JP2004038552A

JP2004038552A - 電子機器用ケース及び該ケースを備える電子機器

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Publication number: JP2004038552A
Application number: JP2002194587A
Authority: JP
Inventors: Takanori Endo; 遠藤　貴則; Takashi Tsuchida; 土田　隆; Seiro Hachiman; 八幡　誠朗; Akihiro Kikuchi; 菊地　章浩; Hiroshi Akiyasu; 秋保　啓
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp; Sony Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp; Sony Corp
Priority date: 2002-07-03
Filing date: 2002-07-03
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】ＲＦＩＤリーダ／ライタを組み込んだ電子機器の金属ケース表面にリーダ／ライタ用アンテナを設置する場合であっても、金属ケースの影響によるタグのインダクタンスの減少を抑制することができるケース、特に、携帯端末機器用ケース及び電子機器の提供。
【解決手段】金属ケース１表面の、少なくともリーダ／ライタ用アンテナ３ａ設置領域又は該領域近傍に、厚さが、０．１６〜６ｍｍ、好ましくは０．４８〜１．１２ｍｍの範囲、面積がタグ４の略１／３以上の磁性材２を配設したものであり、金属ケース１によるタグ４のインダクタンスの減少を、磁性材２によるインダクタンスの増加で相殺することにより、タグ２のインダクタンスの変動を抑制し、その結果、タグ２を金属ケース１に密着又は近接して用いる場合であってもリーダ／ライタ３との交信状態を良好に保つことができる。
【選択図】
図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器のケースの構造に関し、特に、電磁誘導又は電磁結合を利用してタグと非接触でデータの交信を行うＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）用リーダ／ライタが組み込まれる電子機器の金属ケースの構造及び該金属ケースを備える電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＣチップを備えたタグとリーダ／ライタ（又はリーダ）との間でデータの交信を行うＲＦＩＤシステムが普及している。このＲＦＩＤシステムは、タグ及びリーダ／ライタの各々に備えたアンテナを用いてデータの交信を行うため、タグをリーダ／ライタから離した状態も通信可能であることから、様々な用途、例えば、入退場管理や個人認証等の用途に利用されるようになってきている。
【０００３】
このＲＦＩＤシステムに用いるリーダ／ライタ用アンテナとして、安価で優れた性能を有することから、従来は空芯のコイルが用いられていた。この空芯コイルのアンテナは、例えば、絶縁層で被覆された導線を渦巻き状に巻回してベース板に貼り付けて形成したものや、ベース板に堆積したアルミニウム箔や銅箔等の金属箔をエッチングにより除去して形成したもの等が知られている。
【０００４】
上記空芯コイルのアンテナでは、リーダ／ライタのケースを金属製にすると、タグをケースに近接した場合、タグの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ためタグが正常に作動しなくなる。そこで、従来はリーダ／ライタ回路のケースをプラスチック製にしてアンテナをケースに組み込んでいた。回路のケースを金属製にする場合はアンテナを回路のケースに組み込まず、外部の別のプラスチック製ケースに配置し、回路とアンテナはケーブルで接続していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、リーダ／ライタの取り扱いを容易にするため、ケースを強靭な金属製とし、その表面にアンテナを配置するものが計画されている。またＲＦＩＤシステムの小型化、低価格化に伴い、単独の装置としてのみならず、各種携帯用電子機器に搭載される計画がある。携帯用電子機器のケースは導電性で強靭な金属製として、その表面にリーダ／ライタのアンテナを配置すれば他の電子回路とＲＦＩＤの干渉を押さえる点でも強度上も適当である。
【０００６】
しかしこの場合、タグをケースからある程度離せば通信は正常に行えるが、タグをケースに近接させるとタグのアンテナのインダクタンスが金属の影響により減少し、アンテナ回路の共振周波数が増すため通信できなくなる問題があった。
このインダクタンスの減少はアンテナより出た電波がケースの金属に渦電流を生じることによるものである。特に、携帯端末器等の電子機器にリーダ／ライタを組み込む場合は、リーダ／ライタのアンテナのサイズを大きくすることができず、必然的にタグとケースは密着または近接させて用いるため、金属ケースの影響が顕著となりインダクタンスが著しく減少し、その結果、通信ができなくなる。
【０００７】
このようなタグと金属ケースとの相互作用を防止するために、タグが金属ケース１に近づきすぎないようにスペーサを設置する方法もあるが、スペーサを用いると金属ケース自体のサイズが大きくなってしまい、携帯端末機器の小型化の大きな障害となる。また、タグを金属ケースに近接した状態で所望の共振周波数となるようにタグの共振回路定数を設定することもできるが、この場合はタグが金属ケースから離れてしまうと正常に読み取りができなくなってしまい、また、金属製でないケースを用いる場合にも読み取りができないという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、ＲＦＩＤリーダ／ライタを組み込んだ電子機器の金属ケース表面にリーダ／ライタ用アンテナを設置する場合であっても、金属ケースの影響によるタグのインダクタンスの減少を抑制することができるケース、特に、携帯端末機器用ケース及び電子機器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のケースは、電磁誘導又は電磁結合を利用してアンテナ間でデータの通信を行うＲＦＩＤシステムを構成するリーダ又はリーダ／ライタが組み込まれる電子機器のケースであって、前記ケースが、金属又は金属を含む部材により構成され、前記ケース表面の、少なくとも、前記リーダ又はリーダ／ライタのアンテナを設置する領域に、磁性材が配設されているものである。
【００１０】
本発明においては、前記磁性材が、金属の粒または金属のフレーク、フェライトの粒と有機物との複合材よりなる構成、前記磁性材が、軟磁性フェライト、パーマロイ又は珪素鉄のいずれかである構成、又は、前記磁性材が、アモルファス箔またはアモルファス箔の積層材である構成とすることができる。
【００１１】
特に、磁性材として、金属のフレーク、粒を含む塗料の塗布材、アモルファス箔またはアモルファス箔の積層材を用いることにより磁性材の厚みを薄くすることができ、これにより携帯端末機器等の電子機器のサイズの増加を抑えることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係るＲＦＩＤリーダ／ライタを組み込んだ機器の金属ケースは、その好ましい一実施の形態において、金属ケース表面のリーダ／ライタ用アンテナ設置領域又は全面又は該領域近傍に、厚さが、０．１６〜６ｍｍ、好ましくは０．４８〜１．１２ｍｍの範囲、面積がタグの略１／３以上の磁性材を配設したものであり、金属ケースによるタグのインダクタンスの減少を、磁性材によるインダクタンスの増加で相殺することにより、タグのインダクタンスの変動を抑制し、その結果、タグを金属ケースに密着又は近接して用いる場合であってもリーダ／ライタとの交信状態を良好に保つことができる。
【００１３】
【実施例】
上記した本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の一実施例について、図１乃至図５を参照して説明する。図１は、リーダ／ライタを組み込んだ電子機器の金属ケースの構成を示す図である。また、図２及び図３は、本発明の一実施例に係る金属ケースの構造を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はその断面図である。また、図４は、磁性材挿入の効果を示す図であり、図５は、本実施例の磁性材の構造を模式的に示す断面図である。
【００１４】
図１に示すように、電子機器に組み込まれるＲＦＩＤシステムは、リーダ／ライタ用アンテナ３ａと、送受信信号を変換するための通信回路や送受信信号をデコードするための演算処理回路等の制御部３ｂとからなるリーダ／ライタ（又はリーダ）３と、タグ用アンテナ４ａを備えたラベル型、シート型、スティック型等の種々の形状のタグ４とからなり、リーダ／ライタ用アンテナ３ａは、携帯端末機器の金属ケース１表面に取り付けられ、制御部３ｂは、金属ケース１の内部に組み込まれている。そして、タグ４をリーダ／ライタ用アンテナ３ａに近づけるとタグ４内に備えたＩＣに記録されたデータがリーダ／ライタ３に読み取られ、例えば、ＩＣに顧客情報を書き込んでおけば、このＲＦＩＤシステムを用いて顧客の認証等の処理を行うことができる。
【００１５】
また、図２及び図３は、リーダ／ライタ用アンテナ３ａを設置する金属ケース１の構造を模式的に示す図であり、金属ケース１は、ベースとなる金属板１ａとその表面に取り付けられる磁性材２とからなり、リーダ／ライタ用アンテナ３ａ上方からタグ用アンテナ４ａを有するタグ４を近づけてアンテナ間でデータの交信を行う。
【００１６】
通常、タグ用アンテナ４ａは平面上に配置された渦巻き状の空芯コイルで形成され、このようなコイルは導体である金属板１ａに近接するとその影響によりインダクタンスが減少する。一方、このようなコイルは磁性体に近接するとその影響によりインダクタンスが増加することが知られている。そのため、金属板１ａ表面に磁性材２を配置した本発明の金属ケース１では、互いの影響が相殺されてインダクタンスの変動が抑制され、その結果、タグ４の共振周波数の変動が抑制される。
【００１７】
この磁性材２は、アモルファス合金、パーマロイ、電磁鋼、珪素鋼、センダスト合金、Ｆｅ−Ａｌ合金又は軟磁性フェライトの急冷凝固材、鋳造材，圧延材，鍛造材又は焼結材や、アモルファス箔やアモルファス箔の積層材、金属粉、カーボニル鉄粉、還元鉄粉、アトマイズ粉（純鉄、Ｓｉ、Ｃｒ、Ａｌ等を含む鉄、パーマロイ、Ｃｏ−Ｆｅ等の粉末）、アモルファス（Ｂ、Ｐ、Ｓｉ等を含む鉄、コバルト、ニッケル合金を水アトマイズまたはガスアトマイズした粉末）等の粒状の粉体若しくはフレークとプラスチック、ゴム等の有機物との複合材、又は上記粉体若しくはフレークを含む塗料の塗膜等により形成することができる。なお、本発明の用途としては、柔軟で割れにくく、高周波でも損失の少ない複合材が好ましい。
【００１８】
上記複合材を製造する方法としては、射出成形、塗布、圧縮成形、圧延等を用いることができる。射出成形又は圧縮成形により形成された磁性材２はフェライトにより形成されたものと比較して、強靭であるため薄くしても割れ難いという特徴がある。塗布の場合は、例えば、粒状粉体をアトラター、ボールミル、スタンプミル等で扁平化してフレークとした後、フレーク又は粒状粉体を含む塗料をフィルム上に塗布／乾燥を繰り返して形成することができ、その際、塗布中に磁場を印加することによりフレークを一定の方向に配向させることができ、特性を向上させることができる。
【００１９】
また、複合材におけるプラスチックとしては加工性の良い熱可塑性のプラスチックを用いたり、或いは耐熱性の良い熱硬化性のプラスチックを用いたりすることができ、また、絶縁性を有するアクリル、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリスチレン、エポキシ等の樹脂を用いることもできる。
【００２０】
磁性材２の構造を図示すると図５のようになる。例えば、複合材の場合は、図５（ａ）に示すように、プラスチック、ゴム等の樹脂バインダー８中に粉体、フレーク７が分散され、その粉体若しくはフレーク７が相互に絶縁されているため、磁性材２全体としては導電性を有せず、高周波の電波を受けても渦電流損失を減少させることができる。また、アモルファス箔の積層材の場合は、図５（ｂ）に示すように、アモルファス箔９と絶縁層１０とが交互に積層された構造となり、製造が容易であるがアモルファス箔９での損失が大きいという問題がある。
【００２１】
上記材料、製法で製作される各種磁性材２は、その厚さによりタグ４のインダクタンスを増加させる効果が異なることが推測される。そこで、本発明の用途に用いる磁性材２の適切な厚さを求めるために、図２の構造において、磁性材２の厚さと、タグ４と磁性材２との距離（図の距離Ｒ）を各々変化させた場合のタグ４のインダクタンスを測定した。その結果を表１に示す。
【００２２】
なお、タグ用アンテナ４ａとしては、８６ｍｍ×５４ｍｍの板上の周囲に沿って１ｍｍ間隔で導体を６回巻いたアンテナとした。また、磁性材２として、１．６ｍｍ以下のものは０．０５ｍｍのＰＥＴフィルムの両面に磁性フレークを含む塗料を塗布した全体の厚さが０．１６ｍｍの複合材を積層したものを用い、３ｍｍ、６ｍｍのものは射出成形した複合材を用いた。このタグ用アンテナ４ａは作動距離を最大にするためにカードの周囲に沿った空芯の巻線としており、使用するタグ４の種類により巻線数は異なるが、インダクタンスの変化率としては同様であり、ある巻線数で磁性材２の厚さを決定すれば、同じ寸法のタグ４全てに適用することができる。
【００２３】
【表１】

【００２４】
表１より、磁性材なしの試料（金属板１ａ上にリーダ／ライタ用アンテナ３ａのみを設置した試料）では、タグ４と金属ケース１表面との距離が小さくなるに従って金属板１ａの影響を受けてインダクタンスが減少し、読み取り可能な範囲の下限を下回っているが、磁性材２を設置した試料では距離が小さくなっても磁性材２によるインダクタンスの増大効果により金属板１ａの影響が相殺されて読み取り可能な範囲（表の網掛け部分）が広がっていることがわかる。また、磁性材２の厚さが厚くなるに従って磁性材２の影響によるインダクタンスの増大効果が顕著となり、距離が小さい部分では逆にインダクタンスの値が読み取り上限を上回って読み取りができなくなっていることが分かる。
【００２５】
上記表１の内、磁性材なし、磁性材の厚さ０．４８ｍｍ、０．９６ｍｍ、１．４４ｍｍの４つの条件のみを抜き出して読み取り上限／下限と共にグラフ化した結果を図４に示す。図４より、磁性材なしの試料ではタグ４と金属板１ａ表面との距離が小さくなるに従ってインダクタンスが急激に減少して１５ｍｍ以下で読み取り範囲（図の網掛け部分）から外れてしまっているが、磁性材を配置した試料では、インダクタンスの変化は小さく、読み取り可能な範囲が広がっていることが分かる。
【００２６】
以上の結果をまとめると、▲１▼磁性材の厚さは０．１６ｍｍでも読み取り可能な範囲を広げる効果がある、▲２▼０．４８ｍｍ、０．６４ｍｍでは、距離に係わらず密着した状態でも読み取り可能である、▲３▼０．４８ｍｍ〜１．１２ｍｍでは、金属ケース１表面を更に保護部材で覆う使用形態では、事実上距離に係わらず読み取り可能な範囲にある、▲３▼６ｍｍまで効果は認められるが、これ以上厚くしても読み取り範囲を広げる効果はなく、逆に磁性材２のコストが高くなり、また、金属ケース１表面からの突出量も大きくなるため好ましくない、ということが言え、磁性材２の厚さとしては０．１６ｍｍ〜６ｍｍ、好ましくは０．１６ｍｍ〜１．１２ｍｍが好適である。
【００２７】
ここで、現在使用されているカード状のＲＦＩＤタグの大部分はＪＩＳ規格に準拠した識別カードと同じ寸法（８６ｍｍ×５４ｍｍ、厚さ０．７６ｍｍ）であり、この規格は、電極を通じてデータの交信を行う接触型ＲＦＩＤカード、密着して電磁気的にデータの交信を行う密着型ＲＦＩＤカードに適用されており、リーダ／ライタと若干の距離を置いてデータの交信を行う近接型ＲＦＩＤカードも大部分は上記寸法であることからこの寸法のタグ４を用いてデータを取得したが、他のサイズのタグ４に対しても本発明の効果が得られることを確認するために、５０ｍｍ×１７ｍｍの平板上に巻き数４回のコイルを形成したタグ４を製作し、金属板１ａ（アルミ板）上に厚さ０．８ｍｍの磁性材２を配置した場合と金属板１ａのみの場合のインダクタンスの変化を確認した。その結果を表２に示す。
【００２８】
【表２】

【００２９】
表２より、磁性材２なしの試料では、タグ４と金属板１ａとの距離が小さい領域（０〜３ｍｍ）ではアルミ板の影響によりインダクタンスが減少して読み取り可能範囲の下限を下回ってしまうが、磁性材２を配置した場合には、磁性材２の効果によりインダクタンスの減少が相殺されて１ｍｍ以上の範囲で読み取り可能となっており、ＪＩＳ準拠のタグよりもサイズの小さいタグに対しても本発明の効果が得られることを確認した。なお、請求項９で記載した「タグの面積の略１／３」は、特定の寸法のタグのみが使用される場合を除き８６ｍｍ×５４ｍｍの１／３、即ち１５４８ｍｍ^２以上とすることが適当である。
【００３０】
なお、実際の使用形態では、磁性材２を金属ケース１表面にむき出しとせずに、その表面に保護部材が装着され、また、タグ４自身もアンテナ４ａに保護フィルムが装着されるため、タグ４と磁性材２との距離は実質的に１ｍｍ程度離れる。従って、０．８ｍｍの磁性材２を配置した構造では、密着型及び近接型のＲＦＩＤタグで使用することができる。
【００３１】
また、金属ケース１の金属板１ａとして用いる材料の種類によってインダクタンスを減少させる効果が異なることが予想されるため、金属ケース１として使用可能な各種材料（ここでは、アルミ、黄銅、ＳＵＳ、鉄）について、０．８ｍｍの磁性材２を図２の構造で配置し、８６ｍｍ×５４ｍｍの板上に周囲に沿って１ｍｍ間隔で導体を６回巻いたコイルを形成したタグ４のインダクタンス及びＱ値の変化を測定した。その結果を表３に示す。
【００３２】
【表３】

【００３３】
表３より、導電性の良い非磁性のアルミ板、黄銅板のみならず、非磁性で導電性の悪いＳＵＳ板や強磁性の鉄板でも、タグ４を１ｍｍ以上離した状態（実質的にはタグ４や磁性材２の外装があるため密着した状態も含む。）で読み取り可能であることが分かる。従って、金属ケース１としてこれらの材料を用いれば種類に係わらず本発明の効果を得ることができる。
【００３４】
なお、金属ケース１がアルミ、マグネシウム、銅合金等の非磁性材料の場合は金属ケース１上に直接磁性材２を配置すればよいが、鉄板の場合は損失が大きくＱ値が下がるため、鉄板の磁気的特性、ＩＣ、回路の特性によっては読み取り可能な範囲が狭まる等の障害が生じる場合があるため、鉄板の場合は鉄板の上にアルミ等の非磁性で電気伝導性の良い材料を介して磁性材２を配置することが好ましい。
【００３５】
このように、携帯端末機器等の電子機器にＲＦＩＤシステムを組み込む場合、機器の金属ケース１の、少なくともリーダ／ライタ用アンテナ３ａ設置領域又は該領域近傍に、所定の厚さの磁性材２を配置することによって、金属板１ａによるインダクタンスの減少を磁性材２で相殺することができ、タグ４を近接又は密着して使用する場合であっても、良好な交信状態を維持することができる。以下、本発明の具体的構成及び効果について説明する。
【００３６】
［実施例１］
まず、本発明の第１の実施例について、図６及び図７を参照して説明する。図６及び図７は、第１の実施例の金属ケースにリーダ／ライタ用アンテナを設置した状態を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はその断面図である。
【００３７】
図６に示すように、１２０ｍｍ×７０ｍｍ、厚さ１．２ｍｍの工業用純アルミ製の金属板１ａ上に、厚さ０．０５ｍｍのＰＥＴフィルムの両面に磁性塗料を塗布した磁性材２（塗布後の厚さ０．１６ｍｍ）をリーダ／ライタ用アンテナ３ａ設置部分を除く金属板１ａ全面に５層、計０．８ｍｍ配置し、リーダ／ライタ用アンテナ３ａを取り付けた後、その表面を厚さ０．５ｍｍの保護部材５（ポリカーボネート板）で覆った。
【００３８】
タグ４は、ＪＩＳ規格に準拠した８６ｍｍ×４５ｍｍ、厚さ０．７４ｍｍの平板に巻数６回のエッチングしたアンテナコイルを形成したものを用い、その作動周波数を１３．５６ＭＨｚに設定した。また、リーダ／ライタ用アンテナ３ａは、幅４０ｍ×長さ２０ｍｍ、厚さ０．３ｍｍの磁性材にエッチングにより作成した磁気的軸が長さ方向の巻数５回のコイルを用いた。
【００３９】
そして、タグ４を保護部材５に密着させた状態から３０ｍｍ離した範囲まで動かし、タグ４の読み取り可能な範囲を調べた。また、比較例として、金属板１ａに深さ０．５ｍｍの窪みを設け、その中に上記リーダ／ライタ用アンテナ３ａを設置した構造でも、同様にタグ４と金属ケース１表面との距離を変えてタグ４の読み取り可能な範囲を調べた。
【００４０】
その結果、磁性材２を配置した図５の構造では、タグ４を保護部材５に密着させた状態でもタグ４を感知することができ、０ｍｍ〜３０ｍｍの範囲で読み取り可能であることを確認した。一方、金属ケース１に直接リーダ／ライタ用アンテナ３ａを配置した構造では、タグ４をリーダ／ライタ用アンテナ３ａに密着させた状態から２０ｍｍの範囲までは感知することができず、２０ｍｍ〜３０ｍｍの範囲でのみ読み取り可能であった。なお、比較例において、２０ｍｍ未満で感知しないのは金属ケース１の影響でインダクタンスが減少し共振周波数が高くなるためであり、３０ｍｍを超える範囲で作動しないのは電波が微弱となるためである。
【００４１】
以上の結果から、表面のポリカーボネートによる距離を差し引いても本実施例の構造は比較例より読み取り可能範囲が広いことがわかる。なお、図７に示すように、リーダ／ライタ用アンテナ３ａ下層にも磁性材２を配置する構造によっても同様の効果を奏することを確認している。
【００４２】
［実施例２］
次に、本発明の第２の実施例について、図８を参照して説明する。図８は、第２の実施例の金属ケースにリーダ／ライタ用アンテナを設置した状態を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はその断面図である。
【００４３】
第１の実施例と同様に、１２０ｍｍ×７０ｍｍ、厚さ１．２ｍｍの工業用純アルミ製の金属板１ａ上に、厚さ０．０５ｍｍのＰＥＴフィルムの両面に磁性塗料を塗布した磁性材２（塗布後の厚さ０．１６ｍｍ）をリーダ／ライタ用アンテナ３ａ設置部分を除く全面に５層、計０．８ｍｍ配置し、リーダ／ライタ用アンテナ３ａを取り付けた後、その表面を厚さ０．５ｍｍの保護部材５（ポリカーボネート板）で覆った。また、リーダ／ライタ用アンテナ３ａは、幅４０ｍ×長さ２０ｍｍ、厚さ０．３ｍｍの磁性材にエッチングにより作成した磁気的軸が長さ方向の巻数５回のコイルを用いた。
【００４４】
一方、タグ４は、第１の実施例のタグよりも小さい５０ｍｍ×１７ｍｍ、厚さ１ｍｍの平板に巻数４回のエッチングしたアンテナコイル（作動周波数１３．５６ＭＨｚ）を形成したものを用いた。
【００４５】
そして、タグ４を保護部材５に密着させた状態から１０ｍｍ離した範囲まで動かし、タグ４の読み取り可能な範囲を調べた。また、比較例として、金属ケース１に深さ０．５ｍｍの窪みを設け、その中に上記リーダ／ライタ用アンテナ３ａを設置した構造でも、同様にタグ４と金属ケース１表面との距離を変えてタグ４の読み取り可能な範囲を調べた。
【００４６】
その結果、磁性材２を配置した図８の構造では、タグ４を保護部材５に密着させた状態でもタグ４を感知することができ、０ｍｍ〜１０ｍｍの範囲で読み取り可能であることを確認した。一方、金属ケース１に直接リーダ／ライタ用アンテナ３ａを配置した構造では、タグ４をアンテナに密着させた状態から３ｍｍの範囲までは感知することができず、３ｍｍ〜１０ｍｍの範囲でのみ読み取り可能であった。なお、読み取り可能距離が短いのはタグのアンテナの面積が小さいからである。以上の結果から、ＪＩＳ規格に準拠するサイズ以外のタグ４であっても磁性材２を設置することによって読み取り可能範囲が広がることを確認した。
【００４７】
［実施例３］
次に、本発明の第３の実施例について、図９乃至図１１を参照して説明する。
図９は、第３の実施例の金属ケースにリーダ／ライタ用アンテナを設置した状態を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はその断面図である。また、図１０及び図１１は第３の実施例の他の構造を示す図である。
【００４８】
前記した第１及び第２の実施例では、金属板１ａの表面全面に磁性材２を配置したが、本発明の構造を携帯端末機器等の電子機器の金属ケース１に適用することを考えると、金属ケース１には電子機器の表示部や操作部等が設けられるため、金属ケース１全面に磁性材２を配置するのは困難であり、また、機器の外観デザイン上の観点から、タグ４との交信を行う部分にのみ磁性材２を配置する構造の方が好ましいと言える。そこで、図９に示すように、金属ケース１の一部に磁性材２を配置する場合でも本発明の効果が得られるかどうかを確認するために以下の実験を行った。
【００４９】
本実施例では、１２０ｍｍ×７０ｍｍ、厚さ１．２ｍｍの工業用純アルミ製の金属板１ａ上に、厚さ０．０５ｍｍのＰＥＴフィルムの両面に磁性塗料を塗布した磁性材（塗布後の厚さ０．１６ｍｍ）を８６ｍｍ×５４ｍｍ（すなわち、ＪＩＳ規格に準拠するタグ４と同等のサイズ）に切断し、その略中央にリーダ／ライタ用アンテナ３ａと略等しいサイズ（４０ｍｍ×２０ｍｍ）の開口を設けて５層、計０．８ｍｍ配置し、リーダ／ライタ用アンテナ３ａを取り付けた後、その表面を厚さ０．５ｍｍの保護部材５（ポリカーボネート板）で覆った。また、リーダ／ライタ用アンテナ３ａは、幅４０ｍ×長さ２０ｍｍ、厚さ０．３ｍｍの磁性材にエッチングにより作成した磁気的軸が長さ方向の巻数５回のコイルを用い、タグ４は、ＪＩＳ規格に準拠した８６ｍｍ×４５ｍｍ、厚さ０．７４ｍｍの平板に巻数６回のエッチングしたアンテナコイル（作動周波数１３．５６ＭＨｚ）を形成したものを用いた。
【００５０】
そして、タグ４を保護部材５に密着させた状態から３０ｍｍ離した範囲まで動かし、タグ４の読み取り可能な範囲を調べた結果、タグ４を保護部材５に密着させた状態でもタグ４を感知することができ、０ｍｍ〜３０ｍｍの範囲で読み取り可能であることを確認した。この結果は、金属ケース１表面全面に磁性材２を配置した第１の実施例の構造と同等の性能であり、磁性材２を金属ケース１全面に設けなくても、例えば、タグ４と略等しいサイズの磁性材２をリーダ／ライタ用アンテナ３ａに近接して設ければ、金属板１ａの影響によるインダクタンスの減少を相殺できることを確認した。
【００５１】
なお、図９では、単に磁性材２を金属板１ａ上に配置する構造としたが、本実施例の構造を電子機器に適用する場合には金属ケース１表面の凹凸を極力少なくすることが好ましい。その場合には、図１０に示すように、金属板１ａに予め窪みを設けておき、その中にリーダ／ライタ用アンテナ３ａと略等しいサイズの開口を有する磁性材２を配設しておき、リーダ／ライタ用アンテナ３ａを実装した後に、ポリカーボネート等の保護部材５で覆って磁性材２及びアンテナ３ａを保護する構造とすればよい。また、図１１に示すように、リーダ／ライタ用アンテナ３ａ下層にも磁性材２を配置する構造としても同様の効果を奏する。
【００５２】
［実施例４］
次に、本発明の第４の実施例について、図１２及び図１３を参照して説明する。図１２は、第４の実施例の金属ケースにリーダ／ライタ用アンテナを設置した状態を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はその断面図である。また、図１３は第４の実施例の他の構造を示す図である。
【００５３】
前記した第１乃至第３の実施例では、リーダ／ライタ用アンテナ３ａの周囲に磁性材２を配置したが、携帯端末機器等の小型電子機器にＲＦＩＤシステムを搭載する場合を考えると、磁性材２の面積は極力小さくする方が好ましい。そこで、本実施例では、図１２に示すように、リーダ／ライタ用アンテナ３ａの側部のみに磁性材２を配置した場合の効果を確認するために以下の実験を行った。
【００５４】
具体的には、１２０ｍｍ×７０ｍｍ、厚さ１．２ｍｍの工業用純アルミ製の金属板１ａ上に、厚さ０．０５ｍｍのＰＥＴフィルムの両面に磁性塗料を塗布した磁性材（塗布後の厚さ０．１６ｍｍ）を８６ｍｍ×１８ｍｍ（すなわち、ＪＩＳ規格に準拠するタグの略１／３のサイズ）に切断し、５層、計０．８ｍｍ配置し、その側部に近接してリーダ／ライタ用アンテナ３ａを設置した。リーダ／ライタ用アンテナ３ａは、幅４０ｍ×長さ２０ｍｍ、厚さ０．３ｍｍの磁性材にエッチングにより作成した磁気的軸が長さ方向の巻数５回のコイルを用い、タグ４は、ＪＩＳ規格に準拠した８６ｍｍ×４５ｍｍ、厚さ０．７４ｍｍの平板に巻数６回のエッチングしたアンテナコイル（作動周波数１３．５６ＭＨｚ）を形成したものを用いた。
【００５５】
そして、タグ４を保護部材５に密着させた状態から３０ｍｍ離した範囲まで動かし、タグ４の読み取り可能な範囲を調べた結果、タグ４を保護部材５に密着させた状態ではタグ４は感知せず、５ｍｍ〜３０ｍｍの範囲で読み取り可能であることを確認した。この結果から、磁性材２の面積が小さくなると金属板１ａの影響が大きくなり、距離が小さい範囲でインダクタンスの値が読み取り可能範囲を超えてしまうが、それでも、第１の実施例の比較例では読み取り可能範囲は２０ｍｍ〜３０ｍｍであったことを考慮すると、磁性材２の効果は得られることが分かる。本実施例の構成は、タグ４をリーダ／ライタに密着させる密着型では使用できないが、保護部材５の厚みを増したり、ある程度の距離を離して使用する形態では十分使用することができる。
【００５６】
なお、第３の実施例と同様に、本実施例の構造を機器の金属ケース１に適用する場合には金属ケース１表面の凹凸を極力少なくすることが好ましい。その場合には、図１３に示すように、金属板１ａに予め窪みを設けておき、その中に磁性材２又は磁性材２とリーダ／ライタ用アンテナ３ａを配設する構造とすればよい。
【００５７】
［実施例５］
次に、本発明の第５の実施例について、図１４及び図１５を参照して説明する。図１４は、第５の実施例の金属ケースにリーダ／ライタ用アンテナを設置した状態を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はその断面図である。また、図１５は第５の実施例の他の構造を示す図である。
【００５８】
前記した第４の実施例では、リーダ／ライタ用アンテナ３ａの側部に磁性材２を配置したが、磁性材２をリーダ／ライタ用アンテナ３ａに対して非対称に設置しているため、タグ４とリーダ／ライタ用アンテナ３ａとの位置関係によって通信状態が変化する恐れがある。そこで、磁性材２の面積を小さく保ったままで交信状態を良好にするために、本実施例では、図１４に示すように、金属板１ａ上に額縁状の磁性材２を設け、額縁の中にリーダ／ライタ用アンテナ３ａを配置した。
【００５９】
具体的には、１２０ｍｍ×７０ｍｍ、厚さ１．２ｍｍの工業用純アルミ製の金属板１ａ上に、厚さ０．０５ｍｍのＰＥＴフィルムの両面に磁性塗料を塗布した磁性材（塗布後の厚さ０．１６ｍｍ）を８６ｍｍ×５４ｍｍ（すなわち、ＪＩＳ規格に準拠するタグと略同等のサイズ）に切断し、その略中央に７３ｍｍ×４２ｍｍの開口を設け実質的に磁性材２の面積をタグの略１／３（第４の実施例と同等の面積）とし、それを５層、計０．８ｍｍ配置し、その略中央にリーダ／ライタ用アンテナ３ａを設置した。リーダ／ライタ用アンテナ３ａ及びタグ４は、第４の実施例と同様のサイズのものを用いた。
【００６０】
そして、タグ４を保護部材５に密着させた状態から３０ｍｍ離した範囲まで動かし、タグ４の読み取り可能な範囲を調べた結果、タグ４を保護部材５に密着させた状態でもタグ４を感知することができ、０ｍｍ〜３０ｍｍの範囲で読み取り可能であることを確認した。この結果から、磁性材２の面積が小さくても、リーダ／ライタ用アンテナ３ａを囲むように額縁状に形成すれば、磁性材２の効果は十分に得られることが分かる。上記第４及び第５の実施例の結果から、磁性材２の面積としてはタグの略１／３以上であればよいと言える。
【００６１】
なお、第３及び第４の実施例と同様に、本実施例の構造を機器の金属ケース１に適用する場合には表面の凹凸を極力少なくすることが好ましい。その場合には、図１５に示すように、金属板１ａに予め窪みを設けておき、その中に磁性材２又は磁性材２とリーダ／ライタ用アンテナ３ａを配設する構造とすればよい。
【００６２】
上記各実施例では、本発明の構造を携帯端末機器の金属ケース１に適用する場合について記載したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、ＲＦＩＤシステムが組み込み可能な機器の金属又は金属材料を含むケース全般に適用することができるのは明らかである。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の金属ケースの構造によれば、ＲＦＩＤリーダライタ用アンテナを金属ケース表面に設置する場合であっても、金属板の影響によるタグのインダクタンスの減少を抑制して読み取り可能範囲を広げることができる。
【００６４】
その理由は、金属板の表面に、少なくともタグの面積の略１／３以上かつ厚さが０．１６ｍｍ〜６ｍｍ、好ましくは０．１６ｍｍ〜１．１２ｍｍの磁性材を配置することによって、タグが近接又は密着した状態においてタグのインダクタンスを増加させ、金属板の影響によりインダクタンスが減少を相殺することができるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例にかかるＲＦＩＤシステムを組み込んだ電子機器の構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施例に係る金属ケースの構造を示す図である。
【図３】本発明の一実施例に係る金属ケースの他の構造を示す図である。
【図４】本発明の効果を説明するための図であり、タグのインダクタンスの磁性材厚依存性を示す図である。
【図５】本発明の一実施例に係る磁性材の構造を模式的に示す断面図である。
【図６】第１の実施例の金属ケースにリーダ／ライタ用アンテナを設置した状態を示す図である。
【図７】第１の実施例の金属ケースにリーダ／ライタ用アンテナを設置した状態の他の構成を示す図である。
【図８】第２の実施例の金属ケースにリーダ／ライタ用アンテナを設置した状態を示す図である。
【図９】第３の実施例の金属ケースにリーダ／ライタ用アンテナを設置した状態を示す図である。
【図１０】第３の実施例の金属ケースにリーダ／ライタ用アンテナを設置した状態の他の構成を示す図である。
【図１１】第３の実施例の金属ケースにリーダ／ライタ用アンテナを設置した状態の他の構成を示す図である。
【図１２】第４の実施例の金属ケースにリーダ／ライタ用アンテナを設置した状態を示す図である。
【図１３】第４の実施例の金属ケースにリーダ／ライタ用アンテナを設置した状態の他の構成を示す図である。
【図１４】第５の実施例の金属ケースにリーダ／ライタ用アンテナを設置した状態を示す図である。
【図１５】第５の実施例の金属ケースにリーダ／ライタ用アンテナを設置した状態の他の構成を示す図である。
【符号の説明】
１　金属ケース
１ａ　金属板
２　磁性材
３　リーダ／ライタ
３ａ　リーダ／ライタ用アンテナ
３ｂ　制御部
４　タグ
４ａ　タグ用アンテナ
５　保護部材
６　磁束
７　フレーク
８　樹脂バインダー
９　アモルファス箔
１０　絶縁層
１１　磁芯

Claims

電磁誘導又は電磁結合を利用してアンテナ間でデータの通信を行うＲＦＩＤシステムを構成するリーダ又はリーダ／ライタが組み込まれる電子機器のケースであって、
前記ケースが、金属又は金属を含む部材により構成され、
前記ケース表面の、少なくとも、前記リーダ又はリーダ／ライタのアンテナを設置する領域に、磁性材が配設されていることを特徴とするケース。
電磁誘導又は電磁結合を利用してアンテナ間でデータの通信を行うＲＦＩＤシステムを構成するリーダ又はリーダ／ライタが組み込まれる電子機器のケースであって、
前記ケースが、金属又は金属を含む部材により構成され、
前記ケース表面の、前記リーダ又はリーダ／ライタのアンテナを設置する領域を除く全面に、磁性材が配設されていることを特徴とするケース。
電磁誘導又は電磁結合を利用してアンテナ間でデータの通信を行うＲＦＩＤシステムを構成するリーダ又はリーダ／ライタが組み込まれる電子機器のケースであって、
前記ケースが、金属又は金属を含む部材により構成され、
前記ケース表面の、前記リーダ又はリーダ／ライタのアンテナを設置する領域を除く近傍に、磁性材が配設されていることを特徴とするケース。
前記磁性材が、前記ケースの前記アンテナ設置領域外側を囲むように配設され、該磁性材に設けた開口部に前記アンテナが設置されることを特徴とする請求項３記載のケース。
前記磁性材が額縁状に形成され、該額縁の略中央に前記アンテナが設置されることを特徴とする請求項４記載のケース。
前記磁性材が、前記ケースの前記アンテナ設置領域外側の一部を覆うように配設され、該磁性材に近接して前記アンテナが設置されることを特徴とする請求項３記載のケース。
前記磁性材が、金属の粒またはフレーク、フェライトの粒と有機物との複合材よりなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一に記載のケース。
前記金属粒が、カーボニル鉄粉、還元鉄粉、アトマイズ鉄粉、アトマイズ合金鉄粉、アトマイズ合金粉、又はアモルファス合金粉であることを特徴とする請求項７記載のケース。
前記複合材が、射出成形材、圧縮成形材、圧延材又は塗料の塗布材のいずれかであることを特徴とする請求項７又は８に記載のケース。
前記磁性材が、軟磁性フェライト、パーマロイ又は珪素鉄のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一に記載のケース。
前記磁性材が、アモルファス箔またはアモルファス箔の積層材であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一に記載のケース。
請求項１乃至１１のいずれか一に記載のケースを備えることを特徴とする電子機器。
請求項１乃至１１のいずれか一に記載のケースを備えることを特徴とする携帯端末機器。