JP2014021221A

JP2014021221A - ストロボ装置

Info

Publication number: JP2014021221A
Application number: JP2012158274A
Authority: JP
Inventors: Tokuka Shin; ▲徳▼華岑
Original assignee: NISSEI KOGYO YUGENKOSHI
Current assignee: NISSEI KOGYO YUGENKOSHI
Priority date: 2012-07-17
Filing date: 2012-07-17
Publication date: 2014-02-03

Abstract

【課題】繰り返しの微少発光が行われても発光抜けが生じなくすること。
【解決手段】トリガ回路４８がトリガ電極１８にトリガ電圧を印加することを開始するタイミングをブースタ回路３４が昇圧した放電電圧を放電電極１４、１６に印加することを開始するタイミングより遅延させる制御部６０を設けることにより、ブースタ回路３４によって昇圧された高い放電電圧の印加によって閃光放電管１０内のイオン化状態が遅延中に十分に促進され、イオン化状態が安定した後にトリガ電圧が印加されて閃光放電管１０が発光を開始する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ストロボ装置に関し、更に詳細には、トリガ回路とブースタ回路とを含むストロボ装置の制御装置に関する。

一対の放電電極とトリガ電極とを具備した閃光放電管と、直流高電圧を生成する高圧電源部と、前記高圧電源部の高圧電荷を蓄積し、前記放電電極に放電電圧を印加する主コンデンサと、昇圧用コンデンサを含み前記放電電圧を昇圧するブースタ回路と、前記トリガ電極に印加するトリガ電圧を生成するトリガ回路とを有するストロボ装置は知られている（例えば、特許文献１）。

特開平９−１１５６８１号公報

上述のストロボ装置において、長時間の繰り返し発光に熱的に耐えるべく、キセノン放電管のガラス管として石英製のものを用いることが考えられている。石英製のガラス管の場合、閃光放電管の陰極用の電子放射性材料として、セシウムを含むものに代えてバリウムを含むものが好ましい。

しかし、閃光放電管の陰極用の電子放射性材料としてバリウムを含むものが用いられた場合、ガイドナンバが１〜２程度の微少発光が繰り返し行われると、現象としてカメラのシャッタに同期して発光しない発光抜けを生じることが、本願発明者による実験的研究によって明らかになった。この発光抜けは、繰り返しの微少発光が続けられるほど頻度が増し、正常な発光が大幅に減ることになった。

このことについて、本願発明者が更なる実験的研究を行ったところ、ブースタ回路とトリガ回路との動作タイミングに差を付けることにより、繰り返しの微少発光が行われても発光抜けが生じなくなることを見出した。

本発明が解決しようとする課題は、上述の実験的研究から得られた知見に基づいて繰り返しの微少発光が行われても発光抜けが生じなくすることである。

本発明によるがストロボ装置は、一対の放電電極（１４、１６）とトリガ電極（１８）とを具備した閃光放電管（１０）と、直流高電圧を生成する高圧電源部（２０）と、前記高圧電源部（２０）の高圧電荷を蓄積し、前記放電電極（１４、１６）に放電電圧を印加する主コンデンサ（２２）と、外部からのシャッタ同期信号に同期して前記放電電圧を昇圧するブースタ回路（３４）と、前記トリガ電極（１８）に印加するトリガ電圧を生成するトリガ回路４８）と、前記トリガ回路（４８）が前記トリガ電極（１８）にトリガ電圧を印加することを開始するタイミングを前記ブースタ回路（３４）が昇圧した放電電圧を前記放電電極（１４、１６）に印加することを開始するタイミングより遅延させる制御部（６０）とを有する。

この構成によれば、ブースタ回路（３４）の昇圧開始に対してトリガ電極（１８）に対するトリガ電圧の印加開始が所定時間をもって遅延するので、ブースタ回路（３４）によって昇圧された高い放電電圧の印加によって閃光放電管（１０）内のイオン化状態が遅延中に十分に促進され、イオン化状態が安定した後にトリガ電圧が印加されて閃光放電管（１０）が発光を開始することになる。これにより、微少発光時も閃光放電管（１０）内のイオン化状態が健全に保たれ、微少発光が繰り返し行われても発光抜けが生じることがない。

本発明によるがストロボ装置は、好ましくは、前記制御部（６０）よりの信号によって前記ブースタ回路（３４）が昇圧した放電電圧を前記放電電極（１４、１６）に印加することを開始するタイミングを設定するブースタ用スイッチング素子（５４）と、前記制御部（６０）よりの信号によって前記トリガ回路（４８）が前記トリガ電極（１８）にトリガ電圧を印加することを開始するタイミングを設定するトリガ用スイッチング素子（５６）とを個別に有する。

この構成によれば、ブースタ用スイッチング素子（５４）とトリガ用スイッチング素子（５６）とによって簡便に、ブースタ回路（３４）が昇圧した放電電圧を放電電極（１４、１６）に印加することを開始するタイミングと、トリガ回路（４８）がトリガ電極（１８）にトリガ電圧を印加することを開始するタイミングとを個別に設定することができる。

本発明によるがトロボ装置は、好ましくは、更に、前記制御部よりの信号によって動作し、前記放電電極に対する前記放電電圧の印加を停止する調光用スイッチング素子（２８）を有する。

この構成によれば、調光用スイッチング素子（２８）のオン時間によって閃光放電管（１０）の発光量を、微少発光を含んで定量的に可変設定できる。

本発明によるストロボ装置は、好ましくは、前記ブースタ回路（３４）は、ｎ個の昇圧用コンデンサ（３８）を含み、放電電圧を（ｎ＋１）倍するものである。

この構成によれば、ｎ個の昇圧用コンデンサ（３８）によって放電電圧を（ｎ＋１）倍することができる。好ましくは、３個の昇圧用コンデンサ（３８）によって放電電圧を４倍することが、繰り返しの微少発光が行われても発光抜けが生じないようにすることについて好ましい。

本発明によるストロボ装置によれば、ブースタ回路の昇圧開始に対してトリガ電極に対するトリガ電圧の印加開始が所定時間をもって遅延するので、ブースタ回路によって昇圧された高い放電電圧の印加によって閃光放電管内のイオン化状態が遅延中に十分に促進され、イオン化状態が安定した後にトリガ電圧が印加されて閃光放電管が発光を開始することになる。これにより、微少発光時も閃光放電管内のイオン化状態が健全に保たれ、微少発光が繰り返し行われても発光抜けが生じることがない。

本発明によるストロボ装置の一つの実施形態を示す電気回路図。本実施形態によるストロボ装置のタイムチャート。

以下に、本発明によるストロボ装置の一つの実施形態を、図１を参照して説明する。

本実施形態によるストロボ装置は、閃光放電管であるキセノン放電管１０を有する。キセノン放電管１０は、細長い管状のガラス管１２と、ガラス管１２の長手方向の両端部に設けられた陽極と陰極とによる一対の放電電極１４、１６と、ガラス管１２の中間部の外部に設けられたトリガ電極１８とを具備している。キセノン放電管１０は、長時間の繰り返しの発光に熱的に耐えるべくガラス管１２として石英製のものを用いられ、陰極用の電子放射性材料としてバリウムを含むものを用いられている。

ストロボ装置は高圧電源部２０を有する。高圧電源部２０は、電池等の直流電源と、昇圧用トランスやＤＣ−ＤＣ変換器等による電源側昇圧部とを有し、３００〜３５０Ｖ程度の直流高電圧を生成する。

高圧電源部２０の出力側には主コンデンサ２２が接続されている。主コンデンサ２２は、大容量コンデンサであり、高圧電源部２０の高圧電荷を蓄積する。つまり、主コンデンサ２２は高圧電源部２０によって充電される。

主コンデンサ２２プラス側はチョークコイル２４とダイオード２６との並列回路を介してキセノン放電管１０の陽極側放電電極１４に接続されている。主コンデンサ２２のマイナス側は、調光用スイッチング素子であるＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）２８とダイオード２６との直列回路を介してキセノン放電管１０の陰極側放電電極１６に接続されている。主コンデンサ２２は、ＩＧＢＴ２８のオン・オフに応じて高圧電源部２０の電荷電圧を放電電圧として、キセノン放電管１０の陽極側放電電極１４と陰極側放電電極１６との間に印加する。これにより、調光用スイッチング素子２８のオン時間によってキセノン放電管１０の発光量を、微少発光を含んで定量的に可変設定できる。

高圧電源部２０の出力側には抵抗素子３２を介してブースタ回路３４が接続されている。ブースタ回路３４は、複数個、本実施形態では３個の昇圧用コンデンサ３８と、３個の昇圧用コンデンサ３８の電源側を２個のダイオード４０を含んで並列に接続する充電用の並列回路と、３個の昇圧用コンデンサ３８を直列に接続する放電用の直列回路を選択的に形成する３個のスイッチングトランジスタ４２と、各昇圧用コンデンサ３８の接地側に接続された３個のダイオード４４とにより構成され、最後段の出力側をダイオード３６によって陰極側放電電極１６に接続されている。ブースタ回路３４は、昇圧用コンデンサ３８の個数をｎ個とすると、高圧電源部２０の直流高電圧、つまり放電電圧を（１＋ｎ）倍するものであり、本実施形態では３個の昇圧用コンデンサ３８を有していることにより、高圧電源部２０の直流高電圧を４倍圧し、１２００〜１４００Ｖ程度のブースト電圧を生成する。

ブースタ回路３４が昇圧した放電電圧をキセノン放電管１０の陽極側放電電極１４と陰極側放電電極１６との間に印加することを開始するタイミングは、サイリスタ等によるブースタ用スイッチング素子５４がオン状態になることにより設定される。

高圧電源部２０の出力側には抵抗素子４６とトリガ回路４８とを介してキセノン放電管１０のトリガ電極１８が接続されている。トリガ回路４８は、複数個、本実施形態では２個のコンデンサの並列回路によるトリガコンデンサ５０とトリガトランス５２との直列回路によって構成され、トリガ電極１８に印加するトリガ電圧を生成する。

トリガ回路４８がトリガ電圧をトリガ電極１８に印加することを開始するタイミングは、サイリスタ等によるトリガ用スイッチング素子５６がオン状態になることにより設定される。

つまり、ブースタ回路３４が昇圧した放電電圧をキセノン放電管１０の陽極側放電電極１４と陰極側放電電極１６との間に印加することを開始するタイミングを設定するブースタ用スイッチング素子５４と、トリガ回路４８がトリガ電極１８にトリガ電圧を印加することを開始するタイミングを設定するトリガ用スイッチング素子５６とが個別に設けられている。

ＩＧＢＴ２８と、３個のスイッチングトランジスタ４２と、ブースタ用スイッチング素子５４と、トリガ用スイッチング素子５６は、各々ゲート電圧によってオン・オフするものであり、各素子のゲート電圧は制御部をなすマイクロコンピュータ６０によって制御される。つまり、これら各素子は、マイクロコンピュータ６０の出力ポート６４から出力される信号ａ〜ｄによってオン・オフする。ここで、信号ａはＩＧＢＴ２８、信号ｂは３個のスイッチングトランジスタ４２、信号ｃはブースタ用スイッチング素子５４、信号ｄはトリガ用スイッチング素子５６の各々のゲート電圧を個別にオン・オフ（ハイ・ロー切替）する。

マイクロコンピュータ６０は、ストロボ装置を接続されたカメラからの信号を入力ポート６２に入力する。カメラからの信号としては、シャッタ同期信号であるシャッタボタン押下信号、ＴＴＬ（ＴｈｒｏｕｇｈｔｈｅＬｅｎｓ）信号、シャッタの開閉に関する信号等がある。マイクロコンピュータ６０は、カメラからの信号を取り込んでカウンタ６６によって計時し、各信号ａ〜ｄを所定のタイミングで出力して、キセノン放電管１０の発光（閃光）を制御する。

マイクロコンピュータ６０による信号ａ〜ｄの出力タイミングを、図２のタイムチャートを参照して説明する。

マイクロコンピュータ６０がシャッタボタン押下信号を入力すると、即座に信号ａがハイレベルになり、ＩＧＢＴ２８がオン状態になる。これにより、主コンデンサ２２の電荷電圧が放電電圧としてキセノン放電管１０の陽極側放電電極１４と陰極側放電電極１６との間に印加される。

カウンタ６６はシャッタボタン押下信号によって計時カウントを開始し、カウント数Ｃ１になると、信号ｂがハイレベルになることにより、３個のスイッチングトランジスタ４２がオン状態になって３個の昇圧用コンデンサ３８が直列に接続される。これと同時に信号ｃがハイレベルになることにより、ブースタ回路３４により昇圧された放電電圧がキセノン放電管１０の陽極側放電電極１４と陰極側放電電極１６との間に印加される。

ブースタ回路３４によって昇圧された高い放電電圧がキセノン放電管１０の陽極側放電電極１４と陰極側放電電極１６との間に印加されることにより、ガラス管１２内のイオン化が良好に促進される。このことは、ブースタ回路３４による倍圧が大きいほど顕著なものになる。

なお、カウント数Ｃ１は、ＩＧＢＴ２８の動作ばらつきを考慮した余裕時間の設定であり、必ずしも必要としない。

カウンタ６６は、信号ｃがハイレベルになった時点でリセットされ、新たに計時カウントを開始する。カウンタ６６のカウント数Ｃ２になると、信号ｄがハイレベルになることにより、トリガ回路４８が生成したトリガ電圧がトリガ電極１８を印加することが開始される。これにより、ブースタ回路３４の昇圧開始に対してトリガ電極１８に対するトリガ電圧の印加開始がカウント数Ｃ２により決まる時間をもって遅延することになる。この遅延時間は３〜５μＳ程度でよい。

これにより、トリガ電圧の印加開始より少しの遅れ時間Ｄ１をもってキセノン放電管１０が閃光を開始する。

信号ｂ、ｃ、ｄは各々ハイレベルになった時点より予め決められた数μＳが経過するとローレベルに遷移する。信号ａは、カメラのシャッタが開く以前に行われるプリ発光時には、ハイレベルになった時点より予め決められた時間が経過すると、ローレベルに遷移する。これにより、ＩＧＢＴ２８がオフ状態になってプリ発光が終了する。

プリ発光終了後に、カウンタ６６のカウント数Ｃ３によって決まる時間が経過すると、信号ａがハイレベルになり、ＩＧＢＴ２８がオン状態になる。これにより、主コンデンサ２２の電荷電圧が放電電圧としてキセノン放電管１０の陽極側放電電極１４と陰極側放電電極１６との間に印加される。

プリ発光終了後にプリ発光終了後にカメラのシャッタが開いている時に行われる主発光も、プリ発光時と同じタイミングで信号ｂ、ｃ、ｄが変化し、ブースタ回路３４の昇圧開始に対してトリガ電極１８に対するトリガ電圧の印加開始がカウント数Ｃ２により決まる時間をもって遅延する。主発光の場合には、信号ａは、キセノン放電管１０の発光量がカメラよりのＴＴＬに基づいて演算された発光量に達した時点で、ローレベルに遷移する。これにより、ＩＧＢＴ２８がオフ状態になって主発光が終了する。

プリ発光と主発光のいずれにおいても、ブースタ回路３４の昇圧開始に対してトリガ電極１８に対するトリガ電圧の印加開始が所定時間をもって遅延するので、ブースタ回路３４によって昇圧された高い放電電圧の印加によってガラス管１２内のイオン化状態が遅延中に十分に促進され、イオン化状態が安定した後にトリガ電圧が印加されてキセノン放電管１０が発光を開始することになる。

これにより、微少発光時もガラス管１２内のイオン化状態が健全に保たれ、微少発光が繰り返し行われも発光抜けが生じることがない。この場合、３個の昇圧用コンデンサ３８によって放電電圧を４倍にするにより、繰り返しの微少発光が行われても発光抜けが生じない効果が顕著になる。

以上、本発明を、その一つの実施形態について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明はこのような実施形態により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。たとえば、キセノン放電管は、ガラス管が石英製以外の通常のガラス製で、陰極用の電子放射性材料としてセシウムを用いたものであってもよい。また、本発明は、上述の実施形態に限られることはなく、ＴＴＬ自動調光を行わないカメラに接続されるストロボ装置にも適用できる。なお、本発明によるストロボ装置は、電子シャッタによるディジタルカメラにも適用することができる。また、上記実施形態に示した構成要素は必ずしも全てが必須なものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。

１０キセノン放電管
１４陽極側放電電極
１６陰極側放電電極
１８トリガ電極
２０高圧電源部
２２主コンデンサ
２８ＩＧＢＴ
３４ブースタ回路
３８昇圧用コンデンサ
４２スイッチングトランジスタ
４８トリガ回路
５０トリガコンデンサ
５２トリガトランス
５４ブースタ用スイッチング素子
５６トリガ用スイッチング素子
６０マイクロコンピュータ
６６カウンタ

Claims

一対の放電電極とトリガ電極とを具備した閃光放電管と、
直流高電圧を生成する高圧電源部と、
前記高圧電源部の高圧電荷を蓄積し、前記放電電極に放電電圧を印加する主コンデンサと、
外部からのシャッタ同期信号に同期して前記放電電圧を昇圧するブースタ回路と、
前記トリガ電極に印加するトリガ電圧を生成するトリガ回路と、
前記トリガ回路が前記トリガ電極にトリガ電圧を印加することを開始するタイミングを前記ブースタ回路が昇圧した放電電圧を前記放電電極に印加することを開始するタイミングより遅延させる制御部と、
を有するストロボ装置。
前記制御部よりの信号によって前記ブースタ回路が昇圧した放電電圧を前記放電電極に印加することを開始するタイミングを設定するブースタ用スイッチング素子と、前記制御部よりの信号によって前記トリガ回路が前記トリガ電極にトリガ電圧を印加することを開始するタイミングを設定するトリガ用スイッチング素子とを個別に有する請求項１記載のストロボ装置。
前記制御部よりの信号によって動作し、前記放電電極に対する前記放電電圧の印加を停止する調光用スイッチング素子を有する請求項１または２に記載のストロボ装置。
前記ブースタ回路は、ｎ個の昇圧用コンデンサを含み、放電電圧を（ｎ＋１）倍するものである請求項１から３の何れかに記載のストロボ装置。