(57)【要約】 【課題】  ＲＦＩＤ読取／書込装置がデータ担体と情報の読取／書込をする際に、相対する前記データ担体の向きに依存せずに通信が可能で、かつアンテナ特性変動が小さく、なおかつ廉価で小型である、前記ＲＦＩＤ読取／書込装置に使用するアンテナ装置を提供する。【解決手段】  アンテナ装置１００は、少なくとも、１３．５６ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ乃至１０００ＭＨｚ帯、および２４００ＭＨｚ乃至２５００ＭＨｚ帯の通信周波数帯で通信可能なループ状のアンテナ素子、すなわち第一のループアンテナ素子１０１、第二のループアンテナ素子１０２、および第三のループアンテナ素子１０３を、同一平面内で同心円状に配置した構成とし、電磁誘導方式で通信を行う。さらに隣接するアンテナ素子同士の電磁結合を遮断するためのシールド部材、外部からの磁気的な影響を遮断するためのシールド層を設ける。【選択図】  図１
2010213195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ担体と非接触で通信を行うＲＦＩＤ読取／書込装置に使用するアンテナ装置であって、
前記アンテナ装置は、少なくとも１３．５６ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子と、
８００ＭＨｚ乃至１０００ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子と、
２４００ＭＨｚ乃至２５００ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子を有し、前記１３．５６ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子の全長を、前記周波数に相当する波長の４分の１の長さより短く、
かつ前記８００ＭＨｚ乃至１０００ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子の全長を、前記周波数に相当する波長の４分の１の長さより短く、
かつ前記２４００ＭＨｚ乃至２５００ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子の全長を、前記周波数に相当する波長の４分の１の長さより短くするとともに、
前記１３．５６ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子、前記２４００ＭＨｚ乃至２５００ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子、および前記２４００ＭＨｚ乃至２５００ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子の各々を、同一平面内にあって、同心円状、同心方形状、同心略方形状、同心多角形状、または同心略多角形状のいずれかになるように配置して構成することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記同心円状、同心方形状、同心略方形状、同心多角形状、または同心略多角形状のいずれかになるように配置して構成した、前記１３．５６ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子、前記８００ＭＨｚ乃至１０００ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子、および前記２４００ＭＨｚ乃至２５００ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子と同一平面内にあって、
前記１３．５６ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子と前記８００ＭＨｚ乃至１０００ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子との間、および／または前記８００ＭＨｚ乃至１０００ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子と前記２４００ＭＨｚ乃至２５００ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子との間に、
グランド電位となる、ループ状のシールド部材を配置することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記同心円状、同心方形状、同心略方形状、同心多角形状、または同心略多角形状に配置した、前記１３．５６ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子、前記８００ＭＨｚ乃至１０００ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子、および前記２４００ＭＨｚ乃至２５００ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子を含む平面と鉛直方向に離間して、グランド電位となる、シールド層を配置するとともに、
前記１３．５６ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子の入出力端子、前記８００ＭＨｚ乃至１０００ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子の入出力端子、および前記２４００ＭＨｚ乃至２５００ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子の入出力端子を、前記シールド層がある側に設けることを特徴とする請求項１ないし２のいずれかに記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ担体と非接触で通信を行う、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）読取／書込装置に使用するアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、送受信アンテナとＩＣチップ等からなる非接触ＩＣカードやＩＣタグ等のデータ担体と、ＲＦＩＤ読取／書込装置とで構成し、電磁誘導あるいは電波等により非接触で通信を行うＲＦＩＤシステムが、個人認証、あるいは物品管理や工程管理等に利用され普及が進んでいる。一般に、ＲＦＩＤシステムで使用される電磁誘導あるいは電波等の通信周波数帯は、１３．５６ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ乃至１０００ＭＨｚ帯、および２４００ＭＨｚ乃至２５００ＭＨｚ帯の主に三種類であり、それぞれの通信周波数帯の特徴に基づき、使用する通信周波数帯を選択してシステムが構築される。
【０００３】
通信周波数１３．５６ＭＨｚ帯は、一般に電磁誘導による通信方式（以下、電磁誘導方式という）で使用される。この通信方式では、通信距離は短くなるが、比較的大きな電力を、データ担体に対して安定して供給できる。そのため、データ担体に内蔵されるＩＣチップ内での演算処理が必要とされるセキュリティ用途等に使用されている。
【０００４】
また、通信周波数８００ＭＨｚ乃至１０００ＭＨｚ帯、および２４００ＭＨｚ乃至２５００ＭＨｚ帯は、電波による通信方式（以下、電波方式という）で使用される。この通信方式は、通信距離が長いことが特徴である。電波方式で用いられる、データ担体に使用される送受信アンテナは、使用する電波の波長の２分の１の長さを有したダイポールアンテナからなる場合が多い。そのため、データ担体の送受信アンテナの大きさは、通信周波数２４００ＭＨｚ乃至２５００ＭＨｚ帯を用いる場合の方が、通信周波数８００ＭＨｚ乃至１０００ＭＨｚ帯を用いる場合よりも小さくすることが可能であり、データ担体自体を小型化することができる。一方、データ担体の送受信アンテナによる電波の空間減衰量は、通信周波数８００ＭＨｚ乃至１０００ＭＨｚ帯を用いる場合の方が、通信周波数２４００ＭＨｚ乃至２５００ＭＨｚ帯を用いる場合よりも小さいので、通信距離を比較的長くすることができる。
【０００５】
ところで、ＲＦＩＤ読取／書込装置に使用されるアンテナ装置は、使用する通信周波数帯および通信方式によってアンテナ形状が異なる。一般に、通信周波数１３．５６ＭＨｚ帯の電磁誘導方式で用いられるＲＦＩＤ読取／書込装置のアンテナ装置としては、一平面内に置かれたループ導体からなる、送受信兼用のループアンテナが用いられる。例えば特許文献１には、非接触式データキャリアシステムのリーダ・ライタ、すなわちＲＦＩＤ読取／書込装置のアンテナ装置として、送受信兼用のループアンテナを使用した技術が開示されている。
【０００６】
また、通信周波数８００ＭＨｚ乃至１０００ＭＨｚ帯、および通信周波数２４００ＭＨｚ乃至２５００ＭＨｚ帯の電波方式で用いられるＲＦＩＤ読取／書込装置のアンテナ装置としては、各々の通信周波数帯に対応したデータ担体の送受信アンテナと同様の、送受信兼用のダイポールアンテナ、反射板を前記ダイポールアンテナに組み合わせて構成した送受信兼用のアンテナ、あるいは送受信兼用のパッチアンテナ等が用いられる。
【０００７】
しかし、データ担体の送受信アンテナとＲＦＩＤ読取／書込装置のアンテナ装置とが、共に送受信兼用のダイポールアンテナを用いたものである場合には、データ担体とＲＦＩＤ読取／書込装置とが、良好に通信を行うことができないことがある。すなわち、ダイポールアンテナから放射される電波は直線偏波であるので、受信側のダイポールアンテナの偏波面が、到来する電波の偏波面に一致しないとき、つまりＲＦＩＤ読取／書込装置の検出面に相対するデータ担体の姿勢が、あらかじめ設定した条件の向きと異なるときは、安定した通信状態を確保できず、極端な場合、通信不能となることがある。
【０００８】
これに対し、ＲＦＩＤ読取／書込装置のアンテナ装置として、水平方向、垂直方向および斜め方向のあらゆる方向の偏波、すなわち円偏波を受波することができる円偏波アンテナからなるパッチアンテナを用いた場合には、比較的安定した通信状態を確保でき、ＲＦＩＤシステムを使用するユーザーは、データ担体の向きを意識せずにこれを扱うことができる。例えば特許文献２には、非接触ＩＣタグシステムの質問器、すなわちＲＦＩＤ読取／書込装置のアンテナ装置として、円偏波を受波するパッチアンテナを使用した技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−２２４２７７号公報（第８図）
【特許文献２】特開平１１―３０８１４７号公報（５頁［００２６］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ＲＦＩＤシステムにおいて、どのような通信周波数帯、通信方式、あるいはアンテナ装置等を使用しているかは、ＲＦＩＤシステムを使用するユーザーにとっては、特段重要ではなく、使用している通信周波数帯、通信方式、あるいはアンテナ装置等を、ユーザーが意識することなくスムーズに運用できるものであるのが好ましい。
【００１１】
通信周波数帯あるいは通信方式が異なるデータ担体と通信を行う場合には、それぞれの通信周波数帯あるいは通信方式に対応したＲＦＩＤ読取／書込装置がそれぞれ個別に必要となり、ＲＦＩＤシステム導入コストの増大、あるいは運用時の効率の悪さ等が問題となる。これに対処するため、ＲＦＩＤ読取／書込装置に、複数の通信周波数帯あるいは複数の通信方式に対応したアンテナ装置を複数併設して、一台のＲＦＩＤ読取／書込装置で運用可能なＲＦＩＤシステムが実現されている。
【００１２】
しかしこの場合、使用する通信周波数帯あるいは通信方式に対応した、最適な形状あるいは寸法を有した、複数の異なるアンテナ装置を準備する必要がある。例えば、通信周波数１３．５６ＭＨｚ帯、通信周波数８００ＭＨｚ乃至１０００ＭＨｚ帯、および通信周波数２４００ＭＨｚ乃至２５００ＭＨｚ帯の三つの通信周波数帯で通信を行うＲＦＩＤ読取／書込装置を用いてＲＦＩＤシステムを構築する場合、ＲＦＩＤ読取／書込装置は、例えば電磁誘導方式のループアンテナからなるアンテナ装置、電波方式のダイポールアンテナからなるアンテナ装置、そして電波方式のパッチアンテナからなるアンテナ装置といったように、形状も寸法も様々である三種のアンテナ装置が混在した複雑な構成となってしまう。
【００１３】
また、上述したような、複数のアンテナ装置が混在したＲＦＩＤ読取／書込装置においては、アンテナ装置の各々が放射または受波する電磁界の向きあるいは電波の偏波面は一様ではなく、それぞれ異なったものとなる。そのため、例えば、データ担体を携えたユーザーがＲＦＩＤ読取／書込装置にアクセスする際、ユーザーは、アクセスしている通信周波数帯のアンテナ装置が放射または受波する電磁界の向きあるいは電波の偏波面に合わせて、データ担体を検出可能な向きに調整する必要が生じる。すなわち、ＲＦＩＤ読取／書込装置の検出面に対して、データ担体の向きをさまざま変えながら、意識的にアクセスしなければならないという不便さを、ユーザーに与えてしまうという問題がある。
【００１４】
また今後、ＩＣタグ等のデータ担体の情報に対し、いつでもどこでもアクセス可能なユビキタス社会に向けて、例えば携帯電話や腕時計等の機器に、ＲＦＩＤ読取／書込装置が実装可能となるよう、ＲＦＩＤ読取／書込装置の小型化が必須であり、それに伴いＲＦＩＤ読取／書込装置の内部に組み込まれるアンテナ装置の小型化が必要となる。
【００１５】
通信周波数８００ＭＨｚ乃至１０００ＭＨｚ帯で通信するアンテナ装置のうち、例えば通信周波数９５０ＭＨｚで通信するダイポールアンテナを用いたアンテナ装置の場合、その電波の波長λは、λ＝（３０Ｍｍ／ｓ）／（９５０ＭＨｚ）≒３２ｃｍであり、例え、その１／２波長で送受信可能なダイポールアンテナを設計したとしても、その全長は少なくも約１６ｃｍと非常に大きなものとなり小型化には不向きである。また、アンテナ装置として、比較的小型で低損失である、高誘電体を用いた誘電体アンテナを用いることも可能ではあるが、高誘電体を用いた誘電体アンテナは、高価であり、かつ重量があるため小型の機器には採用しにくいという問題がある。
【００１６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、少なくとも通信周波数１３．５６ＭＨｚ帯、通信周波数８００ＭＨｚ乃至１０００ＭＨｚ帯、および通信周波数２４００ＭＨｚ乃至２５００ＭＨｚ帯の三つの通信周波数帯で、電磁誘導方式にて通信可能となるよう、前記通信周波数帯の各々に対応した、少なくとも三つのループ状のアンテナ素子を備えるとともに、アンテナ装置内部での、あるいはアンテナ装置外部からの電磁気的な影響を遮断するシールド部材あるいはシールド層を付設することにより、ＲＦＩＤ読取／書込装置が情報をデータ担体から読み取る、あるいは情報を前記データ担体に書き込む際に、相対するデータ担体の向きに依存せずに通信が可能で、かつアンテナ特性変動が小さく、なおかつ廉価で小型である、ＲＦＩＤ読取／書込装置に使用するアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
すなわち本発明によれば、データ担体と非接触で通信を行うＲＦＩＤ読取／書込装置に使用するアンテナ装置であって、前記アンテナ装置は、少なくとも１３．５６ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子と、８００ＭＨｚ乃至１０００ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子と、２４００ＭＨｚ乃至２５００ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子を有し、前記１３．５６ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子の全長を、前記周波数に相当する波長の４分の１の長さより短く、かつ前記８００ＭＨｚ乃至１０００ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子の全長を、前記周波数に相当する波長の４分の１の長さより短く、かつ前記２４００ＭＨｚ乃至２５００ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子の全長を、前記周波数に相当する波長の４分の１の長さより短くするとともに、前記１３．５６ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子、前記２４００ＭＨｚ乃至２５００ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子、および前記２４００ＭＨｚ乃至２５００ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子の各々を、同一平面内にあって、同心円状、同心方形状、同心略方形状、同心多角形状、または同心略多角形状のいずれかになるように配置して構成するアンテナ装置が得られる。
【００１８】
本発明のアンテナ装置は、ＲＦＩＤ読取／書込装置に使用され、少なくとも三つの通信周波数帯、すなわち、少なくとも通信周波数１３．５６ＭＨｚ帯、通信周波数８００ＭＨｚ乃至１０００ＭＨｚ帯、および通信周波数２４００ＭＨｚ乃至２５００ＭＨｚ帯で、データ担体と通信を行うことが可能となるよう、少なくとも三つのループ状のアンテナ素子を備えるのがよい。
【００１９】
前記少なくとも三つのループ状のアンテナ素子は、送信用のアンテナ素子、受信用のアンテナ素子、または送受信兼用のアンテナ素子のいずれであってもよく、例えば絶縁基板上に固定された、絶縁被覆銅線等を少なくとも１ターン巻回してなるループ状のアンテナ素子、あるいは絶縁基板上に銅箔等で形成した導体パターンからなり、少なくとも１ターン巻回してなるループ状のアンテナ素子等であるのがよい。
【００２０】
使用する通信周波数帯が先の三種類である場合は、１３．５６ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子（以下、第一のループアンテナ素子という）、８００ＭＨｚ乃至１０００ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子（以下、第二のループアンテナ素子という）、および２４００ＭＨｚ乃至２５００ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子（以下、第三のループアンテナ素子という）の全長の各々を、前記周波数の各々に相当する波長の４分の１の長さよりも短いものとするのがよい。
【００２１】
さらに、第一のループアンテナ素子、第二のループアンテナ素子、および第三のループアンテナ素子の各々は、同一平面内、例えば平板状の絶縁基板の一方の面上に配置されたものであって、前記絶縁基板の中心に、例えば円形状の第三のループアンテナ素子を配置し、その外側に、前記円形状の第三のループアンテナ素子と離間して、円形状の第二のループアンテナ素子を配置し、さらにその外側に、前記円形状の第二のループアンテナ素子と離間して、円形状の第一のアンテナ素子を配置して、同心円状となるように構成するのが好適である。
【００２２】
また、前記第一のループアンテナ素子、前記第二のループアンテナ素子、および前記第三のループアンテナ素子の各々の形状は、円形状以外に、方形状、略方形状、同心多角形状、または同心略多角形状のいずれであってもよく、それぞれの形状に応じて、前記第一のループアンテナ素子、前記第二のループアンテナ素子、および前記第三のループアンテナ素子の各々は、同心方形状、同心略方形状、同心多角形状、または同心略多角形状のいずれかになるように同一平面内に配置して構成するのがよい。
【００２３】
これにより、本発明のアンテナ装置は、少なくとも三つの通信周波数帯で通信可能であり、かつ少なくとも三つの通信周波数帯の各々に対応した、少なくとも三つのループ状のアンテナ素子を同一平面内に効率よく配置して、アンテナ素子の占有面積を小さくすることができるので、小型化および低コスト化が容易である。同時に、前記少なくとも三つのループ状のアンテナ素子の全長の各々を、対応する周波数に相当する波長の４分の１の長さより短くすることで、前記少なくとも三つのループ状のアンテナ素子を構成する導体の各々に流れる電流の向きが一様となり、より大きく、かつより指向性の高い磁界を発生させることができる。
【００２４】
また特に、前記アンテナ装置を使用したＲＦＩＤ読取／書込装置とデータ担体とが互いに近傍にあって、比較的短い距離で通信する場合には、発生した前記磁界に基づく電磁誘導による通信を、前記少なくとも三つの通信周波数帯の各々で行うことによって、各々の通信周波数帯の電磁界の向きあるいは電波の偏波面に合わせて、前記データ担体の向きを変える必要はなくなる。すなわち、ある特定の向き、例えば前記データ担体が平板状の非接触ＩＣカードであって、これに内設される送受信アンテナがカード面内に配されたループアンテナである場合には、前記非接触ＩＣカードのループアンテナと、前記アンテナ装置の三つのアンテナ素子とが、比較的短い一定の距離、例えば数ｃｍないし数十ｃｍの距離をおいて平行となる唯一の向きで、前記少なくとも三つの通信周波数帯に対応した電磁誘導による通信が可能となる。
【００２５】
本発明によれば、前記同心円状、同心方形状、同心略方形状、同心多角形状、または同心略多角形状のいずれかになるように配置して構成した、前記１３．５６ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子、前記８００ＭＨｚ乃至１０００ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子、および前記２４００ＭＨｚ乃至２５００ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子と同一平面内にあって、前記１３．５６ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子と前記８００ＭＨｚ乃至１０００ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子との間、および／または前記８００ＭＨｚ乃至１０００ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子と前記２４００ＭＨｚ乃至２５００ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子との間に、グランド電位となる、ループ状のシールド部材を配置する前記アンテナ装置が得られる。
【００２６】
本発明のアンテナ装置は、中心から外側に向かって順に、例えば、円形状の第三のループアンテナ素子、円形状の第二のループアンテナ素子、および円形状の第一のループアンテナ素子の各々を同心円状となるように、同一平面内に配置して構成したものであって、同心円の最内側にある前記円形状の第三のループアンテナ素子とその外側にある前記円形状の第二のループアンテナ素子の間、あるいは前記円形状の第二のループアンテナ素子と最外側にある前記円形状の第一のループアンテナ素子の間、あるいはその両方に、グランド電位となる、ループ状のシールド部材、例えばエッチング等により金属膜をループ状に形成したもの、金属箔をループ状に加工したもの、あるいは金属プレートをループ状に加工したもの等を、各々のループ状のアンテナ素子と同一平面内にあって、互いに接触しないように配置して構成するのがよい。
【００２７】
これにより、隣接するループ状のアンテナ素子同士の電磁結合を遮断し、各々のループ状のアンテナ素子のアンテナ特性の劣化を防止することができる。
【００２８】
本発明によれば、前記同心円状、同心方形状、同心略方形状、同心多角形状、または同心略多角形状に配置した、前記１３．５６ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子、前記８００ＭＨｚ乃至１０００ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子、および前記２４００ＭＨｚ乃至２５００ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子を含む平面と鉛直方向に離間して、グランド電位となる、シールド層を配置するとともに、前記１３．５６ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子の入出力端子、前記８００ＭＨｚ乃至１０００ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子の入出力端子、および前記２４００ＭＨｚ乃至２５００ＭＨｚ帯の周波数で通信するループ状のアンテナ素子の入出力端子を、前記シールド層がある側に設ける前記アンテナ装置が得られる。
【００２９】
本発明のアンテナ装置は、同一平面内にあって同心円状に配置された、例えば円形状の第一のループアンテナ素子、円形状の第二のループアンテナ素子、および円形状の第三のループアンテナ素子の三つループ状のアンテナ素子と離間して配置した、グランド電位となるシールド層を付設したものであって、前記シールド層は、前記アンテナ装置の検出面となる側と反対の側に配置されるのがよく、例えば、前記三つのループ状のアンテナ素子を配置して固定した基板、すなわちアンテナ用基板と同等もしくはそれ以上の大きさおよび形状を有した別の基板、すなわちシールド用基板のおもて面の全面に、エッチング等による金属膜を形成、または金属箔を粘着してなるもの、あるいは前記アンテナ用基板と同等もしくはそれ以上の大きさおよび形状を有した金属プレート等の金属部材等であるのがよい。
【００３０】
そして、前記三つのループ状のアンテナ素子の入出力端子の各々は、前記シールド層がある側に設けるのがよい。すなわち前記入出力端子の各々は、前記アンテナ用基板のおもて面に配置された前記三つのループ状のアンテナ素子と繋がる、前記アンテナ用基板に設けたスルーホール等を経由して、前記アンテナ用基板の裏面に導出し、さらに前記シールド層を通過して、前記シールド層の裏面側に導出するよう構成するのがよい。
【００３１】
これにより、アンテナ装置の周辺に存在する金属等による磁気的な影響を遮断するとともに、表面積の大きな金属部材等からなるシールド層をグランド電位として、アンテナ整合回路等のグランド側と電気的に接続したので、前記グランド電位が安定に保たれ、その結果、前記アンテナ装置のアンテナ特性変動を抑えることができる。さらに、入出力端子を前記シールド層がある側に設けたので、例えば、アンテナ整合回路や信号処理回路等をアンテナ用基板の裏面側に配置した場合には、前記アンテナ整合回路や信号処理回路等と三つループ状のアンテナ素子とは、前記入出力端子を介して容易に接続することができる。
【発明の効果】
【００３２】
上述した構成とすることによって、本発明は以下のような効果を奏す。すなわち本発明のアンテナ装置は、少なくとも三つの通信周波数帯、すなわち１３．５６ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ乃至１０００ＭＨｚ帯、および２４００ＭＨｚ乃至２５００ＭＨｚ帯の通信周波数帯で通信可能であり、例えば、同一平面内に各々の通信周波数帯に対応した円形状を有したループ状のアンテナ素子を同心円状に配置することにより、特に、ＲＦＩＤ読取／書込装置とデータ担体とが互いに近傍にあって、両者間の距離が短い場合、前記少なくとも三つの通信周波数帯での通信を電磁誘導方式とすることができる。これにより、前記ＲＦＩＤ読取／書込装置が情報を前記データ担体から読み取る、あるいは情報を前記データ担体に書き込む際に、相対する前記データ担体の向きに依存せずに通信することが可能となり、かつシールド部材あるいはシールド層を前記アンテナ装置に付設することにより、隣接するループ状のアンテナ素子同士の電磁結合、および前記アンテナ装置の周辺に存在する金属等による磁気的な影響を遮断してアンテナ特性の劣化およびアンテナ特性変動を抑えるとともに、小型化および低コスト化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例１に係るアンテナ装置の構成を示す平面図。
【図２】本発明の実施例２に係るアンテナ装置の構成を示す平面図。
【図３】本発明の実施例３に係るアンテナ装置の構成を示す平面図。
【図４】本発明の実施例４に係るアンテナ装置の構成を示す平面図。
【図５】本発明の実施例５に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００３５】
本発明のアンテナ装置は、データ担体、すなわち少なくともＩＣチップとループ状の送受信アンテナを有した非接触ＩＣカードと無線で通信することが可能な、ＲＦＩＤ読取／書込装置に使用されるものである。前記アンテナ装置は、異なる三つの通信周波数帯、すなわち１３．５６ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ乃至１０００ＭＨｚ帯、および２４００ＭＨｚ乃至２５００ＭＨｚ帯で前記非接触ＩＣカードと通信が可能なものである。
【００３６】
前記アンテナ装置は、前記三つの通信周波数帯の各々に対応した三つのループ状のアンテナ素子を備えており、その全長の各々は、各々の周波数に相当する波長の４分の１よりも短い長さを有している。
【００３７】
前記三つのループ状のアンテナ素子、すなわち１３．５６ＭＨｚ帯の周波数で通信する第一のループアンテナ素子、８００ＭＨｚ乃至１０００ＭＨｚ帯の周波数で通信する第二のループアンテナ素子、および２４００ＭＨｚ乃至２５００ＭＨｚ帯の周波数で通信する第三のループアンテナ素子は、例えば前記三つのループ状のアンテナ素子の各々が円形状からなる場合には、先の順序で内側から外側に向かって、同心円状に、ガラスエポキシ等の絶縁基板上に、各々離間して配置、固定される。
【００３８】
なお、前記第一のループアンテナ素子、前記第二のループアンテナ素子、および前記第三のループアンテナ素子は、前記ガラスエポキシ等の絶縁基板上にエッチング等により銅膜を円形のループ状に形成したもの、裏面に粘着性を有した銅箔を円形のループ状に加工し、前記ガラスエポキシ等の絶縁基板上に貼り付けたもの、あるいは絶縁被覆された銅線を円形のループ状に加工し、前記ガラスエポキシ等の絶縁基板上に接着剤等を介して接着、固定したもの等のいずれであってよい。
【００３９】
また、隣接する円形のループ状のアンテナ素子同士の電磁結合を遮断するためのループ状のシールド部材が、前記ループ状のアンテナ素子の間に同心円状に配置されるのがよい。前記シールド部材は、前記ループ状のアンテナ素子と同様の円形状であり、例えば前記ガラスエポキシ等の絶縁基板上にエッチング等により金属膜を円形のループ状に形成したもの、裏面に粘着性を有した金属箔を円形のループ状に加工し、前記ガラスエポキシ等の絶縁基板上に貼り付けたもの等、前記ループ状のアンテナ素子と同様の方法で形成するのが好ましいが、金属プレートを円形のループ状に加工し、前記ガラスエポキシ等の絶縁基板上に接着剤等を介して接着、固定したもの等であってもよい。そして、前記シールド部材がグランド電位となるようにするのがよい。
【００４０】
さらに、アンテナ用基板、すなわち前記三つのループ状のアンテナ素子を配置した、前記ガラスエポキシ等の絶縁基板の裏面側、すなわち前記アンテナ装置の検出面となる側と反対の側に、前記アンテナ装置の周辺に存在する金属等による磁気的な影響を遮断するためのシールド層、例えばガラスエポキシ等のシールド用基板の一方の面あるいは両面の全面に金属膜を形成したもの、前記シールド用基板の一方の面あるいは両面の全面に金属箔を貼着したもの、あるいは金属プレート等を設けるのがよい。前記シールド層は、前記アンテナ用基板と同等もしくはそれ以上の大きさおよび形状を有したものであるのが好ましい。
【００４１】
前記シールド層は、前記三つのループ状のアンテナ素子を配置したガラスエポキシ等の絶縁基板、すなわちアンテナ用基板と離間して設けるのがよく、前記アンテナ用基板と前記シールド層の間に、例えば、一定の厚さを有し、前記アンテナ用基板と投影面積が同等である絶縁性の樹脂製スペーサーを介在することで間隔を維持してもよいし、あるいは前記アンテナ用基板と前記シールド層の間に、金属やプラスチック等からなる一定の長さを有する棒状の柱を複数本配置することで間隔を維持してもよい。そして、前記シールド層がグランド電位となるようにするのがよい。
【００４２】
また、前記三つのループ状のアンテナ素子の入出力端子の各々は、前記アンテナ用基板の一側端面に並ぶように設けてもよいし、前記シールド層を付設した場合は、前記シールド層がある側、例えば、前記アンテナ用基板の裏面、あるいは前記アンテナ用基板の裏面を経由して、前記シールド用基板の裏面側に導出して設けるようにしてもよい。また、前記入出力端子は、アンテナ素子毎に個別に設けてもよいし、あるいは全て共通のものであってもよい。また、必要に応じて、前記入出力端子にアンテナ整合回路等を接続した構成としてもよい。
【実施例】
【００４３】
以下、本発明のアンテナ装置の実施例について、上述の実施の形態で示した構成のアンテナ装置を基にして、図１ないし図５を参照しながら説明する。
【００４４】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１に係るアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【００４５】
本発明のアンテナ装置１００は、データ担体、すなわち非接触ＩＣカードと、三つの通信周波数帯、すなわち電磁誘導方式による通信周波数１３．５６ＭＨｚ帯、電波方式および電磁誘導方式による通信周波数８００ＭＨｚ乃至１０００ＭＨｚ帯、および電波方式および電磁誘導方式による通信周波数２４００ＭＨｚ乃至２５００ＭＨｚ帯で通信可能なものであり、本実施例においては、通信に使用する実際の周波数の各々を、１３．５６ＭＨｚ、９５３ＭＨｚ、および２４５０ＭＨｚに設定した。
【００４６】
ただし、ここで、通信周波数９５３ＭＨｚ、および通信周波数２４５０ＭＨｚで通信する通信方式を電波方式および電磁誘導方式としたが、本発明のアンテナ装置を用いた、前記通信周波数９５３ＭＨｚ、および前記通信周波数２４５０ＭＨｚでの通信においては、いわゆる電波方式の通信に制限したものではなく、前記非接触ＩＣカードを担持したユーザーがＲＦＩＤ読取／書込装置へアクセスする時の実際の通信距離によって、通信方式が異なってくるものである。具体的には、前記ＲＦＩＤ読取／書込装置から前記非接触ＩＣカードが比較的遠方にあって、両者間の距離が長い場合、例えば数ｍの場合は電波方式で通信を行い、前記ＲＦＩＤ読取／書込装置と前記非接触ＩＣカードとが互いに近傍にあって、両者間の距離が短い場合、例えば数ｃｍないし数十ｃｍの場合は電磁誘導方式で通信を行うようにしたものである。
【００４７】
一般に、電磁波は、近傍界と遠方界で異なる性質を示す。すなわち互いが直交した電界と磁界とが振動しながら伝播する電磁波は、近傍界においては磁界成分が支配的であり、逆に遠方界においては電界成分が支配的、あるいは電界成分と磁界成分が等量で存在している。つまり、電磁波は、本実施例で例示するようなループ状のアンテナ素子を用いれば、近傍界においては電磁誘導方式で通信、遠方界においては電波方式で通信することを可能にしている。
【００４８】
ところで、ユーザーによっては、自身が担持している、例えば非接触ＩＣカード等のデータ担体が、比較的長い距離で通信可能なものなのか、あるいはＲＦＩＤ読取／書込装置に相当近づけなければ通信できないものなのか等についての自覚がないまま、データ担体を使用している場合がある。しかし一般には、データ担体とＲＦＩＤ読取／書込装置が近ければ、まちがいなく通信できるという先入観を持っているユーザーが多い。この場合、あえて比較的長い通信距離を確保できる電波方式で通信せず、電磁誘導現象を利用して通信すれば、電波方式における電波の偏波面の不一致に起因するフェージング等による通信の弊害、また、これにともなう、最適な受信状態を探るためにＲＦＩＤ読取／書込装置の検出面に相対するデータ担体の向きを様々変えなければならないというユーザーの不便さをなくすことができる。
【００４９】
図１に示すように、本発明のアンテナ装置１００は、少なくとも、絶縁基板からなるアンテナ用基板１０７と、前記アンテナ用基板１０７の面上に配置した、三つのループ状のアンテナ素子からなるものである。前記アンテナ用基板１０７は、縦５０ｍｍ×横５０ｍｍ×厚さ１ｍｍのポリエチレンテレフタート基板である。前記三つのループ状のアンテナ素子、すなわち周波数１３．５６ＭＨｚで通信する第一のループアンテナ素子１０１、周波数９５３ＭＨｚで通信する第二のループアンテナ素子１０２、および周波数２４５０ＭＨｚで通信する第三のループアンテナ素子１０３の各々は、絶縁被覆された銅線を略方形のループ状に加工したものであり、前記アンテナ用基板１０７の面上に、接着剤を介して固着される。
【００５０】
ＲＦＩＤ読取／書込装置とデータ担体、すなわち非接触ＩＣカードとが互いに近傍にあって、両者の通信距離が短い場合、前記アンテナ装置１００を構成する各アンテナ素子を、上述したようなループ状とすることで、電磁誘導により磁界を発生し、相対して存在する前記非接触ＩＣカードの送受信アンテナを構成する導体に誘導電流を誘起させて給電することができ、これによって、両者の通信が可能となる。
【００５１】
前記第一のループアンテナ素子１０１を構成する絶縁被覆銅線の全長は１７０ｍｍ、前記第二のループアンテナ素子１０２を構成する絶縁被覆銅線の全長は６８ｍｍ、および前記第三のループアンテナ素子１０３を構成する絶縁被覆銅線の全長は２４ｍｍである。前記第一のループアンテナ素子１０１が通信する周波数１３．５６ＭＨｚに相当する波長の４分の１の長さは約５５３０ｍｍ、前記第二のループアンテナ素子１０２が通信する周波数９５３ＭＨｚに相当する波長の４分の１の長さは約７８．７ｍｍ、および前記第三のループアンテナ素子１０３が通信する周波数２４５０ＭＨｚに相当する波長の４分の１の長さは３０．６ｍｍであるので、前記三つのループ状のアンテナ素子の全長の各々は、通信周波数の各々に相当する波長の４分の１の長さより短い構成となっている。
【００５２】
前記三つのループ状のアンテナ素子の全長の各々を、波長の４分の１の長さより短い構成としたのは、前記三つのループ状のアンテナ素子のいずれかの全長を、波長の４分の１の長さより長くすると、長くしたアンテナ素子に流れる電流の向きだけ反転してしまい、前記三つのループ状のアンテナ素子に流れる電流の向きが一様とならないために、発生する磁界が打ち消しあうようになり、結果として、通信に必要十分な大きさの磁界を発生させることができないからである。
【００５３】
なお、電磁誘導方式での通信の送受信に係る部位を、第一のループアンテナ素子１０１、第二のループアンテナ素子１０２、および第三のループアンテナ素子１０３と表記しているが、厳密には「アンテナ」ではなく、電磁誘導に関与する「ループ導体」あるいは１ターンの「コイル」と表記すべきものである。しかし、ここでは便宜上、先のように第一のループアンテナ素子１０１、第二のループアンテナ素子１０２、および第三のループアンテナ素子１０３と表記することとする。
【００５４】
そして、前記三つのループ状のアンテナ素子は、前記アンテナ用基板１０７の面上に同心略方形状に配置される。すなわち前記アンテナ用基板１０７の面上の中心に、略方形状の第三のループアンテナ素子１０３を配置し、その外側に、前記略方形状の第三のループアンテナ素子１０３と離間して、略方形状の第二のループアンテナ素子１０２を配置し、さらにその外側に、前記略方形状の第二のループアンテナ素子１０２と離間して、略方形状の第一のアンテナ素子１０１を配置して、同心略方形状となるように構成する。
【００５５】
また、この場合の前記三つのループ状のアンテナ素子の入出力端子１０４ａ，１０４ｂ，１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂの各々は、前記アンテナ用基板１０７の一側端面に並ぶように設けられる。
【００５６】
この構成により、三つの通信周波数、すなわち１３．５６ＭＨｚ、９５３ＭＨｚ、および２４５０ＭＨｚで通信可能な、前記三つのループ状のアンテナ素子の各々が、一つの前記アンテナ用基板１０７の面内で、デッドスペースが生じないように効率的に配置することができるので前記アンテナ装置１００の小型化が可能となる。
【００５７】
（実施例２）
図２は、本発明の実施例２に係るアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【００５８】
本発明のアンテナ装置２００は、周波数１３．５６ＭＨｚで通信する略方形状の第一のループアンテナ素子２０１以外は、上述した実施例１と同様の構成のものである。
【００５９】
図２に示すように、本発明のアンテナ装置２００は、アンテナ用基板２０７、すなわち縦５０ｍｍ×横５０ｍｍ×厚さ１ｍｍのポリエチレンテレフタート基板の面上に、絶縁被覆銅線からなる略方形状の三つのループ状のアンテナ素子を同心略方形状に配置して構成したものであるが、略方形状の第二のループアンテナ素子２０２と略方形状の第三のループアンテナ素子２０３の各々は１ターンの巻回数を有したものとし、略方形状の第一のループアンテナ素子２０１のみ、２ターンの巻回数を有したものとしている。実際の設計において、特に周波数１３．５６ＭＨｚの電磁誘導方式で通信する場合、巻回数が少ないと受信感度の低下を招く可能性があるため、前記第一のループアンテナ素子２０１を構成する絶縁被覆銅線の全長を長くすることで巻回数を増やしている。本実施例では、前記第一のループアンテナ素子２０１を構成する絶縁被覆銅線の全長を、周波数１３．５６ＭＨｚに相当する波長の４分の１の長さより短い、３４０ｍｍとした。
【００６０】
なお、前記第一のループアンテナ素子２０１を構成する絶縁被覆銅線の全長が、周波数１３．５６ＭＨｚに相当する波長の４分の１の長さ、すなわち約５５３０ｍｍの範囲内であれば、前記第一のループアンテナ素子２０１の巻回数は３ターン以上であってもかまわない。
【００６１】
また、この場合の前記三つのループ状のアンテナ素子の入出力端子２０４ａ，２０４ｂ，２０５ａ，２０５ｂ，２０６ａ，２０６ｂの各々は、上述した実施例１と同様に、前記アンテナ用基板２０７の一側端面に並ぶように設けられる。
【００６２】
この構成により、上述した実施例１の場合と同様に、小型化が可能であるとともに、前記アンテナ装置２００が周波数１３．５６ＭＨｚで通信するときの磁界の大きさを、実施例１に示した構成の場合と比べて１．８倍まで引き上げることができ、良好な通信が可能となる。
【００６３】
（実施例３）
図３は、本発明の実施例３に係るアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【００６４】
本発明のアンテナ装置３００は、データ担体、すなわち非接触ＩＣカードと、三つの通信周波数帯、すなわち電磁誘導方式による通信周波数１３．５６ＭＨｚ帯、電波方式および電磁誘導方式による通信周波数８００ＭＨｚ乃至１０００ＭＨｚ帯、および電波方式および電磁誘導方式による通信周波数２４００ＭＨｚ乃至２５００ＭＨｚ帯で通信可能なものであり、本実施例においては、実施例１と同様に、通信に使用する実際の周波数の各々を、１３．５６ＭＨｚ、９５３ＭＨｚ、および２４５０ＭＨｚに設定した。
【００６５】
ただし、ここで、通信周波数９５３ＭＨｚ、および通信周波数２４５０ＭＨｚで通信する通信方式を電波方式および電磁誘導方式としたが、本発明のアンテナ装置３００を用いた、前記通信周波数９５３ＭＨｚ、および前記通信周波数２４５０ＭＨｚでの通信においては、いわゆる電波方式の通信に制限したものではなく、前記非接触ＩＣカードを担持したユーザーがＲＦＩＤ読取／書込装置へアクセスする時の実際の通信距離によって、通信方式が異なってくるものである。すなわち、実施例１または実施例２と同様に、ＲＦＩＤ読取／書込装置からデータ担体が比較的遠方にあって、両者間の距離が長い場合、例えば数ｍの場合は電波方式で通信を行い、ＲＦＩＤ読取／書込装置とデータ担体とが互いに近傍にあって、両者間の距離が短い場合、例えば数ｃｍないし数十ｃｍの場合は電磁誘導方式で通信を行うようにしたものである。
【００６６】
図３に示すように、本発明のアンテナ装置３００は、少なくとも、絶縁基板からなるアンテナ用基板３０７と、前記アンテナ用基板３０７の面上に配置した、三つのループ状のアンテナ素子からなるものである。前記アンテナ用基板３０７は、縦５０ｍｍ×横５０ｍｍ×厚さ０．８ｍｍのガラスエポキシ基板である。前記三つのループ状のアンテナ素子、すなわち周波数１３．５６ＭＨｚで通信する第一のループアンテナ素子３０１、周波数９５３ＭＨｚで通信する第二のループアンテナ素子３０２、および周波数２４５０ＭＨｚで通信する第三のループアンテナ素子３０３の各々は、前記アンテナ用基板３０７の面上に、エッチングによって、一定の幅を有する帯状の銅膜が方形状となるように形成される。
【００６７】
前記第一のループアンテナ素子３０１は、上述した実施例２と同様に、巻回数が２ターンとなるようにしている。ただし、巻回で重なる部分については、前記アンテナ用基板３０７に形成したスルーホール３０８ａ，３０８ｂを介して、前記アンテナ用基板３０７の裏面にエッチングで形成した帯状のブリッジ銅膜３１２と繋がるようにして絶縁を確保している。
【００６８】
前記第一のループアンテナ素子３０１を構成する帯状の銅膜の全長、前記第二のループアンテナ素子３０２を構成する帯状の銅膜の全長、および前記第三のループアンテナ素子３０３を構成する帯状の銅膜の全長の各々は、上述した実施例２と同様である。
【００６９】
また、前記第一のループアンテナ素子３０１、前記第二のループアンテナ素子３０２、および前記第三のループアンテナ素子３０３の各々は、実施例１あるいは実施例２と同様の順番で同心方形状に配置される。
【００７０】
なお、前記三つのループ状のアンテナ素子の入出力端子３０４ａ，３０４ｂ，３０５ａ，３０５ｂ，３０６ａ，３０６ｂの各々は、実施例１あるいは実施例２と同様に、前記アンテナ用基板３０７の一側端面に並ぶように設けられるが、前記第二のループアンテナ素子３０２の入出力端子３０５ａ，３０５ｂ、および前記第三のループアンテナ素子３０３の入出力端子３０６ａ，３０６ｂの各々は、前記第二のループアンテナ素子３０２を構成する帯状の銅膜の一端および他端、および前記第三のループアンテナ素子３０３を構成する帯状の銅膜の一端および他端の各々と、前記帯状の銅膜の一端および他端の各々が位置する、前記アンテナ用基板３０７に形成したスルーホール３０９ａ，３０９ｂ，３１０ａ，３１０ｂの各々を介して繋げた、前記アンテナ用基板３０７の裏面にエッチングで形成した帯状の引出し銅膜３１３ａ，３１３ｂ，３１４ａ，３１４ｂの各々の端部としている。
【００７１】
この構成により、上述した実施例１あるいは実施例２の場合と同様に、小型化が可能であるとともに、実施例２で示した構成のアンテナ装置２００と同等のアンテナ特性を有し、かつ低コストで作製することができる。
【００７２】
（実施例４）
図４は、本発明の実施例４に係るアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【００７３】
本発明のアンテナ装置４００は、第一のループアンテナ素子４０１と第二のループアンテナ素子４０２の間に、ループ状のシールド部材４１５を配置した以外は、上述した実施例３と同様の構成のものである。
【００７４】
図４に示すように、本発明のアンテナ装置４００は、アンテナ用基板４０７、すなわち縦５０ｍｍ×横５０ｍｍ×厚さ０．８ｍｍのガラスエポキシ基板の面上に、エッチングによって、一定の幅を有する帯状の銅膜が方形状となるように形成した、三つのループ状のアンテナ素子を同心方形状に配置して構成し、巻回で重なる部分をスルーホール４０８ａ，４０８ｂを介して、前記アンテナ用基板４０７の裏面のブリッジ銅膜４１２と繋がるようにし、前記第二のループアンテナ素子４０２の一端および他端、および前記第三のループアンテナ素子４０３の一端および他端の各々を、スルーホール４０９ａ，４０９ｂ，４１０ａ，４１０ｂの各々を介して、前記アンテナ用基板４０７の裏面の引出し銅膜４１３ａ，４１３ｂ，４１４ａ，４１４ｂの各々と繋げた端部の各々を、前記アンテナ用基板４０７の一側端面に並ぶように設けて、前記第一のループアンテナ素子４０１の一端および他端とともに入出力端子４０４ａ，４０４ｂ，４０５ａ，４０５ｂ，４０６ａ，４０６ｂとしたものであるが、これに加え、第一のループアンテナ素子４０１と第二のループアンテナ素子４０２の間に、エッチングによって、一定の幅を有する帯状の金属膜が方形状となるように形成したループ状のシールド部材４１５を、前記第一のループアンテナ素子４０１および前記第二のループアンテナ素子４０２と接触しないように離間して設けたものである。そして、前記ループ状のシールド部材４１５を、グランド電位となるようにして、アンテナ整合回路等のグランド側と電気的に接続したものである。
【００７５】
ところで、ＲＦＩＤ読取／書込装置とデータ担体、すなわち非接触ＩＣカードとが通信する際、例えば実施例３に示した構成のアンテナ装置３００である場合、隣接するループ状のアンテナ素子同士で電磁結合することが考えられる。その結果、アンテナ特性が劣化し、良好な通信を維持できない場合がある。そこで、本実施例で示す構成のアンテナ装置４００の電磁結合遮断効果を確認するために、実施例３に示した、前記ループ状のシールド部材４１５を用いない構成のアンテナ装置３００（以下、シールドなしアンテナ装置という）と、本実施例で示す、前記ループ状のシールド部材４１５を用いた構成のアンテナ装置４００（以下、シールドありアンテナ装置という）とについて、各々の隣接するループ状のアンテナ素子間、すなわち、第一のループアンテナ素子３０１，４０１と第二のループアンテナ素子３０２，４０２との間の電磁結合量を測定して、アンテナ特性の比較を行なった。
【００７６】
アンテナ特性の比較は、実施例３に示した構成と同様のシールドなしアンテナ装置と、本実施例に示す構成と同様のシールドありアンテナ装置の各々を試作し、各々のアンテナ装置３００，４００の第一のループアンテナ素子３０１，４０１をネットワークアナライザ（図示せず）のポート「１」へ接続、および第二のループアンテナ素子３０２，４０２をネットワークアナライザのポート「２」へ接続して、各々の透過量（Ｓ２１）を測定することによって行なった。
【００７７】
前記シールドなしアンテナ装置の、周波数９５３ＭＨｚにおける透過量（Ｓ２１）は、−３ｄＢであった。一方、前記シールドありアンテナ装置の、周波数９５３ＭＨｚにおける透過量（Ｓ２１）は、−１３ｄＢであった。この結果から、前記シールドなしアンテナ装置の第二のループアンテナ素子３０２に入力した電力の半分が放射されずに、前記シールドなしアンテナ装置の第一のループアンテナ素子３０１と電磁結合していると考えられ、前記シールドありアンテナ装置における、前記ループ状のシールド部材４１５による電磁結合遮断効果が確認された。
【００７８】
この構成により、上述した実施例１ないし実施例３の場合と同様に、小型化が可能であるとともに、隣接するループ状のアンテナ素子同士の電磁結合を遮断し、良好な通信が可能となる。
【００７９】
（実施例５）
図５は、本発明の実施例５に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。
【００８０】
本発明のアンテナ装置５００は、第一のループアンテナ素子５０１、第二のループアンテナ素子５０２、および第三のループアンテナ素子５０３を配置した絶縁基板、すなわちアンテナ用基板５０７の裏面側に、前記アンテナ用基板５０７と離間して、シールド用基板５１６と金属膜５１７からなるシールド層５１８を配置し、入出力端子（図示せず）を前記シールド層５１８がある側に配置した以外は、上述した実施例３と同様の構成のものである。
【００８１】
図５に示すように、本発明のアンテナ装置５００は、アンテナ用基板５０７、すなわち縦５０ｍｍ×横５０ｍｍ×厚さ０．８ｍｍのガラスエポキシ基板の面上に、エッチングによって、一定の幅を有する帯状の銅膜が方形状となるように形成した、三つのループ状のアンテナ素子を同心方形状に配置して構成したものであるが、これに加え、前記アンテナ用基板５０７の裏面側、すなわち前記アンテナ装置５００の検出面となる側と反対の側に、前記アンテナ装置５００の周辺に存在する金属等による磁気的な影響を遮断するためのシールド層５１８として、前記アンテナ用基板５０７と同形板状のガラスエポキシからなるシールド用基板５１６の表裏面のうちのおもて面の全面、すなわち前記アンテナ用基板５０７がある側の面の全面に金属膜５１７を形成したものを、前記アンテナ用基板５０７と１０ｍｍの間隔をおいて配置して付設した構成のものである。そして、前記シールド層５１８を、グランド電位となるようにして、アンテナ整合回路等のグランド側と電気的に接続したものである。
【００８２】
前記入出力端子の各々は、前記アンテナ用基板５０７のおもて面に配置された前記三つのループ状のアンテナ素子の一端および他端の各々と繋がる、前記アンテナ用基板５０７に設けたスルーホール５０９ａ，５０９ｂ，５１０ａ，５１０ｂ，５１１ａ，５１１ｂの各々を経由して、前記アンテナ用基板５０７の裏面に導出し、さらに前記シールド層５１８を通過して、前記シールド用基板５１６の裏面側に導出することによって、前記シールド用基板５１６の裏面に設けている。なお、前記第一のループアンテナ素子５０１において、実施例３または実施例４と同様に、前記アンテナ用基板５０７に形成したスルーホール５０８ａ，５０８ｂ、および前記アンテナ用基板５０７の裏面に形成したブリッジ銅膜５１２によりその重なりを回避している。
【００８３】
このとき、前記スルーホール５０９ａ，５０９ｂ，５１０ａ，５１０ｂ，５１１ａ，５１１ｂを経由して、前記アンテナ用基板５０７の裏面に表出した、前記三つのループ状のアンテナ素子の一端および他端の各々と、前記シールド用基板５１６の裏面に設けた、前記三つのループ状のアンテナ素子の入出力端子の各々は、前記アンテナ用基板５０７およびシールド用基板５１６を支持するのに必要十分な剛性および強度を有する、直径０．８ｍｍ×長さ１０ｍｍの金属線導体５１３ａ，５１３ｂ，５１４ａ，５１４ｂ，５１５ａ，５１５ｂを介して接続されている。
【００８４】
なお、前記シールド用基板５１６の任意の箇所には、前記金属線導体５１３ａ，５１３ｂ，５１４ａ，５１４ｂ，５１５ａ，５１５ｂを通すための複数の孔が設けられ、また、前記三つのループ状のアンテナ素子とシールド層５１８の離間、すなわち前記アンテナ用基板５０７と前記シールド用基板５１６との１０ｍｍの間隔は、前記金属線導体５１３ａ，５１３ｂ，５１４ａ，５１４ｂ，５１５ａ，５１５ｂによって維持されている。ただし、前記金属線導体５１３ａ，５１３ｂ，５１４ａ，５１４ｂ，５１５ａ，５１５ｂと、前記シールド層５１８を構成する、前記シールド用基板５１６のおもて面に設けた前記金属膜５１７との間は、絶縁性を確保している。
【００８５】
これにより、前記アンテナ装置５００の周辺に存在する金属等による、外部からの磁気的な影響を遮断するとともに、表面積の大きな前記シールド層５１８をグランド電位として、アンテナ整合回路等のグランド側と電気的に接続したので、グランド電位が安定し、前記アンテナ装置５００のアンテナ特性変動を抑えることができる。
【００８６】
なお、上述した実施例は、固定されたＲＦＩＤ読取／書込装置のアンテナ装置に対して、データ担体、すなわち非接触ＩＣカードを担持したユーザーがアクセスする場合を想定して説明したものであるが、これとは別に、固定されたデータ担体、例えば商品棚に並べられた商品等の物品に貼付して固定されたＩＣタグに対して、本発明のアンテナ装置を有したＲＦＩＤ読取／書込装置を内蔵した電子通信機器、例えば携帯電話等を担持したユーザーがアクセスする場合等であっても、本発明のアンテナ装置を使用することができる。
【００８７】
また、上述した実施例では、本発明のアンテナ装置に係る、三つのループ状のアンテナ素子を、略方形状、あるいは方形状のものとして、同心略方形状、あるいは同心方形状となるよう、同一平面内に配置して構成したものを例示したが、これらに限らず、円形状を有したループ状のアンテナ素子を同心円状に、任意の多形状を有したループ状のアンテナ素子を同心多角形状に、または任意の略多形状を有したループ状のアンテナ素子を同心略多角形状に、同一平面内に配置して構成したものでもよいし、形状の異なるループ状のアンテナ素子が混在した状態で同一平面内に配置して構成したものであってもよい。
【００８８】
さらに、本発明のアンテナ装置は、隣接するループ状のアンテナ素子同士の電磁結合を遮断するシールド部材と、外部からの磁気的な影響を遮断するシールド層の双方を付設した構成のものであってもよい。
【００８９】
このように、本発明のアンテナ装置は、少なくとも三つの通信周波数帯、すなわち１３．５６ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ乃至１０００ＭＨｚ帯、および２４００ＭＨｚ乃至２５００ＭＨｚ帯の通信周波数帯で通信可能であり、例えば、同一平面内に各々の通信周波数帯に対応した円形状を有したループ状のアンテナ素子を同心円状に配置することにより、特に、ＲＦＩＤ読取／書込装置とデータ担体とが互いに近傍にあって、両者間の距離が短い場合、前記少なくとも三つの通信周波数帯での通信を電磁誘導方式とすることができる。これにより、前記ＲＦＩＤ読取／書込装置が情報を前記データ担体から読み取る、あるいは情報を前記データ担体に書き込む際に、相対する前記データ担体の向きに依存せずに通信することが可能となる。さらに、シールド部材あるいはシールド層を前記アンテナ装置に付設することにより、隣接するループ状のアンテナ素子同士の電磁結合、および前記アンテナ装置の周辺に存在する金属等による磁気的な影響を遮断してアンテナ特性の劣化およびアンテナ特性変動を抑えるとともに、小型化および低コスト化が可能となる。
【００９０】
以上、実施例を用いて、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、本実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明のアンテナ装置は、データ担体と、電磁誘導あるいは電波等により非接触で通信を行うＲＦＩＤ読取／書込装置を用いたＲＦＩＤシステムに係る通信技術分野おいて利用可能であり、特に、複数の異なる通信周波数帯、あるいは複数の異なる通信方式で通信するＲＦＩＤシステムに係る通信技術分野おいて利用可能である。
【符号の説明】
【００９２】
１００，２００，３００，４００，５００    アンテナ装置
１０１，２０１，３０１，４０１，５０１    第一のループアンテナ素子
１０２，２０２，３０２，４０２，５０２    第二のループアンテナ素子
１０３，２０３，３０３，４０３，５０３    第三のループアンテナ素子
１０４ａ，１０４ｂ，１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂ    入出力端子
２０４ａ，２０４ｂ，２０５ａ，２０５ｂ，２０６ａ，２０６ｂ    入出力端子
３０４ａ，３０４ｂ，３０５ａ，３０５ｂ，３０６ａ，３０６ｂ    入出力端子
４０４ａ，４０４ｂ，４０５ａ，４０５ｂ，４０６ａ，４０６ｂ    入出力端子
１０７，２０７，３０７，４０７，５０７    アンテナ用基板
３０８ａ，３０８ｂ，３０９ａ，３０９ｂ，３１０ａ，３１０ｂ    スルーホール
４０８ａ，４０８ｂ，４０９ａ，４０９ｂ，４１０ａ，４１０ｂ    スルーホール
５０８ａ，５０８ｂ，５０９ａ，５０９ｂ，５１０ａ，５１０ｂ，５１１ａ，５１１ｂ    スルーホール
３１２，４１２，５１２      ブリッジ銅膜
３１３ａ，３１３ｂ，３１４ａ，３１４ｂ    引出し銅膜
４１３ａ，４１３ｂ，４１４ａ，４１４ｂ    引出し銅膜
５１３ａ，５１３ｂ，５１４ａ，５１４ｂ，５１５ａ，５１５ｂ    金属線導体
４１５    シールド部材
５１６    シールド用基板
５１７    金属膜
５１８    シールド層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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