JPH11313017A

JPH11313017A - Antenna device for reader-writer

Info

Publication number: JPH11313017A
Application number: JP10131361A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Ishii; 英一石井
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-04-24
Filing date: 1998-04-24
Publication date: 1999-11-09

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transmission antenna device for reader-writer having characteristics capable of generating strong magnetic field at the area near a transmission antenna and rapidly reducing magnetic field intensity away from the antenna. SOLUTION: A basic coil 31 in which two circular small loop-shaped coils 41 and 42 different in radius area concentrically arranged and connected to each other while inverting a winding wire direction and another basic coil 32 composed of two circular small loop-shaped coils 43 and 44 different in the radius of the coils 41, 42 are arranged in layer so as to be made concentric in the projection view from the direction of passing magnetic flux. Thus, the strong magnetic field is generated in the area near the basic coil 31 and the magnetic field intensily is rapidly reduced away from the coil 31 since the magnetic flux is bent outward while being affected by the adjacent coil.

Description

DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、アンテナ装置及び
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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for canceling noise in an antenna device and a device equivalent thereto, and more particularly to a device for magnetically coupling a transmitting / receiving antenna coil means of a non-contact type IC card. The present invention is suitable for use as a transmission / reception antenna device for a reader / writer for transmitting a signal to a communication device, and a reception antenna device used in combination therewith.

【０００２】[0002]

【従来の技術】近年の情報化時代にあって、電子マネー
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。2. Description of the Related Art In the information age of recent years, in the field of cards such as electronic money and credit cards, so-called IC cards equipped with ICs have been put into practical use. As a method of supplying power to the IC card from a recording medium writing / reading device (reader / writer) and exchanging data, a method of magnetically contactlessly using an antenna coil has been proposed. I have. This method is expected to become the mainstream in the future because it is superior in ease of handling and durability as compared with a contact type method requiring electric contacts.

【０００３】図１１に、この非接触型のＩＣカードとリ
ーダライタとの一例を示す。また、図１１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
１２に示す。FIG. 11 shows an example of this non-contact type IC card and reader / writer. Further, the transmission coil 6, the reception coil 7, and the IC card 3 of the reader / writer 2 in FIG.
FIG. 12 shows a three-dimensional perspective view in which the portion of the antenna coil 8 is enlarged.

【０００４】リーダライタ２とＩＣカード３との動作関
係は、リーダライタ２からＩＣカード３へと電力のみ
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。The operation relationship between the reader / writer 2 and the IC card 3 is such that data is transmitted from the reader / writer 2 to the IC card 3 when only power is supplied from the reader / writer 2 to the IC card 3 (standby mode). (A transmission mode), and a state in which data is transmitted from the IC card 3 to the reader / writer 2 (a reception mode). Hereinafter, the reader / writer 2 and the IC in each state will be described.
The outline of the internal operation with the card 3 will be described with reference to the drawings.

【０００５】まず、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場合、すなわちスタンバイモード
について説明する。図１１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。First, a case where only electric power is supplied from the reader / writer 2 to the IC card 3, that is, a standby mode will be described. In FIG. 11, in the reader / writer 2, a high-frequency signal having a constant amplitude is supplied from the oscillation circuit 11 to the transmission circuit 12 and transmitted to the transmission coil 6 via the driver 13. At this time, when the IC card 3 is mounted on the reader / writer 2, the transmission coil 6 of the reader / writer 2 and the antenna coil 8 of the IC card 3 are electromagnetically coupled.

【０００６】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。Therefore, in the IC card 3, a high frequency signal is supplied from the transmission coil 6 of the reader / writer 2 to the transmission / reception circuit 4 via the antenna coil 8 of the IC card 3. This high-frequency signal is rectified by the rectifier circuit 21 and supplied to the power supply circuit 22 to generate a predetermined power supply voltage required for each part of the IC card 3.

【０００７】次に、リーダライタ２からＩＣカード３へ
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１１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では、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。Next, a case where data is transmitted from the reader / writer 2 to the IC card 3, that is, a transmission mode will be described. In FIG. 11, in the reader / writer 2, data from the host 1 or the like is processed by the CPU 15 and sent to the transmission circuit 12. In the transmission circuit 12, a high-frequency signal having a constant amplitude is supplied from the oscillation circuit 11, similarly to the above-described standby mode, and the high-frequency signal is modulated with the data to output a modulated high-frequency signal. This modulated high frequency signal is sent to the transmission coil 6 via the driver 13.

【０００８】このとき、リーダライタ２にはＩＣカード
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。At this time, the IC card 3 is mounted on the reader / writer 2, and the transmission coil 6 of the reader / writer 2 and the antenna coil 8 of the IC card 3 are electromagnetically coupled. Therefore, in the IC card 3, the transmission coil 6 of the reader / writer 2 is connected to the antenna coil 8 of the IC card 3.
The modulated high-frequency signal is supplied to the transmission / reception circuit 4 via.

【０００９】この変調高周波信号は、上述したスタンバ
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。This modulated high-frequency signal is rectified by the rectifier circuit 21 in the same manner as in the standby mode described above, and
2 and a predetermined power supply voltage required for each part of the IC card 3 is generated. The output signal of the antenna coil 8 is also supplied to the receiving circuit 23, where the data is demodulated and supplied to the CPU 5. The CPU 5 operates based on the outputs of the timing circuit 25 and the reset circuit 26, processes supplied data, and writes predetermined data to a memory (not shown).

【００１０】最後に、ＩＣカード３からリーダライタ２
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１１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。[0010] Finally, the reader / writer 2
A description will be given of the case where data is transmitted to the receiver, that is, the reception mode. In FIG. 11, a high-frequency signal with no modulation and a constant amplitude is output from the transmission circuit 12 of the reader / writer 2 in the same manner as in the standby mode described above, and transmitted to the IC card 3 via the driver 13, the transmission coil 6, and the antenna coil 8. Can be

【００１１】このとき、リーダライタ２にはＩＣカード
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。At this time, the IC card 3 is mounted on the reader / writer 2, and the transmission coil 6 of the reader / writer 2 and the antenna coil 8 of the IC card 3 are electromagnetically coupled. Therefore, in the IC card 3, the transmission coil 6 of the reader / writer 2 is connected to the antenna coil 8 of the IC card 3.
A high-frequency signal is supplied to the transmission / reception circuit 4 via. This high-frequency signal is rectified by the rectifier circuit 21 and the power supply circuit 22
And a predetermined power supply voltage required for each part of the IC card 3 is generated.

【００１２】一方、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２４に供給される。送信回路２４は、例えば
付加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。On the other hand, in the IC card 3, data read from a memory (not shown) is processed by the CPU 5 and supplied to the transmission circuit 24. The transmission circuit 24 includes, for example, an additional resistor and a switch, and stores data “1”,
This switch turns on and off according to the “0” bit.
When the switch of the transmission circuit 24 is turned on and off in this manner, the load on the antenna coil 8 fluctuates.

【００１３】このため、リーダライタ２においては、受
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。Therefore, in the reader / writer 2, the amplitude of the high-frequency current flowing through the receiving coil 7 varies. That is, the high-frequency current is amplitude-modulated by data supplied from the CPU 5 of the IC card 3 to the transmission circuit 24. The modulated high-frequency signal is demodulated by the receiving circuit 14 to obtain data. This data is processed by the CPU 15 and sent to the host 1 or the like.

【００１４】ところで、このＩＣカード３の用途として
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。By the way, as an application of the IC card 3, as in the above-described credit card and electronic money,
In addition to those that handle one card at a time, ICs can be used for multiple books or products, such as book management and product inventory management.
There is a case where a plurality of cards are handled at a time, such as mounting the cards 3 one by one and reading the information of these books or products with the reader / writer 2, or searching for a specific one from these books or products. is there.

【００１５】このような場合には、ＩＣカード３を小さ
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。In such a case, it is necessary to reduce the size of the IC card 3 and increase the size of the transmitting and receiving coils 6 and 7 of the reader / writer 2. When the IC card 3 is made smaller,
Naturally, the size of the built-in antenna coil 8 is also reduced, so that in order to supply power required to operate the IC card 3, it is necessary to increase the intensity of the magnetic field generated in the transmission coil 6 of the reader / writer 2. .

【００１６】[0016]

【発明が解決しようとする課題】ここで、リーダライタ
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１３に示す。この図１３
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Ｈ_A ＝Ｉ×Ｎ×ｒ²／２×（ｒ²＋ａ²）^3/2 （Ｉ：コイルに流れる電流、Ｎ：コイルの巻数、ｒ：コイルの半径、ａ：コイルの中心から点Ａまでの距離）……（１）FIG. 13 shows the intensity of the magnetic field generated on the coil axis when the transmission coil 6 of the reader / writer 2 is assumed to be a circular coil. This FIG.
Is calculated based on the following equation (1). Field strength at the point A on the circular coil axis _{H A = I × N × r} 2/2 × (r 2 + a 2) 3/2 (I: current flowing through the coil, N: the number of coil turns, r: the radius of the coil , A: distance from the center of the coil to point A) (1)

【００１７】図１３中の黒丸●印は標準コイル、黒四角
■印は標準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倍に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。In FIG. 13, a black circle represents a standard coil, and a black square represents a strong magnetic field for generating a strong magnetic field by doubling the coil radius and doubling the amount of current flowing through the coil as compared with the standard coil. Plotted for coils. The vertical axis of the figure represents the magnetic field intensity standardized by the magnetic field intensity generated at the center of the standard coil, and the horizontal axis represents the distance from the coil.

【００１８】ここで、コイルからサービスエリア境界部
までの最大距離をＴ_SA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Ｔ_SA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。Here, assuming that the maximum distance from the coil to the service area boundary is T _SA , if a strong magnetic field coil is used instead of the standard coil, the magnetic field strength in the range up to the distance T _SA , that is, the magnetic field intensity in the service area inner area. However, the magnetic field strength in the area outside the service area is increased, and a strong magnetic field is maintained far away.

【００１９】このように遠くまで強い磁界が発生する状
態で複数のリーダライタ２を近接して使用すると、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。When a plurality of reader / writers 2 are used close to each other in a state where a strong magnetic field is generated far away, the magnetic fields generated from the transmission coils 6 of each reader / writer 2 affect each other, and the IC card 3 There is a possibility of malfunction. Therefore, it is desirable to minimize the magnetic field strength outside the area (service area) where the information of the IC card 3 must be detected.

【００２０】そこで本発明の目的は、リーダライタの送
信アン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
電磁結合型の送信アンテナ装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an electromagnetically coupled transmission antenna device having a characteristic that a strong magnetic field is generated in a region near a transmission antenna of a reader / writer, and the magnetic field intensity decreases sharply as the distance from the transmission antenna increases. is there.

【００２１】また、本発明の別の目的は、上記の特性を
持つ送信アンテナ装置と対にして使用し、非接触ＩＣカ
ードからリーダライタに送られる信号以外の信号、例え
ば送信アンテナ装置から非接触ＩＣカードへ発せられる
信号などを効率よく相殺しつつ、該非接触ＩＣカードか
らリーダライタに送られる信号を効率よく検出すること
が可能な受信アンテナ装置を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a signal other than a signal transmitted from a non-contact IC card to a reader / writer, for example, a non-contact signal transmitted from a non-contact IC card to a reader / writer when used in combination with a transmission antenna device having the above characteristics. An object of the present invention is to provide a receiving antenna device capable of efficiently detecting a signal sent from a non-contact IC card to a reader / writer while efficiently canceling a signal or the like emitted to an IC card.

【００２２】[0022]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
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
送信アンテナ装置であって、面積が異なり、互いに相似
の関係にあるｎ個（ｎ≧２）の小環状コイルを、面積の
大きいものから順に１、２、…、ｎ番目と番号をつけた
場合に、奇数番目の小環状コイルに発生する磁界の向き
と偶数番目の小環状コイルに発生する磁界の向きとが互
いに逆になり、且つ同心になるように配置して一つの基
本コイルを構成し、この基本コイルを複数個積層するこ
とによって送信コイルが形成されている。In order to solve the above problems, an antenna device for a reader / writer according to the present invention is magnetically coupled to an antenna coil means of a non-contact type IC card,
What is claimed is: 1. A transmitting antenna apparatus for a reader / writer for transmitting a signal to said non-contact type IC card, wherein n (n ≧ 2) small annular coils having different areas and having a similar relationship to each other are arranged in the order of 1 from the largest area. When the numbers are given as 2,..., N-th, the directions of the magnetic fields generated in the odd-numbered small annular coils and the directions of the magnetic fields generated in the even-numbered small annular coils are opposite to each other and concentric. Thus, one basic coil is formed and a plurality of the basic coils are stacked to form a transmission coil.

【００２３】奇数番目のコイルと偶数番目コイルに発生
する磁界の向きを互いに逆にする手段としては、基本コ
イルを構成するｎ個の小環状コイルを、時計回りの向き
に電流が流れる第１の小環状コイル群と、反時計回りの
向きに電流が流れる第２の小環状コイル群とに分類し、
例えば隣り合う番号の小環状コイルが互いに異なるコイ
ル群に属するようにすることで、連続する番号の小環状
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。As means for reversing the directions of the magnetic fields generated in the odd-numbered coil and the even-numbered coil, the n small annular coils constituting the basic coil are driven by the first current flowing in the clockwise direction. It is classified into a small annular coil group and a second small annular coil group in which current flows in a counterclockwise direction,
For example, it can be realized by making the adjacent small-numbered coils belong to different coil groups from each other, and by arranging the small-numbered coils with consecutive numbers in opposite directions.

【００２４】ここで、ｉ番目（ｉ＝１〜ｎ）の小環状コ
イルについてコイルの面積をＳ_i、コイルを流れる電流
をＩ_i、コイルの巻線数をＮ_iとしてこれらの積Ｔ
_i（＝Ｓ _i×Ｉ_i×Ｎ_i）を算出し、奇数番目の小環状
コイルについてこの積Ｔ_iを足し合わせた値（ｎが偶数
の場合：ΣＴ_i（ｉ＝1,3,5,…n-1 ）、ｎが奇数の場
合：ΣＴ_i（ｉ＝1,3,5,…n ））と、偶数番目の小環状
コイルについてこの積Ｔ_iを足し合わせた値（ｎが偶数
の場合：ΣＴ_i（ｉ＝2,4,6,…n ）、ｎが奇数の場合：
ΣＴ_i（ｉ＝2,4,6,…n-1 ））とがほぼ等しくなるよう
に各小環状コイルの面積Ｓ、電流Ｉ、巻線数Ｎが設定さ
れることが好ましい。Here, the i-th (i = 1 to n) small circular ring
Soil area for coil_iCurrent flowing through the coil
To I_i, The number of turns of the coil is N_iAs these products T
_i(= S _i× I_i× N_i) And calculate the odd-numbered small ring
This product T for the coil_i(N is an even number
For: ΣT_i(I = 1,3,5, ... n-1), where n is an odd field
When: @T_i(I = 1,3,5, ... n)) and the even-numbered small ring
This product T for the coil_i(N is an even number
For: ΣT_i(I = 2,4,6, ... n), where n is odd:
ΣT_i(I = 2,4,6, ... n-1))
The area S, current I, and number of windings N of each small annular coil are set in
Preferably.

【００２５】また、送信コイルを構成する全ての基本コ
イルは、磁束の通過する方向から投影した場合に同心に
配置されていることが好ましい。更に、少なくとも各基
本コイルの最外周に位置する小環状コイルを除いた全て
の小環状コイルの面積が異なっていることが好ましい。
更に好ましくは、これらの小環状コイルの形状が略円形
または略正多角形である。It is preferable that all the basic coils constituting the transmitting coil are arranged concentrically when projected from the direction in which the magnetic flux passes. Further, it is preferable that all the small annular coils except for the small annular coil located at the outermost periphery of each basic coil have different areas.
More preferably, the shape of these small annular coils is substantially circular or substantially regular polygonal.

【００２６】さらに、本発明の別の態様によるリーダラ
イタ用アンテナ装置は、上述した送信アンテナ装置と対
にして用いられる受信アンテナ装置であって、この受信
アンテナ装置を構成する受信コイルは、送信アンテナ装
置の送信コイルと同一の構造を有し、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、送信コ
イルを構成する基本コイルと、これと対応する受信コイ
ルを構成する基本コイルとがほぼ重なるように積層して
形成されている。Further, an antenna device for a reader / writer according to another aspect of the present invention is a receiving antenna device used in a pair with the above-described transmitting antenna device, and a receiving coil constituting the receiving antenna device includes a transmitting antenna. It has the same structure as the transmission coil of the device, and when projected from the direction in which the magnetic flux generated from the transmission coil passes, the basic coil configuring the transmission coil and the basic coil configuring the corresponding reception coil They are formed so as to be substantially overlapped.

【００２７】また、本発明の更に別の態様によるリーダ
ライタ用アンテナ装置は、同一平面内の１点で交差する
ｎ本の軸で区切られる２ｎ個の領域にそれぞれ配置され
た２ｎ個の小ループコイルを有し、前記２ｎ個の小ルー
プコイルが、互いに隣接する小ループコイルに誘起され
る電流の向きが逆向きになるように接続された基本コイ
ルを有する第１のユニットコイルと、面積が異なり、互
いに相似の関係にあるｍ個（ｍ≧２）の小環状コイル
を、面積の大きいものから順に１、２、…、ｍ番目と番
号をつけた場合に、奇数番目の小環状コイルに誘起され
る電流の向きと、偶数番目の小環状コイルに誘起される
電流の向きとが互いに逆になるように接続され、且つ、
ｍ個の小環状コイルが同心になるように配置して構成さ
れた第２のユニットコイルとを有し、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、第２の
ユニットコイルの最内周の小環状コイルによって、第１
のユニットコイルを構成する全ての小ループコイルの各
々の内部領域が２つの部分に分割されるように積層して
形成された受信アンテナを有する。A reader / writer antenna device according to still another aspect of the present invention includes 2n small loops respectively arranged in 2n regions separated by n axes intersecting at one point in the same plane. A first unit coil having a basic coil having a coil, wherein the 2n small loop coils are connected such that the directions of currents induced in adjacent small loop coils are opposite to each other; Differently, when m (m ≧ 2) small circular coils having a similar relationship to each other are numbered as 1, 2,... The direction of the induced current and the direction of the current induced in the even-numbered small annular coil are connected so as to be opposite to each other, and
a second unit coil configured such that m small annular coils are arranged concentrically, and when projected from the direction in which the magnetic flux generated from the transmission coil passes, the second unit coil By the innermost small annular coil, the first
Has a receiving antenna formed by laminating such that the internal region of each of the small loop coils constituting the unit coil is divided into two parts.

【００２８】ここで、送信コイル及び受信コイルを構成
する全てのコイルの中心点及び軸の交差点が、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
略重なり合うように積層して配置されていることが望ま
しい。また、第１のユニットコイルは複数の基本コイル
から構成され、任意の一個の基本コイルの任意の２本の
軸に挟まれて形成される角のうち最も小さい角度を有す
る角の角度をθとした場合、少なくとも１つの基本コイ
ルは他の基本コイルに対し、コイル面に水平な面内で軸
の交差点を中心にθよりも小さい角度だけ回転して配置
されていることが望ましい。Here, the center point and the intersection of the axes of all the coils constituting the transmission coil and the reception coil are stacked and arranged so as to substantially overlap when projected from the direction in which the magnetic flux generated from the transmission coil passes. Is desirable. The first unit coil is composed of a plurality of basic coils, and the angle having the smallest angle among the angles formed between any two axes of any one basic coil is defined as θ. In this case, it is desirable that at least one of the basic coils is arranged to be rotated by an angle smaller than θ about the axis intersection in a plane horizontal to the coil plane with respect to the other basic coils.

【００２９】本発明によると、リーダライタ用の送信ア
ンテナ装置を複数の基本コイルで構成し、面積が異なり
互いに相似の関係にある複数の小環状コイルを、面積の
大きい順に番号を付けた場合に連続する番号のコイルに
発生する磁界の向きが逆になるように、且つ、同心に配
置して一つの基本コイルを構成することで、各小環状コ
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、隣接する小環状コイル同士の反対向きの磁界が干渉
しあい、隣接する小環状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。According to the present invention, when a transmitting antenna device for a reader / writer is composed of a plurality of basic coils, and a plurality of small annular coils having different areas and having a similar relationship to each other are numbered in descending order of area, By constructing one basic coil by arranging concentrically so that the direction of the magnetic field generated in the consecutive number of coils is reversed, a large current flows through each small annular coil to generate a strong magnetic field. Also in the case where the magnetic field in the opposite direction of the adjacent small annular coils interferes with each other and the magnetic flux is bent toward the adjacent small annular coil, it is possible to rapidly reduce the magnetic field strength away from the basic coil. .

【００３０】また、複数の基本コイルをそれぞれ面積の
異なる小環状コイルで構成し、磁束が通過する方向から
投影した場合に各小環状コイル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
が可能であるので、サービスエリア全域にわたって磁界
を発生させることができる。Further, the plurality of basic coils are constituted by small annular coils having different areas, and the small annular coils are arranged in layers so as not to overlap each other when projected from the direction in which the magnetic flux passes. Thus, there is an area above the one basic coil that is not affected by a magnetic field, but this area can be complemented by another basic coil, so that a magnetic field can be generated over the entire service area.

【００３１】また、この送信アンテナ装置と対にして用
いる受信アンテナ装置として、上述した送信アンテナ装
置と同じ構成のものを用いることで、外部のノイズによ
り各小環状コイルには誘導電流が生じるが、隣接する小
環状コイルでは流れる電流の向きが逆になるのでトータ
ルループとしては電流がキャンセルされ、ＩＣ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。Further, by using the same configuration as the above-described transmitting antenna device as a receiving antenna device used in combination with the transmitting antenna device, an induced current is generated in each small annular coil due to external noise. Since the direction of the current flowing in the adjacent small annular coil is reversed, the current is canceled as a total loop, and the signal from the IC card can be detected efficiently.

【００３２】すなわち本発明によれば、サービスエリア
内には全域にわた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と、これと対にして使用す
る、外部からのノイズをキャンセルする能力に優れてＩ
Ｃカードからの信号を効率よく検出することができる受
信アンテナ装置とが得られる。That is, according to the present invention, there is provided a transmitting / receiving antenna device for a reader / writer having a characteristic that a strong magnetic field is generated in the entire service area and the magnetic field intensity is rapidly reduced outside the service area. It has excellent ability to cancel external noise
A receiving antenna device capable of efficiently detecting a signal from the C card is obtained.

【００３３】[0033]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
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コイルを示
す立体斜視図、図２は、図１に示した２枚のコイルをそ
れぞれ別に上方からみた平面図、図３は、図２（ａ）の
コイルの最内周に位置する小環状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。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a three-dimensional perspective view showing a coil of a reader / writer transmission antenna device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view of the two coils shown in FIG. FIG. 3 is a diagram schematically showing a magnetic field generated in a small annular coil located at the innermost periphery of the coil of FIG. 2A, and FIG. 4 is a plan view of each coil of FIG. 1 as viewed from above. .

【００３４】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１１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１２と同様であるので、記
載を省略する。A circuit block diagram when the transmitting antenna device according to the present embodiment is used as a transmitting coil of a reader / writer is the same as that of FIG. 11, and the positional relationship between the antenna coil and the transmitting coil is the same as that of FIG. Therefore, description is omitted.

【００３５】図１に示すように、本実施の形態の送信ア
ンテナ装置は、２枚の基本コイル３１，３２から構成さ
れており、各基本コイル３１，３２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。２枚の基本コイル３１，３２はそれぞれ、図２
（ａ）、（ｂ）に示すように、２個の円形の小環状コイ
ル４１，４２および４３，４４を同心円上に配置し、接
続した構造をとっている。As shown in FIG. 1, the transmitting antenna device of the present embodiment is composed of two basic coils 31, 32, and each of the basic coils 31, 32 is horizontally arranged on an XY plane. , Are layered at predetermined intervals in the Z direction. Each of the two basic coils 31 and 32 is shown in FIG.
As shown in (a) and (b), two small circular annular coils 41, 42 and 43, 44 are arranged concentrically and connected.

【００３６】ここで、図２（ａ）に示す一方の基本コイ
ル３１では、端子ａ１から端子ａ２に向かって電流を流
したときに、外側の小環状コイル４１には時計回り方
向、内側の小環状コイル４２には反時計回り方向に電流
が流れるように小環状コイル４１，４２間が接続されて
いる。また、図２（ｂ）に示す他方の基本コイル３２で
は、端子ｂ１から端子ｂ２に向かって電流を流したとき
に、外側の小環状コイル４３には時計回り方向、内側の
小環状コイル４４には反時計回り方向に電流が流れるよ
うに小環状コイル４３，４４間が接続されている。Here, in one basic coil 31 shown in FIG. 2 (a), when a current flows from the terminal a1 to the terminal a2, the outer small annular coil 41 is turned clockwise and the inner The small circular coils 41 and 42 are connected to the circular coil 42 so that a current flows in the counterclockwise direction. In addition, in the other basic coil 32 shown in FIG. 2B, when a current flows from the terminal b1 to the terminal b2, the outer small annular coil 43 is clockwise, and the inner small annular coil 44 is Are connected between the small annular coils 43 and 44 so that current flows in the counterclockwise direction.

【００３７】すなわち、上述した方向に電流を流したと
き、外側の小環状コイル４１，４３には紙面手前から裏
側方向へ垂直磁界が発生し、内側の小環状コイル４２，
４４には紙面裏側から手前方向に垂直磁界が発生する。That is, when a current is supplied in the above-described direction, a vertical magnetic field is generated in the outer small annular coils 41 and 43 from the near side of the drawing to the rear side, and the inner small annular coils 42 and 43 are generated.
At 44, a vertical magnetic field is generated from the back side of the paper toward the front.

【００３８】図３は、１つの小環状コイルに発生する磁
束を模式的に示す図である。同図に示すように、小環状
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、コイルの外方へ向かって広
がっていく。図３（ｂ）に示す本実施の形態の場合で
は、小環状コイル４２を取り囲んでいる小環状コイル４
１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、小環状コイル４２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
小環状コイル４１の方に向かって曲げられている。FIG. 3 is a diagram schematically showing a magnetic flux generated in one small annular coil. As shown in the figure, the magnetic flux generated in the small annular coil extends in the direction perpendicular to the coil at a position close to the coil surface, but changes its direction as it moves away from the coil, and spreads outward from the coil. To go. In the case of the present embodiment shown in FIG. 3B, the small annular coil 4 surrounding the small annular coil 42
1, a magnetic field generated in the small annular coil 42 under the influence of the magnetic field is generated as shown in FIG.
It is bent toward the small annular coil 41 at a position closer to the coil surface than in the conventional case shown in FIG.

【００３９】このため、コイル面に近い位置では、置か
れたＩＣカード２７ａまたは２７ｃを通過する磁束の量
は、従来のように単一のコイルに同一電流を流した場合
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、置かれたＩＣカード２７ｂまたは２７ｄのコイ
ルを通過する磁束の量は、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。For this reason, at a position near the coil surface, the amount of magnetic flux passing through the placed IC card 27a or 27c is different from that in the case where the same current is applied to a single coil as in the prior art and in the present embodiment. However, at the position away from the coil, the amount of magnetic flux passing through the coil of the placed IC card 27b or 27d is smaller in the present embodiment than in the conventional case. That is, by using the transmitting antenna apparatus of the present embodiment, a strong magnetic field can be generated at a position close to the coil, and the magnetic field strength can be rapidly reduced as the distance from the coil increases.

【００４０】なお、各小環状コイルの半径と巻線数は、
上述の（１）式において、ｒ≪ａの条件下で、奇数番目
の小環状コイル４１，４３によって発生する磁界強度の
総和と、偶数番目の小環状コイル４２，４４によって発
生する磁界強度の総和との絶対値が等しくなるように決
定される。すなわち、基本コイル３１については、小環
状コイル４１の半径をｒ₄₁、電流をＩ₄₁、巻線数をＮ₄₁
ターンとし、小環状コイル４２の半径をｒ₄₂、電流をＩ
₄₂（＝−Ｉ₄₁）、巻線数をＮ₄₂ターンとした場合、次の
（２）式を満足させるようにそれぞれのコイルの半径及
び巻線数を決めればよい。｜Ｉ₄₁×Ｎ₄₁×π（ｒ₄₁）²｜＝｜Ｉ₄₂×Ｎ₄₂×π（ｒ₄₂）²｜すなわちＮ₄₁×（ｒ₄₁）²＝Ｎ₄₂×（ｒ₄₂）² ……（２）The radius and the number of windings of each small annular coil are
In the above equation (1), the sum of the magnetic field strengths generated by the odd-numbered small annular coils 41 and 43 and the sum of the magnetic field strengths generated by the even-numbered small annular coils 42 and 44 under the condition of r≪a. Are determined so that their absolute values are equal. That is, for the basic coil 31, the radius of the small annular coil 41 is r ₄₁ , the current is I ₄₁ , and the number of windings is N ₄₁
Turn, the radius of the small annular coil 42 is r ₄₂ , and the current is I
₄₂ (= -I ₄₁ ), and when the number of windings is N ₄₂ turns, the radius and the number of windings of each coil may be determined so as to satisfy the following expression (2). | I ₄₁ × N ₄₁ × π (r ₄₁ ) ² | = | I ₄₂ × N ₄₂ × π (r ₄₂ ) ² | That is, N ₄₁ × (r ₄₁ ) ² = N ₄₂ × (r ₄₂ ) ^2. 2)

【００４１】これより、本実施の形態においては、基本
コイル３１については外側の小環状コイル４１を半径５
００ｍｍ、巻線数１ターン、内側の小環状コイル４２を
半径２５０ｍｍ、巻線数４ターンと設定した。同様に、
基本コイル３２については外側の小環状コイル４３を半
径５００ｍｍ、巻線数１ターンとし、内側の小環状コイ
ル４４を半径３５４ｍｍ、巻線数２ターンと設定した。Thus, in this embodiment, the outer small annular coil 41 of the basic coil 31 has a radius of 5 mm.
The inner small annular coil 42 was set to have a radius of 250 mm and a number of turns of 4 turns. Similarly,
As for the basic coil 32, the outer small annular coil 43 was set to have a radius of 500 mm and the number of windings is 1 turn, and the inner small annular coil 44 was set to have a radius of 354 mm and 2 turns.

【００４２】例えば図２（ａ）の場合、端子ａ１から端
子ａ２に向かって電流を流したときに、小環状コイル４
２の内側領域では紙面裏側から手前方向に向かって磁界
が発生し、小環状コイル４１の内側且つ小環状コイル４
２の外側の領域では紙面手前から裏側方向に向かって磁
界が発生するが、小環状コイル４２の近傍では両コイル
の磁界が互いに打ち消し合って、見かけ上磁界が発生し
ていない領域ができてしまう。For example, in the case of FIG. 2A, when a current flows from the terminal a1 to the terminal a2, the small annular coil 4
2, a magnetic field is generated from the back side of the paper toward the front, and the magnetic field is generated inside the small annular coil 41 and the small annular coil 4.
2, a magnetic field is generated from the near side to the back side of the drawing, but in the vicinity of the small annular coil 42, the magnetic fields of both coils cancel each other, and an area where an apparent magnetic field is not generated is generated. .

【００４３】しかし、本実施の形態の送信アンテナ装置
は、上面から見た場合、図４に示すように一方の基本コ
イル３１の中心Ｏ１と他方の基本コイル３２の中心Ｏ２
とがほぼ重なり合うように配置されている。このように
配置することで、一方の基本コイル３１だけをみると、
小環状コイル４２の上部に磁界が発生していない領域、
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、この領域は他方の基本コイル３２の小環状コイル４
４の内部領域が重ねられているので、この小環状コイル
４４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（ここでは小環
状コイル４１及び４３の上方領域に相当する）の全域に
磁界を発生させることができる。However, when viewed from the top, the transmitting antenna apparatus of the present embodiment has a center O1 of one basic coil 31 and a center O2 of the other basic coil 32 as shown in FIG.
Are arranged so as to substantially overlap with each other. By arranging in this way, looking at only one basic coil 31,
A region where no magnetic field is generated above the small annular coil 42,
That is, an area where the IC card 3 cannot be driven is formed, but this area is formed by the small annular coil 4 of the other basic coil 32.
Since the inner regions 4 are overlapped, the magnetic field generated from the small annular coil 44 reaches. Therefore, IC
A magnetic field can be generated in the entire service area where the card 3 is to be driven (corresponding to the area above the small annular coils 41 and 43 in this case).

【００４４】次に、本実施の形態のリーダライタ用送信
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１１を用いて説明する。図１１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２枚の基本
コイル３１〜３２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３１のみに送られる。Next, a method of driving the IC card 3 using the reader / writer transmission antenna device of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 11, in the reader / writer 2, a high-frequency signal having a constant amplitude is supplied from the oscillation circuit 11 to the transmission circuit 12, and the driver 13
To the transmission coil 6 via Here, the transmission coil 6 of the reader / writer 2 is composed of two basic coils 31 to 32 as shown in FIG. 1, and the above-described high-frequency signal is first transmitted only to the basic coil 31.

【００４５】基本コイル３１に信号が送信され、基本コ
イル３１とサービスエリア内にある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３２へと切り替わる。同
様にして、高周波信号は基本コイル３２から基本コイル
３１へと、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。After the signal is transmitted to the basic coil 31 and the communication between the basic coil 31 and the IC card 3 in the service area is completed, the coil to which the signal is transmitted is switched to the basic coil 32 by a timing circuit (not shown). Similarly, the high-frequency signal is set so as to be sequentially switched from the basic coil 32 to the basic coil 31 after the communication with the IC card 3 which has responded.

【００４６】言い換えると、送信コイル６を構成してい
る２枚の基本コイル３１，３２の何れか一枚のコイルに
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
リア内には基本コイル３１，３２の何れか一つから発せ
られる強力な磁界が及んでいることになる。In other words, a high-frequency signal is transmitted to only one of the two basic coils 31 and 32 constituting the transmitting coil 6 and a signal is transmitted to a plurality of basic coils at once. There are no settings. Therefore, there is no magnetic field interference between the basic coils, and a strong magnetic field emitted from one of the basic coils 31 and 32 extends into the service area.

【００４７】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を構成する各基本コイル３１，３２の何れかと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。At this time, the IC card 3
Is mounted, one of the basic coils 31 and 32 constituting the transmission coil 6 of the reader / writer 2 is
The antenna coil 8 of the card 3 is electromagnetically coupled.
Therefore, in the IC card 3, a high-frequency signal is supplied from the transmission coil 6 of the reader / writer 2 to the transmission / reception circuit 4 via the antenna coil 8 of the IC card 3. This high-frequency signal is rectified by the rectifier circuit 21 and supplied to the power supply circuit 22 to generate a predetermined power supply voltage required for each part of the IC card 3.

【００４８】以上説明したように、本実施の形態のアン
テナ装置は、２個の半径の異なる円形の小環状コイルを
同心になるように配置し、且つ互いの巻線方向を反対に
して接続したものを１つの基本コイルとし、この基本コ
イルと、これとは半径が異なる円形の小環状コイルから
成る別の基本コイルとを、磁束が通過する方向から投影
した場合に同心になるように層状に配置して構成するこ
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。As described above, in the antenna device of the present embodiment, two circular small annular coils having different radii are arranged concentrically, and are connected with their winding directions opposite to each other. It is a basic coil, and this basic coil and another basic coil composed of circular small annular coils having different radii are layered so as to be concentric when projected from the direction in which magnetic flux passes. By arranging and configuring, it is possible to generate a strong magnetic field in the entire service area where the IC card is to be driven, and to obtain a characteristic in which the magnetic field intensity is rapidly reduced outside the service area.

【００４９】また、本発明の第２の実施の形態として、
ＩＣカード３を駆動させたい領域が方形の場合は、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
用いた円形の小環状コイル４１〜４４の代わりに、正方
形の小環状コイル４５〜４８を用いて基本コイル３３，
３４を構成することもできる。この場合の小環状コイル
の接続方法や２つの基本コイルの位置関係は、図１及び
図４を用いて説明した第１の実施の形態と同様であるの
で記載を省略する。Further, as a second embodiment of the present invention,
If the area in which the IC card 3 is to be driven is rectangular, FIG.
As shown in FIG. 7, square small annular coils 45 to 48 are used in place of the circular small annular coils 41 to 44 used in the transmitting antenna device of the first embodiment, and the basic coils 33 and
34 can also be configured. The connection method of the small annular coils and the positional relationship between the two basic coils in this case are the same as in the first embodiment described with reference to FIGS.

【００５０】また、コイルの１辺の長さと巻数は、上述
の（２）式で用いた円形の小環状コイルの半径ｒを、方
形の小環状コイルの１辺の半分の長さと近似することが
できる。よって、本実施の形態においては、一方の基本
コイル３３を構成する外側の小環状コイル４５を１辺１
０００ｍｍ、巻線数１ターン、内側の小環状コイル４６
を１辺５００ｍｍ、巻線数４ターンと設定し、同様に他
方の基本コイル３４を構成する外側の小環状コイル４７
を１辺１０００ｍｍ、巻線数１ターンと設定し、内側の
小環状コイル４８を１辺７０７ｍｍ、巻線数２ターンと
設定することができる。The length and the number of turns of one side of the coil are such that the radius r of the circular small annular coil used in the above equation (2) is approximated to half the length of one side of the rectangular small annular coil. Can be. Therefore, in the present embodiment, the outer small annular coil 45 constituting the one basic coil 33 is
000 mm, number of turns 1 turn, inner small annular coil 46
Is set to 500 mm on a side and the number of turns is 4 turns, and similarly, the outer small annular coil 47 constituting the other basic coil 34 is set.
Is set to 1000 mm per side and the number of turns is 1 turn, and the inner small annular coil 48 is set to 707 mm per side and the number of turns is 2 turns.

【００５１】また、第３の実施の形態として、小環状コ
イル同士を配線で接続せず、同時に電流が流れる複数の
小環状コイルの集合体を一つの基本コイルとすることも
できる。この場合、一つの小環状コイルを複数の基本コ
イルで共有することができるという利点がある。Further, as a third embodiment, an assembly of a plurality of small annular coils through which current flows at the same time can be used as one basic coil without connecting the small annular coils by wiring. In this case, there is an advantage that one small annular coil can be shared by a plurality of basic coils.

【００５２】図６に、本実施の形態における送信アンテ
ナ装置を上方からみた平面図を示す。巻線方向が等しく
同心に配置されている３個の円形の小環状コイル４９〜
５１において、コイルの巻始めをそれぞれ端子ｅ１，ｆ
１，ｇ１、コイルの巻終わりをそれぞれ端子ｅ２，ｆ
２，ｇ２とする。この場合も、各小環状コイル４９〜５
１の半径と巻線数は、第１の実施の形態の説明の中で述
べた（２）式を用いて決定される。FIG. 6 is a plan view of the transmitting antenna device according to the present embodiment as viewed from above. Three circular small annular coils 49 to which winding directions are equal and concentrically arranged
At 51, the winding start of the coil is connected to terminals e1 and f, respectively.
1, g1 and the end of the coil at terminals e2 and f, respectively.
2, g2. Also in this case, each of the small annular coils 49-5
The radius of 1 and the number of windings are determined by using the equation (2) described in the description of the first embodiment.

【００５３】すなわち、本実施の形態では、一方の基本
コイル３５を小環状コイル４９，５１で構成し、他方の
基本コイル３６を小環状コイル４９，５０で構成してい
るので、全ての小環状コイル４９〜５１に流す電流量を
一定とすると、小環状コイル４９を半径５００ｍｍ、巻
線数１ターン、小環状コイル５０を半径３５４ｍｍ、巻
線数２ターン、小環状コイル５１を半径２５０ｍｍ、巻
線数４ターンと設定することができる。That is, in the present embodiment, one of the basic coils 35 is composed of the small annular coils 49 and 51, and the other basic coil 36 is composed of the small annular coils 49 and 50. Assuming that the amount of current flowing through the coils 49 to 51 is constant, the small annular coil 49 has a radius of 500 mm, the number of turns is 1 turn, the small annular coil 50 has a radius of 354 mm, the number of turns is 2 turns, and the small annular coil 51 has a radius of 250 mm. The number of lines can be set to 4 turns.

【００５４】このように構成した第３の実施の形態によ
るリーダライタ用送信アンテナ装置を用いてＩＣカード
３を駆動する方法について、図６及び図１１を用いて以
下に説明する。図１１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６
に示したように３個の小環状コイル４９〜５１から構成
されており、上述の高周波信号は、まず小環状コイル４
９，５１に送られる。A method of driving the IC card 3 using the thus configured reader / writer transmission antenna device according to the third embodiment will be described below with reference to FIGS. In FIG. 11, in the reader / writer 2,
A high-frequency signal having a constant amplitude is transmitted from the oscillation circuit 11 to the transmission circuit 12.
And sent to the transmission coil 6 via the driver 13. Here, the transmission coil 6 of the reader / writer 2 is
As shown in FIG. 3, the high-frequency signal is first formed by three small annular coils 49 to 51.
9 and 51.

【００５５】このとき、小環状コイル４９には端子ｅ１
から端子ｅ２方向に電流を流し、小環状コイル５１には
端子ｇ２から端子ｇ１方向に電流を流す。これにより、
小環状コイル４９には紙面手前から裏側方向の磁界が発
生し、小環状コイル５１には紙面裏側から手前方向に磁
界が発生するようになっている。すなわち、この時点で
は小環状コイル４９，５１が基本コイル３５を構成して
いることになる。At this time, the terminal e1 is connected to the small annular coil 49.
From the terminal g2 in the direction of the terminal g2. This allows
The small annular coil 49 generates a magnetic field in the rear direction from the front of the drawing, and the small annular coil 51 generates a magnetic field in the front direction from the back of the drawing. That is, at this point, the small annular coils 49 and 51 constitute the basic coil 35.

【００５６】この基本コイル３５に信号が送信され、基
本コイル３５とサービスエリア内にある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、小
環状コイル５１から小環状コイル５０へと信号の送信さ
れるコイルが切り替わる。なお、この切り替えは小環状
コイル４９に信号を送信し続けたままで行われる。When a signal is transmitted to the basic coil 35 and communication between the basic coil 35 and the IC card 3 in the service area is completed, a signal is transmitted from the small annular coil 51 to the small annular coil 50 by a timing circuit (not shown). The transmitted coil switches. This switching is performed while the signal is continuously transmitted to the small annular coil 49.

【００５７】このとき、小環状コイル４９には端子ｅ１
から端子ｅ２方向に電流を流し、小環状コイル５０には
端子ｆ２から端子ｆ１方向に電流を流す。これにより、
小環状コイル４９には紙面手前から裏側方向の磁界が発
生し、小環状コイル５０には紙面裏側から手前方向に磁
界が発生するようになっている。すなわち、この時点で
は、小環状コイル４９，５０が基本コイル３６を構成し
ていることになる。後は、同様にサービスエリア内にあ
るＩＣカード３と基本コイルとの通信が終了する度に、
高周波信号が小環状コイル５０と小環状コイル５１との
間で交互に切り替わる。At this time, the terminal e1 is connected to the small annular coil 49.
From the terminal f2 to the terminal f1 in the direction of the terminal f2. This allows
A magnetic field is generated in the small annular coil 49 from the near side in the drawing, and a magnetic field in the small annular coil 50 is generated from the back in the drawing. That is, at this point, the small annular coils 49 and 50 constitute the basic coil 36. Thereafter, similarly, every time the communication between the IC card 3 in the service area and the basic coil is completed,
The high-frequency signal is alternately switched between the small annular coil 50 and the small annular coil 51.

【００５８】このように、複数の独立した小環状コイル
４９〜５１を送信回路１２に個々に接続し、コイルに流
す電流の向きと電流を送るタイミングとを制御すること
で送信アンテナ装置を構成することもできる。この場
合、コイルの巻線数を適切に設定すれば、同じ半径の小
環状コイルを複数使用する必要がなくなり、使用するコ
イル数が削減できる。As described above, a plurality of independent small annular coils 49 to 51 are individually connected to the transmitting circuit 12, and the direction of the current flowing through the coils and the timing of sending the current are controlled to constitute the transmitting antenna device. You can also. In this case, if the number of turns of the coil is appropriately set, it is not necessary to use a plurality of small annular coils having the same radius, and the number of coils used can be reduced.

【００５９】例えば、図２に示した第１の実施の形態で
は、２枚の基本コイル３１，３２を構成するために２個
の同じ半径と巻線数の小環状コイル４１，４３を必要と
したが、本実施の形態ではこの２個の小環状コイル４
１，４３の役割を１個の小環状コイル４９が兼ねること
ができる。よって、すべての小環状コイル４９〜５１を
同一平面内に配置することが可能となり、送信アンテナ
装置の薄型化も実現することができる。For example, in the first embodiment shown in FIG. 2, two small annular coils 41 and 43 having the same radius and the same number of windings are required to constitute two basic coils 31 and 32. However, in the present embodiment, these two small annular coils 4
One small annular coil 49 can also play the role of 1,43. Therefore, all the small annular coils 49 to 51 can be arranged in the same plane, and the thickness of the transmitting antenna device can be reduced.

【００６０】更に、第４の実施の形態としては、図１〜
４に示した第１の実施の形態の送信アンテナ装置と対に
して、これと同じ構成のアンテナ装置をリーダライタ用
の受信アンテナ装置（図１１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。Further, as a fourth embodiment, FIGS.
4 is paired with the transmitting antenna device of the first embodiment shown in FIG. 4 and a receiving antenna device for a reader / writer (the receiving antenna 7 in the example of FIG. 11) is used.
When used as, the signal from the IC card 3 can be detected efficiently.

【００６１】図７に、本実施の形態の受信アンテナ装置
と送信アンテナ装置との立体斜視図を示す。本実施の形
態において、受信アンテナ７を構成する２つの基本コイ
ル３１ｂ，３２ｂは、送信アンテナ６の基本コイル３１
ａ，３２ａと同様に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。また、こ
れらの基本コイル３１ａ，３２ａ，３１ｂ，３２ｂはす
べてｚ方向から投影した場合に同心に配置されている。FIG. 7 shows a three-dimensional perspective view of the receiving antenna device and the transmitting antenna device of the present embodiment. In the present embodiment, the two basic coils 31b and 32b forming the receiving antenna 7 are
Like a and 32a, they are arranged horizontally on the XY plane, and are layered at predetermined intervals in the Z direction. Further, these basic coils 31a, 32a, 31b, 32b are all arranged concentrically when projected from the z direction.

【００６２】次に、本実施の形態におけるリーダライタ
用の送受信アンテナ６，７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７及び図１１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。Next, a method of exchanging signals with the IC card 3 using the transmitting / receiving antennas 6 and 7 for the reader / writer according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. First, a method for transmitting a signal from the reader / writer 2 to the IC card 3 will be described.

【００６３】図１１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、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は、ドライバ
１３を介して送信コイル６に送られる。送信コイル６に
おいて、一定時間が経過する毎に変調高周波信号の供給
が基本コイル３１ａ，３２ａの間で切り替わるのはスタ
ンバイモードの場合と同様である。In FIG. 11, in the reader / writer 2, data from the host 1 or the like is processed by the CPU 15 and sent to the transmission circuit 12. As in the standby mode described in the first embodiment, a high-frequency signal having a constant amplitude is supplied from the oscillation circuit 11 to the transmission circuit 12, and the high-frequency signal is modulated by the data to generate a modulated high-frequency signal. Is output. This modulated high frequency signal is sent to the transmission coil 6 via the driver 13. In the transmission coil 6, the supply of the modulated high-frequency signal is switched between the basic coils 31a and 32a every time a predetermined time elapses, as in the case of the standby mode.

【００６４】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を構成する基本コイル３１ａ，３２ａのいずれかと
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。
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。At this time, the IC card 3
Is mounted, one of the basic coils 31a and 32a constituting the transmission coil 6 of the reader / writer 2 and the antenna coil 8 of the IC card 3 are electromagnetically coupled. Therefore, in the IC card 3, the transmission coil 6 of the reader / writer 2 is connected to the antenna coil 8 of the IC card 3.
The modulated high-frequency signal is supplied to the transmission / reception circuit 4 via.
The modulated high-frequency signal is rectified by the rectifier circuit 21 in the same manner as in the standby mode, and is supplied to the power supply circuit 22 to generate a predetermined power supply voltage required for each part of the IC card 3.

【００６５】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。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３１ａ，３２ａ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２
５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。The output signal of the antenna coil 8 is also supplied to the receiving circuit 23, where the data is demodulated and supplied to the CPU 5. At this time, since signals are separately transmitted to the antenna coil 8 of the IC card 3 from the basic coils 31a and 32a constituting the transmission coil 6,
Although the IC card 3 recognizes that the signal has been received a plurality of times as it is, the reader / writer 2 can identify and process the signal. The CPU 5 includes a timing circuit 2
5, and operates based on the output of the reset circuit 26 to process the supplied data and write a predetermined data into a memory (not shown).

【００６６】次に、ＩＣカード３からリーダライタ２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。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。Next, a case where data is transmitted from the IC card 3 to the reader / writer 2, that is, a reception mode will be described. First, according to the method described in the first embodiment, I
The power supply voltage is supplied to the C card 3 to drive the IC card 3. In the IC card 3, data read from a memory (not shown) is processed by the CPU 5 and transmitted to the transmission circuit 2.
4 is supplied. The transmission circuit 24 includes, for example, a load resistor and a switch, and this switch is turned on and off according to data “1” and “0” bits. When the switch of the transmission circuit 24 is turned on and off in this manner, the load on the antenna coil 8 fluctuates.

【００６７】このため、リーダライタ２においては、受
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２枚の基
本コイル３１ｂ，３２ｂ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３１ａ，３２ａ
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
ている基本コイルとで検出される変調高周波信号が受信
回路１４へ送られる。例えば、端子ａ１と端子ａ２に電
流が流れており、基本コイル３１ａが送信コイル６とし
て選択されている場合は、端子ａ１１と端子ａ１２とが
受信回路１４へ接続されており、基本コイル３１ｂが受
信コイル７として選択される。Therefore, in the reader / writer 2, the amplitude of the high-frequency current flowing through the receiving coil 7 varies. That is, the high-frequency current is amplitude-modulated by data supplied from the CPU 5 of the IC card 3 to the transmission circuit 24. Here, the receiving coil 7 is composed of two basic coils 31b and 32b as shown in FIG. 7, and among these, the basic coils 31a and 32a constituting the transmitting coil 6.
The modulated high-frequency signal detected by the basic coil transmitting the signal to the antenna coil 8 and the basic coil superimposed when projected from the surface through which the magnetic flux passes is transmitted to the receiving circuit 14. For example, when current is flowing through the terminals a1 and a2 and the basic coil 31a is selected as the transmitting coil 6, the terminals a11 and a12 are connected to the receiving circuit 14, and the basic coil 31b receives the current. Selected as coil 7.

【００６８】基本コイル３１ｂを構成する小環状コイル
の巻線の近傍にその中心部がくるようにアンテナコイル
８が配置されている場合、アンテナコイル８から発せら
れる信号により、２つの小環状コイルに向きが互いに反
対で同じ量の電流が誘導される。この２つの小環状コイ
ルに生じる電流は相殺しあうので、基本コイル３１ｂの
トータルループとして見た場合は振幅変調がなされな
い。すなわち、この領域ではＩＣカード３からの信号を
受信できない。When the antenna coil 8 is arranged near the winding of the small annular coil constituting the basic coil 31b so that the center thereof is located, the signal generated from the antenna coil 8 causes the two small annular coils to be separated. The same amount of current is induced in opposite directions. Since the currents generated in the two small annular coils cancel each other, the amplitude modulation is not performed when viewed as a total loop of the basic coil 31b. That is, signals from the IC card 3 cannot be received in this area.

【００６９】一方、送信コイル６として選択されている
基本コイル３１ａでは、第１の実施の形態で説明したよ
うに、基本コイル３１ａを構成している小環状コイルの
巻線の近傍領域では磁界が発生しない。よって、この領
域に位置するＩＣカード３は駆動されず、送信回路２４
のスイッチも動作しないために、アンテナコイル８に対
する負荷の変動がなく、受信コイル７に流れる高周波電
流を振幅変調することができない。すなわち、この領域
はＩＣカード３からリーダライタ２へ信号を送信するこ
とができない領域であり、受信コイル７側からみた場合
には信号を受信する必要のない領域であるといえる。On the other hand, in the basic coil 31a selected as the transmitting coil 6, as described in the first embodiment, a magnetic field is generated in a region near the winding of the small annular coil constituting the basic coil 31a. Does not occur. Therefore, the IC card 3 located in this area is not driven, and the transmission circuit 24
Does not operate, the load on the antenna coil 8 does not fluctuate, and the high-frequency current flowing through the receiving coil 7 cannot be amplitude-modulated. In other words, this area is an area where signals cannot be transmitted from the IC card 3 to the reader / writer 2, and can be said to be an area where there is no need to receive signals when viewed from the receiving coil 7 side.

【００７０】ここで、磁束が通過する面から投影した場
合に基本コイル３１ａと基本コイル３１ｂとは同心に配
置されているので、ＩＣカード３のアンテナコイル８か
ら見た場合に、両コイル３１ａ，３１ｂを構成する小環
状コイルは重なり合う。よって、基本コイル３１ｂを単
独で見れば信号を受信できない領域が存在するが、基本
コイル３１ａと組み合わせて見ると、この領域は信号を
受信する必要のない領域とほぼ一致することになり、基
本コイル３１ａにより駆動されているＩＣカード３から
の全ての信号は、基本コイル３１ｂで受信することがで
きる。Here, since the basic coil 31a and the basic coil 31b are arranged concentrically when projected from the plane through which the magnetic flux passes, when viewed from the antenna coil 8 of the IC card 3, both the coils 31a, 31a The small annular coils constituting 31b overlap. Therefore, there is an area where a signal cannot be received when the basic coil 31b is viewed alone, but when viewed in combination with the basic coil 31a, this area substantially coincides with an area that does not need to receive a signal. All signals from the IC card 3 driven by 31a can be received by the basic coil 31b.

【００７１】なお、基本コイル３１ａでＩＣカード３を
駆動できず、基本コイル３１ｂで信号を検出できない領
域は、他の基本コイル３２ａ，３２ｂ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わたっ
て信号を検出することができる。最後に、上述の変調高
周波信号は、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。The area where the basic coil 31a cannot drive the IC card 3 and the basic coil 31b cannot detect a signal is covered by the other basic coils 32a and 32b. The signal can be detected. Finally, the above-described modulated high-frequency signal is demodulated by the receiving circuit 14 to obtain data. This data is processed by the CPU 15 and sent to the host 1 or the like.

【００７２】以上説明したように、本実施の形態では、
２個の半径の異なる円形の小環状コイルを同心になるよ
うに配置し、且つ互いの巻線方向を反対にして接続した
ものを１つの基本コイルとし、この基本コイルと、これ
とは半径が異なる円形の小環状コイルから成る別の基本
コイルとを、磁束が通過する方向から投影した場合に同
心になるように層状に配置して構成した送信アンテナ装
置と、これと同じ構成の受信アンテナ装置とを、磁束が
通過する方向から投影した場合に全ての基本コイルが同
心になるように積層して配置することで、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ＩＣ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。As described above, in the present embodiment,
Two circular small annular coils having different radii are arranged concentrically and connected with the winding directions opposite to each other to form a single basic coil. A transmission antenna device in which another basic coil made of a different circular small annular coil is arranged in layers so as to be concentric when projected from a direction in which a magnetic flux passes, and a reception antenna device having the same configuration Are stacked and arranged so that all the basic coils are concentric when projected from the direction in which the magnetic flux passes, so that a strong magnetic field can be generated in the entire service area where the IC card is to be driven. It is possible to obtain a characteristic in which the magnetic field intensity sharply decreases outside the service area, and it is also possible to efficiently detect a signal from the IC card.

【００７３】また、受信アンテナ装置においては、近距
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２つの小環状コイ
ルに互いに向きが反対で同じ量の電流が誘導されるた
め、基本コイルのトータルループとしては電流が流れな
いので、ノイズキャンセル能力に優れ、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。Further, the receiving antenna device can receive a signal from a signal source in a service area that is a short distance with high sensitivity, and configure the receiving antenna device against noise from a distance. Since the same amount of current is induced in two small annular coils in opposite directions, the current does not flow as a total loop of the basic coil, so it has excellent noise canceling capability and can handle signals from IC cards in the service area. On the other hand, there is an advantage that a high detection sensitivity can be obtained.

【００７４】なお、本実施の形態において、送受信アン
テナ装置は上述した構成でなくても良く、第２または第
３の実施の形態に示した構成のアンテナ装置を用いるこ
とも可能である。In this embodiment, the transmission / reception antenna device does not have to have the above configuration, and the antenna device having the configuration shown in the second or third embodiment can be used.

【００７５】次に、第５の実施の形態として、図１〜４
に示した第１の実施の形態の送信アンテナ装置と対にし
て用いられる別の受信アンテナ装置の例を、図８に示
す。図８に示す構成のアンテナ装置をリーダライタ用の
受信アンテナ装置として用いると、外部の雑音に対する
ノイズキャンセル能力のみならず、送信アンテナ装置か
らの信号をキャンセルする能力が向上し、ＩＣカード３
からの信号を更に効率よく検出することができる。Next, as a fifth embodiment, FIGS.
FIG. 8 shows an example of another receiving antenna device used as a pair with the transmitting antenna device of the first embodiment shown in FIG. When the antenna device having the configuration shown in FIG. 8 is used as a receiving antenna device for a reader / writer, not only the ability to cancel external noise but also the ability to cancel a signal from a transmitting antenna device is improved.
Can be detected more efficiently.

【００７６】図８（ａ）は、本実施の形態における受信
アンテナ装置を構成する第１のユニットコイルのうちの
１枚の基本コイルを上方から見た平面図であり、図８
（ｂ）は、受信アンテナ装置の全体を上方から見た平面
図である。FIG. 8A is a plan view of one basic coil of the first unit coils constituting the receiving antenna device according to the present embodiment, as viewed from above.
(B) is a plan view of the entire receiving antenna device as viewed from above.

【００７７】本実施の形態の受信アンテナ装置は、図８
（ａ）に示す構造の基本コイルを２枚重ね合わせて構成
する第１のユニットコイルと、例えば図２（ｂ）に示す
ように、異なる半径を持つ２個の円形小環状コイルを同
心に配置して互いの巻線の向きが逆になるように接続し
た第２のユニットコイルとの計３枚のコイルから構成さ
れている。各コイルはＸ−Ｙ平面に水平に配置され、紙
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。The receiving antenna apparatus according to the present embodiment has the configuration shown in FIG.
A first unit coil constituted by stacking two basic coils having the structure shown in FIG. 2A and two circular small annular coils having different radii are arranged concentrically, for example, as shown in FIG. 2B. And a second unit coil connected so that the directions of the windings are opposite to each other, for a total of three coils. The coils are arranged horizontally on the XY plane, and are layered at predetermined intervals in the Z direction perpendicular to the paper surface.

【００７８】ここで、第１のユニットコイルを構成する
一方の基本コイル３７ａの構造について詳細に説明す
る。図８（ａ）に示すように、基本コイル３７ａは、円
形の中心点Ｊ１を通る２本の軸１０１，１０２によって
４つに分割された各領域に配置された４個の小ループコ
イル６１〜６４から構成される。ここで、各小ループコ
イル６１〜６４は形状、面積及び巻線数が等しくなされ
ており、小ループコイル６１，６４は反時計回りの向き
に、小ループコイル６２，６３は時計回りの向きに巻線
方向が向くようにコイル同士が接続されている。Here, the structure of one of the basic coils 37a constituting the first unit coil will be described in detail. As shown in FIG. 8A, the basic coil 37a has four small loop coils 61 to 61 arranged in four regions divided by four axes 101 and 102 passing through a circular center point J1. 64. Here, each of the small loop coils 61 to 64 has the same shape, area, and number of turns, and the small loop coils 61 and 64 are counterclockwise, and the small loop coils 62 and 63 are clockwise. The coils are connected so that the winding direction is oriented.

【００７９】各小ループコイル６１〜６４内を通過する
磁束の量が等しい場合、例えば紙面手前から裏側方向に
向かって一様な強さの垂直磁界が発生している場合、各
コイル６１〜６４には等しい大きさの電流が時計回りの
向きに発生する。ここで、小ループコイル６１，６４と
小ループコイル６２，６３とは互いに巻線方向が逆にな
るように結線されているので、基本コイル３７ａ全体で
見た場合には電流はキャンセルされてゼロになる。When the amount of magnetic flux passing through each of the small loop coils 61 to 64 is equal, for example, when a vertical magnetic field having a uniform strength is generated from the near side to the back side of the drawing, the coils 61 to 64 are generated. Generates an equal magnitude current in a clockwise direction. Here, since the small loop coils 61 and 64 and the small loop coils 62 and 63 are connected so that the winding directions are opposite to each other, the current is canceled and becomes zero when the entire basic coil 37a is viewed. become.

【００８０】よって、基本コイル３７ａと送信コイル６
とを磁束が通過する方向から投影した場合に重なり合う
ように配置することで、外部からのノイズのみならず、
送信コイル６からの信号もキャンセルすることができ、
ＩＣカード３からの信号のみを効率よく受信することが
できる。Therefore, the basic coil 37a and the transmitting coil 6
Are arranged so as to overlap when projected from the direction in which the magnetic flux passes, so that not only external noise, but also
The signal from the transmission coil 6 can also be canceled,
Only signals from the IC card 3 can be efficiently received.

【００８１】ただし、小ループコイル６１〜６４の境界
領域では信号を検出することができないので、これを補
完するために、同じ構造の基本コイル３７ｂ（図示せ
ず）を、磁束が通過する方向から投影した場合に中心点
Ｊ１が重なり合い、且つ、両基本コイル３７ａ，３７ｂ
を構成する小ループコイルの境界領域が重なり合わない
ように基本コイル３７ｂの軸１０３，１０４を基本コイ
ル３７ａの軸１０１，１０２に対して角度γ１だけ回転
させて積層して配置し、第１のユニットコイルを構成す
る。各小ループコイルの境界領域が重なり合わないため
には、角度γ１を０度より大きく、軸１０１と１０２と
が成す角θ１よりも小さい角度とする必要がある。However, since no signal can be detected in the boundary area between the small loop coils 61 to 64, in order to supplement the signal, the basic coil 37b (not shown) having the same structure is moved from the direction in which the magnetic flux passes. When projected, the center points J1 overlap and both basic coils 37a, 37b
Are arranged by rotating the axes 103 and 104 of the basic coil 37b with respect to the axes 101 and 102 of the basic coil 37a by an angle γ1 so that the boundary regions of the small loop coils constituting Construct a unit coil. In order that the boundary regions of the small loop coils do not overlap, the angle γ1 needs to be larger than 0 degree and smaller than the angle θ1 formed by the axes 101 and 102.

【００８２】また、第１のユニットコイルの各小ループ
コイルが集中する中心点Ｊ１付近もＩＣカード３からの
信号を検出することができないので、これを補完するた
めに、この中心点Ｊ１付近をそのコイルの内部領域とす
るような第２のユニットコイル３８を、第１のユニット
コイルに積層して配置する。Further, since the signal from the IC card 3 cannot be detected near the center point J1 where the small loop coils of the first unit coil are concentrated, the vicinity of the center point J1 is complemented. A second unit coil 38 serving as an internal region of the coil is stacked and arranged on the first unit coil.

【００８３】このような第２のユニットコイルとして
は、送信アンテナ装置を構成している基本コイルと同様
の構造を持つもの、つまり、異なる半径を持つ２個の円
形小環状コイルを同心に配置して互いの巻線の向きが逆
になるように接続したものを用いると、外部からのノイ
ズをキャンセルすることができるので、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。As such a second unit coil, one having the same structure as the basic coil constituting the transmitting antenna device, that is, two circular small annular coils having different radii are arranged concentrically. If the coils are connected so that the directions of the windings are opposite to each other, noise from the outside can be canceled, so that the signal from the IC card 3 can be detected efficiently.

【００８４】本実施の形態において、リーダライタ用の
送受信アンテナを用いてＩＣカード３との間で信号をや
りとりする方法は、第４の実施の形態とほぼ同様である
ので記載を省略する。ただし、第４の実施の形態では受
信回路１４へ接続される基本コイルが順次切り替わって
いくのに対し、本実施の形態では受信コイル７を構成す
る全ての基本コイル３７ａ，３７ｂ，３８が受信回路１
４へ接続され、同時に動作するように設定されている。In the present embodiment, the method of exchanging signals with the IC card 3 using the transmission / reception antenna for the reader / writer is substantially the same as that of the fourth embodiment, so that the description is omitted. However, in the fourth embodiment, the basic coils connected to the receiving circuit 14 are sequentially switched, whereas in the present embodiment, all the basic coils 37a, 37b, and 38 constituting the receiving coil 7 are connected to the receiving circuit. 1
4 and are set to operate simultaneously.

【００８５】ＩＣカード３が複数の基本コイルの内部領
域の上方に位置する場合、３枚のコイルがそれぞれ個別
に信号を検出するので、あたかも３枚のＩＣカードから
信号が送信されているように認識してしまうが、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。When the IC card 3 is located above the internal region of the plurality of basic coils, the three coils individually detect signals, so that the signals are transmitted as if they were transmitted from the three IC cards. Although it is recognized, it is possible for the reader / writer 2 to identify and process it.

【００８６】以上説明したように、本実施の形態の受信
コイルによれば、外部からのノイズのみならず送信コイ
ルからの信号もキャンセルすることができ、ＩＣカード
３からの信号のみを効率よく受信することができる。As described above, according to the receiving coil of the present embodiment, not only the external noise but also the signal from the transmitting coil can be canceled, and only the signal from the IC card 3 can be efficiently received. can do.

【００８７】なお、本実施の形態において、第１のユニ
ットコイルとして、同じ構造を持つ２枚の基本コイルを
組み合わせて用いたが、基本コイルの枚数は２枚以上で
もよい。また、同じ構造のものを用いなくとも、同一平
面内の１点で交差するｎ本の軸で区切られる２ｎ個の領
域にそれぞれ配置された巻線数及び面積の等しい２ｎ個
の小ループコイルを、互いに隣接するコイルに誘起され
る電流の向きが逆向きになるように接続した基本コイル
であれば、異なる構造のコイルを自由に組み合わせて受
信コイルを構成してもよい。In this embodiment, two basic coils having the same structure are used in combination as the first unit coil. However, the number of basic coils may be two or more. In addition, even if the same structure is not used, 2n small loop coils having the same number of turns and the same area are arranged in 2n regions separated by n axes intersecting at one point in the same plane. If the basic coils are connected so that the directions of the currents induced in the coils adjacent to each other are opposite, coils having different structures may be freely combined to form the receiving coil.

【００８８】更に、第６の実施の形態として、第２の実
施の形態に示したような複数の正方形の小環状コイルか
らなる送信コイルを送信アンテナ装置として用いる場合
には、受信アンテナ装置として、図９（ａ）、（ｂ）に
示す構造の２枚の基本コイル３９ａ、３９ｂから成る第
１のユニットコイルと、例えば図５（ａ）に示す構造の
第２のユニットコイルとを、図１０のように積層して配
置したものを用いることが好ましい。Further, as a sixth embodiment, when a transmitting coil composed of a plurality of square small annular coils as shown in the second embodiment is used as a transmitting antenna device, A first unit coil having two basic coils 39a and 39b having the structure shown in FIGS. 9A and 9B and a second unit coil having a structure shown in FIG. It is preferable to use those that are stacked and arranged as described above.

【００８９】この場合、第５の実施の形態の受信アンテ
ナ装置との相違点は、第１のユニットコイルを構成する
基本コイルの小ループコイルの形状を円形から正方形及
び二等辺三角形に変更した点と、第２のユニットコイル
を構成する小環状コイルの形状を円形から正方形に変更
した点である。各小ループコイル間の接続方法や基本コ
イルの配置方法、ＩＣカード３との信号の送受信方法
は、第５の実施の形態と全く同様である。In this case, the difference from the receiving antenna device of the fifth embodiment is that the shape of the small loop coil of the basic coil constituting the first unit coil is changed from a circle to a square and an isosceles triangle. And the point that the shape of the small annular coil constituting the second unit coil is changed from circular to square. The method for connecting the small loop coils, the method for arranging the basic coils, and the method for transmitting and receiving signals to and from the IC card 3 are exactly the same as those in the fifth embodiment.

【００９０】[0090]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
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カードを誤差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。As described above, according to the present invention,
In a reader / writer antenna device magnetically coupled to a non-contact type IC card and transmitting a signal to the IC card,
A strong magnetic field is generated in the vicinity of the antenna device, and an antenna device having such a characteristic that the magnetic field intensity decreases sharply as the distance from the transmitting antenna increases. Therefore, by using the transmission antenna device for a reader / writer of the present invention, it is possible to drive a plurality of small non-contact type IC cards at once without error. Similarly, for the receiving antenna device, the detection sensitivity is high in a region near the antenna device, while the sensitivity to noise from a distance can be reduced.

[Brief description of the drawings]

【図１】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である。FIG. 1 is a perspective view of a transmission antenna device for a reader / writer according to a first embodiment of the present invention.

【図２】図１の送信アンテナ装置を構成する基本コイル
毎の平面図である。FIG. 2 is a plan view of each basic coil included in the transmission antenna device of FIG.

【図３】図２の最内周に位置する小環状コイルに通過す
る磁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。FIG. 3 is a diagram schematically showing a magnetic flux passing through a small annular coil positioned at the innermost circumference in FIG. 2 in comparison with a magnetic flux passing through a conventional coil.

【図４】図１に示した送信アンテナ装置の平面図であ
る。FIG. 4 is a plan view of the transmission antenna device shown in FIG.

【図５】本発明の第２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基本コイル毎の平面図である。FIG. 5 is a plan view of each basic coil of a transmission antenna device for a reader / writer according to a second embodiment of the present invention.

【図６】本発明の第３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平面図である。FIG. 6 is a plan view of a transmission antenna device for a reader / writer according to a third embodiment of the present invention.

【図７】本発明の第４の実施の形態によるリーダライタ
用送受信アンテナ装置の立体斜視図である。FIG. 7 is a perspective view of a transmitting / receiving antenna device for a reader / writer according to a fourth embodiment of the present invention.

【図８】本発明の第５の実施の形態によるリーダライタ
用受信アンテナ装置の平面図である。FIG. 8 is a plan view of a receiving antenna device for a reader / writer according to a fifth embodiment of the present invention.

【図９】本発明の第６の実施の形態によるリーダライタ
用受信アンテナ装置の第１のユニットコイルを構成する
基本コイル毎の平面図である。FIG. 9 is a plan view of each basic coil constituting a first unit coil of a receiving antenna device for a reader / writer according to a sixth embodiment of the present invention.

【図１０】本発明の第６の実施の形態によるリーダライ
タ用受信アンテナ装置の平面図である。FIG. 10 is a plan view of a receiving antenna device for a reader / writer according to a sixth embodiment of the present invention.

【図１１】非接触型のＩＣカードとリーダライタの回路
構成を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing a circuit configuration of a non-contact type IC card and a reader / writer.

【図１２】図１１中に示した送受信コイル及びアンテナ
コイルの部分を拡大した立体斜視図である。FIG. 12 is a three-dimensional perspective view in which the transmitting and receiving coil and the antenna coil shown in FIG. 11 are enlarged.

【図１３】円形のコイルの中心軸におけるコイルからの
距離と磁界の強度との関係を示した図である。FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the distance from the coil on the center axis of the circular coil and the strength of the magnetic field.

[Explanation of symbols]

２リーダライタ３ＩＣカード６送信コイル７受信コイル８アンテナコイル３１，３２基本コイル３７第１のユニットコイル３８第２のユニットコイル４１〜４４小環状コイル６１〜６４小ループコイル１０１〜１０４軸Ｏ１，Ｏ２，Ｊ１中心点 2 Reader / writer 3 IC card 6 Transmit coil 7 Receive coil 8 Antenna coil 31, 32 Basic coil 37 First unit coil 38 Second unit coil 41-44 Small annular coil 61-64 Small loop coil 101-104 Axis O1, O2, J1 center point

Claims

[Claims]

A transmitting antenna device for a reader / writer, which is magnetically coupled to an antenna coil means of a non-contact type IC card and transmits a signal to the non-contact type IC card, wherein the transmitting antenna device has a different area and a similar relation to each other. Some n (n ≧ 2)
Are arranged in the order of 1, 2,
.., When numbered n-th, the directions of the magnetic fields generated in the odd-numbered small annular coils and the directions of the magnetic fields generated in the even-numbered small annular coils are opposite to each other and concentric. An antenna device for a reader / writer, wherein a transmission coil is formed by arranging one basic coil and arranging a plurality of the basic coils.

2. The n small annular coils forming the basic coil include a first small annular coil group in which a current flows in a clockwise direction and a second small annular coil in which a current flows in a counterclockwise direction. 2. The antenna device for a reader / writer according to claim 1, wherein the small annular coils of adjacent numbers classified into a coil group belong to different coil groups. 3.

3. The antenna for a reader / writer according to claim 1, wherein all of the basic coils constituting the transmitting coil are arranged concentrically when projected from a direction in which a magnetic flux passes. apparatus.

4. The device according to claim 1, wherein the plurality of basic coils are different from each other in area of the inner small annular coil except for the outermost small annular coil. An antenna device for a reader / writer as described in the above.

5. The antenna device for a reader / writer according to claim 4, wherein the outermost small annular coils of the plurality of basic coils have the same shape.

6. The antenna device for a reader / writer according to claim 1, wherein the small annular coil has a substantially circular shape or a substantially regular polygonal shape.

7. In any one basic coil, the area of the i-th (i = 1 to n) small annular coil is S _i , the current flowing through the coil is I _i , and the number of turns of the coil is N _i. , The product S _i × I _i × N obtained for each small annular coil
The reader according to any one of claims 1 to 6, wherein a value obtained by adding _i to the odd-numbered small annular coils is substantially equal to a value added to the even-numbered small annular coils. Antenna device for writer.

8. An arbitrary one of the plurality of basic coils is selected as a coil for transmitting a signal to the IC card, and the selected basic coils are sequentially replaced with another basic coil with the passage of time. The antenna device for a reader / writer according to any one of claims 1 to 7, wherein the antenna device is switched.

9. A reader / writer receiving antenna device which is used in combination with the reader / writer transmission antenna device according to claim 1 and receives a signal sent from a non-contact type IC card. The receiving coil constituting the receiving antenna device has the same structure as the transmitting coil, and at least one of the receiving coil paired with any one basic coil of the transmitting coil. An antenna device for a reader / writer, wherein two basic coils are stacked and arranged so as to substantially overlap when projected from a direction in which a magnetic flux generated from the transmission coil passes.

10. A reader / writer receiving antenna device which is used in combination with the reader / writer transmitting antenna device according to claim 1 and receives a signal sent from a non-contact type IC card. 2n divided by n axes that intersect at one point in the same plane
And 2n small loop coils respectively arranged in a plurality of regions, and the 2n small loop coils are connected so that the directions of currents induced in adjacent small loop coils are opposite to each other. M units (m ≧ 2) having different areas and similar relationship to the first unit coil having the basic coil
Are arranged in the order of 1, 2,
.., When numbered m-th, they are connected so that the direction of the current induced in the odd-numbered small annular coil and the direction of the current induced in the even-numbered small annular coil are opposite to each other. And a second unit coil configured such that the m small annular coils are arranged concentrically, and when projected from a direction in which a magnetic flux generated from the transmitting coil passes, The inner loop of the second unit coil is laminated such that the inner region of each of the small loop coils constituting the first unit coil is radially divided into two parts by the innermost small annular coil. An antenna device for a reader / writer, comprising an arranged receiving antenna.

11. A center point and an intersection of axes of all the coils constituting the transmission coil and the first and second unit coils are substantially aligned when projected from a direction in which a magnetic flux generated from the transmission coil passes. The antenna device for a reader / writer according to claim 10, wherein the antenna device is arranged so as to overlap with each other.

12. The antenna device for a reader / writer according to claim 10, wherein the shapes of the 2n small loop coils forming one basic coil are all equal.

13. The first unit coil is composed of a plurality of basic coils, and has a smallest angle among angles formed between any two axes of any one basic coil. When the angle is θ, at least one basic coil is arranged to be rotated by an angle smaller than θ about the axis intersection in a plane horizontal to the coil plane with respect to the other basic coils. Claims 10 to 12
An antenna device for a reader / writer according to any one of the above.