JPH11272827A - リーダライタ用アンテナ装置 - Google Patents
リーダライタ用アンテナ装置Info
- Publication number
- JPH11272827A JPH11272827A JP10095288A JP9528898A JPH11272827A JP H11272827 A JPH11272827 A JP H11272827A JP 10095288 A JP10095288 A JP 10095288A JP 9528898 A JP9528898 A JP 9528898A JP H11272827 A JPH11272827 A JP H11272827A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coil
- small loop
- coils
- basic
- reader
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 31
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 65
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
Abstract
せ、遠ざかると急激に磁界強度が下がる特性を持つリー
ダライタ用送信アンテナ装置を提供する。 【解決手段】 表面積及び巻数が互いに等しい複数の小
ループコイル55〜58を、その辺が隣り合うもの同士
に発生する磁界が逆向きになるようにして接続したもの
を1個の基本コイル51とし、複数の基本コイルをコイ
ルの上方からみて互いの小ループコイルの辺が重ならな
いように一定距離ずつずらして層状に配置して構成する
ことにより、各基本コイルの近傍領域ではコイルに流す
電流量を大きくすることで強い磁界を発生させ、コイル
から遠ざかると隣接するコイルの影響を受けて磁束がコ
イルから外方へ曲げられるために急激に磁界強度が低下
するようにする。
Description
それと同等な装置における雑音を相殺するための装置に
関し、特に、非接触型ICカードの送受信アンテナコイ
ル手段と磁気的に結合され、該ICカードに信号を送信
するリーダライタ用の送信アンテナ装置、及びこれと対
にして用いる受信アンテナ装置に用いて好適なものであ
る。
やクレジットカード等のカード分野においては、ICを
搭載したいわゆるICカードの実用化が進んできてい
る。このICカードに対して記録媒体書き込み/読み取
り装置(リーダライタ)から電力を供給したり、データ
をやりとりしたりする方法としては、アンテナコイルを
用いて磁気的に非接触で行うものが提案されている。こ
の方法は、電気接点を必要とする接触型の方法に比べ
て、取り扱いの容易さや耐久性などにおいて優れている
ため、今後の主流となることが期待されている。
ーダライタとの一例を示す。また、図10中のリーダラ
イタ2の送信コイル6、受信コイル7及びICカード3
のアンテナコイル8の部分を拡大した立体斜視図を、図
11に示す。
係は、リーダライタ2からICカード3へ電力のみが
供給される状態(スタンバイモード)、リーダライタ
2からICカード3へとデータが送信される状態(送信
モード)、ICカード3からリーダライタ2へとデー
タが送信される状態(受信モード)の3つの状態に大別
される。以下、各状態におけるリーダライタ2とICカ
ード3との内部動作の概略を図面を用いて説明する。
電力のみが供給される場合、すなわちスタンバイモード
について説明する。図10において、リーダライタ2で
は、一定振幅の高周波信号が発振回路11から送信回路
12へ供給され、ドライバ13を介して送信コイル6に
送られる。このとき、リーダライタ2にICカード3が
装着されている場合には、リーダライタ2の送信コイル
6とICカード3のアンテナコイル8とが電磁結合され
ている。
ダライタ2の送信コイル6からICカード3のアンテナ
コイル8を介して高周波信号が送受信回路4に供給され
る。この高周波信号は、整流回路21で整流され、電源
回路22に供給されてICカード3の各部に必要な所定
の電源電圧が生成される。
データが送信される場合、すなわち送信モードについて
説明する。図10において、リーダライタ2では、ホス
ト1などからのデータがCPU15で処理されて送信回
路12へ送られる。この送信回路12には、上述したス
タンバイモードと同様に一定振幅の高周波信号が発振回
路11から供給されており、この高周波信号が上記デー
タで変調されて変調高周波信号が出力される。この変調
高周波信号がドライバ13を介して送信コイル6に送ら
れる。
3が装着されており、リーダライタ2の送信コイル6と
ICカード3のアンテナコイル8とが電磁結合されてい
る。そのため、ICカード3においては、リーダライタ
2の送信コイル6からICカード3のアンテナコイル8
を介して変調高周波信号が送受信回路4に供給される。
イモードと同様に整流回路21で整流され、電源回路2
2に供給されてICカード3の各部に必要な所定の電源
電圧が生成される。また、アンテナコイル8の出力信号
は受信回路23にも供給され、この部分でデータが復調
されてCPU5に供給される。CPU5は、タイミング
回路25及びリセット回路26の出力に基づいて動作
し、供給されるデータを処理して所定のものを図示しな
いメモリに書き込む。
へデータが送信される場合、すなわち受信モードについ
て説明する。図10において、リーダライタ2の送信回
路12からは上述したスタンバイモードと同様に無変調
で一定振幅の高周波信号が出力され、ドライバ13、送
信コイル6、アンテナコイル8を介してICカード3に
送られる。
3が装着されており、リーダライタ2の送信コイル6と
ICカード3のアンテナコイル8とが電磁結合されてい
る。そのため、ICカード3においては、リーダライタ
2の送信コイル6からICカード3のアンテナコイル8
を介して高周波信号が送受信回路4に供給される。この
高周波信号は、整流回路21で整流され、電源回路22
に供給されてICカード3の各部に必要な所定の電源電
圧が生成される。
いメモリから読み出されたデータがCPU5で処理され
て送信回路24に供給される。送信回路24は、例えば
負荷抵抗とスイッチとからなり、データの“1”、
“0”ビットに応じてこのスイッチがオン、オフする。
このように送信回路24のスイッチがオン、オフする
と、アンテナコイル8に対する負荷が変動する。
信コイル7に流れる高周波電流の振幅が変動する。すな
わち、この高周波電流は、ICカード3のCPU5から
送信回路24に供給されるデータによって振幅変調され
る。この変調高周波信号が受信回路14で復調されてデ
ータが得られる。このデータはCPU15で処理され
て、ホスト1などに送られる。
は、上述したクレジットカードや電子マネーのように、
一度に1枚のカードを取り扱うもののほかに、書籍の管
理や商品在庫管理のように、複数の本または商品にIC
カード3を1枚ずつ取り付け、これらの本または商品の
情報をリーダライタ2で読み取る、あるいはこれらの本
または商品の中から特定のものを検索するといったよう
に、一度に複数のカードを取り扱う場合がある。
くし、リーダライタ2の送受信コイル6,7を大きくす
る必要がある。また、ICカード3を小さくした場合、
当然に内蔵されているアンテナコイル8も小さくなるの
で、ICカード3を動作させるのに必要な電力を供給す
るためには、リーダライタ2の送信コイル6に発生させ
る磁界強度を強くする必要がある。
2の送信コイル6を円形コイルと仮定した場合のコイル
軸上に発生する磁界強度を、図12に示す。この図12
は、下記の(1)式に基づき計算されたものである。 円形コイル軸上の点Aにおける磁界強度HA =I×r2 /2×(r2 +a2 )3/2 (I:コイルに流れる電流、r:コイルの半径、a:コイルの中心から点Aま での距離)……(1)
コイルに比べてコイル半径を2倍に、コイルに流す電流
量を3倍として強磁界を発生させるための強磁界コイル
についてプロットしている。また、図の縦軸は標準コイ
ルのコイル中心に発生する磁界強度で規格化した磁界強
度を表し、横軸はコイルからの距離を表している。
までの最大距離をTSAとすると、標準コイルに変えて強
磁界コイルを用いると、距離TSAまでの範囲、すなわち
サービスエリア内部領域での磁界強度は強まるが、サー
ビスエリア外部領域の磁界強度まで強まってしまい、遠
くまで強力な磁界が保たれることになる。
て使用すると、各リーダライタ2の送信コイル6から発
せられた磁界が互いに影響しあってICカード3が誤動
作してしまう可能性がある。よって、ICカード3の情
報を検出しなければならない領域(サービスエリア)の
外の磁界強度をできるだけ微弱に抑えたい。
テナ近傍領域では強い磁界を発生させ、送信アンテナか
ら遠ざかると急激に磁界強度が下がる特性を持つリーダ
ライタ用アンテナ装置を提供することを目的とする。
に、本発明のリーダライタ用アンテナ装置は、非接触型
ICカードのアンテナコイル手段と磁気的に結合され、
該非接触ICカードへ信号を送信するリーダライタ用送
信アンテナ装置として用いることができ、一つの基本コ
イルが、一辺を接して隣り合うコイルに発生する磁界の
向きが互いに逆になるように配置された複数の小ループ
コイルから構成され、この基本コイルを複数個積層する
ことによって形成されている。
界の向きを互いに逆にすることは、例えば基本コイルを
構成する複数の小ループコイルを、時計回りの向きに電
流が流れる第1の小ループコイル群と、反時計回りの向
きに電流が流れる第2の小ループコイル群とに分類し、
一辺を接して隣り合う小ループコイルに流れる電流の向
きが互いに逆になるようにして配置することによって実
現できる。
ループコイルを、時計回りの巻線の向きを有する第1の
小ループコイル群と、反時計回りの巻線の向きを有する
第2の小ループコイル群とに分類し、一辺を接して隣り
合う小ループコイルの巻線の向きが互いに逆になるよう
にして配置することによっても実現できる。
ほぼ等しい強度の磁界を発生させることが好ましい。こ
のために、第1の小ループコイル群と第2の小ループコ
イル群の各小ループコイルはほぼ同一の形状、巻数、大
きさをもち、第1の小ループコイル群の小ループコイル
の数と第2の小ループコイル群の小ループコイルの数と
が等しく設定されることが好ましい。更に好ましくは、
これらの小ループコイルの形状がほぼ正多角形である。
本コイルに対し、コイルから発生する磁束に垂直な面内
で一定距離オフセットして重ね合わせることにより、1
つの基本コイルの上方においては磁界が及ばない領域が
存在するが、この部分については別の基本コイルで補完
することができる。また、オフセットされる距離は、前
記小ループコイルを形成する辺の最小長さより短い距離
であることが好ましい。他の形態では、複数個の基本コ
イルは、磁束の通過する方向から投影した場合に、基本
コイルの各小ループコイルがそのループ内に他の基本コ
イルの少なくとも1つの小ループコイルの少なくとも1
つの辺が存在するように互いにずらして積層して配置さ
れている。
ンテナ装置を複数の基本コイルで構成し、一つの基本コ
イルを、一辺を接して隣り合うコイルに発生する磁界の
向きが互いに逆になるように配置された複数の小ループ
コイルから構成することで、各小ループコイルに大きな
電流を流して強い磁界を発生させた場合にも、隣接する
小ループコイル同士の反対向きの磁界が干渉しあい、隣
接する小ループコイルに向かって磁束が曲げられるの
で、基本コイルから遠ざかると急激に磁界強度を下げる
ことが可能となる。また、複数の基本コイルを磁束が通
過する方向から投影した場合に小ループコイルの辺が重
ならないよう層状に配置してアンテナ装置を構成するこ
とで、1つの基本コイルの上方においては磁界が及ばな
い領域が存在するが、この部分については別の基本コイ
ルに補完することが可能である。
内には全域に渡って強力な磁界を発生させ、サービスエ
リア外では急激に磁界強度が下がる特性を持つリーダラ
イタ用送信アンテナ装置が得られる。
を参照して説明する。図1は、本発明の第1の実施の形
態によるリーダライタ用送信アンテナ装置の立体斜視
図、図2は、図1に示した4層のコイルのうち任意の1
個(ここではコイル51)を上方からみた平面図、図3
は、図2のコイルに発生する磁界を模式的に示した図、
図4は、図1の各コイルを上方からみた平面図である。
なお、本実施の形態による送信アンテナ装置をリーダラ
イタの送信コイルとして用いる場合の回路ブロック図は
図10と同様であり、アンテナコイル及び送信コイルと
の位置関係は図11と同様であるので、記載を省略す
る。
ンテナ装置は、4個の基本コイル51〜54から構成さ
れており、各基本コイル51〜54はX−Y平面に水平
に配置され、Z方向に所定間隔をもって層状に重ねられ
ている。4個の基本コイル51〜54は、全て図2に示
すような複数の小ループコイル55〜58を結合した構
造をとっている。
コイル55〜58において、隣接する小ループコイルで
は、コイルの巻線の向きが逆になるように配置される。
例えば、図2の小ループコイル55の巻線方向が時計回
り方向である場合には、その右隣の小ループコイル56
の巻線方向及び下方の小ループコイル57の巻線方向
は、共に反時計回りとなる。また、対角に位置する小ル
ープコイル58の巻線方向は、小ループコイル55と同
じ時計回り方向となる。つまり、小ループコイル55,
58は第1の小ループコイル群、小ループコイル56,
57は第2の小ループコイル群を形成していると言え
る。
ら端子bの方向へ電流を流すと、小ループコイル55,
58には時計回りに電流が流れるため、図面手前から裏
側方向へ垂直磁界が発生する。一方、小ループコイル5
6、57には反時計回りに電流が流れるため、図面裏側
から手前方向へ垂直磁界が発生する。
磁束を模式的に示す図である。同図に示すように、小ル
ープコイルに発生する磁束は、コイル面から近い位置で
はコイルに対して垂直方向にのびているが、コイルから
離れるに従ってその向きを変え、コイルの外方に向かっ
て広がっていく。図3(b)に示す本実施の形態の場合
では、隣接する小ループコイルに逆向きの磁界が生じて
いるために、この磁界の影響を受けて、小ループコイル
に発生する磁束が図3(a)に示す従来の場合よりも、
コイル面に近い位置で隣接する小ループコイルの方に向
かって曲げられている。
カード3aまたは3cが受ける磁束の量は従来の場合と
本実施の形態とで変わらないが、コイルから離れた位置
では、ICカード3bまたは3dが受ける磁束の量は、
従来の場合よりも本実施の形態のほうが少なくなる。す
なわち、本実施の形態の送信アンテナ装置を用いると、
コイルに近い位置では強力な磁界を発生させ、コイルか
ら離れるにつれて急激に磁界強度を弱めることができ
る。
以下の(2)式に基づき設定される。 L=(ICカードのアンテナコイルのコイルサイズ)+最大通信距離×係数A (但し、1≦A≦2)……(2)
の長さを短くすると、一つの小ループコイルに発生する
磁束のうち、隣接する小ループコイルの磁束と干渉しあ
って消滅してしまう磁束の割合が増える。そのため、本
来ICカードを動作させなくてはならない領域であるサ
ービスエリアにおいて必要な磁界強度が得られなくなっ
てしまうため、実用的でない。
り1辺の長さを長くすると、逆に、一つの小ループコイ
ルに発生する磁束のうち、隣接する小ループコイルの磁
束と干渉しあって消滅してしまう磁束の割合が減り、サ
ービスエリア外部まで必要以上に磁界強度が強くなって
しまう。そのため、本来動作してはいけないICカード
までが誤動作する恐れがあるので、やはり実用的でな
い。
ナ装置を上面から見た場合、基本コイル51を基準とす
ると、基本コイル52はX及びY方向にL×7/8、基
本コイル53はY方向にL×7/8、基本コイル54は
X方向にL×7/8だけずらして配置されている。基本
コイルをずらす量は、ICカード3のアンテナコイル8
へ信号を送信してICカード3を駆動させたい領域81
と、各基本コイル51〜54の大きさとから決定される
ものであるので、L×7/8に固定されるものではな
く、0からLまでの間であれば可変である。
コイルでは小ループコイルの境界部の上部に磁界が及ば
ない領域、つまり、ICカード3を駆動できない領域が
できてしまうが、この境界部には他の3つの基本コイル
のうちのいずれかのコイルの小ループコイルの内部領域
が重ねられているので、他の基本コイルから発生する磁
界が及ぶことになる。よって、ICカード3を駆動させ
たいサービスエリア81の全域に磁界を発生させること
ができる。
アンテナ装置を用いてICカード3を駆動させる方法に
ついて、図1及び図10を用いて説明する。図10にお
いて、リーダライタ2では、一定振幅の高周波信号が発
振回路11から送信回路12へ供給され、ドライバ13
を介して送信コイル6に送られる。ここで、リーダライ
タ2の送信コイル6は、図1に示したように4層の基本
コイル51〜54から構成されており、上述の高周波信
号は、まず基本コイル51のみに送られる。
スエリア81内にあるICカード3との通信完了後に、
図示しないタイミング回路により、信号の送信されるコ
イルが基本コイル52へと切り替わる。同様にして、高
周波信号は基本コイル52から基本コイル53へ、基本
コイル53から基本コイル54へ、基本コイル54から
基本コイル51へと、それぞれ応答のあったICカード
3との通信終了後に順次切り替わるように設定されてい
る。
る4つの基本コイル51〜54のどれか一つにのみ高周
波信号が送信され、一度に複数の基本コイルに信号が送
信されることがないように設定されている。よって、基
本コイル間では磁界の干渉がなく、サービスエリア81
内には基本コイル51〜54のうちのどれか一つから発
せられる強力な磁界が及んでいることになる。
が装着されている場合には、リーダライタ2の送信コイ
ル6を構成する各基本コイル51〜54のいずれかとI
Cカード3のアンテナコイル8とが電磁結合されてい
る。そのため、ICカード3においては、リーダライタ
2の送信コイル6からICカード3のアンテナコイル8
を介して高周波信号が送受信回路4に供給される。この
高周波信号は、整流回路21で整流され、電源回路22
に供給されてICカード3の各部に必要な所定の電源電
圧が生成される。
テナ装置は、表面積及び巻数が互いに等しい複数の正方
形の小ループコイルを、その辺が隣り合うもの同士の巻
線方向を反対にして接続したものを1個の基本コイルと
し、複数の基本コイルを磁束が通過する方向から投影し
た場合に該基本コイルを構成している小ループコイルの
辺が重ならないよう層状に配置して構成することで、I
Cカードを駆動させたいサービスエリアの全域に強力な
磁界を発生させることができ、且つサービスエリア外で
は磁界強度が急激に低下する特性を得ることができる。
ICカード3を駆動させたい領域が広い場合は、図5に
示すように、第1の実施の形態の送信アンテナ装置で用
いた基本コイル51〜54をそれぞれ4個ずつつなぎ合
わせて、16個の小ループコイルから構成されている基
本コイル59〜62を形成する。そして、これらの4枚
の基本コイル59〜62をX及びY方向にL/2づつず
らすように配置してアンテナ装置を構成することも可能
である。
Y平面に水平に配置され、この平面に垂直なZ方向に所
定間隔をもって層状に重ねられている。本実施の形態に
おいても第1の実施の形態と同様、基本コイルをずらす
量はL/2に固定されるものではなく、0からLの間で
可変である。但し、小ループコイル数が多くなると、基
本コイルの長さに対する小ループコイルの長さの比が小
さくなるために、基本コイルをずらす量を変化させても
サービスエリア82の広さはそれほど変化しない。
ループコイルの巻線方向を同じ向きにしても、各小ルー
プコイルの接続を工夫することで、隣接する小ループコ
イルに発生する磁界の向きが互いに逆になるようにする
ことができる。
ナ装置を構成する複数の基本コイルのうち任意の1個を
上方からみた平面図を示す。巻線数、巻線方向(ここで
は反時計回り方向)及び表面積が互いに等しい小ループ
コイル63〜66において、コイルの巻始めをそれぞれ
端子d,f,h,j、コイルの巻終わりをそれぞれ端子
c,e,g,iとする。
際に、片方のコイルの巻終わりを他方のコイルの巻始
め、あるいは片方のコイルの巻始めを他方のコイルの巻
終わりに接続する場合を順方向接続、片方のコイルの巻
終わりを他方のコイルの巻終わりに、あるいは片方のコ
イルの巻始めを他方のコイルの巻始めに接続する場合を
逆方向接続と呼ぶことにすると、対角に位置する小ルー
プコイル同士の接続はすべて順方向接続であり、隣接す
る小ループコイル同士の接続はすべて逆方向接続になる
ように、各小ループコイル間で接続がなされている。
ル63の端子dと小ループコイル66の端子i、小ルー
プコイル64の端子fと小ループコイル65の端子gを
それぞれ接続することで、対角に位置する小ループコイ
ル同士の接続を順方向接続とする。また、小ループコイ
ル64の端子cと小ループコイル64の端子eを接続す
ることで、隣接する小ループコイル同士の接続を逆方向
接続としている。
を流すことで、第1の小ループコイル群である小ループ
コイル63,66には時計回り方向の電流が流れて図面
手前から裏側方向へ垂直磁界が発生し、第2の小ループ
コイル群である小ループコイル64,65には反時計回
り方向の電流が流れて図面裏側から手前方向へ垂直磁界
が発生することになる。
し、図1及び図4に示した第1の実施の形態や図5に示
した第2の実施の形態と同様に、各基本コイルを一定距
離オフセットして層状に重ね合わせることで、送信アン
テナ装置が構成される。
示した第2の実施の形態の送信アンテナ装置と対にし
て、図7に示すアンテナ装置をリーダライタの受信アン
テナ装置(図10の例では受信アンテナ7)として用い
ると、ICカード3からの信号を効率よく検出すること
ができる。
ナ装置は、図5に示す送信アンテナ装置の各基本コイル
59〜62を構成している小ループコイルの2個分の大
きさを持つ小ループコイルから成る4枚の基本コイル6
7〜70を用い、これら4枚の基本コイルをX及びY方
向に一定距離ずらして配置されている。
テナ装置を構成している基本コイル59〜62とそれぞ
れ対応している。すなわち、磁束が通過する方向から投
影した場合に基本コイル59と67、基本コイル60と
68、基本コイル61と69、基本コイル62と70と
がそれぞれ重なるように配置されている。
た平面図を示し、図9に図8中の基本コイルの1/4部
分を拡大した平面図示す。図8において、送信コイルで
ある基本コイル59に、図9中の端子aから端子bへ向
かって電流を流した場合、巻線方向が時計回りの方向で
ある小ループコイル55と58には図面手前から裏側方
向の磁界が発生し、巻線方向が反時計回り方向である小
ループコイル56と57にはこれとは逆向き、すなわち
図面裏側から手前方向の磁界が発生する。この場合、各
小ループコイルの巻数は等しくなされているため、どの
小ループコイル55〜58においても磁界強度は同じ大
きさである。
構成している小ループコイル71には、送信コイルの小
ループコイル55と57から発生する磁界が通過し、小
ループコイル72には小ループコイル56と58から発
生する磁界が通過する。上述したように、小ループコイ
ル55と57から発生する磁界は大きさが等しく向きが
逆であるので、お互いに打ち消しあい、小ループコイル
71には電流は流れない。同様にして小ループコイル7
2にも電流は流れない。
てみても成立するので、送信コイルである基本コイル5
9から発生する磁界は、受信コイルである基本コイル6
7になんら影響を及ぼさない。同じように、受信コイル
を構成している他の基本コイル68〜70は、磁束が通
過する方向から投影した場合に重なるように配置された
送信コイルを構成している各基本コイル60〜62から
発生する磁界に対しては、なんら影響を受けない。
用の送受信アンテナを用いてICカード3との間で信号
をやりとりする方法について、図5、図7及び図10を
用いて説明する。まず、リーダライタ2からICカード
3へ信号を送信する方法について説明する。
スト1などからのデータがCPU15で処理されて送信
回路12へ送られる。この送信回路12には、第1の実
施の形態において説明したスタンバイモードと同様に一
定振幅の高周波信号が発振回路11から供給されてお
り、この高周波信号が上記データで変調されて変調高周
波信号が出力される。この変調高周波信号がドライバ1
3を介して送信コイル6に送られる。
は、図5に示したように4層の基本コイル59〜62か
ら構成されており、上述の変調高周波信号は、まず基本
コイル59のみに送られる。基本コイル59に信号が送
信されてから一定時間が経過すると、図示しないタイミ
ング回路により、信号の送信されるコイルが基本コイル
60へと切り替わる。同様にして、変調高周波信号は基
本コイル60から基本コイル61へ、基本コイル61か
ら基本コイル62へ、基本コイル62から基本コイル5
9へと一定時間が経過する毎に順次切り替わるように設
定されている。
る4つの基本コイル59〜62には、常にどれか一つに
のみ変調高周波信号が送信され、一度に複数の基本コイ
ルに信号が送信されることがないように設定されてい
る。別の言い方をすれば、基本コイル59〜62のうち
の何れか一つが送信コイル6として選択され、選択され
る基本コイルがタイミング回路によって一定時間毎に切
り替わっていく。よって、基本コイル間では磁界の干渉
がなく、サービスエリア82内には基本コイル59〜6
2のうちのどれか一つから発せられる強力な磁界が及ん
でいることになる。
が装着されている場合には、リーダライタ2の送信コイ
ル6を構成する各基本コイル59〜62のいずれかとI
Cカード3のアンテナコイル8とが電磁結合されてい
る。そのため、ICカード3においては、リーダライタ
2の送信コイル6からICカード3のアンテナコイル8
を介して変調高周波信号が送受信回路4に供給される。
この変調高周波信号は、スタンバイモードと同様に整流
回路21で整流され、電源回路22に供給されてICカ
ード3の各部に必要な所定の電源電圧が生成される。
回路23にも供給され、この部分でデータが復調されて
CPU5に供給される。このとき、ICカード3のアン
テナコイル8へは、送信コイル6を構成している基本コ
イル59〜62から別々に信号が送信されるため、その
ままではICカード3は複数回信号を受信したものと認
識してしまうが、リーダライタ2側で識別して処理する
ことが可能である。CPU5は、タイミング回路25及
びリセット回路26の出力に基づいて動作し、供給され
るデータを処理して所定のものを図示しないメモリに書
き込む。
データが送信される場合、すなわち受信モードについて
説明する。まず、第1の実施の形態で説明した方法でI
Cカード3に電源電圧を供給し、ICカード3を駆動さ
せる。ICカード3においては、図示しないメモリから
読み出されたデータがCPU5で処理されて送信回路2
4に供給される。送信回路24は、例えば負荷抵抗とス
イッチとからなり、データの“1”、“0”ビットに応
じてこのスイッチがオン、オフする。このように送信回
路24のスイッチがオン、オフすると、アンテナコイル
8に対する負荷が変動する。
信コイル7に流れる高周波電流の振幅が変動する。すな
わち、この高周波電流は、ICカード3のCPU5から
送信回路24に供給されるデータによって振幅変調され
る。ここで、受信コイル7は図7に示すように4枚の基
本コイル67〜70から構成されており、このうち、送
信コイル6を構成する基本コイル59〜62のうちアン
テナコイル8へ信号を送っている基本コイルと、磁束が
通過する面から投影した場合に重ね合わされている基本
コイルで検出される変調高周波信号が受信回路14へ送
られる。
ル7として選択されている場合を考えると、この基本コ
イル67は複数の小ループコイルから構成されているの
で、小ループコイルの境界領域の上方にアンテナコイル
8の中心部があるときは信号が検出できないことにな
る。しかし、この境界領域は、送信コイル6として選択
されている基本コイル59を構成している小ループコイ
ルの境界領域と重なっており、この領域ではアンテナコ
イル8に信号が送られていない。したがって、ICカー
ド3が駆動しておらずアンテナコイル8からリーダライ
タ2に信号が送信されないため、この領域では信号を検
出する必要がないことになる。ただし、基本コイル67
で検出できない領域は、他の基本コイル68〜70でカ
バーされているため、全体としてみればサービスエリア
全域に渡って信号を検出することができる。
路14で復調されてデータが得られる。このデータはC
PU15で処理されて、ホスト1などに送られる。
表面積及び巻数が互いに等しい複数の正方形の小ループ
コイルを、その辺が隣り合うもの同士の巻線方向を反対
にして接続したものを1個の基本コイルとし、複数の基
本コイルを磁束が通過する方向から投影した場合に該基
本コイルを構成している小ループコイルの辺が重ならな
いよう層状に配置して構成した送信アンテナ装置と、こ
れと同じ構成で小ループコイルの大きさだけが送信アン
テナ装置の小ループコイルの2個分の大きさを持つ受信
アンテナ装置とを組み合わせて使用し、磁束が通過する
方向から投影して送信アンテナ装置を構成する基本コイ
ルの一つと受信アンテナ装置を構成する基本コイルの一
つとが重なるように配置することで、ICカードを駆動
させたいサービスエリアの全域に強力な磁界を発生させ
ることができ、且つサービスエリア外では磁界強度が急
激に低下する特性を得ることができるとともに、更にI
Cカードからの信号を効率よく検出することが可能とな
る。
離であるサービスエリア内の信号源からの信号を感度よ
く受信することができるとともに、遠くからの雑音に対
しては、受信アンテナ装置を構成する各小ループコイル
に一様に電圧が誘導されるため、トータルループ内では
キャンセルされ、サービスエリア内にあるICカードか
らの信号に対して高い検出感度が得られるという利点が
ある。
ナ装置の基本コイルを構成する小ループコイルの大きさ
は、送信アンテナ装置の基本コイルを構成する小ループ
コイルの2個分でなくてもよい。すなわち、送信アンテ
ナ装置の一つの基本コイルで発生する磁界に対して、こ
の基本コイルと対になる受信アンテナ装置の一つの基本
コイルのトータルループ内で発生する電流がゼロになる
ように構成すればよい。
定される主旨のものではなく、例えば小ループコイルの
形状を正方形や長方形でなく三角形にするなど、本発明
の主旨において様々な設計変更が可能である。
非接触型ICカードと磁気的に結合され、ICカードへ
信号を送信するリーダライタ用アンテナ装置において、
アンテナ装置近傍領域では強い磁界を発生させ、送信ア
ンテナから遠ざかると急激に磁界強度が下がる特性を持
つアンテナ装置を得ることができる。よって、本発明の
リーダライタ用送信アンテナ装置を用いることで、複数
の小さな非接触型ICカードを誤作動なく一度に駆動さ
せることが可能となる。また、受信アンテナ装置につい
ても同様に、アンテナ装置近傍領域では検出感度が高
く、一方、遠くからの雑音に対しては感度を下げること
が可能となる。
用送信アンテナ装置の立体斜視図である。
束を従来のコイルに通過する磁束と比較して模式的に示
した図である。
る。
用送信アンテナ装置の平面図である。
用送信アンテナ装置を構成する1個の基本コイルの平面
図である。
用受信アンテナ装置の平面図である。
信アンテナ装置の1個の基本コイルを抜粋した平面図で
ある。
構成を示すブロック図である。
コイルの部分を拡大した立体斜視図である。
距離と磁界の強度との関係を示した図である。
Claims (13)
- 【請求項1】 非接触型ICカードのアンテナコイル手
段と磁気的に結合され、該非接触型ICカードへ信号を
送信するリーダライタ用送信アンテナ装置において、 一つの基本コイルが、一辺を接して隣り合うコイルに発
生する磁界の向きが互いに逆になるように配置された複
数の小ループコイルから構成され、 前記基本コイルを複数個積層することによって形成した
送信コイルを有することを特徴とするリーダライタ用ア
ンテナ装置。 - 【請求項2】 前記複数の小ループコイルはそれぞれ略
等しい強度の磁界を発生させることを特徴とする請求項
1に記載のリーダライタ用アンテナ装置。 - 【請求項3】 前記基本コイルは、時計回りの向きに電
流が流れる第1の小ループコイル群と、反時計回りの向
きに電流が流れる第2の小ループコイル群とに分類され
る複数の小ループコイルを、一辺を接して隣り合う小ル
ープコイルに流れる電流の向きが互いに逆になるように
して配置されていることを特徴とする請求項1または2
に記載のリーダライタ用アンテナ装置。 - 【請求項4】 前記基本コイルは、時計回りの巻線の向
きを有する第1の小ループコイル群と、反時計回りの巻
線の向きを有する第2の小ループコイル群とに分類され
る複数の小ループコイルを、一辺を接して隣り合う小ル
ープコイルの巻線の向きが互いに逆になるようにして配
置されていることを特徴とする請求項1〜3の何れか1
項に記載のリーダライタ用アンテナ装置。 - 【請求項5】 前記複数個の基本コイルのうち少なくと
も1つの基本コイルは他の基本コイルに対し、前記基本
コイルから発生する磁束に垂直な面内で一定距離オフセ
ットして重ね合わされていることを特徴とする請求項1
〜4の何れか1項に記載のリーダライタ用アンテナ装
置。 - 【請求項6】 前記基本コイルの他の基本コイルに対し
てオフセットされる距離は、前記小ループコイルを形成
する辺の最小長さより短い距離であることを特徴とする
請求項5に記載のリーダライタ用アンテナ装置。 - 【請求項7】 前記複数個の基本コイルは、磁束の通過
する方向から投影した場合に、前記基本コイルの各小ル
ープコイルがそのループ内に他の基本コイルの少なくと
も1つの小ループコイルの少なくとも1つの辺が存在す
るように互いにずらして積層されていることを特徴とす
る請求項1〜4の何れか1項に記載のリーダライタ用ア
ンテナ装置。 - 【請求項8】 前記第1の小ループコイル群の各小ルー
プコイルの磁束が通過する面の面積の総和と、前記第2
の小ループコイル群の各小ループコイルの磁束が通過す
る面の面積の総和とが略等しくなるように設定されてい
ることを特徴とする請求項3〜7の何れか1項に記載の
リーダライタ用アンテナ装置。 - 【請求項9】 前記第1の小ループコイル群及び前記第
2の小ループコイル群の各小ループコイルは、略同一の
形状、巻数、大きさを有し、前記第1の小ループコイル
群の小ループコイルの数と前記第2の小ループコイル群
の小ループコイルの数とは等しく設定されていることを
特徴とする請求項3〜7の何れか1項に記載のリーダラ
イタ用アンテナ装置。 - 【請求項10】 前記小ループコイルの形状が略正多角
形であることを特徴とする請求項1〜9の何れか1項に
記載のリーダライタ用アンテナ装置。 - 【請求項11】 前記複数個の基本コイルのうち任意の
一個の基本コイルが前記ICカードへ信号を送信するコ
イルとして選択され、選択される前記基本コイルが時間
の経過と共に順次別の基本コイルに切り替わることを特
徴とする請求項1〜10の何れか1項に記載のリーダラ
イタ用アンテナ装置。 - 【請求項12】 請求項3〜11の何れか1項に記載の
リーダライタ用送信アンテナ装置と対にして用いられ、
非接触型ICカードから送られる信号を受信するリーダ
ライタ用受信アンテナ装置において、 一つの基本コイルが、時計回りの向きに電流が流れる第
1の小ループコイル群と、反時計回りの向きに電流が流
れる第2の小ループコイル群とに分類される複数の小ル
ープコイルを、一辺を接して隣り合う小ループコイルに
流れる電流の向きが互いに逆になるように配置して構成
され、 前記基本コイルを、送信アンテナ装置を構成する基本コ
イルと対になるように同じ数だけ用い、送信コイルから
発生する磁束の通過する方向から投影した場合に、前記
送信アンテナ装置の任意の一個の基本コイルを構成する
小ループコイルの少なくとも1つの辺と、これと対にな
る任意の一個の基本コイルを構成する小ループコイルの
少なくとも1つの辺とが重なり合うように積層すること
によって形成した受信コイルを有し、 前記送信アンテナ装置を構成する任意の一個の基本コイ
ルから発生する磁界に対してこれと対になる基本コイル
に発生する起電力がほぼゼロであることを特徴とするリ
ーダライタ用アンテナ装置。 - 【請求項13】 前記小ループコイルの形状が、対にな
る送信アンテナ装置の小ループコイルを偶数個分足しあ
わせた形状であることを特徴とする請求項12に記載の
リーダライタ用アンテナ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09528898A JP3652497B2 (ja) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | リーダライタ用アンテナ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09528898A JP3652497B2 (ja) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | リーダライタ用アンテナ装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11272827A true JPH11272827A (ja) | 1999-10-08 |
JP3652497B2 JP3652497B2 (ja) | 2005-05-25 |
Family
ID=14133599
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP09528898A Expired - Fee Related JP3652497B2 (ja) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | リーダライタ用アンテナ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3652497B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2376801A (en) * | 2001-06-22 | 2002-12-24 | Motorola Israel Ltd | Antenna device having suppressed far field radiation |
JP2004208115A (ja) * | 2002-12-26 | 2004-07-22 | Hitachi Kokusai Electric Inc | タグ情報管理装置、タグ情報管理用アンテナ |
US7342548B2 (en) | 2001-09-28 | 2008-03-11 | Omron Corporation | Radio guidance antenna, data communication method, and non-contact data communication apparatus |
JP2009505537A (ja) * | 2005-08-17 | 2009-02-05 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 機械的な担体装置ならびに機械的な担体装置を備えた測定装置 |
KR102169638B1 (ko) * | 2019-09-03 | 2020-10-23 | 엘지전자 주식회사 | 인접 코일 간의 자기장 상쇄를 방지하는 무선 충전 장치 |
-
1998
- 1998-03-24 JP JP09528898A patent/JP3652497B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2376801A (en) * | 2001-06-22 | 2002-12-24 | Motorola Israel Ltd | Antenna device having suppressed far field radiation |
GB2376801B (en) * | 2001-06-22 | 2005-10-19 | * Motorola Israel Limited | R F Radiators and Transmitters |
US7342548B2 (en) | 2001-09-28 | 2008-03-11 | Omron Corporation | Radio guidance antenna, data communication method, and non-contact data communication apparatus |
JP2004208115A (ja) * | 2002-12-26 | 2004-07-22 | Hitachi Kokusai Electric Inc | タグ情報管理装置、タグ情報管理用アンテナ |
JP2009505537A (ja) * | 2005-08-17 | 2009-02-05 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 機械的な担体装置ならびに機械的な担体装置を備えた測定装置 |
JP4914443B2 (ja) * | 2005-08-17 | 2012-04-11 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 測定装置 |
US8269479B2 (en) | 2005-08-17 | 2012-09-18 | Robert Bosch Gmbh | Mechanical support device and a measuring device with a mechanical support device |
KR102169638B1 (ko) * | 2019-09-03 | 2020-10-23 | 엘지전자 주식회사 | 인접 코일 간의 자기장 상쇄를 방지하는 무선 충전 장치 |
US11381117B2 (en) | 2019-09-03 | 2022-07-05 | Lg Electronics Inc. | Wireless charging apparatus for preventing magnetic field cancellation between adjacent coils |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3652497B2 (ja) | 2005-05-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4131250B2 (ja) | リーダライタ | |
JPH11313017A (ja) | リーダライタ用アンテナ装置 | |
KR101664970B1 (ko) | 코일 안테나 및 비접촉 정보매체 | |
JP2005352858A (ja) | 通信式記録担体 | |
JP2003110338A (ja) | 誘導無線アンテナ、これを用いたデータ通信方法および非接触データ通信装置 | |
JP3649374B2 (ja) | アンテナ装置及びカード状記憶媒体 | |
EP2490294B1 (en) | Transmission/reception antenna and transmission/reception device using same | |
JP3652497B2 (ja) | リーダライタ用アンテナ装置 | |
JP4657348B2 (ja) | リーダライタ装置 | |
JP3579899B2 (ja) | Icカードのリーダ/ライタ | |
JP4244169B2 (ja) | 非接触情報媒体およびこれを用いた通信システム | |
JP2003085519A (ja) | 無線カード | |
JP4071858B2 (ja) | リーダライタ用アンテナ装置 | |
JP2000036019A (ja) | リーダライタ用アンテナ装置 | |
JPH1166260A (ja) | アンテナコイルを複数面に巻いた非接触icカード | |
JP3632894B2 (ja) | アンテナ装置及びカード状記憶媒体 | |
JP2000222542A (ja) | 非接触icカード | |
JP3478151B2 (ja) | Idタグ用送受信装置 | |
JP2001313515A (ja) | アンテナ装置及び非接触icカードリーダライタ装置 | |
JP3711745B2 (ja) | データ通信装置 | |
JP2005198047A (ja) | 情報処理装置のアンテナ、及び情報処理装置 | |
JPH11272826A (ja) | 無線受信装置 | |
JP2000174539A (ja) | アンテナ装置及びカード状記憶媒体 | |
JP4771401B2 (ja) | 合成アンテナ及びリーダライタシステム | |
JP2000306054A (ja) | 非接触識別データ通信用スキャナ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040706 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040903 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050111 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050118 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050215 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050223 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090304 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100304 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110304 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110304 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120304 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120304 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130304 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130304 Year of fee payment: 8 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130304 Year of fee payment: 8 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140304 Year of fee payment: 9 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |