JPS5853294B2 - ソクコウカイロ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、受光素子が受光する光の強度の対数値に比例
した測光出力、所謂、対数圧縮出力に、フィルム感度、
絞り値等の露出因子の設定値に応じた演算を与え、例え
ば適正シャッタ速度に対応するような所望露出信号を得
る、カメラのための測光回路に関する。

硫化カドミウム（ＣｄＳ）などを用いた光導電素子にか
わって、応答性の良いフォトダイオードのような光起電
力素子を受光素子として用いたカメラの測光回路がすで
に提案されている。

従来例の一つとして、第１図のように１対の入力トラン
ジスタＴＩ、Ｔ２として電界効果トランジスタを前置し
た差動増巾器Ａ（又は演算増巾器）を設け、その入力端
子間にフォトダイオードＰＤ１を接続し、差動増巾器Ａ
の出力端からダイオードＤを介してフォトダイオードＰ
Ｄ１を接いだ側の入力端子に負帰還をかけることにより
フォトダイオードＰＤＩの両端子間を略Ｏボルトの状態
にし、フォトダイオードＰＤ１が受光する光の明るさに
比例する「フォトダイオードの短絡電流」を発生せしめ
、この電流を前記ダイオードＤを介して流すようにし、
こうして明るさの対数に比例する電圧信号を得るように
構成したものがある。

このような第１図の従来回路において精度のよい信号を
得るためｔこは、二つの電界効果トランジスタＴＩ。

Ｔ２の特性を互いにそろえる必要があるが、特性のそろ
った電界効果トランジスタを得ることはより高価であり
カメラのコストを高くする要因となる。

さらに第１図の回路構成では消費電流の低減化にも限界
（最小数１００μＡ程）があるため電源電池を長期にわ
たって使用したいという要請に十分に応えうるものとな
っていない。

また、従来の他の例として第２図のごとき電界効果トラ
ンジスタＴ３一個を含む簡単な構成の回路が提案されて
いるが、この回路によれば暗い領域の被写体の測光時に
より大きい逆方向バイアス電圧がフォトダイオードに印
加されて大きい暗電流を生じさせる構成になっている。

このため光電流成分に対する暗電流成分が暗い被写体の
ときますます増加する方向にあり、精度のよい信号が得
られないという欠陥があるとともに、応答性もきわめて
悪い回路になっている。

第２図の動作についていえば測光時にはスイッチＳ１．
Ｓ２が閉じられ、スイッチＳ３は開かれ、フォトダイオ
ードＰＤ２には入射光の明るさに比例する電流Ｉｐが電
界効果トランジスタＴ３のソースからスイッチＳ２に向
って流れる。

フォトダイオードＰＤ２の両端子間、いいかえれば電界
効果トランジスタＴ３のゲート・ソース間にはちょうど
光起電力素子ＰＤ２の光電流Ｉｐを流すに必要なゲート
バイアス電圧が生じる。

この場合ソースに対してゲートは負の電位である。

前記ゲートバイアス電圧がコンデンサＣ１に充電され、
測光が断たれた状態ではスイッチ８１．８２が開かれス
イッチＳ３が閉じられて、ひきつづいて負荷Ｚに光電流
Ｉｐに等しい電流を供給するものである。

第２図の従来例においてフォトダイオードＰＤ２への入
射光が暗くなり光電流Ｉｐが小さくなると、この状態は
電界効果トランジスタＴ３のゲートが深くバイアスされ
ていることに対応するからフォトダイオードＰＤ２には
より大きい逆バイアス電圧が印加されていることになる
。

したがって、暗くなる程フォトダイオードＰＤ２内の暗
電流（光によらず逆電圧による電流）が増加し、光電流
成分の減少とあいまって暗い領域での信号の精度は悪化
してしまうのである。

さらに入射光の急変に対してコンデンサＣ１の充放電に
よる時間遅れが生ずるので応答性が悪い。

またドレイン電流が即ち光電流Ｉｐ（暗電流も含む）で
あり光電流Ｉｐは小さいことから電界効果トランジスタ
Ｔ３はきわめて小さい電流を制御の対象としていること
になり、暗領域での測光結果が不安定な状態は免れない
。

たとえばフォトダイオードの受光面照度１／１０００１
ｕｘに対し光電流は数ｐＡ程度になる。

このような微小電流を電界効果トランジスタで安定に制
御することはきわめて困難であった。

又、測光回路をカメラの露出制御や表示に用いる場合、
例えばその測光値を記憶するような電気的処理に便利な
ように、測光値を受光光の強度の対数に比例させるよう
にする、即ち対数圧縮することが知られている。

又、カメラでは、単に被写体の明るさを輝度等を示す単
位で表示したり、単に被写体の明るさのみに応じた信号
のみで露出を制御することはなく、測光値に対し、設定
フィルム感度や設定絞り値或いは設定シャッタ速度に応
じた所謂露出演算を施し、適正シャッタ速度或いは適正
絞り値に対応する信号を得るのが常である。

本発明は、受光素子としてフォトダイオードの如き光起
電゛力素子を用いながら、上記従来装置のような欠点を
生じず、対数圧縮及び露出演算も行なう測光回路を得る
ことを目的としている。

第３図は、本発明の基本的構成を示す回路図で、バッフ
ァ回路としての電界効果トランジスタＴ４のソースＳに
は、絶対温度に比例して変化する定電流を生ずる定電流
回路■２が接続され、電界効果トランジスタＴ４のドレ
イン・ソースを流れる電流のほとんどは定電流回路■２
の電流となる。

電界効果トランジスタＴ４のゲー１−ＧとソースＳには
フォトダイオードＰＤ３の両端が接続されるとともに、
ゲートＧにはトランジスタＱ１のコレクタが、ソースＳ
には、設定フィルム感度、プリセット絞り値等の露出因
子の設定に応じて調節される可変抵抗Ｒ５を介してトラ
ンジスタＱ１のベースが接続されている。

出力はトランジスタＱ１のベース・エミッタ電圧と可変
抵抗Ｒ５に生ずる電圧の和が接続点、即ち回路の動作状
態に応じた成る電位を有する電位点Ｔがらとり出される
。

第３図の動作を以下に説明する。

フォトダイオードＰＤ３に光が入射するとフォトダイオ
ードＰＤ３に起電力が発生し、電界効果トランジスタＴ
４のソースからトランジスタＱ１のコレクタに向って光
電流が流れ、この電流はトランジスタＱ１のコレクタ（
即ちエミッタ）電流となる。

一方定電流回路■２によって光電流よりも十分大きい一
定電流が電界効果トランジスタＴ４のソースからとり出
される。

しかしこの一定電流は電界効果トランジスタＴ４のゲー
トＧがソースＳに対して適切にバイアスされることによ
って流れ得るものである。

このバイアス電圧は定電流回路■２とトランジスタＱ１
の作用によって下記の理由で定電流回路■２の定電流を
保証する適当な値に定まる。

すなわち定常状態において、電界効果トランジスタＴ４
のゲートには定電流回路Ｉ２による一定電流に見合った
分だけ適切にバイアスされている。

ここで何らかの原因によって電界効果トランジスタＴ４
のゲートＧの電位が上昇しようとすると電界効果トラン
ジスタＴ４のソース電流が増加する。

しかし定電流回路■２に流れる電流は一定値に制限され
ているため余分の電荷がトランジスタＱ１のベースにた
まりその電位が上昇する。

その結果トランジスタＱ１のベースからエミッタに向う
ベース電流が増加しこのためトランジスタＱ１のコレク
タ電流が増加することになる。

しかしこのコレクタ電流はフォトダイオードＰＤ３によ
る光電流であるからベース電流に見合う分だけ自由に増
加できない。

結局トランジスタＱ１はより飽和の状態に向う。

かくしてトランジスタＱ１のコレクタの電位が下がりこ
れにつながれた電界効果トランジスタＴ４のゲートＧの
電位の上昇はおさえられる。

上の場合と逆に例等かの原因で電界効果トランジスタＴ
４のゲートの電位が下がろうとする場合は上記の逆の動
作が各部に生じる。

上述の理由によって電界効果トランジスタＴ４のゲート
電位は常に定電流回路■２による定電流を保証するよう
にバイアスがなされる。

次にフォトダイオードＰＤ３への入射光が増して光電流
が増加する場合は、これに見合ってトランジスタＱ１の
ベース電流が増加しなければならない。

すなわち、光電流が増加すると、トランジスタＱ１のコ
レクタ電位即ち電界効果トランジスタＴ４のゲート電位
が上昇し、その結果ソース電流が増加することによって
トランジスタＱ１のベース電流の増加がはかられる。

そしてベース電流が必要量増加した状態で回路は安定す
る。

以上のようにトランジスタＱ１のコレクタからベースへ
の回路にはフォトダイオードＰＤ３への入射光に応じて
増減する電流が流れ、その結果ベース・エミッタ間には
コレクタ電流の対数に比例した電圧が発生し、対数圧縮
が行われ、それに可変抵抗Ｒ５による電圧が演算される
。

この基本回路ではトランジスタＱ１は飽和領域で用いら
れこの場合はベースよりコレクタの電位の方が低い状態
となる。

第４図は具体的な一実施例を示す回路図である。

第３図における回路と共通する回路素子には同一符号を
つけである。

この実施例の回路においてはトランジスタＱ１は能動領
域で動作せしめられる。

第４図の回路構成について説明するとトランジスタＱ２
、 Ｑ３、抵抗Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８による回路はトラン
ジスタＱ２のコレクタ回路に定電流を流すための定電流
回路■２を構成する。

この定電流回路■２は、前述の如くその電流がトランジ
スタＱ１の対数圧縮変換における温度特性を補償するた
めに絶対温度に比例して変化するように構成されている
。

電界効果トランジスタＴ４のソースに一端を接続しであ
る半固定抵抗Ｒ４はフォトダイオードＰＤ３の両端子間
に加わる電圧および電界効果トランジスタＴ４のゲート
バイアス電圧を調整するものである。

半固定抵抗Ｒ４の他端とトランジスタＱ２のコレクタと
の間に接続され摺動端子がトランジスタＱ１のベースと
接続されているポテンショメータＲ５はこの抵抗に流れ
る前記定電流を利用して、被写体の輝度情報以外の露出
因子の情報、たとえばフィルム感度・プリセット絞り値
などを設定するためのものである。

トランジスタＱ１のエミッタは接地電位点５と接続され
ている。

トランジスタＱ１の信号出力としての測光出力は、半固
定抵抗Ｒ４と可変抵抗Ｒ５の接続中点６と接地電位点５
の間の電圧としてとり出される。

なおスイッチＳ５は測光時は閉じられこの回路が１眼レ
フカメラに用いられる場合、シャツタレリーズに際して
ミラーが上がり始める前に開かれるスイッチである。

Ｃ２はいわゆる記憶コンデンサで測光時の端子５，６間
の出力を充電記憶するものである。

Ｔは記憶電圧に応じて露出時間を制御する、逆対数変換
回路およびスイッチング回路を含む周知の露出時間形成
回路である。

Ｍｇは露出時間形成回路Ｔ中のスイッチング回路の出力
端に接続された周知のシャッタ閉じ部材を制御する電磁
石装置である。

Ｅは電源電池、Ｓ４は電源スィッチである。

第４図の動作を以下に説明する。

今トランジスタＱ２のコレクタには定電流が流されてい
るとする。

またポテンショメーターＲ５の摺動端子７は設定フィル
ム感度及びプリセット絞り値に応じた位置に設定しであ
るとする。

抵抗Ｒ４，Ｒ５には定電流が流されているから電界効果
トランジスタＴ４のソース８と抵抗Ｒ５の摺動端子７（
Ｑｌのベース）との間にはその間の抵抗値によって決ま
る電圧が生じている。

電界効果トランジスタＴ４、及び抵抗Ｒ４゜Ｒ５に定電
流が流れることを保証するためにはソース８とゲート９
の間に定電流に見合ったバイアス電圧が印加されておら
ねばならない。

これは次のような負帰還の作用によって与えられる。

まず回路が定常状態にあると仮定する。

ついで何らかの原因によってトランジスタＱ１のコレク
ター（即ち電界効果トランジスタＴ４のゲート）の電位
が上昇すれば電界効果トランジスタＴ４のソース電流が
増加しこのためトランジスタＱ１のベース電流が増加す
る。

するとトランジスタＱ１のコレクタ電位は下がり、原因
を打消す結果となる。

トランジスタＱ１のコレクタ電位が逆に下がる場合は上
記の逆の動作となる。

この測光回路の各部の電位の関係を概略的に示すと第５
図の通りである。

上述のように電界効果トランジスタＴ４のゲートバイア
ス電圧は自動的に適切な値に定められる。

ポテンショメータＲ５の摺動端子７を移動するか抵抗Ｒ
４の抵抗値を変えてソース８と端子７との間の電圧を変
化させた場合も上述と同様な作用でＱｌのベースコレク
タ間の電圧が同方向に変化しゲートバイアス電圧は依然
として一定に保たれる。

抵抗Ｒ４の抵抗値を調整し抵抗Ｒ４の両端子間の電圧を
ゲートバイアス電圧と等しい値にすると、フォトダイオ
ードＰＤ３の両端子間の電圧はＯボルトになる。

つまりフォトダイオードＰＤ３は短絡状態と同じ状態と
なり、トランジスタＱ１のコレクタにはフォトダイオー
ドＰＤ３の短絡電流が流れることになる。

この場合はトランジスタＱ１のコレクタ・ベース間電圧
はポテンショメーターＲ５の端子６，７間の電圧と等し
い。

この端子６゜７間の電圧はたとえばフィルム感度１段あ
たりの変化に対し等差的に変えられる。

そのためにはポテンショメーターＲ５には一定の電流が
流れているので、このことを利用して、ポテンショメー
ターＲ５として摺動点移動と抵抗の間の特性の直線的な
ものを用い端子６，７間の抵抗値を階段的に変えるよう
にしておけば等差的変化が得られる。

かくして端子５，６間にはフォトダイオードＰＤ３に入
射する光の強さに対応する被写体の明るさが対数圧縮さ
れたトランジスタＱ１のベース・エミッタ間電圧即ち端
子７〜５間電圧と、被写体の明るさの情報以外の露出因
子情報に相応した端子６，７間の電圧との和の電圧が出
力される。

なお、上記間るさ以外の露出情報としては、開放測光絞
り優先のシャッタＡＥ型のカメラう場合には、フィルム
感度とプリセット絞り値を与えることになる。

同様にシャッタ優先の絞りＡＥのカメラの場合にはフィ
ルム感度とシャッタ速度を与えることになる。

後者の場合は端子５，６間の出力をメータに与えメータ
の針の振れに応じて絞りを決定すればよい。

以上の如く本実施例はトランジスタＱ１のコレクタと電
界効果トランジスタＴ４のゲートとを接続シ、トランジ
スタＱ１のベースと該電界効果トランジスタＴ４のソー
スとを可変抵抗を介して接続し、該ソース側に定電流回
路■２を接続し、ゲートとソース間にフォトダイオード
ＰＤ３を接続している。

このようにトランジスタＱ１及び電界効果トランジスタ
Ｔ４のコレクタとゲートを接続しベースとソースとを接
続して互いに他方の素子を制御せしめてゲートソース間
の電圧即ちフォトダイオード両端間の電圧を一定に保た
せるようになすとともに更に定電流回路によってソース
に流れる電流を一定にして一層厳格にゲートソース間の
電圧を一定化しているので、光変化に対する出力電圧の
応答性はきわめてよい。

フォトダイオードには容量成分があり、両端間の電圧が
変化するとこれにともない充電又は放電が生ずる。

充電又は放電に参加する電流はフォトダイオードＰＤ３
による光電流であるから充電又は放電が生じている期間
中はその分だけ外部にとり出される光電流は少なく、ま
たは多くなることになり、入力に対し出力が遅れること
になる。

両端間の電圧が一定であれば充電又は放電がおきないの
でそのような遅れは生ぜず応答性がよい。

また゛ノース回路に調整抵抗Ｒ４を設はフォトダイオー
ドの両端間の電圧を略０ボルトに調整してフォトダイオ
ードから暗電流成分を含まない短絡電流をとり出すこと
ができる。

該短絡電流はトランジスタＱ１のコレクタに流されトラ
ンジスタＱ１のベース・エミッタ間に対数圧縮した電圧
を発生する。

したがって電界効果トランジスタのソースと定電流回路
との間にポテンショメータ又は可変抵抗Ｒ５を設け、こ
れに定電流を流すことにより対数圧縮された明るさの情
報に、それ以外に設定された露出因子情報を加算するこ
とができる。

すなわち定電流回路■２はフォトダイオードの両端間を
一定電圧に保つこと、フォトダイオードの両端間の電圧
調整回路を簡単にしていること、明るさ以外の露出情報
の設定演算に利用されること、等の機能をはたしている
。

このように本発明の回路は最小限の構成要素をきわめて
巧妙に組み合わせることにより低コストでしかも機能、
精度のよい測光回路を実現している。

消費電流は電界効果トランジスタに流れるドレイン（ソ
ース）電流と可変抵抗を流れる電流であるがこれは３０
μＡ以下に設定することができ、消費電流の低減化が可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来例の回路図、第３図は本発明に
よる基本回路例の図、第４図は本発明による一実施例を
示す回路図、第５図は第４図の回路における各点のレベ
ルを概略的に示す図である。 ＰＤ３・・・・・・光起電力素子、Ｑｌ・・・・・・ト
ランジスタ、Ｔ４・・・・・・バッファ回路、■２・・
・・・・定電流回路、Ｒ５・・・・・・可変抵抗。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １７オトダイオードＰＤ３のアノードをトランジスタＱ
   １のコレクタに接続し、逆バイアス電圧を与える電位点
   ６に同フォトダイオードＰＤ３のカソードを接続し、前
   記トランジスタＱ１のコレクタは更に、１個の電界効果
   トランジスタが入力に設けられたバッファ回路Ｔ４の入
   力端子に接続すると共に、該バッファ回路の出力端子に
   は、フィルム感度、絞り値等の露出因子の設定に応じて
   調節される可変抵抗Ｒ５及び給体温度に比列して変化す
   る定電流回路１２を、可変抵抗Ｒ５、定電流回路１２の
   順に直列に接続し、該可変抵抗Ｒ５及び前記トランジス
   タＱ１のベース・コレクタを介して前記バッファ回路Ｔ
   ４の出力がその入力に帰環されるよう前記可変抵抗Ｒ５
   を前記トランジスタＱ１のベースに接続し、該トランジ
   スタＱ１のベース・エミッタ電圧と、可変抵抗Ｒ５及び
   定電流回路１２の定電流による電圧との合成電圧を出力
   として取出すようにしたことを特徴とする測光回路。