JP4906265B2 - ストロボ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ストロボ装置に関するものである。
自励式ＤＣ／ＤＣコンバータによって主コンデンサを充電するストロボ装置は、（特許文献１）（特許文献２）（特許文献３）などに記載されている。
この種の一般的なストロボ装置は、図５に示すように構成されている。
発振トランスＴの一次側巻線Ｐと直列に電界効果トランジスタＱ１を接続し、このトランジスタＱ１のスイッチングなどを制御回路１によって行っている。発振トランスＴの二次側巻線ＳにはダイオードＤを介して主コンデンサ２が並列に接続されている。また、キセノン管３と絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistor）Ｑ２の直列回路が主コンデンサ２と並列に接続されている。Ｒ１は発振トランスＴの一次側巻線Ｐに流れる電流を検出する抵抗、Ｒ２は発振トランスＴの二次側巻線Ｓに流れる電流を検出する抵抗、４はキセノン管３を励起させるパルス電圧を発生させる高圧トリガ回路である。
ストロボの充電・発光を制御する制御回路１は、駆動回路５と放電検出回路６を内蔵している。図６に基づいて制御回路１の構成を説明する。
先ず、駆動回路５が図６（ａ）に示すようにゲート信号をトランジスタＱ１のゲートに印加すると、発振トランスＴの一次側巻線Ｐに図６（ｂ）に示すように電流が電池から流れる。駆動回路５は抵抗Ｒ１の端子電圧を監視しており、一次側巻線Ｐの電流Ｉ１がピーク電流値ＩＰＫ１に達したことを検出するとゲート信号をＬレベルに反転させる。これによって、発振トランスＴの一次側巻線Ｐに蓄積されたエネルギーが発振トランスＴの二次側巻線Ｓに放電され、二次側巻線Ｓの出力電圧でダイオードＤを介して主コンデンサ２が充電される。
放電検出回路６は、抵抗Ｒ２の端子電圧から二次側巻線Ｓを流れる電流Ｉ２が図６（ｃ）に示すように電流検出電流Ｉｔｈ２に低下したことを検出して駆動回路５に知らせる。
これによって、駆動回路５がゲート信号を再び“Ｈ”レベルに反転させる。この繰り返しによって、主コンデンサ２が充電される。充電がフル充電状態になり、撮影にストロボが必要とされる時に、端子ＦＳＷより“Ｈ”レベルの信号が出力されると、トランジスタＱ２がオンして、高圧トリガ回路４から数キロボルトの高電圧パルスが出力されキセノン管３が励起され発光する。
特開平１１−３５２５５４号公報 特開２００１−２５５５７３公報 特開２００１−２５５５７５公報
このような従来の構成では、トランジスタＱ１のゲートをオフからオンに移行するタイミングが発振トランスＴの一次側巻線Ｐから二次側巻線Ｓへのエネルギーの放電途中で実行されており、一次側巻線Ｐに蓄積されたエネルギーを二次側巻線Ｓに完全に放出できていないことになる。
また、放電途中でゲートをオンに移行させた直後には、図６（ｂ）に示したように電流Ｉ１の立ち上がりのタイミングに過大な振動電流が流れやすくなり、無駄に電力を消費して誤動作Ａを引き起こす可能性が高い。この結果、充電効率としてあまり良い結果を得られていないのが現状である。
本発明はこのような問題点に鑑みなされたもので充電効率を改善して低消費電力化することにより電池をより長持ちさせることができるストロボ装置を提供することを目的とする。
本発明の請求項１記載のストロボ装置は、自励式ＤＣ−ＤＣコンバータを介して昇圧した出力電圧をダイオードで整流して主コンデンサを充電するストロボ装置であって、自励式ＤＣ−ＤＣコンバータの制御回路を、発振トランスの一次側に流れる電流値が第１の規定値になると励磁期間を終了して前記発振トランスの一次側から二次側にエネルギーを伝達して主コンデンサを充電する充電期間を実行し、前記発振トランスの二次側に流れる電流値が第２の規定値よりも低下したことを検出してから遅延時間後に前記励磁期間を再開するよう構成し、前記遅延時間を、前記発振トランスの二次側に流れる電流値が第２の規定値よりも低下して電流値がゼロになるまでの時間と前記ダイオードの逆回復時間とを合わせた時間以上に設定したことを特徴とする。
本発明の請求項２記載の特定用途集積回路装置は、請求項１記載のストロボ装置の制御回路として使用する特定用途集積回路装置であって、第１の外部接続端子の電圧が第１の規定値になると励磁期間を終了し、第２の外部接続端子の電圧が第２の規定値よりも低下したことを検出してから遅延時間後に前記励磁期間を再開するよう構成したことを特徴とする。
この構成によると、自励式ＤＣ／ＤＣコンバータのゲートのオフからオンに移行するタイミングを、二次側のダイオードが完全にオフするタイミングよりも後に設定することにより、充電効率を改善して低消費電力化することにより電池をより長持ちさせることができる。
以下、本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。
図１は本発明のストロボ装置を示す。
発振トランスＴの一次側巻線Ｐと直列に電界効果トランジスタＱ１を接続し、このトランジスタＱ１のスイッチングなどを制御回路１０によって行っている。発振トランスＴの二次側巻線ＳにはダイオードＤを介して主コンデンサ２が並列に接続されている。また、キセノン管３と絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistor）Ｑ２の直列回路が主コンデンサ２と並列に接続されている。Ｒ１は発振トランスＴの一次側巻線Ｐに流れる電流を検出する抵抗、Ｒ２は発振トランスＴの二次側巻線Ｓに流れる電流を検出する抵抗、Ｒ３，Ｒ４は主コンデンサ２に充電される電圧を検出する抵抗、４はキセノン管３を励起させる高電圧パルスを発生させる高圧トリガ回路である。
ストロボの充電・発光を制御する制御回路１０は半導体集積回路で構成されており、駆動回路５と放電検出回路６および遅延回路１１などを内蔵している。図２に基づいて制御回路１０の構成を説明する。
図２（ａ）（ｂ）（ｃ）は主コンデンサ２の端子電圧が中高電圧（フル充電電圧を３００ボルト程度とした場合に１００ボルト以上）時の制御回路１０のタイミング図を示し、 図２（ｄ）（ｅ）（ｆ）は主コンデンサ２の端子電圧が低電圧（フル充電電圧を３００ボルト程度とした場合に５０ボルト未満）時の制御回路１０のタイミング図を示している。なお、制御回路１０は抵抗Ｒ３，Ｒ４の直列回路による分圧電圧ＶＣから主コンデンサ２の端子電圧が中高電圧／低電圧の何れの状態であるのかを判定している。
先ず、中高電圧時の制御回路１０を説明する。
駆動回路５が図２（ａ）に示すようにゲート信号をトランジスタＱ１のゲートに印加すると、発振トランスＴの一次側巻線Ｐに図２（ｂ）に示すように直線的に増加する電流が電池から流れて一次側巻線Ｐにエネルギーが蓄積される。
駆動回路５は抵抗Ｒ１の端子電圧を監視しており、一次側巻線Ｐの電流Ｉ１がピーク電流値ＩＰＫ１に達したことを検出するとゲート信号をＬレベルに反転させる。これによって、発振トランスＴの一次側巻線Ｐに蓄積されたエネルギーを二次側巻線Ｓに伝達してダイオードＤを介して主コンデンサ２が充電される。
トランジスタＱ１がオフして主コンデンサ２へエネルギーが蓄積されている期間中は、放電検出回路６が抵抗Ｒ２の端子電圧から二次側巻線Ｓを流れる電流Ｉ２が図２（ｃ）に示すように電流検出電流Ｉｔｈ２に低下したかどうかを常時チェックしている。電流検出電流Ｉｔｈ２に低下したことを検出すると遅延回路１１を介して駆動回路５に知らせる。
遅延回路１１の遅延時間は、主コンデンサ２の端子電圧に応じて変更される。ここでは主コンデンサ２の端子電圧が中高電圧であったとすると、この場合の遅延時間ｔ1（＝ Ｔｄｌｙ１ ＋ δ１）は、二次側巻線Ｓの電流が検出電流Ｉｔｈ２以下になってから０になるまでの時間と０になってから逆方向に電流が流れた後、再度０になるまでのダイオードＤの逆回復時間Ｔｄｌｙ１を合わせた時間より少し（時間δ１）長くなるように設定されている。
二次側巻線Ｓの電流が検出電流Ｉｔｈ２以下になってから遅延時間ｔ1後に駆動回路５を介してゲート信号をＨレベルにしてトランジスタＱ１をオンする。主コンデンサ２はこの繰り返しで充電される。
このようなタイミングにてトランジスタＱ１のゲートをオフからオンに移行させることにより、トランジスタＱ１がオンになった直後に発振トランスＴの一次側巻線Ｐに過大な振動電流が流れやすくなる現象は回避され充電効率も向上する結果が得られる。
ｔ１を１００ｎ秒から７００ｎ秒の範囲で変化させて充電効率との関係を取得したデータを図３に示す。図４にはこの場合の実験回路を示す。遅延回路１１をバッファ１２とコンデンサ１３とで構成し、コンデンサ１３の容量値を０〜１２００ＰＦの範囲で可変して１００ｎ秒から７００ｎ秒の遅延時間ｔ１を得た。ｔ１は図３から３００ｎ秒から４５０ｎ秒の範囲が好適であり、δ１は１００ｎ秒程度が好適であった。
低電圧時の制御回路１０は、図２（ｄ）（ｅ）（ｆ）に示すゲート信号，Ｉ１，Ｉ２のように、電流検出電流Ｉｔｈ２に低下したことを検出すると遅延回路１１を介して駆動回路５に知らせる。遅延回路１１の遅延時間ｔ２（＝ Ｔｄｌｙ２ ＋ δ２）は、二次側巻線Ｓの電流が検出電流Ｉｔｈ２以下になってから０になるまでの時間と０になってから逆方向に電流が流れた後、再度０になるまでのダイオードＤの逆回復時間Ｔｄｌｙ２を合わせた時間より少し（時間δ２）長くなるように設定されている。二次側巻線Ｓの電流が検出電流Ｉｔｈ２以下になってから遅延時間ｔ２後に駆動回路５を介してゲート信号をＨレベルにしてトランジスタＱ１をオンする。主コンデンサ２はこの繰り返しで充電される。δ２は１００ｎ秒程度が好適であった。
低電圧時においても、このようなタイミングにてトランジスタＱ１のゲートをオフからオンに移行させることにより、中高電圧時と同様に、トランジスタＱ１がオンになった直後に発振トランスＴの一次側巻線Ｐに過大な振動電流が流れやすくなる現象は回避され充電効率も向上する結果が得られる。
なお、 δ１≠ δ２であっても良い。δ１＝ δ２＝０とした場合であっても従来に比べて改善を期待できる。
本発明のストロボ装置は、カメラ撮影に使用されるストロボ装置や、ストロボ装置内蔵のカメラ装置や携帯電話装置などの高機能化に寄与できる。
本発明のストロボ装置の実施の形態の構成図 同実施の形態の要部波形図 遅延時間と充電効率との関係図 遅延回路の実験回路図 一般的なストロボ装置の構成図 同従来例の要部波形図
符号の説明
１０ 制御回路
Ｐ 発振トランスＴの一次側巻線
Ｓ 発振トランスＴの二次側巻線
Ｄ ダイオード
２ 主コンデンサ
３ キセノン管
５ 駆動回路
６ 放電検出回路
１１ 遅延回路
ＩＰＫ１ 一次側巻線Ｐの電流Ｉ１のピーク電流値
Ｉｔｈ２ 二次側巻線Ｓを流れる電流Ｉ２の閾値電流値
ｔ1 ，ｔ２ 遅延時間（＝ Ｔｄｌｙ１ ＋ δ１，＝ Ｔｄｌｙ２ ＋ δ２）
Ｔｄｌｙ１，Ｔｄｌｙ２ ダイオードＤの逆回復時間

Claims (2)

  1. 自励式ＤＣ−ＤＣコンバータを介して昇圧した出力電圧をダイオードで整流して主コンデンサを充電するストロボ装置であって、
    自励式ＤＣ−ＤＣコンバータの制御回路を、
    発振トランスの一次側に流れる電流値が第１の規定値になると励磁期間を終了して前記発振トランスの一次側から二次側にエネルギーを伝達して主コンデンサを充電する充電期間を実行し、
    前記発振トランスの二次側に流れる電流値が第２の規定値よりも低下したことを検出してから遅延時間後に前記励磁期間を再開するよう構成した
    ストロボ装置であって、
    前記遅延時間を、前記発振トランスの二次側に流れる電流値が第２の規定値よりも低下して電流値がゼロになるまでの時間と前記ダイオードの逆回復時間とを合わせた時間以上とし、その設定時間は主コンデンサの端子間電圧によって可変することができることを特徴とするストロボ装置。
  2. 請求項１記載のストロボ装置の制御回路として使用する特定用途集積回路装置であって、
    第１の外部接続端子の電圧が第１の規定値になると励磁期間を終了し、
    第２の外部接続端子の電圧が第２の規定値よりも低下したことを検出してから遅延時間後に前記励磁期間を再開するよう構成した
    特定用途集積回路装置。
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