JP5146876B2 - Ｒｆｉｄアンテナ装置、ｒｆｉｄタグ及びｒｆｉｄタグ機能付きの携帯電子端末 - Google Patents

Description

この発明は、ＲＦＩＤアンテナ装置、ＲＦＩＤタグ及びＲＦＩＤタグ機能付きの携帯電子端末に係り、詳しくは、ＲＦＩＤシステムを利用する際、リーダ／ライタ装置と非接触の通信を行うためのＲＦＩＤアンテナ装置、ＲＦＩＤタグ及びＲＦＩＤタグ機能を搭載した携帯電子端末に関する。

近年、ＲＦＩＤ(Radio Frequency Identification；無線周波数識別)システムを利用するＲＦＩＤタグとして、ＲＦＩＤアンテナと、メモリを備えるＩＣチップとを搭載して、リーダ／ライタ装置と非接触でデータ通信を行う非接触ＩＣカードが注目されている。このデータ通信には、例えば、１３．５６ＭＨｚ帯が利用され、この周波数帯に適合できるアンテナとして、非接触ＩＣカードとリーダ／ライタ装置とには、それぞれ、薄型でループ状のアンテナが使用される。非接触ＩＣカードには、電池を内蔵する電池型と、ＦｅｌｉＣａカード（登録商標）のように、電池を内蔵していない無電池型とがある。

図１１に示すように、無電池型の非接触ＩＣカード１では、近接して相対向するリーダ／ライタ装置２側のループ状のアンテナ（ＲＷアンテナ）３から発生した電磁波を受けると、電磁誘導の原理で、非接触ＩＣカード１側のループ状のアンテナ（ＲＦＩＤアンテナ）４に電流が発生し、ＲＦＩＤアンテナ４に接続されたＩＣチップ５が動作する構成となっている。上記ＩＣチップ５は、ＲＷアンテナ３から放射される磁力線（電磁波）Φによって同時に伝えられるコントロールボード６からの各種コマンドを受信、解析、処理して、メモリからデータを読み取り、あるいは、メモリ内のデータを書替え、この処理結果に基づいて、ＲＷアンテナ３から受け取る電磁波を変調（負荷変調）することで、ＲＦＩＤアンテナ４からリーダ／ライタ装置２側のＲＷアンテナ３に応答する。

このように、非接触ＩＣカードは、従来の磁気カードや接触ＩＣカード等のように、リーダ／ライタ装置に挿入する必要がなく、「かざす」だけでデータを送受信できることから、磁気カードや接触ＩＣカードに代わり、交通機関の自動改札機、会社や自宅等の入退出管理、電子マネー、クレジットカード、キャッシュカードや物品管理等多様な分野で幅広くに利用されてきている。

このようなＲＦＩＤタグ（非接触ＩＣカード）の機能に着目して、ＲＦＩＤタグの機能を携帯電話機等の携帯電子端末に搭載して融合する技術が提案されている。
例えば、特許文献１には、ＲＦＩＤアンテナとＩＣタグ等を搭載して、外部のリーダ／ライタ装置との間で非接触の通信を行うことができるＲＦＩＤタグ機能付きの携帯電子端末が開示されている。従来のこの種の携帯電子端末は、図１２に示すように、下部筐体７に設けられた電池蓋付きの図示せぬ電池パック収納部内に、ＩＣタグ等が搭載された図示せぬ印刷基板と、ＩＣタグに接続されたループ状のＲＦＩＤアンテナ８と、ＲＦＩＤアンテナ８の中空部分に対向して配置された金属製の図示せぬ電池パックとが収納又は配置される構成となっている。しかしながら、このような構成では、携帯電子端末とリーダ／ライタ装置２との間での非接触通信中に発生する磁力線により、電池パックの金属部に渦電流が発生し、通信性能が劣化する虞があるため、これを防止するために、下部筐体７には、電池パックの面の大きさと略同等の大きさの磁性シート９が、ＲＦＩＤアンテナ８の中空部分を介して、電池パックと略重なる態様で、電池蓋の内面側に貼り付けられている。

ところで、ＲＦＩＤアンテナ８とＲＷアンテナ３との間の距離的通信限界Ａ（図１２）は、それ以上に離れると、リーダ／ライタ装置２側のＲＷアンテナ３から届く電磁波が弱まり、携帯電子端末のＲＦＩＤアンテナ８側で、動作に必要な起電力が得られなくなる通信飛距離として定義される。
しかしながら、渦電流防止目的の磁性シート９を備えるＲＤＩＦタグ構成では、通信可能領域（距離的通信限界Ａ）内であっても、ＲＦＩＤアンテナ８とＲＷアンテナ３とが接近し過ぎると、携帯電子端末側のＲＦＩＤ機能が応答しているにも関わらず、リーダ／ライタ装置２側がその応答を受信できなくなる、いわゆる通信不可領域（ＮＵＬＬ）Ｂが出現又は顕在化し、通信不可領域Ｂを超えて、さらに接近すると、再び、通信が可能になる、という局部的近接通信障害が起こり得ることが、実験やシミュレーション等で確認されている。

この種の局部的近接通信障害は、従来の比較的厚型の携帯電子端末では、ＲＦＩＤアンテナとＲＷアンテナとの間に、厚みのある筐体や搭載部品やクリアランスが介在するので、構造上、ＲＦＩＤアンテナとＲＷアンテナとが通信不可領域まで接近することは起こり得ない（あるいは、起こり難い）ため、無視できる問題であった。
しかしながら、近年、携帯電子端末の技術開発は、軽量化薄型化の方向に進んでいる。この種の軽量化薄型化は、筐体の薄肉化、搭載部品の薄厚化、クリアランスの狭小化によって達成されるので、携帯電子端末の軽量薄型化が進むと、携帯電子端末側のＲＦＩＤアンテナとリーダ／ライタ装置側のＲＷアンテナとが、通常の利用姿態でも、通信不可領域にまで接近して、局部的近接通信障害に直面する場面が増加することが予想される。このような局部的近接通信障害が多発すると、円滑な処理を妨げ、ユーザに不快感を与えることになるので、不都合である。

特許文献１には、携帯電子端末とリーダ／ライタ装置とが近接して非接触通信を行う場合に、この共振周波数が、渦電流防止目的の磁性シートの影響を受けてリーダ／ライタ装置単体での共振周波数からずれてしまい、このずれが大きいと通信ができなくなってしまうという不都合を、磁性シートがＲＷアンテナに近接するとき、ＲＷアンテナと重なる磁性シート部分の一部を切り欠くことで、緩和できることが記載されている。
特許第４０１１６１０号公報

ところで、磁性シートの切欠き面積が同一でも、磁性シートの切欠き部位と重なる筐体内の部位に、金属部品が配置されているか否かで、金属部品が配置されていても、金属部品が、プリント配線基板か板金か電池パックであるか等で、金属部品の集積度や大きさ等で、近接通信の品質に与える影響度が異なることが実験等により確認されている。そして、切欠き面積の広狭及び切欠き部位と重なる金属部品の顕われ方如何によっては、ときに、ＲＷアンテナ側のインダクタンスを低下させ、局部的近接通信障害の軽減に貢献できるし、ときに、渦電流に起因する電磁ノイズ（渦電流ノイズ）が優ると、通信特性の劣化助長につながることも確認されている。一般に、磁性シートの電磁的影響力が増すと、ＲＷアンテナ側のインダクタンスを高める傾向にあり、逆に、金属部材の電磁的影響力が増せば、ＲＷアンテナ側のインダクタンスを低下させる傾向にある。

例えば、図１３は、この出願に係る発明者等の実験により得られた、リーダ／ライタ装置２（ＲＷアンテナ３）側のアンテナ端に現われる携帯電子端末（ＲＦＩＤアンテナ８）からの応答波形（電圧）を示す波形図である。同図(ａ)は、通信可能領域Ａ内にあって、通信不可領域Ｂにまで近づいていない携帯電子端末からの応答波形、同図（ｂ）は、通信不可領域Ｂまで接近した携帯電子端末からの応答波形（ＮＵＬＬ）、また、同図(ｃ)は、携帯電子端末が通信不可領域Ｂを超えて、さらに、リーダ／ライタ装置２（ＲＷアンテナ３）に接近したときの応答波形を示している。図１３の波形図(ａ)、（ｂ）、（ｃ）から明らかなように、通信不可領域（ＮＵＬＬ）Ｂを堺に、応答波形が、位相反転していることが判る。
このような通信不可領域Ｂが出現するのは、磁性シート９が、ＲＷアンテナ３に近接し過ぎると、アンテナの結合度（ＲＷアンテナ３側のインダクタンス）を高め、近接通信系の共振周波数が、ＲＷアンテナ３単独の共振周波数からずれてしまうためである、と考えられる。

このような実験結果に基づいて考察すれば、特許文献１に記載の磁性シートの切欠き構造では、磁性シートの背面側で、切欠き部位と重なる筐体内の部位に、金属パッドが配置されているため、局部的近接通信障害をある程度軽減できても、負の副次的効果として、切欠き部位からリークする渦電流ノイズに起因する、広範囲の通信障害が発生する虞がある。
また、携帯電子機器の機種により、金属部品の配列や形状等、筐体内部構造が異なるため、近接通信の劣化を防止するためには、機種ごとに異なる形状・大きさに切欠かれた磁性シートを用意しなければならず、あるいは、筐体内における金属部品の配列や位置を変更しなければならず、携帯電子機器開発における設計の自由度を狭めるので、不都合である。さらに、携帯電子機器が、交通乗車券や電子マネー等として幅広く利用できるようにするために、ＲＦＩＤタグ機能の汎用化が進められており、そのためにも、ＲＦＩＤアンテナ装置の送信特性の改善及び渦電流ノイズの一層の低減化が望まれている。

この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、渦電流ノイズを防止できると共に、非接触近接通信の妨げとなる通信不可領域（ＮＵＬＬ）も排除でき、この結果、携帯電子端末の薄型構造に起因する、とくに、リーダ／ライタ装置側の読み取り特性の劣化を防止することができるＲＦＩＤアンテナ装置、ＲＦＩＤタグ及びＲＦＩＤタグ機能を搭載した携帯電子端末を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、この発明の第１の構成は、薄型でループ状の第１のアンテナと、該第１のアンテナの一面を該第１のアンテナの実体部分を構成するループ線まで含めて覆う磁性シートとを備え、ＲＦＩＤシステムを利用する際、前記第１のアンテナをリーダ／ライタ装置が備えるループ状の第２のアンテナに近づけて、前記リーダ／ライタ装置と非接触の通信を行うためのＲＦＩＤアンテナ装置に係り、前記磁性シートは、前記第１のアンテナの実体部分である前記ループ線を覆う領域のうち、前記利用の際に、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとのループ線同士が交差して相互に重なる領域が、全部又は部分的に削除されていることを特徴としている。

この発明の第２の構成は、ＲＦＩＤシステムを構成するリーダ／ライタ装置からのコマンドを解析し、処理し、応答するためのＩＣチップと、該ＩＣチップに接続された薄型でループ状の第１のアンテナと、該第１のアンテナの一面を該第１のアンテナの実体部分を構成するループ線まで含めて覆う磁性シートとを備え、前記ＲＦＩＤシステムを利用する際、前記第１のアンテナをリーダ／ライタ装置が備えるループ状の第２のアンテナに近づけて、前記リーダ／ライタ装置と非接触でデータ通信を行うためのＲＦＩＤタグに係り、前記磁性シートは、前記第１のアンテナの実体部分である前記ループ線を覆う領域のうち、前記利用の際に、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとのループ線同士が交差して相互に重なる領域が、削除されていることを特徴としている。

この発明の第３の構成は、ＲＦＩＤシステムを構成するリーダ／ライタ装置からのコマンドを解析し、処理し、応答するためのＩＣチップと、該ＩＣチップに接続された薄型でループ状の第１のアンテナと、該第１のアンテナの一面を該第１のアンテナの実体部分を構成するループ線まで含めて覆う態様で、内部回路基板と前記第１のアンテナとの間に介挿された磁性シートとを備えてなると共に、前記ＲＦＩＤシステムを利用する際、前記第１のアンテナをリーダ／ライタ装置が備えるループ状の第２のアンテナに近づけて、前記リーダ／ライタ装置と非接触でデータ通信を行うためのＲＦＩＤタグ機能付きの携帯電子端末に係り、前記磁性シートは、前記第１のアンテナの実体部分である前記ループ線を覆う領域のうち、前記利用の際に、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとのループ線同士が交差して相互に重なる領域が、全部又は部分的に削除されていることを特徴としている。

この発明の構成によれば、利用の際に、ＲＦＩＤアンテナ装置側の磁性シートが、リーダ／ライタ装置側の第２のアンテナに近接すると、第２のアンテナ側のインダクタンスが増加するが、相対向するアンテナ同士が重なる部位である２アンテナ重合領域に対応する磁性シート部分が、全部又は部分的に削除された分、第２のアンテナ側のインダクタンスの増加を抑えることができる。
加えて、２アンテナ重合領域に対応する磁性シート部分が、全部又は部分的に削除されると、リーダ／ライタ装置側の第２のアンテナは、削除部分と重なる金属の電磁的影響力が現われることによるインダクタンス低減効果により、さらに、第２のアンテナ側のインダクタンスの増加を抑えることができる。つまり、磁性シートが第２のアンテナに近接することによる第２のアンテナ側のインダクタンスの増加が、磁性シートの削除によるインダクタンスの減少分と、削除部分と重なる金属によるインダクタンスの減少分とで抑えられるので、共振周波数の大きなずれを抑えることができ、局部的近接通信障害を惹き起こす通信不可領域（ＮＵＬＬ）を一段と確実に排除できる。

磁性シートの大きな削除は、渦電流ノイズのリーク通路となるので、好ましくないが、ここで、（第２のアンテナ側に電磁的影響力を与えることができる）一番近いところで削除部分と重なる金属は、渦電流ノイズを発生させるプリント配線基板や電池パック等の金属部品ではなく、２次元的な広がりを有さない線状部材の集まりであることから、渦電流ノイズを生じさせない第１のアンテナを構成する金属ループ線である。加えて、第１のアンテナを構成する金属ループ線は、プリント配線基板や電池パック等の金属部品と較べて、リーダ／ライタ装置（第２のアンテナ）により近い位置に配置されているので、第２のアンテナ側のインダクタンス低減効果は、後方配置の金属部品よりも大となる。それゆえ、第２のアンテナ側のインダクタンス低減効果が大となる分、磁性シートの削除面積を小さく設定でき、第１のアンテナを構成する金属ループ線によって、後方に配置された金属部品の電磁的影響力を排除することができるので、渦電流ノイズを一段と確実に防止できる。
それゆえ、携帯電子端末の薄型構造に起因する、とくに、リーダ／ライタ装置側の読み取り特性の劣化を防止することができる。それゆえ、各種のＲＦＩＤシステムに適用でき、交通乗車券や電子マネー等として多様かつ広範に活用できる。

この発明の最良の形態としてのＲＦＩＤアンテナ装置１０は、例えば、図１に示すように、薄型でループ状のＲＦＩＤアンテナ（第１のアンテナ）１１と、ＲＦＩＤアンテナ１１を覆う態様で、ＲＦＩＤアンテナ１１の一面に貼り付けられた透磁率の高い磁性シート１２とからなる。この磁性シート１２には、ＲＦＩＤシステムを利用する際に、ＲＦＩＤアンテナ１１とリーダ／ライタ装置２側のＲＷアンテナ（第２のアンテナ）３とが相互に重なる２アンテナ重合領域に対応する磁性シート部分が、全部又は部分的に削除されている。図１の図示例では、ループ状の両アンテナ１１、３が交差することで生じる４箇所の２アンテナ重合領域に対応する磁性シート部分が、全部切り取られて、４個の切欠き部１３、１３、…が形成されている。
この構成によれば、通信の妨げとなる渦電流ノイズと通信不可領域との両方を排除できる。それゆえ、リーダ／ライタ装置２側の読み取り特性の劣化を防止することができる。また、磁性シート１２の削除部分に対応して、どのような金属部品が配置されようとも、削除部分に対応する金属部品とＲＷアンテナ３との間には、ＲＦＩＤアンテナ１１が介在しているので、当該金属部品とＲＷアンテナ３との間で磁気的相互作用が働くことはなく、それゆえ、携帯電子機器開発における設計の自由度を向上させることもできる。

実施形態１

以下、図面を参照して、この発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、この発明の第１の実施形態であるＲＦＩＤタグ機能付きの携帯電話機に実装されるＲＦＩＤアンテナ装置とリーダ／ライタ装置の概略構成を分解して示す斜視図、図２は、同ＲＦＩＤアンテナ装置の構成を示す平面図であると共に、ＲＦＩＤシステムを利用する際に、同ＲＦＩＤアンテナ装置とリーダ／ライタ装置側のＲＷアンテナとが重なった状態を示す図、また、図３は、同ＲＦＩＤアンテナ装置の構成を示す断面図である。
また、図４は、表側から見た同携帯電話機の表側外観構成を示す斜視図、図５は、裏側から見た同携帯電話機の外観構成を示す斜視図、また、図６は、裏蓋が取り外されて一部内部構造が見える同携帯電話機の外観構成を示す斜視図である。
まず、図４乃至図６を参照して、装置全体の概略構成について説明する。この形態の携帯電話機１４は、これらの図に示すように、上部筐体１５と下部筐体１６とがヒンジ部１７を介して折畳み自在に結合されて全体として薄型に構成されている。
上部筐体１５には、表示パネル１８や図示せぬスピーカ等が搭載されている。また、下部筐体１６には、カメラ部１９、図示せぬマイクロホン、キー操作部、制御部及び無線部等が搭載されていて、図示せぬ電池パックも収納されている。上記下部筐体１６は、カメラ部１９、電池パック、及び主回路基板（マザーボード）等のプリント配線基板２０等を収納装着するためのフロントケース２１と、カメラ窓１９ａ付きのリアカバー２２と、電池パック交換用の開閉蓋２３とから構成されている。

上記フロントケース２１は、例えばＡＢＳ樹脂等の合成樹脂フレームと金属板とから構成されていて、外表面には、各種の弾力キーからなる操作パネル２４が貼着されている。フロントケース２１の図６中上半部には、カメラ部１９等の機構部、及び制御部や無線部を構成するＬＳＩ等の各種電子部品や各種金属部品が搭載実装されたプリント配線基板２０等が収納されている。また、開閉蓋２３に対応するフロントケース２１の図６中下半部には、電池パックを収納するための電池パック収納部が設けられている。

また、上記リアカバー２２の内表面には、図６に示すように、ＲＦＩＤアンテナ装置１０が貼着されて実装されている。このＲＦＩＤアンテナ装置１０は、図１乃至図３、及び図６に示すように、ループ状のＲＦＩＤアンテナ（第１のアンテナ）１１と、このＲＦＩＤアンテナ１１を覆う態様で、ＲＦＩＤアンテナ１１の背面（プリント配線基板２０側の面）に貼り付けられた透磁率の高い磁性シート１２とから概略構成されている。

ＲＦＩＤアンテナ１１は、樹脂基板上に、概略矩形のループをなす銅等の金属ループ線２５、２５、…が所定の巻き数で多重に形成されたシート状の送受信装置であり、ＲＦＩＤシステムの入出力装置として、例えば、コンビニストアや駅の自動改札機等に設置されたリーダ／ライタ装置２のＲＷアンテナ（第２のアンテナ）３から発生した電磁波を受け、電磁誘導の作用で、リーダ／ライタ装置２に対して応答するために用いられる。ここで、ＲＦＩＤアンテナ１１には、図３に示すように、プリント配線基板２０上に実装されたＩＣチップ（ＩＣタグ）２０ａと着脱自在に接続するための図示せぬ接続端子（パッド）が設けられている。なお、リアカバー２２の外表面には、図５に示すように、ＲＦＩＤシステムを利用する際の便宜のため、対向するリーダ／ライタ装置２側のＲＷアンテナ３との適正位置関係の目印となる位置合せマークＭが形成されている。

磁性シート１２は、樹脂層の中に軟磁性粉末を混入させたシート状の軟磁性材料で、磁界は軟磁性シート１２を突き抜けることができず、その表面又は内部を通って元に戻るループを描くため、ＲＦＩＤアンテナ１１とリーダ／ライタ装置２側のＲＷアンテナ３との間の非接触通信に対する金属部品や金属部材の渦電流干渉を防止するためだけでなく、磁束密度を高めて通信感度を高めるためにも用いられる。
この実施形態では、磁性シート１２は、ＲＦＩＤアンテナ１１の外周形状に合わせて概略矩形に裁断されていて、次述する切欠き部１３、１３、…の部位を除けば、ＲＦＩＤアンテナ１１を確実に被覆できるように、ＲＦＩＤアンテナ１１の外径寸法と同等か幾分大き目の外形寸法に形成されている。

磁性シート１２には、ＲＦＩＤシステムを利用する際に、図１に示すように、ＲＦＩＤアンテナ１１とリーダ／ライタ装置２側のＲＷアンテナ３とが相互に交差して重なり合う２アンテナ重合領域に対向する４箇所の部位が、概略全部切り取られて、４個の切欠き部１３、１３、…が形成されている（図１、図２及び図６）。なお、切欠き部１３、１３、…は、２アンテナ重合領域に完全に対応している必要なく、２アンテナ重合領域の周辺部を含めても良い。設計上及び作成上、切欠き部１３、１３、…２アンテナ重合領域のみに限定するのは非現実的であるからである。

次に、上記構成の携帯電話機１４の動作について説明する。
上記構成の携帯電話機１４を用いて、例えば、コンビニストアや駅の自動改札機等で、ＲＦＩＤシステムを利用する際には、リアカバー２２の外表面に付された位置合せマークＭ（図５）を頼りに、ＲＦＩＤアンテナ１１（ＲＦＩＤアンテナ装置１０）を（コンビニストアや駅の自動改札機等に設置されている）リーダ／ライタ装置２のＲＷアンテナ３（図１）に近づける。
ＲＦＩＤアンテナ１１が、通信可能領域Ａ内（図１２参照）に進入すると、相対向するリーダ／ライタ装置２側のＲＷアンテナ３が発する、例えば、１３．５６ＭＨｚ帯の電磁波を受け、この電磁波により、ＲＦＩＤアンテナ１１に電流が誘起されて、ＲＦＩＤアンテナ１１に接続されたＩＣチップ（ＩＣタグ）２０ａが動作する。ＩＣチップ２０ａは、ＲＷアンテナ３から放射される電磁波によって同時に伝えられるコントロールボード６からの各種コマンドを受信、解析、処理して、メモリからデータを読み取り、あるいは、メモリ内のデータを書替え、この処理結果に基づいて、ＲＷアンテナ３から受け取る電磁波を変調（負荷変調）することで、ＲＦＩＤアンテナ１１からリーダ／ライタ装置２側のＲＷアンテナ３に応答する。

図７は、携帯電話機１４とリーダ／ライタ装置２との間の非接触近接通信中に、リーダ／ライタ装置２（ＲＷアンテナ３）側のアンテナ端に現われる携帯電話機１４（ＲＦＩＤアンテナ１１）からの応答波形（電圧）を示す波形図である。
同図(ａ)は、通信可能領域Ａ（図１２参照）内にあって、通信飛距離Ｂ（図１２に示す通信不可領域Ｂに相当する近接距離）の外にある携帯電話機１４からの応答波形、同図（ｂ）は、通信飛距離Ｂまで接近した携帯電話機１４からの応答波形、また、同図(ｃ)は、携帯電話機１４が通信飛距離Ｂを超えて、さらに、リーダ／ライタ装置２（ＲＷアンテナ３）に接近したときの応答波形を示している。
図７から明らかなように、通信飛距離Ｂの外側と内側とで位相反転はなくなり、この結果、通信不可（ＮＵＬＬ）が解消されていることが判る。

このように、この実施形態によれば、利用の際に、ＲＦＩＤアンテナ装置１０側の磁性シート１２が、リーダ／ライタ装置２側のＲＷアンテナ３に近接すると、ＲＷアンテナ３側のインダクタンスが増加するが、相対向するアンテナ３、１１同士が重なる部位である２アンテナ重合領域に対応する磁性シート部分（切欠き部１３、１３、…）が、全部切り欠かれた分、ＲＷアンテナ３側のインダクタンスの増加を抑えることができる。

加えて、２アンテナ重合領域に対応する磁性シート部分（切欠き部１３、１３、…）が、全部切り欠かれると、リーダ／ライタ装置２側のＲＷアンテナ３は、切欠き部１３、１３、…と重なる金属の電磁的影響力が現われることによるインダクタンス低減効果により、さらに、ＲＷアンテナ３側のインダクタンスの増加を抑えることができる。つまり、磁性シート１２がＲＷアンテナ３に近接することによるＲＷアンテナ３側のインダクタンスの増加が、磁性シート１２の切欠きによるインダクタンスの減少分と、切欠き部１３、１３、…と重なる金属によるインダクタンスの減少分とで抑えられるので、共振周波数の大きなずれを抑えることができ、局部的近接通信障害を惹き起こす通信不可領域（ＮＵＬＬ）Ｂを一段と確実に排除できる。

磁性シート１２の大きな切抜きは、渦電流ノイズのリーク通路となるので、好ましくないが、ここで、（ＲＷアンテナ３側に電磁的影響力を与えることができる）一番近いところで切欠き部１３、１３、…と重なる金属は、渦電流ノイズを発生させるプリント配線基板２０上に実装された金属部材ではなく、渦電流ノイズを発生させないＲＦＩＤアンテナ１１を構成する金属ループ線２５、２５、…である。加えて、ＲＦＩＤアンテナ１１を構成する金属ループ線２５、２５、…は、プリント配線基板２０に実装された金属部材と較べて、リーダ／ライタ装置（ＲＷアンテナ３）により近い位置に配置されているので、ＲＷアンテナ３側のインダクタンス低減効果は、後方に配置された金属部材よりも大となる。
それゆえ、ＲＷアンテナ３側のインダクタンス低減効果が大となる分、磁性シート１２の切欠き面積を小さく設定でき、ＲＦＩＤアンテナ１１を構成する金属ループ線２５、２５、…によって、後方に配置された金属部材の電磁的影響力を排除することができるので、渦電流ノイズを一段と確実に防止できる。

それゆえ、携帯電話機１４の薄型構造に起因する、とくに、リーダ／ライタ装置２側の読み取り特性の劣化を防止することができる。それゆえ、各種のＲＦＩＤシステムに適用でき、交通乗車券や電子マネー等として多様かつ広範に活用できる。
また、磁性シート１２の切欠き部１３、１３、…に対応して、どのような金属部材が配置されようとも、切欠き部１３、１３、…に対応する金属部材とＲＷアンテナ３との間には、ＲＦＩＤアンテナ１１が介在しているので、当該金属部材とＲＷアンテナ３との間で磁気的相互作用が働くことはなく、それゆえ、携帯電話機開発における設計の自由度を向上させることもできる。

実施形態２

図８は、この発明の第２の実施形態であるＲＦＩＤアンテナ装置とリーダ／ライタ装置の概略構成を分解して示す斜視図である。
一般に、ＲＦＩＤシステムを利用する際、矩形のＲＦＩＤアンテナ１１と矩形のリーダ／ライタ装置２側のＲＷアンテナ３とが相互に交差して重なり合う、いわゆる２アンテナ重合領域は、図２に示すように、ＲＦＩＤアンテナ１１上で４箇所発生する。第１の実施形態で述べた理由により、これら４箇所の２アンテナ重合領域に対応する磁性シートの各部位が、最適の切欠き候補部位となり得る。上述の第１の実施形態では、２アンテナ重合領域に対応する磁性シートの部位が全て切り取られて、４箇所の部位に切欠き部１３、１３、…を形成するようにしたが、切欠き部の個数は、必ずしも、切欠き候補部位の全てを切り欠くことは要件とされない。形状寸法・素材・巻き数等により、アンテナや磁性シートの特性は変化するので、これらの特性に応じて、あるいは、実験結果に基づいて、切欠き部の個数を決めることができる。

例えば、この第２の実施形態では、図８に示すように、磁性シート１２ａ内の４箇所の切欠き候補部位のうち、２箇所の部位に切欠き部１３ａ、１３ａが設けられている。なお、図８において、図１に示す構成部分と同一の各部には、同一符号を付し、また、対応する各部には、添え字を付して、その説明を省略する。

この第２の実施形態によっても、アンテナ特性や磁性シートの磁性特性の如何により、上述の第１の実施形態で述べたと略同様の効果を得ることができる。

実施形態３

図９は、この発明の第３の実施形態であるＲＦＩＤアンテナ装置の構成を示す平面図であると共に、ＲＦＩＤシステムを利用する際に、同ＲＦＩＤアンテナ装置とリーダ／ライタ装置側のＲＷアンテナとが重なった状態を示す図である。
上述の第１の実施形態では、図２に示すように、２アンテナ重合領域に対応する磁性シートの各部位（切欠き候補部位）の全面積を切り取り、切欠き部１３、１３、…を形成するようにしたが、必ずしも、切欠き候補部位の全面積が、切り取られる必要はなく、部分的な切欠きであっても良い。形状寸法・素材・巻き数等により、アンテナや磁性シートの特性は変化するので、これらの特性に応じて、あるいは、実験結果に基づいて、各切欠き候補部位の全体に対する切欠き率を決めることができる。
例えば、この第３の実施形態では、磁性シート１２ｂ内の切欠き候補部位の全面積のうち、略半分の面積が切り欠かれて切欠き部１３ｂ、１３ｂが設けられている。

この第３の実施形態によっても、アンテナ特性や磁性シートの磁性特性の如何により、上述の第１の実施形態で述べたと略同様の効果を得ることができる。

実施形態４

図１０は、この発明の第４の実施形態であるＲＦＩＤアンテナ装置の構成を示す平面図であると共に、ＲＦＩＤシステムを利用する際に、同ＲＦＩＤアンテナ装置とリーダ／ライタ装置側のＲＷアンテナとが重なった状態を示す図である。
この第４の実施形態では、図１０に示すように、ＲＦＩＤアンテナが、外周側に配置された第１のＲＦＩＤアンテナ１１ａと、内周側に配置された第２のＲＦＩＤアンテナ１１ｂとの２重アンテナとして構成されている。第１のＲＦＩＤアンテナ１１ａと第２のＲＦＩＤアンテナ１１ｂとは、所定幅の間隙Ｗによって離隔されて配置されている。それゆえ、この第４の実施形態では、第１のＲＦＩＤアンテナ１１ａ部分と第２のＲＦＩＤアンテナ１１ｂ部分と間隙Ｗ部分とが、切欠き部１３、１３、…と部分的に重なる構成となっている。上記間隙Ｗから、渦電流に起因する電磁ノイズにより、第１及び第２のＲＦＩＤアンテナ１１ａ、１１ｂが影響を受けるにしても、互いに逆方向に影響を受けるため、アンテナ全体としては、影響が相殺されて、電磁障害を防止することができる。

それゆえ、この第４の実施形態によっても、上述の第１の実施形態で述べたと略同様の効果を得ることができる。

以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。例えば、ＲＦＩＤアンテナの形状は、矩形に限らず、閉ループを形成している限り、他の多角形や円形等の任意の形状でも良く、直線部分や曲線部分からなる任意の異形でも良い。また、２アンテナ重合領域に対応する磁性シート部分が全部又は部分的に削除されて、切欠き部（削除部分）が形成されている限り、必要に応じて、２アンテナ重合領域以外の領域にも切欠き部（削除部分）を設けても良い。また、上述の携帯電話機に限らず、例えばＰＤＡ（携帯情報端末）等の携帯電子端末に、この発明のＲＦＩＤアンテナ装置を実装してＲＦＩＤタグ機能を備えるようにしても良い。また、携帯電子端末のみならず、カード型やラベル型等の各種形状・各種用途のＲＦＩＤタグに、この発明のＲＦＩＤアンテナ装置を組み込むようしても良い。例えば、カード型ＲＦＩＤタグであるＦｅｌｉＣａカード（登録商標）に、この発明のＲＦＩＤアンテナ装置を組み込むようしても良いまた、この発明は。電池を内蔵していない無電池型のＲＦＩＤタグ（機能）に限らず、電池を内蔵する電池型のＲＦＩＤタグ（機能）にも適用できる。

この発明は、携帯電話機に限らず、例えばＰＤＡ（携帯情報端末）等の携帯電子端末に広く適用できる。また、カード型やラベル型等の各種形状・各種用途のＲＦＩＤタグに適用できる。

この発明の第１の実施形態であるＲＦＩＤタグ機能付きの携帯電話機に実装されるＲＦＩＤアンテナ装置とリーダ／ライタ装置の概略構成を分解して示す斜視図である。 同ＲＦＩＤアンテナ装置の構成を示す平面図であると共に、ＲＦＩＤシステムを利用する際に、同ＲＦＩＤアンテナ装置とリーダ／ライタ装置側のＲＷアンテナとが重なった状態を示す図である。 同ＲＦＩＤアンテナ装置の構成を示す断面図である。 表側から見た同携帯電話機の表側外観構成を示す斜視図である。 裏側から見た同携帯電話機の外観構成を示す斜視図である。 裏蓋が取り外されて一部内部構造が見える同携帯電話機の外観構成を示す斜視図である。 同ＲＦＩＤアンテナ装置の効果を説明するための図で、リーダ／ライタ装置（ＲＷアンテナ）側のアンテナ端に現われる携帯電子端末（ＲＦＩＤアンテナ）からの応答波形を示す波形図である。 この発明の第２の実施形態であるＲＦＩＤアンテナ装置とリーダ／ライタ装置の概略構成を分解して示す斜視図である。 この発明の第３の実施形態であるＲＦＩＤアンテナ装置の構成を示す平面図であると共に、ＲＦＩＤシステムを利用する際に、同ＲＦＩＤアンテナ装置とリーダ／ライタ装置側のＲＷアンテナとが重なった状態を示す図である。 この発明の第４の実施形態であるＲＦＩＤアンテナ装置の構成を示す平面図であると共に、ＲＦＩＤシステムを利用する際に、同ＲＦＩＤアンテナ装置とリーダ／ライタ装置側のＲＷアンテナとが重なった状態を示す図である。 ＲＦＩＤシステムで用いられる従来の無電池型の非接触ＩＣカードの動作原理を説明するための説明図である。 従来のＲＦＩＤタグ機能付きの薄型携帯電子端末の問題点を説明するための説明図である。 リーダ／ライタ装置（ＲＷアンテナ）側のアンテナ端に現われる携帯電子端末（ＲＦＩＤアンテナ）からの応答波形を示す波形図である。

符号の説明

２ リーダ／ライタ装置
３ ＲＷアンテナ（第２のアンテナ）
１０ ＲＦＩＤアンテナ装置
１１、１１ａ、１１ｂ ＲＦＩＤアンテナ（第１のアンテナ）
１２、１２ａ、１２ｂ 磁性シート
１３、１３ａ、１３ｂ 切欠き部（磁性シートの削除部分）
１４ 携帯電話機（携帯電子端末）
２０ａ ＩＣチップ

Claims (15)

1. 薄型でループ状の第１のアンテナと、該第１のアンテナの一面を該第１のアンテナの実体部分を構成するループ線まで含めて覆う磁性シートとを備え、ＲＦＩＤシステムを利用する際、前記第１のアンテナをリーダ／ライタ装置が備えるループ状の第２のアンテナに近づけて、前記リーダ／ライタ装置と非接触の通信を行うためのＲＦＩＤアンテナ装置であって、
   前記磁性シートは、前記第１のアンテナの実体部分である前記ループ線を覆う領域のうち、前記利用の際に、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとのループ線同士が交差して相互に重なる領域が、全部又は部分的に削除されていることを特徴とするＲＦＩＤアンテナ装置。
2. 薄型でループ状の第１のアンテナと、該第１のアンテナの背面を該第１のアンテナの実体部分を構成するループ線まで含めて覆う磁性シートとを備え、ＲＦＩＤシステムを利用する際、前記第１のアンテナをリーダ／ライタ装置が備えるループ状の第２のアンテナに近づけて、前記リーダ／ライタ装置と非接触の通信を行うためのＲＦＩＤアンテナ装置であって、
   前記磁性シートは、前記第１のアンテナの実体部分である前記ループ線を覆う領域のうち、前記利用の際に、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとのループ線同士が交差して相互に重なる領域及びその近傍が、全部又は部分的に削除されていることを特徴とするＲＦＩＤアンテナ装置。
3. 前記磁性シートは、前記削除部分を含めると、前記第１のアンテナの外径寸法と同等以上の外形寸法に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のＲＦＩＤアンテナ装置。
4. 前記ＲＦＩＤアンテナ装置が、カード型構成に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のＲＦＩＤアンテナ装置。
5. 前記ＲＦＩＤアンテナ装置が、ＦｅｌｉＣａカード構成に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のＲＦＩＤアンテナ装置。
6. ＲＦＩＤシステムを構成するリーダ／ライタ装置からのコマンドを解析し、処理し、応答するためのＩＣチップと、該ＩＣチップに接続された薄型でループ状の第１のアンテナと、該第１のアンテナの一面を該第１のアンテナの実体部分を構成するループ線まで含めて覆う磁性シートとを備え、
   前記ＲＦＩＤシステムを利用する際、前記第１のアンテナをリーダ／ライタ装置が備えるループ状の第２のアンテナに近づけて、前記リーダ／ライタ装置と非接触でデータ通信を行うためのＲＦＩＤタグであって、
   前記磁性シートは、前記第１のアンテナの実体部分である前記ループ線を覆う領域のうち、前記利用の際に、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとのループ線同士が交差して相互に重なる領域が、削除されていることを特徴とするＲＦＩＤタグ。
7. ＲＦＩＤシステムを構成するリーダ／ライタ装置からのコマンドを解析し、処理し、応答するためのＩＣチップと、該ＩＣチップに接続された薄型でループ状の第１のアンテナと、該第１のアンテナの背面を該第１のアンテナの実体部分を構成するループ線まで含めて覆う磁性シートとを備え、
   前記ＲＦＩＤシステムを利用する際、前記第１のアンテナをリーダ／ライタ装置が備えるループ状の第２のアンテナに近づけて、前記リーダ／ライタ装置と非接触でデータ通信を行うためのＲＦＩＤタグであって、
   前記磁性シートは、前記第１のアンテナの実体部分である前記ループ線を覆う領域のうち、前記利用の際に、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとのループ線同士が交差して相互に重なる領域及びその近傍が、全部又は部分的に削除されていることを特徴とするＲＦＩＤタグ。
8. 前記磁性シートは、前記削除部分を含めると、前記第１のアンテナの外径寸法と同等以上の外形寸法に形成されていることを特徴とする請求項６又は７記載のＲＦＩＤタグ。
9. 前記ＲＦＩＤタグが、カード型構成に形成されていることを特徴とする請求項６又は７記載のＲＦＩＤタグ。
10. 前記ＲＦＩＤタグが、ＦｅｌｉＣａカード構成に形成されていることを特徴とする請求項６又は７記載のＲＦＩＤタグ。
11. ＲＦＩＤシステムを構成するリーダ／ライタ装置からのコマンドを解析し、処理し、応答するためのＩＣチップと、該ＩＣチップに接続された薄型でループ状の第１のアンテナと、該第１のアンテナの一面を該第１のアンテナの実体部分を構成するループ線まで含めて覆う態様で、内部回路基板と前記第１のアンテナとの間に介挿された磁性シートとを備えてなると共に、
    前記ＲＦＩＤシステムを利用する際、前記第１のアンテナをリーダ／ライタ装置が備えるループ状の第２のアンテナに近づけて、前記リーダ／ライタ装置と非接触でデータ通信を行うためのＲＦＩＤタグ機能付きの携帯電子端末であって、
    前記磁性シートは、前記第１のアンテナの実体部分である前記ループ線を覆う領域のうち、前記利用の際に、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとのループ線同士が交差して相互に重なる領域が、全部又は部分的に削除されていることを特徴とするＲＦＩＤタグ機能付きの携帯電子端末。
12. ＲＦＩＤシステムを構成するリーダ／ライタ装置からのコマンドを解析し、処理し、応答するためのＩＣチップと、該ＩＣチップに接続された薄型でループ状の第１のアンテナと、該第１のアンテナの背面を該第１のアンテナの実体部分を構成するループ線まで含めて覆う態様で、内部回路基板と前記第１のアンテナとの間に介挿された磁性シートとを備えてなると共に、
    前記ＲＦＩＤシステムを利用する際、前記第１のアンテナをリーダ／ライタ装置が備えるループ状の第２のアンテナに近づけて、前記リーダ／ライタ装置と非接触でデータ通信を行うためのＲＦＩＤタグ機能付きの携帯電子端末であって、
    前記磁性シートは、前記第１のアンテナの実体部分である前記ループ線を覆う領域のうち、前記利用の際に、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとのループ線同士が交差して相互に重なる領域及びその近傍が、全部又は部分的に削除されていることを特徴とするＲＦＩＤタグ機能付きの携帯電子端末。
13. 前記磁性シートは、前記削除部分を含めると、前記第１のアンテナの外径寸法と同等以上の外形寸法に形成されていることを特徴とする請求項１１又は１２記載のＲＦＩＤタグ機能付きの携帯電子端末。
14. 端末筐体の内面に前記第１のアンテナが貼着され、かつ、該第１のアンテナの背面に前記磁性シートが貼着されることで、前記内部回路基板に前記磁性シートが対向配置されていることを特徴とする請求項１３記載のＲＦＩＤタグ機能付きの携帯電子端末。
    
15. 前記携帯電子端末が、ＲＦＩＤタグ機能付きの携帯電話機であることを特徴とする請求項１１又は１２記載のＲＦＩＤタグ機能付きの携帯電子端末。

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