JP2007048702A - ストロボ安全保護回路およびストロボ安全保護回路を備えた撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 部品破損、接続ミスによるメインコンデンサ等発光回路素子への過電圧印加防止および充電回路素子の異常温度上昇防止。
ストロボ回路のヒューズ定格を選定する必要性をなくす。
【解決手段】 発振トランス１４もしくは充電回路１３の1次側の電流もしくは１次側の電流により生じる電圧を検出し、正常動作時に検出される前記検出値より高い値である所定の基準値と比較する１次電流比較手段２２と、メインコンデンサ１９の充電電圧を検出し、正常動作時に検出される前記検出電圧より高い値である所定の基準値と比較する充電電圧比較手段２３を有し、前記比較手段２２、２３の比較結果に応じて電源１０とＧＮＤ間に接続されたスイッチング素子１２を作動させ、電源１０と少なくとも１つのヒューズ１１との直列回路を短絡し、各装置および各回路への通電を遮断する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、撮像装置の回路で、ヒューズを使用した安全保護回路に関するものである。

従来、撮像装置の安全保護回路としては、内部回路の電源ループに直列にヒューズ等の保護素子を設けたり、異常時に発熱する回路の近傍に感温センサ等を設け、定常温度からある一定時間の温度上昇の変化を検知し、その速度変化がある規定値を超えた時に電源の通電を遮断する方法が取られてきた。特開平７−３３３６７６号では、感温センサからの検出信号を判別する手段の判別結果によりスイッチング素子を作動させ、電源と少なくとも１つのヒューズとの直列回路を短絡し、各装置および各回路への通電を遮断する方法が記載されている。上記各装置には当然のことながらストロボ装置も含まれている。
特開平７−３３３６７６号公報

しかしながらストロボ装置の場合においては、充電時には充電回路に数Aの電流が流れ、メインコンデンサには数百Vの高電圧が蓄えられる。また、わずか１，２秒間でもメインコンデンサの電圧は１０〜２０V程度上昇するため、万一のトラブルにより、充電回路の制御が不能の状態に陥ったり、メインコンデンサの電圧を検出する電圧検出回路の信号が検出できなくなった場合、温度上昇するという問題があった。

上記の目的を達成するために、本発明のストロボ安全保護回路は請求項１において、エネルギーを蓄えるためのメインコンデンサと、供給された電源を所望の電圧まで昇圧するための発振トランスと、前記メインコンデンサへの充電を制御するための充電回路と、前記充電回路の制御に基づきスイッチングする発振制御用スイッチング素子と、前記発振トランスもしくは前記充電回路の1次側の電流もしくは前記１次側の電流により生じる電圧を検出し、正常動作時に検出される前記検出値より高い値である所定の基準値と比較する１次電流比較手段と、メインコンデンサの充電電圧を検出し、正常動作時に検出される前記検出電圧より高い値である所定の基準値と比較する充電電圧比較手段と、前記1次電流比較手段および前記充電電圧比較手段の出力信号により作動するスイッチング素子を有し、前記１次電流比較手段および前記充電電圧比較手段のいずれか１つもしくは両方の比較結果が前記所定の基準値よりも高いと判断された場合において、前記発振制御用スイッチング素子を作動させ、ストロボ装置およびストロボ回路への通電を遮断することを特徴とするし、請求項２において、前記1次電流比較手段および前記充電電圧比較手段の比較結果を示す出力信号を保持する保持回路を有することを特徴とする請求項１に記載のストロボ装置の安全保護回路であり、請求項３において、1次電流比較手段および充電電圧比較手段の信号の出力信号により作動するスイッチング素子は半導体スイッチング素子であることを特徴とし、請求項４において、ストロボ装置およびストロボ回路への通電を遮断する手段は、電源と少なくとも１つのヒューズとの直列回路を短絡することを特徴とする。また、請求項５において、請求項１あるいは請求項２に記載のストロボ安全保護回路を備えたストロボ装置と、全体を制御するＣＰＵと、異常動作時に警告信号を表示する警告部を有する撮像装置において、前記ストロボ安全保護回路が作動したことを検出し、検出後は前記警告部に警告信号を表示し、ストロボ装置の充電制御を行わないことを特徴とする。

本発明はストロボ装置の故障モードに迅速に対応でき、かつ簡単な回路構成による安全回路を提供することを目的とする。

（実施例１）
図1は本発明の第１の実施例を示す概略構成ブロック図である。10は撮像装置の電源もしくは撮像装置内部の電源部により変換された電源、１１は電源に直列に接続されたヒューズ、１２は後述の1次電流比較手段２２および後述の充電電圧比較手段２３の比較結果を示す出力信号により作動するスイッチング素子であるトランジスタ、１３は後述のメインコンデンサ１９への充電を制御する充電回路、１４は電源１０を所望の電圧まで昇圧するための発振トランス、１５は充電回路１３の制御に基づきスイッチングする発振制御用スイッチング素子であるＮｃｈＭＯＳＦＥＴ、１６は１次電流を検出する電流検出抵抗、１７は整流ダイオード、１８は後述のメインコンデンサ１９の充電電圧を検出する充電電圧検出回路、１９は後述のキセノン管２１を発光するエネルギーを蓄えるためのメインコンデンサ、２０はストロボ発光時に後述のキセノン菅２１に封入されたキセノンガスを励起するトリガー回路、２１は発光するためのキセノン菅、２２はあらかじめ定められた基準電圧Ｖ４を有し発振トランス１４の１次側に流れる１次電流により生じる電圧Ｖ２と比較する１次電流比較手段、２３はあらかじめ定められた基準電圧Ｖ５を有し充電電圧検出回路１８が検出する検出電圧と比較する充電電圧比較手段、２４は１次電流比較手段２２と充電電圧比較手段２３の比較結果として出力される出力信号を入力信号とする論理和回路である。２５は撮像装置の制御回路（図示せず）と接続される充電制御用端子、２６は充電電圧検出端子、２７は発光制御用端子である。図２に充電回路１３の一例を示す。４０は撮像装置内部の電源部により変換された電源、５０、５２はＮＰＮ型トランジスタ、５１はＰＮＰ型トランジスタ、５３は発振制御用コンパレータ、５４、５５、５６、５７、５８、５９は抵抗である。ただし抵抗５６は抵抗５７および電流検出抵抗１６より十分大きい抵抗値である。また、発振制御用コンパレータ５３への入出力信号を図３に示す。

次に動作について説明する。初期状態では、充電電圧検出端子２６はオープンの状態で図示しない撮像装置の制御回路に接続されている。また、充電制御用端子２５および発光制御用端子２７は図示しない撮像装置の制御回路によりＬ（ロー）レベルとなっている。充電制御用端子２５がＬレベルからＨ（ハイ）レベルに変わると、ＮＰＮ型トランジスタ５０およびＰＮＰ型トランジスタ５１のコレクタ−エミッタ間が導通状態になり、発振制御用コンパレータ５３のプラス入力端子に電源４０を抵抗５４と抵抗５５で分圧された電圧Ｖ１が印加される（トランジスタのＶcesatは無視）。電圧Ｖ１は発振トランス１４の１次巻き線を流れる１次電流のＭＡＸ値を決定する基準電圧となる。発振制御用コンパレータ５３のプラス入力端子に電圧Ｖ１が印加されると発振制御用コンパレータ５３の出力端子よりＨレベルの信号が出力され、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ１５のドレイン−ソース間が導通状態になり、電源１０−ヒューズ１１−発振トランス１４の１次巻き線−ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ１５のドレイン−ソース間−電流検出抵抗１６のループで１次電流が流れる。１次電流は時間の経過とともに上昇し、発振制御用コンパレータ５３のマイナス入力端子に電源４０と電流検出抵抗１６に生じる電位の差分を抵抗５６と抵抗５７で分圧された電圧Ｖ２が印加される。電圧Ｖ２が上昇し、電圧Ｖ１までに達すると、発振制御用コンパレータ５３はＬレベルの信号を出力し、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ１５のドレイン−ソース間が非導通状態になる。この時、発振トランス１４の２次巻き線に逆起電力発生し、発振トランス１４の２次巻き線−メインコンデンサ１９−抵抗５９およびＮＰＮ型トランジスタ５２のベース−エミッタ間−整流ダイオード１７のループで２次電流が流れが始める。２次電流が流れ始めるとＮＰＮ型トランジスタ５２のコレクタ−エミッタ間が導通状態になり、電圧Ｖ１はほぼＧＮＤレベルまで低下し発振制御用コンパレータ５３はＬレベルの信号出力を維持する。２次電流が流れている間、メインコンデンサ１９へ充電が行われ、２次電流を放出しおえるとＮＰＮ型トランジスタ５２のコレクタ−エミッタ間が非導通状態となるため、再び発振制御用コンパレータ５３のプラス入力端子には電圧Ｖ１が印加され１次電流が流れ始める。上記動作を繰り返し、充電電圧検出回路１８が、メインコンデンサ１９の充電電圧を検出し、前記撮像装置の制御回路が所望の電圧Ｖ３になったことを検出すると充電制御用端子２５をＬレベルにして充電を停止する。充電完了後、撮像装置のレリーズスイッチ（図示せず）が押されると、前記撮像装置の制御回路は発光制御用端子をＬレベルからＨレベルに変えてトリガー回路２０を動作させキセノン管２１内に封入されたキセノンガスを励起し、キセノン管２１にメインコンデンサ１９に蓄えられた電荷を流して発光させる。

ここで本実施例の安全保護回路としては１次電流比較手段２２のプラス入力端子を発振制御用コンパレータ５３のマイナス入力端子、１次電流比較手段２２のマイナス入力端子をあらかじめ定められた基準電圧Ｖ４、充電電圧比較手段２３のプラス入力端子を充電電圧検出回路１８、充電電圧比較手段２３のマイナス入力端子をあらかじめ定められた基準電圧Ｖ５、１次電流比較手段２２および充電電圧比較手段２３の出力端子を論理和回路２４の入力端子、論理和回路２４の出力端子をトランジスタ１２の接続端子Ｃ（ベース）、トランジスタ１２の接続端子a（コレクタ）はヒューズ１１、トランジスタ１２の接続端子b（エミッタ）はグランド端子に接続する構成である。ただし電圧Ｖ４は前記電圧Ｖ１より大きい値、電圧Ｖ５は前記電圧Ｖ３より大きい値である。

いま第１のトラブルの要因として、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴのドレイン−ソース間が短絡したと想定すると、電流検出抵抗１６は一般的に低抵抗を使用するため、電源１０−ヒューズ１１−発振トランス１４の１次巻き線−ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ１５のドレイン−ソース間−電流検出抵抗１６のループに大電流が流れる。大電流により電圧Ｖ２が前記電圧Ｖ１（発振トランス１４の１次巻き線を流れる１次電流のＭＡＸ値を決定する基準電圧）を超えて１次電流比較手段２２のあらかじめ定められた基準電圧Ｖ４に達すると１次電流比較手段２２はＨレベルの信号を論理和回路２４を介してトランジスタ１２のベースに印加する。トランジスタ１２のベースにＨレベルの信号が印加されると、トランジスタ１２のコレクタ−エミッタ間が導通状態になり電源−ＧＮＤ間が短絡するため、ヒューズ１１が切断されてストロボ装置およびストロボ回路への通電を遮断する。

第２のトラブルの要因として、ＮＰＮ型トランジスタ５０あるいはＰＮＰ型トランジスタ５１のコレクタ−エミッタ間が短絡したと想定すると、メインコンデンサ１９に過電圧が印加される。充電電圧検出回路１８により検出された電圧が前記電圧Ｖ３（充電完了電圧）を超えて充電電圧比較手段２３のあらかじめ定められた基準電圧Ｖ５に達すると充電電圧比較手段２３はＨレベルの信号を論理和回路２４を介してトランジスタ１２のベースに印加し、前記同様ストロボ装置およびストロボ回路への通電を遮断する。

この他にもコンパレータ５３の破損により出力がＨレベル固定になった場合、前記撮像装置の制御回路の破損により充電制御用端子２５がＨレベル固定になった場合あるいは充電電圧検出不能になった場合においても前記同様にストロボ装置およびストロボ回路への通電を遮断可能とし、充電部の過電流およびメインコンデンサ１９への過電圧という危険なトラブルを瞬時に回避することができる。

図２に示した充電回路は自励式の場合であるが、図４に示した他励式の場合においても同様である。また、図５に示したように１次電流比較手段２２の比較結果により作動するスイッチング素子９０と充電電圧比較手段２３の比較結果により作動するスイッチング素子９１をそれぞれ独立にもうけても良い。またスイッチング素子もバイポーラトランジスタ以外にも、ＭＯＳＦＥＴ、その他半導体素子で構成されていれば良い。

今回、１次電流比較手段２２および充電電圧比較手段２３の比較基準を電圧としたが、比較基準を電流としても同様である。

（実施例２）
実施例１の構成において前記第１のトラブル要因が発生し、トランジスタ１２のコレクタ−エミッタ間が導通状態になった瞬間、トランジスタ１２のコレクタの電位がほぼＧＮＤレベルにまで下がるため１次電流比較手段２２のプラス入力端子の電圧が基準電圧Ｖ４を下回りＬレベルの信号を出力する。従って、実施例１の構成におけるストロボ安全保護回路でヒューズ１１に瞬断のものではなく、切断されるまでにある一定の時間を要するものを用いる場合、１次電流比較手段２２がＨレベルとＬレベルを交互に出力しヒューズが切断できない問題が発生する可能性が生じる。図６は前記問題を解決すべく発明された本発明の第２の実施例を示す概略構成ブロック図である。図６は第２の実施例を示す概略構成ブロック図である図１の論理和回路２４とトランジスタ１２のベース端子間にＤタイプのフリップフロップ回路に代表される電圧保持回路２９を接続した構成である。次に動作について説明する。１次電流検出手段２２あるいは充電電圧比較手段２３の少なくともどちらか一方の出力端子よりＨレベルの信号が出力されると電圧保持回路２９は論理和回路２４から入力されるＨレベルの信号の立ちががりをクッロクとし、一度入力されるとＨレベルの信号を出力し保持する。電圧保持回路２９よりＨレベルの信号がトランジスタ１２にベースに印加され保持されるとトランジスタ１２のコレクタ−エミッタ間が十分な時間導通状態になり電源−ＧＮＤ間が短絡するため、ヒューズ１１が切断されてストロボ装置およびストロボ回路への通電を遮断することができる。

（実施例３）
図７は本発明の第３の実施例を示す概略構成ブロック図である。１００はバッテリもしくはＡＣアダプタ等の電源、１０１は該撮像装置の全体を制御するＣＰＵ、１０２は撮像部、１０３は実施例１もしくは実施例２に記載の本発明のストロボ安全保護回路を備えたストロボ装置、１０４は該撮像装置の異常動作時にに警告信号を表示する警告部、１０５は該撮像装置を操作する操作部である。図８はＣＰＵ１０１とストロボ装置１０３の接続を示す図である。２８は前記論理和回路の出力端子に接続された異常検出端子である。次に動作について説明する。実施例１および実施例２で説明したようにストロボ装置１０３にトラブルが発生すると異常検出端子２８にＨレベルの信号が出力される。ＣＰＵ１０１は異常検出端子２８にＨレベルの信号が出力されたことを検出すると、警告部１０４に警告信号を表示し、操作部１０５によりストロボ装置を使用する信号が入力されても、充電制御用端子２５をＬレベルに保持し充電を行わない。よって、ユーザーは撮像装置の異常を安全かつ素早くしることができる。

本発明の第１の実施例を示す概略構成ブロック図 充電回路１３の一例（自励式） 発振制御用コンパレータ５３への入出力信号 充電回路１３の一例（他励式） 1次電流比較手段２２および充電電圧比較手段２３の比較結果により作動するスイッチング素子の構成例 本発明の第２の実施例を示す概略構成ブロック図 本発明の第３の実施例を示す概略構成ブロック図 ＣＰＵ１０１とストロボ装置１０３の接続を示す図

符号の説明

１０、１００ 電源
１１ ヒューズ
１２・５０・５１・５２・７０・７１・７２ トランジスタ
１３ 充電回路
１４ 発振トランス
１５・９０・９１ ＦＥＴ
１６・８４ 電流検出抵抗
１７・７３・７４・７５ ダイオード
１８ 充電電圧検出回路
１９ メインコンデンサ
２０ トリガー回路
２１ キセノン管
２２ １次電流比較手段
２３ 充電電圧比較手段
２４ 論理和回路
２５ 充電制御用端子
２６ 充電電圧検出端子
２７ 発光制御用端子
２８ 異常検出端子
５３ コンパレータ
５４・５５・５６・５７・５８・５９・７７・７８・７９・８０・８１・８２・８３ 抵抗
８５・８６ コンデンサ
１０１ ＣＰＵ
１０２ 撮像部
１０３ ストロボ装置
１０４ 警告部
１０５ 操作部

Claims (5)

1. エネルギーを蓄えるためのメインコンデンサと、供給された電源を所望の電圧まで昇圧するための発振トランスと、前記メインコンデンサへの充電を制御するための充電回路と、前記充電回路の制御に基づきスイッチングする発振制御用スイッチング素子と、前記発振トランスもしくは前記充電回路の1次側の電流もしくは前記１次側の電流により生じる電圧を検出し、正常動作時に検出される前記検出値より高い値である所定の基準値と比較する１次電流比較手段と、メインコンデンサの充電電圧を検出し、正常動作時に検出される前記検出電圧より高い値である所定の基準値と比較する充電電圧比較手段と、前記1次電流比較手段および前記充電電圧比較手段の出力信号により作動するスイッチング素子を有し、前記１次電流比較手段および前記充電電圧比較手段のいずれか１つもしくは両方の比較結果が前記所定の基準値よりも高いと判断された場合において、前記発振制御用スイッチング素子を作動させ、ストロボ装置およびストロボ回路への通電を遮断することを特徴とするストロボ装置の安全保護回路。
2. 前記1次電流比較手段および前記充電電圧比較手段の比較結果を示す出力信号を保持する保持回路を有することを特徴とする請求項１に記載のストロボ装置の安全保護回路。
3. 1次電流比較手段および充電電圧比較手段の信号の出力信号により作動するスイッチング素子は半導体スイッチング素子であることを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載のストロボ安全保護回路。
4. ストロボ装置およびストロボ回路への通電を遮断する手段は、電源と少なくとも１つのヒューズとの直列回路を短絡することを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載のストロボ安全保護回路。
5. 請求項１あるいは請求項２に記載のストロボ安全保護回路を備えたストロボ装置と、
   全体を制御するＣＰＵと
   異常動作時に警告信号を表示する警告部
   を有する撮像装置において、前記ストロボ安全保護回路が作動したことを検出し、検出後は前記警告部に警告信号を表示し、ストロボ装置の充電制御を行わないことを特徴とする撮像装置。

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