(57)【要約】【課題】モーターと電源を共用する信号処理回路がモーター起動時の突入電流で誤動作しないようにし、かつモーターのトルクを大きくすること。【解決手段】本発明の撮像装置はモーターへの電流の供給を開始する際に、予め信号処理回路のクロック周波数を低下またはクロックを停止させることにより電圧降下に対する耐性を高めた上でモーターの駆動を行うので、より大きなトルクを発生させることが可能であり、かつ、回路を安定して動作させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流制御手段とクロック制御手段とデータ処理手段を備える電源制御装置の電源制御方法であって、前記電流制御手段は負荷に電流を出力するものであり、前記クロック制御手段はデータ処理手段にクロックを供給するものであり、負荷への電流出力を開始する際には、データ処理手段のクロック周波数を低下させた後に負荷への電流出力を開始することを特徴とする電源制御方法。
【請求項２】
撮像手段とモーターと電流制御手段とクロック制御手段とデータ処理手段を備え、前記電流制御手段は前記モーターに電流を出力するものであり、前記クロック制御手段は前記データ処理手段にクロックを供給するものであり、モーターへの電流出力を開始する際には、データ処理手段のクロック周波数を低下させた後にモーターへの電流出力を開始することを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項２記載の撮像装置であって、前記データ処理手段は少なくとも２段階の動作周波数を持ち、クロック周波数を低下させた時の動作保証電圧がＶ２であり、低下させない時の動作保証電圧がＶ１であるとき、クロック周波数を低下させた時に電源電圧がＶ１を下回り、Ｖ２は下回らないことを特徴とする撮像手段。
【請求項４】
請求項３記載の撮像装置であって、電圧監視手段を備え、前記電圧監視手段は電源電圧と前記動作保証電圧Ｖ２を比較するものであり、前記電流制御手段は前記電圧監視手段の指示に応じて出力電流を制限する機能を有し、前記電源電圧が前記動作保証電圧Ｖ２まで降下した時に出力電流を制限することを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
電流制御手段とクロック制御手段とデータ処理手段とを備える電源制御装置の電源制御方法であって、前記電流制御手段は負荷に電流を出力するものであり、前記クロック制御手段はデータ処理手段にクロックを供給するものであり、負荷への電流出力を開始する際には、データ処理手段のクロックを停止させた後に負荷への電流出力を開始することを特徴とする電源制御方法。
【請求項６】
撮像手段とモーターと電流制御手段とクロック制御手段とデータ処理手段を備え、前記電流制御手段は前記モーターに電流を出力するものであり、前記クロック制御手段は前記データ処理手段にクロックを供給するものであり、モーターへの電流出力を開始する際には、データ処理手段のクロックを停止させた後にモーターへの電流出力を開始することを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項６に記載の撮像装置であって、前記データ処理手段の動作保証電圧がＶ１であり、クロック停止中にデータを失わない保持電圧がＶ３であるとき、クロック停止中に電源電圧がＶ１を下回り、Ｖ３は下回らないことを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
請求項７に記載の撮像装置であって、電圧監視手段を備え、前記電圧監視手段は電源電圧と前記動作保証電圧Ｖ３を比較するものであり、前記電流制御手段は前記電圧監視手段の指示に応じて出力電流を制限する機能を有し、前記電源電圧が前記動作保証電圧Ｖ３まで降下した時に出力電流を制限することを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
電流制御手段とクロック制御手段とデータ処理手段と時刻管理手段を備える電源制御装置の電源制御方法であって、前記電流制御手段は負荷に電流を出力するものであり、前記クロック制御手段は前記データ処理手段と前記時刻管理手段にクロックを供給するものであり、負荷への電流出力を開始する際には、前記データ処理手段のクロックを停止させた後に負荷への電流出力を開始し、前記データ処理手段のクロックは前記時刻管理手段が示す時点で供給を再開することを特徴とする電源制御方法。
【請求項１０】
撮像手段とモーターと電流制御手段とクロック制御手段とデータ処理手段と映像同期信号発生器を備え、前記電流制御手段は前記モーターに電流を出力するものであり、前記クロック制御手段は前記データ処理手段にクロックを供給するものであり、前記映像同期信号発生器は映像同期信号を発生するものであり、モーターへの電流出力を開始する際には、データ処理手段のクロック周波数を低下または停止させるものであり、前記映像同期信号の垂直ブランキング期間内にクロック周波数を低下または停止させることを開始することを特徴とする撮像装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の撮像装置であって表示手段を備え、前記映像同期信号の垂直ブランキング期間内で前記表示手段のクロック周波数を低下または停止させることを特徴とする撮像装置。
【請求項１２】
請求項１または５または９に記載の電源制御方法であって、前記データ処理手段は少なくともマイクロプロセッサまたはデジタルシグナルプロセッサまたは画像処理回路または画像圧縮伸張回路または解像度変換回路またはデータ記録再生回路のいずれかである事を特徴とする電源制御方法。
【請求項１３】
請求項２乃至４または請求項６乃至８または請求項９乃至１１に記載の撮像装置であって、前記データ処理手段は少なくともマイクロプロセッサまたはデジタルシグナルプロセッサまたは画像処理回路または画像圧縮伸張回路または解像度変換回路またはデータ記録再生回路のいずれかである事を特徴とする撮像装置。
【請求項１４】
請求項１または５または９または１２に記載の電源制御方法であって、前記負荷は少なくとも光学的拡大手段または遮光手段または合焦手段または手ブレ補正手段または発光手段またはジャイロスタビライザまたはディスク装置またはテープドライブ装置のいずれかである事を特徴とする電源制御方法。
【請求項１５】
負荷に電力を供給する電源と、
前記電源からの電力供給を受けて、データを処理するデータ処理手段と、
前記データ処理手段にクロックを供給し、供給する周波数を変えることができるクロック供給手段と、
供給するクロックの周波数を下げるよう前記クロック供給手段を制御した後、負荷への電力の供給を開始するよう電源を制御する電源制御手段と、
を備える電源制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は応答性と省電力性に優れたデジタルカメラ、または同様の撮像機能を備えた携帯機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラの近年の進歩は目覚しく、従来のフイルムカメラを置き換える勢いであり、普及につれて小型軽量化が進んでいる。また、デジタルカメラの機能を取り込んだ携帯電話の普及により多くの人が常時携帯するようになったため、デジタルカメラまたはデジタルカメラの機能を備えたモジュールに対する小型軽量化の要求は一層、強くなっている。
【０００３】
小型軽量化で大きな課題となるのが電池である。一定の重量と容積の電池に詰め込める電流容量は限られているので、デジタルカメラを出来る限り省電力化して、より小さな電池で十分な動作時間が得られるようにするのが合理的な解決策である。デジタルカメラは乾電池を４本使用するものが普通だったが、乾電池２本で動作するものが市場に出てきている。
【０００４】
一方、デジタルカメラまたはデジタルカメラモジュールはシャッターやズームレンズを動かす為にモーターを備えており、モーターは起動時に大きな起動電流が流れる特性がある。モーターとＬＳＩは一つの電池を共用しているので、モーターに大電流が流れると電池の内部抵抗力により電池の出力電圧が低下する。この時、ＬＳＩの電源電圧が動作保証電圧以下に落ちると、ＬＳＩが誤動作する恐れがある。
【０００５】
デジタルカメラではないが、同様の携帯機器でモーターの起動時の起動電流に対応する技術提案がなされているので従来例として紹介する。
【０００６】
以下に従来の装置の例として、特許文献１に記載の携帯電話を取り上げ、図６を用いて概要を説明する。図６は前記の特許文献１に記載の携帯電話の構成を簡略化して図示したブロック図である。図６において８１は主制御部、８２は無線通信部、８３は磁気ディスク部、８４は表示部、８５はバックライト、８６は電池、８７は電力制御部である。主制御部８１は携帯電話全体を制御し、特に電池８６から取り出した電流の分配に於いては電力制御部８７を介して制御する。電力制御部８７は電流制限回路とスイッチを備えており、無線通信部８２、磁気ディスク部８３、表示部８４、バックライト８５に供給する電流をオン・オフする。
【０００７】
この従来例の携帯電話は磁気ディスク部を備えるのが特徴であり、磁気ディスク装置は起動時に大電流を必要とするため、電力制御を工夫している。例えば携帯電話でインターネットにアクセスしてデータをダウンロードする場合には、主制御部８１は電力制御部８７を制御してバックライト８５と無線通信部８２への電流供給を停止させる。バックライトは表示部８４の液晶ディスプレイを背面から照射して見やすくするものであり、消費電流が大きな回路である。無線通信部８２も電波を発信するために大きな電流を消費する部分なので、バックライト８５と無線通信部８２への電流供給を停止すれば全体としての消費電流は大幅に低下する。このように主制御部８１は他の回路の消費電流を減らした上で磁気ディスク部８３に電流出力を開始するよう電力制御部８７を制御する。
【０００８】
図７は磁気ディスク装置に使われるＤＣモーターの起動特性を示したグラフである。図７において横軸は全て時間である。図中の（Ｃ）はモーターを起動する電流スイッチのオン・オフを示すグラフ、（Ｄ）はモーターを流れる電流量の時間変化を示すグラフ、（Ｆ）はモーターの発生するトルクの時間変化を示すグラフ、９５はモーターの最大電流、９６はモーターの最大トルク、９７は最大静止摩擦抵抗力、９８は動摩擦抵抗力である。
【０００９】
以下、図７を用いてモーターの起動条件を説明する。図７はモーターが起動する場合の時間変化を示すグラフである。図７の（Ｃ）のようにモーターの電流スイッチをオンにすると電流が流れ始める。しかし、電池で動作する携帯機器で無制限にモーターに電流を出力すると電圧降下によってＬＳＩをはじめとする回路が誤動作するので、出力電流を制限する必要がある。図７の９５は出力電流の制限によって決められた最大電流である。ＤＣモーターの静止時のトルクは入力電流に比例し、電流量が同じなら回転数の上昇につれてトルクは減小するので、最大電流が流れる静止時のトルクが最大トルクである。図の９６は最大トルクを示しており、図７の（Ｆ）のように最大トルクが最大静止摩擦抵抗力９７を上回るとモーターは回転を始める。モーターが一旦、回転を始めると抵抗力は動摩擦抵抗力９８のレベルまで下がる。即ち、廻し始めが最も重く、少しでも回れば軽くなるのである。モーターが回転を始めると図７の（Ｆ）に示すのようにトルクは減少し、図７の（Ｄ）に示すように電流は流れにくくなる。やがてトルクが動摩擦抵抗力９８と釣り合うと回転数の上昇が止まり、電流の減小も止まって定常状態になる。
【００１０】
図８はモーターの起動特性と、電力制御の工夫の効果をまとめたグラフである。図７において横軸は全て時間である。図中の（Ｃ）はモーターを起動する電流スイッチのオン・オフを示すグラフ、（Ｄ）はモーターを流れる電流量の時間変化を示すグラフ、（Ｇ）はバックライト８５と無線通信部８２に供給する電流のオン・オフを示すグラフ、（Ｈ）は電池８６の出力電流の時間変化を示すグラフ、（Ｋ）は電池８６の出力電圧の時間変化を示すグラフ、９５はモーターの最大電流、９９は主制御部８７ほかの回路の動作保証電圧である。
【００１１】
以下、図８を用いて磁気ディスク部８３起動時の動作を説明する。図９の（Ｇ）に示すように、磁気ディスク部８３起動に先だってバックライト８５と無線通信部８２に供給する電流のスイッチをオフする。その結果、（Ｈ）に示すように電池８６の出力電流は大幅に減少し、（Ｋ）に示すように電池８６の出力電圧は上昇する。その後で（Ｃ）に示すようにモーターを起動する電流スイッチをオンすると（Ｄ）に示すようにモーターに電流が流れ始める。その結果、（Ｈ）に示すように電池８６の出力電流は大幅に増加し、電池８６の内部抵抗力によって（Ｋ）に示すように出力電圧は低下する。しかし先にバックライト８５と無線通信部８２に供給する電流のスイッチをオフしているので電池８６の出力電流のピークは抑えられており、電池８６の出力電圧の低下は回路の動作保証電圧９９を下回らない範囲に収まっている。（Ｄ）に示すように磁気ディスクの回転数の上昇とともにモーターの消費電流は低下する。主制御部８７はモーターの消費電流が下がった頃に（Ｇ）に示すように、バックライト８５と無線通信部８２に供給する電流のスイッチをオンする。その結果、（Ｈ）に示すように電池８６の出力電流は増加するが（Ｋ）に示すように電池８６の出力電圧は回路の動作保証電圧９９までは下がらない。モーターの回転数が更に上がると全体の消費電流も更に減少し、電池８６の出力電圧も上昇する。
【００１２】
このように従来例の携帯電話では、磁気ディスク部の起動の際にバックライトと無線通信部の電流をオフすることにより消費電流のピークを低く抑え、それにより電池の内部抵抗力による電圧降下を抑えて、電池の出力電圧が回路の動作保証電圧を下回らないように制御している。
【特許文献１】特開２００３−１５８７７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら上記の技術をデジタルスチルカメラに適用すると問題が多々ある。デジタルスチルカメラではモーターでレンズを動かすことによってオートフォーカスやズームや光学手ブレ補正を行っており、ズームやフォーカスや光学手ブレ補正の応答性がカメラとしての優劣を左右する。応答性を良くするにはモーターのトルクを上げればよいが、トルクは電流に比例するので、モーターへの出力電流を制限するとトルクが低下して応答性が悪くなる。これらのモーターはユーザーの操作に応じて随時動くので、その度にバックライトを消すこともできない。他の回路への電流供給を止めてモーターに振り向けることが出来なければモーターへの電流供給を抑えざるを得ず、その結果、モーターのトルクが不足するようになる。
【００１４】
図９はモーターへの電流供給が不足した場合の時間変化を示すグラフである。図９において横軸は全て時間である。図中の（Ｃ）はモーターを起動する電流スイッチのオン・オフを示すグラフ、（Ｄ）はモーターを流れる電流量の時間変化を示すグラフ、（Ｆ）はモーターの発生するトルクの時間変化を示すグラフ、９５はモーターの最大電流、９６はモーターの最大トルク、９７は最大静止摩擦抵抗力である。（Ｄ）に示すように最大電流９５が小さければ最大トルク９６も小さくなる。（Ｆ）に示すように最大トルク９６が最大静止摩擦抵抗力９７よりも小さければモーターは全く回転しない。モーターが回転しなければ最大電流が流れ続けることになり、電池は急速に消耗する。
【００１５】
モーターの起動電流を優先すれば電池の内部抵抗力が大きい場合に回路が誤動作する恐れがある。電池の内部抵抗力が大きければ同じ出力電流に対してより大きな電圧降下が起きるので、モーターの起動時に回路の動作保証電圧以下まで出力電圧が低下し、回路が誤動作する事になるからである。また、電池の出力電圧が出力電流ゼロの状態でも低く、回路の動作保証電圧に対して十分な余裕がない場合にも同様に誤動作の恐れが生じる。
【００１６】
電池の内部抵抗力を減らす為には電池を並列接続すればよいが、それはデジタルスチルカメラとして体積と重量が増加することを意味する。内部抵抗力が低い種類の電池を使用するよう指定することも出来るが、電池の入手性が悪くなるので好ましくない。出力電圧が高い種類の電池を使用するよう指定すれば電圧降下に対する余裕度が増えるが、出力電圧は電池の消耗に従って下がるものなので、まだ電池に電流容量があるのにデジタルスチルカメラは動かない、という事態が生じる。
【００１７】
このようにモーターを随時駆動し、市販の乾電池を電源とするデジタルスチルカメラでは、高トルクモーターによる突発的な大電流と、内部抵抗力が大きく出力電圧が低い電池の組み合わせによって発生する不安定な電源電圧条件の下でも安定して動作する必要があるが、これらの条件を上記の従来の技術は満足しない。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の電源制御装置は、負荷に電力を供給する電源と、前記電源からの電力供給を受けて、データを処理するデータ処理手段と、前記データ処理手段にクロックを供給し、供給する周波数を変えることができるクロック供給手段と、供給するクロックの周波数を下げるよう前記クロック供給手段を制御した後、負荷への電力の供給を開始するよう電源を制御する電源制御手段と、を備える。
【発明の効果】
【００１９】
デジタル回路は一時的にクロックを停止しておくと、その間に動作保証電圧以下まで電源電圧が下がっても、電源電圧を正常に戻した後でクロックを再開すれば誤動作無く動作を再開できる性質がある。また、最大動作周波数よりも低いクロック周波数で動作させれば、最大動作周波数での動作を保証する動作保証電圧より低い電源電圧でも安定して動作する性質がある。この性質を利用して、モーターに電流供給を開始する前に主制御手段や他のデジタル回路のクロックを低下または停止させておき、大電流が流れる期間が過ぎてからクロックを復旧させる事により、高トルクでモーターを駆動しつつ回路を安定して動作させることができる、という利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の電源制御装置は、負荷に電力を供給する電源と、電源からの電力供給を受けて、データを処理するデータ処理手段と、データ処理手段にクロックを供給し、供給する周波数を変えることができるクロック供給手段と、供給するクロックの周波数を下げるようクロック供給手段を制御した後、負荷への電力の供給を開始するよう電源を制御する電源制御手段と、を備える。
【００２１】
以下、図１乃至５を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
【００２２】
図１は本発明によるデジタルスチルカメラの電気回路の構成を図示するブロック図である。図１において１０は撮像回路、１１はメインメモリ、１２は表示用メモリ、１３は主制御回路、１４は表示回路、１５は画像処理回路、１６は圧縮変換回路、１８は記録回路、１９は操作回路、２０は電池、２１は電流制御回路、２２は電圧監視回路、２３はタイマー、２４はクロック制御回路、２５はモーター、２６はＬＳＩである。ＬＳＩ２６は撮像回路１０と主制御回路１３と表示回路１４と表示用メモリ１２と画像処理回路１５と圧縮変換回路１６と記録回路１８と電流制御回路２１と電圧監視回路２２とタイマー２３とクロック制御回路２４を一個のチップ内に収めている。
【００２３】
撮像回路１０は入射光の像をＲＧＢ三原色に分解してデジタル化したＲＧＢ形式のＲＡＷデータに変換する。撮像回路１０はメインメモリ１１にＲＡＷデータを書き込む。画像処理回路１５はメインメモリ１１からＲＡＷデータを読み出して画像処理を行い、表示用画像を生成して表示用メモリ１２に書き込む。スチル撮影の場合は画像処理の際に記録用画像を表示用画像と同時に生成し、メインメモリ１１に書き込む。圧縮変換回路１６はメインメモリ１１から記録用画像を読み出して圧縮変換を施し、生成した画像ファイルを記録回路１８に出力する。記録回路は画像ファイルを不揮発性のメモリに記録する。
【００２４】
主制御回路１３はマイコンであり、撮像回路１０、画像処理回路１５、圧縮変換回路１６、記録回路１８を制御する。これらの回路と主制御回路１３は電流制御回路２１から電流の供給を受けており、またクロック制御回路２４から動作クロックの供給も受けている。モーター２５も電流制御回路２１から電流の供給を受けて動作する回路の一つである。電圧監視回路２２は電池２０の出力電圧を監視しており、電流制御回路２１に制御信号を帰還させて出力電流を制限する機能を持つ。タイマー２３はクロック制御回路２４が出力するクロックをカウントし、時刻情報を得る回路であり、表示回路が必要とする映像同期信号も出力する。操作回路１９はシャッターやモードダイヤルなどスイッチ類を備えた回路であり、撮像装置全体に指示を与えるものである。主制御回路１３は操作回路１９と電圧監視回路２２とタイマー２３を監視し、それに応じて必要な制御を行う。
【００２５】
メインメモリ１１と主制御回路１３と画像処理回路１５と圧縮変換回路１６の動作周波数はクロック制御回路２４によって５４ＭＨｚと２７ＭＨｚと停止の３段階に切り換え可能であり、５４ＭＨｚ動作時はＬＳＩ２５の入り口で３．３Ｖの電源電圧が必要であるが、２７ＭＨｚ動作時は２．７Ｖでよく、クロックを停止した時は２．１Ｖまで電源電圧が下がっても誤動作しない。表示用メモリ１２と表示回路１４の動作周波数は２７ＭＨｚと停止の２段階に切り換え可能であり、２７ＭＨｚ時は２．１Ｖまで電源電圧が下がっても動作する。タイマー２３は表示回路１４が必要とする映像同期信号を出力する機能を兼ね備えており、クロック制御回路２４がタイマー２３に供給するクロックの周波数は常に２７ＭＨｚである。クロック制御回路２４はクロック周波数の切り換えやクロック停止の際にグリッジを発生しないよう特に注意して設計してある。クロックの切り換えと停止は主制御回路１３の指示によって行われ、回路毎に切り換えと停止を指示できる。
【００２６】
図２は本発明の実施例における電流制御回路２１と電圧監視回路２２の構成を示したブロック図である。図２において１３は主制御回路、２０は電池、２１は電流制御回路、２２は電圧監視回路、２３はタイマー、２５はモーター、２７は電圧比較器、２８は保証電圧選択レジスタ、２９は電圧スイッチ、３０は電流スイッチ、３１は電流制限回路、３２は電圧制限回路である。以下、図２を用いて電流制御の動作を説明する。
【００２７】
電圧監視回路２７が持つ３個の電圧比較器は各々電池２０が出力する電圧と３段階の基準電圧、３．３Ｖ、２．７Ｖ、２．１Ｖとを比較し、その結果を電流制御回路２１に出力する。電流制御回路２１は電圧スイッチ２９で電圧比較の三つの出力から一つの比較結果を選択し、電流制限回路３１に入力する。電流制限回路３１は電流スイッチ３０がオンの時に電池２０が出力する電流をモーター２５に供給する。電流制限回路３１は電圧スイッチ２９で選択された比較器の基準電圧より電池２０の出力電圧が小さくなった時には、モーター２５に出力するで電流を制限するよう働く。電流スイッチ３０は主制御回路１３が直接オン・オフする。スイッチ２９は保証電圧選択レジスタ２８に書き込まれた値によって切り替わる。保証電圧選択レジスタ２８の設定は主に主制御回路１３が行うが、タイマー２３は主制御回路１３の指示を受けてから一定時間後に保証電圧選択レジスタ２８の設定を２．７Ｖ選択に書き換える機能を持つ。電池が出力する電流は電圧制限回路３２にも供給される。電圧制限回路３２は電池２０の出力電圧が３．３Ｖ以上の時は出力電圧を３．３Ｖに保ちつつ内部回路に電流を供給し、電池２０の出力電圧が３．３Ｖ以下の時は、大きな電圧降下を起こさずに、そのままの電圧を内部回路に供給する。
【００２８】
以下、図２を用いてモーターに電流を流す場合の動作を説明する。なお、初期状態では保証電圧選択レジスタ２８の設定は２．１Ｖ選択、電池の出力電圧は３．５Ｖであったとする。初期状態から主制御回路１３が電流スイッチ３０をオンにすると電池２０から電流スイッチ３０、電流制限回路３１を経由してモーター２５に電流が流れる。電池から電流を取り出すと内部抵抗力による電圧降下が発生し、電池２０の出力電圧は低下していく。保証電圧選択レジスタ２８の設定は２．１Ｖ選択なので、三つの電圧比較２７のうち２．１Ｖとの比較出力以外は回路の動作に影響を与えない。電池の出力電圧が２．１Ｖまで低下すると電圧スイッチ２９の出力が反転し、電流制限回路３１が出力電流を制限する。出力電流の増加が止まると電池の内部抵抗力による電圧降下も止まるので、電池の出力電圧は２．１Ｖで安定する。保証電圧選択レジスタ２８の設定が２．７Ｖ選択であれば同様に電池の出力電圧は２．７Ｖで安定し、保証電圧選択レジスタ２８の設定が３．３Ｖであれば電池の出力電圧は３．３Ｖで安定する。
【００２９】
タイマー２３の役割は主制御回路１３をバックアップする事にある。保証電圧選択レジスタ２８の設定が２．１Ｖ選択で、実際に電池２０の出力電圧が２．７Ｖ以下に下がっている時に主制御回路１３は動作できず、保証電圧選択レジスタ２８の設定を変更することもできないが、予めタイマー２３を設定しておくことにより一定時間後に保証電圧選択レジスタ２８の設定を２．７Ｖ選択に書き換えさせ、電源電圧を主制御回路１３が動作可能な２．７Ｖまで戻す事ができる。図は略すが、クロック制御回路にも保証電圧選択レジスタ２８と同様に周波数選択レジスタがあり、タイマー２３は保証電圧選択レジスタ２８の設定を２．７Ｖ選択に書き換えてから短い一定時間を置いた後に周波数選択レジスタを２７ＭＨｚ選択に書き換える機能も持つ。保証電圧選択レジスタ２８の書き換えから周波数選択レジスタの書き換えまで時間は、電池の電圧降下が減少して内部回路の電源電圧が２．７Ｖに戻るまでの時間に対応するものである。周波数選択レジスタを２７ＭＨｚ選択に書き換わると主制御回路のクロックが復旧するので、主制御回路は再び全ての回路を制御できるようになる。
【００３０】
なお、モーター２５は本発明の負荷の一例である。電池２０は本発明の電源の一例である。画像処理回路１５や圧縮伸張回路１６、記録回路１８は本発明のデータ処理手段の一例である。クロック制御回路２４は本発明のクロック供給手段の一例である。主制御回路１３、電流制御回路２１および電圧監視回路２２からなる構成は、本発明の電源制御手段の一例である。
【００３１】
次に図３乃至５を用いて電流制御と周波数制御の関係を説明する。図３乃至５は電流、電圧やスイッチの状態の時間変化を表したグラフであり、横軸は全て時間である。図３乃至５において（Ａ）は主制御回路１３の動作周波数、（Ｂ）は保証電圧選択レジスタ２８の設定、（Ｃ）は電流スイッチ３０のオン・オフ、（Ｄ）はモーター２５に供給される電流量、（Ｅ）は主制御回路１３をはじめとする内部回路の電源電圧である。以下、初期状態においては初期状態では保証電圧選択レジスタ２８の設定は３．３Ｖ選択、電池の出力電圧は３．５Ｖであるとする。
【００３２】
図３はモーター起動時に主制御回路１３をはじめとする回路の動作周波数を操作しない場合のグラフである。図３において、図中（イ）の時点で（Ｃ）のように電流スイッチ３０をオンするとモーター２５に電流が出力されるが、（Ｅ）に示すように出力電流は電池２０の出力電圧が３．３Ｖ以下にならないよう制限されるので、（Ｄ）に示すようにモーター電流は少ししか流れない。ここではモーターが回転したと仮定しており、モーター電流の低減により（ニ）の時点で電流制限は外れているが、モーターが回転しなかった場合、モーター電流はそのままのレベルで推移する。
【００３３】
図４はモーター起動時に主制御回路１３をはじめとする回路の動作周波数を２７ＭＨｚに下げる場合のグラフである。図４の（Ａ）と（Ｂ）に示すように動作周波数を２７ＭＨｚまで落とすと、回路は２．７Ｖでも動作するようになる。主制御回路１３は図４の（イ）の時点でクロック制御回路の周波数選択レジスタを２７ＭＨｚに設定して動作周波数を２７ＭＨｚに切り換え、続いて電流制限回路３１の保証電圧選択レジスタ２８を２．７Ｖに切り換え、最後に（Ｃ）に示すようにモーターの電流スイッチ３０をオンにする。すると（Ｄ）に示すようにモーター電流が流れ始めるが、電流制限回路２１は電池２０の出力電圧が２．７Ｖに下がるまで出力電流を制限しないので、図３の（Ｄ）のグラフと比較して分かるように、より大きな出力電流が得られる。モーターのトルクは電流に比例するので、モーターへの出力電流が大きければ、より確実にモーターは起動する。
【００３４】
図４の（Ｅ）に示すように出力電流の増加によって内部電圧は下がるが、動作周波数が２７ＭＨｚの時の動作保証電圧である２．７Ｖは下回らないよう電圧監視回路２２と電流制御回路２１とにより制御されているので誤動作の恐れはない。
【００３５】
図４の（ホ）の時点で電池の出力電圧は２．７Ｖを上回り、電流制限は外れている。主制御回路１３は（ハ）の時点で電圧監視回路２２の３．３Ｖと比較する電圧比較器の出力が反転するのに応じて、先ず電流制限回路３１の保証電圧選択レジスタ２８を（Ｂ）に示すように３．３Ｖに切り換え、続いてクロック制御回路の周波数選択レジスタを５４ＭＨｚに設定して（Ａ）に示すように動作周波数を５４ＭＨｚに切り換える。動作周波数の増加に伴う消費電流増の影響で電流制限が働き（Ｄ）に示すようにモーター電流は一時減少するが、引き続きモーターの回転数が上がるため（ニ）の時点で再び電流制限は働かなくなる。
【００３６】
図５はモーター起動時に主制御回路１３と画像処理回路１５と圧縮伸張回路１６と記録回路１８の動作クロックを停止する場合のグラフである。図５の（Ａ）と（Ｂ）に示すようにクロックを停止すると、回路は２．１Ｖでも誤動作しないようになる。撮像回路１０と表示回路１４とタイマー２３は２．１Ｖの電源電圧でも２７ＭＨｚのクロック周波数で動作するので、これらの回路のクロックは停止しない。
【００３７】
図５の（イ）の時点で主制御回路１３は先ずタイマー２３に電流制御回路２１とクロック制御回路２４の復帰操作の指示を与え、続いて電流制限回路３１の保証電圧選択レジスタ２８を２．１Ｖに切り換え、（Ｃ）に示すようにモーターの電流スイッチ３０をオンにし、同時にクロック制御回路の周波数選択レジスタを０Ｈｚに設定して主制御回路１３と画像処理回路１５と圧縮伸張回路１６と記録回路１８のクロックを停止する。すると（Ｄ）に示すようにモーター電流が流れ始めるが、電流制限回路２１は電池２０の出力電圧が２．１Ｖに下がるまで出力電流を制限しないので、図４の（Ｄ）のグラフと比較して分かるように、更に大きな出力電流が得られる。モーターのトルクは電流に比例するので、モーターへの出力電流が大きければ、より速くモーターは加速する。
【００３８】
図５の（Ｅ）に示すように出力電流の増加によって内部電圧は大きく下がるが、回路が誤動作しない保証電圧である２．１Ｖは下回らないよう電圧監視回路２２と電流制御回路２１とにより制御されているので誤動作の恐れはない。
【００３９】
図５の（イ）から（ホ）の期間中、主制御回路１３はクロックが止まっているのでクロック制御回路や電流制限回路３１の操作は出来ないが、タイマー２３が復帰を補助する。タイマー２３にはクロック制御回路２４から引き続き２７ＭＨｚのクロックが供給されているので、正しく時間を測定できる。タイマー２３は主制御回路１３から指示を受けて一定時間後、図５では（ロ）の時点で先ず電流制御回路２１の保証電圧選択レジスタ２８を（Ｂ）に示すように２．７Ｖに切り換え、続いてクロック制御回路の周波数選択レジスタを２７ＭＨｚに設定して（Ａ）に示すように主制御回路１３の動作周波数を２７ＭＨｚに復旧する。主制御回路１３はクロックが復旧すると必要があれば画像処理回路１５と圧縮伸張回路１６と記録回路１８のクロックを２７ＭＨｚに復旧する。主制御回路１３ほかの回路の動作再開によりＬＳＩ２６の消費電流が増えるので（Ｄ）に示すように電流制御回路２１の働きによりモーター電流が一時減らされるが、（Ｅ）に示すように内部電圧はこの時の動作保証電圧である２．７Ｖを下回らないよう制御される。動作周波数を２７ＭＨｚから５４ＭＨｚに戻す際の動作については、図４の場合と同様に主制御回路１３が制御するので詳細は割愛する。
【００４０】
撮像回路１０と表示回路１４はクロックを停止しないので表示や撮像動作は影響を受けない。画像処理回路１５と圧縮伸張回路１６と記録回路１８は一定期間内に画像を処理して圧縮し、記録することが出来ればよいので、その間に一時的に動作を停止しても途中で誤動作がなければ何ら問題はない。モーターに大電流が流れる期間はモーターの慣性と起動時のトルクによって決まるので、デジタルカメラに用いるような小型のモーターは高トルクで駆動すれば短時間のうちに定速回転に達する。
【００４１】
モーターを用いる撮像装置の場合、撮像回路１０と表示回路１４のクロックを垂直ブランキング期間のあいだ停止して、その電力をモーターの起動に充てることもできる。垂直ブランキング期間中のクロック停止を前提にすれば、撮像回路１０と表示回路１４を著しい低電圧で動作する特殊な回路として設計する必要は無い。垂直ブランキング期間中は映像同期信号発生器を兼ねるタイマー２３が映像同期信号を出力しており、撮像回路１０と表示回路１４は有効画素を扱っていないのでクロックを止めても問題はない。
【００４２】
垂直ブランキング期間を利用してモーターを起動する動作を図５を用いて説明する。主制御回路１３は映像同期信号発生器を兼ねるタイマー２３を監視し、垂直ブランキング期間に入った時点でクロックを停止する手順を開始する。この時、撮像回路１０と表示回路１４のクロックも主制御回路１３のクロックと同時に停止する。タイマー２３は垂直ブランキング期間の終わりで主制御回路１３のクロックを復旧する手順を実行し、主制御回路１３は撮像回路１０と表示回路１４と、ほか必要な回路のクロックを復旧する。後の動作は前述の図５の説明と同じなので省略する。
【００４３】
ＮＴＳＣ方式に対応する撮像装置の場合、約１６ミリ秒のフィールド周期毎に約１．３ミリ秒の垂直ブランキング期間がある。１．３ミリ秒は短い時間のように聞こえるが、図７で説明したようにモーターが最大静止摩擦抵抗力を示すのは静止状態だけであり、一旦、最大静止摩擦抵抗力を超えるトルクによりモーターが回転し始めれば、ずっと小さい動摩擦抵抗力しか示さない性質があるので、最大トルクを与える期間は短時間で十分である。このように垂直ブランキング期間を待ち、ほとんどの回路を止めて、大電流でトルクを与えることにより短時間でモーターを廻し始めることができる。一旦、モーターが回転を始めたあとは動摩擦抵抗力を超えるトルクがあればモーターを加速できるので、垂直ブランキング期間以外は出力電流量を絞っていても問題ない。
【００４４】
このように本発明のクロック制御方法および撮像装置は、負荷への電流の供給を開始する際に、クロック周波数を低下またはクロックを停止させた後に電流の供給を開始することを特徴としており、クロック周波数を低下またはクロックを停止させることにより電圧降下に対する耐性を高めた上でモーターの駆動を行うので、より大きなトルクを発生させることが可能であり、かつ、回路を安定して動作させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、負荷に十分な電力を供給しつつ、データ処理回路を安定して動作させることができるので、モータやストロボ等の負荷を有するとともに、データ処理を行う装置に適用でき、特に、デジタルカメラやカメラ付き携帯電話端末等に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明によるデジタルスチルカメラの電気回路の構成を図示するブロック図
【図２】本発明の実施例における電流制御回路と電圧監視回路の構成を示したブロック図
【図３】動作周波数を操作しない場合のグラフ
【図４】動作周波数を２７ＭＨｚに下げる場合のグラフ
【図５】動作クロックを停止する場合のグラフ
【図６】従来の携帯電話の構成を簡略化して図示したブロック図
【図７】ＤＣモーターの起動特性を示したグラフ
【図８】モーターの起動特性と、電力制御の工夫の効果をまとめたグラフ
【図９】モーターへの電流供給が不足した場合の時間変化を示すグラフ
【符号の説明】
【００４７】
１０    撮像回路
１１    メインメモリ
１２    表示用メモリ
１３    主制御回路
１４    表示回路
１５    画像処理回路
１６    圧縮変換回路
１８    記録回路
１９    操作回路
２０    電池
２１    電流制御回路
２２    電圧監視回路
２３    タイマー
２４    クロック制御回路
２５    モーター
２６    ＬＳＩ
２７    電圧比較器
２８    保証電圧選択レジスタ
２９    電圧スイッチ
３０    電流スイッチ
３１    電流制限回路
３２    電圧制限回路
８１    主制御部
８２    無線通信部
８３    磁気ディスク部
８４    表示部
８５    バックライト
８６    電池
８７    電力制御部
９５    モーターの最大電流
９６    モーターの最大トルク
９７    最大静止摩擦抵抗力
９８    動摩擦抵抗力
９９    動作保証電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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