WO2013089195A1 - 携帯端末装置とそのrfidアンテナ共振周波数調整方法 - Google Patents

携帯端末装置とそのrfidアンテナ共振周波数調整方法 Download PDF

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佐藤 烈士
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries

Definitions

  • the present invention is based on a Japanese patent application: Japanese Patent Application No. 2011-273867 (filed on Dec. 14, 2011), and the entire description of the application is incorporated herein by reference.
  • the present invention relates to a portable communication terminal device, and more particularly, to a portable terminal device having an RFID (Radio Frequency Identification) function and an RFID antenna resonance frequency adjustment technique.
  • RFID Radio Frequency Identification
  • a mobile terminal device equipped with an RFID function RFID antenna and IC (Integrated Circuit) chip
  • RFID antenna and IC Integrated Circuit
  • portable terminal device that includes an RFID reader and performs data transmission and management to a mobile network by reading information of an RFID tag, for example.
  • Optional functions that can be arbitrarily selected by the user (subscriber) using the mobile terminal device for example, contactless charging functions, etc., such as functions that the user can arbitrarily add or replace, etc.
  • a portable terminal device having an “extended function” is also used.
  • the conditions for the occurrence of interference between the RFID antenna of a mobile terminal device equipped with an RFID function and the extended function mounted on the mobile terminal device differ depending on the positional relationship and location of the RFID antenna and the extended function.
  • a component with an extended function for example, a conductive member such as a substrate
  • the mounting condition (matching condition) of the RFID antenna changes due to the influence of the conductive member.
  • the resonance frequency of the RFID antenna optimized at the time of manufacturing the portable terminal device fluctuates due to the influence of the extended function parts (conductive member) after the product is shipped, and the phenomenon that communication with the RFID tag or the like becomes impossible occurs. (However, interference does not necessarily occur with the RFID antenna).
  • the mobile terminal device 100 schematically illustrated in FIG. 1 includes a housing upper case 105 and a housing lower case 106, and a display unit 101 and a key 102 are disposed on the outer surface of the housing upper case 105 side.
  • An RFID antenna 103 is disposed around a battery (standard secondary battery) 104.
  • the mobile terminal device 200 schematically illustrated in FIG. 2 has a non-contact charging function (also referred to as a non-contact charging function) as an extended function.
  • the mobile terminal device 200 replaces the case lower surface case 106 of FIG. 1 with a case lower surface case 109 having a contactless charging function (coil 107, charging circuit 108) and having a contactless charging function. It has been exchanged.
  • the coil (secondary coil) 107 converts a current caused by electromotive force induced by electromagnetic induction when a current (alternating current) is passed through a primary coil (not shown) on the contactless charger side into direct current by the charging circuit 108. Then, the battery 104 (secondary battery) is charged.
  • the non-contact charging circuit (coil 107, circuit 108) is regarded as a conductive member and works to lower the inductance value of the RFID antenna 103, and the RFID antenna 103 optimized at the time of manufacturing is used.
  • the resonance frequency f0 shifts upward (high frequency) f0 + ⁇ f ( ⁇ f> 0) (FIG. 3).
  • 300 is the reflection characteristic (S parameter S11 (decibel dB display)) of the RFID antenna 103 without the non-contact charging circuit, and is 1 at the resonance frequency (0 in the decibel display dB).
  • 301 is a reflection characteristic (S parameter S11) of the RFID antenna 103 when a non-contact charging circuit is added.
  • the shift amount ⁇ f (frequency fluctuation) of the resonance frequency f of the RFID antenna depends on the positional relationship between the RFID antenna 103 and the non-contact charging circuit (coil 107, circuit 108). Therefore, a configuration in which non-contact charging (coil 107, circuit 108) is arranged at a certain distance in order to suppress occurrence of frequency fluctuation of the resonance frequency of the RFID antenna 103 is also conceivable. However, it is difficult to realize this because of the design of portable terminal devices that are required to be small and thin, and restrictions on mounting conditions.
  • Patent Document 1 in order to adjust the variation in the resonance frequency of the non-contact IC chip at the time of manufacture and keep the resonance frequency of the non-contact IC chip within an appropriate bandwidth, the resonance frequency of the capacitor and the coil is within a predetermined range.
  • condenser so that it may settle in is disclosed.
  • Patent Document 1 discloses the adjustment of the resonance frequency f0 of the RFID antenna at the time of manufacturing the mobile terminal device, but the RFID antenna resonance frequency by an extended function that is arbitrarily selected by the user and mounted on the mobile terminal device is disclosed. A configuration for compensating for the frequency fluctuation ⁇ f is not disclosed.
  • the resonance frequency of the RFID antenna optimized at the time of manufacturing the mobile terminal device varies due to the influence of an extended function that is arbitrarily selected and implemented by a user.
  • the phenomenon that RFID communication becomes impossible occurs.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and its purpose is to resonate the resonance frequency of an RFID antenna that has been optimized during manufacturing due to the influence of an extended function mounted as an option or the like. Is to provide a portable terminal device with RFID function, a method, and a program that can avoid the occurrence of a phenomenon that RFID communication is impossible.
  • a mobile terminal device equipped with an RFID function which has an extended function that can be added to the mobile terminal device, and an RFID antenna
  • An apparatus including a storage unit that holds a correspondence with a correction value of a resonance frequency in advance, a detection unit that detects which extended function is mounted on the mobile terminal device, and an extended function mounted on the mobile terminal device
  • a portable terminal device including a control unit that acquires a correction value of the resonance frequency of the RFID antenna corresponding to the configuration from the storage unit, and corrects the resonance frequency of the RFID antenna based on the correction value.
  • the correspondence between the device configuration in the case of having an extended function that can be added to a portable terminal device equipped with an RFID function and the correction value of the resonance frequency of the RFID antenna is stored in the storage unit in advance.
  • a device configuration in which an RFID function is mounted and a predetermined extension function that can be added to the mobile terminal device is provided, and a correction value for the resonance frequency of the RFID antenna
  • a portable terminal device equipped with a storage unit that holds the correspondence of A process of detecting which extension function is implemented in the mobile terminal device A correction value of the resonance frequency of the RFID antenna corresponding to a device configuration including an extended function mounted on the portable terminal device is acquired from the storage unit, and the resonance frequency of the RFID antenna is corrected based on the correction value. Processing to control A program for executing is provided.
  • the present invention it is possible to avoid the occurrence of a situation in which RFID communication is impossible due to fluctuations in the resonance frequency of the RFID antenna that has been optimized at the time of manufacture due to the influence of the extended function implemented as an option or the like.
  • the positional relationship between the RFID antenna 103 and the non-contact charging circuit (coil 107, circuit 108) is constant.
  • the RFID of the non-contact charging circuit is used.
  • the degree of influence on the resonance frequency of the antenna 103 is also constant. Accordingly, in the product of the mobile terminal device 200 with the RFID function, if the extension function added to the mobile terminal device as an option is classified by the user's selection after the product is shipped, for example, the extension function
  • the amount of change in the resonance frequency of the RFID antenna due to the addition of is also known.
  • the adjustment of the RFID antenna in the mobile terminal device equipped with the RFID function can be performed, for example, in the mobile terminal device to which the function expansion module is added by adding or replacing the outer case.
  • the extended function is detected, and the resonance frequency adjustment value of the RFID antenna suitable for the usage pattern is selected.
  • the RFID antenna resonance frequency is obtained by discriminating the mounting form in which the function expansion is added as an option after manufacturing and correcting the frequency variation amount suitable for the mounting form (usage form). Is adjusted to a desired frequency band. Thereby, as a result of the function expansion, it is possible to suppress the occurrence of a situation in which the resonance frequency of the RFID antenna fluctuates and RFID communication becomes impossible.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the configuration of the mobile terminal device according to the first embodiment of the present invention.
  • the mobile terminal device 401 includes a CPU (Central Processing Unit) 402, an operation unit 403, a control unit 404, a storage unit 407, an RFID unit 408, a detection unit 409, and a standard battery 410.
  • CPU Central Processing Unit
  • the CPU 402 is a processor that controls the entire mobile terminal device 401, and implements various processes via the control unit 404 by executing a program stored in the storage unit 407.
  • the detection unit 409 includes a standard battery 410 and an optional group (extended function), a large capacity battery 411, a non-contact charging unit 412, a sensor 413, etc. (other functions A (414), B (415),... .. And function xx (4xx)) which of the extended functions is currently detected (for example, an ID of an extended function module connected to an IO bus (not shown) or the like is detected)
  • the control unit 404 is notified of which combination state is currently received.
  • the operation unit 403 receives input from the user and notifies the CPU 402 of corresponding operation information. In response to the notification from the CPU 402, information is output to a display unit (not shown).
  • the control unit 404 includes a usage pattern information processing unit 405 for managing a usage pattern such as which extended function is currently used in the mobile terminal device 401, and an RFID antenna of the RFID unit 408 according to the extended function being used. Frequency correction means 406 for correcting the resonance frequency is provided.
  • the storage unit 407 stores and holds a correction value of the RFID antenna resonance frequency for the device configuration when each of the extended functions is provided.
  • the correction value of the RFID antenna resonance frequency for the device configuration when each of the extended functions is provided is based on a measurement / adjustment result performed in advance of product shipment in advance, such as a non-volatile memory (ROM (Read Only Memory) or EEPROM (Electrically Erasable and Programmable ROM: electrically erasable / rewritable ROM) etc.
  • the storage unit 407 may include a volatile memory such as a RAM (Random Access Memory) for storing work data and the like.
  • the RFID unit 408 transmits / receives data to / from an external reader / writer device (not shown) by non-contact IC card communication which is one of short-range wireless communication.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of the RFID unit 408.
  • the RFID unit 408 includes an antenna unit 504 that transmits and receives electromagnetic waves, and an IC chip 503.
  • the antenna unit 504 and the IC chip 503 constitute a so-called non-contact IC card, and the IC chip 503 includes a controller (CPU) and a memory (not shown) that control transmission / reception of RFID communication packets.
  • the antenna unit 504 includes a loop type antenna (antenna pattern: coil) 500 constituting an RFID antenna and a capacitance value changeover switch circuit 501.
  • the capacitance value changeover switch circuit 501 includes a plurality of capacitors (C1 to Cn) 502 and a switch 505.
  • the antenna unit 504 forms a parallel resonance circuit composed of the inductance (L) of the antenna 500 and the capacitance value (capacitance) (C) of the capacitor 502, and the resonance frequency f of the RFID antenna is given by the following equation (1). It is done.
  • the fine adjustment of the capacitance value (C) according to the type of the extended function installed in the portable terminal device is performed by using a capacitance value changeover switch so that a desired capacitance value C can be obtained from a plurality of capacitors 502 prepared in advance.
  • the switch 502 of the circuit 501 switches the capacitor 502.
  • the switch 505 is schematically represented by one, but a switch is connected to each of the plurality of capacitors 502 and a plurality of capacitors connected in parallel to the inductance (L) of the antenna 500 can be selected.
  • the value that can be taken as a capacitance value is 2 to the nth power by a combination of ON and OFF of the n switches. .
  • the frequency variation ⁇ f ( ⁇ f>) is caused by the influence of the conductive member (conductor) of the extended function on the resonance frequency f0 (adjusted capacitance value is C0) of the RFID antenna optimized at the time of manufacture. 0) occurs, the capacitor 502 having a capacitance value corresponding to C0 + ⁇ C is selected in order to correct the frequency variation.
  • information on the capacitance value C0 of the capacitor adjusted at the time of manufacturing the mobile terminal device 401 is stored in the nonvolatile memory of the mobile terminal device 401 (see Patent Document 1), and after product shipment.
  • the correction value ( ⁇ C) of the capacitance value according to the type of the extended function installed in the mobile terminal device is set according to the instruction from the frequency correction unit 406 of the control unit 404.
  • the capacitor 502 may be selected by a switch so that the capacitance value (C0) adjusted at the time of manufacture is a corrected value.
  • the frequency correction means 406 of the control unit 404 switches the capacitance value corresponding to the capacitance value corresponding to the corrected RFID antenna resonance frequency from the correction value of the RFID antenna resonance frequency (see FIG. 7). 505 is selected.
  • the resonance frequency of the RFID antenna is shifted upward, for example, +50 kHz as described above.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration of the RFID + large capacity battery.
  • the mobile terminal device 600 includes a large capacity battery 110 and a large capacity battery casing lower case 111.
  • the configuration (2) of the non-contact charging function it is a partial metal (conductor).
  • the entire surface is a conductive member, so the resonance frequency of the RFID antenna is higher. (+100 kHz).
  • FIG. 7 shows frequency correction values of the device configurations (1), (2), and (3).
  • FIG. 8 is a flowchart showing an example of a method for adjusting the RFID antenna resonance frequency corresponding to the usage pattern of the mobile terminal device.
  • Step S10> When the power is turned on, the operation unit 403 advances the process to step S11.
  • Step S11> The detection unit 409 determines whether the mounted battery is the standard battery 410 and notifies the control unit 404 of it. Alternatively, by giving an instruction to the detection unit 409 from the control unit 404 side, the control unit 404 acquires state information (information that the mounted battery is the standard battery 410). In the case of the standard battery 410, the process proceeds to step S12 under the control of the control unit 404.
  • the detection unit 409 determines whether or not there is a non-contact charging function. In the case of no contactless charging function, the detection unit 409 notifies the control unit 404 of information on the absence of the contactless charging function. Alternatively, the control unit 404 acquires state information (information indicating that there is no contactless charging function) by giving an instruction to the detection unit 409 from the control unit 404 side. In this case, it is determined from the processing result of the usage pattern information processing means 405 of the control unit 404 that the state is (1), and the process proceeds to step S13.
  • step S12 when the contactless charging function is present, the detection unit 409 notifies the control unit 404 of information indicating that contactless charging is present. Or the control part 404 acquires state information (information with a non-contact charge function) by giving the instruction
  • state information information with a non-contact charge function
  • the frequency correction unit 406 of the control unit 404 completes the correction processing of the RFID antenna resonance frequency of the RFID unit 408 based on the frequency adjustment value ( ⁇ 50 kHz) registered in the storage unit 407 in advance.
  • step S11 If it is not a standard battery in step S11, the process proceeds to step S15 under the control of the control unit 404.
  • the detection unit 409 determines whether or not there is a large capacity battery. When there is a large capacity battery, the detection unit 409 notifies the control unit 404 of information indicating the presence of the large capacity battery. Alternatively, by giving an instruction to the detection unit 409 from the control unit 404 side, the control unit 404 acquires state information (information with a large capacity battery). The usage pattern information processing unit 405 of the control unit 404 determines that the state is (3), and the process proceeds to step S16.
  • the frequency correction unit 406 of the control unit 404 completes the correction processing of the RFID antenna resonance frequency of the RFID unit 408 based on the frequency adjustment value ( ⁇ 100 kHz) registered in the storage unit 407 in advance.
  • step S15 If it is determined in step S15 that there is no large-capacity battery, the controller 404 is notified of information indicating no large-capacity battery. Alternatively, by giving an instruction to the detection unit 409 from the control unit 404 side, the control unit 404 acquires state information (information indicating no large capacity battery). In this case, since it is abnormal, the control unit 404 advances the process to step S17.
  • Step S17> The control unit 404 automatically turns off the power of the mobile terminal device (starts an automatic shutdown process).
  • control unit 404 and the detection unit 409 that perform each step of FIG. 8 may be realized by a program (control program) executed by a computer.
  • the present invention can be applied to a configuration in which the RFID antenna is incorporated in a portable terminal device such as a battery pack.
  • the present invention can be applied to mobile terminal devices such as mobile phones, smart phones, tablets, and PCs (Personal Computers) incorporating a non-contact IC card.
  • mobile terminal devices such as mobile phones, smart phones, tablets, and PCs (Personal Computers) incorporating a non-contact IC card.

Abstract

 本発明は、オプション等で実装した拡張機能の影響により製造時に最適化が為されたRFIDアンテナの共振周波数が変動し、RFID通信が不可となる事態の発生を回避する。RFID機能を搭載した携帯端末装置は、該装置に付加可能な拡張機能の具備した場合の装置構成と、RFIDアンテナの共振周波数の補正値との対応を予め保持した記憶部(407)と、実装されている拡張機能を検出部(409)で検出し、該拡張機能を含む装置構成に対応するRFIDアンテナの共振周波数の補正値を前記記憶部から取得し、前記補正値に基づき、前記RFIDアンテナの共振周波数を補正する制御部(404)を備える。

Description

携帯端末装置とそのRFIDアンテナ共振周波数調整方法
 [関連出願についての記載]
 本発明は、日本国特許出願:特願2011-273867号(2011年12月14日出願)に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。
 本発明は、携帯可能な通信端末装置に関し、特に、RFID(Radio Frequency Identification)機能を備えた携帯端末装置とRFIDアンテナ共振周波数の調整技術に関する。
 RFID機能(RFIDアンテナとIC(Integrated Circuit)チップ)を備えた携帯端末装置として、例えばRFIDリーダ等との無線通信による決済サービス等に利用されている。RFIDリーダを備え、例えばRFIDタグの情報を読み取ってモバイルネットワークへのデータ送信や管理等を行う携帯端末装置も知られている。
 携帯端末装置を使用する利用者(加入者)が、任意に選択可能なオプション機能(例えば非接触型充電機能等、利用者が任意に追加・交換等選択可能な機能であり、基本機能に対してその機能を拡張するものであるため、ここでは、「拡張機能」という)が用意されている携帯端末装置も利用されている。
 RFID機能搭載の携帯端末装置のRFIDアンテナと、当該携帯端末装置に実装された拡張機能との干渉の発生条件は、RFIDアンテナと拡張機能の位置関係や配置場所によって異なる。RFID用アンテナのエリア近傍に、拡張機能の部品(例えば基板等の導電部材)が配置されていると、当該導電部材の影響により、RFID用アンテナの実装条件(整合条件)が変化する。携帯端末装置の製造時に最適化されたRFIDアンテナの共振周波数が、製品出荷後の拡張機能の部品等(導電部材)の影響により変動し、RFIDタグ等との間で通信不可となる現象が生じる(ただし、必ずしもRFID用アンテナとの間で干渉が発生するわけではない)。
 RFID機能搭載の携帯端末装置についていくつかの例を概説しておく。図1に模式的に例示した携帯端末装置100は、筐体上面ケース105と筐体下面ケース106を備え、筐体上面ケース105側の外面に、表示部101とキー102が配置されており、電池(標準の二次電池)104の周りに、RFIDアンテナ103が配置されている。
 図2に模式的に例示した携帯端末装置200は、非接触充電機能(無接点充電機能ともいう)を拡張機能として備えている。図2に示すように、この携帯端末装置200は、図1の筐体下面ケース106を、非接触充電回路(コイル107、充電回路108)を有する非接触充電機能付きの筐体下面ケース109に交換したものである。コイル(二次コイル)107は、不図示の無接点充電器側の一次コイルに電流(交流電流)を流した際の電磁誘導で誘起される起電力による電流を、充電回路108で直流に変換し、電池104(二次電池)を充電する。
 図2において、RFIDアンテナ103からみて、非接触充電回路(コイル107、回路108)は、導電部材とみなされ、RFIDアンテナ103のインダクタンス値を下げる方に働き、製造時に最適化したRFIDアンテナ103の共振周波数f0は、上側(高い周波数)f0+Δf(Δf>0)へとシフトする(図3)。図3において、300は、非接触充電回路無し状態のRFIDアンテナ103の反射特性(SパラメータS11(デシベルdB表示))であり、共振周波数で1(デシベル表示dBで0)となる。301は、非接触充電回路を付加した場合のRFIDアンテナ103の反射特性(SパラメータS11)である。このように、非接触充電回路の影響により、RFIDアンテナ103の共振周波数が変化すると、RFID通信特性が劣化し、通信不可となる領域(RFID通信帯域中の周波数領域)が生じる。
 RFIDアンテナの共振周波数fのシフト量Δf(周波数変動)は、RFIDアンテナ103と非接触充電回路(コイル107、回路108)の互いの位置関係に依存する。そこで、RFIDアンテナ103の共振周波数の周波数変動が発生を抑制すべく、非接触充電(コイル107、回路108)を、一定の距離を離して配置する構成も考えられる。しかしながら、小型化、薄型化が求められる携帯端末装置のデザインや、実装条件上の制約から、その実現は難しい。
 なお、特許文献1には、製造時における非接触ICチップの共振周波数のばらつきを調整し、非接触ICチップの共振周波数を適切な帯域幅に収めるため、容量とコイルの共振周波数が所定の範囲内に収まるように、複数のコンデンサの接続を切り替える構成が開示されている。
 特許文献1には、携帯端末装置の製造時のRFIDアンテナの共振周波数f0の調整は開示されているが、利用者が任意に選択して携帯端末装置に実装する拡張機能によるRFIDアンテナ共振周波数の周波数変動Δfを補償するための構成は開示されていない。
特開2010-147743号公報
 関連技術の分析を与える。
 上記したように、RFID機能搭載の携帯端末装置は、利用者が任意に選択し実装した拡張機能の影響により、携帯端末装置の製造時等に最適化されたRFIDアンテナの共振周波数に変動が生じ、RFID通信が不可となる現象が生じる。
 したがって、本発明は、上記問題点を解消すべく為されたものであって、その目的は、オプション等で実装される拡張機能の影響により、製造時に最適化が為されたRFIDアンテナの共振周波数が変動し、RFID通信不可となる現象の発生を回避可能とするRFID機能搭載の携帯端末装置と方法とプログラムを提供することにある。
 本発明によれば、そのいくつかの視点の1つにおいて、RFID機能を搭載した携帯端末装置であって、前記携帯端末装置に付加可能な拡張機能を具備した場合の装置構成と、RFIDアンテナの共振周波数の補正値との対応を予め保持した記憶部と、前記携帯端末装置にどの拡張機能が実装されているかを検出する検出部と、前記携帯端末装置に実装されている拡張機能を含む装置構成に対応するRFIDアンテナの共振周波数の補正値を前記記憶部から取得し、前記補正値に基づき、前記RFIDアンテナの共振周波数を補正する制御部と、を備えた携帯端末装置が提供される。
 本発明の別の視点によれば、RFID機能を搭載した携帯端末装置に付加可能な拡張機能を具備した場合の装置構成と、RFIDアンテナの共振周波数の補正値との対応を記憶部に予め記憶しておき、前記携帯端末装置にどの拡張機能が実装されているかを検出し、前記携帯端末装置に実装されている拡張機能を含む装置構成に対応するRFIDアンテナの共振周波数の補正値を前記記憶部から取得し、前記補正値に基づき、前記RFIDアンテナの共振周波数を補正する、方法が提供される。
 本発明の別の視点によれば、RFID機能を搭載し、前記携帯端末装置に付加可能な予め定められた所定の拡張機能を具備した場合の装置構成と、RFIDアンテナの共振周波数の補正値との対応を予め保持した記憶部を備えた携帯端末装置に、
 前記携帯端末装置にどの拡張機能が実装されているかを検出する処理と、
 前記携帯端末装置に実装されている拡張機能を含む装置構成に対応するRFIDアンテナの共振周波数の補正値を前記記憶部から取得し、前記補正値に基づき、前記RFIDアンテナの共振周波数を補正するように制御する処理と、
 を実行させるプログラムが提供される。
 本発明によれば、オプション等で実装した拡張機能の影響により、製造時に最適化が為されたRFIDアンテナの共振周波数が変動し、RFID通信が不可となる事態の発生を回避することができる。
RFID機能搭載の携帯端末装置の構成例を模式的に示す斜視図である。 RFID機能搭載の携帯端末装置の別の構成例を模式的に示す斜視図である。 RFIDアンテナ共振周波数のシフトを説明する図である。 本発明の一実施形態の構成を示す図である。 本発明の一実施形態のRFID部の回路構成の一例を示す図である。 本発明の一実施形態の構成(大容量電池搭載)を模式的に示す斜視図である。 本発明の一実施形態の記憶部の記憶内容(情報)を示す図である。 本発明の一実施形態の処理を説明する流れ図である。
 本発明の原理を説明する。例えば図2を参照すると、携帯端末装置製品(携帯通信装置)において、RFIDアンテナ103と非接触充電回路(コイル107、回路108)の位置関係は一定であり、この場合、非接触充電回路のRFIDアンテナ103の共振周波数への影響の度合いも一定である。したがって、RFID機能搭載の携帯端末装置200の製品において、該製品出荷後等に、例えば利用者の選択により、オプションとして携帯端末装置に付加された拡張機能が何であるかが分ければ、当該拡張機能の付加によるRFIDアンテナの共振周波数の変化量も分かる。
 本発明によれば、RFID機能搭載の携帯端末装置でのRFIDアンテナの調整は、外装ケースを追加又は交換することで機能拡張モジュールが付加される携帯端末装置において、例えば、実際に装着(使用)されている拡張機能を検出し、使用形態に適合したRFIDアンテナの共振周波数調整値を選択する。
 すなわち、本発明によれば、製造後に、オプション対応で機能拡張の追加となった実装形態を判別し、当該実装形態(使用形態)に適った周波数変動量に補正することで、RFIDアンテナ共振周波数を、所望の周波数帯へ調整する。これにより、機能拡張の結果、RFIDアンテナの共振周波数が変動しRFID通信が不可となる事態の発生を抑制可能としている。
<実施形態>
 以下本発明の例示的な実施形態について説明する。図4は、本発明の第1の実施形態に係る携帯端末装置の構成の一例を示す図である。図4を参照すると、携帯端末装置401は、CPU(Central Processing Unit)402、操作部403、制御部404、記憶部407、RFID部408、検出部409、標準電池410を含む。
 CPU402は、携帯端末装置401の全体を制御するプロセッサであり、記憶部407に記憶されたプログラムを実行することにより制御部404を介して様々な処理を実現する。
 検出部409は、標準電池410やオプション群(拡張機能)で構成される大容量電池411、非接触充電部412、センサー413等(その他、機能A(414)、機能B(415)、・・・及び機能xx(4xx))の機能の中から、現在どの拡張機能を有するかを検出し(例えば不図示のIOバスに接続される拡張機能モジュールのID等を検出するか、又は、拡張機能モジュールから通知を受ける)、現在どの組み合わせの状態であるかを制御部404へ通知する。
 操作部403は、利用者の入力を受け、対応する操作情報をCPU402に通知する。また、CPU402からの通知を受けて不図示の表示部に情報を出力する。
 制御部404は、携帯端末装置401において現在どの拡張機能が使用されているか等の使用形態を管理処理する使用形態情報処理手段405と、使用されている拡張機能に応じてRFID部408のRFIDアンテナ共振周波数を補正する周波数補正手段406を備えている。
 記憶部407は、各拡張機能を具備した場合の装置構成に対するRFIDアンテナ共振周波数の補正値を記憶保持する。なお、各拡張機能を具備した場合の装置構成に対するRFIDアンテナ共振周波数の補正値は、予め製品出荷前に行われる測定・調整結果に基づき、不揮発性メモリ(ROM(Read Only Memory)あるいはEEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM:電気的に消去・書き換え可能なROM)等)等に書き込まれている。なお、記憶部407は、上記不揮発性メモリ以外に、作業用データ等を格納するためのRAM(Random Access Memory)等の揮発性メモリを備えてもよいことは勿論である。
 RFID部408は、近距離無線通信の一つである非接触ICカード通信によって外部のリーダライタ装置(不図示)との間でデータを送受信する。
 図5は、RFID部408の回路構成の一例を示す図である。図5に示すように、RFID部408は、電磁波の送受信を行うアンテナ部504と、ICチップ503とを備えている。アンテナ部504とICチップ503は、所謂非接触型ICカードを構成しており、ICチップ503は、RFID通信パケットの送受を制御する不図示のコントローラ(CPU)やメモリを含む。
 アンテナ部504は、RFIDアンテナを構成するループ型のアンテナ(アンテナパターン:コイル)500と、容量値切替スイッチ回路501を備えている。容量値切替スイッチ回路501は、複数のコンデンサ(C1~Cn)502と、スイッチ505を備えている。アンテナ部504は、アンテナ500のインダクタンス(L)とコンデンサ502の容量値(キャパシタンス)(C)からなる並列共振回路を形成しており、RFIDアンテナの共振周波数fは、次式(1)によって与えられる。
 f=1/{2π√(LC)}・・・・(1)
 L:アンテナのインダクタンス
 C:同調コンデンサC1~Cnの容量値
 携帯端末装置に実装される拡張機能の種別に応じた容量値(C)の微調整は、予め用意されている複数のコンデンサ502を、所望の容量値Cが得られるように、容量値切替スイッチ回路501のスイッチ505でコンデンサ502の切り換えを行う。なお、図5では、スイッチ505を模式的に1つで表しているが、複数のコンデンサ502のそれぞれにスイッチを接続し、アンテナ500のインダクタンス(L)に並列接続するコンデンサを複数通り選択可能としてもよいことは勿論である(n個のコンデンサに対してn個のスイッチをそれぞれ備えた場合、容量値がとり得る値はn個のスイッチのオン、オフの組み合せにより2のn乗となる)。
 上式(1)において、製造時に最適化したRFIDアンテナの共振周波数f0(調整された容量値をC0とする)に対して拡張機能の導電部材(導体)の影響により、周波数変動Δf(Δf>0)が生じた場合、その周波数変動を補正するために、C0+ΔCに対応する容量値のコンデンサ502が選択される。なお、携帯端末装置401(図4参照)の製造時に調整されるコンデンサの容量値C0の情報を、携帯端末装置401の不揮発性メモリに記憶しておき(特許文献1参照)、製品出荷後の携帯端末装置401(図4参照)の電源オン時に、制御部404の周波数補正手段406からの指示に従い、携帯端末装置に実装される拡張機能の種別に応じた容量値の補正値(ΔC)にて、製造時に調整した容量値(C0)を補正した値の容量値となるようにコンデンサ502をスイッチで選択するようにしてもよい。この場合、制御部404の周波数補正手段406は、RFIDアンテナ共振周波数の補正値(図7参照)から、補正後のRFIDアンテナ共振周波数に対応する容量値に対応する容量値となるように、スイッチ505の選択を行う。
 非接触充電機能、大容量電池の拡張が可能な携帯端末装置を例に説明する。なお、ここで説明する装置構成として、以下の例について説明する。
(1)RFID+標準電池(図1参照)
(2)RFID+標準電池+非接触充電回路(図2参照)
 図2において、RFIDアンテナ103の内側に非接触充電回路(コイル107、回路108)を配置した場合、上述の通り、RFIDアンテナの共振周波数は上側へ、例えば+50kHzシフトする。
(3)RFID+大容量電池(図6参照)
 図6は、RFID+大容量電池の構成を示す図である。携帯端末装置600は、大容量電池110、大容量電池用筐体下面ケース111を備えている。
 非接触充電機能の構成(2)では、部分的な金属(導体)であったが、構成(3)の大容量電池の場合、全面が導電部材のため、RFIDアンテナの共振周波数は、高い方にシフト(+100kHz)することになる。
 このように、携帯端末装置にどの拡張機能が実装されているときに、RFIDアンテナの共振周波数のシフト量がどれだけ変化するかは、例えば携帯端末装置の製造元では既知であり、拡張機能に応じたRFIDアンテナ共振周波数の周波数補正値(オフセット)を選択する。図7に、装置構成(1)、(2)、(3)の周波数補正値を示す。
 図8は、携帯端末装置の使用形態に対応したRFIDアンテナ共振周波数の調整方法の一例を示すフローチャートである。
<ステップS10>
 電源起動時、操作部403はステップS11へ処理を進める。
<ステップS11>
 検出部409は、搭載される電池が標準電池410であるか否かを判別し、制御部404に通知する。あるいは、制御部404側から検出部409に対して指示を出すことで、制御部404は、状態情報(搭載された電池が標準電池410であるという情報)を取得する。標準電池410の場合、制御部404の制御のもと、ステップS12へ処理を進める。
<ステップS12>
 検出部409は、非接触充電機能の有無を判別する。非接触充電機能無しの場合、検出部409は、非接触充電機能無しの情報を、制御部404へ通知する。あるいは、制御部404側から検出部409に対して指示を出すことで、制御部404は、状態情報(非接触充電機能無しという情報)を取得する。この場合、制御部404の使用形態情報処理手段405の処理結果より、状態(1)と判断し、ステップS13に処理を進める。
<ステップS13>
 制御部404の周波数補正手段406では、周波数調整値変更なしとして処理を完了する。
 次に、ステップS12で、非接触充電機能有りの場合、検出部409は、非接触充電有りの情報を、制御部404へ通知する。あるいは制御部404側から検出部409に対して指示を出すことで、制御部404は、状態情報(非接触充電機能有りの情報)を取得する。非接触充電有りの情報に基づき、制御部404の使用形態情報処理手段405は、状態(2)と判断し、ステップS14に進む。
<ステップS14>
 制御部404の周波数補正手段406は、記憶部407に予め登録されている周波数調整値(-50kHz)に基づき、RFID部408のRFIDアンテナ共振周波数を補正処理し完了する。
 ステップS11において、標準電池でない場合、制御部404の制御のもと、ステップS15へ処理を進める。
<ステップS15>
 検出部409は、大容量電池の有無を判別する。検出部409は、大容量電池有りの場合、大容量電池有りの情報を、制御部404へ通知する。あるいは制御部404側から検出部409に対して指示を出すことで、制御部404は、状態情報(大容量電池有りの情報)を取得する。制御部404の使用形態情報処理手段405により、状態(3)と判断し、ステップS16に処理を進める。
<ステップS16>
 制御部404の周波数補正手段406は、記憶部407に予め登録されている周波数調整値(-100kHz)に基づき、RFID部408のRFIDアンテナ共振周波数を補正処理し完了する。
 ステップS15の判定で、大容量電池無しの場合、制御部404へ大容量電池無しの情報を通知する。あるいは制御部404側から検出部409に対して指示を出すことで、制御部404は、状態情報(大容量電池無しの情報)を取得する。この場合、異常であるため、制御部404は、ステップS17に処理を進める。
<ステップS17>
 制御部404は、携帯端末装置の電源を自動でオフとする(自動シャットダウン・プロセスを開始する)。
 なお、図8の各ステップを行う制御部404、検出部409の機能・処理の一部又は全てをコンピュータで実行されるプログラム(制御プログラム)で実現するようにしてもよい。
 本実施形態によれば、利用者によってオプションで選択された拡張機能の使用形態に対応したRFIDアンテナの共振周波数の補正を行うことで、RFIDアンテナ特性を損ねることなく、非接触で信号伝送を行うことができる。なお、前記実施形態では、RFIDアンテナが電池の周りの配置されている例を説明したが、電池パック内等、携帯端末装置内に組み込まれる構成についても適用可能である。
 本発明によれば、例えば非接触ICカードを内蔵した携帯電話機、スマートフォン、タブレット、PC(Personal Computer)等の携帯端末装置への適用が可能である。
 なお、上記の特許文献の開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示(請求の範囲を含む)の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素(各請求項の各要素、各実施例の各要素、各図面の各要素等を含む)の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
100、200、401、600 携帯端末装置
101 表示部
102 キー
103 RFIDアンテナ
104 電池
105 筐体上面ケース
106 筐体下面ケース
107 非接触充電コイル
108 非接触充電回路
109 非接触充電機能つき筐体下面ケース
110 大容量電池
111 大容量電池用筐体下面ケース
300 反射特性(非接触充電回路無しでの反射係数S11)
301 反射特性(非接触充回路付きでの反射係数S11)
402 CPU
403 操作部
404 制御部
405 使用形態情報処理手段
406 周波数補正手段
407 記憶部
408 RFID部
409 検出部
410 標準電池
411 大容量電池
412 非接触充電部
413 センサー
414、415、4xx 機能A、B、xx
500 アンテナ(ループ型アンテナパターン)
501 容量値切替スイッチ回路
502 コンデンサ
503 ICチップ
504 アンテナ部
505 スイッチ

Claims (10)

  1.  RFID(Radio Frequency Identification)機能を搭載した携帯端末装置であって、
     前記携帯端末装置に付加可能な予め定められた所定の拡張機能を具備した場合の装置構成と、RFIDアンテナの共振周波数の補正値と、の対応を予め保持した記憶部と、
     前記携帯端末装置に、どの拡張機能が実装されているかを検出する検出部と、
     前記検出部で検出された、前記携帯端末装置に実装されている拡張機能の情報を入力し、前記記憶部を参照して、前記拡張機能を含む装置構成に対応するRFIDアンテナの共振周波数の補正値を取得し、前記補正値に基づき、前記RFIDアンテナの共振周波数を補正する制御部と、
     を備えた、ことを特徴とする携帯端末装置。
  2.  前記装置構成は、RFID機能と標準電池のほかに、
     RFID機能と、標準電池と非接触充電機能、
     RFID機能と、標準電池よりも容量の大きい大容量電池
    の少なくとも1つを含み、
     前記記憶部は、前記装置構成のそれぞれに対応して、前記RFIDアンテナの共振周波数の補正値を記憶保持している、ことを特徴とする請求項1記載の携帯端末装置。
  3.  電源オン時、前記検出部は、標準電池の実装の有無を判別し、
     標準電池を実装している場合、前記検出部は、拡張機能として、非接触充電機能を備えているか否かを判別し、
     非接触充電機能を備えていない場合には、前記制御部は、前記RFIDアンテナの共振周波数を補正せず、
     非接触充電機能を備えている場合、前記制御部は、前記非接触充電機能を備えた装置構成に対応するRFIDアンテナの共振周波数の補正値を、前記記憶部から取得し、前記補正値で前記RFIDアンテナの共振周波数を補正し、
     一方、標準電池を実装していない場合、前記検出部は、拡張機能として、大容量電池を備えているか否かを判別し、
     大容量電池を備えている場合、前記制御部は、前記大容量電池を備えた装置構成に対応するRFIDアンテナの共振周波数の補正値を、前記記憶部から取得し、前記補正値で前記RFIDアンテナの共振周波数を補正し、
     大容量電池を備えていない場合、前記制御部は、電源をオフする、ことを特徴とする請求項2記載の携帯端末装置。
  4.  前記制御部は、前記RFIDアンテナを構成するコイルとLC共振回路を構成するコンデンサを、複数のコンデンサの中から、前記補正値に基づき、選択することで、前記RFIDアンテナの共振周波数を調整する、ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の携帯端末装置。
  5.  RFID(Radio Frequency Identification)機能を搭載した携帯端末装置に付加可能な予め定められた所定の拡張機能を具備した場合の装置構成と、RFIDアンテナの共振周波数の補正値との対応を、記憶部に、予め記憶しておき、
     前記携帯端末装置にどの拡張機能が実装されているかを検出し、前記携帯端末装置に実装されている拡張機能を含む装置構成に対応するRFIDアンテナの共振周波数の補正値を前記記憶部から取得し、
     前記補正値に基づき、前記RFIDアンテナの共振周波数を補正する、ことを特徴とする携帯端末装置のRFIDアンテナ共振周波数調整方法。
  6.  前記装置構成は、RFID機能と標準電池のほかに、
     RFID機能と、標準電池と非接触充電機能、
     RFID機能と、標準電池よりも容量の大きい大容量電池
    の少なくとも1つを含み、
     前記記憶部は、前記装置構成のそれぞれに対応して、前記RFIDアンテナの共振周波数の補正値を記憶保持する、ことを特徴とする請求項5記載の携帯端末装置のRFIDアンテナ共振周波数調整方法。
  7.  前記携帯端末装置の検出部が、電源オン時、標準電池の実装の有無を判別し、
     標準電池を実装している場合、拡張機能として、非接触充電機能を備えているか否かを判別し、
     非接触充電機能を備えていない場合には、前記RFIDアンテナの共振周波数を補正せず、
     前記非接触充電機能を備えている場合、前記非接触充電機能を備えた装置構成に対応するRFIDアンテナの共振周波数の補正値を、前記記憶部から取得し、前記補正値で前記RFIDアンテナの共振周波数を補正し、
     一方、標準電池を実装していない場合、拡張機能として、大容量電池を備えているか否かを判別し、
     大容量電池を備えている場合、前記大容量電池を備えた装置構成に対応するRFIDアンテナの共振周波数の補正値を、前記記憶部から取得し、前記補正値で前記RFIDアンテナの共振周波数を補正し、
     大容量電池を備えていない場合、前記制御部は、電源をオフする、ことを特徴とする請求項6記載の携帯端末装置のRFIDアンテナ共振周波数調整方法。
  8.  前記RFIDアンテナを構成するコイルとLC共振回路を構成するコンデンサを、複数のコンデンサの中から、前記補正値に基づき選択することで、RFIDアンテナ共振周波数を調整する、ことを特徴とする請求項5乃至7のいずれか1項に記載の携帯端末装置のRFIDアンテナ共振周波数調整方法。
  9.  RFID(Radio Frequency Identification)機能を搭載し、前記携帯端末装置に付加可能な予め定められた所定の拡張機能を具備した場合の装置構成と、RFIDアンテナの共振周波数の補正値との対応を予め保持した記憶部を備えた携帯端末装置に、
     前記携帯端末装置にどの拡張機能が実装されているかを検出する検出処理と、
     前記携帯端末装置に実装されている拡張機能を含む装置構成に対応するRFIDアンテナの共振周波数の補正値を、前記記憶部から取得し、前記補正値に基づき、前記RFIDアンテナの共振周波数を補正するように制御する制御処理と、
     を実行させるプログラム。
  10.  前記検出処理は、電源オン時、標準電池の実装の有無を判別し、標準電池を実装している場合、拡張機能として、非接触充電機能を備えているか否かを判別し、
     前記検出処理で、非接触充電機能を備えていないと判定された場合には、前記制御処理は、前記RFIDアンテナの共振周波数を補正せず、
     前記検出処理で、非接触充電機能を備えていると判定された場合、前記制御処理は、前記非接触充電機能を備えた装置構成に対応するRFIDアンテナの共振周波数の補正値を、前記記憶部から取得し、前記補正値で前記RFIDアンテナの共振周波数を補正し、
     一方、前記検出処理で、標準電池を実装していないと判定された場合、前記検出処理は、拡張機能として、大容量電池を備えているか否かを判別し、
     前記検出処理で、大容量電池を備えていると判定された場合、前記制御処理は、前記大容量電池を備えた装置構成に対応するRFIDアンテナの共振周波数の補正値を、前記記憶部から取得し、前記補正値で前記RFIDアンテナの共振周波数を補正し、
     前記検出処理で、大容量電池を備えていないと判定された場合、前記制御処理は、電源をオフする、ことを特徴とする請求項9記載のプログラム。
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