(57)【要約】【課題】通信可能範囲が広い通信装置、通信システムを提供する。【解決手段】中継通信装置２０は、同一平面上において渦巻状に形成され、電磁誘導方式の通信に用いられる中継アンテナ２１を備え、リーダライタ１０と、ＩＣタグ３０との間の通信を中継する。【選択図】図１
2018019274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一平面上において渦巻状に形成され、電磁誘導方式又は電磁結合方式の通信に用いられる中継ループアンテナを備え、
第１通信装置と、第２通信装置との間の通信を中継すること、
を特徴とする中継通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の中継通信装置において、
前記中継ループアンテナは、前記第１通信装置の第１ループアンテナを覆う大きさであること、
を特徴とする中継通信装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の中継通信装置において、
前記中継ループアンテナの導線と、前記第１通信装置の第１ループアンテナの導線とは、離間していること、
を特徴とする中継通信装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の中継通信装置において、
前記中継ループアンテナの渦巻の間隔は、前記第２通信装置の第２ループアンテナの大きさよりも小さいこと、
を特徴とする中継通信装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の中継通信装置において、
前記第１通信装置のケースに被さる形状であり、前記第１通信装置に着脱可能なケースを備えること、
を特徴とする中継通信装置。
【請求項６】
同一平面上において渦巻状に形成され、電磁誘導方式又は電磁結合方式の通信に用いられる中継ループアンテナと、
前記中継ループアンテナの上側及び下側のそれぞれに積層されたシート材とを備え、
平板状に形成されていること、
を特徴とする中継通信装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の中継通信装置において、
前記中継ループアンテナは、前記同一平面において、中継通信装置の中心側から外周側の全体に渡って配置されていること、
を特徴とする中継通信装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の中継通信装置において、
前記中継ループアンテナの両端は、短絡していないこと、
を特徴とする中継通信装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかに記載の中継通信装置において、
前記中継ループアンテナの両端は、コンデンサを介して接続されていること、
を特徴とする中継通信装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載の中継通信装置において、
前記中継ループアンテナは、等間隔の渦巻形状であること、
を特徴とする中継通信装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の中継通信装置において、
前記中継ループアンテナの共振周波数は、１６ＭＨｚ以上であること、
を特徴とする中継通信装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれかに記載の中継通信装置において、
同一平面上に配置された複数の前記中継ループアンテナを備えること、
を特徴とする中継通信装置。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれかに記載の中継通信装置において、
下面に粘着シートを備えること、
を特徴とする中継通信装置。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３のいずれかに記載の中継通信装置において、
前記中継ループアンテナは、渦巻状に巻かれた被覆付導線であること、
を特徴とする中継通信装置。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のいずれかに記載の中継通信装置において、
第１ループアンテナと、第１制御部とを備える第１通信装置とを備え、
この通信装置と、前記第１通信装置とが一体的に形成されていること、
を特徴とする中継通信装置。
【請求項１６】
請求項１から請求項１４のいずれかに記載の中継通信装置と、
第１ループアンテナと、第１制御部とを備える第１通信装置と、
第２ループアンテナと、第２制御部とを備える第２通信装置とを備え、
前記第１制御部及び前記第２制御部は、前記第１ループアンテナ、前記中継ループアンテナ、前記第２ループアンテナを介して通信すること、
を特徴とする通信システム。
【請求項１７】
請求項１６に記載の通信システムにおいて、
前記第１通信装置は、リーダであり、
前記第２通信装置は、前記第１通信装置との間で通信可能なＩＣチップを備えること、
を特徴とする通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導方式又は電磁結合方式で通信する通信装置、通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道会社等が発行するＩＣカードとの間で、電磁誘導方式で通信するリーダライタがあった（例えば特許文献１）。一方で、医薬器具やキーホルダーやフィギュア等に組み込まれる小型のＩＣタグがあった。
しかし、小型のＩＣタグは、アンテナも小型である。このため、小型のＩＣタグと従来のリーダライタとの間の通信は、通信可能な領域が狭い等という問題を生じていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１３６９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、通信可能範囲が広い通信装置、通信システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、以下のような解決手段により、課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。また、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。
【０００６】
・第１の発明は、同一平面上において渦巻状に形成され、電磁誘導方式又は電磁結合方式の通信に用いられる中継ループアンテナ（２１，２２１）を備え、第１通信装置（１０）と、第２通信装置（３０）との間の通信を中継すること、を特徴とする中継通信装置である。
・第２の発明は、第１の発明の中継通信装置において、前記中継ループアンテナ（２１，２２１）は、前記第１通信装置（１０）の第１ループアンテナ（１１）を覆う大きさであること、を特徴とする中継通信装置である。
・第３の発明は、第１又は第２の発明の中継通信装置において、前記中継ループアンテナ（２１，２２１）の導線と、前記第１通信装置（１０）の第１ループアンテナ（１１）の導線とは、離間していること、を特徴とする中継通信装置である。
・第４の発明は、第１から第３のいずれかの発明の中継通信装置において、前記中継ループアンテナ（２１，２２１）の渦巻の間隔は、前記第２通信装置（３０）の第２ループアンテナ（３１）の大きさよりも小さいこと、を特徴とする中継通信装置である。
・第５の発明は、第１から第４のいずれかの発明の中継通信装置において、前記第１通信装置（１０）のケース（１０ａ）に被さる形状であり、前記第１通信装置に着脱可能なケース（３２０ａ）を備えること、を特徴とする中継通信装置である。
・第６の発明は、同一平面上において渦巻状に形成され、電磁誘導方式又は電磁結合方式の通信に用いられる中継ループアンテナ（２１，２２１）と、前記中継ループアンテナ（２１，２２１）の上側及び下側のそれぞれに積層されたシート材（２２，２３）とを備え、平板状に形成されていること、を特徴とする中継通信装置である。
・第７の発明は、第１から第６のいずれかの発明の中継通信装置において、前記中継ループアンテナ（２１，２２１）は、前記同一平面において、中継通信装置の中心側から外周側の全体に渡って配置されていること、を特徴とする中継通信装置である。
・第８の発明は、第１から第７のいずれかの発明の中継通信装置において、前記中継ループアンテナ（２１，２２１）の両端は、短絡していないこと、を特徴とする中継通信装置である。
・第９の発明は、第１から第８のいずれかの発明の中継通信装置において、前記中継ループアンテナ（２１，２２１）の両端は、コンデンサ（２１ｃ，２１ｄ）を介して接続されていること、を特徴とする中継通信装置である。
・第１０の発明は、第１から第９のいずれかの発明の中継通信装置において、前記中継ループアンテナ（２１，２２１）は、等間隔の渦巻形状であること、を特徴とする中継通信装置である。
・第１１の発明は、第１から第１０のいずれかの発明の中継通信装置において、前記中継ループアンテナ（２１，２２１）の共振周波数は、１６ＭＨｚ以上であること、を特徴とする中継通信装置である。
・第１２の発明は、第１から第１１のいずれかの発明の中継通信装置において、同一平面上に配置された複数の前記中継ループアンテナ（２２１）を備えること、を特徴とする中継通信装置である。
・第１３の発明は、第１から第１２のいずれかの発明の中継通信装置において、下面に粘着シート（２４）を備えること、を特徴とする中継通信装置である。
・第１４の発明は、第１から第１３のいずれかの発明の中継通信装置において、前記中継ループアンテナ（２１，２２１）は、渦巻状に巻かれた被覆付導線であること、を特徴とする中継通信装置である。
・第１５の発明は、第１から第１４のいずれかの発明の中継通信装置において、第１ループアンテナ（１１）と、第１制御部（１７）とを備える第１通信装置（１０）とを備え、この通信装置と、前記第１通信装置とが一体的に形成されていること、を特徴とする中継通信装置である。
・第１６の発明は、第１から第１４のいずれかの発明の中継通信装置と、第１ループアンテナ（１１）と、第１制御部（１７）とを備える第１通信装置（１０）と、第２ループアンテナ（３１）と、第２制御部（２７）とを備える第２通信装置（３０）とを備え、前記第１制御部及び前記第２制御部は、前記第１ループアンテナ、前記中継ループアンテナ（２１，２２１）、前記第２ループアンテナを介して通信すること、を特徴とする通信システムである。
・第１７の発明は、第１６の発明の通信システムにおいて、前記第１通信装置（１０）は、リーダであり、前記第２通信装置（３０）は、前記第１通信装置との間で通信可能なＩＣチップ（３５）を備えること、を特徴とする通信システムである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、通信可能範囲が広い通信装置、通信システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態の通信システム１を説明する図である。
【図２】第１実施形態の通信システム１の電磁波の強度を説明する概念図である。
【図３】第１実施形態の確認試験の結果を示す表である。
【図４】第１実施形態の確認試験の結果を折れ線グラフで示したものである。
【図５】第２実施形態の通信システム２０１の斜視図である。
【図６】第３実施形態の通信システム３０１の断面図（図１（Ｃ）に対応する図）である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（実施形態）
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の通信システム１を説明する図である。
図１（Ａ）は、通信システム１の斜視図である。
図１（Ｂ）は、中継通信装置２０、ＩＣタグ３０を上側Ｚ２から見た状態の配置を説明する図である。
図１（Ｃ）は、手前側Ｙ１から見た断面図（図１（Ｂ）のＣ−Ｃ断面図）である。
図２は、第１実施形態の通信システム１の電磁波の強度を説明する概念図である。
図２（Ａ）は、リーダライタ１０単体のリーダライタ近傍における電磁波の強度を示す図である。
図２（Ｂ）は、リーダライタ１０に中継通信装置２０を取り付け状態の電磁波の強度を示す図である。
実施形態、図面では、説明と理解を容易にするために、ＸＹＺ直交座標系を設けた。この座標系は、図１（Ａ）の状態を基準に、縦方向Ｙ（手前側Ｙ１、奥側Ｙ２）、左右方向Ｘ（左側Ｘ１、右側Ｘ２）、厚さ方向Ｚ（下側Ｚ１、上側Ｚ２）を表す。縦方向Ｙ、左右方向Ｘは、ＲＷアンテナ１１及び中継アンテナ２１が形成された平面に平行であり、厚さ方向Ｚは、リーダライタ１０及び中継通信装置２０の厚さ方向である。
また、図１（Ａ）には、便宜上、記憶部１６、制御部１７は、リーダライタ１０の外部に図示するが、実際には、リーダライタ１０に内蔵されている。同様に、実際には、ＩＣチップ３５は、ＩＣタグ３０に内蔵されている。
【００１０】
通信システム１は、ＩＣタグ３０の情報を、ゲームに利用するものである。但し、通信システム１の用途は、これに限定されず、例えば、医療器具管理、電子マネー、社員証システム、物流管理等に利用できる。
図１に示すように、通信システム１は、リーダライタ１０（第１通信装置）、中継通信装置２０、ＩＣタグ３０（第２通信装置）を備える。
【００１１】
リーダライタ１０は、非接触ＩＣカード（鉄道会社等によって発行されるもの）用のリーダライタと同様な装置である。リーダライタ１０は、電磁誘導方式で通信するものである。
リーダライタ１０は、ＲＷ（リーダライタ）アンテナ１１（第１ループアンテナ）、記憶部１６、制御部１７（第１制御部）を備え、これらは、ケース１０ａに収容されている。
なお、図１の例では、リーダライタ１０のケース１０ａは、円柱状に形成されているが、これに限定されない。
ＲＷアンテナ１１は、例えば、２〜３回巻き程度のループコイルアンテナである。ＲＷアンテナ１１の外径は、例えば６０ｍｍ程度である。ＲＷアンテナ１１は、例えばエッチング等の手法により、プリント配線基板上に銅パターンを配線して形成される。ＲＷアンテナ１１の両端の端子は、制御部１７に接続される。
【００１２】
記憶部１６は、リーダライタ１０の動作に必要なプログラム、情報等を記憶するための半導体メモリ素子等の記憶装置である。記憶部１６は、ＩＣタグ３０に書き込む情報や、ＩＣタグ３０と照合する情報等を記憶している。
制御部１７は、リーダライタ１０を統括的に制御するための制御部であり、例えばＣＰＵ等から構成される。制御部１７は、記憶部１６に記憶された各種プログラムを適宜読み出して実行することにより、実施形態の各種機能を実現している。
【００１３】
なお、詳細な説明は省略するが、リーダライタ１０及びゲーム機等は、有線又は無線により接続されている。リーダライタ１０及びゲーム機等は、必要に応じて、ＩＣタグ３０との間の通信に関する情報（例えば、ＩＣタの読み取り情報、更新情報等）を通信する。
【００１４】
中継通信装置２０は、リーダライタ１０及びＩＣタグ３０間の通信を中継する通信装置である。つまり、中継通信装置２０は、リーダライタ１０及びＩＣタグ３０間に設けられるアダプタである。
中継通信装置２０は、中継アンテナ２１（中継ループアンテナ）、上層２２、下層２３、粘着シート２４を備える。
中継アンテナ２１は、ループコイルアンテナである。中継アンテナ２１は、被覆付導線、つまり導線を絶縁体で被覆した線材によって形成される。中継アンテナ２１は、渦巻状に巻かれた被覆付導線である。
中継アンテナ２１は、同一平面上に形成されている。中継アンテナ２１は、等間隔の渦巻形状に形成されている。
中継アンテナ２１の導線と、ＲＷアンテナ１１の導線とは、離間している。このため、アンテナ１１，２１同士は、電気ケーブル等の有線によっては、直接接続されていない。
上側Ｚ２から見た状態（中継アンテナ２１の上面を法線方向から見た状態）において、中継アンテナ２１は、中心側から外周側の全体に渡って配置されている。また、中継アンテナ２１の大きさは、ＲＷアンテナ１１とほぼ等しい。このため、中継アンテナ２１は、ＲＷアンテナ１１の全領域を覆う。
中継通信装置２０をリーダライタ１０に取り付けた状態では、アンテナ１１，２１は、向かい合う（対向する）ように配置され、電磁誘導方式により電気的に接続可能な状態となる。
【００１５】
上層２２、下層２３は、中継アンテナ２１を上側Ｚ２、下側Ｚ１から挟むように積層された絶縁性を有する樹脂フィルム（例えばＰＥＴフィルム）である。上層２２及び下層２３の層間は、接着剤、熱溶着等で接着される。これにより、中継アンテナ２１は、上層２２及び下層２３の層間に保持される。
粘着シート２４は、両面に粘着層を有するシート材である。粘着シート２４の上面は、下層２３の下面に、予め、粘着されている。粘着シート２４の下面は、剥離紙（図示せず）が積層されている。利用者は、剥離紙を剥がし粘着層を露出させてリーダライタ１０の上面に貼付することにより、中継通信装置２０をリーダライタ１０に取り付けることができる。このため、中継通信装置２０は、市場で流通しているリーダライタ１０に対して、容易に取り付けることができる。
上記構成により、中継通信装置２０は、薄型（例えば厚さ２ｍｍ以下）の平板状に形成することができる。
なお、アンテナ１１，２１は、エッチングによって形成する形態、被覆付導線によって形成する形態のいずれでもよい。
エッチングによって形成する形態では、例えば、ＰＥＴフィルム等の基材に、アルミニウム等の金属材で配線形成できる。さらに、アンテナ１１，２１は、基材に、カーボンインキなどの導電性インキ印刷によって配線形成してもよい。
【００１６】
ＩＣタグ３０は、電磁誘導方式で通信可能な情報記憶媒体である。
ＩＣタグ３０は、例えば、ゲームで用いるコインや、人形等の台座３０ａ等に内蔵される。ＩＣタグ３０の外形は、例えば５ｍｍ×５ｍｍ×３ｍｍ程度であり、小型である。
ＩＣタグ３０は、タグアンテナ３１（第２ループアンテナ）、ＩＣチップ３５を備える。
【００１７】
タグアンテナ３１は、ループコイルアンテナである。タグアンテナ３１は、小型であってもアンテナのインダクタンス値を高めるために、階層状に形成される。このため、ＲＷアンテナ１１、中継アンテナ２１が平面状の渦巻状であるのに対して、タグアンテナ３１は、立体的な螺旋状である。
ＩＣタグ３０を中継通信装置２０上に、載置又はかざした（以下「載置等」ともいう）した状態では、アンテナ２１，３１は、向かい合う（対向する）ように配置され、電磁誘導方式により電気的に接続可能な状態となる。
図１（Ｂ）に示すように、上側Ｚ２から見た状態において、中継アンテナ２１の渦巻の間隔Ｐ２１は、タグアンテナ３１の外形Ｌ３１よりも小さい。このため、ＩＣタグ３０が中継通信装置２０上のいずれの場所に配置されても、両アンテナ２１，３１の導線が近接する。これにより、両アンテナ２１，３１を介した通信は、安定する。
【００１８】
ＩＣチップ３５は、電磁誘導方式で通信可能なＩＣチップである。
ＩＣチップ３５は、半導体メモリ等を備える記憶部３６、ＣＰＵ等を備える制御部３７（第２制御部）等が一体になった装置である。
記憶部３６は、ＩＣタグ３０の動作に必要なプログラム、情報（ゲームでのキャラクタのゲーム情報（アイテム、プレイ履歴等））等を記憶する。制御部３７は、記憶部３６に記憶された各種プログラムを適宜読み出して実行することにより、実施形態の各種機能を実現している。
【００１９】
［通信方法］
図１に示すように、利用者は、ＩＣタグ３０を、リーダライタ１０に取り付けられた状態の中継通信装置２０上に載置等する。
（リーダライタ１０及び中継通信装置２０間の接続）
制御部１７は、ＲＷアンテナ１１に１３．５６ＭＨｚのＨＦ帯の交流信号を印加する。これにより、ＲＷアンテナ１１は、電磁界を生成する。その結果、アンテナ１１，２１は、電磁誘導方式によって電気的に接続する。これにより、ＲＷアンテナ１１より送出された電磁波が中継アンテナ２１に伝搬するので、中継アンテナ２１に電流が流れる。
【００２０】
（中継通信装置２０間及びＩＣタグ３０間の接続）
中継アンテナ２１に電流が流れることにより、中継アンテナ２１は、電磁界を生成する。その結果、アンテナ２１，３１は、電磁誘導方式によって電気的に接続する。これにより、ＩＣタグ３０は、タグアンテナ３１に誘起される誘導起電力によって駆動する。
これにより、リーダライタ１０、ＩＣタグ３０間は、通信可能となる。リーダライタ１０は、ＩＣタグ３０の記憶情報を更新したり、また、ＩＣタグ３０は、記憶情報をリーダライタ１０に送信する。
このように、ＲＷアンテナ１１及び中継アンテナ２１間は、電磁誘導方式により非接触で接続され、情報の伝達をすることができる。電磁誘導方式を用いた通信方式は、ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４４３，ＩＳＯ／ＩＥＣ１５６９３，ＩＳＯ／ＩＥＣ１８０９２にて規格化されており、１３．５６ＭＨｚの信号周波数が用いられる。
【００２１】
中継通信装置２０をリーダライタ１０に取り付けることにより、電磁波の強度は、以下のように変化する。
図２（Ａ）に示すように、リーダライタ１０単体では、ＲＷアンテナ１１近傍のリーダライタ外周部の電磁波の強度が大きく、中央部の電磁波の強度が小さい。
この形態では、ＩＣタグ３０をリーダライタ１０の中央部に載置等しても、ＩＣタグ３０及びリーダライタ１０間の通信が成立しない確率が高い。
【００２２】
図２（Ｂ）に示すように、中継通信装置２０をリーダライタ１０に取り付けることにより、電磁波は、最大値が小さくなるが、分布が均一になる。この形態では、ＩＣタグ３０をリーダライタ１０の中央部及び外周部のいずれに載置等しても、ＩＣタグ３０及びリーダライタ１０間の通信が成立する確率が高い。
【００２３】
［確認試験］
中継通信装置２０の試作品を作製し、上記電磁波の強度に関する作用、効果を確認する試験を行った。
図３は、第１実施形態の確認試験の結果を示す表である。
図４は、第１実施形態の確認試験の結果を折れ線グラフで示したものである。
ＲＷアンテナ１１は、エッチングで作製し、外径６０ｍｍ、線幅０．２ｍｍ、線間ピッチ０．２ｍｍ、巻数３ターンである。
中継アンテナ２１の試作品は、被覆付導線で作製し、外径６０ｍｍ、導線径０．１ｍｍ、線間ピッチ５ｍｍである。
図３に示すように、中継通信装置２０の中継アンテナ２１の試作品は、以下の４種類を作製した。なお、図３は、概略図であり、巻数等は、実際の試作品とは異なる。
【００２４】
共振周波数４０ＭＨｚ：渦巻の内側端部２１ａを、中心付近にそのまま配置した形態である。このため、渦巻の内側端部２１ａと、外側端部２１ｂとは、短絡していない。
共振周波数３３ＭＨｚ：渦巻の内側端部２１ａを、被覆付導線を延長することにより、中心側から最外周に配置した形態である。なお、この形態でも、渦巻の内側端部２１ａと、外側端部２１ｂとは、短絡していない。
共振周波数２０ＭＨｚ：共振周波数３３ＭＨｚと同様に、渦巻の内側端部２１ａを最外周に配置した形態である。渦巻の内側端部２１ａと、渦巻の外側端部２１ｂとの間には、コンデンサ２１ｃを設けた。
共振周波数１５．６ＭＨｚ：共振周波数２０ＭＨｚと同様な形態であり、コンデンサ２１ｄの容量のみが異なる。
【００２５】
（試験方法）
中継通信装置２０をリーダライタ１０上に取り付けずにＩＣタグ３０をリーダライタ１０に直接載置等した状態と、中継通信装置２０の試作品を設けてＩＣタグ３０をリーダライタ１０に載置等した状態とにおいて、リーダライタ１０及びＩＣタグ３０を通信させた。
（１）通信範囲（つまりＩＣタグ３０を載置等する範囲）は、リーダライタ１０の外径以内（直径６０ｍｍ以内）とした。
（２）通信範囲を格子状に分割した。
（３）通信範囲の内側の範囲（直径３０ｍｍ以内）と、外側の範囲（直径３０ｍｍ以上６０ｍｍ以下）において、それぞれ通信が成功する確率を求めた。そして、通信が成立した格子の割合を、内側の範囲、外側の範囲において、それぞれ求めた。通信が成立した格子の割合を、通信可能面積率（％）とした。
（４）ＩＣタグ３０及びリーダライタ１０の上面間の距離、又はＩＣタグ３０及び中継通信装置２０の上面間の高さ（距離）は、高さＨ＝０ｍｍ、Ｈ＝５ｍｍ、Ｈ＝１０ｍｍの３通りである。
【００２６】
（試験結果）
（外側の範囲：Ｈ＝５ｍｍ）
図３、図４に示すように、Ｈ＝５ｍｍの通信可能面積率は、「中継通信装置無し」の状態が２６％であり、中継アンテナ２１の周波数４０ＭＨｚで５８％、周波数３３ＭＨｚで５６％であった。また、周波数２０ＭＨｚ及び１５．６ＭＨｚで０％であった。
これにより、Ｈ＝５ｍｍにおいて通信可能な面積は、中継アンテナ２１の周波数３３ＭＨｚ以上４０ＭＨｚ以下の場合には、「中継通信装置無し」の状態よりも２倍以上に増えたことが確認できた。
これは、リーダライタ１０のＲＷアンテナ１１の電磁波の強度が、外側範囲では、強いもののバラツキが大きく、中継通信装置２０を取り付けることにより、バラツキが少なったためと考えられる。
【００２７】
（外側の範囲：Ｈ＝０ｍｍ、１０ｍｍ）
Ｈ＝０ｍｍ、１０ｍｍにおいては、中継通信装置２０を取り付けることによる顕著な効果はなかった。
【００２８】
（内側の範囲：Ｈ＝５ｍｍ）
図３、図４に示すように、Ｈ＝５ｍｍの通信可能面積率は、「中継通信装置無し」の状態が５２％であり、中継アンテナ２１の周波数４０ＭＨｚで９４％、周波数３３ＭＨｚで１００％、周波数２０ＭＨｚで７６％であった。また、周波数１５．６ＭＨｚで０％であった。
これにより、Ｈ＝５ｍｍにおいて通信可能面積率は、「中継通信装置無し」の状態では通信範囲のほぼ半分であったのが、中継アンテナ２１の周波数３３ＭＨｚ以上４０ＭＨｚ以下の場合には、通信範囲のほぼ全域又は全域まで拡大したことを確認できた。また、通信可能な面積は、周波数２０ＭＨｚであっても、「中継通信装置無し」の状態の約１．５倍まで拡大した。
【００２９】
この内側の範囲の結果と、上記外側の範囲の結果とに基づいて、電磁波の強度は、中継アンテナ２１を取り付けることによりバラツキが小さくなるので、内側及び外側の両方において、通信可能面積が増えたことを確認できた。この場合、周波数３３ＭＨｚ以上４０ＭＨｚ以下における、内側の範囲の通信可能面積の拡大が顕著であった。
なお、通信可能面積率は、周波数２０ＭＨｚで７６％、周波数１５．６ＭＨｚで０％であることから、「１５．６ＭＨｚ以上２０ＭＨｚ以下」の範囲で、急激に変化する。このため、中継アンテナ２１の周波数１６ＭＨｚであれば、通信可能面積の拡大の効果を期待できる。また、通信可能面積が線形的に変化すると仮定すれば、中継アンテナ２１の周波数１９ＭＨｚ以上であれば、「中継通信装置無し」の状態よりも通信可能面積が増えることを期待できる（図４の点Ｐ１９参照）。
【００３０】
（内側の範囲：Ｈ＝０ｍｍ）
Ｈ＝０ｍｍの通信可能面積率は、「中継通信装置無し」の状態が４０％であり、中継アンテナ２１の周波数４０ＭＨｚで６４％であった。
なお、その他の周波数３３ＭＨｚ、２０ＭＨｚ、１５．６ＭＨｚについては未測定であるが、Ｈ＝０ｍｍの場合の通信可能面積率の変化は、Ｈ＝５ｍｍの場合、後述するＨ＝１０ｍｍの場合と同様な傾向を有することを期待できる。
【００３１】
（内側の範囲：Ｈ＝１０ｍｍ）
図４に示すように、Ｈ＝１０ｍｍの通信可能面積率のグラフは、Ｈ＝５ｍｍのグラフを、下側に移動したような形態であった。これにより、内側の範囲では、通信距離が増えることにより、通信可能面積率が減少するが、同様な傾向を有しながら増減することを確認できた。
【００３２】
このように、本実施形態の通信システム１は、市場で流通しているリーダライタ１０に中継通信装置２０を取り付けることにより、小型のＩＣタグ３０であっても、リーダライタ１０のＲＷアンテナ１１の面内での動作範囲を広くすることができる。また、電磁波の強度のバラツキを小さくすることにより、リーダライタ１０から距離が離れた位置でも、通信可能な動作範囲を広くすることができる。
【００３３】
なお、詳細な説明は省略するが、リーダライタ１０に中継アンテナ２１を取り付けた装置は、ＩＣタグ３０に加えて、一般的なＩＣカードとの間でも通信できる。
この場合、電磁波の出力の総計は、リーダライタ１０単体の形態と、リーダライタ１０に中継アンテナ２１を取り付けた形態とでは、同じである。このため、後者の形態であっても、ＩＣカードのループアンテナと、ＲＷアンテナ１１とは、安定して接続できる。
【００３４】
なお、本実施形態とは異なり、リーダライタ１０のＲＷアンテナ自体を、中継アンテナ２１と同様な形状にした形態では、ＲＷアンテナの配線が長くなり抵抗値が高くなるとともに、ＲＷアンテナのインダクタンス値（Ｌ値）が大きくなる。そのため、ＲＷアンテナの共振周波数は、送出する信号の周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）よりも低くなってしまう。このため、この形態のリーダライタ１０は、信号を効率的に送出することができないので、多大な駆動電力を有したり、また、通信可能距離が短くなり、例えば、リーダライタ１０及びＩＣタグ３０をほぼ密着させる必要がある。
【００３５】
また、この形態において、市場で流通しているリーダライタ１０（つまり鉄道会社等が発行するＩＣカードとの間で通信するリーダライタ）を流用する場合には、ＲＷアンテナ自体の交換作業に加えて、駆動回路の修正等が必要である。このため、この場合には、実質的にリーダライタ１０を新規に製造するのと同等の作業が必要である。そのため、この場合には、既存のリーダライタ１０の流用することは、利益が少ない。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態の通信システム１は、中継通信装置２０を備えるので、ＩＣタグ３０であっても、安定して通信でき、また、通信範囲を広くできる。また、市場で多く流通しているリーダライタ１０を流用できるので、低コストで導入できる。
【００３７】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
なお、以下の説明及び図面において、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾（下２桁）に同一の符号を適宜付して、重複する説明を適宜省略する。
図５は、第２実施形態の通信システム２０１の斜視図である。
本実施形態の中継通信装置２２０は、上層２２、下層２３間に、４つの小型の中継アンテナ２２１を備える。
４つの中継アンテナ２２１は、独立しており、つまり、有線で接続されていない。
４つの中継アンテナ２２１は、同一平面（ＸＹ平面）上に配置される。
本実施形態の通信システム２０１も、第１実施形態と同様に、リーダライタ１０のＲＷアンテナ１１と、ＩＣタグ３０のタグアンテナ３１との信号が伝搬しやすくなり、通信可能面積を広げることができる。
【００３８】
（第３実施形態）
図６は、第３実施形態の通信システム３０１の断面図（図１（Ｃ）に対応する図）である。
本実施形態の中継通信装置３２０は、下層２３の下側Ｚ１にケース３２０ａを備える。
下層２３及びケース３２０ａ間は、例えば、接着剤等によって固定されている。
ケース３２０ａの形状は、上側Ｚ２が蓋をされ、下側Ｚ１が開口した筒状である。ケース３２０ａの外形は、リーダライタ１０のケース１０ａの外形よりも一回り大きい。
上記構成により、本実施形態の中継通信装置３２０は、リーダライタ１０に覆い被さるようにして、取り付けられる。これにより、中継通信装置３２０は、リーダライタ１０に着脱可能に取り付けることができ、また、その着脱作業が容易である。
【００３９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、後述する変形形態等のように種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。また、実施形態に記載した効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載したものに限定されない。なお、前述した実施形態及び後述する変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。
【００４０】
（変形形態）
（１）実施形態において、リーダライタ及び中継通信装置は、個別の装置であるの例を示したが、これに限定されない。例えば、リーダライタの内部に、中継アンテナを収容することにより、リーダライタ及び中継通信装置とを、一体的に形成してもよい。
（２）実施形態において、各アンテナ間は、電磁誘導方式で接続される例を示したが、これに限定されない。各アンテナ間は、電磁結合方式で接続されてもよい。
【００４１】
（３）実施形態において、中継アンテナは、円形の渦巻状である例を示したが、これに限定されない。中継アンテナの形状は、リーダライタのＲＷアンテナの形状等に応じて、適宜設定できる。中継アンテナは、例えば、四角形の各辺が周回しながら小さくなる渦巻状でもよい。
（４）実施形態において、中継アンテナは、固定の配線ピッチの渦巻状である例を示したが、これに限定されない。配線ピッチは、適宜設定できる。中継アンテナは、例えば、外側のピッチが広く、中心部側のピッチが狭い渦巻状でもよい。
【００４２】
（５）実施形態において、第２通信装置は、ＩＣタグである例を示したが、これに限定されない。第２通信装置は、ループコイルアンテナを備え、第１通信装置と通信できる装置であればよく、例えば、携帯電話機等の情報通信端末等でもよい。同様に、第１通信装置も、リーダライタに限定されない。
（６）実施形態において、中継アンテナの大きさと、ＲＷアンテナの大きさとは、ほぼ等しい例を示したが、これに限定されない。
例えば、中継アンテナは、ＲＷアンテナよりも小さく、ＲＷアンテナの内側に配置される形態でもよい。また、中継アンテナは、ＲＷアンテナよりも大きく、その外周がＲＷアンテナからはみ出るように配置される形態でもよい。これらの形態であっても、中継アンテナの内側では、リーダライタ及びＩＣタグとの通信が安定する効果を期待できる。
【符号の説明】
【００４３】
１，２０１，３０１…通信システム    １０…リーダライタ    １０ａ…ケース    １１…ＲＷアンテナ    ３７，３７…制御部    ２０，２２０，３２０…中継通信装置    ２１，２２１…中継アンテナ    ２１ｃ，２１ｄ…コンデンサ    ２２…上層    ２３…下層    ２４…粘着シート    ３０…ＩＣタグ    ３０ａ…台座    ３１…タグアンテナ    ３５…ＩＣチップ    ３２０ａ…ケース
【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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