JP2004087171A

JP2004087171A - 携帯機器

Info

Publication number: JP2004087171A
Application number: JP2002243162A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Nishino; 西納　直行
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2002-08-23
Filing date: 2002-08-23
Publication date: 2004-03-18

Abstract

【課題】長時間安定的に駆動することができる携帯機器を提供する。
【解決手段】デジタルカメラ１０の各回路は、燃料電池３０により発電された電力で動作する。燃料電池３０により発生した電気エネルギーは、変換器７０を介してバッファ７２に蓄積され、さらに変換器７４を介してバッファ７６に蓄積される。変換器７４は、バッファ７２とバッファ７６とを遮断する機能を有する。バッファ７６の充電レベルが所定レベルＶ２以下になった場合には、バッファ７２に充電された電気エネルギーによりバッファ７６を充電する。大きな負荷が発生した場合には、変換器７４はバッファ７６からの電流がバッファ７２へ逆流するのを防止すべく、バッファ７２とバッファ７６との間を遮断する。
【選択図】　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルカメラに係り、特に、燃料電池が発生する電力により動作する携帯機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、太陽電池により発電された電力を二次電池に蓄え、この二次電池に蓄えられた電力によりカメラを駆動する技術が提案されている（例えば特開平６−１６３９６５号公報参照）。
【０００３】
この発明によれば、カメラに着脱可能に取り付けられた太陽電池ユニットに、増設太陽電池ユニットを取り付け・取り外しできるように、カメラ側の太陽電池ユニットと増設太陽電池ユニットとに連結溝を設けると共に、太陽電池ユニットをカメラに対して回転させることができるようにしている。これにより、太陽電池ユニットを光源方向に容易に向けることができ、太陽電池により発電された電力を二次電池に効率よく充電することができる。
【０００４】
しかしながら、上記従来技術では、太陽電池を用いているため夜間は充電できず、長時間安定的に使用することができない、という問題があった。
【０００５】
また、装置の電源として燃料電池を用いた技術が提案されている（例えば特開２００２−１３４１５４号公報、特開２００２−４９４４０号公報、特開平１０−６４５６７号公報参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
燃料電池は、例えばメタノール水や水素等の燃料を化学反応させて電気エネルギーを発生するものであるが、上記従来技術では、燃料電池の発電制御等については詳細に開示されておらず、例えば装置の負荷レベルが急減に高くなった場合、すなわち瞬間的に大きな電力が必要になった場合等において安定的に駆動することができない場合がある、という問題があった。
【０００７】
本発明は上記問題点を解決するために成されたものであり、長時間安定的に駆動することができる携帯機器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、供給された燃料を化学反応させて電気エネルギーを発生する燃料電池と、前記燃料電池により発生された電気エネルギーを充電すると共に、充電された電気エネルギーを装置各部へ供給する充電手段と、前記装置の負荷レベルに応じて前記燃料電池による発電及び前記充電手段による充電を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、供給された燃料を化学反応させて電気エネルギーを発生する燃料電池を備えており、この燃料電池により発電された電気エネルギーによって携帯機器が動作する。なお、本発明が適用される携帯機器の例としては、例えばデジタルカメラや携帯電話等の携帯端末装置等がある。
【００１０】
燃料電池により発生された電気エネルギーは、充電手段に一旦充電される。そして、充電手段に充電された電気エネルギーが装置の各部へ供給される。充電手段には、例えばリチウムイオン電池等の二次電池や高容量のコンデンサ等を用いることができる。このように、充電手段に充電された電気エネルギーにより装置各部を動作させることができるため、装置の負荷レベルが急減に高くなった場合、すなわち瞬間的に大きな電力が必要になった場合や燃料電池による発電が不安定な場合でも、燃料電池により発生した電気エネルギーを直接装置各部へ供給する場合と比べて長時間安定的に装置を動作させることができる。
【００１１】
制御手段は、装置の負荷レベルに応じて燃料電池による発電及び充電手段による充電を制御する。ここで、負荷レベルとは、装置の動作によって消費する電力に関する物理量（例えば電流量）に相当するものであり、装置の動作の種類によって異なる。従って、制御手段は、例えばユーザによる携帯機器の操作によって選択された動作の種類に応じて燃料電池による発電及び充電手段による充電を制御する。また、充電手段から装置各部へ供給される電流量を検出し、この電流量に基づいて燃料電池による発電及び充電手段による充電を制御するようにしてもよい。
【００１２】
ところで、例えば、携帯機器がデジタルカメラの場合においてストロボ撮影が行われる場合のように、瞬間的に大きな負荷がかかる場合には、充電手段からの電流が燃料電池側へ逆流し、燃料電池が損傷する恐れがある場合がある。
【００１３】
そこで、請求項２に記載したように、前記充電手段と前記燃料電池との間を遮断する遮断手段をさらに備え、前記制御手段は、前記装置の負荷レベルが予め定めた所定レベル以上になった場合に、前記燃料電池の発電を停止させると共に、前記充電手段と前記燃料電池との間が遮断されるように前記遮断手段を制御するようにすることが好ましい。
【００１４】
これにより、瞬間的に大きな負荷がかかるような場合でも、充電手段からの電流が燃料電池側へ逆流するのを防ぐことができ、燃料電池を保護することができる。
【００１５】
また、請求項３に記載したように、前記充電手段は、前記燃料電池により発生された電気エネルギーを充電する第１のバッファと、前記第１のバッファに充電された電気エネルギーを充電すると共に、充電された電気エネルギーを装置各部へ供給する第２のバッファと、で構成され、且つ前記第１のバッファと前記第２のバッファとの間を遮断する遮断手段をさらに備えた構成としてもよい。
【００１６】
この場合、瞬間的に大きな負荷が発生した場合でも、燃料電池と第１のバッファとの間は影響がないため、燃料電池の発電を停止する必要がない。このため、燃料電池から第１のバッファへの充電を継続することができ、効率よく充電することができる。
【００１７】
また、請求項４に記載したように、前記制御手段は、前記第２のバッファに充電された電気エネルギーのレベルが予め定めた所定レベル以下になった場合に、前記第１のバッファに充電された電気エネルギーが予め定めた所定供給レベルで前記第２のバッファに充電されるように制御すると共に、前記前記第２のバッファに充電された電気エネルギーのレベルが前記所定レベルよりも低い急速充電レベルになった場合に、前記第１のバッファに充電された電気エネルギーが前記所定供給レベルよりも高い高供給レベルで前記第２のバッファに充電されるように制御するようにしてもよい。
【００１８】
これにより、大きな負荷が発生して第２のバッファに充電された電気エネルギーが低下した場合でも、第１のバッファに充電された電気エネルギーにより第２のバッファが充電されるため、装置を長時間安定的に駆動することができる。
【００１９】
また、請求項５に記載したように、前記制御手段は、前記第２のバッファに充電された電気エネルギーが前記急速充電レベルよりも低い予め定めた動作制限レベル以下になった場合には、前記装置の予め定めた動作を制限するようにしてもよい。
【００２０】
例えば、第２のバッファに充電された電気エネルギーが動作制限レベル以下になった場合には、動作制限レベルの充電レベルでは動作させることができない動作を禁止するようにする。そして、充電レベルが少なくとも動作制限レベルを越えた場合に禁止を解除する。なお、充電レベル動作制限レベル以下に低下していることを報知する報知手段を設けてもよい。これにより、装置全体を停止することなく、機能を縮小して装置の動作を継続させることができ、利便性を向上させることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。本実施の形態では、デジタルカメラに本発明を適用した場合について説明する。
【００２２】
本発明が適用されたデジタルカメラ１０は、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、本体１２が略箱型であり、正面から見て左側には、本体１２の把持を容易とするための把持部１３が形成されている。
【００２３】
本体１２の正面側には、図１（Ａ）に示すように、撮影レンズ１４、撮影範囲等を目視で確認するためのファインダ１６、低照度での撮影等の場合に照明光を発するためのフラッシュ装置１８が取付けられている。
【００２４】
また、本体１２の正面から見て右側の側面には、スマートメディアなどのメモリーカードとしての画像蓄積メモリ２０を装填可能なスロット２２が設けられており、本体１２の上面には、図１（Ａ）において左側にモードダイヤル２４、及び電源スイッチ２６が設けられ、モードダイヤル２４の中央部がシャッタボタン２８となっている。また、本体１２の正面から見て左側の底面には、デジタルカメラ１０の電源である燃料電池３０の収容口が設けられている。また、燃料電池３０の図示しない収容ボックスの周囲には、燃料電池３０を加温するためのヒータ３２が設けられている。これにより、燃料電池３０が図示しない収容口から収容ボックス内にセットされると、図２に示すように、燃料電池３０の周囲にヒータ３２が配置されることとなる。
【００２５】
モードダイヤル２４は、デジタルカメラの撮影モードを選択するダイヤルであり、例えば、オート撮影モード、マクロ撮影モード、風景撮影モード、スポーツ撮影モード、夜景撮影モード等の中から、撮影者は被写体の撮影状況に適した撮影モードを選択することができる。また、シャッタボタン２８は、半押しでＡＦロック、全押しで撮像処理されるように構成されている。
【００２６】
また、図１（Ｂ）に示すように、本体１２の背面の左下には、反射型ＬＣＤ又は透過型表ＬＣＤから成るカラーの画像表示ＬＣＤ３４が設けられており、画像表示ＬＣＤ３４の上方には、モノクロのステイタスＬＣＤ３６、フラッシュボタン３８、十字ボタン４０、メニュー実行ボタン４２、及びズームボタン４３Ｔ、４３Ｗ等の各種選択ボタンが設けられている。
【００２７】
画像表示ＬＣＤ３４は、画面サイズが例えば６４０×４８０ピクセルの液晶表示パネルより構成されており、画像表示指示がある場合に、画像蓄積メモリ２０に保存された画像データ基づいて画像を画面全体に表示したり、複数の縮小画像を並べて表示（以下、サムネイル表示と称す。）したり、各種機能選択画面を表示する。ステイタスＬＣＤ３６は、例えば動作モード、画質、バッテリー量、ストロボの発光／非発光、撮影可能枚数等デジタルカメラの現在の状態や設定を表示する。
【００２８】
十字ボタン４０は、画像表示ＬＣＤ３４が各種項目を選択する画面を表示しているときに表示されたボタンを選択したり、カーソルを動かすためのボタンである。また、フラッシュボタン３８はフラッシュ装置１８によるストロボ発光を強制発光するときに強制発光指示を出したり、フラッシュ装置１８によるストロボ発光を禁止するときに発光禁止指示を出すボタンであり、メニュー実行ボタン４２は、画像表示ＬＣＤ３４に表示された画面で十字ボタン４０で選択された項目の実行指示を出すボタンである。ズームボタン４３Ｔは、撮影画角を望遠側に変更するためのボタンであり、ズームボタン４３Ｗは、撮影画角を広角側に変更するためのボタンである。
【００２９】
図３には、デジタルカメラ１０のブロック図を示した。デジタルカメラ１０は、撮影レンズ１４を備えている。撮影レンズ１４は、例えばフォーカスレンズを含む複数枚のレンズで構成され、例えば焦点距離を可変にすることができるズームレンズを用いられるが、単一の焦点距離（固定焦点）のレンズを用いてもよい。
【００３０】
撮影レンズ１４は、ズーム制御部４５によってズーム制御される。ズーム制御部４５は、ズームボタン４３Ｔ、４３Ｗの操作量に応じて撮影画角を望遠側又は広角側に変更すべく撮影レンズ１４を駆動する。
【００３１】
撮影レンズ１４のうちフォーカスレンズは、測距制御部４６によって制御される。測距制御部４６は、後述するオートフォーカス制御により、ピントが被写体に合うようにフォーカスレンズを駆動する。
【００３２】
撮影レンズ１４及びシャッタ４８を介してＣＣＤ等を含んで構成される撮像素子５０の受光面に結像された被写体像は、各センサで入射光量に応じた量の信号電荷に変換される。このようにして蓄積された信号電荷は、タイミング信号発生回路（ＴＧ）５２から加えられる駆動パルスによって読み出され、信号電荷に応じた電圧信号（アナログ画像信号）として順次撮像素子５０から出力される。
【００３３】
撮像素子５０の前には、シャッタ４８が設けられている。シャッタ４８は、露光制御部５４によって制御され、設定されたシャッタスピードで開閉する。
【００３４】
なお、撮像素子５０に電子シャッタ機能を設けてシャッタ４８を省略してもよい。この場合、撮像素子５０は、シャッターゲートを介してシャッタードレインが設けられると共に露光制御部５４によって制御され、シャッターゲートをシャッターゲートパルスによって駆動することにより、蓄積した信号電荷をシャッタードレインに掃き出すことができる。すなわち、撮像素子５０は、シャッターゲートパルスによって各センサに蓄積される電荷の蓄積時間（シャッタースピード）を制御する。
【００３５】
撮像素子５０から読み出された信号は、信号処理回路５６によって所定の処理が施される。信号処理回路５６は、例えば図示しないＣＤＳ回路やＡ／Ｄ変換器を含んで構成される。ＣＤＳ回路は、撮像素子５０からの画像信号を相関二重サンプリング（ＣＤＳ）処理するとともに、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色信号に色分離処理し、各色信号の信号レベルの調整（プリホワイトバランス処理）を行う。これらの所定のアナログ信号処理を経た画像信号は、Ａ／Ｄ変換器によりＲ，Ｇ，Ｂのデジタル信号に変換された後、画像処理プロセッサ５８へ出力される。
【００３６】
タイミング信号発生回路５２は、画像処理プロセッサ５８からのコマンドに応じて撮像素子５０及び信号処理回路５６に対して適宜のタイミング信号を与えており、各回路はタイミング信号発生回路５２から加えられるタイミング信号により同期して駆動されるようになっている。
【００３７】
画像処理プロセッサ５８は、各種画像処理を行う回路等を含んでおり、例えば、積算回路、ゲイン調整回路、ガンマ補正回路、輝度・色差信号処理回路（ＹＣ処理回路）、圧縮伸張回路、画像蓄積メモリ２０のカードインターフェース、画像表示ＬＣＤ３４を駆動する表示用ドライバー等を含んでいる。
【００３８】
また、画像処理プロセッサ５８は、画像処理を高速に行うためのワークメモリとしての高速演算用メモリ６０、画像蓄積メモリ２０、外部通信インターフェース６２、画像表示ＬＣＤ３４が接続される。外部通信インターフェースは、パソコン等の外部機器と画像データ等の授受を行うためのインターフェースであり、例えばＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ）やＩＥＥＥ１３９４等のインターフェースを用いることができる。
【００３９】
信号処理回路５６のＡ／Ｄ変換器から出力されたデータは、高速演算用メモリ６０に格納されるとともに、積算回路に加えられる。積算回路は、撮影画面を複数のブロック（例えば、８×８の６４個のブロック）に分割し、各ブロック毎に受入したＧ信号の積算演算を行う。なお、Ｒ、Ｇ、Ｂのデータから輝度信号（Ｙ信号）を生成して、輝度信号の積算演算を行ってもよい。
【００４０】
画像処理プロセッサ５８は、積算回路で得られた積算値の情報（演算結果）に基づき、所定のアルゴリズムに従って撮影画面の評価値Ｅを算出し、求めた評価値Ｅを用いてゲイン調整回路におけるゲイン値（増幅率）を決定する。画像処理プロセッサ５８は決定したゲイン値に従ってゲイン調整回路におけるゲイン量を制御する。
【００４１】
高速演算用メモリ６０に記憶されたＲ、Ｇ、Ｂの画像データはゲイン調整回路で増幅処理される。増幅処理された画像データは、ガンマ補正回路において、ガンマ補正処理が施された後、ＹＣ処理回路へ送られ、ＲＧＢデータから輝度信号（Ｙ信号）及び色差信号（Ｃｒ，Ｃｂ信号）に変換される。
【００４２】
ＹＣ処理回路において生成された輝度・色差信号（ＹＣ信号と略記する）は、高速演算用メモリ６０に書き戻される。高速演算用メモリ６０に記憶されたＹＣ信号は表示用ドライバーに供給され、所定方式の信号（例えば、ＮＴＳＣ方式のカラー複合映像信号）に変換されて画像表示ＬＣＤ３４に出力される。
【００４３】
画像表示ＬＣＤ３４に表示された画像は、制御用μコンピュータ６４によって点灯制御されるバックライト６５が点灯することにより視認可能となる。なお、画像表示ＬＣＤ３４はＹＣ信号入力対応のタイプのものを適用してもよいし、ＲＧＢ信号入力タイプのものを適用してもよく、表示装置に対応したドライバーが適用される。
【００４４】
また、撮像素子５０から出力される画像信号によって画像データが定期的に書き換えられ、その画像データから生成される映像信号が画像表示ＬＣＤ３４に供給されることにより、撮像素子５０が捉える画像がリアルタイムに動画像（ライブ画像）として、又はリアルタイムではないが、ほぼ連続した画像として画像表示ＬＣＤ３４に表示される。
【００４５】
画像表示ＬＣＤ３４は電子ビューファインダーとして利用でき、撮影者は画像表示ＬＣＤ３４の表示画像又は光学式のファインダ１６によって撮影画角を確認することができる。スイッチ群６６に含まれるシャッタボタン２８の押下操作など所定の記録指示（撮影開始指示）操作に呼応して、記録用の画像データの取り込みが開始される。
【００４６】
各種画像処理が施された画像データは、画像処理プロセッサの圧縮伸張回路により圧縮される。圧縮伸張回路は、高速演算用メモリ６０上のＹＣデータをＪＰＥＧその他の所定の形式に従って圧縮する。圧縮された画像データはカードインターフェースによりメモリカードとしての画像蓄積メモリ２０に記録される。
【００４７】
非圧縮の画像データを記録するモード（非圧縮モード）が選択されている場合には、圧縮伸張回路による圧縮処理を実施せずに、非圧縮のまま画像データが画像蓄積メモリ２０に記録される。
【００４８】
本実施の形態のデジタルカメラ１０は、画像データを保存する手段としてメモリカードとしての画像蓄積メモリ２０が用いられている。具体的には、例えばスマートメディア等の記録メディアが適用される。記録メディアの形態は上記のものに限らず、ＰＣカード、マイクロドライブ、マルチメディアカード（ＭＭＣ）、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、メモリスティックなど種々の形態が可能であり、使用される媒体に応じた信号処理手段とインターフェースが適用される。
【００４９】
また、再生モード時には画像蓄積メモリ２０から読み出された画像データが圧縮伸張回路によって伸張処理され、表示用ドライバーによって画像表示ＬＣＤ３４に出力される。
【００５０】
制御用μコンピュータ６４はスイッチ群６６からの入力信号に基づいて対応する回路ブロックを制御する。例えば、ズーム制御部４５、測距制御部４６、及び露光制御部５４を統括制御して、撮影レンズ１４のズーミング動作や自動焦点調節（ＡＦ）動作の制御、並びに自動露出調節（ＡＥ）の制御等を行う。
【００５１】
露光制御部５４は、撮像素子５０から出力される画像信号に基づいて、焦点評価演算やＡＥ演算などの各種演算を行い、その演算に基づいて、シャッタ４８のシャッタスピードを設定すると共に図示しない絞りを適正絞り値に設定する。
【００５２】
測距制御部４６は撮影レンズ１４の図示しない駆動手段（例えば、ＡＦモータやアイリスモータ等）を制御してフォーカスレンズを合焦位置に移動させる。
【００５３】
例えば、ＡＦ制御には、Ｇ信号の高周波成分が最大になるようにフォーカスレンズを移動させるコントラストＡＦ方式が採用される。また、ＡＥ制御には、１フレームのＲ、Ｇ、Ｂ信号を積算した積算値に基づいて被写体輝度（撮影ＥＶ）を求め、この撮影ＥＶに基づいて絞り値とシャッタースピードを決定し、絞りを駆動するとともに、決定したシャッタースピードとなるようにシャッタ４８の開閉を制御する。従って、デジタルカメラ１０の撮影レンズ１４を被写体に向けるだけで、最適な露出調整が行われるとともに、ピント合わせが自動的に行われる。
【００５４】
撮影記録時においては、シャッタボタン２８の「半押し」時に上述した測光動作を複数回繰り返して正確な撮影ＥＶを求め、この撮影ＥＶに基づいて撮影時の絞り値とシャッタースピードを最終的に決定する。そして、シャッタボタン２８の「全押し」時に前記最終的に決定した絞り値になるように絞りを駆動し、また、決定したシャッタースピードとなるようにシャッタ４８の開閉を制御する。なお、ＡＥ、ＡＦは撮像素子５０から取得される画像信号に基づいて制御する方法の他、周知の測光センサやＡＦ投光／受光センサからなる測距センサ等を用いてもよい。
【００５５】
スイッチ群６６には、前述した画像の記録開始の指示を与えるシャッタボタン２８、モードダイヤル２４、電源スイッチ２６、ズームボタン４３Ｔ，４３Ｗ、、フラッシュボタン３８、十字ボタン４０、その他の各種の入力手段が含まれる。これら入力手段は、スイッチボタン、ダイヤル、スライド式ツマミなど種々の形態があり、タッチパネルや液晶モニタ表示部の画面上において設定メニューや選択項目を表示してカーソルで所望の項目を選択する態様もある。スイッチ群６０はカメラ本体に配設されていてもよいし、リモコン送信機としてカメラ本体と分離した構成にすることも可能である。
【００５６】
また、このデジタルカメラ１０はフラッシュ装置１８を備えている。フラッシュ装置１８は調光用の受光素子を有しており、スイッチ群６６に含まれるフラッシュボタン３８の操作に応じて、低輝度時にフラッシュ装置１８により自動的にストロボ発光させる「低輝度自動発光モード」、被写体輝度にかかわらずフラッシュ装置１８によりストロボ発光させる「強制発光モード」、又はフラッシュ装置１８によるストロボ発光を禁止させる「発光禁止モード」等に設定される。
【００５７】
制御用μコンピュータ６４はユーザーが選択したストロボモードに応じて、フラッシュ装置１８のメインコンデンサの充電制御や、発光管（例えば、キセノン管）への放電（発光）タイミングを制御するとともに、受光素子からの測定結果に基づいて発光停止の制御を行う。受光素子はストロボの発光によって照らされる被写体からの反射光を受光し、受光量に応じた電気信号に変換する。受光素子の信号は図示せぬ積分回路により積算され、積算受光量が所定の適正受光量に達した時にストロボの発光が停止される。
【００５８】
上記の各回路は、燃料電池３０によって発電された電力によって動作する。燃料電池３０は、例えば固体高分子形の燃料電池であって、メタノール水を電池に直接供給するメタノール直接型燃料電池（ＤＭＦＣ）が用いられる。このような燃料電池３０は、図４に示すように、アノード３０Ａとカソード３０Ｂとの間にプロトン導電膜３０Ｃが挟まれた構成となっている。そして、アノード３０Ａからメタノール水（ＣＨ_３ＯＨ＋Ｈ_２Ｏ）が供給され、カソード３０Ｂから酸素（Ｏ_２）が供給されることにより、プロトン伝導に伴って化学反応が生じ、メタノールが連続的に酸化されて起電力ｅが生じると共に、二酸化炭素（ＣＯ_２）と水（Ｈ_２Ｏ）が排出される。この起電力ｅにより負荷６８、すなわちデジタルカメラ１０の各回路に電力を供給することができる。
【００５９】
このようなメタノール直接型燃料電池は、メタノールから水素を作る改質機やＣＯ濃度制御用の反応器等の周辺補機が不要であるため小型化に向いている。しかしながら、燃料電池は、発電に必要な温度、すなわち動作温度下限値が他の電池と比較して高いため、特に極寒地などでは動作が不安定となる恐れがある。このため、本実施の形態では前述したように、燃料電池３０の図示しない収容ボックスの周囲に、燃料電池３０を加温するためのヒータ３２が設けられている。これにより、燃料電池３０を加温することができ、安定的に動作させることができる。
【００６０】
なお、デジタルカメラ１０は、燃料電池３０が収容ボックス内にセットされたことを検知する図示しない検知機構も備えており、この検知機構により制御用μコンピュータ６４は燃料電池３０がセットされたことを検知することができる。
【００６１】
図５にも示したように、燃料電池３０で発電された電気エネルギーは、変換器７０によって所定レベルの電気エネルギー（電圧）に変換されてバッファ７２に蓄積され、さらに、バッファ７２に蓄積された電気エネルギーは、変換器７４によって所定レベルの電気エネルギー（電圧）に変換されてバッファ７６に蓄積される。このバッファ７６に蓄積された電気エネルギーが各回路へ供給される。バッファ７２は、例えば高容量のコンデンサで構成され、バッファ７６は、例えば二次電池（例えばリチウムイオン電池等）で構成される。変換器７０、７４は、制御用μコンピュータ６４によって制御される。
【００６２】
また、変換器７４は、バッファ７２に充電された電気エネルギーを所定レベルの電気エネルギーに変換する機能と共に、制御用μコンピュータ６４の指示によりバッファ７６とバッファ７２との間を遮断する機能を備えている。これにより、ストロボ発光等の大きな負荷が発生した場合に、バッファ７６からの電流がバッファ７２側へ逆流するのを防ぐことができ、燃料電池３０を保護することができる。また、燃料電池３０による発電を停止する必要が無く、継続的にバッファ７２へ充電することができる。
【００６３】
ヒータ３２は、バッファ７６から電力が供給されて燃料電池３０を加温するが、ヒータ３２とバッファ７６との間にはヒータ３２への電力供給をオンオフするためのスイッチ７８が設けられている。このスイッチ７８のオンオフは、制御用μコンピュータ６４により制御される。
【００６４】
また、燃料電池３０の近傍には、燃料電池３０の温度を検出する温度計８０が設けられている。制御用μコンピュータ６４は、温度計８０で検出した燃料電池３０の温度に基づいてスイッチ７８を適宜オンオフすることによりヒータ３２をオンオフさせて燃料電池３０を加温すると共に、バッファ７６に蓄積された電気エネルギーのレベル（例えば電圧レベル）をモニタして、負荷レベルに応じて燃料電池３０の発電の開始及び停止を制御する。
【００６５】
なお、デジタルカメラ１０は本発明の携帯機器に相当し、燃料電池３０は本発明の燃料電池に相当し、バッファ７２は本発明の第１のバッファに相当し、バッファ７６は本発明の第２のバッファ及び遮断手段に相当し、制御用μコンピュータ６４は本発明の制御手段に相当する。
【００６６】
次に、制御用μコンピュータ６４による充電制御について説明する。
【００６７】
図６には、図５に示すＡ部の電力の推移、すなわち燃料電池３０からバッファ７２側へ供給される電力の推移と、図５に示すＢ部の電力の推移、すなわちバッファ７６から負荷６８へ供給される電力の推移と、図５に示すＣ部の電力の推移、すなわちバッファ７２からバッファ７６側へ供給される電力の推移と、を示した。
【００６８】
図６に示すように、制御用μコンピュータ６４は、Ｂ部の電力が予め定めた所定レベルｒｏａｄ２以上になった場合、すなわち、負荷レベル（負荷電力）が所定レベルｒｏａｄ２以上になった場合には、バッファ７２とバッファ７６との間が遮断されるように変換器７４を制御する。所定レベルＲｏａｄ２は、例えば負荷レベルがこれ以上になった場合に、バッファ７６からバッファ７２側へ電流が逆流する恐れがあるレベルに設定される。例えばフラッシュ装置１８によりストロボ発光して撮影する場合には、負荷レベルがＲｏａｄ２以上となる。
【００６９】
このように、負荷レベルが所定レベルｒｏａｄ２以上になった場合には、バッファ７２とバッファ７６との間が遮断されるように変換器７４を制御してバッファ７２からバッファ７６側への充電を停止するため、バッファ７６からの電流がバッファ７２側へ逆流するのを防ぐことができ、燃料電池３０を保護することができる。なお、図６に示すように、負荷レベルが所定レベルｒｏａｄ２未満の場合には、バッファ７２に蓄積された電気エネルギーによりバッファ７６が充電される。
【００７０】
また、本実施の形態では、図５に示すようにバッファを２つ備えており、バッファ７２とバッファ７６との間を変換器７４によって遮断することができるため、燃料電池３０の発電を停止する必要はなく、図６に示すように、継続的に発電し、発電した電気エネルギーによりバッファ７２を充電することができる。これにより、長時間安定的に装置を駆動することができる。
【００７１】
さらに、制御用μコンピュータ６４による充電制御の詳細について説明する。
【００７２】
図７に示すように、まず燃料電池３０による発電を開始させた場合（ｔ１の時点）、１段目のバッファ７２にある程度電気エネルギーを蓄積しておく必要があるため、制御用μコンピュータ６４は、バッファ７２に充電された電気エネルギーのレベル、すなわち充電レベルが予め定めた所定レベルｔｈ１未満の場合には、燃料電池３０により発電された電気エネルギーがバッファ７２に充電されるように、変換器７０を制御する。
【００７３】
そして、充電レベルが予め定めた所定レベルｔｈ１以上になった場合（ｔ２の時点）には、燃料電池３０により発電された電気エネルギーがバッファ７６に充電されるように、変換器７０、７４を制御する。
【００７４】
バッファ７６の充電レベルが予め定めた所定レベルＶ１になった場合（ｔ３の時点）には、バッファ７６への充電を停止させ、再びバッファ７２への充電を開始させる。このとき、バッファ７２への充電は、所定レベルｔｈ２になるまで行われるが、それまでの間にバッファ７６の充電レベルが低下し始め（ｔ４の時点）、所定以上低下した場合（ｔ５の時点）、バッファ７２への充電を停止し、バッファ７６への充電を開始する。そして、バッファ７６の充電レベルが再び所定レベルＶ１以上になった場合（ｔ６の時点）、バッファ７６への充電を停止させ、バッファ７２の充電を開始する。
【００７５】
そして、比較的小さい負荷８２が発生した場合（ｔ７の時点）には、バッファ７６の充電レベルが低下し始めるが、引き続きバッファ７２への充電を継続する。バッファ７６の充電レベルが、再充電が必要な所定レベルＶ２以下になった場合（ｔ８の時点）には、バッファ７２への充電を停止させ、バッファ７２に蓄積された電気エネルギーがバッファ７６へ充電されるように変換器７４を制御する。
【００７６】
これにより、バッファ７６の充電レベルの低下の傾向が緩やかになると智印、バッファ７２の充電レベルが低下するが、負荷８２が終了した場合（ｔ９の時点）には、バッファ７６の充電レベルが上昇し始める。
【００７７】
そして、比較的大きい負荷８４が発生した場合（ｔ１０の時点）、バッファ７６の充電レベルが急激に低下し始める。バッファ７６の充電レベルが、急速充電が必要な所定レベルＶ４以下になった場合（ｔ１１の時点）には、バッファ７２からバッファ７６へ供給される電気エネルギーが最大となるように変換器７４を制御する。これにより、バッファ７２の充電レベルは急激に低下する。
【００７８】
負荷８４が終了すると、バッファ７６の充電レベルが上昇し、急速充電が必要ない所定レベルＶ３以上になった場合（ｔ１２の時点）で、バッファ７２の充電レベルが所定レベルｔｈ１未満の場合には、バッファ７２からバッファ７６への充電を停止させ、バッファ７２への充電を開始する。
【００７９】
同様に、バッファ７２の充電レベルが所定レベルｔｈ１以上になった場合（ｔ１３の時点）には、バッファ７２の充電を停止させて、バッファ７６への充電を開始する。バッファ７６の充電レベルが所定レベルＶ１以上になった場合（ｔ１４の時点）、バッファ７６への充電を停止させ、バッファ７２への充電を開始させる。
【００８０】
このように、本実施の形態では、バッファを２段設けることにより燃料電池３０による発電を継続的に行い、バッファ７２の充電レベルが所定レベルｔｈ１未満の場合にはバッファ７２を優先的に充電し、バッファ７６の充電レベルが所定レベルＶ２以下の場合には、バッファ７６を優先的に充電する。そして、バッファ７６が再充電が必要な所定レベルＶ２以下になった場合には、バッファ７２からバッファ７６へ充電する。これにより、デジタルカメラ１０を長時間安定的に動作させることができる。
【００８１】
また、バッファ７６の充電レベルが、動作制限レベルＶ５以下になった場合には、バッファ７６の充電レベルが動作制限レベルＶ５を越えないと動作させることができない機能（例えばストロボ撮影など）を禁止する。そして、バッファ７６の充電レベルが例えば動作制限レベルＶ５を超えた場合に禁止を解除する。これにより、装置全体を停止させることなく、機能を縮小した形で動作を継続させることができ、動作を安定化させることができると共に利便性を向上させることができる。
【００８２】
なお、本実施の形態であ、バッファを２段設けた場合について説明したが、図８に示すように、バッファ７６だけで構成してもよい。この場合、変換器７４は、バッファ７６と燃料電池との間を遮断する機能を有する。この場合、図９に示すように、負荷レベルが予め定めた所定レベルＲｏａｄ以上の場合には、変換器７４によりバッファ７６と燃料電池３０との間が遮断されると共に、燃料電池３０の発電を停止させる。これにより、ストロボ撮影等の大きな負荷が発生した場合に、バッファ７６から燃料電池３０側へ電流が逆流するのを防ぐことができ、燃料電池３０を保護することができる。
【００８３】
また、本実施の形態では、デジタルカメラを例に説明したが、これに限らず、携帯電話やＰＤＡ等の携帯端末等にも本発明を適用可能であることはいうまでもない。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、長時間安定的に駆動することができる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）はデジタルカメラの正面図、（Ｂ）はデジタルカメラの背面図である。
【図２】燃料電池及びヒータを示す斜視図である。
【図３】デジタルカメラの回路ブロック図である。
【図４】燃料電池の構成図である。
【図５】デジタルカメラの充電機構のブロック図である。
【図６】燃料電池の電力推移、１段目のバッファの電力推移、２段目のバッファの電力推移について説明するための図である。
【図７】１段目のバッファ及び２段目のバッファの充電制御について説明するための図である。
【図８】デジタルカメラの充電機構の他の例を示すブロック図である。
【図９】燃料電池の電力推移、バッファの電力推移について説明するための図である。
【符号の説明】
１０　デジタルカメラ
１４　撮影レンズ
１６　ファインダ
１８　フラッシュ装置
３０　燃料電池
３２　ヒータ
５８　画像処理プロセッサ
６４　制御用μコンピュータ
６５　バックライト
６６　スイッチ群
７０、７２　　　　　変換器
７２、７６　　　　　バッファ
７８　スイッチ
８０　温度計

Claims

供給された燃料を化学反応させて電気エネルギーを発生する燃料電池と、
前記燃料電池により発生された電気エネルギーを充電すると共に、充電された電気エネルギーを装置各部へ供給する充電手段と、
前記装置の負荷レベルに応じて前記燃料電池による発電及び前記充電手段による充電を制御する制御手段と、
を備えた携帯機器。
前記充電手段と前記燃料電池との間を遮断する遮断手段をさらに備え、前記制御手段は、前記装置の負荷レベルが予め定めた所定レベル以上になった場合に、前記燃料電池の発電を停止させると共に、前記充電手段と前記燃料電池との間が遮断されるように前記遮断手段を制御することを特徴とする請求項１記載の携帯機器。
前記充電手段は、前記燃料電池により発生された電気エネルギーを充電する第１のバッファと、前記第１のバッファに充電された電気エネルギーを充電すると共に、充電された電気エネルギーを装置各部へ供給する第２のバッファと、で構成され、且つ前記第１のバッファと前記第２のバッファとの間を遮断する遮断手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の携帯機器。
前記制御手段は、前記第２のバッファに充電された電気エネルギーのレベルが予め定めた所定レベル以下になった場合に、前記第１のバッファに充電された電気エネルギーが予め定めた所定供給レベルで前記第２のバッファに充電されるように制御すると共に、前記前記第２のバッファに充電された電気エネルギーのレベルが前記所定レベルよりも低い急速充電レベルになった場合に、前記第１のバッファに充電された電気エネルギーが前記所定供給レベルよりも高い高供給レベルで前記第２のバッファに充電されるように制御することを特徴とする請求項３記載の携帯機器。
前記制御手段は、前記第２のバッファに充電された電気エネルギーが前記急速充電レベルよりも低い動作制限レベル以下になった場合には、前記装置の予め定めた動作を制限することを特徴とする請求項４記載の携帯機器。