JPS5949528B2 - 測光回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は直流増幅回路、特に被写体光を測光する測光回
路に使用する直流増幅回路の過渡応答特性を改善し低輝
度においても極めて短時間に安定な測光をなし得るよう
にした測光回路に関するものである。

従来カメラ等に用いられる被写体光の測光回路において
は、被写体光を受光する光電変換素子、対数圧縮素子、
演算増幅器等により測光回路が構５ 成されている。

このような測光回路の光応答特性は受光素子として応答
特性の良好なシリコンフォトセル等を用いた場合でも低
輝度の被写体を測光する場合には、圧縮特性素子、並び
に測光回路に内在する浮遊容量成分による応答特性の遅
れが著１０しく装置の実用上に支障があつた。詳述する
と上記の如き測光回路では演算増巾器の光電変換素子と
対数圧縮素子とが接続される入力端とアース間に浮遊容
量が存在し、この容量に対し異常チャージ等がなされ測
光回路が安定化す１５るまで長時間を要しその応答性が
悪くなる欠点がある。

本発明は上述の事項に鑑みなされたもので、その構成と
して、入力端子間に光電変換素子（実施例の１に相当す
る。

）を接続すると共にその帰還２０路に前記光電変換素子
の光電流を対数圧縮する対数圧縮素子（実施例の５に相
当する。）が接続される測光用演算増巾回路（実施例の
２、３に相当する。）と、該増巾回路の前記光電変換素
子と対数圧縮素子とが接続される入力端に接続されるス
２５イツチング素子（実施例の９に相当する。）と、該
増巾回路の前記入力端の浮遊容量等の影響による前記増
巾回路の異常出力レベルを検知し増巾回路出力が所定レ
ベルの時検知出力を発生する検知回路（実施例の７に相
当する。）とを設け、該検３０知出力に前記スイッチン
グ素子を応答させオンとなし、該スイッチング素子を介
して前記浮遊容量の異常チャージを放電又は浮遊容量へ
強制充電することにて上記浮遊容量の影響を除去すると
共に測光回路が安定化したら直ちに通常の測光動作を３
５自動的に実行する様なした測光回路を提供せんとする
ものである。以下図面によつて本発明を詳細に説明する
。

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オトダイ
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のエミツタ抵抗、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はスイツチングトランジスタ
、９は放電回路を構成するスイツ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
１が極めて高速の応答特性を有する場合に被写体を照明
する蛍光灯の如き明減光源によるノイズ（フリツカノイ
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ツカノイズ除去用
時定回路のＣ，Ｒである。

２３は露光情報演算制御回路、２４は電源スイツチ、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、これによつて
異常チヤージが生ずる事がある。図において電源スイツ
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に異常チヤージが
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への異常チヤージは、対数圧縮
素子５および光電変換素子１が共にこのチヤージに対し
て逆方向接続となつているため、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
によつ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
常チヤ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ヤージを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
によつ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への異常チヤ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。従つて６の異常チヤージはト
ランジスタ９を通して瞬間的に放電される。異常チヤー
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１０，１１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ードである。

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一ド１
８とに同じ特性の素子を使用し、ダイオード１８に光電
流１ｐｓ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１
６の出力電圧Ｖ，は増幅器のオフセツト電圧を無視する
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をＩｐと
すると、演算増幅器２，３の出力電圧Ｖ２はとなる。

この出力電圧Ｖ２は出力トランジスタ３のエミツタ抵抗
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
の抵抗値を現とし、２０の帰還抵抗をＲＦとすると、Ｉ
ｐｓ／ＩＯ並びにＩｐ／ＩＯが共に１よりはるかに大で
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Ｖ３は一定値を取り得る。

つぎに演算増幅器２，３が定常状態となつた後測光回路
にフリツカーノイズ（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Ｖ２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。
従つて演算増幅器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５ｍｓｅｃ！こ選んだとする
と、交流電源による蛍光灯等のフリツカ一周波数１００
Ｈｚに対して直流利得から１００Ｈｚの利得を約１０ｄ
Ｂ減衰させることができる。従つて演算増幅器の出力に
おいてフリツカ一は約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、かつフリツカーノイズの影響を
少なくなし得ることになり、また過渡応答特性も著しく
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、横軸は電源スイツチ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、Ｐ１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
の異常チヤ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ヤ
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Ｑ１で示すように異常チ
ヤージが短時間（ＴＦ）で解消され増幅器の過渡応答特
性が著しく改善される。第３図は温度補償され、フリツ
カ一防止回路を通つ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ＶＢＨ，ＶＢＬは増幅器２０の上側および下側飽和
レベルであり、ＶＢＭ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てあ
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てある。

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
したオーバーチヤ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を逆極性にしてある。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への異常チヤージは生じない。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達するまでに可
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て
ある。第４図において電源スイツチ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が逆極性に接続して
あるため、トランジスタ３からの異常チヤージは行なわ
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９はオンとなつて浮遊容量６への充
電が強制的に行なわれる。第５図における時刻ＴＦｌ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αの如く６
には一時的にオーバーチヤージが生ずるが、この異常チ
ヤ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に応じた光電流で浮遊容量６が充電
されるために長時間ＴＮ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Ｑ
，，Ｑ６およびＰ４がそれぞれ第５図のＱ３，Ｑ４およ
びＰ，に対応する。以上の如く本発明による過渡応答特
性の改善方式を用いれば、光応答速度の速い光電変換素
子と高入力インピーダンス演算増幅器との組合せによる
増幅器の過渡応答特性を著しく改善することができ、特
に低輝度域の被写体の撮影において回路の動作を急速に
安定させることができるものである。

また本発明の改善方式を利用すると、特に低輝度におけ
るモータードライブ等を利用して連続撮影を行なう場合
に測光回路の応答特性の改善に極めて効果大なるもので
ある。なお上記における浮遊容量成分は演算増幅器の製
造課程において必然的に生ずるものの他、増幅器をプリ
ント板等に実装する場合に生ずる浮遊容量成分をも含ま
れるものでありこれらの容量成分による過渡応答特性の
改善も同様にしてなし得るものであることは言うまでも
ない。

【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、２〜４・・・・・・測光
用演算増幅器、５・・・・・・対数圧縮素子、６・・・
・・・浮遊容量成分、７〜１２・・・・・・過渡応答特
性改善回路、１３〜１９・・・・・・定電圧源および温
度補償回路、２０〜２２・・・・・・フリツカノイズ防
止回路、２３・・・・・・露光情報演算制御回路、２４
・・・・・・電源スイツチ、２５・・・・・・電源電池
。

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すると共にその帰
   還路に前記光電変換素子の光電流を対数圧縮する対数圧
   縮素子が接続される測光用演算増巾回路と、該増巾回路
   の前記光電変換素子と対数圧縮素子とが接続される入力
   端に接続されるスイッチング素子と、該増巾回路の前記
   入力端の浮遊容量等の影響による前記増巾回路の異常出
   力レベルを検知し増巾回路出力が所定レベルの時検知出
   力を発生する検知回路とを設け、該検知出力に前記スイ
   ッチング素子を応答させオンとなし、該スイッチング素
   子を介して前記浮遊容量の異常チャージを放電又は浮遊
   容量へ強制充電することを特徴とする測光回路。