JP2021056015A

JP2021056015A - 測光回路

Info

Publication number: JP2021056015A
Application number: JP2019176612A
Authority: JP
Inventors: 真也高須; Shinya Takasu
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2019-09-27
Publication date: 2021-04-08

Abstract

【課題】受光量を測定する際の精度を向上させた測光回路を提供する。【解決手段】閃光発光及びＦＰ発光のうち少なくとも閃光発光時の受光量に応じた値の電流を出力する受光素子と、前記受光素子からの出力電流により充電されるコンデンサを含む積分回路と、を備え、前記積分回路は、前記受光素子と前記コンデンサとの間を接続する第一スイッチング素子を含み、前記第一スイッチング素子は、前記受光素子からの出力電流の値が小さいほど、オフ時間に対するオン時間の比率を大きくするようスイッチングされることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、測光回路、特に、ストロボ装置に設けられ且つストロボ装置の調光を行う測光回路に関する。

従来、ストロボ装置は、被写体に十分な光量を与えるべく、デジタルスチルカメラなどのカメラに内蔵或いは取り付けされていた。このようなストロボ装置は、発光を行う放電管を備え、閃光発光時において放電管の発光量の累積値が一定の値を越えたときに放電管の発光が停止される、即ち、放電管の発光量の累積値に応じて調光される。また、このようなストロボ装置には、受光素子を備え且つ放電管からの受光量の累積値により放電管の発光量の累積値を測定する測光回路が設けられていることが知られている（特許文献１の図６等参照）。例えば、測光回路は、放電管からの光を受光し且つ受光量に応じた値の電流を出力するフォトダイオードと、フォトダイオードの出力電流値を増幅する増幅器と、フォトダイオードの出力電流により充電されるコンデンサと、を備える。また、測光回路は、フォトダイオードの両端の電圧が所定の値よりも大きいとき発光を停止させる信号をストロボ装置側に出力するコンパレータを介して、ストロボ装置に接続される。

実願昭６０−２４０１７号公報

しかしながら、前記測光回路では、例えば、ホワイトノイズといったノイズが増幅器により増幅されることで、フォトダイオードの出力電流値の累積値（積分値）に対するノイズの影響が大きくなり、この受光量を測定する際の精度が低下するおそれがあった。

本発明は、受光量を測定する際の精度を向上させた測光回路を提供することを課題とする。

本発明の測光回路は、閃光発光及びＦＰ発光のうち少なくとも閃光発光時の受光量に応じた値の電流を出力する受光素子と、前記受光素子からの出力電流により充電されるコンデンサを含む積分回路と、を備え、前記積分回路は、前記受光素子と前記コンデンサとの間を接続する第一スイッチング素子を含み、前記第一スイッチング素子は、前記受光素子からの出力電流の値が小さいほど、オフ時間に対するオン時間の比率を大きくするようスイッチングされることを特徴とする。

かかる構成によれば、第一スイッチング素子のオフ時間に対するオン時間の比率を、受光量に応じて変更させることで、受光量が小さい場合においても積分回路の出力値が大きくなるため、積分回路の出力値に対するノイズの割合を抑えて、受光量を測定する際の精度を向上させることができる。

また、前記測光回路は、前記積分回路による出力値を順次出力するサンプルモードと、該サンプルモードの完了時の前記積分回路による出力値の出力を維持するホールドモードと、を切り替えて実行可能なサンプルホールド回路、を備え、前記積分回路は、前記コンデンサに並列に、且つ、該コンデンサから放電可能に接続された第二スイッチング素子を含み、閃光発光時において、前記第二スイッチング素子は、オフ状態で維持され、前記サンプルホールド回路は、前記サンプルモードを実行し、ＦＰ発光時において、前記第一スイッチング素子及び前記第二スイッチング素子は、前記積分回路がスイッチトキャパシタとして動作するようスイッチングされ、前記サンプルホールド回路は、前記第一スイッチング素子がオン状態であるとき前記サンプルモードを実行する一方、前記第一スイッチング素子がオン状態からオフ状態となり且つ前記第二スイッチング素子がオン状態となる前に、前記ホールドモードを実行する、ことが好ましい。

かかる構成によれば、一つの測光回路において、受光開始から測定時までの受光量の積分値を測定することで閃光発光時の測光を行うことができる一方、第一コンデンサから放電が行われる間において積分回路による出力値の出力を維持できるため、前回の測定時から測定時までの受光量の積分値を測定することでＦＰ発光時の測光を行うことができる。

また、前記第一スイッチング素子は、ＰＷＭ制御によりスイッチングされることが好ましい。

かかる構成によれば、第一スイッチング素子のオフ時間に対するオン時間の比率を、ＰＷＭ制御により適切に制御することができる。

本発明によれば、受光量を測定する際の精度を向上させた測光回路を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る測光回路を説明するための図であって、図１（ａ）は前記測光回路の構成を示す図であり、図１（ｂ）は前記測光回路におけるスイッチのタイミングチャート及びコンデンサ電圧を示す図である。図２は、変形例に係る測光回路を説明するための図であって、図２（ａ）は前記測光回路の構成を示す図であり、図２（ｂ）は前記測光回路における閃光発光時のスイッチのタイミングチャート及びコンデンサ電圧を示す図であり、図２（ｃ）は前記測光回路におけるＦＰ発光時のスイッチのタイミングチャート及びコンデンサ電圧を示す図である。図３は、変形例に係る測光回路の構成を示す図である。図４は、変形例に係る測光回路の構成を示す図である。

本発明の一実施形態に係る測光回路は、被写体に十分な光量を与えるべく、デジタルスチルカメラ等の撮像装置に搭載されたストロボ装置に設けられる。本実施形態の撮像装置は、ストロボ装置に加えて、使用時に押下されることで電源がオン状態となる電源スイッチ、及び、フラッシュ撮影を行う際に押下されるフラッシュ撮影スイッチ等を備える。また、本実施形態の撮像装置では、フラッシュ撮影モードのときにストロボ装置が駆動し、測光回路がストロボ装置の放電管の発光を調光する。尚、本実施形態の撮像装置では、放電管が閃光発光する。以下、測光回路の各構成について説明する。

測光回路１０は、図１（ａ）に示すように、受光素子ＰＤと、受光素子ＰＤからの出力電流により充電される第一コンデンサＣ１を含む積分回路１と、を備える。本実施形態の測光回路１０は、受光素子ＰＤの高電位側の端子が接続されるＶＣＣ電位の電源部２と、第一コンデンサＣ１の低電位側の端子が接続されるＧＮＤ電位の基準部３と、積分回路１の出力電圧が一方の入力端子に入力される第一コンパレータＣＯ１と、第一コンパレータＣＯ１の他方の入力端子が接続される第一参照部４と、第一参照部４の低電位側の端子に接続されるＧＮＤ電位の基準部３と、を備える。また、本実施形態の測光回路１０は、積分回路１等を制御する制御部も備える。

受光素子ＰＤは、閃光発光時の受光量に応じた値の電流を出力する。即ち、受光素子ＰＤは、閃光発光時の放電管の発光量に応じた値の電流を出力する。また、受光素子ＰＤは、例えば、フォトダイオードである。本実施形態の受光素子ＰＤの低電位側の端子は、積分回路１に接続されている。

積分回路１は、受光素子ＰＤからの電流の積分値（累積値）を出力する回路である。また、積分回路１は、受光素子ＰＤと第一コンデンサＣ１との間を接続する第一スイッチング素子ＳＷ１を含む。また、積分回路１は、例えば、第一コンデンサＣ１と並列に接続された第二スイッチング素子ＳＷ２も含む。

第一スイッチング素子ＳＷ１は、受光素子ＰＤからの出力電流による第一コンデンサＣ１の充電を制限すべく設けられている。第一スイッチング素子ＳＷ１の高電位側の端子は、例えば、受光素子ＰＤに接続される。また、第一スイッチング素子ＳＷ１の低電位側の端子は、例えば、第一コンデンサＣ１に接続される。本実施形態の第一スイッチング素子ＳＷ１の低電位側の端子は、例えば、第一コンデンサＣ１に加えて、第二スイッチング素子ＳＷ２にも接続される。

第一スイッチング素子ＳＷ１は、受光素子ＰＤからの出力電流の値に応じてスイッチングされる。また、第一スイッチング素子ＳＷ１は、図１（ｂ）のタイミングチャートに示すように、間欠的にオン状態となるようスイッチングされる。具体的に、第一スイッチング素子ＳＷ１は、受光素子ＰＤからの出力電流の値が小さいほど、オフ時間に対するオン時間の比率の大きくするようにスイッチングされる。尚、この第一スイッチング素子ＳＷ１のオフ時間に対するオン時間の比率を大きさは、変更可能である。本実施形態の第一スイッチング素子ＳＷ１は、ＰＷＭ制御によりスイッチングされる。また、本実施形態の第一スイッチング素子ＳＷ１のスイッチングは、例えば、制御部により制御される。

第二スイッチング素子ＳＷ２の低電位側の端子は、基準部３に接続される。本実施形態の第二スイッチング素子ＳＷ２は、タイミングチャートに示すように、オフ状態で維持されている。

第一コンデンサＣ１は、第一スイッチング素子ＳＷ１がオン状態であるとき、受光素子ＰＤからの電流により充電される。このように第一コンデンサＣ１が間欠的に充電されることにより、第一コンデンサＣ１の電圧Ｖ_Ｃ１は、図に示すように、徐々に上昇する。

第一参照部４は、第一コンパレータＣＯ１の出力信号を切り替える基準となる電圧を出力する。また、第一参照部４の電圧は、固定された第一参照電圧Ｖ_ｒｅｆ１或いは変更可能な第一参照電圧Ｖ_ｒｅｆ１である。

第一コンパレータＣＯ１は、ストロボ装置における放電管の発光のオン状態及びオフ状態を切り替える信号を出力する。具体的に、第一コンパレータＣＯ１の出力端子は、放電管の発光のオン状態及びオフ状態を切り替えるスイッチング素子（例えば、放電管の一対の主電極のうち一方の主電極がコレクタ端子に接続されたＩＧＢＴのゲート端子）に接続される。第一コンパレータＣＯ１は、第一コンデンサＣ１の電圧Ｖ_Ｃ１が第一参照電圧Ｖ_ｒｅｆ１以下のとき、オン信号を出力する。一方、第一コンパレータＣＯ１は、第一コンデンサＣ１の電圧Ｖ_Ｃ１が第一参照電圧Ｖ_ｒｅｆ１を越えると、オフ信号を出力する。

以下、測光回路１０の動作について説明する。

撮像装置の電源スイッチが押下され、フラッシュ撮影スイッチが押下されると、第一コンデンサＣ１の電圧Ｖ_Ｃ１が０Ｖであることから、第一コンデンサＣ１の電圧Ｖ_Ｃ１が第一参照電圧Ｖ_ｒｅｆ１以下となるため、ストロボ装置にオン信号が出力され、放電管が発光する。このとき、制御部は、測光回路１０の第一スイッチング素子ＳＷ１のスイッチングを開始する。尚、制御部は、測光回路１０の第二スイッチング素子ＳＷ２をオフ状態で維持する。また、受光素子ＰＤは、放電管から受光することで、受光量に応じた値の電流を出力する。

さらに、第一スイッチング素子ＳＷ１がオン状態であるとき、受光素子ＰＤから出力された電流は、第一コンデンサＣ１に流れて第一コンデンサＣ１を充電する。一方、第一スイッチング素子ＳＷ１がオフ状態であるとき、受光素子ＰＤから出力された電流は、第一コンデンサＣ１に流れないため、第一コンデンサＣ１が充電されない。即ち、第一コンデンサＣ１は、第一スイッチング素子ＳＷ１のスイッチングに応じて、間欠的に充電される。第一スイッチング素子ＳＷ１は、受光素子ＰＤからの出力電流の値が小さいほど、オフ時間に対するオン時間の比率を大きくするようスイッチングされるため、受光素子ＰＤからの出力電流の値が小さくても、第一コンデンサＣ１の電圧Ｖ_Ｃ１をある程度高くなり、積分回路１の出力値もある程度大きくなる。

尚、第一コンデンサＣ１の電圧Ｖ_Ｃ１が第一参照電圧Ｖ_ｒｅｆ１を越えると、ストロボ装置にオン信号が出力され、放電管が消灯する。このとき、制御部は、測光回路１０の第一スイッチング素子ＳＷ１のスイッチングを停止する。

以上の測光回路１０では、第一スイッチング素子ＳＷ１は、受光素子ＰＤからの出力電流の値が小さいほど、オフ時間に対するオン時間の比率を大きくするようスイッチングされる、即ち、第一スイッチング素子ＳＷ１のオフ時間に対するオン時間の比率を、受光量に応じて変更させる。これにより、受光素子ＰＤにおける受光量が小さい場合においても、積分回路１の出力値が大きくなる。従って、積分回路１の出力値に対するノイズの割合を抑えて、受光量を測定する際の精度を向上させることができる。

本実施形態の測光回路１０では、第一スイッチング素子のオフ時間に対するオン時間の比率を、ＰＷＭ制御により適切に制御することができる。

尚、本発明の測光回路１０は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

測光回路１０は、図２（ａ）に示すように、積分回路１に加えて、サンプルホールド回路５を備えてもよい。また、この場合、積分回路１は、スイッチトキャパシタとして動作してもよい。

サンプルホールド回路５は、積分回路１による出力値Ｖ_ｏｕｔを順次出力するサンプルモードと、サンプルモードの完了時の積分回路１の出力値Ｖ_ｏｕｔを維持するホールドモードとを切り替えて実行可能であってもよい。本実施形態のサンプルホールド回路５は、積分回路１と第一コンパレータＣＯ１との間に接続されていてもよい。具体的に、サンプルホールド回路５は、一方側の入力端子が第一コンデンサＣ１の高電位側の端子に接続され、且つ、他方側の入力端子が自身の出力端子に接続された第二コンパレータＣＯ２と、第二コンパレータＣＯ２の出力端子と第一コンパレータＣＯ１の一方の入力端子との間に接続された第三スイッチング素子ＳＷ３と、第三スイッチング素子ＳＷ３と第一コンパレータＣＯ１との間に高電位側の端子が接続された第二コンデンサＣ２と、を含んでもよい。第二コンデンサＣ２の低電位側の端子は基準部３に接続されていてもよい。

第二スイッチング素子ＳＷ２は、第一コンデンサＣ１から放電可能に接続されていてもよい。第一スイッチング素子ＳＷ１、第二スイッチング素子ＳＷ２、及び、第三スイッチング素子ＳＷ３の少なくとも一つは、ＰＷＭ制御によりスイッチングされてもよい。受光素子ＰＤは、閃光発光に加えてＦＰ発光の受光量に応じた値の電流を出力してもよい。

以下、このような構成の測光回路１０の動作について、閃光発光時の動作、ＦＰ発光時の動作の順で説明する。

閃光発光時において、図２（ｂ）に示すように、第一スイッチング素子ＳＷ１は、オン状態とオフ状態とでスイッチングされる。第二スイッチング素子ＳＷ２は、オフ状態で維持される。第三スイッチング素子ＳＷ３は、オン状態で維持される。これにより、サンプルホールド回路５は、サンプルモードを実行する。

ＦＰ発光時において、図２（ｃ）に示すように、第一スイッチング素子ＳＷ１、第二スイッチング素子ＳＷ２、及び、第三スイッチング素子ＳＷ３は、それぞれ、オン状態となるタイミングが重ならないように、オン状態とオフ状態とでスイッチングされる。具体的に、第一スイッチング素子ＳＷ１及び第二スイッチング素子ＳＷ２は、積分回路１がスイッチトキャパシタとして動作するようスイッチングされる。また、サンプルホールド回路５は、第一スイッチング素子ＳＷ１がオン状態であるときサンプルモードを実行する。一方、サンプルホールド回路５は、第一スイッチング素子ＳＷ１がオン状態からオフ状態となり且つ第二スイッチング素子ＳＷ２がオン状態となる前に、ホールドモードを実行する。

このような測光回路１０では、一つの測光回路１０において、受光開始から測定時までの受光量の積分値を測定することで閃光発光時の測光を行うことができる。一方、第一コンデンサＣ１から放電が行われる間において積分回路１による出力値の出力を維持できるため、前回の測定時から測定時までの受光量の積分値を測定することでＦＰ発光時の測光を行うことができる。

また、測光回路１０は、図３に示すように、積分回路１と受光素子ＰＤとの間を接続する対数変換回路６を備えてもよい。この測光回路１０では、受光素子ＰＤが基準部３に接続され、積分回路１が対数変換回路６を介して受光素子ＰＤに接続されてもよい。対数変換回路６は、例えば、一方の入力端子に受光素子ＰＤが接続された第三コンパレータＣＯ３と、第三コンパレータＣＯ３に並列に接続されたダイオードＤと、第三コンパレータＣＯ３の他方の入力端子に接続され且つ第二参照電圧Ｖ_ｒｅｆ２を印加する第二参照部７と、第三コンパレータＣＯ３の出力端子が接続された第四スイッチング素子ＳＷ４と、を含んでもよい。第四スイッチング素子ＳＷ４は、積分回路１と電源部２との間を接続するバイポーラトランジスタであってもよい。また、第四スイッチング素子ＳＷ４のコレクタ端子は、電源部２に接続されてもよい。さらに、第四スイッチング素子ＳＷ４のエミッタ端子は、積分回路１の第一スイッチング素子ＳＷ１に接続されてもよい。このような測光回路１０では、受光素子ＰＤの出力電流値が対数変換されて、第一コンデンサＣ１を充電するため、放電管の発光量が小さい場合でも第一コンデンサＣ１を充電することができる。

さらに、測光回路１０は、図４に示すように、積分回路１と受光素子ＰＤとの間を接続するカレントミラー回路８を備えてもよい。カレントミラー回路８は、受光素子ＰＤと電源部２との間を接続する第五スイッチング素子ＳＷ５と、電源部２と積分回路１との間を接続する第六スイッチング素子ＳＷ６と、を含んでもよい。第五スイッチング素子ＳＷ５及び第六スイッチング素子ＳＷ６は、いずれも、例えば、電界効果トランジスタであってもよい。第五スイッチング素子ＳＷ５及び第六スイッチング素子ＳＷ６において、いずれのゲート端子も、受光素子ＰＤに接続されていてもよい。

また、積分回路１は、受光素子ＰＤが閃光発光時の受光量に応じた値の電流のみを出力する場合、第二スイッチング素子ＳＷ２を含まなくてもよい。具体的には、積分回路１は、直列に接続された第一スイッチング素子ＳＷ１及び第一コンデンサＣ１のみを含み、第一コンデンサＣ１の高電位側の端子が第一コンパレータＣＯ１の一方の入力端子に接続さてもよい。

測光回路１０における積分回路１以外の回路構成についても、上述の構成に限定されず、他の構成であってもよい。

また、本実施形態に係る測光回路は、撮像装置に搭載されたストロボ装置に設けられているが、撮像装置に取り付けられた外付けのストロボ装置に設けることができるのはいうまでもない。

本発明の測光回路は、例えば、デジタルスチルカメラに適応できる。

１積分回路
２電源部
３基準部
４第一参照部
５サンプルホールド回路
６対数変換回路
７第二参照部
８カレントミラー回路
１０測光回路
ＳＷ１第一スイッチング素子
ＳＷ２第二スイッチング素子
ＳＷ３第三スイッチング素子
ＳＷ４第四スイッチング素子
ＳＷ５第五スイッチング素子
ＳＷ６第六スイッチング素子
Ｃ１第一コンデンサ
Ｃ２第二コンデンサ
ＣＯ１第一コンパレータ
ＣＯ２第二コンパレータ
ＣＯ３第三コンパレータ
ＰＤ受光素子
Ｄダイオード

Claims

閃光発光及びＦＰ発光のうち少なくとも閃光発光時の受光量に応じた値の電流を出力する受光素子と、
前記受光素子からの出力電流により充電されるコンデンサを含む積分回路と、を備え、
前記積分回路は、前記受光素子と前記コンデンサとの間を接続する第一スイッチング素子を含み、
前記第一スイッチング素子は、前記受光素子からの出力電流の値が小さいほど、オフ時間に対するオン時間の比率を大きくするようスイッチングされる、ことを特徴とする測光回路。
前記積分回路による出力値を順次出力するサンプルモードと、該サンプルモードの完了時の前記積分回路による出力値の出力を維持するホールドモードと、を切り替えて実行可能なサンプルホールド回路、を備え、
前記積分回路は、前記コンデンサに並列に、且つ、該コンデンサから放電可能に接続された第二スイッチング素子を含み、
閃光発光時において、
前記第二スイッチング素子は、オフ状態で維持され、
前記サンプルホールド回路は、前記サンプルモードを実行し、
ＦＰ発光時において、
前記第一スイッチング素子及び前記第二スイッチング素子は、前記積分回路がスイッチトキャパシタとして動作するようスイッチングされ、
前記サンプルホールド回路は、前記第一スイッチング素子がオン状態であるとき前記サンプルモードを実行する一方、前記第一スイッチング素子がオン状態からオフ状態となり且つ前記第二スイッチング素子がオン状態となる前に、前記ホールドモードを実行する、ことを特徴とする請求項１に記載の測光回路。
前記第一スイッチング素子は、ＰＷＭ制御によりスイッチングされる、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の測光回路。