(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号を出力する無線装置を収納した本体部と、
前記本体部に対して開閉動作を行う蓋部と、
前記無線装置に信号ケーブルで接続され前記本体部の上面付近に配置された第１アンテナと、
前記蓋部が閉じられた状態で前記第１アンテナと対向するように前記蓋部に配置された第２アンテナと、
前記第２アンテナに信号ケーブルで接続され前記蓋部の上辺付近に配置された第３アンテナを有し、
前記蓋部を開いた状態では前記高周波信号を前記第１アンテナから放射して外部と無線通信を行い、前記蓋部を閉じた状態では前記高周波信号を前記第２アンテナを経由して前記第３アンテナから放射して外部と無線通信を行う無線通信機器。
【請求項２】
前記第２アンテナは前記蓋部が閉じられた状態で前記第１アンテナとの間隔が前記高周波信号の波長の１／８以下となるように前記蓋部の前記本体部側に配置されている請求項１に記載の無線通信機器。
【請求項３】
前記第１アンテナ、前記第２アンテナおよび前記第３アンテナは、ダイポールアンテナ、折り返しアンテナまたはスロットアンテナである請求項１に記載の無線通信機器。
【請求項４】
前記第１アンテナおよび前記第２アンテナ間の相互インピーダンスの虚数項が、実質的に０である請求項１から請求項３のいずれかに記載の無線通信機器。
【請求項５】
前記蓋部に収納されたディスプレイと、
請求項１から請求項４のいずれかに記載された無線通信機器と
を有するノート型コンピュータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、伝送装置、コンピュータシステムおよび開閉構造体に関し、特に、可動部分において高周波信号や高周波電力の伝送を効率的に行う技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電気機器には、本体とその本体に取り付けられたドアや蓋とを備えた構造のものがある。そして、ドアや蓋部にディスプレイや入力装置やアンテナを備えた構造のものがある。図１９は、ノート型パーソナル・コンピュータの一例についてその構造の概略を示した図であり、図２０は、図１９のノート型パーソナル・コンピュータの断面図である。一般に、ノート型パーソナル・コンピュータは本体部１０１と、可動継手１０３によって本体部１０１に取り付けられた蓋部１０４とを有する。本体部１０１には、たとえばキーボード１０２、図示しないマザーボード等を備える。蓋部１０４には、平面ディスプレイ１０５等を備える。このような構造では、蓋部１０４は、本体部１０１に対して開け閉めができ、未使用時や運搬時には蓋部１０４を閉めることができる。また、蓋部１０４の開き角度を調整することで、平面ディスプレイを見易くできる。
【０００３】
また、図１９に示す構造では、蓋部１０４にアンテナ１９１を備える。アンテナ１９１は、たとえば、ノート型パーソナル・コンピュータを、ＬＡＮ（local area network）等の通信網に無線接続するために用いられる。あるいはブルートゥース規格等に適合した情報の送受信を行うために用いられる。また、アンテナ１９１に高周波信号を供給し、あるいは受信する無線装置１０８が本体部１０１内に収められている。無線装置１０８が本体部１０１に収められているのは、主に蓋部１０４には薄さが要求されるため、あるいは無線装置１０８をインストールする際の組み立ての容易性等を考慮するためである。よって、本体部１０１に配置された無線装置１０８と蓋部１０４に配置されたアンテナ１９１とを何らかの方法で接続する必要がある。一般にアンテナ１９１と無線装置１０８とは信号ケーブル１９２によって接続される。通常、信号ケーブル１９２には細い同軸ケーブルが用いられ、外観上あるいは信頼性の観点から可動継手１０３の部分を通ってケーブルが配置されるようにする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、可動継手１０３の部分を通して信号ケーブル１９２を引き回すには、以下の問題がある。すなわち、信号ケーブル１９２が蓋部１０４の可動を可能とする継手の部分、あるいはその付近を通ることから、信号ケーブル１９２自体が細く、しかもフレキシブルなものであることが要求される。しかし、この構造では、蓋部の開け閉めを繰り返し行っていくうちにケーブルが損傷してしまう可能性がある。
【０００５】
また、細く柔軟な信号ケーブル１９２が繰り返し折り曲げられることにより、ケーブルの誘電体特性が変化し、ケーブルを伝送する電磁波（通常マイクロ波の周波数帯である）の伝送損失を増加する要因になる可能性がある。さらに、曲げ角度によってはその曲げ部での伝送損失が大きくなる。
【０００６】
また、可動継手１０３の部分に信号ケーブル１９２を通すには、組み立て工程において細かな作業が要求され、作業工程の簡略化を図る必要もある。
【０００７】
なお、これらの問題は、ノート型パーソナル・コンピュータ以外の電気機器においても発生する。すなわち、本体部と蓋部とを備えた構造において、両者の間を信号ケーブルでつなぐ必要がある構造においては、信号ケーブルの折り曲げに起因する損傷等、上記同様の問題が発生する。
【０００８】
本発明の目的は、本体と蓋部または本体と扉部との間で高周波信号のやり取りを行わなくてはならない構造において、信号ケーブルを用いた伝送構造に係るケーブル損傷等の問題が発生しない構成を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の基本的な考え方は、一対のアンテナを近接させることで、両アンテナ間で高周波信号または高周波エネルギーの伝送が低損失で行えることを利用し、近接させた一対のアンテナによる伝送構造を従来の信号ケーブルによる電気信号の伝達手段やコネクタによる接続の代わりに用いるものである。本発明の概要を列記して説明すれば、以下の通りである。
【００１０】
すなわち、本発明の伝送装置は、第１アンテナと、第１アンテナに対向して配置され第１アンテナとは非接触な第２アンテナとを有し、第１および第２アンテナ間で高周波信号または高周波エネルギーの伝送が行われる。ここで、第１および第２アンテナの間隔はλ／８以下（λは高周波信号またはエネルギーの波長）とし、あるいは、第１および第２アンテナ間の相互インピーダンスの虚数項を実質的に０とする。なお、本明細書において、高周波は数１０ＭＨｚたとえば３０ＭＨｚ以上の周波数（ＶＨＦ帯以上の周波数）を言うものとする。
【００１１】
また、前記伝送装置において、第２アンテナは第１アンテナが備えられた本体に対し開閉動作をする蓋または扉に備えられ、蓋または扉が閉じられた状態で第１アンテナに対向するように配置される。この時、第１および第２アンテナは、ダイポールアンテナ、折り返しアンテナまたはスロットアンテナとすることができる。なお、スロットアンテナは、スリットアンテナと称する場合もある。
【００１２】
あるいは、前記伝送装置において、第２アンテナは第１アンテナの中心を軸とする同軸円筒上に配置され、軸を中心に同心円筒上で回転可能とする。この時、第１アンテナをダイポールアンテナまたは円筒状に構成されたスロットアンテナ（スリットアンテナ）とし、第２アンテナをダイポールアンテナ、折り返しアンテナまたは円筒状に構成されたスロットアンテナ（スリットアンテナ）とすることができる。
【００１３】
また、上記伝送装置において、第１アンテナには、無線装置または信号発生装置が接続され、第２アンテナには、信号ケーブルを介して第３アンテナまたは信号処理装置を接続できる。
【００１４】
なお、上記伝送装置は、ノート型のコンピュータシステムにも適用でき、また、扉等の開閉構造体にも適用できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本実施の形態の記載内容に限定して解釈すべきではない。なお、実施の形態の全体を通して同じ要素には同じ番号を付するものとする。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施の形態であるコンピュータシステムの一例についてその全体の概要を示した斜視図である。図２は、図１のコンピュータシステムについてその概要を示した断面図である。コンピュータシステムとしては、数々の例が挙げられるが、ここでは、ノート型パーソナル・コンピュータを示す。
【００１７】
図１に示すノート型パーソナル・コンピュータは、キーボード１０２、図示しないマザーボード、ハードディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、フロッピーディスクドライブ等が配置される本体部１０１と、液晶ディスプレイ等の平面ディスプレイ１０５、その周辺回路等が配置される蓋部１０４とで構成されている。本体部１０１および蓋部１０４のハウジングは、たとえばＡＢＳ等の樹脂等やマグネシウム合金等の軽量合金で形成される。
【００１８】
本体１０１と蓋部１０４は、可動継手１０３によって連結され、可動方向１１２に蓋部１０４を開け閉めできるようになっている。なお、可動継手１０３はヒンジあるいは蝶番として機能するものであればよい。
【００１９】
本実施の形態においては、本体部１０１に別のコンピュータシステムや周辺機器と通信するための適当な信号を生成する無線装置（送受信装置）１０８と、無線装置１０８に信号ケーブル１０７で接続された第１アンテナ１０６とを備えている。また、蓋部１０４に第２アンテナ１０９、第２アンテナ１０９に信号ケーブルで接続された第３アンテナ１１１を備えている。
【００２０】
第１アンテナ１０６は、本体部１０１の上面付近に配置される。これは、外部への信号電波の放射を効率良く行うため、および後述するように第２アンテナ１０９との電気的結合を効率的に行うためである。第２アンテナ１０９は、蓋部１０４の本体１０１側の近くに配置される。これは、後述するように第１アンテナ１０６との電気的な結合をより効果的に行うためである。第３アンテナ１１１は、蓋部１０４の上辺付近に配置される。これは、外部への放射効率を高くするためである。
【００２１】
図１、図２に示す構造では、各アンテナとして（１／２）λダイポールアンテナを用いている。ここでλは伝送信号の波長である。そして、蓋部１０４を閉めた状態で第１アンテナ１０６と第２アンテナ１０９とが、使用周波数の１／８λ以下となる距離に近接するようにする。たとえば、第１アンテナ１０６と第２アンテナ１０９との間でやり取りされる高周波信号の周波数が２．４ＧＨｚ帯域である場合、蓋部１０４を閉めた状態において、２つのアンテナの間隔が８ｍｍ以下となるようにする。
【００２２】
また、蓋部１０４を閉めた状態において、対向した第１アンテナ１０６と第２アンテナ１０９とは、互いに平行で、また両端部が一致し平行にずれていない状態となるようにする。これは、両アンテナのエレメントが平行でないと、偏波面の不一致による伝送損失が増え、また両アンテナエレメントが平行にずれていると、両アンテナの放射パターンの最大値が一致せず、やはり伝送損失が増大するからである。
【００２３】
なお、第１アンテナ１０６と第２アンテナ１０９との間に存在する媒質の比誘電率εｒが１あるいは１に近ければ、両アンテナ間の間隔は、真空中での波長λに対してその１／８以下であればよい。しかし、両アンテナ間の媒質の比誘電率εｒが大きい場合は、誘電体中での電磁波の波長が（１／εｒ）−１／２  となるので、その分必要とするアンテナ間距離も短縮される。したがって、両アンテナ間の一部に比誘電率の大きい材料が介在する場合は、その部分での距離の短縮があるので、その分両アンテナの間隔を短くできる。また、ハウジングが電磁波に対する遮蔽性のある材料で構成されていたり、電磁波遮蔽性を有する材料によるメッキ処理が施されているような場合には、各アンテナの放射方向（あるいは入射方向）にそれらの材料が存在しないような構造、あるいは放射を妨げないような構造とする必要がある。
【００２４】
各アンテナは、線状または帯状の金属材料や線状または帯状の金属泊パターンで構成される。信号ケーブル１０７，１１０は、通常細い同軸ケーブルが用いられる。しかし、平行２線ケーブルやプリント配線であってもよい。
【００２５】
また、信号ケーブル１０７，１１０とアンテナ１０６，１０９，１１１との間に適当なモード変換器を配置してもよい。信号ケーブルの途中、あるいは信号ケーブルとアンテナとの間にインピーダンス整合装置、増幅装置または帯域フィルタ等を介在させてもよい。
【００２６】
無線装置１０８は、伝達される高周波信号の送信および／または受信が行える機能を備えたものである。たとえばＰＣＭＣＩＡ（personal computer memory card international association）規格等のＰＣカードが用いられる。なお、無線装置１０８は、ノート型パーソナル・コンピュータの内部に内臓されていてもよい。
【００２７】
平面ディスプレイ１０５は、液晶ディスプレイやＥＬ素子アレイ、その他の発光素子アレイ等が用いられる。平面ディスプレイとしてアクティブマトリクス型のものを用いた場合には、アクティブマトリクス回路と同一基板上に第２アンテナ１０９や第３アンテナ１１１を導体パターンにより形成してもよい。
【００２８】
電気信号の伝達に使用される周波数帯は、伝達すべき情報量が多く。またアンテナ寸法が限定されることから、通常はＧＨｚ帯域が用いられる。
【００２９】
図１、図２には、蓋部１０４を開けた状態が示されている。この状態では、第１アンテナ１０６と、第２アンテナ１０９とは、互いの距離が離れ、また偏波のずれが大きくなるので、電気的に結合していない。したがって、両アンテナ間において、電気信号の伝送は行なわれない（あっても微弱なものとなる）。図１、図２に示すような蓋部１０４を開けた状態では、放射電波１１３で示されるように第１アンテナからの送信（あるいは受信）が行われる。この場合、第３アンテナ１１１と第２アンテナ１０９は機能しない。
【００３０】
一方、図３および図４に蓋部１０４が閉じられている状態を示す。図３は蓋部が閉じられた本実施の形態のコンピュータシステムを示した斜視図である。図４は図３の状態の断面図である。この場合、第１アンテナ１０６と第２アンテナ１０９とが近接し、第１アンテナ１０６と第２アンテナ１０９とが電気的に密に結合する。そして、第１アンテナ１０６と第２アンテナ１０９との間において、高い効率での高周波信号のやり取りが可能となる。無線装置１０８から出力された高周波信号は、信号ケーブル１０７を介して第１アンテナ１０６に伝わる。第１アンテナ１０６には、蓋部１０４が覆い被さっており、第１アンテナ１０６からの電波の放射は効率良く行えない。（勿論構造によっては、横方向への放射成分が存在するが、上方は平面ディスプレイ駆動回路等が内蔵された蓋部１０４で遮られ、放射は効率良く行われない）
しかし、第１アンテナ１０６と第２アンテナ１０９とが電気的に密に結合しているので、高い効率で第１アンテナ１０６から第２アンテナ１０９に高周波信号が伝送される。そして、この高周波信号は、信号ケーブル１１０を介して第３アンテナ１１１に給電され、図４に示すように、第３アンテナ１１１から放射電波１１３がノート型パーソナル・コンピュータの外部へと放射される。
【００３１】
このように、図３および図４に示すように、蓋部１０４が閉じられていても信号電波の発信および受信が行える。この構造では、本体部１０１と蓋部１０４との接続部分での高周波信号の伝達を非接触で行っており、可動継手１０３部分に信号ケーブルを通す必要がない。したがって、蓋部１０４の開け閉めに従う信号ケーブル１０７の損傷の問題が発生しない。また、本体部と蓋部との間で信号ケーブルを通す手間を省くことができる。
【００３２】
なお、本実施の形態では、第３アンテナ１１１を設けた例を説明したが、図５および図６に示すように、第３アンテナ１１１を設けない例もある。図５は、実施の形態１のコンピュータシステムの他の例を示した斜視図であり、図６は図５のコンピュータシステムの断面図である。すなわち、図５，６に示す例では、第３アンテナ１１１と信号ケーブル１１０を無くし、第２アンテナ１０９だけを配置する。第２アンテナ１０９はケーブルその他の電気的接続を持たず、第１アンテナ１０６とほぼ等しい長さを持つ線状の金属等の導体である。この場合、蓋部１０４が開かれている時には前記例と同様に第１アンテナ１０６から高周波信号が放射される。蓋部１０４が閉じられている時には第１アンテナ１０６から第２アンテナ１０９に高周波信号が伝送され、第２アンテナ１０９から放射電波１１３として高周波信号が放射される。つまり、第２アンテナ１０９は放射エレメントとして機能する。このように第２アンテナ１０９を放射エレメントとして機能させることにより、蓋部１０４を閉じた状態でも高周波信号を効率良く外部に放射させることができる。
【００３３】
本実施の形態で示した例では、蓋部１０４の開け閉めによって、本体部１０１に備えられた第１アンテナ１０６と蓋部１０４に備えられた第２アンテナ１０９との電気的な結合状態を変化させ、そのことで、蓋部１０４の第２アンテナ１０９の本体部への電気的な接続と切り離しを行っている。このような蓋状のものの開け閉めによって、２つのアンテナの電気的な結合状態を変化させ、両アンテナの電気的な接続と切り離しを電気的に行う構造は、本実施の形態のようなものに適用さえるのみではなく、他の電気機器に応用することができる。
【００３４】
（実施の形態２）
図７は、本発明の他の実施の形態であるコンピュータシステムの一例をその概要について示した斜視図である。また、図８は、図７におけるコンピュータシステムの概要を示した断面図である。本実施の形態のコンピュータシステムは、実施の形態１で示したようなノート型のパーソナル・コンピュータにおいて、蓋部の開け閉めに関係なく、本体部と蓋部との間で高周波信号の伝送が行われる構造に関するものである。なお、特に説明を加えていない要素に関しては、実施の形態１で説明したものと同じである。
【００３５】
本実施の形態のパーソナル・コンピュータでは、本体部１０１と蓋部１０４との連結を行う継手１０３として、部材１１４と１１５で構成された構造を採用している。
【００３６】
部材１１４は、蓋部１０４に固定されており、かつ中空部を備えている。また、部材１１４は、２箇所に分かれて配置されている。部材１１５は、その両端に図示しない軸を備え、本体部１０１に固定されると共に、２箇所に分かれた部材１１４に挟まれて配置されている。また、部材１１５の図示しない２本の軸は、それぞれ部材１１４内部の中空部に収められている。この部材１１５の２本の軸は、部材１１４の内部の中空部内において回転可能となっている。蓋部１０４を開閉すると、部材１１５両端の軸を中心として２つの部材１１４が同軸状に滑り回転する。
【００３７】
本実施の形態においては、部材１１５の内部に第１アンテナ１０６が配置されている。第１アンテナ１０６は、上述した蓋部１０４の開閉に従う回転中心となる軸と同一軸上あるいは概略同一軸上に配置されている（図８を参照）。また、第２アンテナ１０９は蓋部１０４下端部の第１アンテナ１０６に対向した位置に配置されている。
【００３８】
第１アンテナ１０６と第２アンテナ１０９との位置関係は、実施の形態１の蓋部を閉めた場合におけるものと同じである。すなわち、互いに平行であり、それぞれの両端部の位置は一致し、その間隔は介在する誘電体の比誘電率をεｒとして（λ／８）（εｒ）−１／２以下となっている。
【００３９】
図７、図８に示す本実施の形態においては、蓋部１０４の開閉を行っても第１アンテナ１０６と補助アンテナ１０９との相対的な位置関係は変化しない。これは、第１アンテナ１０６は蓋部１０４の開閉動作を行う場合における回転中心に配置され、蓋部１０４の開閉にしたがってその位置は変化せず、他方において、第２アンテナは、蓋部１０４の開閉にしたがって、第１アンテナ１０６を軸として、その回りの同心円周上を移動するだけだからである。
【００４０】
したがって、図７および図８に示す構造では、蓋部１０４の開閉を行っても２つのアンテナの相対的な位置関係が不変なことに起因して、第１アンテナ１０６と第２アンテナ１０９との間で行われる高周波信号の伝送状態は変化しない。たとえば、無線装置１０８から出力された高周波信号は、信号ケーブル１０７を介して第１アンテナ１０６に伝わり、さらに第１アンテナ１０６から近接して配置された第２アンテナ１０９に伝送される。第２アンテナ１０９に伝送された高周波信号は、信号ケーブル１１０を介して第３アンテナ１１１に伝わり、そこから外部に放射される。
【００４１】
この動作において、第３アンテナ１１１に供給される高周波信号のレベルは、蓋部１０４の開閉状態に関係なく、一定となる。これは、前述したように、蓋部１０４の開閉状態に関係なく、第１アンテナ１０６から第２アンテナ１０９への伝送状態が同じ状態に維持されるからである。なお、ここでは、送信を行う場合を例として説明したが、受信を行う場合であっても事情は同じである。
【００４２】
本実施の形態で示す構造においては、蓋部１０４の開閉状態に関係なく、非接触で本体部１０１と蓋部１０４との間で高周波信号のやり取りを行うことができる。したがって、本体部と蓋部とを信号ケーブルで接続する場合の不都合を回避することができる。本実施の形態に示す第１アンテナから第２アンテナへの伝送機構は、蓋や扉、ドアといった構造物に利用することができる。
【００４３】
（実施の形態３）
図９は、本発明のさらに他の実施の形態であるコンピュータシステムの一例をその概要について示した斜視図である。また、図１０は、図９におけるコンピュータシステムの概要を示した断面図である。本実施の形態のコンピュータシステムは、蓋部に備えられた平面ディスプレイの駆動信号（画像信号）を本体部から非接触方式の伝送方式によって行う例である。本実施の形態においては、本体部１０１に配置された画像信号発生回路１１８から出力される画像信号が信号ケーブル１０７を介して第１にアンテナ１０６に給電される。
【００４４】
第１アンテナ１０６は、（１／２）λダイポールアンテナであり、実施の形態２において説明したように、本体部１０１と蓋部１０４との結合部を構成する継手１０３の軸中心部に配置されている。
【００４５】
この第１アンテナ１０６に近接して、第２アンテナ１０９が蓋部１０４の下端に配置されている。また、第２アンテナ１０９も（１／２）λダイポールアンテナである。第１アンテナ１０６と第２アンテナ１０９の位置関係、および配置構造は、実施の形態２で説明したのと同様である。すなわち、図９および図１０に示す構造においても第１アンテナ１０６と第２アンテナ１０９の結合状態は、蓋部１０４の開閉状態に関係なく一定に保たれる。すなわち、第１アンテナ１０６と第２アンテナ１０９との間における高周波信号の伝達状態は、蓋部１０４の開閉状態に関係なく一定に保たれる。
【００４６】
画像信号発生回路１１８は、本体部１０１内部の図示しないマザーボードで処理された信号に基づき、平面ディスプレイに表示される画像情報に対応した高周波信号を生成する。画像信号発生回路１１８は、表示しようとする画像情報を含んだ高周波信号（この場合は、第１アンテナ１０６から第２アンテナ１０９へと伝送される高周波信号）を生成する。この画像情報を含んだ高周波信号は、信号ケーブル１０７を介して第１アンテナ１０６に供給される。
【００４７】
前述したように、第１アンテナ１０６と第２アンテナ１０９とは、電気的に結合している。したがって、画像信号発生回路からの画像信号を含んだ高周波信号は、第１アンテナ１０６から補助アンテナ１０９へと伝送される。そして、さらに信号ケーブル１１０を介して画像信号処理回路１１９に入力される。
【００４８】
画像信号処理回路１１９では、画像信号発生回路１１８から送られてきた高周波信号に基づいて画像情報信号を生成する。この画像情報信号に基づいて、周辺駆動回路１１６および１１７が動作し、平面ディスプレイ１０５に必要な画像情報が表示される。
【００４９】
平面ディスプレイとしては、液晶表示装置や発光素子を用いた表示装置を利用できる。また、平面ディスプレイに直接設タッチペン等により情報を入力できる機能がある場合は、上述したのとは逆の経路をたどって本体部１０１側に必要な情報が送られる。なお、この場合は、蓋部１０４に図示しない入力情報を処理する回路を備える必要がある。
【００５０】
また、本実施の形態においては、実施の形態１や実施の形態２に示すような通信用アンテナを備えていないが、本実施の形態に実施の形態１や実施の形態２に示すような通信用アンテナおよびそれに必要な回路等を備えても良い。また、本実施の形態は、ノート型パーソナル・コンピュータ以外に携帯型情報処理端末等に利用することができることは勿論である。
【００５１】
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明で利用できるアンテナの一例について説明する。図１１は、本発明の一実施の形態であるアンテナの構造とその位置関係を示した図である。ここでは、図１１に示すような距離ｄの間隔でもって対向させて配置した一対のダイポールアンテナについて説明する。この一対のアンテナは、互いに平行であり、また互いの位置関係にずれがない配置となっている。アンテナエレメントの長さは（λ／２）ｎである。ｎは１，２，３・・・の整数であるが、通常ｎ＝１を採る。
【００５２】
図１２は、ｎ＝１の場合のアンテナ１からアンテナ２へ伝送される高周波電力の伝送効率を示したグラフであり、曲線（ａ）は実測したデータを、曲線（ｂ）はデータが得られた条件に基づいてモーメント法によりシミュレーションを行った結果である。図１２の（ａ）に示すデータは、アンテナエレメントして直径３ｍｍの真鍮の丸棒を用い、伝送信号の周波数を２．４５ＧＨｚとした場合のものである。
【００５３】
図１２の（ａ）からは、数ｄＢ程度の損失を許容できるのであれば、アンテナ１とアンテナ２とを近接させることで、アンテナ１からアンテナ２へと高周波電力の伝送が行えることが示唆される。勿論、アンテナ２からアンテナ１へと高周波電力の伝送を行う場合にも同様なことがいえる。また、図１２の（ｂ）から、実測データとモーメント法によって得られたシミュレーション結果が高い精度で一致していることが判る。図１２の曲線（ａ）および（ｂ）からは、アンテナ１とアンテナ２とを接近させる程、より高い効率での伝送が行えることが示唆される。
【００５４】
一方、図１３は、図１２のデータが得られた条件における両アンテナの周波数に対する結合状態を調べたグラフである。このデータからもアンテナ間隔を狭めることで、両アンテナの結合度が高くできることが判る。図１２が示すのは、アンテナ１から放射された高周波エネルギーがどれだけの損失でアンテナ２で受け取れるかを示すものであり、アンテナ１に供給された高周波電力に対してどれだけアンテナ２から高周波電力を取り出せるかを示すものではない。この点に関しては、両アンテナの相互インピーダンスについて考慮しなければならない。図１１に示す２つのアンテナにおいて、両アンテナの間隔ｄの違いによって相互インピーダンスもまた変化する。以下において、間隔ｄと相互インピーダンスの関係について述べる。
【００５５】
まず、図１１に示すアンテナ配置において、アンテナ１の入力端子電圧Ｖ１１および入力端子電流Ｉ０１と、アンテナ２の入力端子電圧Ｖ２２および入力端子電流Ｉ０２との間の関係を四端子回路網と考えると、（数１）のように表すことができる。
【００５６】
【数１】
0004598267.tif 000002
ここで、Ｚ１１はアンテナ１の自己インピーダンスである。Ｚ２２はアンテナ２の自己インピーダンスである。半波長の細いダイポールアンテナの場合には、両者は等しく、Ｚ１１＝Ｚ２２＝７３．１＋ｊ４２．５（Ω）となる。Ｚ１２は、アンテナ１からアンテナ２への相互インピーダンスである。またＺ２１は、アンテナ２からアンテナ１への相互インピーダンスである。また、相反定理によりＺ２１＝Ｚ１２が成り立つ。
【００５７】
また、アンテナ間隔をｄ（ｍ）、アンテナの長さをＬ（ｍ）（半波長の奇数倍）とすると、Ｚ１２、Ｒ１２、Ｘ１２は、各々（数２）、（数３）、（数４）のように表せる。なお、数２〜４において、単位は「Ω」である。
【数２】
0004598267.tif 000003
【数３】
0004598267.tif 000004
【数４】
0004598267.tif 000005
なお、前記式において、βは自由空間での伝播定数で、β＝２π／λ（λは波長）によって与えられる。また、Ｃは余弦積分であり、Ｓは正弦積分である。
（数１）は、インピーダンス行列でアンテナ１とアンテナ２の間における起電力・電流特性を表したものである。しかし、アンテナ１からアンテナ２への高周波電力の伝送率を検討するには、（数１）をＳパラメータで表した方が扱いやすい。そこで、（数１）のインピーダンス行列を正規化インピーダンス５０（Ω）で正規化し、［Ｓ］行列に変換すると、下記（数５）が得られる。
【００５８】
【数５】
0004598267.tif 000006
（Ｓ１２・Ｓ１２＊）によって、アンテナ１からアンテナ２への高周波電力の伝送率を表すことができる。ここで、（Ｓ１２・Ｓ１２＊）の絶対値｜（Ｓ１２・Ｓ１２＊）｜は、アンテナ２を規格化インピーダンスで終端した時にアンテナ１からアンテナ２へと伝送される電力の比を表している。なお、ここでも相反性により、Ｓ１２＝Ｓ２１が成立する。
【００５９】
（数３）および（数４）から、図１１の状態におけるアンテナ１とアンテナ２の相互インピーダンスＺ１２を数値計算によって求めた結果を図１４に示す。図１４は、相互インピーダンスの値を波長λで規格化された距離の関数として示したグラフである。図１４には、実数部と虚数部とに分けてグラフが記載されている。
【００６０】
図１１を伝送系として見た場合、相互インピーダンスＺ１２が純抵抗、すなわち虚数成分（リアクタンス）が０となった時に最も効率良く、アンテナ１からアンテナ２へと高周波電力が伝送される。したがって図１４からは、ｄ＝約０．１２５λ、ｄ＝約０．７λ、ｄ＝約１．２λ・・といった場合に高い伝送効率を実現されることが示唆される。しかしながら、他方において、図１２や図１３から明らかなように、アンテナ１とアンテナ２の間隔ｄは、ある程度狭く、好ましくは０．１２５λ以下でないと、アンテナ１からアンテナ２への伝送損失が大きくなってしまう。以上のことより、図１１に示すアンテナ配置においては、アンテナ間隔を約０．１２５λとすることがアンテナ１からアンテナ２への高い伝送効率実現のために好ましいことが結論される。
【００６１】
マイクロ波帯域を用いた場合には、アンテナ間隔を約０．１２５λより狭くしたところに相互インピーダンスが純抵抗となる点がある。これは、マイクロ波帯域では、波長に対してアンテナのエレメントの径を無視できなことに起因する。すなわち、アンテナエレメントの径を無限小なものと見なせることができれば、図１１に示すアンテナ配置において、第１アンテナと第２アンテナの間隔が約０．１２５λの場合に相互インピーダンスは純抵抗となる。図１４はこの場合を表している。
【００６２】
しかし、通常においてアンテナエレメント径は無限小でなく、特にマイクロ波においては、波長に対するアンテナエレメント径がそれなりに大きなものとなる。下記（表１）に示すのは、図１１に示すようなアンテナ配置において、相互インピーダンスが純抵抗となる場合におけるアンテナエレメント径とアンテナ間隔ｄとの関係である。ここでは、アンテナ１とアンテナ２の間における相互インピーダンスが純抵抗となるｄの値が、アンテナ径の違いによって、どのように変化するかを求めたものである。（このデータは、Transmission Lines, Antenna and Waveguides: R.W King他、McMgraw HillのFig.19.2より求めたものである）
【００６３】
【表１】
0004598267.tif 000007
上記表１から下記のことが判る。すなわち、図１１に示すようなアンテナ配置において、アンテナエレメントの径が無限小である場合は、図１３に示されるようにアンテナ１とアンテナ２との間隔ｄが０．１２５λ（λ／８）である場合にアンテナ１とアンテナ２の間の相互インピーダンスは、純抵抗となる。
【００６４】
しかし、アンテナエレメント径が波長λに対して１／８０，０００程度となると、アンテナ１とアンテナ２の間の相互インピーダンスが純抵抗となるのは、両アンテナの間隔が０．０９３λ程度となった場合となる。アンテナエレメント径が波長λに対して１／８，０００程度となると、アンテナ１とアンテナ２の間の相互インピーダンスが純抵抗となるのは、両アンテナの間隔が０．０８６λ程度なった場合となる。アンテナエレメント径が波長λに対して１／６００程度となると、アンテナ１とアンテナ２の間の相互インピーダンスが純抵抗となるのは、両アンテナの間隔が０．０７７λ程度なった場合となる。
【００６５】
図１２の曲線（ａ）のデータが得られたアンテナでは、波長１１２．５ｍｍ（２．４５ＧＨｚ）に対して、アンテナエレメントの径は３ｍｍであるので、その比は、１／３８程度となる。したがって、両アンテナの相互インピーダンスが純抵抗となるのは、ｄ＝０．０６〜０．０７λ程度なった場合と推察される。したがって、図１１に示すようにアンテナ１およびアンテナ２として半波長ダイポールを用い、両アンテナ間の媒質の比誘電率が約１であり、伝送周波数として２．４５ＧＨｚを用いた場合、両アンテナの間隔ｄを０．０６〜０．０７λとすることで、相互インピーダンスを純抵抗とでき、伝送効率を最大とすることができる。また、この場合、図１３から判るように相互インピーダンスは、６４Ω程度となるので、５０Ωあるいは７５Ωの同軸ケーブルと整合させることが容易であり、実用上も都合がよい。
【００６６】
なお、アンテナ間の媒質の比誘電率εｒが大きい場合は、アンテナ間隔をさらに（１／εｒ）−１／２とすればよい。また、実用に際しては、信号ケーブルとアンテナとの間に不平衡―平衡の変換を行うモード変換器を配置することができる。モード変換器としては、バズーカマッチング等の同調型のものや、トランスを用いたもの、テーパーラインを用いたものが挙げられる。
【００６７】
本実施の形態で説明したように、本発明の高周波信号（あるいは高周波エネルギー）の伝送を行おうとする場合には、一対のλ／２ダイポールアンテナをλ／８以下に近接させなければならない。上述したのは、相互インピーダンスが純抵抗となる間隔にすることで、伝送効率を最大限高めようとしたものであるが、インピーダンスマッチングは別途整合回路（マッチング回路）でもって負担させてもよい。たとえば、アンテナの配置場所の構造的な制約により、アンテナ間隔を純抵抗となる寸法にできない場合には、整合回路を給電点に配置し、伝送効率の低下を防げばよい。なお、この場合であってもアンテナ間隔は０．１２５λ（λ／８）以下とする。
【００６８】
（実施の形態５）
本実施の形態は、住居やオフィスの出入り口のドアに本発明を利用した例である。図１５に示すのは、壁１７９に設けられたドア１７１である。ドア１７１の外側には、情報処理端末１７２が取り付けられている。この情報処理端末１７２は、詳細は図示しないが、マイク、スピーカー、ディスプレイ、キーボードやタッチパネルによる情報入力装置が備えられている。
【００６９】
情報処理端末１７２には、信号ケーブル１７８が接続され、信号ケーブル１７８には、第１アンテナ１７３が接続されている。第１アンテナとしては、λ／２ダイポールアンテナが用いられる。なお、後述する他のアンテナとしてもλ／２ダイポールアンテナが用いられる。第１アンテナは、ドア１７１の上辺近傍に取り付けられている。そして、第１アンテナに対向して、ドア枠部１７６に第２アンテナ１７４が配置されている。第２アンテナ１７４は、ドア１７１を閉めた状態において、アンテナ１７３にλ／８以下にまで近接する距離に配置される。
【００７０】
アンテナ１７４には、信号ケーブル１７７を介して第３アンテナ１７５が接続されている。第３アンテナ１７５は、室内への輻射を効率良く行うために、たとえばドアの内側やドア付近における室内の壁や天井部に配置される。室内には、情報処理端末１７２からの情報を表示するモニター１８０が配置されている。このモニターには、情報処理端末１７２に備えられたマイクからの音声を音声出力として出力できる機能や、逆に情報処理端末から音声を出力させるためのマイクが備えられている。モニターとしては、専用のものでなく、パーソナル・コンピュータを用いても良い。
【００７１】
このシステムは、ドアの外側にいる訪問者との会話、留守中に訪れた訪問者の伝言、留守中に訪れた訪問者の記録、不審者の記録、留守中に訪れた人への伝言や案内といった機能を有している。ドア１７１が閉まっている状態では、情報処理端末１７２からの情報は、信号ケーブル１７８を介して第１アンテナ１７３に伝わり、近接して配置されている第２アンテナ１７４に伝送される。第２アンテナ１７４からは、信号ケーブル１７７を介して第３アンテナ１７５に伝わり、そこから室内へと高周波信号が輻射される。室内へ輻射された高周波信号は、モニター１８０で受信され、必要な情報がモニター１８０に表示される。また、室内のモニター側から情報処理端末１７２へと必要な情報を表示させるには、これとは逆の経路をたどって高周波信号が送られる。
【００７２】
本実施の形態では、ドア１７１を閉めた状態で第１アンテナ１７３と第２アンテナ１７４との間に高周波信号の伝送が行われる。しかし、ドア１７１を開けてしまうと、第１アンテナ１７３と第２アンテナ１７４とが離れてしまい、またドアの開き大きくなるにしたがって、偏波面のずれも大きくなるので、第１アンテナ１７３と第２アンテナ１７４との間の伝送効率が極端に低下し、伝送経路が途切れることになる。
【００７３】
本実施の形態のようなシステムは、既存のドア構造に簡単に取り付けることができ、何ら特別な工事を必要としないという利点がある。
【００７４】
（実施の形態６）
本実施の形態は、一対のアンテナを同軸構造に配置し、各アンテナが配置された円筒部材を相対的に軸中心に回転させることで、各アンテナの位置を意図的にずらし、両アンテナの結合状態を変化させる例に関する。
【００７５】
図１６に本実施の形態の概略を示す。この構造では、円筒金属体（金属パイプ）１８１と１８２とが同軸状に配置されている。両円筒金属体の間には図示しない適当な絶縁物や絶縁物でなるスペーサーが配置され、両金属円筒体が物理的に直接接触しないようになっている。また、円筒金属体１８１と１８２とは、互いに同一軸を中心とした相対回転動作を行うことができるようになっている。この回転軸は、断面形状の円の中心に位置し、回転動作にしたがって、円筒間の距離が変化しないようになっている。
【００７６】
各円筒金属体には、スリットが形成されている。すなわち、内側の円筒金属体１８２にはスリット１８４が形成されている。また、外側の円筒金属体１８１にはスリット１８３が形成されている。これらスリットでもってスロットアンテナ（スリットアンテナ）が構成されている。なお、図に給電線は記載されていないが、適当な方法で給電が行われる。ここで、外側の円筒金属体１８１と内側の円筒金属体１８２との間隔は、使用周波数に対してλ／８以下となるように設定されている。
【００７７】
図１６に示す構造では、外側の円筒金属体と内側の円筒金属体とを相対的に回転させることで、スロットアンテナ１８３と１８４との位置が一致したり一致しなかったりする。スロットアンテナ１８３と１８４との位置が一致した場合には、一方のスロットアンテナから他方のスロットアンテナへと高周波信号（または高周波エネルギー）の伝送が行われる。一方、図示するように、スロットアンテナ１８３と１８４との位置が一致しない場合、一方のスロットアンテナから他方のスロットアンテナへの高周波信号（または高周波エネルギー）の伝送は大きな損失を伴うものとなる。なお、特定の回転角度が複数の場合に損失が最低になるように構成できる。たとえば角度０度と角度１２０度の時に損失が最低になるようにできる。実施の形態１，２，３のコンピュータシステムに本実施の形態を適用した場合、蓋部を閉じている時（角度０度）と開いている時（角度１２０度）の時に伝送損失を最低にして正常に動作させることができる。
【００７８】
本実施の形態で示す高周波信号（または高周波エネルギー）の伝送構造は、たとえば図１に示すような蓋部を備えた電気機器に利用することができる。すなわち、本体部と蓋部をつなぐ継手部分に本実施の形態で示すような同軸構造を採用することで、そこで非接触な伝送構造を実現することができる。
【００７９】
本実施の形態においては、スロットアンテナ（スリットアンテナ）を用いる例を示したが、少なくとも一方のアンテナとしてダイポールアンテナ等の他形式のアンテナを用いてもよい。円筒内側にダイポールアンテナを配置する場合は、回転角度によって伝送損失が変化することがない。また、円筒体として金属以外の材料を用いてもよい。この場合は円筒体にアンテナエレメントをパターン形成するか、アンテナエレメントを埋め込む構造とすればよい。
【００８０】
以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００８１】
たとえば、前記実施の形態では、主にノート型のコンピュータシステムについて説明したが、デスクトップ型その他のコンピュータシステムに適用できることは勿論である。
【００８２】
また、前記実施の形態ではコンピュータシステムについて主に説明したが、たとえば図１７に示すように、携帯電話（セルラーフォン）２００に本発明を適用できる。携帯電話２００のアンテナの近傍に本発明を利用して補助アンテナ２０１を配置し、補助アンテナ２０１と信号ケーブル２０３で接続された外付けのアンテナ２０２で電波を外部に放射できる。
【００８３】
また、図１８に示すように、本発明は、無線機器２０４とブースター２０５との接続に用いることもできる。すなわち、無線機器２０４に内蔵されている第１アンテナ２０６に対向するようにブースター２０５に内蔵されている第２アンテナ２０７を配置する。無線機器２０４からの無線信号は、第１アンテナ２０６、第２アンテナ２０７を介してブースター２０５に伝送され、ブースター２０５で増幅された後にブースターのアンテナ２０８から放射される。このような構成では、ブースター２０５を単に無線機器２０４に対向するように配置するだけであり、接続その他の操作を必要としない。
【００８４】
また、前記実施の形態１，２，３においては、アンテナとして（１／２）λのダイポールアンテナを用いた例を示したが、ループアンテナや折り返しアンテナ等の他の線状アンテナを用いることもできる。また、スロットアンテナ（スリットアンテナ）やホーンアンテナ等の立体アンテナを用いることもできる。また、アレイアンテナや八木・宇田アンテナ等のビームアンテナを用いることもできる。
【００８５】
また、無線装置に接続された第１アンテナ、第２アンテナ、第２アンテナに接続された第３アンテナとして、各１つが配置された例を示したが、各アンテナの少なくとも一つを複数としてもよい。たとえば、第１アンテナ、および第３アンテナを各２つあるいはそれ以上の数で配置し、放射パターンに死角ができないようにしたり、各複数のアンテナをダイバーシティ（diversity）配置としてもよい。
【００８６】
また、前記実施の形態では、主にＧＨｚ帯域の高周波を用いる場合を例に挙げて説明した。これは、ＧＨｚ帯域の高周波を用いた場合に本発明の有用性が高くなるからでる。しかし、波長が長くなり、アンテナが大型化することを許容するならば、ＶＨＦ帯域等その他の周波数帯域で用いることも可能である。
【００８７】
【発明の効果】
本願で開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果は、以下の通りである。すなわち、本体と蓋部または本体と扉部との間で高周波信号のやり取りを行わなくてはならない構造において、信号ケーブルを用いた伝送構造に係るケーブル損傷等の問題が発生しない構成を提供できる。つまり、本発明を利用することで、非接触で低損失の伝送経路を確保することができる。特に開け閉めが行える蓋構造や扉構造において、可動部分に信号ケーブルを配置することなく、非接触な構造で高周波信号や高周波電力の伝送を行えるので、繰り返しの折り曲げによる信号ケーブルの損傷に起因する伝送損失の増加や不良が生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるコンピュータシステムの一例についてその全体の概要を示した斜視図である。
【図２】図１のコンピュータシステムについてその概要を示した断面図である。
【図３】蓋部が閉じられた本発明の一実施の形態であるコンピュータシステムを示した斜視図である。
【図４】図３の状態の断面図である。
【図５】実施の形態１のコンピュータシステムの他の例を示した斜視図である。
【図６】図５のコンピュータシステムの断面図である。
【図７】本発明の他の実施の形態であるコンピュータシステムの一例をその概要について示した斜視図である。
【図８】図７におけるコンピュータシステムの概要を示した断面図である。
【図９】本発明のさらに他の実施の形態であるコンピュータシステムの一例をその概要について示した斜視図である。
【図１０】図９におけるコンピュータシステムの概要を示した断面図である。
【図１１】本発明の一実施の形態であるアンテナの構造とその位置関係を示した図である。
【図１２】ｎ＝１の場合のアンテナ１からアンテナ２へ伝送される高周波電力の伝送効率を示したグラフであり、曲線（ａ）は実測したデータを、曲線（ｂ）はデータが得られた条件に基づくシミュレーション結果を示す。
【図１３】図１２のデータが得られた条件における両アンテナの周波数に対する結合状態を調べたグラフである。
【図１４】相互インピーダンスの値を波長λで規格化された距離の関数として示したグラフである。
【図１５】本発明の一実施の形態である開閉構造体の一例を示した図である。
【図１６】本発明の一実施の形態であるアンテナ構造の他の例を示した斜視図である。
【図１７】本発明の他の例を示した概念図である。
【図１８】本発明のさらに他の例を示した概念図である。
【図１９】ノート型パーソナル・コンピュータの一例についてその構造の概略を示した図である。
【図２０】図１９のノート型パーソナル・コンピュータの断面図である。
【符号の説明】
１０１…本体（本体部）、１０２…キーボード、１０３…可動継手、１０４…蓋部、１０５…平面ディスプレイ、１０６…第１アンテナ、１０７…信号ケーブル、１０８…無線装置、１０９…第２アンテナ（補助アンテナ）、１１０…信号ケーブル、１１１…第３アンテナ、１１２…可動方向、１１３…放射電波、１１４，１１５…部材、１１６，１１７…周辺駆動回路、１１８…画像信号発生回路、１１９…画像信号処理回路、１７１…ドア、１７２…情報処理端末、１７３…第１アンテナ、１７４…第２アンテナ、１７５…第３アンテナ、１７６…ドア枠部、１７７，１７８…信号ケーブル、１７９…壁、１８０…モニター、１８１，１８２…円筒金属体（スロットアンテナ）、１８３，１８４…スリット、１９１…アンテナ、１９２…信号ケーブル、２００…携帯電話、２０１…補助アンテナ、２０２…アンテナ、２０３…信号ケーブル、２０４…無線機器、２０５…ブースター、２０６…第１アンテナ、２０７…第２アンテナ、２０８…アンテナ。
【図１】
0004598267.tif 000008
【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】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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