JP2015077045A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】非接触充電によって電池の充電を行う場合であっても、電池と基板とを接続する配線部のサイズを大きくすることのない電子機器を提供すること。【解決手段】電磁誘導による起電力で電池を充電する充電回路部と、コンデンサに蓄えた電力で発光部を発光させる発光ユニットと、前記電池の電力で前記コンデンサを充電する発光ユニット制御回路部と、前記充電回路部および前記発光ユニット制御回路部が実装される基板と、前記電池と前記基板とを接続する配線部とを有し、前記配線部は、１つの電源ラインで前記電池と前記充電回路部とを接続するとともに、前記電池と前記発光ユニット制御回路部とを接続する。【選択図】図４

Description

本発明は、非接触充電が可能な電子機器に関する。

近年、電池で駆動する携帯型電子機器を充電するシステムにおいて、ユーザーの利便性や、端子の錆付き、ゴミの付着などの問題点に鑑みて、電磁誘導方式などの電気的に非接触状態での充電方式が実用化されている。電磁誘導方式における非接触充電では、給電コイルを有する給電機器と受電コイルを有する電子機器との間で電磁誘導の原理を用いて充電を行う。このとき、電子機器側には、受電コイルのほかに受電制御回路が実装された配線基板が必要となる。特許文献１では、昇圧回路や降圧回路などを追加することで受電コイルの小型化を図っている。

特開２００８−１０４３１９号公報

しかしながら、特許文献１では、高速充電を行う際に大きな電流を流す必要がある。そのため、配線基板から電池への配線を太くする必要があり、機器の小型化の弊害となる。また、フレキシブル配線基板を用いた際には、基板幅の制約から両面フレキシブル配線基板でないと所望の配線幅が確保できない場合があり、コストアップにもつながってしまう。

このような課題を鑑みて、本発明は、非接触充電によって電池の充電を行う場合であっても、電池と基板とを接続する配線部のサイズを大きくすることのない電子機器を提供することを目的とする。

本発明の一側面としての電子機器は、電磁誘導による起電力で電池を充電する充電回路部と、コンデンサに蓄えた電力で発光部を発光させる発光ユニットと、前記電池の電力で前記コンデンサを充電する発光ユニット制御回路部と、前記充電回路部および前記発光ユニット制御回路部が実装される基板と、前記電池と前記基板とを接続する配線部とを有し、前記配線部は、１つの電源ラインで前記電池と前記充電回路部とを接続するとともに、前記電池と前記発光ユニット制御回路部とを接続することを特徴とする。

本発明によれば、非接触充電によって電池の充電を行う場合であっても、電池と基板とを接続する配線部のサイズを大きくすることのない電子機器を提供することができる。

本発明の実施形態に係る電子機器の一例であるデジタルカメラの分解斜視図である。 ストロボ−非接触充電基板の接続を示した図である。 ストロボユニットの外観斜視図である。 デジタルカメラのブロック図である。 ストロボ−非接触充電基板の配線図である。 中継フレキシブル配線基板のコネクタ端子部配線図である。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。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。

図１は、本発明の実施形態に係る電子機器の一例であるデジタルカメラの外装カバーを外した状態の分解斜視図である。図１（ａ）は正面分解斜視図、図１（ｂ）は背面分解斜視図である。図２は、ストロボ−非接触充電基板の接続を示した図である。

鏡筒１０１は、レンズ１０２を保持する。フレキシブル配線基板１０３は、操作部品が配置された操作系フレキシブル配線基板であり、レリーズボタン１０４や電源ボタン１０５が実装されている。メイン配線基板１０６には、エンジン（制御信号出力部）１０７やメモリ、鏡筒駆動回路、オーディオ回路、電源回路等の電子部品が実装されている。ＡＦ補助光１０８は、発光することにより暗所でフォーカスを合わせやすくする。ストロボユニット１０９は、ストロボ発光部１１０とストロボメインコンデンサ１１１を備えている。メインシャーシ１１２は、鏡筒１０１、ストロボユニット１０９、電池ボックス１１３を保持している。撮像フレキシブル配線基板１１４には、撮像素子が実装されている。

ストロボ−非接触充電基板１１５は、同一の２層以上の多層基板で構成されている。ストロボ−非接触充電基板１１５には、ストロボ回路ブロック（発光ユニット制御回路部）３０１と非接触充電回路ブロック（充電回路部）３０２が配置されている。非接触充電回路ブロック３０２は、電磁誘導による起電力で電池１１９を充電する。中継フレキシブル配線基板（配線部）１１６は、ストロボ−非接触充電基板１１５とメイン配線基板１０６とを中継する機能を果たしている。中継フレキシブル配線基板１１６は、メイン配線基板１０６上のコネクタ１１７とストロボ−非接触充電基板１１５上のコネクタ１１８で接続されている。

電池１１９は、メイン配線基板１０６上に実装された電池コネクタ１２０によりメイン配線基板１０６と接続される。電源ＩＣ１２１は、メイン配線基板１０６の電源回路ブロックに実装されている。受電コイル１２２は、ストロボユニット１０９に保持されている。

次に、図３を用いてストロボと非接触充電部の構成について説明する。図３は、ストロボユニット１０９の外観斜視図である。図３（ａ）は正面斜視図、図３(ｂ)は背面斜視図である。

ストロボ発光部１１０とストロボメインコンデンサ１１１は、ストロボ−非接触充電基板１１５上のストロボ回路ブロックとリード線１２７で半田付けにより接続される。

ストロボ発光部１１０には、不図示のキセノン管やトリガーコイルが収納されている。ストロボ発光部１１０は、ストロボホルダ１２３に保持され、ストロボカバー１２４に上部を覆われている。ストロボメインコンデンサ１１１は、ストロボホルダ１２３の腕部１２３ａで側面を囲うように保持され、両面テープで固定されている。受電コイル１２２は、ストロボホルダ下部１２３ｂに保持されている。受電コイル１２２のリード線１２２ａ、１２２ｂは、ストロボ−非接触充電基板１１５に半田付けされている。

磁性材シート１２５は、磁材料で形成され、ストロボメインコンデンサ１１１と受電コイル１２２の間に貼り付けられている。ストロボメインコンデンサ１１１のケースは金属からなっており、磁性材シート１２５を貼ることで、金属による受電コイル１２２への磁界の影響を抑制することができる。

ストロボホルダ１２３は、ストロボメインコンデンサ１１１を磁性材シート１２５側に押し付けるための樹脂ばね部１２３ｃを有している。ストロボメインコンデンサ１１１が磁性材シート１２５と密着する状態を維持することで、電磁誘導の際に発生した熱をストロボメインコンデンサ１１１の金属ケースに逃がすことができる。また、磁性材シート１２５は、弾性を有しており、密着させることで効率よく熱を移動させることができる。ストロボメインコンデンサ１１１へ移動した熱は、ストロボメインコンデンサ１１１の側面に貼られた熱伝導シート１２６とメインシャーシ１１２から延ばされた延長部１１２ａを経由して電子機器全体に拡散される。

また、ストロボホルダ１２３の樹脂ばね部１２３ｃは、電子機器が受電コイル１２２側から落下した際に衝撃を緩和し、部品の破損や受電コイルの半田付け部へのストレスを抑えることが可能である。

図４は、デジタルカメラ２０と給電装置５０の回路ブロック図である。デジタルカメラ２０の回路ブロックには、ストロボ回路ブロック３０１と非接触充電回路ブロック３０２が配置されている。デジタルカメラ２０と給電装置５０は、それぞれ受電コイル１２２と給電コイル５０５を備えている。

検出部５０１は、デジタルカメラ２０が給電装置５０にセットされたことを検出する。給電メイン制御部５０２は、給電制御部５０３、電源部５０４および検出部５０１の情報から給電の管理制御を行う。

非接触充電回路ブロック３０２には、受電制御部２０２が配置され、受電制御部２０２には、受電コイル１２２が接続されている。受電制御部２０２は、エンジン１０７から制御信号配線（制御信号ライン）２１０を通して充電に関する命令および電池の情報等を指示される。受電制御部２０２にはスイッチング回路が内蔵されており、充電時にはスイッチング等の充電制御が行われる。

電池プラス電源配線（電源ライン）２０４およびグラウンド配線２０５は、電池１１９から電池コネクタ１２０を介し、メイン配線基板１０６に配線され、メイン配線基板１０６上のコネクタ１１７に接続される。制御信号配線２１０は、エンジン１０７が実装されるメイン配線基板１０６に形成され、コネクタ１１７に接続される。また、電池プラス電源配線２０４、グラウンド配線２０５および制御信号配線２１０は、ストロボ−非接触充電基板１１５に配線され、ストロボ−非接触充電基板１１５上のコネクタ１１８に接続される。さらに、電池プラス電源配線２０４、グラウンド配線２０５および制御信号配線２１０は、コネクタ１１７とコネクタ１１８とを接続する中継フレキシブル配線基板１１６にも形成される。したがって、電池プラス電源配線２０４、グラウンド配線２０５および制御信号配線２１０は、中継フレキシブル配線基板１１６を経由してストロボ−非接触充電基板１１５に接続されている。電池プラス電源配線２０４、グラウンド配線２０５および制御信号配線２１０は、ストロボ−非接触充電基板１１５内でそれぞれ分岐して、ストロボ回路ブロック３０１および非接触充電回路ブロック３０２に配線される。中継フレキシブル配線基板１１６に形成される電池プラス電源配線２０４は１つの電源ラインである。中継フレキシブル配線基板１１６に形成されるグラウンド配線２０５は１つのグラウンドラインである。中継フレキシブル配線基板１１６に形成される制御信号配線２１０は１つの制御信号ラインである。

ストロボ回路ブロック３０１には、ストロボ発光制御部２０６およびストロボメインコンデンサ充電部２０７が配置されている。ストロボ発光制御部２０６には、エンジン１０７から配線２１０を通してストロボメインコンデンサ充電開始信号（以下、充電開始信号という）やストロボメインコンデンサ充電完了信号（以下、充電完了信号という）等が送られる。

エンジン１０７から受電制御部２０２に送信される制御信号およびエンジン１０７からストロボ発光制御部２０６に送信される制御信号は、いずれも制御信号配線２１０を通る。これらの制御信号は、シリアル通信を用いて送信される。受電制御部２０２およびストロボ発光制御部２０６は、信号のＩＤによってストロボ発光制御部２０６に送信された制御信号と受電制御部２０２に送信された制御信号とを判別し、指定された命令を実行する。

また、エンジン１０７からストロボ発光制御部２０６にストロボ発光信号配線（発光信号ライン）２１１を通してストロボ発光信号が送られることで、ストロボ発光が行われる。一般的に、シリアル通信を用いて信号が送られる場合には、ＩＤの読み取り処理等により送信された信号をトリガーとして実行する動作に遅延が発生してしまう。ストロボ発光は、撮影のタイミングで遅延なく発光させる必要があるため、シリアル通信の制御信号配線２１０とは独立した単独の信号線として配線している。ストロボ発光信号配線２１１は、メイン配線基板１０６、ストロボ−非接触充電基板１１５および中継フレキシブル配線基板１１６にそれぞれ配線されている。中継フレキシブル配線基板１１６によってメイン配線基板１０６とストロボ−非接触充電基板１１５とが接続されることで、ストロボ発光信号配線２１１は、エンジン１０７とストロボ発光制御部２０６とを接続する。

ストロボメインコンデンサ充電部２０７には、電池プラス電源配線２０４およびグラウンド配線２０５が接続されている。

電池１１９は、電池コネクタ１２０およびメイン配線基板１０６上の電池プラス電源配線２０４およびグラウンド配線２０５を介して、ＤＣ／ＤＣコンバータ（電圧変換部）２０１と接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０１は、メイン配線基板１０６に実装されており、電池１１９の出力電圧をデジタルカメラ２０内で用いられる所望の出力電圧（例えば、３．３Ｖ）へ変換する。

駆動電源配線（駆動電源ライン）２１２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０１にて変換された電圧をストロボ発光制御部２０６および受電制御部２０２に出力する配線である。駆動電源配線２１２は、メイン配線基板１０６、ストロボ−非接触充電基板１１５および中継フレキシブル配線基板１１６にそれぞれ配線されている。

ここで、ストロボ発光制御部２０６に含まれるストロボ発光制御ＩＣ３０３および受電制御部２０２に含まれる受電制御ＩＣ３０４は、駆動電圧が同じものを使用しているため、中継フレキシブル配線基板１１６には、１つの駆動電源配線２１２が形成される。中継フレキシブル配線基板１１６がコネクタ１１７とコネクタ１１８とを接続すると、１つの駆動電源配線２１２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０１とストロボ発光制御部２０６とを接続するとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０１と受電制御部２０２とを接続する。

図５は、ストロボ−非接触充電基板１１５の配線図である。図５（ａ）は部品面配線図、図５（ｂ）は半田面配線図である。

ストロボ−非接触充電基板１１５は両面基板となっており、部品面と半田面との電気的接続はスルーホールを用いて行われる。中継フレキシブル配線基板１１６は、部品面に実装されているコネクタ１１８に挿入される。

電池プラス電源配線２０４のうち、インダクタ３０５に接続される前の電池プラス電源配線を２０４ａ、インダクタ３０５を通った後の電池プラス電源配線を２０４ｂとする。インダクタ３０５は、電池１１９からの電圧変動を低減するために設けられている。

電池プラス電源配線２０４ｂは、ストロボメインコンデンサ１１１の充電と非接触充電時の電池１１９の充電に使用される。そのため、電池プラス電源配線２０４ｂは分岐し、ストロボ用電源ラインとしてストロボ昇圧トランス３０６の端子と、非接触充電用電源ラインとして受電制御ＩＣ３０４の端子に接続される。また、電池プラス電源配線２０４ｂには、グラウンド配線２０５に対してコンデンサ３０７が実装されている。コンデンサ３０７は、電池プラス電源配線２０４ａに重畳した電源ノイズを低減するために設けられている。

インダクタ３０５とコンデンサ３０７は、ストロボ回路ブロック３０１と非接触充電回路ブロック３０２で共有できるため、実装面積の削減を行うことができる。

また、受電コイル１２２のリード線１２２ａの直近には充電時に電荷を貯めておくためのコンデンサ３０８と逆流を防ぐためのダイオード３０９が実装されている。

制御信号配線２１０は、シリアルデータ配線（データ信号線）２１０ａとシリアルクロック配線（クロック信号線）２１０ｂを備えており、それぞれストロボ発光制御ＩＣ３０３と受電制御ＩＣ３０４に接続される。駆動電源配線２１２は、ストロボ発光制御ＩＣ３０３と受電ＩＣ３０４で共通で用いられている。

図５（ａ）に示すように、ストロボ−非接触充電基板１１５の部品面上で、ストロボ回路ブロック３０１と非接触充電回路ブロック３０２とを分離して配置している。図５（ｂ）に示すように、ストロボ−非接触充電基板１１５の半田面上で、グラウンド配線２０５は、スリット３１０によりストロボ用グラウンド線２０５ａと非接触充電用グラウンド線２０５ｂに分離されている。ストロボ−非接触充電基板１１５の部品面では、コネクタ１１８がストロボ回路ブロック３０１と非接触充電回路ブロック３０２とを跨ぐように配置される。図５（ｂ）に示すストロボ−非接触充電基板１１５の半田面では、コネクタ１１８が実装される領域に対応するコネクタ対応部２０５ｃにおいて、ストロボ用グラウンド線２０５ａと非接触充電用グラウンド線２０５ｂが接続されるように配線されている。

これにより、ストロボ−非接触充電基板１１５のストロボ回路ブロック３０１と非接触充電回路ブロック３０２とのセパレーションが向上し、ストロボ発光時のノイズが非接触充電回路ブロック３０２に重畳するのを抑えることができる。また、ストロボ回路ブロック３０１の高電圧配線部は、非接触充電回路ブロック３０２から極力離れた領域に配置されるため、非接触充電ブロック３０２の信号がストロボ回路ブロック３０１の高電圧配線部の影響を受けるのを防ぐことができる。

図６は、中継フレキシブル配線基板１１６のコネクタ端子部配線図である。

本実施形態では、ストロボ回路ブロック３０１および非接触充電回路ブロック３０２に電力を供給する電池プラス電源配線２０４とグラウンド配線２０５が中継フレキシブル配線基板１１６では、１つの電源ラインと１つのグラウンドラインになっている。言い換えると、中継フレキシブル配線基板１１６に形成される電池プラス電源配線２０４は、ストロボ回路ブロック３０１の電源ラインと非接触充電回路ブロック３０２の電源ラインを兼用している。同じように、中継フレキシブル配線基板１１６に形成されるグラウンド配線２０５は、ストロボ回路ブロック３０１のグラウンドラインと非接触充電回路ブロック３０２のグラウンドラインを兼用している。

ストロボメインコンデンサ１１１の充電が必要になるのは撮影を行う場合であり、非接触充電を行うのは撮影を行わない場合である。ストロボ回路ブロック３０１と非接触充電回路ブロック３０２とが同時に使用されることはない。

ストロボメインコンデンサ充電部２０７がストロボメインコンデンサ１１１を充電する際には、受電制御部２０２にも電力が供給されることになる。しかし、受電制御部２０２が動作状態となっていないため、受電制御部２０２で電力が消費されることはない。一方、受電制御部２０２が電池１１９を充電する際には、ストロボメインコンデンサ充電部２０７にも受電コイル１２２の起電力が供給されることになる。しかし、ストロボメインコンデンサ充電部２０７が動作状態となっていないため、受電コイル１２２の起電力でストロボメインコンデンサ１１１が充電されることはない。

これによって、中継フレキシブル配線基板１１６に形成される１つの電力ラインでストロボ回路ブロック３０１と電池１１９とを接続するとともに、非接触充電回路ブロック３０２と電池１１９とを接続することができる。中継フレキシブル配線基板１１６に形成される電池プラス電源配線２０４およびグラウンド配線２０５は、、ストロボ回路ブロック３０１の最大電流値と非接触充電回路ブロック３０２の最大電流値のうち、より大きい方の最大電流値に対応した配線幅に形成される。

中継フレキシブル配線基板１１６に形成される１つの制御信号配線２１０でストロボ回路ブロック３０１とエンジン１０７とを接続するとともに、非接触充電回路ブロック３０２とエンジン１０７とを接続することができる。同様に、中継フレキシブル配線基板１１６に形成される１つの駆動電源配線２１２でストロボ回路ブロック３０１とＤＣ／ＤＣコンバータ２０１とを接続するとともに、非接触充電回路ブロック３０２とＤＣ／ＤＣコンバータ２０１とを接続することができる。

したがって、中継フレキシブル配線基板１１６は、片面のフレキシブル配線基板で形成することができるとともに、フレキシブル配線基板のサイズを小さくすることができる。

本実施形態では、電池プラス電源配線２０４とグラウンド配線２０５はメイン配線基板１０６に一旦接続された後、メイン配線基板１０６に実装された電池コネクタ１２０を経由して電池１１９に接続されている。しかし、単３電池を用いた場合など電池コネクタがメイン配線基板１０６に実装されておらず、電池接片が電池ボックス等に単独で保持される場合、中継フレキシブル配線基板１１６から直接電池接片に接続してもよい。また、電池コネクタ１２０を中継フレキシブル配線基板１１６上に実装してもよい。その場合、電池からの電力は中継フレキシブル配線基板１１６から直接、ストロボ−非接触充電基板１１５へと送られ、さらにＤＣ／ＤＣコンバータ２０１で使用するためメイン配線基板１０６へも送られる。

本実施形態では、ストロボ−非接触充電基板１１５とメイン配線基板１０６との接続をフレキシブル配線基板を用いたが、ケーブルを使用してもよく、信号線の数は変化しないため電子機器本体内を配線しやすく省スペース化を行うことができる。

また、円柱形状のストロボメインコンデンサ１１１と円形に巻かれた受電コイル１２２の中心をおおよそ一致させるとスペースの無駄を少なくして配置することができる。本実施形態では、受電コイル１２２はストロボユニット１０９に保持されているが必ずしもその必要はなく、ストロボ−非接触充電基板１１５に受電コイル１２２の配線が接続できる構成であればよい。

また、非接触充電の充電方式は電磁誘導式に限らず、電磁界共鳴方式でもよい。

以上、説明したように、非接触充電回路を追加すると配線が増加してしまい、機器内の配線が困難になるが、非接触充電回路とストロボ回路の配線を共用することにより、配線幅を大きくすることなく配線することができ、電子機器の小型化につながる。また、配線数も削減できるため、ケーブル数の削減あるいはフレキシブル配線基板の片面配線が可能となり、安価な配線が可能となる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１０９ ストロボユニット（発光ユニット）
１１１ ストロボメインコンデンサ（コンデンサ）
１１５ ストロボ−非接触充電基板（基板）
１１６ 中継フレキシブル配線基板（配線部）
１１９ 電池
１２２ 受電コイル
２０１ ＤＣ／ＤＣコンバータ（電圧変換部）
２０２ 受電制御部
２０４ 電池プラス電源線（電源ライン）
２０５ グラウンド配線
２０６ ストロボ発光制御部（発光制御部）
３０１ ストロボ回路ブロック（発光ユニット制御回路部）
３０２ 非接触充電回路ブロック（充電回路部）

Claims (6)

1. 電磁誘導による起電力で電池を充電する充電回路部と、
   コンデンサに蓄えた電力で発光部を発光させる発光ユニットと、
   前記電池の電力で前記コンデンサを充電する発光ユニット制御回路部と、
   前記充電回路部および前記発光ユニット制御回路部が実装される基板と、
   前記電池と前記基板とを接続する配線部と、を有し、
   前記配線部は、１つの電源ラインで前記電池と前記充電回路部とを接続するとともに、前記電池と前記発光ユニット制御回路部とを接続することを特徴とする電子機器。
2. 前記電池の出力電圧を電圧変換して前記充電回路部を駆動するための駆動電圧を出力する電圧変換部を有し、
   前記発光ユニット制御回路部は、前記駆動電圧と等しい駆動電圧で駆動され、前記発光ユニットの発光を制御する発光制御部を含み、
   前記配線部は、１つの駆動電源ラインで前記電圧変換部と前記充電回路部とを接続するとともに、前記電圧変換部と前記発光制御部とを接続することを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
3. 前記充電回路部および前記発光ユニット制御回路部に対して制御信号を出力する制御信号出力部を有し、
   前記配線部は、前記駆動電源ラインとは異なる１つの制御信号ラインで前記制御信号出力部と前記充電回路部とを接続するとともに、前記制御信号出力部と前記発光ユニット制御回路部とを接続することを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
4. 前記制御信号ラインは、シリアル通信でデータを送信するデータ信号線およびクロック信号線を含むことを特徴とする請求項３に記載の電子機器。
5. 前記配線部は、前記制御信号ラインとは異なる発光信号ラインで前記制御信号出力部と前記発光制御部とを接続することを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の電子機器。
6. 前記基板には、前記配線部が接続されるコネクタが実装され、
   前記コネクタは、前記充電回路部と発光ユニット制御回路部とを跨ぐように、前記基板に実装されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の電子機器。