JP2006304039A - 携帯端末 - Google Patents

Abstract

【課題】非接触通信を行う外部リーダー／ライターに対して、どのような使用形態であっても安定した非接触通信を行える携帯端末を提供すること。
【解決手段】外部装置との非接触通信を行う非接触通信媒体５と、非接触通信媒５と接続される上筐体アンテナ１及び下筐体アンテナ２と、端末本体の使用形態を検出するセンサー３と、上筐体アンテナ１及び下筐体アンテナ２の出力を切替える切替え回路６と、センサー３の検出結果に応じて切替え回路６の切替え制御を行う制御部４とを備えることによって、センサー３が端末本体の使用形態を検出し、その検出結果に応じて良好な通信を行えるアンテナを選択できるので、携帯端末がＲ／Ｗに対してどの向きに向けられても安定した非接触通信が可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、非接触通信機能を有する携帯端末に関するものである。

従来の非接触通信機能を有する携帯端末として、例えば特許文献１記載のものがある。この特許には、非接触ＩＣ機能を有する非接触通信媒体の小型化に伴い、非接触通信媒体に内蔵されているアンテナの利得を向上させるため、２次アンテナとしてのブースターコイルを用い、この２次アンテナと非接触通信媒体の１次アンテナである内蔵アンテナとを電磁結合させた携帯端末が開示されている。
特開２００４−２９８７３号公報

しかしながら、特許文献１記載の携帯端末では、利得向上のための２次アンテナが取り付けられた筐体面からでしか高感度の通信ができないという問題があった。さらに、この技術を折畳み形状の携帯端末に適用しようとし、上部筐体に特許文献１記載の２次アンテナを配置した場合、下部筐体を外部リーダー/ライター（以降Ｒ／Ｗと記載）側に向けた際に、下部筐体自体が電磁遮蔽物となり非接触通信の妨げとなるため、その形態及び通信方向も特定されるという制限があった。

本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、使用形態や通信方向にとらわれない安定した非接触通信が行える携帯端末を提供することを目的とする。

本発明の携帯端末は、外部装置との非接触通信を行う非接触通信手段と、非接触通信手段と接続される複数の非接触信号送受信手段と、端末本体の使用形態を検出する検出手段と、複数の非接触信号送受信手段の出力を切替える切替え手段と、検出手段での検出結果に応じて切替え手段の切替え制御を行う制御手段とを備えた構成を有している。

この構成により、検出手段によって検出される使用形態に応じて複数の非接触信号送受信手段を選択することができる。

また、本発明の携帯端末は、非接触通信手段が、複数の非接触信号送受信手段の近傍に設けられた構成を有している。

この構成により、複数の非接触信号送受信手段と非接触通信手段との接続距離を短くすることができる。

さらに、本発明の携帯端末は、非接触通信手段が、外部装置との非接触通信を行う送受信手段と、送受信手段の受信信号の認証を行う非接触通信用認証手段とを備えた構成を有する。

この構成により、非接触通信手段から送受信手段と非接触通信用認証手段とを分離して配置することができる。

さらに、本発明の携帯端末は、送受信手段が複数の非接触信号送受信手段の近傍に設けられた構成を有する。

この構成により、複数の非接触信号送受信手段と送受信手段との接続距離を短くすることができる。

さらに、本発明の携帯端末は、複数の非接触信号送受信手段での通信品質を比較する通信品質比較手段をさらに備え、通信品質比較手段による通信品質の比較結果に応じて切替え手段の切替え制御を行う構成を有する。

この構成により、通信品質比較手段によって検出される通信品質に応じて複数の非接触信号送受信手段を選択することができる。

さらに、本発明の携帯端末は、非接触通信手段が着脱可能である構成を有する。

この構成により、非接触通信手段は端末本体に対して着脱できる。

さらに、本発明の携帯端末は、非接触通信用認証手段が着脱可能である構成を有する。

この構成により、前記非接触通信用認証手段は端末本体に対して着脱できる。

本発明の携帯端末は、外部装置との非接触通信を行う非接触通信手段と、非接触通信手段と接続される複数の非接触信号送受信手段と、端末本体の使用形態を検出する検出手段と、複数の非接触信号送受信手段の出力を切替える切替え手段と、検出手段での検出結果に応じて切替え手段の切替え制御を行う制御手段とを備えることによって、携帯端末がＲ／Ｗなどの外部装置に対してどの向きに向けられても安定した非接触通信を提供することが可能となる効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態の携帯端末ついて、図面を用いて説明する。

以下の説明では、携帯端末として一般的な折畳み形状の携帯電話を例に説明を進めるが、本発明は携帯電話に限られるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における携帯電話の概略ブロック図であり、折畳み形状の携帯電話を横から見た図である。

図１において、本実施の形態の携帯電話は、一般電話機能としての上筐体１０と、下筐体１１と、スピーカ１３と、表示部１４と、マイク１５と、操作部１７と、電話用アンテナ１８と、無線部１９と、これらとのインターフェースを行う携帯電話用Ｉ／Ｆ１６とを有し、非接触通信機能としての筐体１０及び下筐体１１にそれぞれ配置された非接触信号送受信手段としての上筐体アンテナ１及び下筐体アンテナ２と、携帯電話の使用形態を検出するセンサー３と、上筐体アンテナ１及び下筐体アンテナ２の出力を切替える切替え回路６と、携帯電話全体の制御及びセンサー３の検出結果に応じて切替え回路６の切替え制御を行う制御部４と、切替え回路６によって上筐体アンテナ１または下筐体アンテナ２との接続が切替えられ、外部装置との非接触通信を行う非接触通信媒体５とを有する。ここで、外部装置としてのＲ／Ｗ１２は、下筐体１１と対向配置されている。

以上のように構成された本実施の形態の携帯電話についてその動作について説明する。

電話用アンテナ１８と無線部１９の接続体は電話用の電波を送受するものである。この接続体が電話用の電波を受信すると、その電波は携帯電話用Ｉ／Ｆ１６を介して制御部４に伝えられ、制御部４は携帯電話用Ｉ／Ｆ１６を介してスピーカー１３、マイク１５、操作部１７、表示部１４を動作させることにより、通話、インターネット接続等のサービスを確立させることができる。

上筐体１０及び下筐体１１に配置された上筐体アンテナ１及び下筐体アンテナ２は、上筐体１０の外側面（上面）と下筐体１１の外側面（下面）をＲ／Ｗ１２の検出面１２ａと対向させた時に、Ｒ／Ｗ１２からの到来電波に対して利得が最大になるように、到来電波の偏波面に各アンテナの向きを合わせて配置されており、切替え回路６によりその出力が選択的に非接触通信媒体５と接続される。

なお、図１に示す実施の形態では、上筺体アンテナ１及び下筺体アンテナ２は、それぞれ、上筺体１０の外側面内及び下筺体１１の外側面内に沿って設けられているので、上記のように、上筐体１０の外側面（上面）及び下筐体１１の外側面（下面）を検出面１２ａに対向配置すれば最大の利得が得られるが、上筐体１０の内側面（下面）と下筐体１１の内側面（上面）を検出面１２ａと対向させても、利得は少し低下するものの、非接触媒体５との通信が行える。

センサー３は、携帯電話が縦方向に使用されているのか、横方向に使用されているのか、開いた状態で使用されているのか、閉じた状態で使用されているのかなどの使用形態を検出することができ、この検出結果によって制御部４は使用形態に応じたアンテナを選択するように切替え回路６に信号を出力し、その出力信号に応じて切替え回路６は選択された上筐体アンテナ１、または下筐体アンテナ２と非接触通信媒体５を接続し非接触通信を行う。ここで使われるセンサー３は、加速度センサーによる重力検出や、静電容量検出による人体検出、磁気センサーやホール素子などによる筐体の開閉検出などが一般的である。

まず、センサー３が加速度センサーによる重力検出の場合について説明する。Ｒ／Ｗ１２はその検出面１２ａを、図１に示すように一般的に上向きか、やや斜め上向きに配置されることが多い。このような場合、携帯電話の下筺体１１を下方向に向けて使用することで一番通信状態が良くなる。したがって、センサー３で下方向の重力を検出した時に制御部４で下筐体１１の面に設けられた下筐体アンテナ２を選択させることにより、Ｒ／Ｗ１２に近い下筐体アンテナ２と非接触通信媒体５とを切替え回路６により接続させ、良好な非接触通信を行うことができる。

次に、図１において、センサー３が静電容量による人体検出をする場合について説明する。上筐体１０の内面側が人体側を向いている場合、上筐体１０の外側面と反対側の面を使用することで一番通信状態が良くなる。したがって、センサー３で上筐体１０の内側面が人体方向にあることを検出した時に、制御部４で人体と反対側の下筺体１０の外側面に設けられた下筐体アンテナ２を選択させることにより、電磁遮蔽の影響を受けにくい下筐体アンテナ２と非接触通信媒体５とを切替え回路６により接続させ、良好な安定した非接触通信を行うことができる。

ところで、一般に、携帯電話を上筐体１０と下筐体１１が開いた状態で使用する場合、携帯電話は下筐体１１を手の平において下筺体１１を手で覆うかたちで保持されることが多い。このような場合、図１に示すＲ／Ｗ１２に携帯電話を対向させて使用する際には、携帯電話の上筐体１０の外側面をＲ／Ｗ１２の検出面１２ａに向けて使用すると自然で且つ一番通信状態が良くなる。したがって、この場合、センサー３に磁気センサーやホール素子などを用い、このセンサー３で上筐体１０と下筐体１１が開いていることを検出した時に、制御部４で上筐体１０の面に設けられた上筐体アンテナ１を選択させて、Ｒ／Ｗ１２の検出面１２ａに近い上筐体アンテナ１と非接触通信媒体５とを切替え回路６により接続させ、良好な非接触通信を行うことができる。

一方、携帯電話を上筐体１０と下筐体１１が閉じた状態で使用する場合、携帯電話は上筐体１０の上部を手で覆って保持して使うことが多い。このような場合、図１に示すＲ／Ｗ１２に携帯電話を対向させて使用する際には、携帯電話の下筐体１１の外側面をＲ／Ｗ１２の検出面１２ａに向けて使用すると自然で且つ一番通信状態が良くなる。したがって、この場合、このセンサー３で上筐体１０と下筐体１１が閉じていることを検出した時に、制御部４で下筐体１１の面に設けられた下筐体アンテナ２を選択させて、Ｒ／Ｗ１２の検出面１２ａに近い下筐体アンテナ２と非接触通信媒体５とを切替え回路６により接続させ、良好な非接触通信を行うことができる。

このように、センサー３で、携帯電話を縦に使用しているか、横に使用しているか、開いているかなどの携帯電話の使用状態を検出し、その状態に応じて、自動的に、あるいは固定的に、上筐体アンテナ１または下筐体アンテナ２を制御部４で切り替えることによって、常に触通信媒体５と良好な安定した通信が行える。

尚、切替え回路６は、センサー３や制御部４の出力がなくても初期状態として特定アンテナと接続させておくことも可能である。

更に、センサー３は本実施の形態においては１つとしたが、複数のセンサーを設けることも可能である。これにより、磁気センサーやホール素子と機械式接点をもったスイッチなどの出力を組み合わせて携帯電話の使用形態（２軸構造により上筐体が９０度捻られた状態や１８０度回転した状態）等を検出し、検出結果に応じて選択するアンテナを切替えることも可能である。

また、本実施の形態においては上筐体アンテナ１及び下筐体アンテナ２を上筐体１０及び下筐体１１に配置した場合について説明したが、同じ筐体内の他のアンテナ（例えば筐体側面に沿ったアンテナ等）を選択することも可能であり、更に各面に２個以上のアンテナを配置することも可能である。

このように実施の形態１によれば、上筐体１０及び下筺体１１に配置された非接触通信用の上筐体アンテナ１及び下筐体アンテナ２と、携帯電話の使用形態を検出するセンサー３と、上筐体アンテナ１及び下筐体アンテナ２の出力を切替える切替え回路６と、センサー３の検出結果に応じて切替え回路６の切替え制御を行う制御部４を設けたことにより、使用形態に応じてアンテナを選択することができ、電磁遮蔽の影響を受けにくいアンテナによる良好な非接触通信を実現することができる。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における携帯電話の概略ブロック図である。

図２において、本実施の形態の携帯電話は、上筐体アンテナ１の近傍に非接触通信媒体５ａが上筐体アンテナ１と接続して配置され、下筐体アンテナ２の近傍に非接触通信媒体５ｂが下筐体アンテナ２と接続して配置され、切替え回路６によって上筐体アンテナ１と非接触通信媒体５ａとの接続体、または下筐体アンテナ２と非接触通信媒体５ｂとの接続体を切替えている。その他の構成は実施の形態１と同じであるので説明は省略する。

なお、図２以降における携帯電話機能の構成は、図１と同じであるので省略してある。

このような実施の形態２の携帯電話によれば、実施の形態１と同様、使用形態に応じてアンテナを選択することができ、使用形態に応じた電磁遮蔽の影響を受けにくいアンテナによる良好な非接触通信を実現できると共に、上筐体アンテナ１及び下筐体アンテナ２の近傍に、それぞれ非接触通信媒体５ａ及び非接触通信媒体５ｂを設けることにより各アンテナと非接触通信媒体間の接続距離を短くすることができ、伝送損失を減少させることが可能となる。

なお、本実施の形態においては、非接触通信媒体５ａおよび５ｂは同じ情報を共有している場合には、他の実施の形態と同様に、携帯電話の使用の状態で上筐体アンテナ１または下筐体アンテナ２を切り替える。また、異なるＩＣカードを用いる場合のように、非接触通信媒体５ａおよび５ｂが異なる情報を有するようにしたい場合には、ユーザが、使用したいＩＣカードに応じて、意図的に上筐体１０または下筐体１１の外側面を検出面１２ａに対向するように使用し、センサー３により携帯電話の使用状態を検出させて、非接触通信媒体５ａまたは５ｂを切り替えるようにしてもよい。

（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３における携帯電話の概略ブロック図である。

図３において、本実施の形態の携帯電話は、非接触通信を行う送受信回路７と、送受信回路７からの受信信号の認証及び送信信号の生成を行う非接触通信用認証媒体９とを有しており、切替え回路６によって上筐体アンテナ１と送受信回路７との接続、または下筐体アンテナ２と送受信回路７との接続を切替えている。このように本実施の形態では、送受信回路７と非接触通信用認証媒体９は、実施の形態１の非接触通信媒体５から回路を独立させている。その他の構成は実施の形態１と同じであるので説明は省略する。

このような実施の形態３の携帯電話によれば、実施の形態１と同様に使用形態に応じてアンテナを選択することができ、使用形態に応じた電磁遮蔽の影響を受けにくいアンテナによる良好な非接触通信を実現できると共に、非接触通信用認証媒体９と送受信回路７を独立させることにより、送受信回路７の基板上での配置位置に自由度が生まれ、上下筐体アンテナ１，２と送受信回路７間の伝送損失を減少させることが可能となる。

（実施の形態４）
図４は、本発明の実施の形態４における携帯電話の概略ブロック図である。

図４において、本実施の形態の携帯電話は、上筐体アンテナ１の近傍に送受信回路７ａが上筐体アンテナ１と接続して配置され、下筐体アンテナ２の近傍に送受信回路７ｂが下筐体アンテナ２と接続して配置され、送受信回路７ａ、７ｂでの受信信号の認証及び送受信回路７ａ、７ｂへの送信信号の生成を行う非接触通信用認証媒体９が切替え回路６に接続されており、切替え回路６によって上筐体アンテナ１と送受信回路７ａとの接続体、または下筐体アンテナ２と送受信回路７ｂとの接続体を切替えている。その他の構成は実施の形態１と同じであるので説明は省略する。

このような実施の形態４の携帯電話によれば、実施の形態１、３と同様に使用形態に応じてアンテナを選択することができ、使用形態に応じた電磁遮蔽の影響を受けにくいアンテナによる良好な非接触通信を実現できると共に、上筐体アンテナの近傍に送受信回路７ａ及び下筐体アンテナ２の近傍に送受信回路７ｂを設けることによりアンテナ、送受信回路間の伝送損失を減少させることが可能となる。さらに、複数の送受信回路に対し非接触通信用認証媒体を１つにすることにより管理する認証番号は１つとなり、上位制御系の制御、管理等の煩雑さを軽減させることが可能となる。

（実施の形態５）
図５は本発明の実施の形態５における携帯電話の概略ブロック図である。

図５において、本実施の形態の携帯電話は、通信エリアにおいて筺体アンテナ１と下筺体アンテナ２との通信品質を比較する通信品質比較回路８をさらに備え、通信品質比較回路８による通信品質比較結果に応じて切替え回路６の切替え制御を行うことにより、上筐体アンテナ１と非接触通信媒体５との接続体、または下筐体アンテナ２と非接触通信媒体５との接続体を切替えている。

通信品質比較回路８は、上筐体アンテナ１及び下筺体アンテナ２で受信した信号の復調ビットエラーレート（以下ＢＥＲ）、または受信信号の振幅などを比較し、ＢＥＲが良い場合や、または受信電界が強い信号の場合を通信品質が良いと判断する。

切替え回路６による切替え制御をセンサー３の結果によって行うか、通信品質比較回路８によって行うかはいずれも可能である。しかし、通信品質比較回路８を第一優先として、上筐体アンテナ１及び下筐体アンテナ２の通信品質が閾値以上もしくは閾値以下であった場合にセンサー３によるアンテナ切替えに移行させることにより、アンテナからの受信状態が悪くなる前にセンサー３からの受信状態に切り替えることができる。また、センサー３を第一優先として、センサー３による使用形態の検出がうまくできなかった場合に通信品質比較回路８によるアンテナ切替えに移行させることにより、比較的安定と思われるセンサー３による検出のバックアップとして通信品質比較回路８を用いることができる。さらに、ユーザーの希望あるいは使用環境などに応じて、ユーザーあるいはメーカーがいずれを優先させるか、あるいは両者を使用するかを選択できる切替スイッチを設けておくこともできる。

その他の構成は実施の形態１と同じであるので説明は省略する。

このような実施の形態５の携帯電話によれば、使用状況に応じたアンテナを選択することができ、使用状況に応じて電波の受信状態が良いアンテナによる良好で安定した非接触通信を実現することができる。

（実施の形態６）
図６は本発明の実施の形態６における携帯電話の概略ブロック図である。

図６において、本実施の形態の携帯電話は、非接触通信媒体５が下筐体１１に対して着脱可能であり、その他の構成は実施の形態１と同じであるので省略する。

このような実施の形態６の携帯電話によれば、実施の形態１と同様に使用形態に応じてアンテナを選択することができ、使用形態に応じた電磁遮蔽の影響を受けにくいアンテナによる良好な非接触通信を実現できると共に、非接触通信媒体５を着脱可能にすることにより１つの携帯電話を複数人で共有する時や、携帯電話本体を交換する時などの利便性が高まる。

（実施の形態７）
図７は本発明の実施の形態７における携帯電話の概略ブロック図である。

図７において、本実施の形態７の携帯電話は、実施の形態１における携帯電話の非接触通信媒体５が、送受信回路７と着脱可能な非接触通信用認証媒体９とに分かれており、その他の構成は実施の形態１と同じであるので省略する。

このような実施の形態７の携帯電話によれば、実施の形態１と同様に使用形態に応じてアンテナを選択することができ、使用形態に応じた電磁遮蔽の影響を受けにくいアンテナによる良好な非接触通信を実現できると共に、非接触通信用認証媒体９を着脱可能にすることにより１つの携帯電話を複数人で共有する時や、携帯電話本体を交換する時などの利便性がさらに高まる。

なお、上記各実施の形態では、上筐体アンテナ１及び下筐体アンテナ２と電話用アンテナ１８とを別のものを使用したが、必要に応じて、上筐体アンテナ１及び下筐体アンテナ２を電話用アンテナと兼用させることも可能である。

また、上記各実施の形態では、折りたたみ式の携帯電話を例に説明したが、折りたたみ式でない携帯電話や、携帯電話以外の、電子手帳、ナビゲーション装置、PDAなどの情報携帯端末機や、音楽や映像などを再生できる携帯型オーディオ機器などのあらゆる携帯端末で、電子財布や電子旅券機能、IDなどの非接触認証機能、バーコードやＱＲコードなどの非接触読み取り機能など、あらゆる非接触通信機能を有するものに適応できることはいうまでもない。ただし、バーコードやＱＲコードなどの非接触読み取り機能の場合は、本発明の非接触信号送受信手段として、例えばレーザ発信素子などが使用できる。

以上のように、本発明にかかる携帯端末は、外部装置との非接触通信を行う非接触通信手段と、非接触通信手段と接続される複数の非接触信号送受信手段と、端末本体の使用形態を検出する検出手段と、複数の非接触信号送受信手段の出力を切替える切替え手段と、検出手段での検出結果に応じて切替え手段の切替え制御を行う制御手段とを備えることによって、携帯端末がＲ／Ｗなどに対してどの向きに向けられても安定した非接触通信を提供することが可能となる効果を有し、非接触通信機能を有した携帯端末などに有用である。

本発明の実施の形態１における携帯電話の概略ブロック図 本発明の実施の形態２における携帯電話の概略ブロック図 本発明の実施の形態３における携帯電話の概略ブロック図 本発明の実施の形態４における携帯電話の概略ブロック図 本発明の実施の形態５における携帯電話の概略ブロック図 本発明の実施の形態６における携帯電話の概略ブロック図 本発明の実施の形態７における携帯電話の概略ブロック図

符号の説明

１ 上筐体アンテナ
２ 下筐体アンテナ
３ センサー
４ 制御部
５，５ａ，５ｂ 非接触通信媒体
６ 切替え回路
７，７ａ，７ｂ 送受信回路
８ 通信品質比較回路
９ 非接触通信用認証媒体
１０ 上筐体
１１ 下筐体
１２ Ｒ／Ｗ
１２ａ 検出面
１３ スピーカー
１４ 表示部
１５ マイク
１６ 携帯電話用Ｉ／Ｆ
１７ 操作部
１８ 電話用アンテナ
１９ 無線部

Claims (7)

1. 外部装置との非接触通信を行う非接触通信手段と、前記非接触通信手段と接続される複数の非接触信号送受信手段と、端末本体の使用形態を検出する検出手段と、前記複数の非接触信号送受信手段の出力を切替える切替え手段と、前記検出手段での検出結果に応じて前記切替え手段の切替え制御を行う制御手段とを備えた携帯端末。
2. 前記非接触通信手段が、前記複数の非接触信号送受信手段の近傍に設けられた請求項１記載の携帯端末。
3. 前記非接触通信手段が、前記外部装置との非接触通信を行う送受信手段と、前記送受信手段の受信信号の認証を行う非接触通信用認証手段とを備えた請求項１記載の携帯端末。
4. 前記送受信手段が、前記複数の非接触信号送受信手段の近傍に設けられた請求項１記載の携帯端末。
5. 前記複数の非接触信号送受信手段での通信品質を比較する通信品質比較手段をさらに備え、前記通信品質比較手段による通信品質の比較結果に応じて前記切替え手段の切替え制御を行う請求項１記載の携帯端末。
6. 前記非接触通信手段が着脱可能である請求項１記載の携帯端末。
7. 前記非接触通信用認証手段が着脱可能である請求項３記載の携帯端末。
   
   

Images