JP2017163351A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】電界通信に用いる電極を構成する導体の影響を低減し、安定した動作を可能とする電子機器を提供する。
【解決手段】本発明に係る電子機器は、電界伝達媒体を介して電界通信を行う電子機器であって、電界通信を行うための第１の電極部１５０及び第２の電極部１６０と、第１の磁性シート１７０と、を備え、第１の電極部１５０は、少なくとも第１のループアンテナ１５を有し、第１の磁性シート１７０は、第１の電極部１５０と隣接して配置される。
【選択図】図２

Description

本発明は、電界伝達媒体を介して電界通信を行う電子機器に関する。

近年、例えばスマートフォンなどの携帯端末の高機能化が進んでおり、機能が増えるに従って携帯端末に内蔵されるアンテナの数も増加している。また、世界各国で対応する周波数バンドが異なるため、携帯端末は、より多くの機能をそなえることでより多くの国々に対応することが求められる。従って、携帯端末は、外周部においてアンテナを有している。

一方で、人体その他の導体などの電界伝達媒体に電界を誘起して、当該電界を用いてデータ通信を行う電界通信技術が提案されている。このような電界通信技術は人体通信とも呼ばれている。当該電界通信機能を新たに携帯端末に搭載するために、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）技術を利用した通信に用いるアンテナを電界通信に用いる電極の一部として併用する技術が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２０１３−２２３２２２号公報 特開２０１３−３０８７７号公報

しかしながら、例えばスマートフォンなどの電子機器において、電界通信とＲＦＩＤ技術を利用した通信の機能を組み合わせる場合、電界通信に用いる一方の電極を構成する導体の影響により、安定した通信の動作が困難な場合がある。

かかる観点に鑑みてなされた本発明の目的は、電界通信に用いる電極を構成する導体の影響を低減し、安定した動作を可能とする電子機器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る電子機器は、
電界伝達媒体を介して電界通信を行う電子機器であって、
電界通信を行うための第１の電極部及び第２の電極部と、
第１の磁性シートと、を備え、
前記第１の電極部は、少なくとも第１のループアンテナを有し、
前記第１の磁性シートは、前記第１の電極部と隣接して配置される。

また、前記第１のループアンテナに接続されたスイッチと、
前記スイッチに接続された電界通信部と、
前記スイッチに接続された通信部と、をさらに備え、
前記スイッチを介して、前記電界通信部又は前記通信部が、前記第１のループアンテナに選択的に接続されてもよい。

また、前記第１のループアンテナは、非接触通信に用いられてもよい。

また、前記第１のループアンテナに接続されたスイッチと、
前記スイッチに接続された電界通信部と、
前記スイッチに接続された充電部と、をさらに備え、
前記スイッチを介して、前記電界通信部又は前記充電部が、前記第１のループアンテナに選択的に接続されてもよい。

また、前記第１のループアンテナは、非接触充電に用いられてもよい。

また、前記第１の電極部は、第２のループアンテナをさらに有してもよい。

また、前記第１のループアンテナは、非接触通信に用いられ、
前記第２のループアンテナは、非接触充電に用いられてもよい。

また、前記第１のループアンテナに接続された第１のスイッチと、
前記第２のループアンテナに接続された第２のスイッチと、
前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチに接続された電界通信部と、
前記第１のスイッチに接続された通信部と、
前記第２のスイッチに接続された充電部と、をさらに備え、
前記第１のスイッチを介して、前記電界通信部又は前記通信部が、前記第１のループアンテナに選択的に接続され、
前記第２のスイッチを介して、前記電界通信部又は前記充電部が、前記第２のループアンテナに選択的に接続されてもよい。

また、筐体を備え、
前記第１の電極部、前記第２の電極部、及び前記第１の磁性シートは、
前記筐体の外面から前記筐体の内部に向かって、前記第１の電極部、前記第１の磁性シート、前記第２の電極部の順で配置されてもよい。

また、筐体を備え、
前記第１の電極部、前記第２の電極部、及び前記第１の磁性シートは、
前記筐体の外面から前記筐体の内部に向かって、前記第２の電極部、前記第１の電極部、前記第１の磁性シートの順で配置され、
前記第２の電極部は、メッシュ構造の電極を有してもよい。

また、第２の磁性シートをさらに備え、
前記第２の磁性シートは、前記第２の電極部と前記第１の電極部との間に配置されてもよい。

また、前記第２の電極部が有する電極の１つが、
前記第１のループアンテナのループ内部に配置されてもよい。

また、前記第２の電極部が有する２つの電極のうちの一方が前記第１のループアンテナのループ内部に配置され、前記２つの電極のうちの他方が前記第２のループアンテナのループ内部に配置されてもよい。

本発明によれば、電界通信に用いる電極を構成する導体の影響を低減し、安定した動作を可能とする電子機器を提供できる。

第１実施形態に係る電子機器を示す模式図である。 図１（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った断面を示す模式図である。 第２実施形態に係る電子機器の要部を示す模式図である。 第３実施形態に係る電子機器の要部を示す模式図である。 第４実施形態に係る電子機器の要部を示す模式図である。 第５実施形態に係る電子機器を示す模式図である。 図６（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った断面を示す模式図である。 第６実施形態に係る電子機器の要部を示す模式図である。 第７実施形態に係る電子機器の要部を示す模式図である。 第８実施形態に係る電子機器の要部を示す模式図である。 第９実施形態に係る電子機器を示す模式図である。 図１１（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った断面を示す模式図である。 第１０実施形態に係る電子機器の要部を示す模式図である。 第１１実施形態に係る電子機器の要部を示す模式図である。 第１２実施形態に係る電子機器の要部を示す模式図である。

以降、諸図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る電子機器を示す模式図である。図１（ａ）は電子機器の正面図、図１（ｂ）は電子機器の背面図である。

図１に示す電子機器は、例えばスマートフォンなどの携帯情報端末１０であり、矩形上の筐体１１の前面に、例えば液晶からなる矩形上の表示パネル１２を有する。携帯情報端末１０は、筐体１１の上下に、ＧＰＳアンテナ及び無線ＬＡＮアンテナなどから構成されるサブアンテナ１３と、基地局通信用のメインアンテナ１４とをそれぞれ有する。携帯情報端末１０は、筐体１１の背面に、ＲＦＩＤ技術を利用した、例えばＦｅｌｉｃａ（登録商標）やＭｉｆａｒｅ（登録商標）その他のＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）などの非接触通信に用いるループアンテナ１５をさらに有する。ここで、非接触通信とは、ＲＦＩＤ技術を利用した通信のことをいう。なお、図１に示される例では説明を簡単にするためにループアンテナ１５を図示しているが、実際にはループアンテナ１５は筐体１１の中に埋め込まれユーザに視認されないようにされている。本実施形態のＲＦＩＤ技術として電磁誘導方式を用いるが、電波方式を用いても良い。また本実施形態のＲＦＩＤ技術としてバッテリーを持たないパッシブ型を用いるが、バッテリー付きのアクティブ型を用いても良い。

携帯情報端末１０がループアンテナ１５を用いて非接触通信を行う時、ユーザは、例えば店頭などに設置された固定端末装置に携帯情報端末１０をかざす。この時、固定端末装置から発生する磁界がループアンテナ１５を鎖交して、電磁誘導により、ループアンテナ１５に起電力が生じる。このように、非接触通信では、携帯情報端末１０は、電磁誘導の原理により、決済情報などの個人情報を送受信する。

図２は、図１（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った断面を示す模式図である。図２において、筐体１１の上部（すなわち、Ｘ軸正の方向）が携帯情報端末１０の背面となり、筐体１１の下部（すなわち、Ｘ軸負の方向）が携帯情報端末１０の前面（正面）となる。この前面とは、表示パネル１２による表示画像の表示面が形成される方向である。

携帯情報端末１０は、筐体１１の内部に、ループアンテナ１５を有する。ループアンテナ１５は、例えば非接触通信に用いられるが、第１の電極部１５０として電界通信にも併用される。携帯情報端末１０は、例えば平板状の電極１６をさらに有する。電極１６は、第２の電極部１６０を構成する。第１の電極部１５０及び第２の電極部１６０は、１組のコンデンサを構成し、電界通信に用いられる。当該コンデンサは、例えば人体などの電界伝達媒体がまとう電界と容量結合できる程度にまで、筐体１１の背面に近接して配置される。

なお、電極１６は、平板状であるものとして説明するが、これに限定されず、第２の電極部１６０として第１の電極部１５０とコンデンサを構成することができる形状であれば任意のものでよい。また、第２の電極部１６０は、図２に示すように、第１の電極部１５０の直下（Ｘ軸負方向）に配置されるが、これに限定されず、第１の電極部１５０とコンデンサを構成することができれば、任意の位置に配置されてもよい。

携帯情報端末１０は、第１の磁性シート１７０をさらに有する。第１の磁性シート１７０は、第１の電極部１５０と隣接して配置される。図２は、第１の電極部１５０、第２の電極部１６０、及び第１の磁性シート１７０を、筐体１１の背面から筐体１１の内部（すなわち、図２のＸ軸負の方向）に向かって、第１の電極部１５０、第１の磁性シート１７０、第２の電極部１６０の順で配置した場合を例示している。この第１の磁性シート１７０は、金属系のシートや、フェライト系のシートを利用できる。

携帯情報端末１０は、ループアンテナ１５に接続されたスイッチ２１と、スイッチ２１に接続された電界通信部２２と、スイッチ２１に接続された非接触通信部（通信部）２３とをさらに備える。電界通信部２２は、第２の電極部１６０にも接続される。

スイッチ２１は、携帯情報端末１０が電界通信及び非接触通信のいずれを行うかに応じて切り替わる。携帯情報端末１０が電界通信を行う時、スイッチ２１は、第１の電極部１５０と電界通信部２２とを接続する。これにより、第１の電極部１５０、第２の電極部１６０、及び電界通信部２２によって、電界通信が行われる。

携帯情報端末１０が非接触通信を行う時、スイッチ２１は、ループアンテナ１５と非接触通信部２３とを接続する。これにより、ループアンテナ１５及び非接触通信部２３によって、非接触通信が行われる。

本実施形態によると、第１の磁性シート１７０を第１の電極部１５０と第２の電極部１６０との間に配置することで、以下の２つの効果が得られる。

第１に、ループアンテナ１５に対して、第２の電極部１６０を構成する導体からの電磁的な影響を、第１の磁性シート１７０により低減できる。第２に、第１の磁性シート１７０を第１の電極部１５０と隣接して配置することで、磁界の引き込み効果が生じ、磁界がループアンテナ１５を鎖交しやすくなる。すなわち、第１の磁性シート１７０により、磁束の収束効果が高まる。また、ループアンテナ１５は、例えば非接触通信などの通信に用いられ、第１の電極部１５０として電界通信にも併用されるため、本実施形態では省スペース化も実現できる。

従って、第１の磁性シート１７０の上記のような配置により、ループアンテナ１５を用いて、精度の良い、より安定した非接触通信の動作が可能となる。

（第２実施形態）
図３は、第２実施形態に係る電子機器の要部を示す模式図である。本実施形態に係る電子機器は、第１実施形態の携帯情報端末１０において、第１の電極部１５０、第２の電極部１６０、及び第１の磁性シート１７０の配置が異なる。以下、第１実施形態と同じ構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略し、第１実施形態と異なる点について主に説明する。

第１の電極部１５０、第２の電極部１６０、及び第１の磁性シート１７０は、筐体１１の背面から筐体１１の内部（すなわち、図３のＸ軸負の方向）に向かって、第２の電極部１６０、第１の電極部１５０、第１の磁性シート１７０の順で配置される。

また、第２の電極部１６０を構成する電極１６は、例えばメッシュ構造である。メッシュ構造とする理由は以下のとおりである。すなわち、ユーザが固定端末装置に携帯情報端末１０をかざして非接触通信を行う時、電極１６は、固定端末装置とループアンテナ１５との間に挟まれる。従って、仮に電極１６が平板状であるとすると、導体である電極１６によって固定端末装置からの磁界が遮蔽され、携帯情報端末１０は、ループアンテナ１５を用いて非接触通信を行うことができない。上記のように、電極１６がメッシュ構造であれば、メッシュ構造の開口を通過する磁界がループアンテナ１５を鎖交するので、携帯情報端末１０は、非接触通信を行うことが可能となる。ここで、メッシュ構造としては、電極１６を構成する導体間の間隔は、非接触通信で利用される電磁波の波長に対し十分小さくなる間隔であればよい。

電極１６はメッシュ構造であるとして説明したが、これに限定されず、上述の通り、固定端末装置からの電磁波の一部が電極１６を通過又は透過可能であれば、任意の形状でよい。

第２実施形態に係る携帯情報端末１０によれば、第１実施形態の場合と同様、第１の磁性シート１７０により、磁束の収束効果が高まる。さらに、第１の磁性シート１７０は、これよりも筐体１１の内部に配置されている基板などを構成する導体からの電磁的な影響も低減する。従って、第１の磁性シート１７０により、ループアンテナ１５を用いて、精度の良い、より安定した非接触通信の動作が可能となる。

（第３実施形態）
図４は、第３実施形態に係る電子機器の要部を示す模式図である。本実施形態に係る電子機器は、第２実施形態の携帯情報端末１０において、第２の磁性シート１８０をさらに追加したものである。以下では、第２実施形態と同じ構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略し、第２実施形態と異なる点について主に説明する。

第２の磁性シート１８０は、第２の電極部１６０と第１の電極部１５０との間に配置される。すなわち、ループアンテナ１５が、第１の磁性シート１７０と第２の磁性シート１８０とに挟まれるように配置される。第２の電極部１６０を構成する電極１６は、第２実施形態と同様に例えばメッシュ構造である。もっとも、電極１６はメッシュ構造であるが、これに限定されず、固定端末装置からの磁界の一部が電極１６を通過又は透過可能であれば、任意の形状でよい。

本実施形態によると、以下の２つの効果が得られる。

第１に、ループアンテナ１５に対して、周囲の導体からの電磁的な影響が低減される。周囲の導体とは、第１の磁性シート１７０よりも筐体１１の内部に配置されている基板などを構成する導体、及び第２の電極部１６０を構成する導体を指す。前者からの電磁的な影響は、第２実施形態で説明したとおり、第１の磁性シート１７０によって低減される。後者からの電磁的な影響は、第２の磁性シート１８０によって低減される。

第２に、ループアンテナ１５への磁界の引き込み効果がさらに強まり、より磁束密度の高い磁界がループアンテナ１５に鎖交する。すなわち、第１の磁性シート１７０及び第２の磁性シート１８０により、磁束の収束効果がより高まる。

従って、第２の磁性シート１８０をさらに追加することで、ループアンテナ１５を用いた非接触通信の特性を劣化させることなく、精度の良い、より安定した非接触通信の動作が可能となる。

（第４実施形態）
図５は、第４実施形態に係る電子機器の要部を示す模式図である。図５（ａ）は電子機器を背面側から見た図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。本実施形態に係る電子機器は、第１乃至第３実施形態に示した携帯情報端末１０において、第２の電極部１６０を構成する電極１６ａが、第１の電極部１５０を構成するループアンテナ１５とほぼ同一平面内で、ループアンテナ１５のループ内部に配置され、第２の電極部１６０を構成する電極１６ｂが、電極１６ａよりも筐体１１の内部側に配置されている。なお、図５（ａ）に示される例では説明を簡単にするためにループアンテナ１５、第１の電極部１５０、第２の電極部１６０を図示しているが、実際にはループアンテナ１５、第１の電極部１５０、第２の電極部１６０は筐体１１の中に埋め込まれユーザに視認されないようにされている。

ここで、図５（ａ）では、第１の磁性シート１７０の図示を省略している。この第１の磁性シート１７０は、図５（ｂ）で示すように、第１の電極部１５０と隣接し、かつ、ループアンテナ１５と電極１６ａとの間の空間を埋めるように配置される。より具体的には、第１の磁性シート１７０は、ループアンテナ１５の下側に配置され、この下側からループアンテナ１５と電極１６ａとの間の隙間を通って、電極１６ａの上側に配置され、さらに、ループアンテナ１５と電極１６ａとの間の隙間を通ってループアンテナ１５の下側に配置される。ここで、ループアンテナ１５の下側とは、ループアンテナ１５の表示パネル１２の表示面側に配置される面側（Ｘ軸負方向側）であり、電極１６ａの上側とは、電極１６ａの表示パネル１２の表示面とは逆側に配置される面側（Ｘ軸正方向側）である。

図５（ｂ）では、携帯情報端末１０は、第１の電極部１５０に接続されたスイッチ２１と、スイッチ２１に接続された電界通信部２２と、スイッチ２１に接続された非接触通信部２３とをさらに備える。電界通信部２２は、第２の電極部１６０を構成する電極１６ａ及び電極１６ｂに接続される。非接触通信部２３はループアンテナ１５に接続される。スイッチ２１は、第１の電極部１５０と電界通信部２２との間の接続関係をｏｎ、ｏｆｆする。

スイッチ２１は、携帯情報端末１０が電界通信及び非接触通信のいずれを行うかに応じてｏｎ、ｏｆｆが切り替わる。携帯情報端末１０が電界通信を行う場合、スイッチ２１は、第１の電極部１５０と電界通信部２２とを接続する。これにより、第１の電極部１５０を構成するループアンテナ１５と第２の電極部１６０を構成する電極１６ａとを一方側の電極、及び電極１６ｂを他方側の電極とする構成のコンデンサにより、電界通信が行われる。

また、スイッチ２１は、携帯情報端末１０が非接触通信を行う場合、第１の電極部１５０と電界通信部２２とを切り離す。

本実施形態によると、ループアンテナ１５に対する周囲の導体からの電磁的な影響を低減しつつ、携帯情報端末１０の薄型化を図ることができる。すなわち、精度の良い、安定した非接触通信の動作が可能な、薄型の携帯情報端末１０を提供することができる。

上述した第１乃至第４実施形態では、第１の電極部１５０は、１つのループアンテナ１５によって構成されるものとして説明した。しかしながら、これに限定されず、第１の電極部１５０は、２つ以上のループアンテナから構成されてもよい。同様に、第２の電極部１６０は、１つの電極１６又は２つの電極１６ａ、１６ｂによって構成されるものとして説明したが、これに限定されず、第２の電極部１６０は、１つ以上の電極から構成されてもよい。特に、第２実施形態においては、第２の電極部１６０が、例えばメッシュ構造の２つ以上の電極で構成されてもよい。また、第４実施形態においては、第２の電極部１６０を構成する各電極が、第１の電極部１５０を構成する各ループアンテナのループ内部にそれぞれ配置されてもよい。すなわち、ループアンテナとその内部に配置される電極とにより構成されるコンデンサの一方側の電極が、ほぼ同一平面内に２つ以上あってもよい。

以下、第５乃至第８実施形態に係る電子機器について説明する。第５乃至第８実施形態に係る電子機器は、ループアンテナを非接触充電に用いる。以下、上記の実施形態において説明した構成要素と同一のものについては同一の符号を付し、その説明を省略する。また、上記の実施形態で説明した様々なバリエーション例は、以下の実施形態においてもそのまま適用されることは言うまでもない。以下、上記の実施形態と異なる点について主に説明する。ここで、非接触充電とは、金属接点やコネクタなどを介在させずに電力を伝送する充電のことをいう。本実施形態では、非接触充電の方式として電磁誘導を用いた電磁誘導方式を用いるが、電磁界の共鳴現象を利用する電磁界共鳴方式や、電力を電磁波に変換しアンテナで送受信する電波方式を用いても良い。

（第５実施形態）
図６は、第５実施形態に係る電子機器を示す模式図である。図６（ａ）は電子機器の正面図、図６（ｂ）は電子機器の背面図である。

図６に示す電子機器は、図１と同様に、例えばスマートフォンなどの携帯情報端末１０であり、矩形上の筐体１１の前面に、例えば液晶からなる矩形上の表示パネル１２を有する。携帯情報端末１０は、ＧＰＳアンテナ及び無線ＬＡＮアンテナなどから構成されるサブアンテナ１３と、基地局通信用のメインアンテナ１４とを有する。携帯情報端末１０は、筐体１１の背面に、非接触充電に用いるループアンテナ１７をさらに有する。なお、図６に示される例では説明を簡単にするためにループアンテナ１７を図示しているが、実際にはループアンテナ１７は筐体１１の中に埋め込まれユーザに視認されないようにされている。

携帯情報端末１０がループアンテナ１７を用いて非接触充電を行う時、ユーザは、例えば自宅などに設置された固定充電装置に携帯情報端末１０を置く。この時、固定充電装置から発生する磁界がループアンテナ１７に鎖交して、電磁誘導により、ループアンテナ１７に起電力が生じる。このように、非接触充電では、電磁誘導の原理により、充電を行う。同時に、受電側である携帯情報端末１０は、電力を受け取っている間、定期的に固定充電装置と通信する。通信内容は、受電量の必要量に対する差分、送電停止要求、受電中の電力、携帯情報端末１０の充電率が主である。充電開始時には機器固有の情報、すなわち携帯情報端末１０の識別情報が送信される場合もある。これにより、送電側である固定充電装置は、充電面上にあるものが対応機器であるのかそれ以外の異物であるのかを判断できる。

図７は、図６（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った断面を示す模式図である。図７において、筐体１１の上部（すなわち、Ｘ軸正の方向）が携帯情報端末１０の背面となり、筐体１１の下部（すなわち、Ｘ軸負の方向）が携帯情報端末１０の前面（正面）となる。図７に示す携帯情報端末１０は、図２において、ループアンテナ１５及び非接触通信部２３をループアンテナ１７及び非接触充電部（充電部）２４にそれぞれ入れ替えたものである。他の構成、動作、及び機能については、図２に示した携帯情報端末１０と同一である。以下では、図２と異なる点について主に説明する。

携帯情報端末１０は、筐体１１の内部に、ループアンテナ１７を有する。ループアンテナ１７は、例えば非接触充電に用いられるが、第１の電極部１５０として電界通信にも併用される。第１の電極部１５０及び第２の電極部１６０は、１組のコンデンサを構成し、電界通信に用いられる。当該コンデンサは、例えば人体などの電界伝達媒体がまとう電界と容量結合できる程度にまで、筐体１１の背面に近接して配置される。

携帯情報端末１０は、ループアンテナ１７に接続されたスイッチ２１と、スイッチ２１に接続された電界通信部２２と、スイッチ２１に接続された非接触充電部２４とをさらに備える。電界通信部２２は、第２の電極部１６０にも接続される。

スイッチ２１は、携帯情報端末１０が電界通信及び非接触充電のいずれを行うかに応じて切り替わる。携帯情報端末１０が電界通信を行う時、スイッチ２１は、第１の電極部１５０と電界通信部２２とを接続する。これにより、第１の電極部１５０、第２の電極部１６０、及び電界通信部２２によって、電界通信が行われる。

携帯情報端末１０が非接触充電を行う時、スイッチ２１は、ループアンテナ１７と非接触充電部２４とを接続する。これにより、ループアンテナ１７及び非接触充電部２４によって、携帯情報端末１０の電池が非接触充電される。

本実施形態によると、第１の磁性シート１７０を第１の電極部１５０と第２の電極部１６０との間に配置することで、図２の場合と同様に以下の２つの効果が得られる。

第１に、ループアンテナ１７に対して、第２の電極部１６０を構成する導体からの電磁的な影響を、第１の磁性シート１７０により低減できる。第２に、第１の磁性シート１７０を第１の電極部１５０と隣接して配置することで、磁界の引き込み効果が生じ、磁界がループアンテナ１７と鎖交しやすくなる。すなわち、第１の磁性シート１７０により、磁束の収束効果が高まる。

従って、第１の磁性シート１７０の上記のような配置により、ループアンテナ１７を用いて、精度の良い、より安定した非接触充電の動作が可能となる。

（第６実施形態）
図８は、第６実施形態に係る電子機器の要部を示す模式図である。本実施形態に係る電子機器は、図３に示した携帯情報端末１０において、ループアンテナ１５及び非接触通信部２３をループアンテナ１７及び非接触充電部２４にそれぞれ入れ替えたものである。他の構成、動作、及び機能については、図３に示した携帯情報端末１０と同一である。

このような携帯情報端末１０によると、第１の磁性シート１７０により、磁束の収束効果が高まる。さらに、第１の磁性シート１７０は、これよりも筐体１１の内部に配置されている基板などを構成する導体からの電磁的な影響を低減する。従って、第１の磁性シート１７０により、ループアンテナ１７を用いて、精度の良い、より安定した非接触充電の動作が可能となる。

（第７実施形態）
図９は、第７実施形態に係る電子機器の要部を示す模式図である。本実施形態に係る電子機器は、図４に示した携帯情報端末１０において、ループアンテナ１５及び非接触通信部２３をループアンテナ１７及び非接触充電部２４にそれぞれ入れ替えたものである。他の構成、動作、及び機能については、図４に示した携帯情報端末１０と同一である。

このような携帯情報端末１０によると、以下の２つの効果が得られる。

第１に、ループアンテナ１７に対して、周囲の導体からの電磁的な影響が低減される。周囲の導体とは、第１の磁性シート１７０よりも筐体１１の内部に配置されている基板などを構成する導体、及び第２の電極部１６０を構成する導体を指す。前者からの電磁的な影響は、第１の磁性シート１７０によって低減される。後者からの電磁的な影響は、第２の磁性シート１８０によって低減される。

第２に、ループアンテナ１７への磁界の引き込み効果がさらに強まり、より磁束密度の高い磁界がループアンテナ１７に鎖交する。すなわち、第１の磁性シート１７０及び第２の磁性シート１８０により、磁束の収束効果がより高まる。

従って、第２の磁性シート１８０をさらに追加することで、ループアンテナ１７を用いた充電動作の特性を劣化させることなく、精度の良い、より安定した非接触充電の動作が可能となる。

（第８実施形態）
図１０は、第８実施形態に係る電子機器の要部を示す模式図である。図１０（ａ）は電子機器を背面側から見た図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。本実施形態に係る電子機器は、図５に示した携帯情報端末１０において、ループアンテナ１５及び非接触通信部２３をループアンテナ１７及び非接触充電部２４にそれぞれ入れ替えたものである。他の構成、動作、及び機能については、図５に示した携帯情報端末１０と同一である。

本実施形態によると、ループアンテナ１７に対する周囲の導体からの電磁的な影響を低減しつつ、携帯情報端末１０の薄型化を図ることができる。すなわち、精度の良い、安定した非接触充電が可能な、薄型の携帯情報端末１０を提供することができる。

以下、本発明の第９乃至第１２実施形態に係る電子機器について説明する。第９乃至第１２実施形態に係る電子機器は、第１乃至第４実施形態及び第５乃至第８実施形態に係る電子機器を統合させたものである。すなわち、携帯情報端末１０は、第１のループアンテナ１５及び第２のループアンテナ１７を有し、それぞれを用いて非接触通信及び非接触充電を行う。以下、上記の実施形態において説明した構成要素と同一のものについては同一の符号を付し、その説明を省略する。また、上記の実施形態で説明した様々なバリエーション例は、以下の実施形態においてもそのまま適用されることは言うまでもない。以下、上記の実施形態と異なる点について主に説明する。

（第９実施形態）
図１１は、第９実施形態に係る電子機器を示す模式図である。図１１（ａ）は電子機器の正面図、図１１（ｂ）は電子機器の背面図である。

図１１に示す電子機器は、図１と同様に、例えばスマートフォンなどの携帯情報端末１０であり、矩形上の筐体１１の前面に、例えば液晶からなる矩形上の表示パネル１２を有する。携帯情報端末１０は、ＧＰＳアンテナ及び無線ＬＡＮアンテナなどから構成されるサブアンテナ１３と、基地局通信用のメインアンテナ１４とを有する。携帯情報端末１０は、筐体１１の背面に、例えばＦｅｌｉｃａ（登録商標）又はＮＦＣなどの非接触通信に用いる第１のループアンテナ１５と、非接触充電に用いる第２のループアンテナ１７とをさらに有する。図１１では、筐体１１の背面上部に第１のループアンテナ１５を配置し、筐体１１の背面下部に第２のループアンテナ１７を配置しているが、これに限定されず、その配置を入れ替えてもよい。なお、図１１に示される例では説明を簡単にするためにループアンテナ１５、１７を図示しているが、実際にはループアンテナ１５、１７は筐体１１の中に埋め込まれユーザに視認されないようにされている。

一般的な携帯情報端末１０の多くは、非接触通信と非接触充電の両方の機能を搭載している。ユーザは、例えば店頭などで決済を行う時には、非接触通信機能を利用し、例えば自宅などで充電を行う時には、非接触充電機能を利用する。このように、状況に応じて各機能を使い分けるのが一般的である。

図１２は、図１１（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った断面を示す模式図である。図１２において、筐体１１の上部（すなわち、Ｘ軸正の方向）が携帯情報端末１０の背面となり、筐体１１の下部（すなわち、Ｘ軸負の方向）が携帯情報端末１０の前面（正面）となる。図１２に示す携帯情報端末１０は、図２及び図７において、第１のループアンテナ１５及び第２のループアンテナ１７を組み合わせたものである。他の構成、動作、及び機能については、図２及び図７に示した携帯情報端末１０と同一である。以下では、図２及び図７と異なる点について主に説明する。

携帯情報端末１０は、筐体１１の内部でほぼ同一平面内に配置された、第１のループアンテナ１５及び第２のループアンテナ１７を有する。第１のループアンテナ１５及び第２のループアンテナ１７は、非接触通信及び非接触充電にそれぞれ用いられるが、第１の電極部１５０を構成して電界通信にも併用される。第１の電極部１５０及び第２の電極部１６０は、コンデンサを構成し、電界通信に用いられる。当該コンデンサは、例えば人体などの電界伝達媒体がまとう電界と容量結合できる程度にまで、筐体１１の背面に近接して配置される。

携帯情報端末１０は、第１のループアンテナ１５に接続された第１のスイッチ２５と、第２のループアンテナ１７に接続された第２のスイッチ２６とを有する。さらに、携帯情報端末１０は、第１のスイッチ２５及び第２のスイッチ２６に接続された電界通信部２２と、第１のスイッチ２５に接続された非接触通信部２３と、第２のスイッチ２６に接続された非接触充電部２４とを有する。電界通信部２２は、第２の電極部１６０にも接続される。

第１のスイッチ２５及び第２のスイッチ２６は、携帯情報端末１０が電界通信、非接触通信、及び非接触充電のいずれを行うかに応じて切り替わる。携帯情報端末１０が電界通信を行う時、第１のスイッチ２５は、第１の電極部１５０、特に第１のループアンテナ１５と電界通信部２２とを接続する。同様に、第２のスイッチ２６は、第１の電極部１５０、特に第２のループアンテナ１７と電界通信部２２とを接続する。すなわち、第１の電極部１５０、第２の電極部１６０、及び電界通信部２２によって、電界通信が行われる。

携帯情報端末１０が非接触通信を行う時、第１のスイッチ２５は、第１のループアンテナ１５と非接触通信部２３とを接続する。これにより、第１のループアンテナ１５及び非接触通信部２３によって、非接触通信が行われる。

一方、携帯情報端末１０が非接触充電を行う時、第２のスイッチ２６は、第２のループアンテナ１７と非接触充電部２４とを接続する。これにより、第２のループアンテナ１７及び非接触充電部２４によって、携帯情報端末１０の電池が非接触充電される。

本実施形態によると、第１の磁性シート１７０を第１の電極部１５０と第２の電極部１６０との間に配置することで、以下の２つの効果が得られる。

第１に、第１のループアンテナ１５及び第２のループアンテナ１７に対して、第２の電極部１６０を構成する導体からの電磁的な影響を、第１の磁性シート１７０により低減できる。第２に、第１の磁性シート１７０を第１の電極部１５０と隣接して配置することで、磁界の引き込み効果が生じ、磁界が第１のループアンテナ１５及び第２のループアンテナ１７と鎖交しやすくなる。すなわち、第１の磁性シート１７０により、磁束の収束効果が高まる。

従って、第１の磁性シート１７０の上記のような配置により、第１のループアンテナ１５を用いて、精度の良い、より安定した非接触通信の動作が可能となり、第２のループアンテナ１７用いて、精度の良い、より安定した非接触充電の動作が可能となる。

また、本実施形態によると、非接触通信及び非接触充電にそれぞれ用いる２つのループアンテナを第１の電極部１５０として電界通信にも併用するので、第１の電極部１５０と第２の電極部１６０とからなるコンデンサの容量が増大する。これにより、上記の実施形態に係る携帯情報端末１０に比べて、電界通信の感度がより向上するので、精度の良い、より安定した電界通信が可能となる。さらに、ユーザが携帯情報端末１０の背面を握る時に、手の表面が第１のループアンテナ１５及び第２のループアンテナ１７のいずれかのみに近接したとしても電界通信を行うことが可能である。すなわち、携帯情報端末１０は、ユーザの持ち方に依存せずに、安定して電界通信を行うことが可能となる。

（第１０実施形態）
図１３は、第１０実施形態に係る電子機器の要部を示す模式図である。図１３に示す携帯情報端末１０は、図３及び図８において、第１のループアンテナ１５及び第２のループアンテナ１７を組み合わせたものである。すなわち、第１の電極部１５０は、ほぼ同一平面内に配置された第１のループアンテナ１５及び第２のループアンテナ１７によって構成される。他の構成、動作、及び機能については、図３及び図８に示した携帯情報端末１０と同一である。

本実施形態によると、第１の磁性シート１７０により、磁束の収束効果が高まる。さらに、第１の磁性シート１７０は、これよりも筐体１１の内部に配置されている基板などを構成する導体からの電磁的な影響を低減する。従って、第１の磁性シート１７０により、第１のループアンテナ１５を用いて、精度の良い、より安定した非接触通信の動作が可能となり、第２のループアンテナ１７を用いて、精度の良い、より安定した非接触充電の動作が可能となる。

また、非接触通信及び非接触充電にそれぞれ用いる２つのループアンテナを第１の電極部１５０として電界通信にも併用するので、第１の電極部１５０と第２の電極部１６０とからなるコンデンサの容量が増大する。これにより、電界通信の感度がより向上するので、精度の良い、より安定した電界通信が可能となる。さらに、ユーザが携帯情報端末１０の背面を握る時に、手の表面が第１のループアンテナ１５及び第２のループアンテナ１７のいずれかのみに近接したとしても電界通信を行うことが可能である。すなわち、携帯情報端末１０は、ユーザの持ち方に依存せずに、安定して電界通信を行うことが可能となる。

（第１１実施形態）
図１４は、第１１実施形態に係る電子機器の要部を示す模式図である。図１４に示す携帯情報端末１０は、図４及び図９において、第１のループアンテナ１５及び第２のループアンテナ１７を組み合わせたものである。すなわち、第１の電極部１５０は、ほぼ同一平面内に配置された第１のループアンテナ１５及び第２のループアンテナ１７によって構成される。他の構成、動作、及び機能については、図４及び図９に示した携帯情報端末１０と同一である。

本実施形態によると、以下の２つの効果が得られる。

第１に、第１のループアンテナ１５及び第２のループアンテナ１７に対して、周囲の導体からの電磁的な影響が低減される。周囲の導体とは、第１の磁性シート１７０よりも筐体１１の内部に配置されている基板などを構成する導体、及び第２の電極部１６０を構成する導体を指す。前者からの電磁的な影響は、第１の磁性シート１７０によって低減される。後者からの電磁的な影響は、第２の磁性シート１８０によって低減される。

第２に、第１のループアンテナ１５及び第２のループアンテナ１７への磁界の引き込み効果がさらに強まり、より磁束密度の高い磁界が第１のループアンテナ１５及び第２のループアンテナ１７に鎖交する。すなわち、第１の磁性シート１７０及び第２の磁性シート１８０により、磁束の収束効果がより高まる。

従って、第２の磁性シート１８０をさらに追加することで、第１のループアンテナ１５を用いて、精度の良い、より安定した非接触通信の動作が可能となり、第２のループアンテナ１７を用いて、精度の良い、より安定した非接触充電の動作が可能となる。

また、本実施形態によると、非接触通信及び非接触充電にそれぞれ用いる２つのループアンテナを第１の電極部１５０として電界通信にも併用するので、第１の電極部１５０と第２の電極部１６０とからなるコンデンサの容量が増大する。これにより、電界通信の感度がより向上するので、精度の良い、より安定した電界通信が可能となる。さらに、ユーザが携帯情報端末１０の背面を握る時に、手の表面が第１のループアンテナ１５及び第２のループアンテナ１７のいずれかのみに近接したとしても電界通信を行うことが可能である。すなわち、携帯情報端末１０は、ユーザの持ち方に依存せずに、安定して電界通信を行うことが可能となる。

（第１２実施形態）
図１５は、第１２実施形態に係る電子機器の要部を示す模式図である。図１５（ａ）は電子機器を背面側から見た図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。本実施形態に係る電子機器は、第４実施形態及び第８実施形態に係る電子機器を統合させたものであり、携帯情報端末１０は、第１のループアンテナ１５及び第２のループアンテナ１７を有する。

本実施形態において、第１の電極部１５０は、ほぼ同一平面内に配置された第１のループアンテナ１５及び第２のループアンテナ１７により構成される。第２の電極部１６０は、３つの電極１６ａ、１６ｂ、１８により構成される。図１５に示すように、第２の電極部１６０を構成する各電極は、第１の電極部１５０を構成する各ループアンテナとほぼ同一平面内で、各ループアンテナのループ内部にそれぞれ配置される。すなわち、電極１６ａは、第１のループアンテナ１５のループ内部に配置され、電極１６ｂは、電極１６ａ及び電極１８よりも筐体内部方向に配置され、電極１８は、第２のループアンテナ１７のループ内部に配置される。

また、図１５（ａ）では、第１の磁性シート１７０の図示を省略しているが、図１５（ｂ）で示すように、第１の磁性シート１７０は、第１の電極部１５０と隣接し、かつ、各ループアンテナと各電極との間の空間を埋めるように配置される。より具体的には、第１の磁性シート１７０は、第１のループアンテナ１５の下側に配置され、この下側から第１のループアンテナ１５と電極１６ａとの間の隙間を通って、電極１６ａの上側に配置され、さらに、第１のループアンテナ１５と電極１６ａとの間の隙間を通って第１のループアンテナ１５の下側に配置される。続けて、第１の磁性シート１７０は、第２のループアンテナ１７の下側に配置され、この下側から第２のループアンテナ１７と電極１８との間の隙間を通って、電極１８の上側に配置され、さらに、第２のループアンテナ１７と電極１８との間の隙間を通って第２のループアンテナ１７の下側に配置される。ここで、各ループアンテナの下側とは、各ループアンテナの表示パネル１２の表示面側に配置される面側（Ｘ軸負方向側）であり、各電極の上側とは、各電極の表示パネル１２の表示面とは逆側に配置される面側（Ｘ軸正方向側）である。

携帯情報端末１０は、第１のループアンテナ１５に接続された第１のスイッチ２５と、第２のループアンテナ１７に接続された第２のスイッチ２６とを有する。さらに、携帯情報端末１０は、第１のスイッチ２５及び第２のスイッチ２６に接続された電界通信部２２と、第１のスイッチ２５に接続された非接触通信部２３と、第２のスイッチ２６に接続された非接触充電部２４とを有する。電界通信部２２は、第２の電極部１６０を構成する電極１６ａ、電極１６ｂ、及び電極１８にも接続される。

第１のスイッチ２５は、第１のループアンテナ１５と電界通信部２２との間の接続関係をｏｎ、ｏｆｆする。同様に、第２のスイッチ２６は、第２のループアンテナ１７と電界通信部２２との間の接続関係をｏｎ、ｏｆｆする。

第１のスイッチ２５及び第２のスイッチ２６は、携帯情報端末１０が電界通信、非接触通信、及び非接触充電のいずれを行うかに応じてｏｎ、ｏｆｆが切り替わる。携帯情報端末１０が電界通信を行う場合、第１のスイッチ２５は、第１のループアンテナ１５と電界通信部２２とを接続し、第２のスイッチ２６は、第２のループアンテナ１７と電界通信部２２とを接続する。これにより、第１の電極部１５０を構成する第１のループアンテナ１５、第２の電極部１６０を構成する電極１６ａ、第１の電極部１５０を構成する第２のループアンテナ１７、第２の電極部１６０を構成する電極１８を一方側の電極、及び電極１６ｂを他方側の電極とするコンデンサが構成される。これらのコンデンサにより、電界通信が行われる。

また、第１のスイッチ２５は、携帯情報端末１０が非接触通信を行う場合、第１のループアンテナ１５と電界通信部２２とを切り離す。同様に、第２のスイッチ２６は、携帯情報端末１０が非接触充電を行う場合、第２のループアンテナ１７と電界通信部２２とを切り離す。

本実施形態によると、第１のループアンテナ１５及び第２のループアンテナ１７に対する周囲の導体からの電磁的な影響を低減しつつ、携帯情報端末１０の薄型化を図ることができる。すなわち、精度の良い、安定した非接触通信や非接触充電の動作が可能な、薄型の携帯情報端末１０を提供することができる。

また、本実施形態によると、非接触通信及び非接触充電にそれぞれ用いる２つのループアンテナを第１の電極部１５０として電界通信にも併用するので、第１の電極部１５０と第２の電極部１６０とからなるコンデンサの容量が増大する。これにより、電界通信の感度がより向上するので、精度の良い、より安定した電界通信が可能となる。さらに、ユーザが携帯情報端末１０の背面を握る時に、手の表面が第１のループアンテナ１５及び第２のループアンテナ１７のいずれかのみに近接したとしても電界通信を行うことが可能である。すなわち、携帯情報端末１０は、ユーザの持ち方に依存せずに、安定して電界通信を行うことが可能となる。

第９乃至第１２実施形態では、第１のループアンテナ１５及び第２のループアンテナ１７の両方を用いて第１の電極部１５０を構成したが、これに限定されず、電界通信を行うにあたり、第１の電極部１５０として、第１のループアンテナ１５及び第２のループアンテナ１７のいずれかのみを用いてもよい。例えば、第１の電極部１５０を第１のループアンテナ１５のみで構成する場合、携帯情報端末１０は、先に述べた第１乃至第４実施形態と実質的に同一となる。同様に、第１の電極部１５０を第２のループアンテナ１７のみで構成する場合、携帯情報端末１０は、先に述べた第５乃至第８実施形態と実質的に同一となる。

本発明は、その精神又はその本質的な特徴から離れることなく、上述した実施形態以外の他の所定の形態で実現できることは当業者にとって明白である。従って、先の記述は例示的なものであり、これに限定されるものではない。発明の範囲は、先の記述によってではなく、付加した請求項によって定義される。あらゆる変更のうちその均等の範囲内にあるいくつかの変更は、その中に包含されるものとする。

先の実施形態では、第１の電極部１５０及び第２の電極部１６０は、電界通信を行うためのものとして説明したが、これに限定されず、各電極部を用いて、筋電位計測、心電計測、又は脳波計測などを行ってもよい。筋電位計測及び心電計測を行う時は、ユーザは携帯情報端末１０を人体の最適な位置に接触させ、計測を行う。脳波計測を行う時は、携帯情報端末１０は、例えば、メガネ型のウェアラブル機器又はヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）であり、各電極部は、メガネのフレーム部分又はＨＭＤの頭部に配置されてもよい。このように、携帯情報端末１０は、電界通信のみならず、センサとして応用することも可能である。また、先の実施形態では第１の電極部１５０及び第２の電極部１６０は、筐体１１の内部に配置されるとしたが、第１の電極部１５０及び第２の電極部１６０の一部若しくは全部が筐体の外部に配置されるとしても良い。

１０ 携帯情報端末（電子機器）
１１ 筐体
１５ （第１の）ループアンテナ
１６、１６ａ、１６ｂ、１８ 電極
１７ （第２の）ループアンテナ
２１、２５、２６ スイッチ
２２ 電界通信部
２３ 非接触通信部（通信部）
２４ 非接触充電部（充電部）
１５０ 第１の電極部
１６０ 第２の電極部
１７０ 第１の磁性シート
１８０ 第２の磁性シート

Claims (13)

1. 電界伝達媒体を介して電界通信を行う電子機器であって、
   電界通信を行うための第１の電極部及び第２の電極部と、
   第１の磁性シートと、を備え、
   前記第１の電極部は、少なくとも第１のループアンテナを有し、
   前記第１の磁性シートは、前記第１の電極部と隣接して配置される、
   電子機器。
2. 前記第１のループアンテナに接続されたスイッチと、
   前記スイッチに接続された電界通信部と、
   前記スイッチに接続された通信部と、をさらに備え、
   前記スイッチを介して、前記電界通信部又は前記通信部が、前記第１のループアンテナに選択的に接続される、
   請求項１に記載の電子機器。
3. 前記第１のループアンテナは、非接触通信に用いられる、
   請求項１又は２に記載の電子機器。
4. 前記第１のループアンテナに接続されたスイッチと、
   前記スイッチに接続された電界通信部と、
   前記スイッチに接続された充電部と、をさらに備え、
   前記スイッチを介して、前記電界通信部又は前記充電部が、前記第１のループアンテナに選択的に接続される、
   請求項１に記載の電子機器。
5. 前記第１のループアンテナは、非接触充電に用いられる、
   請求項４に記載の電子機器。
6. 前記第１の電極部は、第２のループアンテナをさらに有する、
   請求項１に記載の電子機器。
7. 前記第１のループアンテナは、非接触通信に用いられ、
   前記第２のループアンテナは、非接触充電に用いられる、
   請求項６に記載の電子機器。
8. 前記第１のループアンテナに接続された第１のスイッチと、
   前記第２のループアンテナに接続された第２のスイッチと、
   前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチに接続された電界通信部と、
   前記第１のスイッチに接続された通信部と、
   前記第２のスイッチに接続された充電部と、をさらに備え、
   前記第１のスイッチを介して、前記電界通信部又は前記通信部が、前記第１のループアンテナに選択的に接続され、
   前記第２のスイッチを介して、前記電界通信部又は前記充電部が、前記第２のループアンテナに選択的に接続される、
   請求項７に記載の電子機器。
9. 筐体を備え、
   前記第１の電極部、前記第２の電極部、及び前記第１の磁性シートは、
   前記筐体の外面から前記筐体の内部に向かって、前記第１の電極部、前記第１の磁性シート、前記第２の電極部の順で配置される、
   請求項１乃至８のいずれか一項に記載の電子機器。
10. 筐体を備え、
    前記第１の電極部、前記第２の電極部、及び前記第１の磁性シートは、
    前記筐体の外面から前記筐体の内部に向かって、前記第２の電極部、前記第１の電極部、前記第１の磁性シートの順で配置され、
    前記第２の電極部は、メッシュ構造の電極を有する、
    請求項１乃至８のいずれか一項に記載の電子機器。
11. 第２の磁性シートをさらに備え、
    前記第２の磁性シートは、前記第２の電極部と前記第１の電極部との間に配置される、
    請求項１０に記載の電子機器。
12. 前記第２の電極部が有する電極の１つが、
    前記第１のループアンテナのループ内部に配置される、
    請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電子機器。
13. 前記第２の電極部が有する２つの電極のうちの一方が前記第１のループアンテナのループ内部に配置され、前記２つの電極のうちの他方が前記第２のループアンテナのループ内部に配置される、
    請求項６乃至８のいずれか一項に記載の電子機器。

Images