JP5034557B2 - Light emitting diode driving circuit and imaging apparatus using the same - Google Patents
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Description
本発明は、発光ダイオード(LED;Light Emitting Diode、以下、LEDと略記する)を駆動制御するLED駆動回路及びそれを用いた撮像装置に係り、特にLEDに安定した電流を供給することで高精度の発光制御を実現するLED駆動回路及びそれを用いた撮像装置に関する。 The present invention relates to an LED driving circuit that drives and controls a light emitting diode (LED; hereinafter abbreviated as LED) and an imaging apparatus using the LED driving circuit, and in particular, provides high accuracy by supplying a stable current to the LED. The present invention relates to an LED drive circuit that realizes the light emission control and an imaging device using the same.
従来、LEDは、各種装置の光源として汎用されており、例えばデジタルカメラなどの撮像装置では、被写体距離を測定するオートフォーカス系の補助光に、或いはセルフタイマーの動作表示等に用いられている。このような用途から、LEDを駆動するLED駆動回路側には高精度の駆動制御の実現が求められているが、このLEDの発光量を安定させるためには、当該LEDに流れる電流の安定化を図る必要がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, LEDs have been widely used as light sources for various devices. For example, in imaging devices such as digital cameras, they are used for auxiliary light of an autofocus system that measures subject distance, or for operation display of a self-timer. For this purpose, the LED drive circuit side that drives the LED is required to realize high-precision drive control. In order to stabilize the light emission amount of the LED, the current flowing through the LED is stabilized. It is necessary to plan.
この要求を満たす為に、例えば特許文献1に開示された定電流回路を採用することも考えられる。この定電流回路の構成は、図7に示される通りである。即ち、この定電流回路では、出力端子105に流れる電流による基準抵抗104の電圧降下と基準電源100(内部抵抗101)の電圧とが等しくなるように演算増幅器102がトランジスタ103を制御することで、安定的な動作を実現する。尚、この回路をLEDの駆動制御に適用する場合には、出力端子105にLEDを接続すればよい。
In order to satisfy this requirement, for example, a constant current circuit disclosed in
しかしながら、特許文献1に開示された定電流回路では、演算増幅器を使用するために全体として高価となり、回路未使用時でも当該演算増幅器が常に電力を消費することから、低コスト化、低消費電力化の要求を十分に満たすことはできない。
However, the constant current circuit disclosed in
そこで、本発明は、低コスト化、低消費電力化の要求を満たし、周辺温度によらず高精度の駆動制御が可能な、汎用性のあるLED駆動回路及びそれを用いた撮像装置を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention provides a versatile LED drive circuit that satisfies the demands for cost reduction and low power consumption and enables high-precision drive control regardless of the ambient temperature, and an imaging device using the same. This is the issue.
本発明の第1の観点に係るLED駆動回路は、マイクロコンピュータが機能として備える駆動制御部からのパルス幅変調駆動信号又はパルス周波数変調駆動信号を受けてLEDを駆動制御するLED駆動回路であって、前記駆動信号によりオン/オフ状態が制御される第1のスイッチング素子と、前記第1のスイッチング素子のオン/オフ状態に基づいてオン/オフ状態が制御される第2のスイッチング素子と、前記第2のスイッチング素子を介して電源に一端が接続されたLEDと、前記LEDの他端に一端が接続され、他端が接地された第1の抵抗と、前記第1のスイッチング素子と共に差動増幅回路の構成要素となる第3のスイッチング素子と、前記第1及び第3のスイッチング素子の接続端に一端が接続され他端が接地された第2の抵抗とを具備する。 An LED drive circuit according to a first aspect of the present invention is an LED drive circuit that drives and controls an LED by receiving a pulse width modulation drive signal or a pulse frequency modulation drive signal from a drive control unit provided as a function of the microcomputer. A first switching element whose on / off state is controlled by the drive signal, a second switching element whose on / off state is controlled based on the on / off state of the first switching element, An LED having one end connected to a power supply via a second switching element, a first resistor having one end connected to the other end of the LED and the other end grounded, and differential together with the first switching element A third switching element as a component of the amplifier circuit; and a second resistor having one end connected to the connection end of the first and third switching elements and the other end grounded. With resistance.
したがって、前記第1の抵抗の電圧が所定値を超えた場合に前記第3のスイッチング素子がオン状態となり、前記第2の抵抗の電圧が増大し、前記第1のスイッチング素子をオフ状態とするように負帰還がかかる。 Therefore, when the voltage of the first resistor exceeds a predetermined value, the third switching element is turned on, the voltage of the second resistor is increased, and the first switching element is turned off. So negative feedback takes.
本発明の第2の観点に係るLED駆動回路は、マイクロコンピュータが機能として備える駆動制御部からのパルス幅変調駆動信号又はパルス周波数変調駆動信号を受けてLEDを駆動制御するLED駆動回路であって、前記駆動制御部にベースが接続され、当該駆動制御部からの前記駆動信号によりオン/オフ状態が制御される第1のトランジスタと、前記第1のトランジスタのコレクタにベースが接続されており、エミッタが電源に接続され、前記第1のトランジスタのオン/オフ状態に基づいてオン/オフ状態が制御される第2のトランジスタと、前記第2のトランジスタのコレクタにアノードが接続されたLEDと、前記LEDのカソードに一端が接続され、他端が接地された第1の抵抗と、前記電源にコレクタが接続されており、前記第1のトランジスタと共に差動増幅回路の構成要素となる第3のトランジスタと、前記第1のトランジスタのエミッタと前記第2のトランジスタのエミッタの接続端に一端が接続され、他端が接地された第2の抵抗とを具備する。 An LED drive circuit according to a second aspect of the present invention is an LED drive circuit that drives and controls an LED in response to a pulse width modulation drive signal or a pulse frequency modulation drive signal from a drive control unit provided as a function of the microcomputer. A base is connected to the drive control unit, a first transistor whose on / off state is controlled by the drive signal from the drive control unit, and a base is connected to a collector of the first transistor; A second transistor whose emitter is connected to a power supply and whose on / off state is controlled based on the on / off state of the first transistor; an LED whose anode is connected to the collector of the second transistor; A first resistor having one end connected to the cathode of the LED and the other end grounded, and a collector connected to the power source; One end is connected to the third transistor, which is a component of the differential amplifier circuit together with the first transistor, and the connection end of the emitter of the first transistor and the emitter of the second transistor, and the other end is grounded And a second resistor.
従って、前記第1の抵抗の電圧が前記第1のトランジスタのエミッタ電位と前記第3のトランジスタのベース−エミッタ間電圧の和を超えた場合に前記第3のスイッチング素子がオン状態となり、前記第2の抵抗の電圧が増大し、前記第1のスイッチング素子をオフ状態とするように負帰還がかかる。
Therefore, when the voltage of the first resistor exceeds the sum of the emitter potential of the first transistor and the base-emitter voltage of the third transistor, the third switching element is turned on, and the first The voltage of the
本発明の第3の観点に係る撮像装置は、オートフォーカスの補助光及びセルフタイマー撮影時の動作表示の少なくともいずれかのためにLEDを発光させる撮像装置において、パルス幅変調駆動信号又はパルス周波数変調駆動信号を出力する駆動制御部を機能として有する制御部と、前記駆動信号によりオン/オフ状態が制御される第1のスイッチング素子と、前記第1のスイッチング素子のオン/オフ状態に基づいてオン/オフ状態が制御される第2のスイッチング素子と、前記第2のスイッチング素子を介して電源に一端が接続されたLEDと、前記LEDの他端に一端が接続され他端が接地された第1の抵抗と、前記第1のスイッチング素子と共に差動増幅回路の構成要素となる第3のスイッチング素子と、前記第1及び第3のスイッチング素子の接続端に一端が接続され、他端が接地された第2の抵抗とを具備するLED駆動部とを備える。 An image pickup apparatus according to a third aspect of the present invention is an image pickup apparatus that emits an LED for at least one of autofocus auxiliary light and operation display during self-timer shooting. A control unit having a drive control unit that outputs a drive signal as a function, a first switching element whose on / off state is controlled by the drive signal, and on based on the on / off state of the first switching element A second switching element whose off-state is controlled, an LED having one end connected to a power source via the second switching element, a first end connected to the other end of the LED, and the other end grounded 1 resistor, a third switching element that constitutes a differential amplifier circuit together with the first switching element, and the first and third switches And an LED driving unit including a second resistor having one end connected to the connecting end of the ring element and the other end grounded.
従って、前記第1の抵抗の電圧が所定値を超えた場合に前記第3のスイッチング素子がオン状態となり、前記第2の抵抗の電圧が増大し、前記第1のスイッチング素子をオフ状態とするように負帰還がかかる。 Therefore, when the voltage of the first resistor exceeds a predetermined value, the third switching element is turned on, the voltage of the second resistor is increased, and the first switching element is turned off. So negative feedback takes.
本発明によれば、広い温度範囲で高精度を得ることが可能で、低コスト化を実現し、回路未使用時の電力消費を抑えることで低消費電力化の要求も満たした、汎用性のあるLED駆動回路及びそれを用いた撮像装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to obtain high accuracy in a wide temperature range, realize low cost, and satisfy the demand for low power consumption by suppressing power consumption when the circuit is not used. An LED driving circuit and an imaging apparatus using the LED driving circuit can be provided.
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の実施の形態(以下、単に「実施の形態」という)について説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, the best mode for carrying out the invention (hereinafter, simply referred to as “embodiment”) will be described with reference to the drawings.
図1には本発明の第1の実施の形態に係るLED駆動回路の構成を示し説明する。 FIG. 1 shows a configuration of an LED drive circuit according to a first embodiment of the present invention and will be described.
この図1に示されるように、パルス幅変調(PWM;Pulse Width Modulation、以下、PWMと略記する)制御部4の出力は、NPNトランジスタQ1のベースに接続されている。このNPNトランジスタQ1のコレクタはPNPトランジスタQ3のベースに接続されており、NPNトランジスタQ1のエミッタは接続ノードN1、抵抗1、接続ノードN2を介して接地されている。電源Vccは接続ノードN3を介してPNPトランジスタQ3のエミッタに接続されており、当該PNPトランジスタQ3のコレクタはLED3のアノードに接続されている。LED3のカソードは接続ノードN4、抵抗2、接続ノードN2を介して接地されている。電源Vccは、更に接続ノードN3を介してNPNトランジスタQ2のコレクタに接続されている。このNPNトランジスタQ2のベースは接続ノードN4に接続されており、エミッタは接続ノードN1、抵抗1、接続ノードN2を介して接地されている。PWM制御部4は、例えばデジタルカメラ等の撮像装置に実装されたマイクロコンピュータ等が機能として備えているものであるが、これには限定されない。PWM制御部4は所定のデューティー比に基づいて駆動信号(駆動パルス)を出力する。NPNトランジスタQ1とNPNトランジスタQ2、抵抗1は差動増幅回路を構成する。
As shown in FIG. 1, the output of a pulse width modulation (PWM)
以下、このような構成による動作を詳述する。 Hereinafter, the operation of such a configuration will be described in detail.
PWM制御部4から駆動信号がNPNトランジスタQ1のベースに印加されると、当該NPNトランジスタQ1がオン状態となり、その結果、PNPトランジスタQ3のベースに電流が流れ、PNPトランジスタQ3がオン状態となる。
When a drive signal is applied from the
すると、LED3に電流(電流ILED)が流れ、LED3が発光し、抵抗2(抵抗値R2)に電流ILEDに比例した電圧が発生する。この抵抗2の電圧は増大するが、当該電圧が、NPNトランジスタQ1のエミッタ電位とPNPトランジスタQ2のベース−エミッタ間電圧を加算した電圧に到達すると、NPNトランジスタQ2のベースに電流が流れ、当該NPNトランジスタQ2がオンする。その結果、NPNトランジスタQ2のエミッタ及びノードN1を介して抵抗1(抵抗値R1)に電流が流れる。
Then, a current (current I LED ) flows through the LED 3, the LED 3 emits light, and a voltage proportional to the current I LED is generated at the resistor 2 (resistance value R2). Although the voltage of the
この電流によって、抵抗1の電圧が上昇し、それに伴いNPNトランジスタQ1のベース−エミッタ間電圧が制限され、NPNトランジスタQ1をオフしようとする負帰還がかかる。その結果、PNPトランジスタQ3を流れる電流が制限されるので、LED3を流れる電流ILEDがある値で安定化する。
Due to this current, the voltage of the
ここで、NPNトランジスタQ1のベース電圧をVB1、NPNトランジスタQ2のベース電圧をVB2、NPNトランジスタQ1のベース−エミッタ間電圧をVBE1、NPNトランジスタQ2のベース−エミッタ間電圧をVBE2とすると、NPNトランジスタQ2のベース電圧VB2は、次式(1)のようになる。 Here, the base voltage of the NPN transistor Q1 is V B1 , the base voltage of the NPN transistor Q2 is V B2 , the base-emitter voltage of the NPN transistor Q1 is V BE1 , and the base-emitter voltage of the NPN transistor Q2 is V BE2. The base voltage V B2 of the NPN transistor Q2 is expressed by the following equation (1).
VB2=VB1−VBE1+VBE2 (1)
従って、NPNトランジスタQ2のベースに流れる電流を抵抗2に流れる電流に対し十分小さいと考えて無視すると、LED3を流れる電流ILEDは次式(2)のようになる。
V B2 = V B1 −V BE1 + V BE2 (1)
Therefore, if the current flowing through the base of the NPN transistor Q2 is considered to be sufficiently smaller than the current flowing through the
ILED=VB2/R2=(VB1−VBE1+VBE2)/R2 (2)
このLED3を流れる電流ILEDを示す式(2)からも明らかなように、NPNトランジスタQ1のベース−エミッタ間電圧VBE1とNPNトランジスタQ2のベース−エミッタ間電圧VBE2がキャンセルされる。従って、NPNトランジスタQ1,Q2が同じ環境下で使用されるとの条件下では、温度によるベース−エミッタ間電圧VBE1、VBE2の変動が同じように推移するので、上記キャンセルにより、LED3に流れる電流ILEDの温度変化による変動が抑えられることになる。
I LED = V B2 / R2 = (V B1 −V BE1 + V BE2 ) / R2 (2)
As is apparent from the equation (2) showing the current I LED flowing through the LED 3 , the base-emitter voltage V BE1 of the NPN transistor Q1 and the base-emitter voltage V BE2 of the NPN transistor Q2 are canceled. Accordingly, under the condition that the NPN transistors Q1 and Q2 are used in the same environment, the base-emitter voltages V BE1 and V BE2 change according to temperature in the same manner. The fluctuation due to the temperature change of the current I LED is suppressed.
これに加えて、2つのNPNトランジスタQ1,Q2の各コレクタ電流IC1,IC2が同じになるように抵抗1,2の抵抗値R1を定めれば、両トランジスタQ1,Q2間でのベース−エミッタ間電圧VBE1,VBE2のコレクタ電流IC1,IC2による差も抑制することができ、更に高い精度でLED3に流れる電流ILEDを制御することが可能である。以下、これを詳述する。
In addition, if the resistance value R1 of the
即ち、いま負帰還がかかっていないときのNPNトランジスタQ1,Q2の各コレクタ電流IC1,IC2は、次式(3)で示される。 That is, the collector currents I C1 and I C2 of the NPN transistors Q1 and Q2 when no negative feedback is applied are expressed by the following equation (3).
IC1=(VB1−VBE1)/R1,IC2=0 (3)
また、PNPトランジスタQ3のコレクタ電流をIC3、電流増幅率hfeをhfe3とすると、負帰還がかかっているときのNPNトランジスタQ1,Q2の各コレクタ電流IC1,IC2は、次式(4)で示される。
I C1 = (V B1 −V BE1 ) / R1, I C2 = 0 (3)
When the collector current of the PNP transistor Q3 is I C3 and the current amplification factor hfe is hfe3, the collector currents I C1 and I C2 of the NPN transistors Q1 and Q2 when negative feedback is applied are given by the following equation (4): Indicated by
IC1=IC3/hfe3,IC2=(VB1−VBE1)/R1−IC3/hfe3 (4)
従って、負帰還がかかっている状態において、コレクタ電流IC1,IC2が同じになるためには、次式(5)を満たすように抵抗1の抵抗値R1を設定すればよい。
I C1 = I C3 / hfe3, I C2 = (V B1 −V BE1 ) / R1−I C3 / hfe3 (4)
Accordingly, in order for the collector currents I C1 and I C2 to be the same in a state where negative feedback is applied, the resistance value R1 of the
IC1=IC2
IC3/hfe3=(VB1−VBE1)/R1−IC3/hfe3
(VB1−VBE1)/R1=2・(IC3/hfe3)
∴R1=hfe3(VB1−VBE1)/2IC3 (5)
一般に、トランジスタのベース−エミッタ間電圧は、自身のコレクタ電流により変動するという性質があることが知られている。よって、理論上、NPNトランジスタQ1、Q2が同じ仕様の製品であるならば、各コレクタ電流IC1,IC2を同じにすれば、各ベース−エミッタ間電圧VBE1,VBE2の差を0にすることができる。
I C1 = I C2
I C3 / hfe3 = (V B1 −V BE1 ) / R1−I C3 / hfe3
(V B1 −V BE1 ) / R1 = 2 · (I C3 / hfe3)
∴R1 = hfe3 (V B1 −V BE1 ) / 2I C3 (5)
In general, it is known that the base-emitter voltage of a transistor has a property of fluctuating depending on its collector current. Therefore, theoretically, if the NPN transistors Q1 and Q2 are products of the same specification, the difference between the base-emitter voltages V BE1 and V BE2 is reduced to 0 if the collector currents I C1 and I C2 are the same. can do.
ところで、フィードバック可能な抵抗2の電圧は、(NPNトランジスタQ2がオンする電圧)以上、(電源電圧Vcc−PNPトランジスタQ3のコレクタ−エミッタ間飽和電圧−LED3の順方向電圧降下)以下の範囲に制限される。ここで、NPNトランジスタQ2がオンする電圧とは、NPNトランジスタQ1のエミッタ電位VE1とNPNトランジスタQ2のベース−エミッタ間電圧VBE2の和を越える電圧である。
By the way, the voltage of the
従って、NPNトランジスタQ1のベースの直流電圧レベルを変化させて、LED3の直流電流ILEDを制御することで当該LED3の光量を制御する場合において、広い範囲で高精度な光量制御を実現するためには、更なる技術的工夫が必要である。 Accordingly, in order to control the light quantity of the LED 3 by changing the DC voltage level of the base of the NPN transistor Q1 and controlling the DC current I LED of the LED 3 , in order to realize high-precision light quantity control over a wide range. Needs further technical innovation.
これを併せて解決するために、本実施の形態では、前述したように、駆動信号を一定のピーク電圧レベルのPWM駆動信号としている。そして、PWM駆動信号のオンデューティーの制御により、パルス駆動によるLED3の光束の時間積分値を制御することで、フル発光の100%から、数%まで高い精度でのLED駆動制御を実現する。尚、後述するが、PWM駆動信号に代えて、パルス周波数変調(PFM;Pulse Frequency Modulation、以下、PFMと略記する)駆動信号を採用してもよい。
In order to solve this problem together, in the present embodiment, as described above, the drive signal is a PWM drive signal having a constant peak voltage level. Then, by controlling the on-duty of the PWM drive signal, the time integral value of the luminous flux of the
未使用時には、NPNトランジスタQ1のベース電圧VB1を0Vにすれば、全てのトランジスタがオフ状態となる。よって、電源電圧Vccが印加されていても、NPNトランジスタQ1の漏洩電流以外はLED駆動回路に電流が流れることがないので、その電力消費をほぼ0Wに抑えることができる。 When not in use, all the transistors are turned off by setting the base voltage V B1 of the NPN transistor Q1 to 0V. Therefore, even if the power supply voltage Vcc is applied, no current flows in the LED drive circuit except for the leakage current of the NPN transistor Q1, and therefore, the power consumption can be suppressed to almost 0W.
次に、図2乃至図5を参照して、本発明の第1の実施の形態に係るLED駆動回路の第1乃至第4改良例について詳細に説明する。 Next, with reference to FIG. 2 thru | or FIG. 5, the 1st thru | or 4th modification of the LED drive circuit based on the 1st Embodiment of this invention is demonstrated in detail.
尚、以下では、本発明の第1の実施の形態(図1)と同一構成については同一の符号を付して説明を適宜省略し、改良点を中心に説明をする。 In the following description, the same components as those in the first embodiment (FIG. 1) of the present invention will be denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted as appropriate, and improvements will be mainly described.
図2には第1改良例に係るLED駆動回路の構成を示し説明する。 FIG. 2 shows and describes the configuration of the LED drive circuit according to the first improved example.
この第1改良例では、図1のPWM制御部4をPFM制御部5に置き換えた構成となっている。PFM制御とは、PWM制御と同様にスイッチング型電源の電圧制御方式の一つであって、例えばトランジスタのオン時間をいつも固定しておいてオフ時間(又はオン時間)を変化させる動作を実現する制御である。この第1の改良例によれば、PFM信号のデューティー制御により、パルス駆動によるLED3の光束の時間積分値を制御することで高い精度でのLED駆動制御を実現する。
In the first improved example, the
図3には第2改良例に係るLED駆動回路の構成を示し説明する。 FIG. 3 shows and describes the configuration of an LED drive circuit according to a second improved example.
この第2改良例では、PNPトランジスタQ3のベース−エミッタ間に抵抗6(抵抗値R3)を追加している。即ち、電源VccとPNPトランジスタQ3のエミッタ間との間にある接続ノードN5と、PNPトランジスタQ3のベースとNPNトランジスタQ1のコレクタとの接続端である接続ノードN6との間に抵抗6が接続されている。この第2改良例によれば、電源Vccを受けて抵抗6を流れる電流に比して、NPNトランジスタQ1の漏洩電流は無視できる大きさとなるので、NPNトランジスタQ1の漏洩電流によりPNPトランジスタQ3がオンしてしまうという誤動作を防止することができる。
In this second improved example, a resistor 6 (resistance value R3) is added between the base and emitter of the PNP transistor Q3. That is, the
図4には第3改良例に係るLED駆動回路の構成を示し説明する。 FIG. 4 shows and describes the configuration of an LED drive circuit according to a third improved example.
この第3改良例では、発振防止のために、位相補償用のコンデンサ7(容量C1)、抵抗8(抵抗値R4)を新たに追加している。即ち、PWM制御部4とNPNトランジスタQ1のベースとの間に抵抗8を追加し、当該抵抗8とNPNトランジスタQ1のベースとの接続端である接続ノードN7とNPNトランジスタQ1のコレクタ側の接続端である接続ノードN8との間にコンデンサ7を追加している。この第3改良例によれば、位相補償回路としてコンデンサ7と抵抗8を追加することにより、高周波領域の電圧利得を落として発振を防止することができる。
In this third improved example, a phase compensation capacitor 7 (capacitance C1) and a resistor 8 (resistance value R4) are newly added to prevent oscillation. That is, a
図5には第4改良例に係るLED駆動回路の構成を示し説明する。 FIG. 5 shows and describes the configuration of an LED drive circuit according to a fourth improved example.
この第4改良例では、NPNトランジスタQ1のベースに印加される駆動信号(例えばPWM駆動信号)のピーク電圧レベルを調整するため、分圧抵抗8(抵抗値R4),9(抵抗値R5)を追加している。即ち、PWM制御部4の出力とNPNトランジスタQ1のベースとの間に抵抗8を追加し、更に当該抵抗8とNPNトランジスタQ1のベースとの接続端である接続ノードN9に抵抗9の一端を接続し、その他端を接続ノードN2を介して接地している。この第4改良例によれば、NPNトランジスタQ1のベースには、駆動信号を抵抗8,9で分圧した電圧が入力されるので、ピーク電圧レベルが適正値に調整される。
In this fourth improved example, the voltage dividing resistors 8 (resistance value R4) and 9 (resistance value R5) are used to adjust the peak voltage level of the drive signal (for example, PWM drive signal) applied to the base of the NPN transistor Q1. It has been added. That is, a
以上説明したように、本発明の第1の実施の形態に係るLED駆動回路は、マイクロコンピュータが機能として備える駆動制御部(例えばPWM制御部4、又はPFM制御部5)からの駆動信号(例えば、PWM駆動信号、又はPFM駆動信号)を受けてLEDを駆動制御するLED駆動回路であって、前記駆動信号によりオン/オフ状態が制御される第1のスイッチング素子(例えばNPNトランジスタQ1)と、前記第1のスイッチング素子のオン/オフ状態に基づいてオン/オフ状態が制御される第2のスイッチング素子(例えばPNPトランジスタQ3)と、前記第2のスイッチング素子を介して電源(例えば電源Vcc)に一端が接続されたLED(例えばLED3)と、前記LEDの他端に一端が接続され、他端が接地された第1の抵抗(例えば抵抗2)と、前記第1のスイッチング素子と共に差動増幅回路の構成要素となる第3のスイッチング素子(例えばNPNトランジスタQ2)と、前記第1及び第3のスイッチング素子の接続端に一端が接続され、他端が接地された第2の抵抗(例えば抵抗1)とを備える。従って、このLED駆動回路は、前記第1の抵抗の電圧が所定値を超えた場合に前記第3のスイッチング素子がオン状態となり、前記第2の抵抗の電圧が増大し、前記第1のスイッチング素子をオフ状態とするように負帰還がかかることになる。
As described above, the LED drive circuit according to the first embodiment of the present invention has a drive signal (for example, a
より詳細には、本発明の第1の実施の形態に係るLED駆動回路は、マイクロコンピュータが機能として備える駆動制御部(例えばPWM制御部4、又はPFM制御部5)からの駆動信号(例えばPWM駆動信号、又はPFM駆動信号)を受けてLEDを駆動制御するLED駆動回路であって、前記駆動制御部にベースが接続され、当該駆動制御部からの前記駆動信号によりオン/オフ状態が制御される第1のトランジスタ(例えばNPNトランジスタQ1)と、前記第1のトランジスタのコレクタにベースが接続されており、エミッタが電源(例えば電源Vcc)に接続され、前記第1のトランジスタのオン/オフ状態に基づいてオン/オフ状態が制御される第2のトランジスタ(例えばPNPトランジスタQ3)と、前記第2のトランジスタのコレクタにアノードが接続されたLED(例えばLED3)と、前記LEDのカソードに一端が接続され、他端が接地された第1の抵抗(例えば抵抗2)と、前記電源にコレクタが接続されており、前記第1のトランジスタと共に差動増幅回路の構成要素となる第3のトランジスタ(例えばNPNトランジスタQ2)と、前記第1のトランジスタのエミッタと前記第2のトランジスタのエミッタの接続端に一端が接続され、他端が接地された第2の抵抗(例えば抵抗1)とを備える。従って、前記第1の抵抗の電圧が前記第1のトランジスタのエミッタ電位(例えばVE1)と前記第3のトランジスタのベース−エミッタ間電圧(例えばVBE2)の和を超えた場合に前記第3のスイッチング素子がオン状態となり、前記第2の抵抗の電圧が増大し、前記第1のスイッチング素子をオフ状態とするように負帰還がかかることとなる。
More specifically, the LED drive circuit according to the first embodiment of the present invention includes a drive signal (for example, PWM) from a drive control unit (for example, the
そして、前記第1のトランジスタ(例えばNPNトランジスタQ1)のベース−エミッタ間電圧(例えば、VBE1)と第3のトランジスタ(例えばNPNトランジスタQ2)のベース−エミッタ間電圧(例えば、VBE2)とを相互に打ち消すことで、前記LED(例えばLED3)に流れる電流の温度変化による変動を抑制することができる。 Then, the base of the first transistor (e.g., NPN transistor Q1) - emitter voltage (e.g., V BE1) based third transistor (e.g., NPN transistors Q2) - emitter voltage (e.g., V BE2) and By canceling each other, it is possible to suppress fluctuations due to temperature changes in the current flowing through the LEDs (for example, LEDs 3).
さらに、前記第1のトランジスタ(例えばNPNトランジスタQ1)及び第3のトランジスタ(例えばNPNトランジスタQ2)の各コレクタ電流(例えば、コレクタ電流IC1,IC2)が同じ値となるように前記第1及び第2の抵抗の抵抗値(例えば抵抗2の抵抗値R2と抵抗1の抵抗値R1)を定め、第1及び第3のトランジスタ間でのベース−エミッタ間電圧(例えば、VBE1、VBE2)の当該コレクタ電流による差を抑制し、前記LEDに流れる電流(例えばILED)の変動を抑制することができる。そして、前記駆動信号とは、PWM駆動信号或いはPFM駆動信号が採用される。
Further, the first and second transistors are set so that collector currents (for example, collector currents IC1 and IC2) of the first transistor (for example, NPN transistor Q1) and the third transistor (for example, NPN transistor Q2) have the same value. And the collector current of the base-emitter voltage (for example, VBE1, VBE2) between the first and third transistors is determined, for example, the resistance value R2 of the
従って、第1の実施の形態によれば、PWM(又はPFM)による駆動信号により、フル発光の数%から100%まで、周囲温度によらず、高い精度で光量を制御することができ、未使用時の電力を略0Wにできる、安価なLED駆動回路が提供される。 Therefore, according to the first embodiment, the amount of light can be controlled with high accuracy from a few percent to 100% of full light emission regardless of the ambient temperature by a drive signal by PWM (or PFM). An inexpensive LED driving circuit capable of reducing the power consumption during use to approximately 0 W is provided.
次に図6には本発明の第2の実施の形態に係る撮像装置の構成を示し説明する。 Next, FIG. 6 shows and describes the configuration of an imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention.
例えばデジタルカメラ等の撮像装置の中には、オートフォーカス (以下、AFと略記する)機構を搭載しているものが多いが、光量不足の場合でもAFを行うことができるようにAF補助光を自動的に発光する機能を備えたものもある。かかるAF補助光には、一般的にはLED点灯を用いている。しかるに、この第2の実施の形態に係る撮像装置は、前述した第1の実施の形態に係るLED駆動回路を、このAF補助光を発光するLEDの駆動制御に用いるものである。この場合において、LEDはAF補助光以外にセルフタイマーの動作表示等を兼ねる場合も多い。 For example, many imaging devices such as digital cameras are equipped with an autofocus (hereinafter abbreviated as AF) mechanism, but AF auxiliary light is used so that AF can be performed even when the amount of light is insufficient. Some are equipped with a function that automatically emits light. For such AF auxiliary light, LED lighting is generally used. However, the imaging apparatus according to the second embodiment uses the LED driving circuit according to the first embodiment described above for driving control of the LED that emits the AF auxiliary light. In this case, the LED often serves as a self-timer operation display in addition to the AF auxiliary light.
この図6に示されるように、光学系12は撮影レンズ、絞り等から構成されており、これらの入射光の光路上にはCCD(Charge Coupled Device)13が配設されている。CCD13はカメラ部14と電気的に接続されている。カメラ部14は信号処理部15に接続されている。撮像装置全体の制御を司る制御部11は、カメラ部14、信号処理部15、光学系12を駆動する絞り/フォーカス駆動部17、発光部20を制御するストロボ発光制御部21、カードメモリ23へのデータの読み書きを行うメディアドライブ22、操作部24、表示部16と接続されている。
As shown in FIG. 6, the
そして、特徴的なのは、制御部11が機能として備えるPWM制御部11aの出力がLED駆動部18に接続されており、LED19のPWM駆動信号による駆動制御が可能となるよう構成されている点である。LED駆動部18とLED19は、第1の実施の形態に係るLED駆動回路に相当する。第1の実施の形態の第1乃至第4の改良例を当該構成として採用することも可能であることは勿論である。
What is characteristic is that the output of the PWM control unit 11a provided as a function of the
尚、制御部11は、例えばCPU(Central Processing Unit)、ROM、RAM等から成るマイクロコンピュータにより構成されるもので、例えば内部ROMに格納されるプログラムに従って、撮像装置についての各種動作制御を実行するものである。
The
このような構成において、LED駆動部18は、制御部11のPWM制御部11aから出力されるPWM駆動信号を受け、第1の実施の形態として前述したようなLED19の駆動制御を行うことになる。その作用は、第1の実施の形態で前述した通りである。
In such a configuration, the
光学系12は、入射された光を撮像光として、後段のCCD13に結像させる。この光学系12は、フォーカス(焦点)調整のためのフォーカス調整機構や絞り値に応じて絞りを可変する絞り可変機構などを備える。このような機構部の駆動は、絞り/フォーカス駆動部17から出力される駆動信号によって行われる。
The
絞り/フォーカス駆動部17は、制御部11の制御に応じて、適正なフォーカス状態や絞りの状態等が得られるように所定の駆動信号を出力する。
The aperture /
CCD13では、光学系12から入射されて受光面にて結像された撮像光を光電変換することで撮像信号を生成してカメラ部14に出力する。撮影時においては、例えば露出設定結果に応じて決定されるシャッター速度の指示が、制御部11からカメラ部14に通知される。カメラ部14では、通知されたシャッター速度に対応する走査タイミング信号をCCD13に出力する。CCD13は、この走査タイミング信号に応じて走査を行うようにして、光電変換処理を実行して映像信号を出力する。
The
カメラ部14では、CCD13から入力されたアナログの映像信号について、例えばゲイン調整、サンプルホールド処理を施すことにより波形整形を行った後、A/D変換を行うことで、デジタル画像信号データに変換する。信号処理部15は、カメラ部14から入力されたデジタル画像データについて、例えば表示用輝度データの生成処理等の各種画像信号処理を実行する。また、信号処理部15では、制御部11の制御に応じてキャラクタ画像等も撮像画像に重畳して表示可能なように、所謂オンスクリーンディスプレイのための信号処理も実行可能とされている。表示部16としてはLCD(Liquid Crystal Display)等が採用されるが、これに限定されるものではない。
In the
信号処理部15は、カメラ部14からのデジタル画像信号について、例えば所定方式による画像データ圧縮処理を施して、圧縮画像データを生成する。この圧縮画像データは制御部11の制御により、メディアドライブ22に転送され、カードメモリ23に書き込まれる。カードメモリ23としては、例えば所定容量のフラッシュメモリを記憶媒体として備える。カードメモリ23に記憶されている圧縮画像データを再生するときには、メディアドライブ22は、制御部11の指示、制御に従って、所要の画像データを選択して読み出し、信号処理部15に転送する。信号処理部15は、この画像データの画像が表示部16にて再生表示されるように、所定の画像信号処理を実行する。
The
操作部24は、撮像装置に備えられる各種操作子を一括して示し、例えば、写真撮影時に操作されるシャッターボタン、撮影モードなどを選択する操作子、パラメータのアップ/ダウンを行うための操作子などが含まれるが、これに限定されない。
The
ストロボ発光制御部21は、発光部20の発光を制御するための回路である。この場合における発光部20の発光制御は、制御部11が発光のオン/オフを指示する為の制御信号をストロボ発光制御部21に出力することで行われる。発光部20は、ストロボ発光制御部21により発光駆動される発光素子(例えばキセノン管)からなる。
The strobe light
以上説明したように、本発明の第2の実施の形態によれば、オートフォーカスの補助光及びセルフタイマー撮影時の動作表示の少なくともいずれかのためにLEDを発光させる撮像装置において、PWM(又はPFM)の駆動信号を出力する駆動制御部(例えばPWM制御部11a)を機能として有する制御部(例えば制御部11)と、LED駆動部(例えばLED駆動部18とLED19;例えば第1の実施の形態として前述したようなLED駆動回路が適用される)撮像装置が提供される。
As described above, according to the second embodiment of the present invention, in an imaging apparatus that emits LEDs for at least one of autofocus auxiliary light and operation display during self-timer shooting, PWM (or A control unit (for example, control unit 11) having as a function a drive control unit (for example, PWM control unit 11a) that outputs a drive signal of PFM), an LED drive unit (for example,
従って、第2の実施の形態によれば、マイクロコンピュータ等の制御部が機能として備えるPWM(或いはPFM)制御部の出力するPWM駆動信号を用いて、第1の実施の形態に係るLED駆動回路を駆動し、オートフォーカス補助光とセルフタイマー動作表示を兼ねたLEDを駆動制御する、デジタルカメラ等の撮像装置が提供される。 Therefore, according to the second embodiment, the LED drive circuit according to the first embodiment is used by using the PWM drive signal output from the PWM (or PFM) control unit provided as a function of the control unit such as the microcomputer. An image pickup apparatus such as a digital camera is provided that drives and controls an LED that serves both as an autofocus auxiliary light and a self-timer operation display.
以上、本発明の第1及び第2の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなくその趣旨を逸脱しない範囲で種々の改良・変更が可能であることは勿論である。例えば、前述した第1の実施の形態においては、1つのLEDを駆動制御する例を示したがこれに限定されず、複数の直列/並列に接続されたLED群を駆動制御する場合にも適用可能である。また、第2の実施の形態においては、デジタルカメラ等の撮像装置に適用する例を示したが、適用先はこれに限定されず、発光源としてLEDを用いるものであれば、携帯電話機やPDA(Personal Digital Assistants)等の各種の機器に適用可能である。 The first and second embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to this, and it is needless to say that various improvements and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. . For example, in the first embodiment described above, an example in which one LED is driven and controlled has been shown. However, the present invention is not limited to this. The present invention is also applicable to a case in which a plurality of LED groups connected in series / parallel are driven and controlled. Is possible. In the second embodiment, an example of application to an imaging apparatus such as a digital camera has been described. However, the application destination is not limited to this, and any mobile phone or PDA can be used as long as an LED is used as a light source. It is applicable to various devices such as (Personal Digital Assistants).
1,2,6,8,9…抵抗、3…LED、4…PWM制御部、5…PFM制御部、7…コンデンサ、Q1,Q2…NPNトランジスタ、Q3…PNPトランジスタ 1, 2, 6, 8, 9 ... resistor, 3 ... LED, 4 ... PWM control unit, 5 ... PFM control unit, 7 ... capacitor, Q1, Q2 ... NPN transistor, Q3 ... PNP transistor
Claims (5)
前記駆動信号によりオン/オフ状態が制御される第1のスイッチング素子と、
前記第1のスイッチング素子のオン/オフ状態に基づいてオン/オフ状態が制御される第2のスイッチング素子と、
前記第2のスイッチング素子を介して電源に一端が接続された発光ダイオード と、
前記発光ダイオードの他端に一端が接続され、他端が接地された第1の抵抗と、
前記第1のスイッチング素子と共に差動増幅回路の構成要素となる第3のスイッチング素子と、
前記第1及び第3のスイッチング素子の接続端に一端が接続され、他端が接地された第2の抵抗とを具備し、
前記第1の抵抗の電圧が所定値を超えた場合に前記第3のスイッチング素子がオン状態となり、前記第2の抵抗の電圧が増大し、前記第1のスイッチング素子をオフ状態とするように負帰還がかかるように構成された
ことを特徴とする発光ダイオード駆動回路。 A light emitting diode driving circuit for controlling driving of a light emitting diode in response to a pulse width modulation driving signal or a pulse frequency modulation driving signal from a drive control unit provided as a function of the microcomputer;
A first switching element whose on / off state is controlled by the drive signal;
A second switching element whose on / off state is controlled based on the on / off state of the first switching element;
A light emitting diode having one end connected to a power source via the second switching element;
A first resistor having one end connected to the other end of the light emitting diode and the other end grounded;
A third switching element that is a component of a differential amplifier circuit together with the first switching element;
A second resistor having one end connected to the connecting end of the first and third switching elements and the other end grounded;
When the voltage of the first resistor exceeds a predetermined value, the third switching element is turned on, the voltage of the second resistor is increased, and the first switching element is turned off. A light-emitting diode drive circuit, characterized in that negative feedback is applied.
前記駆動制御部にベースが接続され、当該駆動制御部からの前記駆動信号によりオン/オフ状態が制御される第1のトランジスタと、
前記第1のトランジスタのコレクタにベースが接続されており、エミッタが電源に接続され、前記第1のトランジスタのオン/オフ状態に基づいてオン/オフ状態が制御される第2のトランジスタと、
前記第2のトランジスタのコレクタにアノードが接続された発光ダイオードと、
前記LEDのカソードに一端が接続され、他端が接地された第1の抵抗と、
前記電源にコレクタが接続されており、前記第1のトランジスタと共に差動増幅回路の構成要素となる第3のトランジスタと、
前記第1のトランジスタのエミッタと前記第2のトランジスタのエミッタの接続端に一端が接続され、他端が接地された第2の抵抗とを具備し、
前記第1の抵抗の電圧が前記第1のトランジスタのエミッタ電位と前記第3のトランジスタのベース−エミッタ間電圧の和を超えた場合に前記第3のスイッチング素子がオン状態となり、前記第2の抵抗の電圧が増大し、前記第1のスイッチング素子をオフ状態とするように負帰還がかかるように構成された
ことを特徴とする発光ダイオード駆動回路。 A light emitting diode driving circuit for controlling driving of a light emitting diode in response to a pulse width modulation driving signal or a pulse frequency modulation driving signal from a drive control unit provided as a function of the microcomputer;
A first transistor having a base connected to the drive controller, the on / off state of which is controlled by the drive signal from the drive controller;
A second transistor having a base connected to the collector of the first transistor, an emitter connected to a power source, and an on / off state controlled based on an on / off state of the first transistor;
A light emitting diode having an anode connected to a collector of the second transistor;
A first resistor having one end connected to the cathode of the LED and the other end grounded;
A third transistor that is connected to the power supply and is a component of a differential amplifier circuit together with the first transistor;
A second resistor having one end connected to the connection end of the emitter of the first transistor and the emitter of the second transistor and the other end grounded;
When the voltage of the first resistor exceeds the sum of the emitter potential of the first transistor and the base-emitter voltage of the third transistor, the third switching element is turned on, and the second switching element is turned on. A light-emitting diode driving circuit, wherein a negative feedback is applied so that a voltage of a resistor increases and the first switching element is turned off.
ことを特徴とする請求項2に記載の発光ダイオード駆動回路。 The variation due to a temperature change of the current flowing through the light emitting diode is suppressed by mutually canceling the base-emitter voltage of the first transistor and the base-emitter voltage of the third transistor. Item 3. A light-emitting diode driving circuit according to Item 2 .
ことを特徴とする請求項2に記載の発光ダイオード駆動回路。 The resistance values of the first and second resistors are determined so that the collector currents of the first transistor and the third transistor have the same value, and the base-emitter voltage between the first and third transistors is determined. The light emitting diode drive circuit according to claim 2 , wherein a difference in current due to the collector current is suppressed and fluctuations in current flowing in the light emitting diode are suppressed.
パルス幅変調駆動信号又はパルス周波数変調駆動信号を出力する駆動制御部を機能として有する制御部と、
前記駆動信号によりオン/オフ状態が制御される第1のスイッチング素子と、前記第1のスイッチング素子のオン/オフ状態に基づいてオン/オフ状態が制御される第2のスイッチング素子と、前記第2のスイッチング素子を介して電源に一端が接続された発光ダイオードと、前記発光ダイオードの他端に一端が接続され他端が接地された第1の抵抗と、前記第1のスイッチング素子と共に差動増幅回路の構成要素となる第3のスイッチング素子と、前記第1及び第3のスイッチング素子の接続端に一端が接続され、他端が接地された第2の抵抗とを具備する発光ダイオード駆動部とを備え、
前記第1の抵抗の電圧が所定値を超えた場合に前記第3のスイッチング素子がオン状態となり、前記第2の抵抗の電圧が増大し、前記第1のスイッチング素子をオフ状態とするように負帰還がかかるように構成された
ことを特徴とする撮像装置。 In an imaging device that emits a light emitting diode for at least one of autofocus auxiliary light and operation display during self-timer shooting,
A control unit having as a function a drive control unit that outputs a pulse width modulation drive signal or a pulse frequency modulation drive signal;
A first switching element whose on / off state is controlled by the drive signal; a second switching element whose on / off state is controlled based on the on / off state of the first switching element; A light-emitting diode having one end connected to a power source via two switching elements, a first resistor having one end connected to the other end of the light-emitting diode and the other end grounded, and a differential together with the first switching element A light emitting diode driving unit comprising: a third switching element which is a component of an amplifier circuit; and a second resistor having one end connected to the connection end of the first and third switching elements and the other end grounded And
When the voltage of the first resistor exceeds a predetermined value, the third switching element is turned on, the voltage of the second resistor is increased, and the first switching element is turned off. An imaging apparatus characterized by being configured to receive negative feedback.
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