JPH0351724Y2

JPH0351724Y2 -

Info

Publication number: JPH0351724Y2
Application number: JP1983002506U
Authority: JP
Priority date: 1983-01-12
Filing date: 1983-01-12
Publication date: 1991-11-07
Also published as: DE3400930A1; US4498753A; JPS59108230U; DE3400930C2

Description

【考案の詳細な説明】本考案はカメラの測光回路、詳しくは、光起電
力素子に流れる光電流を対数変換し測光開始と同
時に測光データを出力するカメラの測光回路に関
する。

被写体の明るさに応じて、太陽電池であるシリ
コンフオトダイオードなどの測光用光起電力素子
に発生する光電流を、対数変換して電圧値として
取り出すようにしたカメラの測光回路としては、
第１図に示す回路構成のものが知られている。即
ち、第１図に示す測光回路では、演算増幅器１
の、基準電圧回路２の出力端子に接続した非反転
入力端子と、反転入力端子との間には、測光
用光起電力素子３が接続され、反転入力端子と
出力端子との間には、対数圧縮用ダイオード４が
接続されている。演算増幅器１および基準電圧回
路２の電源端子はシヤツターレリーズによつて閉
成する電源スイツチ５を介して電池電源６に接続
されている。抵抗７は演算増幅器１を動作させる
に必要なバイアス電流を設定するためのセツト抵
抗である。このような、光起電力素子３を演算増
幅器１の両入力端子、間に接続した測光回路
においては、光起電力素子３の両端間が常に同電
位に保たれるようになつているので、光感応特性
の直線性が優れたものとなつている。

しかしながら、上記測光回路においても、シヤ
ツターレリーズによつて電源スイツチ５が閉成し
てから安定した動作状態になつて演算増幅器１か
ら正常な測光データを出力しうるまでには相当の
時間を要するものとなつている。これは主とし
て、光起電力素子３や対数圧縮用ダイオード４に
接合容量が存在し、またその他の回路部分に分布
容量が存在するためであり、これらの静電容量に
チヤージされた電荷を、光起電力素子の光電流で
放電するのに時間を要するからである。即ち電源
スイツチ５を閉成すると、その瞬間に、演算増幅
器１の出力は、第２図に実線で示すように電源電
圧V_CCのレベル（或いはアース電位）にまで振り
切れ、その後、上記静電容量にチヤージされた電
荷が光電流によつて放電されるのに伴つて次第に
被写体の明るさに応じた測光電圧V_BVに向かうこ
とになる。上記電荷が放電されて光起電力素子３
の両端間が零バイアスの状態になつたとき測光電
圧V_BVが安定するようになる。このため、特に被
写体光が暗くて光電流が10^-11〜10^-12Ａ程度の低
輝度になつてくると、電源投入時から演算増幅器
１の出力が正常な測光電圧V_BVに安定するまでの
時間Ｔは数秒〜数十秒を要するものとなる。この
ため、これを改善した測光回路として、上記対数
圧縮用ダイオード４と逆並列に第２のダイオード
８を接続することが考えられ、このような測光回
路では第２図に点線で示すように、ダイオード８
を接続しないものに較べて測光電圧が僅かに早く
安定するようになるが、それほどの大幅な時間短
縮は期待できない。またこのほかにも、上記容量
成分による応答性の遅れを補償する回路として、
従来、多くの対策回路が提案されている。しか
し、これらの従来の対策回路はいずれもデリケー
トな高インピーダンス回路が必要で、ICの回路
構成が複雑になつたり、光バイアスを与える素子
が必要であつたりして測光回路の構成が複雑化す
ることは避けられず、さらにこのような対策回路
によつても、なお、数十_nsecラグを必要としてい
るものであつた。

ところで、モータドライブ装置などで高速連続
撮影を行なう場合には、シヤツターレリーズ動作
からレリーズ終了までの時間はせいぜい5_nsec程
度しかかゝらない。従つて、シヤツターレリーズ
動作に応じて電源スイツチ５が閉成するようにし
たものでは、比較的周囲が暗い場所ではモータド
ライブ装置を用いて適正露出の撮影ができなくな
る欠点がある。

一方、カメラの測光回路の電源としては、ボタ
ン型の銀電池や水銀電池など比較的小容量のもの
に限定されていて、このためその消費電力を極力
小さく抑えることが要求されている。従つて、シ
ヤツターレリーズに先立つて電源スイツチを閉成
して測光回路が動作状態となるようにしておけ
ば、上記の容量成分による応答遅れについては良
好なものとなるが、反面、消費電力が大きくなる
ので好ましくなく、さらに不使用時は省電力のた
めに電源スイツチを切つておくので撮影は２段動
作で行なわれ、動きの速い被写体に対しては折角
のシヤツターチヤンスを逸してしまう不具合があ
つた。

本考案の目的は、上記の点に鑑み、測光開始前
の状態では不動作状態にある基準電圧回路の出力
に代わつて電池電源の分圧された電圧がインピー
ダンス素子を介して演算増幅器に基準電圧として
導かれるようにし、また、測光用光起電力素子を
零バイアス接続した上記演算増幅器については測
光開始と同時に超低消費電力モードから通常電力
モードとなるようにバイアス電流の切り換えが行
なわれるプログラマブルゲイン構成として、節電
効果が高くかつ測光出力の応答性が高いカメラの
測光回路を提供するにある。

以下、本考案を図示の実施例によつて説明す
る。

第３図は本考案の一実施例を示す測光回路の電
気回路図である。電源電圧V_CCの電池電源６の中
間タツプ（分圧端子）６ａに高抵抗値の抵抗１０
の一端が接続され、この抵抗１０の他端には、動
作状態で基準電圧V_REFを発生する基準電圧回路２
の出力端子が接続されている。さらにこの抵抗１
０と接続した基準電圧回路２の出力端子に演算増
幅器１の非反転入力端子が接続されている。演
算増幅器１の非反転入力端子と反転入力端子
との間には、被写体光を受光して同受光量に応じ
た光電流を発生する測光用光起電力素子３が反転
入力端子にアノードがわを向けて接続され、演
算増幅器１の出力端子と反転入力端子との間に
は、上記光電流を対数値の電圧に変換するための
対数圧縮用ダイオード４が反転入力端子にアノ
ードがわを向けて接続されている。端子１１はシ
ヤツターレリーズに同期して“ローレベル”（以
下“Ｌ”レベルとする）から“ハイレベル”（以
下“Ｈ”レベルとする）になる測光開始信号が印
加される端子で、同端子１１は抵抗１２を介して
NPN型トランジスタ１３，１４のベースに接続
されている。これらのトランジスタ１３，１４は
基準電圧回路２および演算増幅器１の電源供給回
路中の切換回路を構成していて、トランジスタ１
３のコレクタは基準電圧回路２の負極側電源電圧
端子に接続され、トランジスタ１４のコレクタは
通常のバイアス電流を設定するための第１の演算
増幅器用セツト抵抗７を介して演算増幅器１の負
極側電源電圧端子に接続されている。トランジス
タ１３，１４のエミツタは電池電源６のアースさ
れた負極側に接続され、電池電源６の正極側は上
記基準電圧回路２および演算増幅器１の正極側電
源端子に接続されている。また、上記演算増幅器
１に接続されたセツト抵抗７とトランジスタ１４
の直列回路と並列に第２の演算増幅器用セツト抵
抗１５が接続されている。このセツト抵抗１５は
演算増幅器１に超低消費電力でバイアス電流を与
えるための、上記セツト抵抗７よりもはるかに抵
抗値の大きい抵抗である。

第４図は、上記第３図に示す測光回路の具体的
な一実施例の回路構成を示す電気回路図である。
第４図において、基準電圧回路２は各エミツタを
電池電源６の正極側に接続し、互いのベース同士
を接続すると共に、同ベースを一方のトランジス
タ４１のコレクタに接続して周知のカレントミラ
ー回路を形成している。２つの特性の等しい
PNP型トランジスタ４１，４２と、これらトラ
ンジスタ４１，４２のベースおよびトランジスタ
４１のコレクタに一端を接続した抵抗４３と、ト
ランジスタ４２のコレクタにコレクタを接続し上
記トランジスタ１３のコレクタにエミツタを接続
したNPN型トランジスタ４４と、コレクタを電
池電源６の正極側に接続し、ベースを上記トラン
ジスタ４２のコレクタに接続したNPN型トラン
ジスタ４５と、同トランジスタ４５のエミツタと
トランジスタ４４のエミツタとの間に接続した基
準電圧設定用の可変抵抗４６とにより構成されて
おり、可変抵抗４６の摺動端子はトランジスタ４
４のベースに接続されている。基準電圧回路２の
出力端はトランジスタ４５のエミツタと可変抵抗
４６の接続点から引き出されて演算増幅器１の非
反転入力端子に接続されている。この非反転入
力端子には演算増幅器１の外部では、光起電力
素子３のカソードが接続されていると共に、抵抗
１０を介して電池電源６の中間タツプ６ａに接続
されている。演算増幅器１の反転入力端子には
光起電力素子３のアノードおよび対数圧縮用の
NPN型トランジスタ４０のコレクタが接続され
ている。演算増幅器１は高入力インピーダンス演
算増幅器で、同演算増幅器１の回路構成におい
て、反転入力端子はMOS型電界効果トランジ
スタ（以下、MOS−FETとする）４７のゲート
に接続され、非反転入力端子はMOS−FET４
８のゲートに接続されている。このMOS−FET
４８のゲートには上記対数圧縮用トランジスタ４
０のベースが接続されている。MOS−FET４
７，４８のドレインはカレントミラー回路を形成
している特性の等しい５つのPNP型トランジス
タ４９〜５３のうちのトランジスタ５０，５１の
コレクタにそれぞれ接続され、ソースはアースさ
れている。トランジスタ４９〜５２の各エミツタ
は電池電源６の正極側に接続され、互いのベース
は共通に接続されており、同ベースにはトランジ
スタ５３のエミツタが接続され同トランジスタ５
３のベースにはトランジスタ４９のコレクタが接
続されている。そして、このトランジスタ４９の
コレクタに第１，第２のセツト抵抗７，１５の一
端がそれぞれ接続されている。また、上記トラン
ジスタ５０のコレクタとMOS−FET４７のドレ
インとの接続点にはNPN型トランジスタ５４の
ベースが接続され、トランジスタ５１のコレクタ
とMOS−FET４８のドレインとの接続点には
NPN型トランジスタ５５のベースが接続されて
いる。このトランジスタ５４，５５は差動増幅器
を形成するものである。トランジスタ５２のコレ
クタはカレントミラー回路を形成する特性の等し
い３つのNPN型トランジスタ５６，５７，５８
の共通ベースおよびトランジスタ５６のコレクタ
に接続されている。トランジスタ５６〜５８のエ
ミツタはアースされ、トランジスタ５７のコレク
タは上記差動増幅用トランジスタ５４，５５のエ
ミツタに接続されている。トランジスタ５４のコ
レクタはカレントミラー回路を形成する特性の等
しい２つのPNP型トランジスタ５９，６０の共
通ベースおよびトランジスタ５９のコレクタに接
続され、トランジスタ５５のコレクタも同様にカ
レントミラー回路を形成する特性の等しい２つの
PNP型トランジスタ６１，６２の共通ベースお
よびトランジスタ６１のコレクタに接続されてい
る。トランジスタ５９〜６２の各エミツタは電池
電源６の正極側に接続されている。トランジスタ
６０のコレクタは高利得回路としてのカレントミ
ラー回路を形成する特性の等しい２つのNPN型
トランジスタ６３，６４の共通ベースおよびトラ
ンジスタ６３のコレクタに接続され、トランジス
タ６２のコレクタはトランジスタ６４のコレクタ
に接続されていると共に、出力用のNPN型トラ
ンジスタ６５のベースに接続されている。トラン
ジスタ６３，６４のエミツタはアースされてい
る。トランジスタ６５のコレクタは電池電源６の
正極側に接続され、エミツタはトランジスタ５８
のコレクタに接続されている。トランジスタ６５
のエミツタとトランジスタ５８のコレクタとの接
続点は上記対数圧縮用トランジスタ４０のエミツ
タに接続されていると共に、この演算増幅器１の
出力端子として測光用輝度出力が取り出されるよ
うになつている。

次に、上記第３，４図のように構成されたカメ
ラの測光回路の動作を説明する。シヤツターレリ
ーズ以前の状態では、端子１１のレベルは“Ｌ”
であるので、トランジスタ１３，１４は共にオフ
である。トランジスタ１３がオフのため、基準電
圧回路２は電源電圧を供給されずに不動作状態に
あるので、その出力端、即ち、トランジスタ４５
のエミツタと可変抵抗４６との接続点には基準電
圧V_REFを発生せず、同接続点は高インピーダンス
の状態にある。このため演算増幅器１の非反転入
力端子には電池電源６の中間タツプ６ａより抵
抗１０を介して上記基準電圧V_REFに代わる電圧が
印加された状態にある。また、トランジスタ１４
がオフのため、演算増幅器１はセツト抵抗７と１
５のうち、高抵抗値の第２のセツト抵抗１５のみ
が接続された状態で電源電圧が供給されているの
で、このときは、同抵抗１５を通じて微小のバイ
アス電流が流れている。この抵抗１５を流れる電
流はトランジスタ４９に流れるので、同電流値に
等しい電流がトランジスタ５０，５１，５２のコ
レクタにもそれぞれ流れる。トランジスタ５０，
５１は反転入力端子と非反転入力端子にそれ
ぞれゲートを接続したMOS−FET４７，４８の
トランジスタ負荷となつていて、トランジスタ５
２は後段のトランジスタ回路にバイアス電流を供
給するものとなつているが、上記トランジスタ５
０〜５２のコレクタ電流は微小であるため、その
後段回路に流れる電流も微小なものとなり、この
ため演算増幅器１の消費電力は数〓Ｗ程度以下に
抑えられている。即ち、シヤツターレリーズ以前
でも演算増幅器１は超低消費電力モードで動作状
態にある。このため、光起電力素子３に被写体の
明るさに応じた光電流I_Pが流れると、同光電流I_P
は対数圧縮用ダイオード４に、或いは対数圧縮用
トランジスタ４０のコレクタからエミツタに流
れ、さらにトランジスタ５８のコレクタからエミ
ツタの経路で流れ、演算増幅器１の出力端に光電
流I_Pに応じて電圧V_Oを出力する。この出力電圧
V_Oは上記電池電源６の電圧をV_CCとし、その中間
タツプ６ａをV_CC／２から引き出した場合、第５
図に示すように、 V_O＝V_CC／２−R₁I_P−kT／ｑlnI_P／I_Sとなる。但し、 R₁は上記抵抗１０の抵抗値、I_Sは対数圧縮用ダイ
オード４又はトランジスタ４０の逆方向飽和電
流、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、ｑは電
子の電荷である。なお、このとき、基準電圧回路
２の出力端および演算増幅器１の非反転入力端子
は高インピーダンスの状態にあるので、電池電
源６から抵抗１０を通じて基準電圧回路２の出力
端や上記非反転入力端子に流れるリーク電流に
ついては、これらをほとんど無視しうる程度のも
のである。結局、シヤツターレリーズ前では、演
算増幅器１自身の消費電流に光起電力素子３の光
電流I_Pを加算した電流が測光回路全体の消費電流
となるが、これによる消費電力は超低消費量で数
〓Ｗ程度に抑えられているので、電池電源６にボ
タン型の小型電池を利用するような場合でも実用
上何ら問題はない。

この状態から、シヤツターレリーズが行なわれ
て測光開始信号用端子１１のレベルが“Ｈ”レベ
ルになると、これに同期して切換回路用トランジ
スタ１３，１４がオンとなる。トランジスタ１３
がオンになると、基準電圧回路２は電源電圧を供
給されて動作状態になり、バイアス用抵抗４３を
介してトランジスタ４１，４２にコレクタ電流が
流れる。このときトランジスタ４２のコレクタ電
流はトランジスタ４５，４４のベース・エミツタ
に流れてこれらのトランジスタ４４，４５がオン
になると、基準電圧回路２の出力端には低インピ
ーダンスの基準電圧V_REFが発生されることとな
る。同基準電圧V_REFは、上記トランジスタ４４の
ベース・エミツタ間電圧をV_BEとし、同トランジ
スタ４４のベースに接続した可変抵抗４６の摺動
端子が同抵抗４６の中間点に設定されているとす
ると、V_REF＝2V_BEとなる。基準電圧V_REFの出力で
ある負荷電流は電流増幅用トランジスタ４５のコ
レクタ電流として演算増幅器１に供給される。

トランジスタ１４がオンになると、それまで高
抵抗値のセツト抵抗１５のみによつてバイアスさ
れていた演算増幅器１のトランジスタ４９，５３
は上記抵抗１５とセツト抵抗１７との並列回路に
よつてバイアスされることになり、トランジスタ
４９のコレクタ電流が増大する。このため、トラ
ンジスタ５０，５１，５２の各コレクタにも同様
に増大したコレクタ電流が流れるようになる。こ
のうち、トランジスタ５０，５１はそれぞれ
MOS−FET４７，４８のトランジスタ負荷とし
て作用するので差動増幅用トランジスタ５４，５
５のコレクタ電流が増大し、またトランジスタ５
２にはトランジスタ５６が直列に接続されている
ので、上記トランジスタ５４，５５にバイアス電
流を供給するためのトランジスタ５７および出力
用トランジスタ６５にバイアス電流を供給するた
めのトランジスタ５８のコレクタ電流が増大す
る。このため、トランジスタ５９〜６５のコレク
タ電流も増大することとなり、演算増幅器１は正
規の動作モードで増幅作用を行なうようになる。
従つて、シヤツターレリーズが行なわれることに
よつて端子１１のレベルが“Ｌ”から“Ｈ”にな
ると、このとき、直ちに、演算増幅器１の出力端
子のレベルは第５図に示すように、上記出力電圧
V_Oから出力電圧 V_BV＝V_REF−kT／ｑlnI_P／I_Sに切り換わり、基準電V_REFから光電流I_Pの対数変換値を引
いた低インピーダンスの出力電圧となり、遅滞な
く被写体の明るさに確実に対応した測光データが
出力されることとなる。即ち、シヤツターレリー
ズによつて端子１１に測光開始信号が印加されて
それまでの出力電圧V_Oから、安定した測光電圧
V_BVに至るまでの時間を、充分に1_nsec以下に抑え
ることができる。

なお、上記実施例の測光回路では電池電源６と
して1.5V×２の電池構成のものを用い、演算増
幅器１の非反転入力端子に加える電位として中
間タツプ６ａから1.5Vの電位を引き出して利用
したが、このほかに、1.5V×３，1.5V×４など
の電池構成のものを用いて任意の中間タツプ電位
を利用するようにすることもできる。

以上述べたように、本考案によれば、測光開始
以前でも演算増幅回路は常時バイアスを供給され
ていると共に、不動作の基準電圧回路の出力に代
つて、電池電源より基準電圧が与えられるので、
測光開始信号に同期して瞬時に、受光量に応じた
測光出力を取り出すことができ、このため、モー
タドライブ装置を用いて高速連続撮影を行なつた
り、動きの速い被写体に対してシヤツターチヤン
スを逸することなく撮影することができることに
なり、また、測光開始以前では演算増幅回路は超
低消費電力モードであり、基準電圧回路は不動作
状態にあるので、回路全体の電力消費が非常に微
小で電池エレルギーの消耗量も極めて僅かであり
カメラ用小型電池を充分に利用しうるなどの優れ
た効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のカメラの測光回路の一例を示
す電気回路図、第２図は、上記第１図に示す測光
回路の測光開始時の出力電圧の変化を示す特性曲
線図、第３図は、本考案の一実施例を示すカメラ
の測光回路の電気回路図、第４図は、上記第３図
に示す測光回路の具体的な回路構成を示す電気回
路図、第５図は、上記第３，４図に示す測光回路
の測光開始時の出力電圧の変化を示す特性図であ
る。１……演算増幅器（演算増幅回路）、２……基
準電圧回路、３……測光用光起電力素子、４……
対数圧縮用ダイオード、６……電池電源、６ａ…
…分圧端子（中間タツプ）、７，１５……バイア
ス設定用抵抗、１０……抵抗（インピーダンス素
子）、１１……測光開始信号用端子、１３，１４
……切換回路用トランジスタ、４０……対数圧縮
用トランジスタ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】電池電源の分圧端子にインピーダンス素子を介
して出力端子が接続されていて、動作状態で上記
出力端子に低インピーダンスの基準電圧を発生す
る基準電圧回路と、この基準電圧回路の出力端子における電圧が常
時入力端子に印加され、かつ超低消費電力のバイ
アス電流が与えられて常時動作状態にあり、両入
力端子間に零バイアス接続された測光用光起電力
素子に流れる光電流の対数変換電圧を出力として
発生する演算増幅回路と、測光開始信号に同期して、上記基準電圧回路を
不動作状態から動作状態に切換えると共に、上記
演算増幅回路を超低消費電力のバイアス電流が与
えられた状態から正規のバイアス電流が与えられ
た正常動作状態に切換える切換回路と、を具備してなるカメラの測光回路。