(57)【要約】【課題】  回路とアンテナコイルとを小さな領域内に収めることができ、かつ、より実用的な距離まで送受信可能範囲を拡張することのできる非接触通信システムのＲ／Ｗ装置を提供する。【解決手段】  記憶媒体との間で非接触に情報の送受信を行う非接触通信システムのリーダ／ライタ装置において、前記情報の送受信のための処理を行う回路と、  この回路の周囲の近接位置に配置され、前記記録媒体と前記回路との間で情報の送受信を可能にするとともに、前記記録媒体に対して必要な電力の供給を行うアンテナコイルと、前記回路内の接地配線の一部から延出し、少なくとも前記回路内に配置される電子部品のうち磁場の影響を受けやすい電子部品が配置された領域を取り囲むように、一周又は複数周する閉ループ状のグランドループ配線と有する。【選択図】  図１
2008146567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記憶媒体との間で非接触に情報の送受信を行う非接触通信システムのリーダ／ライタ装置において、
前記情報の送受信のための処理を行う回路と、
この回路の周囲の近接位置に配置され、前記記録媒体と前記回路との間で情報の送受信を可能にするとともに、前記記録媒体に対して必要な電力の供給を行うアンテナコイルと、
前記回路内の接地配線の一部から延出し、少なくとも前記回路内に配置される電子部品のうち磁場の影響を受けやすい電子部品が配置された領域を取り囲むように、一周又は複数周する閉ループ状のグランドループ配線と、
を有することを特徴とする非接触通信システムのリーダ／ライタ装置。
【請求項２】
前記グランドループ配線を、前記回路上に配置された電子部品のうち最も磁場の影響を受けやすい電子部品の接地配線から延出させたことを特徴とする請求項１に記載の非接触通信システムのリーダ／ライタ装置。
【請求項３】
前記回路内の接地配線の一部が、前記グランドループ配線の一部を構成していることを特徴とする請求項１又は２に記載の非接触通信システムのリーダ／ライタ装置。
【請求項４】
表裏両面に回路が形成された回路基板において、一面側から延出された前記グランドループ配線の一部が他面側を通過することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の非接触通信システムのリーダ／ライタ装置。
【請求項５】
複数枚の前記回路基板を積層する場合において、一の前記回路基板から延出する前記グランドループ配線の一部が、少なくとも一つの他の回路基板を通過することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の非接触通信システムのリーダ／ライタ装置。
【請求項６】
前記電子部品がトランジスタ又はＩＣであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の非接触通信システムのリーダ／ライタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触の近距離無線通信によって、ＩＣタグ等の記録媒体とリーダ／ライタ装置（以下Ｒ／Ｗ装置と記載する）との間で情報の送受信を行う非接触通信システムに関し、特に、非接触通信システムの小型化に好適なリーダ／ライタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
非接触の近距離無線通信によって、ＩＣタグ等の記録媒体とリーダ／ライタ装置（以下Ｒ／Ｗ装置と記載する）との間で情報の送受信を行う非接触通信システムが知られており、物流や人の出入り管理等の多様な用途に利用されている（例えば特許文献１，２，３参照）。
このような非接触通信システムにおいてシステムを小型化する過程においては、アンテナから発生する磁場の影響が問題になることから、例えば特許文献１に記載のシステムでは、公知のショートリングを用いて磁場の影響を極力削減しようとしている。
【特許文献１】特開２００３−１８７１９５号公報
【特許文献２】特開２００５−１０２１８５号公報
【特許文献３】特開２００２−３１２７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載の技術では、記録媒体であるＩＣカードの周縁に沿って配置したアンテナとカードのほぼ中央に配置した回路（セル）との間にショートリングを設けている。特許文献１に記載の技術はＩＣカードに関するものであるが、この技術はＲ／Ｗ装置にも適用が可能で、この技術を用いることで磁場の影響をある程度削減することができる。
しかし、システムをさらに小型化しようとする場合、具体的には、Ｒ／Ｗ装置の主要部である回路を数ｍｍ〜十数ｍｍ角程度の領域内に収め、この回路の近位置にアンテナコイルを設けようとすると、ショートリングでは磁場の影響を十分に削減できないおそれがある。また、現状の非接触通信では、記録媒体とＲ／Ｗ装置との送受信可能距離が小さく（数ｍｍ程度）、より実用的な範囲（数十ｍｍ程度）まで拡張することは困難な状況である。
【０００４】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、アンテナコイルを近位置に配置した状態で回路を数ｍｍ〜十数ｍｍ角程度の領域内に収めることができ、かつ、小型化しても実用的な距離で送受信が可能な非接触通信システムのＲ／Ｗ装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の発明者が鋭意研究を行った結果、接地配線から延出させた配線パターンで回路の全体若しくは回路内における磁場の影響を受けやすい領域を取り囲み、かつ、その配線パターンを閉ループ状にすることで、磁場が回路に与える悪影響を効果的に低減できることに想到した。
具体的に本発明は、請求項１に記載するように、記憶媒体との間で非接触に情報の送受信を行う非接触通信システムのリーダ／ライタ装置において、前記情報の送受信のための処理を行う回路と、この回路の周囲の近接位置に配置され、前記記録媒体と前記回路との間で情報の送受信を可能にするとともに、前記記録媒体に対して必要な電力の供給を行うアンテナコイルと、前記回路内の接地配線の一部から延出し、少なくとも前記回路内に配置される電子部品のうち磁場の影響を受けやすい電子部品が配置された領域を取り囲むように、一周又は複数周する閉ループ状のグランドループ配線とを有する構成としてある。
なお、本発明の説明において「送受信」には、送信及び受信の双方の行う場合のほか、送信だけ又は受信だけの場合も含まれるものとする。
【０００６】
前記グランドループ配線は、請求項２に記載するように、前記回路上に配置された電子部品のうち最も磁場の影響を受けやすい電子部品の接地配線上から延出させてもよい。例えば、電子部品がＩＣやトランジスタである場合には、接地端子に直接又は接地端子に接続された接地配線上に設けてもよい。
請求項３に記載するように、前記回路内の接地配線の一部が、前記グランドループ配線の一部を構成するようにしてもよい。
このようにすることで、グランドループ配線のために新たに配線を形成する必要がなく、かつ、既存の配線を利用することで、省スペースを図ることができる。
【０００７】
回路基板の中には、表裏両面に回路が形成されたものがある。このような回路基板においては、請求項４に記載するように、一面側から延出する前記グランドループ配線の一部が他面側を通過するように形成してもよい。
この構成によれば、例えば一面側にグランドループ配線を形成するようなスペースが無い場合にも、他面側のスペースや既存の接地配線を利用してグランドループ配線を形成できるという利点がある。
また、複数枚の回路基板を積層させる場合には、請求項５に記載するように、一の前記回路基板から延出する前記グランドループ配線の一部が、少なくとも一つの他の回路基板を通過するように構成してもよい。
この構成によれば、例えば一の回路基板上にグランドループ配線を形成するようなスペースが無い場合にも、他の回路基板のスペースや既存の接地配線を利用してグランドループ配線を形成できるという利点がある。
なお、本発明が適用される回路において、磁場の影響を受けやすい電子部品としては、請求項６に記載するように、ＩＣやトランジスタを挙げることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のＲ／Ｗ装置は、回路とアンテナコイルとを小さな領域内、具体的には、アンテナコイルを近接させた状態で回路を数ｍｍ〜十数ｍｍ角程度の領域内に収めることができ、かつ、小型化しても実用的な距離で送受信を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の基本的な概念を説明する第一の実施形態にかかり、Ｒ／Ｗ装置の主要部の概略図である。
符号１は回路基板で、この回路基板１の上に、数ｍｍ〜十数ｍｍ角程度の回路１１とアンテナコイル１３とが配置されている。
回路１１は、情報の読み出しや情報の書き込みを行うための処理を実行するもので、ＩＣ１２ａの他種々の電子部品１２ｂが図示しない配線パターン上に配置されている。図において一点鎖線は、前記配線パターン及び電子部品１２ｂで構成される回路１１の領域の外縁を示している。
アンテナコイル１３は、記録媒体であるタグ（図示せず）と回路１１との間で情報の送受信を行うとともに、タグに対して必要な電力を供給する役割も担っている。
なお、回路１１及びアンテナコイル１３の基本構成は公知のものと変わりがないので、ここではこれ以上の説明は省略する。
【００１０】
回路１１の配線パターンには、図示しない電源配線と接地配線とが接続されている。電子部品の一つであるＩＣ１２ａの複数本の端子のうち一本が、前記配線パターンのうちの接地配線パターンに接続されている。
この実施形態では、最も磁場の影響を受けやすい電子部品であるＩＣ１２ａの複数の端子のうち接地端子（グランド端子）から、接地配線パターンを回路１１の外縁まで延出させている。そして、この接地配線パターンを、回路１１の外周縁に沿って、アンテナコイル１３と回路１１の間の隙間を一周させ、ＩＣ１２ａの接地端子から延びる接地配線パターン上の結合点１４ａで接合している。これにより、回路１１の周囲を一周する閉ループ状のグランドループ配線１４が形成される。
【００１１】
次に、図２及び図３を参照しながら、本発明の他の実施形態を説明する。
図２（ａ）は、本発明の第二の実施形態にかかり、Ｒ／Ｗ装置の主要部の概略図である。
図２（ａ）の回路基板２は、表裏両面に回路が形成されている（表面側の回路を符号２１ａで、裏面側の回路を符号２１ｂで示す）。このような回路基板２においては、表裏両面にアンテナコイル２３を設けてもよい。
また、この回路基板２には、複数のスルーホール２ａ，２ｂ・・・が形成されていて、このスルーホール２ａ，２ｂ・・・を介して、表裏両面の回路２１ａ，２１ｂの配線パターンが接続されている。
【００１２】
この実施形態においても、第一の実施形態と同様に、ＩＣ２２ａの接地端子からグランドループ配線２４を延出させ、ここから回路２１ａの外側まで延びる接地配線パターン上の結合点２４ａまでループを一周させている。
この実施形態において先の第一の実施形態と異なる点の第一は、表面の回路２１ａから延出させたグランドループ配線２４の一部が、スルーホール２ａを通って裏面の回路２１ｂまで延び（図２（ａ）中、裏面側のグランドループ配線２４を点線で示す）、別のスルーホール２ｂを通って表面の回路２１ａに戻っている点である。
このように、本発明では、回路基板２の表裏に形成された二つの回路２１ａ，２１ｂを通って、グランドループ配線２４を形成するようにしてもよい。
【００１３】
この実施形態において先の第一の実施形態と異なる点の第二は、グランドループ配線２４が回路２１ａ，２１ｂの全体ではなく、回路２１ａ，２１ｂの一部の領域を取り囲むように形成されている点である。
図２（ａ）中符号２２ｃで示す電子部品は、磁場の影響をほとんど受けない二次電池等である。このような電子部品２２ｃは、グランドループ配線２４の外側に位置させても構わない。
このように本発明では、回路２１ａ，２１ｂの一部の領域、すなわち磁場の影響を受けやすい領域を特定して、当該特定領域を取り囲むようにグランドループ配線２４を形成してもよい。
【００１４】
この実施形態では、グランドループ配線２４の一部が回路２１ａ，２１ｂ内を通過することになる。この場合、グランドループ配線２４を新たに形成するための余分なスペースが回路２１ａ，２１ｂ内に確保できないことがある。そこで、このような場合には、回路１１内に形成された既存の接地配線パターンを利用して、グランドループ配線２４の一部を構成させるとよい。
なお、この実施形態のように、回路１１内に形成された既存の接地配線パターンをグランドループ配線２４の一部として利用する場合において、（ｂ）に示すように、接地配線パターン（実線２６ａで示す）の一部が回路１１内でループしている（ループしている部分を実線２６ｂで示す）場合は、このまま接地配線パターン（２６ａ，２６ｂ）を利用すると、グランドループ配線２４が二重（又は多重）ループ状となることがある。このような場合は、ループ２６ｂの入口部分を架橋（架橋部分を点線２６ｃで示す）し、接地配線パターン２６ａによってグランドループ配線２４が真っ直ぐに延びるようにするとともに、ループ２６ｂの途中部位の一部を切断（切断箇所を符号２６ｄで示す）するとよい。
【００１５】
図３は、本発明の第三の実施形態にかかり、Ｒ／Ｗ装置の主要部の概略を斜視図で示したものである。
この実施形態では、複数枚（図示の例では二枚）の回路基板３，４を積層して多層回路基板を構成している。
下方の回路基板３には、表裏両面に回路が形成されている（表面側の回路を符号２１ａで、裏面側の回路を符号２１ｂで示す）ものとする。特に図示はしないが、アンテナコイル３３は、回路基板３，４のそれぞれに設けてもよい。
また、図３に示す例では、下方の回路基板３の裏面側の回路３１ｂにＩＣ３２ａが配置されているものとする。
【００１６】
第二の実施形態と同様に、下方の回路基板３には複数のスルーホール３ａ，３ｂが形成され、上方の回路基板４にも、複数のスルーホール４ａ，４ｂが形成されている。
この実施形態では、下方の回路基板３における裏面の回路３１ｂに配置された回路ＩＣ３２ａの接地端子からグランドループ配線３４を延出させている。グランドループ配線３４は回路３１ｂとアンテナコイル３３との間の隙間を通ってスルーホール３ａに達し、このスルーホール３ａを挿通して上方の回路基板４まで延びる。そして、上方の回路基板４のスルーホール４ａから回路４１内の接地配線パターンを利用して別のスルーホール４ｂに達し、このスルーホール４ｂを挿通して下方の回路基板３における表面の回路３１ａまで延びる。さらに、回路３１ａの既存の接地配線パターンを通ってスルーホール３ｂに達し、このスルーホール３ｂから裏面の回路３１ｂに戻り、結合点３４ａに達している。
【００１７】
このように、本発明では、回路基板３の表裏に形成された二つの回路３１ａ，３１ｂだけでなく、他の回路基板４を通ってグランドループ配線３４が形成されていてもよい。
なお、複数枚の回路基板の一部又は全部が表裏両面に回路を有する場合や、積層する回路基板の枚数が三枚以上になった場合にも、上記の第二の実施形態又は第三の実施形態を個々に適用し、又は、第二の実施形態及び第三の実施形態を組み合わせて適用すればよい。
【実施例】
【００１８】
本発明の発明者は、本発明の効果を試すために試験片を作成し、通信試験を行った。
使用した試験片は、１５ｍｍ角の領域内にＩＣを含む回路を形成し、この回路の周囲にアンテナコイルを設けたものである。アンテナコイルと回路の外周縁との隙間は約１．５ｍｍとした。この隙間に、ＩＣの接地端子から延出し回路の周囲を一周するグランドループ配線を線幅０．２ｍｍで形成した。
その結果、グランドループ配線を設けない場合に比して磁場の影響を大幅に削減することができ、出力を１００ｍＷ程度まで大きくして、従来３〜５ｍｍ程度であった送受信可能距離を、４０〜５０ｍｍ程度までに拡大することができた。
【００１９】
本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。
例えば、グランドループ配線１４，２４，３４は一条のみ形成するものとして説明したが、二条又は三条以上形成することで効果が増大するのであれば、二条又は三条以上形成してもよい。
また、グランドループ配線１４，２４，３４はＩＣ１２ａ，２２ａ，３３ａに限らず、他の電子部品１２ｂ，２２ｂ，３３ｂから延ばすようにしてもよいし、回路１１，２１ａ，２１ｂ，３１ａ，３１ｂ上に形成された接地配線パターンの途中部位から延出させるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明は、物流や人の管理等に利用される非接触通信システムのＲ／Ｗ装置に広範に適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の基本的な概念を説明するための第一の実施形態にかかり、Ｒ／Ｗ装置の主要部の概略図である。
【図２】（ａ）は本発明の第二の実施形態にかかり、Ｒ／Ｗ装置の主要部の概略図、（ｂ）は回路内の接地配線がループ状になっている場合のグランドループ配線の形成例を示す部分拡大図である。
【図３】本発明の第三の実施形態にかかり、Ｒ／Ｗ装置の主要部の概略を斜視図で示したものである。
【符号の説明】
【００２２】
１，２，３，４      回路基板
２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ      スルーホール
１１，２１ａ，２１ｂ，３１ａ，３１ｂ    回路
１２ａ，２２ａ，３２ａ  ＩＣ（磁場の影響を受けやすい電子部品）
１２ｂ，２２ｂ，３２ｂ，４２ｂ  その他の電子部品
１３，２３，３３    アンテナコイル
１４，２４，３４    グランドループ配線
１４ａ，２４ａ，３４ａ    結合点
【図１】
2008146567.tif 000003
【図２】
2008146567.tif 000004
【図３】
2008146567.tif 000005