JP4359032B2 - 電源装置及びこの電源装置を備えたデジタルカメラ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源装置に関し、さらに詳しくは、複数の電源電池の使用方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電池で駆動する機器、特にデジタルカメラにおいては、携帯性を重視するため必要形状の制約が厳しく、占有容積の大きい電池の形状を小型にせざるを得ず、結果として電池寿命を犠牲にせざるを得ない状況にある。それを少しでも解消するために主電池の他に副電池を用意する方法がある。これは、カメラのケースの外側に副電池を接続するコネクタを設け、そのコネクタに副電池を並列接続して見かけ上の電池容量を増加するものである。また、電池の使用方法については主電池あるいは副電池のどちらか一方の電池を使い切った後に、もう一方の電池を使用して使い切る方法が一般的である。しかし、この方法では2次電池を使用する場合に、始めに使い切った電池ともう一方の電池を略同時期に充電できないため、次に使用する場合に、片方は完全に使いきらなくても電池寿命を延ばすという意味において充電する必要が生じる。結果として電池寿命の点で中途半端となり、本来の目的(複数の電池を平均化して使用して、略同時期に使い切ること)を完全には達成できない。
そこで従来技術として特開平5−137268号公報には、リチウム電池を用いた電気自動車の加速性能、最高速度、サイクル数及び走行距離を向上させる技術について開示されている。それによると、複数個のリチウム電池からなる複数個の群電池に設けられた電子スイッチ回路と順序論理回路とを接続し、効率よく各電池を充放電することにより、上記目的を達成できるとしている。
【特許文献1】
特開平5−137268号公報
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献1は、ある一定の時間で電池の放電を行う方法、あるいは、順次切り替えて放電を行う方法についての提案であり、これらの方法をデジタルカメラに適用すると、連続撮影中に切り替え動作が発生して瞬断等の不具合が生じるため、連続撮影が不可能になる問題がある。
また、この対策のための方法が大規模になるために、携帯性を重視したデジタルカメラのような機器では形状が大きくなり、持ち運びに不便が生じると同時にコストが上昇してしまう等の不具合がある。
本発明は、かかる課題に鑑み、複数の電池を平均化して使用するようにして、トータルの電池寿命を延ばすことができる電源装置と、それを備えたデジタルカメラを提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項1は、電池を電源とする複数系統の電源から構成される電源装置であって、前記電池の電圧を検出する複数の電源検出手段と、前記電池の出力のON/OFFを切り替える複数の電源切替え手段と、前記電源検出手段の検出結果に基づいて前記電源切替え手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、電源起動時に前記電源検出手段により前記電源装置に複数の電池が搭載されていることを検出した場合、前回の電源起動時に前記電源切替え手段をONにした電池を除く他の電池の電源切替え手段をONとするように制御することを特徴とする。
例えば、電源に2つの電池が接続されているとする。それは、電源検出手段によりその系統の電圧から容易に検出される。その電圧を制御手段が検出すると、前回起動された電池がどちらかを判断し、前回使用した電池は今回使用しないようにして、他の電池を使用するようにする。これにより、連続して同じ電池を使用することなく、交互に使用することができる。
かかる発明によれば、2つの電池を交互に使用するので、電池の寿命を平均化することができる。
【0006】
請求項2は、前記電源装置は、電池を電源とする複数系統の電源に加えて、ACアダプタが接続される構成であって、前記制御手段は、電源起動時に前記電源検出手段により前記電源装置にACアダプタが接続されていることを検出した場合、前記ACアダプタに接続された電源切替え手段をONとするように制御することを特徴とする。
また、他の例として電池以外にACアダプタを併用する場合がある。そして、電源検出手段によりACアダプタが接続されていることを検出すると、ACアダプタは電圧が一定であるので、優先的にその電源切替え手段をONとするものである。
かかる発明によれば、ACアダプタが接続された場合は、それを優先的に電源として使用するので、電池の無駄な消費を減少することができる。
請求項3は、前記制御手段は、電源起動時に入力手段により使用電池の指示が予め入力されたことを検出した場合、前記指示に従って電源切替え手段をONとするように制御することを特徴とする。
もし、ユーザにより予め使用する電池が指定されている場合には、制御手段は無条件にその電池を使用して使い切るようにする。
かかる発明によれば、ユーザにより使用する電池が指定されるので、電池電圧を検出する動作が省略でき、制御手段が簡略化される。
請求項4は、請求項1乃至3の何れか一項に記載の電源装置を備えたことを特徴とする。
かかる発明によれば、以上の制御方法を備えた電源装置をデジタルカメラに搭載すると、カメラの電池寿命を平均化でき、最終的に電池の寿命を永くすることができる。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る電源装置のブロック図である。この電源装置10は、電池A1と、電池A1からの過電圧、過電流等を防止する入力保護回路3と、電池A1の電圧を検出する電源検出回路5と、電池A1の入力電圧をスイッチングする入力切替え手段6と、同じく電池B2と、電池B2からの過電圧、過電流等を防止する入力保護回路4と、電池B2の電圧を検出する電源検出回路8と、電池B2の入力電圧をスイッチングする入力切替え手段7と、前記電源検出回路5、8と入力切替え手段6、7を制御するコントローラ9と、電池電源から所定のDC電圧を発生するDC−DCコンバータ30から構成される。図1では、ACアダプタ端子をカメラ側に内蔵しない例であり、1次側電源は電池A1、電池B2からなり、使用2次電池は例えば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、ニッカド(NiCd)電池、等から成る。それぞれ、どれかの1次電源からの電力は溶断ヒューズ、温度ヒューズ等の入力保護手段を経由して入力切替手段6又は7を介してDC−DCコンバータ30に入力される。そして、起動時にコントローラ9からの制御信号13又は15により電池A1、あるいは電池B2のいずれかの起動を行う。起動方法は後述する。
【0008】
図2は、本発明の第2の実施形態に係る電源装置のブロック図である。この電源装置20は、ACアダプタ入力端子32と、ACアダプタ入力端子32からの過電圧、過電流等を防止する入力保護回路33と、ACアダプタ入力端子32の電圧を検出する電源検出回路34と、ACアダプタ入力端子32の入力電圧をスイッチングする入力切替え手段35と、電池A11と、電池A11からの過電圧、過電流等を防止する入力保護回路13と、電池A11の電圧を検出する電源検出回路15と、電池A11の入力電圧をスイッチングする入力切替え手段16と、同じく電池B12と、電池B12からの過電圧、過電流等を防止する入力保護回路14と、電池B12の電圧を検出する電源検出回路18と、電池B12の入力電圧をスイッチングする入力切替え手段17と、前記電源検出回路15、18と入力切替え手段16、17を制御するコントローラ19と、負荷に流れる電流を検出する電流検出回路31と、電池電源から所定のDC電圧を発生するDC−DCコンバータ30から構成される。
図2ではACアダプタ端子32をカメラ側に内蔵した例である。入力切替手段16、17、35は3系統全て接続すると、ACアダプタ32から異常充電されて、保安上問題が発生するために途中に入れている。また、電源検出手段15、18、34でどの電源が接続されているかを確認する。なお、ACアダプタ側の入力保護手段33はヒューズのほかに、異常に高い電圧のACアダプタが接続された時の保護のための過電圧保護手段や、正負逆のACアダプタが接続された時の保護のための逆接防止回路、EMCノイズがカメラからACアダプタのケーブルを介して放射されないように防止するEMCフィルタも必要に応じて構成されることは言うまでもない。
【0009】
図3は本発明の電源検出回路50、入力切替手段55の例である。1次側電源の接続を検出するためコントローラ9からNPNトランジスタ52をONさせて、PNPトランジスタ51をONさせ、PNPトランジスタ51のコレクタ側の抵抗の発生電圧の有り無しで検出する。この2つのトランジスタでレベルシフト回路を構成されており、低いコントローラの出力電圧でもコントローラの入力端子のON/OFFが可能になる。
入力切替手段55はPchパワーMOSトランジスタ53とNPNトランジスタ54から構成されていて、NPNトランジスタ54がコントローラ9出力端子ONでDC−DCコンバータ30へ電源を供給する。動作としては検出回路で接続が確認されたら、入力切替手段をONして動作させる。なお、トランジスタはFET等の代替手段を使用しても良い。例えば、2セットのリチウムイオン電池の場合では、前回の動作時に使用した電池と電池容量をコントローラがあらかじめ計算しておき、ACアダプタはACアダプタを優先して起動を行い、ACアダプタが接続されていないことを該電源検出回路で確認を行い。この計算結果にてどちらかの電池で起動を行う。電池残容量は動作時間あるいは電源電圧検出A/Dと電源電流検出A/Dにより積算電力から求めても良い。
【0010】
図4は、本発明の実施形態の動作を説明するフローチャートである。図2を併せて参照する。まず、電源スイッチ等でカメラシステムが起動すると、コントローラ19は、ACアダプタ側の電源検出回路34を動作してACアダプタが接続されているかどうか判断する(S1)。YESの場合はACアダプタ用の入力切替手段35をONにしてカメラ動作を開始する(S2)。ACアダプタでない場合は(S1でNOのルート)、電池側の電源検出回路15、18を動作して電池A11、電池B12の両方が接続されているかどうか判断する(S3)。NOの場合は、その電池用の入力切替手段16若しくは17をONにしてカメラ動作を開始する(S4)。YESの場合は、前回起動使用した電池を確認して、起動していない電池の用の入力切替手段をONしてカメラ動作を開始する(S5)。
【0011】
図5は、本発明の実施形態の動作を説明するフローチャートである。まず、電源スイッチ等でカメラシステムが起動すると、コントローラ19は、ACアダプタ側の電源検出回路34を動作してACアダプタが接続されているかどうか判断する(S11)。YESの場合はACアダプタ用の入力切替手段35をONにしてカメラ動作を開始する(S12)。ACアダプタでない場合は(S11でNOのルート)、電池側の電源検出回路15、18を動作して電池A11、電池B12の両方が接続されているかどうか判断する(S13)。NOの場合は、その電池用の入力切替手段16若しくは17をONにしてカメラ動作を開始する(S14)。YESの場合は、前回の使用容量の結果から現在の電池容量を確認して、残容量の多い電池の入力切替手段をONしてカメラ動作を開始する(S15)。尚、ステップS13でYESの場合は、図示しない入力手段により、予めユーザが使用する電池を指定した場合には、指定した電池のみでカメラ動作を行う。
【0012】
図6は、本発明の電源装置を備えたデジタルカメラの構成図である。このデジタルカメラ100は、レンズ系200、フォーカスレンズ系201、ズームレンズ系202、絞り等を含むメカ機構203、フォーカスモータ204、ズームモータ205、絞りモータ206、フォーカスモータドライバ207、ズームモータドライバ208、絞りモータドライバ209、TG部(Timing Generator)301、CCD(電荷結合素子)302、CDS(相関2重サンプリング)回路303、可変利得増幅器(AGCアンプ)304、A/D変換器305、IPP(Image Pre-Processor)306、DCT(Discrete Cosine Transform)308、コーダー(Huffman Encoder/Decoder)309、MCC(Memory Card Controller)310、RAM(内部メモリ)307、カードインターフェース311、PCカード(メモリーカード等含む)312、コントローラ(CPU)400、フラッシュメモリ(EEPROM)401、コントローラ用A/D変換器402、コントローラ用D/A変換器403、システムバスライン404、LCD表示部602、補助光ランプ603、補助光ランプ駆動回路604、LCDドライバ回路601、ストロボ500、DC−DCコンバータ7、バッテリー701、ACアダプタ702、操作部900、レリーズスイッチ901、モード入力手段902、音声アンプ部800、マイク801、スピーカ802、イヤホン803、振動モータドライバ1001、振動モータ1002、により構成されている。
尚、レンズユニットは、レンズ系200、絞り・フィルター部等を含むメカ機構203からなり、メカ機構203のメカニカルシャッタは、2つのフィールドの露光を行う。レンズ系200は、例えばバリフォーカルレンズからなり、フォーカスレンズ系204とズームレンズ系205とで構成されている。
【0013】
フォーカスモータドライバ207は、コントローラ4から供給される制御信号に従ってフォーカスモータドライバ207を駆動してフォーカスレンズ系201を光軸方向に移動させる。
ズームモータドライバ208は、コントロ−ラ400から供給される制御信号に従ってズームモータ205を駆動して、ズームレンズ系202を光軸方向に移動させる。
また、絞りモータドライバ209は、コントローラ400から供給される制御信号に従ってメカ機構203を駆動し、例えば絞りの絞り値を設定する。
CCD(電荷結合素子)302は、レンズユニットを介して入力した映像を電気信号(アナログ画像データ)に変換する。
CDS(相関2重サンプリング)回路303は、CCD型撮像素子に対する低雑音化のための回路である。
また、AGCアンプ304は、CDS回路303で相関2重サンプリングされた信号のレベルを補正する。尚、AGCアンプ304が内蔵するD/A変換器を介して設定データ(コントロール電圧)が、AGCアンプ304に設定されることにより設定される。
さらにA/D変換器305は、AGCアンプ304を介して入力したCCD302からのアナログ画像データをデジタル画像データに変換する。すなわち、CCD302の出力信号は、CDS回路303およびAGCアンプ304を介し、また、A/D変換器305により、最適なサンプリング周波数(例えばNTSC信号のサブキャリア周波数の整数倍)にてデジタル信号に変換される。
また、デジタル信号処理部であるIPP(Image Pre-Processor)306、DCT(Discrete Cosine Transform)308、及びコーダー(Huffman Encoder/Decoder)309は、A/D変換器305から入力したデジタル画像データについて色差(Cb、Cr)と輝度(Y)に分けて各種処理、補正及び画像圧縮/伸長のためのデータ処理を施す。
DCT308およびコーダー309は、例えばJPEG準拠の画像圧縮・伸張の一過程である直交変換・逆直交変換、ならびにJPEG準拠の画像圧縮・伸張の一過程であるハフマン符号化・復号化等を行う。
また、IPP306は、G画像データの輝度データ(Y)を検出し、検出した輝度データ(Y)に応じたAE評価値をコントローラ4に出力する。このAE評価値は被写体の輝度(明るさ)を示すものである。
また、IPP306は、設定された色温度範囲内で、R、G、B画像データの各輝度データ(Y)に応じたAWB(Auto White Balance)評価値を各々コントローラ4に出力する。このAWB評価値は被写体の色成分を示すものである。
さらにMCC(Memory Card Controller)310は、圧縮処理された画像を一旦蓄えてPCカードインターフェース311を介してPCカード312への記録、或いはPCカード312からの読み出しを行う。
【0014】
外部通信用313は、たとえばUSB、IEEE1394等の規格の通信プロトコルにて外部のユニットと通信を行うための物で、PC(パーソナルコンピュータ)001等と接続してデータのやり取りを行う。あるいは、カメラと接続可能な通信・電源アダプタを介してPC001やACアダプタ703を接続可能にして、電力や通信のやりとりを可能にする。
LCD表示部602は、透過型LCDからなり、画像データや操作メニュー等が表示される。
補助光ランプ603は、LCD表示部602を照明するためのバックライトであり、例えば蛍光管、あるいは白色LEDからなる。
補助光ランプ駆動回路604は、コントローラ4の制御に基づき、補助光ランプ603に駆動電力を出力して補助光ランプ603を点灯させる。
LCDドライバ回路604は、IPP306から入力される画像データをLCD表示部602に表示させるための回路である。
操作部900は、撮影の指示を行うためのレリーズスイッチ901、モード入力手段902、電源スイッチ、LCDスイッチ、補助光ランプスイッチ、機能選択およびその他の各種設定を外部から行うためのボタン等を備えている。
ストロボ回路500は、コントローラ400の制御によりストロボ光を発する。バッテリA701、バッテリB702は例えば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、ニッカド(NiCd)電池、アルカリ電池等からなり、場合によりACアダプタ703の電源電圧が供給されることもあり、DC−DCコンバータ7を介して電源電圧をデジタルカメラ100の内部に供給される。
DC−DCコンバータ700はコントローラ400の制御により、デジタルカメラ100内部に出力する各種電源をON/OFFするスイッチ回路を内蔵する。
【0015】
コントローラ400は、CPU、ROM、RAM、A/D変換器、D/A変換器等からなり、CPUは操作部900からの指示または図示しないリモコン等の外部動作指示に従い、ROMに格納された制御プログラムに従ってRAMをワークエリアとして使用して、デジタルカメラ100の装置全体の制御を行う。なお、A/D変換器、D/A変換器は外部に用意する場合はA/D402、D/A403として用意される。具体的には、コントローラ400は、撮影動作、自動露出(AE)動作、自動ホワイトバランス(AWB)調整動作やAF動作、表示等の制御を行う。また、各種制御のための情報入力手段の一つとして内蔵のA/D変換器を用いてアナログ情報の把握を行う。内蔵のA/D変換器は基準電圧との比較で行われる。
一方、アナログ出力のためにD/A変換器を用いる。例えばIPP306とコントローラ400との制御、データのやりとりはシステムバス404と介して行われる。また、コントローラ400は、被写体を撮像して得られる画像データをPCカード312に記録する記録モードと、PCカード312に記録された画像データをLCD表示部602に再生して表示する再生モードと、撮像したモニタリング画像をLCD表示部602に直接表示するモニタリングモード等を備えている。また、再生モードやモニアリングモードでLCD表示部602に画像を表示する場合の表示モードとしては、固定モード、外光適応モードを備えており、これらのモードの選択は操作部900で行われる。フラッシュメモリ401には、デジタルカメラの各種パラメータやデータが記録されている。
タイミングジェネレータ(TG)301は、IPP306から入力される水平同期信号及び垂直同期信号に基づいて、各種タイミング信号を生成する。
音声アンプ部800は、コントローラ4のA/D402あるいはD/A403を介してマイク801、スピーカ802、イヤホン803のアナログ信号の増幅を行う。なお、音声出力手段としてはスピーカ802のかわりにコントローラ400の図示しない出力よりブザーを使用する方法も可能であることは言うまでもない。
振動モータ1002は、警告表示手段の一手段であり、コントローラ400からの制御信号により振動モータドライバ1001を動作させて、ドライバ1001は振動モータ1002を駆動することにより振動により警告表示を行う。
【0016】
【発明の効果】
以上記載のごとく請求項1の発明によれば、2つの電池を交互に使用するので、電池の寿命を平均化することができる。
また請求項2では、ACアダプタが接続された場合は、それを優先的に電源として使用するので、電池の無駄な消費を減少することができる。
また請求項3では、ユーザにより使用する電池が指定されるので、電池電圧を検出する動作が省略でき、制御手段が簡略化される。
また請求項4では、以上の制御方法を備えた電源装置をデジタルカメラに搭載すると、カメラの電池寿命を平均化でき、最終的に電池の寿命を永くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る電源装置のブロック図である。
【図2】本発明の第2の実施形態に係る電源装置のブロック図である。
【図3】本発明の電源検出回路と入力切替手段の一例を示す回路図である。
【図4】本発明の実施形態の動作を説明するフローチャートである。
【図5】本発明の実施形態の動作を説明するフローチャートである。
【図6】本発明の電源装置を備えたデジタルカメラの構成図である。
【符号の説明】
11 電池A、12 電池B、13、14、33 入力保護回路、15、18、34 電源検出回路、16、17、35 入力切替え手段、19 コントローラ、30 DC−DCコンバータ、31 電流検出回路、32 ACアダプタ入力端子
Claims (4)
- 電池を電源とする複数系統の電源から構成される電源装置であって、
前記電池の電圧を検出する複数の電源検出手段と、
前記電池の出力のON/OFFを切り替える複数の電源切替え手段と、
前記電源検出手段の検出結果に基づいて前記電源切替え手段を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、電源起動時に前記電源検出手段により前記電源装置に複数の電池が搭載されていることを検出した場合、前回の電源起動時に前記電源切替え手段をONにした電池を除く他の電池の電源切替え手段をONとするように制御することを特徴とする電源装置。 - 前記電源装置は、電池を電源とする複数系統の電源に加えて、ACアダプタが接続される構成であって、
前記制御手段は、電源起動時に前記電源検出手段により前記電源装置にACアダプタが接続されていることを検出した場合、前記ACアダプタに接続された電源切替え手段をONとするように制御することを特徴とする請求項1に記載の電源装置。 - 前記制御手段は、電源起動時に入力手段により使用電池の指示が予め入力されたことを検出した場合、前記指示に従って電源切替え手段をONとするように制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の電源装置。
- 請求項1乃至3の何れか一項に記載の電源装置を備えたことを特徴とするデジタルカメラ。
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