WO2016194540A1 - アンテナ装置、及び電子機器 - Google Patents

Abstract

実装スペースが制約された電子機器内でも、良好な通信性能を確保して実装することの可能なアンテナ装置を提供する。電子機器（３０）に組み込まれ、外部機器と電磁界信号を介して通信するアンテナ装置（１）であって、電子機器の筐体内部（３２）に設けられ、外部機器に対向する金属板（３）と、その開口部（１２ｂ）を介して幅方向に対向する導線（１２ａ）が互いに近接するように巻回して設けられ、外部機器と誘導結合されるアンテナコイル（１２）と、を備え、アンテナコイルは、金属板の側面（３ａ）に沿って設けられる。

Description

アンテナ装置、及び電子機器

　本発明は、電子機器に組み込まれ、発信器等の外部機器と電磁界信号を介して通信するアンテナ装置、及びこのアンテナ装置が組み込まれた電子機器に関する。本出願は、日本国において２０１５年５月２９日に出願された日本特許出願番号特願２０１５－１０９９０５を基礎として優先権を主張するものであり、これらの出願を参照することにより、本出願に援用される。

　携帯電話機等の電子機器において、近距離非接触通信の機能を搭載するため、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）用のアンテナモジュールが用いられている。このアンテナモジュールは、リーダライタ等の発信器に搭載されたアンテナコイルと誘導結合を利用して通信を行っている。すなわち、このアンテナモジュールは、リーダライタからの磁界をアンテナコイルが受けることによって、それを電力に変換して通信処理部として機能するＩＣを駆動させることができる。

　アンテナモジュールは、確実に通信を行うため、リーダライタからのある値以上の磁束をアンテナコイルで受ける必要がある。そのために、従来例に係るアンテナモジュールでは、携帯電話機等の筐体にループコイルを設け、このコイルでリーダライタからの磁束を受けている。携帯電話機等の電子機器に組み込まれたアンテナモジュールは、機器内部の基板やバッテリパック等の金属板がリーダライタからの磁界を受けることによって発生する渦電流のために、リーダライタからの磁束が跳ね返されてしまう。例えば、携帯電話機の筐体表面で考えると、リーダライタから来る磁界は、筐体表面の外周部分が強くなり、筐体表面の真ん中付近が弱くなる傾向にある。

　このため、電子機器に内蔵して用いるＮＦＣアンテナモジュールの通信効率を高めるために、機器内部の基板やバッテリパック等の金属板の端部に配置する方法が開発されている。当該ＮＦＣアンテナモジュールを金属板の端部に配置する方法として、例えば、特許文献１及び２には、磁性体の一部を側部に折り曲げる方法が提案され、特許文献３には、金属板と筐体の間に実装する細長いアンテナ装置が提案されている。

特許第４０１３９８７号公報 特許第５４７２１５３号公報 特開２０１２－２１７１３３号公報

　しかしながら、側面に磁性体の一部を折り曲げるタイプでは、その厚みが加わって実装上の制約が生じることが懸念される。また、金属板と筐体の隙間に細長いアンテナ装置を実装するタイプでは、主たる金属板と筐体の間にアンテナ装置を設けるのに十分な間隙がない場合、かかるアンテナ装置を実装出来ない等の問題があった。特に、電子機器の小型化や高機能化が進むにつれて、アンテナ装置の実装スペースの制約を受けることが多くなることから、良好な通信性能を確保した上で狭小スペースでの実装可能化の要請がある。

　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、実装スペースが制約された電子機器内でも、良好な通信性能を確保して実装することの可能な、新規かつ改良されたアンテナ装置、及び電子機器を提供することを目的とする。

　本発明の一態様は、電子機器に組み込まれ、外部機器と電磁界信号を介して通信するアンテナ装置であって、前記電子機器の筐体内部に設けられ、前記外部機器に対向する金属板と、その開口部を介して幅方向に対向する導線が互いに近接するように巻回して設けられ、前記外部機器と誘導結合されるアンテナコイルと、を備え、前記アンテナコイルは、前記金属板の側面に沿って設けられる。

　本発明の一態様によれば、アンテナ装置を金属板の側面に沿って設けることによって、金属板の側面近傍の限られた狭小スペースに実装しても、良好な通信性能を確保できる。

　このとき、本発明の一態様では、前記アンテナコイルは、前記導線を略短冊形状に巻回して設けられる構成となっており、その幅が前記金属板の厚さと略同一であることとしてもよい。

　このようにすれば、金属板の側面近傍の限られた狭小スペースに実装しても、良好な通信性能を確保できる。

　また、本発明の一態様では、前記アンテナコイルは、前記導線を略短冊形状に巻回して設けられる構成となっており、その幅が前記金属板の厚さより大きいこととしてもよい。

　このようにすれば、金属板の側面近傍の限られた狭小スペースに実装しても、良好な通信性能を確保できる。

　また、本発明の一態様では、磁性体から形成され、前記アンテナコイルの一部と重畳するように前記開口部を貫通して設けられる磁性シートを更に備えることとしてもよい。

　このようにすれば、通信時に外部機器から送られる磁束をアンテナコイルの中心側に誘導できるので、アンテナの通信特性を良好とした上で金属板の側面近傍の限られた狭小スペースに実装できる。

　また、本発明の一態様では、前記アンテナコイルは、その長手方向に前記開口部を縦断する中心線を介して前記導線が一方向に周回する一方側部と前記導線が他方向に周回する他方側部に二分され、前記磁性シートは、前記一方側部に対して、その外側で重畳し、前記他方側部に対して、その内側で重畳し、かつ、前記一方側部が前記金属板の前記側面に対向する構成となるように前記開口部を貫通して設けられることとしてもよい。

　このようにすれば、アンテナコイルで発生する磁界の分布をより広げられるので、アンテナの通信特性を良好な状態とした上で金属板の側面近傍の限られた狭小スペースに実装できる。

　また、本発明の他の態様は、前述した何れかに記載のアンテナ装置が組み込まれ、外部機器と電磁界信号を介して通信可能な電子機器である。

　本発明の他の態様によれば、アンテナ装置を限られた狭小スペースに実装しても、良好なアンテナ通信特性を確保できるので、良好なアンテナ通信特性を確保可能な電子機器の設計自由度が向上する。

　以上説明したように本発明によれば、アンテナ装置を金属板の側面に沿って設けることによって、金属板の側面近傍の限られた狭小スペースに実装しても、良好な通信性能を確保できる。

図１は、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置が適用される無線通信システムの概略構成を示す斜視図である。 図２Ａは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の一例を示す斜視図であり、図２Ｂは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の配置を説明するための断面図である。 図３Ａは、本発明の他の一実施形態に係るアンテナ装置の一例を示す斜視図であり、図３Ｂは、本発明の他の一実施形態に係るアンテナ装置の配置を説明するための断面図である。 図４Ａは、本発明の他の一実施形態に係るアンテナ装置の一例を示す斜視図であり、図４Ｂは、本発明の他の一実施形態に係るアンテナ装置の配置を説明するための断面図である。 図５Ａは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の比較例となる通常のアンテナ装置の概略構成を示す斜視図であり、図５Ｂは、図５Ａに示すアンテナ装置の磁界強度を示す図である。 図６Ａは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の実施例の概略構成を示す斜視図であり、図６Ｂは、図６Ａに示すアンテナ装置の磁界強度を示す図である。 図７Ａは、本発明の他の一実施形態に係るアンテナ装置の比較例の概略構成を示す斜視図であり、図７Ｂは、図７Ａに示すアンテナ装置の磁界強度を示す図である。 図８Ａは、本発明の他の一実施形態に係るアンテナ装置の実施例の概略構成を示す斜視図であり、図８Ｂは、図８Ａに示すアンテナ装置の磁界強度を示す図である。 図９Ａは、本発明の他の一実施形態に係るアンテナ装置の実施例の概略構成を示す斜視図であり、図９Ｂは、図９Ａに示すアンテナ装置の磁界強度を示す図である。 図１０Ａ及び図１０Ｂは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための評価試験における評価結果を示すグラフである。 図１１Ａ及び図１１Ｂは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための評価試験における評価結果を示すグラフである。 図１２Ａ及び図１２Ｂは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための評価試験における評価結果を示すグラフである。

　以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。

　まず、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の構成について、図面を使用しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置が適用される無線通信システムの概略構成を示す斜視図であり、図２Ａは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の一例を示す斜視図であり、図２Ｂは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の配置を説明するための断面図である。

　本実施形態に係るアンテナ装置１は、電子機器３０に組み込まれ、外部機器と電磁界信号を介して通信する装置であって、例えば、図１に示すようなＲＦＩＤ用の無線通信システム１００に組み込まれて使用される。

　無線通信システム１００は、図１に示すように、電子機器３０に備わるアンテナ装置１と、アンテナ装置１に対するアクセスを行う外部機器となるリーダライタ４０とを含む。ここで、アンテナ装置１とリーダライタ４０とは、図１に示す三次元直交座標系ＸＹＺのＸＹ平面において互いに対向するように配置されているものとする。

　リーダライタ４０は、ＸＹ平面において互いに対向するアンテナ装置１に対して、Ｚ軸方向に磁界を発信する発信器として機能し、具体的には、アンテナ装置１に向けて磁界を発信するアンテナ４１と、アンテナ４１を介して誘導結合されたアンテナ装置１と通信を行う制御基板４２とを備える。

　すなわち、リーダライタ４０は、アンテナ４１と電気的に接続された制御基板４２が配設されている。この制御基板４２には、一又は複数の集積回路チップ等の電子部品からなる制御回路４３が実装されている。この制御回路４３は、アンテナ装置１から受信されたデータに基づいて、各種の処理を実行する。

　例えば、制御回路４３は、アンテナ装置１に対してデータを送信する場合、データを符号化し、符号化したデータに基づいて、所定の周波数（例えば、１３．５６ＭＨｚ）の搬送波を変調し、変調した変調信号を増幅し、増幅した変調信号でアンテナ４１を駆動する。また、制御回路４３は、アンテナ装置１からデータを読み出す場合、アンテナ４１で受信されたデータの変調信号を増幅し、増幅したデータの変調信号を復調し、復調したデータを復号する。

　なお、制御回路４３では、一般的なリーダライタで用いられる符号化方式及び変調方式が用いられ、例えば、マンチェスタ符号化方式やＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調方式が用いられている。また、以下では、非接触通信システムにおけるアンテナ装置等について説明をするが、Ｑｉ（チー）等の非接触充電システムについても同様に適用することができるものとする。

　アンテナ装置１は、例えば、リーダライタ４０とＸＹ平面において対向するように配置される携帯電話機等の電子機器３０の筐体３２の内部に組み込まれる。本実施形態では、アンテナ装置は、誘導結合されたリーダライタ４０との間で通信可能となるアンテナコイル１２が実装されたアンテナ基板１１（図２Ａ参照）を有するアンテナモジュール２と、アンテナコイル１２に流れる電流により駆動し、リーダライタ４０との間で通信を行う通信処理部１３と、金属板３とを備える。

　アンテナモジュール２は、電子機器３０の筐体３２（図２Ａ参照）の内部に設けられ、誘導結合されたリーダライタ４０との間で通信を行う。本実施形態では、図１に示すように、アンテナモジュール２は、アンテナ基板１１と、通信処理部１３と、接続部１４とを備える。

　アンテナ基板１１には、例えばフレキシブルフラットケーブル等の可撓性の導線１２ａがパターンニング処理等をすることによって形成されるアンテナコイル１２と、アンテナコイル１２と通信処理部１３とを電気的に接続する端子部１４とが実装されている。

　アンテナコイル１２は、リーダライタ４０から発信される磁界を受けると、リーダライタ４０と誘導結合によって磁気的に結合され、変調された電磁波を受信して、端子部１４を介して受信信号を通信処理部１３に供給する機能を有する。本実施形態では、アンテナコイル１２は、図２Ａに示すように、長手方向に細長い略短冊形状をなし、外形に沿ってアンテナコイル１２の１本の導線１２ａが周回されており、その中心側が開口部１２ｂとなっている。すなわち、アンテナコイル１２は、その開口部１２ｂを介して幅方向（図２Ａに示すＸ方向）に対向する導線１２ａが互いに近接するように巻回して設けられる。また、アンテナコイル１２は、導線１２ａが周回する主面が通信時にリーダライタ４０と図１に示すＸＹ平面において対向するように配置される。

　通信処理部１３は、アンテナコイル１２に流れる電流により駆動し、リーダライタ４０との間で通信を行う。具体的に、通信処理部１３は、受信された変調信号を復調し、復調したデータを復号して、復号したデータを、当該通信処理部１３が有する内部メモリに書き込む。また、通信処理部１３は、リーダライタ４０に送信するデータを内部メモリから読み出し、読み出したデータを符号化し、符号化したデータに基づいて搬送波を変調し、誘導結合によって磁気的に結合されたアンテナコイル１２を介して変調された電波をリーダライタ４０に送信する。なお、通信処理部１３は、アンテナコイル１２に流れる電力ではなく、電子機器内に組み込まれたバッテリパックや外部電源等の電力供給手段から供給された電力によって駆動してもよい。

　金属板３は、電子機器３０の筐体３２内に設けられ、外部機器となるリーダライタ４０に対向する第１の導電体となる。金属板３は、例えば、携帯電話やスマートフォン、又はタブレットＰＣ等の電子機器の筐体内に設けられ、アンテナモジュール２の通信時にリーダライタ４０に対向する第１の導電体を構成するものである。当該第１の導電体として、例えば、スマートフォンの筐体の内面に貼付されたメタルカバーや、スマートフォン内に収納されたバッテリパックの金属筐体、あるいは、タブレットＰＣの液晶モジュールの裏面に設けられた金属板等が相当する。

　バッテリパック等の金属板３は、電気を比較的よく流すので、外部から交流磁界が加わると渦電流が発生し、磁界を跳ね返してしまう。このような外部から交流磁界が加わるときの磁界分布を調べると、リーダライタ４０と対向した金属板３の外縁側の磁界が強いという特性を有する。このため、本実施形態では、アンテナモジュール２のアンテナコイル１２を携帯電話機３０の筐体３２内部に設けられたバッテリパック等の金属板３の外縁側に設けている。このように、アンテナコイル１２を金属板３の外縁側に設けることによって、携帯電話機等の電子機器３０に組み込んだ際に当該電子機器３０の小型化を図りつつ、リーダライタ４０との間で良好な通信特性が実現される。

　本実施形態では、アンテナコイル１２は、例えば、図２Ａに示すような三次元直交座標系ＸＹＺのＸＺ平面上であって、図２Ｂに示すように、携帯電話機３０の筐体３２内部に設けられたバッテリパック等の金属板３の側面３ａと、筐体３２の内周壁３２ａとの間に配置され、金属板３の側面３ａに沿って設けられる。すなわち、アンテナコイル１２は、金属板３のリーダライタ４０との対向面側でなく、側面３ａに開口部１２ｂが向くように設けられている。

　また、本実施形態では、アンテナコイル１２は、導線１２ａを略短冊形状に巻回して設けられており、その長手方向に開口部１２ｂを縦断する中心線Ｌ１を介して、導線１２ａが一方向に周回する一方側部１２ａ１と導線１２ａが他方向に周回する他方側部１２ａ２に二分される構成となっている。そして、図２Ｂに示すように、アンテナコイル１２の幅が金属板３の厚さと略同一となっている。すなわち、アンテナコイル１２の幅は、金属板３の厚さと同一であるか、何れか一方が幾分の微差の分だけ大きくなっている。

　このように本実施形態では、長手方向に細長い略短冊形状のアンテナコイル１２を金属板３の側面３ａと電子機器３０の筐体３２の内周壁３２ａとの間の狭小スペースに、開口部１２ｂが当該側面３ａに向くように、側面３ａに沿って実装している。本発明者は、前述した本発明の目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、特に、アンテナコイル１２の形状が長手方向に細長い略短冊形状の場合に、アンテナコイル１２を金属板３のリーダライタ４０との対向面側でなく、側面３ａに開口部１２ｂが向くように設けても、アンテナ装置１の通信性能を劣化させずに、良好な通信機能を維持できることを見出した。このため、本実施形態では、アンテナコイル１２を金属板３の側面３ａに沿って設けることによって、限られた狭小スペースに実装しても良好な通信性能を確保されるので、電子機器３０の小型薄型化の要請に対応できるようになっている。

　なお、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置１は、図２Ａ及び図２Ｂの構成に限定されない。すなわち、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、アンテナ装置１０１は、アンテナコイル１１２の幅が金属板１０３の厚さより大きい構成としてもよい。本実施形態では、アンテナコイル１１２の一方側部１１２ａ１は、金属板１０３の側面１０３ａに対向しており、他方側部１１２ｂは、当該側面１０３ａからはみ出る構成となっている。

　このように、略短冊形状のアンテナコイル１１２の幅を金属板１０３の厚さより大きい構成とすることによって、アンテナコイル１１２の面積をより大きくできるので、アンテナコイル１１２により大きな誘導起電力を発生させることによって、通信性能を高めることができる。すなわち、電子機器１３０の筐体１３２と金属板１０３の側面１０３ａとの間のスペースの深さが金属板１０３の厚さ以上の大きさを確保可能な場合には、アンテナコイル１１２の幅を金属板１０３の厚さより大きくすることによって、金属板１０３の側面１０３ａの近傍の限られた狭小スペースに実装しても、アンテナの通信性能をより良好にできる。

　また、アンテナ通信性能をより良好にするために、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、磁性シート２２０をアンテナコイル２１２の一部と重畳するように、アンテナコイル２１２の開口部２１２ｂに貫通して設けてもよい。磁性シート２２０は、酸化鉄や酸化クロム、コバルト、フェライト等の磁性体から形成され、アンテナモジュール２（図１参照）の通信特性を高めるために、当該アンテナモジュール２の通信時にリーダライタ４０（図１参照）から送られる磁束をアンテナコイル２１２の中心側に向けて誘導する機能を有する。

　本実施形態では、アンテナコイル２１２は、図４Ｂに示すように、磁性シート２２０が一方側部２１２ａ１に対して、その外側で重畳し、他方側部２１２ａ２に対して、その内側で重畳するように、開口部２１２ｂを貫通して設けられている。そして、一方側部２１２ａ１が金属板２０３の側面２０３ａに対向し、他方側部２１２ａ２が磁性シート２２０の外側の配置となる構成になっている。このように、磁性シート２２０をアンテナコイル２１２の開口部２１２ｂを貫通するように設けることによって、アンテナコイル２１２で発生する磁界の分布をより広げられるので、金属板２０３の側面２０３ａの近傍の限られた狭小スペースにアンテナ装置２０１を実装する際に、アンテナの通信特性をより良好な状態にすることができる。

　次に、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の検討評価の実施例について、図面を使用しながら説明する。なお、本発明は、本実施例に限定されるものではない。

　まず、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置のアンテナコイルの構成の変化に基づく、磁界強度の検証結果を示す実施例について、図面を使用しながら説明する。

　図５Ａは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の比較例となる通常のアンテナ装置の概略構成を示す斜視図であり、図５Ｂは、図５Ａに示すアンテナ装置の磁界強度を示す図である。比較例となるアンテナ装置５０１として、５０ｍｍ×５０ｍｍで導線が４ターンのアンテナコイル５１２を、２８０ｍｍ×２８０ｍｍ×２０ｍｍのステンレス製の筐体５３２に備わる金属板５０３の裏面側に設けた場合において、当該アンテナ装置５０１の端子に６００ｍＷの電力を給電した状態におけるアンテナコイル５１２に発生する磁界強度の分布について、当該アンテナコイル５１２の断面を観察した。図５Ｂに示すように、金属板の下側に設けられたアンテナコイル５１２の周辺に強い磁界分布が現れることが分かった。

　図６Ａは、前述した本発明の他の一実施形態に係るアンテナ装置２０１の実施例の概略構成を示す斜視図であり、図６Ｂは、図６Ａに示すアンテナ装置２０１の磁界強度を示す図である。本発明の一実施形態のアンテナ装置２０１の実施例として、５０ｍｍ×２５ｍｍで導線が４ターンのアンテナコイル２１２を２８０ｍｍ×２８０ｍｍ×２０ｍｍのステンレス製の筐体２３２に備わる金属板２０３の側面２０３ａに設けた場合において、当該アンテナ装置２０１の端子に６００ｍＷの電力を給電した状態におけるアンテナコイル２１２に発生する磁界強度の分布について、当該アンテナコイル２１２の断面を観察した。

　図６Ｂに示すように、金属板の側面側から金属板の上下に至るまで強い磁界分布が広く現れることが分かった。特に、本実施例では、アンテナコイル２１２は、前述したように、磁性シート２２０が一方側部２１２ａ１に対して、その外側で重畳し、他方側部２１２ａ２に対して、その内側で重畳するように、開口部２１２ｂを貫通して設けられているので、アンテナコイル２１２で発生する磁界が磁性シート２２０の外側を周るように分布が広がるので、一定の大きさ以上の磁界がより広範囲に展開されるようになることが分かった。

　図７Ａは、前述した本発明の他の一実施形態に係るアンテナ装置２０１の比較例の概略構成を示す斜視図であり、図７Ｂは、図７Ａに示すアンテナ装置３０１の磁界強度を示す図である。比較例となるアンテナ装置３０１では、アンテナコイル３１２は、磁性シート３２０が一方側部３１２ａ１に対して、その内側で重畳し、他方側部３１２ａ２に対して、その外側で重畳するように、開口部３１２ｂを貫通して設けられている。また、比較例となるアンテナ装置３０１の実施例として、５０ｍｍ×２５ｍｍで導線が４ターンのアンテナコイル３１２を２８０ｍｍ×２８０ｍｍ×２０ｍｍのステンレス製の筐体５３２に備わる金属板３０３の側面３０３ａに設けた場合において、当該アンテナ装置３０１の端子に６００ｍＷの電力を給電した状態におけるアンテナコイル３１２に発生する磁界強度の分布について、当該アンテナコイル３１２の断面を観察した。

　図７Ｂに示すように、金属板の側面側から金属板の上下に至るまで強い磁界分布が広く現れるが、図６Ｂに示す実施例と比べると、磁界分布の広がりが小さいことが分かった。すなわち、アンテナコイル３１２の開口部３１２ｂに磁性シート３２０を貫通させて設ける際に、一方側部３１２ａが金属板３０３の側面３０３ａに直接対向させずに磁性シートを介して設けられると、磁界分布の広がりが小さくなることが分かった。このことから、磁性シート２２０をアンテナコイル２１２の開口部２１２ｂに貫通させて設ける際には、図６Ｂに示すように、本発明の他の一実施形態に係るアンテナ装置２０１の態様でアンテナコイル２１２の開口部２１２ａに磁性シート２２０を貫通させて設ける方が好ましいことが分かった。

　図８Ａは、前述した本発明の一実施形態に係るアンテナ装置１の実施例の概略構成を示す斜視図であり、図８Ｂは、図８Ａに示すアンテナ装置１の磁界強度を示す図である。本発明の一実施形態のアンテナ装置１の実施例として、３０ｍｍ×５ｍｍで導線が４ターンのアンテナコイル１２を５０ｍｍ×５０ｍｍ×５ｍｍのアルミ製の筐体３２に備わる金属板３の側面３ａに設けた場合において、当該アンテナ装置１の端子に１００ｍＷの電力を給電した状態におけるアンテナコイル１２に発生する磁界強度の分布について、当該アンテナコイル１２の断面を観察した。図８Ｂに示すように、金属板の側面からその周辺に強い磁界分布が現れるが、図６Ａに示す実施例より磁界分布の広がりが狭いことが分かった。

　図９Ａは、前述した本発明の他の一実施形態に係るアンテナ装置１０１の実施例の概略構成を示す斜視図であり、図９Ｂは、図９Ａに示すアンテナ装置１０１の磁界強度を示す図である。本発明の他の一実施形態のアンテナ装置１０１の実施例として、３０ｍｍ×１０ｍｍで導線が４ターンのアンテナコイル１２を５０ｍｍ×５０ｍｍ×１０ｍｍのアルミ製の筐体１３２に備わる金属板１０３の側面１０３ａに設けた場合において、当該アンテナ装置１０１の端子に１００ｍＷの電力を給電した状態におけるアンテナコイル１１２に発生する磁界強度の分布について、当該アンテナコイル１１２の断面を観察した。図９Ｂに示すように、金属板の側面からその周辺に強い磁界分布が現れ、図８Ａに示す実施例より磁界分布の広がりが大きくなるが、図６Ａに示す実施例より磁界分布の広がりが狭いことが分かった。

　以上の磁界強度の検証結果から、前述した本発明の他の一実施形態に係るアンテナ装置２０１の実施例の磁界分布の広がりが一番大きいことから、より良好な通信性能を確保できることが分かった。すなわち、より良好なアンテナの通信性能を確保するために、アンテナコイル２１２の開口部２１２ｂに磁性シート２２０を貫通させて設ける際に、磁性シート２２０が一方側部２１２ａ１に対して、その外側で重畳し、他方側部２１２ａ２に対して、その内側で重畳するように、開口部２１２ｂを貫通させて、一方側部２１２ａ１が金属板２０３の側面２０３ａに対向し、他方側部２１２ａ２が磁性シート２２０の外側の配置となる構成とすることが好ましいことが分かった。

　次に、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置における作用・効果の評価試験における評価結果について、図面を使用しながら説明する。図１０Ａ及び図１０Ｂ、図１１Ａ及び図１１Ｂ、図１２Ａ及び図１２Ｂは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための評価試験における評価結果を示すグラフである。

　本実施例では、前述した本発明の一実施形態に係るアンテナ装置２０１の実施例と、比較例となる通常のアンテナ装置５０１にそれぞれリーダライタを所定の方向に移動させた場合の結合係数をシミュレーションで求めた。アンテナコイル２１２を金属板２０３の側面２０３ａに設けた本発明の一実施形態に係る実施例と、アンテナコイル５１２を金属板５０３の裏面側に設けた比較例となるアンテナ装置に対して、金属板２０３、５０３の表面側から外形７２ｍｍ×５２ｍｍの４ターンコイルを有するリーダライタを２０ｍｍの距離に近づけて、結合係数を評価した結果を図１０Ａ及び図１０Ｂに示す。また、金属板２０３、５０３の側面側からリーダライタを２０ｍｍの距離に近づけて、結合係数を評価した結果を図１１Ａ及び図１１Ｂに示す。さらに、金属板２０３、５０３の裏面側からリーダライタを２０ｍｍの距離に近づけて、結合係数を評価した結果を図１２Ａ及び図１２Ｂに示す。なお、図１０Ａ、図１１Ａ、図１２Ａは、リーダライタをＸ方向（図５、図６参照）に移動した場合、図１０Ｂ、図１１Ｂ、図１２Ｂは、リーダライタをＹ方向（図５、図６参照）に移動した場合の評価結果をそれぞれ示す。

　図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置２０１の実施例では、アンテナサイズを従来技術の半分とした場合でも、金属板２０３の表面側では、従来技術となる比較例の倍以上の大きさの結合係数が得られ、より良好な通信特性が確保されることが分かった。すなわち、アンテナ装置２０１の設置箇所を金属板２０３の側面２０３とすることによって、アンテナサイズを小型化しても、より良好な通信特性を確保されることから、金属板２０３の側面２０３ａの近傍の限られた狭小スペースに実装しても、良好な通信性能を確保できることが分かった。

　また、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置２０１の実施例では、アンテナサイズを従来技術の半分とした場合でも、金属板２０３の側面側では、従来技術となる比較例の倍以上の大きさの結合係数が得られ、より良好な通信特性が確保されることが分かった。すなわち、アンテナ装置２０１の設置箇所を金属板２０３の側面２０３とすることによって、アンテナサイズを小型化しても、より良好な通信特性を確保されることから、金属板２０３の側面２０３ａの近傍の限られた狭小スペースに実装しても、良好な通信性能を確保できることが分かった。

　一方、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置２０１の実施例では、金属板２０３の裏面側では、従来技術となる比較例と比べて、結合係数が低い値となっている。しかしながら、アンテナ装置２０１を取り付ける電子機器３０の操作性の点を踏まえると、アンテナ装置２０１の搭載部位としては、金属板２０３の表面側や側面側の方が適していることから、全体として、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置２０１の実施例の方が比較例より良好な通信特性が確保されることが分かった。

　なお、上記のように本発明の各実施形態及び各実施例について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には、容易に理解できるであろう。従って、このような変形例は、全て本発明の範囲に含まれるものとする。

　例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、アンテナ装置、及び電子機器の構成、動作も本発明の各実施形態及び各実施例で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。

１　アンテナ装置、２　アンテナモジュール、３、１０３、２０３、３０３　金属板（第１の導電体）、３ａ、１０３ａ、２０３ａ、３０３ａ　（金属板の）側面、１１、１１１、２１１　アンテナ基板、１２、１１２、２１２、３１２　アンテナコイル、１２ａ、１１２ａ、２１２ａ、３１２ａ　導線、１２ａ１、１１２ａ１、２１２ａ１、３１２ａ１　一方側部、１２ａ２、１１２ａ２、２１２ａ２、３１２ａ２　他方側部、１２ｂ、１１２ｂ、２１２ｂ、３１２ｂ　開口部、１３　通信処理部、１４　端子部、２２０、３２０　磁性シート、３０　電子機器、３２　筐体、３２ａ　（筐体の）内周壁、４０　リーダライタ（外部機器）、４１　アンテナ、４２　制御基板、４３　制御回路、Ｌ１　中心線

Claims (6)

1. 　電子機器に組み込まれ、外部機器と電磁界信号を介して通信するアンテナ装置であって、
   　前記電子機器の筐体内部に設けられ、前記外部機器に対向する金属板と、
   　その開口部を介して幅方向に対向する導線が互いに近接するように巻回して設けられ、前記外部機器と誘導結合されるアンテナコイルと、を備え、
   　前記アンテナコイルは、前記金属板の側面に沿って設けられるアンテナ装置。
2. 　前記アンテナコイルは、前記導線を略短冊形状に巻回して設けられる構成となっており、その幅が前記金属板の厚さと略同一である請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 　前記アンテナコイルは、前記導線を略短冊形状に巻回して設けられる構成となっており、その幅が前記金属板の厚さより大きい請求項１に記載のアンテナ装置。
4. 　磁性体から形成され、前記アンテナコイルの一部と重畳するように前記開口部を貫通して設けられる磁性シートを更に備える請求項１乃至３の何れか１項に記載のアンテナ装置。
5. 　前記アンテナコイルは、その長手方向に前記開口部を縦断する中心線を介して前記導線が一方向に周回する一方側部と前記導線が他方向に周回する他方側部に二分され、
   　前記磁性シートは、前記一方側部に対して、その外側で重畳し、前記他方側部に対して、その内側で重畳し、かつ、前記一方側部が前記金属板の前記側面に対向する構成となるように前記開口部を貫通して設けられる請求項４に記載のアンテナ装置。
6. 　請求項１乃至５の何れか１項に記載のアンテナ装置が組み込まれ、外部機器と電磁界信号を介して通信可能な電子機器。

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