JPH03249525A - 測光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、シリコンフォトダイオード（以下ＳＰＤと
略称する）等の受光素子を用いたカメラ等の測光装置に
関し、特に１つの受光素子で複数の測光方式を実現てき
るようにした測光装置に関する。

〔従来の技術〕

受光素子を用いたカメラ等の測光装置において、ＳＰＤ
を受光素子として用いた場合は、その光出力電流のダイ
ナミックレンジが、例えばＩＩＩレフカメラ用の測光装
置の場合にはｌＯ°″〜１０−”Ａ　と広いため、遍常
次の２種類の測光方式が用いられる。

その一方の測光方式は、光出力！梳をダイオードて圧縮
する圧縮方式と呼ばれる方式であり、第４図にその回路
構成を示す、この圧縮方式の測光回路は、第４図に示す
ように演算増幅器１０１と、該演算増幅器１０１の十−
入力端子間に接続された５ＰＤ１０２と、前記演算増幅
器１０１の十入力端子に接続した基準電圧源１０３と、
前記演算増幅器１０１の出力端子と一入力端子間に接続
された圧縮ダイオード１０４とにより構成されている。

このように構成されている測光回路において、基＃Ｉｔ
圧源１０３の出力電圧を■□、とすると、５ＰＤ１０２
に光が入射し、それにより生ずる光電ｆＬｌｒｍは圧縮
ダイオード１０４を流れるため、出力電圧Ｖ、ユ、は次
式（１）て表される。

但し、ｋ：ボルツマン定数 Ｔ：絶対温度 ｑ：電子の電荷量 １１：圧縮ダイオードの逆方向飽和電流他の測光方式は
、光電流をコンデンサに積分する積分方式と呼ばれる測
光方式であり、第５図にその回路構成を示す、この測光
回路は、その出力端子と一入力端子を短絡接続した演算
増幅Ｈ１０１と、該演算増幅Ｈ１０１の十−入力端子間
に接続された５ＰＤ１０２と、前記演算増幅！１ｌｏ１
の十入力端子にＳＷ回路１０５を介して接続した基ａｔ
電圧源０３と、同じく前記演算増幅器１０１の十入力端
子に接続した積分コンデンサ１０６とで構成されている
。

次にこのように構成されている積分方式の測光回路の動
作について説明する。まず積分開始前はＳＷ回路１０５
は閉じられており、演算増幅器１０１の十入力端子には
基準電圧ｉｌ！１０３からの基準電圧ｖ　ｍｌｒが加わ
っている。したがって出力電圧Ｖ６１Ｈは次式■で表さ
れる。

ｖ　ｏｕｔ″Ｖ■！Ｖ　　　　　　　　　　・・・・・
・（支））この状態で外部から信号を加えることにより
ＳＷ回路１０５をオフにすると、５ＰＤ１０２で生じた
光電流Ｉｒｅは積分コンデンサ１０６に流れ込むため、
出力電圧Ｖ・―！は式（３）のようになる。

し 但し、ｔ：積分時間 Ｃ：積分コンデンサの静電容量 ところで、上記の２つの測光方式には一長一短があり、
カメラにおいては、この２つの方式の測光回路を備え、
撮影状況によってそれらを使い分けたり、あるいは一方
の方式の測光回路のみ備え測光を行うようにしている。

そこで、一つの受光素子で上記２つの測光方式を使い分
けできるようにした測光回路がＩＩ富されている。この
方式は圧縮ダイオードで圧縮した光１沃を伸長し、元の
光電流へ変換する圧縮伸長方式と呼ばれる測光方式であ
り、第６ＷＪにその回路構成を示す、この測光回路は、
演算増幅８１０１　。

５ＰＤ１０２．基準電圧源（１）１０３　、圧縮ダイオ
ード１０４からなる、第４図に示した回路構成と同一の
圧縮方式の測光回路の出力側に伸長トランジスタ１０７
を配置し、該伸長トランジスタ１０？のベースは演算増
幅器１０１の出力端子に、エミッタは基準電圧源（１）
１０３にそれぞれ接続し、更にコレクタと１ｉＥ　ＩＩ
　Ｖ　ｃ　ｃとの間には積分コンデンサ１０Ｇと、ＳＷ
回１３１０Ｂを介して基準電圧源（２）１０９を接続し
て構成されている。

このように構成された圧縮伸長方式の測光回路において
、演算増幅器１０１の出力端子における出力■。Ｕア、
を得る動作は、第４図に示した圧縮方式の測光回路と同
じであり、該出力Ｖ、□、は式（４）のように表される
。

・・・・・・（４） 但し、Ｖｍｔｙ＋は基準電圧源（１）の基準出力電圧で
ある。この出力Ｖｔ＋ｔｌｔｌは伸長トランジスタ１０
７０ベース端子に加えられており、また伸長トランジス
タ１０７のエミッタ端子の電位はＶｌｔＦｌであるので
、伸長トランジスタ１０７のベース・エミッタ間の電圧
Ｖ、は式（５）で表される。

そして伸長トランジスタ１０７の逆方向飽和を流をＩ　
Ｉ？ｂコレクタを流！１とすると、式（５）は式（６）
のように書き直される。

ｑｌ　ａｔ　　　　　４　　　　　　１　ｓ・・・・・
・・（６） 式（６）において、Ｌｔ−ｔｓ＊であるとすると、■。

−１０となる。このコレクタを流Ｉｃにより積分動作を
行うと、伸長トランジスタ１０７のコレクタ端子から取
り出される出力電圧Ｖ＠ｔｌ？１は式ａ）のように表さ
れる。なお上記積分動作は、第５図に示した積分方式の
測光回路における積分動作と全く同じである。

但し、Ｖｃｃ：回路の電源電圧 ■□。：基準電圧源Ｃ）の基準出力電圧ｔ：積分時間 Ｃ：積分コンデンサの静電容量 （発明が解決しようとする課題） 上記圧縮伸長方式の測光回路は、１つの受光素子て複数
の測光方式を実現できるものであるが、この圧縮伸長方
式は、式（６）から明らかなように、１ｃ、”Ｉｔｓと
なることが必要である。ところが次に述べる理由により
、常に１ｃ−１，、が成立するとは限らないという問題
点がある。

Ｉｃ”Ｉｒｓが成立しない原因の１つは、圧縮ダイオー
ド１０４と伸長トランジスタ１０７のペアー性の問題で
ある。すなわち１ｃ＝Ｉｒｅとなるためには、ｌ　ｓ　
ｖ−１ｓ　ｅが成立しなければならないということであ
る。■ゎ−Ｉ□が成立しない他の原因は、式（滲て示し
た圧縮出力電圧Ｖ＠Ｅｌｌの遅れである。

この遅れは５ＰＤ１０２の光電流が急増、例えば敞ｐＡ
〜数百ｎＡに変化した時に大きくなる。またこのように
急激に光電流が変化した場合には、出力電圧Ｖ（１１ｉ
１にはリンギングが生じたりすることもある。

以上の２つの点から、圧縮伸長方式では１つの受光素子
て複数の測光方式が可能であるが、精度やスピードの面
で個々の測光方式より劣るという欠点があった。

本発明は、従来の測光回路における上記問題点を解消す
るためになされたもので、１つの受光素子で複数の測光
方式が可能であり、且つ個々の測光方式に比べて精度や
スピードの点でも劣らない測光装置を提供することを目
的とする。

【課題を解決するための手段及び作用）上記問題点を解
決するため、本発明に係る測光装置は、第１図の概念図
に示すように、出力端子と一入力端子間に圧縮用ダイオ
ードｌを接続した少なくとも１つの演算増幅！５２−１
と出力端子と一入力端子を直結した少なくとも１つの演
算増幅器２−２を含み各入力端子を並列に接続した複数
の演算増幅器と、前記複数の演算増幅器２−１．２−２
の各十−入力端子間に共通に接続された単一の受光素子
３と、前記複数の演算増幅器２−１．２−２の各十入力
端子に共通に接続された、積分用コンデンサ４、及びス
イッチ回路５を介した基準電圧源６とを備え、前記複数
の演算増幅器を外部信号によりそれぞれ個別にその動作
機能をオン・オフ制御できるように構成するものである
。

このように構成した測光装置において、圧縮方式で測光
する際には、演算増幅器２−１の動作をオン、演算増幅
器２−２の動作をオフとし、積分方式で測光する際には
、演算増幅器２−１の動作をオフ、演算増幅器２−２の
動作をオンとする。この測光装置において、演算増幅器
２−１の動作をオン、演算増幅器２−２の動作をオフに
すると、受光素子３を流れるａ流を１ｒｓ、演算増幅器
２−１の圧縮用ダイオード１を流れる電流を１１１％演
算増幅器２−２の入出力端子間の直結回路を流れる電流
を１．としたとき、次式（８）が成立する。

Ｉ　Ｐ、−１１（Ｉ　Ｖ−０）　　　　　　　−−−・
−（８）また演算増幅器２−２の動作をオン、演算増幅
器２−１の動作をオフとすれば、次式（９）が成立する
。

Ｉ　ｐ＊−１ｖ　（１＊−０）　　　　　　　”・・（
９）上記のように各演算増幅１２−１．２−２のの動作
をオン、オフ切換動作によって生成される電流１．。

ｌマを利用し、更にスイッチ回路５の切換動作を行うこ
とにより、次のような複数の測光方式を実現できる。す
なわち式（８）の成立時に、スイッチ回路５をオンにし
て基準電圧源６を接続すると、圧縮方式の測光出力ｖｅ
ｔ＋ｖｓが演算増幅器２−１の出力端子から得られる。

また式（９）の成立時に、スイッチ回路５をオフ状態に
すれば、積分方式の測光出力■。Ｉ、が演算増幅！５２
−２の出力端子から得られる。

〔実施例〕

次に実施例について説明する。第２図は、本発明に係る
測光装置の一実施例の回路構成図で、第１図に示したａ
金回を具体化したものであり、対応する部材には同一符
号を付して示している。演算増幅！！２−１は、トラン
ジスタＱ１．１〜Ｑ＋＋ｔ＋　コンデ：／’ｔ　Ｃ１，
’ｇＥｔｌｌ［１ｒ　、　Ｘ４−／　９−　ＳＷ＋　ニ
ヨり構成されており、演算増幅器２−２は、トランジス
タＱ＊　＠　ｌ−Ｑ　＊　ｌｘ　＋　コンデンサＣ軍、
電流源Ｉ雪。

スイッチＳＷ、により構成されている。そしてこれらの
演算増幅器２−１．　２−２、並びにＳＰＤからなる受
光素子３．圧縮用ダイオード１．積分用コンデンサ４．
基準電圧１［６，スイッチＳＷ、、ＳＷ４及び回路電源
ＶＣＣとて測光装置を構成している。

次にこのように構成した測光装置の動作について説明す
る。各スイッチＳＷ’＋、ＳＷｍ、ＳＷｓ　。

ＳＷ４は、圧ｌｉＩ測光方式及び積分測光方式に応じて
第１ｍに示す状態に設定される。

第１表 まず圧縮方式の測光について説明する。圧縮方式におい
ては、第１表に示すようにスイッチＳＷ。

はオンに設定される。これはスイッチＳＷ、をオンにす
ることにより、該スイッチＳＷよが並列接続されている
トランジスタＱｉ＋を及びトランジスタＱＩＩ・、Ｑｍ
＋＋て構成されるカレントミラー回路をオフにし、演算
増幅器２−２の動作をオフにすることを意味する。また
スイッチＳＷｓをオンにしていることにより、演算増幅
器２−１及び２−２０十入力端子は基準電圧源６の基準
電圧ｖｌ□に保たれている。またスイッチＳＷ４をオン
にすることにより、トランジスタＱ雰■のベース・エミ
ッタ間の電位をなくし、受光素子３０光ｔｉｔ流がトラ
ンジスタＱ３．．から流出しないようにしている。この
状態により受光素子３の光電ｉ＊Ｉｒ＊は全て圧縮用ダ
イオード１を流れるので、次式〇ｅが成立し、圧縮測光
出力が得られる。

ｑ　　　’　　　　ｌｓｓ 次に積分方式の測光について説明する。積分方式におい
ては、第り表に示すようにスイッチＳＷ。

はオフ、スイッチＳ　Ｗ　＋　はオンに設定される。こ
れはスイッチＳＷ１をオンにすることにより、該スイッ
チＳＷ、が並列接続されているトランジスタＱＩｌ□及
びトランジスタＱ　ＩＩ＠、　Ｑ＋＋＋で構成されるカ
レントミラー回路をオフにし、演算増幅器２−１の動作
をオフにすることを意味する。この状態で積分前は、ス
イッチＳＷ、はオンにされていて演算増幅器２−１．２
−２の十入力端子は十に保たれる。

ここで、外部信号によりＳＷ３をオフにすると、受光素
子３の光電流Ｉ□は積分用コンデンサ４に流れるので、
積分動作となる。この時の演算増幅器２−２の出力端子
の出力■。。□は式仰で表され、積分測光出力が得られ
る。

Ｉ！３図は、本発明の第２の実施例を示す回路構成図で
ある。この実施例は、第２図に示した第１実施例におけ
る圧縮用ダイオードｌ及び受光素子３の極性を逆にし、
基準電圧源６及び積分用コンデンサ４の一端を、ＧＮＤ
でなく回路電源ｖ０に接続して構成したものであり、そ
の圧縮方式及び積分方式の測光動作は第１実施例と同一
であるが、圧縮測光出力Ｖ、□、及び積分測光出力Ｖ、
□、は、それぞれ弐〇及び０３１７表される。

Ｑ　　　　　　　　Ｉｓｓ ・・・・・・ａｚ し 上記各実施例では、演算増幅器として第２図及び第３図
に示す回路構成のものを示したが、演算増幅器としては
上記構成のものに限らず他の構成のものも勿論用いるこ
とが可能である。

〔発明の効果〕

以上実施例に基づいて説明したように、本発明によれば
、単一の受光素子により圧縮方式及び積分方式の複数の
方式の測光を、単独の圧縮測光方式及び積分測光方式に
おける精度及びスピードを保持しながら実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る測光装置を説明するための概念
図、第２図は、本発明の第１実施例を示す回路構成図、
第３図は、本発明の第２実施例を示す回路構成図、第４
図は、従来の圧縮方式の測光回路を示す図、第５図は、
従来の積分方式の測光回路を示す図、第６図は、従来の
圧縮伸長方式の測光回路を示す図である。 図において、１は圧縮用ダイオード、２−１．　２−２
は演算増幅器、３は受光素子、４は積分用コンデンサ、
５はスイッチ回路、６は基準電圧源を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、出力端子と−入力端子間に圧縮用ダイオードを接続
   した少なくとも１つの演算増幅器と出力端子と−入力端
   子を直結した少なくとも１つの演算増幅器を含み各入力
   端子を並列に接続した複数の演算増幅器と、前記複数の
   演算増幅器の各＋−入力端子間に共通に接続された単一
   の受光素子と、前記複数の演算増幅器の各＋入力端子に
   共通に接続された、積分用コンデンサ、及びスイッチ回
   路を介した基準電圧源とを備え、前記複数の演算増幅器
   を外部信号によりそれぞれ個別にその動作機能をオン・
   オフ制御できるように構成したことを特徴とする測光装
   置。 ２、前記複数の演算増幅器の動作機能及びスイッチ回路
   をオン・オフ制御することにより、複数の異なる方式の
   測光が行えるように構成されていることを特徴とする請
   求項１記載の測光装置。