(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
R/W(Reader/Writer)からのRF信号を負荷変調することによりデータを非接触通信で送信するためのアンテナを備え、
前記アンテナは、
開口部分が所定のサイズのコイルである標準コイルと、
開口部分が、前記標準コイルより小さいサイズのコイルである、少なくとも２つの小コイルと
を有し、
前記標準コイルと小コイルとは、直列、又は、並列に接続され、
非接触通信装置を、R/Wに対向させるときに、前記非接触通信装置の所定の位置を合わせるべき位置としてあらかじめ決められているR/Wの基準位置に、前記非接触通信装置の前記所定の位置を合わせて、前記非接触通信装置をR/Wに対向させたときに、前記小コイルの開口部分が、R/Wのアンテナである略矩形のコイルの一方の辺と、その辺と向かい合う他方の辺とのそれぞれの巻き線部分と重なるように、少なくとも２つの前記小コイルが前記一方の辺と前記他方の辺との間隔に応じて離れて配置されており、
それらの２つの前記小コイルが、前記非接触通信装置の第１の方向を２等分する位置に、前記第１の方向に直交する第２の方向に並ぶように配置される
前記非接触通信装置。
【請求項２】
前記標準コイルは、R/Wのアンテナであるコイルのサイズ以上のサイズのコイルであり、
前記小コイルは、R/Wのアンテナであるコイルのサイズ以下のサイズのコイルである
請求項１に記載の非接触通信装置。
【請求項３】
前記標準コイルと小コイルとは、直列に接続されている
請求項２に記載の非接触通信装置。
【請求項４】
前記アンテナは、複数の小コイルを有する
請求項３に記載の非接触通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、非接触通信装置に関し、特に、例えば、非接触通信の通信性能を改善することができるようにする非接触通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
非接触通信によりデータをやりとりするIC(Integrated Circuit)カードは、磁気カード等の、接触した状態でデータの読み書きが行われる媒体に比べて非常に利便性が高く、近年では、例えば、鉄道系等の改札システムや、コンビニエンスストア等の店舗での料金支払いのための電子マネーシステム、会社の各部屋への出入りを管理する入退室システム等に広く活用されており、その需要は益々増加してきている。
【０００３】
例えば、入退室システムのICカードは、そのICカードを所持するユーザを識別する情報としての入退室ID(Identification)が書き込まれたICチップを内蔵し、その一面としての表面には、ユーザの顔写真や氏名が表示される。
【０００４】
入退室システムでは、部屋の出入り口付近に、ICカードと非接触通信を行うR/W(Reader/Writer)が設置され、ユーザが、ICカードを、R/Wにかざすように近づけると、ICカードとR/Wとの間で、部屋への出入りを許可するための、非接触通信でのデータのやりとりその他の処理が、迅速に行われる。
【０００５】
R/Wとの間で非接触通信を行う非接触通信装置としては、カード形状のICカードの他、ICカードの機能を内蔵した携帯電話機等の携帯端末や、ICチップの上下を樹脂製ケースで挟持した、トークン形状のICタグ（無線タグ）等があり、ICカードの他、非接触通信装置としての携帯端末やICタグの普及も進んでいる。
【０００６】
ここで、非接触通信を行う通信装置を、非接触通信装置ともいう。
【０００７】
互いに非接触通信でデータを送信するR/WとICカードとは、いずれも、非接触通信装置である。
【０００８】
R/Wは、R/W自身がRF(Radio Frequency)信号を出力し、そのRF信号を変調することで、データを送信する。
【０００９】
一方、例えば、電源を有していないICカード等は、R/Wが出力するRF信号から電源を得て駆動し、さらに、そのRF信号を負荷変調することで、データを送信する。
【００１０】
以下、適宜、R/Wのように、RF信号を出力し、そのRF信号を変調することで、データを送信する非接触通信装置を、イニシエータともいい、ICカードのように、イニシエータが出力するRF信号から電源を得て駆動し、そのRF信号を負荷変調することで、データを送信する非接触通信装置を、ターゲットともいう。
【００１１】
ターゲットであるICカード等は、ICチップ、１つの（ループ）コイル、及び、コンデンサ等の電子部品によって構成される。
【００１２】
すなわち、ICカードでは、例えば、アンテナとしてのコイルに、ICチップやコンデンサ等が接続されている。そして、ICカードが、イニシエータであるR/W等に近づくと、ICカードでは、アンテナとしてのコイルに、R/Wが出力しているRF信号による電磁誘導によって電流が流れ、その電流から得られる電源によって、コイルに接続されているICチップが駆動される。
【００１３】
なお、アンテナとしてのコイルに接続されたコンデンサによれば、そのコイルとともに構成する共振回路の共振周波数が調整される。
【００１４】
ここで、例えば、特許文献１には、電気的に直接接続されていないメインアンテナコイルとサブアンテナコイルとを、なるべく結合係数が１に近づく様に、密に磁気結合させることによって、共振周波数を簡単に調整することができるようにしたR/Wが提案されている。
【００１５】
また、例えば、特許文献２には、カードＩＣ機能部の入出力端子に接続される第１のループアンテナと、リーダ／ライタ機能部の入出力端子に接続される、第１のループアンテナの内側に配置された第２のループアンテナとを設けることによって、R/Wの機能とICカードの機能とを単一の半導体回路チップ上に一体的に実現するICモジュールが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開2007-328634号公報
【特許文献２】特開2004-145453号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ところで、近年においては、R/Wがモジュール化され、そのR/Wのモジュール（R/Wモジュール）が、様々な装置に組み込まれて、全体として、R/Wとして機能することが多くなっている。
【００１８】
装置に組み込まれるR/Wモジュールのアンテナには、様々な形状やサイズがあるため、R/Wモジュールによっては、ターゲットであるICカード等との間で、一定の通信性能を確保することが困難なことがある。
【００１９】
また、R/Wモジュールが、例えば、いわゆるノート型のPC(Personal Computer)であるノートPCに組み込まれる場合には、ノートPCにおいて、R/Wモジュールのアンテナの近辺だけが、樹脂製の樹脂筐体になっており、他の部分、すなわち、アンテナから少し離れた、アンテナの外側の部分が、物理的な強度を確保する等の目的で、金属製の金属筺体になっていることがある。
【００２０】
一方、ターゲットであるICカード等は、自由空間（周辺に金属体等がない状態）での非接触通信を想定して設計され、製造されているため、R/Wモジュールのアンテナの外側の部分が、金属筐体になっている場合には、その金属筐体の影響により、ICカードとR/W（R/Wモジュールが組み込まれたノートPC）との間の通信性能が、著しく低下する可能性がある。
【００２１】
さらに、R/Wによっては、不要輻射ノイズを発生するR/Wがあり、不要輻射ノイズによって、ICカードとR/Wとの間の通信性能が低下することがある。
【００２２】
本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、非接触通信の通信性能を改善することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本技術の一側面の非接触通信装置は、R/W(Reader/Writer)からのRF信号を負荷変調することによりデータを非接触通信で送信するためのアンテナを備え、前記アンテナは、開口部分が所定のサイズのコイルである標準コイルと、開口部分が、前記標準コイルより小さいサイズのコイルである、少なくとも２つの小コイルとを有し、前記標準コイルと小コイルとは、直列、又は、並列に接続され、非接触通信装置を、R/Wに対向させるときに、前記非接触通信装置の所定の位置を合わせるべき位置としてあらかじめ決められているR/Wの基準位置に、前記非接触通信装置の前記所定の位置を合わせて、前記非接触通信装置をR/Wに対向させたときに、前記小コイルの開口部分が、R/Wのアンテナである略矩形のコイルの一方の辺と、その辺と向かい合う他方の辺とのそれぞれの巻き線部分と重なるように、少なくとも２つの前記小コイルが前記一方の辺と前記他方の辺との間隔に応じて離れて配置されており、それらの２つの前記小コイルが、前記非接触通信装置の第１の方向を２等分する位置に、前記第１の方向に直交する第２の方向に並ぶように配置される前記非接触通信装置である。
【００２４】
本技術の一側面の非接触通信装置においては、開口部分が所定のサイズのコイルである標準コイルと、開口部分が、前記標準コイルより小さいサイズのコイルである、少なくとも２つの小コイルが、直列、又は、並列に接続されたアンテナが設けられている。そして、非接触通信装置を、R/Wに対向させるときに、前記非接触通信装置の所定の位置を合わせるべき位置としてあらかじめ決められているR/Wの基準位置に、前記非接触通信装置の前記所定の位置を合わせて、前記非接触通信装置をR/Wに対向させたときに、前記小コイルの開口部分が、R/Wのアンテナである略矩形のコイルの一方の辺と、その辺と向かい合う他方の辺とのそれぞれの巻き線部分と重なるように、少なくとも２つの前記小コイルが前記一方の辺と前記他方の辺との間隔に応じて離れて配置されており、それらの２つの前記小コイルが、前記非接触通信装置の第１の方向を２等分する位置に、前記第１の方向に直交する第２の方向に並ぶように配置される。
【００２５】
なお、非接触通信装置は、独立した装置であっても良いし、１つの装置を構成している内部ブロックであっても良い。
【発明の効果】
【００２６】
本技術によれば、非接触通信の通信性能を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】強電界タイプのR/Wと、アンテナとしてのコイルの開口部分のアンテナ開口面積が異なるICカードとの通信距離を示す図である。
【図２】オントップ機器であるR/W上に、ICカードが置かれた状態を示す平面図である。
【図３】オフセット量を説明する図である。
【図４】ICカード１０の各オフセット量(x,y)に対する通信正答率を示す図である。
【図５】ICカード１０において、通信不感帯が生じるかどうかを表す通信不感帯の有無を示す図である。
【図６】本技術を適用した通信システムの一実施の形態の構成例を示す図である。
【図７】非接触通信装置(R/W)１１１の電気的な構成例を示すブロック図である。
【図８】非接触通信装置（ICカード）１１２の電気的な構成例を示すブロック図である。
【図９】ICカード１１２の物理的な構成例を示す平面図である。
【図１０】所定の位置関係を満たすアンテナ２１と１４１との組の第１の構成例を示す平面図である。
【図１１】所定の位置関係を満たすアンテナ２１と１４１との組の第２の構成例を示す平面図である。
【図１２】所定の位置関係を満たすアンテナ２１と１４１との組の第３の構成例を示す平面図である。
【図１３】所定の位置関係を満たすアンテナ２１と１４１との組の第４の構成例を示す平面図である。
【図１４】ICカードとR/Wとの距離、及び、結合係数の関係を示す図である。
【図１５】2コイルR/W２０と、1コイルカード１０、及び、3コイルカード１１２それぞれとの結合係数を示す図である。
【図１６】3コイルカード１１２の各オフセット量(x,y)に対する通信正答率を示す図である。
【図１７】3コイルカード１１２において、通信不感帯が生じるかどうかを表す通信不感帯の有無を示す図である。
【図１８】3コイルカード１１２において、通信不感帯が生じるかどうかを表す通信不感帯の有無を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
［通信性能］
【００２９】
以下では、ターゲットのうちの、ICカードに注目して説明を行うが、本技術は、ICカード以外の、ICカードの機能を内蔵した携帯端末や、ICタグ、その他の、RF信号を負荷変調することで、データを送信するターゲットに適用することができる。
【００３０】
非接触通信を行うターゲットとしてのICカード等の通信性能としては、例えば、ICカードをR/Wにかざすように近づけて使用するケースにおいて、ICカードとR/Wとが非接触通信を行うことができる通信距離や、ICカードを、R/W上に直に置いて（密着させて）使用するケースにおいて、R/Wに対するICカードの理想的な位置からのICカードの位置ずれ（オフセット）に対する耐性を表すオフセット特性がある。
【００３１】
ICカードには、ある程度の通信距離を確保することと、ICカードが、理想的な位置から、ある程度オフセットした状態で、R/W上に置かれても、R/Wとの間で非接触通信を行うことができるオフセット特性が要求される。
【００３２】
ここで、オフセット特性が良いということは、ICカードが、理想的な位置から、ある程度オフセットした位置に置かれても、R/Wとの間で非接触通信を行うことができることを意味する。
【００３３】
図１は、強電界タイプのR/Wと、アンテナとしてのコイルの開口部分のアンテナ開口面積が異なるICカードとの通信距離を示す図である。
【００３４】
図１において、横軸は、ICカードのアンテナ開口面積を表し、縦軸は、通信距離を表す。
【００３５】
図１によれば、アンテナ開口面積を大にすることで、通信距離が大になることが分かる。
【００３６】
ここで、強電界タイプのR/Wとは、あるレベル以上の大レベルのRF信号を出力するR/Wであり、以下、強電界機器ともいう。
【００３７】
一方、オフセット特性は、ICカードが直に置かれるR/W（以下、オントップ機器ともいう）との間の非接触通信で、ある程度の性能を確保する必要がある通信性能であるが、オントップ機器では、前述したノートPCのように、R/Wモジュールのアンテナの近辺だけが、樹脂筐体になっており、他の部分が、金属筺体になっていることがある。
【００３８】
図２は、オントップ機器であるR/W上に、ICカードが置かれた状態を示す平面図である。
【００３９】
図２においては、オントップ機器であるR/W２０上に、ICカード１０が置かれた状態になっている。
【００４０】
ICカード１０は、アンテナ１１としての１つのコイルと、ICチップ１２とを内蔵している。
【００４１】
なお、図２では、アンテナ１１及びICチップ１２が見えるように図示されているが、アンテナ１１及びICチップ１２は、ICカード１０に内蔵されており、実際には、見えない。
【００４２】
オントップ機器であるR/W２０は、図示せぬR/Wモジュールを内蔵している。
【００４３】
そして、図２において、R/W２０では、R/Wモジュールのアンテナ２１としての（１つの）コイルの近辺（コイルの開口部分、巻き線部分、及び、巻き線部分に接する、巻き線部分の外側（開口部分ではない側）の一部分）は、樹脂筐体２２になっており、他の部分は、金属筐体２３になっている。
【００４４】
なお、図２では、R/W２０（のR/Wモジュール）のアンテナ２１が見えるように図示されているが、アンテナ２１は、樹脂筐体２２の内側（R/W２０の内部側）に設けられており、実際には、見えない。
【００４５】
図２に示すように、ICカード１０のアンテナ１１のアンテナ開口面積が、R/W２０のアンテナ２１のアンテナ開口面積よりも大きい場合には、ICカード１０のアンテナ１１のサイズ（アンテナ開口面積）と、R/W２０のアンテナ２１のサイズとの違いや、ICカード１０のアンテナ１１が、金属筐体２３に重なることに起因して、アンテナ１１及び１２の相互結合が弱くなり、その結果、ICカード１０とR/W２０との間で、非接触通信を行うことができない、ICカード１０とR/W２０との位置関係が生じることがある。
【００４６】
ここで、非接触通信を行うことができない、ICカード１０とR/W２０との位置関係、すなわち、R/W２０に対するICカード１０の位置を、通信不感帯ともいう。
【００４７】
なお、オントップ機器であるR/W２０には、ICカード１０を置くときの位置の目安となる目安マークが描かれており、その目安マークの位置（目安マーク位置）（基準位置）に、ICカード１０の所定の位置を合わせて、ICカード１０をR/W２０に置いた場合の、R/W２０に対するICカード１０の位置が、理想的な位置となる。
【００４８】
以下では、ICカード１０の理想的な位置からの、ICカード１０の位置ずれ（オフセット）の量を、オフセット量ともいい、オフセット量を、R/W２０の目安マーク位置を原点とする２次元座標系のxy座標で表すこととする。
【００４９】
図３は、オフセット量を説明する図である。
【００５０】
R/W２０の目安マーク位置は、ICカード１０を、R/W２０に対向させて置くときに、ICカード１０の所定の位置を合わせるべき位置としてあらかじめ決められているR/W２０の基準位置である。
【００５１】
ここで、コイルであるアンテナにおいて磁束が生じるコイルの開口部分の重心を、アンテナ中心ということとすると、R/W２０の目安マーク位置に合わせるべきICカード１０の所定の位置としては、例えば、ICカード１０のアンテナ１１のアンテナ中心が採用され、R/W２０の目安マーク位置（基準位置）としては、例えば、R/W２０のアンテナ２１のアンテナ中心が採用される。
【００５２】
いま、図３に示すように、目安マーク位置を原点とし、横軸をx軸とするとともに、縦軸をy軸とする２次元座標系を定義する。
【００５３】
この場合、オフセット量は、ICカード１０を、オントップ機器であるR/W２０上に置いたときの、ICカード１０の所定の位置としてのアンテナ中心の２次元座標形状の座標(x,y)で表される。
【００５４】
なお、本実施の形態では、説明を簡単にするため、ICカード１０は、横方向が、R/W２０の２次元座標系のx軸に平行になり、縦方向が、R/W２０の２次元座標系のy軸に平行になるように、R/W２０上に置かれ、R/W２０の２次元座標系に垂直な方向の軸を中心として回転した状態では、R/W２０上に置かれないこととする。
【００５５】
また、本実施の形態では、オフセット量(x,y)としてのx座標及びy座標の単位は、mm（ミリメートル）であることとする。
【００５６】
図４は、ICカード１０の共振周波数foを各周波数に設定した場合の、ICカード１０の各オフセット量(x,y)に対する通信正答率を示す図である。
【００５７】
ここで、通信正答率とは、ICカード１０とR/W２０との間で、データのやりとりが成功した割合を表す。
【００５８】
なお、ICカード１０の共振周波数foは、例えば、ICカード１０のアンテナ２１に接続される図示せぬコンデンサの容量を調整することで、様々な周波数に設定することができる。
【００５９】
図４では、オフセット量(x,y)として、(5,0)，(0,0)，(-5,0)，(0,5)，(0,-5)の５種類のオフセット量（オフセット位置）が採用され、共振周波数foとして、13.6MHzないし14.4MHzの範囲のほぼ0.1MHz刻みの８種類の周波数が採用されている。
【００６０】
図４によれば、ICカード１０の共振周波数foが13.9MHｚ以上になると、５種類のオフセット量のうちの、３種類以上のオフセット量で、通信不感帯が生じる（通信正答率が100%未満になること）ことを確認することができ、オフセット特性が良いとはいえない。
【００６１】
例えば、図２に示したように、ICカード１０のアンテナ１１のサイズ（図２では、アンテナ１１としての１つのコイルの開口部分のサイズ）が、R/W２０のアンテナ２１のサイズよりも大きい場合には、ICカード１０の通信距離に余裕があれば、ICカード１０のアンテナ開口面積を小さくすることにより、オフセット特性を改善することができる。
【００６２】
しかしながら、ICカード１０のアンテナ開口面積を小さくすると、オフセット特性は改善されるが、通信距離は低下する（短くなる）。
【００６３】
ICカード１０のオフセット特性は、ICカード１０のアンテナ開口面積を小さくすることによって改善され、ICカード１０の通信距離は、ICカード１０のアンテナ開口面積を大きくすることによって改善されるため、すなわち、ICカード１０のオフセット特性と通信距離とは、トレードオフの関係にあるため、ICカード１０のアンテナ開口面積を調整することだけでは、ICカード１０のオフセット特性と通信距離との両方を改善することは、困難である。
【００６４】
また、通信不感帯は、ICカード１０の位置ずれ（オフセット）に起因して生じる他、R/W２０の不要輻射ノイズに起因して生じることがある。
【００６５】
不要輻射ノイズに起因する通信不感帯は、ICカード１０のアンテナ１１としてのコイルの形状や、サイズ（アンテナ開口面積）、配置（位置）、インダクタンス等の調整によって改善する可能性があるが、そのような調整によって、通信距離、オフセット特性、及び、不要輻射ノイズ（に起因する通信不感帯）に対する耐性（不要輻射ノイズがあっても、非接触通信を行うことができる頑強さ）のすべてを改善することは、困難である。
【００６６】
図５は、各面積のアンテナ開口面積のICカード１０において、通信不感帯が生じるかどうかを表す通信不感帯の有無を示す図である。
【００６７】
なお、図５では、ICカード１０の共振周波数foを、14.3MHzとし、アンテナ開口面積として、39,36,34,30、及び、26mm2の６種類を採用した。
【００６８】
さらに、図５において、ICカード１０と非接触通信を行うR/Wとしては、オントップ機器としてのR/W２０の他、所定レベル以上の不要輻射ノイズを発生するR/W（以下、不要輻射機器ともいう）を採用した。
【００６９】
なお、オントップ機器の不要輻射ノイズは、存在しないか、存在していても、存在しないとみなせるレベルになっている。
【００７０】
また、図５では、通信不感帯の有無の他、ICカード１０が、強電界機器であるR/Wと非接触通信を行う場合の通信距離も、図示してある。
【００７１】
図５において、アンテナ開口面積が、39,36,34,30、及び、26mm2それぞれのICカード１０では、いずれも、強電界機器との間で、100mm以上の通信距離が確保されている。
【００７２】
ここで、ICカード１０と不要輻射機器との間の非接触通信では、オフセット量として、(0,0)，(10,0)，(-10,0)，(0,10)、及び、(0,-10)の５種類を採用して、通信不感帯の有無を調査した。
【００７３】
また、ICカード１０とオントップ機器との間の非接触通信では、オフセット量として、(0,0)，(5,0)，(-5,0)，(0,5)、及び、(0,-5)の５種類を採用して、通信不感帯の有無を調査した。
【００７４】
さらに、ICカード１０と強電界機器との間の通信距離は、オフセット量として(0,0)を採用して測定した。
【００７５】
図５において、「有」は、通信不感帯が生じたことを表し、「無」は、通信不感帯が生じなかったことを表す。
【００７６】
図５によれば、強電界機器との間の通信距離として、100mm以上を確保することができる範囲で、ICカード１０のアンテナ開口面積を小さくすることにより、オントップ機器との間の非接触通信については、オフセットに起因する通信不感帯が生じることが改善される（通信不感帯が生じなくなる）、つまり、オフセット特性が改善されるが、不要輻射機器との間の非接触通信については、不要輻射ノイズに起因する通信不感帯が改善されない（通信不感帯が生じる）ことを確認することができる。
【００７７】
以上のように、ICカード１０のアンテナ開口面積を小さくすることによれば、通信距離をある程度犠牲にして、オフセット特性を改善することができるが、不要輻射ノイズに起因する通信不感帯が生じることを改善すること、すなわち、不要輻射ノイズに対する耐性を改善することは困難である。
【００７８】
なお、図２のICカード１０のアンテナ１１は、図５の（上から）１行目のレコードの、アンテナ開口面積が39mm2のコイルであり、図４の通信正答率は、そのアンテナ開口面積が39mm2のコイルを、ICカード１０のアンテナ１１として用いて測定した値である。
【００７９】
以上のように、アンテナ１１として、１つのコイルを採用するICカード１０では、通信距離を維持しつつ、オフセット特性、及び、不要輻射ノイズに対する耐性のすべてを改善することは、困難である。
【００８０】
そこで、本技術では、通信距離を維持しつつ、オフセット特性、及び、不要輻射ノイズに対する耐性のすべてを容易に改善するターゲットとしての非接触通信装置を提案する。
【００８１】
［本技術を適用した通信システムの一実施の形態］
【００８２】
図６は、本技術を適用した通信システム（システムとは、複数の装置が論理的に集合した物をいい、各構成の装置が同一筐体中にあるか否かは、問わない）の一実施の形態の構成例を示す図である。
【００８３】
図６において、通信システムは、非接触通信を行う非接触通信装置１１１と１１２とから構成されている。
【００８４】
なお、図６の実施の形態では、説明を簡単にするために、非接触通信装置１１１は、自身がRF信号を出力し、そのRF信号を変調することによりデータを送信するイニシエータとしてのみ機能し、非接触通信装置１１２は、イニシエータが出力するRF信号を負荷変調することによりデータを送信するターゲットとしてのみ機能することとする。
【００８５】
イニシエータである非接触通信装置１１１は、例えば、R/Wであり、ターゲットである非接触通信装置１１２は、例えば、ICカードである。
【００８６】
図７は、R/Wである図６の非接触通信装置１１１の電気的な構成例を示すブロック図である。
【００８７】
アンテナ１２１は、コイル等で構成され、コイルに流れる電流が変化することで、RF信号を出力する。また、アンテナ１２１としてのコイルを通る磁束が変化することで、アンテナ１２１に電流が流れる。
【００８８】
受信部１２２は、アンテナ１２１に流れる電流を受信し、復調部１２３に出力する。復調部１２３は、受信部１２２から供給される信号を復調（例えば、ASK(Amplitude Shift Keying)復調）し、その結果得られる復調信号を、デコード部１２４に供給する。デコード部１２４は、復調部１２３から供給される復調信号としての、例えばマンチェスタ符号などをデコードし、そのデコードの結果得られるデータを、データ処理部１２５に供給する。
【００８９】
データ処理部１２５は、デコード部１２４から供給されるデータに基づき、所定の処理を行う。また、データ処理部１２５は、非接触通信装置１１２等の他の装置に送信すべきデータを、エンコード部１２６に供給する。
【００９０】
エンコード部１２６は、データ処理部１２５から供給されるデータを、例えば、マンチェスタ符号などにエンコードし、変調部１２８に出力する。
【００９１】
RF信号出力部１２７は、アンテナ１２１から、所定の単一の周波数fcの搬送波（RF信号）を放射させるための電流を、アンテナ１２１に流す。変調部１２８は、RF信号出力部１２７がアンテナ１２１に流す電流としての搬送波を、エンコード部１２６から供給される信号にしたがって変調する。これにより、アンテナ１２１からは、データ処理部１２５がエンコード部１２６に出力したデータ（をエンコードしたマンチェスタ符号）にしたがって搬送波を変調した変調信号としてのRF信号が放射される。
【００９２】
ここで、変調部１２８における変調方式としては、例えば、ASK(Amplitude Shift Keying)を採用することができる。但し、変調部１２８における変調方式は、ASKに限定されるものではなく、PSK(Phase Shift Keying)やQAM(Quadrature Amplitude Modulation)その他を採用することが可能である。また、振幅の変調度についても8％から30％、50％、100％等の数値に限定されることはなく、好適な値を選択することができる。
【００９３】
制御部１２９は、非接触通信装置１１１を構成する各ブロックの制御等を行う。すなわち、制御部１２９は、例えば、CPU(Central Processing Unit)１２９Ａや、EEPROM(Electrically and Erasable Programmable Read Only Memory)１２９Ｂ、その他図示せぬRAM(Random Access Memory)などで構成される。CPU１２９Ａは、EEPROM１２９Ｂに記憶されているプログラムを実行し、これにより、非接触通信装置１１１を構成する各ブロックの制御、その他の各種の処理を行う。EEPROM１２９Ｂは、CPU１２９Ａが実行すべきプログラムや、CPU１２９Ａの動作上必要なデータを記憶する。
【００９４】
なお、CPU１２９Ａがプログラムを実行することにより行う一連の処理は、CPU１２９Ａに代えて専用のハードウェアを設けて、その専用のハードウェアによって行うことが可能である。また、CPU１２９Ａに実行させるプログラムは、EEPROM１２９Ｂにあらかじめインストールしておく他、フレキシブルディスク、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)，MO(Magneto Optical)ディスク，DVD(Digital Versatile Disc)、磁気ディスク、半導体メモリなどのリムーバブル記録媒体に、一時的あるいは永続的に格納（記録）し、いわゆるパッケージソフトウエアとして提供することができる。さらに、プログラムは、近接通信等によって、非接触通信装置１１１に送信し、EEPROM１２９Ｂにインストールすることができる。
【００９５】
電源部１３０は、非接触通信装置１１１を構成する各ブロックに、必要な電源を供給する。
【００９６】
なお、図７では、制御部１２９が非接触通信装置１１１を構成する各ブロックを制御することを表す線の図示と、電源部１３０が非接触通信装置１１１を構成する各ブロックに電源を供給することを表す線の図示は、図が煩雑になるため、省略してある。
【００９７】
また、上述の場合には、デコード部１２４及びエンコード部１２６において、マンチェスタ符号を処理するようにしたが、デコード部１２４及びエンコード部１２６では、マンチェスタ符号だけでなく、例えば、モディファイドミラーや、NRZ(Non Return to Zero)などの複数種類の符号の中から１つを選択して処理するようにすることが可能である。
【００９８】
以上のように構成される非接触通信装置１１１では、制御部１２９が、非接触通信装置１１１の各ブロックを制御し、これにより、イニシエータであるR/Wとして機能する。
【００９９】
すなわち、R/Wである非接触通信装置１１１（以下、R/W１１１とも記載する）では、データ（フレーム）を送信する場合、RF信号出力部１２７が、アンテナ１２１から、所定の単一の周波数fcの搬送波を放射させるための電流を、アンテナ１２１に流し、これにより、アンテナ１２１からは、搬送波（無変調波）であるRF信号が放射される。
【０１００】
また、R/W１１１では、データ処理部１２５が、ターゲットに送信すべきデータを、エンコード部１２６に供給し、エンコード部１２６は、データ処理部１２５から供給されるデータをマンチェスタ符号にエンコードし、変調部１２８に出力する。変調部１２８は、RF信号出力部１２７がアンテナ１２１に流す電流としての搬送波を、エンコード部１２６から供給される信号にしたがって変調する。これにより、アンテナ１２１からは、データ処理部１２５がエンコード部１２６に出力したデータにしたがって搬送波を変調したRF信号が放射され、ターゲットにデータが送信される。
【０１０１】
一方、R/W１１１において、ターゲットが負荷変調によって送信してくるデータ（フレーム）を受信する場合、受信部１２２が、ターゲットの負荷変調によって変化する、アンテナ１２１上の電流に対応する信号を、復調部１２３に出力する。復調部１２３は、受信部１２２から供給される信号を復調し、デコード部１２４に供給する。デコード部１２４は、復調部１２３から供給される信号としてのマンチェスタ符号などをデコードし、そのデコードの結果得られるデータを、データ処理部１２５に供給する。データ処理部１２５は、デコード部１２４から供給されるデータに基づき、所定の処理を行う。
【０１０２】
図８は、ICカードである図６の非接触通信装置１１２の電気的な構成例を示すブロック図である。
【０１０３】
アンテナ１４１は、コイル等で構成され、コイルに流れる電流が変化することで、RF信号を出力する。また、アンテナ１４１としてのコイルを通る磁束が変化することで、アンテナ１４１に電流が流れる。
【０１０４】
受信部１４２は、アンテナ１４１に流れる電流を受信し、復調部１４３に出力する。復調部１４３は、受信部１４２から供給される信号をASK復調等し、デコード部１４４に供給する。デコード部１４４は、復調部１４３から供給される信号としての、例えばマンチェスタ符号などをデコードし、そのデコードの結果得られるデータを、データ処理部１４５に供給する。
【０１０５】
データ処理部１４５は、デコード部１４４から供給されるデータに基づき、所定の処理を行う。また、データ処理部１４５は、非接触通信装置１１１等の他の装置に送信すべきデータを、エンコード部１４６に供給する。
【０１０６】
エンコード部１４６は、データ処理部１４５から供給されるデータを、例えば、マンチェスタ符号などにエンコードし、負荷変調部１４７に出力する。
【０１０７】
負荷変調部１４７は、外部からアンテナ１４１としてのコイルを見たときのインピーダンスを、エンコード部１４６から供給される信号にしたがって変化させる。他の装置が搬送波としてのRF信号を出力することにより、アンテナ１４１の周囲にRFフィールド（磁界）が形成されている場合、アンテナ１４１としてのコイルを見たときのインピーダンスが変化することにより、アンテナ１４１の周囲のRFフィールドも変化する。これにより、他の装置が出力しているRF信号としての搬送波が、エンコード部１４６から供給される信号にしたがって変調（負荷変調）され、データ処理部１４５がエンコード部１４６に出力したデータが、RF信号を出力している他の装置に送信される。
【０１０８】
ここで、負荷変調部１４７における変調方式としては、例えば、振幅変調(ASK)を採用することができる。但し、負荷変調部１４７における変調方式は、ASKに限定されるものではなく、PSKやQAMその他を採用することが可能である。また、振幅の変調度についても8％から30％、50％、100％等の数値に限定されることはなく、好適な値を選択することができる。
【０１０９】
電源部１４８は、アンテナ１４１の周囲に形成されたRFフィールドによってアンテナ１４１に流れる電流から電源を得て、非接触通信装置１１２を構成する各ブロックに電源を供給する。
【０１１０】
制御部１４９は、非接触通信装置１１２を構成する各ブロックの制御等を行う。すなわち、制御部１４９は、例えば、CPU１４９Ａや、EEPROM１４９Ｂ、その他図示せぬRAMなどで構成される。CPU１４９Ａは、EEPROM１４９Ｂに記憶されているプログラムを実行し、これにより、非接触通信装置１１２を構成する各ブロックの制御、その他の各種の処理を行う。EEPROM１４９Ｂは、CPU１４９Ａが実行すべきプログラムや、CPU１４９Ａの動作上必要なデータを記憶する。
【０１１１】
ここで、CPU１４９Ａがプログラムを実行することにより行う一連の処理は、CPU１４９Ａに代えて専用のハードウェアを設けて、その専用のハードウェアによって行うことが可能である。また、CPU１４９Ａに実行させるプログラムは、EEPROM１４９Ｂにあらかじめインストールしておく他、フレキシブルディスク、CD-ROM，MOディスク，DVD、磁気ディスク、半導体メモリなどのリムーバブル記録媒体に、一時的あるいは永続的に格納（記録）し、パッケージソフトウエアとして提供することができる。さらに、プログラムは、近接通信等によって、非接触通信装置１１２に送信し、EEPROM１４９Ｂにインストールすることができる。
【０１１２】
なお、図８では、制御部１４９が非接触通信装置１１２を構成する各ブロックを制御することを表す線の図示と、電源部１４８が非接触通信装置１１２を構成する各ブロックに電源を供給することを表す線の図示は、図が煩雑になるため、省略してある。
【０１１３】
また、図８では、電源部１４８において、アンテナ１４１に流れる電流から電源を得るようにしたが、その他、例えば、非接触通信装置１１２には、電池（バッテリ）を内蔵させ、その電池から、非接触通信装置１１２を構成する各ブロックに電源を供給することもできる。
【０１１４】
さらに、上述の場合には、デコード部１４４及びエンコード部１４６において、マンチェスタ符号を処理するようにしたが、デコード部１４４及びエンコード部１４６では、マンチェスタ符号だけでなく、例えば、モディファイドミラーや、NRZなどの複数種類の符号の中から１つを選択して処理するようにすることが可能である。
【０１１５】
以上のように構成される非接触通信装置１１２では、制御部１４９が、非接触通信装置１１２の各ブロックを制御し、これにより、ターゲットとして機能する。
【０１１６】
すなわち、ICカードである非接触通信装置１１２（以下、ICカード１１２ともいう）では、データ（フレーム）を送信する場合、データ処理部１４５が、イニシエータに送信すべきデータを、エンコード部１４６に供給し、エンコード部１４６は、データ処理部１４５から供給されるデータをマンチェスタ符号にエンコードし、負荷変調部１４７に出力する。負荷変調部１４７は、外部からアンテナ１４１としてのコイルを見たときのインピーダンスを、エンコード部１４６から供給される信号にしたがって変化させる。
【０１１７】
このとき、ICカード１１２が、R/W１１１に近接しており、R/W１１１が、搬送波としてのRF信号を出力することにより、アンテナ１４１の周囲にRFフィールドを形成していれば、アンテナ１４１としてのコイルを見たときのインピーダンスが変化することにより、アンテナ１４１の周囲のRFフィールドも変化する。これにより、R/W１１１が出力しているRF信号が、エンコード部１４６から供給される信号にしたがって変調（負荷変調）され、データ処理部１４５がエンコード部１４６に出力したデータが、RF信号を出力しているR/W１１１に送信される。
【０１１８】
一方、ICカード１１２において、R/W１１１が、自身が出力している搬送波としてのRF信号を変調することにより送信してくるデータ（フレーム）を受信する場合、受信部１４２が、そのデータによって変調されたRF信号に応じてアンテナ１４１に流れる電流に対応する信号を、復調部１４３に出力する。復調部１４３は、受信部１４２から供給される信号を復調し、デコード部１４４に供給する。デコード部１４４は、復調部１４３から供給される信号としてのマンチェスタ符号などをデコードし、そのデコードの結果得られるデータを、データ処理部１４５に供給する。データ処理部１４５は、デコード部１４４から供給されるデータに基づき、所定の処理を行う。
【０１１９】
［ICカードの物理的な構成例］
【０１２０】
図９は、ICカードである図６の非接触通信装置１１２の物理的な構成例を示す平面図である。
【０１２１】
なお、図中、図２のICカード１０と対応する部分については、同一の符号を付してあり、以下では、その説明は、適宜省略する。
【０１２２】
図９において、ICカード１１２は、略長方形のカード形状をしており、ICチップ１２と、アンテナ１４１とを内蔵している。
【０１２３】
したがって、ICカード１１２は、ICチップ１２を内蔵する点で、図２のICカード１０と共通するが、アンテナ１１に代えて、アンテナ１４１を有する点で、図２のICカード１０と相違する。
【０１２４】
なお、図９では、ICチップ１２及びアンテナ１４１が見えるように図示されているが、ICチップ１２及びアンテナ１４１は、ICカード１１２に内蔵されており、実際には、見えない。
【０１２５】
また、図９において、ICチップ１２は、図８の受信部１４２ないし制御部１４９に相当する。
【０１２６】
アンテナ１４１は、複数である、例えば、３つのコイル２００、並びに、２０１Ｕ及び２０１Ｄを有する。
【０１２７】
コイル２００としては、開口部分が、ICカード１１２よりやや小さい所定のサイズのコイル（標準コイル）が採用され、コイル２０１Ｕ及び２０１Ｄとしては、コイル２００より小さいサイズのコイル（小コイル）が採用されている。
【０１２８】
コイル２００，２０１Ｕ、及び、２０１Ｄは、電気的に直列、又は、並列に接続されている。
【０１２９】
いま、アンテナ１４１全体に要求されるインダクタンスをLと表すとともに、コイル２００，２０１Ｕ、及び、２０１Ｄのインダクタンスを、それぞれ、L200，L200U、及び、L200Dと表すこととすると、コイル２００，２０１Ｕ、及び、２０１Ｄが、直列に接続される場合には、式L＝L200＋L200U＋L200Dを満たすように、インダクタンスL200，L200U、及び、L200Dが決定される。
【０１３０】
また、コイル２００，２０１Ｕ、及び、２０１Ｄが、並列に接続される場合には、式1/L＝1/L200＋1/L200U＋1/L200Dを満たすように、インダクタンスL200，L200U、及び、L200Dが決定される。
【０１３１】
なお、フレキシブル基板等に、アンテナ１４１としてのコイル２００，２０１Ｕ、及び、２０１Ｄを形成して、ICカード１１２を製造する場合には、一般には、コイル２００，２０１Ｕ、及び、２０１Ｄを、直列に接続する方が、並列に接続するよりも、ICカード１１２の製造が容易である。
【０１３２】
標準コイルであるコイル２００は、開口部分が、ICカード１１２よりやや小さいサイズのコイルであり、巻き線部分が、ICカード１１２の縁の少し内側に沿うように配置されている。
【０１３３】
一方、小コイルであるコイル２０１Ｕ及び２０１Ｄは、ICカード１１２と非接触通信を行うR/W１１１（図６）として、例えばオントップ機器であるR/W２０（図２）、不要輻射機器、強電界機器等のR/Wが想定され、その想定されたR/W（以下、想定R/Wともいう）のアンテナであるコイルとの位置関係が、所定の位置関係になるように配置されている。
【０１３４】
すなわち、ICカード１１２を、想定R/Wに対向させて置くときに、ICカード１１２の所定の位置としての、例えば、アンテナ中心（ICカード１１２では、アンテナ１４１において磁束が生じるコイル２００，２０１Ｕ、及び、２０１Ｄの開口部分の重心）を合わせるべき位置としてあらかじめ決められている想定R/Wの基準位置である目安マーク位置に、ICカード１１２のアンテナ中心を合わせて、ICカード１１２を想定R/Wに対向させて置いたときに、コイル２０１Ｕ及び２０１Ｄそれぞれの開口部分が、想定R/Wのアンテナであるコイルの巻き線部分と重なるように、コイル２０１Ｕ及び２０１Ｄが配置されている。
【０１３５】
図９では、小コイルであるコイル２０１Ｕ及び２０１Ｄは、ICカード１１２を横方向に２等分する位置に、縦方向に並ぶように配置されている。
【０１３６】
図１０は、オントップ機器であるR/W２０上に、ICカード１１２が置かれた状態を示す平面図である。
【０１３７】
図１０においては、図２の場合と同様に、想定R/Wの１つであるR/W２０上に、ICカード１０が置かれている。
【０１３８】
なお、図１０では、ICチップ１２及びアンテナ１４１が見えるように図示されているが、ICチップ１２及びアンテナ１４１は、ICカード１１２に内蔵されており、実際には、見えない。
【０１３９】
また、図１０では、R/W２０（のR/Wモジュール）のアンテナ２１が見えるように図示されているが、アンテナ２１は、樹脂筐体２２の内側に設けられており、実際には、見えない。
【０１４０】
図１０では、図２の場合と同様に、ICカード１１２のアンテナ１４１としてのコイル２００が、金属筐体２３に重なっている。但し、アンテナ１４１としての他のコイル２０１Ｕ及び２０１Ｄは、金属筐体２３に重ならず、樹脂筐体２２のみと重なっている。
【０１４１】
このため、ICカード１１２では、アンテナ１４１全体に対する、金属筐体２３の影響が低減される。その結果、アンテナ１４１が、金属筐体２３に重なり、R/W２０のアンテナ２１とICカード１１２のアンテナ１４１との相互結合が弱くなることによって、R/W２０とICカード１１２との間で、非接触通信を行うことができなくなることを防止し、安定した非接触通信を行うことができる。
【０１４２】
また、(0,0)でない、ある程度のオフセット量（例えば、x座標及びy座標がそれぞれ-10mmないし+10mm程度の範囲のオフセット量）のオフセットが生じている場合でも、アンテナ１４１としてのコイル２０１Ｕ及び２０１Ｄのうちの少なくとも一方が、金属筐体２３に重ならず、樹脂筐体２２のみと重なるので、通信不感帯が生じずに、非接触通信を行うことができる。
【０１４３】
なお、ICカード１１２のアンテナ１４１の構成は、図９及び図１０に示した構成に限定されるものではなく、想定R/Wのアンテナの構成に応じて、アンテナ１４１の小コイル（図９及び図１０では、コイル２０１Ｕ及び２０１Ｄ）と、想定R/Wのアンテナとしてのコイルとの位置関係が、図９で説明した所定の位置関係になるような構成とすることができる。
【０１４４】
すなわち、図１０では、想定R/WとしてのR/W２０（のR/Wモジュール）のアンテナ２１は、１つのコイルで構成されているが、アンテナ２１は、複数のコイルを平面上に並べて構成することができる。
【０１４５】
また、図１０（及び図９）では、ICカード１１２のアンテナ１４１は、３つのコイル２００、並びに、２０１Ｕ及び２０１Ｄで構成され、そのうちの小コイルであるコイル２０１Ｕ及び２０１Ｄは、ICカード１１２を横方向に２等分する位置に、縦方向に並ぶように配置されているが、アンテナ１４１を構成するコイルの数や小コイルの配置は、上述した数や配置に限定されるものではなく、想定R/WとしてのR/W２０のアンテナ２１の構成に応じて、図９で説明した所定の位置関係を満たす構成とすることができる。
【０１４６】
具体的には、所定の位置関係を満たすアンテナ２１と１４１との組の第１の構成例としては、図１０に示した構成を採用することができる。
【０１４７】
図１１は、所定の位置関係を満たすアンテナ２１と１４１との組の第２の構成例を示す平面図である。
【０１４８】
図１１は、図１０の場合と同様に、オントップ機器であるR/W２０上に、ICカード１１２が置かれた状態を示している。
【０１４９】
図１１では、R/W２０のアンテナ２１は、横方向に並べて配置された２つのコイル３０１Ｌ及び３０１Ｒで構成されている。
【０１５０】
また、図１１では、ICカード１１２のアンテナ１４１は、図９及び図１０の場合と同様に、３つのコイル２００、並びに、２０１Ｕ及び２０１Ｄで構成されている。
【０１５１】
図１１でも、図１０の場合と同様に、ICカード１１２を、想定R/WとしてのR/W２０に対向させて置くときに、ICカード１１２のアンテナ中心を合わせるべき位置としてあらかじめ決められているR/W２０の基準位置である目安マーク位置に、ICカード１１２のアンテナ中心を合わせて、ICカード１１２をR/W２０に対向させて置いたときに、コイル２０１Ｕ及び２０１Ｄそれぞれの開口部分が、R/W２０のアンテナ２１であるコイル３０１Ｌ及び３０１Ｒのうちの少なくとも一方の巻き線部分と重なるように、コイル２０１Ｕ及び２０１Ｄが配置されている。
【０１５２】
また、ICカード１１２のアンテナ１４１の小コイルであるコイル２０１Ｕ及び２０１Ｄは、図９で説明したように、ICカード１１２を横方向に２等分する位置に、縦方向に並ぶように配置されているが、このコイル２０１Ｕ及び２０１Ｄの配置は、オントップ機器である図１１のR/W２０上に置かれたICカード１１２に、（(0,0)以外の）所定のオフセット量のオフセットがある場合であっても、コイル２０１Ｕや２０１Ｄの開口部分が、R/W２０のアンテナ２１であるコイル３０１Ｌ及び３０１Ｒのうちの少なくとも一方の巻き線部分と重なる配置になっている。
【０１５３】
すなわち、図１１には（後述する図１２及び図１３でも同様）、オフセットがない状態（オフセット量が(0,0)のオフセットがある状態）（R/W２０の基準位置である目安マーク位置に、ICカード１１２のアンテナ中心を合わせた状態）で、R/W２０上に置かれたICカード１１２の他、オフセット量が(10,0)のオフセットがある状態でR/W２０上に置かれたICカード１１２、オフセット量が(-10,0)のオフセットがある状態でR/W２０上に置かれたICカード１１２、オフセット量が(0,10)のオフセットがある状態でR/W２０上に置かれたICカード１１２、及び、オフセット量が(0,-10)のオフセットがある状態でR/W２０上に置かれたICカード１１２が示されている。
【０１５４】
図１１によれば、オフセット量が(10,0)のオフセットがある状態でR/W２０上に置かれたICカード１１２、オフセット量が(-10,0)のオフセットがある状態でR/W２０上に置かれたICカード１１２、オフセット量が(0,10)のオフセットがある状態でR/W２０上に置かれたICカード１１２、及び、オフセット量が(0,-10)のオフセットがある状態でR/W２０上に置かれたICカード１１２のすべてにおいて、コイル２０１Ｕや２０１Ｄの開口部分が、R/W２０のアンテナ２１であるコイル３０１Ｌや３０１Ｒの巻き線部分と重なっていることを確認することができる。
【０１５５】
なお、図１１では、ICチップ１２及びアンテナ１４１が見えるように図示されているが、ICチップ１２及びアンテナ１４１は、ICカード１１２に内蔵されており、実際には、見えない。さらに、図１１では、R/W２０のアンテナ２１が見えるように図示されているが、アンテナ２１は、R/W２０に内蔵されており、実際には、見えない。後述する図１２及び図１３においても、同様である。
【０１５６】
図１２は、所定の位置関係を満たすアンテナ２１と１４１との組の第３の構成例を示す平面図である。
【０１５７】
図１２は、図１０の場合と同様に、オントップ機器であるR/W２０上に、ICカード１１２が置かれた状態を示している。
【０１５８】
図１２では、R/W２０のアンテナ２１は、図１０の場合と同様に、１つのコイルで構成されている。
【０１５９】
また、図１２では、ICカード１１２のアンテナ１４１は、５つのコイル２００，２１１，２１２，２１３、及び、２１４で構成されている。
【０１６０】
コイル２００は、図９で説明したように、開口部分が、ICカード１１２よりやや小さい所定のサイズの標準コイルであり、巻き線部分が、ICカード１１２の縁の少し内側に沿うように配置されている。
【０１６１】
コイル２１１ないし２１４は、標準コイルであるコイル２００より小さいサイズのコイル（小コイル）であり、ICカード１１２の四隅であって、コイル２００の巻き線部分より内側（略長方形状のコイル２００の開口部分の四隅）に配置されている。
【０１６２】
なお、コイル２００、及び、２１１ないし２１４それぞれは、電気的に直列、又は、並列に接続されている。
【０１６３】
図１２でも、図１０の場合と同様に、オフセット量を(0,0)にして、つまり、R/W２０の基準位置である目安マーク位置に、ICカード１１２のアンテナ中心を合わせて、ICカード１１２をR/W２０に対向させて置いたときに、コイル２１１ないし２１４それぞれの開口部分が、R/W２０のアンテナ２１としてのコイルの巻き線部分と重なるように、小コイルであるコイル２１１ないし２１４が配置されている。
【０１６４】
また、ICカード１１２のアンテナ１４１の小コイルであるコイル２１１ないし２１４は、上述したように、ICカード１１２の四隅に配置されているが、このコイル２１１ないし２１４の配置は、オントップ機器である図１２のR/W２０上に置かれたICカード１１２に、（(0,0)以外の）所定のオフセット量のオフセットがある場合であっても、コイル２１１や、２１２，２１３，２１４の開口部分が、R/W２０のアンテナ２１としてのコイルの巻き線部分と重なる配置になっている。
【０１６５】
すなわち、図１２には、図１１の場合と同様に、オフセットがない状態（オフセット量が(0,0)のオフセットがある状態）で、R/W２０上に置かれたICカード１１２の他、オフセット量が(10,0)のオフセットがある状態でR/W２０上に置かれたICカード１１２、オフセット量が(-10,0)のオフセットがある状態でR/W２０上に置かれたICカード１１２、オフセット量が(0,10)のオフセットがある状態でR/W２０上に置かれたICカード１１２、及び、オフセット量が(0,-10)のオフセットがある状態でR/W２０上に置かれたICカード１１２が示されている。
【０１６６】
図１２によれば、オフセット量が(10,0)のオフセットがある状態でR/W２０上に置かれたICカード１１２、オフセット量が(-10,0)のオフセットがある状態でR/W２０上に置かれたICカード１１２、オフセット量が(0,10)のオフセットがある状態でR/W２０上に置かれたICカード１１２、及び、オフセット量が(0,-10)のオフセットがある状態でR/W２０上に置かれたICカード１１２のすべてにおいて、コイル２１１や、２１２，２１３，２１４の開口部分が、R/W２０のアンテナ２１としてのコイルの巻き線部分と重なっていることを確認することができる。
【０１６７】
図１３は、所定の位置関係を満たすアンテナ２１と１４１との組の第４の構成例を示す平面図である。
【０１６８】
図１３は、図１０の場合と同様に、オントップ機器であるR/W２０上に、ICカード１１２が置かれた状態を示している。
【０１６９】
図１３では、R/W２０のアンテナ２１は、横×縦が２×２になるように並べて配置された４つのコイル３１１，３１２，３１３、及び、３１４で構成されている。
【０１７０】
また、図１３では、ICカード１１２のアンテナ１４１は、２つのコイル２００及び２２１で構成されている。
【０１７１】
コイル２００は、図９で説明したように、開口部分が、ICカード１１２よりやや小さい所定のサイズの標準コイルであり、巻き線部分が、ICカード１１２の縁の少し内側に沿うように配置されている。
【０１７２】
コイル２２１は、標準コイルであるコイル２００より小さいサイズのコイル（小コイル）であり、ICカード１１２のアンテナ中心となる位置に配置されている。
【０１７３】
なお、コイル２００、及び、２２１それぞれは、電気的に直列、又は、並列に接続されている。
【０１７４】
図１３でも、図１０の場合と同様に、R/W２０の基準位置である目安マーク位置に、ICカード１１２のアンテナ中心を合わせて、ICカード１１２をR/W２０に対向させて置いたときに、コイル２２１それぞれの開口部分が、R/W２０のアンテナ２１としてのコイル３１１ないし３１４の少なくとも１つの巻き線部分と重なるように、小コイルであるコイル２２１が配置されている。
【０１７５】
また、ICカード１１２のアンテナ１４１の小コイルであるコイル２２１は、上述したように、ICカード１１２のアンテナ中心に配置されているが、このコイル２２１の配置は、オントップ機器である図１３のR/W２０上に置かれたICカード１１２に、（(0,0)以外の）所定のオフセット量のオフセットがある場合であっても、コイル２２１の開口部分が、R/W２０のアンテナ２１としてのコイル３１１ないし３１４の少なくとも１つの巻き線部分と重なる配置になっている。
【０１７６】
すなわち、図１３には、図１１の場合と同様に、オフセットがない状態（オフセット量が(0,0)のオフセットがある状態）で、R/W２０上に置かれたICカード１１２の他、オフセット量が(10,0)のオフセットがある状態でR/W２０上に置かれたICカード１１２、オフセット量が(-10,0)のオフセットがある状態でR/W２０上に置かれたICカード１１２、オフセット量が(0,10)のオフセットがある状態でR/W２０上に置かれたICカード１１２、及び、オフセット量が(0,-10)のオフセットがある状態でR/W２０上に置かれたICカード１１２が示されている。
【０１７７】
図１３によれば、オフセット量が(10,0)のオフセットがある状態でR/W２０上に置かれたICカード１１２、オフセット量が(-10,0)のオフセットがある状態でR/W２０上に置かれたICカード１１２、オフセット量が(0,10)のオフセットがある状態でR/W２０上に置かれたICカード１１２、及び、オフセット量が(0,-10)のオフセットがある状態でR/W２０上に置かれたICカード１１２のすべてにおいて、コイル２２１の開口部分が、R/W２０のアンテナ２１としてのコイル３１１ないし３１４の少なくとも１つの巻き線部分と重なっていることを確認することができる。
【０１７８】
以上のように、オントップ機器である想定R/W上に置かれたICカード１１２に、オフセットがない（オフセット量(0,0)のオフセットがある）場合の他、所定のオフセット量のオフセットがある場合であっても、ICカード１１２のアンテナ１４１を構成する小コイルの開口部分が、想定R/Wのアンテナとしてのコイルの巻き線部分と重なるように、ICカード１１２のアンテナ１４１を構成する小コイルを配置することにより、オントップ機器である想定R/W上に置かれたICカード１１２に、（(0,0)以外の）所定のオフセット量のオフセットがある場合であっても、ICカード１１２が想定R/Wに置かれたときの相互結合を弱め（ひいては、不要輻射ノイズを低減し）、その結果、不要輻射ノイズに対する耐性を改善することができる。
【０１７９】
ここで、図１４は、ICカードとR/Wとの（アンテナとしてのコイルの）距離、及び、結合係数の関係を示す図である。
【０１８０】
図１４において、ひし形のマークは、図１１に示した２つのコイル３０１Ｌ及び３０１Ｒで構成されるアンテナ２１を有するR/W２０（以下、2コイルR/W２０とも記載する）と、図２に示した１つのコイルで構成されるアンテナ１１を有するICカード１０（以下、1コイルカード１０とも記載する）との間の結合係数を示している。
【０１８１】
また、図１４において、三角形のマークは、図１１に示した2コイルR/W２０と、同じく図１１に示した３つのコイル２００，２０１Ｕ、及び、２０１Ｄで構成されるアンテナ１４１を有するICカード１１２（以下、3コイルカード１１２とも記載する）との間の結合係数を示している。
【０１８２】
なお、図１４において、オフセット量は、(0,0)である。また、1コイルカード１０のアンテナ１１としての１つのコイルと、3コイルカード１１２の標準コイルであるコイル２００とは、配置とサイズが同様のコイルである。
【０１８３】
図１４によれば、2コイルR/W２０との距離が遠い場合（例えば、距離が50mmである場合）には、1コイルカード１０、及び、3コイルカード１１２の結合係数が、同様の値になっていることを確認することができる。
【０１８４】
したがって、3コイルカード１１２は、1コイルカード１０と同程度の通信距離を維持することができる。
【０１８５】
また、図１４では、例えば、2コイルR/W２０上に、1コイルカード１０や3コイルカード１１２が置かれている状態に等しい程度に、2コイルR/W２０との距離が近い場合（例えば、距離が10mmである場合）、3コイルカード１１２の結合係数が、1コイルカード１０の結合係数よりも小さくなっていることを確認することができる。
【０１８６】
したがって、R/W２０上に置かれている状態では、3コイルカード１１２は、1コイルカード１０よりも、R/W２０との相互結合が弱く、そのため、R/W２０が不要輻射ノイズを発生していても、3コイルカード１１２が受ける不要輻射ノイズの影響は、1コイルカード１０が受ける影響よりも小さい。
【０１８７】
以上のように、（1コイルカード１０のアンテナとしてのコイルと同様の）コイル２００の他、コイル２００よりサイズが小さいコイル２０１Ｕ、及び、２０１Ｄを、アンテナ１４１として有する3コイルカード１１２の結合係数は、2コイルR/W２０との距離が遠い位置では、1コイルカード１０と同程度の値となり、2コイルR/W２０との距離が近い位置では、1コイルカード１０よりも小さい値になる。
【０１８８】
したがって、3コイルカード１１２によれば、1コイルカード１０と同程度の通信距離を維持しつつ、2コイルR/W２０上に置かれた場合に2コイルR/W２０から受ける不要輻射ノイズの影響を低減することができる。
【０１８９】
なお、1コイルカード１０（図２）において、アンテナ１１としての１つのコイルの開口部分（アンテナ開口面積）を小さくした場合、不要輻射ノイズの影響を低減することはできるが、通信距離は、維持することができなくなる（短くなる）。
【０１９０】
図１５は、2コイルR/W２０との距離が比較的近い20mmの位置で、各オフセット量だけオフセットした1コイルカード１０、及び、3コイルカード１１２それぞれの結合係数を示す図である。
【０１９１】
図１５では、オフセット量にかかわらず、3コイルカード１１２の結合係数（横線を付してある部分）の方が、1コイルカード１０の結合係数（斜線を付してある部分）よりも小さくなっている。
【０１９２】
図１５において、オフセット量は、(0,0)，(10,0)，(-10,0)，(0,10)、及び、(0,-10)の５種類であり、したがって、2コイルR/W２０との距離が近い場合には、3コイルカード１１２は、オフセットの有無にかかわらず、1コイルカード１０よりも、不要輻射ノイズの影響を低減することができることを確認することができる。
【０１９３】
オフセットがある場合の不要輻射ノイズの影響の低減（不要輻射ノイズに対する耐性の改善）には、ICカード１１２のアンテナ１４１としての標準コイルと小コイルとを適切な位置に配置することが効果的である。
【０１９４】
図１６は、3コイルカード１１２の共振周波数foを各周波数に設定した場合の、3コイルカード１１２の各オフセット量(x,y)に対する通信正答率を示す図である。
【０１９５】
ここで、図１６の通信正答率とは、3コイルカード１１２と2コイルR/W２０との間で、データのやりとりが成功した割合を表す。
【０１９６】
なお、3コイルカード１１２の共振周波数foは、例えば、3コイルカード１１２のアンテナ１４１に接続される図示せぬコンデンサの容量を調整することで、様々な周波数に設定することができる。
【０１９７】
図１６では、図４の場合と同様に、オフセット量(x,y)として、(5,0)，(0,0)，(-5,0)，(0,5)，(0,-5)の５種類のオフセット量（オフセット位置）が採用され、共振周波数foとして、13.6MHzないし14.4MHzの範囲のほぼ0.1MHz刻みの８種類の周波数が採用されている。
【０１９８】
1コイルカード１０では、図４で説明したように、共振周波数foが13.9MHｚ以上になると、５種類のオフセット量のうちの、３種類以上のオフセット量で、通信不感帯が生じるが、3コイルカード１１２によれば、図１６に示すように、1コイルカード１０で生じる通信不感帯（斜線を付してある部分）が生じておらず、したがって、オフセット特性が改善していることを確認することができる。
【０１９９】
図１７は、3コイルカード１１２において、通信不感帯が生じるかどうかを表す通信不感帯の有無を示す図である。
【０２００】
ここで、図１７において、（上から）１ないし５行目のレコードは、図５の１ないし５行目のレコードと同一のレコード（但し、図５では、アンテナを構成するコイルの数であるアンテナのコイル数の図示が省略されている）であり、したがって、1コイルカード１０の通信不感帯の有無を示している。
【０２０１】
また、図１７において、６行目のレコード（最下行のレコード）は、3コイルカード１１２の通信不感帯の有無を示している。
【０２０２】
なお、図１７では、図５の場合と同様に、3コイルカード１１２と非接触通信を行うR/Wとして、オントップ機器としてのR/W２０（2コイルR/W２０）、及び、不要輻射機器を採用した。
【０２０３】
また、図１７では、図５の場合と同様に、通信不感帯の有無の他、3コイルカード１１２が、強電界機器であるR/Wと非接触通信を行う場合の通信距離も、図示してある。
【０２０４】
図１７によれば、3コイルカード１１２と強電界機器との間の通信距離としては、アンテナ開口面積が、39,36,34,30、及び、26mm2それぞれのICカード１０（1コイルカード１０）それぞれと強電界機器との間の通信距離と同様に、100mm以上が確保されている。
【０２０５】
ここで、3コイルカード１１２と不要輻射機器との間の非接触通信では、図５の場合と同様に、オフセット量として、(0,0)，(10,0)，(-10,0)，(0,10)、及び、(0,-10)の５種類を採用して、通信不感帯の有無を調査した。
【０２０６】
また、3コイルカード１１２とオントップ機器との間の非接触通信では、図５の場合と同様に、オフセット量として、(0,0)，(5,0)，(-5,0)，(0,5)、及び、(0,-5)の５種類を採用して、通信不感帯の有無を調査した。
【０２０７】
さらに、3コイルカード１１２と強電界機器との間の通信距離は、オフセット量として(0,0)を採用して測定した。
【０２０８】
また、3コイルカード１１２のアンテナ１４１（の標準コイルであるコイル２００）のアンテナ開口面積としては、不要輻射機器、及び、オントップ機器のいずれとの非接触通信でも、通信不感帯が生じた1コイルカード１０のアンテナ開口面積と同様の39cm2を採用した。
【０２０９】
図１７において、「有」は、通信不感帯が生じたことを表し、「無」は、通信不感帯が生じなかったことを表す。
【０２１０】
図１７によれば、3コイルカード１１２については、不要輻射機器との非接触通信時にも、オントップ機器との非接触通信時にも、オフセットにかかわらず、通信不感帯が生じておらず、したがって、通信距離を維持しつつ、オフセット特性、及び、不要輻射ノイズに対する耐性のすべてが改善されていることを確認することができる。
【０２１１】
ところで、図１１ないし図１３においては、ICカード１１２のアンテナ１４１を構成する小コイルの数と配置を調整することによって、通信不感帯を改善する（ICカード１１２に通信不感帯が生じることを改善する）こととしたが、その他、例えば、アンテナ１４１を構成するコイルの巻き線の線幅（線径）や、巻き線として使用する導体金属によって、巻き線の抵抗値を調整すると、通信不感帯の改善を、さらに効果的に行うことができる。
【０２１２】
図１８は、3コイルカード１１２のアンテナ１４１を構成するコイル２００，２０１Ｕ、及び、２０１Ｄの線径を、各値の線径にした場合に、3コイルカード１１２において、通信不感帯が生じるかどうかを表す通信不感帯の有無を示す図である。
【０２１３】
なお、図１８の通信不感帯の有無の確認においては、通信不感帯が生じやすくなるように、小コイルであるコイル２０１Ｕと２０１Ｄとの間隔を、適正な間隔（2コイルR/W２０との非接触通信において、通信不感帯が最も生じない間隔）よりも狭い間隔にした3コイルカード１１２を用いた。
【０２１４】
また、図１８では、3コイルカード１１２と非接触通信を行うR/Wとして、図５や図１７と同様に、オントップ機器としてのR/W２０（2コイルR/W２０）と、不要輻射機器とを採用した。
【０２１５】
さらに、図１８では、通信不感帯の有無の他、ICカード１０が、強電界機器であるR/Wと非接触通信を行う場合の通信距離も、図示してある。
【０２１６】
図１８において、3コイルカード１１２と強電界機器との間の通信距離は、100mm以上が確保されている。
【０２１７】
また、3コイルカード１１２と不要輻射機器との間の非接触通信では、オフセット量として、(0,0)，(10,0)，(-10,0)，(0,10)、及び、(0,-10)の５種類を採用して、通信不感帯の有無を調査した。
【０２１８】
さらに、3コイルカード１１２とオントップ機器との間の非接触通信では、オフセット量として、(0,0)，(5,0)，(-5,0)，(0,5)、及び、(0,-5)の５種類を採用して、通信不感帯の有無を調査した。
【０２１９】
また、3コイルカード１１２と強電界機器との間の通信距離は、オフセット量として(0,0)を採用して測定した。
【０２２０】
図１８において、「有」は、通信不感帯が生じたことを表し、「無」は、通信不感帯が生じなかったことを表す。
【０２２１】
図１８によれば、3コイルカード１１２のアンテナ１４１を構成するコイル２００，２０１Ｕ、及び、２０１Ｄの線径を0.045mmまで細くして、抵抗値を大にすると、強電界機器との通信距離を維持しつつ、オントップ機器との間の非接触通信の通信性能を劣化させずに（通信不感帯を生じさせずに）、不要輻射機器との間の非接触通信の通信性能を改善する（通信不感帯を生じさせなくする）ことができることを確認することができる。
【０２２２】
したがって、3コイルカード１１２のアンテナ１４１の小コイル（コイル２０１Ｕ、及び、２０１Ｄ等）を、想定R/Wとの非接触通信において通信不感帯が生じにくい（生じない）位置に配置し、さらに、アンテナ１４１としての標準コイル（コイル２００）、及び、小コイルの線径、ひいては、抵抗値を調整することで、通信距離、オフセット特性、及び、不要輻射ノイズに対する耐性のすべてを改善することができる。
【０２２３】
なお、アンテナ１４１としてのコイル２００，２０１Ｕ、及び、２０１Ｄの線径を細くし、抵抗値を大きくしすぎると、通信距離が低下するので、コイル２００，２０１Ｕ、及び、２０１Ｄの線径の調整は、3コイルカード１１２に要求される通信距離を確保することができる範囲内で行うことが重要である。
【０２２４】
また、アンテナ１４１としてのコイル２００，２０１Ｕ、及び、２０１Ｄの抵抗値は、線径を変えることの他、コイル２００，２０１Ｕ、及び、２０１Ｄの導体金属を変えることによっても調整することができる。例えば、導体金属を、銅からアルミニウムに変更することにより、抵抗値を低下させることができる。
【０２２５】
ここで、ICカード１１２に、共振周波数を調整するための同調用のコンデンサが設けられておらず、コイル２００，２０１Ｕ、及び、２０１Ｄのみで同調が行われている場合には、ICカード１１２のアンテナ１４１全体のインダクタンスがほぼ一定になるが、この場合、ICカード１１２の通信性能の改善には、コイル２００，２０１Ｕ、及び、２０１Ｄそれぞれのインダクタンスのバランスを調整することが効果的である。
【０２２６】
なお、ICカード１１２は、複数のコイル２００，２０１Ｕ、及び、２０１Ｄが電気的に接続され、いずれも、ICカード１１２のアンテナ１４１を構成する要素である点で、複数のコイルが電気的に接続されていない特許文献１に記載の技術や、２つのコイルのうちの１つのコイルが、カードＩＣ機能部のアンテナであり、残りの１つのコイルが、リーダ／ライタ機能部のアンテナである特許文献２に記載の技術と異なる。
【０２２７】
また、本技術は、標準コイル（例えば、ICカード１１２のコイル２００）が、想定R/Wのアンテナとしてのコイルのサイズ（アンテナ開口面積）以上のサイズである場合に、特に有用であり、小コイル（例えば、ICカード１１２のコイル２０１Ｕ及び２０１Ｄ）としては、想定R/Wのアンテナとしてのコイルのサイズ（想定R/Wのアンテナが、図１１や図１３に示したように、複数のコイルで構成される場合には、アンテナを構成する個々のコイルのサイズ）以下のコイルが採用される。
【０２２８】
なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【０２２９】
すなわち、本技術は、非接触通信のみを行う通信装置の非接触通信の他、非接触通信と接触通信との両方を行う通信装置の非接触通信にも適用可能である。
【０２３０】
また、本技術は、以下のような構成をとることもできる。
【０２３１】
［１］
R/W(Reader/Writer)からのRF信号を負荷変調することによりデータを非接触通信で送信するためのアンテナを備え、
前記アンテナは、
開口部分が所定のサイズのコイルである標準コイルと、
開口部分が、前記標準コイルより小さいサイズのコイルである小コイルと
を有し、
前記標準コイルと小コイルとは、直列、又は、並列に接続され、
非接触通信装置を、R/Wに対向させるときに、前記非接触通信装置の所定の位置を合わせるべき位置としてあらかじめ決められているR/Wの基準位置に、前記非接触通信装置の前記所定の位置を合わせて、前記非接触通信装置をR/Wに対向させたときに、前記小コイルの開口部分が、R/Wのアンテナであるコイルの巻き線部分と重なるように、前記小コイルが配置されている
前記非接触通信装置。
［２］
前記標準コイルは、R/Wのアンテナであるコイルのサイズ以上のサイズのコイルであり、
前記小コイルは、R/Wのアンテナであるコイルのサイズ以下のサイズのコイルである
［１］に記載の非接触通信装置。
［３］
前記標準コイルと小コイルとは、直列に接続されている
［１］又は［２］に記載の非接触通信装置。
［４］
前記アンテナは、複数の小コイルを有する
［１］ないし［３］のいずれかに記載の非接触通信装置。
【符号の説明】
【０２３２】
１０  ICカード，  １１  アンテナ，  １２  ICチップ，  ２０  R/W，  ２１  アンテナ，  ２２  樹脂筐体，  ２３  金属筐体，  １１１，１１２  非接触通信装置，  １２１  アンテナ，  １２２  受信部，  １２３  復調部，  １２４  デコード部，  １２５  データ処理部，  １２６  エンコード部，  １２７  RF信号出力部，  １２８  変調部，  １２９  制御部，  １２９Ａ  CPU，  １２９Ｂ  EEPROM，  １３０  電源部，  １４１  アンテナ，  １４２  受信部，  １４３  復調部，  １４４  デコード部，  １４５  データ処理部，  １４６  エンコード部，  １４７  負荷変調部，  １４８  電源部，  １４９  制御部，  １４９Ａ  CPU，  １４９Ｂ  EEPROM，  ２００，２０１Ｄ，２０１Ｕ，２１１，２１２，２１３，２１４，２２１  コイル
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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