(57)【要約】【課題】  ヒンジ構造を有する携帯機器に対して、大型化を抑制しつつアンテナを搭載する。【解決手段】  ヒンジ構造を有する携帯機器に搭載されるアンテナにおいて、円板状に形成され、電波を放射する放射素子（２）と、放射素子を励振させるための給電素子（５）と、放射素子および給電素子と略平行に配置された底面と、ヒンジ構造と対向する領域とは異なる領域において、給電素子に電力を供給するための給電経路（８）を通過させる側面と、を含む地板（３）と、を有する。【選択図】  図５
2011171838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒンジ構造を有する携帯機器に搭載されるアンテナにおいて、
円板状に形成され、電波を放射する放射素子と、
前記放射素子を励振させるための給電素子と、
前記放射素子および前記給電素子と略平行に配置された底面と、前記ヒンジ構造と対向する領域とは異なる領域において、前記給電素子に電力を供給するための給電経路を通過させる側面と、を含む地板と、
を有することを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
前記給電経路が通過する領域は、前記アンテナの角部に位置していることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
前記給電経路が通過する領域に、前記給電経路の一部を構成するコネクタが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のアンテナ。
【請求項４】
前記給電素子は、前記放射素子が位置する面と直交する所定方向から見たときに、前記放射素子の径方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のアンテナ。
【請求項５】
前記地板は、前記所定方向から見たときに、前記放射素子を囲む矩形に沿って形成された側面を有しており、
前記所定方向から見たときに、前記給電素子の長手軸が前記側面に対して略４５度の角度で傾くように、前記給電素子が配置されていることを特徴とする請求項４に記載のアンテナ。
【請求項６】
前記放射素子は、前記放射素子が位置する面と直交する所定方向から見たときに、中央領域に開口部を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載のアンテナ。
【請求項７】
前記所定方向から見たときに、前記開口部の内側に、前記給電素子の一端が位置していることを特徴とする請求項６に記載のアンテナ。
【請求項８】
前記開口部は、前記所定方向から見たときに、円形又は正多角形に形成されていることを特徴とする請求項６又は７に記載のアンテナ。
【請求項９】
前記放射素子は、前記放射素子が位置する面と直交する所定方向から見たときに、外周に切り欠き部を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載のアンテナ。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１つに記載のアンテナと、
前記アンテナを覆うカバーと、
ヒンジ構造によって前記カバーに接続された機器本体と、
を有することを特徴とする携帯機器。
【請求項１１】
前記アンテナおよび前記機器本体を電気的に接続し、前記ヒンジ構造内を通過するケーブルを有することを特徴とする請求項１０に記載の携帯機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯型RFID（Radio Frequency Identification）リーダライタ等で用いる平面アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、給電部（同軸コネクタ）をアンテナの背面に設けた構造が記載されている。また、特許文献２には、給電部をアンテナの側面に設けた構造が記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ヒンジ構造を備えた携帯機器にアンテナを搭載しようとするときに、アンテナの給電部が携帯機器のヒンジ構造と干渉する位置にあると、携帯機器を大型化させる。携帯機器を小型にするために、給電部およびヒンジ構造の干渉を避ける必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため、本発明の一態様は、ヒンジ構造を有する携帯機器に搭載されるアンテナにおいて、円板状に形成され、電波を放射する放射素子と、放射素子を励振させるための給電素子と、放射素子および給電素子と略平行に配置された底面と、ヒンジ構造と対向する領域とは異なる領域において、給電素子に電力を供給するための給電経路を通過させる側面と、を含む地板と、を有する。
【０００５】
また、本発明の一態様である携帯機器は、上述したアンテナと、アンテナを覆うカバーと、ヒンジ構造によって前記カバーに接続された機器本体と、を有する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、ヒンジ構造を有する携帯機器にアンテナを搭載するときに、ヒンジ構造との干渉を避けて、給電経路を配置することができる。これにより、携帯機器を大型化させることなく、アンテナを携帯機器に搭載することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態であるパッチアンテナの正面図である。
【図２】本実施形態のパッチアンテナにおいて、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３Ａ】本実施形態におけるリブの構造を示す正面図である。
【図３Ｂ】本実施形態におけるリブの構造を示す側面図である。
【図４】本実施形態のパッチアンテナにおいて、給電素子の配置を説明する図である。
【図５】本実施形態における携帯型リーダライタの外観図である。
【図６】本実施形態の携帯型リーダライタが折り畳まれたときの携帯型リーダライタの正面図である。
【図７】図６の矢印Ｅの方向から見たときの図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態であるパッチアンテナを正面から見たときの図であり、図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
【０００９】
パッチアンテナ１は、板状の放射素子２を有しており、放射素子２は、パッチアンテナ１の正面から見たときに、略円形に形成されている。ここで、放射素子２が位置する面（仮想面）と直交する方向は、パッチアンテナ１の正面に対応する方向である。
【００１０】
放射素子２の外周部（外縁部）には、２つの切り欠き部２ａが形成されており、切り欠き部２ａを除く、放射素子２の外周部は、円に沿って形成されている。本実施形態では、切り欠き部２ａを形成しているが、切り欠き部２ａを形成しなくてもよい。すなわち、放射素子２を円形に形成することができる。
【００１１】
また、パッチアンテナ１を正面から見たときに、放射素子２の中心部（中心点Ｏを含む領域）には、開口部２ｂが形成されている。そして、開口部２ｂを挟んで対向する位置に、２つの切り欠き部２ａが設けられている。
【００１２】
なお、本実施形態では、パッチアンテナ１を正面から見たときに、放射素子２を略円形に形成しているが、他の形状に形成することもできる。例えば、放射素子２を正多角形に形成することができる。
【００１３】
放射素子２は、地板３によって保持されている。図２に示すように、地板３の底面３ａでは、リブ４が貫通しており、リブ４は、底面３ａと直交する方向に延びている。リブ４の先端には、放射素子２が固定されている。本実施形態では、図１に示すように、３つのリブ４によって放射素子２を支持している。
【００１４】
パッチアンテナ１を正面から見たときに、２つのリブ４は、放射素子２の開口部２ｂを挟んで対向する位置に配置されている。また、放射素子２の周方向における２つのリブ４の間には、他の１つのリブ４が配置されている。３つのリブ４は、点Ｏを中心とする円の軌跡上に配置されている。このように３つのリブ４を配置することにより、放射素子２を安定して支持することができる。
【００１５】
なお、放射素子２を支持するためのリブ４の数や位置は、適宜設定することができる。すなわち、リブ４を用いて放射素子２を支持することができればよく、リブ４の数や、リブ４を配置する位置を適宜設定することができる。
【００１６】
リブ４による放射素子２の支持構造について、図３Ａおよび図３Ｂを用いながら具体的に説明する。図３Ａは、パッチアンテナ１の正面から見たときのリブ４の正面図であり、図３Ｂは、図３Ａの矢印Ｂの方向から見たときのリブ４の側面図である。
【００１７】
リブ４は、円柱状に形成された本体部４ａと、本体部４ａの外周面に設けられた４つの羽根部４ｂとを有している。４つの羽根部４ｂは、本体部４ａの周方向において、等間隔に配置されている。本実施形態では、４つの羽根部４ｂを設けているが、羽根部４ｂの数は、適宜設定することができる。
【００１８】
本体部４ａの一端には、図３Ｂに示すように、羽根部４ｂが設けられていない領域が形成されている。本体部４ａの一端は、放射素子２に形成された開口部（不図示）に挿入される。これにより、本体部４ａの長手方向と直交する方向において、放射素子２を位置決めすることができる。また、放射素子２が羽根部４ｂの一端に接触することにより、本体部４ａの長手方向において、放射素子２を位置決めすることができる。
【００１９】
放射素子２は、リブ４によって、地板３の底面３ａと略平行に配置されており、放射素子２および底面３ａの間隔は、図２に示すように、所定値Ｈ１となるように設定されている。
【００２０】
放射素子２と、地板３の底面３ａとの間には、板状の給電素子５が配置されており、給電素子５は、リブ６によって支持されている。リブ６は、地板３の底面３ａに対して略直交する方向に延びており、リブ６の先端部に、給電素子５が固定されている。
【００２１】
リブ６による給電素子５の支持構造は、リブ４による放射素子２の支持構造（図３Ａおよび図３Ｂ）と同様である。具体的には、リブ６の一端が、給電素子５に形成された穴部に挿入されることにより、リブ６の長手方向と直交する面内において、給電素子５を位置決めすることができる。また、リブ６の一部（羽根部４ｂに相当する）が給電素子５と接触することにより、リブ６の長手方向において、給電素子５を位置決めすることができる。
【００２２】
給電素子５は、リブ６によって、地板３の底面３ａと略平行に配置されている。言い換えれば、給電素子５および放射素子２が略平行に配置されている。また、給電素子５および底面３ａの間隔は、図２に示すように、所定値Ｈ２となるように設定されている。
【００２３】
なお、本実施例では、１つのリブ６によって、給電素子５を支持しているが、複数のリブ６によって、給電素子５を支持することもできる。ここで、リブ６の数や、リブ６を配置する位置は、給電素子５を支持することを考慮して、適宜設定することができる。
【００２４】
図１に示すように、パッチアンテナ１を正面から見たときに、給電素子５は、長さＬおよび幅Ｗを有しており、幅Ｗは、長さＬよりも小さい。また、幅Ｗは、放射素子２における開口部２ｂの径よりも小さい。上述した間隔Ｈ２、幅Ｗおよび長さＬは、パッチアンテナ１のインピーダンスに応じて設定することができる。
【００２５】
本実施形態では、給電素子５の長手方向（長手軸）が放射素子２の径方向に沿うように、給電素子５が配置されている。具体的には、図４に示すように、地板３の側面３ｂ（給電コネクタ８が配置されている領域を除く）に対して、給電素子５の長手軸Ｓが略４５度だけ傾くように、給電素子５が配置されている。本実施形態では、パッチアンテナ１を正面から見たときに、側面３ｂ（給電コネクタ８の配置領域を除く）が矩形に沿って形成されているため、すべての側面３ｂに対して給電素子５の長手軸Ｓが略４５度だけ傾斜している。
【００２６】
パッチアンテナ１を正面から見たときに、給電素子５の一端部５ａは、開口部２ｂの内側に位置している。また、給電素子５の他端部５ｂは、配線７を介して給電コネクタ８と接続されている。給電コネクタ８は、リーダライタ（不図示）と接続されるようになっており、リーダライタからの電力が給電素子５に供給される。
【００２７】
給電コネクタ８は、地板３の側面３ｂに固定されている。具体的には、側面３ｂのうち、地板３の外側の面に対して、給電コネクタ８が取り付けられている。図１に示すように、側板３ｂの寸法は、Ｄ１×Ｄ２に設定されている。本実施形態では、寸法Ｄ１および寸法Ｄ２が同一であるが、寸法Ｄ１および寸法Ｄ２を互いに異ならせてもよい。
【００２８】
パッチアンテナ１を正面から見たときに、給電コネクタ８は、側面３ｂの角部Ｃに配置されており、側面３ｂの角部Ｃは、給電コネクタ８を取り付けるための平面部を有している。側面３ｂは、底面３ａの外縁に沿って形成されており、底面３ａに対して略直交する方向に延びている。パッチアンテナ１を正面から見たときに、側面３ｂは、放射素子２を囲む位置に配置されている。
【００２９】
給電素子５に電力を供給することにより、放射素子２を励振させて、パッチアンテナ１において、円偏波を発生させることができる。ここで、放射素子２の外周部に切り欠き部２ａを設けることにより、円偏波を発生させることができる。なお、直線偏波を発生させるときには、切り欠き部２ａを省略すればよい。すなわち、パッチアンテナ１を正面から見たときに、放射素子２を円形に形成すればよい。
【００３０】
本実施形態のパッチアンテナ１では、パッチアンテナ１を小型化するために、放射素子２に開口部２ｂを設けている。開口部２ｂの径Ｒ１（図１参照）を大きくするほど、放射素子２の共振周波数を低くすることができ、放射素子２の励振振幅を抑えて、放射素子２を含むパッチアンテナ１を小型化することができる。一方、開口部２ｂの径Ｒ１を大きくするほど、パッチアンテナ１の帯域幅が狭くなってしまう。このため、パッチアンテナ１の用途と、パッチアンテナ１に求められる外形寸法（Ｄ１×Ｄ２）とを考慮して、開口部２ｂの大きさ（径Ｒ１）を設定することができる。
【００３１】
例えば、パッチアンテナ１を９５３ＭＨｚ帯で使用する場合には、地板３の外形（図１に示すＤ１×Ｄ２）を１６０×１６０［ｍｍ］、放射素子２の直径（図１に示すＲ２）を１４０［ｍｍ］に設定すると、開口部６の径（図１に示すＲ１）を約５６ｍｍにすればよい。
【００３２】
次に、上述したパッチアンテナ１を備えた携帯型リーダライタの構造について、図５から図７を用いて説明する。
【００３３】
図５は、携帯型リーダライタの内部構造を示す外観図である。具体的には、図５は、カバーの一部を取り外した状態における携帯型リーダライタの構造を示す図である。図６および図７は、携帯型リーダライタを折り畳んだ状態を示しており、図６は、携帯型リーダライタをパッチアンテナ１の側から見た図であり、図７は、図６の矢印Ｅの方向から見たときの図である。
【００３４】
上述した構成のパッチアンテナ１は、カバー１１に固定されており、カバー１１は、パッチアンテナ１を覆う。図５では、カバー１１の一部を示している。具体的には、カバー１１は、互いに固定される２つのカバー（ロアーカバーおよびアッパーカバー）で構成されており、図５では、一方のカバー（ロアーカバー）だけを示している。
【００３５】
図５に示すように、カバー１１には、複数の位置決めピン３０が設けられており、各位置決めピン３０は、地板３の底面３ａを貫通している。これにより、パッチアンテナ１をカバー１１に固定することができる。また、カバー１１には、図１，２で説明したリブ４，６が設けられている。カバー（ロアーカバー）１１は、パッチアンテナ１の地板３に沿って形成されている。パッチアンテナ１が固定されたカバー（ロアーカバー）１１には、アッパーカバー（不図示）が、ボルト（不図示）によって固定される。
【００３６】
携帯型リーダライタ２０は、本体部２１を有しており、本体部２１は、グリップとしての機能を有するとともに、パッチアンテナ１の動作を制御する機能を有している。本体部２１は、カバー（ロアーカバー）１１に対して、図７の矢印Ｆの方向に回転することができるように取り付けられている。具体的には、カバー（ロアーカバー）１１には、軸部１２が取り付けられており、本体部２１は、軸部１２に対して回転することができるように取り付けられている。すなわち、カバー１１および本体部２１は、ヒンジ構造によって接続されている。
【００３７】
携帯型リーダライタ２０を折り畳めば、図７に示すように、パッチアンテナ１を含むカバー１１と、本体部２１とを重ねて配置させることができる。すなわち、本体部２１の一部を、カバー１１の表面に沿って配置させることができる。
【００３８】
パッチアンテナ１をカバー１１に組み込んだときに、給電コネクタ８は、地板３のうち、ヒンジ構造と隣り合う側面３ｂに設けられている。図６において、ヒンジ構造と隣り合う側面３ｂを、領域ＡＲ１として示している。また、領域ＡＲ１に相当する側面３ｂは、ヒンジ構造と対向する領域ＡＲ２と、領域ＡＲ２以外の領域とを有しており、領域ＡＲ２以外の領域（角部Ｃを含む）に、給電コネクタ８が設けられている。
【００３９】
本体部２１の回転軸上には、リーダライタと接続されたケーブル（同軸ケーブル）２２が配置されており、ケーブル２２の端部には、コネクタ２３が設けられている。コネクタ２３は、給電コネクタ８と接続される。これにより、リーダライタからの電力を、給電素子５に供給することができる。
【００４０】
本実施形態では、コネクタ２３および給電コネクタ８を接続させる構造としているが、給電素子５およびリーダライタを、１つのケーブルによって接続することもできる。すなわち、給電素子５に電力を供給するための給電経路が、図１および図４に示す角部Ｃの領域を通過するように構成すればよい。ただし、本実施形態のように、コネクタ２３および給電コネクタ８を用いることにより、パッチアンテナ１をカバー１１に容易に取り付けることができ、携帯型リーダライタ２０の製造効率を向上させることができる。
【００４１】
本実施形態によれば、角部Ｃに給電コネクタ８を配置することにより、携帯型リーダライタ２０の大型化を抑制しつつ、ヒンジ構造との干渉を避けて給電コネクタ８を配置することができる。ここで、図６に示す領域ＡＲ２に、給電コネクタ８を設けようとすると、給電コネクタ８がヒンジ構造と干渉するのを避けるために、携帯型リーダライタ２０を大型化しなければならない。
【００４２】
本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他の様々な形で実施することができる。そのため、前述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する全ての変形、様々な改良、代替および改質は、すべて本発明の範囲内のものである。
【符号の説明】
【００４３】
１：パッチアンテナ、２：放射素子、２ａ：切り欠き部、２ｂ：開口部、３：地板、
３ａ：底面、３ｂ：側面、４：リブ、５：給電素子、６：リブ、８：給電コネクタ、
１１：カバー、２０：携帯型リーダライタ、２１：本体部、２２：ケーブル、
２３：コネクタ、３０：位置決めピン
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４４】
【特許文献１】特開２００４−４８３６４号公報
【００４５】
【特許文献２】特開２００８−１９９１１３号公報
【図１】
2011171838.tif 000003
【図２】
2011171838.tif 000004
【図３Ａ】
2011171838.tif 000005
【図３Ｂ】
2011171838.tif 000006
【図４】
2011171838.tif 000007
【図５】
2011171838.tif 000008
【図６】
2011171838.tif 000009
【図７】
2011171838.tif 000010