JP2007109903A - 発光素子駆動装置及び携帯機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 電源電圧が低下した状態で光源の発光を行ってもシステムの駆動を維持することができる発光素子駆動装置及び携帯機器を提供すること。
【解決手段】 携帯電話機１に搭載される白色ＬＥＤ１８の駆動装置であって、白色ＬＥＤ１８を有する光源部２０と、携帯電話機１のシステム全体を制御する制御回路２３と、光源部２０及び制御回路２３に電力を供給可能なＬｉイオン二次電池２１と、制御回路２３に電力を供給可能でＬｉイオン二次電池２１によって充電可能な電気二重層コンデンサ２２と、少なくとも光源部２０の発光時に、電気二重層コンデンサ２２が制御回路２３に電力を供給し、Ｌｉイオン二次電池２１が光源部２０に電力を供給するように電力供給の切り替えを行う第１スイッチ部２４と、を備えている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えばカメラ機能による撮影時にフラッシュとして機能するＬＥＤを駆動する発光素子駆動装置及びこれを備えた携帯電話機などの携帯機器に関する。

近年、携帯電話機などの携帯機器においてデジタルカメラ機能を備えるものが多く提供されており、撮影時に発光してフラッシュとして機能する光源を有するものがある。このような携帯電話機などでは、電源として充電可能なリチウムイオン二次電池（以下、Ｌｉイオン二次電池と称する）が用いられており、光源として白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光素子）などが主に用いられている。ここで、電源として用いられるＬｉイオン二次電池は、通常、携帯電話機に内蔵されて携帯電話機のシステム全体を制御する制御回路を駆動させるために用いられている。

そして、Ｌｉイオン二次電池は、光源として使用されるＬＥＤを撮影時にフラッシュとして十分な光量で発光させるため、撮影時に大きな電力を割り当てる必要がある。
そこで、ＬＥＤに対してＬＥＤの定格以上の電流を供給して光量を増大させることで必要とするＬＥＤの数を低減し、消費電力を抑える装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−７７５９７号公報（特許請求の範囲、図１）

しかしながら、上記従来の携帯機器におけるＬＥＤフラッシュ技術には、以下の課題が残されている。すなわち、上記従来では、電源として用いられているＬｉイオン二次電池が内部抵抗を有しているので、放出する電流が大きくなるにしたがって電源電圧が低下する。そのため、フラッシュ時に光源であるＬＥＤを大電流で駆動した際、電圧低下によって携帯機器のシステムの駆動を維持できなくなってシャットダウンが発生する可能性があるという不都合がある。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、ＬＥＤの発光時に電源電圧が低下した状態でもシステムの駆動を維持することができる発光素子駆動装置及び携帯機器を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の発光素子駆動装置は、携帯機器に搭載される発光素子の駆動装置であって、前記発光素子を有する光源部と、前記携帯機器のシステム全体を制御する制御部と、前記光源部及び前記制御部に電力を供給可能な電池電源と、前記制御部に電力を供給可能で前記電池電源によって充電可能な蓄電素子と、少なくとも前記光源部の発光時に、前記蓄電素子が前記制御部に電力を供給し、前記電池電源が前記光源部に電力を供給するように電力供給の切り替えを行うスイッチ部と、を備えていることを特徴とする。

この発光素子駆動装置では、光源部の発光の際、蓄電素子が制御部に電力の供給を行うので、発光のために大電流を消費して電池電源の電源電圧が低下した状態となっても、システムの駆動を維持することができる。したがって、シャットダウンを発生させることなく十分な光量で発光を行うことができる。

また、本発明の発光素子駆動装置は、前記電池電源の電圧を検出する電圧検出部を有し、前記スイッチ部が、前記電池電源の電圧が閾値以下であるときに前記電力供給の切り替えを行うことが好ましい。すなわち、この発光素子駆動装置では、電池電源の電圧が所定の閾値以下であるときに発光を行う際、電力供給の切り替えを行い、シャットダウンの発生を回避する。このように、電池電源の電圧が所定の閾値より高いときは発光時に電池電源を優先して使用することで、蓄電素子の充放電回数を低減でき、充電能力の維持を図ることができる。

また、本発明の発光素子駆動装置は、前記蓄電素子が、電気二重層コンデンサであることが好ましい。すなわち、この発光素子駆動装置では、急速充放電が可能であると共に充放電耐用回数が多く、かつ小型で電圧が高い電気二重層コンデンサを用いることで、携帯機器全体の小型化に寄与すると共に、長期の繰り返し使用においても発光素子の発光時に安定してシステムの駆動を行うことができる。

本発明の携帯機器は、発光素子が搭載された携帯機器であって、上記本発明の発光素子駆動装置を備えていることを特徴とする。
この携帯機器では、上記本発明の発光素子駆動装置を備えているので、発光素子に大電流を供給して発光させる場合でも、携帯機器のシステム全体を安定して駆動することができる。

また、本発明の携帯機器は、カメラ機能を有し、前記発光素子駆動装置が、前記カメラ機能による撮影時に前記発光素子をフラッシュとして発光させることを特徴とする。すなわち、この携帯機器では、ＬＥＤフラッシュとして発光素子を搭載しており、上記本発明の発光素子駆動装置で、フラッシュ時に電力供給切替を行うことで、システム全体のシャットダウンを防ぎ、安定してカメラ機能を維持させることができる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る発光素子駆動装置及び携帯機器によれば、発光のために大電流を消費してもシステムの駆動を維持することができるので、シャットダウンを発生させずに十分な光量の発光を行うことができる。

以下、本発明に係る発光素子駆動装置及びこれを備えた携帯機器の第１実施形態を、図１及び図２に基づいて説明する。
本実施形態における携帯電話機（携帯機器）１は、デジタルカメラ機能（以下、カメラ機能と称する）とＬＥＤによるフラッシュ機能とを有する携帯電話機であって、図１に示すように、第１筐体２と、第１筐体２とヒンジ機構３を介して折り畳み自在である第２筐体４と、によって構成されている。

第１筐体２の携帯電話機１を折り畳んだ際の内面側には、数字キーなどによって構成されて携帯電話機１の操作の入力を行う操作キー部１１と、送話音声を入力するマイク１２とが設けられている。また、第１筐体２の折り畳んだ際の外面側には、着信状態などを通知するサウンダ１３が設けられている。
第２筐体４の携帯電話機１を折り畳んだ際の内面側には、受話音声を出力するスピーカ１４と、文字や画像を表示する第１ディスプレイ１５とが設けられている。また、第２筐体４の折り畳んだ際の外面側には、第１ディスプレイ１５と同様に文字や画像を表示する第２ディスプレイ１６と、撮影に使用する対物レンズ１７と、この対物レンズ１７を用いた撮影時に対物レンズ１７による撮影範囲に照明光を照射する白色ＬＥＤ（発光素子）１８とが設けられている。

対物レンズ１７は、カメラ機能の対物光学系を構成する部材であって、第２筐体４の内部に設けられたＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）などの撮像素子（図示略）に被写体からの像を結像するように構成されている。
白色ＬＥＤ１８は、図２に示すように、第２筐体４内に設けられたＬＥＤドライバ１９によって駆動され、カメラ機能による撮影時にはフラッシュとして使用されると共に、着信や充電状態を通知するように構成されている。このＬＥＤドライバ１９は、例えばトランジスタなどの半導体素子を用いた電気回路によって構成されている。これら白色ＬＥＤ１８及びＬＥＤドライバ１９によって光源部２０が構成されている。

また、携帯電話機１は、第１筐体２または第２筐体４に、システム全体及び白色ＬＥＤ１８の駆動システム（発光素子駆動装置）として、図２に示すように、上記光源部２０と、Ｌｉイオン二次電池（電池電源）２１と、Ｌｉイオン二次電池２１によって充電可能な電気二重層コンデンサ（蓄電素子）２２と、携帯電話機１のシステム全体の機能を制御する制御回路（制御部）２３と、第１及び第２スイッチ部２４、２５と、を備えている。また、携帯電話機１には、撮影した画像を記録するメモリ（図示略）と、電波の送受信を行うアンテナ（図示略）と、が設けられている。

上記Ｌｉイオン二次電池２１は、充電可能な二次電池であって、光源部２０及び制御回路２３に対して電力を供給してこれらを駆動する。
上記電気二重層コンデンサ２２は、Ｌｉイオン二次電池２１と同様に、充電可能な二次電池である。この電気二重層コンデンサ２２は、例えば鉛やカドニウムなどの重金属を使用していないため環境に対する負荷が小さく、また、充放電を物理的な吸着、離脱で行うので化学反応で充放電を行うことと比較して劣化が少ないという特徴を有している。

上記制御回路２３は、ＬＥＤドライバ１９と同様に、半導体素子を用いた電気回路によって構成されており、携帯電話機１による通信を制御する通信制御回路（図示略）やカメラ機能による撮影など携帯電話機としてのシステムを制御する。そして、制御回路２３は、操作キー部１１で所定の操作を行ってカメラ機能の起動や終了を行うと、第１スイッチ部２４に対して切替信号を送信するように構成されている。また、制御回路２３は、第２スイッチ部２５に対して切替信号を送信することでＬｉイオン二次電池２１による電気二重層コンデンサ２２の充電を行うように構成されている。

上記第１スイッチ部２４は、ＬＥＤドライバ１９や制御回路２３と同様に、半導体素子を用いた電気回路によって構成されたスイッチ回路であって、Ｌｉイオン二次電池２１に接続される端子３１ａと、電気二重層コンデンサ２２に接続される端子３１ｂと、ＬＥＤドライバ１９に接続される端子３１ｃと、制御回路２３に接続される端子３１ｄと、他に接続されていない端子３１ｅとによって構成されている。

また、第１スイッチ部２４は、制御回路２３からの切替信号によって、端子３１ａと端子３１ｃまたは端子３１ｄとが接続可能であり、端子３１ｂと端子３１ｄまたは端子３１ｅとが接続可能である。ここで、カメラ機能による撮影状態以外の場合において、第１スイッチ部２４は、端子３１ａと端子３１ｄとが接続され、端子３１ｂと端子３１ｅとが接続されている。すなわち、Ｌｉイオン二次電池２１は第１スイッチ部２４を介して制御回路２３に接続され、電気二重層コンデンサ２２は他に接続されない状態となっている。

上記第２スイッチ部２５は、制御回路２３や第１スイッチ部２４と同様に、半導体素子を用いた電気回路によって構成されたスイッチ回路であって、制御回路２３からの切替信号によってＬｉイオン二次電池２１と電気二重層コンデンサ２２とを接続するように構成されている。これにより、電気二重層コンデンサ２２がＬｉイオン二次電池２１によって充電される。

次に、このような構成を有する携帯電話機１の使用方法について説明する。まず、第１及び第２筐体２、４を拡開して操作キー部１１で所定の操作を行うことで電源を投入する。ここで、携帯電話機１を電話機として使用する場合には、この状態で通話操作を行う。通話処理に移行すると、第１筐体２の内部に設けられた制御回路２３によって、マイク１２に入力された音声信号が、音声データとしてアンテナから送信される。また、アンテナで受信された音声データが、制御回路２３によって音声信号としてスピーカ１４から出力される。このようにして、電話機として使用される。

続いて、携帯電話機１のカメラ機能を用いた撮影方法について説明する。まず、操作キー部１１で所定の操作を行うことで電源を投入し、カメラ機能を起動する。このとき、制御回路２３が、第１スイッチ部２４に対して切替信号を送信する。これにより、図２の二点鎖線で示すように、第１スイッチ部２４が端子３１ａと端子３１ｄとの接続から端子３１ａと端子３１ｃとの接続に切り替えると共に、端子３１ｂと端子３１ｅとの接続から端子３１ｂと端子３１ｄとの接続に切り替える。

この第１スイッチ部２４による接続の切り替えによって、Ｌｉイオン二次電池２１が第１スイッチ部２４を介してＬＥＤドライバ１９に接続され、電気二重層コンデンサ２２が第１スイッチ部２４を介して制御回路２３に接続される。また、制御回路２３が、第２スイッチ部２５に対して切り替え信号を送信する。これにより、電気二重層コンデンサ２２とＬｉイオン二次電池２１とが、接続されない状態となる。

そして、同様に操作キー部１１で所定の操作を行うことで、カメラ機能による撮影を行う。このとき、Ｌｉイオン二次電池２１から電力が供給されているＬＥＤドライバ１９が白色ＬＥＤ１８を駆動して、白色ＬＥＤ１８のフラッシュ発光を行う。対物レンズ１７からの入射した光は、ＣＣＤによって電気信号に変換される。また、撮影された画像が第１ディスプレイ１５に表示された後、操作キー部１１で所定の操作を行うことでメモリに保存される。

その後、操作キー部１１で所定の操作を行うことで、カメラ機能による撮影を終了する。このとき、上述と同様に、制御回路２３が第１スイッチ部２４に対して切替信号を送信する。これにより、第１スイッチ部２４が端子３１ａと端子３１ｃとの接続から端子３１ａと端子３１ｄとの接続に切り替えると共に、端子３１ｂと端子３１ｄとの接続から端子３１ｂと端子３１ｅとの接続に切り替える。この第１スイッチ部２４による接続の切り替えによって、Ｌｉイオン二次電池２１は第１スイッチ部２４を介して制御回路２３に接続され、電気二重層コンデンサ２２は他に接続されない状態となる。以上のようにして、携帯電話機１を用いて撮影を行う。

なお、カメラ機能を起動していない状態において、制御回路２３は、第２スイッチ部２５に対して切替信号を送信し、電気二重層コンデンサ２２とＬｉイオン二次電池２１とを接続状態として、Ｌｉイオン二次電池２１による電気二重層コンデンサ２２の充電を行う。

本実施形態の携帯電話機１によれば、カメラ機能による撮影時においてフラッシュ発光のために大きな電流が光源部２０で放出されても、システムの駆動を維持することができる。したがって、シャットダウンの発生を防止し、十分な光量の発光を行うことができる。
また、急速充放電が可能であると共に充放電耐用回数が多く、かつ小型で電圧が高い電気二重層コンデンサ２２を用いることで、携帯電話機１全体の小型化に寄与すると共に、長期の繰り返し使用においても白色ＬＥＤ１８の発光時に安定してシステムの駆動を行うことができる。

次に、第２実施形態について、図３及び図４に基づいて説明する。なお、ここで説明する実施形態はその基本的構成が上述した第１実施形態と同様であり、上述の第１実施形態に別の要素を付加したものである。したがって、図３及び図４においては、図２と同一構成要素に同一符号を付し、この説明を省略する。

第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第２実施形態における携帯電話機４０では、Ｌｉイオン二次電池２１の電圧を検出する電圧検出回路（電圧検出部）４１が設けられている点である。
すなわち、第２実施形態における携帯電話機４０は、電圧検出回路４１がＬｉイオン二次電池２１及び制御回路４２にそれぞれ接続されている。この電圧検出回路４１は、Ｌｉイオン二次電池２１の電圧が所定の閾値以下となったときに、制御回路４２に対して検出信号を送信するように構成されている。

また、制御回路４２は、電圧検出回路４１から検出信号を受信した状態でカメラ機能を起動したときに、第１スイッチ部４３に対して切替信号Ａを送信するように構成されている。さらに、制御回路４２は、電圧検出回路４１からの検出信号を受信していない状態でカメラ機能による撮影状態となったときに、第１スイッチ部４３に対して切替信号Ｂを送信するように構成されている。

また、第１スイッチ部４３は、Ｌｉイオン二次電池２１に接続される端子５１ａ及び端子５１ｂと、電気二重層コンデンサ２２に接続される端子５１ｃと、他に接続されていない端子５１ｄと、ＬＥＤドライバ１９に接続される端子５１ｅと、制御回路４２に接続される端子５１ｆと、端子５１ｄと同様に他に接続されていない端子５１ｇと、によって構成されている。

また、第１スイッチ部４３は、制御回路４２からの切替信号によって端子５１ａと端子５１ｄまたは端子５１ｅと接続可能であり、端子５１ｂと端子５１ｅまたは端子５１ｆと接続可能であり、端子５１ｃが端子５１ｆまたは端子５１ｇと接続可能である。ここで、カメラ機能による撮影状態以外の場合において、第１スイッチ部４３は、端子５１ｂと端子５１ｆとが接続され、端子５１ｃと端子５１ｇとが接続されている。すなわち、第１実施形態と同様に、Ｌｉイオン二次電池２１は第１スイッチ部４３を介して制御回路４２に接続されており、電気二重層コンデンサ２２は他に接続されない状態となっている。

次に、このような構成を有する携帯電話機４０を用いた撮影方法について説明する。まず、上述した第１の実施形態と同様に、操作キー部１１で所定の操作を行うことでカメラ機能による撮影状態とする。ここで、電圧検出回路４１がＬｉイオン二次電池２１の電圧が所定の閾値以下であることを検出している場合には、制御回路４２が第１スイッチ部２４に対して切替信号Ａを送信する。そして、第１スイッチ部４３による接続の切り替えによって、図３に二点鎖線で示すように、Ｌｉイオン二次電池２１は第１スイッチ部４３を介してＬＥＤドライバ１９に接続され、電気二重層コンデンサ２２は第１スイッチ部４３を介して制御回路４２に接続される。その後、上述した第１の実施形態と同様に、撮影を行った後、操作キー部１１で所定の操作を行うことで撮影を終了する。

一方、撮影状態となったときに、電圧検出回路４１がＬｉイオン二次電池２１の電圧が所定の閾値よりも高いために閾値以下であることを検出していない場合には、制御回路４２が第１スイッチ部２４に対して切替信号Ｂを送信する。そして、第１スイッチ部４３による接続の切り替えによって、図４に二点鎖線で示すように、Ｌｉイオン二次電池２１は第１スイッチ部４３を介してＬＥＤドライバ１９と制御回路４２とに接続され、電気二重層コンデンサ２２は他に接続されていない状態となる。そして、上述した第１の実施形態と同様に、撮影を行った後、操作キー部１１で所定の操作を行うことで撮影を終了する。

このように構成された携帯電話機４０によれば、上述した第１実施形態における携帯電話機１と同様の作用、効果を有するが、Ｌｉイオン二次電池２１の電圧が所定の閾値以下のときのみ、白色ＬＥＤ１８での発光を行うときに電気二重層コンデンサ２２でシステムを駆動するので、電気二重層コンデンサ２２の充放電回数を低減して充放電による電力効率の低下を抑制することができる。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。

例えば、上記各実施形態では、携帯機器として携帯電話機に適用しているが、携帯可能な機器であればよく、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant：携帯情報端末機）のような他の携帯端末機に適用してもよく、デジタルカメラに適用してもよい。
また、カメラ機能による撮影状態時に電力供給の切替を行っているが、発光時にのみ電力供給の切替を行うように構成してもよい。
また、発光素子として白色ＬＥＤを用いているが、他の波長の光を放出するＬＥＤを単独または複数組み合わせて用いてもよく、他の発光素子を適用してもよい。

また、電源としてＬｉイオン二次電池２１を用いているが、例えばニッケル水素電池や乾電池のような一次電池など、他の携帯可能な電池電源を適用してもよい。
また、蓄電素子として上述したように小型化等に好適な電気二重層コンデンサ２２を用いていることが好ましいが、例えば化学反応で充放電を行う蓄電池のように他の充電可能な電源を適用してもよく、交換可能な一次電池を適用してもよい。
また、本発明の発光素子駆動装置は、上記各実施形態のようにＬＥＤをフラッシュとして使用する場合に好適であるが、その他の用途として液晶ディスプレイのＬＥＤバックライト点灯時や着信状態を通知するためにＬＥＤを発光させるとき等に電力供給の切り替えを行うシステムとして採用しても構わない。

本発明に係る第１実施形態の携帯電話機を示すもので、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ａ）とは異なる方向から見た斜視図である。 第１実施形態の携帯電話機において、ＬＥＤ駆動システムにおける電力の供給状態を示すブロック図である。 本発明に係る第２実施形態の携帯電話機において、ＬＥＤ駆動システムにおける電力の供給状態を示すブロック図である。 第２実施形態の携帯電話機において、ＬＥＤ駆動システムにおける他の電力の供給状態を示すブロック図である。

符号の説明

１、４０…携帯電話機（携帯機器）、１８…白色ＬＥＤ（発光素子）、１９…ＬＥＤドライバ、２０…光源部、２１…Ｌｉイオン二次電池（電池電源）、２２…電気二重層コンデンサ（蓄電素子）、２３…制御回路（制御部）、２４、４３…第１スイッチ部、４１…電圧検出回路（電圧検出部）

Claims (5)

1. 携帯機器に搭載される発光素子の駆動装置であって、
   前記発光素子を有する光源部と、
   前記携帯機器のシステム全体を制御する制御部と、
   前記光源部及び前記制御部に電力を供給可能な電池電源と、
   前記制御部に電力を供給可能で前記電池電源によって充電可能な蓄電素子と、
   少なくとも前記光源部の発光時に、前記蓄電素子が前記制御部に電力を供給し、前記電池電源が前記光源部に電力を供給するように電力供給の切り替えを行うスイッチ部と、を備えていることを特徴とする発光素子駆動装置。
2. 前記電池電源の電圧を検出する電圧検出部を有し、
   前記スイッチ部が、前記電池電源の電圧が閾値以下であるときに前記電力供給の切り替えを行うことを特徴とする請求項１に記載の発光素子駆動装置。
3. 前記蓄電素子が、電気二重層コンデンサであることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光素子駆動装置。
4. 発光素子が搭載された携帯機器であって、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の発光素子駆動装置を備えていることを特徴とする携帯機器。
5. カメラ機能を有し、
   前記発光素子駆動装置が、前記カメラ機能による撮影時に前記発光素子をフラッシュとして発光させることを特徴とする請求項４に記載の携帯機器。
   

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