JP2012005189A

JP2012005189A - 充電装置

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Publication number: JP2012005189A
Application number: JP2010135691A
Authority: JP
Inventors: Hideki Kojima; 秀樹小島
Original assignee: Toko Inc
Current assignee: Toko Inc
Priority date: 2010-06-15
Filing date: 2010-06-15
Publication date: 2012-01-05
Anticipated expiration: 2030-06-15
Also published as: JP5490626B2

Abstract

【課題】電子メガネ２０に内蔵された二次電池を簡易に充電できる充電装置１０を提供することを目的とする。
【解決手段】二次電池を内蔵した電子メガネ２０に対して電力を供給する充電装置１０において、電子メガネ２０に設けられた受電コイル２７に対して非接触で電力を供給する送電コイル１７と、電子メガネ２０を所定位置に載置するための位置決め手段１１、１２を備え、送電コイル１７は細長形状の第１のコア１８に巻装され、受電コイル２７は細長形状の第２のコア２８に巻装されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は二次電池を内蔵した電子メガネに対して電力を供給する充電装置に関する。

電源が必要な電子メガネとして、電気的に焦点距離を可変させる電子メガネ、ディスプレイが内蔵された映像用電子メガネ、音楽プレーヤーが内蔵された電子メガネ、光透過率を可変する電子メガネ、左右のシャッターを開閉することにより左眼用の画像と右眼用の画像を交互に鑑賞し立体視を実現する液晶シャッターメガネなどがある。

このような電子メガネは、電源ケーブルを接続せずケーブルレスで使用することが求められているため、一般的に電源として一次電池や二次電池が用いられる。電源として一次電池を用いた場合、電池の消耗による電池交換が必要となり、使用者にとって利便性が悪いという問題がある。そのため電子メガネには、繰り返し充電可能な二次電池を用いることが好ましい。

電子メガネの電源として二次電池を用いる場合には、外部電源と接続するための金属端子が必要となる。二次電池を充電する際には充電装置と金属端子を接続する必要がある。この金属端子に汗などの水分やゴミなどが付着した場合、ショートしてしまう恐れがある。また、端子の劣化や接触不十分によって、充電できなくなる恐れがある。

他方、電子カメラなどの電子機器においては、二次電池へ充電するための充電方式として、電磁誘導作用を利用して二次電池に電力供給を行う方式が提案されている。これにより、金属端子を用いずに二次電池へ充電することが可能となる。電磁誘導作用を利用して二次電池に電力供給を行うには、変動する磁界によって起電力を生じさせるための受電コイルが必要となる。そして、充電装置には変動する磁界を発生させるための送電コイルが設けられる。受電コイルには、薄型化や小型化を実現するためにフラット形状の平面コイルが用いられている。また、送電コイルは受電コイルと略同一径のものが用いられている。

特開２００７−０５２１１６号公報特開２００３−１２５２５２号公報

電子メガネに内蔵された二次電池を充電するときには、充電装置と金属端子を接続する必要があり利用者にとって煩わしいものであった。また、スペースが少ない電子メガネに電磁誘導作用を利用して二次電池に電力供給を行う方式を適用しようとすると、平面コイルの直径を小さくする必要がある。しかし、この場合には受電コイルの受電能力が低下してしまう。

本発明は以上の問題を考慮してなされたものであり、電子メガネに内蔵された二次電池を簡易に充電することができる充電装置を提供することを目的とする。また、受電コイルを備える電子メガネに対して、伝送電力が低下することなく、効率良く非接触で電力伝送を行うことができる充電装置を提供することを目的とする。

本発明はこのような目的を達成するため、二次電池を内蔵した電子メガネに対して電力を供給する充電装置において、該電子メガネに設けられた受電コイルに対して非接触で電力を供給する送電コイルと、該電子メガネを所定位置に載置するための位置決め手段を備え、該送電コイルは第１のコアに巻装され、該受電コイルは第２のコアに巻装されていることを特徴とする。

本発明によると、電子メガネに内蔵された二次電池を簡易に充電することができる。また、受電コイルを備える電子メガネに対して、伝送電力が低下することなく、効率良く非接触で電力伝送を行うことができる。

本発明の第１の実施形態に係る充電装置に電子メガネを載置した状態の斜視図本発明の第１の実施形態に係る送電コイルと受電コイルの位置関係を示す図本発明の第１の実施形態に係る充電装置および電子メガネのブロック図本発明の第１の実施形態に係る充電装置および電子メガネの回路図本発明の第２の実施形態に係る充電装置に電子メガネを載置した状態の斜視図本発明の第２の実施形態に係る送電コイルと受電コイルの位置関係を示す図本発明の第３の実施形態に係る充電装置の斜視図本発明の第３の実施形態に係る充電装置のブロック図本発明の第３の実施形態に係る充電装置の断面図

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る充電装置および電子メガネについて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る充電装置に電子メガネを載置した状態の斜視図である。本実施形態では、電子メガネの一例として３Ｄメガネを用いる。充電装置１０には、３Ｄメガネ２０が折り畳まれた状態で載置されている

充電装置１０は、テンプル支持部１１と、フロント支持部１２および変動する磁界を発生させるための送電コイル１７を備えている。充電装置１０に３Ｄメガネ２０を載置したとき、３Ｄメガネ２０はテンプル支持部１１およびフロント支持部１２によって所定の位置に安定して保持される。

３Ｄメガネ２０は、左右のテンプル２１とフロント２２から構成されている。フロント２２は、左右のリム２３と、ブリッジ２４と、左右の鼻当て２５および左右のシャッター２６とを備えている。また、左右のリム２３の内部にはそれぞれ受電コイル２７が設けられている。各受電コイル２７は、３Ｄメガネ２０の中心（ブリッジ２４）に対して対称の位置に配置されている。３Ｄメガネ２０を充電装置１０に載置したとき、受電コイル２７と送電コイル１７は電磁結合可能な状態になるようにそれぞれ配置される。

図１に示すように、テンプル支持部１１は溝状に形成されている。左右のテンプル２１は、重ねられた状態で溝状のテンプル支持部１１に支持される。この溝の側面や底面に沿って左右のテンプル２１を支持することで、それぞれの面方向に対して位置決めを行うことができる。また、フロント支持部１２は、左右の鼻当て２５の形状に沿って垂直方向に隆起され、水平の一方向に突出した形状に形成されている。言い換えると、フロント支持部１２は上方から下方に向かうにしたがって、水平方向に徐々に広がるように形成されている。左右の鼻当て２５は、フロント支持部１２の幅と左右の鼻当て２５の間隔が等しくなる箇所でフロント支持部１２により支持される。このような形状のフロント支持部１２によって、垂直方向および左右の鼻当て２５間の方向について位置決めを行うことができる。このように充電装置１０は、テンプル支持部１１とフロント支持部１２により、３Ｄメガネ２０を所定の位置に安定した状態で載置することができる。

充電装置１０はできるだけ小型化することが望ましい。図１に示すように、３Ｄメガネ２０が折り畳まれ、左右のテンプル２１が重ねられた状態で支持されるようにテンプル支持部１１を構成する。また、フロント支持部１２は、左右の鼻当て２５もしくはブリッジ２４やブリッジ２４付近の左右のリム２３を支持するように構成する。これにより、テンプル支持部１１とフロント支持部１２を近い場所に構成することができ、充電装置１０を小型化することができる。このとき、受電コイル２７は、鼻当て２５に近接するリム２３に配置することが好ましい。また、テンプル支持部１１やフロント支持部１２を中心にして３Ｄメガネ２０が左右対称になるので、３Ｄメガネ２０をバランス良く支持することができる。

次に、本発明の第１の実施形態に係る送電コイル１７と受電コイル２７の構成について説明する。図２は、本発明の第１の実施形態に係る充電装置１０に３Ｄメガネ２０を載置したときの、送電コイル１７と受電コイル２７の位置関係を示す図である。

まず、送電コイル１７と受電コイル２７の構成について説明する。送電コイル１７は、磁性体からなる略平板状のコア１８の外周に巻装されている。同様に、受電コイル２７は、磁性体からなる略棒状のコア２８の外周に巻装されている。

次に、送電コイル１７と受電コイル２７の位置関係について説明する。３Ｄメガネ２０が充電装置１０に載置されたとき、送電コイル１７と受電コイル２７は、各コア１８、２８の長手方向が略平行に対向するようにそれぞれ配置される。送電コイル１７から誘起された磁束３０による電磁誘導によって、受電コイル２７に誘導起電力が発生する。

コア１８、２８の長手方向の断面形状は、細長い略長方形となるように形成する。長手方向に対して垂直方向の断面形状は、略長方形にしても良いし、略長円形になるようにしても良い。また、コア１８、２８として磁性シートを用いても良い。例えば、磁性シートにポリウレタン線を巻装し、送電コイル１７や受電コイル２７を形成しても良い。送電コイル１７や受電コイル２７を配置する場所によって、それぞれ棒状のコアや平板状のコアなどを適宜選択することができる。

一方のコアとして、コアの長手方向に対して垂直方向の断面形状が長方形または長円形のコアを用いた場合、この断面の短辺ではなく長辺に対向する方向に他方のコアを配置する。これにより、長辺方向の位置ずれに対する効率低下を抑えることができる。

３Ｄメガネ２０は、その形状から受電コイル２７を配置するスペースが限定されてしまう。そのため、受電コイル２７として平面コイルを用いると直径を小さくしなければならず、受電能力が低下してしまう。上記のように送電コイル１７と受電コイル２７を構成することで、受電能力の低下を抑えることができる。また、本実施形態のように、送電コイル１７と受電コイル２７をそれぞれ略同一の長さの細長形状のコア１８、コア２８に巻装して構成することで、送受電間の効率低下を抑えることができる。

また、電子メガネ２０の左右のリム２３には、プリント基板を内蔵できるスペースがない。そのため、この部分に電源回路や左右のシャッター２６と左眼、右眼用の画像とを同期させるための制御回路、赤外線受光素子などを配置することができず、スペースを有効に利用することができなかった。受電コイル２７を細長形状のコア２８に巻装することで、左右のリム２３に配置させることが可能となり、３Ｄメガネ２０を小型化することができる。

次に、本発明の第１の実施形態に係る充電装置１０および３Ｄメガネ２０の構成について説明する。図３は、本発明の第１の実施形態に係る充電装置１０および３Ｄメガネ２０のブロック図である。充電装置１０は、電源から電力供給される駆動回路４０と送電コイル１７を備える。３Ｄメガネ２０は、電磁誘導作用により送電コイル１７から電力を受電する受電コイル２７と、受電コイル２７に誘導される交流電力を整流する整流平滑回路４１を備える。整流平滑回路４１の出力は、充電制御回路を介して二次電池に供給される。

各送電コイル１７には、それぞれ別の駆動回路４０が接続されている。各駆動回路４０は、電源から供給されている直流電力Ｖｉｎをそれぞれ交流電力に変換して、各送電コイル１７に供給する。これにより、送電コイル１７に誘導磁界を発生させ、この誘導磁界により受電コイル２７と鎖交する磁束３０が変化し、電磁誘導により受電コイル２７に起電力が生じる。各整流平滑回路４１は、各受電コイル２７に発生した起電力をそれぞれ直流電力に変換する。各整流平滑回路４１の出力端はそれぞれ接続されており、各整流平滑回路４１の合成出力Ｖｏｕｔは、充電制御回路を介して二次電池に供給される。

次に、本発明の第１の実施形態に係る充電装置１０および３Ｄメガネ２０の具体的な回路構成について説明する。図４は、図３に示したブロック図の実施例の回路図である。駆動回路４０として、自励式の発振回路を適用したものである。充電装置１０は、送電コイル１７に加えて、自励発振のための帰還用コイル４２を備える。送電コイル１７と帰還用コイル４２は、互いに磁気的に結合している。帰還用コイル４２は送電コイル１７と同一のコア１８に巻装することで、充電装置１０の小型化を図ることができる。例えば、送電コイル１７の内側に帰還用コイル４２を巻装する。

図４では、駆動回路４０として、コレクタ同調形の自励式発振回路を用いたが、ＲＣＣ共振型回路やコレクタ共振型などの自励発振回路を用いても良い。また、駆動回路４０として、他励式のハーフブリッジ回路やフルブリッジ回路などを用いても良い。

このように本実施形態によると、３Ｄメガネ２０などの電子メガネを充電装置１０に載置するだけで、電子メガネに内蔵された二次電池を簡易に充電することができる。また、受電コイル２７を備える電子メガネに対して、伝送電力が低下することなく、非接触で電力伝送を行うことができる。

本実施形態では、送電コイル１７と受電コイル２７を複数用いているが、本発明はそれに限らない。例えば、一つの受電コイル２７に対して一つの送電コイル１７で電力伝送しても良い。また、複数の受電コイル２７に対して一つの送電コイル１７で電力伝送しても良いし、一つの受電コイル２７に対して複数の送電コイル１７で電力伝送しても良い。複数の受電コイル２７を用いる場合、３Ｄメガネ２０の中心（ブリッジ２４）に対して対称の位置に配置することで、左右の重量のバランスが悪くなるのを防ぐことができる。

また、本実施形態では、フロント支持部１２によって左右の鼻当て２５を支持しているが、左右のリム２３やブリッジ２４を支持することにより位置合わせを行っても良い。また、位置決め手段として、溝状に形成したテンプル支持部１１および水平方向および垂直方向に隆起させたフロント支持部１２を例示したが、位置決め手段はこれに限られない。例えば、溝状に形成したフロント支持部１２によって、フロント２２の少なくとも一部を支持する構成にしても良い。また、テンプル支持部１１は溝状に形成する以外にも、Ｕ字状やＶ字状に切り欠き部のような構成にしても良い。また、３Ｄメガネ２０が折り畳まれていない状態で充電装置１０に載置するように、左右のテンプル２１をそれぞれ保持するテンプル支持部１１を複数設けても良い。

また、受電コイル２７は、３Ｄメガネ２０の左右のリム２３の内部に設ける構成としたが、本発明はそれに限らない。例えば、３Ｄメガネ２０のブリッジ２４やテンプル２１の内部に受電コイル２７を設けても良い。また、受電コイル２７は、３Ｄメガネ２０のどの場所に内蔵したとしても良い。３Ｄメガネ２０が充電装置１０の所定位置に載置されたとき、送電コイル１７は受電コイル２７と各コイルの長手方向が略平行になるように対向して配置される。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る充電装置および電子メガネについて説明する。なお、第１の実施形態と同じ機能を有する部位には同じ符号を付し、説明は省略する。本実施形態は、第１の実施形態と送電コイルおよび受電コイルの構成、配置が異なる。

図５は、本発明の第２の実施形態に係る充電装置１０の斜視図である。充電装置１０は送電コイル１７’を備えており、送電コイル１７’は磁性体からなる略円柱形状のコア１８’に巻装されている。

３Ｄメガネ２０は受電コイル２７’を備えており、受電コイル２７’は、ブリッジ２４の内部に設けられている。受電コイル２７’は、磁性体からなる略円柱形状のコア２８’に巻装されている。受電コイル２７’は、ブリッジ２４の略中央に配置されている。

次に、送電コイル１７’と受電コイル２７’の位置関係について説明する。図６は、本発明の第２の実施形態に係る充電装置１０に３Ｄメガネ２０を載置したときの、送電コイル１７’と受電コイル２７’の位置関係を示す図である。

３Ｄメガネ２０が充電装置１０に載置されたとき、送電コイル１７’と受電コイル２７’は、それぞれの巻線軸が略一致するようにそれぞれ配置されている。送電コイル１７’から誘起された磁束３０による電磁誘導によって、受電コイル２７’に誘導起電力が発生する。本実施形態のように、受電コイル２７’をブリッジ２４内に設けるときには、送電コイル１７’ のコア１８’と受電コイル２７’のコア２８’を対向させて配置することができる。受電コイル２７’を複数用いない場合は、受電コイル２７’をブリッジ２４内に設けることで充電装置１０に３Ｄメガネ２０をバランス良く支持することができる。

また本実施形態では、コア１８’とコア２８’を用いる代わりに、送電コイル１７’と受電コイル２７’が相対向する面の反対側の面の一方もしくは各々に磁性シートを貼り付けてもよい。磁性シートは、送電コイル１７’および受電コイル２７’の直径と同じ大きさかそれ以上のものを用いる。これにより、インダクション係数を高め、送電コイル１７’と受電コイル２７’間の磁気的結合を高めることができる。このような構成とすることで、受電コイル２７’の直径を小さくしても、受電コイル２７’の受電能力が低下するのを補うことができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る充電装置について説明する。なお、第１の実施形態と同じ機能を有する部位には同じ符号を付し、説明は省略する。また、充電装置に載置される電子メガネの構成、動作は第１の実施形態と同じであるため、説明は省略する。

図７は、本発明の第３の実施形態に係る充電装置１０の斜視図である。充電装置１０は、下部筐体５０と上部筐体５１とから構成されており、送電コイル１７と、テンプル支持部１１およびフロント支持部１２は上部筐体５１に設けられている。上部筐体５１は下部筐体５０に対して回転可能に連結されている。

図７（ｂ）は、図７（ａ）の上部筐体５１を下部筐体５０に対して９０°回転させた状態を示す図である。上部筐体５１は下部筐体５０に対して、垂直方向を中心軸として水平方向に回転可能になっている。よって、下部筐体５０を固定した状態で、フロント支持部１２およびテンプル支持部１１の向きを任意の方向に調整することができる。

３Ｄメガネ２０を充電装置１０に載置するときには、充電装置１０の向きに合わせて３Ｄメガネ２０をセットしなければならなかった。充電装置１０が電源ケーブルに接続されていたり、所定の場所に固定されている場合には、充電装置１０の向きを変えることが難しい。そのため、充電装置１０の向きによって、３Ｄメガネ２０を充電装置１０に載置するのが難しいという問題があった。上記のように、充電装置１０の上部筐体５１に３Ｄメガネ２０の位置決め手段を設け、上部筐体５１を下部筐体５０に対して回転可能にする。これにより、使用者が充電装置１０に対して、どの方向からでも３Ｄメガネ２０を置き易くまたは取り易くすることができ、利便性を向上させることができる。

次に、本発明の第３の実施形態に係る充電装置１０の構成について説明する。図８は、本発明の第３の実施形態に係る充電装置１０のブロック図である。下部筐体５０は、電源から電力供給される駆動回路４０と送電コイル５２を備える。上部筐体５１は、電磁誘導作用により送電コイル５２から電力を受電する受電コイル５３と、受電コイル５３に誘導される交流電力を整流する整流平滑回路４１と、整流平滑回路４１の出力が供給される駆動回路４０と送電コイル１７を備える。

下部筐体５０内の駆動回路４０は、電源から供給されている直流電力Ｖｉｎをそれぞれ交流電力に変換して、送電コイル５２に供給する。これにより、送電コイル５２に誘導磁界を発生させ、この誘導磁界により受電コイル５３と鎖交する磁束３０が変化し、電磁誘導により受電コイル５３に起電力が生じる。整流平滑回路４１は、受電コイル５３に発生した起電力をそれぞれ直流電力に変換し、上部筐体５１内の各駆動回路４０に供給される。この各駆動回路４０の出力は、それぞれ各送電コイル１７に供給される。

次に、本発明の第３の実施形態に係る送電コイル５２と受電コイル５３について説明する。図７は、本発明の第３の実施形態に係る充電装置１０の断面図である。送電コイル５２と受電コイル５３には、それぞれ円形の平面コイルが用いられている。送電コイル５２および受電コイル５３の中心軸と、上部筐体５１の回転軸は略一致するように配置されている。これにより、上部筐体５１を回転させたときに送電コイル５２と受電コイル５３の中心軸がずれることがなく、送電コイル５２と受電コイル５３間の位置ずれによる効率の低下を防ぐことができる。このように、下部筐体５０と下部筐体５０に対して回転可能に支持されている上部筐体５１との間は、平面コイル同士で非接触電力伝送を行う構成が適している。

下部筐体５０と上部筐体５１の間の電気接続方法は、電極などの接点やケーブルを用いても良いが、このように、非接触で電力伝送することにより、下部筐体５０と上部筐体５１間の接触不良や回転による制約をなくすことができる。

上述したように、充電装置１０の上部筐体５１を下部筐体５０に対して回転可能に支持する構成とする。そして、下部筐体５０と上部筐体５１間および、上部筐体５１と３Ｄメガネ２０間の２箇所において、それぞれ非接触電力伝送回路を構成する。下部筐体５０と上部筐体５１間は、平面コイル同士で非接触電力伝送を行う。また、上部筐体５１と３Ｄメガネ２０間は、細長形状のコアに巻装したコイル同士で非接触電力伝送を行う。このように２段の非接触電力伝送回路を構成し、各段においてそれぞれ適した形状の送電コイル１７、５２と受電コイル２７、５３を用いて電力伝送を行う。

これにより、３Ｄメガネ２０を充電装置１０に載置するだけで簡易に充電することができるだけでなく、３Ｄメガネ２０を充電装置１０に対して載置しやすくなり、利便性を向上させることができる。

１０充電装置
１１テンプル支持部
１２フロント支持部
１７、２７’ 送電コイル
１８、１８’ コア
２０３Ｄメガネ
２１テンプル
２２フロント
２３リム
２４ブリッジ
２５鼻当て
２６シャッター
２７、２７’ 受電コイル
２８、２８’ コア
３０磁束
４０駆動回路
４１整流平滑回路
４２帰還用コイル
５０下部筐体
５１上部筐体
５２送電コイル
５３受電コイル

Claims

二次電池を内蔵した電子メガネに対して電力を供給する充電装置において、
該電子メガネに設けられた受電コイルに対して非接触で電力を供給する送電コイルと、
該電子メガネを所定位置に載置するための位置決め手段を備え、
該送電コイルは第１のコアに巻装され、該受電コイルは第２のコアに巻装されていることを特徴とする充電装置。
請求項１に記載の充電装置において、前記位置決め手段は、前記電子メガネのテンプルを支持するテンプル支持部と、前記電子メガネのフロントを支持するフロント支持部からなることを特徴とする充電装置。
請求項１または２に記載の充電装置において、前記第１のコアおよび前記第２のコアは細長形状であることを特徴とする充電装置。
請求項３に記載の充電装置において、前記受電コイルは前記電子メガネのリムに内蔵されることを特徴とする充電装置。
請求項３に記載の充電装置において、前記受電コイルは前記電子メガネのテンプルに内蔵されることを特徴とする充電装置。
請求項３に記載の充電装置において、前記受電コイルは前記電子メガネのブリッジに内蔵されることを特徴とする充電装置。
請求項１または２に記載の充電装置において、前記第１のコアおよび前記第２のコアは略円柱形状であり、前記受電コイルは前記電子メガネのブリッジ部に内蔵されることを特徴とする充電装置。
請求項１〜７のいずれか一項に記載の充電装置において、充電装置は上部筐体と下部筐体とを含み、該上部筐体は前記送電コイルと前記位置決め手段とを備え、該上部筐体は該下部筐体に対して回転可能に連結されることを特徴とする充電装置。
請求項８に記載の充電装置において、前記下部筐体は第１の平面コイルを備え、前記上部筐体はさらに第１の平面コイルから非接触で電力伝送される第２の平面コイルと、該第２の平面コイルに発生する交流電力を整流する整流回路と、該整流回路の出力電圧を交流電力に変換し前記送電コイルに供給するための駆動回路とを備えることを特徴とする充電装置。