JP2017062273A

JP2017062273A - 電源回路

Info

Publication number: JP2017062273A
Application number: JP2015186204A
Authority: JP
Inventors: 雄太田邉; Yuta Tanabe
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2015-09-24
Filing date: 2015-09-24
Publication date: 2017-03-30

Abstract

【課題】ストロボ光源として発光ダイオードを使用したストロボ電源回路において、ストロボ小発光時は充放電時に生じる損失を削減できるようにすること。【解決手段】電源回路（１００）は、発光ダイオードを発光させるための電源制御回路部と、前記電源制御回路部へ供給する電源を、前記電源制御回路部へ第１の供給可能な電流レベルを持つ電源と充電回路を通して充電される充電部の何れから供給するかを切り替える切替部とを有し、前記切替部への判定は、あらかじめ設定されたＩＳＯ及び絞りの値と、測光を行う測光部において、予備発光を受光した際の受光結果をもとに計算される前記発光ダイオードに流す電流と、回路制御部の出力電圧の値と、電源電圧検出回路によって検出される前記電源の電圧値をもとに、前記電源制御回路部に必要な入力電力を計算し、前記電源制御回路部へ必要な入力電力が第１の電流レベルと前記電源の電圧値の積以下であるか否かを判定する前記回路制御部によって判定されることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、ストロボ光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用した撮像装置に適用可能な電源回路に関する。

デジタルカメラでは、屋内、夜間、日陰での撮影に不足する照度を補うためにストロボが使用される。ストロボの光源には、キセノン管やＬＥＤが用いられており、従来、ＬＥＤストロボ電源回路には、例えば特許文献２に記載されているように電気二重層コンデンサより電流の供給が行われている。

また、デジタルカメラは、小型軽量が追求される一方で高機能化も促進されており、ボディの中に自動出装置、自動焦点装置およびストロボ発光装置等が組込まれ、撮影者のカメラ操作は非常に簡単で、かつ、失敗のない写真撮影が可能となった。

しかし、その反面、上記機構を働かせるための電源負荷もますます重くなっている。特に最近ではエネルギー密度の高いリチウム電池をシステムの電源に使用（通常１〜２個）した場合でも負荷の重いストロボ充電時やオートフォーカスのＬＥＤ発光時は電池の端子電圧が大きく変動する。

そのため、通常は大きな負荷の重複を避けるために大部分のシーケンスは時系列的に組まれている。また、機能の一部を共有することにより、電源電圧の変動を抑える工夫がなされている。

特許文献１は、被写体輝度測定手段の出力に基づいて、自動焦点調節装置に供給する電源をストロボ充電手段と電源手段の何れから供給するかを切り替えている。

特開平６−７５２７０号公報特開２０１０−１２２３３６号公報

しかしながら、特許文献１のように電気二重層コンデンサを用いた場合、充放電時に電気二重層コンデンサの抵抗成分であるＥＳＲによって損失が生じる。近年、デジタルカメラにおいても省電の要求は高いものとなってきており、損失の削減が課題として挙げられる。

また、特許文献２では、被写体輝度に応じて、自動焦点調節装置への電源を切り替えているが、装置によっては被写体輝度のみでは情報が不十分であり、効率の良い動作を行うことができない場合がある。そのような場合には他のパラメータについても考慮し、より効率の良い動作を行うことが望ましい。

そこで、本発明は、ストロボ光源として発光ダイオードを使用したストロボ電源回路において、ストロボ小発光時は充放電時に生じる損失を削減できるようにすることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る電源回路は、
発光ダイオードを発光させるための電源制御回路部と、前記電源制御回路部へ供給する電源を、前記電源制御回路部へ第１の供給可能な電流レベルを持つ電源と充電回路を通して充電される充電部の何れから供給するかを切り替える切替部とを有し、前記切替部への判定は、あらかじめ設定されたＩＳＯ及び絞りの値と、測光を行う測光部において、予備発光を受光した際の受光結果をもとに計算される前記発光ダイオードに流す電流と、回路制御部の出力電圧の値と、電源電圧検出回路によって検出される前記電源の電圧値をもとに、前記電源制御回路部に必要な入力電力を計算し、前記電源制御回路部へ必要な入力電力が第１の電流レベルと前記電源の電圧値の積以下であるか否かを判定する前記回路制御部によって判定されることを特徴とする。

本発明に係る電源回路によれば、ストロボ小発光時は充放電時に生じる損失を削減することができる。

実施形態１におけるＬＥＤストロボ電源回路１００が有する構成要素の一例を説明するための図である。実施形態１におけるストロボ発光シーケンスの一例を説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。ただし、本発明の実施形態は以下の実施形態に限定されるものではない。

［実施形態１］
図１は実施形態１におけるＬＥＤストロボ電源回路１００が有する構成要素の一例を説明するための図である。ＬＥＤストロボ電源回路１００は、ストロボ光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用した撮像装置に適用可能な電源回路である。

図１において、ＬＥＤストロボ電源回路１００は、電池１０１、充電部である電気二重層コンデンサ１０２、充電回路１０３、電源制御回路部であるＤＣＤＣコンバータ１０４、ＬＥＤ１０５、抵抗１０６、切替部であるスイッチ回路１０７、電池電圧検出回路１０８、回路制御部であるマイコン１０９、測光部であるＡＥセンサ１１０、メモリ１１１を有する。電池１０１は、その他負荷回路１１２にも接続される。

電池１０１は、ＬＥＤストロボ電源回路１００に電力を供給する。実施形態１では電圧が５．５Ｖ〜８．５Ｖの範囲、連続許容放電電流が２０００ｍＡのリチウムイオン電池を使用しているが、他の電池でもよい。

電気二重層コンデンサ１０２は、電池１０１より充電回路１０３を通して充電される充電装置である。電気二重層コンデンサ１０２は、他の充電装置でもよいが、ＬＥＤストロボ電源回路に用いられる充電装置としては、大容量、低ＥＳＲのものが望まれる。特に、充放電によって生じる損失を抑えるためには、電気二重層コンデンサの抵抗成分であるＥＳＲが低いことが望ましい。

充電回路１０３は、電気二重層コンデンサ１０２への充電に用いられる一般的な充電回路であり、例えばバッテリチャージャで構成される。

ＤＣＤＣコンバータ１０４は、入力電源を電池１０１もしくは電気二重層コンデンサ１０２とし、定電流出力でＬＥＤ１０５を発光させる電圧帰還型のＤＣＤＣコンバータである。実施形態１においてＬＥＤはＶ_Ｆが３．０〜４．０Ｖの範囲の白色ＬＥＤを使用しており、センス抵抗である抵抗１０６は５０ｍΩを使用しているため、ＤＣＤＣコンバータ１０４の出力電圧は３．１〜４．１Ｖの範囲となる。

切替部であるスイッチ回路１０７は、マイコン１０９からの制御信号に基づいてＤＣＤＣコンバータ１０４へ供給する電力を電池１０１と電気二重層コンデンサ１０２とで切り替える。

電池電圧検出回路１０８は、例えば、直列に接続された二つの抵抗で構成される分圧回路であり、分圧した電池電圧をマイコン１０９で検出する。マイコン１０９は、ＬＥＤストロボ電源回路１００を構成する回路の制御、各種演算およびメモリの読み出しを行う。ＡＥセンサ１１０は、自動露光を行う測光センサであり、予備発光の測光を行い、マイコン１０９へ情報を送る。

メモリ１１１は、データ格納装置であり、実施形態１では少なくともＬＥＤ１０５の各電流値におけるＶ_Ｆ値、ＤＣＤＣコンバータ１０４の各出力電圧、各出力電流および各入力電圧における効率データおよび前記電池の電圧値に応じたＬＥＤストロボ電源回路に供給可能な電流レベルのデータを格納した装置であるが、他のデータを格納した装置でもよい。

第１の電流レベルに関して、ＬＥＤストロボ電源回路１００に供給可能な電流レベルは電池電圧値によって変動する。例えば、その他負荷回路１１２に供給する電力が４．０Ｗであった場合、その他負荷回路１１２へ供給する電流値は電池電圧が８．５Ｖの場合４８０ｍＡとなり、５．５Ｖの場合は７３０ｍＡとなる。従ってＬＥＤストロボ電源回路に供給可能な第１の電流レベルは１２７０ｍＡ〜１５２０ｍＡの範囲となる。

その他負荷回路１１２は、デジタルカメラを構成する一般的な回路であり、例えばＡＦ回路やレンズ通信回路等があるが、他の回路でもよい。

次に、図２を参照して、実施形態１におけるストロボ発光シーケンスの一例を説明する。

Ｓ１０１では、予備発光を行い、ＡＥセンサ１１０は予備発光を受光した際の受光結果をマイコン１０９へ送信する。

Ｓ１０２では、あらかじめ設定されたＩＳＯ及び絞りの値を取得する。

Ｓ１０３では、Ｓ１０２で取得したＩＳＯ及び絞りの値とＳ１０１でＡＥセンサ１１０から送られた情報に基づいてマイコン１０９が本発光に必要な電流値を計算する。

Ｓ１０４では、マイコン１０９があらかじめメモリ１１１内の領域であるテーブル１より、Ｓ１０３で決定した電流値におけるＬＥＤ１０５のＶ_Ｆの値を読み出す。

Ｓ１０５では、Ｓ１０４で読み出したＶ_Ｆの値と抵抗１０６の帰還電圧の和をもとにＤＣＤＣコンバータ１０４の出力電圧を計算する。実施形態１では抵抗１０６は５０ｍΩを使用しているため、帰還電圧は０．１Ｖとなり、ＬＥＤのＶ_Ｆが４．０Ｖであった場合、ＤＣＤＣコンバータの出力電圧は４．１Ｖとなる。

Ｓ１０６では、マイコンがＳ１０３で計算した本発光に必要な電流値とＳ１０５で計算したＤＣＤＣコンバータの出力電圧の積より、本発光に必要なＤＣＤＣコンバータの出力電力を計算する。

Ｓ１０７では、マイコン１０９によって制御される電池電圧検出回路１０８により、電池１０１の電圧値を検出する。

Ｓ１０８では、Ｓ１０７で読み出された電池１０１の電圧値とＳ１０３で計算された本発光時のＬＥＤ電流とＳ１０５で計算されたＤＣＤＣコンバータ１０４の出力電圧と、あらかじめメモリ１１１内の領域であるテーブル２に記憶された各入出力パラメータ時のＤＣＤＣコンバータ１０４の効率より、本発光の条件におけるＤＣＤＣコンバータ１０４の効率を計算する。

Ｓ１０９では、あらかじめメモリ１１１内の領域であるテーブル３に記憶された電池１０１の電圧値に応じたＬＥＤストロボ電源回路１００に供給可能な電流レベルより、現在の電池１０１の電圧値におけるＬＥＤストロボ電源回路１００に供給可能な電流レベルを読み出す。

Ｓ１１０では、Ｓ１０７で検出した電池１０１の電圧値と、Ｓ１０９で計算した電池１０１がＬＥＤストロボ電源回路１００に供給可能な電流レベルの積より、電池１０１がＬＥＤストロボ電源回路１００に供給可能な電力を計算する。

Ｓ１１１では、Ｓ１０６で計算した本発光に必要なＤＣＤＣコンバータ１０４の出力電力とＳ１０８で読み出したＤＣＤＣコンバータ１０４の効率の商より、本発光に必要なＤＣＤＣコンバータ１０４の入力電力を計算する。

Ｓ１１２では、マイコン１０９がＳ１１１で計算した本発光に必要なＤＣＤＣコンバータ１０４の入力電力を、Ｓ１１０で計算した、電池１０１がＬＥＤストロボ電源回路１００に供給可能な電力と比較し、本発光に必要なＤＣＤＣコンバータ１０４の入力電力は電池１０１から供給可能な電力以下であるか否かを判定する。電池１０１からＬＥＤストロボ電源回路１００に供給可能な電力が本発光に必要なＤＣＤＣコンバータ１０４の入力電力より低い場合はＳ１１４へ進む。電池１０１からＬＥＤストロボ電源回路１００に供給可能な電力が本発光に必要なＤＣＤＣコンバータ１０４の入力電力以上であればＳ１１３へ進む。

Ｓ１１３では、ＤＣＤＣコンバータ１０４への電力供給を電気二重層コンデンサ１０２から行う。Ｓ１１４では、ＤＣＤＣコンバータ１０４への電力供給を電池１０１から行う。Ｓ１１５では、Ｓ１０２〜Ｓ１１３で決定された条件で本発光を行う。

１００ＬＥＤストロボ電源回路、１０１電池、１０２電気二重層コンデンサ、
１０３充電回路、１０４ＤＣＤＣコンバータ、１０５ＬＥＤ、１０６抵抗、
１０７スイッチ回路、１０８電池電圧検出回路、１０９マイコン、
１１０ＡＥセンサ、１１１メモリ、１１２その他負荷回路

Claims

発光ダイオードを発光させるための電源制御回路部と、
前記電源制御回路部へ供給する電源を、前記電源制御回路部へ第１の供給可能な電流レベルを持つ電源と充電回路を通して充電される充電部の何れから供給するかを切り替える切替部と
を有し、
前記切替部への判定は、あらかじめ設定されたＩＳＯ及び絞りの値と、測光を行う測光部において、予備発光を受光した際の受光結果をもとに計算される前記発光ダイオードに流す電流と、回路制御部の出力電圧の値と、電源電圧検出回路によって検出される前記電源の電圧値をもとに、前記電源制御回路部に必要な入力電力を計算し、前記電源制御回路部へ必要な入力電力が第１の電流レベルと前記電源の電圧値の積以下であるか否かを判定する前記回路制御部によって判定されることを特徴とする電源回路。
第１の電流レベルの判定は、前記メモリに記憶された前記電池の電圧値に応じた前記電源回路に供給可能な電流レベルをもとに、前記回路制御部が行うことを特徴とする請求項１に記載の電源回路。
前記電源制御回路部の出力電圧は、前記メモリに記憶された各発光ダイオード電流値におけるＶ_Ｆの値をもとに、前記回路制御部によって決定されることを特徴とする請求項１に記載の電源回路。
前記電源制御回路部に必要な入力電力は、前記メモリに記憶された前記電源制御回路部の入力電圧、出力電圧および出力電流に基づく効率をもとに、前記回路制御部によって決定されることを特徴とする請求項１に記載の電源回路。