WO2012002162A1

WO2012002162A1 - 電子機器、ワイヤレス送電装置

Info

Publication number: WO2012002162A1
Application number: PCT/JP2011/063829
Authority: WO
Inventors: 井出　哲也
Original assignee: シャープ株式会社
Priority date: 2010-06-29
Filing date: 2011-06-16
Publication date: 2012-01-05

Abstract

　本発明の電子機器は、ワイヤレス受電装置を備える。ワイヤレス受電装置は、電子機器の筐体（放熱キャビネット、前キャビネット、後キャビネット）の内部に設置された受信アンテナと、電子機器の筐体の壁面（放熱キャビネット）に設置され、受信アンテナに向けてマイクロ波を収束するパスレングスレンズと、を備える。

Description

電子機器、ワイヤレス送電装置

　本発明は、電子機器、ワイヤレス送電装置に関する。
　本願は、２０１０年６月２９日に、日本に出願された特願２０１０－１４７５９４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　ワイヤレス給電は、現在、電磁誘導によるものが主流である。電磁誘導方式は、送電部と受電部とを近接させる必要がある。最近、結合距離を大きくし、位置ずれに対する効率低下を改善するために、近傍界アンテナを用いた電界或いは磁界結合によるワイヤレス給電が注目されているが、現状では２０ｃｍ程度とまだ十分な給電距離が得られていない。

　一方、マイクロ波給電は、過去に人工衛星の太陽電池で発電した電力を地上に伝送することが検討されたように、長距離間の給電が可能である。しかし、屋内のマイクロ波給電手段はＩＣタグのように極めて電力消費の小さいものにしか用いられていない。家庭用電化製品のように比較的電力消費の大きい電子機器に対するマイクロ波給電技術は未だ確立されていない。よって、特許文献１には、導電材料のガスノズルに測定用電波を供給して、測定用の電波を放射することが記載されている。

特開２００９－３０２２１３号公報

　マイクロ波は生体への影響が懸念されているため、送電時の電力密度を制限する必要がある。例えば、電気通信技術審議会による諮問第３８号「電波利用における人体の防護指針」（昭和６３年６月２７日諮問）によれば、一般環境として電力密度が１ｍＷ／ｃｍ^２以下という指針がある。そのため、屋内で受電及び送電を行う場合、大面積のアンテナが必要となる。しかし、大面積のアンテナを家庭用電化製品等の電子機器に付加することは、電子機器の大型化を招くため望ましくない。

　特許文献１はマイクロ波給電に関するものではないが、電波を送受信するアンテナを備えている点でワイヤレス給電システムと共通する。特許文献１の熱処理装置は、熱処理装置内の導電性部材（ウエハボード、ガスノズル、熱電対保護管、熱電対等）を送受信アンテナに用い、ワイヤレスで被処理体の温度を検出するものである。特許文献１の熱処理装置は、送受信アンテナがロッドアンテナ形状になるため、電波を収束させる効果はなく、大きな利得は得られない。そのため、特許文献１のワイヤレス通信システムの構成をワイヤレス給電システムに適用しても、十分な給電を行うことはできない。

　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、大きな電力を受電することが可能で且つ場所をとらないワイヤレス受電装置内蔵型の電子機器を提供することを目的とする。また、本発明は、大きな電力を送電することが可能で且つ場所をとらないワイヤレス送電装置を提供することを目的とする。

　本発明の一実施形態に係る電子機器は、ワイヤレス受電装置を備える電子機器であって、前記ワイヤレス受電装置は、前記電子機器の筐体の内部に設置された受信アンテナと、前記電子機器の筐体の壁面に設置され、前記受信アンテナに向けて伝搬するマイクロ波を収束するパスレングスレンズと、を備える。

　前記受信アンテナに向けて伝搬するマイクロ波は平面波であっても良い。

　前記パスレングスレンズと前記受信アンテナと、を含む受電部が、前記筐体の壁面に沿って複数設けられていても良い。

　前記ワイヤレス受電装置は、前記受信アンテナによって受電した電力を蓄える蓄電装置を有していても良い。

　前記電子機器は、表示パネルの後方に放熱フィンを配置した薄型表示装置であり、前記パスレングスレンズは、互いに平行に配置された複数の板材からなり、前記複数の板材は前記表示パネルと対向する位置に配置され、前記放熱フィンとして機能していても良い。

　前記表示パネルと前記パスレングスレンズとの間に、金属で形成されたシールド板が設けられていても良い。

　前記電子機器は、振動板の前方に音響レンズを配置したスピーカーであり、前記パスレングスレンズは、互いに平行に配置された複数の板材からなり、前記複数の板材は前記振動板の前方に設置され、前記音響レンズとして機能していても良い。

　前記複数の板材には、固有振動数の異なる複数の板材が含まれていても良い。

　前記板材は、誘電体フィルムの表面に金属膜を形成したものであっても良い。

　前記板材は、金属板の表面に誘電体をコーティングしたものであっても良い。

　本発明の他の実施形態に係るワイヤレス送電装置は、マイクロ波を放射する送信アンテナを備えた窓枠と、前記送信アンテナから放射されたマイクロ波を平面波に変換して屋内に送信するパスレングスレンズと、を有し、前記パスレングスレンズは、互いに平行に配置された複数の板材からなり、前記複数の板材は、前記窓枠の前面に配置され、ブラインドのルーバーとして機能する。

　前記板材は、金属板の表面に誘電体をコーティングしたものであっても良い。但し、誘電体での損失が大きくならないように、使用する周波数域でのtanδ（誘電正接）の値が小さい誘電体を選択することが望ましい。例えば、tanδの値が０．００１以下の誘電体を用いるのが望ましい。

　本発明によれば、大きな電力を受電することが可能で且つ場所をとらないワイヤレス受電装置内蔵型の電子機器を提供することができる。また、本発明によれば、大きな電力を送電することが可能且つ場所をとらないワイヤレス送電装置を提供することができる。

ワイヤレス給電システムの一例を示す模式図である。ワイヤレス給電システムのブロック図である。パスレングスレンズの概略構成を示す斜視図である。受信アンテナの断面模式図である。受電部におけるマイクロ波の受信方法の説明図である。送電部におけるマイクロ波の送信方法の説明図である。ワイヤレス送電装置を屋内に設置する方法の一例を示す平面図である。ワイヤレス送電装置を屋内に設置する方法の一例を示す断面図である。図１及び図７Ａ、７Ｂに示した送受電部の概略構成を示す模式図である。送受電部（送電部又は受電部）の変形形態を示す模式図である。ワイヤレス受電装置を内蔵したスピーカーの断面模式図である。スピーカーに適用されるパスレングスレンズの断面模式図である。

　図１は、ワイヤレス給電システムの一例を示す模式図である。

　ワイヤレス給電システム１００は、ワイヤレス送電装置３９と、ワイヤレス受電装置２９を内蔵した電子機器の第１形態である薄型表示装置１と、を備える。ワイヤレス給電システム１００は、ワイヤレス送電装置３９を屋内に設置し、同じく屋内に設置された薄型表示装置１に対してワイヤレスで電力を送電するものである。

　薄型表示装置１は、表示パネル２と、表示パネル２の後方に配置された光学シート３及び拡散板４と、拡散板４の後方に配置された光源６及び反射板７からなるバックライト装置８と、を備える。表示パネル２は液晶パネルである。符号９は、表示パネル２の外周部を保持するパネルフレームである。符号５は、光源６を保持するホルダーである。

　反射板７は底浅の箱状に形成されている。パネルフレーム９の外縁部は、反射板７の背面に当接する金属製のシールド板１０の外縁部とビスにより締結されている。シールド板１０は、反射板７と対向する部分が肉厚の平板部とされ、シールド板１０の外周部は、反射板７の背面側を収納するように前方に延伸している。

　パネルフレーム９とシールド板１０は、それらの外側が前後から前キャビネット１１と後キャビネット１２とにより挟み込まれている。前キャビネット１１と後キャビネット１２は樹脂の成形品である。後キャビネット１２の中央部には開口部１２ａが形成されており、開口部１２ａには、熱伝導性の良いアルミニウム等の金属板からなる放熱キャビネット１３が内側から嵌め込まれている。前キャビネット１１と後キャビネット１２と放熱キャビネット１３は、表示パネル２及びバックライト装置８を内部に収容する薄型表示装置１の筐体である。

　放熱キャビネット１３の下端はシールド板１０の下端に密着しており、その外側に、スタンド１７に支持された金属板からなる支柱１６が配置されている。放熱キャビネット１３とシールド板１０と支柱１６は、ボルト１５により一体に固定されている。

　放熱キャビネット１３のシールド板１０の平板部と対向する面にはパスレングスレンズ２２が設けられている。パスレングスレンズ２２は、ワイヤレス送電装置３９から送信された平面波９１を筐体の内部に向けて収束させる電波レンズである。パスレングスレンズ２２の焦点位置近傍には、受信アンテナ２１が設けられている。パスレングスレンズ２２によって収束されたマイクロ波９２は受信アンテナ２１で受信され、電気エネルギーに変換される。パスレングスレンズ２２と受信アンテナ２１によって受電部２０が構成されている。

　ワイヤレス送電装置３９は、マイクロ波９０を放射する送信アンテナ３１と、送信アンテナ３１から放射されたマイクロ波９０を平面波９１に変換するパスレングスレンズ３２と、送信アンテナ３１を電源に接続するためのコンセント３３と、発振器／アンプ３４と、を備える。パスレングスレンズ３２と送信アンテナ３１によって送電部３０が構成されている。発振器／アンプ３４は、マイクロ波９０を発振し、増幅する。送信アンテナ３１は、パスレングスレンズ３２の焦点近傍に設けられている。送信アンテナ３１から放射されたマイクロ波９０は、パスレングスレンズ３２によってエネルギー密度の小さい平面波９１に変換され、屋内に送信される。

　ワイヤレス給電システム１００では、送電部３０と受電部２０との間の送電は、電力密度の小さい平面波９１によって行われている。平面波９１は受電部２０に到達するまで収束しないので、送電中のマイクロ波９１による人体への影響は小さい。

　屋内に送信されたマイクロ波９１は、薄型表示装置１の筐体の内壁に広い面積で設置されたパスレングスレンズ２２により収束され、再び高い電力密度のマイクロ波９２に変換されて受信アンテナ２１で受信される。よって、人体への影響が小さい弱いマイクロ波９１を用いた場合でも、効率的に薄型表示装置１に電力を供給することができる。

　送電部３０及び受電部２０では、パスレングスレンズ３２，２２の屈折率を大きくすることで、高密度のマイクロ波９０，９２が伝搬される空間を小さくすることができる。例えば、受電部２０では、このような空間を小さくすることで、シールド板１０の後面側の空間を小さくすることができ、薄型表示装置１の薄型化が可能となる。送電部３０では、このような空間を小さくすることで、人間が誤ってそのような場所に立ち入ってしまうことを防止することができる。

　表示パネル２と受電部２０との間には、金属製のシールド板１０が配置されている。シールド板１０によって表示パネル２側へのマイクロ波９２の侵入が抑制されており、電力密度の高いマイクロ波９２によって表示パネル２のＴＦＴ４４（図２参照）などが誤作動を起こすことが防止されている。

　図１では、薄型表示装置１の一例として液晶表示装置を例示したが、薄型表示装置１はこれに限定されない。フラットパネルディスプレイとして知られているプラズマディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイ等の他の薄型表示装置に対して上記の受電部２０を適用することができる。

　図２は、ワイヤレス給電システム１００のブロック図である。

　薄型表示装置１は、表示パネル２と、ゲートドライバ４２と、データドライバ４３と、タイミングジェネレーター４１と、電源装置４０と、を備える。ゲートドライバ４２、データドライバ４３、タイミングジェネレーター４１及び電源装置４０によって、表示パネル２の制御装置が構成されている。

　表示パネル２には、複数のゲート線４６と複数のデータ線４７とが格子状に形成されている。ゲート線４６とデータ線４７との各交点に対応してＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トランジスタ）４４が形成されている。ＴＦＴ４４には表示要素４５が接続されている。表示要素４５は、画素電極４５ａと、対向電極４５ｂと、画素電極４５ａと対向電極４５ｂとの間に挟持された図示略の液晶と、を含む。

　ＴＦＴ４４のゲートはゲート線４６と接続されている。ＴＦＴ４４のソースはデータ線４７と接続されている。ＴＦＴ４４のドレインは画素電極４５ａと接続されている。対向電極４５ｂはコモン線４８と接続されている。画素電極４５ａには、ＴＦＴ４４を介してデータ線４７からデータ信号が入力されるようになっている。対向電極４５ｂには、電源装置４０により生成されたコモン電位が供給されるようになっている。画素電極４５ａと対向電極４５ｂとの間の電圧によって液晶の配向状態が変化し、これにより、表示要素４５の表示が明状態から暗状態に切り換えられるようになっている。

　データドライバ４３は、一水平走査単位の階調データ（データ信号）に基づいて、データ線４７を順次走査駆動する駆動回路である。ゲートドライバ４２は、一垂直走査期間内に、水平同期信号に同期して、ゲート線４６を順次走査駆動する駆動回路である。タイミングジェネレーター４１は、外部から入力されるビデオ信号やそれに同期したクロック信号から、薄型表示装置１の動作に必要な各種信号（データ信号、制御信号）を生成する回路である。

　電源装置４０は、受電部２０を介してワイヤレス送電装置３９から供給された電力を薄型表示装置１の駆動に必要な複数の電圧に変換する装置である。電源装置４０は、データドライバ４３やゲートドライバ４２に供給する駆動用電位や、対向電極４５ｂに供給するコモン電位を生成する。

　電源装置４０は、受電部２０で受信したマイクロ波９１によって生じた交流電流を直流電流に変換する整流回路２３と、整流回路２３から供給された電力を蓄える蓄電装置２４と、蓄電装置２４から入力された電圧を薄型表示装置１の駆動に必要な複数の電圧（例えば、データドライバ４３やゲートドライバ４２に供給する駆動用電位や、対向電極４５ｂに供給するコモン電位）に変換する電源回路４９と、を備える。

　蓄電装置２４は、リチウムイオン二次電池や電気二重層コンデンサ（Electric double-layer capacitor）のようなキャパシタで構成されている。電気二重層コンデンサは、電気二重層という物理現象を利用することで蓄電効率が著しく高められたコンデンサ（キャパシタ）である。

　受電部２０と整流回路２３と蓄電装置２４とにより、ワイヤレス受電装置２９が構成されている。

　図２では、受電部２０で受電した電力をいったん蓄電装置２４に蓄えてから電源回路４９で各種駆動回路に必要な電圧を生成する。例えば、電力密度１ｍＷ／ｃｍ^２のマイクロ波を５０ｃｍ×１００ｃｍのサイズの受信アンテナで受信した場合、アンテナ間の伝送効率が１００％であっても給電可能な電力は５Ｗ程度である。

　しかし、蓄電装置２４は用いなくても良い。マイクロ波給電のアンテナ間の伝送効率は、マイクロ波の周波数にもよるが、２，４５ＧＨｚにおいて９０％近い効率が得られるという報告がある（信学技報AP98-124 (1998-12) p.21）。ＲＦ－ＤＣ変換の変換効率も、７５％程度の効率が報告されている。

　図３は、パスレングスレンズ２２の概略構成を示す斜視図である。

　パスレングスレンズ２２は、互いに平行に配置された複数の板材２６からなる。複数の板材２６は、一定の間隔で配置されている。パスレングスレンズ２２の電波入射面（平面波９１が入射する面）２２ａは、図１に示したシールド板１０の平坦部と平行な面である。パスレングスレンズ２２の電波出射面（マイクロ波９２が出射する面）２２ｂは、電波入射面２２ａの法線と板材２６の配列方向と平行な線とを含む面で切った断面が双曲線となる（つまり、受信アンテナ２１側に凸な）双曲面である。板材２６は電波入射面２２ａに対して斜めに傾いており、この傾き角によってパスレングスレンズ２２の焦点距離が制御されている。

　板材２６は、マイクロ波を屈折できるものであれば特に限定されない。アルミニウムやステンレス等の金属板が好適であるが、金属板の表面に誘電体をコーティングしたものや、誘電体フィルムの表面に金属膜を形成したものを板材２６として用いても良い。軽量化の観点からは、誘電体フィルムの表面に金属膜を形成したもの用いるのが良く、デザイン性（反射光の抑制）を重視する場合には、金属板の表面に誘電体をコーティングしたものを用いるのが良い。コーティングする誘電体は、誘電体での損失が大きくならないように、使用する周波数域でのtanδ（誘電正接）の値が小さい誘電体を選択することが望ましい。例えば、tanδの値が０．００１以下の誘電体を用いるのが望ましい。マイクロ波の金属内への侵入深さは１μｍ程度なので、誘電体フィルムの表面に金属膜を形成する場合には、１μｍ以上の金属膜をメッキなどにより形成することが望ましい。

　板材２６は、熱伝導性の良いアルミニウム等の金属板又は金属膜によって形成されることが好ましい。これにより、板材２６を放熱フィンとして利用することができる。筐体内には、表示パネル２やバックライト装置８（図１参照）、或いは、これらの駆動を制御するデータドライバ４３、ゲートドライバ４２等の制御装置（図２参照）から発生した熱が篭もりやすい。そのため、これらの部材と対向する位置に熱伝導性の良い板材２６を配置することで、筐体内の熱を効率よく外部に放出することができる。

　図４は、受信アンテナ２１の断面模式図である。

　受信アンテナ２１は、マイクロ波９２を導波する導波管２５と、導波管２５内に配置されたアンテナ本体２７と、を備える。受信アンテナ２１は、例えば、導波管２５の切り口２５ａを徐々に広くしてそのインピーダンスを自由空間のインピーダンスに整合させるようにしたホーンアンテナである。マイクロ波９２によってアンテナ本体２７に発生した交流電流は、配線２８を介して図２に示した整流回路２３に供給され、直流電流に変換される。

　図５は、受電部２０におけるマイクロ波の受信方法の説明図である。

　複数の板材２６をマイクロ波の伝搬方向に対して傾け、Ｈ面（磁界面）に平行に一定間隔で並べたパスレングスレンズ２２を用いる場合、伝播されるマイクロ波は直線偏波である。マイクロ波は板材２６の間隙を通って受信アンテナ２１に至る。板材２６の間隔ａは、マイクロ波９１の波長をλとして、ａ＜λ／２の関係を満たす必要がある。

　パスレングスレンズ２２の焦点距離ｆ（収束の度合い）は、平面波９１の伝播方向に対する板材２６の傾き角ψにより制御される。屈折率ｎは、ｎ＝ｃｏｓψで与えられる。傾き角ψが大きいほど焦点距離ｆは小さくなり、受電部２０の小型化、すなわち受電部２０を設置するためのシールド板１０後面側（図１参照）の筐体空間の薄型化が可能となる。例えばψ＝６０°で、厚み４ｃｍ、レンズ先端部から焦点位置までの距離２．５ｃｍ、幅２０ｃｍのパスレングスレンズ２２が得られる。

　図６は、送電部３０におけるマイクロ波の送信方法の説明図である。

　送電部３０のパスレングスレンズ３２の構成は、受電部２０のパスレングスレンズ２２の構成と概ね同じである。パスレングスレンズ３２は、互いに平行に配置された複数の板材３６からなる。パスレングスレンズ３２の電波出射面（平面波９１が出射する面）３２ｂは平面である。パスレングスレンズ３２の電波入射面（マイクロ波９０が入射する面）３２ａは、電波出射面３２ｂの法線と板材３６の配列方向と平行な線とを含む面で切った断面が双曲線となる（つまり、送信アンテナ３１側に凸な）双曲面である。板材３６は電波出射面３２ｂに対して斜めに傾いており、この傾き角によってパスレングスレンズ３２の焦点距離が制御されている。

　図６では、板材３６の傾き角を、図５に示した受電側の板材２６の傾き角ψと同じ角度としているが、送電側と受電側のパスレングスレンズの板材の傾き角は同じである必要はない。板材３６の間隔ｂも受電側の板材２６の間隔ａと等しくする必要はないが、板材３６の間隔ｂは、マイクロ波の波長をλとして、ｂ＜λ／２の関係を満たす必要がある。

　図７Ａ、７Ｂは、ワイヤレス送電装置３９を屋内に設置する方法の一例を示す模式図である。図７Ａはワイヤレス送電装置３９が内蔵されるブラインドシステムに適用される窓３８の平面図であり、図７Ｂは該ブラインドシステムに適用されるブラインド３２及び窓３８の断面図である。ワイヤレス送電装置３９は、屋内設備への電力送電を目的とするものである。

　一次放射器である送信アンテナ３１は、建物の窓枠３７に設置されている。送信アンテナ３１は、例えば、図４に示したのと同様のホーンアンテナである。窓枠３７は「８」字型の枠体である。窓枠３７の中央部の室内に面した側には開口部３７ａが形成されている。開口部３７ａには、例えば、図４に示したような導波管が設置されており、該導波管の内部にはマイクロ波９０を放射するアンテナ本体が設置されている。

　アンテナ本体を開口部３７ａ以外の部分に設け、窓枠３７を伝送路として、アンテナ本体から放射されたマイクロ波を開口部３７ａから放射する構成としても良い。なお、その場合の窓枠は、マイクロ波に対して導波路となる公知の構成を転用して用いる。

　アンテナ本体に電力を供給するために、窓枠３７にコンセント３３が接続されている。コンセント３３とアンテナ本体は、窓枠３７の内部に設けられた図示略の配線で接続されている。

　窓３８の前面には、ブラインドを兼ねるパスレングスレンズ３２が設置されている。パスレングスレンズ３２は、複数の板材３６を窓に対して斜めに傾斜して配置したものである。板材３６は、マイクロ波９０を屈折させるために金属板若しくは金属膜を含んでおり、窓３８から入射する外光を遮るブラインドのルーバーとして機能する。

　板材３６は、マイクロ波を屈折できるものであれば特に限定されない。アルミニウムやステンレス等の金属板が好適であるが、金属板の表面に誘電体をコーティングしたものや、誘電体フィルムの表面に金属膜を形成したものを板材３６として用いても良い。軽量化の観点からは、誘電体フィルムの表面に金属膜を形成したもの用いるのが良い。金属特有の光沢が気になる場合には、アルミニウムやステンレス等の薄板の表面に、可視光の反射を抑制するための誘電体をコーティングし、これを板材３６としても良い。誘電体が金属板の表面に形成されていても、マイクロ波の屈折には殆ど影響がない。

　ワイヤレス送電装置３９は、屋内設備への電力送電を目的としている。そのため、人体への影響が少ないように、小さい電力密度の平面波９１を屋内に向けて送信する必要がある。この場合、送信アンテナ３１から放射された電力密度の大きいマイクロ波９０を広い面積に広げるために、パスレングスレンズ３２は大きなものが必要となる。大きなパスレングスレンズ３２を限られた屋内空間に設置するためには、レイアウト上の工夫が必要である。図７Ａ、７Ｂのワイヤレス送電装置３９では、設置面積を小さくするために、送信アンテナ３１やパスレングスレンズ３２をインテリア製品の内部に組み込み、又は、インテリア製品の機能をパスレングスレンズ３２に組み込んでパスレングスレンズ３２をインテリア製品として兼用している。そのため、屋内の空間を有効に利用することができる。

　図８Ａは、図１及び図７Ａ、７Ｂに示した送受電部の概略構成を示す模式図である。図８Ｂは、送電部及び受電部の変形形態を示す模式図である。図８Ａ、８Ｂでは、送電部と受電部の構成が類似していることから、これらを１つの図にまとめて図示している。図８Ａ、８Ｂにおいて、符号５０，５２は送信アンテナ若しくは受信アンテナ（以下、「送受信アンテナ」という）であり、符号５１，５３はパスレングスレンズであり、符号５５，５６は送電部若しくは受電部（以下、「送受電部」という）である。

　図８Ａの送受電部５５は、１組の送受信アンテナ５０とパスレングス５１によって送受電を行っている。そのため、大きな電力を送受電しようとすると、パスレングスレンズ５１の厚みｄ１が大きくなり、焦点距離ｆ１も大きくなる。

　図８Ｂの送受電部５６は、複数組の送受信アンテナ５２とパスレングスレンズ５３によって送受電を行っている。送受信アンテナ５２とパスレングスレンズ５３は、平面波の伝搬方向と直交する面に沿って複数並べて配置されている。送受信アンテナ５２とパスレングスレンズ５３の数を増やすことによって大電力を送受電するようになっている。この場合、１つ１つのパスレングスレンズ５３の大きさは小さくなる。よって、パスレングスレンズ５３の厚みｄ２は小さくなり、焦点距離ｆ２も小さくなる。複数のパスレングスレンズを用いる場合、電力損失を小さくするために、各々の電気長を同じにし、同位相での給電を行うことが望ましい。

　例えば、図８Ｂの送受電部５６を図１の薄型表示装置１の受電部２０に適用した場合、放熱キャビネット１３と受信アンテナ２１との間の距離が小さくなる。そのため、受電部２０を薄型表示装置１の筐体内に設置するためのスペースが小さくなり、薄型表示装置１の更なる薄型化が可能となる。

　図９は、ワイヤレス受電装置を内蔵した電子機器の第２形態であるスピーカー６０の断面模式図である。図１０は、スピーカー６０に適用されるパスレングスレンズ６２の断面模式図である。図９において、図１と共通する構成要素については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

　スピーカー６０は、エンクロージャー６９の内部に、音源となる図示略のボイスコイルの振動を伝えるホーン型の振動板６８を備える。振動板６８の中心部には、受信アンテナ６１が設置されている。振動板６８の開口面には、パスレングスレンズ６２が設置されている。パスレングスレンズ６２は、エンクロージャー６９とともにスピーカー６０の筐体の一部を構成している。

　パスレングスレンズ６２は、互いに平行に配置された複数の板材６６によって構成されている。パスレングスレンズ６２の電波入射面（平面波９１が入射する面）６２ａは平面であり、電波出射面（マイクロ波９２が出射する面）６２ｂは、電波入射面６２ａの法線と板材６６の配列方向と平行な線とを含む面で切った断面が双曲線となる（つまり、受信アンテナ６１側に凸な）双曲面である。板材６６は電波入射面６２ａに対して斜めに傾いており、この傾き角によってパスレングスレンズ６２の焦点距離が制御されている。

　板材６６は、マイクロ波９１を屈折できるものであれば特に限定されない。アルミニウムやステンレス等の金属板が好適であるが、金属板の表面に誘電体をコーティングしたものや、誘電体フィルムの表面に金属膜を形成したものを板材６６として用いても良い。軽量化の観点からは、誘電体フィルムの表面に金属膜を形成したものを用いるのが良く、デザイン性（反射光の抑制）を重視する場合には、金属板の表面に誘電体をコーティングしたものを用いるのが良い。マイクロ波の金属内への侵入深さは１μｍ程度なので、誘電体フィルムの表面に金属膜を形成する場合には、１μｍ以上の金属膜をメッキなどにより形成することが望ましい。

　パスレングスレンズ６２は、図１に示したワイヤレス送電装置３９から送信された平面波９１をスピーカー６０の筐体内部に向けて収束させる。受信アンテナ６１は、パスレングスレンズ６２の焦点近傍に設置されており、パスレングスレンズ６２によって収束された電力密度の高いマイクロ波９２を受信し、電力に変換する。パスレングスレンズ６２と受信アンテナ６１によって、受電部が構成されている。

　図示は省略したが、スピーカー６０には、受電部で受信したマイクロ波９１によって生じた交流電流を直流電流に変換する整流回路と、整流回路から供給された電力を蓄える蓄電装置と、蓄電装置から入力された電圧をスピーカー６０の駆動に必要な複数の電圧（例えば、音源に供給する駆動用電位）に変換する電源回路と、が設けられている。整流回路や蓄電装置の構成は、図２に示した整流回路２３や蓄電装置２４と同様である。受電部と整流回路と蓄電装置とにより、ワイヤレス受電装置が構成されている。

　板材６６は、振動板６８の前面に設置されることにより、音響レンズとして機能する。例えば、音速を３４０ｍ／ｓ、光速を３００００００００ｍ／ｓとすると、波長λ＝５ｃｍ（マイクロ波）の場合、周波数は、音波が６．８ｋＨｚ、電波（マイクロ波）は６ＧＨｚとなる。人間の可聴周波数は２０Ｈｚ～２０ｋＨｚであるため、マイクロ波を屈折させるパスレングスレンズは、可聴周波数域の音波を屈折させる音響レンズとして機能する。

　図１０に示すように、パスレングスレンズ６２を構成する複数の板材６６には、固有振動数の異なる複数の板材６３，６４が含まれている。固有振動数の大きさは、板材６６の材質、厚み、重量等によって制御されている。板材６６は音波の伝搬経路上に配置されているため、固有振動数と一致する特定波長の音波が放射されると、板材６６が固有振動する。スピーカー６０では、板材６６の固有振動数を全て等しくしないことで、音響レンズとして使用した場合の特定波長での大きな共振を抑制し、音質の向上を図っている。

　図１０では、パスレングスレンズ６２の中央部の板材６６を固有振動数の大きい板材６３とし、パスレングスレンズ６２の外周部の板材６６を固有振動数の小さい板材６４としているが、パスレングスレンズ６２の構成はこれに限定されない。固有振動数の異なる板材の種類は２種類に限らず、３種類以上とすることができる。固有振動数の異なる複数種類の板材の配置も任意である。

　本発明は、マイクロ波送電を行うワイヤレス送電装置と、マイクロ波受電を行うワイヤレス受電装置内蔵型の電子機器全般に利用可能である。

　１　　薄型表示装置（電子機器）
　２　　表示パネル
　１０　　シールド板
　１１　　前キャビネット（筐体）
　１２　　後キャビネット（筐体）
　１３　　放熱キャビネット（筐体）
　２０　　受電部
　２１　　受信アンテナ
　２２　　パスレングスレンズ
　２４　　蓄電装置
　２６　　板材
　２９　　ワイヤレス受電装置
　３０　　送電部
　３１　　送信アンテナ
　３２　　パスレングスレンズ
　３６　　板材
　３７　　窓枠
　３９　　ワイヤレス送電装置
　５２　　送受信アンテナ
　５３　　パスレングスレンズ
　５６　　送受電部
　６０　　スピーカー（電子機器）
　６１　　受信アンテナ
　６２　　パスレングスレンズ
　６３，６４，６６　　板材
　６８　　振動板
　６９　　エンクロージャー（筐体）
　９０，９１，９２　　マイクロ波

Claims

　ワイヤレス受電装置を備える電子機器であって、
　前記ワイヤレス受電装置は、前記電子機器の筐体の内部に設置された受信アンテナと、前記電子機器の筐体の壁面に設置され、前記受信アンテナに向けて伝搬するマイクロ波を収束するパスレングスレンズと、を備える電子機器。
　前記受信アンテナに向けて伝搬するマイクロ波は平面波である請求項１に記載の電子機器。
　前記パスレングスレンズと前記受信アンテナと、を含む受電部が、前記筐体の壁面に沿って複数設けられている請求項１又は２に記載の電子機器。
　前記ワイヤレス受電装置は、前記受信アンテナによって受電した電力を蓄える蓄電装置を備える請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電子機器。
　前記電子機器は、表示パネルの後方に放熱フィンを配置した薄型表示装置であり、
　前記パスレングスレンズは、互いに平行に配置された複数の板材からなり、
　前記複数の板材は前記表示パネルと対向する位置に配置され、前記放熱フィンとして機能する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電子機器。
　前記表示パネルと前記パスレングスレンズとの間に、金属で形成されたシールド板が設けられている請求項５に記載の電子機器。
　前記電子機器は、振動板の前方に音響レンズを配置したスピーカーであり、
　前記パスレングスレンズは、互いに平行に配置された複数の板材からなり、
　前記複数の板材は前記振動板の前方に設置され、前記音響レンズとして機能する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電子機器。
　前記複数の板材には、固有振動数の異なる複数の板材が含まれている請求項７に記載の電子機器。
　前記板材は、誘電体フィルムの表面に金属膜を形成したものである請求項６ないし８のいずれか１項に記載の電子機器。
　前記板材は、金属板の表面に誘電体をコーティングしたものである請求項６ないし８のいずれか１項に記載の電子機器。
　マイクロ波を放射する送信アンテナを備えた窓枠と、
　前記送信アンテナから放射されたマイクロ波を平面波に変換して屋内に送信するパスレングスレンズと、を有し、
　前記パスレングスレンズは、互いに平行に配置された複数の板材からなり、
　前記複数の板材は、前記窓枠の前面に配置され、ブラインドのルーバーとして機能するワイヤレス送電装置。
　前記板材は、金属板の表面に誘電体をコーティングしたものである請求項１１に記載のワイヤレス送電装置。