JP4581340B2

JP4581340B2 - ストロボ装置及びその駆動方法、並びに電子機器装置

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Publication number: JP4581340B2
Application number: JP2003163659A
Authority: JP
Inventors: 敏治柳田; 速夫臼井
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-06-09
Filing date: 2003-06-09
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2023-06-09
Also published as: JP2005003709A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ストロボ装置及びその駆動方法、並びにこのストロボ装置を内蔵もしくは外付けして使用する、デジタルスチルカメラ等の電子機器装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の銀塩フィルムを用いるカメラに代わって、デジタルスチルカメラの普及が急速に進んでいる。そして、各種技術の進歩により、撮像素子の画素数の増加等による画質や機能の向上、或いは付属品類を含めた商品セットの小型軽量化等の進展にも目覚ましいものがある。
【０００３】
こうした中、カメラ等の撮像装置に用いられるストロボ装置の小型化や、その構成方法、例えば本体に内蔵するか、外付け接続とするかといったことや、電源の供給をどうするかといったことが、デジタルスチルカメラのサイズやデザイン性に多大な影響を与え、デジタルスチルカメラの商品価値を大きく左右する要因になっている。
【０００４】
ストロボ装置は、例えば被写体に対する露光量が不足している場合に、十分な露光量が得られるように被写体に光を照射することができ、夜間や室内での撮影を可能とする。このように、ストロボ装置は、撮像装置が撮影環境条件に関わらず被写体をより鮮明にかつ最適に撮像することを可能にするものであって、撮像装置に大きな付加価値を賦与するほぼ必須の付属装置である。
【０００５】
一般に、ストロボ装置は、放電によって閃光を発光するフラッシュランプ（放電管）と、フラッシュランプに並列に接続され、放電エネルギーを高電圧の電気エネルギーとして蓄積するストロボコンデンサと、ストロボコンデンサを充電する電源回路と、所望のタイミングで閃光が得られるように放電を制御する制御回路等とで構成される。フラッシュランプには、キセノンガス等の、安定した発光を効率良く起こすガスが封入されている。フラッシュランプにアーク放電が誘起されると、予めストロボコンデンサに蓄積されていたエネルギーは、放電のエネルギーとして一気にガス原子に与えられ、この結果生じた励起ガス原子が瞬間的に発光し、放電エネルギーは光エネルギーに変換される。
【０００６】
このように、ストロボ装置が１回の発光動作で出射できる発光光量の上限は、ストロボコンデンサに蓄積される電気エネルギーによって決まるので、十分なフラッシュ発光光量を確保するためには、容量の大きなコンデンサが必要となる。また、実用的なフラッシュ発光回数を可能とするためには、電源である電池として容量の大きな電池を搭載する必要がある。これらの大型化要因が、ストロボ装置ないしストロボ装置を内蔵したカメラを小型軽量化する上で、大きな阻害要因となっている。
【０００７】
こうした状況の中、フラッシュ発光機能を備えつつ、小型軽量で、かつスタイリッシュなデザイン性やファッション性にも優れたデジタルスチルカメラを実現することが切望されている。
【０００８】
従来、小型カメラ用のストロボ装置では、ストロボコンデンサとして、例えば円筒型のアルミ電解コンデンサが用いられ、電源として、例えば単４、ＣＲ２、或いはＣＲ１２３Ａ等の汎用的な円筒型の電池が用いられてきた。
【０００９】
アルミ電解コンデンサは、陽極及び陰極としてアルミ箔を用い、誘電体として陽極表面に形成した酸化アルミニウムを用いるコンデンサである。極めて薄い酸化アルミニウム膜を誘電体として用いることができることから、単位体積当たりの容量が大きく、ストロボコンデンサとして最適なものである。
【００１０】
しかし、アルミ電解コンデンサの一般的な形状は、図１２に示すように円筒型であり、これをストロボコンデンサとして用いると、デザイン的に極めて大きな不都合が生じる。図１３（ａ）は、円筒型のストロボコンデンサ８５と円筒形の電池９０とで外付けストロボ装置を構成した例である。図１３（ａ）からわかるように、円筒形形状はデッドスペース（無駄になる空間）を生じやすく、円筒型のストロボコンデンサ８５や電池９０を用いると、コンパクトな実装を目指す上でデザイン的に大きな制約を受ける。
【００１１】
また、図１３（ｂ）は、電池として平板角形のリチウムイオン電池２０ａを用い、専用バッテリーとしてストロボ装置の外形サイズに合わせて作製して搭載した例である。図１３（ｂ）、特に側面図と上面図とからわかるように、電池を平板角形にすることによってストロボ装置の小型化を目指しても、ストロボコンデンサが円筒形のままでは、円筒形ストロボコンデンサ８５を実装した部分が突出する形になり、ストロボ装置の外形デザインに多大な影響が及ぶ。また、側面図からわかるように、円筒形ストロボコンデンサ８５がストロボ回路基板１０の一部をふさいでしまうので、電気回路を配置できる基板面積を十分に確保できなくなり、実現できる機能が制約されることもある。
【００１２】
上記の問題点の改善を目指して、平板状のストロボコンデンサを用いる電子機器装置（後述の特許文献１）、或いは平板状のストロボコンデンサと平板状の電池とを組み合わせて用いたカメラ（後述の特許文献２）が、既に提案されている。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００１−１４２１２３号公報（第２及び３頁、図１、図２、図５及び図６）
【特許文献２】
特開２００１−３１８４１３号公報（第２及び３頁、図１及び図２）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示されている電子機器装置では、平板状のストロボコンデンサは電子機器装置本体に固定され、実施形態においては、長く引き回されたコネクトフレキシブルプリント基板によってストロボ充電回路に接続されている。また、特許文献２に開示されているカメラでも、平板状のストロボコンデンサはカメラ本体又は後蓋の平面部に固定され、実施形態においては、長く引き回されたフレキシブル基板を介してストロボ基板に接続されている。
【００１５】
上記のようにストロボコンデンサとストロボ充電回路とを別個に配置すると、必然的に両者を電気的に接続する手段が必要になり、その分だけ、かさ高になり、コストもかかる。また、接続手段には高圧の電圧が印加され、瞬間的に大電流が流れるから、接続手段をフレキシブル基板のような形で引き回すことは、絶縁性を確保し、ノイズの発生を抑え、放電特性を向上させる上で好ましくない。
【００１６】
本発明の目的は、上記のような事情に鑑み、小型、軽量、薄型、低コストで、しかも低消費電力等の電気的特性に優れたストロボ装置及びその駆動方法、並びにそのストロボ装置を内蔵若しくは外付けする、デジタルスチルカメラ等の電子機器装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、閃光光源である放電管の放電エネルギーを蓄えるコンデンサが、扁平な形状を有し、且つ前記放電エネルギーを前記コンデンサに充電する手段を設けた回路基板に表面実装されている、ストロボ装置に係わり、また、前記ストロボ装置において、前記コンデンサを充電する電流をパルス状に制御して、前記放電管の放電の前後は連続して充電動作を行い、無発光時の待機状態には間欠的に充電動作を行なう、ストロボ装置の駆動方法に係わり、更に、前記ストロボ装置が内蔵若しくは外付けされ、前記ストロボ装置の発光を制御できる、電子機器装置に係わるものである。
【００１８】
本発明によれば、前記コンデンサが扁平な形状を有し、且つ前記コンデンサを充電する手段を設けた前記回路基板に表面実装されているので、前記ストロボ装置全体の形状を、一部が部分的に突出することの無い、薄型の板状に整えることが容易であり、その際、デッドスペースができるだけ少なくなるように、前記コンデンサも含めて前記回路基板上の部品配置を最適化することができ、且つ両者を接続する手段を別個に必要としないので、前記コンデンサが可能な限りコンパクトに実装されたストロボ装置或いは前記ストロボ装置が内蔵若しくは外付けされた電子機器装置を低コストで提供することができる。また、これらの装置では、両者の接続のための配線の引き回し等が無いので、絶縁性を確保し、ノイズの発生を抑え、放電特性を向上させることが容易である。
【００１９】
また、前記コンデンサを充電する電流をパルス状に制御して、前記放電管の放電の前後は連続して充電動作を行い、無発光時の待機状態には間欠的に充電動作を行うので、ストロボ装置を低消費電力で動作させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明において、前記コンデンサが、その扁平な面を前記回路基板に略平行にして重なるように表面実装されているのがよい。このように配置することで、両者の間に生じるデッドスペースを最少にすることができる。この際、前記コンデンサが、フラッシュランプやスパークコイル等の高さの高い部品とぶつからないように、前記回路基板上に配置することで、更にデッドスペースを減らし、全体を小型化、薄型化することができる。
【００２１】
また、前記コンデンサが、そのリード端子部において屈曲されて前記回路基板に実装されているのもよい。このようにすると、前記リード端子部が前記回路基板上に占める投影長さが短縮され、前記リード端子部が原因で前記回路基板が一方向に長すぎる形状になってしまうのを防止することができる。
【００２２】
また、前記コンデンサが積層型もしくは巻回型のフィルム若しくはシートコンデンサであるのがよい。これらは、平板角形で、しかも体積当たりの容量の大きいコンデンサを作製するのに最も適した構造である。
【００２３】
前記コンデンサを充電する電源が、前記回路基板に略平行に固定された、平板角形若しくは平板形の電池であるのがよい。このように電池も平板状にすることで、前記コンデンサを扁平な形状にした効果が１００％有効に発揮される。一部に円筒形の大型部品を残したままでは、他の部品を平板状にする効果が十分には発揮されないのは、図１３（ｂ）を用いて既述した通りである。
【００２４】
また、撮像装置本体に内蔵若しくは外付けされた前記ストロボ装置の発光動作を前記撮像装置のシャッター操作に応じて行うのがよい。
【００２５】
また、前記電子機器装置本体に対し、前記ストロボ装置を収容した筐体が着脱可能に取り付けられているのがよい。これは、前記ストロボ装置の高い性能を維持しながら、前記電子機器装置の小型化及び使い勝手の良さを両立させる方法である。以下、この点を説明する。
【００２６】
前述したように、前記ストロボ装置が１回の発光動作で出射できる最大発光光量は、前記ストロボコンデンサに蓄積される電気エネルギーによって決まるので、発光光量の要求仕様に応じて前記ストロボコンデンサの必要な容量が決まり、要求仕様が高いと前記ストロボコンデンサは自ずと大型化する。また、フラッシュ発光回数の要求仕様に応じて電池の必要な容量が決まり、発光回数に対する要求仕様が高いと電池の大きさも自ずと大型化する。
【００２７】
従って、カメラ等の前記電子機器装置本体に高性能なストロボ装置を内蔵、つまり着脱不可能な形で設けると、前記電子機器装置が大きく、重くなりすぎる。一方、前記ストロボ装置が前記電子機器装置から分離され、互いに無関係にデザインされると、両者の組み合わせは、多くの場合、使い勝手の悪い装置になってしまう。従って、前記ストロボ装置と前記電子機器装置とを分離可能としながら、前記ストロボ装置と前記電子機器装置とを共に用いることを前提としてデザインされた、前記電子機器装置に着脱可能な筐体に前記ストロボ装置を収容することによって、不要なときは分離し、必要なときは前記電子機器装置と一体化させ、内蔵型と遜色のない使い勝手の良さを実現させることができる。
【００２８】
ストロボを放電発光させるための電源供給は、前記ストロボ装置を接続する前記電子機器装置からでも可能であるが、そうすると、大容量の電池を前記電子機器装置に搭載する必要が生じる。そのため、デザイン的な観点から、外付けストロボに専用の電池を搭載するようにして、前記電子機器装置本体の電池は、できるだけ小型サイズに納まるように設計することが要求される場合もある。このような外付けのストロボ装置であっても、小型でスタイリッシュなデザインのものが必要とされていることには変わりはない。
【００２９】
次に、本発明の好ましい実施の形態に基づきストロボ装置を構成した例を、図面参照下に具体的に説明する。
【００３０】
図３は、フラッシュ発光動作の概略を説明する、ストロボ装置の充電回路及び放電制御回路の概略回路図である。
【００３１】
発光部であるフラッシュランプ１は、放電管の１種であり、陽極２と陰極３との間に０．１気圧程度のキセノンガスが封入されている。フラッシュランプ１は、ストロボコンデンサ５と並列に接続され、両者は、高圧電源６、充電スイッチ７、及び充電抵抗８からなる充電回路に接続されている。充電スイッチ７が閉じると、高圧電源６から充電抵抗８を通じて電流が流れ、ストロボコンデンサ５は２５０〜５００Ｖ程度の高電圧に充電される。但し、この電圧は、陽極２と陰極３との間が自発的に放電破壊するほどの高電圧ではないので、この状態はトリガパルスの印加による放電開始を待つ待機状態である。
【００３２】
上記の待機状態にある放電回路の放電を所望のタイミング、例えばシャッターの押し下げで開始させ、ストロボ装置を発光させるには、フラッシュランプ１のトリガ電極４に５〜１０ｋＶ程度の高電圧トリガパルスを印加する。トリガパルスが印加されると、フラッシュランプ１の中のキセノン原子が少数ながらイオン化される。これで生じた電子が種になり、陽極２と陰極３との間の電界による電子の加速と加速された電子の衝突によるキセノン原子のイオン化との繰り返しによってねずみ算式にその数を増やし、ついには陽極２と陰極３との間の主放電を引き起こす。このとき、両極間の抵抗はまたたく間に数Ω程度まで減少し、ストロボコンデンサ５に蓄えられていた電気が一気に流れるので、一瞬の放電による閃光がフラッシュランプ１から発せられる。
【００３３】
図３において、放電制御回路であるトリガ回路は、スパークコイル１１、トリガコンデンサ１２、トリガコンデンサ充電抵抗１３、電圧調整抵抗１４、及びトリガスイッチ１５（例えばカメラのＸ接点）からなる。通常、トリガスイッチ１５は開いており、充電スイッチ７が閉じると、トリガコンデンサ１２は、ストロボコンデンサ５と同様に、高圧電源６から充電抵抗８とトリガコンデンサ充電抵抗１３とを通じて流れる電流によって充電される。
【００３４】
高圧電源６に対し充電抵抗８とトリガコンデンサ充電抵抗１３と電圧調整抵抗１４とが直列に接続されている。充電抵抗８の抵抗値は他の２つよりはるかに小さいので、充電抵抗８による電圧降下を無視すると、待機状態におけるトリガコンデンサ１２の充電電圧Ｖ₁₂は、電圧調整抵抗１４の抵抗値Ｒ₁₄とトリガコンデンサ充電抵抗１３の抵抗値の比に応じて高圧電源６の電圧Ｖ₆を分割した電圧にほぼ等しい。即ち、
Ｖ₁₂ ≒ Ｒ₁₄Ｖ₆ ／(Ｒ₁₃＋Ｒ₁₄)
【００３５】
上記の待機状態にあるとき、トリガスイッチ１５を閉じると、トリガコンデンサ１２の両極は、スパークコイル１１の１次コイル１１ａを通じて短絡した状態になり、瞬間的に大電流が１次コイル１１ａを流れる。スパークコイル１１において１次コイル１１ａと２次コイル１１ｂとは結合しているから、１次コイル１１ａと２次コイル１１ｂとの巻き数比を１：ｎ₁ とすると、２次コイル１１ｂの両端には最大ｎ₁Ｖ₁₂ の電圧が誘起され、この電圧がトリガ電極４に印加される。
【００３６】
図３の高圧電源６（電源電圧２５０〜５００Ｖ）を電池を直列につないで得ることは現実的ではないから、本実施の形態では、電池から供給される低圧の直流（ＤＣ）電圧を所望の高圧直流（ＤＣ）電圧までＤＣ−ＤＣコンバータを使って昇圧させる。
【００３７】
図４は、電池駆動の昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータを高圧電源として用いる、ストロボコンデンサの充電回路の一例を示す回路図である。この回路は、大きく分けると２つのブロックで構成されており、図４の中央左よりに配された昇圧型発振トランス２２を間に挟んで、左側の１次側回路は、昇圧型発振トランス２２の１次巻き線２２ａを流れる低電圧の１次電流Ｉ₁ をスイッチ素子２３によって断続的にＯＮ，ＯＦＦさせる発振回路であり、右側の２次側回路は、この結果、昇圧型発振トランス２２の２次巻き線２２ｂに発生する交流高電圧を整流し、高電圧の直流電流（２次電流Ｉ₂ ）でストロボコンデンサ５を充電する整流回路である。
【００３８】
より詳しくは、１次側発振回路では、電池２０と、充電スイッチ２１と、昇圧型発振トランス２２の１次巻き線２２ａと、発振用のスイッチ素子、例えばスイッチングトランジスタ２３とが直列に結合されている。また、２次側整流回路では、昇圧型発振トランス２２の２次巻き線２２ｂと、整流用ダイオード２６と、ストロボコンデンサ５と、充電抵抗８とが直列に結合されている。フラッシュランプ１は、図３と同様、ストロボコンデンサ５と並列に接続されている。ここで重要な点は、昇圧型発振トランス２２の１次巻き線２２ａと２次巻き線２２ｂとが逆極性で結合されている点である。以下、図４を用いてＤＣ−ＤＣ変換及びストロボコンデンサ５の充電動作の概略を説明する。
【００３９】
ストロボ装置を充電モードにするには、スイッチ２１を閉じ、且つトランジスタ２３のゲート電極（制御電極）２３ａに、入力抵抗２４を介して“ハイ”電圧と“ロウ”電圧を繰り返す矩形波形のパルス幅制御信号（チャージ信号）を印加する。通常、パルス幅制御信号は、カメラ本体側の（図示を省略した）ストロボ制御部から、接続端子２５ａ（チャージ端子）を経て供給されるが、ストロボ装置側で発生させてもよい。この制御信号によりトランジスタ２３はＯＮ状態とＯＦＦ状態を繰り返す。
【００４０】
即ち、パルス幅制御信号が“ハイ”のとき、スイッチングトランジスタ２３はＯＮ状態になり、昇圧型発振トランス２２の１次巻き線２２ａに１次電流Ｉ₁ が流れる。しかし、トランス２２の１次巻き線２２ａと２次巻き線２２ｂとが逆極性で結合されているため、２次側の整流ダイオード２６には逆電圧が加わり、２次側回路に電流が流れることはない。このため、トランス２２は、１次巻き線のみのコイルと同様に機能し、１次電流Ｉ₁ は流れ始めからの時間（ＯＮ時間）に比例して増加する。
【００４１】
従って、電池２０から入力される電圧をＶ_I とおき、トランス２２のインダクタンスをＬとおくと、次の関係が成り立つ。
ｄＩ₁／ｄｔ＝Ｖ_I／Ｌ
このとき、トランス２２には、次式で与えられる、１次電流Ｉ₁に対応したエネルギーＰが蓄積されていく。
Ｐ＝（１／２）ＬＩ₁ ^２
【００４２】
初めの式を積分して、トランジスタ２３がＯＮ状態にある期間をｔ_ON 、ＯＮ状態開始時の１次電流Ｉ₁ の値をＩ_1S 、ＯＮ状態終了時のＩ₁ の値をＩ_1E とおくと、（式１）の関係が得られる。
Ｉ_1E ＝Ｉ_1S ＋（Ｖ_I／Ｌ）ｔ_ON ・・・（式１）
【００４３】
パルス幅制御信号が“ロウ”になると、スイッチングトランジスタ２３はＯＦＦの状態になり、１次巻き線２２ａに流れる１次電流Ｉ₁ は停止する。この瞬間コイルの逆起電力によって、トランス２２の各巻き線の両端に作用する電圧は、ＯＮ状態に作用していた電圧と大きさは同じであるが、逆向きの電圧に変化する。このため、２次側の整流ダイオード２６には順方向の電圧が作用することになり、２次側回路に２次電流が流れ始め、ストロボコンデンサ５が充電され、直流出力電圧Ｖ_O が発生する。このとき、ＯＮ期間の間にトランス２２に蓄えられていたエネルギーＰが放出され、ストロボコンデンサ５に蓄積されることになる。
【００４４】
簡単のため、ダイオード２６での電圧降下は無視できるとする。また、コンデンサ５における出力電圧Ｖ_O のリップル電圧も無視でき、Ｖ_O はほぼ一定とみなせるとすると、次の関係が成り立ち、電流Ｉ₂ は、流れ始めからの時間に比例して減少する。
Ｖ_O ＝ −（ｄＩ₂／ｄｔ）Ｌ
ｄＩ₂／ｄｔ＝ −Ｖ_O／Ｌ
【００４５】
上式を積分して、トランジスタ２３がＯＦＦ状態にある期間をｔ_OFF 、ＯＦＦ状態開始時のＩ₂ の値をＩ_2S 、ＯＦＦ状態終了時のＩ₂ の値をＩ_2E とおくと、（式２）の関係が成り立つ。
Ｉ_2E ＝Ｉ_2S − Ｖ_Oｔ_OFF／Ｌ・・・（式２）
【００４６】
通常、このような装置では、ＯＮ状態開始時及びＯＦＦ状態終了時にトランスに残るエネルギーが無くなる条件で運転されるので、（式１）及び（式２）にそれぞれ、Ｉ_1S ＝０及びＩ_2E ＝０を代入すると、（式３）及び（式４）が得られる。
Ｉ_1E ＝（Ｖ_I／Ｌ）ｔ_ON ・・・（式３）
Ｉ_2S ＝（Ｖ_O／Ｌ）ｔ_OFF ・・・（式４）
【００４７】
昇圧型発振トランス２２の１次巻き数と２次巻き数の比が１：ｎ₂であるとおくと、Ｉ_1E とＩ_2S との間には（式５）の関係が成り立つ。
Ｉ_1E ＝ｎ₂Ｉ_2S ・・・（式５）
（式３）〜（式５）から、Ｉ_1E とＩ_2S とを消去すると（式６）が得られる。
Ｖ_O ＝ｎ₂（ｔ_ON／ｔ_OFF）Ｖ_I ・・・（式６）
【００４８】
（式６）から、２次側には１次巻き数と２次巻き数の比に応じて昇圧された出力電圧Ｖ_O が得られることがわかる。また、入力電圧Ｖ_I が変化しても、ｔ_ON／ｔ_OFF を調節することにより、出力電圧Ｖ_O を一定に保ち得ること等もわかる。
具体的には、制御回路によって入力電圧Ｖ_I をモニタして、所定の値からのずれに応じて矩形波パルスのデューティー比を増減すればよい。
【００４９】
コンパレータ２７は、ストロボコンデンサ５を充電する電流によって充電抵抗８の両端間に生じる電圧を、基準電圧Ｖ_refと比較するコンパレータであり、その出力は、ショットキーダイオード２８等を介して、スイッチングトランジスタ２３のゲート電極２３ａに接続されている。
【００５０】
コンパレータ２７は、充電電流が所定の値を超え、充電抵抗８の両端間に生じる電圧が基準電圧Ｖ_refを上回ると、ゲート電極（制御電極）２３ａの電位を“ロウ”に引き下げ、トランジスタ２３の発振を止め、充電を停止させる。
【００５１】
これは、例えば、ストロボコンデンサ５を充電する際の大電流でバッテリー電圧が低下し、電池２０として用いられるリチウムイオン電池に一般的に搭載されている保護回路が働いて、電池の出力が遮断されてしまうことを防止するためのものである。このようにして、電池２０として過電流保護回路を有する電池を用いても、保護回路を作動させずに安定して動作するストロボ電源を構成することができる。
【００５２】
また、同様なコンパレータ回路を用いてストロボコンデンサ５の充電電流を検知し、ストロボコンデンサ５の充電が進み、充電電流の大きさが所定の値を下回ると、ゲート電極（制御電極）２３ａの電位を“ロウ”に引き下げ、スイッチングトランジスタ２３の発振を止め、充電を停止させるようにすれば、放電後は連続して充電動作を行い、待機状態では間欠的に充電動作を行って、ストロボ装置を低消費電力で動作させることができる。
【００５３】
図５は、上述の連続充電動作と間欠的に充電動作とを組み合わせた充電動作を行ったときの、ストロボコンデンサ充電回路の動作波形である。横軸は時間を示し、画面には２つの波形が基準線をずらせて示されている。チャンネル１（ｃｈ１）は、画面左側にｃｈ１０(Ｖ)と示した高さを基準線として電池２０の端子間の電圧Ｖ_cc（Ｖ）を示し、チャンネル２（ｃｈ２）は、画面左側にｃｈ２０(Ａ)と示した高さを基準線として１次側の発振回路を流れる１次電流Ｉ₁（Ａ）を示している。
【００５４】
図５（ａ）は、放電後、連続充電を５．０６秒間行い、その後、間欠充電動作に移行した変化を示している。図５（ｂ）は、時間軸を拡大して間欠充電動作領域を示したもので、充電を０．０５８秒間行った後、０．３５０秒間充電を休止する変化を示している。
【００５５】
図５（ｂ）で、充電期間中に現れているスパイク状の波形が、図４に示した発振回路の発振１回分に対応する波形で、更に時間軸を拡大して示すと、図５（ｃ）のようになっている。電池２０の端子間の電圧Ｖ_cc（Ｖ）は、スイッチングトランジスタ２３がＯＦＦの状態にあるとき、ほぼ開放電圧３．７９６Ｖと等しいが、スイッチングトランジスタ２３がＯＮの状態にあるときは、１次電流Ｉ₁ のの増加につれてやや減少することがわかる。１次電流Ｉ₁ の波形は、理想的には図４の上部に示した実線のようになるはずであるが、実際には１次巻き線２２ａのコイルの影響で、図５（ｃ）（図４の点線）で示したような波形になる。
【００５６】
また、同様な方法で、充電電流を断続させて平均電流を減少させ、電池２０の消耗を極力抑えることもできる。
【００５７】
図６は、ストロボコンデンサ５として用いられるシート型フィルムコンデンサ５ａの構造説明図であり、図７は、作製工程の１段階における主要部の外観図である。以下、作製工程にそって、その構造を説明する。
【００５８】
まず、アルミ箔等の部品の各仕様を確認後、陽極箔（高純度アルミニウム）４０、陰極箔４１（アルミニウム）及びセパレータ（電解コンデンサ紙）４２を所定の形に裁断し、積層する。これが、図７（Ａ）に示した状態である。
【００５９】
次に、陽極タブ（Ａｌ）４５と陰極タブ（Ａｌ）４６とにリード端子４７（アルミ箔４７ａの表面を絶縁樹脂４７ｂで被覆したもの）をレーザ溶接で接合する。これが、図７（Ｂ）に示した状態である。リード端子４７は、アルミ箔４７ａが陽極タブ４５と陰極タブ４６とを機械的に補強するとともに、アルミ箔４７ａを被覆している絶縁樹脂４７ｂが後述のアルミソフトケース（アルミラミネートフィルム製）４４のフィルム面と密着して封止を形成するためのものである。
【００６０】
次に、全体を筒状のアルミソフトケース（アルミラミネートフィルム製；アルミ面を外側にしている）４４に挿入し、ソフトケースのリード端子４７側を熱シール加工及びプレス加工で封止した後、電解液（エチレングリコール溶液）４３を注入してセパレータ（電解コンデンサ紙）４２に含浸させる。その後、アルミソフトケース４３の反対側を減圧下で熱シール加工及びプレス加工で封止した後、エージングする。
【００６１】
次に、フィルムコンデンサ５ａのサイズ（投影長さ）ができるだけ小さくなるように、端子の反対側で横に延びたソフトケースのプレスシール部分を折り畳み、保護層及び絶縁層を兼ねたラベルテープ（絶縁テープ）４９を貼り付けた後、リード端子４７のアルミ面４７ａに外装接続端子４８（ポリイミドの絶縁樹脂基板４８ｂにはんだメッキ銅箔４８ａを付着させたもの）のはんだメッキ銅箔４８ａをレーザ溶接ではんだ付けして接合する。これが、図７（Ｃ）に示した状態である。その後、エージングして検査を行う。
【００６２】
図６には、シート型フィルムコンデンサ５ａとして、電極箔を複数枚積層したタイプのものを示したが、これ以外にも、電極箔を巻回した後に押圧して偏平形にするタイプのものも使用可能である。
【００６３】
図８は、シート型フィルムコンデンサ５ａをリード端子部４７において屈曲させてストロボ回路基板１０に実装した状態を示す概略断面図である。このようにすると、リード端子部４７がストロボ回路基板１０上に占める投影長さが短縮され、リード端子部４７が原因でストロボ回路基板１０が一方向に長すぎる形状になってしまうのを防止することができる。もちろん、屈曲させずに実装することもできる。シート型フィルムコンデンサ５ａの下方のストロボ回路基板１０上には、高さの低い電子部品６２が搭載されており、ストロボ装置をコンパクトにする上で役立っている。
【００６４】
図９は、本実施の形態において、電池２０として用いられる平板角形のリチウムイオン電池２０ａの構造説明図（ａ）と、シート状のリチウムポリマー電池２０ｂの構造説明図（ｂ）とである。これらの電池のいずれかを、外付けストロボ装置の外形サイズに合わせて作製し、これを専用バッテリーとしてストロボ装置に搭載する。
【００６５】
図１は、シート型フィルムコンデンサ５ａをリード端子部４７において屈曲させてストロボ回路基板１０に表面実装し、ストロボ回路基板１０の裏面側にその外形サイズに合わせて作製したリチウムイオン電池２０ａを搭載した、外付けストロボ装置主要部の上面図と正面図と側面図（ａ）、正面外観図（ｂ）、及び、シート型フィルムコンデンサ５ａを引き上げて、ストロボ回路基板１０の実装状態が見えるようにした外観図（ｃ）である。
【００６６】
図１でまず注目されるのは、ほぼ直方体の薄型コンパクトな外形の中に、ストロボ装置の全ての部品が、ほとんどデッドスペースなしに収められている点である。この構造が実現した要因は２つある。
【００６７】
１つ目は、大きな３つの部品、リチウムイオン電池２０ａ、ストロボ回路基板１０、そしてシート型フィルムコンデンサ５ａのいずれもが平板角形の形状であるため、デッドスペースを生じることなく、これらを積層できたことである。
【００６８】
２つ目は、シート型フィルムコンデンサ５ａをストロボ回路基板１０に直接実装したことである。図１（ａ）の、特に正面図に示されているように、高さの高い部品類、例えばフラッシュランプ１やスパークコイル１１や昇圧型発振トランス２２が、シート型フィルムコンデンサ５ａとぶつかり合うことなく空間を分け合うように、ストロボ回路基板１０の上に配置されている。その結果、上面図及び側面図からわかるように、部品搭載後のストロボ回路基板１０の高さが、一部のところで突出して高くなるというようなことがなく、各場所ごとによく揃っている。これがデッドスペースが生じにくい理由である。
【００６９】
図１（ｃ）は、シート型フィルムコンデンサ５ａを引き上げて、ストロボ回路基板１０の実装状態が見えるようにした外観図であるが、この図から、実装状態でシート型フィルムコンデンサ５ａの下方になるストロボ回路基板１０の上にも、高さの低い部品類が密に搭載され、その上部に残された空間を埋めるようにシート型フィルムコンデンサ５ａが搭載されていることがわかる。シート型フィルムコンデンサ５ａを実装していなければ、この空間はデッドスペースになっていた部分であり、本実施の形態では、従来デッドスペースになっていた空間にシート型フィルムコンデンサ５ａを配置することによって、ほとんどデッドスペースのない構造を実現している。
【００７０】
図２は、電子機器装置であるカメラ５０と一体化できるようにデザインされた筐体に収められた薄型外付けストロボ装置５１の外観図である。図２（ａ）に示すように、ストロボ装置５１は、カメラ５０と接続部５２で機械的に結合され、ロック機構５３で固定される。接続部５２は、電気的接続が機械的な接続と同時に形成されるように構成されている。図２（ｄ）に示すように、背部のほぼ全面に電池収納部５４が設けられ、サイズに比して容量の大きな電池を搭載することができる。
【００７１】
図１０は、本実施の形態に基づくストロボ装置が小型で薄型であることを生かして、カメラの可動部１０２にストロボ装置を内蔵させたデジタルスチルカメラの例１００の外観斜視図と外観裏面図である。可動部１０２には、レンズ１０３とフラッシュランプ１０４内蔵のストロボ装置が搭載され、カメラ本体１０１の向きを固定したまま、１８０度異なる方向を撮影することができる。
【００７２】
図１１は、デジタルスチルカメラ１００の内部構成を示すブロック図の一例である。
【００７３】
デジタルスチルカメラ１００の撮像系には、被写体の像を受光面に結像させて光電変換し、画像データとして出力する撮像部３０２と、デジタルスチルカメラ３０全体の制御を行うと共に、画像データのサンプリングタイミング制御、画像データの記録制御、通信制御、表示制御、画像を分類したディレクトリの生成等の制御を行う中央演算処理装置（ＣＰＵ）３０４と、ホワイトバランス補正、ガンマ補正等の処理を行なう信号処理部３０６と、アナログの画像信号をデジタルの画像データに変換するＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器３０８とが設けられている。
【００７４】
また、デジタルスチルカメラ１００の入力系には、シャッターボタン、モード切り替えダイヤル、メニューキー、マルチファンクションの十字キー等を含む操作部３１０と、前記操作部３１０で入力した各々の情報の信号を変換するポートである、Ｉ／Ｏ（入力／出力）ポート３１２とが設けられている。
【００７５】
デジタルスチルカメラ１００の画像変換系には、画像データをＪＰＥＧやＭＰＥＧに代表される手法で圧縮制御したり、圧縮したデータを伸張展開制御する処理を行う圧縮伸張部３２０と、画像データを着脱可能なメモリーカード３２２にカードスロット３２４を介して記録したり読み出したりするためにデータを変換するカードインターフェース３２６とが設けられている。
【００７６】
ＣＰＵ３０４には、動作プログラムや各定数が記憶されているＲＯＭ（読み出し専用メモリ）と、プログラム実行時の作業領域となると共に、画像を記録することが可能な記憶手段であるＲＡＭ（ラム：Random Access Memory）により構成されているシステムメモリ３３０と、デジタルスチルカメラ３０の動作に関する各種定数や各種情報を電源遮断時にも記憶し続けることが可能な記憶手段である不揮発性メモリ３３２と、撮影日時などを管理するためのカレンダ時計３３４と、ストロボ装置３４０の発光を制御するストロボ制御部３４２とがバス３５０を介して接続されている。
【００７７】
デジタルスチルカメラ１００の表示系には、液晶モニタ３７２と、画像データを液晶モニタ３７２に表示するための信号に変換するＤ／Ａ（デジタル／アナログ）変換器３７４と、表示する画像や情報を一時記憶するためのＶＲＡＭ（ビデオラム）等で構成されているフレームメモリ３７６と、名前、或いはコマンドやパラメータ等のメッセージなどの文字データを画像データに重ねて表示するＯＳＤ（オンスクリーンディスプレイ：On Screen Display）機能部３７８とが設けられている。
【００７８】
なお、デジタルスチルカメラ１００は、画像フォーマット、画素数、圧縮率、ファイルサイズ、画像アスペクト比などの画像記録情報を適宜設定できる様になっており、撮影によって取得した画像データは、設定された画像記録情報に基づいて自動的に記録処理が行われる。
【００７９】
以上、本発明を好ましい実施の形態に基づいて説明したが、本実施の形態のポイントは、撮影用ストロボ装置を薄型化し、デザイン性およびファッション性を高めたデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等の撮像装置を提供可能にした点にある。
【００８０】
本発明はこれらの実施の形態に何ら限定されるものではなく、電気回路や構成部品、ストロボ装置の形態等、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜選択可能であることは言うまでもない。
【００８１】
例えば、本実施の形態では、本発明をデジタルスチルカメラに適用した例を示したが、これ以外にも、携帯電話、ＰＤＡ（携帯情報端末装置）、腕時計型ないしペンダント型携帯情報端末等の、撮影機能を備えた情報機器に広く適用可能である。本発明の採用により、フラッシュ発光機能を備えた撮影機能付き情報機器を、小型軽量で、かつデザイン性やファッション性に優れたスタイリッシュな形で実現することが可能となる。
【００８２】
【発明の作用効果】
本発明によれば、コンデンサが扁平な形状を有し、且つコンデンサを充電する手段を設けた回路基板に表面実装されているので、ストロボ装置全体の形状を、一部が部分的に突出することの無い、薄型の板状に整えることが容易であり、その際、デッドスペースができるだけ少なくなるように、コンデンサも含めて回路基板上の部品配置を最適化することができ、且つ両者を接続する手段を別個に必要としないので、コンデンサが可能な限りコンパクトに実装されたストロボ装置或いはストロボ装置が内蔵若しくは外付けされた電子機器装置を低コストで提供することができる。また、これらの装置では、両者の接続のための配線の引き回し等が無いので、絶縁性を確保し、ノイズの発生を抑え、放電特性を向上させることが容易である。
【００８３】
また、コンデンサを充電する電流をパルス状に制御して、放電管の放電の前後は連続して充電動作を行い、無発光時の待機状態には間欠的に充電動作を行うので、ストロボ装置を低消費電力で動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施の形態に基づく、シート型フィルムコンデンサと平板角型リチウムイオン電池とで構成した外付けストロボ装置主要部の構造を示す上面図、正面図、及び側面図と、ストロボ装置主要部の外観図（ｂ）と、シート型フィルムコンデンサを引き上げ、ストロボ回路基板の実装状態を見やすくした主要部の外観図（ｃ）とである。
【図２】同、薄型外付けストロボ装置の外観図である。
【図３】同、フラッシュ発光動作の概略を説明する、ストロボ装置の充電回路及び放電制御回路の概略回路図である。
【図４】同、電池駆動の昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータを高圧電源として用いる、ストロボコンデンサの充電回路の一例を示す回路図である。
【図５】同、ストロボコンデンサの充電電流の波形の一例を示す図である。
【図６】同、シート型フィルムコンデンサの構造を説明する概略斜視図である。
【図７】同、シート型フィルムコンデンサの作製工程の１段階における主要部の外観図である。
【図８】同、シート型フィルムコンデンサのストロボ回路基板への実装状態を示す概略断面図である。
【図９】同、電池２０として用いられる、平板角形のリチウムイオン電池の構造説明図（ａ）、及びシート状のリチウムポリマー電池の構造説明図（ｂ）である。
【図１０】同、ストロボ装置内蔵デジタルスチルカメラの外観斜視図と外観裏面図の一例である。
【図１１】同、デジタルスチルカメラの内部構成を示すブロック図の一例である。
【図１２】従来ストロボコンデンサとして用いられてきた円筒型のアルミ電解コンデンサの構造を説明する説明図である。
【図１３】従来の円筒型ストロボコンデンサと、円筒形電池（単４電池）（ａ）、又は平板角形の電池（リチウムイオン電池）（ｂ）とで外付けストロボ装置を構成した例である。
【符号の説明】
１…フラッシュランプ、２…陽極、３…陰極、４…トリガ電極、
５…ストロボコンデンサ、５ａ…シート型フィルムコンデンサ、６…高圧電源、
７…充電スイッチ、８…充電抵抗、１０…ストロボ回路基板、
１１…スパークコイル、１１ａ…１次コイル、１１ｂ…２次コイル、
１２…トリガコンデンサ、１３…トリガコンデンサ充電抵抗、
１４…電圧調整抵抗、１５…トリガスイッチ（例えば、カメラのＸ接点）、
２０…平板型電池、２０ａ…平板角形のリチウムイオン電池、
２０ａ…シート状のリチウムポリマー電池、２１…充電スイッチ、
２２…昇圧型発振トランス、２２ａ…１次巻き線、２２ｂ…２次巻き線、
２３…スイッチングトランジスタ（スイッチ素子）、
２３ａ…ゲート電極（制御電極）、２５ａ…接続端子（チャージ端子）、
２６…整流用ダイオード、２７…コンパレータ、３０…デジタルスチルカメラ、
４０…陽極箔（高純度アルミニウム）、４１…陰極箔（アルミニウム）、
４２…セパレータ（電解コンデンサ紙）、
４３…電解液（エチレングリコール溶液）、
４４…アルミソフトケース（アルミラミネートフィルム製）、
４５…陽極タブ（アルミ箔）、４６…陰極タブ（アルミ箔）、
４７…リード端子、４７ａ…アルミ箔、４７ｂ…絶縁樹脂、
４８…外装接続端子、４８ａ…はんだメッキ銅箔、４８ｂ…絶縁樹脂基板、
４９…ラベルテープ（絶縁テープ）、５０…カメラ、
５１…薄型外付けストロボ装置、５２…接続部、５３…ロック機構、
５４…電池収納部、６１…はんだ、６２…他の電子部品、
８５…円筒型のストロボコンデンサ、９０…円筒形の電池、
１００…デジタルスチルカメラ、１０１…カメラ本体、１０２…可動部、
１０３…レンズ、１０４…ストロボ装置

Claims

閃光光源である放電管の放電エネルギーを蓄えるコンデンサが、扁平な形状を有すると共に且つ前記放電エネルギーを前記コンデンサに充電する手段を設けた回路基板に表面実装されている、ストロボ装置であって、
前記コンデンサの陽極タブ及び陰極タブがそれぞれ導電箔に接合され、これらの導電箔の各一端部を残して前記それぞれの導電箔が共通の絶縁物質で被覆され、前記導電箔の前記一端部がそれぞれ、絶縁材に支持された導電層に接合され、
前記導電層が前記回路基板の一方の面上の配線に接続固定されると共に、前記導電箔と前記絶縁物質とからなるリード端子部において前記絶縁物質と共に前記導電箔が前記回路基板の前記一方の面上で屈曲されて前記コンデンサの扁平な面が前記一方の面に略平行にして重なるように表裏反転され、これによって前記コンデンサが前記回路基板の前記一方の面との間に一定の間隙を置いた状態で前記回路基板の前記一方の面に実装されており、
この実装状態において、前記放電管が前記コンデンサとは別位置にて前記回路基板の前記一方の面に配置され、かつ、前記間隙内にて別の電子部品が前記回路基板の前記一方の面に配置されている
ストロボ装置。
前記別位置には、前記放電管と共にスパークコイル及び昇圧型トランスが配置されている、請求項１に記載したストロボ装置。
前記コンデンサが積層型もしくは巻回型のフィルム若しくはシートコンデンサである、請求項１に記載したストロボ装置。
前記コンデンサを充電する電源が、平板角形若しくは平板形の電池であって前記コンデンサとは反対側にて前記回路基板と略平行に前記回路基板に固定されている、請求項１に記載したストロボ装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載したストロボ装置が内蔵若しくは外付けされ、前記ストロボ装置の発光を制御できる、電子機器装置。
電子機器装置本体に対し、ストロボ装置を収容した筐体が着脱可能に取り付けられている、請求項５に記載した電子機器装置。
前記コンデンサを充電する電流がパルス状に制御され、前記放電管の放電発光の前後は連続して充電動作が行われ、無発光時の待機状態には間欠的に充電動作が行われる、請求項５に記載した電子機器装置。
撮像装置として構成され、前記ストロボ装置の発光動作を前記撮像装置のシャッター操作に応じて行う、請求項５に記載した電子機器装置。