JP2006522511A - 送受信部を有する電子ユニットのシールド装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 トランスミッタを有する電子ユニットからの電磁放射線をシールドするとともに、軽量、小型及び信頼性があり、電子機器の設計段階または組み立て後に容易に取り付けることができるシールド装置を提供する。
【解決手段】 携帯電話のようなトランスミッタを有する電子ユニットの電磁放射線をシールドするシールド装置であって、クリスタルとワイヤ巻線とを備え、ワイヤ巻線の一端は、クリスタルを中心として巻回され、ワイヤ巻線の他端は、電子ユニットのアンテナに隣接している。また、このシールド装置は、強磁性材料の追加ワイヤ部及び金属フィルムを備えている。

Description

本発明は、特に、トランスミッタを含む電子ユニットからの電磁放射線をシールドするシールド装置に関する。

数年前には、携帯電話は、高価であり、かつ一般的ではなかったので、悪影響に関しては、関心が払われていなかった。しかし、現在では、状況は変化し、多くの国において、家庭用電話及び携帯電話が用いられている。そのため、携帯電話が発生する電磁放射線、すなわち、トランスミッタ及びアンテナにより送られる電磁放射線と、マイクロプロセッサ、ディスプレイ等の携帯電話の素子からの電磁放射線とが、人体の組織に悪影響を与えるか否かが問題となってきている。

携帯電話のトランスミッタ及びアンテナからの電磁放射線は、食物を加熱する電子レンジで用いられる電磁放射線と同じであり、このような電磁放射線は、明らかに、体内組織に種々の影響を与える。しかし、悪影響を及ぼす周波数、放射線強度、及び放射線長は明らかではない。

試験の結果、特定の周波数における高強度の放射線により、細胞が変化し、例えば癌を進行させたり、胎児奇形を発生させたりすることがわかっている。このような明らかな現象は、かなり高強度の電磁放射線の影響を受けた場合にのみ発生するが、長期間にわたって、低強度の電磁放射線を受けた場合にも、病気や損傷を被るおそれがある。

悪影響を及ぼす周波数、放射線レベル、及び放射線長は、特定されていないが、放射線レベルを低下させることは、長期的にみて、利点があると考えられている。

携帯電話が発生する無線放射線、及びその他の放射線に対する多くのシールド装置が知られている。これらの装置は、シールド構造により分類されている。

国際公開第WO02/095867号公報には、携帯電話に対する多くのシールド装置が記載されている。あるシールド装置は、携帯電話を収容し、金属製生地や板状部材のようなシールド特性を有する材料で形成された箱形状またはバッグ形状となっている。このような形状のシールド装置に携帯電話を収容すると、発生する電磁放射線の大部分をシールドすることができる。

また、携帯電話の使用時に、機器とユーザの耳との間に、長いシールド材料を設けるようにした帽子や、眼鏡等のアクセサリも記載されている。

シールド材料は、音を通す必要がある。例えば日本国特許公開第11-261271号公報には、携帯電話のカバーに、電磁放射線をシールドする薄層をどのようにして設けるかが記載されている。

ドイツ国実用新案第201 03 737号公報には、少なくとも３０％が宝石、半宝石またはクリスタルで構成され、電磁放射線の発生源の近くに設けられ、電磁放射線をシールドするシールド装置が記載されている。

電磁放射線を低減させるその他のシールド装置には、携帯電話のトランスミッタやアンテナの内部またはその近くに、電磁放射線を、特定の方向へ、例えばユーザの頭から離れる方向へ、向かわせる手段が設けられている。

このようなシールド装置は、例えば英国特許第2,350,725号に記載されており、通常使用時に、携帯電話のトランスミッタと、ユーザと対向する面との間に設けられるようになっている。このようなシールド装置は、シールド特性を有する材料により形成されている。

また、例えば英国特許第2,336,035号には、携帯電話のアンテナに固定され、アンテナ付近の放射電磁界を変化させ、ユーザの頭へ向かう電磁放射線を減少させるユニットが開示されている。

英国特許第2,350,482号には、携帯電話の通常使用時におけるアンテナの位置を、ユーザから離れる方向へ変え、それにより、ユーザの頭付近の放射電磁界を小とすることが記載されている。また、アンテナの設計を変更して、携帯電話付近の放射電磁界強度を変化させることも記載されている。

上述した各発明は、携帯電話のユーザが被る電磁放射線を、多少は減少させるが、多くの欠点を有している。

携帯電話の主な利点は、持ち運び可能なことであり、バッグやポケットに収容可能なように、小型かつ軽量であることである。また、シールド装置を折り曲げたり、故障させたり、損傷させたりすることなく、携帯電話を使用できるようにする必要がある。

上述した各発明では、電磁放射線を良好にシールドするシールド装置内に、携帯電話が設けられている。

しかし、このようなシールド装置は、携帯電話の寸法及び重量を増やしてしまい、携帯電話を使い難くしてしまう。また、シールド装置をトランスミッタやアンテナの内部または近傍に取り付け、ユーザへの電磁放射線をシールドするようにしたものもあるが、携帯電話が大型化及び重量化し、使い難くなる。

携帯電話のトランスミッタ/レシーバの特性を大きく変化させないことが、きわめて重要である。
国際公開第WO02/095867号公報 日本国特許公開第11-261271号公報 ドイツ国実用新案第201 03 737号公報 英国特許第2,350,725号 英国特許第2,336,035号 英国特許第2,350,482号

上述したすべての発明は、多かれ少なかれ、携帯電話の公知のシールド手段に関し、電磁放射線のシールドのために、良好な特性を有する導電性材料や強磁性材料で形成された金属製のシールド装置を備えている。しかし、携帯電話の電磁放射線をシールドする他の手段も存在する。

本発明の目的は、携帯電話のようなトランスミッタを有する電子ユニットからの電磁放射線をシールドするとともに、軽量かつ小型で、信頼性があり、電子機器の設計段階または組み立て後に、容易に取り付けることができる、上述した種類のシールド装置を提供することにある。

上述した種類の本発明によるシールド装置は、クリスタルと、クリスタルの周りに巻回されたワイヤ巻線とを備え、ワイヤ巻線の一端は、電子ユニットのアンテナの近傍に延びていることを特徴としている。このようなシールド装置は、受信回路として作用し、ある箇所から他の箇所へ電磁放射線のエネルギーを送ること、すなわち偏向させることができる。

このようなシールド装置の原理は、多くの点において、クリスタルセットの原理と同じである。すなわち、クリスタルは、電磁放射線のレシーバとして作用し、平らでディスク状のワイヤ巻線は、電磁放射線からのエネルギーを受信及び送信し、アンテナの方向へ偏向させる。

例えば、水晶、スノークォーツ、ローズクォーツのようなクリスタルは、電磁放射線に対してシールド特性を有しており、電磁放射線は、クリスタルにより受信され、平らでディスク状のワイヤ巻線へ送信される。

上述したことに関連して、クリスタルは、いくつかの重要な特性を有している。クリスタルの構造及び高Ｑ値により、クリスタルの発信周波数を変更することは実質的に不可能であり、平らでディスク状のワイヤ巻線のインダクタンス及びキャパシタンスは、重要ではない。

また、クリスタル及び携帯電話に対する巻線方向を所定の方向とすることが必要であり、かつ、ワイヤ巻線の一端を、アンテナの周りに所定の方向で巻回する必要があるので、平らでディスク状のワイヤ巻線の巻回方向、及び電子ユニットのアンテナの周りに対するワイヤ巻線の一端の巻回方向は重要である。

さらに、前記巻回方向は、特に、アンテナの位置及び構造に基づくので、「手探り法」により、正しい巻回方向を決める必要がある。

このようなシールド装置は、例えば携帯電話に対する公知のシールド装置とは異なっている。しかし、試験により、従来発生していた携帯電話の送信/受信状態の悪化を防止しつつ、ユーザに対する携帯電話からの電磁放射線を、相当に低くできることがわかった。

各図において、同一部材には、同一符号を付してある。

図１Ａは、外部アンテナ（２）を有する携帯電話（１ａ）を、図１Ｂは，外部アンテナを有しない携帯電話（１ｂ）を示している。これら２種類の携帯電話が最も多く用いられており、本発明では、これらのタイプのものについて説明する。しかし、本発明によるシールド装置は、内蔵型トランスミッタ/レシーバを含む他の電子機器にも適用可能であり、本発明は、携帯電話に限定されるものではない。

外部アンテナ（２）は、携帯電話（１ａ）の左側に設けられているが、右側やその他の位置、例えば後側、前側、または、折り畳み式の場合には、ヒンジの周辺に設けることもできる。

他のタイプの携帯電話（１ｂ）は、図１Ｂでは見えない内部アンテナを備えている。この携帯電話（１ｂ）では、カバー内にパッチアンテナ（３）が設けられている。

パッチアンテナ（３）を、様々の位置に設けることができるが、図１Ｃのように、スピーカ周辺の最上端左側に設けることが多い。しかし、中央や右側に設けることもある。この種のアンテナは、本発明によるシールド装置がどのように作用するかについては、関係はないが、アンテナのタイプは、後述するように、シールド装置の位置に関連している。

図２は、本発明によるシールド装置を示している。シールド装置（４）は、第１巻線部（５）と、接続ワイヤ部（７）により、第１巻線部（５）と接続された第２巻線部（６）とを備え、第１巻線部（５）の中心には、クリスタル（８）が設けられている。

通常、第１巻線部（５）は、平らであり、クリスタル（８）の周りに、ディスク状に巻回されている。巻数は任意であり、１〜１００巻線となっている。

第１巻線部（５）が、平らでディスク状の場合、ワイヤは１つの層の螺旋状とされる。しかし、第１巻線部（５）を、所定の厚さを有する複数の層とすることもあり、これは、シールド装置（４）を回路カードの部材として用いる場合に好適である。

シールド装置（４）は、クリスタル（８）が電磁放射線のレシーバとして、また、第１巻線部（５）がレシーバとして、第２巻線部（６）が、クリスタル（８）が受けた電磁放射線のトランスミッタとして動作する公知のクリスタルセットと、おおむね同様のものである。すなわち、シールド装置（４）は、無線技術の分野で公知の受信回路として作用し、電磁放射線を受信及び送信できるようになっている。

巻線部（５）（６）及び接続ワイヤ部（７）は、例えば銅、銀、金等の高導電性材料で形成されている。接続ワイヤ部（７）は、ラッカーや絶縁性合成材料等により絶縁されているか、または剥き出しとされている。また、巻線（５）（６）を、異なる電気的特性を有する２本以上の捻れたワイヤとすることもある。

天然または合成のクリスタル（８）を用いることができる。試験の結果、２種類の天然クリスタル、すなわちスノークォーツ及びローズクォーツが好適であることがわかったが、同様の特性を有する他の種類のクリスタルを用いることもできる。クリスタルを選択する際には、トランスミッタ/レシーバを含む電子ユニットにおける周波数の電磁放射線に対するクリスタルの特性が重要である。

上述したように、第１巻線部（５）は、クリスタル（８）が受けた電磁放射線のレシーバとして動作し、電磁放射線は、第２巻線部（６）へ送られる。このため、第２巻線部（６）を、電子ユニットのアンテナと関連して設けることが好ましく、それにより、電磁放射線は、ユーザから離れて発生する。

本発明によるシールド装置（４）を用いることにより、強い電磁放射線を発生する携帯電話内の位置を特定することができる。クリスタル（８）を有する第１巻線部（５）を、前記位置に隣接して設け、次いで、第２巻線部（６）を、携帯電話のアンテナに接続する。

図３Ａ及び図３Ｂは、本発明によるシールド装置（４）の携帯電話に対する取り付け方法を示す図である。携帯電話の外部アンテナ（２）は、図３Ａでは左側に、図３Ｂでは右側にそれぞれ取り付けられている。

「間違った」巻回方向とすると、本発明によるシールド装置のシールド効果が低下するので、クリスタル（８）に対する第１巻線部（５）の巻回方向と、外部アンテナ（２）に対する第２巻線部（６）の巻回方向とは重要である。

試験した結果、携帯電話の左側に外部アンテナ（２）が取り付けられている場合（図３）、クリスタル（８）の内側から外側へ、反時計回りに第１巻線部（５）を巻回し、外部アンテナ（２）の周りに、第２巻線部（６）を時計回りに巻回する必要があることがわかった。

図３Ｂでは、携帯電話のアンテナ（２）が右側に取り付けられており、クリスタル（８）の内側から外側へ、時計回りに第１ワイヤ部（５）を巻回し、アンテナ（２）の周りに、第２巻線部（６）を反時計回りに巻回する必要がある。

また、試験の結果、第１巻線部（５）及び第２巻線部（６）の巻回方向がそれぞれ逆になると、シールド効果が著しく低下することがわかった。しかし、これは「手探り法」に基づいているので、アンテナの構造自体により、所望のシールド効果を得られる巻回方向が決まっている。

巻回方向は、携帯電話からの電磁放射線を測定するのに適した実験室で試験されたものであり、巻回方向の設定の理由を、次に説明する。

図３Ａ及び図３Ｂと同様に、図４Ａ及び図４Ｂは、本発明によるシールド装置（４）を示しており、内部アンテナであるパッチアンテナ（３）が用いられている。外部アンテナ（２）とは異なり、パッチアンテナ（３）は、携帯電話のカバー内に設けられている。

第２巻線部（６）を、必ずしもパッチアンテナ（３）に巻回する必要はないが、それと接触または隣接して設ける必要がある。

試験では、パッチアンテナ（３）の取り付け位置及び巻線部の巻回方向を、図３Ａ及び図３Ｂで示した外部アンテナ（２）に適用した条件と同様とした。

上述したように、「正しい」巻回方向に比べ、「間違った」巻回方向では、シールド効果が著しく低下するので、第１巻線部（５）及び第２巻線部（６）の巻回方向は重要である。第２巻線部（６）を、電子ユニットのアンテナに良好に連結する必要があるので、正しい方向で巻回する必要がある。

外部アンテナに関して、「正しい」巻回方向とは、アンテナにワイヤを時計回りに巻回する場合、第２巻線部（６）を時計回りに巻回して、アンテナと第２巻線部（６）とを最適に連結することを意味している。反対方向に巻回された場合でも、アンテナ（２）と第２ワイヤ部（６）とが連結されるが、正しい連結の場合に比べ、連結がかなり弱まるとともに、シールド効果が著しく低下する。

同様のことが、パッチアンテナ（３）にも当てはまり、第２ワイヤ部（６）をパッチアンテナ（３）に時計回りに巻回する必要がある。アンテナの種類及び位置に対応して、巻回可能ないくつかの方向があるが、その一部の方向は正しく、それ以外は間違っている。

巻回方向を、アンテナの外部から直接見ることは困難であるので、いわゆる「手探り法」を用いて、電子ユニットにおける巻線方向が決定される。

いくつかの別個の電磁放射線源をシールドするために、本発明によるいくつかのシールド装置（４）を、同一の電子ユニット内に設けることができる。クリスタル（８）を有するいくつかの第１巻線部（５）を、携帯電話内の異なる位置へ設け、良好にシールドする。すなわち、クリスタル（８）を有する第１巻線部（５）を、例えば、集積回路または他の種類の回路カードに設けて、通常の素子として用い、接続ワイヤ部（７）及び第２巻線部（６）を、回路カードのピンに接続する。

図３〜図５に示す実施例では、本発明によるシールド装置は、例えば携帯電話のような電子ユニットをシールドする後付け部材となっている。本発明によるシールド装置を、このように用いることもできるが、例えば携帯電話の設計中に含めることもできる。その場合には、関連する部材である第１巻線部（５）、第２巻線部（６）及びクリスタル（８）は、携帯電話内に好適に設けられる。また、携帯電話に、このようなシールド装置が取り付けられていることは、直接的には見えないようになっている。

図５に示すように、シールド装置（４）に、強磁性特性を有する鉄線やニッケルワイヤのような追加ワイヤ部（１１）を設けることもできる。シールド装置（４）は、追加ワイヤ部（１１）がなくても、それ自体でシールド効果を有しているが、第１巻線部（５）の周りに追加ワイヤ部（１１）を設けることにより、シールド装置のシールド効果をさらに高めることができる。

図５に示すように、この追加ワイヤ部（１１）は、開いた単一のワイヤ部、または開いた複数のワイヤ部とされる。試験により、追加ワイヤ部（１１）を多角形、特に、図５に示すような開いた三角形とした時に、特に良好なシールド効果が得られることがわかった。

強磁性特性を有する追加ワイヤ部（１１）を、例えば通常の鉄線のようないくつかの異なる材料で形成することができるが、その他の通常の強磁性材料や、パーマロイまたはμメタルのような特殊ないくつかの強磁性材料を用いることもできる。

また、試験により、シールド効果を低下させないように、追加ワイヤ部（１１）を第１巻線部（５）及び第２巻線部（６）と交差させるべきではないことがわかった。

シールド装置に、外部アンテナ（２）と隣接して、かつ、前記外部アンテナ（２）とユーザとの間に、金属フィルムを設けることができる。金属フィルムは、アルミニウム、銅、銀、金のような高導電性の材料、または、その他の金属材料と高導電性の合金で形成されている。金属フィルムは、外部アンテナ（２）を包囲するものではなく、外部アンテナ（２）からの電磁放射線のためのミラーとして作用するようになっている。

また、金属フィルムは、ユーザから離れた光沢面と、艶消し面とを有している。試験の結果、このような金属フィルムを有する携帯電話は、シールド効果がより高くなることがわかった。

さらに、本発明は、本発明によるシールド装置の取り付け方法にも関している。本発明の方法によると、例えば携帯電話内の、特に電磁放射線が高くなっている箇所を認識でき、本発明によるシールド装置を、前記箇所に隣接して設けることができる。それにより、前記電磁放射線は、第２巻線部（６）に接続された接続ワイヤ部（７）を介して、外部アンテナ（２）へ送られる。すなわち、前記電子ユニットの単一の電磁放射線源ばかりでなく、いくつかの電磁放射線源をシールドすることができる。

以上、本発明を、いくつかの実施例をあげて説明した。本発明の範囲を、特許請求の範囲に示してあるが、本発明は、前記請求の範囲に限定されるものではなく、本発明の目的から逸脱することなく、多くの変形及び修正が可能である。

外部アンテナを有する携帯電話の図である。 外部アンテナを有しない携帯電話の図である。 パッチアンテナを有する携帯電話の図である。 本発明によるシールド装置の図である。 外部アンテナを左側上部に有する携帯電話に対するシールド装置の位置及び巻線方向を示す図である。 外部アンテナを右側上部に有する携帯電話に対するシールド装置の位置及び巻線方向を示す図である。 パッチアンテナを左側上部に有する携帯電話に対するシールド装置の位置及び巻線方向を示す図である。 パッチアンテナを右側上部に有する携帯電話に対するシールド装置の位置及び巻線方向を示す図である。 強磁性体要素を備えるシールド装置の図である。

符号の説明

１ａ、１ｂ、１ｃ 携帯電話
２ 外部アンテナ
３ パッチアンテナ
４ シールド装置
５ 第１巻線部
６ 第２巻線部
７ 接続ワイヤ部
８ クリスタル
１１ 追加ワイヤ部

Claims (13)

1. アンテナを有するトランスミッタを備える電子ユニットの電磁放射線をシールドするシールド装置（４）であって、クリスタル（８）と、高導電性でクリスタル（８）の周りに巻回されたワイヤ巻線の一端である第１巻線部（５）とを備え、ワイヤ巻線の他端である第２巻線部（６）は、電子ユニットのアンテナの近くに延びているシールド装置。
2. ワイヤ巻線は、平らでディスク状であることを特徴とする、請求項１記載のシールド装置。
3. ワイヤ巻線は、互いに捻れた２つ以上のワイヤを備えていることを特徴とする、請求項１または２記載のシールド装置。
4. ワイヤ巻線は、クリスタル（８）の周りに設けられ、開いており、かつ強磁性特性を有する追加ワイヤ部（１１）を備えていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のシールド装置。
5. 追加ワイヤ部（１１）は、多角形をなしていることを特徴とする、請求項４記載のシールド装置。
6. 多角形は、隅丸三角形であることを特徴とする、請求項５記載のシールド装置。
7. 電子ユニットのアンテナが、シールド装置の左側に設けられた外部アンテナ（２）である場合、ワイヤ巻線の第１巻線部（５）を、クリスタル（８）の周りに内側から外側へ反時計方向に巻回し、ワイヤ巻線の第２巻線部（６）を、アンテナの周りに時計方向に巻回してあることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載のシールド装置。
8. 電子ユニットのアンテナが、シールド装置の右側に設けられた外部アンテナ（２）である場合、ワイヤ巻線の平らでディスク状の第１巻線部（５）を、クリスタル（８）の周りに内側から外側へ時計方向に巻回し、ワイヤ巻線の第２巻線部（６）を、電子ユニットのアンテナの周りに反時計方向に巻回してあることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載のシールド装置。
9. 電子ユニットのアンテナが、シールド装置の左側に設けられたパッチアンテナ（３）である場合、第１巻線部（５）を、クリスタル（８）の周りに内側から外側へ反時計方向に巻回し、第２巻線部（６）を、パッチアンテナ（３）の周りに内側から外側へ時計方向に巻回してあることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載のシールド装置。
10. 電子ユニットのアンテナが、シールド装置の右側に設けられたパッチアンテナ（３）である場合、第１巻線部（５）を、クリスタル（８）の周りに内側から外側へ時計方向に巻回し、第２巻線部（６）を、パッチアンテナ（３）の周りに内側から外側へ反時計方向に巻回してあることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載のシールド装置。
11. 外部アンテナ（２）と隣接して、かつ、外部アンテナ（２）とユーザとの間とに、金属フィルムを設けたことを特徴とする、請求項１〜１０記載のシールド装置。
12. 金属フィルムは、アルミニウム、銅、銀、金、またはその他の金属と高導電性の合金よりなることを特徴とする、請求項１１記載のシールド装置。
13. 金属フィルムは、艶消し面と光沢面とを備え、この光沢面は、ユーザから離れていることを特徴とする、請求項１１または１２記載のシールド装置。

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