JP2950885B2 - 測光装置 - Google Patents
測光装置Info
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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でき
るようにした測光装置に関する。
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でき
るようにした測光装置に関する。
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
ナミックレンジか、例えば１眼レフカメラ用の測光装置
の場合には10-12〜10-6Aと広いため、通常次の２種類の
測光方式が用いられる。
を受光素子として用いた場合は、その光出力電流のダイ
ナミックレンジか、例えば１眼レフカメラ用の測光装置
の場合には10-12〜10-6Aと広いため、通常次の２種類の
測光方式が用いられる。
その一方の測光方式は、光出力電流をダイオードで圧
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＋−入力
端子間に接続されたSPD102と、前記演算増幅器101の＋
入力端子に接続した基準電圧源103と、前記演算増幅器1
01の出力端子と−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、基準電圧源103の出力電圧をV
REFとすると、SPD102に光が入射し、それにより生ずる
光電流IPDは圧縮ダイオード104を流れるため、出力電圧
VOUTは次式（１）で表される。
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＋−入力
端子間に接続されたSPD102と、前記演算増幅器101の＋
入力端子に接続した基準電圧源103と、前記演算増幅器1
01の出力端子と−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、基準電圧源103の出力電圧をV
REFとすると、SPD102に光が入射し、それにより生ずる
光電流IPDは圧縮ダイオード104を流れるため、出力電圧
VOUTは次式（１）で表される。
但し、k:ボルツマン定数 T:絶対温度 q:電子の電荷量 ISD: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−入力端子を
短絡接続した演算増幅器101と、該演算増幅器101の＋−
入力端子間に接続されたSPD102と、前記演算増幅器101
の＋入力端子にSW回路105を介して接続した基準電圧源1
03と、同じく前記演算増幅器101の＋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。
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−入力端子を
短絡接続した演算増幅器101と、該演算増幅器101の＋−
入力端子間に接続されたSPD102と、前記演算増幅器101
の＋入力端子にSW回路105を介して接続した基準電圧源1
03と、同じく前記演算増幅器101の＋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＋入力端子には基準
電圧源103からの基準電圧VREFが加わっている。したが
って出力電圧VOUTは次式（２）で表される。
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＋入力端子には基準
電圧源103からの基準電圧VREFが加わっている。したが
って出力電圧VOUTは次式（２）で表される。
VOUT＝VREF ……（２） この状態で外部から信号を加えることによりSW回路10
5をオフにすると、SPD102で生じた光電流IPDは積分コン
デンサ106に流れ込むため、出力電圧VOUTは式（３）の
ようになる。
5をオフにすると、SPD102で生じた光電流IPDは積分コン
デンサ106に流れ込むため、出力電圧VOUTは式（３）の
ようになる。
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。
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提案されている。この
方式は圧縮ダイオードで圧縮した光電流を伸長し、元の
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６図にその回路構成を示す。この測光回路は、演
算増幅器101,SPD102,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107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、更にコレクタと電源VCCとの間には積分コ
ンデンサ106と、SW回路108を介して基準電圧源（２）10
9を接続して構成されている。
分けできるようにした測光回路が提案されている。この
方式は圧縮ダイオードで圧縮した光電流を伸長し、元の
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６図にその回路構成を示す。この測光回路は、演
算増幅器101,SPD102,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107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、更にコレクタと電源VCCとの間には積分コ
ンデンサ106と、SW回路108を介して基準電圧源（２）10
9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VOUT1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VOUT1は式（４）のように表される。
て、演算増幅器101の出力端子における出力VOUT1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VOUT1は式（４）のように表される。
但し、VREF1は基準電圧源（１）の基準出力電圧であ
る。この出力VOUT1は伸長トランジスタ107のベース端子
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VREF1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VFは式（５）で表される。
る。この出力VOUT1は伸長トランジスタ107のベース端子
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VREF1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VFは式（５）で表される。
そして伸長トランジスタ107の逆方向飽和電流をIST、
コレクタ電流ICとすると、式（５）は式（６）のように
書き直される。
コレクタ電流ICとすると、式（５）は式（６）のように
書き直される。
式（６）において、IST＝ISDであるとすると、IC＝I
PDとなる。このコレクタ電流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VOUT2は式（７）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。
PDとなる。このコレクタ電流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VOUT2は式（７）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 VREF2:基準電圧源（２）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つの受光素子で複
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、IC＝IPD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IC＝IPDが成立するとは限らないという問題点があ
る。
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、IC＝IPD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IC＝IPDが成立するとは限らないという問題点があ
る。
IC＝IPDが成立しない原因の１つは、圧縮ダイオード1
04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IC＝IPDとなるためには、IST＝ISDが成立しなけ
ればならないということである。IC＝IPDが成立しない
他の原因は、式（４）で示した圧縮出力電圧VOUT1の遅
れである。この遅れはSPD102の光電流が急増、例えば数
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VOUT1には
リンギングが生じたりすることもある。
04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IC＝IPDとなるためには、IST＝ISDが成立しなけ
ればならないということである。IC＝IPDが成立しない
他の原因は、式（４）で示した圧縮出力電圧VOUT1の遅
れである。この遅れはSPD102の光電流が急増、例えば数
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VOUT1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
子で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。
子で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。
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。
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−入力端
子間に圧縮用ダイオード１を接続した少なくとも１つの
演算増幅器２−１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＋−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＋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。
は、第１図の概念図に示すように、出力端子と−入力端
子間に圧縮用ダイオード１を接続した少なくとも１つの
演算増幅器２−１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＋−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＋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、積分方式て測光する際に
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を流れる電流をIPD、演算増幅器
２−１の圧縮用ダイオード１を流れる電流をIX、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IY
としたとき、次式（８）が成立する。
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、積分方式て測光する際に
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を流れる電流をIPD、演算増幅器
２−１の圧縮用ダイオード１を流れる電流をIX、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IY
としたとき、次式（８）が成立する。
IPD＝IX（IY＝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。
１の動作をオフとすれば、次式（９）が成立する。
IPD＝IY（IX＝０） ……（９） 上記のように各演算増幅器２−1,2−２のの動作をオ
ン，オフ切換動作によって生成される電流IX,IY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験できる。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VOUT1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VOUT2が演算増幅器２−２の出力端子から
得られる。
ン，オフ切換動作によって生成される電流IX,IY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験できる。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VOUT1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VOUT2が演算増幅器２−２の出力端子から
得られる。
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
概念図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。演算増幅器２−１は、トラン
ジスタQ101〜Q112,コンデンサC1,電流源I1,スイッチSW1
により構成されており、演算増幅器２−２は、トランジ
スタQ201〜Q212,コンデンサC2,電流源I2,スイッチSW2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,基準電圧源6,スイッチSW3,SW4及
び回路電源VCCとで測光装置を構成している。
る測光装置の一実施例の回路構成図で、第１図に示した
概念図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。演算増幅器２−１は、トラン
ジスタQ101〜Q112,コンデンサC1,電流源I1,スイッチSW1
により構成されており、演算増幅器２−２は、トランジ
スタQ201〜Q212,コンデンサC2,電流源I2,スイッチSW2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,基準電圧源6,スイッチSW3,SW4及
び回路電源VCCとで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SW1,SW2,SW3,SW4は、圧縮測光方式及
び積分測光方式に応じて第１表に示す状態に設定され
る。
する。各スイッチSW1,SW2,SW3,SW4は、圧縮測光方式及
び積分測光方式に応じて第１表に示す状態に設定され
る。
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SW2はオンに設定
される。これはスイッチSW2をオンにすることにより、
該スイッチSW2が並列接続されているトランジスタQ212
及びトランジスタQ210,Q211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２−２の動作をオフにす
ることを意味する。またスイッチSW3をオンにしている
ことにより、演算増幅器２−１及び２−２の＋入力端子
は基準電圧源６の基準電圧VREF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Q208
のベース・エミッタ間の電位をなくし、受光素子３の光
電流がトランジスタQ208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の光電流IPDは全て圧縮
用ダイオード１を流れるので、次式（10）が成立し、圧
縮測光出力が得られる。
いては、第１表に示すようにスイッチSW2はオンに設定
される。これはスイッチSW2をオンにすることにより、
該スイッチSW2が並列接続されているトランジスタQ212
及びトランジスタQ210,Q211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２−２の動作をオフにす
ることを意味する。またスイッチSW3をオンにしている
ことにより、演算増幅器２−１及び２−２の＋入力端子
は基準電圧源６の基準電圧VREF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Q208
のベース・エミッタ間の電位をなくし、受光素子３の光
電流がトランジスタQ208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の光電流IPDは全て圧縮
用ダイオード１を流れるので、次式（10）が成立し、圧
縮測光出力が得られる。
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１表に示すようにスイッチSW2はオフ、スイ
ッチSW1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SW1が並列接続されてい
るトランジスタQ112及びトランジスタQ110,Q111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SW3はオンにされていて演算増幅器２−
1,2−２の＋入力端子は＋に保たれる。
いては、第１表に示すようにスイッチSW2はオフ、スイ
ッチSW1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SW1が並列接続されてい
るトランジスタQ112及びトランジスタQ110,Q111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SW3はオンにされていて演算増幅器２−
1,2−２の＋入力端子は＋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IPD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VOUT2は式（11）で表され、積分測光出力が得ら
れる。
子３の光電流IPD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VOUT2は式（11）で表され、積分測光出力が得ら
れる。
第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１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VCC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VOUT1及び積分測光出力VOUT2は、
それぞれ式（12）及び（13）で表される。
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１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VCC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VOUT1及び積分測光出力VOUT2は、
それぞれ式（12）及び（13）で表される。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01J 1/00 - 1/46
Claims (2)
- 【請求項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。 - 【請求項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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4552590A JP2950885B2 (ja) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | 測光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4552590A JP2950885B2 (ja) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | 測光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03249525A JPH03249525A (ja) | 1991-11-07 |
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ID=12721831
Family Applications (1)
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Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1990
- 1990-02-28 JP JP4552590A patent/JP2950885B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03249525A (ja) | 1991-11-07 |
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