カプラを備えたカード装置および電子機器
【課題】周辺部品による影響の低減と位置ずれに対する十分な耐性との双方を実現することができるカプラを実現する。
【解決手段】実施形態によれば、カプラ１は、第１開放端と第２の開放端とを有する線状の結合素子と、地板と、前記結合素子と給電点との間を接続する給電素子と、前記給電素子と前記地板との間を接続する短絡素子とを具備する。前記給電素子は、前記結合素子の前記第１開放端と前記第２の開放端の間の中間部に接続された第１端と、前記給電点に接続された第２端とを有する。前記短絡素子は、前記給電素子の前記第１端と前記第２端との間に配置された第３端と、前記地板に接続された第４端とを有する。
【解決手段】実施形態によれば、カプラ１は、第１開放端と第２の開放端とを有する線状の結合素子と、地板と、前記結合素子と給電点との間を接続する給電素子と、前記給電素子と前記地板との間を接続する短絡素子とを具備する。前記給電素子は、前記結合素子の前記第１開放端と前記第２の開放端の間の中間部に接続された第１端と、前記給電点に接続された第２端とを有する。前記短絡素子は、前記給電素子の前記第１端と前記第２端との間に配置された第３端と、前記地板に接続された第４端とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、一般に、電磁波を送受信するためのカプラに関し、例えば近接無線通信に使用されるカプラおよび電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、近接無線通信技術の開発が進められている。近接無線通信技術は、互いに近接された２つのデバイス間の通信を可能にする。近接無線通信機能を有するデバイスそれぞれはカプラを含む。２つのデバイスが通信範囲内に近接された時、それら２つのデバイスのカプラは互いに電磁気的に結合される。この結合により、それらデバイスは互いに信号を無線で送受信することができる。
【０００３】
典型的なカプラは、例えば、結合素子、電極ポール、共振スタブ、グランド等から構成される。信号は、共振スタブおよび電極ポールを介して結合素子に供給される。この結果、結合素子に電流が流れ、カプラの周囲には電磁場が生じる。この電磁場は、互いに近接された２つのデバイスのカプラ同士の電磁的結合を可能にする。典型的なカプラの別の例としては、逆Ｆ型アンテナもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１５７８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、カプラには、そのカプラと相手のカプラとの間の位置ずれに対する十分な耐性が要求される。たとえ近接されたデバイス同士の位置関係が多少ずれても、デバイス間の無線通信に影響が与えられないようにするためである。
【０００６】
さらに、デバイスに内蔵されるカプラには、そのハイ・インピーダンス化も求められる。なぜなら、カプラをデバイス内に実装すると、カプラとデバイス内の周辺部品との間の結合が発生し、カプラの入力インピーダンスが低下されるからである。入力インピーダンスの低下は、カプラの電磁場放射効率を劣化させる要因となる。
【０００７】
またさらに、最近では、様々なデバイスにカプラを容易に実装できるようにする目的で、カプラの低背化も要求されている。
【０００８】
本発明の目的は、周辺部品による影響の低減と位置ずれに対する十分な耐性との双方を実現することができるカプラおよび電子機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態によれば、電子機器のカードスロットに挿入可能なカード装置であって、前記カード装置内にあり、近接無線通信に使用されるカプラであって、他のカプラとの電磁気的結合によって電磁波を送受信するカプラを具備し、前記カプラは、第１開放端と第２開放端とを有する線状の結合素子と、地板と、前記結合素子と給電点とを接続する給電素子と、前記給電素子と前記地板とを接続する第１の短絡素子と、前記給電素子と前記地板とを接続する第２の短絡素子とを具備する。前記給電素子は、前記結合素子の前記第１開放端と前記第２の開放端の間の中間部に接続された第１端と、前記給電点に接続された第２端とを有する。前記第１の短絡素子は、前記給電素子の前記第１端と前記第２端との間に配置された第３端と、前記地板に接続された第４端とを有する。前記第２の短絡素子は、前記給電素子の前記第１端と前記第２端との間に配置された第５端と、前記地板に接続された第６端とを有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係るカプラの構成例を示す図。
【図２】同実施形態に係るカプラに流れる電流の向きを説明するための図。
【図３】同実施形態に係るカプラの実装構造の例を示す斜視図。
【図４】同実施形態に係るカプラの別の実装構造の例を示す斜視図。
【図５】同実施形態に係るカプラの他の構成例を示す図。
【図６】同実施形態に係るカプラのさらに他の構成例を示す図。
【図７】同実施形態に係るカプラのさらに他の構成例を示す図。
【図８】同実施形態に係るカプラのさらに他の構成例を示す図。
【図９】同実施形態に係るカプラのさらに他の構成例を示す図。
【図１０】同実施形態に係るカプラのさらに他の構成例を示す図。
【図１１】同実施形態に係るカプラの特性測定において用いられるパラメータを説明するための図。
【図１２】同実施形態に係るカプラの特性測定において用いられるパラメータを説明するための図。
【図１３】同実施形態に係るカプラの特性を示す図。
【図１４】同実施形態に係るカプラを搭載した電子機器の外観を示す斜視図。
【図１５】図１４の電子機器内におけるカプラの配置を説明するための図。
【図１６】同実施形態に係るカプラを含むカードが、図１４の電子機器のカードスロットに装着される様子を示す図。
【図１７】図１４の電子機器のシステム構成を示すブロック図。
【図１８】同実施形態に係るカプラを含むカードの構造例を説明するための図。
【図１９】同実施形態に係るカプラを含むカードの他の構造例を説明するための図。
【図２０】同実施形態に係るカプラを含むカードのさらに他の構造例を説明するための図。
【図２１】同実施形態に係るカプラを含むカードのさらに他の構造例を説明するための図。
【図２２】同実施形態に係るカプラのさらに他の構成例を示す図。
【図２３】同実施形態に係るカプラのさらに他の構成例を示す図。
【図２４】同実施形態に係るカプラのさらに他の構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、実施形態を説明する。
まず、図１を参照して、実施形態に係るカプラ１の構成について説明する。このカプラ１は、他のカプラとの電磁的結合によって電磁波を送受信する。カプラ１は、近接無線通信において使用される。近接無線通信は、互いに近接されたデバイス間のデータ転送を実行する。近接無線通信方式としては、例えばTransferJet（登録商標）を使用し得る。TransferJetは、UWB（Ultra Wide Band）を利用した近接無線通信方式である。２つのデバイスが通信範囲（例えば３ｃｍ）内に接近した場合、それらデバイスそれぞれのカプラ間が電磁気的に結合され、これによってそれらデバイスは互いに信号を無線で送受信することができる。
【００１２】
図１に示されるように、カプラ１は、結合素子１１と、地板１２と、給電素子１３と、給電点１４と、短絡素子１５とを含む。地板１２は平板状である。結合素子１１、給電素子１３、および短絡素子１５は、いずれも線状である。
【００１３】
結合素子１１は細長い素子であり、第１開放端Ｅ１と第２開放端Ｅ２とを有する。第１開放端Ｅ１は結合素子１１の一端であり、ここには何も接続されない。第２開放端Ｅ２は結合素子１１の他端であり、ここにも何も接続されない。結合素子１１は、カプラ１と他のカプラとの間の電磁気的な結合のために用いられる。
【００１４】
給電素子１３は、給電点１４と結合素子１１との間を接続する。この給電素子１３の一端は、結合素子１１の第１開放端Ｅ１と第２開放端Ｅ２の間の中間部Ａ１に接続されている。一方、給電素子１３の他端は、給電点１４に接続されている。結合素子１１の中間部Ａ１は結合素子１１の長手方向の中間点またはその中間点近傍に位置する。
【００１５】
図２は、カプラ１に流れる電流を示している。図２の各矢印は電流の向きを示している。本実施形態においては、上述したように給電点１４は給電素子１３を介して結合素子１１の中間部Ａ１に結合されるので、結合素子１１においては、互いに逆向きの電流、つまり中間部Ａ１から第１開放端Ｅ１に向かう電流と、中間部Ａ１から第２開放端Ｅ２に向かう電流が流れる。しかも、これら電流の強さ（電流量）は、同じである。したがって、結合素子１１においては、電流分布は中間部Ａ１に関して略対称となる。
【００１６】
カプラ間の結合の強さの度合いは、対向する２つのカプラに流れる電流の方向が同じである場合に比べ、互いに逆向きである場合の方が強くなる傾向がある。本実施形態では、結合素子１１に同じ電流量で且つ互いに逆向きの電流を流すことができるので、位置ずれに対する耐性を高めることができる。
【００１７】
図１に示されているように、短絡素子１５は、カプラ１のインピーダンス（入力インピーダンス）を高めるために、結合素子１１と地板１２との間を接続する（短絡）。本実施形態においては、短絡素子１５は、結合素子１１を直接的に地板１２に接続するのではなく、給電素子１３と地板１２との間を接続する。より詳しくは、短絡素子１５の一端は給電素子１３の一端と他端との間に配置（接続）され、短絡素子１５の他端は地板１２に接続されている。
【００１８】
もし結合素子１１と地板１２との間を直接接続したならば、カプラ１のハイ・インピーダンス化は実現できるものの、結合素子１１における電流分布が中間部Ａ１に関して非対称となる。いま、結合素子１１の中間部Ａ１と第１開放端Ｅ１との中間位置と地板１２との間を短絡素子によって接続した場合を想定する。この場合、中間部Ａ１と第１開放端Ｅ１との間の中間位置から第１開放端Ｅ１に向かう電流の強さは、中間部Ａ１と第１開放端Ｅ１との間の中間位置から第２開放端Ｅ２に向かう電流の強さよりも弱くなる。もし端Ｅ１と地板１２との間を短絡素子によって接続すると、結合素子１１においては、端Ｅ２に向かう電流しか流れなくなり、この結果、位置ずれに対する耐性は低下される。
【００１９】
本実施形態では、短絡素子１５は給電素子１３と地板１２との間を接続するので、結合素子１１に同じ電流量で互いに逆向きの電流を流すことを妨げることなく、つまり、カプラ１の位置ずれ耐性を弱めることなく、カプラ１のハイ・インピーダンス化を図ることができる。
【００２０】
給電点１４から第１開放端Ｅ１および第２開放端Ｅ２の各々までの電気長は、カプラ１によって送受信される電磁波（高周波信号）の中心周波数に対応する波長λの１／４である。電気長は、給電点１４から開放端までの電流経路の長さに相当する。結合素子１１の長手方向の長さの１／２をＬ１、給電素子１３の長さをＬ２とすると、Ｌ１＋Ｌ２は、λ／４である。これにより、結合素子１１の一部分（中間部Ａ１から第１開放端Ｅ１までの部分）と給電素子１３とが一つの共振アンテナ部として機能し、さらに結合素子１１の他の一部分（中間部Ａ１から第２開放端Ｅ２までの部分）と給電素子１３とが別の一つの共振アンテナ部として機能するので、共振スタブなどを設けることなく、所望の周波数の無線信号を送受信することができる。
【００２１】
図３には、カプラ１の構造例が示されている。図３に示すカプラ構造は平面型カプラに対応している。カプラ１は、基板（誘電体基板）２０を備えている。基板２０の第１表面上においては、結合素子１１、地板１２、給電素子１３、給電点１４および短絡素子１５が配置されている。結合素子１１、給電素子１３、給電点１４、および短絡素子１５は金属の配線パターンによって実現できる。また地板１２は板状のグランド層によって実現できる。基板２０上には、さらに、カプラ１と電気的に接続される通信モジュールを設けてもよい。この通信モジュールは、カプラ１を介して、他のデバイスとの近接無線通信を実行する。
【００２２】
なお、図４に示すように、結合素子１１または地板１２の一方を基板２０の第１表面上に配置し、結合素子１１または地板１２の他方を基板２０の第２表面（裏面）上に配置してもよい。図４においては、結合素子１１、給電素子１３、および短絡素子１５は、基板２０の第１表面上の第１領域に配置されている。一方、地板１２は、基板２０の第２表面（裏面）上における第３領域に配置されている。この第３領域は、第１表面上の第１領域に非対向の領域である。
【００２３】
図４の平面型カプラ構造においては、結合素子１１、給電素子１３、および短絡素子１５は、地板１２に対向しない。よって、たとえ基板２０として薄型基板を用いた場合であっても、カプラ１のエネルギ損失が増加することを防ぐことができる。この理由は以下の通りである。
【００２４】
カプラの特性は、結合素子と地板との間の距離に影響される。もし結合素子と地板との間の距離が短すぎるならば、結合素子と地板との間の結合に起因して、結合素子から発生される電磁場の一部が地板に流れ込みやすくなる。これにより、エネルギ損出が発生し、カプラ間の電磁的結合が弱まってしまう。結合素子と地板との間の距離を長く設定すれば、結合素子と地板との間の結合を回避し得る。しかし、結合素子と地板との間の距離を長くするためには、厚い基板を用いなければならず、カプラの高さを増加させる要因になる。本実施形態では、結合素子１は地板１２に対向しないので、容易に結合素子１と地板１２との間の距離を十分に確保することができる。よって、たとえ基板２０として薄型基板を用いた場合であっても、カプラ１のエネルギ損失が増加することを防ぐことができる。
【００２５】
給電点１４は基板２０の第２表面（裏面）上に配置しても良い。この場合、給電素子１３は基板２０内のスルーホール１３Ａを介して給電点１４に接続してもよい。また、短絡素子１５は、基板２０内のスルーホール１５Ａを介して地板１２に接続してもよい。
【００２６】
なお、給電素子１３および短絡素子１５それぞれの一部分のみを基板２０の第１表面上に配置し、それらの残りの部分を基板２０の第２表面上に配置し、それらの間をスルーホールを介して接続してもよい。
【００２７】
図４の構造においても、基板２０上に、さらに通信モジュールを設けてもよい。
【００２８】
次に、図５から図１０を参照して、本実施形態のカプラ１の他のいくつかの構成例について説明する。
【００２９】
図５に示すカプラ１においては、２つの短絡素子１５Ａ，１５Ｂが設けられている点が図１の構成と異なり、他の点は図１の構成と同じである。２つの短絡素子１５Ａ，１５Ｂは給電素子１３の両側に設けられている。短絡素子１５Ａは給電素子１３と地板１２との間を接続する。より詳しくは、短絡素子１５Ａの一端は給電素子１３の一端と他端との間に配置（接続）され、短絡素子１５Ａの他端は地板１２に接続される。同様に、短絡素子１５Ｂは給電素子１３と地板１２との間を接続する。より詳しくは、短絡素子１５Ｂの一端は給電素子１３の一端と他端との間に配置（接続）され、短絡素子１５Ｂの他端は地板１２に接続される。
【００３０】
図５に示すカプラ１においては、給電素子１３の両側に短絡素子１５Ａ，１５Ｂがあるので、図１の構成よりも電流分布の対称性を高めることができる。
【００３１】
図６に示すカプラ１においては、給電点１４は、中央部Ａ１の直下ではなく、オフセットされた位置に設けられている。このように給電点１４の位置をオフセットしても、図１の構成と同様の効果を得ることができる。
【００３２】
図７の構成例も、給電点１４の位置をオフセットする例である。このカプラ１においては、給電素子１３と短絡素子１５の位置関係が、図１の構成とは逆になっている。
【００３３】
図８に示すカプラ１においては、結合素子１１の両端部がそれぞれ下方に折り曲げられている。この構成により、たとえ基板２０の幅が狭い場合であっても、結合素子１１の長さを適切な長さに設定することができる。
【００３４】
図９に示すカプラ１においては、結合素子１１の両端部がそれぞれ下方に折り曲げられており、さらに、地板１２の上端の両側が切り取られており、地板１２の上端の両側にはテーパ１２Ａ，１２Ｂが設けられている。この構成により、結合素子１１と地板１２との間の距離を十分に確保することができる。
【００３５】
図１０は、地板１２の上端の両側を切り取る構成を図１のカプラ１に適用した例を示している。なお、地板１２の上端の両側を切り取る構成は、図５、図６、図７の構成にもそれぞれ適用することができる。
【００３６】
次に、図１１、図１２、図１３を参照して、カプラ１の特性測定の結果について説明する。図１１、図１２は測定条件を示している。図１３は、図１１の測定条件下におけるカプラ１の特性（曲線２１）と、図１２の測定条件下におけるカプラ１の特性（曲線２２）を示している。図１３の横軸は周波数を表し、図１３の縦軸は透過係数（Ｓ２１［ｄＢ］）を表している。
【００３７】
測定条件は次の通りである。
【００３８】
図１１は、カプラ１の結合素子に対して基準カプラ１０の結合素子を右方向に10mmずらし、かつカプラ間の縦方向のオフセット距離を10mmとしている。基準カプラ１０としてはこの分野で広く知られている通常のカプラを用いればよい。図１１の例では、基準カプラ１０は基板１０Ａ、結合素子１０Ｂ、および地板１０Ｃを備えている。
【００３９】
図１２は、カプラ１の結合素子に対して基準カプラ１０の結合素子を左方向に10mmずらし、かつカプラ間の縦方向のオフセット距離を10mmとしている。
【００４０】
カプラ１に対して基準カプラ１０の位置を左右どちらの方向にずらした場合でも、十分なカプラ特性が得られることが、図１３から理解されよう。
【００４１】
図１４は、カプラ１が搭載される電子機器の外観を示す斜視図である。この電子機器は、情報処理装置、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３０として実現されている。
【００４２】
コンピュータ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、回動自在に本体３００に取り付けられている。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位置と、本体３００の上面を覆う閉塞位置との間で回動する。ディスプレイユニット３５０の筐体内には、ＬＣＤ（liquid crystal display）３５１が設けられている。
【００４３】
本体３００は薄い箱状の筐体を有している。本体３００の筐体は、下部ケース３００ａとこれに嵌合されたトップカバー３００ｂとを含んでいる。本体３００の上面上には、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の筐体の外壁、たとえば、右側壁には、カードスロット３０４が設けられている。図１４の例では、光ディスクドライブ３０５の収納部の上部にカードスロット３０４が配置されている。本体３００の筐体内には、カプラ１が設けられている。カプラ１は、図１５に示すように、例えば、基板２０上の結合素子１１がトップカバー３００ｂに対向し、且つ本体３００の筐体の外壁に対向するように配置される。つまり、カプラ１の基板２０は、基板２０の第１表面がトップカバー３００ｂに対向し、且つ結合素子１１が配置される基板２０上の第１領域が、地板１２が配置される第２領域よりも本体３００の筐体の外壁（たとえば右側壁）に近接する向きで、筐体内に配置される。かくして右側壁の一部、およびトップカバー３００ｂのパームレスト領域３００ｃの一部は、それぞれ通信面として機能する。
【００４４】
なお、カプラ１はディスプレイユニット３５０の筐体内に設けても良い。
【００４５】
また、カプラ１は、図１６に示すように、カードスロット３０４に取り外し自在に挿入されるカード装置（たとえばＳＤカード）３０６内に設けても良い。この場合、カード装置３０６の一端部には、ホストとのインターフェースのためのコネクタ３０６Ａが設けられている。カプラ１は、カード装置３０６の他端部側に結合素子１１が位置するように、カード装置３０６内に配置される。上述したように、カプラ１はハイ・インピーダンス化されているので、カプラ１をカード装置３０６として実現した場合でも、本体３００内の周辺部品との間の結合による影響を低減することができる。
【００４６】
図１７は、コンピュータ３０のシステム構成を示すブロック図である。
コンピュータ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、光ディスクドライブ（ＯＤＤ）３０５およびＬＣＤ３５１の他に、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）４０４、ＣＰＵ４０５、主メモリ４０６、ＢＩＯＳ（basic input/output system）−ＲＯＭ４０７、ノースブリッジ４０８、グラフィクスコントローラ４０９、ビデオメモリ（ＶＲＡＭ）４１０、サウスブリッジ４１１、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）４１２、電源コントローラ４１３および近接無線通信デバイス４１４を含む。
【００４７】
ハードディスクドライブ４０４は、オペレーティングシステム（ＯＳ）や各種アプリケーションプログラム等を格納する。ＣＰＵ４０５は、コンピュータ３０の動作を制御するためのプロセッサであり、ハードディスクドライブ４０４から主メモリ４０６にロードされる各種プログラムを実行する。ＣＰＵ４０５が実行するプログラムには、オペレーティングシステム５０１、近接無線通信ガジェットアプリケーションプログラム５０２、認証アプリケーションプログラム５０３、あるいは送信トレイアプリケーションプログラム５０４を含む。またＣＰＵ４０５は、ハードウェア制御のために、ＢＩＯＳ−ＲＯＭ４０７に格納されたＢＩＯＳプログラムを実行する。
【００４８】
ノースブリッジ４０８は、ＣＰＵ４０５のローカルバスとサウスブリッジ４１１との間を接続する。ノースブリッジ４０８は、主メモリ４０６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４０８は、ＡＧＰバスなどを介してグラフィクスコントローラ４０９との通信を実行する機能を有する。グラフィクスコントローラ４０９は、ＬＣＤ３５１を制御する。グラフィクスコントローラ４０９は、ビデオメモリ４１０に記憶された表示データから、ＬＣＤ３５１に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、ＣＰＵ４０５の制御の下にビデオメモリ４１０に書き込まれる。
【００４９】
サウスブリッジ４１１は、ＬＰＣバス上のデバイスを制御する。サウスブリッジ４１１は、ハードディスクドライブ４０４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４１１は、ＢＩＯＳ−ＲＯＭ４０７をアクセス制御するための機能を有している。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）４１２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４１３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。電源コントローラ４１３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、コンピュータ３０の各部の動作電力を生成する。
【００５０】
近接無線通信デバイス４１４は近接無線通信を実行するための通信モジュールである。近接無線通信デバイス４１４は、ＰＨＹ／ＭＡＣ部４１４ａを備える。ＰＨＹ／ＭＡＣ部４１４ａは、ＣＰＵ４０５による制御の下に動作する。ＰＨＹ／ＭＡＣ部４１４ａは、カプラ１を介して信号を無線で送受信する。この近接無線通信デバイス４１４は本体３００の筐体内に収容される。
【００５１】
なお、近接無線通信デバイス４１４とサウスブリッジ４１１との間のデータの転送は、例えば、ＰＣＩ（peripheral component interconnect）バスを介して行われる。なお、ＰＣＩの代わりにＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓを用いても良い。
【００５２】
上述したように、近接無線通信デバイス４１４とカプラ１はカード装置３０６内に内蔵してもよい。
【００５３】
なお、ここでは、カプラ１を搭載する電子機器の例としてコンピュータ３０を説明したが、この電子機器としては、たとえば、ＴＶであってもよい。カプラ１はＴＶの筐体内に配置される。ＴＶがカードスロットを有するならば、そのカードスロットに、カプラ１を内蔵したカード、またはカプラ１と近接無線通信デバイス４１４の双方を内蔵したカードを挿入しても良い。
【００５４】
次に、図１８から図２１を参照して、カード装置３０６のいくつかの構成例を説明する。
【００５５】
図１８はカード装置３０６の第１の構成例を示している。カード装置３０６の筐体内には、プリント回路基板のような基板（誘電体基板）５００が設けられる。この基板５００の第１表面上の第１領域には上述の結合素子１１、給電素子１３、および短絡素子１５が配置される。基板５００の第１表面上の第２領域には近接無線通信デバイス４１４が配置される。なお、第２領域には、近接無線通信デバイス４１４に加え、不揮発性メモリなどを設けても良い。基板５００の第２表面（裏面）上における、第１領域に非対向の第３領域には、地板１２としてのグランド層が配置されている。給電端子１４は第１表面側または第２表面側のどちらに設けても良い。短絡素子１５と地板１２は基板５００内のスルーホールを介して接続される。近接無線通信デバイス４１４のいくつかのグランドピンは、基板５００内のスルーホールを介して地板１２に接続される。
【００５６】
図１９はカード装置３０６の第２の構成例を示している。図１９においては、結合素子１１、給電素子１３、および短絡素子１５が、第２表面（裏面）上に配置されている。
【００５７】
図２０はカード装置３０６の第４の構成例を示している。図２１においては、図１８の構成と比し、給電素子１３および短絡素子１５それぞれの一部分のみが基板５００の第１表面上の第１領域に設けられ、給電素子１３および短絡素子１５それぞれの残りの部分が基板５００の第２表面上に設けられている点のみが相違する。
【００５８】
図２１はカード装置３０６の第３の構成例を示している。図２０においては、基板５００の第１表面上の第１領域には上述の結合素子１１、給電素子１３、および短絡素子１５が配置される。基板５００の第１表面上の第２領域には地板１２が配置される。基板５００の第２表面（裏面）上における、第２領域に対向する第３領域には、近接無線通信デバイス４１４が配置される。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態においては、給電素子１３の一端が結合素子１１の中間部Ａ１に接続され、かつ短絡素子１５の一端が、給電素子１３の一端と他端との間に配置（接続）され、短絡素子１５の他端が地板１２に接続されているので、結合素子１１に同じ電流量で互いに逆向きの電流を流すことを妨げることなく、つまり、カプラ１の位置ずれ耐性を弱めることなく、カプラ１のハイ・インピーダンス化を図ることができる。よって、周辺部品による影響の低減と位置ずれに対する十分な耐性との双方を容易に実現することができる。
【００６０】
なお、カプラ１の共振周波数は上述のＬ１＋Ｌ２の長さに基づいて決定されるが、このカプラ１の共振周波数を調整するために、図1の結合素子１１と給電点１４との間にインダクタなどの素子を追加してもよい。図２２は給電点１４と結合素子１１との間にインダクタＬを共振周波数調整用素子として直列に挿入した例である。図２２では、給電素子１３にインダクタＬが挿入されている。もちろん、給電素子１３全体がインダクタＬによって構成されていても良い。図２３は短絡素子１５にインダクタＬを直列に挿入した例である。図２４は、結合素子１１と給電点１４との間につまり給電素子１３にインダクタＬを直列に挿入し、かつ短絡素子１５にインダクタＬを直列に挿入した例である。
【００６１】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６２】
１…カプラ、１１…結合素子、１２…地板、１３…給電素子、１５…短絡素子。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、一般に、電磁波を送受信するためのカプラに関し、例えば近接無線通信に使用されるカプラおよび電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、近接無線通信技術の開発が進められている。近接無線通信技術は、互いに近接された２つのデバイス間の通信を可能にする。近接無線通信機能を有するデバイスそれぞれはカプラを含む。２つのデバイスが通信範囲内に近接された時、それら２つのデバイスのカプラは互いに電磁気的に結合される。この結合により、それらデバイスは互いに信号を無線で送受信することができる。
【０００３】
典型的なカプラは、例えば、結合素子、電極ポール、共振スタブ、グランド等から構成される。信号は、共振スタブおよび電極ポールを介して結合素子に供給される。この結果、結合素子に電流が流れ、カプラの周囲には電磁場が生じる。この電磁場は、互いに近接された２つのデバイスのカプラ同士の電磁的結合を可能にする。典型的なカプラの別の例としては、逆Ｆ型アンテナもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１５７８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、カプラには、そのカプラと相手のカプラとの間の位置ずれに対する十分な耐性が要求される。たとえ近接されたデバイス同士の位置関係が多少ずれても、デバイス間の無線通信に影響が与えられないようにするためである。
【０００６】
さらに、デバイスに内蔵されるカプラには、そのハイ・インピーダンス化も求められる。なぜなら、カプラをデバイス内に実装すると、カプラとデバイス内の周辺部品との間の結合が発生し、カプラの入力インピーダンスが低下されるからである。入力インピーダンスの低下は、カプラの電磁場放射効率を劣化させる要因となる。
【０００７】
またさらに、最近では、様々なデバイスにカプラを容易に実装できるようにする目的で、カプラの低背化も要求されている。
【０００８】
本発明の目的は、周辺部品による影響の低減と位置ずれに対する十分な耐性との双方を実現することができるカプラおよび電子機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態によれば、電子機器のカードスロットに挿入可能なカード装置であって、前記カード装置内にあり、近接無線通信に使用されるカプラであって、他のカプラとの電磁気的結合によって電磁波を送受信するカプラを具備し、前記カプラは、第１開放端と第２開放端とを有する線状の結合素子と、地板と、前記結合素子と給電点とを接続する給電素子と、前記給電素子と前記地板とを接続する第１の短絡素子と、前記給電素子と前記地板とを接続する第２の短絡素子とを具備する。前記給電素子は、前記結合素子の前記第１開放端と前記第２の開放端の間の中間部に接続された第１端と、前記給電点に接続された第２端とを有する。前記第１の短絡素子は、前記給電素子の前記第１端と前記第２端との間に配置された第３端と、前記地板に接続された第４端とを有する。前記第２の短絡素子は、前記給電素子の前記第１端と前記第２端との間に配置された第５端と、前記地板に接続された第６端とを有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係るカプラの構成例を示す図。
【図２】同実施形態に係るカプラに流れる電流の向きを説明するための図。
【図３】同実施形態に係るカプラの実装構造の例を示す斜視図。
【図４】同実施形態に係るカプラの別の実装構造の例を示す斜視図。
【図５】同実施形態に係るカプラの他の構成例を示す図。
【図６】同実施形態に係るカプラのさらに他の構成例を示す図。
【図７】同実施形態に係るカプラのさらに他の構成例を示す図。
【図８】同実施形態に係るカプラのさらに他の構成例を示す図。
【図９】同実施形態に係るカプラのさらに他の構成例を示す図。
【図１０】同実施形態に係るカプラのさらに他の構成例を示す図。
【図１１】同実施形態に係るカプラの特性測定において用いられるパラメータを説明するための図。
【図１２】同実施形態に係るカプラの特性測定において用いられるパラメータを説明するための図。
【図１３】同実施形態に係るカプラの特性を示す図。
【図１４】同実施形態に係るカプラを搭載した電子機器の外観を示す斜視図。
【図１５】図１４の電子機器内におけるカプラの配置を説明するための図。
【図１６】同実施形態に係るカプラを含むカードが、図１４の電子機器のカードスロットに装着される様子を示す図。
【図１７】図１４の電子機器のシステム構成を示すブロック図。
【図１８】同実施形態に係るカプラを含むカードの構造例を説明するための図。
【図１９】同実施形態に係るカプラを含むカードの他の構造例を説明するための図。
【図２０】同実施形態に係るカプラを含むカードのさらに他の構造例を説明するための図。
【図２１】同実施形態に係るカプラを含むカードのさらに他の構造例を説明するための図。
【図２２】同実施形態に係るカプラのさらに他の構成例を示す図。
【図２３】同実施形態に係るカプラのさらに他の構成例を示す図。
【図２４】同実施形態に係るカプラのさらに他の構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、実施形態を説明する。
まず、図１を参照して、実施形態に係るカプラ１の構成について説明する。このカプラ１は、他のカプラとの電磁的結合によって電磁波を送受信する。カプラ１は、近接無線通信において使用される。近接無線通信は、互いに近接されたデバイス間のデータ転送を実行する。近接無線通信方式としては、例えばTransferJet（登録商標）を使用し得る。TransferJetは、UWB（Ultra Wide Band）を利用した近接無線通信方式である。２つのデバイスが通信範囲（例えば３ｃｍ）内に接近した場合、それらデバイスそれぞれのカプラ間が電磁気的に結合され、これによってそれらデバイスは互いに信号を無線で送受信することができる。
【００１２】
図１に示されるように、カプラ１は、結合素子１１と、地板１２と、給電素子１３と、給電点１４と、短絡素子１５とを含む。地板１２は平板状である。結合素子１１、給電素子１３、および短絡素子１５は、いずれも線状である。
【００１３】
結合素子１１は細長い素子であり、第１開放端Ｅ１と第２開放端Ｅ２とを有する。第１開放端Ｅ１は結合素子１１の一端であり、ここには何も接続されない。第２開放端Ｅ２は結合素子１１の他端であり、ここにも何も接続されない。結合素子１１は、カプラ１と他のカプラとの間の電磁気的な結合のために用いられる。
【００１４】
給電素子１３は、給電点１４と結合素子１１との間を接続する。この給電素子１３の一端は、結合素子１１の第１開放端Ｅ１と第２開放端Ｅ２の間の中間部Ａ１に接続されている。一方、給電素子１３の他端は、給電点１４に接続されている。結合素子１１の中間部Ａ１は結合素子１１の長手方向の中間点またはその中間点近傍に位置する。
【００１５】
図２は、カプラ１に流れる電流を示している。図２の各矢印は電流の向きを示している。本実施形態においては、上述したように給電点１４は給電素子１３を介して結合素子１１の中間部Ａ１に結合されるので、結合素子１１においては、互いに逆向きの電流、つまり中間部Ａ１から第１開放端Ｅ１に向かう電流と、中間部Ａ１から第２開放端Ｅ２に向かう電流が流れる。しかも、これら電流の強さ（電流量）は、同じである。したがって、結合素子１１においては、電流分布は中間部Ａ１に関して略対称となる。
【００１６】
カプラ間の結合の強さの度合いは、対向する２つのカプラに流れる電流の方向が同じである場合に比べ、互いに逆向きである場合の方が強くなる傾向がある。本実施形態では、結合素子１１に同じ電流量で且つ互いに逆向きの電流を流すことができるので、位置ずれに対する耐性を高めることができる。
【００１７】
図１に示されているように、短絡素子１５は、カプラ１のインピーダンス（入力インピーダンス）を高めるために、結合素子１１と地板１２との間を接続する（短絡）。本実施形態においては、短絡素子１５は、結合素子１１を直接的に地板１２に接続するのではなく、給電素子１３と地板１２との間を接続する。より詳しくは、短絡素子１５の一端は給電素子１３の一端と他端との間に配置（接続）され、短絡素子１５の他端は地板１２に接続されている。
【００１８】
もし結合素子１１と地板１２との間を直接接続したならば、カプラ１のハイ・インピーダンス化は実現できるものの、結合素子１１における電流分布が中間部Ａ１に関して非対称となる。いま、結合素子１１の中間部Ａ１と第１開放端Ｅ１との中間位置と地板１２との間を短絡素子によって接続した場合を想定する。この場合、中間部Ａ１と第１開放端Ｅ１との間の中間位置から第１開放端Ｅ１に向かう電流の強さは、中間部Ａ１と第１開放端Ｅ１との間の中間位置から第２開放端Ｅ２に向かう電流の強さよりも弱くなる。もし端Ｅ１と地板１２との間を短絡素子によって接続すると、結合素子１１においては、端Ｅ２に向かう電流しか流れなくなり、この結果、位置ずれに対する耐性は低下される。
【００１９】
本実施形態では、短絡素子１５は給電素子１３と地板１２との間を接続するので、結合素子１１に同じ電流量で互いに逆向きの電流を流すことを妨げることなく、つまり、カプラ１の位置ずれ耐性を弱めることなく、カプラ１のハイ・インピーダンス化を図ることができる。
【００２０】
給電点１４から第１開放端Ｅ１および第２開放端Ｅ２の各々までの電気長は、カプラ１によって送受信される電磁波（高周波信号）の中心周波数に対応する波長λの１／４である。電気長は、給電点１４から開放端までの電流経路の長さに相当する。結合素子１１の長手方向の長さの１／２をＬ１、給電素子１３の長さをＬ２とすると、Ｌ１＋Ｌ２は、λ／４である。これにより、結合素子１１の一部分（中間部Ａ１から第１開放端Ｅ１までの部分）と給電素子１３とが一つの共振アンテナ部として機能し、さらに結合素子１１の他の一部分（中間部Ａ１から第２開放端Ｅ２までの部分）と給電素子１３とが別の一つの共振アンテナ部として機能するので、共振スタブなどを設けることなく、所望の周波数の無線信号を送受信することができる。
【００２１】
図３には、カプラ１の構造例が示されている。図３に示すカプラ構造は平面型カプラに対応している。カプラ１は、基板（誘電体基板）２０を備えている。基板２０の第１表面上においては、結合素子１１、地板１２、給電素子１３、給電点１４および短絡素子１５が配置されている。結合素子１１、給電素子１３、給電点１４、および短絡素子１５は金属の配線パターンによって実現できる。また地板１２は板状のグランド層によって実現できる。基板２０上には、さらに、カプラ１と電気的に接続される通信モジュールを設けてもよい。この通信モジュールは、カプラ１を介して、他のデバイスとの近接無線通信を実行する。
【００２２】
なお、図４に示すように、結合素子１１または地板１２の一方を基板２０の第１表面上に配置し、結合素子１１または地板１２の他方を基板２０の第２表面（裏面）上に配置してもよい。図４においては、結合素子１１、給電素子１３、および短絡素子１５は、基板２０の第１表面上の第１領域に配置されている。一方、地板１２は、基板２０の第２表面（裏面）上における第３領域に配置されている。この第３領域は、第１表面上の第１領域に非対向の領域である。
【００２３】
図４の平面型カプラ構造においては、結合素子１１、給電素子１３、および短絡素子１５は、地板１２に対向しない。よって、たとえ基板２０として薄型基板を用いた場合であっても、カプラ１のエネルギ損失が増加することを防ぐことができる。この理由は以下の通りである。
【００２４】
カプラの特性は、結合素子と地板との間の距離に影響される。もし結合素子と地板との間の距離が短すぎるならば、結合素子と地板との間の結合に起因して、結合素子から発生される電磁場の一部が地板に流れ込みやすくなる。これにより、エネルギ損出が発生し、カプラ間の電磁的結合が弱まってしまう。結合素子と地板との間の距離を長く設定すれば、結合素子と地板との間の結合を回避し得る。しかし、結合素子と地板との間の距離を長くするためには、厚い基板を用いなければならず、カプラの高さを増加させる要因になる。本実施形態では、結合素子１は地板１２に対向しないので、容易に結合素子１と地板１２との間の距離を十分に確保することができる。よって、たとえ基板２０として薄型基板を用いた場合であっても、カプラ１のエネルギ損失が増加することを防ぐことができる。
【００２５】
給電点１４は基板２０の第２表面（裏面）上に配置しても良い。この場合、給電素子１３は基板２０内のスルーホール１３Ａを介して給電点１４に接続してもよい。また、短絡素子１５は、基板２０内のスルーホール１５Ａを介して地板１２に接続してもよい。
【００２６】
なお、給電素子１３および短絡素子１５それぞれの一部分のみを基板２０の第１表面上に配置し、それらの残りの部分を基板２０の第２表面上に配置し、それらの間をスルーホールを介して接続してもよい。
【００２７】
図４の構造においても、基板２０上に、さらに通信モジュールを設けてもよい。
【００２８】
次に、図５から図１０を参照して、本実施形態のカプラ１の他のいくつかの構成例について説明する。
【００２９】
図５に示すカプラ１においては、２つの短絡素子１５Ａ，１５Ｂが設けられている点が図１の構成と異なり、他の点は図１の構成と同じである。２つの短絡素子１５Ａ，１５Ｂは給電素子１３の両側に設けられている。短絡素子１５Ａは給電素子１３と地板１２との間を接続する。より詳しくは、短絡素子１５Ａの一端は給電素子１３の一端と他端との間に配置（接続）され、短絡素子１５Ａの他端は地板１２に接続される。同様に、短絡素子１５Ｂは給電素子１３と地板１２との間を接続する。より詳しくは、短絡素子１５Ｂの一端は給電素子１３の一端と他端との間に配置（接続）され、短絡素子１５Ｂの他端は地板１２に接続される。
【００３０】
図５に示すカプラ１においては、給電素子１３の両側に短絡素子１５Ａ，１５Ｂがあるので、図１の構成よりも電流分布の対称性を高めることができる。
【００３１】
図６に示すカプラ１においては、給電点１４は、中央部Ａ１の直下ではなく、オフセットされた位置に設けられている。このように給電点１４の位置をオフセットしても、図１の構成と同様の効果を得ることができる。
【００３２】
図７の構成例も、給電点１４の位置をオフセットする例である。このカプラ１においては、給電素子１３と短絡素子１５の位置関係が、図１の構成とは逆になっている。
【００３３】
図８に示すカプラ１においては、結合素子１１の両端部がそれぞれ下方に折り曲げられている。この構成により、たとえ基板２０の幅が狭い場合であっても、結合素子１１の長さを適切な長さに設定することができる。
【００３４】
図９に示すカプラ１においては、結合素子１１の両端部がそれぞれ下方に折り曲げられており、さらに、地板１２の上端の両側が切り取られており、地板１２の上端の両側にはテーパ１２Ａ，１２Ｂが設けられている。この構成により、結合素子１１と地板１２との間の距離を十分に確保することができる。
【００３５】
図１０は、地板１２の上端の両側を切り取る構成を図１のカプラ１に適用した例を示している。なお、地板１２の上端の両側を切り取る構成は、図５、図６、図７の構成にもそれぞれ適用することができる。
【００３６】
次に、図１１、図１２、図１３を参照して、カプラ１の特性測定の結果について説明する。図１１、図１２は測定条件を示している。図１３は、図１１の測定条件下におけるカプラ１の特性（曲線２１）と、図１２の測定条件下におけるカプラ１の特性（曲線２２）を示している。図１３の横軸は周波数を表し、図１３の縦軸は透過係数（Ｓ２１［ｄＢ］）を表している。
【００３７】
測定条件は次の通りである。
【００３８】
図１１は、カプラ１の結合素子に対して基準カプラ１０の結合素子を右方向に10mmずらし、かつカプラ間の縦方向のオフセット距離を10mmとしている。基準カプラ１０としてはこの分野で広く知られている通常のカプラを用いればよい。図１１の例では、基準カプラ１０は基板１０Ａ、結合素子１０Ｂ、および地板１０Ｃを備えている。
【００３９】
図１２は、カプラ１の結合素子に対して基準カプラ１０の結合素子を左方向に10mmずらし、かつカプラ間の縦方向のオフセット距離を10mmとしている。
【００４０】
カプラ１に対して基準カプラ１０の位置を左右どちらの方向にずらした場合でも、十分なカプラ特性が得られることが、図１３から理解されよう。
【００４１】
図１４は、カプラ１が搭載される電子機器の外観を示す斜視図である。この電子機器は、情報処理装置、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３０として実現されている。
【００４２】
コンピュータ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、回動自在に本体３００に取り付けられている。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位置と、本体３００の上面を覆う閉塞位置との間で回動する。ディスプレイユニット３５０の筐体内には、ＬＣＤ（liquid crystal display）３５１が設けられている。
【００４３】
本体３００は薄い箱状の筐体を有している。本体３００の筐体は、下部ケース３００ａとこれに嵌合されたトップカバー３００ｂとを含んでいる。本体３００の上面上には、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の筐体の外壁、たとえば、右側壁には、カードスロット３０４が設けられている。図１４の例では、光ディスクドライブ３０５の収納部の上部にカードスロット３０４が配置されている。本体３００の筐体内には、カプラ１が設けられている。カプラ１は、図１５に示すように、例えば、基板２０上の結合素子１１がトップカバー３００ｂに対向し、且つ本体３００の筐体の外壁に対向するように配置される。つまり、カプラ１の基板２０は、基板２０の第１表面がトップカバー３００ｂに対向し、且つ結合素子１１が配置される基板２０上の第１領域が、地板１２が配置される第２領域よりも本体３００の筐体の外壁（たとえば右側壁）に近接する向きで、筐体内に配置される。かくして右側壁の一部、およびトップカバー３００ｂのパームレスト領域３００ｃの一部は、それぞれ通信面として機能する。
【００４４】
なお、カプラ１はディスプレイユニット３５０の筐体内に設けても良い。
【００４５】
また、カプラ１は、図１６に示すように、カードスロット３０４に取り外し自在に挿入されるカード装置（たとえばＳＤカード）３０６内に設けても良い。この場合、カード装置３０６の一端部には、ホストとのインターフェースのためのコネクタ３０６Ａが設けられている。カプラ１は、カード装置３０６の他端部側に結合素子１１が位置するように、カード装置３０６内に配置される。上述したように、カプラ１はハイ・インピーダンス化されているので、カプラ１をカード装置３０６として実現した場合でも、本体３００内の周辺部品との間の結合による影響を低減することができる。
【００４６】
図１７は、コンピュータ３０のシステム構成を示すブロック図である。
コンピュータ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、光ディスクドライブ（ＯＤＤ）３０５およびＬＣＤ３５１の他に、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）４０４、ＣＰＵ４０５、主メモリ４０６、ＢＩＯＳ（basic input/output system）−ＲＯＭ４０７、ノースブリッジ４０８、グラフィクスコントローラ４０９、ビデオメモリ（ＶＲＡＭ）４１０、サウスブリッジ４１１、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）４１２、電源コントローラ４１３および近接無線通信デバイス４１４を含む。
【００４７】
ハードディスクドライブ４０４は、オペレーティングシステム（ＯＳ）や各種アプリケーションプログラム等を格納する。ＣＰＵ４０５は、コンピュータ３０の動作を制御するためのプロセッサであり、ハードディスクドライブ４０４から主メモリ４０６にロードされる各種プログラムを実行する。ＣＰＵ４０５が実行するプログラムには、オペレーティングシステム５０１、近接無線通信ガジェットアプリケーションプログラム５０２、認証アプリケーションプログラム５０３、あるいは送信トレイアプリケーションプログラム５０４を含む。またＣＰＵ４０５は、ハードウェア制御のために、ＢＩＯＳ−ＲＯＭ４０７に格納されたＢＩＯＳプログラムを実行する。
【００４８】
ノースブリッジ４０８は、ＣＰＵ４０５のローカルバスとサウスブリッジ４１１との間を接続する。ノースブリッジ４０８は、主メモリ４０６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４０８は、ＡＧＰバスなどを介してグラフィクスコントローラ４０９との通信を実行する機能を有する。グラフィクスコントローラ４０９は、ＬＣＤ３５１を制御する。グラフィクスコントローラ４０９は、ビデオメモリ４１０に記憶された表示データから、ＬＣＤ３５１に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、ＣＰＵ４０５の制御の下にビデオメモリ４１０に書き込まれる。
【００４９】
サウスブリッジ４１１は、ＬＰＣバス上のデバイスを制御する。サウスブリッジ４１１は、ハードディスクドライブ４０４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４１１は、ＢＩＯＳ−ＲＯＭ４０７をアクセス制御するための機能を有している。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）４１２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４１３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。電源コントローラ４１３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、コンピュータ３０の各部の動作電力を生成する。
【００５０】
近接無線通信デバイス４１４は近接無線通信を実行するための通信モジュールである。近接無線通信デバイス４１４は、ＰＨＹ／ＭＡＣ部４１４ａを備える。ＰＨＹ／ＭＡＣ部４１４ａは、ＣＰＵ４０５による制御の下に動作する。ＰＨＹ／ＭＡＣ部４１４ａは、カプラ１を介して信号を無線で送受信する。この近接無線通信デバイス４１４は本体３００の筐体内に収容される。
【００５１】
なお、近接無線通信デバイス４１４とサウスブリッジ４１１との間のデータの転送は、例えば、ＰＣＩ（peripheral component interconnect）バスを介して行われる。なお、ＰＣＩの代わりにＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓを用いても良い。
【００５２】
上述したように、近接無線通信デバイス４１４とカプラ１はカード装置３０６内に内蔵してもよい。
【００５３】
なお、ここでは、カプラ１を搭載する電子機器の例としてコンピュータ３０を説明したが、この電子機器としては、たとえば、ＴＶであってもよい。カプラ１はＴＶの筐体内に配置される。ＴＶがカードスロットを有するならば、そのカードスロットに、カプラ１を内蔵したカード、またはカプラ１と近接無線通信デバイス４１４の双方を内蔵したカードを挿入しても良い。
【００５４】
次に、図１８から図２１を参照して、カード装置３０６のいくつかの構成例を説明する。
【００５５】
図１８はカード装置３０６の第１の構成例を示している。カード装置３０６の筐体内には、プリント回路基板のような基板（誘電体基板）５００が設けられる。この基板５００の第１表面上の第１領域には上述の結合素子１１、給電素子１３、および短絡素子１５が配置される。基板５００の第１表面上の第２領域には近接無線通信デバイス４１４が配置される。なお、第２領域には、近接無線通信デバイス４１４に加え、不揮発性メモリなどを設けても良い。基板５００の第２表面（裏面）上における、第１領域に非対向の第３領域には、地板１２としてのグランド層が配置されている。給電端子１４は第１表面側または第２表面側のどちらに設けても良い。短絡素子１５と地板１２は基板５００内のスルーホールを介して接続される。近接無線通信デバイス４１４のいくつかのグランドピンは、基板５００内のスルーホールを介して地板１２に接続される。
【００５６】
図１９はカード装置３０６の第２の構成例を示している。図１９においては、結合素子１１、給電素子１３、および短絡素子１５が、第２表面（裏面）上に配置されている。
【００５７】
図２０はカード装置３０６の第４の構成例を示している。図２１においては、図１８の構成と比し、給電素子１３および短絡素子１５それぞれの一部分のみが基板５００の第１表面上の第１領域に設けられ、給電素子１３および短絡素子１５それぞれの残りの部分が基板５００の第２表面上に設けられている点のみが相違する。
【００５８】
図２１はカード装置３０６の第３の構成例を示している。図２０においては、基板５００の第１表面上の第１領域には上述の結合素子１１、給電素子１３、および短絡素子１５が配置される。基板５００の第１表面上の第２領域には地板１２が配置される。基板５００の第２表面（裏面）上における、第２領域に対向する第３領域には、近接無線通信デバイス４１４が配置される。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態においては、給電素子１３の一端が結合素子１１の中間部Ａ１に接続され、かつ短絡素子１５の一端が、給電素子１３の一端と他端との間に配置（接続）され、短絡素子１５の他端が地板１２に接続されているので、結合素子１１に同じ電流量で互いに逆向きの電流を流すことを妨げることなく、つまり、カプラ１の位置ずれ耐性を弱めることなく、カプラ１のハイ・インピーダンス化を図ることができる。よって、周辺部品による影響の低減と位置ずれに対する十分な耐性との双方を容易に実現することができる。
【００６０】
なお、カプラ１の共振周波数は上述のＬ１＋Ｌ２の長さに基づいて決定されるが、このカプラ１の共振周波数を調整するために、図1の結合素子１１と給電点１４との間にインダクタなどの素子を追加してもよい。図２２は給電点１４と結合素子１１との間にインダクタＬを共振周波数調整用素子として直列に挿入した例である。図２２では、給電素子１３にインダクタＬが挿入されている。もちろん、給電素子１３全体がインダクタＬによって構成されていても良い。図２３は短絡素子１５にインダクタＬを直列に挿入した例である。図２４は、結合素子１１と給電点１４との間につまり給電素子１３にインダクタＬを直列に挿入し、かつ短絡素子１５にインダクタＬを直列に挿入した例である。
【００６１】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６２】
１…カプラ、１１…結合素子、１２…地板、１３…給電素子、１５…短絡素子。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器のカードスロットに挿入可能なカード装置であって、
前記カード装置内にあり、近接無線通信に使用されるカプラであって、他のカプラとの電磁気的結合によって電磁波を送受信するカプラを具備し、
前記カプラは、
第１開放端と第２開放端とを有する線状の結合素子と、
地板と、
前記結合素子と給電点とを接続する給電素子であって、前記第１開放端と前記第２開放端の間の前記結合素子の中間部に接続された第１端と、前記給電点に接続された第２端とを備える給電素子と、
前記給電素子と前記地板とを接続する第１の短絡素子であって、前記給電素子の前記第１端と前記第２端との間にある第３端と、前記地板に接続された第４端とを備える第１の短絡素子と、
前記給電素子と前記地板とを接続する第２の短絡素子であって、前記給電素子の前記第１端と前記第２端との間にある第５端と、前記地板に接続された第６端とを備える第２の短絡素子とを具備するカード装置。
【請求項２】
前記給電点から前記第１開放端および前記第２開放端の各々までの電気長は、前記電磁波の中心周波数に対応する波長の１／４である請求項１記載のカード装置。
【請求項３】
前記カプラは、
基板をさらに具備し、
前記結合素子は、前記基板の第１表面上の第１領域にあり、
前記地板は、前記基板の前記第１表面上の第２領域にまたは前記基板の第２表面上における第３領域にあり、前記第２表面上における第３領域は、前記第２表面上における第３領域と前記第１表面上の第１領域とを単一平面上に投影した場合に前記第１表面上の第１領域から離れている請求項１記載のカード装置。
【請求項４】
カードスロットを備えた筐体と、
前記カードスロットに挿入可能なカード装置であって、近接無線通信に使用されるカプラであって他のカプラとの電磁気的結合によって電磁波を送受信するカプラを備えたカード装置と、
前記カード装置内または前記筐体内にあり、前記カプラと電気的に接続される通信モジュールと、
前記筐体内にあり、前記通信モジュールを用いた通信制御を行なうアプリケーションを実行するプロセッサとを具備し、
前記カプラは、
第１開放端と第２開放端とを有する線状の結合素子と、
地板と、
前記結合素子と給電点とを接続する給電素子であって、前記第１開放端と前記第２開放端の間の前記結合素子の中間部に接続された第１端と、前記給電点に接続された第２端とを備える給電素子と、
前記給電素子と前記地板とを接続する第１の短絡素子であって、前記給電素子の前記第１端と前記第２端との間にある第３端と、前記地板に接続された第４端とを備える第１の短絡素子と、
前記給電素子と前記地板とを接続する第２の短絡素子であって、前記給電素子の前記第１端と前記第２端との間にある第５端と、前記地板に接続された第６端とを備える第２の短絡素子とを具備する、電子機器。
【請求項５】
前記カード装置は、コネクタが配置された一端部と、他端部とを備え、
前記カプラは、前記結合素子が前記他端部側に位置するように前記カード装置内に配置される請求項４記載の電子機器。
【請求項６】
前記カプラは、
基板をさらに具備し、
前記結合素子は、前記基板の第１表面上の第１領域にあり、
前記地板は、前記基板の前記第１表面上の第２領域にまたは前記基板の第２表面上における第３領域にあり、前記第２表面上における第３領域は、前記第２表面上における第３領域と前記第１表面上の第１領域とを単一平面上に投影した場合に前記第１表面上の第１領域から離れている請求項４記載の電子機器。
【請求項１】
電子機器のカードスロットに挿入可能なカード装置であって、
前記カード装置内にあり、近接無線通信に使用されるカプラであって、他のカプラとの電磁気的結合によって電磁波を送受信するカプラを具備し、
前記カプラは、
第１開放端と第２開放端とを有する線状の結合素子と、
地板と、
前記結合素子と給電点とを接続する給電素子であって、前記第１開放端と前記第２開放端の間の前記結合素子の中間部に接続された第１端と、前記給電点に接続された第２端とを備える給電素子と、
前記給電素子と前記地板とを接続する第１の短絡素子であって、前記給電素子の前記第１端と前記第２端との間にある第３端と、前記地板に接続された第４端とを備える第１の短絡素子と、
前記給電素子と前記地板とを接続する第２の短絡素子であって、前記給電素子の前記第１端と前記第２端との間にある第５端と、前記地板に接続された第６端とを備える第２の短絡素子とを具備するカード装置。
【請求項２】
前記給電点から前記第１開放端および前記第２開放端の各々までの電気長は、前記電磁波の中心周波数に対応する波長の１／４である請求項１記載のカード装置。
【請求項３】
前記カプラは、
基板をさらに具備し、
前記結合素子は、前記基板の第１表面上の第１領域にあり、
前記地板は、前記基板の前記第１表面上の第２領域にまたは前記基板の第２表面上における第３領域にあり、前記第２表面上における第３領域は、前記第２表面上における第３領域と前記第１表面上の第１領域とを単一平面上に投影した場合に前記第１表面上の第１領域から離れている請求項１記載のカード装置。
【請求項４】
カードスロットを備えた筐体と、
前記カードスロットに挿入可能なカード装置であって、近接無線通信に使用されるカプラであって他のカプラとの電磁気的結合によって電磁波を送受信するカプラを備えたカード装置と、
前記カード装置内または前記筐体内にあり、前記カプラと電気的に接続される通信モジュールと、
前記筐体内にあり、前記通信モジュールを用いた通信制御を行なうアプリケーションを実行するプロセッサとを具備し、
前記カプラは、
第１開放端と第２開放端とを有する線状の結合素子と、
地板と、
前記結合素子と給電点とを接続する給電素子であって、前記第１開放端と前記第２開放端の間の前記結合素子の中間部に接続された第１端と、前記給電点に接続された第２端とを備える給電素子と、
前記給電素子と前記地板とを接続する第１の短絡素子であって、前記給電素子の前記第１端と前記第２端との間にある第３端と、前記地板に接続された第４端とを備える第１の短絡素子と、
前記給電素子と前記地板とを接続する第２の短絡素子であって、前記給電素子の前記第１端と前記第２端との間にある第５端と、前記地板に接続された第６端とを備える第２の短絡素子とを具備する、電子機器。
【請求項５】
前記カード装置は、コネクタが配置された一端部と、他端部とを備え、
前記カプラは、前記結合素子が前記他端部側に位置するように前記カード装置内に配置される請求項４記載の電子機器。
【請求項６】
前記カプラは、
基板をさらに具備し、
前記結合素子は、前記基板の第１表面上の第１領域にあり、
前記地板は、前記基板の前記第１表面上の第２領域にまたは前記基板の第２表面上における第３領域にあり、前記第２表面上における第３領域は、前記第２表面上における第３領域と前記第１表面上の第１領域とを単一平面上に投影した場合に前記第１表面上の第１領域から離れている請求項４記載の電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２０１２−２４９３１２（Ｐ２０１２−２４９３１２Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１５９４３８（Ｐ２０１２−１５９４３８）
【出願日】平成２４年７月１８日（２０１２．７．１８）
【分割の表示】特願２０１０−２７５７１８（Ｐ２０１０−２７５７１８）の分割
【原出願日】平成２２年１２月１０日（２０１０．１２．１０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年７月１８日（２０１２．７．１８）
【分割の表示】特願２０１０−２７５７１８（Ｐ２０１０−２７５７１８）の分割
【原出願日】平成２２年１２月１０日（２０１０．１２．１０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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