JP4055943B2 - 圧電トランス及びその圧電トランスを有するストロボ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば各種カメラに内蔵または外付けして好適なストロボ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、銀塩写真を撮影するカメラ、或いは撮像素子を用いて画像を撮像するデジタルカメラには、撮影時に被写体を瞬間的に照明する所謂ストロボ装置が普及している。
【０００３】
このようなストロボ装置の一例として、本願出願人は、先行する特願２０００−３９５９２９号及びその国内優先権主張を伴う特願２００１−１６０９８３号（尚、本願出願時には未公開である）において、シンプルな回路構成で、省スペース性に優れるストロボ装置を実現すべく、図６に示すストロボ装置を提案している。
【０００４】
即ち、図６に示すストロボ装置は、大別して、閃光用の放電管（例えばキセノン放電管）４、放電管４を発光させる電気エネルギを蓄える放電コンデンサ３、放電コンデンサ３に電気エネルギを充電する充電回路１、並びに放電管４の放電を促す高電圧信号を発生させるトリガ回路２により構成されている。
【０００５】
係る回路は、充電回路１及びトリガ回路２の昇圧手段として共用されるところの、１つの圧電トランス１３を含む昇圧回路（１１，１２，１３）を備え、その圧電トランス１３の出力と放電コンデンサ３とを接続するラインには、圧電トランス１３の出力電圧を、放電コンデンサ３または放電管４に印加すべく、スイッチ（またはスイッチング素子）１４が直列に設けられており、このスイッチ１４を適宜オン・オフ操作することにより、放電コンデンサ３の充電動作と、放電管４のトリガ動作とを実現する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の回路構成によれば、１つの昇圧回路だけで充電機能とトリガ機能を両立することができ、シンプルな回路構成で、省スペース性に優れるストロボ装置を実現することができる。
【０００７】
但し、上記の回路構成において、スイッチ１４には、その切り替え動作に応じて、圧電トランス１３から出力される交流高電圧（数ｋＶ程度）が印加されるため、その交流高電圧に耐え得る高耐圧のスイッチング素子を採用しなければならない。
【０００８】
しかしながら、スイッチ１４の如く圧電トランスの出力電圧をオン・オフすべく本願出願時点で採用可能な高耐圧のスイッチング素子は、高価であり、且つ外形サイズが比較的大きいため、ストロボ装置の全体形状の小型化を阻む要因となり、ストロボ装置の更なる小型化の要求に応えるためには、図６に示す回路構成では十分とは言えない。
【０００９】
ところで、国際公開番号（再公表特許）ＷＯ９７／２９５２１号公報には、材料固有の振動レベル限界よりも低い振動速度で、従来の圧電トランスより小型でありながら、従来のそれと同程度の出力を得ることを目的として、１波長共振モードにて駆動される複数種類の圧電トランスが提案されている。
【００１０】
図７は、国際公開番号ＷＯ９７／２９５２１号公報において提案されている圧電トランスを示す斜視図（同公報の図６に相当）であり、矢線は、分極方向を表わす。
【００１１】
係る公報において、圧電トランス１２１には、単板型の圧電素子である矩形板１２３の長手方向の１／２を占める１次側領域に、入力電極としての表面電極１２４，１２５が形成され、２次側領域には、その端部から矩形板１２３の長手方向に１／４の位置に、出力電極としての帯状電極１２６，１２７が形成されると共に、その２次側領域の端面には、出力用接地（アース）電極としての端面電極１３２が形成されている。
【００１２】
また、同公報において、図７に示す構造を有する圧電トランス１２１は、その駆動に先立って、表面電極１２４，１２５の何れか一方と、端面電極１３２とがアースされ、表面電極１２４，１２５間に対して、１波長が矩形板１２３の長さに相当する周波数の交流電圧が印加されることにより、１波長共振モード（λモード）にて駆動される。
【００１３】
そして、１波長共振モードにて駆動された圧電トランス１２１では、帯状電極１２６，１２７に出力電圧が現れ、この出力電圧は、帯状電極１２６，１２７の少なくとも一方の電極と、アースした側の表面電極１２４または１２５との間から、或いは、帯状電極１２６，１２７の少なくとも一方の電極と、アースされている端面電極１３２との間から取り出される。係る圧電トランス１２１の使用時の接続構成は、同公報にも記載されているように、上記の目的の通り、従来より振動速度及び発熱が小さく、高効率とするために採用される。
【００１４】
本発明は、図６を参照して上述した課題を鑑みてなされたものであり、スイッチ（スイッチング素子）を用いること無くコンデンサへの充電機能と、放電管のトリガ機能とを切り替えると共に、充電回路とトリガ回路とで共通の昇圧手段として共用可能な圧電トランス及びその圧電トランスを備えるストロボ装置の提供を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る圧電トランスは、以下の構成を特徴とする。
【００１６】
即ち、長手方向の片側が１次側領域、他方が２次側領域をなす矩形状の外形形状を有し、その２次側領域の端部（当該２次側領域の端面または端面近傍を含む）に形成された電極、並びにその端部と該１次側領域との間に形成された中間電極の、少なくとも２種類の出力電極が形成された圧電トランスであって、
前記２種類の出力電極（２２，２３）において、第１共振モードにて駆動されているときには、第１の出力電圧を第１出力電極から取り出し可能である一方で、その第１共振モードとは異なる第２共振モードにて駆動されているときには、該第１の出力電圧とは大きさが異なる第２の出力電圧を第２出力電極から取り出し可能であることを特徴とする。
【００１７】
好適な実施形態において、前記圧電トランスの２次側領域において、前記１次側領域と前記中間電極間の領域における分極方向と、前記中間電極と前記２次側領域の端部間の領域における分極方向とは、互いに逆方向に分極を施すと良い。
【００１８】
尚、上記構造の圧電トランスにおいて、好ましくは、昇圧比を高めるべく、前記圧電トランスの１次側領域は、複数の内部電極が一層おきに導体によって接続された積層構造をなすと良い。
【００１９】
そして、上記の同目的を達成するため、本発明に係るストロボ装置は、閃光用の放電管（４）と、該放電管を発光させる電気エネルギを蓄えるコンデンサ（３）と、該コンデンサに電気エネルギを充電する充電回路（１Ａ）と、該放電管の放電を促す高電圧信号を発生させるトリガ回路（２Ａ）と、前記充電回路及び前記トリガ回路の昇圧手段として共用されるところの、１つの圧電トランスを含む昇圧回路とを備えるストロボ装置であって、
前記圧電トランスとして、上述した構造を有する圧電トランス（１３Ａ）を備えており、
前記昇圧回路において、前記第１または第２共振モードにて前記圧電トランスを駆動すると共に、前記２種類の出力電極からそれぞれ出力電圧を取り出すことにより、前記昇圧回路を、前記充電回路用または前記トリガ回路用に切り替え可能であることを特徴とする。
【００２０】
また、好ましくは前記昇圧回路において、前記圧電トランスが前記第１共振モード（例えば５／２波長モード）にて駆動されているときには、前記２種類の出力電極のうち、前記第１出力電極から取り出された前記第１の出力電圧によって前記コンデンサが充電される一方で、前記第１共振モードから前記第２共振モードに駆動状態が切り替えられるのに応じて、前記第２共振モード（例えば１／２波長モードまたは１波長モード）にて前記圧電トランスが駆動されることにより、前記第２出力電極から取り出された前記第２の出力電圧によって前記放電管にトリガが駆けられると良い。
【００２１】
好適な実施形態において、前記ストロボ装置は、カメラに内蔵または外付けされるカメラ用のストロボ装置であって、前記昇圧回路において、前記第１及び第２共振モードは、該カメラのシャッター操作に応じて切り替えられると良い。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る圧電トランス及びその圧電トランスを有するストロボ装置の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
＜圧電トランス＞
図１は、本実施形態に係る圧電トランスを示す図であり、図１（ａ）は、その圧電トランスの斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す圧電トランスを手前から見た正面図である。また、図１において、矢線は、分極方向を表わす。
【００２４】
同図に示す圧電トランス１３Ａは、一例として、長手方向の長さＬが３０ｍｍの矩形形状であって、その左側の１次側領域に、入力電極２１Ａ，２１Ｂが形成されており、その位置において、昇圧用のトランスとしての１次側領域をなす。
【００２５】
本実施形態において、圧電トランス１３Ａは、外形形状を構成する６つの面のうち、圧電トランス１３Ａの長手方向の１つの面（端面）には、出力電極２３が形成されており、短手方向には、一例として、出力電極２３から長手方向にＬ／４の位置において、相対する２組の面（側面）を取り巻く出力電極２２が形成されている。
【００２６】
このような外形形状を有する圧電トランス１３Ａにおいて、その１次側領域は、入力電極２１Ａから入力電極２１Ｂに向かって分極されている。また、圧電トランス１３Ａの２次側領域は、図１に示すように、出力電極２３から出力電極２２に向かって分極されており、且つ入力電極２１Ａ，２１Ｂから出力電極２２に向かって分極されている。
【００２７】
但し、２次側領域の内部の分極方向は、出力電極２２から出力電極２３に向かって分極すると共に、出力電極２２から入力電極２１Ａ，２１Ｂに向かって分極することにより、図１に示す分極方向とは逆方向としても良く、このことは、以下に説明する各変形例における圧電トランスにおいても同様である。
【００２８】
［表１］は、圧電トランス１３Ａの２種類の出力電極２２，２３から取り出し可能な出力電圧と、共振モードとの関係を示す一覧表であり、λ／２モード、λモード、３λ／２モードにてそれぞれ駆動した場合に取り出し可能な出力電圧を表わす（但し、λは波長を表わす）。
【００２９】
【表１】
【００３０】
［表１］に示すように、駆動周波数ｆｄが５４ＫＨｚであるλ／２モードにて圧電トランス１３Ａが駆動された場合、端面に位置する出力電極２３から取り出し可能な出力電圧Ｖ１は１．２ｋＶであるのに対して、出力電極２２から取り出し可能な出力電圧Ｖ２は２．９ｋＶである。
【００３１】
また、駆動周波数ｆｄが１０８ＫＨｚであるλモードにて圧電トランス１３Ａが駆動された場合、端面に位置する出力電極２３から取り出し可能な出力電圧Ｖ１は０．１ｋＶ以下であるのに対して、出力電極２２から取り出し可能な出力電圧Ｖ２は２．１ｋＶである。
【００３２】
そして、駆動周波数ｆｄが１６２ＫＨｚである３λ／２モードにて圧電トランス１３Ａが駆動された場合、端面に位置する出力電極２３から取り出し可能な出力電圧Ｖ１は１．４ｋＶであるのに対して、出力電極２２から取り出し可能な出力電圧Ｖ２は０．１ｋＶ以下である。
【００３３】
このような圧電トランス１３Ａの動作特性のうち、「第１共振モード」をλ／２モード、「第２共振モード」をλモードとした組み合わせ、或いは、「第１共振モード」を３λ／２モード、「第２共振モード」をλモードとした組み合わせにそれぞれ着目して、その動作特性を客観的に表わすと、「第１共振モード」にて駆動されているときには、第１の出力電圧を第１出力電極から取り出し可能である一方で、その第１共振モードとは異なる「第２共振モード」にて駆動されているときには、該第１の出力電圧とは大きさが異なる第２の出力電圧を第２出力電極から取り出し可能であると言える。
【００３４】
好適な実施形態において、圧電トランス１３Ａの１次側領域は、昇圧比を高めるべく、複数の内部電極が、当該１次側領域の内部または外部に形成された層間接続用の導体によって、一層おきに接続された積層構造をなすと良い。また、係る層間接続用の導体が当該１次側領域の外部に形成された場合には、図１に示すような位置に入力電極２１Ａ，２１Ｂを設けることは必ずしも必要ではなく、その層間接続用の導体自体を入力電極として利用しても良い。
【００３５】
また、本実施形態では、出力電極２２を短手方向の２組の面（側面）を取り巻くように形成した例を説明したが、この構造に限られるものではなく、出力電極２３と１次側領域との間に出力電極２２が形成されていれば良く、例えば、入力電極２１Ａ，２１Ｂと同様に、図１における上下方向（厚さ方向）において相対する２つの側面に形成しても良い。
【００３６】
また、圧電トランス１３Ａの２次側領域の構造についても、端面に設けられた出力電極２３から略Ｌ／４の位置に、複数の内部電極が当該２次側領域の内部または外部に形成された層間接続用の導体によって接続された積層構造を採用しても良い。また、係る層間接続用の導体が当該２次側領域の外部に形成された場合には、図１に示すような形状の出力電極２２を設けることは必ずしも必要ではなく、その層間接続用の導体自体を出力電極として利用しても良い。
【００３７】
また、出力電極２３についても、２次側領域の端面に形成せずに、その端面近傍の２次側領域の内部に形成された複数の内部電極が当該２次側領域の内部または外部に形成された層間接続用の導体によって接続された積層構造を採用しても良い。また、係る層間接続用の導体が当該２次側領域の外部に形成された場合には、図１に示すような形状の出力電極２３を設けることは必ずしも必要ではなく、その層間接続用の導体自体を出力電極として利用しても良い。
【００３８】
即ち、本実施形態において、圧電トランスは、長手方向の片側に１次側領域、他方に２次側領域をなす矩形状の外形形状を有し、その２次側領域の端面または端面近傍（即ち、当該２次側領域の端部）に出力電圧Ｖ１を取り出し可能な電極構造（圧電トランス１３Ａでは出力電極２３）が形成され、且つ当該端部と１次側領域との間に、出力電圧Ｖ２を取り出し可能な中間電極（圧電トランス１３Ａでは出力電極２２）を有する構造が採用されていれば、図１に示す圧電トランス１３Ａと同じ構造を採用しなくても良い。ここで、具体的な変形例について説明する。
【００３９】
＜圧電トランスの変形例＞
図３は、本実施形態の変形例１に係る圧電トランスを示す図であり、図３（ａ）は、その圧電トランスの斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す圧電トランスを手前から見た正面図である。
【００４０】
同図に示す圧電トランス１３Ｂにおいて、１次側領域には、上下方向で相対する入力電極２５Ａと不図示の入力電極２５Ｂとが形成されている。また、１次側領域の内部には、複数の内部電極２６Ａ及び２６Ｂが交互に複数積層されており、側面に設けられた層間接続導体２７には、１次側領域内部の複数の内部電極２６Ａがそれぞれ接続されると共に、入力電極２５Ｂ（不図示）に接続されている。そして、他方の側面に設けられた層間接続導体２４には、１次側領域内部の複数の内部電極２６Ｂがそれぞれ接続されると共に、入力電極２５Ａに接続されている。
【００４１】
また、圧電トランス１３Ｂにおいて、２次側領域の端面には、図１の場合と同様に出力電極２３が形成されているが、その出力電極２３と１次側領域との間には、複数の内部電極２８が、出力電極としても機能する層間接続導体２２Ａに接続されている。
【００４２】
このような構造を有する圧電トランス１３Ｂを、図１に示す圧電トランス１３Ａと同様な駆動回路によって駆動することにより、層間接続導体２２Ａと、出力電極２３とから、異なる大きさの出力電圧を取り出すことができる。
【００４３】
図４は、本実施形態の変形例２に係る圧電トランスを示す図であり、図４（ａ）は、その圧電トランスの斜視図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す圧電トランスを手前から見た正面図である。
【００４４】
同図に示す圧電トランス１３Ｃにおいて、１次側領域の内部には、複数の内部電極３３Ａ及び３３Ｂが交互に複数積層されており、側面に設けられた層間接続導体３４には、１次側領域内部の複数の内部電極３３Ａがそれぞれ接続されている。そして、他方の側面に設けられた層間接続導体２５には、１次側領域内部の複数の内部電極３３Ｂがそれぞれ接続されている。
【００４５】
また、圧電トランス１３Ｂにおいて、２次側領域の端面近傍には、複数の内部電極３０が、出力電極としても機能する層間接続導体２９に接続されている。内部電極３０と１次側領域との間には、複数の内部電極３２が出力電極としても機能する層間接続導体３１に接続されている。
【００４６】
このような構造を有する圧電トランス１３Ｃを、図１に示す圧電トランス１３Ａと同様な駆動回路によって駆動することにより、層間接続導体３０と、層間接続導体３１とから、異なる大きさの出力電圧を取り出すことができる。
【００４７】
図５は、本実施形態の変形例２に係る圧電トランスを示す図であり、図５（ａ）は、その圧電トランスの斜視図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す圧電トランスを手前から見た正面図である。
【００４８】
同図に示す圧電トランス１３Ｄにおいて、１次側領域の構造は、図４に示した圧電トランス１３Ｃと略同様な構造であるが、圧電トランス１３Ｄでは、入力電極として機能する層間接続導体３７と層間接続導体３７が一側面に形成されている点が異なる。
【００４９】
また、圧電トランス１３Ｄにおいて、２次側領域の構造は、図４に示した圧電トランス１３Ｃと同様な構造である。
【００５０】
このような構造を有する圧電トランス１３Ｄを、図１に示す圧電トランス１３Ａと同様な駆動回路によって駆動することにより、層間接続導体３０と、層間接続導体３１とから、異なる大きさの出力電圧を取り出すことができる。
【００５１】
尚、図１に示す外形形状を有する圧電トランス１３Ａ並びに上述した変形例に係る圧電トランス１３Ｂ乃至１３Ｄを製造する手法、並びにその１次側領域及び／または２次側領域の内部を積層構造にする手法については、現在では一般的な方法を採用することができるので、本実施形態における詳細な説明は省略する。
【００５２】
＜ストロボ装置＞
次に、圧電トランス１３Ａを昇圧手段として備えるストロボ装置について説明する。以下の説明では、上記のような圧電トランス１３Ａを、「第１共振モード」であるλ／２モード及び「第２共振モード」であるλモードにて駆動するストロボ装置と、「第１共振モード」である３λ／２モード及び「第２共振モード」であるλモードにて駆動するストロボ装置とについて説明する。
【００５３】
図２は、本実施形態に係るストロボ装置の回路構成を示すブロック図である。
【００５４】
図２に示すストロボ装置は、大別して、閃光用の放電管（例えばキセノン放電管）４、放電管４を発光させる電気エネルギを蓄える放電コンデンサ３、放電コンデンサ３に電気エネルギを充電する充電回路１Ａ、並びに放電管４の放電を促す高電圧信号を発生させるトリガ回路２Ａにより構成されている。
【００５５】
充電回路１Ａとトリガ回路２Ａとは、発振回路１１、駆動回路１２、並びに圧電トランス１３Ａからなる１組の昇圧回路を、共通の昇圧手段として備えており、駆動回路１２は、発振回路１１より出力される所定周波数の発振信号に応じて、圧電トランス１３Ａを駆動する。
【００５６】
本実施形態において、発振回路１１は、上記の所定周波数として、周波数の異なる少なくとも２種類の発振信号を出力可能であって、駆動回路１２は、その発振信号と、外部より印加される所定の直流電圧とに基づいて、周波数が異なる少なくとも２種類の駆動信号を、入力電極２１Ａ，２１Ｂに供給することにより、圧電トランス１３Ａは、異なる２種類の共振モード（「第１共振モード」または「第２共振モード」）の何れによっても駆動することができる。
【００５７】
充電回路１Ａにおいて、２つのダイオード１５及び１６は、一般的な整流回路を構成しており、この整流回路には、圧電トランス１３Ａが「第１共振モード」にて駆動されているときに、出力電極２３から出力される出力電圧Ｖ１が印加される。そして、放電コンデンサ３は、整流された電圧（直流電圧）の電気エネルギを、放電管４の放電用として充電する。
【００５８】
一方、トリガ回路２Ａにおいて、圧電トランス１３Ａが「第２共振モード」にて駆動されているときには、出力電極２２から出力される出力電圧Ｖ２が、放電管４のトリガ端子に印加される。このとき、放電コンデンサ３が所定の充電状態である場合には、放電管４のトリガ端子に出力電圧Ｖ２が印加されるのに応じて、その印加電圧をトリガとして、放電コンデンサ３に充電されていた電気エネルギにより、放電管４が閃光を発する。
【００５９】
尚、発振回路１１、駆動回路１２、並びに整流用ダイオード１５及び１６からなる整流回路の個々の回路構成については、現在では一般的なデバイスを採用すれば良いので、本実施形態における詳細な説明は省略する。
【００６０】
まず、「第１共振モード」であるλ／２モード及び「第２共振モード」であるλモードにて圧電トランス１３Ａが駆動されるストロボ装置について説明する。
【００６１】
この場合、圧電トランス１３Ａが「第１共振モード」であるλ／２モードにて駆動されることにより、［表１］に示す特性から、出力電極２３から出力される出力電圧Ｖ１＝１．２ｋＶによって放電コンデンサ３が充電される。放電管４に必要とされる充電電圧は本実施形態において３００Ｖであり、このとき出力電極２３に生じている電圧も略３００Ｖであるため、［表１］に記載されている電圧比（２．９／１．２）により、出力電極２２から出力される出力電圧Ｖ２は７２５Ｖであり、この出力電圧Ｖ２の値は、放電管４の所定のトリガ電圧（本実施形態では１ｋＶ）より小さいので、放電管４が閃光を発することはない。
【００６２】
その後、圧電トランス１３Ａが「第２共振モード」であるλモードにて駆動されるのに応じて、［表１］に示す特性から、出力電極２２から出力される出力電圧Ｖ２が、０．７２５ｋＶから２．１ｋＶに増加する。このとき、放電コンデンサ３が所定の充電状態である場合には、出力電圧Ｖ２は放電管４の所定のトリガ電圧を超えているので、放電管４は、放電コンデンサ３に充電されていた電気エネルギにより、放電管４が閃光を発する。
【００６３】
次に、「第１共振モード」である３λ／２モード及び「第２共振モード」であるλモードにて圧電トランス１３Ａが駆動されるストロボ装置について説明する。
【００６４】
この場合、圧電トランス１３Ａが「第１共振モード」である３λ／２モードにて駆動されることにより、［表１］に示す特性から、出力電極２３から出力される出力電圧Ｖ１＝１．４ｋＶによって放電コンデンサ３が充電され、このとき出力電極２２から出力される出力電圧Ｖ２は０．１ｋＶ以下であり、放電管４の所定のトリガ電圧より小さいので、放電管４が閃光を発することはない。
【００６５】
その後、圧電トランス１３Ａが「第２共振モード」であるλモードにて駆動されるのに応じて、［表１］に示す特性から、出力電極２２から出力される出力電圧Ｖ２が、０．１ｋＶ以下の状態から２．１ｋＶに増加する。このとき、放電コンデンサ３が所定の充電状態である場合には、出力電圧Ｖ２は放電管４の所定のトリガ電圧を超えているので、放電管４は、放電コンデンサ３に充電されていた電気エネルギにより、放電管４が閃光を発する。
【００６６】
尚、圧電トランス１３Ａをλモード及び３λ／２モードにて駆動する場合には、ストロボ装置としての配線の構成を、図２に示す配線とは逆に、出力電圧２２を放電コンデンサ３への充電ラインに接続し、出力電圧２３を、放電管４のトリガ端子に接続することにより、「第１共振モード」としてλモード、「第２共振モード」として３λ／２モードにて圧電トランス１３Ａを駆動しても良い。
【００６７】
従って、上述した本実施形態のストロボ装置によれば、圧電トランス１３Ａが「第１共振モード」にて駆動されているときには、２種類の出力電極２２，２３のうち、第１出力電極から取り出された第１の出力電圧によって放電コンデンサ３を充電する一方で、その共振モードが、「第１共振モード」から「第２共振モード」に切り替えられるのに応じて、「第２共振モード」にて圧電トランス１３Ａが駆動されることにより、第２出力電極から取り出された第２の出力電圧によって放電管４にトリガを駆けることができる。即ち、圧電トランス１３Ａの共振モードが切り替えられるのに応じて、放電コンデンサ３への第１の出力電圧の印加と、放電管４のトリガ端子への第２の出力電圧の印加とを切り替え可能であり、充電回路１Ａとトリガ回路２Ａとで１組の昇圧回路を共用することができる。
【００６８】
このように本実施形態では、負荷の大きさに応じて昇圧比（出力電圧）が変化するという圧電トランス素子の特性に着目することにより、単一の圧電トランスを２つの目的（放電コンデンサ３の充電及び放電管４の放電トリガ）に共用すると共に、１組の昇圧回路を、上記２つの目的に共用する回路構成に採用している。係る構成は、図６に示したストロボ装置と同様であるが、本実施形態では、図２に示す回路構成のストロボ装置において、図１に示す圧電トランス１３Ａを採用し、出力電極２２，２３から得られる２種類の出力電圧Ｖ１，Ｖ２を、共振モードを適宜切り替えることによって使い分けるという本願特有の方法により、図６を参照して説明したストロボ装置では必要であったスイッチ（スイッチング素子）を用いること無く、放電コンデンサ３への充電機能と、放電管４のトリガ機能とを適切に切り替えることを実現している。
【００６９】
従って、本実施形態によれば、シンプルな装置構成で、省スペース性に優れるストロボ装置を実現することができ、各種カメラに内蔵または外付けされるカメラ用のストロボ装置として採用して好適である。この場合、２種類の共振モードの切り替えは、当該カメラのシャッター操作に応じて、例えば、発振回路１１が駆動回路１２に供給する発振信号の周波数を変更することによって実現すれば良い。
【００７０】
尚、上述したストロボ装置の説明では、昇圧手段の一例として、圧電トランス１３Ａ（図１）を利用した場合について説明したが、この装置構成に限られるものではなく、各変形例にて上述した圧電トランス１３Ｂ（図３）、圧電トランス１３Ｃ（図４）、或いは圧電トランス１３Ｄ（図５）を昇圧手段として備えるストロボ装置であっても良い。
【００７１】
＜実施例＞
上記実施形態において説明した装置構成を備えるストロボ装置に関する検証を重ねる過程で、本願出願人は、上述したλ／２モード、λモード、並びに３λ／２モード以外の共振モードを採用した場合についても実験を行なった。そこで、本願実施形態に基づく実施例として、その実験結果についての説明及びその考察について以下に述べる。
【００７２】
［表２］は、本実施例における圧電トランス１３Ａの２種類の出力電極２２，２３から取り出し可能な出力電圧と、共振モードとの関係を示す一覧表であり、上記３種類の共振モード（λ／２モード、λモード、３λ／２モード）に加えて、より高次の共振モードとして、２λモード、５λ／２モード、並びに３λモードにてそれぞれ駆動した場合に取り出し可能な出力電圧を表わす（但し、λは波長を表わす）。
【００７３】
ここで、本実施例における圧電トランス１３Ａの仕様は、一例として、長手方向の長さＬが２０ｍｍ、短手方向の長さ（幅Ｗ）が５ｍｍの矩形形状であって、実験に際しては、図２に示すストロボ装置の回路構成において、圧電トランス１３Ａの放電コンデンサ３充電用の出力側（即ち、出力電極２３と入力電極２１Ｂとの間）に１００ｋΩの負荷抵抗を接続した状態で、各共振モードにおける出力電圧Ｖ１，出力電圧Ｖ２の計測を行なった。
【００７４】
【表２】
【００７５】
そして、上記の仕様及び条件に基づく実験の結果、［表２］に示すように、駆動周波数ｆｄが４２７ＫＨｚである５λ／２モードにて圧電トランス１３Ａが駆動された場合、端面に位置する出力電極２３から取り出し可能な出力電圧Ｖ１は、１．７ｋＶであった。これに対して、［表２］において、５λ／２モード以外の各共振モード及びその共振モードにおける各駆動周波数における出力電圧Ｖ１は、前記５λ／２モードの場合における出力電圧Ｖ１と比較してかなり小さい。
【００７６】
即ち、上記の実験結果は、上記仕様の圧電トランス１３Ａを採用して図２に示す回路構成のストロボ装置を駆動する場合には、放電コンデンサ３の充電が行われる「第１共振モード」において、圧電トランス１３Ａを５λ／２モードにて駆動する方が、［表２］に示す他の共振モードにて駆動する場合と比較して出力電圧Ｖ１が大きいので、放電コンデンサ３を所定の充電電圧（この実験では３００Ｖ）に達するまでに要する時間（充電速度）を極小化することができ、好適であることを表わす。
【００７７】
ここで、［表２］に示す如く５λ／２モードの場合に、出力電圧Ｖ１が最も高くなるのは、圧電トランス１３Ａ自体のインピーダンスが主に起因するものと想定される。
【００７８】
【発明の効果】
上述した本発明によれば、スイッチ（スイッチング素子）を用いること無くコンデンサへの充電機能と、放電管のトリガ機能とを切り替えると共に、充電回路とトリガ回路とで共通の昇圧手段として共用可能な圧電トランス及びその圧電トランスを備えるストロボ装置の提供が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る圧電トランスを示す図である。
【図２】本実施形態に係るストロボ装置の回路構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態の変形例１に係る圧電トランスを示す図である。
【図４】本実施形態の変形例２に係る圧電トランスを示す図である。
【図５】本実施形態の変形例３に係る圧電トランスを示す図である。
【図６】本願出願人が先に提案しているストロボ装置の回路構成を示す図である。
【図７】国際公開番号ＷＯ９７／２９５２１号公報において提案されている圧電トランスを示す斜視図である。
【符号の説明】
１，１Ａ：充電回路，
２，２Ａ：トリガ回路，
３：放電コンデンサ，
４：放電管，
１１：発振回路，
１２：駆動回路，
１３，１３Ａ，１２１：圧電トランス，
１４：スイッチ（スイッチング素子），
１５，１６：整流用ダイオード，
２１Ａ，２１Ｂ，１２４，１２５：入力電極，
２２，２３，１２６，１２７：出力電極，
２４，２７，３４，３５，３７，３８：１次側層間接続導体，
２２Ａ，２９，３１：２次側層間接続導体，
２６Ａ，２６Ｂ，３３Ａ，３３Ｂ，３６Ａ，３６Ｂ：１次側内部電極，
２８，３０，３２，：２次側内部電極，
１２３：矩形板，
１３２：端面電極，
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば各種カメラに内蔵または外付けして好適なストロボ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、銀塩写真を撮影するカメラ、或いは撮像素子を用いて画像を撮像するデジタルカメラには、撮影時に被写体を瞬間的に照明する所謂ストロボ装置が普及している。
【０００３】
このようなストロボ装置の一例として、本願出願人は、先行する特願２０００−３９５９２９号及びその国内優先権主張を伴う特願２００１−１６０９８３号（尚、本願出願時には未公開である）において、シンプルな回路構成で、省スペース性に優れるストロボ装置を実現すべく、図６に示すストロボ装置を提案している。
【０００４】
即ち、図６に示すストロボ装置は、大別して、閃光用の放電管（例えばキセノン放電管）４、放電管４を発光させる電気エネルギを蓄える放電コンデンサ３、放電コンデンサ３に電気エネルギを充電する充電回路１、並びに放電管４の放電を促す高電圧信号を発生させるトリガ回路２により構成されている。
【０００５】
係る回路は、充電回路１及びトリガ回路２の昇圧手段として共用されるところの、１つの圧電トランス１３を含む昇圧回路（１１，１２，１３）を備え、その圧電トランス１３の出力と放電コンデンサ３とを接続するラインには、圧電トランス１３の出力電圧を、放電コンデンサ３または放電管４に印加すべく、スイッチ（またはスイッチング素子）１４が直列に設けられており、このスイッチ１４を適宜オン・オフ操作することにより、放電コンデンサ３の充電動作と、放電管４のトリガ動作とを実現する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の回路構成によれば、１つの昇圧回路だけで充電機能とトリガ機能を両立することができ、シンプルな回路構成で、省スペース性に優れるストロボ装置を実現することができる。
【０００７】
但し、上記の回路構成において、スイッチ１４には、その切り替え動作に応じて、圧電トランス１３から出力される交流高電圧（数ｋＶ程度）が印加されるため、その交流高電圧に耐え得る高耐圧のスイッチング素子を採用しなければならない。
【０００８】
しかしながら、スイッチ１４の如く圧電トランスの出力電圧をオン・オフすべく本願出願時点で採用可能な高耐圧のスイッチング素子は、高価であり、且つ外形サイズが比較的大きいため、ストロボ装置の全体形状の小型化を阻む要因となり、ストロボ装置の更なる小型化の要求に応えるためには、図６に示す回路構成では十分とは言えない。
【０００９】
ところで、国際公開番号（再公表特許）ＷＯ９７／２９５２１号公報には、材料固有の振動レベル限界よりも低い振動速度で、従来の圧電トランスより小型でありながら、従来のそれと同程度の出力を得ることを目的として、１波長共振モードにて駆動される複数種類の圧電トランスが提案されている。
【００１０】
図７は、国際公開番号ＷＯ９７／２９５２１号公報において提案されている圧電トランスを示す斜視図（同公報の図６に相当）であり、矢線は、分極方向を表わす。
【００１１】
係る公報において、圧電トランス１２１には、単板型の圧電素子である矩形板１２３の長手方向の１／２を占める１次側領域に、入力電極としての表面電極１２４，１２５が形成され、２次側領域には、その端部から矩形板１２３の長手方向に１／４の位置に、出力電極としての帯状電極１２６，１２７が形成されると共に、その２次側領域の端面には、出力用接地（アース）電極としての端面電極１３２が形成されている。
【００１２】
また、同公報において、図７に示す構造を有する圧電トランス１２１は、その駆動に先立って、表面電極１２４，１２５の何れか一方と、端面電極１３２とがアースされ、表面電極１２４，１２５間に対して、１波長が矩形板１２３の長さに相当する周波数の交流電圧が印加されることにより、１波長共振モード（λモード）にて駆動される。
【００１３】
そして、１波長共振モードにて駆動された圧電トランス１２１では、帯状電極１２６，１２７に出力電圧が現れ、この出力電圧は、帯状電極１２６，１２７の少なくとも一方の電極と、アースした側の表面電極１２４または１２５との間から、或いは、帯状電極１２６，１２７の少なくとも一方の電極と、アースされている端面電極１３２との間から取り出される。係る圧電トランス１２１の使用時の接続構成は、同公報にも記載されているように、上記の目的の通り、従来より振動速度及び発熱が小さく、高効率とするために採用される。
【００１４】
本発明は、図６を参照して上述した課題を鑑みてなされたものであり、スイッチ（スイッチング素子）を用いること無くコンデンサへの充電機能と、放電管のトリガ機能とを切り替えると共に、充電回路とトリガ回路とで共通の昇圧手段として共用可能な圧電トランス及びその圧電トランスを備えるストロボ装置の提供を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る圧電トランスは、以下の構成を特徴とする。
【００１６】
即ち、長手方向の片側が１次側領域、他方が２次側領域をなす矩形状の外形形状を有し、その２次側領域の端部（当該２次側領域の端面または端面近傍を含む）に形成された電極、並びにその端部と該１次側領域との間に形成された中間電極の、少なくとも２種類の出力電極が形成された圧電トランスであって、
前記２種類の出力電極（２２，２３）において、第１共振モードにて駆動されているときには、第１の出力電圧を第１出力電極から取り出し可能である一方で、その第１共振モードとは異なる第２共振モードにて駆動されているときには、該第１の出力電圧とは大きさが異なる第２の出力電圧を第２出力電極から取り出し可能であることを特徴とする。
【００１７】
好適な実施形態において、前記圧電トランスの２次側領域において、前記１次側領域と前記中間電極間の領域における分極方向と、前記中間電極と前記２次側領域の端部間の領域における分極方向とは、互いに逆方向に分極を施すと良い。
【００１８】
尚、上記構造の圧電トランスにおいて、好ましくは、昇圧比を高めるべく、前記圧電トランスの１次側領域は、複数の内部電極が一層おきに導体によって接続された積層構造をなすと良い。
【００１９】
そして、上記の同目的を達成するため、本発明に係るストロボ装置は、閃光用の放電管（４）と、該放電管を発光させる電気エネルギを蓄えるコンデンサ（３）と、該コンデンサに電気エネルギを充電する充電回路（１Ａ）と、該放電管の放電を促す高電圧信号を発生させるトリガ回路（２Ａ）と、前記充電回路及び前記トリガ回路の昇圧手段として共用されるところの、１つの圧電トランスを含む昇圧回路とを備えるストロボ装置であって、
前記圧電トランスとして、上述した構造を有する圧電トランス（１３Ａ）を備えており、
前記昇圧回路において、前記第１または第２共振モードにて前記圧電トランスを駆動すると共に、前記２種類の出力電極からそれぞれ出力電圧を取り出すことにより、前記昇圧回路を、前記充電回路用または前記トリガ回路用に切り替え可能であることを特徴とする。
【００２０】
また、好ましくは前記昇圧回路において、前記圧電トランスが前記第１共振モード（例えば５／２波長モード）にて駆動されているときには、前記２種類の出力電極のうち、前記第１出力電極から取り出された前記第１の出力電圧によって前記コンデンサが充電される一方で、前記第１共振モードから前記第２共振モードに駆動状態が切り替えられるのに応じて、前記第２共振モード（例えば１／２波長モードまたは１波長モード）にて前記圧電トランスが駆動されることにより、前記第２出力電極から取り出された前記第２の出力電圧によって前記放電管にトリガが駆けられると良い。
【００２１】
好適な実施形態において、前記ストロボ装置は、カメラに内蔵または外付けされるカメラ用のストロボ装置であって、前記昇圧回路において、前記第１及び第２共振モードは、該カメラのシャッター操作に応じて切り替えられると良い。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る圧電トランス及びその圧電トランスを有するストロボ装置の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
＜圧電トランス＞
図１は、本実施形態に係る圧電トランスを示す図であり、図１（ａ）は、その圧電トランスの斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す圧電トランスを手前から見た正面図である。また、図１において、矢線は、分極方向を表わす。
【００２４】
同図に示す圧電トランス１３Ａは、一例として、長手方向の長さＬが３０ｍｍの矩形形状であって、その左側の１次側領域に、入力電極２１Ａ，２１Ｂが形成されており、その位置において、昇圧用のトランスとしての１次側領域をなす。
【００２５】
本実施形態において、圧電トランス１３Ａは、外形形状を構成する６つの面のうち、圧電トランス１３Ａの長手方向の１つの面（端面）には、出力電極２３が形成されており、短手方向には、一例として、出力電極２３から長手方向にＬ／４の位置において、相対する２組の面（側面）を取り巻く出力電極２２が形成されている。
【００２６】
このような外形形状を有する圧電トランス１３Ａにおいて、その１次側領域は、入力電極２１Ａから入力電極２１Ｂに向かって分極されている。また、圧電トランス１３Ａの２次側領域は、図１に示すように、出力電極２３から出力電極２２に向かって分極されており、且つ入力電極２１Ａ，２１Ｂから出力電極２２に向かって分極されている。
【００２７】
但し、２次側領域の内部の分極方向は、出力電極２２から出力電極２３に向かって分極すると共に、出力電極２２から入力電極２１Ａ，２１Ｂに向かって分極することにより、図１に示す分極方向とは逆方向としても良く、このことは、以下に説明する各変形例における圧電トランスにおいても同様である。
【００２８】
［表１］は、圧電トランス１３Ａの２種類の出力電極２２，２３から取り出し可能な出力電圧と、共振モードとの関係を示す一覧表であり、λ／２モード、λモード、３λ／２モードにてそれぞれ駆動した場合に取り出し可能な出力電圧を表わす（但し、λは波長を表わす）。
【００２９】
【表１】
［表１］に示すように、駆動周波数ｆｄが５４ＫＨｚであるλ／２モードにて圧電トランス１３Ａが駆動された場合、端面に位置する出力電極２３から取り出し可能な出力電圧Ｖ１は１．２ｋＶであるのに対して、出力電極２２から取り出し可能な出力電圧Ｖ２は２．９ｋＶである。
【００３１】
また、駆動周波数ｆｄが１０８ＫＨｚであるλモードにて圧電トランス１３Ａが駆動された場合、端面に位置する出力電極２３から取り出し可能な出力電圧Ｖ１は０．１ｋＶ以下であるのに対して、出力電極２２から取り出し可能な出力電圧Ｖ２は２．１ｋＶである。
【００３２】
そして、駆動周波数ｆｄが１６２ＫＨｚである３λ／２モードにて圧電トランス１３Ａが駆動された場合、端面に位置する出力電極２３から取り出し可能な出力電圧Ｖ１は１．４ｋＶであるのに対して、出力電極２２から取り出し可能な出力電圧Ｖ２は０．１ｋＶ以下である。
【００３３】
このような圧電トランス１３Ａの動作特性のうち、「第１共振モード」をλ／２モード、「第２共振モード」をλモードとした組み合わせ、或いは、「第１共振モード」を３λ／２モード、「第２共振モード」をλモードとした組み合わせにそれぞれ着目して、その動作特性を客観的に表わすと、「第１共振モード」にて駆動されているときには、第１の出力電圧を第１出力電極から取り出し可能である一方で、その第１共振モードとは異なる「第２共振モード」にて駆動されているときには、該第１の出力電圧とは大きさが異なる第２の出力電圧を第２出力電極から取り出し可能であると言える。
【００３４】
好適な実施形態において、圧電トランス１３Ａの１次側領域は、昇圧比を高めるべく、複数の内部電極が、当該１次側領域の内部または外部に形成された層間接続用の導体によって、一層おきに接続された積層構造をなすと良い。また、係る層間接続用の導体が当該１次側領域の外部に形成された場合には、図１に示すような位置に入力電極２１Ａ，２１Ｂを設けることは必ずしも必要ではなく、その層間接続用の導体自体を入力電極として利用しても良い。
【００３５】
また、本実施形態では、出力電極２２を短手方向の２組の面（側面）を取り巻くように形成した例を説明したが、この構造に限られるものではなく、出力電極２３と１次側領域との間に出力電極２２が形成されていれば良く、例えば、入力電極２１Ａ，２１Ｂと同様に、図１における上下方向（厚さ方向）において相対する２つの側面に形成しても良い。
【００３６】
また、圧電トランス１３Ａの２次側領域の構造についても、端面に設けられた出力電極２３から略Ｌ／４の位置に、複数の内部電極が当該２次側領域の内部または外部に形成された層間接続用の導体によって接続された積層構造を採用しても良い。また、係る層間接続用の導体が当該２次側領域の外部に形成された場合には、図１に示すような形状の出力電極２２を設けることは必ずしも必要ではなく、その層間接続用の導体自体を出力電極として利用しても良い。
【００３７】
また、出力電極２３についても、２次側領域の端面に形成せずに、その端面近傍の２次側領域の内部に形成された複数の内部電極が当該２次側領域の内部または外部に形成された層間接続用の導体によって接続された積層構造を採用しても良い。また、係る層間接続用の導体が当該２次側領域の外部に形成された場合には、図１に示すような形状の出力電極２３を設けることは必ずしも必要ではなく、その層間接続用の導体自体を出力電極として利用しても良い。
【００３８】
即ち、本実施形態において、圧電トランスは、長手方向の片側に１次側領域、他方に２次側領域をなす矩形状の外形形状を有し、その２次側領域の端面または端面近傍（即ち、当該２次側領域の端部）に出力電圧Ｖ１を取り出し可能な電極構造（圧電トランス１３Ａでは出力電極２３）が形成され、且つ当該端部と１次側領域との間に、出力電圧Ｖ２を取り出し可能な中間電極（圧電トランス１３Ａでは出力電極２２）を有する構造が採用されていれば、図１に示す圧電トランス１３Ａと同じ構造を採用しなくても良い。ここで、具体的な変形例について説明する。
【００３９】
＜圧電トランスの変形例＞
図３は、本実施形態の変形例１に係る圧電トランスを示す図であり、図３（ａ）は、その圧電トランスの斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す圧電トランスを手前から見た正面図である。
【００４０】
同図に示す圧電トランス１３Ｂにおいて、１次側領域には、上下方向で相対する入力電極２５Ａと不図示の入力電極２５Ｂとが形成されている。また、１次側領域の内部には、複数の内部電極２６Ａ及び２６Ｂが交互に複数積層されており、側面に設けられた層間接続導体２７には、１次側領域内部の複数の内部電極２６Ａがそれぞれ接続されると共に、入力電極２５Ｂ（不図示）に接続されている。そして、他方の側面に設けられた層間接続導体２４には、１次側領域内部の複数の内部電極２６Ｂがそれぞれ接続されると共に、入力電極２５Ａに接続されている。
【００４１】
また、圧電トランス１３Ｂにおいて、２次側領域の端面には、図１の場合と同様に出力電極２３が形成されているが、その出力電極２３と１次側領域との間には、複数の内部電極２８が、出力電極としても機能する層間接続導体２２Ａに接続されている。
【００４２】
このような構造を有する圧電トランス１３Ｂを、図１に示す圧電トランス１３Ａと同様な駆動回路によって駆動することにより、層間接続導体２２Ａと、出力電極２３とから、異なる大きさの出力電圧を取り出すことができる。
【００４３】
図４は、本実施形態の変形例２に係る圧電トランスを示す図であり、図４（ａ）は、その圧電トランスの斜視図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す圧電トランスを手前から見た正面図である。
【００４４】
同図に示す圧電トランス１３Ｃにおいて、１次側領域の内部には、複数の内部電極３３Ａ及び３３Ｂが交互に複数積層されており、側面に設けられた層間接続導体３４には、１次側領域内部の複数の内部電極３３Ａがそれぞれ接続されている。そして、他方の側面に設けられた層間接続導体２５には、１次側領域内部の複数の内部電極３３Ｂがそれぞれ接続されている。
【００４５】
また、圧電トランス１３Ｂにおいて、２次側領域の端面近傍には、複数の内部電極３０が、出力電極としても機能する層間接続導体２９に接続されている。内部電極３０と１次側領域との間には、複数の内部電極３２が出力電極としても機能する層間接続導体３１に接続されている。
【００４６】
このような構造を有する圧電トランス１３Ｃを、図１に示す圧電トランス１３Ａと同様な駆動回路によって駆動することにより、層間接続導体３０と、層間接続導体３１とから、異なる大きさの出力電圧を取り出すことができる。
【００４７】
図５は、本実施形態の変形例２に係る圧電トランスを示す図であり、図５（ａ）は、その圧電トランスの斜視図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す圧電トランスを手前から見た正面図である。
【００４８】
同図に示す圧電トランス１３Ｄにおいて、１次側領域の構造は、図４に示した圧電トランス１３Ｃと略同様な構造であるが、圧電トランス１３Ｄでは、入力電極として機能する層間接続導体３７と層間接続導体３７が一側面に形成されている点が異なる。
【００４９】
また、圧電トランス１３Ｄにおいて、２次側領域の構造は、図４に示した圧電トランス１３Ｃと同様な構造である。
【００５０】
このような構造を有する圧電トランス１３Ｄを、図１に示す圧電トランス１３Ａと同様な駆動回路によって駆動することにより、層間接続導体３０と、層間接続導体３１とから、異なる大きさの出力電圧を取り出すことができる。
【００５１】
尚、図１に示す外形形状を有する圧電トランス１３Ａ並びに上述した変形例に係る圧電トランス１３Ｂ乃至１３Ｄを製造する手法、並びにその１次側領域及び／または２次側領域の内部を積層構造にする手法については、現在では一般的な方法を採用することができるので、本実施形態における詳細な説明は省略する。
【００５２】
＜ストロボ装置＞
次に、圧電トランス１３Ａを昇圧手段として備えるストロボ装置について説明する。以下の説明では、上記のような圧電トランス１３Ａを、「第１共振モード」であるλ／２モード及び「第２共振モード」であるλモードにて駆動するストロボ装置と、「第１共振モード」である３λ／２モード及び「第２共振モード」であるλモードにて駆動するストロボ装置とについて説明する。
【００５３】
図２は、本実施形態に係るストロボ装置の回路構成を示すブロック図である。
【００５４】
図２に示すストロボ装置は、大別して、閃光用の放電管（例えばキセノン放電管）４、放電管４を発光させる電気エネルギを蓄える放電コンデンサ３、放電コンデンサ３に電気エネルギを充電する充電回路１Ａ、並びに放電管４の放電を促す高電圧信号を発生させるトリガ回路２Ａにより構成されている。
【００５５】
充電回路１Ａとトリガ回路２Ａとは、発振回路１１、駆動回路１２、並びに圧電トランス１３Ａからなる１組の昇圧回路を、共通の昇圧手段として備えており、駆動回路１２は、発振回路１１より出力される所定周波数の発振信号に応じて、圧電トランス１３Ａを駆動する。
【００５６】
本実施形態において、発振回路１１は、上記の所定周波数として、周波数の異なる少なくとも２種類の発振信号を出力可能であって、駆動回路１２は、その発振信号と、外部より印加される所定の直流電圧とに基づいて、周波数が異なる少なくとも２種類の駆動信号を、入力電極２１Ａ，２１Ｂに供給することにより、圧電トランス１３Ａは、異なる２種類の共振モード（「第１共振モード」または「第２共振モード」）の何れによっても駆動することができる。
【００５７】
充電回路１Ａにおいて、２つのダイオード１５及び１６は、一般的な整流回路を構成しており、この整流回路には、圧電トランス１３Ａが「第１共振モード」にて駆動されているときに、出力電極２３から出力される出力電圧Ｖ１が印加される。そして、放電コンデンサ３は、整流された電圧（直流電圧）の電気エネルギを、放電管４の放電用として充電する。
【００５８】
一方、トリガ回路２Ａにおいて、圧電トランス１３Ａが「第２共振モード」にて駆動されているときには、出力電極２２から出力される出力電圧Ｖ２が、放電管４のトリガ端子に印加される。このとき、放電コンデンサ３が所定の充電状態である場合には、放電管４のトリガ端子に出力電圧Ｖ２が印加されるのに応じて、その印加電圧をトリガとして、放電コンデンサ３に充電されていた電気エネルギにより、放電管４が閃光を発する。
【００５９】
尚、発振回路１１、駆動回路１２、並びに整流用ダイオード１５及び１６からなる整流回路の個々の回路構成については、現在では一般的なデバイスを採用すれば良いので、本実施形態における詳細な説明は省略する。
【００６０】
まず、「第１共振モード」であるλ／２モード及び「第２共振モード」であるλモードにて圧電トランス１３Ａが駆動されるストロボ装置について説明する。
【００６１】
この場合、圧電トランス１３Ａが「第１共振モード」であるλ／２モードにて駆動されることにより、［表１］に示す特性から、出力電極２３から出力される出力電圧Ｖ１＝１．２ｋＶによって放電コンデンサ３が充電される。放電管４に必要とされる充電電圧は本実施形態において３００Ｖであり、このとき出力電極２３に生じている電圧も略３００Ｖであるため、［表１］に記載されている電圧比（２．９／１．２）により、出力電極２２から出力される出力電圧Ｖ２は７２５Ｖであり、この出力電圧Ｖ２の値は、放電管４の所定のトリガ電圧（本実施形態では１ｋＶ）より小さいので、放電管４が閃光を発することはない。
【００６２】
その後、圧電トランス１３Ａが「第２共振モード」であるλモードにて駆動されるのに応じて、［表１］に示す特性から、出力電極２２から出力される出力電圧Ｖ２が、０．７２５ｋＶから２．１ｋＶに増加する。このとき、放電コンデンサ３が所定の充電状態である場合には、出力電圧Ｖ２は放電管４の所定のトリガ電圧を超えているので、放電管４は、放電コンデンサ３に充電されていた電気エネルギにより、放電管４が閃光を発する。
【００６３】
次に、「第１共振モード」である３λ／２モード及び「第２共振モード」であるλモードにて圧電トランス１３Ａが駆動されるストロボ装置について説明する。
【００６４】
この場合、圧電トランス１３Ａが「第１共振モード」である３λ／２モードにて駆動されることにより、［表１］に示す特性から、出力電極２３から出力される出力電圧Ｖ１＝１．４ｋＶによって放電コンデンサ３が充電され、このとき出力電極２２から出力される出力電圧Ｖ２は０．１ｋＶ以下であり、放電管４の所定のトリガ電圧より小さいので、放電管４が閃光を発することはない。
【００６５】
その後、圧電トランス１３Ａが「第２共振モード」であるλモードにて駆動されるのに応じて、［表１］に示す特性から、出力電極２２から出力される出力電圧Ｖ２が、０．１ｋＶ以下の状態から２．１ｋＶに増加する。このとき、放電コンデンサ３が所定の充電状態である場合には、出力電圧Ｖ２は放電管４の所定のトリガ電圧を超えているので、放電管４は、放電コンデンサ３に充電されていた電気エネルギにより、放電管４が閃光を発する。
【００６６】
尚、圧電トランス１３Ａをλモード及び３λ／２モードにて駆動する場合には、ストロボ装置としての配線の構成を、図２に示す配線とは逆に、出力電圧２２を放電コンデンサ３への充電ラインに接続し、出力電圧２３を、放電管４のトリガ端子に接続することにより、「第１共振モード」としてλモード、「第２共振モード」として３λ／２モードにて圧電トランス１３Ａを駆動しても良い。
【００６７】
従って、上述した本実施形態のストロボ装置によれば、圧電トランス１３Ａが「第１共振モード」にて駆動されているときには、２種類の出力電極２２，２３のうち、第１出力電極から取り出された第１の出力電圧によって放電コンデンサ３を充電する一方で、その共振モードが、「第１共振モード」から「第２共振モード」に切り替えられるのに応じて、「第２共振モード」にて圧電トランス１３Ａが駆動されることにより、第２出力電極から取り出された第２の出力電圧によって放電管４にトリガを駆けることができる。即ち、圧電トランス１３Ａの共振モードが切り替えられるのに応じて、放電コンデンサ３への第１の出力電圧の印加と、放電管４のトリガ端子への第２の出力電圧の印加とを切り替え可能であり、充電回路１Ａとトリガ回路２Ａとで１組の昇圧回路を共用することができる。
【００６８】
このように本実施形態では、負荷の大きさに応じて昇圧比（出力電圧）が変化するという圧電トランス素子の特性に着目することにより、単一の圧電トランスを２つの目的（放電コンデンサ３の充電及び放電管４の放電トリガ）に共用すると共に、１組の昇圧回路を、上記２つの目的に共用する回路構成に採用している。係る構成は、図６に示したストロボ装置と同様であるが、本実施形態では、図２に示す回路構成のストロボ装置において、図１に示す圧電トランス１３Ａを採用し、出力電極２２，２３から得られる２種類の出力電圧Ｖ１，Ｖ２を、共振モードを適宜切り替えることによって使い分けるという本願特有の方法により、図６を参照して説明したストロボ装置では必要であったスイッチ（スイッチング素子）を用いること無く、放電コンデンサ３への充電機能と、放電管４のトリガ機能とを適切に切り替えることを実現している。
【００６９】
従って、本実施形態によれば、シンプルな装置構成で、省スペース性に優れるストロボ装置を実現することができ、各種カメラに内蔵または外付けされるカメラ用のストロボ装置として採用して好適である。この場合、２種類の共振モードの切り替えは、当該カメラのシャッター操作に応じて、例えば、発振回路１１が駆動回路１２に供給する発振信号の周波数を変更することによって実現すれば良い。
【００７０】
尚、上述したストロボ装置の説明では、昇圧手段の一例として、圧電トランス１３Ａ（図１）を利用した場合について説明したが、この装置構成に限られるものではなく、各変形例にて上述した圧電トランス１３Ｂ（図３）、圧電トランス１３Ｃ（図４）、或いは圧電トランス１３Ｄ（図５）を昇圧手段として備えるストロボ装置であっても良い。
【００７１】
＜実施例＞
上記実施形態において説明した装置構成を備えるストロボ装置に関する検証を重ねる過程で、本願出願人は、上述したλ／２モード、λモード、並びに３λ／２モード以外の共振モードを採用した場合についても実験を行なった。そこで、本願実施形態に基づく実施例として、その実験結果についての説明及びその考察について以下に述べる。
【００７２】
［表２］は、本実施例における圧電トランス１３Ａの２種類の出力電極２２，２３から取り出し可能な出力電圧と、共振モードとの関係を示す一覧表であり、上記３種類の共振モード（λ／２モード、λモード、３λ／２モード）に加えて、より高次の共振モードとして、２λモード、５λ／２モード、並びに３λモードにてそれぞれ駆動した場合に取り出し可能な出力電圧を表わす（但し、λは波長を表わす）。
【００７３】
ここで、本実施例における圧電トランス１３Ａの仕様は、一例として、長手方向の長さＬが２０ｍｍ、短手方向の長さ（幅Ｗ）が５ｍｍの矩形形状であって、実験に際しては、図２に示すストロボ装置の回路構成において、圧電トランス１３Ａの放電コンデンサ３充電用の出力側（即ち、出力電極２３と入力電極２１Ｂとの間）に１００ｋΩの負荷抵抗を接続した状態で、各共振モードにおける出力電圧Ｖ１，出力電圧Ｖ２の計測を行なった。
【００７４】
【表２】
そして、上記の仕様及び条件に基づく実験の結果、［表２］に示すように、駆動周波数ｆｄが４２７ＫＨｚである５λ／２モードにて圧電トランス１３Ａが駆動された場合、端面に位置する出力電極２３から取り出し可能な出力電圧Ｖ１は、１．７ｋＶであった。これに対して、［表２］において、５λ／２モード以外の各共振モード及びその共振モードにおける各駆動周波数における出力電圧Ｖ１は、前記５λ／２モードの場合における出力電圧Ｖ１と比較してかなり小さい。
【００７６】
即ち、上記の実験結果は、上記仕様の圧電トランス１３Ａを採用して図２に示す回路構成のストロボ装置を駆動する場合には、放電コンデンサ３の充電が行われる「第１共振モード」において、圧電トランス１３Ａを５λ／２モードにて駆動する方が、［表２］に示す他の共振モードにて駆動する場合と比較して出力電圧Ｖ１が大きいので、放電コンデンサ３を所定の充電電圧（この実験では３００Ｖ）に達するまでに要する時間（充電速度）を極小化することができ、好適であることを表わす。
【００７７】
ここで、［表２］に示す如く５λ／２モードの場合に、出力電圧Ｖ１が最も高くなるのは、圧電トランス１３Ａ自体のインピーダンスが主に起因するものと想定される。
【００７８】
【発明の効果】
上述した本発明によれば、スイッチ（スイッチング素子）を用いること無くコンデンサへの充電機能と、放電管のトリガ機能とを切り替えると共に、充電回路とトリガ回路とで共通の昇圧手段として共用可能な圧電トランス及びその圧電トランスを備えるストロボ装置の提供が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る圧電トランスを示す図である。
【図２】本実施形態に係るストロボ装置の回路構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態の変形例１に係る圧電トランスを示す図である。
【図４】本実施形態の変形例２に係る圧電トランスを示す図である。
【図５】本実施形態の変形例３に係る圧電トランスを示す図である。
【図６】本願出願人が先に提案しているストロボ装置の回路構成を示す図である。
【図７】国際公開番号ＷＯ９７／２９５２１号公報において提案されている圧電トランスを示す斜視図である。
【符号の説明】
１，１Ａ：充電回路，
２，２Ａ：トリガ回路，
３：放電コンデンサ，
４：放電管，
１１：発振回路，
１２：駆動回路，
１３，１３Ａ，１２１：圧電トランス，
１４：スイッチ（スイッチング素子），
１５，１６：整流用ダイオード，
２１Ａ，２１Ｂ，１２４，１２５：入力電極，
２２，２３，１２６，１２７：出力電極，
２４，２７，３４，３５，３７，３８：１次側層間接続導体，
２２Ａ，２９，３１：２次側層間接続導体，
２６Ａ，２６Ｂ，３３Ａ，３３Ｂ，３６Ａ，３６Ｂ：１次側内部電極，
２８，３０，３２，：２次側内部電極，
１２３：矩形板，
１３２：端面電極，
Claims (8)
- 長手方向の片側が１次側領域、他方が２次側領域をなす矩形状の外形形状を有し、その２次側領域の端部に形成された電極、並びにその端部と該１次側領域との間に形成された中間電極の、少なくとも２種類の出力電極が形成された圧電トランスであって、
前記２種類の出力電極において、第１共振モードにて駆動されているときには、第１の出力電圧を第１出力電極から取り出し可能である一方で、その第１共振モードとは異なる第２共振モードにて駆動されているときには、該第１の出力電圧とは大きさが異なる第２の出力電圧を第２出力電極から取り出し可能である
ことを特徴とする圧電トランス。 - 前記圧電トランスの２次側領域において、前記１次側領域と前記中間電極間の領域における分極方向と、前記中間電極と前記２次側領域の端部間の領域における分極方向とは、互いに逆方向である
ことを特徴とする請求項１記載の圧電トランス。 - 前記圧電トランスの１次側領域は、
複数の内部電極が一層おきに導体によって接続された積層構造をなす
ことを特徴とする請求項１記載の圧電トランス。 - 閃光用の放電管と、該放電管を発光させる電気エネルギを蓄えるコンデンサと、該コンデンサに電気エネルギを充電する充電回路と、該放電管の放電を促す高電圧信号を発生させるトリガ回路と、前記充電回路及び前記トリガ回路の昇圧手段として共用されるところの、１つの圧電トランスを含む昇圧回路とを備えるストロボ装置であって、
前記圧電トランスとして、請求項１記載の圧電トランスを備えており、
前記昇圧回路において、前記第１または第２共振モードにて前記圧電トランスを駆動すると共に、前記２種類の出力電極からそれぞれ出力電圧を取り出すことにより、前記昇圧回路を、前記充電回路用または前記トリガ回路用に切り替え可能である
ことを特徴とするストロボ装置。 - 前記昇圧回路において、
前記圧電トランスが前記第１共振モードにて駆動されているときには、前記２種類の出力電極のうち、前記第１出力電極から取り出された前記第１の出力電圧によって前記コンデンサが充電される一方で、前記第１共振モードから前記第２共振モードに駆動状態が切り替えられるのに応じて、前記第２共振モードにて前記圧電トランスが駆動されることにより、前記第２出力電極から取り出された前記第２の出力電圧によって前記放電管にトリガが駆けられる
ことを特徴とする請求項４記載のストロボ装置。 - 前記ストロボ装置は、カメラに内蔵または外付けされるカメラ用のストロボ装置であって、
前記昇圧回路において、前記第１及び第２共振モードは、該カメラのシャッター操作に応じて切り替えられる
ことを特徴とする請求項４または請求項５記載のストロボ装置。 - 前記ストロボ装置において、
前記昇圧回路は、前記第１共振モードにおいて前記コンデンサを充電すべく、前記圧電トランスを、５／２波長モードにて駆動する
ことを特徴とする請求項５または請求項６記載のストロボ装置。 - 前記ストロボ装置において、
前記昇圧回路は、前記第２共振モードにおいて前記放電管にトリガを駆けるべく、前記圧電トランスを、１／２波長モードまたは１波長モードにて駆動する
ことを特徴とする請求項５乃至請求項７の何れかに記載のストロボ装置。
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