以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。なお、以下、通信機器の一例として携帯電話装置について説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、PHS(Personal Handy phone System)、PDA(Personal Digital Assistant)、ポータブルナビゲーション装置、ノートパソコン等のアンテナを備えた他の携帯端末装置であってもよい。
<第1実施形態>
図1は、ホスト装置(例えば、基地局)と通信を行う本発明に係る携帯端末装置の一例である携帯電話装置1の外観斜視図を示す。
携帯電話装置1は、表面がフロントパネル2aとフロントケース2bとリアケース2cと図示しないリアパネル2dとにより構成される操作部側筐体部2(第1筐体)と、表面がフロントパネル3aとフロントケース3bとリアケース3cとリアパネル3dとにより構成される表示部側筐体部3(第2筐体)と、を備えている。
操作部側筐体部2は、操作ボタン群11と、携帯電話装置1の使用者が通話時に発した音声が入力される音声入力部12とがフロントパネル2aの表面に露出している。また、操作ボタン群11は、各種設定や電話帳機能やメール機能等の各種機能を作動させるための機能設定操作ボタン13と、電話番号の数字やメール等の文字等を入力するための入力操作ボタン14と、各種操作における決定やスクロール等を行う決定操作ボタン15と、を有して構成されている。また、操作部側筐体部2の側面には、外部機器(例えば、ホスト装置)と通信を行うためのインターフェースを覆うキャップが設けられている。
また、表示部側筐体部3は、フロントパネル3aに、各種情報を表示するためのディスプレイ21と、通話の相手側の音声を出力する音声出力部22とが露出している。
操作部側筐体部2の上端部と表示部側筐体部3の下端部とは、図1に示すように、ヒンジ機構4(容量結合部)を介して連結されている。ヒンジ機構4は操作部側筐体部2の一端側(上端部)と表示部側筐体部3の一端側(下端部)とを回動可能に連結する。また、携帯電話装置1は、ヒンジ機構4を介して連結された操作部側筐体部2と表示部側筐体部3とを相対的に動かすことにより、操作部側筐体部2と表示部側筐体部3とが折り畳まれた状態(互いに重なり合う第1の状態、折畳み状態)にしたり、操作部側筐体部2と表示部側筐体部3とを互いに開いた状態(重なり合う程度が折り畳み状態よりも低い第2の状態、開状態)にしたりすることができる。なお、本実施形態において、ヒンジ機構4による折り畳み式の携帯電話装置1の説明をしているが、折り畳み式ではなく、両筐体2、3を重ね合わせた状態から一方の筐体を一方向にスライドさせるようにしたスライド式や、重ね合せ方向に沿う軸線を中心に一方の筐体を回転させるようにした回転式や、両筐体2、3を2軸ヒンジを介して連結したものでもよい。
図2は、携帯電話装置1を折畳んだ状態の斜視図を示す図である。操作部側筐体部2は、一方の側面に、所定の機能が割り当てられているサイドキー30と、外部メモリの挿入及び取り出しが行われるインターフェース用のキャップ31と、を備えている。また、表示部側筐体部3における一方の側面にスライドキー32が備えられている。表示部側筐体部3のフロントケース3b表面には、被写体を撮像するカメラ33と、被写体に光を照射するライト34と、が露出して形成されている。
図3は、操作部側筐体部2に内蔵される部材の分解斜視図である。図3に示すように、操作部側筐体部2は、フロントパネル2aと、フロントケース2bと(本図においてはフロントパネル2aとフロントケース2bとは結合されている)、上述した操作ボタン群11を構成するキーシート40と、フレキシブル配線基板45と、基準電位パターン層及び携帯電話装置1用のRF(Radio Frequency)モジュール等の各種電子部品を備えるプリント基板50(第1回路基板)と、ヒンジ機構4(4a、4b)と、アンテナエレメント55と、近距離通信用アンテナエレメント56と、リアケース2cと、バッテリ60を保護するリアパネル2dとを備える。
操作部側筐体部2において、フロントケース2bと、キーシート40と、プリント基板50と、リアケース2cとは、積層的に配置される。また、バッテリ60は、リアパネル2dの外側から挿脱可能に収納される。
図3に示すように、フロントケース2bとリアケース2cとは、互いの凹状の内側面が向き合うように配置され、互いの外周縁が重なり合うようにして結合される。また、フロントケース2bとリアケース2cとの間には、キーシート40と、プリント基板50と、とが挟まれるようにして内蔵される。つまり、プリント基板50の上面にキーシート40が積層配置される。
プリント基板50には、不図示の各種電子部品が配置される。各種電子部品は、所定の組み合わせにより複数の回路ブロックを形成する。例えば、無線回路、電源回路、デジタル回路等を含む各種回路ブロックが形成される。
フロントパネル2aには、携帯電話装置1を折り畳んだ状態で表示部側筐体部3のディスプレイ21と対向する内側面に、キー孔が複数形成される。複数のキー孔それぞれからは、キーシート40上に形成される機能設定操作ボタン13、入力操作ボタン14及び決定操作ボタン15の押圧面が露出する。この露出した操作ボタン群11を構成する機能設定操作ボタン13、入力操作ボタン14及び決定操作ボタン15の押圧面を押し下げるように押圧することで、対応するキースイッチそれぞれにおけるメタルドーム(椀状形状)の頂点が押圧され、スイッチ端子に接触して電気的に導通する。
リアケース2cにおけるヒンジ機構4との反対側である他端側には、基台に収納されたアンテナエレメント55(アンテナ)が配置される。つまり、アンテナエレメント55は、携帯電話装置1における他端側に配置される。具体的には、アンテナエレメント55は、携帯電話装置1におけるヒンジ機構4側と反対の端部側に配置される。また、アンテナエレメント55は、帯状の板金で形成される。
アンテナエレメント55は、通話や電子メール等に係る電磁波の送受信を行うアンテナであり、不図示の給電端子を介してプリント基板50から給電される。これにより、アンテナエレメント55は、給電端子を介してプリント基板50から給電されると共に、プリント基板50に設けられたRFモジュール等と接続される。なお、本実施形態においては、アンテナエレメント55の位置をリアケース2cの一端に設けるようにしたが、操作部側筐体部2の内部のいずれの場所に配置してもよい。また、アンテナエレメント55の位置を表示部側筐体部3の内部のいずれの場所に配置してもよい。
図4は、表示部側筐体部3に内蔵される部材の分解斜視図である。図4に示すように、表示部側筐体部3は、フロントパネル3aと、フロントケース3bと、ヒンジ機構4と、スピーカ70a,70bと、モータ75と、ディスプレイ21と、ディスプレイ21が接続されたプリント基板80(第2回路基板)と、リアケース3cと、リアパネル3dとを備える。また、表示部側筐体部3において、フロントパネル3aと、フロントケース3bと、ディスプレイ21と、プリント基板80と、リアケース3cと、リアパネル3dとが積層的に配置される。
図4に示すように、フロントケース3bとリアケース3cとは、互いの凹状の内側面が向き合うように配置され、互いの外周縁が重なり合うようにして結合される。また、フロントケース3bとリアケース3cとの間には、ディスプレイ21と、プリント基板80とが挟まれるようにして内蔵される。また、スピーカ70a,70bと、モータ75とがプリント基板80に接続される。スピーカ70a、スピーカ70bは操作部側筐体部2に配置されるヒンジ機構4(ヒンジ機構4a)と対向するように、表示部側筐体部3に配置される。
図5〜図8は、操作部側筐体部2と表示部側筐体部3とを連結するヒンジ機構4をそれぞれ示している。図5に示すヒンジ機構4は、大径部43と、大径部43の端面から軸方向に沿って伸びた小径部44とを備えている。小径部44は大径部43の軸方向に沿って移動可能となっている。又、小径部44の全体は、大径部43の内部に収納可能となっている。従って、小径部44を大径部43に対して出し入れ操作することにより、ヒンジ機構4の全体の長さを変更することができる。ヒンジ機構4の全体は、金属によって形成されており、従って、ヒンジ機構4の全体が導電部となっている。ヒンジ機構4はスピーカ70aおよびプリント基板80と対向することにより、スピーカ70aとの間で容量結合を行う容量結合部として機能する。
図5に示すヒンジ機構4の長さは、導電部と表示部側筐体部3のスピーカ70aおよびプリント基板80との容量結合の程度に応じて調製される。すなわち、ヒンジ機構4の長さ調整を行うことにより、導電部とスピーカ70aおよびプリント基板80との容量結合の状態を変化させることができるものである。なお、ヒンジ機構4は長さ調製された後に、その長さが固定的となるものである。この固定は、大径部43と小径部44との対向部分に、櫛歯状の係合爪を形成したり、相互に係合する凸部及び凹部を形成することにより適宜可能となる。
図6に示すヒンジ機構4は、大径部43、小径部44、細径部48を軸方向に沿って設けた構造となっており、小径部44は大径部43に対して伸縮し、細径部48は小径部44に対して伸縮する。従って、3段階での伸縮が可能となっており、長さ調整可能な範囲が図5に比べて大きくなっている。図6のヒンジ機構4も全体が金属によって形成されており、ヒンジ機構4の全体が導電部となっている。そして、ヒンジ機構4の全体が導電部となっていることにより、ヒンジ機構4はスピーカ70aおよびプリント基板80との間で容量結合を行う容量結合部として機能する。
図7に示すヒンジ機構4は、大径部43の両端部に2つの小径部44が設けられており、いずれか一方の小径部44又は双方の小径部44を伸縮することによりヒンジ機構4全体の長さ調整が可能となっている。このヒンジ機構4も全体が金属によって形成されており、ヒンジ機構4の全体が導電部となっている。そして、ヒンジ機構4の全体が導電部となっていることにより、ヒンジ機構4はスピーカ70aおよびプリント基板80との間で容量結合を行う容量結合部として機能する。
以上の図5〜図7に示すヒンジ機構4では、非導電性材料の表面に、導電性金属を蒸着して導電性を付与しても良い。又、長さ変更の構造についても、適宜変更することができる。
図8に示すヒンジ機構4は、単一径の筒状に形成されたた筒体46を有している。そして、筒体46の表面に導電性金属が蒸着された蒸着膜47(金属パターン)が形成されている。蒸着膜47は、スピーカ70aとの間で容量結合される導電部となるものである。蒸着膜47は、筒体46の長さ方向に沿って幅が漸次、変化している。従って、筒体46の操作部側筐体部2に対する角度を変更することにより、容易にスピーカ70aおよびプリント基板80と対向状態を変化させ、もって両者の容量結合の状態を変更することができる。すなわち、スピーカ70aおよびプリント基板80との容量結合の程度が大きいときは、蒸着膜47の幅が小さい部分をスピーカ70aおよびプリント基板80に対向させ、スピーカ70aおよびプリント基板80との容量結合の程度が小さいときは、蒸着膜47の幅が大きい部分をスピーカ70aに対向させる。
以上の図5〜図8に示すヒンジ機構4では、スピーカ70aとの容量結合の状態を変化させることができるため、汎用性のあるヒンジ機構となる。すなわち、携帯電話装置1の機種が異なったり、仕様や構造が変更した場合には、所定の容量結合状態を得るためにヒンジ機構やその周辺部分を設計変更する必要があるが、本発明のヒンジ機構4では、長さ調整や角度調整によって目的の容量結合状態を得ることができるため、ヒンジ機構を設計変更する必要がないものである。
図9及び図10は、本実施形態の携帯電話装置1における特徴的な作用効果を説明するものである。図9及び図10において、操作部側筐体部2と表示部側筐体部3とが開状態となっているとき、操作部側筐体部2の一端部(上端部)と表示部側筐体部3の一端部(下端部)とは厚さ方向で重合している。ヒンジ機構4は、プリント基板50と電気的に接続されて操作部側筐体部2に組み込まれる。
図9及び図10に示すように、操作部側筐体部2のリアケース2c上にプリント基板50が配置され、表示部側筐体部3のリアケース3c上にプリント基板80と、ディスプレイ21とが配置されている。又、操作部側筐体部2の他端部(下端部)には、電波を受信するためのアンテナエレメント55が配置されている。表示部側筐体部3の一端部(下端部)には金属等の導電部を有すると共にプリント基板80と電気的に接続されたスピーカ70a,70bが配置されている。
図10に示すように、操作部側筐体部2のプリント基板50上にはヒンジ機構4内を挿通すると共に複数の信号線とシールド線とからなる同軸ケーブル90(配線部材)の一端がコネクタ95aを介して接続されており、表示部側筐体部3のプリント基板80には同軸ケーブル90の他端がコネクタ95bを介して接続されている。また、操作部側筐体部2に配置されたアンテナエレメント55との反対側の一端には、図5に示すヒンジ機構4がプリント基板50と電気的に接続された状態で配置されている。
図9に示すように、操作部側筐体部2と表示部側筐体部3とが開状態になると、操作部側筐体部2の一端部(上端部)と表示部側筐体部3の一端部(下端部)とは厚さ方向で重合する(ヒンジ機構4とスピーカ70aとが所定間隔を経て厚さ方向に対向する)ので、ヒンジ機構4とスピーカ70aとが容量結合する。また、ヒンジ機構4とプリント基板80とも近接されるため、両者は容量結合する。したがって、ヒンジ機構4とスピーカ70aおよびプリント基板80との間は、高周波電流が容量結合により伝搬可能となる。ここで、ホスト装置から空中を伝搬して電波が到来すると、携帯電話装置1に設けられたアンテナエレメント55により共振され高周波電流が誘起される。操作部側筐体部2と表示部側筐体部3とが開状態にある場合には、到来波Wにより誘起された高周波電流は、アンテナエレメント55からプリント基板50、ヒンジ機構4、スピーカ70a、プリント基板80へと伝搬され、電気的な高周波グランドが形成される。このときの概略的な高周波グランドの経路の様子を図9においては、高周波電流W1、W2、W3、W4、W5として示す。
また、携帯電話通信に用いられる800MHz帯や2GHz帯の電波は、原則としてプリント基板や金属の全体を伝搬するが、そのうち特にプリント基板や金属の端面を伝搬しやすいという高周波特有の性質があるので、携帯電話装置1上の高周波電流の伝搬経路は、図10に示すように主として2系統に分かれることになる。
図10は、携帯電話装置1の内部の要部を示す透視図である。なお、図9においてはヒンジ機構4とスピーカ70aとがなす間隔をL1としており、図10においては、同軸ケーブル90が高周波電流を伝搬することを示すため、ヒンジ機構4内での同軸ケーブル90の引き回しを展開して便宜的に図示している。よって、図10においては、ヒンジ機構4とスピーカ70aとがなす間隔をL2として説明しているが、実際は、L1=L2である。
図10に示すように、到来波Wが携帯電話装置1に設けられたアンテナエレメント55により共振された場合、一方は、容量結合されたヒンジ機構4とスピーカ70aとの間の経路を伝搬し、他方は、同軸ケーブル90を介在した経路を伝搬することで2系統の電気的な高周波グランドが形成される。
すなわち、操作部側筐体部2と表示部側筐体部3とが開状態にある場合において、到来波Wが携帯電話装置1に設けられたアンテナエレメント55により共振され高周波電流が誘起された場合、一方は、アンテナエレメント55の給電点P11からプリント基板50の端点P12、プリント基板50の端点P13、ヒンジ機構4との間で電気力線が形成され容量結合されているスピーカ70aおよびプリント基板80、プリント基板80の端点P14、プリント基板80の端点P15、プリント基板80の端点P16へと伝搬されることで電気的な高周波グランドが形成される。
また、同時に、操作部側筐体部2と表示部側筐体部3とが開状態にある場合において、到来波Wが携帯電話装置1に設けられたアンテナエレメント55により共振され高周波電流が誘起された場合、他方は、アンテナエレメント55の給電点P21からプリント基板50の端点P22、端点P23、プリント基板50に接続されているコネクタ95a、同軸ケーブル90、プリント基板80に接続されているコネクタ95b、プリント基板80の端点P24、プリント基板80の端点P25、プリント基板80の端点P26へと伝搬されることで電気的な高周波グランドが形成される。
このようにして、本実施形態では、ヒンジ機構4がスピーカ70aおよびプリント基板80と対向しており、操作部側筐体部2と表示部側筐体部3とが開状態になると、操作部側筐体部2の一端部(上端部)と表示部側筐体部3の一端部(下端部)とは厚さ方向で重合する(ヒンジ機構4とスピーカ70aとが所定間隔を経て厚さ方向に対向する)ので、2系統の電気的な高周波グランドが形成され、さらには両系統の高周波的に見たプリント基板上の伝搬経路の長さ、すなわち、アンテナエレメント55に誘起された高周波電流のグランド側の伝搬経路が、ほぼ同一(筐体幅方向左右対称)になり、高周波電波電流のグランド側の伝搬経路がいびつにならず携帯電話装置1全体をアンテナとして利用することができ、アンテナ特性を向上させることができる。
すなわち、プリント基板50とプリント基板80との間隔にヒンジ機構4とスピーカ70aを設けたため、同軸ケーブル90を介した一方側の端面に形成された電気的な高周波グランドの経路のみならずヒンジ機構4とスピーカ70aおよびプリント基板80との間の金属同士による容量結合を介した他方側の端面に形成された電気的な高周波グランド経路を確保することができる。このため、開き状態でも筐体の幅方向において左右対称に電気的なグランドを形成できるので、高周波電波電流のグランド側の伝搬経路がいびつにならず同軸ケーブル90を介した一方側の端面にしか電気的な高周波経路が形成されていない場合に比べて良好なアンテナ特性を得ることができる。
又、本実施形態においては、ヒンジ機構4が容量結合の状態が変化するようになっているため、表示部側筐体部3のプリント基板80との容量結合を変化させたい場合においてもヒンジ機構4を交換することなく用いることができる。図11によりこれを説明する。
図11において、容量結合する一方の相手側であるスピーカ70aが表示部側筐体部3の一端部(下端部)から幾分離れた位置に配置されている。従って、操作部側筐体部2と表示部側筐体部3とが開状態となったとき、スピーカ70aとヒンジ機構4との間の距離L3は図10における距離L2よりも大きくなる(L3>L2)。この場合に対応するため、小径部44を大径部43から伸ばしてヒンジ機構4全体を長くし、長く調製した状態で操作部側筐体部2にヒンジ機構4を組み込む。ヒンジ機構4の長さの拡大量は、スピーカ70aおよびプリント基板80との容量結合が所定の状態(アンテナエレメント55に誘起された高周波電流のグランド側の伝搬経路が、ほぼ同一(筐体幅方向左右対称)の状態)を得るように調製される。これにより、スピーカ70aやプリント基板80の配置位置が変更となってもヒンジ機構4を交換することなく同じヒンジ機構4を用いて容量結合させることができる。
以上のことから、本実施形態では、携帯電話装置1の機種が異なったり、仕様や構造が変更した場合にも、ヒンジ機構4を変更することなく所定の容量結合状態を得ることが可能となり、筐体内の設計の自由度が制限されることを抑制でき、同時に良好なアンテナ特性を得ることができる。また、本実施形態に係る携帯電話装置1は、ヒンジ機構4がスピーカ70aおよびプリント基板80と容量結合する構成となっているため、ヒンジ機構4とスピーカ70aおよびプリント基板80との間の距離を近接することができるため、従来のように、基板同士を容量結合する構成に比べて、当該容量結合の程度を強くすることができ、もって、アンテナ特性の向上を好適に図ることができる。
<第2実施形態>
図12は、本発明の第2実施形態である携帯電話装置110を示す。
図12に示すように、操作部側筐体部2の一端部(上端部)と、表示部側筐体部3の一端部(下端部)とを連結するヒンジ機構4がこれらの重合部分に配置されている。従って、操作部側筐体部2と表示部側筐体部3とが開状態となると、これらの操作部側筐体部2および表示部側筐体部3は厚さ方向で重合する。なおヒンジ機構4はプリント基板50と電気的に接続されている。
表示部側筐体部3にはプリント基板80が設けられている。プリント基板80は表示部側筐体部3の一端部側まで伸びており、端部が上述した重合部分に入り込んでいる。この重合部分に入り込んだプリント基板80の端部には、金属パターン9が設けられている。金属パターン9は絶縁性シートに導電性金属を蒸着することにより形成できるが、金属シートを所定の面積で切断して形成してもよい。金属パターン9は、プリント基板80の裏側に設けられてヒンジ機構4と対向しており、金属パターン9とヒンジ機構4とが容量結合する。すなわち、ヒンジ機構4は第1実施形態と同様に導電性を有した材料によって形成されるものである。また、ヒンジ機構4は第1実施形態の図5〜図8で説明したと同様に、それ自体の長さや、操作部側筐体部2への取付角度が変更可能となっており、これらの変更により金属パターン9との容量結合の状態が変化可能となっている。
金属パターン9はプリント基板80の裏側にスライド移動可能に設けられている。金属パターン9のスライド移動は、プリント基板80の長さ方向に沿って可能となっているものであり、図12において矢印Mが金属パターン9の移動方向を示す。移動方向Mは金属パターン9におけるヒンジ機構4と対面する面積(長さ)が変化する方向となっている。金属パターン9のスライド移動は、矢印M方向に沿ったレールや溝をプリント基板80に設け、これらに沿って金属パターン9を移動させるようにしても良い。又、スライド移動することなく、プリント基板80に対する所定位置へ金属パターン9を貼り付けても良い。
この実施形態において、長さ調整や角度調整によってヒンジ機構4を変化させる。これと同時に、プリント基板80に対する金属パターン9の配置位置を変更する。これにより、ヒンジ機構4と金属パターン9との間の容量結合を所望の値となるように調整することができる。従って、携帯電話装置1の機種が異なったり、仕様や構造が変更した場合にも、ヒンジ機構4を変更することなく所定の容量結合状態を得ることが可能となり、同時にアンテナ利得の向上を図ることができる。又、本実施形態では、ヒンジ機構4だけでなく、金属パターン9によってこれらの容量結合を所望の値とするため、幅広い容量結合の変化が可能となり、適用範囲が増大する。
2…操作部側筐体部、2a…フロントパネル、2b…フロントケース、2c…リアケース、2d…リアパネル、3…表示部側筐体部、3c…リアケース、3a…フロントパネル、3b…フロントケー、3c…リアケース、3d…リアパネル、4…ヒンジ機構、9…金属パターン、50…プリント基板、55…アンテナエレメント、70a…スピーカ、70b…スピーカ、80…プリント基板、90…同軸ケーブル、95a…コネクタ、95b…コネクタ