JPS5834767B2 - 測光回路の温度補償回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は温度補償を広範囲に行なうようにした測光回路
の温度補償回路に関するものである。

従来温度変化に伴い、測光回路に於ける温度補償を行な
う種々の提案が為されているが、いずれも広範囲の温度
変化に対して、十分な補償が行われず、正確な測光出力
が得られない欠点を有している。

この理由は、温度補償用として回路的に付加されるサー
ミスタ、ダイオード等がその特性上温度の変化に対して
、相補的な補償を行うに十分な特性を広範囲の温度変化
範囲にわたって、具備していないからである。

本発明は上記実情に鑑みなされたもので入力端子間に光
電変換素子を接続し、該光電変換素子の光電流を対数圧
縮する対数圧縮素子を帰還路に接続した測光用演算増幅
回路及び、光電流を対数圧縮する対数圧縮素子と同じ特
性の温度補償用対数圧縮素子を帰還路に接続した第１の
演算増幅器と抵抗を帰還路に接続した第２の演算増幅器
とを有し、該第１、第２の演算増幅器の非反転入力端子
に定電圧回路から同じバイアス電圧を印加し、第１の演
算増幅器の出力端子を測光用演算増幅回路の入力端子に
接続し、該測光用演算増幅回路の出力端子を正の温度特
性を有する抵抗体を介して、第２の演算増幅器の反転入
力端子に接続し、更に第１の演算増幅器の反転入力端子
と定電圧回路の間に抵抗を接続し、温度補償の基準輝度
に於いて、該光電変換素子より生ずる光電流に相当する
電流を温度補償用対数圧縮素子に流すように該抵抗を選
択することにより、第２の演算増幅器の出力に温度補償
された測光出力を得るようにしようとするものである。

以下図面によって本発明の詳細な説明するが、第１図は
本発明による過渡応答特性改善方式を用いた測光回路の
一実施例を示す回路接続図である。

図において、１は受光素子で例えばシリコンフォトダイ
オードの如き光応答特性の良好な光電変換素子を用いる
。

２はＦＥＴを入力段とする高入力インピーダンスの直流
演算増幅器で、３は２の出力段を構成するトランジスタ
でありこれらは一体としてＩＣ化されている。

４は出力段３のエミッタ抵抗、５は帰還路に接続された
対数圧縮素子で、これらにより被写体輝度の対数値（Ｂ
Ｖ）に対して直線的出力電圧が得られる。

点線で接続された６は演算増幅器の入力端子（反転）と
アース間に生ずる浮遊容量成分であり、回路素子の製造
過程等において必然的に生ずるものである。

つぎに７は比較回路の演算増幅器、８はスイッチングト
ランジスタ、９は放電回路を構成するスイッチングトラ
ンジスタ、１０，１１および１２はバイアスレベル設定
用抵抗で以上の７〜１２により本発明の応答特性改善回
路が構成されている。

つぎに１３〜１８および１９は本測光回路をより実用性
あるものにするための温度補償回路を構成する素子で、
１３はバイアスレベル設定用定電圧源、１６は演算増幅
器、１８は温度補償用ダイオードで抵抗１４゜１５およ
び１７により温度補償の基準輝度に於いて受光素子４に
生ずる光電流に等しいバイアス電流をダイオード１８に
流して温度補償する。

また１９は正の温度係数を有する抵抗素子である。

２０〜２２は光電変換素子４が極めて高速の応答特性を
有する場合に被写体を照明する螢光灯の如き明滅光源に
よるノイズ（フリッカノイズ）を防止するための防止用
回路で、２０は演算増幅器、２１，２２は帰還回路に設
けたフリッカノイズ除去用時定回路のＣ，Ｒである。

２３は露光情報演算制御回路、２４は電源スィッチ、２
５は電源電池である。

つぎに第１図の回路の動作について説明する。

一般にバイポーラ−トランジスタは電界効果トランジス
タより過渡応答特性がよいためにＦＥＴが作動する前に
バイポーラ−トランジスタ回路が作動し、これによって
異常チャージが生ずる事がある。

図において電源スィッチ２４をオンすると、高入力イン
ピーダンス演算増幅器を構成する２および３のＦＥＴ入
力段２が作動する前にトランジスタ３が導通状態になり
対数変換素子５を通して増幅器入力における浮遊容量成
分６に異常チャージが生ずる。

その後ＦＥＴが動作状態になると演算増幅器の入力は、
非反転入力より反転入力の方が高電位にあるため、トラ
ンジスタ３はオフに転じ、これにより出力電圧は増幅器
の下方飽和レベル、すなわちほぼ零電位になる。

これにより浮遊容量６への異常チャージは、対数圧縮素
子５および光電変換素子１が共にこのチャージに対して
逆方向接続となっているため、これらの回路を通して放
電することができず、光電変換素子１に生ずる光電流に
よって放電することになる。

被写体の輝度が低い場合は光電変換素子１に生ずる光電
流は極めて小さいので異常チャージのこれによる放電に
は可成りの時間（数秒）がかかることになりカメラ操作
上不都合なことになる。

本発明の方式は上記の如き異常チャージをＦＥＴの作動
開始後瞬間的に解消させるための放電回路を設け、これ
によって測光回路の過渡応答特性を改善するものである
。

図の回路において演算増幅器２゜３が作動開始後浮遊容
量６への異常チャージが続いている間はトランジスタ３
はオフの状態にあり、コンパレーター７の非反転入力が
反転入力電位より低く、トランジスタ８はオフ、トラン
ジスタ９はオンとなる。

従って６の異常チャージはトランジスタ９を通して瞬間
的に放電される。

異常チャージが解消されて演算増幅器２が正常作動状態
に移ると、トランジスタ３はオンし、コンパレーター７
は非反転入力が反転入力電位より高くなり、トランジス
タ８がオン、９がオフとなる。

これによりトランジスタ９による放電回路は開放される
ことになる。

低輝度の場合は光電変換素子１の光電流は極めて小さく
、トランジスタ９のリーク電流により露出誤差を生ずる
恐れがあるので、トランジスタ８の飽和電圧を考慮して
、トランジスタ９のベース電圧が演算増幅器２，３の反
転入力電位に等しくなるように抵抗ｉｏ、ｉ１を設定す
るようにする。

なお図の１３乃至１８は対数圧縮素子５の温度特性を補
償するための回路で、１３は定電圧回路、１９は正の温
度特性を有する抵抗、１８は温度補償用ダイオ−下であ
る。

つぎに温度補償作用について説明する。

温度補償の基準輝度における光電変換素子１の光電流を
ｉｐｓとし、対数圧縮素子５と温度補償用ダイオド１８
とに同じ特性の素子を使用し、ダイオード１８に光電流
ｉｐｓに相当するバイアス電流を流すように抵抗１７を
選択する。

この状態で演算増幅器１６および２０の非反転入力バイ
アスＶｃは定電圧源１３の出力を抵抗１４．１５で分圧
した電圧が印加されている。

演算増幅器１６の出力電圧■１は増幅器のオフセット電
圧を無視すると で表わされる。

ここにｉ。はダイオード１８の逆方向飽和電流、Ｋはボ
ルツマン係数、Ｔは絶対温度、ｑは電荷である。

被写体輝度の任意の値の時の光電流ｉｐとすると、演算
増幅器２，３の出力電圧■２は となる。

この出力電圧■２ は出力トランジスタ３のエミッタ抵
抗４の両端に生じ、これと温度補償抵抗１９の電圧が演
算増幅器２０へ入力される。

抵抗１９の基準温度Ｔ。

の時の抵抗値をＲ６とじ、２０の帰還抵抗をＲＦとする
と、ｉｐｓ／ｉｏ並びにｉｐ／ｉｏが共に１よりはるか
に犬であるから、演算増幅器２０の出力電圧は となり、温度変動に対して２０の出力電圧■３は一定値
を取り得る。

つぎに演算増幅器２，３が定常状態となった後測光回路
にフリッカ−ノイズ（例えば正弦波）の混入した信号が
入力した場合は、光電変換素子の光応答速度が極めて速
いために演算増幅器２，３の出力電圧■２ は のような交流成分を含むことになる。

この出力電圧は上記の如く演算増幅器２０へ入力される
。

演算増幅器２０はその負帰還路が抵抗２１とコンデンサ
ー２２の並列接続により構成されており、帰還路のイン
ピーダンスが高周波に対して低下する特性を有する。

従って演算増幅器２０の利得は高周波数で低くなる。

例えば帰還路のＣＲ時定数を５ ｍ ＳｅＣに選んだと
すると、交流電源による螢光灯等のフリッカ−周波数１
００Ｈｚに対して直流利得たら１００Ｈｚの利得を約１
０ｄＢ減衰させることができる。

従って演算増幅器の出力においてフリッカ−は約０．３
倍に減少することになる。

以上の如く本発明の回路においては、上記の如く温度に
対して充分に補償され、かつフリッカ−ノイズの影響を
少なくなし得ることになり、また過渡応答特注も著しく
改善された測光出力が得られる。

第２図および第３図は本発明の回路による過渡応答特性
の改善効果を示す曲線図である。

第２図において、横軸は電源スィッチ２４をオンにして
からの時間経過を示し、縦軸は演算増幅器２，３の反転
入力電圧を示す。

ＶＭＳは正常動作レベルであり、曲線Ｑ１が本発明の放
電回路を用いた場合、Ｐｌが放電回路のない場合を表わ
している。

時刻ｔＳにおいてＦＥＴが作動を開始し、トランジスタ
３がオフし、浮遊容量６への異常チャージが停止すると
共に、本発明の放電回路がない場合には、光電変換素子
１の光電流による異常チャージの放電が曲線Ｐ１のよう
に行なわれる。

特に低輝度の場合は演算増幅器の過渡応答特性が悪く増
幅器が正常動作レベルＶＭＳに達するまでに長い時間（
ｔＮ）を要する。

本発明の放電回路がある場合には、放電用トランジスタ
１２がオンするので曲線Ｑ□で示すように異常チャージ
が短時間（ｔｐ’ ）で解消され増幅器の過渡応答性が
著しく改善される。

第３図は温度補償され、フリッカ−防止回路を通った後
の輝度情報の応答特性曲線図で、演算増幅器２０の出力
信号を表わし、横軸は電源スイツチオンからの時間経過
、縦軸は増幅器の出力電圧である。

なおＶＢＨ２■ＢＬは増幅器２０の上側および下側飽和
レベルであり、■えは正常出力動作レベルである。

その他については第２図と同様であり同一符号で示しで
ある。

第４図は本発明の他の実施例を示す回路接続図で、第１
図と同じ部分は同一符号で示しである。

図の実施例ではトランジスタ３およびダイオード５を通
したオーバーチャージを避けるために、光電変換素子１
および対数圧縮素子５を逆極性にしである。

この回路においてはＦＥＴが作動開始する前にトランジ
スタ８がオンしても、対数圧縮素子５が逆方向に接続さ
れているため、浮遊容量６への異常チャージは生じない
。

しかし被写体輝度が低く光電流が極めて小さいと浮遊容
量６を充分に充電し増幅器２が正常動作レベルに遅する
までに可成りの時間がかかるので、これをさけるために
浮遊容量６を強制的に充電するようにしたものである。

第５図および第６図は第４図の回路における過渡応答特
性改善効果を示す曲線図で、第２図、第３図と同一符号
を用いである。

第４図において電源スィッチ２４をオンすると、演算増
幅器２の入力段ＦＥＴが作動する前にトランジスタ３が
オンするが、対数圧縮素子５が逆極性に接続しであるた
め、トランジスタ３からの異常チャージは行なわれない
。

この時コンパレーター７の反転入力電位は非反転入力電
位より高いので出力段トランジスタ８はオフ、充電用ト
ランジスタ１２はオンとなって浮遊容量６への充電が強
制的に行なわれる。

第５図における時刻ｔｐ□以前にＦＥＴが作動を開始す
ると演算増幅器２の反転入力端子はＱ３ の如き過渡
応答特性を示すことになる。

また時刻ｔＳ２でＦＥＴが作動を開始すると曲線Ｑ４の
如く６には一時的にオーバーチャージが生ずるが、この
異常チャージは光電変換素子１および対数圧縮素子５を
通して瞬間的に放電される。

なお第４図において本発明の過渡応答特性改善回路がつ
いていない場合には曲線Ｐ３のようにして被写体輝度？
砿じた光電流で浮遊容量６が充電されるために長時間ｔ
Ｎの過渡状態が生ずることになる。

第６図は演算増幅器２０の出力を示す曲線図で図のＱｉ
＝、Ｑ６およびｐＪＪＳそれぞれ第５図のＱｓ 、Ｑ４
およびＰ３に対応する。

以上の如く本発明は、演算増幅器、温度補償用対数圧縮
素子及び正の温度特性を有する抵抗体を用いて、対数圧
縮素子を有する測光回路の温度補償を相補的に行ってい
るので、極めて広範囲の温度変化及び、被写体輝度の変
化にわたって温度補償が可能であり、効果は極めて犬で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による過渡応答特性改善方式の一実施例
を示す回路接続図、第２図、第３図は第１図における過
渡応答特性の改善を示す曲線図、第４図は本発明の他の
実施例を示す回路接続図、第５図、第６図は第４図にお
ける過渡応答特性の改善を示す曲線図である。 １・・・光電変換素子、２・・・測夫用演算増幅器、５
・・・対数圧縮素子、１３・・・定電圧源、１６・・・
温度補償用演算増幅器、１７・・・抵抗、１８・・・温
度補償用ダイオード、１９・・・抵抗素子、２０・・・
演算増幅器、２１・・・抵抗。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 入力端子間に光電変換素子を接続し、該光電変換素
   子の光電流を対数圧縮する対数圧縮素子を帰還路に接続
   した測光用演算増幅回路及び、光電流を対数圧縮する対
   数圧縮素子と同じ特性の温度補償用対数圧縮素子を帰還
   路に接続した第１の演算増幅器と抵抗を帰還路に接続し
   た第２の演算増幅器とを有し、該第１、第２の演算増幅
   器の非反転入力端子に定電圧回路から同じバイアス電圧
   を印加し、第１の演算増幅器の出力端子を測光用演算増
   幅回路の入力端子に接続し、該測光用演算増幅回路の出
   力端子を、正の温度特性を有する抵抗体を介して、第２
   の演算増幅器の反転入力端子に接続し、更に第１の演算
   増幅器の反転入力端子と定電圧回路間に抵抗を接続し、
   温度補償の基準輝度に於いて、該光電変換素子より生ず
   る光電流に相当する電流を温度補償用対数圧縮素子に流
   すように該抵抗を選択することにより、第２の演算増幅
   器の出力に温度補償された測光出力を得ることを特徴と
   する測光回路の温度補償回路。