JP2005184078A - アンテナ装置、非接触型icカード、非接触型icタグおよびリーダ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】金属体が近接する状況下であったとしても、金属体によるアンテナコイルに対する影響、および磁性体内に発生する磁束同士の干渉を低減し得るアンテナ装置を提供する。
【解決手段】基板11上に形成した環状平面型のアンテナコイル12と、アンテナコイル12と同等の形状を有する環状に形成されると共にアンテナコイル12の全体を覆うようにして積層された平面型磁性体15とを備えて構成されている。このアンテナ装置を使用する際には、アンテナコイル12と金属体との間に平面型磁性体15が位置するように配設することで、近接する金属体によるアンテナコイル15に対する影響をアンテナコイル15の全周に亘ってほぼ完全にバランスさせた状態で軽減することができる。
【選択図】図2
【解決手段】基板11上に形成した環状平面型のアンテナコイル12と、アンテナコイル12と同等の形状を有する環状に形成されると共にアンテナコイル12の全体を覆うようにして積層された平面型磁性体15とを備えて構成されている。このアンテナ装置を使用する際には、アンテナコイル12と金属体との間に平面型磁性体15が位置するように配設することで、近接する金属体によるアンテナコイル15に対する影響をアンテナコイル15の全周に亘ってほぼ完全にバランスさせた状態で軽減することができる。
【選択図】図2
Description
本発明は、環状平面型のアンテナコイルと平面型の磁性体とを備えているアンテナ装置、このアンテナ装置を備えた非接触型ICカード、このアンテナ装置を備えた非接触型ICタグ、およびこのアンテナ装置を備えたリーダ装置に関するものである。
この種のアンテナ装置は、環状平面型のアンテナコイルを備えて構成されて、電磁誘導方式によって互いに非接触で通信するICカード(またはICタグ、以下、「ICカード等」ともいう)およびリーダ・ライタ装置にそれぞれ使用されている。このリーダ・ライタ装置は、例えば自らのアンテナ装置で交番磁界を発生させることにより、ICカード等に対して電力供給を行うと共に、ICカード等との間でデータ通信を行っている。しかしながら、特開平2002−298095号公報および特開2000−259785号公報において記載されているように、この種のリーダ・ライタ装置では、金属体に近接させた状態(例えば金属製の机の上に置いた状態)で使用したときに、アンテナ装置のアンテナコイルで発生した磁束の一部が金属体の内部に漏洩する(吸収される)ことによってこの金属体に渦電流が発生する。このため、この渦電流の発生に起因して金属体に逆向きの磁束が発生する結果、ICカード等のアンテナコイルに到達する磁束が減少して、ICカード等のアンテナ装置で発生させる交番磁界が弱くなる。したがって、リーダ・ライタ装置を金属体に近接させた状態で使用したときに、ICカード等に対して十分な電力を供給することができなくなったり、ICカード等との間の通信距離が短くなったりするという問題が発生する。
この問題に対して、上記の特開平2002−298095号公報および特開2000−259785号公報に記載されているリーダ・ライタ装置では、金属体に近接して配置したときに、アンテナ装置のアンテナコイルにおける金属体側となる面(裏面)側に磁性体を配設することにより、アンテナコイルで発生させられた磁束の内の金属体側に向かう磁束を磁性体を経由してアンテナコイルの側方に誘導してアンテナコイルの前面に戻すことで金属体による影響を軽減させている。
特開平2002−298095号公報(第2−4頁、第1−2図)
特開平2000−259785号公報(第3−5頁、第4図)
ところが、これらの公報に記載されたリーダ・ライタ装置には、以下の問題点がある。すなわち、近年では、リーダ・ライタ装置やICカード等が金属体に近接しているときであっても、リーダ・ライタ装置とICカード等との間の通信距離を一層長くしたいという要求がある。しかしながら、これらの公報に記載されたリーダ・ライタ装置のように単に磁性体を配設する構成では、この要求に十分に応えることができないことが判明した。そこで、発明者は、この要求に答えるべく、実験等を重ねて鋭利研究した結果、この種のリーダ・ライタ装置では、例えば特開平2002−298095号公報中の図1に示すように、アンテナコイルの全域に亘る大きさの磁性体をアンテナコイルの下に配設したことにより、磁性体内において内周側から外周側にまたは外周側から内周側に向かって発生する放射状の磁束がアンテナコイルの中央部分において互いに干渉して弱め合うため、アンテナコイルで発生する磁界を一層強くすることが困難になっているのではないかと推測した。また、特開平2000−259785号公報では、磁性体の具体的な形状が記載されていないが、同公報中の図4に示すように、磁性体19A,19Bもまたアンテナコイル16Bの全域に亘る大きさに形成されているため、特開平2002−298095号公報のリーダ・ライタ装置と同様の理由により、アンテナコイルで発生させる磁界を一層強くすることが困難になっているのではないかと推測した。そこで、発明者は、アンテナ装置における磁性体の形状や、アンテナコイルに対する配設位置をパラメータとして、近接する金属体によるアンテナコイルに対する影響、および磁性体内に発生する磁束同士の干渉を低減し得る構成に関して鋭意研究に努めた。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、金属体が近接する状況下であったとしても、金属体によるアンテナコイルに対する影響、および磁性体内に発生する磁束同士の干渉を低減し得るアンテナ装置を提供することを主目的とする。また、このアンテナ装置を備えた非接触型ICカード、非接触型ICタグおよびリーダ装置を提供することを他の主目的とする。
上記目的を達成すべく本発明に係るアンテナ装置は、環状平面型のアンテナコイルと、当該アンテナコイルと同等の形状を有する環状に形成されると共に当該アンテナコイル全体を覆うようにして積層された平面型磁性体とを備えている。
また、本発明に係るアンテナ装置は、環状平面型のアンテナコイルと、当該アンテナコイルにおける複数の部位をそれぞれ覆い、かつ同一の平面上において互いに離間した状態で前記アンテナコイル上に積層された複数の平面型磁性体とを備えている。
この場合、前記複数の平面型磁性体としては、同一形状に形成し、かつ前記アンテナコイルの周方向に沿って等間隔で配設するのが好ましい。
また、本発明に係るアンテナ装置は、環状平面型のアンテナコイルと、当該アンテナコイルの一部のみを覆うようにして積層された平面型磁性体とを備えている。
この場合、前記アンテナコイルを挟んで当該平面型磁性体と対向して配設された他の平面型磁性体を備えているのが好ましい。
また、本発明に係る非接触型ICカードは、上記のアンテナ装置を備えている。
また、本発明に係る非接触型ICタグは、上記のアンテナ装置を備えている。
また、本発明に係るリーダ装置は、上記のアンテナ装置を備えている。
以上のように、本発明に係るアンテナ装置によれば、環状平面型のアンテナコイルと、アンテナコイルと同等の形状を有する環状に形成されると共にアンテナコイル全体を覆うようにして積層された平面型磁性体とを備えたことにより、金属体にアンテナ装置を近接して配設するときであっても、アンテナコイルと金属体との間に平面型磁性体が位置するように配設することで、アンテナコイルで発生した磁束の内の金属体側に向かう磁束をアンテナコイルの全周に亘って平面型磁性体に収束させることができるため、近接する金属体によるアンテナコイルに対する影響をアンテナコイルの全周に亘ってほぼ完全にバランスさせた状態で軽減することができる。さらに、平面型磁性体を環状に形成したことにより、アンテナコイルの中心部に磁性体が存在しないため、平面型磁性体内において内周側から外周側にまたは外周側から内周側に向かって発生する放射状の磁束同士のアンテナコイルの中央部分における互いの干渉を回避することができる。したがって、平面型磁性体内の磁束同士が互いの弱め合いを回避することができる結果、例えば、リーダ・ライタ装置に取り付けられたアンテナ装置と、ICカード等に取り付けられたアンテナ装置との間の結合度を十分に高めることができる。
また、本発明に係るアンテナ装置によれば、環状平面型のアンテナコイルと、アンテナコイルにおける複数の部位をそれぞれ覆い、かつ同一の平面上において互いに離間した状態でアンテナコイル上に積層された複数の平面型磁性体とを備えたことにより、金属体にアンテナ装置を近接して配設するときであっても、アンテナコイルと金属体との間に平面型磁性体が位置するように配設することで、アンテナコイルで発生した磁束の内の金属体側に向かう磁束を平面型磁性体が積層されたアンテナコイルの各部位において平面型磁性体に収束させることができるため、近接する金属体によるアンテナコイルに対する影響をある程度バランス良く軽減することができる。さらに、各平面型磁性体を同一平面上において互いに離間させてアンテナコイル上に積層したことにより、互いの内部に発生する磁束同士の干渉を回避することができる。したがって、各平面型磁性体内の磁束同士が互いの弱め合いを回避することができる結果、例えば、リーダ・ライタ装置に取り付けられたアンテナ装置と、ICカード等に取り付けられたアンテナ装置との間の結合度を十分に高めることができる。
また、本発明に係るアンテナ装置によれば、同一形状に形成した複数の平面型磁性体をアンテナコイルの周方向に沿って等間隔で配設したことにより、アンテナコイルで発生した磁束の内の金属体側に向かう磁束を一層バランス良く各平面型磁性体に収束させることができるため、近接する金属体によるアンテナコイルに対する影響をさらにバランス良く軽減させることができる。
また、本発明に係るアンテナ装置によれば、環状平面型のアンテナコイルと、アンテナコイルの一部のみを覆うようにして積層された平面型磁性体とを備えたことにより、金属体に近接してアンテナ装置を配設するときであっても、アンテナコイルと金属体との間に平面型磁性体が位置するように配設することで、アンテナコイルで発生した磁束の内の金属体側に向かう磁束を平面型磁性体が積層されたアンテナコイルの一部において平面型磁性体に収束させることができるため、近接する金属体によるアンテナコイルに対する影響をある程度軽減することができる。さらに、平面型磁性体をアンテナコイルの一部にのみ積層したことにより、アンテナコイルの全域を磁性体で覆う構成とは異なり、アンテナコイルの中央部における磁束を減少させることができるため、アンテナコイルおよび平面型磁性体の内部に発生する磁束同士の相互干渉を軽減することができる。したがって、平面型磁性体内の磁束同士の互いの弱め合いを軽減することができる。
また、本発明に係るアンテナ装置によれば、アンテナコイルを挟んで平面型磁性体と対向して配設された他の平面型磁性体を備えたことにより、アンテナコイルの電磁誘導によって発生した磁束を両平面型磁性体により多く収束させて、空間に拡散する漏洩磁束をさらに低減することができる。したがって、アンテナ装置とICカード等のアンテナコイルとの間の電磁誘導の効率をさらに向上させることができる結果、ICカード等との間でのデータ通信の品質を十分に向上させることができる。
また、本発明に係る非接触型ICカードによれば、上記のアンテナ装置を備えたことにより、金属体に非接触型ICカードを近接して配設するときであっても、アンテナコイルと金属体との間に平面型磁性体が位置するように配設することで、近接する金属体によるアンテナコイルに対する影響を軽減することができる。また、この非接触型ICカードによれば、平面型磁性体内において発生する磁束同士の干渉を回避または軽減することができるため、平面型磁性体内における磁束同士の弱め合いを回避または軽減することができる。したがって、金属体に近接するときであっても、リーダ装置やリーダ・ライタ装置との間で安定してデータ通信を行うことができる。
また、本発明に係る非接触型ICタグによれば、上記のアンテナ装置を備えたことにより、金属体に非接触型ICタグを近接して配設するときであっても、アンテナコイルと金属体との間に平面型磁性体が位置するように配設することで、近接する金属体によるアンテナコイルに対する影響を軽減することができる。また、この非接触型ICタグによれば、平面型磁性体内において発生する磁束同士の干渉を回避または軽減することができるため、平面型磁性体内における磁束同士の弱め合いを回避または軽減することができる。したがって、金属体に近接するときであっても、リーダ装置やリーダ・ライタ装置との間で安定してデータ通信を行うことができる。
また、本発明に係るリーダ装置によれば、上記のアンテナ装置を備えたことにより、金属体にリーダ装置を近接して配設するときであっても、アンテナコイルと金属体との間に平面型磁性体が位置するように配設することで、近接する金属体によるアンテナコイルに対する影響を軽減することができる。また、このリーダ装置によれば、平面型磁性体内において発生する磁束同士の干渉を回避または軽減することができるため、平面型磁性体内の磁束同士の弱め合いを回避または軽減することができる。したがって、配設する場所に左右されずに、高い強度の磁界を発生させることができる。この結果、非接触型ICカードや非接触型ICタグに十分な電力を供給することができると共に十分なデータ通信距離を確保することができる。
以下、添付図面を参照して、本発明に係るアンテナ装置、非接触型ICカード、非接触型ICタグおよびリーダ装置について説明する。
最初に、本発明に係るリーダ装置を適用したリーダ・ライタ装置1および非接触型ICカード21の構成について、図1を参照して説明する。なお、一般的に、ICチップ(後述する集積回路素子)をプラスチックのカードに封入したものが非接触型ICカードと呼ばれ、ICチップをタグ(数ミリ角)の形状に構成したものが非接触型ICタグと呼ばれているが、非接触型ICカードおよび非接触型ICタグの基本的な構成は同等のため、代表して非接触型ICカードについて説明して非接触型ICタグの説明を省略する。
リーダ・ライタ装置1は、図1に示すように、制御部2、送信部3、整合回路4、アンテナ装置5、および受信部6を備え、一例として自動販売機(図示せず)内に設置されている。また、リーダ・ライタ装置1は、自動販売機内に取り込まれた非接触型ICカード(以下、「ICカード」ともいう)21と電磁結合可能に構成されている。
制御部2は、CPU、メモリおよびインターフェース回路等を備えて構成され、外部から入力したデータD1を送信部3に出力する機能と、受信部6から入力したデータD2を外部に出力する機能とを備えている。送信部3は、入力したデータD1で変調した高周波信号を整合回路4を介してアンテナ装置5に出力することにより、アンテナ装置5から電磁誘導によってICカード21に電力を供給すると共にデータD1をICカード21に送信する。受信部6は、アンテナ装置5および整合回路4を介して受信したデータD2を制御部2に出力する。整合回路4は、アンテナ装置5とICカード21とが電磁結合されたときにアンテナ装置5のインピーダンスが一定となるように整合する機能を有している。
アンテナ装置5は、図2,3に示すように、基板11と、環状平面型のアンテナコイル(一例として2ターンに形成されている)12と、一対の端子部13a,13bと、絶縁シート14と、平面型磁性体15とを備えて構成されている。この場合、アンテナコイル12は、絶縁性を有する基板(例えばフレキシブル基板)11の表面において、平面形状が一例としてその外形が長方形の環状となるように配線パターンによって形成されている。一対の端子部13a,13bは、整合回路4に接続される端子であって、アンテナコイル12と共に基板11の表面に形成されて、アンテナコイル12の各端部にそれぞれ接続されている。絶縁シート14は、基板11におけるアンテナコイル12の形成面上において、アンテナコイル12全体を覆うようにして積層されている。
平面型磁性体15は、高透磁率材料の磁性シートを用いて構成されると共に、その平面形状がアンテナコイル12の平面形状と同等の平面形状(つまり、その外形が長方形の環状)に形成されている。また、平面型磁性体15は、絶縁シート14を介してアンテナコイル12上において、アンテナコイル12と対向するようにして積層されている。言い換えれば、平面型磁性体15は、アンテナコイル12を含む平面と平行な平面内において、アンテナコイル12と対向するようにして積層されている。また、平面型磁性体15は、その外周縁が全周に亘ってアンテナコイル12の外周縁よりも外側に位置し、かつその内周縁が全周に亘ってアンテナコイル12の内周縁よりも内側に位置するようにその幅が規定されている。つまり、平面型磁性体15は、アンテナコイル12全体を覆う形状を有すると共に、アンテナコイル12全体を覆うようにして積層されている。以上の構成を有するアンテナ装置5は、送信部3から高周波信号が出力された際に、その高周波信号に基づく交番磁界をアンテナコイル12に発生させる。なお、このリーダ・ライタ装置1は、上記のように自動販売機内に設置されているが、アンテナ装置5が自動販売機の金属製筐体(金属体)に近接するときには、アンテナコイル12と自動販売機の金属製筐体(以下、「筐体」ともいう)との間に平面型磁性体15が位置するようにして設置される。
一方、ICカード21は、図1に示すように、アンテナ装置22および集積回路素子23を備え、これらがプラスチックのカード体(図示せず)に封入されて、自動販売機に挿入可能に構成されている。アンテナ装置22は、図4,5に示すように、絶縁性樹脂製の基板31と、環状平面型のアンテナコイル32と、一対の端子部33a,33bと、基板31におけるアンテナコイル32の形成面上に積層された絶縁シート34と、平面型磁性体35とを備えて構成されている。具体的には、アンテナコイル32は、基板31の表面において、平面形状が一例としてその外形が長方形の環状となるように配線パターンによって形成されている。一対の端子部33a,33bは、アンテナコイル32と共に基板31の表面に形成されて、アンテナコイル32の各端部にそれぞれ接続されている。絶縁シート34は、基板31におけるアンテナコイル32の形成面上において、アンテナコイル32全体を覆うようにして積層されている。平面型磁性体35は、高透磁率材料の磁性シートを用いて構成されると共に、その平面形状がアンテナコイル32の平面形状と同等の平面形状(つまり、その外形が長方形の環状)に形成されている。また、平面型磁性体35は、絶縁シート34を介してアンテナコイル32上において、アンテナコイル32と対向するようにして積層されている。言い換えれば、平面型磁性体35は、アンテナコイル32を含む平面と平行な平面内において、アンテナコイル32と対向するようにして積層されている。また、平面型磁性体35は、その外周縁が全周に亘ってアンテナコイル32の外周縁よりも外側に位置し、かつその内周縁が全周に亘ってアンテナコイル32の内周縁よりも内側に位置するようにその幅が規定されている。つまり、平面型磁性体35は、アンテナコイル32全体を覆う形状を有すると共に、アンテナコイル32全体を覆うようにして積層されている。
集積回路素子23は、CPU、メモリ、整流回路、クロック発生回路等(いずれも図示せず)を含んで構成されると共に、基板31におけるアンテナコイル32の形成面内であって、アンテナコイル32の内側に配設されている。また、集積回路素子23は、その表面に形成された一対の端子(図示せず)が一対の端子部33a,33bに例えばボンディングワイヤ(図示せず)を介して接続されている。また、集積回路素子23は、リーダ・ライタ装置1側で発生した交番磁界に起因してアンテナコイル32に発生する誘起電圧に基づいて生成された電力で作動して、各種処理を行い、その処理結果をリーダ・ライタ装置1に送信する。
次に、リーダ・ライタ装置1およびICカード21の動作について説明する。
このリーダ・ライタ装置1では、動作状態において、送信部3が、整合回路4を介してアンテナ装置5のアンテナコイル12に高周波信号を出力して電磁誘導によって交番磁界を発生させる。この場合、リーダ・ライタ装置1のアンテナ装置5が筐体に近接していたとしても、アンテナコイル12で発生した磁束の内の金属体側に向かう磁束は、筐体よりも透磁率の高い平面型磁性体15に収束する。したがって、このアンテナ装置5は、ICカード21のアンテナコイル32に供給する電力を効率よく電磁誘導によって発生させる。また、平面型磁性体15が環状に形成されているため、平面型磁性体15内において内周側から外周側にまたは外周側から内周側に向かって発生する放射状の磁束同士のアンテナコイル12の中央部分における互いの干渉が回避される。したがって、筐体の影響を殆ど受けることなく、十分な磁束がアンテナコイル12で発生する。
ICカード21が自動販売機内に挿入された際には、ICカード21はリーダ・ライタ装置1の近傍に予め設定された読み書き位置まで搬送されて停止させられる。この読み書き位置では、ICカード21の基板31がリーダ・ライタ装置1と対向した状態となる。この状態では、リーダ・ライタ装置1側のアンテナコイル12と、ICカード21側のアンテナコイル32とが電磁結合するため、アンテナコイル32に発生する誘起電圧に基づいて生成される電力がICカード21の各部に供給される。これにより、ICカード21は、リーダ・ライタ装置1とデータ通信可能な状態となり、リーダ・ライタ装置1とICカード21とが各種データを互いに通信する。この場合、ICカード21における基板31の背面(平面型磁性体35)側に筐体が近接していたとしても、ICカード21のアンテナコイル32と筐体との間に平面型磁性体35が配設されているため、リーダ・ライタ装置1によって生成された磁束の内のアンテナコイル32を貫通した磁束が平面型磁性体35に収束される。また、平面型磁性体35が環状に形成されているため、平面型磁性体35内において内周側から外周側にまたは外周側から内周側に向かう放射状の磁束同士のアンテナコイル32の中央部分における互いの干渉が回避される。したがって、ICカード21では、近接する筐体(金属体)の影響を殆ど受けることなく、そのアンテナコイル32がリーダ・ライタ装置1側のアンテナコイル12と十分に効率よく磁気結合する。
このように、このアンテナ装置5(または22)によれば、環状平面型のアンテナコイル12(32)と、アンテナコイル12(32)と同等の形状を有する環状に形成されると共に、アンテナコイル12(32)を含む平面と平行な他の平面内においてアンテナコイル12(32)全体を覆うようにして積層した平面型磁性体15(35)とを備えたことにより、筐体(金属体)にアンテナ装置5(22)を近接して配設するときであっても、アンテナコイル12(32)と筐体との間に平面型磁性体15(35)が位置するように配設することで、アンテナコイル12(32)で発生した磁束の内の筐体側に向かう磁束をアンテナコイル12(32)の全周に亘って平面型磁性体15(35)に収束させることができる。したがって、近接する筐体によるアンテナコイル12(32)に対する影響をアンテナコイル12(32)の全周に亘って軽減することができる。さらに、平面型磁性体15(35)を環状に形成したことにより、アンテナコイル12(32)の中心部に磁性体が存在しないため、平面型磁性体15(35)内において外周側または内周側に向かって発生する放射状の磁束同士のアンテナコイル12(32)の中央部分における互いの干渉を回避することができる。したがって、平面型磁性体15(35)内における磁束同士の互いの弱め合いを回避することができる結果、リーダ・ライタ装置1に取り付けられたアンテナ装置5と、ICカード21に取り付けられたアンテナ装置22との間の結合度を十分に高めることができる。。
また、このリーダ・ライタ装置1によれば、上記のアンテナ装置5を備えたことにより、アンテナ装置5が筐体(金属体)に近接した状態で配置するときであっても、筐体の影響を殆ど受けることなく、十分な磁束をアンテナコイル12に発生させることができる。
また、このICカード21によれば、上記のアンテナ装置22を備えたことにより、例えば、ICカード21が筐体(金属体)に近接する状態で自動販売機内に挿入されるときであっても、ICカード21のアンテナコイル32と筐体との間に平面型磁性体35が位置するように挿入することで、リーダ・ライタ装置1によって生成された磁束の内のアンテナコイル32を貫通する磁束を平面型磁性体35に収束させることができる。また、平面型磁性体35を環状に形成したことにより、平面型磁性体35内において外周側または内周側に向かう放射状の磁束同士のアンテナコイル32の中央部分における互いの干渉を回避することができる。したがって、このICカード21によれば、近接する筐体の影響を殆ど受けることなく、そのアンテナコイル32とリーダ・ライタ装置1側のアンテナコイル12とを良好に磁気結合させることができる。
具体的に、実施例を挙げて本発明を詳細に説明する。
図6に示すように、ID−1型カードと同形状(86mm×54mm)の基板11上に1ターンのアンテナコイル12と一対の端子部13a,13bを形成すると共に、基板11におけるアンテナコイル12の形成面(一面)上に絶縁シート(図示せず)と平面型磁性体15とをこの順に積層することにより、アンテナ装置のサンプルを作製して実施例1とした。この場合、アンテナコイル12は、72mm×42mmの長方形に形成した。また、平面型磁性体15は、基板11全体を覆う大きさの長方形の磁性シート(薄膜磁性体)を使用すると共に、その中央部分を52mm×24mmの大きさで中抜きすることにより、その全体形状を環状に形成した。また、実施例1の構成に加えて、平面型磁性体15と同じ構成の平面型磁性体15Aを基板11における積層側の裏面(他面)にも積層したサンプル(つまり、平面型磁性体15,15Aを基板11の両面に配置したサンプル)を実施例2とした。なお、この構成については、図12,13を参照して後述する。また、図7に示すように、上記サンプルの平面型磁性体15に代えて、基板11の全域を覆う大きさの長方形形状であって、中央部分を中抜きしていない磁性シートMを使用することにより、アンテナ装置のサンプルを作製して比較例1とした。また、図8に示すように、実施例1としたサンプルから平面型磁性体15を除いたアンテナ装置のサンプルを作製して比較例2とした。さらに、比較例1の構成に加えて、表面側の磁性シートMと同じ構成の磁性シートMを裏面にも覆ったサンプルを比較例3とした。また、比較例3における一方の面の磁性シートMに代えて平面型磁性体15を用いたサンプルを比較例4とした。
次いで、実施例1,2および比較例1〜4に係るアンテナ装置を、金属板上に載置すると共に、一定の周波数(一例として13.56MHz)の交番磁界中において、各アンテナ装置の各端子部13a,13b間に誘起する出力電圧Vdcを測定した。この場合、図6に示すように、各端子部13a,13b間にフルブリッジ型の整流回路41を接続すると共に、整流回路41の出力をコンデンサ42(静電容量:10nF)で平滑して得られる電圧を出力電圧Vdcとした。この測定結果を図9に示す。
図9によれば、比較例1〜4のアンテナ装置では、出力電圧Vdcがそれぞれ1.98V程度、2.028V程度、2.01V程度および1.99V程度に留まるのに対して、実施例1,2のアンテナ装置では、出力電圧Vdcが2.286Vおよび2.392Vとなり、比較例1〜4のアンテナ装置の出力電圧Vdcと比較して十分に大きな電圧値となることが確認された。
なお、本発明は、上記した構成に限定されない。例えば、上述したアンテナ装置5やアンテナ装置22では、平面型磁性体15,35を一枚の環状の磁性シートで構成した例について説明したが、アンテナ装置5の平面型磁性体15に代えて、図10に示すアンテナ装置51のように、平面形状が一例として長方形の平面型磁性体52を複数(一例として2つ)用いて、各平面型磁性体52を互いに離間させた状態でアンテナコイル12における複数(一例として2つ)の部位をそれぞれ覆うようにして積層させた構成を採用することもできる。なお、アンテナ装置5と同一の構成要素については同一の符号を付して重複する説明を省略する。この構成によれば、金属体に近接させてアンテナ装置51を配設するときであっても、アンテナコイル12と金属体との間に各平面型磁性体52が位置するように配設することで、平面型磁性体52を積層したアンテナコイル12の各部位において、アンテナコイル12で発生する磁束の内の金属体側に向かう磁束を平面型磁性体52に収束させることができるため、近接する金属体によるアンテナコイル12に対する影響をある程度軽減することができる。
さらに、各平面型磁性体52を同一平面上において互いに離間させてアンテナコイル12上に積層したことにより、互いの内部に発生する磁束同士の干渉を回避することができる。したがって、各平面型磁性体52内の磁束同士による互いの弱め合いを回避することができる。特に、図10に示すように、同一形状に形成された各平面型磁性体52をアンテナコイル12の周方向に沿って等間隔でアンテナコイル12上に配設することにより、具体的には、一例として、アンテナコイル12における対向する一対の辺(同図中において上辺と下辺)上において、端子部13aから下辺側の平面型磁性体52までの長さと端子部13bから上辺側の平面型磁性体52までの長さとが等しく、かつその両長さの和と端子部13a,13bを経由しない側の両平面型磁性体52,52間の長さとが等しくなる状態で積層させた構成を採用することにより、近接する金属体によるアンテナコイル12に対する影響をバランス良く軽減することができる。また、平面型磁性体52の平面形状は、長方形に代えて、正方形や三角形等の多角形、円形、楕円形等、種々の形状に形成することができる。さらに、アンテナコイルの形状に関しては、四角形に限らず、多角形や円形などの各種形状でもよい。一方、アンテナ装置5やアンテナ装置22についても、アンテナコイルの形状に合致した形状で形成することができる。
さらに、アンテナコイル12全体を覆うように形成したアンテナ装置5の平面型磁性体15に代えて、図11に示すアンテナ装置61のように、アンテナコイル12の一部のみを覆うことが可能なように平面型磁性体62の平面形状を規定して(同図中では一例としてC字状に規定して)アンテナコイル12上に積層する構成を採用することもできる。なお、アンテナ装置5と同一の構成要素については同一の符号を付して重複する説明を省略する。この構成においても、平面型磁性体62を積層したアンテナコイル12の1つの部位において、アンテナコイル12で発生する磁束の内の金属体側に向かう磁束を平面型磁性体62に収束させることができるため、近接する金属体によるアンテナコイル12に対する影響をある程度軽減させることができる。また、平面型磁性体62をアンテナコイル12の1つの部位にのみ積層したことにより、アンテナコイル12の全域を磁性体で覆う構成とは異なり、平面型磁性体62の内部に発生する磁束がアンバランスな状態になるため、その分、磁束同士の相互干渉を軽減することができる。したがって、平面型磁性体62内における磁束同士の互いの弱め合いを軽減することができる。なお、平面型磁性体62の平面形状については、上記のC字状以外の形状(長方形、L字状等)に形成することができるのは勿論である。
また、アンテナコイル12,32の一面側にのみ平面型磁性体15,35を積層した構成のアンテナ装置5,22について上記したが、これに限らない。例えば、上記したように、図12,13に示すアンテナ装置5A,22Aの構成を採用することができる。このアンテナ装置5A,22Aでは、アンテナコイル12,32を含む平面に対して平面型磁性体15,35の積層側の裏面側(各同図中の下面側)となる平面内において、アンテナコイル12,32を挟んで例えば平面型磁性体15,35と同等の形状の他の平面型磁性体15A,35Aを平面型磁性体15,35と対向させた状態で積層(配設)する構成(平面型磁性体でアンテナコイルを挟み込む構成)が採用されている。この構成によれば、アンテナコイル12,32の電磁誘導によって発生した磁束を平面型磁性体15,15Aにより多く収束させて、空間に拡散する漏洩磁束をさらに低減することができる。したがって、アンテナ装置5AとICカード21側のアンテナ装置22A(アンテナコイル32)との間の電磁誘導の効率をさらに向上させることができる結果、ICカード21やICタグとの間でのデータ通信の品質を十分に向上させることができる。なお、この平面型磁性体15A,35Aについては、必ずしも平面型磁性体15,35と同等の形状に形成する必要はなく、平面型磁性体52,62と同様にして、各種形状で形成することができる。また、図示を省略するが、この構成をアンテナ装置51,61に対しても適用することができるのは勿論である。
また、上記したアンテナ装置5,22,5A,22A,51,61では、平面型磁性体15,35,15A,35A,52,62を絶縁シート14,34や基板11,31を介してアンテナコイル12,32に積層することにより、アンテナコイル12を含む平面と平行な他の平面上に平面型磁性体15,35,15A,35A,52,62を積層する構成例について説明したが、これに限らない。例えば、アンテナコイル12,32の表面に絶縁被覆(被膜)を一体的に形成した場合、絶縁シート14,34の配設を省いて、アンテナコイル12,32上に平面型磁性体15,35,52,62および/または平面型磁性体15A,35Aを直接積層する構成、すなわち、アンテナコイル12,32を含む平面上に平面型磁性体15,35,52,62および/または平面型磁性体15A,35Aを積層する構成を採用することもできる。この構成の一例として、アンテナ装置5の絶縁シート14の配設を省いて構成したアンテナ装置5Bを図14に示す。
1 リーダ・ライタ装置
5,5A,5B,22,22A,51,61 アンテナ装置
12,32 アンテナコイル
15,15A,35,35A,52,62 平面型磁性体
5,5A,5B,22,22A,51,61 アンテナ装置
12,32 アンテナコイル
15,15A,35,35A,52,62 平面型磁性体
Claims (8)
- 環状平面型のアンテナコイルと、当該アンテナコイルと同等の形状を有する環状に形成されると共に当該アンテナコイル全体を覆うようにして積層された平面型磁性体とを備えているアンテナ装置。
- 環状平面型のアンテナコイルと、当該アンテナコイルにおける複数の部位をそれぞれ覆い、かつ同一の平面上において互いに離間した状態で前記アンテナコイル上に積層された複数の平面型磁性体とを備えているアンテナ装置。
- 前記複数の平面型磁性体は、同一形状に形成され、かつ前記アンテナコイルの周方向に沿って等間隔で配設されている請求項2記載のアンテナ装置。
- 環状平面型のアンテナコイルと、当該アンテナコイルの一部のみを覆うようにして積層された平面型磁性体とを備えているアンテナ装置。
- 前記アンテナコイルを挟んで当該平面型磁性体と対向して配設された他の平面型磁性体を備えている請求項1から4のいずれかに記載のアンテナ装置。
- 請求項1から5のいずれかに記載のアンテナ装置を備えている非接触型ICカード。
- 請求項1から5のいずれかに記載のアンテナ装置を備えている非接触型ICタグ。
- 請求項1から5のいずれかに記載のアンテナ装置を備えているリーダ装置。
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