(57)【要約】【課題】異物センサとタッチセンサとを１つのセンサで兼用して、製造コストを上昇させることなく、給電装置と電子機器の間に介在する異物による発熱などの問題を解消するとともに、ユーザの利便性を高めることができるようにする。【解決手段】給電装置２の載置面１１に載置されて、給電装置２から非接触で電力伝送が行われる電子機器３が、筐体３１と、この筐体の前面側に配置された表示パネル６と、筐体内に配置された受電コイル３２と、第１電極および第２電極を有し、筐体において載置面に対向する背面に沿って配置された電極シート３３と、第１電極に印加した駆動信号に応答して第２電極から出力される応答信号に基づいて、背面側に存在する異物を検出するとともに、背面においてユーザがタッチ操作を行う指示物を検出する検出制御部と、を備えたものとする。【選択図】図２
2014217081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電装置の載置面に載置されて、前記給電装置から非接触で電力伝送が行われる電子機器であって、
筐体と、
この筐体の前面側に配置された表示パネルと、
前記筐体内に配置された受電コイルと、
第１電極および第２電極を有し、前記筐体内に配置されたセンサ部と、
前記第１電極に印加した駆動信号に応答して前記第２電極から出力される応答信号に基づいて、前記載置面に対向する背面側に存在する異物を検出するとともに、前記背面においてユーザがタッチ操作を行う指示物を検出する検出制御部と、を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記センサ部は、前記筐体において前記背面に沿うように設けられたことを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記検出制御部は、前記応答信号に基づく検出データに現れる静電容量の変化に基づいて異物と指示物とを判別し、前記検出データが、静電容量が初期値より大きくなったことを示す場合には異物が存在するものと判断し、前記検出データが、静電容量が初期値より小さくなったことを示す場合には指示物が存在するものと判断することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子機器。
【請求項４】
前記検出制御部は、タッチ操作を行う複数の指示物が同時に検出された場合には、異物検出を行わないことを特徴とする請求項３に記載の電子機器。
【請求項５】
前記検出制御部は、前記第２電極からの応答信号に基づいた信号を積分処理し、この積分処理による積分値が所定の閾値に達すると積分値をゼロにリセットする積分部を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の電子機器。
【請求項６】
前記検出制御部は、前記第２電極からの応答信号に基づいた信号を積分処理する積分部と、この積分部の前段に設けられて、前記第２電極からの応答信号に基づいた信号を所定値以上に保持するクランプ部と、を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の電子機器。
【請求項７】
前記第１電極は、隣り合う２本の前記第２電極の間の位置に拡幅部を有し、前記第２電極は、隣り合う２本の前記第１電極の間の位置に拡幅部を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の電子機器。
【請求項８】
前記拡幅部は、メッシュ状に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の電子機器。
【請求項９】
前記センサ部は、前記筐体の前面側に配置される前面センサ部と、前記筐体の背面側に配置される背面センサ部と、を備え、
前記前面センサ部および前記背面センサ部は、折り曲げ可能な１枚の基材シートに前記第１電極および前記第２電極を形成した１枚の電極シートで構成され、この電極シートを折り曲げることで、前記前面センサ部および前記背面センサ部がそれぞれ前記筐体の前面側および背面側に位置する形態に形成されることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の電子機器。
【請求項１０】
前記センサ部は、前記筐体の側面側に配置される側面センサ部をさらに備え、
前記側面センサ部は、前記前面センサ部および前記背面センサ部とともに、折り曲げ可能な１枚の基材シートに前記第１電極および前記第２電極を形成した１枚の電極シートで構成され、この電極シートを折り曲げることで、前記側面センサ部が前記筐体の側面側に位置する形態に形成されることを特徴とする請求項９に記載の電子機器。
【請求項１１】
前記電極シートは、前記筐体の前面側に配置される前面部と、前記筐体の背面側に配置される第１背面部および第２背面部と、前記筐体の側面側に配置される第１側面部および第２側面部と、を有し、
前記第１電極および前記第２電極が、前記基材シートの表裏両面に設けられ、
前記前面部が前記前面センサ部を構成し、前記第１背面部および前記第２背面部が互いに重なり合うことで前記背面センサ部を構成することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の電子機器。
【請求項１２】
電子機器が載置される載置面を有し、前記電子機器に非接触で電力伝送を行う非接触給電装置であって、
筐体と、
この筐体内に配置された送電コイルと、
第１電極および第２電極を有し、前記電子機器に対向する面に沿うように前記筐体内に配置されたセンサ部と、
前記第１電極に印加した駆動信号に応答して前記第２電極から出力される応答信号に基づいて、前記電子機器に対向する面上に存在する異物を検出する異物検出処理、および前記電子機器に対向する面においてユーザがタッチ操作を行う指示物を検出するタッチ検出処理を行う検出制御部と、を備え、
前記センサ部は、前記電子機器において当該給電装置に対向する面より広く形成され、
前記検出制御部は、前記センサ部が配置された領域のうち、前記電子機器が載置される載置領域において前記異物検出処理を行い、前記載置領域を除く領域において前記タッチ検出処理を行うことを特徴とする非接触給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給電装置の載置面に載置されて、給電装置から非接触で電力伝送が行われる電子機器、および電子機器が載置される載置面を有し、この載置面に載置された電子機器に非接触で電力伝送を行う非接触給電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話などの二次電池を備えた電子機器では、二次電池の充電を行うために、電子機器と給電装置とを各々の端子を介して電気的に接続して、充電器から電子機器に電力を供給するようにしたものが一般的であるが、給電装置と電子機器とにそれぞれ送電用と受電用のコイルを設けて、電磁誘導方式により給電装置から電子機器に非接触（ワイヤレス）で電力伝送を行う技術が知られている（特許文献１〜３参照）。これによると、電気的な接続のための端子が露出しないため、防水性の確保が容易であり、また、接触不良や劣化の問題に配慮する必要がなく、また、給電装置と電子機器の着脱を容易に行うことができるなどの利点が得られる。
【０００３】
このように電子機器に非接触で電力伝送を行う給電装置においては、給電装置の上面に電子機器が載置される載置面を形成して、この載置面にユーザが電子機器を載置するだけで給電が可能な状態となるようにすると、ユーザにとって利便性の高いものとなるが、載置面上に電子機器以外の異物が置かれることがある。このような異物としては、例えばステープラの針や消しゴムの消しカスなど様々なものが考えられるが、例えば異物が金属などの導体であれば、送電コイルが発する磁界により異物に渦電流が発生して異物が発熱するおそれがある。また、異物が樹脂などの絶縁体であれば、発熱のおそれはないものの、異物が介在することで送電コイルと受電コイルの間隔が開き、電力伝送効率が低下する場合がある。
【０００４】
そこで、給電装置と電子機器との間に存在する異物を検知するようにした異物センサの技術が知られている（特許文献４参照）。この技術では、正電極と負電極との間に電圧を印加して、正電極と負電極との間におけるパラメータ（インピーダンス、電流および電圧）の変化量に基づいて、金属などの導体からなる異物を検知するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−４２５１９号公報
【特許文献２】特開２０１０−１６２３５号公報
【特許文献３】特開２００８−１７２８７３号公報
【特許文献４】特開２０１２−９０３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
さて、前記のように、異物を検出する異物センサは、電極の他に制御回路などが必要となり、製造コストを押し上げる要因となるが、この異物センサと、ユーザが行うタッチ操作を検出するタッチセンサとを１つのセンサで兼用することができると、異物検出に係る製造コストの上昇を補って余りある利便性をユーザに与えることができる。
【０００７】
本発明は、このような発明者の知見に基づいて案出されたものであり、その主な目的は、異物センサとタッチセンサとを１つのセンサで兼用して、製造コストを上昇させることなく、給電装置と電子機器の間に介在する異物による発熱などの問題を解消するとともに、ユーザの利便性を高めることができるように構成された電子機器および非接触給電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電子機器は、給電装置の載置面に載置されて、前記給電装置から非接触で電力伝送が行われる電子機器であって、筐体と、この筐体の前面側に配置された表示パネルと、前記筐体内に配置された受電コイルと、第１電極および第２電極を有し、前記筐体内に配置されたセンサ部と、前記第１電極に印加した駆動信号に応答して前記第２電極から出力される応答信号に基づいて、前記載置面に対向する背面側に存在する異物を検出するとともに、前記背面においてユーザがタッチ操作を行う指示物を検出する検出制御部と、を備えた構成とする。
【０００９】
また、本発明の非接触給電装置は、電子機器が載置される載置面を有し、前記電子機器に非接触で電力伝送を行う非接触給電装置であって、筐体と、この筐体内に配置された送電コイルと、第１電極および第２電極を有し、前記電子機器に対向する面に沿うように前記筐体内に配置されたセンサ部と、前記第１電極に印加した駆動信号に応答して前記第２電極から出力される応答信号に基づいて、前記電子機器に対向する面上に存在する異物を検出する異物検出処理、および前記電子機器に対向する面においてユーザがタッチ操作を行う指示物を検出するタッチ検出処理を行う検出制御部と、を備え、前記センサ部は、前記電子機器において当該給電装置に対向する面より広く形成され、前記検出制御部は、前記センサ部が配置された領域のうち、前記電子機器が載置される載置領域において前記異物検出処理を行い、前記載置領域を除く領域において前記タッチ検出処理を行う構成とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、異物センサとタッチセンサとが１つのセンサ部で兼用されるため、製造コストを上昇させることなく、給電装置と電子機器の間に介在する異物による発熱などの問題を解消するとともに、ユーザの利便性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係る非接触電力伝送システム１を構成する給電装置２および電子機器３の斜視図
【図２】給電装置２および電子機器３の断面図
【図３】電極シート３３の断面図
【図４】給電装置２および電子機器３の制御に係る要部の概略構成図
【図５】異物・タッチ検出制御部９２の概略構成図
【図６】受信信号処理部１０４の概略構成図
【図７】受信信号処理部１０４の各部から出力される信号を示す波形図
【図８】異物・タッチ検出制御部９２で行われる異物検出処理での異物検出の原理を説明する説明図
【図９】異物・タッチ検出制御部９２で行われる異物検出処理での異物検出の原理を説明する説明図
【図１０】異物検出の要領を説明する説明図
【図１１】異物検出の要領を説明する説明図
【図１２】異物・タッチ検出制御部９２で行われるタッチ検出処理でのタッチ検出の原理を説明する説明図
【図１３】異物・タッチ検出制御部９２で行われる異物・タッチ検出処理の手順を示すフロー図
【図１４】異物・タッチ検出部９１においてマルチタッチ操作時にゴーストポイントが発生する状況を説明する説明図
【図１５】送信電極４１および受信電極４２の変形例を示す平面図
【図１６】第２実施形態に係る電子機器３に設けられる電極シート１３１を示す正面図、背面図および展開図
【図１７】第２実施形態の変形例に係る電極シート１４１を示す正面図、背面図および展開図
【図１８】第３実施形態に係る給電装置２および電子機器３の断面図
【図１９】第３実施形態に係る給電装置２に電子機器３を載置した状態を示す平面図
【図２０】第３実施形態に係る給電装置２および電子機器３の制御に係る要部の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
前記課題を解決するためになされた第１の発明は、給電装置の載置面に載置されて、前記給電装置から非接触で電力伝送が行われる電子機器であって、筐体と、この筐体の前面側に配置された表示パネルと、前記筐体内に配置された受電コイルと、第１電極および第２電極を有し、前記筐体内に配置されたセンサ部と、前記第１電極に印加した駆動信号に応答して前記第２電極から出力される応答信号に基づいて、前記載置面に対向する背面側に存在する異物を検出するとともに、前記背面においてユーザがタッチ操作を行う指示物を検出する検出制御部と、を備えた構成とする。
【００１３】
これによると、電子機器の背面に付着した異物を高感度で検出することができる。また、電子機器の背面が、ユーザの指などの指示物によるタッチ操作が行われるタッチ面となるため、ここでユーザがタッチ操作を行うことで、表示パネルの画面操作などを行うことができ、ユーザの利便性を高めることができる。
【００１４】
また、第２の発明は、前記センサ部は、前記筐体において前記背面に沿うように設けられた構成とする。
【００１５】
これによると、センサ部が筐体の背面に沿うように設けられているため、背面に付着する異物またはユーザの指などの指示物とセンサ部との距離が一定になるので、検出精度が向上する。
【００１６】
また、第３の発明は、前記検出制御部は、前記応答信号に基づく検出データに現れる静電容量の変化に基づいて異物と指示物とを判別し、前記検出データが、静電容量が初期値より大きくなったことを示す場合には異物が存在するものと判断し、前記検出データが、静電容量が初期値より小さくなったことを示す場合には指示物が存在するものと判断する構成とする。
【００１７】
これによると、異物と指示物とを精度よく判別することができる。
【００１８】
また、第４の発明は、前記検出制御部は、タッチ操作を行う複数の指示物が同時に検出された場合には、異物検出を行わない構成とする。
【００１９】
これによると、ゴーストポイントによる異物の誤検出を避けることができる。
【００２０】
また、第５の発明は、前記検出制御部は、前記第２電極からの応答信号に基づいた信号を積分処理し、この積分処理による積分値が所定の閾値に達すると積分値をゼロにリセットする積分部を有する構成とする。
【００２１】
これによると、異物およびタッチ操作に応じて変化する検出量の変化量が大きくなるため、異物の検出感度を向上させることができる。
【００２２】
また、第６の発明は、前記検出制御部は、前記第２電極からの応答信号に基づいた信号を積分処理する積分部と、この積分部の前段に設けられて、前記第２電極からの応答信号に基づいた信号を所定値以上に保持するクランプ部と、を有する構成とする。
【００２３】
これによると、異物およびタッチ操作に応じて変化する検出量の変化量が大きくなるため、異物の検出感度を向上させることができる。
【００２４】
また、第７の発明は、前記第１電極は、隣り合う２本の前記第２電極の間の位置に拡幅部を有し、前記第２電極は、隣り合う２本の前記第１電極の間の位置に拡幅部を有する構成とする。
【００２５】
これによると、異物およびタッチ操作に応じて変化する検出量の変化量が大きくなるため、異物の検出感度を向上させることができる。
【００２６】
また、第８の発明は、前記拡幅部は、メッシュ状に形成されている構成とする。
【００２７】
これによると、送電コイルと受電コイルとの間に第１電極および第２電極が存在することで電力伝送の効率が低下することを抑制することができる。
【００２８】
また、第９の発明は、前記センサ部は、前記筐体の前面側に配置される前面センサ部と、前記筐体の背面側に配置される背面センサ部と、を備え、前記前面センサ部および前記背面センサ部は、折り曲げ可能な１枚の基材シートに前記第１電極および前記第２電極を形成した１枚の電極シートで構成され、この電極シートを折り曲げることで、前記前面センサ部および前記背面センサ部がそれぞれ前記筐体の前面側および背面側に位置する形態に形成される構成とする。
【００２９】
これによると、前面センサ部は、表示パネルと重ね合わせることで、タッチパネルディスプレイを構成することができ、背面センサ部は、異物検出とタッチ検出とを兼用するセンサとして構成することができ、ユーザの利便性を高めることができる。そして、前面センサ部および背面センサ部を１枚の基材シートから製作することができるため、製造コストを削減することができる。
【００３０】
また、第１０の発明は、前記センサ部は、前記筐体の側面側に配置される側面センサ部をさらに備え、前記側面センサ部は、前記前面センサ部および前記背面センサ部とともに、折り曲げ可能な１枚の基材シートに前記第１電極および前記第２電極を形成した１枚の電極シートで構成され、この電極シートを折り曲げることで、前記側面センサ部が前記筐体の側面側に位置する形態に形成される構成とする。
【００３１】
これによると、前面センサ部および背面センサ部に加えて側面センサ部を備えているため、ユーザの利便性をより一層高めることができる。
【００３２】
また、第１１の発明は、前記電極シートは、前記筐体の前面側に配置される前面部と、前記筐体の背面側に配置される第１背面部および第２背面部と、前記筐体の側面側に配置される第１側面部および第２側面部と、を有し、前記第１電極および前記第２電極が、前記基材シートの表裏両面に設けられ、前記前面部が前記前面センサ部を構成し、前記第１背面部および前記第２背面部が互いに重なり合うことで前記背面センサ部を構成する構成とする。
【００３３】
これによると、前面センサ部と背面センサ部とで送信部および受信部を兼用することができるため、製造コストを削減することができる。
【００３４】
また、第１２の発明は、電子機器が載置される載置面を有し、前記電子機器に非接触で電力伝送を行う非接触給電装置であって、筐体と、この筐体内に配置された送電コイルと、第１電極および第２電極を有し、前記電子機器に対向する面に沿うように前記筐体内に配置されたセンサ部と、前記第１電極に印加した駆動信号に応答して前記第２電極から出力される応答信号に基づいて、前記電子機器に対向する面上に存在する異物を検出する異物検出処理、および前記電子機器に対向する面においてユーザがタッチ操作を行う指示物を検出するタッチ検出処理を行う検出制御部と、を備え、前記センサ部は、前記電子機器において当該給電装置に対向する面より広く形成され、前記検出制御部は、前記センサ部が配置された領域のうち、前記電子機器が載置される載置領域において前記異物検出処理を行い、前記載置領域を除く領域において前記タッチ検出処理を行う構成とする。
【００３５】
これによると、電子機器が湾曲した曲面形状に形成されているために、給電装置の載置面と電子機器との間に隙間が生じることで、給電装置の載置面に付着した異物について電子機器側での異物検出の感度が低下する場合でも、給電装置側で異物検出を高感度に行うことができる。さらに、給電装置でのタッチ操作により電子機器を操作することができるようになるため、ユーザの利便性を高めることができる。
【００３６】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００３７】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る非接触電力伝送システム１を構成する給電装置２および電子機器３の斜視図である。この非接触電力伝送システムにおいては、給電装置２に設けられた載置面１１に電子機器３を載置することで、給電装置２から電子機器３に非接触（ワイヤレス）で電力伝送が行われる。
【００３８】
ここで、電子機器３は、スマートフォンなどの携帯電話、タブレット型端末、パーソナルコンピュータなどであり、図１ではスマートフォンの例を示している。電子機器３は、筐体３１の前面側に、表示パネル６と、操作部７と、を備えている。表示パネル６は、液晶表示パネルなどで構成される。操作部７には、操作ボタンなどが配列されている。この電子機器３は背面側を下にして給電装置２の載置面１１に載置される。
【００３９】
次に、図１に示した給電装置２および電子機器３の構成について説明する。図２は、給電装置２および電子機器３の断面図である。
【００４０】
給電装置２は、筐体１２と、送電コイル１３と、を備えている。送電コイル１３は、電磁誘導により電力伝送を行うものであり、筐体１２内に配置されている。なお、筐体１２には、送電コイル１３の他に、送電コイル１３の駆動制御手段（図４に示す送電制御部５２や送電回路部５３など）を構成する基板などが配置される。
【００４１】
送電コイル１３は、線状導体に絶縁層を被覆してなる絶縁電線を複数本集合させた集合電線を略円形の渦巻状に巻回して形成されたものである。送電コイル１３における載置面１１と相反する側には送電コイル１３の全面を覆うように磁性シート１４が設けられている。
【００４２】
電子機器３は、筐体３１と、受電コイル３２と、電極シート（センサ部）３３と、表示パネル６（図１参照）と、を備えている。受電コイル３２は、電磁誘導により電力伝送を行うものであり、筐体３１内に配置されている。電極シート３３は、筐体３１における給電装置２の載置面１１に対向する対向面３４に沿って配置されている。
【００４３】
受電コイル３２は、送電コイル１３と同様に、線状導体に絶縁層を被覆してなる絶縁電線を複数本集合させた集合電線を略円形の渦巻状に巻回して形成されたものである。受電コイル３２における対向面３４と相反する側には受電コイル３２の全面を覆うように磁性シート３５が設けられている。
【００４４】
この非接触電力伝送システムでは、給電装置２の送電コイル１３に交流電力が供給されると、この送電コイル１３が電子機器３の受電コイル３２と磁気結合して、受電コイル３２に交流電圧が誘起され、これにより交流電力が送電コイル１３から受電コイル３２に伝送される。
【００４５】
電極シート３３は、異物検出とタッチ検出とを兼用するものであり、筐体３１の背面側となる対向面３４に沿って配置され、対向面３４側に存在する異物を検出するとともに、対向面３４においてユーザがタッチ操作を行う指示物（指など）Ｆを検出する。
【００４６】
この電極シート３３により、給電装置２の送電コイル１３と電子機器３の受電コイル３２との間に介在する異物を検出することができる。すなわち、電極シート３３により、電子機器３の対向面３４に付着した異物Ｅ１を検出することができ、給電装置２に電子機器３を載置すると、給電装置２の載置面１１に付着した異物Ｅ２も電極シート３３により検出することができる。
【００４７】
また、対向面３４はユーザがタッチ操作を行うタッチ面として機能し、ここでユーザが指示物（指など）Ｆでタッチ操作を行うことで、電子機器３を操作することができ、例えば表示パネル６に表示される画面の操作、すなわち画面上のアイコンを選択する操作などの画面操作を行うことができる。
【００４８】
次に、図２に示した電極シート３３について説明する。図３は、電極シート３３の断面図である。
【００４９】
電極シート３３は、互いに直交する２方向に延在する送信電極（第１電極）４１および受信電極（第２電極）４２が格子状に交差するように配置されたものである（図５参照）。送信電極４１および受信電極４２はそれぞれ複数設けられ、送信電極４１同士は所定の間隔を置いて互いに平行に配置され、受信電極４２同士も所定の間隔を置いて互いに平行に配置されている。この電極シート３３は、筐体３１において給電装置２に対向する対向面３４が形成された裏壁部３１ａに沿って配置されており、送信電極４１が対向面３４側に配置され、受信電極４２が基材シート（絶縁層）４３を介して対向面３４と相反する側に配置されている。
【００５０】
特に本実施形態では、電極シート３３は、基材シート４３の表裏各面に、送信電極４１が形成された送信電極シート４４と、受信電極４２が形成された受信電極シート４５とを貼り合わせて一体化した構成となっている。なお、電極シート１７の構成としては、この他に、例えば基材シート４３の両面に送信電極４１と受信電極４２とを直接形成し、この電極形成面を絶縁材料で被覆した構成としてもよい。
【００５１】
次に、図１に示した給電装置２および電子機器３で行われる制御について説明する。
【００５２】
図４は、本実施形態に係る非接触電力伝送システム１を構成する給電装置２および電子機器３の制御に係る要部の概略構成図である。この非接触電力伝送システムでは、電子機器３が、搭載された図示しない部品を動作させるための電力を供給する２次電池６９を備え、給電装置２から送られる電力で２次電池６９の充電が行われる。
【００５３】
給電装置２は、ＡＣ／ＤＣコンバータ５１と、送電制御部５２と、送電回路部５３と、を有している。ＡＣ／ＤＣコンバータ５１では、電源（商用電源）８から供給される交流電力を直流電力に変換する。送電制御部５２は、送電回路部５３の動作を制御する。送電回路部５３は、ＡＣ／ＤＣコンバータ５１から送電制御部５２を介して送られる直流電力を所定の周波数の交流電圧に変換して送電コイル１３に供給する。
【００５４】
送電制御部５２は、制御回路５４と、電圧監視部５５と、温度監視部５６と、を有している。制御回路５４は、送電回路部５３の動作を制御する。電圧監視部５５は、送電回路部５３から送電コイル１３に供給される交流電力の電圧を監視する。温度監視部５６は、送電コイル１３の温度を監視する。この電圧監視部５５および温度監視部５６で電圧および温度の異常が検知されると、送電コイル１３への給電が停止される。
【００５５】
送電回路部５３は、ドライバ５７と、共振回路５８と、を有している。ドライバ５７は、ＡＣ／ＤＣコンバータ５１から送電制御部５２を介して送られる直流電力を所定の周波数の交流電圧に変換する。共振回路５８は、内部のコンデンサと送電コイル１３とにより共振回路を構成し、ドライバ５７から印加される交流電圧に応じて所定の共振周波数で送電コイル１３を発振させる。
【００５６】
電子機器３は、主制御部３７、表示制御部３８と、を備えている。主制御部３７は、各部を総括的に制御するものである。表示制御部３８は、表示パネル６の表示動作を制御するものである。
【００５７】
また、電子機器３は、受電回路部６１と、受電制御部６２と、充電制御回路６３と、を有している。受電回路部６１は、給電装置２の送電コイル１３との間での電磁誘導により受電コイル３２に誘起された交流電流を所定の電圧の直流電力に変換する。受電制御部６２は、受電回路部６１の動作を制御する。充電制御回路６３は、受電回路部６１から受電制御部６２を介して送られる電力を２次電池６９に供給して２次電池６９の充電を行う。
【００５８】
受電回路部６１は、整流回路６４と、レギュレータ６５と、を有している。整流回路６４は、受電コイル３２に誘起された交流電力を直流電力に変換する。レギュレータ６５は、整流回路６４から送られる直流電力を、２次電池６９の充電に適合する所定の電圧に変換する。
【００５９】
受電制御部６２は、制御回路６６と、電圧監視部６７と、を有している。制御回路６６は、受電回路部６１の動作を制御する。制御回路６６は、受電回路部６１の動作を制御する。電圧監視部６７は、受電コイル３２に誘起される交流電力の電圧を監視する。この他、受電制御部６２は、電子機器３に搭載された機器の状態、例えば、受電コイル３２の温度や、２次電池６９の充電状態等を監視し、異常が検知されると、受電動作を停止する。
【００６０】
また、本実施形態では、給電装置２に、その載置面１１に電子機器３が載置されたことを検知する電子機器検知部７１が設けられている。この電子機器検知部７１の検知結果に基づいて、給電装置２の送電動作が制御される。すなわち、載置面１１に電子機器３が載置されると、送電コイル１３への交流電力の供給を開始し、電子機器３が給電装置２から離れると、送電コイル１３への交流電力の供給を停止する。
【００６１】
この電子機器検知部７１では、電子機器３の受電コイル３２が給電装置２の送電コイル１３に近接することで負荷インピーダンスが変化することにより送電コイル１３に生じる電圧値（または電流値）の変動に基づいて、電子機器３が載置面１１に載置されたことを検知する。このとき、送電コイル１３の電圧値（または電流値）の変動量を予め設定されたしきい値と比較して、電子機器３が載置面１１に載置されたか否かの判定を行えばよい。
【００６２】
また、本実施形態では、電子機器３にも、自身が給電装置２の載置面１１に載置されたことを検知する給電装置検知部８１が設けられている。この給電装置検知部８１の検知結果に基づいて、電子機器３の受電動作が制御される。
【００６３】
この給電装置検知部８１では、電子機器３の受電コイル３２が給電装置２の送電コイル１３に近接することで負荷インピーダンスが変化することにより受電コイル３２に生じる電圧値（または電流値）の変動に基づいて、電子機器３が載置面１１に載置されたことを検知する。このとき、受電コイル３２の電圧値（または電流値）の変動量を予め設定されたしきい値と比較して、電子機器３が載置面１１に載置されたか否かの判定を行えばよい。
【００６４】
また、本実施形態では、給電装置２および電子機器３がそれぞれ情報送受信部７２，８２を備えており、給電装置２と電子機器３との間で送電コイル１３および受電コイル３２を介して所要の情報を送受信する情報伝送ができるようになっている。なお、この情報伝送は、単純なビット通信でもあってもよいし、コード化通信であってもよい。
【００６５】
給電装置２および電子機器３の各情報送受信部７２，８２はそれぞれ、情報を含む信号の変復調を行う変復調回路７３，８３を有している。この変復調回路７３，８３では、送信元の変復調回路７３，８３で生成した変調信号が、送電コイル１３および受電コイル３２を介して送信先に送られ、送信先では、送電コイル１３または受電コイル３２の出力から取り出された変調信号を変復調回路７３，８３で復調して送信情報を取得する。
【００６６】
ここで、給電装置２から電子機器３に情報を送信する場合、情報送受信部７２から出力される変調信号を送電回路部５３で電力伝送用の交流信号に重畳することで、電力伝送と同時に情報送信を行うことができる。また、電力伝送が行われていないときに情報伝送を行うようにしてもよい。なお、電子機器３の受電回路部６１は、図示しない情報伝送用のドライバおよび共振回路を備えており、これらを駆動して情報送受信部８２から出力される変調信号を給電装置２に向けて送信する。
【００６７】
ここで給電装置２と電子機器３との間でやりとりされる情報としては、給電装置２および電子機器３の各々の状態に関する状態情報である。状態情報として、例えば２次電池６９の充電中に、２次電池６９の充電状態に関する情報を電子機器３から給電装置２に送信し、２次電池６９の充電が必要な場合は電力伝送を継続し、２次電池６９の充電が完了すると電力伝送を停止する。また、状態情報として、温度や電圧などの情報を給電装置２と電子機器３との間でやりとりし、状態情報が異常を示しているときにも電力伝送を停止する制御を行う。
【００６８】
また、本実施形態では、給電装置２および電子機器３がそれぞれ認証部７４，８４を備えており、給電装置２と電子機器３との間で相互認証が行われる。給電装置２および電子機器３では、各々が備える情報送受信部７２，８２により、相互認証に用いられる給電装置２および電子機器３の各識別情報などの認証情報がやりとりされ、この認証情報に基づいて認証部７４，８４において互いに相手方の認証を行う。
【００６９】
この相互認証は、給電装置２から電子機器３への電力伝送を開始する際に行われる。すなわち、給電装置２および電子機器３がそれぞれ、給電装置２の載置面１１に電子機器３が載置されたことを検知すると、給電装置２と電子機器３と間で識別情報をやりとりして、互いに相手方の認証を行う。この相互認証が成功すると、給電装置２から電子機器３への電力伝送が開始される。相互認証が失敗したときは電力伝送が行われない。
【００７０】
また、本実施形態では、電子機器３が、対向面３４（図２参照）側に存在する異物を検出するとともに、対向面３４においてユーザがタッチ操作を行う指示物（指など）Ｆを検出する異物・タッチ検出部９１を備えている。以下、この異物・タッチ検出部９１で行われる異物・タッチ検出処理について詳しく説明する。
【００７１】
ここでいう異物には、例えばステープラの針やクリップのように主に金属（導体）で構成されるものや、消しゴムの消しカスのように主に樹脂（絶縁体）で構成されるものが含まれる。このような異物が給電装置２の載置面１１と電子機器３の対向面３４の間に介在すると、異物が金属などの導体からなる場合には、渦電流が発生していわゆるインダクションヒーティング（ＩＨ）によって発熱のおそれがあり、また、異物が樹脂などの絶縁体からなる場合には、発熱のおそれはないものの、電磁誘導による電力伝送は距離の依存度が大きいため、異物が介在することで伝送効率が低下するおそれがある。
【００７２】
そこで、本実施形態では、金属などの導体からなる異物や樹脂などの絶縁体からなる異物が、給電装置２の載置面１１と電子機器３の対向面３４の間に存在することを検知するために異物・タッチ検出部９１が設けられている。
【００７３】
この異物・タッチ検出部９１は、電極シート３３（図２参照）と、異物・タッチ検出制御部９２と、で構成され、電極シート３３に設けられた受信電極４２（図４参照）からの出力信号に基づいて異物・タッチ検出制御部９２で異物が存在することが検知された場合には、異物・タッチ検出制御部９２から異物検出情報が主制御部３７に出力され、主制御部３７では、表示制御部３８を制御して、異物が存在する旨の表示画面を表示パネル６に表示させて、ユーザに異物の存在を報知し、異物を取り除くように催促する。
【００７４】
なお、表示パネル６は液晶表示パネルなどで構成され、文字やアイコンなどを表示してユーザに報知することができるが、この他に、例えばＬＥＤ等を点灯させるようにしてもよい。
【００７５】
異物・タッチ検出制御部９２は、給電装置検知部８１において電子機器３が給電装置２に載置されたことが検知されるのに応じて異物検出処理を実施し、ここで異物が存在することが検出されない場合に、受電制御部６２において受電動作が開始される。一方、異物・タッチ検出制御部９２で異物が存在することが検知されると、表示パネル６を用いてユーザに異物の存在を報知するとともに、受電制御部６２での受電動作を保留し、同時に給電装置２に通知して送電制御部５２での電力伝送の実行を保留させる。
【００７６】
なお、給電装置２に電子機器３が載置されていない状態でも異物検出を行うようにしてもよく、この場合、電力消費を抑えるため、所定時間をおいて定期的に異物検出を行うようにするとよい。
【００７７】
また、本実施形態では、電子機器３の対向面３４（背面）側がタッチパネルとして機能する。すなわち、対向面３４に沿って電極シート３３が配置されており、対向面３４が、指示物（指など）によるタッチ操作が行われるタッチ面となる。異物・タッチ検出制御部９２では、対向面３４においてユーザがタッチ操作を行う指示物を検出する処理が行われ、主制御部３７では、異物・タッチ検出制御部９２でのタッチ位置に関する検出結果に基づいて表示パネル６の画面操作に関する処理が行われる。これにより、ユーザが対向面３４でタッチ操作を行うことで、表示パネル６に表示される画面の操作、例えば画面上のアイコンを選択する操作などの画面操作を行うことができる。
【００７８】
次に、図４に示した異物・タッチ検出制御部９２について説明する。図５は、異物・タッチ検出制御部９２の概略構成図である。
【００７９】
異物・タッチ検出制御部９２は、送信部９３と、受信部９４と、駆動制御部９５と、異物・タッチ判別部９６と、異物判定部９７と、タッチ位置算出部９８と、を備えている。
【００８０】
送信部９３は、送信電極４１に対して駆動信号を印加するものである。受信部９４は、送信電極４１に印加された駆動信号に応答した受信電極４２の応答信号を受信して、送信電極４１と受信電極４２とが交差する電極交点ごとの検出値（レベル信号）を出力するものである。駆動制御部９５は、送信部９３及び受信部９４の動作を制御するとともに、受信部９４から出力される検出値に基づいて、各電極交点の静電容量に相当する検出データを生成するものである。
【００８１】
異物・タッチ判別部９６では、駆動制御部９５から出力される検出データに基づいて、異物とタッチ操作とを判別する処理が行われる。異物判定部９７は、異物・タッチ判別部９６で異物と判別された場合に、各電極交点の検出データとしきい値との比較により異物が存在するか否かの判定が行われ、ここで異物が存在するとの判定結果が得られると、表示パネル６を用いてユーザに異物の存在を報知する。タッチ位置算出部９８では、駆動制御部９５から出力される検出データに基づいて、タッチ位置を算出処理が行われ、タッチ位置情報が出力される。
【００８２】
送信部９３は、送信電極選択部１０１と、送信パルス発生部１０２と、を備えており、送信電極選択部１０１では、複数の送信電極４１が１つずつ選択され、ここで選択された送信電極４１に対して、送信パルス発生部１０２で発生した駆動信号（パルス信号）が順次印加される。受信部９４は、受信電極選択部１０３と、受信信号処理部１０４と、を備えており、受信電極選択部１０３では、複数の受信電極４２が１本ずつ選択され、ここで選択された受信電極４２からの応答信号が受信信号処理部１０４に順次入力する。
【００８３】
タッチ位置算出部９８は、駆動制御部９５から出力される各電極交点の検出データから所定の演算処理によってタッチ位置（タッチ領域の中心座標）を求める。このタッチ位置の演算では、Ｘ方向（受信電極４２の配列方向）とＹ方向（送信電極４１の配列方向）とでそれぞれ隣接する複数（例えば４×４）の電極交点ごとの検出データから所要の補間法（例えば重心法）を用いてタッチ位置を求める。これにより、送信電極４１及び受信電極４２の配置ピッチ（例えば５ｍｍ）より高い分解能（例えば１ｍｍ以下）でタッチ位置を検出することができる。
【００８４】
次に、図５に示した受信信号処理部１０４で行われる受信信号処理について説明する。図６は、受信信号処理部１０４の概略構成図である。
【００８５】
受信信号処理部１０４は、ＩＶ変換部１１１と、バンドパスフィルタ１１２と、絶対値検出部１１３と、クランプ部１１４と、積分部１１５と、サンプルホールド部１１６と、ＡＤ変換部１１７と、監視部１１８と、を備えている。
【００８６】
ＩＶ変換部１１１では、受信電極選択部１０３を介して入力される受信電極４２の応答信号（充放電電流信号）が電圧信号に変換される。バンドパスフィルタ１１２では、ＩＶ変換部１１１の出力信号に対して、送信電極４１に印加される駆動信号の周波数以外の周波数成分を有する信号を除去する処理が行われる。絶対値検出部（整流部）１１３では、バンドパスフィルタ１１２の出力信号に対して全波整流が行われる。クランプ部１１４では、絶対値検出部１１３の出力信号に対して出力電圧を所定の電圧以上に保持する処理が行われる。積分部１１５では、クランプ部１１４の出力信号を時間軸方向に積分する処理が行われる。サンプルホールド部１１６では、積分部１１５の出力信号を所定のタイミングでサンプリングする処理が行われる。ＡＤ変換部１１７では、サンプルホールド部１１６の出力信号をＡＤ変換して電極交点ごとの検出量を出力する。
【００８７】
監視部１１８は、積分部１１５の積分値を監視し、この積分値を所定の閾値と比較して、積分値が閾値に達するとリセット信号を出力する。この監視部１１８は、具体的にはコンパレータで構成され、積分部１１５の出力電圧が所定電圧に達するとリセットパルスを発生する。
【００８８】
図７は、図６に示した受信信号処理部１０４の各部から出力される信号を示す波形図である。送信電極４１に駆動信号（パルス信号）を所定回数印加すると、パルス波の立ち上がり及び立ち下がりに応じた充放電電流が受信電極４２に流れ、これに応じてＩＶ変換部１１１から出力される電圧信号が変化する。
【００８９】
ＩＶ変換部１１１の出力信号は、送信電極４１の駆動信号の印加が終了するのに応じて収束し、このＩＶ変換部１１１の出力信号が収束する所定のタイミングで、サンプルホールド部１１６により積分部１１５の出力信号のサンプリングが行われる。積分部１１５では、監視部１１８から出力されるリセット信号に応じて積分値がゼロにリセットされ、積分処理とリセットとが繰り返される。
【００９０】
ここで、対向面３４側に異物が存在すると、電極交点の静電容量が増大するのに伴って、ＩＶ変換部１１１から出力される電圧信号の振幅が大きくなり、これに応じて、絶対値検出部１１３の出力信号の電圧が高くなる。このため、対向面３４側に異物が存在する場合には、異物が存在しない場合と比較して、積分部１１５の積分値が閾値に到達するまでの時間が短くなり、リセットのタイミングが早くなる。
【００９１】
一方、対向面３４上でユーザが指示物（指など）でタッチ操作を行うと、電極交点の静電容量が減少するのに伴って、ＩＶ変換部１１１から出力される電圧信号の振幅が小さくなり、これに応じて、絶対値検出部１１３の出力信号の電圧が低くなる。このため、対向面３４上でタッチ操作が行われた場合には、タッチ操作が行われていない場合と比較して、積分部１１５の積分値が閾値に到達するまでの時間が長くなり、リセットのタイミングが遅くなる。
【００９２】
ＡＤ変換部１１７では、積分部１１５の出力信号をサンプルホールド部１１６で所定のタイミングでサンプリングして出力される電圧信号を所定のビット数（例えば８ビット）の出力値（ＡＤ変換値）に変換する。出力値はＡＤ変換部１１７から駆動制御部９５に出力される。また、監視部１１８からリセット信号が駆動制御部９５に出力され、駆動制御部９５では、監視部１１８からのリセット信号に基づいてリセット回数を計数する。
【００９３】
駆動制御部９５では、受信信号処理部１０４の出力値とリセット回数に基づいて電極交点の静電容量に相当する検出データを求める。この駆動制御部９５で取得した各電極交点の検出データは、前記のように、異物・タッチ判別部９６での異物とタッチとの判別処理、異物判定部９７での異物が存在するか否かの判定処理、およびタッチ位置算出部９８でのタッチ位置の算出処理に用いられる。
【００９４】
このように、本実施形態では、異物・タッチ検出制御部９２が、図６に示したように、受信電極４２からの応答信号に基づいた信号を積分処理し、この積分処理による積分値が所定の閾値に達すると積分値をゼロにリセットする積分部１１５を有する構成としたため、異物およびタッチ操作の有無に応じて変化する検出量の変化量が大きくなるため、異物およびタッチ操作の検出感度を向上させることができる。
【００９５】
また、本実施形態では、異物・タッチ検出制御部９２が、受信電極４２からの応答信号に基づいた信号を積分処理する積分部１１５と、この積分部１１５の前段に設けられて、受信電極４２からの応答信号に基づいた信号を所定値以上に保持するクランプ部１１４と、を有する構成としたため、異物およびタッチ操作の有無に応じて変化する検出量の変化量が大きくなるため、異物およびタッチ操作の検出感度を向上させることができる。
【００９６】
次に、図５に示した異物・タッチ検出制御部９２で行われる異物検出処理での異物検出の原理について説明する。図８および図９は、異物・タッチ検出制御部９２で行われる異物検出処理での異物検出の原理を説明する説明図であり、図８に、金属などの導体からなる異物の場合を示し、図９に、樹脂などの絶縁体からなる異物の場合を示す。
【００９７】
まず、図８に基づいて金属などの導体からなる異物の場合について説明する。図８（Ａ）は、載置面１１上に異物Ｅが存在しない場合の断面図であり、図８（Ｂ）は、載置面１１上に異物Ｅが存在する場合の断面図であり、図８（Ｃ）は、載置面１１上に異物Ｅが存在する場合の等価回路を示す回路図である。
【００９８】
図８（Ａ）に示すように、送信電極４１と受信電極４２との間に基材シート（絶縁層）４３が介在し、この基材シート４３により、載置面１１上に異物Ｅが存在しない場合には、送信電極４１と受信電極４２との間に静電容量Ｃ０が形成される。
【００９９】
そして、図８（Ｂ）に示すように、金属などの導体からなる異物Ｅが載置面１１上に載置されると、送信電極４１と異物Ｅとの間に静電容量Ｃ１が発生し、異物Ｅと受信電極４２の間に静電容量Ｃ２が発生する。一方、送信電極４１と受信電極４２の間には、電気力線が異物Ｅ側に回り込むことによって、載置面１１上に異物Ｅが存在しない場合の静電容量Ｃ０よりも小さい静電容量Ｃ３が形成される（Ｃ３＜Ｃ０）。
【０１００】
これにより、金属などの導体からなる異物Ｅが載置面１１上に存在する場合には、図８（Ｃ）に示すように、送信電極４１と受信電極４２の間には、直列接続された静電容量Ｃ１および静電容量Ｃ２に対して静電容量Ｃ３が並列接続された等価回路が形成され、ここでは、送信電極４１と受信電極４２との間に直接形成される静電容量がＣ０からＣ３に減少するものの、送信電極４１と受信電極４２との間の全体の静電容量は増加する。
【０１０１】
次に、図９に基づいて樹脂などの絶縁体からなる異物の場合について説明する。図９（Ａ−１），（Ａ−２）は、載置面１１上に異物Ｅが存在しない場合の断面図であり、図９（Ａ−１）に電気力線を示し、図９（Ａ−２）に静電容量を示す。図９（Ｂ−１），（Ｂ−２）は、載置面１１上に異物Ｅが存在しない場合の断面図であり、図９（Ｂ−１）に電気力線を示し、図９（Ｂ−２）に静電容量を示す。
【０１０２】
載置面１１上に異物Ｅが存在しない場合には、図９（Ａ−１）に示すように、送信電極４１に駆動信号が印加されことで電気力線が発生し、図９（Ａ−２）に示すように、送信電極４１と受信電極４２との間に静電容量Ｃ０が形成される。
【０１０３】
そして、樹脂などの絶縁体からなる異物Ｅが載置面１１上に載置されると、図９（Ｂ−１）に示すように、異物Ｅは空気より誘電率が大きいため、電気力線は異物Ｅの側にも回り込むようになり、全体としての静電容量は増加して、図９（Ｂ−２）に示すように、載置面１１上に異物Ｅが存在しない場合の静電容量Ｃ０よりも大きい静電容量Ｃ３が形成される（Ｃ３＞Ｃ０）。
【０１０４】
このように、載置面１１上に異物が置かれた場合、金属などの導体と樹脂などの絶縁体とのいずれかにかかわらず、電極交点の静電容量は増大する。従って、異物判定部９７（図５参照）は、異物が置かれていない状態での電極交点の静電容量Ｃ０を初期値として記憶しておき、この初期値と異物検出が開始された後に検出された各電極交点の静電容量とを比較して、その差分が所定のしきい値を超えるか否かにより、異物が存在するか否かを判定することができる。
【０１０５】
図１０および図１１は、異物検出の要領を説明する説明図であり、図１０は、異物の位置に応じた違いについて説明するものであり、図１１は、電子機器３に異物が付着しているか否かに応じた違いについて説明するものである。なお、図１１において静電容量Ｃ１１〜Ｃ１３，Ｃ２１〜Ｃ２３，Ｃ３１〜Ｃ３３に対応する電極交点の位置は図１０（Ａ）に示した例と同様である。
【０１０６】
ここでは、図１０（Ａ）に示すように、説明の便宜上、３本の送信電極４１（Ｓｅ１，Ｓｅ２，Ｓｅ３）と３本の受信電極４２（Ｒｅ１，Ｒｅ２，Ｒｅ３）とで構成される簡素な例で説明する。各電極交点には静電容量Ｃ１１〜Ｃ３３が形成されている。
【０１０７】
ここで、図１０（Ａ）に示す位置Ｐ１に異物が存在している場合には、図１０（Ｂ）に示すように、位置Ｐ１に対応した電極交点の静電容量Ｃ２２が、異物が存在しないときの静電容量よりも大きな値を示す。この静電容量の変化により、位置Ｐ１に異物が存在することを検知することができる。
【０１０８】
一方、図１０（Ａ）に示す位置Ｐ２（４つの電極交点の中間位置）に異物が存在している場合には、図１０（Ｃ）に示すように、位置Ｐ２の周囲にある４つの電極交点の静電容量Ｃ１１，Ｃ２１，Ｃ２１，Ｃ２２が、異物が存在しないときの静電容量よりも大きな値を示す。この静電容量の変化により、４つの電極交点の中間の位置Ｐ２に異物が存在することを検知することができる。
【０１０９】
なお、ここでは単純な例について説明したが、所要の補間法（例えば重心法）を用いる、すなわち、静電容量が大きく計測された電極交点ほど異物に近接しているという前提で重み付け補間演算を行うことで、Ｘ方向（受信電極４２の配列方向）とＹ方向（送信電極４１の配列方向）との直交座標系における異物の位置座標を、各電極交点の静電容量から高精度に求めることができる。
【０１１０】
また、図１１（Ａ）に示すように、異物が付着していない電子機器３が載置面１１に載置されると、各電極交点の静電容量は全体的に大きな値を示す。これは、電子機器３の筐体３１が空気よりも誘電率εが高い樹脂（絶縁体）で構成されていることから、電極交点の静電容量が大きくなるためである。この静電容量の変化により、異物が付着していない電子機器３が載置面１１に載置されたことを検知することができる。
【０１１１】
一方、図１１（Ｂ）に示すように、異物が付着した電子機器３が載置面１１に載置されると、各電極交点の静電容量は全体的に大きな値を示すが、特にこの場合には、異物の位置に対応した電極交点の静電容量Ｃ２２が、他の電極交点よりも大きな値を示す。この静電容量の変化により、異物が付着した電子機器３が載置面１１に載置されたことを検知することができる。
【０１１２】
このように、本実施形態では、格子状に複数配置された送信電極４１と受信電極４２とが交差する各電極交点の静電容量の変化に基づいて異物検出を行うため、給電装置２の載置面１１と電子機器３の対向面３３との間に異物が存在するか否かの異物の有無の判別の他に、異物が存在する位置の判別や、電子機器３に異物が付着しているか否かの判別も行うことができる。
【０１１３】
次に、図５に示した異物・タッチ検出制御部９２で行われるタッチ検出処理でのタッチ検出の原理について説明する。図１２は、異物・タッチ検出制御部９２で行われるタッチ検出処理でのタッチ検出の原理を説明する説明図である。
【０１１４】
図１２（Ａ）に示すように、送信電極４１と受信電極４２との間には基材シート（絶縁層）４３が介在し、この基材シート４３により、タッチ操作が行われていない状態では、送信電極４１と受信電極４２との間に静電容量Ｃ０が形成される。
【０１１５】
そして、図１２（Ｂ）に示すように、ユーザが指示物（指など）Ｆでタッチ操作を行うと、送信電極４１と指示物Ｆの間に静電容量Ｃ１が発生し、指示物Ｆと受信電極４２の間に静電容量Ｃ２が発生する。一方、送信電極４１と受信電極４２の間には、指示物Ｆが存在することで電気力線が変化するため、対向面３４上に指示物Ｆが存在しない場合の静電容量Ｃ０よりも小さい静電容量Ｃ３が形成される（Ｃ３＜Ｃ０）。
【０１１６】
これにより、指示物Ｆが対向面３４上に存在する場合には、図１２（Ｃ）に示すように、送信電極４１と受信電極４２との間には、直列接続された静電容量Ｃ１および静電容量Ｃ２に対して静電容量Ｃ３が並列接続されるとともに、静電容量Ｃ１と静電容量Ｃ２との間には、接地された人体インピーダンスが接続された等価回路が形成され、ここでは、静電容量Ｃ１を通る電流は人体インピーダンス側に流れ、静電容量Ｃ２側への電流は実質的にゼロとなり、静電容量Ｃ１，Ｃ２に対して静電容量Ｃ３が並列接続されているにもかかわらず、結果的に送信電極４１と受信電極４２と間の全体の静電容量は減少する。
【０１１７】
次に、図５に示した異物・タッチ検出制御部９２で行われる異物・タッチ検出処理の手順について説明する。図１３は、異物・タッチ検出制御部９２で行われる異物・タッチ検出処理の手順を示すフロー図である。
【０１１８】
まず、駆動制御部９５において、起動時などのキャリブレーションにおいて、異物およびタッチ操作のない初期状態での全ての電極交点（ｘ，ｙ）ごとの検出データＤ０（ｘ，ｙ）を取得する処理が行われる（ＳＴ１０１）。そして、異物・タッチ検出のためのスキャンが開始されて、サンプリングレートに応じた所定時間Ｔ１が経過すると（ＳＴ１０２でＹｅｓ）、全ての電極交点（ｘ，ｙ）ごとの検出データＤ（ｘ，ｙ）を取得する処理が行われる（ＳＴ１０３）。
【０１１９】
ついで、異物・タッチ判別部９６において、Ｄ（ｘ，ｙ）とＤ０（ｘ，ｙ）とを比較して異物とタッチ操作とを判別する処理が行われ（ＳＴ１０４）、Ｄ（ｘ，ｙ）がＤＯ（ｘ，ｙ）と等しくなる場合には、何も行われない（no operation）（ＳＴ１０５）。一方、Ｄ（ｘ，ｙ）がＤＯ（ｘ，ｙ）より小さくなる場合には、タッチ位置算出部９８に検出データＤ（ｘ，ｙ）が送られ（ＳＴ１０６）、タッチ位置算出部９８では、各電極交点の検出データＤ（ｘ，ｙ）から所要の補間法を用いてタッチ位置を求める処理が行われる。また、Ｄ（ｘ，ｙ）がＤＯ（ｘ，ｙ）より大きくなる場合には、検出データＤ（ｘ，ｙ）が異物判定部９７に送られ（ＳＴ１０７）、異物判定部９７では、各電極交点の検出データＤ（ｘ，ｙ）としきい値との比較により異物が存在するか否かの判定が行われる。
【０１２０】
図１４は、図５に示した異物・タッチ検出部９１においてマルチタッチ操作時にゴーストポイントが発生する状況を説明する説明図であり、図１４（Ａ）に、第１電極Ｙ２に駆動信号（送信パルス）を印加したときを示し、図１４（Ｂ）に、第１電極Ｙ４に駆動信号を印加したときを示す。
【０１２１】
本実施形態では、マルチタッチが可能であり、例えば２本の指でタッチしてピンチインおよびピンチアウトの操作を行うことができる。このようなマルチタッチ操作が行われると、ゴーストポイントが発生し、このゴーストポイントでは、あたかも異物が存在するかのような信号変化が現れ、異物が存在するものと誤判定される。
【０１２２】
図１４に示す例では、２本の指Ｆ１，Ｆ２がそれぞれタッチポイントＰｔ１（Ｘ２，Ｙ２），Ｐｔ２（Ｘ４，Ｙ４）にタッチしており、この場合、２つのゴーストポイントＰｇ１（Ｘ２，Ｙ４），Ｐｇ２（Ｘ４，Ｙ２）が発生する。このゴーストポイントの検出データＤ（Ｘ２，Ｙ４），Ｄ（Ｘ４，Ｙ２）は初期状態の検出データより大きくなるため、２つのゴーストポイントＰｇ１，Ｐｇ２に異物が存在するものと誤判定される。
【０１２３】
具体的には、図１４（Ａ）に示すように、第１電極Ｙ２に駆動信号を印加したとき、第１電極Ｙ２と第１の指Ｆ１との間に形成されるコンデンサＣｙ１を介して第１電極Ｙ４から第１の指Ｆ１に電流が流れ、さらにこの電流は人体を通って第２の指Ｆ２に流れ、さらにこの電流は、第２の指Ｆ２と第２電極Ｘ４との間に形成されるコンデンサＣｘ２を介して第２の指Ｆ２から第２電極Ｘ４に流れる。したがって、第１電極Ｙ２に駆動信号を印加するのに応じて第２電極Ｘ４に流れる充放電電流が見かけ上増大した状態となり、これにより、ゴーストポイントＰｇ１での検出データＤ（４，２）が、初期状態の検出データＤ０（４，２）より大きくなり、異物が存在するものと誤判定される。
【０１２４】
また、図１４（Ｂ）に示すように、第１電極Ｙ４に駆動信号を印加したとき、第１電極Ｙ４と第２の指Ｆ２との間に形成されるコンデンサＣｙ２を介して第１電極Ｙ４から第２の指Ｆ２に電流が流れ、さらにこの電流は人体を通って第１の指Ｆ１に流れ、さらにこの電流は、第１の指Ｆ１と第２電極Ｘ２との間に形成されるコンデンサＣｘ１を介して第１の指Ｆ１から第２電極Ｘ２に流れる。したがって、第１電極Ｙ４に駆動信号を印加するのに応じて第２電極Ｘ２に流れる充放電電流が見かけ上増大した状態となり、これにより、ゴーストポイントＰｇ２での検出データＤ（２，４）が、初期状態の検出データＤ０（２，４）より大きくなり、異物が存在するものと誤判定される。
【０１２５】
そこで、異物判別定部９７では、タッチ位置算出部９８で複数の指示物によるタッチ操作が検知された場合には、異物判定を行わない、すなわち、ゴーストポイントに現れる信号変化を無視して、本来であれば検出データＤ（ｘ，ｙ）から異物が存在するものと判定される場合でも異物が存在しないものとみなす処理が行われる。
【０１２６】
図１５は、送信電極４１および受信電極４２の変形例を示す平面図である。
【０１２７】
図１５（Ａ）に示す例では、送信電極４１および受信電極４２にそれぞれ拡幅部１２１，１２２が形成され、送信電極４１の拡幅部１２１は、隣り合う２本の受信電極４２の間の位置し、受信電極４２の拡幅部１２２は、隣り合う２本の送信電極４１の間に位置する。拡幅部１２１，１２２は菱形状（矩形状）をなし、対角方向が送信電極４１および受信電極４２の延在方向となるように配置され、対角方向にある２つの頂点で互いに接続されている。また、送信電極４１および受信電極４２にそれぞれ設けられた拡幅部１２１，１２２は全体として千鳥配置された状態になる。
【０１２８】
このように送信電極４１および受信電極４２を構成すると、異物およびタッチ操作に応じて変化する静電容量の変化量が大きくなるため、異物およびタッチ操作の検出感度を向上させることができる。
【０１２９】
図１５（Ｂ）に示す例では、図１５（Ａ）に示す例と同様に、送信電極４１および受信電極４２にそれぞれ拡幅部１２３，１２４が形成されているが、図１５（Ａ）に示す例では、拡幅部１２１，１２２が密実に形成されていたのに対して、図１５（Ｂ）に示す例では、拡幅部１２３，１２４がメッシュ状に形成されている。この拡幅部１２３，１２４では、複数の導体線が互いに交差するように形成されている。
【０１３０】
このように送信電極４１および受信電極４２を構成すると、送電コイル１３と受電コイル３２との間に送信電極４１および受信電極４２が存在することで電力伝送の効率が低下することを抑制することができる。
【０１３１】
（第２実施形態）
図１６は、第２実施形態に係る電子機器３に設けられる電極シート（センサ部）１３１を示す正面図、背面図および展開図であり、図１６（Ａ）は、前面センサ部１３２を示す正面図であり、図１６（Ｂ）は、背面センサ部１３３を示す背面図であり、図１６（Ｃ）は、電極シートの展開図である。なお、ここで特に言及しない点は第１実施形態と同様である。
【０１３２】
電極シート１３１は、電子機器３の筐体３１の前面側に配置される前面センサ部１３２と、筐体３１の背面（対向面３４）側に配置される背面センサ部１３３と、を備え、前面センサ部１３２および背面センサ部１３３は、折り曲げ可能な１枚の基材シート１３４に送信電極４１および受信電極４２を形成して構成され、基材シート１３４を折り曲げることで、前面センサ部１３２および背面センサ部１３３がそれぞれ筐体の前面側および背面側に位置する形態に形成されるようになっている。図１６（Ｂ）に示すように、送信電極４１および受信電極４２はそれぞれ送信部９３および受信部９４（図５参照）に接続される。
【０１３３】
図１６（Ｃ）に示すように、電極シート１３１は、前面部１３１ａと、第１背面部１３１ｂおよび第２背面部１３１ｃと、第１側面部１３１ｄおよび第２側面部１３１ｅと、を有しており、各部の境界となる折り曲げ線で折り曲げられる。
【０１３４】
送信電極４１は基材シート１３４の表面に形成され、受信電極４２は基材シート１３４の裏面に形成されている。前面部１３１ａでは、基材シート１３４を挟んで送信電極４１および受信電極４２が交差した状態となり、この前面部１３１ａで前面センサ部１３２が構成される。第１背面部１３１ｂでは、基材シート１３４の表面に送信電極４１が形成されており、第２背面部１３１ｃでは、基材シート１３４の裏面に受信電極４２が形成されており、第１背面部１３１ｂおよび第２背面部１３１ｃが互いに重なり合った状態では、第１背面部１３１ｂおよび第２背面部１３１ｃをそれぞれ構成する基材シート１３４の部分を挟んで送信電極４１および受信電極４２が交差した状態となり、これにより背面センサ部１３３が構成される。
【０１３５】
前面センサ部１３２は表示パネル６の前面側に配置され、前面センサ部１３２と表示パネル６とによりタッチパネルディスプレイが構成され、この前面センサ部１３２はタッチ操作検出専用のものとなり、背面センサ部１３３は異物検出とタッチ操作検出とを兼用するものとなる。なお、背面センサ部１３３を異物検出専用のものとしてもよい。
【０１３６】
なお、電極シート１３１は、図３に示した例と同様に、基材シートの表裏各面に、送信電極４１が形成された送信電極シートと、受信電極４２が形成された受信電極シートとを貼り合わせて一体化した構成のものであってもよい。
【０１３７】
図１７は、図１６に示した第２実施形態の変形例に係る電極シート（センサ部）１４１を示す正面図、背面図および展開図であり、図１７（Ａ）は、前面センサ部１４２を示す正面図であり、図１７（Ｂ）は、背面センサ部１４３を示す背面図であり、図１７（Ｃ）は、電極シートの展開図である。なお、ここで特に言及しない点は第２実施形態と同様である。
【０１３８】
この変形例では、電極シート１４１が、図１６に示した例と同様に、電子機器３の筐体３１の前面側に配置される前面センサ部１４２と、筐体３１の背面（対向面３４）側に配置される背面センサ部１４３と、を備えているが、この変形例では、筐体３１の側面側に配置される第１側面センサ部１４４および第２側面センサ部１４５をさらに備えている。
【０１３９】
第１側面センサ部１４４および第２側面センサ部１４５は、前面センサ部１４２および背面センサ部１４３とともに、折り曲げ可能な１枚の基材シート１４６に送信電極４１および受信電極４２を形成して構成され、基材シート１４６を折り曲げることで、前面センサ部１４２および背面センサ部１４３がそれぞれ筐体の前面側および背面側に位置するとともに、第１側面センサ部１４４および第２側面センサ部１４５が筐体３１の側面側に位置する形態に形成されるようになっている。
【０１４０】
また、この変形例では、図１７（Ｂ）に示すように、送信電極４１および受信電極４２がそれぞれに接続される送信部９３および受信部９４（図５参照）が電極シート１４１に実装されており、その配置スペースを確保する都合から、背面センサ部１４３の検出有効領域が小さくなっている。なお、背面センサ部１４３において送信電極４１および受信電極４２の幅が狭くなっているが、この送信電極４１および受信電極４２の幅は、前面センサ部１４２および側面センサ部１４４，１４５と同一としてもよい。
【０１４１】
（第３実施形態）
図１８は、第３実施形態に係る給電装置２および電子機器３の断面図である。図１９は、図１８に示した給電装置２に電子機器３を載置した状態を示す平面図である。なお、ここで特に言及しない点は第１実施形態と同様である。
【０１４２】
この第３実施形態では、図１８に示すように、電子機器３が、第１実施形態と異なり、筐体３１において給電装置２に対向する対向面３４が湾曲した曲面形状に形成されている。また、この第３実施形態では、電子機器３が、第１実施形態と同様に、異物検出とタッチ検出とを兼用する電極シート（センサ部）３３を備えているが、第１実施形態と異なり、給電装置２も、異物検出とタッチ検出とを兼用する電極シート（センサ部）１５１を備えている。
【０１４３】
この第３実施形態では、電子機器３の対向面３４が湾曲した曲面に形成されているため、給電装置２に電子機器３を載置すると、電子機器３の対向面３４の一部のみが載置面１１に当接し、給電装置２の載置面１１と電子機器３の対向面３４との間に隙間が生じる。このため、電子機器３の対向面３４に付着した異物Ｅ１は、電子機器３の電極シート３３で高感度に検出することができるが、給電装置２の載置面１１に付着した異物Ｅ２は、電子機器３の電極シート３３では高感度に検出することができない。しかしながら、この第３実施形態では、給電装置２も電極シート１５１を備えているため、給電装置２の載置面１１に付着した異物Ｅ２も高感度に検出することができる。
【０１４４】
また、この第３実施形態では、給電装置２の上面１５２が電子機器３より十分に大きく形成されており、給電装置２の電極シート１５１は上面１５２の略全体に渡るように設けられている。そして、図１９に示すように、電極シート１５１の配置領域内には、電子機器３が載置される載置領域１５３と、ユーザが指示物（指など）Ｆでタッチ操作を行うタッチ操作領域１５４，１５５が設定されている。
【０１４５】
載置領域１５３は、給電装置２と電子機器３との間に存在する異物を検出する用途に用いられ、タッチ操作領域１５４，１５５は、タッチ操作を検出する用途に用いられる。すなわち、載置領域１５３に対応する位置で静電容量が初期値より大きいことを示す検出データが得られると、異物が存在するものと判定し、タッチ操作領域１５４，１５５に対応する位置で静電容量が初期値より小さいことを示す検出データが得られると、タッチ操作が行われたものと判定する。なお、載置領域１５３は、上面１５２内の載置面１１となるものであり、この載置領域１５３では、送電コイル１３および受電コイル３２（図２参照）の間での非接触電力伝送が行われる。
【０１４６】
図２０は、図１８に示した給電装置２および電子機器３の制御に係る要部の概略構成図である。給電装置２は、電子機器３の異物・タッチ検出制御部９２と同様の異物・タッチ検出制御部１６２を備えており、この異物・タッチ検出制御部１６２と電極シート１５１とで異物・タッチ検出部１６１が構成される。異物・タッチ検出制御部１６２に設けられたタッチ位置算出部１６３では、タッチ操作領域１５４，１５５内でのタッチ位置を求める処理が行われる。
【０１４７】
また、給電装置２および電子機器３はそれぞれ、適宜な通信媒体を介して情報の受け渡しを行う通信部１６４，１６５を備えており、タッチ位置算出部１６３で取得したタッチ位置情報が給電装置２から電子機器３に送信される。電子機器３の主制御部３７では、給電装置２から取得したタッチ位置情報に基づいて表示パネル６の画面操作などに関する処理が実行される。なお、給電装置２および電子機器３の通信部１６４，１６５は、情報送受信部７２，８２（図４参照）で流用することも可能である。
【０１４８】
これにより、給電装置２のタッチ操作領域１５４，１５５でタッチ操作を行うことで、電子機器３を操作することができ、例えば表示パネル６に表示される画面の操作、すなわち画面上のアイコンを選択する操作などの画面操作を行うことができる。
【０１４９】
なお、本実施形態では、給電装置２の電極シート１５１を利用して給電装置２で電子機器３を操作するためのタッチ操作が行われるようにしたが、給電装置２に単に異物検出のために電極シートを設けるようにしてよい。この場合、給電装置２の上面を電子機器３より十分に大きく形成する必要はない。
【０１５０】
また、本実施形態では、対向面３４が、断面が略円弧状をなすように形成されているが、この対向面は、これに限定されるものではなく、非平面であればよく、例えば複雑な曲面で構成される場合もあり、また、凹凸状をなす場合もある。
【０１５１】
以上のように、本実施形態では、給電装置２および電子機器３の双方に異物検出とタッチ検出とを兼用するセンサ部（電極シート３３，１５１）が設けられているため、給電装置２の載置面１１および電子機器３の対向面３４に付着した異物を高感度に検出することができる。そして、電子機器３の充電中に、給電装置２でタッチ操作を行うことで、電子機器３を操作することができる。電子機器２の前面側にタッチパネルディスプレイを備えた構成では、充電中でも画面操作を行うことができるが、この場合、電子機器２がずれることでタッチ操作を行いにくくなるが、本実施形態では、このような問題がなく、円滑にタッチ操作を行うことができる。
【０１５２】
なお、本実施形態では、電子機器の背面でのタッチ操作により画面操作が行われ、センサ部（電極シート３３）を、画面上の位置を入力する位置入力装置（ポインティングデバイス）として用いるものとしたが、センサ部は、このような位置入力の用途に限定されるものではなく、電子機器の背面でのタッチ操作で画面操作以外の操作が行われるものとしてもよい。
【０１５３】
なお、前記の各実施形態では、送電コイル１３および受電コイル３２は、平面方向に巻回したスパイラルコイルとしたが、特にコイルの形状は限定されない。送電コイル１３および受電コイル３２は例えばヘリカルコイルのように、コイルの開口面に対して垂直方向に巻回されてもよい。また、受電コイル３２の開口面が大きい場合、電極シート３３，１３１，１４１等のセンサ部が受電コイル３２の中に配置されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１５４】
本発明にかかる電子機器および非接触給電装置は、異物センサとタッチセンサとを１つのセンサで兼用して、製造コストを上昇させることなく、給電装置と電子機器の間に介在する異物による発熱などの問題を解消するとともに、ユーザの利便性を高めることができる効果を有し、給電装置の載置面に載置されて、給電装置から非接触で電力伝送が行われる電子機器、および電子機器が載置される載置面を有し、この載置面に載置された電子機器に非接触で電力伝送を行う非接触給電装置などとして有用である。
【符号の説明】
【０１５５】
１  非接触電力伝送システム
２  給電装置
３  電子機器
６  表示パネル
１１  載置面
１２  筐体
１３  送電コイル
３１  筐体
３２  受電コイル
３３  電極シート（センサ部）
３４  対向面（背面）
４１  送信電極
４２  受信電極
９１  異物・タッチ検出部
９２  異物・タッチ検出制御部
９６  異物・タッチ判別部
９７  異物判定部
９８  タッチ位置算出部
１１４  クランプ部
１１５  積分部
１２１，１２２，１２３，１２４  拡幅部
１３１，１４１  電極シート（センサ部）
１３１ａ  前面部
１３１ｂ，１３１ｃ  背面部
１３１ｄ，１３１ｅ  側面部
１３２，１４２  前面センサ部
１３３，１４３  背面センサ部
１３４，１４６  基材シート
１４４，１４５  側面センサ部
１５１  電極シート（センサ部）
１５２  上面
１５３  載置領域
１５４，１５５  タッチ操作領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2014217081.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2014217081.tif 000018
【図１７】
2014217081.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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