(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池に接続され、昇圧用インダクタを有し、制御スイッチがオンされたときに前記昇圧用インダクタを流れる電流が増加し、制御スイッチがオフされたときに前記昇圧用インダクタを流れる電流が減少する昇圧手段と、前記昇圧手段の出力にて充電されるコンデンサと、前記コンデンサの充電電圧を放電することで発光する発光手段とを有する閃光装置において、
電池の内部抵抗の値を検出する内部抵抗検出手段と、検出された前記内部抵抗の値に基づいて前記制御スイッチのオンとオフとを切換えることを特徴とする閃光装置。
【請求項２】
検出した前記内部抵抗の値をｒ、前記電池の電圧をＥ0としたときに、前記昇圧用インダクタを流れる電流の平均値ｉ0が
ｉ0＝Ｅ0／２ｒ
となるように前記制御スイッチのオンとなる時間を制御することを特徴とする請求項１に記載の閃光装置。
【請求項３】
前記コンデンサの充電電圧に応じて前記制御スイッチのオフとなる時間を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の閃光装置。
【請求項４】
前記コンデンサの充電電圧が高いほど前記制御スイッチのオフとなる時間が短くなるように制御することを特徴とする請求項３に記載の閃光装置。
【請求項５】
前記昇圧用インダクタを流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段にて検出された電流を、前記内部抵抗の値に応じて定められた２つの閾値と比較する比較手段を有し、前記比較手段の比較結果に応じて前記制御スイッチのオンとオフとを切換えることを特徴とする請求項１に記載の閃光装置。
【請求項６】
前記制御スイッチをオンとし、前記昇圧用インダクタを流れる電流が増加して一方の閾値に達したら前記制御スイッチをオフに切換え、前記制御スイッチをオフとし、前記昇圧用インダクタを流れる電流が減少して他方の閾値に達したら前記制御スイッチをオンに切換えることを特徴とする請求項５に記載の閃光装置。
【請求項７】
検出した前記内部抵抗の値をｒ、前記電池の電圧をＥ0としたときに、前記昇圧用インダクタを流れる電流の平均値ｉ0が
ｉ0＝Ｅ0／２ｒ
となるように前記２つの閾値を設定することを特徴とする請求項５または６に記載の閃光装置。
【請求項８】
電池に接続され、昇圧用インダクタを有し、制御スイッチがオンされたときに前記昇圧用インダクタを流れる電流が増加し、制御スイッチがオフされたときに前記昇圧用インダクタを流れる電流が減少する昇圧手段と、前記昇圧手段の出力にて充電されるコンデンサと、前記コンデンサの充電電圧を放電することで発光する発光手段とを有する閃光装置において、
前記昇圧用インダクタの入力側の電圧を安定させるためのコンデンサを有し、前記電池の電圧をＥ0としたときに、前記昇圧用インダクタの入力側の電圧ＥBが
ＥB＝Ｅ0／２
となるように前記制御スイッチのオンとなる時間を制御することを特徴とする閃光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮影用の閃光装置に関し、特に直流低圧電源から高圧電源に変換する閃光用昇圧・充電回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の撮影用閃光装置の充電回路としては、図８に示すような構成が一般的に知られている。
【０００３】
図８において、１０１は電源、１０３は電池の等価的表記、１０２は電池の内部抵抗、１０４はスイッチ、１０５はトランジスタ１０６のベース、エミッタ間抵抗、１０６は発振トランジスタ、１０７はＤＣ／ＤＣ用トランス、１０８は抵抗、１０９は高圧整流ダイオード、１１０は主コンデンサ、１１１は発光管で主にキセノン管が用いられる。１１２は閃光制御回路であって、発光管１１１へのトリガ動作および発光管電流のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。
【０００４】
先ず、スイッチ１０４がＯＮされると、このＤＣ／ＤＣコンバータが動作を開始して、１次側電源としての電池１０１からメインコンデンサ１１０に対して充電が開始される。その充電電圧は、例えば０Ｖ〜３００Ｖ等の値である。
【０００５】
充電が終わったら、発光管１１１に対して閃光制御回路１１２からトリガ動作及び調光動作としての発光管電流のＯＮ／ＯＦＦ動作が行われ、所望の閃光撮影用の制御が行われることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例においては、充電開始から充電終期までの１次側電流の流れ方は図９に実線で示したＩカーブのようになり、この時のメインコンデンサ１１０の充電の様子は点線で示したＶＣＭカーブのようになる。従って、１次側電流Ｉの流れ方としては充電初期に大電流が流れ、充電終期には微小電流が流れることになるので、１次側電源からの投入電力が常に最大効率の点で投入されているわけではなく、それだけメインコンデンサの充電時間が長くかかっているということができる。
【０００７】
この投入電力の効率については、図１０に示すような等価回路において、１次側電圧をＥ、電池の内部抵抗をｒ、これに対する負荷をＺとした場合に、負荷Ｚを色々変化させ負荷に対して取り出せる電力が最大になる点は、公知のごとくＺ＝ｒの条件が満たされた時である。この時の負荷電流と取り出せる電力カーブの関係は図１１に示すようになり、図中ピークの点が取り出せる最大電力であり、この時、ＩZ＝Ｅ／２ｒ、である（但し、Ｚ＝ｒの条件において）。
【０００８】
このように従来のＤＣ／ＤＣコンバータ等では、図９に示すように充電経過に従って電流が変化するので、電池から常に最大電力が供給されるわけではなく最大電力が供給されているのは、図からも明らかなようにあるポイントの範囲内だけで、Ｅ／２ｒ以外の電流値になっている時は最大電力が取り出せず、電池からの電力引出し効率の悪い点が殆んどとなっている。電池からのＤＣ／ＤＣへの投入電力はＤＣ／ＤＣの効率を例えば１００％とすれば、全て２次側のメインコンデンサへ蓄えられたエネルギー（１／２ＣＶ2で表される）となるものなので、こうした１次側の電力引出し効率が悪い充電動作によれば、充電時間が長くなってしまうという問題がある。
【０００９】
依って、本発明の目的は、１次側からの投入電力を最大化して充電時間を短縮できる閃光装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本出願に係る発明の目的を実現する構成は、請求項１に記載のように、電池に接続され、昇圧用インダクタを有し、制御スイッチがオンされたときに昇圧用インダクタを流れる電流が増加し、制御スイッチがオフされたときに昇圧用インダクタを流れる電流が減少する昇圧手段と、昇圧手段の出力にて充電されるコンデンサと、コンデンサの充電電圧を放電することで発光する発光手段とを有する閃光装置において、電池の内部抵抗の値を検出する内部抵抗検出手段と、検出された内部抵抗の値に基づいて制御スイッチのオンとオフとを切換えることを特徴とするものである。
【００１３】
この構成によれば、１次側の電池から最大電力を引き出せるＤＣ／ＤＣ等の昇圧手段の電流値を演算し、演算した電流値となるよう昇圧手段を連続動作させることにより、閃光装置の充電時間が最短になるような制御を行うことができる。
【００１４】
本出願に係る発明の目的を実現する具体的な構成は、請求項８に記載のように、電池に接続され、昇圧用インダクタを有し、制御スイッチがオンされたときに昇圧用インダクタを流れる電流が増加し、制御スイッチがオフされたときに昇圧用インダクタを流れる電流が減少する昇圧手段と、昇圧手段の出力にて充電されるコンデンサと、コンデンサの充電電圧を放電することで発光する発光手段とを有する閃光装置において、昇圧用インダクタの入力側の電圧を安定させるためのコンデンサを有し、電池の電圧をＥ0としたときに、昇圧用インダクタの入力側の電圧ＥBがＥB＝Ｅ0／２となるように制御スイッチのオンとなる時間を制御することを特徴とするものである。
【００１５】
この構成によれば、１次側の電池から最大電力を引き出せるＤＣ／ＤＣ等の昇圧手段の電圧値を演算し、演算した電圧値となるよう昇圧手段を連続動作させることにより、閃光装置の充電時間が最短になるような制御を行うことができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態について図を参照して説明する。
図１〜図３は本発明の第１の実施の形態に係る図である。
図１は本発明の第１の実施の形態に係る閃光装置のブロック図である。
図２は図１に示す閃光装置の動作のフローチャートである。
図３は図１に示す閃光装置各部の動作波形図である。
【００３１】
図１において、１は１次側電源としての電池、２は電池の内部抵抗、３は電池の等価的表記電源、４はスイッチ、９は高圧整流ダイオード、１０はメインコンデンサ、１１はキセノン管等の発光管、１２は発光管１１へのトリガ動作および発光管電流のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う閃光制御回路である。
【００３２】
Ｒｃ１３はバッテリチェック用負荷としての抵抗、１４はバッテリチェック用抵抗１３の制御用半導体ＳＷ、１５は昇圧用インダクタ、１６は昇圧制御用半導体ＳＷ、１７と１８は充電電圧検出用のブリーダ抵抗、１９は昇圧制御回路であり、半導体ＳＷ１４へ制御信号Ａを出力し、電池電圧Ｅ0をモニタしてモニタ値（信号）Ｂを入力し、昇圧用インダクタをＯＮ／ＯＦＦ制御するインダクタ制御用信号Ｃを半導体ＳＷ１６へ出力し、ブリーダ抵抗１７，１８からメインコンデンサ１０の充電電圧をモニタする充電信号Ｄを入力して、装置各部の制御を行う。
【００３３】
つぎに図２のフローチャートを参照して動作について説明する。
【００３４】
スイッチ１４をＯＮして動作をスタートして、電池状態のチェックを行う（Ｓ１０１）。
【００３５】
電池状態チェックは昇圧制御回路１９において、先ず電池電圧Ｅ0をモニタし、続いてＡ信号により半導体ＳＷ１４をＯＮしてバッテリチェック用抵抗Ｒｃ１３をＯＮさせ、その時の電池電圧Ｅ1をモニタする。この場合、抵抗Ｒｃ１３は既知なので次式より電池の内部抵抗ｒを算出する。
【００３６】
ｒ＝｛（Ｅ0−Ｅ1）／Ｅ1｝×Ｒｃ１３
次に、求めた電池の内部抵抗ｒおよび電池電圧Ｅ0より、昇圧制御用の半導体ＳＷ１６のＯＮ時間を決定する（Ｓ１０２）。
【００３７】
半導体ＳＷ１６のＯＮ時間は、内部抵抗ｒ、電池電圧モニタ値Ｅ0の電池から最大電力を引き出す時の昇圧用インダクタ１５の平均電流ｉ0＝Ｅ0／２ｒとなるので、インダクタ１５を流れる平均電流値がｉ0となるように半導体ＳＷ１６のＯＮ時間を決定する。
【００３８】
続いてメインコンデンサ１０の充電電圧をＤ信号でモニタし（Ｓ１０３）、半導体ＳＷ１６のＯＦＦ時間を決定する（Ｓ１０４）。
【００３９】
これは、２次側としてのメインコンデンサ充電電圧によりインダクタ１５に蓄えられたエネルギーの放出時間が変化し、それに応じてＯＦＦ時間を決定する必要があるためで、具体的には、メインコンデンサ電圧が低い時にはＯＦＦ時間を長く、充電電圧値が高い時にはＯＦＦ時間が短くなるように設定する。なお図１のような昇圧型コンバータでは、半導体ＳＷ１６のＯＦＦ時にメインコンデンサの充電が行われるような動作となっている。
【００４０】
半導体ＳＷ１６に対して決定したＯＮ／ＯＦＦ時間に従ってＣ出力を行って昇圧動作を行う（Ｓ１０５）。この場合のタイミングチャートを図３に示す。図３（ａ）はメインコンデンサ１０の充電電圧値ＶＣＭが低い場合で、Ｃ出力のＯＦＦ時間を長く設定している。一方、図３（ｂ）はメインコンデンサ１０の充電電圧値ＶＣＭが高い場合で、Ｃ出力のＯＦＦ時間は短く設定される様子を示している。
【００４１】
再度メインコンデンサ１０の充電電圧をモニタし所定値（例えば、３００Ｖ）よりも高くなったら充電動作を停止する（Ｓ１０６）。
【００４２】
以上の充電動作における昇圧用インダクタ１５の動作については、図３に示すようにＣ出力の適正な設定により、インダクタ１５を流れる電流は、平均電流値ｉ0を中心として脈動動作をすることになるが、この脈動成分をより小さくしたい時にはＯＮ／ＯＦＦの比率は一定のまま、時間を短くしてより高周波の駆動とすればよい。また、充電電圧ＶＣＭが高い場合は図３（ｂ）のように、ＯＮ時間はＶＣＭの低い図３（ａ）の場合と変わらずに、ＯＦＦ時間だけを短く設定してインダクタ電流を連続させる。
【００４３】
この時のインダクタ電流の流れ方に関しては半導体ＳＷ１６のＯＮにより、電池１〜インダクタ１５〜半導体ＳＷ１６を通って電流が流れる。半導体ＳＷ１６がＯＦＦ時は、電池１〜インダクタ１５〜ダイオード９〜メインコンデンサ１０を通って電流が流れる。つまり半導体ＳＷ１６のＯＦＦ時にメインコンデンサ１０に対して充電が行われることになる。
【００４４】
このような、第１の実施の形態によれば、図１に示したような昇圧制御回路は主にワンチップマイクロコンピュータで構成できるので、非常に安価な構成で１次側からの電力供給最大の条件で昇圧回路の動作を制御することができる。これによって充電時間が短縮できるので連写などにも素早く対応できるようになる。
【００４５】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態について図を参照して説明する。
図４は本発明の第２の実施の形態に係る閃光装置のブロック図である。
図５は図４に示す閃光装置の各部の動作波形図である。
【００４６】
図４において、２０は昇圧用インダクタ１５の電流センス（検出）用抵抗、２１はセンス抵抗２０の両端電圧を検出する差動アンプであり、その出力は昇圧制御回路へのＥ入力となる。２２はＥ入力を上下の基準値と比較するコンパレータが追加された昇圧制御回路である。その他前実施の形態の図１と同一構成には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００４７】
つぎに動作について説明する。
【００４８】
先ず、前実施の形態と同様に昇圧制御回路２２は、１次側の電池状態のチェックを行って、電池電圧のモニタ値等より、電池の内部抵抗ｒを算出し最大電力を取り出すための電流値ｉ0を決定する。
【００４９】
この電流値を基準に、抵抗２０とアンプ２１からのＥ入力であるセンスされたインダクタ電流を、図５の波形図に示すような２つのしきい値ＶＴＨ１，ＶＴＨ２を持つコンパレータで比較処理して、動作電流値が下方へ向かってしきい値ＶＴＨ２より下がったら、Ｃ出力をＯＮし、上方へ向かってしきい値ＶＴＨ１を越えたらＣ出力をＯＦＦするように制御する。
【００５０】
これは前実施の形態では、電池電圧、内部抵抗、メインコンデンサ電圧から最適電流値を演算推定して、昇圧回路のＯＮ／ＯＦＦを決めていたが、本実施の形態では直接電流を検出して制御するようにしたものであって、昇圧回路のＯＮ／ＯＦＦタイムは電流の動作だけで決まることになるので、実際の動作電流に対応した正確な制御が可能になる。
【００５１】
最後にＤポートで充電電圧をモニタして、メインコンデンサ１０の充電電圧が所定値を越えたら、充電動作を停止する。
【００５２】
このような、第２の実施の形態によれば、直接インダクタ電流をモニタすることにしたので、より正確な制御が可能になる。また、メインコンデンサの電圧値でオフタイムを決定する必要がなくなって、昇圧回路のオフタイムはインダクタ電流の立下がりとして自動的に決定されることになるので、制御手順を単純化することができる。なお、この時インダクタの電流（オフ時の）はメインコンデンサの電圧が低いとゆっくり（ＯＦＦ時間長い）下がり、電圧が高いと急激（ＯＦＦ時間短い）に下がることになる。
【００５３】
（第３の実施の形態）
次に本発明の第３の実施の形態について図を参照して説明する。
図６は本発明の第３の実施の形態に係る閃光装置のブロック図である。
図７は図６に示す閃光装置の動作のフローチャートである。
【００５４】
図６において、２３は電圧安定化用コンデンサで、昇圧制御回路のＢ入力として１次側でモニタする制御電圧ＥB＝Ｅ0／２、を安定化して検出するためものである。２４は１次側電圧をモニタして電圧制御により昇圧回路のＯＮ／ＯＦＦを行う昇圧制御回路である。なお、その他図１に示す第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００５５】
つぎに図７に基づき動作について説明する。
【００５６】
先ず、電池状態をチェックする（Ｓ２０１）。ここでは第１の実施の形態と同様に電池電圧Ｅ0，Ｅ1をモニタして電池の内部抵抗ｒを算出する。
【００５７】
次に、制御電圧を決定する（Ｓ２０２）。この場合の制御電圧とは、第１の実施の形態からも明らかなように、電池電圧モニタ値Ｅ0と内部抵抗ｒより、１次側から最大電力を取り出せる電流値を求めたが、この電流値が決定できるということは、その電流値に対応する１次側電圧値も決定できるということである。
【００５８】
先に、最大電力が取り出せる条件とは、ｒ＝Ｚ、（但しｒは電池の内部抵抗、Ｚは負荷）の時で電池の内部抵抗と負荷が等しくなった時であったが、この時の端子電圧は調度１／２となる制御電圧であり、制御電圧ＥB＝Ｅ0／２となる。従って昇圧制御回路２４は、この制御電圧をＢ入力でモニタすることになる。
【００５９】
昇圧制御回路２４はＢ入力がＥ0／２になるようにＣ出力のＯＮ／ＯＦＦタイムを決定する（Ｓ２０３）。
【００６０】
Ｓ２０３で決定したＯＮ／ＯＦＦタイムをＣ出力する（Ｓ２０４）。
Ｄポートよりメインコンデンサ１０の充電電圧をモニタして、充電電圧を越えたら充電動作を停止させる（Ｓ２０５）。
【００６１】
このように、第３の実施の形態によれば、１次側電圧をモニタすることによって、最大電力を取り出し得る条件を満たすような電圧制御を行うように構成したので、第１の実施の形態の場合の電流制御よりも、昇圧手段のＯＮ／ＯＦＦ制御が簡略化できる。
【００６２】
（請求項と実施の形態の対応）
内部抵抗検出手段はバッテリチェック抵抗ＲｃとＳＷ回路１４と昇圧制御回路１９の演算部等で構成する。
【００６３】
第１の昇圧制御手段は図１の昇圧制御回路１９に相当する。
インダクタ電流検出手段は図４に示すセンス抵抗２０、差動アンプ２１と昇圧制御回路２２のコンパレータ等で構成する。
【００６４】
第２の昇圧制御手段は図４の昇圧制御回路２２に相当する。
【００６５】
第３の昇圧制御手段は図６に示す昇圧制御回路２４に相当する。
【００６６】
制御電圧検出手段は図６のコンデンサ２３と昇圧制御回路２４で構成する。
【００６７】
（他の実施の形態）
ここまでは最も効果的な適用例として、閃光装置の充電回路の例を挙げて説明してきたが、それに限定するものではなくＤＣ／ＤＣコンバータを用いる回路には全て応用可能なことは勿論である。
【００６８】
また、本実施の形態では、昇圧用インダクタ１５を用いてＳＷのＯＦＦ時に充電されるＲＣＣタイプの昇圧型コンバータの回路例について説明したが、これに限定するものではなく他のタイプのＲＣＣ（リンギング・コンバータ、又はフライバック・コンバータ）、あるいはＯＮ−ＯＮ方式のＦＣＣ（フォワードカップルド・コンバータ）等についても適用可能である。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、１次側電池から最大の電力を引出せるよう昇圧手段を制御するため、１次側からの投入電力を最大化して充電時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る閃光装置のブロック図である。
【図２】図１に示す閃光装置の動作のフローチャートである。
【図３】図１に示す閃光装置の各部の動作波形図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る閃光装置のブロック図である。
【図５】図４に示す閃光装置の各部の動作波形図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る閃光装置のブロック図である。
【図７】図６に示す閃光装置の動作のフローチャートである。
【図８】従来の撮影用閃光装置のブロック図である。
【図９】図８に示す撮影用閃光装置の充電波形図である。
【図１０】図８に示す撮影用閃光装置の等価回路図である。
【図１１】図１０に示す回路の負荷電流と取り出せる電力の関係を示す図である。
【符号の説明】
１  電池
２  内部抵抗
３  等価的表記電源
４  スイッチ
９  高圧用整流ダイオード
１０  メインコンデンサ
１１  発光管
１２  閃光制御回路
１３  バッテリチェック用抵抗Ｒｃ
１４  半導体ＳＷ
１５  昇圧用インダクタ
１６  昇圧制御用半導体ＳＷ
１７，１８  ブリーダ抵抗
１９，２２，２４  昇圧制御回路
２０  電流センス用抵抗
２１  差動アンプ
２３  電圧安定化用コンデンサ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0003996970.tif 000012