JP4539038B2 - データ通信装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
本発明は、電磁誘導を利用した非接触データ通信を行うデータ通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、鉄道の自動改札機や電子マネーシステム等の分野では、非接触ＩＣカードが利用されている。この非接触ＩＣカードは、カード内にデータの書き込み及び読み出しを行うための各種処理を行う電子回路が集積されたＩＣ(Integrated Circuit)チップと、導線が平面状に巻回されたループコイルアンテナとを有している。非接触ＩＣカードは、電磁誘導の原理に基づいて、この非接触ＩＣカードに対してデータの書き込み又は読み出しを行うリーダライタ側のループコイルアンテナに発生する、例えば１３．５６Ｈｚの交流磁界を受けて、この非接触ＩＣカード側のループコイルアンテナに励起した交流電圧をＩＣチップを動作させるための電源として利用すると共に、負荷のインピーダンスを変化させることで、リーダライタとの間で非接触データ通信を行う。
【０００３】
したがって、この接触型ＩＣカードは、リーダライタ側から必要な電力が供給されるため、内部に電源を持つ必要がなく、リーダライタにかざすといった動作だけで、データの書き込み動作や読み出し動作を簡易且つ高速に行うことができる。
【０００４】
ところで、非接触ＩＣカードは、使用上便利であることから、例えば携帯電話機等のポータブル機器に、上述した非接触ＩＣカード機能を搭載し、このような非接触ＩＣカードを持ち歩かなくても、ポータブル機器自体を上述したサービスが受けられる非接触近距離無線伝送用デバイスとすることが検討されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００５】
【特許文献】
特開平１１−２１３１１１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した非接触データ通信を行うデータ通信装置では、例えば図７に模式的に示す携帯電話機のような厚みを有する筐体１００に、非接触ＩＣカードに搭載されるような平面状のループコイルアンテナ１０１を実装すると、このループコイルアンテナ１０１が配置された筐体１００の一主面側に感度の偏りが生じるため、使い勝手が悪くなるといった問題があった。すなわち、このような厚みを有する筐体１００の内部に平面状のループコイルアンテナ１０１を実装する場合には、ループコイルアンテナ１０１の感度が向きによって変わったり、感度のある領域が狭くなるといった問題が生じてしまう。
【０００７】
したがって、このループコイルアンテナ１０１の感度を筐体１００の両面で均等化するためには、筐体１００の真ん中に平面状のループコイルアンテナ１０１を配置しなければならない。しかしながら、上述した携帯電話機等のポータブル機器では、筐体１００内の限られたスペースに、このようなループコイルアンテナ１０１を中央部に配置することは、実装上の大きな制約となってしまう。
【０００８】
また、上述した平面状のループコイルアンテナ１０１では、導線の巻き数が増えると、その開口面積が狭くなるため、リーダライタとの通信可能な感度領域も狭くなってしまう。
【０００９】
そこで、本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、筐体の厚みによらずループコイルアンテナの感度を筐体の両主面において均一化すると共に、感度領域の拡大を可能とした非接触データ通信装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明に係るデータ通信装置は、筐体と、上記筐体内に配置された携帯電話機能部と、上記筐体を構成する面のうち、両主面を除いた側面に沿って、少なくとも導線の一部が、該両主面から略均等な位置で、周回するように配置されたループコイルアンテナと、上記ループコイルアンテナに接続され、このループコイルアンテナを介して外部の通信装置との間で電磁誘導を利用した非接触データ通信を行う非接触ＩＣカード機能及び／又はリーダライタ機能を有する半導体集積回路とを備え、上記ループコイルアンテナは、上記筺体の側面に接着剤により接着固定され、又は上記筺体の側面に設けられた差し込み部に差し込まれ、又は上記筺体の側面に形成された溝部に配置され、上記携帯電話機能部は、上記筐体内に、上記半導体集積回路とは別に配置されている。
また、本発明に係るデータ通信装置は、筐体と、上記筐体内に配置された携帯電話機能部と、上記筐体内に配置された携帯電話機能部と接続される第１のアンテナと、上記筐体を構成する面のうち、両主面を除いた側面に沿って、少なくとも導線の一部が、該両主面から略均等な位置で、周回するように配置されたループコイル状の第２のアンテナと、上記ループコイル状の第２のアンテナに接続され、このループコイル状の第２のアンテナを介して外部の通信装置との間で電磁誘導を利用した非接触データ通信を行う非接触ＩＣカード機能及び／又はリーダライタ機能を有する半導体集積回路とを備え、上記ループコイルアンテナは、上記筺体の側面に接着剤により接着固定され、又は上記筺体の側面に設けられた差し込み部に差し込まれ、又は上記筺体の側面に形成された溝部に配置され、上記携帯電話機能部は、上記筐体内に、上記半導体集積回路とは別に配置されている。
【００１１】
以上のように、本発明に係るデータ通信装置では、導線が筐体の側面に沿って周回するようにループコイルアンテナが配置されていることから、当該ループコイルアンテナの感度を筐体の厚み方向において均等化することができ、当該ループコイルアンテナの通信可能な感度領域を広げることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用したデータ通信装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
本発明を適用したデータ通信装置は、例えば図１に示すように、従来の電話機能に加えて非接触ＩＣカード機能とリーダライタ機能とを具備した携帯電話機１である。この携帯電話機１は、本体部２に対して表示部３が開閉可能に取り付けられた構造を有している。
【００１４】
この携帯電話機１には、図１及び図２に示すように、非接触ＩＣカード機能とリーダライタ機能とを有する半導体集積回路（ＩＣ）４と、この半導体集積回路４と電気的に接続された非接触ＩＣカード側のループコイルアンテナ５及びリーダライタ側のループコイルアンテナ６とが組み込まれている。このうち、非接触ＩＣカード側のループコイルアンテナ５は、本体部２側の筐体に配置され、リーダライタ側のループコイルアンテナ６は、表示部３側の筐体に配置されている。また、携帯電話機１には、電話機能を実現するための携帯電話機能部２０が組み込まれている。
【００１５】
半導体集積回路４は、外部のリーダライタによってデータの書き込み及び読み出しが行われる非接触ＩＣカード回路７と、外部の非接触ＩＣカードに対してデータの書き込みを行うリーダライタ送信回路８と、外部の非接触ＩＣカードに対してデータの読み出しを行うためのリーダライタ受信回路９とを有している。
【００１６】
非接触ＩＣカード回路７は、外部のリーダライタ側のループコイルアンテナを介して送出された質問信号としての電磁波を、ループコイルアンテナ５を介して受信すると、その電磁波の搬送波を整流して、これを直流電源に変換して内部回路を駆動する。また、この非接触ＩＣカード回路７は、質問信号に応じて、外部のリーダライタ側のループコイルアンテナとの間で負荷を変化させながら、振幅変調を行い、応答信号をループコイルアンテナ５を介して外部のリーダライタに送信する。
【００１７】
リーダライタ送信回路８は、送信するデータに応じて送信キャリアを変調し、質問信号をループコイルアンテナ６を介して外部の非接触ＩＣカードに送信する。
【００１８】
リーダライタ受信回路９は、外部の非接触ＩＣカードから送信された応答信号をループコイルアンテナ６を介して受信し、その信号を復調して受信データを取得する。
【００１９】
ここで、非接触ＩＣカード側のループコイルアンテナ５は、図１及び図３に示すように、導線５ａが本体部２側の筐体２ａの内側面を全周に亘って周回するように配置されている。
【００２０】
これにより、筐体２ａの厚みによらず、ループコイルアンテナ５の感度を筐体２ａの厚み方向において均等化することができる。
【００２１】
また、このループコイルアンテナ５は、筐体２ａの内側面に沿って導線５ａが螺旋状に巻回された立体形状を有している。
【００２２】
この場合、導線５ａの巻き数によらず、ループコイルアンテナ５の開口面積を大きく確保することができ、図７に示す従来のループコイルアンテナ１０１に比べて、リーダライタとの通信可能な感度領域を大きく広げることができる。
【００２３】
この立体形状を有するループコイルアンテナ５は、図４に示すフレキシブルプリント基板１０を用いて容易に作製することができる。具体的に、このフレキシブルプリント基板１０は、例えばポリイミド等の可撓性を有する長尺状の絶縁基板（又はフィルム）からなり、導線５ａは、このフレキシブルプリント基板１０の主面に、当該基板の長手方向と直交する方向に複数並ぶ直線状の銅箔パターンとして形成されている。また、このフレキシブルプリント基板１０には、上述した筐体２ａの内側面に対応した複数の折り目１０ａが形成されている。なお、この折り目１０ａを形成する位置については任意である。
【００２４】
そして、図５に示すように、このフレキシブルプリント基板１０を折り目１０ａに沿って同一方向に折り曲げながら、長手方向の両端部を接合することで、筒状のフレキシブルプリント基板１０とする。このとき、隣り合う導線５ａの一端と他端とを順に接続することで、フレキシブルプリント基板１０の短手方向に導線５ａが螺旋状に巻回された１つのループコイルが形成される。なお、このループコイルの両端部は、フレキシブルプリント基板１０上に実装された半導体集積回路４と電気的に接続されている。或いは、ワイヤ等により半導体集積回路４が実装された基板と電気的に接続することも可能である。
【００２５】
以上のようにして、立体形状を有するループコイルアンテナ５を容易に作製することができ、このようなループコイルアンテナ５を上述した筐体２ａの側面に沿って容易に配置することができる。なお、このループコイルアンテナ５は、筐体２ａの側面に接着剤を用いて接着固定される。或いは、筐体の側面に設けられた差込み部に差し込むことで固定される。その他、ループコイルアンテナ５の固定方法については、任意の方法を用いることができる。
【００２６】
なお、上述したループコイルアンテナ５は、導線５ａが筐体２ａの側面を全周に亘って周回するように配置された構成に限らず、例えば図６に示すように、導線５ａが筐体２ａの側面に沿って部分的に周回するように配置された構成とすることも可能である。
【００２７】
また、上述したループコイルアンテナ５は、樹脂製の筐体２ａの側面に直接埋め込み形成されたものであってもよく、或いは樹脂筐体２ａの側面に導線５がパターンめっきされたものや、筐体２ａの側面に形成した溝部に導線５ａを配置したものであってもよい。
【００２８】
以上のように、この携帯電話機１では、導線５ａが本体部２側の筐体２ａの側面に沿って周回するように非接触ＩＣカード側のループコイルアンテナ５が配置されていることから、このループコイルアンテナ５の感度を筐体２ａの厚み方向において均等化すると共に、外部のリーダライタとの通信可能な感度領域を拡大することが可能である。
【００２９】
したがって、この携帯電話機１では、本体部２の両主面においてループコイルアンテナ５の略々均一な感度を得ることが可能であり、通信可能な感度領域も拡大されることから、更なる使い勝手の向上を図ることが可能である。
【００３０】
なお、上述した携帯電話機１では、リーダライタ側のループコイルアンテナ６についても、上述した非接触ＩＣカード側のループコイルアンテナ５と同様、導線が螺旋状に巻回された立体形状とし、表示部３側の筐体の側面に沿って導線が周回するように配置することも可能である。
【００３１】
なお、本発明を適用したデータ通信装置は、上記携帯電話機１に限定されるものではなく、上述した非接触ＩＣカード機能及び／又はリーダライタ機能を搭載する非接触近距離無線伝送用デバイスに対して広く適用可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係るデータ通信装置では、筐体の両主面を除いた側面に沿って、少なくともループコイルアンテナの導線の一部が、両主面から略均等な位置で、周回するように配置されていることから、当該ループコイルアンテナの感度を筐体の厚み方向において均等化することができ、当該ループコイルアンテナの通信可能な感度領域を広げることができる。更に、厚みを有する筐体の両主面側においてループコイルアンテナの略々均一な感度を得ることが可能であり、通信可能な感度領域も拡大されることから、更なる使い勝手の向上を図ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した携帯電話機の構成を模式的に示す斜視図である。
【図２】上記携帯電話機に組み込まれた半導体集積回路の構成を示すブロック図である。
【図３】上記携帯電話機に配置されたループコイルアンテナの構成を示す斜視図である。
【図４】上記ループコイルアンテナとなるフレキシブルプリント基板の構成を示す平面図である。
【図５】上記フレキシブルプリント基板によりループコイルアンテナが構成された状態を示す斜視図である。
【図６】上記携帯電話機に配置されたループコイルアンテナの変形例を示す斜視図である。
【図７】従来のループコイルアンテナの構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 携帯電話機、２ 本体部、２ａ 筐体、３ 表示部、４ 半導体集積回路、５ 非接触ＩＣカード側ループコイルアンテナ、５ａ 導線、６ リーダライタ側ループコイルアンテナ、１０ フレキシブルプリント基板

Claims (5)

  1. 筐体と、
    上記筐体内に配置された携帯電話機能部と、
    上記筐体を構成する面のうち、両主面を除いた側面に沿って、少なくとも導線の一部が、該両主面から略均等な位置で、周回するように配置されたループコイルアンテナと、
    上記ループコイルアンテナに接続され、このループコイルアンテナを介して外部の通信装置との間で電磁誘導を利用した非接触データ通信を行う非接触ＩＣカード機能及び／又はリーダライタ機能を有する半導体集積回路とを備え、
    上記ループコイルアンテナは、上記筺体の側面に接着剤により接着固定され、又は上記筺体の側面に設けられた差し込み部に差し込まれ、又は上記筺体の側面に形成された溝部に配置され、
    上記携帯電話機能部は、上記筐体内に、上記半導体集積回路とは別に配置されているデータ通信装置。
  2. 上記ループコイルアンテナは、上記導線が上記筐体の側面を全周に亘って周回するように配置されている請求項１記載のデータ通信装置。
  3. 上記ループコイルアンテナは、上記筐体の側面に沿って導線が螺旋状に巻回された立体形状を有する請求項１記載のデータ通信装置。
  4. 上記筐体は、本体部と、この本体部に対して開閉可能に取り付けられた表示部を有する請求項１記載のデータ通信装置。
  5. 筐体と、
    上記筐体内に配置された携帯電話機能部と、
    上記筐体内に配置された携帯電話機能部と接続される第１のアンテナと、
    上記筐体を構成する面のうち、両主面を除いた側面に沿って、少なくとも導線の一部が、該両主面から略均等な位置で、周回するように配置されたループコイル状の第２のアンテナと、
    上記ループコイル状の第２のアンテナに接続され、このループコイル状の第２のアンテナを介して外部の通信装置との間で電磁誘導を利用した非接触データ通信を行う非接触ＩＣカード機能及び／又はリーダライタ機能を有する半導体集積回路とを備え、
    上記ループコイルアンテナは、上記筺体の側面に接着剤により接着固定され、又は上記筺体の側面に設けられた差し込み部に差し込まれ、又は上記筺体の側面に形成された溝部に配置され、
    上記携帯電話機能部は、上記筐体内に、上記半導体集積回路とは別に配置されているデータ通信装置。
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