JP2004055758A - 圧電トランス及びその圧電トランスを有するストロボ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチ（スイッチング素子）を用いること無くコンデンサへの充電機能と、放電管のトリガ機能とを切り替えると共に、充電回路とトリガ回路とで共通の昇圧手段として共用可能な、昇圧率に優れる圧電トランス及びその圧電トランスを備えるストロボ装置を提供する。
【解決手段】圧電トランス１３Ｂは、１次側領域に２種類の入力電極（３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ）、２次側領域に２種類の出力電極２２，２３を備えており、ＳＷ１及び２を切り替えることにより、当該２種類の入力電極に同一または逆相の入力電圧が印加されると共に、第１共振モードにて駆動中に出力電極２３に発生する電圧によって放電コンデンサ３を充電する一方で、第２共振モードにて駆動中に出力電極２２に発生する電圧によって放電管４のトリガを駆ける。
【選択図】　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば各種カメラに内蔵または外付けして好適なストロボ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、銀塩写真を撮影するカメラ、或いは撮像素子を用いて画像を撮像するデジタルカメラには、撮影時に被写体を照明する所謂ストロボ装置が普及している。
【０００３】
このようなストロボ装置の一例として、本願出願人は、先行する特願２０００−３９５９２９号及びその国内優先権主張を伴う特願２００１−１６０９８３号において、放電コンデンサに電気エネルギを充電する充電回路と、放電管の放電を促す高電圧信号を発生させるトリガ回路とを備えるストロボ装置であって、充電回路及びトリガ回路の昇圧手段として共用されるところの、１つの圧電トランスを含む昇圧回路を備え、その圧電トランスの出力と放電コンデンサとを接続するラインには、圧電トランスの出力電圧を、放電コンデンサまたは放電管に印加すべく、スイッチ（またはスイッチング素子）が直列に設けられており、このスイッチを適宜オン・オフ操作することにより、放電コンデンサの充電動作と、放電管のトリガ動作とを実現する技術を提案している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の回路構成によれば、１つの昇圧回路だけで充電機能とトリガ機能を両立することができ、シンプルな回路構成で、省スペース性に優れるストロボ装置を実現することができる。
【０００５】
但し、上記の回路構成において、放電コンデンサの充電動作と、放電管のトリガ動作とを切り替えるスイッチには、その切り替え動作に応じて、圧電トランスから出力される交流高電圧（数ｋＶ程度）が印加されるため、その交流高電圧に耐え得る高耐圧のスイッチング素子を採用しなければならない。
【０００６】
しかしながら、係るスイッチの如く圧電トランスの出力電圧をオン・オフすべく本願出願時点で採用可能な高耐圧のスイッチング素子は、高価であり、且つ外形サイズが比較的大きいため、ストロボ装置の全体形状の小型化を阻む要因となり、ストロボ装置の更なる小型化の要求に応えるためには、未だ十分とは言えない。
【０００７】
ところで、国際公開番号（再公表特許）ＷＯ９７／２８５６８号公報には、２種類の入力電極と２種類の出力電極とを備える圧電トランス（同公報の図６及び図７）の素子構造が提案されているが、その駆動方法については開示されていない。
【０００８】
また、特開平１０−２３７５３号公報には、２種類の入力電極と１種類の出力電極とを備える圧電トランス（同公報の図１及び図２）の素子構造及び駆動方法が提案されている。
【０００９】
そして特開２００２−９４１３９号公報には、２種類の入力電極と１種類の出力電極とを備える圧電トランス（同公報の図１及び図７）において、それら２種類の入力電極に互いに逆相の入力電圧を印加する技術が提案されている。
【００１０】
本発明は、上述した１つの昇圧回路だけで充電機能とトリガ機能を両立する場合における課題を鑑みてなされたものであり、スイッチ（スイッチング素子）を用いること無くコンデンサへの充電機能と、放電管のトリガ機能とを切り替えると共に、充電回路とトリガ回路とで共通の昇圧手段として共用可能な、昇圧率に優れる圧電トランス及びその圧電トランスを備えるストロボ装置の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る圧電トランスは、以下の構成を特徴とする（ここで、下記の各構成に含まれる括弧内の参照番号等は、本発明とその具体的な例示である後述する第２の実施形態との対応を表わす）。
【００１２】
即ち、長手方向の片側が１次側領域、他方が２次側領域をなす矩形状の外形形状を有し、その１次側領域に少なくとも２種類の入力電極が形成された圧電トランス（１３Ｂ）であって、
前記２次側領域には、少なくとも２種類の出力電極（２２，２３）が形成されており、
前記圧電トランスの１次側領域には、前記少なくとも２種類の入力電極（３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ）として、互いに同一または反対方向に分極されると共に、同一または異なる入力電圧が印加される２種類の入力電極が形成されており、
その２種類の入力電極にそれぞれ前記入力電圧が印加されると共に、前記複数種類の共振モードにて選択的に駆動されることにより、前記少なくとも２種類の出力電極から、大きさの異なる複数種類の出力電圧を切り替えて取り出し可能である
ことを特徴とする。
【００１３】
また、上記の構成において、好ましくは、前記２次側領域には、その端部に形成された電極、並びにその端部と前記１次側領域との間に形成された中間電極との２種類の出力電極が形成されており、
前記２種類の出力電極において、第１共振モードにて駆動されているときには、第１の出力電圧を第１出力電極から取り出し可能である一方で、その第１共振モードとは異なる第２共振モードにて駆動されているときには、該第１の出力電圧とは大きさが異なる第２の出力電圧を第２出力電極から取り出し可能に構成すると良い。
【００１４】
また、例えば前記圧電トランスの２次側領域において、前記１次側領域と前記中間電極間の領域における分極方向と、前記中間電極と前記２次側領域の端部間の領域における分極方向とは、互いに逆方向に構成すると良い。
【００１５】
尚、上記何れの構成においても、より好ましくは、昇圧比の向上及び圧電トランスの小型化を図るべく、前記圧電トランスの１次側領域において、前記個々の入力電極は、複数の内部電極が一層おきに導体によって接続された積層構造をなすと良い。
【００１６】
そして、上記の同目的を達成するため、本発明に係るストロボ装置は、閃光用の放電管と、該放電管を発光させる電気エネルギを蓄えるコンデンサと、該コンデンサに電気エネルギを充電する充電回路と、該放電管の放電を促す高電圧信号を発生させるトリガ回路と、前記充電回路及び前記トリガ回路の昇圧手段として共用されるところの、１つの圧電トランスを含む昇圧回路とを備えるストロボ装置であって、
上記２種類の入力電極と２種類の出力電極とが形成された圧電トランスを備えており、
前記昇圧回路において、前記第１または第２共振モードにて前記圧電トランスを駆動するのに応じて、前記２種類の出力電極から出力電圧を切り替えて取り出すことにより、前記昇圧回路を、前記充電回路用または前記トリガ回路用に切り替え可能に構成されていることを特徴とする。
【００１７】
好ましくは、前記昇圧回路において、前記圧電トランスが前記第１共振モードにて駆動されているときには、前記２種類の出力電極のうち、前記第１出力電極から取り出された前記第１の出力電圧によって前記コンデンサが充電される一方で、前記第１共振モードから前記第２共振モードに駆動状態が切り替えられるのに応じて、前記第２共振モードにて前記圧電トランスが駆動されることにより、前記第２出力電極から取り出された前記第２の出力電圧によって前記放電管にトリガが駆けられると良い。
【００１８】
また、好適な実施形態において、前記昇圧回路は、前記圧電トランスの前記２種類の入力電極に印加される入力電圧を切り替える切り替え手段（ＳＷ１〜ＳＷ３，ＳＷｄ）を含むと良い。
【００１９】
この場合、前記切り替え手段は、例えば、前記圧電トランスが前記第１共振モードにて駆動されるときに、前記２種類の入力電極を含む第１及び第２の入力領域が互いに逆方向の振動状態（応力発生状態）で駆動される第１の切り替え状態（「Ｂ側」）を採る一方で、前記第２共振モードにて駆動されているときには、前記第１及び第２の入力領域が同方向の振動状態で駆動される第２の切り替え状態「Ａ側」を採ると良い。
【００２０】
また、例えば前記昇圧回路において、
前記圧電トランスの１次側領域において、前記少なくとも２種類の入力電極は、互いに同一方向に分極されており、
前記圧電トランスの２次側領域において、前記１次側領域と前記中間電極間の領域における分極方向と、前記中間電極と前記２次側領域の端部間の領域における分極方向とは、互いに逆方向である場合に、
前記切り替え手段は、前記圧電トランスが前記第１共振モードにて駆動されるときに、前記第１及び第２の入力領域に逆極性の入力電圧が印加される前記第１の切り替え状態を採る一方で、前記第２共振モードにて駆動されているときには、前記第１及び第２の入力領域に同極性の入力電圧が印加される前記第２の切り替え状態を採ると良い。
【００２１】
また、上記何れの構成を有する前記ストロボ装置においても、前記昇圧回路は、
前記第１共振モードにおいて前記コンデンサを充電すべく、前記圧電トランスを、２波長モードにて駆動する一方で、
前記第２共振モードにおいて前記放電管にトリガを駆けるべく、前記圧電トランスを、１／２波長モードまたは１波長モードにて駆動すると良い。
【００２２】
好適な実施形態において、前記ストロボ装置は、カメラに内蔵または外付けされるカメラ用のストロボ装置であって、
前記昇圧回路において、前記第１及び第２共振モードは、該カメラのシャッター操作に応じて切り替えると良い。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る圧電トランス及びその圧電トランスを有するストロボ装置の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００２４】
［第１の実施形態］
＜圧電トランス＞
図１は、第１の実施形態に係る圧電トランスを示す図であり、図１（ａ）は、その圧電トランスの斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す圧電トランスを手前から見た正面図である。
【００２５】
同図に示す圧電トランス１３Ａは、一例として、長手方向の長さＬが３０ｍｍの矩形形状であって、その左側の１次側領域に、入力電極２５Ａ，２５Ｂが形成されており、その位置において、昇圧用のトランスとしての１次側領域をなす。
【００２６】
図１（ａ）に示すように、１次側領域には、上下方向で相対する入力電極２５Ａと不図示の入力電極２５Ｂとが形成されている。また、１次側領域の内部には、昇圧比を高めるべく、複数の内部電極２６Ａ及び２６Ｂが交互に複数積層されており、側面に設けられた層間接続導体２７には、１次側領域内部の複数の内部電極２６Ａがそれぞれ接続されると共に、入力電極２５Ｂ（不図示）に接続されている。そして、他方の側面に設けられた層間接続導体２４には、１次側領域内部の複数の内部電極２６Ｂがそれぞれ接続されると共に、入力電極２５Ａに接続されている。
【００２７】
また、圧電トランス１３Ａにおいて、外形形状を構成する６つの面のうち、圧電トランス１３Ａの長手方向の１つの面（端面）には、出力電極２３が形成されており、その出力電極２３と１次側領域との間（本実施形態では、一例として出力電極２３から長手方向にＬ／４の中間位置）には、一例として、複数の内部電極２８が、出力電極としても機能する層間接続導体（以下、「出力電極」と称する場合がある）２２に接続されている。
【００２８】
尚、圧電トランス１３Ａの１次側領域は、図１に示す如く層間接続導体２４、２７によって複数の内部電極２６Ａ及び２６Ｂを当該１次側領域の外部において一層おきに接続したが、この構造に限られるものではなく、当該１次側領域の内部に形成された層間接続用の導体によって、一層おきに接続された積層構造であっても良い。
【００２９】
また、本実施形態では、層間接続導体２２の形状はこれに限られるものではなく、例えば、相対する２組の面（側面）を取り巻く形状であっても良い。
【００３０】
また、出力電極２３についても、２次側領域の端面に形成せずに、その端面近傍の２次側領域の内部に形成された複数の内部電極が当該２次側領域の内部または外部に形成された層間接続用の導体によって接続された積層構造を採用しても良い。また、係る層間接続用の導体が当該２次側領域の外部に形成された場合には、図１に示すような形状の出力電極２３を設けることは必ずしも必要ではなく、その層間接続用の導体自体を出力電極として利用しても良い。
【００３１】
このような構造を有する圧電トランス１３Ａを、図２に示すストロボ装置において駆動回路１２によって駆動することにより、層間接続導体（出力電極）２２と、出力電極２３とから、異なる大きさの出力電圧を取り出すことができる。
【００３２】
即ち、「第１共振モード」をλ（波長）／２モード、「第２共振モード」をλモードとした組み合わせ、或いは、「第１共振モード」を３λ／２モード、「第２共振モード」をλモードとした組み合わせにそれぞれ着目して、入力電極２５Ａ，２５Ｂが「第１共振モード」にて駆動されているときに、圧電トランス１３Ａは、第１の出力電圧を第１出力電極から取り出し可能である一方で、その第１共振モードとは異なる「第２共振モード」にて駆動されているときには、該第１の出力電圧とは大きさが異なる第２の出力電圧を第２出力電極から取り出し可能である。
【００３３】
また、「第１共振モード」を５λ／２モード、「第２共振モード」をλ／２モードまたはλモードとした組み合わせによっても、上述した圧電トランス１３Ａと同様な動作を実現することができる。
【００３４】
＜ストロボ装置＞
次に、圧電トランス１３Ａを昇圧手段として備えるストロボ装置について説明する。
【００３５】
図２は、第１の実施形態に係るストロボ装置の回路構成を示すブロック図である。
【００３６】
図２に示すストロボ装置は、大別して、閃光用の放電管（例えばキセノン放電管）４、放電管４を発光させる電気エネルギを蓄える放電コンデンサ３、放電コンデンサ３に電気エネルギを充電する充電回路１、並びに放電管４の放電を促す高電圧信号を発生させるトリガ回路２により構成されている。
【００３７】
充電回路１とトリガ回路２とは、発振回路１１、駆動回路１２、並びに圧電トランス１３Ａからなる１組の昇圧回路を、共通の昇圧手段として備えており、駆動回路１２は、発振回路１１より出力される所定周波数の発振信号に応じて、圧電トランス１３Ａを駆動する。
【００３８】
本実施形態において、発振回路１１は、上記の所定周波数として、周波数の異なる少なくとも２種類の発振信号を出力可能であって、駆動回路１２は、その発振信号と、外部より印加される所定の直流電圧とに基づいて、周波数が異なる少なくとも２種類の駆動信号を、入力電極２５Ａ，２５Ｂに供給することにより、圧電トランス１３Ａは、異なる２種類の共振モード（「第１共振モード」または「第２共振モード」）の何れによっても駆動することができる。
【００３９】
充電回路１において、２つのダイオード１５及び１６は、一般的な整流回路を構成しており、この整流回路には、圧電トランス１３Ａが「第１共振モード」にて駆動されているときに、出力電極２３から出力される出力電圧Ｖ１が印加される。そして、放電コンデンサ３は、整流された電圧（直流電圧）の電気エネルギを、放電管４の放電用として充電する。
【００４０】
一方、トリガ回路２において、圧電トランス１３Ａが「第２共振モード」にて駆動されているときには、層間接続導体（出力電極）２２から出力される出力電圧Ｖ２が、放電管４のトリガ端子に印加される。このとき、放電コンデンサ３が所定の充電状態である場合には、放電管４のトリガ端子に出力電圧Ｖ２が印加されるのに応じて、その印加電圧をトリガとして、放電コンデンサ３に充電されていた電気エネルギにより、放電管４が閃光を発する。
【００４１】
尚、発振回路１１、駆動回路１２、並びに整流用ダイオード１５及び１６からなる整流回路の個々の回路構成については、現在では一般的なデバイスを採用すれば良いので、本実施形態における詳細な説明は省略する。
【００４２】
上述した本実施形態のストロボ装置によれば、圧電トランス１３Ａが「第１共振モード」にて駆動されているときには、２種類の出力電極２２，２３のうち、第１出力電極から取り出された第１の出力電圧によって放電コンデンサ３を充電する一方で、その共振モードが、「第１共振モード」から「第２共振モード」に切り替えられるのに応じて、「第２共振モード」にて圧電トランス１３Ａが駆動されることにより、第２出力電極から取り出された第２の出力電圧によって放電管４にトリガを駆けることができる。即ち、圧電トランス１３Ａの共振モードが切り替えられるのに応じて、放電コンデンサ３への第１の出力電圧の印加と、放電管４のトリガ端子への第２の出力電圧の印加とを切り替え可能であり、充電回路１とトリガ回路２とで１組の昇圧回路を共用することができる。
【００４３】
このように本実施形態では、負荷の大きさに応じて昇圧比（出力電圧）が変化するという圧電トランス素子の特性に着目することにより、単一の圧電トランスを２つの目的（放電コンデンサ３の充電及び放電管４の放電トリガ）に共用すると共に、１組の昇圧回路を、上記２つの目的に共用する回路構成に採用している。係る構成自体は、「従来の技術」において上述した本願出願人によるストロボ装置と基本的に同様であるが、本実施形態では、図１に示す圧電トランス１３Ａを、図２に示す回路構成のストロボ装置に採用することにより、出力電極２２，２３から得られる２種類の出力電圧Ｖ１，Ｖ２を、共振モードを適宜切り替えることによって使い分けるという本願特有の方法により、上述した本願出願人による従来のストロボ装置では必要であったスイッチ（スイッチング素子）を用いること無く、放電コンデンサ３への充電機能と、放電管４のトリガ機能とを適切に切り替えることを実現している。
【００４４】
従って、本実施形態によれば、シンプルな装置構成で、省スペース性に優れるストロボ装置を実現することができ、各種カメラに内蔵または外付けされるカメラ用のストロボ装置として採用して好適である。この場合、２種類の共振モードの切り替えは、当該カメラのシャッター操作に応じて、例えば、発振回路１１が駆動回路１２に供給する発振信号の周波数を変更することによって実現すれば良い。
【００４５】
［第２の実施形態］
次に、上述した第１の実施形態に係る圧電トランス及びストロボ装置を基本とする第２の実施形態を説明する。以下の説明においては、第１の実施形態と同様な構成については重複する説明を省略し、本実施形態における特徴的な部分を中心に説明する。
【００４６】
上述したように、第１の実施形態に係る圧電トランス及びストロボ装置によれば、２種類の共振モードの切り替えに応じて、圧電トランス１３Ａの２種類の出力電極２２，２３から２種類の出力電圧Ｖ１，Ｖ２を選択的に得られるので、従来は必要であった充電機能及びトリガ機能切り替え用のスイッチを省略することができる。しかしながら、本願出願人による更なる実験の結果、１次側領域に１つ（１組）の入力電極２５Ａ，２５Ｂを有する圧電トランス１３Ａの構造（１次側領域が単板型の構造の場合を含む）においては、その１次側領域において半波長（λ／２）以上の振動モードが起こる駆動を行なった場合には、上記充電機能及びトリガ機能のための何れの共振モードにおいても、当該１次側領域の内部で、機械的な振動の一部が抑制されている（相殺されている）ことが判った。圧電トランス内部における機械的な振動の抑制は、昇圧性能に悪影響を及ぼすことを表わす。
【００４７】
そこで、本実施形態では、第１の実施形態と比較して更に昇圧比（昇圧率）に優れる圧電トランス及びストロボ装置を実現することを目的とする。
【００４８】
＜圧電トランス＞
図３は、第２の実施形態に係る圧電トランスを示す図であり、図３（ａ）は、その圧電トランスの斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す圧電トランスを手前から見た正面図である。
【００４９】
同図に示す圧電トランス１３Ｂは、一例として、長手方向の長さＬが３０ｍｍの矩形形状であって、その左側の１次側領域（本実施形態では、長さＬ／２）において、図３（ａ）に示す如く上下方向に相対する位置に、２種類（２組）の入力電極３１Ａ，３１Ｂと、入力電極３２Ａ，３２Ｂとが形成されており、その位置において、昇圧用のトランスとしての１次側領域をなす。
【００５０】
即ち、同図に示す２種類の入力電極３１Ａ，３１Ｂと、入力電極３２Ａ，３２Ｂとは、その個々の構造が、大きさは異なるものの、上述した第１の実施形態において説明した入力電極２５Ａと入力電極２５Ｂ（不図示）と同様な積層構造をなしている。
【００５１】
より具体的に、１次側領域の内部において、入力電極３１Ａ及び３１Ｂの間には、複数の内部電極３３Ａ及び３３Ｂが交互に複数積層されており、係る積層構造は、当該１次側領域の略１／２を占める。そして、側面に設けられた層間接続導体３７には、１次側領域内部の複数の内部電極３３Ａがそれぞれ接続されると共に、入力電極３１Ｂ（不図示）に接続されており、他方の側面に設けられた層間接続導体３６には、１次側領域内部の複数の内部電極３３Ｂがそれぞれ接続されると共に、入力電極３１Ａに接続されている。以下、入力電極３１Ａ及び３１Ｂの間の領域を、「第１の入力領域」と称する場合がある。
【００５２】
また、１次側領域の内部において、入力電極３２Ａ及び３２Ｂの間には、複数の内部電極３４Ａ及び３４Ｂが交互に複数積層されており、係る積層構造は、当該１次側領域の略１／２を占める。そして、側面に設けられた層間接続導体３９には、１次側領域内部の複数の内部電極３４Ａがそれぞれ接続されると共に、入力電極３２Ｂ（不図示）に接続されており、他方の側面に設けられた層間接続導体３８には、１次側領域内部の複数の内部電極３４Ｂがそれぞれ接続されると共に、入力電極３２Ａに接続されている。以下、入力電極３２Ａ及び３２Ｂの間の領域を、「第２の入力領域」と称する場合がある。
【００５３】
そして、圧電トランス１３Ｂの２次側領域は、第１の実施形態における圧電トランス１３Ａの２次側領域と同様な構造を備えるが、本実施形態においても、上述した如く他の構造を採用しても良い（尚、本実施形態では、説明の便宜上から、圧電トランス１３Ｂの２次側領域に関して、１次側領域と出力電極２２との間を「第１の出力領域」、出力電極２２と出力電極２３との間を「第２の出力領域」と称する場合がある）。
【００５４】
本実施形態では、このような構造を有する圧電トランス１３Ｂを、図４に示すストロボ装置に示す如く、スイッチ（ＳＷ）１及びスイッチ２を介して、駆動回路１２によって駆動することにより、２次側領域内において中間電極として存在する出力電極２２と、２次側領域の端部に設けられた出力電極２３とから、異なる大きさの出力電圧を取り出す。
【００５５】
尚、圧電トランス１３Ｂの１次側領域の分極方向は、入力電極３１Ａ，３１Ｂ側の第１の入力領域と、入力電極３２Ａ，３２Ｂ側の第２の入力領域とで同一方向であっても互いに異なる方向であっても良く、一方、２次側領域の分極方向は、当該１次側領域と中間電極である出力電極２２間の領域における分極方向と、その中間電極と当該２次側領域の端部に設けられた出力電極２３間の領域における分極方向とで、互いに向き合う方向であっても相反する方向であっても良い。従って、本実施形態に係る圧電トランス１３Ｂは、１次側及び２次側領域の分極方向を考慮すると、４通りの分極形態が想定されるが、圧電トランス１３Ｂの分極方向のバリエーションと、係る圧電トランスが採用されたストロボ装置の駆動方法に関しては、［表１］を参照して後述する。
【００５６】
＜ストロボ装置＞
図４は、第２の実施形態に係るストロボ装置の回路構成を示すブロック図である。
【００５７】
図４に示すストロボ装置は、大別して、閃光用の放電管（例えばキセノン放電管）４、放電管４を発光させる電気エネルギを蓄える放電コンデンサ３、放電コンデンサ３に電気エネルギを充電する充電回路１Ａ、並びに放電管４の放電を促す高電圧信号を発生させるトリガ回路２Ａにより構成されている。
【００５８】
充電回路１Ａとトリガ回路２Ａとは、本実施形態においても、発振回路１１、駆動回路１２、並びに圧電トランス１３Ｂからなる１組の昇圧回路を、共通の昇圧手段として備えており、駆動回路１２は、発振回路１１より出力される所定周波数の発振信号に応じて、圧電トランス１３Ｂを駆動する。
【００５９】
そして、発振回路１１は、本実施形態においても、上記の所定周波数として、周波数の異なる少なくとも２種類の発振信号を出力可能であり、駆動回路１２は、発振回路１１から供給される発振信号と、外部より印加される所定の直流電圧とに基づいて、周波数が異なる少なくとも２種類の駆動信号を、圧電トランス１３Ｂの１次側領域に供給することにより、圧電トランス１３Ｂは、異なる２種類の共振モード（「第１共振モード」または「第２共振モード」）の何れによっても駆動することができる。
【００６０】
但し、本実施形態において、圧電トランス１３Ｂの１次側領域には、図３に示すように２種類（２組）の入力電極３１Ａ，３１Ｂ（第１の入力領域）と、入力電極３２Ａ，３２Ｂ（第２の入力領域）とが設けられており、駆動回路１２は、複数種類の共振モードにおいて、圧電トランス１３Ｂを、係る２種類の入力電極を介して、以下に説明する如く選択的に駆動する必要がある。そこで、本実施形態では、圧電トランス１３Ｂの選択的な駆動動作を実現すべく、図４に模式的に示すように、駆動回路１２と圧電トランス１３Ｂとの間に、スイッチ（ＳＷ）１及びＳＷ２が設けられている。
【００６１】
即ち、本実施形態において、ＳＷ１及びＳＷ２は、接続状態として、それぞれ「Ａ側」と「Ｂ側」とを採り得る。係る２つのスイッチＳＷ１及びＳＷ２は、２種類の共振モードにおいて一方の共振モードから他方の共振モードに変化するのに応じて切り替えられる。ここで、係る切り替え動作を実現する具体的な回路構成例について、図５を参照して説明する。
【００６２】
図５は、第２の実施形態に係るストロボ装置において、圧電トランス１３Ｂの２種類の入力電極（第１及び第２の入力領域）に印加する入力電圧を、２種類の共振モードの切り替えに応じて切り替え可能とする駆動回路の回路構成を例示する図であり、図４に示すストロボ装置の回路構成における駆動回路１２と、ＳＷ１及びＳＷ２とに対応する。
【００６３】
同図に示す駆動回路は、大別して、２つのスイッチング素子（電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）等）が交互にスイッチング動作を行なう所謂ハーフブリッジ型の駆動回路が２組（１２１−１と１２１−２、１２２−１と１２２−２）並列に設けられると共に、それら合計４つのスイッチング素子のうち、スイッチング素子１２２−１及び１２２−２のそれぞれのゲート端子への発振回路１１からの駆動信号（発振信号）の入力状態を、上記「Ａ側」または「Ｂ側」に切り替え可能なＳＷｄ、並びにＳＷｄの「Ｂ側」端子に接続され、入力される駆動信号の極性（位相）を反転する反転回路１２３により構成されている。
【００６４】
即ち、スイッチング素子１２１−１及び１２１−２からなる第１のハーフブリッジ型駆動回路において、それら２つのスイッチング素子のそれぞれのゲート端子には、発振回路１１が出力する駆動信号がそのまま入力され、そのスイッチング動作に応じた同極性の出力電圧が、圧電トランス１３Ｂの入力電極３１Ａ，３１Ｂ（第１の入力領域）に印加されることにより、圧電トランス１３Ｂは駆動状態（応力発生状態）となる。
【００６５】
一方、スイッチング素子１２２−１及び１２２−２からなる第２のハーフブリッジ型駆動回路において、それら２つのスイッチング素子のそれぞれのゲート端子には、ＳＷｄを介して、発振回路１１が出力する駆動信号またはその反転信号（逆極性の信号）が入力され、そのスイッチング動作に応じた出力電圧が、圧電トランス１３Ｂの入力電極３２Ａ，３２Ｂ（第１の入力領域）に印加されることにより、圧電トランス１３Ｂは駆動状態（応力発生状態）となる。
【００６６】
ここで、ＳＷｄは、アナログスイッチや、３ステートバッファとゲートとを組み合わせたスイッチング素子を採用すれば良い。
【００６７】
次に、このような駆動回路（図５）を備える本実施形態に係るストロボ装置の動作の詳細について、［表１］及び図６を参照して説明する。
【００６８】
［表１］は、本実施形態に係る圧電トランス１３Ｂの１次側及び２次側領域の分極方向と、スイッチＳＷｄの接続状態との関係を示す。
【００６９】
【表１】

【００７０】
上述したように、本実施形態に係るストロボ装置に採用可能な圧電トランス１３Ｂには、その分極方向に複数のバリエーションがあり、より具体的には、１次側領域を構成する第１及び第２の入力領域の分極方向と、２次側領域を構成する第１及び第２の出力領域の分極方向との組み合わせに応じて、［表１］に示すケースＩ乃至ＩＶの４つの場合が想定され、その個々のケースによって、ＳＷｄの好ましい接続状態も異なる。
【００７１】
即ち、ケースＩでは、圧電トランス１３Ｂにおいて、第１及び第２の入力領域が互いに同方向に分極され、且つ第１及び第２の出力領域は互いに異なる方向に分極されており、この場合に、ＳＷｄは、放電コンデンサ３を充電する充電状態では「Ｂ側」、放電管４にトリガを駆ける際には「Ａ側」に接続する必要がある。
【００７２】
また、ケースＩＩでは、圧電トランス１３Ｂにおいて、第１及び第２の入力領域が互いに異なる方向に分極され、且つ第１及び第２の出力領域は互いに異なる方向に分極されており、この場合に、ＳＷｄは、充電状態では「Ａ側」、トリガを駆ける際には「Ｂ側」に接続する必要がある。
【００７３】
また、ケースＩＩＩでは、圧電トランス１３Ｂにおいて、第１及び第２の入力領域が互いに同じ方向に分極され、且つ第１及び第２の出力領域は互いに同じ方向に分極されており、この場合に、ＳＷｄは、充電状態では「Ｂ側」、トリガを駆ける際には「Ａ側」に接続する必要がある。
【００７４】
そして、ケースＩＶでは、圧電トランス１３Ｂにおいて、第１及び第２の入力領域が互いに異なる方向に分極され、且つ第１及び第２の出力領域は互いに同じ方向に分極されており、この場合に、ＳＷｄは、充電状態では「Ａ側」、トリガを駆ける際には「Ｂ側」に接続する必要がある。
【００７５】
図６は、第２の実施形態に係るストロボ装置の動作を説明する図であり、図６（ａ）に示す第１共振モード（充電状態）、図６（ｂ）に示す第２共振モード（トリガ状態）のそれぞれの駆動状態における圧電トランス１３Ｂ内部の長手方向の応力分布と、その応力によって出力端子に発生する出力電圧（実効値）とを示している（尚、圧電トランス１３Ｂとしては、一例として、上述したケースＩを採用している）。
【００７６】
即ち、図６（ａ）に示す第１共振モードでは、充電コンデンサ３を充電すべく、圧電トランス１３Ｂが２λモードにて駆動されており、且つＳＷｄが「Ｂ側」に接続された状態において、２次側領域の出力電極２３からは、出力電圧Ｖ１を取り出すことができる。
【００７７】
そして、係る２λモードによる駆動が継続され、例えば充電コンデンサ３が所定の満充電状態に至ったことが不図示の回路にて検出された後、あるタイミングにおいて、放電管４にトリガを駆けるべく、発振回路１１から駆動回路１２に供給される発振信号の周波数が変更されることによって第２共振モード（この例ではλモード）となり、且つＳＷｄが「Ａ側」に切り替えられると、圧電トランス１３Ｂは、図６（ｂ）に示す状態を採る。これにより、２次側領域の出力電極２２からは、出力電圧Ｖ２を取り出すことができ、放電管４は、出力電圧Ｖ２がトリガラインを介して放電管４のトリガ端子（不図示）に印加されるのに応じて発光する。
【００７８】
尚、上記の例では、第２共振モードでは、圧電トランス１３Ｂをλモードにて駆動したが、これに限られるものではなく、λ／２モードにて駆動しても良い。
【００７９】
ここで、「発明が解決しようとする課題」に挙げた従来技術では、圧電トランス（圧電トランス素子）と外部との接続を容易にすべく、１次側領域をなす２種類（第１及び第２）の入力領域は、互いに逆方向に分極されていることが望ましいが、互いに異なる分極方向の場合には、当該２種類の入力領域の境界部分に分極時の応力歪みが発生するため、素子の強度に弱くなるという問題がある。
【００８０】
一方、圧電トランス１３Ｂの分極方向としては、上述した４つのケースがあり、本実施形態においても、上述したように１次側領域をなす２種類（第１及び第２）の入力領域の分極方向を、ケースＩＩまたはケースＩＶの如く互いに逆方向にすることも可能であるが、その場合、係る従来技術と同様な強度的な問題が生じることが予想される。
【００８１】
しかしながら、本実施形態では、圧電トランス１３Ｂを駆動するに際して、２種類の入力領域（即ち、２組み入力電極間）を上記の如くスイッチＳＷｄを適宜切り替えることが前提となるので、外部接続を容易にすべく当該２種類の入力領域を互いに逆方向に分極する必要は無い。即ち、本実施形態では、圧電トランス１３Ｂにおいて、１次側領域をなす２種類（第１及び第２）の入力領域の分極方向を、ケースＩまたはケースＩＩＩの如く同じ方向にすることにより、反対方向に分極する場合と比較して素子の強度に優れ、且つ製造時の分極工程も容易にすることができる。
【００８２】
このように、本実施形態では、図３に示す圧電トランス１３Ｂを、図４に示す回路構成のストロボ装置に採用することにより、出力電極２２，２３から得られる２種類の出力電圧Ｖ１，Ｖ２を、共振モードを適宜切り替えることによって使い分けるという本願特有の方法により、上述した本願出願人による従来のストロボ装置では必要であったスイッチ（スイッチング素子）を用いること無く、放電コンデンサ３への充電機能と、放電管４のトリガ機能とを適切に切り替えることを実現している。
【００８３】
即ち、本実施形態では、共振モードの切り替えに応じて、スイッチＳＷｄの接続状態が「Ａ側」または「Ｂ側」に切り替えられるが、ストロボ装置（図４）の回路構成においてＳＷｄが切り替える対象は、発振回路１１から出力される発振信号である。このため、上述した本願出願人による従来のストロボ装置において圧電トランスの２次側領域に接続されたスイッチ（スイッチング素子）とは異なり、スイッチＳＷｄ２は、数ｋＶ程度の交流高電圧に耐え得るような高耐圧のスイッチング素子である必要はなく、そのようなスイッチング素子と比較して廉価で小型のスイッチング素子を採用することができる。
【００８４】
従って、本実施形態に係る圧電トランス１３Ｂによれば、１次側領域内部における機械的な振動を促進することができるので、上述した第１の実施形態に係る圧電トランス１３Ａと比較して昇圧率に優れ、充電速度の迅速化を図ることができる。そして、このような特徴を有する圧電トランス１３Ｂを備えるストロボ装置（図４及び図５）によれば、シンプルな装置構成で、省スペース性に優れるストロボ装置を実現することができ、各種カメラに内蔵または外付けされるカメラ用のストロボ装置として採用して好適である。この場合、２種類の共振モードの切り替え動作と、ＳＷｄの切り替え動作とは、当該カメラのシャッター操作に応じて、例えば、発振回路１１が駆動回路１２に供給する発振信号の周波数を変更することによって実現すれば良い。
【００８５】
＜第２の実施形態の変形例＞
図７は、第２の実施形態の変形例に係るストロボ装置の回路構成を示すブロック図である。
【００８６】
図７に示すストロボ装置は、図４を参照して上述したストロボ装置と同様な構成を基本としており、本変形例において、充電回路１Ｂとトリガ回路２Ｂとは、発振回路１１、駆動回路１２、並びに圧電トランス１３Ｂからなる１組の昇圧回路を、共通の昇圧手段として備えているが、圧電トランス１３Ｂの２種類の入力領域のうち一方（同図に示す例では、第２の入力領域）に印加される入力電圧の位相を反転させるべく、反転回路１２３の代わりに、移相回路４１が設けられている点が異なる（尚、移相回路４１には一般的なものを採用可能であるため、詳細な説明は省略する）。
【００８７】
即ち、図５を参照して上述した回路構成では、スイッチング素子１２２−１及び１２２−２からなる第２のハーフブリッジ型駆動回路の前段にスイッチＳＷｄ及び反転回路１２３が設けられていたのに対して、本変形例では、図７に示す如く、駆動回路１２の後段に、スイッチＳＷ３と移相回路４１とが設けられ、そのＳＷ３の接続状態が「Ｂ側」の場合に、第２の入力領域（入力電極３２Ａ−３２Ｂ間）に印加される入力電圧の位相が反転される。
【００８８】
本変形例においても、ＳＷ３は、発振回路１１から駆動回路１２に供給される発振信号の周波数が変更されることによって共振モードが変更されるのに応じて、「Ａ側」または「Ｂ側」に切り替え可能であって、その好適な切り替え動作は、［表１］に示す如く圧電トランス１３Ｂの分極方向のバリエーションに応じて決定される。
【００８９】
このような本変形例によっても、上述した図４に示すストロボ装置と同様な効果を享受することができる。
【００９０】
【発明の効果】
上述した本発明によれば、スイッチ（スイッチング素子）を用いること無くコンデンサへの充電機能と、放電管のトリガ機能とを切り替えると共に、充電回路とトリガ回路とで共通の昇圧手段として共用可能な、昇圧率に優れる圧電トランス及びその圧電トランスを備えるストロボ装置の提供が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る圧電トランスを示す図であり、図１（ａ）は、その圧電トランスの斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す圧電トランスを手前から見た正面図である。
【図２】第１の実施形態に係るストロボ装置の回路構成を示すブロック図である。
【図３】第２の実施形態に係る圧電トランスを示す図であり、図３（ａ）は、その圧電トランスの斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す圧電トランスを手前から見た正面図である。
【図４】第２の実施形態に係るストロボ装置の回路構成を示すブロック図である。
【図５】第２の実施形態に係るストロボ装置において、圧電トランス１３Ｂの２種類の入力電極（第１及び第２の入力領域）に印加する入力電圧を、２種類の共振モードの切り替えに応じて切り替え可能とする駆動回路の回路構成を例示する図である。
【図６】第２の実施形態に係るストロボ装置の動作を説明する図である。
【図７】第２の実施形態の変形例に係るストロボ装置の回路構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１，１Ａ，１Ｂ：充電回路，
２，２Ａ，２Ｂ：トリガ回路，
３：放電コンデンサ，
４：放電管，
１１：発振回路，
１２：駆動回路，
１３，１３Ａ，１３Ｂ：圧電トランス，
１５，１６：整流用ダイオード，
２１Ａ，２１Ｂ，２５Ａ，２５Ｂ：入力電極，
２２：出力電極（２次側層間接続導体），
２３：出力電極，
２４，２７，３６，３７，３８，３９：１次側層間接続導体，
２６Ａ，２６Ｂ，３３Ａ，３３Ｂ，３４Ａ，３４Ｂ：１次側内部電極，
２８：２次側内部電極，
４１：位相回路，
１２１−１，１２１−２，１２２−１，１２２−２：スイッチング素子，
１２３：反転回路，
ＳＷ１〜ＳＷ３，ＳＷｄ：スイッチ（スイッチング素子）

Claims (10)

1. 長手方向の片側が１次側領域、他方が２次側領域をなす矩形状の外形形状を有し、その１次側領域に少なくとも２種類の入力電極が形成された圧電トランスであって、
   前記２次側領域には、少なくとも２種類の出力電極が形成されており、
   前記圧電トランスの１次側領域には、前記少なくとも２種類の入力電極として、互いに同一または反対方向に分極されると共に、同一または異なる入力電圧が印加される２種類の入力電極が形成されており、
   それらの入力電極にそれぞれ前記入力電圧が印加されると共に、前記複数種類の共振モードにて選択的に駆動されることにより、前記少なくとも２種類の出力電極から、大きさの異なる複数種類の出力電圧を切り替えて取り出し可能であることを特徴とする圧電トランス。
2. 前記少なくとも２種類の入力電極は、互いに同一方向に分極されている
   ことを特徴とする請求項１記載の圧電トランス。
3. 前記２次側領域には、その端部に形成された電極、並びにその端部と前記１次側領域との間に形成された中間電極との２種類の出力電極が形成されており、
   前記２種類の出力電極において、第１共振モードにて駆動されているときには、第１の出力電圧を第１出力電極から取り出し可能である一方で、その第１共振モードとは異なる第２共振モードにて駆動されているときには、該第１の出力電圧とは大きさが異なる第２の出力電圧を第２出力電極から取り出し可能である
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の圧電トランス。
4. 前記圧電トランスの２次側領域において、前記１次側領域と前記中間電極間の領域における分極方向と、前記中間電極と前記２次側領域の端部間の領域における分極方向とは、互いに逆方向である
   ことを特徴とする請求項１記載の圧電トランス。
5. 閃光用の放電管と、該放電管を発光させる電気エネルギを蓄えるコンデンサと、該コンデンサに電気エネルギを充電する充電回路と、該放電管の放電を促す高電圧信号を発生させるトリガ回路と、前記充電回路及び前記トリガ回路の昇圧手段として共用されるところの、１つの圧電トランスを含む昇圧回路とを備えるストロボ装置であって、
   前記圧電トランスとして、請求項１記載の圧電トランスを備えており、
   前記昇圧回路において、前記第１または第２共振モードにて前記圧電トランスを駆動するのに応じて、前記２種類の出力電極から出力電圧を切り替えて取り出すことにより、前記昇圧回路を、前記充電回路用または前記トリガ回路用に切り替え可能である
   ことを特徴とするストロボ装置。
6. 前記昇圧回路において、
   前記圧電トランスが前記第１共振モードにて駆動されているときには、前記２種類の出力電極のうち、前記第１出力電極から取り出された前記第１の出力電圧によって前記コンデンサが充電される一方で、前記第１共振モードから前記第２共振モードに駆動状態が切り替えられるのに応じて、前記第２共振モードにて前記圧電トランスが駆動されることにより、前記第２出力電極から取り出された前記第２の出力電圧によって前記放電管にトリガが駆けられる
   ことを特徴とする請求項５記載のストロボ装置。
7. 前記昇圧回路は、
   前記圧電トランスの前記２種類の入力電極に印加される入力電圧を切り替える切り替え手段を含む
   ことを特徴とする請求項５または請求項６記載のストロボ装置。
8. 前記切り替え手段は、
   前記圧電トランスが前記第１共振モードにて駆動されるときに、前記２種類の入力電極を含む第１及び第２の入力領域が互いに逆方向の振動状態で駆動される第１の切り替え状態を採る一方で、前記第２共振モードにて駆動されているときには、前記第１及び第２の入力領域が同方向の振動状態で駆動される第２の切り替え状態を採る
   ことを特徴とする請求項７記載のストロボ装置。
9. 前記昇圧回路において、
   前記圧電トランスの１次側領域において、前記少なくとも２種類の入力電極は、互いに同一方向に分極されており、
   前記圧電トランスの２次側領域において、前記１次側領域と前記中間電極間の領域における分極方向と、前記中間電極と前記２次側領域の端部間の領域における分極方向とは、互いに逆方向であって、
   前記切り替え手段は、
   前記圧電トランスが前記第１共振モードにて駆動されるときに、前記第１及び第２の入力領域に逆極性の入力電圧が印加される前記第１の切り替え状態を採る一方で、前記第２共振モードにて駆動されているときには、前記第１及び第２の入力領域に同極性の入力電圧が印加される前記第２の切り替え状態を採る
   ことを特徴とする請求項８記載のストロボ装置。
10. 前記昇圧回路は、
    前記第１共振モードにおいて前記コンデンサを充電すべく、前記圧電トランスを、２波長モードにて駆動する一方で、
    前記第２共振モードにおいて前記放電管にトリガを駆けるべく、前記圧電トランスを、１／２波長モードまたは１波長モードにて駆動する
    ことを特徴とする請求項５乃至請求項９の何れかに記載のストロボ装置。

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