(57)【要約】【課題】  より広い測光範囲及び高精度の輝度情報を得ることが可能な光検出器を提供する。【解決手段】  光学系を介して入射する光を受光する受光面が複数の領域に分割され、各分割領域に対応するフォトダイオード１ａ，１ｂ，１ｃ毎に、入射した光量に依存した光電流を発生する光電変換部１と、各分割領域に対応するフォトダイオードを反転入力端子と非反転入力端子間に接続した複数の演算増幅器７ａ，７ｂ，７ｃと、各演算増幅器の反転入力端子と出力端子間に接続され、前記光学系に均一な光が入射し前記光電変換部の受光面に不均一な光が入射した状態で、各分割領域に対応するフォトダイオードの積分出力が等しくなるようにその容量値が設定される積分コンデンサと、各積分コンデンサと並列に接続されたスイッチ素子８と、各演算増幅器の非反転入力端子に接続された基準電圧源９とで光検出器を構成する。【選択図】        図  ２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系を介して入射する光から輝度情報を得る光検出器であって、その受光面が複数の領域に分割され、各分割領域に対応する光電変換素子毎に、入射した光量に依存した光電流を発生する光電変換部と、各分割領域に対応する前記光電変換素子を反転入力端子と非反転入力端子間に接続した複数の演算増幅器と、各演算増幅器の反転入力端子と出力端子間に接続され、前記光学系に均一の光が入射し前記光電変換部の受光面に不均一な光が入射した状態で、各分割領域に対応する光電変換素子の積分出力が等しくなるようにその容量値が設定される積分コンデンサと、各積分コンデンサと並列に接続されたスイッチ素子と、各演算増幅器の非反転入力端子に接続された基準電圧源とを有する光検出器。
【請求項２】
前記積分コンデンサは、その容量値が変更可能であることを特徴とする請求項１に係る光検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光検出器に関し、特に、一眼レフカメラの輝度情報を得るのに適した光検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラ等の撮像装置に用いる測光装置あるいは露出制御装置として、撮影画面内を複数の領域に分割して各領域毎の被写界の輝度情報を得て、所定のアルゴリズムを用いて適正な露出を得ようとする技術が、特開２００４−１８７２８７号公報に開示されている。図５は、上記公報に開示されているカメラの構成を示す概略断面図である。このカメラにおいては、撮像レンズ12と絞り21とからなる交換レンズ装置40が交換可能にカメラ本体30に搭載されている。そして、このカメラにおける撮像光学系は、撮像レンズ12と絞り21とメインミラー（クイックリターンミラー）13とシャッター22によって構成されている。ファインダー光学系（測光光学系）は、撮影レンズ12と、メインミラー13と拡散スクリーン14とコンデンサレンズ15とペンタプリズム16と接眼レンズ17によって構成されている。調光光学系は、撮像レンズ12と絞り21とシャッター22と調光用レンズ25によって構成されている。ＡＦ光学系は、撮像レンズ12と絞り21とメインミラー13とサブミラー24とによって構成されている。
【０００３】
次に、このカメラにおける各センサの配置について説明する。測光センサ20は、前記ファインダー光学系の拡散スクリーン14によって拡散された光束の一部を、コンデンサレンズ15，ペンタプリズム16，測光用プリズム18，測光用レンズ19を通して再結像される位置に配置されている。調光センサ26は、前記撮像光学系のシャッター22で反射、拡散された光束の一部を調光用レンズ25を通して再結像される位置に配置されている。ＡＦセンサ27は、撮像光学系と光軸が等しい前記ＡＦ光学系を通った光を受光する位置に配置されている。また、測光センサ20，調光センサ26，ＡＦセンサ27は、被写界の複数領域毎の輝度情報を得るため、複数領域に分割されたフォトダイオードなどの受光素子を有する光センサで構成されており、一般的には、アンプなどの周辺回路が混載されている。なお、この図示のカメラにおいては、シャッター22の後方に撮像素子23が配置されている。
【０００４】
次に、測光センサ20が定常光を受ける動作、及び調光センサ26が図示していないストロボ発光の反射光を受ける動作について説明する。測光センサ20は、メインミラー13が下りた状態で、ファインダ光学系の光束の一部を受光して、定常光の輝度情報を得るようになっている。調光センサ26は、メインミラー13が跳ね上げられた状態で、ストロボで発光された光が、被写体によって反射され、撮影レンズ12によってシャッター22上に略結像され、シャッター22で反射、拡散された一部の光束を、調光用レンズ25を通して再結像させた光を受光して輝度情報を得るようになっている。また、ＡＦセンサ27は、一部の光を透過するハーフミラーになっているメインミラー13を透過した光束を、サブミラー24によって下へ折り曲げて結像させた光を受光するようになっている。
【０００５】
図６は、調光センサ26及び測光センサ20の受光部50の構成を示した平面図である。受光部50は、図示のように、更に、個々に、入射光量に応じた光電流を発生するフォトダイオード50ａ，50ｂ及び50ｃから構成されている。
【０００６】
図８は、これらフォトダイオード50ａ〜50ｃのそれぞれと各積分アンプとを組み合わせて構成した光検出回路の回路構成例である。なお、ここでは１つのフォトダイオードに積分アンプを組み合わせた単一のもので共通に表示している。この光検出回路は、光を受光して光電流を生成するフォトダイオード50ａ（50ｂ，50ｃ）のカソードを演算増幅器70の反転入力端子に、アノードを非反転入力端子に接続し、演算増幅器70の非反転入力端子は基準電位を決めるための基準電圧源90に接続し、演算増幅器70の反転入力端子と出力端子の間に、光電流を蓄積するための積分コンデンサ41（42，43）と積分時間を制御するためのスイッチ素子80を並列に接続して構成している。
【０００７】
演算増幅器70の出力端子に出力される出力電圧をＶout ，フォトダイオード50ａ（50ｂ，50ｃ）で生成される光電流をＩPD，スイッチ素子80を制御して決められる積分時間をＴint ，基準電圧源90に印加される基準電圧をＶref ，積分コンデンサ41（42，43）の容量値をＣint とすると、出力電圧Ｖout は次式（１）で表され、入射光量に依存した電圧を生成する。
Ｖout ＝Ｖref ＋ＩPD・Ｔint ／Ｃint   ・・・・・・・・・・・（１）
【０００８】
測光センサ20には、メインミラー13によって反射され拡散スクリーン14によって拡散された光線のうち、接眼レンズ17に到達する光線とは異なる光線の一部が入射する。そのため、撮像レンズ12に一様な照度の光が入射しても、測光センサ20を構成する各フォトダイオード50ａ，50ｂ，50ｃからの出力は等しくなく、不均一な分布を持っている。図６に示す受光部50においては、この不均一性を黒の濃度の違いで表している。
【０００９】
この光量分布の不均一性は、撮像光学系と光軸がずれた位置で入射光を受光する調光センサ26においても生じる。また、この不均一性は、交換レンズ装置40の明るさ（Ｆナンバー）や射出瞳の位置により多少変化する。
【００１０】
上記公報開示のカメラにおいては、この点に着目し、交換レンズ、Ｆナンバーや絞り、射出瞳位置、拡散スクリーンの拡散特性の違い等により、測光センサ20，調光センサ26の出力に不均一性を生じても、各センサ信号をＡ／Ｄ変換した後に補正処理をした輝度情報に基づいて撮像素子の蓄積動作を制御するように構成することにより、適切な露出情報での撮影を可能にするものである。
【特許文献１】特開２００４−１８７２８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、上記特開２００４−１８７２８７号公報に開示された従来例では、撮像レンズに入射する一様な照度の光は、各センサの出力信号の補正処理を行った結果、一様であると認識される。このときに、測光センサ20，調光センサ26の出力は、各センサの受光部50を構成する複数の各フォトダイオード50ａ，50ｂ，50ｃに、例えば図６に示すような不均一な光が入射したとすると、図７に示すような関係の積分出力が得られる。図７において、横軸は、撮像光学系もしくはファインダー光学系への入射時における入射光の照度、縦軸は、そのときの積分アンプの積分電圧値、Ｌ1 ，Ｌ2 及びＬ3 は、各フォトダイオード50ａ，50ｂ，50ｃに対する各々の照度と、各フォトダイオードの出力に基づく積分電圧値の関係を示す特性線である。すなわち、Ｌ1 は最も入射光量が多いフォトダイオード50ａに対する照度と該フォトダイオード50ａの出力に基づく積分電圧の関係を示しており、Ｌ3 は最も入射光量が少ないフォトダイオード50ｃに対する照度と該フォトダイオード50ｃの出力に基づく積分電圧の関係を示しており、Ｌ2 は入射光量が中間のフォトダイオード50ｂに対する照度と該フォトダイオード50ｂの出力に基づく積分電圧の関係を示している。
【００１２】
図７からわかるように、センサが検出できる高輝度限界は、入射光量が最も多いフォトダイオード50ａの出力に基づく積分電圧が飽和電圧レベルになる光量レベルで制限され、センサが検出できる低輝度限界は、入射光量が最も少ないフォトダイオード50ｃの出力に基づく積分電圧が暗時ノイズレベルになる光量レベルで制限されてしまい、矢印ａで示す範囲が測光あるいは調光範囲となる。
【００１３】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、より広い測光範囲及び高精度な輝度情報を得ることが可能な光検出器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】
【００１４】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、光学系を介して入射する光から輝度情報を得る光検出器であって、その受光面が複数の領域に分割され、各分割領域に対応する光電変換素子毎に、入射した光量に依存した光電流を発生する光電変換部と、各分割領域に対応する該光電変換素子を反転入力端子と非反転入力端子間に接続した複数の演算増幅器と、各演算増幅器の反転入力端子と出力端子間に接続され、前記光学系に均一の光が入射し前記光電変換部の受光面に不均一な光が入射した状態で、各分割領域に対応する光電変換素子の積分出力が等しくなようにその容量値が設定される積分コンデンサと、各積分コンデンサと並列に接続されたスイッチ素子と、各演算増幅器の非反転入力端子に接続された基準電圧源とを有することを特徴とするものである。
【００１５】
この請求項１に係る発明に関する実施例には、実施例１が対応する。そして、このように構成された光検出器においては、光電変換部の各分割領域へ入射する光量の不均一性は光学系と光検出器の配置関係で決まる。また、交換レンズ、Ｆナンバー、並びに絞りやズームやＡＦ動作により射出瞳位置が変化したことにより、上記不均一性は変わるが、光学系と光検出器の配置関係で決まった、例えば撮影画面の左側に配置された分割領域に入射する光量が右側に配置された分割領域に入射する光量よりも大きいといった傾向は維持される。本発明は、この点に着目し、積分コンデンサの容量値を、あらかじめ光電変換部への入射光量分布の不均一性に応じ、光学系に均一の光が入射した状態で、各分割領域に対応する光電変換素子の積分出力が等しくなるように設定する。
【００１６】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る光検出器において、前記積分コンデンサは、その容量値が変更可能であることを特徴とするものである。
【００１７】
この請求項２に係る発明に関する実施例には、実施例２が対応する。そして、このように構成された光検出器においては、カメラに具備した交換レンズ、射出瞳位置、絞り認識手段の出力に応じ、積分コンデンサの容量値を可変して設定することが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に係る発明によれば、光検出器の測光範囲を広くするともに、信号のＳ／Ｎ比を高くすることが可能になり、より広範囲、高精度な露出制御が可能な光検出器を実現することができる。また、請求項２に係る発明によれば、この光検出器をカメラに搭載した場合、交換レンズ、射出瞳位置及び絞りの差異によらず被写体の輝度情報を正確に得ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【実施例】
【００２０】
（実施例１）
まず、本発明の実施例１について説明する。図１は、本発明の光検出器の実施例１における、入射光量に応じた光電流を発生する光電変換部１を示す平面図であり、該光電変換部１は、従来例と同様に、その受光面を複数の領域、ここでは３つの領域に分割し、各分割領域に対応して入射光量に応じた光電流が得られるように、３つのフォトダイオード１ａ，１ｂ及び１ｃで構成されている。
【００２１】
ここで、光電変換部１は、一眼レフカメラのセンサとして用いられる場合には、図５の従来例に示したと同様に、撮像光学系もしくはファインダー光学系の光軸から外れた位置に配置されるので、その撮像レンズに一様な光量の光が入射した状態で、例えばフォトダイオード１ａには最も高い照度、すなわち最も多い光量の光が入射し、フォトダイオード１ｂは次に多い光量の光が入射し、フォトダイオード１ｃに最も少ない光量の光が入射することとなる。なお、図１では、各フォトダイオード上における入射光の照度の違いを、色の濃淡で示している。
【００２２】
図２は、本実施例に係る光検出器の構成を示す回路構成図で、光検出器は、光電変換部１の各分割領域を構成する各フォトダイオード１ａ〜１ｃの、各々の出力を増幅する３つの積分アンプ10ａ，10ｂ，10ｃで構成されている。各積分アンプ10ａ，10ｂ，10ｃは、それぞれフォトダイオード１ａ，１ｂ，１ｃのカソードを演算増幅器７ａ，７ｂ，７ｃの反転入力端子に、アノードを非反転入力端子に接続し、各演算増幅器７ａ，７ｂ，７ｃの反転入力端子は基準電位を決めるための基準電圧源９に接続し、各演算増幅器７ａ，７ｂ，７ｃの反転入力端子と出力端子の間には、それぞれ光電流を蓄積するための積分コンデンサ２ａ，２ｂ，２ｃと積分時間を制御するためのスイッチ端子８を並列に接続して、構成している。なお、各積分コンデンサ２ａ，２ｂ，２ｃの容量値の設定については後述する。
【００２３】
図３は、本実施例に係る光検出器を一眼レフカメラに適用した場合における、撮像光学系もしくはファインダー光学系への入射時における入射光の照度と、積分アンプの積分電圧との関係を示したものである。ここでは、説明をわかりやすくするため、図７に示した従来の光検出器における対応関係をも合わせて示している。すなわち、図３において、Ｌ1 ，Ｌ2 及びＬ3 は、本発明を適用する前の、従来の光検出器における光電変換部の各フォトダイオード１ａ〜１ｃに対応する上記の対応関係を示している。本実施例では、各積分アンプ10ａ，10ｂ，10ｃの出力電圧（積分電圧）が等しくなるように、例えば、各フォトダイオードへの入射光量（照度）に対する各積分アンプの出力電圧（積分電圧）の関係が、いずれもＬ2 に示す関係となるように、入射光量の多少（照度の高低）に応じて、すなわち入射光量の最も多いフォトダイオード１ａが接続された積分アンプ10ａの積分コンデンサ２ａの容量値を最も大きく、入射光量が次に多いフォトダイオード１ｂが接続された積分アンプ10ｂの積分コンデンサ２ｂの容量値を次に大きく、入射光量が最も少ないフォトダイオード１ｃが接続された積分アンプ10ｃの積分コンデンサ２ｃの容量値を最も小さくなるように設定する。これにより、光電変換部を構成する各フォトダイオード１ａ，１ｂ，１ｃへの入射光量の多少に拘わらず、各積分アンプの出力を同一にすることが可能となり、入射光量（照度）と積分電圧の関係を例えばＬ2 に統一し、測光乃至は調光範囲を矢印ｂに示すように拡大することができる。
【００２４】
以上のように、光電変換部の各分割領域を構成する各フォトダイオード１ａ，１ｂ，１ｃに対応する各積分アンプ10ａ，10ｂ，10ｃの積分コンデンサ２ａ〜２ｃの容量値を上記のように設定することにより、入射光の照度の高い領域に対応する素子、低い領域に対応する素子で測光可能な範囲が制限されることなく、被写体の輝度情報を得ることが可能になる。
【００２５】
（実施例２）
次に、実施例２について説明する。図４は、本実施例に係る光検出器の構成を示す回路構成図である。この実施例においても、光電変換部は３つの分割領域に対応する３つのフォトダイオード１ａ，１ｂ，１ｃで構成され、各フォトダイオードに対応して３つの積分アンプ10ａ，10ｂ，10ｃで構成されるものであるが、ここでは、単一のもので共通に表示している。本実施例では、各積分アンプ10ａ，10ｂ，10ｃの積分コンデンサを可変積分コンデンサ２ａ′，２ｂ′，２ｃ′で構成する。そして、カメラ本体に設けられた、例えば、交換レンズ認識手段、絞り認識手段、射出瞳位置認識手段の各認識手段11より入手した光量分布の変化情報に応じ、可変積分コンデンサ２ａ′，２ｂ′，２ｃ′の各容量値を可変調整して、各積分アンプ10ａ，10ｂ，10ｃの各出力が等しくなるように設定する。
【００２６】
これにより、光検出器を一眼レフカメラに適用した場合において、交換レンズ、射出瞳位置及び絞りの差異によらず、被写体の輝度情報を広範囲に亘って正確に得ることが可能になる。
【００２７】
なお、上記各実施例では、光電変換部を３つの領域に分割した例について説明したが、光電変換部の分割領域数は３に限らず、いくつでもよく、分割領域数に対応して積分アンプを設けて光検出器を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る光検出器の実施例１における光電変換部の構成を示す平面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る光検出器の構成を示す回路構成図である。
【図３】図２に示した実施例１における光電変換部に対する入射光量（照度）と積分アンプの積分出力電圧との関係を示す図である。
【図４】本発明の実施例２に係る光検出器の構成を示す回路構成図である。
【図５】従来の一眼レフカメラの光学系の構成部材の配置を示す概略断面図である。
【図６】図５に示した一眼レフカメラにおける各センサの受光部の構成を示す平面図である。
【図７】図５における各センサの受光部を構成する各フォトダイオードに対する入射光量（照度）と積分アンプの積分出力電圧との関係を示す図である。
【図８】図６に示した各センサの受光部を構成する各フォトダイオードに対する積分アンプの構成を示す回路構成図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  光電変換部
１ａ，１ｂ，１ｃ  フォトダイオード
２ａ，２ｂ，２ｃ  積分コンデンサ
２ａ′，２ｂ′，２ｃ′  可変積分コンデンサ
７ａ，７ｂ，７ｃ  演算増幅器
８  スイッチ
９  基準電圧源
10ａ，10ｂ，10ｃ  積分アンプ
11  認識手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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