阅读说明：本技术 可穿戴装置和其使用的电池与供电系统 (Wearable device and battery and power supply system used by same ) 是由 矢作保夫 城杉孝敏 秋山仁 川前治 于 2019-01-16 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种HMD(100),包括：能够安装第一电池、第二电池(200a、b)并通过无线传输来从该第一电池、第二电池接受电力的多个受电部(102a、b)；监视第一电池、第二电池的状态的电源管理部(106)；与第一电池、第二电池进行无线通信的通信部(108)；和对通过多个受电部接受的电力进行限制的多个限制部(104a、b)。控制部(101)按照装置内的负载的电力使用状况,通过限制部限制对负载供给的电力,电源管理部通过通信部取得第一电池、第二电池的剩余电量的信息,将所取得的信息显示在显示器(119)上。由此,能够在佩戴着HMD的状态下供给装置驱动所需的电力,使得HMD能够持续使用。(The invention provides an HMD (100) comprising: a plurality of power receiving units (102a, b) to which first and second batteries (200a, b) can be attached and which can receive electric power from the first and second batteries by wireless transmission; a power supply management unit (106) that monitors the states of the first battery and the second battery; a communication unit (108) that wirelessly communicates with the first battery and the second battery; and a plurality of restricting units (104a, b) that restrict the electric power received by the plurality of power receiving units. A control unit (101) limits the power supplied to the load by a limiting unit according to the power usage state of the load in the device, and a power supply management unit acquires information on the remaining power of the first battery and the second battery by a communication unit and displays the acquired information on a display (119). Thus, the electric power required for driving the device can be supplied while the HMD is worn, and the HMD can be continuously used.)

可穿戴装置和其使用的电池与供电系统

技术领域

本发明涉及用于对头戴式显示器(下称HMD)等可穿戴装置供电的非接触供电技术。

背景技术

作为对用户佩戴在身上使用的可穿戴装置供电的非接触供电技术，已知有以下的技术。

专利文献1公开了一种结构，其涉及具有变焦透镜的电子眼镜及其充电装置，将充电装置套在电子眼镜的腿套部上，通过电磁感应从充电装置的输电线圈向电子眼镜的受电线圈供给电力，对电子眼镜的驱动用电池进行充电。

专利文献2针对可穿戴装置公开了一种结构，该可穿戴装置具有对配置在用户眼前的眼前部进行加温的加热部，通过卷绕在眼前部周围的电线的发热将眼前部加温，并且上述电线是非接触地从外部的输电线圈接受电力供给的受电线圈。

专利文献3公开了一种结构，其涉及从二次电池模块向电子设备(例如眼镜型设备)供电的供电系统，在二次电池模块的带形部收纳具有柔性的二次电池、进行非接触电力传输的输电部和具有柔性的热电发电装置，从二次电池模块的输电部向电子设备所具有的受电部通过非接触电力传输来进行输电。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-251068号公报

专利文献2：日本特开2016-032213号公报

专利文献3：日本特开2016-073196号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

近年来的HMD已能实现可穿戴计算机或者智能手机、平板电脑那样的功能。此外，眼镜型的透射型HMD作为增强现实(AR：Augmented Reality)技术的核心器件、沉浸式HMD作为虚拟现实(VR：Virtual Reality)技术的核心器件受到了重视。并且，还存在使用HMD观赏电影和玩游戏的情况。

但是，伴随着HMD的多功能化，其功耗增大，以现有电池的搭载容量来说可使用时间太短，无法佩戴着HMD持续进行使用。为应对这样的问题，不得不采用在中途将HMD通过电缆与外部电源连接进行充电，或中断HMD的使用来对电池进行充电等方法，对用户而言会觉得麻烦。为了能够佩戴着HMD持续进行使用，可以增加所搭载电池的容量，但重量会随之增加。尤其是眼镜型HMD与普通的眼镜一样，设备的重量由用户的耳朵和鼻子承受，因此必须尽可能地抑制重量增加以不影响佩戴感受。此外，HMD也和移动终端一样，虽然小型、薄型化得到推进，但充电时或使用时连接电缆较为麻烦，用户对简单的充电方式有越来越高的要求。于是，对于经常戴在身上使用的可穿戴装置来说，可佩戴着持续进行使用以及消除连接电缆的麻烦是非常重要的问题。

在上述专利文献1中，为了对电子眼镜的驱动用电池充电，用户需要进行将便携式充电装置套在电子眼镜的腿套部上的操作，在安装或者取下便携式充电装置时，会导致电子眼镜发生移动或不得不暂时将电子眼镜从头部取下，暂时中断电子眼镜的使用。即可以认为，在用户佩戴着电子眼镜的状态下持续地进行使用是较为困难的。另外，专利文献1还记载了将便携式充电器安装在电子眼镜的腿套部，并在该状态下将其与外部电源连接进行充电的方式，不过依然存在连接电缆的麻烦这一问题。此外，便携式充电装置通过外部端子与充电器连接，由此具有露出到外部的端子，在佩戴在头部使用时，存在因汗液引起短路和端子腐蚀等担忧。

上述专利文献2记载了，由卷绕在可穿戴装置的眼前部周围的电线构成受电线圈，以非接触的方式从外部的输电线圈接受电力供给。此时，为了从外部的输电线圈接受所期望的电力的供给，输电线圈与受电线圈的距离必须靠近。这是为了将电力传输时泄漏到周围的电波抑制在容许值以内。如专利文献2中记载的那样，在将电子眼镜置于充电座等上，使得输电线圈与受电线圈靠近的情况下，能够进行所期望的电力传输。但是，在用户佩戴使用可穿戴装置的状态下，必须使外部的输电线圈靠近眼前部(受电线圈的位置)，这会妨碍使用可穿戴装置的用户的视野。即，可以预料，在用户佩戴着可穿戴装置的状态下无法供给足够的电力。

在上述专利文献3中，电子设备(眼镜型设备)以非接触的方式从佩戴在腰部的带状二次电池模块接受电力。该情况下，考虑到用户的腰部至头部的距离，同样可以预料，难以供给HMD等眼镜型设备的消耗电力。此外，专利文献3记载了二次电池还能够从端子部经电缆进行充电，不过如上所述，经电缆进行充电对用户而言很麻烦。

本发明的目的在于，鉴于上述现有技术的问题，提供一种能够在佩戴并使用着可穿戴装置的状态下供给装置驱动所需的电力，对用户而言使用时较不麻烦的可穿戴装置。

解决问题的技术手段

本发明的一个例子可列举如下。一种可穿戴装置，其特征在于，包括：至少能够安装第一电池、第二电池，并通过无线传输来从该第一电池、第二电池接受电力的多个受电部；监视所安装的所述第一电池、第二电池的状态的电源管理部；与所安装的所述第一电池、第二电池进行无线通信的通信部；向用户提供信息的显示器；对通过所述多个受电部接受的电力进行限制的多个限制部；和对所述受电部、所述电源管理部、所述通信部、所述显示器和所述限制部进行控制的控制部。所述控制部按照所述可穿戴装置内的负载的电力使用状况，通过所述限制部限制对负载供给的电力，所述电源管理部通过所述通信部取得所安装的所述第一电池、第二电池的剩余电量的信息，将所取得的剩余电量的信息显示在所述显示器上。

进一步，所述多个限制部具有防止流向所述第一电池、第二电池一侧的反向电流的功能，在所述电源管理部判断为使用中的所述第一电池的剩余电量小于阈值时，所述控制部控制所述限制部的防反向电流的功能，进行受电系统的切换来从使用中的所述第一电池切换到待机中的所述第二电池，并且，在所述显示器上显示提醒用户更换使用中的所述第一电池的警告。

本发明的电池能够安装在可穿戴装置上供给电力并且能够由充电器进行充电，其特征在于，包括：存储电力的蓄电池部；输电受电部，其能够通过无线传输来从所述蓄电池部向所述可穿戴装置输送电力，并且能够为了对所述蓄电池部进行充电而从所述充电器接受电力；转换部，其在所述蓄电池部与所述输电受电部之间进行直流电流与交流电流的转换；蓄电状态识别部，其检测并保存所述蓄电池部的剩余电量或者蓄电状态信息；与所述可穿戴装置和所述充电器进行无线通信的通信部；和对所述输电受电部、所述蓄电状态识别部和所述通信部进行控制的控制部，其中，所述蓄电状态识别部能够通过所述通信部对所述可穿戴装置发送所述蓄电池部的剩余电量的信息，并且能够对所述充电器发送所述蓄电池部的蓄电状态信息，所述控制部在通过所述通信部从所述可穿戴装置收到控制命令时，停止从所述蓄电池部向所述可穿戴装置传输电力。

进一步，本发明的供电系统包括可穿戴装置、对可穿戴装置供电的电池和对电池充电的充电器。其特征在于，所述可穿戴装置包括：至少能够安装第一电池、第二电池，并通过无线传输来从该第一电池、第二电池接受电力的多个受电部；监视所安装的所述第一电池、第二电池和通过所述充电器正在充电中的第三电池的状态的电源管理部；与所安装的所述第一电池、第二电池和所述充电器进行无线通信的通信部；和向用户提供信息的显示器。所述第一电池～第三电池包括：存储电力的第一蓄电池部；输电受电部，其能够通过无线传输来从所述第一蓄电池部向所述可穿戴装置输送电力，并且能够为了对所述第一蓄电池部进行充电而从所述充电器接受电力；蓄电状态识别部，其检测并保存所述第一蓄电池部的剩余电量或者充电中的蓄电状态信息；和与所述可穿戴装置和所述充电器进行无线通信的通信部。所述充电器包括：存储电力的第二蓄电池部；输电部，其通过无线传输来从所述第二蓄电池部向充电中的所述第三电池输送电力；取得充电中的所述第三电池的蓄电状态信息的充电中电池监视部；和与所述可穿戴装置和所述第三电池进行无线通信的通信部。所述可穿戴装置将从所安装的所述第一电池、第二电池取得的剩余电量的信息，和从所述充电器取得的充电中的所述第三电池的蓄电状态信息显示在所述显示器上，在判断为使用中的所述第一电池的剩余电量小于阈值时，进行受电系统的切换来从使用中的所述第一电池切换到待机中的所述第二电池，并且，在所述显示器上显示提醒用户更换使用中的所述第一电池的警告。

发明的效果

根据本发明，能够在用户佩戴着可穿戴装置的状态下供给所需的电力，使得装置能够持续使用。例如，在用户观赏时长较长的电影的情况下，也不会出现因增加所搭载的电池而影响佩戴感受的问题，并且也不存在从可穿戴装置的端子向外部电源连接电力供给用电缆的麻烦，能够提高使用便利性。

附图说明

图1是表示由HMD、电池和充电器构成的供电系统的整体结构的图(实施例1)。

图2是表示HMD100的内部结构的框图。

图3是表示电池200的内部结构的框图。

图4是表示充电器300的内部结构的框图。

图5A是表示HMD100与使用中的电池200a、b间的电力传输的图。

图5B是表示充电中的电池200c与充电器300间的电力传输的图。

图6A是表示HMD、使用中的电池、充电器之间的通信的图。

图6B是表示HMD、充电中的电池、充电器之间的通信的图。

图7A是表示在显示器上显示HMD的各种功能菜单的例子的图。

图7B是表示在显示器上显示电池的状况的例子的图。

图8是表示供电系统与云端之间的数据传输的图。

图9是表示HMD与电池间的电力传输的控制的图(实施例2)。

图10是表示将使用中的电池从HMD上拆下的处理的流程图。

图11是表示从使用中的电池切换至待机中的电池的处理的流程图。

图12是表示电池从HMD上脱离时的处理的流程图。

图13是表示将电池安装在HMD和充电器上的动作的图(实施例3)。

图14是表示电池内的电力系统回路的例子的图。

图15是表示电池的内部结构的一个例子的图。

图16是表示电池安装在HMD上时的状态的图。

图17是表示电池内部结构的其他例子的图。

图18是表示图17的变形例的图。

图19是表示对安装在HMD上的状态下的电池进行充电的充电器400的结构的图。

图20A是表示不仅从电池而且还从充电器500向HMD供电的供电系统的结构的图(实施例4)。

图20B是表示图20A的供电系统的具体应用例的图。

具体实施方式

下面使用附图对本发明的实施方式进行详细说明。不过，本发明不应被下述实施方式的记载内容所限定解释。本领域技术人员容易理解，在不脱离本发明的思想及要点的范围内，能够改变其具体的结构。在以下说明的发明的结构中，对于同一部分或具有相同的功能的部分，有时会在不同的图间共同使用相同的附图标记并省略重复的说明。

实施例1

在实施例1中，说明对本发明的可穿戴装置进行电力供给的基本结构。其中，以眼镜型的头戴式显示器(下称HMD)作为用户戴在身上使用的可穿戴装置的例子。HMD上安装有多个电池，当使用中的电池的剩余电量不足时，将其从HMD上拆下利用充电器进行充电。在电池充电时，切换至待机的其他电池向HMD供给电力，因此用户能够持续使用HMD。此时，在HMD与电池之间以及电池与充电器之间，以无线(非接触)的方式传输电力，并且通过相互通信来传输电池的剩余电量和充电量等信息。

图1是表示由HMD100、电池200和充电器300构成的供电系统的整体结构的图。首先说明基本操作。在眼镜型的HMD100中，眼镜的左右对称的“镜腿”的部分(镜腿部114)具有受电部102a、102b，安装了2个电池200a、200b。从电池200a、200b通过输电受电线圈向受电部102a、102b供给电力。此处采用安装2个电池的结构，但当然也可以为2个以上的多个。

当使用HMD100导致一个电池200a的剩余电量变得不足时，在HMD100的显示器119上显示剩余电量不足的警告。用户从受电部102a拆下电池200a插入充电器300的充电插槽311(在该例中为4个插槽311a～311d)。其间，HMD100切换至正在待机的另一个电池200b继续工作。

在充电器300向电池200a充电的动作中，也通过输电受电线圈供给电力。当电池200a完成充电时，在HMD100的显示部通知充电完成，用户取出电池200a安装在HMD100的受电部102a上。这样，由于在HMD100上安装有多个电池并交替地切换使用，因此用户能够持续使用HMD100。不过，在HMD100上更换电池200的操作和将电池插入充电器300的操作是在用户佩戴着HMD100的状态下进行的，因此实施了以下改进。

在HMD100上用于安装电池200的受电部102a的后方很近的位置，面向镜腿部的外侧设置有红外线传感器115a。相反侧的受电部102b也同样设置有红外线传感器115b。在用户要拆下安装在受电部102a上的电池200a时，能够将手指伸入受电部102a后端的凹陷部位，来容易地拆下电池200a。此时，位于受电部102a后端附近的红外线传感器115a能够检测到用户为了拆下电池200a而将手靠近。如果用户错误地要去拆下相反侧的电池200b(右眼侧)而不是电池200a(左眼侧)，则设置在右眼侧的受电部102b附近的红外线传感器115b检测到用户的手的靠近，发出当前应该更换的电池不是右眼侧而是左眼侧的电池的警告，由此能够防止用户的误操作。

接着，用户将拆下的电池200a插入并设置到充电器300的多个充电插槽311a～311d的任一个插槽中。与各充电插槽对应的插槽编号部分312a～312d按编号的形状凸起，用户能够用手指触摸以识别插槽编号和充电器的朝向。另外，插槽编号部分312在电池开始充电时点亮红色的LED，在充电完成时点亮绿色的LED。对于插入在充电插槽311中的电池200，也同样地在充电开始时点亮红色的LED215，在充电完成时点亮绿色的LED215。

眼镜型HMD100能够通过将镜腿部展开，来将其佩戴在头部和从头部摘下。在镜腿部的靠显示部一侧的端部设置有应变传感器116a、116b，利用应变传感器116a、116b检测HMD佩戴时的展开，从而知道其从头部摘下。若应变传感器116a、116b的检测信号持续规定时间(例如1分钟)没有变化，HMD100就自动转到待机(stand-by)模式，当检测信号再次发生变化时，启动HMD的动作。由此能够节约HMD100的功耗。HMD100的正面一侧设置有照相机120和红外线传感器115c。

接着，说明HMD100、电池200、充电器300各自的结构。

图2是表示HMD100的内部结构的框图。HMD100由控制部101、存储器部105、电源管理部106、传感器部107、通信部108、数据输出部109、数据输入部110构成。控制部101控制HMD100整体的动作。

存储器部105存储HMD100的内部状态的信息和电池200的蓄电状态的信息，并保存要在HMD上显示的图像数据。电源管理部106包括用于从使用中的电池200接受电力的受电部102、转换部103、限制部104，向HMD100内的各部供给电力。受电部102具有能够以无线的方式接受电力的受电线圈。此外，电源管理部106监视HMD100中正在使用的电池200、充电器300中正在充电的电池200以及内置的电池的状态。频率计数器121检测使用中的电池200是否被拆下(脱落)。这些动作的详细情况后述。

传感器部107包括红外线传感器115、应变传感器116，此外根据需要包括加速度传感器、陀螺仪传感器、磁传感器、温度传感器、静电传感器、触觉传感器等。通信部108包括用于与电池200和充电器300进行无线通信的无线LAN、Bluetooth(注册商标)，此外还可以具有“One-Seg”移动广播功能和基于GPS(Global Positioning System全球定位系统)的位置信息获取功能。

数据输出部109由在眼镜的镜片部的位置上显示向用户提供的影像和信息的显示器119和输出声音的扬声器(耳机)、发光元件等构成。数据输入部110由拍摄HMD100前方风景的照相机120和输入声音的麦克风、用于输入用户的操作的操作输入部等构成。

图3是表示电池200的内部结构的框图。电池200由控制部204、通信部205、存储器部206、蓄电状态识别部207、蓄电部208、显示部209构成。控制部204控制电池200整体的动作。

通信部205包括用于与HMD100和充电器300进行无线通信的无线LAN、Bluetooth(注册商标)。存储器部206存储电池200的内部状态的信息，此外能够保存要在HMD100上显示的图像数据。

蓄电状态识别部207检测该电池的剩余电量或者充电量并保持该信息。蓄电部208包括在蓄电元件构成的蓄电池部201与转换部202、HMD100及充电器300之间输送或接受电力的输电受电部203。输电受电部203具有用于以无线的方式输送、接受电力的输电受电线圈。显示部209是分颜色显示该电池的蓄电量的LED215。

另外，在以下的说明中，电池200根据其使用状态(在HMD中使用的过程中，在充电器中充电的过程中)区分表示为200a～200d(对电池的内部结构也同样区分)。

图4是表示充电器300的内部结构的框图。充电器300由控制部301、通信部302、存储器部303、充电中电池监视部304、显示部305、供电电源部306构成。控制部301控制充电器300整体的动作。

通信部302包括用于与HMD100及电池200进行无线通信的无线LAN、Bluetooth(注册商标)。进一步，还可以具有基于GPS的位置信息获取功能、“One-Seg”功能。

存储器部303存储充电器300的内部状态的信息和电池200的蓄电状态的信息，此外能够保存要在HMD100上显示的图像数据。

充电中电池监视部304取得充电中的电池200的充电量的信息。显示部305是分颜色显示电池开始充电和完成充电的LED。

供电电源部306包括向电池200供电的蓄电池部307、转换部308、输电部309。输电部309具有以无线的方式输送电力的输电线圈。另外，显示部305和供电电源部306的数量与充电插槽311的数量对应。

此处，供电电源部306的蓄电池部307能够通过外部电源进行充电。而且，可根据HMD100的使用状况一并使用外部电源。在长时间坐于1处使用HMD100例如观赏电影等情况下，能够将供电电源部306与市电等外部电源连接进行使用。另一方面，在随身携带HMD100的情况下，利用已充电的蓄电池部307对HMD的电池200进行充电。

在图2～图4中，输电部/受电部包括输电线圈/受电线圈，通信部包括天线，不过图中为简单起见省略了它们的图示。

图5A和图5B是说明HMD100、电池200、充电器300之间的电力传输的图。其中，图5A表示HMD100与使用中的电池200a、b间的电力传输，图5B表示充电中的电池200c与充电器300间的电力传输。

在图5A，HMD100上能够安装多个(此处为2个)电池200a、200b，能够从各个电池200a、200b供给电力。直流电流从电池的蓄电池部201a、b流出，由转换部202a、b例如转换为150kHz的交流电流。然后，通过无线的方式从输电部203a、b(输电线圈)对HMD100输送电力。

HMD100具有多个受电部102a、b(受电线圈)，从各个电池200a、200b接受例如以150kHz的频率无线输送的电力。在转换部103a、b，将接受的交流电流转换为规定的直流电流。限制部104a、b向控制部101供给直流电流，根据HMD100内负载的电力使用状况限制所供给的电力。因此，控制部101基于负载的电力使用状况对限制部104发送用于进行电力限制的控制信号，不过图中省略了这一点。

关于HMD100中的多个电池200a、200b的使用方法，能够通过选择控制部101的控制流程来进行设定，例如，能够优先使用剩余电量较少电池。此外，通过使受电部102a、b和转换部103a、b构成为可进行双向的输电和电力转换，能够设定成一个受电部例如102a始终安装有电池200a，而另一个受电部102b专用于电池更换。由此还能够实现这样的设定，即，利用安装在受电部102b的电池200b提供HMD100的操作所需的电力，并同时在电池200a中存储电力。该情况下，即使因某些原因导致一只手无法使用，也能够在佩戴着HMD100的状态下，实现长时间——超出单个电池容量的使用时间——的持续使用。

这样，通过具备多个电池，在电池更换时将另一个电池用作HMD100的电源，因此在电池更换时也能够持续使用HMD。进一步，还能够利用HMD100的电源管理部106具备的内置电池。内置电池与所安装的电池200a、200b相比电池容量较小，但通过使其具有足够在电池更换的期间内使HMD100充分地工作的电池容量，在电池更换时也能够持续地使用HMD。不过，在未能于规定时间内更换电池的情况下，为了保证数据安全等，将HMD100本身关闭。

图5B表示从充电器300到电池200c的电力传输(充电动作)。在充电器300的供电电源部306中，蓄电池部307产生的直流电流被转换部308转换为交流电流，通过无线的方式从输电部309(输电线圈)向充电中的电池200c输送。在电池200c的蓄电部208中，由受电部203c(受电线圈)接受充电器300输送的电力，在转换部202c将其转换为直流，存储在蓄电池部201c中。

图6A和图6B是说明HMD100、电池200、充电器300之间的通信的图。其中，图6A表示关于使用中的电池200a(200b)的通信，图6B表示关于充电中的电池200c的通信。

在图6A，HMD100的通信部108与使用中的电池200a(200b)的通信部205a进行无线通信，HMD100的电源管理部106取得由使用中的电池200a、b的蓄电状态识别部207a得到的电池的剩余电量的信息。进一步，HMD100的通信部108与充电器300的通信部302进行无线通信，发送HMD100得到的使用中的电池200a、b的剩余电量的信息。此外，HMD100的通信部108基于HMD100内的负载的电力使用状况，向使用中的电池200a、b发送来自控制部101的停止输电等控制命令。

在图6B，充电器300的通信部302与充电中的电池200c的通信部205c进行无线通信，充电器300的充电中电池监视部304取得由电池200c的蓄电状态识别部207得到的电池200c的蓄电状态的信息(充电量)。进一步，HMD100的通信部108与充电器300的通信部302进行无线通信，HMD100的电源管理部106取得充电中的电池200c的蓄电状态的信息。此外，HMD100的通信部108基于使用中的电池200a、b的剩余电量和HMD100内的负载的电力使用状况，向充电器300发送来自控制部101的充电开始/停止等控制命令，充电器300按照命令控制充电中的电池200c。

这样，HMD100与充电器300彼此通信来传输使用中的电池200a、b的剩余电量和充电中的电池200c的蓄电状态信息，将其存储在各自的存储器部105、303中。

图7A和图7B表示HMD100的显示器119上显示的电池状况的显示例。

图7A是在显示器119上显示HMD的各种功能菜单的例子。用户从该菜单面板选择关于电池的菜单701。为了确认电池的状况，启动该菜单701，或使其始终为启动状态。

图7B是在显示器119上显示电池的状况的例子。左侧显示器119a显示提醒更换电池的警告，右侧显示器119b显示各充电插槽中的电池的充电量的信息。当电池的剩余电量低时，在HMD100的左眼的显示器119a上自动显示“左侧电池剩余电量低”这一提醒用户更换电池的警告。此时，为了不使用户产生误解，在电池剩余电量变少的电池一侧显示该警告。当进行了这样的显示时，用户更换左侧的电池。

此时在相反一侧的右眼的显示器119b上，用柱形显示各插槽中正在充电的电池充电量。该显示例表示了插槽编号2的电池的充电量最大的情况，使插槽2的编号和柱形闪烁显示。同时，在充电器300使电池充电插槽311b的编号312b(数字2)以绿色的LED闪烁，并且该电池200的LED也以绿色闪烁。当进行了这样的显示后，用户可以取出正在充电插槽311b中充电的电池，将其安装在HMD上。

根据以上实施例1的结构，用户能够在佩戴着HMD100的状态下通过更换电池进行电力的补充，能够持续使用HMD而无需中断其使用。这种在更换装置的电池时能够一边使用该装置一边进行电池更换的情况，被称为“可热插拔”。此外，从电池200到HMD100的输电和从充电器300到电池200的输电为近距离的无线电力传输，因此能够容易地输送所需的电力。进一步，因为电池200采用了金属端子不露出到外部的结构，所以即使将HMD佩戴在用户的头部进行使用，也不会出现汗液引起端子腐蚀或更换电池时导致端子间短路的问题，可实现安全的使用。例如，在用户观赏时长较长的电影的情况下，也不会因增加所搭载的电池而影响佩戴感受，并且也不存在从可穿戴装置的端子向外部电源连接电力供给用电缆的麻烦，能够提高使用便利性。

这里，作为实施例1的变形例，说明利用本实施例的供电系统从云端下载大容量数据的结构。

图8是表示本实施例的供电系统与云端600之间的数据传输的图。供电系统由HMD100、正在HMD中使用(佩戴中)的电池200a、充电器300、正在充电器中充电的电池200c构成。

HMD100与云端600之间的数据传输包括从云端600下载图像数据等在HMD100上收看的情况(附图标记601a)，和将HMD100的数据输入部110(照相机120)取得的图像数据上传到云端600的情况(附图标记601b)。在任一情况下，数据均在HMD100与云端600之间直接传输，因此存在为了传输电影等大容量的数据而耗费时间并且电池容量可能不足的问题。因此，在本实施例的结构中，经由充电中的电池200利用其充电时间进行数据传输。

充电器300的通信部302从云端600下载数据，保存在正在充电的电池200c的存储器206c中。在HMD100中使用充电完成的电池200c时，读取保存在使用中的电池200a的存储器部206a中的数据进行收看(附图标记602a的路径)。反之，对于HMD100生成的数据，以存储器部105作为缓存，将数据保存在使用中的电池200a的存储器部206中。在对该电池利用充电器300进行充电时，从电池200c的存储器部206c读取所保存的数据，通过充电器300的通信部302上传至云端600(附图标记602b的路径)。这样，HMD100利用充电中的电池200的存储器部在与云端600之间进行数据传输，具有能够高效地传输大容量的数据的效果。

实施例2

实施例2说明用于实现在使用HMD的同时更换HMD的电池的结构，即热插拔功能。

图9是表示HMD与电池间的电力传输的控制的图。所示结构中，HMD100安装有多个电池200a、200b，在它们之间进行切换。

在HMD100中，限制部104a、104b在从各个电池200a、b供给的电力线上设置有防逆流二极管D、电流检测用电阻R、MOS场效应晶体管(MOSFET)M1、蓄电电容器C。控制部101通过对MOSFET(M1)进行导通/关断(ON/OFF)控制，切断从电池200接受的电力。

此外，HMD100的电源管理部106a、106b包括放大器和频率计数器121a、b，检测电池200是否从HMD100脱离。在电池200被拆下(脱离)的情况下，受电部102a、b的无线供电的谐振频率发生变动，因此能够利用频率计数器121监视谐振频率检测电池是否拆下。

另一方面，在电池200a、200b中，在蓄电部208a、b内的蓄电池部201a、b与转换部202a、b之间设置有MOS场效应晶体管(MOSFET)M2a、b。通过利用控制部204a、b控制MOSFET(M2)，限制从蓄电池部201a、b向转换部202a、b流出的电流。此外，电池200的剩余电量由蓄电状态识别部207a、b测量蓄电池部201a、b的端子间电压VB进行判断。

下面说明更换HMD上正在使用的电池时的处理步骤。

图10是表示使用中的电池的剩余电量不足而将其从HMD上拆下的处理的流程图。

使用中的电池200由蓄电状态识别部207读取蓄电池部201的端子间电压VB(剩余电量)，通过与HMD100的通信将其传输至HMD100(S101)。HMD100将接收到的电压VB与预先设定的第一阈值Vth1进行比较(S102)。如果电压VB大于阈值Vth1，则电池能够继续使用，因此返回S101。但是，在电压VB小于阈值Vth1的情况下，在HMD100的显示器119上显示“电池剩余电量低”等警告(S103)。具体而言，如图7B所示那样，在剩余电量变少的电池一侧的显示器119a显示警告。

若更进一步使用电池200，电池200读取端子间电压VB并进行该电压的通信(S104)，HMD100将接收到的电压VB与预先设定的第二阈值Vth2进行比较(其中Vth2＜Vth1)(S105)。在电压VB大于阈值Vth2的期间，因为电池能够继续使用，所以返回S104。但是，在电压VB小于阈值Vth2的情况下，进行拆下电池的处理。

HMD100将限制部104的MOSFET(M1)关断(S106)，防止出现流向电池200一侧的反向电流。进一步，对使用中的电池200发出将MOSFET(M2)关断的指示，停止从蓄电池部201流出电流(S107)。在该阶段，在HMD100的显示器119中的剩余电量变少的电池所在的一侧，显示“请更换电池”的警告(S108)。

用户从HMD100拆下电池200(S109)，电池200与HMD100间的通信断开(S110)。

为了安全起见，能够代替2个阈值Vth1、Vth2，例如还设定1个保持10％左右电力余量的富余的第三阈值Vth3，使用户在电池电力余量还有富余时进行电池更换操作。

图11是表示使用中的电池的剩余电量不足而切换到待机中的电池的处理的流程图。此处，说明从左侧的电池200a切换为右侧的电池200b的情况下的例子。

其中，读取使用中的电池200a的蓄电池部201a的端子间电压VB(剩余电量)，将其与第一阈值Vth1和第二阈值Vth2进行比较(S201至S205)，至此为止的流程与图10的S101至S105相同。然后，在电压VB小于阈值Vth2的情况下(S205为“是”)，从电池200a切换至200b。

首先，HMD100的控制部101将使用中的电池200a一侧的限制部104a的MOSFET(M1a)关断，并进一步将使用中的电池200a的MOSFET(M2a)关断，停止从蓄电池部201a流出电流(S206)。接着，使待机中的电池200b一侧的限制部104b的MOSFET(M1b)导通，进一步将待机中的电池200b的MOSFET(M2b)导通，使蓄电池部201b开始流出电流(S207)。由此，受电系统从电池200a切换至200b。在该切换的期间，通过限制部104a的电容器Ca中积蓄的电力和HMD100的内置电池提供HMD100的电力。由此，不会因切换电池而导致HMD100的动作中断。

之后，在HMD100的左侧的显示器119a上显示“请更换电池”的警告(S208)。用户将电池200a拆下(S209)，电池200a与HMD100间的通信断开(S210)。

图12是表示电池从HMD上脱离时的处理的流程图。其记载了不仅是更换电池时，还因某种原因导致电池脱落的情况下切断电力供给的处理。

HMD100通过电源管理部106的频率计数器121监视受电部102(受电线圈)的谐振频率FR(S301)。当使用中的电池200从受电部102脱离、或者偏离规定位置时，谐振频率FR会发生变动。在频率计数器121检测到该频率的变动的情况下(S302为“是”)，HMD100的控制部101将限制部104的MOSFET(M1)关断(S303)。并且，从HMD100的通信部108向电池200通信，将电池200的MOSFET(M2)关断，停止从蓄电池部201流出电流(S304)。在该阶段，在HMD100的显示器119中的位于脱落的电池的一侧显示“电池已脱落”的警告(S305)。

根据实施例2，在更换HMD100的电池时，用户能够持续使用HMD100而无需中断其动作，能够实现热插拔功能。

实施例3

在实施例3中，说明适合于安装在HMD100或充电器300的电池200的结构。

图13是表示将电池200安装在HMD100和充电器300中的动作的图。在HMD100的受电部102的电池安装面，安装有多个磁铁111a、111b、111c。此处安装了多个磁铁，不过也可以为1个。另外，在电池200安装有相同形状的铁氧体(ferrite)。这些磁铁和铁氧体用于进行HMD100与电池200之间的输电受电线圈的对位，以及降低磁场的泄漏。另一方面，充电器300也安装有相同形状的磁铁，进行充电器300与电池200之间的输电受电线圈的对位，以及降低磁场泄漏。

图14是表示电池200内的电力系统回路的例子的图。电池200由蓄电池部201、转换部202、输电受电部203构成。转换部202是直流/交流转换的双向转换器，输电受电部203的线圈203L能够在输电与受电的两种情况下使用。下面详细说明电池的结构。

图15是表示电池200的内部结构的一个例子的图，(a)是将外壳214上侧的电池盖透视观察的图，(b)是α-α’截面图。如(b)所示，在例如树脂制的外壳214中安装有蓄电池部201、电路板213、铁氧体板211，在铁氧体板211上安装有铁氧体圆柱212a、212b、212c和线圈203L。

图16是表示将电池200安装在HMD100上时的状态的图。(a)是HMD上安装了电池的图，(b)和(c)是β-β’截面图。HMD100的镜腿部114在(b)中采用了将电池的外壳214的上下表面完全覆盖的形状，而在(c)中采用了在外壳214的下部对一部分进行保持的形状。在(c)的情况下，能够通过HMD100的磁铁111吸引电池200的铁氧体212、211来固定电池200。

在(b)、(c)中，在HMD100的受电部102处，在铁氧体板113上与线圈102L一起配置有磁铁111。通过磁铁111和电池200的铁氧体圆柱212，能够进行HMD100的线圈102L与电池200的线圈203L的对位(位置对准)。此外，在电力传输时，线圈203L生成的磁场从铁氧体板211、113、磁铁111、铁氧体圆柱212通过，因此能够减少磁场泄漏。

图17是表示电池200的内部结构的其他例子的图，(a)是将外壳214上侧的电池盖透视观察的图，(b)是α-α’截面图。在该例中，在电池200的外壳214内的两侧，分别设置了2组线圈203L和铁氧体211、212。在电池200安装后，能够使用2组中更靠近HMD100的受电部102的线圈203L和铁氧体211、212。由此，用户在安装电池200时无需在意哪一侧是安装侧。

图18是表示图17的变形例的图。在该例中，将外壳214内配置于两侧的2组线圈203L的端部连接，使它们构成为1个线圈。换言之，将1个线圈在大致中间位置折叠而配置在外壳214内的两侧。在这种情况下，电池200的结构也具有对称性，因此容易将其安装在HMD100上以及设置到充电器300中。

图19是表示对安装在HMD100上的状态下的电池200进行充电的充电器400的结构的图。充电器400的动作与实施例1的充电器300相同，不过，本图用于说明充电部的结构，省略了充电器内的电路板等其他结构。此处，电池200采用图17的结构，表示了将安装着该电池200的HMD100设置在充电器400上的状态。HMD100的镜腿部114的截面形状为图16中(b)所示的形状。(a)是从上方观察的图，(b)是γ-γ’截面图，(c)是局部放大图。

充电器400的形状具有中间隆起的部分401和在其两侧隆起的充电部402a、402b，HMD100的镜腿部114收纳在401与402a、b之间。如放大图(c)中所示，在充电部402a的内壁，在铁氧体板413上配置有电池充电用的输电线圈403L和磁铁411。

在安装在HMD100的镜腿部114上的电池200中，图中左侧的线圈203L与充电器400的线圈403L相对。电池200的线圈203L是输电受电共用的线圈，能够从充电器400的线圈403L向电池200充电。此外，通过充电器400的磁铁411与电池200的铁氧体圆柱212之间的吸引力，充电器400的线圈403L与电池200的线圈203L自动对位，始终能够获得充足的电力传输效率。此外，在电力传输时，线圈403L生成的磁场从铁氧体板413、211、铁氧体圆柱212、磁铁411通过，因此磁场泄漏较少。例如仅将HMD100在充电器400上放置一晩，电池200就能够充满电。此外，采用图8的结构，能够从云端600下载所需的电影等的数据。

根据实施例3的结构，容易将电池200安装到HMD100和充电器300，电力传输效率得到提高。此外，采用图19的结构，能够简单地对安装在HMD100上的状态下的电池200进行充电。

实施例4

在实施例4中，说明不仅能够从电池而且还能够从充电器直接对HMD供电的结构。

图20A是表示实施例4的供电系统的结构的图，能够从电池和充电器向HMD供电。在该例中，说明从2个电池200a、200b对HMD100供电，并且还从电池以外的2个充电器500a、500b供电时的电力的流动。此处使用了2个充电器，不过数量是任意的，此外还可以采用将多个充电器形成为一体的结构。

在电池200a、200b，直流电流从蓄电池部201流出，由转换部202转换为交流电流，通过无线的方式从输电部203例如以150kHz的频率对HMD100输送电力。这与图5A的动作相同。另一方面，充电器500c、500d也具有蓄电池部501、转换部502、输电部503，同样从输电部503通过无线的方式对HMD100输送电力。

HMD100具有4个受电部102a、102b、102c、102d，从电池200a、200b供电时使用受电部102a、102b的受电系统，从充电器500供电则使用受电部102c、102d的受电系统。在各受电系统中，在受电部102接受电力后，由转换部103转换为规定的直流电流，限制部104基于被控制部101控制的通信部108等负载的电力使用状况，对接受的电力进行限制。此外，通过使转换部103和受电部102能够进行双向的电力转换和传输，能够利用从充电器500c、500d供给的电力进行电池200a、200b的充电。

图20B是表示图20A的供电系统的具体的应用例的图。此处为驾驶员使用HMD的例子。电池200a、200b安装在HMD的镜腿部。另一方面，充电器500c、500d的输电部503c、503d例如配置在座椅的头枕上。接受来自输电部503c、503d的电力的HMD100的受电部102c、102d以左右对称的方式配置在靠近头枕的镜腿部、例如腿套部上。在驾驶员坐在座椅上时，优先使用充电器500进行供电，进而还能够对电池200充电。一旦驾驶员离开座椅，则切换为从电池200供电。

根据实施例4的结构，能够在佩戴着HMD的状态下，利用单个电池实现长时间——超出电池容量的使用时间——的持续使用。

在以上说明的各实施例中，以眼镜型的头戴式显示器(HMD)为例说明了电力供给的结构，但本发明当然并不限定于此，在其他可穿戴装置的情况下也能够同样地应用。

附图标记的说明

100：头戴式显示器(HMD)，101：控制部，102：受电部，102L：线圈，103：转换部，104：限制部，105：存储器部，106：电源管理部，107：传感器部，108：通信部，109：数据输出部，110：数据输入部，111：磁铁，113：铁氧体板，114：镜腿部，115：红外线传感器，116：应变传感器，119：显示器，120：照相机，121：频率计数器，

200：电池，201：蓄电池部，202：转换部，203：输电受电部，203L：线圈，204：控制部，205：通信部，206：存储器部，207：蓄电状态识别部，208：蓄电部，209：显示部，211：铁氧体板，212：铁氧体圆柱，213：电路板，214：外壳，215：LED，

300：充电器，301：控制部，302：通信部，303：存储器部，304：充电中电池监视部，305：显示部，306：供电电源部，307：蓄电池部，308：转换部，309：输电部，311：电池充电插槽，312：电池插槽编号，

400：充电器，401：隆起部分，402：充电部，403L：线圈，411：磁铁，413：铁氧体板，500：充电器，600：云端。