特許 6307364 ストロボ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6307364

(24)【登録日】2018年3月16日

(45)【発行日】2018年4月4日

(54)【発明の名称】ストロボ装置

(51)【国際特許分類】

   G03B 15/05 20060101AFI20180326BHJP

   G03B 15/03 20060101ALI20180326BHJP

   H05B 41/32 20060101ALI20180326BHJP

【ＦＩ】

   G03B15/05

   G03B15/03 X

   H05B41/32

【請求項の数】5

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2014-127902(P2014-127902)

(22)【出願日】2014年6月23日

(65)【公開番号】特開2016-8996(P2016-8996A)

(43)【公開日】2016年1月18日

【審査請求日】2017年4月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002303

【氏名又は名称】スタンレー電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100100011

【弁理士】

【氏名又は名称】五十嵐 省三

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼城 英誌

(72)【発明者】

【氏名】大橋 弘明

【審査官】 井亀 諭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１９８１９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５３−７３８８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０８４３４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５８−０５９０２７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０８−２９２４６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１３４８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−０７８５３３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｂ １５／０５

Ｇ０３Ｂ １５／０３

Ｈ０５Ｂ ４１／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

閃光放電管と、
前記閃光放電管に接続され、該閃光放電管を発光させるための発光回路と、
前記発光回路に接続され、発光指令信号を受信して該発光回路を活性化させるスイッチング素子と、
前記発光指令信号を受信して所定時間幅の発光確認期間信号を発生する発光確認期間信号発生回路と、
前記発光回路に接続され、該発光回路が活性化されたときに該発光回路内の電位立下りを検出して発光検出信号を発生する発光検出回路と、
前記発光確認期間発生回路及び前記発光検出回路に接続され、前記発光確認期間信号と前記発光検出信号との論理積に応じて前記閃光放電管の劣化信号を発生する閃光放電管劣化検出回路と
を具備するストロボ装置。

【請求項2】

前記閃光管劣化検出回路は、
前記発光確認期間信号と前記発光検出信号との論理積を実行する論理回路と、
前記論理回路の出力変化によってセットされるラッチ回路と
を具備する請求項１に記載のストロボ装置。

【請求項3】

複数の閃光放電管と、
前記各閃光放電管に接続され、該各閃光放電管を発光させるための複数の発光回路と、
前記各発光回路に接続され、発光指令信号を受信して該各発光回路を活性化させる複数のスイッチング素子と、
前記発光指令信号を受信して所定時間幅の発光確認期間信号を発生する発光確認期間信号発生回路と、
前記各発光回路に接続され、該各発光回路が活性化されたときに該各発光回路内の電位立下りを検出して発光検出信号を発生する複数の発光検出回路と、
前記発光検出回路の発光検出信号の論理積を実行する第１の論理回路と、
前記発光確認期間発生回路及び前記第１の論理回路に接続され、前記発光確認期間信号と前記第１の論理回路の出力信号との論理積に応じて前記閃光放電管の少なくとも１つの劣化信号を発生する閃光放電管劣化検出回路と
を具備するストロボ装置。

【請求項4】

前記閃光管劣化検出回路は、
前記発光確認期間信号と前記第１の論理回路の出力信号との論理積を実行するための第２の論理回路と、
前記第２の論理回路の出力変化によってセットされるラッチ回路と
を具備する請求項３に記載のストロボ装置。

【請求項5】

前記発光確認期間発生回路は、
前記発光指令信号を積分する積分器と、
前記積分器の出力信号が所定値より大きいか否かを判別する判別器と、
前記判別器に接続され、前記積分器の出力信号が前記所定値より大きくなったときに所定時間幅の前記発光確認時間信号を発生するワンショット回路と
を具備する請求項１もしくは３に記載のストロボ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、閃光放電管を備えたストロボ装置、特に、その閃光放電管の不灯を含む劣化の判定に関する。

【背景技術】

【0002】

スマートフォン、携帯電話等においては、閃光放電管たとえばキセノン管を用いたストロボ装置が内蔵されている。この場合、閃光放電管が経時変化して劣化し、最悪の場合、不灯となると、ストロボ装置の光度が上昇せずもしくは０となり、良好な撮像が得られない。

【0003】

閃光放電管の劣化を検出するために、従来のストロボ装置は、閃光放電管の光度を測定する光センサと、光センサの出力を積分する積分器と、積分器の出力が設定値以下か否かを判定する判別器とを備えており、これにより、積分器の出力が設定値以下のときに、閃光放電管が劣化したと判定する（参照：特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平７−１５９２３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上述の従来のストロボ装置においては、閃光放電管の光量のばらつきにより閃光放電管が劣化してもその閃光放電管の劣化を確実には判定できない可能性があるという課題がある。特に、複数の閃光放電管が存在する場合には、１個の閃光放電管が劣化して光量が低下しても、他の正常な閃光放電管の光量のばらつきにより当該閃光放電管の劣化を確実には判定できないという課題がある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述の課題を解決するために、本発明に係るストロボ装置は、閃光放電管と、閃光放電管に接続され、閃光放電管を発光させるための発光回路と、発光回路に接続され、発光指令信号を受信して発光回路を活性化させるスイッチング素子と、発光指令信号を受信して所定時間幅の発光確認期間信号を発生する発光確認期間信号発生回路と、発光回路に接続され、発光回路が活性化されたときに発光回路内の電位立下りを検出して発光検出信号を発生する発光検出回路と、発光確認期間発生回路及び発光検出回路に接続され、発光確認期間信号と発光検出信号との論理積に応じて閃光放電管の劣化信号を発生する閃光放電管劣化検出回路とを具備するものである。また、閃光放電管が複数の場合には、発光回路、スイッチング素子及び発光検出回路も複数となり、各発光検出回路の発光検出信号の論理積を実行するための論理回路が付加される。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、閃光放電管の劣化を、その光量ではなく、発光確認期間信号及び閃光放電管の発光回路内の発光検出信号との論理演算に基づいて判定しているので、閃光放電管の劣化を確実に判定できる。特に、複数の閃光放電管を備えている場合に、１個の閃光放電管の劣化を、他の正常な閃光放電管の影響がなく、確実に判定できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明に係るストロボ装置に用いられるキセノン管ユニットを示す写真である。

【図2】図１のキセノン管ユニットを含む本発明に係るストロボ装置の実施の形態を示す回路図である。

【図3】図２のストロボ装置のキセノン管正常時の動作を説明するためのタイミング図である。

【図4】図２のストロボ装置のキセノン管劣化時の動作を説明するためのタイミング図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図１は本発明に係るストロボ装置に用いられるキセノン管ユニットを示す写真である。

【0010】

図１に示すように、大光量の閃光を発光するためのキセノン管ユニット１は３つのキセノン管１−１、１−２、１−３よりなる。この場合、キセノン管１−１、１−２、１−３は異なる方向に同時に閃光を発光させる。

【0011】

図２は図１のキセノン管ユニット１を含む本発明に係るストロボ装置の実施の形態を示す回路図、図３は図２のストロボ装置のキセノン管正常時の動作を説明するためのタイミング図である。

【0012】

図２においては、図示しない制御ユニットたとえばスマートフォン本体は、充電指令信号Ｓ０を発信すると共に、発光指令信号Ｓ１を発信し、キセノン管１−１、１−２、１−３のいずれかが劣化もしくは不灯となったことを示すキセノン管劣化信号Ｓ５を受信する。

【0013】

充電指令信号Ｓ０は発光指令信号Ｓ１の発信直前に発信されて昇圧回路２−１を動作させ、ダイオード２−２を介して大容量の電解コンデンサ（あるいは電気二重層コンデンサ）３を所定の発光電圧以上の高電圧Ｖ_ＰＰ（たとえば３００Ｖ）で充電する。尚、電解コンデンサ３は高電圧Ｖ_ＰＰが供給される高電源線ＬＰＰと接地線ＬＧＮＤとの間に接続されている。

【0014】

発光指令信号Ｓ１は発光確認期間発生回路４に供給されると共に、スイッチング素子たとえば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）５−１、５−２、５−３のゲートに供給される。ＩＧＢＴ５−１、５−２、５−３はキセノン管１−１、１−２、１−３を発光させるための発光回路６−１、６−２、６−３を活性化させるためのものである。

【0015】

発光確認期間発生回路４は、キセノン管１−１、１−２、１−３及び発光回路６−１、６−２、６−３の特性に合わせて、キセノン管１−１、１−２、１−３の光度が確実に立上ると期待される発光確認期間Ｔの発光確認期間信号Ｓ２を発生する。発光確認期間発生回路４は図３の（Ａ）に示す発光指令信号Ｓ１を積分し遅延器として作用する積分器４−１、積分器４−１の出力が所定値より大きくなったことを判別するインバータよりなる判別器４−２、及び積分器４−１の出力が所定値より大きくなったことによる判別器４−２の出力信号のハイレベルからローレベルへの反転に応じて図３の（Ｂ）に示す所定時間幅Ｔの発光確認期間信号Ｓ２を発生するワンショット回路４−３よりなる。この場合、積分器４−１の遅延時間ｔ_ｄは抵抗４１１及びコンデンサ４１２の時定数によって定まり、また、発光確認期間Ｔはワンショット回路４−３のコンデンサ４３１及び抵抗４３２の時定数によって定まる。また、ワンショット回路４−３はインバータ４３３を含む。この発光確認期間信号Ｓ２の発光確認期間Ｔはキセノン管１−１、１−２、１−３の発光の誤検出を防止するために導入したものである。

【0016】

キセノン管１−１を発光させるための発光回路６−１及び発光回路６−１を活性化させるＩＧＢＴ５−１は高電源線ＬＰＰと接地線ＬＧＮＤとの間に接続されている。また、キセノン管１−２を発光させるための発光回路６−２及び発光回路６−２を活性化させるＩＧＢＴ５−２は高電源線ＬＰＰと接地線ＬＧＮＤとの間に接続されている。さらに、キセノン管１−３を発光させるための発光回路６−３及び発光回路６−３を活性化させるＩＧＢＴ５−３は高電源線ＬＰＰと接地線ＬＧＮＤとの間に接続されている。

【0017】

発光回路６−１、６−２、６−３は同一構成であり、発光指令信号Ｓ１がオンのときに動作する共振用コイル６１１、６２１、６３１及び共振用コンデンサ６１２、６２２、６３２、及び発光指令信号Ｓ１がオンのときにトリガ電圧を発生するトリガコンデンサ６１３ａ、６２３ａ、６３３ａ及び１次コイル６１３ｂ、６２３ｂ、６３３ｂ及び２次コイル６１３ｃ、６２３ｃ、６３３ｃを有する。また、発光回路６−１、６−２、６−３は、発光指令信号Ｓ１がオフのときに共振用コイル６１１、６２１、６３１に蓄積された励磁エネルギーをリセットするダイオード６１４、６２４、６３４及び共振用コンデンサ６１２、６２２、６３２に蓄積された静電エネルギーをリセットするダイオード６１５、６２５、６３５を有する。さらに、発光回路６−１、６−２、６−３は、発光指令信号Ｓ１がオフのときにトリガコンデンサ６１３ａ、６２３ａ、６３３ａの電位をプルアップさせる抵抗６１６、６２６、６３６及び共振用コンデンサ６１２、６２２、６３２の電位をプルダウンさせる抵抗６１７、６２７、６３７を有する。

【0018】

発光指令信号Ｓ１によってＩＧＢＴ５−１、５−２、５−３がオンとされると、トリガコンデンサ６１３ａ、６２３ａ、６３３ａ及び１次コイル６１３ｂ、６２３ｂ、６３３ｂの直列ＬＣ共振回路が動作する。従って、その共振による誘導電流が２次コイル６１３ｃ、６２３ｃ、６３３ｃに流れることによって高電圧たとえば４０００Ｖ〜５０００Ｖがキセノン管１−１、１−２、１−３のトリガ電極Ｔに発生し、この結果、キセノン管１−１、１−２、１−３内に封入されたキセノンガスがイオン化されて絶縁が破壊される。また、この状態で、共振用コイル６１１、６２１、６３１及び共振用コンデンサ６１２、６２２、６３２の直列ＬＣ共振回路が動作してキセノン管１−１、１−２、１−３の陽極Ａ、陰極Ｃ間に放電電流が流れる。この結果、キセノン管１−１、１−２、１−３は発光することになる。このとき、放電電流は急激に増加し、急激に減少し、従って、光量も急激に増加し、急激に減少する。この場合、正常なキセノン管１−１、１−２、１−３であれば、光量が立上ると期待される時間帯が存在し、本発明においては、これを発光確認期間Ｔと定義する。

【0019】

発光回路６−１、６−２、６−３つまり直列ＬＣ共振回路が動作してキセノン管１−１、１−２、１−３が正常に発光すると、光量の増加に伴い、発光回路６−１、６−２、６−３のノードＮ１、Ｎ２、Ｎ３の電位は、図３の（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）の点線に示すごとく、立下る。このノードＮ１、Ｎ２、Ｎ３の電位立下りは発光検出回路７−１、７−２、７−３によって検出される。つまり、発光検出回路７−１、７−２、７−３は図３の（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）の実線に示すハイレベル時間Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ３３の発光検出信号Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３を発生する。この場合、
Ｔ３１≒Ｔ３２≒Ｔ３３＞Ｔ
である。

【0020】

発光検出回路７−１、７−２、７−３は同一構成であり、低電圧Ｖ_ＣＣたとえば５Ｖが供給される低電源線ＬＣＣと接地線ＬＧＮＤとの間に接続され、ノードＮ１、Ｎ２、Ｎ３の電位立下りを検出するコンデンサ７１１、７２１、７３１及びダイオード７１２、７２２、７３２、ノードＮ１、Ｎ２、Ｎ３の電位立下りによって得られた電位でオン動作するｐｎｐ型トランジスタ７１３、７２３、７３３、及びｐｎｐ型トランジスタの入力抵抗７１４、７１５；７２４、７２５；７３４、７３５、出力抵抗７１６、７２６、７３６よりなる。つまり、ノードＮ１、Ｎ２、Ｎ３の電位が立下ると、ｐｎｐ型トランジスタ７１３、７２３、７３３はオンとなり、その出力信号Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３はローレベルからハイレベルとなる。尚、ノードＮ１、Ｎ２、Ｎ３の電位立上りは発光検出回路７−１、７−２、７−３によって検出されない。

【0021】

ナンド回路８は発光検出回路７−１、７−２、７−３の発光信号Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３を受信し、これらの論理積の反転信号である出力信号Ｓ３を発生する。たとえば、発光信号Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３が、図３の（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）に示すごとく、正常である場合には、ナンド回路８の出力信号Ｓ３は、図３の（Ｆ）に示すごとく、時間Ｔ３のローレベルとなる。尚、この場合、
Ｔ３＞Ｔ
である。

【0022】

キセノン管劣化検出回路９はナンド回路９−１及びラッチ回路９−２により構成されている。

【0023】

ナンド回路９−１は発光確認期間発生回路４の発光確認期間信号Ｓ２及びナンド回路８の信号Ｓ３を受信し、これらの論理積の反転信号である出力信号Ｓ４を発生する。たとえば、ナンド回路８の出力信号Ｓ３が、図３の（Ｆ）に示すごとく、正常である場合には、ナンド回路９−１の出力信号Ｓ４は、図３の（Ｇ）に示すごとく、ハイレベルを維持する。

【0024】

ラッチ回路９−２はナンド回路９−１の出力信号Ｓ４の立下りによってセットされる。尚、この場合、ラッチ回路９−２は、Ｄ型フリップフロップにおいて、そのＣＫ、Ｄ端子を接地し、ＣＬ端子を電圧Ｖ_ＣＣのパワーオンでクリアし、プリセット／ＰＲ端子によってナンド回路９−１の出力信号Ｓ４を受信するように構成することによって実現しているが、これに限るものでない。従って、ナンド回路９−１の出力信号Ｓ４が、図３の（Ｇ）に示すごとく、正常である場合には、ラッチ回路９−２はセットされず、その出力信号Ｓ５つまりキセノン管劣化信号Ｓ５はローレベルを維持し、キセノン管１−１、１−２、１−３のいずれも劣化していない正常状態を表す。

【0025】

このように、発光回路６−１、６−２、６−３の直列ＬＣ共振回路が動作してキセノン管１−１、１−２、１−３が正常に発光すると、発光検出回路７−１、７−２、７−３の出力信号Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３はいずれもハイレベルとなり、そのハイレベル時間Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ３３つまりナンド回路８の出力信号Ｓ３のローレベル時間は発光確認時間Ｔ内に収まる。この結果、ナンド回路９−１の出力信号Ｓ４はハイレベルを維持するので、ラッチ回路９−２はセットされず、そのキセノン管劣化信号Ｓ５はローレベル（キセノン管正常状態）を維持することになる。

【0026】

次に、キセノン管たとえば１−３が経時劣化してその光度が低下した場合の図２のストロボ装置の動作を図４を参照して説明する。

【0027】

この場合にも、発光確認期間発生回路４は図４の（Ａ）に示す発光指令信号Ｓ１に基づいて図４の（Ｂ）に示す発光確認期間信号Ｓ２を発生する。

【0028】

他方、キセノン管１−１、１−２は正常に発光してノードＮ１、Ｎ２の電位は立下るが、キセノン管１−３は劣化しているので、ノードＮ３の電位立下りは、不灯の場合、ほとんどない、もしくは、劣化の場合、小さい。従って、発光検出回路７−１、７−２、７−３は図４の（Ｃ）、（Ｄ）に示す長いハイレベル時間Ｔ３１、Ｔ３２（＞Ｔ）の発光検出信号Ｓ３１、Ｓ３２を発生する。しかし、ノードＮ３の電位立下りがほとんどない場合には、図４の（Ｅ）の実線に示すごとく、発光検出回路７−３の発光検出信号Ｓ３３はローレベルを維持し、また、ノードＮ３の電位立下りが小さい場合には、図４の（Ｅ）の点線に示すごとく、発光検出回路７−３は短いハイレベル時間Ｔ３３’（＜Ｔ）の発光検出信号Ｓ３３を発生する。従って、図４の（Ｆ）に示すごとく、ナンド回路８の出力信号Ｓ３はハイレベルを維持するかもしくは短い時間Ｔ３３’のローレベルとなる。この結果、図４の（Ｇ）に示すごとく、ナンド回路９−１の出力信号Ｓ４は発光確認期間Ｔと同一のハイレベルもしくは発光確認期間Ｔ内の短い時間Ｔ３３’のハイレベルとなる。

【0029】

上述の図４の（Ｇ）の実線及び点線のいずれの場合でも、ラッチ回路９−２はナンド回路９−１の出力信号Ｓ４の立上りによってセットされ、図４の（Ｈ）に示すごとく、不灯を含むキセノン管劣化状態を示すハイレベルのキセノン管劣化信号Ｓ５を発生することになる。

【0030】

このように、発生回路６−１、６−２、６−３の直列ＬＣ共振回路が動作しても、１つのキセノン管が経年劣化して発光しなくなる（不灯となる）もしくは発光が不充分となると、発光検出回路の７−１、７−２、７−３の出力信号Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３の１つはローレベルを維持もしくは短い時間（＜Ｔ）のハイレベルとなる。従って、ナンド回路８の出力信号Ｓ３はハイレベルを維持もしくは短い時間（＜Ｔ）のローレベルとなる。この結果、ナンド回路９−１の出力信号Ｓ４は発生確認時間信号Ｓ２の反転信号もしくは短い時間の（＜Ｔ）のハイレベルを発生し、この信号Ｓ４の立上りによってラッチ回路９−２はセットされてそのキセノン管劣化信号Ｓ５はハイレベル（不灯を含む劣化状態）となる。

【0031】

上述の実施の形態においては、キセノン管の数は３であるが、本発明は、２もしくは４以上のキセノン管の場合にも、また、キセノン管が１つでの場合にも適用できる。尚、キセノン管が１つの場合には図２のナンド回路８はインバータに置換される。さらに、本発明はキセノン管以外の閃光放電管にも適用できる。さらにまた、ＩＧＢＴの代わりに、他のスイッチング素子を用いることもできる。

【0032】

尚、本発明は上述の実施の形態の目的の範囲内のいかなる変更にも適用し得る。

【符号の説明】

【0033】

１：キセノン管ユニット
１−１、１−２、１−３：キセノン管
２−１：昇圧回路
２−２：ダイオード
３：電解コンデンサ
４：発光確認期間発生回路
４−１：積分器
４−２：判別器
４−３：ワンショット回路
５−１、５−２、５−３：ＩＧＢＴ
６−１、６−２、６−３：発光回路
６１１、６２１、６３１：共振用コイル
６１２、６２２、６３２：共振用コンデンサ
６１３ａ、６２３ａ、６３３ａ：トリガコンデンサ
６１３ｂ、６２３ｂ、６３３ｂ：１次コイル
６１３ｃ、６２３ｃ、６３３ｃ：２次コイル
６１４、６２４、６３４：ダイオード
６１５、６２５、６３５：ダイオード
６１６、６２６、６３６：抵抗
６１７、６２７、６３７：抵抗
８：ナンド回路（第１の論理回路）
９：キセノン管劣化検出回路
９−１：ナンド回路（第２の論理回路）
９−２：ラッチ回路
Ｓ０：充電指令信号
Ｓ１：発光指令信号
Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３：発光検出信号
Ｓ５：キセノン管劣化信号

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】