(57)【要約】【課題】  本発明は、周囲の温度変化に左右されることなく、コンデンサへの充電時間を一定に制御するフラッシュ充電回路を提供する。【解決手段】  フラッシュ充電回路は、昇圧トランスと、コンデンサと、定電圧回路と、電流リミッタ部と、制御部と、を備える。昇圧トランスは、１次側に直流電圧が供給され、２次側に昇圧された電圧を生成する。コンデンサは、２次側から供給される電流によってフラッシュ発光用の電気エネルギを蓄積する。定電圧回路は、直流電圧を所定の電圧に変換する。電流リミッタ部は、定電圧回路に接続され、周囲の温度に応じて抵抗値が可変する感温素子を含み、抵抗値の変化に応じて１次側に供給する電流の上限値を定める。制御部は、定電圧回路に接続され、１次側への電流の供給若しくは遮断を切り替えるとともに、１次側の電流が上限値に達したときにその電流の供給を遮断する。【選択図】    図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次側に直流電圧が供給され、２次側に昇圧された電圧を生成する昇圧トランスと、
前記２次側から供給される電流によってフラッシュ発光用の電気エネルギを蓄積するコンデンサと、
前記直流電圧を所定の電圧に変換する定電圧回路と、
前記定電圧回路に接続され、周囲の温度に応じて抵抗値が可変する感温素子を含み、前記抵抗値の変化に応じて前記１次側に供給する電流の上限値を定める電流リミッタ部と、
前記定電圧回路に接続され、前記１次側への電流の供給若しくは遮断を切り替えるとともに、前記１次側の電流が前記上限値に達したときに該電流の供給を遮断する制御部と、
を備えることを特徴とするフラッシュ充電回路。
【請求項２】
請求項１に記載のフラッシュ充電回路において、
前記感温素子は、前記温度により変化する前記コンデンサの静電容量の増減に応じて抵抗値を可変させることを特徴とするフラッシュ充電回路。
【請求項３】
請求項２に記載のフラッシュ充電回路において、
前記感温素子は、前記温度が低下すると抵抗値が増加する、負の温度特性を持つサーミスタであることを特徴とするフラッシュ充電回路。
【請求項４】
請求項２に記載のフラッシュ充電回路において、
前記感温素子は、前記温度が低下すると抵抗値が減少する、正の温度特性を持つサーミスタであることを特徴とするフラッシュ充電回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラに適用されるフラッシュ充電回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、カメラに適用されるフラッシュ充電回路としてフライバック式昇圧回路が知られている。このフライバック式昇圧回路は、１次側コイルに流れる１次電流の供給を遮断することによって生じるフライバックパルスをコンデンサに蓄えることにより昇圧を行う。
【０００３】
ところで、フライバック式昇圧回路では、周囲の温度により充電時間が変動する。その結果、フラッシュ撮影時にユーザがシャッタチャンスを逃してしまうという問題がある。この充電時間の変動の要因としては、例えば低温による使用環境での電池の内部抵抗の増加が挙げられる。
【０００４】
このフライバック式昇圧回路のコンデンサには、一般的にアルミ電解コンデンサが使用される。このアルミ電解コンデンサの静電容量は温度依存性があり、温度に応じてコンデンサの静電容量は変化する。そのため、コンデンサの温度による静電容量の変化も充電時間の変動をもたらす。
【０００５】
一方、昇圧動作前に温度を検出して充電制御を変更するフラッシュ充電回路が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
特許文献１に開示されたフラッシュ充電回路では、周囲の温度を検出する温度検出部を備え、検出した温度に基づいて、１次電流の供給若しくは遮断を切り替えるスイッチング素子(トランジスタ)のパルス幅変調のデューティー比を段階的に切り替える。
【特許文献１】特開２００５−３３９９８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、近年、デジタルカメラは小型化が進んでいる。そのため、基板の実装面積等の制約によりフラッシュ充電回路も使用部品の点数の削減が求められている。その結果、スイッチング素子を内蔵した充電制御手段として、例えば充電用の充電制御ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）を使用することが多くなってきている。
【０００８】
しかしながら、この充電制御ＩＣを使用する場合には、１次側コイルに流す１次電流の供給若しくは遮断のタイミング制御は、充電制御ＩＣ内部で予め決められてしまう。そのため、特許文献１の充電制御手段を採用することは困難である。
【０００９】
そこで、本発明は、上記事情に鑑み、周囲の温度変化に左右されることなく、コンデンサへの充電時間を一定に制御するフラッシュ充電回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明に係るフラッシュ充電回路は、昇圧トランスと、コンデンサと、定電圧回路と、電流リミッタ部と、制御部と、を備える。昇圧トランスは、１次側に直流電圧が供給され、２次側に昇圧された電圧を生成する。コンデンサは、２次側から供給される電流によってフラッシュ発光用の電気エネルギを蓄積する。定電圧回路は、直流電圧を所定の電圧に変換する。電流リミッタ部は、定電圧回路に接続され、周囲の温度に応じて抵抗値が可変する感温素子を含み、抵抗値の変化に応じて１次側に供給する電流の上限値を定める。制御部は、定電圧回路に接続され、１次側への電流の供給若しくは遮断を切り替えるとともに、１次側の電流が上限値に達したときにその電流の供給を遮断する。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、感温素子は、温度により変化するコンデンサの静電容量の増減に応じて抵抗値を可変させる。
【００１２】
第３の発明は、第２の発明において、感温素子は、温度が低下すると抵抗値が増加する、負の温度特性を持つサーミスタである。
【００１３】
第４の発明は、第２の発明において、感温素子は、温度が低下すると抵抗値が減少する、正の温度特性を持つサーミスタである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のフラッシュ充電回路によれば、周囲の温度変化に左右されることなく、コンデンサへの充電時間を一定に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るフラッシュ充電回路１のブロック図である。第１実施形態に係るフラッシュ充電回路１はフラッシュを内蔵するカメラや外付けのフラッシュ装置に適用される。このフラッシュ充電回路１は、フライバック式の昇圧回路であって、電源１０と、昇圧トランス１１と、定電圧回路１２と、電流リミッタ部１３と、充電制御ＩＣ１４と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１５と、整流ダイオード１６と、メインコンデンサ１７と、発光回路１８と、分圧抵抗１９、２０と、アース２１で構成されている。
【００１６】
電源１０は、例えば、リチウムイオン電池などの２次電池であり、電圧を昇圧する昇圧トランス１１は、１次コイル１１０及び２次コイル１１１を備えている。この１次コイル１１０の一端が電源１０のプラス端子に接続されている。また、この１次コイル１１０の他端が充電制御ＩＣ１４に接続されている。なお、電源１０のマイナス端子は、アース２１等に接続されている。
【００１７】
定電圧回路１２は、電源１０からの出力電圧を３.３Ｖの定電圧に調節して、電流リミッタ部１３や充電制御ＩＣ１４に供給する。なお、これは一例であって、定電圧回路１２で調節される電圧値は３.３Ｖに限定されない。
【００１８】
電流リミッタ部１３は、サーミスタ１３ａと、１次側電流制御端子１３ｂと、分圧抵抗１３ｃとを有する。サーミスタ１３ａは、負の温度特性（温度が低下すると抵抗値が増加する）を持つ。ここでは、サーミスタ１３ａも分圧抵抗の役割を担っている。サーミスタ１３ａの一端が定電圧回路１２側に接続されており、分圧抵抗１３ｃの一端がアース２１側に接続されている。また、サーミスタ１３ａの他端と分圧抵抗１３ｃの他端との間には、１次側電流制御端子１３ｂが設けられている。これにより、周囲の温度が常温時（例えば、２０℃）に比べて上昇すると、電流リミッタ部１３内では抵抗が減少するため、常温時に比べて電流が増加する。一方、周囲の温度が常温時に比べて低下すると、電流リミッタ部１３内では抵抗が増加するため、常温時に比べて電流が減少する。１次側電流制御端子１３ｂは、温度変化に応じて変化する電流リミッタ部１３内の電流を電圧として充電制御ＩＣ１４に出力する端子である。１次側電流制御端子１３ｂに入力される電圧は、充電制御ＩＣ１４の電源電圧を分圧しており、この電流リミッタ部１３の分圧抵抗の一部にサーミスタ１３ａが用いられている。
【００１９】
図２は、サーミスタ１３ａにおける温度と抵抗との関係を示す一例の図である。図２の横軸は温度を表し、縦軸は抵抗を表している。
【００２０】
充電制御ＩＣ１４は、周期的にオン／オフするスイッチング素子（不図示）を内蔵している。このスイッチング素子は、高速でオン／オフのスイッチングが可能なＭＯＳ型ＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のトランジスタである。
【００２１】
充電制御ＩＣ１４は、スイッチング素子のオン時には、昇圧トランス１１の１次コイル１１０に１次電流を供給する。また、スイッチング素子のオフ時には、昇圧トランス１１の１次コイル１１０に１次電流の供給を遮断する。
【００２２】
なお、スイッチング素子は、ＭＯＳ型ＦＥＴに限られず、接合型ＦＥＴやシリコントランジスタ等の公知のスイッチング素子を用いてもよい。
【００２３】
また、充電制御ＩＣ１４には、図示しないものの、メインコンデンサ１７への充電の開始と終了を制御するラッチ部（不図示）と昇圧トランス１１の１次電流や整流された２次電流をモニタするモニタ部（不図示）とが備えられている。ラッチ部は、‘Ｌ（オフ状態）’と‘Ｈ（オン状態）’との２つの動作態様を有している。‘Ｌ（オフ状態）’はメインコンデンサ１７への充電停止を表している。また、‘Ｈ（オン状態）’はメインコンデンサ１７への充電開始を表している。モニタ部は、１次コイル１１０に流れる１次電流が上限値に達するか否かをモニタする。
【００２４】
また、充電制御ＩＣ１４は、１次側電流制御端子１３ｂが出力した電圧を充電制御ＩＣ１４内のＡ／Ｄ変換部（不図示）に入力する。充電制御ＩＣ１４は、Ａ／Ｄ変換部に入力された電圧をデジタル値に変換する。充電制御ＩＣ１４は、デジタル値に変換された電圧に基づいて１次電流の上限値を決定する。なお、この上限値の決定の仕方については、後述する。
【００２５】
直列接続された分圧抵抗１９、２０は、メインコンデンサ１７の充電電圧を分圧する。分圧された電圧は、分圧抵抗１９、２０の接続点２２からＣＰＵ１５内のＡ／Ｄ変換部（不図示）に入力される。
【００２６】
ＣＰＵ１５は、フラッシュ充電回路１の動作を制御する。ＣＰＵ１５は、ＣＰＵ１５内のＡ／Ｄ変換部（不図示）に入力された電圧をデジタル値に変換する。ＣＰＵ１５は、デジタル値に変換された電圧に基づいてメインコンデンサ１７の充電電圧を測定する。これによりＣＰＵ１５は、メインコンデンサ１７の電圧を検出することができる。
【００２７】
また、ＣＰＵ１５は、メインコンデンサ１７の電圧を検出することにより、メインコンデンサ１７の充電開始を表す信号Ｓ１または充電停止を表す信号Ｓ２を充電制御ＩＣ１４に対して送信する。これらの信号Ｓ１及びＳ２は、ＣＰＵ１５のＩ／Ｏ出力ポート（不図示）から出力される。
【００２８】
なお、ＣＰＵ１５が充電制御ＩＣ１４に信号Ｓ１、Ｓ２を送信する手段としては、Ｉ／Ｏ出力ポートに限られず、充電制御ＩＣ１４に応じてＤ／Ａポートからの出力信号、シリアルポートからのシリアル信号であってもよい。
【００２９】
整流ダイオード１６は、１次側コイルに流れる1次電流がオフされた瞬間にトランスの２次側コイルから発生するフライバックパルスを整流する。
【００３０】
メインコンデンサ１７は、整流された２次電流を電気エネルギとして蓄えることにより昇圧を行う。このメインコンデンサ１７は、温度が高くなるとコンデンサ容量が増加するため、充電時間が長くなり、逆に温度が低くなるとコンデンサ容量が減少し、充電時間が短くなる特性がある。
【００３１】
図３は、温度と静電容量変化率との関係を示す一例の図である。図３では、メインコンデンサ１７に最大定格３５０Ｖ品を使用した場合の温度と静電容量変化率との関係を表している。図３の横軸は温度を表し、縦軸は静電容量変化率を表す。静電容量変化率に対応して変化する１次電流の上限値の情報については予め充電制御ＩＣ１４内のメモリに記憶されている。なお、静電容量変化率と１次電流の上限値との関係については、後述する。
【００３２】
発光回路１８は、コンデンサに充電された電気エネルギを光エネルギに変換する回路である。発光回路１８には例えばキセノン管が備えられており、このキセノン管の放電によりフラッシュ発光を行う。
【００３３】
次に、フラッシュ充電回路１の動作について説明する。
【００３４】
図４は、フラッシュ充電の指示を受け付けて開始される処理ルーチンのフローチャートである。なお、このフラッシュ充電回路１は、不図示の電子カメラに搭載されているものとする。ここでは、ユーザがストロボ撮影後、ＣＰＵ２１がメインコンデンサ１７の充電電圧が低下していることを検出すると、このフローチャートの処理ルーチンが開始する。
【００３５】
（ステップＳ１０１）充電制御ＩＣ１４は、先ず、ＣＰＵ２１からフラッシュ充電の指示を受け付ける。すると、充電制御ＩＣ１４は、１次側電流制御端子１３ｂが出力した電圧の検出を開始する。
【００３６】
（ステップＳ１０２）充電制御ＩＣ１４は、１次側電流制御端子１３ｂが出力した電圧に基づいて１次電流の上限値を設定する。この上限値の設定の仕方は例えば以下の通りである。
【００３７】
充電制御ＩＣ１４は、電圧の値に基づいてサーミスタ１３ａの抵抗を求める。次に、充電制御ＩＣ１４は、図２に基づいてサーミスタ１３ａの抵抗から周囲の温度を求める。続いて、充電制御ＩＣ１４は、図３に基づいて温度から静電容量変化率を求める。これにより、充電制御ＩＣ１４は、静電容量変化率に基づいて１次電流の上限値を設定することができる。従って、１次側電流制御端子１３ｂが出力する電圧と１次電流の上限値との対応関係を予め求めておけば、温度テーブルをメモリに記憶しなくても済む。
【００３８】
説明を簡単にするため、常温時（２０℃）における静電容量の値を８０［μＦ］とする。本実施形態では、充電時間Ｔを予め定めた値として、常温時の１次電流の上限値が５００［ｍＡ］となるものとして話を進める。この場合、温度が上がると静電容量は大きくなるため、充電時間を一定にするためには上限値の値は５００［ｍＡ］より大きくなる。また、温度が下がると静電容量は小さくなるため、充電時間を一定にするためには上限値の値は５００［ｍＡ］より小さくなる。
【００３９】
（ステップＳ１０３）充電制御ＩＣ１４は、充電開始の制御信号Ｓ１をＣＰＵ１５から受信すると、ラッチ部は、‘Ｌ（オフ状態）’から‘Ｈ（オン状態）’の状態になる。
【００４０】
（ステップＳ１０４）充電制御ＩＣ１４は、スイッチング素子をオンする。これにより、１次コイル１１０に電流が流れ始める。
【００４１】
図５は、充電制御ＩＣ１４におけるタイミングチャートを表している。図５（ａ）は、常温時における１次電流及び２次電流のタイミングチャートを表している。図５（ｂ）は高温時、図５（ｃ）は低温時の場合をそれぞれ表している。この場合、スイッチング素子オン（Ｔｏｎ）の間、１次電流が流れる。一方、スイッチング素子オフ（Ｔｏｆｆ）の間、２次電流が流れる。図５（ａ）〜（ｃ）に示す通り、常温時、高温時、低温時では、１次電流の上限値は異なる。これは、高温時ではメインコンデンサ１７の静電容量が常温時に比べて大きくなり、低温時ではメインコンデンサ１７の静電容量が常温時に比べて小さくなるためである。本実施形態では、充電制御ＩＣ１４は、メインコンデンサ１７の充電時間が一定になるように、高温時には常温時よりも１次電流を多く流し、低温時には常温時よりも１次電流を少なく流す制御を行う。
【００４２】
（ステップＳ１０５）充電制御ＩＣ１４内のモニタ部は、１次電流が上限値に達したか否かをモニタする。１次電流が上限値に達しない場合には（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、引き続き、このモニタ部は１次電流が上限値に達したか否かをモニタする。一方、１次電流が上限値に達した場合には（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０６に進む。
【００４３】
（ステップＳ１０６）充電制御ＩＣ１４は、スイッチング素子をオフする。これにより、２次電流が流れ始める。
【００４４】
（ステップＳ１０７）充電制御ＩＣ１４のモニタ部は２次電流をモニタする。モニタ部は、２次電流のメインコンデンサ１７への充電終了を検知すると（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０８に進む。一方、２次電流がメインコンデンサ１７に流れている間は（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、このステップをループする。
【００４５】
（ステップＳ１０８）充電制御ＩＣ１４は、メインコンデンサ１７が満充電（設定値）になったか否かを判定する。メインコンデンサ１７が満充電になっていない場合には（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、ＣＰＵ１５は、充電制御ＩＣ１４に対して充電停止の制御信号Ｓ２を送信しない。そのため、ステップＳ１０４に戻り、充電制御ＩＣ１４は、スイッチング素子をオンする。一方、メインコンデンサ１７が満充電になった場合には（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１５は、充電制御ＩＣ１４に対して充電停止の制御信号Ｓ２を送信する。図５（ｄ）は、充電時間を一定にした場合であって、スイッチング素子のオン／オフに伴ってメインコンデンサ１７へ充電されていく経時変化を表している。スイッチング素子がオフになり２次電流が流れるとメインコンデンサ１７に電気エネルギが蓄積される。
【００４６】
（ステップＳ１０９）充電制御ＩＣ１４は、充電停止の制御信号Ｓ２を受信する。ラッチ部は、‘Ｈ（オン状態）’から‘Ｌ（オフ状態）’の状態になる。これにより、充電が停止する。以上より、この処理ルーチンを終了する。そして、カメラ側からトリガ信号が送信されると、発光回路１８にてフラッシュ発光がなされる。
【００４７】
以上より、本発明のフラッシュ充電回路によれば、温度変化によってコンデンサの静電容量が変化した場合であっても、充電時間が一定になるように１次電流の上限値を設定することができる。図５（ｅ）では、比較例として、メインコンデンサ１７の静電容量が一定と仮定した場合であって、スイッチング素子のオン／オフに伴ってメインコンデンサ１７へ充電されていく経時変化を表している。この場合は、充電時間は一致しないことがわかる。
【００４８】
なお、本実施形態では、電流リミッタ部１３に負の温度特性を持つサーミスタ１３ａを用いたが、これに限られず、図６に示すバリエーションの電流リミッタ部を用いてもよい。
【００４９】
図６は、電流リミッタ部の変形例の一例を示す図である。図６（ａ）に示す電流リミッタ部１３は、本実施形態に用いた電流リミッタ部である、図６（ｂ）は、正の温度特性を持つサーミスタ１３ｄを採用した電流リミッタ部１３である。この場合、サーミスタ１３ｄを分圧抵抗のアース側に使用する。温度が低下すると抵抗値が減少する。その結果、１次側電流制御端子１３ｂが出力する電圧は、サーミスタ１３ｄは、温度が低下すると大きくなる。この場合においても、上記実施形態と同様にして、１次側電流制御端子１３ｂが出力する電圧と１次電流の上限値との対応関係を求めることができる。
【００５０】
図６（ｃ）は、サーミスタを２つ採用した電流リミッタ部１３である。図６（ｄ）は、図６（ａ）に示す電流リミッタ部に抵抗を組み込んだ電流リミッタ部１３である。図６（ｃ）や図６（ｄ）の構成にすると、さらに精度が向上する。
【００５１】
以上より、周囲の温度変化に左右されることなく、コンデンサへの充電時間を一定に制御することができるフラッシュ充電回路が得られる。これにより、温度によるコンデンサの静電容量の変化がもたらす充電時間の変動を抑制できる。その結果、周囲の温度に影響を受けず、充電時間の変動によってシャッタチャンスを逃すという問題が解消する。
【００５２】
また、図６に示したサーミスタを含む電流リミッタ部１３は、フラッシュ充電回路１の一部となるため、温度により特性の変化するメインコンデンサや昇圧トランスと同一ケースまたは同一基板に実装されることとなる。従って、充電制御ＩＣ１４は、精度の高い制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】第１実施形態に係るフラッシュ充電回路１のブロック図
【図２】サーミスタ１３ａにおける温度と抵抗との関係を示す一例の図
【図３】温度と静電容量変化率との関係を示す一例の図
【図４】フラッシュ充電の指示を受け付けて開始される処理ルーチンのフローチャート
【図５】フラッシュ充電回路の動作を説明するためのタイミングチャート
【図６】電流リミッタ部の変形例の一例を示す図
【符号の説明】
【００５４】
１・・・フラッシュ充電回路、１１・・・昇圧トランス、１３・・・電流リミッタ部、１４・・・充電制御ＩＣ、１５・・・ＣＰＵ、１６・・・整流ダイオード、１７・・・メインコンデンサ、１８・・・発光回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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