JP3898889B2 - 電源補助ユニット及び携帯機器システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、例えば電子スチルカメラやビデオカメラなどの電池を駆動電源とする携帯機器と、携帯機器に接続して使用する周辺装置（アクセサリ）とで構成される携帯機器システムに関する。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】
一般に市販されている電池には、各電池メーカーが推奨する放電終止電圧というものがある。この放電終止電圧は電池の安全性を保障する電圧であって、電池電圧が放電終止電圧より低くなった電池を使用し続けると、電池は発熱して液漏れを引き起こし、使用環境によって最悪の場合には発火するおそれもある。また電池の液漏れ等によって、機器（駆動対象）が誤動作、または故障することもあり得る。
【０００３】
そこで、電池を駆動電源とする従来の携帯機器では、電池電圧を定期的にチェックし、その電池電圧が所定の放電終止電圧に達すると、バッテリ残量がない旨を報知して使用者に電池交換を促したり、機器の動作停止により電池の使用を禁止したりなどして、電池及び機器の安全性を確保している。
【０００４】
しかしながら、電池の内部抵抗値は使用環境や機器の動作状態に応じて変動する。特に、低温環境中で機器を動作させる場合や機器が突発的に大電流を必要とする動作を実行している場合には、電池の内部抵抗が見掛け上大きくなって電圧が低くなり、放電終止電圧に達したと誤検出されてしまう場合があった。この場合でも使用者は電池残量なしと判断して電池を交換するため、電池内のエネルギーを十分に使い切ることができなかった。
このような不具合を防止するには、特性の優れた内蔵電池を用いたり、携帯機器内の電源電圧検出回路を高精度化したり、電池の内部抵抗変化を少なくする回路を新たに設けることが考えられるが、何れの場合も携帯機器の大型化、重量増、コスト増を避けることができず、好ましくない。また、携帯機器の使用状況によっては、終止電圧レベルの誤検出がほとんど発生しない場合もあるから、上述した措置がまったく無駄になることもある。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、簡単な構成で、携帯機器が備えた電池の電圧変動を任意に抑制でき、且つ該電池の消費効率を向上可能な電源補助ユニット及び携帯機器システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【発明の概要】
本発明は、電源電池、および周辺装置接続用であって前記電源電池にも接続されるインターフェースコネクタを備えた携帯機器と、該携帯機器のインターフェースコネクタに接続されるインターフェースコネクタを備えた周辺装置と、を備えた携帯機器システムであって、前記携帯機器側のインターフェースコネクタは、前記周辺装置との間で通信を行なう制御端子と、前記電源電池の両端それぞれに電気的に接続される電源端子とを有し、前記周辺装置として、蓄電素子を内蔵し、前記インターフェースコネクタを介して前記携帯機器に接続可能な電源補助ユニットを含み、前記電源補助ユニットのインターフェースコネクタは、前記蓄電素子の両端にそれぞれ電気的に接続されるとともに、前記携帯機器側の電源端子に接続される電源端子を含み、前記携帯機器のインターフェースコネクタに前記電源補助ユニットのインターフェースコネクタが接続されたときは、前記携帯機器側の電源端子と前記電源補助ユニット側の電源端子が接続されて前記蓄電素子が該携帯機器の電源電池に並列接続され、前記携帯機器側のインターフェースコネクタに周辺装置が接続されたときは、前記制御端子を介して周辺装置の種類が把握されることに特徴を有している。
これらの構成によれば、電源補助ユニットが接続されたときは携帯機器が備えた電池の電圧変動は電源補助ユニットによって吸収されるから、終止電圧の誤検出を防止して電池内のエネルギーを十分に使い切ることができる。
【０００７】
上記の携帯機器システムにおいて、携帯機器に接続可能且つ周辺装置の一つとして電源補助ユニットを有している。この構成によれば、携帯機器のインターフェースを他の周辺機器と兼用できるから、携帯機器側に電力補助ユニット専用のインターフェースを設ける必要がなく、低コスト化に貢献できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明を説明する。先ず、本発明を適用した電子スチルカメラシステムの構成について、図１〜図４を参照して説明する。この電子スチルカメラシステムは、カメラ本体１０と、カメラ本体１０に着脱可能な周辺装置とで構成される。この周辺装置として本実施形態では、電源補助ユニット２０とプリンタユニット３０を備えている。図１、図２には、電源補助ユニット２０、プリンタユニット３０をそれぞれ択一的に装着した状態のカメラ本体１０を示してある。
【０００９】
カメラ本体１０の底面１０ａには、図３に示すように、インターフェースコネクタ（以下、Ｉ／Ｆコネクタ）１１と、Ｉ／Ｆコネクタ１１に接続される電源補助ユニット２０またはプリンタユニット３０を位置決めおよび固定するための一対の凹溝状のロック部１２が形成されている。ロック部１２内にはロック爪１２ａが設けられている。このロック爪１２ａは、ロック部１２内に突出するロック方向に常時ばね付勢され、不図示のロック解除操作部材の操作により、ロック部１２外のロック解除方向に後退可能に形成されている。
【００１０】
電源補助ユニット２０は、図４に示すように、カメラ本体１０の底面１０ａと同一の長方形状の一面を有する箱型に形成されていて、カメラ本体１０に装着されたときにカメラ本体１０の電源回路の一部として機能する。電源補助ユニット２０の上面には、カメラ本体１０側のＩ／Ｆコネクタ１１に着脱可能なＩ／Ｆコネクタ２１と、カメラ本体１０側のロック部１２に挿入されてカメラ本体１０に固定される一対の被ロック部２２が設けられている。被ロック部２２には、ロック部１２に挿入されたときにカメラ本体１０側のロック爪１２ａが係合する係合溝２３が形成されている。
この一対の被ロック部２２をカメラ本体１０側のロック部１２に差し込むと、Ｉ／Ｆコネクタ２１とカメラ本体１０側のＩ／Ｆコネクタ１１が接続されるとともに、ロック爪１２ａが係合溝２３に係合してロックされ、カメラ本体１０に電源補助ユニット２０が固定される。この固定された状態から電源補助ユニット２０を取り外す場合は、カメラ本体１０の不図示のロック解除操作部材を操作してロック爪１２ａと係合溝２３の係合を解除した状態で、電源補助ユニット２０を取り外せばよい。
【００１１】
プリンタユニット３０は、電源補助ユニット２０と同様に、カメラ本体１０の底面１０ａと同一の長方形状の一面を有する箱型に形成されていて、カメラ本体１０に装着されたときにカメラ本体１０と連携して記録画像の印刷を行う機能を有する。またプリンタユニット３０には、印刷物を取り出す取出口３０ａが設けられている。詳細は図示しないが、プリンタユニット３０の上面には、カメラ本体１０のＩ／Ｆコネクタ１１に着脱可能なＩ／Ｆコネクタ３１と、ロック部１２と係合する被ロック部が設けられている。
上記Ｉ／Ｆコネクタ２１と３１には同一規格のものを使用する。つまり、カメラ本体１０のＩ／Ｆコネクタ１１は全ての周辺装置兼用のコネクタであって、本実施形態では、電源補助ユニット２０またはプリンタユニット３０のいずれかのＩ／ＦコネクタをＩ／Ｆコネクタ１１に接続して使用することができる。
【００１２】
次に、本電子スチルカメラシステムの制御系について、図５〜図７を参照して説明する。図５は本システムの制御系の主要構成を示すブロック図である。カメラ本体１０は、カメラの動作を総括的に制御する制御手段としてＭＰＵ１００を備えている。ＭＰＵ１００は、制御用プログラム等を格納したＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭを内蔵している。ＭＰＵ１００には、カメラ本体１０に装填されたバッテリ１０１の電圧が電源回路１０２を介して定電圧として供給される。ＭＰＵ１００は、電源回路１０２から供給された定電圧によって作動し、操作部１０３の各スイッチ状態に応じた処理を行う。またＭＰＵ１００は、バッテリ電圧が終止電圧に達する前に撮影者に警告を与える等の対応がとれるように、分圧回路１１０及びＡ／Ｄ変換回路１１１を介してバッテリ電圧をモニタリングする。
【００１３】
ＭＰＵ１００にはＤＳＰ１０４が接続されている。ＤＳＰ１０４には、撮像素子１０６から出力されるアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換器１０７と、撮像素子１０６が撮像した画像や撮影に関する情報を表示する表示部１０８と、Ａ／Ｄ変換器１０７から出力されたデジタル画像信号をメモリする画像メモリ１０９が接続されている。この画像メモリ１０９としては、内蔵のキャッシュメモリや着脱可能な不揮発性のメモリーカード等を使用することができる。
ＭＰＵ１００は、ＤＳＰ１０４を介して表示部１０９による表示処理を制御する一方、撮像素子１０６による撮像処理をＤＳＰ１０４及びＡ／Ｄ変換器１０７を介して制御する。またＭＰＵ１００は、バスライン１０５を介してＩ／Ｆコネクタ１１に装着された周辺装置（電源補助ユニット２０、プリンタユニット３０）との間で信号の授受を行い、これら周辺装置の動作を制御する。
【００１４】
Ｉ／Ｆコネクタ１１は、図６に示すように、バスライン１０５に接続されてＭＰＵ１００との信号授受を行う制御端子群１１ａと、バッテリ１０１の両端子間に接続されて周辺装置との間で電力授受を行う電源端子群１１ｂに割り当てられている。
このＩ／Ｆコネクタ１１に接続するＩ／Ｆコネクタ２１または３１は、詳細は図示しないが、Ｉ／Ｆコネクタ１１の制御端子群１１ａ、電源端子群１１ｂのそれぞれに接続される制御端子群と電源端子群を備えている。
ＭＰＵ１００は、カメラ本体１０に周辺装置が接続されると先ず、接続された周辺装置の種類を認識する。即ち、カメラ本体１０に周辺装置が接続されるとＭＰＵ１００は、制御端子群を介して種別判定信号を周辺装置へ出力し、各装置の種類毎に予め設定されている個別認識信号を取得する。そして取得した個別認識信号に基づき、カメラ本体１０に装着された周辺装置の種類を特定する。
【００１５】
Ｉ／Ｆコネクタ１１とＩ／Ｆコネクタ３１の接続を介してカメラ本体１０にプリンタユニット３０が装着されると、電源回路３２がカメラ本体１０のバッテリ１０１に接続され、カメラ本体１０のバスライン１０５とプリンタユニット３０のバスライン３３が接続される（図７（ａ）参照）。電源回路３２は、バッテリ１０１の電圧を一定電圧としてプリンタユニット３０の各回路へ供給する。
バスライン３３にはＣＰＵ３４とＦＩＦＯ３５が接続されている。ＣＰＵ３４は、制御用プログラム等をメモリしたＲＯＭ及びデータを一時的にメモリするＲＡＭを内蔵しており、ＲＯＭにはプリンタユニットであることを識別する個別認識信号もメモリされている。ＣＰＵ３４は、バスライン３３を介してカメラ本体１０のＭＰＵ１００との間で通信を行い、ＭＰＵ１００から印刷要求を入力したときにバスライン３３を介して印刷用の画像データを読み込み、ＦＩＦＯ３５にメモリする。このＦＩＦＯ３５はバッファメモリとして機能する。そしてＦＩＦＯ３５に所定単位の画像データが蓄積されたら、入力した順に画像データを読み出してプリンタ３６に印刷させる。このプリンタ３６による印刷処理はＣＰＵ３４によって制御される。即ちＣＰＵ３４は、センサ３７を介して印刷ヘッド位置を検知しながら、モータコントローラ３８やヘッドコントローラ３９を動作させ、印刷処理を行う。なおプリンタユニット３０は、一般的なプリンタを使用しており、詳細な動作については説明を省略する。
【００１６】
電源補助ユニット２０のＩ／Ｆコネクタ２１においては、図４に示すように、カメラ本体１０側のＩ／Ｆコネクタ１１の制御端子群１１ａ、電源端子群１１ｂにそれぞれ対応する端子群２１ａ、２１ｂが設けられている。Ｉ／Ｆコネクタ１１とＩ／Ｆコネクタ２１の接続を介してカメラ本体１０に電源補助ユニット２０が装着されると、電源端子群１１ｂと２１ｂが接続されて蓄電素子群２４がカメラ本体１０のバッテリ１０１に並列接続され、制御端子群１１ａと２１ａが接続されてロジック回路２５がバスライン１０５を介してＭＰＵ１００に接続される（図７（ｂ）参照）。蓄電素子群２４は複数の容量性蓄電素子で構成される。この容量性蓄電素子としては、大容量を持つ電気二重層コンデンサなどが適している。ロジック回路２５は、ＭＰＵ１００から出力された種別判定信号を入力したとき、電源補助ユニットであることを識別する個別認識信号を出力する回路である。
【００１７】
図８は、カメラ本体１０に電源補助ユニット２０を装着した場合を示す概念図である。図示例では、４個の電気二重層コンデンサを２個ずつ直列接続し、その直列接続した２列を並列に接続したものを蓄電素子群２４としている。
蓄電素子群２４がバッテリ１０１に並列接続している状態では、バッテリ１０１によって蓄電素子群２４が充電されつつ、カメラ本体１０の動作時には蓄電素子群２４が放電してカメラ本体１０へ電力を供給する。この蓄電素子群２４から放電がなされることにより、大電流消費時におけるバッテリ１０１の電圧変動が抑制される。そのため、カメラ本体１０を安定動作できるとともに、バッテリ１０１の終止電圧を精度良く検出してバッテリ１０１のエネルギーをすべて使い切ることができるようになる。このように電池と蓄電素子を電源として併用した場合には、図９に示す放電特性からも分かるように、電池のみを電源として使用した場合よりも電池の寿命を確実に延ばすことができている。
【００１８】
図１０には、一般的な電池やコンデンサなど蓄電素子のＥＳＲ（等価直列抵抗）の温度依存性を示してある。０℃以下になるとＥＳＲは急激に大きくなり、バッテリ１０１から電流を取り出しにくくなる。したがって、バッテリ１０１のみを電源とした場合には、低温環境ではバッテリ１０１からカメラ本体１０に十分な電力を供給できず、カメラ本体１０を動作させることができなくなってしまう。
しかし、上述した図８のように蓄電素子群２４をバッテリ１０１に並列接続してバッテリ１０１と蓄電素子群２４を併用すれば、蓄電素子群２４のＥＳＲｃがバッテリ１０１のＥＳＲｂに比べて極めて小さな値であるから、電源（バッテリ１０１と蓄電素子群２４）のＥＳＲを見かけ上、小さくすることができる。そのため、低温雰囲気中においてもバッテリ１０１のＥＳＲの増加を抑え、カメラ本体１０に大電流を供給することができるようになる。
【００１９】
上記カメラシステムの概略動作について、図１１を参照して説明する。
カメラ本体１０の電源がオンしたら（Ｓ１；Ｙ）、ＭＰＵ１００が起動して通常のカメラ動作が開始される（Ｓ２）。このカメラ動作中に、制御端子群を介して通信を行い、カメラ本体１０に周辺装置が接続されているかどうかを認識する（Ｓ３）。周辺装置が装着されていることを認識したときは（Ｓ４；Ｙ）、ＭＰＵ１００から周辺装置へ種別判定信号が出力される（Ｓ５）。すると周辺装置は、各装置の種類毎に定められた個別認識信号をＭＰＵ１００へ出力する（Ｓ６）。そしてＭＰＵ１００は、入力した個別認識信号に基づき、装着されている周辺装置の種類を特定する（Ｓ７）。
電源補助ユニット２０が装着されている場合は、電源補助ユニット２０に対する制御は行われず、カメラ本体１０の電源チェック及び周辺装置の接続・識別チェックが繰り返し実行される（Ｓ８；Ｎ、Ｓ１）。
プリンタユニット３０が装着されている場合は、ＭＰＵ１００とプリンタユニット３０内のＣＰＵ３４との間で通信が開始される（Ｓ８；Ｙ、Ｓ９）。そして、上記通信により印刷要求がＣＰＵ３４に出力されると（Ｓ１０；Ｙ）、ＣＰＵ３４により演算処理及び印刷動作が実行される（Ｓ１１、Ｓ１２）。そして印刷動作が完了すると、上記したＳ１から動作を再スタートする（Ｓ１３；Ｙ）。
【００２０】
以上のように本カメラシステムは、電源補助ユニット２０をカメラ本体１０に装着すれば、電源補助ユニット２０の蓄電素子群２４がカメラ本体１０のバッテリ１０１に並列接続されるので、バッテリ１０１の電圧変動を抑制することができる。これにより、カメラ本体１０を安定に駆動できるとともに、バッテリ１０１の放電終止電圧の誤検出を防止することができる。この放電終止電圧の誤検出が減れば、バッテリ１０１内のエネルギーを十分に使い切ることができ、バッテリ１０１の消費効率も向上する。またバッテリ１０１の内部抵抗の増加を抑え、低温環境中でも大電流をカメラ本体１０に供給することができる。
【００２１】
また本実施形態では、上述のように、バッテリ１０１の内部抵抗を低減させる機能を、カメラ本体１０に任意に着脱できるアクセサリに持たせる構成としたので、カメラ本体１０の大型化、重量増、コスト増を招くことなく、撮影頻度や温度環境など使用状況や必要性に応じて任意に電源補助ユニットを装着し、終止電圧検出精度を高めることができる。
【００２２】
また本実施形態では、カメラ本体１０に電源補助ユニット２０を接続しているときは常時、バッテリ１０１と蓄電素子群２４が接続して蓄電素子群２４が充電されるようになっているが、カメラ本体１０の電源がオンしているときのみバッテリ１０１と蓄電素子群２４を接続する構成にすることもできる。なお、蓄電素子群２４を構成する蓄電素子の個数は、電源補助ユニット２０を装着する携帯機器の種類やその携帯機器が使用する電池の種類等に応じて適宜変更するのが好ましい。
【００２３】
さらに本実施形態では、電源補助ユニット２０のＩ／Ｆコネクタ２１を、従来から装備されているプリンタユニット３０等の周辺装置のＩ／Ｆコネクタと同一規格にしてカメラ本体１０のＩ／Ｆコネクタ１１を兼用としたので、電源補助ユニット２０専用のコネクタを設ける必要がなく、低コスト化に貢献できる。またプリンタユニット３０等の周辺装置を使用しないときに電源補助ユニット２０をカメラ本体１０に装着しておけば、電源補助ユニット２０はカメラ本体１０のＩ／Ｆコネクタ１１用のカバーとしても機能する。
また本実施形態では、電源補助ユニット２０及びプリンタユニット３０を、カメラ本体１０に装着したときにカメラ本体１０形状と一体化するように形成してあるから、これら周辺装置を装着していても使用者に違和感を与えることがなく、カメラ操作がしづらくなることもない。
なお本実施形態では、周辺装置として電源補助ユニット、プリンタユニットを備えたが、これらの他に、例えばＧＰＳユニット等を備える構成としてもよい。またプリンタユニットやＧＰＳユニットに、電気二重層コンデンサを電源端子群に接続する構成を追加して、電源補助ユニットと同様の機能を加えた構成としても良い。
【００２４】
以上では、本発明を電子スチルカメラシステムに適用した実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、各種の携帯機器に適用することができる。特に、電子スチルカメラやビデオカメラ、ノートパソコンなど、負荷変動（待機時と動作時の電流変化）が激しい携帯機器に対して効果を発揮する。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、簡単な構成で、携帯機器が備えた電源電池の電圧変動を抑制して電源電池の消費効率を上げることができる電源補助ユニット及び携帯機器システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を適用した電子スチルカメラシステムであって、電源補助ユニットを装着した状態のカメラ本体を示している。
【図２】 同カメラシステムであって、プリンタユニットを装着した状態のカメラ本体を示す図である。
【図３】 カメラ本体の底面図である。
【図４】 電源補助ユニットの上面図である。
【図５】 同カメラシステムの制御系を示す図である。
【図６】 同カメラ本体に設けたＩ／Ｆコネクタを説明する図である。
【図７】 （ａ）プリンタユニットの主要構成を示すブロック図、（ｂ）電源補助ユニットの主要構成を示すブロック図である。
【図８】 同カメラ本体に電源補助ユニットを装着した場合の概念を示す図である。
【図９】 電池のみを使用した場合と、電池と蓄電素子を併用した場合との放電特性を比較して示す図である。
【図１０】 一般的な電池、コンデンサなどのＥＳＲの温度依存性を示す図である。
【図１１】 同カメラシステムの概略動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ カメラ本体
１１ ２１ ３１ インターフェースコネクタ
２０ 電源補助ユニット
２４ 蓄電素子群
２５ ロジック回路
３０ プリンタユニット
１００ ＭＰＵ
１０１ バッテリ
１０４ ＤＳＰ
１０５ バスライン

Claims (3)

1. 電源電池、および周辺装置接続用であって前記電源電池にも接続されるインターフェースコネクタを備えた携帯機器と、
   該携帯機器のインターフェースコネクタに接続されるインターフェースコネクタを備えた周辺装置と、を備えた携帯機器システムであって、
   前記携帯機器側のインターフェースコネクタは、前記周辺装置との間で通信を行なう制御端子と、前記電源電池の両端それぞれに電気的に接続される電源端子とを有し、
   前記周辺装置として、蓄電素子を内蔵し、前記インターフェースコネクタを介して前記携帯機器に接続可能な電源補助ユニットを含み、
   前記電源補助ユニットのインターフェースコネクタは、前記蓄電素子の両端にそれぞれ電気的に接続されるとともに、前記携帯機器側の電源端子に接続される電源端子を含み、
   前記携帯機器のインターフェースコネクタに前記電源補助ユニットのインターフェースコネクタが接続されたときは、前記携帯機器側の電源端子と前記電源補助ユニット側の電源端子が接続されて前記蓄電素子が該携帯機器の電源電池に並列接続され、
   前記携帯機器側のインターフェースコネクタに周辺装置が接続されたときは、前記制御端子を介して周辺装置の種類が把握されること、を特徴とする携帯機器システム。
2. 請求項１記載の携帯機器システムにおいて、前記蓄電素子は、大容量性蓄電素子であって、前記携帯機器の電源電池に並列接続されているときは該電池によって充電される一方、前記携帯機器の動作時に放電して該携帯機器に電力供給する携帯機器システム。
3. 請求項１に記載の携帯機器システムにおいて、前記携帯機器は電子スチルカメラである携帯機器システム。

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