JP2018074684A - 給電機器、給電機器の制御方法、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 給電対象機器の負荷が変動して場合、異物の誤検出が生じる場合があった。【解決手段】 受電機器にアンテナを通して非接触で電力を給電する給電機器であって、前記アンテナから出力する給電電力を生成する生成手段と前記アンテナと前記生成手段の間に接続される整合手段と前記整合手段の整合状態の変化を検出する検出手段と異物が所定の範囲内に有るか否かを判定する判定手段を備え、前記判定手段は前記検出手段により検出する整合状態の単位時間当たりの変動値を用いて異物の有無を判定する、又は前記変動値と変動が起きてから変動が持続する持続期間又は／且つ持続期間中の変動量を用いて異物の有無を判定することを特徴とする。【選択図】 図２

Description

本発明は、非接触で電力を供給する給電機器に関する。

近年、非接触で電力を出力するための１次コイルをアンテナとして持つ給電機器と、給電機器から供給される電力を非接触で受けるための２次コイルをアンテナとして持つ電子機器とを含む非接触給電システムが知られている。このようなシステムにおいて、給電機器の１次コイルと電子機器の２次コイルとの間に意図しない物が来た場合に該物体を異物として検出する技術が知られている（特許文献１）。ここで異物とは金属や受電非対応な電子機器のことである。異物の検出は金属物や受電非対応な電子機器に意図しない電力が加わり、発熱及び故障するのを防止する為に行う。

特開２０１３−１２６３０７

上述の特許文献１に開示された従来技術では、アンテナに流れる電流と電圧に基づいてインピーダンスを算出し、算出したインピーダンス値と基準となるインピーダンス値を比較して、異物の在否を判断していた。

しかしながらこの場合、給電対象となる電子機器の負荷が変化してもアンテナ端のインピーダンスが変化し、異物と誤検出する場合がある。そこで本発明は、給電対象機器の負荷が変化する場合の異物判定の誤検出を低減することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の給電機器は、アンテナから出力する給電電力を生成する生成手段とアンテナと生成手段の間に接続される整合手段と整合手段の整合状態の変化を検出する検出手段と異物が所定の範囲内に有るか否かを判定する判定手段を備え、前記判定手段は前記検出手段により検出する整合状態の単位時間当たりの変動値を用いて異物の有無を判定する、又は前記変動値と変動が持続する持続期間又は／且つ持続期間中の変動量を用いて異物の有無を判定することを特徴とする。

本発明によれば、給電対象機器の負荷が変化する場合の異物判定の誤検出を低減することが出来る。

第１の実施形態におけるシステムの構成を説明するための図 第１の実施形態におけるシステムのブロック図 第１の実施形態における異物検出処理の制御フローを示した図 第１の実施形態における異物と判定する場合／しない場合のグラフを示した図 第２の実施形態における異物検出処理の制御フローを示した図

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明するが、本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。

［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

＜システム構成＞
本実施形態に係るシステム構成は、図１に示すように、電子機器２００と、非接触で電子機器２００に電力の供給と通信をする給電機器１００とで構成される。

給電機器１００と電子機器２００との距離が所定の範囲内に存在する場合において、給電アンテナ１０８を有する給電機器１００は、給電アンテナ１０８を介して非接触により通信を行い、電子機器２００が受電可能な機器か否かを判断する。給電機器１００は電子機器２００が受電可能な機器だと判断すると、給電アンテナ１０８を介して給電用の電力を出力して電子機器２００に電力を供給する。

受電アンテナ２０１を有する電子機器２００は、受電アンテナ２０１を介して給電機器１００から出力される電力を非接触により受け付ける。

給電機器１００と電子機器２００との距離が所定の範囲内に存在しない場合、給電機器１００は電子機器２００が所定の範囲内に存在しているか否かを検出するために、微弱な電力を一定間隔で出力する。

なお、所定の範囲とは、電子機器２００が給電機器１００から供給される電力によって、通信を行うことができる範囲である。

電子機器２００は、２次電池２１０から供給される電力によって動作する電子機器であればよい。例えば、デジタルスチルカメラ、カメラ付き携帯電話、デジタルビデオカメラ等の撮像機器や、音声データや映像データの再生を行うプレイヤ等の再生機器であってもよい。また、電子機器２００は２次電池がなく受電した電力のみで動作するマウスやスピーカであってもよい。

ここで、図１は給電機器１００と受電機器２００とで構成される本システム、特に給電機器１００に異物が近づいた際の図である。このように異物が給電機器１００に近接されると、給電機器１００は少なくとも異物検出回路１１６により異物を検出し、給電出力を弱める、又は停止して異物に対し給電電力が伝わらにようにする。

＜給電機器１００について＞
図２は給電機器１００と電子機器２００とを有する本システムのブロック構成を示した図である。

給電機器１００は図２に示すように、発振器１０１、電力送信回路１０２、整合検出回路１０３、整合回路１０４、ＣＰＵ１０５、変復調回路１０６、タイマー１０７、給電アンテナ１０８、ＲＯＭ１０９、ＲＡＭ１１０、を有する。更に、変換部１１１、記録部１１２、表示部１１３、操作部１１４、通信部１１５及び、異物検出回路１１６を有する。さらに、記録部は記録媒体１１２ａを有する。

発振器１０１は、水晶振動子や水晶発振機等であり、予め定められた周波数で発振し、高周波信号を生成する。該高周波信号は電力送信部１０２へ供給され、ＡＣ電源から変換部１１１を介して供給される電力を基に増幅され、電子機器２００に供給するための高周波電力となる。

電力送信回路１０２は、変換部１１１から供給される電力と、発振器１０１によって発振される周波数に応じて、給電アンテナ１０８を介して電子機器２００に供給するための電力を生成する。電力送信回路１０２は、内部にＦＥＴ等を有し、発振器１０１によって発振される周波数に応じて、電子機器２００に供給するための電力を発生させる。発生させる電力の制御は、例えば内部にＦＥＴを有する場合はＦＥＴのソース・ドレインの端子間に流れる電流を制御することにより行われる。なお、電力送信回路１０２によって生成された電力は、整合検出回路１０３と整合回路１０４を介して、給電アンテナ１０８に供給される。

また、電力送信回路１０２によって生成される電力には第１の電力と第２の電力とがある。第１の電力は給電機器１００が電子機器２００を制御するためのコマンドを電子機器２００に送信するための電力である。第２の電力は第１の電力よりも大きい電力である。例えば第１の電力は１Ｗ以下の電力であり、第２の電力は１Ｗ〜１０Ｗまでの電力である。

なお、給電機器１００が第１の電力を電子機器２００に供給している場合、給電機器１００はコマンドを電子機器２００に送信することができる。しかし、給電機器１００が第２の電力を電子機器２００に供給している場合、給電機器１００はコマンドを電子機器２００に送信することができない。

また、第１の電力は、給電機器１００が電子機器２００以外のどのような機器に対しても、給電機器１００がコマンドを送信できるようにＣＰＵ１０５によって設定される電力である。

ＣＰＵ１０５は電子機器２００に供給するための電力を第１の電力及び第２の電力のいずれか一つに切り替えるように電力送信回路１０２を制御する。

整合検出回路１０３は電力送信回路１０２で発生した電力の進行波と給電アンテナ１０８からの反射波の電圧を測定し、電圧定在波比を検出する。ここで、電圧定在波比（ＶＳＷＲ：Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ）とは、進行波と反射波の電圧関係を示す数値であり、

で表される。

但し、

（Ｚ：アンテナ側インピーダンス、Ｚｏ：整合検出回路側インピーダンス、Ｖｆ：進行波の振幅電圧、Ｖｒ：反射波の振幅電圧）

である。

このＶＳＷＲを検出する事で、インピーダンスのマッチングがとれているか否かが分かる。インピーダンスのマッチングがとれた状態は反射波の振幅電圧がゼロとなりＺ＝ＺｏでＶＳＷＲは１となる。

整合回路１０４は可変コンデンサ、可変コイルや可変抵抗等の素子で構成される。整合回路１０４はこれらの素子に応じて整合検出回路１０３側のインピーダンスと給電アンテナ１０８との間のインピーダンスのマッチングを行う。また、整合回路１０４は可変コンデンサ、可変コイルや可変抵抗の全てを有す必要はない。

整合回路１０４は発振器１０１によって発振される周波数に応じて、給電アンテナ１０８と、ＣＰＵ１０５により選択された給電の対象となる電子機器２００が有する受電アンテナ２０１との間で共振を行うための共振回路でもある。

なお、共振周波数ｆは給電機器１００と電子機器２００とが共振するための周波数である。給電機器１００と電子機器２００とが共振を行うための周波数を以下「共振周波数ｆ」と呼ぶ。

下記の式（２）は、共振周波数ｆとインダクタンスＬとキャパシタンスＣの関係を示す式である。またＬは整合回路１０４のインダクタンス、Ｃは整合回路１０４のキャパシタンスのことである。

整合回路１０４のインダクタンスとは整合回路１０４の可変コイル以外に給電アンテナ１０８等のインダクタンス成分も含んだインダクタンスのことである。キャパシタンスも同様に整合回路１０４の可変コンデンサ以外のアンテナ１０８等のキャパシタンス成分を含んだキャパシタンスのことである。

また、整合回路１０４は可変コンデンサ以外にも更にコンデンサを有していてもよく、可変コイル以外に更にコイルを有していてもよく、可変抵抗以外に更に抵抗を有していてもよい。

なお、ＣＰＵ１０５は整合回路１０４の可変コンデンサや可変コイルの値を制御することによって、発振器１０１によって発振される周波数で整合検出回路１０３側と給電アンテナ１０８側が共振状態となるように制御する。

なお、共振周波数ｆは商用周波数である５０／６０Ｈｚであってもよく、１０〜数百ｋＨｚであってもよく、１０ＭＨｚ前後の周波数であってもよい。

ＣＰＵ１０５はＡＣ電源と給電機器１００とが接続されている場合、ＡＣ電源から変換部１１１を介して供給される電力によって、給電機器１００の各部を制御する。また、ＣＰＵ１０５はＲＯＭ１０９に記録されているコンピュータプログラムを実行することによって、給電機器１００の各部の動作を制御する。ＣＰＵ１０５は電力送信回路１０２を制御することにより電子機器２００に供給する電力を制御する。また、ＣＰＵ１０５は、変復調回路１０６を制御することにより、コマンドを電子機器２００に送信する。

変復調回路１０６は電子機器２００を制御するためのコマンドを電子機器２００に送信するために、予め定められたプロトコルに応じて、電力送信回路１０２によって生成された電力の変調を行う。予め定められたプロトコルとは、例えば、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）等のＩＳＯ／ＩＥＣ １８０９２規格に準拠した通信プロトコルである。電力送信回路１０２によって発生された電力は変復調回路１０６によって、電子機器２００と通信を行うためのコマンドとしてパルス信号に変換され、給電アンテナ１０８を介して電子機器２００に送信される。また、予め定められたプロトコルは、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）の規格と互換性がある通信プロトコルであってもよい。

電子機器２００に送信されたパルス信号は電子機器２００により解析されることによって「１」の情報と「０」の情報とを含むビットデータとして検出される。なお、コマンドには宛先を識別するための識別情報及びコマンドによって指示される動作を示すコマンドコード等が含まれる。なお、ＣＰＵ１０５はコマンドに含まれる識別情報を変更するように変復調回路１０６を制御することによって、電子機器２００だけにコマンドを送信することもできる。また、ＣＰＵ１０５はコマンドに含まれる識別情報を変更するように変復調回路１０６を制御することによって、電子機器２００及び電子機器２００以外の機器に対してもコマンドを送信することもできる。

変復調回路１０６は電力送信回路１０２によって発生された電力を、振幅変位を利用したＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調によってパルス信号に変換する。ＡＳＫ変調は振幅変位を利用した変調であり、ＩＣカードと、ＩＣカードと非接触により通信を行うカードリーダとの通信等で用いられる。

変復調回路１０６は変復調回路１０６に含まれるアナログ乗算器や負荷抵抗をスイッチングさせることにより電力送信回路１０２によって生成された電力の振幅を変更することによってパルス信号に変更する。変復調回路１０６によって変更されたパルス信号は、給電アンテナ１０８に供給され、コマンドとして電子機器２００に送信される。

変復調回路１０６はＣＰＵ１０５により所定の符合化方式による符合化されたデータを変調する。

変復調回路１０６は整合回路１０４において検出される給電アンテナ１０８に流れる電流の変化に応じて、電子機器２００に送信したコマンドに対する電子機器２００からの返答を復調することができる。このことによって、変復調回路１０６は負荷変調方式によって電子機器２００に送信したコマンドに対する返答を電子機器２００から受信することができる。変復調回路１０６はＣＰＵ１０５からの指示に応じてコマンドを電子機器２００に送信する。更に、変復調回路１０６は電子機器２００からの返答を受信した場合、受信した返答を復調してＣＰＵ１０５に送信する。

タイマー１０７は現在の時刻や各部で行われる動作や処理に関する時間を計測する。また、タイマー１０７によって計測される時間に対する閾値はＲＯＭ１０９にあらかじめ記録されている。

給電アンテナ１０８は電力送信回路１０２により生成された電力を外部に出力するためのアンテナである。

給電機器１００は給電アンテナ１０８を介して電子機器２００に電力を供給したり、コマンドを送信したりする。また、給電機器１００は、給電アンテナ１０８を介して電子機器２００からコマンド、電子機器２００に送信したコマンドに対応する返答及び電子機器２００から送信された情報を受信する。

ＲＯＭ１０９は給電機器１００の各部の動作を制御するコンピュータプログラム及び各部の動作に関するパラメータ等の情報を記録する。また、ＲＯＭ１０９は、表示部１１３に表示させるための映像データを記録している。

ＲＡＭ１１０は書き換え可能な不揮発性メモリであり、一時的に給電機器１００の各部の動作を制御するコンピュータプログラム、各部の動作に関するパラメータ等の情報、変復調回路１０６によって電子機器２００から受信された情報等を記録する。

変換部１１１はＡＣ電源と給電機器１００とが接続されている場合、ＡＣ電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換し、変換した直流電圧を適切な電圧値に変換して、ＣＰＵ１０５や電力送信回路１０２を含む給電機器１００全体に供給する。

記録部１１２は通信部１１５によって受信された映像データや音声データ等のデータを記録媒体１１０ａに記録する。

また、記録部１１２は、映像データや音声データ等のデータを記録媒体１１０ａから読み出し、ＲＡＭ１１０、通信部１１５及び表示部１１３に供給することもできる。

なお、記録媒体１１０ａは、ハードディスクやメモリカード等であってもよく、給電機器１００に内蔵されていても、給電機器１００に着脱可能な外部の記録媒体であってもよい。

表示部１１３は記録部１１２によって記録媒体１１０ａから読み出される映像データ、ＲＡＭ１１０から供給される映像データ、ＲＯＭ１０９から供給される映像データ及び通信部１１５から供給される映像データのいずれか一つの映像データを表示する。表示部１１３は、記録媒体１１０ａから読み出された映像データやＲＯＭ１０９にあらかじめ記録されているアイコンやメニュー画面等を表示することもできる。

操作部１１４は給電機器１００を操作するためのユーザインターフェースを提供する。操作部１１４は、給電機器１００を操作するための電源ボタン、給電機器１００の動作モードを切り換えるモード切換ボタン、給電機器１００の設定を変更するための設定変更ボタン等を有し、各ボタンはスイッチ、タッチパネル等により構成される。ＣＰＵ１０５は、操作部１１４を介して入力されたユーザの指示に従って給電機器１００を制御する。なお、操作部１１４は不図示のリモートコントローラから受信したリモコン信号に応じて給電機器１００を制御する対象物であってもよい。

通信部１１５はＲＡＭ１１０及び記録媒体１１０ａのいずれか一つから供給された映像データや音声データを電子機器２００に送信する。また、通信部１１５は、電子機器２００から給電機器１００に送信される映像データや音声データを受信する。

例えば、通信部１１５は、ＵＳＢやＨＤＭＩ（登録商標）（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）等のインターフェースに応じて、通信を行ってもよい。また、通信部１１５は、非接触通信方式に準拠した通信を行ってもよい対象物とする。また、例えば、通信部１１５は、無線ＬＡＮ規格に規定されている８０２．１１ａ、ｂ、ｇ、ｎ規格に応じて無線通信を行っても良いもよい。通信部１１５は、無線ＬＡＮ規格に準拠した信号に変調することにより映像データや音声データの送信や受信を行ってもよい。

なお、通信部１１５は変復調回路１０６によりコマンドが給電アンテナ１０８を介して電子機器２００に送信されている場合であっても、電子機器２００から映像データや音声データを受信したり、映像データや音声データを電子機器２００に送信したりできる。また、通信部１１５は、コマンドに対応する返答が給電アンテナ１０８を介して電子機器２００から変復調回路１０６により受信されている場合でも、映像データや音声データを、電子機器２００から受信したり電子機器２００に送信したりできる。

異物検出回路１１６は給電対象機器ではない物体を異物として検出する為の回路である。ここで異物とは、給電対称外の電子機器や金属やＩＤカードなどのことで、給電機器１００からの非接触給電電力により、意図せずに給電電力の影響を受ける物のことである。異物検出回路１１６は整合検出回路１０３と繋がっており、例えば、整合検出回路から定在波比や反射波信号レベルを異物検出信号としてＣＰＵ１０５に送信する。また異物検出回路１１６は給電アンテナ１０８と繋がっていても良く、給電アンテナ１０８に流れる電流や電圧を異物検出信号としてＣＰＵ１０５に送信しても良い。更に、異物検出回路１１６は電力送信回路１０２と繋がっていても良く、電力送信回路１０２からの出力電圧、出力電流や、伝送送信回路１０２への入力電圧、入力電流をＣＰＵ１０５に異物検出信号として送っても良い。

ＣＰＵ１１０５は異物検出回路１１６から受信した異物検出信号を基に異物の有無を判定し、異物が有ると判定しると、電力送信回路１０２を制御することでアンテナ１０８を通して出力される給電出力を弱めたり、停止したりする。

ＣＰＵ１０５の異物判定は例えば、定在波比の変化から異物の有無を判定してもよいし、電力伝送回路１０２の入出力電流電圧の変化から異物の有無を判定してもよいし、給電アンテナ１０８の電流電圧から異物の有無を判定してもよい。

給電機器１００は、さらに不図示のスピーカ部を有していてもよい。不図示のスピーカ部は、記録部１１２によって記録媒体１１０ａから読み出される音声データ、ＲＯＭ１０９から供給される音声データ、ＲＡＭ１１０から供給される音声データ及び通信部１１５から供給される音声データのいずれか一つを出力する対象物とする。

給電機器１００が電子機器２００に対して給電アンテナ１０８を介して電力を供給する場合、電力送信回路１０２、整合回路１０４、変復調回路１０６及び給電アンテナ１０８によって、第１の電力及び第２の電力のいずれか一つが電子機器２００に出力される。

給電機器１００が電子機器２００に対して給電アンテナ１０８を介してコマンドを送信する場合、電力送信回路１０２、整合回路１０４、変復調回路１０６及び給電アンテナ１０８によって、第１の電力と、コマンドとが電子機器２００に供給される。

給電機器１００が映像データ及び音声データの少なくとも一つを電子機器２００に送信する場合、通信部１１５によって、映像データ及び音声データの少なくとも一つが電子機器２００に送信される。

給電機器１００が映像データ及び音声データの少なくとも一つを電子機器２００から受信する場合、通信部１１５によって、映像データ及び音声データの少なくとも一つが電子機器２００から受信される。

なお、通信部１１５が映像データ及び音声データの少なくとも一つを電子機器２００に送信している場合であっても、給電機器１００は、コマンドや情報を、給電アンテナ１０８を介して電子機器２００に送信することができる。また、通信部１１５が映像データ及び音声データの少なくとも一つを電子機器２００に送信している場合であっても、給電機器１００は、コマンドに対応する返答や情報を、給電アンテナ１０８を介して電子機器２００から受信することができる。

また、通信部１１５が映像データ及び音声データの少なくとも一つを電子機器２００から受信している場合であっても、給電機器１００は、コマンドや情報を、給電アンテナ１０８を介して電子機器２００に送信することができる。また、通信部１１５が映像データ及び音声データの少なくとも一つを電子機器２００から受信している場合であっても、給電機器１００は、コマンドに対応する返答や情報を、給電アンテナ１０８を介して電子機器２００から受信することができる。

次に、図２を参照して、電子機器２００の構成の一例について説明を行う。

なお、電子機器２００の一例としてデジタルスチルカメラを挙げ、以下の説明を行う。

電子機器２００は、受電アンテナ２０１、整合回路２０２、整流平滑回路２０３、変復調回路２０４、ＣＰＵ２０５、ＲＯＭ２０６、ＲＡＭ２０７、レギュレータ２０８、充電制御部２０９、２次電池２１０及びタイマー２１１を有する。さらに、電子機器２００は、通信部２１２、撮像部２１３、記録部２１４、記録媒体２１４ａ、操作部２１５、表示部２１６を有する。

受電アンテナ２０１は給電機器１００から供給される電力を受電するためのアンテナである。電子機器２００は受電アンテナ２０１を介して、給電機器１００から電力を受電したり、コマンドを受信したりする。また、電子機器２００は、受電アンテナ２０１を介して給電機器１００を制御するためのコマンド及び給電機器１００から受信したコマンドに対応する返答を送信する。

整合回路２０２は受電アンテナ２０１と変復調回路及び整流平滑回路２０３とインピーダンスマッチングを行うための回路である。また、給電機器１００の共振周波数ｆと同じ周波数で受電アンテナ２０１が共振するための回路でもある。

整合回路２０２は整合回路１０３と同様にコンデンサ、コイル、可変コンデンサ、可変コイル及び抵抗等を有する。整合回路２０２は、給電機器１００の共振周波数ｆと同じ周波数で受電アンテナ２０１が共振するように、可変コンデンサのキャパシタンスの値、可変コイルのインダクタンスの値及び可変抵抗のインピーダンスの値を制御する。

また、整合回路２０２は受電アンテナ２０１によって受電される電力を整流平滑回路２０３に供給する。

整流平滑回路２０３は受電アンテナ２０１によって受電された交流電力から直流電力を生成する。さらに、整流平滑回路２０３は、生成した直流電力をレギュレータ２０８に供給する。整流平滑回路２０３は、受電アンテナ２０１によって受電される電力から取り出したコマンドを変復調回路２０４に供給する。なお、整流平滑回路２０３は、整流用のダイオードを有し、全波整流や半波整流により直流電圧を生成する。

変復調回路２０４は、ダイオードとコンデンサと抵抗によりダイオード検波回路を構成し、整合回路２０３から供給された電力の変化を電圧変化として包絡線検波し、ＣＰＵ２０５へ送る。ＣＰＵ２０５は整合回路２０３からの包絡線検波信号を受信して、給電機器１００からコマンドを給電機器１００と予め決められた通信プロトコルに応じて解析し、給電機器１００からのコマンドを理解する。

変復調回路２０４は、また、ＣＰＵ２０５からの制御信号に応じて負荷変調を掛けることで、給電機器１００から受信したコマンドに対する返答及び所定情報を、受電アンテナ２０１を通して給電機器１００に送る。

変復調回路２０４に含まれる負荷が変化する場合、給電アンテナ１０８に流れる電流が変化する。これにより、給電機器１００は給電アンテナ１０８に流れる電流の変化を検出することによって、電子機器２００から送信されるコマンド、コマンド対する返答及び所定の情報を受信する。

ＣＰＵ２０５は変復調回路２０４から供給された変調信号に応じて変復調回路２０４から受信したコマンドがどのコマンドであるかを解析する。そして、受信したコマンドに対応するコマンドコードによって指定されている処理や動作を行うように電子機器２００を制御する。

また、ＣＰＵ２０５はＲＯＭ２０６に記録されているコンピュータプログラムを実行することによって、電子機器２００の各部の動作を制御する。

ＲＯＭ２０６は電子機器２００の各部の動作を制御するコンピュータプログラム及び各部の動作に関するパラメータ等の情報を記録する。また、ＲＯＭ２０６には、給電機器１００と電子機器２００がお互いを認証する際に使用する電子機器２００の識別情報、電子機器２００のデバイス情報及び表示データ等が記録される。電子機器２００の識別情報とは、例えば、電子機器２００のＩＤを示す情報や電子機器２００の通信でのアドレスを示す情報である。電子機器２００のデバイス情報には、電子機器２００のメーカー名、電子機器２００の装置名、電子機器２００の製造年月日等が含まれる。

ＲＡＭ２０７は書き換え可能な不揮発性メモリであり、一時的に給電機器１００の各部の動作を制御するコンピュータプログラム、各部の動作に関するパラメータ等の情報、給電機器１００から送信された情報等を記録する。

レギュレータ２０８は整流平滑回路２０３から供給される電力の電圧及び２次電池２１０から供給される電力の電圧がシステムを動作させる固定電圧値になるように制御する。なお、レギュレータ２０８はスイッチングレギュレータであっても、リニアレギュレータであっても良い対象物とする。

レギュレータ２０８は２次電池２１０から電力が供給されていないが、整流平滑回路２０３から電力が供給されている場合、整流平滑回路２０３からの電力を電子機器２００全体に供給する。

レギュレータ２０８は整流平滑回路２０３から電力が供給されていないが、２次電池２１０から電力が供給されている場合、２次電池２１０から供給される電力を充電制御部２０９以外の電子機器２００全体に供給する。

レギュレータ２０８は整流平滑回路２０３及び２次電池２１０から電力が供給されている場合、整流平滑回路２０３と２次電池２１０から供給される電力とを充電制御部２０９以外の電子機器２００全体に供給することもできる。

充電制御部２０９は、整流平滑回路２０３からレギュレータ２０８に電力が供給されている場合、供給される電力に応じて、２次電池２１０の充電を行う。なお、充電制御部２０９は、急速充電として定電圧定電流方式により２次電池２１０の充電を行う対象物とする。充電制御部２０９はバッテリが空の状態からある一定電圧になるまでは急速充電よりも微小な電力で充電を行う。

２次電池２１０は電子機器２００に着脱可能な２次電池である。また、２次電池２１０は充電可能な充電池であり、例えばリチウムイオン２次電池等である。２次電池２１０は、電子機器２００の各部に対して電力を供給することができる。

タイマー２１１は現在の時刻や各部で行われる動作や処理に関する時間を計測する。また、タイマー２１１によって計測される時間に対する閾値は、ＲＯＭ２０６にあらかじめ記録されている。

通信部２１２はＲＯＭ２０６や記録媒体２１４ａに記録されている映像データや音声データを給電機器１００に送信したり、給電機器１００から映像データや音声データを受信したりもできる。

通信部２１２は通信部１１２と共通する通信プロトコルに応じて、映像データや音声データの送信や受信を行う。また、例えば、通信部２１２は、無線ＬＡＮとして規定されている８０２．１１ａ、ｂ、ｇ、ｎ、ａｃ等の規格に従って、映像データや音声データの送信や受信を行ってもよい。

撮像部２１３は被写体の光学から映像データを生成するための撮像素子、撮像素子で生成された映像データに対して画像処理を行う画像処理回路、映像データを圧縮したり、圧縮された映像データを伸長したりする圧縮伸長回路等を有する。撮像部２１３は被写体の撮影を行い、撮影の結果により得られた静止画像や動画像等の映像データを記録部２１４に供給する。

記録部２１４は撮像部２１３から供給された映像データを記録媒体２１４ａに記録する。撮像部２１３は被写体の撮影を行うための必要な構成をさらに有していてもよい。

記録部２１４は通信部２１２及び撮像部２１３のいずれか一つから供給された映像データや音声データ等のデータを記録媒体２１４ａに記録する。

また、記録部２１４は映像データや音声データ等のデータを記録媒体２１４ａから読み出し、ＲＡＭ２０７及び通信部２１２に供給することもできる。

なお、記録媒体２１４ａはハードディスクやメモリカード等であってもよく、給電機器１００に内蔵されていても、給電機器１００に着脱可能な外部の記録媒体であってもよい。

操作部２１５は電子機器２００を操作するためのユーザインターフェースを提供する。操作部２１５は電子機器２００を操作するための電源ボタン及び電子機器２００の動作しているモードを切り換えるモード切換ボタン等を有し、各ボタンはスイッチ、タッチパネル等により構成される。ＣＰＵ２０５は、操作部２１５を介して入力されたユーザの指示に従って電子機器２００を制御する。なお、操作部２１５は、不図示のリモートコントローラから受信したリモコン信号に応じて電子機器２００を制御する対象物であってもよい。

表示部２１６は液晶や有機ＥＬ等の表示デバイスのことで、記録媒体２１４ａに記録された撮影画像を表示したり、撮像部２１３からのライブビュー画像を表示したりする。

なお、給電アンテナ１０８及び受電アンテナ２０１は、ヘリカルアンテナであっても、スパイラルアンテナであってもよく、メアンダラインアンテナ等の平面状のアンテナであってもよい対象物とする。

また、本実施形態において、給電機器１００によって行われる処理は、給電機器１００が電磁界結合によって電子機器２００に対して非接触で電力を供給するシステムにおいても適用できる対象物とする。同様に、本実施形態において、電子機器２００によって行われる処理は、給電機器１００が電磁界結合によって電子機器２００に対して非接触で電力を供給するシステムにおいても適用できる対象物とする。

また、給電アンテナ１０８として電極を給電機器１００に設け、受電アンテナ２０１として電極を電子機器２００に設けることにより、給電機器１００が電界結合により電力を電子機器２００に供給するシステムにおいても、本発明を適用することができる。

また、給電機器１００が電磁誘導によって非接触で電子機器２００に電力を供給するシステムにおいても、本発明を適用できる対象物とする。

また、本実施形態において、給電機器１００は、電子機器２００に対して非接触で電力を送信し、電子機器２００は、給電機器１００から非接触で電力を受電する対象物とした。しかし、「非接触」を「無線」や「無接点」と言い換えてもよい対象物とする。

＜異物検出処理制御フローについて＞
図３（ａ）は本実施形態における給電機器１００の異物検出処理の制御フローを示した図である。図３（ａ）を用いて給電機器１００の異物検出処理制御フローを説明する。また、本実施形態では給電機器１００の異物検出方法として、整合回路１０４の整合状態により異物を判定しているが、前述の電圧定在波比ＶＳＷＲ（以後ＳＷＲ）を用いて異物を検出する方法を説明する。

図３（ａ）のＳ３０１で、給電機器１００のＣＰＵ１０５は異物検出に用いる閾値を設定する。設定の仕方は、例えば予めＲＯＭ１０９に異物検出に用いる閾値情報を記録しておき、ＣＰＵ１０５がＲＯＭ１０９の情報を読み出すことで、異物検出に用いる閾値情報をＲＡＭ１１０に一時的に記録することで設定する。ＣＰＵ１０５は該閾値情報と異物検出回路１１６からのＳＷＲ値情報を比較することで異物の有無を判定する。

ここで、ＳＷＲ値情報をＣＰＵ１０５が受信する方法と異物検出に用いる閾値情報について説明する。まずは、ＣＰＵ１０５がＳＷＲ値情報を受信する方法について説明する。
整合検出回路１０３は反射波と進行波から前述のＳＷＲ値を検出する。異物検出回路１１６は、一定間隔毎に異物検出回路１１０が検出したＳＷＲ値を異物判定用信号としてＣＰＵ１０５へ送る。ＣＰＵ１０５は異物検出回路１１６から受信したＳＷＲ値を読み、前述のＲＡＭ１１０に記録した閾値情報と比較することで、異物の有無を判定する。

次に異物検出に用いる閾値情報について説明する。異物検出に用いる閾値情報は、ＳＷＲの変動に関する値である。本実施形態では、ＳＷＲの単位時間当たりの変動値の上限（第１の所定変動値）と変動値の下限値（第２の所定変動値）、ＳＷＲの変動の量（所定変動量）とＳＷＲが変動を開始してから変動が持続している持続期間（所定期間）を含む。

ＣＰＵ１０５はこれらの閾値と異物検出回路１１６から読み取ったＳＷＲ値を比較して異物と判断する。

Ｓ３０２で、ＣＰＵ１０５は異物の検出のメイン処理を行う。検出メイン処理については後述する。

Ｓ３０３で、ＣＰＵ１０５は異物検出処理を終了するか否かを判断し、終了ではないと判断するとＳ３０２へ戻り再び検出処理を繰り返す。

ＣＰＵ１０５は異物検出処理を終了すると判断するとＣＰＵ１０５は本異物検出処理制御を終了する。ＣＰＵ１０５が異物検出処理を終了するか否かの判断は、例えばＳ３０２で異物があると判定した場合である。ＣＰＵ１０５はＳ３０２で異物があると判定すると、その後、電力送電回路１０２を制御して、給電アンテナ１０８からの給電出力を弱めたり、停止したりする。

＜検出メイン処理について＞
次に、Ｓ３０２の検出メイン処理について説明する。図３（ｂ）は、検出メイン処理の際の給電機器１００の動作を示すフローチャートである。

Ｓ３０４で、ＣＰＵ１０５は異物検出回路１１６のＳＷＲ（ｎ）値を読む。ここでｎは自然数であり、ＳＷＲ（ｎ）値はｎ番目のＳＷＲのことである。ＣＰＵ１０５はＳＷＲ（ｎ）値を読むとＳ３０５へと進む。

Ｓ３０５で、ＣＰＵ１０５はＳ３０４の次のＳＷＲ値であるＳＷＲ（ｎ＋１）値を読む。ＣＰＵ１０５はＳＷＲ（ｎ＋１）値を読むとＳ３０６へと進む。

Ｓ３０６で、ＣＰＵ１０５はＳ３０４とＳ３０５で読み出したＳＷＲ（ｎ＋１）値とＳＷＲ（ｎ）値の差分値を算出し、Ｓ３０７へと進む。

Ｓ３０７で、ＣＰＵ１０５はＳ３０６で算出した差分値が第１の所定値（例えばＳＷＲの差分値が４）以下か否かを判定する。Ｓ３０６で算出した差分値が第１の所定変動値以上と判定された場合は、ＳＷＲが急激に変動したので異物による変動ではなく給電対象の電子機器２００の負荷変動によるＳＷＲの変動と判断する。この場合、処理はＳ３１６へ進み、タイマー１０７のタイマー値をリセットしてＳ３０２の処理を終了しＳ３０３へと進む。ここでタイマー値とはＳＷＲの差分値が変化してからの時間である。また、タイマー値はこの時点ではカウントを開始していないので、リセットしなくても良い。しかし、本実施形態では、Ｓ３０２の検出メイン処理を終了する前に、初期値に戻す処理を確実に行う為にＳ３０２の検出メイン処理を終了する際は必ずＳ３１６でＣＰＵ１０５はタイマーをリセットする。

ＣＰＵ１０５はＳ３０６で算出した差分値が第１の所定変動値以下の場合は異物が有る可能性があるのでＳ３０８へ進む。

Ｓ３０８で、ＣＰＵ１０５はＳ３０６で算出した差分値が第２の所定値（例えばＳＷＲの差分値が０．５）以下か否かを判定する。ＣＰＵ１０５はＳ３０６で算出した差分値が第２の所定変動値以下の場合は、ＳＷＲの変動はノイズによる変動であると判断し、Ｓ３１６へ進み、タイマー値をリセットしてＳ３０２の処理を終了し、Ｓ３０３へと進む。ＣＰＵ１０５はＳ３０６で算出した差分値が第２の所定変動値以上の場合は異物が有る可能性があるのでＳ３０９へと進む。

Ｓ３０９で、ＣＰＵ１０５はタイマー１０７のタイマー値をセットしてカウントを開始し、Ｓ３１０へと進む。

Ｓ３１０で、ＣＰＵ１０５はＳＷＲ（ｎ）値をＲＡＭ１１０に記録し、Ｓ３１１へと進む。ここでＳＷＲ（ｎ）値をＲＡＭ１１０に記録する理由は、Ｓ３１４で使用する最新のＳＷＲ値との差分である変化量を算出する為である。

Ｓ３１１で、ＣＰＵ１０５は次のＳＷＲ値であるＳＷＲ（ｎ＋２）値を検出する。ＣＰＵ１０５はＳＷＲ（ｎ＋２）値を検出すると、Ｓ３１２へと進む。

Ｓ３１２で、ＣＰＵ１０５はＳＷＲ（ｎ＋２）値とＳＷＲ（ｎ＋１）値との差分の符号（減少か増加かの符号）がＳＷＲ（ｎ＋１）値とＳＷＲ（ｎ）値との差分の符号と同じか否かにより、単調に変化（増加又は減少）しているか否かを判定する。単調に変化していると判断するとＣＰＵ１０５は異物が有る可能性があるのでＳ３１３へと進む。ＣＰＵ１０５は単調に変化していないと判断すると、異物によるＳＷＲ変動ではなく電子機器２００による負荷変動やノイズによる変動であると判断し、Ｓ３１６へ進み、タイマー値をリセットしてＳ３０２の処理を終了しＳ３０３へと進む。ここでＣＰＵ１０５は単調に変化しない回数を数えておき、所定回数以上（例えば５回）変化したらＳ３１６へと進んでＳ３０２の処理を終了するようにしてもよい。

Ｓ３１３で、ＣＰＵ１０５はＳ３０９でセットしたタイマー値が所定期間（例えば２００ｍｓ）経過したか否かは判定する。ＣＰＵ１０５は所定期間経過していないと判定した場合は、Ｓ３１１に戻り、次のＳＷＲ（ｎ＋３）値を検出し、再び単調変化か否かを判定する。ＣＰＵ１０５は所定期間経過したと判定すると、単調変化なのでノイズや負荷変動ではなく異物の可能性があると判断し、Ｓ３１４へと進む。

Ｓ３１４で、ＣＰＵ１０５はＳ３１０でＲＡＭ１１０に記録したＳＷＲ（ｎ）値を読み出し、更に最新のＳＷＲ値との差分を算出することで、ＣＰＵ１０５は最終的な変動量を求める。ここで、最新のＳＷＲ値とは、例えば、Ｓ３１３で一度もＳ３１１へ戻らない場合、ＳＷＲ（ｎ＋２）値のことである。Ｓ３１３からＳ３１１へ５回戻ったらＳＷＲ（ｎ＋７）値が最新のＳＷＲ値である。

ＣＰＵ１０５は該変動量が所定量（例えばＳＷＲ値の変動量が８）以下の場合は、最終的な変化が小さいのでノイズであると判断し、Ｓ３１６へ進み、タイマー値をリセットしてＳ３０２の処理を終了しＳ３０３へと進む。ＣＰＵ１０５は該変動量が所定量以上の場合はＳ３１５へと進む。

Ｓ３１５で、ＣＰＵ１０５は、Ｓ３１４でＳＷＲの変化量が所定量以上であったと判定したので、最終的な異物の有無の判定結果として異物有りと判定し、Ｓ３１６へと進み、タイマー値をリセットしてＳ３０２の処理を終了しＳ３０３へと進む。

このように、図３（ａ）および図３（ｂ）で示したような異物検出処理の制御を行うことで、ＳＷＲ（整合状態）の変化の量ではなく、変動の仕方（変動が急峻か否か）で異物を判定する為に、電子機器２００の負荷変動か異物かを判断することができる。よって、給電機器１００は異物の誤検出を少なくすることが可能となる。

なお、異物か電子機器２００の負荷変動かの判定基準は、負荷変動の場合は電子機器２０による電気的な制御の為、ＳＷＲの変動が急峻であり、物理的な移動による異物の近接は電気的な制御に比べてＳＷＲが緩やかに変化することに基づいている。

ここで、本発明はＳＷＲの変動の仕方により異物を判定しているので、Ｓ３０９でＣＰＵ１０５がＳＷＲの差分値が第２の閾値以下ではないと判定した場合は、Ｓ３０９の判定結果で異物であると判定してもよい。また、同様に、Ｓ３１３でＣＰＵ１０５がＳＷＲの変動が一定期間単調変化の場合は、Ｓ３１３の判定結果で異物であると判断しても良い。

＜異物ありと判定する場合と無しの判定する場合のＳＷＲ値変動グラフについて＞
図４は本実施形態における、時間とＳＷＲ値の変動を示したグラフであり、図４は異物ありと判定する場合のＳＷＲの変動と、異物と判定しない場合のＳＷＲの変動を示した図である。つまり、図４は図３で説明した異物検出処理制御を行うと、どのようなＳＷＲの変動だと異物有りと判定され、どのようなＳＷＲ変動だと異物が無いと判定されるのかを示した図である。

図４の細い縦線は図２の異物検出回路１１６がＳＷＲ検出を行うサンプリングのタイミングを示している。また図４の太い実線（１）はＣＰＵ１０５が図３のＳ３１５で異物有りと判定する場合のＳＷＲの変動を示したグラフである。太い点線（２）〜（４）はＣＰＵ１０５が異物有りと判定しない場合のＳＷＲの変動を示したグラフである。

太い実線（１）はＣＰＵ１０５がＳＷＲの変動が緩やかで所定の変動量あるので異物と判定している。

太い点線（２）はＣＰＵ１０５がＳ３１２で所定期間単調変化ではないので異物ではないと判定したグラフである。

太い点線（３）はＣＰＵ１０５がＳ３０７でＳＷＲの差分値が第１の所定値以下ではない（急峻な変動である）ので異物ではないと判定したグラフである。

太い点線（４）はＣＰＵ１０５がＳ３１４でＳＷＲの変動量が所定量以下であったので異物ではないと判断したグラフである。

このように、図４で示したＳＷＲの変動グラフの場合に、ＣＰＵ１０５は図３の異物検出処理制御を行い異物か否かを判断する。

［第２の実施形態］
第２の実施形態では、給電機器１００が給電出力に応じて異物検出の閾値を変更する場合の異物検出処理制御フローを、図５を用いて説明する。給電出力に応じて閾値は変えるのは、給電出力を変えると給電対象の電子機器２００の負荷が変動し、給電出力に応じて閾値を変えた方が良い場合がある為である。本実施形態は、第１の実施形態と共通する部分が多いため、第２の実施形態特有の部分を中心に説明する。なお、装置構成は図２と同様である。また、検出メイン処理は図３と同じである。

図５のＳ５０１で、給電機器１００のＣＰＵ１０５は異物検出に用いる閾値を設定する。

Ｓ５０２で、ＣＰＵ１０５は異物の検出のメイン処理を行い、検出メイン処理が終了するとＣＰＵ１０５はＳ５０３へと進む。Ｓ５０２の検出メイン処理はＳ３０２と同様なので詳細説明は省略する。

Ｓ５０３でＣＰＵ１０５は異物検出処理が終了か否かを判断する。ＣＰＵ１０５はＳ５０２で異物ありと判定すると、Ｓ５０３で異物検出処理終了と判断し、本異物検出処理制御を終了する。ＣＰＵ１０５は異物検出処理が終了ではないと判断するとＳ５０４へと進む。

Ｓ５０４でＣＰＵ１０５は、Ｓ５０２の検出メイン処理中に給電出力が変わったか否かを判定する。給電出力が変わったか否かの判定は、図２の電力送信回路１０２の出力電力又は給電アンテナ１０８から出力電力を異物検出回路１１６が検出し、ＣＰＵ１０５が異物検出回路１１６からの情報を受信することで給電出力が変わった否かを判定する。

ＣＰＵ１０５は給電出力が変わったと判断した場合はＳ５０５へと進み、変わっていないと判定した場合はＳ５０２へと戻り、再び検出メイン処理を行う。

Ｓ５０５で、ＣＰＵ１０５はＳ５０１で設定した各所定の閾値を給電出力に応じた閾値に設定し直し、Ｓ５０２へと再び戻る。ここで給電出力に応じた閾値はＲＯＭ１０９に各給電出力と閾値情報をテーブルとして予め記録しておく。ＣＰＵ１０５はＳ５０５でＲＯＭ１０９を読み出して閾値を再設定する。また、ＲＯＭ１０９に予め係数を記録しておき、ＣＰＵ１０５が検出した給電電力に応じて、その場で給電出力と予め記録していた係数から設定する閾値を算出してもよい。

このように、本発明の給電機器１００は給電出力に応じて異物検出の際に使用する閾値を変更するため、給電出力がかわり、電子機器２００の負荷が変わっても、閾値を最適な値に変更するため、更に誤検出が少ない異物検出が可能となる。

＜その他の実施形態＞
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

Claims (11)

1. 受電機器にアンテナを通して非接触で電力を給電する給電機器であって、
   前記アンテナから出力する給電電力を生成する生成手段と
   前記アンテナと前記生成手段の間に接続される整合手段と
   前記整合手段の整合状態の変化を検出する検出手段と
   異物が所定の範囲内に有るか否かを判定する判定手段を備え、
   前記判定手段は前記検出手段により検出する整合状態の単位時間当たりの変動値を用いて異物の有無を判定する、又は前記変動値と変動が起きてから変動が持続する持続期間又は／且つ持続期間の間の変動量を用いて異物の有無を判定することを特徴とする給電機器。
2. 前記判断手段は前記単位時間当たりの変動値が第１の所定変動値より小さい場合は異物が有ると判定することを特徴とする請求項１に記載の給電機器。
3. 前記判定手段は前記変化量が第１の所定変動値より小さく、前記持続期間が所定期間よりも長い場合は異物が有ると判定することを特徴とする請求項１に記載の給電機器。
4. 前記判定手段は前記変化量が第１の所定変動値より小さく、前記持続期間が所定期間よりも長く、更に前記変動量が所定変動量より大きい場合は異物が有ると判定することを特徴とする請求項１または２に記載の給電機器。
5. 前記判定手段は前記変動値が第１の所定変動値よりも小さい第２の所定変動値よりも小さい場合は異物があると判定しないことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の給電機器。
6. 前記判定手段は更に、前記持続期間の間、前記変動値の符号の正と負の変化が所定の回数以上である場合は異物があると判定しないことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の給電機器。
7. 前記判定手段は異物の有無を判定する１つ以上の閾値を持ち、各閾値は前記生成手段が生成する出力に応じて閾値を変えることを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の給電機器。
8. 前記検出手段は前記判定手段で判定した前記変動値が第１の所定変動値よりも大きい、又は／且つ、前記変動量が前記所定変動量より大きい場合は、前記持続期間をゼロに戻して、整合状態の検出を再び行うことを特徴とする請求項７に記載の給電機器。
9. 前記検出手段は一定間隔で検出を繰り返すことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の給電機器。
10. アンテナから出力する給電電力を生成する生成手段と、前記アンテナと前記生成手段の間に接続される整合手段とを有し、受電機器に前記アンテナを通して非接触で電力を給電する給電機器の制御方法であって、
    前記整合手段の整合状態の変化を検出する検出ステップと
    異物が所定の範囲内に有るか否かを判定する判定ステップを備え、
    前記判定ステップでは前記検出ステップにより検出する整合状態の単位時間当たりの変動値を用いて異物の有無を判定する、又は前記変動値と変動が起きてから変動が持続する持続期間又は／且つ持続期間の間の変動量を用いて異物の有無を判定することを特徴とする給電機器の制御方法。
11. コンピュータを、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の給電機器として機能させるための、コンピュータが読み取り可能なプログラム。

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