(57)【要約】【課題】指向性を向上して、通信範囲の広い磁気結合型のアンテナ装置とする。【解決手段】磁気結合型のアンテナ装置１０であって、板形状の磁性体１１０と、磁性体に巻回されるコイル状のアンテナ１２０と、を備える。【選択図】図１
2015177493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気結合型のアンテナ装置であって、
板形状の磁性体と、
前記磁性体に巻回されるコイル状のアンテナと、を備えることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記磁性体は、直方体形状であ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】
前記アンテナは、前記磁性体の短手方向にループを形成するように前記磁性体に巻回されることを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記アンテナは、前記磁性体の長手方向の中央部において前記ループを形成するように前記磁性体に巻回されることを特徴とする請求項３に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記アンテナは、前記磁性体のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の少なくとも２方向にそれぞれループを形成するように前記磁性体に巻回されることを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
磁気結合型のアンテナ装置であって、
立方体形状の磁性体と、
前記磁性体に巻回されるコイル状のアンテナと、を備え、
前記アンテナは、前記磁性体のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の３方向にそれぞれループを形成するように前記磁性体に巻回されることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項７】
前記アンテナは、前記磁性体のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の３方向の中央部においてそれぞれ前記ループを形成するように前記磁性体に巻回されることを特徴とする請求項６に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記アンテナは、隣接するループ同士の間に間隔を有する状態で、前記磁性体に巻回されることを特徴とする請求項１から７までのいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれかに記載のアンテナ装置と、
該アンテナ装置を振動させる振動手段と、を備えることを特徴とする振動型アンテナ装置。
【請求項１０】
請求項１から８までのいずれかに記載のアンテナ装置、または請求項９に記載の振動型アンテナ装置を備えることを特徴とする通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置、振動型アンテナ装置および通信装置に関する。さらに詳述すると、磁界結合型のアンテナ装置および振動型アンテナ装置、およびこれを備えた通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信距離が数メートルから数キロメートル以上の共振型のアンテナ装置に対し、近距離通信あるいは近接通信用のアンテナ装置として、通信距離が１メートル以下程度の磁気結合型のアンテナ装置が知られている。
【０００３】
このような磁気結合型のアンテナ装置は、特定の周波数の電波と共振を起こすことによって電波の送信又は受信を行う共振型のアンテナ装置とは異なり、通信相手となるアンテナ装置が発生する磁束と磁気的に結合することによって通信を行うアンテナ装置である。
【０００４】
このような磁気結合型のアンテナ装置は、ＲＦＩＤ（Radio  Frequency  IDentification）やＮＦＣ（Near  field  communication）などの近距離無線通信技術に適用されている。例えば、特許文献１には、コイル状アンテナからなる送受信アンテナが磁性体に設けられたＲＦＩＤタグである磁気結合型のアンテナ装置が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、板形状の磁性体の表面に沿って銅線等のアンテナが巻き付けられた磁性体アンテナの場合、磁束強度は１方向には強いが、その方向以外においては磁束強度は弱くなる。
【０００６】
また、磁性体が直方体形状である場合、銅線等のアンテナの巻き方向として、最大で、直方体のＸ面，Ｙ面，Ｚ面の各表面に沿った３方向とすることが考えられるが、このようなアンテナでは、磁束は各々直交し、それぞれＸ，Ｙ，Ｚ方向については磁束強度が強いものとなるが、それらの方向の間においては磁束強度はＸ，Ｙ，Ｚ方向に対して強くはならない。
【０００７】
したがって、磁気結合型のアンテナ装置をＲＦＩＤなどの無線通信に適用した場合、所定の１方向（直方体の３面の場合は３方向）、に対しては通信特性を良好なものとすることができるが、それ以外の方向に対しては通信特性の向上の余地が残されていた。
【０００８】
また、ＲＦＩＤなどの実際の使用形態においては、自己のアンテナと対向するアンテナの位置関係は一定ではなくランダムな位置関係になることが多いため、所定の方向のみの通信範囲だけでは、通信特性に改善の余地が残されていた。
【０００９】
そこで本発明は、磁束強度を多方向で強めることができ、指向性を向上させることができる磁気結合型のアンテナ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる目的を達成するため、本発明に係るアンテナ装置は、磁気結合型のアンテナ装置であって、板形状の磁性体と、前記磁性体に巻回されるコイル状のアンテナと、を備えるものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、指向性を向上して、通信範囲の広い磁気結合型のアンテナ装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態に係るアンテナ装置の斜視図である。
【図２】第１の実施形態に係るアンテナ装置の三面図である。
【図３】第２の実施形態に係るアンテナ装置の斜視図である。
【図４】振動型アンテナ装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る構成を図１から図４に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
（アンテナ装置）
［第１の実施形態］
本実施形態に係るアンテナ装置は、磁気結合型のアンテナ装置（アンテナ装置１０）であって、板形状の磁性体（磁性体１１０）と、磁性体に巻回されるコイル状のアンテナ（コイル１２０）と、を備えるものである。なお、括弧内は実施形態での符号、適用例を示す。
【００１５】
図１は、本実施形態に係るアンテナ装置１０を示す斜視図である。図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、図１に示すアンテナ装置１０を示す三面図である。図１および図２では、直交座標系であるＸＹＺ座標系を定義している。
【００１６】
アンテナ装置１０は、例えば、周波数が１３．５６ＭＨｚの信号の送信又は受信を行う磁界結合型のアンテナ装置である。アンテナ装置１０は、図示されるように、磁性体１１０の１表面に沿ってコイルが設けられるのではなく、磁性体１１０自体にコイル１２０が巻回されてなるものである。
【００１７】
ここで、磁性体１１０は、直方体形状の焼結フェライトであり、例えば、短手方向（Ｘ軸方向）の長さＡが１１ｍｍ、長手方向（Ｙ軸方向）の長さＢが２４ｍｍ、厚さＣ（Ｚ軸方向の長さ）が０．２ｍｍである。磁性体１１０は、厚みの小さい直方体形状である板形状に限られず、厚みのある直方体形状や、立方体形状であっても良い。また、磁性体１１０の平面視の形状も長方形に限られるものではなく、少なくとも僅かでも厚みのある板形状であれば良い。
【００１８】
すなわち、磁性体１１０の形状、サイズは、通信装置において、アンテナ装置１０を実装する空間の形状、サイズ等に応じて決定されるものであればよく、また、特性上必要な通信範囲に応じた形状、サイズとして決定されるものであればよい。
【００１９】
また、磁性体１１０は、焼結フェライトに限られるものではなく、所謂強磁性体であれば良い。例えば、鉄、ニッケル、コバルトなどを用いることができる。また、これらの合金を用いてもよい。また、磁性体１１０は、可撓性を有するフレキシブルなシート状の部材であってもよい。
【００２０】
コイル１２０は、磁性体１１０の長手方向（Ｙ軸方向）における中央部において、磁性体１１０の短手方向（Ｘ軸方向）に巻回されるコイル状のアンテナ（コイルアンテナ）である。このように、コイル１２０を巻回するのは磁性体１１０の端部ではなく、中央部であることが好ましい。
【００２１】
図１の例では、磁性体１１０の周囲にコイル１２０が巻回されている部分のＹ軸方向における中心位置と、磁性体１１０のＹ軸方向側の端部との間の長さＤは、例えば、長さＢが２４ｍｍの場合は１２ｍｍであり、長さＢが１４ｍｍの場合は７ｍｍである。
【００２２】
コイル１２０の両側の端部は、アンテナ装置１０を用いて通信を行う通信装置の制御部（例えば、ＲＦＩＤ−ＩＣなど）に接続される。
【００２３】
コイル１２０としては、例えば、銅線を用いることができる。コイル１２０の太さ（線径）は、例えば、５０μｍであればよい。コイル１２０の巻数は、例えば、２０回程度であり、磁性体１１０の周囲に巻回されているコイル１２０同士が僅かな間隔を有し、密に接するように巻回される。ここでは、このようなコイル１２０の巻き方を密巻きと称す。また、コイル１２０として用いる導線の表面にはエナメルコートが施してあり、エナメルコートを施した状態で、コイル１２０の太さ（線径）は、６９μｍである。
【００２４】
なお、上述したコイル１２０の太さや巻数は一例であり、アンテナ装置１０の用途等に応じて、適宜設定すればよい。
【００２５】
ここで、コイル１２０は、磁性体１１０の短手方向に巻く方が良好な特性が得られるためより好ましい。これは、磁性体１１０の短手方向にループ状に巻回したコイル１２０により、磁性体１１０の両端（Ｙ軸正方向側の端部とＹ軸負方向側の端部）には、反磁界が発生し、この反磁界の影響は、コイル１２０を巻回する部位と、磁性体１１０の両端との間の距離が長いほど少なくなるためである。
【００２６】
また、磁性体１１０の長手方向にコイル１２０を巻くと、短手方向に巻いた場合よりも断面積が増えることにより、磁気抵抗が低下する。このような理由から、コイル１２０を磁性体１１０の短手方向に巻くことが望ましく、また、磁性体１１０は平面視で長方形であることが好ましい。なお、コイル１２０を磁性体１１０の長手方向に巻くようにしても良い。
【００２７】
また、アンテナ装置１０は、磁性体１１０が金属板の一方の面側に配設されてなることが好ましい。
【００２８】
以上説明した第１の実施形態に係るアンテナ装置１０によれば、板形状の磁性体の表面に沿って銅線等のアンテナが巻き付けられた磁性体アンテナに比べて、磁束強度を多方向で強めることができ、通信における指向性を広げて、通信範囲の広い磁気結合型のアンテナ装置とすることができる。
【００２９】
［第２の実施形態］
以下、本発明に係るアンテナ装置の他の実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同様の点についての説明は適宜省略する。
【００３０】
上記第１の実施形態では、磁性体１１０が直方体形状である例を説明したが、図３に示すように、磁性体２１０が立方体形状のアンテナ装置２０とすることも好ましい。
【００３１】
第２の実施形態に係るアンテナ装置は、磁気結合型のアンテナ装置（アンテナ装置２０）であって、立方体形状の磁性体（磁性体２１０）と、磁性体に巻回されるコイル状のアンテナ（コイル２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃ）と、を備え、アンテナは、磁性体のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の３方向にそれぞれループを形成するように磁性体に巻回されるものである。なお、括弧内は実施形態での符号、適用例を示す。
【００３２】
図３に示す例では、磁性体２１０の寸法が、例えば、Ｘ軸方向の長さＡが５ｍｍ、Ｙ軸方向の長さＢが５ｍｍ、Ｚ軸方向の長さＣが５ｍｍとなっている。
【００３３】
このアンテナ装置２０は、立方体である磁性体に対し、コイル２２０がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３方向に巻回され、それぞれが直交している。
【００３４】
すなわち、コイル２２０は、磁性体２１０のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれに巻回されるコイル２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃからなる。また、コイル２２０を巻回するのは磁性体２１０の各方向における端部側ではなく、中央部であることが好ましい。
【００３５】
コイル２２０としては、例えば、銅線を用いることができる。コイル２２０の太さ（線径）は、例えば、５０μｍであればよい。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれに巻回されるコイル２２０はコイル２２０同士が僅かな間隔を有し、密に接するように巻回される。また、コイル２２０として用いる導線の表面にはエナメルコートが施してあり、エナメルコートを施した状態で、コイル２２０の太さ（線径）は、６９μｍである。なお、上述したコイル２２０の太さや巻数は一例であり、アンテナ装置２０の用途等に応じて、適宜設定すればよい。
【００３６】
また、コイル２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃのそれぞれの両側の端部は、アンテナ装置１０を用いて通信を行う通信装置の制御部（例えば、ＲＦＩＤ−ＩＣなど）にそれぞれ接続される。また、コイル２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃは、その端部で曲げられて繋がった１本のコイルとすることも好ましい。この場合、例えば、コイル２２０ａの一端側は通信装置の制御部に接続され、他端側はコイル２２０ｂの一端側と繋がっている。また、コイル２２０ｂの他端側は、コイル２２０ｃの一端側と繋がっている。また、コイル２２０ｃの他端側は、通信装置の制御部に接続される。
【００３７】
また、図３に示す例では、コイル２２０をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３方向に巻回しているが、いずれか１方向であっても、いずれか２方向であっても良い。また、磁性体が板形状、直方体形状の場合も２方向以上に巻回しても良い。
【００３８】
以上説明した第２の実施形態に係るアンテナ装置２０によれば、第１の実施形態に示したアンテナ装置１０に比べて、磁束強度をさらに多方向で強めることができ、通信における指向性を広げて、通信範囲の広い磁気結合型のアンテナ装置とすることができる。
【００３９】
［振動型アンテナ装置］
ところで、磁気結合型のアンテナ装置は、アンテナ装置自体は、筐体に固定して設けられており、この場合、磁束の方向は磁性体とそれに巻きつけられた銅線等の導体との物理的形状で決まってしまう。
【００４０】
そこで、上記実施形態に係るアンテナ装置１０，２０を備え、さらに、このアンテナ装置１０，２０を振動させる振動手段（回転用モータ１３０、回転軸１４０）を備えた振動型アンテナ装置３０とすることが好ましい。
【００４１】
図４は、振動型アンテナ装置３０の一例を示す斜視図である。図４は、図１に示したアンテナ装置１０の中心に回転軸１４０を設け、駆動手段としての回転用モータ１３０により回転軸１４０を回転駆動させることで、アンテナ装置１０を回転駆動させるものである。
例えば、図４では、ＸＹ平面において、アンテナ装置１０を９０°往復回転させるものである。
【００４２】
なお、アンテナ装置１０を振動させる振動手段の構成は、図４の例に限られるものではなく、振動モータなどを用いるようにしても良い。また、例えば、アンテナ装置１０がバイブレーション機能を備える通信装置に備えられる場合、バイブレーション機能に用いられる振動手段を用いても良い。
【００４３】
また、３次元で立体的に振動を与えることも好ましい。この場合、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向にランダムに振動させることが好ましい。例えば、Ｘ，Ｙ，Ｚ回転ステージを備え、その上にアンテナ装置１０，２０を搭載することによりＸ，Ｙ，Ｚ方向のランダムに振動させることも好ましい。
【００４４】
なお、振動速度を決める振動周波数は、通信において使用される共振周波数よりも遅い速度に設定することが好ましい。例えば、共振周波数が１３．５６ＭＨｚに対して振動周波数は５０Ｈｚを設定することができる。
【００４５】
以上説明した振動型アンテナ装置３０によれば、アンテナ装置１０，２０を振動させることにより、磁束強度をさらに多方向で強めることができ、通信における指向性を広げて、通信範囲の広い磁気結合型の振動型アンテナ装置とすることができる。
【００４６】
また、以上説明したアンテナ装置１０，２０、振動型アンテナ装置３０を近距離通信を行う通信装置に備えることで、通信範囲の広い通信装置とすることができ、より確実に通信を行うことができる。よって、通信装置の使い勝手が改善され、通信の信頼性を向上させることができる。
【００４７】
尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれ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において種々変形実施可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１０，２０  アンテナ装置
３０  振動型アンテナ装置
１１０，２１０  磁性体
１２０，２２０（２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃ）  コイル（アンテナ）
１３０  回転用モータ
１４０  回転軸
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４９】
【特許文献１】特開２０１２−１７５４７１号公報
【図１】
2015177493.tif 000003
【図２】
2015177493.tif 000004
【図３】
2015177493.tif 000005
【図４】
2015177493.tif 000006