JP4183707B2 - 非接触リーダおよび／またはライタを具える情報処理装置、および磁気的結合用のコイル・アンテナ - Google Patents

非接触リーダおよび／またはライタを具える情報処理装置、および磁気的結合用のコイル・アンテナ Download PDF

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Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触スマートカードおよびＲＦ ＩＤタグに対する読み取りおよび／または書き込みを行う装置に関し、特に、非接触スマートカードおよびＲＦ ＩＤタグに対して読み取りおよび書き込みを行うのに用いられるコイル・アンテナの構造および配置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、非接触スマートカード即ち非接触ＩＣカードおよびＲＦ ＩＤタグに対する読み取りおよび書き込みを行う非接触リーダおよび／またはライタ（以下、単にリーダ／ライタともいう）がますます広く用いられるようになっている。非接触スマートカードは入退室管理、個人認証、交通切符および電子マネー、等に用いられ、ＲＦ ＩＤタグは物品管理、入退室管理および物流管理、等に用いられている。また、これら非接触スマートカードおよびＲＦ ＩＤタグを利用したＰＡＮ（Personal Area Network）通信も提案されている。そのリーダ／ライタは、将来、特にパーソナル・コンピュータ、ＰＤＡおよび携帯電話機、等の小型の情報処理機器に組み込まれると予想される。また、ＰＤＡおよび携帯電話機、等のモバイル機器に、非接触スマートカードおよびＲＦ ＩＤタグの機能が組み込まれると予想される。
【０００３】
図１９は、それぞれのコイル・アンテナＡＮＴを介した情報処理装置１０に組み込まれている非接触リーダ／ライタ（Ｒ／Ｗ）９０と非接触スマートカードまたはＲＦ ＩＤタグ２０との間の磁気的結合または変成器結合によるＲＦ信号の送受信を示している。リーダ／ライタ９０は非接触スマートカード２０に対して、コマンド信号で変調されたキャリア信号を送出する。カード２０はこの変調キャリア信号を整流して自己の駆動電力を得る。リーダ／ライタ９０からの変調磁界の強度が十分であるとき、非接触スマートカード２０の電源がオンとなり、リーダ／ライタ９０のコマンドに応答して通信が開始される。非接触スマートカード２０は、キャリア信号を生成せず、リーダ／ライタ９０からの変調キャリア信号磁界を変調することによって、リーダ／ライタ９０にコマンド応答等を送る。この変調キャリア信号の送受信は、通常、それぞれの面積の大きい平面コイル・アンテナを介して磁気的結合または変成器結合によって行われる。
【０００４】
非接触スマートカード２０とリーダ／ライタ９０の間で通信を行うためには、その双方のコイル・アンテナの磁気的環境が良好でなければならない。しかし、ノートブック型パーソナル・コンピュータ、ＰＤＡおよび携帯電話機、等の小型機器は、内蔵コンポーネントからの不要ＲＦ信号の放射を防止するために、機器の筐体や基板、または内蔵コンポーネント上に電気的金属シールドが施されており、そのような機器にカードまたはリーダ／ライタを収容しようとすると、コイル・アンテナによる磁界の形成が妨害され通信が良好に行えなくなる。
【０００５】
齋藤氏によって２００１年１０月１２日付けで公開された特開２００１−２８４９３５号公報には、小型の携帯無線機に内蔵可能な電磁波無線通信用の小型アンテナ装置が記載されている。接地導体を用いて小型アンテナを構成するとともに、ループアンテナ素子を直線状或いは非直線状の平行部と非直線状の第１及び第２の立ち上り部で構成し、接地導体と共にアンテナ装置が構成される。
【特許文献１】
特開２００１−２８４９３５号公報
【０００６】
山本氏、他によって１９９９年８月６日付けで公開された特開平１１−２１３１１６号公報には、曲げに強く、製造の手間がかからず、電界の乱れが発生しない非接触型スマートカードが記載されている。そのカードにおいて、中間シートは、隣接対向する２つの線形穴を１組として有する絶縁シートと、絶縁シートの対をなす線形穴間に挟まれた部分を軸としてその両面および側面に導体パターン層が螺旋状に形成されたアンテナ・コイルと、アンテナ・コイルの終端に接続されたＩＣチップとを備えている。中間シートは、その両面をそれぞれカード形状の樹脂層または紙層で覆われている。
【特許文献２】
特開平１１−２１３１１６号公報
【０００７】
リーダ／ライタ９０のコイル・アンテナＡＮＴによって良好な磁界を形成するためには、非接触スマートカード２０とリーダ／ライタ９０の双方のコイル・アンテナに対する電気的シールドの影響をなくす必要がある。１つの解決方法として、コイル・アンテナのサイズに対応する大きさ分だけ筐体の電気的シールドそのものを除去することができる。しかし、この場合、機器内で発生する不要ＲＦ信号放射の防止が不充分になる。別の方法として、筐体の電気的シールドとコイル・アンテナの間隔を大きくすることができる。しかし、この場合、コイル・アンテナと電気的シールドの間に余分な空間が形成されるので、機器の筐体設計上、特にＰＤＡおよび携帯電話機等の究極の小型化を目指す機器にとって、不利である。さらに別の方法として、コイル・アンテナを筐体の外部に取り付けることができる。しかし、この場合、筐体に余分な突出部分が形成されるので、機器の筐体設計上不利である。さらに別の方法として、筐体とコイル・アンテナの間に高透磁率のシートを配置して、電気的シールドに近接してコイル・アンテナの良好な磁界を形成することができる。しかし、高透磁率のシートはコストが高い。
【０００８】
発明者たちは、安価で筐体の設計に対する影響が小さく機器に内蔵可能なコイル・アンテナを提供することに対するニーズが存在すると認識した。
【０００９】
本発明の目的は、機器の小さい内部空間に収容可能な小さいコイル・アンテナを実現することである。
【００１０】
本発明の別の目的は、機器の小さい内部空間にコイル・アンテナが収容された情報処理装置を実現することである。
【００１１】
本発明のさらに別の目的は、簡単で低コストのコイル・アンテナを有する情報処理装置を実現することである。
【発明の開示】
【００１２】
本発明の特徴によれば、情報処理装置は、絶縁性の外被部分を有する筐体と、その筐体内に設けられた電気的シールドと、その筐体内に設けられた非接触リーダおよび／またはライタと、を具え、その非接触リーダおよび／またはライタは、ＲＦ変調キャリア信号を送信および／または受信する送受信機と、その送受信機に結合されたコイル・アンテナと、を有し、そのコイル・アンテナは、絶縁性の基板に配置されており、互いに概ね直交する第１と第２の軸上のＬ字状の軸線の周りにそのＬ字状の軸線に沿った所定の長さにわたって連続的に複数回巻かれており、その所定の長さのその第１の軸上の一端に第１のコイル面を有し、その所定の長さのその第２の軸上の他端に第２のコイル面を有し、その電気的シールドから所定の距離だけ離してその電気的シールドとその外被の間の空間に配置されており、その第１と第２のコイル面のうちの少なくとも一方のコイル面と、その少なくとも一方のコイル面側にあるその外皮の部分との間には、その電気的シールドが存在せず、その第１の軸はその基板の主要面と概ね平行となるように配置され、その第２の軸はその基板の主要面に対して実質的に垂直になるように配置され、そのコイル・アンテナのその第１の軸の周りに巻かれた第１のコイル部分の外側部の一部は、その基板の主要面に接触するように固定されており、そのコイル・アンテナのその第２の軸の周りに巻かれた第２のコイル部分のその第２のコイル面は、その基板の主要面から実質的に最も遠くなるように配置されている。
【００１３】
本発明の別の特徴によれば、磁気的結合用のコイル・アンテナは、縁性の基板に配置されており、互いに概ね直交する第１と第２の軸のＬ字状の軸線の周りに前記Ｌ字状の軸線に沿った所定の長さにわたって連続的に複数回巻かれ、前記第１の軸上の前記所定の長さの一端に第１のコイル面を有し、前記第２の軸上のその所定の長さの他端に第２のコイル面を有する。その第１の軸はその基板の主要面と概ね平行となるように配置され、その第２の軸はその基板の主要面に対して実質的に垂直になるように配置されている。そのコイル・アンテナのその第１の軸の周りに巻かれた第１のコイル部分の外側部の一部は、その基板の主要面に接触するように固定されている。そのコイル・アンテナのその第２の軸の周りに巻かれた第２のコイル部分のその第２のコイル面は、その基板の主要面から実質的に最も遠くなるように配置されている。
【００１４】
本発明によれば、機器の小さい内部空間に収容可能な小さいコイル・アンテナを実現することができ、機器の小さい内部空間にコイル・アンテナが収容された情報処理装置を実現することができ、また簡単で低コストのコイル・アンテナを実現できる。
【００１５】
本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図面において、同様の構成要素には同じ参照番号が付されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１Ａ〜１Ｄは、本発明の実施形態による、例えば液晶表示装置、キーボードまたはキーパッドのような情報入力または情報提示装置１２を有する、例えばノートブック型パーソナル・コンピュータ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）または携帯電話機のような情報処理装置２の筐体１０の内部に設けられた非接触リーダ／ライタ用のコイル・アンテナ１００および１０６を示している。図面において、破線矢印は、コイル・アンテナにより発生する磁束を示している。
【００１７】
図１９を参照すると、情報処理装置２のリーダ／ライタ９０は、ＣＰＵに結合された送受信機９２を具えていて、そのコイル・アンテナＡＮＴを介して、送受信機２４に結合されたコイル・アンテナＡＮＴを有する非接触スマートカードまたはＲＦ ＩＤタグ２０と間での磁気的結合または変成器結合によるＲＦ信号の送受信を行う。情報処理装置２は、移動電話通信および無線ＬＡＮ通信のような遠隔電磁波ＲＦ信号通信用の別のアンテナを具えていてもよい。磁気的結合または変成器結合によるＲＦ信号の送受信に用いられるコイル・アンテナＡＮＴは、通常、最大でも数十センチメートルまでの距離範囲の通信に用いられ、通常の電磁波ＲＦ信号の遠隔送受信に用いられるアンテナとは設計の条件が異なるので、電磁波ＲＦ信号の送受信に用いられるアンテナで代用または兼用することはできない。
【００１８】
図１Ａ〜１Ｄでは、筐体１０は、情報入力または情報提示装置１２が配置された広い主要面を有する薄い概ね直方体の形状を有するが、これに限定されることなくその他の形状を有していてもよい。筐体１０の内部の、例えばマイクロプロセッサおよびハードディスク・ドライブのようなコンポーネントからの外部への不要電磁波ＲＦ信号の放射を防止するために筐体１０の内部にはそのようなコンポーネントを覆うように電気的金属シールドが設けられている。リーダ／ライタ９０は、その電気的シールドの外部に配置されていても、その内部に配置されていてもよい。
【００１９】
コイル・アンテナ１００および１０６は、図１Ａ〜１Ｄでは、１本の中心軸を有する概ね円筒状の外形を有し、即ち中心軸の周りにその中心軸に沿って所定の長さにわたって所定の直径で複数の巻数、例えば２０巻だけ巻かれている。コイル・アンテナ１００および１０６は、その電気的シールドの外側にかつ非導電性の外被の内側に配置されている。非接触スマートカード２０は、リーダ／ライタ９０との間での変調キャリアの送受信のためにコイル・アンテナ１００および１０６の端部のコイル面の近くに置かれることが好ましい。
【００２０】
図１Ａにおいて、コイル・アンテナ１００は、垂直方向の中心軸を有し、筐体１０の長方形状の上側主要面の一辺または周縁部の位置５０の凹所に配置されており、筐体１０の非導電性外被の上面部分側と底面部分側にコイル・アンテナ１００の上端および下端のコイル面がそれぞれ配置されている。
【００２１】
図１Ｂにおいて、コイル・アンテナ１００は、垂直方向の中心軸を有し、筐体１０の長方形状の上側主要面の隅部５２の凹所に配置されており、筐体１０の非導電性外被の上面部分側と底面部分側にコイル・アンテナ１００の上端および下端のコイル面がそれぞれ配置されている。
【００２２】
図１Ｃにおいて、コイル・アンテナ１０６は、水平方向の中心軸を有し、筐体１０の長方形状の上側主要面の一辺または周縁部の位置５０の凹所に配置されており、筐体１０の内側の電気的シールド外面部分側と非導電性外被の側面部分側にコイル・アンテナ１０６の左端および右端のコイル面がそれぞれ配置されている。
【００２３】
図１Ｄにおいて、コイル・アンテナ１０６は、水平方向の中心軸を有し、筐体１０の長方形状の上側主要面の隅部５２の凹所に配置されており、筐体１０の内側の電気的シールド外面部分側と非導電性外被の側面部分側にコイル・アンテナ１０６の左端および右端のコイル面がそれぞれ配置されている。
【００２４】
図２Ａ〜２Ｃおよび３は、本発明の別の実施形態による、情報入力または情報提示装置１２を有する情報処理装置２の筐体１０の内部に設けられた非接触リーダおよび／またはライタ９０用の他のコイル・アンテナ１１０、１１４および１２０を示している。コイル・アンテナ１１０、１１４および１２０は、互いに交差する２本の中心軸を有する概ね円筒状の外形を有し、即ちＬ字状に互いに概ね直交する２本の中心軸の周りにその２つの中心軸に沿って連続する所定の長さにわたって複数の巻数、例えば２０巻だけ巻かれている。情報処理装置２のその他の構成は、図１Ａ〜１Ｄのものと同様である。
【００２５】
図２Ａにおいて、コイル・アンテナ１１０は、垂直方向および水平方向の２つの中心軸を有し、筐体１０の長方形状の上側主要面の一辺または周縁部の位置５０の凹所に配置されており、筐体１０の非導電性外被の上面部分側と側面部分側にコイル・アンテナ１１０の上端および右端のコイル面がそれぞれ配置されている。
【００２６】
図２Ｂにおいて、コイル・アンテナ１１０は、垂直方向および水平方向の２つの中心軸を有し、筐体１０の長方形状の上側主要面の隅部５２の凹所に配置されており、筐体１０の非導電性外被の上面部分側と側面部分側にコイル・アンテナ１１０の上端および右端のコイル面がそれぞれ配置されている。
【００２７】
２つの中心軸は互いに直交するのが最も好ましいが、正確に直交している必要はない。
【００２８】
図２Ｃにおいて、コイル・アンテナ１１４は、水平方向の異なる２つの中心軸を有し、筐体１０の長方形状の上側主要面の一辺または周縁部の位置５０の凹所に配置されており、筐体１０の非導電性外被の前側面部分側と右側面部分側にコイル・アンテナ１００の前端および右端のコイル面がそれぞれ配置されている。
【００２９】
図３において、コイル・アンテナ１２０は、垂直方向および水平方向の２つの中心軸を有し、筐体１０の長方形状の上側主要面の位置６０の凹所に配置されており、筐体１０の非導電性外被の上面部分側と電気的シールドの凹所の右側面部分側にコイル・アンテナ１２０の２つの中心軸を中心とする上端および右端のコイル面がそれぞれ配置されている。
【００３０】
図４Ａは図１Ａおよび１Ｂの筐体１０の線４Ａ−４Ａに沿った垂直断面図である。図４Ｂは図１Ａの筐体１０の線４Ｂ−４Ｂに沿った垂直断面図である。図４Ｃは図１Ｂの筐体１０の線４Ｃ−４Ｃに沿った垂直断面図である。図４Ａおよび４Ｂは、図１Ａのコイル・アンテナ１００の詳細な配置を示している。図４Ａおよび４Ｃは、図１Ｂのコイル・アンテナ１００の詳細な配置を示している。
【００３１】
図５Ａおよび５Ｂは、それぞれ図１Ａおよび１Ｂのコイル・アンテナ１００の上面拡大図と右側面拡大図を示しており、図４Ａ〜４Ｃにおけるコイル・アンテナ１００の電気的シールド７０の外面７２、７３および７４からの距離ｄＳ１、ｄＳ２およびｄＳ３を示している。但し、図１Ｂの筐体１０には、外面７４は存在しない。
【００３２】
コイル・アンテナ１００は、位置５０および５２の凹所において、電気的シールド７０の絶縁性基板８０側の外面７２、外面７２に概ね直交する１つまたは２つの外面７３および７４からそれぞれ距離ｄＳ１、ｄＳ２およびｄＳ３だけ離して配置されている。コイル・アンテナ１００は、中心軸Ｃ１を有し、非高透磁性の材料でできた絶縁性基板８０の上にその円筒状コイルの側面の一部または側線部分Ｓ１が長さＬにわたって固定されており、その絶縁性基板８０が電気的シールド７０の外面７２に固定されている。コイル・アンテナ１００は、その円筒状コイルの一端のコイル面Ｐ１が筐体１０の非導電性の外被７８の内面側に配置される。外被７８は例えばプラスチックでできている。換言すれば、中心軸Ｃ１上に位置するコイル面Ｐ１側の外被７８の部分とコイル面Ｐ１の間には電気的シールド７０の部分が存在しない。同様に、その円筒状コイルの他端のコイル面Ｐ２も、筐体１０の非導電性の外被７８の内面側に配置される。
【００３３】
その一端のコイル面Ｐ１の近傍のその外被７８の部分に非接触スマートカード２０が置かれたときに、リーダ／ライタ９０は非接触スマートカード２０に対して読み出しおよび／または書き込みを行う。
【００３４】
距離ｄＳ１、ｄＳ２およびｄＳ３の各々は、約１ｍｍ以上の距離であればよく、情報処理装置２の筐体１０の小さい内部空間または凹所においては典型的には１乃至６ｍｍの範囲の値であり、好ましくは１．５乃至３．５ｍｍの範囲の値であり、より好ましくは２．０乃至３．０ｍｍの範囲の値である。中心軸Ｃ１の方向のコイル・アンテナ１００の長さＬは、４．０乃至７．０ｍｍの範囲の値、好ましくは４．５乃至６．５ｍｍの範囲の値を有する。中心軸Ｃ１に垂直なコイル断面の直径または幅Ｄは、１０乃至１８ｍｍの範囲の値であり、好ましくは１３乃至１７ｍｍの範囲の値である。中心軸Ｃ１に垂直なコイル断面の面積Ａは、７０乃至２６０ｍｍ２の範囲の値であり、好ましくは１２０乃至２３０ｍｍ２の範囲の値である。コイル・アンテナ１００と非導電性外被７８の間の距離は１ｍｍ以下であってもよい。コイル・アンテナ１００の巻数Ｎは、典型的には６以上であり、好ましくは１６乃至２５の範囲の値であり、より好ましくは１８乃至２３の範囲の値である。それによって、コイル・アンテナ１００は、筐体１０の内部の小さな凹所に設けることができる。それによって、コイル・アンテナ１００用の望ましくない大きな空間を筐体１０内部に確保する必要がなく、筐体１０の設計の自由度が増大する。
【００３５】
図６Ａは図１Ｃおよび１Ｄの筐体１０の線６Ａ−６Ａに沿った垂直断面図である。図６Ｂは図１Ｃの筐体１０の線６Ｂ−６Ｂに沿った垂直断面図である。図６Ｃは図１Ｄの筐体１０の線６Ｃ−６Ｃに沿った垂直断面図である。図６Ａおよび６Ｂは、図１Ｃのコイル・アンテナ１０６の詳細な配置を示している。図６Ａおよび６Ｃは、図１Ｄのコイル・アンテナ１０６の詳細な配置を示している。
【００３６】
図７Ａおよび７Ｂは、それぞれ図１Ｃおよび１Ｄのコイル・アンテナ１０６の上面拡大図と右側面拡大図を示しており、図６Ａ〜６Ｃにおけるコイル・アンテナ１０６の電気的シールド７０の外面７２、７３および７４からの距離ｄＢ、ｄＳ２およびｄＳ３を示している。但し、図１Ｄの筐体１０において、外面７４は存在しない。
【００３７】
コイル・アンテナ１０６は、位置５０および５２の凹所において、電気的シールド７０の絶縁性基板８０側の外面７２、および外面７２に概ね直交する外面７３および７４から、それぞれ距離ｄＢ、ｄＳ２およびｄＳ３だけ離して配置されている。コイル・アンテナ１０６は、中心軸Ｃ１を有し、その円筒状コイルの一端のコイル面Ｐ１が筐体１０の非導電性の外被７８の内面側に配置される。コイル・アンテナ１０６は、非高透磁性の材料でできた絶縁性基板８０の上にその円筒状コイルの一端のコイル面Ｐ２が固定されており、その絶縁性基板８０が電気的シールド７０の外面７２に固定されている。換言すれば、中心軸Ｃ１上に位置する別のコイル面Ｐ２から所定の距離ｄＢだけ離れた位置に電気的シールド７０の外面７２が配置されている。
【００３８】
距離ｄＢは、約１．５ｍｍ以上の距離であればよく、典型的には１．５乃至６．０ｍｍの範囲の値であり、好ましくは１．５乃至３．５ｍｍの範囲の値であり、より好ましくは２．０乃至３．０ｍｍの範囲の値である。コイル・アンテナ１０６のその他の寸法形状、距離および特徴は、コイル・アンテナ１００と同様である。
【００３９】
コイル・アンテナ１００および１０６の長さＬは、それぞれ中心軸Ｃ１方向にそのコイルの直径または幅Ｄの概ね４分の１または３分の１以上の値であり、中心軸方向の長さがほぼ０（ゼロ）である通常の平面アンテナに比べてコイル面の面積Ａが小さくて済む。コイル・アンテナ１００および１０６は、そのコイル線全体の合計の長さが、従来の面状コイル・アンテナのコイル線全体の合計の長さと比較して幾分長く、その巻数Ｎが、従来の面状コイル・アンテナの巻数より多く、それによって、従来の面状コイル・アンテナによって形成される磁界または磁束と同等の磁界または磁束を形成する。コイル・アンテナ１００および１０６を用いると、筐体１０の電気的シールド７０との間に必ずしも高透磁性材料を配置する必要がないので、製造コストが大幅に低下する。例えばフェライト・シートのような高透磁性材料が設けられる場合でも、コイル・アンテナ１００および１０６の両端のコイル面の面積が小さいので必要な高透磁性材料の大きさが小さくて済む。
【００４０】
図８Ａは、図２Ａおよび２Ｂの筐体１０の線８Ａ−８Ａに沿った垂直断面図である。図８Ｂは、図２Ａの筐体１０の線８Ｂ−８Ｂに沿った垂直断面図である。図８Ｃは、図２Ｂの筐体１０の線８Ｃ−８Ｃに沿った垂直断面図である。図８Ａおよび８Ｂは、図２Ａのコイル・アンテナ１１０の詳細な配置を示している。図８Ａおよび８Ｃは、図２Ｂのコイル・アンテナ１１０の詳細な配置を示している。
【００４１】
図９Ａは、図２Ｃの筐体１０の線９Ａ−９Ａに沿った垂直断面図である。図９Ｂは、図２Ｃの筐体１０の線９Ｂ−９Ｂに沿った垂直断面図である。図９Ａおよび９Ｂは、図２Ｃのコイル・アンテナ１１４の詳細な配置を示している。
【００４２】
図１０は、図３の筐体１０の線１０−１０に沿った垂直断面図である。図１０は、図３のコイル・アンテナ１２０の詳細な配置を示している。
【００４３】
図１１は、図２Ａ〜２Ｃおよび３の拡大図を示しており、図２Ａ〜２Ｃおよび３におけるコイル・アンテナ１１０、１１４および１２０の電気的シールド７０の外面７２、７３および７４からの距離ｄＳ１、ｄＳ２およびｄＢを示している。但し、図１１におけるコイル・アンテナの配置は、図２Ａおよび２Ｂのコイル・アンテナ１１０を上下逆にしたものに対応し、図２Ｃのコイル・アンテナ１１４の上面図に対応し、図３のコイル・アンテナ１２０を右に９０°回転させたものに対応し、図２Ａおよび２Ｂの筐体１０には外面７３および７４が存在せず、図２Ｃの筐体１０には外面７４が存在しない。
【００４４】
コイル・アンテナ１１０、１１４および１２０は、中心軸Ｃ１およびＣ２を有し、非高透磁性の材料でできた絶縁性基板８０の上にその円筒状コイルの一方の中心軸Ｃ２に概ね平行な側面または側線の一部分Ｓ３が所定の長さＬＳにわたって固定されており、その絶縁性基板８０が電気的シールド７０の外面７２に固定されている。コイル・アンテナ１１０、１１４および１２０は、その円筒状コイルの少なくとも一端の中心軸Ｃ１上のコイル面Ｐ１が筐体１０の非導電性の外被７８の内面を向くように配置される。換言すれば、中心軸Ｃ１上に位置するコイル面Ｐ１側の外被７８の部分とコイル面Ｐ１の間には電気的シールド７０の部分が存在しない。コイル・アンテナ１１０および１１４の他端のコイル面Ｐ２も、同様に、その円筒状コイルの他端の中心軸Ｃ２上のコイル面Ｐ２が筐体１０の非導電性の外被７８の内面を向くように配置される。コイル・アンテナ１２０の他端のコイル面Ｐ２は、その円筒状コイルの他端の中心軸Ｃ２上のコイル面Ｐ２が電気的シールド７０の外面７４を向くように配置される。
【００４５】
コイル・アンテナ１１０、１１４および１２０は、位置５０、５２および６０の凹所において、電気的シールド７０の絶縁性基板８０側の外面７２と、外面７２に概ね直交する１つまたは２つの外面７３、７４から、それぞれ距離ｄＳ１、ｄＳ２およびｄＢだけ離して配置されている。距離ｄＢは、約１．５ｍｍ以上の距離であればよく、典型的には１．５乃至６．０ｍｍの範囲の値であり、好ましくは１．５乃至３．５ｍｍの範囲の値であり、より好ましくは２．０乃至３．０ｍｍの範囲の値である。距離ｄＳ１およびｄＳ２の各々は、約１ｍｍ以上の距離であればよく、情報処理装置２の筐体１０の小さい内部空間または凹所においては典型的には１乃至６ｍｍの範囲の値であり、好ましくは１．５乃至３．５ｍｍの範囲の値であり、より好ましくは２．０乃至３．０ｍｍの範囲の値である。コイル・アンテナ１１０、１１４および１２０は、互いに概ね直交する中心軸Ｃ１およびＣ２に沿った合計の長さＬ１＋Ｌ２が、前述の長さＬに対応し、典型的には４．０ｍｍ乃至７．０ｍｍの範囲の値であり、好ましくは４．５乃至６．５ｍｍの範囲の値である。中心軸Ｃ１およびＣ２に垂直なコイル断面の直径または幅Ｄは、典型的には１０ｍｍ乃至１８ｍｍの範囲の値であり、好ましくは１３乃至１７ｍｍの範囲の値である。中心軸Ｃ１およびＣ２に垂直なコイル断面の面積Ａは、７０乃至２６０ｍｍ２の範囲の値であり、好ましくは１２０乃至２３０ｍｍ２の範囲の値である。各コイル・アンテナ１１０、１１４および１２０の合計の巻数Ｎ１＋Ｎ２は典型的には６以上であり、好ましくは１７乃至２４の範囲の値である。コイル・アンテナ１１０、１１４および１２０のその他の寸法形状および特徴は、コイル・アンテナ１００および１０６と同様である。
【００４６】
図１２は、本発明のさらに別の実施形態による、情報処理装置２の筐体１０の図３の位置６０に設けられた非接触リーダおよび／またはライタ９０用のコイル・アンテナ１２６を示している。コイル・アンテナ１２６は、図３の位置６０の凹所に配置され、図１Ｃのコイル・アンテナ１０６と同じ形状を有するが、コイル・アンテナ１２６の一端のコイル面と全ての側面が電気的シールド７０で囲まれており、コイル・アンテナ１２６のそのコイル面と絶縁性基板８０の間に小さい面積の高透磁性部材シート８４が配置されている。コイル・アンテナ１２６は、通常の面状コイル・アンテナと比べて、より大きい長さＬを有し、より多くの巻数Ｎを有し、その代わりそのコイル面の面積Ａが小さいので、その高透磁性部材シート８４の面積が小さくできる。その高透磁性部材シート８４の使用によって、コイル・アンテナ１２６の下端のコイル面と電気的シールド７０の外面７２の間の距離ｄＢがより小さくて済む。
【００４７】
図１３Ａ〜１３Ｄは、本発明の他の実施形態による、概ね長方形状に巻かれたコイル・アンテナ１２２〜１２５の様々な構造を示している。
【００４８】
図１３Ａにおいて、コイル・アンテナ１２２は図２Ａ〜２Ｃおよび３のコイル・アンテナ１１０、１１４および１２０と同様にＬ字状の構造を有する。コイル・アンテナ１２２はＬ字状に互いに概ね直交する中心軸Ｃ１およびＣ２を有し、コイル線１３２が、中心軸Ｃ２が通る絶縁性板１４０の周りに中心軸Ｃ１に近づくに従って徐々に傾斜して巻数Ｎ２だけ傾斜して巻かれ、コイル線１３４が、絶縁性板１４０の面上にこの面に垂直な中心軸Ｃ１の周りに巻数Ｎ１だけ巻かれている。
【００４９】
図１３Ｂにおいて、コイル・アンテナ１２３はＴ字状に分岐している。コイル・アンテナ１２３はＴ字状に互いに概ね直交する中心軸Ｃ１およびＣ２を有し、コイル線１３２が、中心軸Ｃ２が通る絶縁性板１４０の周りに軸Ｃ１に近づくに従って徐々に傾斜して複数の巻数Ｎ２だけ巻かれ、コイル線１３４が、絶縁性板１４０の面上にこの面に垂直な中心軸Ｃ１の周りに複数の巻数Ｎ１だけ巻かれ、さらにコイル線１３６が、中心軸Ｃ２が通る絶縁性板１４０の周りに軸Ｃ１に近づくに従って徐々に傾斜して複数の巻数Ｎ３だけ巻かれている。その巻回の方向は、破線矢印の方向に同じ極性の磁界が生じるようになっている。
【００５０】
図１３Ｃにおいて、コイル・アンテナ１２４は３軸方向に分岐している。コイル・アンテナ１２４は互いに概ね直交する中心軸Ｃ１、Ｃ２およびＣ３を有し、コイル線１３２が、中心軸Ｃ２が通る絶縁性板１４０の周りに軸Ｃ１に近づくに従って徐々に傾斜して複数の巻数Ｎ２だけ巻かれ、コイル線１３４が、絶縁性板１４０の面上にこの面に垂直な中心軸Ｃ１の周りに複数の巻数Ｎ１だけ巻かれ、さらにコイル線１３６が、中心軸Ｃ３が通る絶縁性板１４０の周りに軸Ｃ１に近づくに従って徐々に傾斜して複数の巻数Ｎ３だけ巻かれている。
【００５１】
図１３Ｄにおいて、コイル・アンテナ１２５は互いに概ね直交する中心軸Ｃ１およびＣ２を有し、コイル線１３２が、中心軸Ｃ２が通る絶縁性板１４０の周りに軸Ｃ１に近づくに従って徐々に傾斜して複数の巻数だけ巻かれ、さらにコイル線１３６が、中心軸Ｃ２が通る絶縁性板１４０の周りに軸Ｃ１に近づくに従って徐々に傾斜して複数の巻数だけ逆向きに巻かれている。
【００５２】
コイル・アンテナ１００、１０６、１１０、１１４、１２０、１２６および１３２の少なくとも一部は、各基板に平面コイルが形成され各平面コイルが互いに直列に接続された多層基板によって形成されてもよい。
【００５３】
図１４は、筐体１０の長方形状の上側主要面の一辺または周縁部の互いに近い位置５０および５１に配置されたコイル・アンテナ１００および１０１を示している。非接触スマートカード２０は２つのコイル・アンテナ１００および１０１の両方の端部のコイル面の近くに置かれる。それによって、リーダ／ライタ９０のコイル・アンテナ１００および１０１と非接触スマートカード２０のコイル・アンテナの間の磁界がより強くなって、リーダ／ライタ９０と非接触スマートカード２０の間の送受信がより確実に行われる。
【００５４】
図１５は、筐体１０の長方形状の上側主要面の４つの隅部５２、５３、５４および５５の凹所配置された水平方向の中心軸を有する４つのコイル・アンテナ１０６、１０７、１０８および１０９を示している。非接触スマートカード２０は４つのコイル・アンテナ１０６、１０７、１０８および１０９のいずれか端部のコイル面の近くに置かれる。それによって、非接触スマートカード２０の置かれる位置の自由度が増大する。コイル・アンテナ、例えばコイル・アンテナ１０６および１０７は、筐体１０の外被７８を固定するためのボルト１５２を囲むように配置されてもよい。それによって、コイル・アンテナ１０６および１０７を収容するための筐体１０の内部空間が確保し易くなる。
【００５５】
図１６は、筐体１０の長方形状の上側主要面の４つの隅部５２、５３、５４および５５の凹所に配置された垂直方向の中心軸を有する４つのコイル・アンテナ１００、１０１、１０２および１０３を示している。非接触スマートカード２０は、筐体１０の上面の中央に置かれたときその４つの隅部が４つのコイル・アンテナ１００、１０１、１０２および１０３の上端のコイル面の近くに位置する。それによって、リーダ／ライタ９０のコイル・アンテナ１００、１０１、１０２および１０３と非接触スマートカード２０のコイル・アンテナの間の磁界がより強くなって、リーダ／ライタ９０と非接触スマートカード２０の間の送受信がより確実に行われる。コイル・アンテナ、例えばコイル・アンテナ１００および１０１は、筐体１０の外被７８を固定するためのボルト１５２を囲むように配置されてもよい。それによって、コイル・アンテナ１００および１０１を収容するための筐体１０の内部空間が確保し易くなる。
【００５６】
図１７は、筐体１０として表示部筐体１６の上端部にコイル・アンテナ１００が設けられたノートブック型パーソナル・コンピュータ１４を示している。表示部筐体１６は、コイル・アンテナ１００の一端のコイル面付近の外面にカード・ホルダ２２を有する。それによって、非接触スマートカード２０を置く位置を表示することができ、また、コイル・アンテナ１００と非接触スマートカード２０のコイル・アンテナの間の磁気的結合がより確実に形成される。
【００５７】
図１８Ａ〜１８Ｄは、情報処理装置２７０の内部の長方形状の上側主要面の一辺に設けられたアンテナ・ユニット２９０、２９２、２９４および２９６を示している。
【００５８】
図１８Ａにおいて、アンテナ・ユニット２９０は、互いに平行な水平方向の複数の中心軸を有する互いに平行に配置され互いに直列に接続された複数の筒状コイル部分を有するコイル・アンテナ１９２を含んでいる。
【００５９】
図１８Ｂにおいて、アンテナ・ユニット２９２は、水平方向の１つの中心軸の周りに概ね四角筒状に巻かれたコイル・アンテナ１９４を含んでいる。
【００６０】
図１８Ｃにおいて、アンテナ・ユニット２９４は、互いに平行な垂直方向の複数の中心軸を有する互いに平行に配置され互いに直列に接続された複数の筒状コイル部分を有するコイル・アンテナ１９６を含んでいる。
【００６１】
図１８Ｄにおいて、アンテナ・ユニット２９６は、垂直方向の１つの中心軸の周りに楕円筒状に巻かれたコイル・アンテナ１９８を含んでいる。
【００６２】
図１８Ａ〜１８Ｄのような構成のアンテナ・ユニット２９０〜２９６を用いることによって、アンテナ・ユニット２９０〜２９６のために確保する必要のある空間を小さくすることができる。情報処理装置２７０は、非接触リーダ／ライタ９０を含む小型の情報処理装置２であってもまたは非接触スマートカード２０であってもよい。
【００６３】
本発明の実施形態によれば、アンテナのコイル面を小さくすることによって、外被７８から後退させるまたはへこませる電気的シールド７０の外面７２の面積を、例えば１７ｍｍ×１７ｍｍ程度に小さくできる。それによって、高透磁性シート８４の面積も最小化できる。コイル・アンテナを筐体１０内の主要面の端縁部または隅部に配置したことによって、通信相手の別の非接触スマートカード２０またはリーダ／ライタ９０のコイル・アンテナに対するその筐体の電気的シールドの悪影響が低減される。
【００６４】
以上説明した実施形態は典型例として挙げたに過ぎず、その各実施形態の構成要素を組み合わせること、その変形およびバリエーションは当業者にとって明らかであり、当業者であれば本発明の原理および請求の範囲に記載した発明の範囲を逸脱することなく上述の実施形態の種々の変形を行えることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】図１Ａ〜１Ｄは、本発明の実施形態による、情報入力または情報提示領域を有する情報処理装置の筐体の内部に設けられた非接触リーダおよび／またはライタ用のコイル・アンテナを示している。
【図２】図２Ａ〜２Ｃは、本発明の別の実施形態による、情報入力または情報提示領域を有する情報処理装置の筐体の内部に設けられた非接触リーダおよび／またはライタ用の他のコイル・アンテナを示している。
【図３】図３は、本発明のさらに別の実施形態による、情報入力または情報提示領域を有する情報処理装置の筐体の内部に設けられた非接触リーダおよび／またはライタ用のさらに別のコイル・アンテナを示している。
【図４】図４Ａは図１Ａおよび１Ｂの筐体の線４Ａ−４Ａに沿った垂直断面図である。図４Ｂは図１Ａの筐体の線４Ｂ−４Ｂに沿った垂直断面図である。図４Ｃは図１Ｂの筐体の線４Ｃ−４Ｃに沿った垂直断面図である。
【図５】図５Ａおよび５Ｂは、それぞれ図１Ａおよび１Ｂのコイル・アンテナの上面拡大図と右側面拡大図を示しており、図４Ａ〜４Ｃにおけるコイル・アンテナの電気的シールドの外面からの距離を示している。
【図６】図６Ａは図１Ｃおよび１Ｄの筐体１０の線６Ａ−６Ａに沿った垂直断面図である。図６Ｂは図１Ｃの筐体の線６Ｂ−６Ｂに沿った垂直断面図である。図６Ｃは図１Ｄの筐体の線６Ｃ−６Ｃに沿った垂直断面図である。
【図７】図７Ａおよび７Ｂは、それぞれ図１Ｃおよび１Ｄのコイル・アンテナの上面拡大図と右側面拡大図を示しており、図６Ａ〜６Ｃにおけるコイル・アンテナの電気的シールドの外面からの距離を示している。
【図８】図８Ａは、図２Ａおよび２Ｂの筐体の線８Ａ−８Ａに沿った垂直断面図である。図８Ｂは、図２Ａの筐体の線８Ｂ−８Ｂに沿った垂直断面図である。図８Ｃは、図２Ｂの筐体の線８Ｃ−８Ｃに沿った垂直断面図である。
【図９】図９Ａは、図２Ｃの筐体の線９Ａ−９Ａに沿った垂直断面図である。図９Ｂは、図２Ｃの筐体の線９Ｂ−９Ｂに沿った垂直断面図である。
【図１０】図１０は、図３の筐体の線１０−１０に沿った垂直断面図である。
【図１１】図１１は、図２Ａ〜２Ｃおよび３の拡大図を示しており、図２Ａ〜２Ｃおよび３におけるコイル・アンテナの電気的シールドの外面からの距離を示している。
【図１２】図１２は、本発明のさらに別の実施形態による、情報処理装置の筐体の図３の位置に設けられた非接触リーダおよび／またはライタ用のコイル・アンテナを示している。
【図１３】図１３Ａ〜１３Ｄは、本発明の他の実施形態による、概ね長方形状に巻かれたコイル・アンテナの様々な構造を示している。
【図１４】図１４は、筐体の長方形状の上側主要面の一辺または周縁部の互いに近い位置に配置されたコイル・アンテナを示している。
【図１５】図１５は、筐体の長方形状の上側主要面の４つの隅部に配置された水平方向の中心軸を有する４つのコイル・アンテナを示している。
【図１６】図１６は、筐体の長方形状の上側主要面の４つの隅部に配置された垂直方向の中心軸を有する４つのコイル・アンテナを示している。
【図１７】図１７は、筐体として表示部筐体の上端部にコイル・アンテナが設けられたノートブック型パーソナル・コンピュータを示している。
【図１８】図１８Ａ〜１８Ｄは、情報処理装置の内部の長方形状の上側主要面の一辺に設けられたアンテナ・ユニットを示している。
【図１９】図１９は、それぞれのコイル・アンテナＡＮＴを介した情報処理装置に組み込まれているリーダ／ライタと非接触スマートカードまたはＲＦ ＩＤタグとの間の磁気的結合または変成器結合によるＲＦ信号の送受信を示している。

Claims (6)

  1. 絶縁性の外被を有する筐体と、前記筐体内に設けられた電気的シールド
    と、前記筐体内に設けられた非接触リーダおよび／またはライタと、を具える情報処理装置であって、
    前記非接触リーダおよび／またはライタは、ＲＦ変調キャリア信号を送信および／または受信する送受信機と、前記送受信機に結合されたコイル・アンテナと、を有し、
    前記コイル・アンテナは、
    絶縁性の基板に配置されており、
    互いに概ね直交する第１と第２の軸上のＬ字状の軸線の周りに前記Ｌ字状の軸線に沿った所定の長さにわたって連続的に複数回巻かれており、
    前記所定の長さの前記第１の軸上の一端に第１のコイル面を有し、
    前記所定の長さの前記第２の軸上の他端に第２のコイル面を有し、
    前記電気的シールドから所定の距離だけ離して前記電気的シールドと前記外被の間の空間に配置されており、
    前記第１と第２のコイル面のうちの少なくとも一方のコイル面と、前記少なくとも一方のコイル面側にある前記外皮の部分との間には、前記電気的シールドが存在せず、
    前記第１の軸は前記基板の主要面と概ね平行となるように配置され、前記第２の軸は前記基板の主要面に対して実質的に垂直になるように配置され、
    前記コイル・アンテナの前記第１の軸の周りに巻かれた第１のコイル部分の外側部の一部は、前記基板の主要面に接触するように固定されており、
    前記コイル・アンテナの前記第２の軸の周りに巻かれた第２のコイル部分の前記第２のコイル面は、前記基板の主要面から実質的に最も遠くなるように配置されていることを特徴とする、情報処理装置。
  2. 前記コイル・アンテナが前記絶縁性の基板の一方の面に固定されており
    、前記絶縁性の基板の他方の面が前記電気的シールドの或る面に固定されていることを特徴とする、請求項１に記載の情報処理装置。
  3. 前記コイル・アンテナが前記筐体の広い主要面の端縁に設けられている
    ことを特徴とする、請求項１または２に記載の情報処理装置。
  4. さらに、前記コイル・アンテナは、前記第１と第２の軸の実質的交点付
    近において前記第１と第２の軸と概ね直交する第３の軸の周りに前記第３の軸に沿った連続する所定の長さにわたって巻かれているものであることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の情報処理装置。
  5. 絶縁性の基板に配置されており、互いに概ね直交する第１と第２の軸の
    Ｌ字状の軸線の周りに前記Ｌ字状の軸線に沿った所定の長さにわたって連続的に複数回巻かれたコイル・アンテナであって、
    前記第１の軸上の前記所定の長さの一端に第１のコイル面を有し、
    前記第２の軸上の前記所定の長さの他端に第２のコイル面を有し、
    前記第１の軸は前記基板の主要面と概ね平行となるように配置され、前記第２の軸は前記基板の主要面に対して実質的に垂直になるように配置され、
    前記コイル・アンテナの前記第１の軸の周りに巻かれた第１のコイル部分の外側部の一部は、前記基板の主要面に接触するように固定されており、
    前記コイル・アンテナの前記第２の軸の周りに巻かれた第２のコイル部分の前記第２のコイル面は、前記基板の主要面から実質的に最も遠くなるように配置されていることを特徴とする、
    磁気的結合用のコイル・アンテナ。
  6. さらに、前記第１と第２の軸の実質的交点付近において前記第１と第２
    の軸と概ね直交する第３の軸の周りに前記第３の軸に沿った連続する所定の長さにわたって巻かれていることを特徴とする、請求項５に記載のコイル・アンテナ。
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