JP2013187579A - 電子機器、その制御方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】同一の筐体内に複数のアンテナを備える電子機器では、複数のアンテナの相互干渉が問題となる。そのため、同一の筐体内に複数のアンテナを備えつつ、互いのアンテナの干渉を抑制する電子機器が、望まれる。
【解決手段】電子機器は、第１のアンテナ及び第２のアンテナと、第１のアンテナを使用する第１の通信部と、第２のアンテナを使用する第２の通信部と、第２のアンテナに接続され、第２のアンテナの周波数特性が変更可能な第１の周波数特性変更部と、第１の通信部を活性化する際に、第１の周波数特性変更部に第２のアンテナの周波数特性を変更させる制御部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器、その制御方法及びプログラムに関する。特に、複数のアンテナを備える電子機器、その制御方法及びプログラムに関する。

近年、携帯電話、スマートフォン、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）、音楽プレイヤー、ゲーム機等の電子機器における多機能化が著しい。とりわけ、１台の電子機器内において、複数の通信方式に対応することが求められる。例えば、基地局と無線通信を行うＷＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）等だけでなく、ＩＣカードへのアクセスを実現するＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）といった近距離無線通信への対応が求められる。ＮＦＣ通信では、２つのコイルアンテナを使用し、コイルアンテナが互いに近接している場合、一方のコイルに電流を流すと他方のコイルに起電力が発生する電磁誘導を利用する。

また、携帯電話等における電子機器の電力源は、蓄電池である。この蓄電池を、電磁誘導や磁界共鳴などを利用することで、充電する非接触電力伝送の技術開発が進められている。非接触電力伝送では、電子機器と充電台との間をプラグ等で接続する必要はなく、電子機器の防水性能やデザイン性を向上させることができる。このような非接触電力伝送が可能な電子機器及びその充電台は、コイルを内蔵する。非接触電力伝送が可能な電子機器及びその充電台では、両者のコイルを電磁結合させ、送電装置（充電台）から受電装置（電子機器）に対して電力を伝送する。電子機器は、伝送された電力によって電子機器に含まれる蓄電池を充電する。このように、非接触電力伝送におけるコイルは、アンテナとして動作する。

以上のように、電子機器の利便性を向上させるため、又は、さらなる高機能化のため、１台の電子機器内に複数のコイルアンテナが存在することが多い。

ここで、特許文献１において、２種類の異なるシステムを使用するにあたり、２種類のアンテナを１台の端末に収めた携帯無線通信機が開示されている。特許文献１が開示する携帯無線通信機では、一方のアンテナを使用する際には、他方のアンテナと送受信回路と接続を切断すると共に、接地電位に接続する。

特開２００５−１１７０９９号公報

以下の分析は、本発明者らによってなされたものである。１台の電子機器に複数のコイルアンテナが含まれることがある。また、近年の電子機器には小型化に対する要望も強く、ループアンテナの内周にしかコイルアンテナを設置せざるを得ないほどの配置スペースが無いなど複数のコイルアンテナを機構的（物理的）に離して設置することが困難な状況にある。

つまり、２つのコイルアンテナ間を電子機器の両端に配置したとしても、互いのコイルアンテナが放射する電磁波の到達可能範囲に含まれてしまう。その結果、コイルアンテナが相互干渉し、通信性能が劣化する場合が想定できる。

そこで、利用する周波数が異なる通信システムを採用し、１台の電子機器に複数のアンテナを収めることが考えられる。あるいは、使用する帯域が隣接する場合には、アンテナを共用し、フィルタを用いることで、干渉を回避することも可能である。しかし、非接触電力伝送のように大きな電力の送受信が必要な通信システムを１台の電子機器に収める場合には問題がある。

ここで、ＮＦＣ通信では、１３．５６ＭＨｚ帯の搬送波が使用されることが多い。一方、非接触電力伝送では、数百ｋＨｚ（例えば、３００ｋＨｚ）帯の搬送波が使用されることが多い。このように、二つの通信システムが使用する周波数帯域が大きく離れている場合には、相互干渉が発生せず、何かしらの対策は不要であるとも思われる。しかし、非接触電力伝送で使用する周波数帯域が上昇し、ＮＦＣ通信等で使用する帯域と重なることが懸念される。

また、数百ｋＨｚの周波数を利用し電力伝送を実現する非接触電力伝送には、金属の表皮効果などにより誘導加熱が発生する問題がある。そのため、非接触電力伝送に使用する周波数帯を数ＭＨｚ帯まで上昇させれば、誘導加熱の発生が抑制できる。このような場合、互いの通信システムが利用する周波数が隣接していなくても、非接触電力伝送のように大きな電力を必要とする場合には、相互干渉の恐れがある。大きなエネルギーを持つ搬送波の高調波もまた、大きなエネルギーを持つためである。

また、相互干渉を避けるため、特許文献１が開示するように、アンテナと送受信回路との間にスイッチを設け、他方のアンテナを使用しない場合には、アンテナを接地電位に接続することで、相互干渉を避けることが考えられる。しかし、このようなスイッチをそれぞれのコイルアンテナに設けると、電子機器のコストが上昇し、かつ、電子機器に対する小型化への要求に反する。そのため、同一の筐体内に複数のアンテナを備えつつ、互いのアンテナの干渉を抑制する電子機器、その制御方法及びプログラムが、望まれる。

本発明の第１の視点によれば、第１及び第２のアンテナと、前記第１のアンテナを使用する第１の通信部と、前記第２のアンテナを使用する第２の通信部と、前記第２のアンテナに接続され、前記第２のアンテナの周波数特性が変更可能な第１の周波数特性変更部と、前記第１の通信部を活性化する際に、前記第１の周波数特性変更部に前記第２のアンテナの周波数特性を変更させる制御部と、を備える電子機器が提供される。

本発明の第２の視点によれば、第１及び第２のアンテナと、前記第１のアンテナを使用する第１の通信部と、前記第２のアンテナを使用する第２の通信部と、前記第２のアンテナに接続され、前記第２のアンテナの周波数特性が変更可能な第１の周波数特性変更部と、を備える電子機器の制御方法であって、前記第１の通信部を活性化する工程と、前記第１の周波数特性変更部に前記第２のアンテナの周波数特性を変更させる工程と、を含む電子機器の制御方法が提供される。

本発明の第３の視点によれば、第１及び第２のアンテナと、前記第１のアンテナを使用する第１の通信部と、前記第２のアンテナを使用する第２の通信部と、前記第２のアンテナに接続され、前記第２のアンテナの周波数特性が変更可能な第１の周波数特性変更部と、を備える電子機器を制御するコンピュータに実行させるプログラムであって、前記第１の通信部を活性化する処理と、前記第１の周波数特性変更部に前記第２のアンテナの周波数特性を変更させる処理と、を実行するプログラムが提供される。
なお、このプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記録することができる。記憶媒体は、半導体メモリ、ハードディスク、磁気記録媒体、光記録媒体等の非トランジェント（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｅｎｔ）なものとすることができる。本発明は、コンピュータプログラム製品として具現することも可能である。

本発明の各視点によれば、同一の筐体内に複数のアンテナを備えつつ、互いのアンテナの干渉を抑制する電子機器、その制御方法及びプログラムが、提供される。

一実施形態の概要を説明するための図である。 第１の実施形態に係る電子機器１の内部構成の一例を示す図である。 電子機器１の動作の一例を示すフローチャートである。 電子機器１ａの内部構成の一例を示す図である。

初めに、図１を用いて一実施形態の概要について説明する。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、この概要の記載はなんらの限定を意図するものではない。

上述のように、同一の筐体内に複数のアンテナを備える電子機器では、複数のアンテナの相互干渉が問題となる。そのため、同一の筐体内に複数のアンテナを備えつつ、互いのアンテナの干渉を抑制する電子機器が、望まれる。

そこで、一例として図１に示す電子機器１００を提供する。電子機器１００は、第１のアンテナ１０１及び第２のアンテナ１０２と、第１のアンテナ１０１を使用する第１の通信部１０３と、第２のアンテナ１０２を使用する第２の通信部１０４と、第２のアンテナ１０２に接続され、第２のアンテナ１０２の周波数特性が変更可能な第１の周波数特性変更部１０５と、第１の通信部１０３を活性化する際に、第１の周波数特性変更部１０５に第２のアンテナ１０２の周波数特性を変更させる制御部１０６と、を備える。

電子機器１００では、第１の通信部１０３を活性化し通信を行う際には、第１の周波数特性変更部１０５を使用し、第２のアンテナ１０２の周波数特性を変更する。即ち、第１の周波数特性変更部１０５により、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２との相互干渉を抑制する。例えば、第１の周波数特性変更部１０５は、第２のアンテナ１０２の周波数特性を第１のアンテナ１０１との間で相互干渉しない程度に変更する。

以下に具体的な実施の形態について、図面を参照してさらに詳しく説明する。

［第１の実施形態］
第１の実施形態について、図面を用いてより詳細に説明する。

図２は、本実施形態に係る電子機器１の内部構成の一例を示す図である。

電子機器１は、操作部１０と、表示部２０と、ＮＦＣ通信部３０と、非接触電力伝送部４０と、コイルアンテナ５０及び５１と、共振回路６０及び６１と、接触検出部７０と、制御部８０と、を含んでいる。なお、図２には、簡単のため、本実施形態に係る電子機器１に関係するモジュールのみを記載する。

操作部１０は、ユーザによる電子機器１に対する操作を受け付ける。操作部１０は、タッチパネル等により実現可能であるが、その方式は問わない。表示部２０は、ユーザの操作に必要な情報や電子機器１の状態等を表示する。表示部２０は、液晶パネル等により実現可能であるが、表示デバイスの種類等を限定する趣旨ではない。

ＮＦＣ通信部３０は、コイルアンテナ５０を使用して、ＩＣカード（図示せず）等に含まれる非接触ＩＣにアクセスする。非接触電力伝送部４０は、コイルアンテナ５１を使用し、交流電力を充電台（図示せず）から受け、直流電力に整流した後、蓄電池（図示せず）に充電する。なお、ＮＦＣ通信部３０が、上述の第１の通信部１０３に相当し、非接触電力伝送部４０が、電力伝達部に相当する。

共振回路６０は、コイルアンテナ５０の両端に接続されている。共振回路６０は、容量値が変更可能なコンデンサを含んでいる。制御部８０は、共振回路６０対してコンデンサの容量値を変更する指示信号を出力することで、コイルアンテナ５０及び共振回路６０の共振周波数が変更可能である。同様に、共振回路６１は、コイルアンテナ５１の両端に接続されている。制御部８０は、コイルアンテナ５１及び共振回路６１の共振周波数についても変更可能である。即ち、制御部は、共振回路６０及び６１を使用することで、コイルアンテナ５０及び５１の周波数特性が変更できる。なお、共振回路６１が上述の第１の周波数特性変更部１０５に相当し、共振回路６０が第２の周波数特性変更部に相当する。

接触検出部７０は、電子機器１が充電台に載せられたことを検出し、制御部８０に通知する。例えば、接触検出部７０は、電子機器１が充電台に載せられた場合に限り有効になる（オンとなる）機構的なスイッチを含んで構成する。あるいは、通常はＮＦＣ通信のアンテナ及び通信回路を有効としておき、その通信の内容を持って、充電台に載せられたかどうかを検出してもよい。

次に、電子機器１の動作について説明する。

図３は、電子機器１の動作の一例を示すフローチャートである。なお、コイルアンテナ５０とコイルアンテナ５１とは、共振回路６０及び６１に含まれるコンデンサの容量値が初期値のままであると、相互干渉を起こし、性能劣化を引き起こすものとする。

初めに、電子機器１が非接触電力伝送を行う場合について説明する。

制御部８０は、接触検出部７０を介して電子機器１が充電台に載せられているか否か判断可能である（ステップＳ０１）。従って、電子機器１が充電台に載せられ、非接触電力伝送を開始すべきと、制御部８０が判断した場合（ステップＳ０１、Ｙｅｓ分岐）には、非接触電力伝送部４０を活性化する（ステップＳ０２）。その後、制御部８０は、共振回路６０に含まれるコンデンサの容量を初期値から所定の値に変更する（ステップＳ０３）。その結果、コイルアンテナ５０とコイルアンテナ５１とが相互に干渉することを防止することができ、効率的な電力伝送を実現することができる。

次に、電子機器１がＮＦＣ通信を行う場合について説明する。

制御部８０が、電子機器１の非接触電力伝送が行われていないと判断した場合（ステップＳ０１、Ｎｏ分岐）には、ＮＦＣ通信部３０を活性化し、非接触ＩＣカードとの通信開始に備える（ステップＳ０４）。その後、制御部８０は、共振回路６１に含まれるコンデンサの容量値を初期値から所定の値に変更する（ステップＳ０５）。共振回路６１に含まれるコンデンサの容量値が初期値から変更されているため、コイルアンテナ５０とコイルアンテナ５１とが相互に干渉することを防止することができる。その結果、ＮＦＣ通信における通信性能が劣化することはない。

なお、本実施形態に係る電子機器１では、ＮＦＣ通信と非接触電力伝送に用いるコイルアンテナが同一の筐体に含まれる場合について説明した。しかし、通信方式を、ＮＦＣ通信や非接触電力伝送に限る趣旨ではなく、コイルアンテナを使用する他の通信方式に適用可能であることは当然である。

図４は、電子機器１ａの内部構成の一例を示す図である。図４において図２と同一構成要素には、同一の符号を表し、その説明を省略する。電子機器１ａは、コイルアンテナ５０の開放又は短絡を切り替え可能であるスイッチＳＷ０１と、コイルアンテナ５１の開放又は短絡を切り替え可能であるスイッチＳＷ０２と、を備える。電子機器１は、ＮＦＣ通信を行う際に、非接触電力伝送側の共振回路６１に含まれるコンデンサの容量を変化させ、コイルアンテナ５０及び５１の相互干渉を防止した。電子機器１ａでは、さらに、ＮＦＣ通信を行う際に、制御部８０ａが、コイルアンテナ５１の両端に設けたスイッチＳＷ０２により、コイルアンテナ５１の両端を短絡する。その結果、コイルアンテナ５０及び５１の相互干渉を防止することも可能である。同様に、非接触電力伝送を行う際には、コイルアンテナ５０の両端を短絡し、コイルアンテナ間の相互干渉を防止する。

さらに、共振回路６０及び６１は、コイルアンテナ５０及び５１の両端に接続する場合について説明したが、このような接続に限定する趣旨ではない。共振回路６０及び６１は、コイルアンテナ５０及び５１の周波数特性を変更可能であれば足り、各コイルアンテナに直列に接続することも可能である。

さらにまた、本実施形態に係る電子機器１では、ＮＦＣ通信部３０を活性化する際は、アンテナコイル５１の周波数特性を変更し、非接触電力伝送部４０を活性化する際は、アンテナコイル５０の周波数特性を変更する。しかし、いずれかを活性化した場合に他方のコイルアンテナの周波数特性を変更する必要がない場合もある。そのような場合には、一方の通信部に限り活性化し、他方の通信部に対応したコイルアンテナの周波数特性のみを変更すればよいことは勿論である。

ここで、ＮＦＣ通信では、１３．５６ＭＨｚの搬送波を使用することが多い。また、非接触電力伝送の搬送波は、数百ｋＨｚのみならず、数ＭＨｚ帯を利用することも可能である。そのような場合に、非接触電力伝送の搬送波が、例えば、６．７８ＭＨｚであるとすれば、充電台側（コイルアンテナ５１と対向するコイルアンテナ）から送信される電磁波の高調波によりコイルアンテナ５０が共振し、受信動作を行う。即ち、意図しない受信動作を開始することになり、電子機器１の誤動作を引き起こす。しかし、このような場合であっても、共振回路６０及び６１を用いることで、コイルアンテナの共振周波数を変更することができる。即ち、互いのコイルアンテナの干渉が抑制され、電子機器１の誤動作が防止できる。

また、ＮＦＣ通信部３０の動作を保証するため（受信時の誤動作を防止するため）、ダイオード等の保護回路（クランプ型の保護回路）をコイルアンテナ５０の両端に挿入することが考えられる。しかし、このような保護回路を挿入したとしても、コイルアンテナ５０及び５１とが相互干渉する場合には、保護回路が通電し、発熱する恐れがある。そのため、電力効率が悪化するという問題や、保護回路を大型化するなどの対策が必要となり、電子機器１のコストを上昇させてしまう。しかし、本実施形態に係る電子機器１では、このようなコイルアンテナ間の相互干渉を共振回路６０及び６１の使用により防止するため、電子機器１のコストを上昇させ、小型化を妨げるといった問題が生じない。

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。

（付記１）上記第１の視点に係る電子機器のとおりである。

（付記２）前記電子機器は、前記第１のアンテナに接続され、前記第１のアンテナの周波数特性が変更可能な第２の周波数特性変更部を備え、前記制御部は、前記第２の通信部を活性化する際に、前記第２の周波数特性変更部に前記第１のアンテナの周波数特性を変更させる電子機器。

（付記３）前記電子機器は、さらに、前記第１のアンテナの両端に接続され、前記第１のアンテナの開放及び短絡を切り替え可能な第１のスイッチと、前記第２のアンテナの両端に接続され、前記第２のアンテナの開放及び短絡を切り替え可能な第２のスイッチと、を備え、前記制御部は、前記第１の通信部を活性化する際には、前記第２のスイッチにより前記第２のアンテナを短絡し、前記第２の通信部を活性化する際には、前記第１のスイッチにより前記第１のアンテナを短絡する電子機器。

（付記４）前記電子機器は、前記第２の通信部に代えて、非接触により電力の伝達を行う電力伝達部を備え、前記制御部は、前記第１の通信部を活性化する際に、前記第１の周波数特性変更部に前記電力伝達部の周波数特性を変更させる電子機器。

（付記５）前記第１の通信部は、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）通信によりデータの送受信を行う電子機器。

（付記６）上記第２の視点に係る電子機器の制御方法のとおりである。

（付記７）上記第３の視点に係るプログラムのとおりである。

なお、引用した上記の特許文献の開示は、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし、選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。

１、１ａ、１００ 電子機器
１０ 操作部
２０ 表示部
３０ ＮＦＣ通信部
４０ 非接触電力伝送部
５０、５１ コイルアンテナ
６０、６１ 共振回路
７０ 接触検出部
８０、８０ａ、１０６ 制御部
１０１ 第１のアンテナ
１０２ 第２のアンテナ
１０３ 第１の通信部
１０４ 第２の通信部
１０５ 第１の周波数特性変更部
ＳＷ０１、ＳＷ０２ スイッチ

Claims (7)

1. 第１及び第２のアンテナと、
   前記第１のアンテナを使用する第１の通信部と、
   前記第２のアンテナを使用する第２の通信部と、
   前記第２のアンテナに接続され、前記第２のアンテナの周波数特性が変更可能な第１の周波数特性変更部と、
   前記第１の通信部を活性化する際に、前記第１の周波数特性変更部に前記第２のアンテナの周波数特性を変更させる制御部と、
   を備えることを特徴とする電子機器。
2. 前記第１のアンテナに接続され、前記第１のアンテナの周波数特性が変更可能な第２の周波数特性変更部を備え、
   前記制御部は、前記第２の通信部を活性化する際に、前記第２の周波数特性変更部に前記第１のアンテナの周波数特性を変更させる請求項１の電子機器。
3. さらに、前記第１のアンテナの両端に接続され、前記第１のアンテナの開放及び短絡を切り替え可能な第１のスイッチと、
   前記第２のアンテナの両端に接続され、前記第２のアンテナの開放及び短絡を切り替え可能な第２のスイッチと、を備え、
   前記制御部は、前記第１の通信部を活性化する際には、前記第２のスイッチにより前記第２のアンテナを短絡し、前記第２の通信部を活性化する際には、前記第１のスイッチにより前記第１のアンテナを短絡する請求項１又は２の電子機器。
4. 前記２の通信部に代えて、非接触により電力の伝達を行う電力伝達部を備え、
   前記制御部は、前記第１の通信部を活性化する際に、前記第１の周波数特性変更部に前記電力伝達部の周波数特性を変更させる請求項１乃至３のいずれか一に記載の電子機器。
5. 前記第１の通信部は、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）通信によりデータの送受信を行う請求項１乃至４のいずれか一に記載の電子機器。
6. 第１及び第２のアンテナと、
   前記第１のアンテナを使用する第１の通信部と、
   前記第２のアンテナを使用する第２の通信部と、
   前記第２のアンテナに接続され、前記第２のアンテナの周波数特性が変更可能な第１の周波数特性変更部と、
   を備える電子機器の制御方法であって、
   前記第１の通信部を活性化する工程と、
   前記第１の周波数特性変更部に前記第２のアンテナの周波数特性を変更させる工程と、
   を含むことを特徴とする電子機器の制御方法。
7. 第１及び第２のアンテナと、
   前記第１のアンテナを使用する第１の通信部と、
   前記第２のアンテナを使用する第２の通信部と、
   前記第２のアンテナに接続され、前記第２のアンテナの周波数特性が変更可能な第１の周波数特性変更部と、
   を備える電子機器を制御するコンピュータに実行させるプログラムであって、
   前記第１の通信部を活性化する処理と、
   前記第１の周波数特性変更部に前記第２のアンテナの周波数特性を変更させる処理と、
   を実行するプログラム。

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