無線電力伝送オーディオシステムおよびこれに用いられる送信側機器ならびにスピーカ
【課題】無線電力伝送方式を利用したオーディオシステムにおいて、スピーカと本体の距離が変化したときにも電力の伝送と音声の再生とを好適に行う。
【解決手段】無線電力伝送オーディオシステムの送信側機器１は、高周波信号と音声信号から形成される伝送信号を生成する伝送信号生成部９と、高周波信号の周波数に等しい共振周波数を有する送信側共振回路９１と、伝送信号の変化を検出する検出部７１と、伝送信号の信号波形を制御する伝送信号調整部９８とを備える。スピーカ２は、前記送信側共振回路９１から送出される伝送信号の少なくとも一部を、受け取る受信側共振回路９２と、音声信号を再生する音声出力部６６とを備える。前記送信側機器１および前記スピーカ２のうちの少なくとも一方は、前記検出部７１によって検出された伝送信号の変化に応じて伝送信号が伝送する経路においてインピーダンス値を変化させるインピーダンス調整部９６を備える。
【解決手段】無線電力伝送オーディオシステムの送信側機器１は、高周波信号と音声信号から形成される伝送信号を生成する伝送信号生成部９と、高周波信号の周波数に等しい共振周波数を有する送信側共振回路９１と、伝送信号の変化を検出する検出部７１と、伝送信号の信号波形を制御する伝送信号調整部９８とを備える。スピーカ２は、前記送信側共振回路９１から送出される伝送信号の少なくとも一部を、受け取る受信側共振回路９２と、音声信号を再生する音声出力部６６とを備える。前記送信側機器１および前記スピーカ２のうちの少なくとも一方は、前記検出部７１によって検出された伝送信号の変化に応じて伝送信号が伝送する経路においてインピーダンス値を変化させるインピーダンス調整部９６を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声信号と、スピーカを駆動する電力とを無線によって伝送する無線電力伝送オーディオシステムおよびこれに用いられる送信側機器ならびにスピーカに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話や地上デジタル放送などの技術開発が進み、有線で接続することなく、無線電波を用いて、データ、音声、またはテレビ放送などを受信する無線受信機器が普及している。一方で、無線受信機器の多くには電力が有線で供給されており、内蔵している充電池などを充電することで使用されている。無線による通信技術が発展する中、電力もまたデータ信号などと同様に無線で伝送する取組みが行われている。
【０００３】
例えば、電動シェーバーや電動歯ブラシなどの用途において、電磁誘導による無線電力伝送方式を採用した製品が商品化されており、ユーザの利便性を高めることに成功している。また、電力と信号とを同時に伝送する技術も開発されており、例えば、特許文献１には、電磁誘導方式を用いたスピーカにおける無線電力伝送の構成が示されている。
【０００４】
図１８に示すように、特許文献１には、電磁結合によって、送電側から受電側へと電力とともに音声信号を送信する構成が示されている。浴室の壁９９を挟んで、送信器（機器）９０１に設けられた送信コイル９１１と受信器（スピーカ）９０２に設けられた受信コイル９１２とが対向して配置されている。このような構成において、壁９９越しにコイル間を電磁結合し、無線でスピーカ９０２への電力と音声信号を伝送している。これにより、ＣＤプレーヤなどのオーディオ機器本体は浴室の外に置いておき、スピーカ９０２のみを浴室内に配置する構成にすることができる。したがって、機器本体で結露が発生してＣＤプレーヤなどで音声信号の取り出しに失敗するというような問題が発生しない。
【０００５】
特許文献１では、壁越しに送信コイル９１１と受信コイル９１２とが固定されており、お互いのコイルの距離は一定である。即ち、機器９０１とスピーカ９０２との距離は一定である。しかし、無線でスピーカへ電力と音声信号を送信する用途としては、オーディオ機器とスピーカ間の距離が一定の用途だけではなく、スピーカの配置を自由に変更できるシステムも考えられる。この場合、オーディオ機器とスピーカとの間の距離は、ユーザの使用状況に応じて変化する。上述の電磁誘導方式による無線電力伝送では、送信コイル９１１と受信コイル９１２との間の距離を大きくとることが困難である。電磁誘導方式では、コイル間の距離が大きくなると、電力の伝送効率が著しく低下するからである。したがって、コイルを常に近接させた状態での使用が想定されており、コイル間の距離が変化するような用途への適用は難しい。
【０００６】
電磁誘導方式以外の無線電力伝送方式として、磁気共振方式による無線電力伝送が知られており、この技術を利用する装置の開発が最近盛んに行われている。磁気共振方式とは、送信コイルおよび受信コイルに夫々キャパシタを直列または並列に接続して共振回路を形成し、磁気によって共振回路間での電力伝送を行う方式である。この技術によれば、より離れた距離に配置された機器間で電力を伝送することが可能になるため、上述のようなオーディオ機器での利用が期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３３６５１３号公報
【特許文献２】特開２００９−１５３０５６号公報
【特許文献３】特開２００７−４９４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
磁気共振方式で伝送効率を高く維持するためには、送信側共振回路部から送信回路（電源側）を見たインピーダンスや、受信側共振回路部から受信回路（負荷側）を見たインピーダンスを適切に制御することが望まれる。送信コイル９１１と受信コイル９１２に対して、共振器として動作させるために直列にキャパシタを設置する構成の場合、図１９（ｂ）に示すようにインピーダンス値が一定の値Ａに維持されているときには、図１９（ａ）に示すように、特定の距離ｘで伝送効率が最大化し最大化効率Ｂをとるという特徴がある。そのため、送信コイル９１１と受信コイル９１２の距離が近づけば近づくほど伝送効率が向上するというわけではない。
【０００９】
インピーダンス値の制御を行わない場合には、図１９（ａ）に示すように、距離ｘから
近づいた場合にも遠ざかった場合にも伝送効率は低下する。したがって、コイル間の距離が変化したときに高い伝送効率を実現するためには、送信側共振回路部から送信回路を見たインピーダンスと、受信側共振回路部から受信回路を見たインピーダンスとを適切に制御することが必要となる。スピーカへの無線電力伝送を考える場合にも、電力の伝送効率を維持するために、送信コイル９１１と受信コイル９１２の距離に応じてインピーダンスを変化させることが重要となる。
【００１０】
図２０（ａ）および（ｂ）に、送信側共振回路部から送信回路を見たインピーダンスおよび受信側共振回路部から受信回路を見たインピーダンスを適切に制御した場合の、送受信コイル間の距離と伝送効率の関係を示す。図２０（ｂ）に示すように、送信側と受信側との双方のインピーダンスを制御する場合（黒丸）、最適なインピーダンス値ｚは距離が近付くほど大きくなる傾向がある。したがって、距離に応じてインピーダンスを最適値に制御することで、図２０（ａ）において黒丸で示すように、インピーダンス制御を行わずインピーダンス値が固定される場合（白丸）に比べて、距離ｘ以外のときにも伝送効率を高く維持することができる。また、図２０（ａ）および（ｂ）中で黒三角で示すように、どちらか一方（図２０（ａ）および（ｂ）に示す例では送電側）のインピーダンスを制御することによっても、伝送効率の劣化を低減することが可能である。このように、距離が変化する場合に高い伝送効率を実現するためには、インピーダンス制御（インピーダンスマッチング）を行うことが重要である。
【００１１】
インピーダンスを制御する場合、可変のインダクタと可変のキャパシタを用いて距離に応じてインピーダンスを連続的に制御することが、伝送効率を可能な限り高く維持するためには適している。しかし、インピーダンスを連続的に変化させる回路構成では、回路規模が大きく、制御が複雑になるため、連続的に制御するのではなく、例えば異なる固定インピーダンスを有する回路素子（キャパシタ、インダクタ）とスイッチを複数設け、ある程度の距離変動が共振回路間に生じた場合に、スイッチを操作して段階的にインピーダンスを切り替えることで、伝送効率を維持しつつ、制御を比較的簡単に行うことが可能である。
【００１２】
磁気共振方式を用いて、オーディオ機器本体とスピーカとの間を無線で接続する場合、大きく分けて２通りの方法が考えられる。１つ目は、磁気共振方式によってコイル間で電力を送信するとともに、音声信号を無線ＬＡＮなどの無線伝送で送受信し、スピーカ側で電力を受電し、受電した電力で回路を駆動し、受信した音声信号を再生する方法である。
【００１３】
もう１つの方法は、スピーカを駆動する電力と音声信号を、磁気共振方式を用いて、同時にコイル間で無線伝送する方法である。この方法では、スピーカを駆動するのに必要な電力を、共振回路の共振周波数にあわせた周波数信号を用いて送受共振器間を無線伝送し、かつ音声信号に基づいて周波数信号を例えばＡＭ変調あるいはＦＭ変調してからスピーカへ伝送する。このような技術が例えば特許文献２に示されている。この構成では、スピーカ側の回路は受動回路のみで構成することが可能であり、ＡＭ／ＦＭ変調信号を復調することで、スピーカに駆動電力を供給するとともに音声信号を再生することが可能となる。
【００１４】
なお、無線電力伝送を行わない方式として、音声信号に対応するＰＷＭ変調信号を直流電力信号に重畳させることによって、電力とともに音声信号をスピーカに有線で伝送する技術が例えば特許文献３に記載されている。この技術によれば、ＰＷＭ変調された音声信号を電源回路からの出力に重畳してスピーカへ伝送し、スピーカ側でＰＷＭ信号を復調することで、スピーカの駆動電力を有した音声信号を再生することが可能である。音量を調整する場合には、送信側でＰＷＭ信号の振幅やパルス幅を変化させることで調整可能である。
【００１５】
しかし、磁気共振方式によって電力と音声信号とを同時に伝送する場合、オーディオ機器本体とスピーカとの間の距離が変化すると、音声が良好に再生されないことがある。特に、上述のようにインピーダンスを制御して伝送効率を向上させる場合に、再生される音声に問題が生じることがあることが本発明者によって確認された。
【００１６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、電磁気共振方式によって電力と音声信号をスピーカに無線伝送するオーディオシステムにおいて音声を良好に再生することができるオーディオシステムを提供することをその目的とする。また、本発明は、このオーディオシステムに用いられる送信側機器およびスピーカを提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の無線電力伝送オーディオシステムは、送信側機器と、前記送信側機器に関連付けられたスピーカとを備え、無線により前記送信側機器から前記スピーカに電力および音声信号を伝送する無線電力伝送オーディオシステムであって、前記送信側機器は、前記電力を伝送するために用いられる高周波信号と前記音声信号とから形成される伝送信号を生成する伝送信号生成部と、前記伝送信号を受け取り、前記伝送信号を送出する第１共振回路であって、前記高周波信号の周波数に等しい共振周波数を有する第１共振回路と、前記伝送信号の変化を検出する検出部と、前記伝送信号の信号波形を制御する伝送信号調整部とを備え、前記スピーカは、前記第１共振回路から送出される前記伝送信号の少なくとも一部を、前記共振周波数において磁気共振現象または電界共振現象による結合によって受け取る第２共振回路と、前記第２共振回路からの出力信号に基づいて前記音声信号を再生する音声出力部とを備えている。前記送信側機器および前記スピーカのうちの少なくとも一方は、それぞれに関連付けられた前記第１共振回路または前記第２共振回路に接続されるインピーダンス調整部であって、前記検出部によって検出された前記伝送信号の変化に応じて前記伝送信号が伝送する経路においてインピーダンス値を変化させるインピーダンス調整部を備え、前記伝送信号調整部は、前記インピーダンス調整部が前記インピーダンス値を変化させたときに、前記送信側機器における前記伝送信号の信号波形を変化させる。
【００１８】
ある好ましい実施形態において、前記伝送信号生成部は、パルス幅変調された音声信号を生成するＰＷＭ信号発生部を含み、前記伝送信号は、前記パルス幅変調された音声信号と前記高周波信号とを乗算することによって得られる。
【００１９】
ある好ましい実施形態において、前記伝送信号調整部は、前記パルス幅変調された音声信号の振幅を制御する振幅制御部を有する。
【００２０】
ある好ましい実施形態において、前記伝送信号調整部は、前記パルス幅変調された音声信号のパルス幅を制御するパルス幅制御部を有する。
【００２１】
ある好ましい実施形態において、前記検出部は、前記第１共振回路と前記第２共振回路との位置関係によって生じる前記伝送信号の変化を検出し、前記インピーダンス調整部は、前記検出部からの信号に応じて前記インピーダンス値を制御し、かつ、前記伝送信号調整部は、前記検出部からの信号に応じて前記伝送信号の信号波形を制御する。
【００２２】
ある好ましい実施形態において、前記検出部は、前記第１共振回路における前記伝送信号の波形の変化から、前記第１共振回路と前記第２共振回路との前記位置関係を検出する。
【００２３】
ある好ましい実施形態において、前記検出部は、前記伝送信号生成部における前記伝送信号の波形の変化から、前記第１共振回路と前記第２共振回路との前記位置関係を検出する。
【００２４】
ある好ましい実施形態において、前記検出部からの出力に基づいて、前記インピーダンス調整部は前記インピーダンス値を離散的に変化させ、かつ、前記伝送信号調整部は前記伝送信号の信号波形を段階的に変化させる。
【００２５】
ある好ましい実施形態において、前記パルス幅変調された音声信号によって規定される、前記伝送信号のパルスとパルスの間の無信号期間において、前記インピーダンス調整部が前記インピーダンス値を変化させる。
【００２６】
ある好ましい実施形態において、前記検出部からの信号に基づいて、前記インピーダンス調整部と前記伝送信号調整部とに制御信号を出力する制御部をさらに備え、前記制御部は、記憶部を有し、前記記憶部は、前記検出部によって検出された位置関係と、前記インピーダンス調整部が設定する前記インピーダンス値に対する前記第１共振回路と前記第２共振回路との伝送効率とを記憶し、前記制御部は、前記インピーダンス調整部が前記インピーダンス値を変化させる前と変化させた後とで、前記パルス幅変調された信号の振幅とパルス幅の積が同じ値になるように制御し、これによって、前記音声出力部から出力される音声の音量が同じ音量となる。
【００２７】
ある好ましい実施形態において、前記スピーカは、前記インピーダンス調整部を備え、前記送信側機器は、前記スピーカが備える前記インピーダンス調整部に制御信号を送信するための制御信号送信回路を更に備え、前記スピーカが備える前記インピーダンス調整部は、前記制御信号に基づいてインピーダンス値を変化させる。
【００２８】
ある好ましい実施形態において、前記送信側機器と前記スピーカとの両方が前記インピーダンス調整部をそれぞれ備えている。
【００２９】
ある好ましい実施形態において、前記スピーカは、前記第２共振回路が受け取った信号の包絡線を検出する包絡線検波部と、前記包絡線検波部からの出力に基づいて音声信号を再生する低域通過回路と、前記低域通過回路からの出力に基づいて音声を再生する音声変換部とを有する。
【００３０】
本発明の送信側機器は、上記いずれかのオーディオシステムに用いられる前記送信側機器として使用される。
【００３１】
本発明のスピーカは、上記いずれかのオーディオシステムに用いられる前記スピーカとして使用される。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、オーディオ機器本体（送信側機器）とスピーカとの間の距離が変化した場合などにおいて、伝送効率を維持するようにインピーダンスを変化させるとき、伝送信号の波形（例えばＰＷＭパルス変調された伝送信号においては、ＰＷＭ変調パルスの振幅やパルス幅）を変化させる。これにより、インピーダンスの切り替えの前後で、音量が不連続に変化することを防止することが可能となり、スピーカ用無線電力伝送装置の性能を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態にかかるオーディオシステムを示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１のオーディオシステムの構成を示す図である。
【図３】インピーダンス変換部の一例を示す回路図である。
【図４】本発明の実施の形態１のオーディオシステムの制御部の構成を示す図である。
【図５】実施の形態１のオーディオシステムにおけるインピーダンス切替時の波形変化を示す図である。
【図６】実施の形態１のオーディオシステムの変形例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２のオーディオシステムの構成を示す図である。
【図８】実施の形態２のオーディオシステムにおけるインピーダンス切替時の波形変化を示す図である。
【図９】実施の形態２のオーディオシステムの変形例を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態３のオーディオシステムの構成を示す図である。。
【図１１】実施の形態３のオーディオシステムの変形例を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態４のオーディオシステムの構成を示す図である。
【図１３】実施の形態４のオーディオシステムの変形例を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態５のオーディオシステムの構成を示す図である。
【図１５】実施の形態５のオーディオシステムの変形例を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態６のオーディオシステムの構成を示す図である。
【図１７】実施の形態６のオーディオシステムの変形例を示す図である。
【図１８】従来のスピーカ用無線電力伝送装置の構成を示す図である。
【図１９】磁気共振方式による距離と伝送効率の関係、及び距離とインピーダンス値の関係を示す図である。
【図２０】磁気共振方式による距離と伝送効率の関係、及び距離とインピーダンス値の関係を示す図である。
【図２１】比較例のスピーカ用無線電力伝送装置の構成を示す図である。
【図２２】図２１に示す装置におけるインピーダンス切替時の波形変化を示す図である。
【図２３】図２１に示す装置におけるインピーダンス切替時の音量の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
まず、磁気共振方式による無線電力伝送技術を利用したオーディオシステムにおいて生じ得る出力音声の音量変化の問題について説明する。
【００３５】
図２１は、磁気共振方式を用いて、スピーカを駆動する電力と音声信号とを同時に無線伝送するオーディオシステム９００を示す。オーディオシステム９００は、送信側機器１とスピーカ（受信側機器）２とを備えており、送信共振回路９１と受信共振回路９２とがそれぞれに対して設けられている。送信共振回路９１と受信共振回路９２とを磁気共振現象によって結合させることで、送信側機器１からスピーカ（受信側機器）２に電力および音声信号の無線伝送が行われる。
【００３６】
送信共振回路９１と受信共振回路９２とが共振周波数ｆｏで共振する場合、機器１の周期信号発生部６１は周波数ｆｏの周期信号を発生する。この周期信号は電力の無線伝送に用いられ、例えば数十ＭＨｚの周波数を有する。また、ＰＷＭ信号発生部３１は、音声信号１１１をＰＷＭ変調信号に変換する。より具体的には、前述の周期信号を搬送波として、ＰＷＭ変調信号で振幅変調する。ＰＷＭ変調信号で振幅変調された信号は、増幅部１１で所望の信号振幅に増幅され信号発生部９から出力される。このように、信号発生部９において、音声信号と電力伝送のための（あるいは搬送波としての）周期信号とから形成される伝送信号が生成され、この信号が送信共振回路９１から受信共振回路９２に無線で伝送される。
【００３７】
ここで、図２１に示すシステムでは、送信側のインピーダンスを制御するために、送信共振回路９１と信号発生部９との間にインピーダンス変換部２１が配置されている。送信共振回路９１と受信共振回路９２との位置関係が変化すると、最適なインピーダンス値からずれるため、送信共振回路９１における伝送信号の波形が変化する。検出部７１は、その波形変化を検出することによって位置関係を検出する。
【００３８】
インピーダンス制御部４１は、検出部７１の検出結果に基づいて、最適なインピーダンス値になるようにインピーダンス変換部２１を制御する。これにより、機器１からスピーカ２へ伝送信号が最適な伝送効率で送られる。
【００３９】
受信共振回路９２で受信された信号は、整流部３２で整流され、その後、包絡線検波部５２で、上記整流された受信信号からＰＷＭ変調信号が再生される。得られた信号は、低域通過部１２で音声帯域の信号だけが透過するように処理され、音声信号が生成される。この信号が最終段の電気／音声変換部６２で音声として再生される。
【００４０】
上述のとおり、オーディオ機器本体１とスピーカ２の間を、上記磁気共振方式を用いて、電力と音声信号を伝送する場合、オーディオ機器本体１とスピーカ２の間の距離の変化に応じてインピーダンスの制御を行ったとしても、距離に応じてオーディオ機器本体１とスピーカ２の間の伝送効率が変化する。すなわち、図２０に示したように、インピーダンス制御が適切に行われている場合であっても、距離が離れるほど次第に伝送効率は低下する。このため、スピーカで受け取る伝送信号の振幅が距離に応じて変動することになり音量が変化してしまう。
【００４１】
また、段階的（離散的）にインピーダンスを制御する場合には、図２２に示すように、信号生成部９の出力信号の振幅が一定であっても、インピーダンス値を切り替えた瞬間に、伝送効率が不連続に変化する。これにより、受信共振回路９２の出力が不連続に変化することになる。結果として、図２３に示すように、インピーダンス値の切り替え前後で、音量が不連続に変化するという問題が生じる。
【００４２】
以上に説明した問題を鑑みて、本発明者が検討した結果、オーディオ機器本体とスピーカとの間の距離が変化するような場合に、インピーダンスを変化させて伝送効率の低下を抑制しながら、伝送信号の波形を適切に制御することによって、不必要な再生音量の変化を抑制することができることがわかった。
【００４３】
以下、本発明の実施形態を説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００４４】
図１は、本発明の実施形態にかかる無線電力伝送オーディオシステム１００の構成を模式的に示すブロック図である。図示するように、オーディオシステム１００は、送信側機器としてのオーディオ機器本体１と、この機器本体１から無線で電力および音声信号が伝送される受信側機器としてのスピーカ２とから構成されている。
【００４５】
オーディオ機器本体１は、伝送信号１１５を生成する伝送信号生成部９を備える。伝送信号生成部９において、電力伝送のために用いられる高周波信号（周期信号）と音声信号とから伝送信号１１５が形成される。なお、高周波信号は、音声信号を伝送するための搬送波としての側面を持つ。伝送信号生成部９から出力される伝送信号１１５は、インピーダンス調整部９６が設けられた伝送経路を通って送信側共振回路９１に入力される。インピーダンス調整部９６は、伝送経路においてインピーダンス値を変化させることができ、例えば、信号生成部９の出力インピーダンスと送信側共振回路９１の入力インピーダンスとを整合させるようにインピーダンスの調整を行う。送信側共振回路９１は、典型的にはコイル（図示せず）を備えており、高周波信号の周波数ｆｏと略同一の共振周波数を有している。なお、本明細書では、高周波信号の周波数ｆｏと共振回路の共振周波数とが０％〜３％のずれを有しており略等しい場合に、これらを等しいと称することがある。
【００４６】
また、スピーカ２は、搬送波の周波数ｆｏと略同一の共振周波数を有する受信側共振回路９２を備える。受信側共振回路９２もまた、典型的には、コイル（図示せず）を備えている。また、スピーカ２は、受信側共振回路９２で受け取った伝送信号１１５から音声を再生する音声再生部６６を備える。
【００４７】
送信側共振回路９１と受信側共振回路９２との間で、上記共振周波数での磁気共振現象による結合を生じさせる。これによって、無線により高い伝送効率で、オーディオ機器本体１からの伝送信号１１５をスピーカ２に伝送することができる。なお、本発明の実施形態では、送信側共振回路９１と受信側共振回路９２とをコイルを用いて磁気共振現象によって結合させる形態を説明するが、送信側共振回路と受信側共振回路とで極板間を電界共振現象により結合することによって電力を無線伝送する構成もあり得る。
【００４８】
本実施形態において、オーディオ機器本体１は、伝送信号１１５の波形の変化を検出することができる検出部７１を備えている。検出部７１は、例えば、送信側共振回路９１に接続されており、送信側共振回路９１からの信号出力（電圧、電流、波形自体など）を所定のタイミングでモニタする公知の検出回路を用いて構成され得る。
【００４９】
上述のように、オーディオ機器本体１とスピーカ２との距離が変わるとき、送信側と受信側（すなわち共振系全体）で共振周波数におけるインピーダンスのずれが生じることによって伝送信号１１５の伝送効率が低下する。また、インピーダンスのずれが生じていると、機器本体１およびスピーカ２において伝送信号１１５の波形も変化する。したがって、検出部７１で伝送信号１１５の波形変化を検出することによって、共振系のインピーダンスが適切な状態ではないことを判断し、かつ、その変化に基づいて機器本体１とスピーカ２との距離を推定することが可能である。
【００５０】
本実施形態では、検出部７１からの出力に基づいて、インピーダンス調整部９６が、伝送信号が伝播する経路におけるインピーダンス値を変化させる。ここで、伝送信号が伝送（伝播）する経路とは、オーディオ機器本体１における伝送信号生成部９と送信側共振回路９１との間の伝送経路、スピーカ２における受信側共振回路９２と受電部との間の伝送経路を含むものとする。なお、図１に示す形態では、機器本体１においてインピーダンス調整部９６が設けられた形態が示されているが、後述するように、スピーカ２側にインピーダンス調整部を設ける構成としてもよい。また、機器本体１とスピーカ２との双方にインピーダンス調整部を設ける構成としてもよい。
【００５１】
なお、本明細書では、磁気（電界）共振現象による結合によって受信側共振回路において生成される信号をスピーカ側での伝送信号と呼んでいる。本実施形態では、スピーカにおける伝送信号とは、受信側共振回路から出力される、その包絡線がＰＷＭ変調された音声信号に対応する高周波である。
【００５２】
インピーダンス調整部９６が、伝播経路において、オーディオ機器本体１とスピーカ２とにおいてインピーダンス整合が実現するようにインピーダンス値を変化させることによって伝送効率が向上する。すなわち、インピーダンス調整部９６は、伝送信号の伝送効率を向上させるようにインピーダンスの調整を行う。しかし、伝送効率が向上すると、図２２および図２３を用いて説明したように再生される音声の音量が変化する。特に、インピーダンス調整部９６が、離散的にインピーダンスを変化させるような回路で構成されている場合には音量の急激な変化が発生する。
【００５３】
この音量の変化を抑制するために、オーディオ機器本体１は、伝送信号１１５の波形を調整するように設けられた伝送信号調整部９８を備える。伝送信号調整部９８は、検出部７１からの出力に基づいて、インピーダンス調整部９６が伝送路のインピーダンスを制御するときに、伝送信号１１５の振幅などを調整する。例えば、電力伝送に用いる周期信号（搬送波）とパルス幅変調（ＰＷＭ）された音声信号とを組み合わせて伝送信号を形成する場合、伝送信号調整部９８は、伝送信号の振幅またはパルス幅（デューティー比）を制御する。なお、上記のようにして形成された伝送信号は、典型的には、その包絡線がＰＷＭ信号を示しており、この包絡線によって規定されるＰＷＭ信号が音声信号に対応する。伝送信号のパルス幅を制御するという場合、このＰＷＭ信号のパルス幅を制御することを意味する。
【００５４】
インピーダンス調整部９６がインピーダンス値を変化させて伝送効率を向上させるとき、伝送信号調整部９８は、例えば、伝送信号１１５の振幅を低下させる、または、伝送信号１１５のパルス幅を狭くするように動作する。これによって、スピーカ２において再生される音声が不必要に変化することを防止することができる。また、インピーダンス整合が適切に行われているため伝送効率の低下が抑制される。
【００５５】
なお、図１において伝送信号調整部９８は、音声信号と電力信号とから形成された伝送信号１１５を直接調整するように示されているが、このような形態に限らず、音声信号を生成する回路において信号の調整を行う形態であってもよく、伝送信号の波形を調整できる限り、任意の構成を採用し得る。
【００５６】
このように、本実施形態のオーディオシステム１００によれば、オーディオ機器本体（送信側機器）１とスピーカ２との間の距離（これらの相対位置）等が変化するような場合にも、伝送効率の低下を抑制しながら、より向上した音声再生を行うことが可能になる。また、オーディオシステム１００は、送信側機器１とスピーカ２との相対位置の変化だけでなく、他の外的要因によって伝送効率が低下するような場合にも好適に用いられ得る。例えば、送信側機器１とスピーカ２との間に障害物が介在することで伝送効率が低下しており、伝送路でインピーダンス値を変化させることで伝送効率の向上が見込めるような場合には、本実施形態のオーディオシステム１００が適切に利用される。
【００５７】
以下、より具体的な本発明の実施の形態を説明する。
【００５８】
（実施の形態１）
図２は、本発明の実施の形態１における無線電力伝送オーディオシステム（スピーカ用無線電力伝送装置）のブロック構成を示す。実施の形態１のオーディオシステムは、送信側機器（オーディオ機器本体）１とスピーカ（受信側機器）２とから構成される。
【００５９】
機器１は、ＰＷＭ信号発生部３１、周期信号発生部６１、増幅部１１を含む信号発生部（伝送信号生成部）９と、送信共振回路９１とを備える。機器１はまた、信号発生部９と送信共振回路９１との間において、インピーダンス調整を行うためのインピーダンス変換部２１およびインピーダンス制御部４１を備える。本明細書では、インピーダンス変換部２１とインピーダンス制御部４１と併せてインピーダンス調整部と呼ぶ場合がある。機器１はさらに、伝送信号の波形を検出する検出部７１、振幅制御部８１、および制御部１０１を備える。制御部１０１は、検出部７１からの出力に基づいて、振幅制御部８１とインピーダンス制御部４１とを制御するように構成されている。
【００６０】
また、スピーカ２は、受信共振回路９２、整流部３２、包絡線検波部５２、低域通過部１２、電気信号変換部（電気／音声変換部）６２を備える。
【００６１】
送信共振回路９１および受信共振回路９２のそれぞれは、送信コイル（または受信コイル）と、送信コイル（または受信コイル）に直列または並列に接続されたキャパシタ、インダクタ、またはその組合せによって構成される共振回路である。
【００６２】
各インダクタは、良好な導電率を有する銅や銀などの導電体から好適に形成され得る。また、リッツ線などを用いて送信コイルや受信コイルを形成すれば、単位長さ辺りの導体損失を低減できるため、直列共振回路、および並列共振回路のＱ値を向上させることができ、より高い効率で電力伝送が可能になる。
【００６３】
送信共振回路９１と受信共振回路９２とは、共振周波数ｆｏを有するように構成されている。これらは、共振周波数ｆｏにおいて磁気共振現象で磁気的に結合され、非接触に周期信号を伝送する。機器１の周期信号発生部６１は、上記共振周波数ｆｏと等しい周波数ｆｏを有する周期的な信号（例えば数十ＭＨｚの高周波信号）を電力を伝送するために用いる信号として生成する。
【００６４】
なお、送信共振回路９１と受信共振回路９２との共振周波数ｆｏに基づいて、周期信号発生部６１が生成する周期信号の周波数が規定されている。典型的には、これらは等しく設定され、これらの周波数が等しいと言う場合には、共振回路の共振周波数と周期信号の周波数とが上述のように０％〜３％のずれを有する場合を意味する。
【００６５】
機器１からスピーカ２へ伝送する音声信号１１１は、ＰＷＭ信号発生部３１でＰＷＭ変調信号に変換された後、乗算部において周期信号発生部６１の出力（搬送波）と掛け合わされる。これにより、図５に示すような、周波数ｆｏの搬送波がＰＷＭ変調信号で振幅変調（ＡＭ）されて形成された伝送信号が生成される。この伝送信号は、増幅部１１で所望の振幅に増幅され、信号発生部９から出力される。
【００６６】
音声信号１１１は、例えば、送信側機器（オーディオ機器本体）１に外部的に接続された携帯音楽再生機器や表示装置などからの出力であってよい。また、音声信号１１１は、送信側機器１内において再生されたアナログまたはデジタルの音声信号であってよい。また、搬送波として用いられる電力伝送用の高周波信号は、例えば、その周波数が数十ＭＨｚに設定されるのに対し、ＰＷＭ信号発生部３１で生成されたＰＷＭ信号（パルス幅変調された音声信号）の周波数は高くとも数百ＫＨｚ程度に設定されている。
【００６７】
磁気共振方式においては、伝送効率を向上させるために、送信共振回路９１から送信回路を見たインピーダンスと、受信共振回路９２から受信回路を見たインピーダンスとの両方、もしくはどちらか一方のインピーダンスを制御することが重要である。本実施の形態１では、送信共振回路９１から送信回路を見たインピーダンスを制御する構成を採用しており、信号発生部９（増幅部１１）と送信共振回路９１との間にインピーダンス変換部２１が配置されている。
【００６８】
インピーダンス変換部２１の構成としては、可変インダクタや可変キャパシタによって連続的にインピーダンスを制御する構成や、固定のインダクタやキャパシタを複数用いて離散的なインピーダンス値を設定し、個々スイッチで切り替えることで段階的、離散的にインピーダンスを制御する構成が考えられる。
【００６９】
図３にインピーダンス変換部２１の回路構成の一例を示す。図に示すように、インピーダンス変換部２１は、グランドに接続された並列コンデンサ群Ｃ１０およびこれらを切り替えるスイッチ４１０と、直列コンデンサ群Ｃ２０およびこれらを切り替えるスイッチ４２０と、直列インダクタ群Ｌ１０およびこれらを切り替えるスイッチ４３０とを有する。コンデンサ群Ｃ１０、Ｃ２０およびインダクタ群Ｌ１０のそれぞれは、キャパシタンスまたはインダクタンスが互いに異なる複数のコンデンサまたは複数のインダクタから構成される。スイッチ４１０、４２０、４３０をインピーダンス制御部４１からの制御信号によって適宜切り替えることで、回路のインピーダンス値を切り替えることができる。これにより、送信側機器とスピーカとのインピーダンス整合を行うことが可能である。このように構成されたインピーダンス変換部２１を用いる場合、インピーダンス値が複数の値のうちの一つに選択的に設定され、インピーダンス値は離散的に変化する。
【００７０】
再び図２を参照する。送信共振回路９１から出力された伝送信号は、スピーカ２の受信共振回路９２で受信される。受信された伝送信号は、整流部３２で整流され、包絡線検波部５２においてＰＷＭ信号が再生される。低域通過部１２では、音声帯域の信号だけを透過することで音声信号を再生することができる。低域通過部１２を通過した信号は、最終段の電気／音声変換部６２で音声として再生される。
【００７１】
送信共振回路９１と受信共振回路９２との位置関係によって、最適な伝送効率となるためのインピーダンス値からずれると、送信共振回路９１における伝送信号の波形パラメータ（電圧値や電流値、波形の形そのものなど）が変化する。検出部７１でその波形変化を検出することで位置関係の変化を検出し、制御部１０１に検出結果を出力する。
【００７２】
制御部１０１は、図４に示すように、処理部１７１と記憶部１５１とから構成され、記憶部１５１には、インピーダンス値と、送信共振回路９１の波形パラメータと、送信／受信共振回路９１、９２の距離との関係が予め記憶されている。
【００７３】
処理部１７１は、設定されているインピーダンス値と送信共振回路９１の波形パラメータ（電圧値や電流値、波形の形そのものなど）とから、これらに関連付けられた送信／受信共振回路９１、９２の距離（伝送距離）を求める。
【００７４】
送信共振回路９１と受信共振回路９２の位置関係が変化する場合、制御部１０１の処理部１７１は、伝送効率が最適となるようにインピーダンス調整部のインピーダンス値を制御する。このとき、インピーダンス値を制御することで伝送効率が変わるため、図２２および図２３に示したように、結果としてスピーカの出力音量が変化してしまう。出力音量の変化を避けるためには、伝送効率が上がったときに、その分、信号発生部９の出力振幅を下げることが好ましい。このようにすれば、図５に示すように、受信共振回路の出力信号が、インピーダンス値の切り替えの前後で不連続に変化することなく、結果としてスピーカ２の出力音量を一定のまま保つことができることになる。上述のとおり、記憶部１５１には、インピーダンス値と、送信共振回路９１の波形パラメータと、送信／受信共振回路９１、９２の距離との関係が予め記憶されており、その情報に加えて、設定されるインピーダンス値と伝送距離、そしてそのときに得られる最大の伝送効率の関係も記憶されている。
【００７５】
ここで、伝送効率と、送信共振回路９１における伝送信号の振幅との積が、インピーダンス値の切り替えの前後で略同じであれば、スピーカ２の出力音量がほぼ変化しない。そこで、処理部１７１は、インピーダンス値を切り替える場合、伝送効率と送信共振回路９１における伝送信号振幅の積が略同じになるように、新しく設定する増幅率とインピーダンス値とを決定し、振幅制御部８１とインピーダンス制御部４１とにそれぞれ出力する。
【００７６】
ここで本実施の形態１では、パルス幅変調信号によって音声信号を伝送しているので、パルスとパルスの間に無信号期間が繰返し発生する。インピーダンス値の切替を、パルスが存在する期間（パルス幅変調信号がハイ状態の期間）に行うと、切り替え時の回路動作が雑音として生じる可能性があるため、パルスとパルスの間の無信号期間（ロー状態の期間）において、制御部１０１は、振幅制御部８１とインピーダンス制御部４１とに、それぞれ、増幅率、インピーダンス値を切り替えるように制御する制御信号を送る。振幅制御部８１は増幅部１１の増幅率を制御し、インピーダンス制御部４１はインピーダンス変換部２１のインピーダンス値を制御する。
【００７７】
以上に説明したオーディオシステムによれば、機器１とスピーカ２の間の距離が変化した場合に、最適な伝送効率となるようにインピーダンス値を切り替えることで、伝送効率の低下を抑制することができる。加えて、インピーダンス値を変化させたときに、増幅部１１の増幅率を制御することで、インピーダンス値の切り替えの前後でスピーカ２の出力音量が不連続に変化することを防ぐことが可能である。
【００７８】
なお、本実施の形態１では、送信共振回路９１における伝送信号の波形パラメータを検出部７１で検出していたが、図６に示すように、増幅部１１における伝送信号の波形パラメータを検出部７１で検出する構成であってもよい。
【００７９】
なお、本実施の形態１では、スピーカ２において受信共振回路９２の出力側に整流部３２を配置する構成としたが、受信共振回路９２の出力を直接包絡線検波部５２に入力する構成であってもよい。
【００８０】
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２における無線電力伝送オーディオシステムのブロック構成を示す。図７において、実施の形態１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００８１】
実施の形態１では、インピーダンス値の切り替えの前後で出力音量が変化しないように、信号発生部９の増幅部１１における伝送信号の増幅率を変化させた。これに対して、本実施の形態２では、ＰＷＭ信号発生部31で音声信号１１１を変調するときに、ＰＷＭ変調信号のパルス幅を制御することで再生音声の音量の変化を抑制する。
【００８２】
検出部７１の検出結果からインピーダンス値を制御するとき、制御部１０１は、ＰＷＭパルス幅制御部５１に対して、ＰＷＭ信号発生部３１でＰＷＭ変調するときの変調比率（音声信号１１１の入力値に対して、パルス幅をどれだけの値にするかの比率）を切り替える。実施の形態１においては、信号発生部９の出力振幅を、伝送効率と送信共振回路９１での信号振幅の積が一定になるように変化させることで、受信共振回路９２の出力が不連続に変化しないようにしていた。本実施の形態では、図８に示すように、インピーダンス値の切り替えによって伝送効率が変化した（図８に示す例では伝送効率が上がる）場合に、インピーダンス値の切り替えの前後で受信共振回路９２における出力振幅の変動を、パルス幅を減少させることによって抑制する。
【００８３】
ＰＷＭ変調パルスのパルス幅を制御して小さくし（Ｔａ→Ｔｂ）、受信共振回路９２の出力の、信号振幅とパルス幅の積が略同一となるようにパルス幅を制御する。
【００８４】
スピーカ２では、受信共振回路９２の後段に低域通過部１２が設けられているので、信号振幅とパルス幅の積が略同一であるＰＷＭパルスは、信号振幅が異なっていても同じ情報を有することになる。したがって、インピーダンスの切り替えの前後で、スピーカ２の出力音量が不連続に変化することを防ぐことが可能となる。
【００８５】
以上に説明したように、機器１とスピーカ２の間の距離が変化した場合において、最適な伝送効率となるようにインピーダンス値を切り替えたときに、音声信号１１１をＰＷＭ変調するときの変調比率を制御することで、インピーダンス値の切り替えの前後で、スピーカ２の出力音量が不連続に変化することを防ぐことが可能となる。
【００８６】
なお、本実施の形態２では、送信共振回路９１の波形パラメータ（信号波形）を検出部７１で検出していたが、図９に示すように、増幅部１１の波形パラメータを検出部７１で検出する構成であってもよい。
【００８７】
なお、本実施の形態１では、スピーカ２において受信共振回路９２の出力に整流部３２を配置したが、受信共振回路９２の出力を直接包絡線検波部５２に入力する構成であってもよい。
【００８８】
（実施の形態３）
図１０は、本発明の実施の形態３における無線電力伝送オーディオシステムのブロック構成を示す。図１０において、実施の形態１および２と同じ構成要素については同じ符号を用い説明を省略する。
【００８９】
実施の形態１および２では、インピーダンス調整部を機器１側にだけに設ける構成としていたが、本実施の形態３では、機器１とスピーカ２との両方にインピーダンス調整部（インピーダンス変換部２１、２２など）を設ける構成となっている。
【００９０】
受信共振回路９２で受信したＰＷＭ変調信号は、整流器３２で整流される。このとき、電力再生部８２において、伝送信号の一部から電力として利用できるエネルギーが再生され、ＰＷＭ変調信号としてインピーダンス変換部２２に出力される。
【００９１】
電力再生部８２で再生した電力は、制御信号受信回路部１２２、インピーダンス変換部２２、インピーダンス制御部４２を駆動するための電力として使用される。機器１では、実施の形態１および２と同様に、送信共振回路９１における波形パラメータの変化を検出部７１で検出し、制御部１０１は検出結果に基づいてインピーダンス値と振幅制御部８１を制御する。
【００９２】
本実施の形態では、受信側でもインピーダンス値を制御するために、制御部１０１が、制御信号送信回路１２１を介して、インピーダンス制御部４２を制御するための制御信号を制御信号受信回路１２２に送信する。制御信号送信回路１２１から制御信号受信回路１２２への制御信号の送信は、任意の公知の通信技術を用いて行うことができる。
【００９３】
インピーダンス制御部４２は、受信した制御信号に従ってインピーダンス変換部２２のインピーダンス値を制御・変換する。このようにして、送受信機両方においてインピーダンス値を制御することが可能となる。
【００９４】
制御部１０１の記憶部１５１には、送受信機の各々のインピーダンス値と、送信共振回路９１の波形パラメータと、送信／受信共振回路９１、９２の距離との関係が予め記憶されている。これらの情報に加えて、設定される送受信機の各々のインピーダンス値と伝送距離、そしてそのときに得られる最大の伝送効率の関係も記憶されており、実施の形態１と同様に、インピーダンス値の切り替えの前後で、スピーカ２の出力音量が不連続に変化しないように、インピーダンス制御部４１、４２や振幅制御部８１を同時に切り替える制御を行う。送受信機のインピーダンス値を制御することで、送信共振回路９１と受信共振回路９２との間での伝送効率を向上させることが可能となり、消費電力を低減することが可能となる。
【００９５】
以上に説明したように、機器１とスピーカ２の間の距離が変化した場合において、最適な伝送効率となるように送受信機両方のインピーダンス値を切り替えたときに、増幅部１１の増幅率を制御することで、インピーダンス値の切り替えの前後でスピーカ２の出力音量が不連続に変化することを防ぐことが可能となる。
【００９６】
なお、本実施の形態３では、送信共振回路９１の波形パラメータを検出部７１で検出していたが、図１１に示すような、増幅部１１の波形パラメータを検出部７１で検出する構成であってもよい。
【００９７】
また、本実施の形態３では、スピーカ２において、受信共振回路９２の出力が整流部３２において整流される構成を示したが、受信共振回路９２の出力が直接包絡線検波部５２に入力する構成であってもよい。
【００９８】
（実施の形態４）
図１２および１３は、本発明の実施の形態４における無線電力伝送オーディオシステムのブロック構成を示す。図１２および１３において、実施の形態１〜３と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００９９】
実施の形態３では、インピーダンス値の切り替えの前後で出力音量が変化しないように、送信共振回路９１（もしくは増幅部１１）における波形パラメータを検出部７１で検出し、信号発生部９の増幅部１１の増幅率を変化させたが、本実施の形態４では、ＰＷＭ信号発生部３１で音声信号１１１を変調するＰＷＭ変調信号のパルス幅を制御することで、出力音量の変化が生じないようにする構成となっている。本実施の形態４では、実施の形態３と同様に、送受信機両方のインピーダンスを制御し、かつ実施の形態２と同様に、ＰＷＭ変調信号のパルス幅を制御することで、送受信両方のインピーダンス値の切り替えの前後で、スピーカ２の出力音量が不連続に変化することを防ぐことが可能となる。
【０１００】
（実施の形態５）
図１４および１５は、本発明の実施の形態５における無線電力伝送オーディオシステムのブロック構成を示す。図１４および１５において、実施の形態１〜４と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【０１０１】
実施の形態１および２では、インピーダンス変換部が機器１側にだけ設けられている構成を示し、実施の形態３および４では、インピーダンス変換部が機器１とスピーカ２との送受信機両方に設けられている構成を説明したが、本実施の形態５では、スピーカ２側だけにインピーダンス変換部２２が配置される構成となっている。
【０１０２】
実施の形態３と異なる点は、送信共振回路９１の波形パラメータを検出部７１で検出して、制御部１０１が制御する対象が、実施の形態３では、送受信機両方のインピーダンス制御部４１、４２と振幅制御部８１であったが、本実施の形態５では、受信機（スピーカ）２側のインピーダンス制御部４２と振幅制御部８１となっている。前述のとおり、送受信機両方のインピーダンス値を制御する方が伝送効率は高く設定できるが、送信、受信のどちらか一方の制御でも伝送効率の劣化を防ぐことができる。
【０１０３】
制御部１０１は、検出部７１の検出結果に基づいて、振幅制御部８１とインピーダンス制御部４２を制御し、スピーカ２側のインピーダンス値の切り替えの前後で、スピーカ２の出力音量が不連続に変化することを防ぐことが可能となる。
【０１０４】
（実施の形態６）
図１６および図１７は、本発明の実施の形態６における無線電力伝送オーディオシステムのブロック構成である。図１６および図１７において、実施の形態１〜５と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【０１０５】
実施の形態５では、インピーダンス値の切り替えの前後で出力音量が変化しないように、送信共振回路９１（もしくは増幅部１１）における伝送信号の波形パラメータを検出部７１で検出し、信号発生部９の増幅部１１の増幅率を変化させた。これに対して、本実施の形態６では、ＰＷＭ信号発生部３１で、音声信号１１１を変調するＰＷＭ変調信号のパルス幅を制御することで、出力音量の変化が生じないようにする構成となっている。本実施の形態６では、実施の形態５と同様に、受信（スピーカ）側のインピーダンス値を制御し、かつ実施の形態２および４と同様に、ＰＷＭ変調信号のパルス幅を制御することで、受信（スピーカ２）側のインピーダンス値の切り替えの前後で、スピーカ２の出力音量が不連続に変化することを防ぐことが可能となる。
【０１０６】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれらに限られない。本発明のオーディオシステムは、設置型のスピーカを備えるシステムだけではなく、例えば、イヤフォンやヘッドフォンなどの携帯性を有する小型スピーカを内蔵する機器にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明にかかる無線電力伝送オーディオシステムでは、送信側機器とスピーカの間の距離が変化した場合などにおいて、伝送効率を維持するようにインピーダンスを変化させるときに、伝送信号の波形（例えば、ＰＷＭ変調パルスの振幅やパルス幅）を変化させることで、インピーダンスの切り替えの前後で、音量が不連続に変化することを防止することが可能である。このように構成されたオーディオシステムでは、持ち運び可能なスピーカを用いる場合にも音量を安定させることができる。また、送信側機器とスピーカとが無線で接続されているので、サラウンドシステムなどにおいて多数のスピーカを設置する場合に好適に利用される。さらに、スピーカの角度を変化させるような場合にも本発明は好適に利用され得る。
【符号の説明】
【０１０８】
１ 送信側機器
２ スピーカ
９ 伝送信号生成部
１１ 増幅部
１２ 低域通過部
２１、２２ インピーダンス変換部
３１ ＰＷＭ信号発生部
３２ 整流部
４１、４２ インピーダンス制御部
５１ ＰＷＭパルス幅制御部
５２ 包絡線検波部
６１ 周期信号発生部
６２ 電気／音声変換部
７１ 検出部
８１ 振幅制御部
８２ 電力再生部
９１ 送信（側）共振回路
９２ 受信（側）共振回路
９６ インピーダンス調整部
１０１ 制御部
１１１ 音声信号
１１５ 伝送信号
１２１ 制御信号送信回路部
１２２ 制御信号受信回路部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声信号と、スピーカを駆動する電力とを無線によって伝送する無線電力伝送オーディオシステムおよびこれに用いられる送信側機器ならびにスピーカに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話や地上デジタル放送などの技術開発が進み、有線で接続することなく、無線電波を用いて、データ、音声、またはテレビ放送などを受信する無線受信機器が普及している。一方で、無線受信機器の多くには電力が有線で供給されており、内蔵している充電池などを充電することで使用されている。無線による通信技術が発展する中、電力もまたデータ信号などと同様に無線で伝送する取組みが行われている。
【０００３】
例えば、電動シェーバーや電動歯ブラシなどの用途において、電磁誘導による無線電力伝送方式を採用した製品が商品化されており、ユーザの利便性を高めることに成功している。また、電力と信号とを同時に伝送する技術も開発されており、例えば、特許文献１には、電磁誘導方式を用いたスピーカにおける無線電力伝送の構成が示されている。
【０００４】
図１８に示すように、特許文献１には、電磁結合によって、送電側から受電側へと電力とともに音声信号を送信する構成が示されている。浴室の壁９９を挟んで、送信器（機器）９０１に設けられた送信コイル９１１と受信器（スピーカ）９０２に設けられた受信コイル９１２とが対向して配置されている。このような構成において、壁９９越しにコイル間を電磁結合し、無線でスピーカ９０２への電力と音声信号を伝送している。これにより、ＣＤプレーヤなどのオーディオ機器本体は浴室の外に置いておき、スピーカ９０２のみを浴室内に配置する構成にすることができる。したがって、機器本体で結露が発生してＣＤプレーヤなどで音声信号の取り出しに失敗するというような問題が発生しない。
【０００５】
特許文献１では、壁越しに送信コイル９１１と受信コイル９１２とが固定されており、お互いのコイルの距離は一定である。即ち、機器９０１とスピーカ９０２との距離は一定である。しかし、無線でスピーカへ電力と音声信号を送信する用途としては、オーディオ機器とスピーカ間の距離が一定の用途だけではなく、スピーカの配置を自由に変更できるシステムも考えられる。この場合、オーディオ機器とスピーカとの間の距離は、ユーザの使用状況に応じて変化する。上述の電磁誘導方式による無線電力伝送では、送信コイル９１１と受信コイル９１２との間の距離を大きくとることが困難である。電磁誘導方式では、コイル間の距離が大きくなると、電力の伝送効率が著しく低下するからである。したがって、コイルを常に近接させた状態での使用が想定されており、コイル間の距離が変化するような用途への適用は難しい。
【０００６】
電磁誘導方式以外の無線電力伝送方式として、磁気共振方式による無線電力伝送が知られており、この技術を利用する装置の開発が最近盛んに行われている。磁気共振方式とは、送信コイルおよび受信コイルに夫々キャパシタを直列または並列に接続して共振回路を形成し、磁気によって共振回路間での電力伝送を行う方式である。この技術によれば、より離れた距離に配置された機器間で電力を伝送することが可能になるため、上述のようなオーディオ機器での利用が期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３３６５１３号公報
【特許文献２】特開２００９−１５３０５６号公報
【特許文献３】特開２００７−４９４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
磁気共振方式で伝送効率を高く維持するためには、送信側共振回路部から送信回路（電源側）を見たインピーダンスや、受信側共振回路部から受信回路（負荷側）を見たインピーダンスを適切に制御することが望まれる。送信コイル９１１と受信コイル９１２に対して、共振器として動作させるために直列にキャパシタを設置する構成の場合、図１９（ｂ）に示すようにインピーダンス値が一定の値Ａに維持されているときには、図１９（ａ）に示すように、特定の距離ｘで伝送効率が最大化し最大化効率Ｂをとるという特徴がある。そのため、送信コイル９１１と受信コイル９１２の距離が近づけば近づくほど伝送効率が向上するというわけではない。
【０００９】
インピーダンス値の制御を行わない場合には、図１９（ａ）に示すように、距離ｘから
近づいた場合にも遠ざかった場合にも伝送効率は低下する。したがって、コイル間の距離が変化したときに高い伝送効率を実現するためには、送信側共振回路部から送信回路を見たインピーダンスと、受信側共振回路部から受信回路を見たインピーダンスとを適切に制御することが必要となる。スピーカへの無線電力伝送を考える場合にも、電力の伝送効率を維持するために、送信コイル９１１と受信コイル９１２の距離に応じてインピーダンスを変化させることが重要となる。
【００１０】
図２０（ａ）および（ｂ）に、送信側共振回路部から送信回路を見たインピーダンスおよび受信側共振回路部から受信回路を見たインピーダンスを適切に制御した場合の、送受信コイル間の距離と伝送効率の関係を示す。図２０（ｂ）に示すように、送信側と受信側との双方のインピーダンスを制御する場合（黒丸）、最適なインピーダンス値ｚは距離が近付くほど大きくなる傾向がある。したがって、距離に応じてインピーダンスを最適値に制御することで、図２０（ａ）において黒丸で示すように、インピーダンス制御を行わずインピーダンス値が固定される場合（白丸）に比べて、距離ｘ以外のときにも伝送効率を高く維持することができる。また、図２０（ａ）および（ｂ）中で黒三角で示すように、どちらか一方（図２０（ａ）および（ｂ）に示す例では送電側）のインピーダンスを制御することによっても、伝送効率の劣化を低減することが可能である。このように、距離が変化する場合に高い伝送効率を実現するためには、インピーダンス制御（インピーダンスマッチング）を行うことが重要である。
【００１１】
インピーダンスを制御する場合、可変のインダクタと可変のキャパシタを用いて距離に応じてインピーダンスを連続的に制御することが、伝送効率を可能な限り高く維持するためには適している。しかし、インピーダンスを連続的に変化させる回路構成では、回路規模が大きく、制御が複雑になるため、連続的に制御するのではなく、例えば異なる固定インピーダンスを有する回路素子（キャパシタ、インダクタ）とスイッチを複数設け、ある程度の距離変動が共振回路間に生じた場合に、スイッチを操作して段階的にインピーダンスを切り替えることで、伝送効率を維持しつつ、制御を比較的簡単に行うことが可能である。
【００１２】
磁気共振方式を用いて、オーディオ機器本体とスピーカとの間を無線で接続する場合、大きく分けて２通りの方法が考えられる。１つ目は、磁気共振方式によってコイル間で電力を送信するとともに、音声信号を無線ＬＡＮなどの無線伝送で送受信し、スピーカ側で電力を受電し、受電した電力で回路を駆動し、受信した音声信号を再生する方法である。
【００１３】
もう１つの方法は、スピーカを駆動する電力と音声信号を、磁気共振方式を用いて、同時にコイル間で無線伝送する方法である。この方法では、スピーカを駆動するのに必要な電力を、共振回路の共振周波数にあわせた周波数信号を用いて送受共振器間を無線伝送し、かつ音声信号に基づいて周波数信号を例えばＡＭ変調あるいはＦＭ変調してからスピーカへ伝送する。このような技術が例えば特許文献２に示されている。この構成では、スピーカ側の回路は受動回路のみで構成することが可能であり、ＡＭ／ＦＭ変調信号を復調することで、スピーカに駆動電力を供給するとともに音声信号を再生することが可能となる。
【００１４】
なお、無線電力伝送を行わない方式として、音声信号に対応するＰＷＭ変調信号を直流電力信号に重畳させることによって、電力とともに音声信号をスピーカに有線で伝送する技術が例えば特許文献３に記載されている。この技術によれば、ＰＷＭ変調された音声信号を電源回路からの出力に重畳してスピーカへ伝送し、スピーカ側でＰＷＭ信号を復調することで、スピーカの駆動電力を有した音声信号を再生することが可能である。音量を調整する場合には、送信側でＰＷＭ信号の振幅やパルス幅を変化させることで調整可能である。
【００１５】
しかし、磁気共振方式によって電力と音声信号とを同時に伝送する場合、オーディオ機器本体とスピーカとの間の距離が変化すると、音声が良好に再生されないことがある。特に、上述のようにインピーダンスを制御して伝送効率を向上させる場合に、再生される音声に問題が生じることがあることが本発明者によって確認された。
【００１６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、電磁気共振方式によって電力と音声信号をスピーカに無線伝送するオーディオシステムにおいて音声を良好に再生することができるオーディオシステムを提供することをその目的とする。また、本発明は、このオーディオシステムに用いられる送信側機器およびスピーカを提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の無線電力伝送オーディオシステムは、送信側機器と、前記送信側機器に関連付けられたスピーカとを備え、無線により前記送信側機器から前記スピーカに電力および音声信号を伝送する無線電力伝送オーディオシステムであって、前記送信側機器は、前記電力を伝送するために用いられる高周波信号と前記音声信号とから形成される伝送信号を生成する伝送信号生成部と、前記伝送信号を受け取り、前記伝送信号を送出する第１共振回路であって、前記高周波信号の周波数に等しい共振周波数を有する第１共振回路と、前記伝送信号の変化を検出する検出部と、前記伝送信号の信号波形を制御する伝送信号調整部とを備え、前記スピーカは、前記第１共振回路から送出される前記伝送信号の少なくとも一部を、前記共振周波数において磁気共振現象または電界共振現象による結合によって受け取る第２共振回路と、前記第２共振回路からの出力信号に基づいて前記音声信号を再生する音声出力部とを備えている。前記送信側機器および前記スピーカのうちの少なくとも一方は、それぞれに関連付けられた前記第１共振回路または前記第２共振回路に接続されるインピーダンス調整部であって、前記検出部によって検出された前記伝送信号の変化に応じて前記伝送信号が伝送する経路においてインピーダンス値を変化させるインピーダンス調整部を備え、前記伝送信号調整部は、前記インピーダンス調整部が前記インピーダンス値を変化させたときに、前記送信側機器における前記伝送信号の信号波形を変化させる。
【００１８】
ある好ましい実施形態において、前記伝送信号生成部は、パルス幅変調された音声信号を生成するＰＷＭ信号発生部を含み、前記伝送信号は、前記パルス幅変調された音声信号と前記高周波信号とを乗算することによって得られる。
【００１９】
ある好ましい実施形態において、前記伝送信号調整部は、前記パルス幅変調された音声信号の振幅を制御する振幅制御部を有する。
【００２０】
ある好ましい実施形態において、前記伝送信号調整部は、前記パルス幅変調された音声信号のパルス幅を制御するパルス幅制御部を有する。
【００２１】
ある好ましい実施形態において、前記検出部は、前記第１共振回路と前記第２共振回路との位置関係によって生じる前記伝送信号の変化を検出し、前記インピーダンス調整部は、前記検出部からの信号に応じて前記インピーダンス値を制御し、かつ、前記伝送信号調整部は、前記検出部からの信号に応じて前記伝送信号の信号波形を制御する。
【００２２】
ある好ましい実施形態において、前記検出部は、前記第１共振回路における前記伝送信号の波形の変化から、前記第１共振回路と前記第２共振回路との前記位置関係を検出する。
【００２３】
ある好ましい実施形態において、前記検出部は、前記伝送信号生成部における前記伝送信号の波形の変化から、前記第１共振回路と前記第２共振回路との前記位置関係を検出する。
【００２４】
ある好ましい実施形態において、前記検出部からの出力に基づいて、前記インピーダンス調整部は前記インピーダンス値を離散的に変化させ、かつ、前記伝送信号調整部は前記伝送信号の信号波形を段階的に変化させる。
【００２５】
ある好ましい実施形態において、前記パルス幅変調された音声信号によって規定される、前記伝送信号のパルスとパルスの間の無信号期間において、前記インピーダンス調整部が前記インピーダンス値を変化させる。
【００２６】
ある好ましい実施形態において、前記検出部からの信号に基づいて、前記インピーダンス調整部と前記伝送信号調整部とに制御信号を出力する制御部をさらに備え、前記制御部は、記憶部を有し、前記記憶部は、前記検出部によって検出された位置関係と、前記インピーダンス調整部が設定する前記インピーダンス値に対する前記第１共振回路と前記第２共振回路との伝送効率とを記憶し、前記制御部は、前記インピーダンス調整部が前記インピーダンス値を変化させる前と変化させた後とで、前記パルス幅変調された信号の振幅とパルス幅の積が同じ値になるように制御し、これによって、前記音声出力部から出力される音声の音量が同じ音量となる。
【００２７】
ある好ましい実施形態において、前記スピーカは、前記インピーダンス調整部を備え、前記送信側機器は、前記スピーカが備える前記インピーダンス調整部に制御信号を送信するための制御信号送信回路を更に備え、前記スピーカが備える前記インピーダンス調整部は、前記制御信号に基づいてインピーダンス値を変化させる。
【００２８】
ある好ましい実施形態において、前記送信側機器と前記スピーカとの両方が前記インピーダンス調整部をそれぞれ備えている。
【００２９】
ある好ましい実施形態において、前記スピーカは、前記第２共振回路が受け取った信号の包絡線を検出する包絡線検波部と、前記包絡線検波部からの出力に基づいて音声信号を再生する低域通過回路と、前記低域通過回路からの出力に基づいて音声を再生する音声変換部とを有する。
【００３０】
本発明の送信側機器は、上記いずれかのオーディオシステムに用いられる前記送信側機器として使用される。
【００３１】
本発明のスピーカは、上記いずれかのオーディオシステムに用いられる前記スピーカとして使用される。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、オーディオ機器本体（送信側機器）とスピーカとの間の距離が変化した場合などにおいて、伝送効率を維持するようにインピーダンスを変化させるとき、伝送信号の波形（例えばＰＷＭパルス変調された伝送信号においては、ＰＷＭ変調パルスの振幅やパルス幅）を変化させる。これにより、インピーダンスの切り替えの前後で、音量が不連続に変化することを防止することが可能となり、スピーカ用無線電力伝送装置の性能を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態にかかるオーディオシステムを示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１のオーディオシステムの構成を示す図である。
【図３】インピーダンス変換部の一例を示す回路図である。
【図４】本発明の実施の形態１のオーディオシステムの制御部の構成を示す図である。
【図５】実施の形態１のオーディオシステムにおけるインピーダンス切替時の波形変化を示す図である。
【図６】実施の形態１のオーディオシステムの変形例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２のオーディオシステムの構成を示す図である。
【図８】実施の形態２のオーディオシステムにおけるインピーダンス切替時の波形変化を示す図である。
【図９】実施の形態２のオーディオシステムの変形例を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態３のオーディオシステムの構成を示す図である。。
【図１１】実施の形態３のオーディオシステムの変形例を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態４のオーディオシステムの構成を示す図である。
【図１３】実施の形態４のオーディオシステムの変形例を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態５のオーディオシステムの構成を示す図である。
【図１５】実施の形態５のオーディオシステムの変形例を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態６のオーディオシステムの構成を示す図である。
【図１７】実施の形態６のオーディオシステムの変形例を示す図である。
【図１８】従来のスピーカ用無線電力伝送装置の構成を示す図である。
【図１９】磁気共振方式による距離と伝送効率の関係、及び距離とインピーダンス値の関係を示す図である。
【図２０】磁気共振方式による距離と伝送効率の関係、及び距離とインピーダンス値の関係を示す図である。
【図２１】比較例のスピーカ用無線電力伝送装置の構成を示す図である。
【図２２】図２１に示す装置におけるインピーダンス切替時の波形変化を示す図である。
【図２３】図２１に示す装置におけるインピーダンス切替時の音量の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
まず、磁気共振方式による無線電力伝送技術を利用したオーディオシステムにおいて生じ得る出力音声の音量変化の問題について説明する。
【００３５】
図２１は、磁気共振方式を用いて、スピーカを駆動する電力と音声信号とを同時に無線伝送するオーディオシステム９００を示す。オーディオシステム９００は、送信側機器１とスピーカ（受信側機器）２とを備えており、送信共振回路９１と受信共振回路９２とがそれぞれに対して設けられている。送信共振回路９１と受信共振回路９２とを磁気共振現象によって結合させることで、送信側機器１からスピーカ（受信側機器）２に電力および音声信号の無線伝送が行われる。
【００３６】
送信共振回路９１と受信共振回路９２とが共振周波数ｆｏで共振する場合、機器１の周期信号発生部６１は周波数ｆｏの周期信号を発生する。この周期信号は電力の無線伝送に用いられ、例えば数十ＭＨｚの周波数を有する。また、ＰＷＭ信号発生部３１は、音声信号１１１をＰＷＭ変調信号に変換する。より具体的には、前述の周期信号を搬送波として、ＰＷＭ変調信号で振幅変調する。ＰＷＭ変調信号で振幅変調された信号は、増幅部１１で所望の信号振幅に増幅され信号発生部９から出力される。このように、信号発生部９において、音声信号と電力伝送のための（あるいは搬送波としての）周期信号とから形成される伝送信号が生成され、この信号が送信共振回路９１から受信共振回路９２に無線で伝送される。
【００３７】
ここで、図２１に示すシステムでは、送信側のインピーダンスを制御するために、送信共振回路９１と信号発生部９との間にインピーダンス変換部２１が配置されている。送信共振回路９１と受信共振回路９２との位置関係が変化すると、最適なインピーダンス値からずれるため、送信共振回路９１における伝送信号の波形が変化する。検出部７１は、その波形変化を検出することによって位置関係を検出する。
【００３８】
インピーダンス制御部４１は、検出部７１の検出結果に基づいて、最適なインピーダンス値になるようにインピーダンス変換部２１を制御する。これにより、機器１からスピーカ２へ伝送信号が最適な伝送効率で送られる。
【００３９】
受信共振回路９２で受信された信号は、整流部３２で整流され、その後、包絡線検波部５２で、上記整流された受信信号からＰＷＭ変調信号が再生される。得られた信号は、低域通過部１２で音声帯域の信号だけが透過するように処理され、音声信号が生成される。この信号が最終段の電気／音声変換部６２で音声として再生される。
【００４０】
上述のとおり、オーディオ機器本体１とスピーカ２の間を、上記磁気共振方式を用いて、電力と音声信号を伝送する場合、オーディオ機器本体１とスピーカ２の間の距離の変化に応じてインピーダンスの制御を行ったとしても、距離に応じてオーディオ機器本体１とスピーカ２の間の伝送効率が変化する。すなわち、図２０に示したように、インピーダンス制御が適切に行われている場合であっても、距離が離れるほど次第に伝送効率は低下する。このため、スピーカで受け取る伝送信号の振幅が距離に応じて変動することになり音量が変化してしまう。
【００４１】
また、段階的（離散的）にインピーダンスを制御する場合には、図２２に示すように、信号生成部９の出力信号の振幅が一定であっても、インピーダンス値を切り替えた瞬間に、伝送効率が不連続に変化する。これにより、受信共振回路９２の出力が不連続に変化することになる。結果として、図２３に示すように、インピーダンス値の切り替え前後で、音量が不連続に変化するという問題が生じる。
【００４２】
以上に説明した問題を鑑みて、本発明者が検討した結果、オーディオ機器本体とスピーカとの間の距離が変化するような場合に、インピーダンスを変化させて伝送効率の低下を抑制しながら、伝送信号の波形を適切に制御することによって、不必要な再生音量の変化を抑制することができることがわかった。
【００４３】
以下、本発明の実施形態を説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００４４】
図１は、本発明の実施形態にかかる無線電力伝送オーディオシステム１００の構成を模式的に示すブロック図である。図示するように、オーディオシステム１００は、送信側機器としてのオーディオ機器本体１と、この機器本体１から無線で電力および音声信号が伝送される受信側機器としてのスピーカ２とから構成されている。
【００４５】
オーディオ機器本体１は、伝送信号１１５を生成する伝送信号生成部９を備える。伝送信号生成部９において、電力伝送のために用いられる高周波信号（周期信号）と音声信号とから伝送信号１１５が形成される。なお、高周波信号は、音声信号を伝送するための搬送波としての側面を持つ。伝送信号生成部９から出力される伝送信号１１５は、インピーダンス調整部９６が設けられた伝送経路を通って送信側共振回路９１に入力される。インピーダンス調整部９６は、伝送経路においてインピーダンス値を変化させることができ、例えば、信号生成部９の出力インピーダンスと送信側共振回路９１の入力インピーダンスとを整合させるようにインピーダンスの調整を行う。送信側共振回路９１は、典型的にはコイル（図示せず）を備えており、高周波信号の周波数ｆｏと略同一の共振周波数を有している。なお、本明細書では、高周波信号の周波数ｆｏと共振回路の共振周波数とが０％〜３％のずれを有しており略等しい場合に、これらを等しいと称することがある。
【００４６】
また、スピーカ２は、搬送波の周波数ｆｏと略同一の共振周波数を有する受信側共振回路９２を備える。受信側共振回路９２もまた、典型的には、コイル（図示せず）を備えている。また、スピーカ２は、受信側共振回路９２で受け取った伝送信号１１５から音声を再生する音声再生部６６を備える。
【００４７】
送信側共振回路９１と受信側共振回路９２との間で、上記共振周波数での磁気共振現象による結合を生じさせる。これによって、無線により高い伝送効率で、オーディオ機器本体１からの伝送信号１１５をスピーカ２に伝送することができる。なお、本発明の実施形態では、送信側共振回路９１と受信側共振回路９２とをコイルを用いて磁気共振現象によって結合させる形態を説明するが、送信側共振回路と受信側共振回路とで極板間を電界共振現象により結合することによって電力を無線伝送する構成もあり得る。
【００４８】
本実施形態において、オーディオ機器本体１は、伝送信号１１５の波形の変化を検出することができる検出部７１を備えている。検出部７１は、例えば、送信側共振回路９１に接続されており、送信側共振回路９１からの信号出力（電圧、電流、波形自体など）を所定のタイミングでモニタする公知の検出回路を用いて構成され得る。
【００４９】
上述のように、オーディオ機器本体１とスピーカ２との距離が変わるとき、送信側と受信側（すなわち共振系全体）で共振周波数におけるインピーダンスのずれが生じることによって伝送信号１１５の伝送効率が低下する。また、インピーダンスのずれが生じていると、機器本体１およびスピーカ２において伝送信号１１５の波形も変化する。したがって、検出部７１で伝送信号１１５の波形変化を検出することによって、共振系のインピーダンスが適切な状態ではないことを判断し、かつ、その変化に基づいて機器本体１とスピーカ２との距離を推定することが可能である。
【００５０】
本実施形態では、検出部７１からの出力に基づいて、インピーダンス調整部９６が、伝送信号が伝播する経路におけるインピーダンス値を変化させる。ここで、伝送信号が伝送（伝播）する経路とは、オーディオ機器本体１における伝送信号生成部９と送信側共振回路９１との間の伝送経路、スピーカ２における受信側共振回路９２と受電部との間の伝送経路を含むものとする。なお、図１に示す形態では、機器本体１においてインピーダンス調整部９６が設けられた形態が示されているが、後述するように、スピーカ２側にインピーダンス調整部を設ける構成としてもよい。また、機器本体１とスピーカ２との双方にインピーダンス調整部を設ける構成としてもよい。
【００５１】
なお、本明細書では、磁気（電界）共振現象による結合によって受信側共振回路において生成される信号をスピーカ側での伝送信号と呼んでいる。本実施形態では、スピーカにおける伝送信号とは、受信側共振回路から出力される、その包絡線がＰＷＭ変調された音声信号に対応する高周波である。
【００５２】
インピーダンス調整部９６が、伝播経路において、オーディオ機器本体１とスピーカ２とにおいてインピーダンス整合が実現するようにインピーダンス値を変化させることによって伝送効率が向上する。すなわち、インピーダンス調整部９６は、伝送信号の伝送効率を向上させるようにインピーダンスの調整を行う。しかし、伝送効率が向上すると、図２２および図２３を用いて説明したように再生される音声の音量が変化する。特に、インピーダンス調整部９６が、離散的にインピーダンスを変化させるような回路で構成されている場合には音量の急激な変化が発生する。
【００５３】
この音量の変化を抑制するために、オーディオ機器本体１は、伝送信号１１５の波形を調整するように設けられた伝送信号調整部９８を備える。伝送信号調整部９８は、検出部７１からの出力に基づいて、インピーダンス調整部９６が伝送路のインピーダンスを制御するときに、伝送信号１１５の振幅などを調整する。例えば、電力伝送に用いる周期信号（搬送波）とパルス幅変調（ＰＷＭ）された音声信号とを組み合わせて伝送信号を形成する場合、伝送信号調整部９８は、伝送信号の振幅またはパルス幅（デューティー比）を制御する。なお、上記のようにして形成された伝送信号は、典型的には、その包絡線がＰＷＭ信号を示しており、この包絡線によって規定されるＰＷＭ信号が音声信号に対応する。伝送信号のパルス幅を制御するという場合、このＰＷＭ信号のパルス幅を制御することを意味する。
【００５４】
インピーダンス調整部９６がインピーダンス値を変化させて伝送効率を向上させるとき、伝送信号調整部９８は、例えば、伝送信号１１５の振幅を低下させる、または、伝送信号１１５のパルス幅を狭くするように動作する。これによって、スピーカ２において再生される音声が不必要に変化することを防止することができる。また、インピーダンス整合が適切に行われているため伝送効率の低下が抑制される。
【００５５】
なお、図１において伝送信号調整部９８は、音声信号と電力信号とから形成された伝送信号１１５を直接調整するように示されているが、このような形態に限らず、音声信号を生成する回路において信号の調整を行う形態であってもよく、伝送信号の波形を調整できる限り、任意の構成を採用し得る。
【００５６】
このように、本実施形態のオーディオシステム１００によれば、オーディオ機器本体（送信側機器）１とスピーカ２との間の距離（これらの相対位置）等が変化するような場合にも、伝送効率の低下を抑制しながら、より向上した音声再生を行うことが可能になる。また、オーディオシステム１００は、送信側機器１とスピーカ２との相対位置の変化だけでなく、他の外的要因によって伝送効率が低下するような場合にも好適に用いられ得る。例えば、送信側機器１とスピーカ２との間に障害物が介在することで伝送効率が低下しており、伝送路でインピーダンス値を変化させることで伝送効率の向上が見込めるような場合には、本実施形態のオーディオシステム１００が適切に利用される。
【００５７】
以下、より具体的な本発明の実施の形態を説明する。
【００５８】
（実施の形態１）
図２は、本発明の実施の形態１における無線電力伝送オーディオシステム（スピーカ用無線電力伝送装置）のブロック構成を示す。実施の形態１のオーディオシステムは、送信側機器（オーディオ機器本体）１とスピーカ（受信側機器）２とから構成される。
【００５９】
機器１は、ＰＷＭ信号発生部３１、周期信号発生部６１、増幅部１１を含む信号発生部（伝送信号生成部）９と、送信共振回路９１とを備える。機器１はまた、信号発生部９と送信共振回路９１との間において、インピーダンス調整を行うためのインピーダンス変換部２１およびインピーダンス制御部４１を備える。本明細書では、インピーダンス変換部２１とインピーダンス制御部４１と併せてインピーダンス調整部と呼ぶ場合がある。機器１はさらに、伝送信号の波形を検出する検出部７１、振幅制御部８１、および制御部１０１を備える。制御部１０１は、検出部７１からの出力に基づいて、振幅制御部８１とインピーダンス制御部４１とを制御するように構成されている。
【００６０】
また、スピーカ２は、受信共振回路９２、整流部３２、包絡線検波部５２、低域通過部１２、電気信号変換部（電気／音声変換部）６２を備える。
【００６１】
送信共振回路９１および受信共振回路９２のそれぞれは、送信コイル（または受信コイル）と、送信コイル（または受信コイル）に直列または並列に接続されたキャパシタ、インダクタ、またはその組合せによって構成される共振回路である。
【００６２】
各インダクタは、良好な導電率を有する銅や銀などの導電体から好適に形成され得る。また、リッツ線などを用いて送信コイルや受信コイルを形成すれば、単位長さ辺りの導体損失を低減できるため、直列共振回路、および並列共振回路のＱ値を向上させることができ、より高い効率で電力伝送が可能になる。
【００６３】
送信共振回路９１と受信共振回路９２とは、共振周波数ｆｏを有するように構成されている。これらは、共振周波数ｆｏにおいて磁気共振現象で磁気的に結合され、非接触に周期信号を伝送する。機器１の周期信号発生部６１は、上記共振周波数ｆｏと等しい周波数ｆｏを有する周期的な信号（例えば数十ＭＨｚの高周波信号）を電力を伝送するために用いる信号として生成する。
【００６４】
なお、送信共振回路９１と受信共振回路９２との共振周波数ｆｏに基づいて、周期信号発生部６１が生成する周期信号の周波数が規定されている。典型的には、これらは等しく設定され、これらの周波数が等しいと言う場合には、共振回路の共振周波数と周期信号の周波数とが上述のように０％〜３％のずれを有する場合を意味する。
【００６５】
機器１からスピーカ２へ伝送する音声信号１１１は、ＰＷＭ信号発生部３１でＰＷＭ変調信号に変換された後、乗算部において周期信号発生部６１の出力（搬送波）と掛け合わされる。これにより、図５に示すような、周波数ｆｏの搬送波がＰＷＭ変調信号で振幅変調（ＡＭ）されて形成された伝送信号が生成される。この伝送信号は、増幅部１１で所望の振幅に増幅され、信号発生部９から出力される。
【００６６】
音声信号１１１は、例えば、送信側機器（オーディオ機器本体）１に外部的に接続された携帯音楽再生機器や表示装置などからの出力であってよい。また、音声信号１１１は、送信側機器１内において再生されたアナログまたはデジタルの音声信号であってよい。また、搬送波として用いられる電力伝送用の高周波信号は、例えば、その周波数が数十ＭＨｚに設定されるのに対し、ＰＷＭ信号発生部３１で生成されたＰＷＭ信号（パルス幅変調された音声信号）の周波数は高くとも数百ＫＨｚ程度に設定されている。
【００６７】
磁気共振方式においては、伝送効率を向上させるために、送信共振回路９１から送信回路を見たインピーダンスと、受信共振回路９２から受信回路を見たインピーダンスとの両方、もしくはどちらか一方のインピーダンスを制御することが重要である。本実施の形態１では、送信共振回路９１から送信回路を見たインピーダンスを制御する構成を採用しており、信号発生部９（増幅部１１）と送信共振回路９１との間にインピーダンス変換部２１が配置されている。
【００６８】
インピーダンス変換部２１の構成としては、可変インダクタや可変キャパシタによって連続的にインピーダンスを制御する構成や、固定のインダクタやキャパシタを複数用いて離散的なインピーダンス値を設定し、個々スイッチで切り替えることで段階的、離散的にインピーダンスを制御する構成が考えられる。
【００６９】
図３にインピーダンス変換部２１の回路構成の一例を示す。図に示すように、インピーダンス変換部２１は、グランドに接続された並列コンデンサ群Ｃ１０およびこれらを切り替えるスイッチ４１０と、直列コンデンサ群Ｃ２０およびこれらを切り替えるスイッチ４２０と、直列インダクタ群Ｌ１０およびこれらを切り替えるスイッチ４３０とを有する。コンデンサ群Ｃ１０、Ｃ２０およびインダクタ群Ｌ１０のそれぞれは、キャパシタンスまたはインダクタンスが互いに異なる複数のコンデンサまたは複数のインダクタから構成される。スイッチ４１０、４２０、４３０をインピーダンス制御部４１からの制御信号によって適宜切り替えることで、回路のインピーダンス値を切り替えることができる。これにより、送信側機器とスピーカとのインピーダンス整合を行うことが可能である。このように構成されたインピーダンス変換部２１を用いる場合、インピーダンス値が複数の値のうちの一つに選択的に設定され、インピーダンス値は離散的に変化する。
【００７０】
再び図２を参照する。送信共振回路９１から出力された伝送信号は、スピーカ２の受信共振回路９２で受信される。受信された伝送信号は、整流部３２で整流され、包絡線検波部５２においてＰＷＭ信号が再生される。低域通過部１２では、音声帯域の信号だけを透過することで音声信号を再生することができる。低域通過部１２を通過した信号は、最終段の電気／音声変換部６２で音声として再生される。
【００７１】
送信共振回路９１と受信共振回路９２との位置関係によって、最適な伝送効率となるためのインピーダンス値からずれると、送信共振回路９１における伝送信号の波形パラメータ（電圧値や電流値、波形の形そのものなど）が変化する。検出部７１でその波形変化を検出することで位置関係の変化を検出し、制御部１０１に検出結果を出力する。
【００７２】
制御部１０１は、図４に示すように、処理部１７１と記憶部１５１とから構成され、記憶部１５１には、インピーダンス値と、送信共振回路９１の波形パラメータと、送信／受信共振回路９１、９２の距離との関係が予め記憶されている。
【００７３】
処理部１７１は、設定されているインピーダンス値と送信共振回路９１の波形パラメータ（電圧値や電流値、波形の形そのものなど）とから、これらに関連付けられた送信／受信共振回路９１、９２の距離（伝送距離）を求める。
【００７４】
送信共振回路９１と受信共振回路９２の位置関係が変化する場合、制御部１０１の処理部１７１は、伝送効率が最適となるようにインピーダンス調整部のインピーダンス値を制御する。このとき、インピーダンス値を制御することで伝送効率が変わるため、図２２および図２３に示したように、結果としてスピーカの出力音量が変化してしまう。出力音量の変化を避けるためには、伝送効率が上がったときに、その分、信号発生部９の出力振幅を下げることが好ましい。このようにすれば、図５に示すように、受信共振回路の出力信号が、インピーダンス値の切り替えの前後で不連続に変化することなく、結果としてスピーカ２の出力音量を一定のまま保つことができることになる。上述のとおり、記憶部１５１には、インピーダンス値と、送信共振回路９１の波形パラメータと、送信／受信共振回路９１、９２の距離との関係が予め記憶されており、その情報に加えて、設定されるインピーダンス値と伝送距離、そしてそのときに得られる最大の伝送効率の関係も記憶されている。
【００７５】
ここで、伝送効率と、送信共振回路９１における伝送信号の振幅との積が、インピーダンス値の切り替えの前後で略同じであれば、スピーカ２の出力音量がほぼ変化しない。そこで、処理部１７１は、インピーダンス値を切り替える場合、伝送効率と送信共振回路９１における伝送信号振幅の積が略同じになるように、新しく設定する増幅率とインピーダンス値とを決定し、振幅制御部８１とインピーダンス制御部４１とにそれぞれ出力する。
【００７６】
ここで本実施の形態１では、パルス幅変調信号によって音声信号を伝送しているので、パルスとパルスの間に無信号期間が繰返し発生する。インピーダンス値の切替を、パルスが存在する期間（パルス幅変調信号がハイ状態の期間）に行うと、切り替え時の回路動作が雑音として生じる可能性があるため、パルスとパルスの間の無信号期間（ロー状態の期間）において、制御部１０１は、振幅制御部８１とインピーダンス制御部４１とに、それぞれ、増幅率、インピーダンス値を切り替えるように制御する制御信号を送る。振幅制御部８１は増幅部１１の増幅率を制御し、インピーダンス制御部４１はインピーダンス変換部２１のインピーダンス値を制御する。
【００７７】
以上に説明したオーディオシステムによれば、機器１とスピーカ２の間の距離が変化した場合に、最適な伝送効率となるようにインピーダンス値を切り替えることで、伝送効率の低下を抑制することができる。加えて、インピーダンス値を変化させたときに、増幅部１１の増幅率を制御することで、インピーダンス値の切り替えの前後でスピーカ２の出力音量が不連続に変化することを防ぐことが可能である。
【００７８】
なお、本実施の形態１では、送信共振回路９１における伝送信号の波形パラメータを検出部７１で検出していたが、図６に示すように、増幅部１１における伝送信号の波形パラメータを検出部７１で検出する構成であってもよい。
【００７９】
なお、本実施の形態１では、スピーカ２において受信共振回路９２の出力側に整流部３２を配置する構成としたが、受信共振回路９２の出力を直接包絡線検波部５２に入力する構成であってもよい。
【００８０】
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２における無線電力伝送オーディオシステムのブロック構成を示す。図７において、実施の形態１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００８１】
実施の形態１では、インピーダンス値の切り替えの前後で出力音量が変化しないように、信号発生部９の増幅部１１における伝送信号の増幅率を変化させた。これに対して、本実施の形態２では、ＰＷＭ信号発生部31で音声信号１１１を変調するときに、ＰＷＭ変調信号のパルス幅を制御することで再生音声の音量の変化を抑制する。
【００８２】
検出部７１の検出結果からインピーダンス値を制御するとき、制御部１０１は、ＰＷＭパルス幅制御部５１に対して、ＰＷＭ信号発生部３１でＰＷＭ変調するときの変調比率（音声信号１１１の入力値に対して、パルス幅をどれだけの値にするかの比率）を切り替える。実施の形態１においては、信号発生部９の出力振幅を、伝送効率と送信共振回路９１での信号振幅の積が一定になるように変化させることで、受信共振回路９２の出力が不連続に変化しないようにしていた。本実施の形態では、図８に示すように、インピーダンス値の切り替えによって伝送効率が変化した（図８に示す例では伝送効率が上がる）場合に、インピーダンス値の切り替えの前後で受信共振回路９２における出力振幅の変動を、パルス幅を減少させることによって抑制する。
【００８３】
ＰＷＭ変調パルスのパルス幅を制御して小さくし（Ｔａ→Ｔｂ）、受信共振回路９２の出力の、信号振幅とパルス幅の積が略同一となるようにパルス幅を制御する。
【００８４】
スピーカ２では、受信共振回路９２の後段に低域通過部１２が設けられているので、信号振幅とパルス幅の積が略同一であるＰＷＭパルスは、信号振幅が異なっていても同じ情報を有することになる。したがって、インピーダンスの切り替えの前後で、スピーカ２の出力音量が不連続に変化することを防ぐことが可能となる。
【００８５】
以上に説明したように、機器１とスピーカ２の間の距離が変化した場合において、最適な伝送効率となるようにインピーダンス値を切り替えたときに、音声信号１１１をＰＷＭ変調するときの変調比率を制御することで、インピーダンス値の切り替えの前後で、スピーカ２の出力音量が不連続に変化することを防ぐことが可能となる。
【００８６】
なお、本実施の形態２では、送信共振回路９１の波形パラメータ（信号波形）を検出部７１で検出していたが、図９に示すように、増幅部１１の波形パラメータを検出部７１で検出する構成であってもよい。
【００８７】
なお、本実施の形態１では、スピーカ２において受信共振回路９２の出力に整流部３２を配置したが、受信共振回路９２の出力を直接包絡線検波部５２に入力する構成であってもよい。
【００８８】
（実施の形態３）
図１０は、本発明の実施の形態３における無線電力伝送オーディオシステムのブロック構成を示す。図１０において、実施の形態１および２と同じ構成要素については同じ符号を用い説明を省略する。
【００８９】
実施の形態１および２では、インピーダンス調整部を機器１側にだけに設ける構成としていたが、本実施の形態３では、機器１とスピーカ２との両方にインピーダンス調整部（インピーダンス変換部２１、２２など）を設ける構成となっている。
【００９０】
受信共振回路９２で受信したＰＷＭ変調信号は、整流器３２で整流される。このとき、電力再生部８２において、伝送信号の一部から電力として利用できるエネルギーが再生され、ＰＷＭ変調信号としてインピーダンス変換部２２に出力される。
【００９１】
電力再生部８２で再生した電力は、制御信号受信回路部１２２、インピーダンス変換部２２、インピーダンス制御部４２を駆動するための電力として使用される。機器１では、実施の形態１および２と同様に、送信共振回路９１における波形パラメータの変化を検出部７１で検出し、制御部１０１は検出結果に基づいてインピーダンス値と振幅制御部８１を制御する。
【００９２】
本実施の形態では、受信側でもインピーダンス値を制御するために、制御部１０１が、制御信号送信回路１２１を介して、インピーダンス制御部４２を制御するための制御信号を制御信号受信回路１２２に送信する。制御信号送信回路１２１から制御信号受信回路１２２への制御信号の送信は、任意の公知の通信技術を用いて行うことができる。
【００９３】
インピーダンス制御部４２は、受信した制御信号に従ってインピーダンス変換部２２のインピーダンス値を制御・変換する。このようにして、送受信機両方においてインピーダンス値を制御することが可能となる。
【００９４】
制御部１０１の記憶部１５１には、送受信機の各々のインピーダンス値と、送信共振回路９１の波形パラメータと、送信／受信共振回路９１、９２の距離との関係が予め記憶されている。これらの情報に加えて、設定される送受信機の各々のインピーダンス値と伝送距離、そしてそのときに得られる最大の伝送効率の関係も記憶されており、実施の形態１と同様に、インピーダンス値の切り替えの前後で、スピーカ２の出力音量が不連続に変化しないように、インピーダンス制御部４１、４２や振幅制御部８１を同時に切り替える制御を行う。送受信機のインピーダンス値を制御することで、送信共振回路９１と受信共振回路９２との間での伝送効率を向上させることが可能となり、消費電力を低減することが可能となる。
【００９５】
以上に説明したように、機器１とスピーカ２の間の距離が変化した場合において、最適な伝送効率となるように送受信機両方のインピーダンス値を切り替えたときに、増幅部１１の増幅率を制御することで、インピーダンス値の切り替えの前後でスピーカ２の出力音量が不連続に変化することを防ぐことが可能となる。
【００９６】
なお、本実施の形態３では、送信共振回路９１の波形パラメータを検出部７１で検出していたが、図１１に示すような、増幅部１１の波形パラメータを検出部７１で検出する構成であってもよい。
【００９７】
また、本実施の形態３では、スピーカ２において、受信共振回路９２の出力が整流部３２において整流される構成を示したが、受信共振回路９２の出力が直接包絡線検波部５２に入力する構成であってもよい。
【００９８】
（実施の形態４）
図１２および１３は、本発明の実施の形態４における無線電力伝送オーディオシステムのブロック構成を示す。図１２および１３において、実施の形態１〜３と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００９９】
実施の形態３では、インピーダンス値の切り替えの前後で出力音量が変化しないように、送信共振回路９１（もしくは増幅部１１）における波形パラメータを検出部７１で検出し、信号発生部９の増幅部１１の増幅率を変化させたが、本実施の形態４では、ＰＷＭ信号発生部３１で音声信号１１１を変調するＰＷＭ変調信号のパルス幅を制御することで、出力音量の変化が生じないようにする構成となっている。本実施の形態４では、実施の形態３と同様に、送受信機両方のインピーダンスを制御し、かつ実施の形態２と同様に、ＰＷＭ変調信号のパルス幅を制御することで、送受信両方のインピーダンス値の切り替えの前後で、スピーカ２の出力音量が不連続に変化することを防ぐことが可能となる。
【０１００】
（実施の形態５）
図１４および１５は、本発明の実施の形態５における無線電力伝送オーディオシステムのブロック構成を示す。図１４および１５において、実施の形態１〜４と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【０１０１】
実施の形態１および２では、インピーダンス変換部が機器１側にだけ設けられている構成を示し、実施の形態３および４では、インピーダンス変換部が機器１とスピーカ２との送受信機両方に設けられている構成を説明したが、本実施の形態５では、スピーカ２側だけにインピーダンス変換部２２が配置される構成となっている。
【０１０２】
実施の形態３と異なる点は、送信共振回路９１の波形パラメータを検出部７１で検出して、制御部１０１が制御する対象が、実施の形態３では、送受信機両方のインピーダンス制御部４１、４２と振幅制御部８１であったが、本実施の形態５では、受信機（スピーカ）２側のインピーダンス制御部４２と振幅制御部８１となっている。前述のとおり、送受信機両方のインピーダンス値を制御する方が伝送効率は高く設定できるが、送信、受信のどちらか一方の制御でも伝送効率の劣化を防ぐことができる。
【０１０３】
制御部１０１は、検出部７１の検出結果に基づいて、振幅制御部８１とインピーダンス制御部４２を制御し、スピーカ２側のインピーダンス値の切り替えの前後で、スピーカ２の出力音量が不連続に変化することを防ぐことが可能となる。
【０１０４】
（実施の形態６）
図１６および図１７は、本発明の実施の形態６における無線電力伝送オーディオシステムのブロック構成である。図１６および図１７において、実施の形態１〜５と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【０１０５】
実施の形態５では、インピーダンス値の切り替えの前後で出力音量が変化しないように、送信共振回路９１（もしくは増幅部１１）における伝送信号の波形パラメータを検出部７１で検出し、信号発生部９の増幅部１１の増幅率を変化させた。これに対して、本実施の形態６では、ＰＷＭ信号発生部３１で、音声信号１１１を変調するＰＷＭ変調信号のパルス幅を制御することで、出力音量の変化が生じないようにする構成となっている。本実施の形態６では、実施の形態５と同様に、受信（スピーカ）側のインピーダンス値を制御し、かつ実施の形態２および４と同様に、ＰＷＭ変調信号のパルス幅を制御することで、受信（スピーカ２）側のインピーダンス値の切り替えの前後で、スピーカ２の出力音量が不連続に変化することを防ぐことが可能となる。
【０１０６】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれらに限られない。本発明のオーディオシステムは、設置型のスピーカを備えるシステムだけではなく、例えば、イヤフォンやヘッドフォンなどの携帯性を有する小型スピーカを内蔵する機器にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明にかかる無線電力伝送オーディオシステムでは、送信側機器とスピーカの間の距離が変化した場合などにおいて、伝送効率を維持するようにインピーダンスを変化させるときに、伝送信号の波形（例えば、ＰＷＭ変調パルスの振幅やパルス幅）を変化させることで、インピーダンスの切り替えの前後で、音量が不連続に変化することを防止することが可能である。このように構成されたオーディオシステムでは、持ち運び可能なスピーカを用いる場合にも音量を安定させることができる。また、送信側機器とスピーカとが無線で接続されているので、サラウンドシステムなどにおいて多数のスピーカを設置する場合に好適に利用される。さらに、スピーカの角度を変化させるような場合にも本発明は好適に利用され得る。
【符号の説明】
【０１０８】
１ 送信側機器
２ スピーカ
９ 伝送信号生成部
１１ 増幅部
１２ 低域通過部
２１、２２ インピーダンス変換部
３１ ＰＷＭ信号発生部
３２ 整流部
４１、４２ インピーダンス制御部
５１ ＰＷＭパルス幅制御部
５２ 包絡線検波部
６１ 周期信号発生部
６２ 電気／音声変換部
７１ 検出部
８１ 振幅制御部
８２ 電力再生部
９１ 送信（側）共振回路
９２ 受信（側）共振回路
９６ インピーダンス調整部
１０１ 制御部
１１１ 音声信号
１１５ 伝送信号
１２１ 制御信号送信回路部
１２２ 制御信号受信回路部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信側機器と、前記送信側機器に関連付けられたスピーカとを備え、無線により前記送信側機器から前記スピーカに電力および音声信号を伝送する無線電力伝送オーディオシステムであって、
前記送信側機器は、
前記電力を伝送するために用いられる高周波信号と前記音声信号とから形成される伝送信号を生成する伝送信号生成部と、
前記伝送信号を受け取り、前記伝送信号を送出する第１共振回路であって、前記高周波信号の周波数に等しい共振周波数を有する第１共振回路と、
前記伝送信号の変化を検出する検出部と、
前記伝送信号の信号波形を制御する伝送信号調整部と
を備え、
前記スピーカは、
前記第１共振回路から送出される前記伝送信号の少なくとも一部を、前記共振周波数において磁気共振現象または電界共振現象による結合によって受け取る第２共振回路と、
前記第２共振回路からの出力信号に基づいて前記音声信号を再生する音声出力部と
を備えており、
前記送信側機器および前記スピーカのうちの少なくとも一方は、それぞれに関連付けられた前記第１共振回路または前記第２共振回路に接続されるインピーダンス調整部であって、前記検出部によって検出された前記伝送信号の変化に応じて前記伝送信号が伝送する経路においてインピーダンス値を変化させるインピーダンス調整部を備え、
前記伝送信号調整部は、前記インピーダンス調整部が前記インピーダンス値を変化させたときに、前記送信側機器における前記伝送信号の信号波形を変化させるオーディオシステム。
【請求項２】
前記伝送信号生成部は、パルス幅変調された音声信号を生成するＰＷＭ信号発生部を含み、
前記伝送信号は、前記パルス幅変調された音声信号と前記高周波信号とを乗算することによって得られる請求項１に記載のオーディオシステム。
【請求項３】
前記伝送信号調整部は、前記パルス幅変調された音声信号の振幅を制御する振幅制御部を有する請求項２に記載のオーディオシステム。
【請求項４】
前記伝送信号調整部は、前記パルス幅変調された音声信号のパルス幅を制御するパルス幅制御部を有する請求項２または３に記載のオーディオシステム。
【請求項５】
前記検出部は、前記第１共振回路と前記第２共振回路との位置関係によって生じる前記伝送信号の変化を検出し、
前記インピーダンス調整部は、前記検出部からの信号に応じて前記インピーダンス値を制御し、かつ、前記伝送信号調整部は、前記検出部からの信号に応じて前記伝送信号の信号波形を制御する請求項１から４のいずれかに記載のオーディオシステム。
【請求項６】
前記検出部は、前記第１共振回路における前記伝送信号の波形の変化から、前記第１共振回路と前記第２共振回路との前記位置関係を検出する請求項５に記載のオーディオシステム。
【請求項７】
前記検出部は、前記伝送信号生成部における前記伝送信号の波形の変化から、前記第１共振回路と前記第２共振回路との前記位置関係を検出する請求項５に記載のオーディオシステム。
【請求項８】
前記検出部からの出力に基づいて、前記インピーダンス調整部は前記インピーダンス値を離散的に変化させ、かつ、前記伝送信号調整部は前記伝送信号の信号波形を段階的に変化させる請求項１から７のいずれかに記載のオーディオシステム。
【請求項９】
前記パルス幅変調された音声信号によって規定される、前記伝送信号のパルスとパルスの間の無信号期間において、前記インピーダンス調整部が前記インピーダンス値を変化させる請求項２から４のいずれかに記載のオーディオシステム。
【請求項１０】
前記検出部からの信号に基づいて、前記インピーダンス調整部と前記伝送信号調整部とに制御信号を出力する制御部をさらに備え、
前記制御部は、記憶部を有し、
前記記憶部は、前記検出部によって検出された位置関係と、前記インピーダンス調整部が設定する前記インピーダンス値に対する前記第１共振回路と前記第２共振回路との伝送効率とを記憶し、
前記制御部は、前記インピーダンス調整部が前記インピーダンス値を変化させる前と変化させた後とで、前記パルス幅変調された信号の振幅とパルス幅の積が同じ値になるように制御し、これによって、前記音声出力部から出力される音声の音量が同じ音量となる請求項２から４のいずれかに記載のオーディオシステム。
【請求項１１】
前記スピーカは、前記インピーダンス調整部を備え、
前記送信側機器は、前記スピーカが備える前記インピーダンス調整部に制御信号を送信するための制御信号送信回路を更に備え、
前記スピーカが備える前記インピーダンス調整部は、前記制御信号に基づいてインピーダンス値を変化させる請求項１から１０のいずれかに記載のオーディオシステム。
【請求項１２】
前記送信側機器と前記スピーカとの両方が前記インピーダンス調整部をそれぞれ備えている請求項１から１１のいずれかに記載のオーディオシステム。
【請求項１３】
前記スピーカは、
前記第２共振回路が受け取った信号の包絡線を検出する包絡線検波部と、
前記包絡線検波部からの出力に基づいて音声信号を再生する低域通過回路と、
前記低域通過回路からの出力に基づいて音声を再生する音声変換部と
を有する請求項１から１２のいずれかに記載のオーディオシステム。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれかに記載のオーディオシステムに用いられる前記送信側機器。
【請求項１５】
請求項１から１３のいずれかに記載のオーディオシステムに用いられる前記スピーカ。
【請求項１】
送信側機器と、前記送信側機器に関連付けられたスピーカとを備え、無線により前記送信側機器から前記スピーカに電力および音声信号を伝送する無線電力伝送オーディオシステムであって、
前記送信側機器は、
前記電力を伝送するために用いられる高周波信号と前記音声信号とから形成される伝送信号を生成する伝送信号生成部と、
前記伝送信号を受け取り、前記伝送信号を送出する第１共振回路であって、前記高周波信号の周波数に等しい共振周波数を有する第１共振回路と、
前記伝送信号の変化を検出する検出部と、
前記伝送信号の信号波形を制御する伝送信号調整部と
を備え、
前記スピーカは、
前記第１共振回路から送出される前記伝送信号の少なくとも一部を、前記共振周波数において磁気共振現象または電界共振現象による結合によって受け取る第２共振回路と、
前記第２共振回路からの出力信号に基づいて前記音声信号を再生する音声出力部と
を備えており、
前記送信側機器および前記スピーカのうちの少なくとも一方は、それぞれに関連付けられた前記第１共振回路または前記第２共振回路に接続されるインピーダンス調整部であって、前記検出部によって検出された前記伝送信号の変化に応じて前記伝送信号が伝送する経路においてインピーダンス値を変化させるインピーダンス調整部を備え、
前記伝送信号調整部は、前記インピーダンス調整部が前記インピーダンス値を変化させたときに、前記送信側機器における前記伝送信号の信号波形を変化させるオーディオシステム。
【請求項２】
前記伝送信号生成部は、パルス幅変調された音声信号を生成するＰＷＭ信号発生部を含み、
前記伝送信号は、前記パルス幅変調された音声信号と前記高周波信号とを乗算することによって得られる請求項１に記載のオーディオシステム。
【請求項３】
前記伝送信号調整部は、前記パルス幅変調された音声信号の振幅を制御する振幅制御部を有する請求項２に記載のオーディオシステム。
【請求項４】
前記伝送信号調整部は、前記パルス幅変調された音声信号のパルス幅を制御するパルス幅制御部を有する請求項２または３に記載のオーディオシステム。
【請求項５】
前記検出部は、前記第１共振回路と前記第２共振回路との位置関係によって生じる前記伝送信号の変化を検出し、
前記インピーダンス調整部は、前記検出部からの信号に応じて前記インピーダンス値を制御し、かつ、前記伝送信号調整部は、前記検出部からの信号に応じて前記伝送信号の信号波形を制御する請求項１から４のいずれかに記載のオーディオシステム。
【請求項６】
前記検出部は、前記第１共振回路における前記伝送信号の波形の変化から、前記第１共振回路と前記第２共振回路との前記位置関係を検出する請求項５に記載のオーディオシステム。
【請求項７】
前記検出部は、前記伝送信号生成部における前記伝送信号の波形の変化から、前記第１共振回路と前記第２共振回路との前記位置関係を検出する請求項５に記載のオーディオシステム。
【請求項８】
前記検出部からの出力に基づいて、前記インピーダンス調整部は前記インピーダンス値を離散的に変化させ、かつ、前記伝送信号調整部は前記伝送信号の信号波形を段階的に変化させる請求項１から７のいずれかに記載のオーディオシステム。
【請求項９】
前記パルス幅変調された音声信号によって規定される、前記伝送信号のパルスとパルスの間の無信号期間において、前記インピーダンス調整部が前記インピーダンス値を変化させる請求項２から４のいずれかに記載のオーディオシステム。
【請求項１０】
前記検出部からの信号に基づいて、前記インピーダンス調整部と前記伝送信号調整部とに制御信号を出力する制御部をさらに備え、
前記制御部は、記憶部を有し、
前記記憶部は、前記検出部によって検出された位置関係と、前記インピーダンス調整部が設定する前記インピーダンス値に対する前記第１共振回路と前記第２共振回路との伝送効率とを記憶し、
前記制御部は、前記インピーダンス調整部が前記インピーダンス値を変化させる前と変化させた後とで、前記パルス幅変調された信号の振幅とパルス幅の積が同じ値になるように制御し、これによって、前記音声出力部から出力される音声の音量が同じ音量となる請求項２から４のいずれかに記載のオーディオシステム。
【請求項１１】
前記スピーカは、前記インピーダンス調整部を備え、
前記送信側機器は、前記スピーカが備える前記インピーダンス調整部に制御信号を送信するための制御信号送信回路を更に備え、
前記スピーカが備える前記インピーダンス調整部は、前記制御信号に基づいてインピーダンス値を変化させる請求項１から１０のいずれかに記載のオーディオシステム。
【請求項１２】
前記送信側機器と前記スピーカとの両方が前記インピーダンス調整部をそれぞれ備えている請求項１から１１のいずれかに記載のオーディオシステム。
【請求項１３】
前記スピーカは、
前記第２共振回路が受け取った信号の包絡線を検出する包絡線検波部と、
前記包絡線検波部からの出力に基づいて音声信号を再生する低域通過回路と、
前記低域通過回路からの出力に基づいて音声を再生する音声変換部と
を有する請求項１から１２のいずれかに記載のオーディオシステム。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれかに記載のオーディオシステムに用いられる前記送信側機器。
【請求項１５】
請求項１から１３のいずれかに記載のオーディオシステムに用いられる前記スピーカ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１２−１４７４１７（Ｐ２０１２−１４７４１７Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４４７２６（Ｐ２０１１−２４４７２６）
【出願日】平成２３年１１月８日（２０１１．１１．８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月８日（２０１１．１１．８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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