JP4227296B2 - コンデンサの充電装置、ストロボ装置及びストロボ内蔵カメラ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンデンサの充電装置、ストロボ装置及びストロボ内蔵カメラの改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のストロボ装置ではフォワード方式のコンバータが一般的であったが、最近ではカメラの小型化が進み、使用する電池容量も少なくなり、フォワード方式のコンバータに対して効率の良いフライバック方式のコンバータが使用されてきている。
【0003】
一般的なフライバック方式のコンバータ(以下、フライバックコンバータと記す)は、発振トランスの一次電流を検出し、所定の電流(以下、Ipと記す)にて発振トランスの一次電流を遮断し、発振を制御するものが多い。この遮断電流Ipは、主コンデンサの充電時間に大きく影響し、遮断電流Ipを小さくするとストロボ撮影時のレリーズタイムラグが増加することから、なるべく大きな遮断電流Ipを流す必要がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の、遮断電流Ipを電池の状態によらず一定の電流値で検出する回路では、電池が消耗してくると、フライバックコンバータの効率が悪くなるばかりか、最終的には電池電流の制御ができなくなる。
【0005】
この点について図6を用いて説明する。電池が消耗すると電池電圧が低下し、電池の内部抵抗が増大し、図6のb又はcに示すように、発振トランスの一次電流の電流波形がなまってくる。これは、フライバックコンバータの等価回路が電池電圧と電池内部抵抗とループ抵抗とインダクタンスの直列回路により構成されるためである。この時の電流Iは、以下のような式で表される。
【0006】
I={E/(Rbat +R)}*[1−exp{−(Rbat +R)t/L}]
ここで、Eは電池電圧、Rbat は電池内部抵抗、Rはその他のループ抵抗、Lは発振トランスの一次のインダクタンスを示している。
【0007】
電池が消耗してくると、図6のbに示すように、発振トランスの一次電流はなまった波形となり、図6の斜線部分はほとんど損失となり、効率が悪くなる。さらに電池が消耗すると、図6のcに示すように、発振トランスの一次電流が流れ続け(遮断電流Ipに達しない為)、充電動作が行われなくなるという問題がある。
【0008】
この問題を解決するために、バッテリーチェックの状態によって遮断電流Ipを適切に制御するという手段も考えられる。しかしこの場合、遮断電流Ipを制御するコンパレータのしきい値電圧を変える必要があり、制御回路にD/A変換器を必要とし、カメラの回路構成が複雑になるという問題がある。
【0009】
(発明の目的)
本発明の目的は、回路構成を複雑にすることなく、電池が消耗した際においても、充電中にDC/DCコンバータの一次側に電流が流れ続けることを防ぐとともに、充電効率を悪化させずに充電動作を行うことのできるコンデンサの充電装置、ストロボ装置及びストロボ内蔵カメラを提供しようとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、電池に接続されたDC/DCコンバータと、該DC/DCコンバータにより充電されるコンデンサと、該コンデンサへの充電を開始する前に電池電圧の状態を検出するバッテリーチェック手段と、前記DC/DCコンバータの一次側の電流が所定値に達することを検出する検出手段と、前記バッテリーチェック手段により検出される電池状態により、前記検出手段よりの検出信号に基づいて前記DC/DCコンバータの制御を行うか、固定のパルス幅の信号により前記DC/DCコンバータの制御を行うかを切り換える制御手段とを有し、前記制御手段が、電池の内部抵抗が増加した状態のときに、もしくは電池電圧が所定電圧値より低下したときに、前記DC/DCコンバータの制御を、前記検出手段よりの検出信号から前記固定のパルス幅の信号による制御に切り換えるコンデンサの充電装置とするものである。
【0011】
同じく上記目的を達成するために、本発明は、電池に接続されたDC/DCコンバータと、該DC/DCコンバータにより充電されるコンデンサと、該コンデンサに充電されたエネルギーにより発光する放電管と、前記コンデンサへの充電を開始する前に電池電圧の状態を検出するバッテリーチェック手段と、前記DC/DCコンバータの一次側の電流が所定値に達することを検出する検出手段と、前記バッテリーチェック手段により検出される電池状態により、前記検出手段よりの検出信号に基づいて前記DC/DCコンバータの制御を行うか、固定のパルス幅の信号により前記DC/DCコンバータの制御を行うかを切り換える制御手段とを有し、前記制御手段が、電池の内部抵抗が増加した状態のとき、もしくは電池電圧が所定電圧値より低下したときに、前記DC/DCコンバータの制御を、前記検出手段よりの検出信号から前記固定のパルス幅の信号による制御に切り換えるストロボ装置とするものである。
【0012】
同じく上記目的を達成するために、本発明は、電池に接続されたDC/DCコンバータと、該DC/DCコンバータにより充電されるコンデンサと、該コンデンサに充電されたエネルギーにより発光する放電管と、前記コンデンサへの充電を開始する前に電池電圧の状態を検出するバッテリーチェック手段と、前記DC/DCコンバータの一次側の電流が所定値に達することを検出する検出手段と、前記バッテリーチェック手段により検出される電池状態により、前記検出手段よりの検出信号に基づいて前記DC/DCコンバータの制御を行うか、固定のパルス幅の信号により前記DC/DCコンバータの制御を行うかを切り換える制御手段とを有し、前記制御手段が、電池の内部抵抗が増加した状態のとき、もしくは電池電圧が所定電圧値より低下したときに、前記DC/DCコンバータの制御を、前記検出手段よりの検出信号から前記固定のパルス幅の信号による制御に切り換えるストロボ内蔵カメラとするものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【0014】
図1は本発明の実施の一形態に係るストロボ内蔵カメラの回路構成を示すブロック図である。
【0015】
まず、ストロボ装置側の構成について説明する。
【0016】
1は電池(詳しくは等価的表記を示すブロック)、13は電池電源、14は電池の内部抵抗、2は電源スイッチ、50は電池状態を検出するバッテリーチェック回路、4は発振FETである。3は発振トランスであり、一次側の一端が発振FET4のドレインに、他方が電源スイッチ2に、それぞれ接続されている。20はダイオードであり、アノードが発振トランス3の2次側に、カソードが後述の主コンデンサ27に、それぞれ接続されている。10は検出抵抗であり、発振FET4のソース及びコンパレータ5の正側入力端子に接続されている。11及び12は抵抗であり、抵抗11と抵抗12の接続端子に前記コンパレータ5の負側入力端子が接続されている。
【0017】
21はツェナーダイオード、22は抵抗、23はトランジスタであり、ツェナーダイオード21と抵抗22で構成される直列回路の接続点に、トランジスタ23のベースが接続されている。27は主コンデンサ、25はトリガー回路、26は放電管であり、トリガー回路25の出力が放電管26と接続されている。
【0018】
a〜eはカメラの制御回路との接続ラインであり、aは発振FET4のゲートに、bはコンパレータ5の出力端子に、cは抵抗24とトランジスタ23のコレクタとの接続点に、dはトリガー回路25の起動端子に、eはバッテリーチェック回路50の制御端子に、それぞれ接続されている。
【0019】
次に、カメラの制御系について説明する。
【0020】
120は定電圧回路であり、マイクロコンピュータ(以下マイコンと呼ぶ)等からなる制御回路125からVCCEN端子を介して制御され、各回路に電源であるVCCを供給する。121はスイッチ検知回路であり、電池またはVCC電源により作動して、各スイッチの状態や変化などを制御回路125へ伝達する。122は温度検出回路、123はフィルム感度検知回路で、126は測距回路である。127は測光回路であり、制御回路125に各端子を介して必要な情報を伝える。124はシャッタを駆動するシャッタ駆動回路、129はレンズを駆動するためのレンズ駆動回路である。130はフィルムを給送するためのフィルム駆動回路であり、制御回路125により各動作を行う。128は表示回路であり、例えばLCD等に必要な情報を表示するものである。
【0021】
次に、上記構成における主要部分の動作について、図2のフローチャートにより説明する。
【0022】
ここでは、カメラの制御系側の電源は既に投入された状態にあり、この状態では制御回路125のマイコンは低消費モードとなっていて、動作が停止しているものとして説明を行う。
【0023】
スイッチ検知回路121にて電源スイッチが投入されたことを検知すると、制御回路125内のマイコンが動作を開始する。制御回路125は定電圧回路120にVCCEN端子を介して信号を与え、定電圧回路120は各回路に電源VCCを供給する。
【0024】
図2のフローチャートに従って説明を進めると、制御回路125(マイコン)は以下の動作に必要なフラグ等の初期設定を行う(ステップ#1)。そして、スイッチ検知回路121を作動させ(ステップ#2)、撮影準備を行う為のレリーズボタンの半押し状態であるスイッチSW1のオン待ちとなる(ステップ#3)。前記スイッチSW1がオンすると、バッテリーチェック回路50を用いてバッテリーチェックを行い(ステップ#4) 、カメラの撮影に必要な電源状態にあるか無いかを判定し(ステップ#5)、充分で無い場合はステップ#2へ戻る。また、バッテリー電圧が十分である場合はステップ#6へ進む。なお、ステップ#6,#7の処理については後述する。
【0025】
ステップ#6またはステップ#7の処理が終了すると、測距回路126を作動させて被写体までの距離を測定し(ステップ#8)、次いで被写体の輝度を測定する(ステップ#9)。そして、得られた輝度データから被写体輝度が所定輝度より明るいか暗いかを判定し(ステップ#10)、輝度が低い場合にはストロボの充電を行う(ステップ#11)。このストロボ充電では、前述のステップ#6,#7での処理に基づいて充電を行うので、ここで、ステップ#6,#7の処理について説明する。
【0026】
図3に、詳細なバッテリーチェック回路50の一例を示す。
【0027】
まず、スイッチSWをオフにして電池電圧E0をモニターし、続いてカメラの制御回路125からの信号eによりスイッチSWをオンにして、バッテリーチェック用抵抗RC をオンさせ、その時の電池電圧E1をモニターする。この場合、抵抗RC は既知なので、次式より電池の内部抵抗rを算出する。
【0028】
r=(E0−E1)/E1 *RC
なお、バッテリーチェックは、電池の内部抵抗r(以下、Rbat とも記す)と電池電圧E0(以下、Vbat とも記す)を得られるものであればどのような方法を用いてもよい。
【0029】
図2に戻って、ステップ#6において、電池電圧Vbat が所定電圧値V0より小さい場合又は電池内部抵抗Rbat が所定抵抗値R0より大きい場合は、ステップ#7へ進む。そして、このステップ#7においては、制御端子aが後述する固定のオンパルス幅T0で駆動されるように、例えば制御端子aの動作に同期して動作する不図示のタイマをセットする。
【0030】
こうすることで、フライバックコンバータのオンからオフへの制御は、発振トランス3に流れる電流値でなく、固定のオンパルスにより決定することになる。
【0031】
なお、このステップ#7へ進むのは、電池電圧が所定電圧より小さい場合のみや、電池内部抵抗が所定抵抗値より大きい場合のみとしてもよい。また、上記ステップ#6からステップ#7へ進むような、電池電圧Vbat が所定電圧値V0より小さい場合や電池内部抵抗Rbat が所定抵抗値R0より大きい場合の電池を“消耗電池”と記し、電池電圧Vbat が所定電圧V0より大きい場合や電池内部抵抗Rbat が所定抵抗値R0よりも小さい場合の電池を“通常電池”と記すことにする。
【0032】
上記ストロボ充電を行うステップ#11の動作の詳細を、図4に示すフローチャートを用いて説明する。
【0033】
図4において、まず、充電を行う所定時間は、例えば10〜15秒程度が一般的であり、このタイマを作動させる(ステップ#41)。次に、制御回路125より接続端子aにハイレベル信号を与え、ストロボ充電を開始する(ステップ#42)。
【0034】
ここで、初めに“通常電池”の場合におけるストロボ充電について、図1を用いて説明する。
【0035】
図1において、端子aに与えられたハイレベル信号は、発振FET4のゲートに入力され、発振FET4のゲート電位が与えられ、該発振FET4は導通する。このため、ドレイン電流が、電池1、電源スイッチ2、発振トランス3の一次巻線及び発振FET4、抵抗10を介するループで、発振トランス3の一次巻線に流れる。また、発振トランス3の一次巻線に電流が流れると、ドレイン電流により抵抗10に電位が発生し、ここでの電位が抵抗11と抵抗12により定められるコンパレータ5の比較電圧に達すると、該コンパレータ5の出力端子はローレベルからハイレベルとなり、端子bを通じて制御回路125にハイレベル信号が入力される。すると、直ちに端子aにローレベルが出力され、発振FET4のゲートには電位がなくなり、該発振FET4は非導通となる。ここから先のストロボ充電動作は、“消耗電池”と共通動作となるために後述する。
【0036】
次に、“消耗電池”の場合におけるストロボ充電について説明する。
【0037】
図1において、端子aに与えられたハイレベル信号は、発振FET4のゲートに入力され、発振FET4のゲート電位が与えられ、該発振FET4は導通する。このため、ドレイン電流が、電源1、電源スイッチ2、発振トランス3の一次巻線及び発振FET4、抵抗10を介するループで、発振トランス3の一次巻線に流れる。また、この時端子aには固定のパルス幅T0の信号が与えられる。つまり、T0経過後に端子aにローレベル信号が与えられ、発振FET4のゲートの電位がなくなり、該発振FET4は非導通となる。
【0038】
なお、固定のパルス幅T0はコンパレータ5により決定される電池電流の検出レベルまで到達しないような値、別言すれば、“通常電池”時の検出レベルよりも低いレベル(遮断電流)となるような値を設定する。
【0039】
以後の共通動作の説明に入り、上記のように発振FET4が非導通となると、ドレイン電流がなくなり、発振トランス3の一次巻線に逆起電力が発生し、発振トランス3の2次巻線に起電力が発生し、ダイオード20を介して主コンデンサ27にエネルギーが蓄積される。そして例えば、一定時間経過後に再び端子aからハイレベル信号が出力されるようにしておけば、再び上記の動作を行い、この動作を繰り返すことで主コンデンサ27にエネルギーが蓄積される。
【0040】
図5に、このときの各部の波形を示す。
【0041】
図5において、A,A′は発振トランス3の一次巻線に流れる電流(一次側に流れる電流)、B,B′は発振FET4のゲート電位、C,C′はコンパレータ5の出力電圧を、それぞれ示している。また、A,B,Cの波形は“通常電池”、A′,B′,C′は“消耗電池”の時の波形を示している。
【0042】
“消耗電池”時の電流検出を行った場合、電池電圧の低下や電池内部抵抗の増加により、A′の点線で示すように電流波形がなまってくる。発振トランス3に蓄えられるエネルギーは、該発振トランス3に流れる電流の2乗に比例するため、電流波形がなまった部分はほとんどエネルギーとして蓄えられず、発振トランス3や発振FET4により構成されるDC/DCコンバータの損失となる。
【0043】
このため、“消耗電池”の時は、A′の実線に示すように、フライバックコンバータのオンからオフへの制御を、コンパレータ5で検出する検出信号から一定のパルス幅T0の信号で行うようにすることにより、DC/DCコンバータの効率を悪化させずにストロボ充電を行うことが可能となる。
【0044】
やがて、主コンデンサ27の電圧が上昇していき、主コンデンサ27の電位がツェナーダイオード21の逆降伏電圧を越えると、ツェナーダイオード21及び抵抗22に電流が流れ、抵抗22には電位が発生する。この電位により、トランジスタ23は導通するとともに、接続端子cにローレベルが入力される。
【0045】
図4のストロボ充電時のフローチャートに戻って、ステップ#43以降の動作の説明を続ける。
【0046】
ツェナーダイオード21、抵抗22,24及びトランジスタ23から成る充電電圧検出回路から上記のように制御回路125の接続端子cにローレベルの信号が入力されているか否かを判定する(ステップ#43)。接続端子cに充電完了を示すローレベルの信号が入力されると、制御回路125の端子aをローレベルとして充電を停止し(ステップ#44)、充電完了を示すフラグを立てる(ステップ#45)。
【0047】
また、充電タイマ期間中に充電完了レベルにならなかった場合(ステップ#42→#43→#46→#42……#46)、同様に充電を停止し(ステップ#47)、未充電完了としてフラグをリセットする(ステップ#48)。
【0048】
その後は充電タイマをリセットして(ステップ#49)、ストロボの充電フローを終了し、図2のステップ#12以降へと進む。
【0049】
図2に戻って、ステップ#12にて、図4の前記ステップ#45,#48でのフラグを確認し、充電が完了していない場合は、ステップ#2に戻るが、充電完了であれば、次にスイッチSW1がオン状態であればスイッチSW2(全押し操作)がオンされるのを待つ(ステップ#13, #14)。
【0050】
前記スイッチSW2がオンされると、上記ステップ#6での測距データに基づきレンズ駆動回路129を制御して焦点調整(レンズセット)を行う(ステップ#15)。そして、上記ステップ#7で得られた被写体の輝度とフィルム感度データからの条件によりシャッタ開口をシャッタ駆動回路124を介して制御すると共に、輝度が低くストロボ装置が必要な場合には測距データとフィルム感度によりシャッタ制御を行い、適正な絞り値でストロボ装置を発光させる(ステップ#16)。
【0051】
上記ストロボ装置の発光は、図1の端子dにハイレベル信号を与えて行う。制御回路125の端子dからハイレベル信号が与えられ、このハイレベル信号により、トリガー回路25の出力端子には高圧パルスが発生する。この高圧パルスにより放電管26のトリガー電極を介して該放電管26は励起状態となり、放電管26のインピーダンスは急激に低下し、主コンデンサ27の充電電荷が一瞬にして放電し、該放電管26はこのエネルギーを光エネルギーに変換し、発光する。
【0052】
シャッタが閉成されると、焦点位置にあったレンズを初期位置に戻すレンズリセットを行う(ステップ#17)。そして、1駒のフィルム巻き上げを行い(ステップ#18)、次いでストロボ装置が使用されたか否かを判定し(ステップ#19)、ストロボ装置が使用された場合は上記ステップ#11と同様なフローで充電を行う(ステップ#20)。また、ストロボ装置が使用されなかった場合はステップ#20をスキップしてステップ#2に戻り、一連のシーケンスを終了する。
【0053】
以上の実施の形態によれば、“消耗電池”の時は、図5のA′の実線に示すように、フライバックコンバータのオンからオフへの制御を、コンパレータ5で検出する検出信号から一定のパルス幅T0の信号で行うようにしているので、DC/DCコンバータの効率を悪化させずにストロボ充電を行うことが可能となる。つまり、ストロボ充電中に発振トランスの一次電流が流れ続けることを防ぐことができ、しかも充電効率を悪化させることなくストロボ充電を行うことが可能となる。
【0054】
また、バッテリーチェックの状態によって遮断電流Ipを適切に制御する方式を用いていない為、D/Aコンバータを必要としない簡単な回路構成となる。詳しくは、固定のパルス幅を発生する為の手段、例えばタイマ手段を一つ持つだけで済み、非常に簡単な構成により実現可能である。
【0055】
(発明と実施の形態の対応)
上記実施の形態において、発振トランス3及び発振FET4が本発明のDC/DCコンバータに相当し、コンパレータ5及び抵抗11、抵抗12が本発明の検出手段に相当し、マイクロコンピュータを含むカメラ制御回路125が本発明の制御手段に相当する。
【0056】
(変形例)
上記実施の形態では、ストロボ内蔵カメラを例にしているが、これに限定されるものではなく、ストロボ装置単体であっても良く、又カメラとストロボ装置の組み合わせより成るカメラシステムやコンデンサの充電装置としても適用できるものである。
【0057】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、回路構成を複雑にすることなく、電池が消耗した際においても、充電中にDC/DCコンバータの一次側に電流が流れ続けることを防ぐとともに、充電効率を悪化させずに充電動作を行うことができるコンデンサの充電装置、ストロボ装置又はストロボ内蔵カメラを提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態に係るストロボ装置及びカメラの回路構成を示す回路図である。
【図2】本発明の実施の一形態に係るストロボ装置及びカメラの動作を示すフローチャートである。
【図3】図1のバッテリーチェック回路の詳細を示す回路図である。
【図4】本発明の実施の一形態にけるストロボ充電時の動作を示すフローチャートである。
【図5】図4の動作を助ける為の各部の波形を示す図である。
【図6】従来の問題点を説明する為の図である。
【符号の説明】
3 発振トランス
4 発振FET
10〜12 抵抗
50 バッテリーチェック回路
125 制御回路
Claims (6)
- 電池に接続されたDC/DCコンバータと、
該DC/DCコンバータにより充電されるコンデンサと、
該コンデンサへの充電を開始する前に電池電圧の状態を検出するバッテリーチェック手段と、
前記DC/DCコンバータの一次側の電流が所定値に達することを検出する検出手段と、
前記バッテリーチェック手段により検出される電池状態により、前記検出手段よりの検出信号に基づいて前記DC/DCコンバータの制御を行うか、固定のパルス幅の信号により前記DC/DCコンバータの制御を行うかを切り換える制御手段とを有し、
前記制御手段は、電池の内部抵抗が増加した状態のときに、もしくは電池電圧が所定電圧値より低下したときに、前記DC/DCコンバータの制御を、前記検出手段よりの検出信号から前記固定のパルス幅の信号による制御に切り換えることを特徴とするコンデンサの充電装置。 - 前記固定のパルス幅の信号により制御される際の前記DC/DCコンバータの一次側の最大電流値は、前記検出手段の検出信号により制御される際の前記DC/DCコンバータの一次側の最大電流値よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載のコンデンサの充電装置。
- 電池に接続されたDC/DCコンバータと、
該DC/DCコンバータにより充電されるコンデンサと、
該コンデンサに充電されたエネルギーにより発光する放電管と、
前記コンデンサへの充電を開始する前に電池電圧の状態を検出するバッテリーチェック手段と、
前記DC/DCコンバータの一次側の電流が所定値に達することを検出する検出手段と、
前記バッテリーチェック手段により検出される電池状態により、前記検出手段よりの検出信号に基づいて前記DC/DCコンバータの制御を行うか、固定のパルス幅の信号により前記DC/DCコンバータの制御を行うかを切り換える制御手段とを有し、
前記制御手段は、電池の内部抵抗が増加した状態のときに、もしくは電池電圧が所定電圧値より低下したときに、前記DC/DCコンバータの制御を、前記検出手段よりの検出信号から前記固定のパルス幅の信号による制御に切り換えることを特徴とするストロボ装置。 - 前記固定のパルス幅の信号により制御される際の前記DC/DCコンバータの一次側の最大電流値は、前記検出手段の検出信号により制御される際の前記DC/DCコンバータの一次側の最大電流値よりも小さいことを特徴とする請求項3に記載のストロボ装置。
- 電池に接続されたDC/DCコンバータと、
該DC/DCコンバータにより充電されるコンデンサと、
該コンデンサに充電されたエネルギーにより発光する放電管と、
前記コンデンサへの充電を開始する前に電池電圧の状態を検出するバッテリーチェック手段と、
前記DC/DCコンバータの一次側の電流が所定値に達することを検出する検出手段と、
前記バッテリーチェック手段により検出される電池状態により、前記検出手段よりの検出信号に基づいて前記DC/DCコンバータの制御を行うか、固定のパルス幅の信号により前記DC/DCコンバータの制御を行うかを切り換える制御手段とを有し、
前記制御手段は、電池の内部抵抗が増加した状態のときに、もしくは電池電圧が所定電圧値より低下したときに、前記DC/DCコンバータの制御を、前記検出手段よりの検出信号から前記固定のパルス幅の信号による制御に切り換えることを特徴とするストロボ内蔵カメラ。 - 前記固定のパルス幅の信号により制御される際の前記DC/DCコンバータの一次側の最大電流値は、前記検出手段の検出信号により制御される際の前記DC/DCコンバータの一次側の最大電流値よりも小さいことを特徴とする請求項5に記載のストロボ内蔵カメラ。
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