JP5473093B1 - 携帯端末装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通信性能や人体の検知性能を落とさずに通信アンテナと人体検知センサを、限られた空間内に配置する。
【解決手段】筺体１１の内部に収納された通信アンテナユニット１００においてフレキシブル回路基板１３０が、曲げ状態で支持部材１１０によって支持されている。第１の通信アンテナ１５０を構成する第１のアンテナ導体パターン１５１および人体検知センサ１４０が、フレキシブル回路基板１３０の湾曲部１３３に隣接したフレキシブル回路基板１３０の平面部１３４に実質的に形成されている。第２の通信アンテナ１６０を構成する第２のアンテナ導体パターン１６１が、湾曲部１３３に実質的に形成されている。第１のアンテナ導体パターン１５１と第２のアンテナ導体パターン１６１が、共振回路部を構成する第２のインダクタコイルで接続されている。第１の通信アンテナ１５０と第２の通信アンテナ１６０は、人体検知センサ１４０よりも筺体１１の角部に近い位置に配置されている。
【選択図】図７

Description

本発明は、回路基板を利用した通信アンテナと人体検知センサを含む通信アンテナユニットを備えた携帯端末装置に関係する。

宅配便における配送、決済や倉庫管理、保険外交など屋外の業務において、種々のデータを取り扱うために携帯端末装置を利用する場面が多くなっている。屋外業務用の携帯端末装置において、例えば決済処理を行うような場合には、決済データを決済センターへ送るために、２Ｇ（2nd Generation）、３Ｇ（3rd Generation）、ＬＴＥ（Long Term Evolution）などのデータ通信モジュールや、それに接続される通信アンテナ等が搭載される。

データ通信モジュールの中には、例えば２Ｇと３Ｇの両方に対応する、というように、複数の通信規格に対応しているものがある。また、例えばＬＴＥのように、一つの通信規格の中で複数の搬送周波数を用いるものがある。そのため、このような複数の通信規格に対応している通信モジュールに接続される通信アンテナも、複数の通信規格や複数の搬送周波数に対応できるようなアンテナ・パターンの設計がなされなければならない。

さらに、携帯電話においては以前より、通信アンテナより発せられる電磁波が人体へ及ぼす悪影響が懸念されている。そこで、通信アンテナと人体が接近または接触したことを検知して、通信アンテナが発する電磁波のエネルギーを弱める技術が用いられている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１は、人体が通信アンテナに接近または接触した際に、通信アンテナのインピーダンスが変化して、出力されるはずの電磁波エネルギーが装置側に戻ってくることを検知する。これは言わば間接的な検知方法であり、高い検知感度が得られるか疑わしく、直接的な検知方法を用いることがより望ましい。人体と、通信アンテナまたはそれを搭載する無線通信装置との接近または接触そのものを直接的に検知する技術については、例えば特許文献２に開示されている。

そして、屋外業務用の携帯端末装置においては、たとえデータ通信しか行わないとしても、手で保持したり、腰に付けたホルダやポケットなどに入れて持ち歩いたりすることは想定されている。その場合には、通信端末装置の通信アンテナが人体に接近または接触することが頻繁に発生する。従って、上記の人体が接近または接触したことの検知により通信電力を制御する技術は、屋外業務用の携帯端末装置においても必要である。

また、以上に述べた、複数の通信規格への対応や、人体が接近、接触したことの検知により通信電力を制御する技術を含め、このような携帯端末装置に搭載される機能は、増える一方である。例えば、決済処理を必要とする業務に本装置を用いる際には、磁気カードや接触または非接触ＩＣカードの読み取り機能が必要となる。また、配送処理や倉庫管理などに本装置を用いる際には、バーコード、ＱＲコード（登録商標）、ＲＦ−ＩＤタグなどの読み取り機能が必要となる。そのため、それぞれの機能に振り分けられる回路スペースは小さくなる一方である。そしてこのことは、上記に述べた通信アンテナを含む通信制御回路や、人体検知センサについても例外ではない。

特開２０００−２１６６１０号公報 特開平０９−２３３０１６号公報

人体などの物体が直接装置の通信アンテナに接触するだけではなく、物体が装置の通信アンテナに接近したような場合を検知するには、特許文献１の通信アンテナを利用する技術が考えられる。しかしながら、人体が通信アンテナに接近または接触したことを正確に検出するには難がある。また、特許文献２の直接的な検知方法は、特許文献１の方法に比べれば、人体の接近または接触をより正確に検知可能である。しかしながら、上述したように、現在の携帯端末装置においては、種々の機能を達成するため多くのデバイスが筺体内に搭載され、特許文献２で用いる人体検知センサの配置の自由度も限定的になってきている。すなわち、人体の通信アンテナへの接近または接触の正確な検知と、限られた筺体の空間にデバイスを配置する省スペース設計の両立が課題となっている。特に最近、この技術に対する要求レベルは高くなっている。これまでは、人体が携帯端末装置に接近した、あるいは接触したということをもって、人体が通信アンテナに接近しているとしてもよかった。しかしながら今は、そのことだけでは不十分であり、人体が通信アンテナとその近傍に接近または接触していることを、正確に検知しなければならない。すなわち、検知範囲が通信アンテナとその近傍に特定され、以前よりも厳格になっている。人体の通信アンテナそのものへの接近または接触を正確に検出するためには、例えば特許文献２に開示されているような直接的な検知方法を、限られた設計自由度の中で用いるには、人体検知センサと通信アンテナの構成や配置が重要である。

さらに、通信アンテナと人体検知センサとを個別に設ける際には、人体検知センサが通信アンテナと人体との接近または接触を十分に検知できる範囲を有しなければならない。ところが、限られた狭い空間にこれらを配置すると、人体検知センサの検知範囲が偏ったり、通信アンテナやそれに接続される通信回路との干渉により十分な検知性能を得られなかったりする。

上記のストーリーは、通信アンテナと人体検知センサの双方が設けられた携帯端末装置に関するものである。一方、人体検知センサが設けられず、通信アンテナのみが設けられる携帯端末装置においても、通信規格や搬送周波数の増加の観点から、更なる省スペース設計が求められている。

本発明は、通信アンテナと人体検知センサとを、人体検知センサと通信アンテナとを限られた狭い空間内に配置しながら、人体の通信アンテナそのものへの接近または接触を正確に検出するための技術を提供する。更に本発明は、専ら通信アンテナを限られた狭い空間内に配置するための技術をも提供する。

本発明の携帯端末装置は、筺体と、当該筺体内部に収納された通信アンテナユニットとを含む携帯端末装置であって、前記通信アンテナユニットが少なくとも単一の回路基板によって形成されるとともに、当該回路基板上に導体パターンによって形成された通信アンテナと人体検知センサとを含み、前記通信アンテナが、前記人体検知センサよりも前記筺体の角部に近い位置に配置されている。

上記構成によれば、人体検知センサと通信アンテナを、通信性能や人体の通信アンテナへの接近または接触検知性能を落とさずに、単一の回路基板によって、限られた狭い空間内に配置することが可能となり、装置の小型化と機能維持の双方が達成される。

本発明の一態様として、例えば、前記通信アンテナが、第１の周波数の電波を送受信する第１の通信アンテナと、前記第１の周波数より小さい第２の周波数の電波を送受信する第２の通信アンテナとを含み、前記第１の通信アンテナが、前記回路基板上に形成された第１のアンテナ導体パターンよって構成され、前記第２の通信アンテナが、前記第１のアンテナ導体パターンおよび第２のアンテナ導体パターンによって構成される。

上記構成によれば、単一の通信アンテナユニットで、周波数の異なる二以上の電波を送受信するいわゆるデュアルアンテナを設けることが可能となる。

本発明の一態様として、例えば、前記回路基板が可撓性のあるフレキシブル回路基板であり、前記通信アンテナユニットが、前記フレキシブル回路基板と、当該フレキシブル回路基板を曲げ状態に保持した状態で支持する支持部材とを備え、前記第２のアンテナ導体パターンが、前記支持部材によって曲げ状態に保持された前記フレキシブル回路基板の湾曲部に実質的に形成され、前記第１のアンテナ導体パターンおよび前記人体検知センサが、前記湾曲部に隣接した前記フレキシブル回路基板の平面部に実質的に形成される。

上記構成によれば、デュアルアンテナと人体検知センサ各々の性能を落とさず、省スペースの設計で配置することが可能となる。

本発明の一態様として、例えば、前記回路基板が可撓性のあるフレキシブル回路基板であり、前記通信アンテナユニットが、前記フレキシブル回路基板と、当該フレキシブル回路基板を曲げ状態に保持した状態で支持する支持部材とを備え、前記第１のアンテナ導体パターンが、前記支持部材によって曲げ状態に保持された前記フレキシブル回路基板の湾曲部に実質的に形成され、前記第２のアンテナ導体パターンおよび前記人体検知センサが、前記湾曲部に隣接した前記フレキシブル回路基板の平面部に形成される。

上記構成によれば、デュアルアンテナと人体検知センサ各々の性能を落とさず、省スペースの設計で配置することが可能となる。

本発明の一態様として、例えば、前記湾曲部がＵ字状に形成される。

上記構成によれば、デュアルアンテナの性能を落とさず、省スペースの設計で配置することが可能となる。

本発明の一態様として、例えば、前記通信アンテナユニットが、前記筺体の角部に配置されるとともに、前記第１のアンテナ導体パターンおよび前記人体検知センサが、前記第２のアンテナ導体パターンよりも、前記筺体の表示部が配置された面と反対の面に近い位置に配置される。

上記構成によれば、通信アンテナの性能を容易に維持することができる。

本発明の一態様として、例えば、前記通信アンテナと前記人体検知センサとが第１のリアクタンス素子によって接続され、前記通信アンテナがコンデンサを介して、前記筺体内部に収納された送受信回路と接続される。

上記構成によれば、人体検知センサが通信アンテナの導体パターンを有効に利用しつつ、コンデンサによって、人体検知センサで必要とされる直流成分の電流が確保されるため、人体検知センサが有効に機能する。

本発明の一態様として、例えば、前記人体検知センサは、第１のセンサ・パターンと、第２のセンサ・パターンと、基準パターンと、を有し、前記第２のセンサ・パターンは前記第１のセンサ・パターンの周囲に配置されて中空リング形状を有し、前記第１のセンサ・パターンと前記基準パターンとの間の電界の変化、および前記第２のセンサ・パターンと前記基準パターンとの間の電界の変化とを比較して、人体の接近または接触を検知するものであって、前記通信アンテナと前記第２のセンサ・パターンとが第１のリアクタンス素子によって接続され、前記通信アンテナがコンデンサを介して、前記筐体内部に収納された送受信回路と接続される。

上記構成によれば、人体検知センサが通信アンテナの導体パターンを有効に利用しつつ、コンデンサによって、人体検知センサで必要とされる直流成分の電流が確保されるため、人体検知センサが有効に機能する。特に、第２のセンサ・パターンによる静電容量の変化の検出速度は、第１のセンサ・パターンのそれよりも速く、検出強度も大きいので、この第２のセンサ・パターンによる検知範囲が通信アンテナに拡張されることにより、通信アンテナへの人体の接近または接触を、より速く検知することができる。

本発明の一態様として、例えば、前記回路基板は、平面部と、湾曲部と、を有し、前記通信アンテナが前記平面部と前記湾曲部とに形成され、前記人体検知センサが前記平面部に形成される。

上記構成によれば、フレキシブル回路基板の平面部は、湾曲部よりも平面部分が大きく、送信電波の強度も大きいので、人体が接近または接触したときに送信電波の強度を落とす必要がある通信アンテナの平面部に隣接して人体検知センサを設けることにより、通信品質の低下を最低限に抑えながら、人体への通信電磁波の影響も抑えることができる。

本発明によれば、携帯端末装置において、人体検知センサと通信アンテナを、通信性能や人体の通信アンテナへの接近または接触検知性能を落とさずに、単一の回路基板によって、限られた狭い空間内に配置することが可能となる。したがって、携帯端末装置の小型化と機能維持の両立が図られる。

本発明に係る一実施形態の携帯端末装置を表面側から見た状態示す斜視図 図１の携帯端末装置を裏面側から見た状態示す斜視図 図２の携帯端末装置に備えた筐体を分割した状態を示す分解斜視図 図３の携帯端末装置からカバーを除去した状態を示す分解斜視図 本発明の一実施形態の通信アンテナユニットの斜視図 図５の矢印Ａ方向から見た通信アンテナユニットの側面図 フレキシブル回路基板の展開平面図 実施形態の通信アンテナユニットの模式的な電気回路図 通信アンテナユニットの配置状態を可視化した携帯端末装置の側面図であり、（ａ）は実施形態の携帯端末装置の側面図であり、（ｂ）は実施形態の携帯端末装置における通信アンテナユニットの配置を逆にした形態の側面図

以下、本発明の実施形態に係る携帯端末装置について図面を参照して説明する。なお、各図中のＸ軸は筐体１１の左右方向・Ｅ１−Ｅ２方向・Ａ方向、Ｙ軸は筐体１１の長手方向・上下方向・Ｂ方向、Ｚ軸の正方向は筐体１１の表面１１Ａ、Ｚ軸の負方向は筐体１１の裏面１１Ｂを示す。

図１、図２に示すように、携帯端末装置１０は、略矩形体状に形成された筐体１１と、筐体１１の表面１１Ａに設けられた表示部１２と、筐体１１に収容される回路基板１３（図３参照）と、筐体１１に収容される電池パック１４とを備えている。

さらに、図３、図４に示すように、携帯端末装置１０は、筐体１１に保持される受電部１６と、電池パック１４に設けられた給電部１８と、給電部１８に一端部２１Ａが接続されたフレキシブル回路基板２１と、フレキシブル回路基板２１の他端部２１Ｂに接続されたコネクタ部２３とを備えている。また、携帯端末装置１０は、筐体１１の裏面１１Ｂに設けられた凹部２５と、凹部２５を閉鎖する蓋部２７とを備えている。

図１、２に戻って、筐体１１は、表示部１２を収容する開口部３７を有するケース３５と、ケース３５に重ね合わされて表示部１２の反対側の裏面（筐体１１の裏面）１１Ｂを形成するカバー３６とを備えている。

ケース３５は、表面（すなわち、筐体１１の表面）１１Ａに開口部３７が形成されている。この開口部３７に表示部１２が設けられている。カバー３６は、筐体１１における表示部１２とは反対側となる裏面１１Ｂに形成されたパック開口部３８と、パック開口部３８に隣接して形成された凹部２５（図６参照）とが形成されている。

パック開口部３８に電池パック１４の表面１４Ａが露出され、凹部２５に蓋部２７が取り付けられる。図３に示すように、蓋部２７は使用者が簡単に取り外すことができないように複数の締結ねじ５７で取り付けられている。蓋部２７を簡単に取り外すことができないようにすることにより、携帯端末装置１０は非正規な手段によるデータの読み取りを防ぐという耐タンパ性が備えられている。

回路基板１３は、略矩形状に形成され、ケース３５の上半部３５Ａに設けられている。電池パック１４は、上下の辺１４Ｂ、１４Ｃおよび一対の側辺１４Ｄ、１４Ｅで平面視略矩形状に形成され、ケース３５の下半部３５Ｂに収容されることにより回路基板１３に隣接して設けられる。

受電部１６は、筐体１１の内部４１において略中央に保持された受電ケース４３と、受電ケース４３の給電部１８に対峙する面４３Ａに設けられた複数の受電端子４４とを備えている。

図５は、本実施形態の通信アンテナユニット１００の斜視図、図６は、図５の矢印Ａ方向から見た同通信アンテナユニット１００の側面断面図を示す。図３、図４に示すように、通信アンテナユニット１００は、筺体１１の内部であって、特に筐体１１の角部に収納されている。角部とは、図３、図４に示した矢印Ｅ１の側である。

図５に示す通信アンテナユニット１００は、樹脂製の支持部材１１０と、フレキシブル回路基板１３０とを含む。支持部材１１０は、その取り付け孔１１１への図示せぬビスの挿通と係合爪１１２により筐体１１（図３、図４参照）に取り付け可能であるとともに、フレキシブル回路基板１３０を曲げ状態に保持した状態で支持可能である。支持部材１１０は樹脂の射出成形などによって成形可能であるが、その材料や形状などは特に限定されない。

フレキシブル回路基板１３０は、可撓性のある一般的なフレキシブル回路基板により構成されており、導体パターンが形成可能であるものならばその種類は特に限定されない。図７に示すようにフレキシブル回路基板１３０は、平面視において主要部１３１と突出部１３２を含み、主要部１３１が支持部材１１０の平坦部１１３（図５、図６参照）に配置され、突出部１３２が支持部材１１０の支持スロット１１４（図５、図６参照）に挿入され、曲げ状態に保持される。突出部１３２は、曲げ状態に保持された湾曲部１３３（図５、図６も参照）を構成するが、この湾曲部１３３は、図６に示すように、断面Ｕ字状を呈している。一方、図７に示す主要部１３１は、支持部材１１０の平坦部１１３（図５、図６参照）に配置され、湾曲部１３３に隣接した平面部１３４（図５、図６も参照）を構成する。可撓性があるため、フレキシブル回路基板１３０は手等で容易に曲げることが可能である。

さらにフレキシブル回路基板１３０には、樹脂により構成された補強板１２０が取り付けられている。補強板１２０はフレキシブル回路基板１３０の平面部１３４の一部を覆い、フレキシブル回路基板１３０を保護する役割を果たすが、接地の有無、材質、形状、配置場所等は任意の設計事項である。ただし、フレキシブル回路基板１３０を支持部材１１０に取り付けた場合、フレキシブル回路基板１３０の湾曲部１３３が曲げ状態となることにより、平坦部１１３にも、それを曲げ状態にしようとする応力がはたらく。この補強板１２０は、そのような平坦部１１３を曲げ状態にしようとする応力に抗して、平坦部１１３の平坦性を保つ効果がある。

図７は、フレキシブル回路基板１３０の展開平面図である。単一のフレキシブル回路基板１３０には、その導体パターンによって、通信アンテナと人体検知センサが形成され、これらのデバイスの省スペース化が図られている。本実施形態においては、フレキシブル回路基板１３０には、人体検知センサ１４０と、第１の周波数（例えば１．９ＧＨｚ）の電波を送受信する第１の通信アンテナ１５０と、第１の周波数より小さい第２の周波数（例えば７００ＭＨｚ）の電波を送受信する第２の通信アンテナ１６０とが設けられている。すなわち、本実施形態においては、通信アンテナには、第１の通信アンテナ１５０と第２の通信アンテナ１６０とが含まれ、いわゆるデュアルアンテナを構成している。

人体検知センサ１４０は、第１のセンサ・パターン１４１と、第２のセンサ・パターン１４２という、フレキシブル回路基板１３０上に形成された二つの導体パターンによって形成されている。人体検知センサ１４０を構成する第１のセンサ・パターン１４１と第２のセンサ・パターン１４２は、フレキシブル回路基板１３０の平面部１３４に実質的に、すなわちその大部分が形成されている。フレキシブル回路基板１３０の平面視において、第２のセンサ・パターン１４２は、第１のセンサ・パターン１４１の周囲を囲むように形成されている。また、第１のセンサ・パターン１４１の一端には第１の人体検知センサ電極１４３が形成され、第２のセンサ・パターン１４２の一端には第２の人体検知センサ電極１４４が形成されている。

人体検知センサ１４０の詳細な構成は特に限定されるものではなく、投影型の静電容量センサを用いてもよいし、他のタイプの接触（近接）センサを用いてもよいが、本実施形態の人体検知センサ１４０は、いわゆる表面型の静電容量センサである。すなわち、本実施形態の人体検知センサ１４０は、使用者が筺体１１の通信アンテナユニット１００（図５参照）付近に接近または接触した際に発生する電界の変化を検出して、人体の接近または接触を検知するものである。詳細には、フレキシブル回路基板１３０に実装されていない図示せぬ検知回路およびそれに接続される基準パターンが、例えば筐体１１に収容される回路基板１３（図３、図４参照）か、または図示しないサブ回路基板に設けられる。また、第１の人体検知センサ電極１４３および第２の人体検知センサ電極１４４も、先に述べた図示せぬ検知回路に各々接続されている。そして、第１のセンサ・パターン１４１と基準パターンとの間の電界と、第２のセンサ・パターン１４２と基準パターンとの間の電界とを比較して、それらの電界強度の差や、電界が変化する速度の差などにより、人体の接近または接触を検知する。

このような３つのパターンにより、以下のような検出を行っている。第１のセンサ・パターン１４１の周囲のほとんどを取り囲むように設けられている第２のセンサ・パターン１４２は、一箇所が途切れた中空リング形状を形成している。これに対して第１のセンサ・パターン１４１は、一つの閉じた平面を形成している。これら二つのセンサ・パターンの面積は同一となるよう設計されている。しかしながら、それらの形状の違いにより、第２のセンサ・パターン１４２による静電容量の変化の検出速度は、第１のセンサ・パターン１４１のそれよりも速く、検出強度も大きいことがわかっている。この検出速度や検出強度の差は、これらのセンサ・パターンに接近する物体の種類や材質によって異なる。なぜならば、物体が有する誘電率は、その種類や材質によって異なるからである。一般には、人体や金属のような誘電率の高いものほど、この検出速度や検出強度の差が大きく、紙やプラスチックなど、誘電率の低いものほど、これらの差が小さいことが知られている。

第１の周波数（高周波）の電波を送受信する第１の通信アンテナ１５０は、フレキシブル回路基板１３０上に形成された第１のアンテナ導体パターン１５１よって構成されている。第１のアンテナ導体パターン１５１は、人体検知センサ１４０と同様に、フレキシブル回路基板１３０の平面部１３４に実質的に、すなわちその大部分が形成されており、第１のインダクタコイル１７０を介して、人体検知センサ１４０に接続されている。特に第１のアンテナ導体パターン１５１は、人体検知センサ１４０の第２のセンサ・パターン１４２に、第１のインダクタコイル１７０を介して接続されている。なお、この第１のインダクタコイル１７０は、支持部材１１０の平坦部１１３（図５、図６参照）に設けられる図示しない凹部に格納されるようにしてもよい。

人体検知センサ１４０は、基本的には第１のセンサ・パターン１４１と第２のセンサ・パターン１４２とによって構成される。これら二つの導体パターンによっても人体検知センサ１４０は機能するが、本実施形態では第１のアンテナ導体パターン１５１が、第１のインダクタコイル１７０を介して第２のセンサ・パターン１４２に接続されている。このことは、第１のアンテナ導体パターン１５１が、上述したような第１の通信アンテナ１５０としてのみならず、人体検知センサ１４０の一部として機能することを意味する。したがって、人体検知センサ１４０は、第１のセンサ・パターン１４１および第２のセンサ・パターン１４２のみならず、第１のアンテナ導体パターン１５１をも含む、大きな導体パターンによって構成されることとなり、その検知性能が向上する。

第１のインダクタコイル１７０の自己インダクタンスＬ１は、第１のインダクタコイル１７０のもつ自己共振周波数に従って決定される。一般的に、自己共振周波数は、第１の通信アンテナ１５０で使用する周波数より十分に高い周波数のものが選ばれることが望ましい。但し、実際の設計としては、チップサイズの制限などがあるので、第１の通信アンテナで使用する周波数とほぼ同じ自己共振周波数を持つインダクタコイルを使用することもある。この構成により、上述したように、第１のアンテナ導体パターン１５１は人体検知センサ１４０の一部としても機能する。しかしながら、第２のセンサ・パターン１４２は、通信アンテナとしては機能しない。すなわち、第２のセンサ・パターン１４２は、人体検知センサとしてのみ機能する。これにより、第１のアンテナ導体パターン１５１を用いて送受信される通信信号が人体検知センサ１４０に混入して悪影響を与えることが低減される。なお、第１のインダクタコイル１７０の代わりに、リアクタンス素子（第１のリアクタンス素子）または共振回路部と呼ばれるべきものを組み込むこともできる。リアクタンス素子は、メアンダ状などの導体パターンにすることも可能である。

第１の周波数より小さい第２の周波数（低周波）の電波を送受信する第２の通信アンテナ１６０は、フレキシブル回路基板１３０上に形成された、第１のアンテナ導体パターン１５１と、第２のアンテナ導体パターン１６１とによって構成されている。すなわち、本実施形態においては、第２の通信アンテナ１６０は、第１の通信アンテナ１５０の全体に加え、第１の通信アンテナ１５０の電路長を延長する役割を果たす第２のアンテナ導体パターン１６１によって構成されている。この結果、第２の通信アンテナ１６０は、第１の周波数より小さい第２の周波数（低周波）の電波、言い換えると第１の周波数の電波より波長が長い第２の周波数の電波を送受信することが可能となっている。

第２のアンテナ導体パターン１６１は、フレキシブル回路基板１３０の突出部１３２に実質的に、すなわちその大部分が形成されている。突出部１３２は、支持部材１１０の支持スロット１１４（図５、図６参照）に挿入され、曲げ状態に保持されることで、湾曲部１３３（図５、図６も参照）を構成するので、第２のアンテナ導体パターン１６１は、フレキシブル回路基板１３０の湾曲部１３３に実質的に、すなわちその大部分が形成されている。なお、図６において、フレキシブル回路基板１３０の平面部１３４の幅Ｄ１は、湾曲部１３３のうち平面部１３４と対向する位置に折り返される部分の幅Ｄ２よりも長くなっている。これは、通信アンテナユニット１００のフレキシブル回路基板１３０の平面部１３４が、携帯端末装置１０の筐体１１の表面１１Ａ側（図１参照）に配置され、湾曲部１３３の折り返し部分は、裏面１１Ｂ側（図１、図５、図６参照）に配置されるためである。表面１１Ａ側には、タッチパネル付きの表示部１２（図１参照、例えばＬＣＤや有機ＥＬなど）が配置されている。上記に述べた通信アンテナユニット１００の構成により、タッチパネル付きの表示部１２より発生するノイズが通信アンテナユニット１００より混入し、通信へ悪影響を及ぼすことが低減される。なお、このタッチパネル付きの表示部１２は、図５、図６においては金属フレーム６０を挟んで、回路基板１３の反対側に取り付けられる。金属フレーム６０は、表示部１２からのノイズを遮断する効果がある。そのため、筐体１１の裏面１１Ｂ側に配置される通信アンテナユニット１００のフレキシブル回路基板１３０の平坦部１１３への、表示部１２からのノイズの影響は小さいものとなる。

図７に戻って、本実施形態では、第１のアンテナ導体パターン１５１と、第２のアンテナ導体パターン１６１とが、第２のインダクタコイル１８０で接続されることで、第２の通信アンテナ１６０が構成される。この構成により、第１の周波数（高周波）の電波を送受信する際には第１のアンテナ導体パターンのみが用いられる。そして、第２の周波数（低周波）の電波を送受信する際には第１のアンテナ導体パターン１５１と第２のアンテナ導体パターン１６１の両方が用いられる。この第２のインダクタコイル１８０は、支持部材１１０の平坦部１１３（図５、図６参照）に設けられる図示しない凹部に格納されるようにしてもよい。

先にも述べたように、フレキシブル回路基板１３０の平面部１３４の幅Ｄ１は、湾曲部１３３のうち平面部１３４と対向する位置に折り返される部分の幅Ｄ２よりも長くなっている（図６参照）。第１の周波数（高周波）の電波を送受信する際には第１のアンテナ導体パターン１５１のみが用いられるので、第１の周波数（高周波）の送信電波は、フレキシブル回路基板１３０の平面部１３４（図５〜図７参照）のみより放射されることになる。これに対して、第２の周波数（低周波）の電波を送受信する際には第１のアンテナ導体パターン１５１と第２のアンテナ導体パターン１６１の両方が用いられるので、第２の周波数（低周波）の送信電波は、フレキシブル回路基板１３０の平面部１３４および湾曲部１３３の両方（図５〜図７参照）から放射される。

よって、フレキシブル回路基板１３０の湾曲部１３３（図５、図６参照）からは、第１の周波数（高周波）の送信電波は放射されず、第２の周波数（低周波）の電波を送信するときのみ、その電波が放射される。そして、第２の周波数（低周波）の電波を送信する際には、フレキシブル回路基板１３０の湾曲部１３３（図５、図６参照）だけでなく、平面部１３４（図５〜図７参照）すなわち平坦部１１３からも放射される。そのため、その送信電波の単位面積当たりの放射エネルギー密度は低く抑えられる。また、フレキシブル回路基板１３０の湾曲部１３３（図５、図６参照）は平面部分が少ないので、この部分からの送信電波の強度も小さい。つまり、フレキシブル回路基板１３０の湾曲部１３３（図５、図６参照）に人体が接近または接触しても、送信電波の強度を落とす必要はない。このため、フレキシブル回路基板１３０の湾曲部１３３（図５、図６参照）すなわち突出部１３２には、人体の第２のアンテナ導体パターン１６１への接近または接触を検知するための人体検知センサ１４０は設けられていない。

これに対して、第１の周波数（高周波）の電波を送信する際には、フレキシブル回路基板１３０の平面部１３４すなわち支持部材１１０の平坦部１１３（図５〜図７参照）のみから電波が放射される。そのため、その送信電波の単位面積当たりの放射エネルギー密度は低く抑えられない。また、フレキシブル回路基板１３０の平面部１３４（図５〜図７参照）は、湾曲部１３３よりも平面部分が大きく、送信電波の強度も大きい。つまり、フレキシブル回路基板１３０の平面部１３４に人体が接近または接触すると、送信電波の強度を落とす必要がある。このため、フレキシブル回路基板１３０の平面部１３４（図５〜図７参照）には、人体の第１のアンテナ導体パターン１５１への接近または接触を検知するための人体検知センサ１４０が設けられている。ちなみに、このようなアンテナの形状と送信電波の強度との関係は、平面部１３４と湾曲部１３３とにまたがって一つの通信アンテナパターンを形成した場合でも同様である。その場合においても、人体検知センサ１４０は、平面部１３４のみに設けることができる。

以上のように、本実施形態の構成によれば、人体が接近または接触したときに送信電波の強度を落とす必要がある通信アンテナの平面部に隣接して人体検知センサを設けることにより、通信品質の低下を最低限に抑えながら、人体への通信電磁波の影響も抑えることができる。

第２のインダクタコイル１８０の自己インダクタンスＬ２は特には制限されない。また、第１の周波数（高周波）の電波を送受信する際に用いられる第１の通信アンテナ１５０のアンテナ特性を改善するために、第２のアンテナ導体パターン１６１側に、第１の通信アンテナ１５０のアンテナ電流（電波の放射に寄与する電流）を流さないように工夫することが考えられる。この場合には、第２のインダクタコイル１８０のかわりに、コイルとコンデンサの並列回路からなるＬＣ並列共振回路が用いられ、コイルとコンデンサの双方の自己共振周波数に合致する周波数の電流が、第２のアンテナ導体パターン１６１側に流れるのを防止することができる。すなわち、第１のアンテナ導体パターン１５１と、第２のアンテナ導体パターン１６１との接続は、インダクタコイル単独でもＬＣ並列共振回路のどちらでもよい。すなわち、この場所には、第２のインダクタコイル１８０の代わりに、リアクタンス素子または共振回路部と呼ばれるべきものを組み込むことができる。

なお、リアクタンス素子はメアンダ状などの導体パターンにすることも可能である。この場合、第１のアンテナ導体パターン１５１と第２のアンテナ導体パターン１６１の少なくともいずれかがメアンダ状の導体パターンで構成され、直接接続される。また、第１のアンテナ導体パターン１５１と、第２のアンテナ導体パターン１６１とは、本実施形態のように、アンテナ電極１５２から見て直列に接続するだけでなく、並列に接続してもよい。そうすれば、第１の周波数（高周波）の電波を送受信する際に用いられる第１の通信アンテナ１５０、すなわち第１のアンテナ導体パターン１５１は、必ずしも本実施形態のように平面部１３４に配置する必要はなく、突出部１３２に配置することも可能である。つまり、第１のアンテナ導体パターン１５１は、本実施形態における湾曲部１３３への配置が可能である。その場合、第２のアンテナ導体パターン１６１は、本実施形態における平面部１３４に配置される。

さらに、先ほども述べたように、第１の通信アンテナ１５０として機能する第１のアンテナ導体パターン１５１は、第１のインダクタコイル１７０を介して第２のセンサ・パターン１４２に接続されている。そして、そのセンサ・パターン１４２に接続されている第１のアンテナ導体パターン１５１は、上記に述べたように、第２のインダクタコイル１８０（第２のリアクタンス素子）を介して第２のアンテナ導体パターン１６１と接続されている。このことは、第１のアンテナ導体パターン１５１のみならず第２のアンテナ導体パターン１６１までもが、上述した第２の通信アンテナ１６０としてはもちろん、人体検知センサ１４０の一部としても機能することを意味する。したがって、人体検知センサ１４０は、第１のセンサ・パターン１４１および第２のセンサ・パターン１４２のみならず、第１のアンテナ導体パターン１５１および第２のアンテナ導体パターン１６１をも含む、大きな導体パターンによって構成されることとなり、その検知性能がさらに向上する。

さらに詳細に言えば、第１のアンテナ導体パターン１５１は、人体検知センサ１４０と同様に、フレキシブル回路基板１３０の平面部１３４に実質的に、すなわちその大部分が形成されており、第１のインダクタコイル１７０を介して、人体検知センサ１４０の第２のセンサ・パターン１４２に接続されている。先にも述べたように、第２のセンサ・パターン１４２による静電容量の変化の検出速度は、第１のセンサ・パターン１４１のそれよりも速く、検出強度も大きいことがわかっている。通信アンテナの導体パターンが、第１のインダクタコイル１７０（第１のリアクタンス素子）を介して、第１のセンサ・パターン１４１とではなく、第２のセンサ・パターン１４２と接続されることにより、通信アンテナへの人体の接近または接触を、より速く検知することができる。なお、先ほど述べたような通信アンテナのパターン変更により、第２のアンテナ導体パターンと、第２のセンサ・パターンとが隣接する場合は、第１のインダクタコイル（第１のリアクタンス素子）を介してそれらのパターンを接続してもよい。

本実施形態では、第２のアンテナ導体パターン１６１が、フレキシブル回路基板１３０の湾曲部１３３に実質的に形成され、第１のアンテナ導体パターン１５１と人体検知センサ１４０が、湾曲部１３３に隣接したフレキシブル回路基板１３０の平面部に実質的に形成されている。湾曲部１３３は、平面部１３４が存在する面から、断面Ｕ字状の形状を呈するように異なる高さ（図６の上下方向の高さ）へ延びている。このような構成により、デュアルアンテナと人体検知センサ各々の性能を落とさず、特に平面方向でのスペースを小さく通信アンテナユニット１００を設計し、筐体１１内に配置することが可能となる。

本実施形態の通信アンテナユニットは、その通信アンテナ、すなわち、第１の通信アンテナ１５０と第２の通信アンテナ１６０とが、人体検知センサ１４０よりも筺体１１の角部に近い位置に配置されるよう、筐体１１内に配置される。すなわち、図３〜図５におけるＥ１の側が、筐体１１の角部に隣接した側であり、Ｅ２の側が、筐体１１の角部から離れた筺体の一辺の中央に近い側になる。このような配置により、人体検知センサ１４０が筐体１１の角部よりも、人体が触れる頻度が多い中央側に寄せて配置することができ、人体検知センサ１４０の人体の検知感度を向上させることができる。

また、上述したように、本実施形態では、筐体１１の角部に配置された第１のアンテナ導体パターン１５１が、第１の通信アンテナ１５０のみならず、人体検知センサ１４０の一部として機能する。したがって、たとえ、人体検知センサ１４０が筐体１１の角部から離れていても、角部への人体の接近または接触を、精度よく検知することができる。

図８は、実施形態の通信アンテナユニット１００の模式的な電気回路図を示す。本実施形態では、通信アンテナ、特に第１の通信アンテナ１５０が、そのアンテナ電極１５２を介してコンデンサ１９０に接続され、さらに筺体１１の内部に収納された送受信モジュール１９２に接続されている。図３、図４では図示していないが、送受信モジュール１９２は、例えばＬＴＥモジュールであり、図３、図４における回路基板１３上に配置可能である。また、コンデンサ１９０は、例えばフレキシブル回路基板２１と送受信モジュール１９２との間であれば、いずれにも配置可能である。なお、本実施形態における送受信モジュール１９２は、例えば回路基板１３上か、または図示しない他の回路基板上に配置される送受信回路に置き換えられてもよい。さらに、この送受信回路のうち、コンデンサ１９０にもっとも近い整合回路部分を、他の送受信回路とは別の箇所に配置してもよい。すなわち、コンデンサ１９０および整合回路を図示しないサブ回路基板上に配置し、他の送受信回路を回路基板１３上に配置してもよい。

図７に示すコンデンサ１９０の静電容量Ｃは、アンテナ整合回路としての観点からは、特に制限はされない。静電容量Ｃは人体検知センサ１４０の性能確保を主観点として決定される。第１の通信アンテナ１５０及び第２の通信アンテナ１６０で使用される周波数の電流はもっぱら通過させつつ、人体検知センサ１４０で使用される周波数の電流はもっぱら透過を防止し得るコンデンサ１９０が選択される。（人体検知センサに印加される電圧は静電容量の変化に伴って変動する。その際に発生する電流の周波数は、第１の通信アンテナ１５０及び第２の通信アンテナ１６０で使用される周波数と比較して非常に低い。）このような構成により、人体検知センサ１４０で必要とされる直流成分の電流が確保されるため、人体検知センサ１４０が有効に機能する。

また、本実施形態では、図９（ａ）に示すように、第１のアンテナ導体パターン１５１（第１の通信アンテナ１５０）および人体検知センサ１４０が、第２のアンテナ導体パターン１６１よりも、筺体１１の表示部１２が配置された面と反対の面に近い位置に配置されている。すなわち、表示部１２が配置された面は表面１１Ａであり、その反対の裏面１１Ｂ側に、第１のアンテナ導体パターン１５１（第１の通信アンテナ１５０）および人体検知センサ１４０が配置される。

すなわち、裏面１１Ｂは使用者が使用時に接近または接触する場合が多いため、裏面の近くに人体検知センサ１４０を配置することにより、その検知感度を高めることができる。図９（ｂ）のような図９（ａ）とは逆の配置であっても、本実施形態の通信アンテナユニット１００はその機能を奏するが、人体の接近または接触の検知向上の観点からは、図９（ｂ）の配置よりも、図９（ａ）の配置の方が好ましい。

上述した実施形態では、通信アンテナユニット１００上に二つの通信アンテナを含むデュアルアンテナが設けられている。ただし、単一の通信アンテナの場合であっても、当該通信アンテナと人体検知センサ１４０を単一の回路基板の導体パターンによって形成しつつ、両者をインダクタコイルによって接続した構成を採ればよい。さらに、通信アンテナを人体検知センサ１４０よりも筺体１１の角部に近い位置に配置すればよい。この構成でも人体検知センサ１４０と通信アンテナを、通信性能や人体の接近または接触検知性能を落とさずに、単一の回路基板によって、限られた狭い空間内に配置することが可能となり、装置の小型化と機能維持の双方が達成される。

また、本実施形態の通信アンテナユニット１００のフレキシブル回路基板１３０は、断面Ｕ字状の湾曲部１３３を含んでおり、筐体１１に取り付けられた状態では、第１のアンテナ導体パターン１５１及び第２のアンテナ導体パターン１６１の各々に流れる電流が逆相となって互いに打ち消し合い、アンテナ利得が低下する懸念がある。しかしながら、本実施形態の場合は、湾曲部をＵ字状にすることにより、第１のアンテナ導体パターン１５１と第２のアンテナ導体パターン１６１との間にある程度の間隔（例えば１０ｍｍ程度）を保持することができる。したがって、このようなデュアルアンテナの性能低下という懸念を払拭することができる。もちろんこの懸念が生じないなら、間隔の範囲は特に限定されない。

さらに、本実施形態の通信アンテナユニット１００には、いわゆる整合回路（コンデンサ１９０及び必要に応じて設けられるインダクタコイル）は、筐体１１の内部に配置され、この通信アンテナユニット１００が接続される回路基板１３上か、あるいは図示しない別の回路基板上に設けられる。しかしながら、このような整合回路をフレキシブル回路基板１３０に実装することももちろん許容される。

なお、本実施形態においては、第２のアンテナ導体パターン１６１が、支持部材１１０によって曲げ状態に保持されたフレキシブル回路基板１３０の湾曲部１３３に実質的に形成され、第１のアンテナ導体パターン１５１および人体検知センサ１４０が、湾曲部１３３に隣接したフレキシブル回路基板１３０の平面部１３４に形成されている。一方、高周波側の第１のアンテナ導体パターンを、フレキシブル回路基板１３０の湾曲部１３３に実質的に形成し、低周波側の第２のアンテナ導体パターンおよび人体検知センサ１４０を、フレキシブル回路基板１３０の平面部１３４に形成することもできる。このような構成においても、いわゆるデュアルアンテナと人体検知センサ各々の性能を落とさず、省スペースの設計で配置することが可能となる。

また、本実施形態は、通信アンテナユニット１００に第１の通信アンテナ１５０と、第２の通信アンテナ１６０と、人体検知センサ１４０とが設けられた例である。しかしながら、人体検知センサ１４０が設けられず、第２のアンテナ導体パターン１６１がフレキシブル回路基板１３０の湾曲部１３３に実質的に形成され、第１のアンテナ導体パターン１５１がフレキシブル回路基板１３０の平面部１３４に形成される例が考えられる。通信規格や搬送周波数の増加の観点から、このような構成においても更なる省スペース設計が達成可能である。

さらにまた、本実施形態は、通信アンテナユニット１００が、可撓性のあるフレキシブル回路基板１３０と、当該フレキシブル回路基板１３０を曲げ状態に保持した状態で支持する支持部材と１１０を備える構成について述べたが、別の態様も可能である。すなわち、金属薄膜を支持部材１１０の表面に形成する技術により、通信アンテナ１５０および１６０と人体検知センサ１４０とが、フレキシブル回路基板１３０を介さず、支持部材１１０に直接形成されるものである。この場合、支持部材１１０そのものが、通信アンテナ１５０および１６０と人体検知センサ１４０とを有する単一の回路基板でもある。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

本発明によれば、通信アンテナと人体検知センサが、通信性能や人体の検知性能を落とさずに、限られた空間内に配置された技術が提供されるため、小型で高性能の携帯端末装置が提供可能となる。

１０ 携帯端末装置
１１ 筐体
１１Ａ 筐体の表面
１２ 表示部
１３ 回路基板
１４ 電池パック
１６ 受電部
１８ 給電部
２１、１３０ フレキシブル回路基板
２３ コネクタ部
２５ 凹部
２５Ａ 凹部の底面
２６ 連通孔
２７ 蓋部
６０ 金属フレーム
１００ 通信アンテナユニット
１１０ 支持部材
１１３ 平坦部
１１４ 支持スロット
１３１ 主要部
１３２ 突出部
１３３ 湾曲部
１３４ 平面部
１４０ 人体検知センサ
１４１ 第１のセンサ・パターン
１４２ 第２のセンサ・パターン
１４３ 第１の人体検知センサ電極
１４４ 第２の人体検知センサ電極
１５０ 第１の通信アンテナ
１５１ 第１のアンテナ導体パターン
１６０ 第２の通信アンテナ
１６１ 第２のアンテナ導体パターン
１７０ 第１のインダクタコイル
１８０ 第２のインダクタコイル（共振回路部）
１９０ コンデンサ
１９２ 送受信モジュール

Claims (3)

1. 筺体と、当該筺体内部に収納された通信アンテナユニットとを含む携帯端末装置であって、
   前記通信アンテナユニットが少なくとも単一の回路基板によって形成されるとともに、当該回路基板上に導体パターンによって形成された通信アンテナと人体検知センサとを含み、
   前記通信アンテナが、前記人体検知センサよりも前記筺体の角部に近い位置に配置され、
   前記回路基板は、平面部と、湾曲部と、を有し、
   前記通信アンテナが前記平面部と前記湾曲部とに形成され、前記人体検知センサが前記平面部に形成された、携帯端末装置。
2. 請求項１に記載の携帯端末装置であって、
   前記人体検知センサは前記通信アンテナと別の導体パターンによって形成され、
   前記通信アンテナと前記人体検知センサとが第１のリアクタンス素子によって接続され、
   前記通信アンテナがコンデンサを介して、前記筺体内部に収納された送受信回路と接続された、携帯端末装置。
3. 請求項１に記載の携帯端末装置であって、
   前記人体検知センサは、第１のセンサ・パターンと、第２のセンサ・パターンと、基準パターンと、を有し、
   前記第２のセンサ・パターンは前記第１のセンサ・パターンの周囲に配置されて中空リング形状を有し、
   前記第１のセンサ・パターンと前記基準パターンとの間の電界と、前記第２のセンサ・パターンと前記基準パターンとの間の電界とを比較して、人体の接近または接触を検知するものであって、
   前記通信アンテナと前記第２のセンサ・パターンとが第１のリアクタンス素子によって接続され、
   前記通信アンテナがコンデンサを介して、前記筐体内部に収納された送受信回路と接続された、携帯端末装置。

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