JP2018011111A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導電体に開口部を設けなくても動作可能なアンテナ装置を提供する。
【解決手段】電子機器３０に組み込まれ、外部機器４０と電磁界信号を介して通信するアンテナ装置１であって、その開口部１２ｂを介して導線を２次元状に巻回して設けられ、外部機器（リーダライタ）４０と誘導結合されるアンテナコイル１２と、アンテナコイル１２の外部機器４０との対向面にアンテナコイル１２と重畳するように設けられる導電体１１とを備え、導電体１１には、アンテナコイル１２と少なくとも一部が重畳するようにスリット１８が形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子機器に組み込まれ、発信器等の外部機器と電磁界信号を介して通信するアンテナ装置に関する。

携帯電話機等の電子機器において、近距離非接触通信の機能を搭載するため、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）用のアンテナモジュールが用いられている。このアンテナモジュールは、リーダライタ等の発信器に搭載されたアンテナコイルと誘導結合を利用して通信を行っている。すなわち、このアンテナモジュールは、リーダライタからの磁界をアンテナコイルが受けることによって、それを電力に変換して通信処理部として機能するＩＣを駆動させることができる。

アンテナモジュールは、確実に通信を行うため、リーダライタからのある値以上の磁束をアンテナコイルで受ける必要がある。そのために、従来例に係るアンテナモジュールでは、携帯電話機等の筐体にループコイルを設け、このコイルでリーダライタからの磁束を受けている。携帯電話機等の電子機器に組み込まれたアンテナモジュールは、機器内部の基板やバッテリパック等の金属がリーダライタからの磁界を受けることによって発生する渦電流のために、リーダライタからの磁束が跳ね返されてしまう。例えば、携帯電話機の筐体表面で考えると、リーダライタから来る磁界は、筐体表面の外周部分が強くなり、筐体表面の中央付近が弱くなる傾向にある。

通常のループコイルを用いるアンテナの場合では、ループコイルは、その開口部が上述した筐体表面の外周部分を通過する磁界をあまり受けられない携帯電話機の中央部分に位置している。このため、通常のループコイルを用いるアンテナでは、磁界を受ける効率が悪くなっている。

例えば特許文献１には、外部アンテナから放射された所定周波数の電磁波を受信することで通信を行うアンテナコイルが筐体内部に組み込まれた携帯機器であって、アンテナコイルの通信面よりも電磁波の入射側に金属層を設けることで、外部アンテナと筐体内部のアンテナコイルとの近接時における通信の不具合を抑制することが記載されている。

また、特許文献２には、巻回中心部をコイル開口部とするループ状または渦巻き状のコイル導体と、コイル導体よりも通信相手側のアンテナに近接する側に配置された導体層とを備え、導体層は、導体開口部、及び導体開口部と外縁との間を連接するスリット部を備え、コイル導体を平面視したとき、コイル導体と導体層とが重なっているアンテナ装置が記載されている。

特開２００６−２７０６８１号公報 特許第４６８７８３２号公報

リーダライタからの磁束を跳ね返してしまうような金属カバー下でＮＦＣアンテナを動作させるためには、例えば、金属カバーに開口部を設ける必要があった。しかしながら、金属カバーに開口部を設けることによって、金属カバーの強度の低下やデザイン上の制約といった問題が生じていた。

特許文献１では、アンテナコイルと金属層の一部が重畳している携帯機器は記載されているが、アンテナコイルの全部が金属層と重畳している携帯機器については記載されていない。

また、特許文献２には、コイル開口部と導体開口部とが少なくとも一部で重なっているアンテナ装置が記載されているが、開口部のない実施形態については記載されていない。

本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、導電体に開口部を設けなくても動作可能なアンテナ装置を提供する。

本発明の一態様は、電子機器に組み込まれ、外部機器と電磁界信号を介して通信するアンテナ装置であって、その開口部を介して導線を２次元状に巻回して設けられ、外部機器と誘導結合されるアンテナコイルと、アンテナコイルの外部機器との対向面に該アンテナコイルと重畳するように設けられる導電体と、を備え、導電体には、アンテナコイルと少なくとも一部が重畳するようにスリットが形成されている。

本発明の一態様によれば、導電体に、アンテナコイルと少なくとも一部が重畳するようにスリットが形成されることにより、該スリットを通してアンテナコイルから発生した磁場が導電体から漏れ出ることができるため、導電体に開口部を設けなくても動作可能なアンテナ装置を実現することができる。

このとき、本発明の一態様では、スリットは、アンテナコイルの少なくとも１辺と平面視で交差するようにしてもよい。

スリットを、アンテナコイルの少なくとも１辺と平面視で交差するように形成すれば、アンテナコイルから発生した磁場が導電体から漏れ出る領域が増すため通信特性が良くなる。

また、このとき、本発明の一態様では、スリットが複数形成されているようにしてもよい。

スリットを複数形成することで、その分アンテナコイルから発生した磁場が導電体から漏れ出る領域が増すため通信特性が良くなる。

また、本発明の一態様では、複数形成されているスリットのうち、少なくとも２本のスリットが直交しているようにしてもよい。

２本のスリットが直交することによって、スリットがアンテナコイルの４辺と平面視で交差するようになるため、４方向に対する磁場の分布を均一にすることができる。

また、本発明の一態様では、スリットは少なくとも一端が導電体の端部にかけて形成されているようにしてもよい。

スリットを端部にかけて形成することで渦電流の発生を防止することができる。

また、本発明の一態様では、アンテナコイルは、開口部を介して幅方向に対向する導線が互いに近接するように巻回して設けられているようにしてもよい。

アンテナコイルを、開口部を介して幅方向に対向する導線が互いに近接するようにすることで、アンテナコイルの各辺がスリットに近くなるため、通信特性がさらに良くなる。

本発明によれば、アンテナコイルを遮蔽する導電体に、アンテナコイルと少なくとも一部が重畳するようにスリットが形成されることで、導電体に開口部を設けなくても、動作可能なアンテナ装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るアンテナ装置が適用される無線通信システムの概略構成を示す斜視図である。 （Ａ）は、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置を備える電子機器の内部の一例を示す斜視図であり、（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の導電体（金属カバー）に形成されるスリットと、アンテナコイルとの配置を説明するための斜視図である。 （Ａ）乃至（Ｃ）は、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置におけるスリットの配置を説明するための平面図である。 （Ａ）乃至（Ｃ）は、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置におけるスリットの配置を説明するための平面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、比較例となるアンテナ装置における態様を説明するための平面図である。 本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための評価方法の説明図であり、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は平面図である。 実施例１に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための通信性能の評価結果を示すグラフであり、（Ａ）はリーダライタのアンテナをｘ軸方向に移動させた場合のグラフであり、（Ｂ）はリーダライタのアンテナをｙ軸方向に移動させた場合のグラフである。 実施例２に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための通信性能の評価結果を示すグラフであり、（Ａ）はリーダライタのアンテナをｘ軸方向に移動させた場合のグラフであり、（Ｂ）はリーダライタのアンテナをｙ軸方向に移動させた場合のグラフである。 実施例３に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための通信性能の評価結果を示すグラフであり、（Ａ）はリーダライタのアンテナをｘ軸方向に移動させた場合のグラフであり、（Ｂ）はリーダライタのアンテナをｙ軸方向に移動させた場合のグラフである。 実施例４に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための通信性能の評価結果を示すグラフであり、（Ａ）はリーダライタのアンテナをｘ軸方向に移動させた場合のグラフであり、（Ｂ）はリーダライタのアンテナをｙ軸方向に移動させた場合のグラフである。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。

まず、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の構成について、図面を使用しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置が適用される無線通信システムの概略構成を示す斜視図であり、図２（Ａ）は、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置を備える電子機器の内部の一例を示す斜視図であり、図２（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の導電体（金属カバー）に形成されるスリットと、アンテナコイルとの配置を説明するための斜視図である。

本実施形態に係るアンテナ装置１は、電子機器３０に組み込まれ、外部機器と電磁界信号を介して通信する装置であって、例えば、図１に示すようなＲＦＩＤ用の無線通信システム１００に組み込まれて使用される。

無線通信システム１００は、図１に示すように、電子機器３０に備わるアンテナ装置１と、アンテナ装置１に対するアクセスを行う外部機器となるリーダライタ４０とを含む。ここで、アンテナ装置１とリーダライタ４０とは、図１に示す三次元直交座標系ＸＹＺのＸＹ平面において互いに対向するように配置されているものとする。

リーダライタ４０は、ＸＹ平面において互いに対向するアンテナ装置１に対して、Ｚ軸方向に磁界を発信する発信器として機能し、具体的には、アンテナ装置１に向けて磁界を発信するアンテナ４１と、アンテナ４１を介して誘導結合されたアンテナ装置１と通信を行う制御基板４２とを備える。

すなわち、リーダライタ４０は、アンテナ４１と電気的に接続された制御基板４２が配設されている。この制御基板４２には、一又は複数の集積回路チップ等の電子部品からなる制御回路４３が実装されている。この制御回路４３は、アンテナ装置１から受信されたデータに基づいて、各種の処理を実行する。

例えば、制御回路４３は、アンテナ装置１に対してデータを送信する場合、データを符号化し、符号化したデータに基づいて、所定の周波数（例えば、１３．５６ＭＨｚ）の搬送波を変調し、変調した変調信号を増幅し、増幅した変調信号でアンテナ４１を駆動する。また、制御回路４３は、アンテナ装置１からデータを読み出す場合、アンテナ４１で受信されたデータの変調信号を増幅し、増幅したデータの変調信号を復調し、復調したデータを復号する。

なお、制御回路４３では、一般的なリーダライタで用いられる符号化方式及び変調方式が用いられ、例えば、マンチェスタ符号化方式やＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調方式が用いられている。また、以下では、非接触通信システムにおけるアンテナ装置等について説明をするが、Ｑｉ（チー）等の非接触充電システムについても同様に適用することができるものとする。

アンテナ装置１は、例えばリーダライタ４０とＸＹ平面において対向するように配置される携帯電話機等の電子機器３０の筐体の内部に組み込まれる。本実施形態では、アンテナ装置は、誘導結合されたリーダライタ４０との間で通信可能となるアンテナコイル１２が実装されたアンテナ基板３を有するアンテナモジュール２と、アンテナコイル１２に流れる電流により駆動し、リーダライタ４０との間で通信を行う通信処理部１３と、例えば筐体として金属等からなる導電体とを備える。

アンテナモジュール２は、電子機器３０の筐体（導電体）の内部に設けられ、誘導結合されたリーダライタ４０との間で通信を行う。本実施形態では、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、アンテナモジュール２は、導電体１１と、アンテナコイル１２と、バッテリパック１５と、プリント基板１６と、ＳＩＭスロット１７を有するような携帯端末１０等で用いられる。

アンテナ基板３には、例えばフレキシブルプリンテッドサーキットなどの可撓性の導線１２ａにパターンニング処理などをすることによって形成されるアンテナコイル１２と、アンテナコイル１２と通信処理部１３とを電気的に接続する端子部１４とが実装されている。

アンテナコイル１２は、リーダライタ４０から発信される磁界を受けると、リーダライタ４０と誘導結合によって磁気的に結合され、変調された電磁波を受信して、端子部１４を介して受信信号を通信処理部１３に供給する機能を有する。アンテナコイル１２は、例えば、図２（Ａ）に示すように略矩形状をなし、外形に沿ってアンテナコイル１２の１本の導線１２ａが周回されており、その中心側が開口部１２ｂとなっている。すなわち、アンテナコイル１２は、その開口部１２ｂを介して導線１２ａを２次元状に巻回して設けられる。また、アンテナコイル１２は、導線１２ａが周回する主面が通信時にリーダライタ４０と図１に示すＸＹ平面において対向するように配置される。

通信処理部１３は、アンテナコイル１２に流れる電流により駆動し、リーダライタ４０との間で通信を行う。具体的に、通信処理部１３は、受信された変調信号を復調し、復調したデータを復号して、復号したデータを、当該通信処理部１３が有する内部メモリに書き込む。また、通信処理部１３は、リーダライタ４０に送信するデータを内部メモリから読み出し、読み出したデータを符号化し、符号化したデータに基づいて搬送波を変調し、誘導結合によって磁気的に結合されたアンテナコイル１２を介して変調された電波をリーダライタ４０に送信する。なお、通信処理部１３は、アンテナコイル１２に流れる電力ではなく、電子機器内に組み込まれたバッテリパックや外部電源などの電力供給手段から供給された電力によって駆動してもよい。

導電体１１は、例えば電子機器３０の筐体となる金属カバーとして設けられ、外部機器となるリーダライタ４０に対向する第１の導電体となる。導電体は、その他にも例えば、バッテリパック１５のように、携帯電話やスマートフォン、又はタブレットＰＣ等の電子機器の筐体内に設けられ、アンテナモジュール２の通信時にリーダライタ４０に対向する第２の導電体を構成するものがある。このように、導電体は、例えば、スマートフォンの筐体の内面に貼付されたメタルカバーや、スマートフォン内に収納されたバッテリパックの金属筐体、あるいは、タブレットＰＣの液晶モジュールの裏面に設けられた金属板等で使用されている。

導電体１１は、電気を比較的よく流すので、外部から交流磁界が加わると渦電流が発生し、磁界を跳ね返してしまう。筐体内部に設けられるバッテリパック１５のような第２の導電体に対しては、その端部にアンテナ装置を配置することで通信特性を向上させる先行技術が存在する。

しかしながら、電子機器３０の筐体に金属カバーとしての導電体１１を設ける場合には、導電体１１（金属カバー）に開口部を設ける従来例があるが、導電体１１（金属カバー）に開口部を設けることによって、導電体１１（金属カバー）の強度の低下やデザイン上の制約といった問題が生じていた。

そこで、本実施形態に係るアンテナ装置１は、上記課題を解決するために、図２（Ｂ）に示すように、開口部１２ｂを介して導線を２次元状に巻回して設けられ、外部機器（リーダライタ）４０と誘導結合されるアンテナコイル１２と、アンテナコイル１２の外部機器４０との対向面にアンテナコイル１２と重畳するように設けられる導電体１１とを備え、導電体１１には、アンテナコイル１２と少なくとも一部が重畳するようにスリット１８が形成されている。

このように、アンテナコイル１２を遮蔽する導電体１１に、アンテナコイル１２と少なくとも一部が重畳するようにスリット１８が形成されることにより、該スリット１８を通してアンテナコイル１２から発生した磁場が導電体１１から漏れ出ることができるため、導電体１１に開口部を設けなくても動作可能なアンテナ装置１０を実現することができる。

導電体１１は、例えば、携帯端末の金属カバー等である。金属の場合、その種類は特に限定されない。導電体１１は、アンテナコイル１２と外部機器４０との対向面にアンテナコイル１２と重畳するように設けられる。

スリット１８は、アンテナコイル１２と少なくとも一部が重畳するように導電体１１上に形成される。スリット１８は、導電体１１を貫通していれば、そこから磁場が漏れ出すことが可能となるため、幅はごく狭いものでよく、特に限定されない。スリット１８は、アンテナコイル１２と少なくとも一部が重畳していれば、アンテナコイル１２から発生した磁場がスリット１８を介して漏れ出ることで外部機器（リーダライタ）４０との通信が可能となる。以下、スリット１８の形成態様について、いくつかの実施形態を挙げながら説明する

図３（Ａ）乃至（Ｃ）、図４（Ａ）乃至（Ｃ）は、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置におけるスリットの配置を説明するための平面図である。また、スリットの配置を説明するために、便宜的に図３（Ａ）に示すように、アンテナコイル５２を上辺５２ａ、下辺５２ｂ、左辺５２ｃ、右辺５２ｄ及び開口部５２ｈに分けて示す。

図３（Ａ）に示すように、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置５０では、スリット５８は、アンテナコイル５２の少なくとも１辺（図３（Ａ）では右辺５２ｄ）と平面視で交差するように形成することができる。スリット５８を、アンテナコイル５２の少なくとも１辺を横切るように形成することでスリット５８を介して、アンテナコイル５２から発生した磁場が導電体から漏れ出る領域が増すため通信特性が向上する。特に、通信特性を良くするためには、スリット５８の一端は、アンテナコイル５２の開口部５２ｈの中心まで形成されていることが好ましい。なお、図３（Ａ）では、スリット５８は、アンテナコイル５２の右辺５２ｄと平面視で交差するように形成されているが、上辺５２ａ、下辺５２ｂ、左辺５２ｃ、右辺５２ｄのいずれと交差するように形成してもよい。

また、図示はしないが、スリット５８は、導電体５１上に複数形成されているようにしてもよい。スリット５８を複数形成することで、その分アンテナコイル５２から発生した磁場が導電体から漏れ出る領域が増すため通信特性が良くなる。スリット５８はアンテナコイル５２の１辺に複数形成されていてもよいし、上辺５２ａ、下辺５２ｂ、左辺５２ｃ、右辺５２ｄのいずれかに分散して形成されていてもよい。あるいは、スリット５８は、アンテナコイル５２の１辺と平面視で斜めに交差するように形成されていてもよい。

また、図３（Ｂ）に示すように、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置６０では、スリット６８はアンテナコイル６２の２辺（図３（Ｂ）では左辺６２ｃ及び右辺６２ｄ）と平面視で交差するように形成することができる。スリット６８がアンテナコイル６２の２辺（図３（Ｂ）では左辺６２ｃ及び右辺６２ｄ）と平面視で交差することにより、アンテナコイル６２の左辺６２ｃ側と、右辺６２ｄ側から磁場がスリット６８を介して漏れ出るようになるため、漏れ出る磁場の分布を対称にすることができる。スリット６８は、図３（Ｂ）のように、１本のスリット６８がアンテナコイル６２の左辺６２ｃ及び右辺６２ｄを横切るように形成されることが好ましいが、２本の別々のスリットによりそれぞれがアンテナコイル６２の左辺６２ｃ及び右辺６２ｄを横切るように形成してもよい。

また、図３（Ｃ）に示すように、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置７０では、２本のスリット（便宜的に、図３（Ｃ）において、第１のスリット７８、及び、第２のスリット７９とする。）がアンテナコイル７２の４辺と平面視で交差するように形成することができる。すなわち、第１のスリット７８がアンテナコイル７２の左辺７２ｃ及び右辺７２ｄを横断するように形成され、第２のスリット７９がアンテナコイル７２の上辺７２ａ及び下辺７２ｂを縦断するように形成されている。第１のスリット７８と第２のスリット７９は直交して略十字型を形成することが好ましいが、必ずしもこの態様に限定されるわけではない。２本のスリット７８、７９が直交してアンテナコイル７２の４辺と平面視で交差するように形成することで、４方向に対する漏れ出る磁場の分布を均一にすることができる。

次に、図４（Ａ）乃至（Ｃ）において、他の取りうる実施形態についても説明する。図４（Ａ）に示すように、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置１１０では、アンテナコイル１１２の少なくとも１辺（図４（Ａ）では右辺１１２ｄ）と平面視で交差するスリット１１８は、その一端が導電体１１１の端部にかけて形成されるようにすることができる。導電体１１１の端部にかけてスリット１１８を形成することで、通信時に導電体１１１に流れる渦電流のループを遮断し、渦電流が生じるのを防止することができ、通過する磁束の損失を抑制することができる。

または、図４（Ｂ）に示すように、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置１２０では、スリット１２８がアンテナコイル１２２の２辺（図４（Ｂ）では左辺１２２ｃ及び右辺１２２ｄ）を横断し、スリット１２８の両端が導電体１２１の端部に達していてもよい。この場合にも、スリット１２８が通信時に導電体１２１に流れる渦電流のループを遮断し、渦電流が生じるのを防止することができ、通過する磁束の損失を抑制することができる。なお、今まで形成するスリットの配置について説明してきたが、電子機器３０に既にスリットが形成されている場合には、当該スリットに合わせてアンテナコイル１２２を配置するようにしてもよい。例えば、携帯端末１０のヒンジ部に形成されるようなスリット状の隙間に対応するようにアンテナコイル１２２を配置するようにしてもよい。

本発明の一実施形態に係るアンテナ装置においては、アンテナコイルの形状は略正方形や略矩形状のものには限定されず、例えば六角形、八角形等の多角形、円形、楕円形や内形が曲線状のアンテナコイルであってもよい。その中でも、図４（Ｃ）に示すように、アンテナコイル１３２は、開口部１３２ｈを介して幅方向に対向する導線が互いに近接するように巻回して設けられているようにすることが好ましい。すなわち、アンテナコイル１３２の形状が長手方向に細長い略短冊形状とすることが好ましい。アンテナコイル１３２を、開口部１３２ｈを介して幅方向に対向する導線が互いに近接するようにすることで、アンテナコイル１３２の各辺がスリット１３８に近くなるため、通信特性がさらに良くなる。また、スリット１３８の形成については、上述したアンテナ装置５０、６０、７０、１１０、１２０におけるスリットの形成と同様であるが、例えば、図４（Ｃ）に示すように、スリット１３８は、略短冊形状のアンテナコイル１３２の短辺（図４（Ｃ）では左辺１３２ｃ及び右辺１３２ｄ）を横断するように形成することが好ましい。また、略短冊形状のアンテナコイル１３２を用いることにより、省スペース化を実現することもできる。

なお、以上説明したアンテナ装置において、アンテナコイル１２のリーダライタ４０との対向面と反対側には、アンテナコイル１２と重畳するように、磁性シートが設けられていてもよい。磁性シートは、酸化鉄や酸化クロム、コバルト、フェライト等の磁性体から形成され、アンテナ装置１の通信特性を高めるために、アンテナ装置１の通信時にリーダライタ４０から送られる磁束をアンテナコイル１２の中心側に向けて誘導する機能を有する。

以上説明したように、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置では、導電体に開口部を設けなくても、十分な通信特性を得ることができ、強度の面やデザイン性の観点からも優れたアンテナ装置とすることができる。

以下に、本発明の実施例及び比較例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例によって何ら限定されるものではない。

本発明の一実施形態に係るアンテナ装置にいくつかの形態のスリットをアンテナコイルと重畳する導電体上に形成した際における作用・効果を以下の実施例１〜４及び比較例１、２を用いて検証した。

（実施例１）
実施例１では、外形２０ｍｍ×２０ｍｍで１．０ｍｍピッチで４ターンのコイルを外形１００ｍｍ×１００ｍｍで厚み０．３ｍｍのアルミ板の下に０．０５ｍｍのギャップで配置した。アンテナコイルの下にはアンテナコイル外形と同一サイズで厚さ０．１ｍｍのフェライトシート（磁性シート）を貼り付けた。アルミ板には、アンテナコイルの１辺を横切るスリット（３０ｍｍ×０．５ｍｍ）を設けた（図３（Ａ）参照）。

（実施例２）
実施例２では、アルミ板にアンテナコイルの２辺を横切るスリット（５０ｍｍ×０．５ｍｍ）を設けた（図３（Ｂ）参照）こと以外は、実施例１と同様のアンテナ装置を用いた。

（実施例３）
実施例３では、アルミ板にアンテナコイルの４辺を横切る２本のスリット（各５０ｍｍ×０．５ｍｍ）を十字形に設けた（図３（Ｃ）参照）こと以外は、実施例１と同様のアンテナ装置を用いた。

（実施例４）
実施例４では、外形４０ｍｍ×１０ｍｍで１．０ｍｍピッチで４ターンのコイルを用い、アルミ板にアンテナコイルの短辺の２辺を横切るスリット（５０ｍｍ×０．５ｍｍ）を設けた（図４（Ｃ）参照）こと以外は、実施例１と同様のアンテナ装置を用いた。

（比較例１）
比較例１では、アルミ板２０１のアンテナコイル２０２の内側と重畳する部分に１０ｍｍ×１０ｍｍの開口部２０３を設けた（図５（Ａ）参照）こと以外は、実施例１と同様のアンテナ装置２００を用いた。

（比較例２）
比較例２では、アルミ板２１１のアンテナコイル２１２の外側と重畳する部分に、アンテナコイル２１２の外形と略同一の２０ｍｍ×２０ｍｍの開口部２１３を設けた（図５（Ｂ）参照）こと以外は、実施例１と同様のアンテナ装置２１０を用いた。

図６は、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための評価方法の説明図であり、（Ａ）は、斜視図であり、（Ｂ）は、平面図である。実施例１〜４及び比較例１、２のそれぞれについて、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、対向するリーダライタを所定の方向に移動させた場合の結合係数ｋをシミュレーションで求めた。

具体的な評価条件としては、次のようにした。すなわち、リーダライタのアンテナ３０１は、ｘｙ軸方向で規定される外形直径が７０ｍｍの２巻コイル３２１ａとした。リーダライタのアンテナ３０１を、実施例１〜４及び比較例１、２の各アンテナ装置と対向させ、リーダライタのアンテナ３０１を図６（Ｂ）に示すようにｘ軸方向（図６（Ｂ）の下方向）及びｙ軸方向（図６（Ｂ）の右方向）に移動させて、アンテナ装置のアンテナ３１２とリーダライタ側のアンテナコイル３２１ａの相対的な位置関係を変化させたときの通信特性（結合係数ｋ）について評価した。なお、ｚ軸方向で規定されるリーダライタのアンテナコイル３２１ａとアンテナ装置のアンテナコイル３１２との距離は、２０ｍｍとした。

図７は、実施例１に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための通信性能の評価結果を示すグラフであり、（Ａ）はリーダライタのアンテナをｘ軸方向に移動させた場合のグラフであり、（Ｂ）はリーダライタのアンテナをｙ軸方向に移動させた場合のグラフである。比較例１のように、アルミ板の開口部がアンテナコイルの内径より小さい場合には、アルミ板の開口部を通して磁束がほとんど漏れ出ないため、結合係数ｋはほぼ０に近い値となった。また、比較例２のように、アルミ板の開口がアンテナコイルの外形と同じ場合、アルミ板の開口部を通して磁束が漏れ出すことができ、結合係数ｋが０．００３〜０．００７の間で推移していた。これに対して、実施例１にかかるアンテナ装置では、アルミ板にアンテナコイルの１辺を横切るスリットを設けることにより、比較例２を超える通信特性が得られていることが分かった。なお、実施例１では、スリットは、アンテナコイルの１辺を横切るように形成されているため、結合係数ｋの分布の中心がシフトしていた。

図８は、実施例２に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための通信性能の評価結果を示すグラフであり、（Ａ）はリーダライタのアンテナをｘ軸方向に移動させた場合のグラフであり、（Ｂ）はリーダライタのアンテナをｙ軸方向に移動させた場合のグラフである。実施例２にかかるアンテナ装置においても、アルミ板にアンテナコイルの２辺を横切るスリットを設けることにより、比較例２を超える通信特性が得られていることが分かった。また、実施例２では、スリットがアンテナコイルの２辺を横切る事で、実施例１と比較して、結合係数ｋの分布が対称になっていることが分かった。

図９は、実施例３に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための通信性能の評価結果を示すグラフであり、（Ａ）はリーダライタのアンテナをｘ軸方向に移動させた場合のグラフであり、（Ｂ）はリーダライタのアンテナをｙ軸方向に移動させた場合のグラフである。実施例３にかかるアンテナ装置においても、アルミ板にアンテナコイルの４辺を横切るスリットを設けることにより、比較例２を超える通信特性が得られていることが分かった。また、実施例３では、スリットがアンテナコイルの４辺を横切る事で、実施例１や実施例２と比較して、ｘ軸及びｙ軸方向のいずれの変位についても結合係数ｋの分布が対称になっていることが分かった。

図１０は、実施例４に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための通信性能の評価結果を示すグラフであり、（Ａ）はリーダライタのアンテナをｘ軸方向に移動させた場合のグラフであり、（Ｂ）はリーダライタのアンテナをｙ軸方向に移動させた場合のグラフである。実施例４に係るアンテナ装置のように、略短冊形状のアンテナコイルを用いることにより、正方形状のアンテナコイルにスリットを形成した実施例２よりも優れた通信特性を有することが分かった。

このように、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置は、導電体に開口部を設ける必要がないため、強度的にも優れており、またデザイン性の面でも制約の少ない、優れた通信特性を有するアンテナ装置とすることができる。

１、５０、６０、７０、１１０、１２０、１３０、２００、２１０ アンテナ装置、２ アンテナモジュール、３ アンテナ基板、１０ 携帯端末、１１、５１、６１、７１、１１１、１２１、１３１、２０１、２１１ 導電体、１２、５２、６２、７２、１１２、１２２、１３２、２０２、２１２ アンテナコイル、１２ａ 導線、１２ｂ 開口部、１３ 通信処理部、１４ 端子部、１５ バッテリパック、１６ プリント基板、１７ ＳＩＭスロット、１８、５８、６８、７８、７９、１１８、１２８、１３８ スリット、３０ 電子機器、４０ 外部機器（リーダライタ）、４１ アンテナ、４２ 制御基板、４３ 制御回路、５２ａ、６２ａ、７２ａ、１１２ａ、１２２ａ、１３２ａ 上辺、５２ｂ、６２ｂ、７２ｂ、１１２ｂ、１２２ｂ、１３２ｂ 下辺、５２ｃ、６２ｃ、７２ｃ、１１２ｃ、１２２ｃ、１３２ｃ 左辺、５２ｄ、６２ｄ、７２ｄ、１１２ｄ、１２２ｄ、１３２ｄ 右辺、５２ｈ、６２ｈ、７２ｈ、１１２ｈ、１３２ｈ 開口部、１００ 無線通信システム、２０３、２１３ 開口部、３０１ リーダライタのアンテナ、３１２ アンテナ装置のアンテナコイル、３２１ａ リーダライタのアンテナコイル

Claims (6)

1. 電子機器に組み込まれ、外部機器と電磁界信号を介して通信するアンテナ装置であって、
   その開口部を介して導線を２次元状に巻回して設けられ、前記外部機器と誘導結合されるアンテナコイルと、
   前記アンテナコイルの前記外部機器との対向面に該アンテナコイルと重畳するように設けられる導電体と、を備え、
   前記導電体には、前記アンテナコイルと少なくとも一部が重畳するようにスリットが形成されているアンテナ装置。
2. 前記スリットは、前記アンテナコイルの少なくとも１辺と平面視で交差する請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記スリットが複数形成されている請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置。
4. 複数形成されている前記スリットのうち、少なくとも２本のスリットが直交している請求項３に記載のアンテナ装置。
5. 前記スリットは少なくとも一端が前記導電体の端部にかけて形成されている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
6. 前記アンテナコイルは、前記開口部を介して幅方向に対向する前記導線が互いに近接するように巻回して設けられている請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のアンテナ装置。