JP5855658B2 - 電子機器の電力供給方法と、ソース及びターゲット電子機器 - Google Patents

電子機器の電力供給方法と、ソース及びターゲット電子機器 Download PDF

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Description

本発明は電子機器の電力供給方法と、ソース及びターゲット電子機器に関する。
共振電力伝達システムは、共振電力を送信するソース電子機器と共振電力を受信するターゲット電子機器を備える。共振電力は、ソース電子機器からターゲット電子機器に無線で伝達される。例えば、マグネチックカップリングによって伝達される。
ターゲット電子機器がマルチメディアデータを再生する場合、電力送信効率を考慮した電力供給が必要である。
従って本発明の目的は、ターゲット電子機器で所要される電力量に応じた共振電力を送信して電力損失を低減できる電子機器の電力供給方法を提供することにある。
一実施形態に係る電子機器の電力供給方法は、ソース電子機器とターゲット電子機器との間の電力送信効率に関する情報を取得するステップと、マルチメディアデータを前記ターゲット電子機器で復号化及び再生するために必要な電力を取得するステップと、前記電力送信効率及び前記取得した電力に基づいて共振電力を生成するステップと、前記生成された共振電力及びマルチメディアデータを前記ターゲット電子機器に送信するステップとを含む。
前記電力送信効率情報を取得するステップは、電力供給の較正（キャリブレーション）のための較正電力及び前記較正電力の電力量に関する情報を前記ターゲット電子機器に伝達するステップと、前記ターゲット電子機器から前記電力送信効率情報を受信するステップとを含んでもよい。
前記電力を取得するステップは、前記マルチメディアデータを復号化するステップと、前記マルチメディアデータを復号化するために所要される電力量に対応する復号化電力を取得するステップと、前記マルチメディアデータを前記ターゲット電子機器で再生するために用いられる電力量に対応する再生電力を取得するステップとを含み、前記復号化電力及び前記再生電力は、前記マルチメディアデータの復号化に対応して取得されてもよい。
前記生成された共振電力の電力量は、前記電力送信効率情報、前記復号化電力及び前記再生電力によって決定されてもよい。
前記電力を取得するステップは、前記ソース電子機器が前記マルチメディアデータを符号化するステップと、前記マルチメディアデータを符号化するために所要される電力量に対応する符号化電力を取得するステップと、前記マルチメディアデータを前記ターゲット電子機器で再生するために用いられる電力量に対応する再生電力を取得するステップとを含み、前記符号化電力及び前記再生電力は、前記マルチメディアデータの符号化に対応して取得されてもよい。
前記生成された共振電力の電力量は、前記電力送信効率情報、前記符号化電力及び前記再生電力又は前記電力送信効率情報、前記符号化電力及び前記再生電力の組合せによって決定されてもよい。
他の一実施形態に係る電子機器の電力供給方法は、ソース電子機器とターゲット電子機器との間の電力送信効率を算出するステップと、前記ソース電子機器で前記電力送信効率に関する情報を送信するステップと、前記ソース電子機器からマルチメディアデータを受信し、前記ソース電子機器から前記マルチメディアデータの復号化及び再生に必要な共振電力を受信するステップと、前記受信された共振電力を用いて前記マルチメディアデータを復号化し、前記復号化されたマルチメディアデータを再生するステップとを含む。
前記電力送信効率を算出するステップは、電力供給の較正のための較正電力を受信するステップと、前記較正電力の電力量に関する情報を受信するステップと、前記受信された較正電力の電力量及び前記較正電力の電力量に関する情報に基づいて前記電力送信効率を算出するステップとを含んでもよい。
前記共振電力の電力量は、前記電力送信効率情報及び前記マルチメディアデータを前記ターゲット電子機器で復号化及び再生するために必要な電力量に基づいて変更されてもよい。
一実施形態に係るソース電子機器は、ソース電子機器とターゲット電子機器との間の電力送信効率に関する情報を取得し、マルチメディアデータを前記ターゲット電子機器で復号化及び再生するために必要な電力量に対応する電力を取得するソース制御部と、前記電力送信効率情報及び前記電力に基づいて共振電力を生成する共振電力生成部と、前記生成された共振電力を前記ターゲット電子機器に伝達するソース共振部と、前記マルチメディアデータを前記ターゲット電子機器に送信するマルチメディアデータ処理部とを備える。
前記ソース制御部は、電力供給の較正のための較正電力及び前記較正電力の電力量に関する情報を送信してもよい。
前記ソース制御部は、前記マルチメディアデータを復号化するために所要される電力量に対応する復号化電力を取得し、前記マルチメディアデータを前記ターゲット電子機器で再生するために用いられる再生電力を取得し、前記電力送信効率情報、前記復号化電力及び前記再生電力又はこの結合に基づいて前記共振電力の電力量を決定してもよい。
前記ソース制御部は、前記マルチメディアデータを符号化するために所要される電力量に対応する符号化電力を取得し、前記マルチメディアデータを前記ターゲット電子機器で再生するために必要な再生電力を取得し、前記電力送信効率情報、前記符号化電力及び前記再生電力又はこの結合に基づいて前記共振電力の電力量を決定してもよい。
一実施形態に係るターゲット電子機器は、ソース電子機器とターゲット電子機器との間の電力送信効率を算出し、前記ソース電子機器に前記電力送信効率に関する情報を送信するターゲット制御部と、前記マルチメディアデータの復号化及び再生に必要な共振電力を受信するターゲット共振部と、前記受信された共振電力から直流電力を生成する電圧変換部と、前記ソース電子機器からマルチメディアデータを受信し、前記直流電力を用いて前記マルチメディアデータを復号化し、前記復号化されたマルチメディアデータを再生するマルチメディアデータ処理部と、を備える。
前記ターゲット共振部は、電力供給の較正のための較正電力を受信し、前記ターゲット制御部は、前記ソース電子機器から受信された前記較正電力の電力量に関する情報、及び前記較正電力の電力量に関する情報に基づいて前記電力送信効率情報を算出してもよい。
前記共振電力の電力量は、前記電力送信効率情報及び前記マルチメディアデータを前記ターゲット電子機器で復号化及び再生するために必要な電力量に対応する電力に基づいて変更されてもよい。
本発明によると、ターゲット電子機器で所要される電力量に応じた共振電力を送信するので、電力損失を低減できる。
本発明によると、ソース電子機器からターゲット電子機器に伝達される共振電力の電力量を正確に算出できる。
例示的な実施形態に係る電子機器の電力供給システムを示す。 一実施形態に係るソース電子機器の構成を示す図である。 図２に示すデコーダ及びエンコーダの構成例を示す図である。 一実施形態に係るターゲット電子機器の構成を示す図である。 一実施形態に係る電子機器の電力供給方法を示す図である。 他の実施形態に係る電子機器の電力供給方法を示す図である。 一実施形態に係る２次元構造の共振器構造を示す。 一実施形態に係る３次元構造の共振器構造を示す。 一実施形態に係るバルキー型の共振器構造を示す。 一実施形態に係る中空型の共振器構造を示す。 一実施形態に係るパラレルシート型の共振器構造を示す。 一実施形態に係る分布型キャパシタを含む共振器構造を示す。 図７に示した２次元構造の共振器で用いられる整合器の一例を示す。 図８に示した３次元構造の共振器で用いられる整合器の一例を示す。 図７に示した無線電力送信のための共振器の等価回路を示す図である。
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、例示的な実施形態に係る電子機器の電力供給システムを示す。
以下の各実施形態において、電力供給システムによって送信される電力は共振電力（ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｐｏｗｅｒ）と仮定する。
図１に示すように、電力供給システムは、ソースとターゲットで構成されるソース−ターゲット構造を有する。例えば、電力供給システムは、ソースに該当するソース電子機器１１０とターゲットに該当するターゲット電子機器１２０を備える。
ソース電子機器１１０は、外部の電圧供給機からエネルギーを受信して共振電力を発生させるソース部１１１及びソース共振器１１５を備える。また、ソース電子機器１１０は、共振周波数又はインピーダンス整合を行う整合制御部（Ｍａｔｃｈｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ）１１３をさらに備え得る。
ソース部１１１は、外部の電圧供給機からエネルギーを受信して共振電力を発生させる。ソース部１１１は、外部装置から入力される交流信号の信号レベルを所望するレベルに調整するためのＡＣ−ＡＣコンバーター、前記ＡＣ−ＡＣコンバーターから出力される交流信号を整流することによって、一定レベルのＤＣ電圧を出力するＡＣ−ＤＣコンバーター、前記ＡＣ−ＤＣコンバーターから出力されるＤＣ電圧を高速スイッチングすることによって、数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚ帯域のＡＣ信号を生成するＤＣ−ＡＣインバーターを含む。勿論、ＡＣ電力の他の周波数も用いられてもよい。
整合制御部１１３は、ソース共振器１１５の共振帯域幅（Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）又はソース共振器１１５のインピーダンス整合周波数を設定する。整合制御部１１３は、ソース共振帯域幅設定部（図示せず）又はソース整合周波数設定部（図示せず）のうち少なくとも１つを備える。ソース共振帯域幅設定部は、ソース共振器１１５の共振帯域幅を設定する。ソース整合周波数設定部は、ソース共振器１１５のインピーダンス整合周波数を設定する。ここで、ソース共振器の共振帯域幅又はソース共振器のインピーダンス整合周波数設定に応じて、ソース共振器１１５のＱ−ファクターを決定する。
ソース共振器１１５は電磁気エネルギーをターゲット共振器に伝達する。即ち、ソース共振器１１５は、ターゲット共振器１２１とのマグネチックカップリング１０１によって共振電力をターゲット装置１２０に伝達する。ここで、ソース共振器１１５は設定された共振帯域幅内で共振する。
ターゲット電子機器１２０は、ターゲット共振器１２１、共振周波数又はインピーダンス整合を行う整合制御部１２３及び受信された共振電力を負荷に伝達するためのターゲット部１２５を備える。
ターゲット共振器１２１は、ソース共振器１１５から電磁気エネルギーを受信する。ここで、ターゲット共振器１２１は設定された共振帯域幅内で共振する。
整合制御部１２３は、ターゲット共振器１２１の共振帯域幅又はターゲット共振器１２１のインピーダンス整合周波数のうち少なくとも１つを設定する。整合制御部１２３は、ターゲット共振帯域幅設定部（図示せず）又はターゲット整合周波数設定部（図示せず）のうち少なくとも１つを備える。ターゲット共振帯域幅設定部は、ターゲット共振器１２１の共振帯域幅を設定する。ターゲット整合周波数設定部は、ターゲット共振器１２１のインピーダンス整合周波数を設定する。ここで、ターゲット共振器１２１の共振帯域幅又はターゲット共振器１２１のインピーダンス整合周波数設定に応じて、ターゲット共振器１２１のＱ−ファクターが決定される。
ターゲット部１２５は、受信された共振電力を負荷に伝達する。ここで、ターゲット部１２５は、ソース共振器１１５からターゲット共振器１２１で受信されるＡＣ信号を整流してＤＣ信号を生成するＡＣ−ＤＣコンバーターと、ＤＣ信号の信号レベルを調整することによって定格電圧をデバイス又は負荷に供給するＤＣ−ＤＣコンバーターを含む。
ソース共振器１１５及びターゲット共振器１２１は、ヘリックス（ｈｅｌｉｘ）コイル構造の共振器又はスパイラル（ｓｐｉｒａｌ）コイル構造の共振器、又はメタ構造（ｍｅｔａ−ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ）の共振器から構成される。
図１に示すように、Ｑファクターの制御過程は、ソース共振器１１５の共振帯域幅及びターゲット共振器１２１の共振帯域幅を設定し、ソース共振器１１５とターゲット共振器１２１との間のマグネチックカップリング１０１によって電磁気エネルギーを前記ソース共振器１１５から前記ターゲット共振器１２１に伝達することを含む。
ここで、ソース共振器１１５の共振帯域幅は、ターゲット共振器１２１の共振帯域幅よりも広くか、又は狭く設定される。即ち、ソース共振器１１５の共振帯域幅がターゲット共振器１２１の共振帯域幅より広くか、又は狭く設定されることによって、ソース共振器のＢＷ−ファクターと前記ターゲット共振器のＢＷ−ファクターは互いに不平衡の（ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ）関係を保持する。
共振方式の無線電力送信において、共振帯域幅は重要なファクターである。ソース共振器１１５とターゲット共振器１２１との間の距離変化、共振インピーダンスの変化、インピーダンスミスマッチ（不整合）、反射信号などを全て考慮したＱ−ファクターをＱｔとする場合、Ｑｔは式（１）のように共振帯域幅とＢＷの逆数の関数となる。
［数１］

（Δｆ／ｆ０） ＝（１／Ｑｔ）
＝（ΓＳ，Ｄ） ＋（１／ＢＷＳ） ＋（１／ＢＷＤ）
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
式（１）において、ｆ０は中心周波数、Δｆは帯域幅、（ΓＳ，Ｄ）は共振器の間の反射損失、ＢＷＳはソース共振器１１５の共振帯域幅、ＢＷＤはターゲット共振器１２１の共振帯域幅を示す。本明細書において、ＢＷ−ファクタは（１／ＢＷＳ）又は（１／ＢＷＤ）を意味する。
一方、ソース共振器１１５とターゲット共振器１２１との間の距離が変わるか、２つのうち１つの位置が変化するなどの外部からの影響によって、ソース共振器１１５とターゲット共振器１２１との間のインピーダンス不整合が発生することがある。インピーダンス不整合は、電力伝達の効率を低下する直接的な原因になり得る。
整合制御部１１３は、送信信号の一部が反射して戻ってくる反射波を検出することによって、インピーダンス不整合が発生したと判断し、インピーダンス整合を行う。また、整合制御部１１３は、反射波の波形分析によって共振ポイントを検出することで共振周波数を変更する。ここで、整合制御部１１３は例えば、反射波の波形で振幅が最小である周波数を共振周波数として決定する。
以上、図１の例におけるソース共振器１１５及び／又はターゲット共振器１２１は、後述する図７ないし図１４の何れかに示す構造を有し得る。
図２は一実施形態に係るソース電子機器の構成を示す図である。
図２を参照すると、ソース電子機器２００は、ソース制御部２１０、共振電力生成部２２０、ソース共振部２３０及びマルチメディアデータ処理部２４０を備える。
ソース電子機器２００は、マグネチックカップリングによって共振電力をターゲット電子機器３００（後述）に伝達し、マルチメディアデータをターゲット電子機器３００に送信する。ここで、マルチメディアデータは、映像、音声、テキストデータ、文書データ、テレビ放送信号などを含む。
ソース制御部２１０は、ソース電子機器２００とターゲット電子機器３００との間の電力送信効率に関する情報を取得する。また、ソース制御部２１０は、マルチメディアデータを前記ターゲット電子機器３００で復号化及び再生するために必要な電力量Ｐｔを取得する。例えば、ソース電子機器２００とターゲット電子機器３００との間の電力送信効率に関する情報は、ターゲット電子機器３００から算出された値を受信することによって取得される。
ソース制御部２１０は、電力供給の較正（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）のための較正電力をターゲット電子機器３００に送信する。例えば、送信はマグネチックカップリングによって行われてもよい。ソース制御部２１０は較正電力を、ソース共振部２３０を介してターゲット電子機器３００に送信する。ソース制御部２１０は、前記較正電力の電力量に関する情報を前記ターゲット電子機器３００に送信する。即ち、ソース制御部２１０は、前記較正電力の電力量を図２に示す通信部２４７又はデータ送信部を介してターゲット電子機器３００に通知する。
ソース制御部２１０は、マルチメディアデータの復号化を行うために必要な電力量（Ｐｓｄｅ）を取得する。即ち、ソース制御部２１０は、マルチメディアデータ処理部２４０でマルチメディアデータを復号化するために消耗される電力を測定することによってＰｓｄｅを取得する。
また、ソース制御部２１０は、マルチメディアデータを前記ターゲット電子機器３００で再生するために必要な電力量Ｐｐを取得する。Ｐｐは、ターゲット電子機器３００でマルチメディアデータをディスプレイし、スピーカを介して出力するために必要な電力である。Ｐｐは、ターゲット電子機器３００で支援される解像度、ターゲット電子機器３００に備えられたスピーカの容量などを考慮して決定される。Ｐｐはソース電子機器２００に予め格納されるか、又は、ソース電子機器２００とターゲット電子機器３００との間の初期チューニングによって取得される。
ソース制御部２１０は、前記電力送信効率情報、前記電力Ｐｓｄｅ及び前記電力Ｐｐに基づいて共振電力生成部２２０で生成される共振電力の電力量Ｐｏｕｔを決定する。例えば、Ｐｏｕｔは下記の式（２）により決定される。
［数２］

Ｐｏｕｔ＝（Ｐｓｄｅ＋Ｐｐ＋Ｍ）／ＥＳＴ （２）
式（２）において、Ｍはターゲット電子機器３００でマルチメディアデータの復号化及び再生の他に消耗される電力量、ＥＳＴはソース電子機器２００とターゲット電子機器３００との間の電力送信効率である。Ｍは事前テストを介してソース電子機器２００に予め格納された値である。
ソース制御部２１０は、マルチメディアデータの符号化を行うために必要な電力量Ｐｓｅｎを取得する。即ち、ソース制御部２１０は、マルチメディアデータ処理部２４０でマルチメディアデータを符号化するために消耗される電力を測定することによってＰｓｅｎを取得する。ソース制御部２１０は、前記電力送信効率と前記Ｐｓｄｅ及び前記Ｐｐに基づいて共振電力生成部２２０で生成される共振電力の電力量Ｐｏｕｔを決定する。例えば、Ｐｏｕｔは下記の式（３）により決定される。

［数３］

Ｐｏｕｔ＝｛（Ｐｓｅｎ×Ｔ）＋Ｐｐ＋Ｍ｝／ＥＳＴ （３）
式（３）において、Ｔはマルチメディアデータの符号化に必要な電力量と、マルチメディアデータの復号化に必要な電力量との比を示す。Ｔは、事前テストを介してソース電子機器２００に予め格納された値である。
一方、マルチメディアデータを復号化して再生するために必要な電力量Ｐｔはリアルタイムで変わり得る。即ち、時間−Ｐｏｕｔグラフは特定の曲線で表現され、ソース制御部２１０は時間−Ｐｏｕｔグラフの特定曲線に応じてＰｏｕｔの電力レベルを制御する。
共振電力生成部２２０は、電力送信効率及び前記Ｐｔに基づいて共振電力を生成する。即ち、共振電力生成部２２０は、前記式（２）又は式（３）によって決定されたＰｏｕｔだけの共振電力を生成する。例えば、共振電力は、式（２）又は式（３）によって決定された電力Ｐｏｕｔと実質的に同一の値を有する。様々な実施形態において、共振電力生成部２２０は、トランス２２１、整流部２２３、定電圧制御部２２５及び電力変換部２２７を備える。
トランス２２１は、外部装置から入力される第１周波数のＡＣ信号の信号レベルを所望するレベルに調整する。ここで、第１周波数は、例えば、数十Ｈｚ帯域にある。
整流部２２３は、トランス２２１から出力されるＡＣ信号を整流することによってＤＣ信号を出力する。
定電圧制御部２２５は、ソース制御部２１０の制御により一定レベルのＤＣ電圧を出力する。定電圧制御部２２５は、一定レベルのＤＣ電圧を出力するための安定化回路を含んで構成され得る。定電圧制御部２２５から出力されるＤＣ電圧の電圧レベルは、前記式（２）又は式（３）によって決定されたＰｏｕｔに対応する値を有する。
電力変換部２２７は、第２周波数帯域のスイッチングパルス信号によって前記一定レベルのＤＣ電圧をＡＣ電力に変換する。従って、電力変換部２２７は、ＡＣ／ＤＣインバータを含んで構成される。ここで、第２周波数は、数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚ帯域にある。例えば、第２周波数帯域は２ＭＨｚ〜２０ＭＨｚにある。ＡＣ／ＤＣインバータは、定電圧制御部２２５から出力されるＤＣ信号をＡＣ信号に変換することによって共振電力を生成する。
即ち、ＡＣ／ＤＣインバータは、第２周波数帯域のスイッチングパルス信号によって定電圧制御部２２５から出力される一定レベルのＤＣ電圧をＡＣ電圧に変換する。ＡＣ／ＤＣインバータは、高速スイッチングのためのスイッチング素子を含む。ここで、スイッチング素子は例えば、スイッチングパルス信号が「ハイ」（例えば、ピーク値又はその近傍）であるときオンになり、スイッチングパルス信号が「ロー」（例えば、最小値又はその近傍）であるときオフになるように構成される。
ソース共振部２３０は、前記生成された共振電力を例えばマグネチックカップリングによってターゲット電子機器３００に伝達する。ソース共振部２３０は、図１に示した整合制御部１１３＆ソース共振器１１５を備え得る。
マルチメディアデータ処理部２４０は、マルチメディアデータを前記ターゲット電子機器に送信する。マルチメディアデータは、外部から受信されるか、又は、マルチメディアデータ処理部２４０内に予め格納されている。マルチメディアデータ処理部２４０は、インターフェース＆格納部２４１、デコーダ＆エンコーダ２４３、マルチプレクサ＆変調部２４５、及び通信部２４７を備える。
インターフェース＆格納部２４１は外部からマルチメディアデータを受信し、受信されたマルチメディアデータをマルチプレクサ＆変調部２４５又はデコーダ＆エンコーダ２４３に出力する。また、インターフェース＆格納部２４１は、マルチメディアデータを格納する。インターフェース＆格納部２４１に格納されたマルチメディアデータは、ストリーミング形態又はファイル形態でターゲット電子機器３００に送信される。外部から受信されたマルチメディアデータは、マルチプレクサ＆変調部２４５を経てターゲット電子機器３００に送信される。インターフェース＆格納部２４１に格納されたマルチメディアデータは、デコーダ＆エンコーダ２４３で符号化された後ターゲット電子機器３００に送信される。
図２を参照すると、インターフェース＆格納部２４１には、ケーブルＴＶの放送信号、衛星ＴＶの放送信号、ＤＶＤプレーヤーの動画データ及び外部のＵＳＢ（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｓｅｒｉａｌ ｂｕｓ）装置に格納されたデータが入力される。
デコーダ＆エンコーダ２４３は、マルチメディアデータを復号化し、及び／又は、マルチメディアデータを符号化する。例えば、デコーダ＆エンコーダ２４３は、外部から受信されたマルチメディアデータを復号化し、インターフェース＆格納部２４１に格納されたマルチメディアデータを符号化する。外部から受信されたマルチメディアデータを復号化する過程によって、前記Ｐｓｄｅがリアルタイムで取得される。インターフェース＆格納部２４１に格納されたマルチメディアデータを符号化する過程によって前記Ｐｓｅｎが取得される。
マルチプレクサ＆変調部２４５は、様々な種類のマルチメディアデータを多重化、又は、パケット化して通信部２４７に出力する。また、マルチプレクサ＆変調部２４５は、ターゲット電子機器３００とのシグナリングのためのシグナリングデータを多重化して通信部２４７に出力する。ターゲット電子機器３００に送信されるデータの変調が必要な場合、マルチプレクサ＆変調部２４５は、ターゲット電子機器３００に送信されるべきデータを変調する。
通信部２４７は、マルチプレクサ＆変調部２４５から出力されるマルチメディアデータを前記ターゲット電子機器３００に送信する。通信部２４７は、例えば、ＧＨｚ速度で高速データ送信、無線ラン（ＬＡＮ）、近距離データ送信技術などを用いてターゲット電子機器３００と通信を行う。
図３は、図２に示すデコーダ＆エンコーダ２４３の構成例を示す図である。
図３を参照すると、デコーダ＆エンコーダ２４３は、映像データ２０１を符号化する第１エンコーダ４１を備える。デコーダ＆エンコーダ２４３は、オーディオデータ２０３を符号化する第２エンコーダ５１を備える。デコーダ＆エンコーダ２４３は、電力データ２０５を符号化する第３エンコーダ６１を備える。ここで、電力データ２０５は例えば、共振電力生成部２２０でその時点に生成されるＰｏｕｔに対応する値である。
第１エンコーダ４１から出力されるデータは第１パケット化器（ｐａｃｋｅｔｉｚｅｒ）４３によってパケット化され、第２エンコーダ５１から出力されるデータは第２パケット化器５３によってパケット化され、第３エンコーダ６１から出力されるデータは第３パケット化器６３によってパケット化される。第１パケット化器４３、第２パケット化器５３、及び第３パケット化器６３の各々から出力されたデータは、マルチプレクサ＆変調部２４５に送信されて多重化される。図３に示すように、ソース電子機器２００は、その時点に生成される共振電力の電力量をターゲット電子機器３００に通知する。
図４を参照すると、ターゲット電子機器３００は、ターゲット制御部３１０、ターゲット共振部３２０、電圧変換部３３０、及びマルチメディアデータ処理部３４０を備える。
ターゲット制御部３１０は、ソース電子機器２００とターゲット電子機器３００との間の電力送信効率を算出し、前記ソース電子機器２００に前記電力送信効率を送信する。即ち、ターゲット制御部３１０は、電力送信効率を図４に示す通信部３４１又はデータ送信部（図示せず）によってソース電子機器２００に通知する。
ターゲット制御部３１０は、前記ソース電子機器から受信された前記較正電力の電力量に関する情報、及び前記較正電力の電力量に関する情報に基づいて前記電力送信効率を算出する。例えば、電力送信効率は、「Ｐ＿ｒｅｃｅｉｖｅ／Ｐ＿ｔｒａｎｓｆｅｒ」に定義され得る。ここで、「Ｐ＿ｒｅｃｅｉｖｅ」はターゲット共振部３２０で受信された共振電力の電力量であり、「Ｐ＿ｔｒａｎｓｆｅｒ」は前記較正電力の電力量である。
ターゲット共振部３２０は、マグネチックカップリングによって前記ソース電子機器２００から前記マルチメディアデータの復号化及び再生に必要な共振電力を受信する。勿論、ターゲット共振部３２０は、ソース電子機器２００からマルチメディアデータの復号化及び再生以外のその他の動作に消耗される共振電力をさらに受信できる。また、ターゲット共振部３２０は、マグネチックカップリングによって前記ソース電子機器２００から電力供給の較正のための較正電力を受信する。
一方、ターゲット共振部３２０で受信される共振電力の電力量は、電力送信効率及び前記マルチメディアデータを前記ターゲット電子機器で復号化及び再生するために必要な電力量Ｐｔに対応してリアルタイムに変更され得る。ターゲット共振部３２０は、図１に示した整合制御部１２３及びターゲット共振器１２１を含み得る。
電圧変換部３３０は、受信された共振電力から直流電源を生成する。即ち、電圧変換部３３０はＡＣ電力からＤＣ電圧を取得し、前記取得されたＤＣ電圧を負荷に供給する。電圧変換部４２０は、ＡＣ信号をＤＣ信号に変換する整流部３３１及びＤＣ信号の信号レベルを調整するＤＣ／ＤＣ変換部３３３を備える。
マルチメディアデータ処理部３４０は、ソース電子機器２００からマルチメディアデータを受信する。マルチメディアデータ処理部３４０は、電圧変換部３３０から提供される直流電源を用いてマルチメディアデータを復号化し、復号化されたマルチメディアデータを再生する。ここで、マルチメディアデータの再生は、ディスプレイ及び／又はオーディオ出力を含む。マルチメディアデータ処理部３４０は、通信部３４１、デ（逆）マルチプレクサ＆復調部３４３、マルチメディアデータ再生部３４５、ディスプレイ３４７、及びオーディオ出力部３４９を備える。
通信部３４１は、ソース電子機器２００からマルチメディアデータを受信したり、電力送信効率をソース電子機器２００に送信する。即ち、通信部３４１は、ソース電子機器２００との通信を介して各種データを送受信する。
逆マルチプレクサ＆復調部３４３は、ソース電子機器２００から受信される様々な種類のマルチメディアデータを逆多重化し、ソース電子機器２００から受信される変調されたデータを復調する。
マルチメディアデータ再生部３４５は、ソース電子機器２００から受信されたデータを復号化し、復号化されたデータを再生する。
ディスプレイ３４７は映像データを表示する。従って、ディスプレイ３４７は、ディスプレイパネル及びディスプレイプロセッサを含み得る。ここで、ディスプレイ３４７は主に映像データをディスプレイするが、テキストデータ及び各種グラフィックデータも表示できる。
オーディオ出力部３４９は、マルチメディアデータに含まれた音声データを出力する。従って、オーディオ出力部３４９はスピーカを含み得る。
図５は、一実施形態に係る電子機器の電力供給方法を示す図である。
図５に示された電子機器の電力供給方法は、図２及び図４に示されたソース電子機器２００及びターゲット電子機器３００によって行ってもよい。
まず、ステップ４１０において、ソース電子機器２００は、較正（キャリブレーション）電力をターゲット電子機器３００に送信する。
ステップ４２０において、ソース電子機器２００は、較正電力の電力量に関する情報をターゲット電子機器３００に送信する。ターゲット電子機器３００は電力送信効率を算出し、ステップ４３０において、電力送信効率をソース電子機器２００に送信する。即ち、ソース電子機器２００はターゲット電子機器３００から電力送信効率を受信する。
ステップ４１０乃至ステップ４３０に通してソース電子機器２００は電力送信効率を取得できる。一方、図５に示した一例において、ステップ４１０及びステップ４２０は実質的に同時に実行できる。
ステップ４４０において、ソース電子機器２００は、マルチメディアデータを前記ターゲット電子機器３００で復号化及び再生するために必要な電力量Ｐｔを取得する。ステップ４５０において、ソース電子機器２００は、電力送信効率及び前記Ｐｔに基づいて共振電力を生成する。
ステップ４４０において、ソース電子機器２００は、ターゲット電子機器３００に送信されるマルチメディアデータの復号化を行って、マルチメディアデータの復号化を行うために所要される電力量Ｐｓｄｅを取得する。また、ステップ４４０において、ソース電子機器２００は、マルチメディアデータを前記ターゲット電子機器で再生するために必要な電力量Ｐｐを取得する。一方、前記Ｐｓｄｅ及び前記Ｐｐは、前記マルチメディアデータの復号化に対応してリアルタイムで取得される。
一方、ソース電子機器２００は、ターゲット電子機器３００に送信されるマルチメディアデータを符号化し、マルチメディアデータの符号化を行うために必要な電力量Ｐｓｅｎを取得する。前記Ｐｓｅｎ及び前記Ｐｐは、前記マルチメディアデータの符号化に対応してリアルタイムに取得される。
ステップ４６０において、ソース電子機器２００は、生成された共振電力をマグネチックカップリングによってターゲット電子機器３００に伝達する。ここで、ターゲット電子機器３００に伝達される共振電力の電力量は、前記電力送信効率、前記Ｐｓｄｅ及び前記Ｐｐによって決定される。また、ターゲット電子機器３００に伝達される共振電力の電力量は、前記電力送信効率、前記Ｐｓｅｎ及び前記Ｐｐによって決定される。
ステップ４７０において、ソース電子機器２００はマルチメディアデータを前記ターゲット電子機器に送信する。ターゲット電子機器３００は、受信された共振電力を用いて前記マルチメディアデータを復号化し、前記復号化されたマルチメディアデータを再生する。
ステップ４８０において、ソース電子機器２００とターゲット電子機器３００は、シグナリング信号を送受信することによって電力送信効率、消耗電力の変化などをシグナリングする。例えば、マルチメディアデータを再生する途中において、音消去機能が活性化された場合、又はディスプレイだけがターン−オフされた場合にターゲット電子機器３００は、ソース電子機器２００に消耗電力の減少を通知する。
一方、前記ステップ４１０乃至ステップ４３０は、マルチメディアデータの送信中に周期的に行われ得る。従って、電力供給の較正は周期的に行われ得る。
図５に明示していないが、ソース電子機器２００は例えばリモートコントローラからターゲット電子機器を制御するための制御信号を受信し、制御信号をターゲット電子機器３００に伝達する。例えば、ターゲット電子機器３００がターンオフされている時に、リモートコントローラからターンオン信号を受信すると、ソース電子機器２００は、ターゲット電子機器３００をターンオンするための共振電力をターゲット電子機器３００に送信する。ターゲット電子機器３００に充電器が備えられている場合、ターゲット電子機器３００はソース電子機器から制御信号を受信し、共振電力を受信することによってターンオンされる。
図６は、他の実施形態に係る電子機器の電力供給方法を示す図である。
図６を参照すると、ソース電子機器２００は、ステップ４０１及びステップ４０３において、ターゲット電子機器３００に共振電力及びマルチメディアデータを送信する。ステップ４０１及びステップ４０３は実質的に同時に実行できる。ここで、ステップ４０３で送信されるマルチメディアデータはパケット化されて送信される。
図６に示すように、パケット化されたデータは、例えば、映像パケット１、映像パケット２、オーディオパケット１、及び電力送信量を含む。ここで、「電力送信量」は例えば、Ｐｏｕｔの値である。また、「電力送信量」は映像パケット１、映像パケット２、及びオーディオパケット１をターゲット電子機器３００で復号化及び再生するために必要な電力量を考慮して決定された値である。一方、映像データの処理に必要な電力量は、その時点に送信される映像パケットの特性に応じて変わり得る。従って、ステップ４０１で送信される共振電力の大きさはその時点に送信される映像パケットの特性に応じて調整され得る。
ステップ４０５において、ターゲット電子機器３００は、ターゲット共振部４３０によって受信された電力量をソース電子機器２００に通知する。従って、ソース電子機器２００は、電力送信効率をリアルタイムでモニタリングできる。
図１を再度参照すると、電力供給システムのソース共振器１１５及び／又はターゲット共振器１２１は、ヘリックス（ｈｅｌｉｘ）コイル構造の共振器、又は、スパイラル（ｓｐｉｒａｌ）コイル構造の共振器、又はメタ構造の（ｍｅｔａ−ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ）共振器などの何れかから構成される。
自然界に存在する多くの物質の電磁気的な特性は、各々固有の透磁率（ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ、μ（ｍｕ））及び誘電率（ｐｅｒｍｉｔｔｉｖｉｔｙ、ε（ｅｐｓｉｌｏｎ））で表わされる。大部分の物質は一般的に正の透磁率及び正の誘電率を有する。従って、このような物質に対しては電界、磁界、及びポインティングベクトルに対して右手法則が適用されるので、このような物質をＲＨＭ（Ｒｉｇｈｔ Ｈａｎｄｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ、右手系物質）という。
一方、自然界に通常存在しない誘電率又は透磁率を有する物質又は人工的に設計された（即ち、人工の）物質はここではメタ物質（ｍｅｔａｍａｔｅｒｉａｌ）と称する。メタ物質は、誘電率又は透磁率の符号によってＥＮＧ（ｅｐｓｉｌｏｎ ｎｅｇａｔｉｖｅ、負のε）物質、ＭＮＧ（ｍｕ ｎｅｇａｔｉｖｅ、負のμ）物質、ＤＮＧ（ｄｏｕｂｌｅ ｎｅｇａｔｉｖｅ、εとμが共に負）物質、ＮＲＩ（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｉｎｄｅｘ、負の屈折率）物質、ＬＨ（ｌｅｆｔ−ｈａｎｄｅｄ、左手系）物質などに分類される。
透磁率は当該物質で与えられた磁界（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ）に対して発生する磁束密度（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｌｕｘ ｄｅｎｓｉｔｙ）と真空中で同じ磁界に対して発生する磁束密度の比を意味する。そして、誘電率は、当該物質で与えられた電界（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ）に対して発生する電気束密度（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｌｕｘ ｄｅｎｓｉｔｙ）と真空中でその電界に対して発生する電束密度の比を意味する。透磁率及び誘電率は与えられた周波数又は波長における当該物質中の電波伝搬定数（ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｃｏｎｓｔａｎｔ）を決定し、透磁率及び誘電率によってその物質の電磁気特性が決定される。一実施形態において、メタ物質は極めて大きい波長（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）又は極めて低い周波数領域でも容易に（即ち、メタ物質からなる物体のサイズが大きく変化しなくても）共振状態に置かれ得る。
図７は、一実施形態に係る２次元構造の共振器５００を示す図である。
図７を参照すれば、一実施形態に係る２次元構造の共振器は、第１信号導体部分５１１、第２信号導体部分５１２、及びグラウンド導体部分５１３を含む送信線路、キャパシタ５２０、整合器５３０、並びに、導体５４１及び５４２を備える。
図７に示すように、キャパシタ５２０は、送信線路の第１信号導体部分５１１と第２信号導体部分５１２との間に直列に挿入され、それによって電界はキャパシタ５２０に閉じ込められる。一般的に、送信線路は上部に少なくとも１つの導体、下部に少なくとも１つの導体を含み、上部にある導体を介して電流が流れ、下部にある導体は電気的にグラウンドされる。
図７に示すように、本発明の一実施形態に係る共振器５００は、２次元構造の形態を有する。送信線路は、上部に第１信号導体部分５１１及び第２信号導体部分５１２を含み、下部にグラウンド導体部分５１３を含む。第１信号導体部分５１１及び第２信号導体部分５１２とグラウンド導体部分５１３は互いに向かい合うように配置される。電流は第１信号導体部分５１１及び第２信号導体部分５１２を通じて流れる。
また、図７に示すように、第１信号導体部分５１１の一端は導体５４２と電気的に接続、即ち短絡され、他端はキャパシタ５２０と接続される。そして、第２信号導体部分５１２の一端は導体５４１と短絡され、他端はキャパシタ５２０と接続される。即ち、第１信号導体部分５１１、第２信号導体部分５１２、及びグラウンド導体部分５１３、導体５４１、５４２は互いに接続されることによって、共振器５００は電気的に閉ループ（ｃｌｏｓｅｄ−ｌｏｏｐ）構造を有する。ここで「閉ループ構造」は、電気的に閉じている円形構造、四角形構造、又は多角形の構造などを含む。
キャパシタ５２０は送信線路の中間部に挿入される。具体的に、キャパシタ５２０は第１信号導体部分５１１と第２信号導体部分５１２との間に挿入される。ここで、キャパシタ５２０は、集中型素子（ｌｕｍｐｅｄ ｅｌｅｍｅｎｔ）及び分布型素子（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｅｌｅｍｅｎｔ）の何れかの形態を有する。特に、分布型素子の形態を有する分布型キャパシタは、ジグザグ形態の導体ラインとその導体ラインとの間に存在する高い誘電率を有する誘電体を含む。
キャパシタ５２０が上記に記載されるように、送信線路に挿入されることによって共振器５００はメタ物質の特性を有し得る。例えば、キャパシタ５２０のキャパシタンス値によっては、共振器５００は負の透磁率を有し得る。その場合、本発明の一実施形態に係る共振器５００は、負のμ（ＭＮＧ）共振器と呼ばれる。後述するが、キャパシタ５２０のキャパシタンスを定める基準（ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ）は様々であり得る。例えば、共振器５００がメタ物質の特性を有する基準は次の基準のうち１つ以上を含む。共振器５００が対象周波数で負の透磁率を有する基準、又は共振器５００が対象周波数で第ゼロ次共振（Ｚｅｒｏｔｈ−Ｏｒｄｅｒ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）の特性を有する基準などがある。
ＭＮＧ型の共振器５００は、伝搬定数が０であるときの周波数を共振周波数として有する第ゼロ次共振の特性を有し得る。ＭＮＧ共振器５００が第ゼロ次共振特性を有する場合、共振周波数はＭＮＧ共振器５００の物理的なサイズに対して独立的であり得る。即ち、下記で再び説明するが、ＭＮＧ型の共振器５００で共振周波数を変更するためにはキャパシタ５２０を適切に設計することで充分であるので、ＭＮＧ型の共振器５００の物理的なサイズの変更を要しない。
また、近接フィールドにおいて、電界は送信線路に挿入されたキャパシタ５２０に集中するので、キャパシタ５２０によって近接フィールドでは磁界がドミナント（ｄｏｍｉｎａｎｔ、支配的）になる。そして、ＭＮＧ共振器５００は集中型素子のキャパシタ５２０を用いて高いＱ−ファクター（Ｑ−Ｆａｃｔｏｒ）を有するので、電力送信効率を向上できる。参考に付言すると、Ｑ−ファクターは、無線電力送信において、抵抗損失の程度、又は抵抗に対するリアクタンスの比を表わすので、Ｑ−ファクターが大きいほど無線電力送信効率は大きい。
また、ＭＮＧ共振器５００は、インピーダンス整合のための整合器５３０を備える。ここで、整合器５３０は、ＭＮＧ共振器５００の電磁界の強度を適切に調整でき、整合器５３０によってＭＮＧ共振器５００のインピーダンスが決定される。そして、電流はコネクタ（６４０、例えば、下記の図８を参照）を介してＭＮＧ共振器５００に流入するか、又はＭＮＧ共振器５００から流出する。ここで、前記コネクタはグラウンド導体部分５１３又は整合器５３０と接続される。ただし、コネクタとグラウンド導体部分５１３又は整合器５３０の間には物理的な連結が形成されるか、又は、前記コネクタとグラウンド導体部分５１３又は整合器５３０の間に物理的な連結なしでカップリングを介して電力が送信される。
より具体的に、図７に示すように、整合器５３０は、共振器５００のループ構造によって形成されるループ内に位置してもよい。整合器５３０は、物理的な形態を変更することによって共振器５００のインピーダンスを調整する。特に、整合器５３０は、グラウンド導体部分５１３から距離ｈだけ離れた位置にインピーダンス整合のための導体５３１を含み、共振器５００のインピーダンスは距離ｈを調整することによって変更できる。
例えば、整合器５３０を制御できるコントローラが存在する場合、整合器５３０はコントローラによって生成される制御信号に従い、その物理的な形態を変更する。例えば、制御信号に応じて整合器５３０の導体５３１とグラウンド導体部分５１３との間の距離ｈが増加又は減少する。コントローラは様々なファクターを考慮して制御信号を生成できる。
整合器５３０は図７に示すように、導体５３１のような受動素子で具現されるか、又は、実施形態によってはダイオード、トランジスタなどのような能動素子で具現される。能動素子が整合器５３０に含まれる場合、能動素子はコントローラによって生成される制御信号に応じて駆動され、その制御信号に応じて共振器５００のインピーダンスが調整される。例えば、整合器５３０には能動素子の一種であるダイオードが含まれている場合、ダイオードが「ｏｎ」又は「ｏｆｆ」の状態であるかに応じて共振器５００のインピーダンスが調整される。
また、図７に図示していないが、ＭＮＧ共振器５００を貫通するマグネチックコアをさらに含んでもよい。このようなマグネチックコアは電力送信距離を増加させる機能を行う。
図８は一実施形態に係る３次元構造の共振器を示す図である。
図８を参照すれば、一実施形態に係る３次元構造の共振器６００は、第１信号導体部分６１１、第２信号導体部分６１２、及びグラウンド導体部分６１３を含む送信線路、並びにキャパシタ６２０を含む。ここで、キャパシタ６２０は、送信線路で第１信号導体部分６１１と第２信号導体部分６１２との間の位置に直列に挿入され、電界はキャパシタ６２０に閉じ込められる。
また、図８に示すように、共振器６００は３次元構造の形態を有する。送信線路路は、上部に第１信号導体部分６１１及び第２信号導体部分６１２を含み、下部にグラウンド導体部分６１３を含む。第１信号導体部分６１１及び第２信号導体部分６１２とグラウンド導体部分６１３は互いに向かい合うように配置される。このような整列で電流は、第１信号導体部分６１１及び第２信号導体部分６１２を通じてｘ方向に流れ、このような電流によって−ｙ方向に磁界Ｈ（ｗ）が発生する。しかし、他の実施形態では図８に示すものとは相異なり異なる方向（例えば、＋ｙ方向）に磁界Ｈ（ｗ）が発生する場合もある。
また、図８に示すように、第１信号導体部分６１１の一端は導体６４２と電気的に接続、即ち短絡され、他端はキャパシタ６２０と接続される。そして、第２信号導体部分６１２の一端は導体６４１と接続され、他端はキャパシタ６２０と接続される。このように第１信号導体部分６１１、第２信号導体部分６１２、及びグラウンド導体部分６１３、並びに、導体６４１及び６４２は互いに接続されることによって、共振器６００は電気的に閉ループ構造を有する。
また、図８に示すように、キャパシタ６２０は、第１信号導体部分６１１と第２信号導体部分６１２との間に挿入される。ここで、キャパシタ６２０は、集中型素子及び分布型素子の何れかの形態を有する。特に、分布型素子の形態を有する分布型キャパシタは、ジグザグ形態の導体ラインとその導体ラインとの間に存在する高い誘電率を有する誘電体を含む。
図８に示すように、キャパシタ６２０が送信線路に挿入されることによって、上述のように共振器６００はメタ物質の特性を有し得る。
集中型素子として挿入されたキャパシタ６２０のキャパシタンスが適切に決定される場合、共振器６００はメタ物質の特性を有する。特に、キャパシタ６２０のキャパシタンスを適切に調整することによって、共振器６００が特定の周波数帯域において負の透磁率を有する場合、本発明の一実施形態に係る共振器６００はＭＮＧ共振器と呼ばれる。
下記で説明するが、キャパシタ６２０のキャパシタンスを定める基準は様々であり得る。共振器６００がメタ物質の特性を有する基準、共振器６００が対象周波数で負の透磁率を有する基準、又は共振器６００が対象周波数で第ゼロ次共振の特性を有する基準などがあり、上述した基準のうち少なくとも１つの基準の下でキャパシタ６２０のキャパシタンスを決定する。
図８に示すように、ＭＮＧ共振器６００は、電波伝搬定数（ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｃｏｎｓｔａｎｔ）が０であるときの周波数を共振周波数として有する第ゼロ次共振の特性を有し得る。このようにＭＮＧ共振器６００が第ゼロ次共振の特性を有する場合、共振周波数はＭＮＧ共振器６００の物理的なサイズに対して独立的であり得る。ＭＮＧ共振器６００で共振周波数を変更するためにはキャパシタ６２０を適切に設計することで充分であるので、ＭＮＧ共振器６００の物理的なサイズの変更を要しない。
図８に示すように、ＭＮＧ共振器６００を参照すれば、近接フィールドにおいて、電界は送信線路６１０に挿入されたキャパシタ６２０に集中するので、キャパシタ６２０によって近接フィールドでは磁界がドミナントになる。特に、第ゼロ次共振の特性を有するＭＮＧ共振器６００は磁気双極子（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｄｉｐｏｌｅ）に類似の特性を有するので、近接フィールドでは磁界がドミナントになり、キャパシタ６２０の挿入により発生する比較的少量の電界はそのキャパシタ６２０に集中されるため、近接フィールドでは磁界が更に最もドミナントになる。ＭＮＧ共振器６００は集中型素子のキャパシタ６２０を用いて高いＱ−ファクターを有するので、電力送信の効率を向上させることができる。
また、図８に示すように、ＭＮＧ共振器６００はインピーダンス整合のための整合器６３０を備える。ここで、整合器６３０は、ＭＮＧ共振器６００の電磁界の強度を適切に調整でき、整合器６３０によってＭＮＧ共振器６００のインピーダンスが決定される。そして、電流はコネクタ６４０を介してＭＮＧ共振器６００に流入するか、又は、ＭＮＧ共振器６００から流出する。ここで、コネクタ６４０はグラウンド導体部分６１３又は整合器６３０の何れかと接続される。
より具体的に、図８に示すように、整合器６３０は共振器６００のループ構造によって形成されるループの内部に位置する。整合器６３０は物理的な形態を変更することによって共振器６００のインピーダンスを調整する。特に、整合器６３０はグラウンド導体部分６１３から距離ｈだけ離隔された位置にインピーダンス整合のための導体部分６３１を含み、共振器６００のインピーダンスは距離ｈを調整することによって変更され得る。
図８には示していないが、整合器６３０を制御することのできるコントローラが存在する場合、整合器６３０はコントローラによって生成される制御信号に応じて整合器６３０の物理的な形態を変更できる。例えば、制御信号に応じて整合器６３０の導体６３１とグラウンド導体部分６１３との間の距離ｈが増加又は減少し、これにより整合器６３０の物理的な形態が変更されることで共振器６００のインピーダンスが調整される。整合器６３０の導体６３１とグラウンド導体部分６１３との間の距離ｈは様々な方式で調整できる。即ち、第１に、整合器６３０には様々な導体が含まれてもよく、その導体のうちいずれか１つを適応的に活性化することによって距離ｈが調整され得る。第２に、導体６３１の物理的な位置を上下に調整することによって距離ｈが調整される。このような距離ｈはコントローラの制御信号に応じて制御でき、コントローラは様々なファクターを考慮して制御信号を生成できる。コントローラによる制御信号の生成については下記で説明する。
整合器６３０は、図８に示すように、導体部分６３１のような受動素子で具現されるか、又は、実施形態によってはダイオード、トランジスタなどの能動素子で具現される。能動素子が整合器６３０に含まれる場合、能動素子はコントローラによって生成される制御信号に応じて駆動でき、その制御信号に応じて共振器６００のインピーダンスを調整する。例えば、整合器６３０に能動素子の一種であるダイオードが含まれる場合、ダイオードが「ｏｎ」又は「ｏｆｆ」の状態であるかに応じて共振器６００のインピーダンスが調整される。
また、図８には明示していないが、ＭＮＧ共振器６００を貫通するマグネチックコアをさらに含み得る。このようなマグネチックコアは電力送信距離を増加する機能を行う。
図９は、一実施形態に係るバルキー型（ｂｕｌｋｙ ｔｙｐｅ）に設計された無線電力送信のための共振器７００の例を示す図である。
以下では、別途の継ぎ目なしで一体型に２以上の部分（ｐａｒｔｉｔｉｏｎ）を互いに接続する類型を「バルキー型」と呼ぶ。
図９を参照すれば、第１信号導体部分７１１と導体７４２は個別的に製造された後、互いに接続されるのではなく、一体型に製造される。同様に、第２信号導体部分７１２と導体７４１も一体型に製造される。
仮に、例えば、第２信号導体部分７１２と導体７４１とが個別的に製造された後互いに接続される場合、継ぎ目７５０には導体損失が発生し得る。ここで、本発明の実施形態によれば、第２信号導体部分７１２と導体７４１は別途の継ぎ目なしで（ｓｅａｍｌｅｓｓ）互いに接続され、導体７４１とグラウンド導体部分７１３も別途の継ぎ目なしで互いに接続されるので、継ぎ目による導体損失を低減できる。即ち、第２信号導体部分７１２とグラウンド導体部分７１３は別途の継ぎ目なしで一体型に製造される。同様に、第１信号導体部分７１１と、導体７４２と、グラウンド導体部分７１３とは別途の継ぎ目なしで１つの一体型に製造される。
整合器７３０は本明細書で説明される１つ以上の実施形態と類似に構成されて提供される。
図１０は、一実施形態に係る中空型（ｈｏｌｌｏｗ ｔｙｐｅ）に設計された無線電力送信のための共振器の例を示す図である。
図１０を参照すれば、中空型に設計された無線電力送信のための共振器８００の第１信号導体部分８１１、第２信号導体部分８１２、グラウンド導体部分８１３、導体８４１、８４２各々は内部に空いている空間を含む。ここで、「中空型」は内部に空き空間を含む構造を意味する用語として使用される。
与えられた共振周波数において、有効電流は第１信号導体部分８１１、第２信号導体部分８１２、グラウンド導体部分８１３、導体８４１、８４２各々の全ての部分を介して流れることなく、一部の部分（表皮厚部分）のみを介して流れるものとモデリングできる。即ち、与えられた共振周波において、第１信号導体部分８１１、第２信号導体部分８１２、グラウンド導体部分８１３、導体８４１、８４２の厚さが各々の表皮厚（ｓｋｉｎ ｄｅｐｔｈ）よりも過度に厚いことは効率的ではない。即ち、それは共振器８００の重量又は共振器８００の製造費用を増加させる原因になり得る。
従って、本発明の実施形態によれば、与えられた共振周波数において、第１信号導体部分８１１、第２信号導体部分８１２、グラウンド導体部分８１３、導体８４１、８４２各々の表皮厚に基づいて第１信号導体部分８１１、第２信号導体部分８１２、グラウンド導体部分８１３、導体８４１、８４２各々の厚さを適切に決定する。第１信号導体部分８１１、第２信号導体部分８１２、グラウンド導体部分８１３、導体８４１、８４２各々が該当の表皮厚よりも僅かに大きい適切な厚さを有する場合、共振器８００は軽くなり、共振器８００の製造費用も削減できる。
例えば、図１０に示すように、中空の第２信号導体部分８１２の外殻部（円で囲んだ領域９６０の拡大図に示す）の厚さはｄ（ｍ）に決定してもよく、ｄは式（４）、
Figure 0005855658
 によって決定される。ここで、ｆは周波数、μは透磁率、σは導体定数を表す。特に、第１信号導体部分８１１、第２信号導体部分８１２、グラウンド導体部分８１３、導体８４１、８４２が銅（ｃｏｐｐｅｒ）として５．８ｘ１０＾７の導電率σを有する場合、共振周波数が１０ｋＨｚについては表皮厚ｄが約０．６ｍｍとなり、共振周波数が１００ＭＨｚについては表皮厚ｄは０．００６ｍｍである。
キャパシタ８２０及び整合器８３０は上記で説明した１つ以上の実施形態と類似な構成で提供される。
図１１は、パラレルシート（ｐａｒａｌｌｅｌ−ｓｈｅｅｔ）が適用された無線電力送信のための共振器の例を示す図である。
図１１を参照すれば、パラレルシートが適用された無線電力送信のための共振器に含まれた第１信号導体部分９１１、第２信号導体部分９１２各々の表面にはパラレルシートが適用される。
第１信号導体部分９１１、第２信号導体部分９１２は完ぺきな導体ではないので、抵抗成分を有し、その抵抗成分によって抵抗損失が発生する場合がある。このような抵抗損失はＱファクターを低下し、カップリング効率を低下する。
本発明の一実施形態によると、第１信号導体部分９１１、第２信号導体部分９１２各々の表面にパラレルシートを適用することによって抵抗損失を削減し、Ｑファクター及びカップリングの効率を増加できる。図１１の円によって表示される部分９７０の拡大図を参照すれば、パラレルシートが適用される場合、第１信号導体部分９１１、第２信号導体部分９１２各々は複数の導体ラインを含む。この導体ラインは並列的に配置され、第１信号導体部分９１１、第２信号導体部分９１２各々の先端の部分で互いに接続（短絡）される。
第１信号導体部分９１１、第２信号導体部分９１２各々の表面にパラレルシートを適用する場合、導体ラインが並列的に配置されるので、導体ラインが有する抵抗成分の合計は減少する。従って、抵抗損失を減らし、Ｑファクター及びカップリング効率を増加できる。
キャパシタ９２０及び整合器９３０は本明細書でで説明される１つ以上の実施形態と類似の構成で提供され得る。
図１２は、一実施形態に係る分布型キャパシタを含む無線電力送信のための共振器１０００の例を示す図である。
図１２を参照すれば、無線電力送信のための共振器に含まれるキャパシタ１０２０は分布型キャパシタである。集中型素子としてのキャパシタは相対的に高い等価直列抵抗（Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ Ｓｅｒｉｅｓ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ：ＥＳＲ）を有し得る。集中素子としてのキャパシタが有するＥＳＲを減らすための様々な提案があるものの、本発明の実施形態は分布型素子としてのキャパシタ１０２０を用いることによってＥＳＲを低減する。参考に、ＥＳＲによる損失はＱファクター及びカップリング効率を低下する。
分布型素子としてのキャパシタ１０２０は、図１２に示すように、ジグザグ構造の導体ライン及び誘電体で実現される。
それだけではなく、図１２に示すように、本発明の実施形態は分布型素子としてのキャパシタ１０２０を用いることによって、ＥＳＲによる損失を低減でき、複数の集中素子としてのキャパシタを並列的に用いることによってＥＳＲによる損失を低減できる。なぜなら、集中型素子としてのキャパシタ各々が有する抵抗成分は並列接続によって小さくなるので、並列的に接続された集中型素子としてのキャパシタの有効抵抗も小さくなり、従って、ＥＳＲによる損失を低減できる。例えば、１０ｐＦのキャパシタ１つを用いることを１ｐＦのキャパシタ１０個を用いるもので代替することによってＥＳＲによる損失を低減できる場合がある。
図１３は図７に示す２次元構造の共振器５００で用いられる整合器５３０の一例を示し、図１４は図８に示す３次元構造の共振器６００で用いられる整合器６３０の一例を示す。
図１３は整合器５３０を含む図７に示した２次元共振器の一部を示し、図１４は整合器６３０を含む図８に示した３次元共振器の一部を示す。
図１３を参照すると、整合器５３０は、導体５３１、導体５３２、及び導体５３３を含み、導体５３２及び導体５３３は送信線路のグラウンド導体部分５１３及び導体５３１と接続される。導体５３１とグラウンド導体部分５１３との間の距離ｈにより２次元共振器のインピーダンスが決定され、導体５３１とグラウンド導体部分５１３との間の距離ｈはコントローラによって制御される。導体５３１とグラウンド導体部分５１３との間の距離ｈは様々な方式で調整でき、導体５３１になり得る様々な導体のいずれか１つを適応的に活性化することによって距離ｈを調整する方式、導体５３１の物理的な位置を上下に調整することで距離ｈを調整する方式などがある。
図１４を参照すれば、整合器は、導体６３１、導体６３２及び導体６３３を備え、導体６３２及び導体６３３は送信線路のグラウンド導体部分６１３及び導体６３１と接続される。導体６３１とグラウンド導体部分６１３との間の距離ｈにより３次元共振器のインピーダンスは決定され、導体６３１とグラウンド導体部分６１３との間の距離ｈはコントローラによって制御される。２次元構造の共振器に含まれる整合器５３０と同様に、３次元構造の共振器に含まれる整合器でも導体６３１とグラウンド導体部分６１３との間の距離ｈは様々な方式で調整できる。例えば、導体６３１になり得る様々な導体のいずれか１つを適応的に活性化することによって距離ｈを調整する方式、導体６３１の物理的な位置を上下に調整することで距離ｈを調整する方式などがあり得る。
一実施形態において、整合器は能動素子を含んでもよく、能動素子を用いて共振器のインピーダンスを調整する方式は上述した内容に類似する。即ち、能動素子を用いて整合器を通じて流れる電流の経路を変更することによって、共振器のインピーダンスを調整できる。
図１５は、図７に示した無線電力送信のための共振器５００の等価回路を示す図である。
図７に示された無線電力送信のための共振器５００は、図１５に示した等価回路でモデリングされる。図１５に示す等価回路でＣＬは図７に示す送信線路の中部に集中素子の形態に挿入されたキャパシタ５２０を示し、ＬＲは電力送信ラインのインダクタンスを示し、ＣＲは電力送信ライン及び／又はグラウンド間のキャパシタンスを示す。
例えば、図７に示す無線電力送信のための共振器５００は第ゼロ次共振特性を有する。即ち、電波伝搬定数が０である場合、無線電力送信のための共振器５００は ωＭＺＲ を共振周波数として有すると仮定する。ここで共振周波数 ωＭＺＲ は下記の式（５）のように表す。ここで、ＭＺＲは「Ｍｕ Ｚｅｒｏ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ」（μゼロ共振器）を意味する。
Figure 0005855658
式（５）を参照すれば、共振器５００の共振周波数 ωＭＺＲ は ＬＲ／ＣＬ によって決定され、共振周波数 ωＭＺＲ と共振器５００の物理的なサイズは互いに独立的であることが分かる。従って、共振周波数 ωＭＺＲ と共振器５００の物理的なサイズが互いに独立的であるので、共振器５００の物理的なサイズは十分に小さくなり得る。
本発明の一実施形態に係る方法は、多様なコンピュータ手段によって実行できるプログラム命令の形態で実現され、かかるプログラム命令は、コンピュータ読み出し可能媒体に記録され得る。前記コンピュータ読み出し可能媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などを単独又は組み合わせたものを含み得る。前記媒体に記録されるプログラム命令は、本発明のために特別に設計して構成されたものか、又は、コンピュータソフトウェア分野の技術を有する当業者にとって公知、且つ使用可能なものである。
以上のように本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、このような記載から多様な修正及び変形が可能である。
従って、本発明の範囲は、説明された実施形態に限定されて定められるものではなく、特許請求の範囲及び特許請求の範囲と均等なものによって定められる。
４１ 第１エンコーダ
４３ 第１パケット化器
５１ 第２エンコーダ
５３ 第２パケット化器
６１ 第３エンコーダ
６３ 第３パケット化器
１０１ マグネチックカップリング
１１０、２００ ソース電子機器
１１１ ソース部
１１３ 整合制御部
１１５ ソース共振器
１２０、３００ ターゲット電子機器
１２１ ターゲット共振器
１２３ 整合制御部
１２５ ターゲット部
２０１ 映像データ
２０３ オーディオデータ
２０５ 電力データ
２１０ ソース制御部
２２０ 共振電力生成部
２２１ トランス
２２３ 整流部
２２５ 定電圧制御部
２２７ 電力変換部
２３０ ソース共振部
２４０ マルチメディアデータ処理部
２４１ インターフェース＆格納部
２４３ デコーダ及びエンコーダ
２４５ マルチプレクサ＆変調部
２４７ 通信部
３１０ ターゲット制御部
３２０ ターゲット共振部
３３０ 電圧変換部
３３１ 整流部
３３３ ＤＣ／ＤＣ変換部
３４０ マルチメディアデータ処理部
３４１ 通信部
３４３ 逆マルチプレクサ＆復調部
３４５ マルチメディアデータ再生部
３４７ ディスプレイ
３４９ オーディオ出力部
５００、６００、７００、８００、９００、１０００ 共振器
５１１、６１１、７１１、８１１、９１１ 第１信号導体部分
５１２、６１２、７１２、８１２、９１２ 第２信号導体部分
５１３、６１３、７１３、８１３、９１３ グラウンド導体部分
５２０、６２０、７２０、８２０、９２０、１０２０ キャパシタ
５３０、６３０、７３０、８３０、９４０ 整合器
５３１、５３２、５３３、６３１、６３２、６３３ 導体
５４１、６４１、７４１、８４１ 導体
５４２、６４２、７４２、８４２ 導体
６４０ コネクタ
１０５０ 継ぎ目
１１６０、１２７０ 共振器の円で囲んだ部分

Claims (16)

  1. ソース電子機器とターゲット電子機器との間の電力送信効率に関する情報を取得するステップと、
    マルチメディアデータを前記ターゲット電子機器で復号化及び再生するために必要な電力を取得するステップと、
    前記電力送信効率及び前記取得した電力に基づいて共振電力を生成するステップと、
    前記生成された共振電力及びマルチメディアデータを前記ターゲット電子機器に送信するステップと、
    を含むことを特徴とする電子機器の電力供給方法。
  2. 前記電力送信効率情報を取得するステップは、電力供給の較正（キャリブレーション）のための較正電力及び前記較正電力の電力量に関する情報を前記ターゲット電子機器に伝達するステップと、
    前記ターゲット電子機器から前記電力送信効率情報を受信するステップと、
    を含むことを特徴とする請求項１に記載の電子機器の電力供給方法。
  3. 前記電力を取得するステップは、
    前記マルチメディアデータを復号化するステップと、
    前記マルチメディアデータを復号化するために所要される電力量に対応する復号化電力を取得するステップと、
    前記マルチメディアデータを前記ターゲット電子機器で再生するために用いられる電力量に対応する再生電力を取得するステップと、
    を含み、
    前記復号化電力及び前記再生電力は、前記マルチメディアデータの復号化に対応して取得されることを特徴とする請求項１に記載の電子機器の電力供給方法。
  4. 前記生成された共振電力の電力量は、前記電力送信効率情報、前記復号化電力及び前記再生電力によって決定されることを特徴とする請求項３に記載の電子機器の電力供給方法。
  5. 前記電力を取得するステップは、
    前記ソース電子機器が前記マルチメディアデータを符号化するステップと、
    前記マルチメディアデータを符号化するために所要される電力量に対応する符号化電力を取得するステップと、
    前記マルチメディアデータを前記ターゲット電子機器で再生するために用いられる電力量に対応する再生電力を取得するステップと、
    を含み、
    前記符号化電力及び前記再生電力は、前記マルチメディアデータの符号化に対応して取得されることを特徴とする請求項１に記載の電子機器の電力供給方法。
  6. 前記生成された共振電力の電力量は、前記電力送信効率情報、前記符号化電力及び前記再生電力又は前記電力送信効率情報、前記符号化電力及び前記再生電力の組合せによって決定されることを特徴とする請求項５に記載の電子機器の電力供給方法。
  7. ソース電子機器とターゲット電子機器との間の電力送信効率を算出するステップと、
    前記ソース電子機器に前記電力送信効率に関する情報を送信するステップと、
    前記ソース電子機器からマルチメディアデータを受信し、前記ソース電子機器から前記マルチメディアデータの復号化及び再生に必要な共振電力を受信するステップと、
    前記受信された共振電力を用いて前記マルチメディアデータを復号化し、前記復号化されたマルチメディアデータを再生するステップと、
    を含むことを特徴とする電子機器の電力供給方法。
  8. 前記電力送信効率を算出するステップは、
    電力供給の較正のための較正電力を受信するステップと、
    前記較正電力の電力量に関する情報を受信するステップと、
    前記受信された較正電力、及び前記較正電力の電力量に関する情報に基づいて前記電力送信効率を算出するステップと、
    を含むことを特徴とする請求項７に記載の電子機器の電力供給方法。
  9. 前記共振電力の電力量は、前記電力送信効率情報及び前記マルチメディアデータを前記ターゲット電子機器で復号化及び再生するために必要な電力量に基づいて変更されることを特徴とする請求項７に記載の電子機器の電力供給方法。
  10. ソース電子機器とターゲット電子機器との間の電力送信効率に関する情報を取得し、マルチメディアデータを前記ターゲット電子機器で復号化及び再生するために必要な電力量に対応する電力を取得するソース制御部と、
    前記電力送信効率情報及び前記電力に基づいて共振電力を生成する共振電力生成部と、
    前記生成された共振電力を前記ターゲット電子機器に伝達するソース共振部と、
    前記マルチメディアデータを前記ターゲット電子機器に送信するマルチメディアデータ処理部と、
    を備えることを特徴とするソース電子機器。
  11. 前記ソース制御部は、電力供給の較正のための較正電力及び前記較正電力の電力量に関する情報を送信することを特徴とする請求項１０に記載のソース電子機器。
  12. 前記ソース制御部は、前記マルチメディアデータを復号化するために所要される電力量に対応する復号化電力を取得し、前記マルチメディアデータを前記ターゲット電子機器で再生するために用いられる再生電力を取得し、前記電力送信効率情報、前記復号化電力及び前記再生電力又はこの結合に基づいて前記共振電力の電力量を決定することを特徴とする請求項１０に記載のソース電子機器。
  13. 前記ソース制御部は、前記マルチメディアデータを符号化するために所要される電力量に対応する符号化電力を取得し、前記マルチメディアデータを前記ターゲット電子機器で再生するために必要な再生電力を取得し、前記電力送信効率情報、前記符号化電力及び前記再生電力又はこの結合に基づいて前記共振電力の電力量を決定することを特徴とする請求項１０に記載のソース電子機器。
  14. ソース電子機器とターゲット電子機器との間の電力送信効率を算出し、前記ソース電子機器に前記電力送信効率に関する情報を送信するターゲット制御部と、
    マルチメディアデータの復号化及び再生に必要な共振電力を受信するターゲット共振部と、
    前記受信された共振電力から直流電力を生成する電圧変換部と、
    前記ソース電子機器からマルチメディアデータを受信し、前記直流電力を用いて前記マルチメディアデータを復号化し、前記復号化されたマルチメディアデータを再生するマルチメディアデータ処理部と、
    を備えることを特徴とするターゲット電子機器。
  15. 前記ターゲット共振部は、電力供給の較正のための較正電力を受信し、
    前記ターゲット制御部は、前記ソース電子機器から受信された前記較正電力、及び前記較正電力の電力量に関する情報に基づいて前記電力送信効率情報を算出することを特徴とする請求項１４に記載のターゲット電子機器。
  16. 前記共振電力の電力量は、前記電力送信効率情報及び前記マルチメディアデータを前記ターゲット電子機器で復号化及び再生するために必要な電力量に対応する電力に基づいて変更されることを特徴とする請求項１４に記載のターゲット電子機器。
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