(57)【要約】【課題】  当該情報処理装置全体のコストを低減させることができ、また、アンテナ磁界への渦電流による悪影響を抑制する調整を容易に行うことができ、これによってアンテナの通信可能距離の低下を防止すること。【解決手段】  信号処理回路基板１１の上に、導電性板１２と、磁性体５と、アンテナ２が上面に形成されたアンテナ基板１とを、この順に層状に配置して構成する。この構成の導電性板１２によって、磁性体５から漏れたアンテナ２の磁束を渦電流に変換して当該磁束を遮蔽する。これによって、信号処理回路基板１１へ磁束が到達せず、渦電流も流れなくする。【選択図】      図１
2006178713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁誘導結合による非接触型の情報記録媒体と通信を行うアンテナと、このアンテナで送受信される信号を処理する信号処理回路と、この信号処理回路とアンテナとの間に配置された磁性体とを有し、アンテナに近接された情報記録媒体との間で情報の読み書きを行う情報処理装置において、
前記磁性体と前記信号処理回路との間に、導電性板を配置した
ことを特徴とする情報処理装置。
【請求項２】
前記磁性体と前記導電性板との間に、導電性ラインをループ状とし、この両端にコンデンサを接続したループコイルを更に備え、
前記コンデンサを、前記導電性板に流れる渦電流の向きと反対方向に前記ループコイルに電流が流れるように調節した
ことを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項３】
前記導電性板は、銅及びアルミニウムの何れかの材料によって形成されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報が記憶された非接触型のＩＣカードやＩＣタグ等のＩＣメディア（情報記録媒体）と電磁誘導結合による近距離無線通信を行って情報の読み書きを行うリーダライタ装置等の情報処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＣを内蔵した情報記録媒体と無線により非接触で通信可能な非接触キャリアシステムの導入が盛んになっている。これに伴い、カードにＩＣを内蔵したＩＣカードを用いた交通ゲート入退装置や入退出室管理装置、ＩＣを内蔵したＩＣタグを物品に付けて物品管理を行う物流管理装置、腕時計にＩＣを内蔵したＩＣリストバンドを用いた入退出室管理装置等のように大小様々な形状の非接触型の情報記録媒体が利用されている。
【０００３】
従来の情報処理装置は、図５に示すように、エポキシ系樹脂等のアンテナ基板１の上にアンテナ２を有し、このアンテナ２を介して図示せぬＩＣメディアと電磁結合し、ＩＣメディアへ電力を供給する。そして、電磁結合したＩＣメディアへ信号処理回路３からコマンドを送信し、このコマンド送信に対してＩＣメディア側からレスポンスをアンテナ２で受信すると、信号処理回路３を介してＩＣメディアとの間で通信を開始し、ＩＣメディアからのデータの読み出しや、ＩＣメディアへのデータの書き込みを行うようになっている。
【０００４】
このようにＩＣメディアと通信を行う情報処理装置のアンテナ２には、銅等の金属ラインをループ状にパターン形成したループコイルが採用される。このループコイルは、例えば図６に示すように、信号処理回路３と接続された１次ループコイル２ａと、この１次ループコイル２ａと電磁気的に結合する２次ループコイル２ｂが所定回数周回してパターン形成されているのが一般的である。その２次ループコイル２ｂの両端には、コンデンサＣｂが接続されている。
【０００５】
このような情報処理装置のアンテナ２と信号処理回路３は、層状に接近して組み立てられ、自動販売機や取引端末装置等に組み込まれる。
一般に金属などの導電体では、その中で磁束が変化すると渦電流が発生する。信号処理回路３はプリント基板に構成されており、このため信号線やアースなどの導電性の配線パターンを含むので、この配線パターン（金属部分）にアンテナ２からの磁束によってアンテナ２と逆方向の渦電流が発生し、アンテナ２の磁界と反対方向の磁界を生じさせる。
【０００６】
このため、情報処理装置が自動販売機や取引端末装置等に組み込まれた場合、信号処理回路３で発生する渦電流によってアンテナ２の磁界が弱められ、通信可能距離が短くなる。
これを避けるため、例えば図７に示すように、アンテナ基板１の下面に、数ｍｍの厚さの磁性体５を密着した構成とする。つまり、アンテナ基板１と図示せぬ信号処理回路３の基板との間に磁性体５を介在させた構成とする。
【０００７】
これによって、アンテナ２から発生する磁界が磁性体５内に分布することになるので、当該アンテナ２から信号処理回路３へ貫く磁束が抑えられる。従って、信号処理回路３の金属部分に発生する渦電流が抑制され、アンテナ２の磁界が弱められることが回避される。この結果、通信可能距離の低下が抑えられる。
この種の従来の情報処理装置として、例えば特許文献に記載のものがある。
【特許文献１】特開２００２−２９８０９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、従来の情報処理装置で通信に使用される周波数は、高周波（１３．５６Ｈｚ）であり、このような高周波では、磁性体５の比透磁率が数十〜数百であることが一般的である。このため、磁束が磁性体５以外に漏れてしまい、この漏れた磁束が磁性体５の下面にある信号処理回路３の金属部分に影響を与えるので、磁性体５による渦電流抑制効果は必ずしも十分ではない。その磁束の漏れ量を低減するためには、磁性体５の厚みを厚くする方法があるが、磁性体５が高価であるため、その分、情報処理装置全体のコストが高くなるという問題がある。
【０００９】
また、信号処理回路３の基板上には、コンデンサ、抵抗器、電子デバイス等の各種電気部品が実装されているので、渦電流の流れが一様ではない。このため、アンテナ２と、磁性体５と、信号処理回路３の基板との位置関係に応じて、信号処理回路３に流れる渦電流や当該渦電流による影響が異なる。そこで、信号処理回路３の位置や当該回路３上の部品配置及び配線パターンの構成などに応じて渦電流が極力生じない、又は渦電流の影響がアンテナ２の磁界に及ばないように調整しなければならず、この調整が困難な問題がある。
【００１０】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、当該情報処理装置全体のコストを低減させることができ、また、アンテナ磁界への渦電流による悪影響を抑制する調整を容易に行うことができ、これによってアンテナの通信可能距離の低下を防止することができる情報処理装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１による情報処理装置は、電磁誘導結合による非接触型の情報記録媒体と通信を行うアンテナと、このアンテナで送受信される信号を処理する信号処理回路と、この信号処理回路とアンテナとの間に配置された磁性体とを有し、アンテナに近接された情報記録媒体との間で情報の読み書きを行う情報処理装置において、前記磁性体と前記信号処理回路との間に、導電性板を配置したことを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、導電性板によって、磁性体から漏れたアンテナの磁束が渦電流に変換されることによって、その磁束が遮蔽されることになるので、信号処理回路へ磁束が到達せず、渦電流も流れなくなる。従って、アンテナ磁界が、信号処理回路の影響を受けなくなるので、その分、アンテナ磁界への渦電流による悪影響を抑制する調整を容易に行うことができる。
【００１３】
また、本発明の請求項２による情報処理装置は、請求項１において、前記磁性体と前記導電性板との間に、導電性ラインをループ状とし、この両端にコンデンサを接続したループコイルを更に備え、前記コンデンサを、前記導電性板に流れる渦電流の向きと反対方向に前記ループコイルに電流が流れるように調節したことを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、ループコイルが共振回路となっているので、この共振回路によって導電性板に流れる渦電流によるアンテナ磁界への悪影響を防止することができる。即ち、アンテナに電流が時計回りに流れた際に生じる磁束の一部が、磁性体の裏面に漏れ、この漏れた磁束が導電性板に到達すると当該導電性板に反時計回りに渦電流が流れる。そこで、ループコイルのコンデンサの静電容量を、渦電流と反対方向に同じ量の電流が流れるように調節すれば、渦電流で発生する磁界がループコイル電流で発生する磁界で相殺されるので、アンテナ磁界への悪影響が生じなくなる。この効果を得るための調整は、コンデンサの静電容量を、渦電流と反対方向に同じ量の電流が流れるように調節するだけなので、容易に行うことができる。
【００１５】
また、本発明の請求項３による情報処理装置は、請求項１または２において、前記導電性板は、銅及びアルミニウムの何れかの材料によって形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、銅又はアルミニウムは、磁束を渦電流に変換する効率が良いので、銅又はアルミニウムで導電性板を形成すれば、アンテナの共振度を示すＱ特性に及ぼす影響が少なくなってＱ値を大きく維持することができ、アンテナの通信距離の低下を防止することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように本発明によれば、当該情報処理装置全体のコストを低減させることができ、また、アンテナ磁界への渦電流による悪影響を抑制する調整を容易に行うことができ、これによってアンテナの通信可能距離の低下を防止することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。但し、本明細書中の全図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適時省略する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る情報処理装置の構成を示す図である。
図１に示す情報処理装置１０は、角板状の信号処理回路基板１１の上に、導電性板１２と、磁性体５と、アンテナ２が上面に形成されたアンテナ基板１とを、この順に層状に配置して構成されている。但し、信号処理回路基板１１には、前述で説明したように、コンデンサ、抵抗器、電子デバイス等の各種電気部品の実装及び導電性の配線パターンの形成によって信号処理回路が構成されている。
【００１８】
導電性板１２は、この表面に到達した磁束を渦電流に変換することによって、その磁束が裏面へ漏れないように遮蔽するものである。
つまり、導電性板１２によって、磁性体５から漏れたアンテナ２の磁束が渦電流に変換され、これによって、その磁束が遮蔽されることになるので、信号処理回路基板１１へ磁束が到達せず、渦電流も流れなくなる。
【００１９】
従って、第１の実施の形態の情報処理装置１０によれば、アンテナ２の磁界が、信号処理回路基板１１の影響を受けなくなるので、その分、アンテナ磁界への渦電流による悪影響を抑制する調整を容易に行うことができる。
ここで、アンテナ特性として共振度を示すＱ特性がある。Ｑは以下で定義される。
Ｑ＝ωＬ／Ｒ
但し、ω：角周波数、Ｌ：インダクタンス、Ｒ：インピーダンス。
【００２０】
一般に、Ｑが大きいと通信距離が長くなる。図２は、同一サイズにおいて、導電性板１２の材質を変えた場合のアンテナのＱ値を測定した例である。この図２から、Ｑは、導電性板１２がＳＵＳや鉄の場合に比べ、銅の方が大きいことが分かる。このようにＱが異なるのは、導電性材料に応じて磁束を渦電流に変換する効率が異なり、銅のように変換効率が良いものほどＱに影響を及ぼさないからである。
従って、導電性板１２の材料としては、実用的なＱ値をとる銅が望ましい。また、アルミでも同様の効果が得られる。
【００２１】
（第２の実施の形態）
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る情報処理装置の構成を示す図である。
図３に示す情報処理装置２０が、図１に示した情報記録媒体１０と異なる点は、導電性板１２と磁性体５との間に、ループコイル基板２１を配置したことにある。
ループコイル基板２１は、上面に、銅等の金属ラインを複数回周回し、この両端にコンデンサ２２を接続したループコイル２３を形成して構成されている。つまり、共振回路が形成されている。
このような構成の情報処理装置２０において、信号処理回路基板１１の信号処理回路からアンテナ２に電流を流した際に発生する磁束φ及び各部に流れる電流を図４に示し、その説明を行う。
【００２２】
但し、図４においては、アンテナ２の構成を示した図６の２次ループコイル２ｂに流れる電流の大きさが、１次ループコイル２ａのそれより数倍大きいことから、１次ループコイル２ａは省略し、２次ループコイル２ｂのみが表してある。また、アンテナ基板１及びループコイル基板２１も省略してある。
今、２次ループコイル２ｂの電流Ｉ１が時計回りに流れると、磁束φが破線矢印で示すように導電性板１２の方向へ発生する。この磁束φの一部が磁性体５の裏面に漏れ、この漏れた磁束φが導電性板１２に到達すると、導電性板１２に反時計回りに渦電流Ｉｅが流れる。
【００２３】
つまり、渦電流Ｉｅが電流Ｉ１と反対方向に流れてアンテナ磁界に悪影響を及ぼすので、その渦電流Ｉｅにて発生する磁界を、この直上のループコイル２３に渦電流Ｉｅと反対方向の電流Ｉ２を流し、これによって発生する磁界で相殺すればよい。
そこで、ループコイル２３のコンデンサ２２の静電容量を、渦電流Ｉｅと反対方向に同じ量の電流Ｉ２が流れるように調節する。この調節によって、渦電流Ｉｅで発生する磁界がループコイル２３に流れる電流Ｉ２で発生する磁界で相殺されるので、アンテナ磁界への悪影響が生じなくなる。
このように、第２の実施の形態の情報処理装置２０によれば、アンテナ磁界への渦電流による悪影響を抑制する調整を容易に行うことができる。従って、アンテナ２の通信可能距離の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る情報処理装置の構成を示す図である。
【図２】本実施の形態に係る情報処理装置の導電性板への適用材料によるＱ特性の違いを示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る情報処理装置の構成を示す図である。
【図４】第２の実施の形態に係る情報処理装置のアンテナに電流を流した際に発生する磁束及び各部に流れる電流を示す図である。
【図５】従来の情報処理装置の構成を示す図である。
【図６】従来の情報処理装置のアンテナの構成を示す図である。
【図７】従来の他の情報処理装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  アンテナ基板
２  アンテナ
２ａ  １次ループコイル
２ｂ  ２次ループコイル
５  磁性体
１０、２０  情報処理装置
１１  信号処理回路基板
１２  導電性板
２１  ループコイル基板
２２  コンデンサ
２３  ループコイル
【図１】
2006178713.tif 000003
【図２】
2006178713.tif 000004
【図３】
2006178713.tif 000005
【図４】
2006178713.tif 000006
【図５】
2006178713.tif 000007
【図６】
2006178713.tif 000008
【図７】
2006178713.tif 000009