(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源にコレクタを接続したＮＰＮトランジスタと、カソードを前記ＮＰＮトランジスタのエミッタに接続した測光用受光素子と、該測光用受光素子のアノードを、ＯＦＦの時に電源に接続し、ＯＮの時に接地電位に接続する第１のスイッチと、前記ＮＰＮトランジスタのベースに出力端を接続した、トランジスタの飽和電流キャンセル用基準電圧発生部とを備え、前記ＮＰＮトランジスタのエミッタと前記測光用受光素子のカソードの接続点から出力電圧を取り出すように構成したことを特徴とする対数圧縮型測光回路。
【請求項２】
接地電位にコレクタを接続したＰＮＰトランジスタと、アノードを前記ＰＮＰトランジスタのエミッタに接続した測光用受光素子と、該測光用受光素子のカソードを、ＯＦＦの時に接地電位に接続し、ＯＮの時に電源に接続する第１のスイッチと、前記ＰＮＰトランジスタのベースに出力端を接続した、トランジスタの飽和電流キャンセル用基準電圧発生部とを備え、前記ＰＮＰトランジスタのエミッタと前記測光用受光素子のアノードの接続点から出力電圧を取り出すように構成したことを特徴とする対数圧縮型測光回路。
【請求項３】
前記第１のスイッチのＯＮ，ＯＦＦ動作と連動して、前記トランジスタの飽和電流キャンセル用基準電圧発生部へのリファレンス電流の供給の開始と停止の切り換え動作を行う第２のスイッチを備えていることを特徴とする請求項１又は２に係る対数圧縮型測光回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、対数圧縮型測光回路に関し、特にトランジスタを利用した対数圧縮型測光回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、対数圧縮型の測光回路としては種々の提案がなされているが、特開平６−２６８５２４号公報には、図７に示すような構成のものが開示されている。図７において、１及び２はＣＭＯＳプロセスにおいて形成される寄生ＮＰＮトランジスタで、ＮＰＮトランジスタ１のエミッタ面積はＮＰＮトランジスタ２のｎ倍となっている。３は光電流ＩPDを発生する測光用受光素子、４はリファレンス電流ＩREF を供給する定電流源、５はＣＭＯＳオペアンプ、６はリファレンス電圧ＶREF を発生する定電圧源で、ＮＰＮトランジスタ２と定電流源４とＣＭＯＳオペアンプ５と定電圧源６とでトランジスタの飽和電流（ＩS ）キャンセル用基準電圧発生部７を構成している。また、８は接地電位、９は電源、10は測光回路の出力端子、11はＩS キャンセル用基準電圧発生部７の出力端子である。
【０００３】
このように構成されている対数圧縮型測光回路において、ＩS キャンセル用基準電圧発生部７の出力端子11の電位、すなわちＩS キャンセル用基準電圧ＶISは、熱起電力をＶT とすると、次式（１）で表される。
0003845202.tif 000002
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図７に示した構成の対数圧縮型測光回路は、測光用受光素子３の寄生容量によって、ＮＰＮトランジスタ１のベースとエミッタ間の電圧ＶBEが増加する働きにより、出力端子10の電位ＶOUT が安定する場合に応答性が悪い。したがって、この構成のままカメラシテスムに組み込むと、シテスムからの測光命令が到達してから所定の安定した出力電圧を得るまでの時間（応答時間）に長時間要する場合がある。例えば、測光用受光素子３への光量が増加した直後に測光命令があった場合には、図７に示した対数圧縮型測光回路の各部の電位、電流の変化の概念を表す図８に示すように、光量変化に対する出力電位ＶOUT の安定には長時間要し、その安定するまでの時間がそのまま応答時間となってしまう。なお、図８において、ＩE はＮＰＮトランジスタのエミッタ電流を表している。
【０００５】
光量が減少した場合、出力電位ＶOUT は測光用受光素子の寄生容量への充電動作で安定するが、その充電動作はＮＰＮトランジスタ１の電流供給能力を利用して高速に行われる。しかし、光量が増加した場合、出力電位ＶOUT は測光用受光素子の寄生容量からの放電動作により安定し、その放電動作は光電流ＩPDによる。したがって、光電流ＩPDが小さい（暗い）場合、出力電位ＶOUT の安定に長時間要することになる。
【０００６】
ＩPD＝ＩPD′に相当する光が、ＩPD＝ｍ・ＩPD′に相当する光に変わった直後に測光命令があったとすると、この場合の応答時間Δｔは、次式（３）で表される。但し、測光用受光素子の寄生容量値をＣPDとし、ｍ＞０とする。
Δｔ＝ＶT ・ｌN （ｍ）・ＣPD／ＩPD′  ・・・・・・・・・・（３）
ここで、ＩPD′＝10ｐＡ，ＣPD＝ 100ｐＦ，ＶT ＝26ｍＶ，ｍ＝1000とすると、Δｔ＝1.8(ｓ）となる。上記（３）式からわかるように、応答時間Δｔは光電流ＩPDに反比例し、光電流ＩPDが小さいとき、特に応答性が悪化する。
【０００７】
本発明は、従来の対数圧縮型測光回路における上記問題点を解消するためになされたもので、所望の光検出時、すなわち測光命令がなされたときから瞬時に出力が安定する応答性の向上した対数圧縮型測光回路を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、請求項１記載の発明に係る対数圧縮型測光回路は、電源にコレクタを接続したＮＰＮトランジスタと、カソードを前記ＮＰＮトランジスタのエミッタに接続した測光用受光素子と、該測光用受光素子のアノードを、ＯＦＦの時に電源に接続し、ＯＮの時に接地電位に接続する第１のスイッチと、前記ＮＰＮトランジスタのベースに出力端を接続した、トランジスタの飽和電流キャンセル用基準電圧発生部とを備え、前記ＮＰＮトランジスタのエミッタと前記測光用受光素子のカソードの接続点から出力電圧を取り出すように構成するものである。
【０００９】
また、請求項２記載の発明に係る対数圧縮型測光回路は、接地電位にコレクタを接続したＰＮＰトランジスタと、アノードを前記ＰＮＰトランジスタのエミッタに接続した測光用受光素子と、該測光用受光素子のカソードを、ＯＦＦの時に接地電位に接続し、ＯＮの時に電源に接続する第１のスイッチと、前記ＰＮＰトランジスタのベースに出力端を接続した、トランジスタの飽和電流キャンセル用基準電圧発生部とを備え、前記ＰＮＰトランジスタのエミッタと前記測光用受光素子のアノードの接続点から出力電圧を取り出すように構成するものである。
【００１０】
このように構成した対数圧縮型測光回路においては、測光命令がなされたときに、第１のスイッチをＯＮにして測光用受光素子のアノードを接地電位に、又は測光用受光素子のカソードを電源に接続して、測光用受光素子のバイアス電圧を切り換え、過渡現象を利用して測光用受光素子の寄生容量に急速な充電を行い、応答性を向上させることができる。
【００１１】
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２に係る対数圧縮型測光回路において、前記第１のスイッチのＯＮ，ＯＦＦ動作と連動して前記トランジスタの飽和電流キャンセル用基準電圧発生部へのリファレンス電流の供給の開始と停止の切り換え動作を行う第２のスイッチを備えていることを特徴とするものである。
【００１２】
このように第２のスイッチを設けることにより、第１のスイッチによる測光用受光素子のバイアス電圧の切り換えによって応答性の向上を図ると共に、第１のスイッチによる測光用受光素子のバイアス電圧の切り換えに連動して、測光動作不要時の電流消費量を低減させることが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、実施の形態について説明する。図１は、本発明に係る対数圧縮型測光回路の第１の実施の形態を示す回路構成図で、図７に示した従来例と対応する構成部材には同一符号を付して示している。図１において、１はコレクタを電源９に接続したＮＰＮトランジスタ、２は同じくコレクタを電源９に接続し、ベースを前記ＮＰＮトランジスタ１のベースに接続したＮＰＮトランジスタ、３はカソードを前記ＮＰＮトランジスタ１のエミッタに接続した測光用受光素子、４はＮＰＮトランジスタ２のエミッタと接地電位８間に接続された定電流源、５はＣＭＯＳオペアンプで、反転入力端子にはＮＰＮトランジスタ２のエミッタと定電流源４との接続点が接続され、非反転入力端子には定電圧源６が接続され、出力端子にはＮＰＮトランジスタ１及びＮＰＮトランジスタ２のベースがそれぞれ接続されている。そして、ＮＰＮトランジスタ２と定電流源４とオペアンプ５と定電圧源６とで、トランジスタの飽和電流（ＩS ）キャンセル用基準電圧発生部７を構成している。
【００１４】
図１において、10はＮＰＮトランジスタ１のエミッタと測光用受光素子３のカソードとの接続点から引き出された測光回路の出力端子、11はＮＰＮトランジスタ１のベースとＮＰＮトランジスタ２のベースの接続点で、ＩS キャンセル用基準電圧発生部７の出力端子となっている。12は可変電圧源、13はソースを電源９に、ドレインを測光用受光素子３のアノードに接続したＰＭＯＳトランジスタ、14はソースを接地電位８に、ドレインをＰＭＯＳトランジスタ13のドレインと測光用受光素子３のアノードに接続したＮＭＯＳトランジスタで、ＰＭＯＳトランジスタ13とＮＭＯＳトランジスタ14の各ゲートには可変電圧源12の正極側が共通に接続されており、ＰＭＯＳトランジスタ13とＮＭＯＳトランジスタ14はインバータからなる第１のスイッチ15を構成している。そして、この第１のスイッチ15のＯＦＦからＯＮへの切り換え動作は、可変電圧源12の電圧値ＶSWを低電圧から高電圧へ瞬時に切り換えることにより達成され、ＯＮからＯＦＦへの切り換え動作は電圧値ＶSWを高電圧から低電圧へ瞬時に切り換えることにより行われるようになっている。
【００１５】
次に、このように構成されている第１の実施の形態の動作について説明する。測光時に可変電圧源12を高電圧にして第１のスイッチ15をＯＮにすると、測光用受光素子３のアノードの端子電位ＶA は瞬時に低下する。このとき、測光用受光素子３には寄生容量があるため、測光用受光素子３のカソード電位（すなわち出力端子10の出力電圧ＶOUT ）も瞬時に低下し、ＮＰＮトランジスタ１のエミッタ電流ＩE は増加する。その後、出力電圧ＶOUT は測光用受光素子３の寄生容量への充電動作で安定するが、その充電動作はＮＰＮトランジスタ１の電流供給能力を利用できるため、微少な光電流時においても出力電圧は高速で安定する。
【００１６】
図２は、この実施の形態の測光回路における各部の電位及び電流の変化の態様を示す概念図で、この図からわかるように、この実施の形態に係る測光回路においては、測光命令がなされた測光時に、可変電圧源12を瞬時に高電圧に切り換え第１のスイッチ15をＯＮ状態にすることにより、測光用受光素子３のバイアス電圧を切り換え、これにより過渡現象を利用して測光用受光素子３の寄生容量に急速な充電を行い、微少な光電流時においても高速に出力電圧を安定させ、応答時間を短縮して応答性を向上させることができる。
【００１７】
次に、第２の実施の形態について説明する。図３は第２の実施の形態に係る対数圧縮型測光回路を示す回路構成図で、図１に示した第１の実施の形態と同一又は対応する部材には同一符号を付して示し、それらの説明は省略する。この実施の形態においては、オペアンプ５の電流供給端子にドレインを、接地電位８にソースを接続したＮＭＯＳトランジスタ16と、ドレインとゲートを前記ＮＭＯＳトランジスタ16のゲートに接続し、ソースを接地電位８に接続したＮＭＯＳトランジスタ17と、電源９と前記ＮＭＯＳトランジスタ17のドレイン及びゲートとの間に接続した定電流源18と、前記ＮＭＯＳトランジスタ16及び17の各ゲートにドレインを接続し、ソースを接地電位８に接続し、ゲートを前記第１のスイッチ15を構成するＰＭＯＳトランジスタ13とＮＭＯＳトランジスタ14のドレイン接続点及び前記測光用受光素子３のアノードに接続したＮＭＯＳトランジスタ20ａとを備え、前記ＮＭＯＳトランジスタ16及び17と定電流源18とで電流発生部19を構成し、前記ＮＭＯＳトランジスタ20ａは第２のスイッチ20を構成している。そして、可変電圧源12の切り換えによる第１のスイッチ15のＯＮ，ＯＦＦ動作に連動して、ＮＭＯＳトランジスタ20ａからなる第２のスイッチ20をＯＦＦ，ＯＮさせ、これにより電流発生部19を制御してオペアンプ５への電流の供給開始と停止制御を行うようになっている。
【００１８】
次に、このように構成されている第２の実施の形態の動作について説明する。まず、測光動作を行わず、第１のスイッチ15を可変電圧源12を低電圧にしてＯＦＦ状態としているときには、第１のスイッチ15を構成しているＰＭＯＳトランジスタ13とＮＭＯＳトランジスタ14の接続点の電位、すなわち測光用受光素子３のアノード電位ＶA はＨigh レベルとなり、ＮＭＯＳトランジスタ20ａからなる第２のスイッチ20はＯＮとなり、ＮＭＯＳトランジスタ16はＯＦＦし、これによりＩS キャンセル用基準電圧発生部７への電流供給が絶たれ、したがって電流消費量を低減することができる。一方、測光時に可変電圧源12を高電圧に切り換え第１のスイッチ15をＯＮとしたときには、測光用受光素子３のアノードの電位ＶA は急激に低下し、第２のスイッチ20はＯＦＦしてＮＭＯＳトランジスタ16はＯＮし、これによりＩS キャンセル用基準電圧発生部７への電流供給が開始され、第１の実施の形態と同様に測光動作を行う。
【００１９】
以上のように、この第２の実施の形態においても、測光命令がなされたときには、測光用受光素子のバイアス電圧が第１のスイッチによって切り換えることにより、過渡現象を利用して測光用受光素子の寄生容量に急速な充電を行い、応答性を向上させることができると共に、測光動作を行わないときには、第１のスイッチの切り換え動作と連動して第２のスイッチを切り換え制御して、ＩS キャンセル用基準電圧発生部への電流供給を停止させ、測光動作不要時の電流消費量を低減することができる。
【００２０】
次に、第３の実施の形態を図４に基づいて説明する。この実施の形態は図３に示した第２の実施の形態において、第１のスイッチ15の動作と連動して測光動作不要時に、ＩS キャンセル用基準電圧発生部７の出力端子11の電位を固定するための第３のスイッチ21を設けたもので、この第３のスイッチ21としては、ソースを電源９に、ドレインをＩS キャンセル用基準電圧発生部７の出力端子11に、ゲートを可変電圧源12に接続したＰＭＯＳトランジスタを用いて構成する。このように構成した対数圧縮型測光回路においては、非測光時に可変電圧源12を低電圧とした第１のスイッチ15のＯＦＦ状態においては、第３のスイッチ21はＯＮとなり、ＩS キャンセル用基準電圧発生部７の出力端子11を電源９の電位に固定する。これによりＮＰＮトランジスタ１のベース・エミッタ間に逆バイアスの電圧がかからないようにし、該ＮＰＮトランジスタ１を保護している。測光時に第１のスイッチ15をＯＮとした後の動作は、図３に示した第２の実施の形態と同様であり、同様の効果が得られる。
【００２１】
上記各実施の形態においては、当然のことながら各種の変形、変更が可能である。例えば、図５に示すように、図１に示した第１の実施の形態におけるＮＰＮトランジスタ１，２の代わりにＰＮＰトランジスタ１′，２′を用い、更に電源９と接地電位８に対して逆に接続して、第１の実施の形態の変形例の対数圧縮型測光回路を構成することができ、第１の実施の形態の対数圧縮型測光回路と同様の動作が行われ、同等の効果が得られる。但し、第１のスイッチ15のＯＦＦ動作からＯＮ動作への切り換えは、可変電圧源12の高電圧から低電圧へ瞬時に切り換えることで行われ、第１のスイッチ15のＯＮ動作からＯＦＦ動作への切り換えは、可変電圧源12の低電圧から高電圧へ瞬時に切り換えることで行われる。
【００２２】
また、図６は、図３に示した第２の実施の形態におけるＮＰＮトランジスタ１，２の代わりにＰＮＰトランジスタ１′，２′を用い、ＮＭＯＳトランジスタ16，17，20ａの代わりにＰＭＯＳトランジスタ16′，17′，20ａ′を用い、更に電源９と接地電位８に対して逆に接続して構成した、第２の実施の形態の変形例の対数圧縮型測光回路を示すもので、第２の実施の形態と同様の動作が行われ、同等の効果が得られる。但し、この変形例においても、第１のスイッチ15のＯＦＦ動作からＯＮ動作への切り換え及び第２のスイッチのＯＮ動作からＯＦＦ動作への切り換えは、可変電圧源12の高電圧から低電圧へ瞬時に切り換えることで行われ、第１のスイッチ15のＯＮ動作からＯＦＦ動作への切り換えは、可変電圧源12の低電圧から高電圧へ瞬時に切り換えることで行われる。
【００２３】
【発明の効果】
以上実施の形態に基づいて説明したように、請求項１及び２に係る発明によれば、測光時に第１のスイッチにより測光用受光素子のバイアス電圧を切り換えることにより、過渡現象を利用して測光用受光素子の寄生容量に急速な充電を行い、測光出力の応答性を向上させることができる。請求項３に係る発明によれば、ＩS キャンセル用基準電圧発生部への電流供給を制御する第２のスイッチを測光用受光素子のバイアス電圧切り換えのための第１のスイッチのＯＮ，ＯＦＦ動作に連動させることにより、非測光時の電流消費量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る対数圧縮型測光回路の第１の実施の形態を示す回路構成図である。
【図２】図１に示した第１の実施の形態の動作を説明するための各部の電位・電流の変化を示す概念図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す回路構成図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態を示す回路構成図である。
【図５】図１に示した第１の実施の形態の変形例を示す回路構成図である。
【図６】図３に示した第２の実施の形態の変形例を示す回路構成図である。
【図７】従来の対数圧縮型測光回路の構成例を示す図である。
【図８】図７に示した従来例の動作を説明するための各部の電位・電流の変化を示す概念図である。
【符号の説明】
１，２  ＮＰＮトランジスタ
１′，２′  ＰＮＰトランジスタ
３  測光用受光素子
４  定電流源
５  オペアンプ
６  定電圧源
７  ＩS キャンセル用基準電圧発生部
８  接地電位
９  電源
10  測光回路出力端子
11  ＩS キャンセル用基準電圧発生部出力端子
12  可変電圧源
13  ＰＭＯＳトランジスタ
14  ＮＭＯＳトランジスタ
15  第１のスイッチ
16，17  ＮＭＯＳトランジスタ
16′，17′  ＰＭＯＳトランジスタ
18  定電流源
19  電流発生部
20  第２のスイッチ
20ａ  ＮＭＯＳトランジスタ
20ａ′  ＰＭＯＳトランジスタ
21  第３のスイッチ
【図１】
0003845202.tif 000003
【図２】
0003845202.tif 000004
【図３】
0003845202.tif 000005
【図４】
0003845202.tif 000006
【図５】
0003845202.tif 000007
【図６】
0003845202.tif 000008
【図７】
0003845202.tif 000009
【図８】
0003845202.tif 000010