JP2011093365A - 無線通信機能を有する電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】無線通信機能を有する電子機器にして、体裁や利便性を損なわずして通信性能の向上を低コストで実現する。
【解決手段】着脱自在な無線通信ユニット４を収容するユニット装填部３８と、ユニット装填部３８に通じるユニット挿入口３７を形成する筐体３６と、ユニット挿入口３７を開閉する開閉蓋５と、ユニット装填部３８に収容される無線通信ユニット４に対応して開閉蓋５の内側面に沿って付設された中継アンテナ６とを備える。開閉蓋５は、ユニット挿入口３７に嵌合される蓋本体５１と、筐体３６に対面する誘電体からなる拡張板部５２とを有し、筐体３６は、拡張板部５２と対面する位置に誘電体からなるアンテナ当接部３６ａを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、無線通信機能を有する電子機器に係わり、特に簡易構造にして所期の通信性能が得られるようにした電子機器に関する。

従来、無線通信機能を有する電子機器として、ブルートゥースやその他の通信仕様のモジュール化された無線通信ユニットに対応し、装置内にその種の無線通信ユニットを着脱自在にして収容するための部分（以下、ユニット装填部という）を設けると共に、装置の筐体にユニット装填部に通じる開口部と、その開口部を開閉するための開閉蓋とを設け、その開閉蓋を取り外して開口部からユニット装填部に所定の無線通信ユニットを挿入することにより、外部の無線通信機器との間で無線通信が行えるようにしたナビゲーション装置が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００８−２９８７６４号公報（段落００８２〜００８４、図２、図１０）

しかしながら、無線通信ユニットを用いる電子機器では、無線通信ユニットの位置に関係して所期の通信性能が得られなくなることがある一方、通信性能を重視してユニット装填部の位置を決めた場合、装置のデザインや利便性を損なうことが懸念される。

又、通信用のアンテナを無線通信ユニットと別体として装置に付設するにも、アンテナと高周波受信回路とのコネクタ接続が必要となるために、信頼性の低下、コストアップ、ならびに装置の大型化を招くという問題がある。

本発明は以上のような事情に鑑みて成されたものであり、その目的は無線通信機能を有する電子機器にして、体裁や利便性を損なわずして通信性能の向上を低コストで実現することにある。

本発明は上記目的を達成するため、
着脱自在な無線通信ユニットを収容するユニット装填部と、
前記ユニット装填部に通じるユニット挿入口を形成する筐体と、
前記ユニット挿入口を開閉する開閉蓋と、
前記ユニット装填部に収容される無線通信ユニットに対応して前記開閉蓋の内側面に沿って付設された中継アンテナと
を備えることを特徴とする無線通信機能を有する電子機器を提供する。

加えて、前記開閉蓋は、前記ユニット挿入口に嵌合される蓋本体と、前記筐体に対面する誘電体からなる拡張板部とを有し、
前記筐体は、前記拡張板部と対面する位置に誘電体からなるアンテナ当接部を有し、
前記中継アンテナは、
前記蓋本体を前記ユニット挿入口に嵌合したときに前記無線通信ユニットに近接する第１アンテナ部と、
前記第１アンテナ部に連続して前記拡張板部の領域に設けられ、前記蓋本体を前記ユニット挿入口に嵌合したときに前記拡張板部と前記アンテナ当接部との間に挟まれる第２アンテナ部とを有することを特徴とする。

又、前記開閉蓋の拡張板部と前記筐体のアンテナ当接部との少なくとも一方に、前記第２アンテナ部が嵌る溝形凹部が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、ユニット装填部に収容される着脱自在な無線通信ユニットに対応し、ユニット装填部に通じるユニット挿入口を開閉する開閉蓋の内側面に沿って中継アンテナを付設していることから、装置のデザインや使用上の利便性を重視してユニット装填部の位置設定をしながら所期の通信性能を確保することができ、既存の装置でも開閉蓋を交換するだけで通信性能を向上させ得る。

又、開閉蓋は、ユニット挿入口に嵌合される蓋本体と、筐体に対面する誘電体からなる拡張板部とを有する一方、中継アンテナは、無線通信ユニットに近接する第１アンテナ部と、その第１アンテナ部に連続して拡張板部の領域に設けられる第２アンテナ部とを有し、蓋本体をユニット挿入口に嵌合したときに、第２アンテナ部が誘電体からなる開閉蓋の拡張板部と筐体のアンテナ当接部とで挟み込まれる構成としてあることから、誘電体による波長短縮率分だけ中継アンテナを小型化しながら所期の通信性能を得ることができる。

加えて、第１アンテナ部が無線通信ユニットに近接することから、第１アンテナ部と無線通信ユニットに内蔵されるアンテナとの間で電波をロス無く送受することができ、しかも中継アンテナと高周波受信回路とのコネクタ結合を必要としないので、信頼性の向上とコストダウンを図ることができる。

更に、開閉蓋の拡張板部と筐体のアンテナ当接部との少なくとも一方に、第２アンテナ部が嵌る溝形凹部が形成されるものでは、第２アンテナ部の両面のみならず端面も誘電体に接触するので、中継アンテナの更なる小型化を図ることが可能となる。

本発明に係る無線通信機能を有する電子機器の一実施形態を示す斜視図 電子機器を構成するフロントパネルユニットを背面側からみた斜視図 中継アンテナを付設した開閉蓋を上方からみた斜視図 中継アンテナを付設した開閉蓋を下方からみた斜視図 中継アンテナを付設前の開閉蓋を示す斜視図 開閉蓋の装着部分を示す断面図 開閉蓋を取り外した状態と装着した状態のフロントパネルユニットを示す断面図 開閉蓋と筐体とによる第２アンテナ部の挟み込み部分を示す横断面図 誘電体に片面と両面を接触された中継アンテナの指向特性図 中継アンテナの有無による通信性能を示すグラフ 図１に示した電子機器の内部構成などを示すブロック図 開閉蓋と筐体とによる第２アンテナ部の挟み込み部分の変更例を示す横断面図

以下、図面に基づき本発明に係る無線通信機能を有する電子機器について詳しく説明する。図１は、係る電子機器の一実施形態として、ナビゲーション機能と音響再生機能を兼ね備えた車載用ＡＶ装置を示す。図１において、１は車載用ＡＶ装置を構成する装置本体であり、この装置本体１は、車両の運転席近傍においてダッシュボード内に固定されるベースユニット２と、このベースユニット２の前面部２１に対して着脱自在なフロントパネルユニット３とにより構成される。

ベースユニット２は、地図情報などを記録したディスクを再生駆動する図示せぬディスク駆動部などを内蔵した箱型であり、その前面部２１には上記ディスクを出し入れするための横長のスロット２２と、そのスロット２２の下部側に位置する凹部２３が形成されている。凹部２３にはコネクタ２４が設けられ、そのコネクタ２４を介して前面部２１に装着されたフロントパネルユニット３との間で信号の遣り取りが可能とされている。

一方、フロントパネルユニット３には、ベースユニット２のスロット２２に対応するスロット３１が形成されており、ベースユニット２の前面部２１にフロントパネルユニット３を装着したとき両者のスロット２２，３１が連通するようになっている。又、フロントパネルユニット３には、その前面片側にスイッチ類を配してなる操作部３２と、液晶ディスプレイパネル（ＬＣＤパネル）などからなる表示部３３とが設けられている。

操作部３２は、音量調整用のノブ３２ａやカーナビゲーション用に目的地などを入力するための押しボタン３２ｂなどを含み、表示部３３には押しボタン３２ｂの押圧操作による目的地などを示す文字情報が表示されるほか、上記ディスクに記録された地図情報などが映像として表示される。

図２は、フロントパネルユニットを背面側からみた状態である。図２から明らかなように、フロントパネルユニット３の背面側には矩形状の凸部３４が一体に形成されている。凸部３４は図１に示したベースユニット２の凹部２３に対応するもので、この凸部３４には凹部２３への嵌合時にベースユニット２側のコネクタ２４と結合するコネクタ３５が設けられている。

又、フロントパネルユニット３の凸部３４内には、公知の無線通信ユニット４（例えば、２．４５ＧＨｚ帯の電波を送受信するBluetooth仕様のモジュール）が収容可能とされている。無線通信ユニット４は、無線通信に必要なデバイス類を一まとめにしたカード状の形態で、フロントパネルユニット３に対して着脱自在とされており、これをフロントパネルユニット３の定位置に収容したとき外部の無線通信機器との間で音声やデータを遣り取りすることが可能とされる。

ここに、フロントパネルユニット３の筐体３６には、無線通信ユニット４を抜き差しするためのユニット挿入口３７が形成されると共に、そのユニット挿入口３７を開閉する着脱自在な開閉蓋５が取り付けられる。開閉蓋５は、比誘電率が高く高周波特性のよい合成樹脂などの誘電体から一体に形成されるもので、ユニット挿入口３７に嵌合する蓋本体５１と、蓋本体５１に連なる平面状の拡張板部５２とにより構成されている。

開閉蓋５には、蓋本体５１から拡張板部５２に亘りその内側面（ユニット挿入口３７を閉じたときに筐体３６側に向けられる面）に沿って中継アンテナ６が付設され、その中継アンテナ６を介して電波の送受が行われる構成とされている。又、開閉蓋５の拡張板部５２は、蓋本体５１をユニット挿入口３７に嵌合したときに筐体３６の部位に対面接触するようになっており、その拡張板部５２が対面接触する筐体３６の部位は拡張板部５２と協同して中継アンテナ６（詳しくは後述する第２アンテナ部６２）を挟み込むアンテナ当接部３６ａとされている。尚、アンテナ当接部３６ａは、開閉蓋５と同じく比誘電率の高い合成樹脂などの誘電体からなるが、筐体３６はアンテナ当接部３６ａに限らず、全体が同種の誘電体により一体に形成されている。

図３〜図５により、開閉蓋５および中継アンテナ６の構成例をより詳しく説明すれば、開閉蓋５は全体としてＬ字形を呈する厚さ１〜４ｍｍ程度のプレートで、蓋本体５１の前端上に拡張板部５２が直角に起立する形態とされている。又、蓋本体５の前端縁には、先端が鉤形とされる左右一対のフロントフック５３が形成され、蓋本体５１の底面部には、Ｌ字形を成す左右一対の突片５４が形成されている。

一方、中継アンテナ６は、銅その他の金属から形成される厚さ０．１〜２ｍｍ程度の薄片状のループアンテナであり、蓋本体５１の領域に設けられる第１アンテナ部６１と、拡張板部５２の領域に設けられる第２アンテナ部６２とを一体に連ねた構成とされている。特に、第２アンテナ部６２は、第１アンテナ部６１よりも大径にして全長が長く設定されており、この第２アンテナ部６２が付設される拡張板部５２の内側面には、第２アンテナ部６２に対応して図５に示されるような溝形凹部５５が形成されている。溝形凹部５５は、第２アンテナ部６２を嵌合し得るよう第２アンテナ部６２と同形同大にして、第２アンテナ部６２の厚さに相当する深さを有し、この溝形凹部５５に第２アンテナ部６２を嵌合せしめたときに拡張板部５２と第２アンテナ部６２の表面が面一となる構成とされている。

尚、中継アンテナ６は、金属板ないしは金属箔を所定形状に打ち抜くなどして開閉蓋５とは別体として形成された後、開閉蓋５の内側面（特に、第２アンテナ部６２は溝形凹部５５内）に対して接着剤などにより貼付固定されるが、係る中継アンテナ６の付設例として、金属粉のペーストを開閉蓋５の内側面上に塗り固めて第１アンテナ部６１と第２アンテナ部６２とが連なる中継アンテナ６を形成することもできる。

そして、以上のような中継アンテナ６が付設された開閉蓋５は、図６のように蓋本体５をユニット挿入口３７に嵌合してユニット挿入口３７を閉じることができる。図６から明らかなように、ユニット挿入口３７には、左右一対の凸条３７ａ（図６には片方の凸条３７ａのみ示される）が形成されており、蓋本体５１をユニット挿入口３７に嵌合したときには、蓋本体５１とＬ字形の突片５４とにより凸条３７ａが挟み込まれると共に、ユニット挿入口３７の前端開口縁（アンテナ当接部３６ａの下端）にフロントフック５３が係止することにより、筐体３６に対して開閉蓋５が固定される。尚、開閉蓋５を取り外す場合には、蓋本体５１を下方に押圧して筐体３６からフロントフック５３を外しながら、蓋本体５１を手前（図６の左方）に移動させるようにするのであり、これにより筐体３６から開閉蓋５を取り外してユニット挿入口３７を全面開口させることができる。

図７は、開閉蓋５を取り外した状態（ａ）と装着した状態（ｂ）でのフロントパネルユニット３の縦断面を示す。図７から明らかなように、フロントパネルユニット３内には無線通信ユニット４を収容するポケット状のユニット装填部３８が設けられている。ユニット装填部３８は、ユニット挿入口３７の直下にあって回路基板３９上に配置されており、その底部には無線通信ユニット４の接続端子部４１と結合するコネクタ３８ａが設けられている。尚、無線通信ユニット４には、接続端子部４１に対向する一端面（上端面）に近接して通信用アンテナ４２が内蔵されている。

ここに、図６および図７(ｂ)のように、開閉蓋５にてユニット挿入口３７を閉じたとき、ユニット装填部３８に収容された無線通信ユニット４の上端面に対して中継アンテナ６の第１アンテナ部６１が近接するようになっている。このため、その第１アンテナ部６１によれば、通信用アンテナ４２との間で電波をロス無く伝達することができる。

一方、第２アンテナ部６２は、第１アンテナ部６１で受信した通信用アンテナ４２からの送信電波を外部の無線通信機器に対して送信すると共に、外部の無線通信機器からの送信電波を受信して第１アンテナ部６１に送信する。特に、第２アンテナ部６２は、蓋本体５１をユニット挿入口３７に嵌合したとき開閉蓋５の拡張板部５２と筐体３６のアンテナ当接部３６ａで挟み込まれる。詳しくは、第２アンテナ部６２は、その片面を拡張板部５２に全面的に接触させたまま、他方の面がアンテナ当接部３６ａに全面的に接触するようになる。

加えて、第２アンテナ部６２は、その両面のみならず、図８のように端面までもが誘電体（溝形凹部５５の側面）に接触した状態にあることから、誘電体からなる開閉蓋５（拡張板部５２）および筐体３６（アンテナ当接部３６ａ）の比誘電率（２〜８０）に関係して、それら誘電体上での波長短縮率が上がり、結果として小型でありながら優れたアンテナ特性を有する。換言すれば、第２アンテナ部６２が誘電体で挟まれる構成とすることにより、中継アンテナ６を誘電体による波長短縮率分だけ小型化しながら、それより大型のアンテナと同等のアンテナ特性を得ることができる。従って、係る中継アンテナ６によれば、開閉蓋５の内側面という狭小な領域に付設しながら、無線通信ユニット４による通信性能を補って通信可能距離を伸ばすことができる。

図９は、中継アンテナの片面のみ誘電体に接触している状態（δ１）と、中継アンテナが誘電体に挟まれた状態（δ２）での指向特性を示す。この図で明らかなように、中継アンテナ６が誘電体により挟まれる構成では、３０〜１８０度の角度範囲においてゲインが最大で１ｄＢ以上増加している。よって、中継アンテナ６（第２アンテナ部６２）を誘電体（開閉蓋５の拡張板部５２と筐体３６のアンテナ当接部３６ａ）で挟み込む構成では、ゲインの増加分だけ通信可能距離を伸ばすことができる。

又、開閉蓋５に中継アンテナ６を付設したものと付設していないものの２種類を用意し、その各々でユニット挿入口３７を閉じた状態でのフロントパネルユニット３を含む機器本体１を車両に搭載して、当該車両の前後左右における外部通信機器（携帯電話機）との通信可能距離を実測した結果を図１０に示す。図１０から明らかなように、本発明に係る中継アンテナ６を付設した開閉蓋５を備えるものでは、係る中継アンテナ６を有しないものに比べ、車両の前後左右のいずれの方向においても通信可能距離を２〜３倍に伸ばすことができた。

尚、中継アンテナ６を誘電体からなる開閉蓋５内に完全に埋め込むようにしても上記例の場合と同等の効果を見込めるが、開閉蓋５の内側面に沿って付設、貼付する構成態様に比べて開閉蓋５および中継アンテナ６の製造が難しくコスト高となる。又、誘電体の厚さが大きいほど波長短縮率が大きくなるので、拡張板部５２やアンテナ当接部３６ａは厚さを大きくすることが好ましいが、コストや装置デザインなどに鑑みて拡張板部５２やアンテナ当接部３６ａの厚さは１〜４ｍｍ程度とすることが好適である。

次に、図１１において、機器本体１内には、ユーザによる操作部の操作に応じて表示部の画像表示を切り換えたり無線通信ユニットの制御を行ったりするＣＰＵ１０が設けられている。ＣＰＵ１０は、チップ部品として図７に示した回路基板３９に実装され、無線通信ユニット４による受信データを主記憶部１１やＤＶＤなどの記録媒体１２に格納したり、記録媒体１２から読み出した楽曲データやその他の送信データを無線通信ユニット４に渡したりする働きをする。又、機器本体１内には、外部のスピーカＳＰに導電接続するアンプ１３やマイクＭに導電接続するマイクアンプ１４などが設けられる。

一方、無線通信ユニット４には、上記した通信用アンテナ４２のほか、搬送波の生成や変復調を行うＲＦ（Radio frequency）部４３、並びにプロトコル処理や受信データのエラー補正などを行うベースバンド部４４が内蔵されている。ベースバンド部４４は、受信した楽曲データをアナログ信号としてアンプ１３に出力する一方、マイクアンプ１４で増幅された音声信号をデジタル変換し送信信号としてＲＦ部４３に出力する。

以上、本発明に係る無線通信機能を有する電子機器の一実施形態を説明したが、係る電子機器はベースユニット２とフロントパネルユニット３のような複数のユニット構造物に分けられる構造のものに限らない。又、本発明は車載用機器に限らず、携帯電話機、ノート型パソコン、デジタルカメラなどにも適用できる。

一方、開閉蓋５に関し、拡張板部５２に溝形凹部５５を形成することに限らず、例えば図１２(ａ)のように筐体３６のアンテナ当接部３６ａに中継アンテナ（第２アンテナ部６２）の厚さに相当する深さを持つ溝形凹部３６ｂを形成したり、あるいは図１２(ｂ)のように拡張板部５２とアンテナ当接部３６ａの双方に中継アンテナ（第２アンテナ部６２）の厚さの半分に相当する深さの溝形凹部５５ａ，３６ｃをそれぞれ形成したりするようにしてもよい。加えて、その種の溝形凹部５５，５５ａ，３６ｂ，３６ｃを形成せずして、図１２(ｃ)のように中継アンテナ６（第２アンテナ部６２）の両面のみが拡張板部５２とアンテナ当接部３６ａに接触するようにしてもよい。

更に、開閉蓋５を蓋本体５１のみから形成して、その内側面に中継アンテナを付設するようにしてもよい。

３６ 筐体
３６ａ アンテナ当接部
３６ｂ 溝形凹部
３６ｃ 溝形凹部
３７ ユニット挿入口
３８ ユニット装填部
４ 無線通信ユニット
５ 開閉蓋
５１ 蓋本体
５２ 拡張板部
５５ 溝形凹部
５５ａ 溝形凹部
６ 中継アンテナ
６１ 第１アンテナ部
６２ 第２アンテナ部

Claims (3)

1. 着脱自在な無線通信ユニットを収容するユニット装填部と、
   前記ユニット装填部に通じるユニット挿入口を形成する筐体と、
   前記ユニット挿入口を開閉する開閉蓋と、
   前記ユニット装填部に収容される無線通信ユニットに対応して前記開閉蓋の内側面に沿って付設された中継アンテナと
   を備えることを特徴とする無線通信機能を有する電子機器。
2. 前記開閉蓋は、前記ユニット挿入口に嵌合される蓋本体と、前記筐体に対面する誘電体からなる拡張板部とを有し、
   前記筐体は、前記拡張板部と対面する位置に誘電体からなるアンテナ当接部を有し、
   前記中継アンテナは、
   前記蓋本体を前記ユニット挿入口に嵌合したときに前記無線通信ユニットに近接する第１アンテナ部と、
   前記第１アンテナ部に連続して前記拡張板部の領域に設けられ、前記蓋本体を前記ユニット挿入口に嵌合したときに前記拡張板部と前記アンテナ当接部との間に挟まれる第２アンテナ部とを有することを特徴とする請求項１記載の無線通信機能を有する電子機器。
3. 前記開閉蓋の拡張板部と前記筐体のアンテナ当接部との少なくとも一方に、前記第２アンテナ部が嵌る溝形凹部が形成されていることを特徴とする請求項２記載の無線通信機能を有する電子機器。

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