(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサを充電するための昇圧用トランスと、
前記昇圧用トランスの一次巻線に接続されるスイッチング素子と、
前記昇圧用トランスの二次側に流れる二次電流を検出する電流検出手段と、
所定時間が経過する毎に、前記二次電流が流れ始めてから前記電流検出手段により検出した前記二次電流の電流値が所定値になるまでの経過時間を計測する計時手段と、
前記スイッチング素子を制御して前記コンデンサへの充電制御を行う充電制御手段とを有し、
前記充電制御手段は、前記計時手段により前記経過時間の計測が行われる前記スイッチング素子のオフ期間の長さを該オフ期間において前記計時手段により計測される前記経過時間より長くするとともに、前記計時手段により前記経過時間の計測を行ってから次に計測を行うまでの間における前記スイッチング素子のオフ期間の長さを前記計時手段により直前に計測された経過時間と同じ長さにすることを特徴とするコンデンサ充電装置。
【請求項２】
コンデンサを充電するための昇圧用トランスと、
前記昇圧用トランスの一次巻線に接続されるスイッチング素子と
前記昇圧用トランスの二次側に流れる二次電流を検出する電流検出手段と、
所定時間が経過する毎に、前記二次電流が流れ始めてから前記電流検出手段により検出した前記二次電流の電流値が所定値になるまでの経過時間を計測する計時手段と、
前記スイッチング素子を制御して前記コンデンサへの充電制御を行う充電制御手段とを有し、
前記充電制御手段は、前記計時手段により前記経過時間の計測が行われる前記スイッチング素子のオフ期間の長さを該オフ期間において前記計時手段により計測される前記経過時間より長くするとともに、前記計時手段により前記経過時間の計測を行ってから次に計測を行うまでの間における前記スイッチング素子のオフ期間の長さを前記計時手段により直前に計測された経過時間と同じ長さにすることを特徴とするストロボ装置。
【請求項３】
コンデンサを充電するための昇圧用トランスと、前記昇圧用トランスの一次巻線に接続されるスイッチング素子とを有するストロボ装置の充電制御方法であって、
前記昇圧用トランスの二次側に流れる二次電流を検出する電流検出ステップと、
所定時間が経過する毎に、前記二次電流が流れ始めてから前記電流検出ステップで検出した前記二次電流の電流値が所定値になるまでの経過時間を計測する計時ステップと、
前記スイッチング素子を制御して前記コンデンサへの充電制御を行う充電制御ステップとを有し、
前記充電制御ステップは、前記計時ステップによる前記経過時間の計測が行われる前記スイッチング素子のオフ期間の長さを該オフ期間において前記計時ステップで計測される経過時間より長くするとともに、前記計時ステップで前記経過時間の計測を行ってから次に計測を行うまでの間における前記スイッチング素子のオフ期間の長さを前記計時ステップで直前に計測された経過時間と同じ長さにすることを特徴とするストロボ装置の充電制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラ等に用いられるストロボ用のコンデンサ充電装置、ストロボ装置およびストロボ装置の充電制御方法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、カメラ等に用いられるストロボ用のコンデンサ充電回路において、他励型のフライバック充電回路をもちいた場合、充電電圧、若しくは、充電開始からの時間等をモニタしながら充電のための駆動パルスの周期を変化させ充電の制御を行っていた。
【０００３】
また、トランスの二次側のフライバックパルスを検出して、トランスの一次側の駆動にフィードバックをかける自励型の制御回路が開示されている（特許文献１）。
【０００４】
また、より小さく安価な回路を構成するために、マイクロコンピュータ等により、直接充電回路を制御する他励型の制御回路も知られている（特許文献２）。
【０００５】
また、充電電圧をモニタしながら、充電のためのパルス信号を演算して出力する方法が開示されている（特許文献３）。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許第５１０１３３５号明細書  （第２頁、第１図）
【特許文献２】
特開平7−８５９８８号公報    （第５頁、図1）
【特許文献３】
特開２０００−６６２７４号公報  （第８頁、図４）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１等の構成のように、トランス二次側のフライバックパルスを検出して、トランス一次側の駆動にフィードバックをかける等の自励型の制御においては、理想的な、つまり精度良く効率の良い充電制御を行えるが、パルス発生回路等、付加する回路が増え、コストが増大してしまう問題があった。
【０００８】
また、上記特許文献３に開示された方式では、充電電圧に対するパルス周期を相関演算する必要があり、この演算をマイクロコンピュータで行う構成にした場合、特許文献２のように小型化に寄与するものとなるが、精度良く効率の良い充電制御を行う為には前記マイクロコンピュータの負荷が増大してしまうという問題があった。
【０００９】
（発明の目的）
本発明の目的は、低コストな回路構成でありながら、効率よく無駄な時間を省いた高速な充電制御を行うことのできるコンデンサ充電装置、ストロボ装置およびストロボ装置の充電制御方法を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のコンデンサ充電装置は、コンデンサを充電するための昇圧用トランスと、前記昇圧用トランスの一次巻線に接続されるスイッチング素子と、前記昇圧用トランスの二次側に流れる二次電流を検出する電流検出手段と、所定時間が経過する毎に、前記二次電流が流れ始めてから前記電流検出手段により検出した前記二次電流の電流値が所定値になるまでの経過時間を計測する計時手段と、前記スイッチング素子を制御して前記コンデンサへの充電制御を行う充電制御手段とを有し、前記充電制御手段が、前記計時手段により前記経過時間の計測が行われる前記スイッチング素子のオフ期間の長さを該オフ期間において前記計時手段により計測される前記経過時間より長くするとともに、前記計時手段により前記経過時間の計測を行ってから次に計測を行うまでの間における前記スイッチング素子のオフ期間の長さを前記計時手段により直前に計測された経過時間と同じ長さにすることを特徴とする。
【００１１】
同じく上記目的を達成するために、本発明のストロボ装置は、コンデンサを充電するための昇圧用トランスと、前記昇圧用トランスの一次巻線に接続されるスイッチング素子と、前記昇圧用トランスの二次側に流れる二次電流を検出する電流検出手段と、所定時間が経過する毎に、前記二次電流が流れ始めてから前記電流検出手段により検出した前記二次電流の電流値が所定値になるまでの経過時間を計測する計時手段と、前記スイッチング素子を制御して前記コンデンサへの充電制御を行う充電制御手段とを有し、前記充電制御手段が、前記計時手段により前記経過時間の計測が行われる前記スイッチング素子のオフ期間の長さを該オフ期間において前記計時手段により計測される前記経過時間より長くするとともに、前記計時手段により前記経過時間の計測を行ってから次に計測を行うまでの間における前記スイッチング素子のオフ期間の長さを前記計時手段により直前に計測された経過時間と同じ長さにすることを特徴とする。
【００１２】
同じく上記目的を達成するために、本発明のストロボ装置の充電制御方法は、コンデンサを充電するための昇圧用トランスと、前記昇圧用トランスの一次巻線に接続されるスイッチング素子とを有するストロボ装置の充電制御方法であって、前記昇圧用トランスの二次側に流れる二次電流を検出する電流検出ステップと、所定時間が経過する毎に、前記二次電流が流れ始めてから前記電流検出ステップで検出した前記二次電流の電流値が所定値になるまでの経過時間を計測する計時ステップと、前記スイッチング素子を制御して前記コンデンサへの充電制御を行う充電制御ステップとを有し、前記充電制御ステップが、前記計時ステップによる前記経過時間の計測が行われる前記スイッチング素子のオフ期間の長さを該オフ期間において前記計時ステップで計測される経過時間より長くするとともに、前記計時ステップで前記経過時間の計測を行ってから次に計測を行うまでの間における前記スイッチング素子のオフ期間の長さを前記計時ステップで直前に計測された経過時間と同じ長さにすることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
（実施の第１の形態）
図１は本発明の実施の第１の形態に係わる他励型フライバック方式のストロボ装置の回路構成を示すブロック図である。
【００１７】
図１において、１は電源、２は電源１の＋極に接続される平滑化コンデンサ、３は後述の制御回路１１からの制御信号１３によってオン，オフが制御されるスイッチング素子である。４は昇圧用トランスであり、その一次側の＋端は前記電源１の＋極及び平滑化コンデンサ２の一端に接続され、一次側の−端は前記スイッチング素子３に接続されている。５は整流用ダイオードであり、アノード端は前記昇圧用トランス４の二次側の＋端に接続され、カソード端は後述するメインコンデンサ６に接続されている。６は充電エネルギーが蓄積されるメインコンデンサであり、＋端は整流用ダイオード５に接続され、前記−端はＧＮＤに接続されている。
【００１８】
７は抵抗と比較器より成る電流−電圧変換機能を有するモニタ信号出力回路であり、前記昇圧用トランス４の二次巻線に流れる二次電流（フライバック電流）の状態、つまり前記メインコンデンサ６の充電状態に応じた周期のモニタ信号１４を出力する。詳しくは、前記モニタ信号１４は、前記スイッチング素子３がオンして前記昇圧用トランス４の一次巻線に一次電流が流れている間、Ｈｉとなり、前記スイッチング素子３がオフに変移して前記二次電流が流れ始めてから該二次電流が所定値以下になるまでの間、Ｌｏｗとなり、このＨｉとＬｏｗで成る周期は、充電状態に応じて変化（但し、Ｈｉの期間は一定であるので、Ｌｏｗの期間の長さで変化）する。
【００１９】
８，９は前記メインコンデンサ６の充電電圧を検出する為の分割抵抗、１０は前記メインコンデンサ６の電圧検出精度を高める為のリップル除去用のコンデンサであり、これらで充電電圧を検出する回路を構成し、充電状態信号１５を出力している。
【００２０】
１１はマイクロコンピュータ等より成る制御回路であり、制御信号出力部、Ａ／Ｄ部、計時部や不図示のコントロール部を有している。前記計時部は、入力する前記モニタ信号１４の周期を計時するものであり、この実施の形態では、後述するようにモニタ信号のＬｏｗの期間を計測するようにしている。前記Ａ／Ｄ部の一つは、入力される前記充電状態信号１５および電源１２をＡ／Ｄ変換して不図示のコントロール部や制御信号出力部などの各部に出力するものであり、前記制御信号出力部は、制御信号１３を出力するものである。また、前記不図示のコントロール部は、前記モニタ信号の周期（この例では上記のようにＬｏｗ期間の長さで決まる）と所定時間（前記Ｌｏｗ期間の変化が殆ど無くなったとみなせ、制御信号１３の周期を固定しても充電精度に殆ど影響のない時間が予め設定されている）を比較し、前記モニタ信号のＬｏｗ期間が前記所定時間よりも長い間は、前記モニタ信号の周期に応じて変化する制御信号１３を前記制御信号出力手段に出力させ、前記モニタ信号のＬｏｗ期間が前記所定時間よりも短くなると、後述するように固定した周期の制御信号１３を前記制御信号出力部から出力させるものである。その他、充電電圧が所定の充電電圧（充電完了電圧）に達したかの判定も該不図示のコントロール部が行う。
【００２１】
次に、図１の回路構成において、図２および図３を用いて、図４のフローチャートにしたがって制御回路１１の動作について説明する。
【００２２】
充電動作を開始すると（＃１０１）、まず一定時間、図２に示すように、制御回路１１内の制御信号出力部よりＨｉの制御信号１３を出力し（＃１０２）、スイッチング素子３を前記一定時間、オンにする。スイッチング素子３がオンすると、このオンの間、昇圧用トランス４の一次巻線に一次電流が流れる（図２参照）。その後、前記制御信号１３がＨｉからＬｏｗに反転して前記スイッチング素子３がオンからオフに変移するようになると、前記昇圧トランス４の二次巻線に二次電流（フライバック電流）が発生（図２参照）し、ダイオード５を介してメインコンデンサ６への充電が開始される。この時、前記フライバック電流を検出するモニタ信号出力回路７からＬｏｗのモニタ信号１４が出力されるようになる。このモニタ信号１４は前記フライバック電流が所定値になるまで（詳しくは、比較器の基準電圧に達するまで）その出力がＬｏｗとなるものであり、制御回路１１内の計時部はこのモニタ信号のＬｏｗの期間を計時する（＃１０３）。なお、モニタ信号１３のＨｉの期間は図２から明らかなように各周期とも固定（制御信号１３のＨｉ期間に相当）であるので、Ｌｏｗの期間（周期−Ｈｉ期間）を計時することで、実質的にモニタ信号の周期を計時していることになる。
【００２３】
上記モニタ信号の周期、つまりＬｏｗの期間の計時を終了すると、該Ｌｏｗの期間と予め定められた所定時間（充電制御のための制御信号１３の周期を固定してもその後の充電精度に殆ど影響のない時間）とを比較し、Ｌｏｗの期間の方が長い間（＃１０４のＮＯ）はステップ＃１０２へ戻り、以下同様の動作（＃１０２→＃１０３→＃１０４→＃１０２……）を繰り返す。
【００２４】
上記Ｌｏｗの期間が前記所定時間より長い間の充電の制御期間を、図２および図３にて、第１の充電制御を行う期間２０として示している。
【００２５】
その後、Ｌｏｗの期間が前記所定時間より短くなると、制御信号出力部は前記制御信号１３の周期を固定にし（＃１０５）、該固定の周期の制御信号１３を出力（図２参照）して前記スイッチング素子１３のオン、オフを制御して、メインコンデンサ６への充電を継続するようになる。
【００２６】
上記Ｌｏｗの期間が前記所定時間より短くなった後の充電の制御期間を、図２および図３にて、第２の充電制御を行う期間２１として示している。このように固定の周期の制御信号１３を出力して前記メインコンデンサ６への充電を行うことにより、制御回路１１にて計時等の動作、つまり上記ステップ＃１０３，＃１０４の動作をモニタ信号１４の各周期毎にする必要がなくなり、制御回路１１での負荷が軽くなる。
【００２７】
その後、前記メインコンデンサ６の充電電圧が所定電圧（充電完了電圧）に達したかの判定を充電状態信号１５との比較により行い、所定電圧に達していなければ（＃１０６のＮＯ）、上記ステップ＃１０５→＃１０６→＃１０５……の動作を繰り返し、充電電圧が所定電圧に達すると（＃１０６のＹＥＳ）、一連の充電動作を終了（＃１０７）する。
【００２８】
以上の実施の第１の形態によれば、フライバック電流を検出するモニタ信号出力回路７からのモニタ信号の周期（この例では、Ｌｏｗの期間）を計測し、この周期が、充電制御のための制御信号１３の周期を固定してもその後の充電精度に殆ど影響のない所定時間より長い間は、第１の充電制御（図４のステップ＃１０２→＃１０３→＃１０４→＃１０２……）を行い、その後、モニタ信号の周期が前記所定時間よりも短くなると、第２の充電制御（図４のステップ＃１０５→＃１０６→＃１０５……）を行うようにしているので、従来のように回路構成が複雑になることなく、又マイクロコンピュータなどの制御回路の負荷を増大させることなく、精度良く効率の良い充電制御を行うことができる。
【００２９】
つまり、低コストな回路構成でありながら、効率よく無駄な時間を省いた（充電完了まで毎回、計時動作等を行う必要がないので）高速な充電制御を行うことができるコンデンサへの充電を行う装置を提供できる。
【００３０】
なお、上記実施の第１の形態では、充電制御の切り換え（第１の充電制御→第２の充電制御）を行うか否かのパラメータとして、モニタ信号の周期をもとに行う例を示していたが、これに限定されるものではなく、実験の結果等をもとに、充電開始からの時間をパラメータにし、その時間が所定の時間より大きくなった場合に、充電制御を切り換えたり、そのときの電池電圧をパラメータにし、その電圧値が所定の電圧値より小さくなった場合に、充電制御を切り換えるようにしてもよい。
【００３１】
（実施の第２の形態）
図５は本発明の実施の第２の形態に係わる他励型フライバック方式のストロボ装置の回路構成を示すブロック図であり、図１と同じ部分は同一符号を付し、その説明は省略する。
【００３２】
図５において、図１と異なる構成要素は、１６の制御回路である。この制御回路１６は、マイクロコンピュータ等より成り、内部に、制御信号出力部、Ａ／Ｄ部、第１の計時部、第２の計時部、第３の計時部や、不図示のコントロール部を有している。
【００３３】
前記第１の計時部は、Ｈｉの制御信号１３を出力する期間である第１の時間を計時するものである。前記第２の計時部は、モニタ信号１４の周期を計時するものであり、この実施の第２の形態では、上記実施の第１の形態と同様、モニタ信号のＬｏｗの期間を計測するようにしている。前記第３の計時部は、第３の時間の周期毎に充電制御を切り換える際の、前記第３の時間を計時するものである。前記Ａ／Ｄ部は、入力される前記充電状態信号１５および電源１２をＡ／Ｄ変換して不図示のコントロール部や制御信号出力部などの各部に出力するものである。前記制御信号出力部は、前記スイッチング素子３をオン、オフさせるための制御信号１３を出力するものである。また、前記不図示のコントロール部は、前記第３の計時部で計時される第３の時間が経過するまでの間、後述するようにモニタ信号の周期に基づいて算出される固定の周期により制御信号１３を前記制御信号出力部に出力させるものである。その他、充電電圧が所定の充電電圧（充電完了電圧）に達したかの判定も、該不図示のコントロール部が行う。
【００３４】
次に、図５の回路構成において、図６および図７を用いて、図８のフローチャートにしたがって制御回路１６の動作について説明する。
【００３５】
充電動作を開始すると（＃２０１）、まず制御回路１１内の制御信号出力部より図６に示すようにＨｉの制御信号１３を第１の時間、出力し（＃２０２）、スイッチング素子３をその間、オンにする。スイッチング素子３がオンすると、このオンの間、昇圧用トランス４の一次巻線に一次電流が流れる（図６参照）。その後、前記制御信号１３が停止して前記スイッチング素子３がオンからオフに移行するようになると、前記昇圧トランス４の二次巻線に二次電流（フライバック電流）が発生（図６参照）し、ダイオード５を介してメインコンデンサ６への充電が開始される。この時、前記フライバック電流を検出するモニタ信号出力回路７からＬｏｗのモニタ信号１４が出力されるようになる。このモニタ信号１４は前記フライバック電流が所定値になるまで（比較器の基準電圧に達するまで）その出力がＬｏｗとなるものであり、制御回路１１内の第２の計時部はこのモニタ信号のＬｏｗの期間を第２の時間として計時する（＃２０３）。この計時されたＬｏｗの期間の周期、つまり第２の時間は不図示のメモリに記憶される。
【００３６】
なお、モニタ信号１３のＨｉの期間は図６から明らかなように各周期とも固定（制御信号１３のＨｉ期間に相当）であるので、Ｌｏｗの期間（周期−Ｈｉ期間）を計時することで、実質的にモニタ信号の周期を計時していることになる。また、図６に示すように、第３の時間の開始の最初の制御信号１３のＨｉが出力される第１の時間経過後のＬｏｗの期間は、該第３の時間の周期毎に前記モニタ信号の周期（Ｌｏｗの期間）を算出が可能なように、予め長めに設定されている。
【００３７】
次に、前記記憶されている前記第２の時間に基づいて制御信号１３の周期を設定する（＃２０４）。詳しくは、Ｈｉの期間は前記第１の時間に固定されているので、Ｌｏｗの期間を前記第２の時間に設定することで、図６に示すように前記制御信号１３の周期が設定されることになる。以後、第３の計時部で計時される第３の時間が経過するまでの間、前記設定した周期の制御信号１３を制御信号出力部より出力させて充電制御を行う（＃２０５→＃２０４→２０５……）。
【００３８】
以下、メインコンデンサ６への充電電圧が所定電圧（充電完了電圧）に達するまでは（＃２０６のＮＯ）、前記第３の時間経過毎に同様にして、該第３の時間の開始後の最初に発生するモニタ信号の周期（Ｌｏｗの期間）に応じて以後の制御信号の周期が設定され、充電制御が進められることになる（＃２０６→＃２０２→＃２０３→＃２０４→＃２０５→＃２０６→＃２０２……）。
【００３９】
図６及び図７に、上記第３の計時部で計時される第３の時間の周期で，上記のようにして充電制御が変更される様子を示している。このように第３の時間、固定の制御信号１３を出力して前記メインコンデンサ６への充電を行うことにより、制御回路１１にて計時等の動作、つまり上記ステップ＃２０３，＃２０４の動作をモニタ信号の周期毎にする必要がなくなり、制御回路１での負荷が軽くなる。
【００４０】
その後、前記メインコンデンサ６の充電電圧が所定電圧（充電完了電圧）に達したことを充電状態信号１５との比較により判定すると（＃２０６のＹＥＳ）、一連の充電動作を終了（＃２０７）する。
【００４１】
以上の実施の第２の形態によれば、予め定めている第３の時間（所定の期間）毎に、フライバック電流を検出するモニタ信号出力回路７からの最初のモニタ信号の周期、この例ではＬｏｗの期間を計測し、このＬｏｗの期間で制御信号１３のＬｏｗの期間を設定し、以後、充電電圧が所定電圧に達するまでこの周期の制御信号１３により充電制御を行う（図８のステップ＃２０２→＃２０３→＃２０４→＃２０５→＃２０６→＃２０１……、及び図６，図７参照）ようにしているので、従来のように回路構成が複雑になることなく、又マイクロコンピュータなどの制御回路の負荷を増大させることなく、精度良く効率の良い充電制御を行うことができる。
【００４２】
つまり、低コストな回路構成でありながら、効率よく無駄な時間を省いた（充電完了まで毎回、計時動作等を行う必要がないので）高速な充電制御を行うことができるコンデンサへの充電を行う装置を提供できる。
【００４３】
なお、上記実施の第２の形態では、図６等に示すように、第３の時間毎に、制御信号１３の周期を見直すための充電制御を行うようにしていたが、これに限定されるものではなく、前記第３の時間を、充電状態信号１５を用いてメインコンデンサ６の充電電圧に応じて（例えば充電電圧が２０Ｖ高くなる毎等）、ステップ的に変化させての充電制御を行うようにしても良い。
【００４４】
さらに、図９に示すように、第２の計時部により計時された第２の時間に応じて、前記第３の時間をステップ的に変化させても構わない。
【００４５】
更に、前記第３の時間を、第２の計時部により計時された第２の時間が所定値以下の場合には、変化しない制御を行っても構わない。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、低コストな回路構成でありながら、効率よく無駄な時間を省いた高速な充電制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１の形態に係わるストロボ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の第１の形態における充電制御時のタイミングチャートである。
【図３】本発明の実施の第１の形態における制御信号の周期（モニタ信号の周期)と時間との関係を示す図である。
【図４】本発明の実施の第１の形態における充電制御時の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の第２の形態に係わるストロボ装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施の第２の形態における充電制御時のタイミングチャートである。
【図７】本発明の実施の第２の形態における制御信号の周期（モニタ信号の周期)と時間との関係を示す図である。
【図８】本発明の実施の第２の形態における充電制御時の動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施の第２の形態における制御信号の周期（モニタ信号の周期)と時間との関係の他の例を示す図である。
【符号の説明】
３          スイッチング素子
４          昇圧用トランス
６          メインコンデンサ
７          モニタ信号出力回路
１１，１６  制御回路
１３        制御信号
１４        モニタ信号
１５        充電状態信号
【図１】
0004208534.tif 000002
【図２】
0004208534.tif 000003
【図３】
0004208534.tif 000004
【図４】
0004208534.tif 000005
【図５】
0004208534.tif 000006
【図６】
0004208534.tif 000007
【図７】
0004208534.tif 000008
【図８】
0004208534.tif 000009
【図９】
0004208534.tif 000010