JP4232474B2 - 通信機能付き電子機器 - Google Patents
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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通信機能を備えた電子機器に関する。
【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１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。このＲＦＩＤ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から磁束が放射されると、放射された磁束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】
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】
このＲＦＩＤシステムでは、電磁誘導によりリーダライタ１０１からＩＣカード１００に対して必要な電力の供給が行われるため、ＩＣカード内に電池等の電源を持つ必要がなく、構成を簡素化でき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】
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磁束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２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３に示すような対称な磁束分布となる。
【０００８】
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４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Ｓ１’，Ｓ２’が形成されることになる。具体的に、通信可能な領域Ｓ１’は、リーダーライタ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Ｓ１’より外側になると、リーダーライタ１０１側のループアンテナ１０２が発生する磁界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に錯交する磁界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ーライタ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Ｓ１’より誘導電流が小さく且つ狭い通信可能な領域Ｓ２’が現れる。
【０００９】
なお、図４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４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から外側に通信可能な領域Ｓ１’が連続的に大きく広がるほど、使い勝手が良いことになる。
【００１１】
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Ｓ１’から一旦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Ｓ２’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Ｓ１’と通信可能な領域Ｓ２’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Ｓ１’のみを広げることが望ましい。
【００１２】
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合金等の金属製の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５に示すように、金属製の筐体３００を使用する場合には、この筐体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。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】
筐体４００を合成樹脂により形成した場合には、図６に示すように、電子回路に電磁誘導ノイズを発生させないように、合成樹脂製の筐体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を配置する必要があり、厚さが大きくなってしまう。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とほぼ同じ大きさを有している。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の電子機器を構成する合成樹脂製の筐体や金属製の筐体に、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の外形と同等若しくは小さく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】
上述した携帯可能な小型の電子機器は、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、配置空間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、金属製の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には大きな制約がある。したがって、金属製の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、携帯可能な小型の電子機器は、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十分な磁場強度を確保することが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、携帯可能な小型の電子機器は、設置場所の制限や操作部を構成するキーボード等の他の機能を実行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の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】
上述した従来の技術は、いず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の電子機器において、最適な小型且つ薄型のリーダライタ用のループアンテナを実現することが困難である。
【００２１】
本発明の目的は、上述したような従来の技術が有する問題点を解消し得る新規な通信機能付き電子機器を提供することにある。
【００２２】
本発明の他の目的は、機器本体を構成する筐体を構成する金属材料の影響を低減することによって、書き込み及び／又は読み出し情報の正確な授受を可能とした通信機能付き電子機器を提供することにある。
【００２３】
本発明に更に他の目的は、機器自体の更なる小型化及び高性能化を可能とした通信機能付き電子機器を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上述したような目的を達成するため、本発明に係る通信機能付き電子機器は、アンテナ部を内蔵して通信機能を備えたＩＣカードとの間で情報を無線で授受する。通信機能付き電子機器は、電子部品を収納するとともにＩＣカードが接近されるＩＣカード載置部が設けられた金属製の筐体と、ＩＣカード載置部に対応した筐体内に配置されてＩＣカードのアンテナ部と誘導結合されて無線通信を行う通信用アンテナ部とを備える。通信機能付き電子機器は、通信用アンテナ部が、複数の導線を中心部を挟んで相対向する位置において各導線の間隔を異ならせるように巻線することにより非対称形状に形成されたループコイルと、このループコイルのＩＣカード載置部と対向する主面とは反対側の主面に対向して配置した磁性体とから構成される。通信機能付き電子機器は、ＩＣカード載置部が、接近或いは載置されるＩＣカードのアンテナ部の一部を外方に突出させて筐体と重ならないようにさせるとともに、接近或いは載置されたＩＣカードに対して通信用アンテナ部のループコイルがアンテナ部の一部と重なるように内部に配置する。
【００２５】
本発明に係る通信機能付き電子機器においては、ＩＣカード載置部上にＩＣカードが載置或いは接近されることにより、ＩＣカード載置部内に配置された通信用アンテナ部のループコイルとＩＣカードのアンテナ部との間で誘導結合が行われる。通信機能付き電子機器においては、これによりＩＣカードに対して情報等の書き込みを行い、或いはＩＣカードに書き込まれた情報等の読み出しを行う。
【００２６】
本発明に係る通信機能付き電子機器は、通信用アンテナ部のループコイルが、誘導結合されるＩＣカード側のアンテナ部よりも小さな外形に形成される。通信機能付き電子機器は、通信用アンテナ部が、磁性体をループコイルの最外幅よりも幅広となる幅広部とこの幅広部から延長されてループコイルの最内幅よりも幅狭となる幅狭部とから構成する。通信機能付き電子機器は、通信用アンテナ部が、中心部に幅狭部よりも幅広でかつ幅広部よりも幅狭の開口寸法を有する貫通孔を形成したループコイルに対して磁性体を、幅狭部をＩＣカードと対向する面とは反対側の面側からＩＣカードと対向する面側に向かって貫通させて配置することにより立体非対称型のループアンテナとして構成される。
【００２７】
通信用アンテナ部は、ＩＣカード載置部内に、筐体の一方の端部からＩＣカードの短辺の幅より小さい領域内に配置される。通信機能付き電子機器は、ＩＣカード載置部に、通信用アンテナ部の位置を示す指標部が設けられている。本発明に係る通信機能付き電子機器は、ＩＣカード載置部が、その幅を、少なくとも短辺と長辺を有し長方形状に形成されたＩＣカードの長辺方向の長さより小さくされる。通信機能付き電子機器には、ＩＣカード載置部に、ＩＣカードを位置決めして接近させる位置決め部が設けられる。
【００２８】
本発明に係る通信機能付き電子機器は、通信用アンテナ部に各導線の間隔を異ならせることにより非対称形状に形成されたループコイルを備えることにより、通信可能な範囲を拡げてさらなる小型化を可能とする。通信機能付き電子機器は、アンテナ部が内蔵された通信機能を備えたＩＣカードを、金属製の筐体に接近、すなわち筐体のＩＣカード載置部上に載置或いは接近させたとき、ＩＣカードのアンテナ部の一部を筐体と重ならないようにするとともにこのアンテナ部の一部と通信用アンテナ部のループコイルとが重なることで、ＩＣカードへの書き込み又は読み出される情報の授受を行う通信特性の劣化を防止する。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に通信機能付き電子機器を図面を参照して説明する。
【００３０】
まず、本発明に係る通信機能付きの電子機器に用いられるアンテナ装置を説明する。このアンテナ装置は、図７に示すような構成を備えたＲＦＩＤシステムに用いられる。ＲＦＩＤシステムは、図７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。
【００３１】
ＩＣカード１は、例えばＩＳＯ７８１０に準拠した電池等の電源を内蔵していない所謂バッテリレスのＩＣカードである。このＩＣカード１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の短辺と長辺を有する長方形状に形成されている。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及びメモリが集積されたＩＣ(Integrated Circuit)３とを有している。
【００３２】
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。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５４から放射された電磁場と誘導結合し、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。
【００３３】
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とを備える。
【００３４】
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。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。
【００３５】
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。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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
シーケンサ１０は、ＲＯＭ(Read Only Memory)やＲＡＭ(Random Access Memory)を内部に有し、上述した復調回路９と接続されている。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し、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。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。
【００３９】
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。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。
【００４０】
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。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。
【００４１】
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、電磁場と誘導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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
ループアンテナ５４は、導線を平面状に巻線し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。
【００４６】
以上のように構成されるＲＦＩＤシステムでは、ＩＤ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。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。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。
【００４７】
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。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。
【００４８】
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。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。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。
【００４９】
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が並列に接続され、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。
【００５０】
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。
【００５１】
ところで、上述したＲ／Ｗ５０側のループアンテナ５４は、図８に示すように構成されたアンテナ装置８０を用いた。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８２とを有している。
【００５２】
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メッキ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。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。
【００５３】
ループコイル８１は、複数の導線を巻線する際に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の形状とされている。すなわち、このループコイル８１は、一の方向（図８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狭くなる下辺部８１ａと、その各巻線間の間隔及び線幅が広くなる上辺部上８１ｂとを有している。
【００５４】
一方、磁性体シート８２は、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に形成されている。このアンテナ装置８０は、ループコイル８１のＩＣカード１と対向する面とは反対側の面に磁性体シート８２が貼り合わされた構造を有している。
【００５５】
この場合、アンテナ装置８０の図８中矢印Ｚで示す一の方向の磁場分布は、図９に示すように、ループコイル８１の各巻線間の間隔及び線幅が広くなる上辺部８１ｂ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８０による磁場分布は、図３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。
【００５６】
本発明に係るアンテナ装置８０は、ループコイル８１を非対称な形状とし、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。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。
【００５７】
本発明に係るアンテナ装置８０は、磁性体シート８２をループコイル８１のＩＣカード１と対向する面とは反対側の面に対向配置することによって、ループコイル８１のＩＣカード１と対向する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８０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。
【００５８】
上述したＲ／Ｗ５０に用いられるループアンテナ５４は、図１０に示すように構成されたアンテナ装置９０を用いたものであってもよい。
【００５９】
図１０に示すアンテナ装置９０は、電磁場を誘導結合するためのループコイル９１と、このループコイル９１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９２とを有している。
【００６０】
ループコイル９１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９３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。このループコイル９１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９１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９１となる導体パターンを形成してもよい。
【００６１】
ループコイル９１は、上述したように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の形状とされている。すなわち、ループコイル９１は、一の方向（図１０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狭くなる下辺部９１ａと、その各巻線間の間隔及び線幅が広くなる上辺部９１ｂとを有している。また、ループコイル９１の中心部には、磁性体シート９２を貫通させるための貫通孔９４が設けられている。
【００６２】
一方、磁性体シート９２は、ループコイル９１の一の方向に沿って、このループコイル９１を構成した巻線の最外幅よりも幅広となる矩形状の幅広部９２ａと、この幅広部９２ａ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９１を構成する巻線の最内幅よりも幅狭となる矩形状の幅狭部９２ｂとを有している。すなわち、この磁性体シート９２において、幅広部９２ａは、その平面内にループコイル９１の上辺部９１ｂが収まるように、ループコイル９１よりも大きい矩形状を為している。一方、幅狭部９２ｂは、ループコイル９１の貫通孔９４を貫通するのに十分な幅を有し、且つ、その平面内にループコイル９１の下辺部９１ａが収まるように、このループコイル９１よりも小さい矩形状を為している。
【００６３】
このアンテナ装置９０は、ループコイル９１の貫通孔９４に、ＩＣカード１と対向する面とは反対側の面側からＩＣカード１と対向する面側に向かって、磁性体シート９２の幅狭部９２ｂが貫通した状態で、ループコイル９１に磁性体シート９２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９２は、ループコイル９１の巻線の間隔が狭くなる下辺部９１ａにおいて、幅狭部９２ｂの一方の面側がループコイル９１のＩＣカード１と対向する面に対向し、ループコイル９１の巻線の間隔が広くなる上辺部９１ｂにおいて、幅広部９２ａの他方の面側がループコイル９１のＩＣカード１と対向する主面とは反対側の面に対向して配置されている。
【００６４】
この場合、アンテナ装置９０により形成される図１０中矢印Ｚで示す一の方向の磁場分布は、図１１に示すように、ループコイル９１の巻線間隔及び線幅が広くなる上辺部９１ｂにおいて強調された非対称なものとなる。
【００６５】
したがって、アンテナ装置９０は、ループコイル９１を非対称の形状とし、ループコイル９１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。このアンテナ装置９０は、ループコイル９１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。
【００６６】
このアンテナ装置９０は、ループコイル９１の巻線間隔が狭くなる下辺部９１ａにおいて、磁性体シート９２の幅狭部９２ｂがループコイル９１のＩＣカード１と対向する面に対向し、ループコイル９１の巻線間隔が広くなる上辺部９１ｂにおいて、磁性体シート９２の幅広部９２ａがループコイル９１のＩＣカード１と対向する面とは反対側の面に対向して配置されていることから、ループコイル９１のＩＣカード１と対向する面のうち、ループコイル９１の巻線間隔及び線幅が広くなる上辺部９１ｂの磁場分布のみを強調することができる。また、 アンテナ装置９０は、ループコイル９１の巻線間隔及び線幅が広くなる上辺部９１ｂ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。
【００６７】
ところで、上述したアンテナ装置８０，９０は、磁性体シート８２，９２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２０以上とし、磁性体シート８２，９２の飽和磁化量Ｍｓと厚みｔとの積Ｍｓ・ｔを６ｅｍｕ／ｃｍ ２ 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。
【００６８】
具体的に、磁性体シート８２，９２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８０，９０の通信可能な範囲を広げるためには、磁性体シート８２，９２の比透磁率μ’を２０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８２，９２の比透磁率μ’を３０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。
【００６９】
磁性体シート８２，９２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。これらアンテナ装置８０，９０の通信距離を伸ばすためには、磁性体シート８２，９２の飽和磁化量Ｍｓと厚みｔとの積Ｍｓ・ｔを６ｅｍｕ／ｃｍ ２ 以上とすることが好ましく、さらに１０ｅｍｕ／ｃｍ ２ 以上とすることが好ましい。これら磁性体シート８２，９２は、その保持力Ｈｃが１０Ｏｅ以下であることが好ましい。
【００７０】
上述したアンテナ装置８０，９０は、必要な通信範囲に応じて、磁性体シート８２，９２の比透磁率μ’と、磁性体シート８２，９２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８２，９２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とリーダライタ５０との通信可能な範囲を広げることが可能である。
【００７１】
これらのアンテナ装置８０，９０は、通信性能を向上させることによって、ループコイル８１，９１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となる。このようなアンテナ装置８０，９０を用いるＲ／Ｗ等の電子機器装置全体の厚みを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。
【００７２】
なお、上述したアンテナ装置８０，９０は、ループコイル８１，９１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８１，９１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８１，９１を非対称の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方向と直交する方向において、ループコイル８１，９１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Ｚ方向と直交する方向において、ループコイル８１，９１の各巻線間の間隔及び線幅を異ならせた非対称の形状としてもよい。
【００７３】
このように、上述したアンテナ装置８０，９０は、ループコイル８１，９１を非対称の形状とする方向によって、ループコイル８１，９１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。
【００７４】
次に、上述した図８に示すアンテナ装置（以下、平面非対称型ループアンテナという。）８０と、図１０に示す他のアンテナ装置（以下、立体非対称型ループアンテナという。）９０と、図２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とについて、合成樹脂を用いて形成した筐体に配置した場合の通信性能の比較結果を図１４に示し、金属を用いて形成した筐体に配置した場合の通信性能の比較結果を図１５に示す。
【００７５】
なお、ここで比較するために用いた従来のアンテナ装置２００においても、ＩＣカードと対向する面とは反対側の面に磁性体シートを配置した構成とした。
【００７６】
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８０，９０，２００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８０，９０，２００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８０，９０，２００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Ａは、平面対称型ループアンテナ２００の特性を示し、中太線Ｂは、平面非対称型ループアンテナ８０の特性を示し、太線Ｃは、立体非対称型ループアンテナ９０の特性を示す。
【００７７】
各ループアンテナ８０，９０，２００を合成樹脂製の筐体に用いた場合、従来の平面対称型ループアンテナ２００は図１４中Ａに示すように、２つの通信可能な領域Ｓ１’，Ｓ２’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分かる。これに対して、本発明の平面非対称型ループアンテナ８０は、図１４中Ｂに示すように、２つの通信可能な領域Ｓ１，Ｓ２が形成されるものの、領域Ｓ１の通信可能な範囲が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９０は、図１４中Ｃに示すように通信可能な領域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が一箇所のみに形成されるのは、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１１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。なお、図９には、非対称な相方向放射磁場が描かれている。
【００７８】
一方、各ループアンテナ８０，９０，２００を金属製の筐体に用いた場合には、この金属製の筐体の影響により何れのループアンテナ８０，９０，２００も、図１５に示すように、合成樹脂製の筐体に適用した場合に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８０及び立体非対称型ループアンテナ９０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。
【００７９】
以上のことから、平面非対称型ループアンテナ８０及び立体非対称型ループアンテナ９０は、原点０から外側に通信可能な領域Ｓ１，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９０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、平面非対称型ループアンテナ８０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。
【００８０】
これら平面非対称型ループアンテナ８０及び立体非対称型ループアンテナ９０では、筐体を構成する材料の性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。
【００８１】
次に、上述した各ループアンテナ８０，９０，２００について、ＩＣカードと対向する面とは反対側の面に磁性体シートを配置しない場合と、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。その結果を図１６及び図１７に示す。図１６及び図１７は、Ｒ／Ｗ側に配置された各ループアンテナ８０，９０，２００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８０，９０，２００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８０，９０，２００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。そして、図１６は、磁性体シートを配置した場合の特性を示し、図１７は、磁性体シートを配置しない場合を示す。図１６及び図１７において、細線Ａは、平面対称型ループアンテナ２００の特性を示し、中太線Ｂは、平面非対称型ループアンテナ８０の特性を示し、太線Ｃは、立体非対称型ループアンテナ９０の特性を示す。
【００８２】
図１６及び図１７に示すように、各ループアンテナ８０，９０，２００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。
【００８３】
次に、上述したＲＦＩＤシステムを図１８に示すような通信端末装置７０に適用された例を挙げて説明する。この通信端末装置７０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９０を用いている。
【００８４】
この通信端末装置７０は、ＰＤＡ(Personal Digital Assistants)と呼ばれるユーザが持ち運び可能な小型の電子機器であり、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。
【００８５】
通信端末装置７０は、本体部７１と、パネル部７２とを有し、ヒンジ機構部７３を介してパネル部７２が本体部７１に対して開閉可能に取り付けられている。本体部７１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７４が設けられており、この入力部７４の下方には、上述したＲ／Ｗ５０の無線入出力部を構成する立体非対称型ループアンテナ９０が配置されている。
【００８６】
本体部７１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７２には、液晶表示パネルからなる表示部７５が設けられており、入力部７４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。ヒンジ機構部７３には、ＣＣＤカメラ７６が搭載されており、入力部７４を操作し、このＣＣＤカメラ７６により撮影された画像を表示部７５に表示することも可能である。
【００８７】
通信端末装置７０は、図１９に示すように、小型軽量で薄型化を図った場合の剛性を確保するため、マグネシウム（Ｍｇ）合金等の金属により形成した筐体７７を用いて本体部７１を構成している。この金属製の筐体７７内には、立体非対称型ループアンテナ９０が配置されている。このアンテナ９０は、筐体７７の内部に形成したアンテナ収納凹部７７ａに収納するように配置されている。アンテナ収納凹部７７ａに収納されたアンテナ９０は、保護材であるポリカーボネート等の樹脂部材７８に覆われて脱落が防止されている。なお、筐体７７は、このような金属製のものに限らず、例えば高剛性の合成樹脂等の非金属材料により形成したものであってもよい。
【００８８】
ここで、立体非対称型ループアンテナ９０は、ループコイル９１が上述した一の方向をＩＣカード１の走査方向となるようにして配置されている。ＩＣカード１は、この通信端末装置７０の入力部７４とは反対側、すなわちループアンテナ９０のループコイル９１の巻線間隔及び線幅が狭くなる下辺部９１ａから走査されることになる。
【００８９】
この場合、立体非対称型ループアンテナ９０による磁場分布は、図２０に示すように、ループコイル９１の巻線間隔及び線幅が広くなる上辺部９１ｂにおいて強調されたものとなり、このループコイル９１の巻線間隔及び線幅が広くなる上辺部９１ｂ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。
【００９０】
したがって、この通信端末装置７０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７４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９０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。
【００９１】
通信端末装置７０は、本体部７１を構成する筐体７７を金属により形成した場合でも、立体非対称型ループアンテナ９０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ことを抑制することが可能である。
【００９２】
更に、通信端末装置７０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９０を小さくすることも可能なことから、この装置の更なる小型化及び低消費電力化が可能である。
【００９３】
次に、上述した通信端末装置７０に搭載された立体非対称型ループアンテナ９０の製造方法の一例について説明する。
【００９４】
立体非対称型ループアンテナ９０は、図２１に示すフローチャートに示す手順に従って作製される。
【００９５】
立体非対称型ループアンテナ９０を作製するには、まず磁性体シート９２を作製する。磁性体シート９２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。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。
【００９６】
その後、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。
【００９７】
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９５に溜められた磁性塗料９６を一対のローラ９７ａ，９７ｂ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９２を作製する。
【００９８】
次に、ステップＳ４において、長尺状の磁性体シート９２を乾燥させ、この磁性体シート９２中からバインダを除去する。
【００９９】
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９８ａ，９８ｂの間に帯状の磁性体シート９２を挟み込みながら、磁性体シート９２ａの一方の面に接着剤９９を塗布する。
【０１００】
次に、ステップＳ６において、帯状の磁性体シート９２を所定の形状に型抜きプレスする。
【０１０１】
以上のようにして、図２４（Ａ）及び図２４（Ｂ）に示すような磁性体シート９２が作製される。
【０１０２】
次に、図２５に示すように、上述したループコイル９１を用意する。上述したように、このループコイル９１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９３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。このループコイル９１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９１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９１となる導体パターンを形成してもよい。ループコイル９１の中心部には、磁性体シート９２を貫通させるための貫通孔９４が形成される。
【０１０３】
次に、図２６に示すように、ループコイル９１の貫通孔９４に、磁性体シート９２の幅狭部９２ｂを貫通させ、このループコイル９１と磁性体シート９２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９２は、接着剤９９が塗布された面をループコイル９１のＩＣカード１と対向する面に対向するようにする。ループコイル９１の巻線間隔が狭くなる下辺部９１ａにおいて、幅狭部９２ｂをループコイル９１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９１の巻線間隔が広くなる上辺部９１ｂにおいて、幅広部９２ａを上述した通信端末装置７０のアンテナ収納凹部７７ａに貼り付けることができる。
【０１０４】
上述したような工程を経て立体非対称型ループアンテナ９０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９０は、ループアンテナ９１の貫通孔９４に磁性体シート９２を貫通させた状態で重ね合わせ、接着剤９９により貼り付けた製造が容易な構造を有している。
【０１０５】
磁性体シート９２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９２の変形によってループコイル９１の下辺部９１ａと上辺部９１ｂとの変形を抑制し、この立体非対称型ループアンテナ９０の全体の厚みＴ１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９２が硬い場合には、ループコイル９１の下辺部９１ａと上辺部９１ｂとの変形が大きくなり、立体非対称型ループアンテナ９０の全体の厚みＴ２が厚くなってしまう。
【０１０６】
ところで、上述したように、平面非対称型ループアンテナ８０又は立体非対称型ループアンテナ９０等を用いたアンテナ部を内蔵し、上述したようにループアンテナを備え誘導結合により非接触型のＩＣカードとの間で、情報の授受を行うように構成された電子機器、例えば上述したような通信端末装置において、アンテナ部を内蔵する装置本体を構成する筐体をマグネシウム合金、アルミニウム、ステンレス、鉄等の金属より形成すると、この金属製の筐体にＩＣカードを近接させたとき、ＩＣカードが正常に作動しなくなる。すなわち、通信端末装置側及びＩＣカード側のそれぞれに空芯型のコイルを用いたアンテナであるループアンテナを用いた場合には、通信端末装置の筐体を金属製にすると、ＩＣカードに設けたループアンテナのインダクタンスが減少し、共振周波数が上がることにより、通信端末装置とＩＣカードとの間で正常な通信が行えなくなるおそれがある。この通信機能を阻害するインダクタンスの減少は、ＩＣカートのループアンテナから発信された電波が金属製の筐体に渦電流を生じさせることに起因するものである。特に、上述したようなリーダライタを内蔵させた携帯型の小型の通信端末装置の如き電子機器においては、装置本体を構成する筐体を大きくすることができないため、この筐体に組み込まれるアンテナ部を構成するループアンテナを大きくすることができない。その結果、携帯型の小型の通信端末装置とＩＣカートとの間で情報の授受を行うためには、必然的にＩＣカートを金属製の筐体に密着又は近接させる必要があり、金属製の筐体の影響が顕著となり、インダクタンスが著しく減少し、通信端末装置とＩＣカートとの間での通信が行えなくなってしまう。
【０１０７】
そこで、本発明は、小型の携帯可能な大きさに形成された通信機能を有する電子機器、例えば、通信端末装置の薄型化と共に小型化を図りながら、装置本体を構成する筐体の強度を確保し、通信機能を備えたＩＣカードとの間での確実な通信を実行し得る電子機器を構成したものである。
【０１０８】
以下、本発明を、小型の携帯可能な大きさに形成された通信機能を有する電子機器である通信端末装置に適用した例を挙げて説明する。
【０１０９】
本発明は、上述した図１８に示すような通信端末装置７０に適用することができ、更に具体的には、図２９に示すように構成された通信機能を備えた通信端末装置１２１に適用したものである。この通信端末装置１２１は、図２９に示すように、矩形状に形成された装置本体を構成する金属製の筐体１２２を備えている。筐体１２２は、マグネシウム合金の成型体、導電性が良好で非磁性のアルミニウム板、黄銅板、あるいは非磁性のステンレス板、鉄板等の金属板を用いて形成されている。筐体１２２の一方の面側には、表示部１２３が設けられている。表示部１２３は、液晶表示パネルにより構成され、筐体１２２の一方の側に位置して設けられている。この表示部１２３には、当該通信端末装置１２１により処理される情報や処理内容等が表示される。
【０１１０】
筐体１２２の一方の面側の中央部には、各種操作を行うための複数の操作ボタン１２４等からなる入力部１２５が設けられている。
【０１１１】
筐体１２２の表示部１２３が設けられる側とは反対側の端部には、この通信端末装置１２１との間で情報の通信が行われるＩＣカード１１０が載置或いは接近されるカード載置部１２６が設けられている。カード載置部１２６は、筐体１２２の表示部１２３や入力部１２５が設けられる表面側に設けられている。筐体１２２内のカード載置部１２６に対向する位置には、上述した図８に示すように構成された平面非対称型ループアンテナ８０又は図１０に示すように構成された立体非対称型ループアンテナ９０が設けられている。図２９に示す通信端末装置１２１は、図１０に示すループアンテナ９０を通信用アンテナ部として用いている。通信用アンテナ部の具体的な構成については、上述した各ループアンテナ８０，９０の説明を参照し、更なる詳細な説明は省略する。
【０１１２】
更に、筐体１２２内には、ＩＣカード１１０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（Ｒ／Ｗ０）、当該通信端末装置１２１を構成する各部を制御する制御部が設けられている。制御部は、例えば、入力部１２５から入力される操作指令信号等に基づいて、Ｒ／Ｗ ０ によるＩＣカード１１０からの読み出しデータ等を表示部１２３に表示する。
【０１１３】
ここで、通信端末装置１２１との間で情報の授受が行われるＩＣカード１１０を更に具体的に説明する。ここで用いられるＩＣカード１１０は、ＪＩＳ規格に準拠した識別カードと同じ大きさに形成されている。ＩＣカード１１０は、図２９及び図３０に示すように、長辺方向の長さＬ１を８６ｍｍとし、短辺方向の幅Ｗ１を５４ｍｍとし、厚さＤ１を０．７６ｍｍとする長方形状に形成されている。ＩＣカード１１０を構成する合成樹脂を主たる構成材料として構成されたカード本体１１１内には、通信端末装置１２１との間で送受信される情報が記録されるメモリや通信を制御する制御する回路部を有するＩＣ１１２やその他の電子部品が内蔵されている。
【０１１４】
カード本体１１１には、通信端末装置１２１側の通信用アンテナ部を構成する立体非対称型ループアンテナ９０との間で通信を行うアンテナ部１１５が設けられている。ＩＣカード１１０のアンテナ部１１５は、矩形状のカード本体１１１の外周囲、すなわち、カード本体１１１の相対向する一方及び他方の長辺１１１ａ，１１１ｂ及び相対向する一方及び他方の短辺１１１ｃ，１１１ｄに沿うよう導線を矩形状に巻回してループアンテナとして形成されている。すなわち、ＩＣカード１１０に設けられるアンテナ部１１５は、カード本体１１１の各長辺１１１ａ，１１１ｂに沿う長辺部１１５ａ，１１５ｂ及び各短辺１１１ｃ，１１１ｄに沿う短辺部１１５ｃ，１１５ｄとを有する矩形状のループアンテナとして形成されている。
【０１１５】
なお、長方形状に形成されたＩＣカード１１０のうち、カード本体１１１のいずれか一方の長辺１１１ａ，１１１ｂに沿ういずれか一方の長辺部１１５ａ，１１５ｂを通信用アンテナ部に近接させて通信を行うように構成する場合には、短辺部１１５ｃ，１１５ｄは、必ずしも他方の短辺１１１ｃ，１１１ｄに沿う必要はなく、これら短辺に傾斜させたものであってもよい。
【０１１６】
ＩＣカード１１０に設けられるアンテナ部１１５は、各長辺部１１５ａ，１１５ｂを構成する巻線の間隔及び線幅を非対称としたものであってもよい。すなわち、一方の長辺部１１１ａの巻線の幅及び間隔を大きくすることにより、アンテナ部１１５により形成される放射磁界分布を制御することにより、通信端末装置１２１との通信可能範囲を更に広げるようにしてもよい。
【０１１７】
本発明に係る通信端末装置１２１は、上述したような大きな長方形状に形成されたカード本体１１１を有し、このカード本体１１１の外周囲に沿ってアンテナ部１１５を設けたＩＣカード１１０が筐体１２２の表面に設けたカード載置部１２６に接近して対向されたとき、アンテナ部１１５のいずれか一方の長辺部１１５ａ，１１５ｂ側のみが重なる位置に立体非対称型ループアンテナ９０が配置されている。
【０１１８】
なお、筐体１２２の表面に構成されたカード載置部１２６には、筐体１２２内に配置した立体非対称型ループアンテナ９０の位置を示し、更に、ＩＣカード１１０の接近位置を示す指標部１２７が設けられている。指標部１２７は、筐体１２２の表面に印刷により形成され、あるいは筐体１２２の一部に刻印を施して設けられる。指標部１２７は、記号や図形のみならず、ＩＣカード１１０のいずれか一方の長辺１１１ａ，１１１ｂを接近させる位置であることを示す文字等により構成したものであってもよい。
【０１１９】
ここで、通信端末装置１２１の筐体１２２内に設けられるループアンテナ９０の位置を更に具体的に説明すると、このループアンテナ９０は、ＩＣカード１１０のいずれか一方の長辺１１１ａ，１１１ｂを指標部１２７に対応させるように接近させたとき、図３０に示すように、ＩＣカード１１０側のアンテナ部１１５のいずれか一方の長辺部１１５ａ，１１５ｂが筐体１２２の一方の端部１２２ａから突出する位置に設けられる。このとき、ＩＣカード１１０側のアンテナ部１１５のいずれか他方の長辺部１１５ａ，１１５ｂがループアンテナ９０に対向される。
【０１２０】
すなわち、通信端末装置１２１側のループアンテナ９０は、図３０に示すように、筐体１２２の一方の端部１２２ａからＩＣカード１１０の短辺１１１ｃ，１１１ｄの幅Ｗ１より小さい領域内に位置して配置されている。
【０１２１】
本発明に係る通信端末装置１２１にあっては、ＩＣカード１１０がいずれか一方の長辺１１１ａ，１１１ｂを指標部１２７に接近させてカード載置部１２６上に接近されると、ＩＣカード１１０側のアンテナ部１１５のいずれか一方の長辺部１１５ａ，１１５ｂがループアンテナ９０に対向し、いずれか他方の長辺部１１５ａ，１１５ｂが金属製の筐体１２２の外部に突出した状態となる。
【０１２２】
本発明に係る通信端末装置１２１においては、ＩＣカード１１０を筐体１２２に接近させたとき、ＩＣカード１１０側のアンテナ部１１５において、金属製の筐体１２２と対向しない長辺部１１５ａ，１１５ｂが得られる。その結果、ＩＣカード１１０との間で金属製の筐体１２２の影響を受けることなくＩＣカード１１０に書き込まれ、又は上記ＩＣカード１１０から読み出される情報の授受の通信が行われる。
【０１２３】
すなわち、通信端末装置１２１とＩＣカード１１０との間の通信は、ループアンテナ９０とＩＣカード１１０の金属製の筐体１２２と対向しない長辺部１１５ａ，１１５ｂとの間で実現できるため、金属製の筐体１２２に起因するインダクタンスの減少を防止して通信を行うことができる。
【０１２４】
本発明に係る通信端末装置１２１において、ＩＣカード１１０との間での一層確実な通信を行うためには、金属製の筐体１２２のループアンテナ９０が配設される部分の幅Ｗ２をＩＣカード１１０の長辺方向の長さＬ１幅より小さくすることが望ましい。このように筐体１２２を構成することにより、ＩＣカード１１０をカード載置部１２６に接近させ、アンテナ部１１５のいずれか一方の長辺部１１５ａ，１１５ｂをループアンテナ９０に重ねるように対向させたとき、アンテナ部１１５の短辺部１１５ｃ，１１５ｄを筐体１２２の側方に突出させて位置させることができるので、金属製の筐体１２２に起因するインダクタンスの減少を一層確実に防止できる。
【０１２５】
本発明に係る通信端末装置１２１においては、ＩＣカード１１０が、アンテナ部１１５のいずれか一方の長辺部１１５ａ，１１５ｂをループアンテナ９０に重ね、いずれか他方の長辺部１１５ａ，１１５ｂを金属製の筐体１２２に重ねられないように位置してカード載置部１２６上に接近されるように、カード載置部１２６側に位置決め部１３０を設ける。位置決め部１３０は、図３１に示すように、カード載置部１２６のＩＣカード１１０のループアンテナ９０に重ね合わせられる側のいずれか一方の長辺１１１ａ，１１１ｂ側が突き当てられる段差部として構成される。
【０１２６】
このように通信端末装置１２１に対するＩＣカード１１０の接近位置を規定する位置決め部１３０を設けることにより、ＩＣカード１１０側のアンテナ部１１５とループアンテナ９０との位置関係を正確に位置決めし、アンテナ部１１５の金属製の筐体１２２と重ねられない部分を確実に得ることができるので、金属製の筐体１２２に起因するインダクタンスの減少を一層確実に防止できる。
【０１２７】
更に、本発明に係る通信端末装置１２１において、ＩＣカード１１０との間で通信を行うループアンテナ９０は、図３２に示すように、金属製の筐体１２２の一のコーナ部に設けるようにしてもよい。この場合には、ＩＣカード１１０は、図３２に示すように、ループアンテナ９０が配設された金属製の筐体１２２のコーナ部を覆うようにして配置される。このように金属製の筐体１２２を矩形状とし、矩形状の筐体１２２のコーナ部にループアンテナ９０を配することにより、アンテナ部１１５のいずれか一方の長辺部１１５ａ，１１５ｂをループアンテナ９０に重ね、いずれか他方の長辺部１１５ａ，１１５ｂを金属製の筐体１２２に重ねないように位置してＩＣカード１１０をカード載置部１２６に配置することができ、上述した通信端末装置１２１と同様に、金属製の筐体１２２に起因するインダクタンスの減少を抑え、確実な通信が可能となる。
【０１２８】
更に、本発明に係る通信端末装置１２１に用いられるＩＣカード１１０は、上述したような矩形状のものに限られず、図３３に示すように円形のものであってもよい。このＩＣカード１１０は、円盤状のカード本体１４１の外周縁に沿って導線を巻線した円環状のアンテナ部１４５を備えたものであってもよい。この場合においても、通信端末装置１２１に設けられるループアンテナ９０は、円形のＩＣカード１１０を金属製の筐体１２２に接近させたとき、円環状のアンテナ部１４５の一部のみが重なり、他の部分が金属製の筐体１２２の外方に位置するように設けられる。この通信端末装置１２１においても、金属製の筐体１２２内に配置したループアンテナ９０の位置を示し、ＩＣカード１１０の周縁を接近させる位置を示す指標部１２７が設けられる。
【０１２９】
なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱することなく、様々な変更、置換又はその同等のものを行うことができる。
【０１３０】
【発明の効果】
上述したように、本発明に係る電子機器は、筐体を金属により作製しながら、この金属製の筐体の影響を抑えてＩＣカードとの間で通信を行うことができるので、ＩＣカードに書き込まれ、又は上記ＩＣカードから読み出される情報を確実に授受することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のＲＦＩＤシステムを示す模式図である。
【図２】従来のＲ／Ｗ用のループアンテナを示す平面図である。
【図３】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４】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５】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６】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。
【図７】本発明に係る電子機器に用いられるＲＦＩＤシステムの構成を示す回路図である。
【図８】平面非対称型ループアンテナを示す平面図である。
【図９】上記平面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１０】立体非対称型ループアンテナを示す平面図である。
【図１１】上記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】合成樹脂製の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】金属製の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】本発明が適用された電子機器である通信端末装置とこの通信端末装置に用いられるＩＣカードを示す斜視図である。
【図３０】本発明が適用された通信端末装置にＩＣカードを接近させた状態を示す平面図である。
【図３１】本発明が適用された他の例の通信端末装置とＩＣカードを示す斜視図である。
【図３２】本発明が適用された更に他の例の通信端末装置にＩＣカードを接近させた状態を示す平面図である。
【図３３】本発明が適用された更に他の例の通信端末装置にＩＣカードを接近させた状態を示す平面図である。
【符号の説明】
７０ 通信端末装置、７１ 本体部、７２ パネル部、７７ 筐体、８０ 平面非対称型ループアンテナ、８１ ループコイル、８２ 磁性体シート、８３ 絶縁フィルム、９０ 立体非対称型ループアンテナ、９１ ループコイル、９２ 磁性体シート、９３ 基板、９４ 貫通孔、１１０ ＩＣカード、１１２ ＩＣ、１１５ アンテナ部、１２１ 通信端末装置、 １２２ 筐体、１２６ カード載置部、１２７ 指標部、１３０ 位置決め部
【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通信機能を備えた電子機器に関する。
【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１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。このＲＦＩＤ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から磁束が放射されると、放射された磁束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】
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】
このＲＦＩＤシステムでは、電磁誘導によりリーダライタ１０１からＩＣカード１００に対して必要な電力の供給が行われるため、ＩＣカード内に電池等の電源を持つ必要がなく、構成を簡素化でき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】
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磁束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２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３に示すような対称な磁束分布となる。
【０００８】
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４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Ｓ１’，Ｓ２’が形成されることになる。具体的に、通信可能な領域Ｓ１’は、リーダーライタ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Ｓ１’より外側になると、リーダーライタ１０１側のループアンテナ１０２が発生する磁界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に錯交する磁界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ーライタ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Ｓ１’より誘導電流が小さく且つ狭い通信可能な領域Ｓ２’が現れる。
【０００９】
なお、図４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４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から外側に通信可能な領域Ｓ１’が連続的に大きく広がるほど、使い勝手が良いことになる。
【００１１】
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Ｓ１’から一旦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Ｓ２’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Ｓ１’と通信可能な領域Ｓ２’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Ｓ１’のみを広げることが望ましい。
【００１２】
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合金等の金属製の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５に示すように、金属製の筐体３００を使用する場合には、この筐体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。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】
筐体４００を合成樹脂により形成した場合には、図６に示すように、電子回路に電磁誘導ノイズを発生させないように、合成樹脂製の筐体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を配置する必要があり、厚さが大きくなってしまう。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とほぼ同じ大きさを有している。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の電子機器を構成する合成樹脂製の筐体や金属製の筐体に、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の外形と同等若しくは小さく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】
上述した携帯可能な小型の電子機器は、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、配置空間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、金属製の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には大きな制約がある。したがって、金属製の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、携帯可能な小型の電子機器は、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十分な磁場強度を確保することが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、携帯可能な小型の電子機器は、設置場所の制限や操作部を構成するキーボード等の他の機能を実行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の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】
上述した従来の技術は、いず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の電子機器において、最適な小型且つ薄型のリーダライタ用のループアンテナを実現することが困難である。
【００２１】
本発明の目的は、上述したような従来の技術が有する問題点を解消し得る新規な通信機能付き電子機器を提供することにある。
【００２２】
本発明の他の目的は、機器本体を構成する筐体を構成する金属材料の影響を低減することによって、書き込み及び／又は読み出し情報の正確な授受を可能とした通信機能付き電子機器を提供することにある。
【００２３】
本発明に更に他の目的は、機器自体の更なる小型化及び高性能化を可能とした通信機能付き電子機器を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上述したような目的を達成するため、本発明に係る通信機能付き電子機器は、アンテナ部を内蔵して通信機能を備えたＩＣカードとの間で情報を無線で授受する。通信機能付き電子機器は、電子部品を収納するとともにＩＣカードが接近されるＩＣカード載置部が設けられた金属製の筐体と、ＩＣカード載置部に対応した筐体内に配置されてＩＣカードのアンテナ部と誘導結合されて無線通信を行う通信用アンテナ部とを備える。通信機能付き電子機器は、通信用アンテナ部が、複数の導線を中心部を挟んで相対向する位置において各導線の間隔を異ならせるように巻線することにより非対称形状に形成されたループコイルと、このループコイルのＩＣカード載置部と対向する主面とは反対側の主面に対向して配置した磁性体とから構成される。通信機能付き電子機器は、ＩＣカード載置部が、接近或いは載置されるＩＣカードのアンテナ部の一部を外方に突出させて筐体と重ならないようにさせるとともに、接近或いは載置されたＩＣカードに対して通信用アンテナ部のループコイルがアンテナ部の一部と重なるように内部に配置する。
【００２５】
本発明に係る通信機能付き電子機器においては、ＩＣカード載置部上にＩＣカードが載置或いは接近されることにより、ＩＣカード載置部内に配置された通信用アンテナ部のループコイルとＩＣカードのアンテナ部との間で誘導結合が行われる。通信機能付き電子機器においては、これによりＩＣカードに対して情報等の書き込みを行い、或いはＩＣカードに書き込まれた情報等の読み出しを行う。
【００２６】
本発明に係る通信機能付き電子機器は、通信用アンテナ部のループコイルが、誘導結合されるＩＣカード側のアンテナ部よりも小さな外形に形成される。通信機能付き電子機器は、通信用アンテナ部が、磁性体をループコイルの最外幅よりも幅広となる幅広部とこの幅広部から延長されてループコイルの最内幅よりも幅狭となる幅狭部とから構成する。通信機能付き電子機器は、通信用アンテナ部が、中心部に幅狭部よりも幅広でかつ幅広部よりも幅狭の開口寸法を有する貫通孔を形成したループコイルに対して磁性体を、幅狭部をＩＣカードと対向する面とは反対側の面側からＩＣカードと対向する面側に向かって貫通させて配置することにより立体非対称型のループアンテナとして構成される。
【００２７】
通信用アンテナ部は、ＩＣカード載置部内に、筐体の一方の端部からＩＣカードの短辺の幅より小さい領域内に配置される。通信機能付き電子機器は、ＩＣカード載置部に、通信用アンテナ部の位置を示す指標部が設けられている。本発明に係る通信機能付き電子機器は、ＩＣカード載置部が、その幅を、少なくとも短辺と長辺を有し長方形状に形成されたＩＣカードの長辺方向の長さより小さくされる。通信機能付き電子機器には、ＩＣカード載置部に、ＩＣカードを位置決めして接近させる位置決め部が設けられる。
【００２８】
本発明に係る通信機能付き電子機器は、通信用アンテナ部に各導線の間隔を異ならせることにより非対称形状に形成されたループコイルを備えることにより、通信可能な範囲を拡げてさらなる小型化を可能とする。通信機能付き電子機器は、アンテナ部が内蔵された通信機能を備えたＩＣカードを、金属製の筐体に接近、すなわち筐体のＩＣカード載置部上に載置或いは接近させたとき、ＩＣカードのアンテナ部の一部を筐体と重ならないようにするとともにこのアンテナ部の一部と通信用アンテナ部のループコイルとが重なることで、ＩＣカードへの書き込み又は読み出される情報の授受を行う通信特性の劣化を防止する。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に通信機能付き電子機器を図面を参照して説明する。
【００３０】
まず、本発明に係る通信機能付きの電子機器に用いられるアンテナ装置を説明する。このアンテナ装置は、図７に示すような構成を備えたＲＦＩＤシステムに用いられる。ＲＦＩＤシステムは、図７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。
【００３１】
ＩＣカード１は、例えばＩＳＯ７８１０に準拠した電池等の電源を内蔵していない所謂バッテリレスのＩＣカードである。このＩＣカード１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の短辺と長辺を有する長方形状に形成されている。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及びメモリが集積されたＩＣ(Integrated Circuit)３とを有している。
【００３２】
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。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５４から放射された電磁場と誘導結合し、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。
【００３３】
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とを備える。
【００３４】
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。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。
【００３５】
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。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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
シーケンサ１０は、ＲＯＭ(Read Only Memory)やＲＡＭ(Random Access Memory)を内部に有し、上述した復調回路９と接続されている。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し、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。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。
【００３９】
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。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。
【００４０】
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。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。
【００４１】
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、電磁場と誘導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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
ループアンテナ５４は、導線を平面状に巻線し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。
【００４６】
以上のように構成されるＲＦＩＤシステムでは、ＩＤ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。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。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。
【００４７】
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。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。
【００４８】
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。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。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。
【００４９】
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が並列に接続され、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。
【００５０】
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。
【００５１】
ところで、上述したＲ／Ｗ５０側のループアンテナ５４は、図８に示すように構成されたアンテナ装置８０を用いた。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８２とを有している。
【００５２】
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メッキ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。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。
【００５３】
ループコイル８１は、複数の導線を巻線する際に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の形状とされている。すなわち、このループコイル８１は、一の方向（図８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狭くなる下辺部８１ａと、その各巻線間の間隔及び線幅が広くなる上辺部上８１ｂとを有している。
【００５４】
一方、磁性体シート８２は、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に形成されている。このアンテナ装置８０は、ループコイル８１のＩＣカード１と対向する面とは反対側の面に磁性体シート８２が貼り合わされた構造を有している。
【００５５】
この場合、アンテナ装置８０の図８中矢印Ｚで示す一の方向の磁場分布は、図９に示すように、ループコイル８１の各巻線間の間隔及び線幅が広くなる上辺部８１ｂ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８０による磁場分布は、図３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。
【００５６】
本発明に係るアンテナ装置８０は、ループコイル８１を非対称な形状とし、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。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。
【００５７】
本発明に係るアンテナ装置８０は、磁性体シート８２をループコイル８１のＩＣカード１と対向する面とは反対側の面に対向配置することによって、ループコイル８１のＩＣカード１と対向する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８０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。
【００５８】
上述したＲ／Ｗ５０に用いられるループアンテナ５４は、図１０に示すように構成されたアンテナ装置９０を用いたものであってもよい。
【００５９】
図１０に示すアンテナ装置９０は、電磁場を誘導結合するためのループコイル９１と、このループコイル９１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９２とを有している。
【００６０】
ループコイル９１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９３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。このループコイル９１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９１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９１となる導体パターンを形成してもよい。
【００６１】
ループコイル９１は、上述したように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の形状とされている。すなわち、ループコイル９１は、一の方向（図１０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狭くなる下辺部９１ａと、その各巻線間の間隔及び線幅が広くなる上辺部９１ｂとを有している。また、ループコイル９１の中心部には、磁性体シート９２を貫通させるための貫通孔９４が設けられている。
【００６２】
一方、磁性体シート９２は、ループコイル９１の一の方向に沿って、このループコイル９１を構成した巻線の最外幅よりも幅広となる矩形状の幅広部９２ａと、この幅広部９２ａ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９１を構成する巻線の最内幅よりも幅狭となる矩形状の幅狭部９２ｂとを有している。すなわち、この磁性体シート９２において、幅広部９２ａは、その平面内にループコイル９１の上辺部９１ｂが収まるように、ループコイル９１よりも大きい矩形状を為している。一方、幅狭部９２ｂは、ループコイル９１の貫通孔９４を貫通するのに十分な幅を有し、且つ、その平面内にループコイル９１の下辺部９１ａが収まるように、このループコイル９１よりも小さい矩形状を為している。
【００６３】
このアンテナ装置９０は、ループコイル９１の貫通孔９４に、ＩＣカード１と対向する面とは反対側の面側からＩＣカード１と対向する面側に向かって、磁性体シート９２の幅狭部９２ｂが貫通した状態で、ループコイル９１に磁性体シート９２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９２は、ループコイル９１の巻線の間隔が狭くなる下辺部９１ａにおいて、幅狭部９２ｂの一方の面側がループコイル９１のＩＣカード１と対向する面に対向し、ループコイル９１の巻線の間隔が広くなる上辺部９１ｂにおいて、幅広部９２ａの他方の面側がループコイル９１のＩＣカード１と対向する主面とは反対側の面に対向して配置されている。
【００６４】
この場合、アンテナ装置９０により形成される図１０中矢印Ｚで示す一の方向の磁場分布は、図１１に示すように、ループコイル９１の巻線間隔及び線幅が広くなる上辺部９１ｂにおいて強調された非対称なものとなる。
【００６５】
したがって、アンテナ装置９０は、ループコイル９１を非対称の形状とし、ループコイル９１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。このアンテナ装置９０は、ループコイル９１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。
【００６６】
このアンテナ装置９０は、ループコイル９１の巻線間隔が狭くなる下辺部９１ａにおいて、磁性体シート９２の幅狭部９２ｂがループコイル９１のＩＣカード１と対向する面に対向し、ループコイル９１の巻線間隔が広くなる上辺部９１ｂにおいて、磁性体シート９２の幅広部９２ａがループコイル９１のＩＣカード１と対向する面とは反対側の面に対向して配置されていることから、ループコイル９１のＩＣカード１と対向する面のうち、ループコイル９１の巻線間隔及び線幅が広くなる上辺部９１ｂの磁場分布のみを強調することができる。また、 アンテナ装置９０は、ループコイル９１の巻線間隔及び線幅が広くなる上辺部９１ｂ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。
【００６７】
ところで、上述したアンテナ装置８０，９０は、磁性体シート８２，９２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２０以上とし、磁性体シート８２，９２の飽和磁化量Ｍｓと厚みｔとの積Ｍｓ・ｔを６ｅｍｕ／ｃｍ ２ 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。
【００６８】
具体的に、磁性体シート８２，９２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８０，９０の通信可能な範囲を広げるためには、磁性体シート８２，９２の比透磁率μ’を２０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８２，９２の比透磁率μ’を３０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。
【００６９】
磁性体シート８２，９２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。これらアンテナ装置８０，９０の通信距離を伸ばすためには、磁性体シート８２，９２の飽和磁化量Ｍｓと厚みｔとの積Ｍｓ・ｔを６ｅｍｕ／ｃｍ ２ 以上とすることが好ましく、さらに１０ｅｍｕ／ｃｍ ２ 以上とすることが好ましい。これら磁性体シート８２，９２は、その保持力Ｈｃが１０Ｏｅ以下であることが好ましい。
【００７０】
上述したアンテナ装置８０，９０は、必要な通信範囲に応じて、磁性体シート８２，９２の比透磁率μ’と、磁性体シート８２，９２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８２，９２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とリーダライタ５０との通信可能な範囲を広げることが可能である。
【００７１】
これらのアンテナ装置８０，９０は、通信性能を向上させることによって、ループコイル８１，９１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となる。このようなアンテナ装置８０，９０を用いるＲ／Ｗ等の電子機器装置全体の厚みを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。
【００７２】
なお、上述したアンテナ装置８０，９０は、ループコイル８１，９１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８１，９１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８１，９１を非対称の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方向と直交する方向において、ループコイル８１，９１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Ｚ方向と直交する方向において、ループコイル８１，９１の各巻線間の間隔及び線幅を異ならせた非対称の形状としてもよい。
【００７３】
このように、上述したアンテナ装置８０，９０は、ループコイル８１，９１を非対称の形状とする方向によって、ループコイル８１，９１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。
【００７４】
次に、上述した図８に示すアンテナ装置（以下、平面非対称型ループアンテナという。）８０と、図１０に示す他のアンテナ装置（以下、立体非対称型ループアンテナという。）９０と、図２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とについて、合成樹脂を用いて形成した筐体に配置した場合の通信性能の比較結果を図１４に示し、金属を用いて形成した筐体に配置した場合の通信性能の比較結果を図１５に示す。
【００７５】
なお、ここで比較するために用いた従来のアンテナ装置２００においても、ＩＣカードと対向する面とは反対側の面に磁性体シートを配置した構成とした。
【００７６】
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８０，９０，２００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８０，９０，２００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８０，９０，２００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Ａは、平面対称型ループアンテナ２００の特性を示し、中太線Ｂは、平面非対称型ループアンテナ８０の特性を示し、太線Ｃは、立体非対称型ループアンテナ９０の特性を示す。
【００７７】
各ループアンテナ８０，９０，２００を合成樹脂製の筐体に用いた場合、従来の平面対称型ループアンテナ２００は図１４中Ａに示すように、２つの通信可能な領域Ｓ１’，Ｓ２’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分かる。これに対して、本発明の平面非対称型ループアンテナ８０は、図１４中Ｂに示すように、２つの通信可能な領域Ｓ１，Ｓ２が形成されるものの、領域Ｓ１の通信可能な範囲が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９０は、図１４中Ｃに示すように通信可能な領域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が一箇所のみに形成されるのは、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１１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。なお、図９には、非対称な相方向放射磁場が描かれている。
【００７８】
一方、各ループアンテナ８０，９０，２００を金属製の筐体に用いた場合には、この金属製の筐体の影響により何れのループアンテナ８０，９０，２００も、図１５に示すように、合成樹脂製の筐体に適用した場合に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８０及び立体非対称型ループアンテナ９０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。
【００７９】
以上のことから、平面非対称型ループアンテナ８０及び立体非対称型ループアンテナ９０は、原点０から外側に通信可能な領域Ｓ１，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９０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、平面非対称型ループアンテナ８０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。
【００８０】
これら平面非対称型ループアンテナ８０及び立体非対称型ループアンテナ９０では、筐体を構成する材料の性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。
【００８１】
次に、上述した各ループアンテナ８０，９０，２００について、ＩＣカードと対向する面とは反対側の面に磁性体シートを配置しない場合と、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。その結果を図１６及び図１７に示す。図１６及び図１７は、Ｒ／Ｗ側に配置された各ループアンテナ８０，９０，２００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８０，９０，２００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８０，９０，２００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。そして、図１６は、磁性体シートを配置した場合の特性を示し、図１７は、磁性体シートを配置しない場合を示す。図１６及び図１７において、細線Ａは、平面対称型ループアンテナ２００の特性を示し、中太線Ｂは、平面非対称型ループアンテナ８０の特性を示し、太線Ｃは、立体非対称型ループアンテナ９０の特性を示す。
【００８２】
図１６及び図１７に示すように、各ループアンテナ８０，９０，２００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。
【００８３】
次に、上述したＲＦＩＤシステムを図１８に示すような通信端末装置７０に適用された例を挙げて説明する。この通信端末装置７０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９０を用いている。
【００８４】
この通信端末装置７０は、ＰＤＡ(Personal Digital Assistants)と呼ばれるユーザが持ち運び可能な小型の電子機器であり、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。
【００８５】
通信端末装置７０は、本体部７１と、パネル部７２とを有し、ヒンジ機構部７３を介してパネル部７２が本体部７１に対して開閉可能に取り付けられている。本体部７１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７４が設けられており、この入力部７４の下方には、上述したＲ／Ｗ５０の無線入出力部を構成する立体非対称型ループアンテナ９０が配置されている。
【００８６】
本体部７１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７２には、液晶表示パネルからなる表示部７５が設けられており、入力部７４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。ヒンジ機構部７３には、ＣＣＤカメラ７６が搭載されており、入力部７４を操作し、このＣＣＤカメラ７６により撮影された画像を表示部７５に表示することも可能である。
【００８７】
通信端末装置７０は、図１９に示すように、小型軽量で薄型化を図った場合の剛性を確保するため、マグネシウム（Ｍｇ）合金等の金属により形成した筐体７７を用いて本体部７１を構成している。この金属製の筐体７７内には、立体非対称型ループアンテナ９０が配置されている。このアンテナ９０は、筐体７７の内部に形成したアンテナ収納凹部７７ａに収納するように配置されている。アンテナ収納凹部７７ａに収納されたアンテナ９０は、保護材であるポリカーボネート等の樹脂部材７８に覆われて脱落が防止されている。なお、筐体７７は、このような金属製のものに限らず、例えば高剛性の合成樹脂等の非金属材料により形成したものであってもよい。
【００８８】
ここで、立体非対称型ループアンテナ９０は、ループコイル９１が上述した一の方向をＩＣカード１の走査方向となるようにして配置されている。ＩＣカード１は、この通信端末装置７０の入力部７４とは反対側、すなわちループアンテナ９０のループコイル９１の巻線間隔及び線幅が狭くなる下辺部９１ａから走査されることになる。
【００８９】
この場合、立体非対称型ループアンテナ９０による磁場分布は、図２０に示すように、ループコイル９１の巻線間隔及び線幅が広くなる上辺部９１ｂにおいて強調されたものとなり、このループコイル９１の巻線間隔及び線幅が広くなる上辺部９１ｂ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。
【００９０】
したがって、この通信端末装置７０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７４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９０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。
【００９１】
通信端末装置７０は、本体部７１を構成する筐体７７を金属により形成した場合でも、立体非対称型ループアンテナ９０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ことを抑制することが可能である。
【００９２】
更に、通信端末装置７０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９０を小さくすることも可能なことから、この装置の更なる小型化及び低消費電力化が可能である。
【００９３】
次に、上述した通信端末装置７０に搭載された立体非対称型ループアンテナ９０の製造方法の一例について説明する。
【００９４】
立体非対称型ループアンテナ９０は、図２１に示すフローチャートに示す手順に従って作製される。
【００９５】
立体非対称型ループアンテナ９０を作製するには、まず磁性体シート９２を作製する。磁性体シート９２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。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。
【００９６】
その後、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。
【００９７】
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９５に溜められた磁性塗料９６を一対のローラ９７ａ，９７ｂ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９２を作製する。
【００９８】
次に、ステップＳ４において、長尺状の磁性体シート９２を乾燥させ、この磁性体シート９２中からバインダを除去する。
【００９９】
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９８ａ，９８ｂの間に帯状の磁性体シート９２を挟み込みながら、磁性体シート９２ａの一方の面に接着剤９９を塗布する。
【０１００】
次に、ステップＳ６において、帯状の磁性体シート９２を所定の形状に型抜きプレスする。
【０１０１】
以上のようにして、図２４（Ａ）及び図２４（Ｂ）に示すような磁性体シート９２が作製される。
【０１０２】
次に、図２５に示すように、上述したループコイル９１を用意する。上述したように、このループコイル９１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９３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。このループコイル９１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９１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９１となる導体パターンを形成してもよい。ループコイル９１の中心部には、磁性体シート９２を貫通させるための貫通孔９４が形成される。
【０１０３】
次に、図２６に示すように、ループコイル９１の貫通孔９４に、磁性体シート９２の幅狭部９２ｂを貫通させ、このループコイル９１と磁性体シート９２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９２は、接着剤９９が塗布された面をループコイル９１のＩＣカード１と対向する面に対向するようにする。ループコイル９１の巻線間隔が狭くなる下辺部９１ａにおいて、幅狭部９２ｂをループコイル９１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９１の巻線間隔が広くなる上辺部９１ｂにおいて、幅広部９２ａを上述した通信端末装置７０のアンテナ収納凹部７７ａに貼り付けることができる。
【０１０４】
上述したような工程を経て立体非対称型ループアンテナ９０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９０は、ループアンテナ９１の貫通孔９４に磁性体シート９２を貫通させた状態で重ね合わせ、接着剤９９により貼り付けた製造が容易な構造を有している。
【０１０５】
磁性体シート９２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９２の変形によってループコイル９１の下辺部９１ａと上辺部９１ｂとの変形を抑制し、この立体非対称型ループアンテナ９０の全体の厚みＴ１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９２が硬い場合には、ループコイル９１の下辺部９１ａと上辺部９１ｂとの変形が大きくなり、立体非対称型ループアンテナ９０の全体の厚みＴ２が厚くなってしまう。
【０１０６】
ところで、上述したように、平面非対称型ループアンテナ８０又は立体非対称型ループアンテナ９０等を用いたアンテナ部を内蔵し、上述したようにループアンテナを備え誘導結合により非接触型のＩＣカードとの間で、情報の授受を行うように構成された電子機器、例えば上述したような通信端末装置において、アンテナ部を内蔵する装置本体を構成する筐体をマグネシウム合金、アルミニウム、ステンレス、鉄等の金属より形成すると、この金属製の筐体にＩＣカードを近接させたとき、ＩＣカードが正常に作動しなくなる。すなわち、通信端末装置側及びＩＣカード側のそれぞれに空芯型のコイルを用いたアンテナであるループアンテナを用いた場合には、通信端末装置の筐体を金属製にすると、ＩＣカードに設けたループアンテナのインダクタンスが減少し、共振周波数が上がることにより、通信端末装置とＩＣカードとの間で正常な通信が行えなくなるおそれがある。この通信機能を阻害するインダクタンスの減少は、ＩＣカートのループアンテナから発信された電波が金属製の筐体に渦電流を生じさせることに起因するものである。特に、上述したようなリーダライタを内蔵させた携帯型の小型の通信端末装置の如き電子機器においては、装置本体を構成する筐体を大きくすることができないため、この筐体に組み込まれるアンテナ部を構成するループアンテナを大きくすることができない。その結果、携帯型の小型の通信端末装置とＩＣカートとの間で情報の授受を行うためには、必然的にＩＣカートを金属製の筐体に密着又は近接させる必要があり、金属製の筐体の影響が顕著となり、インダクタンスが著しく減少し、通信端末装置とＩＣカートとの間での通信が行えなくなってしまう。
【０１０７】
そこで、本発明は、小型の携帯可能な大きさに形成された通信機能を有する電子機器、例えば、通信端末装置の薄型化と共に小型化を図りながら、装置本体を構成する筐体の強度を確保し、通信機能を備えたＩＣカードとの間での確実な通信を実行し得る電子機器を構成したものである。
【０１０８】
以下、本発明を、小型の携帯可能な大きさに形成された通信機能を有する電子機器である通信端末装置に適用した例を挙げて説明する。
【０１０９】
本発明は、上述した図１８に示すような通信端末装置７０に適用することができ、更に具体的には、図２９に示すように構成された通信機能を備えた通信端末装置１２１に適用したものである。この通信端末装置１２１は、図２９に示すように、矩形状に形成された装置本体を構成する金属製の筐体１２２を備えている。筐体１２２は、マグネシウム合金の成型体、導電性が良好で非磁性のアルミニウム板、黄銅板、あるいは非磁性のステンレス板、鉄板等の金属板を用いて形成されている。筐体１２２の一方の面側には、表示部１２３が設けられている。表示部１２３は、液晶表示パネルにより構成され、筐体１２２の一方の側に位置して設けられている。この表示部１２３には、当該通信端末装置１２１により処理される情報や処理内容等が表示される。
【０１１０】
筐体１２２の一方の面側の中央部には、各種操作を行うための複数の操作ボタン１２４等からなる入力部１２５が設けられている。
【０１１１】
筐体１２２の表示部１２３が設けられる側とは反対側の端部には、この通信端末装置１２１との間で情報の通信が行われるＩＣカード１１０が載置或いは接近されるカード載置部１２６が設けられている。カード載置部１２６は、筐体１２２の表示部１２３や入力部１２５が設けられる表面側に設けられている。筐体１２２内のカード載置部１２６に対向する位置には、上述した図８に示すように構成された平面非対称型ループアンテナ８０又は図１０に示すように構成された立体非対称型ループアンテナ９０が設けられている。図２９に示す通信端末装置１２１は、図１０に示すループアンテナ９０を通信用アンテナ部として用いている。通信用アンテナ部の具体的な構成については、上述した各ループアンテナ８０，９０の説明を参照し、更なる詳細な説明は省略する。
【０１１２】
更に、筐体１２２内には、ＩＣカード１１０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（Ｒ／Ｗ０）、当該通信端末装置１２１を構成する各部を制御する制御部が設けられている。制御部は、例えば、入力部１２５から入力される操作指令信号等に基づいて、Ｒ／Ｗ ０ によるＩＣカード１１０からの読み出しデータ等を表示部１２３に表示する。
【０１１３】
ここで、通信端末装置１２１との間で情報の授受が行われるＩＣカード１１０を更に具体的に説明する。ここで用いられるＩＣカード１１０は、ＪＩＳ規格に準拠した識別カードと同じ大きさに形成されている。ＩＣカード１１０は、図２９及び図３０に示すように、長辺方向の長さＬ１を８６ｍｍとし、短辺方向の幅Ｗ１を５４ｍｍとし、厚さＤ１を０．７６ｍｍとする長方形状に形成されている。ＩＣカード１１０を構成する合成樹脂を主たる構成材料として構成されたカード本体１１１内には、通信端末装置１２１との間で送受信される情報が記録されるメモリや通信を制御する制御する回路部を有するＩＣ１１２やその他の電子部品が内蔵されている。
【０１１４】
カード本体１１１には、通信端末装置１２１側の通信用アンテナ部を構成する立体非対称型ループアンテナ９０との間で通信を行うアンテナ部１１５が設けられている。ＩＣカード１１０のアンテナ部１１５は、矩形状のカード本体１１１の外周囲、すなわち、カード本体１１１の相対向する一方及び他方の長辺１１１ａ，１１１ｂ及び相対向する一方及び他方の短辺１１１ｃ，１１１ｄに沿うよう導線を矩形状に巻回してループアンテナとして形成されている。すなわち、ＩＣカード１１０に設けられるアンテナ部１１５は、カード本体１１１の各長辺１１１ａ，１１１ｂに沿う長辺部１１５ａ，１１５ｂ及び各短辺１１１ｃ，１１１ｄに沿う短辺部１１５ｃ，１１５ｄとを有する矩形状のループアンテナとして形成されている。
【０１１５】
なお、長方形状に形成されたＩＣカード１１０のうち、カード本体１１１のいずれか一方の長辺１１１ａ，１１１ｂに沿ういずれか一方の長辺部１１５ａ，１１５ｂを通信用アンテナ部に近接させて通信を行うように構成する場合には、短辺部１１５ｃ，１１５ｄは、必ずしも他方の短辺１１１ｃ，１１１ｄに沿う必要はなく、これら短辺に傾斜させたものであってもよい。
【０１１６】
ＩＣカード１１０に設けられるアンテナ部１１５は、各長辺部１１５ａ，１１５ｂを構成する巻線の間隔及び線幅を非対称としたものであってもよい。すなわち、一方の長辺部１１１ａの巻線の幅及び間隔を大きくすることにより、アンテナ部１１５により形成される放射磁界分布を制御することにより、通信端末装置１２１との通信可能範囲を更に広げるようにしてもよい。
【０１１７】
本発明に係る通信端末装置１２１は、上述したような大きな長方形状に形成されたカード本体１１１を有し、このカード本体１１１の外周囲に沿ってアンテナ部１１５を設けたＩＣカード１１０が筐体１２２の表面に設けたカード載置部１２６に接近して対向されたとき、アンテナ部１１５のいずれか一方の長辺部１１５ａ，１１５ｂ側のみが重なる位置に立体非対称型ループアンテナ９０が配置されている。
【０１１８】
なお、筐体１２２の表面に構成されたカード載置部１２６には、筐体１２２内に配置した立体非対称型ループアンテナ９０の位置を示し、更に、ＩＣカード１１０の接近位置を示す指標部１２７が設けられている。指標部１２７は、筐体１２２の表面に印刷により形成され、あるいは筐体１２２の一部に刻印を施して設けられる。指標部１２７は、記号や図形のみならず、ＩＣカード１１０のいずれか一方の長辺１１１ａ，１１１ｂを接近させる位置であることを示す文字等により構成したものであってもよい。
【０１１９】
ここで、通信端末装置１２１の筐体１２２内に設けられるループアンテナ９０の位置を更に具体的に説明すると、このループアンテナ９０は、ＩＣカード１１０のいずれか一方の長辺１１１ａ，１１１ｂを指標部１２７に対応させるように接近させたとき、図３０に示すように、ＩＣカード１１０側のアンテナ部１１５のいずれか一方の長辺部１１５ａ，１１５ｂが筐体１２２の一方の端部１２２ａから突出する位置に設けられる。このとき、ＩＣカード１１０側のアンテナ部１１５のいずれか他方の長辺部１１５ａ，１１５ｂがループアンテナ９０に対向される。
【０１２０】
すなわち、通信端末装置１２１側のループアンテナ９０は、図３０に示すように、筐体１２２の一方の端部１２２ａからＩＣカード１１０の短辺１１１ｃ，１１１ｄの幅Ｗ１より小さい領域内に位置して配置されている。
【０１２１】
本発明に係る通信端末装置１２１にあっては、ＩＣカード１１０がいずれか一方の長辺１１１ａ，１１１ｂを指標部１２７に接近させてカード載置部１２６上に接近されると、ＩＣカード１１０側のアンテナ部１１５のいずれか一方の長辺部１１５ａ，１１５ｂがループアンテナ９０に対向し、いずれか他方の長辺部１１５ａ，１１５ｂが金属製の筐体１２２の外部に突出した状態となる。
【０１２２】
本発明に係る通信端末装置１２１においては、ＩＣカード１１０を筐体１２２に接近させたとき、ＩＣカード１１０側のアンテナ部１１５において、金属製の筐体１２２と対向しない長辺部１１５ａ，１１５ｂが得られる。その結果、ＩＣカード１１０との間で金属製の筐体１２２の影響を受けることなくＩＣカード１１０に書き込まれ、又は上記ＩＣカード１１０から読み出される情報の授受の通信が行われる。
【０１２３】
すなわち、通信端末装置１２１とＩＣカード１１０との間の通信は、ループアンテナ９０とＩＣカード１１０の金属製の筐体１２２と対向しない長辺部１１５ａ，１１５ｂとの間で実現できるため、金属製の筐体１２２に起因するインダクタンスの減少を防止して通信を行うことができる。
【０１２４】
本発明に係る通信端末装置１２１において、ＩＣカード１１０との間での一層確実な通信を行うためには、金属製の筐体１２２のループアンテナ９０が配設される部分の幅Ｗ２をＩＣカード１１０の長辺方向の長さＬ１幅より小さくすることが望ましい。このように筐体１２２を構成することにより、ＩＣカード１１０をカード載置部１２６に接近させ、アンテナ部１１５のいずれか一方の長辺部１１５ａ，１１５ｂをループアンテナ９０に重ねるように対向させたとき、アンテナ部１１５の短辺部１１５ｃ，１１５ｄを筐体１２２の側方に突出させて位置させることができるので、金属製の筐体１２２に起因するインダクタンスの減少を一層確実に防止できる。
【０１２５】
本発明に係る通信端末装置１２１においては、ＩＣカード１１０が、アンテナ部１１５のいずれか一方の長辺部１１５ａ，１１５ｂをループアンテナ９０に重ね、いずれか他方の長辺部１１５ａ，１１５ｂを金属製の筐体１２２に重ねられないように位置してカード載置部１２６上に接近されるように、カード載置部１２６側に位置決め部１３０を設ける。位置決め部１３０は、図３１に示すように、カード載置部１２６のＩＣカード１１０のループアンテナ９０に重ね合わせられる側のいずれか一方の長辺１１１ａ，１１１ｂ側が突き当てられる段差部として構成される。
【０１２６】
このように通信端末装置１２１に対するＩＣカード１１０の接近位置を規定する位置決め部１３０を設けることにより、ＩＣカード１１０側のアンテナ部１１５とループアンテナ９０との位置関係を正確に位置決めし、アンテナ部１１５の金属製の筐体１２２と重ねられない部分を確実に得ることができるので、金属製の筐体１２２に起因するインダクタンスの減少を一層確実に防止できる。
【０１２７】
更に、本発明に係る通信端末装置１２１において、ＩＣカード１１０との間で通信を行うループアンテナ９０は、図３２に示すように、金属製の筐体１２２の一のコーナ部に設けるようにしてもよい。この場合には、ＩＣカード１１０は、図３２に示すように、ループアンテナ９０が配設された金属製の筐体１２２のコーナ部を覆うようにして配置される。このように金属製の筐体１２２を矩形状とし、矩形状の筐体１２２のコーナ部にループアンテナ９０を配することにより、アンテナ部１１５のいずれか一方の長辺部１１５ａ，１１５ｂをループアンテナ９０に重ね、いずれか他方の長辺部１１５ａ，１１５ｂを金属製の筐体１２２に重ねないように位置してＩＣカード１１０をカード載置部１２６に配置することができ、上述した通信端末装置１２１と同様に、金属製の筐体１２２に起因するインダクタンスの減少を抑え、確実な通信が可能となる。
【０１２８】
更に、本発明に係る通信端末装置１２１に用いられるＩＣカード１１０は、上述したような矩形状のものに限られず、図３３に示すように円形のものであってもよい。このＩＣカード１１０は、円盤状のカード本体１４１の外周縁に沿って導線を巻線した円環状のアンテナ部１４５を備えたものであってもよい。この場合においても、通信端末装置１２１に設けられるループアンテナ９０は、円形のＩＣカード１１０を金属製の筐体１２２に接近させたとき、円環状のアンテナ部１４５の一部のみが重なり、他の部分が金属製の筐体１２２の外方に位置するように設けられる。この通信端末装置１２１においても、金属製の筐体１２２内に配置したループアンテナ９０の位置を示し、ＩＣカード１１０の周縁を接近させる位置を示す指標部１２７が設けられる。
【０１２９】
なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱することなく、様々な変更、置換又はその同等のものを行うことができる。
【０１３０】
【発明の効果】
上述したように、本発明に係る電子機器は、筐体を金属により作製しながら、この金属製の筐体の影響を抑えてＩＣカードとの間で通信を行うことができるので、ＩＣカードに書き込まれ、又は上記ＩＣカードから読み出される情報を確実に授受することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のＲＦＩＤシステムを示す模式図である。
【図２】従来のＲ／Ｗ用のループアンテナを示す平面図である。
【図３】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４】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５】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６】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。
【図７】本発明に係る電子機器に用いられるＲＦＩＤシステムの構成を示す回路図である。
【図８】平面非対称型ループアンテナを示す平面図である。
【図９】上記平面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１０】立体非対称型ループアンテナを示す平面図である。
【図１１】上記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】合成樹脂製の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】金属製の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】本発明が適用された電子機器である通信端末装置とこの通信端末装置に用いられるＩＣカードを示す斜視図である。
【図３０】本発明が適用された通信端末装置にＩＣカードを接近させた状態を示す平面図である。
【図３１】本発明が適用された他の例の通信端末装置とＩＣカードを示す斜視図である。
【図３２】本発明が適用された更に他の例の通信端末装置にＩＣカードを接近させた状態を示す平面図である。
【図３３】本発明が適用された更に他の例の通信端末装置にＩＣカードを接近させた状態を示す平面図である。
【符号の説明】
７０ 通信端末装置、７１ 本体部、７２ パネル部、７７ 筐体、８０ 平面非対称型ループアンテナ、８１ ループコイル、８２ 磁性体シート、８３ 絶縁フィルム、９０ 立体非対称型ループアンテナ、９１ ループコイル、９２ 磁性体シート、９３ 基板、９４ 貫通孔、１１０ ＩＣカード、１１２ ＩＣ、１１５ アンテナ部、１２１ 通信端末装置、 １２２ 筐体、１２６ カード載置部、１２７ 指標部、１３０ 位置決め部
Claims (9)
- アンテナ部を内蔵して通信機能を備えたＩＣカードとの間で情報を無線で授受する通信機能付き電子機器であり、
電子部品を収納するとともに上記ＩＣカードが接近されるＩＣカード載置部が設けられた金属製の筐体と、
上記ＩＣカード載置部に対応した上記筐体内に配置され、上記ＩＣカードの上記アンテナ部と誘導結合されて無線通信を行う通信用アンテナ部とを備え、
上記通信用アンテナ部は、複数の導線を中心部を挟んで相対向する位置において各導線の間隔を異ならせるように巻線することにより非対称形状に形成されたループコイルと、このループコイルの上記ＩＣカード載置部と対向する主面とは反対側の主面に対向して配置した磁性体とから構成され、
上記ＩＣカード載置部は、接近或いは載置される上記ＩＣカードの上記アンテナ部の一部を外方に突出させて上記筐体と重ならないようにさせるとともに、接近或いは載置された上記ＩＣカードに対して上記通信用アンテナ部の上記ループコイルが上記アンテナ部の他の一部と重なるように内部に配置することを特徴とする通信機能付き電子機器。 - 上記ＩＣカードに設けられるアンテナ部は、ループアンテナである請求項１記載の通信機能付き電子機器。
- 上記通信用アンテナ部の上記ループコイルは、誘導結合される上記ＩＣカード側のアンテナ部よりも小さな外形であることを特徴とする請求項１記載の通信機能付き電子機器。
- 上記通信用アンテナ部は、上記磁性体が、上記ループコイルの最外幅よりも幅広となる幅広部と、この幅広部から延長されて上記ループコイルの最内幅よりも幅狭となる幅狭部とから構成され、
上記磁性体を、中心部に幅狭部よりも幅広でかつ上記幅広部よりも幅狭の開口寸法を有する貫通孔を形成した上記ループコイルに対して、上記幅狭部を上記ＩＣカードと対向する面とは反対側の面側から上記ＩＣカードと対向する面側に向かって貫通させて配置することにより立体非対称型のループアンテナとして構成されることを特徴とする請求項１記載の通信機能付き電子機器。 - 上記ＩＣカード載置部は、その幅が、少なくとも短辺と長辺を有し長方形状に形成された上記ＩＣカードの上記長辺方向の長さより小さくされていることを特徴とする請求項１記載の通信機能付き電子機器。
- 上記通信用アンテナ部は、上記ＩＣカード載置部内に、上記筐体の一方の端部から上記ＩＣカードの上記短辺の幅より小さい領域内に配置されていることを特徴とする請求項４記載の通信機能付き電子機器。
- 上記ＩＣカード載置部には、上記通信用アンテナ部の位置を示す指標部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の通信機能付き電子機器。
- 上記筐体には、上記ＩＣカード載置部に、上記ＩＣカードを位置決めして接近させる位置決め部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の通信機能付き電子機器。
- 上記通信用アンテナ部は、上記ＩＣカードに書き込まれ、又は上記ＩＣカードから読み出される情報の授受を行うことを特徴とする請求項１記載の通信機能付き電子機器。
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