(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カード本体と、
カード本体上に設けられたＩＣモジュールと、
上記カード本体上に設けられているとともに上記ＩＣモジュールに電気的に接続され、情報の送受信を行うアンテナと、を備え、
上記アンテナは、上記カード本体の外縁に沿って設けられた第１ループ部と、上記第１ループ部の内側に配設されているとともに第１ループ部に直列に接続された第２ループ部と、を備えていることを特徴とする無線カード。
【請求項２】
上記第１ループ部は、上記カード本体の外形とほぼ対応した形状および寸法を有していることを特徴とする請求項１に記載の無線カード。
【請求項３】
上記カード本体が多角形で辺数ｎの場合、上記第２ループ部は、上記カード本体の中心を通る線によりｎ等分される領域の１つの範囲内に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の無線カード。
【請求項４】
上記カード本体は長方形状を有し、上記第２ループ部は、上記カード本体の長辺および短辺と平行な直交する２本の中心軸で囲まれた領域に設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の無線カード。
【請求項５】
上記カード本体が多角形で辺数ｎの場合、上記第２ループ部は、上記第１ループ部のｎ−１辺以内の数の辺が上記第１ループ部の辺に沿って延び、残りの辺が第１ループの辺から離間した直線あるいは曲線で形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の無線カード。
【請求項６】
上記第２ループ部は、カード本体１０の直交する２つの中心軸の夫々より短い領域内で、カードの中心と異なる中心を持った形状で作製されることを特徴とする請求項１又は２に記載の無線カード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、無線で情報の送受信や電力の供給を行う無線カード等の無線媒体に関し、特にアンテナを備えた無線カードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、無線で情報の送受信や電力の供給が可能な無線媒体として、無線ＩＣカード等が提供されている。この無線ＩＣカードは、通常、カード状の本体と、本体内に設けられた送受信用のコイル状アンテナと、コイル状アンテナに接続されたＩＣモジュールとを備えて構成されている。そして、このような無線ＩＣカードは、その利便性から種々のシステムに用いられている。
【０００３】
すなわち、無線ＩＣカードは、交番磁界中に晒されると、コイル状アンテナに電流が誘起され、アンテナに接続されたＩＣモジュールを駆動することができ、カードリーダ／ライタにカードを挿入することなく、非接触で情報の読み出しや書き込みを行うことができる。
【０００４】
通常、無線ＩＣカードは１枚のみで使用されるが、無線ＩＣカードを複数枚、例えば２枚重ねて使用する状態が生じる場合も考えられる。２枚の無線ＩＣカードの位置関係は任意であるため、重なり合う部分が少ない場合、特に、アンテナ同士が重なり合う部分が少ない場合、アンテナ同士が相互に影響し合うことが少なく、無線ＩＣカードの通信能力を著しく低下させることはない。
【０００５】
しかしながら、２枚の無線ＩＣカードをその外形がほぼ一致した状態で密着して重ね合わせた場合、両無線ＩＣカードのアンテナは大部分が重なり合い、これらアンテナ相互間の影響が強まり、すなわち、アンテナ間の結合が強まり、各無線ＩＣカードの受信電圧低下や共振周波数の変動が生じる。その結果、通信距離が低下し、無線ＩＣカード本来の能力を発揮できなくなる。
【０００６】
そこで、例えば、特開２０００−１３７７７７号公報に開示された無線ＩＣカードによれば、２枚の無線ＩＣカードを重ね合わせた際にアンテナ同士が重なる領域が低減するように、長方形状のアンテナをカード本体の各辺に対し傾斜して配置し、かつ、カード本体の中心軸に対して左右および上下非対称に配置して構成されている。
【０００７】
上記構成の無線ＩＣカードによれば、２枚の無線ＩＣカードを外形を合わせて重ねた場合を想定すると、２枚の無線ＩＣカードの位置関係が、左右及び上下に反転して重なっている場合、アンテナ同士が重なる領域が低減し、アンテナ同士の結合を弱くすることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように構成された無線ＩＣカードにおいて、アンテナを傾けて配置し、カード本体の中心軸に対して左右および上下非対称な配置形状とするには、アンテナの外形寸法をカード本体の外形寸法よりも充分に小さく形成する必要がある。そのため、特に消費電力の大きい無線ＩＣカード等を考えた場合や、カードリーダ／ライタ側のアンテナとの関係を考慮した場合、十分な通信距離を確保することが困難となり問題を生じる可能性がある。
【０００９】
この発明は、上記の問題に鑑みなされたもので、その目的は、単独で使用する場合、および複数枚を重ね合わせて使用した場合のいずれにおいても、充分な通信距離を確保することが可能な無線カードを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明に係る無線カードは、カード本体と、カード本体上に設けられたＩＣモジュールと、上記カード本体上に設けられているとともに上記ＩＣモジュールに電気的に接続され、情報の送受信を行うアンテナと、を備え、
上記アンテナは、上記カード本体の外縁に沿って設けられた第１ループ部と、上記第１ループ部の内側に配設されているとともに第１ループ部に直列に接続された第２ループ部と、を備えていることを特徴としている。
【００１１】
また、この発明に係る無線カードによれば、上記第１ループ部は、上記カード本体の外形とほぼ対応した形状および寸法を有していることを特徴としている。
上記構成の無線カードによれば、アンテナの第１ループ部をカード本体の外形寸法に限りなく近づけ、第１ループ部の内側に小型の第２ループ部を設けることにより、単体での使用時には十分な通信距離を得るとともに、複数枚重ねて使用する状況が生じた場合でも、アンテナの重なり部分を軽減しすることにより受信電力が大きく低下せず、通例の使用状態を確保することが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態に係る無線ＩＣカードについて詳細に説明する。
図１に示すように、この発明の第１の実施の形態に係る無線ＩＣカードは、長方形状のカード本体１０と、カード本体上に設けられたＩＣモジュール１２と、カード本体上に設けられているとともにＩＣモジュールに電気的に接続され、情報の送受信を行うアンテナ１４と、を備えている。
【００１３】
アンテナ１４は、カード本体の外縁にほぼ沿って設けられた第１ループ部１６と、第１ループ部の内側に配設されているとともに第１ループ部に直列に接続された第２ループ部１８と、を有している。第１ループ部１６は、カード本体１０の外形と対応した長方形状に形成されているとともに、カード本体の外形寸法に限りなく近づけた寸法を有している。
【００１４】
一方、第２ループ部１８は、第１ループ部１６の長辺、短辺の１／２以下の長さの辺を有した矩形状に形成されている。そして、この第２ループ部１８は、カード本体１０の形状が多角形で辺数ｎの場合、多角形の中心を通る線により、ｎ等分される領域の一つの範囲内に配設されている。すなわち、本実施の形態では、第２ループ部１８は、長方形のカード本体１０の内、長辺および短辺と平行でカード本体の中心を通る中心軸Ｘ、Ｙによって４等分された領域の１つの範囲内に配設されている。
また、ＩＣモジュール１２は、第２ループ部１８の内側に配設されている。このＩＣモジュール１２は、第２ループ部１８の外側に設けても良い。
【００１５】
上記のように構成された無線ＩＣカードによれば、アンテナ１４を外側の第１ループ部１６と内側の第２ループ部１８とで構成することにより、複数枚の無線ＩＣカードを重ね合わせて使用した場合でも、各アンテナの結合による受信電力の低下を軽減することができる。同時に、カード本体１０の外形に合わせた大型の第１ループ部１６を備えていることから最大限の通信距離を確保することができる。
【００１６】
図２に示すように、例えば、カードリーダ／ライタ２０に対して２枚の無線ＩＣカードＡ、Ｂを重ね合わせて対向させた場合を想定すると、図３（ａ）に示すように、２枚の無線ＩＣカードをその外形がほぼ一致した状態で、かつ、左右反転した状態で密着して重ね合わせた場合、図３（ｂ）に示すように、２枚の無線ＩＣカードをその外形がほぼ一致した状態で、かつ、上下反転した状態で密着して重ね合わせた場合、図３（ｃ）に示すように、２枚の無線ＩＣカードをその外形がほぼ一致した状態で、かつ、１８０°回転した状態で密着して重ね合わせた場合、のいずれにおいても、第２ループ部１８同士は互いに重なることなく互いにずれて位置する。従って、第２ループ部１８同士が相互に影響し合いことが少なく、アンテナ間の結合を弱めることができ、無線ＩＣカードの通信能力を著しく低下させることはない。
【００１７】
図４は、無線ＩＣカードを１枚で使用した場合と、２枚の無線ＩＣカードを重ねて使用しアンテナ間の結合が弱い場合と強い場合との３種類について、無線ＩＣカードの受信電圧のｆ特性を示している。図４において、曲線Ｃは無線ＩＣカードを１枚で使用した場合、曲線Ｄは、無線ＩＣカードを２枚重ねて使用しアンテナ間の結合が弱い場合、すなわち、図３（ａ）ないし３（ｃ）に示す状態に相当している。更に、曲線Ｅは、無線ＩＣカードを２枚重ねて使用しアンテナ間の結合が強い場合、すなわち、図５に示すように、２枚の無線ＩＣカードが同一の向きで重なり合った状態に相当している。
【００１８】
従って、無線ＩＣカードを２枚重ねて通信を行う場合、アンテナ同士の結合が弱い方が有利であり、上述した本実施の形態に係る無線ＩＣカードによれば、２枚の無線ＩＣカードを同一の向きで外形を合わせて重ね合わせる場合を除き、アンテナ間の結合を弱くし、十分な通信距離を確保することができる。
【００１９】
なお、上述した実施の形態では、アンテナ１４の第２ループ部１８をカード本体１０の中心を通る中心軸Ｘ、Ｙによって４等分された領域の１つの範囲内に配設する構成としたが、第２ループ部を中心軸ＸおよびＹに対して非対称に配置する構成としてもよい。この場合においても、無線ＩＣカードを２枚重ねて使用した際、第２ループ部同士の重なり領域を少なくすることができる。また、カード本体１０、第１ループ部１６、および第２ループ部１８は、長方形に限らず他の形状としてもよい。
【００２０】
図６に示すように、この発明の第２の実施の形態に係る無線ＩＣカードによれば、アンテナ１４の第１ループ部１６は、カード本体１０の外形と対応した長方形状に形成されているとともに、カード本体の外形寸法に限りなく近づけた寸法を有している。また、第２ループ部１８は、第１ループ部１６の長辺および短辺を２辺とした直角三角形に形成されている。
【００２１】
すなわち、カード本体１０が多角形で辺数ｎの場合、第２ループ部１８は、第１ループ部１６のｎ−１辺以内の数の辺が第１ループ部の辺に沿って延び、残りの辺が第１ループの辺から離間した直線あるいは曲線で形成されている。
【００２２】
更に、図７に示すように、この発明の第３の実施の形態に係る無線ＩＣカードによれば、アンテナ１４の第１ループ部１６は、カード本体１０の外形と対応した長方形状に形成されているとともに、カード本体の外形寸法に限りなく近づけた寸法を有している。また、第２ループ部１８はほぼ楕円形状に形成され、楕円の中心をカード本体１０の中心からずらして配置されている。また、第２ループ部１８は、その長軸がカード本体１０の直交する２つの中心軸Ｘ、Ｙに対して傾斜して延びている。
【００２３】
すなわち、アンテナ１４の第２ループ部１８は、カード本体１０の直交する２つの中心軸の夫々より短い領域内で、カード本体１０の中心と異なる中心を持った形状に形成されている。
【００２４】
上記第２および第３の実施の形態において、他の構成は前述した第１の実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００２５】
そして、第２および第３の実施の形態においても、２枚の無線ＩＣカードを重ねて使用する場合、無線ＩＣカードを同じ向き重ねた場合を除き、すなわち、左右反転、上下反転、１８０°回転して重ねた場合は、アンテナ同士に重ならない部分が生じ、結合を弱めることが可能となる。従って、第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００２６】
なお、この発明は上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、上述した各実施の形態において、アンテナの巻き数について触れられていないが、第１および第２ループ部の巻き数は、種々の状況に応じて任意の設定可能であり、両ループの巻き数を同一にしても、あるいは、互いに異なる巻き数としてもよい。
【００２７】
また、アンテナの第１ループ部の形状は、カード本体の外形と異なる形状としてもよい。第１ループ部の少なくとも一部を、例えば、カード本体の形状が多角形で辺数ｎの場合、多角形の中心を通る線により、ｎ等分される１つの領域内に位置した部分を、カード本体の側縁に対して傾斜した形状や湾曲した形状としてもよい。このような構成によれば、複数枚の無線ＩＣカードを外形を合わせて重ねた場合、アンテナの第１ループ同士で重ならない領域を得ることができ、アンテナ間の結合を低減し、その結果、通信距離の低減を一層抑えることが可能となる。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、単独で使用する場合、および複数枚を重ね合わせて使用した場合のいずれにおいても、充分な通信距離を確保することが可能な無線カードを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態に係る無線ＩＣカードを示す平面図。
【図２】２枚重ねて配置された上記無線ＩＣカードおよびカードリーダ／ライタを概略的に示す斜視図。
【図３】上記無線ＩＣカードを２枚重ねて配置した状態をそれぞれ示す平面図。
【図４】上記無線ＩＣカード単体で使用した場合、２枚重ねて使用した場合の周波数特性を示す図。
【図５】上記無線ＩＣカードを同一の向きに２枚重ねて配置した状態を示す平面図。
【図６】この発明の第２の実施の形態に係る無線ＩＣカードを示す平面図。
【図７】この発明の第３の実施の形態に係る無線ＩＣカードを示す平面図。
【符号の説明】
１０…カード本体
１２…ＩＣモジュール
１４…アンテナ
１６…第１ループ部
１８…第２ループ部
【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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【図６】
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【図７】
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