JP4167649B2 - 非接触ｉｃカード機能を内蔵した折畳み型携帯無線電話機 - Google Patents

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Description

本発明は、非接触ＩＣカード機能が組み込まれた折畳み型携帯無線電話機に関し、特に、該携帯無線電話機への非接触ＩＣカード機能用アンテナの組込み方法に関する。
近年広範に普及している携帯電話機を、非接触ＩＣカードと外部のリーダ／ライタ（Ｒ／Ｗ）とのデータ通信を仲介させる手段として用いる方法（特許文献１〜２）、あるいは携帯電話機内に、非接触ＩＣカード用のＩＣおよびアンテナモジュールを内装し、非接触ＩＣカードを要する場面でこの内装カード機能を用いて、外部のリーダ／ライタとの間で必要な処理を実行可能にすることにより、別途カード類を所持する煩わしさを解消する方法等（特許文献３〜４）が提案されている。
図８は、従来の非接触ＩＣカード用のＩＣおよびアンテナモジュール内蔵型携帯電話機の一構成例を示すブロック図である。
この携帯電話機は、当該携帯電話機が備えている機能を統括的に制御する制御部（ＣＰＵ）１８を備えており、この制御部１８は、表示部１９、キー釦等を備える操作部２０、各種制御プログラムおよびデータを記憶するメモリ２１、基地局との間でアンテナ１０を介して送受信される無線通信信号の変復調を行う変復調部１２および、外部のＲ／Ｗとの間でアンテナ１６を介してデータの送受信を行う送受信部１７と接続されており、アンテナ１０、ＲＦ部１１、変復調部１２、音声信号入出力部１３、マイクロフォン１４、スピーカ１５、表示部１９、および操作部２０等による通常の携帯電話機能と、ＩＣカード用アンテナ１６および送受信部１７を用いた非接触ＩＣカード機能を実行可能に構成されている。
図９は、上記構成の携帯電話機における非接触ＩＣカード機能の回路例を示しており、共振点調整回路２２は例えば可変容量素子で構成され、アンテナ１６のインダクタンスとにより周波数１３．５６ＭＨｚで共振するように調整する回路である。制御部１８は、アンテナ１６がＲ／Ｗから１３．５６ＭＨｚの搬送波を受信しているかどうかの検出をおこない、搬送波があれば、Ｒ／Ｗとの間でアンテナ１６を介して通信を行う。特許文献１〜２等に記載されているように、非接触ＩＣカード機能回路の通信方法としては、通常、Ｒ／Ｗから送出された質問信号としての周波数１３．５６ＭＨｚの電磁波を、アンテナ１６を介して受信し、その磁束の相互誘導により電力を得て内部回路を駆動し、質問信号に応じて振幅偏移変調（ＡＳＫ）した変調波を、アンテナ１６を介してＲ／Ｗに送出する方法が採用されている。
図１０は、上記構成の携帯電話機をヒンジ部２３の回動機構により折り畳み可能な２つの筐体で構成した場合のアンテナ１６及び共振点調整回路２２の筐体内における配置位置を示す断面図である。
通常折り畳み可能に構成された携帯電話機では、キー釦等によって構成される操作部２０、マイクロフォン１４などが実装されている第１の筐体と、表示部１９、スピーカ１５などが実装されている第２の筐体とを、ヒンジ部２３により折り畳めるように構成されており、その場合、内蔵されている非接触ＩＣカード機能の回路素子である共振点調整回路２２とアンテナ１６は、操作部２０およびマイクロフォン１４が実装されている第１の筐体側に実装されている（例えば、特許文献２に記載されている非接触ＩＣカード回路用アンテナ２２、６１）。
特開２００１−００５９２０号公報 特開２００４−２８０１９３号公報 特開２００２−２１８０３１号公報 特開２００４−３１０２５７号公報
図８〜図１０に示す携帯電話機に内蔵されている非接触ＩＣカード機能を使う場合、非接触ＩＣカード用アンテナ１６の面を外部のＲ／Ｗに設けられたアンテナに対向接近させる必要があるが、この折畳み型携帯電話機を開いた状態で非接触ＩＣカード機能を使用する場合、通常、操作部２０およびマイクロフォン１４が実装されている第１の筐体を手で握っていることが多く、非接触ＩＣカード回路用アンテナ１６の面とＲ／Ｗ側のアンテナ間の距離を接近させることが困難であり、更にアンテナ部分を握っているためアンテナ特性が劣化し十分な通信品質が確保できないという問題がある。そのため、携帯電話機を持ち替えて非接触ＩＣカード回路用アンテナ１６の面をＲ／Ｗ側に向ける等の余計な動作が必要となり、操作が面倒であった。
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、非接触ＩＣカード機能を内蔵した折畳み型携帯電話機において、該折畳み型携帯電話機の非接触ＩＣカード機能を使う場合に、該折畳み型携帯電話機が開いた状態および閉じた状態のいずれの状態であっても、携帯電話機を持ち変える等の動作を行わなくても十分な通信品質が確保できる手段を提供することにある。
本発明は、キー釦を有する操作部およびマイクロフォンが実装されている第１の筐体と、表示部およびスピーカが実装されている第２の筐体とが、ヒンジ部により折り畳み可能に構成され、かつ非接触ＩＣカード機能を内蔵した折り畳み型携帯電話機において、前記第１及び第２の筐体の背面側に、外部のリーダ／ライタとの間で無線通信を行う前記非接触ＩＣカード機能用の第１及び第２のアンテナをそれぞれ配置したことを特徴とする。
本発明では、操作部およびマイクロフォンが実装されている第１の筐体と、表示部およびスピーカが実装されている第２の筐体の各背面内側にそれぞれ非接触ＩＣカード用アンテナが実装されているので、この折り畳み型携帯電話機が開状態であって第１の筐体を握ったまま外部のリーダ／ライタに近づけた場合であっても、第２の筐体の背面側に実装されている第２のアンテナをリーダ／ライタに接近させて対面させることができ、また、この折り畳み型携帯電話機が閉状態のときには、折り畳み型携帯電話機を上から握って外部のリーダ／ライタに近づければ、第１及び第２のアンテナのいずれかが外部のリーダ／ライタと対面するので、いずれの場合においても十分な通信品質が確保される。
また本発明の他の実施形態では、前記ヒンジ部に、前記第２の筐体を、前記ヒンジ部のヒンジ軸と直交する軸の回りに１８０度回動可能にする機構を備え、前記第２の筐体の前記表示部及びスピーカが実装されている面側に、外部のリーダ／ライタとの間で無線通信を行う前記非接触ＩＣカード機能用の第３のアンテナを配置したことを特徴とする。
この場合、前記第２の筐体が１８０度回動された状態で開状態のときであっても、第３のアンテナをリーダ／ライタに接近させて対面させることができ、また、第２の筐体が１８０度回動された状態で閉状態のときには、折り畳み型携帯電話機を上から握って外部のリーダ／ライタに近づければ、第１及び第３のアンテナのいずれかが外部のリーダ／ライタと対面するので、いずれの場合においても十分な通信品質が確保される。
従って、非接触ＩＣカード機能を利用する場合に、非接触ＩＣカード用アンテナが実装されている位置を確認して携帯電話機を持ち変える等の煩わしさを解消することができ、折り畳み型携帯電話機に内蔵された非接触ＩＣカード機能の操作が容易となる。
本発明によれば、操作部およびマイクロフォンが実装されている第１の筐体と、表示部およびスピーカが実装されている第２の筐体の各背面内側にそれぞれ非接触ＩＣカード用アンテナが実装されており、折り畳み型携帯電話機の状態如何に関わらず何れかのアンテナが外部リーダ／ライタと接近して対面可能となるので、非接触ＩＣカード機能を利用する場合に、携帯電話機を持ち変えて通信を行う等の煩わしさがなくなり、折り畳み型携帯電話機に内蔵された非接触ＩＣカード機能の使い勝手を向上させることができる。
図１は、本発明の折り畳み型携帯電話機における非接触ＩＣカード機能部分の第１の実施形態を示すブロック図であり、図２は、本実施形態における非接触ＩＣカードアンテナの実装位置を示す断面図である。なお、図１に示す本発明の折り畳み型携帯電話機における非接触ＩＣカード機能部分以外の構成については図８に示す従来の構成と同様であるのでその詳細説明は省略する。
本実施形態において、携帯電話ＣＰＵ１８は、携帯電話機全体の制御及び本実施形態の非接触ＩＣカードアンテナ１または２で受信されて送受信部１７を介して入力された１３．５６ＭＨｚの搬送波の検出等をおこなう制御部であり、これらの携帯電話ＣＰＵ１８、送受信部１７は、操作部２０およびマイクロフォン１４が実装されている第１の筐体内に配置されている。
第１のアンテナ１と該アンテナ１のインダクタンスと１３．５６ＭＨｚにて共振するよう調整された共振点調整回路４は、操作部２０およびマイクロフォン１４が実装されている第１の筐体内部の背面側に実装されており、第２のアンテナ２と該アンテナ２のインダクタンスと１３．５６ＭＨｚにて共振するよう調整された共振点調整回路５は、表示部１９およびスピーカ１５が実装されている第２の筐体内部の背面側に実装されている。
第１のアンテナ１および第２のアンテナ２で受信された１３．５６ＭＨｚの搬送波は合成されて送受信部１７に入力される。通信方法としては、携帯電話機側では外部のリーダ／ライタから発生する磁束の相互誘導により電力を得て、振幅偏移変調（ＡＳＫ）の変調波をアンテナ１またはアンテナ２により受信し、受信した変調波をＣＰＵ１８にて復調してデータを受信する。また、受信したデータに対する応答データで１３．５６ＭＨｚの搬送波を負荷変調した送信データを、アンテナ１またはアンテナ２を介してリーダ／ライタ側へ送信する。
本実施形態においては、図２ａに示すように、折り畳み型携帯電話機を開いた状態で非接触ＩＣカード機能が利用される場合には、操作部２０およびマイクロフォン１４が実装されている第１の筐体を握った状態で操作されるため、第１のアンテナ１を外部のリーダ／ライタに接近させることは困難であるのでその受信レベルは低下するが、表示部１９およびスピーカ１５が実装されている第２の筐体側に実装されている第２のアンテナ２は、外部のリーダ／ライタに接近して対面させることができるので十分な受信レベルが得られ、良好な通信品質を確保することができる。
また、図２ｂに示すように、折り畳み型携帯電話機を閉じた状態で非接触ＩＣカード機能が利用される場合には、第１または第２の筐体のいずれの側が握られた状態で操作されても、他方の筐体の背面側に実装されているＩＣカード用アンテナ２または１を外部のリーダ／ライタに接近して対面させることができるので、同様に良好な通信品質を確保することができる。
図３は、本発明の折り畳み型携帯電話機における非接触ＩＣカード機能部分の第２の実施形態を示すブロック図である。
本実施形態では、本発明の折り畳み型携帯電話機の開閉状態を検出する開閉検出部７と、開閉検出部７の検出信号により送受信部１７と接続するＩＣカード用アンテナを選択するアンテナ切り替え回路８を備えている点で、第１の実施形態と異なるが、それ以外の構成は第１の実施形態と同様である。
アンテナ切り替え回路８は、携帯電話機が閉じられた状態のときには、操作部２０およびマイクロフォン１４が実装されている第１の筐体側に実装された第１のアンテナ１および該アンテナ１のインダクタンスと１３．５６ＭＨｚにて共振するよう調整された共振点調整回路４を選択し、携帯電話機が開かれた状態のときには、表示部１９およびスピーカ１５が実装されている第２の筐体側に実装された第２のアンテナ２および該アンテナ２のインダクタンスと１３．５６ＭＨｚにて共振するよう調整された共振点調整回路５を選択するように、開閉検出部７により制御される。
例えば、アンテナ切り替え回路８には開閉検出部７から、携帯電話機が開状態の時にはＨレベル、閉状態の時にはＬレベルのアンテナ切り替え信号が入力される。アンテナ切り替え回路８は、Ｌレベルのアンテナ切り替え信号が入力されたときには第１の筐体側に実装されたアンテナ１を選択し、Ｈレベルのアンテナ切り替え信号が入力されたときには第２の筐体側に実装されたアンテナ２を選択する。
携帯電話ＣＰＵ１８には、送受信部１７を介して、あらかじめ共振点調整回路３または共振周波数調整回路４により共振周波数が調整された第１のアンテナ１または第２のアンテナ２より受信された搬送波のうち、アンテナ切り替え回路８で選択されたいずれか一方の信号が受信される。
図４は、本実施形態の動作例を示すフローチャートである。以下、本実施形態の動作についてこのフローチャートも参照して説明する。
携帯電話ＣＰＵ１８は、携帯電話機全体の制御を行うとともに、１３．５６ＭＨｚの搬送波が検出されたときには、アンテナ切り替え回路８で選択されたアンテナを用いて外部のＲ／Ｗとの間で通信を行うことにより、非接触ＩＣカード機能の制御を行う。
まずアンテナ切り替え回路８は携帯電話機が開状態か閉状態かを判定し（Ｓ３２）、携帯電話機が閉状態であれば第１の筐体側に実装されているアンテナ１に切り替え（Ｓ３３）、また開状態であれば第２の筐体側に実装されているアンテナ２に切り替える（Ｓ３４）。その後ＣＰＵ１８は、外部リーダライタから１３．５６ＭＨｚの搬送波を受信しているかどうかの検出をおこない（Ｓ３５）、搬送波があれば、Ｓ３２で切り替えられたアンテナにて通信を行う(Ｓ３６)。
アンテナ１、アンテナ２は、それぞれ共振点調整回路４、共振点調整回路５により１３．５６ＭＨｚにて共振するように調整されており、携帯電話機は切り替えられたアンテナ１または２により、Ｒ／Ｗから発生する磁束の相互誘導による電力を得て、振幅偏移変調（ＡＳＫ）の変調波を受信する。受信した変調波はＣＰＵ１８にて復調されＲ／Ｗからの送信データが検出される。その後ＣＰＵ１８は、切り替えられたアンテナ１またはアンテナ２を介して、負荷変調した応答信号をＲ／Ｗ側へ送信する。
本実施形態では、折り畳み型携帯電話機を閉じた状態で非接触ＩＣカード機能が利用される場合には、第１の筐体側のアンテナ１を外部のリーダ／ライタに接近して対面させる必要があるが、携帯電話機が閉じられている場合の持ち替えはそれ程困難ではないので、比較的簡単な操作で同様に良好な通信品質を確保することができる。なお、折り畳み型携帯電話機が閉じられた状態のときには、アンテナ切り替え回路８がアンテナ１とアンテナ２の合成受信信号を選択する切り替え制御を行うように構成すること、あるいは受信レベルの大きい方のアンテナを選択するように切り替え制御を行う構成とすることもできる。
図５は、本発明の折り畳み型携帯電話機における非接触ＩＣカード機能部分の第３の実施形態を示すブロック図であり、図６は、本実施形態における非接触ＩＣカードアンテナの実装位置を示す断面図である。なお、図５に示す本発明の折り畳み型携帯電話機における非接触ＩＣカード機能部分以外の構成については従来の携帯電話機構成と同様である。
折り畳み型携帯電話機として、表示部及びスピーカが実装されている第２の筐体を、折り畳み用ヒンジ部のヒンジ軸と直交する軸の回りに１８０度回動可能にする機構を備えている携帯電話機も普及している。本実施形態では、このような構成の折り畳み型携帯電話機に対して、第２の筐体の前記表示部及びスピーカが実装されている面側にも、外部のリーダ／ライタとの間で無線通信を行う非接触ＩＣカード用の第３のアンテナ３を配置することにより、第２の筐体がヒンジ軸と直交する軸の回りに１８０度回動された状態（裏返し状態）となっている場合に非接触ＩＣカード機能を使用したときにも良好な通信品質を確保できるようにしている。
アンテナ切り替え回路８は、携帯電話機が閉じられた状態（図６ｂ）のときには、操作部２０およびマイクロフォン１４が実装されている第１の筐体側に実装された第１のアンテナ１および該アンテナ１のインダクタンスと１３．５６ＭＨｚにて共振するよう調整された共振点調整回路４を選択し、携帯電話機が開かれた状態（図６ａ）のときには、表示部１９およびスピーカ１５が実装されている第２の筐体側に実装された第２のアンテナ２および該アンテナ２のインダクタンスと１３．５６ＭＨｚにて共振するよう調整された共振点調整回路５を選択し、第２の筐体が裏返し（１８０度反転）状態（図６ｃ）のときには、第２の筐体の表示部１９及びスピーカ１５が実装されている面側に配置された第３のアンテナ３および該アンテナ３のインダクタンスと１３．５６ＭＨｚにて共振するよう調整された共振点調整回路６を選択するように、開閉検出部７および表裏検出部８により制御される。
例えば、アンテナ切り替え回路８には開閉検出部７および表裏検出部８から、携帯電話機が開状態の時にはＨレベル、閉状態の時にはＬレベルとなる開閉検出信号と、表示面が上（１８０度反転状態）の時にはＨレベル、表示面が下の時にはＬレベルとなる表裏検出信号が入力される。アンテナ切り替え回路８は、開閉検出信号がＬレベル、かつ表裏検出信号がＬレベルのときには、第１の筐体側に実装されたアンテナ１を選択する。開閉検出信号がＨレベル、かつ表裏検出信号がＬレベルのときには、第２の筐体の背面側に実装されたアンテナ２を選択する。また、開閉検出信号がＬまたはＨレベル、表裏検出信号Ｈがレベルのときには、第１の筐体を握りながら表示面側を使用していることが考えられるので、第２の筐体の表示部１９及びスピーカ１５が実装されている面側に配置されたアンテナ３を選択する。
共振点調整回路４、５、６は、それぞれ筐体に実装された第１、第２、第３の非接触ＩＣカード用アンテナ１、２，３のインダクタンスにて１３．５６ＭＨｚで共振するように調整する回路である。携帯電話ＣＰＵ１８には、送受信部１７を介して、あらかじめ共振点調整回路４、５または６により共振周波数が調整された第１、第２または第３のアンテナ１、２または３より受信された搬送波のうち、アンテナ切り替え回路８で選択されたいずれかの信号が受信される。従って、ＣＰＵ１８は、アンテナ切り替え信号により切り替えられた非接触ＩＣカード用アンテナを介して外部リーダ／ライタから１３．５６ＭＨｚの搬送波を受信しているかどうかの検出をおこない、搬送波があれば、該アンテナにて外部リーダ／ライタとの間で通信を行う。
図７は、本実施形態の動作例を示すフローチャートである。ＣＰＵ１８は、携帯電話機が開状態か閉状態か逆開状態（第２筐体が１８０度反転状態）を確認し（Ｓ７２）、携帯電話機が開状態であればアンテナ１を使用し（Ｓ７３）、閉状態であればアンテナ２を使用し（Ｓ７４）、逆開状態であればアンテナ３を使用する（Ｓ７５）ように切り替える。そのあとアンテナより搬送波の検出をおこない（Ｓ７６）、搬送波があれば、切り替えられたアンテナを使用して通信を行う（Ｓ７７）。
本実施形態においても、折り畳み型携帯無線電話機の状態に合わせて最適と思われる非接触ＩＣカード用アンテナを、アンテナ切り替え回路によって切り替えているので、非接触ＩＣカード使用時に携帯電話機を持ち変える必要がなく、快適に非接触ＩＣカード機能を使用することができる。
なお、本実施形態において、携帯電話機が閉状態のときにはアンテナ１とアンテナ２を選択して受信信号を合成するように制御する、あるいはアンテナ１とアンテナ２から受信レベルの大きい方のアンテナを選択するように制御してもよい。同様に、携帯電話機が閉状態でかつ第２筐体が１８０度反転状態のときにはアンテナ１とアンテナ３を選択して受信信号を合成するように制御する、あるいはアンテナ１とアンテナ３から受信レベルの大きい方のアンテナを選択するように制御してもよい。
また、上記各実施形態では、携帯電話機が備えている機能を統括的に制御する制御部（ＣＰＵ）１８が、非接触ＩＣカード機能も制御する構成としているが、例えば特許文献３〜４に記載されているように、非接触ＩＣカード機能は独立した機能として内蔵し、該独立した機能として内蔵された非接触ＩＣカード用アンテナ素子を上記各実施形態と同様に複数実装配置した構成としてもよい。
本発明の折り畳み型携帯電話機における非接触ＩＣカード機能部分の第１の実施形態を示すブロック図である。 本実施形態における非接触ＩＣカードアンテナの実装位置を示す断面図である。 本発明の折り畳み型携帯電話機における非接触ＩＣカード機能部分の第２の実施形態を示すブロック図である。 図３に示す実施形態の動作例を示すフローチャートである。 本発明の折り畳み型携帯電話機における非接触ＩＣカード機能部分の第３の実施形態を示すブロック図である。 本実施形態における非接触ＩＣカードアンテナの実装位置を示す断面図である。 図５に示す実施形態の動作例を示すフローチャートである。 従来の非接触ＩＣカード用のＩＣおよびアンテナモジュール内蔵型携帯電話機の一構成例を示すブロック図である。 上記構成の携帯電話機における非接触ＩＣカード機能の回路例を示すブロック図である。 従来例における非接触ＩＣカードアンテナの実装位置を示す断面図である。
符号の説明
１、２、３、１６ 非接触ＩＣカード用アンテナ
４、５、６、２２ 共振点調整回路
７ 開閉検出部
８ アンテナを切り替え回路
９ 表裏検出部
１０ アンテナ
１１ ＲＦ部
１２ 変復調部
１３ 音声信号入出力部
１４ マイクロフォン
１５ スピーカ
１７ 送受信部
１８ 携帯電話用のＣＰＵ
１９ 表示部
２０ 操作部
２１ メモリ
２３ ヒンジ部

Claims (4)

  1. キー釦を有する操作部およびマイクロフォンが実装されている第１の筐体と、表示部およびスピーカが実装されている第２の筐体とが、ヒンジ部により折り畳み可能に構成され、かつ非接触ＩＣカード機能を内蔵した折り畳み型携帯電話機において、
    前記第１及び第２の筐体の背面側に、外部のリーダ／ライタと対面して無線通信を行う前記非接触ＩＣカード機能用の第１及び第２のアンテナをそれぞれ配置したことを特徴とする非接触ＩＣカード機能を内蔵した折畳み型携帯無線電話機。
  2. 前記折畳み型携帯無線電話機が前記ヒンジ部により開かれた状態となっているか閉じられている状態となっているかを検出する開閉検出手段を備えており、該開閉検出手段により該折畳み型携帯無線電話機が前記ヒンジ部により開かれた状態となっていることが検出されているとき、前記リーダ／ライタとの間の無線通信を行うアンテナとして前記第２のアンテナに切り替え接続する非接触ＩＣカード用アンテナ切り替え手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の非接触ＩＣカード機能を内蔵した折畳み型携帯無線電話機。
  3. 前記ヒンジ部は、前記第２の筐体を、前記ヒンジ部のヒンジ軸と直交する軸の回りに１８０度回動可能にする機構を備えており、前記第２の筐体の前記表示部及びスピーカが実装されている面側に、外部のリーダ／ライタとの間で無線通信を行う前記非接触ＩＣカード機能用の第３のアンテナを配置したことを特徴とする請求項１に記載の非接触ＩＣカード機能を内蔵した折畳み型携帯無線電話機。
  4. 前記折畳み型携帯無線電話機が前記ヒンジ部により開かれた状態となっているか閉じられている状態となっているかを検出する開閉検出手段と、前記第２の筐体が、前記ヒンジ部のヒンジ軸と直交する軸の回りに１８０度回動された状態となっているか否かを検出する表裏検出手段を備えており、前記開閉検出手段により該折畳み型携帯無線電話機が前記ヒンジ部により開かれた状態となっていることが検出され、かつ前記表裏検出手段により前記第２の筐体が前記ヒンジ部のヒンジ軸と直交する軸の回りに回動されていない状態となっていることが検出されているとき、前記リーダ／ライタとの間の無線通信を行うアンテナとして前記第２のアンテナに切り替え接続し、前記開閉検出手段により該折畳み型携帯無線電話機が前記ヒンジ部により閉じた状態となっていることが検出され、かつ前記表裏検出手段により前記第２の筐体が前記ヒンジ部のヒンジ軸と直交する軸の回りに１８０度回動された状態となっていることが検出されているとき、前記リーダ／ライタとの間の無線通信を行うアンテナとして前記第３のアンテナに切り替え接続する非接触ＩＣカード用アンテナ切り替え手段を備えていることを特徴とする請求項３に記載の非接触ＩＣカード機能を内蔵した折畳み型携帯無線電話機。
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