JP3113882B2

JP3113882B2 - 近距離通信用アンテナ及びその使用方法

Info

Publication number: JP3113882B2
Application number: JP07130800A
Authority: JP
Inventors: 昭七斉藤; 正弘藤本; 勝久折原; 進柳堀
Original assignee: Sony Chemicals Corp
Current assignee: Dexerials Corp
Priority date: 1995-05-29
Filing date: 1995-05-29
Publication date: 2000-12-04
Anticipated expiration: 2015-12-04
Also published as: JPH08330839A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動改札システ
ム、入退室管理システム等における定期券、管理カード
等の非接触情報カードとカードリーダライタとの間で電
磁誘導により情報信号を送受信するのに使用して好適な
近距離通信用アンテナ及びその使用方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、例えば自動改札システム、入退室
管理システム等における定期券、管理カード等の非接触
情報カードとカードリーダライタとの間で電磁誘導によ
り識別番号、入退室、期限日等の情報を送受信するよう
にしたものが提案されている。

【０００３】この自動改札システム、入退室管理システ
ム等の情報カードシステムの例を図１８に示す。図１８
において、１はカードリーダライタを示し、２はこのカ
ードリーダライタ１と電磁誘導で情報信号の送受信を行
う非接触情報カードである。

【０００４】このカードリーダライタ１において、１０
はＣＰＵ（中央処理装置）より成る主制御部、１１は上
位インターフェース制御回路を示し、この主制御部１０
よりの送信情報のデジタル信号をパラレル−シリアル変
換するＰ／Ｓ変換回路１２を介してデジタル変調例えば
ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調、又はＦＳＫ
（Frequency Shift Keying) 変調し、その信号を増幅す
るデジタル変調・増幅回路１３に供給し、このデジタル
変調・増幅回路１３の出力側に得られる被変調波を送信
アンテナ１４に供給する。１５は周波数が数１００ｋＨ
ｚの搬送波信号を発振する搬送波発振器である。

【０００５】また、１６はカードリーダライタの受信ア
ンテナを示し、この受信アンテナ１６に得られるデジタ
ル変調波を増幅し、復調する増幅・復調回路１７に供給
し、この増幅・復調回路１７の出力側に得られる復調さ
れたデジタル信号をシリアル−パラレル変換するＳ／Ｐ
変換回路１８を介して主制御部１０に供給する如くす
る。

【０００６】また、非接触情報カード２において、２０
は送信アンテナ１４よりの変調波を電磁誘導により受信
する受信アンテナを示す。この電磁誘導により数１００
ｋＨｚの搬送波信号の被変調波を送受信する例として、
図１９に示す如く送信アンテナ１４としてループアンテ
ナを使用すると共に、受信アンテナ２０を使用し、この
ループアンテナ１４に供給される数１００ｋＨｚの無線
周波電流によって、このループアンテナ１４の近傍に生
ずる磁界の変化により、受信アンテナ２０に誘起する信
号により通信を行うようにする。

【０００７】この受信アンテナ２０に得られる変調波を
増幅し、復調例えばＡＳＫ復調又はＦＳＫ復調する増幅
・復調回路２１に供給し、この増幅・復調回路２１の出
力側に得られるデジタル信号をシリアル−パラレル変換
するＳ／Ｐ変換回路２２を介してＣＰＵより成る主制御
部２３に供給する。

【０００８】この主制御部２３においては、このデジタ
ル信号による情報が読み出し指令信号、書き込み指令信
号、書き込み情報等であるかを判断し、データメモリ２
４に所定の信号を供給する如し、この主制御部２３によ
りデータメモリ２４の書き込み、読み出し指令等を行う
如くする。

【０００９】また、このデータメモリ２４より読み出し
た情報信号であるデジタル信号を主制御部２３に供給
し、この主制御部２３よりの読み出した情報信号である
デジタル信号をパラレル−シリアル変換するＰ／Ｓ変換
回路２５を介して、デジタル変調例えばＡＳＫ変調し、
その信号を増幅するデジタル変調・増幅回路２６に供給
し、このデジタル変調・増幅回路２６の出力側に得られ
る被変調波をカードリーダライタ１の受信アンテナ１６
にこの被変調波を電磁誘導により伝送する送信アンテナ
２７に供給する如くする。２８は数１００ｋＨｚの周波
数の搬送波信号を発振する搬送波発振器である。

【００１０】従来の情報カードシステムは上述の如く構
成されているので、情報を非接触情報カードに書き込み
を行うときは、まず、書き込み命令信号と書き込み情報
信号がカードリーダライタ１の主制御部１０よりＰ／Ｓ
変換回路１２を介してデジタル変調・増幅回路１３に供
給され、これが変調されて送信アンテナ１４に供給され
る。

【００１１】送信アンテナ１４に供給された信号と同じ
信号が電磁誘導により、非接触情報カード２の受信アン
テナ２０に誘起され、この誘起された信号はこの非接触
情報カード２の増幅・復調回路２１で情報信号であるデ
ジタル信号に復調され、この復調されたデジタル信号が
Ｓ／Ｐ変換回路２２でシリアル−パラレル変換されて主
制御部２３に供給される。

【００１２】この主制御部２３でこの送信されたデジタ
ル信号を書き込み命令信号及び書き込み情報信号を識別
し、この書き込み情報信号をデータメモリ２４に書き込
み格納する。

【００１３】また、この非接触情報カード２のデータメ
モリ２４より指定の情報を読み出すときは、上述書き込
み動作の場合と同様にして、カードリーダライタ１から
この非接触情報カード２にデジタル変調信号としてデジ
タル読み出し命令信号が伝送される。

【００１４】この非接触情報カード２の主制御部２３に
おいては、このカードリーダライタ１から伝送された読
み出し命令を検出し、この命令によって指定されたデー
タメモリ２４の領域から指定情報を読み出し、この読み
出した情報信号であるデジタル信号をＰ／Ｓ変換回路２
５でシリアル信号に変換してデジタル変調・増幅回路２
６で変調して、この情報信号のデジタル変調信号を得、
このデジタル変調信号を送信アンテナ２７を介して電磁
誘導によりカードリーダライタ１の受信アンテナ１６に
伝送される。

【００１５】受信アンテナ１６に伝送されたこの変調信
号を増幅・復調回路１７にて情報信号であるデジタル信
号とし、この情報信号であるデジタル信号をＳ／Ｐ変換
回路１８にてパラレル信号に変換して、元のデジタル信
号の情報信号とし、これを主制御部１０に供給する如く
する。尚、図１８において、カードリーダライタ１にお
ける送信アンテナと受信アンテナ１６を、送受信を兼ね
た１つのアンテナによって構成することができる。ま
た、非接触情報カード２における受信アンテナ２０と送
信アンテナも、送受信を兼ねる１つのアンテナによって
構成することができる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】斯る従来の情報カード
システムにおいては、カードリーダライタ１と非接触情
報カード２との間で電磁誘導により情報信号を送受信す
る送信アンテナ１４としてループアンテナが使用されて
いた。

【００１７】斯る送信アンテナ１４としてのループアン
テナは波長に比べて充分小さいものが使用され、この通
信領域は波長に比べて充分小さいので、静磁界のみと考
えられ、図２０に示す如き磁界分布となる。１４ａは磁
力線を示す。

【００１８】この為、この通信領域が、前後、左右、上
下で対称となる。この場合、電波法の規制内での放射電
磁界強度（３ｍ離れた位置で５００μＶ／ｍ）に制限す
ると通信距離が短くなり、通信品質の確保が困難となる
不都合があった。

【００１９】またループアンテナは指向性が弱いためこ
のループアンテナの近傍の金属に影響を受け易い不都合
がある。

【００２０】また、この送信アンテナ１４として図２１
に示す如く、強磁性体より成るポットコア３０の溝部に
アンテナ線２９を巻装することが考えられる。この場
合、磁力線は中央の凸状コア３０ａより外周の円環状コ
ア３０ｂを結ぶものとなるが、このときは全方向に漏洩
磁束を生じるので、周囲金属の影響を受けやすい。

【００２１】また図２２に示す如く、この図２１のアン
テナをカードリーダライタ１の送信アンテナ１４として
使用し、非接触情報カード２を移動させる場合（例えば
自動改札システムとして使用したとき）、この非接触情
報カード２をどの方向からも走査は可能であるが、全方
向に磁束が生じているので、この非接触情報カード２が
受信する磁束密度が小さくなり、この場合、磁束密度を
大きくするためには、磁気コアであるポットコア３０を
小さくしなければならず、通信領域が小さくなる不都合
があった。

【００２２】本発明は、上述の点に鑑み、電波法の規制
範囲内で良好な送受信ができるようにした近距離通信用
アンテナ及びその使用方法を提案せんとするものであ
る。

【００２３】

【課題を解決するための手段】第１の本発明に係る近距
離通信用アンテナは、カードリーダライタと非接触情報
カードとの間で情報信号を電磁誘導により送信又は送受
信するようにしたカードリーダライタ側の近距離通信用
アンテナにおいて、磁束が出入りする２つ以上の開口面
を有する匣体に、情報信号を送信又は送受信するための
コイルを装着して成り、且つ匣体がシールド機能を有し
た構成とする。

【００２４】第２の本発明に係る近距離通信用アンテナ
は、第１の発明の近距離通信用アンテナにおいて、その
匣体にスリットを形成した構成とする。

【００２５】第３の本発明に係る近距離通信用アンテナ
は、第１又は第２の発明の近距離通信用アンテナにおい
て、その匣体の内部に磁性材を配置した構成とする。

【００２６】第４の本発明に係る近距離通信用アンテナ
は、第１，第２又は第３の近距離通信用アンテナにおい
て、そのコイルを形成する導体を、平角線にした構成と
する。

【００２７】第５の本発明に係る近距離通信用アンテナ
は、カードリーダライタと非接触情報カードとの間で情
報信号を電磁誘導により送信又は送受信するようにした
カードリーダライタ側の近距離通信用アンテナにおい
て、磁束が出入りする１つの開口面を有する匣体の内部
に、磁性材に導体を巻回したコイルを挿入して成り、且
つ匣体がシールド機能を有した構成とする。

【００２８】

【００２９】第６の本発明に係る近距離通信用アンテナ
は、第５の発明の近距離通信用アンテナにおいて、その
コイルを形成する導体を、平角線にした構成とする。

【００３０】第７の本発明に係る近距離通信用アンテナ
の使用方法は、上述した第１，第２，第３，第４，第５
又は第６の発明の近距離通信用アンテナを、そのアンテ
ナの磁束方向が非接触情報カードの移動方向に沿うよう
に配置して使用する。

【００３１】

【作用】第１の本発明に係る近距離通信用アンテナによ
れば、シールド機能を有する匣体に装着したコイルから
は情報信号に伴った磁束が発生する。この磁束は、１つ
の開口面から匣体外部に出て、他の開口面から匣体内部
に戻る磁束と、匣体を構成する例えば金属板を通過しよ
うとする磁束に分けられる。

【００３２】匣体の金属板を通過しようとする磁束のう
ち、匣体に直交する成分Ｒは匣体に渦電流を発生させ
る。この渦電流により発生する磁束−Ｒは上記成分Ｒの
磁束を打ち消す方向に発生するため、匣体を通過ようと
する磁束の大部分は、匣体の面に沿って通過する成分Ｑ
のみとなる。

【００３３】従って、コイルによって発生する磁束の大
部分は、匣体の１つの開口面から匣体外部に出て他の開
口面から匣体内に戻る磁路を形成するので、有害な漏れ
磁束のないアンテナが得られる。即ち、コイルにより発
生する主磁束の磁界強度は指向性をもち、通信領域外へ
の漏れ磁束が少ないので、電波法の規制範囲内で通信領
域を長くでき、良好な送受信ができ、また、漏れ磁束に
よる近傍の導体への干渉が少ない。

【００３４】第２の本発明に係る近距離通信用アンテナ
においては、第１の発明において、その匣体にスリット
を形成することにより、磁路と鎖交する電流が匣体に誘
起されるを阻止することができ、この誘起電流による逆
向き磁束の発生が阻止され、さらに漏れ磁束の少ないア
ンテナとなる。

【００３５】第３の本発明に係る近距離通信用アンテナ
においては、第１又は第２の発明において匣体の内部に
磁性材を配置することにより、匣体内部の磁気抵抗が小
さくなり、匣体内部を磁束が通過し易くなる。

【００３６】第４の本発明に係る近距離通信用アンテナ
においては、第１，第２又は第３の発明においてコイル
を形成する導体を平角線とすることにより、一本一本の
コイル導体間の隙間を無くし、またコイルと匣体内壁と
の間の隙間が少なくなり、無駄な局部漏洩磁束の発生が
抑えられる。

【００３７】第５の本発明に係る近距離通信用アンテナ
においては、コイルによって発生する磁束の大部分は、
匣体の開口面の１部から匣体外部に出て、開口面の他部
から匣体内に戻る磁路を形成するので、有害な漏れ磁束
のないアンテナが得られる。即ち、コイルにより発生す
る主磁束の磁界強度は指向性をもち、通信領域外への漏
れ磁束が少ないので、電波法の規制範囲内で通信領域を
長くでき、良好な送受信ができ、また、漏れ磁束による
近傍の導体への干渉が少ない。また、磁束が出入りする
１つの開口面を有する匣体内部に、磁性材に導体を巻回
したコイルを挿入することにより、匣体内においてコイ
ルから発生した磁束の大部分が磁性材を通ることにな
り、さらに漏れ磁束の少ないアンテナが得られる。

【００３８】

【００３９】第６の本発明に係る近距離通信用アンテナ
においては、第５の発明においてコイルを形成する導体
を平角線とすることにより、一本一本のコイル導体間の
隙間を無くし、またコイルと匣体内壁との間の隙間が少
なくなり、無駄な局部漏洩磁束の発生が抑えられる。

【００４０】第７の本発明に係る近距離通信用アンテナ
の使用方法においては、上述した本発明の近距離通信用
アンテナを、そのアンテナの磁束方向が非接触情報カー
ドの移動方向に沿うように配置することにより、交信範
囲が長くなり、通信を確実なものとすることができる。

【００４１】

【実施例】本発明に係る近距離通信用アンテナは、磁束
が出入りする開口面を１つ又は２つ以上有する金属製の
匣体と、この匣体に装着したコイル、即ちアンテナコイ
ルとを有して成る。匣体は、一般に導体、好ましくは金
属、更に好ましくは銅板により作成されるが、シールド
機能を有するものであれば、特に限定されない。

【００４２】匣体の開口面が２つ以上ある場合には、開
口面同士をつなぐように、匣体にスリット（溝）を設け
る。

【００４３】匣体の大きさ、形状は特に限定されない
が、Ｕ字型又はＥ字型で構成すれば磁束が一方向に閉じ
易く、また、非接触情報カードの移動方向にアンテナの
磁束方向が沿うので、交信範囲を広くとることができ
る。

【００４４】匣体内部に磁性体（磁性コア）を挿入する
ことができる。磁性体としては、匣体内の全体又は一部
に挿入することができる。

【００４５】磁性体は、通常フェライトコアを使用する
ことができ、その形状は匣体内部に挿入できるものであ
れば、特に限定はない。

【００４６】コイルは、通常、導体を巻回したもの、導
体をボビンに巻回したもの、導体を磁性体コアに巻回し
たもの、さらにはエッチングでスパイラルに作成したも
の等を使用することができる。

【００４７】コイルとしては、特に、平角線の導体を隙
間なく巻回したものを用いるを可とする。

【００４８】以下、図面を参照して本発明に係る近距離
通信用アンテナ及びその使用方法の実施例を説明する。

【００４９】本例においても、前述の図１８に示す如
く、主制御部１０よりの送信情報のデジタル信号をパラ
レル−シリアル変換するＰ／Ｓ変換回路１２を介してデ
ジタル変調例えばＡＳＫ変調し、その信号を増幅するデ
ジタル変調・増幅回路１３に供給し、このデジタル変調
・増幅回路１３の出力側に得られる被変調波を送信アン
テナ１４に供給する。

【００５０】尚、本例においても、図１８に示すカード
リーダライタ１における送信アンテナ１４と受信アンテ
ナ１６を、送受信を兼ねた１つのアンテナによって構成
することができる。また、非接触情報カード２における
受信アンテナ２０と送信アンテナも、送受信を兼ねる１
つのアンテナによって構成することができる。非接触情
報カード２側の送受信アンテナは、例えば金属薄膜又は
金属箔をエッチングして形成したものを使用することが
できる。

【００５１】本例においては、この情報カードシステム
の送信アンテナ１４、又は送信アンテナ１４と受信アン
テナ１６を兼ねた送受信用アンテナとなる近距離通信用
アンテナに適用した場合である。

【００５２】図１は、原理的説明をするための本発明に
係る近距離通信用アンテナの一実施例を示す。本例の近
距離通信用アンテナ３１は、Ｕ字型の筒体をなしその水
平部３２の両端から垂直方向に延びる垂直部３３ａ，３
３ｂの端面が開口面３４ａ，３４ｂとされた金属製の匣
体３５と、この匣体３５に装着された送受信用のコイル
（いわゆるアンテナコイル）３６とを有して成る。匣体
３５は、いわゆる磁気シールド可能な金属、即ち非磁性
導体、例えば銅にて形成される。この匣体３５は、コイ
ル３６から発生する磁束を匣体３５内に沿って導くため
の導磁筒体となるもので、磁束を通したい部分を空気や
プラスティックとして、その周囲を金属板で囲むように
して構成される。

【００５３】コイル３６は、本例では匣体３５内の一方
の垂直部３３ｂの内周面に沿って巻回されるように配さ
れる。

【００５４】コイル３６は匣体３５内の他の位置に装着
することも可能であり、または、匣体３５の外側に巻回
するようにして装着することも可能である。

【００５５】筒状の匣体３５には、図２に示すように、
コイル３６による磁路と鎖交するショート回路、即ち電
流ｉ₁，ｉ₂，ｉ₃等が誘起されないよにスリット
（溝）３７が形成される。このスリット３７は、両開口
面３４ａ及び３４ｂをつなぐような水平部３２及び両垂
直部３３ａ，３３ｂにわたる内側のＵ字形状に沿う導磁
筒体全長にわたって形成される。

【００５６】次に、かかる構成の近距離通信用アンテナ
３１の作用を説明する。金属製の匣体３５の内部に配置
されたコイル３６からは、情報信号を伴った磁束が全方
向に発生する。即ち、図２に示すように、磁束は、一方
の開口面３４ａから匣体３５の外部に出て他方の開口面
３４ｂから匣体３５の内部に戻る磁束Ｓと、匣体３５の
金属板を通過しようとする磁束Ｐとに分けられる。

【００５７】高周波交番磁束を考えると、図３に示すよ
うに、匣体３５の金属板を通過しようとする磁束Ｐのう
ち、金属板３５を直交する成分Ｒは金属板３５に渦電流
を発生させる。そして、この渦電流により発生する磁束
−Ｒは、元の磁束Ｒを打ち消す方向に発生し、結果とし
て、金属板３５は反磁性体として働き金属板３５を突っ
切る磁束Ｒはなくなり、磁束Ｐの大部分は、金属板３５
に沿って流れる成分Ｑのみとなる。

【００５８】このため、コイル３６によって発生する磁
束の大部分は、匣体３５、即ち導磁筒体内を通り一方の
開口面３４ａから匣体外部に出て他方の開口面３４ｂか
ら匣体内部に戻る磁路を形成し、磁束が閉じることにな
り有害な漏れ磁束が殆ど抑えられる。

【００５９】そして、匣体３５にスリット３７を形成す
ることにより、匣体３５に図２に示す磁路と鎖交する電
流ｉ₁，ｉ₂，ｉ₃の誘起が阻止され、この電流ｉ₁，
ｉ₂，ｉ₃によって磁路を流れる本来の磁束と逆向きの
磁束の発生を抑えることができる。

【００６０】一方、因みに図４に示すＵ字型の磁性体
（例えばフェライトコア）４１にコイル４２を巻装して
Ｕ字型磁気回路を形成して成るアンテナの場合、磁気効
率が高く、高感度であり、Ｕ字型磁路を通って両端間に
流れる有用な磁束４３が得られるも、反面、Ｕ字型磁性
材の一端から裏面に向かう漏れ磁束４４が発生し、この
漏れ磁束４４によって例えば周辺に近接導体や雑音源等
が有ると影響を受け易く、読み取り間違いの原因になる
恐れが生ずる。

【００６１】しかし、図１に示す本例の近距離通信用ア
ンテナ３１においては、磁気シールド可能な金属による
匣体３５によって、例えば開口面３４ｂから出て匣体裏
面に向かう有害な漏れ磁束３９の発生が阻止される。

【００６２】この様に、本例の近距離通信用アンテナ３
１によれば、コイル３６より発生する情報信号を伴った
主磁束４０は両開口面３４ａ及び３４ｂ間の方向のみに
発生し、この磁界強度は指向性をもつので、電波法の規
制範囲内で通信領域を十分確保できると共に、通信領域
外への漏れ磁束が抑えられるので、アンテナ近傍の導体
（例えば金属）への干渉の少ない高性能アンテナが得ら
れる。特に、アンテナから多少離れた所まで通信したい
場合は、元々外部の磁気抵抗が大きいので匣体３５の内
部の磁気抵抗が多少大きくなっても極端な性能低下は起
こらない。

【００６３】また、匣体３５が中空であるときには、非
常に軽量となり、且つ安価である。

【００６４】一方、本例では、図５で示すように上記近
距離通信用アンテナ３１を開口面３４ａ及び３４ｂ間の
アンテナの磁束方向が図１８に示す非接触情報カード２
の移動方向ａに沿うように配置して使用する。この様に
近距離通信用アンテナ３１を非接触情報カード２の移動
方向ａに沿って配置することにより、通信領域を長くす
ることができる。

【００６５】図６は、本発明に係る近距離通信用アンテ
ナの他の実施例を示す。本例の近距離通信用アンテナ４
７は、図１に示すと同様の２つの開口面３４ａ及び３４
ｂを有するＵ字型の匣体３５内の磁気回路の一部又は全
部を磁性材、例えばフェライトコア４８で置き替えて構
成する。図示の例では、匣体３５の一方の垂直部３３ｂ
内に直方体のフェライトコア４８にコイル３６を巻回し
たものを挿入している。

【００６６】この実施例の近距離通信用アンテナ４７に
よれば、Ｕ字型の匣体３５で構成される磁気回路にフェ
ライトコア４８が挿入されることにより、図１の近距離
通信用アンテナ３１に比べて、磁気回路の磁気抵抗をよ
り低減し、磁束が通り易くなり、有害な漏れ磁束をさら
に少なくすることができ、主磁束の放射効率を向上する
ことができる。

【００６７】フェライトコア４８は、金属製の匣体３５
によって磁気シールドされているので、フェライトコア
からの本来欲しくない有害な漏れ磁束を抑圧することが
できる。フェライトコア４８を挿入することにより、重
量が大きくなるも、高効率で近接導体への干渉の少ない
高性能アンテナが得られる。

【００６８】挿入するフェライトコア４８の量を選んで
性能、重量やコストに合わせて実用的な選択を行えば、
有害な漏れ磁束の少ない良質で適切な近距離通信用アン
テナが得られる。

【００６９】図７及び図８は、本発明に係る近距離通信
用アンテナの他の実施例を示す。本実施例の近距離通信
用アンテナ５１は、３つの開口面５２ａ，５２ｂ及び５
２ｃを有するＥ字型の筒体からなる金属製の匣体、即
ち、水平部５５と、この両端及び中央により垂直に延び
る垂直部５６ａ，５６ｂ及び５６ｃを有し、各垂直部５
６ａ，５６ｂ及び５６ｃの端面が開口面５２ａ，５２ｂ
及び５２ｃとされた匣体５３と、この匣体５３内、本例
では中央の開口面５２ｂを有する垂直部５６ｂ内にコイ
ル３６を巻回したコイルボビン５４を挿入配置して構成
する。

【００７０】Ｅ字型の匣体５３は、前述のＵ字型匣体３
５と同様の金属板にて形成される。また、このＥ字型の
匣体５３においても、前述したと同様に磁路と鎖交する
ショート回路が生じないように、その開口面５２ａ及び
５２ｂ、開口面５２ｂ及び５２ｃを夫々つなぐスリット
（溝）５７が形成される。

【００７１】この実施例の近距離通信用アンテナ５１に
よれば、コイル３６によって発生する磁束５０ａ，５０
ｂは、匣体５３の中央の開口面５２ｂから匣体外部に出
て他の両端の開口面５２ａ及び５２ｂから匣体内部に戻
る磁路を形成し、磁束５０ａ，５０ｂが閉じることにな
り、図１と同様に有害な漏れ磁束が抑えられる。即ち、
コイル３６より発生する主磁束５０ａ，５０ｂは中央の
開口面５２ｂと両端の開口面５２ａ，５２ｃとの間の方
向のみに発生し、この磁界強度は指向性をもつので、通
信領域外への磁束の漏れが少なく、電波法の規制範囲内
で通信領域を十分確保、即ち長くできると共に、有害な
漏れ磁束が殆ど抑えられるので、近傍の導体への干渉の
少ない高性能アンテナが得られる。

【００７２】図９は、本発明に係る近距離通信用アンテ
ナの他の実施例を示す。この実施例の近距離通信用アン
テナ５７は、図７の近距離通信用アンテナ５１におい
て、コイルボビン５４に巻回したコイル３６に代えて、
磁性材、例えばフェライトコア４８にコイル３６を巻回
したものを中央の開口面５２ｂ間に挿入配置して構成す
る。

【００７３】この実施例の近距離通信用アンテナ５７に
よれば、Ｅ字型の匣体５３で構成される磁気回路にフェ
ライトコア４８が挿入されることにより、図７に比べ
て、更に磁気回路における磁束が通り易くなって、磁気
抵抗が下がり、有害な漏れ磁束をさらに少なくし、主磁
束の放射効率を向上することができる。

【００７４】匣体５３内に挿入する磁性体例えばフェラ
イトコア４８としては種々の形状のものが用いられる。
即ち、前述したように、挿入するフェライトコアの量を
選んで性能、重量やコストに合せて実用的な選択を行え
ば有害な漏れ磁束の少ない良質で適切なアンテナが得ら
れる。

【００７５】その例を図１０Ａ〜Ｄ及び図１１Ｅ，Ｆに
示す。

【００７６】図１０Ａの例は、フェライトコア４８をＥ
字型の匣体５３の中央の垂直部５６ｂ内のみに配置した
場合である。図１０Ｂの例は、フェライトコア４８を中
央の垂直部５６ｂ内より水平部５５の底面に至る部分に
配置した場合である。図１０Ｃは、３個のフェライトコ
ア４８を中央の垂直部５６内より水平部５５の底面に至
る部分と、両端の垂直部５６ａ，５６ｃ内より夫々水平
部５５の底面に至る部分とに配置した場合である。

【００７７】図１０Ｄの例は、Ｅ字型の匣体５３内の全
てに充填されるようにＥ字型のフェライトコア４８を配
置した場合である。

【００７８】図１１Ｅの例は、匣体５３内に両端の垂直
部５６ａ及び５６ｃと水平部５５につながるＵ字型のフ
ェライトコア４８を配置した場合である。

【００７９】図１１Ｆの例は、匣体５３内の水平部５５
にのみフェライトコア４８を配置した場合である。

【００８０】Ｕ字型の匣体３５内に挿入するフェライト
コア４８についても、種々の形状を用いることができ、
例えば図１１Ｇは、Ｕ字型のフェライトコア４８を配置
した場合である。また、同図示のように、コイル３６
も、匣体３５内でなく匣体３５外に巻回することも可能
である。

【００８１】図１２及び図１３は、本発明に係る近距離
通信用アンテナの他の実施例を示す。本実施例の近距離
通信用アンテナ５９は、Ｅ字型匣体における中央及び両
端の垂直部５６ｂ及び５６ａ，５６ｃ間の空間６１の側
面を閉塞するようにした匣体６０を設け、この匣体６０
にコイル３６を装着して構成する。本例では、この匣体
６０のＥ字型の内部空間にコイル３６を巻回したＥ字型
のフェライトコア４８を挿入配置している。

【００８２】この実施例の近距離通信用アンテナ５９
は、外観上匣体６０の外側が連続一体の直方体構造とな
っているので、Ｅ字型匣体５３を用いた場合より、更に
漏れ磁束を少なく抑えることができる。その他は前述の
図７及び図９の近距離通信用アンテナで説明したと同様
の作用効果を奏する。

【００８３】図１４及び図１５は、本発明に係る近距離
通信用アンテナの他の実施例を示す。本実施例の近距離
通信用アンテナ６２は、上面が開放されて１つ開口面６
３を有する直方体をなす金属製の匣体６４内に、コイル
３６を巻回したＥ字型の磁性体例えばフェライトコア４
８を挿入配置して構成する。匣体６４は、前述の匣体３
５と同様の金属板にて形成される。

【００８４】この実施例の近距離通信用アンテナ６２に
おいては、図１５に示すように、コイル３６によって発
生する磁束６５ａ，６５ｂは、夫々開口部６３の中央か
ら匣体外部に出て開口部６３の両端から匣体内部に戻る
磁路を形成し、磁束６５ａ，６５ｂが閉じることにな
り、この場合も有害な漏れ磁束６６は匣体６４によって
シールドされ発生されない。従って、上例と同様に通信
領域を十分確保しながら、通信領域外への漏れ磁束が少
なく、アンテナ近傍の導体への干渉が少ないアンテナが
得られる。この例は内部磁路の乱れが少なく、特性に著
しい悪影響がない場合に適用できる。

【００８５】上例の各匣体は、例えば薄い銅板にて形成
されるので、図示せざるも、機械的強度を上げるため
に、匣体外側を機械的に丈夫な例えば鉄材で被覆するよ
うにして２重構造とすることができる。

【００８６】上例の図６，図７，図９，図１０，図１
１，図１２及び図１４に示す各近距離通信用アンテナに
おいても、図５で示したと同様に、そのアンテナの磁束
方向が非接触情報カード２の移動方向ａに沿うように配
置して使用する。これにより、通信領域を長くすること
ができる。

【００８７】一方、コイル３６としては、図１７の丸線
コイル３６１よりも、図１６の平角線コイル３６２の方
が好ましい。その理由は、丸線コイル３６１に比べて平
角線コイル３６２の方が１ターンの導体に発生する局部
磁束７０の磁路長が長いために、磁気抵抗が大きくて局
部磁束７０が少なくなる。また、平角線コイル３６２の
場合、隣り合う導体間では局部磁束７０が相殺され小さ
くなる。之に対して、丸線コイル３６１の場合には、隣
り合う導体間の中央のみ局部磁束７０が相殺され、周辺
での相殺が行われ難い。この結果、平角線コイル３６２
を用いれば、より有害な漏れ磁束を低減できる。７１は
主磁束を示す。

【００８８】

【発明の効果】本発明に係る近距離通信用アンテナによ
れば、情報信号を伴った磁束が閉じているので、通信領
域を十分確保することができ、またシールド機能を有す
る匣体によって通信領域外への漏れ磁束が少ない。従っ
て、電波法の規制範囲内で良好な送受信ができると共に
磁束の漏れが少ないので、アンテナ近傍の導体への干渉
が少ない。また、磁界強度に指向性をもっているので、
磁束密度が向上し、送受信の効率を向上することができ
る。

【００８９】匣体にスリットを形成するときは、磁路に
鎖交する電流の誘起が阻止され、この誘起電流に基づく
逆向きの磁束の発生が阻止され、より有害な漏れ磁束を
抑制することができる。

【００９０】匣体内に磁性材を配置するときは、匣体内
に形成される磁気回路の磁気抵抗が低減し、アンテナの
磁束の放射効率を向上することができる。

【００９１】匣体内に、磁性材に導体を巻回したコイル
を挿入することにより、コイルから発生した磁束が磁性
材を通ることになり、さらに漏れ磁束を抑え、且つ磁気
抵抗が小さくなるのでアンテナの磁束の放射効率を向上
することができる。

【００９２】コイルを形成する導体として平角線を用い
るときは、各導体で発生する局部漏れ磁束を抑えること
ができ、更に漏れ磁束の少ない近距離通信用アンテナが
得られる。

【００９３】本発明に係る近距離通信用アンテナの使用
方法によれば、この近距離アンテナを、アンテナの磁束
方向が非接触情報カードの移動方向に沿って配置するこ
とにより、通信領域を広くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る近距離通信用アンテナの一実施例
を示す斜視図である。

【図２】図１の近距離通信用アンテナの説明に供する斜
視図である。

【図３】図１の近距離通信用アンテナの磁界の作用の説
明図である。

【図４】比較例に係る近距離通信用アンテナの斜視図で
ある。

【図５】本発明に係る近距離通信用アンテナの使用方法
を示す平面図である。

【図６】本発明に係る近距離通信用アンテナの他の実施
例を示す斜視図である。

【図７】本発明に係る近距離通信用アンテナの他の実施
例を示す分解斜視図である。

【図８】図７の近距離通信用アンテナの断面図である。

【図９】本発明に係る近距離通信用アンテナの他の実施
例を示す分解斜視図である。

【図１０】Ａ本発明に係る近距離通信用アンテナの他
の実施例を示す断面図である。Ｂ本発明に係る近距離通信用アンテナの他の実施例を
示す断面図である。Ｃ本発明に係る近距離通信用アンテナの他の実施例を
示す断面図である。Ｄ本発明に係る近距離通信用アンテナの他の実施例を
示す断面図である。

【図１１】Ｅ本発明に係る近距離通信用アンテナの他
の実施例を示す断面図である。Ｆ本発明に係る近距離通信用アンテナの他の実施例を
示す断面図である。Ｇ本発明に係る近距離通信用アンテナの他の実施例を
示す断面図である。

【図１２】本発明に係る近距離通信用アンテナの他の実
施例を示す分解斜視図である。

【図１３】図１２の近距離通信用アンテナの断面図であ
る。

【図１４】本発明に係る近距離通信用アンテナの他の実
施例の分解斜視図である。

【図１５】図１４の近距離通信用アンテナの断面図であ
る。

【図１６】平角線コイルの例を示す説明図である。

【図１７】丸線コイルの例を示す説明図である。

【図１８】情報カードシステムの例を示す構成図であ
る。

【図１９】電磁誘導の説明に供する線図である。

【図２０】ループアンテナの説明に供する線図である。

【図２１】従来の近距離通信用アンテナの例を示す斜視
図である。

【図２２】図２１の説明に供する線図である。

【符号の説明】

１カードリーダライタ２非接触情報カード１４送信アンテナ２０受信アンテナ３１，４７，５１，５９，６２近距離通信用アンテナ３４ａ，３４ｂ開口面３５，５３，６０，６４匣体３６コイル３７スリット４８フェライトコア３６２平角線コイル

フロントページの続き (72)発明者柳堀進栃木県鹿沼市さつき町18番地ソニーケミカル株式会社鹿沼工場内 (56)参考文献特開平４−134911（ＪＰ，Ａ) 特開平８−18325（ＪＰ，Ａ) 実開昭54−37046（ＪＰ，Ｕ) 特表平３−503467（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01Q 7/00 - 7/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】カードリーダライタと非接触情報カード
との間で情報信号を電磁誘導により送信又は送受信する
ようにした前記カードリーダライタ側の近距離通信アン
テナにおいて、磁束が出入りする２つ以上の開口面を有する匣体に、前
記情報信号を送信又は送受信するためのコイルが装着さ
れて成り、且つ前記匣体はシールド機能を有することを
特徴とする近距離通信用アンテナ。
【請求項２】前記匣体にスリットを形成して成ること
を特徴とする請求項１に記載の近距離通信用アンテナ。
【請求項３】前記匣体の内部に磁性材を配置して成る
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の近距離用通信
アンテナ。
【請求項４】前記コイルを形成する導体が平角線であ
ることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の近距離
通信用アンテナ。
【請求項５】カードリーダライタと非接触情報カード
との間で情報信号を電磁誘導により送信又は送受信する
ようにした前記カードリーダライタ側の近距離通信用ア
ンテナにおいて、磁束が出入りする１つの開口面を有する匣体の内部に、
磁性材に導体を巻回したコイルを挿入して成り、且つ前
記匣体はシールド機能を有することを特徴とする近距離
通信用アンテナ。
【請求項６】前記コイルを形成する導体が平角線であ
ることを特徴とする請求項５に記載の近距離通信用アン
テナ。
【請求項７】請求項１，２，３，４，５又は６に記載
の近距離通信用アンテナを、該アンテナの磁束方向が非
接触情報カードの移動方向に沿うように配置して使用す
ることを特徴とする近距離通信用アンテナの使用方法。