(57)【要約】【課題】簡素な構成で電磁波による人体への影響を低減する。【解決手段】本発明に係るアンテナ装置は、電波を送受信するアンテナ素子１２０と、アンテナ素子１２０と一体に設けられ、透磁率を有するケース１１０と、を備える。この構成により、アンテナ素子１２０から発生し頭部へ到達する電磁波を低減することが可能となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波を送受信するアンテナ素子と、
前記アンテナ素子と一体に設けられ、透磁率を有するケース部材と、
を備えることを特徴とする、アンテナ装置。
【請求項２】
前記ケース部材は、磁性体と樹脂材料との混合材料から構成されることを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記ケース部材は、前記アンテナ素子により前記ケース部材に生じる磁束がループを形成する形状であることを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記ケース部材は内部に空間が設けられ、前記アンテナ素子は、ユーザの頭部から離れる側の前記ケース部材の内壁に設けられたことを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記アンテナ素子は、メッキあるいは導電体塗料の印刷によって前記ケース部材と一体化されたことを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記アンテナ素子は、導体板で形成することができ、前記ケース部材との一体成型により前記ケース部材と一体化されたことを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記アンテナ素子は、フレキシブル基板に設けられ、前記フレキシブル基板が前記ケース部材に貼り付けられて前記アンテナ素子と前記ケース部材が一体化されたことを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時においては、携帯電話等に代表されるように、携帯型の通信端末装置が広く用いられている。このような携帯型の通信端末装置は、アンテナをユーザの頭部に近接させた状態で使用されることが多いため、通信時にアンテナから放射される電磁波による人体への影響が懸念されている。
【０００３】
このため、特定部位に吸収される単位時間及び単位質量当たりの電磁波の量（電力）として定義されるＳＡＲ（Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｒａｔｅ）を低減する研究が行われている。例えば、下記の特許文献１、特許文献２には、アンテナ形状を工夫することによって、ＳＡＲの改善を図る技術が記載されている。また、下記の特許文献３、特許文献４には、端末機内部のＲＦ回路のシールドを磁性材で構成する、またはアンテナ近傍に磁性シートを装着し、磁性体のシールド効果を利用してＳＡＲ改善を図る技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１５０９９８号公報
【特許文献２】特開２００９−２５３８８６号公報
【特許文献３】特開２００１−３２０４５７号公報
【特許文献４】特開２０００−１０１３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１、特許文献２に記載された技術は、アンテナ素子自体を工夫することで電磁波を抑えることを意図するものであるが、アンテナ素子の近傍に導電部材などの素子を新たに追加する必要があり、アンテナ自体の性能が変化または劣化するとともに、部品点数が増加するため、製造コストの上昇を避けることができない問題がある。
【０００６】
また、特許文献３、特許文献４に記載された技術は、放射した電磁波をシールドすることを意図しているが、特許文献３に記載された技術では、端末機内部のＲＦ回路のシールド材を構成するため、磁性材のシールド材を新たに追加する必要があり、製造コストの上昇を避けることができない問題がある。また、特許文献４に記載された技術においても、磁性シートを新たに装着する必要がある。従って、これらの技術においても、製造工程が増加するとともに、部品点数も増加し、製造コストが上昇する問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、簡素な構成で電磁波による人体への影響を低減することが可能な、新規かつ改良されたアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、電波を送受信するアンテナ素子と、前記アンテナ素子と一体に設けられ、透磁率を有するケース部材と、を備えるアンテナ装置が提供される。この構成によれば、透磁率を有するケース部材と、アンテナ素子と前記透磁率を有するケース部材の内壁に一体に構成したことにより、頭部とアンテナ素子の間に前記透磁率を有するケース部材が必ず位置するため、透磁率を有するケース部材のシールドおよび減衰効果が頭部に対して常に発揮され、人体頭部への影響を低減することができる。
【０００９】
また、前記ケース部材は、磁性体と樹脂材料との混合材料から構成することも可能である。この構成によれば、透磁率を有する前記混合材料によってシールド効果を得ることができ、前記混合材料はおおむね焼結系磁性体を使用する場合と比較して材料損失が小さいためアンテナ放射効率が改善される。さらに、成型機により任意形状の前記透磁率を有するケース部材を製造することが可能であるので、端末の外観形状に合わせると同時にアンテナ性能とＳＡＲ性能の両立が容易になる。
【００１０】
また、前記ケース部材は、前記アンテナ素子により前記ケース部材に生じる磁束がループを形成する形状である。この構成によれば、アンテナ素子から発生しケース内の空間を頭部に向かって伝わる電磁波の磁束の向きと、ケース部材内部を通じて頭部へ伝わる電磁波の磁束の向きとを反対にすることができ、その打ち消し効果によって、頭部に伝わる電磁波を確実に低減させることができる。
【００１１】
また、前記ケース部材は内部に空間が設けられ、前記アンテナ素子は、ユーザの頭部から離れる側の前記ケース部材の内壁に設けられる。この構成によれば、ユーザの頭部に向けて伝播する距離が長くなることにより電磁波がより減衰し、ＳＡＲを低減することができる。
特に、図２に示すように、ユーザの頭部３００に近い内壁面１１４にアンテナ素子１２０を設けるのではなく、ユーザの頭部３００から離れた側の内壁面１１２にアンテナ素子１２０を装着することで、ケース２１０内の空間を頭部に向けて伝播する距離が長くなることにより電磁波がより減衰し、ユーザの頭部３００の表面での電磁波を低減することができる。これにより、ユーザの頭部３００の表面でのＳＡＲを低減することができる。
【００１２】
また、前記アンテナ素子は、メッキあるいは導電体塗料の印刷によって前記ケース部材と一体化される。この構成によれば、アンテナ素子とケース部材とをメッキあるいは導電体塗料の印刷によって一体化することができる。
【００１３】
また、前記アンテナ素子は、導体板で形成することができ、前記ケース部材との一体成型により前記ケース部材と一体化される。この構成によれば、アンテナ素子とケース部材とを一体成型によって一体化することができる。
【００１４】
また、前記アンテナ素子は、フレキシブル基板に設けられ、前記フレキシブル基板が前記ケース部材に貼り付けられて前記アンテナ素子と前記ケース部材が一体化される。この構成によれば、アンテナ素子が設けられたフレキシブル基板をケース部材に貼り付けることによって、アンテナ素子とケース部材とを一体化することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、簡素な構成で電磁波による人体への影響を低減することが可能なアンテナ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の構成を説明するための模式図である。
【図２】アンテナ装置の構成を詳細に示す模式図である。
【図３】本実施形態の比較例としての携帯端末装置を示す模式図である。
【図４】図３の比較例におけるＳＡＲ分布を示す模式図である。
【図５】本実施形態のアンテナ装置における局所ＳＡＲ分布を示す模式図である。
【図６】図４の比較例と図５の本実施形態について１０ｇ平均の局所ＳＡＲの値を比較した結果を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１８】
先ず、図１を参照して、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置１００の構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置１００の構成を説明するための模式図である。ここで、図１（Ａ）は、アンテナ装置１００を備える携帯端末装置２００を示す斜視図である。本実施形態では、携帯端末装置１００として携帯電話を例示する。また、図１（Ｂ）は、アンテナ装置１００の主要部を投影して示す斜視図である。
【００１９】
図１（Ａ）に示すように、携帯端末装置２００の上部には、アンテナ装置１００が設けられている。図１（Ｂ）に示すように、アンテナ装置１００は、ケース１１０と、ケースの内面に装着され、電波の送受信を行うアンテナ素子１２０とを有して構成されている。
【００２０】
ケース１１０は、携帯端末装置２００の筐体の一部を構成する。本実施形態において、ケース１１０は、透磁率を有する材料から構成されている。また、携帯端末装置２００において、アンテナ装置１００よりも下部の筐体を構成するケース２１０は、ＡＢＳ樹脂などの誘電体を材料として構成されている。ケース２１０の内部には、アンテナ装置１００に接続されるグランド基板１３０が配置されている。なお、図示は省略するが、通常のアンテナ装置と同様に給電部が設けられ、給電部はアンテナ素子１２０とグランド基板１３０の上に配置された高周波回路とに接続されている。
【００２１】
磁性体からなるケース１１０は、一例として、磁性体と樹脂材料を混合して得られる磁性体混合樹脂から構成されている。一例として、ケース１１０の透磁率μｒの値は、μｒ＝２．５である。また、ケース１１０の誘電率は、誘電率εｒ＝７である。
【００２２】
図２は、アンテナ装置１００の構成を詳細に示す模式図であって、携帯端末装置２００を用いて通話を行うため、ユーザが頭部３００に携帯端末装置２００を近接させた状態を示す断面図である。ここで、図２に示すアンテナ装置１００の断面は、図１（Ｂ）中の一点鎖線Ｉ−Ｉ’に沿った断面に対応する。
【００２３】
図２に示すように、ケース１１０の断面形状はＵ字状とされている。アンテナ素子１２０は、ケース１１０の内側の空間において、頭部３００からより離れた側の壁面１１２に取り付けられており、ケース１１０とアンテナ素子１２０とは一体化されている。
【００２４】
アンテナ素子１２０は、メッキあるいは導電体塗料の印刷によってケース１１０の内壁面１１２に形成することで、ケース１１０と一体に構成することができる。また、アンテナ素子１２０は、素子を構成する金属片をケース１１０とともにインサート成型することで、ケース１１０と一体に構成することができる。また、アンテナ素子１２０は、フレキシブル基板上に素子を構成し、フレキシブル基板を内壁面１１２に貼り付けることでケース１１０と一体に構成することができる。これのような手法により、本実施形態では、ケース１１０とアンテナ素子１２０とが一体化されている。
【００２５】
前述したように、人体への影響を考慮して、携帯端末装置１００からの人体頭部へ吸収されるエネルギー量を表すパラメータとして、比吸収率（ＳＡＲ）が定義されている。ＳＡＲは以下の（１）式で定義される。
ＳＡＲ＝σＥ２／ρ          ・・・（１）
（１）式において、ρは密度［ｋｇ／ｍ３］、σは導電率［Ｓ／ｍ］、Ｅは電界強度［Ｖ／ｍ］である。
【００２６】
本実施形態では、透磁率を有するケース１１０とアンテナ素子１２０を一体に構成したことにより、透磁率を有する物体のシールド効果によって、ユーザーの頭部３００に到達する電磁波を低減することができ、ＳＡＲを改善することができる。
【００２７】
従来、磁性材料は携帯電話通信周波数帯域における材料損失が大きく、携帯電話用アンテナの材料として使用するには課題があったが、近時では材料損失の少ない磁性体を製造することが可能となり、磁性体を樹脂材料との混合剤とすることでさらに材料損失を小さくすることが可能になってきている。本実施形態のように、携帯端末装置１００のケース部分を誘電体と磁性体の混合材で構成した外装部材としてその内壁面上にアンテナを構成することで、ＳＡＲを大幅に改善することが可能である。
【００２８】
特に、図２に示すように、ユーザの頭部３００に近い内壁面１１４にアンテナ素子１２０を設けるのではなく、ユーザの頭部３００から離れた側の内壁面１１２にアンテナ素子１２０を装着することで、ケース２１０内の空間を頭部に向けて伝播する距離が長くなることにより電磁波がより減衰し、ユーザの頭部３００の表面での電磁波を低減することができる。これにより、ユーザの頭部３００の表面でのＳＡＲを低減することができる。
【００２９】
また、本実施形態では、ケース１１０の断面をＵ字状のループに構成したため、アンテナ素子１２０から放出されケース１１０内の空間を頭部３００に向かって伝わる電磁波の磁束とケース部材内部を通じて頭部３００へ伝わる電磁波の磁束とが打ち消合い、頭部３００の表面には一部相殺され低減された電磁波が到達する。より詳細に説明すると、図２に示すように、ケース１１０の断面形状は、Ｕ字形状とされている。アンテナ素子１２０で発生しケース１１０内の空間を頭部３００に向かって伝わる電磁波の磁束の方向は、アンテナ素子１２０の向きに応じて図２中の矢印Ａ１方向に設定されているものとする。
【００３０】
アンテナ素子１２０で発生した磁束は、図２中の破線の矢印で示すように、Ｕ字形状のケース１１０に沿っても伝わり、アンテナ素子１２０と対向する内壁面１１４の位置に伝わる。このため、アンテナ素子１２０で発生しＵ字形状のケース１１０に沿って伝わる磁束は、アンテナ素子１２０と対向する内壁面１１４の位置では矢印Ａ２方向となり、アンテナ素子１２０で発生しケース１１０内の空間を頭部３００に向かって伝わる電磁波の磁束の向きとは反対向きになる。
【００３１】
一方、アンテナ素子１２０で発生してケース１１０内の空間を頭部３００に向かって伝わる電磁波の磁束の向きは、図２中に示す矢印Ａ１方向である。このため、図２中に一点鎖線で囲んだ領域ａにおいて、矢印Ａ１方向の磁束と矢印Ａ２方向の磁束とが打ち消し合うため、ユーザの頭部３００の表面におけるＳＡＲを確実に低減することが可能である。
【００３２】
図３は、本実施形態の比較例として、ＡＢＳ樹脂で外装ケースを構成し、内部にアンテナ素子３１０を配置した一般的な携帯端末装置３００を示す模式図である。ここで、図３（Ａ）は、携帯端末装置３００の内部を投影して示す斜視図である。また、図３（Ｂ）は、携帯端末装置３００内に設けられたアンテナ素子３１０を示す斜視図である。図３（Ａ）に示すように、この比較例では、アンテナ素子３１０が携帯端末装置３００のケース３２０で覆われた構成とされている。アンテナ素子３１０は、ＡＢＳ樹脂のアンテナ基材３３０の表面に設けられ、アンテナ基材３３０の下部にはグランド基板３４０が設けられている。
【００３３】
図３に示す比較例において、ケース３２０およびアンテナ基材３３０はＡＢＳ樹脂で構成されており、比透磁率（真空の透磁率μ０に対する透磁率の比）は１、比誘電率εｒの値は、εｒ＝３．５である。
【００３４】
図４は、図３の比較例の携帯端末装置３００により、ユーザの頭部表面のＳＡＲ分布を計算した結果を示す模式図である。ここで、図４（Ａ）は周波数が０．９ＧＨｚの場合（主要第２世代移動通信システムの周波数帯に対応）のＳＡＲ分布を示しており、図４（Ｂ）は周波数が２ＧＨｚの場合（主要第３世代移動通信システムの周波数帯に対応）のＳＡＲ分布を示している。
【００３５】
図５は、本実施形態のアンテナ装置１００により、ユーザの頭部表面のＳＡＲ分布を計算した結果を示す模式図である。ここで、図５（Ａ）は周波数が０．９ＧＨｚの場合（主要第２世代移動通信システムの周波数帯に対応）のＳＡＲ分布を示しており、図５（Ｂ）は周波数が２ＧＨｚの場合（主要第３世代移動通信システムの周波数帯に対応）のＳＡＲ分布を示している。
【００３６】
ＳＡＲの分布は、アンテナ素子１２０（またはアンテナ素子３１０）の位置で最も高い値を示し、アンテナ素子１２０から離れるほど低下する。０．９ＧＨｚの場合、図４（Ａ）に示す分布Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は、図５（Ａ）に示す分布Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３にそれぞれ対応し、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３のそれぞれが同一のＳＡＲ値を示す位置を示している。このように、０．９ＧＨｚの場合、図５に示す本実施形態の方が図４に示す比較例に比べて分布が周囲に広がっていると同時に最大値が低くなっており、ＳＡＲが低減されていることが判る。
【００３７】
２ＧＨｚの場合についても同様に、図４（Ｂ）に示す分布Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６は、図５（Ｂ）に示す分布Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６にそれぞれ対応し、Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６のそれぞれが同一のＳＡＲ値を示す位置を示している。このように、２ＧＨｚの場合においても、図５に示す本実施形態の方が図４に示す比較例に比べて分布が周囲に広がっていると同時に最大値が低くなっており、ＳＡＲが低減されていることが判る。
【００３８】
図６は、図４の比較例と図５の本実施形態について１０ｇ平均の局所ＳＡＲの値を比較した結果を示す模式図である。比較例におけるＳＡＲを１００％とすると、本実施形態では、０．９ＧＨｚではＳＡＲが６８％程度まで減少し、２ＧＨｚではＳＡＲが５１％程度まで減少する結果が得られた。このように、本実施形態の構成によれば、比較例に対してＳＡＲを３０％〜５０％程度減少させることが可能である。従って、アンテナ素子１２０と透磁率を有する磁性体のケース１２０とを一体化した本実施形態のアンテナ装置１００によれば、アンテナ特性を大きく劣化させることなく、また部品点数を増加させることなく、ＳＡＲを大幅に低減することが可能である。
【００３９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００４０】
１００    アンテナ装置
１１０    ケース
１１２    内壁面
１２０    アンテナ素子
【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】
2013123186.tif 000007
【図６】
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