JP5896582B1 - 通信中継器 - Google Patents

Abstract

【課題】従来より消費電力を抑えた近距離無線通信の中継を行うことが可能な通信中継器を提供する。【解決手段】本発明の通信中継器１０の中継回路３０Ｃは、第１と第２のループアンテナＬ１，Ｌ２をコンデンサＣ１の両端末間に並列接続したことで、近距離無線通信の周波数で共振する共振回路になっているので、消費電力を抑えた近距離無線通信の中継を行うことができ、タブレット端末４０のバッテリー消費を抑えることができる。また、第１と第２のループアンテナＬ１，Ｌ２とコンデンサＣ１とが、基板に積層されたパターン３４，３５及び金属層３７，３８で構成されているので薄型化を図ることができる。【選択図】図３

Description

本発明は、近距離無線通信にて無線接続可能な複数の通信機器の間で中継を行う通信中継器に関する。

従来、この種の通信中継器として、タブレット端末やカード等の通信機器が宛がわれる複数のループアンテナを接続して備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−１２０９３６号公報（段落［００１９］、図１）

しかしながら、上述した従来の通信中継器では、通信機器同士を直接、近接させて近距離無線通信を行う場合より通信機器の取り扱いが容易になるという利点はあるが、近距離無線通信に伴う消費電力が大きくなるという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、従来より消費電力を抑えた近距離無線通信の中継を行うことが可能な通信中継器の提供を目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明は、近距離無線通信用の送受信部（４２）を後面に有する一方、前面に表示画面（４１）を有するタブレット端末（４０）を収容して位置決めし、前記表示画面（４１）を視認可能な状態に保持するケース（１１）と、前記ケース（１１）内で前記タブレット端末（４０）の前記送受信部（４２）に宛がわれる第１のループアンテナ（Ｌ１）と、前記ケース（１１）内で前記タブレット端末（４０）の側方に配置される第２のループアンテナ（Ｌ２〜Ｌ７）と、コンデンサ（Ｃ１）の両端末間に前記第１のループアンテナ（Ｌ１）と前記第２のループアンテナ（Ｌ２〜Ｌ７）とを並列接続してなりかつ、前記近距離無線通信の周波数で共振する共振回路（３０Ｃ，３０Ｄ）とを備えた通信中継器（１０Ｖ）であって、前記ケース（１１）の外面に、近距離無線通信用のカード（４５）を宛がう目印としての通信目印（２３）が設けられ、前記第２のループアンテナ（Ｌ２〜Ｌ７）は、前記ケース（１１）の内面のうち前記通信目印（２３）の真裏となる位置に宛がわれる第１のサブループアンテナ（Ｌ２，Ｌ６）と、前記ケース（１１）の内面のうち前記通信目印（２３）の真裏となる位置から側方にずれた位置に宛がわれる第２のサブループアンテナ（Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ７）とを前記コンデンサ（Ｃ１）の両端末間に直列接続又は並列接続してなる通信中継器（１０Ｖ）である。

請求項１の通信中継器（１０Ｖ）では、コンデンサ（Ｃ１）の両端末間に複数のループアンテナ（Ｌ１〜Ｌ７）を接続して近距離無線通信の周波数で共振する共振回路（３０Ｃ，３０Ｄ）を備えているので、従来より消費電力を抑えた近距離無線通信の中継を行うことが可能になる。

具体的には、通信中継器（１０Ｖ）のケース（１１）にタブレット端末（４０）を収容し、そのケース（１１）の通信目印（２３）にカード（４５）を宛がうと、ケース（１１）内に備えた第１と第２のループアンテナ（Ｌ１〜Ｌ７）によってタブレット端末（４０）とカード（４５）とを近距離無線通信可能な状態に接続することができる。また、第２のループアンテナ（Ｌ２〜Ｌ７）は、ケース（１１）の内面のうち通信目印（２３）の真裏となる位置に宛がわれる第１のサブループアンテナ（Ｌ２，Ｌ６）と、通信目印（２３）の真裏となる位置から側方にずれた位置に宛がわれる第２のサブループアンテナ（Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ７）とをコンデンサ（Ｃ１）の両端末間に直列接続又は並列接続してなるから、通信目印（２３）に対してカード（４５）がずれてもカード（４５）とタブレット端末（４０）とを近距離無線通信可能な状態に接続することができる。

第１参考例の通信中継器の分解斜視図 第１ループアンテナの斜視図 中継回路の回路図 通信中継器の平面図 通信中継器の斜視図 通信中継器の側断面図 第１実施形態の通信中継器の平面図 中継回路の回路図 第２参考例の第１ループアンテナの斜視図 変形例に係る中継回路の回路図

［第１参考例］
以下、本発明に近似した第１参考例を、図１〜図６に基づいて説明する。図１に示すように、本実施形態の通信中継器１０は、ケース本体１２と蓋体２０とからなる樹脂製のケース１１の内部に中継回路ユニット３０を備えた構造になっている。

ケース本体１２は、平面形状が縦長の長方形で上面が開放した偏平な直方体状をなしている。ケース本体１２内は、一般的なタブレット端末４０を長手方向の一端側に寄せて収容するようになっていて、そのタブレット端末４０の四隅の側面に宛がわれる４つのＬ字形突部１３が底面から突出している。また、底面のうち各Ｌ字形突部１３の内側近傍には、タブレット端末４０を下方から支持する発泡樹脂製の緩衝突部１４がそれぞれ設けられている。

ケース本体１２の底面のうち、長手方向の中間位置でタブレット端末４０の一端部に覆われる部分からは第１台座部１５が突出していて、その第１台座部１５の隣でタブレット端末４０に覆われない部分からは第２台座部１６が突出している。また、第２台座部１６は、第１台座部１５より段付き状に高くなっていて、それら第１と第２の台座部１５，１６に跨がって中継回路ユニット３０が取り付けられている。

中継回路ユニット３０は、第１と第２の基板３１，３２を１対のケーブル３３，３３（図２参照）で接続した構造をなしている。それら第１と第２の基板３１，３２は、例えば、共に長方形でフレキシブルな多層プリント基板であって、図２に示すように四隅に取付孔３１Ａを備えている。そして、第１と第２の基板３１，３２の長辺同士を隣り合わせに配置し、それら各長辺の一端寄り位置にそれぞれ備えられた１対のパッド３９，３９の間が１対のケーブル３３，３３で接続されている。

第１基板３１には、長手方向の一端部にコンデンサＣ１が配置されると共に、その一端部を除く四角形の領域に第１ループアンテナＬ１が配置されている。また、第２基板３２には、第２ループアンテナＬ２のみが長手方向の一端部を除く四角形の領域に配置されている。第１ループアンテナＬ１は、第１基板３１の表側にプリントされた渦巻き状のパターン３４の内側の端部と第１基板３１の裏側にプリントされた直線状のパターン３５の一端部をビア３６で接続してなる。パターン３４は、四角形の枠状に巻回されている。第２基板３２の両パターン３４，３５に関しても同様である。

コンデンサＣ１は、第１基板３１の長手方向の一端部にプリントされて絶縁状態に積層された１対の金属層３７，３８からなる。それら両金属層３７，３８は、例えば、第１基板３１の短手方向に延びた長方形をなしている。また、一方の金属層３７は、第１基板３１の表側の渦巻き状のパターン３４と同一の層に配置され、そのパターン３４における渦巻きの外側端部が金属層３７と一体になっている。これに対し、他方の金属層３８は、第１基板３１のうちパターン３５と同一の層に配置され、パターン３５におけるビア３６と反対側の端部が他方の金属層３８に接続されている。

第１基板３１の一方のパッド３９は、一方の金属層３７から延長されたリード部３７Ａの先端に備えられ、他方のパッド３９は、他方の金属層３８から延長されたリード部３８Ａの先端に図示しないビアにて接続されている。また、第２基板３２のパッド３９，３９には、両パターン３４，３５における外側端部が接続されている。そして、上記したように、第１基板３１のパッド３９，３９と第２基板３２のパッド３９，３９とが１対のケーブル３３，３３で接続されて図３に示した中継回路３０Ｃが構成されている。この中継回路３０Ｃは、コンデンサＣ１の両端末間に第１ループアンテナＬ１と第２ループアンテナＬ２とを並列接続した構造をなし、例えば、ＩＳＯ／ＩＥＣ １８０９２（ＮＦＣ）で規定された近距離無線通信で使用される周波数（１３．５６［ＭＨｚ］）で共振する共振回路になっている。

図１に示すように、第１基板３１は、第１台座部１５の上面に敷設される一方、第２基板３２は第２台座部１６の上面に敷設されている。そして、第１台座部１５及び第２台座部１６の各上面から突出した位置決突起１７（図２参照）が第１基板３１，３２の各取付孔３１Ａ，３２Ａに通された状態で、それら位置決突起１７の先端部が加熱されて押し潰されている。そして、図４に示すように、ケース本体１２に一般的なタブレット端末４０が収容されると、タブレット端末４０の後面に備えられた送受信部４２が中継回路ユニット３０の第１ループアンテナＬ１に宛がわれる。

図１に示すように、蓋体２０は、平面形状がケース本体１２と同じ長方形をなし、蓋体２０の下面外縁部の全体から嵌合壁２１が突出している。そして、嵌合壁２１をケース本体１２の内側に嵌合して蓋体２０がケース本体１２に装着される。蓋体２０の上面は、本発明に係る主体面２０Ｓになっていて、その主体面２０Ｓにはタブレット端末４０の表示画面４１に対応する表示窓２２が形成されている。これにより、ケース本体１２に蓋体２０を装着した状態でケース１１内のタブレット端末４０の表示画面４１を外側から視認することができる。なお、タブレット端末４０の操作ボタン４３は、表示窓２２の縁部に隠れる。

主体面２０Ｓのうち中継回路ユニット３０における第２ループアンテナＬ２の真上となる位置には、通信目印２３が備えられている。通信目印２３は、例えば、直径が３０〜４０［ｍｍ］の円形をなし、主体面２０Ｓの全体と異なる色に着色されている。

本参考例の通信中継器１０の構成に関する説明は以上である。次に、この通信中継器１０の作用効果について説明する。タブレット端末４０の単体で、カード４５や携帯端末等と近距離無線通信を行う場合、タブレット端末４０の後面の送受信部４２にカード４５等を宛がうことでタブレット端末４０とカード４５等とが無線接続される。しかしながら、例えば、社内会議で参加者が有しているカード４５からタブレット端末４０に情報を取り込む場合や、見本市の各展示ブースに来場する来場者のカード４５からタブレット端末４０に情報を取り込む場合、タブレット端末４０の後面側の送受信部４２にカードを宛がうと、タブレット端末４０の表示画面４１を見ることができないとい問題が生じる。

これに対し、本参考例の通信中継器１０にタブレット端末４０を収容して、会議室や展示ブースの出入口に配置しておけば、図５に示すように、カード４５の所有者がタブレット端末４０の通信目印２３にカード４５を宛がい、表示画面４１を見ながらカード４５の情報をタブレット端末４０に送ることができる。

具外的には、図６に示すように、通信中継器１０のケース１１内では、タブレット端末４０における送受信部４２内のループアンテナ４２Ｔと通信中継器１０の第１ループアンテナＬ１とが電磁結合され、タブレット端末４０の送受信部４２から出力される電磁波（無線波）が、中継回路ユニット３０を介して第２ループアンテナＬ２からも出力される。そして、通信中継器１０の通信目印２３にカード４５を宛がうことで、カード４５内のループアンテナ４５Ｔと通信中継器１０の第２ループアンテナＬ２とが電磁結合されてタブレット端末４０からカード４５に電力と情報とが送電される。これに対し、カード４５はＩＤナンバー等の情報をタブレット端末４０に送信する。そして、カード４５の所有者は、タブレット端末４０の表示画面４１でタブレット端末４０に情報が取り込まれたことを確認してカード４５を通信中継器１０から離し、次のカード４５の所有者によって同様の操作が行われる。これにより、効率よく多数のカード４５の情報をタブレット端末４０に取り込むことができる。しかも、本参考例の通信中継器１０の中継回路３０Ｃは、第１と第２のループアンテナＬ１，Ｌ２をコンデンサＣ１の両端末間に並列接続したことで、近距離無線通信の周波数で共振する共振回路になっているので、送電効率の高い近距離無線通信の中継を行うことができ（即ち、消費電力を抑えることができ）、タブレット端末４０のバッテリー消費を抑えることができる。また、カード４５が宛がわれていない待機中における消費電力も抑えることができる。その上、第１と第２のループアンテナＬ１，Ｌ２とコンデンサＣ１とが、基板に積層されたパターン３４，３５及び金属層３７，３８で構成されているので薄型化を図ることができ、さらには、基板が第１と第２の基板３１，３２に分かれているのでケース１１内での配置の自由度が高く、組み付けも容易である。

［第１実施形態］
本発明を適用した第１実施形態の通信中継器１０Ｖは、図７及び図８に示されており、以下、第１参考例の通信中継器１０と異なる点に関してのみ説明する。

図８（Ａ）に示すように、この通信中継器１０Ｖが有する中継回路３０Ｄでは、コンデンサＣ１の両端末間に、第１と第２のループアンテナＬ１，Ｌ２に加え、第３と第４のループアンテナＬ３，Ｌ４も並列接続されている。ここで、本実施形態では、第２のループアンテナＬ２が本発明に係る「第１のサブループアンテナ」に相当し、「第３と第４のループアンテナＬ３，Ｌ４」が本発明に係る「第２のサブループアンテナ」に相当する。また、中継回路３０Ｄも近距離無線通信の周波数で共振する共振回路になっている。図７に示すように、通信中継器１０Ｖの中継回路ユニット３０Ｖには、第１と第２の基板３１，３２より小さい１対の第３基板３２Ｓ，３２Ｓが備えられている。それら１対の第３基板３２Ｓ，３２Ｓに、第３及び第４のループアンテナＬ３，Ｌ４が、第１ループアンテナＬ１等と同様にプリントされている。そして、第１基板３１と各第３基板３２Ｓとがケーブル３３によって接続されて上記した中継回路３０Ｄが構成されている。また、ケース１１の第２台座部１６Ｖは、第１台座部１５より横長になっていて、その中央に第２基板３２が敷設された状態に固定されると共に、その第２基板３２の両側に第３基板３２Ｓ，３２Ｓが敷設された状態に固定されている。

本実施形態の構成によれば、通信中継器１０Ｖの通信目印２３（図５参照）に対してカード４５がずれてもカード４５とタブレット端末４０とを近距離無線通信可能な状態に接続することができる。なお、上記した中継回路３０Ｄに代えて、図８（Ｂ）に示す中継回路３０Ｅのように、コンデンサＣ１の両端末間に直列接続された３つのサブループアンテナＬ５，Ｌ６，Ｌ７を備え、上記した第２基板３２にサブループアンテナＬ６をプリントすると共に、１対の第３基板３２Ｓに残り２つのサブループアンテナＬ５，Ｌ７をプリントした構成としても、同様の作用効果を奏する。

［第２参考例］
本発明に近似した第２参考例は、図９に示されており、第１参考例の通信中継器１０における中継回路ユニット３０の構成のみが異なる。本参考例の中継回路ユニット３０Ｗでは、第１基板３１の表裏にプリントされた１対の渦巻き状のパターン３４Ｗ，３５Ｗの一端部がビア３６で接続されておらずに開放している。即ち、本参考例のパターン３４Ｗ，３５Ｗは、本発明に係る「第１と第２の一端開放型コイル」になっている。また、パターン３４Ｗ，３５Ｗは、第１基板３１を一方向から透視したときに、両パターン３４Ｗ，３５Ｗの巻回方向が逆向きになっていて、パターン３４Ｗ，３５Ｗの全体が重なって見えるようになっている。第２基板３２においても同様の構成になっている。これにより、両パターン３４Ｗ，３５Ｗから構成される第１ループアンテナＬ１、第２ループアンテナＬ２が、第１参考例の第１ループアンテナＬ１、第２ループアンテナＬ２と同様に作用し、第１参考例と同様の作用効果を奏する。

［他の実施形態］
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）前記中継回路３０Ｃ，３０Ｄ，３０ＥのコンデンサＣ１は、１つであったが、複数のコンデンサを並列又は直列接続してコンデンサＣ１を構成してもよい。図１０に示す中継回路３０Ｆのように、各ループアンテナＬ２，Ｌ３，Ｌ４毎に、コンデンサＣ２を設けてもよい。

（２）なお、第１参考例の通信中継器１０において、ケース１１の底面に第１台座部１５を長手方向に複数並べて備え、タブレット端末４０が有する送受信部４２の位置に応じて何れかの第１台座部１５を選択して第１基板３１を敷設する構成としてもよい。そのために、第１基板３１と第２基板３２とを接続するケーブル３３を何れの第１台座部１５に第１基板３１を配置しても対応できる長さにしておくか、又は、各第１台座部１５と第２台座部１６とに第１基板３１及び第２基板３２と接続されるコネクタを設けておき、ケース１１に備えたハーネスと第１基板３１及び第２基板３２とがコネクタ接続される構成にしてもよい。

（３）また、第１参考例では、通信中継器１０の中継回路３０Ｃが共振する周波数として、ＩＳＯ／ＩＥＣ １８０９２（ＮＦＣ）で規格された近距離無線通信の周波数を例示したが、それに限定されるものではなく、他の規格の近距離無線通信の周波数で共振するように中継回路を構成してもよい。

（４）前記第１参考例では、各ループアンテナＬ１，Ｌ２が、別々の基板３１，３２に設けられていたが、共通の基板に設けられていてもよい。

（５）前記第１参考例では、各ループアンテナＬ１，Ｌ２が、各基板３１，３２にプリントされた構成となっていたが、基板にプリントされていない構成であってもよく、例えば、配線が巻回されただけの構成であってもよい。

（６）前記第１参考例では、各基板３１，３２の裏側にプリントされたパターン３５が、直線状であったが、渦巻き状のパターンであってもよい。この場合、パターン３５における渦巻きの内側の端部がビア３６に接続される。

１０，１０Ｖ 通信中継器
１１ ケース
２０Ｓ 主体面
２３ 通信目印
３０，３０Ｖ，３０Ｗ 中継回路ユニット（通信中継器）
３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｆ 中継回路（共振回路）
３０Ｖ 中継回路ユニット
３０Ｗ 中継回路ユニット
３１ 第１基板
３２ 第２基板
３２Ｓ 第３基板
３３ ケーブル
３４，３５ パターン
３４Ｗ，３５Ｗ パターン（一端開放型コイル）
３６ ビア
３７，３８ 金蔵層
４０ タブレット端末（通信機器）
４１ 表示画面
４５ ＩＣカード（通信機器）
Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ
Ｌ１ 第１ループアンテナ
Ｌ２ 第２ループアンテナ
Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７ サブループアンテナ

Claims (1)

1. 近距離無線通信用の送受信部（４２）を後面に有する一方、前面に表示画面（４１）を有するタブレット端末（４０）を収容して位置決めし、前記表示画面（４１）を視認可能な状態に保持するケース（１１）と、
   前記ケース（１１）内で前記タブレット端末（４０）の前記送受信部（４２）に宛がわれる第１のループアンテナ（Ｌ１）と、
   前記ケース（１１）内で前記タブレット端末（４０）の側方に配置される第２のループアンテナ（Ｌ２〜Ｌ７）と、
   コンデンサ（Ｃ１）の両端末間に前記第１のループアンテナ（Ｌ１）と前記第２のループアンテナ（Ｌ２〜Ｌ７）とを並列接続してなりかつ、前記近距離無線通信の周波数で共振する共振回路（３０Ｃ，３０Ｄ）とを備えた通信中継器（１０Ｖ）であって、
   前記ケース（１１）の外面に、近距離無線通信用のカード（４５）を宛がう目印としての通信目印（２３）が設けられ、
   前記第２のループアンテナ（Ｌ２〜Ｌ７）は、前記ケース（１１）の内面のうち前記通信目印（２３）の真裏となる位置に宛がわれる第１のサブループアンテナ（Ｌ２，Ｌ６）と、前記ケース（１１）の内面のうち前記通信目印（２３）の真裏となる位置から側方にずれた位置に宛がわれる第２のサブループアンテナ（Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ７）とを前記コンデンサ（Ｃ１）の両端末間に直列接続又は並列接続してなる通信中継器（１０Ｖ）。