JP2015215384A - 照明装置及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】閃光放電管が発光欠けすることなく発光できる状態になっていることを検知することができるようにした照明装置及び撮像装置を提供する。
【解決手段】本照明装置は、ガスを封入した閃光放電管８と、閃光放電管８に直列接続された発光動作制御素子１０と、発光動作制御素子１０を制御する制御回路２７と、閃光放電管８内で絶縁破壊が発生する状態にガスを励起させるガス励起部ＥＸと、閃光放電管８と制御回路２７との間に接続された抵抗２８とを備えている。制御回路２７は、発光動作制御素子１０が非導通状態で、閃光放電管８内が絶縁破壊するようにガス励起部ＥＸを作動させ、放電管内で絶縁破壊が発生していることを検出用抵抗２８に基づいて得られる電気的変化量によって検知したときに、発光動作制御素子１０を導通状態とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、閃光放電管を備えた照明装置及びこの照明装置を備えた撮像装置に関し、詳しくは、初回発光時に発光しないという現象が生じないようにした照明装置及び撮像装置に関する。

従来から、閃光を発光させるストロボ装置として使用される照明装置が種々提供されている。この種の照明装置は、図５に示すように、電源電池１と、昇圧回路２と、ダイオード３と、直列に接続された二つの抵抗４，５と、主コンデンサ６と、インダクタ７と、閃光放電管８と、トリガ回路ＴＣと、発光動作制御素子１０と、制御回路２７とを備えている（例えば、特許文献１参照）。この照明装置は、さらに、二つのダイオード９，１３と、二つの抵抗１１，１２とを備えている。

昇圧回路２は、電源電池１の端子電圧を直流高電圧に昇圧するＤＣ−ＤＣコンバータである。主コンデンサ６は、昇圧回路２によって充電され、電荷が蓄えられる。二つの抵抗４，５は、昇圧回路２の高電圧を分圧し、制御回路２７のＭＯＮ端子に高電圧が印加されないようにする。

閃光放電管８は、ガスを封入したガラス管内の各端部にペレットを配置した光源である。

トリガ回路ＴＣは、第１トリガコンデンサ１４と、トリガトランス１５と、第１トリガスイッチ素子１６と、トリガ抵抗１７を備え、これら１４〜１６が直列に接続されている。

発光動作制御素子１０としては、閃光放電管８の発光動作を制御する絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ; 以下、「ＩＧＢＴ」と記す。）が使用される。

制御回路２７は、前記ＭＯＮ端子以外に、ＩＴ端子とＴＲ１端子とを備えている。ＩＴ端子は、ＩＧＢＴ１０のゲート端子にＨｉレベルの信号又はＬｏｗレベルの信号を印加する。ＴＲ１端子は、第１トリガスイッチ素子１６を導通状態とする信号を出力する。また、制御回路２７は、ＭＯＮ端子に入力された電圧値によって主コンデンサ６の充電電圧を監視し、主コンデンサ６が所定の電圧に達すると、昇圧回路２の動作を停止して、主コンデンサ６の充電を完了させる。

このような照明装置の閃光放電管８を発光させるには、制御回路２７のＩＴ端子からＩＧＢＴ１０のゲート端子にＨｉレベルの信号を印加することで、ＩＧＢＴ１０を導通（オン）状態とすると同時に、制御回路２７のＴＲ１端子からトリガ回路ＴＣの第１トリガスイッチ素子１６に信号を印加することにより、第１トリガスイッチ素子１６をも導通状態とする。すると、第１トリガコンデンサ１４の電荷が第１トリガスイッチ素子１６、ＩＧＢＴ１０、トリガトランス１５を介して流れ、トリガトランス１５の２次側に高電圧が発生する。そして、閃光放電管８は、ガスが励起し、閃光放電管８のアノード８ａとカソード８ｃとの間に電流が流れることで、発光を開始する。

一方、閃光放電管８の発光を停止させるには、制御回路２７のＩＴ端子からＩＧＢＴ１０にＬｏｗレベルの信号を印加することで、ＩＧＢＴ１０のゲートとエミッタとの間を短絡させ、ＩＧＢＴ１０を非導通（オフ）状態とする。そうすると、閃光放電管８は、電流が流れず、発光しなくなる。

特開２００１−６６６７１号公報

しかし、図６に示すように、閃光放電管８がある一定以上の大きさの光量で発光し続けた場合は、閃光放電管８の温度上昇などに伴い、閃光放電管８のガラス管などから析出される不純物がペレットに付着する。逆に、閃光放電管８を発光させない状態で長時間、放置した場合は、閃光放電管８内のガスに含まれた電子であって、発光開始に寄与しやすい電子が著しく減少する。

いずれの場合であっても、特許文献１に記載の照明装置では、閃光放電管８を発光させようとしても、発光しない（いわゆる発光欠けが発生する）場合がある。閃光放電管８が発光欠けすることなく発光するには、閃光放電管８内のガスを励起状態とすればよい。したがって、閃光放電管８内のガスが励起状態になっていることを検知することで、発光欠けが発生することなく発光させることができる。

しかし、照明装置に備えられた各電子部品の品質が照明装置ごとに厳密に均一となっていないことから、すべての照明装置において、閃光放電管８内のガスが励起状態になっているタイミングを画一的に推定することはできない。すなわち、第１トリガコンデンサ１４の容量の不均一、トリガトランス１５の内部インダクタンスの不均一、第１トリガスイッチ素子１６のオンする時間差などにより、閃光放電管８内のガスが励起状態になるタイミングは、照明装置ごとに異なる。

また、照明装置が湿気の多い環境下で使用されると、閃光放電管８内に水分が浸入し、あるいは、照明装置が低温の環境下で使用されると、閃光放電管８の発光出力が低下する。このように、照明装置が使用される環境が異なることによっても、閃光放電管８内のガスが励起状態になるタイミングは異なる。

したがって、閃光放電管８内のガスが励起状態になっていることを画一的に推定することは困難であり、発光欠けを防ぐために閃光放電管８内のガスを励起させる動作を繰り返すため、閃光放電管８内のガスを過剰に励起状態にすることがある。しかし、ガスを過剰に励起状態することは、電源電池１の浪費になるだけでなく、発光欠け回避のためのアルゴリズムが複雑化するため、ソフト設計を長期化させる一因となる。

また、照明装置を搭載した撮像装置は、発光欠けが生じないようにガスが過剰に励起状態にされると、撮影可能になるまでの時間が必要以上に長くなる。

そこで、本発明は、閃光放電管が発光欠けすることなく発光できる状態になっていることを検知することができるようにした照明装置及び撮像装置を提供することを課題とする。

本発明に係る照明装置は、ガスを封入した閃光放電管と、該閃光放電管に直列接続された発光動作制御素子と、該発光動作制御素子を制御する制御回路と、前記閃光放電管内で絶縁破壊が発生する状態にガスを励起させるガス励起部とを備え、前記制御回路は、前記発光動作制御素子が非導通状態で、前記閃光放電管内が絶縁破壊するように前記ガス励起部を作動させ、前記放電管内で絶縁破壊が発生していることを前記制御回路に入力される電気的変化量によって検知したときに、前記発光動作制御素子を導通状態とするという構成を有している。

かかる構成によれば、放電管内で絶縁破壊が発生していることを、制御回路に入力される電気的変化量から検知し、放電管内で絶縁破壊が発生していると推定したときに、発光動作制御素子を導通状態とし、閃光放電管を発光欠けすることなく発光させることができる。

すなわち、制御回路は、発光動作制御素子を非導通状態とし、閃光放電管が発光しないようにしたうえで、ガス励起部を作動させることによって、閃光放電管内のガスを励起させる。そして、閃光放電管内のガスが励起することで、閃光放電管内で絶縁破壊が発生していない状態から絶縁破壊が発生している状態になる。この絶縁破壊が発生していない状態から発生している状態なると、制御回路に入力される電気的変化量が変化する。

したがって、制御回路に入力される電気的変化量が所定値以下であると、閃光放電管内で絶縁破壊が発生していなとして、制御回路は、ガス励起部を作動させ続ける。制御回路に入力される電気的変化量が所定値以上になると、放電管内で絶縁破壊が発生し、閃光放電管が発光可能な状態なっているとして、制御回路は、ガス励起部の作動を停止し、発光動作制御素子を導通状態として、閃光放電管を発光させる。

また、請求項２記載の発明において、照明装置は、前記閃光放電管と前記制御回路とに接続されたトリガ回路を備え、該トリガ回路によって前記ガス励起部が構成されていることが好ましい。

かかる構成によれば、照明装置にそもそも備えられているトリガ回路によってガス励起部が構成されることで、ガス励起部が照明装置のコストアップの一因とならず、また、照明装置の大型化の一因とならないようにすることができる。

また、請求項３記載の発明において、前記閃光放電管と前記制御回路との間に接続された抵抗を備えていることが好ましい。

かかる構成によれば、閃光放電管と制御回路との間に接続された抵抗に基づいて得られる電気的変化量から放電管内で絶縁破壊が発生していることを検知することができる。

また、請求項３に従属する請求項４記載の発明において、照明装置は、前記制御回路に印加される電圧を低くするため、前記抵抗に直列接続された分圧抵抗を備えていることが好ましい。

かかる構成によれば、ガス励起部に高電圧が印加される一方、制御回路が高電圧に耐えられない場合であっても、分圧抵抗によって制御回路に高電圧が印加されないようにして、制御回路を保護することができる。

また、本発明に係る撮像装置は、請求項１乃至請求項４いずれか一項に記載の照明装置を搭載している。

かかる構成によれば、発光欠けが生じない照明装置を備えた撮像装置によって、被写体を的確に照明した写真撮影をすることができる。

本発明によれば、閃光放電管が発光欠けすることなく発光できる状態になっていることを検知することができるようにした照明装置及び撮像装置を提供することができる。

本発明に係る照明装置の第１実施形態を示す回路図 本発明に係る照明装置の第２実施形態を示す回路図 本発明に係る撮像装置の一例を示す斜視図 本発明に係る照明装置の回路による動作を示すチャート 従来の照明装置の回路図 従来の照明装置の回路による動作を示すチャート

本発明に係る照明装置の第１実施形態について、図１及び図４を参酌しながら説明する。ただし、従来と同一部分は、同一符号を付して説明する。

第１実施形態の照明装置は、図１に示すように、背景技術で説明した従来の照明装置のトリガ回路ＴＣを、閃光放電管８内で絶縁破壊が発生する状態にガスを励起させるガス励起部ＥＸとしても兼用し、閃光放電管８内で絶縁破壊が発生していることを電気的変化量として得るための抵抗（以下、「検出用抵抗」と記す。）２８をさらに備えている。さらに、制御回路２７は、閃光放電管８内で絶縁破壊が発生していることを検知するため、前記検出用抵抗２８を接続するＭＯＮ−Ｔ端子を備えている。

したがって、検出用抵抗２８は、閃光放電管８のカソード８ｃと制御回路２７のＭＯＮ−Ｔ端子との間に接続されている。さらに、この照明装置は、制御回路２７に印加される電圧を低くするための分圧抵抗２９が前記検出用抵抗２８に直列に接続されている。トリガ回路ＴＣには、高電圧が印加される一方、制御回路２７が高電圧に耐えられない場合において、分圧抵抗２９によって、制御回路２７に高電圧が印加されないようにすることで、制御回路２７が保護される。

また、この照明装置は、閃光放電管８の近傍に配置された第１温度検出デバイス１８を備えている。そして、制御回路２７は、この第１温度検出デバイス１８を接続するＴＭＰ１端子を備え、第１温度検出デバイス１８で検出された温度情報が制御回路２７に入力される。

さらに、照明装置は、環境温度などの温度測定を目的とした第２温度検出デバイス１９と、半導体メモリなどの記憶装置（図示せず）を備えている。第２温度検出デバイス１９は、制御回路２７のＴＭＰ２端子に接続される。また、記憶装置は、第２温度検出デバイス１９から得られた温度データ、過去の閃光放電管８の発光間隔や発光光量などのデータなどを記録する。

そして、照明装置は、記憶装置に入力された各種のデータから現在の閃光放電管８の温度情報を予測する演算装置を制御回路２７内に備えている。

なお、照明装置は、第１温度検出デバイス１８又は第２温度検出デバイス１９の一方のみ備えてもよい。

この第１実施形態の照明装置の他の構成は、従来の照明装置と同じである。次に、第１実施形態の照明装置の動作について説明する。

まず、主コンデンサ６が電源電池１と昇圧回路２とによって充電される。主コンデンサ６の充電電圧は、抵抗４の抵抗分圧によって制御回路２７のＭＯＮ端子に入力される。制御回路２７は、主コンデンサ６が所定の電圧値に達しているかどうかを監視する。そして、制御回路２７は、主コンデンサ６が所定の電圧値に達していることを検知すると、昇圧回路２の作動を停止する。

このとき、第１トリガコンデンサ１４は、抵抗１２、ダイオード１３、トリガトランス１５を介して、図示する極性で主コンデンサ６とほぼ同電圧まで充電される。

この状態において、閃光放電管８を発光させるには、制御回路２７のＩＴ端子からＩＧＢＴ１０のゲート端子にＨｉレベルの信号を印加することで、ＩＧＢＴ１０を導通状態にすると同時に、制御回路２７のＴＲ１端子からの信号によってトリガ回路ＴＣを作動させる。そうすると、閃光放電管８は、ガスが励起し、閃光放電管８のアノード８ａとカソード８ｃとの間に電流が流れることで、発光を開始する。

閃光放電管８の発光を停止させる場合は、制御回路２７のＩＴ端子からＩＧＢＴ１０のゲート端子にＬｏｗレベルの信号を印加することで、ＩＧＢＴ１０のゲートとエミッタとの間を短絡させる。すると、ＩＧＢＴ１０がオフ状態となり、閃光放電管８が発光しなくなる。

第１実施形態の照明装置は、このような発光動作が繰り返されるが、図４に示すように、通常の発光を一定間隔で連続的に行う場合、短時間に連続発光を行う場合、あるいは、長時間発光しない場合には、発光欠けが発生する可能性がある。

そこで、制御回路２７は、過去に行った発光の回数、発光の間隔、光量、閃光放電管８の温度、環境温度、過去に行ってから現在に至るまでの時間などの情報を演算装置から取得し、発光欠けが発生する可能性があるか判断する。

発光欠けが発生する可能性がある場合は、制御回路２７は、ＩＴ端子からＩＧＢＴ１０のゲート端子にＬｏｗレベルの信号を印加し、ＩＧＢＴ１０を非導通（オフ）状態とし、ＴＲ１端子から第１トリガスイッチ素子１６にＨｉレベルの信号を印加し、トリガ回路ＴＣを作動させる。トリガ回路ＴＣが作動しても、ＩＧＢＴ１０が非導通状態であることから、閃光放電管８は、発光しない。

ただし、トリガ回路ＴＣが作動することで、閃光放電管８内のガスが励起される。閃光放電管８内のガスが励起されることで、閃光放電管８内で絶縁破壊が発生すると、閃光放電管８のカソード８ｃの電位がアノード８ａの電位に近づくため、閃光放電管８のカソード８ｃと制御回路２７のＭＯＮ−Ｔ端子との間に接続された検出用抵抗２８に電圧が発生する。この電圧値が制御回路２７のＭＯＮ−Ｔ端子に入力される。

なお、制御回路２７は、この検出用抵抗２８を流れる電流値を検知してもよい。いずれにしても、制御回路２７は、この検出用抵抗２８に基づいて得られる電圧値や電流値を電気的変化量として検知する。

そして、この検出用抵抗２８に基づいて得られる電気的変化量が所定値以下であると、閃光放電管８内で絶縁破壊が発生していないと推定し、制御回路２７は、ＩＧＢＴ１０を非導通状態としたまま、トリガ回路ＴＣを作動し続ける。

そして、この電気的変化量が所定値以上になると、閃光放電管８内で絶縁破壊が発生していると推定し、制御回路２７は、Ｈｉレベルの信号をＩＧＢＴ１０に印加し、導通（オン）状態とする。そして、制御回路２７は、ＴＲ１端子から第１トリガスイッチ素子１６に印加される信号により、トリガ回路ＴＣを作動させ、閃光放電管８を発光欠けなく発光させる。

そして、閃光放電管８の発光を停止するには、制御回路２７のＩＴ端子からＩＧＢＴ１０にＬｏｗレベルの信号を印加することで、ＩＧＢＴ１０を非導通状態とし、閃光放電管８内に電流が流れないようにする。

次に、本発明に係る照明装置の第２実施形態について図２を参照しながら説明する。ただし、従来及び第１実施形態と同一部分は、同一符号を付して説明する。

第２実施形態について説明する前に、第１実施形態について補足説明する。閃光放電管８が発光欠けを生じうる状態と、発光欠けなく発光可能である状態とでは、閃光放電管８のインピーダンスが異なる場合がある。したがって、発光欠けが生じうる閃光放電管８に対して、発光制御素子１０を非導通とした上で第１トリガコンデンサ１４からの電荷がトリガトランス１５を流れると、トリガトランス１５の２次側出力が大きくなりすぎることがある。

トリガトランス１５の耐圧が不十分であると、トリガ電圧がグランドラインにスパークしてしまい、閃光放電管８に印加するトリガ出力が必要とする出力以下に低下してしまうことがある。したがって、第１実施形態におけるトリガトランス１５は、高圧に耐えうる容量を有していることが要求される。

そこで、第２実施形態の照明装置は、専用のガス励起部ＥＸを備える。このガス励起部ＥＸは、図２に示すように、トリガダイオード２０と、第２トリガコンデンサ２１と、第２トリガスイッチ素子２２と、第２トリガ抵抗２３とを備えている。

第２トリガコンデンサ２１は、第１トリガコンデンサ１４よりも小さな容量とされている。したがって、この第２トリガコンデンサ２１の充電電圧が高い場合にも、トリガトランス１５の２次側出力を抑えることができる。

トリガダイオード２０と第２トリガコンデンサ２１とは直列に接続されている。トリガダイオード２０と第２トリガコンデンサ２１との間に第２トリガスイッチ素子２２のアノードが接続されている。また、第２トリガスイッチ素子２２のゲートは、制御回路２７のＴＲ２端子に接続されている。

第２実施形態の照明装置の他の構成は、第１実施形態と同じであるため、次に、特有の動作について説明する。

電源電池１と昇圧回路２とによって主コンデンサ６が充電されるとともに、抵抗１２、ダイオード１３、トリガトランス１５を介して、第１トリガコンデンサ１４も図示する極性で主コンデンサ６とほぼ同電圧まで充電される。ただし、第２トリガコンデンサ２１は、容量が第１トリガコンデンサ１４よりも容量が小さいため、第１トリガコンデンサ１４よりも蓄えられるエネルギーが小さくなっている。

閃光放電管８が短時間に連続発光した場合や、長時間発光しない場合のように、発光欠けが発生する可能性がある場合は、制御回路２７がＩＧＢＴ１０を非導通状態とし、制御回路２７のＴＲ２端子から第２トリガスイッチ素子２２に信号を入力し、第２トリガスイッチ素子２２を導通状態とする。そうすると、第２トリガコンデンサ２１の電荷が第２トリガスイッチ素子２２、トリガトランス１５を介して流れることで、トリガトランス１５の２次側から高電圧が出力される。

これにより、閃光放電管８を発光させることを目的とした大電流を流すことなく、トリガ電圧のみが閃光放電管８に印加されることで、閃光放電管８内のガスが励起される。そして、閃光放電管８内で絶縁破壊が発生すると、閃光放電管８のカソード８ｃの電位がアノード８ａの電位に近づくため、閃光放電管８のカソード８ｃと制御回路２７のＭＯＮ−Ｔ端子との間に接続された検出用抵抗２８に電圧が発生する。

この電圧値が制御回路２７に検知される。なお、制御回路２７は、この検出用抵抗２８を流れる電流を検知してもよい。いずれにしても、制御回路２７は、この検出用抵抗２８に基づいて得られる電圧値や電流値を電気的変化量として検知する。

そして、この検出用抵抗２８に基づいて得られる電気的変化量が所定値以下であると、閃光放電管８内で絶縁破壊が発生していないと推定し、制御回路２７は、ＩＧＢＴ１０を非導通状態としたまま、トリガ回路ＴＣを作動し続ける。

そして、この電気的変化量が所定値以上になると、閃光放電管８内で絶縁破壊が発生していると推定し、制御回路２７は、Ｈｉレベルの信号をＩＧＢＴ１０に印加し、導通状態とする。そして、制御回路２７は、ＴＲ１端子から第１トリガスイッチ素子１６に信号を印加することにより、トリガ回路ＴＣを作動させ、閃光放電管８を発光欠けなく発光させる。

この発光を停止する場合は、制御回路２７のＩＴ端子からＩＧＢＴ１０にＬｏｗレベルの信号を印加することで、ＩＧＢＴ１０をＯＦＦ状態とし、閃光放電管８内に電流が流れないようにする。

以上のような第１実施形態及び第２実施形態の照明装置は、図３に示すように、撮像装置２６に取り付けられたストロボ装置２４として使用され、又は、撮像装置２６に内蔵されたストロボ装置２５として使用される。このストロボ装置２４，２５は、発光欠けを発生することなく発光するため、撮像装置２６は、的確に写真撮影することができるものになっている。

なお、本発明の照明装置は、上記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内において種々変更を加え得ることは勿論である。

上記実施形態の照明装置では、ガス励起部ＥＸとして、トリガ回路ＴＣを使用した。しかし、ガス励起部ＥＸは、別途、閃光放電管８内のガスを励起させることができれば、トリガ回路ＴＣに限定されず、例えば光照射手段などで構成してもよい。

また、制御回路２７が高電圧に耐えることができる場合は、分圧抵抗２９を接続しなくてもよい。

本発明に係る照明装置は，閃光放電管の発光においていわゆる発光欠けを生じないストロボ装置が提供できる。また、写真撮影用の照明装置だけではなく、閃光放電管を光源として用いる機器に応用できる。

１ 電源電池
２ 昇圧回路
３，９，１３，２０ ダイオード
４，５，１１，１２，１７，２３ 抵抗
６ 主コンデンサ
７ インダクタ
８ 閃光放電管
１０ 発光動作制御素子（ＩＧＢＴ）
１４ 第１トリガコンデンサ
１５ トリガトランス
１６ 第１トリガスイッチ
２１ 第２トリガコンデンサ
２２ 第２トリガスイッチ素子
２６ 撮像装置
２７ 制御回路
２８ 抵抗
２９ 分圧抵抗
ＴＣ トリガ回路
ＥＸ ガス励起部

Claims (5)

1. ガスを封入した閃光放電管と、該閃光放電管に直列接続された発光動作制御素子と、該発光動作制御素子を制御する制御回路と、前記閃光放電管内で絶縁破壊が発生する状態にガスを励起させるガス励起部とを備え、前記制御回路は、前記発光動作制御素子が非導通状態で、前記閃光放電管内が絶縁破壊するように前記ガス励起部を作動させ、前記放電管内で絶縁破壊が発生していることを前記制御回路に入力される電気的変化量によって検知したときに、前記発光動作制御素子を導通状態とすることを特徴とする照明装置。
2. 前記閃光放電管と前記制御回路とに接続されたトリガ回路を備え、該トリガ回路によって前記ガス励起部が構成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記閃光放電管と前記制御回路との間に接続された抵抗を備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明装置。
4. 前記制御回路に印加される電圧を低くするため、前記抵抗に直列接続された分圧抵抗を備えていることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の照明装置を搭載したことを特徴とする撮像装置。
   
   

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