JPH01163632A - 測光回路 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、測光回路、詳しくはビデオカメラや電子カメ
ラにおいてダイレクト測光を採用した測光回路における
暗電流の改善に関するものである。

［従来の技術］ 従来、ダイレクト測光方式は周知である。この測光方式
の測光回路は、第３図にその従来用いられていたものの
一例を示すように、ｆｌｔｌｌ光用のフォＩ・ダイオー
ドを含んで構成されている。即ち、ボルテージフォロワ
を形成したオペアンプ１の非反転入力端子Ｔ１には基準
電圧■か印加されている。

また同端子には基準電圧Ｖに重畳して入力される雑音を
バイパスするためのコンデンサ１３が接続されている。

上記オペアンプ１の出力端子はＦＥＴで形成されるアナ
ログスイッチ２を介して高入力インピーダンスのオペア
ンプ３の非反転入力端子に接続されている。上記アナロ
グスイッチ２のゲートは、抵抗４，５を介し、上記オペ
アンプ１の出力端子および反転入力端子に接続されると
共に、上記両抵抗４，５の接続点は、ハイインピーダン
スのバッファを形成するＦ、ＥＴからなるアナログスイ
ッチ６を介して、図示されないゲートアレイか接続され
る端子Ｔ２に接続されている。そして、上記オペアンプ
３の非反転入力端子と接地間には積分用コンデンサ７が
接続されている。この積分用コンデンサ７は、アナログ
スイッチ４のオン時にオペアンプ１の出力電圧によって
端子電圧■に充電されるようになっている。

一方、撮影レンズ（図示されず）を透過した光を測光す
るフォトダイオード８は、そのアノード。

カソードをそれぞれオペアンプ３の反転入力端子。

非反転入力端子に接続されており、オペアンプ３の出力
端子は、同オペアンプ３の反転入力端子およびコンパレ
ータ９の非反転入力端子に接続されると共に、上記フォ
トダイオード８の光電流を出力する端子Ｔ４に接続され
ている。この端子Ｔ４は波形観測用等のチエツク端子で
ある。また、この端子Ｔ４とコンパレータ９の出力端に
は抵抗１０が接続されており、コンパレータ９の同出力
端は出力端子Ｔ５に接続されると共に、同出力端には抵
抗１１を介して電源電圧Ｖ。か印加されている。

上記出力端子Ｔ５に出力されるコンパレータ出力は、図
示されないゲートアレイに入力されるンヤッタ閉信号ま
たは測光終了信号として用いられる。

また上記コンパレータ９の反転入力端子には、Ｄ／Ａ変
換された入力信号ＶＴＲが印加される端子Ｔ６に接続さ
れており、この端子Ｔ６には入力信号ＶＴＲに重畳され
ている雑音をバイパスするコンデンサ］２が接続されて
いる。なお、端子Ｔ３は接地端子である。

このように構成された測光回路においては、平生の測光
待機状態では端子Ｔ２に供給されている信号が“Ｌ”レ
ベルなので、アナログスイッチ６がオフである。従って
アナログスイッチ２がオン状態であるから、端子Ｔ、に
印加されている基準電圧Ｖは、オペアンプ１．アナログ
スイッチ２を介し積分用コンデンサ７を基準電圧Ｖに充
電する。

ここで、端子Ｔ２に測光開始信号がゲートアレイから出
力されると、同端子Ｔ２は“Ｈ”レベルになるので、ア
ナログスイッチ６がオン状態となり、アナログスイッチ
２がオフ状態となり積分用コンデンサ７の充電路が断た
れる。また、これと同時にフォトダイオード８は測光を
開始し上記積分用コンデンサ７に充電されていた電荷は
フォトダイオード８を通じて第４図に示すようにフォト
ダイオード８への入射光量に応じた光電流ｉとなって端
子Ｔ４に向けて放電される。この放電電流ｉはコンパレ
ータ９にも供給されるので、コンパレータ９はこの電流
ｉによる電圧と上記端子Ｔ６に供給されている入力信号
ＶＴＲとを比較する。

そして、同信号ＶＴＲより低くなると、コンパレータ９
の出力、つまり端子Ｔ５から出力されるコンパレータ出
力が“Ｌ”レベルに反転するから、これがシャツタ閉信
号または測光終了信号としてゲートアレ偵に入力されて
、ここに測光が終了する。また測光が終了すると端子Ｔ
２に印加される信号が“Ｌ”レベルとなり、アナログス
イッチ６がオフするから、アナログスイッチ２がオン状
態となり積分用コンデンサ７が再度、基準電圧Ｖに充電
されることになる。

このように動作する測光回路においては、上記積分用コ
ンデンサ７から放電される電荷ＭＱはＱ＝ＣＶ＝ｉｔ で表わされる。

ここで、Ｃは積分用コンデンサ７の静電容量Ｖは積分用
コンデンサの放電開始前の 端子電圧 １は放電電流 ｔは放電時間である。

上式を変形すると、 １＝ＣＶ／ｌ となるから、放電電流ｉと放電時間ｔとは逆比例の関係
となる。従って、光電流１による電圧が直線的に下降し
ている時間ｔを知れば測光光量を知ることができる。即
ち、フォトダイオード８に入射する光量が多い場合には
、放電時間ｔは短くなり、入射光量か少ない場合には、
この放電時間ｔが長くなる。

以上が従来用いられていた測光回路の動作原理である。

［発明が解決しようとする問題点コ ところで、上記従来の測光回路においては、フォトダイ
オードの暗電流が大きく影響を及はし、使用温度範囲を
広げることがてきないという問題点かあった。一般にフ
ォトダイオードだけに限らずオペアンプの場合にも暗電
流は問題になるか、特に上記測光回路においては被写体
光を受光していないのに、温度上昇に伴ってフォトダイ
オードには逆方向の漏れ電流か大きく流れる。温度上昇
時のフォトダイオードの暗電流は、温度が１０°Ｃ上る
毎に略２倍にもなる。従って、測光回路の使用温度範囲
を、−１０℃〜」−６０°Ｃに設定したところ、上記従
来の測光回路ではフォトダイオードの暗電流のために＋
３５℃までしか使用できないという結果を得ていた。

また、上記従来の測光回路においては、測光開始時点に
第４図に示すように、光電変換されたオペアンプ３の出
力電圧に、スパイク状電圧へ■か発生し、測光精度が低
下するという欠点がある。

即ち、積分用コンデンサ７が基準電圧Ｖに充電されてい
る初期状態からアナログスイッチ２かオフ状態になった
測光開始時に、本来ならば第４図に破線Ω１で示す如く
、直ちにフォトダイオード８への入射光量に応じた傾斜
で電圧Ｖは低下するべさところ、測光開始の瞬間にスパ
イク状に電圧へＶたけ」二昇し、■十ΔＶの電位の点か
ら実線β２て示すように下降する。従って、このΔＶの
電圧により測光精度は悪くなる。これは測定の結果、電
源電圧■。か５■で、基準電圧■が２±０．４ｖの場合
、Δ■は１４０ｍＶにもなり、低照度側では２０％位の
誤差となる。

更にまた、上記従来の測光回路では、測光値による露出
補正をコンパレータ９の反転入力端子に印加される電圧
、即ち端子Ｔ６に加えられる入力信号ＶＴＲの電圧を変
化させて行なっている。ところが、測光精度を増して補
正段数を増加させたい場合には、端子Ｔ４への出力信号
のダイナミックレンジが小さいのでこれを行なうことが
できない。上記測光回路では電源電圧■が５■と低く設
定されているため、端子Ｔ４に出力される信号のダイナ
ミックレンジは２ｖ程度しかとれない。この信号のダイ
ナミックレンジを広くてきれば、露出の補正段数も増え
、ｆｌｌｌｌ光精度を上げることかできる。

このように、上記従来の測光回路においては多くの問題
点を含んでいる。

従って、本発明の１」的は、温度上昇による暗電流の悪
影響を除き、使用温度範囲を拡張でき、かつ他の欠点も
兄事に解消した測光回路を提供するにある。

［問題点を解決するための手段および作用コ本発明の測
光回路は、給電手段により一定量充電された積分用コン
デンサがフォトダイオードへの入射光量に応じて放電す
るときの上記コンデンサの放電レートに基づいて入射光
量を検出するようにした測光装置において、上記給電手
段から積分用コンデンサに至る給電路に介挿されたスイ
ッチング手段に、上記フォトダイオードと実質的に同一
の特性を有するフォトダイオードを遮光された状態で並
設したことを特徴とするものである。

［実　施　例］ 以下、図示の一実施例により本発明を説明する。

なお、本実施例の測光回路において、上記第３図に示し
た従来の測光回路と同一の構成部材については、同一の
符号を付すに止め、その説明が重複するのを避ける。

第１図は、本発明の一実施例を示す測光回路の電気回路
図である。

本実施例においては、ダイレクト測光用のフォトダイオ
ード８の近傍に同ダイオード８と実質的に同一の特性を
有する補償用のフォトダイオード１６が、遮光した状態
で、アナログスイッチ２と並列に接続されている。即ち
、このフォトダイオード１６は、そのアノード、カソー
ドをそれぞれＦＥＴで形成されたアナログスイッチ２の
ドレイン、ソースに接続されて配設されている。また、
本実施例においては電源電圧Ｖ。を、例えば７Ｖに上昇
して設定し、オペアンプ１に印加する基準電圧■を可変
抵抗器］４で調節できるようにして、例えば４■に設定
してあり、更にコンパレータ９の反転入力端子への印加
電圧を可変抵抗器１５によって調節して印加し得るよう
に構成しである。

このように構成されている本実施例においては、平生の
測光待機状態でアナログスイッチ２がオンしているので
、積分用コンデンサ７は基準電圧Ｖに充電される。そし
て、測光開始信号が端子Ｔ２に加えられると、アナログ
スイッチ２がオフ状態になり、測光が開始される。この
とき、測光用フォトダイオード８へ入射する被写体光が
非常に弱くて殆んど光電流１が流れないような場合、積
分用コンデンサ７に充電された電荷はそのまま保持され
る筈であるが、実際には温度に影響されてフォトダイオ
ード８の暗電流■１により放電し、同コンデンサ７の電
位は徐々に低下する。

ところが、本発明においては測光用のフォトダイオード
８の側近に配設されていて、アナログスイッチ２に並列
に挿入された温度補償用のフォトダイオード１６が設け
られているため、積分用コンデンサ７とフォトダイオー
ド このフォトダイオード１６からｉｌｌｌｌ光用のフォト
ダイオード８と同じ温度」１昇による暗電流■２が流れ
込む。従って、遮光されたフォトダイオード１６から流
入する暗電流■２と測光用フォトダイオード８から流出
する暗電流１１とが大略等しいので、見かけ上、暗電流
は零と見做すことかでき、Ｐ点における電流の出入はな
くなる。

つまり、温度補償用のフォトダイオード］６が無い場合
には、非常に長い時間間隔で見たとき、フォトダイオー
ド８の暗電流によって積分用コンデンサ７の充電電圧は
零になるまで放電されてしまう筈であるか、補償用ダイ
オード］６の働きにより、殆ど暗電流を無視することが
できる。

第２図（Ａ）（Ｂ）は、」二記第１図の測光回路におけ
るそれぞれ端子Ｔ２に印加される信号波形と積分用コン
デンサ７の電圧波形をオシロスコープで観測したもので
、第２図（Ａ）は温度補償用のフ第１・ダイオード］６
の無い場合、第２図（Ｂ）は補償用のフォトダイオード
１６の有る場合をそれぞれ示す。第２図（Ａ）に示され
るように、フォトダイオード８に被写体光か入射されて
いなくても、同ダイオード８の暗電流によって積分用コ
ンデンサ７の電位は低下する。これに対して第２図（Ｂ
）に示す如く、フォトダイオード１６を設けた場合には
、暗電流が殆ど流れないと見做せるので積分用コンデン
ザ７の電位は変化しないことが解る。

一般に、温度と暗電流との間には、前述のように、温度
が１０℃上昇する毎に暗電流は２倍になるという電気的
には指数関数的な関係にある。よって、本実施例の如く
、フォトダイオード８と１６とが距離的に近接されて配
置されていると、両ダイオード８，１６の温度は同じよ
うに上昇する。

従って、常温では勿論のこと、高温時にも常温時と同様
に暗電流を効率良く防止することができる。

また、本発明のように補償用のフォトダイオード１６を
設けない場合、１４０ｍＶ程度あったスパイク状電圧Δ
■も、フォトダイオード１６を設けて暗電流が防止され
ることによって約４０ｍＶに低減されたことか実験によ
り確められた。更に」１記実施例においては電源電圧を
、例えば７Ｖに上昇したので、これによりダイナミック
レンジも拡大され、露出段数を増加でき、測光精度を向
上させることができた。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、測光用のフオドダイ
オードと実質的に同一の特性を有するフォトダイオード
を遮光された状態で、上記測光用フォトダイオードの近
傍のアナログスイッチに並設することにより、この並設
されたフォトダイオードのリーク電流により、測光用の
フォトダイオードの暗電流を見掛上、零とすることかで
きるので、従来の測光回路の欠点を除去し、広範囲で有
効な温度補償特性を有する測光回路を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す測光回路の電気回路
図、 第２図（Ａ）　、　（Ｂ）は、上記第１図における端子
Ｔ２と積分用コンデンサの電圧波形をそれぞれ示す図、 第３図は、従来の測光回路の電気回路図、第４図は、上
記第３図における各端子に入出力される信号電圧の波形
図である。 １・・・・・・・・・・オペアンプ（給電手段）２・・
・・・・・・・・・・アナログスイッチ（スイッチング
手段）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 給電手段により一定量充電されたキャパシタがフォトダ
   イオードへの入射光量に応じて放電するときの上記キャ
   パシタの放電レートに基づいて入射光量を検出するよう
   になされた測光装置において、 上記給電手段からキャパシタに至る給電路に介挿された
   スイッチング手段に上記フォトダイオードと実質的に同
   一の特性を有するフォトダイオードを遮光された状態で
   並設したことを特徴とする測光回路。