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JP2004166176A - アンテナ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ICカードとリーダライタとの通信可能な範囲を広げる。
【解決手段】非接触型のICカード1に対してデータの書き込み及び読み出しを行うためのR/W50用のアンテナ装置60であり、このアンテナ装置60は、電磁界を放射しICカード1側のループコイル4と磁気結合してデータの送受信を行うループコイル61と、ループコイル61のICカード1と対向する主面とは反対側の主面に対向して配置された磁性体シート62とを有し、磁性体シート62は、必要な通信範囲に応じて、その比透磁率μ’と、その飽和磁化量Msと厚みtとの積Ms・tとが設定される。
【選択図】 図2

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁場を誘導結合する非接触型のICカードに対してデータの書き込み及び読み出しを行うためのリーダライタ用のアンテナ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、鉄道の自動改札機や、建物への入退出におけるセキュリティシステム、電子マネーシステム等の分野では、非接触式のICカードやICタグ等を用いた、いわゆるRFID(Radio Frequency IDentification)システムが導入され始めている。このRFIDシステムは、図29に模式的に示すように、非接触式ICカード100と、このICカード100に対してデータの書き込みや読み出しを行うリーダライタ101とから構成されている。そして、このRFシステムでは、電磁誘導の原理に基づいて、リーダライタ101側のループアンテナ102から電磁場が放射されると、放射された電磁場が誘導結合によってICカード100側のループアンテナ103と磁気的に結合し、ICカード100とリーダライタ101との間で通信が行われる。
【0003】
したがって、このようなRFIDシステムでは、従来の接触型ICカードシステムのように、リーダライタに対してICカードを装填したり金属接点を接触させたりする手間が省け、簡易且つ高速にデータの書き込みや読み出しを行うことができる。
【0004】
また、このRFIDシステムでは、リーダライタ101から送信される電磁場からICカード100に対して必要な電力が供給されるため、ICカード内に電池等の電源を持つ必要がなく、メンテナンス性に優れた且つ低価格で信頼性の高いICカードを提供することができる。
【0005】
ところで、上述したRFIDシステムでは、ICカード100とリーダライタ101との十分な通信可能な範囲を確保するために、ある程度の磁界強度を持った電磁場を放射することのできるループアンテナ102をリーダライタ101側に設ける必要がある。
【0006】
一般に、リーダライタ101用のループアンテナ102は、図30に示すような平面状に導線が巻線されたループコイル200からなっており、このループコイル200は、その中心部を挟んで相対向する各巻線間の間隔及び線幅を等しくした対称形状を有している。なお、これらの具体例としては、Reader/Writerモジュールに接続された本体側アンテナ(例えば、特許文献1を参照。)や、リードライト装置RWのAG1,AG2,AG3(例えば、特許文献2を参照。)等が挙げられる。
【0007】
したがって、このような対称形状を有するリーダライタ101用のループアンテナ102では、図31に示すような対称な磁場分布となる。
【0008】
また、このループアンテナ102によりICカード100に誘導された電流強度のカード位置依存性を図32に示すと、ループコイル200の中心部を挟んで相対向する位置に、2つの通信可能な領域S’,S’が形成されることになる。具体的に、通信可能な領域S’は、リーダライタ101側のループアンテナ102とICカード100側のループアンテナ103との互いに対向する各4辺から発生する磁界がそれぞれの位置で誘導結合した理想的な結合状態であるのに対して、この通信可能な領域S’より外側になると、リーダライタ101側のループアンテナ102が発生する磁場の向きが反転する中央の領域でICカード100側のループアンテナ103に錯交する磁場が互いに打ち消し合うために、誘導電流が通信に必要なレベル以下となる。さらに、外側に向かうとリーダライタ101側のループアンテナ102とICカード100側のループアンテナ103との4辺のうち、1辺同士のみが結合するために、通信可能な領域S’より誘導電流が小さく且つ狭い通信可能な領域S’が現れる。
【0009】
なお、図32において、横軸の原点0は、リーダライタ101側のループアンテナ102の中心位置を示し、正方向は、ICカード100が原点0から外側に向う方向を示す。一方、縦軸は、リーダライタ101側のループアンテナ102の磁界が電磁誘導によってICカード100側のループアンテナ103に発生させた誘導電流強度を示し、図32中点線s’で示す値以上となる領域が通信可能な領域となる。
【0010】
ここで、ICカード100側のループアンテナ103とリーダライタ101側のループアンテナ102との中心位置が一致したところ、すなわち原点0から外側にできるだけ通信可能な領域S’が連続的に広がるほど、使い勝手がよいことになる。
【0011】
しかしながら、上述した従来のループコイル200では、原点0から外側に向かうと、通信可能な領域S’から一端外れて通信不可能な領域に入り、更に外側に向かうことによって通信可能な領域S’に再び入ることになる。実用的な観点からは、通信可能な領域S’と通信可能な領域S’との間に通信不可能な領域のない、換言すれば、通信可能な領域S’のみを広げることが望ましい。
【0012】
また、このようなリーダライタ101用のループアンテナ102は、渦電流の影響等によりMg合金等の金属筐体にそのまま取り付けて使用することができない。このため、図33に示すように、金属筐体300を使用する場合には、この金属筐体300とループコイル200との間に磁性体シート301を介在させ、このループコイル200上に保護材であるポリカーボネート等の樹脂シート302を配置した構造としている。しかしながら、この場合も、リーダライタ101用のループアンテナ102は、ICカード100に対して効率よく電磁場を放射することができず、上述したICカード100とリーダライタ101との通信可能な範囲が狭くなるといった問題が発生してしまう。
【0013】
さらに、図34に示すように、樹脂筐体400を使用した場合には、電子回路に電磁誘導雑音を起こさぬように、この樹脂筐体400内にある電気回路基板401とループアンテナ102との間にスペーサ402を配置しなければならず、厚み方向の寸法増加を招いてしまう。さらに、従来のリーダライタ101用のループアンテナ102は、ICカード100側のループアンテナ103と略々同じ大きさを有している。したがって、このような従来のリーダライタ101用のループアンテナ102では、小型化及び薄型化が困難である。
【0014】
以上のような技術的な困難性がある一方で、例えば携帯可能な小型電子機器の樹脂筐体や金属筐体に、上述したリーダライタ101を搭載する場合がある。この場合、ICカード100の外形よりも同等若しくは小さい且つ薄型のリーダライタ用のループアンテナ102が必要となる。
【0015】
しかしながら、上述した携帯可能な小型電子機器では、固定設置型の電子機器とは異なり、装置の大きさに制約があるために、空間配置を工夫したとしても、ループアンテナ102が放射する電磁場が内部に近接して配置された電子回路基板等に影響を与えることを低減したり、金属筐体によるループアンテナ102への影響を低減する目的で、その内部空間を確保することには大きな制約がある。したがって、これら金属筐体によるループアンテナ102への影響や、ループアンテナ102自身が放射する電磁場の電子回路基板等に与える影響を低減する新たな方法が望まれている。
【0016】
さらに、携帯可能な小型電子機器では、固定設置型の電子機器とは異なり、低消費電力化の要求が強く、ループアンテナ102の駆動電流を大きくする余裕がなく、小さな駆動電流でも磁場強度を確保することのできる高効率なアンテナ構造が新たに必要となる。
【0017】
さらにまた、携帯可能な小型電子機器では、設置場所の制限や例えばキーボード等の他の機能を設置する場所との位置関係によって、希望するリーダライタ101の送受信位置が必ずしもループアンテナ102の中心とはならず、使い勝手を考慮した送受信位置を自由に設定したいといった携帯可能な小型電子機器特有の要求もある。
【0018】
ところで、空間配置以外の方法で金属筐体によるループアンテナ102への影響を低減し得る従来技術としては、板状の磁性材料を使い金属体の影響を低減したICタグ・アンテナ(例えば、特許文献3を参照。)や、磁性材料を使いアンテナ磁界を偏向することにより金属体の影響を低減したカードローダ・アンテナ(例えば、特許文献4を参照。)がある。
【0019】
【特許文献1】
特開平10−144048号公報(第3−4頁、第4図)
【特許文献2】
特開2001−331829号公報(第19頁、第16図)
【特許文献3】
特開2001−331772号公報
【特許文献4】
特開2002−123799号公報
【0020】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術は、何れも使用電力及び設置場所が材料的及び空間的に制限された携帯可能な小型電子機器において、最適な小型且つ薄型のR/W用のループアンテナを実現するものではない。
【0021】
そこで、本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、放射電磁界分布を制御し且つ有効利用することによって、ICカードとリーダライタとの通信可能な範囲を拡大することを可能とすると共に、筐体の材質による影響を低減することによって、更なる小型化及び高性能化を可能としたリーダライタ用のアンテナ装置を提供することを目的とする。
【0022】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明に係るアンテナ装置は、誘導結合により非接触型のICカードに対してデータの書き込み及び読み出しを行うためのリーダライタ用のアンテナ装置である。そして、このアンテナ装置は、誘導結合を行うためのループコイルと、ループコイルのICカードと対向する主面とは反対側の主面に対向して配置された磁性体とを有し、磁性体は、必要な通信範囲に応じて、その比透磁率μ’と、その飽和磁化量Msと厚みtとの積Ms・tとが設定されることを特徴としている。
【0023】
以上のように、本発明に係るアンテナ装置では、ループコイルのICカードと対向する主面とは反対側の主面に対向して配置された磁性体の比透磁率μ’及び飽和磁化量Msと厚みtとの積Ms・tを最適化することによって、ICカードとリーダライタとの通信可能な範囲を広げることができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用したアンテナ装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0025】
本発明を適用したRFIDシステムは、図1に示すように、非接触型ICカード1と、このICカード1に対してデータの書き込み及び読み出しを行うリーダライタ(以下、R/Wという。)50とから構成されている。
【0026】
ICカード1は、例えばISO7810に準拠した電池等の電源を持たないバッテリレスのICカードである。このICカードは、いわゆるクレジットカードと同サイズ、すなわち手のひらに乗る程度の大きさで矩形板状に形成されてなる。そして、このICカード1は、その内部に設けられた基板上に、電磁場と結合してデータを送受信するループアンテナ2と、データの書き込み及び読み出しを行うための各種処理を行う電子回路が集積されたIC(Integrated Circuit)3とを有している。
【0027】
ループアンテナ2は、平面状に導線が巻線されたループコイル4からなり、このループコイル4と並列に接続されたコンデンサ5と共に共振回路を構成している。そして、このループアンテナ2は、後述するR/W50側のループアンテナから放射された電磁場と結合し、結合された電磁場を電気信号に変換した後、ICに供給する。
【0028】
IC3は、ループコイル4から供給された電気信号を整流平滑する整流回路6と、整流回路6から供給された電気信号を直流電力に変換するレギュレータ7と、整流回路6から供給された電気信号の高域成分を抽出するHPF(High Pass-Filter)8と、HPF8から入力された高周波成分の信号を復調する復調回路9と、この復調回路9から供給されるデータに対応してデータの書き込み及び読み出しを制御するシーケンサ10と、復調回路9から供給されるデータを記憶するメモリ11と、ループコイル4により送信するデータを変調する変調回路12とを有して構成される。
【0029】
整流回路6は、ダイオード13、抵抗14及びコンデンサ15から構成されている。このうち、ダイオード13のアノード端子がループコイル4及びコンデンサ5の一端に接続され、ダイオード13のカソード端子が抵抗14及びコンデンサ15の一端に接続され、抵抗14及びコンデンサ15の他端がループコイル4及びコンデンサ5の他端に接続されている。そして、この整流回路6は、ループコイル4から供給された電気信号を整流平滑した電気信号をレギュレータ7及びHPF8に出力する。
【0030】
レギュレータ7は、上述した整流回路6のダイオード13のカソード端子、抵抗14及びコンデンサ15の一端と接続されている。そして、このレギュレータ7は、整流回路6から供給された電気信号の電圧変動(データ成分)を抑制し、安定化した後、直流電力としてシーケンサ10に供給する。これにより、シーケンサ10等の誤動作の原因となる、例えばICカード1の位置が動くことにより発生する電圧変動、並びにICカード1内の消費電力の変化により発生する電圧変動が抑制される。
【0031】
HPF8は、コンデンサ16及び抵抗17により構成されており、上述した整流回路6から供給された電気信号の高域成分を抽出し、復調回路9に出力する。
【0032】
復調回路9は、上述したHPF8のコンデンサ16の他端及び抵抗17の一端と接続されており、このHPF8から入力された高周波成分の信号を復調し、シーケンサ10に出力する。
【0033】
シーケンサ10は、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)を内部に有しており、上述した復調回路9と接続されている。そして、このシーケンサ10は、復調回路9から入力された信号(コマンド)をRAMに記憶させ、ROMに内蔵されているプログラムに従ってこれを解析し、解析された結果に基づいて、必要に応じてメモリ11に格納されているデータを読み出す。或いはメモリ11に復調回路9から供給されるデータを書き込む。また、このシーケンサ10は、コマンドに対応するレスポンスを返すために、レスポンス信号を生成し、変調回路12に供給する。
【0034】
メモリ11は、データの保持に電力を必要としないEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)等の不揮発性メモリからなり、上述したシーケンサ10と接続されている。そして、このメモリ11は、シーケンサ10の解析結果に基づいて、復調回路9から供給されるデータを記憶する。
【0035】
変調回路12は、インピーダンス18とFET(Field Effect Transistor)19との直列回路から構成されており、このうち、インピーダンス18の一端が上述した整流回路6のダイオード13のカソード端子に接続され、インピーダンス18の他端がFET19のドレイン端子と接続され、FET19のソース端子が接地点に接続され、FET19のゲート端子がシーケンサ10と接続されている。また、この変調回路12は、上述した共振回路を構成するループコイル4と並列に接続されており、FET19をシーケンサ10からの信号に対応してスイッチング動作させ、ループコイル4に対するインピーダンス18の負荷を変動させる、いわゆる付加変調方式を採用している。
【0036】
これに対して、R/W50は、送受信するデータの制御を行う制御回路51と、データの変調及び復調を行う変調回路52及び復調回路53と、電磁場と結合してデータを送受信するループアンテナ54とを有して構成される。
【0037】
制御回路51は、例えば外部からの指令や内蔵するプログラムに従って、各種制御用のコントロール信号を生成し、変調回路52及び復調回路53を制御すると共に、指令に対応した送信データを生成し、変調回路52に供給する。また、制御回路51は、復調回路53からの応答データに基づいて、再生データを生成し、外部に出力する。
【0038】
変調回路52は、制御回路51から入力された送信データを発信器が変調し、この変調した信号をループアンテナ54に供給する。
【0039】
復調回路53は、ループアンテナ54からの変調波を復調し、この復調したデータを制御回路51に供給する。
【0040】
ループアンテナ54は、平面状に導線が巻線されたループコイルからなり、変調回路52より供給された変調波に対応した電磁場を放射すると共に、ICカード1側のループコイル4の負荷変動を検出する。なお、ループアンテナ54には、R/W50のアンテナ駆動回路方式に応じて、共振用のコンデンサが並列或いは直列に接続される場合もある。
【0041】
以上のように構成されるRFIDシステムでは、ICカード1に対して所定のデータの書き込みが指令されると、この指令に基づいて、R/W50の制御回路51が書き込みのためのコマンド信号を生成すると共に、指令に対応した送信データ(書き込みデータ)を生成し、変調回路52に供給する。そして、変調回路52は、入力された信号に基づいて、発振信号の振幅を変調し、ループアンテナ54に供給する。そして、ループアンテナ54は、入力された変調信号に対応する電磁波を放射する。
【0042】
ここで、ICカード1のループコイル4及びコンデンサ5からなる共振回路の共振周波数は、R/W50からの発振周波数(キャリア周波数)に対応する値(例えば13.56MHz)に設定されている。したがって、この共振回路は、放射された電磁場を共振動作により受信し、受信した電磁場を電気信号に変換した後、IC3に供給する。そして、変換された電気信号は、整流回路6に入力され、この整流回路6により整流平滑された後、レギュレータ7に供給される。そして、このレギュレータ7は、整流回路6から供給された電気信号の電圧変動(データ成分)を抑制し、安定化した後、直流電力としてシーケンサ10に供給する。
【0043】
また、整流回路6により整流平滑された信号は、変調回路12を介してHPF8に供給され、高域成分が抽出された後、復調回路9に供給される。そして、この復調回路9は、入力された高周波成分の信号を復調し、シーケンサ10に供給する。そして、このシーケンサ10は、復調回路9から入力された信号(コマンド)をRAMに記憶させ、ROMに内蔵されているプログラムに従ってこれを解析し、解析された結果に基づいて、メモリ11に復調回路9から供給された書き込みデータを書き込む。
【0044】
一方、シーケンサ10は、復調回路9から入力された信号(コマンド)が読み出し指令である場合に、その指令に対応する読み出しデータをメモリ11から読み出す。また、シーケンサ10は、読み出しデータに対応して、変調回路12のFET19がスイッチング動作される。すなわち、変調回路12では、FET19がオンされると、インピーダンス18にループコイル4に並列に接続され、FET19がオフされると、インピーダンス18とループコイル4との並列接続が解除される。その結果、このICカード1側のループアンテナ2と磁気的に結合しているR/W50側のループアンテナ54のインピーダンスが、読み出しデータに対応して変化する。したがって、ループアンテナ54の端子電圧は、そのインピーダンスの変化に応じて変動することとなり、R/W50は、この変動分を復調回路53が復調することで、読み出しデータを受信することができる。
【0045】
以上のようにして、ICカード1とR/W50との間で通信が行われ、ICカード1に対してR/W50によるデータの書き込み及び読み出しが非接触で行われる。
【0046】
ところで、上述したR/W50側のループアンテナ54は、図2に示す本発明を適用したアンテナ装置60である。
【0047】
具体的に、このアンテナ装置60は、電磁場を誘導結合するためのループコイル61と、このループコイル61のICカード1と対向する主面とは反対側の主面と対向して配置された磁性体シート62とを有している。
【0048】
ループコイル61は、例えばポリイミドやマイカ等の可撓性を有する絶縁フィルム又は基板63の両面に形成された電解銅等の導体金属箔膜をエッチングするなどして形成される。なお、このループコイル61の作製方法は、上述した例に限定されず、例えば銀ペースト等の導体ペーストを用いてループコイル61となる導体パターンを印刷したものでもよく、或いは金属ターゲットをスパッタすることによって基板上にループコイル61となる導体パターンを形成してもよい。
【0049】
また、ループコイル61は、その中心部を挟んで相対向する各巻線間の間隔及び線幅を一の方向において異ならせた非対称形状とされている。すなわち、このループコイル61は、一の方向(図2中矢印Zで示す上下方向)において、その各巻線間の間隔及び線幅が広くなる上部側巻線部61aと、その各巻線間の間隔及び線幅が狭くなる下部側巻線部61bとを有している。
【0050】
一方、磁性体シート62は、その主面内にループコイル61が収まるように、ループコイル61よりも大きい矩形状を為している。そして、このアンテナ装置60は、ループコイル61のICカード1と対向する主面とは反対側の主面に磁性体シート62が貼り合わされた構造を有している。
【0051】
この場合、図2中矢印Zで示す一の方向のアンテナ装置60による磁場分布は、図3に示すように、ループコイル61の各巻線間の間隔及び線幅が広くなる上部側巻線部61aにおいて強調されたものとなる。すなわち、このアンテナ装置60による磁場分布は、図31に示すような対称な磁場分布とは異なり、非対称なものとなる。
【0052】
したがって、このアンテナ装置60では、ループコイル61を非対称形状とし、このループコイル61による放射磁界分布を制御することによって、上述したICカード1とR/W50との通信可能な範囲を広げること共に、通信可能な位置を一の方向においてシフトさせることが可能である。また、このアンテナ装置60では、ループコイル61の大きさをICカード1側のループコイル4よりも小さくすることが可能なことから、更なる小型化が可能である。
【0053】
また、このアンテナ装置60では、磁性体シート62をループコイル61のICカード1と対向する主面とは反対側の主面に対向配置することによって、このループコイル61のICカード1と対向する主面側の磁場分布のみを強調することができる。したがって、このアンテナ装置60では、磁界強度が増強されることによって、ICカード1とR/W50との通信可能な範囲を更に広げることができる。
【0054】
また、上述したR/W50側のループアンテナ54は、図4に示す本発明を適用した他のアンテナ装置70であってもよい。
【0055】
具体的に、このアンテナ装置70は、電磁場を誘導結合するためのループコイル71と、このループコイル71の中心部を貫通した状態で重ね合わされた磁性体シート72とを有している。
【0056】
ループコイル71は、例えばポリイミドやマイカ等の可撓性を有する絶縁フィルム又は基板73の両面に形成された電解銅等の導体金属箔膜をエッチングするなどして形成される。なお、このループコイル71の作製方法は、上述した例に限定されず、例えば銀ペースト等の導体ペーストを用いてループコイル71となる導体パターンを印刷したものでもよく、或いは金属ターゲットをスパッタすることによって基板上にループコイル71となる導体パターンを形成してもよい。
【0057】
また、ループコイル71は、その中心部を挟んで相対向する各巻線間の間隔及び線幅を一の方向において異ならせた非対称形状とされている。すなわち、このループコイル71は、一の方向(図4中矢印Zで示す上下方向)において、その各巻線間の間隔及び線幅が広くなる上部側巻線部71aと、その各巻線間の間隔及び線幅が狭くなる下部側巻線部71bとを有している。また、ループコイル71の中心部には、磁性体シート72を貫通させるための貫通孔74が設けられている。
【0058】
一方、磁性体シート72は、図4及び図5に示すように、ループコイル71の巻線の最外幅よりも幅広となる幅広部72aと、この幅広部72aの下端中央部から下方に向かって延長されたループコイル71の巻線の最内幅よりも幅狭となる幅狭部72bとを有し、全体として略T字状を為している。すなわち、この磁性体シート72において、幅広部72aは、その主面内にループコイル71の上部側巻線部71aが収まるように、ループコイル71よりも大きい矩形状を為している。一方、幅狭部72bは、ループコイル71の貫通孔74を貫通するのに十分な幅を有し、且つ、その主面内にループコイル71の下部側巻線部71bが収まるように、このループコイル71よりも小さい矩形状を為している。
【0059】
そして、このアンテナ装置70は、ループコイル71の貫通孔74に、ICカード1と対向する主面とは反対側の主面側からICカード1と対向する主面側に向かって、磁性体シート72の幅狭部72bが貫通した状態で、このループコイル71に磁性体シート72が貼り合わされた構造を有している。したがって、この磁性体シート72は、ループコイル71の巻線間隔が広くなる上部側において、幅広部72aの一主面側がループコイル71のICカード1と対向する主面とは反対側の主面に対向し、ループコイル71の巻線間隔が狭くなる下部側において、幅狭部72bの他主面側がループコイル71のICカード1と対向する主面に対向して配置されている。
【0060】
この場合、図4中矢印Zで示す一の方向のアンテナ装置70による磁場分布は、図6に示すように、ループコイル71の巻線間隔及び線幅が広くなる上部側巻線部71aにおいて強調された非対称なものとなる。
【0061】
したがって、このアンテナ装置70では、ループコイル71を非対称形状とし、このループコイル71による放射磁界分布を制御することによって、上述したICカード1とR/W50との通信可能な範囲を広げること共に、通信可能な位置を一の方向においてシフトさせることが可能である。また、このアンテナ装置70では、ループコイル71の大きさをICカード1側のループコイル4よりも小さくすることが可能なことから、更なる小型化が可能である。
【0062】
また、このアンテナ装置70では、ループコイル71の巻線間隔が広くなる上部側において、磁性体シート72の幅広部72aがループコイル71のICカード1と対向する主面とは反対側の主面に対向し、ループコイル71の巻線間隔が狭くなる下部側において、磁性体シート72の幅狭部72bがループコイル71のICカード1と対向する主面に対向して配置されていることから、このループコイル71のICカード1と対向する主面のうち、ループコイル71の巻線間隔及び線幅が広くなる上部側巻線部71aの磁場分布のみを強調することができる。
【0063】
したがって、このアンテナ装置70では、ループコイル71の巻線間隔及び線幅が広くなる上部側の磁界強度が増強されることによって、ICカード1とR/W50との通信可能な範囲を1箇所において大きく広げることが可能である。
【0064】
また、上述したR/W50側のループアンテナ54は、図7に示す本発明を適用した他のアンテナ装置80であってもよい。
【0065】
具体的に、このアンテナ装置80は、電磁場を誘導結合するためのループコイル81と、このループコイル81の中心部を貫通した状態で重ね合わされた磁性体シート82とを有している。
【0066】
ループコイル81は、例えばポリイミドやマイカ等の可撓性を有する絶縁フィルム又は基板83の両面に形成された電解銅等の導体金属箔膜をエッチングするなどして形成される。なお、このループコイル81の作製方法は、上述した例に限定されず、例えば銀ペースト等の導体ペーストを用いてループコイル81となる導体パターンを印刷したものでもよく、或いは金属ターゲットをスパッタすることによって基板上にループコイル81となる導体パターンを形成してもよい。
【0067】
また、ループコイル81は、その中心部を挟んで相対向する各巻線間の間隔及び線幅を一の方向において異ならせた非対称形状とされている。すなわち、このループコイル81は、一の方向(図7中矢印Zで示す上下方向)において、その各巻線間の間隔及び線幅が広くなる上部側巻線部81aと、その各巻線間の間隔及び線幅が狭くなる下部側巻線部81bとを有している。また、ループコイル81の中心部には、磁性体シート82を貫通させるための貫通孔84が設けられている。
【0068】
一方、磁性体シート82は、図7及び図8に示すように、その主面内にループコイル81が収まるように、ループコイル81よりも大きい矩形状を為している。そして、この磁性体シート82には、その下端部からループコイル81の一の方向の中途部に亘って切り込まれた一対の切欠き部(スリット)85が所定の間隔で互いに平行に形成されている。これにより、磁性体シート82は、このループコイル81の巻線の最外幅よりも幅広となる幅広部82aと、一対の切欠き部85の間に位置して、幅広部82aの下端中央部から下方に向かって延長されたループコイル81の巻線の最内幅よりも幅狭となる幅狭部82bと、一対の切欠き部85を挟んだ幅狭部82bの両側に位置して、幅広部82aの下端部から下方に向かって延長された一対の片部82c,82cとを有している。すなわち、この磁性体シート82において、幅広部82aは、その主面内にループコイル81の上部側巻線部81aが収まるように、ループコイル81よりも大きい矩形状を為している。一方、幅狭部82bは、ループコイル81の貫通孔84を貫通するのに十分な幅を有し、且つ、その主面内にループコイル81の下部側巻線部81bの中央部が収まるように、このループコイル81よりも小さい矩形状を為している。また、一対の片部82c,82cは、その主面内にループコイル81の下部側巻線部81bの側方部が収まるように矩形状を為している。
【0069】
そして、このアンテナ装置80は、ループコイル81の貫通孔84に、ICカード1と対向する主面とは反対側の主面側からICカード1と対向する主面側に向かって、磁性体シート82の幅狭部82bが貫通した状態で、このループコイル81に磁性体シート82が一の方向に沿って貼り合わされた構造を有している。したがって、この磁性体シート82は、ループコイル81の巻線間隔が広くなる上部側において、幅広部82aの一主面側がループコイル71のICカード1と対向する主面とは反対側の主面に対向し、ループコイル81の巻線間隔が狭くなる下部側において、幅狭部82bの他主面側がループコイル81のICカード1と対向する主面に対向し、且つ、一対の片部82c,82cの一主面側がループコイル81のICカード1と対向する主面とは反対側の主面に対向して配置されている。
【0070】
この場合、図7中矢印Zで示す一の方向のアンテナ装置80による磁場分布は、図9に示すように、ループコイル81の巻線間隔及び線幅が広くなる上部側巻線部81aにおいて強調された非対称なものとなる。
【0071】
したがって、このアンテナ装置80では、ループコイル81を非対称形状とし、このループコイル81による放射磁界分布を制御することによって、上述したICカード1とR/W50との通信可能な範囲を広げること共に、通信可能な位置を一の方向においてシフトさせることが可能である。また、このアンテナ装置80では、ループコイル81の大きさをICカード1側のループコイル4よりも小さくすることが可能なことから、更なる小型化が可能である。
【0072】
また、このアンテナ装置80では、ループコイル81の巻線間隔が広くなる上部側において、磁性体シート82の幅広部82aがループコイル81のICカード1と対向する主面とは反対側の主面に対向し、ループコイル81の巻線間隔が狭くなる下部側において、磁性体シート82の幅狭部82bがループコイル81のICカード1と対向する主面に対向して配置されていることから、このループコイル81のICカード1と対向する主面のうち、ループコイル81の巻線間隔及び線幅が広くなる上部側巻線部81aの磁場分布のみを強調することができる。
【0073】
したがって、このアンテナ装置80では、ループコイル81の巻線間隔及び線幅が広くなる上部側の磁界強度が増強されることによって、ICカード1とR/W50との通信可能な範囲を1箇所において大きく広げることが可能である。
【0074】
さらに、このアンテナ装置80では、ループコイル81の下部側巻線部81bの側方部において、磁性体シート82の一対の片部82c,82cがループコイル81のICカード1と対向する主面とは反対側の主面に対向して配置されていることから、このループコイル81のICカード1と対向する主面のうち、ループコイル81の側方側の磁場分布、すなわち図7中に示すZ方向と直交するX方向の磁場分布を強調することができる。
【0075】
ここで、上述した図4に示すアンテナ装置70によるX方向の磁場分布は、図10に示すように、ループコイル71よりも大きい磁性体シート72の幅広部72aによって強調されたものとなる。これに対して、図7に示すアンテナ装置80によるX方向の磁場分布は、図11に示すように、ループコイル81よりも大きい磁性体シート72の幅広部82aによって強調されるのに加えて、磁性体シート82の一対の片部82c,82cがループコイル81の下部側巻線部81bの側方部に対向して配置されることから、更にループコイル81の側方側において強調されたものとなる。
【0076】
したがって、このアンテナ装置80では、ループコイル81の側方側の磁界強度が増強されることによって、上述した図4に示すアンテナ装置70よりもICカード1とR/W50との通信可能な範囲を一の方向と直交する方向において大きく広げることが可能である。
【0077】
ところで、上述した本発明を適用したアンテナ装置60,70,80では、磁性体シート62,72,82の面内方向において通信周波数における実効比透磁率μ’を30以上とし、磁性体シート62,72,82の飽和磁化量Msと厚みtとの積Ms・tを6emu/cm以上とすることによって、ICカード1とR/W50との通信可能な範囲を広げることが可能である。
【0078】
具体的に、磁性体シート62,72,82の通信周波数における実効比透磁率μ’と通信範囲との関係を調べたところ、図12に示すような測定結果が得られた。すなわち、これらアンテナ装置60,70,80の通信可能な範囲を広げるためには、磁性体シート62,72,82の比透磁率μ’を30以上とすることが好ましく、更に好ましくは、磁性体シート62,72,82の比透磁率μ’を50以上とすることによって、ICカード1とR/W50との通信可能な範囲を更に広げることが可能である。
【0079】
また、磁性体シート62,72,82の飽和磁化量Msと厚みtとの積Ms・tと通信距離との関係を調べたところ、図13に示すような測定結果が得られた。すなわち、これらアンテナ装置60,70,80の通信距離を伸ばすためには、磁性体シート62,72,82の飽和磁化量Msと厚みtとの積Ms・tを6emu/cm以上とすることが好ましく、さらに10emu/cm以上とすることが好ましい。
【0080】
また、これら磁性体シート62,72,82は、その保持力Hcが10Oe以下であることが好ましい。
【0081】
なお、本測定による比透磁率μ’は、例えばφ7mmのリング状のサンプルを作製し、これに導線コイルを5ターン巻いてベクトルインピーダンスアナライザー等を用いてキャリア周波数(=13.56MHz)における交流比透磁率を測定し、定量化したものである。また、本測定による飽和磁化量Msは、一般的な振動試料法(VSM)を用いて測定されたものである。
【0082】
また、磁性体シート62,72,82としては、本発明の磁気特性を満足するものであれば、任意の軟磁性材料を用いて任意の製法により作製されたものを用いることができる。例えば、磁性材料として、アモルファス合金、Co−Cr系合金、Fe−Al系合金、センダスト合金(Fe−Al−Si)、Fe−Ni合金、Fe−Co−Ni合金等を用いることができ、これらの各微粉末をゴム系のバインダで混錬、分散、塗布して作製されたものや、メッキ法やスパッタ法により軟磁性薄板としたもの、或いはフェライト系粉末をプレス焼結体としたバインダを含まない単一素材のみによるバルク薄板等を用いることができる。
【0083】
以上のように、本発明を適用したアンテナ装置60,70,80では、必要な通信範囲に応じて、磁性体シート62,72,82の比透磁率μ’と、磁性体シート62,72,82の飽和磁化量Msと厚みtとの積Ms・tとを設定することを特徴としており、これら磁性体シート62,72,82の比透磁率μ’及び飽和磁化量Msと厚みtとの積Ms・tを最適化することによって、ICカード1とR/W50との通信可能な範囲を広げることが可能である。
【0084】
また、これらのアンテナ装置60,70,80では、通信性能を向上させることによって、ループコイル61,71,81の大きさをICカード1側のループコイル4よりも小さくすることが可能なことから、例えば装置全体の厚みを1mm以下とすることが可能であり、更なる小型化及び薄型化が可能である。
【0085】
なお、本発明を適用したアンテナ装置60,70,80は、上述したループコイル61,71,81の各巻線間の間隔及び線幅を同時に異ならせたものに限定されず、例えばループコイル61,71,81の各巻線間の間隔のみを異ならせたものであってもよい。また、ループコイル61,71,81を非対称形状する一の方向は、放射磁界分布を広げたい任意の方向に設定することが可能である。例えば上述したZ方向と直交するX方向において、ループコイル61,71,81の各巻線間の間隔及び線幅を異ならせた非対称形状としてもよく、これらZ方向及びX方向において、ループコイル61,71,81の各巻線間の間隔及び線幅を異ならせた非対称形状としてもよい。
【0086】
このように、本発明を適用したアンテナ装置60,70,80では、ループコイル61,71,81を非対称形状とする方向によって、このループコイル61,71,81の放射磁界分布を制御することが可能であり、ICカード1に対するR/W50の読み出し及び書き込み位置を任意に調整することが可能である。
【0087】
次に、上述した図2に示す本発明を適用したアンテナ装置(以下、平面非対称型ループアンテナという。)60と、図4に示す本発明を適用した他のアンテナ装置(以下、立体非対称型ループアンテナという。)70と、図30に示す従来のアンテナ装置(以下、平面対称型ループアンテナという。)200(但し、ICカードと対向する主面とは反対側の主面に磁性体シートを配置した構成とする。)とについて、図14に示す樹脂筐体に配置した場合と、図15に示す金属筐体に配置した場合との通信性能の比較をそれぞれ行った。
【0088】
なお、図14及び図15は、R/W側に配置された各ループアンテナ60,70,200によりICカードに誘導された電流強度のカード位置依存性を示す特性図であり、横軸の原点0は、R/W側の各ループアンテナ60,70,200の中心位置を示し、正方向は、ICカードが原点0から外側に向かった方向を示す。一方、縦軸は、R/W側の各ループアンテナ60,70,200の磁界が電磁誘導によってICカード側のループアンテナに発生させた誘導電流強度を示し、図中点線sで示す値以上となる領域が通信可能な領域となる。なお、図14及び図15において、細線は、平面対称型ループアンテナ200のグラフを示し、中太線は、平面非対称型ループアンテナ60のグラフを示し、太線は、立体非対称型ループアンテナ70のグラフを示す。
【0089】
図14に示す樹脂筐体の場合には、従来の平面対称型ループアンテナ200に2つの通信可能な領域S’,S’が形成されてしまい、それぞれの通信可能な範囲も狭くなっていることがわかる。これに対して、本発明の平面非対称型ループアンテナ60には、2つの通信可能な領域S,Sが形成されるものの、領域Sの通信可能な範囲を大きく広がっていることがわかる。また、本発明の立体非対称型ループアンテナ70には、通信可能な領域Sが中央よりに一箇所のみ形成されており、その通信可能な範囲も他と比べて最も広がっていることがわかる。このように、通信可能な領域Sが一箇所のみ形成されるのは、立体非対称型のループアンテナ構造をとることによって、図6の磁場分布が示すように単一放射磁場が形成されたためである。(一方、図3には、非対称な相方向放射磁場が描かれている。)
一方、図15に示す金属筐体の場合には、この金属筐体の影響により何れのループアンテナ60,70,200も、図14に示す樹脂筐体の場合と比べて通信可能な範囲が狭くなっているものの、従来の平面対称型ループアンテナ200に比べて、本発明の平面非対称型ループアンテナ60及び立体非対称型ループアンテナ70の方が、誘導電流の落ち込みが少なく、筐体の材質による影響が少ないことがわかる。
【0090】
以上のことから、本発明の平面非対称型ループアンテナ60及び立体非対称型ループアンテナ70では、原点0から外側に通信可能な領域S,Sが連続的に広がることによって、その通信性能を向上させることが可能である。特に、立体非対称型ループアンテナ70では、通信可能な領域Sを1箇所において大きく広げることが可能なことから、使い勝手がよく、また、平面非対称型ループアンテナ60に比べてインピーダンスを低くすることが可能であり、低消費電力化に有利となっている。
【0091】
そして、これら平面非対称型ループアンテナ60及び立体非対称型ループアンテナ70では、筐体の材質による影響を少なくすることが可能であり、従来の平面非対称型ループアンテナ200に比べて通信可能な範囲を広げることが可能である。
【0092】
次に、上述した各ループアンテナ60,70,200について、図16に示すICカードと対向する主面とは反対側の主面に磁性体シートを配置しない場合と、図17に示す磁性体シートを配置した場合との通信性能の比較を行った。
【0093】
なお、図16及び図17は、R/W側に配置された各ループアンテナ60,70,200によりICカードに誘導された電流強度のカード位置依存性を示す特性図であり、横軸の原点0は、R/W側の各ループアンテナ60,70,200の中心位置を示し、正方向は、ICカードが原点0から外側に向かった方向を示す。一方、縦軸は、R/W側の各ループアンテナ60,70,200の磁界が電磁誘導によってICカード側のループアンテナに発生させた誘導電流強度を示す。なお、図16及び図17において、細線は、平面対称型ループアンテナ200のグラフを示し、中太線は、平面非対称型ループアンテナ60のグラフを示し、太線は、立体非対称型ループアンテナ70のグラフを示す。
【0094】
図16及び図17に示すように、各ループアンテナ60,70,200は、何れも磁性体シートを配置しない場合に比べて、磁性体シートを配置した場合の方が磁場強度を強め、結果として誘導電流強度を増強できることがわかる。このように、磁性体シートをループアンテナのICカードと対向する主面とは反対側の主面に配置することは、磁界強度の増強によってICカード側のループアンテナの誘導電流を高めることになり、R/Wの通信可能な範囲の拡大及び低消費電力化を図る上で大変有効である。
【0095】
次に、上述したRFIDシステムの適用例として、図18に示す通信端末装置90について説明する。なお、この通信端末装置90では、R/W50用のループアンテナ54として、上述した立体非対称型ループアンテナ70を用いている。
【0096】
この通信端末装置90は、PDA(Personal Digital Assistants)と呼ばれるユーザが持ち運び可能な小型電子機器であり、例えば情報通信機能や、ストレージ機能、カメラ機能等を一つモジュール内に集約した構造を有している。
【0097】
この通信端末装置90は、本体部91と、パネル部92とを有し、ヒンジ機構93を介してパネル部92が本体部91に対して開閉可能とされている。本体部91には、各種操作を行うための操作ボタン等からなる入力部94が設けられており、この入力部94の下方には、上述したR/W50の立体非対称型ループアンテナ70が配置されている。
【0098】
また、この本体部91の内部には、各部を制御するマイクロコンピュータ(CPU)が設けられている。一方、パネル部92には、液晶表示パネルからなる表示部95が設けられており、入力部94による操作状態や、R/W50によるICカード1からの読み出しデータ等をCPUの制御のもとで表示することができる。また、ヒンジ機構93には、CCDカメラ96が搭載されており、入力部94を操作し、このCCDカメラ96により撮影された画像を表示部95に表示することも可能である。
【0099】
また、この通信端末装置90は、図19に示すように、小型軽量薄型化した場合の剛性を確保するため、Mg合金等の金属筐体97からなり、この金属筐体97に形成されたアンテナ収納凹部97aに、上述した立体非対称型ループアンテナ70が配置され、その上に保護材であるポリカーボネート等の樹脂部材98が配置された構造となっている。なお、筐体は、このような金属筐体97に限らず、例えば高剛性プラスチック材等からなる非金属筐体であってもよい。
【0100】
また、この立体非対称型ループアンテナ70のループコイル71は、上述した一の方向がICカード1の走査方向となるように配置されており、ICカード1は、この通信端末装置90の入力部94とは反対側、すなわちループアンテナ70のループコイル71の巻線間隔及び線幅が狭くなる下部側から走査されることになる。
【0101】
この場合、立体非対称型ループアンテナ70による磁場分布は、図20に示すように、ループコイル71の巻線間隔及び線幅が広くなる上部側巻線部71aにおいて強調されたものとなり、このループコイル71の巻線間隔及び線幅が広くなる上部側の磁界強度が増強されることによって、ICカードとR/W50との通信可能な範囲Sを1箇所において大きく広げることが可能である。
【0102】
したがって、この通信端末装置90では、ICカード1とR/W50との通信可能な範囲を拡大することが可能であり、入力部94とは反対側からICカード1が走査される場合でも、立体非対称型ループアンテナ70の設置場所の制約によらず、ICカード1に対するデータの書き込み及び読み出しを適切に行うことが可能である。
【0103】
また、この通信端末装置90では、金属筐体97を用いた場合でも、このような立体非対称型ループアンテナ70を配置することによって、ICカード1とR/W50との通信可能な範囲が狭まるのを抑制することが可能である。
【0104】
さらに、この通信端末装置90では、ICカード1側のループアンテナ2よりもR/W50側のループアンテナ70を小さくすることも可能なことから、更なる小型化及び低消費電力化が可能である。
【0105】
次に、上述した通信端末装置90に搭載された立体非対称型ループアンテナ70の製造方法の一例について説明する。
【0106】
この立体非対称型ループアンテナ70を製造する際には、先ず、図21に示すフローチャートに従って、上述した磁性体シート72を作製する。
【0107】
すなわち、この磁性体シート72を作製する際は、先ず、ステップS1において、ゴム系樹脂からなるバインダ中に、磁性粉、溶剤及び添加物を混合した磁性塗料を作製する。なお、ここでは、磁性粉として、Fe96重量%、Crを3重量%、Coを0.3重量%及びその他の磁性材料を含有するFe系磁性材料を用いた。
【0108】
次に、ステップS2において、この磁性塗料を濾過し、バインダ中から所定の粒径以上となる磁性粉を除去した磁性塗料を作製する。
【0109】
次に、ステップS3において、図22に示す押出し成形機を用いて、液溜め部75に溜められた磁性塗料76を一対のローラ77a,77bの間から押し出しながら、所定の厚みとなる長尺状の磁性体シート72を作製する。
【0110】
次に、ステップS4において、長尺状の磁性体シート72を乾燥させ、この磁性体シート72中からバインダを除去する。
【0111】
次に、ステップS5において、図23に示す塗布装置を用いて、一対のローラ78a,78bの間で帯状の磁性体シート72を挟み込みながら、この磁性体シート72aの一主面上に接着剤79を塗布する。
【0112】
次に、ステップS6において、帯状の磁性体シート72を所定の形状に型抜きプレスする。
【0113】
以上のようにして、図24A及び図24Bに示すような磁性体シート72が作製される。
【0114】
次に、図25に示すように、上述したループコイル71を用意する。上述したように、このループコイル71は、ポリイミドやマイカ等の可撓性を有する絶縁フィルム又は基板73の両面に形成された電解銅等の導体金属箔膜をエッチングするなどして形成される。なお、このループコイル71の作製方法は、上述した例に限定されず、例えば銀ペースト等の導体ペーストを用いてループコイル71となる導体パターンを印刷したものでもよく、或いは金属ターゲットをスパッタすることによって基板上にループコイル71となる導体パターンを形成してもよい。また、ループコイル71の中心部には、磁性体シート72を貫通させるための貫通孔74が形成される。
【0115】
次に、図26に示すように、ループコイル71の貫通孔74に、磁性体シート72の幅狭部72bを貫通させ、このループコイル71と磁性体シート72とを一の方向に沿って貼り合わせる。このとき、磁性体シート72は、接着剤79が塗布された面をループコイル71のICカード1と対向する主面と対向するようにする。そして、ループコイル71の巻線間隔が狭くなる下部側において、幅狭部72bをループコイル71のICカード1と対向する主面に貼り付ける。これにより、ループコイル71の巻線間隔が広くなる上部側において、幅広部72aを上述した通信端末装置90のアンテナ収納凹部97aに貼り付けることができる。
【0116】
以上のようにして、上述した立体非対称型ループアンテナ70を作製することができる。このように、立体非対称型ループアンテナ70は、ループコイル71の貫通孔74に磁性体シート72を貫通させた状態で重ね合わせ、接着剤79により貼り付けた製造が容易な構造を有している。
【0117】
また、磁性体シート72は、図27に示すように、比較的柔らかいフレキシブル性を有するものが好ましい。この場合、磁性体シート72に変形によってループコイル71の上部側巻線部71aと下部側巻線部71bとの変形を抑制し、この立体非対称型ループアンテナ70の全体の厚みTを薄くすることができる。これに対して、図28に示すように、磁性体シート72が硬い場合には、ループコイル71の上部側巻線部71aと下部側巻線部71bとの変形が大きくなり、立体非対称型ループアンテナ70の全体の厚みTが厚くなってしまう。
【0118】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係るアンテナ装置によれば、ループコイルのICカードと対向する主面とは反対側の主面に対向して配置された磁性体の比透磁率μ’及び飽和磁化量Msと厚みtとの積Ms・tを最適化することによって、筐体の材質による影響を低減し、このループコイルのICカードと対向する主面側の磁場分布を強調することが可能であり、ICカードとリーダライタとの通信可能な範囲を広げることが可能である。したがって、このアンテナ装置の更なる小型化及び高性能化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したRFIDシステムの構成を示す回路図である。
【図2】平面非対称型ループアンテナを示す平面図である。
【図3】上記平面非対称型ループアンテナによるZ方向の磁場分布を示す模式図である。
【図4】立体非対称型ループアンテナを示す平面図である。
【図5】上記立体非対称型ループアンテナの磁性体シートを示す平面図である。
【図6】上記立体非対称型ループアンテナによるZ方向の磁場分布を示す模式図である。
【図7】別の立体非対称型ループアンテナを示す平面図である。
【図8】上記別の立体非対称型ループアンテナの磁性体シートを示す平面図である。
【図9】上記別の立体非対称型ループアンテナによるZ方向の磁場分布を示す模式図である。
【図10】上記立体非対称型ループアンテナによるX方向の磁場分布を示す模式図である。
【図11】上記別の立体非対称型ループアンテナによるX方向の磁場分布を示す模式図である。
【図12】磁性体シートの比透磁率と通信範囲との関係を示す特性図である。
【図13】磁性体シートのMs・tと通信距離との関係を示す特性図である。
【図14】樹脂筐体の場合において、平面対称型ループアンテナ、平面非対称型ループアンテナ及び立体非対称型ループアンテナによるICカードとの通信性能を誘導電流特性で示す特性図である。
【図15】金属筐体の場合において、上記各ループアンテナによるICカードとの通信性能を誘導電流特性で示す特性図である。
【図16】磁性体シートを配置しない場合において、上記各ループアンテナによるICカードとの通信性能を誘導電流特性で示す特性図である。
【図17】磁性体シートを配置した場合において、上記各ループアンテナによるICカードとの通信性能を誘導電流特性で示す特性図である。
【図18】通信端末装置の構成を示す平面図である。
【図19】上記通信端末装置に配置された立体非対称型ループアンテナを示す断面図である。
【図20】上記通信端末装置に配置された立体非対称型ループアンテナによる磁場分布を示す模式図である。
【図21】磁性体シートの製造工程を示すフローチャートである。
【図22】押出し成形機を示す模式図である。
【図23】塗布装置を示す模式図である。
【図24】Aは、磁性体シートを示す平面図であり、Bは、磁性体シートを示す断面図である。
【図25】ループコイルを示す平面図である。
【図26】立体非対称型ループアンテナを示す平面図である。
【図27】立体非対称型ループアンテナにおいて磁性体シートが柔らかい場合を示す要部断面図である。
【図28】立体非対称型ループアンテナにおいて磁性体シートが硬い場合を示す要部断面図である。
【図29】従来のRFIDシステムを示す模式図である。
【図30】従来のR/W用のループアンテナを示す平面図である。
【図31】上記従来のR/W用のループアンテナによる磁場分布を示す模式図である。
【図32】上記従来のR/W用のループアンテナによるICカードとの通信性能を誘導電流特性で示す特性図である。
【図33】上記従来のR/W用のループアンテナを金属筐体に配置した場合の磁場分布を示す模式図である。
【図34】上記従来のR/W用のループアンテナを樹脂筐体に配置した場合を示す断面図である。
【符号の説明】
1 ICカード、2 ループアンテナ、3 IC 4 ループコイル、5 コンデンサ、6 整流回路、7 レギュレータ、8 HPF、9 復調回路、10シーケンサ、11 メモリ、12 変調回路、50 R/W、51 制御回路、52 変調回路、53 復調回路、54 ループアンテナ、60 アンテナ装置(平面非対称型ループアンテナ)、61 ループコイル、61a 上部側巻線部、61b 下部側巻線部、62 磁性体シート、70 アンテナ装置(立体非対称型ループアンテナ)、71 ループコイル、71a 上部側巻線部、71b下部側巻線部、72 磁性体シート、72a 幅広部、72b 幅狭部、74貫通孔、79 接着剤、80 アンテナ装置(別の立体非対称型ループアンテナ)、81 ループコイル、81a 上部側巻線部、81b 下部側巻線部、82 磁性体シート、82a 幅広部、82b 幅狭部、82c 片部、84 貫通孔、85 切欠き部、90 通信端末装置、91 本体部、92 パネル部、93 ヒンジ機構、94 入力部、95 表示部、96 CCDカメラ

Claims (8)

  1. 誘導結合により非接触型のICカードに対してデータの書き込み及び読み出しを行うためのリーダライタ用のアンテナ装置において、
    上記誘導結合を行うためのループコイルと、
    上記ループコイルの上記ICカードと対向する主面とは反対側の主面に対向して配置された磁性体とを有し、
    上記磁性体は、必要な通信範囲に応じて、その比透磁率μ’と、その飽和磁化量Msと厚みtとの積Ms・tとが設定されることを特徴とするアンテナ装置。
  2. 上記ループコイルは、平面状に導線が巻線されると共に、その中心部を挟んで相対向する各巻線間の間隔を異ならせた非対称形状とされていることを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。
  3. 上記ループコイルは、上記各巻線間の間隔を上記ICカードが走査される方向において異ならせたことを特徴とする請求項2記載のアンテナ装置。
  4. 上記ループコイルは、誘導結合される上記ICカード側のループコイルよりも小さいことを特徴とする請求項2記載のアンテナ装置。
  5. 上記磁性体は、上記ループコイルの中心部を貫通した状態で、上記ループコイルの各巻線間の間隔が広くなる側において、一主面側が上記ループコイルの上記ICカードと対向する主面とは反対側の主面に対向し、上記ループコイルの各巻線間の間隔が狭くなる側において、他主面側が上記ループコイルの上記ICカードと対向する主面に対向して配置されていることを特徴とする請求項2記載のアンテナ装置。
  6. 上記磁性体は、上記ループコイルの各巻線間の間隔が広くなる側において、上記ループコイルよりも大きく、上記ループコイルの各巻線間の間隔が狭くなる側において、上記ループコイルよりも小さいことを特徴とする請求項5記載のアンテナ装置。
  7. 上記磁性体は、上記ループコイルの巻線の最外幅よりも幅広となる幅広部と、上記ループコイルの巻線の最内幅よりも幅狭となる幅狭部とを有し、
    上記幅狭部が上記ループコイルの中心部に貫通した状態で、上記ループコイルの巻線間隔が広くなる側において、上記幅広部が上記ループコイルのICカードと対向する主面とは反対側の主面に対向し、上記ループコイルの巻線間隔が狭くなる側において、上記幅狭部がループコイルのICカードと対向する主面に対向して配置されていることを特徴とする請求項5記載のアンテナ装置。
  8. 上記磁性体は、上記ループコイルの巻線の最外幅よりも幅広となる幅広部と、一端より切り欠かれた一対の切欠き部の間に上記ループコイルの巻線の最内幅よりも幅狭となる幅狭部と、前記一対の切欠き部を挟んだ前記幅狭部の両側に一対の片部とを有し、
    上記幅狭部が上記ループコイルの中心部に貫通した状態で、上記ループコイルの巻線間隔が広くなる側において、上記幅広部が上記ループコイルのICカードと対向する主面とは反対側の主面に対向し、上記ループコイルの巻線間隔が狭くなる側において、上記幅狭部がループコイルのICカードと対向する主面に対向し、且つ、上記一対の片部が上記ループコイルのICカードと対向する主面とは反対側の主面に対向して配置されていることを特徴とする請求項5記載のアンテナ装置。
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