JP2014153655A - Flash device, imaging device and imaging system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、閃光装置、閃光装置を備えた撮像装置、及び閃光装置を備えた撮像システムに関する。 The present invention relates to a flash device, an imaging device including the flash device, and an imaging system including the flash device.
デジタルカメラや銀塩写真式カメラ等のカメラでは、被写体が暗い場合に対処するために閃光装置を内蔵又は外付けしたものが多く知られている。そして、この種のカメラでは、閃光放電管の発光量を被写体の明るさに応じた適切なものに調整するため、制御を高精度に行う様々な工夫が施された閃光装置が提案されている。この種の閃光装置では、Xe管等の閃光放電管にトランジスタ等の半導体スイッチング素子が直列に接続されている。そして、半導体スイッチング素子のオフ動作により、メインコンデンサに閃光放電管の発光に必要な電気エネルギーを蓄え、半導体スイッチング素子のオン動作により、閃光放電管の発光動作を開始する。 Many cameras, such as digital cameras and silver halide photography cameras, have a built-in flash device or an external flash device to cope with a dark subject. In this type of camera, there has been proposed a flash device in which various devices for performing control with high accuracy are provided in order to adjust the light emission amount of the flash discharge tube to an appropriate one according to the brightness of the subject. . In this type of flash device, a semiconductor switching element such as a transistor is connected in series to a flash discharge tube such as an Xe tube. When the semiconductor switching element is turned off, electric energy necessary for light emission of the flash discharge tube is stored in the main capacitor, and when the semiconductor switching element is turned on, the light emission operation of the flash discharge tube is started.
しかし、半導体スイッチング素子がオフ状態である時、ESD(静電気放電)による外来ノイズが閃光放電管などを介して半導体スイッチング素子の主端子(例えばコレクタ端子)に侵入することによって半導体スイッチング素子が誤動作(オン)することがあった。その結果、閃光放電管が誤発光してしまうことがあった。 However, when the semiconductor switching element is in an OFF state, external noise due to ESD (electrostatic discharge) enters the main terminal (for example, collector terminal) of the semiconductor switching element via a flash discharge tube or the like, so that the semiconductor switching element malfunctions ( On). As a result, the flash discharge tube may emit light erroneously.
これに対し特許文献1では、閃光放電管を発光させるタイミングであることを示す信号を入力した場合に、閃光放電管の発光用の電力を供給する電力供給路を接続し、それ以外の場合には電力供給路を遮断するスイッチング素子を設けた技術が提案されている。 On the other hand, in Patent Document 1, when a signal indicating that it is a timing for causing the flash discharge tube to emit light is input, a power supply path for supplying power for light emission of the flash discharge tube is connected, and in other cases A technique has been proposed in which a switching element that cuts off the power supply path is provided.
しかしながら、上記従来例では、閃光放電管の発光動作を制御する半導体スイッチング素子以外に、発光の直前まで閃光放電管への電力供給を遮断するスイッチング素子、及びこのスイッチング素子を制御する制御装置が必要であった。このため、上記従来例では、スイッチング素子を制御する制御装置が必要な分、閃光発生動作時の制御が複雑化する、実装スペースが増加する、コストが増加するといった種々の問題があった。 However, in the above conventional example, in addition to the semiconductor switching element that controls the light emission operation of the flash discharge tube, a switching element that cuts off the power supply to the flash discharge tube until light emission and a control device that controls this switching element are required. Met. For this reason, the conventional example has various problems such that the control device for controlling the switching element is necessary, so that the control during the flash generation operation is complicated, the mounting space is increased, and the cost is increased.
そこで、本発明は、簡易な構成によって、ESD(静電気放電)による閃光放電管の誤発光を防ぐ閃光装置、撮像装置及び撮像システムを提供する。 Accordingly, the present invention provides a flash device, an imaging device, and an imaging system that prevent erroneous light emission of a flash discharge tube due to ESD (electrostatic discharge) with a simple configuration.
本発明の閃光装置は、閃光放電管と、前記閃光放電管を発光させるための電気エネルギーを蓄える第1容量性素子と、前記閃光放電管に直列に接続され、前記第1容量性素子から前記閃光放電管への給電を制御する半導体スイッチング素子と、前記閃光放電管に直列に接続され、かつ前記半導体スイッチング素子に並列に接続された第2容量性素子と、を備えたことを特徴とする。 The flash device of the present invention is connected in series to a flash discharge tube, a first capacitive element that stores electrical energy for causing the flash discharge tube to emit light, and the flash discharge tube. A semiconductor switching element for controlling power feeding to the flash discharge tube, and a second capacitive element connected in series to the flash discharge tube and connected in parallel to the semiconductor switching element. .
本発明によれば、閃光放電管へ印加された静電気は、第2容量性素子を流れ、半導体スイッチング素子への静電気の流入を抑制することができる。これにより、簡単な構成によって、ESD(静電気放電)による半導体スイッチング素子の誤動作、ひいては閃光放電管の誤発光を防ぐことができる。 According to the present invention, the static electricity applied to the flash discharge tube flows through the second capacitive element, and can suppress the inflow of static electricity to the semiconductor switching element. Thereby, with a simple configuration, it is possible to prevent malfunction of the semiconductor switching element due to ESD (electrostatic discharge), and thus erroneous light emission of the flash discharge tube.
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る撮像装置としてのカメラを示す斜視図である。カメラ100は、デジタルスチルカメラや銀塩フィルム用カメラ等であり、撮像装置本体としてのカメラ本体101と、カメラ本体101に内蔵された閃光装置と、カメラ本体101に着脱可能に設けられたレンズ鏡筒103と、を備えている。図1では、閃光装置の一部である閃光放電管を有するストロボユニット102が閉状態で図示されている。ストロボユニット102は、カメラ本体101の上部に開閉可能に設けられており、ストロボユニット102を開状態に操作すると、発光面がカメラ本体101の前方に露出するようになっている。カメラ本体101には、レリーズボタン104と、撮影モードを変更するためのダイヤル105とが設けられており、使用者によるレリーズボタン104の操作をトリガとして、撮影モードに応じて閃光放電管の発光/非発光を制御するコントローラが設けられている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a perspective view showing a camera as an imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention. The
図2は、本発明の第1実施形態に係る閃光装置を示す回路図である。閃光装置200は、不図示の直流電源(電池等)に接続された電源昇圧回路201と、第1容量性素子であるメインコンデンサ202と、トリガ回路203と、Xe管等の閃光放電管207と、を備えている。また、閃光装置200は、半導体スイッチング素子であるIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:ゲート絶縁型バイポーラトランジスタ)210を備えている。更に、本実施形態では、閃光装置200は、第2容量性素子である静電気放電用のコンデンサ208を備えている。IGBT210は、主端子であるコレクタ端子221と、基準端子であるエミッタ端子222と、制御端子であるゲート端子223とを有している。
FIG. 2 is a circuit diagram showing the flash device according to the first embodiment of the present invention. The
電源昇圧回路201の両端には、メインコンデンサ202が電気的に接続されている。具体的には、電源昇圧回路201の正極端子に、メインコンデンサ202の正極端子が電気的に接続され、電源昇圧回路201の負極端子に、メインコンデンサ202の負極端子が電気的に接続されている。メインコンデンサ202には、電源昇圧回路201により、閃光放電管207を発光させるための電気エネルギーが蓄えられる。
A
閃光放電管207には、IGBT210が直列に電気的に接続され、閃光放電管207とIGBT210とで構成される直列回路が、メインコンデンサ202の両端に電気的に接続されている。具体的に説明すると、閃光放電管207の陽極端子が、メインコンデンサ202の正極端子に電気的に接続され、閃光放電管207の陰極端子が、IGBT210のコレクタ端子221に電気的に接続されている。IGBT210のエミッタ端子222は、メインコンデンサ202の負極端子に電気的に接続されており、グラウンドに接地されている。
An IGBT 210 is electrically connected in series to the
トリガ回路203は、抵抗器204、トリガコンデンサ205及びトリガコイル206を有して構成される。抵抗器204、トリガコンデンサ205及びトリガコイル206の一次コイルが直列に接続されて、この直列回路がメインコンデンサ202の両端に接続されている。具体的に説明すると、抵抗器204の一端が、メインコンデンサ202の正極端子に電気的に接続され、抵抗器204の他端がトリガコンデンサ205の一端に電気的に接続されている。トリガコンデンサ205の他端が、トリガコイル206の一次コイルの一端に電気的に接続され、トリガコイル206の一次コイルの他端が、メインコンデンサ202の負極端子に電気的に接続されて、グラウンドに接地されている。トリガコイル206の二次コイルの一端は、閃光放電管207のトリガ電極に電気的に接続され、トリガコイル206の二次コイルの他端は、トリガコイル206の一次コイルの他端に電気的に接続されて、グラウンドに接地されている。また、抵抗器204とトリガコンデンサ205との接続点が、閃光放電管207とIGBT210との接続点に電気的に接続されている。
The
本実施形態では、コンデンサ208は、閃光放電管207に直列に電気的に接続され、かつIGBT210に並列に電気的に接続されている。具体的に説明すると、コンデンサ208の第1端子である正極端子211がIGBT210のコレクタ端子221に電気的に接続され、コンデンサ208の第2端子である負極端子212がIGBT210のエミッタ端子222に電気的に接続されている。
In the present embodiment, the
コンデンサ208の静電容量の値は、IGBT210のコレクタ−エミッタ間の静電容量の値(寄生容量の値)と比較して、大きな値となっている。
The capacitance value of the
IGBT210のゲート端子223には、IGBT210をオンオフする信号を出力する駆動回路209が接続されている。IGBT210は、ハイレベル又はローレベルの信号を入力することによりオンオフし、メインコンデンサ202から閃光放電管207への給電を制御する。
A
具体的に説明すると、IGBT210は、ゲート端子223に印加された信号がローレベルのとき、オフ状態となる。これにより、メインコンデンサ202が充電される。このとき、抵抗器204を通してトリガコンデンサ205及びコンデンサ208も充電される。
More specifically, the
IGBT210は、ゲート端子223に印加された信号がハイレベルのとき、オン状態となり、IGBT210のコレクタ端子221がローレベルとなり、トリガコンデンサ205がトリガコイル206を通して放電する。この放電によって、トリガコイル206の二次側コイルより高圧のトリガパルスが発生し、閃光放電管207を励起する。閃光放電管207が励起されることで、閃光放電管207の発光動作が開始し、メインコンデンサ202の充電電荷が閃光放電管207及びIGBT210を通って放電される。また、コンデンサ208に充電されていた充電電荷は、IGBT210を通して放電される。
The
図3は、本発明の第1実施形態に係る閃光装置の一部を示す説明図である。図3(a)は、閃光装置の一部を示す部分平面図であり、図3(b)は、図3(a)に示すIIIb−IIIb線に沿う閃光装置の断面図である。なお、図3(a)において、絶縁層(誘電体層)の図示は省略している。 FIG. 3 is an explanatory view showing a part of the flash device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3A is a partial plan view showing a part of the flash device, and FIG. 3B is a cross-sectional view of the flash device along the line IIIb-IIIb shown in FIG. In FIG. 3A, the insulating layer (dielectric layer) is not shown.
閃光装置200は、多層、例えば4層のプリント配線板300を備えている。プリント配線板300は、2つの表層(導体層)311,314の間に、絶縁層を介して内層(導体層)312,313が配置されて構成されている。プリント配線板300の表層311には、IGBT210及びコンデンサ208が実装されている。
The
IGBT210は、平面視略4角形状に形成された素子本体220を有し、素子本体220の4辺のうち、互いに対向する2辺220a,220bに、端子221,222,223が配置されている。具体的に説明すると、素子本体220の一方の辺220aにコレクタ端子221が配置され、素子本体220の他方の辺220bにエミッタ端子222、ゲート端子223が配置されている。
The
プリント配線板300は、表層311に形成され、IGBT210のコレクタ端子221が接合された第1導体パターンである導体パターン301を有している。また、プリント配線板300は、表層311に導体パターン301と間隔をあけて形成され、IGBT210のエミッタ端子222が接合された第2導体パターンである導体パターン302を有している。また、プリント配線板300は、表層311に導体パターン301,302と間隔をあけて形成され、IGBT210のゲート端子223が接合された第3導体パターンである導体パターン303を有している。また、プリント配線板300は、表層311とは異なる層313に形成され、導体パターン302にヴィア350で電気的に接続されたグラウンド導体パターン305を有している。グラウンド導体パターン305は、グラウンド電位(基準電位)とされ、これに電気的に接続された導体パターン302もグラウンド電位となる。つまり、本実施形態では、導体パターン302もグラウンド導体パターンであると言える。
The printed
導体パターン301には、IGBT210がオフ状態のとき、メインコンデンサ202により電源電位が印加される。
A power supply potential is applied to the
グラウンド導体パターン305は、導体パターン302よりも大面積に形成されたベタの導体パターンであり、導体パターン302を内層313に投影した投影領域が包含される大きさに形成されている。
The
ヴィア350は、複数(例えば4つ)形成されており、導体パターン302の4隅に配置されている。これにより、ヴィア350は、導体パターン302の端部と、グラウンド導体パターン305の端部を避けた部分とを接続したことになる。なお、表層311の裏側の表層314には、信号配線パターン(導体パターン)が形成されている。
A plurality of vias 350 (for example, four) are formed, and are arranged at the four corners of the
ゲート端子223が接合された導体パターン303は、導体パターン302に隣接して導体パターン302の端部に対向しながら導体パターン302の端部に沿って延びるように形成されている。そして、導体パターン303は、導体パターン302で囲われるように形成されている。具体的には、導体パターン303は、導体パターン302の切欠部に対応する位置に形成されている。
The
この導体パターン303は、ヴィア307を介して内層312に形成された導体パターン308に電気的に接続されている。導体パターン308は、図3で不図示の駆動回路(図2中、駆動回路209)に接続されている。つまり、導体パターン303、ヴィア307及び導体パターン308を有してゲート配線309が構成されている。
The
コンデンサ208は、導体パターン301と導体パターン302とに接合されている。具体的には、コンデンサ208の正極端子211が導体パターン301に接合され、負極端子212が導体パターン302に接合されている。本実施形態では、コンデンサ208の正極端子211が導体パターン301の端部に接合され、負極端子212が導体パターン302の端部に接合されている。導体パターン301の端部には、IGBT210のコレクタ端子221が接合され、導体パターン302の端部には、IGBT210のエミッタ端子222が接合されているので、IGBT210には、コンデンサ208が電気的に並列に接続されていることとなる。
The
図2に示した閃光装置200における静電気伝搬経路について説明する。図4は、図2に示した閃光装置200の回路におけるESD伝搬経路を示す説明図である。図4において、静電気の流入経路は、ESD1とESD2とからなる。ESD1は外部から印加された静電気が閃光放電管207の陰極端子に到達し、導体パターン301へ流入する経路である。ESD2は外部から印加された静電気が、トリガコイル206の二次側、一次側、トリガコンデンサ205を通って導体パターン301へ流入する経路である。
A static electricity propagation path in the
導体パターン301に流入した静電気は、図3(a)に示すように、コンデンサ208を通って、グラウンド電位となる導体パターン302に放電される。したがって、静電気がIGBT210のコレクタ端子221に流入するのを阻止することができ、IGBT210が誤動作するのを回避することができる。よって、閃光放電管207の誤発光を回避することができる。
As shown in FIG. 3A, the static electricity flowing into the
ここで、導体パターン301に流入した静電気がIGBT210ではなく、コンデンサ208を通って伝搬される原理について説明する。IGBT210がオフ状態のとき、IGBT210のコレクタ端子221とエミッタ端子222との間のインピーダンスは、容量値Cを用いて表すことができ、1/jωCとなる。IGBT210のコレクタ−エミッタ間の容量値よりもコンデンサ208の容量値を大きくすることで、コンデンサ208のインピーダンスをIGBT210のインピーダンスより小さくすることできる。これによって静電気は、IGBT210と比較してよりインピーダンスの低いコンデンサ208を通って導体パターン302へ放電される。導体パターン302へ放電された静電気は、ヴィア350を通じてグラウンド導体パターン305に放電される。なお、静電気は導体パターンの端部に沿って流れる特性があるので、グラウンド導体パターン305に伝搬した静電気は、その端部に向かって拡散する。ヴィア350は、グラウンド導体パターン305の端部を避けた位置に接続しているので、静電気が再びヴィア350を介して導体パターン302に戻るのを防ぐことができる。
Here, the principle that the static electricity flowing into the
このように、本第1実施形態では、コンデンサ208によって導体パターン301に流入した静電気が導体パターン302へ放電される。したがって、コンデンサ208をIGBT210に並列に接続するという簡単な構成で、IGBT210のコレクタ端子221へ静電気が流入するのを阻止することができ、IGBT210が誤動作するのを回避することができる。そして、IGBT210の動作が安定するので、閃光放電管207の誤発光を回避することができる。また、IGBT210が静電気により破損するのを回避することもできる。
Thus, in the first embodiment, the static electricity that has flowed into the
静電気をコンデンサ208に効率よく流すためには、プリント配線板300の表層311において、コンデンサ208の正極端子211とIGBT210のコレクタ端子221との距離は、できるだけ近いのが好ましい。したがって、本実施形態では、コンデンサ208は、プリント配線板300の表層311において、IGBT210に隣接して配置されている。
In order to efficiently flow static electricity to the
一方、導体パターン302に流れた静電気がゲート端子223に流れ込まないようにするためには、コンデンサ208の負極端子212とIGBT210のゲート端子223との距離を、できるだけ離しておくことが好ましい。したがって、本実施形態では、コンデンサ208は、IGBT210のエミッタ端子222に対して、ゲート端子223が配置された側とは反対側の領域に配置されている。
On the other hand, it is preferable to keep the distance between the
これにより、コンデンサ208の負極端子212とIGBT210のゲート端子223との距離は、コンデンサ208の負極端子212とIGBT210のエミッタ端子222との距離よりも離れる。ゆえに、ゲート端子223に静電気が流入するのを抑制することができ、より効果的にIGBT210の誤動作を防止することができる。
Thereby, the distance between the
(実施例1)
図5は、閃光装置のシミュレーションモデルを示す説明図である。図5(a)は、閃光装置のシミュレーションモデルを示す平面図であり、図5(b)は、図5(a)に示すVb−Vb線に沿う閃光装置のシミュレーションモデルの断面図である。なお、図5(a)において、絶縁層(誘電体層)の図示は省略している。
Example 1
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a simulation model of the flash device. FIG. 5A is a plan view showing a simulation model of the flash device, and FIG. 5B is a cross-sectional view of the simulation model of the flash device along the line Vb-Vb shown in FIG. In FIG. 5A, the illustration of the insulating layer (dielectric layer) is omitted.
図5に示す回路基板構造に対して、電磁界シミュレーションにより、静電気を印加した際に、IGBT210のコレクタ端子221とエミッタ端子222の間に誘起される電圧の計算を行った。図5に示すシミュレーションモデルにおけるプリント配線板300は4層基板とした。
The voltage induced between the
ゲート配線309には、駆動回路として、75[Ω]の抵抗器120を、ゲート配線309と導体パターン302との間に接続した。なお、表層314には、通常、信号配線が配置されるが、本実施例1では、ベタのグラウンド導体パターンを配置した。
A 75 [Ω]
ここで、IGBT210のモデルは、コレクタ−エミッタ間の容量を15[pF]とし、IGBT210のゲート−エミッタ間の容量を2400[pF]とし、IGBT210に並列に接続したコンデンサ208の容量を2400[pF]とした。なお、導体パターン301に印加する静電気は立ち上がり1[nsec]、パルス幅1[nsec]、立下り1[nsec]、電圧1[kV]のパルス波とした。
Here, in the
IGBT210のコレクタ−エミッタ間の誘起電圧の計算結果を図6に示す。図6は、時間に対するIGBT210のコレクタ−エミッタ間の誘起電圧の関係を示すグラフである。図6では、横軸に時間、縦軸にIGBT210のコレクタ−エミッタ間の誘起電圧を表している。比較のため、図6に、IGBT210に並列にコンデンサが接続されていない場合(比較例)も示す。
The calculation result of the induced voltage between the collector and the emitter of the
図6中、黒丸はコンデンサ208がIGBT210に並列に接続されている実施例1の計算結果である。×はIGBT210に並列にコンデンサが接続されていない比較例の計算結果である。
In FIG. 6, black circles are calculation results of Example 1 in which the
図6に示す比較例では実施例1に比べて誘起電圧のピーク値が大きいことがわかる。従って、実施例1においては、コンデンサ208をIGBT210に並列に接続することによって、IGBT210のコレクタ端子221へ流入する静電気量を抑制することが可能であると言える。
It can be seen that the peak value of the induced voltage is larger in the comparative example shown in FIG. Therefore, in Example 1, it can be said that the amount of static electricity flowing into the
[第2実施形態]
次に本発明の第2実施形態に係る閃光装置について説明する。図7は、本発明の第2実施形態に係る閃光装置の一部を示す説明図である。図7(a)は、閃光装置の一部を示す部分平面図であり、図7(b)は、図7(a)に示すVIIb−VIIb線に沿う閃光装置の断面図である。なお、図7(a)において、絶縁層(誘電体層)の図示は省略している。
[Second Embodiment]
Next, a flash device according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is an explanatory diagram showing a part of the flash device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 7A is a partial plan view showing a part of the flash device, and FIG. 7B is a cross-sectional view of the flash device along the line VIIb-VIIb shown in FIG. In FIG. 7A, the insulating layer (dielectric layer) is not shown.
本第2実施形態において、閃光装置の回路構成は、図2に示す上記第1実施形態の回路構成と同様であり、プリント配線板の構成が上記第1実施形態と異なる。本第2実施形態において、上記第1実施形態と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略する。 In the second embodiment, the circuit configuration of the flash device is the same as the circuit configuration of the first embodiment shown in FIG. 2, and the configuration of the printed wiring board is different from that of the first embodiment. In this 2nd Embodiment, about the structure similar to the said 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
閃光装置は、上記第1実施形態と同様、半導体スイッチング素子であるIGBT210、及び第2容量性素子であるコンデンサ208を備えており、更に、これら素子208,210が実装されたプリント配線板300Aを備えている。
As in the first embodiment, the flash device includes an
プリント配線板300Aは、4層のプリント配線板であり、表層311には、IGBT210及びコンデンサ208が実装されている。プリント配線板300Aは、表層311に形成された、第1導体パターンである導体パターン301、第2導体パターンである導体パターン302A、及び第3導体パターンである導体パターン303を有している。また、プリント配線板300Aは、上記第1実施形態と同様、内層313に形成されたグラウンド導体パターン305を有している。導体パターン302Aとグラウンド導体パターン305とは、上記第1実施形態と同様、ヴィア350で電気的に接続されている。
The printed
グラウンド導体パターン305は、グラウンド電位(基準電位)とされ、これに電気的に接続された導体パターン302Aもグラウンド電位となる。つまり、本実施形態では、導体パターン302Aもグラウンド導体パターンであると言える。
The
IGBT210のコレクタ端子221は、導体パターン301に接合され、エミッタ端子222は、導体パターン302Aに接合されている。また、コンデンサ208の正極端子211は、導体パターン301に接合され、負極端子212は、導体パターン302Aに接合されている。したがって、IGBT210には、コンデンサ208が電気的に並列に接続されていることとなる。
The
本第2実施形態における閃光放電管の発光動作については上記第1実施形態と同一であるため説明を省略する。 Since the light emission operation of the flash discharge tube in the second embodiment is the same as that in the first embodiment, the description thereof is omitted.
ここで、導体パターン301と導体パターン302Aとの間には、閃光放電管の制御のため、300[V]と高い電圧が印加される。そのため、短絡を防止する観点から、導体パターン301と導体パターン302A,303とは一定の距離以上離間させる必要がある。したがって、図7(a)に示すように、IGBT210のエミッタ端子222は、導体パターン302Aの端部に配置され、ゲート端子223は、導体パターン302Aの端部の近傍に配置されている。
Here, a high voltage of 300 [V] is applied between the
導体パターン302Aは、その端部において、コンデンサ208の負極端子212が接合された接合部分321と、導体パターン303に対向する対向部分322とを有している。
The
導体パターン301に流入した静電気は、コンデンサ208を通って導体パターン302Aに伝搬する。図7(a)に示すように、導体パターン302Aに流入した静電気は、導体パターン302Aの端部に沿って伝搬する特性がある。
Static electricity that has flowed into the
本第2実施形態では、プリント配線板300Aには、導体パターン302Aの端部における接合部分321と対向部分322との間の位置に、導体パターン302Aとグラウンド導体パターン305とを電気的に接続するヴィア331が形成されている。ヴィア331は、IGBT210のエミッタ端子222とコンデンサ208の負極端子212との間にあり、導体パターン302Aの端部における導体パターン301に近接する部分に配置されている。
In the second embodiment, the
これにより、導体パターン302Aに流れた静電気は、コンデンサ208とIGBT210との間において導体パターン302Aの端部に配置されたヴィア331を通って、導体パターン302Aから図7(b)に示すグラウンド導体パターン305へ伝搬する。
As a result, the static electricity flowing through the
本第2実施形態によれば、上記第1実施形態と同様、導体パターン301からIGBT210のコレクタ端子221に静電気が流入するのを阻止することができる。更に本第2実施形態によれば、導体パターン302AからIGBT210のゲート端子223に、直接あるいはゲート端子223が接合された導体パターン303を介して、静電気が流入するのを阻止することができる。
According to the second embodiment, similarly to the first embodiment, static electricity can be prevented from flowing from the
このように、ゲート端子223への静電気の流入を阻止することができるので、IGBT210の誤動作を効果的に防止することができ、ひいては閃光放電管の誤発光を効果的に防止することができる。
As described above, since the inflow of static electricity to the
本第2実施形態では、プリント配線板300Aには、ヴィア331が、導体パターン302Aの端部に沿って複数形成されている。これにより、より効果的にゲート端子223への静電気の流入を阻止することができる。
In the second embodiment, a plurality of
また、静電気は、インピーダンスの低いところを流れる特性もある。即ち、静電気は、インピーダンスが高いところは流れにくくなる。本第2実施形態では、導体パターン302Aには、ヴィア331と対向部分322との間に、導体パターン302Aの端部から内側に延びるスリット340が形成されている。このスリット340を設けたことにより、端部に沿う経路が長くなり、ヴィア331の位置から対向部分322に至る経路のインダクタンス(L)が高くなり、インピーダンス(jωL)が高くなる。したがって、静電気は、ヴィア331に流れやすくなり、ゲート端子223への静電気の流入を効果的に阻止することができる。したがって、IGBT210の誤動作をより効果的に防止することができ、ひいては閃光放電管の誤発光をより効果的に防止することができる。
In addition, static electricity has a characteristic of flowing through a place with low impedance. That is, static electricity is less likely to flow where the impedance is high. In the second embodiment, a
また静電気の電圧波形は立ち上がり0.7〜1[nsec]と高い周波数帯域を持っている。このような高周波成分にたいしては、ヴィア331は高インピーダンスとなるが、スリット340を設けることによって、導体パターン302Aのヴィア331の位置から対向部分322にかけて、ヴィア331よりも高インピーダンスにすることができる。したがって、ヴィア331に静電気が流れやすくなり、効果的にゲート端子223への静電気の流入を阻止することができる。
The voltage waveform of static electricity has a high frequency band of 0.7 to 1 [nsec]. For such a high frequency component, the via 331 has a high impedance, but by providing the
このスリット340は、コンデンサ208の配置された方向に屈曲して形成するのが好ましい。これにより、導体パターン302Aのヴィア331の位置から対向部分322にかけてインピーダンスが更に高くなる。特に、スリット340がコンデンサ208の側にL字状に屈曲しているので、効果的にインピーダンスを高くすることができる。したがって、より効果的にゲート端子223への静電気の流入を阻止することができる。
The
なお、本第2実施形態では、ヴィア331及びスリット340がある場合について説明したが、ヴィア331及びスリット340のうちいずれか一方を省略してもよい。ヴィア331を省略した場合、図8に示すように、スリット340は、接合部分321と対向部分322との間に、導体パターン302Aの端部から内側に延びるように形成すればよい。その際、プリント配線板には、スリット340に沿って、導体パターン302Aとグラウンド導体パターン305とを電気的に接続するヴィア332が形成されていると、効果的にゲート端子223への静電気の流入を阻止することができる。
In the second embodiment, the case where the via 331 and the
(実施例2)
図9は、閃光装置のシミュレーションモデルを示す説明図である。図9(a)は、閃光装置のシミュレーションモデルを示す平面図であり、図9(b)は、図9(a)に示すIXb−IXb線に沿う閃光装置のシミュレーションモデルの断面図である。なお、図9(a)において、絶縁層(誘電体層)の図示は省略している。
(Example 2)
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a simulation model of the flash device. 9A is a plan view showing a simulation model of the flash device, and FIG. 9B is a cross-sectional view of the simulation model of the flash device along the line IXb-IXb shown in FIG. 9A. In FIG. 9A, the insulating layer (dielectric layer) is not shown.
コンデンサ208の負極端子212が接合された部分とIGBT210のエミッタ端子222が接合された部分との間における導体パターン302Aの端部に、ヴィア331及びスリット340を配置した。そして、電磁界シミュレーションにより、導体パターン301に静電気を印加した際に、IGBT210のゲート端子223とエミッタ端子222との間に誘起する電圧の計算を行った。図9に示すシミュレーションモデルにおけるプリント配線板300Aは4層基板とした。
ゲート配線309には、駆動回路として、75[Ω]の抵抗器120を、ゲート配線309と導体パターン302Aとの間に接続した。なお、表層314には、通常、信号配線が配置されるが、本実施例2では、ベタのグラウンド導体パターンを配置した。
A 75 [Ω]
図9(a)に示すように、ヴィア350は、導体パターン302Aの4隅でベタのグラウンド導体パターン305に接続されている。これに対して、ヴィア331は、IGBT210のエミッタ端子222が接合された部分と、コンデンサ208の負極端子212が接合された部分との間にあり、導体パターン302Aにおける導体パターン301に最も近い側の端部に沿って配置されている。また、導体パターン302Aに設けられたスリット340は、IGBT210のエミッタ端子222が接合された部分と、ヴィア331との間に配置され、コンデンサ208側に屈曲して形成されている。
As shown in FIG. 9A, the via 350 is connected to the solid
ここで、IGBT210のモデルは、コレクタ−エミッタ間の容量を15[pF]とし、IGBT210のゲート−エミッタ間の容量を2400[pF]とし、IGBT210に並列に接続したコンデンサ208の容量を2400[pF]とした。なお、導体パターン301に印加する静電気は立ち上がり1[nsec]、パルス幅1[nsec]、立下り1[nsec]、電圧1[kV]のパルス波とした。
Here, in the
IGBT210のゲート−エミッタ間の誘起電圧の計算結果を図10に示す。図10は、時間に対するIGBT210のゲート−エミッタ間の誘起電圧の関係を示すグラフである。図10では、横軸に時間、縦軸にIGBT210のゲート−エミッタ間の誘起電圧を表している。図10には、スリット340がない場合と、スリット340及びヴィア331がない場合も示している。
The calculation result of the induced voltage between the gate and emitter of the
図10中、黒丸はスリット340及びヴィア331が配置されている場合(コンデンサ+ヴィア+スリット)のシミュレーションの計算結果である。黒三角はヴィア331がありスリット340がない場合(コンデンサ+ヴィア)、×はスリット340及びヴィア331がない場合(コンデンサ)のシミュレーションの計算結果である。
In FIG. 10, black circles are the simulation calculation results when the
図10において、黒三角で示したスリット340がない場合、×で示したスリット340及びヴィア331がない場合に比べて、黒丸で示したスリット340及びヴィア331が配置されている場合は、誘起電圧のピーク値が最も小さいことがわかる。つまり、コンデンサ208のみの場合に比べて、コンデンサ208及びヴィア331が配置されている場合は、誘起電圧のピーク値が小さくなり、更にスリット340を付加した場合には、更に誘起電圧のピーク値が小さくなることがわかる。
In FIG. 10, when the
従って、導体パターン302Aにヴィア331を配置することによって、静電気がヴィア331を通じてグラウンド導体パターン305に流れやすくなり、IGBT210のゲート端子223へ流入する静電気量を抑制することが可能であると言える。
Therefore, it can be said that by arranging the via 331 in the
また、導体パターン302Aの端部にヴィア331とスリット340を配置することで、静電気がよりグラウンド導体パターン305に流れやすくなり、IGBT210のゲート端子223へ流入する静電気量を効果的に抑制することが可能であると言える。
In addition, by arranging the via 331 and the
次に、ヴィア331があり、かつスリット340がない場合において、ヴィア331の配置を変化させた場合のIGBT210のゲート−エミッタ間に誘起する電圧値の計算を行った。
Next, the voltage value induced between the gate and the emitter of the
本シミュレーションのモデルの初期条件は、図9に示すモデルにおいてスリット340がないものと同一とした。その他の構成は、図9に示すモデルと同一構成とし、印加電圧も同一条件とした。
The initial conditions of the simulation model were the same as those in the model shown in FIG. 9 without the
導体パターン302Aの周端とヴィア331の周端との距離を、0、1、2、3、4、5、6、9、12、15[mm]に変えて、IGBT210のゲート−エミッタ間に誘起するノイズ電圧値の計算を行った。この計算結果を図11に示す。図11において横軸に前述した距離、縦軸にIGBT210のゲート−エミッタ間に誘起する電圧のピーク値としている。
The distance between the peripheral edge of the
図11から分かるように、距離が最も短い場合に、最もノイズ低減効果が高くなっている。つまり、導体パターン302Aの端部において、ヴィア331の周端を、導体パターン302Aの周端に近づけるほど、ノイズの低減効果が増すことが分かり、距離を5[mm]以下とするのが好ましい。また、距離が3[mm]以下とするとより好ましく、誘起電圧の増加率が最もノイズを低減した場合のピーク電圧値に対して20[%]以内となり、ノイズ低減効果が十分に得られている。
As can be seen from FIG. 11, when the distance is the shortest, the noise reduction effect is the highest. That is, it can be seen that the effect of reducing noise increases as the peripheral edge of the via 331 approaches the peripheral edge of the
[第3実施形態]
次に本発明の第3実施形態に係る閃光装置について説明する。図12は、本発明の第3実施形態に係る閃光装置の一部を示す説明図である。図12(a)は、閃光装置の一部を示す部分平面図であり、図12(b)は、図12(a)に示すXIIb−XIIb線に沿う閃光装置の断面図である。なお、図12(a)において、絶縁層(誘電体層)の図示は省略している。
[Third Embodiment]
Next, a flash device according to a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 12 is an explanatory view showing a part of the flash device according to the third embodiment of the present invention. 12A is a partial plan view showing a part of the flash device, and FIG. 12B is a cross-sectional view of the flash device taken along line XIIb-XIIb shown in FIG. In FIG. 12A, the insulating layer (dielectric layer) is not shown.
本第3実施形態において、閃光装置の回路構成は、図2に示す上記第1実施形態の回路構成と同様であり、プリント配線板の構成が上記第1実施形態と異なる。本第3実施形態において、上記第1実施形態と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略する。 In the third embodiment, the circuit configuration of the flash device is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 2, and the configuration of the printed wiring board is different from that of the first embodiment. In the third embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
閃光装置は、上記第1実施形態と同様、半導体スイッチング素子であるIGBT210、及び第2容量性素子であるコンデンサ208を備えており、更に、これら素子208,210が実装されたプリント配線板300Bを備えている。
As in the first embodiment, the flash device includes an
プリント配線板300Bは、4層のプリント配線板であり、表層311には、IGBT210及びコンデンサ208が実装されている。プリント配線板300Bは、表層311に形成された、第1導体パターンである導体パターン301、第2導体パターンである導体パターン302B、及び第3導体パターンである導体パターン303を有している。
The printed
更に、本第3実施形態では、プリント配線板300Bは、表層311に導体パターン301,302B,303と間隔をあけて形成された、第4導体パターンである導体パターン304を有している。
Furthermore, in the third embodiment, the printed
また、プリント配線板300Bは、上記第1実施形態と同様、内層313に形成されたグラウンド導体パターン305を有している。導体パターン302Bとグラウンド導体パターン305とは、ヴィア350で電気的に接続され、導体パターン304とグラウンド導体パターン305とは、ヴィア351で電気的に接続されている。
The printed
グラウンド導体パターン305は、グラウンド電位(基準電位)とされ、これに電気的に接続された導体パターン302B,304もグラウンド電位となる。つまり、本実施形態では、導体パターン302B,304もグラウンド導体パターンであると言える。
The
IGBT210のコレクタ端子221は、導体パターン301に接合され、エミッタ端子222は、導体パターン302Bに接合されている。また、コンデンサ208の正極端子211は、導体パターン301に接合され、負極端子212は、導体パターン304に接合されている。
The
本第3実施形態では、表層311において、IGBT210が接合される導体パターン302Bと、コンデンサ208が接合される導体パターン304とに分離されている。導体パターン302Bの4隅には、ヴィア350が配置され、導体パターン304の4隅には、ヴィア351が配置されて、各導体パターン302B,304がグラウンド導体パターン305に電気的に接続されている。したがって、IGBT210には、コンデンサ208が電気的に並列に接続されていることとなる。
In the third embodiment, the
本第3実施形態における閃光放電管の発光動作については上記第1実施形態と同一であるため説明を省略する。 Since the light emission operation of the flash discharge tube in the third embodiment is the same as that in the first embodiment, the description thereof is omitted.
閃光放電管に印加された静電気は、上記第1実施形態で説明したように、導体パターン301に伝搬する。導体パターン301に流入した静電気は、IGBT210のコレクタ端子221ではなく、コンデンサ208を通って放電されるが、上記第1実施形態と異なり、導体パターン304に放電される。
The static electricity applied to the flash discharge tube propagates to the
ここで、静電気は導体パターン304の端部を流れる特性を持つ。まず、導体パターン304に伝搬した静電気は、導体パターン304の端部に沿って流れ、ヴィア351を介してグラウンド導体パターン305に流れ、導体パターン304と離間している導体パターン302Bに直接放電されるのが回避される。
Here, static electricity has a characteristic of flowing through the end portion of the
グラウンド導体パターン305に流れた静電気は、グラウンド導体パターン305内を拡散し、ヴィア350を介して導体パターン302Bに流入するのが回避される。ここで、ヴィア350は、グラウンド導体パターン305の端部を避けた部分、即ちグラウンド導体パターン305の内側部分に接続されるのが好ましい。
The static electricity flowing through the
導体パターン302Bへの静電気の流入が回避されるので、IGBT210のゲート端子223への静電気の流入も回避でき、IGBT210の誤動作を阻止することができる。
Since the inflow of static electricity to the
本第3実施形態によれば、上記第1実施形態と同様、コンデンサ208をIGBT210に並列に接続するという簡単な構成で、導体パターン301からIGBT210のコレクタ端子221に静電気が流入するのを阻止することができる。このように、IGBT210のコレクタ端子221への静電気の流入を阻止することができるので、IGBT210の誤動作を防止することができ、ひいては閃光放電管の誤発光を防止することができる。
According to the third embodiment, similarly to the first embodiment, static electricity is prevented from flowing from the
更に本第3実施形態によれば、IGBT210が接合された導体パターン302Bとは異なる導体パターン304にコンデンサ208からの静電気を放電するようにしたので、IGBT210のゲート端子223に静電気が流入するのを阻止することができる。このように、IGBT210のゲート端子223への静電気の流入を阻止することができるので、IGBT210の誤動作を効果的に防止することができ、ひいては閃光放電管の誤発光を効果的に防止することができる。
Furthermore, according to the third embodiment, since the static electricity from the
[第4実施形態]
次に、本発明の第4実施形態に係る閃光装置を備えた撮像システムについて説明する。図13は、本発明の第4実施形態に係る閃光装置を備えた撮像システムを示す斜視図である。
[Fourth Embodiment]
Next, an imaging system including a flash device according to a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 13 is a perspective view showing an imaging system including a flash device according to the fourth embodiment of the present invention.
上記第1〜第3実施形態では、閃光装置は、撮像装置本体に内蔵された場合について説明したが、本第4実施形態では、撮像装置としてのカメラ100Cに外付けされている。即ち、撮像システム500は、カメラ100Cと、カメラ100Cに外付けされた閃光装置200Cとを備えている。
In the first to third embodiments, the case where the flash device is built in the imaging device main body has been described. However, in the fourth embodiment, the flash device is externally attached to the
閃光装置200Cは、上記第1〜第3実施形態で説明した閃光装置と同様の構成であり、カメラ100C(具体的には、カメラの制御装置)に電気的に接続されている。閃光装置200Cは、閃光放電管207(図2)を内蔵した発光部250と、電源昇圧回路201(図2)に接続される電池が収容される本体部260とを備えている。以上のカメラ100Cの外部に設けた閃光装置200Cにおいても、上記第1〜第3実施形態と同様、閃光放電管の誤発光を防ぐことができるという効果を奏する。
The
なお、カメラ100Cには、上記第1〜第3実施形態と同様の構成の閃光装置が内蔵されていてもよい。また、閃光装置200Cが、カメラ100Cに対して外付けされる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、カメラ100Cとは別体に設けられ、ケーブル等で電気的に接続されていてもよい。
The
本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and many variations are possible by those having ordinary knowledge in the art within the technical idea of the present invention.
上記実施形態では、半導体スイッチング素子がIGBTである場合について説明したが、これに限定するものではなく、その他の半導体スイッチング素子であってもよい。例えば半導体スイッチング素子が、バイポーラトランジスタ、FET(例えばMOSFET)、サイリスタ等であってもよい。 In the above embodiment, the case where the semiconductor switching element is an IGBT has been described. However, the present invention is not limited to this, and other semiconductor switching elements may be used. For example, the semiconductor switching element may be a bipolar transistor, FET (for example, MOSFET), thyristor, or the like.
半導体スイッチング素子がバイポーラトランジスタの場合、主端子はコレクタ端子、基準端子はエミッタ端子、制御端子はベース端子である。また、半導体スイッチング素子がFETの場合、主端子はソース端子、基準端子はドレイン端子、制御端子はゲート端子である。また、半導体スイッチング素子がサイリスタの場合、主端子はアノード端子、基準端子はカソード端子、制御端子はゲート端子である。 When the semiconductor switching element is a bipolar transistor, the main terminal is a collector terminal, the reference terminal is an emitter terminal, and the control terminal is a base terminal. When the semiconductor switching element is an FET, the main terminal is a source terminal, the reference terminal is a drain terminal, and the control terminal is a gate terminal. When the semiconductor switching element is a thyristor, the main terminal is an anode terminal, the reference terminal is a cathode terminal, and the control terminal is a gate terminal.
また、閃光装置を内蔵する撮像装置が、カメラの場合について説明したが、カメラ機能付きの携帯端末であってもよい。 In addition, although the case where the imaging device incorporating the flash device is a camera has been described, it may be a portable terminal with a camera function.
100…カメラ(撮像装置)、100C…カメラ(撮像装置)、200…閃光装置、202…メインコンデンサ(第1容量性素子)、207…閃光放電管、208…コンデンサ(第2容量性素子)、211…正極端子(第1端子)、212…負極端子(第2端子)、221…コレクタ端子(主端子)、222…エミッタ端子(基準端子)、223…ゲート端子(制御端子)、300,300A,300B…プリント配線板、301…導体パターン(第1導体パターン)、302,302A,302B…導体パターン(第2導体パターン)、303…導体パターン(第3導体パターン)、304…導体パターン(第4導体パターン)、305…グラウンド導体パターン、311…表層、313…内層、321…接合部分、322…対向部分、331…ヴィア、340…スリット、500…撮像システム
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記閃光放電管を発光させるための電気エネルギーを蓄える第1容量性素子と、
前記閃光放電管に直列に接続され、前記第1容量性素子から前記閃光放電管への給電を制御する半導体スイッチング素子と、
前記閃光放電管に直列に接続され、かつ前記半導体スイッチング素子に並列に接続された第2容量性素子と、を備えたことを特徴とする閃光装置。 A flash discharge tube,
A first capacitive element that stores electrical energy for causing the flash discharge tube to emit light;
A semiconductor switching element connected in series to the flash discharge tube to control power supply from the first capacitive element to the flash discharge tube;
And a second capacitive element connected in series to the flash discharge tube and connected in parallel to the semiconductor switching element.
前記プリント配線板は、前記表層に形成され、前記半導体スイッチング素子の主端子が接合された第1導体パターンと、
前記表層に前記第1導体パターンと間隔をあけて形成され、前記半導体スイッチング素子の基準端子が接合された第2導体パターンと、
前記表層とは異なる層に形成され、前記第2導体パターンに電気的に接続されたグラウンド導体パターンと、を有することを特徴とする請求項1に記載の閃光装置。 A printed wiring board having the semiconductor switching element and the second capacitive element mounted on a surface layer,
The printed wiring board is formed on the surface layer, the first conductor pattern joined to the main terminal of the semiconductor switching element,
A second conductor pattern formed on the surface layer at a distance from the first conductor pattern and joined to a reference terminal of the semiconductor switching element;
The flash device according to claim 1, further comprising: a ground conductor pattern formed in a layer different from the surface layer and electrically connected to the second conductor pattern.
前記第2容量性素子の第2端子が、前記第2導体パターンに接合されていることを特徴とする請求項2に記載の閃光装置。 A first terminal of the second capacitive element is bonded to the first conductor pattern;
3. The flash device according to claim 2, wherein a second terminal of the second capacitive element is joined to the second conductor pattern.
前記第2導体パターンの端部が、前記第2容量性素子の第2端子が接合された接合部分と、前記第3導体パターンに対向する対向部分とを有し、
前記プリント配線板には、前記第2導体パターンの端部における前記接合部分と前記対向部分との間の位置に、前記第2導体パターンと前記グラウンド導体パターンとを電気的に接続するヴィアが形成されていることを特徴とする請求項3に記載の閃光装置。 The printed wiring board has a third conductor pattern formed on the surface layer at an interval from the first and second conductor patterns, to which a control terminal of the semiconductor switching element is joined,
The end portion of the second conductor pattern has a joint portion where the second terminal of the second capacitive element is joined, and a facing portion facing the third conductor pattern,
Vias that electrically connect the second conductor pattern and the ground conductor pattern are formed in the printed wiring board at positions between the joint portion and the facing portion at the end of the second conductor pattern. The flash device according to claim 3, wherein
前記第2導体パターンの端部が、前記第2容量性素子の第2端子が接合された接合部分と、前記第3導体パターンに対向する対向部分とを有し、
前記第2導体パターンには、前記接合部分と前記対向部分との間に、前記第2導体パターンの端部から内側に延びるスリットが形成されていることを特徴とする請求項3に記載の閃光装置。 The printed wiring board has a third conductor pattern formed on the surface layer at an interval from the first and second conductor patterns, to which a control terminal of the semiconductor switching element is joined,
The end portion of the second conductor pattern has a joint portion where the second terminal of the second capacitive element is joined, and a facing portion facing the third conductor pattern,
4. The flash according to claim 3, wherein a slit extending inward from an end of the second conductor pattern is formed between the joint portion and the facing portion in the second conductor pattern. apparatus.
前記第2容量性素子の第1端子が、前記第1導体パターンに接合され、
前記第2容量性素子の第2端子が、前記第4導体パターンに接合されていることを特徴とする請求項2に記載の閃光装置。 The printed wiring board has a fourth conductor pattern formed on the surface layer at a distance from the first and second conductor patterns and electrically connected to the ground conductor pattern,
A first terminal of the second capacitive element is bonded to the first conductor pattern;
The flash device according to claim 2, wherein a second terminal of the second capacitive element is joined to the fourth conductor pattern.
前記撮像装置に電気的に接続された、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の閃光装置と、を備えたことを特徴とする撮像システム。 An imaging device;
An imaging system comprising: the flash device according to claim 1 electrically connected to the imaging device.
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