(57)【要約】【課題】特にヘッドフォン型又はヘッドセット型の通信機器に適用した場合に、安全性やデザイン性の面で実用的に優れたアンテナ構造を有する通信機器を提供することにある。【解決手段】ヘッドフォン型又はヘッドセット型の通信機器１０が開示されている。当該通信機器１０は、各イヤーパッド部１１Ｒ，１１Ｌを結合するヘッドバンド部１２に、アンテナ素子１００を実装した構造である。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信モジュールを有する通信機器において、
スピーカを有する一対のイヤーパッド部と、
前記各イヤーパッド部を結合する部材であって、前記無線通信モジュールに接続するアンテナ素子を有する結合部と
を具備したことを特徴とする通信機器。
【請求項２】
無線通信モジュールを有する通信機器において、
スピーカを有する一対のイヤーパッド部と、
前記各イヤーパッド部を結合する部材であって、前記無線通信モジュールに接続するアンテナ素子を実装している変形可能な回路基板を有する結合部と
を具備したことを特徴とする通信機器。
【請求項３】
無線通信モジュールを有する通信機器であって、
スピーカを有する一対のイヤーパッド部と、
前記各イヤーパッド部を結合する結合部材と、
前記無線通信モジュールに接続し、前記各イヤーパッド部のいずれか一方に設けられた第１のアンテナ素子と前記結合部材に設けられた第２のアンテナ素子とを有する複数構成のアンテナ手段と
を具備したことを特徴とする通信機器。
【請求項４】
前記結合部は、ヘッドフォン又はヘッドセットのヘッドバンド部に相当する部材であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の通信機器。
【請求項５】
前記無線通信モジュールは、前記各イヤーパッド部のいずれか一方に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の通信機器。
【請求項６】
前記アンテナ素子は、前記結合部のほぼ中央部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の通信機器。
【請求項７】
前記アンテナ素子を実装している前記回路基板は、前記結合部のほぼ中央部に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の通信機器。
【請求項８】
前記第２のアンテナ素子は、変形可能な回路基板に実装されて、前記結合部のほぼ中央部に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の通信機器。
【請求項９】
前記回路基板は、前記結合部の実装面に対して、アンテナの放射特性に基づいて設定される所定の傾斜角を有するように設けられたことを特徴とする請求項２または請求項８に記載の通信機器。
【請求項１０】
前記第２のアンテナ素子は、前記結合部材の範囲内で、前記第１のアンテナ素子が設けられたイヤーパッド部とは異なる他方のイヤーパッド部の近傍で、前記第１のアンテナ素子との間で所定の距離を有するように配置されたことを特徴とする請求項３に記載の通信機器。
【請求項１１】
前記結合部は、前記アンテナ素子との間に所定の距離を確保するための介在部材をさらに有することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の通信機器。
【請求項１２】
前記無線通信モジュールは、前記結合部に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の通信機器。
【請求項１３】
前記結合部は、ヘッドフォン又はヘッドセットのヘッドバンド部に相当する部材であり、
当該ヘッドバンド部を装着したユーザの頭部と前記アンテナ素子との間に所定の距離を確保するための部材をさらに有することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の通信機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的には無線通信機能を有する通信機器の分野に関し、特に、例えばヘッドフォン又はヘッドセットに相当する携帯型通信機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、特に近距離無線通信機能を備えた各種の携帯型通信機器が開発されている。携帯型通信機器には、所謂ヘッドフォンまたはヘッドセットと呼ばれる製品が開発されている。ここでは、便宜的に、ヘッドフォンは、主として音楽データを再生するオーディオ用スピーカを備えた携帯型オーディオ機器に相当する。また、ヘッドセットは、主として通話やデータ通信の機能を備えており、携帯電話機器に相当する。
【０００３】
ヘッドセット型通信機器としては、衛星通信携帯電話機能を備えた機器が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。この機器は、スピーカを有する１対のイヤーパッド部（耳当て部）と、それらを結合するヘッドバンド部と、一方のイヤーパッド部にアンテナが取り付けられた構造である。この機器では、イヤーパッド部から突き出した形態で、棒状のアンテナが配置されている。また、この機器を双方向通信機器として使用する場合には、マイク用のアームを設けた形態もある。
【０００４】
一方、ヘッドフォン型通信機器としては、オーディオプレーヤとのデジタル送受信機能を有し、当該オーディオプレーヤから送信された音楽データを再生する構成である（例えば、特許文献２を参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−２７０７２９号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開２００２−１１２３８３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
先行技術のようなヘッドセット型通信機器では、ユーザが当該機器を頭部に装着した場合に、アンテナが人体側頭部に沿って位置して使用される。このため、使用の状態によっては、データの送信元の衛星に対して人体頭部による電波の遮蔽が起こりアンテナ利得が低下する。この事を回避するために、携帯無線端末を、端末機の本体と、携帯者の頭部に装着するアンテナ支持具と、このアンテナ支持部により携帯者の頭部の上方に支持されて本体部にアンテナケーブルで接続されるアンテナとを備えた構成としている。これにより、アンテナは、ユーザの頭部の上方に位置されるため、携帯機の使用状態や方向を気にする事なく通信を可能とする。
【０００８】
しかしながら、イヤーパッド部片側のみにアンテナが配置されているため、人体頭部による電波の遮蔽が起こり、通信対象機器との位置関係によっては大幅なアンテナ利得の低下を招くことになる。さらに、イヤーパッド部からアンテナが突起した形態は、安全性やデザイン性の面で実用的でないなどの問題がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、特にヘッドフォン型又はヘッドセット型の通信機器に適用した場合に、安全性やデザイン性の面で実用的に優れたアンテナ構造を有する通信機器を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の観点は、特にヘッドフォン型又はヘッドセット型の通信機器に適用し、各イヤーパッド部を結合する結合部（ヘッドバンド）に、無線通信機能に必要なアンテナを実装した構造の通信機器である。
【００１１】
本発明の観点に従った通信機器は、無線通信モジュールを有する通信機器において、スピーカを有する一対のイヤーパッド部と、前記各イヤーパッド部を結合する部材であって、前記無線通信モジュールに接続するアンテナ素子を有する結合部とを備えたものである。
【００１２】
当該アンテナ素子は、例えばフレキシブル・プリント回路基板（変形可能な回路基板）上に実装されたモジュール、または当該回路基板上にパターン形成された逆Ｆアンテナ素子である。
【００１３】
このような構造であれば、当該機器をユーザが装着した場合に、アンテナが突き出るようなことはないため、安全性やデザイン性の面で実用的に優れた通信機器を提供することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に関するヘッドフォン型又はヘッドセット型の通信機器の外観を示す図である。図２は、当該通信機器に内蔵されている無線通信モジュール２０の要部を示すブロック図である。
【００１６】
本実施形態の通信機器１０は、図１に示すように、左右のイヤーパッド部（耳当て部）１１Ｒ，１１Ｌと、それらのイヤーパッド部１１Ｒ，１１Ｌを結合する結合部に相当するヘッドバンド部１２を有する。さらに、ヘッドバンド部１２の中央部（ユーザが装着した場合の頭頂部）には、アンテナ素子１００が内蔵されている。
【００１７】
イヤーパッド部１１Ｒ，１１Ｌには、音声を再生するためのスピーカ１０４がそれぞれに内蔵されている。また、例えば左側のイヤーパッド部１１Ｌには、図２に示すような無線通信モジュール２０が内蔵されている。また、図１には図示していないが、左側のイヤーパッド部１１Ｌから突き出る状態で、音声入力用のマイク１０５が取り付けられる構造でもよい。
【００１８】
無線通信モジュール２０は、図２に示すように、無線部１０１と、音声コーデック１０２と、入出力インターフェース１０３と、及び信号処理／制御部１０６とを有する。無線部１０１は、アンテナ素子１００で受信された信号を復調する。音声コーデック１０２は、無線部１０１により復調された信号から音声信号を再生する。入出力インターフェース１０３は、音声コーデック１０２からの音声信号をスピーカ１０４に出力する。
【００１９】
一方、当該通信機器１０は、双方向通信機器の場合には、前述したように、マイク１０５を有する。入出力インターフェース１０３は、マイク１０５から入力された音声信号を、音声コーデック１０２を経由して無線部１０１に送る。無線部１０１は、当該入力音声信号を変調して、アンテナ素子１００から送信する。
【００２０】
信号処理／制御部１０６は、アンテナ素子１００及び無線部１０１を介して受信した制御信号を処理し、また生成した制御信号を無線部１０１及びアンテナ素子１００を介して送信する。
【００２１】
無線通信モジュール２０は、例えば左側のイヤーパッド部１１Ｌに内蔵されており、プリントケーブルによりアンテナ素子１００と接続されている。また、無線通信モジュール２０は、当該通信機器の外部に用意されて、ケーブルにより接続されていてもよい。
【００２２】
（アンテナ実装構造）
図３（Ａ），（Ｂ）は、アンテナ素子１００の具体的実装構造を示す図である。同図（Ａ）は正面から見た図であり、同図（Ｂ）は真上から見た図である。
【００２３】
同実施形態のアンテナ素子１００は、ヘッドバンド部１２の中央部または頭頂部に設置されている。ヘッドバンド部１２は、例えばプラスチック材からなり、フレキシブルに変形可能な部材である。通常では、当該通信機器１０は、ユーザの頭部に装着されて使用される。この装着時には、ヘッドバンド部１２は、ユーザの頭部の外形に沿って湾曲した形状に変化する。このため、ヘッドバンド部１２に実装されるアンテナ素子１００も、ヘッドバンド部１２の変化に応じて折り曲げることができる非常に柔軟な構造である。
【００２４】
具体的には、図４に示すように、アンテナ素子１００は、湾曲可能（変形可能）なフレキシブル・プリント回路基板（ＦＰＣ）４０上に実装されている。アンテナ素子１００は、ＦＰＣ４０上でプリント実装される誘電率の高いプラスチック素材から構成されている。さらに、ＦＰＣ４０上のグランド（ＧＮＤ）パターンは、その周辺の長さが受信する電波の波長に対して、±５０％の長さの範囲に納まるように選択されている。この長さを選択することによって、電波を受信する際に、ＧＮＤ部分も共振する効果が現れるため、より一層の受信効率の改善を図ることが可能となる。
【００２５】
ここで、ＦＰＣ４０上のアンテナ素子１００の配置や、ＦＰＣ４０の向きによって、アンテナ素子１００の放射特性には方向性がある。具体的には、図４（Ａ）から図４（Ｅ）に示すような配置が想定できる。即ち、同図（Ａ）は左端横置きにアンテナ素子１００を設置する例である。同図（Ａ）は左端横置きにアンテナ素子１００を設置する例である。同図（Ｂ）は右端横置きにアンテナ素子１００を設置する例である。同図（Ｃ）は左端縦置きにアンテナ素子１００を設置する例である。同図（Ｄ）は右端縦置きにアンテナ素子１００を設置する例である。また、同図（Ｅ）はほぼ中央部にアンテナ素子１００を設置する例である。
【００２６】
また、同実施形態のアンテナ素子１００は、ＦＰＣ上に構成される金属箔のパターンで構成される逆Ｆアンテナ素子でもよい。この場合、ＦＰＣ上にには、ＧＮＤパターンと同一面内にパターン形成される。このような構造であれば、ＦＰＣと同じ厚みでアンテナ素子１００を実現できるため、ヘッドバンド部１２の薄型化を実現できる。同時に、電波を受信する際にＧＮＤ部分も共振する効果が現れるため、受信効率の改善を図ることが可能となる。
【００２７】
さらに、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、ヘッドバンド部１２には、ユーザの頭部に装着された場合に、ヘッドバンド部１２との間に介在する介在物１３が設けられている。この介在物１３は、ゴムやプラスチック材質からなる弾性部材であり、ヘッドバンド部１２をユーザの頭部から外れ難くするためものである。ここで、同実施形態では、ヘッドバンド部１２に配置されたアンテナ素子１００と、ユーザの頭部との間に所定の距離（矢印Ｇ、例えば５ｍｍ以上）を確保する。また、ヘッドバンド部１２自体の厚さを、アンテナ素子１００とユーザの頭部との間に所定の距離を確保できる程度に厚くしてもよい。
【００２８】
以上要するに本実施形態の構造であれば、アンテナ素子１００をヘッドバンド部１２に実装するため、ユーザが装着した場合に、周囲３６０度の電波到達範囲を実現することが可能となる。図６（Ａ）は、同実施形態のアンテナ素子１００の設置に対応する放射パターン例を示す。図７（Ａ）は、先行技術の場合のように、アンテナがユーザの例えば左側の側頭部に配置された場合の放射パターン例を示す。なお、図６から図８について、各図（Ａ）は放射パターン例を示す図であり、各図（Ｂ）はユーザが当該通信機器１０を装着した状態を真上から見た場合を示す図である。
【００２９】
即ち、従来のように、ユーザの片側の側頭部にアンテナが設置されている場合には、アンテナ設置側と反対方向へ電波が飛ぶ場合には、ユーザの頭部が存在するため、電波を遮断して大幅に減衰し、電波の到達範囲が狭くなる。これに対して本実施形態の構造の場合には、アンテナ素子１００がユーザの頭頂部へ設置されるため、電波を遮断する障害物がなくなるため、アンテナ設置側と反対方向の電波到達範囲をカバーすることを可能とし、全方向の電波到達範囲をカバーすることが可能となる。
【００３０】
さらに、アンテナ素子１００がヘッドバンド部１２に内蔵されることにより、アンテナが突起して周囲の人や物に接触するような事態を回避できる。また、アンテナの突起が無いため、コンパクトかつ外観上のデザイン性が向上する利点も備えている。
【００３１】
（変形例）
図５は、本実施形態の変形例に関する図である。本変形例は、図５に示すように、アンテナ素子１００を実装したＦＰＣ４０を、ヘッドバンド部１２の実装面に対して所定の傾斜角θを有するように傾けて内蔵させた構成である。
【００３２】
本変形例の構成であれば、ユーザが当該通信機器を装着した場合に、アンテナ素子１００をユーザの前方に角度θだけ傾斜させることができる。従って、図８（Ａ）に示すように、ユーザの前方に対する角度が０度の場合と比較して、ユーザの前方に対する良好な放射特性を示す放射パターン例が得られる。なお、図８（Ｂ）は、図６（Ｂ）及び図７（Ｂ）と同様に、ユーザが当該通信機器１０を装着した状態を真上から見た場合を示す図である。
【００３３】
本変形例の構成に関して、具体的な使用状況からの効果を説明する。
【００３４】
まず、当該通信機器１０の使用形態として、例えばデジタル・オーディオプレーヤとから無線通信により音声データを受信して、スピーカ（イヤーパッド部１１Ｌ，１１Ｒ）から再生する。また、ノート型パーソナルコンピュータや携帯電話との間で無線通信を確立し、各種のデータを交換するような使用形態が想定される。
【００３５】
このような使用形態を想定すると、ユーザが当該通信機器１０を頭部に装着した場合に、ユーザから前方への放射特性が特に重要と考えられる。また、ユーザの装着状態や、ユーザの頭部形状によっては、ヘッドバンド部１２がやや後方に位置して、前方への放射特性が低下することも考えられる。そこで、本変形例のように、ＦＰＣ４０を前方に傾斜角度（θ度）をつけてヘッドバンド部１２に実装することにより、前方に対する放射特性を向上させる。従って、当該通信機器１０の良好な無線送受信環境を実現できる。
【００３６】
（第２の実施形態）
図９は、第２の実施形態に関するヘッドフォン型又はヘッドセット型の通信機器の外観を示す図である。本実施形態の通信機器９０は、複数のアンテナ素子１００Ａ，１００Ｂを実装している。具体的には、第１のアンテナ素子１００Ａは、第１の実施形態と同様に、ＦＰＣ上に実装されて、ヘッドバンド部１２のほぼ中央部または頭頂部に設けられている。また、第２のアンテナ素子１００Ｂは、例えば左側のイヤーパッド部（耳当て部）１１Ｌに設けられている。この場合、第２のアンテナ素子１００Ｂは、ＦＰＣ上に実装された状態で、イヤーパッド部１１Ｌに配置されてもよい。
【００３７】
さらに、本実施形態の場合も、イヤーパッド部１１Ｒ，１１Ｌには、音声を再生するためのスピーカがそれぞれに内蔵されている。また、例えば左側のイヤーパッド部１１Ｌには、図１０または図１１に示すような無線通信モジュール３０，５０が内蔵されている。無線通信モジュール３０は、各アンテナ素子１００Ａ，１００Ｂで受信した信号を電力合成するパワーディバイダ（Ｐｏｗｅｒ  Ｄｉｖｉｄｅｒ）方式のモジュールである。また、無線通信モジュール５０は、各アンテナ素子１００Ａ，１００Ｂでの受信電力レベルを比較して切換えるダイバーシティ方式のモジュールである。
【００３８】
具体的には、電力合成方式の無線通信モジュール３０は、図２に示すモジュール２０と同様に、無線部２００と、音声コーデック２０１と、入出力インターフェース２０２と、及び信号処理／制御部２０５とを有する。さらに、無線通信モジュール３０は、各アンテナ素子１００Ａ，１００Ｂに接続した電力分配器２０６を有する。
【００３９】
一方、ダイバーシティ方式の無線通信モジュール５０は、図２に示すモジュール２０と同様に、無線部３００と、音声コーデック３０１と、入出力インターフェース３０２と、及び信号処理／制御部３０５とを有する。さらに、無線通信モジュール５０は、各アンテナ素子１００Ａ，１００Ｂに接続したアンテナ切替回路３０６を有する。
【００４０】
以上要するに本実施形態の構成であれば、ユーザが当該通信機器９０を装着した場合に、ユーザの側頭部と頭頂部の２箇所に、各アンテナ素子１００Ａ，１００Ｂが配置されることになる。従って、頭頂部のみにアンテナ素子１００が配置された場合と比較して、特に、ユーザの足元付近の範囲まで電波到達範囲を空間的にカバーすることが可能となる。複数のアンテナ素子１００Ａ，１００Ｂの実装により、それぞれのアンテナの放射パターン特性を相互に補完するため、無指向性に近い良好な放射特性を得ることができる。
【００４１】
図１２（Ａ）は、電力合成方式の無線通信モジュール３０を使用した場合であって、電力分配器２０６により送信電力を分配して、各アンテナ素子１００Ａ，１００Ｂに供給した時の放射パターン例を示す。この特性図から明白であるように、ユーザの左側頭部（１１Ｌ）のアンテナ素子１００Ｂの特性と、頭頂部（ヘッドバンド部１２）のアンテナ素子１００Ｂの特性と合成した特性が得られる（図１２（Ｂ）を参照）。即ち、相互に補完し、無指向性に近い良好な特性を得ることができる。なお、アンテナの突起が無いため、実用性かつ外観上のデザイン性の利点については、前述の第１の実施形態と同様の効果を有する。
【００４２】
（変形例）
図１３は、第２の実施形態の変形例を示す図である。本変形例は、第２のアンテナ素子１００Ｂについては、第２の実施形態と同様に、側頭部である例えば左側のイヤーパッド部１１Ｌに設けられている。一方、第１のアンテナ素子１００Ａは、側頭部の第２のアンテナ素子１００Ｂからある程度の距離を有するように、ヘッドバンド部１２の中央部から例えば右側のイヤーパッド部１１Ｒの方向にオフセットして配置されている。
【００４３】
このような構造であれば、図１４（Ａ）に示すように、第１のアンテナ素子１００Ａをヘッドバンド部１２の中央部である頭頂部に配置させた場合と比較して、右側の方向に対して強く放射する放射パターン特性を得ることができる。なお、図１４（Ｂ）は、図６（Ｂ）及び図７（Ｂ）と同様に、ユーザが当該通信機器１０を装着した状態を真上から見た場合を示す図である。
【００４４】
なお、各本実施形態の適用分野としては、パーソナルコンピュータやＰＤＡから、オーディオデータ（ディジタル）を近距離無線通信機能により受信して、スピーカから再生するヘッドフォンに適用できる。また、マイクを装備して、携帯電話などを介して音声通信も可能なヘッドフォンまたはヘッドセットに適用できる。さらに、携帯電話機能を内蔵したヘッドセットにも適用できる。
【００４５】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、特にヘッドフォン型又はヘッドセット型の通信機器に適用した場合に、安全性やデザイン性の面で実用的に優れたアンテナ構造を有する通信機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に関する通信機器の外観を示す図。
【図２】同実施形態に関する無線通信モジュールの要部を示すブロック図。
【図３】同実施形態に関するアンテナ素子のヘッドバンドへの取り付け構造を説明するための図。
【図４】同実施形態に関するアンテナ素子の具体的構成を示す図。
【図５】同実施形態の変形例に関する図。
【図６】同実施形態に関するアンテナ素子の放射パターン例及び当該通信機器の装着状態を示す図。
【図７】従来でのアンテナ素子の放射パターン例及び当該通信機器の装着状態を示す図。
【図８】同変形例に関するアンテナ素子の放射パターン例及び当該通信機器の装着状態を示す図。
【図９】本発明の第２の実施形態に関する通信機器の外観を示す図。
【図１０】第２の実施形態に関する無線通信モジュールの要部を示すブロック図。
【図１１】第２の実施形態に関する無線通信モジュールの要部を示すブロック図。
【図１２】第２の実施形態に関するアンテナ素子の放射パターン例及び当該通信機器の装着状態を示す図。
【図１３】第２の実施形態の変形例に関する通信機器の外観を示す図。
【図１４】同変形例に関するアンテナ素子の放射パターン例及び当該通信機器の装着状態を示す図。
【符号の説明】
１０…通信機器、１１Ｒ，１１Ｌ…イヤーパッド部、
１２…ヘッドバンド部（結合部）、１３…介在部材、２０…無線通信モジュール、
４０…フレキシブル・プリント回路基板（ＦＰＣ）、１００…アンテナ素子、
１０１…無線部、１０２…音声コーデック、
１０３…入出力インターフェース、１０６…信号処理／制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2004236117.tif 000013
【図１２】
2004236117.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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