(57)【要約】【課題】ＬＥＤストロボ発光用の蓄電素子の充電電流演算時に、充電によるシステムシャットダウンを回避しながら、充電時間を短縮することを可能にするＬＥＤストロボ装置を提供すること。【解決手段】カメラの制御を行う制御部と、前記カメラで消費されるシステム負荷の電流を検出する消費電流検出部と、電池を電源とし、電池から蓄電可能な蓄電素子と、前記電池から、前記制御部が搭載されている基板までのインピーダンスを演算するインピーダンス演算部と、前記電池の電圧値を検出する電池電圧検出部と、前記蓄電素子に流す充電電流を演算する充電電流演算部と、前記蓄電素子の電圧を所定の電圧まで昇圧する昇圧回路と、前記昇圧回路から出力される電流の制御を行う発光制御部と、前記発光制御部から出力される電流により発光する発光素子を備え、前記充電電流演算部は、前記電池電圧、前記システム負荷の電流、及び前記インピーダンスに応じた充電電流を演算することを特徴とする。【選択図】  図１
2015138062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラの制御を行う制御部と、
前記カメラで消費されるシステム負荷の電流を検出する消費電流検出部と、
電池を電源とし、電池から蓄電可能な蓄電素子と、
前記電池から、前記制御部が搭載されている基板までのインピーダンスを演算する
インピーダンス演算部と、
前記電池の電圧値を検出する電池電圧検出部と、
前記蓄電素子に流す充電電流を演算する充電電流演算部と、
前記蓄電素子の電圧を所定の電圧まで昇圧する昇圧回路と、
前記昇圧回路から出力される電流の制御を行う発光制御部と、
前記発光制御部から出力される電流により発光する発光素子を備え、
前記充電電流演算部は、前記電池電圧、前記システム負荷の電流、及び前記インピーダンスに応じた充電電流を演算することを特徴とするＬＥＤストロボ装置。
【請求項２】
前記充電電流演算部は、前記充電電流と、前記システム負荷の電流の和と、
前記インピーダンスの積が、
前記電池電圧と、前記制御部が搭載されている基板の基板電圧の差に等しくなるように、
前記充電電流を演算することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤストロボ装置。
【請求項３】
前記制御部は、記憶部を備え、
前記記憶部は、充電電流の選択手段を保持し、
前記制御部は、前記電池電圧、前記システム負荷、及び前記インピーダンスの大きさに応じて、前記記憶部に保持されている前記選択手段から充電電流を選択することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤストロボ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラ等でストロボ撮影時に、ＬＥＤを発光手段とするＬＥＤストロボ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ等の撮影装置は、暗い場所で被写体を撮影する場合に、フラッシュ撮影をする目的などで、発光素子を有するものが多い。このような撮影装置では、主にキセノン管が発光素子に用いられている。一方で、発光素子にＬＥＤを用いると、キセノン管やメインコンデンサを必要としないので小型化できることや、フラット発光ができるため発光制御が簡単である点などが注目されている。また、このような撮影装置には、電源として充電可能なリチウム電池などが主に用いられており、リチウム電池は、デジタルカメラのシステム全体を駆動するために利用されている。ＬＥＤを発光する場合も、リチウム電池から昇圧してそのまま電流制御することが多い。ここで、リチウム電池は内部抵抗を有しているため、放出する電流が大きくなるに従ってシステムに供給する電源電圧が低下する。そのため、内部抵抗に大きな電流が流れた場合、流れる電流に応じた電圧ドロップが発生し、システムがシャットダウンする可能性がある。
【０００３】
特許文献１では、電気二重層コンデンサなどの蓄電素子に電池電源から充電した電気エネルギーを発光素子に供給しており、電池電源電圧が発光時に低下してシステムのシャットダウンを発生させることがなくなるという提案が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2007-108545号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、蓄電素子への充電時に、充電電流の他にカメラの発光素子以外のシステム負荷があることについては言及されていない。電池は、システム負荷の電流が大きい場合に、大きい充電電流を供給していると、流れる電流に応じた電圧ドロップが発生し、システムのシャットダウンが発生する可能性がある。しかし、上記の流れる電流に応じた電圧ドロップを減らすために充電電流をより小さい一定値にすると、充電時間が長くなることで、撮影までの待ち時間が長くなってしまうという課題も発生する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のＬＥＤストロボ装置は、カメラの制御を行う制御部と、
前記カメラで消費されるシステム負荷の電流を検出する消費電流検出部と、
電池を電源とし、電池から蓄電可能な蓄電素子と、
前記電池から、前記制御部が搭載されている基板までのインピーダンスを演算する
インピーダンス演算部と、
前記電池の電圧値を検出する電池電圧検出部と、
前記蓄電素子に流す充電電流を演算する充電電流演算部と、
前記蓄電素子の電圧を所定の電圧まで昇圧する昇圧回路と、
前記昇圧回路から出力される電流の制御を行う発光制御部と、
前記発光制御部から出力される電流により発光する発光素子を備え、
前記充電電流演算部は、前記電池電圧、前記システム負荷の電流、及び前記インピーダンスに応じた充電電流を演算することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ストロボ用蓄電素子の充電電流を、システム負荷の電流、電池電圧及び電池から基板までのインピーダンスに応じて変更し、充電によるシステムシャットダウンを回避しながら、充電時間を短縮させるＬＥＤストロボ装置を提供する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に関わるストロボ撮影機能を有するデジタルカメラの構成を表すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に関わる充電電流制御を行う構成を表すブロック図である。
【図３】本発明の実施例の実施に関わるフローチャートを表す図である。
【図４】本発明の実施例で用いる疑似負荷試験回路の例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［実施例］
以下に、本発明の実施例の実施形態を、添付の図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係るＬＥＤストロボ装置を備えたデジタルカメラの構成を示すブロック図である。同図において、主に撮像機能を果たすのが被写体映像を撮像素子上に結像するレンズ１０１、撮像素子遮光のための絞り兼用シャッタ１０２、焦点距離調整レンズおよび絞りを駆動する駆動部１０３、撮像素子１０４、ＣＤＳ+Ａ／Ｄ変換器１０５である。制御手段としては、撮像機能を制御する撮像素子駆動のためのタイミングジェネレータ（ＴＧ）１０６、システム全体の制御を行う制御部１０７、制御部１０７が信号の送受信をするためのシステムバス１０８を有する。
【００１０】
制御部１０７の制御対象として、操作者が指示を出すための操作部１０９、内部プログラムを格納するＲＯＭ１１０、一時データを記憶するＲＡＭ１１１、映像信号を圧縮符号化する符号化部１１２がある。他にも、映像信号を表示する表示部１１３、撮像素子やＰＣなどと通信に用いる通信部１１４、外部機器通信のためのＩ／Ｆ１１５、撮影した画像を記憶媒体に記録する記録部１１６も、制御部１０７により制御されている。ここで、上述した各手段と、後述するカメラの動作に関わる各手段をカメラのシステム１１７とする。
【００１１】
そして、その時のシステム負荷の電流を検出する消費電流検出部１１８がある。充電電流の演算に関わる部分として、電池電力を検出する電池電圧検出部１１９、カメラの電源となる電池電源１２０がある。また、疑似負荷を接続するなどして、電池電源１２０から制御部１０７が搭載されている基板までのインピーダンスを検出するインピーダンス演算部１２１も充電電流の演算に関係がある。ＥＤＬＣ２０２へ流す充電電流を演算するのが充電電流演算部１２２である。ストロボ撮影時に発光に関わるのがストロボ部１２３であり、ストロボ部１２３と充電電流の演算に関わる部分については、図２でより詳細に説明する。
【００１２】
図２は、この実施形態の発光に関わる部分を詳細に示したブロック図である。矢印の線は信号、太線は電源系をそれぞれ意味している。充電に関わるのは、充電電流演算部１２２で演算した充電電流をＥＤＬＣ２０２（電気二重層コンデンサ）へ流すための制御をする充電電流制御部２０１、充電電流によって充電されるＥＤＬＣ２０２である。充電電流制御部２０１は、充電をしていないときは、ＥＤＬＣ２０２との接続を切り離すというスイッチの役割を果たしている。発光に関わるのは、ＥＤＬＣ２０２の電圧を昇圧するチョッパー回路などの昇圧回路２０３、昇圧回路２０３での昇圧電圧より発光電流の制御を行う発光制御部２０４、発光電流を制御して、発光させるＬＥＤ２０５である。
【００１３】
充電電流演算部１２２は、インピーダンス演算部１２１で検出したインピーダンスＺ、電池電圧検出部１１９で検出した電池電圧ＶＢＡＴ、消費電流検出部１１８で検出したシステム負荷の電流Ｉｓｙｓを用いて充電電流Ｉｃを演算する。以降では、取得パラメータとは、インピーダンスＺ、電池電圧ＶＢＡＴ、システム負荷の電流Ｉｓｙｓの３つを意味する。
【００１４】
図３は、本発明の実施例における処理の流れを示すフローチャートである。ステップ３０１で、制御部１０７は、ＥＤＬＣ電圧ＶＥＤＬＣを検出し、ＲＡＭ１１１に保存する。ステップＳ３０２で、ＶＥＤＬＣが満充電ＶＦＵＬＬを満たすか（ＶＥＤＬＣ＝ＶＦＵＬＬ否かを判断し、もし、ＶＥＤＬＣ＝ＶＦＵＬＬを満たす場合はステップＳ３０９に進み、ＥＤＬＣ２０２の充電を終了する。ＶＥＤＬＣが、ＶＦＵＬＬ未満の場合は、ステップＳ３０３に進む。ステップＳ３０３で、インピーダンス演算部１２１は、電池から基板までのインピーダンスＺ（以降では、インピーダンスＺとする）の演算を行う。
【００１５】
具体的には、図４に示す疑似負荷試験回路において、電池電源１２０から疑似的な負荷による一定電流Ｉと、インピーダンスＺで発生した疑似負荷試験時の電圧ドロップ量ΔＶの商算により演算する。検出結果はＲＡＭ１１１に保存する。ステップＳ３０４で、電池電圧検出部１１９は、電池電源１２０の電池電圧ＶＢＡＴを検出し、検出結果をＲＡＭ１１１に保存する。次にステップＳ３０５に進み、消費電流検出部１１８は、カメラのシステム１１７のシステム負荷の電流Ｉｓｙｓを検出し、検出結果をＲＡＭ１１１に保存する。ステップＳ３０６に進み、制御部１０７は、電池電圧検出部１１９で検出した基板電圧ＶＭ、ＲＯＭ１１０に保存されているシステムの動作閾値電圧ＶＡ、任意の所定電圧ΔＶＢを読み出し、充電電流演算部１２２へ送信する。
【００１６】
さらに、制御部１０７は、ＲＡＭ１１１に保存されているインピーダンスＺ、電池電圧ＶＢＡＴ、システム負荷の電流Ｉｓｙｓを読み出し、充電電流演算部１２２において、今回ＥＤＬＣへ充電可能な充電電流Ｉｃを演算する。動作閾値電圧ＶＡは、カメラのシステムを動作させるために必要な電圧であり、これよりも低い電圧になるとカメラがシャットダウンしてしまう。また、任意の所定電圧ΔＶＢは、ズーム駆動などによって、急激なシステム負荷の電流Ｉｓｙｓの増加により、過渡的に基板電圧ＶＭが動作閾値電圧ＶＡを割り込み、カメラがシャットダウンに至らないことを目的として設定する電圧である。すなわち、過渡的な基板電圧ＶＭの変動があってもカメラがシャットダウンしないために、基板電圧ＶＭを以下のように定義する。                   
【００１７】
ＶＭ≧ＶＡ+ΔＶＢ                                （式１）
充電中の基板電圧ＶＭは、インピーダンスＺに流れる電流の大きさに応じて充電時の電圧ドロップＶｄが発生するため、
ＶＭ＝ＶＢＡＴ-Ｖｄ                            （式２）
となる。充電時の電圧ドロップＶｄは、充電電流Ｉｃおよびシステム負荷の電流ＩｓｙｓによるインピーダンスＺでの電圧ドロップであるから、ステップＳ３０３からステップＳ３０５の間でＲＡＭ１１１に保存した取得パラメータを読み出し、以下の（式３）のように求められる。
【００１８】
Ｖｄ＝（Ｉｃ+Ｉｓｙｓ）Ｚ                   （式３）
（式３）と（式２）より、
ＶＭ＝ＶＢＡＴ-（Ｉｃ+Ｉｓｙｓ）Ｚ          （式４）
となる。（式１）と（式４）より、充電電流Ｉｃは、
Ｉｃ≦（ＶＢＡＴ-(ＶＡ+ΔＶＢ））/Ｚ-Ｉｓｙｓ   （式５）
となる。ここで、充電時間短縮のために、可能な限り大きな充電電流Ｉｃを流す事が望ましい。今、（式５）において等号が成立するとき、システム負荷の電流Ｉｓｙｓによらずに、最大の充電電流Ｉｃを流す事ができる。よって、充電電流Ｉｃは、
Ｉｃ＝（ＶＢＡＴ-(ＶＡ+ΔＶＢ））/Ｚ-Ｉｓｙｓ      （式６）
によって演算する。
【００１９】
以上より、ステップＳ３０６では、（式６）を用いて充電電流Ｉｃを演算する。システム負荷の電流Ｉｓｙｓはズームレンズの使用や、動画や静止画の撮影モードの変更などで、頻繁に変化する。また、電池電圧ＶＢＡＴも時間とともに減っていくので常に一定値にはならない。インピーダンスＺも電池容量や温度変化などで変化する。よって、充電電流Ｉｃは、カメラの使用状況に応じて変化する。次に、ステップＳ３０７に進み、充電電流制御部２０１は、制御部１０７の制御によって、電池電源１２０と、ＥＤＬＣ２０２を接続し、ステップＳ３０６で演算した充電電流Ｉｃを流すことで充電制御する。
【００２０】
ステップＳ３０８で、制御部１０７は、ＥＤＬＣ電圧ＶＥＤＬＣが満充電ＶＦＵＬＬを満たすか（ＶＥＤＬＣ＝ＶＦＵＬＬ）否かを確認する。もし、ＶＥＤＬＣ＝ＶＦＵＬＬを満たす場合はステップＳ３０９に進み、ＥＤＬＣ２０２の充電を終了する。ＶＦＵＬＬは、ＲＯＭ１１０に保存されている値である。ＶＥＤＬＣが、ＶＦＵＬＬ未満の場合は、充電を継続する。時間の経過とともに、取得パラメータが変化することで、充電電流Ｉｃも変化するためステップＳ３０４に戻り、再度充電電流Ｉｃを演算する。ステップＳ３０９で充電を終了した場合は、ステップＳ３１０に進み、発光制御部２０４でＬＥＤ２０５に発光電流を流すための発光制御をするか否かを判断する。
【００２１】
制御部１０７から、発光制御部２０４に対し、発光要求を送信した場合は、ステップＳ３１１に進み、発光制御部２０４は、ＬＥＤ２０５に発光電流を流して発光させ、カメラは、画像を取得する。発光制御をしない場合はステップＳ３１２に進み、再度充電をするか否かを判断する。充電をしない場合は、ステップＳ３１３に進み、撮影するか否かを判断する。撮影をしない場合は、ステップＳ３１８に進み、制御部１０７は、電池電圧ＶＢＡＴが動作閾値電圧ＶＡを下回らないかを確認して動作継続するか否かを判断する。動作を継続しない場合は、カメラの動作は終了となり、動作を継続しない場合はステップＳ３１２に戻る。
【００２２】
ステップＳ３１３で、撮影する場合は、ステップＳ３１４に進み、ステップＳ３１０の場合と同様に、発光制御をするか否かを判断する。発光制御をしない場合は、ステップＳ３１７に進み、カメラは非発光撮影し、ステップＳ３１８に進む。ステップＳ３１４で、発光制御をする場合は、ステップＳ３１５に進み、制御部１０７は、ＥＤＬＣ２０２に、ＬＥＤ２０５を１度発光させるために必要な光量分の電気エネルギーが蓄えられているか否かを判断する。発光可能な電気エネルギーが蓄えられていれば、ステップＳ３１６に進み、ステップＳ３１１の場合と同様に、カメラは発光撮影をする。
【００２３】
その後、ステップＳ３１８に進む。ステップＳ３１２で、再度充電をする場合は、ステップＳ３０３に戻って、インピーダンスＺ、電池電圧ＶＢＡＴ、システム負荷の電流Ｉｓｙｓの変化に応じて充電電流Ｉｃを演算することを、ＥＤＬＣ２０２がＶＥＤＬＣ＝ＶＦＵＬＬを満たすまで繰り返す。ステップＳ３１１で発光撮影後は、ステップＳ３１８に進み、上で述べたステップＳ３１８での判断と同様の動作をする。
【００２４】
本実施例のように充電電流Ｉｃを制御することで、電池から流れる電流に応じた充電時の電圧ドロップＶｄによるシステムのシャットダウンが発生しない。システム負荷の電流Ｉｓｙｓが小さい時に充電電流Ｉｃを大きくして、充電時間が短くなることによって、発光待ち時間を短くすることができる。
【００２５】
また、実施例では、ＥＤＬＣ２０２の充電終了をＶＥＤＬＣがＶＥＤＬＣ＝ＶＦＵＬＬを満たす時だが、それ以外の場合を終了のタイミングにすることもできる。ＥＤＬＣ２０２に、ＬＥＤ２０５を１度発光させるために必要な光量分の電気エネルギーが蓄えられている場合は、ＥＤＬＣ電圧ＶＥＤＬＣが満充電ＶＦＵＬＬ未満の場合でも、任意に設定した電圧になった時に充電を終了にしてもよい。他にも、ＲＯＭ１１０に充電電流Ｉｃのルックアップテーブルを用意し、取得パラメータのデータに応じて選択する方式にすると、充電電流Ｉｃを演算せずに求めることができる。
【００２６】
これによって、充電電流演算部１２２が演算を繰り返す負担を軽減できる。この操作をする場合は、図３のステップＳ３０６の処理が、「ＲＯＭ１１０に格納されているルックアップテーブルを参照して充電電流Ｉｃを選択する」に変わり、それ以外の部分に変化はない。
【００２７】
以上が、本発明の実施例のフローチャートの説明であり、充電電流Ｉｃを、システム負荷の電流Ｉｓｙｓ、電池電圧ＶＢＡＴ及びインピーダンスＺに応じて変更することで、充電によるシステムシャットダウンを回避しながら、充電時間を短縮することを可能にした。
【００２８】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００２９】
１０７  制御部
１１０  ＲＯＭ
１１１  ＲＡＭ
１１７  カメラのシステム
１１８  消費電流検出部
１１９  電池電圧検出部
１２０  電池電源
１２１  インピーダンス検出部
１２２  充電電流演算部
１２３  ストロボ部
２０１  充電電流制御部
２０２  ＥＤＬＣ
２０５  ＬＥＤ
【図１】
2015138062.tif 000003
【図２】
2015138062.tif 000004
【図３】
2015138062.tif 000005
【図４】
2015138062.tif 000006