JP4934929B2

JP4934929B2 - 電子閃光装置

Info

Publication number: JP4934929B2
Application number: JP2001256227A
Authority: JP
Inventors: 秀樹松井; 照祥陳
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2001-08-27
Filing date: 2001-08-27
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2021-08-27
Also published as: US6556790B2; JP2003066518A; US20030039475A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラ撮影に同期して閃光発光を行う電子閃光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＩＧＢＴ（INSULATED GATE BIPOLAR TRANSISTOR）などの駆動素子を発光管と直列に接続して発光制御を行う電子閃光装置が知られている（例えば、特開昭６４−１７０３３号公報や特開平４−２７１６４号公報）。この種の電子閃光装置は、被写体への照射光量が適正光量となるように、駆動素子をオン／オフ制御する。
【０００３】
ところで、▲１▼被写体までの距離が近い、▲２▼被写体の反射率が高い、▲３▼カメラ側の撮像感度が高い、▲４▼レンズの撮影Ｆ値が明るいなどの条件がいくつか重なると、発光開始の直後、被写体への照射光量が適正光量にすぐ到達する。このようなケースでは、駆動素子のオン直後に、駆動素子がオフ動作に転ずる。
【０００４】
一般に、ＩＧＢＴなどの駆動素子では、ゲート電圧に応じて、コレクタ電流の最大定格値が定められている。図３は、このようなゲート電圧と最大定格コレクタ電流との関係を示す図である。
【０００５】
上述のようなオン直後のオフ動作では、駆動素子のゲート電圧が完全に上昇しきらず、オン電圧を超えた程度の低い電圧を推移する。このような低いゲート電圧では、コレクタ電流の最大定格値は、図３に示すように低い値にとどまる。
【０００６】
一方、発光管は、駆動素子のオン動作によって発光開始直後の励起状態にあり、管内のインピーダンスは極めて低い状態にある。さらに、この発光開始時には、発光管の両端に高電圧が印加される。
【０００７】
これらの理由により、発光開始直後に駆動素子がオフ動作に転ずると、最大定格コレクタ電流が低い状態にあるにも係わらず、駆動素子に大きなコレクタ電流が流れる。
【０００８】
このような要因によって、駆動素子のコレクタ電流が最大定格コレクタ電流を一瞬でも越えてしまうと、▲１▼駆動素子の特性を損う、▲２▼駆動素子の寿命を縮める、▲３▼駆動素子が破壊されて電子閃光装置が最悪発光しなくなる、などの不具合が危惧される。
【０００９】
そこで、本出願人は、実開平５−８４９４７号公報において、発光開始信号が出力された後の一定期間は発光停止信号を無効にする手段と、発光停止信号が出力された後の一定期間は発光開始信号を無効にする手段とを備えた電子閃光装置を開示している。
この従来考案の構成では、発光開始信号の出力後の一定期間、発光停止信号が無効にされる。したがって、上述のような駆動素子が最大定格を越えてしまう事態を確実に回避することが可能になり、駆動素子の破壊等を防止できる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、冬場などの乾燥した環境下では、静電気が発生する。この静電気による放電パルスが電子閃光装置の回路に万一作用した場合、発光開始信号の入力なしに駆動素子が導通し、発光を開始してしまう事態が予想される。
【００１１】
このような静電気は電位が極めて不安定なため、駆動素子のスイッチング動作は安定せず、発光開始直後に発光停止してしまうことが予想される。この場合も、駆動素子が最大定格を一瞬越えてしまうおそれがあり、駆動素子の破壊等が心配される。
【００１２】
また、静電気による放電パルスが、電子閃光装置の回路内の複数箇所に同時に作用することにより、回路上において発光開始シーケンスと発光停止シーケンスとが僅かな時間差で発生することも予想される。このケースにおいても、発光開始直後に発光停止するおそれがあり、駆動素子の破壊等が心配される。
【００１３】
ところで、従来考案（実開平５−８４９４７号公報）では、発光開始信号の入力を契機にして、発光停止信号を無効にする。そのため、上述のように、静電気などを契機に（すなわち発光開始信号の入力なしに）発生する不具合には万全に対処することが難しかった。
そこで、本発明は、静電気などの異常信号による電子閃光装置の破壊を未然に防止することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明は下記のように構成される。
【００１５】
本願発明では、メインコンデンサに充電された電荷によって閃光発光を行う発光管と、オン状態とオフ状態とに切り替え可能であり前記オン状態で前記発光管を発光せしめ前記オフ状態で前記発光管の発光を停止せしめる駆動素子と、前記駆動素子を前記オン状態に切り替えるための発光開始信号と前記オン状態にある前記駆動素子を前記オフ状態に切り替えるための発光停止信号とに基づいて前記発光管の発光を制御する発光制御回路と、前記駆動素子がオン状態になった直後に前記発光停止信号が入力された場合の前記駆動素子の前記オフ状態への切り替えを制御するための回路とは別に設けられた回路であって前記駆動素子が前記オン状態にあるときに前記発光制御回路が前記発光停止信号とは別の異常信号の影響を受けないように前記駆動素子の前記オン状態を維持する保護回路と、を有する。
【００１６】
そして、前記発光制御回路は、前記発光開始信号に応じてオフに切り替わると共に前記発光停止信号に応じてオンに切り替わり、且つ前記駆動素子のゲートに接続しているトランジスタを含んでおり、前記トランジスタが前記オンに切り替わると前記駆動素子のゲート電圧を接地電位まで低下せしめて前記駆動素子を前記オフ状態に切り替える。
【００１７】
さらに、前記保護回路は、前記トランジスタが前記発光停止信号以外の前記異常信号を受けてオンしないよう、前記駆動素子の前記オン状態への切り替わりと並行して前記トランジスタのベースを接地させることで、前記トランジスタをオフに維持せしめるようにしたものである。
【００１８】
前記保護回路としては、前記駆動素子の前記オン状態が、前記発光制御用の信号によってもたらされたものではない場合に、前記トランジスタを前記オフに維持せしめるようにするのが望ましい。
【００１９】
また、保護回路には、前記トランジスタをオフにするタイミングを高速化するための高速化対策回路を備えるのが好適である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明における実施の形態を説明する。
【００２１】
《第１の実施形態》
第１の実施形態は、請求項１，２，５に対応した実施形態である。
図１は、電子閃光装置１１の主要回路を示す図である。
図１において、電子閃光装置１１は、発光制御回路１２、閃光発光回路１３および保護回路１４を備えて構成される。
【００２２】
発光制御回路１２は、トランジスタＱ１〜Ｑ４、駆動素子ＩＧＢＴ、ツェナーダイオードＺＤ１、抵抗Ｒ１〜Ｒ１０、およびコンデンサＣ１から構成される。
閃光発光回路１３は、発光管Ｘｅ、ダイオードＤ１、抵抗Ｒ１１、トリガトランスＴ１、インダクタＬ１、およびコンデンサＣ２〜Ｃ３から構成される。
保護回路１４は、トランジスタＱ１１〜Ｑ１２、ダイオードＤ１１、抵抗Ｒ２１〜Ｒ２７、およびスピードアップコンデンサＣｓから構成される。
以下、正常時／異常時の動作に分けて、電子閃光装置１１の動作を説明する。
【００２３】
［正常時の動作説明］
まず、正常時における電子閃光装置１１の動作について説明する。
カメラなどから入力される発光開始信号ＴＧは、抵抗Ｒ４を介してトランジスタＱ２をオンさせる。このトランジスタＱ２のオン動作に連動して、トランジスタＱ１がオンし、トランジスタＱ１のコレクタには、電源ラインの電圧ＶｃｃＨがおおよそ出力される。
【００２４】
一方、保護回路１４は、この発光開始信号ＴＧを抵抗Ｒ２４を介して検知し、トランジスタＱ１１をオンさせる。その結果、トランジスタＱ４のベースが接地され、トランジスタＱ４はオフ状態を維持する。
この状態で、トランジスタＱ１のコレクタ電圧は、オフ状態のトランジスタＱ４に邪魔されることなく、抵抗Ｒ６および抵抗Ｒ９を介して駆動素子ＩＧＢＴのゲートに伝達される。
【００２５】
駆動素子ＩＧＢＴのゲート電圧は、トランジスタＱ１のコレクタ電圧により上昇し、ツェナダイオードＺＤ１のツェナー電圧に制限される。このツェナー電圧は、駆動素子ＩＧＢＴがオン状態を安定的に継続する上で、最適な電圧値である。
このようなゲート電圧により駆動素子ＩＧＢＴがオンすると、コンデンサＣ２の充電電圧（ＶｃｃＨ）は、ダイオードＤ１、駆動素子ＩＧＢＴおよびインダクタＬ１からなる閉ループ内を通って放電される。このとき、閉ループ内ではＬＣ共振が生じる。そのため、ダイオードＤ１のアノード側は、所定の共振周期の後に、おおよそ−ＶｃｃＨまで電圧が低下する。この瞬間、発光管Ｘｅの両端には、ＶｃｃＨの略２倍の電圧が印加される。
【００２６】
一方、駆動素子ＩＧＢＴのオン動作により、コンデンサＣ３に充電されていた電圧が、トリガトランスＴ１の一次側および駆動素子ＩＧＢＴを通って放電される。このとき、トリガトランスＴ１の二次側には、数千ボルトのトリガ電圧が瞬間的に誘起される。このトリガ電圧は、発光管Ｘｅのトリガ端子に印加され、発光管Ｘｅ内のガスを励起する。その結果、管内のインピーダンスが急激に下がる。
【００２７】
このような状態により、発光管Ｘｅの管内では放電現象が開始し、発光管Ｘｅは発光を開始する。
このような発光開始の後、カメラ側または電子閃光装置１１側の調光回路（不図示）は、調光動作を実行する。この調光回路からは、被写体への照射光量が適正量に達した時点で、発光停止信号ＳＴＰが出力される。
【００２８】
この発光停止信号ＳＴＰは、抵抗Ｒ８を介してトランジスタＱ３をオンさせる。すると、トランジスタＱ２のベース電圧が接地電位まで低下し、トランジスタＱ２およびトランジスタＱ１は強制的にオフされる。
また、この発光停止信号ＳＴＰは、抵抗Ｒ２２を介してトランジスタＱ１２をオンさせる。その結果、トランジスタＱ１１のベース電圧が接地電位まで低下し、トランジスタＱ１１は強制的にオフされる。
【００２９】
この状態で、発光停止信号ＳＴＰは、オフ状態のトランジスタＱ１１に邪魔されることなく、ダイオードＤ１１およびスピードアップコンデンサＣｓを介して、トランジスタＱ４のベースに与えられる。その結果、トランジスタＱ４はオンし、駆動素子ＩＧＢＴのゲート電圧が接地電位まで低下する。
したがって、駆動素子ＩＧＢＴがオフし、発光管Ｘｅの閃光発光が停止する。
【００３０】
［異常時の動作説明］
次に、発光開始信号ＴＧの入力がない状態で、異常信号によってトランジスタＱ１がオンした場合の回路動作について説明する。
オン状態のトランジスタＱ１のコレクタには、ほぼＶｃｃＨの電圧が出力される。
【００３１】
仮に保護回路１４が存在しない場合、このコレクタ電圧は、抵抗Ｒ６，Ｒ９を介して、駆動素子ＩＧＢＴのゲートにそのまま伝達される。その結果、駆動素子ＩＧＢＴがオンし、発光ミスが生じてしまう。
ところが、保護回路１４は、このトランジスタＱ１のコレクタ電圧上昇を、抵抗Ｒ２１およびスピードアップコンデンサＣｓを介して逸早く検知し、トランジスタＱ４をオンさせる。このオン動作は、駆動素子ＩＧＢＴのゲートがオン電圧まで上昇する前に実行される。その結果、駆動素子ＩＧＢＴのゲート電圧は途中から消失動作に転じ、駆動素子ＩＧＢＴはオフ状態をそのまま維持する。したがって、発光ミスが未然に防止される。
【００３２】
［第１の実施形態の効果など］
以上説明したように、第１の実施形態では、保護回路１４が、発光開始信号ＴＧの入力なしに、トランジスタＱ１のコレクタ電圧が上昇する異常事態を検出する。保護回路１４は、この異常事態に対処してトランジスタＱ４をオンさせる。その結果、駆動素子ＩＧＢＴのオン動作を防止し、閃光発光回路１３への電力供給を未然に阻止できる。したがって、異常信号による不安定動作により駆動素子ＩＧＢＴが破壊されるおそれがなくなる。
【００３３】
さらに、保護回路１４の上記動作では発光ミスを防止するので、電子閃光装置１１の動作信頼性を高めることが可能になる。
【００３４】
また、第１の実施形態では、抵抗Ｒ２７と並列にスピードアップコンデンサＣｓを設ける。このスピードアップコンデンサＣｓは、トランジスタＱ４がオンオフするタイミングを高速化する。したがって、駆動素子ＩＧＢＴのゲートがオン電圧に到達するよりも十分早く、トランジスタＱ４をオンさせることが可能になる。その結果、異常信号による発光開始の回路シーケンスに先行して、電子閃光装置１１の発光開始を逸早く確実に阻止することが可能になる。
次に、別の実施形態について説明する。
【００３５】
《第２の実施形態》
第２の実施形態は、請求項３〜５に対応した実施形態である。
図２は、電子閃光装置３１の主要回路を示す図である。
図２において、電子閃光装置３１は、発光制御回路１２、閃光発光回路１３、および保護回路３４を備えて構成される。
【００３６】
この内、発光制御回路１２および閃光発光回路１３については、第１の実施形態と同様の回路構成である。
一方、保護回路３４は、トランジスタＱ３１〜Ｑ３４、ダイオードＤ３１、抵抗Ｒ３１〜Ｒ４２、スピードアップコンデンサＣｒ、コンデンサＣ３１から構成される。
【００３７】
［正常時の動作説明］
まず、正常時における電子閃光装置３１の動作について説明する。
カメラなどから入力される発光開始信号ＴＧは、発光制御回路１２に入力される。発光制御回路１２は、この発光開始信号ＴＧを契機に、第１の実施形態と同様の回路シーケンスを実行し、駆動素子ＩＧＢＴをオンさせる。閃光発光回路１３は、駆動素子ＩＧＢＴのオン動作により、発光管Ｘｅの発光を開始する。
【００３８】
一方、発光開始信号ＴＧは、保護回路３４にも入力される。この保護回路３４では、発光開始信号ＴＧが、ダイオードＤ３１および抵抗Ｒ３７を介して、コンデンサＣ３１に充電される。
発光停止信号ＳＴＰが正常なタイミングで保護回路３４に与えられると、コンデンサＣ３１の充電電圧を電源として、トランジスタＱ３４、Ｑ３３が順次にオンする。このとき、トランジスタＱ３３のコレクタには、コンデンサＣ３１の充電電圧がおおよそ出力される。このコレクタ電圧は、抵抗Ｒ８を介してトランジスタＱ３をオンさせる。すると、トランジスタＱ２のベース電圧が接地電位まで低下し、トランジスタＱ２およびトランジスタＱ１が強制的にオフされる。
【００３９】
また、トランジスタＱ３３のコレクタ電圧は、抵抗Ｒ３２を介してトランジスタＱ３２をオンさせる。その結果、トランジスタＱ３１のベース電圧が接地電位まで低下し、トランジスタＱ３１は強制的にオフされる。
この状態で、トランジスタＱ３３のコレクタ電圧は、オフ状態のトランジスタＱ３１に邪魔されることなく、抵抗Ｒ３６を介して、トランジスタＱ４のベースに与えられる。その結果、トランジスタＱ４はオンし、駆動素子ＩＧＢＴのゲート電圧が接地電位まで低下する。そのため、駆動素子ＩＧＢＴがオフし、発光管Ｘｅの閃光発光が停止する。
【００４０】
［異常時の動作説明］
ここでは、いくつかのケースに分けて、異常時の動作を説明する。
【００４１】
（ケース１）
まず、発光開始信号ＴＧの入力がない状態で、▲１▼発光開始信号ＴＧの入力なしに異常信号によってトランジスタＱ１がオンし、▲２▼その後に発光停止信号ＳＴＰが入力された場合の回路動作について説明する。
この場合、トランジスタＱ１のオン動作により、駆動素子ＩＧＢＴがオンし、発光管Ｘｅは発光を開始する。
【００４２】
一方、保護回路３４側では、発光開始信号ＴＧの入力が事前になかったため、コンデンサＣ３１は充電されていない。そのため、発光開始後に発光停止信号ＳＴＰが入力されても、トランジスタＱ３４、Ｑ３３はオンせず、発光停止の回路シーケンスが発生しない。その結果、ケース１では、発光開始後の発光停止が阻止され、駆動素子ＩＧＢＴの破壊が防止される。
【００４３】
（ケース２）
次に、静電気の放電パルスが、トランジスタＱ１およびトランジスタＱ４の順番に、僅かな時間差で作用するケースについて説明する。
この場合、静電気によるトランジスタＱ１のオン動作により、駆動素子ＩＧＢＴがオンし、発光管Ｘｅは発光を開始する。
【００４４】
一方、保護回路３４側では、発光停止信号ＳＴＰの入力がないため、トランジスタＱ３３およびトランジスタＱ３２はオフ状態を維持する。この状態で、保護回路３４は、トランジスタＱ１のコレクタ電圧をスピードアップコンデンサＣｒを介して迅速に検知して、トランジスタＱ３１をオンさせる。その結果、トランジスタＱ４のベースは、トランジスタＱ３１によって速やかに接地される。
【００４５】
この状態で、静電気の放電パルスがトランジスタＱ４のベースに作用しても、接地状態のベース電圧は上昇せず、トランジスタＱ４はオフ状態を維持する。
したがって、発光停止の回路シーケンスは起動せず、発光開始直後の発光停止を確実に阻止することができる。その結果、ケース２においても、駆動素子ＩＧＢＴの破壊等を防止できる。
【００４６】
（ケース３）
次に、発光開始信号ＴＧの入力直後に、発光停止信号ＳＴＰが入力される場合の回路動作について一応説明する。
この場合、発光開始信号ＴＧによって、トランジスタＱ１および駆動素子ＩＧＢＴがオンし、発光管Ｘｅは発光を開始する。
【００４７】
一方、保護回路３４側では、発光開始信号ＴＧの入力直後のため、コンデンサＣ３１が十分に充電されていない。そのため、発光開始の直後に発光停止信号ＳＴＰが入力されても、トランジスタＱ３４、Ｑ３３はオンせず、発光停止の回路シーケンスが起動しない。その結果、ケース３においても、発光開始直後の発光停止が阻止され、駆動素子ＩＧＢＴの破壊が防止される。
【００４８】
［第２の実施形態の効果など］
以上説明したように、第２の実施形態では、保護回路３４が、発光開始信号ＴＧの入力なしに閃光発光回路１３に電力が供給される異常事態を検出する。保護回路３４は、この異常状態に対処して、発光停止動作を阻止する。
そのため、発光開始信号なしに閃光発光回路が発光を万一開始した場合、発光は直ちに中断されない。したがって、発光開始した直後に発光停止が起こるといった状況が回避され、駆動素子の破壊等を未然に防止することが可能になる。
【００４９】
また、このような動作では、発光開始を未然に防ぐ必要がないので、保護回路３４に要求される動作速度が、第１の実施形態に比べて低くなる。そのため、保護回路３４の設計が容易になるといった利点もある。
さらに、発光開始を未然に防ぐ必要がない点から、発光開始を防げないようなタイミング的に厳しい状況においても、駆動素子ＩＧＢＴを確実に保護できるといった利点もある。
【００５０】
さらに、第２の実施形態では、トランジスタＱ１のコレクタと、トランジスタＱ３１のベースとの間に、スピードアップコンデンサＣｒを設ける。このスピードアップコンデンサＣｒは、トランジスタＱ３１がオンオフするタイミングを高速化する。したがって、静電気などによるトランジスタＱ４のベース電圧上昇を逸早く阻止することが可能になる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の電子閃光装置では、保護回路が、駆動素子がオン状態にあるときに、発光制御回路が発光停止信号とは別の異常信号の影響を受けないように、駆動素子のオン状態を維持するため、発光が直ちに中断されず、したがって、異常信号によって発光開始した直後に発光停止が起こるといった状況が回避され、駆動素子が破壊される等の不都合を未然に防止することができる。また、このような動作では、発光開始を未然に防ぐ必要がないので、保護回路に要求される動作速度が一般に低い。そのため、保護回路の設計が容易になる。さらに、発光開始を防げないようなタイミング的に厳しい状況においても、駆動素子を確実に保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子閃光装置１１の主要回路を示す図である。
【図２】電子閃光装置３１の主要回路を示す図である。
【図３】ＩＧＢＴ（絶縁ゲート形バイポーラトランジスタ）の最大定格を示す図である。
【符号の説明】
１１電子閃光装置
１２発光制御回路
１３閃光発光回路
１４保護回路
３１電子閃光装置
３４保護回路

Claims

メインコンデンサに充電された電荷によって閃光発光を行う発光管と、
オン状態とオフ状態とに切り替え可能であり、前記オン状態で前記発光管を発光せしめ、前記オフ状態で前記発光管の発光を停止せしめる駆動素子と、
前記駆動素子を前記オン状態に切り替えるための発光開始信号と、前記オン状態にある前記駆動素子を前記オフ状態に切り替えるための発光停止信号とに基づいて、前記発光管の発光を制御する発光制御回路と、
前記駆動素子が前記オン状態になった直後に前記発光停止信号が入力された場合の前記駆動素子の前記オフ状態への切り替えを制御するための回路とは別に設けられた回路であって、前記駆動素子が前記オン状態にあるときに、前記発光制御回路が前記発光停止信号とは別の異常信号の影響を受けないように、前記駆動素子の前記オン状態を維持する保護回路と、を有し、
前記発光制御回路は、前記発光開始信号に応じてオフに切り替わると共に前記発光停止信号に応じてオンに切り替わり、且つ前記駆動素子のゲートに接続しているトランジスタを含んでおり、
前記発光制御回路は、前記トランジスタが前記オンに切り替わると前記駆動素子のゲート電圧を接地電位まで低下せしめて前記駆動素子を前記オフ状態に切り替え、
前記保護回路は、前記トランジスタが前記発光停止信号以外の前記異常信号を受けてオンしないよう、前記駆動素子の前記オン状態への切り替わりと並行して前記トランジスタのベースを接地させることで、前記トランジスタをオフに維持せしめることを特徴とする電子閃光装置。
請求項１記載の電子閃光装置であって、
前記保護回路は、前記トランジスタをオフにするタイミングを高速化するための高速化対策回路を備えていることを特徴とする電子閃光装置。