JP2020167561A - 電子機器及び電子機器ホルダ - Google Patents

Abstract

【課題】種々の形状又はサイズの構造物に搭載されることが可能であり、高効率な電力伝送又は情報伝送を行うことが可能なアンテナを有する電子機器及び電子機器ホルダを提供する。【解決手段】筒状の内側筐体２１Ｂと、内側筐体の側面に沿って配置された基板３１と、基板に設けられ、基板の外周に沿って配置されたインダクタンス配線３２を有する平面コイルと、平面コイルに接続され、平面コイルに生じた電圧に基づいた電源電圧又は電気信号を生成する受電回路３３と、を有することで、筐体を有する電子機器２１（アンテナ内蔵型電子ペン）に対し、形状及び内部部品のレイアウトを変更することなく無線給電機能又は無線通信機能を付加する。【選択図】図２

Description

本発明は、無線での磁気的な電力伝送及び情報伝送を行う磁気アンテナを含む電子機器及び電子機器ホルダに関する。

近年、スマートフォンやスマートウォッチなどの種々の電子機器のバッテリを無線で（又は無接点で）充電する技術が一般化されつつある（例えば、特許文献１など）。無線充電に対応する装置は、例えば、磁界を発生させる送電装置に近接させることで、当該磁界を媒体として当該送電装置から電力を受け取る。また、当該磁界を媒体とすることで、当該装置間では、電力の伝送のみならず、信号の伝送、すなわち情報の伝送を行うことが可能となる。

特許第6443608号公報

装置間での磁気的な電力伝送及び情報伝送を行う場合、当該装置の各々には、磁気を受け渡す磁気アンテナが設けられている。例えば、当該磁気アンテナの各々は、電流を磁界に変換し、又は磁界を電流に変換するコイルを含む。また、伝送効率を考慮すると、コイル同士が高い結合係数で磁気的に結合されていることが好ましい。

このためには、例えば、伝送元となる装置のアンテナが安定した磁界を生成するコイルを有すること、また、伝送先となる装置のアンテナが当該磁界を受け取りやすい形状及びサイズのコイルを有することが好ましい。

しかし、アンテナが設けられる装置自体がサイズや形状などの点で制約を受ける場合がある。例えば、電子ペンは、人が不便なく持つことができる範囲内の形状、サイズ及び重量を有していなければならない。従って、例えば、電子ペンの場合、柱状又は筒状以外の形状がほとんど許容されない。

また、アンテナは、電子ペンのような電子機器に限らず、他の制約によってアンテナ用にはほとんど形状又は内部部品の配置などを変更することができない機器又は構造物に対しても搭載されることが求められる場合がある。このような場合、アンテナには、伝送特性に加え、形状及びサイズなどの構造的な特性についても、その被搭載物に合わせて考慮される必要がある。

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、種々の形状又はサイズの構造物に搭載されることが可能なアンテナを含む電子機器及び電子機器ホルダを提供することを目的としている。

本発明による電子機器は、筒状の筐体と、筐体の側面に沿って配置された基板と、基板に設けられ、基板の外周に沿って配置された１の導線部を有する平面コイルと、平面コイルに接続され、平面コイルに生じた電圧に基づいた電源電圧又は電気信号を生成する受電回路と、を有することを特徴としている。

また、本発明による電子機器ホルダは、電子機器を保持可能な柱状のホルダ穴を有する筐体と、筐体の前記ホルダ穴の側面に沿って配置された基板と、基板に設けられ、基板の外周に沿って配置された１の導線部を有する平面コイルと、平面コイルに接続され、平面コイルに交流電圧を印加する送電回路と、を有することを特徴としている。

本発明による平面コイル及び基板をアンテナとして用いることで、例えば、柱状又は筒状の筐体を有する電子機器に対し、形状及び内部部品のレイアウトを変更することなく無線給電機能又は無線通信機能を付加することができる。

実施例１に係るアンテナシステムが搭載された給電システムの斜視図である。 実施例１に係る受電アンテナ装置の斜視図である。 実施例１に係る受電アンテナ装置の平面図である。 実施例１に係る送電アンテナ装置の斜視図である。 実施例１に係る送電アンテナ装置の平面図である。 実施例１に係るアンテナシステムにおけるコイルの配置関係を示す図である。 実施例２に係る受電アンテナ装置の斜視図である。 実施例３に係る受電アンテナ装置の斜視図である。 実施例３に係る受電アンテナ装置の平面図である。 実施例４に係る送電アンテナ装置の斜視図である。 実施例５に係る送電アンテナ装置の斜視図である。 実施例６に係るアンテナシステムが搭載された通信システムの斜視図である。

以下に本発明の実施例について詳細に説明する。

図１は、実施例１に係るアンテナシステム１０を含む給電システム２０の斜視図である。本実施例においては、給電システム２０は、電子ペン（電子機器又は第１の電子機器）２１及び電子ペン２１を保持するペンホルダ（電子機器ホルダ又は第２の電子機器）２２からなる。また、アンテナシステム１０は、電子ペン２１に搭載される受電アンテナ装置（第１のアンテナ装置）１１及びペンホルダ２２に搭載される送電アンテナ装置（第２のアンテナ装置）１２を含む。

本実施例においては、ペンホルダ２２は、外部電源に接続される電源端子（図示せず）を有し、当該外部の電源によって送電するための電力を生成する。また、本実施例においては、ペンホルダ２２は、電子ペン２１が挿入されることで電子ペン２１を保持可能な柱状のホルダ穴２２Ａを有する。送電アンテナ装置１２は、ペンホルダ２２内におけるホルダ穴２２Ａの近傍に設けられている。

また、本実施例においては、電子ペン２１は、電子ペン２１の動作電源となるバッテリ（電力源）２１Ａを内部に有している。また、本実施例においては、受電アンテナ装置１１は、バッテリ２１Ａに接続され、ペンホルダ２２又はバッテリ２１Ａを動作電源として動作する。本実施例においては、電子ペン２１は、柱状、例えば円柱状の形状を有する。受電アンテナ装置１１は、電子ペン２１の側面に設けられている。

また、本実施例においては、送電アンテナ装置１２は、ペンホルダ２２が外部電源に接続されることでペンホルダ２２内で生成された電力を無線で送電する送電装置を構成する。また、受電アンテナ装置１１は、送電アンテナ装置１２から送電された電力を受電し、当該受電した電力を電子ペン２１のバッテリ２１Ａに供給する受電装置を構成する。

また、本実施例においては、送電アンテナ装置１２は、電圧の印加によって磁界を生成する磁気アンテナである。また、受電アンテナ装置１１は、磁界の印加によって電圧（電流）を生成する磁気アンテナである。すなわち、アンテナシステム１０は、磁界を媒体として送電アンテナ装置１２と受電アンテナ装置１１との間で磁気的な電力伝送を行う電力伝送システムを構成する。

また、本実施例においては、ペンホルダ２２のホルダ穴２２Ａは、受電アンテナ装置１１の送電アンテナ装置１２に対する相対位置を定める位置決め部として機能する。本実施例においては、ペンホルダ２２は、電子ペン２１のペン先とは反対側の端部から電子ペン２１がペンホルダ２２のホルダ穴２２Ａに挿入された際に、受電アンテナ装置１１が送電アンテナ装置１２に近接するように構成されている。

また、例えば、ペンホルダ２２は、外部電源に接続されると、常に送電アンテナ装置１２に対して送電動作を指令する。また、例えば、電子ペン２１は、バッテリ２１Ａが満充電状態でない限り、受電アンテナ装置１１に対して、外部（例えば送電アンテナ１２）からの受電動作を指令する。なお、受電アンテナ装置１１の受電動作は、ペンホルダ２２によって制御されてもよい。

図２は、受電アンテナ装置１１の模式的な斜視図である。図２においては、図の明確さのため、電子ペン２１を破線で示している。まず、電子ペン２１の構成例について説明する。電子ペン２１は、バッテリ２１Ａを含む電子ペン２１の種々の機能ブロック（図示せず）を収容し、長手軸（第１の軸）ＡＸ１に沿って筒状に伸張する内側筐体２１Ｂを有する。また、電子ペン２１は、内側筐体２１Ｂを収容しかつ電子ペン２１の外装部を構成し、長手軸ＡＸ１に沿って筒状に伸張する外側筐体２１Ｃと、を有する。

次に、受電アンテナ装置１１の構成について説明する。本実施例においては、受電アンテナ装置１１は、全体として可撓性を有し、また平板状に構成されている。また、受電アンテナ装置１１は、電子ペン２１の内側筐体２１Ｂの側面に巻き付くことで電子ペン２１の外側筐体２１Ｃの一部をなすように構成されている。

具体的には、受電アンテナ装置１１は、可撓性を有して電子ペン２１の内側筐体２１Ｂの側面に沿って延在する板状の基板３１と、基板３１に形成され、磁界の印加により電圧を生成するインダクタンス配線（第１のインダクタンス配線）３２と、基板３１に実装され、インダクタンス配線３２に生じた電圧を電源電圧に変換してバッテリ２１Ａに供給する受電回路３３と、を有する。本実施例においては、基板３１は、絶縁性を有する可撓性の樹脂板からなる。

また、本実施例においては、インダクタンス配線３２は、受電アンテナ装置１１におけるアンテナ部として機能する。本実施例においては、インダクタンス配線３２は、電子ペン２１の内側筐体２１Ｂに巻き付いた際に各々が内側筐体２１Ｂの長手軸ＡＸ１の周方向に沿って環状に延びる第１及び第２の環状導線部３２Ａ及び３２Ｂを有する。

本実施例においては、第１及び第２の環状導線部３２Ａ及び３２Ｂは、内側筐体２１Ｂの長手方向ＡＸ１の軸方向において互いに離間している。また、本実施例においては、第１及び第２の環状導線部３２Ａ及び３２Ｂの各々は、磁界と電気とを相互に変換する電磁変換を行う。本実施例においては、第１及び第２の環状導線部３２Ａ及び３２Ｂの各々は、磁界の印加によって電圧を生成する。

また、本実施例においては、インダクタンス配線３２は、内側筐体２１Ｂに巻き付いた際に各々が内側筐体２１Ｂの長手軸ＡＸ１の軸方向に沿って延び、第１の環状導線部３２Ａと第２の環状導線部３２Ｂとを直列に接続する第１及び第２の接続導線部３２Ｃ及び３２Ｄを有する。

本実施例においては、第１の接続導線部３２Ｃは、第１の環状導線部３２Ａの一端と第２の環状導線部３２Ｂの一端とを電気的に接続する。また、本実施例においては、第２の接続導線部３２Ｄは、第１の環状導線部３２Ａの他端と第２の環状導線部３２Ｂの他端とを電気的に接続する。

また、本実施例においては、第１及び第２の接続導線部３２Ｃ及び３２Ｄは、長手軸ＡＸ１の周方向において第１及び第２の環状導線部３２Ａ及び３２Ｂ間で流れる電流の方向が反対となるように、第１及び第２の環状導線部３２Ａ及び３２Ｂを接続する。

すなわち、本実施例においては、インダクタンス配線３２の両端に電圧を印加すると、第１及び第２の環状導線部３２Ａ及び３２Ｂからは、互いに反対の極性の磁界が発生する。換言すれば、第１及び第２の環状導線部３２Ａ及び３２Ｂの各々に互いに反対の極性の磁界を印加することで、第１及び第２の環状導線部３２Ａ及び３２Ｂの各々には、インダクタンス配線３２の一方の方向に向かう電流が流れる。

換言すれば、第１及び第２の環状導線部３２Ａ及び３２Ｂの各々は、電子ペン２１の内側筐体２１Ｂに巻き付けられた際には、受電アンテナ装置１１内において、２つの互いに直列に接続された受電コイルを構成する。

また、本実施例においては、受電回路３３は、インダクタンス配線３２と共に、１３．５６ＭＨｚを共振周波数とする共振回路を構成するキャパシタ（図示せず）を含む。また、後述するが、本実施例においては、送電アンテナ装置１２は、１３．５６ＭＨｚの交流磁界を生成する共振回路を有する。そして、受電回路３３の当該共振回路は、送電アンテナ装置１２の当該共振回路によって生成された交流磁界と共振（共鳴）し、１３．５６ＭＨｚの交流電圧（交流電流）を生成する。

また、本実施例においては、受電回路３３は、当該共振回路によって生成された交流電圧を直流電圧に変換する整流素子（図示せず）を有する。受電回路３３は、当該整流素子によって生成された直流電圧をバッテリ２１Ａに供給することで、バッテリ２１Ａに給電を行う。

図３は、受電アンテナ装置１１の模式的な平面図である。本実施例においては、基板３１は、全体として矩形の平板形状を有する。また、基板３１は、インダクタンス配線３２が金属パターンとして形成された可撓性の第１の基板部３１Ａと、受電回路３３が実装された可撓性の第２の基板部３１Ｂと、を有する。

また、本実施例においては、インダクタンス配線３２は、基板３１上に形成された長方形の平面コイルからなる。当該平面コイルにおける２つの長辺部分は、電子ペン２１の内側筐体２１Ｂに巻き付けられた際には、インダクタンス配線３２の第１及び第２の環状導線部３２Ａ及び３２Ｂとなる。また、当該平面コイルにおける２つの短辺部分は、電子ペン２１の内側筐体２１Ｂに巻き付けられた際には、インダクタンス配線３２の第１及び第２の接続導線部３２Ｃ及び３２Ｄとなる。

なお、例えば、インダクタンス配線３２の第１及び第２の環状導線部３２Ａ及び３２Ｂの各々は、３１．４［ｍｍ］の長さＬ１を有する。この場合、例えば電子ペン２１の内側筐体２１Ｂが１０ｍｍの直径を有する円筒形状を有する場合に、第１及び第２の環状導線部３２Ａ及び３２Ｂの各々は、内側筐体２１Ｂの側面を約１周するような長さとなる。

また、例えば、インダクタンス配線３２の第１及び第２の接続導線部３２Ｃ及び３２Ｄの各々は、約１０ｍｍの長さＷ１を有する。この場合、インダクタンス配線３２は、約１μヘンリーのインダクタンスを示すように構成されることができる。これは、１３．５６ＭＨｚの交流磁界を媒体とした電力伝送（又は通信）に好適な特性となる。しかし、これらのインダクタンス配線３２の構成は一例に過ぎない。

図４は、送電アンテナ装置１２の模式的な斜視図である。図４においては、図の明確さのため、ペンホルダ２２を破線で示している。まず、ペンホルダ２２の構成例について説明する。本実施例においては、ペンホルダ２２は、長手軸（第２の軸）ＡＸ２に沿って柱状に延びるホルダ穴２２Ａを有する筐体２２Ｂを有する。ホルダ穴２２Ａは、長手軸ＡＸ２に沿って延びる側面を有する。

次に、送電アンテナ装置１２は、本実施例においては、全体として可撓性を有し、平板状に形成されている。そして、本実施例においては、送電アンテナ装置１２は、ホルダ穴２２Ａの側面に沿って環状に配置されることでホルダ穴２２Ａの側面の一部をなすように構成されている。

本実施例においては、送電アンテナ装置１２は、可撓性の基板３４と、基板３４内に形成され、電圧の印加により磁界を生成するインダクタンス配線（第２のインダクタンス配線）３５と、基板３４に実装され、インダクタンス配線３５に電圧を供給して磁界を生成させる送電回路３６と、を有する。本実施例においては、基板３４は、絶縁性を有する可撓性の樹脂板からなる。

また、本実施例においては、インダクタンス配線３５は、送電アンテナ装置１２におけるアンテナ部として機能する。本実施例においては、インダクタンス配線３５は、ホルダ穴２２Ａの側面に沿って配置された際に各々がホルダ穴２２Ａの長手軸ＡＸ２の周方向に沿って環状に延びる第３及び第４の環状導線部３５Ａ及び３５Ｂを有する。

本実施例においては、第３及び第４の環状導線部３５Ａ及び３５Ｂは、ホルダ穴２２Ａの長手方向ＡＸ２の軸方向において互いに離間している。また、本実施例においては、第２及び第３の環状導線部３５Ａ及び３５Ｂの各々は、磁界と電気とを相互に変換する電磁変換を行う。本実施例においては、第３及び第４の環状導線部３５Ａ及び３５Ｂの各々は、電圧の印加によって磁界を生成する。

また、本実施例においては、インダクタンス配線３５は、ホルダ穴２２Ａの側面に沿って配置された際に各々がホルダ穴２２Ａの長手軸ＡＸ２の軸方向に沿って延び、第３の環状導線部３５Ａと第４の環状導線部３５Ｂとを直列に接続する第３及び第４の接続導線部３５Ｃ及び３５Ｄを有する。

本実施例においては、第３の接続導線部３５Ｃは、第３の環状導線部３５Ａの一端と第４の環状導線部３５Ｂの一端とを電気的に接続する。また、本実施例においては、第４の接続導線部３５Ｄは、第３の環状導線部３５Ａの他端と第４の環状導線部３５Ｂの他端とを電気的に接続する。

また、本実施例においては、第３及び第４の接続導線部３５Ｃ及び３５Ｄは、長手軸ＡＸ２の周方向において第３及び第４の環状導線部３５Ａ及び３５Ｂ間で流れる電流の方向が反対となるように、第３及び第４の環状導線部３５Ａ及び３５Ｂを接続する。すなわち、本実施例においては、インダクタンス配線３５の両端に電圧を印加すると、第３及び第４の環状導線部３５Ａ及び３５Ｂからは、互いに反対の極性の磁界が発生する。

換言すれば、第３及び第４の環状導線部３５Ａ及び３５Ｂの各々は、ホルダ穴２２Ａの側面に沿って配置された際には、送電アンテナ装置１２内において、２つの互いに反対の極性の磁界を生成する送電コイルを構成する。

また、本実施例においては、送電回路３６は、インダクタンス配線３５と共に、１３．５６ＭＨｚを共振周波数とする共振回路を構成するキャパシタ（図示せず）を含む。本実施例においては、送電回路３６は、外部電源からの電力を受けて、インダクタンス配線３５に１３．５６ＭＨｚの交流電圧を印加する。送電アンテナ装置１２は、インダクタンス配線３５によって、１３．５６ＭＨｚの周波数の交流磁界を生成する。

図５は、送電アンテナ装置１２の模式的な平面図である。本実施例においては、基板３４は、全体として矩形の平板形状を有する。また、基板３４は、インダクタンス配線３５が金属パターンとして形成された可撓性の第３の基板部３４Ａと、送電回路３６が実装された可撓性の第４の基板部３４Ｂと、を有する。

また、本実施例においては、インダクタンス配線３５は、基板３４上に形成された長方形の平面コイルからなる。当該平面コイルにおける２つの長辺部分は、ホルダ穴２２Ａの側面に沿って配置された際には、インダクタンス配線３５の第３及び第４の環状導線部３５Ａ及び３５Ｂとなる。また、当該平面コイルにおける２つの短辺部分は、ホルダ穴２２Ａの側面に沿って配置された際には、インダクタンス配線３５の第３及び第４の接続導線部３５Ｃ及び３５Ｄとなる。

例えば、インダクタンス配線３５の第１及び第２の環状導線部３２Ａ及び３２Ｂの各々は、４７．１［ｍｍ］の長さＬ２を有する。この場合、例えばホルダ穴２２Ａが１５ｍｍの直径を有する円柱状の側面を有する場合に、第３及び第４の環状導線部３５Ａ及び３５Ｂの各々は、ホルダ穴２２Ａの側面を約１周するような長さとなる。

また、例えば、インダクタンス配線３５の第３及び第４の接続導線部３５Ｃ及び３５Ｄの各々は、約１０ｍｍの長さＷ２を有する。この場合、インダクタンス配線３５は、約１μヘンリーのインダクタンスを示すように構成されることができる。これは、１３．５６ＭＨｚの交流磁界を媒体とした電力伝送（又は通信）に好適な特性となる。

図６は、ペンホルダ２２のホルダ穴２２Ａに電子ペン２１が挿入された際の受電アンテナ装置１１及び送電アンテナ装置１２の配置関係を模式的に示す図である。図６においては、図の明確さのため、電子ペン２１及びペンホルダ２２を破線で示している。また、図６においては、受電アンテナ装置１１の基板３１及び受電回路３３を省略し、送電アンテナ装置１２の基板３４及び送電回路３６を省略している。

図６に示すように、ペンホルダ２２は、ホルダ穴２２Ａに電子ペン２１が挿入されると、電子ペン２１の長手軸ＡＸ１の軸方向とホルダ穴２２Ａの長手軸ＡＸ２の軸方向とが揃うように構成されている。

また、受電アンテナ装置１１及び送電アンテナ装置１２は、電子ペン２１がペンホルダ２２のホルダ穴２２Ａに挿入された際に、インダクタンス配線３２の第１及び第２の環状導線部３２Ａ及び３２Ｂがそれぞれインダクタンス配線３５の第３及び第４の環状導線部３５Ａ及び３５Ｂの内側に近接して配置されるように、構成されている。

従って、本実施例においては、受電アンテナ装置１１におけるインダクタンス配線３２の第１の環状導線部３２Ａは、送電アンテナ装置１２におけるインダクタンス配線３５の第３の環状導線部３５Ａと磁界共鳴によって磁気的に結合する。同様に、受電アンテナ装置１１の第２の環状導線部３２Ｂは、送電アンテナ装置１２の第４の環状導線部３５Ｂと磁界共鳴によって磁気的に結合する。

従って、ペンホルダ２２が外部電源に接続された状態で、ペンホルダ２２のホルダ穴２２Ａに電子ペン２１が挿入されると、アンテナシステム１０を介して、電子ペン２１のバッテリ２１Ａが充電される。

このように、本実施例においては、受電アンテナ装置１１は、電子ペン２１の筐体（本実施例においては内側筐体２１Ｂ）に巻き付けられた際に第１及び第２の環状導線部３２Ａ及び３２Ｂ並びに第１及び第２の接続導線部３２Ｃ及び３２Ｄを形成するインダクタンス配線３２を有する。

従って、ペン型の構造をほとんど変えることなく、また他の内部部品の配置などを変更することなく、アンテナ内蔵型の電子ペン２１を提供することができる。すなわち、長手形状の構造物に搭載されることが可能な受電アンテナ装置１１及びアンテナシステム１０を提供することができる。また、その形状をほとんど変えることなく、アンテナ機能（無線給電機能）を有する電子ペン２１を提供することができる。

また、本実施例においては、受電アンテナ装置１１は、可撓性のフィルム形状を有する基板３１に形成され、インダクタンス配線３２を形成する平面コイルを有する。従って、例えば電子ペン２１の受電アンテナ装置１１以外の他の構成部品を組み付けた後であっても、内側筐体２１Ｂの側面に基板３１を巻き付けることで、電子ペン２１にアンテナ機能を付加することができる。従って、例えば電子ペン２１の製造工程への影響もほとんどない。

また、送電アンテナ装置１２における第３及び第４の環状導線部３５Ａ及び３５Ｂからは、互いに反対の極性の磁界が生成される。そして、当該反対の極性の磁界は、受電アンテナ装置１１のインダクタンス配線３２に対して一方の方向に流れる電流に対応する電圧（起電力）となる。従って、高効率な電力伝送を行うアンテナシステム１０を提供することができる。

また、本実施例においては、インダクタンス配線３５の第３及び第４の環状導線部３５Ａ及び３５Ｂは、ホルダ穴２２の側面の周囲長とほぼ同一又はわずかに小さい長さＬ２を有する。これによって、第３及び第４の接続導線部３５Ｃ及び３５Ｄが近接して並行するように配置される。

これによって、第３及び第４の接続導線部３５Ｃ及び３５Ｄに生ずるわずかな磁界が打ち消し合う。これによって、第３及び第４の環状導線部３５Ａ及び３５Ｂによって生成する磁界とは異なる方向の磁界（すなわちノイズとなる磁界）の生成が抑制される。従って、安定した磁界生成を行うことができ、高効率な電力伝送を行うことができる。

なお、上記したインダクタンス配線３２及び３５の構成は、一例に過ぎない。例えば、本実施例においては、インダクタンス配線３２及び３５の各々が矩形のコイル形状を有する平面コイルからなる場合について説明した。

しかし、インダクタンス配線３２及び３５の各々は、平面コイルからなる場合に限定されない。例えば、インダクタンス配線３２及び３５の各々は、可撓性を有し、１つの形態として少なくとも１つの環状の導線部を形成するように構成された導線を有していればよい。

また、インダクタンス配線３２及び３５の各々が平面コイルからなる場合でも、当該平面コイルは、矩形のコイル形状を有する場合に限定されない。例えば、楕円形状又はトラック形状の平面コイルを含んでいてもよいし、部分的にクランクを有するなど当該楕円又はトラック形状から外れた形状の部分を有していてもよい。

また、本実施例においては、インダクタンス配線３２及び３５の各々が１回巻きの平面コイルからなる場合について説明した。しかし、インダクタンス配線３２及び３５の各々は、１回巻きの平面コイルである場合に限定されず、複数回巻かれた平面コイルを有していてもよい。また、インダクタンス配線３２及び３５間で平面コイルの巻き数が異なっていてもよい。すなわち、各環状導線部及び各接続導線部は、少なくとも１本の導線を有していればよい。

また、本実施例においては、各接続導線部が各長手軸の軸方向に沿って伸張するように構成されている場合について説明した。しかし、各接続導線部は、各環状導線部を直列に接続していればよい。すなわち、例えば、インダクタンス配線３２は、内側筐体２１Ｂに搭載された際に各々が長手軸ＡＸ１の周方向に沿って環状に伸張する少なくとも１つの環状導線部（第１又は第２の環状導線部３２Ａ及び３２Ｂ）を有していればよい。

また、送電アンテナ装置１２の構成については、送電アンテナ装置１２が搭載される機器に合わせて種々の形状を有することができる。例えば、送電アンテナ装置１２は、第３及び第４の環状導線部３５Ａ及び３５Ｂを有する場合について説明した。しかし、送電アンテナ装置１２は、受電アンテナ装置１１のインダクタンス配線３２に磁気的に結合するインダクタンス配線３５を有していればよい。

例えば、送電アンテナ装置１２のインダクタンス配線３５は、受電アンテナ装置１１の第１及び第２の環状導線部３２Ａ及び３２Ｂのいずれか１つに磁気的に結合するように構成されていればよい。例えば、インダクタンス配線３５は、第４の環状導線部３５Ｂ並びに第３及び第４の接続導線部３５Ｃ及び３５Ｄを有していなくてもよい。例えば第３の環状導線部３５Ａのみによっても、送電アンテナ装置１１から受電アンテナ装置１２に電力を伝送することができる。

また、本実施例においては、送電アンテナ装置１２のインダクタンス配線３５は、直列に接続された第３及び第４の環状導線部３５Ａ及び３５Ｂを有する場合について説明した。しかし、第３及び第４の環状導線部３５Ａ及び３５Ｂは、互いに並列に接続されていてもよい。この場合、例えば、第３及び第４の環状導線部３５Ａ及び３５Ｂに長手軸ＡＸ２の周方向において互いに反対の電流が流れるように構成されていればよい。

また、本実施例においては、受電アンテナ装置１１がインダクタンス配線３２と共に共振回路を構成するキャパシタを有し、送電アンテナ装置１２がインダクタンス配線３５と共に共振回路を構成するキャパシタを有する場合について説明した。しかし、電力の伝送方式及び伝送効率に応じて、キャパシタは設けられていなくてもよい。

また、本実施例においては、アンテナシステム１０が電力伝送を行うように構成されている場合について説明した。しかし、アンテナシステム１０は、磁界を媒体にして種々の情報を伝送するように構成されることができる。

例えば、この場合、受電回路３３及び送電回路３６の各々は、種々の通信規格、例えばＮＦＣ又はBluetooth（登録商標）に対応した通信機能を有していればよい。これによって、アンテナシステム１０を用いて、種々の機器間で電力のみならず情報の伝送を行うことができる。また、受電回路３３は、インダクタンス配線３２に生じた電圧に基づいた電源電圧又は電気信号を生成するように構成されていればよい。

なお、伝送効率及び電子ペン２１の動作安定性などを考慮すると、受電アンテナ装置１１は、基板３１上に設けられ、所定の周波数帯域（例えば１３．５６ＭＨｚを含む所定の帯域）に透磁性を有する磁性シート（図示せず）を有していてもよい。同様に、送電アンテナ装置１２は、基板３４に設けられ、所定の周波数帯域（例えば１３．５６ＭＨｚを含む所定の帯域）に透磁性を有する磁性シートを有していてもよい。これによって、インダクタンス配線３２及び３５間の磁界結合の強度が向上する。

このように、本実施例においては、アンテナシステム１０は、長手軸ＡＸ１（第１の軸）に沿って伸張する内側筐体２１Ｂ（筐体）を有する電子ペン２１（第１の機器）に搭載され、電磁変換を行う受電アンテナ装置１１（第１のアンテナ装置）と、受電アンテナ装置１１に磁気的に結合し、電磁変換を行う送電アンテナ装置１２（第２のアンテナ装置）と、を有する。

また、受電アンテナ装置１１は、内側筐体２１Ｂに搭載された際に各々が長手軸ＡＸ１の周方向に沿って環状に伸張し、長手軸ＡＸ１の軸方向において互いに離間し、かつ互いに電気的に直列に接続された第１及び第２の環状導線部３２Ａ及び３２Ｂを有するインダクタンス配線３２を有する。また、送電アンテナ装置１２は、第１又は第２の環状導線部３２Ａ又は３２Ｂに磁気的に結合するインダクタンス配線３５を有する。従って、例えば柱状又は筒状の構造物に搭載されることが可能であり、高効率な電力伝送又は情報伝送を行うことが可能なアンテナ装置及びアンテナシステムを提供することができる。

また、本実施例においては、電子ペン２１（電子機器）は、内側筐体２１Ｂと、内側筐体２１Ｂの側面に沿って延在する可撓性の受電アンテナ装置１１を含む。

より具体的には、本実施例に係る電子ペン２１は、例えば、筒状の内側筐体２１Ｂ（筐体）と、内側筐体２１Ｂの側面に沿って配置された基板３１と、基板３１に設けられ、基板３１の外周に沿って配置された第１の環状導線部３２Ａ（１の導線部）を有するインダクタンス配線３２（平面コイル）と、インダクタンス配線３２に接続され、インダクタンス配線３２に生じた電圧に基づいた電源電圧又は電気信号を生成する受電回路３３と、を有する。また、例えば、基板３１は、可撓性のフィルム形状を有する。

従って、形状や内部レイアウトをほとんど変えることなく無線給電機能又は通信機能が付加された電子ペン２１を提供することができる。

また、電子ペン２１のインダクタンス配線３２（平面コイル）は、内側筐体２１Ｂの側面に沿って環状に形成されており、内側筐体２１Ｂの長手方向において第１の環状導線部３２Ａと並んで配置され、第１の環状導線部３２Ａに流れる電流の方向とは反対の方向に電流が流れるように構成された第２の環状導線部３２Ｂ（他の導線部）を有する。従って、高効率な受電及び情報の伝送を行うことができる。

また、本実施例においては、ペンホルダ２２（電子機器ホルダ）は、ホルダ穴２２Ａを有する筐体２２Ｂと、ホルダ穴２２Ａの側面に沿って延在する可撓性の送電アンテナ装置１２を含む。

より具体的には、本実施例に係るペンホルダ２２は、例えば、電子機器を保持可能な柱状のホルダ穴２２Ａを有する筐体２２Ｂと、筐体２２Ｂのホルダ穴２２Ａの側面に沿って配置された基板３４と、基板３４に設けられ、基板３４の外周に沿って配置された第３の環状導線部３５Ａ（１の導線部）を有するインダクタンス配線３５（平面コイル）と、インダクタンス配線３５に接続され、インダクタンス配線３５に交流電圧を印加する送電回路３６と、を有する。また、例えば、基板３４は、可撓性のフィルム形状を有する。

従って、形状や内部レイアウトをほとんど変えることなく無線給電機能又は通信機能が付加されたペンホルダ２２を提供することができる。

また、ペンホルダ２２のインダクタンス配線３５（平面コイル）は、筐体２２Ｂの周囲に沿って環状に形成されており、筐体２２Ｂの長手方向において第３の環状導線部３５Ａと並んで形成され、第３の環状導線部３５Ａに流れる電流の方向とは反対の方向に電流が流れるように構成された第４の環状導線部３５Ｂ（他の導線部）を有する。従って、高効率な送電及び情報の伝送を行うことができる。

図７は、実施例２に係るアンテナシステム１０Ａにおける受電アンテナ装置１１Ａの模式的な斜視図である。また、図７は、受電アンテナ装置１１Ａが搭載された電子ペン２１の模式的な斜視図である。アンテナシステム１０Ａは、受電アンテナ装置１１Ａの構成を除いては、アンテナシステム１０と同様の構成を有する。

受電アンテナ装置１１Ａは、基板３１を有さず、インダクタンス配線３２及び受電回路３３が電子ペン２１の内側筐体２１Ｂの側面に直接張り付けられるように構成されている。本実施例のように、例えばインダクタンス配線３２が自己保持可能な構成を有する場合、インダクタンス配線３２は基板３１上に形成される場合に限定されない。

また、この場合、受電アンテナ装置１１Ａは、電子ペン２１の外側筐体２１Ｃの内側に収容される。従って、受電アンテナ装置１１Ａを外部から保護することができ、受電アンテナ装置１１Ａが長寿命化する。従って、無線での受電及び情報の伝送機能を有する高品質な電子ペン２１を提供することができる。

図８は、実施例３に係るアンテナシステム１０Ｂにおける受電アンテナ装置１１Ｂの模式的な斜視図である。図８は、受電アンテナ装置１１Ｂが搭載された電子ペン２１の模式的な斜視図である。また、図９は、受電アンテナ装置１１Ｂの模式的な平面図である。アンテナシステム１０Ｂは、受電アンテナ装置１１Ｂの構成を除いては、アンテナシステム１０と同様の構成を有する。

受電アンテナシステム１１Ｂは、各々が複数（本実施例においては２つ）の導線からなる第１及び第２の環状導線部３７Ａ及び３７Ｂ並びに第１及び第２の接続導線部３７Ｃ及び３７Ｄからなるインダクタンス配線３７を有する。

本実施例においては、インダクタンス配線３７は、基板３１の板面において２回巻かれた金属パターンからなる平面コイルを含む。本実施例においては、この平面コイルを電子ペン２１の内側筐体２１Ｂに巻き付けることで、インダクタンス配線３７が構成されている。

本実施例においても、インダクタンス配線３７は、第１及び第２の環状導線部３７Ａ及び３７Ｂが互いに直列に接続され、全体として１本の配線を構成している。インダクタンス配線３７のように、例えば２回巻きの平面コイルによって各環状導線部を形成することで、送電アンテナ装置１２との間の磁界結合の強度が大きくかつ安定し、高効率な電力及び情報の伝送を行うことができる。従って、高効率な無線での受電及び情報の伝送機能を有する高品質な電子ペン２１を提供することができる。

なお、送電アンテナ装置１２においても、インダクタンス配線３５が基板３４の板面において複数回巻かれていることで、磁界の生成効率が向上する。従って、高効率な無線での送電及び情報の伝送を行うことが可能なペンホルダ２２を提供することができる。

図１０は、実施例４に係るアンテナシステム１０Ｃにおける送電アンテナ装置１２Ａの模式的な斜視図である。図１０は、送電アンテナ装置１２Ａが搭載されたペンホルダ２２の模式的な斜視図である。アンテナシステム１０Ｃは、送電アンテナ装置１２Ａの構成を除いては、アンテナシステム１０と同様の構成を有する。

送電アンテナ装置１２Ａは、１つの環状導線部のみからなるインダクタンス配線３８を有する。例えば、送電アンテナ装置１２Ａは、送電アンテナ装置１２におけるインダクタンス配線３５の第３の環状導線部３５Ａのみからなる場合に相当する構成を有する。

例えば、インダクタンス配線３８は、受電アンテナ装置１１におけるインダクタンス配線３２の第１の環状導線部３２Ａと磁界結合によって結合するように構成及び配置されている。このように構成された送電アンテナ装置１２Ａにおいても、インダクタンス配線３２及び３８が互いに磁界共鳴を起こし、電力及び情報の伝送を行うことができる。

図１１は、実施例５に係るアンテナシステム１０Ｄにおける送電アンテナ装置１２Ｂの模式的な斜視図である。図１１は、送電アンテナ装置１２Ｂが搭載されたペンホルダ２２の模式的な斜視図である。アンテナシステム１０Ｄは、送電アンテナ装置１２Ｂの構成を除いては、アンテナシステム１０と同様の構成を有する。

送電アンテナ装置１２Ｂは、各々がホルダ穴２２Ａの側面に沿ってホルダ穴２２Ａの周囲を取り囲むように形成され、長手軸ＡＸ２の軸方向に沿って伸張し、互いに直列に接続された第１及び第２のヘリカルコイル（螺旋形状を有するコイル）３９Ａ及び３９Ｂを有するインダクタンス配線３９を有する。

また、本実施例においては、インダクタンス配線３９は、ホルダ穴２２Ａの長手軸ＡＸ２の軸方向に沿って伸張し、第１及び第２のヘリカルコイル３９Ａ及び３９Ｂとの間で長手軸ＡＸ２の周方向において互いに反対方向の電流が流れるように第１及び第２のヘリカルコイル３９Ａ及び３９Ｂを電気的に接続する接続導線部３９Ｃを有する。

本実施例においては、第１のヘリカルコイル３９Ａは、受電アンテナ装置１１の第１の環状導線部３２Ａに磁界結合によって結合する。また、第２のヘリカルコイル３９Ｂは、受電アンテナ装置１１の第２の環状導線部３２Ｂに磁界結合によって結合する。

換言すれば、本実施例においては、インダクタンス配線３９は、互いに直列に接続された２つのコイルアンテナによって構成されている。このように構成された送電アンテナ装置１２Ｂによっても、インダクタンス配線３２及び３９が良好に磁界結合を起こし、高効率な電力及び情報の伝送を行うことができる。

図１２は、実施例６に係る回動システム４０及び回動システム４０に搭載されたアンテナシステム５０の模式的な斜視図である。回動システム４０は、長手軸ＡＸ１に沿って伸張する柱状又は筒状の形状を有し、長手軸ＡＸ１の周りに回動する回動体４１と、回動体４１の両端において回動体４１に固定された回動輪４２と、を有する。

また、回動システム４０は、長手軸ＡＸ２に沿って伸張する筒状の形状を有し、回動体４２の周囲を取り囲むように設けられ、回動体４２の回動に対して固定された固定体４３を有する。

例えば、回動システム４０は、回動体４１及び車輪４２によって種々の車両の車輪部分を構成し、固定体４３によって当該車両の車体部分を構成する。例えば、車輪４２としては、タイヤなどが挙げられる。また、本実施例においては、回動体４１の長手軸ＡＸ１と固定体４３の長手軸ＡＸ２とが同軸に配置されるように回動体４１及び固定体４３が構成及び配置されている。

アンテナシステム５０は、回動体４１に搭載された受電アンテナ装置５１と、固定体４３に搭載された送電アンテナ装置５２と、を有する。本実施例においては、アンテナシステム５０は、送電及び情報の伝送を行うと共に、固定体４３に対する回動体４１の回動位置、回動速度などを検出するセンサシステムを構成する。

本実施例においては、受電アンテナ装置５１は、インダクタンス配線３２と同様の第１及び第２の環状導線部３２Ａ及び３２Ｂ並びに第１及び第２の接続導線部３２Ｃ及び３２Ｄを有するインダクタンス配線５１Ａを有する。また、受電アンテナ装置５１は、インダクタンス配線５１Ａの端部間に生じた起電力の変化を検出し、当該検出結果を外部に出力する受電回路５１Ｂを有する。

また、本実施例においては、送電アンテナ装置５２は、インダクタンス配線３５と同様の第３及び第４の環状導線部３５Ａ及び３５Ｂ並びに第３及び第４の接続導線部３５Ｃ及び３５Ｄを有するインダクタンス配線５２Ａを有する。また、送電アンテナ装置５２は、常時インダクタンス配線５２Ａに電圧を印加し、また受電アンテナ装置５１との間で通信を行う送電回路５２Ｂを有する。

本実施例においては、例えば、固定体４３に搭載された送電アンテナ装置５２は、常に一定の磁界（例えば１３．５６ＭＨｚの交流磁界）を生成する。一方、回動体４１に搭載された受電アンテナ装置５１は、回動体４１の回動に従って長手軸ＡＸ１の周りに回動する。従って、受電アンテナ装置５１のインダクタンス配線５１Ａが受け取る交流磁界が回動体４１の回動に応じて変化する。

従って、回動体４１が回動することによって、インダクタンス配線５１Ａに生ずる起電力の強度及び特性が変化することとなる。受電アンテナ装置５１の受電回路５１Ｂは、このインダクタンス配線５１Ａに生ずる起電力の変化を、回動体４１の固定体４３に対する相対的な位置変化として検出する。アンテナシステム５０は、回動体４１の固定体４３に対する回動位置、回動速度及び回動方向などを検出する。また、受電回路５１Ｂ及び送電回路５２Ｂは、この回動体４１の回動特性の検出結果に関する情報を相互に通信し、また外部（例えば車両のコンピュータ）に送信する。

例えば、回動体４１は、車両の車軸として機能することができるが、その機能上、大きくかつ安定した強度や耐久性などが求められることとなる。従って、材料や形状、サイズなどを容易に変更することができず、例えば、受電アンテナ装置５１を搭載するために凹凸を付けたり、また複数の部品によって形成することができない場合がある。また、回動体４１を製造する途中に受電アンテナ装置５１を搭載することができない場合がある。

この場合、回動体４１や固定体４３などにアンテナシステム５０を搭載するためのスペースを大きく設けることが困難となる。従って、アンテナシステム５０のように、回動体４１や固定体４３の側面に後付けで巻き付けるだけで搭載することができる場合、容易にアンテナ機能を付加できる効果が大きい。

また、アンテナシステム５０は、例えば、扉の蝶番部分、回動部分を有するセンサ、レーダ、回転灯の回転軸、電動機や発電機の電機子など、固定された部分に対して回動する部分を有する種々の回動装置に搭載されることができる。これによって、アンテナシステム５０は、回動装置の機能及び部品レイアウトなどに影響を与えることなく容易に取り付けることができ、高効率な電力及び情報伝送を行う伝送システムとなる。

なお、上記した実施例は、互いに組み合わせることができる。例えば、送電アンテナ装置１２Ａと受電アンテナ装置１１Ａとによってアンテナシステムを構成してもよい。また、複数の送電アンテナ装置１１及び受電アンテナ装置１２によってアンテナシステムを構成してもよい。

また、アンテナシステム５０は、電子ペン２１及びペンホルダ２２に搭載されてもよい。この場合、受電アンテナ装置５１は、例えばインダクタンス配線５１Ａ（平面コイル）に生じた電圧の変化を受電回路５１Ｂによって検出することができる。従って、例えば電子ペン２１のペンホルダ２２に対する相対位置の変化を検出することができる。従って、例えば、ペンホルダ２２に、電子ペン２１の位置を検出するセンサ機能を付加することができる。

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、５０ アンテナシステム
２０ 給電システム
２１ 電子機器
２２ 電子機器ホルダ
１１、１１Ａ、１１Ｂ 受電アンテナ装置
１２、１２Ａ、１２Ｂ 送電アンテナ装置
３２、３５、５１Ａ、５２Ａ インダクタンス配線

Claims (10)

1. 筒状の筐体と、
   前記筐体の側面に沿って配置された基板と、
   前記基板に設けられ、前記基板の外周に沿って配置された１の導線部を有する平面コイルと、
   前記平面コイルに接続され、前記平面コイルに生じた電圧に基づいた電源電圧又は電気信号を生成する受電回路と、を有することを特徴とする電子機器。
2. 前記基板は、可撓性のフィルム形状を有し、
   前記平面コイルは、前記筐体の側面に沿って環状に形成されており、前記筐体の長手方向において前記１の導線部と並んで配置され、前記１の導線部に流れる電流の方向とは反対の方向に電流が流れるように構成された他の導線部を有することを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
3. 前記平面コイルは、前記基板の板面において複数回巻かれていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子機器。
4. 前記平面コイルは、矩形の形状を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の電子機器。
5. 前記受電回路は、前記平面コイルに生じた電圧の変化を検出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の電子機器。
6. 電子機器を保持可能な柱状のホルダ穴を有する筐体と、
   前記筐体の前記ホルダ穴の側面に沿って配置された基板と、
   前記基板に設けられ、前記基板の外周に沿って配置された１の導線部を有する平面コイルと、
   前記平面コイルに接続され、前記平面コイルに交流電圧を印加する送電回路と、を有することを特徴とする電子機器ホルダ。
7. 前記基板は、可撓性のフィルム形状を有し、
   前記平面コイルは、前記筐体の周囲に沿って環状に形成されており、前記筐体の長手方向において前記１の導線部と並んで形成され、前記１の導線部に流れる電流の方向とは反対の方向に電流が流れるように構成された他の導線部を有することを特徴とする請求項６に記載の電子機器ホルダ。
8. 前記平面コイルは、前記基板の板面において複数回巻かれていることを特徴とする請求項６又は７に記載の電子機器ホルダ。
9. 前記平面コイルは、矩形の形状を有することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１つに記載の電子機器ホルダ。
10. 前記送電回路は、１３．５６ＭＨｚの交流電圧を前記平面コイルに印加することを特徴とする請求項６乃至９に記載の電子機器ホルダ。

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