JP7039313B2 - 無線通信装置、センサ装置およびウェアラブルデバイス - Google Patents

Description

本発明は、アンテナを備える電子機器に関する。

近年、様々なウェアラブルデバイスが市場投入されている。ウェアラブルデバイスは、ウェアラブルコンピュータとも呼ばれ、ユーザが身に着けて持ち歩くことのできるコンピュータである。

ウェアラブルデバイスは、例えばユーザの健康管理に利用することができる。さらに、ウェアラブルデバイスは、他のコンピュータ、例えばスマートフォンと連携することで、当該他のコンピュータとの間で情報をやり取りすることができる。例えば、一部のスマートウォッチは、ユーザの心拍数、血圧などを測定するセンサを備えており、これらの生体情報をスマートフォンへ送信することができる。

ウェアラブルデバイスは、ユーザが快適に装着できるように、例えばコンパクト性が求められる。例えば、ウェアラブルデバイスの１種であるスマートウォッチは、通常の腕時計と同様のコンパクト性が期待されるであろう。

ウェアラブルデバイスは、典型的には無線通信で他のコンピュータと連携するので、アンテナを必要とする。アンテナはウェアラブルデバイスに外付けすることも可能であるものの、これは、アンテナが装着時の障害となり得ることに加え、アンテナと基板との間の導通構造およびその防水対策が必要となるという問題がある。他方、特にウェアラブルデバイスの筐体がコンパクトかつ金属材料を含む場合には、アンテナの省スペース化、他の金属部品との電気的干渉の緩和、電磁波の放射口の確保、など、必要な放射効率を確保しながらアンテナを電子機器内に設置するためのレイアウト上の制約は数多く、アンテナを特に金属筐体のウェアラブルデバイスに内蔵することは容易でない。

特許文献１は、アンテナを省スペース化する技術に関する。この文献では、電子機器のケース本体に配置された金属製のベゼルとアンテナに含まれる金属製のリボンとを電磁界的に結合させ、リボンの等価電気長を１／４波長よりも短く設定している。

また、特許文献２は、アンテナと他の金属部品との電気的干渉を緩和する技術に関する。この文献では、腕時計型情報機器において、無線通信用ＩＣおよびチップアンテナが平面的に重畳しないように設置し、内部装置同士の電気的干渉の可能性を低くしている。

さらに、特許文献３および特許文献４は、電磁波の放射口を確保する技術に関する。特許文献３では、外装ケースをプラスチック製とし、アンテナを、その最大放射方向が外装ケースの厚さ方向と交差し、かつ、金属製のベゼルに対して当該最大放射方向に重ならない位置に配置して、ＧＰＳ衛星からの衛星信号がベゼルで遮られることを防いでいる。他方、特許文献４では、電波時計において、非金属製主蓋と金属製補助蓋とを有する裏蓋を用い、金属製補助蓋の一部を切断してスリットを形成して、標準電波が当該スリットを通過できるようにしている。

特開２０１６－４０８８４号公報 特開２００３－１５２５８２号公報 特開２０１５－８１８２５号公報 特開２００３－３５７８７号公報

本開示は、放射効率の低下を抑制しながらアンテナを電子機器内に設置することを目的とする。

本開示の第１の態様によれば、無線通信装置は、基板と、前記基板上に設置されたアンテナ回路と、前記基板上に設置され、前記アンテナ回路と電気的に接続された通信回路と、前記基板上に設置され、前記通信回路へエネルギーを供給するエネルギー供給部とを具備し、前記通信回路およびエネルギー供給部は、前記基板のうち、前記アンテナ回路の周囲に定められた領域外に設置され、前記基板は、前記領域内に当該基板を貫通する穴部を備える。

この無線通信装置は、基板上のアンテナ回路の給電点付近に領域が定められ、通信回路およびエネルギー供給部の当該領域への設置が禁じられる。他方で、基板は、ねじ部材を通す複数の穴部のうちの少なくとも１つが領域内に形成される。故に、この無線通信装置によれば、アンテナ回路の周囲に設置される金属体による放射効率の低下を抑制しながらも、領域が完全なデッドスペースとなることを防ぎ限られたスペースを有効に活用することができる。

第１の態様に係る無線通信装置は、支持体と、前記穴部を通って前記基板を前記支持体に固定するねじ部材とをさらに具備し、前記ねじ部材は、金属材料を含んでもよい。この無線通信装置によれば、領域内の穴部を利用して基板をねじ止めすることができる。

第１の態様に係る無線通信装置は、少なくとも前記基板を収容する筐体をさらに具備し、前記筐体は、金属材料を含み、前記アンテナ回路は、前記筐体の間で寄生容量が生じるように設置されてもよい。この無線通信装置（以降、本開示の第２の態様に係る無線通信装置と呼ぶ）によれば、アンテナ回路の電気長を等価的に延長することができる。

第２の態様に係る無線通信装置において、前記アンテナ回路の電気長は、目標周波数の１／４波長よりも短くてもよい。この無線通信装置によれば、アンテナ回路の占有体積を減らし、筐体内部の限られたスペースを有効に活用することができる。

本開示の第３の態様によれば、センサ装置は、第１の態様に係る無線通信装置と、物理量を測定し、センサデータを生成するセンサとを具備し、前記通信回路は、前記アンテナ回路を介して前記センサデータを送信する。第３の態様によれば、第１の態様に係る無線通信装置を含むセンサ装置を提供することができる。

本開示の第４の態様によれば、センサ装置は、第１の態様に係る無線通信装置と、物理量を測定し、センサデータを生成するセンサと、前記センサデータを表示するディスプレイとを具備する。第４の態様によれば、第１の態様に係る無線通信装置を含むセンサ装置を提供することができる。

第４の態様に係るセンサ装置において、前記センサは、血圧計を含んでもよい。このセンサ装置（以降、本開示の第５の態様に係るセンサ装置と呼ぶ）によれば、ユーザの血圧を測定してディスプレイに表示することができる。

第５の態様に係るセンサ装置は、表面および裏面に第１の開口および第２の開口をそれぞれ有する略筒状の筐体と、前記第１の開口の少なくとも一部を塞ぐ第１のカバー部材と、前記第２の開口の少なくとも一部を塞ぐ第２のカバー部材とをさらに具備し、前記筐体は、金属材料を含み、前記第１のカバー部材は、前記ディスプレイからの光を通す透光性材料を含み、前記第２のカバー部材は、その少なくとも一部の領域において金属材料を含まず、前記筐体は、少なくとも前記基板を収容し、前記第２のカバー部材の前記少なくとも一部の領域を前記基板に略平行な平面に投影した第１の正射影は、前記アンテナ回路の設置領域を当該平面に投影した第２の正射影を包含してもよい。

このセンサ装置（以降、本開示の第６の態様に係るセンサ装置と呼ぶ）によれば、アンテナ回路と第２のカバー部材の金属材料を含まない領域とが平面的に重畳する。故に、金属材料を含む筐体に内蔵されたことによるアンテナ回路の放射効率の低下を抑制することができる。

本開示の第７の態様によれば、ウェアラブルデバイスは、第６の態様に係るセンサ装置と、前記筐体に接続されたベルト部材とを具備する。このウェアラブルデバイスは、ユーザの血圧を測定し、そのデータをディスプレイに表示したり、第１の態様に係る無線通信装置を介して送信したりすることができる。

本開示によれば、放射効率の低下を抑制しながらアンテナを電子機器内に設置することができる。

実施形態に係る電子機器の適用例を示す図。 実施形態に係る電子機器を例示する斜視図。 実施形態に係る電子機器を含むシステムを例示する図。 実施形態に係る電子機器のハードウェア構成を例示するブロック図。 実施形態に係る電子機器を例示する底面図。 実施形態に係る電子機器におけるアンテナ回路と筐体との関係の説明図。 アンテナ回路が単独で動作する場合のアンテナ電流の分布を例示する図。 アンテナ回路に容量冠が接続された場合のアンテナ電流の分布を例示する図。 実施形態に係る電子機器を例示する断面図。 図９の変形例を示す断面図。

以下、本開示の一側面に係る実施の形態（以下、「本実施形態」とも表記する）を、図面に基づいて説明する。

なお、以降、説明済みの要素と同一または類似の要素には同一または類似の符号を付し、重複する説明については基本的に省略する。

§１ 適用例
まず、図１を用いて、本実施形態の一適用例について説明する。図１は、本実施形態に係る電子機器の適用例を模式的に示す。この電子機器１００は、例えば、スマートウォッチなどのウェアラブルデバイスであって、図１には示されないセンサ部によって測定したユーザの血圧を図１には示されないディスプレイに表示したり、当該電子機器１００に連携するスマートフォンなどの他のコンピュータへ送信したりする。電子機器１００は、無線通信Ｉ／Ｆ（インタフェース）であるアンテナ回路１２０および通信回路１３０を備えている点に着目すれば無線通信装置と呼ぶことができるし、図１には示されないセンサ部を備えている点に着目すればセンサ装置と呼ぶこともできる
図１に示されるとおり、電子機器１００は、基板１１０と、アンテナ回路１２０と、通信回路１３０と、バッテリ１４０とを含む。

基板１１０は、図１には示されない電子機器１００の筐体に収容され、当該基板１１０上にはアンテナ回路１２０および通信回路１３０が実装され、バッテリ１４０が設置される。

基板１１０は、その表面裏面間を貫通する複数の穴部を有し、その１つである穴部１１１が図１に示されている。基板１１０は、この穴部（１１１）において支持体にねじ止めにより固定され得る。ここで、支持体は、電子機器１００の筐体であってもよいし、例えば回路ケースなどのそれ以外の部品であってもよい。また、穴部（１１１）を通って基板１１０を支持体に固定するねじ部材は、金属（すなわち導体）製であるか、または金属材料を含み得る。

通信回路１３０およびバッテリ１４０などの金属体は、アンテナ回路１２０の放射効率に影響を与える。アンテナ電流の腹の位置付近にある金属体は、アンテナ電流と逆向きの電流を誘起し、見かけ上のアンテナ電流を低下させる。これは、アンテナ回路１２０からの放射効率を低下させる原因の１つと考えられる。金属体によって誘起される電流の大きさは、その金属体の大きさや、その金属体からアンテナ回路１２０までの距離に依存する。故に、かかる金属体は、基板１１０のうち、アンテナ回路１２０の周囲に定められた禁止領域１１２外に設置される。

ここで、禁止領域１１２は、例えば、アンテナ回路１２０、すなわちアンテナ素子１２１、給電素子１２２および給電点１２３までの距離が略所定値以内の範囲に定められ得る。但し、アンテナ回路１２０の両端部よりも先、すなわちアンテナ素子１２１の先端（アンテナ素子１２１の開放端であって、アンテナ電流の節の位置）よりも先と、給電点１２３（アンテナ電流の腹の位置）よりも先とは、禁止領域１１２から除外されてよい。さらに、後述されるように、アンテナ素子１２１の先端と電子機器１００の筐体との間に生じる寄生容量を、アンテナ素子１２１に接続される容量冠（キャパシティハット）として利用する場合には、アンテナ素子１２１の先端よりも先を禁止領域１１２に含めることとする。また、上記所定値は、例えば２ｍｍであるが、これに限られない。このように禁止領域１１２を設けることで、アンテナ回路１２０の周囲に金属体を配置したことに起因する、放射効率の低下を抑制することができる。

他方、前述のねじ部材は金属材料を含むものの、アンテナ回路１２０のＧＮＤとは電気的に独立した浮遊導体（または絶縁導体とも呼べる）とみなすことができるので、アンテナ回路１２０の放射効率に大きな影響を与えない。ここで、浮遊導体とは、フローティング状態の金属であること、またはＧＮＤとは電気的に独立した金属を意味し得る。故に、禁止領域１１２内に穴部１１１を敢えて設けることで、当該禁止領域が完全なデッドスペースとなることを防ぎ、電子機器１００の筐体内部の限られたスペースを有効に活用することができる。

アンテナ回路１２０は、マイクロ波、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）などにおいて使用される２．４ＧＨｚ帯付近の電磁波で動作するように設計される。ここで、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈは、少なくとも、その仕様のバージョン４．０であるＢＬＥ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ）を含み得る。２．４ＧＨｚ帯の電磁波の１／４波長は約３ｃｍであるが、後述されるようにアンテナ素子１２１と電子機器１００の筐体との間に生じる寄生容量を、アンテナ素子１２１に接続される容量冠として利用することで、アンテナ回路１２０の電気長を目標周波数の１／４波長未満に抑えることができる。なお、アンテナ回路１２０の目標周波数は２．４ＧＨｚ帯に限定されない。

アンテナ回路１２０は、基板１１０上に設置され、アンテナ素子１２１と、給電素子１２２と、給電点１２３とを含む。アンテナ素子１２１は、給電素子１２２と基板１１０との接続点である給電点１２３から給電素子１２２を介して給電される。

アンテナ素子１２１は、小型の電子機器１００に内蔵する観点では小型であることが好ましいので、例えばモノポール型アンテナ、逆Ｌ型アンテナ、逆Ｆ型アンテナなどの１／４波長アンテナを実装したチップアンテナであり得る。ただし、アンテナ素子１２１は、１／４波長アンテナに限定されないし、チップアンテナ以外にも、プリント基板（ＰＣＢ：Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）アンテナ、フレキシブル基板（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）アンテナ、鋳造の金属アンテナなどとして実装され得る。アンテナ素子１２１としてのチップアンテナにおいて、例えば、インダクタを形成する導体材料と、誘電体材料および磁性体材料とが積層され得る。

給電素子１２２は、アンテナ素子１２１と、給電点１２３との間に接続される。給電素子１２２は、例えば銅などの導体材料を含む針金、パイプなどであってもよいし、基板１１０上に導電性の箔の貼付、またはエッチング、印刷などによって形成されてもよい。

通信回路１３０は、基板１１０上に設置され、アンテナ回路１２０と電気的に接続される。通信回路１３０は、アンテナ回路１２０を介して、信号の送信処理および受信処理の少なくとも一方を行う。通信回路１３０は、信号の送信を実現するために、例えば、変調器、デジタルアナログ変換器、アップコンバータ、フィルタ、電力増幅器などを含み得る。また、通信回路１３０は、信号の受信を実現するために、例えば、低雑音増幅器、フィルタ、ダウンコンバータ、アナログデジタル変換器、復調器などを含み得る。また、通信回路１３０は、アンテナ回路１２０の送受信を切り替えるために、スイッチを含み得る。

バッテリ１４０は、基板１１０上に設置され、通信回路１３０を含む電子機器１００内の様々な要素へエネルギーを供給する。バッテリ１４０は、例えばリチウムイオン電池などの二次電池であり得るが、その他の二次電池、または一次電池であってもよい。また、バッテリ１４０は、より広義のエネルギー供給部に置き換えられてよい。このエネルギー供給部は、バッテリ１４０に相当するものであってもよいし、例えば振動発電などのエナジーハーベスティングにより発生させた電力を供給してもよい。

以上説明したように、適用例に係る電子機器１００では、基板１１０上のアンテナ回路１２０の給電点１２３付近に禁止領域１１２が定められ、通信回路１３０およびバッテリ１４０などの金属体の当該禁止領域１１２への設置が禁じられる。他方で、例えばねじ部材などの浮遊導体は、禁止領域１１２への設置が許容される。故に、基板１１０は、ねじ部材を通す複数の穴部の少なくともうちの１つ（１１１）が禁止領域１１２内に形成される。故に、この電子機器１００によれば、アンテナ回路１２０の周囲に設置される金属体による放射効率の低下を抑制しながらも、禁止領域１１２が完全なデッドスペースとなることを防ぎその筐体内部の限られたスペースを有効に活用することができる。すなわち、電子機器１００は、その無線通信に必要とされる性能を確保しながら、その筐体内部に最低限必要とされるスペースをより小さくすることができる。

§２ 構成例
図２に、実施形態に係る電子機器１００の外観が例示される。図２において電子機器１００はスマートウォッチのように腕時計と類似した形状であるが、電子機器１００の形状はこれに限定されない。図２には、表面および裏面に開口のある略筒状の筐体２１０と、筐体２１０の表面側の開口（の少なくとも一部）を塞ぐガラス蓋２２０と、筐体２１０に接続されたベルト部材２３０とが描かれている。

筐体２１０は、金属製であるか、または金属材料を含む（例えば、非金属材料に金属をメッキしたものであってもよい）。これにより、筐体２１０の耐久性を高め、かつ、高級感あるデザインにするとともに、図６を用いて後述するように、アンテナ回路１２０の電気長を擬似的に延長する効果がある。

ガラス蓋２２０は、ガラスまたはその他の透光性材料を含み、図２には示されていないがディスプレイからの光を通す。すなわち、ユーザは、ディスプレイの表示内容をガラス蓋２２０越しに見ることができる。なお、ガラス蓋２２０を単にカバー部材と呼ぶこともできる。

ベルト部材２３０は、筐体２１０の裏面、裏面側の開口（の少なくとも一部）を塞ぐ裏蓋、またはその他の支持体に接続される。ユーザは、筐体２１０の裏面が内側を向くようにベルト部材２３０を手首付近に巻き付けることで、電子機器１００を装着できる。なお、後述されるように電子機器１００がそのセンサ部の１つとして血圧計を備える場合に、ベルト部材２３０はカフとして使用され得る。

図３に例示されるように、電子機器１００は、例えばスマートフォン、タブレット端末、ラップトップなどの他のコンピュータであるユーザ装置３１０に接続される。電子機器１００およびユーザ装置３１０は、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどの近距離無線通信を用いて接続され得る。電子機器１００は、必要に応じて、血圧データ、動きデータ（例えば、加速度データもしくは角速度データ）、または動きデータに基づいて計算された歩数データ、活動量データ、消費カロリーデータなどのセンサデータをユーザ装置３１０へ送信してもよい。逆に、電子機器１００は、ユーザ装置３１０から例えば着信通知、メール通知など種々のデータを受信して、そのディスプレイに表示してもよい。

ユーザ装置３１０は、ＢｌｕｅｔｏｏｔｈまたはＷｉＦｉなどを用いて、電子機器１００からセンサデータを受信する。他方、ユーザ装置３１０は、電子機器１００に表示させるための種々のデータを電子機器１００へ送信してもよい。また、ユーザ装置３１０は、図３に例示されるように、ネットワーク経由でサーバ３２０に接続され得る。ただし、ユーザ装置３１０とサーバ３２０との接続は必須ではなく、電子機器１００およびユーザ装置３１０の２者間で連携することもあり得る。ユーザ装置３１０は、例えば３Ｇ、４Ｇなどの移動体通信、Ｗｉ－Ｆｉ、Ｗｉ－ｍａｘなどを用いて、センサデータをネットワーク経由でサーバ３２０へ送信する。

このほか、ユーザ装置３１０は、電子機器１００によって送信されるセンサデータをグラフ化して表示してもよい。ユーザ装置３１０には、センサデータを管理するためのアプリケーションがインストールされていてもよい。

サーバ３２０は、ユーザ装置３１０から送信されたセンサデータを蓄積する。サーバ３２０は、例えばユーザの保険加入査定、健康増進プログラムの成績評価などに供するために、保険会社またはプログラム運営者のＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）などからのアクセスに応じて当該ユーザのセンサデータを送信してもよい。

次に、図４を用いて、電子機器１００のハードウェア構成の一例について説明する。図４は、電子機器１００のハードウェア構成の一例を模式的に例示する。

図４に例示するように、本実施形態に係る電子機器１００は、制御部４１０と、通信回路１３０と、操作入力部４２０と、記憶部４３０と、出力装置４４０と、センサ部４５０とが電気的に接続されたコンピュータであってよい。さらに、電子機器１００において、アンテナ回路１２０は通信回路１３０に電気的に接続され、バッテリ１４０は図４の各要素にエネルギーを供給する。

制御部４１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などを含む。ＣＰＵは、記憶部４３０に格納されたプログラムをＲＡＭに展開する。そして、ＣＰＵがこのプログラムを解釈および実行することで、制御部４１０は、様々な情報処理を実行可能となる。

例えば、制御部４１０は、通信回路１３０から受信データを受け取ったり、逆に通信回路１３０へ送信データを渡したりする。また、制御部４１０は、出力装置４４０へ出力データを渡したり、センサ部４５０による測定の開始／終了を命令したりする。さらに、制御部４１０は、操作入力部４２０からユーザによる操作入力を受け取り、これに応じた動作、例えば後述されるディスプレイ４４１の画面遷移、ユーザ装置３１０とのデータの送受信、センサ部４５０による測定の開始／終了制御、などを行う。

操作入力部４２０は、ユーザによる操作入力を受け取るハードウェアである。操作入力部４２０は、例えば電子機器１００の筐体２１０の側面に備え付けられたボタン、竜頭など、またはタッチスクリーンを含み得る。

記憶部４３０は、いわゆる補助記憶装置であり、例えば、内蔵のフラッシュメモリなどの半導体メモリであり得る。記憶部４３０は、制御部４１０で実行されるプログラム、制御部４１０によって使用されるデータ（例えば、各種センサデータ）などを記憶する。

出力装置４４０は、動画像、静止画像、テキストなどを表示するディスプレイ４４１を含んでいてもよく、さらに音声、楽曲などを出力するスピーカなどの他のデバイスを含み得る。ディスプレイ４４１は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ、などである。ディスプレイ４４１は、センサデータ、ユーザ装置３１０からの受信データなどを表示し得る。

センサ部４５０は、所定の物理量を測定してセンサデータを生成し、制御部４１０に渡す。センサ部４５０は、図４に示した血圧計４５１のほか、動きセンサ（例えば、加速度センサ、ジャイロセンサなど）、カメラ（イメージセンサ）、マイクロフォン、脈波センサ、環境センサ（温度センサ、湿度センサ、気圧センサなど）などを含み得る。また、センサデータは、生のセンシングデータに限られず、これを補正したり、加工したりすることで生成されたデータを含み得る。

血圧計４５１は、ユーザの血圧を１拍毎に連続測定可能な血圧計（以降、連続型血圧計と称する）を含むことができる。連続型血圧計は、脈波伝播時間（ＰＴＴ；Ｐｕｌｓｅ Ｔｒａｎｓｉｔ Ｔｉｍｅ）からユーザの血圧を連続測定してもよいし、トノメトリ法または他の技法により連続測定を実現してもよい。

血圧計４５１は、連続型血圧計に代えて、または、加えて、連続測定不可能な血圧計（以降、非連続型血圧計と称する）を含むこともできる。非連続型血圧計は、例えば、オシロメトリック方式の血圧計であり得る。オシロメトリック方式の血圧計は、カフを加圧後に減圧していく段階での圧脈波を検出し、これに基づいてユーザの血圧を決定する。血圧計４５１がオシロメトリック方式の血圧計を含む場合に、前述のように、電子機器１００のベルト部材２３０がカフとして使用されてもよい。

非連続型血圧計（特に、オシロメトリック方式の血圧計）は、連続型血圧計に比べて、測定精度が高い傾向にある。故に、血圧計は、例えば、何らかの条件が満足する（例えば、連続型血圧計によって測定されたユーザの血圧データが所定の状態を示した）ことをトリガとして、連続型血圧計に代えて非連続型血圧計を作動させ、血圧データをより高い精度で測定してもよい。

なお、電子機器１００の具体的なハードウェア構成に関して、実施形態に応じて、適宜、構成要素の省略、置換及び追加が可能である。例えば、制御部４１０は、複数のプロセッサを含んでもよいし、電子機器１００は、複数台の情報処理装置などで構成されてもよい。

図５に、電子機器１００の裏面が例示される。図５に例示されるように、電子機器１００において、筐体２１０の裏面側の開口（の少なくとも一部）は裏蓋５１０によって塞がれる。なお、筐体２１０および裏蓋５１０は必ずしも別個の部品である必要はなく、一体に形成されていてもよい。

裏蓋５１０は、金属製であってもよいが、放射効率の低下を抑制する観点から、金属材料を全く含まないか、またはその少なくとも一部の領域において金属材料を含まないようにしてもよい。この少なくとも一部の領域とは、例えば、アンテナ回路１２０の設置領域と平面的に重畳するように定められる。具体的には、裏蓋５１０のうち金属材料を含まない領域を基板１１０に略平行な平面に投影した正射影は、アンテナ回路１２０の設置領域を当該平面に投影した正射影を包含する。すなわち、この裏蓋５１０（の少なくとも一部の領域）は、アンテナ回路１２０によって送受信される電磁波の放射口として利用することができる。裏蓋５１０は、例えばねじ止めにより、筐体２１０に接続され得る。裏蓋５１０を単にカバー部材と呼ぶこともできる。

また、前述のように、筐体２１０は、アンテナ回路１２０の電気長を擬似的に延長する効果がある。基板１１０のうち図５の破線領域に対応する領域では、図６のように、アンテナ素子１２１の先端が、筐体２１０の一部に近接して配置されており、両者の間には寄生容量が生じることになる。この寄生容量は、容量冠とみなすことができ、アンテナ回路１２０の放射効率の低下を抑制しながら、アンテナ回路１２０の電気長を等価的に延長することができる。両者の距離は、例えば２ｍｍ以下に定められるが、これに限定されない。

アンテナ回路１２０が単独で動作する場合に、アンテナ電流は、図７に例示されるように、アンテナ素子１２１の先端（開放端）付近が節、給電点１２３付近が腹となるように分布する。他方、アンテナ素子１２１に容量冠が接続された場合に、アンテナ電流の節の位置は、図８に例示されるように、図７の例よりも遠方に延びている。これは、アンテナ回路１２０の電気長が延長されたことと等価である。故に、アンテナ回路１２０の電気長を目標周波数の１／４波長よりも短く設定したとしても、アンテナ回路１２０の動作時の共振周波数を目標周波数に近づけることが可能となる。

図９には、電子機器１００の断面構造の一例が示される。図９は、電子機器１００をその表面に略垂直な平面で、アンテナ回路１２０を通るように切断した断面の一例を表す。筐体２１０は、開口に連続する内壁面に、当該開口内側へ突出する突起部を有している。ガラス蓋２２０は、筐体２１０の突起部によって間隙を開けて支持される。

筐体２１０の突起部とガラス蓋２２０との間隙には、絶縁部材６１０が充填される。この絶縁部材６１０は、この間隙を密封して防水・防塵効果を高めると同時に、筐体２１０の内部空間と外部空間との間で電磁波を通す電気的スリットを形成する。この電気的スリットは、アンテナ回路１２０によって送受信される電磁波の放射口として利用することができる。なお、絶縁部材６１０は、図９のようにディスプレイ４４１との間に間隙を有していてもよいし、ディスプレイ４４１に接していてもよい。

放射口の長さは、目標周波数の１／４波長以上であることが好ましい。仮に、ガラス蓋を直径３ｃｍ程度の円盤状と仮定すれば、その外周、すなわち約１０ｃｍ程度の放射口を確保することができ、これは２．４ＧＨｚ帯の電磁波に必要とされる放射口の長さである３ｃｍを上回っている。この電気的スリットは、電子機器１００の部品同士の間隙を利用して形成され、筐体２１０またはその他の部品の切削などの加工を必要としないので、電子機器１００のデザインの自由度を殆ど制約しない。

［作用・効果］
以上説明したように、実施形態に係る電子機器は、基板上にアンテナ回路、通信回路およびバッテリを設置するが、これら通信回路およびバッテリは基板のうちアンテナ回路の周囲に定められた禁止領域内への設置が禁じられる。他方、この電子機器において、基板は、上記禁止領域内にその表面裏面間を貫通する、ねじ止めのための穴部を有する。故に、この電子機器によれば、アンテナ回路の周囲に設置される金属体による放射効率の低下を抑制しながらも、禁止領域が完全なデッドスペースとなることを防ぎその筐体内部の限られたスペースを有効に活用することができる。すなわち、この電子機器は、その無線通信に必要とされる性能を確保しながら、その筐体内部に最低限必要とされるスペースをより小さくすることができる。

§３ 変形例
以上、本開示の実施の形態を詳細に説明してきたが、前述までの説明はあらゆる点において本開示の例示に過ぎない。本開示の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。例えば、以下のような変更が可能である。なお、以下では、上記実施形態と同様の構成要素に関しては同様の符号を用い、上記実施形態と同様の点については、適宜説明を省略した。以下の変形例は適宜組み合わせ可能である。

＜４．１＞
図９に電子機器１００の断面構造を示したが、この変形例を図１０に示す。図１０は、電子機器１００をその表面に略垂直な平面で、アンテナ回路１２０を通るように切断した断面の別の例を表す。筐体２１０は、図９の例と同様に、開口に連続する内壁面に、当該開口内側へ突出する突起部を有している。ただし、この突起部は、ガラス蓋２２０ではなく環状枠７１０を間隙を開けて支持する。

環状枠７１０は、表面および裏面に開口を有する、略筒状の枠体である。環状枠７１０は、その開口に連続する内壁に当該開口内側へ突出する突起部を有している。ガラス蓋２２０は、この突起部によって間隙を開けて支持される。環状枠７１０は、例えば、筐体２１０へ加わった外力がガラス蓋２２０に伝わる際の緩衝材、または装飾としての役割を果たすほか、後述するように電気的スリットを増設する効果がある。環状枠７１０は、ガラス蓋２２０を（間接的に）支持するので、支持部材と呼ぶこともできる。

環状枠７１０の突起部とガラス蓋２２０との間隙には、絶縁部材７２０が充填される。また、筐体２１０の突起部と環状枠７１０との間隙には、絶縁部材７３０が充填される。これらの絶縁部材７２０および絶縁部材７３０は、これらの間隙を密封して防水・防塵効果を高めると同時に、筐体２１０の内部空間と外部空間との間で電磁波を通す電気的スリットを形成する。これらの電気的スリットは、アンテナ回路１２０によって送受信される電磁波の放射口として利用することができる。なお、絶縁部材７２０および絶縁部材７３０はそれぞれ、図１０のようにディスプレイ４４１との間に間隙を有していてもよいし、ディスプレイ４４１に接していてもよい。

放射口の長さは、目標周波数の１／４波長以上であることが好ましい。仮に、ガラス蓋を直径３ｃｍ程度の円盤状と仮定すれば、その外周、すなわち約１０ｃｍ程度の放射口を２箇所確保することができ、これらは２．４ＧＨｚ帯の電磁波に必要とされる放射口の長さである３ｃｍを上回っている。これらの電気的スリットは、電子機器１００の部品同士の間隙を利用して形成され、筐体２１０またはその他の部品の切削などの加工を必要としないので、電子機器１００のデザインの自由度を殆ど制約しない。

なお、これら放射口の一方が不要である場合には、絶縁部材７２０および絶縁部材７３０の一方が省略されてもよい。また、図９および図１０を用いて説明した、部品間に形成された電気的スリットに限らず、電子機器１００が例えば非接触給電などの他の目的の開口を有する場合には、この開口をアンテナ回路１２０によって送受信される電磁波の放射口として利用してもよい。さらに、放射口の大きさが目標周波数の１／４波長に満たない場合であっても、当該放射口の近傍にアンテナ回路１２０を設置することで、放射効率の低下を抑制できる。

ただし、ここまで説明した実施形態は全て、あらゆる点において本開示の例示に過ぎない。本開示の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。つまり、本開示の実施にあたって、実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。なお、各実施形態において登場するデータを自然言語により説明しているが、より具体的には、コンピュータが認識可能な疑似言語、コマンド、パラメータ、マシン語等で指定される。

上記各実施形態の一部または全部は、特許請求の範囲のほか以下に示すように記載することも可能であるが、これに限られない。

基板（１１０）と、
前記基板上に設置されたアンテナ回路（１２０）と、
前記基板上に設置され、前記アンテナ回路と電気的に接続された通信回路（１３０）と、
前記基板上に設置され、前記通信回路へエネルギーを供給するエネルギー供給部（１４０）と
を具備し、
前記エネルギー供給部は、前記基板のうち、前記アンテナ回路の周囲に定められた領域（１１２）外に設置され、
前記基板は、前記領域内に当該基板を貫通する穴部（１１１）を備える、
無線通信装置（１００）。

１００・・・電子機器
１１０・・・基板
１１１・・・穴部
１１２・・・禁止領域
１２０・・・アンテナ回路
１２１・・・アンテナ素子
１２２・・・給電素子
１２３・・・給電点
１３０・・・通信回路
１４０・・・バッテリ
２１０・・・筐体
２２０・・・ガラス蓋
２３０・・・ベルト部材
３１０・・・ユーザ装置
３２０・・・サーバ
４１０・・・制御部
４２０・・・操作入力部
４３０・・・記憶部
４４０・・・出力装置
４４１・・・ディスプレイ
４５０・・・センサ部
４５１・・・血圧計
５１０・・・裏蓋
６１０，７２０，７３０・・・絶縁部材
７１０・・・環状枠

Claims (9)

1. 基板と、
   前記基板上に設置されたアンテナ回路と、
   前記基板上に設置され、前記アンテナ回路と電気的に接続された通信回路と、
   前記基板上に設置され、前記通信回路へエネルギーを供給するエネルギー供給部と
   を具備し、
   前記通信回路およびエネルギー供給部は、前記基板のうち、前記アンテナ回路の周囲に定められた領域外に設置され、
   前記基板は、前記領域内に当該基板を貫通する穴部を備え、
   前記穴部には電気的に独立した浮遊導体が取り付けられる、
   無線通信装置。
2. 支持体と、
   前記穴部を通って前記基板を前記支持体に固定するねじ部材と
   をさらに具備し、
   前記ねじ部材は、金属材料を含む、
   請求項１に記載の無線通信装置。
3. 少なくとも前記基板を収容する筐体をさらに具備し、
   前記筐体は、金属材料を含み、
   前記アンテナ回路は、前記筐体の間で寄生容量が生じるように設置される、
   請求項１に記載の無線通信装置。
4. 前記アンテナ回路の電気長は、目標周波数の１／４波長よりも短い、請求項３に記載の無線通信装置。
5. 請求項１に記載の無線通信装置と、
   物理量を測定し、センサデータを生成するセンサと
   を具備し、
   前記通信回路は、前記アンテナ回路を介して前記センサデータを送信する、
   センサ装置。
6. 請求項１に記載の無線通信装置と、
   物理量を測定し、センサデータを生成するセンサと、
   前記センサデータを表示するディスプレイと
   を具備する、センサ装置。
7. 前記センサは、血圧計を含む、請求項６に記載のセンサ装置。
8. 基板と、
   前記基板上に設置されたアンテナ回路と、
   前記基板上に設置され、前記アンテナ回路と電気的に接続された通信回路と、
   前記基板上に設置され、前記通信回路へエネルギーを供給するエネルギー供給部と、を具備し、
   前記通信回路およびエネルギー供給部は、前記基板のうち、前記アンテナ回路の周囲に定められた領域外に設置され、
   前記基板は、前記領域内に当該基板を貫通する穴部を備える、
   無線通信装置と、
   物理量を測定し、センサデータを生成する、血圧計を含むセンサと、
   前記センサデータを表示するディスプレイと、
   表面および裏面に第１の開口および第２の開口をそれぞれ有する略筒状の筐体と、
   前記第１の開口の少なくとも一部を塞ぐ第１のカバー部材と、
   前記第２の開口の少なくとも一部を塞ぐ第２のカバー部材と
   を具備し、
   前記筐体は、金属材料を含み、
   前記第１のカバー部材は、前記ディスプレイからの光を通す透光性材料を含み、
   前記第２のカバー部材は、その少なくとも一部の領域において金属材料を含まず、
   前記筐体は、少なくとも前記基板を収容し、
   前記第２のカバー部材の前記少なくとも一部の領域を前記基板に略平行な平面に投影した第１の正射影は、前記アンテナ回路の設置領域を当該平面に投影した第２の正射影を包含する、
   センサ装置。
9. 請求項８に記載のセンサ装置と、
   前記筐体に接続されたベルト部材と
   を具備する、ウェアラブルデバイス。

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