フラッシュ充電回路及びフラッシュ充電制御方法
【課題】 必要最小限の構成により充電の高効率化及び電池の長寿命化を実現することができるフラッシュ充電回路を提供する。
【解決手段】 電源の電圧を昇圧する昇圧トランス１１と、昇圧トランス１１の二次コイル１１１から供給される電流によりフラッシュ発光用の電気エネルギを蓄積するコンデンサ１６と、コンデンサ１６への充電動作前に電源１０の電圧を検出する電圧検出器１３と、周囲の温度を検出する温度検出器１４と、電圧検出器１３により検出された電圧及び温度検出器１４により検出された温度に基づいて昇圧トランス１１の一次コイル１１０へ供給する電流の上限値を演算する演算部１３と、演算部１３により演算された上限値に基づいて一次コイル１１０への電流の供給を制御する制御部１３とを備える。
【解決手段】 電源の電圧を昇圧する昇圧トランス１１と、昇圧トランス１１の二次コイル１１１から供給される電流によりフラッシュ発光用の電気エネルギを蓄積するコンデンサ１６と、コンデンサ１６への充電動作前に電源１０の電圧を検出する電圧検出器１３と、周囲の温度を検出する温度検出器１４と、電圧検出器１３により検出された電圧及び温度検出器１４により検出された温度に基づいて昇圧トランス１１の一次コイル１１０へ供給する電流の上限値を演算する演算部１３と、演算部１３により演算された上限値に基づいて一次コイル１１０への電流の供給を制御する制御部１３とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラ等の撮像装置に用いられるフラッシュ充電回路及びフラッシュ充電制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カメラ等の撮像装置に用いられるフラッシュ充電回路としてフライバック式の昇圧回路が知られている。フライバック式の昇圧回路においては、昇圧トランスの一次側コイルに流れる一次側電流をオフすることにより二次側コイルに生じるフライバックパルスを整流しコンデンサに蓄えることにより昇圧が行われる。コンデンサの充電には大きな電流が必要であるため、高い充電効率が求められている。
【０００３】
フライバック式の昇圧回路においては、カメラ内の温度や電源の出力電圧により充電効率が低下し、電池の寿命が短くなることがある。また、カメラ内の温度変化に伴うコンデンサの静電容量の変化、電源となる電池の消耗による出力電圧の低下等により、充電効率は低下する。
【０００４】
そこで、昇圧を行う前に電池情報を検出し、電池情報に応じた充電制御を行うことにより充電の高効率化を図った充電装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、昇圧を行う前に温度を検出し、温度に応じた充電制御を行うフラッシュ充電回路として、一次側電流をオン／オフするスイッチング素子（トランジスタ）に供給する制御信号のオン／オフ時間のデューティを予め設定し、設定されたデューティに応じて制御信号のオン／オフ時間を制御することにより充電の高効率化を図った装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−１５１２９０号公報
【特許文献２】特開２００６−２５５９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、デジタルカメラの小型化が進んでおり、回路基板の実装スペース等の制約によりフラッシュ充電回路においても小型化、及び使用部品の削減が求められている。その結果、スイッチング素子を内蔵した充電制御手段として、例えば充電用の制御ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）の使用が増大している。
【０００６】
しかしながら、特許文献１記載の充電装置においては、フラッシュ充電回路の使用部品としてスイッチング素子、電流検出抵抗、比較回路が必要であり、制約のある実装スペースを考慮した回路構成になっていない。また、コンデンサの充電効率を高めるための具体的な制御方法が示されていない。
【０００７】
また、特許文献２記載の充電装置においては、一次側電流のオン／オフのタイミングを制御することが提案されているが、この場合、一次側電流のオン／オフのタイミングが予め決められている充電用の制御ＩＣを使用することができない。
【０００８】
本発明の課題は、必要最小限の構成により充電の高効率化及び電池の長寿命化を実現することができるフラッシュ充電回路およびフラッシュ充電制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のフラッシュ充電回路は、電源の電圧を昇圧する昇圧トランスと、前記昇圧トランスの二次コイルから供給される電流によりフラッシュ発光用の電気エネルギを蓄積するコンデンサと、前記コンデンサへの充電動作前に前記電源の電圧を検出する電圧検出器と、周囲の温度を検出する温度検出器と、前記電圧検出器により検出された前記電圧及び前記温度検出器により検出された前記温度に基づいて前記昇圧トランスの一次コイルへ供給する電流の上限値を演算する演算部と、前記演算部により演算された前記上限値に基づいて前記一次コイルへの電流の供給を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のフラッシュ充電制御方法は、電源の電圧を昇圧する昇圧トランスの二次コイルから供給される電流によりフラッシュ発光用の電気エネルギを蓄積するコンデンサへの充電動作前に前記電源の電圧を検出する電圧検出ステップと、周囲の温度を検出する温度検出ステップと、前記電圧検出ステップにより検出された前記電圧及び前記温度検出ステップにより検出された前記温度に基づいて前記昇圧トランスの一次コイルへ供給する電流の上限値を演算する演算ステップと、前記演算ステップにより演算された前記上限値に基づいて前記一次コイルへの電流の供給を制御する制御ステップとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のフラッシュ充電回路によれば、電圧検出器により検出された電圧及び温度検出器により検出された温度に基づいて昇圧トランスの一次コイルへ供給する電流の上限値を演算し、演算された上限値に基づいて一次コイルへの電流の供給を制御する。したがって、複雑な構成を用いることなく、周囲の温度及び出力電圧による充電効率の低下を防止することができ、必要最小限の構成により充電の高効率化及び電池の長寿命化を実現することができる。
【００１２】
また、本発明のフラッシュ充電制御方法によれば、電圧検出ステップにより検出された電圧及び温度検出ステップにより検出された温度に基づいて昇圧トランスの一次コイルへ供給する電流の上限値を演算し、演算された上限値に基づいて一次コイルへの電流の供給を制御する。したがって、周囲の温度及び出力電圧による充電効率の低下を防止することができるため、充電の高効率化及び電池の長寿命化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係るフラッシュ充電回路について説明する。図１は、この実施の形態に係るフラッシュ充電回路の構成を示すブロック図である。この実施の形態に係るフラッシュ充電回路は、フラッシュを内蔵するカメラ等の撮像装置、またはカメラ等の撮像装置に用いられる着脱可能なフラッシュ装置に適用される。
【００１４】
図１に示すフラッシュ充電回路は、フライバック式の昇圧回路であって、電源１０、昇圧トランス１１、制御ＩＣ１２、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１３、温度センサ（温度検出部）１４、整流ダイオード１５、メインコンデンサ１６、発光回路１７を備えて構成されている。
【００１５】
電源１０からの電圧を昇圧する昇圧トランス１１は、少なくとも２つのコイルを備えて構成されており、この実施の形態においては一次コイル１１０及び二次コイル１１１を備えている。電源１０のプラス端子には昇圧トランス１１の一次コイル１１０の一端が接続されており、一次コイル１１０の他端には制御ＩＣ１２が接続されている。なお、電源１０のマイナス端子はグラウンド１８に接続されている。
【００１６】
制御ＩＣ１２は、昇圧トランス１１の一次コイル１１０に供給する一次側電流を周期的に高速でオン／オフするスイッチング素子（図示せず）を内蔵している。この実施の形態に係るスイッチング素子は、高速でオン／オフのスイッチングが可能なＭＯＳ型ＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のトランジスタである。なお、スイッチング素子としては、複合型ＦＥＴまたはシリコントランジスタ等を用いてもよい。
【００１７】
また、制御ＩＣ１２は、メインコンデンサ１６への充電の開始と終了を制御するラッチ部（図示せず）、昇圧トランス１１の一次側電流や整流された二次側電流をモニタするモニタ部（図示せず）を備えている。ラッチ部は、メインコンデンサ１６への充電の開始を示すＨ（Ｈｉｇｈ：オン状態）と、メインコンデンサ１６への充電の終了を示すＬ（Ｌｏｗ：オフ状態）との２つの動作態様を有している。モニタ部は、一次コイル１１０に流れる一次側電流及び二次コイル１１１に流れる二次側電流をモニタする。なお、この実施の形態においては、モニタ部は、制御ＩＣ１２に接続されている一次コイル１１０の端部の電流値や電圧値から一次コイル１１０に流れる一次側電流及び二次コイル１１１に流れる二次側電流をモニタしているが、二次コイル１１１の一端を制御ＩＣ１２に接続して一次コイル１１０及び二次コイル１１１に流れる電流をモニタするようにしてもよい。また、一次コイル１１０及び二次コイル１１１の一端を制御ＩＣ１２に接続して一次コイル１１０及び二次コイル１１１に流れる電流をモニタするようにしてもよい。
【００１８】
整流ダイオード１５は、一次コイル１１０に流れる一次側電流がオフされた瞬間に昇圧トランス１１の二次コイル１１１から発生するフライバックパルスを整流する。メインコンデンサ１６は、整流ダイオード１５により整流された二次側電流を電気エネルギとして蓄積することにより昇圧を行う。メインコンデンサ１６にはフラッシュ発光のための発光回路１７が接続されており、メインコンデンサ１６に蓄積された電気エネルギはフラッシュ発光に用いられる。
【００１９】
発光回路１７は、メインコンデンサ１６に充電された電気エネルギを光エネルギに変換する回路である。発光回路１７には例えばキセノン管が備えられており、このキセノン管の放電によりフラッシュ発光を行う。
【００２０】
ＭＰＵ１３には電圧検出器として機能するＡ／Ｄコンバータ２０が内蔵されている。ＭＰＵ１３は、Ａ／Ｄコンバータ２０に入力された電源１０の電圧Ｓ４をデジタル値に変換することにより電源１０の電圧値を検出する。また、ＭＰＵ１３には温度センサ（温度検出器）１４が接続されており、ＭＰＵ１３は、温度センサ１４から出力される信号Ｓ６を受信する。ＭＰＵ（演算部）１３は、メインコンデンサ１６への充電動作前に、電源１０の電圧値を検出し、また温度センサ１４から出力される信号Ｓ６を受信することによりカメラ内部の温度（周囲の温度）を検出し、検出した電圧値及び温度に基づいて昇圧トランス１１の一次コイル１１０へ供給する一次側電流の上限値を演算する。
【００２１】
また、ＭＰＵ１３は、メインコンデンサ１６への充電開始を示す信号Ｓ１または充電停止を示す信号Ｓ２を制御ＩＣ１２に対して送信する。また、ＭＰＵ（制御部）１３は、後述する一次側電流の上限値を示す信号Ｓ３を制御ＩＣ１２に対して送信し、一次コイル１１０への電流の供給を制御する。これらの信号Ｓ１、Ｓ２及びＳ３は、ＭＰＵ１３のＩ／Ｏ出力ポート（図示せず）から出力される。なお、一次側電流の上限値を示す信号Ｓ３は、制御ＩＣ１２に応じてＤ／Ａ出力ポートからの出力信号、シリアル出カポートからのシリアル信号であってもよい。
【００２２】
メインコンデンサ１６の昇圧が行なわれ、メインコンデンサ１６の電圧が満充電電圧に達したとき、制御ＩＣ１２は、信号Ｓ５をＭＰＵ１３に対して出力する。ＭＰＵ１３は、信号Ｓ５を受信することにより、メインコンデンサ１６が満充電に達したと判断する。
【００２３】
次に、ＭＰＵ１３による一次側電流の上限値の演算方法について説明する。まず、メインコンデンサ１６の充電に必要なエネルギＪは、メインコンデンサ１６の静電容量をＣ，メインコンデンサ１６の充電終了電圧をＶｏｕｔとしたとき、（１）式で表すことができる。
Ｊ＝１／２（Ｃ×Ｖｏｕｔ２） ［ｊｏｕｌｅ］ （１）
【００２４】
次に、充電効率ｋは、電源１０の電圧値をＶｉｎ、充電時の一次側電流をＩｉｎ、充電時間をＴとしたとき、（２）式で表すことができる。
ｋ＝（Ｊ／（Ｖｉｎ×Ｉｉｎ×Ｔ））×１００ ［％］ （２）
【００２５】
（１）式を（２）式に代入し、整理すると、（３）式になる。
ｋ＝（Ｃ×Ｖｏｕｔ２）／（Ｖｉｎ×Ｉｉｎ×Ｔ）×５０ ［％］ （３）
【００２６】
（３）式の充電効率ｋが最大となるような一次側電流Ｉｉｎの値を算出し、算出された値が一次側電流Ｉｉｎの上限値となる。
【００２７】
そこで、まず、（３）式のメインコンデンサ１６の静電容量Ｃを求める。メインコンデンサ１６の静電容量Ｃは、温度によって変化する。図２は、温度（横軸）とメインコンデンサ１６の静電容量（縦軸）との関係を示すグラフである。図２に示すように、ある温度でのメインコンデンサ１６の静電容量をＣｔｍｐ、メインコンデンサ１６の静電容量の温度による変化率をα、メインコンデンサ１６の静電容量をＣとしたとき、ある温度でのメインコンデンサ１６の静電容量Ｃｔｍｐは、（４）式で表すことができる。
Ｃｔｍｐ＝α×Ｃ （４）
【００２８】
ＭＰＵ１３は、温度センサ１４からの出力信号Ｓ６を受信し、カメラ内部の温度を検出する。そして、検出された温度及び図２に示す温度によるメインコンデンサ１６の静電容量の変化率αから、メインコンデンサ１６の静電容量Ｃｔｍｐを算出し、（３）式のＣにＣｔｍｐを代入する。
【００２９】
次に、（３）式のメインコンデンサ１６の充電終了電圧Ｖｏｕｔを求める。Ｖｏｕｔは、制御ＩＣ１２が充電終了電圧を検出した時点のメインコンデンサ１６の電圧である。Ｖｏｕｔは、本実施の形態におけるメインコンデンサ１６の定格電圧が３５０Ｖであることから、一般的に３００Ｖ〜３２０Ｖとなるように昇圧トランス１１の一次コイル１１０と二次コイル１１１の巻き線比を調整して決定される。
【００３０】
次に、（３）式の電源１０の電圧値Ｖｉｎを求める。ＭＰＵ１３は、信号Ｓ４がＡ／Ｄコンバータ２０に入力され、デジタル値に変換されることにより電源１０の電圧値Ｖｉｎを検出する。
【００３１】
次に、（３）式の充電時の一次側電流Ｉｉｎ及び充電時間（メインコンデンサ１６が充電を終了するまでの所要時間）Ｔについて説明する。一次側電流Ｉｉｎを増加させると充電時間Ｔは反比例し減少する。一次側電流Ｉｉｎの上限値は制御ＩＣ１２や昇圧トランス１１の仕様により決定される値であるため、フラッシュ充電回路の構成による充電特性を測定しておくことが望ましい。図３は、フラッシュ充電回路の構成による充電特性の一例を示す図であり、一次側電流Ｉｉｎをパラメータとした電源１０の電圧Ｖｉｎ（横軸）と充電効率ｋ（縦軸）との関係を示すグラフである。
【００３２】
図３に示すように、電源１０の電圧Ｖｉｎが高くなるにしたがい、一次側電流Ｉｉｎの大きさにかかわらず、充電効率ｋは高くなる。しかしながら、充電効率ｋが高くなる傾きは、一次側電流Ｉｉｎの大きさにより変化する。例えば一次側電流Ｉｉｎの値をＡ，Ｂ，Ｃ（Ａ＞Ｂ＞Ｃ）としたとき、図３に示す実線は一次側電流Ｉｉｎの値がＡである場合の電圧Ｖｉｎ（横軸）と充電効率ｋ（縦軸）との関係を示すグラフであり、破線は一次側電流Ｉｉｎの値がＢである場合の電圧Ｖｉｎ（横軸）と充電効率ｋ（縦軸）との関係を示すグラフ、一点鎖線は一次側電流Ｉｉｎの値がＣである場合の電圧Ｖｉｎ（横軸）と充電効率ｋ（縦軸）との関係を示すグラフである。一次側電流Ｉｉｎが大きい場合（実線で示すＡの場合）、充電効率ｋが高くなる傾きは全体として大きくなり、一次側電流Ｉｉｎが小さい場合（一点鎖線で示すＣの場合）、充電効率ｋが高くなる傾きは全体として小さくなる。
【００３３】
一方、図３に示すように、電源１０の電圧Ｖｉｎが低い場合、一次側電流Ｉｉｎが小さくなるにしたがい、充電効率ｋは高くなる。したがって、電源１０の電圧Ｖｉｎに適した一次側電流Ｉｉｎを設定することにより充電効率ｋを最大にすることができる。更に、図２に示すようにカメラ内部の温度によりメインコンデンサ１６の静電容量Ｃは変化するため、フラッシュ充電回路の構成による充電特性に加え、温度を変化させたときの充電特性も測定することで、電源１０の電圧Ｖｉｎ及びカメラ内部の温度を考慮して充電効率ｋが最大となるように設定された一次側電流Ｉｉｎの上限値を算出することができる。
【００３４】
次に、ＭＰＵ（電圧検出器）１３により検出される電源１０の電圧値から電源１０の種類を判別し、電源１０の種類に応じて一次側電流Ｉｉｎの上限値を切り替えて充電を行う充電制御について説明する。
【００３５】
電源１０としてリチウムイオン電池を使用した場合、リチウムイオン電池の公称電圧は３．７Ｖである。一方、ＡＣアダプタや外部電源はリチウムイオン電池への充電も行うため、その電圧は、３．７Ｖよりも高く設計されており、約４．２Ｖかそれ以上である。ＭＰＵ（判別部）１３は、Ａ／Ｄコンバータ２０に入力された信号Ｓ４に基づいて検出された電圧がリチウムイオン電池の電圧より大きい場合、ＡＣアダプタや外部電源が接続されていると判別する。
【００３６】
ここで、ＡＣアダプタや外部電源においては、電池のように消耗するにしたがい出力電圧が低下することはなく、出力電圧は一定である。したがって、充電効率ｋよりも充電時間Ｔの短縮を優先させる充電制御を行う。即ち、図３に示す一次側電流Ｉｉｎの値を大きくして（図３の実線Ａ）、充電を行い、充電時間Ｔを短縮する。
【００３７】
また、電池としてアルカリ電池を使用した場合、アルカリ電池の電圧は、リチウムイオン電池の電圧が消耗するにしたがい徐々に低下するのに対し、消耗途中で急激に低下する。したがって、ＭＰＵ（判別部）１３は、Ａ／Ｄコンバータ２０に入力された信号Ｓ４に基づいて検出された電圧の低下率をモニタすることにより、リチウムイオン電池とアルカリ電池のどちらが接続されているか判別することができる。電圧の低下率のモニタ方法として、例えば前回電源オンしたときの電圧を記憶しておき、記憶されている電圧と今回電源オンしたときの電圧を比較することにより電圧の低下率をモニタする。ＭＰＵ１３は、判別後、電池の種類に応じて一次側電流Ｉｉｎの上限値を切り替えることにより充電制御を行う。なお、電源１０の種類の判別方法として、カメラの使用者（ユーザー）に予め使用する電源１０の種類を選択的に入力させるようにしてもよい。例えば、使用者がリチウムイオン電池、アルカリ電池、ＡＣアダプタ等を示す情報を入力することにより電源１０の種類を判別するようにしてもよい。
【００３８】
次に、図４に示すフローチャートを参照して、この実施の形態に係るフラッシュ充電回路を用いたフラッシュ充電制御方法について説明する。図５は、この実施の形態に係るフラッシュ充電回路を用いたフラッシュ充電制御方法を説明するためのタイミングチャートである。
【００３９】
まず、ＭＰＵ１３は、カメラ側からフラッシュ充電の指示を受け付け、充電動作を開始する前に、温度センサ１４から信号Ｓ６を受信することでカメラ内部の温度を検出する（ステップＳ１０１、温度検出ステップ）。次に、ＭＰＵ１３は、温度センサ１４により検出した温度に基づいてメインコンデンサ１６の静電容量を算出する（ステップＳ１０２）。なお、ＭＰＵ１３が例えば図２に示す静電容量の変化率のテーブルを記憶する記憶部を備えるようにしてもよく、この場合には、ＭＰＵ１３は、記憶部に記憶されている静電容量の変化率のテーブルを参照してメインコンデンサ１６の静電容量を算出する。
【００４０】
次に、ＭＰＵ１３は、Ａ／Ｄコンバータ２０に入力された信号Ｓ４に基づいて電源１０の電圧を検出する（ステップＳ１０３、電圧検出ステップ）。そして、ＭＰＵ１３は、ステップＳ１０３において検出した電源１０の電圧から電源１０の種類を判別する。即ち、電源１０の電圧が電池の公称電圧より高いか否かを判別する（ステップＳ１０４、判別ステップ）。
【００４１】
電源１０の電圧が電池の公称電圧以下である場合（ステップＳ１０４、Ｎｏ）、ＭＰＵ１３は、電源１０が電池であると判断し、ステップＳ１０２において算出した静電容量及びステップＳ１０３において検出した電圧（電池電圧）から、上述の（３）式を用いて（３）式の充電効率ｋが最大となる一次側電流Ｉｉｎを算出する（ステップＳ１０５、演算ステップ）。
【００４２】
一方、電源１０の電圧が電池の公称電圧よりも高い場合（ステップＳｌ０４、Ｙｅｓ）、ＭＰＵ１３は、電源１０がＡＣアダプタまたは外部電源であると判断し、電源１０の許容できる範囲で一次側電流Ｉｉｎを設定する（ステップＳ１０７、演算ステップ）。即ち、ＡＣアダプタまたは外部電源においては流すことができる電流の上限が決まっているため、ステップＳ１０３において検出した電圧Ｖｉｎから、流すことができる上限以内の電流であって充電効率ｋが最も良い一次側電流Ｉｉｎを求める。なお、ＭＰＵ１３が例えば図３に示すような充電効率を示すテーブルを記憶する記憶部を備えるようにしてもよく、この場合には、ＭＰＵ１３は、記憶部に記憶されている充電効率を示すテーブルを参照して、ステップＳ１０３において検出した電圧Ｖｉｎ（横軸）から、流すことができる上限以内の電流であって充電効率ｋ（縦軸）が最も良い一次側電流Ｉｉｎを求める。
【００４３】
次に、ＭＰＵ１３は、ステップＳ１０５またはステップＳ１０７において求めた一次側電流Ｉｉｎの上限値に基づいて一次コイル１１０への一次側電流Ｉｉｎの供給制御を行う（制御ステップ）。即ち、一次側電流Ｉｉｎの上限値を示す信号Ｓ３を制御ＩＣ１２に対して出力し、制御ＩＣ１２において一次側電流Ｉｉｎの上限値を設定する（ステップＳ１０６）。
【００４４】
次に、ＭＰＵ１３は充電開始を示す信号Ｓ１を制御ＩＣ１２に対して出力する。制御ＩＣ１２は、図５（ａ）に示すように、時間Ｔ１において信号Ｓ１を受信することによりラッチ部をＬ（オフ状態）からＨ（オン状態）へ移行させる。そして、メインコンデンサ１６への充電を開始する（ステップＳ１０８）。
【００４５】
次に、制御ＩＣ１２は、スイッチング素子をオンする（ステップ Ｓ１０９）。図５（ｂ）に示すように、スイッチング素子がオン（Ｔｏｎ）されることにより一次コイル１１０に一次側電流が流れ始める。制御ＩＣ１２内のモニタ部は、一次側電流が上限値に達したか否かをモニタする（ステップＳ１１０）。モニタ部は、一次側電流が上限値に達するまでモニタを継続する（ステップＳ１１０、Ｎｏ）。そして、一次側電流Ｉｉｎが図５（ｂ）に示すように上限値に達したとき（ステップＳ１１０、Ｙｅｓ）、制御ＩＣｌ２は，スイッチング素子をオフする（ステップＳ１１１）。
【００４６】
スイッチング素子がオフ（Ｔｏｆｆ）されることにより、図５（ｂ）に示すように一次コイル１１０に流れていた一次側電流がストップすると同時に、図５（ｃ）に示すように二次コイル１１１に二次側電流が流れ始める。即ち、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、スイッチング素子がオン（Ｔｏｎ）されている間は、一次側電流は流れ、二次側電流は流れない。そして、スイッチング素子がオフ（Ｔｏｆｆ）されている間は、一次側電流は流れず、二次側電流は流れる。
【００４７】
二次コイル１１１に二次側電流が流れ始めると、二次側電流は整流ダイオード１５により整流され、図５（ｄ）に示すように整流された二次側電流は電気エネルギとしてメインコンデンサ１６に充電される。
【００４８】
次に、制御ＩＣ１２のモニタ部は、二次側電流をモニタする（ステップＳ１１２）。モニタ部は、二次側電流のメインコンデンサ１６への充電終了を検知するまでモニタを継続する（ステップＳ１１２、Ｎｏ）。そして、二次側電流が図５（ｃ）に示すように流れ終わり、メインコンデンサ１６への充電が終了したとき（ステップＳ１１２、Ｙｅｓ）、ＭＰＵ１３は、メインコンデンサ１６が満充電になったか否かを判定する（ステップＳ１１３）。即ち、ＭＰＵ１３は、メインコンデンサ１６が満充電に達したことを示す信号Ｓ５を制御ＩＣ１２から受信したか否かを判定する。
【００４９】
メインコンデンサ１６が満充電になっていない場合には（ステップＳ１１３、Ｎｏ）、ステップＳ１０９の処理に戻り、メインコンデンサ１６が満充電になるまでステップＳ１０９〜ステップＳ１１３の動作を繰り返す。即ち、制御ＩＣ１２はスイッチング素子のオン／オフを繰り返し、一次側電流及び二次側電流が交互に流れることによりメインコンデンサ１６への充電を継続する。
【００５０】
メインコンデンサ１６が満充電になった場合には（ステップＳ１１３、Ｙｅｓ）、ＭＰＵ１３は、充電終了を示す信号Ｓ２を制御ＩＣ１２に対して出力する。制御ＩＣ１２は、時間Ｔ２において信号Ｓ２を受信すると、図５（ａ）に示すようにラッチ部をＨ（オン状態）からＬ（オフ状態）へ移行させる。そして、メインコンデンサ１６への充電を終了する（ステップＳ１１４）。メインコンデンサ１６への充電終了後、カメラ側からトリガ信号が送信されることにより発光回路１７にてフラッシュ発光がなされる。
【００５１】
この実施の形態に係るフラッシュ充電回路によれば、ＭＰＵ１３により検出された電圧及び温度センサ１４により検出された温度に基づいて昇圧トランス１１の一次コイル１１０へ供給する一次側電流Ｉｉｎの上限値を演算し、演算された上限値に基づいて一次コイル１１０への一次側電流の供給を制御する。したがって、複雑な構成を用いることなく、周囲の温度及び出力電圧による充電効率の低下を防止することができ、必要最小限の構成により充電の高効率化及び電池の長寿命化を実現することができる。
【００５２】
また、この実施の形態に係るフラッシュ充電制御方法によれば、一次側電流の供給を制御することができるため、周囲の温度及び出力電圧による充電効率の低下を防止し、充電の高効率化及び電池の長寿命化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態に係るフラッシュ充電回路の構成を示すブロック図である。
【図２】温度とメインコンデンサの静電容量との関係を示すグラフである。
【図３】一次側電流をパラメータとした電源電圧と充電効率との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態に係るフラッシュ充電回路を用いたフラッシュ充電制御方法について説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態に係るフラッシュ充電回路を用いたフラッシュ充電制御方法について説明するためのタイムチャートである。
【符号の説明】
【００５４】
１１…昇圧トランス、１２…制御ＩＣ、１３…ＭＰＵ、１４…温度センサ、１５…整流ダイオード、１６…メインコンデンサ、１７…発光回路、２０…Ａ／Ｄコンバータ、１１０…一次コイル、１１１…二次コイル。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラ等の撮像装置に用いられるフラッシュ充電回路及びフラッシュ充電制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カメラ等の撮像装置に用いられるフラッシュ充電回路としてフライバック式の昇圧回路が知られている。フライバック式の昇圧回路においては、昇圧トランスの一次側コイルに流れる一次側電流をオフすることにより二次側コイルに生じるフライバックパルスを整流しコンデンサに蓄えることにより昇圧が行われる。コンデンサの充電には大きな電流が必要であるため、高い充電効率が求められている。
【０００３】
フライバック式の昇圧回路においては、カメラ内の温度や電源の出力電圧により充電効率が低下し、電池の寿命が短くなることがある。また、カメラ内の温度変化に伴うコンデンサの静電容量の変化、電源となる電池の消耗による出力電圧の低下等により、充電効率は低下する。
【０００４】
そこで、昇圧を行う前に電池情報を検出し、電池情報に応じた充電制御を行うことにより充電の高効率化を図った充電装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、昇圧を行う前に温度を検出し、温度に応じた充電制御を行うフラッシュ充電回路として、一次側電流をオン／オフするスイッチング素子（トランジスタ）に供給する制御信号のオン／オフ時間のデューティを予め設定し、設定されたデューティに応じて制御信号のオン／オフ時間を制御することにより充電の高効率化を図った装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−１５１２９０号公報
【特許文献２】特開２００６−２５５９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、デジタルカメラの小型化が進んでおり、回路基板の実装スペース等の制約によりフラッシュ充電回路においても小型化、及び使用部品の削減が求められている。その結果、スイッチング素子を内蔵した充電制御手段として、例えば充電用の制御ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）の使用が増大している。
【０００６】
しかしながら、特許文献１記載の充電装置においては、フラッシュ充電回路の使用部品としてスイッチング素子、電流検出抵抗、比較回路が必要であり、制約のある実装スペースを考慮した回路構成になっていない。また、コンデンサの充電効率を高めるための具体的な制御方法が示されていない。
【０００７】
また、特許文献２記載の充電装置においては、一次側電流のオン／オフのタイミングを制御することが提案されているが、この場合、一次側電流のオン／オフのタイミングが予め決められている充電用の制御ＩＣを使用することができない。
【０００８】
本発明の課題は、必要最小限の構成により充電の高効率化及び電池の長寿命化を実現することができるフラッシュ充電回路およびフラッシュ充電制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のフラッシュ充電回路は、電源の電圧を昇圧する昇圧トランスと、前記昇圧トランスの二次コイルから供給される電流によりフラッシュ発光用の電気エネルギを蓄積するコンデンサと、前記コンデンサへの充電動作前に前記電源の電圧を検出する電圧検出器と、周囲の温度を検出する温度検出器と、前記電圧検出器により検出された前記電圧及び前記温度検出器により検出された前記温度に基づいて前記昇圧トランスの一次コイルへ供給する電流の上限値を演算する演算部と、前記演算部により演算された前記上限値に基づいて前記一次コイルへの電流の供給を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のフラッシュ充電制御方法は、電源の電圧を昇圧する昇圧トランスの二次コイルから供給される電流によりフラッシュ発光用の電気エネルギを蓄積するコンデンサへの充電動作前に前記電源の電圧を検出する電圧検出ステップと、周囲の温度を検出する温度検出ステップと、前記電圧検出ステップにより検出された前記電圧及び前記温度検出ステップにより検出された前記温度に基づいて前記昇圧トランスの一次コイルへ供給する電流の上限値を演算する演算ステップと、前記演算ステップにより演算された前記上限値に基づいて前記一次コイルへの電流の供給を制御する制御ステップとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のフラッシュ充電回路によれば、電圧検出器により検出された電圧及び温度検出器により検出された温度に基づいて昇圧トランスの一次コイルへ供給する電流の上限値を演算し、演算された上限値に基づいて一次コイルへの電流の供給を制御する。したがって、複雑な構成を用いることなく、周囲の温度及び出力電圧による充電効率の低下を防止することができ、必要最小限の構成により充電の高効率化及び電池の長寿命化を実現することができる。
【００１２】
また、本発明のフラッシュ充電制御方法によれば、電圧検出ステップにより検出された電圧及び温度検出ステップにより検出された温度に基づいて昇圧トランスの一次コイルへ供給する電流の上限値を演算し、演算された上限値に基づいて一次コイルへの電流の供給を制御する。したがって、周囲の温度及び出力電圧による充電効率の低下を防止することができるため、充電の高効率化及び電池の長寿命化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係るフラッシュ充電回路について説明する。図１は、この実施の形態に係るフラッシュ充電回路の構成を示すブロック図である。この実施の形態に係るフラッシュ充電回路は、フラッシュを内蔵するカメラ等の撮像装置、またはカメラ等の撮像装置に用いられる着脱可能なフラッシュ装置に適用される。
【００１４】
図１に示すフラッシュ充電回路は、フライバック式の昇圧回路であって、電源１０、昇圧トランス１１、制御ＩＣ１２、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１３、温度センサ（温度検出部）１４、整流ダイオード１５、メインコンデンサ１６、発光回路１７を備えて構成されている。
【００１５】
電源１０からの電圧を昇圧する昇圧トランス１１は、少なくとも２つのコイルを備えて構成されており、この実施の形態においては一次コイル１１０及び二次コイル１１１を備えている。電源１０のプラス端子には昇圧トランス１１の一次コイル１１０の一端が接続されており、一次コイル１１０の他端には制御ＩＣ１２が接続されている。なお、電源１０のマイナス端子はグラウンド１８に接続されている。
【００１６】
制御ＩＣ１２は、昇圧トランス１１の一次コイル１１０に供給する一次側電流を周期的に高速でオン／オフするスイッチング素子（図示せず）を内蔵している。この実施の形態に係るスイッチング素子は、高速でオン／オフのスイッチングが可能なＭＯＳ型ＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のトランジスタである。なお、スイッチング素子としては、複合型ＦＥＴまたはシリコントランジスタ等を用いてもよい。
【００１７】
また、制御ＩＣ１２は、メインコンデンサ１６への充電の開始と終了を制御するラッチ部（図示せず）、昇圧トランス１１の一次側電流や整流された二次側電流をモニタするモニタ部（図示せず）を備えている。ラッチ部は、メインコンデンサ１６への充電の開始を示すＨ（Ｈｉｇｈ：オン状態）と、メインコンデンサ１６への充電の終了を示すＬ（Ｌｏｗ：オフ状態）との２つの動作態様を有している。モニタ部は、一次コイル１１０に流れる一次側電流及び二次コイル１１１に流れる二次側電流をモニタする。なお、この実施の形態においては、モニタ部は、制御ＩＣ１２に接続されている一次コイル１１０の端部の電流値や電圧値から一次コイル１１０に流れる一次側電流及び二次コイル１１１に流れる二次側電流をモニタしているが、二次コイル１１１の一端を制御ＩＣ１２に接続して一次コイル１１０及び二次コイル１１１に流れる電流をモニタするようにしてもよい。また、一次コイル１１０及び二次コイル１１１の一端を制御ＩＣ１２に接続して一次コイル１１０及び二次コイル１１１に流れる電流をモニタするようにしてもよい。
【００１８】
整流ダイオード１５は、一次コイル１１０に流れる一次側電流がオフされた瞬間に昇圧トランス１１の二次コイル１１１から発生するフライバックパルスを整流する。メインコンデンサ１６は、整流ダイオード１５により整流された二次側電流を電気エネルギとして蓄積することにより昇圧を行う。メインコンデンサ１６にはフラッシュ発光のための発光回路１７が接続されており、メインコンデンサ１６に蓄積された電気エネルギはフラッシュ発光に用いられる。
【００１９】
発光回路１７は、メインコンデンサ１６に充電された電気エネルギを光エネルギに変換する回路である。発光回路１７には例えばキセノン管が備えられており、このキセノン管の放電によりフラッシュ発光を行う。
【００２０】
ＭＰＵ１３には電圧検出器として機能するＡ／Ｄコンバータ２０が内蔵されている。ＭＰＵ１３は、Ａ／Ｄコンバータ２０に入力された電源１０の電圧Ｓ４をデジタル値に変換することにより電源１０の電圧値を検出する。また、ＭＰＵ１３には温度センサ（温度検出器）１４が接続されており、ＭＰＵ１３は、温度センサ１４から出力される信号Ｓ６を受信する。ＭＰＵ（演算部）１３は、メインコンデンサ１６への充電動作前に、電源１０の電圧値を検出し、また温度センサ１４から出力される信号Ｓ６を受信することによりカメラ内部の温度（周囲の温度）を検出し、検出した電圧値及び温度に基づいて昇圧トランス１１の一次コイル１１０へ供給する一次側電流の上限値を演算する。
【００２１】
また、ＭＰＵ１３は、メインコンデンサ１６への充電開始を示す信号Ｓ１または充電停止を示す信号Ｓ２を制御ＩＣ１２に対して送信する。また、ＭＰＵ（制御部）１３は、後述する一次側電流の上限値を示す信号Ｓ３を制御ＩＣ１２に対して送信し、一次コイル１１０への電流の供給を制御する。これらの信号Ｓ１、Ｓ２及びＳ３は、ＭＰＵ１３のＩ／Ｏ出力ポート（図示せず）から出力される。なお、一次側電流の上限値を示す信号Ｓ３は、制御ＩＣ１２に応じてＤ／Ａ出力ポートからの出力信号、シリアル出カポートからのシリアル信号であってもよい。
【００２２】
メインコンデンサ１６の昇圧が行なわれ、メインコンデンサ１６の電圧が満充電電圧に達したとき、制御ＩＣ１２は、信号Ｓ５をＭＰＵ１３に対して出力する。ＭＰＵ１３は、信号Ｓ５を受信することにより、メインコンデンサ１６が満充電に達したと判断する。
【００２３】
次に、ＭＰＵ１３による一次側電流の上限値の演算方法について説明する。まず、メインコンデンサ１６の充電に必要なエネルギＪは、メインコンデンサ１６の静電容量をＣ，メインコンデンサ１６の充電終了電圧をＶｏｕｔとしたとき、（１）式で表すことができる。
Ｊ＝１／２（Ｃ×Ｖｏｕｔ２） ［ｊｏｕｌｅ］ （１）
【００２４】
次に、充電効率ｋは、電源１０の電圧値をＶｉｎ、充電時の一次側電流をＩｉｎ、充電時間をＴとしたとき、（２）式で表すことができる。
ｋ＝（Ｊ／（Ｖｉｎ×Ｉｉｎ×Ｔ））×１００ ［％］ （２）
【００２５】
（１）式を（２）式に代入し、整理すると、（３）式になる。
ｋ＝（Ｃ×Ｖｏｕｔ２）／（Ｖｉｎ×Ｉｉｎ×Ｔ）×５０ ［％］ （３）
【００２６】
（３）式の充電効率ｋが最大となるような一次側電流Ｉｉｎの値を算出し、算出された値が一次側電流Ｉｉｎの上限値となる。
【００２７】
そこで、まず、（３）式のメインコンデンサ１６の静電容量Ｃを求める。メインコンデンサ１６の静電容量Ｃは、温度によって変化する。図２は、温度（横軸）とメインコンデンサ１６の静電容量（縦軸）との関係を示すグラフである。図２に示すように、ある温度でのメインコンデンサ１６の静電容量をＣｔｍｐ、メインコンデンサ１６の静電容量の温度による変化率をα、メインコンデンサ１６の静電容量をＣとしたとき、ある温度でのメインコンデンサ１６の静電容量Ｃｔｍｐは、（４）式で表すことができる。
Ｃｔｍｐ＝α×Ｃ （４）
【００２８】
ＭＰＵ１３は、温度センサ１４からの出力信号Ｓ６を受信し、カメラ内部の温度を検出する。そして、検出された温度及び図２に示す温度によるメインコンデンサ１６の静電容量の変化率αから、メインコンデンサ１６の静電容量Ｃｔｍｐを算出し、（３）式のＣにＣｔｍｐを代入する。
【００２９】
次に、（３）式のメインコンデンサ１６の充電終了電圧Ｖｏｕｔを求める。Ｖｏｕｔは、制御ＩＣ１２が充電終了電圧を検出した時点のメインコンデンサ１６の電圧である。Ｖｏｕｔは、本実施の形態におけるメインコンデンサ１６の定格電圧が３５０Ｖであることから、一般的に３００Ｖ〜３２０Ｖとなるように昇圧トランス１１の一次コイル１１０と二次コイル１１１の巻き線比を調整して決定される。
【００３０】
次に、（３）式の電源１０の電圧値Ｖｉｎを求める。ＭＰＵ１３は、信号Ｓ４がＡ／Ｄコンバータ２０に入力され、デジタル値に変換されることにより電源１０の電圧値Ｖｉｎを検出する。
【００３１】
次に、（３）式の充電時の一次側電流Ｉｉｎ及び充電時間（メインコンデンサ１６が充電を終了するまでの所要時間）Ｔについて説明する。一次側電流Ｉｉｎを増加させると充電時間Ｔは反比例し減少する。一次側電流Ｉｉｎの上限値は制御ＩＣ１２や昇圧トランス１１の仕様により決定される値であるため、フラッシュ充電回路の構成による充電特性を測定しておくことが望ましい。図３は、フラッシュ充電回路の構成による充電特性の一例を示す図であり、一次側電流Ｉｉｎをパラメータとした電源１０の電圧Ｖｉｎ（横軸）と充電効率ｋ（縦軸）との関係を示すグラフである。
【００３２】
図３に示すように、電源１０の電圧Ｖｉｎが高くなるにしたがい、一次側電流Ｉｉｎの大きさにかかわらず、充電効率ｋは高くなる。しかしながら、充電効率ｋが高くなる傾きは、一次側電流Ｉｉｎの大きさにより変化する。例えば一次側電流Ｉｉｎの値をＡ，Ｂ，Ｃ（Ａ＞Ｂ＞Ｃ）としたとき、図３に示す実線は一次側電流Ｉｉｎの値がＡである場合の電圧Ｖｉｎ（横軸）と充電効率ｋ（縦軸）との関係を示すグラフであり、破線は一次側電流Ｉｉｎの値がＢである場合の電圧Ｖｉｎ（横軸）と充電効率ｋ（縦軸）との関係を示すグラフ、一点鎖線は一次側電流Ｉｉｎの値がＣである場合の電圧Ｖｉｎ（横軸）と充電効率ｋ（縦軸）との関係を示すグラフである。一次側電流Ｉｉｎが大きい場合（実線で示すＡの場合）、充電効率ｋが高くなる傾きは全体として大きくなり、一次側電流Ｉｉｎが小さい場合（一点鎖線で示すＣの場合）、充電効率ｋが高くなる傾きは全体として小さくなる。
【００３３】
一方、図３に示すように、電源１０の電圧Ｖｉｎが低い場合、一次側電流Ｉｉｎが小さくなるにしたがい、充電効率ｋは高くなる。したがって、電源１０の電圧Ｖｉｎに適した一次側電流Ｉｉｎを設定することにより充電効率ｋを最大にすることができる。更に、図２に示すようにカメラ内部の温度によりメインコンデンサ１６の静電容量Ｃは変化するため、フラッシュ充電回路の構成による充電特性に加え、温度を変化させたときの充電特性も測定することで、電源１０の電圧Ｖｉｎ及びカメラ内部の温度を考慮して充電効率ｋが最大となるように設定された一次側電流Ｉｉｎの上限値を算出することができる。
【００３４】
次に、ＭＰＵ（電圧検出器）１３により検出される電源１０の電圧値から電源１０の種類を判別し、電源１０の種類に応じて一次側電流Ｉｉｎの上限値を切り替えて充電を行う充電制御について説明する。
【００３５】
電源１０としてリチウムイオン電池を使用した場合、リチウムイオン電池の公称電圧は３．７Ｖである。一方、ＡＣアダプタや外部電源はリチウムイオン電池への充電も行うため、その電圧は、３．７Ｖよりも高く設計されており、約４．２Ｖかそれ以上である。ＭＰＵ（判別部）１３は、Ａ／Ｄコンバータ２０に入力された信号Ｓ４に基づいて検出された電圧がリチウムイオン電池の電圧より大きい場合、ＡＣアダプタや外部電源が接続されていると判別する。
【００３６】
ここで、ＡＣアダプタや外部電源においては、電池のように消耗するにしたがい出力電圧が低下することはなく、出力電圧は一定である。したがって、充電効率ｋよりも充電時間Ｔの短縮を優先させる充電制御を行う。即ち、図３に示す一次側電流Ｉｉｎの値を大きくして（図３の実線Ａ）、充電を行い、充電時間Ｔを短縮する。
【００３７】
また、電池としてアルカリ電池を使用した場合、アルカリ電池の電圧は、リチウムイオン電池の電圧が消耗するにしたがい徐々に低下するのに対し、消耗途中で急激に低下する。したがって、ＭＰＵ（判別部）１３は、Ａ／Ｄコンバータ２０に入力された信号Ｓ４に基づいて検出された電圧の低下率をモニタすることにより、リチウムイオン電池とアルカリ電池のどちらが接続されているか判別することができる。電圧の低下率のモニタ方法として、例えば前回電源オンしたときの電圧を記憶しておき、記憶されている電圧と今回電源オンしたときの電圧を比較することにより電圧の低下率をモニタする。ＭＰＵ１３は、判別後、電池の種類に応じて一次側電流Ｉｉｎの上限値を切り替えることにより充電制御を行う。なお、電源１０の種類の判別方法として、カメラの使用者（ユーザー）に予め使用する電源１０の種類を選択的に入力させるようにしてもよい。例えば、使用者がリチウムイオン電池、アルカリ電池、ＡＣアダプタ等を示す情報を入力することにより電源１０の種類を判別するようにしてもよい。
【００３８】
次に、図４に示すフローチャートを参照して、この実施の形態に係るフラッシュ充電回路を用いたフラッシュ充電制御方法について説明する。図５は、この実施の形態に係るフラッシュ充電回路を用いたフラッシュ充電制御方法を説明するためのタイミングチャートである。
【００３９】
まず、ＭＰＵ１３は、カメラ側からフラッシュ充電の指示を受け付け、充電動作を開始する前に、温度センサ１４から信号Ｓ６を受信することでカメラ内部の温度を検出する（ステップＳ１０１、温度検出ステップ）。次に、ＭＰＵ１３は、温度センサ１４により検出した温度に基づいてメインコンデンサ１６の静電容量を算出する（ステップＳ１０２）。なお、ＭＰＵ１３が例えば図２に示す静電容量の変化率のテーブルを記憶する記憶部を備えるようにしてもよく、この場合には、ＭＰＵ１３は、記憶部に記憶されている静電容量の変化率のテーブルを参照してメインコンデンサ１６の静電容量を算出する。
【００４０】
次に、ＭＰＵ１３は、Ａ／Ｄコンバータ２０に入力された信号Ｓ４に基づいて電源１０の電圧を検出する（ステップＳ１０３、電圧検出ステップ）。そして、ＭＰＵ１３は、ステップＳ１０３において検出した電源１０の電圧から電源１０の種類を判別する。即ち、電源１０の電圧が電池の公称電圧より高いか否かを判別する（ステップＳ１０４、判別ステップ）。
【００４１】
電源１０の電圧が電池の公称電圧以下である場合（ステップＳ１０４、Ｎｏ）、ＭＰＵ１３は、電源１０が電池であると判断し、ステップＳ１０２において算出した静電容量及びステップＳ１０３において検出した電圧（電池電圧）から、上述の（３）式を用いて（３）式の充電効率ｋが最大となる一次側電流Ｉｉｎを算出する（ステップＳ１０５、演算ステップ）。
【００４２】
一方、電源１０の電圧が電池の公称電圧よりも高い場合（ステップＳｌ０４、Ｙｅｓ）、ＭＰＵ１３は、電源１０がＡＣアダプタまたは外部電源であると判断し、電源１０の許容できる範囲で一次側電流Ｉｉｎを設定する（ステップＳ１０７、演算ステップ）。即ち、ＡＣアダプタまたは外部電源においては流すことができる電流の上限が決まっているため、ステップＳ１０３において検出した電圧Ｖｉｎから、流すことができる上限以内の電流であって充電効率ｋが最も良い一次側電流Ｉｉｎを求める。なお、ＭＰＵ１３が例えば図３に示すような充電効率を示すテーブルを記憶する記憶部を備えるようにしてもよく、この場合には、ＭＰＵ１３は、記憶部に記憶されている充電効率を示すテーブルを参照して、ステップＳ１０３において検出した電圧Ｖｉｎ（横軸）から、流すことができる上限以内の電流であって充電効率ｋ（縦軸）が最も良い一次側電流Ｉｉｎを求める。
【００４３】
次に、ＭＰＵ１３は、ステップＳ１０５またはステップＳ１０７において求めた一次側電流Ｉｉｎの上限値に基づいて一次コイル１１０への一次側電流Ｉｉｎの供給制御を行う（制御ステップ）。即ち、一次側電流Ｉｉｎの上限値を示す信号Ｓ３を制御ＩＣ１２に対して出力し、制御ＩＣ１２において一次側電流Ｉｉｎの上限値を設定する（ステップＳ１０６）。
【００４４】
次に、ＭＰＵ１３は充電開始を示す信号Ｓ１を制御ＩＣ１２に対して出力する。制御ＩＣ１２は、図５（ａ）に示すように、時間Ｔ１において信号Ｓ１を受信することによりラッチ部をＬ（オフ状態）からＨ（オン状態）へ移行させる。そして、メインコンデンサ１６への充電を開始する（ステップＳ１０８）。
【００４５】
次に、制御ＩＣ１２は、スイッチング素子をオンする（ステップ Ｓ１０９）。図５（ｂ）に示すように、スイッチング素子がオン（Ｔｏｎ）されることにより一次コイル１１０に一次側電流が流れ始める。制御ＩＣ１２内のモニタ部は、一次側電流が上限値に達したか否かをモニタする（ステップＳ１１０）。モニタ部は、一次側電流が上限値に達するまでモニタを継続する（ステップＳ１１０、Ｎｏ）。そして、一次側電流Ｉｉｎが図５（ｂ）に示すように上限値に達したとき（ステップＳ１１０、Ｙｅｓ）、制御ＩＣｌ２は，スイッチング素子をオフする（ステップＳ１１１）。
【００４６】
スイッチング素子がオフ（Ｔｏｆｆ）されることにより、図５（ｂ）に示すように一次コイル１１０に流れていた一次側電流がストップすると同時に、図５（ｃ）に示すように二次コイル１１１に二次側電流が流れ始める。即ち、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、スイッチング素子がオン（Ｔｏｎ）されている間は、一次側電流は流れ、二次側電流は流れない。そして、スイッチング素子がオフ（Ｔｏｆｆ）されている間は、一次側電流は流れず、二次側電流は流れる。
【００４７】
二次コイル１１１に二次側電流が流れ始めると、二次側電流は整流ダイオード１５により整流され、図５（ｄ）に示すように整流された二次側電流は電気エネルギとしてメインコンデンサ１６に充電される。
【００４８】
次に、制御ＩＣ１２のモニタ部は、二次側電流をモニタする（ステップＳ１１２）。モニタ部は、二次側電流のメインコンデンサ１６への充電終了を検知するまでモニタを継続する（ステップＳ１１２、Ｎｏ）。そして、二次側電流が図５（ｃ）に示すように流れ終わり、メインコンデンサ１６への充電が終了したとき（ステップＳ１１２、Ｙｅｓ）、ＭＰＵ１３は、メインコンデンサ１６が満充電になったか否かを判定する（ステップＳ１１３）。即ち、ＭＰＵ１３は、メインコンデンサ１６が満充電に達したことを示す信号Ｓ５を制御ＩＣ１２から受信したか否かを判定する。
【００４９】
メインコンデンサ１６が満充電になっていない場合には（ステップＳ１１３、Ｎｏ）、ステップＳ１０９の処理に戻り、メインコンデンサ１６が満充電になるまでステップＳ１０９〜ステップＳ１１３の動作を繰り返す。即ち、制御ＩＣ１２はスイッチング素子のオン／オフを繰り返し、一次側電流及び二次側電流が交互に流れることによりメインコンデンサ１６への充電を継続する。
【００５０】
メインコンデンサ１６が満充電になった場合には（ステップＳ１１３、Ｙｅｓ）、ＭＰＵ１３は、充電終了を示す信号Ｓ２を制御ＩＣ１２に対して出力する。制御ＩＣ１２は、時間Ｔ２において信号Ｓ２を受信すると、図５（ａ）に示すようにラッチ部をＨ（オン状態）からＬ（オフ状態）へ移行させる。そして、メインコンデンサ１６への充電を終了する（ステップＳ１１４）。メインコンデンサ１６への充電終了後、カメラ側からトリガ信号が送信されることにより発光回路１７にてフラッシュ発光がなされる。
【００５１】
この実施の形態に係るフラッシュ充電回路によれば、ＭＰＵ１３により検出された電圧及び温度センサ１４により検出された温度に基づいて昇圧トランス１１の一次コイル１１０へ供給する一次側電流Ｉｉｎの上限値を演算し、演算された上限値に基づいて一次コイル１１０への一次側電流の供給を制御する。したがって、複雑な構成を用いることなく、周囲の温度及び出力電圧による充電効率の低下を防止することができ、必要最小限の構成により充電の高効率化及び電池の長寿命化を実現することができる。
【００５２】
また、この実施の形態に係るフラッシュ充電制御方法によれば、一次側電流の供給を制御することができるため、周囲の温度及び出力電圧による充電効率の低下を防止し、充電の高効率化及び電池の長寿命化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態に係るフラッシュ充電回路の構成を示すブロック図である。
【図２】温度とメインコンデンサの静電容量との関係を示すグラフである。
【図３】一次側電流をパラメータとした電源電圧と充電効率との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態に係るフラッシュ充電回路を用いたフラッシュ充電制御方法について説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態に係るフラッシュ充電回路を用いたフラッシュ充電制御方法について説明するためのタイムチャートである。
【符号の説明】
【００５４】
１１…昇圧トランス、１２…制御ＩＣ、１３…ＭＰＵ、１４…温度センサ、１５…整流ダイオード、１６…メインコンデンサ、１７…発光回路、２０…Ａ／Ｄコンバータ、１１０…一次コイル、１１１…二次コイル。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源の電圧を昇圧する昇圧トランスと、
前記昇圧トランスの二次コイルから供給される電流によりフラッシュ発光用の電気エネルギを蓄積するコンデンサと、
前記コンデンサへの充電動作前に前記電源の電圧を検出する電圧検出器と、
周囲の温度を検出する温度検出器と、
前記電圧検出器により検出された前記電圧及び前記温度検出器により検出された前記温度に基づいて前記昇圧トランスの一次コイルへ供給する電流の上限値を演算する演算部と、
前記演算部により演算された前記上限値に基づいて前記一次コイルへの電流の供給を制御する制御部と、
を備えることを特徴とするフラッシュ充電回路。
【請求項２】
前記制御部は、前記一次コイルへ供給される電流が前記上限値に達したとき前記一次コイルへの電流の供給をオフすることを特徴とする請求項１記載のフラッシュ充電回路。
【請求項３】
前記電圧検出器により検出された前記電圧から前記電源の種類を判別する判別部を更に備え、
前記演算部は、前記判別部により判別された前記電源の種類に応じた前記上限値を演算することを特徴とする請求項１または請求項２記載のフラッシュ充電回路。
【請求項４】
電源の電圧を昇圧する昇圧トランスの二次コイルから供給される電流によりフラッシュ発光用の電気エネルギを蓄積するコンデンサへの充電動作前に前記電源の電圧を検出する電圧検出ステップと、
周囲の温度を検出する温度検出ステップと、
前記電圧検出ステップにより検出された前記電圧及び前記温度検出ステップにより検出された前記温度に基づいて前記昇圧トランスの一次コイルへ供給する電流の上限値を演算する演算ステップと、
前記演算ステップにより演算された前記上限値に基づいて前記一次コイルへの電流の供給を制御する制御ステップと、
を含むことを特徴とするフラッシュ充電制御方法。
【請求項５】
前記制御ステップは、前記一次コイルへ供給される電流が前記上限値に達したとき前記一次コイルへの電流の供給をオフすることを特徴とする請求項４記載のフラッシュ充電制御方法。
【請求項６】
前記電圧検出ステップにより検出された前記電圧から前記電源の種類を判別する判別ステップを更に含み、
前記演算ステップは、前記判別ステップにより判別された前記電源の種類に応じた前記上限値を演算することを特徴とする請求項４または請求項５記載のフラッシュ充電制御方法。
【請求項１】
電源の電圧を昇圧する昇圧トランスと、
前記昇圧トランスの二次コイルから供給される電流によりフラッシュ発光用の電気エネルギを蓄積するコンデンサと、
前記コンデンサへの充電動作前に前記電源の電圧を検出する電圧検出器と、
周囲の温度を検出する温度検出器と、
前記電圧検出器により検出された前記電圧及び前記温度検出器により検出された前記温度に基づいて前記昇圧トランスの一次コイルへ供給する電流の上限値を演算する演算部と、
前記演算部により演算された前記上限値に基づいて前記一次コイルへの電流の供給を制御する制御部と、
を備えることを特徴とするフラッシュ充電回路。
【請求項２】
前記制御部は、前記一次コイルへ供給される電流が前記上限値に達したとき前記一次コイルへの電流の供給をオフすることを特徴とする請求項１記載のフラッシュ充電回路。
【請求項３】
前記電圧検出器により検出された前記電圧から前記電源の種類を判別する判別部を更に備え、
前記演算部は、前記判別部により判別された前記電源の種類に応じた前記上限値を演算することを特徴とする請求項１または請求項２記載のフラッシュ充電回路。
【請求項４】
電源の電圧を昇圧する昇圧トランスの二次コイルから供給される電流によりフラッシュ発光用の電気エネルギを蓄積するコンデンサへの充電動作前に前記電源の電圧を検出する電圧検出ステップと、
周囲の温度を検出する温度検出ステップと、
前記電圧検出ステップにより検出された前記電圧及び前記温度検出ステップにより検出された前記温度に基づいて前記昇圧トランスの一次コイルへ供給する電流の上限値を演算する演算ステップと、
前記演算ステップにより演算された前記上限値に基づいて前記一次コイルへの電流の供給を制御する制御ステップと、
を含むことを特徴とするフラッシュ充電制御方法。
【請求項５】
前記制御ステップは、前記一次コイルへ供給される電流が前記上限値に達したとき前記一次コイルへの電流の供給をオフすることを特徴とする請求項４記載のフラッシュ充電制御方法。
【請求項６】
前記電圧検出ステップにより検出された前記電圧から前記電源の種類を判別する判別ステップを更に含み、
前記演算ステップは、前記判別ステップにより判別された前記電源の種類に応じた前記上限値を演算することを特徴とする請求項４または請求項５記載のフラッシュ充電制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１６９６７（Ｐ２０１０−１６９６７Ａ）
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７４１６９（Ｐ２００８−１７４１６９）
【出願日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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