JP2007274551A - 無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、ユーザが携帯電話機の電池を交換などする際に、磁性体シートが電池カバーから剥がれないように保守性を保ち、さらに非接触ＩＣカードのアンテナの通信特性を向上させることを目的とする。
【解決手段】 本発明に係る無線通信装置は、筺体内にアンテナを有する無線通信装置において、無線通信装置の動力となる電池と、該電池の周囲に配置されるアンテナと、該電池の側面の周囲に配置された磁性体シートとからなることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、非接触ICカードを搭載した携帯電話機に関するものであり、特に携帯電話機が有する磁性体シートの配置構造に関するものである。

近年の携帯電話機は多機能化が進み、非接触ＩＣカードを搭載した携帯電話機が普及してきている。

そして例えば携帯電話機のユーザは、現金やクレジットカードを持っていなくても携帯電話機を所持しているだけで、非接触ＩＣカードに電子マネーをチャージしたりするなどして買い物や食事をすることができる。ここで非接触ＩＣカードとは、アンテナを持ち、データのやりとりを行う外部の端末が発信する弱い電波を利用してデータを送受信するＩＣカードである。非接触ＩＣカードは、カード自体が動作するための電力を外部の電波などから生成する構成となっている。

また非接触ＩＣカードは、接触式ＩＣカードとは異なり、読み取り端末に接触させなくても処理が可能なため、高速処理が求められる環境での運用に適しているというメリットがある。そのため、例えば携帯電話機のユーザは、非接触ＩＣカードにチャージした電子マネーして、すばやく電車やバスの運賃の決済を行うことができる。

非接触ＩＣカードに用いるアンテナの受信感度を良好にするためには、アンテナの周辺に電波の送受信を阻害する金属物を配置しない必要がある。しかし携帯電話機に非接触ＩＣカードを搭載するためには、通常、アンテナ周辺に金属物を配置しなければならず、アンテナの受信感度を良好に保つために、アンテナと金属との間に磁性体シートを設ける構成がとられている。

図１に従来技術における非接触ＩＣカードを搭載した携帯電話機の構造を示す。

図１では、磁性体シートの配置位置を明確にするために、磁性体シートを配置する位置の近傍における各部品を階層的に表わしている。

非接触ＩＣカードシステムは、ＩＣ部１０１とアンテナ１０２とで構成されている。

ＩＣ１０１は、プリント回路基板１０６に実装されている。アンテナ１０２は、携帯電話機の薄型化を実現するために、携帯電話機の電池１０５の周囲に取り付けられている。そしてアンテナ１０２の通信特性を向上させるために、電池カバー１０３の背面には磁性体シート１０４が貼られている。該磁性体シート１０４は、電池１０５の表面に流れる渦電流が作る磁束を抑制することができる。

図４は、電池１０５の周囲にアンテナ１０２が配置された場合の電流の流れを示す模式図である。

電池１０５の周囲にアンテナ１０２を配置した場合、アンテナ１０２及び電池１０５に流れる電流は磁界を発生する。

そして電池１０５の表面及び側面には、アンテナ１０２に流れる電流４０１の方向と逆方向の渦電流４０２、４０３が発生する。渦電流４０２、４０３は、アンテナ１０２が作る磁界に対する逆方向の磁界を作り、アンテナ１０２の磁界を弱めて通信特性を劣化させる。そして電池１０５の側面に発生する渦電流４０３は電池１０５の表面に発生する渦電流４０２よりも多く流れている。

図５は、電池カバー１０３に磁性体シート１０４が貼られている場合の磁界分布図である。

電池カバー１０３は、電池１０５を覆う構成となっており、携帯電話機が電池カバー１０３を装着すると、磁性体シート１０４は、電池１０５の表面近傍に配置される。

そして磁界強度は図５における明度で表わされ、明るい箇所ほど、磁界が強く、暗い箇所ほど磁界が弱いことを示している。

磁界強度は、アンテナ１０２の位置近傍において強くなっている。枠５０１内は、電池の配置位置となっており、枠５０１の外と比較して暗くなっており、枠５０１内の磁界強度がアンテナ１０２の位置近傍と比較して弱くなっている。そして本実施例において、磁界観測面全体５０２の磁界強度は、３２８１９μA/mである。

また非接触ＩＣカードを搭載した携帯電話機に関する特許文献として以下のものが存在する。
特開２００５−１１７３５４号公報 上記特許文献１には、非接触ＩＣカード機能のためのアンテナを内蔵した電池パックを有し、電池パックとアンテナとの間にクリアランスを有する携帯電話機が開示されている。この携帯電話機によれば、携帯電話機の薄型性を損なうことなく、携帯電話機に非接触型ＩＣカード機能を内蔵できるという効果がある。

しかしながら、上記特許文献１に記載の携帯電話機においても磁性体シートを設ける必要性がある。

また、磁性体シート１０４を電池カバー１０３の背面に貼り付ける構成の場合、電池１０５を交換する際に、磁性体シート１０４が、電池カバー１０３から剥がれれてしまったりして、保守性にも関する問題がある。

本発明は、ユーザが電池１０５を交換などする際に、磁性体シート１０４が電池カバー１０３から剥がれないように保守性を保ち、さらに非接触ＩＣカードのアンテナ１０２の通信特性を向上させることを目的とする。

本実施例に係る無線通信装置は、筺体内にアンテナを有する無線通信装置において、無線通信装置の動力となる電池と、該電池の周囲に配置されるアンテナと、該電池の側面の周囲に配置された磁性体シートとからなることを特徴とする。

また本実施例に係る無線通信装置は、該アンテナがループ状に形成されており、該電池を囲んでいることを特徴とする。

また本実施例に係る無線通信装置は、該磁性体シートが該アンテナのループ内に配置されていることを特徴とする。

また本実施例に係る無線通信装置は、該磁性体シートが該電池に接触せずに配置されていることを特徴とする。

また本実施例に係る無線通信装置は、該磁性体シートが、さらに該アンテナに接触せずに配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、非接触ＩＣカードのアンテナ通信特性を向上させることが出来、かつ保守性にも優れた携帯電話機を実現することができる。

図２は、本実施例に携帯電話機における磁性体シート２０４の実装を示す模式図である。

本実施例において、非接触ＩＣカードを搭載する情報処理装置として携帯電話機を例にとり、説明する。もちろん、非接触ＩＣカードを搭載する情報処理装置は、携帯電話機に限られることはなく、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ；パーソナルコンピュータ）やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）などの非接触ＩＣカードが搭載可能な情報処理装置であってもよい。

また本実施例における図２に記載の模式図は、磁性体シートの実装する箇所付近に関してのみ図示している。

ＩＣ部２０１は、プリント回路基板２０６に実装されている。プリント回路基板２０６は、携帯電話機での通信制御などを行うための電子部品が搭載されているものである。そしてＩＣ部２０１を駆動するための電力を発生させるためのアンテナ２０２が電池２０４の周囲に配置されている。電池２０４は、携帯電話機での通信制御、その他カメラなどのアプリケーション制御を行うための電力を供給するものである。磁性体シート２０５は、電池２０４において発生する渦電流に起因する磁界を抑制するものであり、電池２０４の周囲に配置されている。

本実施例に係る非接触ＩＣカードシステムは、ＩＣ部２０１とアンテナ２０２とによって構成されている。

図７は、ＩＣ部２０１のハードブロック図である。

ＩＣ部２０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）７０１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）７０２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ−Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）７０３、ＥＥＰＲＯＭ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙＥｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）７０４、インタフェース７０５、暗号プロセッサ７０６から構成される。ＣＰＵ７０１は、ＩＣ部２０１における処理を制御するものである。ＲＯＭ７０２は、ＩＣ部２０１における処理を行うための所定のアプリケーションプログラムを格納している。ＲＡＭ７０３は、ＩＣ部２０１においてやり取りするデータを読み書きするために一時的に格納するものである。ＥＥＰＲＯＭ７０４は、ＩＣ部２０１の電源が落ちても、データが保持されるため、携帯電話機のユーザに関するユーザデータが格納されている。インタフェース７０５は、ＩＣ部２０１と外部との通信制御を行うものであって、本実施例においては、非接触アナログ通信回路によって構成されている。暗号プロセッサ７０６は、ＩＣ部２０１における暗号処理の演算を実行するための専用プロセッサである。ユーザデータを格納するものは、ＥＥＰＲＯＭ７０４の代わりにフラッシュメモリなどを用いてもよい。さらにＥＥＰＲＯＭ７０４に、アプリケーションプログラムが格納される構成であってもよい。

そしてアンテナ２０２は、ＩＣ部２０１が動作するための電力をリーダライタが発信する電波より生成する。そしてアンテナ２０２は、電池２０５の周囲をループ状に複数回、回って配置されている。アンテナ２０２の巻き数が多いほど発生する磁界が強くなり、アンテナ２０２の巻き数は、ＩＣ部２０１における通信において充分な電力を供給できる数である。

磁性体シート２０４は、電池２０５の周囲であって、アンテナ２０２のループ内に配置されている。本実施例では、磁性体シート２０４は、電池２０５に接触しておらず、さらにアンテナ２０２とも接触していない配置となっている。

電池カバー２０３は、電池２０５を覆う構成となっている。

携帯電話機は、制御部、格納部、送受信部、表示部、操作部、通信制御部、音声処理部、スピーカ、マイクロフォンから構成される。

制御部は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータで構成され、格納部、送受信部、表示部、操作部の各種制御を行う。これらの制御は、制御部が有するＲＯＭに格納されている制御プログラムの実行等により処理される。ここで制御プログラムが格納されている場所はＲＯＭに限られることはなく、ＲＯＭに相当する他の記録媒体であっても構わない。

格納部は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を総括的に表しており、着脱可能な記録媒体で構成してもよく、電源を解除しても記憶内容を消失しないメモリとして例えば、フラッシュメモリなどによって構成してもよい。

送受信部は、アンテナを通して無線信号電波の送信及び／又は受信を行う。通信制御部は、通話信号やダイヤル信号等による搬送信号の変調や復調等を行い、送受信する無線信号電波を生成する。

音声処理部は、スピーカ、マイクロフォンと接続されており、マイクより取り込んだアナログ音声信号をデジタル信号に変換し、制御部から出力されるデジタル音声信号をアナログ信号に変換する。スピーカは、制御部から出力される音声信号やマイク１０９を通して取り込まれた音声信号の再生に用いられる。

表示部は例えば、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）素子等で構成され、制御部に対する各種の入力情報や出力情報を表示する。

操作部は例えば、テンキー、通話キー、終話キー、ファンクションキー、十字キーなどが設けられており、ユーザは該操作部を用いて、電話番号、メールアドレスの入力、携帯電話機が有する各機能を呼び出しおよびその機能の操作をすることができ、ＩＣ部２０１における機能も操作することができる。ＩＣ部２０１における機能の操作としては、電子マネーのチャージなどがあげられ、ユーザは操作部を用いて電子マネーをチャージする。電子マネーに関する情報は、ＥＥＰＲＯＭ７０４に格納される。

図３は、本実施例に携帯電話機における磁性体シート２０４の実装を示す模式図である。

図３では、磁性体シートの配置を明確にするために、磁性体シートを配置する箇所近傍における各部品を階層的に示している。

ＩＣ部２０１を配置したプリント回路基板４０１の上には、電池２０５、電池カバー２０３が層状に配置されている。

そしてアンテナ２０２は、電池２０５の周囲に配置されており、磁性体シート２０４も電池の周囲に配置されている。アンテナ２０２、磁性体シート２０４は、電池の周囲にループ形状で配置されているため、携帯電話機の厚さが厚くなることを防ぐことができる。さらに磁性体シート３０４も電池３０５の周囲に配置されており、携帯電話機の筐体（図示せず）に貼りつけて実装されている。

本実施例において、電池カバー２０３の面積は、アンテナ２０２のループの面積よりも小さい構成となっているが、電池カバー２０３の面積は、アンテナ２０２のループの面積よりも大きく、アンテナ２０２も覆う構成であってもよい。

図６は、電池２０５の周囲に磁性体シート２０４が配置されている場合の磁界分布図である。

磁性体シートは、電池２０５の周囲であって、アンテナ２０２のループ内に配置されている。

そして磁界強度は図６における明度で表わされ、明るい箇所ほど、磁界が強く、暗い箇所ほど磁界が弱いことを示している。

磁界強度は、アンテナ２０２の位置近傍において強くなっている。枠６０１内は、電池の配置位置となっており、枠６０１の外と比較して暗くなっており、枠６０１内の磁界強度がアンテナ２０２の位置近傍と比較して弱くなっている。

そして、枠６０１の周辺（電池２０２の周囲）では、渦電流に起因する反磁界が磁性体シート２０４によって抑制されて、結果として枠６０１の周辺（電池２０２の周囲）の磁界は強くなり、図５に記載の枠５０１の周辺と比較して明るくなっている。そして磁界観測面全体の磁界強度は、３３２４６μA/mであり、図５に記載の磁界分布（磁界観測面全体の磁界強度：３２８１９μA/m）よりも磁界強度が大きくなっている。

これより、電池２０２の表面近傍よりも電池２０２の側面近傍に磁性体シート２０４を配置した方がより大きな渦電流抑制効果を得ることができ、アンテナ２０２の通信特性がより向上する。

なお電池２０２の側面近傍及び表面近傍の双方に磁性体シート２０４を配置することによって、さらにアンテナ２０２の通信特性を向上させることができる。

次に、以上述べた携帯電話機の実施形態から抽出される技術的思想を請求項の記載形式に準じて付記として列挙する。本発明に係る技術的思想は上位概念から下位概念まで、様々なレベルやバリエーションにより把握できるものであり、以下の付記に本発明が限定されるものではない。

（付記１） 筺体内にアンテナを有する無線通信装置において、
無線通信装置の動力となる電池と、
該電池の周囲に配置されるアンテナと、
該電池の側面の周囲に配置された磁性体シートと、
からなることを特徴とする無線通信装置。

（付記２） 該アンテナは、ループ状に形成されており、該電池を囲んでいることを特徴とする付記１に記載の無線通信装置。

（付記３） 該磁性体シートは、該アンテナのループ内に配置されていることを特徴とする付記２に記載の無線通信装置。

（付記４） 該磁性体シートは、該電池に接触せずに配置されていることを特徴とする付記３に記載の無線通信装置。

（付記５） 該磁性体シートは、さらに該アンテナに接触せずに配置されていることを特徴とする付記４に記載の無線通信装置。

（付記６） 該磁性体シートは、無線通信装置の筐体に貼って、配置されていることを特徴とする付記５に記載の無線通信装置。

従来の携帯電話機における磁性体シートの実装を示す模式図である。 本実施例に携帯電話機における磁性体シートの実装を示す模式図である。 本実施例に係る携帯電話機における磁性体シートの実装を示す模式図である。 電池１０５の周囲にアンテナ１０２が配置された場合の電流の流れを示す模式図である。 電池カバー１０３に磁性体シート１０４が貼られている場合の磁界分布図である。 電池２０５の周囲に磁性体シート２０４が配置されている場合の磁界分布図である。 ＩＣ部２０１のハードブロック図である。

符号の説明

１０１…ＩＣ部
１０２…アンテナ
１０３…電池カバー
１０４…磁性体シート
１０５…電池
２０１…ＩＣ部
２０２…アンテナ
２０３…電池カバー
２０４…磁性体シート
２０５…電池
７０１…ＣＰＵ
７０２…ＲＯＭ
７０３…ＲＡＭ
７０４…ＥＥＰＲＯＭ
７０５…インタフェース
７０６…暗号プロセッサ

Claims (5)

1. 筺体内にアンテナを有する無線通信装置において、
   無線通信装置の動力となる電池と、
   該電池の周囲に配置されるアンテナと、
   該電池の側面の周囲に配置された磁性体シートと、
   からなることを特徴とする無線通信装置。
2. 該アンテナは、ループ状に形成されており、該電池を囲んでいることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 該磁性体シートは、該アンテナのループ内に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
4. 該磁性体シートは、該電池に接触せずに配置されていることを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。
5. 該磁性体シートは、さらに該アンテナに接触せずに配置されていることを特徴とする請求項４に記載の無線通信装置。