シリコンホトダイオードによる自動シャッター

質問

カメラの自動シャッターで、ｃｄｓによる自動シャッターがあります。
これは、ｃｄｓの抵抗値が、光の強さで変化することを利用します。
ｃｄｓとコンデンサとを直列にした回路で、コンデンサの両端子をスイッチでショートしておき、シャッターの先幕が開いた信号で、このスイッチを開きコンデンサのチャージを開始し、その端子電圧が一定値に上昇したところでトランジスタをＯＮすることで、トランジスタの出力に接続されたマグネットを働かせ、シャッターの後幕を閉じます。
このｃｄｓは、応答が遅いのと、特性に履歴があり、暗いところに放置した場合すぐには使用できない欠点があります。
そこで、シリコンホトダイオードを使用し、これと同様な動作をさせる回路を作りたいので、おわかりの方に、ご教授をお願い致します。
1.ホトダイオードは、ｃｄｓのような抵抗とは、異なる性質と思いますので、その違いと使用方法。
２．この回路のあらまし。
３．その他、参考事項
なお私は、カメラメーカーとは、全く関係の無い、一アマチュアです。専用ＩＣは、使用できませんので、ディスクリートの回路で、お願いします。メーカー製カメラを解析しようとしましたが、専用ＬＳＩなので、全く分りませんでした。
ｃｄｓを使用した回路は、自作し、ジャンク一眼レフからペンタとミラーボックスを除いたレンズ交換式（Ｌマウント）フォーカルプレーンシャッターカメラを造り使用しております。なお、ｃｄｓは、ダイレクト測光でシャッター幕（フィルム幕面）を向いております。
私の実用的知識では、ｃｄｓまでしかできませんでした。。
ヒントでも、一部でも、回路図代わりの単語の羅列でも結構ですので、どうぞ宜しくお願いします。

回答No.3

noname#11476 · ベストアンサー

ダイオードは通常アノード（Ａ）からカソード（Ｋ）に対して電流が流れますね。

フォトダイオードの動作には２通りあります。
一つは逆バイアス電圧（Ａ：ＧＮＤ、Ｋ：ＶＣＣ）を加えて光が当たったときにその光量に比例した電流が逆方向に流れるものです。
通常高速で動作させたいときにこの方法を使い、ピンフォトダイオード／アバランシェフォトダイオードが使われます。

もう一つの方法は両端を短絡すると、光が当たるとその光量に比例して順方向（ＡからＫに）電流が流れます。
この方法を使う場合は、カソードをＧＮＤにつなぎ、アノードを反転増幅回路を構成したＯＰアンプの－端子につなぎます。
（ＯＰアンプ＋はＧＮＤです）
ＯＰアンプ－端子と出力端子を抵抗Ｒで接続すると、光量に比例した電流Ｉが流れますので、出力ＶはＶ＝ＲＩで得ることが出来ます。
あとはこれを積分すれば良いでしょう。
ご質問の用途だとせいぜいｍｓｅｃ前後がいいところですから、こちらの方法でかまいません。

基本的な点として、この電流は光強度に比例しますので、積分すると露光量が求まります。

あと、ＯＰアンプにつなぐ抵抗のかわりにコンデンサをつけると、直接積分できます。（Ｖ＝Ｑ／ＣでＱは電流Ｉの積分ですからね）
こちらの方法の方が回路は簡単になりますが、リセット回路などを考える必要はあります。

では。

お礼

回答ありがとうございます。
これで、前進できそうです。
カメラ用ですので、片電源の低電圧動作（メーカーではリチウム３Ｖで達成）、且つ小型化（一眼レフからミラーボックスとペンタプリズムを除くとスペースがあまりない）が必要で、オペアンプで可能かどうかの選定に悩みそうですが。
用途まで理解していただけた上での、明確な、ご説明をありがとうございました。

回答No.2

terra5

詳しくありませんが、参考文献
トランジスタ技術SPECIAL　No.66　センサ応用回路のノウハウ
より(^^;

チップに光を当てると,逆方向に電流が流れます。
両端子を短絡すると、光電流が流れます。
材質によって感度が高い波長が違います。
出力電流はせいぜいμA単位のようです。
本には,OPアンプを使い,電流ー電圧回路を作成し
使用する例がありました。

ろくに説明できませんので,この本を入手してお読みください。

参考URL：

http://www.cqpub.co.jp/toragi/TR_index.htm

お礼

回答ありがとうございます。
近所に常備店があり、早速Ｔｒ Ｓｓｅｃｉａｌ Ｎｏ．６６買ってまいりました。
なかなか実際的でわかりやすく、原理は理解することが出来るようになりました。
よい本でした。

回答No.1

Pesuko

お問い合わせのものとは違うかもしれませんが、わざわざ作らなくても産業用のセンサーを使えば手っ取り早いと思います。
目的のセンサーが環境の明るさを基準とするなら（たとえば夜から朝になった時のセンシング）無理ですが、光線を遮断する、光線にあたり反射したものを捕らえるなら産業用で使えます。
出力はほとんどがオープンコレクタですので現在のものと同じでしょう。
電源はＤＣ１２～２４Ｖが一般的です。
ＣＸ-２０あたりが使いやすいと思います。
ＩＰ６７（防滴仕様で応答時間１ｍｓ「１/１０００秒」です）
http://www.sunx.co.jp/japanese/products/new_product/03photoelectric-sens/index.html

お礼

早速のご回答ありがとうございます。
ただ、求めるセンサーは、カメラの自動シャッターですので、レンズを通ったフィルムに感光させる光の量を検出し、所要量の光が入ったところで、シャッターを閉じます。
つまり、自動的に明るいところでは、早く（例えば１０００分の１秒）シャッターを閉じ、暗いところでは、遅く（例えば１秒）明るさに反比例した時間で閉じます。
ですので、産業用の光センサーには、無かったと思います。
なお、カメラに内蔵しますので、かなり小さくする必要もあります。