JP2006311771A - 電圧変化検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 負荷電流の変動の大きな電子機器において電源の電圧変化を正確に検出することができる電圧変化検出装置を提供する。
【解決手段】 まず、ＣＰＵ１２によって動作モードの設定、又は所定の動作が行われたことが検出されると、メモリ２２から検出された動作モード用の電圧閾値ＶＬ１、ＶＬ２、ＶＬ３、時間Ｔ１０、Ｔ１２、Ｔ１３、及び休止期間Ｔ２０が読み出される。そして、図３に示すように、ステップＳ４０において検出電圧値Ｖが撮影モード用の電圧閾値ＶＬ１よりも小さく、Ｖ＜ＶＬ１の状態で時間Ｔ１０が経過した場合（ステップＳ４２）、所定の休止期間Ｔ２０の間電圧の検出が中断される（ステップＳ４４）。次に、ステップＳ４６において検出電圧値Ｖが撮影モード用の電圧閾値ＶＬ２よりも小さく、Ｖ＜ＶＬ２の状態で時間Ｔ１２が経過した場合（ステップＳ４８）、電池残量不足の警告がモニタ４０に表示、又は図示せぬスピーカから出力される（ステップＳ５０）。
【選択図】 図４

Description

本発明は電圧変化検出装置に係り、特に電池を電源として動作する機器において電池の電圧変化を測定する電圧変化検出装置に関する。

従来、電池を電源として動作する電子機器において電池の残量を検出する技術が開発されている。例えば、特許文献１には、電池電圧が所定の電圧値よりも降下したことが検出された場合に、第１の警報音を発生し、電池電圧が所定の電圧値よりも降下している時間が所定の時間となった場合に第２の警報音を発生する電池電圧警報装置について開示されている。
特開平５−５５９８４号公報

ところで、負荷電流の変化が大きい電子機器においては、負荷電流の変動に応じて電圧が大きく変動する。例えば、大きな負荷電流が流れて、電池の電圧が急激に下降したことが検知された場合に電池残量が少ないと誤認識されるおそれがあった。また、デジタルカメラ等のように、複数の動作モード（例えば、撮影モードや再生モード）を有する電子機器においては、動作モードによって負荷電流の大きさや、負荷電流の流れるタイミングが異なるため、電池残量を正確に検出することは困難であった。このため、大きな負荷電流が流れたために、電池の電圧が急激に動作不能電圧（自動的に電源をＯＦＦにさせる電圧）よりも下降することにより、電子機器が自動的に電源ＯＦＦになり突発的に電源が落ちてしまうおそれがあった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、負荷電流の変動の大きな電子機器において電源の電圧変化を正確に測定することができる電圧変化検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明に係る電圧変化検出装置は、電源によって駆動する機器において前記電源の電圧変化を検出する電圧変化検出装置であって、前記機器の所定の動作のそれぞれに対応付けられた電圧閾値を記憶する電圧閾値記憶手段と、前記電源の出力電圧を測定する電源電圧測定手段と、前記電源電圧測定手段によって測定された測定電圧値が前記それぞれの動作に対応付けられた電圧閾値より低い場合に警告を出力する、又は前記機器の電源をＯＦＦにする制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係る電圧変化検出装置によれば、機器の動作ごとに設定された電圧閾値に基づいて電圧変化を検出するため、電圧変化の検出を正確に行うことができる。

上記本発明に係る電圧変化検出装置において、前記電圧閾値は、前記機器のそれぞれの動作に対応づけられた前記電源の電圧の経時変動パターンに基づいて設定されるようにすることができる。

この場合、あらかじめ測定された電源の電圧の経時変動パターンに基づいて設定された電圧閾値に基づいて電圧変化を検出するため、電圧変化の検出をより正確に行うことができる。

上記本発明に係る電圧変化検出装置において、前記電源電圧測定手段が前記電源の出力電圧を測定する測定周期は、前記機器の動作状況に応じて変化するようにしてもよい。

この場合、例えば、機器が、電源電圧の変動の少ない動作状況下（動作内容や動作モード）にある場合に、測定周期を長くすることにより電源電圧の測定回数を最小限にできる。これにより、上記機器にかかる負荷を低減することができる。

上記本発明に係る電圧変化検出装置において、前記電圧閾値は、前記対応付けられた動作、及び前記動作の前に行われた動作に応じて動的に変化するようにしてもよい。

この場合、上記機器において、複数の動作が連続して行われた際に、適当な電圧閾値に基づいて電圧変化を検出するため、電圧変化の検出をより正確に行うことができる。

上記本発明に係る電圧変化検出装置において、前記機器は、複数の動作モードを有しており、前記電圧閾値は、各動作モードに応じて所定の時間間隔で複数設定されていてもよい。また、上記本発明に係る電圧変化検出装置において、前記電圧閾値は、各動作モードに応じて不定の時間間隔で複数設定されていてもよい。この場合、動作モードが変更された際の電圧の経時変動パターンに応じて設定された電圧閾値に基づいて電圧変化を検出することにより、電圧変化の検出をより正確に行うことができる。

上記本発明に係る電圧変化検出装置において、前記測定電圧値が複数の電圧閾値より全て下回ったときにだけ、前記制御手段は警告を出力する、又は前記機器の電源をＯＦＦにするようにしてもよい。

この場合、複数の電圧閾値によって電圧変化を検出するため、例えば、何らかの一時的な要因で電圧降下が起こった場合にも電圧変化の検出を正確に行うことができる。

また、上記本発明に係る電圧変化検出装置において、前記測定電圧値が複数の電圧閾値の少なくとも一つより下回ったときにだけ前記制御手段は警告を出力する、又は前記機器の電源をＯＦＦにするようにしてもよい。

この場合、続く機能を実行すると動作不能電圧を下回ることが予測される場合に、例えば、続く機能の実行を停止（キャンセル）させることによって突然の電源ＯＦＦを避けることができる。

上記本発明に係る電圧変化検出装置において、前記電源としては一次電池または二次電池を用いることができる。また、上記本発明に係る電圧変化検出装置において、前記電源としては定常的な電圧源を用いることができる。これらの例は、上記の電圧変化検出装置において電源の種類を限定したものである。

上記本発明に係る電圧変化検出装置において、前記電源電圧測定手段は、前記機器の動作の遷移に応じて、前記電源の電圧の測定の休止期間を有するようにしてもよい。

この場合、負荷電流の変動の大きいときに（例えば、電圧が急激に変動する場合）、電源の電圧が安定するまでの時間を考慮して電圧変化を検出するため、電圧変化の検出をより正確に行うことができる。

本発明によれば、あらかじめ測定された電源の電圧の経時変動パターンに基づいて、複数の電圧閾値を設定して経時的な電圧変動を検出することにより、電圧の変動が大きい場合でも電圧変化の検出を正確に行うことができる。また、この動作の遷移に応じて電源電圧の検出を行わない休止期間を設けることにより、負荷電流の変動の大きいときに、電源電圧が安定するまでの時間を考慮して電源電圧の変化を検出できる。

以下、添付図面に従って本発明に係る電圧変化検出装置の好ましい実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、本発明の電圧変化検出装置を撮像装置（デジタルカメラ）に適用した例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、ビデオカメラやパソコン、ＣＤ／ＤＶＤレコーダ／プレーヤ等の電子機器一般に適用することができる。

また、本実施例では電池の残量を検出することを中心に説明するが、ＡＣ／ＤＣコンバータなどを含む定電圧源の劣化などに起因する電圧低下による機器の突然の動作不能を防ぐために本発明を適用することもできる。

図１は、本発明の一実施形態に係る電圧変化検出装置が適用された撮像装置の内部構成を示すブロック図である。図１に示す撮像装置１０はデジタルカメラである。同図に示すように、ＣＰＵ１２は、バス１４を介して撮像装置１０内の各部に接続されており、操作スイッチ１６等からの操作入力に基づいて撮像装置１０の動作を制御する統括制御部である。操作スイッチ１６は、電源スイッチやレリーズスイッチ１８、モード選択スイッチ２０、十字キー等を含んでおり、ユーザからの操作入力を受け付ける。

レリーズスイッチ１８は２段階式に構成され、「半押し」でＳ１信号が出力され、「全押し」でＳ２信号が出力される。ＣＰＵ１２は、このレリーズスイッチ１８から出力されるＳ１信号とＳ２信号を検出することにより、レリーズスイッチ１８の「半押し」と「全押し」を検出する。レリーズスイッチ１８を軽く押して止める「半押し（Ｓ１＝ＯＮ）」の状態で自動ピント合わせ（ＡＦ）及び自動露出制御（ＡＥ）が作動してＡＦとＡＥをロックし、「半押し」から更に押し込む「全押し（Ｓ２＝ＯＮ）」の状態で撮影が実行される。

メモリ２２は、ＣＰＵ１２が処理するプログラム及び制御に必要な各種データ等が格納されるＲＯＭや、ＣＰＵ１２が各種の演算処理等を行う作業用領域及び画像処理領域となるＳＤＲＡＭ等を有している。

撮像装置１０の電源は電池２４から供給される。電池２４の電力は、電源回路２６に備えられたＤＣ／ＤＣコンバータによって所要の電圧に変換された後、電源回路２６により撮像装置１０内の各回路に供給される。電圧検出回路２７は、電池２４の電圧（測定電圧値）を測定する。タイマ２８は、電圧検出回路２７にタイミング信号ＴＳを出力して、電池２４の電圧を測定する測定周期を制御する。

電圧検出回路２７によって検出された電池２４の測定電圧値は、電圧検出回路２７に備えられたＡ／Ｄ変換器を介してＣＰＵ１２に入力される。ＣＰＵ１２は、この電圧検出回路２７によって検出された測定電圧値に基づいて電池２４の残量を算出する。

外部通信インターフェース（外部通信Ｉ／Ｆ）３０は、パーソナルコンピュータやテレビ等の外部機器に接続するためのブロックで、所定のプロトコルにしたがって各種データの送受信を行う。なお、撮像装置１０と外部機器は、無線ＬＡＮや有線ＬＡＮ、ＩｒＤＡ、Bluetooth等により接続される。

撮像素子３４は、光学系（レンズ）３２を介して入射した光を受け止めて電気信号に変換する素子であり、例えばＣＣＤである。この電気信号は、図示せぬプリアンプによって増幅され、Ａ／Ｄ変換器３６によってデジタル信号に変換されて、画像処理部３８に入力される。

本実施形態の撮像装置１０は、画像を撮影するための撮影モードと、画像を表示、再生するための再生モード等の複数の動作モードを備えており、モード選択スイッチ２０により動作モードが設定される。

撮影モード時には、画像処理部３８によって撮像素子３４から出力された電気信号が処理されて画角確認用の画像データ（スルー画）が作成され、画像表示部（モニタ）４０に表示される。そして、レリーズスイッチ１８が操作されて画像が撮影されると、撮像素子３４から出力された電気信号を処理して保存用の画像データを作成する。この保存用の画像データは、記録メディア４２に所定のファイル形式（例えば、ＪＰＥＧ形式）に変換されて保存される。一方、再生モード時には、画像処理部３８によって記録メディア４２に保存された画像データが読み出されて表示用の画像データが作成され、モニタ４０に表示される。上述のように、モニタ４０は撮影時の画角確認用の電子ファインダとして用いられるとともに、撮影された画像データの表示に用いられる。

以下、電池残量の測定方法について説明する。本実施形態の撮像装置１０は、動作モードごとに電池の残量が少ないことを判断するための電圧閾値をメモリ２２に記憶している。

図２は、電池残量を測定する際の処理の流れを示すフローチャートである。まず、撮像装置１０の電源が投入されると、ＣＰＵ１２によって動作モードが検出される（ステップＳ１０）。そして、動作モードがモード１（例えば、撮影モード）の場合（ステップＳ１２）、メモリ２２からモード１用の電圧閾値ＶＬ１及び時間Ｔ１が読み出され、測定電圧値Ｖと比較される（ステップＳ１４）。ステップＳ１４において測定電圧値Ｖがモード１用の電圧閾値ＶＬ１よりも小さく（Ｖ＜ＶＬ１）、Ｖ＜ＶＬ１の状態で時間Ｔ１が経過した場合（ステップＳ１６）、電池残量不足の警告がモニタ４０に表示、又は図示せぬスピーカから出力される（ステップＳ１８）。なお、ステップＳ２０以降については、上記ステップＳ１２からＳ１８と同様であるため説明を省略する。

本実施形態によれば、電子機器（撮像装置１０）の動作モードごとに電圧閾値を設定できる。したがって、例えば、消費電力が小さい動作モードの電圧閾値を小さくすることにより、長時間の動作が可能になるため電池を有効に利用できる。

ここで、本発明では、あらかじめそれぞれの動作モードに対応する電圧閾値がメモリ２２に記憶されており、その記憶された電圧閾値と、その動作モード時に測定された電圧が比較される演算のみを必要としており、それ以外の追加の処理を必要としない。その結果として、動作モードに関わる電圧降下以外の不要な電圧降下、つまり、電池残量検出処理に関わる電圧降下を最小とすることができ、電池電圧の変化を正確且つ高速に測定することが可能となる。

なお、上述のように、電圧検出回路２７による電池電圧の測定は、タイマ２８から出力されるタイミング信号によって制御される。図３は、電池電圧の測定のタイミングを模式的に示すグラフである。同図の横軸は時間であり、縦軸は電圧である。図中の曲線Ｖ（ｔ）は電池電圧の経時変動である。

図３（ａ）に示すように、電池電圧の変化が少ない動作モードでは、タイミング信号ＴＳの周波数を小さくして電池電圧を測定する測定周期を長くする。また、図３（ｂ）に示すように、電池電圧の変化が大きい動作モードでは、タイミング信号ＴＳの周波数を大きくして電池電圧を測定する測定周期を短くする。これにより、電池電圧の変動の少ない動作モードでは、電池電圧の測定処理を行う回数が少なくなる。このため、ＣＰＵ１２の処理負荷を低減させることができ、撮像装置１０の処理速度の向上を図ることができる。

図４は、本実施形態の電池電圧の測定方法を模式的に示すグラフである。同図の横軸は時間であり、縦軸は電圧である。図中の曲線Ｖ（ｔ）は電池電圧の経時変動である。同図に示すように、電圧検出回路２７は、タイミング信号ＴＳにしたがって電池電圧を測定する。曲線Ｖ（ｔ）上の白丸Ｐ１は、電圧が測定された時点を示している。

なお、本実施例では電圧の測定の周期をタイミング信号ＴＳに同期させているが、この測定周期は実施形態にあわせて適宜設定されることは言うまでもない。

図５は、電池電圧を測定する際の処理の流れの別の実施例を示すフローチャートである。まず、ＣＰＵ１２によって動作モードの設定、又は所定の動作が行われたことが検出されると、メモリ２２から検出された動作モード（例えば、撮影モード）用の電圧閾値ＶＬ１（例えば、ＡＥに対応する）、ＶＬ２（例えば、ＡＦに対応する）、ＶＬ３（例えば、ＣＣＤ露光読み出しに対応する）、時間Ｔ１０、Ｔ１２、Ｔ１３、及び休止期間Ｔ２０、Ｔ３０が読み出される。ここで、この電圧閾値ＶＬ１、ＶＬ２、ＶＬ３、時間Ｔ１０、Ｔ１２、Ｔ１３、及び休止期間Ｔ２０、Ｔ３０は、動作モードの変更、又は所定の動作の検出後の電池電圧の経時変動パターンに基づいて設定される（電圧閾値、時間、休止期間の値及び数は、動作モードに応じて適宜設定される）。

通常、ある動作モードには複数の機能が含まれ、これらのいくつかは連続的に実行される。これらの機能が連続して実行された場合には、電池の特性から、後続の機能による動作モード開始時点からの電圧降下は、その機能が単独に実行された場合に比べて大きい。従って、単独に電圧閾値を設定する場合に比べてより正確な残量検出が可能となる。

そして、測定電圧値Ｖが電圧閾値ＶＬ１よりも小さく（ステップＳ４０）、Ｖ＜ＶＬ１の状態で時間Ｔ１０が経過したかどうか判断される（ステップＳ４２）。ステップＳ４２においては、図４に示すようにタイミング信号ＴＳのサイクル（例えば、５から５０ミリ秒）にしたがって所定の回数電池電圧を測定することにより、電池電圧が時間Ｔ１０の間Ｖ＜ＶＬ１であったかどうか判断される。

そして、Ｖ＜ＶＬ１の状態で時間Ｔ１０が経過した場合、所定の休止期間Ｔ２０の間電圧の測定が中断される（ステップＳ４４）。次に、ステップＳ４６において測定電圧値Ｖが電圧閾値ＶＬ２よりも小さく、Ｖ＜ＶＬ２の状態で時間Ｔ１２が経過した場合（ステップＳ４８）、電池残量不足の警告がモニタ４０に表示、又は図示せぬスピーカから出力される（ステップＳ５０）。

本実施形態によれば、測定電圧値の経時変動パターンに基づいて電圧閾値が複数設定されるため、電池残量の判定を正確に行うことができる。つまり、ある動作モードのある機能による電圧降下に加えて、何らかの一時的な要因で電圧降下が起こった場合にも単一の電圧閾値との比較によって残量検出を行った場合は残量不足と判定されるが、複数の電圧閾値を設けて比較判定を行うことによってこの誤検出を避けることができる。

なお、本実施形態において、電圧閾値は、すべての動作について設定されていてもよいし、撮像装置１０の有する特定の動作（例えば、消費電力の変化が大きな動作）についてのみ設定されるようにしてもよい。

また、動作の切り替わる時間（すなわち、電圧閾値が変更される際）に、電池電圧の測定を行わない休止期間を設ける。これにより、負荷電流の変動の大きいときに（例えば、図４の休止期間Ｔ２０に示すように、電圧値が急激に変動する場合）、電池の電圧が安定するまでの時間を考慮して電池の残量を判定するため、電池の残量の誤認識を防止できる。

なお、図５の例では、電圧閾値が測定電圧値の経時変動パターンに基づいて２つ設定されているが３つ以上設定されていてもよい。例えば、図４に示すように、電圧閾値ＶＬ１、ＶＬ２、ＶＬ３を設けて測定電圧値の経時変化を測定する。なお、この場合、第２の電圧閾値ＶＬ２と第３の電圧閾値ＶＬ３の間に休止期間Ｔ３０を設けることが好ましい。

また、上述の実施例では、設定された電圧閾値の全てに対して測定電圧値が下回った場合に警告を発する構成としたが、その動作モードに含まれるいずれかの機能に対応する電圧閾値を下回った場合に警告を発する、あるいは動作を停止するという構成としてもよい。例えば、図４の休止期間Ｔ１０において測定電圧値が電圧閾値ＶＬ１を下回り、続く機能を実行すると動作不能電圧を下回ることが予測される場合に、続く機能の実行を停止（キャンセル）させることによって突然の電源ＯＦＦを避けることができる。

本発明の一実施形態に係る電圧変化検出装置が適用された撮像装置の内部構成を示すブロック図 電池残量を測定する際の処理の流れを示すフローチャート 電池電圧の測定のタイミングを模式的に示すグラフ 電池残量の測定方法を模式的に示すグラフ 電池残量を測定する際の処理の流れの別の実施例を示すフローチャート

符号の説明

１０…撮像装置、１２…ＣＰＵ、１４…バス、１６…操作スイッチ、１８…レリーズスイッチ、２０…モード選択スイッチ、２２…メモリ、２４…電池、２６…電源回路、２７…電圧検出回路、２８…タイマ、３０…外部通信インターフェース（外部通信Ｉ／Ｆ）、３２…光学系（レンズ）、３４…撮像素子、３６…Ａ／Ｄ変換器、３８…画像処理部、４０…画像表示部（モニタ）、４２…記録メディア

Claims (11)

1. 電源によって駆動する機器において前記電源の電圧変化を検出する電圧変化検出装置であって、
   前記機器の所定の動作のそれぞれに対応付けられた電圧閾値を記憶する電圧閾値記憶手段と、
   前記電源の出力電圧を測定する電源電圧測定手段と、
   前記電源電圧測定手段によって測定された測定電圧値が前記それぞれの動作に対応付けられた電圧閾値より低い場合に警告を出力する、又は前記機器の電源をＯＦＦにする制御手段と、
   を備えることを特徴とする電圧変化検出装置。
2. 前記電圧閾値は、前記機器のそれぞれの動作に対応づけられた前記電源の電圧の経時変動パターンに基づいて設定されることを特徴とする請求項１記載の電圧変化検出装置。
3. 前記電源電圧測定手段が前記電源の出力電圧を測定する測定周期は、前記機器の動作状況に応じて変化することを特徴とする請求項１又は２記載の電圧変化検出装置。
4. 前記電圧閾値は、前記対応付けられた動作、及び前記動作の前に行われた動作に応じて動的に変化することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の電圧変化検出装置。
5. 前記機器は、複数の動作モードを有しており、
   前記電圧閾値は、各動作モードに応じて所定の時間間隔で複数設定されている請求項１から４のいずれか１項記載の電圧変化検出装置。
6. 前記電圧閾値は、各動作モードに応じて不定の時間間隔で複数設定されている請求項５記載の電圧変化検出装置。
7. 前記測定電圧値が複数の電圧閾値より全て下回ったときにだけ、前記制御手段は警告を出力する、又は前記機器の電源をＯＦＦにすることを特徴とする請求項４から６のいずれか１項記載の電圧変化検出装置。
8. 前記測定電圧値が複数の電圧閾値の少なくとも一つより下回ったときにだけ前記制御手段は警告を出力する、又は前記機器の電源をＯＦＦにすることを特徴とする請求項４から６のいずれか１項記載の電圧変化検出装置。
9. 前記電源は一次電池または二次電池であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載の電圧変化検出装置。
10. 前記電源は定常的な電圧源であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載の電圧変化検出装置。
11. 前記電源電圧測定手段は、前記機器の動作の遷移に応じて、前記電源の電圧の測定の休止期間を有することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項記載の電圧変化検出装置。
    

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