(57)【要約】【課題】  携帯機器とクレイドル間の混信を減らし、通信に用いる電力と通信容量のトレードオフ関係を改善する。【解決手段】  電波を用いて携帯機器１１と無線通信を行う無線通信装置１であって、携帯機器１１を着脱自在に保持する保持手段７と、保持したことを検知する保持検知手段５とを設け、携帯機器１１が保持されたことを保持検知手段５が検知した場合に、双方のアンテナ２、２の対を介して携帯機器１１と無線通信を行う。【選択図】  図１
2006065700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯機器と、該携帯機器と電波を用いて無線通信を行う無線通信装置とからなり、前記無線通信装置は、前記携帯機器の機器側アンテナとの間で無線通信を行うための装置側アンテナと、前記携帯機器を着脱自在に保持する保持手段と、前記保持手段により前記携帯機器が保持されているか否かを検知する保持検知手段とを備え、該保持検知手段により前記保持手段に前記携帯機器が保持されていると検知した場合に、前記装置側アンテナを介して前記携帯機器との間で無線通信を行うことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
携帯機器と、該携帯機器と電波を用いて無線通信を行う無線通信装置とからなり、前記無線通信装置は、前記携帯機器の機器側アンテナとの間で無線通信を行うための装置側アンテナと、前記携帯機器を着脱自在に保持する保持手段と、前記保持手段により前記携帯機器が保持されているか否かを検知する保持検知手段と、該保持検知手段により前記保持手段に前記携帯機器が保持されているか否かに応じて、前記携帯機器との間で行う無線通信の通信方式を変更する変更手段と、を備えていることを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
前記保持手段は、通信帯域の電波を吸収する吸収体により前記装置側アンテナの周囲が囲まれていることを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記機器アンテナと前記装置側アンテナは、指向性アンテナであり、感度の高い方向同士を対向させるように配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記指向性アンテナは、平面型であることを特徴とする請求項４に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記機器アンテナと前記装置側アンテナは、それぞれ複数設けられており、各アンテナは各々独立に無線通信を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記携帯機器と前記無線通信装置にそれぞれ給電装置を設け、前記保持手段により前記携帯機器を保持した場合に、前記前記無線通信装置の給電装置により前記携帯機器の給電を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯機器と、該携帯機器と電波を用いて無線通信を行う無線通信装置とからなる無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電波を用いることで信号配線が不要な無線ＬＡＮが広く使われてきている。例えばＩＥＥＥ  ８０２．１１ｇ対応の無線ＬＡＮでは、１００ＢＡＳＥ−Ｔなどの有線イーサネット（登録商標）に接続された無線通信機能つきアクセスポイントと、携帯機器やＰＣに搭載した無線ＬＡＮカードの間で無線通信を行う。
図４は一般的な無線ＬＡＮ装置の構成図である。アクセスポイント４１、携帯機器（あるいはＰＣ）４２はともに、送受信器４３、アンテナ４４を備える。
こうした無線ＬＡＮは、ＰＣなどの離れた情報機器間の通信を行うことが目的であり、場所を選ばずに使えることが有線ＬＡＮに対する利点である。無線ＬＡＮで使用できる電波の帯域や強度は電波法などの法規や規格で決まっているため、通信距離が遠くなれば信号強度が弱くなり、信号が環境ノイズに近づいて通信速度が低下してしまう問題がある。
また有線の信号伝送では、ギガビットイーサネット（登録商標）などが一般化しつつあるのに対し、無線伝送の方は、ＵＷＢ（Ultra Wideband）技術を使っても数１００Ｍｂｐｓ程度にしかならず、有線に対する無線の伝送速度差は縮まらない。有線伝送と組み合わせた時に、データの伝送速度は一番遅い無線伝送部分で律速されてしまう問題がある。
一方、ＰＤＡなどの携帯機器やカメラで、クレイドルがよく使われている。クレイドルは、ＰＤＡとＰＣ間や、カメラとＰＣ間でデータの同期を行う機器で、クレイドルに機器を置くと、クレイドルに備えられた着脱可能なコネクタを介して信号線が結線され、有線による無線通信を行ったり、携帯機器内蔵のバッテリを充電したりできる。クレイドルに携帯機器を置いて同期ボタンを置くだけでデータ通信やデータ同期を行ってくれる点が便利なので、各種の機器で広く使われている。
クレイドルが無線通信する例もあるが、無線ＬＡＮと同じように、信号の帯域や強度が法規で限定されているため、通信速度は比較的低い。例えば、受信機がクレイドルである無線マウスや、例えば、特許文献１で公開されている子機を充電する機能を設けたクレイドル付きの親機および子機からなる「電話機」などが知られている。
前記文献での例は、親機と子機間で送信用と受信用の２つの送信帯域を用い、正巻きコイルと逆巻きコイルからなる、送信帯域に対して共振しないタンク回路を受信回路の前に置くことで、送信信号の混入を除去している。
【特許文献１】実開平２−４３０４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
通常はクレイドルとクレイドルに置かれた携帯機器は有線で接続される。そのためコネクタが対応していれば１００Ｍｂｐｓを超える高速通信も可能である。一方で、コネクタと接触させる必要があるので、コネクタの錆による接触不良や、高湿度環境に弱く耐水性に欠けることや、適切な位置にきちんと置かないとコネクタにつながらないなど、接続の信頼性や利便性の点で問題を抱えている。
本発明は、携帯機器とクレイドル間の混信を減らし、通信に用いる電力と通信容量のトレードオフ関係を改善することを目的とする。また近接無線と一般の無線ＬＡＮとの並存を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の無線通信システムは、携帯機器と、該携帯機器と電波を用いて無線通信を行う無線通信装置とからなり、前記無線通信装置は、前記携帯機器の機器側アンテナとの間で無線通信を行うための装置側アンテナと、前記携帯機器を着脱自在に保持する保持手段と、前記保持手段により前記携帯機器が保持されているか否かを検知する保持検知手段とを備え、該保持検知手段により前記保持手段に前記携帯機器が保持されていると検知した場合に、前記装置側アンテナを介して前記携帯機器との間で無線通信を行うことを特徴とする。
また請求項２に記載の無線通信システムは、携帯機器と、該携帯機器と電波を用いて無線通信を行う無線通信装置とからなり、前記無線通信装置は、前記携帯機器の機器側アンテナとの間で無線通信を行うための装置側アンテナと、前記携帯機器を着脱自在に保持する保持手段と、前記保持手段により前記携帯機器が保持されているか否かを検知する保持検知手段と、該保持検知手段により前記保持手段に前記携帯機器が保持されているか否かに応じて、前記携帯機器との間で行う無線通信の通信方式を変更する変更手段と、を備えていることを特徴とする。
また請求項３に記載の無線通信システムは、前記保持手段は、通信帯域の電波を吸収する吸収体により前記装置側アンテナの周囲が囲まれていることを特徴とする。
また請求項４に記載の無線通信システムは、前記機器アンテナと前記装置側アンテナは、指向性アンテナであり、感度の高い方向同士を対向させるように配置されることを特徴とする。
また請求項５に記載の無線通信システムは、前記指向性アンテナは、平面型であることを特徴とする。
また請求項６に記載の無線通信システムは、前記機器アンテナと前記装置側アンテナは、それぞれ複数設けられており、各アンテナは各々独立に無線通信を行うことを特徴とする。
また請求項７に記載の無線通信システムは、前記携帯機器と前記無線通信装置にそれぞれ給電装置を設け、前記保持手段により前記携帯機器を保持した場合に、前記前記無線通信装置の給電装置により前記携帯機器の給電を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１の発明によれば、携帯機器とそれを保持する無線通信装置間で無線通信することで、混信を減らし、通信に用いる電力と通信容量のトレードオフ関係が改善しているので、高品質、低消費電力でしかも利便性のよい無線通信装置を構成できる。
請求項２の発明によれば、携帯機器が保持と非保持状態で無線通信の通信方式を変更することで、無線ＬＡＮと近接無線との並存を図っているので、無線ＬＡＮのアクセスのよさと近接無線の高速・低消費伝送のどちらの効果も確保できる無線通信装置を提供できる。
請求項３の発明によれば、通信電波帯域に対して吸収作用を持つ吸収体でアンテナの周囲を囲むことで、携帯機器と無線通信装置間に外界の影響のない閉じた通信環境を設けているので、外界に依存しない通信方式を用いた携帯機器と無線通信装置間の最適な通信を行うことができる。
請求項４の発明によれば、携帯機器と無線通信装置に指向性アンテナを設けることで、無線通信に空間選択性を持たせたことで、携帯機器と無線通信装置間に外界の影響の少ない通信環境を設けているので、外界に依存しにくい通信方式を用いた携帯機器と無線通信装置間の最適な通信を行うことができる。
請求項５の発明によれば、平面型の指向性アンテナを用いることで、アンテナを搭載した携帯機器と無線通信装置を小型・薄型化しているので、設置場所をとらず携帯に便利な無線通信装置を構成できる。
請求項６の発明によれば、独立に無線通信する複数のアンテナを設け、伝送路を空間的に並列化することで無線伝送を高速化しているので、大容量のデータ通信が可能な無線通信装置を構成できる。
請求項７の発明によれば、無線通信装置と携帯機器に給電装置を設けることで、信号伝送と同時に給電を行っているので、従来の有線伝送を用いた携帯機器と無線通信装置の使われ方と同じ使い勝手を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の無線通信システムは、無線通信機能を備えた携帯機器と、有線または無線でネットワークに接続された、同じく無線通信機能を備えた、携帯機器を保持可能な無線通信装置（以下ではクレイドルと称する）間で無線通信を行わせる。無線ＬＡＮで携帯機器とクレイドル間を通信する装置と構成は似ているが、無線ＬＡＮではクレイドルの通信相手である携帯機器がどこにいるか予め特定できないのに対し、本請求項の構成では、クレイドルに携帯機器が保持された時だけ携帯機器と通信する。そのため、互いに相手の位置や方向があらかじめ分かっており、他のクレイドルや携帯機器とは排他的に、混信の少ない一対一通信が可能である。また携帯機器とクレイドルが近接しているため（およそ数ｃｍ以下）、通信に用いる電力と通信容量のトレードオフ関係が改善される。この点について以下で詳しく説明する。
通信容量の限界を規定するシャノンの式は下のように記述される。
Ｃ＝Ｂｌｏｇ２（１＋Ｐ／Ｎ）・・・（式１）
ここで、Ｃは最大通信容量、Ｂは帯域幅、Ｐは受信された信号の平均電力、Ｎは雑音の平均電力、ｌｏｇ２は２を底とする対数である。無線ＬＡＮと本請求項で、帯域幅Ｂ、雑音の平均電力Ｎが同じだとすると、通信距離が近いため受信できる信号の平均電力Ｐが増加する。そのため高速通信が可能になる。逆に受信可能な平均電力Ｐを無線ＬＡＮと同じにするならば、送信電力を小さくできる。つまり通信に用いる電力と通信容量のトレードオフ関係が改善される。電波が空間を伝播する伝播遅延も小さく、信号遅延の影響もごく小さい。
従来行われてきた、携帯機器とクレイドル間を有線で接続するのに比較すると、請求項１の本発明では無線で接続するため、クレイドルと携帯機器の位置あわせ精度が数ｍｍ程度でも構わない。有線で接続する場合は、コネクタを介して電気的に接続されていなければならないため、数１０−１００ｕｍ程度の高いコネクタ形状精度が必要であり、コネクタに完全に差し込まれていないと通信できないなどの問題がなく、携帯機器を保持させる際のユーザの利便性が改善されている。さらに有線接続の場合は、コネクタの電極の錆びに起因する接触不良を考慮しなければならないが、無線化すればその点を気にする必要はなく、防水型のクレイドルも容易に構成可能になる。
クレイドルに携帯機器が保持されているかは、クレイドルに設けた保持検知手段で検知できる。この保持検知手段には、携帯機器の重みを検知する重量センサや、ばねを用いたメカニカルセンサ、携帯機器表面の反射光を検知する光学センサなどを用いればよい。
携帯機器とクレイドル間の無線通信方式には特に制限がなく、既存の無線規格を用いてもよいし、新たな規格を用いてもよい。クレイドルに収まれば、適用されるアンテナや送受信器にも制限はつかない。
【０００７】
請求項２の無線通信装置は、請求項１の無線通信装置と異なり、無線通信装置（以下クレイドルと称す）に携帯機器が保持された場合だけでなく、保持されていない時も無線通信を行い、保持されているかどうかで無線通信の通信方式を変更している。そのため、保持されていない場合、通常の無線ＬＡＮと互換な通信方式をとれば、クレイドルは携帯端末の無線アクセスポイントとしても機能できる。携帯機器が保持されている場合は、上記請求項１で説明したような、低消費電力動作や、高速動作に切り替えられる利点を有する。
請求項３の無線通信装置は、請求項１、２では、携帯機器とクレイドルのアンテナは、導波路である自由空間に置かれている。本請求項では、この導波路の周辺を、通信電波帯域に対する吸収体で囲って、導波路の外部に電波が漏れず、導波路の内部でも電波の反射が抑制されるようにしている。外部に電波が漏れなければ、導波路内の通信は、無線の規格とは無関係に電波の出力や帯域を設定でき、通信の高速化を実現できる（式１で、ＢとＰを増加させ、Ｎを減らすことが可能）。内部で反射が抑制されれば、携帯機器とクレイドル間の通信でマルチパスの影響が減り、やはり高速化や通信方式の簡単化ができる。
請求項４の無線通信装置では、携帯機器と無線通信装置に指向性アンテナを設けることで、無線通信に空間選択性を持たせた。そのため、携帯機器と無線通信装置間の一対一通信に対して、外部の電波環境から受ける影響が少なくなる。外界の影響のない通信環境という意味では請求項３とも併用できる。
【０００８】
請求項１に適用する場合は、相手のアンテナの位置が固定なので、指向性の方向は固定でよい。請求項２に適用する場合は、クレイドルに保持されない場合は無線ＬＡＮと互換になることが望ましいので、指向性を変えられるアンテナが望ましい。
請求項５の無線通信装置では、アンテナを平面型にすることで、立体構造を持つアンテナより占有空間を狭めることができる。具体的には携帯機器とクレイドルの接触面上で携帯機器とクレイドルの平面アンテナ同士が対向するように設置すればよい。
請求項６の無線通信装置では、各アンテナが独立に無線伝送できるので、伝送路を空間的に並列化し、多チャネル化したのと等価になり、そのため無線伝送の高速化が可能になる。
請求項７の無線通信装置では、携帯機器がクレイドルに保持された時、通信と同時に携帯機器に対して給電を行う。携帯機器はバッテリなどで動作しているので、データの同期などを行わせるため、携帯機器をクレイドルに保持させたときにバッテリを充電できれば、ユーザから見たメリットは大きい。信号伝送のため定期的に携帯機器をクレイドルに乗せれば、自動的に充電が行われるという、従来の有線伝送を用いた携帯機器とクレイドルの使われ方と同じ使い勝手を提供できる。このとき伝送が無線なので給電も無線給電が望ましい。例えば携帯機器とクレイドルの両者にコイルを設け、両者の電磁誘導で電気的に結合させる手法や、クレイドル側の送信電力を大きくし、携帯機器側の受信アンテナに整流ダイオードを設けて受信電波を整流する（マイクロ波電力伝送のレクティナに相当）手法が考えられる。
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の各実施例を詳細に説明する。
［実施例１］
図１は実施例１の無線通信装置と携帯機器の構成図であり、（１）はクレイドルに携帯機器が保持されていない状態、（２）はクレイドルに携帯機器が保持されている状態を示す図である。
本実施例の無線通信装置（クレイドル）１内には、開口方向に対して指向性を有する平面アンテナであるテーパー付スロットアンテナ２と送受信回路３からなる送受信器４と、携帯機器１１の保持状態を検知するためのセンサ（ばね式のメカニカルセンサ）５と、インターフェースコントローラ６が設けられ、クレイドル１の嵌合部７に、携帯機器１１が嵌合されるようになっている。
携帯機器内１１には、クレイドル１と同様に、テーパー付スロットアンテナ２と送受信回路３からなる送受信器４が設けられ、この２つの送受信器４、４で携帯機器１１とクレイドル１が通信を行う。クレイドル１側の送受信器４はインターフェースコントローラ６を介して外部のＬＡＮと接続されている。インターフェースコントローラ６は、センサ５で携帯機器１１がクレイドル１に保持されているかどうかを判断する。
携帯機器１１とクレイドル１が通信を行うのは、携帯機器１１がクレイドル１に保持されている場合だけであって、（２）のようにアンテナ２、２同士が非常に近接（約数ｍｍ）しており、テーパー付スロットアンテナ２の指向性を有する方向を対向させているので、外部との混信なしに低消費電力で高速無線伝送を行うことができる。
［実施例２］
図２は実施例２の無線通信装置と携帯機器の構成図である。実施例１と同一個所には同一符号を付し重複する説明は省く。
図２に示すように、本実施例では、無線ＬＡＮ用送受信器２１をクレイドル１と携帯機器１１の各々に設け、さらに、電磁結合する結合コイル２２を用い、クレイドル１側には結合コイル２２に給電回路２３を接続し、携帯機器１１側では結合コイル２２に整流回路２４を接続することで、クレイドル１側から携帯機器１１側へ無線給電している。
クレイドル１は、携帯機器１１が保持されていない場合は、無線ＬＡＮ用送受信器２１を用いて、無線アクセスポイントとして動作する。同じく携帯機器１１側でも、無線ＬＡＮ用送受信器２１を用いて通信する。携帯機器１１がクレイドル１に保持された状態では、無線ＬＡＮ用送受信器２１、２１は切断され、スロットアンテナ２、２を使った近接無線通信を行う。
このとき、スロットアンテナ２、２同士は近接しており、マルチパスや、電波の散逸による電場強度の不足は生じないので、無線ＬＡＮを介するよりも低消費電力で高速な無線通信を行うことができる。また電源も含めて完全に無線化されており接点不良などが生じないため、信頼性の点でも望ましい。
【００１０】
［実施例３］
図３は実施例３の無線通信装置と携帯機器の構成図である。携帯機器１１の底面とクレイドル１の嵌合部７を斜めから見た図である。実施例１と同一個所には同一符号を付し重複する説明は省く。
本実施例は、実施例１の平面アンテナを並列化したアンテナアレイ３１をクレイドル１と携帯機器１１の嵌合面に平行に配置し、アンテナアレイ３１の周辺を電波吸収体で覆った構成である。クレイドル１の筐体は、フェライト粉末を混ぜた樹脂などの電波吸収体で製作する。
電波吸収体で不要電波を吸収させることで、携帯機器１１をクレイドル１に保持させた時に電波の漏洩が抑制されるため、法規で規定されている以上の電力や波長帯域で携帯機器１１とクレイドル１間を通信することも可能になり、伝送速度の高速化が実現できる。
アンテナをアレイ化しいているので、対向するアンテナ対ごとに２系統の独立した通信を行うことや、２系統を同時に使用して通信速度を倍にすることも可能になる。また、平面アンテナを嵌合面に平行に配置しているため、本実施例の構成を用いると、クレイドル１と携帯機器１１の空間を無駄なく活用できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１の無線通信装置と携帯機器の構成図である。
【図２】実施例２の無線通信装置と携帯機器の構成図である。
【図３】実施例３の無線通信装置と携帯機器の構成図である。
【図４】一般的な無線ＬＡＮ装置の構成図である。
【符号の説明】
【００１２】
１  無線通信装置、スロットアンテナ、３  送受信回路、４  送受信器、５  センサ（保持検知手段）、６  インターフェースコントローラ、７  嵌合部（保持手段）、１１  携帯機器
【図１】
2006065700.tif 000003
【図２】
2006065700.tif 000004
【図３】
2006065700.tif 000005
【図４】
2006065700.tif 000006