JP5012081B2

JP5012081B2 - 電源供給装置、カメラおよびカメラシステム

Info

Publication number: JP5012081B2
Application number: JP2007041995A
Authority: JP
Inventors: 清安夛
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2007-02-22
Filing date: 2007-02-22
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2027-02-22
Also published as: JP2008206357A

Description

本発明は、電源供給装置、カメラおよびカメラシステムに関する。

従来、ＥＳＲ（等価直列抵抗）の小さいコンデンサを電池と並列に接続することにより、負荷に大電流が流れる場合に、電池の端子間電圧が大きく低下するのを防ぐ技術が知られている（特許文献１参照）。

特開２００５−２１８１４９号公報

しかしながら、従来の技術では、例えば電池の交換時等において、コンデンサの電圧が電池の電圧より高くなると、電池に過電圧が印加される可能性があるという問題があった。

請求項１に記載の電源供給装置は、電池と並列に接続されるコンデンサと、前記電池の出力端と、前記電池と前記コンデンサの接続点との間に設けられるスイッチと、前記スイッチと並列に接続され、前記電池の放電方向を順方向とするダイオードと、前記コンデンサの電圧および前記電池の電圧を比較する電圧比較手段と、前記電池の残量チェック時であるか否かを判定する判定手段と、前記電池の電圧が前記コンデンサの電圧より高いと前記電圧比較手段により判定され、前記電池の残量チェック時ではないと前記判定手段により判定されたとき、前記スイッチをオンし、前記電池の電圧が前記コンデンサの電圧以下であると前記電圧比較手段により判定されたとき、及び、前記電池の残量チェック時であると前記判定手段により判定されたとき、前記スイッチをオフするスイッチ制御手段とを備えることを特徴とする。
請求項７に記載のカメラは、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電源供給装置を備えることを特徴とする。
請求項８に記載のカメラシステムは、電源供給装置とカメラとで構成されるカメラシステムであって、前記電源供給装置は、電池と並列に接続されるコンデンサと、前記電池の出力端と、前記電池と前記コンデンサの接続点との間に設けられるスイッチと、前記スイッチと並列に接続され、前記電池の放電方向を順方向とするダイオードと、前記コンデンサの電圧および前記電池の電圧を比較する電圧比較手段と、前記カメラから出力される信号に応じて前記電池の残量チェック時であるか否かを判定する判定手段と、前記電池の電圧が前記コンデンサの電圧より高いと前記電圧比較手段により判定され、前記電池の残量チェック時ではないと前記判定手段により判定されたとき、前記スイッチをオンし、前記電池の電圧が前記コンデンサの電圧以下であると前記電圧比較手段により判定されたとき、及び、前記電池の残量チェック時であると前記判定手段により判定されたとき、前記スイッチをオフするスイッチ制御手段とを備え、前記カメラは、前記信号を前記電源供給装置に出力し、前記電源供給装置の前記スイッチ制御手段により前記スイッチがオフされた状態において前記電池の残量チェックを行う制御手段を備えることを特徴とする。

本発明による電源供給装置、カメラおよびカメラシステムによれば、電池に過電圧が印加されるのを防ぐことができる。

図１は、本発明による電源供給装置をデジタルカメラに適用した一実施の形態の構成を示す図である。電源供給装置を構成するオプションパック１００は、カメラ本体２００に対して着脱可能であり、カメラ本体２００と接続された状態でカメラ本体２００に電力を供給することができる。また、カメラ本体２００へは、後述するように、カメラ本体２００に内蔵されているリチウムイオン電池２０や、カメラ本体２００と接続されて使用されるＡＣアダプタ電源からも電力が供給可能である。

オプションパック１００は、電池１と、電気二重層コンデンサ２と、比較器３と、分圧器４と、分圧器５と、ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３と、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ５，ＳＷ６と、抵抗Ｒ１，Ｒ２とを少なくとも備えている。電池１は、オプションパック１００から取り外して交換が可能であり、例えば、アルカリ電池やニッケル水素電池、リチウムイオン電池等を用いることができる。

電気二重層コンデンサ２は、電池１と並列に接続されている。オプションパック１００内の電力源として、電気二重層コンデンサ２が設けられていない場合、電池１からカメラ本体２００内のモータ（不図示）等に大電流が流れると、電池１内のＥＳＲ（等価直列抵抗）によって、電池１の端子間電圧が瞬間的に大きく低下する場合がある。この電圧の低下を防止するために、オプションパック１００には、電池１と並列に、ＥＳＲの小さい電気二重層コンデンサ２を設けている。電気二重層コンデンサ２のＥＳＲは、例えば、数十ミリΩ〜数百ミリΩである。

電池１の出力端と、電池１およびコンデンサ２の接続点１０との間には、スイッチＳＷ１およびＳＷ２が設けられている。スイッチＳＷ１には、ダイオードＤ１が並列に接続されている。ダイオードＤ１は、電池１からカメラ本体２００の方向を順方向とする向きに設けられている。

ダイオードＤ３は、電気二重層コンデンサ２から、電池１およびコンデンサ２の接続点１０の方向を順方向とする向きに設けられている。また、ダイオードＤ３と逆並列に、ダイオードＤ２が設けられている。ダイオードＤ２には、電流制限用の抵抗Ｒ２が直列に接続されている。

分圧器４は、例えば、複数の抵抗によって構成され、電池１の端子間電圧をｎ倍（ｎ＜１）にする。分圧器５は、例えば、複数の抵抗によって構成され、電気二重層コンデンサ２の電圧をｍ倍（ｍ＜１）にする。比較器３は、分圧器４および５によってそれぞれ分圧された電圧を比較し、比較結果に応じた信号を出力する。

本実施の形態では、分圧器５でｍ倍する前の電圧は、電気二重層コンデンサ２からスイッチＳＷ１までの回路上の電圧降下量ΔＶに基づいて、電気二重層コンデンサ２の電圧を補正した値となるようにする。具体的には、分圧器５でｍ倍する前の電圧が電気二重層コンデンサ２の電圧から回路上の電圧降下量ΔＶを減算した電圧値となるように、分圧器５の分圧比を決定しておく。なお、この構成を実現するために、分圧器５の内部に、電気二重層コンデンサ２の電圧から電圧降下量ΔＶを減算するための回路を設けるようにしてもよい。

また、分圧器４でｎ倍された後の電圧、および、分圧器５でｍ倍された後の電圧、すなわち、比較器３に入力される電圧は、比較器３の駆動電圧（上限動作電圧）以下となるように、分圧器４，５の分圧比を予め決定しておく。

以下では、分圧器４によってｎ倍された後の電圧をＶ１、分圧器５によってｍ倍された後の電圧をＶ２と表記する。

抵抗Ｒ１とグランドとの間に設けられているスイッチＳＷ６は、オプションパック１００の電池１のバッテリチェック時にオンされる。すなわち、バッテリチェック時には、カメラ本体２００のＣＰＵ４０からダミー重負荷オン信号が出力されて、スイッチＳＷ６をオンすることによって、電池１から、スイッチＳＷ６と直列に接続されている抵抗（ダミー重負荷抵抗）Ｒ１に電流を流す。ＣＰＵ４０は、この時の測定点１５（図１参照）の電圧を検知することによって、電池１の残電圧をチェックする。なお、電池１のバッテリチェック時には、電気二重層コンデンサ２から測定点１５に電流が流れるのを防ぐため、スイッチＳＷ１はオフとしておく。

カメラ本体２００側には、リチウムイオン電池２０、スイッチＳＷ３，ＳＷ４、ダイオードＤ４、および、ＣＰＵ４０が少なくとも設けられている。なお、図示は省略するが、カメラ本体２００は、被写体を撮像してデジタルデータとして記録するための既知の構成を備えている。ダイオードＤ４は、ＡＣアダプタ電源からカメラ本体２００内の電源供給ライン３０の方向を順方向とする向きに設けられている。リチウムイオン電池２０は、スイッチＳＷ４を介して、電源供給ライン３０と接続される。

各スイッチＳＷ１〜ＳＷ５の制御方法について説明する。なお、スイッチＳＷ１〜ＳＷ５は、例えば、半導体スイッチにより構成することができる。スイッチＳＷ１は、比較器３によって比較される電圧Ｖ１が電圧Ｖ２より高く、かつ、ダミー重負荷オン信号が出力されていない（信号オフ）場合にオンされる。スイッチＳＷ２は、ＡＣアダプタ電源がカメラ本体２００に接続されておらず、かつ、オプションパック１００がカメラ本体２００に装着されて、カメラ本体２００に給電を行う場合にオンされる。

カメラ本体２００内の電源供給ライン３０上に設けられているスイッチＳＷ３は、オプションパック１００がカメラ本体２００に装着されている場合にオンされる。スイッチＳＷ４は、ＡＣアダプタ電源がカメラ本体２００に接続されておらず、かつ、リチウムイオン電池２０から給電を行う場合にオンされる。スイッチＳＷ５は、カメラ本体２００の電源がオンされている場合にオンされる。

すなわち、ＡＣアダプタ電源がカメラ本体２００に接続されておらず、かつ、オプションパック１００がカメラ本体２００に装着されて、オプションパック１００からカメラ本体２００に給電が行われる場合には、スイッチＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ５がオンされており、スイッチＳＷ４はオフされている。この時に、比較器３によって比較される電圧Ｖ１が電圧Ｖ２より高く、かつ、ダミー重負荷オン信号が出力されていなければ、スイッチＳＷ１がオンされる。

なお、図１に示す制御１〜制御５、すなわち、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ５のオン／オフ制御は、ＣＰＵ４０によって行われる。

図２は、スイッチＳＷ１のオン／オフを制御する処理手順を示すフローチャートである。カメラ本体２００の電源がオンされて、オプションパック１００がカメラ本体２００に装着されると、ＣＰＵ４０はステップＳ１０の処理を開始する。ステップＳ１０では、比較器３の出力結果に基づいて、比較器３に入力される電圧Ｖ１が電圧Ｖ２より高いか否かを判定する。電圧Ｖ１が電圧Ｖ２以下であると判定するとステップＳ４０に進み、電圧Ｖ１が電圧Ｖ２より高いと判定すると、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０では、ダミー重負荷オン信号を出力しているか否かを判定する。ダミー重負荷オン信号を出力していると判定するとステップＳ４０に進み、出力していないと判定すると、ステップＳ３０に進む。ステップＳ３０では、スイッチＳＷ１をオンにする。一方、ステップＳ４０では、スイッチＳＷ１をオフにする。ステップＳ３０またはステップＳ４０の処理を行うと、ステップＳ１０に戻り、上述した処理を繰り返し行う。

上述したように、スイッチＳＷ１は、比較器３によって比較される電圧Ｖ１が電圧Ｖ２より高く、かつ、ダミー重負荷オン信号が出力されていない場合にオンされる。また、比較器３によって比較される電圧Ｖ２が電圧Ｖ１より高い場合には、スイッチＳＷ１はオフされる。これにより、電気二重層コンデンサ２の電圧が電池１の電圧より高い場合に、電気二重層コンデンサ２から電池１に電流が流れて、電池１に過電圧が加わるのを防ぐことができる。

なお、電圧Ｖ２が電圧Ｖ１より高くなるケース、すなわち、電気二重層コンデンサ２の電圧が電池１の電圧より高くなるケースとしては、例えば、オプションパック１００の電池１を交換した場合や、ＡＣアダプタ電源をカメラ本体２００に着脱した場合等がある。すなわち、電池１を交換した場合には、電気二重層コンデンサ２の電圧が交換後の電池１の電圧より高くなる場合があり、ＡＣアダプタ電源を着脱した場合には、電気二重層コンデンサ２が充電されて、電気二重層コンデンサ２の電圧が電池１の電圧より高くなる場合がある。

一実施の形態における電源供給装置によれば、電池１と並列にコンデンサ２を設けるとともに、電池１の出力端と、電池１およびコンデンサ２の接続点１０との間にスイッチＳＷ１を設ける。また、スイッチＳＷ１と並列に、電池１の放電方向を順方向とするダイオードＤ１を接続し、コンデンサ２の電圧が電池１の電圧より高い場合に、スイッチＳＷ１をオフする。これにより、コンデンサ２の電圧が電池１の電圧より高い場合に、コンデンサ２から電池１に電流が流れて、電池１に過電圧が加わるのを防ぐことができる。

なお、電池１と、電池１およびコンデンサ２の接続点１０との間にスイッチＳＷ１を設けずに、ダイオードＤ１のみを設ける方法も考えられる。しかし、この場合には、常にダイオードＤ１を介してカメラ本体２００に給電することになるため、ダイオードＤ１において無駄な電力消費が発生する。しかし、一実施の形態における電源供給装置によれば、コンデンサ２の電圧が電池１の電圧より低い場合には、スイッチＳＷ１を介して給電を行うので、ダイオードＤ１を介して給電を行う場合に比べて、無駄な電力消費を抑制することができる。

また、一実施の形態における電源供給装置によれば、比較器３は、コンデンサ２からスイッチＳＷ１までの回路上における電圧降下量ΔＶに基づいてコンデンサ２の電圧を補正した電圧と、電池１の電圧とを比較するので、より精度良く、スイッチＳＷ１のオン／オフを制御することができる。例えば、コンデンサ２の電圧が電池１の電圧より高い場合でも、コンデンサ２の電圧から電圧降下量ΔＶを減算した電圧が電池１の電圧より低ければ、コンデンサ２から電池１に電流が流れることはないので、スイッチＳＷ１をオフにする必要はない。

また、一実施の形態における電源供給装置によれば、比較器３に入力される電圧が比較器３の駆動電圧以下となるように電圧調整を行うので、電圧比較対象の電圧の大小にかかわらず、駆動電圧の低い比較器３を用いることができる。これにより、比較器３による電圧比較の際の消費電力を抑制することができる。

本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはない。例えば、上述した一実施の形態では、カメラ本体２００と、オプションパック１００とは別のものとして説明したが、図１に示すオプションパック１００の構成とカメラ本体２００の構成とを一体化させた構成を、カメラ本体とすることもできる。図３は、図１に示すオプションパック１００とカメラ本体２００とを一体化させたカメラの構成を示す図である。なお、図３では、電池１のバッテリチェックを行うための構成は省略している。

スイッチＳＷ１は、比較器３によって比較される電圧Ｖ１が電圧Ｖ２より高く、かつ、ダミー重負荷オン信号が出力されていない（信号オフ）場合にオンするようにした。しかし、抵抗Ｒ１やスイッチＳＷ６を備えず、別の方法によって電池１の残量をチェックするシステムの場合には、比較器３によって比較される電圧Ｖ１が電圧Ｖ２より高い場合に、スイッチＳＷ１をオンするようにすればよい。

上述した一実施の形態では、電気二重層コンデンサ２からスイッチＳＷ１までの回路上の電圧降下量ΔＶを電気二重層コンデンサ２の電圧から減算した電圧と、電池１の電圧とを比較した。しかし、電圧降下量ΔＶが無視できるほど小さい場合には、電気二重層コンデンサ２の電圧と電池１の電圧とを比較するようにしてもよい。

上述した一実施の形態では、ＣＰＵ４０がスイッチＳＷ１のオン／オフを制御したが、比較器３の出力と、ダミー重負荷オン信号とに基づいて、スイッチＳＷ１のオン／オフを制御する回路を構成してもよい。図４は、比較器３の出力と、ダミー重負荷オン信号とに基づいて、スイッチＳＷ１のオン／オフを制御する回路の一例を示す図であり、アンド（ＡＮＤ）回路４１およびノット（ＮＯＴ）回路４２により構成している。スイッチＳＷ１は、比較器３から、電圧Ｖ１が電圧Ｖ２より高いことを示す信号が出力され、かつ、ダミー重負荷オン信号が出力されていない（信号オフ）場合にオンされる。

電気二重層コンデンサ２の電圧が電池１の電圧より高くなる状況の例として、オプションパック１００の電池１を交換した場合や、ＡＣアダプタ電源をカメラ本体２００に着脱した場合を挙げた。従って、オプションパック１００の電池１を交換した場合や、ＡＣアダプタ電源をカメラ本体２００に着脱した場合には、比較器３の比較結果に関わらず、所定時間の間、スイッチＳＷ１をオフするようにしてもよい。所定時間は、電気二重層コンデンサ２の電圧と電池１の電圧との電圧差が無くなる時間を実験等によって予め求めておけばよい。

オプションパック１００に用いる電池１として、アルカリ電池やニッケル水素電池、リチウムイオン電池を用いる例を挙げて説明したが、燃料電池等、他の電池を用いることもできる。また、電池１と並列に接続するコンデンサとして、電気二重層コンデンサを用いたが、他の種類のコンデンサを用いても良い。ただし、電池１と並列に接続するコンデンサとしては、ＥＳＲの小さいコンデンサを用いることが好ましい。

本発明による電源供給装置をデジタルカメラに適用した一実施の形態の構成を示す図スイッチＳＷ１のオン／オフを制御する処理手順を示すフローチャート図１に示すオプションパックとカメラ本体とを一体化させたカメラの構成を示す図比較器３の出力と、ダミー重負荷オン信号とに基づいて、スイッチＳＷ１のオン／オフを制御する回路の一例を示す図

符号の説明

１…電池
２…電気二重層コンデンサ
３…比較器
４，５…分圧器
２０…リチウムイオン電池
４０…ＣＰＵ
４１…アンド回路
４２…ノット回路
１００…オプションパック
２００…カメラ本体
ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５，ＳＷ６…スイッチ
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４…ダイオード
Ｒ１，Ｒ２…抵抗

Claims

電池と並列に接続されるコンデンサと、
前記電池の出力端と、前記電池と前記コンデンサの接続点との間に設けられるスイッチと、
前記スイッチと並列に接続され、前記電池の放電方向を順方向とするダイオードと、
前記コンデンサの電圧および前記電池の電圧を比較する電圧比較手段と、
前記電池の残量チェック時であるか否かを判定する判定手段と、
前記電池の電圧が前記コンデンサの電圧より高いと前記電圧比較手段により判定され、前記電池の残量チェック時ではないと前記判定手段により判定されたとき、前記スイッチをオンし、前記電池の電圧が前記コンデンサの電圧以下であると前記電圧比較手段により判定されたとき、及び、前記電池の残量チェック時であると前記判定手段により判定されたとき、前記スイッチをオフするスイッチ制御手段とを備えること
を特徴とする電源供給装置。
請求項１に記載の電源供給装置において、
前記判定手段は、カメラから出力される信号に応じて前記電池の残量チェック時であるか否かを判定すること
を特徴とする電源供給装置。
請求項２に記載の電源供給装置において、
前記電池の出力端と前記スイッチとの間であって前記電池の電圧を測定するときの測定点は、抵抗、第２スイッチを介してグランドに接続されており、
前記カメラから出力される前記信号に応じて前記判定手段により前記電池の残量チェック時であると判定されたとき、前記第２スイッチをオンすること
を特徴とする電源供給装置。
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電源供給装置において、
前記電圧比較手段は、前記コンデンサから前記スイッチまでの回路上における電圧降下量に基づいて前記コンデンサの電圧を補正した電圧と、前記電池の電圧とを比較すること
を特徴とする電源供給装置。
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電源供給装置において、
前記電圧比較手段に入力される電圧が前記電圧比較手段の駆動電圧以下となるように、電圧調整を行う電圧調整手段をさらに備えること
を特徴とする電源供給装置。
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電源供給装置において、
前記コンデンサは、電気二重層コンデンサであること
を特徴とする電源供給装置。
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電源供給装置を備えること
を特徴とするカメラ。
電源供給装置とカメラとで構成されるカメラシステムであって、
前記電源供給装置は、
電池と並列に接続されるコンデンサと、
前記電池の出力端と、前記電池と前記コンデンサの接続点との間に設けられるスイッチと、
前記スイッチと並列に接続され、前記電池の放電方向を順方向とするダイオードと、
前記コンデンサの電圧および前記電池の電圧を比較する電圧比較手段と、
前記カメラから出力される信号に応じて前記電池の残量チェック時であるか否かを判定する判定手段と、
前記電池の電圧が前記コンデンサの電圧より高いと前記電圧比較手段により判定され、前記電池の残量チェック時ではないと前記判定手段により判定されたとき、前記スイッチをオンし、前記電池の電圧が前記コンデンサの電圧以下であると前記電圧比較手段により判定されたとき、及び、前記電池の残量チェック時であると前記判定手段により判定されたとき、前記スイッチをオフするスイッチ制御手段とを備え、
前記カメラは、
前記信号を前記電源供給装置に出力し、前記電源供給装置の前記スイッチ制御手段により前記スイッチがオフされた状態において前記電池の残量チェックを行う制御手段を備えること
を特徴とするカメラシステム。