JP2014146873A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】組立て時の位置決めが容易なアンテナ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】基板４１はセンサ電極２３を固定すると共に送信アンテナ部２１を貫通する。このような構成により、センサ電極２３とセンサ回路４３と送信アンテナ部２１と基板４１とが一体化された構造のまま、且つ基板４１が送信アンテナ部２１を貫通することで位置決めが容易になるため、組立て時の位置決めが容易な構造のアンテナ装置１００を提供することが出来る。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両や住宅等のドアに内蔵して使用され、ドアの施解錠を遠隔制御で行うアンテナ装置に関するものである。

近年、車両や住宅等のドアに内蔵して使用され、ドアの施解錠を遠隔制御で行うアンテナ装置が増えている。

このような従来のアンテナ装置２０について、図８及び図９を用いて説明する。

図８（ａ）はアンテナ装置２０を上方から見た斜視図、同図（ｂ）はアンテナ装置２０を下方から見た斜視図である。また、図９はアンテナ装置２０の断面図である。

アンテナ装置２０は、送信アンテナ部３と、静電容量の変化を検出する静電容量センサ部２から構成されている。

静電容量センサ部２は基板７Ａ、７Ｂと、基板７Ａの上面に配置された電子部品実装部８、基板７Ｂの上面に配置されたセンサ電極１１Ａ、１１Ｂと、基板７Ｂの下面に配置された補助電極４を備える。

ここで、センサ電極１１Ａはリング状で、センサ電極１１Ａの内側に方形のセンサ電極１１Ｂが配置される。また、基板７Ａと基板７Ｂは、センサ電極１１Ａ、１１Ｂが内側になるように重ねられており、電子部品実装部８にはセンサ電極１１Ａ、１１Ｂと接続される複数の電子部品が配置される。

なお、送信アンテナ部３は直方体形状の磁性体コア９にコイル１０が巻回されて構成される。

そして、静電容量センサ部２と送信アンテナ部３は、磁性体コア９の長手方向に連結される。

このように構成されたアンテナ装置２０は車両のドアハンドル（図示せず）内部に補助電極４が車体側になるように配置される。

そして、携帯機（図示せず）を所持した人がドアハンドルに触れると、静電容量センサ部２が、静電容量の変化から人の接触を検知し、送信アンテナ部３を介して所定周波数の要求信号を送信する。携帯機は、要求信号を受信すると応答信号を車両側に送信する。車両側の制御装置（図示せず）は受信アンテナ（図示せず）を介して応答信号を受信すると、応答信号に基づきドアを解錠するものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、特許文献１が知られている。

特開２００９−２９０４５４号公報

しかしながら従来のアンテナ装置においては、別体に形成された送信アンテナ部と、複数の基板を配置し形成された静電容量センサ部が、隣接して配置されるものであり、静電容量センサ部と送信アンテナ部の位置決めにばらつきが生じやすい構造となっていた。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、組立て時の位置決めが容易な構造のアンテナ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明のアンテナ装置は、対象物の近接又は接触により静電容量が変化するセンサ電極と、センサ電極と電気的に接続される静電容量を検出するセンサ回路と、コイルと磁性体コアを有する送信アンテナ部と、送信アンテナ部を貫通し且つセンサ回路が配置される基板とを備えて構成される。

本発明によれば、対象物の近接又は接触により静電容量が変化するセンサ電極と、センサ電極と電気的に接続される静電容量を検出するセンサ回路と、コイルと磁性体コアを有する送信アンテナ部と、センサ回路が配置されセンサ電極を固定すると共に送信アンテナ部を貫通する基板とを備えてアンテナ装置が構成される。

このような構成により、センサ電極とセンサ回路と送信アンテナ部と基板とが一体化された構造のまま、且つ基板が送信アンテナ部を貫通することで位置決めが容易になるため、組立て時の位置決めが容易な構造のアンテナ装置を提供することが出来る。

本発明の実施の形態１によるアンテナ装置の斜視図 同実施の形態１によるアンテナ装置の断面図 同実施の形態１による送信アンテナ部及びセンサ電極の斜視図 同実施の形態１によるアンテナ装置が車両のドアハンドルに配置された状態を示す断面図 同実施の形態１によるアンテナ装置がハンドルカバーを外して配置された状態を示す斜視図 本発明の実施の形態２によるアンテナ装置の斜視図 同実施の形態２によるセンサ電極及び基板の斜視図 従来のアンテナ装置の斜視図 従来のアンテナ装置の断面図

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１によるアンテナ装置１００について、図面を用いて説明する。

図１はアンテナ装置１００の斜視図、図２は同断面図である。

また、図３（ａ）はアンテナ装置１００を構成する送信アンテナ部２１の斜視図で、同図（ｂ）はアンテナ装置１００を構成するセンサ電極２３の斜視図である。

アンテナ装置１００は、送信アンテナ部２１と、基板ユニット２２と、センサ電極２３を備える。基板ユニット２２には、送信アンテナ部２１とセンサ電極２３が共に固定される。

送信アンテナ部２１は、磁性体コア３１とコイル３２を備える。

磁性体コア３１は、ソフトフェライト、鉄、或いはパーマロイ等の軟磁性材料を用いて、直方体形状で構成され、下面に溝部３１Ａを備える。

コイル３２は、例えば直径０．１ｍｍ〜０．７ｍｍのポリウレタン銅線等の被覆金属線が磁性体コア３１に巻回されて構成される。

なお、磁性体コア３１に体積抵抗率の小さい材料を使用してコイル３２を巻回する場合は、絶縁テープを磁性体コア３１に巻き、コイル３２と磁性体コア３１との間で絶縁を確保するようにするのが好ましい。

センサ電極２３は、厚みが０．１ｍｍ〜０．４ｍｍで、鋼或いは銅合金等の金属製薄板、または鋼或いは銅合金等にニッケルメッキ、錫メッキ等の金属メッキを施した金属製薄板で構成される。ここで、センサ電極２３は直角に折り曲げられた突起２３Ａ〜２３Ｅを備えており、突起２３Ａがセンサ電極２３の右端に、突起２３Ｂ〜２３Ｅがセンサ電極２３の左端近傍に配置される。

そして、基板ユニット２２は、基板４１と、共振回路４２と、センサ回路４３とを備える。

基板４１は、先端部４１Ａと、アンテナ挿入部４１Ｂと、部品配置部４１Ｃを有する。基板４１は、ガラスエポキシ基板、紙フェノール基板、テフロン（登録商標）基板等のリジッド基板を用いるのが適している。形状が安定しており、送信アンテナ部２１を固定しやすいためである。

先端部４１Ａは、基板４１が溝部３１Ａに差し込まれ、磁性体コア３１から突出した部分である。ここで、先端部４１Ａの先端にはセンサ電極固定孔４１Ｄが設けられている。センサ電極固定孔４１Ｄには突起２３Ａの先端が挿入され、半田付け等で固定される。

また、アンテナ挿入部４１Ｂは、溝部３１Ａ内に挿入されている部分である。なお、基板４１のアンテナ挿入部４１Ｂを溝部３１Ａに組み合わせて挿入した後にコイル３２を磁性体コア３１に巻回して、基板４１に送信アンテナ部２１を固定しても良い。

そして、部品配置部４１Ｃには、コイル係止部４１Ｅと、複数のスルーホール４１Ｆと、センサ電極固定孔４１Ｇ〜４１Ｊが配置される。ここで、部品配置部４１Ｃはアンテナ挿入部４１Ｂより幅が広く構成されており、部品配置部４１Ｃからアンテナ挿入部４１Ｂへ幅が変化する部分に段部４１Ｋが形成される。この段部４１Ｋに送信アンテナ部２１の端部を合わせることで、送信アンテナ部２１の位置決めがしやすい構造となっている。

コイル係止部４１Ｅは送信アンテナ部２１の近傍の二箇所に部品配置部４１Ｃから突出して形成される。コイル係止部４１Ｅに、コイル３２の両端が巻かれて係止されることにより、コイル３２と基板４１に設けられた配線パターン（図示せず）が接続される。なお、基板４１の配線は部品配置部４１Ｃに設けられていれば良く、必ずしも先端部４１Ａ或いはアンテナ挿入部４１Ｂに配線パターンを設けなくても良い。

複数のスルーホール４１Ｆは先端部４１Ａとは逆側の端部に並んで配置される。スルーホール４１Ｆは基板４１に形成された配線パターンを介して共振回路４２或いはセンサ回路４３に接続している。

センサ電極固定孔４１Ｇ〜４１Ｊは、コイル係止部４１Ｅとスルーホール４１Ｆの間に配置される。センサ電極固定孔４１Ｇ〜４１Ｊに突起２３Ｂ〜２３Ｅの先端が挿入され、半田付け等で固定される。

共振回路４２は、部品配置部４１Ｃに配置され、コンデンサ５１と抵抗５２を備える。コンデンサ５１と抵抗５２は、基板４１に形成された配線パターン及びコイル係止部４１Ｅを介してコイル３２と接続し、直列共振回路を構成する。なお、コンデンサ５１と抵抗５２の片方或いは両方を、アンテナ装置１００が接続される車両側の制御装置（図示せず）に配置しても良い。

ここで、センサ電極２３の材料は鋼或いは銅合金のような低い透磁率材質の金属製薄板を用いるのが好ましく、これによりコイル３２とセンサ電極２３の間で生じる浮遊容量がコイル３２とコンデンサ５１で構成する直列共振回路の共振周波数に与える影響を抑制できる。より具体的には共振周波数のズレを０．０５％程度に調整することができ、コイル３２により所定の強度の磁界をより安定に発生させることが可能となる。

センサ回路４３は、部品配置部４１Ｃに配置され、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、抵抗、コンデンサ等を備える。センサ回路４３は、基板４１に形成された配線パターンを介してセンサ電極２３に接続され、センサ電極２３の電気容量の変化を検出する。

なお、センサ電極固定孔４１Ｄ及び４１Ｇ〜４１Ｊのうち、センサ電極固定孔４１Ｇだけがセンサ回路４３と配線パターンを介して接続され、他のセンサ電極固定孔４１Ｄ及び４１Ｈ〜４１Ｊは共振回路４２及びセンサ回路４３と絶縁される。

以下にアンテナ装置１００の配置について説明する。

図４はアンテナ装置１００が車両のドアハンドル８２に配置された状態を示す断面図である。図５はアンテナ装置１００が配置された状態で、ハンドルカバー８４を外した斜視図である。

アンテナ装置１００はスイッチ８１と共に、ドアハンドル８２内に配置されている。なお、ドアハンドル８２は、ハンドル本体８３とハンドルカバー８４で構成され、ハンドル本体８３とハンドルカバー８４は共に合成樹脂を材料とする。

ここで、アンテナ装置１００は、ハンドルカバー８４の上側に形成された壁８４Ａで形成される窪み部８４Ｂ内に収納され、両面接着テープ等（図示せず）で、センサ電極２３が窪み部８４Ｂの底面に密着するよう固定される。

また、スルーホール４１Ｆに対しハーネス８５の各配線を挿入して半田付け等で固定する。このハーネス８５は、窪み部８４Ｂから延出し、車両の制御装置（図示せず）に接続している。さらに、窪み部８４Ｂにはウレタン樹脂、シリコーン樹脂等の封止材（図示せず）が注入されており、アンテナ装置１００全体が封止材で覆われる。このように、アンテナ装置１００は、ドアハンドル８２内に防水性を確保した状態で配置されている。

次に、アンテナ装置１００の動作について説明する。

携帯機（図示せず）を所持した搭乗者がドアハンドル８２に触れると、アンテナ装置１００に接続された車両の制御装置が、センサ電極２３の静電容量の変化を検出する。そして、制御装置はアンテナ装置１００を介して、所定の周波数の要求信号を送信する。

携帯機は要求信号を受信すると、応答信号を車両側に送信する。

車両側の制御装置が受信アンテナ（図示せず）を介して応答信号を受信すると応答信号を確認しドアを解錠する。なお、携帯機を所持した搭乗者が車両から離れる時はドアハンドル８２に搭載されたスイッチ８１を操作してドアを施錠する。

このアンテナ装置１００では、ドアハンドル８２の形状が変化し、その影響により共振周波数の調整が必要になった場合でも、基板４１の構成を変更することなく対応しうる。共振周波数の調整は磁性体コア３１の寸法や、コイル３２が磁性体コア３１に巻回されている巻数を変更することで対応しうるからである。つまり、磁性体コア３１やコイル３２の設計変更が容易で、より多くの車種に対応しうる。

また、センサ電極２３にスリット（図示せず）を設けたり、或いは幅或いは長さを短縮したりすることで静電容量値を容易に変更できる。これにより、搭乗者のドアハンドル８２への接触に対し、所望の感度で検出することが可能となる。

なお、上述の説明では封止材で防水性を確保するものとして説明したが、アンテナ装置１００の全体を、ウレタン樹脂等の合成樹脂で樹脂モールドして窪み部８４Ｂ内に配置しても良い。

また、スルーホール４１Ｆに代えて、金属製端子で構成される接続端子、コネクタ等（図示せず）を用いても良い。ハーネス８５に対し電気的に接続していれば如何なる構成であっても良い。

また、センサ電極２３を基板４１に固定する方法は半田付けに限らず、電気的に接続していれば、合金接続、溶融接続等、どのような方法であっても良い。

また、磁性体コア３１の下面に溝部３１Ａを設けて基板４１を貫通させる構成に限らず、磁性体コア３１に貫通孔を設けて基板４１を貫通させる構成としても良い。

なお、アンテナ装置１００を、住宅用のドア施解錠用のアンテナ装置として用いても良い。

このように本実施の形態によれば、対象物の近接又は接触により静電容量が変化するセンサ電極２３と、センサ電極２３と電気的に接続される静電容量を検出するセンサ回路４３と、コイル３２と磁性体コア３１を有する送信アンテナ部２１と、センサ回路４３が配置されセンサ電極２３を固定すると共に送信アンテナ部２１を貫通する基板４１とを備えてアンテナ装置１００が構成される。

このような構成により、センサ電極２３とセンサ回路４３と送信アンテナ部２１と基板４１とが一体化された構造のまま、且つ基板４１が送信アンテナ部２１を貫通することで位置決めが容易になるため、組立て時の位置決めが容易な構造のアンテナ装置１００を提供することが出来る。

また、基板４１は、先端部４１Ａと、アンテナ挿入部４１Ｂと、部品配置部４１Ｃを備え、部品配置部４１Ｃはアンテナ挿入部４１Ｂより幅が広く形成されることで段部４１Ｋを有し、段部４１Ｋに送信アンテナ部２１が接触する。

段部４１Ｋに送信アンテナ部２１が接触することにより送信アンテナ部２１の位置決めがより容易になり、かつ振動に強いアンテナ装置１００を提供することが出来る。

（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２におけるアンテナ装置２００について図面を参照しながら説明する。

図６はアンテナ装置２００の斜視図である。また、図７（ａ）はアンテナ装置２００に用いるセンサ電極１２３の斜視図で、同図（ｂ）はアンテナ装置２００に用いる基板１４１の斜視図である。

本実施の形態において、実施の形態１と同様の構成については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

実施の形態２と実施の形態１との主要な相違点は、センサ電極１２３と基板１４１である。

センサ電極１２３は、厚みが０．１ｍｍ〜０．４ｍｍで、鋼或いは銅合金等の金属製薄板、または鋼或いは銅合金等にニッケルメッキ、錫メッキ等の金属メッキを施した金属製薄板で構成される。ここで、センサ電極１２３は直角に折り曲げられた突起１２３Ａ〜１２３Ｃ及び接地突起１２３Ｄ、回路接続突起１２３Ｅを備える。ここで、突起１２３Ａがセンサ電極１２３の右端に配置され、突起１２３Ｂ、１２３Ｃ、接地突起１２３Ｄ、回路接続突起１２３Ｅはセンサ電極１２３の左端近傍に配置される。また、センサ電極１２３は回路接続突起１２３Ｅと突起１２３Ａの間にスリット１２３Ｆを有する。

また、基板１４１は、先端部１４１Ａと、アンテナ挿入部１４１Ｂと、部品配置部１４１Ｃを有する。

基板１４１は、アンテナ挿入部１４１Ｂが細く、アンテナ挿入部１４１Ｂの両端にそれぞれ接続する先端部１４１Ａと部品配置部１４１Ｃの幅が概ね同等となるよう構成される。

先端部１４１Ａは、基板１４１が溝部３１Ａに差し込まれ、磁性体コア３１から突出した部分である。ここで、先端部１４１Ａの先端にはセンサ電極固定孔１４１Ｄが設けられている。センサ電極固定孔１４１Ｄには突起１２３Ａの先端が挿入され、半田付け等で固定される。

また、アンテナ挿入部１４１Ｂは、溝部３１Ａ内に挿入されている部分である。基板１４１のアンテナ挿入部１４１Ｂを溝部３１Ａに組み合わせて挿入した後にコイル３２を磁性体コア３１に巻回して、基板１４１に送信アンテナ部２１が固定される。

そして、部品配置部１４１Ｃには、コイル係止部１４１Ｅと、スルーホール１４１Ｆと、センサ電極固定孔１４１Ｇ〜１４１Ｊが配置される。ここで、送信アンテナ部２１は、先端部１４１Ａと部品配置部１４１Ｃの間に挟まれるように配置される。アンテナ挿入部１４１Ｂが溝部３１Ａ内に挿入されると共に、送信アンテナ部２１が先端部１４１Ａと部品配置部１４１Ｃの間に挟まれるため、位置決めがしやすく、かつ振動にも強い構造となっている。

また、部品配置部１４１Ｃには、共振回路４２とセンサ回路４３が配置される。

共振回路４２は、基板１４１に形成された配線パターン及びコイル係止部１４１Ｅを介してコイル３２と接続する。

センサ回路４３は、基板１４１に形成された配線パターンを介してセンサ電極１２３に接続され、センサ電極１２３の電気容量の変化を検出する。

なお、センサ電極固定孔１４１Ｇ〜１４１Ｊのうち、センサ電極固定孔１４１Ｇは接地突起１２３Ｄに接続され、センサ電極固定孔１４１Ｈは回路接続突起１２３Ｅに接続される。なお、回路接続突起１２３Ｅはセンサ電極固定孔１４１Ｈを介してセンサ回路４３に接続され、センサ回路４３で静電容量を検出する。また、接地突起１２３Ｄはセンサ電極固定孔１４１Ｇを介してセンサ回路４３のグランド電位に接続される。

ここで、静電容量を検出する感度は、スリット１２３Ｆの形状、或いは接地突起１２３Ｄの位置で調整することができる。例えば、スリット１２３Ｆの幅を変えたり長さを変えたりすることにより、静電容量を検出する感度を比較的大きく変化させることができる。また、接地突起１２３Ｄの位置を回路接続突起１２３Ｅに近づけたり離したりすることにより、静電容量を検出する感度の微調整ができる。これにより容易に静電容量値のバラツキを抑え検知精度の高精度化を図ることが出来る。

なお、基板１４１に送信回路（図示せず）或いは受信回路（図示せず）を配置し、センサ電極１２３と接続することにより、センサ電極１２３をアンテナとして使用することもできる。なお、この場合のセンサ電極１２３による通信周波数は送信アンテナ部２１を介して通信する周波数よりも高い周波数を用いる。

本実施の形態によれば、基板１４１が先端部１４１Ａと、アンテナ挿入部１４１Ｂと、部品配置部１４１Ｃを備え、先端部１４１Ａと部品配置部１４１Ｃの間に送信アンテナ部２１を挟むよう構成されているため、送信アンテナ部２１のがたつきが規制され、より振動に強いアンテナ装置２００を実現しうる。

また、センサ電極１２３は接地突起１２３Ｄと回路接続突起１２３Ｅを備え、接地突起１２３Ｄはセンサ回路４３のグランドに接続され、センサ回路４３は回路接続突起１２３Ｅを経由して入力された信号を基に静電容量を検出するものとしている。これにより、接地突起１２３Ｄの位置により静電容量検出感度の調整が可能となる。

また、センサ電極１２３はスリット１２３Ｆを備える。スリット１２３Ｆの形状を変えることにより静電容量検出感度の調整が可能となる。

本発明によるアンテナ装置は、組立て時の位置決めが容易なアンテナ装置が得られ、車両や住宅等のドアの施解錠用として有用である。

２１ 送信アンテナ部
２２ 基板ユニット
２３、１２３ センサ電極
２３Ａ〜２３Ｅ、１２３Ａ〜１２３Ｃ 突起
３１ 磁性体コア
３１Ａ 溝部
３２ コイル
４１、１４１ 基板
４１Ａ、１４１Ａ 先端部
４１Ｂ、１４１Ｂ アンテナ挿入部
４１Ｃ、１４１Ｃ 部品配置部
４１Ｄ、４１Ｇ〜４１Ｊ、１４１Ｄ、１４１Ｇ〜１４１Ｊ センサ電極固定孔
４１Ｅ、１４１Ｅ コイル係止部
４１Ｆ、１４１Ｆ スルーホール
４１Ｋ 段部
４２ 共振回路
４３ センサ回路
５１ コンデンサ
５２ 抵抗
８１ スイッチ
８２ ドアハンドル
８３ ハンドル本体
８４ ハンドルカバー
８４Ａ 壁
８４Ｂ 窪み部
１００、２００ アンテナ装置
１２３Ｄ 接地突起
１２３Ｅ 回路接続突起
１２３Ｆ スリット

Claims (5)

1. 対象物の近接又は接触により静電容量が変化するセンサ電極と、
   前記センサ電極と電気的に接続される静電容量を検出するセンサ回路と、
   コイルと磁性体コアを有する送信アンテナ部と、
   前記センサ回路が配置され前記センサ電極を固定すると共に前記送信アンテナ部を貫通する基板とを備えるアンテナ装置。
2. 前記基板は、先端部とアンテナ挿入部と部品配置部を備え、前記部品配置部は前記アンテナ挿入部より幅が広く形成されることで段部を有し、前記段部に前記送信アンテナ部が接触する請求項１記載のアンテナ装置。
3. 前記基板は先端部とアンテナ挿入部と部品配置部を備え、前記先端部と前記部品配置部の間に送信アンテナ部を挟むよう構成された請求項１記載のアンテナ装置。
4. 前記センサ電極は接地突起と回路接続突起を備え、前記接地突起は前記センサ回路のグランドに接続され、前記センサ回路は前記回路接続突起を経由して入力された信号を基に静電容量を検出する請求項１記載のアンテナ装置。
5. 前記センサ電極はスリットを備える請求項１記載のアンテナ装置。

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