(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電管とコンデンサーとの間に接続される制限コイルと、
前記放電管の前記制限コイルと接続される端子とは逆の端子と前記コンデンサーと前記制限コイルの接続点との間に接続されるダイオードと、
前記放電管の前記逆の端子に直列接続される第１スイッチング素子を備え、フラット発光時において、前記第１スイッチング素子がオン状態のときに前記コンデンサーの電荷を前記放電管に放電するとともに、前記第１スイッチング素子がオン状態からオフ状態となるとき前記制限コイルから発生する放電を前記放電管と前記ダイオードを介して前記制限コイルの前記コンデンサーとの接続端子側へ還流させる第一の放電パスと、
閃光発光時において、前記制限コイルに並列に接続された第２スイッチング素子を介して前記制限コイルから発生する放電を前記放電管を通さずに該制限コイルの前記コンデンサーとの接続端子側へ還流させる第二の放電パスと、
前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子のオン状態またはオフ状態を切換えることにより前記第一の放電パスまたは前記第二の放電パスを選択するスイッチ手段と、
を有することを特徴とするストロボ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はカメラ等の光学機器とともに使用されるストロボ装置に関し、更に詳細には、フラット発光と瞬間的閃光発光とが可能なストロボ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２及び図３を参照して従来のストロボ装置の概略構成について説明する。
【０００３】
図３に従来のストロボ装置の第一例の概略構成を示す。
【０００４】
同図において、１は電池、２は電池１の出力電圧を更に昇圧した出力を発生するＤＣ−ＤＣコンバータ等の昇圧回路、３はキセノン放電管のごとき発光管、４は該発光管３に発光エネルギ−を与えるためのメインコンデンサ、５は該発光管３の発光開始及び停止を行うサイリスタ、６は該発光管３の放電開始のためのトリガを与えるトリガ回路、７は発光管３の発光開始時の電流の立ち上がり（ｄｉ／ｄｔ）を小さくするための制限コイル（以降チョークコイルと呼ぶ）、８は該発光管３の発光停止直後に該コイル７から生じる誘導電流の電荷をメインコンデンサ４に回収するために該コイル７に対して逆並列に接続された還流用ダイオード、９は該サイリスタ５をターンオフさせるための転流回路、１０は被写体に投射されたストロボ光の反射光を測光するとともに該測光の結果に応じて転流回路９を駆動する調光回路、１１は昇圧回路２及びトリガ回路６等を制御するマイクロコンピュータ、である。
【０００５】
なお、トリガ回路６にはトリガ用パルストランス及びトリガ用コンデンサ並びにサイリスタなどが含まれており、転流回路９には転流用サイリスタ及び転流用コンデンサなどが含まれているが、これらの回路の構成は周知のものであるから図示を省略してある。
【０００６】
このストロボ装置の動作は周知のものであるが、簡単に説明する。
【０００７】
マイクロコンピュータ（以下にはマイコンと略す）１１の出力ポートＰ１からの指令により昇圧回路２が駆動されると電池１の出力電圧を昇圧した高電圧が該回路２から発生し、先ず、メインコンデンサ４が図示の極性に充電される。メインコンデンサ４の充電完了後、チョークコイル７を介して高圧直流電圧が発光管３のアノードに印加されて放電可能状態になると、マイコン１１のポートＰ２からトリガ回路６内の不図示のサイリスタのゲートにゲート駆動信号が印加されて該サイリスタがオンとなり、また、不図示のトリガ用コンデンサに蓄積されていた電荷が放出され、発光管３に巻かれている不図示のパルストランスの二次側巻き線に高圧パルスが発生し、該発光管３をトリガして放電を開始させる。同時に該回路６から発生するゲート駆動パルスによりサイリスタ５がターンオンされることにより、発光管３のアノードからカソードに電流が流れるとともに該電流がサイリスタ５を通って接地線に流れ、該発光管３から発した閃光が被写体に向かって照射される。被写体で反射した反射光は調光回路１０に含まれる不図示の調光用フォトダイオードに入射し、該ダイオードの発生電流の積分値による測光結果に応じて調光回路１０から発光停止信号が転流回路９内の不図示の転流用サイリスタのゲートに印加されると該サイリスタがターンオンするとともに不図示の転流用コンデンサに蓄積されていた電荷が放出され、該放出電荷によってサイリスタ５のアノードに逆バイアスが印加され、これによりサイリスタ５がターンオフして発光管３から生じる電流がサイリスタ５で遮断される。サイリスタ５のターンオフ後は、チョークコイル７は電磁誘導によって電流の減少を妨げる方向の起電力を生じるので、該コイル７の出力端側からは誘導電流が生じるが、発光管３内での発光が停止すると該誘導電流はダイオード８を通って還流し、電荷はメインコンデンサ４の正極に充電され、該コンデンサ４に回収された電磁エネルギーは次回の発光のために利用される。
【０００８】
図２は従来の第二例のストロボ装置の概略図であり、図３の構成要素と同じものは図３と同じ符号で表示してあり、これらの同じ構成要素の説明を省略する。
【０００９】
図２の構成では、発光管３の発光開始及び停止用素子としてサイリスタの代わりに絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（以下にはＩＧＢＴと略記する）１４が使用され、図３の転流回路９の代わりにＩＧＢＴ１４のゲート駆動回路１５が使用されている。また、発光管３のアノードとメインコンデンサ４及び昇圧回路２の出力端子との間にはチョークコイル１２が接続されているが、このチョークコイル１２は図３の構成におけるチョークコイル７よりもインダクタンスの大きな（すなわち、蓄積エネルギーの大きな）ものとなっている。更に、図２の構成ではチョークコイル１２の入力端子側と発光管３のカソードとを接続するエネルギー還流路が設けられ、該還流路にダイオード１３が設けられている。
【００１０】
図２の第二の従来例のストロボ装置における特徴は、（１）発光管３の発光電流の立ち上がり（ｄｉ／ｄｔ）と立ち下がりとを緩やかにして出来るだけフラットな発光にさせようとするとともに有効発光時間をできるだけ長くしようとする目的でチョークコイル１２が使用されていること、（２）サイリスタよりは高速スイッチングが可能であるとともに転流回路を必要とせず装置を小型化できるＩＧＢＴを発光管３の電流制御素子として使用したこと（ＩＧＢＴのゲート駆動回路はサイリスタの転流回路よりも小型である）、などにある。
【００１１】
図２の装置の動作は図３の例で説明したものと殆ど同じであるが、以下に簡単に説明する。
【００１２】
マイコン１１のＰ１ポートから発せられた信号により昇圧回路２が駆動されると、該回路２の高圧出力電圧によりメインコンデンサ４が充電された後、チョークコイル１２を介して発光管３のアノードに高圧直流が印加される。続いてマイコン１１の出力ポートＰ２から発せられる信号によりトリガ回路６が駆動されて該回路６内の不図示のトリガ用トランスの二次巻き線にトリガパルスが生じると発光管３内で放電が開始され、同時にマイコン１１の出力ポートＰ３から発せられた信号によりゲート駆動回路１５が駆動されて該回路１５からＩＧＢＴ１４のゲートにゲート駆動パルスが印加されるとＩＧＢＴ１４がオンとなり、その結果、発光管３のアノードからカソードに流れた電流がＩＧＢＴ１４を通って接地線に流れ、発光管３から発した閃光が被写体に照射される。なお、この時のＩＧＢＴ１４のコレクタ電圧はダイオード１３のカソード電圧よりも低いので発光管３を流れる電流がダイオード１３に流入することはない。
【００１３】
被写体に照射された閃光の反射光は調光回路１０に含まれた不図示のフォトダイオードに入射し、該フォトダイオードの発生電流の積分値が所定値に達した時点で該回路１０からの信号がマイコン１１の入力ポートＰ４に入ると、マイコン１１はポートＰ３の出力を「ハイ」から「ロウ」に反転させ、これによりゲート駆動回路１５はＩＧＢＴ１４のゲートにオフ信号を印加してＩＧＢＴ１４をターンオフさせる。これにより、発光管３の発光電流がＩＧＢＴ１４により遮断されるが、発光管３の発光電流が減衰するとチョークコイル１２には電磁誘導による誘導電流が生じるのでＩＧＢＴ１４のターンオフ後も極くわずかの時間だけチョークコイル１２から発光管３に電流が流れ、この電流は発光管３のカソードからダイオード１３を通ってチョークコイル１２の入力端子側に還流し、メインコンデンサ４に次回の発光エネルギーとして回収される。
【００１４】
前記のような構成のストロボ装置はカメラとともに使用されるものである以上、ストロボ光の発光時期とカメラのシャッタ−機構の動作とが同期していることが必要であり、この同期（一般にはシンクロと称されている）の問題はフォ−カルプレ−ンシャッタ−を装備しているカメラにおいて特に重要な問題である。
【００１５】
一眼レフレックスカメラのようにフォ−カルプレ−ンシャッタ−を装備したカメラにおけるシャッタ−とストロボ発光との同調方式はよく知られているように先幕シンクロと称されており、シャッタ−開き動作においてシャッタ−先幕がアパーチャを走行し終わった直後の時点（すなわちアパーチャが全面開放された時）にＸ接点（ストロボ用シンクロ接点）がオンになってストロボ発光が行われる方式である。しかしながら、このようなストロボ同調が可能なのはシャッタ−速度が（１／２５０〜１／３００）秒程度までであり、これ以上のシャッター速度では先幕がアパーチャを走行し終わる前に後幕の走行が始まるようになるため、アパーチャが全開になることがなく、従ってフィルム面に対する露光は先幕の後端と後幕の先端との間に形成されるスリットを通してのスリット露光となる。そのため、アパーチャの全面に対してストロボ光照射による露光を行うためには、該スリットがアパーチャ全面を通過し終わるまでの間、ストロボ光をほぼ一定の強度で継続的に照射する（このような発光形態をフラット発光と称している）ことが必要になるが、該スリットのアパーチャ走行時間は（１／３０〜１／６０）秒かかるのに対してキセノン放電管の有効発光時間は１／１０００秒程度であるため、画面全体に対する均一なストロボ光照射は不可能である。従って、シャッター速度が（１／２５０〜１／３００）秒以上の高速シャッター秒時の場合にはストロボ同調（シンクロ）が不可能であり、（１／２５０〜１／３００）秒以上の高速シャッター秒時でストロボ撮影をする場合は画面全体に均一な照射をすることはできない。しかしながら、ストロボが同調しない高速シャッター秒時の撮影においてもストロボを発光させて撮影を行う場合もあり、ストロボが同調するシャッター秒時の撮影の場合も含めてストロボの発光強度はできるだけフラット発光に近いことが望ましい。
【００１６】
それ故、図２に示した従来のストロボ装置では、発光管３のアノードと昇圧回路２との間に比較的大きなインダクタンスのチョークコイル１２を挿入することによって発光開始電流の立ち上がり傾斜（ｄｉ／ｄｔ）を緩やかにさせ、また、立ち下がりにおいては該コイル１２から生じる誘導電流を発光管３を通して流すことにより発光時間を長くさせるという構成が採用されている。このような構成によれば、発光管３に流れる電流の立ち上がり及び立ち下がりを共に緩やかにすることができるとともに発光強度を平坦化することができ、また、ＩＧＢＴ１４のスイッチング速度をあまり高くする必要がなくなるためＩＧＢＴの破壊や故障に対する危険性が少なくなるという効果がある。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
図３に示した従来例では、既に前記したように、発光管３の制御素子としてサイリスタ５が使用されているため転流回路９が必要となり装置が大型化するという欠点ばかりでなく、ＩＧＢＴにくらべてスイッチング速度が遅いため精密な調光制御ができないことや、瞬間的な閃光発光しかできない、などの欠点があり、既にＩＧＢＴ使用のものに置換されている。
【００１８】
図２に示した従来例の装置では、発光形態がフラット化されるという長所はあるが、ＩＧＢＴ１４のターンオフ後にチョークコイル１２から発光管３に流れる誘導電流により閃光発光による撮影の場合にはストロボ光の照射量が適正量をオ−バ−してしまい露光オ−バ−になるという欠点があった。
【００１９】
【発明の目的】
本発明の目的は図２に示した従来例のストロボ装置の欠点を有しない改善されたストロボ装置を提供することであり、更に詳細には、発光時間が長いフラット発光と瞬間的閃光発光とを行わせることができるストロボ装置を提供することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段及び作用】
本発明の目的を実現するストロボ装置の構成は、放電管とコンデンサーとの間に接続される制限コイルと、前記放電管の前記制限コイルと接続される端子とは逆の端子と前記コンデンサーと前記制限コイルの接続点との間に接続されるダイオードと、前記放電管の前記逆の端子に直列接続される第１スイッチング素子を備え、フラット発光時において、前記第１スイッチング素子がオン状態のときに前記コンデンサーの電荷を前記放電管に放電するとともに、前記第１スイッチング素子がオン状態からオフ状態となるとき前記制限コイルから発生する放電を前記放電管と前記ダイオードを介して前記制限コイルの前記コンデンサーとの接続端子側へ還流させる第一の放電パスと、閃光発光時において、前記制限コイルに並列に接続された第２スイッチング素子を介して前記制限コイルから発生する放電を前記放電管を通さずに該制限コイルの前記コンデンサーとの接続端子側へ還流させる第二の放電パスと、前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子のオン状態またはオフ状態を切換えることにより前記第一の放電パスまたは前記第二の放電パスを選択するスイッチ手段と、を有することを特徴とする。
【００２３】
本発明によれば、制限コイルの位置をコンデンサーと放電管の間（例えば放電管のアノード側に制限コイルが接続される）に限定し、制限コイルによる電流を放電管を介さずにコンデンサーに還流させる第二の放電パスに第２スイッチング素子を設けることによって、この第２スイッチング素子のオン状態またはオフ状態を切換えるだけで、放電管の例えばカソード側に接続された第１スイッチ素子のオン／オフを切換えた時の光量の変化を滑らかにしたフラット発光と、発光停止時の切れを向上させた閃光発光とを両立可能な回路であって、かつ、トリガーパルスにより放電管を発光させる際の大電流が流れるスイッチング素子は第１スイッチング素子だけで足り、制限コイルに並列に接続した第二の放電パスに第２スイッチング素子を設けるだけの非常に素子の少ないコンパクトな回路を提供することができる。
【００２６】
【実施例】
以下に、図１を参照して本発明の一実施例について説明する。
【００２７】
図１において図２と同じ符号で表示された構成要素は図２に示した構成要素と同じものであるから詳細な説明を省略する。
【００２８】
図１において、１は電池、２はＤＣ−ＤＣコンバータ等から成る昇圧回路、３はキセノン放電管等の発光管、４は該発光管３に放電エネルギーを供給するメインコンデンサ、６は該発光管３をトリガするためのトリガ回路、１１はマイコン、１２は該発光管３の発光電流の立ち上がり傾斜及び立ち下がりを緩やかにするためのチョークコイル、１３は発光管３のカソードと該コイル１２の入力端子側とを接続する第一の放電パスに設けられたダイオード、１４は該発光管３の電流のオン／オフを制御するＩＧＢＴ，１５はＩＧＢＴ１４のゲートに駆動信号を印加するためのゲート駆動回路、１６は該コイル１２の入力端子と出力端子とを接続する第二の放電パスにおいて該コイル１２に対して逆並列接続となるように設けられた還流用サイリスタ、１７及び１８は該サイリスタ１６に並列に接続されたサイリスタ１６のゲート、駆動用分圧抵抗、１９は抵抗１７及び１８の間の点においてサイリスタ１６のゲートにアノードを接続されたダイオード、２０はダイオード１９のカソードにコレクタを接続されるとともにエミッタを接地されたＮＰＮトランジスタ、１０はストロボ光が照射された時の被写体輝度値を検出する公知の調光回路、である。トランジスタ２０とダイオード１９とは図示のようにサイリスタ１６のゲート駆動回路を構成しており、トランジスタ２０のベ−ス駆動信号はマイコン１１の出力ポートＰ５から与えられるようになっている。
【００２９】
上記構成のストロボ装置において、発光が行われる前にはサイリスタ１６はオフ（すなわち、サイリスタ１６のゲート電位はＬｏｗ、トランジスタ２０はオン、マイコン１１の出力ポートＰ５からトランジスタ２０のベ−スに印加される駆動信号のレベルはＨｉ）になっている。
【００３０】
発光準備状態になると、マイコン１１の出力ポートＰ１から昇圧回路２に印加される信号により昇圧回路２が高圧直流電圧を発生してメインコンデンサ４が充電された後、高圧直流電流が制限コイル１２を通して発光管３のアノードに流れる。マイコン１１はカメラ使用者が選択した発光モ−ドを記憶し、選択された発光モードに応じて以下のように動作する。
【００３１】
（ａ）フラット発光モードが選択された場合。
【００３２】
ポートＰ２からトリガ回路６にトリガ信号を出力して該回路６に発光管トリガ信号を発生させ、同時にポートＰ３からゲート駆動回路１５にゲート信号を出力して該回路１５からＩＧＢＴ１４のゲートをオンにさせるゲート駆動信号を発生させる。これにより、発光管３内で放電が始まり、また、ＩＧＢＴ１４がオンとなるので発光管３のアノードとカソード間に電流が流れて発光が行われ、該電流はＩＧＢＴ１４のエミッタから接地線に流れる。調光回路１０の出力値が所定の輝度に相当するものとなった時点で該回路１０からの信号がマイコン１１のポートＰ４に入力するとマイコン１１はゲート駆動回路１５に印加する信号をオフにして該回路１５を介してＩＧＢＴ１４をターンオフさせ、これにより発光管３の発光電流のＩＧＢＴ１４への流入が遮断される。しかしながら、ＩＧＢＴ１４のターンオフ後に発光管３の電流が減少することに伴って制限コイル１２には該電流減少を妨げる方向の起電力が生じ、該コイル１２から該起電力に基づく誘導電流が発光管３に流入してくるので発光管３の発光はまだ停止せずに続き、発光管３のカソードから流出する電流は第一の放電パスに設けられたダイオード１３を通って該制限コイル１２の入力端子側へ還流し、放電後のメインコンデンサ４の正極に充電される。そして、このようなＩＧＢＴのオンオフをくり返し行なうことによって長時間に渡るフラット発光が実現できる。そして、所定時間これをくり返し継続した後、ＩＧＢＴをオフし続けることによって、該コイル１２からの放電が停止すると発光管３の発光も停止する。
【００３３】
（ｂ）瞬間的閃光発光モードが選択された場合。
【００３４】
ポートＰ２からトリガ回路６にトリガ信号を出力して該回路６に発光管トリガ信号を発生させ、同時にポートＰ３からゲート駆動回路１５にゲート信号を出力して該回路１５からＩＧＢＴ１４のゲートをオンにさせるゲート駆動信号を発生させる。これにより、発光管３内で放電が始まり、また、ＩＧＢＴ１４がオンとなるので発光管３のアノードとカソード間に電流が流れて発光が行われ、該電流はＩＧＢＴ１４のドレインから接地線に流れる。調光回路１０の出力値が所定の輝度に相当するものとなった時点で該回路１０からの信号がマイコン１１のポートＰ４に入力するとマイコン１１はゲート駆動回路１５に印加する信号をオフにして該回路１５を介してＩＧＢＴ１４をターンオフさせ、これにより発光管３の発光電流のＩＧＢＴ１４への流入が遮断される。
【００３５】
マイコン１１はＩＧＢＴ１４のターンオフと同時にあるいはターンオフ以前からポートＰ５の出力信号のレベルを「Ｈｉ」から「Ｌｏｗ」に反転させてトランジスタ２０をオフに反転させるのでここでもし、制限コイル１２の出力側が入力側より高い電圧になればダイオード１９のアノード電圧が上昇し、サイリスタ１６のゲートに正の駆動パルスが印加されてサイリスタ１６がオンとなる。なお、この時のサイリスタのゲート駆動電圧は制限コイル１２の端子間電圧を抵抗１７及び１８で分圧した値となる。
【００３６】
ＩＧＢＴ１４のターンオフ後に発光管３の電流が減少することに伴って制限コイル１２には該電流減少を妨げる方向の起電力が生じ、該コイル１２から該起電力に基づく誘導電流が発生するが、サイリスタ１６がオンとなることによって該コイル１２の出力端子側から流れ出る電流は発光管３には流入せずにサイリスタ１６に流入し、サイリスタ１６のカソードから制限コイル１２の入力端子側へ還流してメインコンデンサ４を充電する。このため、ＩＧＢＴ１４のターンオフ後は直ちに発光管３の発光が停止するので発光形態は瞬間的閃光発光となり、被写体に対して過剰な照明が行われる心配がない。
【００３７】
なお、本実施例では、第一の放電パスと第二の放電パスとを切換えるためのスイッチング手段としてサイリスタ１６を使用しているが、サイリスタではなく、他のスイッチング素子を使用してもよいことは当然であり、また、放電パスの設定方法も本実施例の構成に限定されるものではない。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、制限コイルの位置をコンデンサーと放電管の間（例えば放電管のアノード側に制限コイルが接続される）に限定し、制限コイルによる電流を放電管を介さずにコンデンサーに還流させる第二の放電パスに第２スイッチング素子を設けることによって、この第２スイッチング素子のオン状態またはオフ状態を切換えるだけで、放電管の例えばカソード側に接続された第１スイッチ素子のオン／オフを切換えた時の光量の変化を滑らかにしたフラット発光と、発光停止時の切れを向上させた閃光発光とを両立可能な回路であって、かつ、トリガーパルスにより放電管を発光させる際の大電流が流れるスイッチング素子は第１スイッチング素子だけで足り、制限コイルに並列に接続した第二の放電パスに第２スイッチング素子を設けるだけの非常に素子の少ないコンパクトな回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のストロボ装置の概略構成を示した図。
【図２】従来のストロボ装置の第二例の概略構成を示した図。
【図３】従来のストロボ装置の第一例の概略構成を示した図。
【符号の説明】
１…電池                              ２…昇圧回路
３…発光管（キセノン放電管）          ４…メインコンデンサ
５、１６…サイリスタ                  ６…トリガ回路
７、１２…チョークコイル              ８、１３、１９…ダイオード
９…転流回路                          １０…調光回路
１１…マイクロコンピュータ（マイコン）
１４…ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）
１５…ゲート駆動回路                  １７、１８…抵抗
２０…トランジスタ
【図１】
0003774485.tif 000002
【図２】
0003774485.tif 000003
【図３】
0003774485.tif 000004