JP4011610B1

JP4011610B1 - 携帯端末

Info

Publication number: JP4011610B1
Application number: JP2007050589A
Authority: JP
Inventors: 浩渡邊
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2007-02-28
Filing date: 2007-02-28
Publication date: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2027-02-28
Also published as: US20080203174A1; JP2008217156A; CN101256620A; CN101256620B; US7942336B2

Abstract

【課題】外部のリーダーライタ装置と非接触通信を行う携帯端末であって、金属表面の渦電流を低減すると共に、共振周波数のズレを防止する最適な構造の磁性シートの形状を提案し、外部リーダーライタ装置間との通信性能の向上を図った携帯端末を提供する。
【解決手段】（Ａ）は、携帯端末１００の磁性シート１１、リーダーライタ装置２００のＲＷアンテナ５０、両者を位置合わせマーク８と５２で合わせて重ねた状態を示す。磁性シート１１は、切込み１１Ｄを有する。切込み１１Ｄは、重ねた時に、ＲＷアンテナ５０の横方向バーの一部と重なる。（Ｂ）において、切込み１１Ｄの長さＸ＝２５ｍｍで、共振周波数は１２．７３５［ＭＨｚ］となり、通信可能であった。
【選択図】図７

Description

本発明は、ＲＦＩＤ（無線周波数識別）アンテナとＩＣタグ等を搭載して、外部のリーダーライタ装置との間で非接触で通信を行う携帯端末に関する。

アンテナモジュールとＩＣタグを搭載し、外部のリーダライタのアンテナ部と誘導結合され通信を行う携帯情報端末がある（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１の携帯情報端末は、アンテナモジュール１０とバッテリパック４を搭載している。そして、アンテナモジュール１０と外部のリーダライタとの間で通信が行われる。この通信時に発生する磁界の影響でバッテリパック４の金属表面に渦電流が発生して通信性能が劣化することを防止するために、特許文献１の図３に示されるように、アンテナモジュール１０は、軟磁性粉末が混入されたシート状の磁芯部材１８（磁性シート）を備えている。この磁芯部材１８（磁性シート）は、信号処理回路部１６を収容するための開口部１８ａが穿設されている。
特開２００６−５８３６号公報（第４〜７頁、、図２、図３、図６）

特許文献１の携帯情報端末では、磁芯部材１８（磁性シート）によりバッテリパック４の金属表面の渦電流を低減している。しかし、磁芯部材１８に開口部１８ａが穿設されており、渦電流低減効果が減少してしまっている。
本発明は、このような問題を解決し、最適な構造の磁性シートの形状を提案し、外部リーダーライタ装置間との通信性能の向上を図った携帯端末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、本発明の携帯端末は、リーダーライタ装置と規定の相対位置で非接触通信を行う携帯端末であって、前記リーダーライタ装置内で配置位置および寸法が定義されたループ状の第１のアンテナとの間で非接触通信を行う第２のアンテナと、前記リーダーライタ装置との規定の相対位置において前記第１のアンテナのループ位置に重なり所定の長さの領域の磁性体を削除した磁性シートとを具備することを特徴とする。

本発明によれば、共振周波数の改善と合わせて、余分な磁性体の削除がないことによる渦電流低減効果の維持と相まって、外部リーダーライタ装置間との通信性能を向上することが可能となる。

以下、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施例に係る非接触通信システムにおける携帯端末とリーダーライタ装置の外観図である。携帯端末は折り畳まれた状態を示す。
（Ａ）の携帯端末１００は、上筐体１と下筐体２がヒンジ３により回動自在に係合している。上筐体１の上面４側には、副表示部５が配置される。下筐体２には、ループ形状のＲＦＩＤアンテナ６が内蔵される。下筐体２の背面７側には、ユーザから見える場所に位置合わせマーク８がある。背面７が、リーダーライタ装置２００に対面する側である。

（Ｂ）のリーダーライタ装置２００は、例えば、コンビニエンスストアなどに設置される小型のリーダーライタである。リーダーライタ装置２００は、ループ形状のＲＷアンテナ５０が上面５１に近い部分に内蔵される。上面５１側には、ユーザから見える場所に位置合わせマーク５２がある。上面５１が、携帯端末１００に対面する側である。

ユーザは、携帯端末１００の位置合わせマーク８をリーダーライタ装置２００の位置合わせマーク５２に対面させて重ねるように置き、ＲＦＩＤアンテナ６とＲＷアンテナ５０間で非接触通信が行われて、買い物などの決算を行う。

図２は、本発明の実施例に係る携帯端末とリーダーライタ装置の位置関係を説明する図である。（Ａ）は、携帯端末１００の側面図である。（Ｂ）は、携帯端末１００の上面側から透視した図であり、関連のあるものを図示する。（Ｃ）は、リーダーライタ装置２００の上面側から透視した図であり、関連のあるものを図示する。（Ｄ）は、ＲＷアンテナの詳細図である。

（Ａ）（Ｂ）において、携帯端末１００の下筐体２には、印刷基板９、電池パック１０、ＲＦＩＤアンテナ６、磁性シート１１、電池蓋１２がある。ＲＦＩＤアンテナ６は、図示しない印刷基板に複数回ループした導体パターンで形成される。印刷基板９には、図示しないＩＣタグ等が搭載され、ＲＦＩＤアンテナ６と接続される。ループ形状のＲＦＩＤアンテナ６の中空部分に、電池パック１０が配置される。電池パック１０は、金属製の封入パックでできている。

磁性シート１１は、軟磁性粉末が混入されてシート状に成形されたものであり、電池蓋１２の内面側に貼り付けられている。磁性シート１１の大きさは、背面７側に面した電池パック１０の面とほぼ重なる領域を占める。携帯端末１００とリーダーライタ装置２００間での非接触通信中に発生する磁力線により、電池パック１０の金属部に渦電流が発生し、通信性能が劣化するが、磁性シート１１は、それを防止する。磁性シート１１には切り欠き１１Ａがあるが、これは、電池蓋１２の開閉用の爪(図示せず)の逃げの部分である。電池蓋１２の背面７側には、位置合わせマーク８がある。

なお、ＲＦＩＤアンテナ６を電池パック１０よりも背面７側に配置する構造でもよい。また、磁性シート１１を電池蓋１２ではなく、電池パック１０の表面側に配置する構造でもよい。これは、通信時のＲＦＩＤアンテナ６とＲＷアンテナ５０間に発生する磁力線が、ＲＦＩＤアンテナ６の背面７側だけではなく、ＲＦＩＤアンテナ６の背面７と反対側にも発生するので、磁性シート１１が同様の効果を及ぼす。

（Ｃ）において、リーダーライタ装置２００の上面５１側には、位置合わせマーク５２がある。また、内部に、ＲＷアンテナ５０が配置される。
（Ｄ）は、ＲＷアンテナ５０の詳細図であり、図示しない印刷基板に複数回ループした導体パターンで形成される。ＲＷアンテナ５０と位置合わせマーク５２とは相関位置が寸法Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３のように予め定義されている。（Ｃ）では、この導体パターンの複数回ループ部分全体をハッチングで図示している。

ユーザは、携帯端末１００およびリーダーライタ装置２００を上面から見た状態で、携帯端末１００の位置合わせマーク８をリーダーライタ装置２００の位置合わせマーク５２に重ね合わせるようにして置く。

図３は、本発明の実施例に係るリーダーライタ装置単体での共振周波数を説明する図である。携帯端末１００とリーダーライタ装置２００が近接せずに、リーダーライタ装置単体での共振周波数のデータである。横軸は周波数［ＭＨｚ］、縦軸はリターンロス［ｄＢ］である。共振周波数は、１３．４２５［ＭＨｚ］のデータが得られている。

携帯端末１００とリーダーライタ装置２００が近接して非接触通信を行う場合に、この共振周波数が、前述の渦電流防止目的の磁性シート１１によりリーダーライタ装置単体での共振周波数からずれてしまうという問題が発生し、このズレが大きいと、通信ができなくなってしまう。

携帯端末１００の磁性シートの各種形状について、共振周波数のズレおよび通信可能かどうかについて評価を行い、以下に説明する。
図４は、本発明の実施例に係る非接触通信時の共振周波数を説明する図である。携帯端末１００の磁性シート１１は、切り欠き１１Ａ以外には特別な切込み箇所がない場合である。
（Ａ）は、携帯端末１００の磁性シート１１、リーダーライタ装置２００のＲＷアンテナ５０、両者の位置合わせマークを合わせて重ねた状態について、上面側から透視した状態で図示する。磁性シート１１は、切り欠き１１Ａ以外には特別な切込み箇所がないので、携帯端末１００とリーダーライタ装置２００間での非接触通信中における電池パック１０（図２）の金属部に渦電流が発生することを最も抑えることができる。しかし、共振周波数に問題があり、次に説明する。

（Ｂ）は、携帯端末１００とリーダーライタ装置２００間での非接触通信中、すなわち、（Ａ）の重ねた状態の位置関係にある時の共振周波数のデータである。ＲＷアンテナ単体での共振周波数データ（図３）を併記する。ＲＷアンテナ単体での共振周波数１３．４２５［ＭＨｚ］に対して、（Ａ）の磁性シートを重ねた時の共振周波数は、１２．５１［ＭＨｚ］となり、そのズレが大きいため、携帯端末１００とリーダーライタ装置２００間での非接触通信の通信性能が劣化し、通信ＮＧであった。

図５は、本発明の実施例に係る非接触通信時の共振周波数を説明する図である。携帯端末１００の磁性シート１１は、切り欠き１１Ａ以外に、切込み１１Ｂを有する。切込み１１Ｂは、磁性シート１１の外端部に接しない中抜き状の切込みである。

（Ａ）において、切込み１１Ｂは、重ねた時に、ＲＷアンテナ５０の横方向バーの一部と重なる。点線長円で示した重なり部６１、６２は、切込み１１ＢとＲＷアンテナ５０の横方向バーの重なる部分である。

（Ｂ）において、共振周波数が１２．６［ＭＨｚ］となり、図４の１２．５１［ＭＨｚ］に比べて、ＲＷアンテナ単体での共振周波数１３．４２５［ＭＨｚ］に近付く方に改善する。

しかし、図５の形状は、通信ＮＧであった。これは、重なり部６１と重なり部６２の間の部分も磁性体が余分に削除されており、このために、電池パック１０（図２）の渦電流低減効果が少なくなり、その影響で通信ＮＧとなったと考察される。

図６は、本発明の実施例に係る非接触通信時の共振周波数を説明する図である。携帯端末１００の磁性シート１１は、中抜き状の切込み１１Ｃを有する。図５の切込み１１Ｂも中抜き状であるが、そのレイアウトが異なる。

（Ａ）において、切込み１１Ｃは、重ねた時に、ＲＷアンテナ５０の横方向バーの幅と略同じで所定の長さの長方形状である。点線長円で示した重なり部６３以外の余分な削除部分が存在しない。また、重なり部６３の長さ、すなわち切込み１１Ｃの長さは、図５の重なり部６１と６２を合わせた長さよりも長い。

（Ｂ）において、共振周波数が１２．６９［ＭＨｚ］となり、図５の１２．６［ＭＨｚ］に比べて、ＲＷアンテナ単体での共振周波数１３．４２５［ＭＨｚ］に近付く方に改善する。

また、通信も可能であった。これは、共振周波数の改善と合わせて、余分な磁性体の削除がないことによる渦電流低減効果の維持と相まって、通信が可能となったと考察される。

このように、共振周波数の数値のみでは、通信可能の領域を明確には確定できないが、渦電流低減効果を維持することと合わせて、通信性能を向上することができる。

図７は、本発明の実施例に係る非接触通信時の共振周波数を説明する図である。携帯端末１００の磁性シート１１は、切込み１１Ｄを有する。切込み１１Ｄは、磁性シート１１の外端部に接する切込みである。

（Ａ）において、切込み１１Ｄは、重ねた時に、ＲＷアンテナ５０の横方向バーの一部と重なる。重なり部の点線長円の表示は省略する。切込み１１Ｄの長さＸを５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍの場合について、評価した。

（Ｂ）において、Ｘ＝５ｍｍで共振周波数は１２．５４［ＭＨｚ］、Ｘ＝１０ｍｍで共振周波数は１２．６１５［ＭＨｚ］、Ｘ＝１５ｍｍで共振周波数は１２．６３［ＭＨｚ］、Ｘ＝２０ｍｍで共振周波数は１２．６９［ＭＨｚ］、Ｘ＝２５ｍｍで共振周波数は１２．７３５［ＭＨｚ］であった。
また、通信性能については、Ｘが１０ｍｍ以上で通信可能であった。Ｘは、１０ｍｍ以上が望ましく、さらに１５ｍｍ以上であればなお良い。

図８は、本発明の実施例に係る非接触通信時の共振周波数を説明する図である。携帯端末１００の磁性シート１１は、切込み１１Ｅと１１Ｆを有する。

（Ａ）において、切込み１１Ｅと１１Ｆは、重ねた時に、ＲＷアンテナ５０の横方向バーの一部と重なる。切込みの長さＸ＝２０ｍｍの場合について、評価した。
（Ｂ）において、共振周波数は１２．９９［ＭＨｚ］であり、通信も可能であった。

図９は、本発明の実施例に係る非接触通信時の共振周波数を説明する図である。位置合わせマーク８の位置が、図８などとは異なる。携帯端末１００の磁性シート１１は、切込み１１Ｇを有する。

（Ａ）において、切込み１１Ｇは、重ねた時に、ＲＷアンテナ５０の横方向バーの一部と重なる。切込みの長さＸ＝２０ｍｍの場合について、評価した。
（Ｂ）において、共振周波数は１２．６２［ＭＨｚ］であり、通信も可能であった。

図１０は、本発明の実施例に係る非接触通信時の共振周波数を説明する図である。携帯端末１００の磁性シート１１は、図９に比べて横長型の形状であり、切込み１１Ｈおよび１１Ｊを有する。

（Ａ）において、切込み１１Ｈおよび１１Ｊは、重ねた時に、ＲＷアンテナ５０の縦方向バーの一部と重なる。切込みの長さＸ＝２０ｍｍの場合について、評価した。
（Ｂ）において、共振周波数は１２．６３［ＭＨｚ］であり、通信も可能であった。
なお、切込みは２箇所に設けたが、１箇所のみであってもよい。

以上説明したように、本発明の各実施例によれば、共振周波数の改善と合わせて、余分な磁性体の削除がないことによる渦電流低減効果の維持と相まって、外部リーダーライタ装置間との通信性能を向上することが可能となる。

本発明の実施例に係る非接触通信システムにおける携帯端末とリーダーライタ装置の外観図。本発明の実施例に係る携帯端末とリーダーライタ装置の位置関係を説明する図。本発明の実施例に係るリーダーライタ装置単体での共振周波数を説明する図。本発明の実施例に係る非接触通信時の共振周波数を説明する図。本発明の実施例に係る非接触通信時の共振周波数を説明する図。本発明の実施例に係る非接触通信時の共振周波数を説明する図。本発明の実施例に係る非接触通信時の共振周波数を説明する図。本発明の実施例に係る非接触通信時の共振周波数を説明する図。本発明の実施例に係る非接触通信時の共振周波数を説明する図。本発明の実施例に係る非接触通信時の共振周波数を説明する図。

符号の説明

１上筐体
２下筐体
３ヒンジ
４上面
５副表示部
６ＲＦＩＤアンテナ
７背面
８位置合わせマーク
９印刷基板
１０電池パック
１１磁性シート
１１Ａ切り欠き
１１Ｂ〜１１Ｊ切込み
１２電池蓋
５０ＲＷアンテナ
５１上面
５２位置合わせマーク
５３背面
１００携帯端末
２００リーダーライタ装置

Claims

リーダーライタ装置と規定の相対位置で非接触通信を行う携帯端末であって、
前記リーダーライタ装置内で配置位置および寸法が定義されたループ状の第１のアンテナとの間で非接触通信を行う第２のアンテナと、
前記リーダーライタ装置との規定の相対位置において前記第１のアンテナのループ位置に重なり所定の長さの領域の磁性体を削除した磁性シートと
を具備することを特徴とする携帯端末。
リーダーライタ装置と規定の相対位置で非接触通信を行う携帯端末であって、
前記リーダーライタ装置内で配置位置および寸法が定義されたループ状の第１のアンテナとの間で非接触通信を行うループ状の第２のアンテナと、
前記第２のアンテナのループの中に重なるように配置された電池パックと、
前記電池パックの面を覆い、前記リーダーライタ装置との規定の相対位置において前記第１のアンテナのループ位置に重なり所定の長さの領域の磁性体を削除した磁性シートと
を具備することを特徴とする携帯端末。
前記磁性シートの磁性体削除領域は、前記リーダーライタ装置との規定の相対位置において前記第１のアンテナのループ位置に重なり当該ループの最外周線と最内周線間の距離と略同じ幅で所定の長さの領域であることを特徴とする請求項１又は２に記載の携帯端末。
前記磁性シートの磁性体削除領域は、前記リーダーライタ装置との規定の相対位置において前記第１のアンテナのループ位置に重なり当該ループの最外周線と最内周線間の距離と略同じ幅で所定の長さであり、当該磁性シートの枠に接しない中抜きの１又は複数の領域であることを特徴とする請求項１又は２に記載の携帯端末。
前記磁性シートの磁性体削除領域は、前記リーダーライタ装置との規定の相対位置において前記第１のアンテナのループ位置に重なり当該ループの最外周線と最内周線間の距離と略同じ幅で所定の長さであり、当該磁性シートの枠に接した端抜きの１又は複数の領域であることを特徴とする請求項１又は２に記載の携帯端末。
前記磁性シートの磁性体削除領域は、前記リーダーライタ装置との規定の相対位置において前記第１のアンテナのループ位置に重なり当該ループの最外周線と最内周線間の距離と略同じ幅で長さが１０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の携帯端末。