JPS5922890B2 - 電流増幅回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えばカメラ、電子閃光装置等の写真用機器
において、光電変換素子によつて得られる光電流を一定
の増幅率で増幅する電流増幅回路に関する。

一般に、写真撮影に際しての露出条件の決定要素には、
絞り値、フィルム感度、シャッタースピード等があり、
露出条件の決定は、通常、これらの決定要素をたとえば
アペックス方式によるＥＶ値計算のように、２を底とす
る指数値を基に計算し、決定されることが多い。

したがつて、前述した如くの写真用機器の露出条件の決
定に使用される光電変換素子を含む回路構成において、
光電変換素子による被写体輝度に比例した光電流の増幅
率を、２を底とする指数に関連した値にすれば、露出条
件の決定に有効なことはいうまでもない。第１図は、光
電変換素子１による光電流を２を底とする等比倍の電流
に増幅する従来の回路の一例を示したもので、可変抵抗
ＶＲを使用し、この可変抵抗ＶＲの抵抗値を変化させる
ことにより２を底とする等比倍の電流を得ている。しか
しながら、このような回路構成であると、可変抵抗の抵
抗値の調整誤差による設定値のずれ、また可変抵抗自体
の精度によつて、正確な光電流の増幅ができない問題点
があつた。本発明はこのような問題点にかんがみてなさ
れたものであり、以下本発明を図面と共に詳述する。

第２図は、本発明の電流増幅回路の一実施例であり、例
えばフォトダイオード、フォトトランジスタ等の光電変
換素子１としてフォトダイオードを使用した例である。
図中、２、３、４、５はそれぞれダイオード、６、７、
８、９はトランジスタ、１０、１１、１２、１３、１４
は出力端子である。その回路構成を説明すると、フォト
ダイオード１（以下、ＰＤと記す）は、被写体輝度に比
例した光電流が得られる向きに接続され、ダイオード２
，３，４，５はＰＤｌの光電流が順方向に流れるよう直
列に接続され、トランジスタ６，７，８，９は前記ダイ
オード２，３，４，５のそれぞれの順方向電流による順
方向端子電圧がそれぞれのベースーエミツタ間の基準電
圧となり、ベースーエミッタ間が順方向にバイアスされ
るように接続されている。

ダイオード２，３，４，５の電気特性は、それぞれの両
端に接続されたトランジスタ６，７，８，９のベースー
エミツタ間と同一の電気特性のものを使用している。次
に、かかる回路構成において、ＰＤｌによる光電流が、
２を底とする等比倍された電流に増幅される回路動作に
ついて述べる。

一般に、ＰＮ接合構造を持つ半導体に訃いて順方向端子
電圧と順方向電流との間には、次式が成り立つ。

ＩＦ＝Ｉｓ−Ｅｘｐ（ｑ−ＶＦＡ−Ｔ） ・・・・・
・（１）ここで、ＩＦは順方向電流、Ｉｓは半導体の構
造、材料によつて決やる定数、ｑは電子の電荷、ｋはボ
ルツマン定数、Ｔは絶対温度、ＶＦは順方向端子電圧で
ある。

したがつて、本発明の場合、ダイオード２，３，４，５
の特性とトランジスタ６，７，８，９のそれぞれのベー
スーエミツタ間の特性とが同一に設定されているため、
ダイオード２，３，４，５とトランジスタ６，７，８，
９のベースーエミツタ間の順方向端子電圧Ｆを等しくす
れば、それぞれの順方向電流１Ｆ（トランジスタの場合
、コレクタ電流）が等しくなることは（１）式から明ら
かである。

したがつて、かかる回路構成に訃いては、ダイオードの
順方向電流と該順方向電流と等しいトランジスタのコレ
クタ電流とが加算され、次のダイオードの順方向電流と
して流入することになる。

今、ＰＤｌによる光電電流をＩＯとすると、ダイオード
２の順方向電流１Ｆ１は、１Ｆ１＝ＩＯ−１Ｂ１・・・
・・・・・・・・・・・・・・｛２）しかしながら、ト
ランジスタ６のベース電流ＩＢｌは、ＩＯに比し極めて
小さく、無視することができるので、ＩＦｌ′−１０と
なる。

このダイオード２の順方向電流１Ｆ１による順方向端子
電圧は、トランジスタ６のベースーエミツタ間の端子電
圧ということになり、よつてトランジスタ６のコレクタ
電流１。１は、前述のダイオード２の順方向電流１Ｆ１
と等しくなる。

したがつて、出力端子１１には、ＩＦｌとＩＣｌが加算
されて出力されることになり、ＩＦｌ＋Ｉｃｌ＝ＩＯ＋
ＩＯ＝２１０・・・・・・・・｛３）の出力電流が得ら
れることになる。

次に、ダイオード３の順方向電流１Ｆ２を考えると、前
述した出力電流が出力端子１１に供給されるだけではな
くダイオード３にも流れ込むため、ダイオード３の順方
向電流１Ｆ２は、前述した出力端子１１に出力される出
力電流２１０ということになる。

したがつて、トランジスタ７のベースーエミツタ間には
、ダイオード３の順方向電流ＩＦ２による順方向端子電
圧が印加されるため、前述の（１）式に訃けるＰＮ接合
半導体の順方向端子電圧Ｆがダイオード３とトランジス
タ７において等しくなり、ダイオード３の順方向電流１
Ｆ２とトランジスタ７のコレクタ電流１Ｃ２との関係は
、ＩＦ２二ＩＣ２となる。したがつて、出力端子１２に
は、前述したＩＦ２とＩＣ２とが加算された出力電流が
得られ、その値は、ＩＦ２＋ＩＣ２＝２１Ｆ２＝２（２
１０）＝４１０・・−＜４）となる。

本発明による回路構成に卦いては、以上のような関係が
、ダイオード４，５とトランジスタ８，９との間におい
ても成立するため、出力端子１３，１４にはそれぞれ８
１０，１６１０の出力電流が出力されることになる。

な｝、出力端子１０には、ＰＤｌの光電流１０がそのま
ま出力される。ここで、各出力端子１０，１１，１２，
１３，１４に出力される電流をＰＤｌによる光電流１０
を基準に考えると、それぞれ２０１０，２１１０，２２
０，２３１０，２４１０ということになり、各出力端子
１０，１１，１２，１３，１４には、光電流１０を２を
底とする等比倍、すなわち２ｎ（ｎ＝０，１，２，３，
４）倍の増幅電流が出力されていることになる。このよ
うに、本発明の電流増幅回路は、トランジスタ，ダイオ
ードの素子個有の特性を応用し、無調整で２を底とする
等比倍に、光電変換素子による光電流を増幅することが
できる。

第３図は、本発明の電流増幅回路をカメラに応用した一
例である。

図中１５は本発明の電流増幅回路の出力端子１０，１１
，１２，１３，１４と任意に接続される切換スイツチ、
１６はスイツチ１５を介して流れる２ｎ倍に増幅された
光電流を積分する積分コンデンサ、１７はシヤツタの開
動作に連動して開き、積分コンデンサ１６の積分動作を
制御するスイツチ、１８は基準電圧を有し該基準電圧と
積分コンデンサ１６の電圧が等しくなつた時に出力信号
を発する比較回路、１９は比較回路１８からの出力信号
により起動しカメラのシヤツタ動作を制御するリレース
イツチをそれぞれ示している。

な訃、出力端子１０，１１，１２，１３，１４には、前
述したように、２を底とする等比倍に増幅された出力電
流が出力されて（・るため、切換スイツチ１５の動作は
、絞り値、フイルム感度等の露出決定要素に対応させる
ことができるが、ここでは、フイルム感度に対応させ、
すなわちフイルム感度により切換スイツチ１５が切換え
られるものとする。今、フイルム感度がＡＳＡｌＯＯの
時の切換スイツチの位置を出力端子１０とすると、積分
コンデンサ１６はシヤツタの開動作に連動したスイツチ
１７の開により光電流１０の２連倍の電流を積分するこ
とになり、その積分波形は例えば第４図Ａの如くになる
。

この積分コンデンサ１６の積分電圧が比較回路１８の基
準電圧Ｖｓに達すると、比較回路１８は出力信号を出力
し、リレースイツチ１９の動作によりシヤツタは閉じら
れ、すなわちシヤツタスピードは第４図中ｔで示される
積分コンデンサ１６の積分電圧が基準電圧８に達する迄
の時間ということになる。ここで、フイルム感度がＡＳ
Ａ４ＯＯのものを使用すればフイルム感度が４倍となる
ため、前述したＡＳＡｌＯＯの場合のシャツタースピー
ドｔでは完全に露出オーバーになつてしまい、何らかの
補正が必要になる。

ところで、本発明による電流増幅回路の出力端子１１，
１２，１３，１４には、出力端子１０より出力される出
力電流を２を底とする等比倍に増幅した出力電流が出力
されているため、ＡＳＡ４ＯＯのフイルム使用と共に切
換スイツチ１５を出力端子１０から１２へ切換えること
により、前述したフイルム感度の４倍の補正を簡単に行
なうことができる。

すなわち、出力端子１２からの出力電流は、１０からの
出力電流の４倍となり、この４倍の出力電流による積分
コンデンサ１６の積分波形は第４図Ｂの如くになり、第
４図Ａの波形に比べ４倍の傾きを有することになる。

したがつて、比較回路１８の基準電圧ｓに達する迄の時
間は短かくなり、第４図に図示する如くＡＳＡｌＯＯの
場合のｔに対し、１／４ｔとなりＡＳＡ４ＯＯとフイル
ム感度は４倍になつてもシャツタスピードが１／４とな
るため、適正露出が得られることになる。また、比較回
路１８の基準電圧ｓを例えば絞り値に連動して変化する
如く成せば、任意のフイルム感度、絞り値に対応した自
動露出が可能になる。周、本発明による電流増幅回路の
出力端子を絞り値に、比較回路１８の基準電圧Ｖｓをフ
イルム感度に対応させても、同様の効果が得られること
はもちろんである。第５図は、本発明の電流増幅回路を
電子閃光装置に使用した一例であり、図中２１は閃光放
電管２０と直列に接続されたサイリスタ、２２は転流用
コンデンサ、２３は転流用コンデンサ２２の放電時期を
制御するサイリスタ２４は主放電コンデンサであり、閃
光放電管２０とサイリスタ２１を同時にトリガするよう
になつている。

第５図において、第２図、第３図と同一図番のものは同
一機能を有する。図示する如く、周知の直列制御方式電
子閃光装置の光量制御回路の受光部として使用されてお
り、この場合も前述したカメラの場合と同じく、積分コ
ンデンサ１６、比較回路１８と切換スイツチ１５を介し
て組み合わされ、絞り値等の露出決定要素の変化に対応
した出力端子を切換スイツチ１５により選び、積分コン
デンサの積分波形を制御、すなわち比較回路１８からの
出力信号を制御する如く成されている。

したがつて、切換スイツチ１５の切換えを、例えばカメ
ラの絞り値に連動させ、絞り値を１段絞り込むと出力端
子を１段小さな増幅率の方に切換え、すなわちカメラの
絞り値がＦ４の時の切換スイツチ１５の位置を出力端子
１４とすると、絞り値をＦ５，６に変えた時切換スイツ
チ１５を出力端子１３に切換える如くにしておけば、絞
り値の大きなすなわち開口径が小さく大光量が必要な場
合には、積分コンデンサ１６は増幅率の小さな出力電流
を積分することになり、比較回路１８からの出力信号発
生時期が遅くなり、したがつて積分電圧が比較回路１８
の基準電圧まで達つするのが長く閃光放電管２０の発光
制御時期が遅くなり、開口径が小さくても十分な光量が
得られ、逆に絞り値の小さい開口径の大きな場合には、
積分コンデンサ１６が増幅率の大きな出力電流を積分す
ることになるため、比較回路１８の出力信号発生時期は
早く、閃光放電管２０の発光制御時期が早くなり、開口
径が大きくなつても露出オーバーすることなく適正な露
出条件が得られることになる。

な｝、この場合も比較回路１８の基準電圧をフイルム感
度に対応させて変化させれば、任意のフイルム感度、カ
メラの絞り値で自動調光撮影を行なうことができ、かつ
基準電圧を絞り値に、出力端子をフイルム感度に対応づ
けても同様の効果が得られることはもちろんである。以
上に詳細に説明したように、本発明の電流増幅回路はダ
イオードとトランジスタとの組み合わせにより、光電変
換素子による光電流を無調整で２を底とする等比倍に増
幅することができるものであり、写真用機器の種々の露
出制御に応用できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は光電変換素子を含む従来の電流増幅回路の回路
図、第２図は本発明の電流増幅回路の一実施例を示す回
路図、第３図、第５図はそれぞれ本発明の電流増幅回路
の応用例を示す回路図、第４図は第３図の積分コンデン
サの積分波形図である。 １・・・・・・フオトダイオード、２，３，４，５・・
・・・・ダイオード、６，７，８，９・・・・・・トラ
ンジスタ、１５・・・・・・切換スイツチ、１８・・・
・・・比較回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 光電変換素子と、前記光電変換素子による光電流が
   順方向に流れるように前記光電変換素子に直列接続され
   る複数個のダイオードと、ベース・エミッタ間の特性が
   前記ダイオードと同一の電気特性を有したトランジスタ
   の複数個と、前記複数個のダイオードのアノードに夫々
   接続される複数個の出力端子と、前記複数個の出力端子
   に得られる出力のうちのいずれか一つを選択して出力さ
   せるスイッチとから成り、前記ダイオードの夫々はアノ
   ードが前記トランジスタのベースに接続されカソードが
   前記トランジスタのエミッタに接続されるように前記複
   数個の夫々のトランジスタのベース・エミッタ間に設け
   られ、前記複数個トランジスタの夫々はエミッタが他の
   トランジスタのベースに接続して互いに接続され、前記
   複数個のトランジスタのうち最初のトランジスタのベー
   スは前記光電変換素子の一端に接続され、前記複数個の
   トランジスタの夫々のコレクタは前記光電変換素子の他
   端に接続されてなる電流増幅回路。