JPH04181128A

JPH04181128A - 測光装置

Info

Publication number: JPH04181128A
Application number: JP2309910A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Kishida; 岸田　賢一; Atsushi Maruyama; 淳丸山; Akira Watanabe; 章渡辺
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1990-11-14
Filing date: 1990-11-14
Publication date: 1992-06-29
Also published as: US5192968A

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］この発明は測光装置に関し、特にカメラ等の光学機器に
使用される測光装置に関するものである。

［従来の技術］近年、カメラ等の光学機器の測光回路に於いては、フォ
トダイオードを用いて入射光束を光電流に変換し、これ
を対数圧縮電圧に変換したり、光電流をコンデンサに蓄
えてＡ／Ｄ変換している。

これらの場合、圧縮用にダイオードを用いたり、Ａ／Ｄ
変換用にコンパレータ及び基準電圧発生回路が必要とな
り、バイポーラＩＣが用いられてきた。

一方、測光回路の出力を受けて処理する露出制御回路や
表示回路等の処理回路は、その処理の容易性等の理由に
より、デジタル化が進みＣＰＵ（中央処理装置）が使用
されている。したがって、カメラ等の光学機器の測光回
路と処理回路には、゛バイポーラＩＣとＣＰＵの少なく
とも２種類のＩＣが用いられていた。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、このようなバイポーラＩＣとＣＰＵを用
いて測光を行なうことは、回路規模の点からもコストの
点からも不利益なものとなる。

一方、最近では、バラポーラとＣ−ＭＯＳプロセスを混
成したＣＰＵも開発されているが、そのプロセスが複雑
でコストが高いという問題点は残されている。

この発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、入力光
束を受光するフォトダイオードとフォトダイオードが出
力する光電圧を処理するＣＰＵだけで構成され、バイポ
ーラＩＣを用いずに簡素化された回路で、且つ低コスト
で実現することのできる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］すなわちこの発明は、ドレインを出力端子とするオープ
ンドレインタイプのトランジスタと、ＣＭＯＳ入力端子
を有し、所定電位を越えると反転出力する人力ゲートと
を有するＭＯＳ型のＣＰＵを用いた測光装置に於いて、
上記トランジスタのドレイン端子と上記入力ゲートの接
続点に接続されるもので、入射光量に応じた光電流を発
生するフォトダイオードと、このフォトダイオードの内
部に寄生的に発生しているか若しくは上記フォトダイオ
ードの外部に並列に接続されたコンデンサと、上記トラ
ンジスタでリセット動作を行った後に、上記フォトダイ
オードに発生する光電流によって上記コンデンサを充電
若しくは放電させ、上記リセット終了後上記入力ゲート
が反転するまでの計測時間に基いて輝度を測定する測光
制御手段とを具備したことを特徴とする。

［作　用］この発明による測光装置は、ドレインを出力端子とする
オープンドレインタイプのトランジスタと、ＣＭＯＳ入
力端子を有し、所定電位を越えると反転出力する入力ゲ
ートとを有するＭＯＳ型のＣＰＵを用いた測光装置に於
いて、上記トランジスタをハイインピーダンスにするこ
とにより、入射光量に応じた光電流を発生するフォトダ
イオードの寄生容量に蓄えられた電荷を光電流で放電す
る。これにより、ＣＰＵ端子の電圧が次第に上昇し、シ
ュミットインバータの閾値を越えるとシュミットインバ
ータ出力が反転する。上記トランジスタをハイインピー
ダンスにしてからシュミットインバータ出力が反転する
までの時間は上記光電流に応じるので、この間の時間を
計測して光電流値、すなわち輝度を求める。

［実施例］以下図面を参照して、この発明の詳細な説明する。

第１図は、この発明のαｊ光装置を示すブロック構成図
である。

同図に於いて、ＣＰＵＩはその内部に設けられたＲＯＭ
に記憶されたプログラムに基いて逐次シーケンシャル制
御を実行し、これによって周辺のＩＣ等の動作を司るよ
うになっている。

ＡＦ（オートフォーカス）用ＩＣ２は、被写体までの距
離を赤外光アクティブ方式で計測し、これによって得ら
れた被写体距離情報を８ビツトシリアル通信でＣＰＵＩ
に転送する。このＡＦ用ＩＣ２には、投光用として３連
のＩＲＥＤ３と受光用として１個のＰＳＤ４によって構
成された投受光器５が接続されており、これによって撮
影画面中の３点をそれぞれ測距することができるように
なっている。

ところで、これらの投受光器５に於いては、その構成要
素であるＩＲＥＤ３とＰＳＤ４間の基線長にばらつきが
あると、測距して得られた被写体距離情報は、基線長の
ばらつきがない場合に得られる測距データよりかい離し
てしまう。そこで、次に述べるＥ２　ＦＲＯＭ６に記憶
されているデータによって補正演算を行ない適宜修正す
るようにしている。このＥ２　ＦＲＯＭ６は、不揮発性
の記憶素子で上記測距データのばらつきや、測距データ
をレンズ位置データに変換する際のレンズ位置の機械的
なばらつき等により発生する誤差を、生産時に補正する
ための調整データなどが記憶されているものである。

インターフェース７はＣＰＵＩに結合されてぃるもので
、上記Ｉ　ＲＥＤ３、ＣＰＵ電源ＶＤＤの電源安定化回
路８、モータドライバ９及びプランジャードライバ１０
のプリドライバの駆動を行う。モータドライバ９は、フ
ィルム給送用モータ１１、撮影レンズ駆動用モータ１２
をそれぞれ駆動している。

そして、フィルム給送状態はエンコーダ１３で、また撮
影レンズの駆動位置はエンコーダ１４で、それぞれ検出
されてＣＰＵＩに供給されるようになっている。

また、図示されないカメラのシャッタは、プランジャー
１５によって駆動されるもので、エンコーダ１Ｂによっ
て、シャッタ開口開始が検出されて′ＣＰＵＩに供給さ
れる。

一方、ＤＸ１７は、フィルムのＩＳＯ感度を検出するも
ので、ここで検出した値をＣＰＵＩに入力する。そして
、ストロボ１８、液晶表示パネル１９笈び日付写し込み
回路２０は、ＣＰＵＩの信号に基いて、それぞれ閃光発
光と、モード、フィルム駒数等の表示と、日付写し込み
を行なう。

リセットＩＣ２１は、ＣＰＵＩのパワーオンリセット用
ＩＣであり、電池投入時にＣＰＵＩの電源ＶＤＤがＣＰ
ＵＩの動作可能電圧に達するまで、ＣＰＵＩをリセット
状態にしておくもので、電源ｖＤＤが一時的に瞬断した
場合にもＣＰＵＩが暴走するのを未然に防ぐ。

また、図中２２〜２８は、各種スイッチを示している。

例えば、ファーストリレーズスイッチ２２は、レリーズ
釦が半押しされたときに作動するスイッチであり、この
スイッチ２２がオンされると測距を行ない、このときの
測距値はＣＰＵＩに記憶される。セカンドレリーズスイ
ッチ２３は、レリーズ釦が全押しされたときに作動する
スイッチであり、このスイッチ２３がオンされると、測
距値に基いて撮影レンズの繰出しを、そして測光値に基
いて露出の制御が行なわれる。ストロボモード切換スイ
ッチ２４は、赤目発光モード、ストロボオフモード、ス
トロボ強制発光モードを切換えるスイッチである。ここ
で、赤目発光モードとは、後述する赤目現象を防止でき
るようにしたストロボ撮影機能を有するモードのことで
ある。

更に、ＬＥＤ２９及び３０は、ファインダ内表示灯であ
り、ＡＦ測距終了及び近距離警告、ストロボ発光警告及
び赤目発生警告等を行う。そして、ＬＥＤ３１は、セル
フモード表示用のＬＥＤである。

尚、赤目とは被写体をストロボ１Ｂにより閃光発光させ
て撮影したときに、被写体の目が赤く写る、いわゆる赤
目現象のことであり、赤目発生警告は上記赤目現象の発
生が前もって検出されたときにストロボモード切換スイ
ッチ２４により、赤目モードにモードを切換えることを
促す警告である。

フォトダイオード３２は測光用の受光素子であり、スポ
ット測光と、アベレージ測光を行なうものである。更に
、このフォトダイオード３２は、ＣＰＵ１内のＮチャン
ネル（以下Ｎｃｈと記す）オーブンドレイントランジス
タ３５及びシュミット形インバータ３Ｂに接続されてい
る。

この測光装置は、フォトダイオード３２に、入射光量に
応じて発生する光電流で該寄生容量３２′に蓄えられた
電圧を放電することにより発生する電圧と、ＣＰＵＩ内
のシュミット形インバータ３６の閾値電圧との比較を行
う回路であり、明暗の検出を行う回路である。上記フォ
トダイオード３２のカソードはＶＣに接続され、該フォ
トダイオード３２のアノードは、ＣＰＵ１内でシュミッ
ト形インバータ３Ｂの入力とＮｃｈオーブンドレイント
ランジスタ３５のドレインに接続されている。Ｎｃｈオ
ーブンドレイントランジスタ３５のソースは、ＧＮＤ　
（グラウンド）に接続されている。

このように構成された第１の実施例の動作について、第
２図のタイムチャート及び第３図のフローチャートを参
照して説明する。

先ず、Ｎｃｈオーブンドレイントランジスタ３５の出力
が、時間ｔ１に於いてＧＮＤレベルがらハイインピーダ
ンス状態に変わると（ステップＳｌ）、これに伴ってＣ
ＰＵＩ内のタイマが一旦リセットされた後、スタートさ
れる（ステップｓ２、Ｓ３）。すると、フォトダイオー
ド３２は、該寄生容量に蓄えられていたＶ。の電圧を入
射光量に応じた光電流で放電し、フォトダイオード３５
のアノード電位はＧＮＤレベルがら光電流に応じた傾き
で上昇し始める。

そして、所定時間（ｔｏ　）が経過して（ステップＳ４
）時間ｔ２になると、上昇した電位がシュミット形イン
バータ３６の閾値電圧に到達する。すると、シュミット
形インバータ３６の出力はＶＣレベルからＧＮＤレベル
へと変化し、このとき上記タイマはリセットされる（ス
テップＳ５）。

この後、Ｎｃｈオーブンドレイントランジスタ３５がオ
フになると（ステップＳ６）　、ＣＰＵＩ内のタイマが
スタートされ（ステップＳ７）、シュミット形インバー
タ３６の出力反転がなされた時点（ｔ２）（ステップＳ
８）で、上記タイマを読込む（ステップＳ９）。すなわ
ち、Ｎｃｈオーブンドレイントランジスタ３５の出力が
ＧＮＤレベルからハイインピーダンスに変化した時点（
ｔｌ）から、シュミット形インバータ３６の出力がＶＣ
レベルからＧＮＤレベルに変化した時点（ｔ２）までの
時間（ｔｏ　）を、ＣＰＵＩ内のタイマで測定すること
により光電流を時間に換算する。

このように、第１の実施例によれば、フォトダイオード
３２とＣＰＵ内部に構成されるＮｃｈオーブンドレイン
トランジスタ３５及びシュミット形インバータ３６で、
入力光量を時間に換算し、簡単に光電流をＡ／Ｄ変換で
きる効果がある。

次に、本発明の測光装置を複数測光領域を有する測光装
置に適用した例を、第２実施例として説明する。第４図
は、この第２の実施例の測光装置の要部を示した回路構
成図である。

上述した第１の実施例に於いては、フォトダイオード３
２の寄生容量３２′を利用し、入力光量を電圧に変換し
たが、得られる電圧の傾きΔＶ／Δｔは、フォトダイオ
ードの特性（寄生容量のばらつき、受光面積）に依存し
てしまう。したがって、複数の測光領域を測光する場合
、同一の輝度であっても得られる出力に差が生じてしま
う。

これを解決するために、第２の実施例はフォトダイオー
ド３２のアノードとカソードの間に並列にコンデンサ３
７を接続している。また、このフォトダイオードと並列
に接続されたフォトダイオード３８は、ＣＰＵ１内のＮ
ｃｈオーブンドレイントランジスタ３９及びシュミット
形インバータ４０に接続されている。そして、上記フォ
トダイオード３８のアノードとカソード間にもコンデン
サ４１が並列に接続されている。これにより、ΔＶ／Δ
ｔを両コンデンサ３７．４１の容量と適宜に選択するこ
とで一致させたものである。

このように構成された第２の実施例の動作について説明
する。

動作は上述した第１の実施例と同様である。すなわち、
コンデンサ３７の容量値をＣ３７、コンデンサ４１の容
量値をＣ４１とする。いま、ある一定の光量をスポット
測光用フォトダイオード３８とアベレージ測光用フォト
ダイオード３２に照射したときの各々に発生する光電流
をＩ３８、Ｉ３２するとα−Ｉ　３２／　Ｉ　３８　　
　　　　　　　・・・（１）となる。ここでαは、フォ
トダイオード３８とフォトダイオード３２の受光面積比
である。

このときの光電流を時間変換した値は αｔ＋＋／Ｃ，□−ｔ＋２／Ｃ４，・・・（２）なる関
係が成り立つ。ここでｔｌｌはアベレージ測光用のフォ
トダイオード３２が時間変換した値であり、ｔ１□はス
ポット測光用のフォトダイオード３８が時間変換した値
である。但しＣ３７、Ｃ４１の値を該寄生容量値を無視
できる程大きいものとすると、（２）式かられかるよう
に、Ｃ３７とＣ４１の容量値をα／Ｃ３７−１／Ｃ４１
とすればｔｌｌ””ｉ１２となり、同一光量をアベレー
ジ用フォトダイオード３２とスポット用フォトダイオー
ド３８に照射したとき、同一の時間変換値が得られるこ
とがわかる。

スポット用のフォトダイオード３８は、主要被写体の輝
度を測定するスポット測光用のものであり、アベレージ
用のフォトダイオード３２は、背景の輝度を測定するア
ベレージ測光用のものである。主要被写体の輝度と背景
の輝度の差が一定値以上あるときは逆光状態であるとし
て、ストロボ撮影を行わせるが、上記逆光判定を行なう
のにαβＣ４１−Ｃ３７・・・（３）が成立するようにする。ここでβは任意の正の整数とし
、逆光判定のレベルを意味するものである。

仮りにβ−２とするとｔｌｌ−ｔｌ□が成立する条件２
α　ｌ３８＝１３□　　　　　　　　　　　　　・・・
　（４）となる。

もし２αＩ　３８＞　１３２ならｔ　ＩＩ＞　ｔ　１２
となり、２αＩ　３８＜　Ｉ　３２ならｔ　ＩＩ＜　ｔ
　１２となる。

上記（４）式の２αＩ　３ｇ””　Ｉ　３□はアベレー
ジ用フォトダイオード３２に照射された光量の１／２が
スポット用フォトダイオード３８に照射されたことを意
味し、いわゆる逆光状態である。また２αＩ　３Ｂ＜　
Ｉ　３２ならば、アベレージ用フォトダイオード３２に
照射された光量の１／２未満がスポット用フォトダイオ
ード３８に照射されたことを意味する。すなわち、ｔ１
□≦ｔ１２なら逆光状態であることがわかる。

アベレージ測光とスポット測光を同時に行ない、シュミ
ット形インバータ３６の出力がＶ。レベルからＧＮＤレ
ベルに変化するアベレージ測光の時間変換が終了した時
点で、シュミット形インバータ４０の出力がＶＣレベル
なら、スポット測光の時間変換が終了しておらず逆光状
態であることがわかる。

このように第２の実施例によれば、逆光判定する主要被
写体の輝度と背景の輝度の差をフォトダイオード３２及
び３８に接続するコンデンサ３７及び４１の容量値を適
切に選択することで自由に決定することができ、且つア
ベレージ測光の時間変換が終了した時点でのスポット測
光の時間変換の状態（シュミット形インバータ４０の出
力状態）を検出するだけで簡単に逆光判定を行うことが
できるという効果がある。

次に、この発明の第３の実施例を、第５図、第６図及び
第７図を用いて説明する。

上述した第１及び２実の施例に於いては、シュミット形
インバータ３６及び４０の閾値電圧を用いて時間変換し
ていたが、閾値電圧はＣＰＵＩに供給されている電源対
依存性を有しており、充電圧の判定レベルが変化してし
まう。これを解決するために、第５図に示されるように
、第２の実施例に於けるフォトダイオード３２及び３８
のアノード側に、各々ダイオード４２及び４３のカソー
ド側を接続する。

これらダイオード４２及び４３のアノード側は、抵抗４
４を介して電源ｖｃへ接続され、且つ抵抗４５を介して
ＣＰＵＩ内部のＮｃｈオーブンドレイントランジスタ４
６のドレインに接続される。このＮｃｈオーブンドレイ
ントランジスタ４６のソースは、ＧＮＤへ接続される。

このように構成された第３の実施例の動作について説明
する。

抵抗４４．４５の比は、第６図に示したシュミット形イ
ンバータ４０．３６の閾値電圧ＶＴｌ、のΔＶｔｂ／Δ
Ｖｃの値を有するように設定する。

また、第７図にタイムチャートを示す。Ｎｃｈオーブン
ドレイントランジスタ（ＴＲＳ）４６の出力がハイイン
ピーダンスからＧＮＤレベルに変わると、ダイオード４
３．４２のアノード電位は、抵抗４４シユミツト形イン
バータ４０．３６の閾値電圧と同値である。このとき、
Ｎｃｈオーブンドレイントランジスタ３９及び３５の出
力はＧＮＤレベルなので、フォトダイオード３８及び３
２のアノード電位はミツト形インバータ形インバータ４
０．３６の閾値電圧が同値なので、フォトダイオード３
８．３２のアノード電位は、ｖＴｂ−ＶＢの電位となり
、フォトダイオード３８．３２の寄生容量にはＶｃ　　
　（ＶＴｈ　　Ｖａ）の電荷が蓄えられていることにな
る。

次に、Ｎｃｈオーブンドレイントランジスタ３９及び３
５の出力をＧＮＤレベルよりハイインピーダンスにし、
光電流の時間変換を開始すると、フォトダイオード３８
及び３２の寄生容量に蓄えられた電荷は、人力光量に応
じ放電される。フォトダイオード３８及び３２のアノー
ド電位がシュミット形インバータ４０及び３６のＶＴｂ
の電位に到達すると、該出力はｖｃレベルからＧＮＤレ
ベルに反転され、時間変換が終了される。つまり、フォ
トダイオード３８及び３２の電位は、時間変換開始時は
ｖＴｂｖａの電位であったものが、ｖＴｈまで電位が上
昇すると時間変換を終了する訳であるから、ＶＴｈ−（
ＶＴｈ−ＶＢ　）　−ＶＢ　ノミ正分りｌｔ、’７ｔト
ダイオード３８及び３２の寄生容量は放電され、電源電
圧ＶＣに依存しない時間変換がなされる。

このように第３の実施例によれば、抵抗４４．４５とダ
イオード４２．４３とで、電源電圧に依存しない光電圧
の時間変換が実現できる効果がある。

次に、この発明の第４の実施例を、第８図を用いて説明
する。

上述した第１、第２及び第３の実施例に於いては、フォ
トダイオード３２．３８の光電源のγ値が略１であるか
ら光電流を時間変換するのにダイナミックレンジを必要
とし、入力光量が少ない場合時間変換に非常に長い時間
が必要となってしまう。

これはカメラのレリーズタイムラグを長くすることにな
り、不利益である。

これを解決するために、第１の実施例に於けるフォトダ
イオード３２のアノードに、新たに閾値の異なる複数の
シュミット形インバータ４７．４８、・・・、ｎの入力
を接続する。

このように構成された第４の実施例の動作について説明
する。

上述した第１の実施例で示したシュミット形インバータ
３６のスレッシュ電圧ｖｔｈは略■ｃ／２である。シュ
ミット形インバータ４７．４８、・・・、ｎの各々ノｌ
ＩＲＭｔ４圧ヲｖｒｈｒ、Ｖ５４８、・・・、Ｖ　７６
　Ｂとする。仮に、シュミット形インバータ４７を接続
し、該閾値電圧ＶＴｋ４７をＶ　ｃ　／　４に設定した
とする。

上述した第１の実施例と同様に時間変換を開始すると、
先ずシュミット形インバータ４７の出力がある入力光量
に応じた時間で反転する。次に、シュミット形インバー
タ３６の出力がシュミット形インバータ４７で得られた
変換時間の２倍の時間後に反転する。ＣＰＵＩは、シュ
ミット形インバータ４７で得られた時間が、ある値より
長ければ該変換時間を入力光量のＡ／Ｄ変換値として採
用し、時間変換に要する時間を短縮する。また、シュミ
ット形インバータ４７で得られた時間がある値より短か
ければ、シュミット形インバータ３６で得られる変換時
間にて入力光量のＡ／Ｄ変換値として採用して、値の精
度を向上する。

このように第４の実施例によれば、ＣＰＵＩ内に複数の
閾値電圧が異なるシュミット形インバータを有すること
により、入力光量のＡ／Ｄ変換値がダイナミックに得る
ことができ、且つカメラのレリーズタイムラグを短かく
する効果がある。

［発明の効果］以上のようにこの発明によれば、入力光束を受光するフ
ォトダイオードとフォトダイオードが出力する光電圧を
処理するＣＰＵだけで構成され、バイポーラＩＣを用い
ずに簡素化された回路で、且つ低コストで実現すること
のできる測光装置を提供することができ、コストの低減
だけでな（、スペース上の節約が可能となり、更に耐ノ
イズに対して向上する等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の測光装置を示すブロック構成図、第
２図及び第３図はこの発明の第１の実施例の動作を説明
するタイムチャート及びフローチャート、第４図はこの
発明の第２の実施例で測光装置の要部を示した回路構成
図、第５図はこの発明の第３の実施例で測光装置の要部
を示した回路構成図、第６図及び第７図はこの発明の第
３の実施例の動作を説明するもので閾値電圧の特性図及
び第５図の各Ｎｃｈオープンドレイントランジスタのタ
イムチャート、第８図はこの発明の第４の実施例で測光
装置の要部を示した回路構成図である。１・・・ＣＰＵ　（中央処理装置）、２・・・ＡＦ（オ
ートフォーカス）用ＩＣ，３・・・ＩＲＥＤ。４・ＰＳＤ、５．、、投受光器、６−Ｅ２ＰＲＯＭ。７・・・インターフェース、８・・・電源安定化回路、
９・・・モータドライバ、１０・・・プランジャードラ
イバ、１１・・・フィルム給送用モータ、１２・・・撮
影レンズ駆動用モータ、１３．１４．１．６・・・エン
コーダ、１５・・・プランジャー、１７・・・ＤＸ、ｌ
ｌｉ・・・ストロボ、１９・・・液晶表示パネル、２０
・・・日付写し込み回路、２１・・・リセットＩＣ，３
２・・・フォトダイオード、３２′・・・寄生容量、３
５．３９．４Ｂ・Ｎチャンネル（Ｎ　ｃｈ）オーブンド
レイントランジスタ、３６．４０．４７、・・・、ｎ・
・・シュミット形インバータ。第３図第８図

Claims

【特許請求の範囲】　ドレインを出力端子とするオープンドレインタイプの
トランジスタと、ＣＭＯＳ入力端子を有し、所定電位を
越えると反転出力する入力ゲートとを有するＭＯＳ型の
ＣＰＵを用いた測光装置に於いて、上記トランジスタのドレイン端子と上記入力ゲートの接
続点に接続されるもので、入射光量に応じた光電流を発
生するフォトダイオードと、このフォトダイオードの内
部に寄生的に発生しているか若しくは上記フォトダイオ
ードの外部に並列に接続されたコンデンサと、上記トランジスタでリセット動作を行った後に、上記フ
ォトダイオードに発生する光電流によって上記コンデン
サを充電若しくは放電させ、上記リセット終了後上記入
力ゲートが反転するまでの計測時間に基いて輝度を測定
する測光制御手段とを具備したことを特徴とする測光装
置。