JP2005026989A - Antenna device and non-contact ic card reader/writer - Google Patents

Antenna device and non-contact ic card reader/writer Download PDF

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JP2005026989A
JP2005026989A JP2003189817A JP2003189817A JP2005026989A JP 2005026989 A JP2005026989 A JP 2005026989A JP 2003189817 A JP2003189817 A JP 2003189817A JP 2003189817 A JP2003189817 A JP 2003189817A JP 2005026989 A JP2005026989 A JP 2005026989A
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antenna
loop
antenna coil
loops
coil
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JP2003189817A
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Atsushi Nakagawa
淳 中川
Hidekiyo Kushima
英清 九嶋
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an antenna device capable of stably performing communication with a non-contact IC card held in all directions against the antenna surface. <P>SOLUTION: The antenna device comprises a first antenna coil L1 that is composed of two loops so that the total area of a loop antenna is equally divided into two and generates magnetic fluxes in reverse directions from each loop section by energization; a second antenna coil L2 that is overlapped on the first antenna coil L1 in an insulated state for arrangement, is made of three loops aligned in a line on a plane, has the same area as the total area of the antenna of the first antenna coil L1 as a whole, sets the area ratio of the intermediate loop in the three loops to each loop at both sides to 2:1, and generates the magnetic fluxes in reverse directions from the intermediate loop and the loop sections at both ends by energization; and a third antenna coil that is overlapped in an insulated state to the first antenna coil L1 in a direction, where rotation is made by approximately 90 degree in the plane, for arrangement and has the same shape as the first antenna coil L1. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、たとえば自動改札機、無線式自動料金収受システムなどに採用され、非接触ICカードとの間で無線通信を行うアンテナ装置と非接触ICカードリーダライタ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、様々な料金収受の場では、省力化を目的として自動改札機が導入されている。この自動改札機は、利用者が駅構内や遊戯施設などの施設内に入場する場合や、施設内から出場する場合などに、入場券、定期券、乗車券などの券媒体を取り込み、券媒体に記憶された券情報に基づいて利用者の通行を許可するか否かの通行判定処理を行う。
【0003】
また近年、無線通信媒体である非接触ICカードとの間で無線通信を行うことにより改札処理を行う改札機が実用化されている。このような改札機は、非接触ICカードとの間で無線通信を行うための無線通信装置である非接触ICカードリーダライタを備えており、この非接触ICカードリーダライタのアンテナ部に非接触ICカードを水平に翳すだけで改札処理を行うことができる。また、このような非接触ICカードを用いた料金収受は、有料道路での料金収受システムへの採用も検討されている。
【0004】
【特許文献1】
特開2003−150993号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の非接触ICカードリーダライタは、そのアンテナのループが単一であることにより次のような課題があった。すなわち、非接触ICカードをアンテナ面に水平に翳した場合、非接触ICカードリーダライタのアンテナから発生する磁束は非接触ICカードのアンテナコイルを通過するため、非接触ICカードとの交信を行うことが可能であるが、非接触ICカードをアンテナ面に対して垂直に翳した場合、非接触ICカードリーダライタのアンテナから発生する磁束は非接触ICカードのアンテナコイルを通過しないので交信に失敗する恐れがあった。
【0006】
この発明は、このような課題を解決するためのものであり、アンテナ面に対してあらゆる向きに翳された非接触ICカードとの間で安定して通信を行うことを可能とするアンテナ装置と非接触ICカードリーダライタ装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明のアンテナ装置は、2つのアンテナコイルを有し、これらのアンテナコイルがそれぞれ、平面上に形成されたループアンテナであって、そのループアンテナの総面積を2等分するように2つのループで構成されるとともに、通電により前記各ループの部分から互いに逆向きの磁束を発生するように形成され、かつ、前記2つのアンテナコイルが、互いに平面内で略90度回転した向きで絶縁状態で重ねて配置されていることを特徴とするものである。このアンテナ装置によれば、個々のアンテナコイルを切り替えて使用することによって、非接触ICカードがユーザから見て水平に臥せた姿勢でかつアンテナ面に対して垂直に翳された場合でも、ユーザから見て垂直に立てた姿勢でかつアンテナ面に対して垂直に翳された場合のどちらの場合であっても、非接触ICカードとの交信が保証される。
【0008】
また、本発明のアンテナ装置は、平面上に形成されたループアンテナであって、そのループアンテナの総面積を2等分するように2つのループで構成されるとともに、通電により前記各ループの部分から互いに逆向きの磁束を発生する第1アンテナコイルと、前記第1アンテナコイルに絶縁状態で重ねて配置された第2アンテナコイルであって、平面上に一列に並んだ3つのループで形成され、全体として前記第1アンテナコイルのループアンテナの総面積と同一面積を有するとともに、前記3つのループのうちの中間のループ部と両側の個々のループ部との面積比が2対1に設定され、通電により前記中間のループ部と両端のループ部とから互いに逆向きの磁束を発生する第2アンテナコイルとを具備することを特徴とするものである。このアンテナ装置によれば、個々のアンテナコイルを切り替えて使用することによって、非接触ICカードがアンテナ面に対して垂直に翳された場合と、アンテナ面に対して水平に翳された場合の、どちらの状態においても、非接触ICカードとの交信が保証される。
【0009】
さらに、本発明のアンテナ装置は、平面上に形成されたループアンテナであって、そのループアンテナの総面積を2等分するように2つのループで構成されるとともに、通電により前記各ループの部分から互いに逆向きの磁束を発生する第1アンテナコイルと、前記第1アンテナコイルに絶縁状態で重ねて配置された第2アンテナコイルであって、平面上に一列に並んだ3つのループで形成され、全体として前記第1アンテナコイルのループアンテナの総面積と同一面積を有するとともに、前記3つのループのうちの中間のループ部と両側の個々のループ部との面積比が2対1に設定され、通電により前記中間のループ部と両端のループ部とから互いに逆向きの磁束を発生する第2アンテナコイルと、前記第1アンテナコイルに対して平面内で略90度回転した向きで絶縁状態で重ねて配置され、前記第1アンテナコイルと同一のループ形状を有する第3アンテナコイルとを具備することを特徴とする。このアンテナ装置によれば、個々のアンテナコイルを切り替えて使用することによって、非接触ICカードがユーザから見て水平に臥せた姿勢でかつアンテナ面に対して垂直に翳された場合でも、ユーザから見て垂直に立てた姿勢でかつアンテナ面に対して垂直に翳された場合のどちらの場合であっても、非接触ICカードとの交信が保証されるとともに、非接触ICカードがアンテナ面に対して水平に翳された場合でも非接触ICカードとの交信が保証される。
【0010】
また、本発明の非接触ICカードリーダライタ装置は、上記のアンテナ装置をアンテナ部として備え、このアンテナ部において駆動するアンテナコイルを切り替える切り替え手段を具備するものである。
【0011】
また、本発明の非接触ICカードリーダライタ装置は、前記切り替え手段により駆動するアンテナコイルを順次切り替えて、非接触ICカードとの通信に使用するアンテナコイルを判定する判定手段を有するものであってよい。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0013】
図1は、本発明の一実施形態にかかるアンテナ装置100の構成を模式的に示す図、図2乃至図5は図1のアンテナ装置100における個々のアンテナコイルL1,L2,L3,L4の構成を示す図である。
【0014】
これらの図に示すように、このアンテナ装置100は4つのアンテナコイルL1,L2,L3,L4で構成され、これら4つのアンテナコイルL1,L2,L3,L4は互いの面を合わせるようにして重ねて、アンテナ支持体1に配置されている。より具体的には、アンテナ支持体1となるプリント基板に各アンテナコイルL1,L2,L3,L4の導体パターンを図示しない絶縁層を介して順に形成することによって、このアンテナ装置100は実現されている。
【0015】
これら4つのアンテナコイルL1,L2,L3,L4はうちの第1アンテナコイルL1は、図2に示すように、平面上で8の字形のループで形成されている。さらに詳細には、アンテナコイルL1は、8の字形のループの交点で分けられる2つのループのうちの一方のループにより形成されるアンテナコイル領域L1Aと、他方のループで形成されるアンテナコイル領域L1Bとで構成されている。アンテナコイル領域L1Aとアンテナコイル領域L1Bの平面上の形状および面積は互いに同一である。すなわち、アンテナコイルL1はX軸方向に一定の幅を有し、Y軸方向においてアンテナコイル領域L1Aとアンテナコイル領域L1Bとに等分割されている。
【0016】
このアンテナコイルL1に端子より矢印方向の電流を流すと、一方のアンテナコイル領域L1Aの中心においては紙面手前方向への磁束H1Aが発生し、他方のアンテナコイル領域L1Bの中心においては紙面奥方向への磁束H1Bが発生する。各々のアンテナコイル領域L1Aおよびアンテナコイル領域L1Bに発生した磁束H1Aおよび磁束H1Aの方向は逆である。したがって、図3に示すように、アンテナコイル領域L1Aとアンテナコイル領域L1Bとの境界の部分には、同部分に、第1アンテナコイルL1の面に対してほぼ垂直で、かつX軸とZ軸とがなす平面に対してほぼ水平な向きで翳された非接触ICカード2のアンテナ装置2Aを通過する向きの磁束H1C、すなわち、同状態で翳された非接触ICカード2との交信に適した向きの磁束H1Cが形成される。
【0017】
第2の第1アンテナコイルL2は、図4に示すように、第1アンテナコイルL1の8の字形のループにさらにもう一つのループが追加されたもので、すなわち、3つのアンテナコイル領域L2A,L2B,L2Cで形成されている。これらのアンテナコイル領域L2A,L2B,L2Cの平面上の面積の関係は、ほぼL2B=L2A+L2Cとなっており、中間のアンテナコイル領域L2Bの面積は両側のアンテナコイル領域L2AおよびL2Cの面積を足したものにほぼ等しい。さらに詳細には、第2アンテナコイルL1の各アンテナコイル領域L2A,L2B,L2CのX軸方向の幅は等しく、Y軸方向の幅の関係は、ほぼL2B=L2A+L2Cとなっている。
【0018】
この第2アンテナコイルL2に端子より矢印方向の電流を流すと、両側のアンテナコイル領域L2AおよびL2Cにおいては紙面手前方向への磁束H2Aおよび磁束H2Cが発生し、中間のアンテナコイル領域L2Bにおいては紙面奥方向への磁束H2Bが発生する。そして、これら両側のアンテナコイル領域L2AおよびL2Cに発生した磁束H2Aおよび磁束H2Cの向きと、中間のアンテナコイル領域L2Bに発生した磁束H2Bの向きは互いに逆である。したがって、図5に示すように、アンテナコイル領域L2Aとアンテナコイル領域L2Bとの境界の部分と、アンテナコイル領域L2Bとアンテナコイル領域L2Cとの境界の部分には、それぞれ、この第2のアンテナコイルL2の面に対してほぼ水平に翳された非接触ICカード2のアンテナ2Aを通過する向きの磁束H2Dおよび磁束H2E、つまり同姿勢で翳された非接触ICカード2との交信に適した向きの磁束H2D,H2Eが形成される。
【0019】
第3アンテナコイルL3は、図6に示すように、第1アンテナコイルL1のX軸とY軸との向きを交換したものである。すなわち、第1アンテナコイルL1に対して、X軸とY軸とがなす平面内で、90度もしくは略90度回転した状態で配設されたものである。したがって、図7に示すように、アンテナコイル領域L3Aとアンテナコイル領域L3Bとの境界の部分には、同部分に、第3アンテナコイルL3の面に対してほぼ垂直で、かつY軸とZ軸とがなす平面に対してほぼ水平な向きで翳された非接触ICカード2のアンテナ2Aを通過する向きの磁束H3C、すなわち、同状態で翳された非接触ICカード3との交信に適した向きの磁束H3Cが形成される。
【0020】
第4アンテナコイルL4は、図8に示すように、第2アンテナコイルL2のX軸とY軸との向きを交換したものである。すなわち、第2アンテナコイルL2に対して、X軸とY軸とがなす平面内で、90度もしくは略90度回転した状態で配設されたものである。したがって、図9に示すように、アンテナコイル領域L4Aとアンテナコイル領域L4Bとの境界の部分と、アンテナコイル領域L4Bとアンテナコイル領域L4Cとの境界の部分には、それぞれ、この第4アンテナコイルL4の面に対してほぼ水平に翳された非接触ICカード2のアンテナ2Aを通過する向きの磁束H4Dおよび磁束H4E、つまり同姿勢で翳された非接触ICカード2との交信に適した向きの磁束H4D,H4Eが形成される。
【0021】
なお、第2アンテナコイルL2と第4アンテナコイルL4は、いずれもアンテナ面に対してほぼ水平に翳された非接触ICカードとの交信に適した向きの磁界を形成するので、必ずしも両方を必要としない。いずれか一方であっても構わない。また、アンテナ支持体1への上記各アンテナコイルの積層順に制限はなく、どのような順に各アンテナコイルを積層しても構わない。
【0022】
このようにして、このアンテナ装置100は、ループ形状および向きの異なる複数のアンテナコイルL1,L2,L3,L4を組み合わせて構成されているので、これらのアンテナコイルL1,L2,L3,L4を切り替えて通信を行うことによって、非接触ICカード2がアンテナ装置100のアンテナ面に対して、垂直に翳されても、水平に翳されても、非接触ICカード2との交信を行うことが可能となる。
【0023】
次に、このアンテナ装置100を用いた非接触式ICカードリーダライタ装置200について説明する。
【0024】
図10は、この非接触式ICカードリーダライタ装置200の構成を示す図である。同図に示すように、この非接触式ICカードリーダライタ装置200は無線機3と上位装置4とを有する。無線機3は、上記のアンテナ装置100と制御装置5とを有する。制御装置5は、上位装置4との間で各種コマンドやデータを送受信すると共に無線機3全体を制御する制御回路51と、上位装置4から送信された通信コマンドに基づいて非接触ICカード2との無線通信を行う無線回路52と、アンテナ装置100の共振周波数を決定する同調回路53と、アンテナ装置100の各アンテナコイルL1,L2,L3,L4を切り替えるための切替回路54とを有する。上記の制御回路51は、コマンドやデータを解析するCPU回路、各種データを記憶するメモリ回路、およびロジック回路を有する。無線回路52は、制御回路51を介して入力されるコマンドデータを変調する変調回路、およびアンテナ装置100を介して受信したデータを復調する復調回路を有する。
【0025】
次に、この非接触式ICカードリーダライタ装置200の動作を説明する。
【0026】
図11は、アンテナ装置100の各アンテナコイルL1,L2,L3,L4を切り替えて非接触ICカード2との無線通信を行う場合の処理手順を示すフローチャートである。図12は各アンテナコイルL1,L2,L3,L4の切り替えタイミングを示す図である。
【0027】
まず、上位装置4は、アンテナ装置100に翳された非接触ICカード2との無線通信をどのアンテナコイルL1,L2,L3,L4で行うことが可能であるかをサーチする。これは次のように行われる。
【0028】
上位装置4は、最初のアンテナコイル(仮に第1アンテナコイルL1とする)を接続するための制御信号(図12のa)を制御装置5の制御回路51に送る。制御装置5の制御回路51は、この制御信号により、切替回路54に対して第1アンテナコイルL1の選択信号S1を出力する(ステップ1101)。切替回路54はこの選択信号S1がONである期間、第1アンテナコイルL1のみアンテナとして有効に機能させる。すなわち、4つのアンテナコイルL1−L4のうち第1アンテナコイルL1のみに電流を流して、アンテナとして機能させる。
【0029】
この後、上位装置4から無線機3の制御回路51に通信コマンド(図12のC1)が送信される(ステップ1102)。上位装置4から送信されたコマンドデータは、無線回路52の変調回路で変調され、切替回路54、同調回路53を経由してアンテナ装置100の第1アンテナコイルL1を通じて非接触ICカード2へ送信される。上位装置4は、通信コマンドの送信と同時にタイマーを起動させる。
【0030】
設定時間が経過しても非接触ICカード2からの応答がなければ(ステップ1103のNO、ステップ1104のYES)、上位装置4は、次のアンテナコイルに切り替えるように制御装置5の制御回路51に対して制御信号(図12のb、c)を供給する。制御装置5の制御回路51は、これらの制御信号に基づいて、第1アンテナコイルL1の選択信号S1をOFFとし(ステップ1106)、代わって次のアンテナコイルである第2アンテナコイルL2の選択信号S2をONにする(ステップ1107)。切替回路54はこの選択信号S2がONである期間第2アンテナコイルL2のみアンテナとして有効に機能させる。すなわち、4つのアンテナコイルL1−L4のうち、第2アンテナコイルL2のみに電流を流して、アンテナとして機能させる。
【0031】
この後、上位装置4から無線機3の制御回路51に通信コマンド(図12のC2)が送信され、コマンドデータがアンテナ装置100の第2アンテナコイルL2を通じて非接触ICカード2へ送信される(ステップ1108)。上位装置4は、通信コマンドの送信と同時にタイマーを起動させ、上記と同様に非接触ICカード2からの応答を待ち(ステップ1109)、設定時間が経過しても非接触ICカード2からの応答がなければ(ステップ1109のNO、ステップ1110のYES)、上位装置4は、再度次のアンテナコイルに切り替えるように制御装置5の制御回路51に対して制御信号(図12のd、e)を供給する。
【0032】
このように、非接触ICカード2からの応答が発生するまで、各アンテナコイルL1−L4を一つずつサイクリックに切り替える。この実施形態では、第1アンテナコイルL1から、第2アンテナコイルL2、第3アンテナコイルL3、第4アンテナコイルL4の順で切り替えて行き、第4アンテナコイルL4に切り替えても非接触ICカード2からの応答が発生しなければ再び第1アンテナコイルL1からの切り替えを繰り返す。
【0033】
いずれかのアンテナコイル(仮に第4アンテナコイルL4とする)の選択中に非接触ICカード2からの応答が設定時間内に返ってきた場合(ステップ1121のYES)、その非接触ICカード2からの応答は、アンテナ装置100の第4アンテナコイルL4を介して無線回路52で受信され、復調回路で復調される。無線回路52で復調された応答データは、制御回路51によって上位装置4へ返送される。上位装置4は、応答データの正常な取得を判定すると、その後の通信処理(たとえば、認証、データ読み出し、データ書き込み等)を行い(ステップ1123)、かかる通信処理が正常終了したならば、切替回路54を次の切り替え順のアンテナコイル(この例では第1のアンテナコイルL1)に切り替えて(ステップ1124、ステップ1125)、次の非接触ICカード2との交信に利用するためのアンテナコイルのサーチに移行する。
【0034】
この動作は、第1アンテナコイルL1、第2アンテナコイルL2、もしくは第3アンテナコイルL3の選択中に非接触ICカード2からの応答が設定時間内に返ってきた場合(ステップ1103、ステップ1109、もしくはステップ1115のYES)も同様に行われる。
【0035】
なお、アンテナ装置100のアンテナコイルの切替え順序については図11および図12の例に限定されるものではない。
【0036】
また、上記の実施形態では、アンテナコイルL1−L4を順に切り替える課程で最初に応答を受信できたアンテナコイルを用いて非接触ICカード2との通信を行うようにしたが、たとえば、それぞれのアンテナコイルL1−L4を使用時の受信レベルを制御回路51が測定し、最大の受信レベルが得られたときのアンテナコイルを判断するようにしてもよい。この構成によれば、無線機3内での使用アンテナコイルの判定処理となるので、上位装置4の負担を軽減することができる。
【0037】
ところで、一般に、複数のアンテナコイルを重ね合わせるとアンテナコイル同士で電磁結合が発生し、アンテナコイルのインダクタンスの変動によりアンテナ共振周波数が変動する。しかしながら、本発明にかかるアンテナ装置100では、4つのアンテナコイルL1−L4を重ね合わせた構成をとっているものの、各アンテナコイルL1−L4が相互に結合することはない。以下、その原理について説明する。
【0038】
図13に4つのアンテナコイルL1−L4が結合しない原理を示す。
【0039】
まず、第1アンテナコイルL1に通電している状態で一方のアンテナコイル領域L1Aに着目する。アンテナコイル領域L1Aに発生する磁束H1Aは、第2アンテナコイルL2の点線で示す枠11内を通過するが、このとき第2アンテナコイルL2の一端のアンテナコイル領域L2Aで発生する磁束と、中間のアンテナコイル領域L2Bの上半分の領域で発生する磁束は、その量(磁束密度)が等しく、かつ磁束の向きは逆向きとなる。したがって、両磁束は互いに打ち消し合ってキャンセルされるため、第1アンテナコイルL1のアンテナコイル領域L1Aと第2アンテナコイルL2のアンテナコイル領域L2A、L2Bとでの結合は発生しない。
【0040】
同様に第1アンテナコイルL1の他方のアンテナコイル領域L1Bに着目した場合も、当該アンテナコイル領域L1Bで発生した磁束H1Bは、第2アンテナコイルL2のアンテナコイル領域L2B、L2Cで上記と同様の原理で共にキャンセルされるため、第1アンテナコイルL1のアンテナコイル領域L1Bと第2アンテナコイルL2のアンテナコイル領域L2B、L2Cとでの結合も発生しない。
【0041】
以上により、第1アンテナコイルL1と第2アンテナコイルL2との間では結合は発生しないこととなる。
【0042】
また、第1アンテナコイルのアンテナコイル領域L1Aで発生する磁束H1Aが第3アンテナコイルL3を通過する場合については、第3アンテナコイルL3の一方のアンテナコイル領域L3Aの上半分の領域で発生する磁束と、他方のアンテナコイル領域L3Bの上半分の領域で発生する磁束は、その量(磁束密度)が等しく、かつ磁束の向きは逆向きとなるので、やはり、第1アンテナコイルL1のアンテナコイル領域L1Aと、第3アンテナコイルL3のアンテナコイル領域L3A、L3Bでの結合は発生しない。
【0043】
同様に、第1アンテナコイルL1のアンテナコイル領域L1Aで発生する磁束H1Aが第4アンテナコイルL4を通過する場合についても、第4アンテナコイルL4の両側の各アンテナコイル領域L4A、L4Cの上半分の領域でそれぞれ発生する磁束の和と、中間のアンテナコイル領域L4Bの上半分の領域で発生する磁束は、その量(磁束密度)が等しく、かつ磁束の向きは逆向きとなるので、やはり、第1アンテナコイルL1のアンテナコイル領域L1Aと、第4アンテナコイルL3のアンテナコイル領域L4A、L4B、L4Cでの結合は発生しない。
【0044】
同様に第1アンテナコイルL1の他方のアンテナコイル領域L1Bの領域に着目した場合も前記した動作と同様であるため、第1アンテナコイルL1とその他のアンテナコイルL2、L3、L4との結合は発生しないこととなる。
【0045】
以上を同様に全てのアンテナコイルで見た場合に同じ原理となっているため、結果として4つのアンテナコイルL1−L4間での電磁結合は発生しない。
【0046】
なお、本発明のアンテナ装置および非接触ICカードリーダライタ装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【0047】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、アンテナ面に対してあらゆる向きに翳された非接触ICカードとの間で、安定して通信を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態にかかるアンテナ装置100の構成を模式的に示す図である。
【図2】アンテナ装置100における第1のアンテナコイルL1の構成を示す図である。
【図3】図2の第1のアンテナコイルL1と非接触ICカード2との磁気結合を示す図である。
【図4】アンテナ装置100における第2のアンテナコイルL2の構成を示す図である。
【図5】図4の第2のアンテナコイルL2と非接触ICカード2との磁気結合を示す図である。
【図6】アンテナ装置100における第3のアンテナコイルL3の構成を示す図である。
【図7】第3のアンテナコイルL3と非接触ICカード2との磁気結合を示す図である。
【図8】アンテナ装置100における第4のアンテナコイルL4の構成を示す図である。
【図9】第4のアンテナコイルL4と非接触ICカード2との磁気結合を示す図である。
【図10】本発明の一実施形態にかかる非接触式ICカードリーダライタ装置200の構成を示す図である。
【図11】アンテナ装置の各アンテナコイルL1,L2,L3,L4を切り替えて非接触ICカード2との無線通信を行う場合の処理手順を示すフローチャートである。
【図12】各アンテナコイルL1,L2,L3,L4の切り替えタイミングを示す図である。
【図13】各アンテナコイルL1,L2,L3,L4が結合しない原理を説明するための図である。
【符号の説明】
1・・・・アンテナ支持体、2・・・・非接触ICカード、3・・・・無線機、4・・・・上位装置、5・・・・制御装置、51・・・・制御回路、52・・・・無線回路、53・・・・同調回路、54・・・・切替回路、100・・・・アンテナ装置、L1・・・・第1アンテナコイル、L2・・・・第2アンテナコイル、L3・・・・第3アンテナコイル、L4・・・・第4アンテナコイル。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an antenna device and a non-contact IC card reader / writer device that are employed in, for example, an automatic ticket gate, a wireless automatic toll collection system, etc., and perform wireless communication with a non-contact IC card.
[0002]
[Prior art]
In recent years, automatic ticket gates have been introduced to save labor in various toll collection sites. This automatic ticket gate takes in ticket media such as admission tickets, commuter passes, and train tickets when a user enters a facility such as a station premises or amusement facility, or enters a facility. Based on the ticket information stored in, a pass determination process is performed to determine whether or not to allow the user to pass.
[0003]
In recent years, ticket gate machines that perform ticket gate processing by performing wireless communication with a non-contact IC card that is a wireless communication medium have been put into practical use. Such a ticket gate is provided with a non-contact IC card reader / writer, which is a wireless communication device for performing wireless communication with a non-contact IC card, and is not in contact with the antenna portion of the non-contact IC card reader / writer. Ticket gate processing can be performed simply by tapping the IC card horizontally. In addition, toll collection using such a contactless IC card is also being considered for use in a toll collection system on a toll road.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2003-150993
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional non-contact IC card reader / writer has the following problems due to the single loop of the antenna. That is, when the non-contact IC card is placed horizontally on the antenna surface, the magnetic flux generated from the antenna of the non-contact IC card reader / writer passes through the antenna coil of the non-contact IC card, and therefore communicates with the non-contact IC card. However, when the contactless IC card is tilted perpendicular to the antenna surface, the magnetic flux generated from the antenna of the contactless IC card reader / writer does not pass through the antenna coil of the contactless IC card, so communication fails. There was a fear.
[0006]
The present invention is for solving such a problem, and an antenna device capable of performing stable communication with a non-contact IC card that is laid in any direction with respect to the antenna surface. An object is to provide a non-contact IC card reader / writer device.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the antenna device of the present invention has two antenna coils, and each of these antenna coils is a loop antenna formed on a plane, and the total area of the loop antenna is reduced. The loops are divided into two equal parts, and are formed so as to generate magnetic fluxes in opposite directions from each loop portion when energized, and the two antenna coils are substantially in a plane with each other. It is characterized by being arranged in an insulated state in a direction rotated by 90 degrees. According to this antenna device, by switching and using individual antenna coils, even when the non-contact IC card is leaned horizontally as viewed from the user and tilted perpendicular to the antenna surface, the user can Communication with the non-contact IC card is assured in both cases where the posture is vertical when viewed and the device is tilted vertically with respect to the antenna surface.
[0008]
The antenna device of the present invention is a loop antenna formed on a plane, and is constituted by two loops so as to divide the total area of the loop antenna into two equal parts. A first antenna coil that generates magnetic fluxes in opposite directions from each other, and a second antenna coil that is disposed in an insulated state on the first antenna coil, and is formed by three loops arranged in a line on a plane. The overall area of the first antenna coil is the same as the total area of the loop antenna, and the area ratio between the middle loop portion of the three loops and the individual loop portions on both sides is set to 2: 1. And a second antenna coil for generating magnetic fluxes in opposite directions from the intermediate loop portion and the loop portions at both ends when energized. According to this antenna device, by switching and using individual antenna coils, when the non-contact IC card is folded vertically with respect to the antenna surface and when horizontally folded with respect to the antenna surface, In either state, communication with the non-contact IC card is guaranteed.
[0009]
Furthermore, the antenna device of the present invention is a loop antenna formed on a plane, and is constituted by two loops so as to divide the total area of the loop antenna into two equal parts. A first antenna coil that generates magnetic fluxes in opposite directions from each other, and a second antenna coil that is disposed in an insulated state on the first antenna coil, and is formed by three loops arranged in a line on a plane. The overall area of the first antenna coil is the same as the total area of the loop antenna, and the area ratio between the middle loop portion of the three loops and the individual loop portions on both sides is set to 2: 1. A second antenna coil that generates opposite magnetic fluxes from the intermediate loop portion and the loop portions at both ends when energized; and in-plane with respect to the first antenna coil. Are arranged to overlap in an insulated state in the rotated orientation about 90 degrees, characterized by comprising a third antenna coil having the same loop-shaped and the first antenna coil. According to this antenna device, by switching and using individual antenna coils, even when the non-contact IC card is leaned horizontally as viewed from the user and tilted perpendicular to the antenna surface, the user can In both cases of vertical orientation when viewed and tilted perpendicular to the antenna surface, communication with the non-contact IC card is guaranteed and the non-contact IC card is placed on the antenna surface. On the other hand, communication with a non-contact IC card is assured even when the device is placed horizontally.
[0010]
A non-contact IC card reader / writer device according to the present invention includes the antenna device described above as an antenna portion, and switching means for switching an antenna coil driven in the antenna portion.
[0011]
The non-contact IC card reader / writer device according to the present invention further includes a determination unit that sequentially switches antenna coils driven by the switching unit and determines an antenna coil used for communication with the non-contact IC card. Good.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0013]
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of an antenna device 100 according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 5 are configurations of individual antenna coils L1, L2, L3, and L4 in the antenna device 100 of FIG. FIG.
[0014]
As shown in these drawings, this antenna device 100 is composed of four antenna coils L1, L2, L3, and L4, and these four antenna coils L1, L2, L3, and L4 are overlapped so that their surfaces are aligned with each other. The antenna support 1 is arranged. More specifically, the antenna device 100 is realized by sequentially forming the conductor patterns of the antenna coils L1, L2, L3, and L4 on the printed circuit board serving as the antenna support 1 through an insulating layer (not shown). Yes.
[0015]
Among these four antenna coils L1, L2, L3, and L4, the first antenna coil L1 is formed by an eight-shaped loop on a plane as shown in FIG. More specifically, the antenna coil L1 includes an antenna coil region L1A formed by one of the two loops separated by the intersection of the 8-shaped loops, and an antenna coil region L1B formed by the other loop. It consists of and. The antenna coil region L1A and the antenna coil region L1B have the same shape and area on the plane. That is, the antenna coil L1 has a certain width in the X-axis direction and is equally divided into the antenna coil region L1A and the antenna coil region L1B in the Y-axis direction.
[0016]
When a current in the direction of the arrow is passed through the antenna coil L1 from the terminal, a magnetic flux H1A is generated in the front direction of the paper at the center of one antenna coil region L1A, and toward the back of the paper at the center of the other antenna coil region L1B. Magnetic flux H1B is generated. The directions of the magnetic flux H1A and the magnetic flux H1A generated in each antenna coil region L1A and antenna coil region L1B are opposite. Therefore, as shown in FIG. 3, the boundary portion between the antenna coil region L1A and the antenna coil region L1B is substantially perpendicular to the surface of the first antenna coil L1, and the X axis and the Z axis. Suitable for communication with the magnetic flux H1C passing through the antenna device 2A of the contactless IC card 2 that is trapped in a substantially horizontal orientation with respect to the plane formed by The magnetic flux H1C in the opposite direction is formed.
[0017]
As shown in FIG. 4, the second first antenna coil L2 is obtained by adding another loop to the 8-shaped loop of the first antenna coil L1, that is, three antenna coil regions L2A, It is formed of L2B and L2C. The plane area relationship between these antenna coil regions L2A, L2B, and L2C is approximately L2B = L2A + L2C, and the area of the intermediate antenna coil region L2B is the sum of the areas of the antenna coil regions L2A and L2C on both sides. It is almost equal to the thing. More specifically, the widths in the X-axis direction of the antenna coil regions L2A, L2B, and L2C of the second antenna coil L1 are equal, and the relationship between the widths in the Y-axis direction is approximately L2B = L2A + L2C.
[0018]
When a current in the direction of the arrow flows through the second antenna coil L2 from the terminal, a magnetic flux H2A and a magnetic flux H2C in the front direction of the paper are generated in the antenna coil regions L2A and L2C on both sides, and a paper surface in the intermediate antenna coil region L2B. A magnetic flux H2B in the back direction is generated. The directions of the magnetic flux H2A and the magnetic flux H2C generated in the antenna coil regions L2A and L2C on both sides are opposite to the direction of the magnetic flux H2B generated in the intermediate antenna coil region L2B. Therefore, as shown in FIG. 5, the second antenna coil is provided at the boundary portion between the antenna coil region L2A and the antenna coil region L2B and at the boundary portion between the antenna coil region L2B and the antenna coil region L2C, respectively. A magnetic flux H2D and a magnetic flux H2E in a direction passing through the antenna 2A of the non-contact IC card 2 tilted almost horizontally with respect to the surface of L2, that is, a direction suitable for communication with the non-contact IC card 2 tilted in the same posture Magnetic fluxes H2D and H2E are formed.
[0019]
As shown in FIG. 6, the third antenna coil L3 is obtained by exchanging the directions of the X axis and the Y axis of the first antenna coil L1. That is, the first antenna coil L1 is disposed in a state of being rotated by 90 degrees or substantially 90 degrees in a plane formed by the X axis and the Y axis. Therefore, as shown in FIG. 7, the boundary between the antenna coil region L3A and the antenna coil region L3B is substantially perpendicular to the surface of the third antenna coil L3, and the Y axis and the Z axis. Suitable for communication with the magnetic flux H3C that passes through the antenna 2A of the non-contact IC card 2 that is trapped in a substantially horizontal orientation with respect to the plane formed by the contact, that is, the non-contact IC card 3 that is trapped in the same state. Directional magnetic flux H3C is formed.
[0020]
As shown in FIG. 8, the fourth antenna coil L4 is obtained by exchanging the directions of the X axis and the Y axis of the second antenna coil L2. That is, the second antenna coil L2 is disposed in a state of being rotated 90 degrees or substantially 90 degrees in a plane formed by the X axis and the Y axis. Therefore, as shown in FIG. 9, the fourth antenna coil L4 is provided at the boundary portion between the antenna coil region L4A and the antenna coil region L4B and at the boundary portion between the antenna coil region L4B and the antenna coil region L4C, respectively. The magnetic flux H4D and the magnetic flux H4E are oriented to pass through the antenna 2A of the non-contact IC card 2 that is tilted almost horizontally with respect to the surface, that is, the orientation suitable for communication with the non-contact IC card 2 that is tilted in the same posture. Magnetic fluxes H4D and H4E are formed.
[0021]
Note that both the second antenna coil L2 and the fourth antenna coil L4 form a magnetic field in a direction suitable for communication with a non-contact IC card that is placed almost horizontally with respect to the antenna surface. And not. Either one may be used. Moreover, there is no restriction | limiting in the lamination | stacking order of each said antenna coil to the antenna support body 1, You may laminate | stack each antenna coil in what order.
[0022]
In this way, this antenna device 100 is configured by combining a plurality of antenna coils L1, L2, L3, and L4 having different loop shapes and orientations, so that these antenna coils L1, L2, L3, and L4 are switched. By communicating with each other, the contactless IC card 2 can communicate with the contactless IC card 2 regardless of whether the contactless IC card 2 is trapped vertically or horizontally with respect to the antenna surface of the antenna device 100. It becomes.
[0023]
Next, a non-contact type IC card reader / writer device 200 using the antenna device 100 will be described.
[0024]
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of the non-contact type IC card reader / writer device 200. As shown in the figure, the non-contact type IC card reader / writer device 200 includes a wireless device 3 and a host device 4. The wireless device 3 includes the antenna device 100 and the control device 5 described above. The control device 5 transmits / receives various commands and data to / from the host device 4 and controls the entire radio 3, and the non-contact IC card 2 based on the communication command transmitted from the host device 4. A wireless circuit 52 that performs the wireless communication, a tuning circuit 53 that determines the resonance frequency of the antenna device 100, and a switching circuit 54 that switches the antenna coils L1, L2, L3, and L4 of the antenna device 100. The control circuit 51 includes a CPU circuit that analyzes commands and data, a memory circuit that stores various data, and a logic circuit. The radio circuit 52 includes a modulation circuit that modulates command data input via the control circuit 51 and a demodulation circuit that demodulates data received via the antenna device 100.
[0025]
Next, the operation of the non-contact type IC card reader / writer device 200 will be described.
[0026]
FIG. 11 is a flowchart showing a processing procedure when the antenna coils L1, L2, L3, and L4 of the antenna device 100 are switched to perform wireless communication with the non-contact IC card 2. FIG. 12 is a diagram showing the switching timing of the antenna coils L1, L2, L3, and L4.
[0027]
First, the host device 4 searches which antenna coils L1, L2, L3, and L4 can perform wireless communication with the non-contact IC card 2 trapped by the antenna device 100. This is done as follows.
[0028]
The host device 4 sends a control signal (a in FIG. 12) for connecting the first antenna coil (assumed to be the first antenna coil L1) to the control circuit 51 of the control device 5. The control circuit 51 of the control device 5 outputs the selection signal S1 of the first antenna coil L1 to the switching circuit 54 by this control signal (step 1101). The switching circuit 54 allows only the first antenna coil L1 to function effectively as an antenna during the period when the selection signal S1 is ON. That is, a current is supplied to only the first antenna coil L1 out of the four antenna coils L1-L4 to function as an antenna.
[0029]
Thereafter, a communication command (C1 in FIG. 12) is transmitted from the host device 4 to the control circuit 51 of the wireless device 3 (step 1102). The command data transmitted from the host device 4 is modulated by the modulation circuit of the radio circuit 52 and transmitted to the non-contact IC card 2 through the first antenna coil L1 of the antenna device 100 via the switching circuit 54 and the tuning circuit 53. The The host device 4 starts a timer simultaneously with the transmission of the communication command.
[0030]
If there is no response from the non-contact IC card 2 even after the set time has elapsed (NO in step 1103, YES in step 1104), the host device 4 controls the control circuit 51 of the control device 5 to switch to the next antenna coil. Is supplied with control signals (b and c in FIG. 12). Based on these control signals, the control circuit 51 of the control device 5 turns off the selection signal S1 for the first antenna coil L1 (step 1106), and instead, the selection signal for the second antenna coil L2, which is the next antenna coil. S2 is turned on (step 1107). The switching circuit 54 allows only the second antenna coil L2 to function effectively as an antenna while the selection signal S2 is ON. That is, a current is passed through only the second antenna coil L2 out of the four antenna coils L1-L4 to function as an antenna.
[0031]
Thereafter, a communication command (C2 in FIG. 12) is transmitted from the host device 4 to the control circuit 51 of the wireless device 3, and the command data is transmitted to the non-contact IC card 2 through the second antenna coil L2 of the antenna device 100 ( Step 1108). The host device 4 starts a timer simultaneously with the transmission of the communication command, waits for a response from the non-contact IC card 2 as described above (step 1109), and responds from the non-contact IC card 2 even if the set time has elapsed. If there is no (NO in step 1109, YES in step 1110), the host device 4 sends a control signal (d, e in FIG. 12) to the control circuit 51 of the control device 5 so as to switch to the next antenna coil again. Supply.
[0032]
Thus, each antenna coil L1-L4 is cyclically switched one by one until a response from the non-contact IC card 2 is generated. In this embodiment, the first antenna coil L1, the second antenna coil L2, the third antenna coil L3, and the fourth antenna coil L4 are switched in this order, and the contactless IC card 2 can be switched to the fourth antenna coil L4. If no response from is generated, the switching from the first antenna coil L1 is repeated again.
[0033]
When a response from the non-contact IC card 2 is returned within the set time during selection of any one of the antenna coils (assumed to be the fourth antenna coil L4) (YES in step 1121), from the non-contact IC card 2 Is received by the radio circuit 52 via the fourth antenna coil L4 of the antenna device 100 and demodulated by the demodulation circuit. The response data demodulated by the radio circuit 52 is sent back to the host device 4 by the control circuit 51. When determining that the response data is normally acquired, the host device 4 performs subsequent communication processing (for example, authentication, data reading, data writing, etc.) (step 1123). 54 is switched to the antenna coil in the next switching order (the first antenna coil L1 in this example) (step 1124, step 1125), and the search for the antenna coil to be used for communication with the next non-contact IC card 2 Migrate to
[0034]
This operation is performed when a response from the non-contact IC card 2 is returned within the set time during the selection of the first antenna coil L1, the second antenna coil L2, or the third antenna coil L3 (step 1103, step 1109, Alternatively, YES in step 1115 is also performed.
[0035]
Note that the switching order of the antenna coils of the antenna device 100 is not limited to the examples of FIGS. 11 and 12.
[0036]
In the above embodiment, communication with the non-contact IC card 2 is performed using the antenna coil that can receive the response first in the process of sequentially switching the antenna coils L1 to L4. The control circuit 51 may measure the reception level when the coils L1 to L4 are used, and may determine the antenna coil when the maximum reception level is obtained. According to this configuration, the process of determining the antenna coil to be used in the wireless device 3 is performed, so that the burden on the host device 4 can be reduced.
[0037]
By the way, generally, when a plurality of antenna coils are overlapped, electromagnetic coupling occurs between the antenna coils, and the antenna resonance frequency varies due to variations in the inductance of the antenna coils. However, although the antenna device 100 according to the present invention has a configuration in which the four antenna coils L1-L4 are overlapped, the antenna coils L1-L4 are not coupled to each other. Hereinafter, the principle will be described.
[0038]
FIG. 13 shows the principle that the four antenna coils L1-L4 are not coupled.
[0039]
First, attention is paid to one antenna coil region L1A while the first antenna coil L1 is energized. The magnetic flux H1A generated in the antenna coil region L1A passes through the frame 11 indicated by the dotted line of the second antenna coil L2, but at this time, the magnetic flux generated in the antenna coil region L2A at one end of the second antenna coil L2 and the intermediate The amount of magnetic flux generated in the upper half region of the antenna coil region L2B (the magnetic flux density) is equal, and the direction of the magnetic flux is reversed. Therefore, since both magnetic fluxes cancel each other and are canceled, the coupling between the antenna coil region L1A of the first antenna coil L1 and the antenna coil regions L2A and L2B of the second antenna coil L2 does not occur.
[0040]
Similarly, when attention is paid to the other antenna coil region L1B of the first antenna coil L1, the magnetic flux H1B generated in the antenna coil region L1B is similar to the above principle in the antenna coil regions L2B and L2C of the second antenna coil L2. Therefore, the coupling between the antenna coil region L1B of the first antenna coil L1 and the antenna coil regions L2B and L2C of the second antenna coil L2 does not occur.
[0041]
As described above, no coupling occurs between the first antenna coil L1 and the second antenna coil L2.
[0042]
When the magnetic flux H1A generated in the antenna coil region L1A of the first antenna coil passes through the third antenna coil L3, the magnetic flux generated in the upper half region of one antenna coil region L3A of the third antenna coil L3. Since the magnetic flux generated in the upper half region of the other antenna coil region L3B has the same amount (magnetic flux density) and the direction of the magnetic flux is reversed, the antenna coil region of the first antenna coil L1 is also used. The coupling between L1A and the antenna coil regions L3A and L3B of the third antenna coil L3 does not occur.
[0043]
Similarly, when the magnetic flux H1A generated in the antenna coil region L1A of the first antenna coil L1 passes through the fourth antenna coil L4, the upper half of each antenna coil region L4A, L4C on both sides of the fourth antenna coil L4. The sum of the magnetic fluxes generated in each region and the magnetic flux generated in the upper half region of the intermediate antenna coil region L4B are equal in amount (magnetic flux density) and the direction of the magnetic flux is opposite. No coupling occurs between the antenna coil region L1A of the one antenna coil L1 and the antenna coil regions L4A, L4B, and L4C of the fourth antenna coil L3.
[0044]
Similarly, when attention is paid to the area of the other antenna coil area L1B of the first antenna coil L1, the operation is the same as described above, and thus the coupling between the first antenna coil L1 and the other antenna coils L2, L3, and L4 occurs. Will not.
[0045]
Since the above principle is the same when all antenna coils are viewed in the same manner, the electromagnetic coupling between the four antenna coils L1 to L4 does not occur as a result.
[0046]
The antenna device and non-contact IC card reader / writer device of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. .
[0047]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to stably perform communication with a non-contact IC card that is trapped in any direction with respect to the antenna surface.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an antenna device 100 according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing a configuration of a first antenna coil L1 in the antenna device 100. FIG.
3 is a diagram showing magnetic coupling between the first antenna coil L1 and the non-contact IC card 2 of FIG. 2;
4 is a diagram showing a configuration of a second antenna coil L2 in the antenna device 100. FIG.
5 is a diagram showing magnetic coupling between the second antenna coil L2 and the non-contact IC card 2 of FIG. 4;
6 is a diagram showing a configuration of a third antenna coil L3 in the antenna device 100. FIG.
7 is a diagram showing magnetic coupling between a third antenna coil L3 and a non-contact IC card 2. FIG.
8 is a diagram showing a configuration of a fourth antenna coil L4 in the antenna device 100. FIG.
9 is a diagram showing magnetic coupling between the fourth antenna coil L4 and the non-contact IC card 2. FIG.
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a non-contact type IC card reader / writer device 200 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a flowchart showing a processing procedure when wireless communication with the non-contact IC card 2 is performed by switching each antenna coil L1, L2, L3, L4 of the antenna device.
FIG. 12 is a diagram showing the switching timing of each antenna coil L1, L2, L3, L4.
FIG. 13 is a diagram for explaining a principle that antenna coils L1, L2, L3, and L4 are not coupled.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Antenna support body, 2 ... Non-contact IC card, 3 ... Radio equipment, 4 ... Host device, 5 ... Control device, 51 ... Control circuit , 52... Radio circuit, 53... Tuning circuit, 54... Switching circuit, 100... Antenna device, L1. Antenna coil, L3... Third antenna coil, L4.

Claims (9)

2つのアンテナコイルを有し、これらのアンテナコイルがそれぞれ、平面上に形成されたループアンテナであって、そのループアンテナの総面積を2等分するように2つのループで構成されるとともに、通電により前記各ループの部分から互いに逆向きの磁束を発生するように形成され、かつ、前記2つのアンテナコイルが、互いに平面内で略90度回転した向きで絶縁状態で重ねて配置されていることを特徴とするアンテナ装置。It has two antenna coils, and each of these antenna coils is a loop antenna formed on a plane, and is composed of two loops so as to divide the total area of the loop antenna into two equal parts. Are formed so as to generate magnetic fluxes in opposite directions from the portions of the loops, and the two antenna coils are arranged in an insulated state so as to rotate approximately 90 degrees in a plane. An antenna device characterized by the above. 平面上に形成されたループアンテナであって、そのループアンテナの総面積を2等分するように2つのループで構成されるとともに、通電により前記各ループの部分から互いに逆向きの磁束を発生する第1アンテナコイルと、
前記第1アンテナコイルに絶縁状態で重ねて配置された第2アンテナコイルであって、平面上に一列に並んだ3つのループで形成され、全体として前記第1アンテナコイルのループアンテナの総面積と同一面積を有するとともに、前記3つのループのうちの中間のループ部と両側の個々のループ部との面積比が2対1に設定され、通電により前記中間のループ部と両端のループ部とから互いに逆向きの磁束を発生する第2アンテナコイルと
を具備することを特徴とするアンテナ装置。
A loop antenna formed on a plane, which is composed of two loops so as to divide the total area of the loop antenna into two equal parts, and magnetic fluxes that are opposite to each other are generated from each loop part by energization. A first antenna coil;
A second antenna coil disposed in an insulated state on the first antenna coil, the loop being formed by three loops arranged in a line on a plane, and the total area of the loop antenna of the first antenna coil as a whole In addition to having the same area, the area ratio between the middle loop portion of the three loops and the individual loop portions on both sides is set to 2 to 1, and the middle loop portion and the loop portions at both ends are energized by energization. An antenna device comprising: a second antenna coil that generates magnetic fluxes in opposite directions.
平面上に形成されたループアンテナであって、そのループアンテナの総面積を2等分するように2つのループで構成されるとともに、通電により前記各ループの部分から互いに逆向きの磁束を発生する第1アンテナコイルと、
前記第1アンテナコイルに絶縁状態で重ねて配置された第2アンテナコイルであって、平面上に一列に並んだ3つのループで形成され、全体として前記第1アンテナコイルのループアンテナの総面積と同一面積を有するとともに、前記3つのループのうちの中間のループ部と両側の個々のループ部との面積比が2対1に設定され、通電により前記中間のループ部と両端のループ部とから互いに逆向きの磁束を発生する第2アンテナコイルと、
前記第1アンテナコイルに対して平面内で略90度回転した向きで絶縁状態で重ねて配置され、前記第1アンテナコイルと同一のループ形状を有する第3アンテナコイルと
を具備することを特徴とするアンテナ装置。
A loop antenna formed on a plane, which is composed of two loops so as to divide the total area of the loop antenna into two equal parts, and magnetic fluxes that are opposite to each other are generated from each loop part by energization. A first antenna coil;
A second antenna coil disposed in an insulated state on the first antenna coil, the loop being formed by three loops arranged in a line on a plane, and the total area of the loop antenna of the first antenna coil as a whole In addition to having the same area, the area ratio between the middle loop portion of the three loops and the individual loop portions on both sides is set to 2 to 1, and the middle loop portion and the loop portions at both ends are energized by energization. A second antenna coil that generates magnetic fluxes in opposite directions;
A third antenna coil disposed in an insulating state in an orientation rotated about 90 degrees in a plane with respect to the first antenna coil and having the same loop shape as the first antenna coil. Antenna device to do.
2つのアンテナコイルを有し、これらのアンテナコイルがそれぞれ、平面上に形成されたループアンテナであって、そのループアンテナの総面積を2等分するように2つのループで構成されるとともに、通電により前記各ループの部分から互いに逆向きの磁束を発生するように形成され、かつ、前記2つのアンテナコイルが、互いに平面内で略90度回転した向きで絶縁状態で重ねて配置されたアンテナ部と、
前記アンテナ部の2つのアンテナコイルのうち駆動するアンテナコイルを切り替える切り替え手段と
を具備することを特徴とする非接触ICカードリーダライタ装置。
It has two antenna coils, and each of these antenna coils is a loop antenna formed on a plane, and is composed of two loops so as to divide the total area of the loop antenna into two equal parts. The antenna unit is formed so as to generate magnetic fluxes in opposite directions from each loop part, and the two antenna coils are arranged in an insulated state in an orientation rotated approximately 90 degrees in a plane. When,
A non-contact IC card reader / writer device comprising switching means for switching an antenna coil to be driven out of two antenna coils of the antenna unit.
前記切り替え手段により駆動するアンテナコイルを順次切り替えて、非接触ICカードとの通信に使用するアンテナコイルを判定する判定手段をさらに有することを特徴とする請求項4に記載の非接触ICカードリーダライタ装置。5. The non-contact IC card reader / writer according to claim 4, further comprising a determination unit that sequentially switches antenna coils driven by the switching unit to determine an antenna coil used for communication with the non-contact IC card. apparatus. 平面上に形成されたループアンテナであって、そのループアンテナの総面積を2等分するように2つのループで構成されるとともに、通電により前記各ループの部分から互いに逆向きの磁束を発生する第1アンテナコイルと、前記第1アンテナコイルに絶縁状態で重ねて配置された第2アンテナコイルであって、平面上に一列に並んだ3つのループで形成され、全体として前記第1アンテナコイルのループアンテナの総面積と同一面積を有するとともに、前記3つのループのうちの中間のループ部と両側の個々のループ部との面積比が2対1に設定され、通電により前記中間のループ部と両端のループ部とから互いに逆向きの磁束を発生する第2アンテナコイルとを有するアンテナ部と、
前記アンテナ部の2つのアンテナコイルのうち駆動するアンテナコイルを切り替える切り替え手段と
を具備することを特徴とする非接触ICカードリーダライタ装置。
A loop antenna formed on a plane, which is composed of two loops so as to divide the total area of the loop antenna into two equal parts, and magnetic fluxes that are opposite to each other are generated from each loop part by energization. A first antenna coil and a second antenna coil disposed in an insulated state on the first antenna coil, wherein the first antenna coil is formed of three loops arranged in a line on a plane, The loop antenna has the same area as the total area of the loop antenna, and the area ratio between the middle loop portion of the three loops and the individual loop portions on both sides is set to 2 to 1, An antenna portion having a second antenna coil that generates magnetic fluxes in opposite directions from the loop portions at both ends;
A non-contact IC card reader / writer device comprising switching means for switching an antenna coil to be driven out of two antenna coils of the antenna unit.
前記切り替え手段により駆動するアンテナコイルを順次切り替えて、非接触ICカードとの通信に使用するアンテナコイルを判定する判定手段をさらに有することを特徴とする請求項6に記載の非接触ICカードリーダライタ装置。7. The non-contact IC card reader / writer according to claim 6, further comprising determination means for sequentially switching antenna coils driven by the switching means to determine an antenna coil used for communication with the non-contact IC card. apparatus. 平面上に形成されたループアンテナであって、そのループアンテナの総面積を2等分するように2つのループで構成されるとともに、通電により前記各ループの部分から互いに逆向きの磁束を発生する第1アンテナコイルと、前記第1アンテナコイルに絶縁状態で重ねて配置された第2アンテナコイルであって、平面上に一列に並んだ3つのループで形成され、全体として前記第1アンテナコイルのループアンテナの総面積と同一面積を有するとともに、前記3つのループのうちの中間のループ部と両側の個々のループ部との面積比が2対1に設定され、通電により前記中間のループ部と両端のループ部とから互いに逆向きの磁束を発生する第2アンテナコイルと、前記第1アンテナコイルに対して平面内で略90度回転した向きで絶縁状態で重ねて配置され、前記第1アンテナコイルと同一のループ形状を有する第3アンテナコイルとを有するアンテナ部と、
前記アンテナ部の各アンテナコイルのうち駆動するアンテナコイルを切り替える切り替え手段と
を具備することを特徴とする非接触ICカードリーダライタ装置。
A loop antenna formed on a plane, which is composed of two loops so as to divide the total area of the loop antenna into two equal parts, and magnetic fluxes that are opposite to each other are generated from each loop part by energization. A first antenna coil and a second antenna coil disposed in an insulated state on the first antenna coil, wherein the first antenna coil is formed of three loops arranged in a line on a plane, The loop antenna has the same area as the total area of the loop antenna, and the area ratio between the middle loop portion of the three loops and the individual loop portions on both sides is set to 2 to 1, A second antenna coil that generates magnetic fluxes in opposite directions from the loop portions at both ends, and insulative state rotated approximately 90 degrees in a plane relative to the first antenna coil Are arranged to overlap, the antenna portion and a third antenna coil having the same loop-shaped and the first antenna coil,
A non-contact IC card reader / writer device comprising switching means for switching an antenna coil to be driven among the antenna coils of the antenna section.
前記切り替え手段により駆動するアンテナコイルを順次切り替えて、非接触ICカードとの通信に使用するアンテナコイルを判定する判定手段をさらに有することを特徴とする請求項8に記載の非接触ICカードリーダライタ装置。9. The non-contact IC card reader / writer according to claim 8, further comprising determination means for sequentially switching antenna coils driven by the switching means to determine an antenna coil used for communication with the non-contact IC card. apparatus.
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