WO2019159790A1 - 無線通信装置、センサ装置およびウェアラブルデバイス - Google Patents

Abstract

無線通信装置は、表面および裏面に第１の開口および第２の開口をそれぞれ有する略筒状の筐体と、第１の開口の少なくとも一部を塞ぐ第１のカバー部材と、第２の開口の少なくとも一部を塞ぐ第２のカバー部材と、第１のカバー部材と筐体との間隙に充填された絶縁部材と、ディスプレイと、筐体に収容される基板と、基板上に設置されたアンテナ回路と、基板上に設置され、アンテナ回路と電気的に接続された通信回路とを具備し、筐体は、金属材料を含み、第１のカバー部材は、ディスプレイからの光を通す透光性材料を含む。

Description

無線通信装置、センサ装置およびウェアラブルデバイス

　本発明は、アンテナを備える電子機器に関する。

　近年、様々なウェアラブルデバイスが市場投入されている。ウェアラブルデバイスは、ウェアラブルコンピュータとも呼ばれ、ユーザが身に着けて持ち歩くことのできるコンピュータである。

　ウェアラブルデバイスは、例えばユーザの健康管理に利用することができる。さらに、ウェアラブルデバイスは、他のコンピュータ、例えばスマートフォンと連携することで、当該他のコンピュータとの間で情報をやり取りすることができる。例えば、一部のスマートウォッチは、ユーザの心拍数、血圧などを測定するセンサを備えており、これらの生体情報をスマートフォンへ送信することができる。

　ウェアラブルデバイスは、ユーザが快適に装着できるように、例えばコンパクト性が求められる。例えば、ウェアラブルデバイスの１種であるスマートウォッチは、通常の腕時計と同様のコンパクト性が期待されるであろう。

　ウェアラブルデバイスは、典型的には無線通信で他のコンピュータと連携するので、アンテナを必要とする。アンテナはウェアラブルデバイスに外付けすることも可能であるものの、これは、アンテナが装着時の障害となり得ることに加え、アンテナと基板との間の導通構造およびその防水対策が必要となるという問題がある。他方、特にウェアラブルデバイスの筐体がコンパクトかつ金属材料を含む場合には、アンテナの省スペース化、他の金属部品との電気的干渉の緩和、電磁波の放射口の確保、など、必要な放射効率を確保しながらアンテナを電子機器内に設置するためのレイアウト上の制約は数多く、アンテナを特に金属筐体のウェアラブルデバイスに内蔵することは容易でない。

　日本国特開２０１６－４０８８４号公報は、アンテナを省スペース化する技術に関する。この文献では、電子機器のケース本体に配置された金属製のベゼルとアンテナに含まれる金属製のリボンとを電磁界的に結合させ、リボンの等価電気長を１／４波長よりも短く設定している。

　また、日本国特開２００３－１５２５８２号公報は、アンテナと他の金属部品との電気的干渉を緩和する技術に関する。この文献では、腕時計型情報機器において、無線通信用ＩＣおよびチップアンテナが平面的に重畳しないように設置し、内部装置同士の電気的干渉の可能性を低くしている。

　さらに、日本国特開２０１５－８１８２５号公報および日本国特開２００３－３５７８７号公報は、電磁波の放射口を確保する技術に関する。日本国特開２０１５－８１８２５号公報では、外装ケースをプラスチック製とし、アンテナを、その最大放射方向が外装ケースの厚さ方向と交差し、かつ、金属製のベゼルに対して当該最大放射方向に重ならない位置に配置して、ＧＰＳ衛星からの衛星信号がベゼルで遮られることを防いでいる。他方、日本国特開２００３－３５７８７号公報では、電波時計において、非金属製主蓋と金属製補助蓋とを有する裏蓋を用い、金属製補助蓋の一部を切断してスリットを形成して、標準電波が当該スリットを通過できるようにしている。

　本開示は、放射効率の低下を抑制しながらアンテナを電子機器内に設置することを目的とする。

　本開示の第１の態様によれば、無線通信装置は、表面および裏面に第１の開口および第２の開口をそれぞれ有する略筒状の筐体と、前記第１の開口の少なくとも一部を塞ぐ第１のカバー部材と、前記第２の開口の少なくとも一部を塞ぐ第２のカバー部材と、前記第１のカバー部材と前記筐体との間隙に充填された絶縁部材と、ディスプレイと、前記筐体に収容される基板と、前記基板上に設置されたアンテナ回路と、前記基板上に設置され、前記アンテナ回路と電気的に接続された通信回路とを具備し、前記筐体は、金属材料を含み、前記第１のカバー部材は、前記ディスプレイからの光を通す透光性材料を含み、前記第２のカバー部材は、少なくとも一部の領域において金属材料を含まない。

　この無線通信装置では、筐体と第１のカバー部材との間隙に絶縁部材を充填し、当該間隙に電気的スリットを形成する。故に、この無線通信装置によれば、アンテナ回路によって送受信される電磁波の放射口を確保することができる。そのうえ、この電気的スリットは、無線通信装置のデザインの自由度を殆ど制約しない。

　第１の態様に係る無線通信装置において、前記筐体は、前記第１の開口および前記第２の開口に連続する内壁面に当該第１の開口および当該第２の開口の内側へ突出する突起部を有し、前記絶縁部材は、前記突起部および前記内壁面と前記第１のカバー部材との間隙に充填されてもよい。これにより、第１のカバー部材を筐体の内壁にある突起部によって支持しながら、両者の間隙に電気的スリットを形成することができる。

　第１の態様に係る無線通信装置において、前記第２のカバー部材の前記少なくとも一部の領域を前記基板に略平行な平面に投影した第１の正射影は、前記アンテナ回路の設置領域を当該平面に投影した第２の正射影を包含してよい。この無線通信装置によれば、アンテナ回路と第２のカバー部材の金属材料を含まない領域とが平面的に重畳する。故に、金属材料を含む筐体に内蔵されたことによるアンテナ回路の放射効率の低下を抑制することができる。

　本開示の第２の態様によれば、センサ装置は、第１の態様に係る無線通信装置と、物理量を測定し、センサデータを生成するセンサとを具備し、前記通信回路は、前記アンテナ回路を介して前記センサデータを送信する。第２の態様によれば、第１の態様に係る無線通信装置を含むセンサ装置を提供することができる。

　本開示の第３の態様によれば、センサ装置は、第１の態様に係る無線通信装置と、物理量を測定し、センサデータを生成するセンサとを具備し、前記ディスプレイは、前記センサデータを表示する。第３の態様によれば、第１の態様に係る無線通信装置を含むセンサ装置を提供することができる。

　第３の態様に係るセンサ装置において、前記センサは、血圧計を含んでもよい。このセンサ装置（以降、本開示の第４の態様に係るセンサ装置と呼ぶ）によれば、ユーザの血圧を測定してディスプレイに表示することができる。

　本開示の第５の態様によれば、ウェアラブルデバイスは、第４の態様に係るセンサ装置と、前記筐体に接続されたベルト部材とを具備する。このウェアラブルデバイスは、ユーザの血圧を測定し、そのデータをディスプレイに表示したり、第１の態様に係る無線通信装置を介して送信したりすることができる。

　本開示の第６の態様によれば、無線通信装置は、表面および裏面に第１の開口および第２の開口をそれぞれ有する略筒状の筐体と、前記第１の開口の少なくとも一部を塞ぐ第１のカバー部材と、前記第１のカバー部材を支持する支持部材と、前記第２の開口の少なくとも一部を塞ぐ第２のカバー部材と、前記第１のカバー部材と前記支持部材との間隙に充填された絶縁部材と、ディスプレイと、前記筐体に収容される基板と、前記基板上に設置されたアンテナ回路と、前記基板上に設置され、前記アンテナ回路と電気的に接続された通信回路とを具備し、前記筐体は、金属材料を含み、前記第１のカバー部材は、前記ディスプレイからの光を通す透光性材料を含み、前記第２のカバー部材は、少なくとも一部の領域において金属材料を含まない。

　この無線通信装置では、支持部材と第１のカバー部材との間隙に絶縁部材を充填し、当該間隙に電気的スリットを形成する。故に、この無線通信装置によれば、アンテナ回路によって送受信される電磁波の放射口を確保することができる。そのうえ、この電気的スリットは、無線通信装置のデザインの自由度を殆ど制約しない。

　第６の態様に係る無線通信装置において、前記支持部材は、表面および裏面に第３の開口および第４の開口をそれぞれ有する略筒状であって、前記３の開口および前記第４の開口に連続する内壁面に当該第３の開口および当該第４の開口の内側へ突出する突起部を有し、前記第１のカバー部材は、前記突起部によって支持され、前記絶縁部材は、前記突起部および前記内壁面と前記第１のカバー部材との間隙に充填されてもよい。これにより、第１のカバー部材を支持部材の内壁にある突起部によって支持しながら、両者の間隙に電気的スリットを形成することができる。

　本開示の第７の態様によれば、無線通信装置は、表面および裏面に第１の開口および第２の開口をそれぞれ有する略筒状の筐体と、前記第１の開口の少なくとも一部を塞ぐ第１のカバー部材と、前記第１のカバー部材を支持する支持部材と、前記第２の開口の少なくとも一部を塞ぐ第２のカバー部材と、前記支持部材と前記筐体との間隙に充填された絶縁部材と、ディスプレイと、前記筐体に収容される基板と、前記基板上に設置されたアンテナ回路と、前記基板上に設置され、前記アンテナ回路と電気的に接続された通信回路とを具備し、前記筐体は、金属材料を含み、前記第１のカバー部材は、前記ディスプレイからの光を通す透光性材料を含み、前記第２のカバー部材は、少なくとも一部の領域において金属材料を含まない。

　この無線通信装置では、筐体と支持部材との間隙に絶縁部材を充填し、当該間隙に電気的スリットを形成する。故に、この無線通信装置によれば、アンテナ回路によって送受信される電磁波の放射口を確保することができる。そのうえ、この電気的スリットは、無線通信装置のデザインの自由度を殆ど制約しない。

　第７の態様に係る無線通信装置において、前記筐体は、前記第１の開口および前記第２の開口に連続する内壁面に当該第１の開口および第２の開口の内側へ突出する突起部を有し、前記支持部材は、前記突起部によって支持され、前記絶縁部材は、前記突起部および前記内壁面と前記支持部材との間隙に充填されてもよい。これにより、支持部材を筐体の内壁にある突起部によって支持しながら、両者の間隙に電気的スリットを形成することができる。

　本開示によれば、放射効率の低下を抑制しながらアンテナを電子機器内に設置することができる。

図１は、実施形態に係る電子機器の適用例を示す図である。 図２は、実施形態に係る電子機器を例示する斜視図である。 図３は、実施形態に係る電子機器を含むシステムを例示する図である。 図４は、実施形態に係る電子機器のハードウェア構成を例示するブロック図である。 図５は、実施形態に係る電子機器に含まれる基板上の穴部、アンテナ回路、通信回路およびバッテリの位置関係を例示する図である。 図６は、実施形態に係る電子機器を例示する底面図である。 図７は、実施形態に係る電子機器におけるアンテナ回路と筐体との関係の説明図である。 図８は、アンテナ回路が単独で動作する場合のアンテナ電流の分布を例示する図である。 図９は、アンテナ回路に容量冠が接続された場合のアンテナ電流の分布を例示する図である。 図１０は、図１の変形例を示す断面図である。

　以下、本開示の一側面に係る実施の形態（以下、「本実施形態」とも表記する）を、図面に基づいて説明する。

　なお、以降、説明済みの要素と同一または類似の要素には同一または類似の符号を付し、重複する説明については基本的に省略する。

　§１　適用例　
　まず、図１を用いて、本実施形態の一適用例について説明する。図１は、本実施形態に係る電子機器の適用例を模式的に示す。この電子機器１００は、例えば、スマートウォッチなどのウェアラブルデバイスであって、図１には示されないセンサ部によって測定したユーザの血圧をディスプレイ１６０に表示したり、当該電子機器１００に連携するスマートフォンなどの他のコンピュータへ送信したりする。電子機器１００は、後述されるように、無線通信Ｉ／Ｆ（インタフェース）であるアンテナ回路１５０および図１には示されない通信回路を備えている点に着目すれば無線通信装置と呼ぶことができるし、図１には示されないセンサ部を備えている点に着目すればセンサ装置と呼ぶこともできる
　図１に示されるとおり、電子機器１００は、筐体１１０と、ガラス蓋１２０と、裏蓋１３０と、基板１４０と、アンテナ回路１５０と、ディスプレイ１６０と、絶縁部材１７０とを含む。図１は、電子機器１００をその表面に略垂直な平面で、アンテナ回路１５０を通るように切断した断面の一例を表す。

　筐体１１０は、表面および裏面に開口のある略筒状の形状を有する。筐体１１０は、金属（すなわち導体）製であるか、または金属材料を含む（例えば、非金属材料に金属をメッキしたものであってもよい）。これにより、筐体１１０の耐久性を高め、かつ、高級感あるデザインにするとともに、図７を用いて後述するように、アンテナ回路１５０の電気長を擬似的に延長する効果がある。筐体１１０は、開口に連続する内壁面に、当該開口内側へ突出する突起部を有している。ガラス蓋１２０は、筐体１１０の突起部によって間隙を開けて支持される。

　ガラス蓋１２０は、筐体１１０の表面側の開口（の少なくとも一部）を塞ぐ。ガラス蓋１２０は、ガラスまたはその他の透光性材料を含み、ディスプレイ１６０からの光を通す。すなわち、ユーザは、ディスプレイの表示内容をガラス蓋１２０越しに見ることができる。なお、ガラス蓋１２０を単にカバー部材と呼ぶこともできる。

　裏蓋１３０は、筐体１１０の裏面側の開口（の少なくとも一部）を塞ぐ。裏蓋１３０は、金属製であってもよいが、放射効率の低下を抑制する観点から、金属材料を全く含まないか、またはその少なくとも一部の領域において金属材料を含まないようにしてもよい。この少なくとも一部の領域とは、例えば、アンテナ回路１５０の設置領域と平面的に重畳するように定められる。具体的には、裏蓋１３０のうち金属材料を含まない領域を基板１４０に略平行な平面に投影した正射影は、アンテナ回路１５０の設置領域を当該平面に投影した正射影を包含する。すなわち、この裏蓋１３０（の少なくとも一部の領域）は、アンテナ回路１５０によって送受信される電磁波の放射口として利用することができる。裏蓋１３０は、例えばねじ止めにより、筐体１１０に接続され得る。裏蓋１３０を単にカバー部材と呼ぶこともできる。

　基板１４０は、筐体１１０に収容され、当該基板１４０上にはアンテナ回路１５０のほか、後述される通信回路が実装されたり、バッテリなどの電子部品や金属部品が設置されたりする。基板１４０の詳細については後述される。

　アンテナ回路１５０は、マイクロ波、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）などにおいて使用される２．４ＧＨｚ帯付近の電磁波で動作するように設計される。ここで、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈは、少なくとも、その仕様のバージョン４．０であるＢＬＥ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ　Ｌｏｗ　Ｅｎｅｒｇｙ）を含み得る。２．４ＧＨｚ帯の電磁波の１／４波長は約３ｃｍであるが、後述されるようにアンテナ回路１５０（に含まれるアンテナ素子）と電子機器１００の筐体との間に生じる寄生容量を、アンテナ回路１５０に接続される容量冠（キャパシティハット）として利用することで、アンテナ回路１５０の電気長を目標周波数の１／４波長未満に抑えることができる。なお、アンテナ回路１５０の目標周波数は２．４ＧＨｚ帯に限定されない。アンテナ回路１５０の詳細については後述される。

　ディスプレイ１６０は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ、などである。ディスプレイ１６０は、動画像、静止画像、テキストなどを表示する。具体的には、ディスプレイ１６０は、図１には示されないセンサ部によって生成されたセンサデータ、後述するユーザ装置からの受信データなどを表示し得る。

　絶縁部材１７０は、筐体１１０の突起部とガラス蓋１２０との間隙に充填される。この絶縁部材１７０は、この間隙を密封して防水・防塵効果を高めると同時に、筐体１１０の内部空間と外部空間との間で電磁波を通す電気的スリットを形成する。この電気的スリットは、アンテナ回路１５０によって送受信される電磁波の放射口として利用することができる。なお、絶縁部材１７０は、図１のようにディスプレイ１６０との間に間隙を有していてもよいし、ディスプレイ１６０に接していてもよい。

　放射口の長さは、目標周波数の１／４波長以上であることが好ましい。仮に、ガラス蓋を直径３ｃｍ程度の円盤状と仮定すれば、その外周、すなわち約１０ｃｍ程度の放射口を確保することができ、これは２．４ＧＨｚ帯の電磁波に必要とされる放射口の長さである３ｃｍを上回っている。この電気的スリットは、電子機器１００の部品同士の間隙を利用して形成され、筐体１１０またはその他の部品の切削などの加工を必要としないので、電子機器１００のデザインの自由度を殆ど制約しない。

　以上説明したように、適用例に係る電子機器１００では、筐体１１０とガラス蓋１２０との間隙に絶縁部材１７０を充填し、当該間隙に電気的スリットを形成する。故に、この電子機器１００によれば、アンテナ回路１５０によって送受信される電磁波の放射口を確保することができる。そのうえ、この電気的スリットは、電子機器１００のデザインの自由度を殆ど制約しない。

　§２　構成例　
　図２に、実施形態に係る電子機器１００の外観が例示される。図２において電子機器１００はスマートウォッチのように腕時計と類似した形状であるが、電子機器１００の形状はこれに限定されない。図２には、筐体１１０に接続されたベルト部材２１０が描かれている。

　ベルト部材２１０は、筐体１１０の裏面、裏蓋１３０、またはその他の支持体に接続される。ユーザは、筐体１１０の裏面が内側を向くようにベルト部材２１０を手首付近に巻き付けることで、電子機器１００を装着できる。なお、後述されるように電子機器１００がそのセンサ部の１つとして血圧計を備える場合に、ベルト部材２１０はカフとして使用され得る。

　図３に例示されるように、電子機器１００は、例えばスマートフォン、タブレット端末、ラップトップなどの他のコンピュータであるユーザ装置３１０に接続される。電子機器１００およびユーザ装置３１０は、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどの近距離無線通信を用いて接続され得る。電子機器１００は、必要に応じて、血圧データ、動きデータ（例えば、加速度データもしくは角速度データ）、または動きデータに基づいて計算された歩数データ、活動量データ、消費カロリーデータなどのセンサデータをユーザ装置３１０へ送信してもよい。逆に、電子機器１００は、ユーザ装置３１０から例えば着信通知、メール通知など種々のデータを受信して、そのディスプレイに表示してもよい。

　ユーザ装置３１０は、ＢｌｕｅｔｏｏｔｈまたはＷｉＦｉなどを用いて、電子機器１００からセンサデータを受信する。他方、ユーザ装置３１０は、電子機器１００に表示させるための種々のデータを電子機器１００へ送信してもよい。また、ユーザ装置３１０は、図３に例示されるように、ネットワーク経由でサーバ３２０に接続され得る。ただし、ユーザ装置３１０とサーバ３２０との接続は必須ではなく、電子機器１００およびユーザ装置３１０の２者間で連携することもあり得る。ユーザ装置３１０は、例えば３Ｇ、４Ｇなどの移動体通信、Ｗｉ－Ｆｉ、Ｗｉ－ｍａｘなどを用いて、センサデータをネットワーク経由でサーバ３２０へ送信する。

　このほか、ユーザ装置３１０は、電子機器１００によって送信されるセンサデータをグラフ化して表示してもよい。ユーザ装置３１０には、センサデータを管理するためのアプリケーションがインストールされていてもよい。

　サーバ３２０は、ユーザ装置３１０から送信されたセンサデータを蓄積する。サーバ３２０は、例えばユーザの保険加入査定、健康増進プログラムの成績評価などに供するために、保険会社またはプログラム運営者のＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）などからのアクセスに応じて当該ユーザのセンサデータを送信してもよい。

　次に、図４を用いて、電子機器１００のハードウェア構成の一例について説明する。図４は、電子機器１００のハードウェア構成の一例を模式的に例示する。

　図４に例示するように、本実施形態に係る電子機器１００は、制御部４１０と、通信回路４２０と、操作入力部４３０と、記憶部４４０と、出力装置４５０と、センサ部４６０とが電気的に接続されたコンピュータであってよい。さらに、電子機器１００において、アンテナ回路１５０は通信回路４２０に電気的に接続され、バッテリ４７０は図４の各要素にエネルギーを供給する。

　制御部４１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）などを含む。ＣＰＵは、記憶部４４０に格納されたプログラムをＲＡＭに展開する。そして、ＣＰＵがこのプログラムを解釈および実行することで、制御部４１０は、様々な情報処理を実行可能となる。

　例えば、制御部４１０は、通信回路４２０から受信データを受け取ったり、逆に通信回路４２０へ送信データを渡したりする。また、制御部４１０は、出力装置４５０へ出力データを渡したり、センサ部４６０による測定の開始／終了を命令したりする。さらに、制御部４１０は、操作入力部４３０からユーザによる操作入力を受け取り、これに応じた動作、例えばディスプレイ１６０の画面遷移、ユーザ装置３１０とのデータの送受信、センサ部４６０による測定の開始／終了制御、などを行う。

　操作入力部４３０は、ユーザによる操作入力を受け取るハードウェアである。操作入力部４３０は、例えば電子機器１００の筐体１１０の側面に備え付けられたボタン、竜頭など、またはタッチスクリーンを含み得る。

　記憶部４４０は、いわゆる補助記憶装置であり、例えば、内蔵のフラッシュメモリなどの半導体メモリであり得る。記憶部４４０は、制御部４１０で実行されるプログラム、制御部４１０によって使用されるデータ（例えば、各種センサデータ）などを記憶する。出力装置４５０は、ディスプレイ１６０を含んでいてもよく、さらに音声、楽曲などを出力するスピーカなどの他のデバイスを含み得る。

　センサ部４６０は、所定の物理量を測定してセンサデータを生成し、制御部４１０に渡す。センサ部４６０は、図４に示した血圧計４６１のほか、動きセンサ（例えば、加速度センサ、ジャイロセンサなど）、カメラ（イメージセンサ）、マイクロフォン、脈波センサ、環境センサ（温度センサ、湿度センサ、気圧センサなど）などを含み得る。また、センサデータは、生のセンシングデータに限られず、これを補正したり、加工したりすることで生成されたデータを含み得る。

　血圧計４６１は、ユーザの血圧を１拍毎に連続測定可能な血圧計（以降、連続型血圧計と称する）を含むことができる。連続型血圧計は、脈波伝播時間（ＰＴＴ；Ｐｕｌｓｅ　Ｔｒａｎｓｉｔ　Ｔｉｍｅ）からユーザの血圧を連続測定してもよいし、トノメトリ法または他の技法により連続測定を実現してもよい。

　血圧計４６１は、連続型血圧計に代えて、または、加えて、連続測定不可能な血圧計（以降、非連続型血圧計と称する）を含むこともできる。非連続型血圧計は、例えば、オシロメトリック方式の血圧計であり得る。オシロメトリック方式の血圧計は、カフを加圧後に減圧していく段階での圧脈波を検出し、これに基づいてユーザの血圧を決定する。血圧計４６１がオシロメトリック方式の血圧計を含む場合に、前述のように、電子機器１００のベルト部材２１０がカフとして使用されてもよい。

　非連続型血圧計（特に、オシロメトリック方式の血圧計）は、連続型血圧計に比べて、測定精度が高い傾向にある。故に、血圧計は、例えば、何らかの条件が満足する（例えば、連続型血圧計によって測定されたユーザの血圧データが所定の状態を示した）ことをトリガとして、連続型血圧計に代えて非連続型血圧計を作動させ、血圧データをより高い精度で測定してもよい。

　なお、電子機器１００の具体的なハードウェア構成に関して、実施形態に応じて、適宜、構成要素の省略、置換及び追加が可能である。例えば、制御部４１０は、複数のプロセッサを含んでもよいし、電子機器１００は、複数台の情報処理装置などで構成されてもよい。

　基板１４０は、その表面裏面間を貫通する複数の穴部を有し、その１つである穴部１４１が図５に示されている。基板１４０は、この穴部（１４１）において支持体にねじ止めにより固定され得る。ここで、支持体は、筐体１１０であってもよいし、例えば回路ケースなどのそれ以外の部品であってもよい。また、穴部（１４１）を通って基板１４０を支持体に固定するねじ部材は、金属製であるか、または金属材料を含み得る。

　通信回路４２０およびバッテリ４７０などの金属体は、アンテナ回路１５０の放射効率に影響を与える。アンテナ電流の腹の位置付近にある金属体は、アンテナ電流と逆向きの電流を誘起し、見かけ上のアンテナ電流を低下させる。これは、アンテナ回路１５０からの放射効率を低下させる原因の１つと考えられる。金属体によって誘起される電流の大きさは、その金属体の大きさや、その金属体からアンテナ回路１５０までの距離に依存する。故に、かかる金属体は、基板１４０のうち、アンテナ回路１５０の周囲に定められた禁止領域１４２外に設置される。

　ここで、禁止領域１４２は、例えば、アンテナ回路１５０、すなわちアンテナ素子１５１、給電素子１５２および給電点１５３までの距離が所定値以内の範囲に定められ得る。但し、アンテナ回路１５０の両端部よりも先、すなわちアンテナ素子１５１の先端（アンテナ素子１５１の開放端であって、アンテナ電流の節の位置）よりも先と、給電点１５３（アンテナ電流の腹の位置）よりも先とは、禁止領域１４２から除外されてよい。さらに、アンテナ素子１５１の先端と電子機器１００の筐体１１０との間に生じる寄生容量を、アンテナ素子１５１に接続される容量冠として利用する場合には、アンテナ素子１５１の先端よりも先を禁止領域１４２に含めることとする。また、上記所定値は、例えば２ｍｍであるが、これに限られない。このように禁止領域１４２を設けることで、アンテナ回路１５０の周囲に金属体を配置したことに起因する、放射効率の低下を抑制することができる。

　他方、前述のねじ部材は金属材料を含むものの、アンテナ回路１５０のＧＮＤとは電気的に独立した浮遊導体（または絶縁導体とも呼べる）とみなすことができるので、アンテナ回路１５０の放射効率に大きな影響を与えない。ここで、浮遊導体とは、フローティング状態の金属であること、またはＧＮＤとは電気的に独立した金属を意味し得る。故に、禁止領域１４２内に穴部１４１を敢えて設けることで、当該禁止領域が完全なデッドスペースとなることを防ぎ、電子機器１００の筐体内部の限られたスペースを有効に活用することができる。

　アンテナ回路１５０は、基板１４０上に設置され、アンテナ素子１５１と、給電素子１５２と、給電点１５３とを含む。アンテナ素子１５１は、給電素子１５２と基板１４０との接続点である給電点１５３から給電素子１５２を介して給電される。

　アンテナ素子１５１は、小型の電子機器１００に内蔵する観点では小型であることが好ましいので、例えばモノポール型アンテナ、逆Ｌ型アンテナ、逆Ｆ型アンテナなどの１／４波長アンテナを実装したチップアンテナであり得る。ただし、アンテナ素子１５１は、１／４波長アンテナに限定されないし、チップアンテナ以外にも、プリント基板（ＰＣＢ：Ｐｒｉｎｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　Ｂｏａｒｄ）アンテナ、フレキシブル基板（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ　Ｐｒｉｎｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）アンテナ、鋳造の金属アンテナなどとして実装され得る。アンテナ素子１５１としてのチップアンテナにおいて、例えば、インダクタを形成する導体材料と、誘電体材料および磁性体材料とが積層され得る。

　給電素子１５２は、アンテナ素子１５１と、給電点１５３との間に接続される。給電素子１５２は、例えば銅などの導体材料を含む針金、パイプなどであってもよいし、基板１４０上に導電性の箔の貼付、またはエッチング、印刷などによって形成されてもよい。

　通信回路４２０は、基板１４０上に設置され、アンテナ回路１５０と電気的に接続される。通信回路４２０は、アンテナ回路１５０を介して、信号の送信処理および受信処理の少なくとも一方を行う。通信回路４２０は、信号の送信を実現するために、例えば、変調器、デジタルアナログ変換器、アップコンバータ、フィルタ、電力増幅器などを含み得る。また、通信回路４２０は、信号の受信を実現するために、例えば、低雑音増幅器、フィルタ、ダウンコンバータ、アナログデジタル変換器、復調器などを含み得る。また、通信回路４２０は、アンテナ回路１５０の送受信を切り替えるために、スイッチを含み得る。

　バッテリ４７０は、基板１４０上に設置され、通信回路４２０を含む電子機器１００内の様々な要素へエネルギーを供給する。バッテリ４７０は、例えばリチウムイオン電池などの二次電池であり得るが、その他の二次電池、または一次電池であってもよい。また、バッテリ４７０は、より広義のエネルギー供給部に置き換えられてよい。このエネルギー供給部は、バッテリ４７０に相当するものであってもよいし、例えば振動発電などのエナジーハーベスティングにより発生させた電力を供給してもよい。

　図６に、電子機器１００の裏面が例示される。繰り返しになるが、電子機器１００において、筐体１１０の裏面側の開口は裏蓋１３０によって塞がれる。なお、筐体１１０および裏蓋１３０は必ずしも別個の部品である必要はなく、一体に形成されていてもよい。

　また、前述のように、筐体１１０は、アンテナ回路１５０の電気長を擬似的に延長する効果がある。基板１４０のうち図６の破線領域に対応する領域では、図７のように、アンテナ素子１５１の先端が、筐体１１０の一部に近接して配置されており、両者の間には寄生容量が生じることになる。この寄生容量は、容量冠とみなすことができ、アンテナ回路１５０の放射効率の低下を抑制しながら、アンテナ回路１５０の電気長を等価的に延長することができる。両者の距離は、例えば２ｍｍ以下に定められるが、これに限定されない。

　アンテナ回路１５０が単独で動作する場合に、アンテナ電流は、図８に例示されるように、アンテナ素子１５１の先端（開放端）付近が節、給電点１５３付近が腹となるように分布する。他方、アンテナ素子１５１に容量冠が接続された場合に、アンテナ電流の節の位置は、図９に例示されるように、図８の例よりも遠方に延びている。これは、アンテナ回路１５０の電気長が延長されたことと等価である。故に、アンテナ回路１５０の電気長を目標周波数の１／４波長よりも短く設定したとしても、アンテナ回路１５０の動作時の共振周波数を目標周波数に近づけることが可能となる。

　［作用・効果］　
　以上説明したように、実施形態に係る電子機器において、筐体表面の開口を塞ぐガラス蓋が当該筐体によって間隙を開けて支持され、この間隙に絶縁部材が充填される。絶縁部材は、この間隙を密封して防水・防塵効果を高めると同時に、筐体の内部空間と外部空間との間で電磁波を通す電気的スリットを形成する。故に、電子機器のデザインの自由度を殆ど制約することなく、アンテナ回路によって送受信される電磁波の放射口を確保することができる。

　§３　変形例　
　以上、本開示の実施の形態を詳細に説明してきたが、前述までの説明はあらゆる点において本開示の例示に過ぎない。本開示の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。例えば、以下のような変更が可能である。なお、以下では、上記実施形態と同様の構成要素に関しては同様の符号を用い、上記実施形態と同様の点については、適宜説明を省略した。以下の変形例は適宜組み合わせ可能である。

　＜４．１＞　
　図１に電子機器１００の断面構造を示したが、この変形例を図１０に示す。図１０は、電子機器１００をその表面に略垂直な平面で、アンテナ回路１５０を通るように切断した断面の別の例を表す。筐体１１０は、図１の例と同様に、開口に連続する内壁面に、当該開口内側へ突出する突起部を有している。ただし、この突起部は、ガラス蓋１２０ではなく環状枠５１０を間隙を開けて支持する。

　環状枠５１０は、表面および裏面に開口を有する、略筒状の枠体である。環状枠５１０は、その開口に連続する内壁に当該開口内側へ突出する突起部を有している。ガラス蓋１２０は、この突起部によって間隙を開けて支持される。環状枠５１０は、例えば、筐体１１０へ加わった外力がガラス蓋１２０に伝わる際の緩衝材、または装飾としての役割を果たすほか、後述するように電気的スリットを増設する効果がある。環状枠５１０は、ガラス蓋１２０を（間接的に）支持するので、支持部材と呼ぶこともできる。

　環状枠５１０の突起部とガラス蓋１２０との間隙には、絶縁部材５２０が充填される。また、筐体１１０の突起部と環状枠５１０との間隙には、絶縁部材５３０が充填される。これらの絶縁部材５２０および絶縁部材５３０は、これらの間隙を密封して防水・防塵効果を高めると同時に、筐体１１０の内部空間と外部空間との間で電磁波を通す電気的スリットを形成する。これらの電気的スリットは、アンテナ回路１５０によって送受信される電磁波の放射口として利用することができる。なお、絶縁部材５２０および絶縁部材５３０はそれぞれ、図１０のようにディスプレイ１６０との間に間隙を有していてもよいし、ディスプレイ１６０に接していてもよい。

　放射口の長さは、目標周波数の１／４波長以上であることが好ましい。仮に、ガラス蓋を直径３ｃｍ程度の円盤状と仮定すれば、その外周、すなわち約１０ｃｍ程度の放射口を２箇所確保することができ、これらは２．４ＧＨｚ帯の電磁波に必要とされる放射口の長さである３ｃｍを上回っている。これらの電気的スリットは、電子機器１００の部品同士の間隙を利用して形成され、筐体１１０またはその他の部品の切削などの加工を必要としないので、電子機器１００のデザインの自由度を制約することはない。

　なお、これら放射口の一方が不要である場合には、絶縁部材５２０および絶縁部材５３０の一方が省略されてもよい。また、図１および図１０を用いて説明した、部品間に形成された電気的スリットに限らず、電子機器１００が例えば非接触給電などの他の目的の開口を有する場合には、この開口をアンテナ回路１５０によって送受信される電磁波の放射口として利用してもよい。さらに、放射口の大きさが目標周波数の１／４波長に満たない場合であっても、当該放射口の近傍にアンテナ回路１５０を設置することで、放射効率の低下を抑制できる。

　ただし、ここまで説明した実施形態は全て、あらゆる点において本開示の例示に過ぎない。本開示の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。つまり、本開示の実施にあたって、実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。なお、各実施形態において登場するデータを自然言語により説明しているが、より具体的には、コンピュータが認識可能な疑似言語、コマンド、パラメータ、マシン語等で指定される。

　上記各実施形態の一部または全部は、特許請求の範囲のほか以下に示すように記載することも可能であるが、これに限られない。

　［１］　
　表面および裏面に第１の開口および第２の開口をそれぞれ有する略筒状の筐体（１１０）と、
　前記第１の開口の少なくとも一部を塞ぐ第１のカバー部材（１２０）と、
　前記第２の開口の少なくとも一部を塞ぐ第２のカバー部材（１３０）と、
　前記第１のカバー部材と前記筐体との間隙に充填された絶縁部材（１７０）と、
　ディスプレイ（１６０）と、
　前記筐体に収容される基板（１４０）と、
　前記基板上に設置されたアンテナ回路（１５０）と、
　前記基板上に設置され、前記アンテナ回路と電気的に接続された通信回路（４２０）とを具備し、
　前記筐体は、金属材料を含み、
　前記第１のカバー部材は、前記ディスプレイからの光を通す透光性材料を含む、
　無線通信装置（１００）。

　［２］　
　表面および裏面に第１の開口および第２の開口をそれぞれ有する略筒状の筐体（１１０）と、
　前記第１の開口の少なくとも一部を塞ぐ第１のカバー部材（１２０）と、
　前記第１のカバー部材を支持する支持部材（５１０）と、
　前記第２の開口の少なくとも一部を塞ぐ第２のカバー部材（１３０）と、
　前記第１のカバー部材と前記支持部材との間隙に充填された絶縁部材（５２０）と、　ディスプレイ（１６０）と、
　前記筐体に収容される基板（１４０）と、
　前記基板上に設置されたアンテナ回路（１５０）と、
　前記基板上に設置され、前記アンテナ回路と電気的に接続された通信回路（４２０）とを具備し、
　前記筐体は、金属材料を含み、
　前記第１のカバー部材は、前記ディスプレイからの光を通す透光性材料を含む、
　無線通信装置（１００）。

　［３］　
　表面および裏面に第１の開口および第２の開口をそれぞれ有する略筒状の筐体（１１０）と、
　前記第１の開口の少なくとも一部を塞ぐ第１のカバー部材（１２０）と、
　前記第１のカバー部材を支持する支持部材（５１０）と、
　前記第２の開口の少なくとも一部を塞ぐ第２のカバー部材（１３０）と、
　前記支持部材と前記筐体との間隙に充填された絶縁部材（５３０）と、
　ディスプレイ（１６０）と、
　前記筐体に収容される基板（１４０）と、
　前記基板上に設置されたアンテナ回路（１５０）と、
　前記基板上に設置され、前記アンテナ回路と電気的に接続された通信回路（４２０）とを具備し、
　前記筐体は、金属材料を含み、
　前記第１のカバー部材は、前記ディスプレイからの光を通す透光性材料を含む、
　無線通信装置（１００）。

　１００・・・電子機器
　１１０・・・筐体
　１２０・・・ガラス蓋
　１３０・・・裏蓋
　１４０・・・基板
　１４１・・・穴部
　１４２・・・禁止領域
　１５０・・・アンテナ回路
　１５１・・・アンテナ素子
　１５２・・・給電素子
　１５３・・・給電点
　１６０・・・ディスプレイ
　１７０，５２０，５３０・・・絶縁部材
　２１０・・・ベルト部材
　３１０・・・ユーザ装置
　３２０・・・サーバ
　４１０・・・制御部
　４３０・・・操作入力部
　４４０・・・記憶部
　４５０・・・出力装置
　４６０・・・センサ部
　４６１・・・血圧計
　４２０・・・通信回路
　４７０・・・バッテリ
　５１０・・・環状枠

Claims (11)

1. 　表面および裏面に第１の開口および第２の開口をそれぞれ有する略筒状の筐体と、
   　前記第１の開口の少なくとも一部を塞ぐ第１のカバー部材と、
   　前記第２の開口の少なくとも一部を塞ぐ第２のカバー部材と、
   　前記第１のカバー部材と前記筐体との間隙に充填された絶縁部材と、
   　ディスプレイと、
   　前記筐体に収容される基板と、
   　前記基板上に設置されたアンテナ回路と、
   　前記基板上に設置され、前記アンテナ回路と電気的に接続された通信回路と
   を具備し、
   　前記筐体は、金属材料を含み、
   　前記第１のカバー部材は、前記ディスプレイからの光を通す透光性材料を含む、
   　無線通信装置。
2. 　前記筐体は、前記第１の開口および前記第２の開口に連続する内壁面に当該第１の開口および当該第２の開口の内側へ突出する突起部を有し、
   　前記絶縁部材は、前記突起部および前記内壁面と前記第１のカバー部材との間隙に充填される、
   　請求項１に記載の無線通信装置。
3. 　前記第２のカバー部材は、少なくとも一部の領域において金属材料を含まず、
   　前記第２のカバー部材の前記少なくとも一部の領域を前記基板に略平行な平面に投影した第１の正射影は、前記アンテナ回路の設置領域を当該平面に投影した第２の正射影を包含する、
   　請求項１に記載の無線通信装置。
4. 　請求項１に記載の無線通信装置と、
   　物理量を測定し、センサデータを生成するセンサと
   　を具備し、
   　前記通信回路は、前記アンテナ回路を介して前記センサデータを送信する、
   　センサ装置。
5. 　請求項１に記載の無線通信装置と、
   　物理量を測定し、センサデータを生成するセンサと
   　を具備し、
   　前記ディスプレイは、前記センサデータを表示する、
   　センサ装置。
6. 　前記センサは、血圧計を含む、請求項５に記載のセンサ装置。
7. 　請求項６に記載のセンサ装置と、
   　前記筐体に接続されたベルト部材と
   　を具備する、ウェアラブルデバイス。
8. 　表面および裏面に第１の開口および第２の開口をそれぞれ有する略筒状の筐体と、
   　前記第１の開口の少なくとも一部を塞ぐ第１のカバー部材と、
   　前記第１のカバー部材を支持する支持部材と、
   　前記第２の開口の少なくとも一部を塞ぐ第２のカバー部材と、
   　前記第１のカバー部材と前記支持部材との間隙に充填された絶縁部材と、
   　ディスプレイと、
   　前記筐体に収容される基板と、
   　前記基板上に設置されたアンテナ回路と、
   　前記基板上に設置され、前記アンテナ回路と電気的に接続された通信回路と
   を具備し、
   　前記筐体は、金属材料を含み、
   　前記第１のカバー部材は、前記ディスプレイからの光を通す透光性材料を含む、
   　無線通信装置。
9. 　前記支持部材は、表面および裏面に第３の開口および第４の開口をそれぞれ有する略筒状であって、前記３の開口および前記第４の開口に連続する内壁面に当該第３の開口および当該第４の開口の内側へ突出する突起部を有し、
   　前記第１のカバー部材は、前記突起部によって支持され、
   　前記絶縁部材は、前記突起部および前記内壁面と前記第１のカバー部材との間隙に充填される、
   　請求項８に記載の無線通信装置。
10. 　表面および裏面に第１の開口および第２の開口をそれぞれ有する略筒状の筐体と、
    　前記第１の開口の少なくとも一部を塞ぐ第１のカバー部材と、
    　前記第１のカバー部材を支持する支持部材と、
    　前記第２の開口の少なくとも一部を塞ぐ第２のカバー部材と、
    　前記支持部材と前記筐体との間隙に充填された絶縁部材と、
    　ディスプレイと、
    　前記筐体に収容される基板と、
    　前記基板上に設置されたアンテナ回路と、
    　前記基板上に設置され、前記アンテナ回路と電気的に接続された通信回路と
    を具備し、
    　前記筐体は、金属材料を含み、
    　前記第１のカバー部材は、前記ディスプレイからの光を通す透光性材料を含む、
    　無線通信装置。
11. 　前記筐体は、前記第１の開口および前記第２の開口に連続する内壁面に当該第１の開口および第２の開口の内側へ突出する突起部を有し、
    　前記支持部材は、前記突起部によって支持され、
    　前記絶縁部材は、前記突起部および前記内壁面と前記支持部材との間隙に充填される、　請求項１０に記載の無線通信装置。

Images