JPS5841454B2 - 光検出回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は主としてカメラにおける光検出回路に関するも
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くした場合でもファイン
ダが暗くならないので、測光、ピント合せ等その他の操
作が大変行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■、■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■ｌ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のカソード側には２個の可変
抵抗４，５および抵抗６，７により得られる電圧が印加
されるように構成されている。

また、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■に負帰還されこの帰還電流■ｄ２
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ク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に被写界光に対応した光電流Ｉ、ｌ！が流れると、そ
のダイオード３の両端には電圧■ｄ１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Ｖｃと上記ダイオード３の両端電圧■ｄ。

の和の電圧Ｖｄ、十Ｖ。

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■と反転入力端○
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■ｄ２は（１）式で表わされる。

Ｖｄ ２＝Ｖｄ １＋Ｖｏ−−−−・−（１）一般に、
ダイオードの順方向電圧Ｖｄは（２）式として表わされ
る。

ただし、■ｄ＝ダイオード電流、ＴＳ：飽和電流、ＫＴ
／、二定数、 上記（２）式から電圧■ｄ３．■ｄ２を求めると、次式
として表わされる。

この（３） 、 （４）式を前記（１）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■
ｄ２を求めると（５）式のようになる。

この（５）式から帰還電流■ｄ２は光電流ＩＡ？に比例
するので、帰還電流Ｉｄ２により積分用のコンデンサ９
を充電すれば、電気シャッタとして作動する。

また、電圧■。

を変化させることにより帰還電流Ｔｄ２が変化するため
、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
ｚ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■ｄ
２が光電流Ｉ６に比例しなしなってしまう。

ここで、可変抵抗４．５により得られる電圧を■３．■
ｂとし、かつこの■８をＡＳＡ情報、■ｂを絞り情報と
すれば 抵抗６，７の抵抗値Ｒが可変抵抗４，５の抵抗
値γよりＲ）γの条件において電圧Ｖ。

は（６）式のようになる。ところが、電圧■。

は光電流Ｉｌと抵抗６，７により■ｌＲの電圧降下が生
じるため、この電圧ｖｏは次式のようになる。

この（７）式を前述の（５）式の電圧■。

に代入して整理すると、帰還電流Ｉｄ、２は のようになる。

このため、（８）式において ｌ４Ｒ ｅｘｐ が無視できない限り帰還電流Ｉｄ２はＴ 光電流Ｉｌ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）γ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ずいて開放測光時のｆ：１．４
、ＬＶ１８におけるときの帰還電流Ｉｄ２を求めると次
のようになる。

前記ｆ：ｔ、４．ＬＶ１８のときの光電流ＩＩは５０μ
Ａ程度流れる。

このときの抵抗６，７の抵抗値ＲをＩＫ、Ｑとするとこ
の抵抗値Ｒによる電圧降下は５０ｍＶ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５０ ｍＶの電圧上昇では
２．８ＥＶの誤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１８Ｘ８Ｘ２＝２８８ｍＶの電圧を
取り出す必要がある。

前記式中２を掛けたのは電圧Ｖ。

に対して電圧ｖａ＋ｖｂ／２で作用するからである。

そして、前記電圧２８８Ｖｍは抵抗値ＲがＩＩ’ｌの場
合であるが、前述したようにＲ〉γを満すために例えば
、Ｒ：γ＝１０：１としてγ−１００８とすれば、γ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６，７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、たとえ得た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２．８ＥＶの誤差を許容誤差範囲内に
納めるためには前記抵抗６．γの抵抗値Ｒを小さくしな
くてはならないため、前記電源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６，７の抵抗値
Ｒを太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ＩｚＲによる誤差が増大し
てしまいカメラ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たもので、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、本発明は被写界光に対
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
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、フィルム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接続され上
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接合部を備えた半導体素子とを設け、上記Ｐ
Ｎ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■
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のア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■ｌ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のベースは、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（＋）■が接続
されている。

一方、演算増幅器１の反転入力端■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■ｄ２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、フォトダイオード２の光電流Ｉｌ
に対応した帰還電流■ｄ２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
ルに達し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、上記トランジスター２は演算増幅器１の非反転
入力端■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
スター２に流れる光電流が情報設定回路１３に影響をち
えず、かつ上記半導体素子であるトランジスター２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
に対応した光電流■ｌをトランジスター２に供給する。

そして、このトランジスター２のベ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
ー２はそのベース・エミッタ間電圧ＶＢＥによりコレク
タ電流が規制される。

すなわち、トランジスター２のベース・エミッタ間電圧
ＶＢＥがコレクタ電流の対数に比例するので、光電流Ｉ
、２をトランジスター２のコレクタ電流■。

として流し、ＡＳＡおよび絞り情報をトランジスター２
のベースに与えることにより、正確な露光が可能となる
。

上記ＡＳＡ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により設定された情報設定電圧■ がト
ランジスター２のベースに印加されると、トランジスタ
ー２のベース・エミッタ間電圧ＶＢＥが光電流Ｉ、ｌ？
により制御される。

一方、演算増幅器１は非反転入力端■、反転入力端○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■ｄ２は
光電流■ｌ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■ｄ２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、前述した作用を従来例と比較するために数式を用
いて説明すると下記のようになる。

すなわち、トランジスター２のベース・エミツ夕闇電圧
ＶＢＥとコレクタ電流■。

との関係は次式で表わされる。

ＶＢＥ （９）式において、ｅｘｐ ＞１が一般に成立
Ｔ するゆえトランジスタ１２のベース・エミッタ間電圧Ｖ
ＢＥを（９）式から求めると、００）式のようになる。

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、ＯＯ）式におけるコレクタ電流■。

は光電流Ｉｌと等しくなり００式が成立する。

この０１）式は前述したダイオードの一般式と等価であ
るから、（１）式の■ｄ１を００式のＶＢＥに置換すれ
ば帰還電流■ｄ２は（５）式と等しく光電流Ｉ７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Ｉｄ
となるゆえ■ｄ−■ｌ／ｈｆｅとなる。

いま、ｈｌ−ｅ＝１．ＯＯとし、ｔ：１．４ＬＶ１Ｂの
とき光電流Ｉ、ｇをＩ ｌ＝ ５０μＡとすれば■ｂ−
〇５μＡであり従来例に掲げたＲ＝ＩＫＪ７の場合の抵
抗６，７に生ずる電圧降下は０．５ ｍＶとなる。

したがって、従来例の５０ｍＶに比し非常に小さく、そ
れによる誤差は０．０３Ｅとなり、これは実用上はとす
ど無視し得る。

また、抵抗γに流れる電流を小さくするためにＲ＝１０
に、２とすれば、Ｒ：γ−１０：１とするとγはＩＫ、
２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１７１０である０、 ６ ｍＡ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、Ｑとした場合のベース電流■ｂによ
る電圧降下は５ｍＶとなるが、絞り１段階が約１８ｍＶ
程度であるため、５ｍＶの電圧上昇では５／１８字〇、
２８ＥＶの誤差となる。

しかし、この誤差ぐらいの誤差は露光にあまり影響を与
えない。

このように、本発明は情報設定回路１３の電圧をトラン
ジスタ１２のベースに与えるようにしたので、正確な露
光値を得るこ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は光電溝素子ｃｄｓで、このｃｄ
ｓ 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■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■はダーリン
トン接続したトランジスタ１２ａ 、 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の反転入力端に）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）１４ａ
、１４ｂ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、ｃｄｓ １
５に被写界光が照射されると、ｃｄｓ１５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１２ａ、
１２ｂに流れ、第２図と同様に演算増幅器１によりトラ
ンジスタ１２ａ、１２ｂのベース・エミッタ間電圧ＶＢ
Ｅと情報設定回路１３の設定電圧■。

との和がダイオード１４ａ。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ｅｄｓ１５
に流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
２ａ、１２ｂの電流増巾率をｈｆｅ＋ ＋ｈｆｅ２とす
ればｃｄｓ １５に流れる電流の１／ｈｆｅ１ｈｆｅ２
となって、前記第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。１２ｂをダーリントン接続
し、かつダイオード１４ａ、１４ｂを直列にしたのはｃ
ｄｓ 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。

第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。

第２図に示す実施例と異なる点は演算増幅器１の帰還回
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Ｔ１
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何回路に挿入するとともに
、上記出力端Ｔ１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Ｔ１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き
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
電流に対応した電流が流れるので、第２図と同様の動作
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
ンジスタのベ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
ため、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犬である。

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
より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】

第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路図である。 １・・・・・・演算増幅器、２・・・・・・光感応素子
）フォトダイオード）、１２．１２ａ、１２ｂ・・・・
・・半導体素子（１ヘランジスク）、１３・・・・・・
情報設定部（情報設定回路）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被写界光に対応した光電流を生じる光感応素子を非
   反転および反転の両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接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
   部に影響を与えず、かつ前記ＰＮ接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たことを特徴
   とする光検出回路。