JP4628456B2 - 携帯端末 - Google Patents

Description

本発明は、近接した距離で電界伝達媒体を介して電界通信を行う電界通信機能を内蔵した携帯端末に関する。

近年、電界通信を行うウェアラブルコンピュータとしてのマイクロチップＣＰＵと電界通信を行うトランシーバとを１枚のカードに組み込んだＩＣカード型の携帯端末が開発されている。特開２００６−８６５８４号公報（特許文献１）にはそのような携帯端末が記載されている。

この従来の携帯端末１０１は、図１１に示すようにユーザ１０２がこれを携帯していれば、ユーザ１０２の体の一部が別の電界通信装置１０３の電界通信電極１０４に触れることで伝送経路１０５が形成され、電界通信を開始し、逆に電界通信電極１０４から離れることで電界通信を終了することができる。

そこで、図１１において、電界通信装置１０３がある部屋の入退出管理装置として、登録されたＩＤの人物しか入退室を許可しないセキュリティサービスを提供するものである場合、次のようにして電界通信技術を利用できる。ユーザ１０２の携帯する携帯端末１０１にはユーザ毎に割当てられたＩＤ番号を登録しておく。そして、電界通信装置１０３の送受信機、少なくともその電界通信電極１０４を出入り口のドア１０６あるいはドアの近くの壁に設置しておき、入室を許可されているユーザ１０２のＩＤ番号が登録されている携帯端末１０１であれば、それを携帯しているユーザがドア１０６若しくは壁の電界通信電極１０４にタッチすると携帯端末１０１と電界通信装置１０３との間で電界通信を行い、ＩＤ認証処理を行い、認証成立すれば電界通信装置１０３がドアロック解除を許可してドアロックを解除させ、当該ユーザ１０２によるドア開操作を可能にしたり、あるいは自動ドアを開動させたりする。

このように、電界通信ができる携帯端末をユーザに携帯させることで、ユーザに何らかのＩＤ入力操作をさせたりセキュリティＩＣカードを読み取り装置に近づけたり挿入させたりする操作を要求することなく、本来のドアノブに触れるだけでドアロックを外してドアを開ける操作、あるいは自動ドアに向かって近づく動作だけでＩＤ照合を自動的に完了させることができる利便さがある。

ところが、携帯端末に電界通信機能を内蔵させた場合、携帯端末はユーザが手に持って使用するものであるので、電界通信用の信号電極とグランド電極とを携帯端末の表面に露出させておくと、導体であるユーザの手がそれらの電極を同時に触れることが避けられず、その結果として電界通信の性能が十分に発揮させられない問題点がある。
特開２００６−８６５８４号公報

本発明は、上述した従来技術の課題に鑑みてなされたもので、電界通信機能を内蔵した携帯端末にあって、比較的広く平坦な面である電池蓋に電界通信用の信号電極又はグランド電極の少なくとも一方を設置することにより、高い感度の電界通信が可能な携帯端末を提供することを目的とする。

本発明は、電界通信を行うトランシーバと電界通信を制御するコンピュータとを内蔵する携帯端末にあって、電界通信用の信号電極とグランド電極とのいずれか一方を前記携帯端末の電池蓋の外側面に設置して前記トランシーバに接続し、電界通信用の信号電極とグランド電極とのいずれか他方を前記携帯端末の内部における露出しない場所に設置して前記トランシーバに接続した携帯端末を特徴とする。

上記発明の携帯端末では、前記電池蓋の外側面に設置した前記電界通信用の信号電極とグランド電極のいずれか一方の外側面に絶縁性フィルムを被着したものとすることができる。
また、上記発明の携帯端末では、前記電界通信用の信号電極とグランド電極とのいずれか他方を、前記携帯端末の内部における露出しない場所として前記電池蓋の内側面に設置したものとすることができる。

本発明によれば、電界通信用の信号電極とグランド電極とのいずれか一方を電池蓋に設置しているので、ハンディな装置であっても電界通信用の電極の設置のために比較的平坦で広い面積が容易に確保でき、安定した電界通信ができる。

また、本発明によれば、電界通信用の信号電極とグランド電極とのいずれか一方を電池蓋の表側に、他方を裏側に設置することで、電界通信用の信号電極とグランド電極との両方に平坦で広い面積を持たすことができ、安定した電界通信ができる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。

＜第１の実施の形態＞
図１〜図３を用いて、本発明の第１の実施の形態の携帯端末として、電界通信機能を内蔵した携帯電話機１１について説明する。本実施の形態の携帯電話機１１はストレート型であるが、折り畳み式、ヒンジ回転式、スライド式等のいずれの携帯電話機にあっても、その本体の裏側下半部に形成されている電池収容室を開閉するための電池蓋はほぼ共通であるので、以下の説明ではストレート型の携帯電話機１１について説明する。

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、電界通信機能を内蔵した携帯電話機１１の裏側の下半部に電池収容室１２が形成してあり、その電池収容室１２には電池１３を収容し、電池蓋１４にて蓋をすることで電池１３を固定するようにしてある。

図２、図３に示すように、電池蓋１４の外側面のほぼ全体に電界通信用の信号電極とグランド電極との一方、ここでは信号電極１５−１を設置し、また、電池蓋１４の内側面のほぼ全体に電界通信用の信号電極とグランド電極との他方、ここではグランド電極１５−２を設置してある。尚、信号電極１５−１とグランド電極１５−２とが内外で入れ替わっても良い。これら信号電極１５−１、グランド電極１５−２は、本実施の形態では金属箔を貼り付けることで形成しているが、電池蓋１４の所定の場所に金属蒸着、メッキ等により形成することもできる。

電池蓋１４の外側面に設置した信号電極１５−１、内側面に設置したグランド電極１５−２それぞれに対して、その表面の絶縁のために、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンフィルム等の絶縁フィルム１５−３，１５−４を貼り付けてある。これらにより、ユーザが携帯電話機１１を通常の使用状態で手に持つ時にその手指が信号電極１５−１に直接に接触しないように保護している。このような絶縁フィルムが介在しても電界通信の性能を劣化させることはなく、電極を保護することができる。尚、絶縁フィルムは少なくとも外側面に出る電極、ここでは信号電極１５−１については被着するのが好ましい。

このような位置関係で電界通信用の信号電極１５−１とグランド電極１５−２とを設置することにより、携帯電話機１１をユーザがその操作部１１２を手に持ち、ディスプレイ１１４の表示を見ながら使用する通常の使用状態では、そのユーザの手が信号電極１５−１には当然に接触する。しかしながら、通常の使用状態では、電池蓋１４の内側に位置するグランド電極１５−２にユーザの手指が同時に触れてショート状態になる恐れはなく、微弱な電界通信信号での安定した電界通信を可能にする。

電池蓋１４の外側面に設置された信号電極１５−１と電池蓋１４の内側面に設置されたグランド電極１５−２とのそれぞれにリード線１５１１，１５２１が接続してあり、これらは左右の電極接点１５１２，１５２２それぞれに接続してある。電池収容室１２の電池蓋１４の係合場所に接点基板１５３が設けてあり、この接点基板１５３には、トランシーバ、コンピュータの回路基板１６と接続された固定接点１６１，１６２を設置していて、電池蓋１４を矢印の方向に完全に閉じた状態で、電池蓋１４側の左右の接点１５１２，１５２２がこの回路基板１６側の固定接点１６１，１６２に電気的に接触するようにしてある。

図４に示したように、携帯電話機１１の内部には、携帯電話通信のための信号処理と諸機能を司る携帯電話部１１５、電源としての電池１１６に加えて、電界通信機能を司るトランシーバ１１７とコンピュータ（マイコン）１１８が組み込まれていて、電池蓋１４の表裏に設置されている電界通信用の信号電極１５−１とグランド電極１５−２は上述した接点１５１２，１５２２、固定接点１６１，１６２を通じてトランシーバ１１７に接続される。

次に、図５を用いて、本実施の形態の携帯電話機１１を電界通信端末として、かつＩＤ認証装置として利用し、セキュリティゾーンのドアロック解除を行う場合の電界通信動作について説明する。セキュリティゾーンのドア５の近くの壁に電界通信携帯端末１と電界通信を執り行う相手方の電界通信用トランシーバ６が設置してあり、またコンピュータで構成される制御装置７がこの電界通信用トランシーバ６とＬＡＮのようなネットワークＮＷにて接続されている。

電界通信用トランシーバ６は、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体である生体に誘起させ、この誘起した電界を利用して情報の送受信を行うトランシーバである。尚、携帯電話機１１の内部の電界通信用のトランシーバ１１７もこれと同様の内部構成である。どちらの電界通信用トランシーバも電界通信信号の送受信方式は電気式、光学式、あるいはその他の方式であってもよく、特に限定されるものではない。

図６に示すように、この電界通信用トランシーバ６は、コンピュータで成る制御装置７からの送信データを入出力（Ｉ／Ｏ）回路６０１を介して受け取ると、この送信データを送信部６０２を介して送受信電極６０３に供給し、該送受信電極６０３及び絶縁膜６０４を介して電界伝達媒体Ａに電界を誘起させ、この電界を電界伝達媒体Ａの他の部位に伝達させる。また、電界伝達媒体Ａに誘起されて伝達されてくる電界を絶縁膜６０４を介して送受信電極６０３で検出し、この電界の変化に対して信号処理回路６０６にて増幅、雑音除去などの信号処理を施し、さらに波形整形回路６０７で波形整形してから、入出力（Ｉ／Ｏ）回路６０１を介して制御装置７に出力する。制御装置７は後述するＩＤ照合が成立すればセキュリティドア５のドアロックの解除制御を行う。

図５に示したように、セキュリティゾーンのセキュリティドア５に正規のユーザＡが近づいて電界通信用トランシーバ６の電極６０３の部分にタッチすれば、以下のＩＤ照合処理によりセキュリティドア５のドアロックの解除制御が行われる。本実施の形態の電界通信機能内蔵の携帯電話機１１がユーザＡの着衣のポケットに入れられているものとする。ユーザＡが携帯電話機１１を閉じた状態にしてあるいは開いた状態にして手に握っていてもよい。

ユーザＡが電界通信用トランシーバ６の電極６０３に接触することにより、電界伝達媒体Ａであるユーザの人体及びトランシーバ６を介してＩＤ信号を制御装置７に送信する。そして、制御装置７は、ＩＤ信号を受信すると記憶装置等に登録されているＩＤとの照合を実施し、ＩＤ照合が成立すればＲｅｃｅｉｖｅｄ信号を携帯電話機１１に送信する。そして、携帯電話機１１に内蔵されたトランシーバ１１７がこのＲｅｃｅｉｖｅｄ信号を受信してコンピュータ１１８に転送し、コンピュータ１１８が受信処理してＡｃｔｉｏｎ信号を生成し、トランシーバ１１７と信号電極１１３を通じて制御装置７に送信する。そして、制御装置７は、Ａｃｔｉｏｎ信号を受信すると、ロック解除の制御信号をセキュリティドア５に送信し、セキュリティドア５はドアロックを解除する。

このように、本実施の形態の携帯電話機１１によれば、電界通信機能を内蔵しているので、電界通信端末を携帯電話機１１とは別体にして同時に携帯する場合の違和感をなくすことができ、しかも、携帯電話機１１は日常生活の必須のアイテムとして忘れられることも少ないので、携帯電話機１１とは別体の電界通信端末であれば起こりやすい家での置き忘れ、着替えの際の移し替え忘れで外出時に携帯し忘れするということがなく、携帯電話機としての利便性と共に電界通信端末としての利便性をも十分に発揮させることができる。

また、本実施の形態の携帯電話機１１によれば、その操作部１１２の背面側の設置されている電池蓋１４の外側面に電界通信用の信号電極１５−１を設け、電池蓋１４の内側面にグランド電極１５−２を設けているので、ユーザが携帯電話機１１を手に持つ時に信号電極１５−１にその手が必ず触れて電界通信が確実に行える。また、通常の使用状態では信号電極１５−１とグランド電極１５−２とにユーザの手が同時に触れることはないので、信頼性の高い電界通信が行える。

また、本実施の形態の携帯電話機１１によれば、電池蓋１４という携帯電話機１１のような携帯端末にとって平坦で、かつ、比較的広い面積を占める部分に信号電極１５−１、グランド電極１５−２を設置しているので、これらの電極１５−１，１５−２に電池蓋１４の面積とほぼ同等の面積を持たせることができ、微弱ではあっても比較的高い電界強度での電界通信を可能にし、安定した通信状態が得られる利点がある。

さらに、電池蓋１４は携帯電話機の無線通信用の電気回路からは離れた場所に設けられるものであるので、電気回路内のデジタル回路が発する電界通信用の信号がノイズの影響を受けにくい利点もある。

＜第２の実施の形態＞
図７、図８を用いて、本発明の第２の実施の形態の携帯端末として電界通信機能を内蔵した別の携帯電話機１１Ａについて説明する。本実施の形態でも、携帯電話機能と共に内蔵される電界通信機能は第１の実施の形態と共通する。ただし、電界通信方式も光学式、電気式が特定されるものではない。

本実施の形態の携帯電話機１１Ａの特徴は、接点構成にある。すなわち、図７に示すように、電池蓋１４には、第１の実施の形態と同様にその外側面、内側面それぞれに信号電極１５−１、グランド電極１５−２を設置し、また電極接点１５１２，１５２２を設けると共に、これらの電極接点１５１２，１５２２の中間位置にショートバー１５４を設けている。一方、電池収容室１２の接点基板１５３には、電極接点１５１２，１５２２と接触する固定接点１６１，１６２と共に、回路基板１６に電池からの電力を供給する電力線上の開放接点１７１，１７２を設置してある。

後述するように、電池蓋１４を閉じる時に電極接点１５１２，１５２２が固定接点１６１，１６２それぞれに先に接触し、その後でショートバー１５４が開放接点１７１，１７２間をショートさせるように、また、電池蓋１４の取り外し時にはその逆になるように、ショートバー１５４の先端部分は電極接点１５１２，１５２２の先端部分よりも凹んだ位置にあるようにしている。尚、その他の構成は、第１の実施の形態と共通である。

本実施の形態の場合、図８（ａ）に示すように、電池蓋１４を取り外した状態では、接点基板１５３上の開放接点１７１，１７２が開放状態にあり、電界通信の回路基板１６に対して電池１３から通電されることはなく、電界通信機能は停止状態にある。

そこで、図８（ｂ）に示すように電池蓋１４をスライドさせて電池収容室１２を閉じると、最初に突出長の長い電極接点１５１２，１５２２それぞれが接点基板１５３上の固定接点１６１，１６２それぞれに対して接触する。この状態では、ショートバー１５４はまだ開放接点１７１，１７２間をショートさせず、したがって電界通信機能の回路を起動させない。

電池収容室１２を完全に閉じる状態まで電池蓋１４をスライドさせ、図８（ｃ）に示す状態に達すると、ショートバー１５４が開放接点１７１，１７２間をショートさせて電力線が閉じ、電池１３から電界通信機能のための回路基板１６に通電が開始され、電界通信機能が使用可能になる。

逆に電池蓋１４を取り外す操作をする時、図８（ｂ）に示す状態で先ずショートバー１５４だけが開放接点１７１，１７２から離れて電力線を開放させ、その後、図８（ａ）の状態に至り、電極接点１５１２，１５２２も固定接点１６１，１６２から離れる。

電界通信の動作時に電池蓋１４を外すと負荷が減少し、通常よりも高い電圧が固定接点１７１，１７２に発生して回路に影響を与える。ところが、本実施の形態のように、電池蓋１４を装着する時には、先に電極接点１５１２，１５２２の先端部分が固定接点１６１，１６２に接触し、その後にショートバー１５４が電力線の開放接点間をショートさせて給電開始する構成にし、また、電池蓋１４を外す時には先にショートバー１５４が開放接点１７１，１７２から離れて回路を切り、その後に固定接点１６１，１６２から電極接点１５１２，１５２２を離す構成にすることで、電界通信の動作時に電池蓋１４を外しても、通常よりも高い電圧が固定接点１７１，１７２に発生することがなく、上の影響を防ぐことができる。

尚、本実施の形態にあっては、ショートバー１５４と開放接点１７１，１７２の組み合わせに代えて、接点基板１５３上の開放接点１７１，１７２の場所に電力線を開閉する開放スイッチ１７３を設け、電池蓋１４のショートバー１５４の場所に電池蓋１４の着脱にて開放スイッチ１７３を開閉させる部材を設ける構成にすることもできる。

＜第３の実施の形態＞
図９を用いて、本発明の第３の実施の形態の携帯端末として電界通信機能を内蔵したさらに別の携帯電話機１１Ｂについて説明する。尚、以下に説明する構成以外の部分は、図１〜図３に示した第１の実施の形態と共通である。

本実施の形態の携帯電話機１１Ｂの特徴は、第１の実施の形態と同様に電池蓋１４の外側面に電界通信用の信号電極１５−１、電池蓋１４の内側面にグランド電極１５−２を設置し、また電池蓋１４の一側縁に電極接点１５１２，１５２２それぞれを設置すると共に、両電極接点１５１２，１５２２の間にＩＤメモリ１８１を設け、他方、電池収容室１２の接点基板１５３上に固定接点１６１，１６２と共にＩＤ読み出しコネクタ１８２を設けた点にある。このＩＤメモリ１８１には電池蓋１４に固有の、若しくは共通のＩＤ番号を登録してある。

本実施の形態では、電池蓋１４を取り外した状態では、電池蓋１４のＩＤメモリ１８１からＩＤ番号が読み出されず、電界通信用の回路はオンせず、電界通信の回路基板１６に対して電池１３から通電されることはなく、電界通信機能は停止状態にある。

そこで、電池蓋１４をスライドさせて電池収容室１２を完全に閉じると、電極接点１５１２，１５２２が固定接点１６１，１６２に接続され、またＩＤメモリ１８１がＩＤ読み出しコネクタ１８２に接続されてＩＤ番号が読み出され、電界通信用の回路をオンし、電界通信の回路基板１６に対して電池１３から通電を開始し、電界通信機能が使用可能になる。

逆に電池蓋１４を取り外す操作をする時、電極接点１５１２，１５２２が固定接点１６１，１６２から離れ、ＩＤ読み出しコネクタ１８２からＩＤメモリ１８１が外れて、電界通信機能を停止状態にする。

本実施の形態にあっても、ＩＤ番号の読み取りができて初めて電界通信機能を起動し、逆にＩＤ番号の読み取りができなくなると電界通信機能を停止するので、電界通信の動作時に電池蓋１４を外しても、通常よりも高い電圧が固定接点１７１，１７２に発生することが防止できる。

＜第４の実施の形態＞
図１０を用いて、本発明の第４の実施の形態の携帯端末として電界通信機能を内蔵したまたさらに別の携帯電話機１１Ｃについて説明する。尚、以下に説明する構成以外の部分は、図１〜図３に示した第１の実施の形態と共通である。

本実施の形態の特徴は、電池蓋１４に第１の実施の形態のような電界通信用の信号電極１５−１、グランド電極１５−２を設置すると共に、外部電極接続用のコネクタ１５５を設け、電極接点１５１２，１５２２に電気的に接続した点にある。本実施の形態の携帯電話機１１Ｃでは、外部電極接続用のコネクタ１５５を利用して外部電極を接続し、外部電極を通じて電界通信を行う。

このように、本実施の形態の携帯電話機１１Ｃによれば、電池蓋１４に設置された電極１５−１，１５−２を用いた電界通信では感度の良い通信ができない状況や環境の場合に外部電極を携帯電話機１１Ｃにあらかじめ用意されている外部電極接続用のコネクタ１５５に接続することで外部電極を利用した通信に切り替えることができ、感度の良い電界通信が可能になる利点がある。

尚、上記の各実施の形態ではストレート型の携帯電話機について説明したが、携帯電話機の本体側のタイプは、折り畳み式、スライド開閉式、ディスプレイ部回転開閉式、ストレート型のいずれであってもよい。

＜その他の実施の形態＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、本発明の実施の形態に対して種々の変形や変更を施すことができる。また、電界通信方式は光学式、電気式のいずれでもよく、特定されるものではない。
また、上記の各実施の形態では電界通信機能を内蔵した携帯端末として、電界通信機能を内蔵した携帯電話機を示したが、本発明の携帯端末はこのような携帯電話機に限られるものではなく、電池蓋が開閉できる電池収容室を有する携帯型のデバイスであれば、電界通信端末専用器や携帯情報端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄａｔａ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等にも広く適用できる。

また、上記の実施の形態では、自動ドアやオートロックドアの開閉にＩＤ番号を利用する電界通信技術について例示したが、これに限らず、例えば、プリンタ側に設置されている電界通信電極に携帯端末を携帯しているユーザがタッチすれば、その携帯端末に登録されているＩＤ番号にて該当ユーザのドキュメントを指定してプリントアウトする文書印刷システムに適用することもできる。

図１（ａ），（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態の携帯電話機の背面図及び側面図。 図２は、上記実施の形態の携帯電話機の電池収容室部分の断面図。 図３は、上記実施の形態の携帯電話機の電池収容室部分の背面図。 図４は、上記実施の形態の携帯電話機の回路ブロック図。 図５は、上記実施の形態の携帯電話機を使用するセキュリティドアのドアロック解除に利用する使用態様を説明する説明図。 図６は、上記実施の形態の携帯電話機と電界通信を行い、セキュリティドアのドアロック解除制御を行うトランシーバ及び制御装置のブロック図。 図７は、本発明の第２の実施の形態の携帯電話機の電池収容室部分の背面図。 図８（ａ），（ｂ），（ｃ）は、上記実施の形態の携帯電話機における電池蓋の開閉による電界通信用の電極接点と本体側の固定接点との接続動作、ショートバーによる電力線のショート動作の説明図。 図９は、本発明の第３の実施の形態の携帯電話機の電池収容室部分の背面図。 図１０は、本発明の第４の実施の形態の携帯電話機の電池収容室部分の背面図。 図１１は、従来の電界通信システムの説明図。

符号の説明

５ セキュリティドア
６ トランシーバ
７ 制御装置
１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ 携帯電話機
１２ 電池収容室
１３ 電池
１４ 電池蓋
１５−１ 信号電極
１５−２ グランド電極
１５−３，１５−４ 絶縁フィルム
１１２ 操作部
１１４ ディスプレイ部
１１５ 携帯電話部
１１６ 電池
１１７ トランシーバ
１１８ コンピュータ
１５３ 接点基板
１５４ ショートバー
１５５ 外部電極接続用コネクタ
１６１，１６２ 固定接点
１７１，１７２ 開放接点
１８１ ＩＤメモリ１８１
１８２ ＩＤ読み出しコネクタ
１５１１ リード線
１５１２ 電極接点
１５２１ リード線
１５２２ 電極接点

Claims (3)

1. 電界通信を行うトランシーバと電界通信を制御するコンピュータとを内蔵する携帯端末にあって、
   電界通信用の信号電極とグランド電極とのいずれか一方を前記携帯端末の電池蓋の外側面に設置して前記トランシーバに接続し、
   電界通信用の信号電極とグランド電極とのいずれか他方を前記携帯端末の内部における露出しない場所に設置して前記トランシーバに接続したことを特徴とする携帯端末。
2. 前記電池蓋の外側面に設置した前記電界通信用の信号電極とグランド電極のいずれか一方の外側面に絶縁性フィルムを被着したことを特徴とする請求項１に記載の携帯端末。
3. 前記電界通信用の信号電極とグランド電極とのいずれか他方を、前記携帯端末の内部における露出しない場所として前記電池蓋の内側面に設置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の携帯端末。

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