(57)【要約】      （修正有）【課題】２つの通信機器の相対的な向きに依らず安定的に電磁波を送受信可能とする。【解決手段】結合素子は、開放端となる角部Ｅ１〜Ｅ４を有する平板状をなす。結合素子は、角部Ｅ１，Ｅ２と角部Ｅ３，Ｅ４とがそれぞれ、分岐点Ｐ２を通る直線Ｌ１を対象軸として略対象な位置にある。角部Ｅ１，Ｅ３と角部Ｅ２，Ｅ４とがそれぞれ、分岐点Ｐ２を通るとともに直線Ｌ１に直交する直線Ｌ２を対象軸として略対称な位置にある。結合素子は、給電点Ｐ１から角部Ｅ１〜Ｅ４までの間に次のような４つの電流経路を生じさせる。４つの電流経路の長さがいずれも、送受信する電磁波の波長の１／４の整数倍にほぼ相当する。４つの電流経路のうちの少なくとも２つは、その一部が第１の方向に沿うとともに互いに逆向きである。４つの電流経路のうちの少なくとも２つは、その一部が第１の方向に略直交する第２の方向に沿うとともに互いに逆向きである。【選択図】図６
2011114705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
他の結合素子との間での電磁的結合により電磁波を授受する結合素子であって、
(1)第１、第２、第３および第４の開放端を有する平板状をなし、
(2)給電点となる基準点から前記第１、第２、第３および第４の開放端のそれぞれまでの電流経路の長さがいずれも、前記電磁波の中心周波数の波長の１／４の整数倍にほぼ相当する長さであり、
(3)前記第１、第２、第３および第４の開放端までの４つの電流経路のうちの少なくとも２つの電流経路は、一部が第１の方向に沿うとともに互いに逆向きであり、
(4)前記４つの電流経路のうちの少なくとも２つの電流経路は、一部が前記第１の方向に略直交する第２の方向に沿うとともに互いに逆向きであり、
(5)前記基準点から見て前記電流経路が最初に分岐する分岐点を通る第１の直線を対称軸として、前記第１および第２の開放端が略対称な位置にあるとともに、前記第２および第４の開放端が略対称な位置にあり、
(6)前記分岐点を通るとともに前記第１の直線に直交する第２の直線を対称軸として、前記第１および第３の開放端が略対称な位置にあるとともに、前記第２および第４の開放端が略対称な位置にある、
ことを特徴とする結合素子。
【請求項２】
前記分岐点が前記基準点とは異なることを特徴とする請求項１に記載の結合素子。
【請求項３】
前記分岐点と前記基準点とが同一点であることを特徴とする請求項１に記載の結合素子。
【請求項４】
離間して配置された別のカプラ装置との間で電磁波を送受信するカプラ装置であって、
(1)第１、第２、第３および第４の開放端を有する平板状をなし、
(2)給電点となる基準点から前記第１、第２、第３および第４の開放端のそれぞれまでの電流経路の長さがいずれも、前記電磁波の中心周波数の波長のほぼ１／４の整数倍に相当する長さであり、
(3)前記第１、第２、第３および第４の開放端までの４つの電流経路のうちの少なくとも２つの電流経路は、一部が第１の方向に沿うとともに互いに逆向きであり、
(4)前記４つの電流経路のうちの少なくとも２つの電流経路は、一部が前記第１の方向に略直交する第２の方向に沿うとともに互いに逆向きであり、
(5)前記基準点から見て前記電流経路が最初に分岐する分岐点を通る第１の直線を対称軸として、前記第１および第２の開放端が略対称な位置にあるとともに、前記第２および第４の開放端が略対称な位置にあり、
(6)前記分岐点を通るとともに前記第１の直線に直交する第２の直線を対称軸として、前記第１および第３の開放端が略対称な位置にあるとともに、前記第２および第４の開放端が略対称な位置にある、
結合素子と、
前記結合素子から離間して配置されるとともに接地される接地電極を備えた基板と、
前記結合素子と前記接地電極とを電気的に導通させる導通部材とを具備することを特徴とするカプラ装置。
【請求項５】
前記分岐点と前記接地電極の中央点とが前記結合素子と前記基板との離間方向に沿って並ぶ位置関係で前記結合素子および前記基板が配置されることを特徴とする請求項４に記載のカプラ装置。
【請求項６】
前記結合素子において前記導通部材が接続されている点と前記接地電極の中央点とが前記結合素子と前記基板との離間方向に沿って並ぶ位置関係で前記結合素子および前記基板が配置されることを特徴とする請求項４に記載のカプラ装置。
【請求項７】
前記結合素子に近接して配置され、導電材料より形成されて前記接地電極に電気的に接続された無給電素子をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載のカプラ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、離間して配置された別のカプラ装置との間で電磁波を送受信するカプラ装置および離間して配置された別の結合素子との間で電磁的結合を生じさせる結合素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
数ｃｍ程度の距離まで近接させた２つの通信機器間での近接無線通信方式であるTransferJETの開発が進められている。
【０００３】
この種の近接無線通信方式を利用して通信する場合には、２つの通信機器をそれぞれに搭載されたカプラ装置を対向させるように近接させた状態とする。カプラ装置は、結合素子をそれぞれ備え、これら結合素子どうしの電磁的結合を利用して電磁波を送受信する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０３３４６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近接無線通信方式においては、２つの通信機器のうちの少なくとも一方が携帯通信機器であることが一般的である。このため、一方の通信機器に対する他方の通信機器の向きが様々となる。
【０００６】
結合素子としては逆Ｆ型の素子を使用することが考えられる。この場合、一方の結合素子に対する他方の結合素子の向きに応じて結合度が大幅に変化してしまう。その結合度の低下率は、数十ｄＢにも及ぶこともある。
【０００７】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、２つの通信機器の相対的な向きに依らずに安定的に電磁波を送受信することを可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様による結合素子は、他の結合素子との間での電磁的結合により電磁波を授受する結合素子であって、(1)第１、第２、第３および第４の開放端を有する平板状をなし、(2)給電点となる基準点から前記第１、第２、第３および第４の開放端のそれぞれまでの電流経路の長さがいずれも、前記電磁波の中心周波数の波長の１／４の整数倍にほぼ相当する長さであり、(3)前記第１、第２、第３および第４の開放端までの４つの電流経路のうちの少なくとも２つの電流経路は、一部が第１の方向に沿うとともに互いに逆向きであり、(4)前記４つの電流経路のうちの少なくとも２つの電流経路は、一部が前記第１の方向に略直交する第２の方向に沿うとともに互いに逆向きであり、(5)前記基準点から見て前記電流経路が最初に分岐する分岐点を通る第１の直線を対称軸として、前記第１および第２の開放端が略対称な位置にあるとともに、前記第２および第４の開放端が略対称な位置にあり、(6)前記分岐点を通るとともに前記第１の直線に直交する第２の直線を対称軸として、前記第１および第３の開放端が略対称な位置にあるとともに、前記第２および第４の開放端が略対称な位置にある。
【０００９】
本発明の第２の態様によるカプラ装置は、離間して配置された別のカプラ装置との間で電磁波を送受信するカプラ装置であって、(1)第１、第２、第３および第４の開放端を有する平板状をなし、(2)給電点となる基準点から前記第１、第２、第３および第４の開放端のそれぞれまでの電流経路の長さがいずれも、前記電磁波の中心周波数の波長のほぼ１／４の整数倍に相当する長さであり、(3)前記第１、第２、第３および第４の開放端までの４つの電流経路のうちの少なくとも２つの電流経路は、一部が第１の方向に沿うとともに互いに逆向きであり、(4)前記４つの電流経路のうちの少なくとも２つの電流経路は、一部が前記第１の方向に略直交する第２の方向に沿うとともに互いに逆向きであり、(5)前記基準点から見て前記電流経路が最初に分岐する分岐点を通る第１の直線を対称軸として、前記第１および第２の開放端が略対称な位置にあるとともに、前記第２および第４の開放端が略対称な位置にあり、(6)前記分岐点を通るとともに前記第１の直線に直交する第２の直線を対称軸として、前記第１および第３の開放端が略対称な位置にあるとともに、前記第２および第４の開放端が略対称な位置にある結合素子と、前記結合素子から離間して配置されるとともに接地される接地電極を備えた基板と、前記結合素子と前記接地電極とを電気的に導通させる導通部材とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、２つの通信機器の相対的な向きに依らずに安定的に電磁波を送受信することを可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係るカプラ装置の斜視図。
【図２】図１中のＹＺ面を一部破断して示す側面図。
【図３】図１中の結合素子の平面形状を示す図。
【図４】図１に示すカプラ装置が搭載される機器の一例としての情報処理装置の外観を示す斜視図。
【図５】図４に示す情報処理装置のブロック図。
【図６】図１中の結合素子における電流経路を示す図。
【図７】Ｌ字形の結合素子を２つ対向させる際の４つの状態例を示す図。
【図８】図７に示す４状態のそれぞれにおける結合度の周波数特性を示す図。
【図９】図７に示す４状態のそれぞれにおける結合度の周波数特性を示す図。
【図１０】図１中の結合素子を２つ対向させる際の４つの状態例を示す図。
【図１１】図１０に示す４状態のそれぞれにおける結合度の周波数特性を示す図。
【図１２】図１０に示す４状態のそれぞれにおける結合度の周波数特性を示す図。
【図１３】図１中の結合素子と地板との位置関係の一例を示す図。
【図１４】結合素子におけるＸＹ面内の形状の変形例を示す図。
【図１５】結合素子におけるＸＹ面内の形状の変形例を示す図。
【図１６】結合素子におけるＸＹ面内の形状の変形例を示す図。
【図１７】結合素子におけるＸＹ面内の形状の変形例を示す図。
【図１８】結合素子におけるＸＹ面内の形状の変形例を示す図。
【図１９】結合素子におけるＸＹ面内の形状の変形例を示す図。
【図２０】結合素子におけるＸＹ面内の形状の変形例を示す図。
【図２１】図２０に示す形状の結合素子を用いたカプラ装置における結合素子と地板との位置関係の一例を示す図。
【図２２】図１９に示す形状の結合素子を用いたカプラ装置における結合素子と地板との位置関係の一例を示す図。
【図２３】給電素子と無給電素子との配列状態の一例を示す図。
【図２４】結合素子と送受信回路との接続形態の変形例を示す図。
【図２５】結合素子と送受信回路との接続形態の変形例を示す図。
【図２６】パッシブ素子の装着例を示す図。
【図２７】地板の変形構成例を示す図。
【図２８】結合素子におけるＸＹ面内の形状の変形例を示す図。
【図２９】図２８中の結合素子を２つ対向させる際の４つの状態例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
図１は一実施形態に係るカプラ装置１の斜視図である。図２は図１中のＹＺ面を一部破断して示す側面図である。
【００１４】
これら図１および図２に示すように、カプラ装置１は結合素子１１、短絡素子１２、地板１３、給電線１４およびコネクタ１５を含む。
【００１５】
結合素子１１は導電材料を図１および図２に示すような形状に形成してなる。
【００１６】
結合素子１１は、平板状をなし、その厚み方向が図１中のＺ方向と一致する。そして結合素子１１は、その厚み方向に直交する平面（図１中のＸＹ平面）において次のような形状をなす。図３に示すように結合素子１１には、２つの矩形部１１１，１１２が互いに離間した状態で平行して存在する。結合素子１１には、矩形部１１１，１１２の中央部どうしを連結するように矩形部１１１，１１２の配列方向に沿って延びる状態で連結部１１３が存在する。さらに結合素子１１には、連結部１１３の中央に一端が接続する状態でＬ字状の端子部１１４が存在する。矩形部１１１，１１２，連結部１１３および端子部１１４はいずれも、上記の高周波信号がほぼ全域に渡り流れるような大きさを持つ。
【００１７】
短絡素子１２は、矩形の平板状をなし、その厚み方向が結合素子１１の厚み方向に直交する。図１においては、短絡素子１２の厚み方向はＸ方向と一致する。短絡素子１２は、端子部１１４の連結部１１３に接続されたのとは反対側の端部の近傍において端子部１１４に接合されている。短絡素子１２は、結合素子１１に一体的であっても良いし、別体であっても良い。
【００１８】
地板１３は、誘電材料よりなる平板１３ａの一面のほぼ全面に導電材料よりなる電極１３ｂが設けられている。この電極１３ｂは、カプラ装置１が搭載される通信機器の金属筐体などに電気的に接続される。このため電極１３ｂは、接地電極として機能する。また地板１３には、スルーホール１３ｃ，１３ｄが形成されている。
【００１９】
短絡素子１２は、スルーホール１３ｃを通して配置されている。短絡素子１２は、半田付けなどによって電極１３ｂに対して電気的に接続されている。
【００２０】
給電線１４は、スルーホール１３ｄを通して配置されている。給電線１４は、一端が結合素子１１に、他端がコネクタ１５にそれぞれ接続されている。
【００２１】
コネクタ１５は、地板１３の電極１３ｂが設けられていない側の面に取り付けられている。このコネクタ１５には、カプラ装置１が通信機器に搭載された状態においては、コネクタ２が結合される。コネクタ２は、上記の通信機器に搭載された送受信回路３とケーブル４を介して接続されている。そしてコネクタ１５は、コネクタ２とともに、給電線１４とケーブル４とを電気的に接続する。
【００２２】
図４は、カプラ装置１が搭載される機器の一例としての情報処理装置３０の外観を示す斜視図である。この情報処理装置３０は、例えば、バッテリ駆動可能なノートブック型の携帯型パーソナルコンピュータとして実現されている。
【００２３】
情報処理装置３０は、本体３００およびディスプレイユニット３５０を備えている。ディスプレイユニット３５０は、回動自在な状態で本体３００に支持されている。ディスプレイユニット３５０は、本体３００の上面を露出させる開放状態と、本体３００の上面を覆う閉塞状態とを形成し得る。ディスプレイユニット３５０には、ＬＣＤ（liquid crystal display）３５１が設けられている。
【００２４】
本体３００は薄い箱状の筐体を有している。本体３００には、その筐体の上面より筐体の外部に露出する状態で、キーボード３０１、タッチパッド３０２および電源スイッチ３０３等が配置されている。また本体３００には、その筐体の内部にカプラ装置１が設けられている。本体３００内におけるカプラ装置１の向きは任意であって良い。ただし典型的には、図１におけるＺ方向を本体３００の筐体の上面に直交する方向と一致させる。また典型的には、地板１３よりも結合素子１１を本体３００の筐体の上面の近くに位置させる。
【００２５】
カプラ装置１は、情報処理装置３０と図示しない他の装置との間で近接無線通信を行うために利用される。近接無線通信は、ピアツーピア形式で実行される。通信可能距離は、例えば３ｃｍ程度である。通信端末どうしの無線接続は、両通信端末にそれぞれ搭載されたカプラ装置１どうしの間の距離が通信可能距離以内に接近した場合にのみ可能となる。そして、２つのカプラ装置１が通信可能距離以内に接近した時に、当該２つの通信端末の間の無線接続が確立される。そして、ユーザによって指定されたデータファイル、または予め決められた同期対象データファイル等のデータが、２つの通信端末の間で送受信される。
【００２６】
図４に示す例では、カプラ装置１は本体３００の上面におけるパームレストとして機能する領域（以下、パームレスト領域と称する）の下に配置されている。かくしてパームレスト領域の一部は、通信面として機能する。すなわち、情報処理装置３０との間での近接無線通信を行おうとする他の通信端末をパームレスト領域に近接させることで、当該通信端末と情報処理装置３０との無線接続を確立できる。
【００２７】
図５は情報処理装置３０のブロック図である。なお、図４と同一部分には同一符号を付している。
【００２８】
情報処理装置３０は、カプラ装置１、キーボード３０１、タッチパッド３０２、電源スイッチ３０３およびＬＣＤ３５１の他に、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）３０４、ＣＰＵ３０５、主メモリ３０６、ＢＩＯＳ（basic input/output system）−ＲＯＭ３０７、ノースブリッジ３０８、グラフィクスコントローラ３０９、ビデオメモリ（ＶＲＡＭ）３１０、サウスブリッジ３１１、エンベデッドコントローラ／キーボードコントローラＩＣ（ＥＣ／ＫＢＣ）３１２、電源コントローラ３１３および近接無線通信デバイス３１４を含む。
【００２９】
ハードディスクドライブ３０４は、オペレーティングシステム（ＯＳ）やＢＩＯＳ更新プログラム等の各種プログラムを実行するためのコードを格納する。
【００３０】
ＣＰＵ３０５は、情報処理装置３０の動作を制御するために、ハードディスクドライブ３０４から主メモリ３０６にロードされた各種プログラムを実行する。ＣＰＵ３０５が実行するプログラムには、オペレーティングシステム４０１、近接無線通信ガジェットアプリケーションプログラム４０２、認証アプリケーションプログラム４０３、あるいは送信トレイアプリケーションプログラム４０４を含む。
【００３１】
またＣＰＵ３０５は、ハードウェア制御のために、ＢＩＯＳ−ＲＯＭ３０７に格納されたＢＩＯＳプログラムを実行する。
【００３２】
ノースブリッジ３０８は、ＣＰＵ３０５のローカルバスとサウスブリッジ３１１との間を接続する。ノースブリッジ３０８は、主メモリ３０６をアクセス制御するメモリコントローラを内蔵する。また、ノースブリッジ３０８は、ＡＧＰバスなどを介してグラフィクスコントローラ３０９との通信を実行する機能を有する。
【００３３】
グラフィクスコントローラ３０９は、ＬＣＤ３５１を制御する。グラフィクスコントローラ３０９は、ビデオメモリ３１０に記憶された表示データから、ＬＣＤ３５１で表示させる表示イメージを表す映像信号を生成する。なお表示データは、ＣＰＵ３０５の制御の下にビデオメモリ３１０に書き込まれる。
【００３４】
サウスブリッジ３１１は、ＬＰＣバス上のデバイスを制御する。サウスブリッジ３１１は、ハードディスクドライブ３０４を制御するためのＡＴＡコントローラを内蔵している。さらに、サウスブリッジ３１１は、ＢＩＯＳ−ＲＯＭ３０７をアクセス制御するための機能を有している。
【００３５】
エンベデッドコントローラ／キーボードコントローラＩＣ（ＥＣ／ＫＢＣ）３１２は、エンベデッドコントローラと、キーボードコントローラとが集積された１チップマイクロコンピュータである。エンベデッドコントローラは、ユーザによる電源スイッチ３０３の操作に応じて情報処理装置３０をパワーオン／パワーオフするように電源コントローラを制御する。キーボードコントローラは、キーボード１３およびタッチパッド３０２を制御する。
【００３６】
電源コントローラ３１３は、図示しない電源装置の動作を制御する。なお当該電源装置は、情報処理装置３０の各部の動作電力を生成する。
【００３７】
近接無線通信デバイス３１４は、ＰＨＹ／ＭＡＣ部３１４ａを備える。ＰＨＹ／ＭＡＣ部３１４ａは、ＣＰＵ３０５による制御の下に動作する。ＰＨＹ／ＭＡＣ部３１４ａは、カプラ装置１を介して、他の通信端末と通信する。この近接無線通信デバイス３１４は、図２における送受信回路３に相当する。
【００３８】
なお、近接無線通信デバイス３１４とサウスブリッジ３１１との間のデータの転送は、ＰＣＩ（peripheral component interconnect）バスによって行われる。なお、ＰＣＩの代わりにＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓを用いても良い。
【００３９】
次に以上のように構成されたカプラ装置１の動作について説明する。
【００４０】
図２に示すようにカプラ装置１が接続された送受信回路３から高周波信号が送出されると、この高周波信号がケーブル４、コネクタ２、コネクタ１５および給電線１４を介して結合素子１１へと供給される。そうすると結合素子１１に高周波信号に応じた電流が生じる。このときの結合素子１１における電流経路は、図６に太線で示すものとなる。
【００４１】
すなわち、給電線１４の接続点が結合素子１１への給電点Ｐ１となる。そして、電流経路は、給電点Ｐ１から分岐点Ｐ２までは端子部１１４に沿う。なお、分岐点Ｐ２は、連結部１１３と端子部１１４との交点に相当する。端子部１１４においては、そのほぼ全域に電流が生じる。従って、端子部１１４における電流経路は端子部１１４の中央部を通ると見なすことができる。
【００４２】
電流経路は分岐点Ｐ２で２つに分かれる。そして２つの電流経路は、連結部１１３に沿って矩形部１１１，１１２にそれぞれ向かう。連結部１１３においては、そのほぼ全域に電流が生じる。従って、連結部１１３における電流経路は連結部１１３の中央部を通ると見なすことができる。
【００４３】
矩形部１１１，１１２においては、そのほぼ全域に電流が生じる。従って、矩形部１１１における電流経路は矩形部１１１，１１２の中央部を通ると見なすことができる。このため、電流経路は矩形部１１１の中央で２つに分かれて図６の上側および下側の辺縁部に沿って端部Ｅ１，Ｅ２に及ぶ。矩形部１１２でも同様に、電流経路は矩形部１１２の中央で２つに分かれて図６の上側および下側の辺縁部に沿って端部Ｅ３，Ｅ４に及ぶ。
【００４４】
このようにして、給電点Ｐ１から端部Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４のそれぞれまで及ぶ４つの電流経路が形成される。かくして、端部Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４は、それぞれ開放端となる。そして４つの電流経路のそれぞれは、一部が他の電流経路と共通になっている。すなわち、給電点Ｐ１から分岐点Ｐ２までは、４つの電流経路が共通となっている。さらに分岐点Ｐ２から矩形部１１１と連結部１１３との境界までは、２つの電流経路が共通となっている。分岐点Ｐ２から矩形部１１２と連結部１１３との境界までは、２つの電流経路が共通となっている。
【００４５】
ところで、結合素子１１は、次の(1)〜(3)の条件が満たされるようにその大きさが定められる。
【００４６】
(1)４つの電流経路の長さが、高周波信号の中心周波数の波長λの１／４にほぼ相当する。
【００４７】
(2)端部Ｅ１および端部Ｅ２と端部Ｅ３および端部Ｅ４とがそれぞれ、直線Ｌ１を対称軸として略対称な位置にある。
【００４８】
(3)端部Ｅ１および端部Ｅ３と端部Ｅ２および端部Ｅ４とがそれぞれ、直線Ｌ２を対称軸として略対称な位置にある。
【００４９】
ただし、直線Ｌ１，Ｌ２は、分岐点Ｐ２を通るとともに互いに直交する直線である。
【００５０】
かくして４つの電流経路はそれぞれ、互いに略直交した２つの向きをそれぞれ向く部分を含む。さらに、給電点Ｐ１から端部Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４のそれぞれまで及ぶ４つの電流経路をそれぞれ第１、第２、第３および第４の電流経路と称する場合、第１の電流経路と第３の電流経路とが、あるいは第２の電流経路と第４の電流経路とが、それぞれ直線Ｌ１を対象軸として略対称である。また、第１の電流経路と第２の電流経路とが、あるいは第３の電流経路と第４の電流経路とが、それぞれ直線Ｌ２を対象軸として略対称である。
【００５１】
このため、４つの電流経路のうちの少なくとも２つが、同じ方向（以下、第１の方向と称する）に沿うとともに、互いに逆向きとなる部分を含んでいる。また４つの電流経路のうちの少なくとも２つが、第１の方向に略直交した方向（以下、第２の方向と称する）に沿うとともに、互いに逆向きとなる部分を含んでいる。なお、本実施形態においては、第１の方向は直線Ｌ１に沿った方向になり、第２の方向は直線Ｌ２に沿った方向になるが、これは必須ではない。
【００５２】
上記のように送信側のカプラ装置１の結合素子１１に生じた電流によって、当該送信側のカプラ装置１の周囲に電磁波が生じる。そして、この電磁波によって、受信側のカプラ装置１の結合素子１１に電流が誘起される。このようにして、２つのカプラ装置１どうしで高周波信号の送受信が行われる。
【００５３】
ここで、結合素子１１とは異なる形状として図７に示すようなＬ字形の結合素子２００を想定する。なお、給電点は図７の（ａ）中のＰ２０１とする。そして、２つの結合素子２００の相対的な向きとして図７の（ａ）〜（ｄ）に示す４つの向きをそれぞれ０度、９０度、１８０度および２７０度とする。
【００５４】
図８および図９は図７に示す４状態のそれぞれにおける結合度の周波数特性を示す図である。なお、図８および図９は、２つの結合素子２００どうしの離間距離をそれぞれ１５ｍｍおよび５ｍｍとしてシミュレーションした結果を示す。
【００５５】
図８および図９から分かるように、結合素子２００の結合度は、特に９０度において他の向きよりも最大で２０ｄＢ程度も低下している。
【００５６】
これは、一方の結合素子２００に生じる電流とは逆向きの電流が他方の結合素子２００に生じていないことが主因であると推測される。
【００５７】
一方、結合素子１１についても図１０の（ａ）〜（ｄ）に示す４つの向きをそれぞれ０度、９０度、１８０度および２７０度とする。そしてこの図１０に示した４状態のそれぞれにおける結合度の周波数特性を図１１および図１２に示す。図１１および図１２は、２つの結合素子１１どうしの離間距離をそれぞれ１５ｍｍおよび５ｍｍとしてシミュレーションした結果を示す。
【００５８】
図１１および図１２から分かるように、結合素子１１の結合度の低下は最大で４ｄＢ程度に抑えられている。
【００５９】
これは、図１０に示した４状態のいずれにおいても、一方の結合素子１１に生じる電流とは逆向きの電流が他方の結合素子１１に生じているためであると推測される。なお、分岐点Ｐ２から矩形部１１１，１１２に向かう電流をそれぞれI1，I2、電流I1から端部Ｅ１，Ｅ２に向けて分岐する電流をそれぞれI3，I4、電流I2から端部Ｅ３，Ｅ４に向けて分岐する電流をそれぞれI5，I6と表し、かつ一方の結合素子１１に関する電流については上記符号に更に「-1」を付して、また他方の結合素子１１に関する電流については上記符号に更に「-2」を付して表すこととすると、図１０に示した４状態のそれぞれで次のような電流が互いに逆向きとなる。
【００６０】
０度：I1-1とI1-2。I2-1とI2-2。I3-1およびI5-1とI4-2およびI6-2。I4-1およびI6-1とI3-2およびI5-2。
【００６１】
９０度：I1-1とI4-2およびI6-2。I2-1とI3-2およびI5-2。I3-1およびI5-1とI2-2。I4-1およびI6-1とI1-2。
【００６２】
１８０度：I1-1とI2-2。I2-1とI1-2。I3-1およびI5-1とI3-2およびI5-2。I4-1およびI6-1とI4-2およびI6-2。
【００６３】
２７０度：I1-1とI3-2およびI5-2。I2-1とI4-2およびI6-2。I3-1およびI5-1とI1-2。I4-1およびI6-1とI2-2。
【００６４】
かくして本実施形態によれば、４つの電流経路の長さがそれぞれλ／４にほぼ相当するので、２つの結合素子１１どうしの結合における共振周波数が高周波信号の中心周波数となり、高周波信号を効率よく送受信できる。なお、４つの電流経路の長さがλ／４の整数倍にほぼ相当していれば、高周波信号の中心周波数での共振が生じる。そこで、４つの電流経路の長さは、ｎλ／４（ただし、ｎは２以上の整数）としても良い。電流経路をｎλ／４とするのは、例えばアレイ化等のために素子長を長めに取る必要がある場合に好適である。一方、４つの電流経路の長さがλ／４であれば、その長さがｎλ／４である場合と比較して給電点から結合素子１１の開放端までの距離が短くなるので、結合素子１１を小さくできる。
【００６５】
そして、４つの電流経路のそれぞれの開放端となる端部Ｅ１〜Ｅ４が上記の条件を満たす位置関係にあるとともに、上述したような４つの電流経路が形成されることによって、２つの結合素子１１が相対的に回転しても結合度が大幅には変化せずに、送受信を安定的に行うことが可能となる。
【００６６】
ところで、２つのカプラ装置１の間の電磁的結合は、主として結合素子１１によってもたらされる。しかしながら、地板１３も電磁場に影響を及ぼす。このため、結合素子１１と地板１３との位置関係は図１３に示す状態にあることが望ましい。すなわち、分岐点Ｐ２と地板１３の中心とが、Ｚ方向に沿って並ぶ状態である。
【００６７】
これにより、対向する２つのカプラ装置１どうしの横ズレに起因する結合度の低下を小さくすることができる。なお、横ズレとは、２つのカプラ装置１の配列方向に対して交差する方向についての２つのカプラ装置１の位置ズレのことである。
【００６８】
なお、結合素子１１のうちの矩形部１１１，１１２のＹ方向の幅を大きくすると結合度が向上する。しかしながら、その向上率は僅かである。
【００６９】
また、結合素子１１と地板１３との距離は、ある程度までは大きくするほどに結合度が向上する。しかしながら、当該距離を大きくすることによる結合度の向上には限界がある上に、当該距離を大きくするほどカプラ装置１が大型化してしまう。当該距離は、これらの性質を考慮して適切に設定するべきである。
【００７０】
さらに、地板１３の面積が大きいほどに結合度が向上する。しかしながら、当該面積を大きくすることによる結合度の向上には限界がある上に、当該面積を大きくするほどカプラ装置１が大型化してしまう。当該面積は、これらの性質を考慮して適切に設定するべきである。
【００７１】
この実施形態は、次のような種々の変形実施が可能である。
【００７２】
（第１の変形例）
結合素子１１におけるＸＹ面内の形状は、図１４乃至図２０に示すとともに次に説明するような種々の変更が可能である。なお、図１４乃至図２０において図６と同一部分には同一符号を付している。
【００７３】
図１４に示す結合素子は、Ｌ字状の端子部１１４に代えて直線状の端子部１１５を備える。
【００７４】
図１５に示す結合素子は、矩形部１１１，１１２のそれぞれから連結部１１３を延長した状態の凸部１１６，１１７を備える。
【００７５】
図１６に示す結合素子は、矩形部１１１，１１２のそれぞれに接合された状態で半円形状の付加部１１８，１１９を備える。
【００７６】
図１７に示す結合素子は、図１６に示す形状における矩形部１１１，１１２および付加部１１８，１１９にＶ字形の切れ込み１２０，１２１，１２２，１２３を形成している。なお、切れ込みの数は任意であって良い。
【００７７】
図１８に示す結合素子は、Ｌ字状の端子部１１４に代えて直線状の端子部１２４を備えるとともに、連結部１１３から端子部１２４を延長した状態の端子部１２５を備える。そして、短絡素子１２は端子部１２５に設けることとし、この端子部１２５を介して当該結合素子を接地する。
【００７８】
図１９に示す結合素子は、Ｌ字状の端子部１１４に代えて直線状の端子部１２６を備える。そして、短絡素子１２は分岐点Ｐ２の直下に設けることとし、分岐点Ｐ２において当該結合素子を接地する。
【００７９】
図２０に示す結合素子は、Ｌ字状の端子部１１４に代えて直線状の端子部１２７を備える。そして、短絡素子１２は端子部１２７に設けることとし、この端子部１２７を介して当該結合素子を接地する。さらに、給電線を分岐点Ｐ２に接続し、給電点を分岐点Ｐ２と共通とする。
【００８０】
なお、これらの複数の変形は、適宜に重複して適用することもできる。例えば、図１４に示す形状を基本として、図１５乃至図１７のいずれかの変形を組み合わせることも可能である。
【００８１】
（第２の変形例）
図２０に示す形状の結合素子を用いたカプラ装置においては、その結合素子１６と地板１３との位置関係は図２１に示す状態にあることが望ましい。すなわち、給電点でもある分岐点Ｐ２と地板１３の中心とが、Ｚ方向に沿って並ぶ状態である。
【００８２】
また、図１９に示す形状の結合素子を用いたカプラ装置においては、その結合素子１７と地板１３との位置関係は図２２に示す状態にあることが望ましい。すなわち、接地点でもある分岐点Ｐ２と地板１３の中心とが、Ｚ方向に沿って並ぶ状態である。
【００８３】
（第３の変形例）
結合素子１１または上記の各変形例のいずれかの結合素子に近接させて、同様な構造の無給電素子を設けても良い。この無給電素子は接地はするが、送受信回路には接続しない。図２３はその一例を示す図であり、図１４に示した結合素子１８に近接させてそれと同様な構造の無給電素子１９を配置している。
【００８４】
このような構成により、結合素子１８だけで得られる通信エリアＡＲ１よりも広い通信エリアＡＲ２を得られる。
【００８５】
（第４の変形例）
地板１３の代わりに、カプラ装置１が搭載される通信機器の回路基板が利用されても良い。つまり、結合素子１８のみを独立した部品として取り扱い、この結合素子を通信機器に取り付けるようにしても良い。
【００８６】
（第５の変形例）
結合素子１１と送受信回路３との接続形態は、任意で合って良い。例えば図２４または図２５に示すような形態としても良い。図１４では、コネクタ１５を、地板１３における結合素子１１が配置されているのと同じ側の面に取り付けている。そして、給電線１４を地板１３のスルーホール１３ｄを通さずに、直接的にコネクタ１５に接続している。図１５では、コネクタ１５を設けず、送受信回路３に接続されたケーブルの芯線４ａを、結合素子１１に半田付けしている。
【００８７】
（第６の変形例）
給電素子１１と送受信回路３とを接続する電気的経路および給電素子１１を接地する電気的経路の少なくとも一方の途中に、パッシブ素子を設けても良い。図２６に示す例では、給電線１４の途中と短絡素子１２の途中とに、パッシブ素子２０，２１をそれぞれ設けている。なおパッシブ素子は、コイル、コンデンサまたはコイルおよびコンデンサからなる回路である。
【００８８】
（第７の変形例）
図２７に示すように平板１３ａを厚くし、結合素子１１と電極１３ｂとの間の空間の略全てに平板１３ａが存在させても良い。なお、このような変形は、図２４乃至図２６の構造においても有効である。また、このような構造は、図２および図２４乃至図２６の構造における結合素子１１と平板１３ａとの間の空間に誘電材料を充填することによって実現することもできる。
【００８９】
（第８の変形例）
結合素子は、結合素子１１における矩形部１１１，１１２の大きさを、連結部１１３と同様に高周波信号がほぼ全域に渡り流れるような大きさとしても良い。例えば図２８に示すように、矩形部１１１，１１２のＹ方向についての幅を小さくする。なお、この場合に矩形部１１１においては、電流は辺縁部に生じる。このため、電流経路は矩形部１１１と連結部１１３との境界で２つに分かれて図２８の上側および下側の辺縁部に沿って角部Ａ１，Ａ２に及ぶ。矩形部１１２でも同様に、電流経路は矩形部１１２と連結部１１３との境界で２つに分かれて図２８の上側および下側の辺縁部に沿って角部Ａ３，Ａ４に及ぶ。
【００９０】
このようにして、給電点Ｐ１から角部Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４のそれぞれまで及ぶ４つの電流経路が形成される。かくして、角部Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４は、それぞれ開放端となる。なお、矩形部１１１，１１２における電流経路の位置が変化することから、矩形部１１１，１１２のＸ方向についての長さおよび連結部１１３のＹ方向についての長さの少なくともいずれか一方を変更して、各電流経路の長さを高周波信号の中心周波数の波長λの１／４にほぼ相当する長さに調整する。図２８の例では、矩形部１１１，１１２のＸ方向についての長さは変更せず、連結部１１３のＹ方向についての長さを小さくしている。
【００９１】
このように結合素子１１を変形した場合でも、図２９に示した４状態のいずれにおいても、一方の結合素子１１に生じる電流とは逆向きの電流が他方の結合素子１１に生じる。なお、分岐点Ｐ２から矩形部１１１，１１２に向かう電流をそれぞれI11，I12、電流I11から角部Ａ１，Ａ２に向けて分岐する電流をそれぞれI13，I14、電流I12から角部Ａ３，Ａ４に向けて分岐する電流をそれぞれI15，I16、電流I13，I14，I15，I16が向きを変えて角部Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４に到達する電流をそれぞれI17，I18，I19，I20と表し、かつ一方の結合素子１１に関する電流については上記符号に更に「-1」を付して、また他方の結合素子１１に関する電流については上記符号に更に「-2」を付して表すこととすると、図２９に示した４状態のそれぞれで次のような電流が互いに逆向きとなる。
【００９２】
図２９（ａ）：I11-1、I17-1およびI18-1とI11-2、I17-2およびI18-2。I12-1、I19-1およびI20-1とI12-2、I19-2およびI20-2。I13-1およびI15-1とI14-2およびI16-2。I14-1およびI16-1とI13-2およびI15-2。
【００９３】
図２９（ｂ）：I11-1、I17-1およびI18-1とI14-2およびI16-2。I12-1、I19-1およびI20-1とI13-2およびI15-2。I13-1およびI15-1とI12-2、I19-2およびI20-2。I14-1およびI16-1とI11-2、I17-2およびI18-2。
【００９４】
図２９（ｃ）：I11-1、I17-1およびI18-1とI12-2、I19-2およびI20-2。I12-1、I19-1およびI20-1とI11-2、I17-2およびI18-2。I13-1およびI15-1とI13-2およびI15-2。I14-1およびI16-1とI14-2およびI16-2。
【００９５】
図２９（ｄ）：I11-1、I17-1およびI18-1とI13-2およびI15-2。I12-1、I19-1およびI20-1とI14-2およびI16-2。I13-1およびI15-1とI11-2、I17-2およびI18-2。I14-1およびI16-1とI12-2、I19-2およびI20-2。
【００９６】
かくして、以上のように結合素子を変形した場合であっても、前記実施形態と同様な効果が得られる。
【００９７】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
【符号の説明】
【００９８】
１…カプラ装置、２…コネクタ、３…送受信回路、４…ケーブル、１１…結合素子、１１２…短絡素子、１３…地板、１３ａ…平板、１３ｂ…電極、１３ｃ，１３ｄ…スルーホール、１４…給電線、１５…コネクタ、１６，１７，１８…結合素子、１９…無給電素子、１１１，１１２…矩形部、１１３…連結部、１１４…端子部、１１５…端子部、１１６，１１７…凸部、１１８，１１９…付加部、１２４，１２５，１２６，１２７…端子部、Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４…端部、Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４…角部、Ｌ１，Ｌ２…直線、Ｐ１…給電点、Ｐ２…分岐点。
【図１】
2011114705.tif 000003
【図２】
2011114705.tif 000004
【図３】
2011114705.tif 000005
【図４】
2011114705.tif 000006
【図５】
2011114705.tif 000007
【図６】
2011114705.tif 000008
【図７】
2011114705.tif 000009
【図８】
2011114705.tif 000010
【図９】
2011114705.tif 000011
【図１０】
2011114705.tif 000012
【図１１】
2011114705.tif 000013
【図１２】
2011114705.tif 000014
【図１３】
2011114705.tif 000015
【図１４】
2011114705.tif 000016
【図１５】
2011114705.tif 000017
【図１６】
2011114705.tif 000018
【図１７】
2011114705.tif 000019
【図１８】
2011114705.tif 000020
【図１９】
2011114705.tif 000021
【図２０】
2011114705.tif 000022
【図２１】
2011114705.tif 000023
【図２２】
2011114705.tif 000024
【図２３】
2011114705.tif 000025
【図２４】
2011114705.tif 000026
【図２５】
2011114705.tif 000027
【図２６】
2011114705.tif 000028
【図２７】
2011114705.tif 000029
【図２８】
2011114705.tif 000030
【図２９】
2011114705.tif 000031
【手続補正書】
【提出日】平成22年10月27日(2010.10.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
エンベデッドコントローラ／キーボードコントローラＩＣ（ＥＣ／ＫＢＣ）３１２は、エンベデッドコントローラと、キーボードコントローラとが集積された１チップマイクロコンピュータである。エンベデッドコントローラは、ユーザによる電源スイッチ３０３の操作に応じて情報処理装置３０をパワーオン／パワーオフするように電源コントローラを制御する。キーボードコントローラは、キーボード３０１およびタッチパッド３０２を制御する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
矩形部１１１，１１２においては、そのほぼ全域に電流が生じる。従って、矩形部１１１，１１２における電流経路は矩形部１１１，１１２の中央部を通ると見なすことができる。このため、電流経路は矩形部１１１の中央で２つに分かれて図６の上側および下側の辺縁部に沿って端部Ｅ１，Ｅ２に及ぶ。矩形部１１２でも同様に、電流経路は矩形部１１２の中央で２つに分かれて図６の上側および下側の辺縁部に沿って端部Ｅ３，Ｅ４に及ぶ。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８６】
（第５の変形例）
結合素子１１と送受信回路３との接続形態は、任意で合って良い。例えば図２４または図２５に示すような形態としても良い。図２４では、コネクタ１５を、地板１３における結合素子１１が配置されているのと同じ側の面に取り付けている。そして、給電線１４を地板１３のスルーホール１３ｄを通さずに、直接的にコネクタ１５に接続している。図２５では、コネクタ１５を設けず、送受信回路３に接続されたケーブルの芯線４ａを、結合素子１１に半田付けしている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
（第８の変形例）
結合素子は、結合素子１１における矩形部１１１，１１２の大きさを、連結部１１３と同様に高周波信号がほぼ全域に渡り流れるような大きさとしても良い。例えば図２８に示すように、矩形部１１１，１１２のＹ方向についての幅を大きくする。なお、この場合に矩形部１１１においては、電流は辺縁部に生じる。このため、電流経路は矩形部１１１と連結部１１３との境界で２つに分かれて図２８の上側および下側の辺縁部に沿って角部Ａ１，Ａ２に及ぶ。矩形部１１２でも同様に、電流経路は矩形部１１２と連結部１１３との境界で２つに分かれて図２８の上側および下側の辺縁部に沿って角部Ａ３，Ａ４に及ぶ。
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
他の結合素子との間での電磁的結合により電磁波を授受する結合素子であって、
(1)第１、第２、第３および第４の開放端を有する平板状をなし、
(2)給電点となる基準点から前記第１、第２、第３および第４の開放端のそれぞれまでの電流経路の長さがいずれも、前記電磁波の中心周波数の波長の１／４の整数倍にほぼ相当する長さであり、
(3)前記第１、第２、第３および第４の開放端までの４つの電流経路のうちの少なくとも２つの電流経路は、一部が第１の方向に沿うとともに互いに逆向きであり、
(4)前記４つの電流経路のうちの少なくとも２つの電流経路は、一部が前記第１の方向に略直交する第２の方向に沿うとともに互いに逆向きであり、
(5)前記基準点から見て前記電流経路が最初に分岐する分岐点を通る第１の直線を対称軸として、前記第１および第２の開放端が略対称な位置にあるとともに、前記第３および第４の開放端が略対称な位置にあり、
(6)前記分岐点を通るとともに前記第１の直線に直交する第２の直線を対称軸として、前記第１および第３の開放端が略対称な位置にあるとともに、前記第２および第４の開放端が略対称な位置にある、
ことを特徴とする結合素子。
【手続補正６】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
離間して配置された別のカプラ装置との間で電磁波を送受信するカプラ装置であって、
(1)第１、第２、第３および第４の開放端を有する平板状をなし、
(2)給電点となる基準点から前記第１、第２、第３および第４の開放端のそれぞれまでの電流経路の長さがいずれも、前記電磁波の中心周波数の波長のほぼ１／４の整数倍に相当する長さであり、
(3)前記第１、第２、第３および第４の開放端までの４つの電流経路のうちの少なくとも２つの電流経路は、一部が第１の方向に沿うとともに互いに逆向きであり、
(4)前記４つの電流経路のうちの少なくとも２つの電流経路は、一部が前記第１の方向に略直交する第２の方向に沿うとともに互いに逆向きであり、
(5)前記基準点から見て前記電流経路が最初に分岐する分岐点を通る第１の直線を対称軸として、前記第１および第２の開放端が略対称な位置にあるとともに、前記第３および第４の開放端が略対称な位置にあり、
(6)前記分岐点を通るとともに前記第１の直線に直交する第２の直線を対称軸として、前記第１および第３の開放端が略対称な位置にあるとともに、前記第２および第４の開放端が略対称な位置にある、
結合素子と、
前記結合素子から離間して配置されるとともに接地される接地電極を備えた基板と、
前記結合素子と前記接地電極とを電気的に導通させる導通部材とを具備することを特徴とするカプラ装置。
【手続補正書】
【提出日】平成23年1月27日(2011.1.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０９９２３６号公報