JP5524774B2 - 近距離無線通信システム - Google Patents

Description

この発明は、無線により通信端末の認証を行う近距離無線通信システムに関する。

近年、携帯電話に車両のＩＤコードを登録して、携帯電話を車両キーとして使用する携帯電話キーシステムが考案されている（例えば、特許文献１参照）。このシステムには、近距離無線通信（ＮＦＣ：Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）の通信技術が応用される。そして、車両に設置したリーダライタに携帯電話をかざして携帯電話からＩＤコードを取得し、このＩＤコードによりＩＤ照合（かざし照合）を行う。そして、ＩＤ照合が成立すれば、ドアロック施解錠やエンジン始動操作等が許可又は実行される。

この場合、携帯電話が車外及び車内のどちらにあるのかを判定しなければならないので、リーダライタは車外及び車内にそれぞれ設置されることになる。例えば、車外リーダライタは車内のドア付近に配置されるとともに、車内リーダライタは車内センターコンソール等に配置される。そして、車外からドアガラス越しに車外リーダライタに携帯電話をかざして車外かざし照合が成立すれば、ドアロック施解錠が許可又は実行される。車内リーダライタに携帯電話をかざして車内かざし照合が成立すれば、エンジン始動が許可される。

特開２００７−１３７１３５号公報

しかし、車外リーダライタの取り付け位置としてドア付近が考えられるため、車外リーダライタのアンテナ面積を大きく取ろうとしても、設置スペースには限界があり、携帯電話との通信を確保できる車外リーダライタが要望されていた。そこで、例えば車内のアンテナを１次アンテナとして、この１次アンテナの送受信電波を中継可能な２次アンテナをドアガラスに取り付けることにより、１次アンテナと異なる通信エリアを形成する近距離無線通信システムが考えられる。この場合、ドアガラスという広大なスペースを２次アンテナの取り付け先として有効利用することが可能である。なお、通信端末としては、携帯電話に限らず、電子キー等も採用可能である。

ところで、上記の１次アンテナは車外リーダライタの設置スペースによって小さく形成される傾向にあるが、一方で、上記の２次アンテナは通信端末との通信エリアを確保するために１次アンテナに対して大きく形成される。このため、１次アンテナと２次アンテナとのいずれか一方にのみ鎖交する磁束である漏れ磁束が大きくなり、１次アンテナと２次アンテナとの両方に鎖交する磁束である主磁束と漏れ磁束との割合である結合係数が小さくなる。そこで、１次アンテナと２次アンテナとの結合係数を確保できる近距離無線通信システムが求められていた。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、１次アンテナと２次アンテナとの結合係数を確保することができる近距離無線通信システムを提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項１に記載の発明は、通信対象に設けた通信マスタとその通信端末とが近距離無線通信により相互通信が可能であり、前記通信対象に設けた１次アンテナからの送受信電波を前記通信端末に中継可能な２次アンテナを、前記通信対象に搭載された変位部材に設け、前記通信端末と前記１次アンテナとが前記２次アンテナを経由して前記近距離無線通信を実行可能な近距離無線通信システムであって、前記変位部材は、前記通信対象において開閉可能に変位し、前記２次アンテナは、１つの環状のアンテナ線の途中を絞ることで、その両側に環状アンテナを有する形状をとり、これらの一方を前記１次アンテナとの電波結合部とするとともに、これらの他方を電波入出力部として、前記１次アンテナの送受信電波を中継し、前記２次アンテナの前記電波結合部は、前記変位部材が全閉状態において前記１次アンテナの通信エリアに入る位置に配置されていることをその要旨としている。

同構成によれば、２次アンテナは、環状のアンテナ線に電波結合部と電波入出力部とを形成することで、１次アンテナとの電波結合を電波結合部によって行い、電波入出力部によって通信端末に対して電波を送受信する。このため、２次アンテナの電波結合部の大きさを１次アンテナに合わせることが可能となるので、１次アンテナと２次アンテナの電波結合部とのいずれか一方にのみ鎖交する磁束である漏れ磁束を抑制することが可能である。よって、１次アンテナと２次アンテナの電波結合部との両方に鎖交する磁束である主磁束と漏れ磁束との割合である結合係数を確保することが可能である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の近距離無線通信システムにおいて、前記２次アンテナは、前記電波結合部が前記電波入出力部の内側に位置して形成されていることをその要旨としている。

同構成によれば、電波入出力部の内側に電波結合部が位置して形成されるので、２次アンテナの大きさが電波入出力部の大きさとなる。よって、２次アンテナの大型化を抑制しながら、結合係数を大きくすることが可能となる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の近距離無線通信システムにおいて、前記２次アンテナは、前記電波結合部と、前記電波入出力部と、前記電波結合部及び前記電波入出力部とを繋ぐアンテナ線のうち、最も外側に位置する線の少なくとも一部を、貼着先の前記変位部材の外形に沿う沿線形状部とし、その沿線形状部を前記変位部材の外形に沿わせた状態で前記変位部材に貼着されていることをその要旨としている。

同構成によれば、２次アンテナの最も外側の一部を、変位部材の外形に沿う沿線形状部としたので、２次アンテナを変位部材に貼着するときの基準ができることになる。よって、変位部材に対して沿線形状部を位置合わせしながら、２次アンテナを変位部材に貼着することが可能となるので、２次アンテナの貼着作業を容易に行うことが可能である。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の近距離無線通信システムにおいて、前記２次アンテナは、前記アンテナ線のうち最も外側に位置する一辺が一本線形状に形成されていることをその要旨としている。

同構成によれば、２次アンテナの最も外側の一辺が単なる一本線形状に形成されるので、２次アンテナを容易に成形することが可能であるとともに、変位部材への２次アンテナの貼着作業を容易に行うことが可能である。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の近距離無線通信システムにおいて、前記電波結合部は、前記１次アンテナと同じ大きさに形成されていることをその要旨としている。

同構成によれば、２次アンテナの電波結合部が１次アンテナと同じ大きさに形成されるので、１次アンテナと２次アンテナの電波結合部とのいずれか一方にのみ鎖交する磁束である漏れ磁束を抑制することが可能となる。よって、係合係数が増大し、２次アンテナからの放射磁界を増大させることが可能である。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の近距離無線通信システムにおいて、前記変位部材は車両のドアガラスであって、前記２次アンテナは当該ドアガラスに貼着され、前記１次アンテナはドア縁部又はドアトリムに設けられることをその要旨としている。

１次アンテナが設けられるドア縁部やドアトリムには十分なスペースがないので、１次アンテナが小さく形成されることになってしまう。そこで、上記構成のようにアンテナを１次と２次に分離し、２次アンテナをドアガラスという大きな部材に貼着するようにすれば、２次アンテナを大きなサイズのものとすることが可能となる。よって、アンテナの設置先に配置スペースの制限があっても、アンテナサイズを確保することが可能となる。

本発明によれば、近距離無線通信システムにおいて、１次アンテナと２次アンテナとの結合係数を確保することができる。

近距離無線通信システムの概略構成を示すブロック図。 ２次アンテナの構成を示す図。 ドアガラスに対する２次アンテナの取付位置を示す正面図。 車外リーダライタ及び２次アンテナの取付位置を示す縦断面図。 リーダライタ、２次アンテナ、及びタグの等価回路を示す図。 （ａ）（ｂ）シミュレーションの１次アンテナと２次アンテナとを示す図。 ２次アンテナの磁界強度のシミュレーション結果を示す図。 ドアガラスに対する２次アンテナの取付位置を示す正面図。 ドアガラスに対する２次アンテナの取付位置を示す縦断面図。

（第１の実施形態）
以下、本発明を車両の近距離無線通信システムに具体化した第１の実施形態について図１〜図７を参照して説明する。

図１に示すように、車両１には、携帯電話２に車両１のＩＤコードを登録することにより、携帯電話２を電子キーとして使用する携帯電話キーシステム３が設けられている。携帯電話キーシステム３の通信には、近距離無線通信（ＮＦＣ：Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）として例えばＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）が使用されている。ＲＦＩＤには、例えばＦｅｌｉＣａ（登録商標）等が使用されている。ＲＦＩＤの周波数には、例えばＨＦ（Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）が使用されている。なお、車両１が通信対象に相当するとともに、携帯電話２が通信端末に相当する。また、携帯電話キーシステム３が近距離無線通信システムに相当する。

携帯電話キーシステム３は、携帯電話２を車両１の極近傍に近づける「かざし」によって、携帯電話２のＩＤ（ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）照合を実行する。即ち、携帯電話２を車両１の極近傍にかざして携帯電話２が車両１から駆動電波Ｓｖを受信すると、駆動電波Ｓｖを電源に携帯電話２がＩＤコード信号Ｓｉｄを車両１に返信し、ＩＤコード信号Ｓｉｄに含まれるＩＤコードによって携帯電話２のＩＤ照合、いわゆるかざし照合を実行する。なお、駆動電波Ｓｖ及びＩＤコード信号Ｓｉｄが送受信電波を構成する。

携帯電話キーシステム３には、車外でかざし照合が成立すれば、ドアロックの施解錠が実行されるドアエントリー機能と、車内でかざし照合が成立すれば、車内に設置されたプッシュ操作式のエンジンスイッチ４を押し操作するのみでエンジンが始動するワンプッシュエンジンスタート機能とがある。エンジンスイッチ４は、エンジン始動操作のみならず、車両１の電源遷移操作も可能となっている。

車両１には、携帯電話２との間でＩＤ照合を実行するＩＤ照合装置５と、ドアロックの施解錠を管理するドアロック装置６と、エンジンの動作を管理するエンジン始動装置７とが設けられ、これらが車内バス８を介して接続されている。ＩＤ照合装置５には、ＩＤ照合装置５のコントロールユニットとして照合ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）９が設けられている。照合ＥＣＵ９は、近距離無線通信により携帯電話２からＩＤコードを取得した際、同ＩＤコードを自身のものと照らし合わせることによりＩＤ照合を実行する。

車両１のドア付近には、車外に位置する携帯電話２と近距離無線通信が可能な車外リーダライタ１０が設けられている。車外リーダライタ１０は、例えば非接触ＩＣカードのような端末と電磁誘導により電波の送受信が可能な通信機の一種である。車外リーダライタ１０の本体部１０ａには、送信電波の変調や、受信電波の復調／増幅などを実行する通信回路１１が設けられている。

通信回路１１には、車外リーダライタ１０のアンテナ１２が接続されている。アンテナ１２は、アンテナ線（アンテナエレメント）を環状に複数巻回した磁界アンテナの一種のループアンテナが使用される。アンテナ１２は、コイル１３と、共振用のコンデンサ１４との直列共振回路からなる。アンテナ１２は、電波の送信及び受信の両方が可能な送受信アンテナとなっている。

また、車内において例えばセンターコンソール等には、車内に持ち込まれた携帯電話２と近距離無線通信が可能な車内リーダライタ１５が設けられている。車内リーダライタ１５は、車外リーダライタ１０と同様に通信回路１６及びアンテナ１７を備え、アンテナ１７もコイル１８及びコンデンサ１９の直列共振回路からなる。これらリーダライタ１０，１５は、駆動電波Ｓｖの送信と、携帯電話２から送信される各種電波の受信との両方、つまり相互通信が可能である。

一方、携帯電話２には、携帯電話２の各種動作を制御する端末制御部２０が設けられている。携帯電話２には、リーダライタ１０，１５と近距離無線通信を実行するタグ２１が設けられている。タグ２１には、タグ２１の動作を管理する通信制御回路２２が設けられている。通信制御回路２２には、携帯電話２を車両キーとして機能させるべくＩＤコードが登録されている。

通信制御回路２２には、タグ２１のアンテナとして送受信アンテナ２３が接続されている。送受信アンテナ２３は、磁界アンテナの一種であるループアンテナが使用される。送受信アンテナ２３は、アンテナ線を環状に巻回したコイル２４と、共振用のコンデンサ２５との直列共振回路からなる。タグ２１は、リーダライタ１０，１５から近距離無線通信によって駆動電波Ｓｖを受信すると起動し、自身に登録されたＩＤコードを含むＩＤコード信号Ｓｉｄを、近距離無線通信を介してリーダライタ１０，１５に返信する。

車両１には、これらリーダライタ１０，１５の動作を制御するリーダライタＥＣＵ２６が設けられている。リーダライタＥＣＵ２６は、車両１が駐車状態又は停車状態の際、車外リーダライタ１０から駆動電波Ｓｖを断続的に送信させる。そして、リーダライタＥＣＵ２６は、駆動電波Ｓｖの応答としてタグ２１からＩＤコード信号Ｓｉｄを受信すると、このＩＤコードを照合ＥＣＵ９に転送する。照合ＥＣＵ９は、リーダライタＥＣＵ２６からＩＤコードを入力すると、このＩＤコードを照合し、携帯電話２が正規通信相手か否かを判定する。

携帯電話キーシステム３には、車両１のドアガラス２７に２次アンテナ２８を貼着し、車外リーダライタ１０の電波を２次アンテナ２８により中継して、車外リーダライタ１０の通信エリアを大きくする２次アンテナ中継式をとっている。本例の場合、車外リーダライタ１０の通信距離を２次アンテナ２８によって携帯電話２側に引き出すとともに、２次アンテナ２８のアンテナ面積を大きくすることによって車外リーダライタ１０のかざし有効面積を大きくする。これにより、車外リーダライタ１０の通信エリアを広くして、かざし照合の通信成立性を確保する。なお、ドアガラス２７が変位部材に相当する。

図２に示すように、２次アンテナ２８には、シート状のフレキシブル基板２９が設けられている。フレキシブル基板２９は、自由に折り曲げ変形可能な基板である。２次アンテナ２８は、１つ大きなループ状のアンテナ線を、その中央において絞って、その両側のアンテナ線を環状に形成したコイル３０となっている。

本実施例の場合、２次アンテナ２８には、２つの環状アンテナ３１，３２と、これらを繋ぐ一対の接続アンテナ３３，３４とが形成されている。２つの環状アンテナ３１，３２のうち面積の小さい第１環状アンテナ３１が面積の大きい第２環状アンテナ３２の内側に位置するよう折り返した形状に形成されている。また、環状アンテナ３１，３２及び接続アンテナ３３，３４は、１本のアンテナ線として形成されている。なお、接続アンテナ３３，３４が接続部に相当する。

２次アンテナ２８は、一対の環状アンテナ３１，３２において１次アンテナ１２に重ね配置された第１環状アンテナ３１側が電波結合部３５として形成されている。電波結合部３５は、２次アンテナ２８を１次アンテナ１２に電磁結合させる箇所である。

また、２次アンテナ２８は、一対の環状アンテナ３１，３２において１次アンテナ１２に重ね配置されていない第２環状アンテナ３２側が電波入出力部３６として形成されている。電波入出力部３６は、車外において携帯電話２をかざす箇所である。

２次アンテナ２８には、電波結合部３５及び電波入出力部３６が形成されているので、電波結合部３５によって１次アンテナ１２と繋がり、電波入出力部３６によって携帯電話２と無線通信する。また、本例の２次アンテナ２８は、電波結合部３５及び電波入出力部３６の一方に誘起された電波と同じ電波が、他方にも同様に誘起される動作をし、これにより電波中継が可能となっている。

電波結合部３５及び電波入出力部３６は、１本のアンテナ線によって形成されている。電波結合部３５は、四角環状に形成され、同様の四角環状に形成された電波入出力部３６の４辺のうちの一辺に寄った位置に配置されている。本例の場合、電波結合部３５は、電波入出力部３６よりも小さいサイズとし、１次アンテナ１２と略同一の面積サイズに形成されている。これにより、１次アンテナ１２から放射された磁束の殆どが電波結合部３５を通過することになるため、１次アンテナ１２と２次アンテナ２８との主磁束を多くとることが可能となる。よって、２次アンテナ２８の送信強度が確保される。また、電波結合部３５が電波入出力部３６の内部に配置されるので、２次アンテナ２８の部品サイズを小さくとることも可能である。

図１に示すように、第２環状アンテナ３２の一部には、共振用のコンデンサ３７が接続されている。よって、２次アンテナ２８は、コイル３０及びコンデンサ３７の直列共振回路となり、この直列共振回路によってアンテナとして機能する。

図３及び図４に示すように、本例の２次アンテナ２８は、後席ドア３８のドアガラス２７の内面に貼着されている。なお、後席とは、運転席及び助手席の後ろの席のことを言う。ドアガラス２７は、窓開閉スイッチ（図示略）の操作により、上下方向にスライド移動して開閉可能となっている。２次アンテナ２８は、ドアガラス２７の裏面において車体上方かつ前方寄りの位置に配置されている。

車外リーダライタ１０は、車体天井１ａのドア縁部に取り付けられている。ドアガラス２７が全閉状態又は略全閉状態となる際、２次アンテナ２８の電波結合部３５は、車外リーダライタ１０の１次アンテナ１２の通信エリアに入る位置に配置されている。このため、車外リーダライタ１０の１次アンテナ１２自体の通信エリアは小領域しか形成されないが、２次アンテナ２８によって電波が中継されることで、車外リーダライタ１０の通信エリアがドアガラス２７の一領域を満たす広域エリアに増幅される。なお、本実施例では、１次アンテナ１２と２次アンテナ２８の電波結合部３５とが同じ大きさであって、ドアガラス２７が全閉状態である際に、互いの位置が一致するように配置されている。

図３に示すように、２次アンテナ２８の外形は、４本の直線からなる外形４０で形成される四角形であって、ドアガラス２７の外形に沿う沿線形状となっている。ここで、右側縦外形線４１はドアガラス２７の右枠４３に沿った沿線形状部であるとともに、及び上側横外形線４２はドアガラス２７の上枠４４に沿った沿線形状部である。２次アンテナ２８は、１枚のフレキシブル基板２９に直列共振回路（コイル３０及びコンデンサ３７）が実装された後付けのシート状部品である。

車両１のドアガラス２７に２次アンテナ２８を貼着する際には、このシート状の２次アンテナ２８を車外リーダライタ１０に位置合わせする。そして、２次アンテナ２８の右側縦外形線４１をドアガラス２７の右枠４３に、２次アンテナ２８の上側横外形線４２をドアガラス２７の上枠に沿わせて、ドアガラス２７の裏面に貼り付ける。よって、２次アンテナ２８のドアガラス２７への貼着時の位置合わせが容易となる。

さて、車両１が駐車状態（エンジン停止、ドアロック施錠）となる際、車外リーダライタ１０は、車両周囲に携帯電話２が存在するか否かを探査するために、駆動電波Ｓｖを断続的に送信する。ここでは、図５の等価回路に示すように、車外リーダライタ１０の１次アンテナ１２と、２次アンテナ２８の電波結合部３５とが電磁誘導により結合し、１次アンテナ１２の駆動電波Ｓｖが２次アンテナ２８に至り、２次アンテナ２８の電波入出力部３６を経由して広範囲に亘り送信される。

本例の場合、１次アンテナ１２の通信距離が２次アンテナ２８によって延長されるので、１次アンテナ１２の駆動電波Ｓｖが、より遠くに飛ぶようになる。また、２次アンテナ２８の電波入出力部３６のアンテナ面積は１次アンテナ１２のアンテナ面積よりも大きく形成されているので、携帯電話２のかざし領域が、１次アンテナ１２だけのときよりも広くなり、かざし操作の有効面積が広くなる。

また、本例の場合は、電波結合部３５の面積を１次アンテナ１２と略同一の面積としているので、１次アンテナ１２から放射された磁界の殆どが電波結合部３５を通る。よって、１次アンテナ１２から放射された磁界のうち２次アンテナ２８を通らない磁束、いわゆる漏れ磁束を極力少なくすることが可能となるため、１次アンテナ１２と２次アンテナ２８との結合係数が確保される。よって、結果として２次アンテナ２８の通信エリアが広くなるので、リーダライタ１０はより遠方の携帯電話２を捕獲することが可能となる。

ここで、例えば運転者が乗車する場合、図４の２点鎖線で示すように、運転者は自身が所持する携帯電話２を、車外から２次アンテナ２８にかざし操作する。このとき、図５の等価回路に示すように、１次アンテナ１２と２次アンテナ２８とが電磁誘導により通信が確立し、２次アンテナ２８とタグ２１とが電磁誘導により通信が確立するので、車外リーダライタ１０及びタグ２１の近距離無線通信が確立する。よって、タグ２１が車外リーダライタ１０からの駆動電波Ｓｖによって起動し、その応答としてＩＤコード信号Ｓｉｄを車両１に返信する。

タグ２１がＩＤコード信号Ｓｉｄを返信した際、車外リーダライタ１０は、２次アンテナ２８を介してこのＩＤコード信号Ｓｉｄを受信する。車外リーダライタ１０は、１次アンテナ１２でＩＤコード信号Ｓｉｄを受信すると、このＩＤコード信号Ｓｉｄに含まれるＩＤコードを照合ＥＣＵ９に転送する。照合ＥＣＵ９は、タグ２１のＩＤコードを照合し、ＩＤ照合が成立することを確認すると、ドアロックを解錠する。なお、ドアロック施錠時の動作は、ドアロック解錠時と基本的に同じ動作となるので、詳細は省略する。

続いて、本実施例の電波結合部３５及び電波入出力部３６を設けた２次アンテナ２８と、電波結合部と電波入出力部とを分離して設けていない比較対象の２次アンテナ４６とのシミュレーション比較について図６及び図７を参照して説明する。

図６（ａ）に示すように、本実施例に相当する２次アンテナ２８は、正方形の電波入出力部３６がＸＹ平面に設置されるとともに、図中のＸ軸と交差するアンテナ線の近傍に正方形の電波結合部３５が設置されているとする。なお、電波結合部３５と電波入出力部３６とは、１本のアンテナ線で形成されている。また、本実施例に相当する１次アンテナ１２は、正方形であるとともに、Ｚ軸方向において２次アンテナ２８の電波結合部３５と対向して設置されている。

一方、図６（ｂ）に示すように、比較対象の２次アンテナ４６は、単なる正方形をとる（即ち、本例のようなサイズの異なる電波結合部３５と電波入出力部３６とを持たない）とともに、ＸＹ平面に設置されているとする。また、１次アンテナ４５は、本実施例に相当する１次アンテナ１２と同様の正方形であって、２次アンテナ４６の内側のＸ軸と交差するアンテナ線の近傍に、Ｚ軸方向において２次アンテナ４６と対向して設置されている。

図７は、Ｚ軸方向における２次アンテナ２８，４６との距離と、その位置における２次アンテナ２８，４６の中心軸（Ｚ軸）上の磁界強度とのシミュレーション結果である。図７に示すように、どちらの２次アンテナ２８，４６も２次アンテナ２８，４６自体から遠ざかるにつれて、磁界強度が低下している。しかしながら、破線で囲まれた使用想定距離Ｄｕ（例えば、数ｃｍ〜１０ｃｍ）では、実線で示した本実施例の２次アンテナ２８の方が、一点鎖線で示した比較対象の２次アンテナ４６よりも磁界強度が大きいことが分かる。よって、本実施例の２次アンテナ２８の外形は、比較対象の２次アンテナ４６と同等の大きさでありながら、磁界強度を増加させることができる。

以上により、本例では、ドアガラス２７の内面に２次アンテナ２８を貼着し、携帯電話２を車外リーダライタ１０にかざし操作した際には、車外リーダライタ１０と携帯電話２との間でやり取りされる電波を、２次アンテナ２８により中継して車外かざし照合を実行する。よって、車外リーダライタ１０の通信エリアを、２次アンテナ２８によって携帯電話２側（ユーザ側）に引き出すことが可能となる。また、元々広い面積を持つドアガラス２７に２次アンテナ２８を貼着するので、配置スペースを気にすることなく、２次アンテナ２８のアンテナ面積を広くすることができる。

ところで、車外リーダライタ１０を車体天井１ａのドア縁部に取り付ける場合、ドア縁部には十分な面積がないので、車外リーダライタ１０のサイズ、つまり１次アンテナ１２のアンテナ面積を大きくすることができず、通信成立性を向上しようとしても、これを満足することができない。しかし、本例のように２次アンテナ２８で電波を中継するようにすれば、仮に車外リーダライタ１０の配置スペースに制限があって車外リーダライタ１０のアンテナ面積を大きくすることができない場合であっても、２次アンテナ２８によって車外リーダライタ１０の通信エリアを広くすることができる。

また、本例の２次アンテナ２８は、電波結合部３５と電波入出力部３６とが分離された形状をとっている。このため、電波結合部３５を１次アンテナ１２と略同一の面積サイズとすることができるので、１次アンテナ１２と２次アンテナ２８の電波結合部３５との漏れ磁束を抑制することができる。よって、１次アンテナ１２と２次アンテナ２８の電波結合部３５との主磁束と漏れ磁束との割合である結合係数を大きくすることができ、結果、リーダライタ１０の通信強度を確保することができる。

以上、説明した実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）２次アンテナ２８が環状のアンテナ線に電波結合部３５と電波入出力部３６とを形成することで、１次アンテナ１２との電波結合を電波結合部３５によって行い、電波入出力部３６によって携帯電話２に対して電波を送受信する。このため、２次アンテナ２８の電波結合部３５の大きさを１次アンテナ１２に合わせることができるので、１次アンテナ１２と２次アンテナ２８の電波結合部３５との漏れ磁束を抑制することができる。よって、１次アンテナ１２と２次アンテナ２８の電波結合部３５との主磁束と漏れ磁束との割合である結合係数を確保することができる。

（２）電波入出力部３６の内側に電波結合部３５が位置して形成されるので、２次アンテナ２８の大きさを電波入出力部３６の大きさとなる。よって、２次アンテナ２８の大型化を抑制しながら、結合係数を大きくすることができる。

（３）２次アンテナ２８の最も外側の一部を、貼着するドアガラス２７の外形に沿う沿線形状としたので、２次アンテナ２８をドアガラス２７に貼着するときの基準ができることになる。よって、ドアガラス２７に対して沿線形状部である右側縦外形線４１及び上側横外形線４２を位置合わせることで、２次アンテナ２８のドアガラス２７への貼着作業を容易に行うことができる。

（４）２次アンテナ２８の電波結合部３５が１次アンテナ１２と同じ大きさに形成されるので、係合係数が増大し、２次アンテナ２８からの放射磁界を増大させることができる。

（５）１次アンテナ１２が設けられるドア縁部には十分なスペースがないので、１次アンテナ１２が小さく形成しても、アンテナを１次と２次に分離し、２次アンテナ２８をドアガラス２７という大きな部材に貼着したので、２次アンテナ２８を大きなサイズのものとすることができる。よって、アンテナサイズを確保することができる。

（６）ドアガラス２７に車外リーダライタ１０の２次アンテナ２８を貼り付け、この２次アンテナ２８により電波を中継することで、携帯電話２及び車外リーダライタ１０の車外かざし照合を実行する。よって、車外リーダライタ１０の配置スペースに制限があって、車外リーダライタ１０のアンテナ面積を大きくとれない場合であっても、ドアガラス２７を２次アンテナ２８の配置箇所とすることで、車外リーダライタ１０の通信エリアを広くすることが可能となる。このため、携帯電話２のかざし位置に許容性が出るので、かざし照合の通信成立性を確保することができる。

（７）ドアガラス２７に２次アンテナ２８を貼着する際、ドアガラス２７が全閉状態（略全閉状態）をとったときに車外リーダライタ１０と向き合う高さ位置を、２次アンテナ２８の貼着位置とした。よって、ドアガラス２７が全閉状態となって初めてかざし照合が可能となるので、ドアガラス２７が開状態のままドアロックが施錠されてしまう状況を生じ難くすることができる。

（第２の実施形態）
以下、本発明を車両の近距離無線通信システムに具体化した第２の実施形態について、図８を参照して説明する。この実施形態の近距離無線通信システムは、２次アンテナ２８の形状が上記第１の実施形態と異なっている。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。なお、この実施形態の近距離無線通信システムは、図１に示す第１の実施形態の近距離無線通信システムと同様の構成を備えている。

図８に示すように、２次アンテナ２８には、第１の実施形態と同様に、電波結合部３５と電波入出力部３６と接続アンテナ３３，３４とが設けられている。２次アンテナ２８は、２次アンテナ２８の外形に沿ったフレキシブル基板２９に設けられている。２次アンテナ２８の外形５０は、電波結合部３５の外形の一辺である結合部右側外形線５１と、接続アンテナ３４の接続部右側外形線５２と電波入出力部３６の外形の一辺である入出力部右側外形線５３とが一直線形状５４に形成されている。この一直線形状５４が、一本線形状に相当するとともに、ドアガラス２７の外形に沿う沿線形状となっている。２次アンテナ２８は、１枚のフレキシブル基板２９に直列共振回路（コイル３０及びコンデンサ３７）が実装された後付けのシート状部品である。

車両１のドアガラス２７に２次アンテナ２８を貼着する際には、このシート状の２次アンテナ２８を車外リーダライタ１０に位置合わせする。そして、２次アンテナ２８の一直線形状５４をドアガラス２７の右枠４３に沿わせて、ドアガラス２７の裏面に貼り付ける。よって、２次アンテナ２８のドアガラス２７への貼着時の位置合わせが容易となる。また、一直線形状５４の部分の長さを変更することで、電波入出力部３６を所望の位置に設定することができる。

以上、説明した実施形態によれば、第１の実施形態の（１）及び（３）〜（７）の作用効果に加え、以下の作用効果を奏することができる。
（８）２次アンテナ２８の最も外側の一辺が単なる一直線形状５４に形成されるので、２次アンテナ２８を容易に成形することができるとともに、一直線形状５４部分をドアガラス２７の右枠４３に合わせることで、ドアガラス２７への２次アンテナ２８の貼着作業を容易に行うことができる。また、一直線形状５４部分の接続アンテナ３３，３４の長さを変更することで、電波入出力部３６を所望の位置に設定することができる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
・上記第１の実施形態では、２次アンテナ２８の外形４０の一部である右側縦外形線４１と上側横外形線４２とを沿線形状部として直線としたが、ドアガラス２７の外形に合わせて曲線等の他の形状としてもよい。

・上記第２の実施形態において、電波結合部３５は、電波入出力部３６の内部に配置されることに限定されず、電波入出力部３６の外部に配置されていてもよい。
・上記第２の実施形態では、２次アンテナ２８の外形５０の一部を一本線形状として一直線形状５４としたが、直線に限らずドアガラス２７の外形に合わせて曲線等の他の形状としてもよい。

・上記実施形態では、２次アンテナ２８の外形を四角形としたが、ドアガラス２７の形状に関わらず円形等の他の形状としてもよい。また、一部分に曲線を持つ形状としてもよい。

・上記実施形態において、車外リーダライタ１０のみが２次アンテナ中継式をすることに限定されず、車内リーダライタ１５にも応用してもよい。
・上記実施形態において、車内リーダライタ１５を省略して、車外リーダライタ１０の１次アンテナ１２をそのまま車内リーダライタとして用いてもよい。このような構成によれば、１つの車外リーダライタで異なる複数の通信エリアを形成可能となるので、通信エリアごとにそれぞれ個別の通信マスタを設けずに済む。従って、通信マスタの個数を少なく抑えることが可能となる。

・上記実施形態において、ドアガラス２７への２次アンテナ２８の貼着位置は、実施形態に例示した位置に限らず、他の位置に変更してもよい。
・上記構成において、２次アンテナ２８は、後付け部品に限定されず、ドアガラス２７の内部に一体に組み込まれたアンテナでもよい。

・上記構成において、ドアガラス２７のガラス面において２次アンテナ２８の配置箇所に、かざし位置を通知する絵柄や文字等を描画してもよい。
・上記構成において、タグ２１は、端末制御部２０から独立したＩＣチップであることに限定されず、タグ２１の機能が端末制御部２０に組み込まれていてもよい。

・上記構成において、２次アンテナ２８は、コイル３０とコンデンサ３７とが両方ともドアガラス２７に設けられることに限定されない。例えば、コイル３０のみをドアガラス２７に設け、コンデンサ３７を車体天井１ａに設けてもよい。

・上記構成において、車外リーダライタ１０の配置位置は、車体天井１ａに限定されず、ドアトリムやピラー等の他の部材としてもよい。具体的には、図９に示すように、後席ドア３８のドアトリム３９の内部に車外リーダライタ１０を埋設する。２次アンテナ２８は、ドアガラス２７が全閉状態又は略全閉状態となる際、車外リーダライタ１０の１次アンテナ１２の通信エリアに入る位置に配置する。

・上記構成において、２次アンテナ２８は、１枚のシート状の部品に限定されず、例えば板状の基板を使用した折り曲げ不可能なアンテナでもよい。
・上記構成において、通信対象は車両１に限らず、通信端末と無線通信を行うものであれば何でもよい。

・上記構成において、通信端末は携帯電話２に限らず、ＩＤコードを無線により送信可能な端末であれば何でもよい。
・上記実施形態において、近距離無線通信は、ＲＦＩＤ（ＮＦＣ）に限らず、他の通信方式を採用可能である。

・上記実施形態において、送受信電波は、駆動電波ＳｖやＩＤコード信号Ｓｉｄに限らず、通信形式に応じた種々の電波が採用可能である。
・上記構成において、携帯電話キーシステム３の各アンテナ（２次アンテナ２８）は、ループアンテナに限らず、例えばダイポールアンテナ等の他のアンテナも使用可能である。

・上記実施形態において、変位部材は、ドアガラス２７に限定されず、他の可動部材を採用してもよい。
・上記実施形態において、携帯電話キーシステム３の周波数は、ＨＦに限定されず、例えばＬＦ（Ｌｏｗ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）やＵＨＦ（Ｕｌｔｒａ Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）等を使用してもよい。また、双方向通信の行きと帰りとで、電波の周波数を異ならせてもよい。

・本例の技術思想は、車両１に適用されることに限定されず、他の機器や装置に応用可能である。
次に、上記実施形態から把握できる技術的思想をその効果と共に記載する。

（イ）請求項１〜６のいずれか一項に記載の近距離無線通信システムにおいて、前記２次アンテナは、前記１次アンテナよりもアンテナ面積が大きく形成されていることを特徴とする近距離無線通信システム。

同構成によれば、１次アンテナの通信エリアが２次アンテナによって広範囲化されるので、より高い通信成立性が補完される。
（ロ）請求項１〜６、技術的思想（イ）のいずれかに記載の近距離無線通信システムにおいて、前記２次アンテナは、前記変位部材の内面に貼着されていることを特徴とする近距離無線通信システム。

同構成によれば、２次アンテナが第三者等により勝手に剥がされる心配がない。

１…通信対象としての車両、２…通信端末としての携帯電話、１０…通信マスタとしての車外リーダライタ、１２…１次アンテナ、１５…車内リーダライタ、１７…アンテナ、２３…送受信アンテナ、２６…リーダライタＥＣＵ、２７…変位部材としてのドアガラス、２８…２次アンテナ、３１…第１環状アンテナ、３２…第２環状アンテナ、３３，３４…接続アンテナ、３５…電波結合部、３６…電波入出力部、３８…後席ドア、４０…外形、４１…右側縦外形線、４２…上側横外形線、４３…右枠、４４…上枠、４５…１次アンテナ、４６…２次アンテナ、Ｓｉｄ…ＩＤコード信号、Ｓｖ…駆動電波。

Claims (6)

1. 通信対象に設けた通信マスタとその通信端末とが近距離無線通信により相互通信が可能であり、前記通信対象に設けた１次アンテナからの送受信電波を前記通信端末に中継可能な２次アンテナを、前記通信対象に搭載された変位部材に設け、前記通信端末と前記１次アンテナとが前記２次アンテナを経由して前記近距離無線通信を実行可能な近距離無線通信システムであって、
   前記変位部材は、前記通信対象において開閉可能に変位し、
   前記２次アンテナは、１つの環状のアンテナ線の途中を絞ることで、その両側に環状アンテナを有する形状をとり、これらの一方を前記１次アンテナとの電波結合部とするとともに、これらの他方を電波入出力部として、前記１次アンテナの送受信電波を中継し、
   前記２次アンテナの前記電波結合部は、前記変位部材が全閉状態において前記１次アンテナの通信エリアに入る位置に配置されている
   ことを特徴とする近距離無線通信システム。
2. 請求項１に記載の近距離無線通信システムにおいて、
   前記２次アンテナは、前記電波結合部が前記電波入出力部の内側に位置して形成されている
   ことを特徴とする近距離無線通信システム。
3. 請求項１又は２に記載の近距離無線通信システムにおいて、
   前記２次アンテナは、前記電波結合部と、前記電波入出力部と、前記電波結合部及び前記電波入出力部とを繋ぐアンテナ線のうち、最も外側に位置する線の少なくとも一部を、貼着先の前記変位部材の外形に沿う沿線形状部とし、その沿線形状部を前記変位部材の外形に沿わせた状態で前記変位部材に貼着されている
   ことを特徴とする近距離無線通信システム。
4. 請求項３に記載の近距離無線通信システムにおいて、
   前記２次アンテナは、前記アンテナ線のうち最も外側に位置する一辺が一本線形状に形成されている
   ことを特徴とする近距離無線通信システム。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の近距離無線通信システムにおいて、
   前記電波結合部は、前記１次アンテナと同じ大きさに形成されている
   ことを特徴とする近距離無線通信システム。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の近距離無線通信システムにおいて、
   前記変位部材は車両のドアガラスであって、前記２次アンテナは当該ドアガラスに貼着され、前記１次アンテナはドア縁部又はドアトリムに設けられる
   ことを特徴とする近距離無線通信システム。

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