JPS5933842B2 - 光デイジタル化回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光ディジタル化回路、特に電子フラッシュ装
置の為の光ディジタル化回路に関する。

電子フラッシュ装置は、該装置のフラッシュ・バルブに
よつて発生される閃光が被写体から所定量の光を受けた
後自動的に終止されることは、当該技術分野において周
知である。この種の装置は当初アナログ的であつたが、
電子技術の発展に伴い、ディジタル的なものも提案され
てきた。

しかしながら、電子フラッシュ装置のフラッシュバルブ
から発生される閃光の発光時間は極めて短かく、かつそ
の変化は急激であるために、光強度に比例したパルスを
得ることができず、正確な露出制御が困難であつた。

そこで光センサに流れる光電流によつてコンデンサを充
電し、コンデンサの電圧出力が所定値に達した時に入力
ヒステリシスを有する電圧レベル検出器の出力の反転を
利用してコンデンサの電荷を放電し、前記検出器から得
られるパルス信号列を計数して露出の制御をする装置が
考えられたが、かかる光ディジタル化回路ではコンデン
サの放電時に光センサヘの入射光の強さの積分が行われ
ない為に正確な露出量の制御が出来なかつた。本発明は
、上記従来の欠点を解決した電子フラッシュ装置に好適
な光ディジタル化回路を提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、構成が簡単で製造コストの低い光
ディジタル化回路を提供することである。

以上の目的は、周囲又はフラッシュの光を感知し、その
光の強度を表わす信号を発生することにより達成される
。発生された信号は、カメラが所定の光エネルギーを受
ける時間間隔に変換される。この変換は連続して行なわ
れ、パルス列が発生される。本発明の好適実施例におい
ては、光強度信号は、反復して充電及び放電し光エネル
ギーを表わす出力を発生するコンデンサによつて積分さ
れる。

ヒステリシス特性を有する高速ＣＭＯＳ電圧コンパレー
タは、コンデンサ間の電圧をモニタ一し、所定量の光エ
ネルギーが受けられる時間間隔を決定する。コンデンサ
の放電は、光強度信号に応じた速度で制御され、ほぼ連
続した積分を行なう。他の実施例では、積分できない時
間間隔が補償され誤差を除去している。光ディジタル化
回路は、該回路を駆動する電力を供給する一対の導線に
接続される。

光デイジタル化回路は、所定の光エネルギーが該デイジ
タル化回路によつてモニターされたことに応答して前記
導線に持続時間の短いパルスを発生する。持続時間の短
いパルスはモニターされ、計数されて、所定の計数値に
達するとフラツシユが終止される。更に他の実施例では
、一対の導線がカメラ・スイツチの作動に応答してフラ
ツシユ・バルブをトリカーするのに利用される。本発明
を以下実施例に従つて詳細に説明する。

第１図は本発明の光ディジタル化回路を使用した電子フ
ラツシユ装置の概略プロツク図である。周知の写真用フ
ラツシユ・バルブ１１は、所望の被写体あるいは風景の
写真を撮るために撮影者がカメラのスイツチ（図示せず
）を押下したことに応答するトリガ回路１３によつて付
勢される。フラツシユ蓄積コンデンサ１５は、フラツシ
ユ終止回路１７がバルブ１１に直列に接続される電子ス
イツチを開成することによりフラツシユを終止させるま
でフラツシユ・バルブに電源を供給する。フラツシユは
、制御回路２１によりリード１９に供給される制御信号
に応答する終止回路１７により終結される。制御回路２
１の目的は、被写体又は風景から所定量の光エネルギー
が得られた後フラツシユを自動的に終止させることであ
る。

このように、照明された被写体から所定量の光がカメラ
のフイルム上に到来し適正な露出が行なわれたとき、本
装置はフラツシユ・バルブから発生される閃光の持続時
間を制御する。制御回路２１は、フラツシユ・バルブ１
１ｖｃより照明される被写シーンからの光に露出するよ
うに配置された光センサ２３を含む。

センサ２３は受けた光の強さに比例する大きさの出力電
流１（ｔ）を発生する。受けた光の強さとその強さが発
生される時間長を結合したものが、カメラに到着した光
エネルギーの総量と関連する。光センサ２３により発生
される出力電流１（ｔ）は、リード２７を介して光デイ
ジ汐ル化回路２５に送られて、その電流１（ｔ）はリー
ド２９に出力される複数のディジタル出力パルスに変換
される。各パルスは光センサ２３から受けた光エネルギ
ーのデイスクリートな量を表わす。２進カウンタ３１は
リード２９に接続され、リード２９からのパルスを計数
してリード３３ｖｃ２進カウント出力を発生させる。

リード２９ｖｃ出力される各パルスはその時に光センサ
が受けた光エネルギーの量を示し、光センサの受けた光
エネルギーの総量はリード３３に現われる２進カウンタ
の計数値によつて表わされる。２進計数値はカウント出
力をモニ汐一する論理回路３５に送られる。

フイルムの適正な露出に必要な光エネルギー量を表わす
値にカウント値が達すると、フラツシユは制御リード１
９を介して終止される。第２図を参照すると、本発明に
よる光ディジタル化回路の好適実施例が示され、光セン
サ２３は、ダイオードに当る光の強さに比例してカソー
ド・アノードに沿つて逆電流を生じるホトダイオード３
９により形成される。

ホトダイオード３９が逆バイアスされると、ホトダイオ
ードを流れる逆電流の大きさはそこに当る光強度に直線
的に比例する。ホトダイオード３９は２対のダイオード
４１，４３及び４５，４７と相互に接続され、ホトダイ
オード３９のカソード・アノード接合を介する２つの異
なつた逆電流路を形成する。

ダイオード４１，４３は回路接続点５１から回路接続点
４９への第１電流路を形成し、ダイオード４５，４７は
接続点４９から接続点５１への第２電流路を形成する。
ＣＭＯＳ集積回路ＣＤ４Ｏ９３から成るシユミツト・ト
リカー５３は、接続点４９，５１間に接続され、シユミ
ツト・トリカー５３の入力及び出力間には第１及び第２
電流路が配置される。

シユミツト・トリカーは接続点４９に接続された一対の
入力リード５５，５７と、接続点５１に接続された出力
リード５９とを含む。シユミツト・トリカー５３は上側
トリツプ・レベルＶＨと低側トリツプ・レベルＶＬとを
有し、入力リード５５，５７への電圧レベルに従つて出
力リード５９に電圧出力ＶＯを供給する。

入力リード５５，５７の電圧レベルがＶＨｌｔｃ上昇す
ると電圧出力ＶＯは低レベル（Ｌ）Ｖｃなり、入力リー
ド５５，５７の電圧レベルがＶＬに減少して出力ＶＯが
高レベル（有）となるまでＬのままであるｇ出力ＶＯは
入力リード５５，５７の電圧レベルが再びＶＨとなるま
でＨを維持する。ヒステリシス特性を有する電圧コンパ
レータがシユミツト・トリカー５３の代りに使用可能で
あることは明らかである。

コンデンサ６１及び抵抗６３が接続点４９とグランドと
の間に直列に接続され、コンデンサ６１に蓄積される電
荷の大きさに従つて、シユミツト・トリカー５３への入
力電圧Ｖｃを供給する。

コンデンサは出力リード５９に現われる電圧出力ＶＯに
従つて、充電一放電サイクルで動作する。ＶＯがＨのと
き、電流はダイオード４１，３９，４３を介する第１電
流路を流れコンデンサ６１を充電する。ＶＯがＬのとき
は、ダイオード４５，３９，４７を介する第２電流路ぱ
放電路として作用しコンデンサ６１を放電させる。コン
デンサ６１間の電圧はコンデンサの充電及び放電サイク
ル中電圧出力ＶＯをトリツプする。第３図を参照すると
、グラフＡはシユミツト・トリカー５３の出力電圧ＶＯ
を示す。

ＶＯは、グラフＢに示される入力電圧Ｖｃに従い、電圧
Ｖの高レベルか、ほぼ零ボルトの低レベルのいずれかで
ある。シユミツト・トリカーがＨ出力を供給するとき、
電流は第１電流路を介して流れ、コンデンサ６１を充電
してグラフＢに示すように電圧Ｖｃを増加させる。Ｖｃ
の電圧上昇の速度は、ホトダイオード３９に当る光の強
さに依存する。ＶｃがＶＨボルトに到達すると、シユミ
ツト・トリカー５３は、その出力をグラフＡに示すよう
にＬ出力にスイツチする。ＶＯがＬ出力となることによ
つて、電流は第２電流路を介して流れコンデンサ６１を
放電させ、電圧ＶｃをグラフＢＶＣ示す如く減少させる
。電圧Ｖｃの減少速度はホトダイオード３９ｖｃ照射さ
れる光の強度に依存する。その結果、出力リード５９ｖ
ｃ．引き出される出力波形はグラフＡに示す如くである
。パルス列の周波数はホトダイオード３９が受けた光エ
ネルギーの関数となる。コンデンサ６１の充電が増加す
るとき、コンデンサはホトダイオード３９を流れる電流
信号を積分するように作用し、コンデンサの両端にホト
ダイオード電流の時間積分を表わす電圧を発生する。

光強度の時間積分は積分された時間間隔に亘つて受けた
光エネルギーの総量であるので、コンデンサの充電の間
にコンデンサ間に現われる電圧の大きさは、コンデンサ
の充電開始からホトダイオードが受けた光エネルギーの
大きさを表わすことになる。この電圧増加は、シユミツ
ト・トリカー５３ｆｔｃよつてモニターされ、光エネル
ギーが所定の大きさに達するまで電圧出力ｏをＨｖＣ保
ち、達したときはＶＯはＬとなる。

このように出力リード５９上のパルス列の各正側の部分
のパルス幅は光エネルギーの量を表わす。本発明の重要
な特徴は、コンデンサ６１の放電する速度がホトダイオ
ード３９に照射される光強度に依存することである。

コンデンサ６１の積分特性の為、コンデンサ間の電圧減
少の振幅はコンデンサの放電開始からの受けた光エネル
ギーの大きさを表わす。この電圧減少の振幅はシユミツ
ト・トリカー５３によつてモニターされ、表わされる光
エネルギーが所定の大きさに達する迄電圧出力ＶＯをＬ
に維持し、所定の大きさに達したときはＶＯをＨにする
。

このように、出力リード５９上のパルス列の正パルスと
正パルスとの間の時間は、光エネルギー量を表わすこと
になる。これによつて、正パルスと正パルスとの間に受
けた光エネルギーが考慮に入れられないことを防止する
。電圧コンパレーノとしてＣＭＯＳを使用することによ
り、コンパレータのパルス出力が非常に狭いパルス幅と
なることを許容するような高速スイツチングを提供する
。

これによりフラツシユ持続時間のきめ細かな制御が可能
となる。また、ＣＭＯＳシユミツト・トリカーは非常に
高い入力インピーダンスを有し、ホトダイオード電流の
殆んど全部がコンデンサ６１の充電及び放電に使用され
る。抵抗６３はコンデンサ６１と接続点４９との間に直
列に接続されて、回路が高いレベルにより速く応答する
ことを可能とし、フラツシユ・バルブ１１の終止の遅れ
により誤りを防止する。回路のダイナミツク・レンジは
ホトダイオード３９のダイナミツク・レンジとシユミツ
ト・トリカー５３のスピードとの関数である。第４図を
参照すると、本発明の第２の実施例が示され、該実施例
は、一対の入力リード５５，５７と出力リード５９とを
有するＣＤ４Ｏ９３シユミット・トリカー５３を利用す
る。

ホトダイオード３９は、シユミツト・トリカーの出力リ
ード５９と入力リード５５間に抵抗６５と直列に接続さ
れる。ホトダイオードは、出力リード５９からカリ・−
ド・アノードを介して入力リード５５に至るフイードバ
ツク回路を形成する。コンデンサ６１は入力リード５５
とグランドとの間に接続され、フイードバツク路を介し
て流れる電流に従つて充電されてシユミツト・トリカー
に電圧入力を供給する。出力リード５９上の電圧ＶＯが
Ｈのとき、電流は抵抗６５を介してフイードバツクされ
、ホトダイオード３９を介してコンデンサ６１を充電す
る。

ＶＯがＬのとき、コンデンサ６１は抵抗６５を介してホ
トダイオード３９の順方向に放電する。コンデンサ６１
の電圧はシユミツト・トリカー５３の入力リード５５に
よつてモニ汐−され、コンデンサ６１の充電及び放電サ
イクルにおいて電圧出力ＶＯをトリツプする。シユミツ
ト・トリカーの入力リード５７上の電圧ＶＧは、回路の
パルス出力動作を開始させるよう作用する。

第５図に示されるように、ＶＧがＬのとき、ＶＯはＨと
なり、コンデンサ６１はＶＯに充電され、回路は０ＦＦ
状態に維持されてりード５９に常にＨ出力を供給する。
ＶＧは、コンデンサ６１の充電を開始し光をモニ汐一す
るために、カメラ・スイツチの発動に応答して、好適に
はフラツシユの発光直前に、ＨｆｔＣ駆動される。

ＶＧがＨになると、ＶＯがＬとなりコンデンサ６１は電
圧レベルＶＬ（第５図）まで急速に放電されて、コンデ
ンサ６１が充電を開始してＶＯを再びＨ状態にする。コ
ンデンサ６１は次に受けた光に応答してホトダイオード
３９を介しコンデンサ６１の電圧Ｖｃが電圧ＶＨに達す
る迄充電され、電圧ＶＨＶＣなると出力ＶＯを再びＬ状
態に切換えてコンデンサ６１をホトダイオードの順方向
に急速に放電させる。この回路は、以上の態様で、ホト
ダイオード３９に照射される光エネルギーの関数である
周波数を有するパルス列出力を発生するサイクルを継続
する。コンデンサ６１の急速な放電の間、光強度の積分
が行なわれないことによる小さな誤差が生じる。

この誤差を補償するための本発明の第３の実施例が第６
図に示され、該実施例においてはコンデンサ６１に対す
る充電及び放電路が別々に設けられる。第６図を参照す
ると、ホトダイオード３９は、電圧源に接続されるカソ
ードとシユミツト・トリカー５３の入力リードに接続さ
れるアノードとを有する。

入力リード５５は可変抵抗６７とコンデンサ６１の直列
回路を介してグランドに接続される。コンデンサ６１は
ホトダイオードに当る光の強度に従つてホトダイオード
３９及び可変抵抗６７を介して充電される。抵抗６９及
びダイオード７１の放電路は、シユミツト・トリカーの
出力リード５９ｆ１Ｃコンデンサ６１を接続することに
より、コンデンサ６１が可変抵抗６７を介して放電電流
を流さないことを可能とする。

従つて、可変抵抗６７間の電圧降下は、コンデンサ６１
の電圧降下に加えられて、入力リード５５のスイツチン
グ電圧ＶＨ（第５図）を決定する。

このように、光強度に対する積分時間は可変抵抗６７ｖ
ｃ．よつて加えられる電圧により、少なくてよいことに
なる。これによつて、コンデンサの放電中の積分の欠如
により引き起こされる誤差を補償することが可能となる
。この補償電圧はホトダイオード３９に照射される光強
度の関数として直線的に増加する。第７図を参照すると
、本発明の光デイジノル化回路を使用した電子フラツシ
ユ回路の好適実施例が示され、該回路は好ましくはＣＭ
ＯＳの光ディジタル化回路２５を利用して電子フラツシ
ユを終止させる。

第７図の回路は、回路２５を駆動するためと回路２５に
よつて発生されたパルス信号を受けるための両方を行う
のに、２本だけの線を使用するという大きな特徴を有し
ている。２本の線は、更に後述するように、スイツチ１
３７の作動に応答して、フラツシユ・バルブ１１をトリ
カーするためにも使用することが可能である。

フラツシユ・バルブ１１は蓄積コンデンサ１５と並列に
接続される。

コンデンサ１５は比較的高い（例えば３５０Ｖ）電圧に
充電状態に維持される。また、コンデンサ１５と並列に
、コンデンサ１１１、抵抗１１３、抵抗１１３にカソー
ドが接続されるツエナ一・ダイオード１１５、及びツエ
ナ一・ダイオード１１５のアノードにそのアノードが接
続されるツエナ一・ダイオード１１７が接続される。抵
抗１１８はコンデンサ１１１と抵抗１１３との間に接続
されてツエナ一・ダイオード１１５ｖＣ電流を供給する
。コンデンサ１５と並列に、抵抗１２０とＳＣＲｌ２２
が直列に接続され、ＳＣＲｌ２２のアノードは抵抗１２
０に、そのカソードはコンデンサ１５ｆ１Ｃツエナ一・
ダイオード１１７のカソードと同じ方に接続される。

抵抗１２４とコンデンサ１２６の直列接続が、ＳＣＲｌ
２２と抵抗１２０の接続点と、抵抗１１３とツエナ一・
ダイオード１１５の接続点１２３と、に接続される。Ｓ
ＣＲｌ２２のゲートは、ＳＣＲｌ２２及びフラツシユ・
バルブ１１の両方の付勢を行うトリカー回路１４３に接
続される。好適には、ＳＣＲｌ２２はバルブ１１の閃光
の開始の直前に付勢される。

バルブ１１はイオン化するのに数マイクロ秒かかるので
ＳＣＲｌ２２はバルブ１１によつて光が発生される直前
に導通するとみられる。これによつて、フラツシユから
の光を受ける前に回路を作動状態にする。ツエナ一・ダ
イオード１１７は、電圧レギユレータとして作用し、一
対の導線１１９、１２１を介して回路２５に電力を供給
する。

導線１１９は回路２５に接続点１２３で接続される。導
線１２１は、回路２５にダイオード１２５及び抵抗１２
７を介してツエナ一・ダイオード１１７のカソードに接
続される。リード１２９はＣＭＯＳ回路をダイオード１
２５のカソードに接続し、そのアノードは抵抗１２７に
接続される。フラツシユ・バルプ１１の付勢前に、ツエ
ナ一・ダイオード１１５は接続点１２３をプリセツト電
圧に維持し、ダイオード１２５は導線１２１からＣＭＯ
Ｓ回路２５をデカツプリングする。

従つて、ＣＭＯＳ回路は不作動状態を維持する。フラツ
シユ・バルブの作動前においては、コンデンサ１１１は
ツエナ一・ダイオード１１５上の電圧降下以下のコンデ
ンサ１５の電圧に充電される。

ＳＣＲｌ２２が付勢されると、コンデンサ１２６は抵抗
１２４を介してライン１２１ｖｃ接続され、抵抗１２４
の値に従つてツエナ一・ダイオード１１７を介して電流
を流す。更に、ライン１１９への電流は、フラツシユ・
バルブ１１がコンデンサ１５を放電させコンデンサ１１
１の電圧より低くしたとき、抵抗１１３を介してコンデ
ンサ１１１から得られる。ツエナ一・ダイオード１１７
は、導線１２１に関し負の電圧レベル、例えば−１５に
ライン１１９を調節する。

この電圧レベルが回路２５に印加され、小さな電流１Ｌ
が抵抗１２７及びダイオード１２５を介して導線１２１
ｖｃ沿つて得られる。一度電力がＣＭＯＳ回路２５に送
られると、出力パルスが、光センサ２３ｖｃ受けた光の
強さに従つて、その出力ライン５９に沿つて発生される
。

回路２５の動作は、電源にダイオード１２５のカソード
・アノード接続及び抵抗１２７を介して電流スパイクを
発生させる。第７図の実施例においては、これらの電流
スパイクは、出力リード５９に発生される電圧出力パル
スを感知する代りにフラツシユの終止のために感知され
る。出力リード５９は接続されないで浮いたままに、あ
るいは、リード１１９又は１２９のどちらかにコンデン
サを介して接続されるが、リード１２９ｖｃ抵抗を介し
て接続されて、電流スパイクの振幅を増大させる。当業
者には明らかなように、ライン５９ｆｆ．発生される電
圧パルスは、もし第３の導線がライン５９をパルス計数
回路に接続するために利用されたならば、発生されるパ
ルス列を感知するために使用され得る。第８図を参照す
ると、グラフＡは導線１２１に対する導線１１９上の電
圧波形を示す。

フラツシユが付勢されると、グラフＢに示すように導線
１１９上の電圧レベルは負の値に降下し、電流は正の小
さな値１Ｌとなつて、回路２５に電力を流し始める。グ
ラフＢＶＣ示すように、スパイクは、回路２５が１つの
状態から他の状態に切換るとき、回路２５に電力を供給
する電流に生じる。これらの電流スパイクを感知又は計
数するために、トランジス３ｔ１３１は回路ライン１２
１に接続され、そのエミッタ・ベース路は抵抗１２７と
並列に接続される。

トランジスタ１３１のコレクタは、抵抗１３５を介して
バツテリ１３３の負端子に接続され、カウンタ３１は抵
抗１３５間に接続される入力を有し、その抵抗間に発生
する電圧レベルに従つて計数を行なう。電流スパイクは
抵抗１２７及びトランジスタ１３１のエミツ汐・ベース
接合を介して伝送し、トランジスタ１３１を直ちＶＣＯ
Ｎさせる。

これにより、電圧スパイクが回路接続点１３２、１３４
間の抵抗１３５に印加され、Ｖｌ３２→Ｖｌ３４（第８
図、グラフＣ）のパルスを形成してカウンノ３１により
計数される。カウン汐３１からの出力はフラツシユ終止
回路１７ｖｃ接続され、カウント出力が所定値に達した
ときライン３３ｖｃよりフラツシユ・バルブ１１を消勢
する。当業者には明らかであるが、抵抗と並列のインダ
クタは抵抗１２７の代用可能であり、それはより高い周
波数においても動作可能である。同様に、抵抗と並列の
インダクタが使用されるときは、ダイオード１４１も削
除することができる。導線１１９は、また、フラツシユ
・バルブ１１をトリカーするために使用可能である。

導線１１９は、通常ダイオード１２５がＣＭＯＳ回路２
５を導線からデカツプリングする間、ツエナ一・ダイオ
ード１１５ｖｃよる正電圧レベル（第８図、グラフＡ）
に維持される。スイツチ１３７は撮影者が写真を撮ると
き付勢され、スイツチ１３７を閉じると信号ライン１１
９がバツテリ１３３の正端子に一対のダイオード１３９
、１４１を介して短絡される。

ダイオード１３９はスイツチ１３７をダイオード１２５
及び抵抗１２７の接続点に接続する。第８図のグラフＡ
に示すように、スイツチ１３７の閉成は導線１１９を比
較的低い電圧レベル（零ボルトに近い）ＦｌＣする。

導線１１９はトリカー回路１４３によつてモニターされ
、導線が比較的低電圧レベルになると、ＳＣＲｌ２２及
びフラツシユ・バルブ１１をトリカーする。ＳＣＲｌ２
２及びフラツシユ・バルブ１１のトリカーにより、導線
１１９を負にし、ダイオード１３９、１４１を逆バイア
スしてスイツチ１３７のバウンド信号をデカツプリング
する。電流１Ｌが流れ始め、電力がＣＭＯＳ回路２５に
供給される。回路２５が必要とする電流は、スイツチン
グしてなくてトランジスタ１３１が０ＦＦのときは、非
常に少ない。以上説明した如く、本発明によれば、コン
デンサの電荷は急速に放電され、光センサへの入射光の
強さの積分が行なわれない時間帯が極めて狭くなつたの
で従来のものに比較して入射光量に正確に比例したパル
ス信号列が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の光デイジタル化回路を使用した電子
フラツシユ装置の実施例を示すプロツク図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 受けた光の強さに応じた出力信号を発生するため露
   光するように配置された光感知装置と、前記光感知装置
   に接続され前記出力信号に応じて充電され前記光感知装
   置が受けた光エネルギー量を表わす電圧出力を発生する
   コンデンサと、前記電圧出力を入力として受けるように
   接続される入力ヒステリシスを有する電圧レベル検出器
   であつて、入力の電圧に従つて高出力及び低出力とに出
   力をスイッチングする検出器と、前記検出器の出力に従
   つて前記コンデンサを急速に放電させる為、前記感知装
   置によつて形成された充電路とは別に設けられ、前記検
   出器と前記コンデンサとの間に接続された放電路と、を
   具備することを特徴とする光ディジタル化回路。 ２ 前記コンデンサは抵抗を介して前記出力信号に応じ
   て充電され、前記検出器は前記コンデンサの電圧出力と
   前記抵抗の端子電圧を入力として受けることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の光ディジタル化回路。