JPS6014331B2 - 電子シヤツタ−カメラにおけるデイジタル的デ−タ処理回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はディジタル方式電子シャッターカメラにおける
デ−タ処理回路に関する。

一般に、写真学的パラメータである露出時間Ｔ、絞りＡ
、フィルム感度Ｓ及び被写界輝度Ｂとの間には、Ｋを定
数とするとＢ＝Ｋ・蟹／Ｔ，Ｓ なる関係式が成立することは反射式露出計の基本式とし
て良く知られている。

この式に基いて演算を行い適正露出データを得るのに、
被写界輝度Ｂの情報比が１０の６案以上の広範囲に及ぶ
為、各情報を対数圧縮して指数値情報として扱い、扱い
易くしている。即ち対数圧縮することによって利用電圧
範囲が大きくならないで済み又演算も加減算だけで済む
ので電気回路は非常に簡単に構成できることになる。

こうして得られた露出制御データは最終的には対数伸張
されて実際の制御データとして利用される。従来輝度情
報の対数圧縮は対数特性を持つダイオードを用いてアナ
ログ的に行われている。

この方法によると非常に簡単な回路構成で実現できるが
、そのダイオードの広範囲な使用領域にわたって特性の
補償をしなければならず又本質的に温度特性をもってい
る為に温度に対する安定性に問題があるという大きな欠
点を有していた。又電子シャッター回路をディジタル化
する場合にも側光量をディジタル量に変換するＡ−Ｄ変
換回路には先づアナログ量領域で対数圧縮する為に対数
圧縮用のダイオードが必要である。

これは前にも述べた様に輝度情報が１０の６乗以上の広
範囲にも及ぶ為に、直接ディジタル変換するのでは余り
にも時間がかかり過ぎ、シャッターを切る迄の時間待ち
が長くなり、従ってシャッターチャンスを逸する恐れが
生じてしまうからである。一方で、ディジタル化するこ
との最大の利点は温度及び電源電圧の変動に対する安定
性及び部品の特性に対する要求を厳しくしなくて済むこ
とにある。従って温度に対する安定性及びその特性に対
する要求の厳しい対数圧縮用のダイオードを、側光量の
Ａ−○変換回路に用いたのでは、ディジタル化によって
得られる利点が半減してしまうことになる。そこで、本
発明の目的は高速でかつ温度に対して安定な、輝度情報
に応じたアナログ信号を対数圧縮する電子シャッターカ
メラにおけるデジタル的データ処理回路を得ることにあ
る。

本発明によれば、輝度情報に応じたアナログ信号を発生
する手段と、このアナログ信号を電圧上昇率の一定な比
較用電圧と比較する手段と、アナログ信号と比較用電圧
開始時点から計数パルスを所定数計数し、所定数に達す
ると桁上げパルスを出力する第１の計数回路と、桁上げ
パルスを計数する第２の計数回路と、桁上げ信号の発生
に応じて、比較用電圧の電圧上昇率を以前の電圧上昇率
の２倍に変えて第１の計数回路の計数をしなおすように
制御する手段と、アナログ信号と比較用電圧とが一致し
た時点で第１の計数回路の計数を停止さす手段とを有し
、輝度情報に応じたアナログ信号を対数圧縮したディジ
タル量に変換する電子シャッターカメラにおけるディジ
タル的データ処理回路を得る。

本発明による回路の特筆すべき点は対数（又は指数）特
性を持つ素子を全く用いることなく、対数圧縮されたデ
ィジタル量を得られることである。

対数（又は指数）特性を持つ素子が不省要である為に広
範囲に及ぶ素子のアナログ特性の管理といった困難な問
題がなくなり又温度変動による特性変動の問題もなくな
り、電子シャッターカメラのディジタル化による長所が
充分発揮でき、本発明の目的を完成に達成することがで
きる。更に詳しく説明すると、カメラにおいては絞りＦ
、フィルム感度Ｓ、露出時間Ｔなどのパラメ−夕は基本
的には整数２を底数とする指数関数で表わされている。

即ち情報値×は×＝２ＸＶなる形で表わすことができ、
×ｖは一般にアベツクス指数と呼ばれているものである
。一般には、各パラメータは細分化された場合で１／３
の指数的間隔を持っているので、Ｎを整数とした場合そ
のアベツクス指数×ｖはＸｖ：Ｎ／３なる形で表わされ
る。

従って輝度情報を対数圧縮されたディジタル量に変換す
る場合も、他パラメータと底数を合わせる必要がある。
そこで輝度情報８とその対数圧縮化データＢｖとの間に
はＢ＝＆・２ＢＶなる関係を持たせなければならない。
ここでＢは初期値を表わす定数である。指数値ＢｖはＭ
を正の整数とした場合Ｂｖ＝Ｎ／３・Ｍ＝Ｎ，十Ｎ２／
３・Ｍなる形で表される。ここでＮ，，Ｎ２とも整数で
ある。今入力カウントパルスが２・（３・Ｍ）を越える
度に、輝度情報を受けるアナログ回路の減衰度を２倍づ
つ増して行く様にすると、２・３・Ｍ進カウンタからの
桁上げがＮ，回起り、２・（３０Ｍ）進カウンタ内の内
容が３・Ｍ＋Ｎ２なる値を示している状態では、各デー
タの重みを考えるとＮ．なるデー外ま２Ｎ，なる情報量
に相当し、３・Ｍ十Ｎ２なるデータは２Ｎ，なる減衰度
の状態でカウントした結果であるから、２Ｎ．・（３・
Ｍ十Ｎ２）なる情報量に相当している。従って重みを考
慮すると２Ｎ．・（３・Ｍ＋Ｎ２）／３・Ｍ：２Ｎ．・
（１十Ｎ２／３・Ｍ）なる情報量を表わしていることに
なる。ここにおいて２Ｎ２／３・Ｍ（０≦Ｎ２く３‘Ｍ
）なる値は１十Ｎ２／３・Ｍなる値に近似することがで
きるのは良く知られていることである。この誤差は６％
以内である。即ちカウンタ内の情報量は２Ｎ．・（１十
Ｎ２／３・Ｍ）ら２Ｎ．・２Ｎ２／３・Ｍと実用上充分
な精度で近似することができ、カウンタ内の内容Ｎ，十
Ｎ２／３・Ｍは入力アナログ量を充分な精度で対数圧縮
したデータを表わしていることが分る。この６％という
誤差はカメラにおいて良く使われる露出値ＥＶ（通Ｖは
２ｎに相当する）に換算すると１ノ１がＶ‘こ相当し実
用上充分許容できる値である。

以下、本発明を実施例を示す図面等を参照してさらに詳
しく説明する。

第１図は受光素子にＣｄＳを用いた場合でＭ＝２則ち１
／餌Ｖステップに輝度情報を量子化する場合の回路例を
示してある。定電流回路１の定電流出力４によりコンデ
ンサ６が充電される為その出力電圧はのこぎり波となっ
てコンパレータ３の反転入力２９へ入る。定電流を１、
コンデンサの値をＣとすると、そののこぎり波出力Ｖｓ
は１／Ｃなる時間ｔに対する勾配を持っている。即ちＶ
ｓ＝（１／Ｃ）・ｔなる関係を有するのは良く知られて
いる。一方ＣｄＳ３１に対する電流供給回路２によりＣ
ｄＳ３１に電流が供既溝され、その電圧値が出力端子５
に表われ、それはコンパレータ３の非反転入力３０に入
る。

ＣｄＳのその時の輝度に対応する抵抗値をＨｃｄｓ電流
供給回路２からの供給電流をｌｃｄｓとすると出力端子
５に表われる電圧Ｖｃ船はＶｃ船＝Ｒｃ船・ｌｃｄｓな
る値である。入力様子２９に表われるのこぎり波はＯＶ
から線引するので、入力端子２９の電圧と入力端子３０
の鰭圧が一致した時点で始めてコンパレータ出力８がハ
イレベルからローレベルへ反転し、アンド・ゲート９に
よってカウント・パルス入力端子２８からのカウンタ回
路１０，１１，３３，１２，１３への入力パルスを遮断
し、脚光が終了する。定電流回路１及び電流供Ｖ給回路
２はその電流値を、外部から可変できる様に構成されて
おり、その回路例は夫々第２図及び第３図に示してある
。２進カウンタ１０には１／細Ｖの重みを持つデータが
貯えられ、出力端子２７かち得られる。３進カウンタ１
１には１／粕Ｖの重みを持つデータが貯えられ出力端子
１５，１６及び１７は夫々０／短Ｖ，１／斑Ｖ及び２／
粗Ｖに相当する出力である。

２進カウンタ３３は桁上げ信号を得る為の回路である。

４進カウンタ１２にはＩＥＶの重みとを持つデータが貯
えられ、リング・カウンタ形式の出力が得られる様にな
っており、出力端子１８，１９，２０及び２１には夫々
畑Ｖ，ＩＥＶ，幻Ｖ及び斑Ｖに相当する出力が表われ、
常に１つの出力しか選択されない。５進カウンター３に
は凪Ｖの重みを持つデータが貯えられ、リングカウンタ
形式の出力が得られる様になっており、出力端子２２，
２３，２４．２５，及び２６には夫々庇Ｖ，姫Ｖ，細Ｖ
，１班Ｖ及び１斑Ｖに相当する出力が表われ、常に１つ
の出力しか選択されない。

２進カウンタ３３からの桁上げ出力は出力端子１４に現
われ、ＮＰＮトランジスタ７を導通させてコンデンサ６
に充電されている電荷を放電させる。

この様に桁上げ出力が出る度に、ＯＶからの掃引を繰り
返し、それはコンパレ−夕出力８がローレベルに反転し
、脚光が終了する迄繰り返される。端子３２にはリセッ
ト信号が入り、側光開始前にカウンタの内容をクリャし
、コンデンサを放寵させており、リセット信号がなくな
った時点から棚光を開始する。今リセットが解除されて
複０光を開始したとする。

カウンタ１２の出力１８，１９，２０及び２１はゲイン
設定信号として定電流回路１の定電流値を、２倍ステッ
プで低電流値から大電流値へ順次切換えて行く。その電
流値の比は１：２：４：８なる具合に切換えられて行く
。この模様は第４図に示されている。

カウンタ１２の出力が０，１，２及び３の時の定電流値
を夫々ｌｏ，１，，ら及びちとするとｌｏを基準にして
１，＝２・Ｌ，１２＝４１ｏ，１３＝８・ｌｏと書くこ
とができ、一般的にはｌｍコ２肘・ｌｏ（ｍ＝０，１，
２，３）と表わすことができ、カゥンタ１２の出力がｍ
の時にカウンタ１０及び１１でのその時点でのカウント
パルスのカウント値がｎ（ｎは０又は正の整数）なる状
態になった時にコンパレータ出力８が反転したとする。
カウンタ３３からの１回の桁上げによってゲインが２倍
切換えられ、新たな入力パルスに２倍の重みが付け加え
られるので、カウンタ１３の出力が０の場合、全部の入
力パルスの数は６・ｍ十６十ｎである。即ち桁上げが生
じて新たにカウントする場合２進カゥンタ３３の出力は
必ず１になっている筈である。又ｍ状態での新たなカウ
ント数が６十ｎであることから（ｌｍ／Ｃ）・（６十ｎ
）＝Ｖｃ船 従って ６十ｎ二豪‐〔Ｃ給地〕 （〔〕は小数点以下切り捨てた整数を表わす） なる形に表わすことができる。

上式より明らかな様に桁上げによってゲインを切換えな
かった場合にカウントしたであろうパルス数〔Ｃ・Ｖｃ
船／Ｌ〕に比べて、カウンタ１０，１１及び３３の内容
６十ｎがカウンタ１２の内容ｍに応じて２ｍなる重みを
持っていることが分る。一方カウンタ１３の出力２２，
２３，２４，２５及び２６はゲイン設定信号としてｃｄ
ｓ電流供給回路２の供給電流値をメステップで大電流値
から低電流値へ順次切換えて行く。その電流値の比は２
１６：２８：２８：２４：１なる具合に順次切換えて行
く。カウンタ１３の出力が０，１，２，３及び４の時の
供聯合電流値を夫々ｌｃｄｓｏ，ｌｃ船，，ｌｃｄｓ２
，ｌｃｄｓ３及びｌｃｄｓ４とするとｌｃｄｓｏを基準
としてｌｃｄｓ，＝ｌｃｄｓｏ／２４，ｌｃｄｓ２＝ｌ
ｃｄｓｏ／２８．１ｃｄｓ３＝ｌｃｄｓｏ／２１２及び
ｌｃｄｓｏ／２１８と書くことができ、−般的にはｌｃ
船〆＝ｌｃｄｓ。／２４２（そ＝０，１，２，３，４）
と表わすことができる。カウンタ１３の出力がその時に
カゥンタ１２の状態がｍ，カリン夕１０，１１でのその
時点でのカウント値がｎなる状態になった時にコンパレ
ータ３の出力８が反転したとする。この場合、全部の入
力パルス数はｎ＋６十６・ｍ＋（６・４）・そである。
ＣｄＳの出力電圧Ｖｃ船夕はＶｃ船そ＝ｌｃｄＳそ・Ｒ
ｃ船 ニ（ｌｃ船。

ノ２４２），Ｒｃ船ニＶｃ船。／２４２となっている。
従って、あとは前述の方法と全く同じ考え方で６十ｎ＝
点・〔弊〕 なる関係式を得ることができる。

結局、カウンタのカウント結果をＥＶ単位で正規化する
為に、全体を６で割ると、４２十ｍ十ｎ／６なる結果が
得られ、その値は上式より明らかな様に２４２．２ｍ．
（６十ｎ）／６＝２４２．２ｍ・（１十ｎ／６）なる情
報量を表わしていることになる。

即ち４そ十ｍ＋ｎ／６→２４２‐２ｍ●（１十ｎ／６）
ら２４２１．２ｍ．２ｎ／６なる対応を有しており、カ
ゥンタの内容が輝度情報Ｃ・Ｖｃｄｓ。

／ｌｏを対数圧縮した指数値を表わしていることが分る
。前述の説明に於いて２進カウンタ３３の出力が、桁上
げ再掃引を行った場合に、必ず１になっているのは次の
理由による。

即ち桁上げが生じるのは入力パルス数ｎ≧１２の場合で
あり、１回の桁上げによってゲインが２倍切換えられ、
新たな一入力パルスに２倍の重みが付け加えられるので
、新しいカウント数ｎ′＝ｎ／２≧６となるからである
。一般に１／Ｐ（Ｐは正の整数）ＥＶステップに細分化
したデータとして得たい場合には、Ｐ進カゥンタと２進
カウンタを縦続接続することによってＩＥＶ以下の端数
処理回路を構成できるのは、実施回路例における今迄の
説明から容易に推定できることである。

尚、実施回路例においては、最大輝度情報は４・４十３
十２／３十１／６；１９十５ノ細Ｖであり、ほぼ１０の
６乗の範囲に相当し実用上では充分な範囲であるが、そ
の容量を増やしたい場合はカウンタの段数を増やすこと
によって容易に実現できるのは言うまでもないことであ
る。

最大カウント時のパルスカウント数は４１４・２０３１
２十３・２・３１２十１・３・２十２・２十１＝２３９
個であり、側光時間は極めて短時間に終了することがで
きる。

例えば２皿舷のクロックをカウント・パルスに用いれば
約１２ｈｓｅｃ以内には頚』光を完了することになり、
実用上充分である。第２図は定電流回路１の１回路例を
示している。

トランジスタ３５と３６はベース電位が共通になってい
るので、両方の特性がよくマッチングがとれていれば、
出力端子４にはトランジスタ３６のコレクタ電流と同じ
又は比例した電流が現われる。比例係数の調整は例えば
ヱミッ外こ抵抗を挿入して、その相対値を調整すれば良
い。従ってトランジスタ３６のコレクタ側の抵抗を選択
することによって、出力端子４に現れる定電流値を変え
ることができ、その抵抗値に２倍ステップの重みを持た
せて切り換えることによって、出力電流にも２倍ステッ
プの重みを持たせることができる。第３図はＣｄＳへの
電流供給回路で基本的には、第２図と同じ回路構成であ
る。

トランジスタ３７のコレクタにはトランジスタ３８のコ
レクタ電流と同じ又は比例した電流が現われる。従って
トランジスタ３８のコレクタ電流を設定する抵抗に図の
様に２４ステップの重みを持たせて切り換えることによ
り、ＣｄＳへの供給電流値を同様の２４ステップで切り
換えることができるものである。前述の実施回路例にお
いて得られたデータはＶｃ船（＝Ｒｃｄｓ・ｌｃ船）に
比例した即ち輝度には逆比例した値である。このデータ
に更に絞りＦ，及びフィルム感度Ｓに対応する個数のパ
ルスを、この輝度情報の貯えられているカウンタへ桁上
げ用カウンタ３３は、バイ・パスさせて、アップカウン
ト動作又はダウンカウント動作させて読み込ませること
によって、露出時間Ｔに比例した指数値が得られるのは
、前述した反射式露出計の基本式より明らかである。第
５図は、演算の結果、得られた露出時間Ｔに比例した指
数値によって実際に露出時間を作り出す回路例である。

入力端子３９に基準周波数８が入り、出力端子５０には
、カウンタ１３の状態そに対応して、１／２４の分周段
４０，４１，４２及び４３の出力をアンド・オアゲート
４７１こよって選択された出力的夕が得られる。又出力
様子４９にはめどを入力周波数としてカウンタ１２の状
態ｍに対応して、１／２の分周段４４，４５及び４６の
出力をアンド。オアゲート４８によって選択された出力
ｆｏｍが得られる。これらの間にはｆｏメゴｉ／２４２
，ｆｏｍ＝ｆｏそ／２ｍ従ってめｍ＝ｆｉ／２４〆抑な
る関係が成立する。入力端子５０１こは露出開始の為の
ＩＪセット信号が入る。ＩＥＶ単位の露出時間制御出力
は、Ｒ−Ｓフリツプ・フロツブ５１のセット・入力に的
ｍ及びリセット。入力にリセット信号を入れることによ
ってそのＱ出力から２４２Ｍ・（汐ｆｉ）なる時間幅の
出力信号が得られる。更にＩＥＶ以下のステップで露出
時間制御出力を得る場合にはｆｏｍを更に入力信号とし
て、端数情報の入っているカウンタ１０，１１及び額９
光終了後は用いていないので前述の様に出力が１になっ
ている筈のカウンタ３３の内容をダウン。カウント動作
させると、カゥンタが０になる迄の時間が露出時間に対
応している。これは前述した関係式２４２十ｍ。

２ｎ／６ ミ２４２十ｍ。

（１十ｎ／６）より明らかである。即ち実施回路例１図
の場合、総数カウンタが０になる迄の時間は２４２十ｍ
．（１／２ｉ）・（６十ｎ） ＝（３／ｆｉ）．２４２十ｍ．（１十ｎノ６）二（３／
ｆｉ）・２４２十ｍ・２ｎ′６なる式で表わすことがで
き、完全にディジタル的に対数伸張された信号が得られ
る。

又シャッター時間優先で絞りを制御する場合も、指数値
で得られた演算結果に対応して例えばパルスの個数とい
う形で出力信号を出し、ステップ。

モータ等を駆動することによって絞りを制御するのは容
易にできることである。以上の様に、本発明によれば、
広範囲な情報比を持つ輝度情報を対数圧縮して、ディジ
タル量に変換するのに、入力アナログ量の利得度又は減
衰度をステップ状に指数関数的重みを付けて順次変化さ
せ、読み込んだ情報が直接対数圧縮されたディジタル量
になる様に構成されているので、対数特性（又は指数特
性）を持つ素子が全く不要であり、しかも指数的重みは
教本の抵抗値等の数値によって付けるだけで済むので、
部品の広範囲にわたる特性の管理が全く要らない、又温
度変動に対する安定性に非常に優れた対数圧縮Ａ−Ｄ変
換回路を得ることができるものである。

又これによって部品の精度、特性に対する要求が厳しく
なく又温度、電源電圧に対して安定であるといったディ
ジタル回路の長所を充分発揮できる完全ディジタル化電
子シャツタカメラを実現できるものである。尚、本発明
の実施例においては受光素子としてＣｄＳを対象にして
説明してきたが、勿論他の受光素子例えばフオト・セル
を用いた場合も全く同様に考えることができる。

即ちフオト・セルの出力電流は非常に小さいので電流増
幅器を通して例えば負荷抵抗に現れる出力電圧を第１図
における入力端子３０へ入力すれば良い。この場合注意
を要するのはフオト・セルの出力電流は光量に比例する
のでｃｄＳの場合と違って、出力電圧は輝度に比例した
値になっていることである。しかし指数値の性質上、謙
込んだデータの補数をデータとして扱う様にすれば後の
処理は、実施例の場合と全く同様に行うことができる。
以上詳しく説明した実施例回路につき本発明の範囲内で
種々の変形を施すことが可能であり本発明の範囲は特許
請求の範囲記載のすべてにおよぶものである。

【図面の簡単な説明】 第１図、第２図、第３図及び第５図は本発明の実施例を
示す構成図であり、第１図は輝度情報Ａ−Ｄ変換回路の
ブロック・ダイヤグラム、第２図は可変定電流回路の構
成例、第３図はＣｄＳへの可変電流供給回路の構成例、
第５図は露出時間制御出力を得るディジタル的対数伸張
回路の構成例であり第４図は２ｍの重みを持たせた桁上
げ動作の模様を示す信号波形図の示している。 １，２・・・可変定電流回路、３・・・コンパレータ、
１０，１１，３３，１２，１３…力ウンタ、３１…Ｃｄ
Ｓ。 溝’図 客２図 秦ヲ図 多４図 多；図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 輝度情報に応じたアナログ信号を発生する手段と、
   該アナログ信号を電圧上昇率の一定な比較用電圧と比較
   する手段と、前記アナログ信号と前記比較用電圧との比
   較開始時点から計数パルスを所定計数し、所定数に達す
   ると桁上げパルスを出力する第１の計数回路と、前記桁
   上げパルスを計数する第２の計数回路と、前記桁上げ信
   号の発生に応じて、前記比較用電圧の電圧上昇率を以前
   の電圧上昇率の２倍に変えて前記第１の計数回路の計数
   をしなおすように制御する手段と、前記アナログ信号と
   前記比較用電圧とが一致した時点で前記第１の計数回路
   の計数を停止さす手段とを有し、前記アナログ信号を対
   数圧縮したデイジタル量に変換することを特徴とする電
   子シヤツターカメラにおけるデイジタル的データ処理回
   路。