JPH0476424A - 測光装置 - 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〕 この発明は、フォトダイオード等の受光素子を用いたカ
メラ等に利用する測光装置に関し、特に分割受光素子で
複数の測光方式を実現できるようにした測光装置に関す
る。

Ｃ従来の技術〕 従来、カメラの測光回路において用いられるセンサとし
ては、逆光補正等の機能を実現するため、分割フォトダ
イオードを用いることが多い。この分割フォトダイオー
ドはＮ形半導体基板上に作り込む場合が多く、第２図人
、（Ｂ）の概略平面図及び断面図に示すような構成にな
っている。すなわち、Ｎ形半導体基板ａ上に第１のフォ
トダイオードＰＤＩのアノードＡ１となるＰ影領域すと
、第２のフォトダイオードＰＤ２のアノードＡ２となる
Ｐ影領域Ｃとを形成し、Ｎ形半導体基板ａを共通のカソ
ードにとしている。なお第２図（Ｃ１は、その等価回路
を示す。

またカメラの測光回路の場合は、数十ＰＡというような
微小電流も扱うことになるため、フォトダイオードを零
バイアスで動作させるのが一般的である。

次に分割フォトダイオードを用いた測光回路の構成例を
第３図に示す。この構成例はダイオード圧縮方式の測光
回路で、第１の演算増幅器１０１及び第２の演算増幅器
１０２と、それらの十−入力端子間にそれぞれ接続され
た第１及び第２の分割フォトダイオードＰＤＩ、ＰＤ２
と、各演算増幅器１０１、１０２の十入力端子に共通に
接続した基準電圧ｓ　１０３と、前記演算増幅器１０１
．１０２の各出力端子と一入力端子間にそれぞれ接続さ
れた圧縮ダイオードＤＩ、Ｄ２とにより構成されており
、各フォトダイオードＰＤＩ、ＰＤ２に光が入射すると
、それにより生ずる光電流は圧縮ダイオードＤＩ。

Ｄ２を流れるため、演算増幅器１０１．１０２の各出力
端子より圧縮出力電圧Ｖ。ｌ＋　　ＶＯ＊が得られるよ
うになっている。

この第３図に示した測光回路においては、圧縮方式の測
光しか実現できないが、測光方式としては他に光電流を
コンデンサに積分する積分方式と呼ばれる測光方式があ
り、この２種類の測光方式が実現できるようにした測光
回路も捉案されている。この２種類の測光方式を同一フ
ォトダイオードで実現しようとする方式は圧縮ダイオー
ドで圧縮した光電流を伸長し、元の光電流へ変換する圧
縮伸長方式と呼ばれる方式であり、第４図にその回路構
成を示す。

この測光回路は、演算増幅器１０１．１０２、フォトダ
イオードＰＤＩ、ＰＤ２、圧縮ダイオードＤＩＤ２、基
準電圧ａ１０３からなる第３図に示した回路構成と同一
の圧縮方式の測光回路の出力側に、それぞれ伸長トラン
ジスタ１０４．１０５を配置し、該伸長トランジスタ１
０４．１０５のベースは各演算増幅器１０１．１０２の
出力端子にそれぞれ接続し、エミッタは基準電圧源１０
３に共通に接続し、更にコレクタと電源ＶＣＣとの間に
積分コンデンサＣＩ、Ｃ２をそれぞれ接続すると共に、
またコレクタにはそれぞれスイッチＳＷＩ、ＳＷ２を介
して第２の基準電圧源１０６を共通に接続して構成され
ている。

このように構成された圧縮及び積分方式の測定回路にお
いて、各演算増幅器ｉｏ１．１０２の出力端子における
圧縮出力電圧■。Ｌｌ？＋＋　　■。ｕＴｔを得る動作
は、スイッチＳＷＩ、ＳＷ２を閉じることにより、第３
図に示゛した圧縮方式の測光回路と同じようにして得ら
れる。一方、光電流を積分測光する場合はスイッチＳＷ
Ｉ、ＳＷ２を開放し、圧縮方式における出力電圧は伸長
トランジスタ１０４．１０５に加えられて伸長され、そ
のコレクタ電流により各積分コンデンサＣＩ、Ｃ２の積
分動作が行われ、各伸長トランジスタ１０４．１０５の
コレクタ端子より積分測光出力■。ＬＩＴ３．　　Ｖ。

Ｌｌ？４が得られるようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、第４図に示した測光回路においては、分割フ
ォトダイオードのそれぞれの光電流で、ダイオード圧縮
方式と光電流積分方式という２種類の測光が可能である
。しかしながら、この回路構成では、圧縮ダイオードＤ
Ｉと伸長トランジスタ１０４、　　及び圧縮ダイオード
Ｄ２と伸長トランジスタ１０５のベアー性を利用してい
るため、　フォトダイオードＰＤＩ、ＰＤ２の光電流と
コンデンサＣ１、Ｃ２への積分電流に差が生じ、それに
より応答速度や精度が低下してしまうという問題点があ
る。

本発明は、従来の圧縮、積分方式の測光回路における上
記問題点を解消するためなされたもので、応答速度並び
に精度を低下させずにダイオード圧縮方式及び光電流積
分方式の２種類の測光方式が可能な分割フォトダイオー
ドを用いた測光装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段及び作用〕上記問題点を解
決するため、本発明は、反転入力端子と出力端子とをそ
れぞれ接続し７且つ各出力端子を共通に接続し更に個々
の機能をオン／オフ可能とした複数個の演算増幅器と、
各演算増幅器の各入力端子間にそれぞれ接続された複数
個の受光素子と、各演算増幅器の非反転入力端子にそれ
ぞれ一端を接続した複数個の圧縮ダイオードと、各圧縮
ダイオードの他端にそれぞれスイッチを介して共通に接
続された基準電圧源と、各圧縮ダイオードの他端にそれ
ぞれ接続した複数の積分コンデンサとからなり、前記演
算増幅器の共通出力端子から圧縮測光出力を、各圧縮ダ
イオードと各積分コンデンサの接続点より積分測光出力
を得るように測光装置を構成するものである。

このように構成した測光装置において、ダイオード圧縮
方式で測光を行う場合は、スイッチを閉じて圧縮ダイオ
ードと基準電圧源とを接続し、複数の演算増幅器のいず
れかの機能をオンにすることにより、オン状態とした演
算増幅器に接続されている受光素子の光電流は、演算増
幅器の出力端子、受光素子、圧縮ダイオード、基準電圧
源の経路を流れ、演算増幅器の出力端子より、オン状態
となっている演算増幅器に接続されている受光素子の光
電流の圧縮出力が得られる。

積分方式で測光を行う場合は、スイッチをオフにするこ
とにより、オン状態となっている演算増幅器に接続され
ている受光素子の光電流は、圧縮ダイオードを介して積
分コンデンサに流れ、積分コンデンサの端子間に積分出
力が生し、積分測光出力が得られる。

このように、各受光素子の光電流は変換動作を全く行わ
ずに積分測光出力を得るようにしているため、応答速度
や精度を劣化させずに受光素子の光電流の圧縮出力と積
分出力とを得ることができる。

〔実施例］ 次に実施例について説明する。第１図は、本発明に係る
測光装置の一実施例を示す回路構成口である。図におい
て、１．２はそれぞれ第１及び第２の演算増幅器で、各
演算増幅器１．２の十入力端子間にはフォトダイオード
ＰＤＩ　　ＰＤ２がそれぞれ接続され、また各演算増幅
器の一入力端子と出力端子とは直結され、更に各出力端
子は共通に接続されて圧縮測光出力端子３となっている
。なお前記フォトダイオードＰＤＩ、ＰＤ２は、第２図
へ〜ＦＣ＋に示した構成のＮ形半導体基板上に一体的に
形成したカソードコモンの分割フォトダイオードで構成
されている。

そして各演算増幅器１．２の十入力端子には、それぞれ
圧縮ダイオードＤｉ、Ｄ２の一端が接続され、各圧縮ダ
イオードＤｉ、Ｄ２の他端には、積分コンデンサＣ１，
Ｃ２がそれぞれ接続されており、更に各圧縮ダイオード
Ｄｉ、Ｄ２の他端にはそれぞれスイッチＳＷ１．ＳＷ２
を介して基準電圧源４が共通に接続されている。そして
各圧縮ダイオードＤｉ、Ｄ２と積分コンデンサＣＩ、Ｃ
２との接続点からは、それぞれ積分測光出力端子５．６
が導出されている。なお、７．８は各演算増幅器１．２
の電流源で、スイッチを介して各演算増幅器１．２に接
続され、外部よりスイッチを操作して各演算増幅器１，
２の機能をオン／オフ制御できるようになっている。

次にこのように構成された測定装置の動作について説明
する。各スイッチＳＷＩ、ＳＷ２及び演算増幅器１．２
の機能のオン／オフは、ダイオード圧縮測光方式か積分
測光方式かの測光モード並びに対象フォトダイオードに
応じて、第１表に示す状態に設定される。

第　　１　　表 まずダイオード圧縮方式の測光動作について説明する。

フォトダイオードＰＤＩによる圧縮方式の測光を行う場
合は、第１表に示すように、スイッチＳＷＩ、ＳＷ２を
オンとし、演算増幅器１の機能をオン、演算増幅器２の
機能をオフとする。

これによりフォトダイオードＰＤＩの光電流ＩＰｅは実
線で示すように、圧縮ダイオードＤ１及びスイッチＳＷ
Ｉを経て基準電圧源４に流れ込むため、出力端子３より
次式（１）で示すダイオード圧縮出力ｖｏｕｙ＋が得ら
れる。

式（２）で示すダイオード圧縮出力■。ＬＩＴ！が得ら
れる。

・・・・・・（１） ここで、 ■１．二基１！電圧源４の電圧値 ｋ　：ボルツマン定数 Ｔ　：絶対温度 ｑ　；電子の電荷量 Ｌｎ＋　　：フォトダイオードＰＤＩの光電流ｌ３．　
；圧縮ダイオードＤＩの飽和電流この際、フォトダイオ
ードＰＤ２にも光電流が点線で示すように流れるが、こ
の光電流は、演算増幅器１の出力端子から供給されるの
で、フォトダイオードＰＤＩの光電流の圧縮出力には影
響を与えない。

フォトダイオードＰＤ２による圧縮方式の測光を行う場
合は、スイッチｓｗｔ、ｓｗ２をオンとして、演算増幅
器１をオフ、演算増幅器２をオンとすることにより、同
様にして出力端子３より次・・・・・・（２） ここで、 ＩＰｌ＋２：フォトダイオードＰＤ２の光電流１ｏ　：
圧縮ダイオードＤ２の飽和電流なおフォトダイオードＰ
ＤＩ、ＰＤ２で圧縮測光を行う場合における出力端子５
．６には、いずれも基準電圧源４の電圧Ｖ　ＩＩＥＦが
出力されている。

次にフォトダイオードＰＤＩによる光電流の積分測光を
行う場合は、まず圧縮測光を行う場合と同様の状態（ス
イッチＳＷＩ、ＳＷ２は閉じて、演算増幅器１はオン、
演算増幅器２はオフ）とし、これを光電流積分開始前の
待機状態とする。次いでスイッチＳＷＩをオフにすると
、フォトダイオ−ト’　Ｐ　Ｄ　１の光電流Ｉ　ＰＤＩ
　は積分コンデンサＣ１に流れ込み、出力端子５に積分
出力が生し、次式（３）で示す積分測光出力■。ｕ７．
が得られる。

に こで、ｔ　：積分時間 ＣＩ　；積分コンデンサＣＩの静電容量この場合もフォ
トダイオードＰＤ２にも光電流が流れるが、圧縮測光の
場合と同様に、この光電流は演算増幅器１の出力端子か
ら供給されるので、出力端子５から得られるフォトダイ
オードＰＤ１の光電流の積分測光出力には影響を与えな
い。

フォトダイオードＰＤ２による光電流の積分測光を行う
場合は、フォトダイオードＰＤＩの場合と同様な待機状
態としたのち、スイ・ノチＳＷ２をオフにすると、フォ
トダイオードＰＤ２の光電流Ｉ　Ｐｌ＋１は積分コンデ
ンサＣ２に流れ込み、出力端子６に積分出力が生し、次
式（４）で示す積分測光出力Ｖ。０，４が得られる。

Ｃ。

ここで、ｃ、：ｌ１分コンデンサＣ２の静電容量上記実
施例では、フォトダイオードとしてＮ形半導体基板上に
形成したカソードコモン分割フォトダイオードを用いた
ものについて説明したが、本発明は、Ｐ形半導体基板上
に形成したアノードコモン分割フォトダイオードを用い
ても、極性を変えることにより同様な作用効果をもつ測
光装置を構成することができる。

〔発明の効果〕

以上実施例に基づいて説明したように、本発明によれば
、フォトダイオードの光電流を何ら変換等の操作を行わ
ないで積分出力を得るように構成しているので、精度や
応答速度を低下させずに、圧縮測光と積分測光の２種類
の測光の可能な測光装置を従供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る測光装置の一実施例を示す回路
構成図、第２図へ、　ｉＢ）は、分割フォトダイオード
の構成例を示す平面図及び断面図、第２図ｆｃｌは、そ
の等価回路を示す図、第３図は、分割フォトダイオード
を用いた従来の圧縮測光方式の測光回路を示す図、第４
図は、分割フォトダイオ−ドを用いた従来の圧縮及び積
分方式の測光回路を示す図である。 図において、１．２は演算増幅器、３は圧縮測光出力端
子、４は基準電圧源、５，６は積分測光出力端子、７．
８は電流源、ＰＤＩ、ＰＤ２は分割フォトダイオード、
Ｄｌ、Ｄ２は圧縮ダイオード、ＣＩ、Ｃ２は積分コンデ
ンサを示す。 特許出願人　オリンパス光学工業株式会社代理人弁理士
　　最　　上　　健　　治り 第３図 １．２：演算増幅器 ３：圧縮測光出力端子 ４：基準電圧源 ５．６：積分測光出力端子 ＰＤｌ、ＰＤ２　：分割フォトダイオードＤＩＤ２：圧
縮ダイオード ＣｌＣ２：積分コンデンサ 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、反転入力端子と出力端子とをそれぞれ接続し且つ各
   出力端子を共通に接続し更に個々の機能をオン／オフ可
   能とした複数個の演算増幅器と、各演算増幅器の各入力
   端子間にそれぞれ接続された複数個の受光素子と、各演
   算増幅器の非反転入力端子にそれぞれ一端を接続した複
   数個の圧縮ダイオードと、各圧縮ダイオードの他端にそ
   れぞれスイッチを介して共通に接続された基準電圧源と
   、各圧縮ダイオードの他端にそれぞれ接続した複数の積
   分コンデンサとからなり、前記演算増幅器の共通出力端
   子から圧縮測光出力を、各圧縮ダイオードと各積分コン
   デンサの接続点より積分測光出力を得るようにした測光
   装置。 ２、前記複数の受光素子は共通の半導体基板上に形成さ
   れていることを特徴とする請求項１記載の測光装置。