(57)【要約】無線周波数リンクを介して、例えば充電式デバイスに電力を提供するための方法および装置。一態様において、無線周波数リンクを介して充電式デバイスに電力を提供するための方法は、実質的に変調されていない信号を生成するステップを含む。当該方法は、実質的に変調されていない信号に基づき、送信アンテナを介して、実質的に変調されていない無線周波数（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；ＲＦ）信号を充電式デバイスに放射するステップをさらに含む。当該方法は、充電式デバイスに、実質的に変調されていないＲＦ信号によって配送された電力を供給または充電するステップをさらに含む。
2009524399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレスリンクを介してデバイスに電力を提供するための装置であって、
前記ワイヤレスリンクを介して前記デバイスに電力を提供するように動作する送信アンテナと、
前記デバイスによって送信された信号を検知するように動作する検知アンテナと、
前記送信アンテナの動作を制御するように動作する制御ユニットアセンブリと、
を備える、装置。
【請求項２】
前記装置は、実質的に天井に装着されたドーム内に装着される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記制御ユニットアセンブリは、前記送信アンテナの運動を少なくとも２つの自由度をもって制御するよう動作し、前記少なくとも２つの自由度は、実質的な方位自由度および実質的な高度自由度を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記制御ユニットは、ワイヤレスリンクを介し、時分割多元接続（Ｔｉｍｅ‐Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ；ＴＤＭＡ）方式にしたがって複数のデバイスに充電するように動作する、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
ワイヤレスリンクを介してデバイスに電力を提供するための方法であって、
検知アンテナを使用して、前記デバイスの第１の方向を検出するステップと、
前記検出作用に少なくとも部分的に基づいて、前記第１の方向に少なくともいくらかの電力を送信することができるように、送信アンテナを方向付けるステップと、
前記ワイヤレスリンクを介して前記送信アンテナから前記デバイスへ実質的に変調されていない電力を送信するステップと、
を含む、方法。
【請求項６】
ワイヤレスリンクを介して複数のデバイスに送信アンテナから送信される電力を提供するための方法であって、
前記複数のデバイスへ電力が実質的に同時に送信されることができるように、前記送信アンテナを配置するステップと、
多元接続方式にしたがって、前記ワイヤレスリンクを介して前記複数のデバイスに前記送信アンテナからの電力を実質的に送信するステップと、
を含む、方法。
【請求項７】
前記多元接続方式は、実質的に時分割方式を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記多元接続方式は、実質的に周波数分割方式を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記多元接続方式は、実質的に周波数ホッピング方式を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記多元接続方式は、実質的に符号分割方式を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
前記多元接続方式は、アクセスが許可される前にチャネルがサンプリングされる検知方式を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１２】
ワイヤレスリンクを介して複数のデバイスに電力を提供するための装置であって、
電力を放射するように構成された送信アンテナであって、前記アンテナが前記複数のデバイスに電力を選択的に送信することを可能にする装置をさらに備えるアンテナと、
送信用の前記電力を生成することができる電源と、
前記アンテナおよび源のうち少なくとも１つと信号通信しているコントローラであって、多元接続方式にしたがって、前記アンテナに前記複数のデバイスへ前記電力を送信させるように適合されるコントローラと、
を備える、装置。
【請求項１３】
前記アンテナは実質的に指向性である、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記多元接続方式は、実質的に時分割方式を含む、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
ワイヤレスリンクを介して電力を受信するための装置であって、前記電力は前記装置の１つ以上のコンポーネントに電力を提供するのに有用であり、
送信アンテナから電力を受信するように構成された受信アンテナと、
前記受信した電力の少なくとも一部を後の使用のために蓄積することができる電源装置と、
前記アンテナおよび電源装置のうちの少なくとも１つと信号通信しているコントローラであって、前記アンテナを介する前記電力の選択的受信を容易にするように適合されるコントローラと、
を備える、装置。
【請求項１６】
前記選択的受信は、多元接続方式による選択的受信を含み、前記装置以外のデバイスも、電力を受信する前記装置と実質的に同時に電力を受信する、請求項１５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【優先権および関連出願】
【０００１】
本出願は、２００６年１月１８日出願の、「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｃｈａｒｇｉｎｇ  ａｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ  ｖｉａ  ａ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｌｉｎｋ」と題された米国仮特許出願第６０／７６０，０６４号に基づく優先権を主張する、２００７年１月１７日出願の、「Ｍｅｔｈｏｄ  Ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  Ｆｏｒ  Ｄｅｌｉｖｅｒｉｎｇ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｔｏ  Ａｎ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｏｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｖｉａ  Ａ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｌｉｎｋ」と題された、共有される同時係属中の米国実用新案出願第１１／＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号に基づく優先権を主張するものであり、前述のそれぞれは、参照することによりその全体が本願に組み込まれる。また本出願は、２００６年４月２１日出願の、「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｐｏｗｅｒｉｎｇ  ａｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ  ｖｉａ  ａ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｌｉｎｋ」と題された、本願譲受人に譲渡された、米国特許出願第１１／４０８，７９３号にも関し、これに基づく優先権を主張するものであり、当該出願も参照することによりその全体が本願に組み込まれる。
【著作権】
【０００２】
本特許文献の開示の一部は、著作権保護の対象となる資料を含む。著作権所有者は、任意の者による特許文献または特許開示の複製に対して、特許商標局の特許ファイルまたは記録において見られるようなものであれば異議を唱えないが、その他についてはいかなるものであってもすべての著作権を留保する。
【発明の属する技術分野】
【０００３】
本発明は概して、エネルギーまたは電力伝送のための方法および装置に関し、一態様においては、電子デバイスと関連付けられた電池等の携帯電源にワイヤレスで充電することに関する。
【関連技術の説明】
【０００４】
電力のワイヤレス伝送のための方法およびシステムは先行技術において既知であり、例えば、２００３年１０月１４日発行の、Ｔｕｏｍｉｎｅｎによる、「Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｐｏｗｅｒ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ」と題された米国特許第６，６３３，０２６号は、第１の光源および当該第１の光源によって放出された光を所望の方向へ方向付けるための手段を備える電力送信機と、放出された光を受信し、それを電流に変換するための第１の光検出器を備える少なくとも１つの電力受信機とを備える、システム内におけるワイヤレス電力送信のための方法を開示している。電力送信機に含まれる第２の光源は、第１の光源によって放出された光の周囲に、実質的にそれに対して平行に光を送信するために使用され、当該光の強度は、第１の光源によって放出された光の強度よりも低い。電力受信機に含まれる第２の光検出器は、第２の光源によって放出された光を検出し、第２の光源によって放出された光の受信成功を受けて、電力送信機へ制御信号を送信するために使用される。電力送信機の第１の光源は、第２の光源によって放出された光の受信を通知する、電力受信機からの制御信号の受信を受けて、スイッチがオンになる。
【０００５】
２００３年１２月１６日発行の、Ｂａｒｔｅｌｓによる、「Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｐｏｗｅｒ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ  ｗｉｔｈ  ｉｎｃｒｅａｓｅｄ  ｏｕｔｐｕｔ  ｖｏｌｔａｇｅ」と題された米国特許第６，６６４，７７０号は、ワイヤレス電力伝送のためのシステムを開示しており、そこでは、この目的のために最適化された無線信号を使用して、受信機側に増大した電圧を生成することを可能にして、それにより、受信機が独自の電源を有さない場合であっても、特に受信機内のデジタル半導体コンポーネントの動作を可能にしている。
【０００６】
２００６年２月１４日発行の、Ｋａｓｐｅｒらによる、「Ｄａｔａ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｐｏｗｅｒ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ｓｅｎｓｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅｓ」と題された米国特許第６，９９９，８５７号は、海底車で使用するためのセンサの問い合わせおよび給電を提供するワイヤレス電力伝送および通信ネットワークを開示している。当該発明では、海底車の船体の外側を覆う誘電体を介する電磁波の伝播を可能にする導波管を用いる。誘電体内には、無線周波数（ＲＦ）復号器および送受信機を伴うＮ次元配列の微小電気機械システム（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）検知デバイスと、導電性金属テープの細片とが埋め込まれている。マイクロ波等の電磁波は、誘電体を介して伝播し、センサネットワークに電力を供給するとともに個々の検知デバイスにアドレス指定および問い合わせを行う。検知デバイスは、読み取りを行い、その後、データ結果を形式設定して導波管を通して送信し返し、当該データはそこで海底車の船体内のデジタルプロセッサによって受信および処理される。
【０００７】
２００６年４月１１日発行の、Ｖａｎｄｅｒｅｌｌｉらによる、「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  ａ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｐｏｗｅｒ  ｓｕｐｐｌｙ」と題された米国特許第７，０２７，３１１号は、周波数の収集中における一連の周波数帯のＲＦ放射を受信するための機構を含む、ワイヤレス電力供給のための装置を開示している。当該装置は、一連の周波数帯おけるＲＦ放射を、好ましくは同時にＤＣへ変換するための機構を含む。一連の周波数帯におけるＲＦ放射を受信するステップを含む、ワイヤレス電力供給のための方法。一連の周波数帯ＲＦ放射を、好ましくは同時にＤＣへ変換するステップがある。
【０００８】
２００６年６月２７日発行の、Ｐａｒｉｓｅによる、「Ｒｅｍｏｔｅ  ｐｏｗｅｒ  ｒｅｃｈａｒｇｅ  ｆｏｒ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ」と題された米国特許第７，０６８，９９１号は、電子装置のための導体無しの充電および給電システム、ならびにワイヤレスエネルギー伝送を用いて電力受信機へ電力を伝達するための方法を開示している。遠隔充電システムは、エネルギーを指向性電力ビームとして伝送する電力伝送ユニットと、伝送されたエネルギーを受信する電力受信機システムとを含む。電力受信機システムは、好ましくは機器内に組み込まれ、ワイヤレス電力ビームを受信し、当該ビームから機器内に含まれるエネルギー蓄積デバイスへエネルギーを移送することができるエネルギー受容器を含む。電力伝送ユニットは、電力受信機システムから電力要求信号を受信および追跡して、エネルギー伝送中における電力受信機システムの位置を追跡する。データストリームを遠隔充電システムのワイヤレス信号内に組み込み、それにより、該遠隔充電システムを、電力送達システムとしてだけではなく、通信経路としても機能させることを可能にすることができる。
【０００９】
２００６年５月１１日公開の、Ｋａｎｇらによる、「Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｐｏｗｅｒ  ｓｕｐｐｌｙ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  ｓｕｐｐｌｙｉｎｇ  ｐｏｗｅｒ」と題された米国特許公開第２００６００９７６６７号公報は、光を使用して電力ケーブル無しで電気装置に直接ワイヤレスで電力を供給するワイヤレス電源、および電力をワイヤレスで供給する方法を開示している。ワイヤレス電源は、印加圧力を受けてオン／オフを切り替えるように適合される複数の圧力スイッチと、当該複数の圧力スイッチにそれぞれ接続された複数の発光デバイスであって、圧力スイッチの少なくとも１つのスイッチがオンになっていることを受けて負荷へ電力を供給するために光を放出するように適合される複数の発光デバイスと、を含む。
【００１０】
２００６年９月１４日公開の、Ｂｅａｒｔらによる、「Ａｄａｐｔｉｎｇ  ｐｏｒｔａｂｌｅ  ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｄｅｖｉｃｅｓ  ｔｏ  ｒｅｃｅｉｖｅ  ｐｏｗｅｒ  ｗｉｒｅｌｅｓｓｌｙ」と題された米国特許公開第２００６０２０５３８１号公報は、携帯型電気デバイスがワイヤレスで電力を受信することを可能にするために当該装置に後付けされた、ワイヤレス電力受信装置を開示している。当該装置は、例えば接着剤によってデバイスに付着されるように適合される電力受信素子であって、当該素子と送信機が互いに近接している場合、電力の送信機からワイヤレスで電力を受信するようにも適合される電力受信素子を備える。１つ以上の電力コネクタが電力受信素子と電気的に接続され、当該装置の使用中には、当該素子によって受信された電力をデバイスに配送するために、携帯型電気デバイスの１つ以上の対応する電源コネクタと接続されるように適合される。電力受信素子は、ステッカーの形態であってもよいし、携帯型電気デバイスによって搬送されるか、その交換カバー部分に組み込まれてもよい。
【００１１】
２００６年１０月２６日公開の、Ｖｅｃｃｈｉｏｎｅらによる、「Ｓｈｏｒｔ−ｒａｎｇｅ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｐｏｗｅｒ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ａｎｄ  ｒｅｃｅｐｔｉｏｎ」と題された米国特許公開第２００６０２３８３６５号公報は、短距離ワイヤレス電力送受信システムおよび方法を開示している。電力は、電磁放射を介して、電気ユーティリティ主要電源から電気を電力として用いる機器へ伝送される。当該機器は、伝送される電力を受信し、それを電気に変換し、機器に電力供給するために直接的に使用するとともに、後の使用のために蓄積することができる。
【００１２】
２００６年１１月３０日公開の、Ｂａｌｄｉｓらによる、「Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｐｏｗｅｒ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ」と題された米国特許公開第２００６０２６６９１７号公報は、送信機および受信機を備えるワイヤレス電力伝達のための方法を開示している。受信機は、独立電源を必要とせず、送信機への光フィードバックから成るため、送信機への別個の通信チャネルを必要としない。送信機は、受信機を位置付け、追跡するために、光フィードバックを使用する。送信機は任意で、最適な電力伝送のためにビームを受信機へ方向付ける、マクロアジャスタおよびミクロアジャスタを用いてもよい。システムは任意で、システムの安全性を強化するためのタイトループビーム検出器も有する。受信機および／または送信機はエネルギー伝送時にデータを符号化してもよく、それによって片方向または双方向のデータ送信をもたらす。
【００１３】
２００７年１月１１日公開の、Ｇｒｅｅｎｅらによる、「Ｐｏｗｅｒ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ，ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄ  ｗｉｔｈ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ」と題された米国特許公開第２００７００１０２９５号公報は、ワイヤレス電力送信機と、ワイヤレスデータ送信コンポーネントと、第１のワイヤレスデータ受信コンポーネントとを有する基地局を有する通信を伴う、電力伝送システムを開示している。当該システムは、電力送信機からの電力を直流に変換するための電力取り入れ機を有する遠隔ステーションと、直流を蓄積するための電力取り入れ機と通信を行っている電力蓄積コンポーネントとを含む。あるいは、当該システムは、あらゆるサイドバンドが所望レベル以下となる周波数で電力を伝送するワイヤレス電力送信機を有する基地局と、第１のワイヤレスデータ通信コンポーネントとを含む。
【００１４】
近年の技術の発展により、ラップトップまたはノート型コンピュータ、携帯電話、およびＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ；携帯情報端末）等であるがそれらに限定されない電子デバイスは、種々のマルチメディアまたはその他の高い処理能力を必要とするアプリケーションを起動することが可能になっている。しかしながら、前述のワイヤレス電力伝送システムにもかかわらず、これらの新たなマルチメディアアプリケーションは、多くの場合、実行するために大量の電力を必要とし、ワイヤレスリンクを介して充電することができない。ワイヤレス電力伝送システムに関連する利便性に加え、そのようなデバイスのいずれも、例えば携帯電話が、電力ワイヤと接続する必要なく十分に充電された状態に保たれていれば、利便性および安全性における有意な利益もある。したがって、ワイヤレスリンクを介するある種の電子デバイスへの給電のための装置および／またはシステムを提供することが望ましい。
【００１５】
さらに、電気および電気デバイス（例えば、機器、照明等）への電力の送達も、使用法および設置の観点においてかなりの柔軟性を可能にし得るものであり、例えば「ワイヤレス」ランプは、ワイヤに躓くことや美観等を懸念することなく、室内のどこにでも設置され得る。
【発明の概要】
【００１６】
本発明の第１の態様において、ワイヤレスリンクを介してデバイスに電力を提供するための装置を開示する。一実施形態において、当該装置は、ワイヤレスリンクを介してデバイスに電力を提供するように動作する送信アンテナと、デバイスによって送信された信号を検知するように動作する検知アンテナと、送信アンテナの動作を制御するように動作する制御ユニットアセンブリと、を備える。一変形において、当該装置の少なくとも一部は、実質的に天井に装着されたドーム内に装着される。別の変形において、送信される電力は変調されていない。
【００１７】
別の変形において、制御ユニットアセンブリは、送信アンテナの運動を少なくとも２つの自由度をもって制御するように動作する。その少なくとも２つの自由度は、実質的な方位自由度および実質的な高度自由度を含む。
【００１８】
別の変形において、制御ユニットは、ワイヤレスリンクを介し、時分割多元接続（Ｔｉｍｅ‐Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ；ＴＤＭＡ）方式にしたがって複数のデバイスに充電するように動作する。
【００１９】
本発明の第２の態様において、ワイヤレスリンクを介してデバイスに電力を提供するための方法を開示する。一実施形態において、当該方法は、検知アンテナを使用して、デバイスの第１の方向を検出するステップと、検出作用に少なくとも部分的に基づいて、第１の方向に少なくともいくらかの電力を送信することができるように、送信アンテナを方向付けるステップと、ワイヤレスリンクを介して送信アンテナからデバイスへ電力を送信するステップと、を含む。
【００２０】
本発明の第３の態様において、ワイヤレスリンクを介して複数のデバイスに電力を提供するための方法を開示する。一実施形態において、電力は送信アンテナから送信され、当該方法は、複数のデバイスへ電力が実質的に同時に送信されることができるように、送信アンテナを配置するステップと、多元接続方式にしたがって、ワイヤレスリンクを介して複数のデバイスに送信アンテナからの電力を送信するステップと、を含む。
【００２１】
一変形において、多元接続方式は、実質的な時分割方式を含む。別の変形において、多元接続方式は、実質的な周波数分割方式を含む。さらに別の変形において、多元接続方式は、実質的な周波数ホッピング方式を含む。また別の変形において、多元接続方式は、実質的な符号分割方式を含む。さらに別の代替として、多元接続方式は、アクセスが許可される前にチャネルがサンプリングされる検知方式を含む。
【００２２】
本発明の第４の態様において、ワイヤレスリンクを介して複数のデバイスに電力を提供するための装置を開示する。一実施形態において、当該装置は、電力を放射するように構成された送信アンテナであって、複数のデバイスに電力を選択的に送信することを可能にする装置をさらに備えるアンテナと、送信用の電力を生成することができる電源と、アンテナおよび電源のうち少なくとも１つと信号通信しているコントローラであって、多元接続方式にしたがって、アンテナに複数のデバイスへ電力を送信させるように適合されるコントローラと、を備える。
【００２３】
一変形において、アンテナは実質的に指向性であり、多元接続方式は実質的な時分割方式を含む。
【００２４】
本発明の第５の態様において、ワイヤレスリンクを介して電力を受信するための装置を開示する。一実施形態において、電力は装置の１つ以上のコンポーネントに電力を提供するのに有用であり、当該装置は、送信アンテナから電力を受信するように構成された受信アンテナと、受信した電力の少なくとも一部を後の使用のために蓄積することができる電源装置と、アンテナおよび源装置のうち少なくとも１つと信号通信しているコントローラであって、アンテナを介する電力の選択的受信を容易にするように適合されるコントローラと、を備える。一変形において、選択的受信は、多元接続方式による選択的受信を含み、当該装置以外のデバイスも、電力を受信する装置と実質的に同時に電力を受信する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
図面と併せて解釈することにより、以下に記載する詳細な説明から、本発明の特徴、目的、および利点がさらに明らかとなるであろう。
【図１】図１は、ワイヤレスリンクを介して電子デバイスに充電するためのシステムの、少なくとも１つの例示的な実施形態を示す。
【図２】図２は、送信アンテナからの電力を方向付ける第１の例示的な方法を示す論理流れ図である。
【図３】図３は、複数のモバイルデバイス間のタイムシェアリングの優先順位をつける第１の例示的な方法を示す論理流れ図である。
【００２６】
本願において開示されるすべての図は、Ｔｈｉｒｄ  Ｏｐｔｉｏｎ，Ｌ．Ｌ．Ｃ．が２００６−２００７年著作権を取得している。無断複製・転載を禁ず。
【好適な実施形態の詳細な説明】
【００２７】
ここで図面を参照すると、全図面中、類似の数字は類似の部分を指す。
【００２８】
本願において使用する場合、「モバイルデバイス」または「クライアントデバイス」という用語は、デスクトップであるか、ラップトップであるか、またはその他のものであるかにかかわらず、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ハンドヘルドコンピュータ、パーソナルコミュニケータ、Ｊ２ＭＥ搭載デバイス、携帯電話、スマートフォン、「ＳＩＰ（Ｓｅｓｓｉｏｎ  Ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ；セッション開始プロトコル）」フォン、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）およびミニコンピュータ、または電力、もしくは電磁力を利用することができるその他の事実上あらゆるデバイスを含むがこれらに限定されない。
【００２９】
本願において使用する場合、「アプリケーション」という用語は概して、ある一定の機能性またはテーマを実現する実行可能なソフトウェアのユニットをいう。アプリケーションのテーマは、多数の分野および機能（通信、インスタントメッセージ、コンテンツ管理、電子商取引、仲介取引、家庭用娯楽、計算機等）にわたって広く異なり、１つのアプリケーションが１つを超えるテーマを有する場合もある。実行可能なソフトウェアのユニットは概して、所定の環境において動作し、例えば当該ユニットは、ＪａｖａTM環境内で起動するダウンロード可能なＪａｖａ  ＸｌｅｔTMを備えることがある。
【００３０】
本願において使用する場合、「マイクロプロセッサ」および「デジタルプロセッサ」という用語は概して、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、縮小命令セットコンピュータ（Ｒｅｄｕｃｅｄ  Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｓｅｔ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ；ＲＩＳＣ）、汎用（ＣＩＳＣ（Ｃｏｍｐｌｅｘ  Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｓｅｔ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ；複合命令セットコンピュータ））プロセッサ、マイクロプロセッサ、ゲートアレイ（例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ））、ＰＬＤ、リコンフィギュラブルコンピュートファブリック（ＲＣＦ）、アレイプロセッサ、および特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ‐Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ；ＡＳＩＣ）を含むがこれらに限定されない、すべての種類のデジタル処理デバイスを含むことを意味する。そのようなデジタルプロセッサは、単一の単位ＩＣ金型に収納されてもよいし、複数のコンポーネントにわたって分配されてもよい。
【００３１】
本願において使用する場合、「集積回路（ＩＣ）」という用語は、プロセスまたは基材（Ｓｉ、ＳｉＧｅ、ＣＭＯＳ、およびＧａＡｓを含むがこれらに限定されない）にかかわらず、あらゆるレベルの集積度（ＵＬＳＩ、ＶＬＳＩ、およびＬＳＩを含むがこれらに限定されない）を有するあらゆる種類のデバイスをいう。ＩＣは、例えば、メモリデバイス（例えば、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＤＤＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ／Ｆｌａｓｈ、ＲＯＭ）、デジタルプロセッサ、ＳｏＣデバイス、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、ＡＤＣ、ＤＡＣ、送受信機、メモリコントローラ、およびその他のデバイス、ならびにそれらの任意の組み合わせを含み得る。
【００３２】
本願において使用する場合、「メモリ」という用語は、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＤＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ、ＤＤＲ／２  ＳＤＲＡＭ、ＥＤＯ／ＦＰＭＳ、ＲＬＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、「フラッシュ」メモリ（例えば、ＮＡＮＤ／ＮＯＲ）、およびＰＳＲＡＭを含むがこれらに限定されない、デジタルデータを格納するように適合されたあらゆる種類の集積回路、または、その他のストレージデバイスを含む。
【００３３】
本願において使用する場合、「セルラー式」という用語は、携帯電話、「ウォーキートーキー」デバイス（Ｎｅｘｔｅｌ  ａｎｄ  Ｍｏｔｏｒｏｌａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｓから市販されているもの等）、ならびに、ＳＩＰまたはその他の通信セッションをそれらのプロトコルの一部として確立および解体する例示的なＰＴＴ（プッシュツートークオーバーセルラー）デバイス等のいわゆるＰＴｘ（「プッシュツーＸ（何でも）」）デバイスを含む、任意の形態のセルベースのモバイル通信デバイスを含む。
【００３４】
本発明の例示的な実施形態を、主としてモバイルまたはクライアント電子デバイスとの関連で説明するが、本発明の種々の態様は決してそのように限定されることは全くなく、実際、実質的に固定されたコンピュータシステム、テレビ、照明等を含むがそれらに限定されず、蓄電デバイス含むか否かにかかわらず、他の（例えば、非モバイルおよび／または非電子）デバイスに適用され得ることが十分に理解されるであろう。
【００３５】
ここで図１を参照すると、本発明による電力伝送システムの１つの例示的な実施形態が記載されている。一実施形態において、当該システムの送信機１０２は、モバイルアプリケーション（例えば、自動車、貨物自動車、航空機内等）も検討されるが、例えば天井に装着されたドーム１０３またはその他のそのような固定物内に存在してもよい。受信機１０４は、電力または電磁力を使用すること、および／またはワイヤレスで充電することができるデバイス内に存在してもよい。当該デバイスは、モバイルもしくは携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯型コンピュータ（例えば、ノート型ＰＣ）、メディアプレーヤ、時計、電子ディスプレイ、または、例えば充電式電池等の携帯用源からの電力または電磁力を利用する他の任意のデバイスのうちの少なくとも１つを含み得るがこれらに限定されない。
【００３６】
オンになったモバイルデバイスはアクティブであるとみなされる。モバイル電話の例において、モバイル電話は、例えばハンドシェーク信号を交換することにより、そのサービスプロバイダのローカル基地局と連続的または周期的に通信を行っているため、アクティブである。充電システムの送信機１０２がモバイルデバイスの正確な位置または近似位置を見つけ、その電池に充電するためにその受信機１０４を集中充電ビームの標的とすることを可能にするのが、このハンドシェーク信号である。
【００３７】
一実施形態において、図１の差し込み図１（１０６）に示すように、単一の送信機１０２のサービスエリア内にある複数のモバイルデバイスを、同時に充電することができる。別の実施形態において、図１の差し込み図２（１０８）に示すように、内蔵受信機１０４を有する単一のモバイルデバイスが複数の送信機１０２のサービスエリア内に位置付けられ、当該送信機によって充電される場合がある。
【００３８】
上述のように、例示的な実施形態の送信機１０２は、例えば天井ドーム１０３内に位置付けられ、例えば標準的な１２０ボルトＡＣ電源によって電力供給される。送信機１０２は、充電エネルギーを搬送する信号を生成する。例えば、連続波（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ‐Ｗａｖｅ；ＣＷ）単一周波数信号、正弦波信号（非高調波）を含む種々の波形の信号を使用して、電力を受信機１０４へ搬送および送達することができる。別の実施形態において、多重周波数信号を使用してもよい。また、信号は、約０〜４０フィートの範囲内、好ましくは０〜２０フィートの範囲内においてモバイルデバイスの電池を充電するのに十分な電力を搬送および送達するのに適した、いかなる周波数および電力レベルのものであってもよい。信号の一例は、マイクロ波帯域内で選択された単一周波数であってもよい。一実施形態において、信号は、１ＧＨｚ乃至４０ＧＨｚ、好ましくは１２ＧＨｚ乃至３６ＧＨｚの周波数のものが選択され得る。ワイヤレスでモバイルデバイスを充電するために十分な電力の信号を生成し、同時に、送信機１０２付近のその他のワイヤレスシステムとの混信等、望ましくない結果を回避するように、送信機１０２を選択することが望ましい。一実施形態において、送信機１０２は、約１から５０ワットの電力レベルで信号を生成するように選択される。例えば、送信機１０２の電力は、約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９、または５０ワットの電力レベルで送信アンテナ１０５に信号を伝達するように選択され得る。別の実施形態において、より低い、またはより高い電力の信号を使用して、電力の配送を実現することもできる。
【００３９】
送信機１０２からの信号は送信（ＴＸ）アンテナ１０５に伝送されてもよく、当該アンテナは全方位性または指向性であってもよい。一実施形態において、例えば０．１乃至２０度のビーム幅角度を有する指向性アンテナとして、ＴＸアンテナ１０５を選択することが望ましい。例えば、ビーム幅角度は、約０．１、０．２、０．２５、０．５、０．７５、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、または２０度で選択され得る。一実施形態において、ＴＸアンテナ１０５は、１２ＧＨｚから３６ＧＨｚ帯域内の周波数の信号を送信するのに適した、ビーム幅角度が約１度の信号を放出するように構成される。ＴＸアンテナ１０５の電力ゲインは、約５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、または１６デシベル（ｄＢ）であってよい。１２デシベルの電力ゲインを使用する場合、ＴＸアンテナ１０５は、送信信号を約１６倍増幅することができる。
【００４０】
一実施形態において、送信機１０２は、実質的にＴＸアンテナ１０５と同等に指向性であるように選択された、検知アンテナ１０７も備える。一実施形態において、検知アンテナ１０７は、モバイルデバイスによって既に送信された信号、例えば、８００から１９００ＭＨｚ帯域内の周波数の信号を検知するのに適するように構成される。しかしながら、検知アンテナ１０７は、任意の所望の周波数帯域内において信号を受信および検出できるほど、感度が高い場合があることが認識されている。ＴＸアンテナ１０５および検知アンテナ１０７は、一実施形態において、有利にも、実質的に同じ方向を指し示し、アジマス（方位角）およびエレベーション（高度）を調整可能なように構成された可動アセンブリ１０９に装着されることになる。実質的に同じ方向を指し示すことにより、ＴＸアンテナ１０５は、検知アンテナ１０７によって検知された受信機１０４の方向に方向付けられ、それにより、ＴＸアンテナ１０５とＲＸアンテナ１１３との間の電力伝送効率を最適化する方法で、ワイヤレス電力信号を放出することができる。
【００４１】
別の実施形態において、ＴＸアンテナ１０５と検知アンテナ１０７は、独立した方向で動作するように装着され得る。そのような実施形態の利点は、ＴＸアンテナ１０５が例えば検知アンテナ１０７とは無関係に動作できることである。例えば、検知アンテナ１０７は、有利にも、受信機１０４によって放出される信号が最大化される最適な方向を再取得しようと常に試みるスキャンモードで動作することができ、それにより、例えば受信機１０４の位置の最新情報を制御ユニット１１１に提供する。制御ユニットは、１つの例示的な実施形態において、例えば、当該技術分野において既知の種類の制御論理またはコンピュータプログラムによるもの等、本願に記載の原理および方法により、装置制御をもたらすために使用される集積回路コンポーネント（例えば、デジタルプロセッサ、メモリ、マイクロコントローラ等）を含む。したがって、ＴＸアンテナ１０５は、固定位置を所望の方向に維持することができ、一方、検知アンテナ１０７は、（例えば、受信機１０４の移動によってなど）所望の送信方向が変更されたことを制御ユニット１１１がＴＸアンテナ１０５に通知するまで、当該フィールドをスキャンする。このようにして、ＴＸアンテナ１０５の送信方向は、検知アンテナ１０７が送信方向の最適化を続けている間、変化しないままであることができる。
【００４２】
先に示唆したように、アジマス／エレベーション制御ユニット１１１は、例えば図２に示す例示的な方法２００等により、検索パターンによってアセンブリ１０９を移動させるように構成される。検知アンテナ１０７によるアクティブなモバイルデバイスの検出時（例えば、８００〜１９００ＭＨｚ範囲の信号を受信することによって）、可動アセンブリ１０９の位置は、ステップ２０２において、検知アンテナ１０７が、モバイルデバイスからの最大または最大に近い受信電力を受信するまで微調整され得る。このターゲティング手順によって実現される１つの目標は、ＴＸアンテナ１０５を正確に整列させてモバイルデバイス（例えば、その受信（ＲＸ）アンテナ１１３）を直接的に指し示すことを確実にし、それにより、ステップ２０４において送信から受信までの最大電力捕捉を実現することである。一実施形態において、予め設定されたタイマー値が満了した後、続いて手順２００を任意で繰り返してもよい。別の実施形態において、ステップ２０２において検出されたモバイルデバイスからの受信電力が所定の閾値を下回って減少したら、手順２００を任意で繰り返してもよい。さらに別の実施形態において、ＴＸアンテナ１０５の適正な方向を連続的に再評価するように、手順２００を任意で連続的に繰り返してもよい。
【００４３】
一実施形態において、アジマス／エレベーション制御ユニット１１１は、当該制御ユニット１１１が、赤外線信号の代わりに検知アンテナ１０７によって受信された監視信号（例えば、ハンドシェーク信号）を受けてアセンブリ１０９を移動させるように構成されることを除き、赤外線追跡防犯カメラと同様の様式で動作するように選択され得る。より具体的には、制御ユニット１１１は、ワイヤレスリンク１１５を介して充電を始動するための標的デバイスを識別するために、所望の範囲の周波数（および電力レベル）内の無線周波数信号をスキャンするように構成され得る。続いて、ＴＸアンテナ１０５および検知アンテナ１０７は、連動して移動する、または、上述したように単独様式で移動することができる。
【００４４】
一部の実施形態において、送信機１０２は、複数の受信機１０４を同時に充電するための、制御ユニット１１１も備える。一実施形態において、送信機１０２は、多元接続方式（例えば、時分割多元接続（ＴＤＭＡ））制御ユニット１１１を備える。ＴＤＭＡ制御ユニット１１１は、いくつのアクティブなモバイルデバイスが送信機１０２にロックされているかを判断し、すべてのロックされたモバイルデバイス間における電力充電のタイムシェアリングを調節する。しかしながら、本発明と整合性のある、その他の多元接続／電力移送方式を使用してもよいことが十分に理解されるであろう。例えば、一変形において、周波数分割（例えば、ＦＤＭＡ）が使用され、その場合、異なるデバイスには異なる周波数（その性質は狭帯域であっても広帯域であってもよい）を使用して電力が提供される。同様に、周波数ホッピングアプローチを使用してもよく、その場合、電力供給される各デバイスに、複数の周波数で送信される電力にアクセスするためのホッピングコードが割り当てられる。
【００４５】
別の変形において、その他のデバイスによって使用されてはいないが、厳密な意味で、（任意で変調が印加されない限り）「搬送波」自体がないことを認識している場合、電力配送チャネルを効果的に「掴む」ために、「搬送波」検知（例えば、ＣＳＭＡ）に類似するアプローチを使用してもよい。また別の変形において、符号分割アプローチ（例えば、ＣＤＭＡ）を使用してもよく、それにより、ある範囲の周波数にわたる電力が複数のデバイスに送信され、当該デバイスのそれぞれは、それらの特定の拡散コードにしたがって送信される電力を受信するように構成される。この選択的受信は、例えば、選択的フィルタリング、ある一定の周波数に対してのみ感度が高い受信機、または、デジタル通信および多元接続分野において既知であるその他任意の技術を使用することによって達成され得る。しかしながら、デジタル通信技術分野とは異なり、本発明の装置は必要に応じて変調せずに利用され得る、すなわち、望まれない限り、データまたはその他の変調を伝送される電力上に符号化する必要はないことが十分に理解されるであろう。
【００４６】
さらに、前述のものの組み合わせを使用してもよい。例えば、そのような考えられる１つの組み合わせにおいて、時分割および周波数分割アプローチが組み合わせられる。
【００４７】
ここで図３を参照すると、所定のアルゴリズム３００を使用して、すべてのロックされたモバイルデバイス間でのタイムシェアリングの優先順位をつける上で有用な情報を提供する検知アンテナ１０７によって、情報が検出され得る。ステップ３０２において、検知アンテナ１０７は、例えばモバイルデバイスによって送信された各信号の電力レベルに基づいて、モバイルデバイスのそれぞれの方向を検出することができる。ステップ３０４において、制御ユニット１１１は、複数のモバイルデバイスのそれぞれから受信した信号からの優先順位づけ情報を解析することになる。例えば、検知アンテナ１０７は、一実施形態において、ロックされたモバイルデバイスのそれぞれについて充電レベルを示す情報を受信することができる。続いて制御ユニット１１１は、ステップ３０６において、相対充電レベルが最も低いロックされたモバイルデバイス間でのタイムシェアリングの優先順位をつけることができる。別の実施形態において、検知アンテナ１０７は、ロックされたモバイルデバイスのそれぞれによる電力消費率を示す情報を受信することができる。したがって、続いて制御ユニット１１１は、最大量の相対電力を現在消費しているそれらのモバイルデバイスがタイムシェアリング方式において最優先されるように、ロックされたモバイルデバイス間でのタイムシェアリングの優先順位をつけることができる。効率的なタイムシェアリング方式を提供するために、入手可能な情報に基づいて、任意の数のその他の方式を単独でまたは互いに連動させて利用することができる。
【００４８】
受信機１０４は、送信機１０２から信号を受信し、モバイルデバイスを充電するためにそれを供給するように構成される。一部の実施形態において、受信機１０４は、モバイルデバイスに内蔵される。受信機１０４は、ワイヤレス充電受信アンテナ１１３を備え、当該アンテナは、モバイルデバイスが携帯電話基地局と通信を行うために使用するものと同じアンテナであってもよいしそうでなくてもよい。ワイヤレス充電受信アンテナ１１３は、送信機１０２から可能な限りビームされた無線周波数エネルギーを集め、それを整流器１１７へ配送する。整流器１１７は、低レベル信号を受信した場合における整流器１１７の始動を可能にするために、低障壁または閾値電圧を特徴とするゲルマニウムベースの整流器（すなわち、低電力オン整流器）であってもよい。整流器１１７は、当該整流器１１７によるモバイルデバイスからの電力の使用を最小化するために、受動ＲＦ電力センサとして特徴付けられるものであってもよい。一実施形態において、受信機１０４は、ワイヤレス充電リンク１１５または有線充電経路によってモバイルデバイスの電池を充電することを可能にする複数のダイオード１１９（例えば、２つのダイオード）も含む。
【００４９】
整流器１１７は、アンテナからのＡＣ電気エネルギーを、モバイルデバイスの電池に充電するのに適した電圧信号、例えばＤＣ電圧信号に変換するように構成される。一実施形態において、モバイルデバイスへ供給される電力を、所望のレベルに制限または限定するために、電圧レギュレータを整流器と統合、またはそれに加えてもよい。電圧レギュレータは、モバイルデバイスの物理的移動が、ＲＸアンテナ１１３によって受信した信号の電力を変動させる際に、特に動作し得る。この変動は、送信機１０２によって送信される信号の経路の変動による場合がある。
【００５０】
例示的なワイヤレス充電システム１００は、受信アンテナ１１３において、充電のために十分なエネルギーが伝送および送達されるように構成される。図示するように、一般的な携帯電話充電器は、約４．９ボルトおよび４５０ミリアンペア（ｍＡ）の最大定格を有し得る。したがって、電力定格は最大約２．２ワットであり、１ワットが最適である。この説明された形態のために、送信機１０２は、例えば１０００平方フィートの有効な充電領域を提供することができる。一実施形態において、送信機１０２は、２５ワットの電力信号を送出する。送信アンテナ１０５は、信号を４００ワットの電力（すなわち、１６×２５ワットと同等）に増幅する１２デシベル電力ゲインのものとなるように設計されてもよい。信号は２０フィートの送信経路において最大２０ｄＢの損失を被る場合があることを考慮すると、送信機１０２から２０フィートの所に位置するモバイルデバイスは、一般的なモバイルデバイスを充電するために十分な、少なくとも４ワットの信号を受信することができる。したがって、本実施形態は、１０００平方フィートを超えるサービスエリアを提供する。
【００５１】
本発明のいくつかの態様を、ある方法の特定の順序のステップの観点から説明しているが、これらの説明は本発明のより広範な方法の単なる例示にすぎず、特定の用途により必要に応じて修正され得ることが認識されるであろう。ある状況下においては、いくつかのステップを不必要または任意のものとしてもよい。また、開示されている実施形態にいくつかのステップまたは機能性を追加してもよいし、２つ以上のステップの実行順序を変えてもよい。そのような変形形態はすべて、本願において開示および特許請求される発明内に包含されるとみなされる。
【００５２】
上記の詳細な説明では、種々の実施形態に適用されるものとして、本発明の新規の特徴を図示、説明、および指摘したが、本発明から逸脱することなく、示されているデバイスおよびプロセスの形態および細部における種々の省略、代用、および変更が当業者によって為され得ることが理解されるであろう。前述の説明は、現在検討されている、本発明を実施するための最良の形態である。この説明は、決して限定的なものではなく、本発明の一般的原理の例示として解釈されるべきものである。本発明の範囲は、特許請求の範囲を参照して判断すべきものである。
【図１】
2009524399.tif 000003
【図２】
2009524399.tif 000004
【図３】
2009524399.tif 000005
【国際調査報告】
2009524399.tif 000006