ニコン F2フォトミックSB Vol.20 [ニコンの系譜]

新たな受光素子

1970年代に入って、露出計のための受光素子に新顔が登場した。SPD（シリコン・フォトダイオード）である。当初はSBC（シリコン・ブルーセル）とかSPC（シリコン・フォトセル）と呼ばれたこともある。トランジスタやモノリシックICの技術を応用して造られた光起電素子だ。

カメラの露出制御用SPDは、黒色のセラミック製パッケージに封入して供給された。前面に青色のフィルターを貼り付けて分光感度を補正している。中央の長方形の部分が受光面となる

光起電素子としては露出計の受光素子としてセレン光電池が使われたこともあったが、それに比べてSPDははるかに優秀な特性を示す。ただ、シリコンの単結晶を使う関係で受光部の面積の大きいものはできなかった。当時はすでにTTL測光が当たり前であったので、小面積の受光部はむしろ好都合だったのだが、問題は出力電流が極端に小さくなることだ。出力の光電流は受光部の面積に比例する。SPDの1～2mm角程度の面積で、なおかつTTL測光のため一段と暗くなり、暗いところではピコアンペアオーダーの光電流となった。ピコアンペアというのは、10のマイナス12乗アンペアである。それまでTTLの受光素子として使われていたCdSなら暗くてもマイクロアンペアオーダーの光電流が得られていたので、その百万分の一程度の電流で、細心の注意を払って電流を取り出さないと、ノイズに埋もれてどこかに行ってしまうレベルのものだ。

ただ、CdSのように応答が遅かったり履歴現象があったりという問題はなく、非常に素直な特性の受光素子である。ニコンではこのSPDを、まずは1976年発売のニコンF2フォトミックSBで使うことにした。

銀電池で動くオペアンプ

SPDの極小の光電流を精度よく取り出すには、素子に電圧をかけずに電流だけ取り出すオペアンプ（operational amplifier：演算増幅器）を使うのがよい。オペアンプとは何かについての説明は省略するが、要は非常に精度の良い高級増幅器ということだ。高級オーディオのアンプにも使われているので、ご存じの方も多いだろう。ただ、市販のオペアンプは一般にプラスマイナス15ボルトの電源を必要とする。到底カメラの測光回路に使えるものではなかった。現在でこそリチウムイオンの2次電池の使用が当たり前になってカメラでもアンペアオーダーの電流が無理なく取り出せるような環境になっているが、当時のボタン型の電池では電圧も電流も非常に厳しい状況だったのだ。

1972年発売のニコマートEL以降、カメラに用いられるエレクトロニクスの技術は大きく進歩した。ICの集積度も大幅に上がり、入力インピーダンスの高いMOSトランジスタを使うこともできるようになった。そこで半導体メーカーの三菱電機と協力して銀電池2個の電源で動くオペアンプの開発に挑戦したのだ。そしてなんとか3ボルトの単一電源で動作するオペアンプの実現に成功した。このオペアンプの基本構成は、ニコンF2フォトミックSBだけでなく、その後のニコンの露出制御回路に広く応用されている。