JP2012178687A - 後付け式電子キー - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナの通信性能を確保することができるとともに、端末に後付けされたときの自身を含めた端末全体の体格を小型とすることができる後付け式電子キーを提供する。
【解決手段】携帯電話１に、キー機能部品として後付け式電子キー３を後付け可能とする。後付け式電子キー３に、フレキシブル基板等からなる連結部１７にて折り曲げ可能な基板１２を設ける。基板１２を連結部１７で折り曲げた際に携帯電話１の側方に位置する折返部１６に、受信アンテナ２２のＺ軸アンテナ２５として薄型のバーアンテナを設ける。また、基板１２に連結部１７を跨ぐ形で送信アンテナ２６を設けるようにし、基板１２を連結部１７で折り曲げたとき、送信アンテナ２６が立体アンテナとして形成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば携帯電話等の端末に後付けすることが可能な後付け式電子キーに関する。

近年、車両の電子キーと携帯電話との両方を常時所持するのは面倒という観点から、例えば携帯電話に電子キーのキー機能を組み込みたいというニーズがある。この場合、図８に示すように、携帯電話８１に、キー照合用のＩＤ信号Ｓｋを無線送信可能なキー機能部８２を設けることになる。キー機能部８２は、例えば携帯電話８１自体に内蔵されたり、携帯電話８１の着せ替えパネルに組み込まれたりすることにより、携帯電話８１に取り付くことになる。

キー機能部８２には、ＩＤ信号Ｓｋの送信動作を制御する制御回路８３や、アンテナ８４が設けられている。制御回路８３は、ＩＤ信号Ｓｋをアンテナ８４から無線通信により車両に送信して、車両にＩＤ照合を実行させる。アンテナ８４には、例えば立体アンテナ（特許文献１等参照）が使用されることが想定される。これは、携帯電話１の内部の金属部品や人持ちの影響によりアンテナ８４の電波性能が劣化するため、電波性能を確保する必要が生じるからである。

特開平１０−３２４０９号公報

しかし、立体アンテナ８４は、電波性能を確保することができる反面、高さが必要となる現状がある。このため、携帯電話８１にキー機能部８２を設ける場合、立体アンテナ８４を採用すると、キー機能部８２を含めた携帯電話１の合計の厚さＷが大きくなってしまうため、携帯電話８１の体格が厚さ方向において大型化してしまう問題があった。なお、携帯電話８１の大型化抑制は、厚さ方向に限るものではなく、例えば携帯電話８１の長さ方向の体格についても同様にニーズがある。

本発明の目的は、アンテナの通信性能を確保することができるとともに、端末に後付けされたときの自身を含めた端末全体の体格を小型とすることができる後付け式電子キーを提供することにある。

前記問題点を解決するために、本発明では、無線により通信マスタと無線通信が可能であり、端末に後付け可能な後付け式電子キーにおいて、前記端末の開放面に後付け可能であって、当該端末に取り付けられたとき、前記開放面と重なる位置に回路部品が位置するとともに、アンテナの少なくとも一部が前記端末の側面に沿う位置をとることを要旨とする。

本発明の構成によれば、後付け式電子キーを端末に取り付けたとき、後付け式電子キーのアンテナの少なくとも一部が、端末の側面と対向する位置に配置される。このため、端末の金属部品に影響を受けない場所にアンテナが配置されるので、端末の厚さ方向におけるアンテナの通信性能を確保することが可能となる。また、端末の側方を後付け式電子キーのアンテナの配置スペースとして利用することが可能となるので、後付け式電子キーを端末に取り付けたときの端末全体の体格を小型化することが可能となる。よって、アンテナの通信性能の確保と、後付け式電子キーを含めた端末全体の体格の小型化とを両立することが可能となる。

本発明では、前記アンテナは、前記端末において前記開放面と前記側面との交わり部分である角部でアンテナ素線を折り曲げることにより、前記開放面に対向する位置と前記側面に対向する位置との両方に亘って前記アンテナ素線が延びる立体アンテナであることを要旨とする。この構成によれば、立体アンテナには感度が高い（例えば、金属や人持ちに強い）という利点があるので、後付け式電子キーのアンテナを感度のよい（例えば、金属や人持ちに強い）ものとすることが可能となる。また、立体アンテナを使用しても、後付け式電子キーを含む端末の体格を小型することが可能という点で効果が高いと言える。

本発明では、前記アンテナは、前記側面と対向する位置において単独で１アンテナとして機能するとともに、アンテナ軸心が前記側面に沿って延びるバーアンテナであることを要旨とする。この構成によれば、バーアンテナには薄型のものが存在するので、例えば薄型のバーアンテナを使用すれば、後付け式電子キーを含む端末の体格の小型化に一層寄与する。

本発明では、途中で折り曲がり可能とすることで前記開放面及び前記側面の両方に対向可能な基板を使用し、当該基板を折り曲げたときに前記側面に対向する折返部に前記アンテナの少なくとも一部を配置したことを要旨とする。この構成によれば、基板を途中で折り曲げることによって、携帯電話の側方の配置スペースに基板の一部を収納することが可能となる。よって、例えば単なる板状の基板を使用した場合に比較して、基板の平板方向において後付け式電子キーの体格を小型化することが可能となり、ひいては後付け式電子キーを含めた端末の小型化にも寄与する。

本発明では、前記アンテナは、受信アンテナ及び送信アンテナであって、前記受信アンテナ及び送信アンテナの一方は、前記端末において前記開放面と前記側面との交わり部分である角部でアンテナ素線を折り曲げることにより、前記開放面に対向する位置と前記側面に対向する位置との両方に亘って前記アンテナ素線が延びる立体アンテナであり、前記受信アンテナ及び送信アンテナの他方は、前記側面と対向する位置において単独で１アンテナとして機能するとともに、アンテナ軸心が前記側面に沿って延びるバーアンテナであることを要旨とする。この構成によれば、後付け式電子キーに受信アンテナ及び送信アンテナの両方を設けたので、後付け式電子キーを通信マスタと双方向通信可能なキーとすることが可能となる。

本発明によれば、アンテナの通信性能を確保することができるとともに、端末に後付けされたときの自身を含めた端末全体の体格を小型とすることができる。

一実施形態の後付け式電子キーの斜視図。 電子キーシステムの概略を示す模式図。 後付け式電子キーの分解斜視図。 後付け式電子キーの縦断面図。 基板の折り曲げ状態を示す説明図。 受信アンテナの動作態様を示す説明図。 送信アンテナの動作態様を示す説明図。 従来のキー機能付き携帯電話の断面図。

以下、本発明を具体化した後付け式電子キーの一実施形態を図１〜図７に従って説明する。
図１に示すように、携帯電話１には、図２に示す車両２の電子キーとして、携帯電話１に後付け可能なキー（以降、後付け式電子キーと記す）３が着脱可能に取り付けられている。後付け式電子キー３は、携帯電話１における平板状の開放面（図１では下面）４に重ねた状態で取り付け可能となっている。つまり、後付け式電子キー３は、携帯電話１の厚さ方向（図１のＺ軸方向）において重ね配置される。開放面４は、携帯電話１の意匠面でもある。なお、携帯電話１が端末に相当し、車両２が通信マスタに相当する。

図２に示すように、後付け式電子キー３は、車両２からの通信をトリガとして無線によるＩＤ照合を実行するキー操作フリーシステムのキーとなっている。後付け式電子キー３は、例えば車両２からＬＦ（Low Frequency）電波のリクエスト信号Ｓrqを受信すると、リクエスト信号Ｓrqにより起動して、ＵＨＦ（Ultra High Frequency）電波によりＩＤ信号Ｓidを車両２に送信する。車両２は、ＩＤ信号Ｓidに含まれるＩＤコードによりＩＤ照合を実行し、車外でＩＤ照合が成立すれば、ドアロック施解錠を許可又は実行し、車内でＩＤ照合が成立すれば、エンジン始動を許可する。

図１に示すように、後付け式電子キー３には、キー３の本体部分として有底箱形状のケース５が設けられている。ケース５には、携帯電話１を全体収納することが可能な収納凹部６が凹設されている。後付け式電子キー３は、収納凹部６に携帯電話１を収納しつつ、ケース５を例えばスナップフィット構造等により携帯電話１に係止することで、携帯電話１に取り付け固定される。

図３に示すように、ケース５は、外部ハウジング７と内部ハウジング８との２部品から形成されている。また、図４に示すように、本例のケース５は、キー長さ方向（Ｘ軸方向）において携帯電話１と対向する部分を本体部９とし、キー長さ方向Ｘにおいて携帯電話１から飛び出す部分を突出部１０とする。

図４に示すように、ケース５の内部に形成された収納空間１１には、後付け式電子キー３の電装品の実装先として、図３及び図４に示す略板状の基板１２が収納されている。基板１２には、後付け式電子キー３の通信動作を管理する制御回路１３と、制御回路１３に電源を供給する電源回路１４とが実装されている。制御回路１３や電源回路１４は、例えば１チップＩＣ（Integrated Circuit）から構成されている。なお、制御回路１３及び電源回路１４が回路部品に相当する。

基板１２の本体部分を形成する基板本体部１５の先端には、基板本体部１５に対して折り返し可能な折返部１６が形成されている。折返部１６は、基板本体部１５と折返部１６とを繋ぐ連結部１７をフレキシブル基板やリジットフレキシブル基板で形成することによって、基板本体部１５に対して折り返し可能となっている。このため、図４及び図５に示すように、基板１２は、折返部１６を連結部１７において基板本体部１５に対し略９０度に折り返し可能となっている。

図４に示すように、基板１２は、ケース５の収納空間１１に収納されるとき、キー長さ方向Ｘに延びる第１収納空間１８に基板本体部１５が収納され、キー高さ方向（Ｚ軸方向）に延びる第２収納空間１９に折返部１６が立った状態で収納される。また、携帯電話１に後付け式電子キー３を取り付けたとき、基板本体部１５が携帯電話１の開放面４と対向する位置に配置され、折返部１６が携帯電話１の側面２０と対向する位置に配置され、開放面４と側面２０とが交わる角部２１に連結部１７が配置される。

図３〜図５に示すように、基板１２には、ＬＦ電波を受信可能な受信アンテナ２２が実装されている。受信アンテナ２２は、アンテナ軸心がキー長さ方向Ｘを向くＸ軸アンテナ２３と、アンテナ軸心がキー幅方向（Ｙ軸方向）を向くＹ軸アンテナ２４と、アンテナ軸心がキー高さ方向Ｚ軸方向を向くＺ軸アンテナ２５とからなる。これらアンテナ２３〜２５は、長細い鉄心（フェライト又はアモルファス）にアンテナ素線を複数巻回した薄型のバーアンテナが使用されている。

図４及び図５に示すように、Ｘ軸アンテナ２３及びＹ軸アンテナ２４は、基板本体部１５に配置されている。よって、携帯電話１に後付け式電子キー３を取り付けたとき、Ｘ軸アンテナ２３及びＹ軸アンテナ２４は、携帯電話１の開放面４と対向する位置をとる。また、Ｚ軸アンテナ２５は、基板１２の折返部１６に配置されている。このため、折返部１６を基板本体部１５に対して略９０度折り曲げた状態で基板１２をケース５内に収納したとき、Ｚ軸アンテナ２５は携帯電話１の側面２０に対向する位置をとるとともに、ケース５の突出部１０に位置する。

図３〜図５に示すように、基板１２には、ＵＨＦ電波を送信可能な送信アンテナ２６が実装されている。送信アンテナ２６は、基板１２にアンテナ素線を環状（ループ状）に直に実装するパターンアンテナが使用されている。送信アンテナ２６は、基板本体部１５及び折返部１６の両方に亘り配線されている。このため、折返部１６を基板本体部１５に対して略９０度折り曲げたとき、送信アンテナ２６はループ状の立体アンテナとして機能する。

ここで、本例の場合、送信アンテナ２６において基板本体部１５に位置する部分をアンテナ基部２７とし、連結部１７に位置する部分をアンテナ立上げ部２８とする。よって、基板１２をケース５内に収納したときには、アンテナ基部２７が第１収納空間１８内においてＸ−Ｙ平面方向に寝た状態で配置され、アンテナ立上げ部２８が第２収納空間１９内においてＹ−Ｚ平面方向に立った状態で配置される。また、送信アンテナ２６は、アンテナ基部２７が携帯電話１の開放面４に対向する位置に配置され、アンテナ立上げ部２８が携帯電話１の側面２０に対向する位置に配置されている。

次に、本例の後付け式電子キー３の作用を、図６及び図７を用いて説明する。
携帯電話１にキー機能を持たせたい場合には、携帯電話１に本例の後付け式電子キー３を取り付ける。このとき、受信アンテナ２２を形成する３軸のアンテナ２３〜２５のうち、Ｚ軸アンテナ２５はアンテナ軸心が側面２０に沿う方向を向いて突出部１０に位置する。また、送信アンテナ２６は、基板本体部１５と、基板本体部１５に対して略９０度反り立つ折返部１６との両方に亘ってループ状に配線されているので、立体アンテナとなっている。

ここで、車両２のリクエスト信号Ｓrqの通信エリアに後付け式電子キー３が進入すると、後付け式電子キー３は、リクエスト信号Ｓrqを受信する。このとき、図６に示すように、リクエスト信号Ｓrqの３軸の各成分のうち、Ｘ軸成分をＸ軸アンテナ２３で受信し、Ｙ軸成分をＹ軸アンテナ２４で受信し、Ｙ軸アンテナ２４で受信する。

ところで、リクエスト信号ＳrqのＸ軸成分及びＹ軸成分は、携帯電話１に対してＸ−Ｙ平面に沿って放射される成分であるので、携帯電話１内の金属部品に影響を受けることなく、これら成分の電波を受信することが可能である。しかし、リクエスト信号ＳrqのＺ軸成分は、携帯電話１の厚さ方向に沿う成分であるため、仮にＺ軸アンテナ２５が基板本体部１５の部分に配置されていたとすると、携帯電話１内の金属部品に影響を受けて、Ｚ軸アンテナ２５はＺ軸方向の成分を効率よく受信することができない。しかし、本例のＺ軸アンテナ２５は、ケース５の突出部１０に配置されているので、携帯電話１の金属部品に影響を受けない場所で、Ｚ軸方向の電波を受信することが可能となる。このため、Ｚ軸方向の受信感度を確保することが可能となる。

また、折返部１６にＺ軸アンテナ２５を設けたので、携帯電話１の側方の配置スペースにＺ軸アンテナ２５を配置することが可能となる。さらに、Ｚ軸アンテナ２５は薄型のバーアンテナが使用されているので、例えば真っ直ぐの板状の基板（折り曲げできない基板）にアンテナ素線を複数巻回することにより、このループアンテナをＺ軸アンテナ２５とする場合に比較して、後付け式電子キー３を含めた携帯電話１の長さＬを小さく抑えることが可能となる。よって、後付け式電子キー３のＺ軸方向の受信感度が確保されるとともに、後付け式電子キー３を含む携帯電話１の長さＬを短く抑えること可能となる。

後付け式電子キー３は、リクエスト信号Ｓrqを受信すると、これにより起動して、図７に示すようにＩＤ信号Ｓidを送信アンテナ２６から送信する。ところで、本例の送信アンテナ２６は、立体アンテナとして形成されているので、金属や人持ちの影響が少なく、高出力で電波を送信することが可能である。よって、後付け式電子キー３がＩＤ信号Ｓidを車両２に送信するとき、ＩＤ信号Ｓidを高い送信出力で車両２に送信することが可能となる。

また、送信アンテナ２６は、携帯電話１の側面２０に沿わせて折り返されることにより、立体アンテナとして形成されている。よって、携帯電話１の側方の配置スペースを利用して、送信アンテナ２６が立体アンテナとして形成されるので、例えば単に基板本体部１５の位置のみで立体アンテナとする場合に比較して、後付け式電子キー３を含めた携帯電話１の厚さＷを小さく抑えることが可能となる。このため、後付け式電子キー３の送信強度が確保されるとともに、後付け式電子キー３を含む携帯電話１の厚さＷを小さく抑えることが可能となる。

以上により、本例においては、基板１２を連結部１７において折り返し可能とし、連結部１７に受信アンテナ２２のＺ軸アンテナ２５としてバーアンテナを取り付け、送信アンテナ２６を基板本体部１５及び連結部１７の両方に亘り配線することで、連結部１７が折り曲げられたときに送信アンテナ２６が立体アンテナとなるようにした。よって、後付け式電子キー３を携帯電話１に取り付けたときの体格の小型化と、後付け式電子キー３の通信性能確保とを両立することが可能となる。

本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）基板１２を連結部１７で折り曲げ可能とし、折り曲げた際に携帯電話１の側面２０に対向する折返部１６に受信アンテナ２２のＺ軸アンテナ２５として薄型のバーアンテナを設け、基板１２を折り曲げることで送信アンテナ２６を立体アンテナとした。よって、後付け式電子キー３を携帯電話１に取り付けたときの体格の小型化と、後付け式電子キー３の通信性能確保とを両立することができる。

（２）送信アンテナ２６を立体アンテナとしたので、送信アンテナ２６を人持ちや金属に強いアンテナとすることができる。よって、携帯電話１内の金属や人持ちの影響を受けても、充分な送信出力を確保することができる。また、送信アンテナ２６を立体アンテナとしても、携帯電話１の側方の配置スペースを利用して部品配置することが可能となるので、後付け式電子キー３を含む携帯電話１の厚さＷを小さく抑えることができる。

（３）基板１２を折り曲げた際に携帯電話１の側面２０に対向する折返部１６に受信アンテナ２２のＺ軸アンテナ２５を配置したので、携帯電話１の側方の配置スペースにＺ軸アンテナ２５を配置することができる。よって、後付け式電子キー３を含めた携帯電話１の長さＬを短く抑えることができる。また、Ｚ軸アンテナ２５として薄型のバーアンテナを使用したので、長さＬの抑制に一層寄与する。

（４）基板１２を連結部１７で折り曲げ可能としたので、携帯電話１の開放面４に対向する位置と、側面２０に対向する位置とに配置することが可能となる。よって、例えば単に真っ直ぐの板状の基板を使用する場合に比較して、長さＬを短く抑えることができる。

（５）送信アンテナ２６を基板１２のパターンアンテナとし、基板１２を連結部１７で折り曲げ可能とすることで、基板１２を折り曲げたときにパターンアンテナが立体アンテナとなる構成とした。よって、単に基板１２を折り曲げるという簡素な構造によって、送信アンテナ２６を立体アンテナとすることができる。

（６）後付け式電子キー３に受信アンテナ２２及び送信アンテナ２６の両方を設けたので、後付け式電子キー３を車両２と双方向通信にてＩＤ照合するキーとすることができる。

なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・後付け式電子キー３は、受信アンテナ２２及び送信アンテナ２６の両方を有する双方向通信可能なキーであることに限定されず、受信アンテナ２２及び送信アンテナ２６のどちらかのみを有するものでもよい。

・受信アンテナ２２をバーアンテナとし、送信アンテナ２６を立体アンテナとしてもよい。
・受信アンテナ２２は、３軸アンテナに限定されず、例えばＺ軸アンテナ２５のみを有するものでもよい。

・Ｚ軸アンテナ２５は、バーアンテナに限定されず、他の種類のアンテナを使用してもよい。
・送信アンテナ２６は、パターンアンテナに限定されず、基板１２から所定間隔をもって配置されるループアンテナやダイポールアンテナとしてもよい。

・受信アンテナ２２や送信アンテナ２６の種類は、適宜変更可能である。
・端末は、携帯電話１に限定されず、他の端末を使用してもよい。また、端末は、無線通信が可能なものに限定されず、例えば音楽プレーヤー等の携帯端末でもよい。

・携帯電話１は、平板形状をとるものに限らず、他の形状を採用してもよい。また、携帯電話１は、開閉式としてもよい。
・連結部１７は、フレキ部材により形成されることに限らず、例えば折り曲げ可能であれば、その種類は特に限定されない。

・開放面４と側面２０とのなす角度は、略９０度に限定されず、９０度近辺のある程度の範囲を含むものとする。
・ケース５の形状は、適宜変更可能である。

・基板１２は、必ずしも折り曲げ可能な構造をとることに限定されない。例えば、基板１２の形状を、開放面４と対向する位置にのみ配置される板状の基板とし、アンテナ素線のみをＬ字状として、アンテナを開放面４及び側面２０の両方に這わせるようにしてもよい。

・通信に使用する周波数は、ＬＦやＵＨＦに限定されず、ＨＦ（Hi gh Frequency）帯などの他の周波数を使用してもよい。
・電子キーシステムは、車両２からの通信をトリガとするキー操作フリーシステムに限定されず、電子キー３からの通信をトリガとするワイヤレスキーシステムとしてもよい。

・後付け式電子キー３の携帯電話１への取り付け方式は、スナップフィット構造に限定されず、例えばネジ固定式など、他の方式が採用可能である。
・通信マスタは、車両２に限定されず、他の機器や装置が採用可能である。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
（イ）請求項３〜５のいずれかにおいて、前記アンテナは、Ｘ−Ｙ−Ｚの３方向の電波を受信可能な３軸アンテナからなり、前記バーアンテナは、前記３軸アンテナの１軸を形成する。この構成によれば、アンテナを３軸アンテナとしたので、アンテナの通信性能をよいものとすることが可能となる。

１…端末としての携帯電話、２…通信マスタとしての車両、３…後付け式電子キー、４…開放面、１２…基板、１３…回路部品を構成する制御回路、１４…回路部品を構成する電源回路、１５…基板本体部、１６…折返部、２０…側面、２１…角部、２２…アンテナ（バーアンテナ）を構成する受信アンテナ、２６…アンテナ（立体アンテナ）を構成する送信アンテナ。

Claims (5)

1. 無線により通信マスタと無線通信が可能であり、端末に後付け可能な後付け式電子キーにおいて、
   前記端末の開放面に後付け可能であって、当該端末に取り付けられたとき、前記開放面と重なる位置に回路部品が位置するとともに、アンテナの少なくとも一部が前記端末の側面に沿う位置をとる
   ことを特徴とする後付け式電子キー。
2. 前記アンテナは、前記端末において前記開放面と前記側面との交わり部分である角部でアンテナ素線を折り曲げることにより、前記開放面に対向する位置と前記側面に対向する位置との両方に亘って前記アンテナ素線が延びる立体アンテナである
   ことを特徴とする請求項１に記載の後付け式電子キー。
3. 前記アンテナは、前記側面と対向する位置において単独で１アンテナとして機能するとともに、アンテナ軸心が前記側面に沿って延びるバーアンテナである
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の後付け式電子キー。
4. 途中で折り曲がり可能とすることで前記開放面及び前記側面の両方に対向可能な基板を使用し、当該基板を折り曲げたときに前記側面に対向する折返部に前記アンテナの少なくとも一部を配置した
   ことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の後付け式電子キー。
5. 前記アンテナは、受信アンテナ及び送信アンテナであって、
   前記受信アンテナ及び送信アンテナの一方は、
   前記端末において前記開放面と前記側面との交わり部分である角部でアンテナ素線を折り曲げることにより、前記開放面に対向する位置と前記側面に対向する位置との両方に亘って前記アンテナ素線が延びる立体アンテナであり、
   前記受信アンテナ及び送信アンテナの他方は、
   前記側面と対向する位置において単独で１アンテナとして機能するとともに、アンテナ軸心が前記側面に沿って延びるバーアンテナである
   ことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の後付け式電子キー。

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