JP7148698B2 - Wearable device and its battery and power supply system - Google Patents
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Description
本発明は、ヘッドマウントディスプレイ(以下、HMD)などのウェアラブル装置への非接触給電技術に関する。 The present invention relates to technology for contactless power supply to wearable devices such as head mounted displays (hereinafter referred to as HMDs).
ユーザが身体に装着して使用するウェアラブル装置への非接触給電技術として、以下の技術が知られている。 The following techniques are known as contactless power feeding techniques for wearable devices worn by users on their bodies.
特許文献1には、可変焦点レンズを有する電子眼鏡及びその充電装置に関し、電子眼鏡のモダン部に充電装置を嵌め込んで、充電装置の送電コイルから電子眼鏡の受電コイルに電磁誘導にて電力を供給して、電子眼鏡の駆動用電池を充電する構成が開示される。 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-200003 discloses electronic spectacles having a variable focus lens and a charging device for the electronic spectacles. The charging device is fitted in a modern portion of the electronic spectacles, and electric power is supplied from the power transmitting coil of the charging device to the power receiving coil of the electronic spectacles by electromagnetic induction. Disclosed is a configuration for supplying power to charge driving batteries of electronic eyeglasses.
特許文献2には、ユーザの眼前に配置される眼前部を温める加熱部を備えるウェアラブル装置に関し、眼前部の周囲に巻かれた電線が発熱することで眼前部を温めるとともに、前記電線は、外部の送電コイルから電力の供給を非接触で受電する受電コイルである構成が開示される。
特許文献3には、二次電池モジュールから電子デバイス(例えば眼鏡型デバイス)への給電システムに関し、二次電池モジュールのベルト部には、可撓性を有する二次電池と、非接触電力伝送を行う送電部と、可撓性を有する熱電発電装置を収納し、二次電池モジュールの送電部から、電子デバイスが有する受電部に非接触電力伝送にて送電する構成が開示される。
近年のHMDは、ウェアラブルコンピュータ、あるいはスマートフォンやタブレットのような役割を果たすようになっている。また、メガネ型の透過型HMDは拡張現実(AR
:Augmented Reality)のコアデバイスとして、没入型HMDは仮想現実(VR:Virtual Reality)のコアデバイスとして重要視されている。HMDを使って映画やゲームを楽しんだりする場合もある。
In recent years, HMDs have come to play a role like wearable computers, smart phones, and tablets. In addition, glasses-type transmissive HMDs are augmented reality (AR)
As a core device of VR: Augmented Reality, an immersive HMD is regarded as important as a core device of VR. In some cases, the HMD is used to enjoy movies and games.
しかしながら、HMDの高機能化に伴い消費電力が増加するため、従来の搭載バッテリー容量では使用可能時間が不足し、HMDを装着したままで継続使用することができなくなる。途中でHMDを外部電源にケーブルで接続して充電する、あるいはHMDの使用を中断してバッテリーを充電するなどの方法で対処せねばならず、ユーザにとって煩わしさを感じるものとなる。HMDを装着したままで継続使用するには、搭載バッテリーの容量を増加すればよいが、それに伴って重量が増加してしまう。特にメガネ型HMDは通常のメガネ同様、ユーザの耳や鼻に機器の重量がかかるため、装着感を損なわないように重量増加は可能な限り抑制しなければならない。また、HMDも携帯端末同様、小型、薄型化が進んだ反面、充電時あるいは使用中のケーブル接続は煩わしく、ユーザから簡易な充電方式の要求が高まっている。このように、装着したままで継続使用が可能であること、ケーブル接続の煩わしさの解消は、常に身に着けて使用するウェアラブル装置の重要な課題である。 However, since the power consumption increases as the functionality of the HMD becomes more sophisticated, the available battery capacity of the conventional battery becomes insufficient, and the HMD cannot be used continuously while attached. In the middle of the process, the HMD must be charged by connecting it to an external power source with a cable, or the user must stop using the HMD to charge the battery, which is an annoyance to the user. In order to continue using the HMD while wearing it, the capacity of the on-board battery should be increased, but the weight increases accordingly. In particular, the eyeglass-type HMD, like ordinary eyeglasses, bears the weight of the device on the user's ears and nose. As with mobile terminals, HMDs have become smaller and thinner, but on the other hand, cable connection during charging or during use is troublesome, and there is an increasing demand from users for a simple charging method. In this way, the ability to continue to use the device while it is worn and the elimination of the troublesomeness of cable connection are important issues for wearable devices that are worn on the body at all times.
前記特許文献1では、電子眼鏡の駆動用電池を充電するために、ユーザは電子眼鏡のモダン部に携帯型充電装置を嵌め込む操作を行うことになるが、携帯型充電装置の取り付け、あるいは取り外しの際に電子眼鏡が動いてしまい、あるいは一時的に電子眼鏡を頭部から取り外さざるを得ず、一時的に電子眼鏡の使用が中断することになる。すなわち、ユーザが電子眼鏡を装着したままで継続使用することは困難と思われる。なお特許文献1には、携帯型充電器を電子眼鏡のモダン部に取り付けたままで外部電源に接続して充電する方式も記載されるが、ケーブル接続の煩わしさの課題が残る。また、携帯型充電装置は外部端子によって充電器に接続するため、外部に露出する端子を有しており、頭部に装着使用する際、汗による短絡や端子の腐食などの懸念がある。
In
前記特許文献2では、ウェアラブル装置の眼前部の周囲に巻かれた電線が受電コイルとなり、外部の送電コイルから電力の供給を非接触で受電することが記載されている。その際、外部の送電コイルから所望の電力の供給を受けるためには、送電コイルと受電コイルの距離が近接していなければならない。これは、電力伝送時に周囲への電波漏洩を許容値以内に抑えるためである。特許文献2に記載されるように、電子眼鏡を充電台などに載置して送電コイルと受電コイルが近接している場合は所望の電力伝送が可能である。しかし、ユーザがウェアラブル装置を装着使用している状態では、外部の送電コイルを眼前部(受電コイルの位置)に近接させなければならず、ウェアラブル装置を使用するユーザの視野の妨げになる。すなわち、ウェアラブル装置をユーザが装着した状態では、十分な電力を供給できないことが予想される。
前記特許文献3では、電子デバイス(眼鏡型デバイス)は、腰部に装着するベルト状の二次電池モジュールから非接触で電力を受電する構成である。この場合も、ユーザの腰部から頭部までの距離を考慮すると、HMDなどの眼鏡型デバイスの消費電力を供給するのは困難であることが予想される。また特許文献3には、二次電池は、端子部からケーブルを介して充電することもできるとの記載があるが、前述のように、ケーブルを介しての充電はユーザにとって煩わしいものとなる。
In
本発明の目的は、上記従来技術の課題を鑑み、ウェアラブル装置を装着使用した状態で装置駆動に必要な電力を補給でき、ユーザにとって使用時の煩わしさの少ないウェアラブル装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a wearable device that can supply the power required to drive the wearable device while the wearable device is worn and that is less troublesome for the user during use.
本発明の一例を挙げるならば、ウェアラブル装置は、少なくとも第1、第2のバッテリーを装着し、該第1、第2のバッテリーから無線伝送により電力を受電する複数の受電部と、装着している前記第1、第2のバッテリーの状態を監視する電源管理部と、装着している前記第1、第2のバッテリーとの間で無線通信を行う通信部と、ユーザに情報を提供するディスプレイと、前記複数の受電部にて受電した電力を制限する複数の制限部と、前記受電部、前記電源管理部、前記通信部、前記ディスプレイ、および前記制限部を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記ウェアラブル装置内の負荷の使用電力状況に応じ、前記制限部を介して負荷に対して供給する電力を制限し、前記電源管理部は、前記通信部を介して装着している前記第1、第2のバッテリーの残存蓄電量の情報を取得して、取得した残存蓄電量の情報を前記ディスプレイに表示することを特徴とする。 To give an example of the present invention, a wearable device is equipped with at least first and second batteries, a plurality of power receiving units that receive power from the first and second batteries by wireless transmission, and a power supply management unit that monitors the states of the first and second batteries that are attached, a communication unit that performs wireless communication with the first and second batteries that are attached, and a display that provides information to the user and a plurality of limiting units that limit power received by the plurality of power receiving units, and a control unit that controls the power receiving unit, the power management unit, the communication unit, the display, and the limiting unit. . The control unit limits power supplied to the load via the limiter according to the power usage status of the load in the wearable device, and the power management unit controls the wearable device via the communication unit. information on the remaining amount of power stored in the first and second batteries is obtained, and the obtained information on the remaining amount of power is displayed on the display.
さらに、前記複数の制限部は、前記第1、第2のバッテリー側への逆方向電流を防止する機能を有し、前記電源管理部は、使用中の前記第1のバッテリーの残存蓄電量がしきい値より小さいと判定したとき、前記制御部は前記制限部の逆方向電流防止機能を制御して、使用中の前記第1のバッテリーから待機している前記第2のバッテリーへの受電系統の切り替えを行うとともに、ユーザに対し使用中の前記第1のバッテリーの交換を促す警告を前記ディスプレイに表示する。 Further, the plurality of limiting units have a function of preventing reverse current flow to the first and second batteries, and the power management unit controls the amount of charge remaining in the first battery during use. When it is determined that the current is smaller than the threshold value, the controller controls the reverse current prevention function of the limiter to prevent the power receiving system from the first battery in use to the second battery on standby. and display a warning on the display prompting the user to replace the first battery in use.
本発明のバッテリーは、ウェアラブル装置に装着して電力を供給するとともに充電器で充電可能であって、電力を蓄電する蓄電池部と、無線伝送により、前記蓄電池部から前記ウェアラブル装置に電力を送電するとともに、前記蓄電池部を充電するために前記充電器から電力を受電する送受電部と、前記蓄電池部と前記送受電部の間で、直流電流と交流電流との変換を行う変換部と、前記蓄電池部の残存蓄電量あるいは蓄電状態情報を検知して保持する蓄電状態認識部と、前記ウェアラブル装置および前記充電器との間で無線通信を行う通信部と、前記送受電部、前記蓄電状態認識部、および前記通信部を制御する制御部と、を備え、前記蓄電状態認識部は前記通信部を介し、前記ウェアラブル装置に対して前記蓄電池部の残存蓄電量の情報を送信するとともに、前記充電器に対して前記蓄電池部の蓄電状態情報を送信し、前記制御部は前記通信部を介し、前記ウェアラブル装置から制御命令を受けると、前記蓄電池部から前記ウェアラブル装置への電力伝送を止めることを特徴とする。 The battery of the present invention can be attached to a wearable device to supply power and can be charged by a charger, and includes a storage battery unit that stores power and transmits power from the storage battery unit to the wearable device by wireless transmission. a power transmitting/receiving unit that receives power from the charger to charge the storage battery unit; a conversion unit that converts between a direct current and an alternating current between the storage battery unit and the power transmitting/receiving unit; A power storage state recognition unit that detects and holds the remaining power amount or power storage state information of the storage battery unit, a communication unit that performs wireless communication between the wearable device and the charger, the power transmission/reception unit, and the power storage state recognition unit. and a control unit that controls the communication unit, wherein the power storage state recognition unit transmits information on the remaining power storage amount of the storage battery unit to the wearable device via the communication unit, and the charging device, and when the control unit receives a control command from the wearable device via the communication unit, the control unit instructs to stop power transmission from the storage battery unit to the wearable device. Characterized by
さらに本発明の給電システムは、ウェアラブル装置とこれに給電するバッテリー、およびバッテリーを充電する充電器で構成される。前記ウェアラブル装置は、少なくとも第1、第2のバッテリーを装着し、該第1、第2のバッテリーから無線伝送により電力を受電する複数の受電部と、装着している前記第1、第2のバッテリーと前記充電器で充電中の第3のバッテリーの状態を監視する電源管理部と、装着している前記第1、第2のバッテリーおよび前記充電器との間で無線通信を行う通信部と、ユーザに情報を提供するディスプレイと、を備える。前記第1~第3のバッテリーは、電力を蓄電する第1の蓄電池部と、無線伝送により、前記第1の蓄電池部から前記ウェアラブル装置に電力を送電するとともに、前記第1の蓄電池部を充電するために前記充電器から電力を受電する送受電部と、前記第1の蓄電池部の残存蓄電量あるいは充電中の蓄電状態情報を検知して保持する蓄電状態認識部と、前記ウェアラブル装置および前記充電器との間で無線通信を行う通信部と、を備える。前記充電器は、電力を蓄電する第2の蓄電池部と、無線伝送により、前記第2の蓄電池部から充電中の前記第3のバッテリーに電力を送電する送電部と、充電中の前記第3のバッテリーの蓄電状態情報を取得する充電中バッテリー監視部と、前記ウェアラブル装置および前記第3のバッテリーとの間で無線通信を行う通信部と、を備える。前記ウェアラブル装置は、装着している前記第1、第2のバッテリーから取得した残存蓄電量の情報と、前記充電器から取得した充電中の前記第3のバッテリーの蓄電状態情報を前記ディスプレイに表示し、使用中の前記第1のバッテリーの残存蓄電量がしきい値より小さいと判定したとき、使用中の前記第1のバッテリーから待機している前記第2のバッテリ
ーへの受電系統の切り替えを行うとともに、ユーザに対し使用中の前記第1のバッテリーの交換を促す警告を前記ディスプレイに表示することを特徴とする。
Further, the power supply system of the present invention includes a wearable device, a battery for powering the wearable device, and a charger for charging the battery. The wearable device is equipped with at least first and second batteries, a plurality of power receiving units that receive power from the first and second batteries by wireless transmission, and the first and second mounted batteries. a power management unit that monitors the state of the battery and a third battery being charged by the charger; and a communication unit that performs wireless communication between the first and second batteries and the charger. , a display for providing information to a user. The first to third batteries include a first storage battery unit that stores electric power, transmit power from the first storage battery unit to the wearable device by wireless transmission, and charge the first storage battery unit. a power transmitting/receiving unit that receives power from the charger to perform charging; a power storage state recognition unit that detects and holds information about the remaining power storage amount of the first storage battery unit or power storage state information during charging; and a communication unit that performs wireless communication with the charger. The charger includes a second storage battery unit that stores electric power, a power transmission unit that transmits electric power from the second storage battery unit to the third battery that is being charged by wireless transmission, and the third battery that is being charged. and a communication unit that performs wireless communication between the wearable device and the third battery. The wearable device displays, on the display, information on the remaining amount of charge obtained from the first and second batteries attached and information on the state of charge of the third battery being charged obtained from the charger. and switching the power receiving system from the first battery in use to the second battery in standby when it is determined that the remaining power storage amount of the first battery in use is smaller than the threshold value. In addition, a warning is displayed on the display to prompt the user to replace the first battery in use.
本発明によれば、ユーザがウェアラブル装置を装着したままで必要な電力の補給ができ、装置の継続使用が可能となる。例えば、ユーザが長時間の映画を鑑賞する場合でも、搭載するバッテリーを増加することにより装着感を損なうことなく、またウェアラブル装置の端子から外部電源に電力供給用のケーブルを接続する煩わしさもなく、使い勝手が向上する。 According to the present invention, the user can replenish necessary power while wearing the wearable device, and can continue to use the device. For example, even when the user watches a movie for a long time, the feeling of wearing the wearable device can be improved by increasing the number of batteries installed. Improve usability.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。本発明の思想ないし趣旨から逸脱しない範囲で、その具体的構成を変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、重複する説明は省略することがある。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments shown below. Those skilled in the art will easily understand that the specific configuration can be changed without departing from the idea or gist of the present invention. In the configuration of the invention described below, the same reference numerals may be used in common for the same parts or parts having similar functions between different drawings, and redundant description may be omitted.
実施例1では、本発明におけるウェアラブル装置への電力供給の基本構成について説明する。ユーザが身体に装着して使用するウェアラブル装置の例として、メガネ型のヘッドマウントディスプレイ(以下、HMD)を取り上げる。HMDは複数のバッテリーを装着
しており、使用中のバッテリーの残量が不足するとHMDから取り外して充電器にて充電する。バッテリー充電中は待機している他のバッテリーに切り替えてHMDへ電力を供給するので、ユーザはHMDを継続して使用することができる。その際、HMDとバッテリー、及びバッテリーと充電器の間では、電力を無線(非接触)で伝送するとともに、バッテリーの残量や充電量等の情報を互いに通信にて伝送する構成としている。
図1は、HMD100、バッテリー200および充電器300からなる給電システムの全体構成を示す図である。まず、基本操作を説明する。メガネ型のHMD100には、メガネの左右対称の「つる」の部分(テンプル部114)に受電部102a,102bがあり、2個のバッテリー200a,200bを装着する。バッテリー200a,200bから受電部102a,102bへは送受電コイルを介して電力を供給する。ここではバッテリーを2個装着する構成としたが、もちろん2個以上の複数個であっても良い。
FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a power supply
HMD100を使用することで一方のバッテリー200aの残量が不足すると、HMD100のディスプレイ119に残量不足の警告を表示する。ユーザは受電部102aからバッテリー200aを外して、充電器300の充電スロット311(この例では4個のスロット311a~311d)に挿入する。その間HMD100は、待機している他方のバッテリー200bに切り替えて動作を継続する。
When the
充電器300からバッテリー200aへの充電動作も、送受電コイルを介して電力を供給する。バッテリー200aの充電が完了するとHMD100の表示部に充電完了を知らせ、ユーザはバッテリー200aを取り出してHMD100の受電部102aに装着する。このように、HMD100には複数のバッテリーを装着し、交互に切り替えて使用するので、ユーザはHMD100を継続して使用できる。ただし、HMD100に対するバッテリー200の交換作業と、充電器300への挿入作業はユーザがHMD100を装着した状態で行うため、以下の工夫が施されている。
The charging operation from the
HMD100にてバッテリー200を装着する受電部102aのすぐ後ろには、テンプル部の外側に向けて赤外線センサ115aが設置されている。また、反対側の受電部102bにおいても同様に赤外線センサ115bが設置されている。ユーザが受電部102aに装着されているバッテリー200aを外すときは、受電部102aの後端にある窪みに指を入れてバッテリー200aを容易に外すことができる。そのとき、受電部102aの後端近傍にある赤外線センサ115aは、バッテリー200aを外すために手を近づいたことを検知する。もしもユーザが誤って、バッテリー200a(左目側)ではなく反対側のバッテリー200b(右目側)を外そうとすると、右目側の受電部102bの近傍に設置した赤外線センサ115bがユーザの手の接近を検知し、今交換すべきバッテリーは右目側ではなく左目側のバッテリーであると警告を発することで、ユーザの誤操作を防止することができる。
In the
次にユーザは、取り外したバッテリー200aを、充電器300の複数の充電スロット311a~311dのいずれかに挿入設置する。各充電スロットに対応するスロット番号部分312a~312dは番号の形で凸構造をしており、ユーザは指で触れてスロット番号や充電器の向きを認識できる。なお、スロット番号部分312はバッテリーの充電が開始されると赤色のLEDが点灯し、充電が完了すると緑色のLEDが点灯する。充電スロット311に挿入されたバッテリー200においても同様で、充電が開始されると赤色のLED215が点灯し、充電が完了すると緑色のLED215が点灯する。
Next, the user inserts and installs the removed
また、メガネ型HMD100はテンプル部を広げることにより、頭部への装着および頭部からの脱着が可能である。テンプル部の表示部側の端にはひずみセンサ116a,116bが備えられており、HMD装着時の広がりをひずみセンサ116a,116bにより
検知することで、頭部から脱着したことがわかる。ひずみセンサ116a,116bの検出信号に所定時間(例えば1分間)変化がなければ、HMD100は自動的にスタンバイモードになり、再び検出信号が変化すると、HMD動作を起動する。これによりHMD100の消費電力を節約できる。HMD100の正面側には、カメラ120と赤外線センサ115cが備えられている。
次に、HMD100、バッテリー200、充電器300のそれぞれの構成を説明する。
Further, the glasses-
Next, respective configurations of the
図2は、HMD100の内部構成を示すブロック図である。HMD100は、制御部101、メモリ部105、電源管理部106、センサ部107、通信部108、データ出力部109、データ入力部110より構成される。制御部101はHMD100の全体の動作を制御する。
FIG. 2 is a block diagram showing the internal configuration of the
メモリ部105は、HMD100の内部状態の情報やバッテリー200の蓄電状態の情報を記憶し、またHMDで表示する画像データを保存する。電源管理部106は、使用中のバッテリー200から電力を受電するための、受電部102、変換部103、制限部104を備え、HMD100内の各部に電力を供給する。受電部102は、無線で電力を受電するための受電コイルを有する。また電源管理部106は、HMD100で使用中のバッテリー200、充電器300で充電中のバッテリー200、また内蔵するバッテリーの状態を監視する。周波数カウンタ121は、使用中のバッテリー200が外れたことを検知する。これらの動作の詳細は後述する。
The
センサ部107は、赤外線センサ115、ひずみセンサ116を備えているが、その他に加速度センサ、ジャイロセンサ、磁気センサ、温度センサ、静電センサ、触覚センサなど、必要に応じて備えるものとする。通信部108は、バッテリー200や充電器300と無線通信するための無線LANやBluetooth(登録商標)を備え、またGPS(Global Positioning System)による位置情報取得機能やワンセグ機能を備えていても良い。
The
データ出力部109は、メガネのレンズ部の位置にユーザに提供する映像や情報を表示するディスプレイ119と、音声を出力するスピーカ(イヤホン)、発光素子などで構成される。データ入力部110は、HMD100の前方の風景を撮影するカメラ120や、音声を入力するマイク、ユーザからの操作入力部などで構成される。
The
図3は、バッテリー200の内部構成を示すブロック図である。バッテリー200は、制御部204、通信部205、メモリ部206、蓄電状態認識部207、蓄電部208、表示部209より構成される。制御部204は、バッテリー200の全体の動作を制御する。
FIG. 3 is a block diagram showing the internal configuration of
通信部205は、HMD100や充電器300と無線通信するための無線LANやBluetooth(登録商標)を備える。メモリ部206はバッテリー200の内部状態の情報を記憶し、またHMD100で表示する画像データを保存することができる。
The
蓄電状態認識部207は、当該バッテリーの残存蓄電量、あるいは充電量を検知してその情報を保持している。蓄電部208は、蓄電素子からなる蓄電池部201と、変換部202、HMD100や充電器300との間で電力を送電または受電する送受電部203を備える。送受電部203は、電力を無線で送受電するための送受電コイルを有する。表示部209は、当該バッテリーの蓄電量を色分けして表示するLED215である。
A power storage
なお、以下の説明では、バッテリー200はその使用状態(HMDで使用中、充電器で充電中)に応じて、200a~200d(バッテリーの内部要素についても同様)と区別
表記する。
In the following description, the
図4は、充電器300の内部構成を示すブロック図である。充電器300は、制御部301、通信部302、メモリ部303、充電中バッテリー監視部304、表示部305、給電電源部306より構成される。制御部301は、充電器300の全体の動作を制御する。
FIG. 4 is a block diagram showing the internal configuration of
通信部302は、HMD100やバッテリー200と無線通信するための無線LANやBluetooth(登録商標)を備える。さらに、GPSによる位置情報取得機能やワンセグ機能を備えていても良い。
The
メモリ部303は充電器300の内部状態の情報やバッテリー200の蓄電状態の情報を記憶し、またHMD100で表示する画像データを保存することができる。
The
充電中バッテリー監視部304は、充電中のバッテリー200の充電量の情報を取得する。表示部305は、バッテリーの充電の開始と完了を色分けして表示するLEDである。
The charging
給電電源部306は、バッテリー200へ給電する蓄電池部307、変換部308、送電部309を備える。送電部309は、電力を無線送電するための送電コイルを有する。なお、表示部305と給電電源部306は、充電スロット311の数だけ備えている。
A
ここで給電電源部306の蓄電池部307は、外部電源により充電可能である。そして、HMD100の使用状況に応じて外部電源を併用して用いる。例えば映画鑑賞のように1か所に座ってHMD100を長時間使用する場合は、給電電源部306を商用電源など外部電源に接続して利用する。一方HMD100を持ち歩く場合は、充電された蓄電池部307によりHMDのバッテリー200を充電する。
Here, the
なお、図2~図4において、送電部/受電部には送電コイル/受電コイルを備え、通信部にはアンテナを備えているが、図面では簡単化のために省略している。 In FIGS. 2 to 4, the power transmission unit/power reception unit is equipped with a power transmission coil/power reception coil, and the communication unit is equipped with an antenna, but these are omitted in the drawings for simplification.
図5Aと図5Bは、HMD100、バッテリー200、充電器300の間の電力伝送を説明する図である。このうち図5Aは、HMD100と使用中バッテリー200a,b間の、図5Bは、充電中バッテリー200cと充電器300間の電力伝送を示す。
5A and 5B are diagrams illustrating power transmission among the
図5Aにおいて、HMD100には複数(ここでは2個)のバッテリー200a,200bを装着可能であり、それぞれのバッテリー200a,200bから電力を供給できる構成となっている。バッテリーの蓄電池部201a,bから直流電流が流れ出て、変換部202a,bで例えば150kHzの交流電流に変換する。そして、送電部203a,b(送電コイル)からHMD100に対して無線により電力を送電する。
In FIG. 5A, a plurality (here, two) of
HMD100は複数の受電部102a,b(受電コイル)を有し、それぞれバッテリー200a,200bから、例えば150kHzで無線送電された電力を受電する。変換部103a,bでは受電した交流電流を所定の直流電流に変換する。制限部104a,bは、直流電流を制御部101に供給するが、HMD100内の負荷の使用電力状況に応じて、供給する電力を制限する。そのため制御部101は、制限部104に対して負荷の使用電力状況に基づいて電力制限のための制御信号を送るが、図面では省略している。
The
HMD100における複数のバッテリー200a,200bの使い方については、例えば残存蓄電量の少ない方を優先して使用するなど、制御部101の行う制御シーケンスを
選択することで設定可能である。また、受電部102a,bおよび変換部103a,bを、双方向の送電および電力変換を可能にすることで、一方の受電部、例えば102aは常にバッテリー200aを装着しておき、他方の受電部102bは交換専用と設定できる。これにより、受電部102bに装着されたバッテリー200bは、HMD100の操作に必要な電力を賄うとともに、バッテリー200aに蓄電するという設定も可能になる。この場合、何らかの事情で片手が使えない場合でも、HMD100を装着したままで、単一のバッテリー容量での使用時間を超える長時間の継続使用が可能になる。
How to use the plurality of
このように、複数のバッテリーを備えることで、バッテリー交換時にはもう一方のバッテリーがHMD100の電源として働いているため、バッテリー交換時にもHMDの継続使用が可能となる。さらには、HMD100の電源管理部106の備える内蔵バッテリーも利用できる。内蔵バッテリーは装着するバッテリー200a,200bよりもバッテリー容量は小さいが、バッテリー交換時間の間は十分にHMD100を作動させるに足るバッテリー容量とすることで、バッテリー交換時にもHMDの継続使用が可能となる。但し、所定の時間バッテリー交換がなされない場合は、データ保全等のため、HMD100そのものをシャットダウンする。
By providing a plurality of batteries in this way, the other battery works as a power source for the
図5Bは、充電器300からバッテリー200cへの電力伝送(充電動作)を示す。充電器300の給電電源部306において、蓄電池部307から発生する直流電流は、変換部308にて交流電流に変換され、送電部309(送電コイル)から充電中のバッテリー200cに無線で送電される。充電器300から送電された電力は、バッテリー200cの蓄電部208において、受電部203c(受電コイル)にて受電し、変換部202cにて直流に変換し、蓄電池部201cに蓄電される。
FIG. 5B shows power transfer (charging operation) from
図6Aと図6Bは、HMD100、バッテリー200、充電器300の間の通信を説明する図である。このうち図6Aは、使用中バッテリー200a(200b)に関する通信を、図6Bは、充電中バッテリー200cに関する通信を示す。
6A and 6B are diagrams illustrating communication among
図6Aにおいて、HMD100の通信部108は使用中のバッテリー200a(200b)の通信部205aと無線通信を行い、使用中のバッテリー200a,bの蓄電状態認識部207aにより得られたバッテリーの残存蓄電量の情報を、HMD100の電源管理部106が取得する。さらに、HMD100の通信部108は充電器300の通信部302と無線通信を行い、HMD100が得た使用中のバッテリー200a,bの残存蓄電量の情報を送信する。またHMD100の通信部108は、HMD100内の負荷の使用電力状況に基づき、制御部101からの送電停止などの制御命令を使用中のバッテリー200a,bに送信する。
In FIG. 6A, the
図6Bにおいて、充電器300の通信部302は充電中のバッテリー200cの通信部205cと無線通信を行い、バッテリー200cの蓄電状態認識部207により得られたバッテリー200cの蓄電状態の情報(充電量)を、充電器300の充電中バッテリー監視部304が取得する。さらに、HMD100の通信部108は充電器300の通信部302と無線通信を行い、充電中のバッテリー200cの蓄電状態の情報を、HMD100の電源管理部106が取得する。またHMD100の通信部108は、使用中のバッテリー200a,bの残存蓄電量やHMD100内の負荷の使用電力状況に基づき、制御部101からの充電開始/停止などの制御命令を充電器300に送信し、これに従い充電器300は充電中のバッテリー200cを制御する。
In FIG. 6B, the
このようにしてHMD100と充電器300は、使用中のバッテリー200a,bの残存蓄電量や充電中のバッテリー200cの蓄電状態情報を互いに通信し、それぞれのメモリ部105,303に記憶する。
In this way, the
図7Aと図7Bは、HMD100のディスプレイ119によるバッテリー状況の表示例を示す。
7A and 7B show display examples of the battery status on the
図7Aは、ディスプレイ119にHMDの各種機能メニューを表示した例である。ユーザは、このメニューパレットからバッテリーに関するメニュー701を選択する。バッテリーの状況を確認するには、このメニュー701を起動するか、常に起動状態にしておく。
FIG. 7A shows an example of various HMD function menus displayed on the
図7Bは、ディスプレイ119にバッテリーの状況を表示した例である。左側ディスプレイ119aにはバッテリー交換を促す警告が、右側ディスプレイ119bには各充電スロットに入っているバッテリーの充電量の情報を表示している。バッテリーの残量が低下すると、HMD100の左目のディスプレイ119aに「左側のバッテリー残量が少なくなっています」というバッテリー交換を促す警告が自動で表示される。このときユーザの勘違いをなくすため、バッテリー残量の少なくなったバッテリーの側に表示する。これが表示されると、ユーザは左側のバッテリーを交換することになる。
FIG. 7B is an example of displaying the battery status on the
また、そのとき反対側である右目のディスプレイ119bには、各スロットの充電中のバッテリー充電量がバーで表示される。この表示例では、スロット番号2のバッテリーの充電量が最大になっていることが示され、スロット2の番号およびバーが点滅して表示される。同時に充電器300では、バッテリー充電スロット311bの番号312b(数字の2)が緑色のLEDで点滅するとともに、当該バッテリー200のLEDも緑色で点滅する。これが表示されると、ユーザは充電スロット311bで充電中のバッテリーを取り出して、HMDに装着すればよい。
At that time, the
以上のように実施例1の構成によれば、ユーザはHMD100を装着したままでバッテリー交換による電力の補給ができ、HMDの使用を中断せずに継続使用が可能となる。このように、装置のバッテリーを交換する際に、その装置を使用しながらバッテリーの交換が可能である場合は、「ホットスワップ可能」と呼ばれる。また、バッテリー200からHMD100への送電と充電器300からバッテリー200への送電は、近接距離の無線電力伝送であるため、必要な電力を容易に伝送することができる。さらに、バッテリー200は金属端子が外部に露出しない構造であるので、HMDをユーザの頭部に装着して使用しても、汗による端子の腐食やバッテリー交換時の端子間短絡の懸念がなく、安全な使用が可能となる。例えば、ユーザが長時間の映画を鑑賞する場合でも、搭載するバッテリーを増加することにより装着感を損なうことなく、またウェアラブル装置の端子から外部電源に電力供給用のケーブルを接続する煩わしさもなく、使い勝手が向上する。
As described above, according to the configuration of the first embodiment, the user can replenish power by replacing the battery while wearing the
ここで実施例1の変形例として、本実施例の給電システムを利用してクラウドから大容量のデータをダウンロードする構成を説明する。 Here, as a modified example of the first embodiment, a configuration for downloading a large amount of data from the cloud using the power supply system of the present embodiment will be described.
図8は、本実施例の給電システムとクラウド600とのデータ伝送を示す図である。給電システムは、HMD100、HMDで使用中(装着中)のバッテリー200a、充電器300、充電器で充電中のバッテリー200cからなる。
FIG. 8 is a diagram showing data transmission between the power supply system of this embodiment and the
HMD100とクラウド600の間のデータ伝送は、クラウド600から画像データ等をダウンロードしてHMD100で視聴する場合(符号601a)と、HMD100のデータ入力部110(カメラ120)で取得した画像データをクラウド600にアップロードする場合(符号601b)がある。いずれの場合も、HMD100とクラウド600の間で直接伝送するので、映画等の大容量のデータを伝送するためには時間がかかるとともにバッテリーの容量が不足する懸念がある。そこで本実施例の構成では、充電中のバッテ
リー200を介してその充電時間を利用してデータ伝送を行うようにした。
Data transmission between the
充電器300の通信部302はクラウド600からデータをダウンロードし、充電中のバッテリー200cのメモリ206cに保存する。充電したバッテリー200cをHMD100で使う際に、使用中バッテリー200aのメモリ部206aに保存されているデータを読み出して視聴する(符号602aの経路)。また逆に、HMD100で生成したデータを、メモリ部105をバッファとして使用中バッテリー200aのメモリ部206に保存する。このバッテリーを充電器300で充電しているときに、バッテリー200cのメモリ部206cから保存したデータを読み出し、充電器300の通信部302を介してクラウド600にアップロードする(符号602bの経路)。このように、HMD100は充電中のバッテリー200のメモリ部を利用してクラウド600との間でデータ伝送を行うことで、大容量のデータを効率的に伝送することができる効果がある。
The
実施例2では、HMDのバッテリー交換をHMDを使用しながら行うための構成、すなわちホットスワップ機能について説明する
図9は、HMDとバッテリー間の電力伝送の制御を示す図である。HMD100には複数のバッテリー200a,200bを装着し、これらを切り替えるための構成を示す。
In the second embodiment, a configuration for replacing the battery of the HMD while using the HMD, that is, a hot swap function will be described. FIG. 9 is a diagram showing control of power transmission between the HMD and the battery. A plurality of
HMD100において、制限部104a,104bは、それぞれのバッテリー200a,bから供給される電力ラインに、逆流防止用ダイオードD、電流検知用抵抗R、MOS電界効果トランジスタ(MOSFET)M1、蓄電キャパシタCを有する。制御部101は、MOSFET(M1)をON/OFF制御することで、バッテリー200から受電した電力を遮断する。
In the
またHMD100の電源管理部106a,106bには、アンプと周波数カウンタ121a,bを有し、バッテリー200がHMD100から外れたことを検知する。バッテリー200が外れた場合には受電部102a,bにおける無線給電の共振周波数が変動するため、周波数カウンタ121で共振周波数を監視することで検知可能となる。
Further, the
一方バッテリー200a,200bにおいては、蓄電部208a,b内の蓄電池部201a,bと変換部202a,bの間に、MOS電界効果トランジスタ(MOSFET)M2a,bを備える。制御部204a,bによりMOSFET(M2)を制御することで、蓄電池部201a,bから変換部202a,bへ流出する電流を制限する。またバッテリー200の残存蓄電量は、蓄電状態認識部207a,bにより蓄電池部201a,bの端子間電圧VBを測定することで判定する。
以下、HMDで使用中のバッテリーを交換するときの処理手順を説明する。
On the other hand, in the
The procedure for replacing the battery in use in the HMD will be described below.
図10は、使用中のバッテリーの残存蓄電量が不足し、HMDから取り外す処理を示すフローチャートである。 FIG. 10 is a flow chart showing the process of removing the battery from the HMD when the remaining charge of the battery in use is insufficient.
使用中のバッテリー200は、蓄電状態認識部207により蓄電池部201の端子間電圧VB(残存蓄電量)を読み取り、HMD100との通信によりHMD100に伝える(S101)。HMD100は、受け取った電圧VBを予め設定した第一のしきい値Vth1と比較する(S102)。電圧VBがしきい値Vth1より大きければ、バッテリーは継続使用が可能であるので、S101に戻る。しかし、電圧VBがしきい値Vth1より小さくなった場合には、HMD100のディスプレイ119に、「バッテリー残量が少なくなっています」などの警告を表示する(S103)。具体的には、図7Bで示したように、残存蓄電量が少なくなったバッテリー側のディスプレイ119aに表示する。
In the
さらにバッテリー200を使用すると、バッテリー200は、端子間電圧VBの読み取りと通信を行い(S104)、HMD100は、受け取った電圧VBを予め設定した第二のしきい値Vth2と比較する(ただしVth2<Vth1)(S105)。電圧VBがしきい値Vth2より大きい間は、バッテリーは継続使用が可能であるので、S104に戻る。しかし、電圧VBがしきい値Vth2より小さくなった場合には、バッテリーの取り外し処理を行う。
When the
HMD100は、制限部104のMOSFET(M1)をOFFし(S106)、バッテリー200側への逆方向電流を防止する。さらに使用中のバッテリー200に対しMOSFET(M2)をOFFするよう指示し、蓄電池部201からの電流流出を止める(S107)。この段階で、HMD100のディスプレイ119のうち残存蓄電量が少なくなったバッテリーのある側に、「バッテリーを交換してください」という警告を表示する(S108)。
The
ユーザはHMD100からバッテリー200を取り外し(S109)、バッテリー200とHMD100間の通信はOFFする(S110)。
The user removes the
なお、2つのしきい値Vth1、Vth2のかわりに、安全のため、例えば10%程度の電力残量の余裕を持たせた第三のしきい値Vth3を1つ設定しておき、ユーザにはバッテリー電力残量に余裕のあるうちにバッテリー交換作業に移ってもらうことも可能である。 For safety, instead of the two thresholds Vth1 and Vth2, a third threshold Vth3 with a remaining power margin of, for example, about 10% is set. It is also possible to have the user move on to the battery replacement work while the remaining battery power is still sufficient.
図11は、使用中のバッテリーの残存蓄電量が不足し、待機中のバッテリーに切り替える処理を示すフローチャートである。ここでは、左側のバッテリー200aから右側のバッテリー200bに切り替える場合を例に説明する。
FIG. 11 is a flow chart showing a process of switching to a standby battery when the remaining charge of the battery in use is insufficient. Here, a case of switching from the
使用中のバッテリー200aの蓄電池部201aの端子間電圧VB(残存蓄電量)を読み取り、第一のしきい値Vth1、および第二のしきい値Vth2と比較する(S201からS205)までは、図10のS101からS105と同様である。電圧VBがしきい値Vth2より小さくなった場合には(S205でYes)、バッテリー200aから200bへの切り替えを行う。
Terminal voltage VB (remaining charge amount) of
まず、HMD100の制御部101は、使用中のバッテリー200a側の制限部104aのMOSFET(M1a)をOFFし、さらに使用中のバッテリー200aに対しMOSFET(M2a)をOFFさせて、蓄電池部201aからの電流流出を止める(S206)。次に、待機中のバッテリー200b側の制限部104bのMOSFET(M1b)をONし、さらに待機中のバッテリー200bに対しMOSFET(M2b)をONさせ、蓄電池部201bからの電流流出を開始させる(S207)。これにより、バッテリー200aから200bへの受電系統の切り替えがなされる。この切り替えの間、制限部104aのキャパシタCaに蓄えられていた電力やHMD100の内蔵バッテリーにより、HMD100の電力が賄われる。よって、バッテリーの切り替えによりHMD100の動作が中断することはない。
First, the
その後、HMD100の左側のディスプレイ119aには、「バッテリーを交換してください」という警告を表示する(S208)。ユーザはバッテリー200aを取り外し(S209)、バッテリー200aとHMD100間の通信はOFFする(S210)。
After that, the
図12は、バッテリーがHMDから外れた際の処理を示すフローチャートである。バッテリー交換時だけでなく、何らかの原因でバッテリーが外れた場合に電力供給を遮断する処理を記述している。 FIG. 12 is a flowchart showing processing when the battery is removed from the HMD. It describes the processing to cut off the power supply not only when the battery is replaced, but also when the battery is disconnected for some reason.
HMD100は、電源管理部106の周波数カウンタ121により受電部102(受電コイル)の共振周波数FRを監視している(S301)。使用中のバッテリー200が受電部102から外れる、あるいは所定位置からずれると、共振周波数FRが変動する。周波数カウンタ121がこの周波数の変動を検知した場合(S302でYes)、HMD100の制御部101は、制限部104のMOSFET(M1)をOFFする(S303)。また、HMD100の通信部108からバッテリー200へ通信し、バッテリー200のMOSFET(M2)をOFFし、蓄電池部201からの電流流出を止める(S304)。この段階で、HMD100のディスプレイ119のうち外れたバッテリーのある側に、「バッテリーが外れました」という警告を表示する(S305)。
The
実施例2によれば、HMD100のバッテリー交換において、HMD100の動作は中断することなくユーザは継続して使用でき、ホットスワップ機能を実現できる。
According to the second embodiment, when the battery of the
実施例3では、HMD100や充電器300に装着するのに好適なバッテリー200の構造について説明する。
In Example 3, the structure of the
図13は、バッテリー200をHMD100と充電器300に装着する動作を示す図である。HMD100において、受電部102のバッテリー装着面には複数のマグネット111a,111b,111cが取り付けてある。ここでは複数のマグネットを取り付けているが、1個でもよい。またバッテリー200には、同じ形状のフェライトが取り付けてある。これらのマグネットとフェライトは、HMD100とバッテリー200の間での送受電コイルの位置合わせと磁界漏洩低減のためである。一方、充電器300においても、同じ形状のマグネットが取り付けてあり、充電器300とバッテリー200の間での送受電コイルの位置合わせと磁界漏洩の低減を行う。
13A and 13B are diagrams showing an operation of attaching the
図14は、バッテリー200内の電力系統回路の例を示す図である。バッテリー200は、蓄電池部201、変換部202、送受電部203で構成される。変換部202は直流/交流変換の双方向コンバータであり、送受電部203におけるコイル203Lは、送電と受電の双方に使用できるものとしている。以下、バッテリーの構造を詳細に説明する。
FIG. 14 is a diagram showing an example of a power system circuit within
図15は、バッテリー200の内部構造の一例を示す図で、(a)はケース214の上側の蓋を透視した図、(b)はα-α’断面図である。(b)に示すように、例えば樹脂性のケース214の中に、蓄電池部201、電子基板213、フェライト板211と、フェライト板211の上にはフェライト円柱212a,212b,212cおよびコイル203Lが実装されている。
15A and 15B are views showing an example of the internal structure of the
図16は、バッテリー200をHMD100に装着したときの状態を示す図である。(a)はHMDにバッテリーを装着した図、(b)および(c)はβ-β’断面図である。HMD100のテンプル部114は、(b)ではバッテリーのケース214の上下面を全て覆う形状であるのに対し、(c)ではケース214の下部の一部を保持する形状としている。(c)の場合でも、HMD100のマグネット111によりバッテリー200のフェライト212,211を吸引し、バッテリー200を固定することができる。
FIG. 16 is a diagram showing a state when the
(b)や(c)において、HMD100の受電部102には、フェライト板113の上にコイル102Lとともにマグネット111を配置している。マグネット111とバッテリー200のフェライト円柱212により、HMD100のコイル102Lとバッテリー200のコイル203Lの位置合わせを行うことができる。また電力伝送時には、コイル203Lの作る磁界はフェライト板211,113、マグネット111、フェライト円柱
212を通るため、磁界漏洩を少なくすることができる。
In (b) and (c), the
図17は、バッテリー200の内部構造の他の例を示す図であり、(a)はケース214の上側の蓋を透視した図、(b)はα-α’断面図である。この例では、バッテリー200のケース214内の両側に、コイル203Lとフェライト211,212をそれぞれ2組設けている。バッテリー200の装着時は、HMD100の受電部102に近い方のコイル203Lとフェライト211,212を使用することができる。よってユーザは、バッテリー200の装着側を気にしないで装着できる。
17A and 17B are views showing another example of the internal structure of the
図18は、図17の変形例を示す図である。この例では、ケース214内の両側に配置した2組のコイル203Lの端部を接続して、1つのコイルとして構成したものである。言い換えれば、1つのコイルをほぼ真ん中で折り曲げて、ケース214内の両側に配置した構成である。この場合にも、バッテリー200の構成は対称性があるため、HMD100への装着、充電器300への設置が容易になる。
18 is a diagram showing a modification of FIG. 17. FIG. In this example, the ends of two sets of
図19は、HMD100に装着した状態のバッテリー200を充電する充電器400の構成を示す図である。充電器400の動作は実施例1の充電器300と同じであるが、本図は充電部の構造を説明するためのものであり、充電器内の電子基板等、他のものは省略している。ここでは、バッテリー200は図17の構造とし、これを装着したHMD100を充電器400に設置した状態を示す。HMD100のテンプル部114の断面形状は、図16(b)の場合である。(a)は上から見た図、(b)はγ-γ’断面図、(c)は一部拡大図である。
FIG. 19 is a diagram showing the configuration of a
充電器400の形状は、真ん中に盛り上がった部分401と、その両脇に盛り上がった充電部402a,402bがあり、HMD100のテンプル部114は、401と402a,bの間に収納される。拡大図(c)で示すように、充電部402aの内壁には、バッテリー充電用の送電コイル403Lとマグネット411が、フェライト板413上に配置されている。
The
HMD100のテンプル部114に装着されたバッテリー200は、図面左側のコイル203Lが充電器400のコイル403Lと対向している。バッテリー200のコイル203Lは送受電共用のコイルであり、充電器400のコイル403Lからバッテリー200に充電できる。また、充電器400のマグネット411とバッテリー200のフェライト円柱212との吸引力により、充電器400のコイル403Lとバッテリー200のコイル203Lとは自動的に位置合わせがなされ、常に十分な電力伝送効率が得られる。また電力伝送時には、コイル403Lの作る磁界はフェライト板413,211、フェライト円柱212、マグネット411を通るため、磁界漏洩は少なくて済む。例えば、一晩HMD100を充電器400に設置するだけで、バッテリー200は充電される。また、図8の構成とすれば、必要な映画等のデータをクラウド600からダウンロードできる。
In the
実施例3の構成によれば、HMD100と充電器300に対してバッテリー200の装着が容易であり、電力伝送効率が向上する。また、図19の構成によれば、HMD100に装着した状態のバッテリー200に対し、簡単に充電することが可能となる。
According to the configuration of Example 3, the
実施例4では、HMDへの給電をバッテリーだけでなく充電器から直接給電可能とする構成について説明する。 In a fourth embodiment, a configuration will be described in which power can be supplied to the HMD not only from the battery but also directly from the charger.
図20Aは、実施例4に係る給電システムの構成を示す図で、バッテリーと充電器からHMDに給電可能としている。この例では、HMD100に2個のバッテリー200a,
200bから給電するとともに、バッテリー以外の2個の充電器500a,500bからも給電する時の電力の流れを示している。ここでは充電器を2個用いているが、個数は任意であり、また複数の充電器を一体化した構成でも良い。
FIG. 20A is a diagram showing the configuration of a power supply system according to Example 4, in which power can be supplied to the HMD from a battery and a charger. In this example, the
200b and two chargers 500a and 500b other than the battery. Although two chargers are used here, the number of chargers is arbitrary, and a configuration in which a plurality of chargers are integrated may be used.
バッテリー200a,200bでは、蓄電池部201から直流電流が流れ出て、変換部202で交流電流に変換され、送電部203からHMD100に対して、例えば150kHzで無線により電力を送電する。これは、図5Aの動作と同様である。一方、充電器500c,500dにおいても、蓄電池部501、変換部502、送電部503を有し、同様に送電部503からHMD100に対して、無線により電力を送電する。
In the
HMD100は、4個の受電部102a,102b,102c,102dを有し、バッテリー200a,200bからは受電部102a,102bの受電系統を、充電器500からは受電部102c,102dの受電系統を用いる。各受電系統では、受電部102で電力を受電した後、変換部103で所定の直流電流に変換され、その電力は、制御部101によって制御される通信部108など、負荷の使用電力状況に基づき、制限部104で制限される。また、変換部103および受電部102を双方向の電力変換および送電可能にすることで、充電器500c,500dから供給された電力で、バッテリー200a,200bの充電を行うことができる。
The
図20Bは、図20Aの給電システムの具体的な適用例を示す図である。ここでは運転者がHMDを使用している例である。バッテリー200a,200bは、HMDのテンプル部に装着される。一方、充電器500c,500dの送電部503c,503dは、例えば座席のヘッドレストに配置されている。送電部503c,503dからの電力を受電するHMD100の受電部102c,102dは、ヘッドレストに近いテンプル部、例えばモダン部に左右に配置されている。運転者が座席に着席している際には、充電器500からの給電を優先して利用し、さらにバッテリー200の充電も行うことができる。運転者が座席から離れたら、バッテリー200からの給電に切り替える。
FIG. 20B is a diagram showing a specific application example of the power supply system of FIG. 20A. Here is an example in which the driver uses an HMD. The
実施例4の構成によれば、HMDを装着したままで、単一のバッテリーにて、バッテリー容量での使用時間を超える長時間の継続使用が可能となる。 According to the configuration of the fourth embodiment, it is possible to continuously use the HMD for a long time with a single battery exceeding the usage time of the battery capacity.
以上に述べた各実施例では、メガネ型のヘッドマウントディスプレイ(HMD)を取り上げて電力供給の構成を説明したが、本発明はこれに限らず、他のウェアラブル装置の場合にも同様に適用できることは言うまでもない。 In each of the above-described embodiments, the configuration of the power supply has been described by taking up a glasses-type head-mounted display (HMD). Needless to say.
100:ヘッドマウントディスプレイ(HMD)、101:制御部、102:受電部、102L:コイル、103:変換部、104:制限部、105:メモリ部、106:電源管理部、107:センサ部、108:通信部、109:データ出力部、110:データ入力部、111:マグネット、113:フェライト板、114:テンプル部、115:赤外線センサ、116:ひずみセンサ、119:ディスプレイ、120:カメラ、121:周波数カウンタ、
200:バッテリー、201:蓄電池部、202:変換部、203:送受電部、203L:コイル、204:制御部、205:通信部、206:メモリ部、207:蓄電状態認識部、208:蓄電部、209:表示部、211:フェライト板、212:フェライト円柱、213:電子基板、214:ケース、215:LED、
300:充電器、301:制御部、302:通信部、303:メモリ部、304:充電中バッテリー監視部、305:表示部、306:給電電源部、307:蓄電池部、308:変換部、309:送電部、311:バッテリー充電スロット、312:バッテリースロット番号、
400:充電器、401:盛り上がった部分、402:充電部、403L:コイル、411:マグネット、413:フェライト板、500:充電器、600:クラウド。
100: Head Mounted Display (HMD), 101: Control Unit, 102: Power Receiving Unit, 102L: Coil, 103: Conversion Unit, 104: Limiting Unit, 105: Memory Unit, 106: Power Management Unit, 107: Sensor Unit, 108 : communication unit, 109: data output unit, 110: data input unit, 111: magnet, 113: ferrite plate, 114: temple unit, 115: infrared sensor, 116: strain sensor, 119: display, 120: camera, 121: frequency counter,
200: battery, 201: storage battery unit, 202: conversion unit, 203: power transmission/reception unit, 203L: coil, 204: control unit, 205: communication unit, 206: memory unit, 207: storage state recognition unit, 208: storage unit , 209: display unit, 211: ferrite plate, 212: ferrite cylinder, 213: electronic substrate, 214: case, 215: LED,
300: charger, 301: control unit, 302: communication unit, 303: memory unit, 304: charging battery monitoring unit, 305: display unit, 306: power supply unit, 307: storage battery unit, 308: conversion unit, 309 : power transmission unit, 311: battery charging slot, 312: battery slot number,
400: charger, 401: raised portion, 402: charging portion, 403L: coil, 411: magnet, 413: ferrite plate, 500: charger, 600: cloud.
Claims (12)
少なくとも第1、第2のバッテリーを装着し、該第1、第2のバッテリーから無線伝送により電力を受電する複数の受電部と、
装着している前記第1、第2のバッテリーの状態を監視する電源管理部と、
装着している前記第1、第2のバッテリーとの間で無線通信を行う通信部と、
ユーザに情報を提供するディスプレイと、
前記複数の受電部にて受電した電力を制限する複数の制限部と、
前記受電部、前記電源管理部、前記通信部、前記ディスプレイ、および前記制限部を制御する制御部と、を備え、
前記電源管理部は、前記通信部を介して装着している前記第1、第2のバッテリーの残存蓄電量の情報を取得して、取得した残存蓄電量の情報を前記ディスプレイに表示し、
前記制御部は、前記ウェアラブル装置内の負荷の使用電力状況、または前記第1、第2のバッテリーの残存蓄電量の情報に応じ、前記制限部を介して供給する電力を制限することを特徴とするウェアラブル装置。 In a wearable device worn on the body by a user,
a plurality of power receiving units mounted with at least first and second batteries and receiving power from the first and second batteries by wireless transmission;
a power management unit that monitors the states of the attached first and second batteries;
a communication unit that performs wireless communication with the attached first and second batteries;
a display that provides information to a user;
a plurality of limiting units that limit power received by the plurality of power receiving units;
a control unit that controls the power receiving unit, the power management unit, the communication unit, the display, and the limit unit;
The power supply management unit acquires information on the remaining power storage amount of the first and second batteries attached via the communication unit, and displays the acquired information on the remaining power storage amount on the display,
The control unit limits the power supplied via the limit unit according to the power usage status of the load in the wearable device or the information of the remaining charge amount of the first and second batteries. wearable device that
前記電源管理部は、使用中の前記第1のバッテリーの残存蓄電量がしきい値より小さいと判定したとき、使用中の前記第1のバッテリーから待機している前記第2のバッテリーへの受電系統の切り替えを行うとともに、
ユーザに対し使用中の前記第1のバッテリーの交換を促す警告を前記ディスプレイに表示することを特徴とするウェアラブル装置。 In the wearable device according to claim 1,
The power management unit receives power from the first battery in use to the second battery on standby when it is determined that the remaining charge amount of the first battery in use is smaller than a threshold value. While switching the system,
A wearable device, wherein a warning is displayed on the display to prompt a user to replace the first battery in use.
前記電源管理部は、前記受電部における使用中の前記第1のバッテリーとのコイル間の共振周波数を監視する周波数カウンタを有し、
前記制御部は、前記周波数カウンタで監視している共振周波数が変動した場合、使用中の前記第1のバッテリーが前記受電部から外れたと判定し、ユーザに対し使用中の前記第1のバッテリーが外れたことを伝える警告を前記ディスプレイに表示することを特徴とするウェアラブル装置。 In the wearable device according to claim 1 or 2,
The power management unit has a frequency counter that monitors a resonance frequency between the coil and the first battery in use in the power receiving unit,
When the resonance frequency monitored by the frequency counter fluctuates, the control unit determines that the first battery in use has been removed from the power receiving unit, and informs the user that the first battery in use is disconnected. A wearable device, wherein a warning is displayed on the display to notify that the wearable device has come off.
前記制御部は、使用中の前記第1のバッテリーの残存蓄電量がしきい値より小さいと判定されたとき、または、使用中の前記第1のバッテリーが前記受電部から外れたと判定したとき、前記通信部を介して使用中の前記第1のバッテリーに対し、前記ウェアラブル装置に対する電力伝送を止めるように制御命令を送信することを特徴とするウェアラブル装置。 In the wearable device according to claim 2 or 3,
When the control unit determines that the remaining charge amount of the first battery in use is smaller than a threshold value, or determines that the first battery in use is removed from the power receiving unit, A wearable device, wherein a control command is transmitted to the first battery in use via the communication unit so as to stop power transmission to the wearable device.
前記通信部は、さらに第3のバッテリーに対する充電動作を行っている充電器と無線通信を行い、
前記充電器から充電中の前記第3のバッテリーの蓄電状態情報を取得して、取得した蓄電状態情報を前記ディスプレイに表示し、
前記制御部は、前記通信部を介し、前記充電器に対して充電中の前記第3のバッテリーに対する充電動作の制御命令を送信することを特徴とするウェアラブル装置。 In the wearable device according to claim 1,
The communication unit further performs wireless communication with a charger that is performing a charging operation for a third battery,
acquiring the power storage state information of the third battery being charged from the charger and displaying the acquired power storage state information on the display;
The wearable device, wherein the control unit transmits a control command for charging the third battery being charged to the charger via the communication unit.
前記電源管理部は、前記第1、第2のバッテリーの残存蓄電量を比較し、残存蓄電量が多い方の前記制限部を介して供給する電力を制限することを特徴とするウェアラブル装置。 In the wearable device according to claim 1,
The wearable device, wherein the power management unit compares the remaining power storage amounts of the first and second batteries, and limits the power supplied via the limiting unit having the larger remaining power storage amount.
前記第1のバッテリーの近傍への物体の接近を検出する第1のセンサと、
前記第2のバッテリーの近傍への物体の接近を検出する第2のセンサと、を備え、
前記制御部は、前記第2のセンサで物体の接近を検出したとき、ユーザに対し待機中の前記第2のバッテリーを取り外さないように促す警告を前記ディスプレイに表示することを特徴とするウェアラブル装置。 In the wearable device according to claim 2,
a first sensor that detects the proximity of an object to the vicinity of the first battery;
a second sensor that detects the approach of an object to the vicinity of the second battery;
The wearable device characterized in that, when the second sensor detects the approach of an object, the control unit displays on the display a warning urging the user not to remove the second battery that is on standby. .
前記ウェアラブル装置は、外部充電器から無線伝送により電力を受電する外部受電部、を備え、
前記外部受電部で受電した電力を用いて、装着している前記第1、第2のバッテリーに対する充電動作を行うことを特徴とするウェアラブル装置。 In the wearable device according to claim 1,
The wearable device comprises an external power receiving unit that receives power by wireless transmission from an external charger,
A wearable device characterized by performing a charging operation on the first and second batteries that are worn by using the electric power received by the external power receiving unit.
電力を蓄電する蓄電池部と、
無線伝送により、前記蓄電池部から前記ウェアラブル装置に電力を送電するとともに、前記蓄電池部を充電するために前記充電器から電力を受電する送受電部と、
前記蓄電池部と前記送受電部の間で、直流電流と交流電流との変換を行う変換部と、
前記蓄電池部の残存蓄電量あるいは蓄電状態情報を検知して保持する蓄電状態認識部と、
前記ウェアラブル装置および前記充電器との間で無線通信を行う通信部と、
前記送受電部、前記蓄電状態認識部、および前記通信部を制御する制御部と、を備え、
前記蓄電状態認識部は前記通信部を介し、前記ウェアラブル装置に対して前記蓄電池部の残存蓄電量の情報を送信し、
前記制御部は前記通信部を介し、前記ウェアラブル装置から制御命令を受けると、前記蓄電池部から前記ウェアラブル装置への電力伝送を止めることを特徴とするバッテリー。 A battery that can be attached to a wearable device to supply power and be charged by a charger,
a storage battery unit that stores electric power;
a power transmitting/receiving unit that transmits power from the storage battery unit to the wearable device by wireless transmission and receives power from the charger to charge the storage battery unit;
a conversion unit that converts between a direct current and an alternating current between the storage battery unit and the power transmission/reception unit;
a power storage state recognition unit that detects and holds the remaining power storage amount or power storage state information of the storage battery unit;
a communication unit that performs wireless communication between the wearable device and the charger;
a control unit that controls the power transmission/reception unit, the power storage state recognition unit, and the communication unit;
The power storage state recognition unit transmits information on the remaining power storage amount of the storage battery unit to the wearable device via the communication unit,
The battery according to claim 1, wherein the control unit stops power transmission from the storage battery unit to the wearable device when receiving a control command from the wearable device via the communication unit.
前記ウェアラブル装置は、
少なくとも第1、第2のバッテリーを装着し、該第1、第2のバッテリーから無線伝送により電力を受電する複数の受電部と、
装着している前記第1、第2のバッテリーと前記充電器で充電中の第3のバッテリーの状態を監視する電源管理部と、
装着している前記第1、第2のバッテリーおよび前記充電器との間で無線通信を行う通信部と、
ユーザに情報を提供するディスプレイと、を備え、
前記第1~第3のバッテリーは、
電力を蓄電する第1の蓄電池部と、
無線伝送により、前記第1の蓄電池部から前記ウェアラブル装置に電力を送電するとともに、前記第1の蓄電池部を充電するために前記充電器から電力を受電する送受電部と、
前記第1の蓄電池部の残存蓄電量あるいは充電中の蓄電状態情報を検知して保持する蓄電状態認識部と、
前記ウェアラブル装置および前記充電器との間で無線通信を行う通信部と、を備え、
前記充電器は、
無線伝送により、充電中の前記第3のバッテリーに電力を送電する送電部と、
充電中の前記第3のバッテリーの蓄電状態情報を取得する充電中バッテリー監視部と、
前記ウェアラブル装置および前記第3のバッテリーとの間で無線通信を行う通信部と、
を備え、
前記ウェアラブル装置は、装着している前記第1、第2のバッテリーから取得した残存蓄電量の情報と、前記充電器から取得した充電中の前記第3のバッテリーの蓄電状態情報を前記ディスプレイに表示し、使用中の前記第1のバッテリーの残存蓄電量がしきい値より小さいと判定したとき、使用中の前記第1のバッテリーから待機している前記第2のバッテリーへの受電系統の切り替えを行うとともに、ユーザに対し使用中の前記第1のバッテリーの交換を促す警告を前記ディスプレイに表示することを特徴とする給電システム。 In a power supply system consisting of a wearable device, a battery that supplies power to it, and a charger that charges the battery,
The wearable device
a plurality of power receiving units mounted with at least first and second batteries and receiving power from the first and second batteries by wireless transmission;
a power management unit that monitors the states of the attached first and second batteries and the third battery being charged by the charger;
a communication unit that performs wireless communication with the attached first and second batteries and the charger;
a display for providing information to a user;
The first to third batteries are
a first storage battery unit that stores electric power;
a power transmitting/receiving unit that transmits power from the first storage battery unit to the wearable device by wireless transmission and receives power from the charger to charge the first storage battery unit;
a power storage state recognition unit that detects and holds the remaining power storage amount of the first storage battery unit or power storage state information during charging;
a communication unit that performs wireless communication between the wearable device and the charger,
The charger is
a power transmission unit that transmits power to the third battery being charged by wireless transmission;
a charging battery monitoring unit that acquires information on the state of charge of the third battery that is being charged;
a communication unit that performs wireless communication between the wearable device and the third battery;
with
The wearable device displays, on the display, information on the remaining amount of charge obtained from the first and second batteries attached and information on the state of charge of the third battery being charged obtained from the charger. and switching the power receiving system from the first battery in use to the second battery in standby when it is determined that the remaining power storage amount of the first battery in use is smaller than the threshold value. and displaying on the display a warning prompting the user to replace the first battery in use.
前記ウェアラブル装置の前記受電部、前記バッテリーの前記送受電部、および前記充電器の前記送電部に用いるコイルは、フェライト板上に配置され、前記バッテリーを前記ウェアラブル装置および前記充電器に装着するとき、装着面の対向する位置に配置したマグネットと前記フェライト板との吸引力により前記コイル間の位置決めを行うことを特徴とする給電システム。 In the power supply system according to claim 10,
Coils used in the power receiving unit of the wearable device, the power transmitting/receiving unit of the battery, and the power transmitting unit of the charger are arranged on a ferrite plate, and when the battery is attached to the wearable device and the charger 1. A power supply system characterized in that positioning between said coils is performed by an attraction force between a magnet and said ferrite plate arranged at positions facing each other on a mounting surface.
前記バッテリーの前記送受電部に用いるコイルは、前記バッテリーのケースの対向する2つの面に配置されており、前記バッテリーのケースの一方の面を前記ウェアラブル装置に装着した状態で、前記バッテリーのケースの他方の面を前記充電器に装着し、前記バッテリーへの充電動作を可能としたことを特徴とする給電システム。 In the power supply system according to claim 10,
Coils used in the power transmitting/receiving unit of the battery are arranged on two opposing surfaces of the battery case. is attached to the charger to enable charging operation to the battery.
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