JPS581403B2 - 光起電力素子を用いた自動露出時間制御回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、受光素子として光起電力素子を用いたカメラ
の自動露出時間制御回路に関する。

受光素子として光起電力素子を用いたものは、光導電素
子に比べて応答性が良好であるため、これを光導電素子
に代えてカメラの露出制御回路に用いることはよく知ら
れている。

一方カメラにおける自動露出時間制御回路においては、
広い測光範囲を得るために被写体の明るさの対数値に比
例する電圧を求めて、この電圧とフイルム感度及びプリ
セット絞り値等の露出情報に対応する電圧とを加算して
この電圧に基づいて露出時間を制御している。

そのため、受光素子として光起電力素子を用いた場合、
これにより得られる被写体の明るさに比例する電流を対
数圧縮ダイオードによってその対数値に比例する電圧に
変換する回路が構成されることを要するが、この対数圧
縮ダイオードは温度特性を有していて、この特性に応じ
た温度補償をフイルム感度、及びプリセット絞り値の露
出情報設定回路に設ける必要がある。

このようにして対数圧縮ダイオードの温度特性に対する
温度補償をフイルム感度及びプリセット絞り値の露出情
報設定回路に設けたものは、本出願人が先に発明をし、
特許出願をした、（特願昭４８＝２８６７５号）がある
。

この先に出願した発明の基本回路は第１図に示されるも
のであり、演算増幅器１の入力端子２，３間に光起電力
素子４が接続され、演算増幅器１の出力端子５と一方の
入力端子２との負帰還回路に対数圧縮ダイオード６が接
続され、光起電力素子４が受光する光の明るさの対数に
比例する電圧を出力端子５に生せしめると共に、他方の
入力端子３の前段に露出情報設定用の可変抵抗７と、該
可変抵抗７に対数圧縮ダイオード６の温度特性を補償す
るために絶対温度に比例する電流を流す電流源８を設け
、可変抵抗７の摺動端子９の電位分だけ出力端子５の出
力電圧を上昇させるようにして露出情報を加算せしめて
いる。

上記回路においては、プリセット絞り値の変更等によっ
て可変抵抗７の摺動子９を作動せしめると、その都度演
算増幅器１の入力レベルが変動し、そのため、演算増幅
器１に含まれる差動増幅回路のバイアス条件が変化する
ことになり、予め所定の入力レベルに対し調節されてい
た零点が変動する結果を生じ、広範囲の入力レベルの変
化に対して精度のよい動作がされない欠点を生じる。

本発明は上記欠点を除去し、露出情報がどのように変化
しても高精度の加算出力が得られる回路を得んとするに
ある。

本発明は、上記目的を達成するため、被写体の明るさの
対数値に比例する電圧を生じる測光回路の出力を低イン
ピーダンスとし、この出力端に温度補償が考慮された露
出情報設定回路を設け、測光回路および露出情報設定回
路の電圧を測光時に加算して制御されるべき露出時間の
情報を得、この情報をメーター等の表示回路を介して撮
影者に表示し、またこの加算出力で露出時間の制御を行
なうようにしたことを特徴とするものである。

本発明を、第２図に示すような、例えばＴＴＬ一眼レフ
レツクスカメラに用いた場合の一実施例について詳述す
ると、破線で囲むブロック１０は、撮影レンズを通った
被写体からの光線の明るざを光電流に変換する光起電力
素子１１と、上記光電流をその値の対数値に比例する電
圧に変換する対数変換素子１２とを含む測光回路である
。

上記測光回路１０における電界効果型トランジスタ１３
，１４、トランジスタ１５，１６、抵抗１７，１Ｂ，１
９，２０，２１と可変抵抗２２とより成る回路は差動増
幅回路を構成している。

上記電界効果型トランジスタ１３，１４のゲート２３，
２４は、該差動増幅回路における高入力インピーダンス
の入力端子であって、トランジスタ１６のコレクタと抵
抗２１との接続点２５は、該差動増幅回路における出力
端子である。

前記一方の電界効果型トランジスタ１４のゲート２４は
接地端子２６に接続して接地され、光起電力素子１１は
、上記接地端子２６と他方の電界効果型トランジスタ１
３のゲート２３との間に接続されて、差動増幅回路の入
力端子２３ ．２４に接続されている。

対数圧縮ダイオード１２は、差動増幅回路の上記入力端
子２３と、その出力端子２５との間に接続されて、入力
に負帰還を与えている。

なお、出力端子２５には、後述する電流源回路から定電
流が供給される可変抵抗２７の端子２９が接続されてい
る。

この定電流は、抵抗２１を介して接地端子２６に流れ込
むようになっている。

抵抗２１の抵抗値は、所望の測光範囲外の暗い被写体を
測光せんとする時に、出力端子２５の電位が充分低くな
るように比較的小さい値に選ばれている。

可変抵抗２７は、フイルム感度及びプリセット絞り値の
露出情報に応じてその摺動子２８が位置ぎめされる摺動
抵抗で、その端子２９と摺動子２８との間に上記露出情
報に応じた電圧を発生させるためのもので、その抵抗特
性は直線的なものである。

トランジスタ３０，３１，３２と抵抗３３，３４，３５
．３６より成る回路は、抵抗３３の抵抗値を適正に選
択することにより電源電圧が変動してもトランジスタ３
１，３２のコレクタ電流を一定に保ち、且つトランジス
タ３１，３２のコレクタに絶対温度に比例する電流を流
すための電流源回路を構成し、この電流源回路に関する
詳細な説明は、本出願人による特開昭４８−５４４６０
号公報に詳記されているところであるが、簡単に述べる
と、抵抗３３．３４及び抵抗３５．３６を適当に選択す
ることによって、或いはトランジスタ３０と３１．３２
とのエミツタ面積を変えることによって、これらのトラ
ンジスタの各エミツタ層を流れる電流密度に差を設ける
ことによりトランジスタ３０とトランジスタ３１，３２
とのベース・エミツタ間電圧を絶対温度の変化に依存し
て常に異なる値となすことによってトランジスタ３０と
トランジスタ３１．３２とのコレクタ電流に差を設け、
トランジスタ３０と３１．３２との各ベース・エミツタ
間に抵抗３３の両端間電圧に相当する電圧の電位差を与
えることにより、トランジスタ３１，３２のコレクタ電
流を絶対温度に比例せしめるようなしたものである。

３７は露出時間を表示するためのメーターであり、トラ
ンジスタ３８と可変抵抗３９とにより構成される回路は
、メーター３７に対する温度補償回路である。

スイッチ４０は、カメラレリーズ機構と関連して反射鏡
が回動を開始する直前に開放し、５その時の測光出力（
端子２５ ．２６間）及び露出情報（可変抵抗２７の端
子２８．２９間の電圧）即ち端子２８と接地端子２６間
の電圧を記憶コンデンサ４１に記憶させる。

スイッチ４２は、シャツタ開放と共に閉成されるトリガ
ースイッチであり、スイッチ４３は、該トリガースイッ
チ閉成前に開放される積分用コンデンサ４５の放電用ス
イッチである。

トランジスタ４４は、トリガ一スイッチ４２が閉成され
ると、記憶コンデンサ４１の記憶電圧の逆対数に比例す
る電流をそのコレクタに生じるいわゆる対数伸張を行う
ためのトランジスタである。

前記積分用コンデンサ４５は上記トランジスタ４４のコ
レクタに接続され、該コレクタ電流を積分して充電し、
これにより遅延回路を構成する。

４６は周知のトランジスタスイッチング回路で、上記積
分用コンデンサ４５の充電電圧が所定レベルに達すると
出力の状態即ちオン・オフを反転し、電磁石４７を動作
させる。

この電磁石４７は、スイッチング回路４６の出力の状態
の反転により、シャッター閉じ部材の係止を保持する状
態から、これを解除するものである。

本発明は上記の如く構成されており、その動作につき述
べると、電源スイッチ４８を閉じると、回路は電源４９
によって電流が供給される状態となる。

この状態において被写体からの光源が撮影レンズを透し
て光起電力素子（フォトダイオード）１１に入射すると
、その両端子間に起電力が発生し、端子２３側から接地
端子２６側へと光電流が流れる。

この光電流はトランジスタ１６のコレクタ（即ち、差動
増幅回路の出力端子２５）より対数圧縮ダイオード１２
を介して流れるので、対数圧縮ダイオード１２の両端子
間には上記光電流の値の対数値に比例する電圧が生じる
。

従って、差動増幅回路の出力端子２５は、その入力端子
２３よりも上記対数圧縮ダイオード１２の両端子間に生
じた電圧だけ電位が高くなる。

一方この差動増幅回路は、入力端子２３の入力電位が上
ると、その出力端子の電位は下がるように構成されてい
るので、上記対数圧縮ダイオード１２を介して負帰還の
作用で、入力端子２３の電位は、略接地端子２６の電位
と等しくなり、光起電力素子１１の端子間電圧は略零ボ
ルトに保たれる。

即ち、光起電力素子１１の光電流は短絡電流（”■”ｓ
ｈｏｒｔ）となり、光電流は光起電力素子の暗電流成分
を含まないものとなって被写体の明るさに高精度に比例
したものとなる。

そして出力端子２５と接地端子２６との間には被写体の
明るさの対数値に高精度に比例した、いわゆる対数圧縮
された電圧が得られるものである。

今、光起電力素子１１の光電流を■ｎとすると出力端子
２５の電位、即ち出力電圧■ｐは、対数圧縮ダイオード
１２の特性より となる。

但し、 ｋはボルツマン定数 Ｔは絶対温度 ｑは電子の電荷量 Ｉｓはダイオード１２の構造並びに使用温度で定まる飽
和電流である とする。

上記飽和電流Ｉｓは、 で近似的に表わされ、αはダイオード１１の構造により
定まる定数であり、φはシリコンの場合、約１．２ｅｖ
の値の定数である。

これに対し、前記した如く、トランジスタ３０と３１の
ベース・エミツタ間電圧における温度係数＆ト適当な差
を設けるとトランジスタ３１のコレクタ電流を絶対温度
に比例する電流となすことができる。

そこでフイルム感度及びプリセット絞り値の情報を設定
する可変抵抗２７にトランジスタ３１によって絶対温度
に比例する電流βＴを流すと、端子２８ ．２９間に生
じる電圧ＶＥは、 ＶＥ＝ｎｒβＴ ・・・・・・・・・・・・・・・
（３）となる。

但しｎはフイルム感度及びプリセット絞り値の組合せ即
ち、露出情報により定まる定数、 ｒは露出情報のＩＥＶに対応する可変抵抗２７の抵抗値
、 βは比例定数 となる。

以上述べたことにより閉成状態のスイッチ４０を介して
記憶コンデンサ４１に記憶される端子２８の電圧ＶＭは
、トランジスタ１６のコレクタより抵抗２１に流れる電
流に比して、抵抗２７へ流れる電流を十分小さく設定し
ておくと、上記（１）式と（３）式で与えられる電圧の
和となる。

即ち、また（４）式で示される記憶電圧の逆対数に比例
する電流を得る対数伸張トランジスタ４４のベース・エ
ミツタ間電圧ＶＢＥに対するコレクタ電ｉＩ。

の関係は、 となり、（６）式におけるα′は、（２）式と同様にト
ランジスタ４４の構造により定まる定数である。

そこで（５）式のＶＢＥＯ代わりに（４）の記憶電圧Ｖ
Ｍを代入すると が得られ、（７）式には温度の項が消去され、トランジ
スタ４４のコレクタ電流Ｉｃは、光起電力素子１１の光
電流■ に比例すると共に、露出情報の設定により定ま
る段数ｎの指数に比例するものとなっている。

以上述べたように本発明においては差動増幅回路の人力
端子２３の入力レベルは常に接地端子２６のレベルに略
等しく保たれ、差動増幅回路は効率よく動作することが
できる。

シャツタがレリーズされるとスイッチ４２は閉じ、（７
）式で示される電流Ｉ により積分用コンデンサ４５は
充電され、この充電電圧茫所定レベルに達するとスイッ
チング回路４６が作動して電磁石４７がそれまで励磁さ
れていたのが遮断、或はその逆に動作され、シャツタは
直ちに閉じる。

次に露出時間を表示するためのメーター３７の回路につ
いて述べると、トランジスタ３２のコレクタからは、ト
ランジスタ３１と同様に絶対温度Ｔに比例する電流が可
変抵抗３９及びトランジスタ３８のコレクタ・エミツタ
を通じて流れると共に、その一部は、これと並列してト
ランジズタ３８のベース・エミツタを流れる。

上記可変抵抗３９は、メータ３７の零位置を調整するた
めのもので、光起電力素子１１に光が入射しないとき、
その械抗値を変えて、零を指示させる。

トランジスタ３８のベース電流ＩＢは可変哲抗３９を流
れる電流に比して小さく、またその絶対量も小さいよう
にする。

それ故ベース電流ＩＢは温度変化に対し、これを一定で
あると見做すことができる。

従ってトランジスタ３８のベース・エミツタ間電圧ｖＢ
’Ｅは次の如くなる。

上記ＩＢ５は、（２）式の１５と同様のものでそしてα
Ｂはトランジスタ３８の構造により定まる定数である。

一方可変抵抗３９の抵抗値をＲとし、これを流れる電流
をβＢＴ（βＢは比例定数）とすると、可変抵抗３９の
両端間の電圧は、ＲβＢＴとなる。

それ故、トランンスタ３８のコレクタ・エミツタ間電圧
Ｖｃ’Ｅは、 となる。

依って、メーター３７の両端間電圧ΔＶは（４）式の記
憶電圧ＶＭと、（１０）式の電圧Ｖｃ’Ｅとの差で表わ
される。

即ちとなる。

上記αυ式における〔〕内は温度に無関係で被写体の明
るさと、露出情報とを含むものである。

それ故もしメーター３７に使用される内部巻線の抵抗値
に絶対温度Ｔに比例して変化するような温度係数を具備
せしめてやれば、メーター３７に流れる電流は温度変化
に無関係のものとすることができ、温度変化によるメー
ターの振れの変動をなくなすことができる。

このように内部巻線の抵抗値が絶対温度に比例して変化
するものとして通常の銅線を用いる、ことができる。

なお、メーター３７を流れる電流値は、可変抵抗２７及
び３９を流れる電流値に対してこれが小さいよう設定し
、メーター３７を流れる電流により外部回路に影響が生
じないよう配慮する必要がある。

本発明は上述したように、光起電力素子を用い、差動増
幅回路と、該光起電力素子が該回路の入力端子間に接続
され対数圧縮ダイオードにより負帰還を与える測光回路
により上記光電流の対数値に比例する測光出力電圧を得
た後段において、温度変化に対する補償が配置された露
出情報設定回路の出力を加えて両者を演算せしめだので
、前記差動増幅回路のバイアス条件は露出情報設定の如
何に拘らず常に略一定に保たれ、高精度の被写体の明る
さの対数値に比例する測光出力電庄を求めることができ
、しかも被写体の明るさの対数値と、上記露出情報とが
加算された制御されるべき露出時間に対応する電圧を測
光時に得て、この加算電圧をもとに高精度の露出時間制
御を可能となすと共に前記加算電圧で制御されるべき露
出時間の情報を測光時に表示できる効果を奏するもので
ある。

さらに、測光回路の出力を低インピーダンスとし、祷 定電流が供給される他の露出情報設定回路をこの出力端
に接続するという簡単な回路構成で測光出力に他の露出
情報が正確に得られるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の先行技術に係わる光起電力素子を用
いた自動露出時間制御回路を示し、第２図は、本発明の
一実施例における自動露出時間制御回路を示す。 図において、１０は測光回路、１１は光起電力素子、１
２は対数圧縮ダイオード、１３，１４，１５’，１６，
１７，１８，１９，２０，２１，２２は差動増幅回蕗、
２７は露出情報設定用可変抵抗、３０′，３１，３２，
３３，３４，３５，３６は絶′対温度に比例する電流を
生じる回路、３７はメーター、４０は記憶用スイッチ、
４１は記憶コンデンサ、４２はトリガースイッチ、４３
は放電用スイッチ、４４は逆対数変換トランジスタ、４
５は積分用コンデンサ、４６はスイッチング回路、４７
は電磁石、４８は電源スイッチ、４９は電源。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高入力インピーダンスの差動増幅回路の入力端子間
   に被写体からの光を受光してその明るさに比例する電流
   を得る光起電力素子を接続し、前記差動増幅回路の入力
   の一端と出力端との間に対数圧縮ダイオードを接続して
   負帰還をかけて該出力端から前記光起電力素子が受光す
   る被写体の明るさの対数値に比例する電圧を得るととも
   に、該出力端を低出力インピーダンスとし該出力端に絶
   対温度に比例する電流が供給されるフイルム感度および
   プリセット絞り値などの露出情報設定用可変抵抗を接続
   し、該可変抵抗より前記露出情報に対応する電圧を得て
   、これら被写体の明るさの情報と前記露出情報とを測光
   時に加算し、この加算情報により制御されるべき露出時
   間を表示し、又この加算された電圧を逆対数変換トラン
   ジスタに与えて、該電圧の逆対数値に比例する電流によ
   り、露出時間を制御することを特徴とする光起電力素子
   を用いた自動露出時間制御回路。