JP2003088005A

JP2003088005A - 電源装置および電子機器

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Publication number: JP2003088005A
Application number: JP2002131913A
Authority: JP
Inventors: Chiaki Nakamura; 千秋中村; Kazuo Kato; 一雄加藤; Yutaka Saito; 豊斉藤; Kazuo Matsubara; 和男松原; Atsushi Tanaka; 田中　　敦
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2001-05-18
Filing date: 2002-05-07
Publication date: 2003-03-20
Anticipated expiration: 2022-05-07
Also published as: JP3905418B2; EP1722284A3; EP1263114A2; EP1722284A2; US6809498B2; US20020190689A1; EP1263114B1; EP1729187B1; DE60236897D1; EP1722284B1; EP1724649A2; DE60236898D1; EP1263114A3; EP1729187A3; EP1729187A2; EP1724649A3

Abstract

(57)【要約】【課題】自由空間中の電界エネルギーを検波・整流し
て電力として取り出し、その電力を蓄積して、乾電池に
代わる電源装置、特に、携帯型の電子機器に有用な電源
装置を提供すること。【解決手段】電磁エネルギ変換部１１が空中を伝播す
る電波を集束して、集束した電磁エネルギを電力に変換
する。整流部１３が、交流波形の電力を整流して直流波
形の電力を生成し、整流された直流波形の電力を２次電
池１５に充電し、整流された直流波形の電力または前記
２次電池１５から放電された直流波形の電力を電気負荷
Ｘ１００に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電源装置および
電子機器に関し、更に詳しくは、腕時計や携帯電話機等
の携帯型の電子機器に電力を供給するのに有用な電源装
置、および、その電源装置を使用した電子機器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、腕時計や携帯電話機等の携帯型
の電子機器は、電池を搭載して電力を供給している。た
とえば、腕時計には、ボタン型（コイン型）電池が用い
られ、携帯電話機には、送電される交流電源によって充
電される充電式電池が用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ボタン
型電池や乾電池等の非充電式電池を用いている場合に
は、使用や経年変化によって、次第に供給電圧が減少し
ていくため、電池交換を頻繁に行わなければならない問
題点がある。

【０００４】一方、充電式電池の場合では、携帯型電子
機器の筐体から取り外して充電器にセットしたり、前記
筐体のまま充電器にセットした状態で、数時間から１０
時間程度の充電時間が掛かるため、充電作業が煩わしい
問題点がある。

【０００５】ところで、近年の携帯通信端末の急増で都
市空間における電波（電界、磁界（電場、磁場））は確
実に増加している。しかも、使用周波数が高周波へシフ
トしているため、空間電界はこれまでになく高い状況に
なっている。具体的には、新規使用周波数がＧＨｚ帯以
上へシフトしているため、軒並み１００ｄＢμＶ／ｍを
超える状況になってきている。この状況は、今後の携帯
電話におけるＷＣＤＭＡ方式の導入やＰＨＳ方式のコー
ドレス電話機の家庭への普及によって、当面は相当の勢
いで増加が続くと考えられる。

【０００６】そこで、この発明は、上述した問題点およ
び空間電界状況に鑑み、自由空間中の電界エネルギーを
検波・整流して電力として取り出し、その電力を蓄積し
て、乾電池に代わる電源装置、特に、携帯型の電子機器
に有用な電源装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、この発明による電源装置は、空中を伝播する電波
の電磁エネルギを集束して、電力に変換する電磁エネル
ギ変換部と、前記電磁エネルギ変換部から入力した交流
波形の電力を整流して直流波形の電力を出力する整流部
と、整流された直流波形の電力を充電するとともに放電
する蓄電池と、前記蓄電池の充放電を制御する制御部と
を有することを特徴としている。これによって、空中を
伝播する電波を集束して、集束した電磁エネルギを電力
に変換し、交流波形の電力を整流して直流波形の電力を
生成し、整流された直流波形の電力を蓄電池に充電し、
整流された直流波形の電力または前記蓄電池から放電さ
れた直流波形の電力を電気負荷に供給することが可能に
なる。

【０００８】ここで、人体に接触して人体を介して空中
を伝播する電波の電磁エネルギを入力する第一の入力端
子と、装置内部の電子回路のグランドと人体とを接続す
る第二の入力端子を有し、前記整流部は、前記電磁エネ
ルギ変換部及び前記入力端子から入力した交流波形の電
力を整流して直流波形の電力を出力するように構成して
もよい。また、本発明による電源装置は、空中を伝播す
る電波の電磁エネルギを集束して、電力に変換する電磁
エネルギ変換部と、人体に接触して人体を介して空中を
伝播する電波の電磁エネルギを入力する入力端子と、前
記電磁エネルギ変換部または前記入力端子から入力した
交流波形の電力を整流して直流波形の電力を出力する整
流部と、整流された直流波形の電力を充電するとともに
放電する蓄電池と、前記蓄電池の充放電を制御する制御
部とを有することを特徴としている。

【０００９】また、本発明に係る電源装置は、人体に接
触して人体を介して空中を伝播する電波の電磁エネルギ
を入力する入力端子と、前記入力端子から入力した交流
波形の電力を整流して直流波形の電力を出力する整流部
と、整流された直流波形の電力を充電するとともに放電
する蓄電池と、前記蓄電池の充放電を制御する制御部と
を有することを特徴としている。

【００１０】ここで、前記入力端子は、人体に接触する
正極端子及び負極端子とを有し、前記正極端子及び負極
端子は、一方の端子を中心として他方の端子が円形状に
形成され、または、ともに点状に形成されているように
構成してもよい。また、さらに、前記電磁エネルギ変換
部または前記入力端子と前記整流部側との間のインピー
ダンス整合を取る整合部を有するように構成してもよ
い。

【００１１】また、前記整合部は、抵抗によって構成さ
れているように構成してもよい。また、前記整合部は、
キャパシタ及びインダクタによって構成された直列共振
回路であるように構成してもよい。

【００１２】また、前記整合部は、キャパシタ及びイン
ダクタによって構成された並列共振回路であるように構
成してもよい。また、前記制御部は、後段の蓄電池に向
かって整流する２つの逆流防止整流素子と、一方の前記
逆流防止整流素子の入力端子側に接続する直流波形の電
力の電圧を所定値まで昇圧する昇圧回路とを有するよう
に構成してもよい。

【００１３】また、前記制御部は、前記整流部から入力
する直流波形の電力の入力電圧を監視する入力電圧監視
手段と、前記入力電圧が所定値よりも高い場合には入力
する直流波形の電力が蓄電池に直接供給されるよう前記
昇圧回路の動作を停止し、前記入力電圧が所定値よりも
低い場合には前記昇圧回路によって入力電圧を昇圧して
蓄電池に供給するように昇圧回路の動作を行うように制
御する監視手段とを有するように構成してもよい。

【００１４】また、さらに、前記制御部は、前記蓄電池
側の蓄電池電圧を監視する蓄電池電圧監視手段を有し、
前記監視手段は、前記蓄電池電圧が所定値以上の場合に
は前記昇圧回路の駆動を停止するように構成してもよ
い。

【００１５】また、前記制御部に備える昇圧回路はスイ
ッチ素子とキャパシタとを接続されたスイッチトキャパ
シタ型であって、前記昇圧回路に昇圧のタイミングを制
御するクロック信号を発振する発振回路を設けたように
構成してもよい。また、前記発振回路に続いてバッファ
回路を有し、該バッファ回路は前記クロック信号に応じ
て前記キャパシタの片端の電位を振幅させるが、該バッ
ファ回路の電源は前記整流部の出力側と接続され、前記
電磁エネルギ変換部から前記整合部および前記整流部を
介して電送される直流波形の電力によって動作させられ
るように構成してもよい。

【００１６】また、前記電磁エネルギ変換部は、断面下
層からバックプレーンと、絶縁層と、アンテナ導体とを
重ねた平面アンテナとするように構成してもよい。ま
た、前記アンテナ導体は、円形状パターン、方形状パタ
ーンその他の平面形状パターンで形成するように構成し
てもよい。

【００１７】また、前記アンテナ導体は、前記平面形状
パターンから配線パターンを引き出し、この配線パター
ンも前記バックプレーンに対向する位置に配設するよう
に構成してもよい。また、前記平面形状パターンと前記
配線パターンとは、同一平面となるように形成するよう
に構成してもよい。

【００１８】また、前記平面形状パターンと前記配線パ
ターンとは、段差または傾斜面を持って形成するように
構成してもよい。また、前記絶縁層に前記配線パターン
を配設するように構成してもよい。また、前記平面アン
テナは、平板状、湾曲状またはリング状に形成するよう
に構成してもよい。

【００１９】また、前記電磁エネルギ変換部は、スパイ
ラル電線によるホイップアンテナまたは誘電体による誘
電体アンテナとするように構成してもよい。また、前記
整流部は、順方向接続された第１、第２のダイオードに
よって構成された半波倍圧整流回路を有するように構成
してもよい。また、前記第１、第２のダイオードの中の
前記蓄電池側に接続されたダイオードは他のダイオード
よりもＩｆ／ＩＲが小さいように構成してもよい。ま
た、前記整流部は、単一のダイオード及び前記ダイオー
ドにバイアスを与えるためのインダクタを有するように
構成してもよい。

【００２０】また、前記整流部は、グランド側にアノー
ドが接続されると共に交流信号側にカソードが接続され
たダイオードと、一端が前記ダイオードのカソードに接
続されたλ／４線路と、前記λ／４線路に対向配設され
た導体と、前記λ／４線路の他端とグランド間に接続さ
れたキャパシタとを有するように構成してもよい。ま
た、前記ダイオードを置換したＭＯＳＦＥＴを有するよ
うに構成してもよい。また、この発明の電子機器は、こ
の発明の電源装置を備え、前記電源装置によって直流波
形の電力を供給されるようにしたことを構成上の特徴と
する。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、この発明につき図面を参照
しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこ
の発明が限定されるものではない。

【００２２】（実施の形態１）図１は、この発明の実施
の形態１の電子機器の機能構成を説明するブロック図で
ある。この電子機器１００は、この発明の実施の形態１
に特有の電源装置１０と、腕時計や携帯電話機などの時
計機能や電話機能などの各種機能を電気的に処理するた
めの時計用発振回路またはステップモータ駆動回路など
の電気負荷Ｘ１００とを有している。

【００２３】電源装置１０は、空中を伝播する電波（電
界・磁界（電場・磁場））から電気エネルギーを取り出
して、充電するとともに、電気負荷Ｘ１００に対して電
力を供給する。この電源装置１０には、電磁エネルギ変
換部１１と、整合部１２と、整流部１３と、制御部１４
と、２次電池１５とを主に有している。

【００２４】この電源装置１０は、出力端子１６と装置
のグランド（ＧＮＤ）端子１７によって電気負荷Ｘ１０
０に接続している。端子１６は、制御部１４からの出力
側に接続している。また、ＧＮＤ端子１７は、装置内部
の電子回路のＧＮＤ１８に接続している。また、このＧ
ＮＤ１８には、整流部１３と、制御部１４と、２次電池
１５とが接続している。

【００２５】電磁エネルギ変換部１１は、アンテナ・空
中線であって、電波（電界・磁界（電場・磁場））に反
応して電気として取り出す手段である。例えば、後述す
るように、セラミック型の容量結合等によるアンテナや
スパイラルアンテナなどがある。

【００２６】整合部１２は、空中を伝播してくる電波を
受信する前記電磁エネルギ変換部１１と後段のＤＣ回路
側（前記整流部１３以降）との間のインピーダンス整合
（ＬＣＲ共振）をとって、効率良く電気エネルギーを取
り出す手段である。例えば、後述するように、キャパシ
タによって構成する。

【００２７】整流部１３は、電波による交流を直流に変
換し、ＧＮＤ１８を基準にして＋電位を取り出す手段で
ある。制御部１４は、２次電池１５への充電を制御する
とともに、電気負荷Ｘ１００へ供給する電圧を制御する
手段である。

【００２８】２次電池１５は、制御部１４の制御によっ
て、充電されるとともに電気負荷Ｘ１００に対する電力
を供給する。例えば、Ｎｉ−ＭＨ型やＬｉイオン型の充
電式電池である。

【００２９】次に、電源装置１０の動作を説明する。ま
ず、電磁エネルギ変換部１１が、電波を入力して交流波
形の電力に変換し、整合部１２に交流波形の電力を電送
する。整合部１２は、前段の電磁エネルギ変換部１１と
後段の整流部１３以降との間のインピーダンス整合を取
り、取り出した交流波形の電力を整流部１３に電送す
る。ここでインピーダンス整合であるが、空中を伝播し
てくる電波は基本的には５０Ω送信のものが多いが、遠
方より飛来するものでも自由空間のインピーダンス１２
０π（３７０Ω）である。これに対して該電磁エネルギ
変換部すなわちアンテナ部がＬＣＲ共振回路としてＳＷ
Ｒ（反射波）などを少なく良好に整合（マッチング）取
るということである。

【００３０】本発明では該電磁エネルギ変換部直後に整
流部を設ける構成を取っているので、電力伝達効率的イ
ンピーダンスは５０Ωではなくなる。空中に対して５０
〜３７０Ωで整合を取るのはあくまで該電磁エネルギ変
換部すなわちアンテナ部となる。整流部１３は、ＧＮＤ
１８を基準にして、交流波形の電力を＋電位の直流波形
の電力に変換し、制御部１４に直流波形の電力を電送す
る。制御部１４は、直流波形の電力によって２次電池１
５を充電する。

【００３１】図２は、図１に示した電源装置の整合部
および整流部の回路構成を説明する回路図である。図１
に示した電磁エネルギ変換部１１は、電線タイプ（ＬＣ
Ｒ中Ｌをシンボル化）のアンテナ１１ａによって構成す
る。なお、アンテナ１１ａの引き出し線は、整合部１２
と整流部１３とを囲む金属製遮蔽用の筐体１９と電気的
に非接触にして絶縁させてある。また、筐体１９は、Ｇ
ＮＤ１８に接続してアースしてある。

【００３２】整合部１２は、キャパシタＣ１２によって
構成する。このキャパシタＣ１２は、アンテナ１１ａと
整流部１３とをＣ結合して、その間をＤＣ的に非接続と
し、後述するＳＢＤ１３ａ、１３ｂのリークによって電
力を取れなくなるのを防止している。

【００３３】整流部１３は、ＳＢＤ（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ
ＢａｒｒｉｅｒＤｉｏｄｅ）１３ａ、１３ｂと、抵抗
Ｒ１３ｃと、キャパシタＣ１３ｅ、１３ｄとから構成す
る。ＳＢＤ１３ａ、１３ｂは、整合部１２のキャパシタ
Ｃ１２に対して互いに並列に接続してある。ＳＢＤ１３
ａには、抵抗Ｒ１３ｃとキャパシタＣ１３ｄが直列に接
続してある。抵抗Ｒ１３ｃとキャパシタＣ１３ｄとは、
それぞれＧＮＤ１８に接続してアースされている。

【００３４】また、ＳＢＤ１３ｂには、制御部１４に接
続する出力側の配線と並列にキャパシタＣ１３ｅを接続
してある。このキャパシタＣ１３ｅは、ＧＮＤ１８に接
続してアースされている。すなわち、ＳＢＤ１３ａは、
ＧＮＤ側からＳＢＤ１３ａ側に向けて整流作用の生じる
ように接続してある。また、ＳＢＤ１３ｂは、アンテナ
側から後段の制御部１４側に向けて整流作用の生じるよ
うに接続してある。したがって、キャパシタＣ１２を通
った交流波形の電力は、ＳＢＤ１３ａ、１３ｂと、抵抗
Ｒ１３ｃと、キャパシタＣ１３ｅ、１３ｄとによって半
波倍圧整流されて、直流波形の電力として制御部１４に
電送される。

【００３５】図３は、図１に示した電源装置の制御部
の回路構成を説明する回路図である。この制御部１４
は、昇圧回路１４ａと、発振回路１４ｂと、ＳＤ（Ｓｉ
ｌｉｃｏｎｄｉｏｄｅ）１４ｃ、１４ｄとから構成す
る。昇圧回路１４ａは、整流部１３から電送される直流
波形の電圧が所定値よりも小さい場合に、発振回路１４
ｂのクロック信号に基づいて昇圧する回路である。

【００３６】発振回路１４ｂは、クロック信号を発振す
る回路である。ＳＤ１４ｃは、整流部１４ｃから電送さ
れる直流電力が所定値以上の場合に、２次電池１５側に
直接電送する。ＳＤ１４ｄは、整流部１３から電送され
る直流波形の電力の電圧が所定値以下の場合に、昇圧回
路１４ａによって昇圧された直流波形の電力を２次電池
１５側に電送する。

【００３７】これによって、電波による直流波形の電力
の電圧が所定値以上の場合には、電波による直流波形の
電力で２次電池１５を充電する。また、電波による直流
波形の電力の電圧が所定値以下の場合には、昇圧回路１
４ａによって昇圧して２次電池１５を充電する。したが
って、２次電池１５は、電波によって充電されることに
なる。また、電気負荷Ｘ１００では、必要な直流波形の
電力が電波によって与えられることになる。

【００３８】特に、前記所定値以下の場合には、昇圧し
て充電するようにしたため、例えば、電気負荷Ｘ１００
で最低必要な電圧を所定値として設定することによっ
て、電波による電磁エネルギが少々低くても、電気負荷
Ｘ１００を正常に動作させることが可能になる。

【００３９】図４は、図３に示した制御部の昇圧回路の
回路構成を説明する回路図である。この昇圧回路１４ａ
は、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ（デプレッション型）（以下
「トランジスタＴｒ」と呼ぶ。）とキャパシタを用いた
チャージポンプ（バケツリレー）型のスイッチトキャパ
シタ回路であり、終段の容量の大きなキャパシタに電荷
を貯め込むようになっている。

【００４０】トランジスタＴｒ１４ａ（１１）、１４ａ
（１２）、１４ａ（１３）、１４ａ（１４）、１４ａ
（１５）、１４ａ（１６）は、整流部１３側（ｉｎ）と
２次電池１５側（ｏｕｔ）との間に直列に接続してあ
る。キャパシタＣ１４ａ（２１）、１４ａ（２２）、１
４ａ（２３）、１４ａ（２４）、１４ａ（２５）、１４
ａ（２６）は、トランジスタＴｒ１４ａ（１１）、１４
ａ（１２）、１４ａ（１３）、１４ａ（１４）、１４ａ
（１５）、１４ａ（１６）を結ぶ配線に対してそれぞれ
一つ置きに並列に接続してある。この中、キャパシタＣ
１４ａ（２１）、１４ａ（２３）、１４ａ（２５）は、
インバータ１４ａ（３１）の出力側に接続してある。キ
ャパシタＣ１４ａ（２２）、１４ａ（２４）、１４ａ
（２６）は、インバータ１４ａ（３１）の入力側に接続
し、ＧＮＤ１８に接続してある。

【００４１】インバータ１４ａ（３１）は、発振回路１
４ｂからのクロックがある場合にはクロックを出力しな
い。したがって、この場合は、発振回路１４ｂから出力
されるクロックがそのままキャパシタＣ１４ａ（２
３）、１４ａ（２５）、１４ａ（２７）に入力する。一
方、このインバータ１４ａ（３１）は、発振回路１４ｂ
からのクロックが無い場合にはクロックを出力する。し
たがって、この場合は、インバータ１４ａ（３１）から
出力されるクロックがキャパシタＣ１４ａ（２１）、１
４ａ（２３）、１４ａ（２５）に入力する。

【００４２】昇圧回路１４ａは、発振回路１４ｂと反転
アンプ１４ａ（３１）とで出力されるクロック信号によ
って、キャパシタＣ１４ａ（２１）、１４ａ（２２）、
１４ａ（２３）、１４ａ（２４）、１４ａ（２５）、１
４ａ（２６）の充放電を制御し、この充放電に伴ってト
ランジスタＴｒ１４ａ（１１）、１４ａ（１２）、１４
ａ（１３）、１４ａ（１４）、１４ａ（１５）、１４ａ
（１６）をオン・オフさせることによって昇圧するよう
になっている。

【００４３】図５は、図３に示した制御部の発振回路の
回路構成を説明する回路図である。この発振回路１４ｂ
は、上述した昇圧回路１４ａ（図３および図４参照）を
動作させるクロック信号を発振する機能を実現するため
に、インバータ１４ｂ（１１）、１４ｂ（１２）、１４
ｂ（１３）を直列に接続してある。

【００４４】また、インバータ１４ｂ（１２）の出力端
子側とインバータ１４ｂ（１３）の入力端子側との間か
ら延びてインバータ１４ｂ（１１）の入力端子側に接続
する配線には、キャパシタＣ１４ｂ（２１）を接続して
ある。さらに、インバータ１４ｂ（１１）の入力端子側
とインバータ１４ｂ（１３）の入力端子側とを結ぶ配線
には、抵抗Ｒ１４ｂ（３１）を接続してある。

【００４５】図６は、この発明の実施の形態の昇圧動作
を説明する他例の回路図である。この回路では、アンテ
ナ１１ａから入射する電波の電磁エネルギによる交流波
形の電力は、キャパシタＣ１２とＳＢＤ１３ｂと昇圧回
路１４ａとを介するか、または、キャパシタＣ１２と抵
抗Ｒ１３ｃとキャパシタＣ１３ｅとを介して昇圧回路１
４ａに送られ、後段のキャパシタ１４ａ（ｍ）に電荷を
貯め込むようにしてある。

【００４６】昇圧回路１４ａでは、発振されるクロック
信号によってトランジスタＴｒ１４ａ（１１）、１４ａ
（１２）、１４ａ（１３）、１４ａ（１４）、…、１４
ａ（ｍ）、キャパシタ１４ａ（２１）、１４ａ（２
２）、１４ａ（２３）、…、１４ａ（n）を動作させ、
アンテナ１１ａからの交流波形の電力の電圧を昇圧す
る。但し、キャパシタ１４ａ（２１）、１４ａ（２
２）、１４ａ（２３）、…、１４ａ（ｍ）へのクロック
信号は、バッファ回路（インバータ）１４ａ（３１）、
１４ａ（３２）、１４ａ（３３）を介して入力される。

【００４７】なお、発振回路１４ｂが発振するクロック
は、対象受信パルス巾を１０分割した程度のスピードと
するのが好ましい。例えば、ＰＤＣ方式の携帯電話機で
のパルス波は２０ｍｓｅｃ、ＣＤＭＡ方式の携帯電話機
でのパルス波は約６０μｓｅｃであるから、前者は２ｍ
ｓｅｃ、後者は約６μｓｅｃの高速のクロックとする。

【００４８】このように高速のクロックとすると、受信
波がパルス波であっても、入ってきた電荷をリークとし
て消費される前にすばやく運び出すように昇圧動作を連
続して行って、効率良く電力を取り出すことができる。
クロックを高速にしても、後述するように発振回路の負
担はトランジスタのゲートを叩くだけの負担とすること
で自身の消費電力を抑えることが可能となるからであ
る。

【００４９】また、この回路のように、インバータ１４
ａ（３１）、１４ａ（３２）、１４ａ（３３）は、その
電源１４ｓ１、１４ｓ２、１４ｓ３を整流回路部直後
（ＳＢＤ１３ｂ直後）に接続して電波による電力を電源
として利用するのが好ましい。つまり、キャパシタ１４
ａ等の片端をブーストする電位（電源）を電波の入力側
から取ることで昇圧回路自身の消費電力を低減すること
が可能となるからである。

【００５０】ところで、上述のようなパルス波以外のコ
ンティニュアスな電波を利用する場合には、継続して電
磁エネルギを取り出すことが可能であり、上述のような
リーク電流による電圧降下が生じることがないため、通
常のデータ送受信に利用される回路のように、整流部か
らそのまま後段に電力を輸送すればよかった。

【００５１】しかし、近年の携帯電話機などのデータ送
受信に使用される電波から効率良く電磁エネルギを取り
出し、２次電池１５に充電したり、電気負荷Ｘ１００に
電力を輸送するためには、キャパシタＣ１３ｅの放電の
際に生じるＳＢＤ１３ａ、１３ｂのリーク電流を考慮す
る必要がある。つまり、リーク電流を補うように電力を
後段に輸送しなければならない。

【００５２】図７は、整流部のリーク電流を説明する図
である。図８は、パルス波の概念図である。図８の
（ａ）に示すようなパルス波による電流が、キャパシタ
Ｃ１２からＳＢＤ１３ｂを介してキャパシタＣ１３ｅに
流れ、キャパシタＣ１３ｅに電荷を溜める。このキャパ
シタＣ１３ｅへの充電は、パルス波の高い電圧の部分で
行われる。つまり、キャパシタＣ１３ｅは、各パルスの
狭間では充電ではなく放電し、後段に電力を輸送する。

【００５３】ところが、ＳＢＤ１３ａ、１３ｂは、図中
矢印に示すように、キャパシタＣ１３ｅの放電によるリ
ーク電流を流してしまうため、後段に電送されるパルス
波（出力）が、図８の（ｂ）に示すように減衰したもの
となってしまう。つまり、キャパシタＣ１３ｅの電圧
は、ＳＢＤ１３ａ、１３ｂによるリーク電流があるた
め、飽和する前に速やかに低下してしまう。

【００５４】そこで、この発明の実施の形態では、上述
したように、スイッチトキャパシタ型昇圧回路１４ａで
比較的低い電圧の入力電力も昇圧させ終段の大きなキャ
パシタ（蓄電池）に貯め込むということを可能としたの
みならず、瞬間瞬間スイッチで逆流を断ち切るように動
作するため、前記リークで電力が逆流する前にバケツリ
レーで運び出し洩れなく輸送できるようにした。

【００５５】このため、近年の携帯電話機などのデータ
送受信に使用される電波から効率良く電磁エネルギを取
り出し、２次電池１５に充電したり、電気負荷Ｘ１００
に電力を輸送することが可能になる。

【００５６】上記実施の形態１によれば、空中を伝播す
る電波を集束して、集束した電磁エネルギを電力に変換
し、交流波形の電力を整流して直流波形の電力を生成
し、整流された直流波形の電力を２次電池に充電し、整
流された直流波形の電力または前記２次電池から放電さ
れた直流波形の電力を電気負荷に供給することが可能に
なる。

【００５７】（実施の形態２）図９は、この発明の実施
の形態２の電子機器の機能構成を説明するブロック図で
ある。この電子機器２００は、この発明の実施の形態２
に特有の電源装置２０と、腕時計や携帯電話機などの時
計機能や電話機能などの各種機能を電気的に処理するた
めの時計用発振回路またはステップモータ駆動回路など
の電気負荷Ｘ２００とを有している。なお、上記実施の
形態１で説明した同一要素には、同一符号を付し、詳細
な説明を省略する。

【００５８】電源装置２０は、空中を伝播する電波（電
界・磁界（電場・磁場））から電気エネルギーを取り出
して、充電するとともに、電気負荷Ｘ２００に対して電
力を供給する。この電源装置２０には、電磁エネルギ変
換部１１と、整合部１２と、整流部１３と、制御部２４
と、２次電池１５とを主に有している。特に、この電源
装置２０は、電源装置１０と同様に、空中を伝播する電
波の中のパルス波から電気エネルギを取り出すのに適し
ている。

【００５９】この電源装置２０は、出力端子１６ａ、１
６ｂとＧＮＤ端子１７によって電気負荷Ｘ２００に接続
している。端子１６ａは、制御部２４からの出力側に接
続している。端子１６ｂは、制御部２４が２次電池１５
の電圧値に応じて電気負荷Ｘ２００の動作を制御する信
号を送るための端子である。また、ＧＮＤ端子１７は、
ＧＮＤ１８に接続している。また、このＧＮＤ１８に
は、整流部１３と、制御部２４と、２次電池１５とが接
続している。

【００６０】制御部２４は、２次電池１５への充電を制
御するとともに、２次電池１５の電圧をモニタして、モ
ニタした電圧に応じて電気負荷Ｘ２００の動作を制御す
る手段である。

【００６１】図１０は、図９に示した電源装置の制御部
の他例の回路構成を説明する回路図である。この制御部
２４は、昇圧回路１４ａと、発振回路１４ｂと、ＳＤ
（Ｓiliｃon Ｄｉｏｄｅ）１４ｃ、１４ｄと、電圧監視
回路２４ａから構成する。なお、上記実施の形態１と同
一要素には同一符号を付し、詳細な説明を省略する。

【００６２】電圧監視回路２４ａは、ＳＤ１４ｃの入力
側電圧を計測する信号線２４Ｓ１と、発振回路１４ｂを
制御する信号線２４Ｓ２と、２次電池１５の電圧を計測
する信号線２４Ｓ３と、電気負荷Ｘ２００に動作を制御
する信号を送る信号線２４Ｓ４とを接続してある。

【００６３】制御部２４では、送られてくる直流波形の
電力によって２次電池１５を充電する。このとき、電圧
監視回路２４ａがＳＤ１４ｃの入力側電圧と、２次電池
１５の電圧との関係に応じて、発振回路１４ｂと電気負
荷Ｘ２００の駆動を制御する。

【００６４】例えば、電気負荷Ｘ２００を駆動するのに
必要な電圧を０．７［Ｖ］、昇圧することによって電気
負荷Ｘ２００を駆動するのに必要な電圧０．７［Ｖ］ま
で昇圧可能な電圧を０．３［Ｖ］とする。この場合、次
の３つのパターンで制御することができる。

【００６５】（１）信号線２４Ｓ１が０．３［Ｖ］以上
かつ信号線２４Ｓ３が０．７［Ｖ］以下の場合は、昇圧
を動かして溜めたほうが有利なため、信号線２４Ｓ２か
ら発振回路１４ｂにクロックを発振する指令信号を出
し、信号線２４Ｓ４から電気負荷Ｘ２００を停止する指
令信号を出す。

【００６６】（２）信号線２４Ｓ１が０．３［Ｖ］以下
かつ信号線２４Ｓ３が０．７［Ｖ］以下の場合は、昇圧
も電気負荷Ｘ２００を駆動することもできないため、信
号線２４Ｓ２から発振回路１４ｂにクロックの発振を停
止する指令信号を出し、信号線２４Ｓ４から電気負荷Ｘ
２００を停止する指令信号を出す。

【００６７】（３）信号線２４Ｓ１が０．７［Ｖ］以上
信号線２４Ｓ３が０．３［Ｖ］以下の場合は、電気負荷
Ｘ２００を駆動するのに十分な電圧が供給できるため、
信号線２４Ｓ２から発振回路１４ｂにクロックの発振を
停止する指令信号を出し、信号線２４Ｓ４から電気負荷
Ｘ２００を駆動する指令信号を出す。ここで例えば２４
Ｓ３が１．２［Ｖ］以上と充分高く、かつ２４Ｓ１が
０．３［Ｖ］以上で０．７［Ｖ］以下の場合、昇圧して
も追加で貯められないので発振をする意味がなく、やは
り停止する指令信号を出す。

【００６８】上記実施の形態２によれば、空中を伝播す
る電波を集束して、集束した電磁エネルギを電力に変換
し、交流波形の電力を整流して直流波形の電力を生成
し、整流された直流波形の電力を２次電池に充電し、整
流された直流波形の電力または前記２次電池から放電さ
れた直流波形の電力を電気負荷に供給する際に、取得す
る電磁エネルギのレベルに応じて所定の電圧値まで昇圧
することによって、電気負荷に必要な電圧値の電力を供
給することができるようになる。

【００６９】（実施の形態３）図１１は、この発明の実
施の形態３の電子機器の機能構成を説明するブロック図
である。この電子機器３００は、この発明の実施の形態
２で説明した電源装置２０と、腕時計や携帯電話機など
の時計機能や電話機能などの各種機能を電気的に処理す
るための時計用発振回路またはステップモータ駆動回路
などの電気負荷Ｘ３００とを有している。なお、上記実
施の形態１で説明した同一要素には、同一符号を付し、
詳細な説明を省略する。

【００７０】電源装置２０が、上述したように入力側と
出力側のそれぞれの電圧に応じて昇圧と電気負荷Ｘ３０
０の駆動を制御する。このとき、電気負荷Ｘ３００側で
は、受信（入力）強度や２次電池１５の残量などをＬＣ
Ｄ等の表示部Ｘ３０１に表示するようにした。このた
め、電気負荷Ｘ３００は、図示しないＣＰＵが電源装置
２０から送られてくる電圧値を認識して図示しない記憶
部に記憶するとともに、表示部Ｘ３０１への表示を制御
する。なお、この制御は、図示しないＣＰＵが図示しな
い記憶部から制御のためのプログラムを読み出して実行
することで実施できる。

【００７１】図１２は、図１１で説明した表示画面の一
例を示す図である。この例では、表示画面Ｐにグラフα
とグラフβとを表示してある。グラフαは、縦軸に受信
強度、横軸に時間をとり、右端が最新５分間の平均レベ
ルを表すようにしてある。グラフβは、現在のバッテリ
ー残量を表し、右端で１００％の残量があることを示
す。またさらに、スリープ中では、「ＳＬＥＥＰ」等の
ように表示するようにしてもよい。

【００７２】上記実施の形態３によれば、受信（入力）
強度や２次電池の残量などをＬＣＤ等の表示部に表示す
るようにしたため、ユーザに電気負荷の使用状態などを
確認させることができる。

【００７３】（実施の形態４）図１３は、この発明の実
施の形態４の電子機器の概念を説明する図である。な
お、この電子機器４００は、上記実施の形態１で説明し
た電源装置１０を内蔵する電子式腕時計とし、電気負荷
Ｘ１００は時計機能の実現手段とする。また、電源装置
１０の構成要素は、上記実施の形態１で説明した機能と
同一とし、同一符号を付して、機能の詳細な説明を省略
する。

【００７４】人体（腕）Ａに電子機器４００を取り付け
ると、電子機器４００のアンテナ端子１１ｂが人体
（腕）Ａに接触する。すると、人体Ａが仮想アンテナ１
１ｃとして働くことになる。

【００７５】図１４は、この発明の実施の形態４の電子
機器の機能構成を説明するブロック図である。上述した
ように、この実施の形態４の電子機器４００の構成は、
上記実施の形態１で説明した構成要素と基本的に同一で
あり、同一符号を付して詳細な説明を省略する。但し、
この電子機器４００は、人体Ａに接触するためのアンテ
ナ端子１１ｂを備えている。このアンテナ端子１１ｂ
が、上述したように、人体Ａに接触して、自由空間に伝
播する電波を人体Ａから入力する。以下、このように人
体Ａを通して自由空間に伝播する電波を入力する人体Ａ
を便宜的に人体アンテナと呼ぶことにする。

【００７６】図１５は、この発明の実施の形態４の電子
機器の入力電力のレベルの実験結果を説明するグラフで
ある。このグラフに示すのは、電子機器４００を腕に装
着した状態、腕から外した状態、装着した状態での各種
環境における入力電力のレベルを計測した結果である。
縦軸に入力電力（μＷ）、横軸に各種環境の状態をと
る。

【００７７】各種環境の状態は、アンテナ未装着時、腕
に装着時（リード線＋時計を装着）、装着した状態でパ
ソコン等を稼動した時、買い物など野外への外出時、装
着をはずした時である。このグラフに示すように、電子
機器４００は、腕に装着時には所々で高い数値を示すの
が分かる。つまり、人体がアンテナとして機能している
のがわかる。

【００７８】上記実施の形態４によれば、空中を伝播す
る電波を人体を介して集束して、集束した電磁エネルギ
を電力に変換し、交流波形の電力を整流して直流波形の
電力を生成し、整流された直流波形の電力を２次電池に
充電し、整流された直流波形の電力または前記２次電池
から放電された直流波形の電力を電気負荷に供給するこ
とができるようになる。

【００７９】（実施の形態５）図１６は、この発明の実
施の形態５の電子機器の概念を説明する図である。な
お、この電子機器５００は、電源装置５０を内蔵する電
子式腕時計とし、電気負荷Ｘ１００は時計機能の実現手
段とする。また、電源装置５０の構成要素中、上記実施
の形態１で説明した機能と同一のものは、同一符号を付
して、機能の詳細な説明を省略する。

【００８０】人体（腕）Ａに電子機器５００を取り付け
ると、電子機器５００のアンテナ端子１１ｅが人体
（腕）Ａに接触する。すると、人体Ａが仮想アンテナ１
１ｃとして働くことになる。また、仮想アンテナ１１ｃ
とは別にアンテナ１１ａが自由空間を伝播する電波を入
力する。なお、アンテナ１１ａは、アンテナ端子１１ｄ
に接続している。また、アンテナ端子１１ｅは、電子機
器５００の裏蓋１１ｆを介して人体Ａに接触する。

【００８１】図１７は、この発明の実施の形態５の電子
機器（電子式腕時計）の一例を説明する斜視図である。
この電子機器（電子式腕時計）５００は、リング状のア
ンテナ１１ａを文字盤側に取り付け、裏蓋１１ｆが人体
Ａと接触するアンテナ端子１１ｅとして機能する。

【００８２】図１８は、この発明の実施の形態５の電子
機器の機能構成を説明するブロック図である。上述した
ように、この実施の形態５の電子機器５００の構成は、
上記実施の形態１で説明した構成要素と基本的に同一で
あり、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

【００８３】但し、この電子機器５００は、人体Ａに接
触するためのアンテナ端子１１ｂと、人体Ａ側と制御部
１４側との間のインピーダンス整合をとるための整合部
５２ｂと、自由空間から直接電波を入力するアンテナ１
１ａと、このアンテナ１１ａ側と制御部１４側との間の
インピーダンス整合をとるための整合部５２ａとを備え
ている。

【００８４】上記実施の形態５によれば、空中を伝播す
る電波を人体およびアンテナを介して集束して、集束し
た電磁エネルギを電力に変換し、交流波形の電力を整流
して直流波形の電力を生成し、整流された直流波形の電
力を２次電池に充電し、整流された直流波形の電力また
は前記２次電池から放電された直流波形の電力を電気負
荷に供給することができるようになる。

【００８５】（実施の形態６）図１９は、この発明の実
施の形態６の電子機器の機能構成を説明するブロック図
である。なお、この電子機器６００は、電源装置６０を
内蔵する電子式腕時計とし、電気負荷Ｘ１００は時計機
能の実現手段とする。また、電源装置６０の構成要素
中、上記実施の形態１または上記実施の形態５で説明し
た機能と同一のものは、同一符号を付して、機能の詳細
な説明を省略する。

【００８６】人体（腕）Ａに電子機器６００を取り付け
ると、電子機器６００のアンテナ端子１１ｅが人体
（腕）Ａに接触する。すると、人体Ａが仮想アンテナと
して働き、また、仮想アンテナとは別にアンテナ１１ａ
が自由空間を伝播する電波を入力するのは、上記実施の
形態５と同様である。

【００８７】この電子機器６００は、筐体６１がアンテ
ナ１１ａには非接触とし、人体Ａに接触するアンテナ端
子１１ｅには接触するようにしてある。また、筐体６１
は、ＧＮＤ１８から人体Ａに向けて順方向にシリコンダ
イオード等の整流素子６２を接続してある。これによっ
て、人体Ａをアンテナ１１ａのＧＮＤ１８としても作用
させることができるようになり、電波の入力感度を向上
させることが可能になる。

【００８８】上記実施の形態６によれば、空中を伝播す
る電波を人体およびアンテナを介して集束して、集束し
た電磁エネルギを電力に変換し、交流波形の電力を整流
して直流波形の電力を生成し、整流された直流波形の電
力を２次電池に充電し、整流された直流波形の電力また
は前記２次電池から放電された直流波形の電力を電気負
荷に供給することができるようになる。

【００８９】（実施の形態７）図２０は、この発明の実
施の形態７の電子機器の機能構成を説明するブロック図
である。なお、この電子機器７００は、電源装置７０を
内蔵する電子式腕時計とし、電気負荷Ｘ１００は時計機
能の実現手段とする。また、電源装置７０の構成要素
中、上記実施の形態１で説明した機能と同一のものは、
同一符号を付して、機能の詳細な説明を省略する。

【００９０】人体（腕）Ａに電子機器７００を取り付け
ると、電子機器７００のアンテナ端子１１ｅが人体
（腕）Ａに接触する。すると、人体Ａが仮想アンテナと
して働くとともに、人体Ａと直列に接続するアンテナ１
１ａによって自由空間を伝播する電波を入力する。

【００９１】この電子機器７００は、筐体７１にアンテ
ナ端子１１ｅが接続している。つまり、筐体１７は、人
体Ａと同電位にしてある。このように人体Ａとアンテナ
１１ａとを直列に接続して、自由空間を伝播する電波を
取得するとともに、筐体１７と人体Ａとを同電位にする
構成にすると、上記各実施の形態の場合に比べても入力
感度が向上する。

【００９２】図２１は、この発明の実施の形態７の電子
機器の入力電力のレベルの実験結果を説明するグラフで
ある。このグラフに示すのは、電子機器７００を腕に未
装着時（アンテナ１１ａ単体の場合）、腕の装着した時
（人体アンテナ＋アンテナ１１ａの場合）での環境にお
ける入力電力のレベルを計測した結果である。縦軸に入
力電力（μＷ）、横軸に各種環境の状態をとる。

【００９３】このグラフに示すように、電子機器７００
は、腕に装着して人体アンテナとアンテナ１１ａの両方
で自由空間を伝播する電波を受信するようにした場合
は、明らかに入力感度が向上しているのがわかる。

【００９４】上記実施の形態７によれば、空中を伝播す
る電波を人体およびアンテナを介して集束して、集束し
た電磁エネルギを電力に変換し、交流波形の電力を整流
して直流波形の電力を生成し、整流された直流波形の電
力を２次電池に充電し、整流された直流波形の電力また
は前記２次電池から放電された直流波形の電力を電気負
荷に供給することができるようになる。また、人体をア
ンテナのＧＮＤとしても作用させることができるように
なり、電波の入力感度を向上させることが可能になる。

【００９５】（実施の形態８）図２２は、この発明の実
施の形態８の電子機器の機能構成を説明するブロック図
である。この実施の形態８の電子機器４００において、
上記実施の形態４で説明した構成要素と同一部分には同
一符号を付し、その詳細な説明を省略する。本実施の形
態８は、人体Ａに接触するための１対の入力端子（正極
端子１１ｂ及び負極端子２２０１）を有し、負極端子２
２０１は装置内部の電子回路のＧＮＤ１８と接続する点
で、上記実施の形態４と相違している。

【００９６】図２３は、本実施の形態８における入力端
子の構造を示す構成図で、同図（ａ）は、正極端子２３
０１を中心として負極端子２３０２を円形状に形成した
例である。尚、負極端子を中心として正極端子を円形状
に形成してもよい。また、同図（ｂ）は、正極端子２３
０４及び負極端子２３０５ともに点状に形成した例であ
る。

【００９７】図２３（ａ）、（ｂ）において、正極端子
２３０１及び負極端子２３０２は印刷によって基板２３
０３に形成され、正極端子２３０４及び負極端子２３０
５は、印刷によって基板２３０６に形成されている。電
子機器４００が電子腕時計の場合、該電子腕時計の裏蓋
を基板２３０３、２３０６として使用するように構成し
てもよい。これにより、電子機器４００を腕に装着する
ことにより、正極端子２３０１及び負極端子２３０２、
正極端子２３０４及び負極端子２３０５が人体に接続さ
れることになる。

【００９８】図２４は、この発明の実施の形態に使用す
る整合部の構成を示す回路図である。図２４において、
整合部２４０１は単一の抵抗要素２４０２によって構成
されている。尚、整流部２４０３は順方向接続された２
つのダイオード２４０４（第１のダイオード）、ダイオ
ード２４０５（第２のダイオード）によって構成された
半波倍圧整流回路の例を示している。

【００９９】アンテナからの交流信号は抵抗要素２４０
２を介して整流部２４０３に出力され、整流部２４０３
で直流に整流されて制御部に出力される。整流部２４０
３の構成要素のリークが小さい場合は、本構成の整合部
２４０１は構成が簡単であるため有用である。特に、前
記制御部の昇圧回路をスイッチトキャパシタ型で構成し
た場合、抵抗要素２４０２が電流制限等に有効に機能す
る。整流部２４０３では実質上、全波整流と同じ電力が
得られるが、電圧降下がダイオード１個分になるので、
ダイオード４個使用したブリッジ整流回路を使用した場
合に比べて電圧降下が半分になり、効率的である。

【０１００】また、ダイオード２４０４、２４０５の中
の蓄電池側に接続されたダイオード（図２４ではダイオ
ード２４０５）は他のダイオード（ダイオード２４０
４）よりも順電流対逆電流比（Ｉｆ／ＩＲ）が小さいよ
うに構成する。即ち、ダイオード２４０４としてリーク
電流の小さいショットキーバリアダイオードを使用し、
ダイオード２４０５として順電圧降下Ｖfの小さいショ
ットキーバリアダイオードを使用する。これにより、電
圧ロスが少なくなると共に、リーク電流を小さくするこ
とが可能になる。例えば、ダイオード２４０４はＩｆ／
ＩＲが１０より大きいものを選定し、ダイオード２４０
５はＩｆ／ＩＲが１０より小さいものを選定する。

【０１０１】図２５は、この発明の実施の形態に使用す
る整合部の他の構成を示す回路図である。図２５におい
て、整合部２５０１はキャパシタ２５０２及びインダク
タ２５０３によって構成された直列共振回路を有してい
る。キャパシタ２５０４は浮遊容量である。キャパシタ
２５０２、インダクタ２５０３の値としては、例えば各
々、０.１μＦ、１.５ｍＨである。尚、キャパシタ２５
０２とインダクタ２５０３を入れ替えた構成としてもよ
い。整合部２５０１に入力された人体（アンテナ）から
の交流信号は、整流部２５０５を介して制御部へ出力さ
れる。整流部２５０１は、順方向接続された２つのダイ
オード２５０６、２５０７によって構成された倍圧整流
回路の例を示している。

【０１０２】図２６は、この発明の実施の形態に使用す
る整合部の他の構成を示す回路図である。図２６におい
て、整合部２６０１はインダクタ２６０２及びキャパシ
タ２６０３によって構成された並列共振回路を有してい
る。キャパシタ２６０４は浮遊容量である。インダクタ
２６０２、キャパシタ２６０３の値としては、例えば各
々、２.７ｍＨ、０.１μＦである。整合部２６０１に入
力された人体（アンテナ）からの交流信号は、整流部２
６０５を介して制御部へ出力される。整流部２６０１
は、順方向接続された２つのダイオード２６０６、２６
０７によって構成された倍圧整流回路の例を示してい
る。

【０１０３】図２７は、この発明の実施の形態に使用す
る整流部の他の構成を示す回路図である。図２７におい
て、整流部２７０１は単一のダイオード２７０２及びア
ンテナとダイオード２７０２間に接続されたインダクタ
２７０３を有する構成となっている。アンテナ側からの
交流信号はショットキーバリアダイオード２７０２によ
って整流されて制御部側へ出力される。２７０３は数ｎ
Ｈの値を取るインダクタで、ダイオード２７０２へグラ
ンドからバイアスを与えるためのものである。整流部２
７０１は単一のダイオード２７０２及びダイオード２７
０２にバイアスを与えるためのインダクタ２７０３有す
る構成のため、回路構成が極めて簡単になる。

【０１０４】図２８は、この発明の実施の形態に使用す
る整流部の他の構成を示す回路図である。図２８におい
て、整流部２８０１は、グランド１８側にアノードが接
続されると共に交流信号側にカソードが接続されたダイ
オード２８０２と、一端がダイオード２８０２のカソー
ドに接続されたλ／４線路２８０３と、λ／４線路２８
０３に対向するように配設された導体（図示せず）と、
λ／４線路２８０３の他端とグランド１８間に接続され
たキャパシタ２８０４とを有している。

【０１０５】図２９は整流部２８０１の物理的構成を示
す外観図で、図２８と同一部分には同一符号を付してい
る。図２９において、プリント基板２９０１の一方の面
には、導体によって形成される配線パターン、λ／４線
路２８０３及びキャパシタ２８０４が印刷形成されてい
ると共に、ダイオード２８０２が半田付けされている。
また、プリント基板２９０１の他方の面は、全面に導体
（図示せず）が印刷形成されている。前記導体はグラン
ドを形成すると共に、λ／４線路２８０３に対向配設さ
れている。整流部２８０１をこのように構成することに
より、全波整流相当の電力が得られる（伊藤精彦著「太
陽発電衛星受電用地球局端末素子（レクテナ）に関する
基礎研究（昭和５８年文部省科学研究補助金一般研究Ｂ
成果報告書）」参照。）。

【０１０６】図３０は、この発明の実施の形態に使用す
る整流部の他の構成を示す回路図である。前記各実施の
形態では整流素子としてダイオードを使用したが、本実
施の形態では、整流素子としてダイオードの代わりにＭ
ＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ型電界効果トランジスタ）を使用
し、ダイオードをＭＯＳＦＥＴに置換した構成例であ
る。また、同図（ａ）は基本構成を示す回路図で、同図
（ｂ）、（ｃ）はその変形例を示す回路図である。図３
０（ａ）において、整流部３００１は、ＮチャネルＭＯ
ＳＦＥＴによって構成された整流素子３００２、３００
３を備えている。該ＮチャネルＭＯＳＦＥＴはデプレッ
ション型であることがより望ましい。整流素子３００
２、３００３は、各々、図２４における整流部２４０３
のダイオード２４０４、２４０５に対応している。

【０１０７】図３０（ｂ）においては、整流部３００４
は、デプレッション型ＮチャネルＭＯＳＦＥＴによって
構成された整流素子３００５、３００６を備えている。
整流素子３００５、３００６は、各々、図２４における
整流部２４０３のダイオード２４０４、２４０５に対応
している。整流素子３００５、３００６のサブには、バ
ックゲートバイアス電圧を印加するように構成されてお
り、しきい値電圧Ｖthを可変にし、リーク電流と順電圧
降下のトレードオフを改善している。ショットキーバリ
アダイオードにバイアスを加えることによって同様の操
作を行うことは可能であるが、ＭＯＳＦＥＴは電圧制御
であるため、制御に必要な消費電力を小さくすることが
できる。

【０１０８】また、図３０（ｃ）においては、整流部３
００７は、ＳＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎＯｎＩｎｓｕｌａ
ｔｏｒ）ないしＳＯＳ（ＳｉｌｉｃｏｎＯｎＳａｐｐ
ｈｉｒｅ）基板に形成したＮチャネルＭＯＳＦＥＴによ
って構成された整流素子３００８、３００９を備えてい
る。該ＮチャネルＭＯＳＦＥＴはデプレッション型であ
ることがより望ましい。整流素子３００８、３００９
は、各々、図２４における整流部２４０３のダイオード
２４０４、２４０５に対応している。サブフローティン
グ構成で、フルディスクリートにしてもよい。キャパシ
タンスが零のため、インピーダンス特性が優れている。

【０１０９】（実施の形態９）図３１は、この発明の実
施の形態９の電子機器の機能構成を説明するブロック図
である。この実施の形態９の電子機器４００において、
上記実施の形態５で説明した構成要素と同一部分には同
一符号を付し、その詳細な説明を省略する。本実施の形
態９は、主として人体Ａに接触するための１対の入力端
子（正極端子１１ｄ及び負極端子３１０１）を有する点
で、上記実施の形態５と相違している。尚、図３１にお
いて、整合部５２ｂは省略してもよい。図３２及び図３
３は、本実施の形態９の動作を説明するための説明図で
ある。

【０１１０】図３２に示すように、電源のＧＮＤを有す
る電子機器ではミニ大地を有するモノポールアンテナ構
成と言え、アンテナ工学的には接地した不平衡構成のモ
ノポールアンテナと見ることができる。この構成だと仮
にＧＮＤを理想大地とした場合には、大地中（人体をＧ
ＮＤ側に接続したら同じことになる）に形成されるイメ
ージアンテナがあり、送受信時にはこれに同相の電流が
流れてしまう。理想大地とした場合、垂直偏波の電磁波
では、最悪６０％の電力効率の低下をきたす。人体で構
成されるＧＮＤはここまで強力ではないが、それでも例
えばアンテナ３２０１がλ／４とすると、本来のλ／４
より劣った利得となる。例えば、アンテナ部がスパイラ
ルやスネークパターンなどで水平偏波を構成するもので
あった場合、イメージアンテナに流れる電流は今度は逆
相となり、打消し合うため減衰はさらに顕著になる。こ
のような送受信機を実際に大地に置いた場合ほとんど出
力が飛ばないことは経験的にも確認できる。

【０１１１】これに対して、図３３のような構成とする
ことで、アンテナ工学的には接地していない完全平衡２
線路のダイポールアンテナとみることができる。本来の
アンテナ３３０１の長さをλ／４とすると、人体アンテ
ナ３３０２での長さをλ／４とみなすことで、例えばト
ータルでλ／２となりゲイン約２ｄＢのアンテナとなり
受電能力が向上される。

【０１１２】図３４は、この発明の実施の形態に係る電
子機器に使用するアンテナを示す図で、前記電子機器が
電子腕時計の例を示している。また、図３４（ａ）は電
子機器３４０１の外観図、同図（ｂ）はアンテナ３４０
２の正面図、同図（ｃ）は同図（ｂ）におけるＡ−Ａ断
面図、同図（ｄ）はアンテナの構成要素である円形状導
体パターン（パッチ）３４０５の拡大図であり、各々、
同一部分には同一符号を付している。

【０１１３】図３４（ａ）に示すように、電子機器３４
０１の文字盤下には平面アンテナ（パッチアンテナ）３
４０２が配設されている。尚、同図（ａ）では、文字盤
側からアンテナ３４０２が見えるように表しているが、
アンテナ３４０２が見えないように構成することができ
る。アンテナ３４０２は、図３４（ｂ）、（ｃ）に示す
ように、文字盤の下地３４０８の下で円形の絶縁基板３
４０３の一方の面上には、アンテナを構成する複数のア
ンテナ導体（パッチ）３４０５及び複数のパッチ３４０
５を接続するための波状の配線導体パターン３４０４が
形成されている。基板３４０３の特性としては、tａnδ
＝１０^−３〜１０^−４、比誘電率εr＝１.２〜５.０が
好ましい。

【０１１４】該アンテナは中央部３４０６で、内部回路
と接続される。内部回路への接続部分の線路長はλの整
数分の１にすることが好ましい。また、絶縁基板３４０
３の他方の面上全面に、ＧＮＤとして使用する導体（パ
ックプレーン）３４０７が配設されている。配線３４０
４は特性インピーダンスＺ０＝１００Ωになるよう、長
さが可能な限り長くなるように構成する。パッチ３４０
５は、図３４（ｄ）に示すように、直径が（λ／２）・
√εr（√εrは実効誘電率）に形成されている。

【０１１５】以上のように、本実施の形態に係る平面ア
ンテナ３４０２は、断面下層からバックプレーン３４０
７と、絶縁層３４０３と、アンテナ導体３４０５とを重
ねた構成となっている。また、アンテナ導体３４０５
は、平面形状パターンであるパッチ３４０５から配線パ
ターン３４０４を引き出し、この配線パターン３４０４
も所定間隔を置いてバックプレーン３４０７に対向する
位置に配設している。また、前記平面形状パターンと配
線パターン３４０４とは、同一平面となるように形成し
ている。

【０１１６】また、絶縁層３４０３に配線パターン３４
０４を配設するようにしている。ヘリカルアンテナ（モ
ノポール）の場合には、人体近傍では最低１０ｍｍは離
さないと良い特性が得られない。また、ループアンテナ
の場合には、人体近傍であるので、磁界形のループアン
テナが向いていることが考えられるが、１ＧＨｚ以上で
は人体での吸収が支配的であり不向きである。

【０１１７】これに対して、本実施の形態のような平面
アンテナ３４０３では、このような欠点がなく、人体近
傍でも非常に良い特性を示す。例えば、２ＧＨｚあたり
なら２０ｍｍ直径で０ｄＢｉ得られるのでかなり実用的
である。２ＧＨｚ以上の周波数の電波を受電利用するの
であれば、本実施の形態のような平面アンテナ３４０３
の構成が有効となる。また、アンテナ３４０３は上記の
ように構成されているので、薄型化、小型化が可能であ
る。電子機器としてアナログ電子腕時計を使用している
ので、時刻針をアンテナに応用することも可能である。

【０１１８】尚、前記平面形状パターンと配線パターン
３４０４とは、段差または傾斜面を持って形成するよう
にしてもよい。また、平面アンテナ３４０２は、平板
状、湾曲状またはリング状に形成するようにしてもよ
い。また、アンテナ導体３４０５は、円形状パターン、
方形状パターンその他の平面形状パターンで形成するよ
うにしてもよい。前記各変更は、後述するアンテナにも
適用可能である。

【０１１９】図３５は、この発明の実施の形態に係る電
子機器に使用する他のアンテナを示す図で、前記電子機
器が電子腕時計である場合に適した例を示している。ま
た、図３５（ａ）はアンテナ３５０１の正面図、同図
（ｂ）はアンテナ３５０１の部分拡大図であり、各々、
同一部分には同一符号を付している。図３５（ａ）、
（ｂ）に示すように、アンテナ３５０１は、円形状絶縁
基板３５０２の一方の面上には、アンテナを構成する複
数（本実施の形態では４個）の円形状導体パターン（パ
ッチ）３５０４及び複数のパッチ３５０４を接続するた
めの波状の配線導体パターン３５０３が形成されてい
る。絶縁基板３５０２の他方の面上には、ＧＮＤとして
使用する導体（バックプレーン）３５０７が全面に配設
されている。また、絶縁基板３５０２の中央部には、装
置の回路に接続するための接続部３５０５が設けられて
いる。

【０１２０】パッチ３５０４の直径は、（λ／２ｎ）×
√εr（λは電磁波の波長、ｎは整数、√εrは実効誘電
率）に略等しくなるように形成する。パッチ３５０４
は、高周波的には、中心Ｏが０Ωで、最外周部が例えば
３００Ω〜５００Ωになるため、配線３５０３をパッチ
３５０４の最外周部に接続して引き出すと５００Ωなの
で配線３５０３のパターンが細くなって実質的に形成困
難になる。最終的に所定値（例えば、５０Ω）にする必
要があるため、パッチ３５０４の配線３５０３側に切り
込みを形成することによって複数のオフセット部３５０
６を形成し、配線３５０３を２００Ωの点に接続し、一
度２００Ωの配線部分３５０８で引き回した後、５０Ω
の配線部分３５０９で整合部（図示せず）へ接続するよ
うに構成している。

【０１２１】尚、パッチ３５０４は円形状でなく、方形
等の他の形状でもよい。また、パッチ３５０４は必ずし
も４個にする必要はなく、他の個数でもよく、４の倍数
がより望ましい。また、基板３５０２は、低誘電率膜、
テフロン（登録商標）、ガラスエポキシ等が使用でき
る。低誘電率膜としては、比誘電率εr＝１.２〜５.０
の範囲で、tａnδ＝１０ ^−３〜１０^−４のものが好まし
い。

【０１２２】図３６は、この発明の実施の形態に係る電
子機器に使用する他のアンテナを示す図で、前記電子機
器が電子腕時計の例を示している。図３６において、電
子腕時計３６０１と一体形成されたアンテナ収容部３６
０２内に、アンテナ３６０３が収納されている。本実施
の形態では、アンテナ３６０３は、電線をコイル状に形
成したホイップアンテナとして使用するものである。

【０１２３】図３７は、この発明の実施の形態に係る電
子機器に使用する他のアンテナを示す図で、前記電子機
器が電子腕時計の例を示している。また、図３７（ａ）
は電子腕時計及びアンテナの分解斜視図、同図（ｂ）は
アンテナ３７０３の正面図、同図（ｃ）は同図（ｂ）に
おけるＡ−Ａ断面図であり、各々、同一部分には同一符
号を付している。図３７において、電子腕時計３７０１
の外部側面には、可撓性の平面状アンテナ３７０２、３
７０３が一体に配設されている。アンテナ３７０２は例
えば１.５GHz帯用のアンテナ、アンテナ３７０３は例え
ば８００ＭHz帯用のアンテナである。アンテナ３７０
２、３７０３は、使用する周波数帯域が相違するのみで
あり、構造的には同一構成されているため、アンテナ３
７０２、３７０３の構成をアンテナ３７０３を例にして
説明する。

【０１２４】アンテナ３７０３は、図３７（ｂ）、
（ｃ）に示すように、帯状の絶縁フィルム３７０６の一
方の面上には、線状のアンテナ導体３７０４を印刷形成
し、アンテナ導体３７０４を覆うように絶縁フィルム３
７０７が設けられている。フィルム３７０６の中央部に
はアンテナ導体３７０４に連続するように接続部３７０
５が設けられており、アンテナ導体３７０４は、接続部
３７０５を介して、装置内部の電子回路の整合部に接続
される。

【０１２５】また、フィルム３７０６の他方の面上に
は、ＧＮＤとして使用する導体（バックプレーン）３７
０８を全面に印刷形成した構成となっている。導体３７
０８は、反射板としても機能し、導体３７０８の有無に
よって数ｄＢのゲイン差が生じる場合があり、使用態様
に応じて、導体３７０８の有無や形状を変更する。尚、
複数のアンテナ３７０２、３７０３を使用せずに、単一
のアンテナとしてもよく、この場合、電子腕時計３７０
１の側面周囲全体に該アンテナを配設するようにしても
よい。また、リストバンド内に該アンテナを配設するよ
うにしてもよい。

【０１２６】図３８は、図３７に示したアンテナ３７０
２、３７０３を使用した回路図であり、図３７と同一部
分には同一符号を付している。図３８において、アンテ
ナ３７０２で生じた交流信号は整流部３８０１によって
直流に整流され、又、アンテナ３７０３で生じた交流信
号は整流部３８０２によって直流に整流され、各整流部
３８０１、３８０２の出力は合成されて出力される。

【０１２７】図３９は、この発明の実施の形態に係る電
子機器に使用する他のアンテナを示す図で、前記電子機
器が電子腕時計の例を示している。また、図４０は本実
施の形態に使用するアンテナの等価回路である。図３９
において、電子腕時計３９０１の胴外周部内には、誘電
体アンテナ３９０２〜３９０５が複数個収納されてい
る。アンテナ３９０２、３９０４は８００ＭＨｚ帯用の
アンテナで、アンテナ３９０３、３９０５は１.５ＧＨ
ｚ帯用のアンテナで、１対の電極間に誘電体を挟んだ構
成となっている。

【０１２８】使用周波数帯域が同一のアンテナ３９０
２、３９０４、及び、アンテナ３９０３、３９０５は相
互に向きが異なるように配設されている。即ち、各アン
テナ３９０２〜３９０５は所定方向の指向性を有してい
るため、あらゆる方向の電磁波を受信できるように、ア
ンテナ３９０２、３９０４は相互に９０度回転させた状
態で配設し、アンテナ３９０３、３９０５は相互に９０
度回転させた状態で配設されている。各アンテナ３９０
２〜３０９５の構成は基本的には同一であり、アンテナ
３９０２の例を示すと、図４０に示すような等価回路で
示される。

【０１２９】図４１は図１に示した電源装置の制御部の
他の回路構成を説明するブロック図である。例えば、図
４１に示すように、整流回路４１０１に複数のスイッチ
ドキャパシタ回路４１０２、４１０３、４１０６（それ
ぞれ図６相当）を設け、それぞれ固有の逆流防止ダイオ
ード４１１０、４１１１、４１１２とともに並列に配列
して、スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦを制御するクロ
ック信号の位相を各スイッチドキャパシタ回路４１０
２、４１０３、４１０６それぞれ互いにずらすものであ
っても良い。例えばこの場合には３つのスイッチドキャ
パシタ回路があるので、位相を９０°づつずらせばバラ
ンスがよい。こうすることで、スイッチのＯＮ／ＯＦＦ
によるデッドタイムを低減でき効率が良い。

【０１３０】また、スイッチドキャパシタ回路４１０２
としては、図４２及び図４３に示すものであってもよ
い。このスイッチドキャパシタ回路４１０２において、
ＳＷ１〜ＳＷ２ｎはスイッチ、ＣＰＴ１〜ＣＰＴｎはキ
ャパシタ（コンデンサ）である。その他、図４２及び図
４３において、符号４１０２ｂ、４１０２ｃは入力端子
であり、４１０２ａ、４１０２ｆは出力端子である。ク
ロック入力端子４１０２ｄにはスイッチＳＷ１〜ＳＷ２
ｎを各々“１”側（状態１）に切り換えるクロック信号
が、反転クロック入力端子４１０２ｅにはスイッチＳＷ
１〜ＳＷ２ｎを各々“２”側（状態２）に切り換える反
転クロック信号が各々入力される。

【０１３１】上記キャパシタＣＰＴ１〜ＣＰＴｎは、状
態１においては直列接続されてＨＶ出力端子４１０２ａ
及びＬＶ出力端子４１０２ｆ相互間に挿入され、状態２
においては並列接続されてＲＦ入力端子４１０２ｂ及び
４１０２ｃ相互間に挿入されるようスイッチＳＷ１〜Ｓ
Ｗ２ｎに接続されている。またスイッチＳＷ１〜ＳＷ２
ｎは、キャパシタＣＰＴ１〜ＣＰＴｎが上記のように接
続されるよう、各端子４１０２ａ、４１０２ｂ間に接続
されている。

【０１３２】このようなスイッチドキャパシタ回路４１
０２の動作を説明すると、状態１においては、直列接続
されたキャパシタＣＰＴ１〜ＣＰＴｎがＨＶ出力端子４
１０２ａを介して蓄電用コンデンサ４１０４に接続され
て放電し、また状態２においては、並列接続されたキャ
パシタＣＰＴ１〜ＣＰＴｎにＲＦ入力端子４１０２ｂ、
４１０２ｃを介して接続されて各キャパシタＣＰＴ１〜
ＣＰＴｎに蓄電する。状態１、２は、クロック入力端子
４１０２ｄ及び反転クロック入力端子４１０２ｅに入力
されるクロック信号、反転クロック信号により切替制御
されるスイッチＳＷ１〜ＳＷ２ｎにより所定の周波数
（周期）で交互に繰り返される。したがって、キャパシ
タＣＰＴ１〜ＣＰＴｎの上述の充放電動作が所定の周波
数で繰り返されて蓄電用コンデンサ４１０４に電荷を汲
み出す。

【０１３３】図４３は図４２で説明したスイッチドキャ
パシタ回路４１０２の具体的な回路構成例を示したもの
である。この図４３において、ＮＭＯＳ１〜ＮＭＯＳ３
ｎ−１は各々Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴを示す。その
他、図４３において図４２と同一符号は同一又は相当部
分を示す。

【０１３４】図４４は、制御部の他の実施の形態を示す
ものであり、この実施の形態では上述したようなクロッ
ク制御をせずにスイッチング素子の切替を行うことでス
イッチドキャパシタ回路４１０２の各キャパシタで蓄電
した電荷を蓄電用コンデンサに直接蓄電するものであ
る。図４４において、４４０１はＲＦ入力端子Ｈ、４４
０２はＲＦ入力端子Ｃ、４４０３は１チップ（モノリシ
ック）ＩＣによる集積回路（制御部）、４１０２Ｕ及び
４１０２Ｌはスイッチドキャパシタ回路、４４０４、４
４０５は逆流阻止ダイオードである。

【０１３５】スイッチドキャパシタ回路４１０２Ｕ、４
１０２Ｌは、ＲＦ入力端子４４０１、４４０２からＲＦ
入力を得て電圧出力ＨＶOUTからを蓄電用コンデンサ４
１０４に蓄電するものである。スイッチドキャパシタ回
路４１０２Ｕ、４１０２Ｌは、ＲＦH入力端子４１０２
ｂ；ＲＦL入力端子４１０２ｃ、ＨＶ出力端子４１０２
ａ；ＬＶ出力端子４１０２ｆを備えてなる。このスイッ
チドキャパシタ回路４１０２Ｕ、４１０２ＬのＲＦH入
力端子４１０２ｂ及びＲＦL入力端子４１０２ｃは、Ｒ
Ｆ入力に対して所謂たすき掛け接続されている。すなわ
ち、一方のスイッチドキャパシタ回路４１０２ＵのＲＦ
H入力端子４１０２ｂ及び他方のスイッチドキャパシタ
回路４１０２ＬのＲＦL入力端子４１０２ｃは各々ＲＦ
入力端子Ｈ４４０２に、一方のスイッチドキャパシタ回
路４１０２ＵのＲＦL入力端子４１０２ｂ及び他方のス
イッチドキャパシタ回路４１０２ＬのＲＦH入力端子４
１０２ｃは各々ＲＦ入力端子４４０１に接続されてい
る。

【０１３６】一方、スイッチドキャパシタ回路部４１０
２ＵのＨＶ出力端子４１０２ａは逆流阻止ダイオード４
４０４を介して、スイッチドキャパシタ回路４１０２Ｌ
のＨＶ出力端子４１０２ａは逆流阻止ダイオード４４０
５を介して、各々蓄電用コンデンサ４１０４の一端に接
続されている。また、一方のスイッチドキャパシタ回路
４１０２ＵのＬＶ出力端子４１０２ｆ及び他方のスイッ
チドキャパシタ回路４１０２ＬのＬＶ出力端子４１０２
ｆは共通接続され、蓄電用コンデンサ４１０４の一端に
接続されている。

【０１３７】図４５は図４４で説明したスイッチドキャ
パシタ回路４１０２の具体的な回路構成例を示してお
り、この図４５は図４３と略同様な構成であるが、スイ
ッチのクロック制御が無い点が異なる。即ち、この実施
の形態では、入力されるマイクロ波パルスがスイッチン
グ素子であるＭＯＳゲートを直接たたいてスイッチの開
閉を行うので、上述したようなクロック制御が必要ない
ため、電荷消費量を少なくでき、効率がよい。その他、
図４５において図４３と同一符号は同一又は相当部分を
示す。

【０１３８】図４６は、更に他の実施の形態を示す回路
図である。この実施の形態では、図１で示す第１実施の
形態で用いたクロック信号（ＣＫ）を用いずに、受信回
路４６０１で受信したマイクロ波の周波数（ＲＦ信号）
の振幅を利用して各スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３・
・・の切り換えを行うものである。即ち、受信回路４６
０１受信したマイクロ波のＲＦ信号は、全波整流回路４
６０２からスイッチドキャパシタ回路４１０２の各コン
デンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３・・・の一端に送られるととも
に、全波整流回路４６０２の手前で半波整流回路４６０
４及び４６０５を介してそれぞれ一つ置きに各コンデン
サＣ１、Ｃ２、Ｃ３・・・に接続されており、且つ他方
の半波整流回路４６０５では遅延回路４６０３によりＲ
Ｆ信号の位相をπ［ｒａｄ］ずらしている。この実施の
形態では、クロック発生回路が不要であるからその分電
力消費が不用であり、電力の効率化を図ることができ
る。

【０１３９】図４７及び図４８は、更に他の実施の形態
を示す回路図であり、図４８の（ａ）及び（ｂ）は、そ
れぞれ図４７に示す回路の具体的構成図である。この実
施の形態では、図４６に示す実施の形態と同様に、クロ
ック信号（ＣＫ）を用いずに、受信回路４６０１で受信
したマイクロ波の周波数（ＲＦ信号）の振幅を利用して
各スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３・・・の切り換えを
行うものであり、遅延回路４６０３を設けずに、逆相の
半端整流回路４７０１を用いたものである。その他の点
は上述の図４６に示す実施の形態と同様である。尚、図
４８（ｂ）のＤ１〜Ｄ８はＭＯＳＦＥＴゲートである。
図４９は図４７に示す回路の更なる具体的構成図であ
り、図４８（ａ）で示すＲ１とＲ２をＭＯＳＦＥＴの構
成で置き換えたものであり、この図４９に示す回路によ
れば、自己消費電力が少なく、より高効率が得られる。

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、空中を伝播する電波を集束して、集束した電磁エネ
ルギを電力に変換し、交流波形の電力を整流して直流波
形の電力を生成し、整流された直流波形の電力を蓄電池
に充電し、整流された直流波形の電力または前記蓄電池
から放電された直流波形の電力を電気負荷に供給するこ
とが可能になる。特に、携帯電話等のデータの送受信に
用いられるパルス波から電磁エネルギを取り出して、充
電することができるようになる。このため、今までにな
いエコエネルギーとなる電源装置を提供することが可能
になる。したがって、使い捨て電池削減の効果もある。
また有害電界の定量的把握、危険回避という観点から新
規電界モニター装置を提供することも実現可能となり、
新規市場創出の効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１の電子機器の機能構成
を説明するブロック図である。

【図２】図１に示した電源装置の整合部および整流部の
回路構成を説明する回路図である。

【図３】図１に示した電源装置の制御部の回路構成を説
明する回路図である。

【図４】図３に示した制御部の昇圧回路の回路構成を説
明する回路図である。

【図５】図３に示した制御部の発振回路の回路構成を説
明する回路図である。

【図６】この発明の実施の形態の昇圧動作を説明する他
例の回路図である。

【図７】整流部のリーク電流を説明する図である。

【図８】パルス波の概念図である。

【図９】この発明の実施の形態２の電子機器の機能構成
を説明するブロック図である。

【図１０】図９に示した電源装置の制御部の他例の回路
構成を説明する回路図である。

【図１１】この発明の実施の形態３の電子機器の機能構
成を説明するブロック図である。

【図１２】図１１で説明した表示画面の一例を示す図で
ある。

【図１３】この発明の実施の形態４の電子機器の概念を
説明する図である。

【図１４】この発明の実施の形態４の電子機器の機能構
成を説明するブロック図である。

【図１５】この発明の実施の形態４の電子機器の入力電
力のレベルの実験結果を説明するグラフである。

【図１６】この発明の実施の形態５の電子機器の概念を
説明する図である。

【図１７】この発明の実施の形態５の電子機器（電子式
腕時計）の一例を説明する斜視図である。

【図１８】この発明の実施の形態５の電子機器の機能構
成を説明するブロック図である。

【図１９】この発明の実施の形態６の電子機器の機能構
成を説明するブロック図である。

【図２０】この発明の実施の形態７の電子機器の機能構
成を説明するブロック図である。

【図２１】この発明の実施の形態７の電子機器の入力電
力のレベルの実験結果を説明するグラフである。

【図２２】この発明の実施の形態８の電子機器の機能構
成を説明するブロック図である。

【図２３】この発明の実施の形態８における入力端子の
構造を示す構成図である。

【図２４】この発明の実施の形態に使用する整合部の構
成を示す回路図である。

【図２５】この発明の実施の形態に使用する整合部の他
の構成を示す回路図である。

【図２６】この発明の実施の形態に使用する整合部の他
の構成を示す回路図である。

【図２７】この発明の実施の形態に使用する整流部の他
の構成を示す回路図である。

【図２８】この発明の実施の形態に使用する整流部の他
の構成を示す回路図である。

【図２９】図２８に示す整流部の物理的構成を示す外観
図である。

【図３０】この発明の実施の形態に使用する整流部の他
の構成を示す回路図である。

【図３１】図３１は、この発明の実施の形態９の電子機
器の機能構成を説明するブロック図である。

【図３２】この発明の本実施の形態９の動作を説明する
ための説明図である。

【図３３】この発明の本実施の形態９の動作を説明する
ための説明図である。

【図３４】の発明の実施の形態に係る電子機器に使用す
るアンテナを示す図である。

【図３５】この発明の実施の形態に係る電子機器に使用
する他のアンテナを示す図である。

【図３６】この発明の実施の形態に係る電子機器に使用
する他のアンテナを示す図である。

【図３７】この発明の実施の形態に係る電子機器に使用
する他のアンテナを示す図である。

【図３８】図３７のアンテナを使用した回路図である。

【図３９】この発明の実施の形態に係る電子機器に使用
する他のアンテナを示す図である。

【図４０】図３９で使用するアンテナの等価回路図であ
る。

【図４１】図１に示した電源装置の制御部の他の回路構
成を説明するブロック図である。

【図４２】スイッチドキャパシタ回路４１０２を示した
図である。

【図４３】図４２で説明したスイッチドキャパシタ回路
４１０２の具体的な回路構成例を示したものである。

【図４４】制御部の他の実施の形態を示したものであ
る。

【図４５】図４４で説明したスイッチドキャパシタ回路
４１０２の具体的な回路構成例を示したものである。

【図４６】他の実施の形態を示す回路図である。

【図４７】他の実施の形態を示す回路図である。

【図４８】他の実施の形態を示す回路図である。

【図４９】図４７に示す回路の更なる具体的構成図であ
る。

【符号の説明】

１００電子機器１０電源装置１１電磁エネルギ変換部１２整合部１３整流部１４制御部１５２次電池４１０１整流回路４１０２、４１０３、４１０６スイッチドキャパシタ
回路４１０４蓄電用コンデンサ４１１０〜４１１２逆流防止ダイオード４４０１ＲＦ入力端子Ｈ４４０２ＲＦ入力端子Ｃ４４０４、４４０５逆流阻止ダイオード４６０１受信回路４６０２全波整流回路４６０３遅延回路４６０４、４６０５、４７０１半波整流回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者斉藤豊東京都品川区西五反田２−29−９株式会社タキオン内 (72)発明者松原和男東京都品川区西五反田２−29−９株式会社タキオン内 (72)発明者田中敦東京都品川区西五反田２−29−９株式会社タキオン内Ｆターム(参考） 2F002 AA00 AB04 AB06 AC01 AE01 BB02 BB04 2F084 AA00 BB01 CC03 GG02 JJ07 JJ10 5H730 BB01 5K067 AA21 BB04 EE02 KK01 KK05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空中を伝播する電波の電磁エネルギを集
束して、電力に変換する電磁エネルギ変換部と、前記電磁エネルギ変換部から入力した交流波形の電力を
整流して直流波形の電力を出力する整流部と、整流された直流波形の電力を充電するとともに放電する
蓄電池と、前記蓄電池の充放電を制御する制御部と、を有すること
を特徴とする電源装置。
【請求項２】人体に接触して人体を介して空中を伝播
する電波の電磁エネルギを入力する第一の入力端子と、
装置内部の電子回路のグランドと人体とを接続する第二
の入力端子を有し、前記整流部は、前記電磁エネルギ変換部及び前記入力端
子から入力した交流波形の電力を整流して直流波形の電
力を出力することを特徴とする請求項１記載の電源装
置。
【請求項３】空中を伝播する電波の電磁エネルギを集
束して、電力に変換する電磁エネルギ変換部と、人体に接触して人体を介して空中を伝播する電波の電磁
エネルギを入力する入力端子と、前記電磁エネルギ変換部または前記入力端子から入力し
た交流波形の電力を整流して直流波形の電力を出力する
整流部と、整流された直流波形の電力を充電するとともに放電する
蓄電池と、前記蓄電池の充放電を制御する制御部と、を有すること
を特徴とする電源装置。
【請求項４】人体に接触して人体を介して空中を伝播
する電波の電磁エネルギを入力する入力端子と、前記入力端子から入力した交流波形の電力を整流して直
流波形の電力を出力する整流部と、整流された直流波形の電力を充電するとともに放電する
蓄電池と、前記蓄電池の充放電を制御する制御部と、を有することを特徴とする電源装置。
【請求項５】前記入力端子は、人体に接触する正極端
子及び負極端子とを有し、前記正極端子及び負極端子
は、一方の端子を中心として他方の端子が円形状に形成
され、または、ともに点状に形成されていることを特徴
とする請求項２乃至４のいずれか一に記載の電源装置。
【請求項６】さらに、前記電磁エネルギ変換部または
前記入力端子と前記整流部側との間のインピーダンス整
合を取る整合部を有することを特徴とする請求項１乃至
５のいずれか一に記載の電源装置。
【請求項７】前記整合部は、抵抗によって構成されて
いることを特徴とする請求項６記載の電源装置。
【請求項８】前記整合部は、キャパシタ及びインダク
タによって構成された直列共振回路であることを特徴と
する請求項６記載の電源装置。
【請求項９】前記整合部は、キャパシタ及びインダク
タによって構成された並列共振回路であることを特徴と
する請求項６記載の電源装置。
【請求項１０】前記制御部は、後段の蓄電池に向かっ
て整流する２つの逆流防止整流素子と、一方の前記逆流
防止整流素子の入力端子側に接続する直流波形の電力の
電圧を所定値まで昇圧する昇圧回路とを有することを特
徴とする請求項１乃至９のいずれか一に記載の電源装
置。
【請求項１１】前記制御部は、前記整流部から入力す
る直流波形の電力の入力電圧を監視する入力電圧監視手
段と、前記入力電圧が所定値よりも高い場合には入力す
る直流波形の電力が蓄電池に直接供給されるよう前記昇
圧回路の動作を停止し、前記入力電圧が所定値よりも低
い場合には前記昇圧回路によって入力電圧を昇圧して蓄
電池に供給するように昇圧回路の動作を行うように制御
する監視手段とを有することを特徴とする請求項１０に
記載の電源装置。
【請求項１２】さらに、前記制御部は、前記蓄電池側
の蓄電池電圧を監視する蓄電池電圧監視手段を有し、前記監視手段は、前記蓄電池電圧が所定値以上の場合に
は前記昇圧回路の駆動を停止するようにしたことを特徴
とする請求項１１に記載の電源装置。
【請求項１３】前記制御部に備える昇圧回路はスイッ
チ素子とキャパシタとを接続されたスイッチトキャパシ
タ型であって、前記昇圧回路に昇圧のタイミングを制御
するクロック信号を発振する発振回路を設けたことを特
徴とする請求項１０に記載の電源装置。
【請求項１４】前記発振回路に続いてバッファ回路を
有し、該バッファ回路は前記クロック信号に応じて前記
キャパシタの片端の電位を振幅させるが、該バッファ回
路の電源は前記整流部の出力側と接続され、前記電磁エ
ネルギ変換部から前記整合部および前記整流部を介して
電送される直流波形の電力によって動作させられること
を特徴とする請求項１３に記載の電源装置。
【請求項１５】前記電磁エネルギ変換部は、断面下層
からバックプレーンと、絶縁層と、アンテナ導体とを重
ねた平面アンテナとしたことを特徴とする請求項１乃至
３のいずれか一に記載の電源装置。
【請求項１６】前記アンテナ導体は、円形状パター
ン、方形状パターンその他の平面形状パターンで形成し
たことを特徴とする請求項１５に記載の電源装置。
【請求項１７】前記アンテナ導体は、前記平面形状パ
ターンから配線パターンを引き出し、この配線パターン
も前記バックプレーンに対向する位置に配設したことを
特徴とする請求項１６に記載の電源装置。
【請求項１８】前記平面形状パターンと前記配線パタ
ーンとは、同一平面となるように形成したことを特徴と
する請求項１７に記載の電源装置。
【請求項１９】前記平面形状パターンと前記配線パタ
ーンとは、段差または傾斜面を持って形成したことを特
徴とする請求項１７に記載の電源装置。
【請求項２０】前記絶縁層に前記配線パターンを配設
することを特徴とする請求項１８または１９に記載の電
源装置。
【請求項２１】前記平面アンテナは、平板状、湾曲状
またはリング状に形成したことを特徴とする請求項１５
に記載の電源装置。
【請求項２２】前記電磁エネルギ変換部は、スパイラ
ル電線によるホイップアンテナまたは誘電体による誘電
体アンテナとしたことを特徴とする請求項１乃至３のい
ずれか一に記載の電源装置。
【請求項２３】前記整流部は、順方向接続された第
１、第２のダイオードによって構成された半波倍圧整流
回路を有することを特徴とする請求項１乃至２２のいず
れか一に記載の電源装置。
【請求項２４】前記第１、第２のダイオード中の前記
蓄電池側に接続されたダイオードは他のダイオードより
もＩｆ／ＩＲが小さいことを特徴とする請求項２３に記
載の電源装置。
【請求項２５】前記整流部は、単一のダイオード及び
前記ダイオードにバイアスを与えるためのインダクタを
有することを特徴とする請求項１乃至２２のいずれか一
に記載の電源装置。
【請求項２６】前記整流部は、グランド側にアノード
が接続されると共に交流信号側にカソードが接続された
ダイオードと、一端が前記ダイオードのカソードに接続
されたλ／４線路と、前記λ／４線路に対向配設された
導体と、前記λ／４線路の他端とグランド間に接続され
たキャパシタとを有することを特徴とする請求項１乃至
２２のいずれか一に記載の電源装置。
【請求項２７】前記整流部は前記ダイオードを置換し
たＭＯＳＦＥＴを有することを特徴とする請求項２３乃
至２６のいずれか一に記載の電源装置。
【請求項２８】前記請求項１乃至２７のいずれか一に
記載の電源装置を備え、前記電源装置によって直流波形
の電力を供給されることを特徴とする電子機器。
【請求項２９】前記昇圧回路は前記スイッチ素子が前
記複数のキャパシタを並列接続から直列接続に変換する
様に構成したことを特徴とする請求項１３に記載の電源
装置。
【請求項３０】前記昇圧回路において、前記スイッチ
素子を制御するクロック信号を前記整合部から出力され
るＲＦ信号を元に生成するように構成したことを特徴と
する請求項１３に記載の電源装置
【請求項３１】前記昇圧回路において、複数の半波整
流回路を有し、前記半波整流回路は各々の位相が１８０
度ずれた整流信号を出力し、前記整流信号から前記スイ
ッチ素子を制御するクロック信号を生成するように構成
したことを特徴とする請求項１３に記載の電源装置。
【請求項３２】前記制御部は前記昇圧回路を電気的並
列に複数有し、該昇圧回路毎にそれぞれ逆流防止素子を
有し、前記クロック信号は該昇圧回路毎に異なる位相で
印加され動作することを特徴とする請求項１３または２
９乃至３１にのいずれか一に記載の電源装置。