JP2005093287A - 閃光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、閃光装置において繰り返し発光に適した増圧回路を実現する。
【解決手段】 本発明の閃光装置は、閃光放電管、トリガ回路、増圧回路、およびスイッチング回路を備える。トリガ回路は、発光開始信号に同期して閃光放電管に励起用のトリガ電圧を印加する。増圧回路は、発光開始信号に同期して閃光放電管の両端電圧を一時的に増圧する。スイッチング回路は、発光開始信号に同期して閃光放電管に発光電流を供給する。特に、この増圧回路は次の要件を備える。（１）１次側インダクタおよび２次側インダクタの磁気結合されたトランス。（２）１次側インダクタに直列接続される１次側キャパシタ。（３）２次側インダクタとループ接続される２次側キャパシタおよび２次側整流素子。（４）発光開始信号に同期して１次側インダクタおよび１次側キャパシタの直列接続に共振電流を流す回路。（５）１次側の共振電流に伴って２次側キャパシタに生じる電圧を発光電流の経路を迂回して閃光放電管に印加するバイパス路。
【選択図】 図１

Description

本発明は、閃光を発する閃光装置に関する。

従来、撮影の照明用途などに閃光装置が使用されている。

（従来技術Ａ）
図１２は、この種の閃光装置１００の一般的な回路形式を示す図である。
この閃光装置１００には、公知のＤＣ−ＤＣ変換により高電圧を出力する電源１９が設けられ、ダイオードＤ９を介して、高圧の充電電圧ＥがメインコンデンサＣ１に蓄えられる。
一方、トリガコンデンサＣｂは、抵抗Ｒａにより放電され、トリガコンデンサＣｂの両端は電圧ゼロにリセットされる。また、倍電圧用コンデンサＣａには、抵抗Ｒａおよび抵抗Ｒｂを介して、充電電圧Ｅが充電される。
この状態で、カメラ側から発光開始信号が与えられると、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などからなるスイッチング素子Ｑ５が導通する。

このとき、メインコンデンサＣ１、トリガコンデンサＣｂ、トリガトランスＴａの１次側、およびスイッチング素子Ｑ５の電流経路を通って、メインコンデンサＣ１の充電電流が急激に流れる。その結果、トリガトランスＴａの２次側には高圧のトリガ電圧が発生する。このトリガ電圧は、閃光放電管Ｘｅの内部ガスを励起し、閃光放電管Ｘｅの内部インピーダンスを急激に引き下げる。

一方、スイッチング素子Ｑ５の導通により、倍電圧用コンデンサＣａの一端は接地電位まで引き下げられる。その結果、倍電圧用コンデンサＣａの他端側は、負電圧（−Ｅ）まで引き下げられる。この負電圧（−Ｅ）により、ダイオードＤａは逆バイアスされ、閃光放電管Ｘｅとスイッチング素子Ｑ５とは電気的に切り離される。この状態で、閃光放電管Ｘｅの一端側には充電電圧Ｅが印加され、他端側には負電圧（−Ｅ）が印加される。その結果、閃光放電管Ｘｅの両端は、メインコンデンサＣ１の充電電圧Ｅの倍電圧まで一時的に増圧される。

以上説明したトリガ動作と倍電圧印加の作用により、閃光放電管Ｘｅには電流が流れ始め、閃光装置１００は閃光発光を開始する。
閃光放電管Ｘｅの通過電流により、倍電圧用コンデンサＣａの負電圧（−Ｅ）が順方向に充電されると、ダイオードＤａが順バイアスされる。すると、閃光放電管Ｘｅの通過電流は、ダイオードＤａおよびスイッチング素子Ｑ５を通って流れるようになる。
この状態で、スイッチング素子Ｑ５を非導通に変化させることにより、閃光放電管Ｘｅの通過電流を遮断し、閃光装置１００の閃光発光を強制的に停止させることができる。

（従来技術Ｂ）
なお、一般的な回路形式ではないが、トランスを用いて閃光放電管の両端電圧を増圧する回路形式として、特許文献１に示すものが知られている。
図１３は、この特許文献１の回路形式を示す図である。なお、ここでの説明を簡明するため、図１２と同一機能の部品については同一符号を付与して図示し、重複する説明を省略する。

図１３に示す閃光装置１０１は、発光開始前に、抵抗Ｒａを介して、トリガコンデンサＣｂおよびコンデンサＣｚが、メインコンデンサＣ１の充電電圧Ｅまで充電される。
一方、倍電圧用コンデンサＣａは、ダイオードＤａおよびトランスＴｂを介して放電され、両端電圧はほぼゼロボルトにリセットされる。
この状態で、カメラ側のシンクロ接点Ｘが閉じられると、トリガコンデンサＣｂ、トリガトランスＴａの１次側、およびシンクロ接点Ｘの電流経路を通って、トリガコンデンサＣｂの放電電流が急激に流れる。その結果、トリガトランスＴａの２次側には高圧のトリガ電圧が発生する。このトリガ電圧は、閃光放電管Ｘｅの内部ガスを励起し、閃光放電管Ｘｅの内部インピーダンスを急激に引き下げる。

一方、シンクロ接点Ｘの導通により、コンデンサＣｚ、トランスＴｂの１次側、シンクロ接点Ｘを介して、コンデンサＣｚの放電電流が急激に流れる。その結果、トランスＴｂの２次側には誘導電圧が発生し、倍電圧用コンデンサＣａに負電圧を充電する。
この状態で、閃光放電管Ｘｅの一端側には充電電圧Ｅが印加され、他端側には負電圧が印加される。すなわち、閃光放電管Ｘｅの両端には、メインコンデンサＣ１の両端電圧Ｅよりも大きな増圧電圧が一時的に印加される。

以上説明したトリガ動作と増圧の作用により、閃光放電管Ｘｅには電流が流れ始め、閃光装置１０１は閃光発光を開始する。
閃光放電管Ｘｅの通過電流により、倍電圧用コンデンサＣａの負電圧が順方向に充電されると、ダイオードＤａが順バイアスされる。すると、閃光放電管Ｘｅの通過電流は、ダイオードＤａ、およびトランスＴｂの２次側を通って流れる。

特開昭４８−１２０２５号公報（図面）

近年、撮影に先だって被写体に複数回のパルス発光（いわゆるプリ発光）を行い、反射光に基づいてカメラ側で露出を決定するカメラシステムが知られている。
また、複数の閃光装置を使用する多灯ライティングでは、閃光装置の間で複数回のパルス発光を行ってデータ通信を行うものが想定される。
このようなプリ発光やパルス光通信は、撮影直前の短期間に完了する必要があり、数キロＨｚ以上の高速繰り返し発光が必要とされる。

（従来技術Ａの課題）
しかしながら、上述した従来技術Ａでは、高速の繰り返し発光に際して、下記のような問題があった。
まず、発光停止の直後、抵抗Ｒａ、倍電圧コンデンサＣａ、および抵抗Ｒｂの電流経路を通して、倍電圧用コンデンサＣａの両端電圧はリセットされる。
このとき、抵抗（Ｒａ＋Ｒｂ）と倍電圧コンデンサＣａの時定数は約１０ミリ秒（約１００Ｈｚ）である。すなわち、従来技術Ａでは、発光停止から次回の発光開始までの間に、約１０ミリ秒程度のリセット時間が必要となる。
この状況で繰り返し発光を無理に高速化すると、倍電圧用コンデンサＣａのリセットが不十分になる。そのため、閃光放電管の両端電圧を、２倍まで増圧することができなくなり、発光動作が不発になるなどの弊害が生じる。
また、繰り返し発光を継続するに従って、メインコンデンサＣ１の充電電圧Ｅは徐々に低下する。このとき、充電電圧Ｅの２倍程度の増圧では、閃光放電管Ｘｅの発光開始に必要な増圧電圧がすぐに不足する。そのため、メインコンデンサＣ１中に充分な発光エネルギーが残っている段階で、繰り返し発光が勝手に停止してしまう。

（従来技術Ｂの課題）
一方、特許文献１では、トランスＴｂを使った増圧回路が提案されている。このトランスＴｂの巻線比によっては、２倍以上の増圧電圧も期待できる。
しかしながら、この従来技術では、トランスＴｂの２次巻線側に、発光電流（通常１００〜２００Ａ）が直に流れる。そのため、２次巻線の発熱量が非常に大きく、大型のトランスＴｂが必須となる。その結果、閃光装置を小型軽量化できないなどの問題が生じる。

また、この回路形式では、シンクロ接点Ｘおよび抵抗Ｒａを通して、メインコンデンサＣ１の電流が無駄に流れる。この電流損失を防いで、閃光放電管Ｘｅに流れる発光電流を少しでも稼ぐためには、抵抗Ｒａの値を極力大きく設定する必要がある。
そのため、抵抗Ｒａの抵抗値を大きくすると、増圧用のコンデンサＣｚのリセット時間が長くなってしまう。そのため、繰り返し発光を高速化するに従って、コンデンサＣｚのリセットが不完全になり、増圧電圧がすぐに不足する。そのため、高速の繰り返し発光において、充分な増圧電圧が得られず、発光動作が不発に終わる可能性が高くなる。
そこで、本発明は、上述した問題に鑑みて、トランス使用の増圧回路を、繰り返し発光に適した回路形式で閃光装置に備えることを目的とする。

《請求項１》
請求項１の閃光装置は、閃光放電管、トリガ回路、増圧回路、およびスイッチング回路を備える。
このトリガ回路は、入力される発光開始信号に同期して、閃光放電管に励起用のトリガ電圧を印加する。
増圧回路は、発光開始信号に同期して、閃光放電管の両端電圧を一時的に増圧する。
スイッチング回路は、閃光放電管に対して直列に接続され、発光開始信号に同期して導通し、閃光放電管に発光電流を供給する。
特に、上記の増圧回路は、次の構成要件を備える。
（１）１次側インダクタおよび２次側インダクタが磁気結合されてなるトランス。
（２）１次側インダクタと直列接続される１次側キャパシタ。
（３）２次側インダクタとループ接続される２次側キャパシタおよび２次側整流素子。
（４）発光開始信号に同期して、１次側インダクタおよび１次側キャパシタの直列接続に共振電流を発生させる回路。
（５）１次側の共振電流に伴って２次側キャパシタの端子に生起する増圧用の電圧を、発光電流の経路を迂回して閃光放電管に印加するためのバイパス路。

《請求項２》
請求項２に記載の発明は、請求項１の閃光装置において、閃光放電管の発光開始の前に、共振電流の誘因となるように１次側キャパシタの両端電圧をリセットするリセット回路を備えたことを特徴とする。

《請求項３》
請求項３に記載の発明は、請求項２の閃光装置において、リセット回路は、閃光放電管の発光開始前に、２次側キャパシタの両端電圧に、増圧用の電圧と同極性の初期化電圧をセットする回路を含むことを特徴とする。

《請求項４》
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の閃光装置において、増圧回路は、１次側キャパシタおよび１次側インダクタと直列接続される１次側整流素子と、１次側キャパシタおよび２次側キャパシタを直列接続する接続経路とを備える。
この回路構成では、発光開始信号に同期して、１次側インダクタと１次側キャパシタとの間に発生する共振電流が、１次側整流素子によって単方向に整流されて、１次側キャパシタを流れる。このとき、１次側キャパシタには電圧Ｖ１が発生する。
一方、磁気結合に伴う２次側インダクタの誘導電圧により２次側キャパシタに単方向の共振電流を流し、２次側キャパシタに電圧Ｖ２を発生させる。
このとき、１次側キャパシタおよび２次側キャパシタの直列接続には、増圧用の電圧（Ｖ１＋Ｖ２）が発生する。この電圧（Ｖ１＋Ｖ２）をバイパス路により閃光放電管に印加する。

《請求項５》
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の閃光装置において、１次側キャパシタおよび１次側インダクタの直列接続は、スイッチング回路の導通によって電流経路を構成して共振電流が流れることを特徴とする。

《請求項６》
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の閃光装置において、２次側インダクタは、１次側インダクタと飽和せずに磁気結合され、かつ１次側インダクタよりも巻線数が多く、２次側キャパシタは、１次側キャパシタよりも静電容量が小さいことを特徴とする。

《請求項１》
請求項１の発明は、閃光放電管の発光電流を直に断続するスイッチング回路を備える。一方、増圧回路はバイパス路を介して閃光放電管と接続される。そのため、スイッチング回路を流れる発光電流が、増圧回路内のトランスを直に通過することがない。そのため、トランスの発熱量が小さく、小型トランスが使用できる。したがって、トランスを使用した増圧回路でありながら、従来技術Ｂよりも小型な閃光装置を開発設計することができる。
一方、トランスの巻線比により、従来技術Ａよりも高い増圧電圧を発生させることができる。そのため、発光用の電力が徐々に減っても、高い増圧電圧を閃光放電管に継続して印加できる。その結果、発光用電力がある程度減っても、繰り返し発光を長く継続することが可能になる。

《請求項２》
請求項２の発明は、リセット回路が、閃光放電管の発光開始の前に、共振電流の誘因となるように１次側キャパシタの両端電圧をリセットする。
このリセット回路は、１次側キャパシタをリセット（充電または放電）するだけの電流だけを流せばよい。したがって、リセット動作による発光電流のロスは極めて小さく、繰り返し発光回数を延ばす上で優れた構成である。
さらに、リセット回路により１次側キャパシタがリセットされることにより、増圧回路の共振動作が確実かつ強勢に毎回発生するようになり、一段と高い増圧電圧を得ることができる。この点からも、繰り返し発光回数を安定に延ばすことが可能になる。
なお、このリセット回路は、発光停止の制御直後の発光電流を１次側キャパシタに流すことで、瞬間的にリセットを完了することが好ましい。この場合、１次側キャパシタのリセット時間が極端に短縮され、一段と高速な繰り返し発光が実施可能となる。

《請求項３》
請求項３の発明は、リセット回路が、閃光放電管の発光開始前に、２次側キャパシタの両端電圧を、増圧用の電圧と同極性の初期化電圧にセットする。
この場合、２次側キャパシタは、この同極性の初期化電圧から増圧を出発する。そのため、目標の増圧用の電圧に達するまでの過渡時間が大幅に短縮される。その結果、閃光放電管が発光開始するまでの時間が短縮され、繰り返し発光を一段と高速化することが可能になる。
また、２次側キャパシタが同極性の初期化電圧が増圧を出発することにより、増圧電圧を高くすることもできる。この場合、閃光放電管をより確実に発光させることが可能になる。

《請求項４》
請求項４の発明は、増圧回路のトランス１次側に１次側整流素子を挿入し、１次側キャパシタに電圧Ｖ１を発生させる。さらに、この１次側キャパシタは、接続経路によって２次側キャパシタと直列接続される。
その結果、増圧回路からは、１次側キャパシタに生じる電圧Ｖ１と、２次側キャパシタに生じる電圧Ｖ２を直列加算した電圧（Ｖ１＋Ｖ２）が得られる。その結果、閃光放電管の増圧電圧を更に高くできる。

《請求項５》
請求項５の発明は、スイッチング素子を用いて、１次側キャパシタおよび１次側インダクタの電流経路を断続する。そのため、発光開始信号に伴う回路の同期動作が単純となり、回路構成が一段と単純化できる。

《請求項６》
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の閃光装置において、２次側インダクタは、１次側インダクタと飽和せずに磁気結合され、かつ２次側インダクタは１次側インダクタよりも巻線数が多い。したがって、増圧回路のトランス２次側に非飽和の高い電圧を効率的に発生させることが可能になり、増圧回路の増圧作用を一段と高めることができる。
また、トランスの巻線比とは逆に、２次側キャパシタは、１次側キャパシタよりも静電容量を小さく設定する。したがって、トランス１次側と２次側の共振周波数が接近し、より高い増圧用の電圧を発生させることが可能になる。

《第１の実施形態》
以下、請求項１，２，４〜６に対応する第１の実施形態について説明する。

［回路構成の説明］
図１は、第１の実施形態における閃光装置２０１の回路図である。
図２は、閃光装置２０１の回路動作を説明するための図である。
図１において、この閃光装置２０１には、ＤＣ−ＤＣ変換により高電圧を出力する電源１９が設けられる。この電源１９は、ダイオードＤ９を介して、発光用の充電電圧ＥをメインコンデンサＣ１に蓄える。

このメインコンデンサＣ１の両端には、インダクタＬ２、閃光放電管Ｘｅ、ダイオードＤ４、ＩＧＢＴなどのスイッチング素子Ｑ５が接続され、この経路を通して発光電流が流れる。
また、トリガ回路６は、トリガコンデンサＣ２０およびトリガトランスＴ２１により構成される。

一方、増圧回路のトランス１次側回路１７は、ダイオードＤ１０、トランスＴａの１次側インダクタＬ１１、および１次側キャパシタＣ１２を、スイッチング素子Ｑ５に並列接続して構成される。
また、増圧回路のトランス２次側回路１８は、ダイオードＤ１３、トランスＴａの２次側インダクタＬ１４、２次側キャパシタＣ１５をループ接続して構成される。

さらに、１次側キャパシタＣ１２および２次側キャパシタＣ１５には、両コンデンサを直列接続する接続経路が設けられる。
この２次側キャパシタＣ１５の一端には、後述する回路動作により、増圧用の負電圧（Ｖ１＋Ｖ２）が発生する。この電圧は、閃光放電管Ｘｅの負側端子にバイパス路を介して接続される。
さらに、１次側キャパシタＣ１２に対して、リセット用の電流をダイオードＤ１３および２次側インダクタＬ１４を介して供給するよう、抵抗Ｒ８が設けられる。

［発明との対応関係］
以下、発明と本実施形態との対応関係について補足する。なお、ここでの対応関係は、参考のために一解釈を例示するものであり、本発明を徒らに限定するものではない。
請求項記載のスイッチング回路は、スイッチング素子Ｑ５に対応する。
請求項記載の１次側整流素子は、ダイオードＤ１０に対応する。
請求項記載の２次側整流素子は、ダイオードＤ１３に対応する。
請求項記載のバイパス路は、２次側キャパシタＣ１５の一端と、閃光放電管Ｘｅの負側端子とを接続する経路に対応する。
請求項記載のリセット回路は、発光停止の制御直後の発光電流を１次側キャパシタＣ１２に流す経路に対応する。
請求項記載の接続経路は、１次側キャパシタＣ１２と２次側キャパシタＣ１５とを直列接続する経路に対応する。

［発光開始前の状態］
以下、閃光装置２０１の回路動作を順に説明する。
まず、１次側キャパシタＣ１２には、インダクタＬ２、抵抗Ｒ８、ダイオードＤ１３、および２次側インダクタＬ１４の経路を介して電流が流れる。その結果、１次側キャパシタＣ１２には、メインコンデンサＣ１の充電電圧Ｅに近い電圧が充電される。
一方、２次側キャパシタＣ１５の両端電圧は、ほぼ電圧ゼロにリセットされる。
なお、トリガコンデンサＣ２０の両端電圧は、前回の発光停止時に、抵インピーダンス状態の閃光放電管Ｘｅを介して急激に放電され、ほぼ電圧ゼロにリセットされる。

［発光開始時の動作］
この状態で、スイッチング素子Ｑ５のゲートが発光開始信号によってハイレベルに引き上げられると、スイッチング素子Ｑ５が導通する（図２のａ，ｂ参照）。
この瞬間、トリガコンデンサＣ２０を介してトリガトランスＴ２１の１次側に電流が流れる。その結果、トリガトランスＴ２１の２次側には、数キロボルトのトリガ電圧が発生する。このトリガ電圧は、閃光放電管Ｘｅのトリガ端子に印加され、管内のキセノンガスを励起する。その結果、閃光放電管Ｘｅのインピーダンスが急激に引き下がる。

一方、スイッチング素子Ｑ５の導通により、トランス１次側回路１７は、閉ループ状に接続される。そのため、１次側キャパシタＣ１２の蓄積電荷は、ダイオードＤ１０を介して単方向に放電する（図２のｃ参照）。
このとき流れる放電電流は、１次側インダクタＬ１１を通して共振性の電流となり、１次側キャパシタＣ１２には、アンダーシュート状の負電圧Ｖ１が保持される（図２のｄ参照）。

一方、１次側インダクタＬ１１に流れる放電電流により、２次側インダクタＬ１４側の磁束が変化し、巻線比に比例した高圧の誘導電圧が発生する。この誘導電圧により、２次側キャパシタＣ１５には、ダイオードＤ１３を介して、単方向に充電電流が流れる（図２のｅ参照）。
この充電電流により、２次側キャパシタＣ１５には負電圧Ｖ２が保持される（図２のｆ参照）。

なお、２次側インダクタＬ１４の巻線数が１次側インダクタＬ１１の巻線数より多いほど、２次側キャパシタＣ１５に充電される負電圧Ｖ２を大きくできる。さらに、１次側キャパシタＣ１２より２次側キャパシタＣ１５の容量が小さいほど、２次側キャパシタＣ１５に充電される負電圧Ｖ２を大きくできる。
このような動作により、２次側キャパシタＣ１５の一端には、直列加算された負電圧（Ｖ１＋Ｖ２）が発生する（図２のｇ参照）。

この負電圧（Ｖ１＋Ｖ２）は、閃光放電管Ｘｅの負側端子に印加される。このとき、ダイオードＤ４は逆バイアスされて非導通となり、閃光放電管Ｘｅの両端電圧Ｖｘｅは、（Ｅ＋｜Ｖ１＋Ｖ２｜）まで増圧される（図２のｈ参照）。
具体的には、下式を参考に、巻線比などを設計することが好ましい。
Ｖｘｅ＝Ｅ＋［１十ｋ×（ｎ２／ｎｌ）］×Ｖ１２
ここで、ｎ１は１次側インダクタＬ１１の巻線数であり、ｎ２は２次側インダクタＬ１４の巻線数であり、ｋはトランスＴａの磁気結合係数である。Ｖ１２は１次側キャパシタＣ１２の両端電圧である。

上述したトリガ動作と増圧作用により、閃光放電管Ｘｅが放電を開始する（図２のｉ参照）。
このとき、閃光放電管Ｘｅを流れる発光電流は、まず１次側キャパシタＣ１２および２次側キャパシタＣ１５を瞬間的に流れ、両キャパシタの負電圧をほぼゼロまでリセットする。それに伴って、ダイオードＤ４が順バイアスされ、発光電流はスイッチング素子Ｑ５を通って流れるようになる。

［発光停止時の動作］
閃光放電管Ｘｅの発光期間中、スイッチング素子Ｑ５のゲート電圧をローレベルに引き下げると、スイッチング素子Ｑ５が遮断する。
この瞬間、低インピーダンス状態の閃光放電管Ｘｅ、ダイオードＤ１３、および２次側インダクタＬ１４の経路を通して、１次側キャパシタＣ１２が急速に充電される。その結果、１次側キャパシタＣ１２の両端電圧は、メインコンデンサＣ１の充電電圧Ｅ付近まで急激に上昇してリセットされる（図２のｄ参照）。

一方、トリガコンデンサＣ２０は、低インピーダンス状態の閃光放電管Ｘｅ、ダイオードＤ４、およびトリガトランスＴ２１の経路を通して急激に放電される。その結果、トリガコンデンサＣ２０の両端電圧はほぼゼロにリセットされる。
このような瞬間的なリセット動作の後、閃光放電管Ｘｅの発光電流は流れ道が無くなり、閃光放電管Ｘｅは発光を停止する。

［第１の実施形態の効果など］
図３は、１次側キャパシタＣ１２および２次側キャパシタＣ１５の回路定数と、２次側キャパシタＣ１５の両端電圧との関係を示すグラフである。
この図３の実験結果では、２次側キャパシタＣ１５に−２５０Ｖ程度の大きな負電圧Ｖ２が発生している。このとき、１次側キャパシタＣ１２には、−５０Ｖ程度の大きな負電圧Ｖ１が発生している。すなわち、閃光放電管Ｘｅの負側端子には、−３００Ｖ程度に相当する大きな負電圧が印加される。

一方、閃光放電管Ｘｅの正側単位には、２００Ｖ程度の充電電圧Ｅが印加される。その結果、閃光放電管Ｘｅの両端には、５００Ｖ（Ｅの２．５倍）に一時的に増圧される。
このように、本実施形態では、従来以上に高い増圧作用を得ることができる。したがって、繰り返し発光の継続により充電電圧Ｅがある程度低下しても、高い増圧作用によって繰り返し発光を安定に実施することができる。

さらに、本実施形態では、閃光放電管Ｘｅの発光電流が直にトランスＴａを流れないため、トランスＴａを小型化することが可能であり、閃光装置の小型化や低コスト化の点でも優れた回路である。

また、本実施形態では、発光の中断直後に、低インピーダンス状態の閃光放電管Ｘｅを用いて、１次側キャパシタＣ１２のリセットを瞬間的に完了する。したがって、繰り返し発光の間隔を短縮しても、高い増圧作用を安定に得ることが可能である。その結果、繰り返し発光の高速化という点においても、非常に優れた回路である。
次に、別の実施形態について説明する。

《第２の実施形態》
以下、請求項１〜６に対応する第２の実施形態について説明する。
図４は、第２の実施形態における閃光装置２０２の回路図である。
第２の実施形態における構成上の特徴は、図４に示す抵抗Ｒ１８，Ｒ１６である。なお、その他の構成については、第１の実施形態（図１）と同様であるため、ここでの重複説明を省略する。

発光停止の直後、閃光放電管Ｘｅの発光電流が、ダイオードＤ１３および２次側インダクタＬ１４を介して、１次側キャパシタＣ１２に流れる。その結果、１次側キャパシタＣ１２の両端電圧は、瞬間的に充電電圧Ｅまでリセットされる。
閃光放電管Ｘｅを発光電流が流れなくなった後も、抵抗Ｒ１８および１次側インダクタＬ１１を介してプルアップされるため、１次側キャパシタＣ１２は充電電圧Ｅを保持する。

一方、抵抗Ｒ１６は、２次側キャパシタＣ１５の一端をプルダウンする。その結果、２次側キャパシタＣ１５には、増圧時と同極性の初期化電圧がセットされる。この初期化電圧は、発光停止から次回の発光開始まで時間的な余裕があれば、充電電圧Ｅの逆極性電圧（−Ｅ）まで到達可能である。
すなわち、２次側キャパシタＣ１５は、毎回の発光開始に際して、負電圧の初期化電圧から負電圧Ｖ２の蓄積を出発できる。したがって、第１の実施形態よりも大きな負電圧Ｖ２を短期間に得ることができる。

図５は、抵抗Ｒ１６の有無によって、増圧電圧がどの程度変化するかを示したグラフである。
この図５の実験結果では、抵抗Ｒ１６が無い場合、２．５倍程度の増圧作用が得られる。一方、抵抗Ｒ１６を追加することによって、増圧作用が３倍程度に上昇する。
すなわち、第２の実施形態では、抵抗Ｒ１６の追加という簡易な回路変更により、第１の実施形態よりも高い増圧電圧が得られる。
また、負電圧の初期化電圧から増圧動作を開始することから、目的の増圧電圧に到達するまでの所要時間を短縮することもできる。その短縮分だけ、繰り返し発光の間隔を短縮できるので、繰り返し発光の高速化が容易に実現する。
次に、別の実施形態について説明する。

《第３の実施形態》
以下、請求項１，２，４〜６に対応する第３の実施形態について説明する。

［第３の実施形態の構成説明］
図６は、第３の実施形態における閃光装置２０３の回路図である。
図６において、メインコンデンサＣ１の両端には、インダクタＬ２、ダイオードＤ１４、閃光放電管Ｘｅ、およびスイッチング素子Ｑ５が接続され、この経路を通して発光電流が流れる。
また、ダイオードＤ２０、トランスＴ１１の１次側インダクタＬ２１、および１次側キャパシタＣ２２の直列接続は、閃光放電管ＸｅおよびダイオードＤ１４を迂回して、スイッチング素子Ｑ５のコレクタにバイパス接続される。
一方、ダイオードＤ２３、トランスＴ１１の２次側インダクタＬ２４、２次側キャパシタＣ２５は、ループ状に接続される。さらに、１次側キャパシタＣ２２および２次側キャパシタＣ２５の間には、両キャパシタを直列接続する接続経路が設けられる。この２次側キャパシタＣ２５の一端は、閃光放電管Ｘｅの正側端子にバイパス接続される。さらに、１次側キャパシタＣ２２を初期化するため、抵抗Ｒ２８が設けられる。
なお、その他の構成要件については、第１の実施形態（図１）と同じため、ここでの重複説明を省略する。

［発光開始時の動作］
この第３の実施形態では、発光開始信号によりスイッチング素子Ｑ５が導通すると、ダイオードＤ２０、１次側インダクタＬ２１、および１次側キャパシタＣ２２を介して単方向の共振電流が瞬間的に流れる。その結果、１次側キャパシタＣ２２には、充電電圧Ｅをオーバーシュート状に超えて、大きな正電圧Ｖ１が発生する。
一方、１次側インダクタＬ２１の通過電流により、２次側インダクタＬ２４には巻線比に比例した高圧の誘導電圧が発生する。この誘導電圧により、ダイオードＤ２３および２次側キャパシタＣ２５を介して単方向の共振電流が発生し、２次側キャパシタＣ２５には正電圧Ｖ２が発生する。

その結果、１次側キャパシタＣ２２および２次側キャパシタＣ２５の直列接続には、充電電圧Ｅよりも大きな正電圧（Ｖ１＋Ｖ２）が発生する。この正電圧（Ｖ１＋Ｖ２）は、閃光放電管Ｘｅの正側端子に印加される。このとき、ダイオードＤ１４は、逆バイアスされて非導通となる。その結果、閃光放電管Ｘｅの両端電圧は、正電圧（Ｖ１＋Ｖ２）まで増圧される。

この増圧作用などにより、閃光放電管Ｘｅには発光電流が流れ始め、閃光放電管Ｘｅは発光を開始する。
この発光開始の直後、閃光放電管Ｘｅの両端電圧がほぼ充電電圧Ｅまで下がると、ダイオードＤ１４は順バイアスされて導通する。その結果、ダイオードＤ１４、閃光放電管Ｘｅおよびスイッチング素子Ｑ５の経路を通って発光電流が流れる。

［発光停止時の動作］
スイッチング素子Ｑ５を非導通にすることにより、閃光放電管Ｘｅの発光が停止する。このとき、低インピーダンス状態の閃光放電管Ｘｅ、ダイオードＤ２３、および２次側インダクタＬ２４を介して、１次側キャパシタＣ２２の両端電圧がほぼゼロまで瞬間的にリセットされる。

［第３の実施形態の効果など］
以上説明したように、第３の実施形態は、１次側キャパシタＣ２２と２次側キャパシタＣ２５を直列接続することにより、大きな増圧作用を得ることができる。したがって、第３の実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
次に、別の実施形態について説明する。

《第４の実施形態》
以下、請求項１，２，５，６に対応する第４の実施形態について説明する。

［第４の実施形態の構成説明］
図７は、第４の実施形態における閃光装置２０５の回路図である。
図７において、トランスＴ３１の１次側インダクタＬ３１、および１次側キャパシタＣ３２の直列接続は、閃光放電管ＸｅおよびダイオードＤ４を迂回して、スイッチング素子Ｑ５のコレクタにバイパス接続される。

さらに、１次側インダクタＬ３１および１次側キャパシタＣ３２の直列接続の両端には、抵抗Ｒ３８が接続される。
また、トランスＴ３１の２次側インダクタＬ３４、および２次側キャパシタＣ３５の直列接続は、発光電流の主経路に配置されるダイオードＤ４に接続される。この接続より、ダイオードＤ４、２次側インダクタＬ３４、および２次側キャパシタＣ３５は、閉ループを形成する。
なお、その他の構成要件については、第１の実施形態（図１）と同じため、ここでの重複説明を省略する。

［発光開始前の状態］
以下、閃光装置２０５の回路動作を順に説明する。
まず、１次側キャパシタＣ３２は、抵抗Ｒ３８および１次側インダクタＬ３１を介して放電される。その結果、１次側キャパシタＣ３２の両端電圧はゼロにリセットされる。

［発光開始時の動作］
この状態で、発光開始信号によりスイッチング素子Ｑ５が導通すると、１次側インダクタＬ３１、および１次側キャパシタＣ３２を介して共振電流が流れる。
このトランスＴ３１の１次側の共振電流により、２次側インダクタＬ３４には、巻線比に比例した高圧の誘導電圧が発生する。この誘導電圧により、ダイオードＤ４および２次側キャパシタＣ３５を介して単方向の共振電流が発生し、２次側キャパシタＣ２５には負電圧Ｖ２が発生する。この負電圧Ｖ２によって、ダイオードＤ４は、逆バイアスされて非導通になる。

この負電圧Ｖ２は、閃光放電管Ｘｅの負側端子に印加される。一方、閃光放電管Ｘｅの正側端子には、メインコンデンサＣ１の充電電圧Ｅが印加される。その結果、閃光放電管Ｘｅの両端電圧は、（Ｅ＋｜Ｖ２｜）まで増圧される。
この増圧作用などにより、閃光放電管Ｘｅには発光電流が流れ始め、閃光放電管Ｘｅは発光を開始する。

［発光停止時の動作］
スイッチング素子Ｑ５を非導通にすることにより、閃光放電管Ｘｅの発光が停止する。このとき、低インピーダンス状態の閃光放電管Ｘｅ、ダイオード４、および１次側インダクタＬ３１を介して、１次側キャパシタＣ３２の両端電圧がほぼゼロまで瞬間的にリセットされる。

［第４の実施形態の効果など］
以上説明した回路動作により、トランスＴ３１を使用して、高い増圧作用を得ることができる。したがって、繰り返し発光の継続により充電電圧Ｅがある程度低下しても、高い増圧作用によって繰り返し発光を長く継続することが可能になる。
特に、本実施形態では、閃光放電管Ｘｅの発光電流が直にトランスＴ３１を流れないため、トランスＴ３１を小型化することが可能であり、閃光装置の小型化や低コスト化の点でも優れた回路である。

また、本実施形態では、発光の中断直後に、低インピーダンス状態の閃光放電管Ｘｅを用いて、１次側キャパシタＣ３２のリセットを瞬間的に完了する。したがって、繰り返し発光の間隔を短縮しても、高い増圧作用を得ることが可能である。その結果、繰り返し発光の高速化という点で、非常に優れた回路である。
次に、別の実施形態について説明する。

《第５の実施形態》
以下、請求項１〜３，５，６に対応する第５の実施形態について説明する。
図８は、第５の実施形態における閃光装置２０６の回路図である。
第５の実施形態における構成上の特徴は、第４の実施形態（図７）に抵抗Ｒ３６を追加した点である。なお、その他の構成については、第４の実施形態（図７）と同様であるため、ここでの重複説明を省略する。

この抵抗Ｒ３６の追加により、抵抗Ｒ３８、２次側インダクタＬ３４、２次側キャパシタＣ３５、および抵抗３６を通る電流経路が形成される。この電流経路により、２次側キャパシタＣ３５には、増圧時と同極性の初期化電圧がセットされる。この初期化電圧は、発光停止から次回の発光開始まで充分に時間があれば、充電電圧Ｅの逆極性電圧（−Ｅ）まで到達可能である。

その結果、２次側キャパシタＣ３５は、発光開始に際して、負電圧の初期化電圧から負電圧Ｖ２の蓄積を出発する。したがって、第４の実施形態よりも大きな負電圧Ｖ２を短時間に得ることが可能になる。
そのため、第５の実施形態では、繰り返し発光の継続により充電電圧Ｅがある程度低下しても、繰り返し発光を更に長く継続することが可能になる。
また、繰り返し発光の間隔を短縮しても、高速な増圧作用により、繰り返し発光を更に安定確実に実施できる。
次に、別の実施形態について説明する。

《第６の実施形態》
図９は、第６の実施形態における閃光装置２０７の回路図である。
第６の実施形態における構成上の特徴は、第４の実施形態（図７）の２次側キャパシタＣ３５に代えて、ダイオードＤ３３および２次側キャパシタＣ４５を設けた点である。
なお、その他の構成については、第４の実施形態（図７）と同様であるため、ここでの重複説明を省略する。

このような構成では、発光開始信号によりスイッチング素子Ｑ５が導通すると、１次側キャパシタＣ３２および１次側インダクタＬ３１に共振電流が流れる。この共振電流に誘導されて、２次側インダクタＬ３４、ダイオードＤ３３、および２次側キャパシタＣ４５には、単方向の共振電流が発生する。この単方向の共振電流により、２次側キャパシタＣ４５には負電圧Ｖ２が生成される。この負電圧Ｖ２が、閃光放電管Ｘｅの負側端子に印加されることにより、閃光放電管Ｘｅの両端電圧は一時的に増圧される。
このような回路動作により、第６の実施形態においても、第４の実施形態と同様の増圧作用を得ることができる。
次に、別の実施形態について説明する。

《第７の実施形態》
以下、請求項１，２，５，６に対応する第７の実施形態について説明する。

［第７の実施形態の構成説明］
図１０は、第７の実施形態における閃光装置２０８の回路図である。
図１０において、メインコンデンサＣ１の両端には、インダクタＬ２、ダイオードＤ４４、閃光放電管Ｘｅ、およびスイッチング素子Ｑ５が接続され、この経路を通して発光電流が流れる。
また、トランスＴ５１の１次側インダクタＬ５１、および１次側キャパシタＣ５２の直列接続は、ダイオードＤ４４および閃光放電管Ｘｅを迂回して、スイッチング素子Ｑ５のコレクタにバイパス接続される。
一方、トランスＴ５１の２次側インダクタＬ５４、および２次側キャパシタＣ５５の直列接続は、ダイオードＤ４４に接続される。この接続より、ダイオードＤ４４、２次側インダクタＬ５４、および２次側キャパシタＣ５５は、閉ループを形成する。さらに、１次側キャパシタＣ５２を初期化するため、抵抗Ｒ４８が設けられる。
なお、その他の構成要件については、第４の実施形態（図７）と同じため、ここでの重複説明を省略する。

［発光開始時の動作］
この第７の実施形態では、発光開始信号によりスイッチング素子Ｑ５が導通すると、１次側インダクタＬ５１、および１次側キャパシタＣ５２を介して共振電流が流れる。
この共振電流により、２次側インダクタＬ５４には巻線比に比例した高圧の誘導電圧が発生する。この誘導電圧により、ダイオードＤ４４および２次側キャパシタＣ５５を介して単方向の共振電流が発生し、２次側キャパシタＣ５５の両端には正電圧Ｖ２が発生する。

このとき、２次側キャパシタＣ５５の一端は、２次側インダクタＬ５４を介して、メインコンデンサＣ１の充電電圧Ｅが印加される。その結果、２次側インダクタＣ５５の他端には、正電圧（Ｅ＋Ｖ２）が発生する。
この正電圧（Ｅ＋Ｖ２）は、閃光放電管Ｘｅの正側端子に印加される。このとき、ダイオードＤ４４は、逆バイアスされて非導通となる。その結果、閃光放電管Ｘｅの両端電圧は、正電圧（Ｅ＋Ｖ２）まで増圧される。

この増圧作用などにより、閃光放電管Ｘｅには発光電流が流れ始め、閃光放電管Ｘｅは発光を開始する。
この発光開始の直後、閃光放電管Ｘｅの両端電圧がほぼ充電電圧Ｅまで下がると、ダイオードＤ４４は順バイアスされて導通する。その結果、ダイオードＤ４４、閃光放電管Ｘｅおよびスイッチング素子Ｑ５の経路を通って発光電流が流れ始める。

［発光停止時の動作］
スイッチング素子Ｑ５を非導通にすることにより、閃光放電管Ｘｅの発光が停止する。このとき、低インピーダンス状態の閃光放電管Ｘｅ、ダイオードＤ４４、および１次側インダクタＬ５１を介して、１次側キャパシタＣ５２の両端電圧がほぼゼロまで瞬間的にリセットされる。

［第７の実施形態の効果など］
以上説明した回路動作により、第７の実施形態においても、第４の実施形態と同様の効果を得ることができる。

《実施形態の補足事項》
なお、上述した実施形態において、個々の部品や回路を、同一機能を有する部品や回路に置き換えてもよい。例えば、図１１に示す閃光装置２０４では、図１中のダイオードＤ１０を、サイリスタＳ２２および抵抗Ｒ２３、Ｒ２４に置き換えている。この閃光装置２０４においても、第１の実施形態と同様の増圧作用を得ることができる。

以上説明したように、本発明は、閃光装置の設計開発に利用可能な発明である。

第１の実施形態にかかる閃光装置２０１の回路図である。 閃光装置２０１の回路動作を説明するための図である。 １次側キャパシタＣ１２および２次側キャパシタＣ１５の回路定数と、２次側キャパシタＣ１５の両端電圧との関係を示すグラフである。 第２の実施形態における閃光装置２０２の回路図である。 メインコンデンサＣ１の充電電圧Ｅと、閃光放電管Ｘｅの増圧電圧との関係を示すグラフである。 第３の実施形態における閃光装置２０３の回路図である。 第４の実施形態における閃光装置２０５の回路図である。 第５の実施形態における閃光装置２０６の回路図である。 第６の実施形態における閃光装置２０７の回路図である。 第７の実施形態における閃光装置２０８の回路図である。 閃光装置２０４の回路図である。 従来の閃光装置１００の一般的な回路形式を示す図である。 特許文献１の回路形式を示す図である。

符号の説明

２０１，２０２，２０３，２０４，２０５，２０６，２０７，２０８ 閃光装置
Ｔａ，Ｔ１１，Ｔ３１，Ｔ５１ 増圧用のトランス
Ｃ１２，Ｃ２２，Ｃ３２，Ｃ５２ １次側キャパシタ
Ｌ１１，Ｌ２１，Ｌ３１，Ｌ５１ １次側インダクタ
Ｃ１５，Ｃ２５，Ｃ３５，Ｃ４５，Ｃ５５ ２次側キャパシタ
Ｌ１４，Ｌ２４，Ｌ３４，Ｌ５４ ２次側インダクタ
Ｄ４，Ｄ１４，Ｄ１３，Ｄ２３，Ｄ３３，Ｄ４４ ダイオード
Ｑ５ スイッチング素子
Ｘｅ 閃光放電管

Claims (6)

1. 閃光放電管と、
   入力される発光開始信号に同期して、前記閃光放電管に励起用のトリガ電圧を印加するトリガ回路と、
   前記発光開始信号に同期して、前記閃光放電管の両端電圧を一時的に増圧する増圧回路と、
   前記閃光放電管に対して直列に接続され、前記発光開始信号に同期して導通し、前記閃光放電管に発光電流を供給するスイッチング回路とを備え、
   前記増圧回路は、
   １次側インダクタおよび２次側インダクタが磁気結合されてなるトランスと、
   前記１次側インダクタと直列接続される１次側キャパシタと、
   前記２次側インダクタとループ接続される２次側キャパシタおよび２次側整流素子と、
   前記発光開始信号に同期して、前記１次側インダクタおよび前記１次側キャパシタの直列接続に共振電流を発生させる回路と、
   前記共振電流に伴って前記２次側キャパシタの端子に生起する増圧用の電圧を、前記発光電流の経路を迂回して、前記閃光放電管に印加するバイパス路とを備えた
   ことを特徴とする閃光装置。
2. 請求項１に記載の閃光装置において、
   前記閃光放電管の発光開始の前に、前記共振電流の誘因となるように前記１次側キャパシタの両端電圧をリセットするリセット回路を備えた
   ことを特徴とする閃光装置。
3. 請求項２に記載の閃光装置において、
   前記リセット回路は、
   前記閃光放電管の発光開始前に、前記２次側キャパシタの両端電圧に、増圧用の電圧と同極性の初期化電圧をセットする回路を含む
   ことを特徴とする閃光装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の閃光装置において、
   前記増圧回路は、
   前記１次側キャパシタおよび前記１次側インダクタと直列接続される１次側整流素子と、前記１次側キャパシタおよび前記２次側キャパシタを直列接続する接続経路とを備え、
   前記発光開始信号に同期して、前記１次側インダクタと前記１次側キャパシタとの間に発生する共振電流を前記１次側整流素子を介して単方向に流すことで、前記１次側キャパシタに電圧Ｖ１を発生させ、
   前記磁気結合に伴う前記２次側インダクタの誘導電圧により前記２次側キャパシタに単方向の共振電流を流し、前記２次側キャパシタに電圧Ｖ２を発生させ、
   前記１次側キャパシタおよび前記２次側キャパシタの直列接続に発生する増圧用の電圧（Ｖ１＋Ｖ２）を前記閃光放電管に印加することにより、前記閃光放電管の両端電圧を一時的に増圧する
   ことを特徴とする閃光装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の閃光装置において、
   前記１次側キャパシタおよび前記１次側インダクタの直列接続は、前記スイッチング回路の導通によって電流経路を構成して前記共振電流が流れる
   ことを特徴とする閃光装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の閃光装置において、
   前記２次側インダクタは、前記１次側インダクタと飽和せずに磁気結合され、かつ前記１次側インダクタよりも巻線数が多く、
   前記２次側キャパシタは、前記１次側キャパシタよりも静電容量が小さい
   ことを特徴とする閃光装置。

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