JP2008089950A

JP2008089950A - ストロボ装置

Info

Publication number: JP2008089950A
Application number: JP2006270414A
Authority: JP
Inventors: Wataru Hasegawa; 渉長谷川
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-10-02
Filing date: 2006-10-02
Publication date: 2008-04-17

Abstract

【課題】本発明は、必要となる発光量に応じて精度良く発光させることができるストロボ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係るストロボ装置１は、充電回路２によって充電される主コンデンサ３と、該主コンデンサ３に接続される閃光放電管４と、該閃光放電管４用のトリガー手段５と、前記閃光放電管４と並列に前記主コンデンサ３に接続されるＬＥＤ６とを備え、前記閃光放電管４がトリガー手段５によって励起されない状態として、前記閃光放電管４を発光させずＬＥＤ６を発光させる第一の発光モードと、前記閃光放電管４がトリガー手段５によって励起される状態として、前記閃光放電管４を発光させる第二の発光モードとを有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ストロボ発光量を調節可能なストロボ装置に関するものである。

従来、自動調光式のストロボ装置、いわゆるオートストロボ装置に用いられるストロボ装置が知られている。該ストロボ装置は、ストロボ発光中にストロボ光の照射対象物（即ち、被写体）で反射された反射光の光量積分を行う調光手段を備え、光量積分の積分量が基準レベルに達したときにストロボ発光を停止させている。反射光を受光する調光センサとしては、入射光の強度に応じた光電流を流すフォトダイオードやフォトトランジスタ等の受光素子が用いられ、受光素子からの光電流でコンデンサを充電することにより光量積分を行っている。

ところで、閃光放電管は、特許文献１の第５図や段落０００５などにも開示されるとおり、発光停止の信号が入力されてから実際に発光が完全に停止するまでの間に時間差があり、実際に必要とされる光量よりも過剰に発光してしまう性質を有するものである。特に、撮影距離が近距離のとき等には、被写体からの反射光が強くなるために、短時間で適正な照射光量に達してしまい、発光停止の僅かな遅延が大きな露光オーバーを招く。

このため、特許文献１に記載されたものでは、受光面積が異なる複数の半導体受光素子を設けるとともに、適正露光量に対応して予め決められた前記基準レベルを複数設定し、これを反射光の強弱に応じて切り替えることとしている。
特開平５−２６０３６９号公報（段落０００５、第５図）特開２００４−３０９７９３号公報

しかしながら、このように半導体受光素子を複数設ける等して反射光に対する感度を向上させたとしても、上記のように信号に対する応答性に劣る閃光放電管を用いるのでは、依然として露光オーバーの問題が解決されない。特に、遠距離での撮影にも対応可能となるように大光量な閃光放電管が用いられる場合には、微少発光させるように制御することがさらに困難であるという問題もある。

そこで、本発明は、必要となる発光量に応じて精度良く発光させることのできるストロボ装置を提供することを目的とする。

本発明に係るストロボ装置は、充電回路によって充電される主コンデンサと、該主コンデンサに接続される閃光放電管と、該閃光放電管用のトリガー手段と、前記閃光放電管と並列に前記主コンデンサに接続されるＬＥＤと、前記主コンデンサと前記閃光放電管および前記ＬＥＤとの接続のオン、オフを切り換えるスイッチング手段とを備え、前記閃光放電管がトリガー手段によって励起されない状態として、前記閃光放電管を発光させずＬＥＤを発光させる第一の発光モードと、前記閃光放電管がトリガー手段によって励起される状態として、前記閃光放電管を発光させる第二の発光モードとを有することを特徴とする。

上記構成からなるストロボ装置によれば、信号に対する応答性が閃光放電管よりも優れたＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）が備えられるため、閃光放電管を発光させずＬＥＤを発光させる前記第一の発光モードでは、信号に対する応答性が高いものとすることができ、露光オーバーを好適に防止することができる。ところで、例えば携帯端末等のストロボ装置において用いられるＬＥＤは、一般的に発光強度が閃光放電管よりも弱いものである。このため、本発明に係るストロボ装置は、少ない発光量で（即ち、短い発光時間で）足りる場合（例えば近距離の場合など）にトリガーを作動させない第一の発光モードで発光させ、より多い発光量が必要とされる場合（例えば遠距離の場合など）にトリガーを作動させる第二の発光モードで発光させるといった態様で用いられ得る。

また、上記ストロボ装置においては、前記トリガー手段は、トリガーコンデンサを備えるとともに、該トリガーコンデンサの充電状態を切り替えるスイッチング素子を備え、該スイッチング素子によって前記第一の発光モード及び第二の発光モードが切り替えられる構成が好ましい。

かかるストロボ装置においては、第一の発光モードではトリガーコンデンサが充電された状態においてトリガー信号が入力されると閃光放電管が発光し、一方、第二の発光モードではトリガーコンデンサが放電した状態においてトリガー信号が入力されても閃光放電管が発光しない。

以上のように、本発明のストロボ装置によれば、必要となる発光量に応じて精度良く発光させることができる。

＜第一実施形態＞
本発明の第一実施形態に係るストロボ装置の構成を図１に示す。該ストロボ装置１は、充電回路２によって充電される主コンデンサ３と、該主コンデンサ３に接続される閃光放電管４と、該閃光放電管４用のトリガー手段５と、前記閃光放電管４と並列に前記主コンデンサ３に接続されるＬＥＤ６とを備え、前記閃光放電管４がトリガー手段５によって励起されない状態として、前記閃光放電管４を発光させずＬＥＤ６を発光させる第一の発光モードと、前記閃光放電管４がトリガー手段５によって励起される状態として、前記閃光放電管４を発光させる第二の発光モードとを有するものである。

また、前記閃光放電管４と並列に設けられる前記ＬＥＤ６を含むブロックには、電圧調整用の抵抗７が接続される。該抵抗７は、前記ＬＥＤ６と直列に配置される。前記充電回路２は、電源昇圧部８及び充電検知部９を備えて構成される。

前記トリガー手段５は、トリガーコンデンサ１０を備えるとともに、該トリガーコンデンサ１０の充電状態を切り替えるスイッチング素子１１を備え、該スイッチング素子１１によって前記第一の発光モード及び第二の発光モードが切り替えられる。前記トリガーコンデンサ１０は、前記充電回路２に接続されており、前記主コンデンサ３を充電するのと同一の充電回路２によって充電される。さらに、前記トリガー手段５は、トリガーコンデンサ１０の電圧を昇圧するトリガートランス１２を備える。該トリガートランス１２の２次側には、前記閃光放電管４を励起するための近接導体１３が備えられる。

さらに、並列に接続された前記閃光放電管４及びＬＥＤ６の下流側には、これらの発光動作を制御するＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）１４が接続される。該ＩＧＢＴ１４は、調光手段（図示しない）に接続されており、該調光手段によってオン／オフする。なお、前記調光手段は、被写体からの反射光を受光する受光素子や、該受光素子が受光した光量を積分する光量積分手段等を備えたものである。

また、前記トリガー手段５に備えられるスイッチング素子１１は、前記第一の発光モード及び第二の発光モードを切り替えるモード切替手段（図示しない）に接続されており、該モード切替手段によってオン／オフする。前記発光モードは、被写体までの距離に応じて切り替えられるものであり、前記モード切替手段としては、具体的には、撮影の際に距離測定に利用されるオートフォーカス装置が該当する。なお、モード切替手段はこれに限定されるものではなく、オートフォーカス装置のような自動のもの以外にも、撮影者が被写体までの距離を判断して手動で発光モードを切り替えるものであっても構わない。

ところで、閃光放電管４は、前記ＩＧＢＴ１４がオンされることに伴って生成されるトリガー信号によってトリガーされるものであってもよく、トリガー手段５に別途備えられるサイリスタ等のスイッチング素子（図示しない）がオンの状態となることで前記ＩＧＢＴ１４がオンされるのとは別にトリガーされるものであってもよい。

かかる構成からなるストロボ装置１の動作について説明する。

初めに、第一の発光モードの場合について説明する。第一の発光モードにおいては、トリガー手段５のスイッチング素子１１がオンになっており、トリガーコンデンサ１０が放電した状態（言わばアースされる状態）となっている。一方で、充電回路２により主コンデンサ３が充電されており、この状態からＩＧＢＴ１４がオンになると、前記主コンデンサ３が放電を開始する。すると、ＬＥＤ６に主コンデンサ３の電圧が印加され、前記ＬＥＤ６に電流が流れて該ＬＥＤ６が発光する。一方、閃光放電管４にも主コンデンサ３の電圧が印加されるが、トリガーコンデンサ１０が放電しているためにトリガー電圧が発生せず、閃光放電管４は励起されず、発光しない。その後、前記調光手段によってＩＧＢＴ１４がオフとなるとＬＥＤ６が発光しなくなる。なお、ＩＧＢＴ１４をオフにしても、スイッチング素子１１がオン状態のために、主コンデンサ３、ＬＥＤ６、抵抗７、トリガートランス１２、スイッチング手段１１の間にループが形成され、主コンデンサ３の電圧がＬＥＤ６に印加されてＬＥＤ６が発光したままとなるが、該ループ内にダイオード２２を設けることによりこれを回避している。

次に、第二の発光モードの場合について説明する。第二の発光モードにおいては、トリガー手段５のスイッチング素子１１がオフになっており、トリガーコンデンサ１０が充電回路２によって充電される状態となっている。また、充電回路２により主コンデンサ３が充電されているため、この状態からＩＧＢＴ１４がオンとなると同時に、トリガーコンデンサ１０がトリガートランス１２を介して放電され、トリガー電圧が生成されるため、前記主コンデンサ３が放電を開始する。すると、前記ＬＥＤ６に主コンデンサ３の電圧が印加され、前記第一の発光モードの場合と同様に発光する。また、閃光放電管４にも主コンデンサ３の電圧が印加されており、トリガーコンデンサ１０が充電されているために、トリガー信号が入力されると閃光放電管４が励起されて発光する。その後、前記調光手段によってＩＧＢＴ１４がオフとなると閃光放電管４及びＬＥＤ６が発光しなくなる。

以上のように、本実施形態に係るストロボ装置１によれば、必要となる発光量に応じて精度良く発光させることができる。即ち、信号に対する応答性が閃光放電管４よりも優れたＬＥＤ６が備えられるため、閃光放電管４を発光させずＬＥＤ６を発光させる前記第一の発光モードでは、ＬＥＤ６の特性を生かして信号に対する応答性が高いものとすることができ、露光オーバーを好適に防止することができる。ところで、例えば携帯端末等のストロボ装置において用いられるＬＥＤは、一般的に発光強度が閃光放電管よりも弱いものである。このため、本実施形態に係るストロボ装置１は、少ない発光量で（即ち、短い発光時間で）足りる場合（例えば近距離の場合など）にトリガーを作動させない第一の発光モードで発光させ、より多い発光量が必要とされる場合（例えば遠距離の場合など）にトリガーを作動させる第二の発光モードで発光させるといった態様で用いることができる。

本実施形態に係るストロボ装置１を用いて、撮影距離に対する好適な露光量と実際の露光量との光量差ΔＥＶの関係について検証を行った。まず、閃光放電管のみを備える従来のストロボ装置の場合、図２に破線で示すように、近距離では被写体からの反射光が強いために短時間で適正な露光量を大幅に超過してしまう。これに対し、本実施形態に係るストロボ装置１は、図２に実線で示すように、近距離（撮影距離０．４〜０．５ｍ程度）では、第１の発光モードで発光し、一方、それ以上の撮影距離では、第２の発光モードで発光する。このため、特に近距離において、好適な露光量と実際の露光量との光量差ΔＥＶが小さく抑えられることが確認された。

なお、本実施形態に係るストロボ装置１は、静止画の撮影の際だけでなく、動画の撮影の際にも利用可能であり、次に、動画の撮影の動作について説明する。

動画の撮影に際しては、電気エネルギーの消費を抑える観点から前記ＬＥＤ６を発光させる。ここで、動画は連続的な複数の静止画（フレーム）によって構成されるものであるため、フレームの合間の発光は主コンデンサ３の電気エネルギーを無駄に消費することとなる。従って、ＬＥＤ６は短い周期で断続的に（例えば、各フレームに対応して）発光するように制御され、具体的には、ＩＧＢＴ１４が短い周期で断続的にオン／オフを繰り返すように該ＩＧＢＴ１４に対してパルス信号が入力される。ただし、ストロボ装置１は、断続的に発光させるものに限らず、連続して発光させるものであってもよい。

なお、主コンデンサ３の電圧が低下することで、前記ＬＥＤ６の発光強度は時間とともに低下し得るが、その場合には、ＬＥＤ６の発光時間（即ち、パルス信号のデューティ比）を調整するか、若しくは、ＬＥＤ６の発光頻度（即ち、パルス信号の周波数）を調整することによりフレームごとの積分光量が一定に維持されるように制御される。
＜第二実施形態＞
次に、本発明の第二実施形態に係るストロボ装置２１の構成を図３に示す。該ストロボ装置２１は、基本的な構成は前記第一実施形態に係るストロボ装置１と同様であるが、ＬＥＤ６の発光制御を前記ＩＧＢＴ１４とは別に行うＬＥＤ６用の発光制御手段１５を備える。具体的には、該発光制御手段１５は、前記抵抗７よりも大きい抵抗値を有する抵抗１６と、スイッチング素子１７とを備える回路であり、前記ＬＥＤ６と抵抗７との間に接続される。より具体的には、前記発光制御手段１５は、特に動画を撮影する際に用いられるものであり、前記スイッチング素子１７には、前記フレームに対応してパルス信号が入力される。かかるストロボ装置２１によれば、抵抗値の大きい抵抗１６が設けられることにより、回路を流れる電流を小さく抑え、長時間の撮影が可能となる。

次に、かかるストロボ装置２１の動作について説明する。なお、基本的な動作については上記第一実施形態に係るストロボ装置１と同様なので、以下では前記発光制御手段１５の動作について説明する。まず、前記ＩＧＢＴ１４をオフの状態としておく。この際、トリガーコンデンサ１０は充電状態／放電状態（即ち、前記スイッチング素子１１がオン／オフ）のいずれでもよいが、不測に閃光放電管４が発光することなどを防止すべく、トリガーコンデンサ１０は放電状態（即ち、前記スイッチング素子１１がオン）としておく。この状態では、ＬＥＤ６の発光は前記発光制御手段１５のスイッチング素子１７に依存し、該スイッチング素子１７がオンとなると発光する。かかるストロボ装置２１は、上記第一実施形態に係るストロボ装置１におけるＩＢＧＴ１４と同様に、発光制御手段１５のスイッチング素子１７が短い周期で断続的にオン／オフを繰り返すように該スイッチング素子１７に対してパルス信号が入力される。
＜第三実施形態＞
次に、本発明の第三実施形態に係るストロボ装置３１の構成を図４に示す。該ストロボ装置３１は、基本的な構成は前記第一実施形態に係るストロボ装置１と同様であるが、抵抗７に代えてインダクター１８が備えられるとともに、直列に接続されたインダクター１８及びＬＥＤ６と並列に設けられた整流器１９を備える。該インダクター１８はＬＥＤ６の上流側に配置され、また、前記主コンデンサ３とインダクター１８との間に整流器１９としてのダイオードのカソード側が接続される。

かかるストロボ装置３１の動作は、基本的に上記第一実施形態に係るストロボ装置１と同様であるので説明を省略するが、ＬＥＤ６を短い周期で断続的に発光させる場合のパルス信号及び電流の波形を図５に示す。図５（Ａ）及び（Ｂ）は、通常の状態（例えば、撮影初期）のパルス信号及び電流の波形を示し、図５（Ｃ）及び（Ｄ）は、パルス信号のデューティ比を大きくした状態（例えば、発光強度が低下した撮影後期）のパルス信号及び電流の波形を示し、図５（Ｅ）及び（Ｆ）は、パルス信号の周波数を高くした状態（例えば、発光強度が低下した撮影後期）のパルス信号及び電流の波形を示す。図５（Ｂ）、（Ｄ）及び（Ｆ）においては、破線は平均電流を表わす。

なお、本発明に係るストロボ装置は、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、上記各実施形態では、トリガー手段５に備えられるスイッチング素子１１によりトリガーコンデンサ１０の充電状態を切り替えることで前記第一の発光モード及び第二の発光モードを切り替えるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、例えば充電されたトリガーコンデンサ１０の電気エネルギーが前記閃光放電管４を励起するためのエネルギーとして供給される状態及び供給されない状態を切替可能とすべく、サイリスタ等のスイッチング素子（図示しない）が設けられるものであってもよい。その一例としては、トリガーコンデンサ１０とトリガートランス１２との間に前記スイッチング素子を配置する構成が考えられ、これによって前記トリガー手段５の近接導体１３に対してトリガーコンデンサ１０の電気エネルギーが供給される状態及び供給されない状態が切り替えられる。

かかる構成を採用すれば、当初ＬＥＤのみを発光させ、その反射光の光量に応じて後発的に閃光放電管を発光させるといった動作も可能である。例えば、主コンデンサが充電された状態（例えば３００Ｖ）からＬＥＤを発光させることで放電を開始して所定の電圧（例えば２００Ｖ）に下がるまでの間であれば、前記スイッチング素子を切り替えることで閃光放電管をトリガーして発光させることが可能である。

また、上記各実施形態に係るストロボ装置１，２１，３１は、第二の発光モードの際に閃光放電管４及びＬＥＤ６のどちらもが発光する回路構成を有するものであったが、ＬＥＤ６を発光させずに閃光放電管４のみを発光させるように構成されるものであってもよい。即ち、第二の発光モードは、閃光放電管４を発光させるものであれば、ＬＥＤ６を発光させても発光させなくてもよい。

そして、上記各実施形態においては、ＬＥＤ６のみが短い周期で断続的に発光されるものであったが、これに限定されず、周知の方法を用いて閃光放電管４を短い周期で断続的に発光されるものであってもよい。

さらに、上記各実施形態においては、閃光放電管４及びＬＥＤ６はそれぞれ一つずつ備えられるものであったが、閃光放電管４及び／又はＬＥＤ６が複数備えられるものであってもよい。従って、例えば発光強度の異なる閃光放電管４及び／又はＬＥＤ６を複数設け、各発光モードにおいてもさらに細かく発光強度を調整可能なものであってもよい。

本発明に係るストロボ装置は、必要となる発光量に応じて精度良く発光させることができ、従って、ストロボ装置を備えるカメラや携帯端末等の分野において特に有用である。

本発明の第一実施形態に係るストロボ装置の回路構成を示す図撮影距離に対する好適な露光量と実際の露光量との光量差ΔＥＶの関係を示すグラフ本発明の第二実施形態に係るストロボ装置の回路構成を示す図本発明の第三実施形態に係るストロボ装置の回路構成を示す図本発明の第三実施形態に係るストロボ装置において、ＬＥＤを短い周期で断続的に発光させる場合のパルス信号及び電流の波形を示す図であり、（Ａ）及び（Ｂ）は、通常の状態を示す図、（Ｃ）及び（Ｄ）は、パルス信号のデューティ比を大きくした状態を示す図、（Ｅ）及び（Ｆ）は、パルス信号の周波数を大きくした状態を示す図

符号の説明

１ストロボ装置
２充電回路
３主コンデンサ
４閃光放電管
５トリガー手段
６ＬＥＤ
７抵抗
８電源昇圧部
９充電検知部
１０トリガーコンデンサ
１１スイッチング素子
１２トリガートランス
１３近接導体
１４ＩＧＢＴ
１５発光制御手段
１６抵抗
１７スイッチング素子
１８インダクター
１９整流器
２１ストロボ装置
３１ストロボ装置
ΔＥＶ光量差

Claims

充電回路によって充電される主コンデンサと、該主コンデンサに接続される閃光放電管と、該閃光放電管用のトリガー手段と、前記閃光放電管と並列に前記主コンデンサに接続されるＬＥＤと、前記主コンデンサと前記閃光放電管および前記ＬＥＤとの接続のオン、オフを切り換えるスイッチング手段とを備え、
前記閃光放電管がトリガー手段によって励起されない状態として、前記閃光放電管を発光させずＬＥＤを発光させる第一の発光モードと、前記閃光放電管がトリガー手段によって励起される状態として、前記閃光放電管を発光させる第二の発光モードとを有することを特徴とするストロボ装置。
前記トリガー手段は、トリガーコンデンサを備えるとともに、該トリガーコンデンサの充電状態を切り替えるスイッチング素子を備え、
該スイッチング素子によって前記第一の発光モード及び第二の発光モードが切り替えられることを特徴とする請求項１に記載のストロボ装置。