光敏电阻在照相机电子快门的应用

摘要 将光敏电阻应用于照相机电子快门中，使电子快门结构更简单，速度更高，并且无震动，无快门次数限制，可靠性和稳定性也有了一定的提高，同时又大大降低了成本，具有一定的实用价值。

关键词 光敏电阻；电子快门；光谱响应

中图分类号O4 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）79-0117-02

0 引言

光敏电阻属半导体光敏器件，除具体积小、坚固耐用、价格低廉、光谱响应范围宽等优点外，在高温、多湿的恶劣环境下，还能保持高度的稳定性和可靠性，可广泛应用于照相机电子快门，太阳能庭院灯，草坪灯等光自动开关控制领域[1]。

在照相机中，电子快门的原理是通过电子测光，获取外界光线参数，自动选取光圈值和快门速度，以控制最佳爆光量。本文主要对光电传感器光敏电阻构成的照相机电子快门的工作原理进行介绍和分析[2]。

1 光敏电阻的特性

在均匀的具有光电导效应的半导体材料的两端加上电极，便构成光敏电阻。当光敏电阻两端加上适当的偏置电压Ubb后，便有电流Ip流过。改变照射到光敏电阻上的光度量（如照度），发现流过光敏电阻的电流Ip发生变化，说明光敏电阻的阻值随照度变化。电阻随光照量变化越大的光敏电阻就越灵敏，这个特性称为光敏电阻的光电特性。

光敏电阻在弱辐射到强辐射的作用下表现出不同的光电特性（线性与非线性），它的光电特性可用在“恒定电压”作用下流过光敏电阻的电流Ip与作用到光敏电阻上的光照度E的关系曲线来描述，当照度很低时，曲线近似为线性；随照度的增高，线性关系变坏，当照度变得很高时，曲线近似为抛物线形。

在恒定的电压的作用下，流过光敏电阻的光电流Ip为：

式中Sg为光电导灵敏度，E为光敏电阻的照度，γ为光电转换因子。 光电转换因子在弱辐射作用的情况下为1（γ=1），随着入射辐射的增强，γ值减小，当入射辐射很强时γ值降低到0.5。

光敏电阻的光谱特性多用相对灵敏度与波长的关系曲线表示。从这种曲线中可以直接看出灵敏范围、峰值波长位置和各波长下灵敏度的相对关系。由该关系曲线我们可以得到，CdS材料制成的光敏电阻的光谱响应很接近人眼的视觉响应，因此可用于与人眼有关的仪器，例如照相机电子快门、照度计、光度计等。本文正是利用此特性来设计照相机的电子快门的。

2 照相机电子快门

图3为利用光敏电阻构成的照相机自动曝光的控制电路，也可称为照相机电子快门。电子快门的测光器件常采用与人眼光谱响应接近的硫化镉光敏电阻。照相机曝光控制电路是由光敏电阻R、开关S和电容C构成的充电电路，时间检出电路（电压比较器），晶体管VT构成的驱动放大电路，电磁铁M带动的开门叶片（执行单元）等组成。

在初始状态，开关S处于如图3所示的位置，电压比较器的正输入端的电位为R1与Rw1分电源电压Ubb所得的阈值电压Uth（一般为1V～1.5V），而电压比较器的负输入端的电位UR近似为电源电位Ubb，显然电压比较器负输入端的电位高于正输入端的电位，比较器输出为低电平，晶体管截止，电磁铁不吸合，开门叶片闭合。

当按动快门的按钮时，开关S与光敏电阻R及Rw2，构成的测光与充电电路接通。这时，电容C两端的电压Uc为O，由于电压比较器的负输入端的电位低于正输入端而使其输出为高电平，使晶体管VT导通，电磁铁将带动快门的叶片打开快门，照相机开始曝光。快门打开的同时，电源Ubb通过电位器Rw2与光敏电阻R向电容C充电，且充电的速庋取决于景物的照度，景物照度愈高光敏电阻R的阻值愈低，充电速度愈快。UR的变化规律可由电容C的充电规律得到

当电容C两端的电压Uc充电到一定的电位（UR≥Uth）时，电压比较器的输出电压将由高变低，晶体管VT截止而使电磁铁断电，快门叶片又重新关闭。快门的开启时间t可由下式推出

显然，快门开启的时间t取决于景物的照度，景物照度越低，快门开启的时间越长；反之，快门开启的时间变短；实现照相机曝光时间的自动控制。当然，调整电位器Rw1可以调整阈值电压Uth，调整电位器Rw2，适当地修正电容的充电速度，就可以适当地调整照相机的曝光时间，使照相机曝光时间的控制适应照相底片感光度的要求。

4 结论

本文主要对光电传感器光敏电阻构成的照相机电子快门的工作原理进行介绍和分析。电子快门结构简单，速度高，无震动，无快门次数限制，可靠性和稳定性高，近乎无成本。所以，袖珍卡片数码相机和其它中、低档数码相机基本上都是采用电子快门，具有一定的实用价值。

参考文献

[1]郁有文.传感器原理及工程应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2000：82-89.

[2]范志刚.光电测试技术[M].北京：电子工业出版社，2004：120-132.