JP2016103779A - 電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナとコイルとの干渉を抑制すること。【解決手段】第１コイル１１と前記第１コイル１１と異なる位相の磁界を生成する第２コイル１２とを有し、外部装置と磁界結合するアンテナと、別の外部装置と磁界結合する第３コイル２１、２２と、を具備し、前記第１コイル１１と前記第２コイル１２とは、前記第３コイル２１、２２と重なる電子装置。【選択図】図７

Description

本発明は、電子装置に関し、例えば磁界結合用のアンテナを有する電子装置に関する。

携帯端末等の電子装置には、ＩＣカード等の外部装置と誘導結合するＮＦＣ（Near field communication）用アンテナを内蔵することがある。特許文献１には、互いに逆位相の複数のアンテナを用い外部装置と磁界結合する技術が記載されている。

特開平８−１４９０５５号公報

アンテナを有する電子装置の内部に、別の外部装置と磁界結合する別のコイルがある場合、アンテナと別のコイルとが磁界結合し、アンテナと別のコイルとが干渉してしまう。この干渉を抑制するため、アンテナと別のコイルとの間に磁性体シートを設けることも考えられる。しかしながら、このような方法では、電子装置が高価になってしまう。また、アンテナと別のコイルとの間隔を大きくすることが考えられる。しかしながら、このような方法では、電子装置が大型化してしまう。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、アンテナとコイルとの干渉を抑制することを目的とする。

本発明は、第１コイルと前記第１コイルと異なる位相の磁界を生成する第２コイルとを有し、外部装置と磁界結合するアンテナと、別の外部装置と磁界結合する第３コイルとを具備し、前記第１コイルと前記第２コイルとは、前記第３コイルと重なることを特徴とする電子装置である。

上記構成において、前記第２コイルと前記第１コイルとは互いに逆相の磁界を生成する構成とすることができる。

上記構成において、複数の前記第３コイルを具備し、前記複数の第３コイルのうち一部の第３コイルは、第１方向に配列し、前記複数の第３コイルのうち残りの第３コイルは、前記第１方向に交差する第２方向に配列し、前記一部の第３コイルのそれぞれは、前記残りの第３コイルに重なるように設けられ、前記残りの第３コイルのそれぞれは、前記一部の第３コイルに重なるように設けられている構成とすることができる。

上記構成において、四角形の対向する頂点に前記第１コイルが設けられ、前記四角形の別の対向する頂点に前記第２コイルが設けられている構成とすることができる。

上記構成において、前記四角形の辺の延伸方向は、前記第１方向および前記第２方向である構成とすることができる。

上記構成において、前記第１コイルと前記第２コイルとは、１本の導電線で形成されている構成とすることができる。

上記構成において、前記第３コイルは、電磁誘導方式タッチパネルのデジタイザー用コイルである構成とすることができる。

上記構成において、前記アンテナは、ＮＦＣ用アンテナである構成とすることができる。

本発明によれば、アンテナとコイルとの干渉を抑制することができる。

図１は、実施例１に係る電子装置の斜視図である。 図２は、実施例１に係る電子装置の断面図である。 図３は、実施例１に係る電子装置のブロック図である。 図４は、実施例１におけるアンテナの平面図である。 図５は、実施例１におけるコイルの平面図である。 図６は、実施例１においてアンテナとコイルとの干渉が抑制されることを説明する図である。 図７は、実施例１においてアンテナとコイルとの干渉が抑制されることを説明する別の図である。 図８は、実施例１におけるアンテナの別の例を示す平面図である。

以下、図面を参照し本発明の実施例について説明する。

実施例１は、ＩＣカード等の外部装置と磁界結合するＮＦＣ用のアンテナと、タッチパネル用ペンと磁界結合するコイルを有する携帯装置の例である。図１は、実施例１に係る電子装置の斜視図である。図２は、実施例１に係る電子装置の断面図である。図１および図２に示すように、電子装置１００は、表示装置３２を備えている。表示装置３２は、筐体３０の一面を占めている。表示装置３２の下には、アンテナ１０およびコイル２０が設けられている。コイル２０の下には磁性体シート３４が設けられている。表示装置３２の法線方向をＺ方向、Ｚ方向に直交する方向をＸ方向、Ｘ方向およびＺ方向に直交する方向をＹ方向とする。

表示装置３２は、例えば液晶パネルである。アンテナ１０は、外部装置４０と磁界結合５２する。磁界結合５２により、電子装置１００と外部装置４０とはＮＦＣ方式で通信する。コイル２０は、電磁誘導方式のタッチパネルのデジタイザー用コイルである。コイル２０は、ペン５０と磁界結合５４する。磁性体シート３４は、アンテナ１０およびコイル２０による磁界の生成を助ける。

図３は、実施例１に係る電子装置のブロック図である。図３に示すように、電子装置１００は、アンテナ１０、回路部１４、コイル２０および制御部２４を備えている。回路部１４は、制御部１５および整合回路１６を有している。外部装置４０は、アンテナ４２および制御部４４を備えている。

回路部１４の制御部１５は、アンテナ１０を制御することにより、外部装置４０と通信する。外部装置４０の制御部４４は、アンテナ４２を制御する。電子装置１００が外部装置４０に信号を送信するときには、制御部１５は、送信する信号に対応した電流をアンテナ１０に流す。アンテナ１０は、磁界を発生させる。発生した磁界により、アンテナ４２に電圧が発生する。制御部４４は、アンテナ４２に発生した電圧を検出することにより、信号を受信する。電子装置１００が外部装置４０から信号を受信するとき、制御部４４は、アンテナ４２に信号に対応した電流を流す。アンテナ４２は、磁界を発生させる。アンテナ１０には、磁界の変化にともない電圧が発生する。制御部１５は、アンテナ１０に発生した電圧を検知することにより信号を受信する。整合回路１６は、アンテナ１０と制御部１５とのインピーダンスを整合させる。外部装置４０と通信する周波数は、例えば１３．５６ＭＨｚである。

ペン５０は、コイルを有し、コイル２０は交流電圧により磁界を発生する。コイル２０にペン５０が近づくと、コイル２０の交流電圧が変化する。制御部２４は、コイル２０の交流電圧の変化を検知することで、ペン５０の位置を検出する。コイル２０の交流電圧は、１３．５６ＭＨｚとは異なる周波数である。

図４は、実施例１におけるアンテナの平面図である。アンテナ１０は、コイル１１とコイル１２を有している。コイル１１とコイル１２は逆位相の磁界を生成する。例えば、ある時刻に、コイル１１に時計回りの電流６１が流れるとき、コイル１２には反時計回りの電流６２が流れる。電流６１と６２の大きさはほぼ同じである。コイル１１の＋Ｘ方向または−Ｘ方向にコイル１２が設けられ、コイル１１の＋Ｙ方向および−Ｙ方向にコイル１２が設けられている。コイル１１および１２は、回路部１４と電気的に接続されている。

図５は、実施例１におけるコイルの平面図である。コイル２０は、コイル２１ａから２１ｎおよび２２ａから２２ｎを含む。コイル２１ａから２１ｎおよび２２ａから２２ｎは、それぞれ独立した接続線２６によって制御部２４と電気的に接続されている。コイル２１ａから２１ｎは、Ｘ方向に配列されている。隣接するコイル２１ａから２１ｎは互いに近接するか一部重なっている。コイル２２ａから２２ｎは、Ｙ方向に配列されている。隣接するコイル２２ａから２２ｎは互いに近接するか一部重なっている。各コイル２１ａから２１ｎは、コイル２２ａから２２ｎとそれぞれ重なっている。各コイル２２ａから２２ｎは、コイル２１ａから２１ｎとそれぞれ重なっている。ペン５０がコイル２０に近づくと、ペン５０の位置のコイル２１ａから２１ｎの一つ、コイル２２ａから２２ｎの一つに電流が流れる。制御部２４は、電流の流れたコイル２１ａから２１ｎの一つ、およびコイル２２ａから２２ｎの一つを特定することにより、ペン５０の座標を検出できる。

実施例１の効果を説明するため、コイル１１、１２および２２がそれぞれ１つの場合について説明する。図６は、実施例１においてアンテナ１０とコイル２０との干渉が抑制されることを説明する図である。アンテナ１０およびコイル２０に流れる電流または発生する電圧は交流であるが、説明の簡略化のため電流方向または電圧方向を矢印で示す。矢印が同じ方向の場合、電流または電圧の位相が同じであることに対応し、矢印が逆方向の場合、電流または電圧の位相が逆（ほぼ１８０°）であることに対応する。

図６に示すように、コイル１１、１２および２２は、ＸＹ平面に平行な平面内に形成されている。コイル２２にコイル１１および１２がＺ方向に重なっている。コイル１１とコイル１２には、逆位相の電流６１および６２が流れる。コイル１１および１２により生成された磁界の電磁誘導により、コイル２２に電圧６３および６４が発生する。電圧６３および６４は逆位相である。電圧６３と６４とがキャンセルするため、コイル２２に発生する電圧および電流６０への影響が小さくなる。

このように、逆位相の磁界を生成するコイル１１（第１コイル）および１２（第２コイル）が、コイル２２（第３コイル）と重なっている。これにより、アンテナ１０とコイル２０との干渉を抑制できる。

コイル１１と１２は逆位相の磁界を生成する場合を例に説明したが、コイル１１と１２は異なる位相の磁界を生成すればよい。これにより、コイル１１と１２とが同位相の磁界を生成する場合に比べ、コイル２０との磁界結合を小さくできる。

電圧６３と６４とをよりキャンセルさせるためには、コイル１１とコイル１２との面積はほぼ同じであることが好ましく、コイル１１がコイル２２とＺ方向で重なる面積と、コイル１２がコイル２２とＺ方向で重なる面積とは、ほぼ同じであることが好ましい。

図６では、１つのコイル２２に１つのコイル１１と１つのコイル１２が重なる例を説明したが、１つのコイル２２に複数のコイル１１と複数のコイル１２が重なってもよい。１つのコイル２２に重なるコイル１１および１２の個数は同じであることが好ましい。

図５のように、コイル２１および２２が複数設けられている場合、コイル１１および１２が複数のコイル２１および２２のうち少なくとも１つと重なることがこのましい。これにより、アンテナ１０とコイル２０との干渉を抑制できる。

図５のコイル２１ａから２１ｎから１つのコイル２１、コイル２２ａから２２ｎから１つのコイル２２を抜き出して説明する。図７は、実施例１においてアンテナとコイルとの干渉が抑制されることを説明する別の図である。コイル２２にはＸ方向に配列するコイル１１および１２が重なり、コイル２１には、Ｙ方向に配列するコイル１１およびコイル１２が重なる。これにより、Ｘ方向に配列するコイル２１とＹ方向に配列するコイル２２の両方において、コイル２１および２２とアンテナ１０との干渉を抑制できる。

このように、コイル２１（コイル２０のうち一部のコイル）は、第１方向に配列する。コイル２２（コイル２０のうち残りのコイル）は、第２方向に配列する。コイル２１のそれぞれは、コイル２２に重なり、コイル２２のそれぞれは、コイル２１に重なるように設けられている。これにより、コイル２０は、例えば電磁誘導方式タッチパネルのデジタイザー用のコイルとして機能する。

このようなコイル２０に対し、アンテナ１０において四角形の対向する頂点にコイル１１が設けられ、四角形の別の対向する頂点にコイル１２が設けられている。これにより、コイル１１が重なるコイル２１または２２に、コイル１２が重なるように、コイル１１および１２が配置される。よって、コイル２１および２２とアンテナ１０との干渉を抑制できる。コイル１１および１２の形状は、任意であり、例えば円、楕円、または四角である。コイル１１および１２の大きさは、外部装置４０のアンテナ４２と同程度であることが好ましい。これにより、アンテナ４２は主に１つのコイル１１または１２と結合できる。

特に、コイル２１が配列する第１方向およびコイル２２が配列する第２方向をコイル１１および１２が配列する四角形の辺の延伸方向とする。これにより、アンテナ１０とコイル２０との相対位置によらず、アンテナ１０とコイル２０との干渉を抑制できる。よって、アンテナ１０とコイル２０との組み立て精度が低くてもよい。

コイル２１が配列する第１方向およびコイル２２が配列する第２方向を、それぞれＸ方向およびＹ方向として説明したが、第１方向および第２方向はＸ方向およびＹ方向に限られない。第１方向と第２方向とは交差していればよい。

図８は、実施例１におけるアンテナの別の例を示す平面図である。図８に示すように、コイル１１および１２は１本の導電線１８から形成されている。これにより、矢印のように、コイル１１と１２との流れる電流の向きを互いに逆とすることできる。よって、コイル１１と１２とが生成する磁界を簡単に逆位相とすることができる。なお、コイル１１の少なくとも１つとコイル１２の少なくとも１つが１本の導電線で形成されていればよい。

実施例１では、アンテナ１０が磁界結合することにより通信するＩＣカード等外部装置４０を例に説明し、コイル２０が磁界結合する別の外部装置として磁界結合の周波数が外部装置４０と異なる電磁誘導方式タッチパネル用のペン５０を例に説明した。このとき、アンテナ１０が磁界結合するアンテナ４２は、コイル２０が磁界結合するペン５０のコイルより大きい。これにより、コイル１１および１２を、コイル２１および２２の幅より大きくできる。また、コイル２１および２２をコイル１１および１２の延伸方向に配置できる。アンテナ１０およびコイル２０は、これ以外の用途でもよい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ アンテナ
１１、１２ コイル
１８ 導電線
２０、２１、２２ コイル
３０ 筐体
３２ 表示装置
４０ 外部装置
４２ アンテナ
５０ ペン

Claims (8)

1. 第１コイルと前記第１コイルと異なる位相の磁界を生成する第２コイルとを有し、外部装置と磁界結合するアンテナと、
   別の外部装置と磁界結合する第３コイルと、
   を具備し、
   前記第１コイルと前記第２コイルとは、前記第３コイルと重なることを特徴とする電子装置。
2. 前記第２コイルと前記第１コイルとは互いに逆相の磁界を生成することを特徴とする請求項１記載の電子装置。
3. 複数の前記第３コイルを具備し、
   前記複数の第３コイルのうち一部の第３コイルは、第１方向に配列し、
   前記複数の第３コイルのうち残りの第３コイルは、前記第１方向に交差する第２方向に配列し、
   前記一部の第３コイルのそれぞれは、前記残りの第３コイルに重なるように設けられ、
   前記残りの第３コイルのそれぞれは、前記一部の第３コイルに重なるように設けられていることを特徴とする請求項２記載の電子装置。
4. 四角形の対向する頂点に前記第１コイルが設けられ、前記四角形の別の対向する頂点に前記第２コイルが設けられていることを特徴とする請求項３記載の電子装置。
5. 前記四角形の辺の延伸方向は、前記第１方向および前記第２方向であることを特徴とする請求項４記載の電子装置。
6. 前記第１コイルと前記第２コイルとは、１本の導電線で形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の電子装置。
7. 前記第３コイルは、電磁誘導方式タッチパネルのデジタイザー用コイルであることを特徴とする請求項３から５のいずれか一項記載の電子装置。
8. 前記アンテナは、ＮＦＣ用アンテナであることを特徴とする請求項７記載の電子装置。

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