JP2013223004A

JP2013223004A - 無線端末装置

Info

Publication number: JP2013223004A
Application number: JP2012091770A
Authority: JP
Inventors: Koichi Sato; 晃一佐藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2012-04-13
Filing date: 2012-04-13
Publication date: 2013-10-28
Anticipated expiration: 2032-04-13
Also published as: US20130271329A1; US9136581B2; JP5355741B2

Abstract

【課題】筐体の限られたスペースに複数のアンテナとセンサを効率的に配置できるようにし、これによりアンテナ及びセンサのさらなる増加や装置のさらなる小型化の要求に対応可能とする。
【解決手段】実施形態に係る無線端末装置は、筐体に配置されるアンテナユニットと、センサユニットとを備え、センサユニットを上記アンテナユニットに対しその少なくとも一部が重なるように配置するようにしたものである。
【選択図】図３

Description

この発明の実施形態は、アンテナを備えた無線端末装置に関する。

近年、ディスプレイユニットがヒンジを介して本体に回動可能に取り付けられたノート型のパーソナル・コンピュータや、表示部にタブレットを採用したタブレット型の端末が広く使用されるようになっている。この種の無線端末装置は、無線モジュールとアンテナを内蔵する。そして、これらの無線通信機能を使用することで、Ｗｅｂサイト等からコンテンツや各種データをダウンロードしたり、通信相手の端末との間でテレビジョン電話通信等を行うことが可能となっている。なお、無線ネットワークとしては、３Ｇ等の携帯通信網や無線ＬＡＮ（Local Area Network）、WiMAX（登録商標）、ＵＷＢ（Ultra Wideband）、Bluetooth（登録商標）等が利用される。

ところで、この種の無線端末装置を使用する場合、アンテナがユーザの体（腹部、胸部、腕など）に接近する状況が生じる場合がある。日本国においては、総務省令・無線設備規則により、人体が吸収する電磁波のエネルギーの度合いを表す物理量である比吸収率（SAR: Specific Absorption Rate）の上限値が定められており、これを遵守することが義務付けられている。

そこで、例えば無線端末装置にユーザとの接近を検出するセンサを設けてこのセンサによりユーザへの接近が検出された場合に送信パワーを下げる技術や、複数のアンテナを筐体の異なる辺に配置し、あるアンテナがユーザと接近する向きに端末が配置された場合に送信に使用するアンテナを別のアンテナに切り替える技術が提案されている（例えば特許文献１又は２を参照）。これらの技術を使用すると、アンテナが放射する電波のユーザへの影響を効果的に軽減することができる。

米国特許出願公開第２００９／０３０５７４２号明細書特開２００７−２９５３９３号公報

ところが、最近この種の無線端末装置には、複数種の無線ネットワークにアクセスするためや、ＬＴＥ（Long Term Evolution）や空間ダイバーシチに対応するために、複数のアンテナを配置することが多くなっている。また、端末をさらに小型化してポータビリティの向上を図る検討も行われている。このような条件下において、無線端末装置の限られた筐体スペースに複数のアンテナとセンサ類を並べて配置することは、困難になりつつある。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、筐体の限られたスペースに複数のアンテナとセンサを効率的に配置できるようにし、これによりアンテナ及びセンサのさらなる増加や装置のさらなる小型化の要求に対応可能な無線端末装置を提供することにある。

実施形態に係る無線端末装置は、筐体に配置されるアンテナユニットと、センサユニットとを備え、センサユニットを上記アンテナユニットに対しその少なくとも一部が重なるように配置するようにしたものである。

一実施形態に係る無線端末装置の外観を示す斜視図。一実施形態に係る無線端末装置の内部構造を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図。図１及び図２に示した無線端末装置の要部を拡大して示す平面図。一実施形態に係る無線端末装置の要部の第１の実施例を示す図。一実施形態に係る無線端末装置の要部の第２の実施例を示す図。第２の実施形態に係る無線端末装置の要部の第３の実施例を示す図。

以下、図面を参照して実施形態を説明する。
［一実施形態］
図１は一実施形態に係る無線端末装置の外観を示す斜視図、図２は当該無線端末装置の内部構造を示す図で、（ａ）はその平面図、（ｂ）は側面図である。
この実施形態の無線端末装置はタッチパネル型情報端末１からなり、板状をなす筐体１１の上面にタッチパネルを備えたディスプレイ１２を配置したものとなっている。タッチパネルとしては例えば静電容量型のものが用いられ、またディスプレイとしては液晶或いは有機ＥＬが用いられる。

ところで、上記筐体１１のディスプレイ１２を支持する四辺のうちの一辺部には、中央にＷｅｂカメラ４が配置され、その左右にアンテナ群２が配置されている。アンテナ群２は、図２に示したようにＬＴＥ（Long Term Evolution）／３Ｇ用の第１のアンテナユニット２１と、この第１のアンテナユニット２１と協働してＬＴＥ用アンテナを構成するＬＴＥ／３Ｇ用の第２のアンテナユニット２２と、無線ＬＡＮ（Local Area Network）用のアンテナユニット（WiFi（登録商標）アンテナユニット）２３と、ＧＰＳ（Global Positioning System）用のアンテナユニット２４とから構成される。これらのアンテナユニット２１〜２４は何れも独立又は共通の回路基板上に形成され、上記回路基板ごと筐体１１内の表面側に近い位置に配置される。なお、アンテナユニットは回路基板以外に筐体等に形成してもよく、形成対象部材は限定されない。

また、筐体１１内の上記第１のアンテナユニット２１の裏面側となる位置には、一定の間隔を隔て、かつ第１のアンテナユニット２１の一部分と重なるように近接センサ３が配置されている。上記第１のアンテナユニット２１と近接センサ３との間隔は、近接センサ３に対する第１のアンテナユニット２１の影響を低減するために設けられるもので、第１のアンテナユニット２１と近接センサ３との間にモールド部品、スペーサ又は回路基板を介在配置することにより規定される。

また、上記第１のアンテナユニット２１に対する近接センサ３の配置位置は、第１のアンテナユニット２１の開放端部を避けて重なり合うように設定されている。図３にその構成の一例を示す。同図に示すように第１のアンテナユニット２１は、第１及び第２のモノポール素子２１１，２１２を互いに平行する状態に配置すると共に、上記第２のモノポール素子２１２の外側に当該第２のモノポール素子と容量結合する無給電素子２１３を平行に配置したものとなっている。上記第１及び第２のモノポール素子２１１，２１２は、何れも基端部が給電端子２１５に接続され、先端部が開放されている。また、無給電素子２１３の基端部は接地パターン２１４に接続され、先端部は開放されている。なお、第１のモノポール素子２１１の先端部は逆方向に折り返し形成されている。

近接センサ３は、その一部が上記第１のモノポール素子２１１，２１２の開放端側を避けて、給電端子２１５側と重なるように位置決めされている。その理由は、第１のモノポール素子２１１，２１２の電圧は開放端に近いほど高くなることから、この電圧による近接センサ３への干渉を極力抑えるようにするためである。

次に、上記近接センサ３の具体的な構成と第１のアンテナユニット２１に対するその配置の実施例を示す。
（１）第１の実施例
この第１の実施例は、静電容量型の近接センサ３Ａの一例を示すもので、例えば図４に示すようにセンサプレート（検出電極）３１と、このセンサプレート３１に接続されるセンサ回路３２とから構成される。センサプレート３１は、ユーザが近接したときに生じる静電容量の変化を検出してその検出信号を出力する。センサ回路３２は、上記センサプレート３１から出力される検出信号をディジタル信号に変換したのち、予め設定してあるしきい値と比較することにより無線端末装置１に対するユーザの近接を判定し、その判定結果を表す近接検出信号を出力する。

上記近接センサ３Ａは、センサプレート３１の一部が、第１のアンテナユニット２１の開放端側の部位と重なるのを避けて、給電端子２１５側の部位と重なるように位置決めされている。また、センサ回路３２は、第１のアンテナユニット２１の給電端子２１５側の部位とも重ならない位置に配置される。

このような構成であるから、無線端末装置１とユーザとが近接するとセンサプレート３１の静電容量が変化し、その検出信号レベルがしきい値を超えるとセンサ回路３２から近接検出信号が出力される。このとき、上記第１のアンテナユニット２１が送信中だったとしても、センサプレート３１及びセンサ回路３２は各素子２１〜２３の開放端側の部位と重ならないように位置決めされているため、近接センサ３Ａは第１のアンテナユニット２１との干渉の影響を抑えることができる。

したがって、静電容量型の近接センサ３Ａを使用する場合でも、アンテナの影響を大きく受けることなく正確な近接検出処理が可能となる。また、近接センサ３Ａは第１のアンテナユニット２１と一部を重ねた状態で筐体１１内に収容されるため、筐体１１内の配置スペースが小さく、近接センサ３をアンテナ群２と同一平面上に並べて配置することが困難な場合でも、配置することが可能となる。

なお、上記近接検出信号が出力されると、図示しない制御ユニットにより、例えば第１のアンテナユニット２１，２２の送信電力が抑制され、SAR(比吸収率)が軽減される。

（２）第２の実施例
第２の実施例は、赤外線型の近接センサ３Ｂの一例を示すものである。この赤外線型の近接センサ３Ｂは、例えば図５に示すように回路基板上に発光素子３３及び受光素子３４を配置し、かつこれらの発光素子３３と受光素子３４との間にセンサ回路３５を配置したものとなっている。発光素子３３は端末の周辺に向け赤外光を発する。受光素子３４は上記発光素子３３から発せられた赤外光のユーザによる反射光を受光し、その受光信号をセンサ回路３５に入力する。センサ回路３５は、上記入力された受光信号をディジタル信号に変換したのち、例えば予め設定したしきい値と比較することによりユーザの近接の有無を判定し、その判定結果を表す近接検出信号を出力する。

上記近接センサ３Ｂは、回路基板の発光素子３３又は受光素子３４（同図では受光素子３４）が配置された部位が、第１のアンテナユニット２１の開放端側の部位と重なるのを避けて、給電端子２１５側の部位と重なるように位置決めされている。また、センサ回路３５は、第１のアンテナユニット２１の給電端子２１５側の部位とも重ならない位置に配置される。

このような構成であるから、無線端末装置１とユーザとが近接すると受光素子３４から出力される受光信号の信号レベルが変化し、この受光信号レベルがしきい値を超えるとセンサ回路３５から近接検出信号が出力される。このとき、上記第１のアンテナユニット２１が送信中だったとしても、センサ回路３５は各素子２１〜２３の開放端側の部位は勿論のこと給電端子２１５側の部位とも重ならないように位置決めされているため、近接センサ３Ｂは第１のアンテナユニット２１との干渉の影響を直接的に受けずに済む。

したがって、赤外線型の近接センサ３Ｂを使用する場合でも、アンテナとの結合(干渉)の影響を大きく受けることなく正確な近接検出処理が可能となる。また、近接センサ３Ｂは第１のアンテナユニット２１と一部を重ねた状態で筐体１１内に収容されるため、筐体１１内の配置スペースが小さく、近接センサ３をアンテナ群２と同一平面上に並べて配置することが困難な場合でも、配置することが可能となる。なお、上記近接検出信号が出力された後のＳＡＲ対策処理の動作は、先に第１の実施例で述べた動作と同様である。

（３）第３の実施例
第３の実施例は、上記第２の実施例をさらに改良したもので、赤外線型近接センサ３Ｂと第１のアンテナユニット２１との間に、接地板を配置したものである。
図６はその構成を示すものでいる。同図において、赤外線型近接センサ３Ｂと第１のアンテナユニット２１との間の互いに重なる部位には接地板３６が介在配置されている。この接地板３６は回路基板の面に接地パターンを形成したもので、この接地パターンは端末装置の筐体１１内に収容されている端末装置用の接地パターン又はアンテナ群２用の設置パムターン２１４に、同一電位となるように電気的に接続されている。

このような構成であるから、第１のアンテナユニット２２１の給電端子２１５側の部位を流されるアンテナ電流の影響が接地板３６により遮断され、近接センサ３Ｂにさらに波及しにくくなる。したがって、赤外線型の近接センサ３Ｂを使用する場合でも、アンテナ電流の影響を大きく受けることなく正確な近接検出処理が可能となる。また、近接センサ３Ｂは第１のアンテナユニット２１と一部を重ねた状態で筐体１１内に収容されるため、筐体１１内の配置スペースが小さく、近接センサ３をアンテナ群２と同一平面上に並べて配置することが困難な場合でも、配置することが可能となる。

［その他の実施形態］
前記一実施形態では、タブレット型の情報端末を例にとって説明したが、他にスマートホン等の携帯端末やノート型のパーソナル・コンピュータ等にも適用可能である。また、一実施形態では近接センサ３の一部をＬＴＥ／３Ｇ用のアンテナユニット２１と重ねるように配置したが、WiFi用のアンテナユニット２３と重ねるようにしてもよい。
その他、アンテナユニットの構成、センサの種類や構成などについても、種々変形して実施できる。

以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…無線端末装置、２…アンテナ群、３…近接センサ、３Ａ…静電容量型近接センサ、３Ｂ…赤外線型近接センサ、４…カメラ、５…電池、１１…筐体、１２…タッチパネル付ディスプレイ、２１…第１のアンテナユニット、２２…第２のアンテナユニット、２３…ＷｉＦｉ用アンテナユニット、２４…ＧＰＳ用アンテナユニット、３１…センサプレート（検出電極）、３２…センサ回路、３３…発光素子、３４…受光素子、３５…センサ回路、３６…接地板、２１１，２１２…モノポール型アンテナ素子、２１３…無給電素子、２１４…接地パターン、２１５…給電端子。

実施形態に係る無線端末装置は、筐体に配置されたタッチパネルと、前記筐体の前記タッチパネルを支持する辺部に配置されるアンテナユニットと、近接センサとを備える。そして、近接センサは、センサ部と、このセンサ部から出力される検出信号をもとにユーザの接近を判定するセンサ回路とを備え、上記アンテナユニットに対し上記センサ回路を除いたセンサ部の少なくとも一部が重なるように上記筐体に配置するようにしたものである。

Claims

筐体に配置されるアンテナユニットと、
前記アンテナユニットに対し少なくとも一部が重なるように前記筐体に配置されるセンサユニットと
を具備する無線端末装置。
前記アンテナユニットは、一端部が給電端に接続されると共に他端部が開放されたアンテナ素子を備え、
前記センサユニットは、前記アンテナ素子の開放端部を除いた部位に重なるように配置される請求項１記載の無線端末装置。
前記センサユニットは、静電容量の変化を検出するためのセンサ電極と、このセンサ電極の電位の変化をもとに前記無線端末装置に対する対象物の接近を検出するセンサ回路とを備え、前記センサ回路を除いたセンサ電極の少なくとも一部が前記アンテナ素子の開放端部を除いた部位に重なるように配置される請求項２記載の無線端末装置。
前記センサユニットは、赤外光を発生する発光素子と、当該発光素子が発した赤外光の対象物による反射光を受光する受光素子と、この受光素子から出力される受光信号をもとに前記無線端末装置に対する対象物の接近を検出するセンサ回路とを基板上に並べて配置したものからなり、前記センサ回路を除いた発光素子及び受光素子の少なくとも一方が、前記アンテナ素子の開放端部を除いた部位に重なるように配置される請求項２記載の無線端末装置。
前記センサユニットと前記アンテナユニットとの間の、当該各ユニットが重なる部位に、接地板を配置した請求項１記載の無線端末装置。