JP2008085988A - アンテナ及び携帯電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】良好なＲＦＩＤ通信を実現する。
【解決手段】ＲＦＩＤ機能を有する携帯電子機器は、導体２３を巻回した平面コイルによって構成されたＲＦＩＤ用アンテナ２０を備えている。このＲＦＩＤ用アンテナ２０は、強電磁界特性のＲＦＩＤに対応するループ径のループアンテナであり、その最内周コイル２３_ｎ以外のいずれかのコイルの一部を、最内周コイル２３_ｎよりも内側に導入したアンテナパターンを有している。この場合において、最内周コイル２３_ｎ以外のいずれかのコイルを曲折または分岐して最内周コイル２３_ｎよりも内側に導入することで、アンテナ中央部の磁界強度を補償し、微弱電磁界特性のＲＦＩＤであっても通信不能領域の発生しない良好な通信を実現する。
【選択図】図６

Description

本発明は、外部機器と電磁界信号を介して通信するＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）用のアンテナと、そのアンテナを搭載した携帯電子機器に関する。

携帯電話などの携帯電子機器にＲＦＩＤ機能を搭載することで、電子マネー機能などが実現されている。この場合、例えば、店舗などに備えられているリーダ／ライタや、鉄道の自動改札装置などに備えられているリーダ／ライタなどと、携帯電子機器との非接触通信によって決済などがおこなわれる。

このような、外部機器と電磁界信号を介して通信するＲＦＩＤを搭載した携帯電子機器では、ＲＦＩＤ用のアンテナコイルが機器ケース内の電池収納部などに設けられていることが一般的である。

例えば、特許文献１には、無線通信モジュールを携帯電話の電池蓋に組み込んで一体とした構成が開示されており、アンテナコイルと、そのアンテナコイルに接続されたＩＣチップ及び電磁シールド材とで構成された無線通信モジュールを、電池蓋の内側に一体で構成している。

また、特許文献２には、自動改札機との間で電磁界を使っての通信を行う場合のＲＦＩＤ装置であり、携帯電話の電池収納部に、ＲＦＩＤのアンテナコイルが印刷された基板を設け、そのアンテナコイルを電池蓋側に配置している。具体的には、基板上にアンテナコイルが矩形の渦巻状のパターンで印刷されていて、アンテナコイルに接続されるＩＣおよび共振用コンデンサが基板に実装されている。

また、特許文献３には、携帯電話において、ＲＦＩＤのリーダ／ライタ又はタグのアンテナが、電池の外側に電池の面に平行に取付けられた構成や、アンテナがカバー用蓋に取付けられた構成を開示している。ここで、タグはいわゆるプリペイド型のカードに内蔵されたもので、渦巻き状に巻回されたアンテナコイルと、そのアンテナコイルに電気的に接続されカード所持者における固有の情報が記憶可能に構成されたＩＣチップとを備える。

このような構成によって実現されるＲＦＩＤにおいては、通常、アンテナコイルのループで囲まれた面積（コイルループ面積）、すなわち、ループ径が大きいほど、通信距離特性が向上する特性がある。

このため、交通機関の自動改札機等で使用されているＲＦＩＤシステムでは、利用者がスムーズに通過できるよう、リーダ／ライタには、通信距離の長いアンテナ、すなわちループ径の比較的大きいアンテナが使用され、また、電子乗車券のアンテナにもループ径の比較的大きいものが使用されている。つまり、強電磁界となる特性を用いたＲＦＩＤシステムである。

他方、店舗などに設置される電子決済機等で使用されるＲＦＩＤシステムでは、誤接続を確実に防ぐために、リーダ／ライタに、通信距離の短いアンテナ、すなわちループ径の比較的小さいアンテナが使用され、また、電子財布（プリペイドカード）のアンテナもループ径の比較的小さいものが使用されている。つまり、微弱電磁界となる特性を用いたＲＦＩＤシステムである。

ここで、利用するＲＦＩＤシステム毎に異なるＲＦＩＤカードを用いるのであれば、システムによって求められるアンテナ特性が異なっていても問題はないが、ＲＦＩＤ機能を携帯電子機器に搭載した場合、通常、アプリケーションの切替などによって複数種類のＲＦＩＤシステムを利用することができるため、複数のＲＦＩＤシステムに対応できるアンテナが必要となる。

しかしながら、ＲＦＩＤに用いられている従来のアンテナコイルは、例えば、図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示すように、渦巻状に複数回巻回しただけの単純な構造であるため、前述した２種類のＲＦＩＤシステムの双方に対応させることが困難であった。

すなわち、自動改札機などのＲＦＩＤシステムに対応できるように、携帯電子機器に搭載するＲＦＩＤ用アンテナのループ径を大きくすると、店舗などでの電子マネー決済に用いられるリーダ／ライタと通信した場合に通信不良が発生することがある。

これは、ループアンテナにおいては、ループを形成している導体部分では磁界が発生するが、導体の無いループ中心付近では磁界強度が低くなる。ここで、携帯電子機器側のループアンテナのループ径が、リーダ／ライタ側のループアンテナのループ径よりも大きい場合、リーダ／ライタのアンテナに対応する位置には、携帯電子機器のループアンテナの中心部分が近接することになる。この場合、ループアンテナの中心部分は磁界強度が低いため両者間を交差する磁束量は少なくなってしまう。

ここで、ＲＦＩＤでは負荷変調方式を用いているので、磁束量が少ないと負荷変調信号が弱くなり、いわゆる近接Ｎｕｌｌと呼ばれる通信不能領域が発生する。このような通信不能領域が発生すると、携帯電子機器を電子決済機にかざしても通信できない事態が生じる。
特開２００３−６７６９２号公報（段落００３５、００３６、図２） 特開２００４−２２７０４６号公報（段落００２２、００２６、００２７、図１、図２、図３） 特開２００４−３２０５７１号公報（請求項１、２、段落００１７、００１８、図１、図３、図４）

本発明の課題は、ＲＦＩＤシステムにおいて、アンテナのループ径が比較的大きい強電磁界用のリーダ／ライタとだけでなく、アンテナのループ径が比較的小さい微弱電磁界用のリーダ／ライタとの通信も確実に行えるアンテナ及び携帯電子機器を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点にかかるアンテナは、
導体を巻回した平面コイルによって構成されたループアンテナであって、
前記巻回した導体で最内周となるコイル以外のいずれかのコイルの一部を、前記最内周となるコイルよりも内側に導入したアンテナパターンを有する、
ことを特徴とする。

上記アンテナにおいて、
前記最内周となるコイル以外のいずれかのコイルの一部を曲折させて、前記最内周となるコイルよりも内側に導入した前記アンテナパターンを有していることが望ましい。

上記アンテナにおいて、
前記最内周となるコイル以外のいずれかのコイルの一部を分岐させて、前記最内周となるコイルよりも内側に導入した前記アンテナパターンを有していることが望ましい。

上記アンテナにおいて、
前記ループアンテナは、ＲＦＩＤ用のアンテナであり、強電磁界特性のＲＦＩＤに対応するループ径で形成されていることが望ましい。

上記目的を達成するため、本発明の第２の観点にかかる携帯電子機器は、
ＲＦＩＤ機能を有する携帯電子機器であって、
導体を巻回した平面コイルによって構成された、前記ＲＦＩＤ機能に用いるためのアンテナを備え、
前記アンテナは、強電磁界特性のＲＦＩＤに対応するループ径のループアンテナであり、前記巻回した導体で最内周となるコイル以外のいずれかのコイルの一部を、前記最内周となるコイルよりも内側に導入したアンテナパターンを有する、
ことを特徴とする。

上記携帯電子機器において、
前記アンテナは、前記最内周となるコイル以外のいずれかのコイルの一部を曲折させて前記最内周となるコイルよりも内側に導入した前記アンテナパターンを有していることが望ましい。

上記携帯電子機器において、
前記アンテナは、前記最内周となるコイル以外のいずれかのコイルの一部を分岐させて前記最内周となるコイルよりも内側に導入した前記アンテナパターンを有していることが望ましい。

上記携帯電子機器において、
前記アンテナは、前記最内周となるコイルよりも内側に導入した部分が、前記携帯電子機器内部の金属部材に近接する位置に形成された前記アンテナパターンを有することが望ましい。

本発明によれば、アンテナのループ径が比較的大きい強電磁界用のリーダ／ライタとだけでなく、アンテナのループ径が比較的小さい微弱電磁界用のリーダ／ライタとの通信も確実に行えるようになる。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。

ここでは、本発明にかかる携帯電子機器を、折りたたみ式携帯電話機として実施する場合を例に以下説明する。本実施形態にかかる携帯電話機１００は、基本機能である音声通話機能の他、所定のリーダ／ライタと無線通信をおこなうことで、電子マネーなどを用いた決済をおこなうためのＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）機能を有しているものとする。

本実施形態にかかる携帯電話機１００の構成を、図面を参照して以下説明する。図１は、本実施形態にかかる折りたたみ式携帯電話機１００が開いた状態の外観を示す。図示するように、本実施形態にかかる携帯電話機１００は、第１の筐体１と第２の筐体２がヒンジ部３を介して互いに折りたたみ自在に連結して構成されている。

ここで、第１の筐体１には、各種キーなどから構成された操作部４や通話用マイク等が備えられている。また、第２の筐体２には、メイン表示部５や通話用スピ−カ等が備えられている。

図２は、図１に示した携帯電話機を折りたたんだ状態における第１の筐体１の裏面側の外観を示す図であり、図中の矢印が示す方向ＣＬは、第１の筐体１の裏面側に構成されているスライド式電池蓋８の閉方向を示し、方向ＯＰは電池蓋８の開方向を示している。

図３は、図２に示した１点鎖線Ｘ−Ｘ’における携帯電話機１００の断面を示す断面図である。図示するように、第１の筐体１内には、回路基板６、バッテリパック７等が収納されている。バッテリパック７は、回路基板６を挟んで操作部４と反対側に配置され、電池蓋８で覆われている。なお、第２の筐体２には、サブ表示部９等が設けられている。サブ表示部９は、メイン表示部５と反対側に配置されている。

図４は、第１の筐体１の内部構造を示す分解斜視図である。図示するように、第１の筐体１は、下ケース１１、上ケース１２及び中ケース１３を組み付けることで構成されている。

下ケース１１および上ケース１２は、例えば、樹脂製の外装ケースであり、中ケース１３は、例えば、マグネシウム合金などの金属製フレーム部材である。そして、第１の筐体の底面側の外装部分を構成する下ケース１１と、第１の筐体の操作面側の外装部分を構成する上ケース１２とを、中ケース１３を包含するように組み付けることで第１の筐体１が構成される。

このような構成の第１の筐体１において、下ケース１１には、携帯電話機１００の動作電源となるバッテリパック７を収納するための開口部（電池収納用開口部）が形成されている。携帯電話機１００が使用される際、下ケース１１の電池収納用開口部からバッテリパック７が挿入されることで、バッテリパック７は中ケース１３に保持されることになる。

よって、電池蓋８は、下ケース１１の電池収納用開口部を覆うように、下ケース１１と脱着可能に構成されている。このため、下ケース１１の電池収納用開口部の周囲には、電池蓋８を係止するための、複数の係止凹部４１、４２、４３、４４、４５が形成されている。

中ケース１３には、ＲＦＩＤ用回路を含む各種回路を実装した回路基板６が固定される他、電池蓋８と回路基板６とを電気的に接続するための接点バネ２７ａ，２７ｂが構成されている。

また、第１の筐体には、例えば、図４に示すように、側面部にサイドキー１４，１５などが構成されている。このようなサイドキーの押下に応じた信号を回路基板６に伝達するためのキーシート（不図示）が第１の筐体内に配置される。この場合、各サイドキー１４，１５の端子部にキーシートの端子部を接触させるためのキーシート支持部１３’が構成される。本実施形態では、金属製の中ケース１３の一部を突出させることで、キーシート支持部１３’が構成されているものとする。

ここで、図４に示すように、本実施形態では、電池蓋８の内側面に、ＲＦＩＤ用アンテナ２０及び電波吸収シート３１が構成される。このような電池蓋８の詳細を、図５（ａ）および図５（ｂ）を参照して説明する。

図５（ａ）は、電池蓋８の内側面に構成されるＲＦＩＤ用アンテナ２０と電波吸収シート３１を説明するための斜視図であり、図５（ｂ）は、ＲＦＩＤ用アンテナ２０と電波吸収シート３１が電池蓋８の内側面に貼り付けられた状態を示す斜視図である。

図５（ａ）に示すように、電池蓋８の内側面の周辺部には、下ケース１１の電池収納用開口部の周囲に設けられた係止凹部４１、４２、４３、４４、４５（図４参照）のそれぞれと係合することで電池蓋８を下ケース１１に係止するための係止凸部８１、８２、８３、８４、８５が設けられている。

また、電池蓋８の内側面の中央部には、ＲＦＩＤ用アンテナ２０及び電波吸収シート３１が貼り付けられるようになっている。ＲＦＩＤ用アンテナ２０は、例えば、導体パターンによりアンテナコイルを形成したフレキシブル基板により構成されている。このＲＦＩＤ用アンテナ２０の一方の面には、フェライトシートによる電波吸収シート３１が両面接着テープなどによって貼り付けられ、他方の面が電池蓋８の内側面に両面接着テープなどによって貼り付けられている。

ＲＦＩＤ用アンテナ２０には、図５（ａ）に示すように、一対のアンテナ端子２２ａおよび２２ｂが突出して構成されている。このようなＲＦＩＤ用アンテナ２０が電池蓋８に接着されると、図５（ｂ）に示すように、電池蓋８に構成されている一対の蓋側端子８６ａ，８６ｂに接する。ここでは、アンテナ端子２２ａが蓋側端子８６ａに接し、アンテナ端子２２ｂが蓋側端子８６ｂに接する。

蓋側端子８６ａ，８６ｂは、電池蓋８の辺部において、下ケース１１に向かって突出して構成されている端子台８７ａ，８７ｂそれぞれの上面部を覆う金属部材で構成されている。この端子台８７ａ，８７ｂは、電池蓋８が第１の筐体１に係止された際、図４に示す係止凹部４３，４４の付近に形成されている切欠部を通じて中ケース１３の接点バネ２７ａ，２７ｂに達する。これにより、端子台８７ａに構成されている蓋側端子８６ａが接点バネ２７ａと接し、端子台８７ｂに構成されている蓋側端子８６ｂが接点バネ２７ｂと接するので、電池蓋８に形成されているＲＦＩＤ用アンテナ２０と第１の筐体１内の回路基板６とが電気的に接続される。

次に、電池蓋８に実装されるＲＦＩＤ用アンテナ２０のアンテナパターンについて説明する。

本発明にかかるＲＦＩＤ用アンテナのアンテナパターンを説明する前に、従来の一般的なＲＦＩＤ用アンテナのアンテナパターンを、図１４（ａ）および図１４（ｂ）を参照して説明する。図１４（ａ）は、従来のＲＦＩＤ用アンテナを示す平面図であり、図１４（ｂ）は、その導体コイル（アンテナパターン）を示した斜視図である。

図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示すように、携帯電話機に実装される従来のＲＦＩＤ用アンテナは、例えば、実装される電池蓋の形状などに応じて、アンテナコイルを平行に巻回した平面コイルによるループアンテナによって構成されている。

このような、携帯電話機１００に搭載されるＲＦＩＤ用アンテナは、所定のリーダ／ライタとの間で、負荷変調方式による近距離無線通信をおこなうために用いられる。本実施形態では、例えば、鉄道の自動改札機に搭載されているリーダ／ライタと通信することで、運賃決済をおこなうＲＦＩＤシステム（以下、「改札用ＲＦＩＤ」とする）や、店舗のレジに連動したリーダ／ライタと通信することで、商品購入の決済をおこなうＲＦＩＤシステム（以下、「レジ用ＲＦＩＤ」とする）などに用いられるものとする。

ここで、リーダ／ライタ側にもループアンテナが用いられているが、このようなループアンテナでは、ループで囲まれた面積、すなわち、コイルループ面積が大きいほど強電磁界特性となり、通信距離特性が向上する特性がある。

改札用ＲＦＩＤでは、利用者がスムーズに通過できるよう、比較的長い通信距離特性が求められる。このため、改札用ＲＦＩＤでは、コイルループ面積（ループ径）が比較的大きいループアンテナを用いた強電磁界用リーダ／ライタが用いられている（強電磁界ＲＦＩＤ）。

一方、レジ用ＲＦＩＤでは、誤接続を防止するため、比較的短い通信距離特性が求められる。このため、レジ用ＲＦＩＤでは、コイルループ面積（ループ径）が比較的小さいループアンテナを用いた微弱電磁界用リーダ／ライタが用いられている（微弱電磁界ＲＦＩＤ）。

本実施形態では、携帯電話機１００のＲＦＩＤ機能によって、上述した強電磁界用リーダ／ライタと微弱電磁界用リーダ／ライタの双方とＲＦＩＤ通信できることを想定する。

ここで、携帯電話機１００に搭載するＲＦＩＤアンテナを、微弱電磁界用リーダ／ライタのアンテナループ径に合わせると、改札用ＲＦＩＤで必要となる通信距離特性を得ることができない。よって、図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示した従来のＲＦＩＤ用アンテナのループ径は、強電磁界ＲＦＩＤに対応したループ径で構成されているものとする。

なお、以下に示す本発明の各実施形態にかかるＲＦＩＤ用アンテナは、図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示した従来のＲＦＩＤ用アンテナを基本的な構成として有する。よって、本発明の各実施形態にかかるＲＦＩＤ用アンテナは、改札用ＲＦＩＤなどの強電磁界ＲＦＩＤに対応するループ径を有していることになる。

（実施形態１）
本発明の実施形態１にかかるＲＦＩＤ用アンテナ２０を、図６（ａ）および図６（ｂ）を参照して説明する。図６（ａ）は、本実施形態にかかるＲＦＩＤ用アンテナ２０の構成を示す平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示したＲＦＩＤ用アンテナ２０の導体コイル２３を示した斜視図である。

本実施形態にかかるＲＦＩＤ用アンテナ２０は、図６（ａ）に示すように、ベースフィルム２１と、アンテナ端子２２ａ，２２ｂと、導体コイル２３、とから構成されている。

ベースフィルム２１は、電池蓋８の形状や大きさに合わせた形状のフレキシブル基板などから構成される。図６（ａ）に示すように、ベースフィルム２１は中心部を開口した形状となっており、このようなベースフィルム２１の片面上に導体パターンが渦巻状に形成されることでループアンテナが形成される。すなわち、ベースフィルム２１の開口部の大きさは、ＲＦＩＤ用アンテナ２０に求められるループ径の大きさに基づいている。

導体コイル２３は、例えば、導体となる金属製の導線によって構成され、一方のアンテナ端子２２ａから他方の端子２２ｂへ同一面上を直線的に巻回した平面コイルによって構成される。

本実施形態では、図６（ａ）に示すように、アンテナ端子２２ａからの導線が最外周となるように巻回し、最内周となる導線がアンテナ２２ｂに接続される導体パターンであるものとする。この場合において、導体コイル２３はｎ回巻回しているものとし、導体コイル２３の最外周部分（１周目）を最外周コイル２３_１、最内周部分を最内周コイル２３_ｎとする。ここまでに示したＲＦＩＤ用アンテナ２０の基本的な構成は、本発明にかかる各実施形態で共通とする。

ここで、本実施形態にかかる導体コイル２３は、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、最外周コイル２３_１の一部（例えば、直線部分）を曲折させることで、部分的に最内周コイル２３_ｎより内側に導入した曲折部２３_１Ｄが形成されたアンテナパターンであることを特徴とする。

このような導体コイル２３が形成されたＲＦＩＤ用アンテナ２０の特性を、図７（ａ）〜図７（ｃ）を参照して説明する。

図７（ａ）は、図６（ｂ）に示した１点鎖線Ａ−Ａ’における電流分布と磁界強度を示す図である。

ここで、本実施形態にかかるＲＦＩＤ用アンテナ２０の特性と、従来のＲＦＩＤ用アンテナの特性を比較するため、図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示す構成の、従来のＲＦＩＤ用アンテナの特性を図７（ｂ）に示す。すなわち、図７（ｂ）は、図１４（ｂ）に示した１点鎖線Ｚ−Ｚ’における電流分布と磁界強度を示す図である。

図７（ａ）に示した本実施形態にかかるＲＦＩＤ用アンテナ２０の特性と、図７（ｂ）に示した従来のＲＦＩＤ用アンテナの特性を重ねて示したのが図７（ｃ）である。図７（ｃ）においては、点線が従来のＲＦＩＤ用アンテナの特性を示し、実線が本実施形態にかかるＲＦＩＤ用アンテナ２０の特性を示している。

本実施形態にかかるＲＦＩＤ用アンテナ２０は、最内周コイル２３_ｎよりも内側を通る曲折部２３_１Ｄが形成されているので、図７（ｃ）でハッチングによって示すように、ＲＦＩＤ用アンテナ２０の中心部での磁界強度が従来のＲＦＩＤ用アンテナよりも高い。

上述したように、本実施形態にかかる携帯電話機１００に搭載されるＲＦＩＤ用アンテナは、強電磁界ＲＦＩＤに対応した比較的大きいループ径を有しているので、アンテナ全体の中心部分での磁界強度が低くなる特性がある。このようなＲＦＩＤ用アンテナを、ループ径の比較的小さなループアンテナを用いている微弱電磁界用リーダ／ライタに近接させた場合、両者間を交差する磁束が少なくなる。この結果、負荷変調信号が弱くなり、いわゆる近接Ｎｕｌｌと呼ばれる通信不能領域が発生してしまう。

本実施形態にかかるＲＦＩＤ用アンテナ２０によれば、図７（ｃ）に示すように、中心部分の磁界強度が従来のＲＦＩＤ用アンテナよりも高くすることができるので、微弱電磁界用リーダ／ライタに近接させた場合でも、アンテナ中心部の磁界強度が補償され、両者間を交差する磁束量が低下しない。

つまり、アンテナのループ径が小さい微弱電磁界用のリーダ／ライタとの間でインピーダンス不整合が生じて電磁結合が弱くなることによる通信不能領域（近接Ｎｕｌｌ）の発生が減少する。

従って、アンテナのループ径が比較的大きい強電磁界用のリーダ／ライタとだけでなく、アンテナのループ径が比較的小さい微弱電磁界用のリーダ／ライタとの通信も確実に行えるようになる。すなわち、自動改札機などで使用されている、例えば、通信距離が１０〜２０ｃｍの強電磁界用リーダ／ライタとだけでなく、電子決済機などで使用されている、例えば、通信距離が５ｃｍ未満の微弱電磁界用リーダ／ライタとの通信も確実に行えるようになる。

（実施形態２）
実施形態１では、ＲＦＩＤ用アンテナ２０の導体コイル２３を、最外周コイル２３_１を曲折させることで、アンテナ中心部の磁界強度を補償する曲折部２３_１Ｄを構成したが、最外周コイル２３_１以外の部分を曲折させるようにしてもよい。

この場合のＲＦＩＤ用アンテナ２０と導体コイル２３を、図８（ａ）および図８（ｂ）に示す。図示するように、本実施形態にかかるＲＦＩＤ用アンテナ２０に形成されている導体コイル２３は、最外周コイル２３_１から１周分内側のコイル、すなわち、２周目のコイルである２周目コイル２３_２の一部（例えば、直線部分）を曲折させることで、最内周コイル２３_ｎよりも内側に導入した曲折部２３_２Ｄが形成されたアンテナパターンを有することを特徴とする。

ここで、最外周コイル２３_１を曲折させた実施形態１のＲＦＩＤ用アンテナ２０は、図７（ｃ）に示すように、従来のＲＦＩＤ用アンテナよりも中心部の磁界強度を高めることができたが、一方で、図９（ａ）でハッチングによって示すように、最外周コイル２３_１付近、すなわち、ループアンテナの外縁部の磁界強度は、従来のＲＦＩＤ用アンテナよりも低くなってしまう。これは、最外周コイル２３_１を部分的に曲折させたため、最外周コイル２３_１のパターンが部分的に無くなっており磁界が発生しないからである。

上述したように、本実施形態にかかるＲＦＩＤ用アンテナ２０は、強電磁界用リーダ／ライタに用いられるループアンテナに合わせた比較的大きなループ径としているが、ループアンテナを形成している導体コイル２３の最外周コイル２３_１を部分的に曲折した実施形態１の構成では、その分ループの大きさが小さくなったこととほぼ同じことになる。よって、改札用ＲＦＩＤなどの通信距離特性が求められる強電磁界ＲＦＩＤシステムに使用した場合、通信距離特性が低下してしまう場合がある。

これに対し、本実施形態にかかる導体コイル２３は、最外周コイル２３_１ではない２周目コイル２３_２を曲折させているので、最外周コイル２３_１のパターンが残っている。このような導体コイル２３を用いたＲＦＩＤ用アンテナ２０の特性を図９（ｂ）に示す。図９（ｂ）は、図８（ｂ）に示した１点鎖線Ｂ−Ｂ’における電流分布と磁界強度を示す図である。

このような本実施形態にかかるＲＦＩＤ用アンテナ２０と特性と、図７（ｂ）に示した従来のＲＦＩＤ用アンテナの特性とを重ねて示したのが図９（ｃ）である。図９（ｃ）において、点線が従来のＲＦＩＤ用アンテナの特性を示し、実線が本実施形態にかかるＲＦＩＤ用アンテナ２０の特性を示す。

ここで、図９（ｃ）でハッチングによって示すように、本実施形態にかかるＲＦＩＤ用アンテナ２０によれば、中心部分の磁界強度を従来のＲＦＩＤ用アンテナより高くできるだけでなく、アンテナ外縁部の磁界強度も従来のＲＦＩＤ用アンテナより高くすることができる。

すなわち、中心部分の磁界強度が低いことによって生じる、微弱電磁界用リーダ／ライタとの通信時における通信不能領域の発生を防止できるだけでなく、強電磁界用リーダ／ライタとの通信時に求められる通信距離特性も維持することができる。

従って、アンテナのループ径が比較的大きい強電磁界用のリーダ／ライタとだけでなく、アンテナのループ径が比較的小さい微弱電磁界用のリーダ／ライタとの通信も確実に行えるようになる。

（実施形態３）
実施形態１および実施形態２では、導体コイル２３の一部を曲折させることで、アンテナ中心部の磁界強度を補償する構成としたが、導体コイル２３の一部（例えば、直線部分）から分岐させることで、中心部分の磁界強度を補償する導体パターンを形成するようにしてもよい。

本実施形態では、一例として、導体コイル２３の最外周コイル２３_１から分岐させる構成を、図１０（ａ）および図１０（ｂ）を参照して説明する。図１０（ａ）は、本実施形態にかかるＲＦＩＤ用アンテナ２０を示す平面図であり、図１０（ｂ）は、本実施形態にかかる導体コイル２３を示す斜視図である。

図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、本実施形態にかかる導体コイル２３は、最外周コイル２３_１から分岐し、最内周コイル２３_ｎより内側に導入されてから最外周コイル２３_１に戻ることでバイパスするバイパス部２３_１Ｓが形成されたアンテナパターンを有することを特徴とする。

このような構成の導体コイル２３を用いたＲＦＩＤ用アンテナ２０の特性を図１１（ａ）に示す。図１１（ａ）は、図１０（ｂ）に示した１点鎖線Ｃ−Ｃ’における電流分布と磁界強度を示す図である。

図１１（ａ）に示した本実施形態にかかるＲＦＩＤ用アンテナ２０の特性と、図７（ｂ）に示した従来のＲＦＩＤ用アンテナの特性とを重ねて示したのが図１１（ｂ）である。図１１（ｂ）において、点線が従来のＲＦＩＤ用アンテナの特性を示し、実線が本実施形態にかかるＲＦＩＤ用アンテナ２０の特性を示している。

図１１（ｂ）でハッチングに示すように、本実施形態にかかる導体コイル２３を用いたＲＦＩＤ用アンテナ２０によれば、従来のＲＦＩＤ用アンテナよりも中心部分の磁界強度を高くすることができる。すなわち、微弱電磁界用リーダ／ライタに近接した際の磁束量不足による通信不能領域の発生を防止することができる。

このような効果は、上述した実施形態１および実施形態２でも得られたものであるが、実施形態１や実施形態２のように導体コイル２３の一部を曲折させることで中心部分の磁界強度を補償するようにした場合、中心部分の磁界強度が必要以上に高くなってしまう場合がある。これは、曲折されたコイルの電流がそのまま最内周コイル２３_ｎの内側を通るため、導体コイル２３の電流量に応じた磁界強度が曲折部で発生するためである。

ここで、アンテナ中心部の磁界強度が低い場合、上述したように、微弱電磁界用リーダ／ライタとの間で交差する磁束量が低下して通信不能領域が発生するが、磁界強度が必要以上に高くても、微弱電磁界用リーダ／ライタとの通信時に通信不能領域が発生してしまうことがある。つまり、リーダ／ライタのアンテナとＲＦＩＤ用アンテナ２０のそれぞれは共振回路として機能することで無線通信をおこなっているが、中心部分の磁界強度が必要以上に高いＲＦＩＤ用アンテナ２０をリーダ／ライタに近接させた場合、両者間の磁気的結合が強くなりすぎ、互いの共振周波数がずれてしまう。この結果、所望する周波数の信号が効率よく送受信できなくなってしまい、概ね１ｍｍ以下程度の通信不能領域が発生する場合がある。

ここで、本実施形態にかかる導体コイル２３の構成によれば、最外周コイル２３_１から分岐したバイパス部２３_１Ｓが最内周コイル２３_ｎの内側を通っているので、最外周コイル２３_１の電流が分流してバイパス部２３_１Ｓに流れている。よって、導体コイル２３の一部を曲折した場合ほどアンテナ中心部の磁界強度が高くなることがない。

このような特性を、図１１（ｃ）を参照して説明する。図１１（ｃ）は、図１１（ａ）に示した本実施形態にかかるＲＦＩＤ用アンテナ２０の特性と、図７（ａ）に示した実施形態１にかかるＲＦＩＤ用アンテナ２０の特性とを重ねて示したものである。つまり、最外周コイル２３_１から分岐させた場合（本実施形態）と、最外周コイル２３_１を曲折させた場合（実施形態１）とを比較したものであり、図１１（ｃ）において、点線が実施形態１にかかるＲＦＩＤ用アンテナ２０の特性を示し、実線が本実施形態にかかるＲＦＩＤ用アンテナ２０の特性を示す。

本実施形態にかかるＲＦＩＤ用アンテナ２０の中心部分での磁界強度は、図１１（ｂ）に示したように、従来のＲＦＩＤ用アンテナよりも高いが、図１１（ｃ）に示すように、実施形態１にかかるＲＦＩＤ用アンテナ２０よりは低くなっている。

加えて、本実施形態にかかる導体コイル２３は、最外周コイル２３_１からの分岐によってバイパス部２３_１Ｓが形成されているので、最外周コイル２３_１のパターンが残っている。これにより、図１１（ｃ）に示すように、アンテナ外縁部の磁界強度も、実施形態１にかかるＲＦＩＤ用アンテナ２０より高くすることができる。

すなわち、本実施形態にかかるＲＦＩＤ用アンテナ２０によれば、微弱電磁界用リーダ／ライタと通信する際は、アンテナ中心部の磁界強度が低いことによって発生する通信不能領域を防止できるだけでなく、磁界強度が高すぎることによって発生する通信不能領域も防止することができる。また、強電磁界用リーダ／ライタと通信する際は、十分な通信距離特性を得ることができる。

従って、アンテナのループ径が比較的大きい強電磁界用のリーダ／ライタとだけでなく、アンテナのループ径が比較的小さい微弱電磁界用のリーダ／ライタとの通信も確実に行えるようになる。

（実施形態４）
実施形態３では、導体コイル２３の最外周コイル２３_１から分岐させる例を示したが、最外周コイル２３_１以外のコイルの一部（例えば、直線部分）から分岐させるようにしてもよい。

この場合のＲＦＩＤ用アンテナ２０と導体コイル２３を、図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示す。図１２（ａ）は、本実施形態にかかるＲＦＩＤ用アンテナ２０を示す平面図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示した導体コイル２３を示す斜視図である。

図示するように、本実施形態にかかるＲＦＩＤ用アンテナ２０に形成されている導体コイル２３は、最外周コイル２３_１から１周分内側のコイル、すなわち、２周目のコイルである２周目コイル２３_２から分岐し、最内周コイル２３_ｎより内側に導入してから２周目コイル２３_２に戻ることでバイパスするバイパス部２３_２Ｓが形成されたアンテナパターンを有することを特徴とする。

このような導体コイル２３を用いたＲＦＩＤ用アンテナ２０の特性を、図１３（ａ）〜図１３（ｃ）を参照して説明する。

図１３（ａ）は、図１２（ｂ）に示した１点鎖線Ｄ−Ｄ’における電流分布と磁界強度を示す図である。

本実施形態にかかる導体コイル２３は、実施形態３で示した導体コイル２３と同様に、分岐によるバイパス部が最内周コイル２３_ｎよりも内側を通っているので、実施形態３と同様、アンテナ中心部の磁界強度が適度に補償されている。

ここで、図１３（ｂ）に、本実施形態と同様の分岐構造を特徴とした実施形態３にかかるＲＦＩＤ用アンテナ２０の特性と、図７（ｂ）に示した従来のＲＦＩＤ用アンテナの特性を重ねて示す。図１３（ｂ）でハッチングによって示すように、実施形態３にかかるＲＦＩＤ用アンテナ２０では、アンテナ外縁部の磁界強度が従来のＲＦＩＤ用アンテナより低下してしまう場合がある。

これは、最外周コイル２３_１から分岐させた実施形態３の場合、最外周コイル２３_１を流れる電流がバイパス部２３_１Ｓに分流するため、最外周コイル２３_１のパターンが残っていても、最外周コイル２３_１の電流が相対的に低下してしまうためである。

これに対し、本実施形態にかかるＲＦＩＤ用アンテナ２０では、導体コイル２３の２周目コイル２３_２からバイパス部２３_２Ｓを分岐させているので、最外周コイル２３_１のパターンはそのまま残っている。よって、最外周コイル２３_１には、十分な電流が流れているので、実施形態３のように、アンテナ外縁部で磁界強度が低下することがない。

図１３（ｃ）は、このような本実施形態にかかるＲＦＩＤ用アンテナ２０の特性と、図７（ｂ）に示した従来のＲＦＩＤ用アンテナの特性を重ねて示したものである。図１３（ｃ）でハッチングによって示すように、本実施形態にかかるＲＦＩＤ用アンテナ２０によれば、アンテナ外縁部での磁界強度を従来のＲＦＩＤ用アンテナよりも高めることができる。

つまり、微弱電磁界用リーダ／ライタとの通信時に通信不能領域を発生させない適度な磁界強度がアンテナ中心部で得られるとともに、強電磁界用リーダ／ライタとの通信時に求められる通信距離特性を得るのに十分な磁界強度をアンテナ外縁部で発生させることができる。

従って、アンテナのループ径が比較的大きい強電磁界用のリーダ／ライタとだけでなく、アンテナのループ径が比較的小さい微弱電磁界用のリーダ／ライタとの通信も確実に行えるようになる。

以上説明したように、本発明にかかる実施形態によれば、ＲＦＩＤ用アンテナの導体コイルの一部を曲折または分岐させて最内周コイルよりも内側に導入することで、アンテナ中心部の磁界強度を補償することができるので、強電磁界用リーダ／ライタに対応するループ径のアンテナであっても、微弱電磁界用リーダ／ライタとの良好な通信をおこなうことができる。

上記実施形態は一例であり、本発明の適用範囲はこれに限られない。すなわち、種々の応用が可能であり、あらゆる実施の形態が本発明の範囲に含まれる。

例えば、本発明にかかるＲＦＩＤ用アンテナによって得られる磁界強度特性は、上記各実施形態で示したように、曲折によるか分岐によるか、あるいは、どのコイルを曲折または分岐させるかによって変化する他、曲折部またはバイパス部を構成している導体の長さや位置によっても変化する。

また、ＲＦＩＤ用アンテナに求められる特性は、実装される電池蓋の大きさや形状、実装される装置本体の内部構造などといった種々の条件によって異なる。したがって、本発明にかかるＲＦＩＤ用アンテナに形成する曲折部やバイパス部の長さや位置などを最適化することで、求められるアンテナ特性を容易に得ることができる。

この場合において、実施形態１および実施形態２で例示したような、アンテナの導体を曲折させる構造の場合、曲折部の長さや位置を変えるには、導体コイル全体の設計および製造が必要となるが、実施形態３および実施形態４で示したような分岐構造であれば、種々の長さや形状のバイパス部を用意して既存のループアンテナに付加すればよいので、ＲＦＩＤ用アンテナの設計や製造における自由度が高く、好適な特性のアンテナをより容易に得ることができる。

なお、上記各実施形態で示した曲折部やバイパス部の長さ、形状、位置、および、曲折または分岐させるコイルをいずれとするか、などは一例であり、例示したものに限られるものではない。

ここで、ＲＦＩＤ用アンテナが実装される装置の内部構造に応じて、曲折部やバイパス部の位置を設定することで、上述したような磁界強度特性以外の要因による通信距離特性の低下を防止することもできる。

例えば、図４に示したように、マグネシウム合金などの金属製中ケース１３の一部を突出させることでキーシート支持部１３’などが形成されているような場合、当該金属部分によって過電流が発生することがあり、この影響で通信距離が短くなることがある。このような場合に、ＲＦＩＤ用アンテナの曲折部やバイパス部を、原因となる金属部と近接する位置に設ければ、当該金属部の周辺に流れる高周波電流を低減することができる。この結果、キーシート支持部１３’などの金属部の周辺で発生する過電流も少なくなるので、通信距離を短くする悪影響を防止することができる。

なお、本発明にかかるＲＦＩＤ用アンテナの曲折部やバイパス部が形成されるコイルは何周目のコイルであってもよいが、最内周コイル以外のコイルであることが好ましい。つまり、最内周コイルはそれ自体がアンテナ中心部の磁界強度に影響するものであるから、このようなコイルに曲折部やバイパス部を設けても、アンテナ中心部における磁界強度の変化は少ない。よって、微弱電磁界用リーダ／ライタとの良好な通信をも実現するためにアンテナ中心部の磁界強度を補償するには、最内周コイル以外のコイルに曲折部やバイパス部を設けることが効果的となる。

なお、以上の実施形態においては、携帯電子機器として折りたたみ式携帯電話機としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＰＤＡ、その他の携帯型の電子機器であっても良い。

また、実施形態では、電池蓋の内面にフレキシブル基板を設ける構成であるが、機器ケースの背面側を構成する背面ケース（下ケース１１）や背面カバーの内面等、他のケース部材の内面や表面に設ける構成でも良い。

本発明の実施形態にかかる折りたたみ式携帯電話機を開いた状態の外観を示す図である。 図１の携帯電話機を折りたたんだ状態での第１の筐体の裏面側を示す図である。 図２に示した１点鎖線Ｘ−Ｘ’における携帯電話機の内部構造を示す断面図である。 第１の筐体の内部構造を示す分解斜視図である。 （ａ）は、電池蓋とアンテナ及び電波吸収シートの貼り付け例を示す分解斜視図であり、（ｂ）は、アンテナ及び電波吸収シートを貼り付けた後の電池蓋を示した斜視図である。 （ａ）は、本発明の実施形態１にかかるＲＦＩＤ用アンテナの構成を示した平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示したＲＦＩＤ用アンテナの導体コイルを示す斜視図である。 （ａ）は、本発明の実施形態１にかかるＲＦＩＤ用アンテナの特性として、図６（ｂ）に示した１点鎖線Ａ−Ａ’における電流分布と磁界強度を示した図であり、（ｂ）は、従来のＲＦＩＤ用アンテナの特性として、図１４に示す１点鎖線Ｚ−Ｚ’における電流分布と磁界強度を示した図であり、（ｃ）は、（ａ）に示した実施形態１にかかるＲＦＩＤ用アンテナの特性と、（ｂ）に示した従来のＲＦＩＤ用アンテナの特性とを重ねて示した図である。 （ａ）は、本発明の実施形態２にかかるＲＦＩＤ用アンテナの構成を示した平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示したＲＦＩＤ用アンテナの導体コイルを示す斜視図である。 （ａ）は、図７（ａ）に示した実施形態１にかかるＲＦＩＤ用アンテナの特性と、図７（ｂ）に示した従来のＲＦＩＤ用アンテナの特性とを重ねて示した図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態２にかかるＲＦＩＤ用アンテナの特性として、図８（ｂ）に示した１点鎖線Ｂ−Ｂ’における電流分布と磁界強度を示した図であり、（ｃ）は、（ｂ）に示した実施形態２にかかるＲＦＩＤ用アンテナの特性と、図７（ｂ）に示した従来のＲＦＩＤ用アンテナの特性とを重ねて示した図である。 （ａ）は、本発明の実施形態３にかかるＲＦＩＤ用アンテナの構成を示した平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示したＲＦＩＤ用アンテナの導体コイルを示す斜視図である。 （ａ）は、本発明の実施形態３にかかるＲＦＩＤ用アンテナの特性として、図１０（ｂ）に示した１点鎖線Ｃ−Ｃ’における電流分布と磁界強度を示した図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した実施形態３にかかるＲＦＩＤ用アンテナの特性と、図７（ｂ）に示した従来のＲＦＩＤ用アンテナの特性とを重ねて示した図であり、（ｃ）は、（ａ）に示した実施形態３にかかるＲＦＩＤ用アンテナの特性と、図７（ａ）に示した実施形態１にかかるＲＦＩＤ用アンテナの特性とを重ねて示した図である。 （ａ）は、本発明の実施形態４にかかるＲＦＩＤ用アンテナの構成を示した平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示したＲＦＩＤ用アンテナの導体コイルを示す斜視図である。 （ａ）は、本発明の実施形態４にかかるＲＦＩＤ用アンテナの特性として、図１２（ｂ）に示した１点鎖線Ｄ−Ｄ’における電流分布と磁界強度を示した図であり、（ｂ）は、図１１（ａ）に示した実施形態３にかかるＲＦＩＤ用アンテナの特性と、図７（ｂ）に示した従来のＲＦＩＤ用アンテナの特性とを重ねて示した図であり、（ｃ）は、（ａ）に示した実施形態４にかかるＲＦＩＤ用アンテナの特性と、図７（ｂ）に示した従来のＲＦＩＤ用アンテナの特性とを重ねて示した図である。 （ａ）は、従来のＲＦＩＤ用アンテナの構成を示した平面図であり、（ｂ）は、図（ａ）に示したＲＦＩＤ用アンテナの導体コイルを示す斜視図である。

符号の説明

１００…携帯電話機、１…第１の筐体、２…第２の筐体、３…ヒンジ部、４…操作部、５…メイン表示部、６…回路基板、７…バッテリパック、８…電池蓋、９…サブ表示部、１１…下ケース、１２…上ケース、１３…中ケース、１３’…キーシート支持部、１４…サイドキー、１５…サイドキー、２０…ＲＦＩＤ用アンテナ、２１…ベースフィルム、２２ａ…アンテナ端子、２２ｂ…アンテナ端子、２３…導体コイル、２３_１…最外周コイル、２３_２…２周目コイル、２３_ｎ…最内周コイル、２３_１Ｄ…曲折部、２３_２Ｄ…曲折部、２３_１Ｓ…バイパス部、２３_２Ｓ…バイパス部

Claims (8)

1. 導体を巻回した平面コイルによって構成されたループアンテナであって、
   前記巻回した導体で最内周となるコイル以外のいずれかのコイルの一部を、前記最内周となるコイルよりも内側に導入したアンテナパターンを有する、
   ことを特徴とするアンテナ。
2. 前記最内周となるコイル以外のいずれかのコイルの一部を曲折させて、前記最内周となるコイルよりも内側に導入した前記アンテナパターンを有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
3. 前記最内周となるコイル以外のいずれかのコイルの一部を分岐させて、前記最内周となるコイルよりも内側に導入した前記アンテナパターンを有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
4. 前記ループアンテナは、ＲＦＩＤ用のアンテナであり、強電磁界特性のＲＦＩＤに対応するループ径で形成されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアンテナ。
5. ＲＦＩＤ機能を有する携帯電子機器であって、
   導体を巻回した平面コイルによって構成された、前記ＲＦＩＤ機能に用いるためのアンテナを備え、
   前記アンテナは、強電磁界特性のＲＦＩＤに対応するループ径のループアンテナであり、前記巻回した導体で最内周となるコイル以外のいずれかのコイルの一部を、前記最内周となるコイルよりも内側に導入したアンテナパターンを有する、
   ことを特徴とする携帯電子機器。
6. 前記アンテナは、前記最内周となるコイル以外のいずれかのコイルの一部を曲折させて前記最内周となるコイルよりも内側に導入した前記アンテナパターンを有する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の携帯電子機器。
7. 前記アンテナは、前記最内周となるコイル以外のいずれかのコイルの一部を分岐させて前記最内周となるコイルよりも内側に導入した前記アンテナパターンを有する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の携帯電子機器。
8. 前記アンテナは、前記最内周となるコイルよりも内側に導入した部分が、前記携帯電子機器内部の金属部材に近接する位置に形成された前記アンテナパターンを有する、
   ことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の携帯電子機器。

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