JP5121649B2 - 無線装置 - Google Patents

Description

本発明は無線装置に係り、特に２以上の筐体が相互に回動可能に連結されて構成された無線装置に関する。

近年の携帯電話機等の無線装置は、多機能、高性能化と小型、薄型化の要求を両立させるため、２筐体が開閉可能に連結されて構成されたものが主流を占めている。２筐体の接続には、折りたたみ型、２軸ヒンジを備えた折りたたみ型（スウィーベル型ともいう。）、スライド型等の方式が用いられている。これらのうち折りたたみ型及びスウィーベル型はヒンジ部を備え、２筐体が該ヒンジ部を介して相互に回動可能に連結されて構成される。

一方、携帯電話機等の無線装置用のアンテナ装置は、従来の筐体外部に延伸されて使用されるホイップアンテナ等のタイプに代わって、筐体に内蔵されたタイプが主流である。このような筐体内蔵タイプのアンテナ装置を使用することにより、無線装置のデザイン性や操作性を向上させることができる。しかし、上述したように無線装置の多機能、高性能化と小型、薄型化が共に要求されることから、アンテナ装置は筐体内部の限定されたスペースに実装された状態で所要の性能を発揮しなければならないという課題の解決を求められている。

上述した課題を解決することを目的として、従来、ヒンジ部にアンテナを配設して構成された携帯無線機が知られている（例えば、特許文献１参照。）。上記の特許文献１に記載された携帯無線機は、第１の筐体と第２の筐体がヒンジ部により回動自在に連結されて構成される。該ヒンジ部に、ヒンジ軸を構成するヒンジコアが配設されている。

特許文献１によれば、上記のヒンジコアは、第２の筐体に機械的に固定されると共に第２の筐体の回路基板と電気的接続された第１部材と、第１の筐体に機械的に固定されているが第１の筐体の回路基板と電気的に未接続の第２部材が連結されて構成される。第１部材と第２部材は金属等の導電性部材により略円筒形状または略円柱形状に形成されている。このような構成により、上記のヒンジコアは、第１の筐体の回路基板とは非導通の状態で第２の筐体の回路基板からアンテナ素子として給電される。
特開２００７−８８６９２号公報（第２、５、６ページ、図１）

上述した特許文献１に開示された携帯無線機は、ヒンジ軸を構成するヒンジコアの全部を導電性部材で構成し、アンテナ素子として給電するものである。特許文献１の明細書の段落「００２６」の記載によれば、該ヒンジコアは金属等の導電性部材により略円筒形状または略円柱形状に形成され、互いに回動する第２の筐体側の第１部材と第１の筐体側の第２部材が機械的に連結接続された構造を有する。該ヒンジコアは、所定の回動位置でクリック感が得られるように保持力を発生する機構と、自力で回動する回転力を発生する機構とを有している。

上記の「自力で回動する回転力を発生する機構」として、例えば回動軸の方向にスプリングを配設して回転抵抗を付加することが考えられる。スプリングは一般に金属製であって導電性を有し、２筐体相互の回動による開閉の状態（例えば折りたたみ型携帯電話における２筐体の開きの角度）によって形状が変化するとアンテナ特性にも影響する。開閉の状態は無線装置の利用目的に応じて変化することが普通であるから、上記のアンテナ特性への影響は好ましくないという問題がある。

本発明は、２筐体を連結するヒンジ部の軸部材を利用して構成されたアンテナ素子の特性が、２筐体の回動による開閉の状態の影響を受けにくいようにすることを目的とする。

本発明の無線装置は、第１の筐体と、第２の筐体と、ヒンジ部とを備える。第２の筐体は、アンテナ給電回路及び接地導体部を内蔵している。ヒンジ部は、アンテナ給電回路に接続された導電性の部分を有し第２の筐体に固定され独立したアンテナ素子として利用される軸部材を、第１の筐体に固定された軸受け部材に挿通し、第１の筐体に対して第２の筐体を回動可能に連結する。

また、本発明の他の無線装置は、第１の筐体と第２の筐体を相互に回動可能に連結するヒンジ部を有する無線装置であって、ヒンジ部は、軸部材と軸受け部材とを備える。軸部材は、第２の筐体に配設されたアンテナ給電回路に接続されてアンテナ素子として励振される導電性の部分を有し、第２の筐体に固定される。軸受け部材は、軸部材に対して電気的に絶縁された状態で外挿し、第１の筐体に固定される。

本発明によれば、２筐体を連結するヒンジ部を構成する軸部材と軸受け部材が一方と他方の筐体にそれぞれ固定されている点に着目し、軸部材の導電性の部分をアンテナ素子として利用することにより、ヒンジ部の部材を利用して構成されたアンテナ装置の特性が２筐体相互の回動による開閉の状態の影響を受けにくいようにすることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。なお以下の各図を参照しながら上下左右又は水平、垂直（鉛直）をいうときは、特に断らない限り、図が表された紙面における上下左右又は水平、垂直（鉛直）を意味するものとする。また、各図の間で同一の符号は、同一の構成を表すものとする。

以下、図１ないし図１１を参照して、本発明の実施例１を説明する。図１は、本発明の実施例１に係る無線装置である携帯通信端末１の構成を表す図である。携帯通信端末１は、第１筐体１１と第２筐体１２がヒンジ部１３を介して開閉可能に接続されることにより構成されている。図１における左斜め上方が、携帯通信端末１の使用時の正面方向に相当する。

第１筐体１１と第２筐体１２の開閉の形式は、折りたたみ式、２軸ヒンジ（スウィーベル）式等が考えられるが、これらに限るものではない。ヒンジ部１３は、第１筐体１１と第２筐体１２の間に位置して相互に開閉可能とする機構を内蔵する部分を指し、図１においては破線の楕円で囲んで表している。

第１筐体１１の正面側には、例えば液晶デバイスからなる表示部が設けられている（第１筐体１１又は第２筐体１２の背面をはじめとする他の面に、別の表示部が設けられていてもよい。）。第２筐体１２の正面側には、複数の操作キーからなる操作部が設けられている（操作キーの一部は、第１筐体１１又は第２筐体１２の側面をはじめとする他の面に設けられてもよい。）。

図２は、ヒンジ部１３の構成を表す図である。ヒンジ部１３の第２筐体１２側の一部は、曲線状のブロック矢印で示すように、軸部材１５を収容している。軸部材１５は、例えば金属材料をシャフト状に形成したものとするが、一部を金属材料で形成し他の部分を非導電性の材料で形成したものでもよい。ヒンジ部１３の第１筐体１１側の一部は、曲線状のブロック矢印で示すように、軸受け部材１６を収容している。軸受け部材１６は、カバー部１６ａとヘッド部１６ｂからなる。

軸部材１５は、軸受け部材１６に向かうブロック矢印で示すように、中空の円筒状に形成された軸受け部材１６に挿通される。図３は軸部材１５と軸受け部材１６の構造的関係、すなわち軸部材１５が軸受け部材１６に挿通された状態を表す図である。軸部材１５は、第２筐体１２に対して機械的に固定されている。軸受け部材１６は、第１筐体１１に対して機械的に固定されている。このような構造によって、第２筐体１２は第１筐体１１に対して軸部材１５がなす軸の周りに回動することができる。

図４に示すように、カバー部１６ａの中空の円筒状に形成された内壁に相当する部分にスプリング１７（螺旋状の点線で示す。図２及び図３では煩雑を避けるため図示を省略したもの。）が取り付けられている。スプリング１７の作用によって上記の回動における回転抵抗が付与され、例えば第１筐体１１及び第２筐体１２を相互に閉じるときに適度な抵抗感を与えたり、相互に開くときにある程度自然に開くような操作感を持たせたりすることができる。カバー部１６ａは、第１筐体１１及び第２筐体１２の相互の開閉操作に適度なクリック感を付与することができる機構を備えてもよい。

図５は、軸部材１５の電気的接続を表す図である。図２を参照して説明したように、軸受け部材１６はヒンジ部１３の第１筐体１１側の一部の内側に配設され（図５では軸受け部材１６を点線で表す。）、第１筐体１１に対して機械的に固定されている。また、軸部材１５はヒンジ部１３の第２筐体１２側の一部の内側に配設され（図５では軸部材１５を点線で表す。）、第２筐体１２に対して機械的に固定されている。

第１筐体１１及び第２筐体１２は、それぞれ、第１基板（図５には図示せず。）及び第２基板２２（図５に破線で示す。）を内蔵している。第２基板２２には、シンボルで表したアンテナ給電回路２３と、図示しない接地導体部が設けられている。金属材料で形成された軸部材１５がアンテナ給電回路２３に接続されてアンテナ素子として励振されることにより、携帯通信端末１用のアンテナ装置を構成する。

携帯通信端末１又はそのアンテナ装置の上述した構成により、以下に挙げる効果が得られる。まず図５に示すように、軸受け部１５をアンテナ素子に用いたアンテナ装置をヒンジ部１３の右端に寄せて配設することにより、ヒンジ部１３の左側のスペースに例えば他のアンテナ装置を配設することができ、実装スペースの効率的利用が可能になる。

次に、アンテナ素子として励振される軸部材１５は第２筐体１２に対して機械的に固定されているので、第２筐体１２の第１筐体１１に対する回動によって形状が変化することがなく、安定したアンテナ特性を得ることができる。

さらに、一定の範囲で軸受け部材１６のサイズに関わらず軸部材１５の回動軸方向の長さを選ぶことができる（例えば図５において、軸部材１５を左方に延伸する（すなわち、軸部材１５の少なくとも一部を軸受け部材１６の外側に露出させる。なおここでいう「露出」は、携帯通信端末１の外側から見えることを意味しない。）ことが可能である。）ので、一定の範囲でヒンジ部１３の大型化を招かずにアンテナ素子の共振周波数を選ぶことができる。

上記のように軸部材１５の少なくとも一部を軸受け部材１６の外側に露出させることによって、該露出させた一部の接続又は形状等についていくつかの変形例を構成することができる。図６は、実施例１のそのような第１の変形例の電気的接続を、図１、図２又は図５における携帯通信端末１の使用時の正面方向から見て表す図である。図６において、図２ないし図５に表した各構成と同じ構成には同じ符号を付して表し、説明を省略する。

図６に示すように、軸部材１５のうち軸受け部材１６の外側に露出した部分は、１箇所においてアンテナ給電回路２３に接続されるのに加えて別の箇所において基板２２の図示しない接地導体部に短絡される。このような接続によっていわゆる逆Ｆ型アンテナを構成し、給電箇所２３から見たインピーダンスを調整することができる。

図７は、実施例１の第２の変形例における軸部材１５の形状を表す三面図である。三面図のうち右下の図は、図１、図２又は図５における左斜め上方（携帯通信端末１の使用時の正面方向）から見て表した正面図である。該正面図における左側の部分は、図３又は図５において軸受け部材１６の外側に露出した部分である。第２の変形例においては、当該露出部分の断面を半円状に形成している。

このように形成することによって、上記の正面図にブロック矢印で示すように、下方向（基板２２の方向）から例えば接続用のピンを立てて軸部材１５に接続することが容易になる。軸受け部材１６の外側に露出した軸部材１５の一部は、例えば上記のようにアンテナ給電回路２３との接続に好適な形状に形成されることができる。

図８は、実施例１の第３の変形例の構成と電気的接続を図６と同じ向きに見て表す図である。図８において、図２ないし図５に表した各構成と同じ構成には同じ符号を付して表し、説明を省略する。図８に示すように、軸部材１５のうち軸受け部材１６の外側に露出した部分を取り囲む形で非導電性の外囲部材２５が設けられる。外囲部材２５のさらに外周には、導体パターン２６が例えばめっきされて設けられる。図９は、上記のような軸部材１５の露出部分の構成を、図８における紙面に垂直な断面において表す図である。

図８に示すように、導体パターン２６がアンテナ給電回路２３に接続されて、アンテナ素子として励振されることにより、携帯通信端末１用のアンテナ装置を構成する。このように構成されたアンテナ装置は、軸部材１５及び軸受け部材１６に対して非導電性の外囲部材２５により隔てられているので、軸部材１５及び軸受け部材１６間の回動に伴う金属部の相対的な位置関係の変化に対するアイソレーションを向上させアンテナ特性を安定に保つことができる。

図１０は、実施例１の第４の変形例の構成と電気的接続を図６と同じ向きに見て表す図である。図１０において、図２ないし図５に表した各構成と同じ構成には同じ符号を付して表し、説明を省略する。図１０に示すように、軸部材１５とアンテナ給電回路２３の間に整合回路として並列共振回路２７を設けることができる。並列共振回路２７の並列共振周波数を軸部材１５の共振周波数と異ならせることにより、複共振化することができる。

図１１は、実施例１の第５の変形例の構成と電気的接続を図６と同じ向きに見て表す図である。図１１において、図２ないし図５に表した各構成と同じ構成には同じ符号を付して表し、説明を省略する。第５の変形例においては、ヒンジ部１３の第２筐体１２側にアンテナ素子３１が内蔵される。アンテナ素子３１は、基板２２に設けられたアンテナ給電回路３２に接続されている。また、ヒンジ部１３の第２筐体１２側にアンテナ素子３３が内蔵される。アンテナ素子３３は、基板２２に設けられたアンテナ給電回路３４に接続されている。

上記のような第５の変形例の構成によれば、軸部材１５をアンテナ素子とするアンテナ装置とは別に、２つのアンテナ装置を備えることができる。これらのアンテナ装置は、いずれもヒンジ部１３に内蔵されてスペース効率の向上に役立つと同時に、複数システムのアンテナとして多機能化に寄与するものである。

軸部材１５からなるアンテナ素子とアンテナ素子３１が図１１に示すように互いに反対方向を向く逆Ｌ字型に形成され、かつ、アンテナ素子３３に対して、軸部材１５からなるアンテナ素子及びアンテナ素子３１の素子先端を略直交配置することにより、同一方向を向く場合よりも素子間のアイソレーションを改善することができる。また、各アンテナ素子の間で給電されたとき分布する電圧値が高いところを離間させたり、対向する部分の面積が小さくなるような位置関係を選んだり、共振周波数又は３倍波周波数の近いアンテナ素子どうしを離間させたり、給電点近傍又は給電点から４分の１波長の奇数倍相当の箇所を離間させたりすることによっても、アイソレーションを改善することができる。

本発明の実施例１によれば、２筐体が相互に回動可能に連結されて構成された携帯通信端末のヒンジ部の軸部材をアンテナ素子として利用することにより、アンテナ特性が２筐体の回動による開閉の状態による影響を受けにくいようにすることができる。

以下、図１２ないし図１４を参照して、本発明の実施例２を説明する。図１２は、本発明の実施例２に係る無線装置である携帯通信端末４の構成を表す図である。携帯通信端末４は、第１筐体４１と第２筐体４２がヒンジ部４３を介して開閉可能に接続されることにより構成されている。開閉の形式は、折りたたみ式、２軸ヒンジ（スウィーベル）式等が考えられるが、これらに限るものではない。

上記のヒンジ部４３は、第１筐体４１と第２筐体４２の間に位置して相互に開閉可能とする機構を内蔵する部分を指し、図１２においては破線の楕円で囲んで表している。第１筐体４１の正面側に表示部、第２筐体４２の正面側に操作部がそれぞれ設けられる点は、実施例１について説明したのと同じである。

ヒンジ部４３は実施例１のヒンジ部１３と同様に構成され、軸部材１５と軸受け部材１６を収容している（図１２においては図示を省略。）。軸部材１５は第２筐体４２に対して機械的に固定されており、第１筐体１１に対して機械的に固定された軸受け部材１６に挿通される。

図１３は、携帯通信端末４の内部の構成を表す図である。図１３においては、図１２に表した第１筐体４１、第２筐体４２及びヒンジ部４３の外形を破線で表し、内部の構成を実線で表している。第１筐体４１は第１基板４５を、第２筐体４２は第２基板４６をそれぞれ内蔵している。

第２基板４６には、シンボルで表したアンテナ給電回路４７と、図示しない接地導体部が設けられている。金属材料で形成された軸部材１５がアンテナ給電回路４７に接続されてアンテナ素子として励振されることにより、携帯通信端末４用のアンテナ装置を構成する。

図１３に示すように、第１基板４１の右下の一部が下方に向かって延伸されている。第１基板４１の上記の延伸された一部を含む範囲に、図示しない導体部が設けられている。当該第１基板４１の導体部は、したがって、その端部が軸部材１５に近接するように配設された形になる。軸部材１５がアンテナ素子として励振されたとき、第１基板４１の導体部は一種の無給電素子として軸部材１５に電圧結合（又は電流結合）し、携帯通信端末４のアンテナ装置の実効的な体積を増大させて利得を高めることができる。

図１３に示した構成の変形例として、第１基板４１の導体部がアンテナ素子の給電側に近接するレイアウトも考えられる。図１４は、一例として携帯端末用の地上波デジタルテレビジョン放送（ＤＴＴＶ）の周波数範囲において、第１基板４１の導体部とアンテナ素子の開放側若しくは給電側との近接の有無による放射効率の測定結果を例示する図である（なお実験では、軸部材１５以外のヒンジ部４３に配設されたアンテナ素子を用いた。）。

図１４の横軸は周波数（範囲は４７０−７７０メガヘルツ（ＭＨｚ））、縦軸は放射効率（単位はデシベル（ｄＢ））である。図中の三角形のプロットは、上記のアンテナ素子の開放側と給電側の両方を、第１基板４１の導体部に近接させた場合の実験結果である。円形のプロットは、開放側のみを第１基板４１の導体部に近接させた場合の実験結果である。正方形のプロットは、給電側のみを第１基板４１の導体部に近接させた場合の実験結果である。ひし形のプロットは、開放側も給電側も第１基板４１の導体部に近接させない場合の実験結果である。

図１４の示すところによれば、周波数５２０ＭＨｚ付近の低域側においては、アンテナ素子の開放側を第１基板４１の導体部に近接させる方が放射効率の改善に寄与する。また、周波数６７０ＭＨｚ付近の高域側においては、アンテナ素子の給電側を第１基板４１の導体部に近接させる方が放射効率の改善に寄与する。

したがって、携帯通信端末の例えばＤＴＴＶ用アンテナ装置を低域側にチューニングさせたい場合に図１３のように構成して、アンテナ装置をヒンジ部４３の一方の側に寄せながら第1基板４５の導体部に結合させることにより、チューニングの要求を満たすと同時にヒンジ部４３の他方の側のスペースを空けて有効活用することができる。

なお、第１筐体４１の少なくとも一部が導電性材料から形成された場合において、当該導電性材料から形成された一部が軸部材１５に近接するように構成することによっても、実施例２と類似の効果を得ることができる。

本発明の実施例２によれば、アンテナ素子を携帯通信端末の筐体に内蔵された基板と結合させることにより、スペース利用効率とアンテナ特性の改善を図ることができるという、付加的な効果が得られる。

以上の実施例の説明において、無線装置（携帯通信端末）、ヒンジ部及びアンテナ装置の構成、形状、接続、その他の部材の形状、配置等は例示であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲でさまざまな変形が可能である。例えば、無線装置の筐体構成はいわゆる折りたたみ型に限定されるものではなく、２の筐体が相互に回動可能に連結されたいかなる構成にも本発明を適用することができる。

本発明の実施例１に係る無線装置（携帯通信端末）の構成を表す図。 実施例１に係る携帯通信端末のヒンジ部の構成を表す図。 実施例１に係る携帯通信端末のヒンジ部の軸部材と軸受け部材の構造的関係を表す図。 実施例１に係るヒンジ部の軸受け部材のスプリングを含む構成を表す図。 実施例１に係るヒンジ部の軸部材の電気的接続を表す図。 実施例１の第１の変形例における電気的接続を表す図。 実施例１の第２の変形例における軸部材の形状を表す三面図。 実施例１の第３の変形例における構成と電気的接続を表す図。 実施例１の第３の変形例における軸部材の断面図。 実施例１の第４の変形例における構成と電気的接続を表す図。 実施例１の第５の変形例における構成と電気的接続を表す図。 本発明の実施例２に係る無線装置（携帯通信端末）の構成を表す図。 実施例２に係る携帯通信端末の内部の構成を表す図。 実施例２に係る携帯通信端末の放射効率の測定例を表す図。

符号の説明

１、４ 携帯通信端末
１１、４１ 第１筐体
１２、４２ 第２筐体
１３、４３ ヒンジ部
１５ 軸部材
１６ 軸受け部材
１６ａ カバー部
１６ｂ ヘッド部
１７ スプリング
２２、４６ 第２基板
２３、３２、３４、４７ アンテナ給電回路
２５ 外囲部材
２６ 導体パターン
２７ 並列共振回路
３１、３３ アンテナ素子
４５ 第１基板

Claims (13)

1. 第１の筐体と、
   アンテナ給電回路及び接地導体部を内蔵した第２の筐体と、
   前記アンテナ給電回路に接続された導電性の部分を有し前記第２の筐体に固定され独立したアンテナ素子として利用される軸部材を、前記第１の筐体に固定された軸受け部材に挿通し、前記第１の筐体に対して前記第２の筐体を回動可能に連結したヒンジ部と
   を備えたことを特徴とする無線装置。
2. 前記軸部材は、前記導電性の部分の少なくとも一部が前記軸受け部材の外側に露出するように配設されたことを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
3. 前記軸部材は、前記導電性の部分の少なくとも一部が前記軸受け部材の外側に露出すると共に前記接地導体部と短絡されたことを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
4. 前記軸部材は、前記導電性の部分の少なくとも一部が前記軸受け部材の外側に露出すると共に前記アンテナ給電回路との接続に好適な形状に成形されたことを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
5. 前記軸部材は前記軸受け部材の外側に露出して設けられた非導電性の部分を有し、前記非導電性の部分の少なくとも一部に導体パターンが設けられて前記アンテナ給電回路に接続されたことを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
6. 前記第１の筐体に内蔵されると共に導体部分を有してなり、前記導体部分の少なくとも一部が前記軸部材の導電性の部分に近接するように配設された基板を、さらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
7. 前記第１の筐体に内蔵されると共に導体部分を有してなり、前記導体部分の少なくとも一部が前記軸部材の導電性の部分に近接するように配設された基板をさらに備え、
   前記基板は、前記導体部分の少なくとも一部が前記軸部材の前記アンテナ給電回路に接続された箇所から遠い側の端部に近接するように配設されたことを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
8. 前記第１の筐体に内蔵されると共に導体部分を有してなり、前記導体部分の少なくとも一部が前記軸部材の導電性の部分に近接するように配設された基板をさらに備え、
   前記基板は、前記導体部分の少なくとも一部が前記軸部材の前記アンテナ給電回路に接続された箇所に近接するように配設されたことを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
9. 前記第１の筐体は、少なくとも一部が導電性材料から形成され、さらに前記導電性材料の一部が前記軸部材の導電性の部分に隣接して配置されたことを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
10. 第１の筐体と第２の筐体を相互に回動可能に連結するヒンジ部を有する無線装置において、
    前記ヒンジ部は、
    前記第２の筐体に配設されたアンテナ給電回路に接続されてアンテナ素子として励振される導電性の部分を有し前記第２の筐体に固定された軸部材と、
    前記軸部材に対して電気的に絶縁された状態で外挿し前記第１の筐体に固定された軸受け部材と
    を備えることを特徴とする無線装置。
11. 前記軸部材は、前記導電性の部分の少なくとも一部が前記軸受け部材の外側に露出するように配設されたことを特徴とする請求項１０に記載の無線装置。
12. 前記ヒンジ部は、
    前記軸部材の前記導電性の部分の少なくとも一部が前記軸受け部材の外側に露出した部分を取り囲む非導電性の外囲部材と、
    前記外囲部材の外周の少なくとも一部に設けられ前記アンテナ給電回路に接続されて前記軸部材とは独立したアンテナ素子として励振される導体パターンと、をさらに備える
    ことを特徴とする請求項１０に記載の無線装置。
13. 前記第１の筐体は、少なくとも一部が導電性材料から形成され、さらに前記導電性材料の一部が前記軸部材の導電性の部分に隣接して配置された
    ことを特徴とする請求項１０に記載の無線装置。

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