JP2009145502A - 電源制御回路、当該電源制御回路を有する撮像装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電源（電池）の電圧降下を低減して電源（電池）の利用効率を高めることができる電源制御回路を提供する。
【解決手段】第１の電源手段と、第２の電源手段と、前記第２の電源手段に直列に接続され、前記第２の電源手段から供給される電圧を昇圧又は降圧して出力する出力手段と、前記第１の電源手段の出力と前記出力手段の出力とを接続して負荷回路に供給する接続部と、前記第１の電源手段から出力される電圧値を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段によって検出された電圧値、前記負荷回路で消費される消費電流値、前記第１の電源手段から前記接続部までの第１のインピーダンス、及び、前記出力手段から前記接続部までの第２のインピーダンスに基づいて、前記第１の電源手段から出力される電流値が一定となるように前記出力手段の出力電圧を制御する制御手段と、を有することを特徴とする電源制御回路を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源制御回路、当該電源制御回路を有する撮像装置及び制御方法に関する。

近年、撮像装置の一つとして、被写体からの光を、光学レンズを介して撮像素子に結像して被写体の画像を撮像及び記録するデジタルカメラが普及してきている。かかるデジタルカメラは、一般的に、電池を動力源とし、大電力を必要とする負荷回路や小電力で動作可能な負荷回路に対して、電池から供給される電圧をＤＣＤＣコンバータで適切な電圧に昇圧又は降圧して分配している。また、デジタルカメラは、多くの場合、単一の電池から複数の負荷回路に電力を供給する構成となっている（特許文献１参照）。

このようなデジタルカメラにおいては、電池の利用効率やＤＣＤＣコンバータの変換効率の観点から、電池から出力される電流を一定に維持することが好ましい。また、例えば、ズーム動作等の大電流が必要とされる動作を行う場合において、電池から出力される電流が大きく増加すると、電池の電圧が急激に低下して、デジタルカメラの動作が停止してしまうことがある。
特開平１１−１４９１１８号公報

しかしながら、デジタルカメラにおいては、撮像又は記録した画像を表示する再生モード、静止画を撮像する静止画撮像モード、或いは、動画を撮像する動画撮像モードなど、動作モードに応じて駆動する負荷回路が大きく異なる。従って、複数の負荷回路のそれぞれの消費電流が一定であっても、複数の負荷回路の動作が複合されてデジタルカメラは動作するため、デジタルカメラの動作モード毎にデジタルカメラ全体としての消費電流が大きく変動する。そのため、負荷変動にかかわらず電池から出力される電流を一定に維持することは、現実的には、非常に困難であった。

本発明は、このような従来技術の課題に鑑みて、電源（電池）の電圧降下を低減して電源（電池）の利用効率を高めることができる電源制御回路を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の側面としての電源制御回路は、第１の電源手段と、第２の電源手段と、前記第２の電源手段に直列に接続され、前記第２の電源手段から供給される電圧を昇圧又は降圧して出力する出力手段と、前記第１の電源手段の出力と前記出力手段の出力とを接続して負荷回路に供給する接続部と、前記第１の電源手段から出力される電圧値を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段によって検出された電圧値、前記負荷回路で消費される消費電流値、前記第１の電源手段から前記接続部までの第１のインピーダンス、及び、前記出力手段から前記接続部までの第２のインピーダンスに基づいて、前記第１の電源手段から出力される電流値が一定となるように前記出力手段の出力電圧を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明の第２の側面としての電源制御回路は、第１の電源手段と、第２の電源手段と、前記第２の電源手段に直列に接続され、前記第２の電源手段から供給される電圧を昇圧又は降圧して出力する出力手段と、前記第１の電源手段の出力と前記出力手段の出力とを接続して負荷回路に供給する接続部と、前記第１の電源手段から出力される電圧値を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段によって検出された電圧値、前記負荷回路で消費される消費電流値、前記第１の電源手段から前記接続部までの第１のインピーダンス、及び、前記出力手段から出力される電圧値に基づいて、前記第１の電源手段から出力される電流値が一定となるように前記出力手段から前記接続部までの第２のインピーダンスを制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明の第３の側面としての撮像装置は、被写体を撮像する撮像手段と、前記撮像手段に含まれる負荷回路を動作させる電源を制御する電源制御回路とを有し、前記電源制御回路は、第１の電源手段と、第２の電源手段と、前記第２の電源手段に直列に接続され、前記第２の電源手段から供給される電圧を昇圧又は降圧して出力する出力手段と、前記第１の電源手段の出力と前記出力手段の出力とを接続して前記負荷回路に供給する接続部と、前記第１の電源手段から出力される電圧値を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段によって検出された電圧値、前記負荷回路で消費される消費電流値、前記第１の電源手段から前記接続部までの第１のインピーダンス、及び、前記出力手段から前記接続部までの第２のインピーダンスに基づいて、前記第１の電源手段から出力される電流値が一定となるように前記出力手段の出力電圧を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明の第４の側面としての制御方法は、第１の電源手段と、第２の電源手段と、前記第２の電源手段に直列に接続され、前記第２の電源手段から供給される電圧を昇圧又は降圧して出力する出力手段と、前記第１の電源手段の出力と前記出力手段の出力とを接続して負荷回路に供給する接続部とを有する電源制御回路の制御方法であって、前記第１の電源手段から出力される電圧値を検出する電圧検出ステップと、前記電圧検出ステップで検出された電圧値、前記負荷回路で消費される消費電流値、前記第１の電源手段から前記接続部までの第１のインピーダンス、及び、前記出力手段から前記接続部までの第２のインピーダンスに基づいて、前記第１の電源手段から出力される電流値が一定となるように前記出力手段の出力電圧を制御する制御ステップと、を有することを特徴とする。

本発明の第５の側面としての制御方法は、第１の電源手段と、第２の電源手段と、前記第２の電源手段に直列に接続され、前記第２の電源手段から供給される電圧を昇圧又は降圧して出力する出力手段と、前記第１の電源手段の出力と前記出力手段の出力とを接続して負荷回路に供給する接続部とを有する電源制御回路の制御方法であって、前記第１の電源手段から出力される電圧値を検出する電圧検出ステップと、前記電圧検出ステップで検出された電圧値、前記負荷回路で消費される消費電流値、前記第１の電源手段から前記接続部までの第１のインピーダンス、及び、前記出力手段から出力される電圧値に基づいて、前記第１の電源手段から出力される電流値が一定となるように前記出力手段から前記接続部までの第２のインピーダンスを制御する制御ステップと、を有することを特徴とする。

本発明の第６の側面としての制御方法は、被写体を撮像する撮像手段と、前記撮像手段に含まれる負荷回路を動作させる電源を制御する電源制御回路とを有し、前記電源制御回路は、第１の電源手段と、第２の電源手段と、前記第２の電源手段に直列に接続され、前記第２の電源手段から供給される電圧を昇圧又は降圧して出力する出力手段と、前記第１の電源手段の出力と前記出力手段の出力とを接続して前記負荷回路に供給する接続部とを有する撮像装置の制御方法であって、前記第１の電源手段から出力される電圧値を検出する電圧検出ステップと、前記電圧検出ステップで検出された電圧値、前記負荷回路で消費される消費電流値、前記第１の電源手段から前記接続部までの第１のインピーダンス、及び、前記出力手段から前記接続部までの第２のインピーダンスに基づいて、前記第１の電源手段から出力される電流値が一定となるように前記出力手段の出力電圧を制御する制御ステップと、を有することを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、電源（電池）の電圧降下を低減して電源（電池）の利用効率を高めることができる電源制御回路を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態としての電源制御回路を含む撮像装置１の構成を示す概略ブロック図である。撮像装置１は、被写体を撮像する撮像ユニットと、かかる撮像ユニットに含まれる複数の負荷回路を動作させる電源を制御する電源制御回路とを備え、本実施形態では、デジタルカメラとして具現化される。

撮像ユニットは、被写体を撮像するための種々の負荷回路を含むが、図１では、焦点を調節する機構（焦点調整レンズなど）、ズームレンズ、手ぶれを補正する機構などを駆動するメカ駆動回路１０２のみを示す。

電源制御回路は、本実施形態では、主電源２０２（第１の電源手段）と、副電源２０４（第２の電源手段）と、電圧検出部２０６と、電流検出部２０８と、消費電流検出部２１０と、電源回路２１２とを有する。更に、電源制御回路は、システム制御部２１４と、ＤＣＤＣコンバータ２１６と、制御部２１８と、接続部２２０と、スイッチ（ＳＷ）回路２２２とを有する。

主電源２０２は、撮像ユニットに含まれる複数の負荷回路（メカ駆動回路１０２など）に電力を供給する電源であって、本実施形態では、電池で構成される。

副電源２０４は、主電源２０２と同様に、撮像ユニットに含まれる複数の負荷回路（メカ駆動回路１０２など）に電力を供給する電源であって、本実施形態では、電池で構成される。但し、副電源２０４は、負荷回路に常に電力を供給するのではなく、スイッチ回路２２２によって接続部２２０が接続状態になった場合にのみ、負荷回路に電力を供給する。換言すれば、主電源２０２の補助電源として機能する。

電圧検出部２０６は、主電源２０２に並列に接続され、主電源２０２から出力される電圧（電圧値）を検出する。

電流検出部２０８は、主電源２０２に直列に接続され、主電源２０２から出力される電流（電流値）を検出する。

消費電流検出部２１０は、後述する接続部２２０を介して、主電源２０２及び副電源２０４に直列に接続され、主電源２０２から出力される電流と副電源２０４から出力される電流とを合わせた電流（電流値）を検出する。換言すれば、消費電流検出部２１０は、撮像装置１の全体の消費電流（消費電流値）を検出する。

電源回路２１２は、ＤＣＤＣコンバータを含み、主電源２０２及び副電源２０４から供給される電圧を昇圧又は降圧して撮像ユニットに含まれる複数の負荷回路（メカ駆動回路１０２など）に供給する。

システム制御部２１４は、撮像装置１の動作を制御する。システム制御部２１４は、本実施形態では、制御部２１８に対して撮像装置１の動作を指示及び制御するための動作制御信号を送信したり、スイッチ回路２２２に対してスイッチ回路２２２をＯＮ状態又はＯＦＦ状態にするＯＮ信号又はＯＦＦ信号を送信したりする。また、システム制御部２１４は、駆動モータ等を駆動させるための駆動信号をメカ駆動回路１０２に送信する。なお、システム制御部２１４は、副電源２０４の容量（残量）を検出する機能も有する。

ＤＣＤＣコンバータ２１６は、副電源２０４に直列に接続され、副電源２０４から供給される電圧を昇圧又は降圧して出力電圧を出力する。ＤＣＤＣコンバータ２１６は、副電源２０４から出力される電圧を一定に維持する。

制御部２１８は、主電源２０２から出力される電流値が一定となるようにＤＣＤＣコンバータ２１６の出力電圧を制御する。具体的には、制御部２１８は、電圧検出部２０６で検出された電圧値、負荷回路で消費される消費電流値、第１のインピーダンスＲＡ、及び、第２のインピーダンスＲＢに基づいてＤＣＤＣコンバータ２１６の出力電圧を制御する。なお、第１のインピーダンスＲＡとは、主電源２０２から接続部２２０までのインピーダンスである。第２のインピーダンスＲＢとは、ＤＣＤＣコンバータ２１６から接続部２２０までのインピーダンスである。

接続部２２０は、主電源２０２の出力とＤＣＤＣコンバータ２１６の出力とを接続して負荷回路に供給する。接続部２２０において、主電源２０２から出力される電流とＤＣＤＣコンバータ２１６（副電源２０４）から出力される電流とが合わされる。

スイッチ回路２２２は、ＤＣＤＣコンバータ２１６と接続部２２０とを接続状態又は非接続状態にするための回路である。具体的には、スイッチ回路２２２は、システム制御部２１４からＯＮ信号を受信してＯＮ状態になるとＤＣＤＣコンバータ２１６と接続部２２０とを接続状態にする。また、スイッチ回路２２２は、システム制御部２１４からＯＦＦ信号を受信してＯＦＦ状態になるとＤＣＤＣコンバータ２１６と接続部２２０とを非接続状態にする。このように、スイッチ回路２２２は、システム制御部２１４に制御され、負荷回路で消費される消費電流値が変動する場合に、ＤＣＤＣコンバータ２１６と接続部２２０とを接続状態にする。換言すれば、スイッチ回路２２２は、副電源２０４からの電力の供給又は非供給を切り替えることができる。

以下、図２を参照して、撮像装置１の動作、特に、電源制御回路の動作について説明する。本実施形態では、撮像装置１の動作として、静止画撮像モードにおいてズーム動作が指示された場合（即ち、撮像装置１の図示しないズームボタンが押された場合）を例に説明する。

まず、静止画撮像モードにおいてズームボタンが押されると、システム制御部２１４は、ステップＳ１００２において、ズーム動作が指示されたことを検出し、ズーム動作を指示及び制御するための動作制御信号を制御部２１８に送信して、ズーム動作を開始する。

また、システム制御部２１４は、ステップＳ１００４において、副電源２０４が負荷回路（メカ駆動回路１０２など）に電力を供給することができるかどうか（即ち、副電源２０４にズーム動作に必要な容量が残っているかどうか）を判断する。例えば、システム制御部２１４は、図示しない電圧検出部を制御して副電源２０４の電圧を検出し、副電源２０４の電圧と副電源２０４の容量との関係を示すテーブルを参照することで、副電源２０４が電力を供給することができるかどうかを判断する。また、一般的なバッテリチェックを行う（即ち、副電源２０４の電圧降下を検出する）ことで、副電源２０４が電力を供給することができるかどうかを判断してもよい。

副電源２０４が負荷回路に電力を供給することができないと判断された場合には、システム制御部２１４は、ステップＳ１００６において、駆動モータ等を駆動させるための駆動信号をメカ駆動回路１０２に送信し、メカ駆動回路１０２がズーム動作を実行する。この場合、メカ駆動回路１０２は、主電源２０２から供給される電力のみで（即ち、副電源２０４から電力の供給を受けずに）ズーム動作を実行する。

副電源２０４が負荷回路に電力を供給することができると判断された場合には、システム制御部２１４からの動作制御信号を受信した制御部２１８が、ステップＳ１００８において、第１のインピーダンスＲＡ及び第２のインピーダンスＲＢを測定（算出）する。

ここで、第１のインピーダンスＲＡ及び第２のインピーダンスＲＢの測定について具体的に説明する。第１のインピーダンスＲＡ及び第２のインピーダンスＲＢは、電源制御回路に一定の負荷電流をかけることで測定することができる。

まず、スイッチ回路２２２を介してＤＣＤＣコンバータ２１６と接続部２２０とを非接続状態にして主電源２０２から一定の負荷電流を流し、電圧検出部２０６において負荷電流に対する主電源２０２の電圧降下（電圧降下量）を検出する。そして、電圧検出部２０６で検出した電圧降下量を負荷電流値で割ることによって、以下の式１に示すように、主電源２０２から接続部２２０までの第１のインピーダンスＲＡを算出（測定）することができる。

ＲＡ＝ΔＶ／Ｉｃｏｎｓｔ （ΔＶ：電圧降下量、Ｉｃｏｎｓｔ：負荷電流値）・・・（式１）
なお、第１のインピーダンスＲＡは、主電源２０２の内部インピーダンスや電池接片の接触抵抗を含んでもよい。

次に、スイッチ回路２２２を介してＤＣＤＣコンバータ２１６と接続部２２０とを接続状態にして副電源２０４から一定の負荷電流を流し、図示しない電圧検出部において負荷電流に対する副電源２０４の電圧降下（電圧降下量）を検出する。そして、第１のインピーダンスＲＡを用いて、ＤＣＤＣコンバータ２１６の出力電圧を複数の値に振ることで第２のインピーダンスＲＢを算出（測定）することができる。

本実施形態では、システム制御部２１４からの動作制御信号に応じて（即ち、撮像装置１が動作を開始する度に）第１のインピーダンスＲＡ及び第２のインピーダンスＲＢを測定している。なお、第１のインピーダンスＲＡ及び第２のインピーダンスＲＢは、ステップＳ１００８で必ずしも測定する必要はなく、例えば、予め測定した値や設計値をシステム制御部２１４に備えられたメモリや電源回路２１２の記憶回路に格納しておいてもよい。但し、主電源２０２や副電源２０４が着脱可能な電池である場合や主電源２０２や副電源２０４の特性が不安定で使用回数に応じて変化する場合には、第１のインピーダンスＲＡ及び第２のインピーダンスＲＢも経時変化してしまうことがある。このような場合には、撮像装置１が動作を開始する度に第１のインピーダンスＲＡ及び第２のインピーダンスＲＢを測定することが好ましい。

第１のインピーダンスＲＡ及び第２のインピーダンスＲＢの測定が終了したら、制御部２１８は、ステップＳ１０１０において、主電源２０２から出力する電流値（一定の電流値）を決定する。例えば、電流検出部２０８によって検出された電流値や撮像装置１の動作に応じて設定された電流値を主電源２０２から出力する電流値として決定してもよい。この場合、撮像装置１の動作毎に主電源２０２から出力される電流値を一定にすることが可能となる。また、撮像装置１の動作にかかわらず主電源２０２から出力される電流値を一定にする場合には、例えば、撮像装置１の動作（負荷回路の動作）に応じた平均消費電流や予め設定された電流値を主電源２０２から出力する電流値として決定すればよい。

次いで、制御部２１８は、ステップＳ１０１２において、ＤＣＤＣコンバータ２１６の出力電圧を制御（設定）する。制御部２１８は、電圧検出部２０６で検出された電圧値、負荷回路で消費される消費電流値、第１のインピーダンスＲＡ及び第２のインピーダンスＲＢに基づいて、ＤＣＤＣコンバータ２１６の出力電圧を制御する。なお、負荷回路で消費される消費電流値は、消費電流検出部２１０で検出することができる。また、負荷回路で消費される消費電流値の標準値を負荷回路の動作種別ごと（撮像装置１の動作種別ごと）に制御部２１８のメモリなどの格納部に格納しておいてもよい。この場合、格納部は、格納した消費電流値の標準値のうち、負荷回路の動作種別に応じた消費電流値を出力する。制御部２１８は、ＤＣＤＣコンバータ２１６の出力電圧を制御（設定）すると、その旨を示す制御信号をシステム制御部２１４に送信する。

ここで、ＤＣＤＣコンバータ２１６の出力電圧を制御（設定）について具体的に説明する。

撮像装置１がズーム動作を行うと、負荷回路（メカ駆動回路１０２など）の消費電流が増加する。図３は、撮像装置１がズーム動作を行った場合の消費電流値の一例を示す図であって、縦軸に消費電流値を採用し、横軸に時間を採用している。図３（ａ）は、消費電流検出部２１０で検出された消費電流値（即ち、撮像装置１の全体としての消費電流値）を示す。ΔＩ１は、ズーム動作前にステップＳ１０１０で決定された主電源２０２から出力される電流値（即ち、ズーム動作前の消費電流値）である。ΔＩ２は、ズーム動作に伴って増加した電流値（即ち、ズーム動作中の消費電流値）である。

従って、制御部２１８がＤＣＤＣコンバータ２１６の出力電圧を適切に制御し、図３（ｂ）に示すズーム動作に伴って増加した電流値ΔＩ２を副電源２０４から供給することで、主電源２０２は、図３（ｃ）に示すように電流値ΔＩを出力すればよくなる。このように、撮像装置１の動作（本実施形態では、ズーム動作）に伴って増加する消費電流値を副電源２０４から供給することで、主電源２０２から出力される電流値は、負荷変動があったとしても一定に維持されることになる。

図４は、撮像装置１（電源制御回路及び負荷回路を含む）の回路構成を簡略化して示す回路モデル図である。図４において、Ｖ１は主電源２０２から出力される電圧（電圧値）に対応し、Ｖ２は副電源２０４（ＤＣＤＣコンバータ２１６）から出力される電圧（電圧値）に対応する。また、ＲＬＯＡＤは、メカ駆動回路１０２（の抵抗値）に相当する。

主電源２０２及び副電源２０４（ＤＣＤＣコンバータ２１６）から出力される電流値は、主電源２０２から出力される電圧値、ＤＣＤＣコンバータ２１６から出力される電圧値、第１のインピーダンスＲＡ、第２のインピーダンスＲＢ及び消費電流値で決まる。従って、主電源２０２から出力される電圧と負荷回路のモデルがわかれば、副電源２０４（ＤＣＤＣコンバータ２１６）から出力される電圧値を制御することで、主電源２０２及び副電源２０４から出力される電流値を任意に制御することができる。同様に、副電源が２つ以上存在する場合であっても、各回路のインピーダンスと主電源から出力される電圧がわかれば、各電源から出力される電流値を一意に決めることが可能である。

例えば、図４において、メカ駆動回路１０２で消費される消費電流値がＩであるとする。この場合、ステップＳ１０１０で主電源２０２から出力される電流値はΔＩ１と決定されているため、副電源２０４から出力しなければならない電流値ΔＩ２は、（ΔＩ２＝Ｉ−ΔＩ１）となる。従って、制御部２１８は、副電源２０４（ＤＣＤＣコンバータ２１６）から出力される電圧値Ｖ２が（Ｖ２＝（Ｉ−ΔＩ１）・ＲＢ＝（Ｉ−Ｖ１／ＲＡ）・ＲＢ）となるように制御する。

ＤＣＤＣコンバータ２１６の出力電圧の制御が終了すると、システム制御部２１４は、ステップＳ１０１４において、スイッチ回路２２２にＯＮ信号を送信し、スイッチ回路２２２をＯＮ状態にしてＤＣＤＣコンバータ２１６と接続部２２０とを接続状態にする。これにより、主電源２０２とＤＣＤＣコンバータ２１６とが接続され、主電源２０２からの電力に加えて、副電源２０４からの電力が負荷回路に供給されることになる。換言すれば、ＤＣＤＣコンバータ２１６の出力電圧に応じて負荷回路に電流が供給される。

また、システム制御部２１４は、ステップＳ１０１６において、駆動モータ等を駆動させるための駆動信号をメカ駆動回路１０２に送信し、主電源２０２及び副電源２０４から電力の供給を受けたメカ駆動回路１０２がズーム動作を実行する。

ズーム動作が実行されると、制御部２１８は、ステップＳ１０１８において、電流検出部２０８を制御して主電源２０２から出力される電流値を検出する。

そして、制御部２１８は、ステップＳ１０２０において、ステップＳ１０１８で検出された電流値が一定であるかどうか（即ち、ステップＳ１０１０で決定した電流値と一致するかどうか）を監視する。

ステップＳ１０１８で検出された電流値が一定でなければ、制御部２１８は、ステップＳ１０２２において、主電源２０２から出力される電流値が一定となるようにＤＣＤＣコンバータ２１６の出力電圧を制御して、ステップＳ１０１８に戻る。なお、ステップＳ１０２２におけるＤＣＤＣコンバータ２１６の出力電圧の制御は、ステップＳ１０１２におけるＤＣＤＣコンバータ２１６の出力電圧の制御と同様である。このように、主電源２０２から出力される電流を常に検出して、ステップＳ１０１０で決定した電流値との差分をＤＣＤＣコンバータ２１６の出力電力にフィードバックすることで、主電源２０２から出力される電流は常に一定に維持される。

ステップＳ１０１８で検出された電流値が一定であれば、システム制御部２１４は、ステップＳ１０２４において、ズーム動作が終了したかどうかを判定する。

ズーム動作が終了していなければ、ステップＳ１０１８に戻る。

ズーム動作が終了していれば、システム制御部２１４は、ステップＳ１０２６において、スイッチ回路２２２にＯＦＦ信号を送信し、スイッチ回路２２２をＯＦＦ状態にしてＤＣＤＣコンバータ２１６と接続部２２０とを非接続状態にする。これにより、主電源２０２とＤＣＤＣコンバータ２１６との接続が解除され、主電源２０２からの電力のみが負荷回路に供給される。換言すれば、副電源２０４から負荷回路への電力供給が行われなくなる。

このように、本実施形態によれば、負荷回路の消費電流が増加したとしても、ＤＣＤＣコンバータ２１６の出力電圧を制御する（即ち、副電源２０４から電力を供給する）ことで、主電源２０２から出力される電流値を一定に維持することができる。従って、消費電流の増減に伴う主電源２０２の電圧降下を低減して主電源２０２の利用効率を高めることができる。

なお、本実施形態では、撮像装置１の動作による回路負荷の消費電流の増加分の全てを副電源２０４から供給している。但し、上述したように、主電源２０２及び副電源２０４から出力する電流値は任意に設定することができるため、撮像装置１の動作による回路負荷の消費電流の増加分の全てを副電源２０４から供給してなくてもよい。

例えば、撮像装置１がある動作を行った場合の消費電流値の一例を図５（ａ）に示す。図５（ａ）において、ΔＩ１は動作前の消費電流値ΔＩγであり、ΔＩα及びΔＩβはある動作に伴って増加した電流値である。このように、撮像装置１の動作によっては２つの消費電流値のピークが存在する場合もある。

ここで、副電源２０４から出力される電流の限界（即ち、供給量ＩＳの限界値）が１００であるとする。この場合、最初の消費電流値のピークに対して副電源２０４から全ての電流を供給した場合（ＩＳ＝１００）、次の消費電流値のピークに対して副電源２０４から電流を供給することができず、撮像装置１の動作が停止してしまう。従って、最初の消費電流値のピークに対して副電源２０４から全ての電流を供給した場合には、主電源２０２から出力される電流値を（ΔＩγ＋ΔＩβ）にしなければならず、主電源２０２から出力される電流値が大きく変動する（ΔＩβ）ことになる。

そこで、図５（ｂ）に示すように、最初の消費電流値のピークに対する副電源２０４の電流の供給量をＩＳ＝６０、次の消費電流値に対する副電源２０４の電流の供給量をＩＳ＝４０というように分割する。これにより、主電源２０２から出力される電流値を（ΔＩγ＋ΔＩβ）よりも低く設定することができ、主電源２０２から出力される電流値の変動を低減させることができる。

また、本実施形態では、主電源２０２から出力される電流値を一定に維持するために、ＤＣＤＣコンバータ２１６の出力電圧を制御した。但し、第２のインピーダンスＲＢを可変とするシリーズ抵抗などを配置して、負荷回路の消費電流値に応じて第２のインピーダンスＲＢを制御することで、主電源２０２から出力される電流値を一定に維持することもできる。
［第２の実施形態］
図６は、本発明の第２の実施形態としての電源制御回路を含む撮像装置１Ａの構成を示す概略ブロック図である。

撮像装置１Ａは、撮像装置１と同様であるが、副電源２０４として、被写体に対して光を発光する発光装置（所謂、ストロボ）のメインコンデンサを用いることが異なる。詳細には、撮像装置１Ａの動作により負荷回路の消費電流値が増加した場合に、発光装置のメインコンデンサに蓄えられた電荷を放電することで、負荷回路に電力を供給する。

電源制御回路は、本実施形態では、主電源２０２と、電圧検出部２０６と、電流検出部２０８と、消費電流検出部２１０と、電源回路２１２と、システム制御部２１４と、制御部２１８と、接続部２２０と、スイッチ回路２２２とを有する。更に、電源制御回路は、発光装置２４０と、降圧回路２５２と、コンデンサ電圧検出部２５４とを有する。

発光装置２４０は、昇圧回路２４２と、メインコンデンサ２４４と、発光回路２４６とを含む。昇圧回路２４２は、主電源２０２から出力される電圧を高電圧に変換する。メインコンデンサ２４４は、降圧回路２５２を介して、接続部２２０に接続される。発光回路２４６は、発光のタイミングや発光量を調節して被写体に対して光を発光する。

発光装置２４０において、昇圧回路２４２で数百ボルトに昇圧された電荷がメインコンデンサ２４４に蓄えられ、発光回路２４６での発光に使用される。また、発光装置２４０においては、メインコンデンサ２４４の自己放電によって電圧が所定値以下になると、発光装置２４０の発光性能が低下するため、自己放電を補完するための補充充電が適宜行われている。

降圧回路２５２は、メインコンデンサ２４４に接続され、メインコンデンサ２４４から供給される電圧を降圧して出力電圧を出力する。

コンデンサ電圧検出部２５４は、メインコンデンサ２４４の電圧（電圧値）を検出する。

制御部２１８は、本実施形態では、主電源２０２から出力される電流値が一定となるように降圧回路２５２の出力電圧を制御する。詳細には、制御部２１８は、電圧検出部２０６で検出された電圧値、負荷回路で消費される消費電流値、主電源２０２から接続部２２０までのインピーダンス及び降圧回路２５２から接続部２２０までのインピーダンスに基づいて降圧回路２５２の出力電圧を制御する。

スイッチ回路２２２は、本実施形態では、メインコンデンサ２４４（降圧回路２５２）と接続部２２０とを接続状態又は非接続状態にする。

以下、図７を参照して、撮像装置１Ａの動作、特に、電源制御回路の動作について説明する。本実施形態でも、撮像装置１Ａの動作として、静止画撮像モードにおいてズーム動作が指示された場合（即ち、撮像装置１Ａの図示しないズームボタンが押された場合）を例に説明する。

まず、静止画撮像モードにおいてズームボタンが押されると、システム制御部２１４は、ステップＳ１１０２において、ズーム動作が指示されたことを検出し、ズーム動作を指示及び制御するための動作制御信号を制御部２１８に送信して、ズーム動作を開始する。

また、システム制御部２１４は、ステップＳ１１０４において、副電源として発光装置２４０のメインコンデンサ２４４を使用してよいかどうかを判定する。例えば、システム制御部２１４は、撮像装置１の撮像モード（発光装置２４０の発光が禁止されているか）や被写体の輝度に応じてメインコンデンサ２４４を使用してよいかどうかを判定する。

副電源として発光装置２４０のメインコンデンサ２４４を使用することができないと判定された場合には、システム制御部２１４は、ステップＳ１１０６において、駆動モータ等を駆動させるための駆動信号を送信し、メカ駆動回路１０２がズーム動作を実行する。

副電源として発光装置２４０のメインコンデンサ２４４を使用することができると判定された場合には、システム制御部２１４は、ステップＳ１１０８において、メインコンデンサ２４４が負荷回路に電力を供給することができるかどうか判断する。例えば、システム制御部２１４は、コンデンサ電圧検出部２５４を制御してメインコンデンサ２４４の電圧値（電荷が十分に蓄えられているかどうか）を検出して規定値と比較することで、メインコンデンサ２４４が電力を供給することができるかどうかを判断する。

メインコンデンサ２４４が負荷回路に電力を供給することができないと判断された場合には、システム制御部２１４は、ステップＳ１１０４において、駆動モータ等を駆動させるための駆動信号を送信し、メカ駆動回路１０２がズーム動作を実行する。

メインコンデンサ２４４が負荷回路に電力を供給することができると判断された場合には、システム制御部２１４からの動作制御信号を受信した制御部２１８が、ステップＳ１１１０にて、主電源２０２から接続部２２０までのインピーダンスを測定（算出）する。同様に、制御部２１８は、降圧回路２５２から接続部２２０までのインピーダンスを測定（算出）する。なお、主電源２０２から接続部２２０までのインピーダンス及び降圧回路２５２から接続部２２０までのインピーダンスの具体的な測定（算出）については、第１の実施形態のステップＳ１００８を適用することができるため、ここでの説明は省略する。

インピーダンスの測定が終了したら、制御部２１８は、ステップＳ１１１２において、主電源２０２から出力する電流値（一定の電流値）を決定する。この際、メインコンデンサ２４４に蓄えられた電荷（即ち、メインコンデンサ２４４が放電できる電流値）を考慮して主電源２０２から出力する電流値を決定する必要がある。

次いで、制御部２１８は、ステップＳ１１１４において、降圧回路２５２の出力電圧を制御（設定）する。制御部２１８は、電圧検出部２０６で検出された電圧値、負荷回路で消費される消費電流値、主電源２０２から接続部２２０までのインピーダンス及び降圧回路２５２から接続部２２０までのインピーダンスに基づいて、降圧回路２５２の出力電圧を制御する。なお、降圧回路２５２の出力電圧の具体的な制御については、第１の実施形態のステップＳ１０１２を適用することができるため、ここでの詳細な説明は省略する。

降圧回路２５２の出力電圧の制御が終了すると、システム制御部２１４は、ステップＳ１１１６において、スイッチ回路２２２にＯＮ信号を送信し、スイッチ回路２２２をＯＮ状態にして降圧回路２５２と接続部２２０とを接続状態にする。これにより、主電源２０２とメインコンデンサ２４４（降圧回路２５２）とが接続され、主電源２０２からの電力に加えて、メインコンデンサ２４４からの電力が負荷回路に供給されることになる。換言すれば、降圧回路２５２の出力電圧に応じて負荷回路に電流が供給される。

また、システム制御部２１４は、ステップＳ１１１８において、駆動モータ等を駆動させるための駆動信号をメカ駆動回路１０２に送信し、主電源２０２及びメインコンデンサ２４４から電力の供給を受けたメカ駆動回路１０２がズーム動作を実行する。

ズーム動作が実行されると、制御部２１８は、ステップＳ１１２０において、電流検出部２０８を制御して主電源２０２から出力される電流値を検出する。

そして、制御部２１８は、ステップＳ１１２２において、ステップＳ１１２０で検出された電流値が一定であるかどうか（即ち、ステップＳ１１１２で決定した電流値と一致するかどうか）を監視する。

ステップＳ１１２０で検出された電流値が一定でなければ、制御部２１８は、ステップＳ１１２４において、主電源２０２から出力される電流値が一定となるように降圧回路２５２の出力電圧を制御して、ステップＳ１１２０に戻る。なお、ステップＳ１１２０における降圧回路２５２の出力電圧の制御は、ステップＳ１１１４における降圧回路２５２の出力電圧の制御と同様である。このように、主電源２０２から出力される電流を常に検出して、ステップＳ１１１２で決定した電流値との差分を降圧回路２５２にフィードバックすることで、主電源２０２から出力される電流は常に一定に維持される。

ステップＳ１１２０で検出された電流値が一定であれば、システム制御部２１４は、ステップＳ１１２６において、ズーム動作が終了したかどうかを判定する。

ズーム動作が終了していなければ、ステップＳ１１２０に戻る。

ズーム動画が終了していれば、システム制御部２１４は、ステップＳ１１２８において、スイッチ回路２２２にＯＦＦ信号を送信し、スイッチ回路２２２をＯＦＦ状態にして降圧回路２５２と接続部２２０とを非接続状態にする。これにより、主電源２０２とメインコンデンサ２４４との接続が解除され、主電源２０２からの電力のみが負荷回路に供給される。換言すれば、メインコンデンサ２４４から負荷回路への電力供給が行われなくなる。

このように、本実施形態によれば、負荷回路の消費電流が増加したとしても、降圧回路２５２の出力電圧を制御する（即ち、メインコンデンサ２４４から電力を供給する）ことで、主電源２０２から出力される電流値を一定に維持することができる。従って、消費電流の増減に伴う主電源２０２の電圧降下を低減して主電源２０２の利用効率を高めることができる。また、本実施形態では、副電源として、電気二重層コンデンサ等の大容量コンデンサや新たな電池を用いるのではなく、発光装置２４０のメインコンデンサ２４４を用いているため、携帯機器のように小型化が求められる電子機器に有効である。

なお、発光装置２４０のメインコンデンサ２４４は、リーク電流を放出するため、放置しておくだけで電荷を失うことになる。本実施形態では、発光装置２４０を使用しない場合に、発光装置２４０のメインコンデンサ２４４に蓄積された電荷（リーク電流）を撮像装置１Ａの動作に利用することで、メインコンデンサ２４４に蓄積された電荷を有効に利用することができる。

また、本実施形態では、メインコンデンサ２４４を充電する昇圧回路２４２と放電する降圧回路２５２とを別々に設けているが、一体型のＤＣＤＣコンバータを用いてもよい。例えば、１次側及び２次側にスイッチ回路を備えたフライバック型コンバータを用いることができる。この場合、１次側にスイッチすることでトランス巻き線比率に対応した昇圧を行い、２次側にスイッチすることでトランス巻き線比率に対応した降圧を行うことができる。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

本発明の第１の実施形態としての電源制御回路を含む撮像装置の構成を示す概略ブロック図である。 図１に示す撮像装置の電源制御回路の動作について説明するためのフローチャートである。 図１に示す撮像装置がズーム動作を行った場合の消費電流値の一例を示す図である。 図１に示す撮像装置（電源制御回路及び負荷回路を含む）の回路構成を簡略化して示す回路モデル図である。 図１に示す撮像装置がある動作を行った場合の消費電流値の一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態としての電源制御回路を含む撮像装置の構成を示す概略ブロック図である。 図６に示す撮像装置の電源制御回路の動作について説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ 撮像装置
１０２ メカ駆動回路
２０２ 主電源
２０４ 副電源
２０６ 電圧検出部
２０８ 電流検出部
２１０ 消費電流検出部
２１２ 電源回路
２１４ システム制御部
２１６ ＤＣＤＣコンバータ
２１８ 制御部
２２０ 接続部
２２２ スイッチ回路
２４０ 発光装置
２４２ 昇圧回路
２４４ メインコンデンサ
２４６ 発光回路
２５２ 降圧回路
２５４ コンデンサ電圧検出部

Claims (11)

1. 第１の電源手段と、
   第２の電源手段と、
   前記第２の電源手段に直列に接続され、前記第２の電源手段から供給される電圧を昇圧又は降圧して出力する出力手段と、
   前記第１の電源手段の出力と前記出力手段の出力とを接続して負荷回路に供給する接続部と、
   前記第１の電源手段から出力される電圧値を検出する電圧検出手段と、
   前記電圧検出手段によって検出された電圧値、前記負荷回路で消費される消費電流値、前記第１の電源手段から前記接続部までの第１のインピーダンス、及び、前記出力手段から前記接続部までの第２のインピーダンスに基づいて、前記第１の電源手段から出力される電流値が一定となるように前記出力手段の出力電圧を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする電源制御回路。
2. 前記出力手段と前記接続部とを接続状態又は非接続状態にするスイッチ手段を更に有し、
   前記スイッチ手段は、前記負荷回路で消費される消費電流値が変動する場合に、前記出力手段と前記接続部とを接続状態にすることを特徴とする請求項１記載の電源制御回路。
3. 前記負荷回路で消費される消費電流値の標準値を前記負荷回路の動作種別ごとに格納する格納手段を更に有し、
   前記格納手段は、格納した消費電流値の標準値のうち、前記負荷回路の動作種別に応じた消費電流値の標準値を前記制御手段に出力し、
   前記制御手段は、前記格納手段から出力された前記消費電流値の標準値を前記負荷回路で消費される消費電流値として用いて、前記出力手段の出力電圧を制御することを特徴とする請求項１に記載の電源制御回路。
4. 前記負荷回路で消費される消費電流値を検出する消費電流検出手段を更に有し、
   前記制御手段は、前記消費電流検出手段によって検出された消費電流値を用いて、前記出力手段の出力電圧を制御することを特徴とする請求項１に記載の電源制御回路。
5. 前記第１のインピーダンス及び前記第２のインピーダンスを測定する測定手段を更に有し、
   前記制御手段は、前記測定手段によって測定された第１のインピーダンス及び第２のインピーダンスを用いて、前記出力手段の出力電圧を制御することを特徴とする請求項１に記載の電源制御回路。
6. 第１の電源手段と、
   第２の電源手段と、
   前記第２の電源手段に直列に接続され、前記第２の電源手段から供給される電圧を昇圧又は降圧して出力する出力手段と、
   前記第１の電源手段の出力と前記出力手段の出力とを接続して負荷回路に供給する接続部と、
   前記第１の電源手段から出力される電圧値を検出する電圧検出手段と、
   前記電圧検出手段によって検出された電圧値、前記負荷回路で消費される消費電流値、前記第１の電源手段から前記接続部までの第１のインピーダンス、及び、前記出力手段から出力される電圧値に基づいて、前記第１の電源手段から出力される電流値が一定となるように前記出力手段から前記接続部までの第２のインピーダンスを制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする電源制御回路。
7. 被写体を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段に含まれる負荷回路を動作させる電源を制御する電源制御回路とを有し、
   前記電源制御回路は、
   第１の電源手段と、
   第２の電源手段と、
   前記第２の電源手段に直列に接続され、前記第２の電源手段から供給される電圧を昇圧又は降圧して出力する出力手段と、
   前記第１の電源手段の出力と前記出力手段の出力とを接続して前記負荷回路に供給する接続部と、
   前記第１の電源手段から出力される電圧値を検出する電圧検出手段と、
   前記電圧検出手段によって検出された電圧値、前記負荷回路で消費される消費電流値、前記第１の電源手段から前記接続部までの第１のインピーダンス、及び、前記出力手段から前記接続部までの第２のインピーダンスに基づいて、前記第１の電源手段から出力される電流値が一定となるように前記出力手段の出力電圧を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする撮像装置。
8. 前記被写体に対して光を発光する発光装置を更に有し、
   前記第２の電源手段は、前記発光装置のコンデンサであることを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
9. 第１の電源手段と、第２の電源手段と、前記第２の電源手段に直列に接続され、前記第２の電源手段から供給される電圧を昇圧又は降圧して出力する出力手段と、前記第１の電源手段の出力と前記出力手段の出力とを接続して負荷回路に供給する接続部とを有する電源制御回路の制御方法であって、
   前記第１の電源手段から出力される電圧値を検出する電圧検出ステップと、
   前記電圧検出ステップで検出された電圧値、前記負荷回路で消費される消費電流値、前記第１の電源手段から前記接続部までの第１のインピーダンス、及び、前記出力手段から前記接続部までの第２のインピーダンスに基づいて、前記第１の電源手段から出力される電流値が一定となるように前記出力手段の出力電圧を制御する制御ステップと、
   を有することを特徴とする制御方法。
10. 第１の電源手段と、第２の電源手段と、前記第２の電源手段に直列に接続され、前記第２の電源手段から供給される電圧を昇圧又は降圧して出力する出力手段と、前記第１の電源手段の出力と前記出力手段の出力とを接続して負荷回路に供給する接続部とを有する電源制御回路の制御方法であって、
    前記第１の電源手段から出力される電圧値を検出する電圧検出ステップと、
    前記電圧検出ステップで検出された電圧値、前記負荷回路で消費される消費電流値、前記第１の電源手段から前記接続部までの第１のインピーダンス、及び、前記出力手段から出力される電圧値に基づいて、前記第１の電源手段から出力される電流値が一定となるように前記出力手段から前記接続部までの第２のインピーダンスを制御する制御ステップと、
    を有することを特徴とする制御方法。
11. 被写体を撮像する撮像手段と、前記撮像手段に含まれる負荷回路を動作させる電源を制御する電源制御回路とを有し、前記電源制御回路は、第１の電源手段と、第２の電源手段と、前記第２の電源手段に直列に接続され、前記第２の電源手段から供給される電圧を昇圧又は降圧して出力する出力手段と、前記第１の電源手段の出力と前記出力手段の出力とを接続して前記負荷回路に供給する接続部とを有する撮像装置の制御方法であって、
    前記第１の電源手段から出力される電圧値を検出する電圧検出ステップと、
    前記電圧検出ステップで検出された電圧値、前記負荷回路で消費される消費電流値、前記第１の電源手段から前記接続部までの第１のインピーダンス、及び、前記出力手段から前記接続部までの第２のインピーダンスに基づいて、前記第１の電源手段から出力される電流値が一定となるように前記出力手段の出力電圧を制御する制御ステップと、
    を有することを特徴とする制御方法。

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