(57)【要約】【課題】電子機器に着脱可能な非接触型の充電器であって、携帯に適した充電器を提供すること。【解決手段】充電器１０は、電子機器８０に着脱可能であり、電子機器８０から供給された電力を、ペン７０の受電コイル７２０に対して非接触で送電可能である。充電器１０は、シールド部材５１０と、送電コイル５２４とを備えている。シールド部材５１０は、上下方向に延びる筒形状を有している。送電コイル５２４は、上下方向と平行な軸の周りを巻回しており、且つ、上下方向と直交する水平面においてシールド部材５１０の内側に位置している。送電コイル５２４は、電子機器８０から供給された電力を、水平面において送電コイル５２４の内側に位置する受電コイル７２０に対して送電可能である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器に着脱可能な充電器であって、前記電子機器から供給された電力を、ペン型の入力装置の受電コイルに対して非接触で送電可能な充電器であり、
前記充電器は、シールド部材と、送電コイルとを備えており、
前記シールド部材は、上下方向に延びる筒形状を有しており、
前記送電コイルは、前記上下方向と平行な軸の周りを巻回しており、且つ、前記上下方向と直交する水平面において前記シールド部材の内側に位置しており、
前記送電コイルは、前記電子機器から供給された前記電力を、前記水平面において前記送電コイルの内側に位置する前記受電コイルに対して送電可能である
充電器。
【請求項２】
請求項１記載の充電器であって、
前記シールド部材の前記上下方向におけるサイズは、前記送電コイルの前記上下方向におけるサイズの５倍以上である
充電器。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の充電器であって、
前記シールド部材は、磁性シートと金属シートとを積層したものであり、
前記磁性シートは、前記上下方向と直交する水平面において前記金属シートの内側に位置している
充電器。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれかに記載の充電器であって、
前記充電器は、本体部と、被接続部とを備えており、
前記シールド部材及び前記送電コイルは、前記本体部に設けられており、
前記被接続部は、前記上下方向と直交する嵌合方向に沿って前記電子機器の接続部に嵌合可能且つ抜去可能な部位であり、
前記被接続部は、前記本体部に対する相対的位置関係が変わらないように、前記本体部に固定されている
充電器。
【請求項５】
請求項４記載の充電器であって、
前記本体部は、保持部と、ホルダー部とを有しており、
前記被接続部は、前記保持部に固定され且つ保持されており
前記ホルダー部には、前記シールド部材によって少なくとも部分的に囲まれた収容空間が形成されており、
前記収容空間は、上方又は下方に開口した挿入口を有しており、
前記送電コイルは、前記挿入口から前記収容空間に挿入された前記入力装置の前記受電コイルに対して、前記電力を送電可能である
充電器。
【請求項６】
請求項５記載の充電器であって、
前記ホルダー部は、前記保持部に対して相対的に移動できない
充電器。
【請求項７】
請求項５記載の充電器であって、
前記ホルダー部は、前記保持部に取り付けられており、且つ、前記嵌合方向と平行に延びる軸を中心に前記保持部に対して相対的に回転可能である
充電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に着脱可能な非接触型の充電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、このタイプの充電器が開示されている。
【０００３】
特許文献１の第１の実施形態及び第２の実施形態に開示された充電器は、コンピュータ本体（電子機器）に着脱可能である。充電器は、支持部と、電力供給用コイル（送電コイル）とを備えている。支持部には、ペン型の位置指示器（入力装置）を挿入するための挿入口が形成されている。また、支持部には、送電コイルが巻回されている。充電器は、挿入口に挿入された入力装置に対して、電子機器から供給された電力を交流磁界を介して非接触で送電する。
【０００４】
加えて、特許文献１の第５の実施形態には、上述した充電器の充電機能を内蔵したタブレット型コンピュータ（電子機器）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４７５１１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電子機器（特に、タブレット端末のような携帯型電子機器）の小型化や薄型化に伴い、電子機器に充電機能を内蔵することが困難になる。電子機器に充電機能を内蔵できない場合、電子機器に着脱可能な非接触型の充電器を電子機器と共に携帯できれば便利である。しかしながら、従来の充電器は、携帯に適した構造を有していない。
【０００７】
そこで、本発明は、電子機器に着脱可能な非接触型の充電器であって、携帯に適した充電器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
携帯に適した小型の充電器によって非接触充電を効率よく行うためには、高周波数（例えば、１３．５６ＭＨｚ）の交流電流を使用することが好ましい。しかしながら、このような高周波数の交流電流は、電磁ノイズを発生し易い。電磁ノイズが発生した場合、周囲の電子機器の動作に悪影響を与えるおそれがある。そこで、本発明は、携帯に適しており且つ電磁ノイズを抑制するための構造を有する充電器を提供する。具体的には、本発明によれば、下記の充電器が得られる。
【０００９】
本発明によれば、第１の充電器として、
電子機器に着脱可能な充電器であって、前記電子機器から供給された電力を、ペン型の入力装置の受電コイルに対して非接触で送電可能な充電器であり、
前記充電器は、シールド部材と、送電コイルとを備えており、
前記シールド部材は、上下方向に延びる筒形状を有しており、
前記送電コイルは、前記上下方向と平行な軸の周りを巻回しており、且つ、前記上下方向と直交する水平面において前記シールド部材の内側に位置しており、
前記送電コイルは、前記電子機器から供給された前記電力を、前記水平面において前記送電コイルの内側に位置する前記受電コイルに対して送電可能である
充電器が得られる。
【００１０】
また、本発明によれば、第２の充電器として、第１の充電器であって、
前記シールド部材の前記上下方向におけるサイズは、前記送電コイルの前記上下方向におけるサイズの５倍以上である
充電器が得られる。
【００１１】
また、本発明によれば、第３の充電器として、第１又は第２の充電器であって、
前記シールド部材は、磁性シートと金属シートとを積層したものであり、
前記磁性シートは、前記上下方向と直交する水平面において前記金属シートの内側に位置している
充電器が得られる。
【００１２】
また、本発明によれば、第４の充電器として、第１から第３までのいずれかの充電器であって、
前記充電器は、本体部と、被接続部とを備えており、
前記シールド部材及び前記送電コイルは、前記本体部に設けられており、
前記被接続部は、前記上下方向と直交する嵌合方向に沿って前記電子機器の接続部に嵌合可能且つ抜去可能な部位であり、
前記被接続部は、前記本体部に対する相対的位置関係が変わらないように、前記本体部に固定されている
充電器が得られる。
【００１３】
また、本発明によれば、第５の充電器として、第４の充電器であって、
前記本体部は、保持部と、ホルダー部とを有しており、
前記被接続部は、前記保持部に固定され且つ保持されており
前記ホルダー部には、前記シールド部材によって少なくとも部分的に囲まれた収容空間が形成されており、
前記収容空間は、上方又は下方に開口した挿入口を有しており、
前記送電コイルは、前記挿入口から前記収容空間に挿入された前記入力装置の前記受電コイルに対して、前記電力を送電可能である
充電器が得られる。
【００１４】
また、本発明によれば、第６の充電器として、第５の充電器であって、
前記ホルダー部は、前記保持部に対して相対的に移動できない
充電器が得られる。
【００１５】
また、本発明によれば、第７の充電器として、第５の充電器であって、
前記ホルダー部は、前記保持部に取り付けられており、且つ、前記嵌合方向と平行に延びる軸を中心に前記保持部に対して相対的に回転可能である
充電器が得られる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による充電器は、電子機器に着脱可能であり、電子機器から供給された電力を、受電コイルに対して非接触で送電可能である。充電器の送電コイルは、筒形状のシールド部材の内部に位置している。この簡易な構造により、送電コイルを流れる高周波数の交流電流によって電磁ノイズが発生しても、電磁ノイズは、シールド部材によって効果的にシールドされる。即ち、本発明によれば、携帯に適した小型の充電器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態による充電器を電子機器及びペンと共に示す斜視図である。充電器は電子機器に装着されておらず、且つ、ペンは充電器に挿入されていない。電子機器の接続部の隠れた輪郭を破線で描画している。
【図２】図１の充電器、電子機器及びペンを示す斜視図である。充電器は電子機器に装着されており、且つ、ペンは充電器に挿入されている。充電器の被取付面の隠れた輪郭及び充電器の被接続部の隠れた輪郭を破線で描画している。充電器の送電コイルの隠れた輪郭及びペンの隠れた輪郭を１点鎖線で描画している。
【図３】図１の充電器を示す斜視図である。充電器のシールド部材の隠れた輪郭及び充電器の送電アンテナの隠れた輪郭を破線で描画している。被接続部の端子の隠れた輪郭を１点鎖線で描画している。充電器の本体部の保持部とホルダー部との間の仮想的な境界線を２点鎖線で描画している。
【図４】図３の充電器の構造を模式的に示す図である。充電器に挿入されたペンの端部の輪郭及びペンの受電コイルの輪郭を破線で描画している。電子機器の接続部の輪郭を１点鎖線で描画している。
【図５】図３の充電器のシールド部材及び送電アンテナを示す一部切り欠き斜視図である。
【図６】図５のシールド部材及び送電アンテナの断面を示す図である。充電器に挿入されたペンの受電コイルの輪郭を破線で描画している。
【図７】図３の充電器に組み込まれた回路の一例を示すブロック回路図である。
【図８】図２のペンに組み込まれた回路の一例を示すブロック回路図である。
【図９】図３の充電器にペンが挿入された際の充電器の動作を示す図である。
【図１０】図３の充電器に金属の棒等の非対象物が挿入された際の充電器の動作を示す図である。
【図１１】図３の充電器の変形例を示す斜視図である。保持部の支持部の隠れた輪郭及びホルダー部の被支持部の隠れた輪郭を破線で描画している。
【図１２】図３の充電器の別の変形例を電子機器及びペンと共に示す斜視図である。充電器は電子機器に装着されておらず、且つ、ペンは充電器に挿入されていない。電子機器の接続部の隠れた輪郭を破線で描画している。充電器の下面の隠れた輪郭及び充電器の収容空間の隠れた輪郭を１点鎖線で描画している。
【図１３】図３の充電器の更に別の変形例を電子機器及びペンと共に示す斜視図である。充電器は電子機器に装着されており、且つ、ペンは充電器に挿入されている。充電器の被取付面の隠れた輪郭及び被接続部の隠れた輪郭を破線で描画している。ペンの隠れた輪郭を１点鎖線で描画している。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１及び図２を参照すると、本発明の実施の形態による充電器１０は、電子機器８０に着脱可能である。また、充電器１０は、電子機器８０から供給された電力を、ペン型の入力装置（ペン）７０に対して非接触で送電可能である。
【００１９】
以下、まず、充電器１０と電子機器８０との間のインタフェース、及び、充電器１０とペン７０との間のインタフェースを中心に説明する。
【００２０】
本実施の形態において、電子機器８０は、概ね四角形状を有するタブレットである。電子機器８０は、接続部８１０を有している。接続部８１０は、電子機器８０の＋Ｘ側の側部に設けられている。一方、充電器１０は、被接続部６０と、送電コイル５２４とを備えている。送電コイル５２４は、例えば絶縁被覆された銅線であり、後述する回路を介して被接続部６０と接続されている。被接続部６０は、上下方向（Ｚ方向）と直交する嵌合方向（本実施の形態においてＸ方向）に沿って電子機器８０の接続部８１０に嵌合可能であり且つ抜去可能である。電子機器８０は、接続部８１０と被接続部６０とが互いに嵌合した嵌合状態において、充電器１０の被接続部６０に電力を供給する。被接続部６０に供給された電力は送電コイル５２４に供給され、これにより、送電コイル５２４は交流磁界を発生させる。
【００２１】
図３を参照すると、充電器１０の被接続部６０は、金属等の導電体からなる４つの端子６２と、樹脂等の絶縁体からなる板状部６４と、金属製のシェル６６とを備えている。端子６２は、上下方向（Ｚ方向）に並べられて板状部６４に保持されている。シェル６６は、端子６２及び板状部６４を覆っており、端子６２を電磁的にシールドしている。
【００２２】
上述した構造から理解されるように、本実施の形態の被接続部６０は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）規格に準拠したＵＳＢプラグであり、接続部８１０は、ＵＳＢ規格に準拠したＵＳＢレセプタクルである。このため、充電器１０は、電子機器８０に限らず、ノートブックＰＣ（Personal Computer）等の様々な電子機器に着脱可能である。換言すれば、本実施の形態の充電器１０は、様々な電子機器から受電可能である。但し、本発明は、これに限られない。例えば、被接続部６０が接続部８１０から受電可能である限り、被接続部６０は、どのようなインタフェースを有していてもよい。また、電子機器８０は、接続部８１０を介して被接続部６０に電力供給できる限り、どのような形状及び機能を有していてもよい。
【００２３】
図１及び図２を参照すると、ペン７０は、棒のような細長い形状を有している。詳しくは、ペン７０は、樹脂等の絶縁体からなる主部７１０を有している。主部７１０は、概ね円筒形状を有しており、所定方向（図１及び図２においてＺ方向）に長く延びている。主部７１０の両端部の一方（図１及び図２において−Ｚ側の端部）は、先端７１２が形成された円錐形状を有している。
【００２４】
図８を参照すると、ペン７０の主部７１０の内部には、受電コイル７２０と、整合回路７３０と、整流回路７４０と、充電回路７５０と、蓄電部７６０と、ペン回路７７０とが設けられている。蓄電部７６０は、充電回路７５０、整流回路７４０及び整合回路７３０を経由して受電コイル７２０に接続されている。加えて、蓄電部７６０は、ペン回路７７０に接続されている。
【００２５】
受電コイル７２０は、送電コイル５２４の近傍に位置しているとき、送電コイル５２４が発生させた交流磁界によって交流電流Ｃａｃを生じる。換言すれば、受電コイル７２０は、送電コイル５２４と電磁的に結合して、交流電流Ｃａｃを発生させる。受電コイル７２０に生じた（誘起された）交流電流Ｃａｃは、整合回路７３０を経由して、整流回路７４０に供給される。整流回路７４０は、供給された交流電流Ｃａｃを整流し且つ平滑化して直流電流Ｃｄｃを生成する。整流回路７４０が生成した直流電流Ｃｄｃは、充電回路７５０を経由して、蓄電部７６０に供給される。
【００２６】
蓄電部７６０は、電気エネルギーを蓄積可能な部品である。蓄電部７６０は、例えば、キャパシタ、電気二重層キャパシタ又は２次電池である。蓄電部７６０は、充電回路７５０の制御の下、整流回路７４０から供給された直流電流Ｃｄｃを電気エネルギーとして蓄積する。詳しくは、充電回路７５０は、蓄電部７６０の充電状態（満充電、過充電等）を監視する。充電回路７５０は、監視結果に基づいて、蓄電部７６０に供給する直流電流Ｃｄｃを制御する。蓄電部７６０は、蓄積した電気エネルギーを直流電流Ｃｓｐとしてペン回路７７０に供給する。ペン回路７７０は、直流電流Ｃｓｐを使用して、先端７１２（図１参照）から電気信号を発生させる。
【００２７】
図１を参照すると、電子機器８０は、ペン７０の先端７１２から生じた電気信号を使用して、先端７１２の位置や筆圧を検出する。即ち、本実施の形態において、ペン７０は、電子機器８０用の座標入力装置である。本実施の形態において、電子機器８０は、静電結合方式によって先端７１２の位置や筆圧を検出する。但し、本発明は、これに限られない。例えば、電子機器８０が先端７１２の位置や筆圧を検出する方式として、電磁誘導方式等の別の方式を用いることができる。また、ペン７０は、座標入力装置以外の入力装置であってもよい。更に、ペン７０の形状は、本実施の形態に限られない。例えば、ペン７０の主部７１０は、全体として棒状に延びている限り、角筒形状や円錐形状を有していてもよい。また、主部７１０には、様々な凹部や凸部が形成されていてもよい。
【００２８】
以上に説明したように、充電器１０は、電子機器８０から供給された電力を、送電コイル５２４が発生させた交流磁界を介して、受電コイル７２０に対して非接触で送電可能である。換言すれば、ペン７０は、送電コイル５２４と受電コイル７２０との間の電磁結合によって非接触で充電可能である。本実施の形態における電磁結合は、電磁誘導方式を用いて行われる。但し、本発明は、これに限られない。例えば、送電コイル５２４と受電コイル７２０との間の電磁結合方式として、静電結合方式、磁界共鳴方式、電磁波方式等の様々な方式を用いることができる。
【００２９】
次に、本実施の形態による充電器１０の構造について詳細に説明する。
【００３０】
図３を参照すると、充電器１０は、前述した被接続部６０に加えて本体部２０を有している。本体部２０は、樹脂等の絶縁体からなるハウジング３０を有している。ハウジング３０は、上面３２０（＋Ｚ側の面）と、下面３３０（−Ｚ側の面）と、被取付面３４０と、側面３５０とを有している。上面３２０及び下面３３０の夫々は、Ｚ方向と直交する水平面（ＸＹ平面）と平行な平面である。被取付面３４０は、ＹＺ平面と平行な平面である。側面３５０は、ＸＹ平面においてＵ字形状を有する曲面である。
【００３１】
図３及び図４を参照すると、ハウジング３０には、収容空間３１０が形成されている。収容空間３１０は、ペン７０を部分的に収容するための空間であり、ペン７０に対応した形状を有している。より具体的には、収容空間３１０は、円柱形状を有しており、ハウジング３０の内部をＺ方向に延びている。収容空間３１０は、上方（＋Ｚ方向）に開いており、下方（−Ｚ方向）において底を有している。詳しくは、収容空間３１０は、挿入口３１２を有している。挿入口３１２は、ハウジング３０の上面３２０に位置しており、上方に開口している。
【００３２】
充電器１０は、シールド部材５１０を備えている。シールド部材５１０は、本体部２０に設けられている。シールド部材５１０は、収容空間３１０に対応した円筒形状を有しており、Ｚ方向に延びている。シールド部材５１０は、ＸＹ平面において、収容空間３１０の周囲に位置している。換言すれば、収容空間３１０は、ＸＹ平面においてシールド部材５１０によって囲まれた空間である。
【００３３】
上述したように、本実施の形態において、収容空間３１０は、円柱形状を有しており、シールド部材５１０は、円筒形状の部位のみを有している。但し、本発明は、これに限られない。収容空間３１０がペン７０を収容できる限り、収容空間３１０及びシールド部材５１０の夫々は、様々な形状に形成できる。更に、シールド部材５１０は、収容空間３１０を下方から部分的に覆う部位を有していてもよい。
【００３４】
図５及び図６を参照すると、シールド部材５１０は、軟磁性体からなる磁性シート５１２と、銅やアルミニウムなどの金属からなる金属シート５１４とを積層したものである。金属シート５１４は、ＸＹ平面において磁性シート５１２を囲んでいる。換言すれば、磁性シート５１２は、ＸＹ平面において金属シート５１４の内側に位置している。本実施の形態において、磁性シート５１２は、全てのＲ方向（図６における、収容空間３１０のＺ方向と平行な中心軸を中心とする径方向）において金属シート５１４の内側に位置している。
【００３５】
本実施の形態において、金属シート５１４と磁性シート５１２とは、互いに貼りあわされている。但し、本発明は、これに限られない。例えば、金属シート５１４と磁性シート５１２との間に多少の隙間があってもよい。また、金属シート５１４と磁性シート５１２との間に、樹脂等の薄い絶縁体が設けられていてもよい。
【００３６】
図３から図６までを参照すると、充電器１０は、送電アンテナ５２０を備えている。本実施の形態による送電アンテナ５２０は、樹脂等の絶縁体からなる基部５２２と、前述した送電コイル５２４とを備えている。基部５２２及び送電コイル５２４は、充電器１０の本体部２０に設けられている。基部５２２は、Ｚ方向に沿って延びる円筒形状を有している。送電コイル５２４は、基部５２２の径方向外側の面上を巻回している。詳しくは、送電コイル５２４は、基部５２２のＺ方向と平行な中心軸の周りを巻回している。
【００３７】
基部５２２は、送電コイル５２４を巻回させるための部位である。従って、基部５２２なしでも送電コイル５２４を巻回できる場合には、基部５２２を設けなくてもよい。また、基部５２２は、Ｚ方向に沿って延びている限り、様々な形状を有していてよい。更に、送電コイル５２４は、径方向において基部５２２の内側に位置していてもよい。
【００３８】
送電アンテナ５２０（送電コイル５２４）は、ＸＹ平面においてシールド部材５１０の内側に位置している。本実施の形態において、送電コイル５２４は、全ての径方向においてシールド部材５１０の内側に位置している。また、送電コイル５２４は、シールド部材５１０の磁性シート５１２の径方向内側の面に直接的に固定されている。但し、本発明は、これに限られない。例えば、送電コイル５２４は、薄い絶縁体を介して磁性シート５１２に固定されていてもよい。また、送電コイル５２４と磁性シート５１２との間に多少の隙間があってもよい。
【００３９】
図３及び図４を参照すると、充電器１０の本体部２０は、被接続部６０を保持するための保持部２２と、ペン７０を収容するためのホルダー部２４とを有している。保持部２２は、本体部２０のうちの−Ｘ側の部位であり、ホルダー部２４は、本体部２０のうちの＋Ｘ側の部位である。収容空間３１０は、ホルダー部２４に形成されている。加えて、シールド部材５１０及び送電アンテナ５２０も、ホルダー部２４に設けられている。一方、保持部２２には、被接続部６０が固定され且つ保持されている。また、保持部２２の内部には、回路基板４０が保持されている。
【００４０】
本実施の形態において、保持部２２及びホルダー部２４の夫々は、本体部２０の一部である。詳しくは、保持部２２は、本体部２０のうち仮想的な境界線ＢＬよりも−Ｘ側に位置する部位であり、ホルダー部２４は、本体部２０のうち境界線ＢＬよりも＋Ｘ側に位置する部位である。保持部２２とホルダー部２４との間には視認可能な境界がない。換言すれば、本実施の形態において、本体部２０は、互いに一体に形成された保持部２２とホルダー部２４とを有している。但し、本発明は、これに限られない。後述するように、保持部２２とホルダー部２４とは、互いに別体の部位であってもよい。
【００４１】
図４を参照すると、回路基板４０には、電源部４１０と、制御部４２０と、送電部４３０とが設けられている。電源部４１０は、導電線４９２によって被接続部６０と接続されている。制御部４２０は、導電線４９８によって電源部４１０に接続されている。送電部４３０は、導電線４９４によって電源部４１０に接続されており、且つ、導電線４９６によって制御部４２０に接続されている。電子機器８０から被接続部６０に供給された電力は、電源部４１０を経由して、制御部４２０及び送電部４３０の夫々に供給され、これによって制御部４２０及び送電部４３０の夫々が動作する。より具体的には、送電部４３０に供給された電力は、制御部４２０による制御の下、送電コイル５２４に供給される。
【００４２】
充電器１０は、以上に説明した部位に加えて、検知部４８０と端部５２６とを備えている。検知部４８０及び端部５２６の夫々は、保持部２２とホルダー部２４との間に設けられている。検知部４８０は、ＯＮ（閉じた状態）とＯＦＦ（開いた状態）の２つの状態を選択的に取ることができるスイッチである。検知部４８０は、部分的にホルダー部２４の収容空間３１０の内部に位置しており、保持部２２の制御部４２０に接続されている。端部５２６は、ホルダー部２４の送電コイル５２４と保持部２２の送電部４３０とを互いに接続している。
【００４３】
本実施の形態において、端部５２６は、送電コイル５２４を形成する導電線の一部である。換言すれば、送電コイル５２４と端部５２６とは、互いに一体の部材である。但し、本発明は、これに限られない。例えば、端部５２６は、送電コイル５２４とは別体の部材であってもよい。この場合、端部５２６は、送電コイル５２４に接合されていてもよい。
【００４４】
シールド部材５１０には、部分的にスリット（図示せず）が形成されている。端部５２６は、このスリットを通過して送電部４３０から送電コイル５２４まで延びている。この構造から理解されるように、本実施の形態におけるシールド部材５１０は、収容空間３１０を完全には囲んでいない。但し、収容空間３１０の殆どは、シールド部材５１０によって囲まれている。また、シールド部材５１０にスリットを設けることなく、端部５２６を送電コイル５２４から送電部４３０まで延ばすことも可能である。この場合、収容空間３１０は、シールド部材５１０によって完全に囲まれる。即ち、本発明において、収容空間３１０は、シールド部材５１０によって少なくとも部分的に囲まれていればよい。
【００４５】
次に、本実施の形態による充電器１０の機能について詳細に説明する。
【００４６】
図４を参照すると、ペン７０を、主部７１０がＺ方向に沿って延びるように配置したとき、主部７１０のＸＹ平面におけるサイズは、送電アンテナ５２０（基部５２２）のＸＹ平面におけるサイズよりも小さい。このため、ペン７０は、先端７１２を下方に向けた状態で、挿入口３１２から収容空間３１０に挿入可能である。ペン７０が収容空間３１０に挿入されて収容されたとき、先端７１２は、収容空間３１０の底に位置する。以下、このときの充電器１０の状態を「収容状態」という。また、ペン７０が収容空間３１０に挿入されていないときの充電器１０の状態を「未収容状態」という。
【００４７】
図４及び図６を参照すると、収容状態において、ペン７０の受電コイル７２０は、挿入口３１２から収容空間３１０に挿入されており、全体的に収容空間３１０の内部に位置している。詳しくは、受電コイル７２０は、全ての径方向においてシールド部材５１０の内側に位置する。また、受電コイル７２０は、ＸＹ平面において、少なくとも部分的に送電コイル５２４の内側に位置する。この配置により、収容状態において、送電コイル５２４は、電子機器８０から供給された電力を、受電コイル７２０に対して送電可能である。
【００４８】
図４を参照すると、検知部４８０は、充電器１０が収容状態にあるか否かを検知する検知機能と、検知した状態を制御部４２０に通知する通知機能とを有している。詳しくは、検知部４８０は、未収容状態において開いており（ＯＦＦであり）、収容状態においてにおいて閉じる（ＯＮになる）。検知部４８０は、このＯＮ／ＯＦＦ状態を制御部４２０に通知する。本実施の形態による検知部４８０は、機械的なスイッチである。但し、本発明は、これに限られない。検知部４８０は、検知機能及び通知機能を有している限り、どのように構成されていてもよい。例えば、検知部４８０は、ペン７０が発光する光を受光することで充電器１０が収容状態にあるか否かを検知してもよい。更に、充電器１０は、必要に応じて検知部４８０を備えていればよい。
【００４９】
制御部４２０は、検知部４８０からＯＦＦ状態が通知されているとき、送電部４３０に供給された電流が送電コイル５２４に供給されないように、送電部４３０を制御する。この制御により、未収容状態においては、充電器１０が電子機器８０に装着されていても、受電コイル７２０への送電のために必要な電力が送電コイル５２４に供給されない。一方、制御部４２０は、検知部４８０からＯＮ状態が通知されているとき、送電部４３０に供給された電力が送電コイル５２４に供給されるように、送電部４３０を制御する。この制御により、充電器１０が電子機器８０に装着されており且つ収容状態にあるとき、受電コイル７２０への送電のために必要な電力が送電コイル５２４に供給される。
【００５０】
図１、図２及び図４を参照すると、ペン７０は電子機器８０の入力装置であるため、電子機器８０を使用する場所で容易に充電できることが好ましい。この要求に応えるため、電子機器８０に非接触充電機能を組み込むか、又は、非接触充電機能を有する機器（非接触充電機器）を電子機器８０と共に持ち運ぶ必要がある。
【００５１】
電子機器８０に非接触充電機能を組み込む場合、電子機器８０の内部に非接触充電機能を組み込むための所定空間を設ける必要がある。しかしながら、電子機器８０のような携帯端末は、厚さ方向（Ｙ方向）におけるサイズを小さくすること（薄型化）が求められている。電子機器８０が薄くなると、上述した所定空間を設けることが難しくなる。また、薄い電子機器８０に敢えて非接触充電機能を組み込む場合、ペン７０のＸＹ平面におけるサイズ（太さ）を電子機器８０の厚さよりも更に小さくする必要がある。しかしながら、ペン７０の操作性を考慮すると、ペン７０の太さを過度に小さくすることができない。以上のように、電子機器８０が薄くなると、電子機器８０に非接触充電機能を組み込むことが困難になる。
【００５２】
電子機器８０と共に非接触充電機器を持ち運ぶ場合、非接触充電機器は、携帯に適したコンパクトな形状を有する必要がある。本実施形態による充電器１０は、以下に説明するように、この要求に応えることができる。
【００５３】
図１から図４までを参照すると、充電器１０のＹ方向におけるサイズ（厚さ）は、電子機器８０の厚さと同程度である。また、充電器１０の被接続部６０は、本体部２０に対する相対的位置関係が変わらないように、本体部２０に固定されている。換言すれば、充電器１０の被接続部６０は、コード等の部材を介することなく、本体部２０に固定されている。このため、本発明による充電器１０は、コンパクトな形状を有している。
【００５４】
充電器１０は、被接続部６０を接続部８１０に挿入するだけで、電子機器８０に装着できる。また、充電器１０は、＋Ｘ方向に力を加えるだけで、電子機器８０から容易に取り外せる。また、充電器１０は、ペン７０を保持するためのペンホルダーとしても使用できる。即ち、本発明による充電器１０は使い易い。
【００５５】
図２に示されるように、充電器１０を電子機器８０に装着すると、充電器１０の被取付面３４０は、電子機器８０の側部に密着又は近接する。これにより、充電器１０は、電子機器８０に安定的に装着できる。更に、充電器１０を電子機器８０に装着したとき、充電器１０に挿入したペン７０は、電子機器８０の側部に沿って延びる。従って、充電器１０、ペン７０及び電子機器８０は、全体としてコンパクトな形状を有する。このため、本発明による充電器１０は携帯し易い。充電器１０を使用することで、例えば、収容状態の充電器１０を電子機器８０に装着した状態で移動することで、特に意識せずに移動中にペン７０を充電することが可能である。
【００５６】
上述のように、本実施の形態による充電器１０は薄い。このような薄い充電器１０を使用してペン７０を非接触充電する場合、ペン７０の操作性が損なわれない範囲で、ペン７０を細くする必要がある。ペン７０を細くすると、受電コイル７２０のＸＹ平面におけるサイズが小さくなる。一般的に、受電コイル７２０のサイズが小さくなると、電磁結合による起電力が低下する。即ち、一般的には、受電コイル７２０のサイズを小さくすると、ペン７０の非接触充電が困難になる。一方、本実施の形態によれば、送電コイル５２４が生成する交流磁界の周波数（送電周波数）を高くすることで、起電力を向上できる。
【００５７】
より具体的には、本実施の形態における送電周波数は、１３．５６ＭＨｚである。このような高い送電周波数を使用することで、送電コイル５２４のサイズ及び受電コイル７２０のサイズを小さくできる。即ち、充電器１０のサイズ及びペン７０のサイズを小さくできる。より具体的には、ペン７０の直径を５ｍｍ程度に抑えることができる。この場合、送電コイル５２４のＸＹ平面における直径を１ｃｍ程度に抑えることができ、且つ、ターン数を１０ターン程度に抑えることができる。ターン数が少ないことから、送電コイル５２４のＺ方向におけるサイズ（高さ）を２〜３ｍｍ程度に抑えることができる。同様に、受電コイル７２０のＸＹ平面における直径を２ｍｍ程度に抑えることができ、且つ、ターン数を３ターン程度に抑えることができる。
【００５８】
起電力を向上させるという観点からは、本発明における送電周波数は、１３．５６ＭＨｚに限られず、１ＭＨｚ〜数１０ＭＨｚ（例えば、５〜２０ＭＨｚ）の範囲内であればよい。更に、送電周波数は、数１０ｋＨｚ〜数１００ｋＨｚの範囲内であってもよい。
【００５９】
図７及び図８を参照すると、非接触送電の際、送電コイル５２４及び受電コイル７２０の夫々から不要な電磁波（電磁ノイズ）が放射される。電磁ノイズは、充電器１０の制御部４２０等の電子回路や、ペン７０のペン回路７７０等の電子回路に悪影響を及ぼすだけでなく、送電コイル５２４及び受電コイル７２０の周辺に位置する電子機器８０等の機器の動作にも悪影響を及ぼす。一般的に送電周波数が高くなるほど電磁ノイズが生じ易くなる。特に、送電周波数が１３．５６ＭＨｚのように高い場合、電磁ノイズは、大きな影響を及ぼす。
【００６０】
図５及び図６を参照すると、本実施の形態によれば、電磁ノイズは、送電コイル５２４及び受電コイル７２０を囲むシールド部材５１０の２つのシート（磁性シート５１２及び金属シート５１４）によってシールドされる。これにより、電磁ノイズの悪影響を防止できる。
【００６１】
特に、本実施の形態によれば、シールド部材５１０のＺ方向におけるサイズ（高さＨ１）は、送電コイル５２４のＺ方向におけるサイズ（高さＨ０）よりも十分に大きい。より具体的には、高さＨ１は高さＨ０の５倍以上である。例えば、高さＨ０は、２〜３ｍｍであり、高さＨ１は、２０〜３０ｍｍである。これにより、シールド部材５１０は、電磁ノイズを確実にシールドできる。
【００６２】
更に、金属シート５１４の内側に配置された磁性シート５１２は、電磁ノイズをシールドするだけでなく、送電コイル５２４の外側の磁路として機能する。換言すれば、非接触送電時に生じた交流磁界は、磁性シート５１２内に集まる。このため、金属シート５１４に渦電流が生じ難い。この結果、渦電流損が低減し、送電効率が向上する。
【００６３】
更に、送電コイル５２４及び受電コイル７２０は、収容状態において、共通のシールド部材５１０によって囲まれる。換言すれば、１つのシールド部材５１０が、２つのシールド部（送電コイル５２４用のシールド部及び受電コイル７２０用のシールド部）として機能する。このため、部材の点数を削減でき、製造コストを低減できる。
【００６４】
以上の説明から理解されるように、本発明によれば、携帯に適しており、且つ、優れたシールド機能及び送電機能を有する小型の充電器１０が得られる。
【００６５】
次に、本実施の形態による充電器１０の非接触充電機能について更に詳細に説明する。
【００６６】
図７を参照すると、充電器１０の送電部４３０は、送電回路４３２と、整合回路４３４と、検出回路４３８とを有している。整合回路４３４は、送電回路４３２と送電コイル５２４との間に設けられている。検出回路４３８は、整合回路４３４と制御部４２０との間に設けられている。加えて、送電回路４３２は、制御部４２０に接続されている。電源部４１０は、被接続部６０を経由して電子機器８０から３〜５Ｖの電圧で供給された直流電流Ｃｓを、直流の動作電流Ｃｃに変換して制御部４２０に供給すると共に、直流の動作電流Ｃｐに変換して送電回路４３２に供給する。
【００６７】
以下に説明するように、送電回路４３２は、電源部４１０から供給された動作電流Ｃｐを、制御部４２０からの制御信号Ｓｃに応じて、交流の送電電流Ｃｔに変換して出力する。送電電流Ｃｔは、整合回路４３４を経由して送電コイル５２４に供給され、これにより交流磁界が生成される。
【００６８】
図７及び図８を参照すると、整合回路４３４は、ペン７０の整合回路７３０と協働して、インピーダンスを調整する。整合回路４３４と整合回路７３０とによるインピーダンス調整の結果、ペン７０の充電回路７５０が動作しているとき（即ち、蓄電部７６０への充電が行われているとき）の送電電流Ｃｔは、充電回路７５０が動作していないとき（即ち、蓄電部７６０への充電が行われていないとき）の送電電流Ｃｔに比べて大きくなる。
【００６９】
図７を参照すると、検出回路４３８は、送電電流Ｃｔの値を検出して制御部４２０に通知する。加えて、検知部４８０は、検知部４８０のＯＮ／ＯＦＦ状態を示す検知信号Ｓｄを、制御部４２０に通知する。制御部４２０は、検出回路４３８から通知された送電電流Ｃｔの値と、検知部４８０から通知された検知信号Ｓｄの値（ＯＮ又はＯＦＦ）とに基づいて、送電コイル５２４に送電電流Ｃｔを供給するか否かを決める。
【００７０】
制御部４２０は、送電コイル５２４に送電電流Ｃｔを供給すると決めたとき、制御信号ＳｃをＯＮにして送電回路４３２に通知する。一方、制御部４２０は、送電コイル５２４に送電電流Ｃｔを供給しないと決めたとき、制御信号ＳｃをＯＦＦにして送電回路４３２に通知する。送電回路４３２は、制御信号ＳｃがＯＮであるとき、送電電流Ｃｔを出力する。一方、送電回路４３２は、制御信号ＳｃがＯＦＦであるとき、送電電流Ｃｔの出力を停止する。
【００７１】
図９を図７及び図８と併せて参照すると、ペン７０に対する非接触充電は、具体的には下記のように行われる。
【００７２】
まず、充電器１０が未収容状態（図１の状態）にあるとき、検知信号ＳｄがＯＦＦである。このとき、制御部４２０は、充電を開始しないことを決め、制御信号ＳｃをＯＦＦにして送電回路４３２に通知する。このため、送電コイル５２４に送電電流Ｃｔが供給されておらず、非接触充電が行われていない。
【００７３】
次に、ペン７０が充電器１０に収容されて、充電器１０が収容状態（図２の状態）に遷移すると、検知信号ＳｄがＯＮになる。このとき、制御部４２０は、充電を開始することを決め、制御信号ＳｃをＯＮにして送電回路４３２に通知する。これにより、非接触充電が始まり、送電電流Ｃｔの値が所定電流値Ｃ１まで上昇する。但し、非接触充電の開始からペン７０の充電回路７５０が動作開始するまでには、所定時間Ｔｐだけの時間を要する。このため、非接触充電の開始から所定時間Ｔｐが経過するまでの間、送電電流Ｃｔの値は、所定電流値Ｃ１に留まる。
【００７４】
次に、非接触充電の開始から所定時間Ｔｐが経過すると、充電回路７５０が動作開始する。このため、充電器１０の整合回路４３４とペン７０の整合回路７３０のインピーダンス調整により、送電電流Ｃｔの値は、所定電流値Ｃ１から所定電流値Ｃ２まで上昇し、これにより非接触充電が効率的に行われる。
【００７５】
次に、更に時間が経過すると、蓄電部７６０が満充電になり、充電回路７５０の出力が低下する。この結果、送電電流Ｃｔの値は、所定電流値Ｃ２から徐々に下降する。送電電流Ｃｔの値が所定の閾値Ｃｔｈを超えて下降すると、制御部４２０は、充電を終了することを決め、制御信号ＳｃをＯＦＦにして送電回路４３２に通知する。これにより送電コイル５２４への送電電流Ｃｔの供給が停止され、非接触充電が終了する。
【００７６】
上述した非接触充電の途中においてペン７０が充電器１０から引き抜かれると、充電器１０は未収容状態（図１の状態）に遷移し、検知信号ＳｄがＯＦＦになる。このとき、制御部４２０は、充電を終了することを決め、制御信号ＳｃをＯＦＦにして送電回路４３２に通知する。このため、非接触充電が終了する。
【００７７】
本実施の形態による充電器１０は、上述したペン７０への非接触充電機能に加えて、非接触充電の対象とならない導電性の非対象物（例えば、図示しない金属の棒）を検出する機能を有している。図１０を図７及び図８と併せて参照すると、充電器１０は、非接触充電の非対象物に対して、具体的には下記のように動作する。
【００７８】
まず、充電器１０が未収容状態（図１の状態）にあるとき、検知信号ＳｄがＯＦＦである。このため、制御信号ＳｃはＯＦＦであり、非接触充電が行われていない。
【００７９】
次に、導電性の非対象物が充電器１０に収容されて、充電器１０が収容状態（図２の状態）に遷移すると、検知信号ＳｄがＯＮになる。このため、制御信号ＳｃはＯＮになる。これにより、送電電流Ｃｔの値が上昇する。このとき、非対象物が導電性を有するため、送電コイル５２４に過電流が発生し、これにより送電電流Ｃｔの値は、所定時間Ｔｐが経過する前に閾値Ｃｔｈを超えて高電流値Ｃｈまで上昇する。この場合、制御部４２０は、充電器１０に非対象物が収容されたと判断し、制御信号ＳｃをＯＦＦにして送電回路４３２に通知する。これにより送電コイル５２４への送電電流Ｃｔの供給が停止される。
【００８０】
以上に説明したように、本実施の形態による充電器１０は、収容状態においてのみ非接触充電を行う。また、充電器１０は、ペン７０が満充電になったときに非接触充電を停止する。更に、充電器１０は、ペン７０と類似した形状を有する非対象物を検知すると非接触充電を停止する。このように、本実施の形態による充電器１０は、電力を浪費せずに効率的に使用する節電機能を有している。但し、本発明は、これに限られない。充電器１０は、これらの節電機能の全て又は一部を有していなくてもよい。
【００８１】
以下に説明するように、本実施の形態による充電器１０は、既に説明した様々な変形例に加えて、更に様々に変形可能である。
【００８２】
図１１を図３と併せて参照すると、変形例による充電器１０Ａは、本実施の形態による本体部２０と少し異なる本体部２０Ａを備えている。本体部２０Ａは、保持部２２Ａと、保持部２２Ａと別体のホルダー部２４Ａとを備えている。本体部２０のホルダー部２４が、保持部２２に固定されており、保持部２２に対して相対的に移動できない一方、ホルダー部２４Ａは、保持部２２Ａに取り付けられており、保持部２２Ａに対して相対的に移動可能である。
【００８３】
詳しくは、保持部２２Ａは、支持部２２２Ａを有しており、ホルダー部２４Ａは被支持部２４２Ａを有している。被支持部２４２Ａは、支持部２２２Ａを中心にして回転可能となるようにして、支持部２２２Ａに支持されている。支持部２２２Ａ及び被支持部２４２Ａは、端部５２６（図４参照）及び検知部４８０の導電線（図４参照）を通過させる部位として使用できる。また、支持部２２２Ａによる被支持部２４２Ａの支持により、ホルダー部２４Ａは、電子機器８０（図２参照）との嵌合方向であるＸ方向と平行に延びる軸を中心に、保持部２２Ａに対して相対的に回転可能である。
【００８４】
より具体的には、ホルダー部２４Ａは、図１１に示した第１回転方向ＲＦ及び第２回転方向ＲＳに沿って回転可能である。このため、ホルダー部２４Ａに収容したペン７０（図２参照）が力を受けたときにも、ホルダー部２４Ａが回転し、この力による充電器１０Ａの破損を防止する。このように、変形例による充電器１０Ａは、充電器１０に比べて、収容状態において電子機器８０（図２参照）に装着して携帯するのに更に適している。
【００８５】
図１２を図１と併せて参照すると、変形例による充電器１０Ｂは、本実施の形態によるハウジング３０と少し異なるハウジング３０Ｂを備えている。ハウジング３０Ｂは、上面３２０Ｂと、下面３３０Ｂとを有している。充電器１０Ｂにおいて、収容空間３１０は、下方に開いており、上方において底を有している。詳しくは、収容空間３１０の挿入口３１２は、ハウジング３０Ｂの上面３２０Ｂではなく下面３３０Ｂに位置しており、下方に開口している。
【００８６】
変形例による充電器１０Ｂは、電子機器８０Ｂに適している。電子機器８０Ｂの接続部８１０は、Ｚ方向において電子機器８０の接続部８１０と反対側に設けられている。このため、充電器１０（図１参照）を電子機器８０Ｂに装着すると、収容状態において、ペン７０が電子機器８０Ｂの上端を超えて上方に突出する。一方、充電器１０Ｂは、収容状態においても、電子機器８０Ｂにコンパクトに装着可能である。
【００８７】
図１３を図１と併せて参照すると、変形例による充電器１０Ｃは、本実施の形態によるハウジング３０と少し異なるハウジング３０Ｃを備えている。ハウジング３０Ｃには、収容空間３１０Ｃが形成されている。また、ハウジング３０Ｃは、下面３３０Ｃを有している。収容空間３１０Ｃは、上方及び下方の両方に開いている。詳しくは、収容空間３１０Ｃは、ハウジング３０Ｃの上面３２０に位置する挿入口３１２に加えて、下面３３０Ｃに位置する挿入口（図示せず）を有している。更に、充電器１０Ｃは、収容空間３１０Ｃに挿入されたペン７０を挟んで仮保持する部位（図示せず）を備えている。
【００８８】
変形例による充電器１０Ｃは、電子機器８０Ｃに適している。電子機器８０Ｃの接続部８１０は、電子機器８０ＣのＺ方向における中間部に設けられている。このため、充電器１０（図１参照）や充電器１０Ｂ（図１２参照）を電子機器８０Ｃに装着すると、収容状態において、ペン７０が電子機器８０Ｃの上端又は下端を超えて上方又は下方に突出する。一方、充電器１０Ｃは、電子機器８０Ｃに装着された状態において、ペン７０をコンパクトに収容可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ    充電器
２０，２０Ａ                    本体部
２２，２２Ａ                    保持部
２２２Ａ                        支持部
２４，２４Ａ                    ホルダー部
２４２Ａ                        被支持部
ＢＬ                            境界線
３０，３０Ｂ，３０Ｃ            ハウジング
３１０，３１０Ｃ                収容空間
３１２                          挿入口
３２０，３２０Ｂ                上面
３３０，３３０Ｂ，３３０Ｃ      下面
３４０                          被取付面
３５０                          側面
４０                            回路基板
４１０                          電源部
４２０                          制御部
４３０                          送電部
４３２                          送電回路
４３４                          整合回路
４３８                          検出回路
４８０                          検知部
４９２，４９４，４９６，４９８  導電線
５１０                          シールド部材
５１２                          磁性シート
５１４                          金属シート
５２０                          送電アンテナ
５２２                          基部
５２４                          送電コイル
５２６                          端部
６０                            被接続部
６２                            端子
６４                            板状部
６６                            シェル
７０                            入力装置（ペン）
７１０                          主部
７１２                          先端
７２０                          受電コイル
７３０                          整合回路
７４０                          整流回路
７５０                          充電回路
７６０                          蓄電部
７７０                          ペン回路
８０，８０Ｂ，８０Ｃ            電子機器
８１０                          接続部
Ｃｓ                            直流電流
Ｃｃ，Ｃｐ                      動作電流
Ｃｔ                            送電電流
Ｃ１，Ｃ２                      所定電流値
Ｃｔｈ                          閾値
Ｃｈ                            高電流値
Ｔｐ                            所定時間
Ｓｄ                            検知信号
Ｓｃ                            制御信号
Ｃａｃ                          交流電流
Ｃｄｃ，Ｃｓｐ                  直流電流
【図１】
2017221043.tif 000003
【図２】
2017221043.tif 000004
【図３】
2017221043.tif 000005
【図４】
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【図５】
2017221043.tif 000007
【図６】
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【図７】
2017221043.tif 000009
【図８】
2017221043.tif 000010
【図９】
2017221043.tif 000011
【図１０】
2017221043.tif 000012
【図１１】
2017221043.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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