JPS5892831A - 光検出回路 - Google Patents

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】 本発明は王としてカメラにおける光検出回路に、関する
ｔのである。

最近、−眼レフカメラは絞り込み測光方式から開放測光
方式へと変りつつある。この開放測光方式は絞りを小さ
クシ九場合でもファインダが暗くならないので、測光、
ピント合せ等その他の操作が大変性ない易い利点がある
。しかし、この測光方式ではＡＳＡ情報、絞り情報を測
光時に与える関係上程々の問題が生ずる。

この問題点を光検出回路の一例として従来の電気シャッ
タ回路を例にとって説明する。

第１図は従来の光検出回路の一例を示す回路図である。

図において、演算増幅器１の非反転および反転の両入力
端■、ｅには被写界光の明るさに対応した電気信号を得
る光感応素子であるフォトダイオード２が接続され、こ
のフォトダイオード２で得られた被写界光に対応して光
電流Ｉｔを図示極性のダイオード３に流すように構成さ
れている。そして、このダイオード３のカソード儒には
２個の可変抵抗４．５および竺抗６，７によシ得ちれる
電圧が印加されるように構成されている。

ま念１．上記演算増幅器１の出力はトリガー回路８に供
給されるとともに、積分用のコンデンサ９を介して演算
増幅器１の反転入力端ｅに負帰還されこの帰還電流Ｉｄ
ｘはダイオード１０に流されるように構成されている。

ここで、上記トリガー回路８はフォトダイオード２の光
電流に対応した帰還電流でシャッタ動作の開始に同期し
て充電される積分用のコンデンサ９の充電電圧が規定レ
ベルに達したときシャッタ動作を終了する信号を出力す
るように構成されている。１１は演算増幅器１の帰還回
路に挿入されシャッタ動作の開始に同期して開成するス
イッチである。

このように構成された回路において、いま、ダイオード
３に被軍界光に対応した光電流Ｉｊが流れると、そのダ
イオード３０両端には電圧ｖｄ、が生じる。一方、ダイ
オード３のカソード側には可変抵抗４．５で設定される
電圧Ｖｃが印加される。

この電圧Ｖｅ　　と上記ダイオード３の両端電圧Ｖｄｓ
の和の電圧ｖｄ、＋ｖｃは演算増幅器１の非反転入力端
■に印加される。すると、演算増幅器１は非反転入力端
Ｏと反転入力端ｅの両入力端電圧が等しくなるように動
作するため、ダイオード１０の両端電圧ｖｄｉは（１）
式で表わされる。

ｖｄ！　＝Ｖｄｌ　＋　Ｖｅ　　＠　＠　１１　ＩＩ　
喧１１一般に、ダイオードの順方向電圧ｖｄは（２１式
として表わされる。

ただし、Ｉｄ：ダイオード電流、■、：飽和ＩＩＣ流、
ＫＴ／ｑ＝定数、 上記（２）式から電圧Ｖｄｌ　＋　Ｖｄ２を求めると、
次式として表わされる。

この（３）　、　（４）式を前記＋１１式に代入して演
算増幅器１からダイオード１０に帰還される帰還電流Ｉ
ｄ２を求めると（５）式のようになる。

この（５）式から帰還電流Ｉｄ、は光電流Ｉｔに比例す
るので、帰還電流Ｉｄ、　　により積分用のコンデンサ
９Ｔｏ充電すれば、電気シャッタとして作動する。また
、電圧ｖｃ　を変化させることにより帰還電流■ｄ２が
変化する念め、この電圧をＡＳＡ情報、絞り情報として
与えることができる。。

しかしながら、第１図に示す回路においては、光電流Ｉ
Ａが　　　　　　　　　　　　　抵抗６．７に流れるた
めに、抵抗６，７により電圧降下が生じる。この電圧降
下が生じると、後述するように帰還電流ｌｄｚが光電流
Ｉｔに比例しなくなってしまう。

ここで、可変抵抗４，５により得られる電圧を■１．ｖ
ｂとし、カッコノｖ、をＡＳＡ情報。

ｖｂを絞シ情報とすｎば、抵抗６，７の抵抗値Ｒが可変
抵抗４，５の抵抗値ｒよりＲ＞＞　ｒの条件において電
圧ＶＣは（６）式のようになる。

ところが、電圧ｖｃは光電流Ｉｔと抵抗６．７によりＩ
ｔＲの電圧降下が生じるため、この電圧Ｖｃ　　は次式
のようになる。

この（７）式を前述の（５）式の電圧Ｖｃに代入して整
理すると、帰還電流Ｉｄａは ・・・・・　（８） が無視できない限り帰還電流Ｉｄ、は光電流Ｉｊに比例
しなくなる。

したがって、前記（６）式が成り立つためにはＲ＞＞ｒ
となることが条件であり、Ｒは小さくできない。

このような条件にもとすいて開放測光時のｆ：１．４　
、ＬＶ１８　Ｋおけルトきｏｆ＠遠電流電流ｔ’求める
と次のようになる。前記ｆ　：　１．４　、　ＬＶ１８
のときの光電流Ｉｔ　は５０μＡ程凝流れる。このとき
の抵抗６．７の抵抗値ＲをＩＫΩ　とするとこの抵抗値
Ｒによる電圧降下は５０　ｍＶになる。

そして、ダイオード１０は約１８ｍＶ電圧が上がると電
流はほぼ倍になるため、前記５０ｍＶの電゛圧上昇では
２．５ＥｖｏｌＩ差となって現われる。

ここで、ＡＳＡ情報１２〜３２００の８段階を挿入する
と、可変抵抗４から１８　Ｘ　８　Ｘ　２＝　２８８ｍ
Ｖの電圧を取シ出す必要がある。前記式中２を掛けたの
は電圧ｖｃに対して電圧ｖｈ　”　Ｖｂ／２　で作用す
るからである。そして、前記電圧２８８ｍＶは抵抗値Ｒ
がＩＫｆｌ　の場合であるが、前述し九ようにＲ＞＞ｒ
を満すために例えば、Ｒ：ｒ＝１０：ｌとしてｒ＝１０
００とすれば、ｒには２．８８ｍＡ　流−す必要がある
。

いま、絞りを１．４〜１６の８段階の絞り情報に対して
も同程度の電流を与えるとすると、可変抵抗４，５およ
び抵抗６，１に流す電流は６ｍＡ近くも必要となる。こ
の電流値をカメラ用電源から得ようとするのは極めてむ
ずかしく、たとえ得九としても電池の負担を大きくして
しまう。したがって、上記２．８　ＥＶの誤差を許容誤
差範囲内に納めるためには前艷抵抗６．７の抵抗値Ｒを
小さくしなくてはならない丸め、前記電流よりもさらに
大きな電流を流さなくてはならない。また、電流を小さ
く押えるためには抵抗１１．７の抵抗値Ｒを大きくしな
ければならないという欠点があるとともに、抵抗値Ｒを
大きくするとＩＡＲによるｗＡ−が増大してしまいカメ
２には使用できなくなる。

本発明は以上の点に鑑み、このような問題を解決すると
共に、かかる欠点を除去すべくなされ友もので、その主
目的は光電流が情報設定回路に影響を与えないようにす
ることができる光検出回路を提供することにある。

また、本発明の他の目的は電池の負担を軽減し得ること
ができる光検出回路を提供することにある。

このような目的を達成するため、本発明紘被写界光に対
応し九九電流を生じる光感応素子を非反転および反転の
両入力端に接続し出力を上記反転入力端に帰還する演算
増幅器と、フィル五感度情報などの情報を設定する情報
設定部と、上記演算増幅器の非反転入力端に彎続され上
記光電流を流すと共に上記情報設定部と縦続接続されそ
の情報設定部と上記非反転入力端との間の緩衝回路を構
成するＰＮ　Ｉ［１合部を備えた牛導体素子とを設け、
上記ＰＮ接合部に流れる光電流が上記情報設定部に影響
を与えず、かつ上記ＰＮ接合部に上記情報設定部の情報
を電圧として供給するようにしたもので、以下、図面に
基づき本発明の実施例を詳細に説明する。

第２図は本発明による光検出回路の一実施例を示す回路
図で、本発明を電気シャッタ回路に適用した場合の一例
を示すものである。

この第２図において第１図と同一符号のものは相当部分
を示し、演算増幅器１の非反転入力端■と反転入力端ｅ
との間には光感応素子となるフォトダイオード２が接続
され、このフォトダイオード２の７ノード側はトランジ
スタ１２のエミッタに接続され、そのトランジスタ１２
のコレクタは図示しない電源の負極側（接地）に接続さ
・れている。すなわち、演算増幅器１の非反転入力端■
と接地間にはフォトダイオード２の光電流Ｉｔが流れる
トランジスタ１２が接続されている。また、このトラン
ジスタ１２のペースは、可変抵抗４゜５および抵抗６．
７から構成される情報設定回路１３の出力端に接続され
ている。そして、この情報設定回路１３には電源（→Ｖ
が接続されている。

一方、演算増幅器１の反転入力端ｅと接地間には演算増
幅器１によって増幅されたフォトダイオード２の光電流
に対応した帰還電流Ｉｄ、が流れるダイオード接続のト
ランジスタ（以下、ダイオードと呼称する）１４が接続
されている。

１１は演算増幅器１の帰還回路に挿入されシャッタ動作
の開始に同期して開成するスイッチで、このスイッチ１
１が開成するとそのスイッチ１１に並列接続された積分
用のコンデンサ９は、フォートダイオード２の光電流Ｉ
ｊに対応した帰還電流工ｄｚ　でシャッタ動作の開始に
同期して充電され、このコンデンサ９の充電電圧が規定
レベルに違己たときトリガー回路８が作動し、シャッタ
動作を終了する信号を送出するように構成されている。

−そして、上記トランジスタ１２は演算増幅器１の非反
転入力端０に接続され、光電流を流すとともに上記情報
設定回路１３と縦続接続されその情報設定回路１３と上
記非反転入力端■との間の緩衝回路を構成するＰＮ接合
部を備えた半導体素子で、この半導体素子である゛トラ
ンジスタ１２に流れる光電流が情報設定回路１３に影響
を与えず、かつ上記半導体素子であるトランジスタ１２
に情報設定回路１３の情報を電圧として供給するように
構成されている。

つぎにこの第２図に示す実施例の動作を説明する。

まず、図示しないレンズを通して被写界光がフォトダイ
オード２に照射されると、フォトダイオード２はその光
に対応した充電ｆｉＩｊをトランジスタ１２に供給する
。そして、このトランジスタ１２のペースには情報設定
回路１３からの電流が供給されているので、トランジス
タ１２はそのペース・エミッタ間電圧Ｖｌ１ｍによυコ
レクタ電流が規制される。すなわち、トランジスタ１２
のペース・エミッタ間電圧Ｖｌｌ　がｉレクタ電流の対
数に比例するので、光電流エフ　をトランジスタ１２の
コレクタ電流Ｉｃ　　として流し、ＡＳＡ　および絞り
情報をトランジス□り１２のペースに与えることによシ
、正確な露光が可能となる。上記ＡＨＡおよび絞り情報
は可変抵抗４．５により設定される。

可変抵抗４．５により設定され九情報設定電圧Ｖｃがト
ランジスタ１２のペースに印加されると、トランジスタ
１２０ベース・エミッタ関を圧■、８が光電流Ｉｔによ
り制御される。

一方、演算増幅器１は非反転入力端■９反転入力端ｅの
両入力端の電圧が等しくなるように動作する性質をもっ
ているので、ダイオード１４に流れる帰還電流”ｄａは
光電流Ｉｔ　に比例する。ここで、スイッチ１１をシャ
ッタ動作の開始に同期して開成すると演算増幅器１から
の帰還電流Ｉｄ。

でコンデンサ９は充電される。この充電が所定値に達す
るとトリガー回路８が動作し、シャッタ動作を終了する
信号を出力する。

さて、前述し要件用を従来例と比較するために数式を用
いて説明する波下記のように゛なる。

すなわち、トランジスタ１２のベス・エミッタ間電圧Ｖ
□　とコレクタ電流Ｉｃ　との関係は次式％式％ るゆえトランジスタ１２のペース・エミッタ間電圧Ｖ□
を（９）式から求めると、（１０）式のようにシる。

ここで、トランジスタ１２の電流増幅率ｈｆｅが十分大
であれば、（１０）式に、おけるコレクタ電流ＩＣは光
電流Ｉｔと等しくなり（１１）式が成立する。

この（１１）式は前述したダイオードの一般式と等価で
Ｓるから、（１）式ノＶｄ、を（１１〕式（２）Ｖｉｘ
Ｋ置換すれば帰還電流”ｄｓは（５）式と等しく光電流
ＩＬに比例する。

一方、情報設定回路１３に流れる電流はベース電流Ｉｉ
　　となるゆえＩｂ　””　工Ｌ／ｈｔ、となる。

いｉ、ｂ４．　＝１００　トし、ｒ：ｘ、４Ｌｖｘｓの
とき光電流！ＬをＩｔ＝５０μＡ　とすればＩｂ０．５
μＡであり従来例に掲げたＲ＝ＩＫΩの場合の抵抗６．
７に生ずる電圧降下は０．５ｍＶとなる。

したがって、従来例の５０ｍＶに比し非常に小さく、そ
れによる誤差ａｏ、０３Ｅとなり、　これ社実用上はと
んど無視し得る。また、抵抗ｒに流れる電流を小さくす
るためにＲ＝１０にΩとすれば、Ｒ：ｒ＝１０＝１とす
るとｒ　ｔｉ　Ｉ　ＫＱとなり情報設定回路１３°で消
費される電流は従来例の６ｍＡのし１ｏである０、６ｍ
Ａでよく電池の負担を大幅に軽減することができる。ま
た、Ｒ＝１０にΩとした場合のペース電流ＩｂＫよる電
圧降下は５ｍＶとなるが、絞９１段階が約１８　ｍＶ　
４度であるため、５ｍＶＯ電圧上昇では！／１ｇ　中０
．２８ＥＶ　Ｏ誤差となる。しかし、この誤差ぐらいの
誤差は露光にあｔｐ影餐を与えない。

このように、本発倒は情報設定回路１３の電圧をトラン
ジスタ１２０ペースに与えるようＫしたので、正確な露
光値を得る仁とができるとともに電池に与える負担も大
幅に軽減し得ることができる。

第３図は本発明による光検出回路の他の実施例を示す回
路図で、第２図と同一部分には同一符号を付して説明を
省略する。

第３図において、１５祉光電導素子（ｃｄｓＪで、この
ｃｄｓ　１５の一端は図示しない電源の正極側に接続さ
れ、他端は演算増幅器１の非反転入力端Ｏに接続されて
いる。そして、この演算増幅器１の非反転入力端θはダ
ーリントン接続したトランジスタ１２ｍ、１２ｂ　　を
介して電源の負極側（接地）に接続されている。また、
演算増幅器１の反転入力趨（→はダイオード接続のトラ
ンジスタ（以下、ダイオードと呼称する）１４ｍ、１４
ｂ　の直列回路を介して電源の負極側（接地）に接続さ
れている。

このように構成された回路において、まず、ｃｄｍｌｓ
に被写界光が照射されると、ｃｄｍｌｓの抵抗値が変化
し、その抵抗値に応じた電流がトランジスタ１２ｍ、１
２ｂ　に彼れ、第２図と同様に演算増幅器１によりトラ
ンジスタ１２ｍ、１２ｂのベース・エミッタ間電圧Ｖ□
と情報設定囲路１３の設定電圧ｖｃとの和がダイオード
１４ｍ、１４ｂに生ずる電圧に等しくなる。したがって
、演算増幅器１からの帰還電流は　ｃｄｓ　１５　に泥
れる電流に比例するようになる。

一方、情報設定回路１３に流れる電流はトランジスタ１
２．．１２ｂの電流項中率をＪ□、ｈｆ、。

とすれば　ｃｄｓ　１５に流れる電流の”　Ａ１　＠　
ｔ・ｈｆｏｘとなって、前記距２図に示す実施例と同様
の効果が得られる。なお、トランジスタ１２ａ　、１２
ｂｔダーリントン嫉続し、かつダイオード１４ｍ、１４
ｂを直列にしたのはｃｄｓ　１５　に流れる電流が大き
いために、情報設定回路１３への影響が無視できないた
めである。

＃！４図は本発明による光検出回路の更に他の実施例を
示す回路図である。・′＃！２図に示す実施例と異なる
点は演算増幅器１の嶋還回路に挿入されていたコンデン
サ９とこのコンデンサ９に並列接続したスイッチ１１を
演算増幅器１の出力端ＴＩと電源の負極側（接地）とで
構成する上記帰還回路の帰還電流に対応し電流を流す等
価回路に挿入するとともに、上記出力端Ｔｌ　　とトリ
ガー回路８とを接続したところにある。

そして、上記等価回路は、帰還電流に対応した電流を流
すことができればよいため、例′えば、帰還回路に介在
し、帰還電流を制御する一方のトランジスタにそのトラ
ンジスタの制御電極を同じくする他方のトランジスタを
並設し、この他方のトランジスタの出力端Ｔ＋　　とな
るよう構成し、この出力端Ｔ１と電源の一方の極とで構
成で舞ることは勿論である。

このように構成された光検出回路は上記等価回路に帰還
電流に対応し光電流が流れるので、第２図と同等の動作
を行うことができる。

以上説明したように、本発明による光検出回路によれば
、光電流が通る電路にトランジスタを介在し、このトラ
ンジスタのペースに情報設定回路の出力を与えるように
したので、トランジスタに流れる光電流が情報設定回路
に流れる電流に対して極めて小さくほとんど無視し得る
なめ、情報設定回路の抵抗値を所望の値に選択すること
ができるので、実用上の効果は極めて大である。また、
本発明によれば、情報設定回路に流れ込む電流は小さい
ので、この回路での設定値を適宜選択することによシカ
メラの場合のように容量の小さい電源の電力の消費量を
大巾に低減し得ることができるという点において極めて
有効である。

【図面の簡単な説明】

＃！１図は従来の光検出回路の一例を示す回路図、第２
図は本発明による光検出回路の一実施例を示す回路図、
第３図は本発明の他の実施例を示す回路図、第４図は本
発明の更に他の実施例を示す回　　　・略図である。 １・−・・演算増幅器、２・・・・光感応素子（フォト
ダイオード）、１２，１２ａ、１２ｂ　・・・ψ半導体
素子（トランジスタ）、１３・・・・情報設定部（情報
設定回路）。 特許出願人　株式会社ヤシカ 代理人　山用政Ｗ（ほか１名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被写界光に対応した光電流を生じる光感応素子を非反転
   および反転の肉入力端に接続し出力を前記反転入力端に
   帰還する演算増幅器と、フィルム感度情報などの情報を
   設定する情報設定部と、前記演算増幅器の非反転入力端
   に接続され前記光電流を流すと共に前記情報設定部と縦
   続接続され該情報設定部と前記非反転入力端との間の緩
   衝回路を構成するＰＮ　′ｊ＆合部を備えた半導体素子
   とを設け、前記ＰＮ接合部に流れる光電流が前記情報設
   定部に影替を与えず、かつ前記ＰＮ　＊合部に前記情報
   設定部の情報を電圧として供給するよう構成し九ことを
   特徴とする光検出回路。