JPH11282980A - リーダライタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ループアンテナを用いて電磁結合によりＩＣ
カード等といった移動情報通信体へ電力等を送信するリ
ーダライタにおいて、当該ループアンテナの遠方での当
該ループアンテナが作る電磁界強度を低減させる。 【解決手段】 例えばリーダライタ２では共用ループア
ンテナ１３を用いて電力及び情報を送信する。共用ルー
プアンテナ１３は、コイルを撚架させて互いに反転した
関係にあるほぼ等面積の一対のコイル部分Ｌ、Ｒから構
成されている。共用ループアンテナ１３の遠方の位置で
は、前記一対のそれぞれのコイル部分Ｌ、Ｒとの間の距
離がほぼ等しく、両コイル部分Ｌ、Ｒからの互いに位相
が反転したほぼ同じ大きさの磁束が打ち消し合う。ま
た、共用ループアンテナ１３では、外部等にあるノイズ
源から発生した同一方向の雑音磁束φ１の影響が前記一
対のコイル部分Ｌ、Ｒで互いに打ち消される。なお、リ
ーダライタ２では電力伝送用と情報通信用のループアン
テナが別体で備えられてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ループアンテナを
用いて電磁結合（すなわち、電磁誘導）によりＩＣカー
ド等といった移動情報通信体との間で電力伝送や情報通
信を行うリーダライタに関し、特に、電力を送電する電
力伝送用ループアンテナの遠方での当該ループアンテナ
が作る電磁界強度を低減させるリーダライタや、電力及
び情報を送信する共用ループアンテナの遠方での当該ル
ープアンテナが作る電磁界強度を低減させるとともに、
当該ループアンテナが受けるノイズの影響を低減させる
リーダライタに関する。

【０００２】

【従来の技術】クレジットカード等と同様な大きさのカ
ード基板にマイクロコンピュータチップとメモリチップ
とを埋設して構成したＩＣカードは、金融、流通、交
通、医療等の種々な分野において実用化が図られてい
る。このようなＩＣカードを用いたＩＣカードシステム
では、例えばリーダライタからＩＣカードに対して電力
を伝送供給し、リーダライタとＩＣカードとの間で制御
コードやデータ等といった情報を通信させている。

【０００３】リーダライタとＩＣカードとの間の電力伝
送や情報通信では、端子同士を接触させて行う接触方式
の他に、電磁波を用いて行う非接触方式も採用されてい
る。例えば非接触方式での情報通信においても種々な態
様が検討されているが、一般的には図１１に示すよう
に、リーダライタ４１には同一平面上（同図ではＸＹ平
面に平行な平面上）で単純に方形等の形状に導線を重ね
巻きしたコイルがループアンテナ４２として備えられ、
リーダライタ４１では当該ループアンテナ４２を用いて
ＩＣカード４３のループアンテナ４４との間で電力の伝
送や情報の通信が行われる。

【０００４】具体的には、例えば同図に示されるよう
に、リーダライタ４１ではループアンテナ４２に高周波
電流ｉ２を流すことにより当該ループアンテナ４２から
磁束φ６を発生させ、当該磁束φ６が当該ループアンテ
ナ４２の上方等にかざされたＩＣカード４３のループア
ンテナ４４のコイル面を貫くことにより、両者４１、４
３のループアンテナ４２、４４間での電磁結合を用いて
リーダライタ４１からＩＣカード４４への電力送電や情
報送信が行われる。また、ＩＣカード４３からリーダラ
イタ４１への情報送信についても同様にループアンテナ
４２、４４間での電磁結合により行われる。

【０００５】ここで、上記図１１では、リーダライタ４
１やＩＣカード４３において電力の伝送を行う電力伝送
用ループアンテナと情報の通信を行う情報通信用ループ
アンテナとを１つのループアンテナ４２、４４で共用さ
せた例を示したが、例えば電力伝送用ループアンテナや
情報通信用ループアンテナを別体としてリーダライタ４
１やＩＣカード４３に備えた構成も用いられている。こ
のような構成が用いられた場合においても、例えば上記
図１１に示したリーダライタ４１やＩＣカード４３のル
ープアンテナ４２、４４を電力伝送用ループアンテナや
情報通信用ループアンテナとして用いることにより、上
記したようにループアンテナ４２、４４間での電磁結合
により電力や情報の伝送が行われる。なお、この場合、
一般に、リーダライタ４１から電力伝送用に発生する磁
束の方が情報通信用に発生する磁束より大きい。

【０００６】また、上記したようなリーダライタ４１と
ＩＣカード４３との間での電力伝送や情報通信では、例
えばリーダライタ４１に備えられたループアンテナ４２
の上方の０〜２０ｃｍ程度内の領域が通信エリアとして
用いられており、当該通信エリアにＩＣカード４３がか
ざされた態様でリーダライタ４１とＩＣカード４３との
間で電力伝送や情報通信を実行させることが行われてい
る。

【０００７】上記したようなＩＣカードシステムにおい
て、例えばリーダライタ４１からＩＣカード４３へ伝送
される電力量を大きくすることが要求される場合や、リ
ーダライタ４１からＩＣカード４３への情報通信の品質
を向上させることが要求される場合には、例えばリーダ
ライタ４１の電力伝送用のループアンテナや情報通信用
のループアンテナに流す高周波電流を大きくして、当該
ループアンテナから発生する磁束を大きくすることが行
われている。

【０００８】すなわち、リーダライタ４１のループアン
テナ４２から発生する磁束φ６を大きくした場合には、
ＩＣカード４３のループアンテナ４４に誘起される電圧
の大きさを大きくすることができるため、リーダライタ
４１とＩＣカード４３との間での電力伝送や情報通信の
品質を向上させることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなリーダライタでは、例えば電力伝送用のループア
ンテナや情報通信用のループアンテナから発生する磁束
が大きくなるに従って当該ループアンテナにより通信エ
リア外で作られる電磁界強度が大きくなってしまうた
め、例えば当該リーダライタにより構成されるシステム
の通信エリアを超えて他のシステムの通信エリアにまで
影響を及ぼしてしまう場合があるといった不具合があっ
た。

【００１０】また、例えば電波法では上記のような他の
システムへの電界強度の影響を制限するために電界強度
の規制値を設けており、この電波法によれば、リーダラ
イタのループアンテナから３ｍ離れた位置での当該ルー
プアンテナにより作られる電界強度が５００μＶ／ｍ以
下（３２２ＭＨｚ以下）となることが要求されている。
しかしながら、上記のようなリーダライタでは、上記し
たようにループアンテナから発生する磁束が大きくなる
に従って当該ループアンテナにより通信エリア外で作ら
れる電磁界強度も大きくなってしまうため、電波法によ
る電界強度の規制値を守りつつ、比較的近傍に設けられ
た通信エリアに存在するＩＣカードとの間で行われる電
力伝送や情報通信の品質を向上させる等といったことを
実現することが困難であった。

【００１１】また、上記のようなリーダライタでは、外
部等にあるノイズ源から発生した磁束（雑音磁束）が当
該リーダライタのループアンテナのコイルを貫いた場
合、当該ループアンテナがノイズの影響を受けてしま
い、情報通信の品質等が低下してしまうといった不具合
があった。例えば上記図１１に示したリーダライタ４１
を例にすると、図１２に示すように、当該リーダライタ
４１のループアンテナ４２を同一方向の雑音磁束φ７が
貫いた場合には、この雑音磁束φ７の時間的な変化率に
応じて当該ループアンテナ４２の端子Ｅと端子Ｆとの間
に雑音電圧が誘起されてしまい、通信している情報に雑
音が混ざり込んでしまう。

【００１２】なお、一般に雑音磁束による影響はコイル
面の面積の大きさに比例することから、例えばリーダラ
イタとＩＣカードとの間で行われる情報通信のエリアを
広げるため、リーダライタに備えられる情報通信用のル
ープアンテナを構成するコイルが囲むコイル面の面積を
大きくした場合には、特に上記のような不具合が顕著で
あった。

【００１３】本発明は、このような従来の課題を解決す
るためになされたもので、電力伝送用ループアンテナを
用いて電磁結合によりＩＣカード等といった移動情報通
信体へ電力を送電するに際して、例えば当該ループアン
テナから発生する磁束を大きくした場合であっても、当
該ループアンテナの通信エリア外での当該ループアンテ
ナが作る電磁界強度を低減させることができるリーダラ
イタを提供することを目的とする。

【００１４】また、本発明は、共用ループアンテナを用
いて電磁結合により移動情報通信体へ電力及び情報を送
信するに際して、例えば当該ループアンテナから発生す
る磁束を大きくした場合であっても、当該ループアンテ
ナの通信エリア外での当該ループアンテナが作る電磁界
強度を低減させることができ、また、当該ループアンテ
ナが受けるノイズの影響を低減させることができるリー
ダライタを提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係るリーダライタでは、電磁結合により移
動情報通信体へ電力を送電する電力伝送用ループアンテ
ナを次のようにして構成した。すなわち、コイルを撚架
させて互いに反転した関係にあるほぼ等面積の一対のコ
イル部分から前記電力伝送用ループアンテナを構成し
た。なお、上記した撚架とは、ループアンテナを構成す
るコイルの一部分を他の部分に対してひねって、当該ル
ープアンテナを架設することである。

【００１６】このような電力伝送用ループアンテナの構
成が用いられた場合、当該ループアンテナの遠方の位置
では前記一対のコイル部分のそれぞれのコイル部分との
間の距離がほぼ等しいとみなすことができる。また、上
記したように互いに反転した関係にある両コイル部分の
面積がほぼ等しいため、両コイル部分からは互いに位相
の反転した（すなわち、位相が互いに１８０°ずれた）
ほぼ同じ大きさの磁束が発生する。

【００１７】従って、前記電力伝送用ループアンテナの
遠方では、当該ループアンテナを構成する前記一対のコ
イル部分から発生した磁束が互いに打ち消し合い、これ
により、例えば当該ループアンテナから発生する磁束を
大きくして、比較的近傍に設けられた通信エリアに存在
する移動情報通信体との間での電力伝送の品質を向上さ
せた場合であっても、当該ループアンテナの通信エリア
外での当該ループアンテナが作る電磁界強度を低減させ
ることができる。

【００１８】なお、上記のように撚架した電力伝送用ル
ープアンテナを備えたリーダライタと、撚架されておら
ず単純な方形等に巻かれた電力伝送用のループアンテナ
を備えた移動情報通信体との間での電力伝送は、通信エ
リアに存在する移動情報通信体の電力伝送用ループアン
テナがリーダライタの電力伝送用ループアンテナを構成
する撚架した一方のコイルのみにかざされた形態や、或
いは、通信エリアに存在する移動情報通信体の電力伝送
用ループアンテナがリーダライタの電力伝送用ループア
ンテナを構成する撚架した他方のコイルにはほとんどか
ざされることなく当該撚架した一方のコイルのみに主と
してかざされた形態で行われる。

【００１９】すなわち、前者の場合には、リーダライタ
の電力伝送用ループアンテナを構成する前記撚架した一
方のコイルからの磁束の変化により移動情報通信体の電
力伝送用ループアンテナに電圧が誘起されるため、リー
ダライタと移動情報通信体との間で電力伝送を行うこと
ができ、また、後者の場合には、リーダライタの電力伝
送用ループアンテナを構成する前記撚架した一方のコイ
ルからの磁束の変化を主として移動情報通信体の電力伝
送用ループアンテナに電圧が誘起されるため、リーダラ
イタと移動情報通信体との間で電力伝送を行うことがで
きる。

【００２０】また、本発明に係るリーダライタでは、電
磁結合により移動情報通信体へ電力及び情報を送信する
共用ループアンテナを次のようにして構成した。すなわ
ち、上記した電力伝送用ループアンテナの場合と同様
に、コイルを撚架させて互いに反転した関係にあるほぼ
等面積の一対のコイル部分から前記共用ループアンテナ
を構成した。

【００２１】このような共用ループアンテナの構成が用
いられた場合には、上記した電力伝送用ループアンテナ
に当該構成を適用した場合と同様に、共用ループアンテ
ナの遠方の位置では当該共用ループアンテナを構成する
前記一対のコイル部分から発生した磁束が互いに打ち消
し合うため、例えば当該共用ループアンテナから発生す
る磁束を大きくして、比較的近傍に設けられた通信エリ
アに存在する移動情報通信体との間での電力伝送や情報
通信の品質を向上させた場合であっても、当該共用ルー
プアンテナの通信エリア外での当該共用ループアンテナ
が作る電磁界強度を低減させることができる。

【００２２】また、上記のような共用ループアンテナの
構成では、例えば外部等にあるノイズ源から発生した同
一方向の雑音磁束が当該ループアンテナのコイル全体を
貫いた場合であっても、当該ループアンテナを構成する
前記一対のコイル部分の内の一方に誘起される雑音電圧
の方向と、当該一方のコイル部分に対して反転した他方
のコイル部分に誘起される雑音電圧の方向とが互いに逆
向きとなるため、これら両コイル部分で誘起された雑音
電圧が互いに打ち消し合い、共用ループアンテナが全体
として受けるノイズの影響を低減させることができる。

【００２３】なお、撚架した共用ループアンテナを備え
たリーダライタと、撚架されておらず単純な方形等に巻
かれた電力伝送用や情報通信用のループアンテナを備え
た移動情報通信体との間での電力伝送や情報通信は、例
えば上記のようにリーダライタに撚架した電力伝送用ル
ープアンテナを備えて電力伝送を行う場合と同様に、通
信エリアに存在する移動情報通信体のループアンテナが
リーダライタの共用ループアンテナを構成する撚架した
一方のコイルのみにかざされた形態や、或いは、通信エ
リアに存在する移動情報通信体のループアンテナがリー
ダライタの共用ループアンテナを構成する撚架した他方
のコイルにはほとんどかざされることなく当該撚架した
一方のコイルのみに主としてかざされた形態で行われ
る。

【００２４】ここで、本発明で言う移動情報通信体に
は、上記したＩＣカードばかりでなく、例えば、商品や
物品に付されたタグや、宅配便の荷物に付された配送先
プレートや、コンテナに付された配送先プレート等とい
ったものも包含される。すなわち、例えばリーダライタ
により商品に付されたタグとの間で情報を通信して値段
を読み取るシステムや、リーダライタによりベルトコン
ベア上を流れる物品に付されたタグとの間で情報を通信
して仕分け等を行うシステムに本発明を適用することに
より、これらのシステムにおいてリーダライタから発生
される磁束が遠方に及ぼす影響を低減させることができ
る。なお、本発明を適用することが可能な移動情報通信
体としては、以上に示したものに限られず、本発明は、
リーダライタとの間で非接触で電力の伝送や情報の通信
を行う種々な移動情報通信体について広く適用すること
ができるものである。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明に係る一実施例を図面を参
照して説明する。なお、本実施例では、移動情報通信体
としてＩＣカードを用いた場合を示し、リーダライタと
ＩＣカードとの間で電力伝送や情報通信を行うＩＣカー
ドシステムを例として説明する。また、本実施例では、
リーダライタやＩＣカードにおいて電力伝送用のループ
アンテナと情報通信用のループアンテナとが１つのルー
プアンテナで共用されている場合を例として説明する。
図１に示すように、本実施例のＩＣカードシステムは、
金融、流通、交通、医療等のデータ処理を行う情報処理
装置１と、情報処理装置１に接続されたリーダライタ２
と、リーダライタ２との間で非接触方式によって電力の
伝送及び情報の通信を行うＩＣカード３と、を備えてい
る。

【００２６】このシステムでは、ＩＣカード３はリーダ
ライタ２から電磁誘導によって供給された電力で動作
し、ＩＣカード３への制御コマンドや書き込みデータ等
といった情報がリーダライタ２からＩＣカード３へ無線
によって通信されるとともに、ＩＣカード３からの読み
出しデータ等といった情報がＩＣカード３からリーダラ
イタ２へ無線によって通信される。

【００２７】図２に示すように、リーダライタ２は、情
報処理装置１との間で情報の通信を行うインタフェース
１１と、図外の外部電源から電力を受電する電源回路１
２と、ＩＣカード３へ電力を送電する電力伝送用のルー
プアンテナ１３ａと、ＩＣカード３との間で情報の通信
を行う情報通信用のループアンテナ１３ｂと、これら各
手段１１、１２、１３ａ、１３ｂを機能させて制御する
制御送受信部１４と、を備えている。なお、本例では、
上記したように電力伝送用のループアンテナ１３ａと情
報通信用のループアンテナ１３ｂとが１つのループアン
テナで共用されており、本例では、当該ループアンテナ
を共用ループアンテナ１３と示して説明を行う。

【００２８】制御送受信部１４は、一例として、制御プ
ログラムを格納したメモリと当該プログラムを実行する
ＣＰＵとを有したマイクロコンピュータ及び送受信回路
により構成されており、電源回路１２から受電した電力
を高周波電流に変換して電力伝送用ループアンテナ１３
ａ（本例では、共用ループアンテナ１３）から送電さ
せ、また、情報処理装置１からインタフェース１１を介
して受信した情報を無線通信に適した形に変換して情報
通信用ループアンテナ１３ｂ（本例では、共用ループア
ンテナ１３）から送信させ、また、情報通信用ループア
ンテナ１３ｂ（本例では、共用ループアンテナ１３）で
受信した情報を復調してインタフェース１１を介して情
報処理装置１へ送信させる等といった機能を有してい
る。

【００２９】ここで、上記したリーダライタ２に備えら
れた共用ループアンテナ１３の構成を図３を用いて説明
する。同図には、本発明に係る撚架された共用ループア
ンテナ１３を備えたリーダライタ２の構成例を示してあ
る。同図に示すように、コイルを撚架させて互いに反転
した関係にあるほぼ等面積の一対のコイル部分から共用
ループアンテナ１３を構成してあり、互いに面積がほぼ
等しい２つの四角形のコイル面、すなわち同図中で左側
に示したコイル面Ｌと右側に示したコイル面Ｒとが形成
されている。なお、これら両コイル面Ｌ、Ｒを構成する
コイルがひねられて接続された部位が撚架点である。

【００３０】また、上記図３に示した共用ループアンテ
ナ１３のＸ−Ｘ矢視断面を図４に示す。同図に示すよう
に、共用ループアンテナ１３をひねった部位、すなわち
撚架点では、上記した両コイル面Ｌ、Ｒを構成する導線
が接触することなく例えば微小な間隔を隔てて立体的に
交差している。

【００３１】このような共用ループアンテナ１３では、
例えば図３に示すように当該ループアンテナ１３を構成
するコイル全体に外部等のノイズ源から発生した同一方
向の雑音磁束φ１が貫いた場合、コイル面Ｌとコイル面
Ｒとが互いに反転しているため、雑音磁束φ１に起因し
てこれら両コイル面Ｌ、Ｒで誘起される雑音電圧の方向
が逆向きとなり、これにより、両コイル面Ｌ、Ｒで誘起
された雑音電圧が互いに打ち消し合う。すなわち、共用
ループアンテナ１３を構成するコイル全体としては、上
記した両コイル面Ｌ、Ｒで誘起された雑音電圧を合成し
たものによって影響を受けるため、例えば上記従来例の
図１１に示したように単純に四角形に巻かれたコイルを
用いた場合に比べて、共用ループアンテナ１３の端子Ａ
と端子Ｂとの間に誘起される雑音電圧の大きさを著しく
低減させることができる。

【００３２】このように、外部等にあるノイズ源から発
生した雑音磁束により共用ループアンテナ１３が受ける
影響を低減させることができ、これにより、リーダライ
タ２とＩＣカード３との間での情報通信の品質を向上さ
せて高品質な通信を確保することを実現させることがで
きる。なお、例えば共用ループアンテナ１３を構成する
コイルの全体を貫く同一方向の雑音磁束φ１の密度がほ
ぼ均一であった場合には、上記したように互いに反転し
た両コイル面Ｌ、Ｒの面積がほぼ等しいことから、雑音
磁束φ１により両コイル面Ｌ、Ｒで誘起される逆向きの
雑音電圧の大きさがほぼ等しくなり、共用ループアンテ
ナ１３が受けるノイズの影響を完全に相殺してほぼゼロ
にすることができる。

【００３３】次に、上記図３に示したリーダライタ２に
備えられた共用ループアンテナ１３が遠方に作る電磁界
強度について図面を参照して説明する。図５には、電界
強度計２１により上記したリーダライタ２の共用ループ
アンテナ１３から発生した磁束により作られる電界強度
の大きさを当該リーダライタ２の遠方で測定する場合の
一例を示してある。すなわち、同図には、上記したリー
ダライタ２と、当該リーダライタ２から例えば３ｍの距
離で遠方に設置された電界強度計２１との構成例を示し
てある。

【００３４】電界強度計２１では、例えば電界強度測定
用のループアンテナ２２を備えており、当該ループアン
テナ２２を貫く磁束により誘起される電圧を測定するこ
とにより、リーダライタ２の共用ループアンテナ１３が
遠方に作る電界強度を測定することが行われる。この場
合、電界強度計２１のループアンテナ２２とリーダライ
タ２の共用ループアンテナ１３とが比較的遠方に位置し
ているため、電界強度計２１のループアンテナ２２の位
置では、リーダライタ２の共用ループアンテナ１３を構
成する両コイル面Ｌ、Ｒからの距離がほぼ等しい（本例
では、ほぼ等しく３ｍ程度）とみなすことができる。

【００３５】また、リーダライタ２の共用ループアンテ
ナ１３を構成する両コイル面Ｌ、Ｒは互いに反転してお
り、両コイル面Ｌ、Ｒの面積はほぼ等しいため、当該共
用ループアンテナ１３に高周波電流ｉ１を流した場合に
は、両コイル部分Ｌ、Ｒで互いに位相の反転した（すな
わち、位相が互いに１８０°ずれた）ほぼ同じ大きさの
磁束φ２、φ３が発生する。なお、図６は、この場合に
おいて共用ループアンテナ１３を構成するそれぞれのコ
イル部分Ｌ、Ｒに流れる電流ｉ１の概念図であり、同図
に示されるように、大きさのほぼ等しい両コイル面Ｌ、
Ｒに互いに逆向きの電流が流れるため、互いに逆位相で
ほぼ同じ大きさの磁束φ２、φ３が発生する。

【００３６】上記のようなことから、リーダライタ２の
共用ループアンテナ１３を構成するそれぞれのコイル部
分Ｌ、Ｒに起因して電界強度計２１のループアンテナ２
２の位置に作られる磁界は互いに位相が反転してほぼ同
じ大きさとなるため互いに打ち消し合い、また、上記し
た電界強度計２１により測定される電界強度は、これら
両コイル部分Ｌ、Ｒから発生した磁束φ２、φ３の合成
により作られる電界強度となることから、当該電界強度
計２１により測定される電界強度は非常に小さく抑えら
れる。

【００３７】このように、リーダライタ２の共用ループ
アンテナ１３の遠方では、当該ループアンテナ１３を構
成する一対の反転したコイル部分Ｌ、Ｒから発生した磁
束φ２、φ３が互いに打ち消し合うため、当該ループア
ンテナ１３の遠方での当該ループアンテナ１３が作る電
磁界強度を低減させることができる。また、後述する図
８等を用いて説明するように、上記したリーダライタ２
では、例えば当該リーダライタ２の共用ループアンテナ
１３の比較的近傍に設けられた通信エリアに存在するＩ
Ｃカード３との間では、当該共用ループアンテナ１３を
構成する一方のコイル部分Ｌ（或いはコイル部分Ｒ）を
主に用いること等により、当該ＩＣカード３に備えられ
たループアンテナとの間での電磁結合により電力伝送や
情報通信を行うことができる。なお、本例では、リーダ
ライタ２の通信エリアとして、例えば当該リーダライタ
２に備えられた共用ループアンテナ１３の上方等の０〜
２０ｃｍ程度内の領域が用いられる。

【００３８】以上のように、上記したリーダライタ２で
は、例えば当該リーダライタ２に備えられた共用ループ
アンテナ１３に流す高周波電流を大きくして電力伝送や
情報通信の品質を向上させた場合であっても、当該ルー
プアンテナ１３が遠方に作る電磁界強度を低く抑えるこ
とができ、これにより、例えば当該リーダライタ２の通
信エリアを超えて他のシステムの通信エリアにおける情
報通信等を妨害してしまうことを防止することができ
る。

【００３９】また、同様に、上記したリーダライタ２の
構成を用いた場合には、例えば当該リーダライタ２の共
用ループアンテナ１３から３ｍの位置に作られる電磁界
強度の大きさを低く抑えることにより電波法による電界
強度の規制値を守りつつ、当該ループアンテナ１３から
比較的近傍に設けられた通信エリアに存在するＩＣカー
ド３との間で行われる電力伝送や情報通信の品質を向上
させることができる。

【００４０】また、同様に、上記したリーダライタ２で
は、例えば当該リーダライタ２の共用ループアンテナ１
３から遠方の位置に作られる電磁界強度を低く抑える一
方、当該共用ループアンテナ１３から比較的近傍に存在
するＩＣカード３に対しては大きな磁束により電力や情
報を送信することができるため、ＩＣカード３との間で
品質のよい電力伝送や情報通信を行うことができる通信
範囲を拡大することもできる。

【００４１】また、上記したリーダライタ２に備えられ
る共用ループアンテナ１３の構成では、例えば当該ルー
プアンテナ１３を構成するコイルの一部分を撚架して巻
くという当該コイルの形状のみを加工すればよく、必ず
しも当該コイル以外の回路や部品等が必要となるもので
はないため、多大なコストがかからない等といった点か
ら実用上において大きな効果を奏することができる。

【００４２】次に、上記したリーダライタ２と当該リー
ダライタ２の通信エリアに存在するＩＣカード３との間
で行われる電力伝送及び情報通信の形態の一例を図面を
参照して説明する。ここで、図７に示すように、ＩＣカ
ード３は、リーダライタ２から送電された電力を受信す
る電力伝送用のループアンテナ３１ａと、リーダライタ
２との間で情報の通信を行う情報通信用のループアンテ
ナ３１ｂと、金融、流通、交通、医療等のデータを読み
書き自在に格納するメモリ３２と、これら各手段３１
ａ、３１ｂ、３２を機能させて制御する制御送受信部３
３と、を備えている。なお、本例では、上記したように
電力伝送用のループアンテナ３１ａと情報通信用のルー
プアンテナ３１ｂとは１つのループアンテナで共用され
ており、本例では、当該ループアンテナを共用ループア
ンテナ３１と示して説明を行う。また、本例では、この
共用ループアンテナ３１は、撚架されておらず単純な方
形等に巻かれたコイルから構成されている。

【００４３】また、上記した制御送受信部３３は、一例
として、制御プログラムを格納したメモリと当該プログ
ラムを実行するＣＰＵとを有したマイクロコンピュータ
及び送受信回路により構成されており、電力伝送用ルー
プアンテナ３１ａ（本例では、共用ループアンテナ３
１）で受信した磁束の変化を電力に変換させ、また、メ
モリ３２から読み出した情報を無線通信に適した形に変
換して情報通信用ループアンテナ３１ｂ（本例では、共
用ループアンテナ３１）から送信させ、また、情報通信
用ループアンテナ３１ｂ（本例では、共用ループアンテ
ナ３１）で受信した情報を復調してメモリ３２に書き込
ませる等といった機能を有している。

【００４４】図８には、上記したリーダライタ２とＩＣ
カード３との間で電磁結合により行われる電力伝送及び
情報通信の形態の一例を示してあり、同図に示されるよ
うに、例えばリーダライタ２の共用ループアンテナ１３
を構成する一方のコイル面Ｒの上方にＩＣカード３がか
ざされることにより、リーダライタ２とＩＣカード３と
の間でループアンテナ１３、３１を用いた電力伝送及び
情報通信が行われる。この形態では、ＩＣカード３の共
用ループアンテナ３１がリーダライタ２の共用ループア
ンテナ１３を構成する２つのコイル面Ｌ、Ｒの内の一方
のコイル面Ｒの上方にかざされている。なお、上記図８
では、リーダライタ２とＩＣカード３に備えられたルー
プアンテナ１３、３１のコイル面がそれぞれＸＹ平面に
対して平行に位置させられている。

【００４５】例えばリーダライタ２からＩＣカード３へ
電力や情報を送信する場合、リーダライタ２の共用ルー
プアンテナ１３の端子Ａと端子Ｂとの間に高周波電流が
流されることにより、当該ループアンテナ１３から磁束
が発生する。ここで、上記図８中には、この磁束のＹＺ
平面に平行な成分である磁束φ４とＸＺ平面に平行な成
分である磁束φ５とを例として示してある。

【００４６】また、上記図８に示したリーダライタ２と
ＩＣカード３との位置関係では、リーダライタ２の共用
ループアンテナ１３を構成する一方のコイル面Ｒから発
生する磁束φ４、φ５がＩＣカード３の共用ループアン
テナ３１と密に結合する一方、当該ＩＣカード３から比
較的離れている他方のコイル面Ｌから発生する磁束につ
いては当該ＩＣカード３の共用ループアンテナ３１との
結合が疎になっているため、上記図８では当該他方のコ
イル面Ｌから発生する磁束については図示を省略してあ
る。

【００４７】また、図９は上記図８に示したリーダライ
タ２及びＩＣカード３のループアンテナ１３、３１をＸ
軸に沿った方向からの視点で示した図であり、図１０は
当該ループアンテナ１３、３１をＹ軸に沿った方向から
の視点で示した図である。これらの図９、１０に示され
るように、リーダライタ２の共用ループアンテナ１３を
構成する一方のコイル面Ｒから発生した磁束の各成分が
ＩＣカード３の共用ループアンテナ３１を同一の方向
（下から上）で貫いているため、リーダライタ２からＩ
Ｃカード３へ電力や情報を支障なく伝送することができ
る。また、ＩＣカード３からリーダライタ２への情報通
信も可能である。なお、ＩＣカード３をリーダライタ２
の他方のコイル面Ｌの上方にかざした場合についても上
記と同様である。

【００４８】このように、リーダライタ２の共用ループ
アンテナ１３から比較的近傍に設けられた通信エリアに
存在するＩＣカード３が当該リーダライタ２の共用ルー
プアンテナ１３を構成する一方のコイル面Ｒ（或いはコ
イル面Ｌ）のみの上方に、或いは、主として一方のコイ
ル面Ｒ（或いはコイル面Ｌ）の上方にかざされた形態で
は、主に一方のコイル面Ｒ（或いはコイル面Ｌ）から発
生した磁束によりＩＣカード２の共用ループアンテナ３
１の端子Ｃと端子Ｄとの間に電圧が誘起されるため、リ
ーダライタ２からＩＣカード３へ電磁結合により電力や
情報を伝送することができる。

【００４９】以上のように、本例のリーダライタ２で
は、共用ループアンテナ１３を用いて電磁結合によりＩ
Ｃカード３へ電力及び情報を送信するに際して、例えば
当該ループアンテナ１３から発生する磁束を大きくして
通信エリアに存在するＩＣカード３への電力伝送や情報
通信の品質を向上させた場合であっても、当該ループア
ンテナ１３の通信エリア外での当該ループアンテナ１３
が作る電磁界強度を低く抑えることができ、また、上記
したように当該ループアンテナ１３が受けるノイズの影
響を低減させることができる。

【００５０】ここで、上記実施例に示したリーダライタ
では、電力を送電する電力伝送用ループアンテナと情報
を送信する情報通信用ループアンテナとを１つの共用ル
ープアンテナで共用させた場合を示したが、本発明のリ
ーダライタでは、電力伝送用ループアンテナと情報通信
用ループアンテナとが別個のループアンテナとして備え
られていてもよい。このような場合においても、例えば
上記実施例で示したリーダライタの共用ループアンテナ
の構成と同様に、コイルを撚架させて互いに反転した関
係にあるほぼ等面積の一対のコイル部分からリーダライ
タの電力伝送用ループアンテナを構成することにより、
リーダライタでは、当該電力伝送用ループアンテナを用
いて電磁結合によりＩＣカードへ電力を送電するに際し
て、当該ループアンテナの遠方での当該ループアンテナ
が作る電磁界強度を低減させることができる。

【００５１】また、このようにリーダライタにおいて電
力伝送用ループアンテナと情報通信用ループアンテナと
を別体で備えた構成では、例えば単純な方形等に巻かれ
た情報通信用ループアンテナを撚架された電力伝送用ル
ープアンテナに重ねて配置することもでき、このような
場合、リーダライタでは、電力伝送用ループアンテナを
構成する一対のコイル部分で発生した磁束が互いに反転
してほぼ同じ大きさであるため、当該電力伝送用ループ
アンテナからの磁束が自己の情報通信用ループアンテナ
に及ぼしてしまう影響を低減させることができる。これ
により、リーダライタでは、例えばＩＣカードへより多
くの電力を供給しても、自己の情報通信用ループアンテ
ナへの電磁誘導の影響を少なくすることができる。

【００５２】ここで、以上に示したリーダライタに備え
られる共用ループアンテナや電力伝送用ループアンテナ
を構成するコイルの撚架の仕方としてはどのような形態
であってもよく、要は、これらのループアンテナがコイ
ルを撚架させて互いに反転した関係にあるほぼ等面積の
一対のコイル部分から構成されていればよく、これによ
り、当該ループアンテナの遠方での当該ループアンテナ
が作る電磁界強度を低減させること等を実現することが
できればよい。なお、これら共用ループアンテナや電力
伝送用ループアンテナを構成する一対のコイル部分の面
積としては、必ずしも両コイル部分の面積が完全に一致
している必要はなく、要は、実用上で有効な程度でルー
プアンテナから遠方での当該ループアンテナが作る電磁
界強度を低減させることができる構成であれば、例えば
両コイル部分の面積が多少異なっていても構わない。

【００５３】また、本発明のリーダライタでは、ＩＣカ
ードへ情報を送信する情報送信用のループアンテナとＩ
Ｃカードから情報を受信する情報受信用のループアンテ
ナとが必ずしも上記実施例で示したように１つのループ
アンテナで共用されていなくてもよく、例えば両ループ
アンテナが別体で備えられていてもよい。また、リーダ
ライタに備えられるループアンテナのコイルの巻き数と
しては任意の数であってよい。

【００５４】また、リーダライタとＩＣカードとの間で
電力伝送や情報通信が行われる通信エリアの大きさとし
ては、必ずしも上記実施例で示したように０〜２０ｃｍ
程度内の領域が用いられなくともよく、当該領域より小
さな領域、或いは、より大きな領域が通信エリアとして
用いられてもよい。また、上記実施例では、リーダライ
タによりＩＣカードから受信される情報の処理等を行う
機能を有した情報処理装置をリーダライタとは別個の装
置として構成したが、例えば当該情報処理等を行う機能
とリーダライタの機能とを一体化した構成が用いられて
もよい。

【００５５】以上のように、本発明のリーダライタの構
成としては必ずしも上記実施例に示したものに限られ
ず、要は、コイルを撚架させて互いに反転した関係にあ
るほぼ等面積の一対のコイル部分から共用ループアンテ
ナや電力伝送用ループアンテナを構成したものであれ
ば、どのようなリーダライタの構成が用いられてもよ
い。

【００５６】また、以上では、移動情報通信体としてＩ
Ｃカードが用いられた場合を例として説明したが、本発
明では、リーダライタとの間で非接触で電力の伝送や情
報の通信を行うものであれば、どのような移動情報通信
体が用いられてもよい。また、移動情報通信体の構成と
しても必ずしも上記実施例で示したものに限られず、ど
のような構成が用いられてもよい。例えば上記実施例で
は電力を受電する電力伝送用ループアンテナと情報を通
信する情報通信用ループアンテナとを１つの共用ループ
アンテナで共用させた場合を示したが、例えば両ループ
アンテナが別体で備えられてもよく、また、例えば情報
を送信するループアンテナと情報を受信するループアン
テナとが別体で備えられてもよい。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るリー
ダライタによると、電磁結合によりＩＣカード等といっ
た移動情報通信体へ電力を送電する電力伝送用ループア
ンテナを、コイルを撚架させて互いに反転した関係にあ
るほぼ等面積の一対のコイル部分から構成したため、当
該ループアンテナの遠方では当該一対のコイル部分から
発生した磁束が互いに打ち消し合うことにより、例えば
当該ループアンテナから発生する磁束を大きくして通信
エリアに存在する移動情報通信体との間での電力伝送の
品質を向上させた場合であっても、当該ループアンテナ
の通信エリア外での当該ループアンテナが作る電磁界強
度を低減させることができる。

【００５８】また、本発明に係るリーダライタによる
と、電磁結合により移動情報通信体へ電力及び情報を送
信する共用ループアンテナを、上記した電力伝送用ルー
プアンテナの場合と同様にコイルを撚架させて構成した
ため、上記と同様に、例えば共用ループアンテナから発
生する磁束を大きくして電力伝送や情報通信の品質を向
上させた場合であっても、当該ループアンテナの通信エ
リア外での当該ループアンテナが作る電磁界強度を低減
させることができる。また、このような共用ループアン
テナの構成では、例えば外部等にあるノイズ源から発生
した同一方向の雑音磁束が当該共用ループアンテナのコ
イル全体を貫いた場合であっても、当該ループアンテナ
を構成する前記一対のコイル部分の内の一方に誘起され
る雑音電圧の方向と、当該一方のコイル部分に対して反
転した他方のコイル部分に誘起される雑音電圧の方向と
が互いに逆向きとなるため、これら両コイル部分で誘起
された雑音電圧が互いに打ち消し合い、共用ループアン
テナが全体として受けるノイズの影響を低減させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るＩＣカードシステムの
構成例を示す図である。

【図２】リーダライタの一構成例を示す図である。

【図３】共用ループアンテナの構成例及び共用ループア
ンテナが受けるノイズの影響を説明するための図であ
る。

【図４】共用ループアンテナの構成例を説明するための
図である。

【図５】リーダライタから遠方に作られる電磁界強度を
説明するための図である。

【図６】共用ループアンテナを構成するコイル面に流れ
る電流の概念図である。

【図７】ＩＣカードの一構成例を示す図である。

【図８】リーダライタとＩＣカードとの間での電力伝送
等を説明するための図である。

【図９】リーダライタとＩＣカードとの間での電力伝送
等を説明するための図である。

【図１０】リーダライタとＩＣカードとの間での電力伝
送等を説明するための図である。

【図１１】従来例に係るリーダライタの共用ループアン
テナを説明するための図である。

【図１２】従来例に係るリーダライタの共用ループアン
テナが受けるノイズの影響を説明するための図である。

【符号の説明】

１・・情報処理装置、 ２・・リーダライタ、 ３・・
ＩＣカード、１３ａ・・電力伝送用のループアンテナ、
１３ｂ・・情報通信用のループアンテナ、 １３・・共
用ループアンテナ、２１・・電界強度計、 ２２・・電
界強度測定用ループアンテナ、φ１〜φ５・・磁束、
Ｌ、Ｒ・・コイル面、 Ａ、Ｂ・・端子、

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電力伝送用ループアンテナを用いて電磁
   結合により移動情報通信体へ電力を送電するリーダライ
   タにおいて、 コイルを撚架させて互いに反転した関係にあるほぼ等面
   積の一対のコイル部分から前記電力伝送用ループアンテ
   ナを構成したことを特徴とするリーダライタ。
2. 【請求項２】 共用ループアンテナを用いて電磁結合に
   より移動情報通信体へ電力及び情報を送信するリーダラ
   イタにおいて、 コイルを撚架させて互いに反転した関係にあるほぼ等面
   積の一対のコイル部分から前記共用ループアンテナを構
   成したことを特徴とするリーダライタ。