JP5197523B2

JP5197523B2 - 携帯電子機器

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Publication number: JP5197523B2
Application number: JP2009177071A
Authority: JP
Inventors: 良章平岡
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2009-07-29
Filing date: 2009-07-29
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2029-07-29
Also published as: JP2011035478A

Description

本発明は、外部機器と通信を行う携帯電子機器に関する。

携帯端末（携帯電子機器）には、第１の筐体と第２の筐体とから構成され、使用態様に応じてヒンジ部を介して開状態と閉状態とに移行可能に構成される折り畳み型のものがある。このような折り畳み型の携帯電子機器では、アンテナを介して外部と通信を行う通信機能を有している。

例えば、特許文献１によれば、第１の筐体に配置された第１の導電部と第２の筐体に配置された第２の導電部のいずれか一方を給電することでアンテナの放射素子として機能させ、いずれか他方をアンテナのグランドにすることにより、高い通信品質を担保する技術が開示されている。

特開２００２−３３５１８０号公報

しかし、上述の携帯電子機器は、筐体の一部が使用者に把持されることにより人体の影響を受け、また、周囲に金属等が配置されている場合には、金属等の影響を受けることによって、アンテナの利得が低下するという問題があった。

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、人体や金属等に起因するアンテナの利得の低下を抑制することが可能な携帯電子機器を提供することにある。

本発明に係る携帯電子機器は、上記課題を解決するために、第１の筐体と、前記第１の筐体に連結された第２の筐体と、前記第１の筐体と前記第２の筐体のいずれか一方に配置された第１のグランド部、給電部並びに前記第１のグランド部及び前記給電部に接続された信号処理部と、前記第１の筐体と前記第２の筐体のいずれか一方に配置され、前記第１のグランド部の外側に所定の形状で形成された第１の導電部と、前記第１の筐体と前記第２の筐体のいずれか他方に配置され、所定の形状で形成されると共に、一方端が前記第１の導電部の一方端に電気的に接続された第２の導電部と、一方端が前記第１の導電部の他方端及び前記第２の導電部の他方端に接続され、他方端が前記給電部に接続され、平衡状態と不平衡状態を相互に変換する変換回路部と、を有することを特徴とする。

上記携帯電子機器では、前記第１の筐体と前記第２の筐体とは開状態と閉状態との間を移動可能に構成され、記第１の筐体と前記第２の筐体のいずれか一方における前記第１の導電部の内側に配置された第２のグランド部と、前記開状態及び前記閉状態を検出する検出部と、前記検出部により前記閉状態が検出された場合、前記変換回路部の前記一方端における前記第２の導電部との接続を遮断すると共に、前記第１の導電部の前記一方端と前記第２の導電部の前記一方端との接続を遮断して、前記第１の導電部の前記一方端と前記第２のグランド部とを電気的に接続する切替部と、を有することが好ましい。

上記携帯電子機器では、前記第１の導電部と前記第２の導電部の形状の少なくとも一方は、それぞれ蛇行形状で形成されていることが好ましい。

上記携帯電子機器では、前記第１の筐体と前記第２の筐体との前記連結の部分は、導電性部材で形成され、前記第１の導電部の前記一方端と前記第２の導電部の前記一方端とは、いずれも前記導電性部材の前記連結の部分に接続されて、電気的に接続される構成であることが好ましい。

上記携帯電子機器では、前記第１の導電部の前記一方端と前記第２の導電部の前記一方端は、近接して配置されて静電結合する構成であることが好ましい。

本発明によれば、人体や金属等に起因するアンテナの利得の低下を抑制することが可能である。

本実施例に係る携帯電話装置の外観を示す図である。携帯電話装置の開状態及び閉状態において構成されるアンテナについての説明に供する図である。本実施例に係る携帯電話装置の機能についての説明に供する図である。導電部の形状についての説明に供する図である。操作部側筐体部と表示部側筐体部との連結部分の構成についての説明に供する図である。ヒンジ軸のカム構造が第１の導電部の一方端に接触する様子を示す図である。切替部の動作についての説明に供する図である。携帯電話装置の開状態と閉状態における切替部の動作についての説明に供するフローチャートである。携帯電話装置の開状態において、操作部側筐体部と表示部側筐体部とが連結部分で静電結合している様子を模式的に示す図である。切替部の動作についての説明に供する図である。携帯電話装置の開状態と閉状態における切替部の動作についての説明に供するフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明に係る携帯電子機器の一例である携帯電話装置１の外観斜視図を示す。また、本実施の形態では、携帯電話装置１について説明するが、本発明は携帯電話装置に限定されるものではなく、例えば、ＰＨＳ（ＰｅｒｓｏｎａｌＨａｎｄｙｐｈｏｎｅＳｙｓｔｅｍ）、ＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔ）、ポータブルナビゲーション装置、ノートパソコン等であっても良い。

携帯電話装置１は、操作部側筐体部２（第１の筐体）と、表示部側筐体部３（第２の筐体）と、を備えて構成される。操作部側筐体部２は、表面部２０に、操作キー群２１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マイク２２と、を備えて構成される。操作キー群２１は、各種設定や電話帳機能やメール機能等の各種機能を動作させるための機能設定操作ボタン２３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２４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２５と、から構成されている。

また、表示部側筐体部３は、表面部３０に、各種情報を表示するためのディスプレイ３１と、通話の相手側の音声を出力する音声出力部３２と、被写体を撮像するＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）カメラ等により構成される撮像部３３と、音楽等を外部に出力するスピーカ３４と、を備えて構成されている。

また、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、ヒンジ機構４を介して連結されている。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とを相対的に回転することにより、操作部側筐体部２と表示部側筐体部３とが互いに開かれた状態（開状態）にしたり、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（閉状態）にしたりできる。

本実施例に係る携帯電話装置１は、開状態においては、操作部側筐体部２と表示部側筐体部３を用いて折り返しダイポールアンテナとしての機能を発揮するように構成される（図２（ａ）に示す模式図を参照）。なお、折り返しダイポールアンテナのエレメント長は、通信する周波数の約２分の１波長（λ／２）となるように調整される。

ここで、上述したような機能を発揮するための構成について、図３を用いて説明する。携帯電話装置１は、図３に示すように、信号処理部４１と、第１の導電部４５と、第２の導電部４６と、変換回路部４７とを備える。

信号処理部４１は、操作部側筐体部２と表示部側筐体部３のいずれか一方に配置された第１のグランド部４２、給電部４４に接続されている。なお、本実施の形態では、信号処理部４１と、第１のグランド部４２と、給電部４４とは、操作部側筐体部２に配置されているものとする。

第１の導電部４５は、操作部側筐体部２と表示部側筐体部３のいずれか一方に配置され、第１のグランド部４２の外側に所定の形状で形成されている。なお、本実施の形態では、第１の導電部４５は、操作部側筐体部２に配置されているものとする。

第２の導電部４６は、操作部側筐体部２と表示部側筐体部３のいずれか他方に配置され、所定の形状で形成されると共に、一方端４６ａが第１の導電部４５の一方端４５ａに電気的に接続されている。なお、本実施の形態では、第２の導電部４６は、表示部側筐体部３に配置されているものとする。

変換回路部４７は、一方端４７ａが第１の導電部４５の他方端４５ｂ及び第２の導電部４６の他方端４６ｂに接続され、他方端４７ｂが給電部４４に接続され、平衡状態と不平衡状態を相互に変換する。ここで、一方端４７ａが第１の導電部４５の他方端４５ｂ及び第２の導電部４６の他方端４６ｂに接続され、他方端４７ｂが給電部４４に接続されることによって、携帯電話装置１は、折り返しダイポールアンテナを構成する。

また、変換回路部４７は、いわゆるバラン（Ｂａｌｕｎ）であり、平衡状態と不平衡状態にある電気信号を変換するための回路である。具体的には、変換回路部４７は、携帯電話装置１が開状態となり、操作部側筐体部２と表示部側筐体部３を用いて折り返しダイポールアンテナとしての機能するときに、平衡状態にあるアンテナエレメント（第１の導電部４５及び第２の導電部４６）と、不平衡状態にある回路部（信号処理部４１、第１のグランド部４２及び給電部４４等）との間を調整する。なお、変換回路部４７を設けなくても、折り返しダイポールアンテナが一定以上の利得を有するのであれば、携帯電話装置１は、変換回路部４７を設けない構成であっても良い。

ここで、折り返しダイポールアンテナは、入力インピーダンスが約３００Ωと高い性質を有している。携帯電話装置１では、折り返しダイポールアンテナのアンテナエレメントを構成する第１の導電部４５及び第２の導電部４６の内側に第１のグランド部４２が配置されるので、筐体の一部（例えば、操作部側筐体部２）が使用者に把持されたり、周囲に金属が配置されたりしても折り返しダイポールアンテナの利得の低下を抑制することができる。

また、本実施例に係る携帯電話装置１は、上述したように、操作部側筐体部２と表示部側筐体部３とは開状態と閉状態との間を移動可能に構成されており、閉状態においては、一方の筐体（例えば、操作部側筐体部２）のみを用いて折り返しモノポールアンテナとしての機能を発揮するように構成されている（図２（ｂ）に示す模式図を参照）。なお、折り返しモノポールアンテナのエレメント長は、通信する周波数の約４分の１波長（λ／４）となるように調整される。

このような機能を発揮するための構成について、図３を用いて説明する。携帯電話装置１は、図３に示すように、基本的な構成は上述と同様であるが、さらに、第２のグランド部４３と、検出部４８と、切替部４９とを備える。

第２のグランド部４３は、操作部側筐体部２と表示部側筐体部３のいずれか一方における第１の導電部４５の内側に配置されている。また、検出部４８は、開状態及び閉状態を検出する。なお、本実施の形態では、第２のグランド部４３と検出部４８は、操作部側筐体部２に配置されているものとする。

切替部４９は、検出部４８により閉状態が検出された場合、変換回路部４７の一方端４７ａにおける第２の導電部４６との接続を遮断すると共に、第１の導電部４５の一方端４５ａと第２の導電部４６の一方端４６ａとの接続を遮断して第１の導電部４５の一方端４５ａと第２のグランド部４３とを電気的に接続する。なお、切替部４９の具体的な切り替え動作については後述する。

ここで、変換回路部４７の一方端４７ａにおける第２の導電部４６との接続を遮断すると共に、第１の導電部４５の一方端４５ａと第２の導電部４６の一方端４６ａとの接続を遮断して第１の導電部４５の一方端４５ａと第２のグランド部４３とを電気的に接続されることによって、携帯電話装置１は、閉状態において、折り返しモノポールアンテナを構成する。

したがって、携帯電話装置１は、閉状態において、一方の筐体（本実施の形態では、操作部側筐体部２）のみで折り返しモノポールアンテナとしての機能を発揮するように構成されるため、操作部側筐体部２によるリターン電流と表示部側筐体部３によるリターン電流による相殺作用がないため、折り返しモノポールアンテナの利得の低下を抑制することができる。

また、携帯電話装置１は、第１の導電部４５と第２の導電部４６の形状は、図４に示すように、それぞれ蛇行形状（メアンダ形状）で形成されていることが好ましい。携帯電話装置１では、このように蛇行形状で導電部を形成することによって、蛇行形状にしない場合に比べて、低周波数の信号を受信することができる。

また、蛇行する周期のピッチ間隔を変化させることによって、様々な周波数の信号を受信することが可能となり、例えば、デジタルテレビの周波数帯域（４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚ）の信号を受信することができる。

また、携帯電話装置１では、図５に示すように、操作部側筐体部２と表示部側筐体部３との連結部分（ヒンジ部分）の一部又は全部は、導電性部材（後述するヒンジ部分４ａ、４ｂ）で形成され、第１の導電部４５の一方端４５ａと第２の導電部４６の一方端４６ａとは、いずれも導電性部材の連結部分に接続されて、電気的に接続される構成であることが好ましい。なお、図５（ａ）は、携帯電話装置１の全体の模式図を示し、図５（ｂ）は、連結部分の部分拡大図を示す。

第１の導電部４５の一方端４５ａと第２の導電部４６の一方端４６ａとは、それぞれヒンジ部分に接続されており、ヒンジ部分が物理的に接触することによって、第１の導電部４５の一方端４５ａと第２の導電部４６の一方端４６ａとが電気的に接続される。また、ヒンジ部分は、ヒンジ軸がカム構造に形成されており、開状態において、第１の導電部４５の一方端４５ａに接触するような構成であっても良い（図６を参照）。なお、図６（ａ）は、携帯電話装置１の全体の模式図を示し、図６（ｂ）は、ヒンジ部分が２軸ヒンジで構成されている場合であって、開状態におけるヒンジ軸のカム構造Ａが第１の導電部４５の一方端４５ａに接触する様子を示す模式図である。

つぎに、携帯電話装置１の開状態と閉状態における具体的な構成について、図７及び図８を用いて説明する。図７は、切替部４９ａ、４９ｂ、４９ｃの動作についての説明に供する図であり、図８は、携帯電話装置１の開状態と閉状態における切替部４９ａ、４９ｂ、４９ｃの動作についての説明に供するフローチャートである。

なお、第２の導電部４６の一方端４６ａは、ヒンジ部分４ａに電気的に接触し、第２の導電部４６の他方端４６ｂは、ヒンジ部分４ｂに電気的に接触しているものとする。また、図示しないが、検出部４８は、切替部４９ａ、４９ｂ、４９ｃに接続されており、検出結果を各切替部に供給する。

ステップＳ１において、検出部４８は、携帯電話装置１が開状態になっているか又は閉状態になっているかを検出する。検出部４８は、検出結果を切替部４９ａ、４９ｂ、４９ｃに供給する。ここで、検出部４８がホール素子によって構成されている場合には、例えば、ホール素子が操作部側筐体部２に配置され、磁石が表示部側筐体部３に配置されており、ホール素子による電圧の検出の有無によって開閉検出を行う。なお、検出部４８の構成は、ホール素子に限られない。

ステップＳ２において、携帯電話装置１の処理は、検出部４８の検出結果が閉状態ではない、すなわち開状態の場合（ＮＯ）には、操作部側筐体部２と表示部側筐体部３を用いて折り返しダイポールアンテナを構成するようにステップＳ３に進み、検出部４８の検出結果が閉状態である場合（ＹＥＳ）には、操作部側筐体部２を用いて折り返しモノポールアンテナを構成するようにステップＳ６に進む。

ステップＳ３において、切替部４９ａは、変換回路部４７と給電部４４とが電気的に接続するように切り替える。すなわち、第１の導電部４５の他方端４５ｂが直接給電部４４と接続しない構成になる。

ステップＳ４において、切替部４９ｂは、第１の導電部４５の他方端４５ｂと変換回路部４７とが電気的に接続するように切り替える。

ステップＳ５において、切替部４９ｃは、第１の導電部４５の一方端４５ａとヒンジ部分４ａとが電気的に接続するように切り替える。

このようにステップＳ３の工程からステップＳ５の工程を実行することによって、携帯電話装置１は、開状態の場合には、操作部側筐体部２と表示部側筐体部３を用いて折り返しダイポールアンテナを構成する。

また、ステップＳ６において、切替部４９ａは、第１の導電部４５の他方端４５ｂと給電部４４とが電気的に接続するように切り替える。

ステップＳ７において、切替部４９ｂは、第１の導電部４５の他方端４５ｂと変換回路部４７とが電気的に接続しないように切り替える。

ステップＳ８において、切替部４９ｃは、第１の導電部４５の一方端４５ａと第２のグランド部４３とが電気的に接続するように切り替える。

このようにステップＳ６の工程からステップＳ７の工程を実行することによって、携帯電話装置１は、閉状態において、操作部側筐体部２を用いて折り返しモノポールアンテナを構成する。

このようにして、携帯電話装置１では、開状態において、第１の導電部４５の一方端４５ａと第２の導電部４６の一方端４６ａが電気的に接続されることによって、折り返しダイポールアンテナを構成し、閉状態において、第１の導電部４５の一方端４５ａと第２の導電部４６の一方端４６ａが電気的に遮断されることによって、操作部側筐体部２において折り返しモノポールアンテナを構成することができる。折り返しモノポールアンテナは、折り返しダイポールアンテナと同様に折り返し構造を有するため、入力インピーダンスが高いため、使用者に把持されたり、周囲に金属が配置されたりしても折り返しダイポールアンテナの利得の低下を抑制することができる。

また、携帯電話装置１では、図９に示すように、第１の導電部４５の一方端４５ａと第２の導電部４６の一方端４６ａは、近接して配置されて静電結合する構成であることが好ましい。本実施の形態による携帯電話装置１は、開状態において、表示部側筐体部３の連結部分が操作部側筐体部２の連結部分の下側に入り込むような構成になるため、第１の導電部４５は、操作部側筐体部２において操作キー群２１が配置されていない面側寄りに配置され、第２の導電部４６は、表示部側筐体部３において表面部３０寄りに配置される。なお、図９（ａ）は、携帯電話装置１の全体の模式図を示し、図９（ｂ）は、開状態において、表示部側筐体部３の連結部分が操作部側筐体部２の連結部分の下側に入り込む様子を模式的に示す図である。

また、携帯電話装置１は、開状態において、操作部側筐体部２の連結部分が表示部側筐体部３の連結部分の下側に入り込むような構成の場合には、第１の導電部４５は、操作部側筐体部２において表面部２０寄りに配置され、第２の導電部４６は、表示部側筐体部３においてディスプレイ３１が配置されていない面側寄りに配置される。

つぎに、携帯電話装置１の開状態と閉状態における具体的な構成について、図１０及び図１１を用いて説明する。図１０は、切替部４９ｄ、４９ｅの動作についての説明に供する図であり、図１１は、携帯電話装置１の開状態と閉状態における切替部４９ｄ、４９ｅの動作についての説明に供するフローチャートである。

なお、携帯電話装置１は、開状態においては、第１の導電部４５の一方端４５ａの一部（図１０中のａ１）と第２の導電部４６の一方端４６ａとが近接して静電結合され、また、第１の導電部４５の他方端４５ｂの一部（図１０中のｂ１）と第２の導電部４６の他方端４６ｂとが近接して静電結合される。また、携帯電話装置１は、閉状態おいては、第１の導電部４５の一方端４５ａの一部（図１０中のａ１）と第２の導電部４６の一方端４６ａとが離れることにより電気的に遮断され、また、第１の導電部４５の他方端４５ｂの一部（図１０中のｂ１）と第２の導電部４６の他方端４６ｂとが離れることにより電気的に遮断される。また、図示しないが、検出部４８は、切替部４９ｄ、４９ｅに接続されており、検出結果を各切替部に供給する。

ステップＳ１１において、検出部４８は、携帯電話装置１が開状態になっているか又は閉状態になっているかを検出する。検出部４８は、検出結果を切替部４９ｄ、４９ｅに供給する。

ステップＳ１２において、携帯電話装置１の処理は、検出部４８の検出結果が閉状態ではない、すなわち開状態の場合（ＮＯ）には、操作部側筐体部２と表示部側筐体部３を用いて折り返しダイポールアンテナを構成するようにステップＳ１３に進み、検出部４８の検出結果が閉状態である場合（ＹＥＳ）には、操作部側筐体部２を用いて折り返しモノポールアンテナを構成するようにステップＳ１５に進む。

ステップＳ１３において、切替部４９ｄは、変換回路部４７と給電部４４とが電気的に接続するように切り替える。

ステップＳ１４において、切替部４９ｅは、第１の導電部４５の一方端４５ａの一部同士（図１０中のａ１とａ２）が電気的に接続するように切り替える。

このようにステップＳ１３の工程とステップＳ１４の工程を実行することによって、携帯電話装置１は、開状態の場合には、操作部側筐体部２と表示部側筐体部３を用いて折り返しダイポールアンテナを構成する。

また、ステップＳ１５において、切替部４９ｄは、第１の導電部４５の他方端４５ｂの一部（図１０中のｂ２）と給電部４４とが電気的に接続するように切り替える。

ステップＳ１６において、切替部４９ｅは、第１の導電部４５の一方端４５ａの一部（図１０中のａ２）と第２のグランド部４３とが電気的に接続するように切り替える。

このようにステップＳ１５の工程とステップＳ１６の工程を実行することによって、携帯電話装置１は、閉状態において、操作部側筐体部２を用いて折り返しモノポールアンテナを構成する。

このようにして、携帯電話装置１では、開状態において、静電結合を利用して操作部側筐体部２と表示部側筐体部３とにより折り返しダイポールアンテナを構成し、閉状態において、操作部側筐体部２のみによって折り返しモノポールアンテナを構成することができる。また、折り返しモノポールアンテナは、折り返しダイポールアンテナと同様に折り返し構造を有するため、入力インピーダンスが高いため、使用者に把持されたり、周囲に金属が配置されたりしても折り返しダイポールアンテナの利得の低下を抑制することができる。

１携帯電話装置
２操作部側筐体部
３表示部側筐体部
４１信号処理部
４２第１のグランド部
４３第２のグランド部
４４給電部
４５第１の導電部
４６第２の導電部
４７変換回路部
４８検出部
４９、４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄ、４９ｅ切替部

Claims

第１の筐体と、
前記第１の筐体に連結された第２の筐体と、
前記第１の筐体と前記第２の筐体のいずれか一方に配置された第１のグランド部、給電部並びに前記第１のグランド部及び前記給電部に接続された信号処理部と、
前記第１の筐体と前記第２の筐体のいずれか一方に配置され、前記第１のグランド部の外側に所定の形状で形成された第１の導電部と、
前記第１の筐体と前記第２の筐体のいずれか他方に配置され、所定の形状で形成されると共に、一方端が前記第１の導電部の一方端に電気的に接続された第２の導電部と、
一方端が前記第１の導電部の他方端及び前記第２の導電部の他方端に接続され、他方端が前記給電部に接続され、平衡状態と不平衡状態を相互に変換する変換回路部と、を有することを特徴とする携帯電子機器。
前記第１の筐体と前記第２の筐体とは開状態と閉状態との間を移動可能に構成され、
前記第１の筐体と前記第２の筐体のいずれか一方における前記第１の導電部の内側に配置された第２のグランド部と、
前記開状態及び前記閉状態を検出する検出部と、
前記検出部により前記閉状態が検出された場合、前記変換回路部の前記一方端における前記第２の導電部との接続を遮断すると共に、前記第１の導電部の前記一方端と前記第２の導電部の前記一方端との接続を遮断して、前記第１の導電部の前記一方端と前記第２のグランド部とを電気的に接続する切替部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の携帯電子機器。
前記第１の導電部と前記第２の導電部の形状の少なくとも一方は、それぞれ蛇行形状で形成されていることを特徴とする請求項１記載の携帯電子機器。
前記第１の筐体と前記第２の筐体との前記連結の部分は、導電性部材で形成され、
前記第１の導電部の前記一方端と前記第２の導電部の前記一方端とは、いずれも前記導電性部材の前記連結の部分に接続されて、電気的に接続される、こと特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の携帯電子機器。
前記第１の導電部の前記一方端と前記第２の導電部の前記一方端は、近接して配置されて静電結合する、こと特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の携帯電子機器。