JP6157137B2 - 閃光装置、撮像装置及び撮像システム - Google Patents

Description

本発明は、閃光装置、閃光装置を備えた撮像装置、及び閃光装置を備えた撮像システムに関する。

デジタルカメラや銀塩写真式カメラ等のカメラでは、被写体が暗い場合に対処するために閃光装置を内蔵又は外付けしたものが多く知られている。そして、この種のカメラでは、閃光放電管の発光量を被写体の明るさに応じた適切なものに調整するため、制御を高精度に行う様々な工夫が施された閃光装置が提案されている。この種の閃光装置では、Ｘｅ管等の閃光放電管にトランジスタ等の半導体スイッチング素子が直列に接続されている。そして、半導体スイッチング素子のオフ動作により、メインコンデンサに閃光放電管の発光に必要な電気エネルギーを蓄え、半導体スイッチング素子のオン動作により、閃光放電管の発光動作を開始する。

しかし、半導体スイッチング素子がオフ状態である時、ＥＳＤ（静電気放電）による外来ノイズが閃光放電管などを介して半導体スイッチング素子の主端子（例えばコレクタ端子）に侵入することによって半導体スイッチング素子が誤動作（オン）することがあった。その結果、閃光放電管が誤発光してしまうことがあった。

これに対し特許文献１では、閃光放電管を発光させるタイミングであることを示す信号を入力した場合に、閃光放電管の発光用の電力を供給する電力供給路を接続し、それ以外の場合には電力供給路を遮断するスイッチング素子を設けた技術が提案されている。

特開２００４−２４００８５号公報

しかしながら、上記従来例では、閃光放電管の発光動作を制御する半導体スイッチング素子以外に、発光の直前まで閃光放電管への電力供給を遮断するスイッチング素子、及びこのスイッチング素子を制御する制御装置が必要であった。このため、上記従来例では、スイッチング素子を制御する制御装置が必要な分、閃光発生動作時の制御が複雑化する、実装スペースが増加する、コストが増加するといった種々の問題があった。

そこで、本発明は、簡易な構成によって、ＥＳＤ（静電気放電）による閃光放電管の誤発光を防ぐ閃光装置、撮像装置及び撮像システムを提供する。

本発明の閃光装置は、閃光放電管と、前記閃光放電管を発光させるための電気エネルギーを蓄える第１容量性素子と、前記閃光放電管に直列に接続され、前記第１容量性素子から前記閃光放電管への給電を制御する半導体スイッチング素子と、前記閃光放電管に直列に接続され、かつ前記半導体スイッチング素子に並列に接続された第２容量性素子と、表層に前記半導体スイッチング素子及び前記第２容量性素子が実装されたプリント配線板と、を備え、前記プリント配線板は、前記表層に形成され、前記半導体スイッチング素子の主端子が接合された第１導体パターンと、前記表層に前記第１導体パターンと間隔をあけて形成され、前記半導体スイッチング素子の基準端子が接合された第２導体パターンと、前記表層とは異なる層に形成され、前記第２導体パターンに電気的に接続されたグラウンド導体パターンと、を有し、前記第２容量性素子の第１端子が、前記第１導体パターンに接合され、前記第２容量性素子の第２端子が、前記第２導体パターンに接合されていることを特徴とする。

本発明によれば、閃光放電管へ印加された静電気は、第２容量性素子を流れ、半導体スイッチング素子への静電気の流入を抑制することができる。これにより、簡単な構成によって、ＥＳＤ（静電気放電）による半導体スイッチング素子の誤動作、ひいては閃光放電管の誤発光を防ぐことができる。

本発明の第１実施形態に係る撮像装置としてのカメラを示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る閃光装置を示す回路図である。 本発明の第１実施形態に係る閃光装置の一部を示す説明図である。 図２に示した閃光装置の回路におけるＥＳＤ伝搬経路を示す説明図である。 閃光装置のシミュレーションモデルを示す説明図である。 時間に対するＩＧＢＴのコレクタ−エミッタ間の誘起電圧の関係を示すグラフである。 本発明の第２実施形態に係る閃光装置の一部を示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係る閃光装置の変形例を示す説明図である。 閃光装置のシミュレーションモデルを示す説明図である。 時間に対するＩＧＢＴのゲート−エミッタ間の誘起電圧の関係を示すグラフである。 第２導体パターンの周端とヴィアの周端との距離に対するゲート−エミッタ間の誘起電圧の関係を示すグラフである。 本発明の第３実施形態に係る閃光装置の一部を示す説明図である。 本発明の第４実施形態に係る閃光装置を備えた撮像システムを示す斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る撮像装置としてのカメラを示す斜視図である。カメラ１００は、デジタルスチルカメラや銀塩フィルム用カメラ等であり、撮像装置本体としてのカメラ本体１０１と、カメラ本体１０１に内蔵された閃光装置と、カメラ本体１０１に着脱可能に設けられたレンズ鏡筒１０３と、を備えている。図１では、閃光装置の一部である閃光放電管を有するストロボユニット１０２が閉状態で図示されている。ストロボユニット１０２は、カメラ本体１０１の上部に開閉可能に設けられており、ストロボユニット１０２を開状態に操作すると、発光面がカメラ本体１０１の前方に露出するようになっている。カメラ本体１０１には、レリーズボタン１０４と、撮影モードを変更するためのダイヤル１０５とが設けられており、使用者によるレリーズボタン１０４の操作をトリガとして、撮影モードに応じて閃光放電管の発光／非発光を制御するコントローラが設けられている。

図２は、本発明の第１実施形態に係る閃光装置を示す回路図である。閃光装置２００は、不図示の直流電源（電池等）に接続された電源昇圧回路２０１と、第１容量性素子であるメインコンデンサ２０２と、トリガ回路２０３と、Ｘｅ管等の閃光放電管２０７と、を備えている。また、閃光装置２００は、半導体スイッチング素子であるＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ゲート絶縁型バイポーラトランジスタ）２１０を備えている。更に、本実施形態では、閃光装置２００は、第２容量性素子である静電気放電用のコンデンサ２０８を備えている。ＩＧＢＴ２１０は、主端子であるコレクタ端子２２１と、基準端子であるエミッタ端子２２２と、制御端子であるゲート端子２２３とを有している。

電源昇圧回路２０１の両端には、メインコンデンサ２０２が電気的に接続されている。具体的には、電源昇圧回路２０１の正極端子に、メインコンデンサ２０２の正極端子が電気的に接続され、電源昇圧回路２０１の負極端子に、メインコンデンサ２０２の負極端子が電気的に接続されている。メインコンデンサ２０２には、電源昇圧回路２０１により、閃光放電管２０７を発光させるための電気エネルギーが蓄えられる。

閃光放電管２０７には、ＩＧＢＴ２１０が直列に電気的に接続され、閃光放電管２０７とＩＧＢＴ２１０とで構成される直列回路が、メインコンデンサ２０２の両端に電気的に接続されている。具体的に説明すると、閃光放電管２０７の陽極端子が、メインコンデンサ２０２の正極端子に電気的に接続され、閃光放電管２０７の陰極端子が、ＩＧＢＴ２１０のコレクタ端子２２１に電気的に接続されている。ＩＧＢＴ２１０のエミッタ端子２２２は、メインコンデンサ２０２の負極端子に電気的に接続されており、グラウンドに接地されている。

トリガ回路２０３は、抵抗器２０４、トリガコンデンサ２０５及びトリガコイル２０６を有して構成される。抵抗器２０４、トリガコンデンサ２０５及びトリガコイル２０６の一次コイルが直列に接続されて、この直列回路がメインコンデンサ２０２の両端に接続されている。具体的に説明すると、抵抗器２０４の一端が、メインコンデンサ２０２の正極端子に電気的に接続され、抵抗器２０４の他端がトリガコンデンサ２０５の一端に電気的に接続されている。トリガコンデンサ２０５の他端が、トリガコイル２０６の一次コイルの一端に電気的に接続され、トリガコイル２０６の一次コイルの他端が、メインコンデンサ２０２の負極端子に電気的に接続されて、グラウンドに接地されている。トリガコイル２０６の二次コイルの一端は、閃光放電管２０７のトリガ電極に電気的に接続され、トリガコイル２０６の二次コイルの他端は、トリガコイル２０６の一次コイルの他端に電気的に接続されて、グラウンドに接地されている。また、抵抗器２０４とトリガコンデンサ２０５との接続点が、閃光放電管２０７とＩＧＢＴ２１０との接続点に電気的に接続されている。

本実施形態では、コンデンサ２０８は、閃光放電管２０７に直列に電気的に接続され、かつＩＧＢＴ２１０に並列に電気的に接続されている。具体的に説明すると、コンデンサ２０８の第１端子である正極端子２１１がＩＧＢＴ２１０のコレクタ端子２２１に電気的に接続され、コンデンサ２０８の第２端子である負極端子２１２がＩＧＢＴ２１０のエミッタ端子２２２に電気的に接続されている。

コンデンサ２０８の静電容量の値は、ＩＧＢＴ２１０のコレクタ−エミッタ間の静電容量の値（寄生容量の値）と比較して、大きな値となっている。

ＩＧＢＴ２１０のゲート端子２２３には、ＩＧＢＴ２１０をオンオフする信号を出力する駆動回路２０９が接続されている。ＩＧＢＴ２１０は、ハイレベル又はローレベルの信号を入力することによりオンオフし、メインコンデンサ２０２から閃光放電管２０７への給電を制御する。

具体的に説明すると、ＩＧＢＴ２１０は、ゲート端子２２３に印加された信号がローレベルのとき、オフ状態となる。これにより、メインコンデンサ２０２が充電される。このとき、抵抗器２０４を通してトリガコンデンサ２０５及びコンデンサ２０８も充電される。

ＩＧＢＴ２１０は、ゲート端子２２３に印加された信号がハイレベルのとき、オン状態となり、ＩＧＢＴ２１０のコレクタ端子２２１がローレベルとなり、トリガコンデンサ２０５がトリガコイル２０６を通して放電する。この放電によって、トリガコイル２０６の二次側コイルより高圧のトリガパルスが発生し、閃光放電管２０７を励起する。閃光放電管２０７が励起されることで、閃光放電管２０７の発光動作が開始し、メインコンデンサ２０２の充電電荷が閃光放電管２０７及びＩＧＢＴ２１０を通って放電される。また、コンデンサ２０８に充電されていた充電電荷は、ＩＧＢＴ２１０を通して放電される。

図３は、本発明の第１実施形態に係る閃光装置の一部を示す説明図である。図３（ａ）は、閃光装置の一部を示す部分平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線に沿う閃光装置の断面図である。なお、図３（ａ）において、絶縁層（誘電体層）の図示は省略している。

閃光装置２００は、多層、例えば４層のプリント配線板３００を備えている。プリント配線板３００は、２つの表層（導体層）３１１，３１４の間に、絶縁層を介して内層（導体層）３１２，３１３が配置されて構成されている。プリント配線板３００の表層３１１には、ＩＧＢＴ２１０及びコンデンサ２０８が実装されている。

ＩＧＢＴ２１０は、平面視略４角形状に形成された素子本体２２０を有し、素子本体２２０の４辺のうち、互いに対向する２辺２２０ａ，２２０ｂに、端子２２１，２２２，２２３が配置されている。具体的に説明すると、素子本体２２０の一方の辺２２０ａにコレクタ端子２２１が配置され、素子本体２２０の他方の辺２２０ｂにエミッタ端子２２２、ゲート端子２２３が配置されている。

プリント配線板３００は、表層３１１に形成され、ＩＧＢＴ２１０のコレクタ端子２２１が接合された第１導体パターンである導体パターン３０１を有している。また、プリント配線板３００は、表層３１１に導体パターン３０１と間隔をあけて形成され、ＩＧＢＴ２１０のエミッタ端子２２２が接合された第２導体パターンである導体パターン３０２を有している。また、プリント配線板３００は、表層３１１に導体パターン３０１，３０２と間隔をあけて形成され、ＩＧＢＴ２１０のゲート端子２２３が接合された第３導体パターンである導体パターン３０３を有している。また、プリント配線板３００は、表層３１１とは異なる層３１３に形成され、導体パターン３０２にヴィア３５０で電気的に接続されたグラウンド導体パターン３０５を有している。グラウンド導体パターン３０５は、グラウンド電位（基準電位）とされ、これに電気的に接続された導体パターン３０２もグラウンド電位となる。つまり、本実施形態では、導体パターン３０２もグラウンド導体パターンであると言える。

導体パターン３０１には、ＩＧＢＴ２１０がオフ状態のとき、メインコンデンサ２０２により電源電位が印加される。

グラウンド導体パターン３０５は、導体パターン３０２よりも大面積に形成されたベタの導体パターンであり、導体パターン３０２を内層３１３に投影した投影領域が包含される大きさに形成されている。

ヴィア３５０は、複数（例えば４つ）形成されており、導体パターン３０２の４隅に配置されている。これにより、ヴィア３５０は、導体パターン３０２の端部と、グラウンド導体パターン３０５の端部を避けた部分とを接続したことになる。なお、表層３１１の裏側の表層３１４には、信号配線パターン（導体パターン）が形成されている。

ゲート端子２２３が接合された導体パターン３０３は、導体パターン３０２に隣接して導体パターン３０２の端部に対向しながら導体パターン３０２の端部に沿って延びるように形成されている。そして、導体パターン３０３は、導体パターン３０２で囲われるように形成されている。具体的には、導体パターン３０３は、導体パターン３０２の切欠部に対応する位置に形成されている。

この導体パターン３０３は、ヴィア３０７を介して内層３１２に形成された導体パターン３０８に電気的に接続されている。導体パターン３０８は、図３で不図示の駆動回路（図２中、駆動回路２０９）に接続されている。つまり、導体パターン３０３、ヴィア３０７及び導体パターン３０８を有してゲート配線３０９が構成されている。

コンデンサ２０８は、導体パターン３０１と導体パターン３０２とに接合されている。具体的には、コンデンサ２０８の正極端子２１１が導体パターン３０１に接合され、負極端子２１２が導体パターン３０２に接合されている。本実施形態では、コンデンサ２０８の正極端子２１１が導体パターン３０１の端部に接合され、負極端子２１２が導体パターン３０２の端部に接合されている。導体パターン３０１の端部には、ＩＧＢＴ２１０のコレクタ端子２２１が接合され、導体パターン３０２の端部には、ＩＧＢＴ２１０のエミッタ端子２２２が接合されているので、ＩＧＢＴ２１０には、コンデンサ２０８が電気的に並列に接続されていることとなる。

図２に示した閃光装置２００における静電気伝搬経路について説明する。図４は、図２に示した閃光装置２００の回路におけるＥＳＤ伝搬経路を示す説明図である。図４において、静電気の流入経路は、ＥＳＤ１とＥＳＤ２とからなる。ＥＳＤ１は外部から印加された静電気が閃光放電管２０７の陰極端子に到達し、導体パターン３０１へ流入する経路である。ＥＳＤ２は外部から印加された静電気が、トリガコイル２０６の二次側、一次側、トリガコンデンサ２０５を通って導体パターン３０１へ流入する経路である。

導体パターン３０１に流入した静電気は、図３（ａ）に示すように、コンデンサ２０８を通って、グラウンド電位となる導体パターン３０２に放電される。したがって、静電気がＩＧＢＴ２１０のコレクタ端子２２１に流入するのを阻止することができ、ＩＧＢＴ２１０が誤動作するのを回避することができる。よって、閃光放電管２０７の誤発光を回避することができる。

ここで、導体パターン３０１に流入した静電気がＩＧＢＴ２１０ではなく、コンデンサ２０８を通って伝搬される原理について説明する。ＩＧＢＴ２１０がオフ状態のとき、ＩＧＢＴ２１０のコレクタ端子２２１とエミッタ端子２２２との間のインピーダンスは、容量値Ｃを用いて表すことができ、１／ｊωＣとなる。ＩＧＢＴ２１０のコレクタ−エミッタ間の容量値よりもコンデンサ２０８の容量値を大きくすることで、コンデンサ２０８のインピーダンスをＩＧＢＴ２１０のインピーダンスより小さくすることできる。これによって静電気は、ＩＧＢＴ２１０と比較してよりインピーダンスの低いコンデンサ２０８を通って導体パターン３０２へ放電される。導体パターン３０２へ放電された静電気は、ヴィア３５０を通じてグラウンド導体パターン３０５に放電される。なお、静電気は導体パターンの端部に沿って流れる特性があるので、グラウンド導体パターン３０５に伝搬した静電気は、その端部に向かって拡散する。ヴィア３５０は、グラウンド導体パターン３０５の端部を避けた位置に接続しているので、静電気が再びヴィア３５０を介して導体パターン３０２に戻るのを防ぐことができる。

このように、本第１実施形態では、コンデンサ２０８によって導体パターン３０１に流入した静電気が導体パターン３０２へ放電される。したがって、コンデンサ２０８をＩＧＢＴ２１０に並列に接続するという簡単な構成で、ＩＧＢＴ２１０のコレクタ端子２２１へ静電気が流入するのを阻止することができ、ＩＧＢＴ２１０が誤動作するのを回避することができる。そして、ＩＧＢＴ２１０の動作が安定するので、閃光放電管２０７の誤発光を回避することができる。また、ＩＧＢＴ２１０が静電気により破損するのを回避することもできる。

静電気をコンデンサ２０８に効率よく流すためには、プリント配線板３００の表層３１１において、コンデンサ２０８の正極端子２１１とＩＧＢＴ２１０のコレクタ端子２２１との距離は、できるだけ近いのが好ましい。したがって、本実施形態では、コンデンサ２０８は、プリント配線板３００の表層３１１において、ＩＧＢＴ２１０に隣接して配置されている。

一方、導体パターン３０２に流れた静電気がゲート端子２２３に流れ込まないようにするためには、コンデンサ２０８の負極端子２１２とＩＧＢＴ２１０のゲート端子２２３との距離を、できるだけ離しておくことが好ましい。したがって、本実施形態では、コンデンサ２０８は、ＩＧＢＴ２１０のエミッタ端子２２２に対して、ゲート端子２２３が配置された側とは反対側の領域に配置されている。

これにより、コンデンサ２０８の負極端子２１２とＩＧＢＴ２１０のゲート端子２２３との距離は、コンデンサ２０８の負極端子２１２とＩＧＢＴ２１０のエミッタ端子２２２との距離よりも離れる。ゆえに、ゲート端子２２３に静電気が流入するのを抑制することができ、より効果的にＩＧＢＴ２１０の誤動作を防止することができる。

（実施例１）
図５は、閃光装置のシミュレーションモデルを示す説明図である。図５（ａ）は、閃光装置のシミュレーションモデルを示す平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すＶｂ−Ｖｂ線に沿う閃光装置のシミュレーションモデルの断面図である。なお、図５（ａ）において、絶縁層（誘電体層）の図示は省略している。

図５に示す回路基板構造に対して、電磁界シミュレーションにより、静電気を印加した際に、ＩＧＢＴ２１０のコレクタ端子２２１とエミッタ端子２２２の間に誘起される電圧の計算を行った。図５に示すシミュレーションモデルにおけるプリント配線板３００は４層基板とした。

ゲート配線３０９には、駆動回路として、７５［Ω］の抵抗器１２０を、ゲート配線３０９と導体パターン３０２との間に接続した。なお、表層３１４には、通常、信号配線が配置されるが、本実施例１では、ベタのグラウンド導体パターンを配置した。

ここで、ＩＧＢＴ２１０のモデルは、コレクタ−エミッタ間の容量を１５［ｐＦ］とし、ＩＧＢＴ２１０のゲート−エミッタ間の容量を２４００［ｐＦ］とし、ＩＧＢＴ２１０に並列に接続したコンデンサ２０８の容量を２４００［ｐＦ］とした。なお、導体パターン３０１に印加する静電気は立ち上がり１［ｎｓｅｃ］、パルス幅１［ｎｓｅｃ］、立下り１［ｎｓｅｃ］、電圧１［ｋＶ］のパルス波とした。

ＩＧＢＴ２１０のコレクタ−エミッタ間の誘起電圧の計算結果を図６に示す。図６は、時間に対するＩＧＢＴ２１０のコレクタ−エミッタ間の誘起電圧の関係を示すグラフである。図６では、横軸に時間、縦軸にＩＧＢＴ２１０のコレクタ−エミッタ間の誘起電圧を表している。比較のため、図６に、ＩＧＢＴ２１０に並列にコンデンサが接続されていない場合（比較例）も示す。

図６中、黒丸はコンデンサ２０８がＩＧＢＴ２１０に並列に接続されている実施例１の計算結果である。×はＩＧＢＴ２１０に並列にコンデンサが接続されていない比較例の計算結果である。

図６に示す比較例では実施例１に比べて誘起電圧のピーク値が大きいことがわかる。従って、実施例１においては、コンデンサ２０８をＩＧＢＴ２１０に並列に接続することによって、ＩＧＢＴ２１０のコレクタ端子２２１へ流入する静電気量を抑制することが可能であると言える。

［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態に係る閃光装置について説明する。図７は、本発明の第２実施形態に係る閃光装置の一部を示す説明図である。図７（ａ）は、閃光装置の一部を示す部分平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示すＶＩＩｂ−ＶＩＩｂ線に沿う閃光装置の断面図である。なお、図７（ａ）において、絶縁層（誘電体層）の図示は省略している。

本第２実施形態において、閃光装置の回路構成は、図２に示す上記第１実施形態の回路構成と同様であり、プリント配線板の構成が上記第１実施形態と異なる。本第２実施形態において、上記第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略する。

閃光装置は、上記第１実施形態と同様、半導体スイッチング素子であるＩＧＢＴ２１０、及び第２容量性素子であるコンデンサ２０８を備えており、更に、これら素子２０８，２１０が実装されたプリント配線板３００Ａを備えている。

プリント配線板３００Ａは、４層のプリント配線板であり、表層３１１には、ＩＧＢＴ２１０及びコンデンサ２０８が実装されている。プリント配線板３００Ａは、表層３１１に形成された、第１導体パターンである導体パターン３０１、第２導体パターンである導体パターン３０２Ａ、及び第３導体パターンである導体パターン３０３を有している。また、プリント配線板３００Ａは、上記第１実施形態と同様、内層３１３に形成されたグラウンド導体パターン３０５を有している。導体パターン３０２Ａとグラウンド導体パターン３０５とは、上記第１実施形態と同様、ヴィア３５０で電気的に接続されている。

グラウンド導体パターン３０５は、グラウンド電位（基準電位）とされ、これに電気的に接続された導体パターン３０２Ａもグラウンド電位となる。つまり、本実施形態では、導体パターン３０２Ａもグラウンド導体パターンであると言える。

ＩＧＢＴ２１０のコレクタ端子２２１は、導体パターン３０１に接合され、エミッタ端子２２２は、導体パターン３０２Ａに接合されている。また、コンデンサ２０８の正極端子２１１は、導体パターン３０１に接合され、負極端子２１２は、導体パターン３０２Ａに接合されている。したがって、ＩＧＢＴ２１０には、コンデンサ２０８が電気的に並列に接続されていることとなる。

本第２実施形態における閃光放電管の発光動作については上記第１実施形態と同一であるため説明を省略する。

ここで、導体パターン３０１と導体パターン３０２Ａとの間には、閃光放電管の制御のため、３００［Ｖ］と高い電圧が印加される。そのため、短絡を防止する観点から、導体パターン３０１と導体パターン３０２Ａ，３０３とは一定の距離以上離間させる必要がある。したがって、図７（ａ）に示すように、ＩＧＢＴ２１０のエミッタ端子２２２は、導体パターン３０２Ａの端部に配置され、ゲート端子２２３は、導体パターン３０２Ａの端部の近傍に配置されている。

導体パターン３０２Ａは、その端部において、コンデンサ２０８の負極端子２１２が接合された接合部分３２１と、導体パターン３０３に対向する対向部分３２２とを有している。

導体パターン３０１に流入した静電気は、コンデンサ２０８を通って導体パターン３０２Ａに伝搬する。図７（ａ）に示すように、導体パターン３０２Ａに流入した静電気は、導体パターン３０２Ａの端部に沿って伝搬する特性がある。

本第２実施形態では、プリント配線板３００Ａには、導体パターン３０２Ａの端部における接合部分３２１と対向部分３２２との間の位置に、導体パターン３０２Ａとグラウンド導体パターン３０５とを電気的に接続するヴィア３３１が形成されている。ヴィア３３１は、ＩＧＢＴ２１０のエミッタ端子２２２とコンデンサ２０８の負極端子２１２との間にあり、導体パターン３０２Ａの端部における導体パターン３０１に近接する部分に配置されている。

これにより、導体パターン３０２Ａに流れた静電気は、コンデンサ２０８とＩＧＢＴ２１０との間において導体パターン３０２Ａの端部に配置されたヴィア３３１を通って、導体パターン３０２Ａから図７（ｂ）に示すグラウンド導体パターン３０５へ伝搬する。

本第２実施形態によれば、上記第１実施形態と同様、導体パターン３０１からＩＧＢＴ２１０のコレクタ端子２２１に静電気が流入するのを阻止することができる。更に本第２実施形態によれば、導体パターン３０２ＡからＩＧＢＴ２１０のゲート端子２２３に、直接あるいはゲート端子２２３が接合された導体パターン３０３を介して、静電気が流入するのを阻止することができる。

このように、ゲート端子２２３への静電気の流入を阻止することができるので、ＩＧＢＴ２１０の誤動作を効果的に防止することができ、ひいては閃光放電管の誤発光を効果的に防止することができる。

本第２実施形態では、プリント配線板３００Ａには、ヴィア３３１が、導体パターン３０２Ａの端部に沿って複数形成されている。これにより、より効果的にゲート端子２２３への静電気の流入を阻止することができる。

また、静電気は、インピーダンスの低いところを流れる特性もある。即ち、静電気は、インピーダンスが高いところは流れにくくなる。本第２実施形態では、導体パターン３０２Ａには、ヴィア３３１と対向部分３２２との間に、導体パターン３０２Ａの端部から内側に延びるスリット３４０が形成されている。このスリット３４０を設けたことにより、端部に沿う経路が長くなり、ヴィア３３１の位置から対向部分３２２に至る経路のインダクタンス（Ｌ）が高くなり、インピーダンス（ｊωＬ）が高くなる。したがって、静電気は、ヴィア３３１に流れやすくなり、ゲート端子２２３への静電気の流入を効果的に阻止することができる。したがって、ＩＧＢＴ２１０の誤動作をより効果的に防止することができ、ひいては閃光放電管の誤発光をより効果的に防止することができる。

また静電気の電圧波形は立ち上がり０．７〜１［ｎｓｅｃ］と高い周波数帯域を持っている。このような高周波成分にたいしては、ヴィア３３１は高インピーダンスとなるが、スリット３４０を設けることによって、導体パターン３０２Ａのヴィア３３１の位置から対向部分３２２にかけて、ヴィア３３１よりも高インピーダンスにすることができる。したがって、ヴィア３３１に静電気が流れやすくなり、効果的にゲート端子２２３への静電気の流入を阻止することができる。

このスリット３４０は、コンデンサ２０８の配置された方向に屈曲して形成するのが好ましい。これにより、導体パターン３０２Ａのヴィア３３１の位置から対向部分３２２にかけてインピーダンスが更に高くなる。特に、スリット３４０がコンデンサ２０８の側にＬ字状に屈曲しているので、効果的にインピーダンスを高くすることができる。したがって、より効果的にゲート端子２２３への静電気の流入を阻止することができる。

なお、本第２実施形態では、ヴィア３３１及びスリット３４０がある場合について説明したが、ヴィア３３１及びスリット３４０のうちいずれか一方を省略してもよい。ヴィア３３１を省略した場合、図８に示すように、スリット３４０は、接合部分３２１と対向部分３２２との間に、導体パターン３０２Ａの端部から内側に延びるように形成すればよい。その際、プリント配線板には、スリット３４０に沿って、導体パターン３０２Ａとグラウンド導体パターン３０５とを電気的に接続するヴィア３３２が形成されていると、効果的にゲート端子２２３への静電気の流入を阻止することができる。

（実施例２）
図９は、閃光装置のシミュレーションモデルを示す説明図である。図９（ａ）は、閃光装置のシミュレーションモデルを示す平面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示すＩＸｂ−ＩＸｂ線に沿う閃光装置のシミュレーションモデルの断面図である。なお、図９（ａ）において、絶縁層（誘電体層）の図示は省略している。

コンデンサ２０８の負極端子２１２が接合された部分とＩＧＢＴ２１０のエミッタ端子２２２が接合された部分との間における導体パターン３０２Ａの端部に、ヴィア３３１及びスリット３４０を配置した。そして、電磁界シミュレーションにより、導体パターン３０１に静電気を印加した際に、ＩＧＢＴ２１０のゲート端子２２３とエミッタ端子２２２との間に誘起する電圧の計算を行った。図９に示すシミュレーションモデルにおけるプリント配線板３００Ａは４層基板とした。

ゲート配線３０９には、駆動回路として、７５［Ω］の抵抗器１２０を、ゲート配線３０９と導体パターン３０２Ａとの間に接続した。なお、表層３１４には、通常、信号配線が配置されるが、本実施例２では、ベタのグラウンド導体パターンを配置した。

図９（ａ）に示すように、ヴィア３５０は、導体パターン３０２Ａの４隅でベタのグラウンド導体パターン３０５に接続されている。これに対して、ヴィア３３１は、ＩＧＢＴ２１０のエミッタ端子２２２が接合された部分と、コンデンサ２０８の負極端子２１２が接合された部分との間にあり、導体パターン３０２Ａにおける導体パターン３０１に最も近い側の端部に沿って配置されている。また、導体パターン３０２Ａに設けられたスリット３４０は、ＩＧＢＴ２１０のエミッタ端子２２２が接合された部分と、ヴィア３３１との間に配置され、コンデンサ２０８側に屈曲して形成されている。

ここで、ＩＧＢＴ２１０のモデルは、コレクタ−エミッタ間の容量を１５［ｐＦ］とし、ＩＧＢＴ２１０のゲート−エミッタ間の容量を２４００［ｐＦ］とし、ＩＧＢＴ２１０に並列に接続したコンデンサ２０８の容量を２４００［ｐＦ］とした。なお、導体パターン３０１に印加する静電気は立ち上がり１［ｎｓｅｃ］、パルス幅１［ｎｓｅｃ］、立下り１［ｎｓｅｃ］、電圧１［ｋＶ］のパルス波とした。

ＩＧＢＴ２１０のゲート−エミッタ間の誘起電圧の計算結果を図１０に示す。図１０は、時間に対するＩＧＢＴ２１０のゲート−エミッタ間の誘起電圧の関係を示すグラフである。図１０では、横軸に時間、縦軸にＩＧＢＴ２１０のゲート−エミッタ間の誘起電圧を表している。図１０には、スリット３４０がない場合と、スリット３４０及びヴィア３３１がない場合も示している。

図１０中、黒丸はスリット３４０及びヴィア３３１が配置されている場合（コンデンサ＋ヴィア＋スリット）のシミュレーションの計算結果である。黒三角はヴィア３３１がありスリット３４０がない場合（コンデンサ＋ヴィア）、×はスリット３４０及びヴィア３３１がない場合（コンデンサ）のシミュレーションの計算結果である。

図１０において、黒三角で示したスリット３４０がない場合、×で示したスリット３４０及びヴィア３３１がない場合に比べて、黒丸で示したスリット３４０及びヴィア３３１が配置されている場合は、誘起電圧のピーク値が最も小さいことがわかる。つまり、コンデンサ２０８のみの場合に比べて、コンデンサ２０８及びヴィア３３１が配置されている場合は、誘起電圧のピーク値が小さくなり、更にスリット３４０を付加した場合には、更に誘起電圧のピーク値が小さくなることがわかる。

従って、導体パターン３０２Ａにヴィア３３１を配置することによって、静電気がヴィア３３１を通じてグラウンド導体パターン３０５に流れやすくなり、ＩＧＢＴ２１０のゲート端子２２３へ流入する静電気量を抑制することが可能であると言える。

また、導体パターン３０２Ａの端部にヴィア３３１とスリット３４０を配置することで、静電気がよりグラウンド導体パターン３０５に流れやすくなり、ＩＧＢＴ２１０のゲート端子２２３へ流入する静電気量を効果的に抑制することが可能であると言える。

次に、ヴィア３３１があり、かつスリット３４０がない場合において、ヴィア３３１の配置を変化させた場合のＩＧＢＴ２１０のゲート−エミッタ間に誘起する電圧値の計算を行った。

本シミュレーションのモデルの初期条件は、図９に示すモデルにおいてスリット３４０がないものと同一とした。その他の構成は、図９に示すモデルと同一構成とし、印加電圧も同一条件とした。

導体パターン３０２Ａの周端とヴィア３３１の周端との距離を、０、１、２、３、４、５、６、９、１２、１５［ｍｍ］に変えて、ＩＧＢＴ２１０のゲート−エミッタ間に誘起するノイズ電圧値の計算を行った。この計算結果を図１１に示す。図１１において横軸に前述した距離、縦軸にＩＧＢＴ２１０のゲート−エミッタ間に誘起する電圧のピーク値としている。

図１１から分かるように、距離が最も短い場合に、最もノイズ低減効果が高くなっている。つまり、導体パターン３０２Ａの端部において、ヴィア３３１の周端を、導体パターン３０２Ａの周端に近づけるほど、ノイズの低減効果が増すことが分かり、距離を５［ｍｍ］以下とするのが好ましい。また、距離が３［ｍｍ］以下とするとより好ましく、誘起電圧の増加率が最もノイズを低減した場合のピーク電圧値に対して２０［％］以内となり、ノイズ低減効果が十分に得られている。

［第３実施形態］
次に本発明の第３実施形態に係る閃光装置について説明する。図１２は、本発明の第３実施形態に係る閃光装置の一部を示す説明図である。図１２（ａ）は、閃光装置の一部を示す部分平面図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示すＸＩＩｂ−ＸＩＩｂ線に沿う閃光装置の断面図である。なお、図１２（ａ）において、絶縁層（誘電体層）の図示は省略している。

本第３実施形態において、閃光装置の回路構成は、図２に示す上記第１実施形態の回路構成と同様であり、プリント配線板の構成が上記第１実施形態と異なる。本第３実施形態において、上記第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略する。

閃光装置は、上記第１実施形態と同様、半導体スイッチング素子であるＩＧＢＴ２１０、及び第２容量性素子であるコンデンサ２０８を備えており、更に、これら素子２０８，２１０が実装されたプリント配線板３００Ｂを備えている。

プリント配線板３００Ｂは、４層のプリント配線板であり、表層３１１には、ＩＧＢＴ２１０及びコンデンサ２０８が実装されている。プリント配線板３００Ｂは、表層３１１に形成された、第１導体パターンである導体パターン３０１、第２導体パターンである導体パターン３０２Ｂ、及び第３導体パターンである導体パターン３０３を有している。

更に、本第３実施形態では、プリント配線板３００Ｂは、表層３１１に導体パターン３０１，３０２Ｂ，３０３と間隔をあけて形成された、第４導体パターンである導体パターン３０４を有している。

また、プリント配線板３００Ｂは、上記第１実施形態と同様、内層３１３に形成されたグラウンド導体パターン３０５を有している。導体パターン３０２Ｂとグラウンド導体パターン３０５とは、ヴィア３５０で電気的に接続され、導体パターン３０４とグラウンド導体パターン３０５とは、ヴィア３５１で電気的に接続されている。

グラウンド導体パターン３０５は、グラウンド電位（基準電位）とされ、これに電気的に接続された導体パターン３０２Ｂ，３０４もグラウンド電位となる。つまり、本実施形態では、導体パターン３０２Ｂ，３０４もグラウンド導体パターンであると言える。

ＩＧＢＴ２１０のコレクタ端子２２１は、導体パターン３０１に接合され、エミッタ端子２２２は、導体パターン３０２Ｂに接合されている。また、コンデンサ２０８の正極端子２１１は、導体パターン３０１に接合され、負極端子２１２は、導体パターン３０４に接合されている。

本第３実施形態では、表層３１１において、ＩＧＢＴ２１０が接合される導体パターン３０２Ｂと、コンデンサ２０８が接合される導体パターン３０４とに分離されている。導体パターン３０２Ｂの４隅には、ヴィア３５０が配置され、導体パターン３０４の４隅には、ヴィア３５１が配置されて、各導体パターン３０２Ｂ，３０４がグラウンド導体パターン３０５に電気的に接続されている。したがって、ＩＧＢＴ２１０には、コンデンサ２０８が電気的に並列に接続されていることとなる。

本第３実施形態における閃光放電管の発光動作については上記第１実施形態と同一であるため説明を省略する。

閃光放電管に印加された静電気は、上記第１実施形態で説明したように、導体パターン３０１に伝搬する。導体パターン３０１に流入した静電気は、ＩＧＢＴ２１０のコレクタ端子２２１ではなく、コンデンサ２０８を通って放電されるが、上記第１実施形態と異なり、導体パターン３０４に放電される。

ここで、静電気は導体パターン３０４の端部を流れる特性を持つ。まず、導体パターン３０４に伝搬した静電気は、導体パターン３０４の端部に沿って流れ、ヴィア３５１を介してグラウンド導体パターン３０５に流れ、導体パターン３０４と離間している導体パターン３０２Ｂに直接放電されるのが回避される。

グラウンド導体パターン３０５に流れた静電気は、グラウンド導体パターン３０５内を拡散し、ヴィア３５０を介して導体パターン３０２Ｂに流入するのが回避される。ここで、ヴィア３５０は、グラウンド導体パターン３０５の端部を避けた部分、即ちグラウンド導体パターン３０５の内側部分に接続されるのが好ましい。

導体パターン３０２Ｂへの静電気の流入が回避されるので、ＩＧＢＴ２１０のゲート端子２２３への静電気の流入も回避でき、ＩＧＢＴ２１０の誤動作を阻止することができる。

本第３実施形態によれば、上記第１実施形態と同様、コンデンサ２０８をＩＧＢＴ２１０に並列に接続するという簡単な構成で、導体パターン３０１からＩＧＢＴ２１０のコレクタ端子２２１に静電気が流入するのを阻止することができる。このように、ＩＧＢＴ２１０のコレクタ端子２２１への静電気の流入を阻止することができるので、ＩＧＢＴ２１０の誤動作を防止することができ、ひいては閃光放電管の誤発光を防止することができる。

更に本第３実施形態によれば、ＩＧＢＴ２１０が接合された導体パターン３０２Ｂとは異なる導体パターン３０４にコンデンサ２０８からの静電気を放電するようにしたので、ＩＧＢＴ２１０のゲート端子２２３に静電気が流入するのを阻止することができる。このように、ＩＧＢＴ２１０のゲート端子２２３への静電気の流入を阻止することができるので、ＩＧＢＴ２１０の誤動作を効果的に防止することができ、ひいては閃光放電管の誤発光を効果的に防止することができる。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態に係る閃光装置を備えた撮像システムについて説明する。図１３は、本発明の第４実施形態に係る閃光装置を備えた撮像システムを示す斜視図である。

上記第１〜第３実施形態では、閃光装置は、撮像装置本体に内蔵された場合について説明したが、本第４実施形態では、撮像装置としてのカメラ１００Ｃに外付けされている。即ち、撮像システム５００は、カメラ１００Ｃと、カメラ１００Ｃに外付けされた閃光装置２００Ｃとを備えている。

閃光装置２００Ｃは、上記第１〜第３実施形態で説明した閃光装置と同様の構成であり、カメラ１００Ｃ（具体的には、カメラの制御装置）に電気的に接続されている。閃光装置２００Ｃは、閃光放電管２０７（図２）を内蔵した発光部２５０と、電源昇圧回路２０１（図２）に接続される電池が収容される本体部２６０とを備えている。以上のカメラ１００Ｃの外部に設けた閃光装置２００Ｃにおいても、上記第１〜第３実施形態と同様、閃光放電管の誤発光を防ぐことができるという効果を奏する。

なお、カメラ１００Ｃには、上記第１〜第３実施形態と同様の構成の閃光装置が内蔵されていてもよい。また、閃光装置２００Ｃが、カメラ１００Ｃに対して外付けされる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、カメラ１００Ｃとは別体に設けられ、ケーブル等で電気的に接続されていてもよい。

本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。

上記実施形態では、半導体スイッチング素子がＩＧＢＴである場合について説明したが、これに限定するものではなく、その他の半導体スイッチング素子であってもよい。例えば半導体スイッチング素子が、バイポーラトランジスタ、ＦＥＴ（例えばＭＯＳＦＥＴ）、サイリスタ等であってもよい。

半導体スイッチング素子がバイポーラトランジスタの場合、主端子はコレクタ端子、基準端子はエミッタ端子、制御端子はベース端子である。また、半導体スイッチング素子がＦＥＴの場合、主端子はソース端子、基準端子はドレイン端子、制御端子はゲート端子である。また、半導体スイッチング素子がサイリスタの場合、主端子はアノード端子、基準端子はカソード端子、制御端子はゲート端子である。

また、閃光装置を内蔵する撮像装置が、カメラの場合について説明したが、カメラ機能付きの携帯端末であってもよい。

１００…カメラ（撮像装置）、１００Ｃ…カメラ（撮像装置）、２００…閃光装置、２０２…メインコンデンサ（第１容量性素子）、２０７…閃光放電管、２０８…コンデンサ（第２容量性素子）、２１１…正極端子（第１端子）、２１２…負極端子（第２端子）、２２１…コレクタ端子（主端子）、２２２…エミッタ端子（基準端子）、２２３…ゲート端子（制御端子）、３００，３００Ａ，３００Ｂ…プリント配線板、３０１…導体パターン（第１導体パターン）、３０２，３０２Ａ，３０２Ｂ…導体パターン（第２導体パターン）、３０３…導体パターン（第３導体パターン）、３０４…導体パターン（第４導体パターン）、３０５…グラウンド導体パターン、３１１…表層、３１３…内層、３２１…接合部分、３２２…対向部分、３３１…ヴィア、３４０…スリット、５００…撮像システム

Claims (11)

1. 閃光放電管と、
   前記閃光放電管を発光させるための電気エネルギーを蓄える第１容量性素子と、
   前記閃光放電管に直列に接続され、前記第１容量性素子から前記閃光放電管への給電を制御する半導体スイッチング素子と、
   前記閃光放電管に直列に接続され、かつ前記半導体スイッチング素子に並列に接続された第２容量性素子と、
   表層に前記半導体スイッチング素子及び前記第２容量性素子が実装されたプリント配線板と、を備え、
   前記プリント配線板は、前記表層に形成され、前記半導体スイッチング素子の主端子が接合された第１導体パターンと、
   前記表層に前記第１導体パターンと間隔をあけて形成され、前記半導体スイッチング素子の基準端子が接合された第２導体パターンと、
   前記表層とは異なる層に形成され、前記第２導体パターンに電気的に接続されたグラウンド導体パターンと、を有し、
   前記第２容量性素子の第１端子が、前記第１導体パターンに接合され、
   前記第２容量性素子の第２端子が、前記第２導体パターンに接合されていることを特徴とする閃光装置。
2. 前記プリント配線板は、前記表層に前記第１及び第２導体パターンと間隔をあけて形成され、前記半導体スイッチング素子の制御端子が接合された第３導体パターンを有し、
   前記第２導体パターンの端部が、前記第２容量性素子の第２端子が接合された接合部分と、前記第３導体パターンに対向する対向部分とを有し、
   前記プリント配線板は、前記第２導体パターンの端部における前記接合部分と前記対向部分との間の位置に配置され、前記第２導体パターンと前記グラウンド導体パターンとを電気的に接続するヴィアを有することを特徴とする請求項１に記載の閃光装置。
3. 前記ヴィアが、前記第２導体パターンの端部に沿って複数配置されていることを特徴とする請求項２に記載の閃光装置。
4. 前記第２導体パターンには、前記ヴィアと前記対向部分との間に、前記第２導体パターンの端部から内側に延びるスリットが形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の閃光装置。
5. 前記プリント配線板は、前記表層に前記第１及び第２導体パターンと間隔をあけて形成され、前記半導体スイッチング素子の制御端子が接合された第３導体パターンを有し、
   前記第２導体パターンの端部が、前記第２容量性素子の第２端子が接合された接合部分と、前記第３導体パターンに対向する対向部分とを有し、
   前記第２導体パターンには、前記接合部分と前記対向部分との間に、前記第２導体パターンの端部から内側に延びるスリットが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の閃光装置。
6. 前記プリント配線板は、前記スリットに沿って配置され、前記第２導体パターンと前記グラウンド導体パターンとを電気的に接続するヴィアを有することを特徴とする請求項５に記載の閃光装置。
7. 閃光放電管と、
   前記閃光放電管を発光させるための電気エネルギーを蓄える第１容量性素子と、
   前記閃光放電管に直列に接続され、前記第１容量性素子から前記閃光放電管への給電を制御する半導体スイッチング素子と、
   前記閃光放電管に直列に接続され、かつ前記半導体スイッチング素子に並列に接続された第２容量性素子と、
   表層に前記半導体スイッチング素子及び前記第２容量性素子が実装されたプリント配線板と、を備え、
   前記プリント配線板は、
   前記表層に形成され、前記半導体スイッチング素子の主端子が接合された第１導体パターンと、
   前記表層に前記第１導体パターンと間隔をあけて形成され、前記半導体スイッチング素子の基準端子が接合された第２導体パターンと、
   前記表層とは異なる層に形成され、前記第２導体パターンに電気的に接続されたグラウンド導体パターンと、
   前記表層に前記第１及び第２導体パターンと間隔をあけて形成され、前記グラウンド導体パターンに電気的に接続された第４導体パターンと、を有し、
   前記第２容量性素子の第１端子が、前記第１導体パターンに接合され、
   前記第２容量性素子の第２端子が、前記第４導体パターンに接合されていることを特徴とする閃光装置。
8. 前記プリント配線板は、前記表層に形成され、前記半導体スイッチング素子の制御端子が接合された第３導体パターンを有することを特徴とする請求項７に記載の閃光装置。
9. 前記プリント配線板は、前記第２導体パターンの端部と前記グラウンド導体パターンの端部を避けた部分とを接続する接続ヴィアを有することを特徴とする請求項１乃至８に記載の閃光装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の閃光装置を備えたことを特徴とする撮像装置。
11. 撮像装置と、
    前記撮像装置に電気的に接続された、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の閃光装置と、を備えたことを特徴とする撮像システム。

Images