JP2005117354A - 携帯電話機及びそれに用いる電池パック並びに接続コネクタ - Google Patents

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Abstract

【課題】 携帯電話機に、非接触型ＩＣカード機能を内蔵させる場合、ＲＦＩＤアンテナの感度を維持しつつ、薄型性及び低価格性を可能とする。
【解決手段】 携帯電話機の電池パック２にＲＦＩＤアンテナ２２を実装する。このとき、アンテナ２２と電池セル２１との間に所定のクリアランス（１〜２mm程度）を維持することにより、電池セル２１の金属板による悪影響はなくなる。また、ＲＦＩＤ機能の回路部との電気的接続は、電池接続コネクタを利用することにより、特別のコネクタを準備する必要もなくなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は携帯電話機及びそれに用いる電池パック並びに接続コネクタに関し、特に非接触型ＩＣカード機能を内蔵した携帯電話機及びそれに用いる電池パック並びに接続コネクタに関するものである。
ＩＣカードの分野においては、非接触型のＩＣカードが急速に普及しており、無電池での非接触通信の利便性から、例えば、交通機関における自動改札のためのＩＣカードのように、種々の分野への応用が広がっている。この様な非接触型ＩＣカードは非接触式の通信方式によりデータの送受信を行うものであるために、カード読取り装置（カードリーダ／ライタ）へカードを挿入する必要がなく、よって携帯電話機に、この非接触型ＩＣカードの機能（ＲＦＩＤ機能：Radio Frequency Identification機能）を搭載して利用する技術も提案されている（特許文献１，２参照）。
特開２００２−２１８０３１号公報 特開２００３−３７８６１号公報
上述したＲＦＩＤ機能を携帯電話機に搭載する場合に問題となるのが、ＲＦＩＤアンテナの配置方法である。このＲＦＩＤアンテナはループアンテナであり、ループアンテナの特性上、アンテナ開口部が大きいほどアンテナ感度は良好となり、通信距離が伸びることになる。また、開口部が大きくても、アンテナ近くに金属体が配置されると、著しくアンテナ感度が劣化し、期待する通信距離が得られないという問題がある。従って、薄型化かつ低コスト化が求めれる携帯電話機では、ＲＦＩＤアンテナ特性を確保しつつ、薄型化や低価格化を図ることが必要になる。
ここで、特許文献１を参照すると、ただ単に携帯電話機の本体に、ＲＦＩＤ機能（ＲＦＩＤアンテナとＩＣカードとの両者）を内蔵するという技術が開示されているのみであって、上述したＲＦＩＤアンテナ特性を確保しつつ薄型化や低価格化を図る構成は何等開示されていない。
また、特許文献２を参照すると、携帯電話機のバッテリ部のカバーに、ＲＦＩＤ機能を全て内蔵させる構造が提示されている。この構造においては、ＲＦＩＤアンテナもバッテリ部カバーも内蔵しており、その内蔵方法として、当該カバーのモールド部分にＲＦＩＤアンテナを埋設して樹脂封止する手法が示されている。この手法では、バッテリ部カバーの製造工数が増大して製造コストが増大すると共に、カバーの肉厚も増大することになる。
本発明の目的は、アンテナ特性を維持しつつ薄型性及び低価格性を損うことのない携帯電話機及びそれに用いる電池パック並びにコネクタを提供することである。
本発明による携帯電話機は、非接触型ＩＣカード機能と、この非接触型ＩＣカード機能のためのアンテナを内蔵した電池パックとを含むことを特徴とする。更に、前記電池パックの接続コネクタを更に含み、この接続コネクタを介して前記アンテナと前記非接触型ＩＣカード機能の電気回路部とを接続するようにしたことを特徴とする。
更に、非接触型ＩＣカードのリーダ／ライタ機能を含み、前記電池パックにこのリーダ／ライタ機能のアンテナを内蔵したことを特徴とする。そして、前記リーダ／ライタ機能のアンテナとその電気回路部とを、前記電池パックの接続コネクタを介して接続するようにしたことを特徴とする。
本発明による電池パックは、非接触型ＩＣカード機能を有する携帯電話機の電池パックであって、パック本体に前記非接触型ＩＣカードのためのアンテナを内蔵してなることを特徴とする。
本発明による他の電池パックは、非接触型ＩＣカード機能と、非接触型ＩＣカードのリーダ／ライタ機能とを有する携帯電話機の電池パックであって、パック本体に前記非接触型ＩＣカードのためのアンテナと、前記リーダ／ライタ機能のためのアンテナとを内蔵してなることを特徴とする。
本発明による電池接続用コネクタは、非接触型ＩＣカード機能と、この非接触型ＩＣカード機能のためのアンテナを内蔵した電池パックとを含む携帯電話機における電池接続用のコネクタであって、前記アンテナと前記非接触型ＩＣカード機能の電気回路部とを接続するための端子を有することを特徴とする。
そして、前記携帯電話機には非接触型ＩＣカードのリーダ／ライタ機能が設けられており、前記電池パックには前記リーダ／ライタ機能のアンテナが内蔵されており、前記リーダ／ライタ機能のアンテナとその電気回路部とを接続するための端子を、更に有することを特徴とする。
本発明の作用を述べる。携帯電話機の電池パックにＲＦＩＤアンテナを実装するが、このとき、このアンテナと電池セルとの間に所定のクリアランスを維持することにより、電池セルの金属板による悪影響はなくなる。また、ＲＦＩＤ機能の回路部との電気的接続は、電池接続コネクタを利用することにより、特別のコネクタを準備する必要もなくなる。また、電池パックにアンテナを実装する構成とすることにより、開口部が大きいループ状アンテナを形成することができ、特性も良好となる。
本発明によれば、電池セルにＲＦＩＤアンテナを内蔵し、このアンテナとＲＦＩＤ機能回路部との間の接続は、電池接続コネクタを使用することにより、特別の組立てが必要なく、簡単な構成で非接触型ＩＣカードの機能を携帯電話機に内蔵させることができ、よって低価格性を維持することができるという効果がある。
また、電池セル内の電池パックによるＲＦＩＤアンテナへの影響は、電池パックとアンテナとの間に極めて小さい（１〜２ｍｍ程度）クリアランスを確保するのみで良いので、携帯電話機の薄型性を損なうことなく、非接触型ＩＣカード機能を内蔵できるという効果がある。また、電池パックの平面板部分に、当該アンテナをループ状に形成することで、開口部が大きくなり、アンテナ特性も良好に維持できるという効果もある。
以下に、図面を用いて本発明の実施の形態について詳細に説明するが、本実施の形態の説明に先立って、一般的な携帯電話機及びＲＦＩＤ機能を有する非接触型ＩＣカードについて説明することにする。
先ず、図７を参照すると、一般的な携帯電話機の背面図であり、携帯電話機本体１には、背面ＬＣＤ表示部１３と電池パック２とが設けられており、電池パック２は本体１に対して着脱自在であり、そのために、電池接続コネクタ４が本体に取付けられている。
図８は電池パック２の構造を示しており、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。電池パック２はそのパック本体内に電池セル２１が内蔵されており、この電池セル２１には、正端子３１及び負端子３３の他に、ｓｅｎｓ端子３２が取付けられており、図７に示した携帯電話機本体１に電池パック２を実装すると、電池接続コネクタ４に、これ等端子３１〜３３が接触するようになっている。なお、ｓｅｎｓ端子３２は温度センサ用出力端子である。
この電池接続コネクタ４の構造を図９に示している。図９（Ａ）はその平面図、（Ｂ）は側面図であり、４１が電池セル接続端子を示している。
図１０は携帯電話機本体１と電池パック２との関係を示す等価的機能ブロック図であり、図７〜図９と同等部分は同一符にて示している。電池セル２１の端子３１〜３３は電池接続コネクタ４を介して本体１内の電源回路１１に接続され、電源供給を行うようになっている。
図１１は一般的なＲＦＩＤ機能の通信原理を説明する等価回路図である。図１１を参照すると、Ｒ／Ｗ（リーダ／ライタ）ブロック６とカードブロック５とからなる。Ｒ／Ｗブロック６において、発振部６３で生成された１３．５６ＭＨｚの交流信号は送信アンプ６２により増幅され、Ｒ／Ｗ送信アンテナ６４に電流として流れる。このＲ／Ｗ送信アンテナ６４には、１３．５６ＭＨｚの交流電流が流れるために、アンテナ周囲には、この電流に比例した磁束６０が発生する。
また、Ｒ／Ｗ送信アンテナ６４に流れる電流及び磁束は、変調部６１の制御に応じて切替わる送信アンプ６２の電流増幅率に従って、図１２のように変化することで、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調が行われる。
カードブロック５においては、Ｒ／Ｗ送信アンテナ６４により発生された磁束６０と鎖交するカード用のＲＦＩＤアンテナ２２により、変調信号を受信して復調部５１へ供給され通信が可能になる。また、アンテナ５５と並列に配置されたコンデンサ５４はアンテナ２２と共に共振器を構成し、共振周波数が１３．５６ＭＨｚになるように調整されている。
カードブロック５からの送信は、変調部５２の制御により負荷５３がスイッチング制御され、Ｒ／Ｗブロック６内にあるＲ／Ｗ受信アンテナ６６に鎖交するＲ／Ｗ送信アンテナ６４から発生される磁束の変化を検出することにより、復調部６５により受信されることになる。
この様なカードブロック５を携帯電話機に搭載する場合、Ｒ／Ｗ送信アンテナ６４により発生された磁束６０を効率良く鎖交するためのＲＦＩＤアンテナ（カード用アンテナ）２２の実装方法が課題となることは前述したとおりである。例えば、このＲＦＩＤアンテナ２２と同一サイズの金属板がアンテナと同一面上に存在した場合には、カードブロック５に電力を誘起することは、ほとんど不可能である。
そこで、本発明の実施の形態では、図１に示す如く、ＲＦＩＤアンテナ２２を電池パック２に実装し、金属物体である電池セル２１とＲＦＩＤアンテナ２２との間に、必要なクリアランスａ１，ａ２を電池パック２内にて確保することにより、電池セル２１の金属面の影響をなくしている。
ここで、図２を参照すると、金属板とＲＦＩＤアンテナとの間の距離に対するカード側誘起電圧との関係を示しており、本図からも明らかな如く、ＲＦＩＤアンテナ２２を電池セル２１と１〜２ｍｍ程度離すことにより、アンテナ２２における誘起電圧の急激なる改善が可能となることが判る。
そこで、ＲＦＩＤ機能を携帯電話機に搭載する際に、ＲＦＩＤアンテナ２２と電池セル２１との間を１〜２ｍｍ程度のクリアランスを確保して、電池パック内に当該アンテナ２２を取付けることで、携帯電話機の薄型性や低価格性を損うことなく、特性を良好に維持したＲＦＩＤアンテナを実装することができることになる。
ＲＦＩＤアンテナ２２を、電池パック２の平面部分にループ状に形成することにより、開口部が大となってアンテナ特性が良好に維持されることになる。
再び図１を参照すると、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図であり、電池パック２に、電池セル２１に対して上述のクリアアランスａ１，ａ２を確保してアンテナ２２を内蔵し、その両端の正負端子（ＣＰ及びＣＮ端子）３４，３５を、電池パック２の電池セル２１の３つの端子３１〜３３と同一平面上に取付ける構造としている。
図３は、本発明の一実施の形態の場合の、先述した図１０に対応した等価的機能ブロック図であり、図１，２及び図１０と同等部分は同一符号により示している。本例では、図１０の構成の他に、ＲＦＩＤアンテナ２２の各端子３４，３５と、携帯電話機本体１内のＲＦＩＤ通信回路１２との間を、電池接続コネクタ４を介して接続する構成となっている。この場合の電池接続コネクタ４は、図４に示すような構造となる。すなわち、４２で示す２端子（カードポジティブ端子ＣＰとカードネガティブ端子ＣＮ）が、ＲＦＩＤアンテナ接続端子となる。
図５は本発明の他の実施の形態を示す電池パック２の平面図（Ａ）及び側面図（Ｂ）であり、図１と同等部分は同一符号により示している。本例においては、携帯電話機に、非接触型ＩＣカード機能の他に、非接触型ＩＣカードのリーダ／ライタ機能をも持たせた場合のものである。このリーダ／ライタ用のＲＦＩＤアンテナ２３も、カード用のＲＦＩＤアンテナ２２と共に、電池パック２に実装し、そのための接続用コネクタ端子３６，３７をも追加したものである。図６はこの例に用いられる電池接続コネクタ４の平面図（Ａ）及び側面図（Ｂ）である。
なお、携帯電話機にリーダ／ライタ機能を持たせることにより、非接触型ＩＣカードの内容を確認することができることになる。もっとも、ライタ機能を持たせると、ＩＣカードへの書込みが自在となり、問題が生じることがあるが、その場合には、リーダ機能のみとすれば良い。要は、アンテナが追加された場合にも、容易に対応が可能となるという利点がある。
本発明の一実施例の電池パックの例を示す図であり、（Ａ）は平面図及び（Ｂ）は側面図である。 金属板とＲＦＩＤアンテンとの間における距離（クリアランス）とカード側誘起電圧との関係を示す図である。 本発明の一実施例の等価的機能ブロック図である。 図３における電池接続コネクタの例を示す図であり、（Ａ）は平面図及び（Ｂ）は側面図である。 本発明の他の実施例の電池パックの例を示す図であり、（Ａ）は平面図及び（Ｂ）は側面図である。 図５における電池接続コネクタの例を示す図であり、（Ａ）は平面図及び（Ｂ）は側面図である。 一般的な携帯電話機の背面図である。 一般的な携帯電話機に用いられる電池パックの例を示す図であり、（Ａ）は平面図及び（Ｂ）は側面図である。 図８における電池接続コネクタの例を示す図であり、（Ａ）は平面図及び（Ｂ）は側面図である。 図７の一般的な携帯電話機における等価的機能ブロック図である ＲＦＩＤ機能の非接触型ＩＣカードとリーダ／ライタの等価回路図である。 図１１の回路の動作を説明するための図である。
符号の説明
１ 携帯電話機
２ 電池パック
４ 電池接続コネクタ
５ カードブロック
６ リーダ／ライタ（Ｒ／Ｗ）ブロック
１１ 電源回路
１２ ＲＦＩＤ通信回路
２１ 電池セル
２２ ＲＦＩＤアンテナ（カード用）
２３ ＲＦＩＤアンテナ（Ｒ／Ｗ用）
３１〜３３ 電池セル端子
３４，３５ ＲＦＩＤアンテナ（カード用）端子
３６，３７ ＲＦＩＤアンテナ（Ｒ／Ｗ用）端子

Claims (9)

  1. 非接触型ＩＣカード機能と、この非接触型ＩＣカード機能のためのアンテナを内蔵した電池パックとを含むことを特徴とする携帯電話機。
  2. 前記電池パックの接続コネクタを更に含み、この接続コネクタを介して前記アンテナと前記非接触型ＩＣカード機能の電気回路部とを接続するようにしたことを特徴とする請求項１記載の携帯電話機。
  3. 前記電池パックの電池セルと前記アンテナとが、所定のクリアランスを有することを特徴とする請求項１または２記載の携帯電話機。
  4. 非接触型ＩＣカードのリーダ／ライタ機能を、更に含み、前記電池パックにこのリーダ／ライタ機能のアンテナを内蔵したことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の携帯電話機。
  5. 前記リーダ／ライタ機能のアンテナとその電気回路部とを、前記電池パックの接続コネクタを介して接続するようにしたことを特徴とする請求項４記載の携帯電話機。
  6. 非接触型ＩＣカード機能を有する携帯電話機の電池パックであって、パック本体に前記非接触型ＩＣカードのためのアンテナを内蔵してなることを特徴とする電池パック。
  7. 非接触型ＩＣカード機能と、非接触型ＩＣカードのリーダ／ライタ機能とを有する携帯電話機の電池パックであって、パック本体に前記非接触型ＩＣカードのためのアンテナと、前記リーダ／ライタ機能のためのアンテナとを内蔵してなることを特徴とする電池パック。
  8. 非接触型ＩＣカード機能と、この非接触型ＩＣカード機能のためのアンテナを内蔵した電池パックとを含む携帯電話機における電池接続用のコネクタであって、前記アンテナと前記非接触型ＩＣカード機能の電気回路部とを接続するための端子を有することを特徴とするコネクタ。
  9. 前記携帯電話機には非接触型ＩＣカードのリーダ／ライタ機能が設けられており、前記電池パックには前記リーダ／ライタ機能のアンテナが内蔵されており、前記リーダ／ライタ機能のアンテナとその電気回路部とを接続するための端子を、更に有することを特徴とする請求項８記載のコネクタ。
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