(57)【要約】【課題】金属体が近接する状況下であったとしても、金属体によるアンテナコイルに対する影響、および磁性体内に発生する磁束同士の干渉を低減し得るアンテナ装置を提供する。【解決手段】基板１１上に形成した環状平面型のアンテナコイル１２と、アンテナコイル１２と同等の形状を有する環状に形成されると共にアンテナコイル１２の全体を覆うようにして積層された平面型磁性体１５とを備えて構成されている。このアンテナ装置を使用する際には、アンテナコイル１２と金属体との間に平面型磁性体１５が位置するように配設することで、近接する金属体によるアンテナコイル１５に対する影響をアンテナコイル１５の全周に亘ってほぼ完全にバランスさせた状態で軽減することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状平面型のアンテナコイルと、当該アンテナコイルと同等の形状を有する環状に形成されると共に当該アンテナコイル全体を覆うようにして積層された平面型磁性体とを備えているアンテナ装置。
【請求項２】
環状平面型のアンテナコイルと、当該アンテナコイルにおける複数の部位をそれぞれ覆い、かつ同一の平面上において互いに離間した状態で前記アンテナコイル上に積層された複数の平面型磁性体とを備えているアンテナ装置。
【請求項３】
前記複数の平面型磁性体は、同一形状に形成され、かつ前記アンテナコイルの周方向に沿って等間隔で配設されている請求項２記載のアンテナ装置。
【請求項４】
環状平面型のアンテナコイルと、当該アンテナコイルの一部のみを覆うようにして積層された平面型磁性体とを備えているアンテナ装置。
【請求項５】
前記アンテナコイルを挟んで当該平面型磁性体と対向して配設された他の平面型磁性体を備えている請求項１から４のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載のアンテナ装置を備えている非接触型ＩＣカード。
【請求項７】
請求項１から５のいずれかに記載のアンテナ装置を備えている非接触型ＩＣタグ。
【請求項８】
請求項１から５のいずれかに記載のアンテナ装置を備えているリーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環状平面型のアンテナコイルと平面型の磁性体とを備えているアンテナ装置、このアンテナ装置を備えた非接触型ＩＣカード、このアンテナ装置を備えた非接触型ＩＣタグ、およびこのアンテナ装置を備えたリーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のアンテナ装置は、環状平面型のアンテナコイルを備えて構成されて、電磁誘導方式によって互いに非接触で通信するＩＣカード（またはＩＣタグ、以下、「ＩＣカード等」ともいう）およびリーダ・ライタ装置にそれぞれ使用されている。このリーダ・ライタ装置は、例えば自らのアンテナ装置で交番磁界を発生させることにより、ＩＣカード等に対して電力供給を行うと共に、ＩＣカード等との間でデータ通信を行っている。しかしながら、特開平２００２−２９８０９５号公報および特開２０００−２５９７８５号公報において記載されているように、この種のリーダ・ライタ装置では、金属体に近接させた状態（例えば金属製の机の上に置いた状態）で使用したときに、アンテナ装置のアンテナコイルで発生した磁束の一部が金属体の内部に漏洩する（吸収される）ことによってこの金属体に渦電流が発生する。このため、この渦電流の発生に起因して金属体に逆向きの磁束が発生する結果、ＩＣカード等のアンテナコイルに到達する磁束が減少して、ＩＣカード等のアンテナ装置で発生させる交番磁界が弱くなる。したがって、リーダ・ライタ装置を金属体に近接させた状態で使用したときに、ＩＣカード等に対して十分な電力を供給することができなくなったり、ＩＣカード等との間の通信距離が短くなったりするという問題が発生する。
【０００３】
この問題に対して、上記の特開平２００２−２９８０９５号公報および特開２０００−２５９７８５号公報に記載されているリーダ・ライタ装置では、金属体に近接して配置したときに、アンテナ装置のアンテナコイルにおける金属体側となる面（裏面）側に磁性体を配設することにより、アンテナコイルで発生させられた磁束の内の金属体側に向かう磁束を磁性体を経由してアンテナコイルの側方に誘導してアンテナコイルの前面に戻すことで金属体による影響を軽減させている。
【特許文献１】特開平２００２−２９８０９５号公報（第２−４頁、第１−２図）
【特許文献２】特開平２０００−２５９７８５号公報（第３−５頁、第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、これらの公報に記載されたリーダ・ライタ装置には、以下の問題点がある。すなわち、近年では、リーダ・ライタ装置やＩＣカード等が金属体に近接しているときであっても、リーダ・ライタ装置とＩＣカード等との間の通信距離を一層長くしたいという要求がある。しかしながら、これらの公報に記載されたリーダ・ライタ装置のように単に磁性体を配設する構成では、この要求に十分に応えることができないことが判明した。そこで、発明者は、この要求に答えるべく、実験等を重ねて鋭利研究した結果、この種のリーダ・ライタ装置では、例えば特開平２００２−２９８０９５号公報中の図１に示すように、アンテナコイルの全域に亘る大きさの磁性体をアンテナコイルの下に配設したことにより、磁性体内において内周側から外周側にまたは外周側から内周側に向かって発生する放射状の磁束がアンテナコイルの中央部分において互いに干渉して弱め合うため、アンテナコイルで発生する磁界を一層強くすることが困難になっているのではないかと推測した。また、特開平２０００−２５９７８５号公報では、磁性体の具体的な形状が記載されていないが、同公報中の図４に示すように、磁性体１９Ａ，１９Ｂもまたアンテナコイル１６Ｂの全域に亘る大きさに形成されているため、特開平２００２−２９８０９５号公報のリーダ・ライタ装置と同様の理由により、アンテナコイルで発生させる磁界を一層強くすることが困難になっているのではないかと推測した。そこで、発明者は、アンテナ装置における磁性体の形状や、アンテナコイルに対する配設位置をパラメータとして、近接する金属体によるアンテナコイルに対する影響、および磁性体内に発生する磁束同士の干渉を低減し得る構成に関して鋭意研究に努めた。
【０００５】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、金属体が近接する状況下であったとしても、金属体によるアンテナコイルに対する影響、および磁性体内に発生する磁束同士の干渉を低減し得るアンテナ装置を提供することを主目的とする。また、このアンテナ装置を備えた非接触型ＩＣカード、非接触型ＩＣタグおよびリーダ装置を提供することを他の主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成すべく本発明に係るアンテナ装置は、環状平面型のアンテナコイルと、当該アンテナコイルと同等の形状を有する環状に形成されると共に当該アンテナコイル全体を覆うようにして積層された平面型磁性体とを備えている。
【０００７】
また、本発明に係るアンテナ装置は、環状平面型のアンテナコイルと、当該アンテナコイルにおける複数の部位をそれぞれ覆い、かつ同一の平面上において互いに離間した状態で前記アンテナコイル上に積層された複数の平面型磁性体とを備えている。
【０００８】
この場合、前記複数の平面型磁性体としては、同一形状に形成し、かつ前記アンテナコイルの周方向に沿って等間隔で配設するのが好ましい。
【０００９】
また、本発明に係るアンテナ装置は、環状平面型のアンテナコイルと、当該アンテナコイルの一部のみを覆うようにして積層された平面型磁性体とを備えている。
【００１０】
この場合、前記アンテナコイルを挟んで当該平面型磁性体と対向して配設された他の平面型磁性体を備えているのが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係る非接触型ＩＣカードは、上記のアンテナ装置を備えている。
【００１２】
また、本発明に係る非接触型ＩＣタグは、上記のアンテナ装置を備えている。
【００１３】
また、本発明に係るリーダ装置は、上記のアンテナ装置を備えている。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明に係るアンテナ装置によれば、環状平面型のアンテナコイルと、アンテナコイルと同等の形状を有する環状に形成されると共にアンテナコイル全体を覆うようにして積層された平面型磁性体とを備えたことにより、金属体にアンテナ装置を近接して配設するときであっても、アンテナコイルと金属体との間に平面型磁性体が位置するように配設することで、アンテナコイルで発生した磁束の内の金属体側に向かう磁束をアンテナコイルの全周に亘って平面型磁性体に収束させることができるため、近接する金属体によるアンテナコイルに対する影響をアンテナコイルの全周に亘ってほぼ完全にバランスさせた状態で軽減することができる。さらに、平面型磁性体を環状に形成したことにより、アンテナコイルの中心部に磁性体が存在しないため、平面型磁性体内において内周側から外周側にまたは外周側から内周側に向かって発生する放射状の磁束同士のアンテナコイルの中央部分における互いの干渉を回避することができる。したがって、平面型磁性体内の磁束同士が互いの弱め合いを回避することができる結果、例えば、リーダ・ライタ装置に取り付けられたアンテナ装置と、ＩＣカード等に取り付けられたアンテナ装置との間の結合度を十分に高めることができる。
【００１５】
また、本発明に係るアンテナ装置によれば、環状平面型のアンテナコイルと、アンテナコイルにおける複数の部位をそれぞれ覆い、かつ同一の平面上において互いに離間した状態でアンテナコイル上に積層された複数の平面型磁性体とを備えたことにより、金属体にアンテナ装置を近接して配設するときであっても、アンテナコイルと金属体との間に平面型磁性体が位置するように配設することで、アンテナコイルで発生した磁束の内の金属体側に向かう磁束を平面型磁性体が積層されたアンテナコイルの各部位において平面型磁性体に収束させることができるため、近接する金属体によるアンテナコイルに対する影響をある程度バランス良く軽減することができる。さらに、各平面型磁性体を同一平面上において互いに離間させてアンテナコイル上に積層したことにより、互いの内部に発生する磁束同士の干渉を回避することができる。したがって、各平面型磁性体内の磁束同士が互いの弱め合いを回避することができる結果、例えば、リーダ・ライタ装置に取り付けられたアンテナ装置と、ＩＣカード等に取り付けられたアンテナ装置との間の結合度を十分に高めることができる。
【００１６】
また、本発明に係るアンテナ装置によれば、同一形状に形成した複数の平面型磁性体をアンテナコイルの周方向に沿って等間隔で配設したことにより、アンテナコイルで発生した磁束の内の金属体側に向かう磁束を一層バランス良く各平面型磁性体に収束させることができるため、近接する金属体によるアンテナコイルに対する影響をさらにバランス良く軽減させることができる。
【００１７】
また、本発明に係るアンテナ装置によれば、環状平面型のアンテナコイルと、アンテナコイルの一部のみを覆うようにして積層された平面型磁性体とを備えたことにより、金属体に近接してアンテナ装置を配設するときであっても、アンテナコイルと金属体との間に平面型磁性体が位置するように配設することで、アンテナコイルで発生した磁束の内の金属体側に向かう磁束を平面型磁性体が積層されたアンテナコイルの一部において平面型磁性体に収束させることができるため、近接する金属体によるアンテナコイルに対する影響をある程度軽減することができる。さらに、平面型磁性体をアンテナコイルの一部にのみ積層したことにより、アンテナコイルの全域を磁性体で覆う構成とは異なり、アンテナコイルの中央部における磁束を減少させることができるため、アンテナコイルおよび平面型磁性体の内部に発生する磁束同士の相互干渉を軽減することができる。したがって、平面型磁性体内の磁束同士の互いの弱め合いを軽減することができる。
【００１８】
また、本発明に係るアンテナ装置によれば、アンテナコイルを挟んで平面型磁性体と対向して配設された他の平面型磁性体を備えたことにより、アンテナコイルの電磁誘導によって発生した磁束を両平面型磁性体により多く収束させて、空間に拡散する漏洩磁束をさらに低減することができる。したがって、アンテナ装置とＩＣカード等のアンテナコイルとの間の電磁誘導の効率をさらに向上させることができる結果、ＩＣカード等との間でのデータ通信の品質を十分に向上させることができる。
【００１９】
また、本発明に係る非接触型ＩＣカードによれば、上記のアンテナ装置を備えたことにより、金属体に非接触型ＩＣカードを近接して配設するときであっても、アンテナコイルと金属体との間に平面型磁性体が位置するように配設することで、近接する金属体によるアンテナコイルに対する影響を軽減することができる。また、この非接触型ＩＣカードによれば、平面型磁性体内において発生する磁束同士の干渉を回避または軽減することができるため、平面型磁性体内における磁束同士の弱め合いを回避または軽減することができる。したがって、金属体に近接するときであっても、リーダ装置やリーダ・ライタ装置との間で安定してデータ通信を行うことができる。
【００２０】
また、本発明に係る非接触型ＩＣタグによれば、上記のアンテナ装置を備えたことにより、金属体に非接触型ＩＣタグを近接して配設するときであっても、アンテナコイルと金属体との間に平面型磁性体が位置するように配設することで、近接する金属体によるアンテナコイルに対する影響を軽減することができる。また、この非接触型ＩＣタグによれば、平面型磁性体内において発生する磁束同士の干渉を回避または軽減することができるため、平面型磁性体内における磁束同士の弱め合いを回避または軽減することができる。したがって、金属体に近接するときであっても、リーダ装置やリーダ・ライタ装置との間で安定してデータ通信を行うことができる。
【００２１】
また、本発明に係るリーダ装置によれば、上記のアンテナ装置を備えたことにより、金属体にリーダ装置を近接して配設するときであっても、アンテナコイルと金属体との間に平面型磁性体が位置するように配設することで、近接する金属体によるアンテナコイルに対する影響を軽減することができる。また、このリーダ装置によれば、平面型磁性体内において発生する磁束同士の干渉を回避または軽減することができるため、平面型磁性体内の磁束同士の弱め合いを回避または軽減することができる。したがって、配設する場所に左右されずに、高い強度の磁界を発生させることができる。この結果、非接触型ＩＣカードや非接触型ＩＣタグに十分な電力を供給することができると共に十分なデータ通信距離を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して、本発明に係るアンテナ装置、非接触型ＩＣカード、非接触型ＩＣタグおよびリーダ装置について説明する。
【００２３】
最初に、本発明に係るリーダ装置を適用したリーダ・ライタ装置１および非接触型ＩＣカード２１の構成について、図１を参照して説明する。なお、一般的に、ＩＣチップ（後述する集積回路素子）をプラスチックのカードに封入したものが非接触型ＩＣカードと呼ばれ、ＩＣチップをタグ（数ミリ角）の形状に構成したものが非接触型ＩＣタグと呼ばれているが、非接触型ＩＣカードおよび非接触型ＩＣタグの基本的な構成は同等のため、代表して非接触型ＩＣカードについて説明して非接触型ＩＣタグの説明を省略する。
【００２４】
リーダ・ライタ装置１は、図１に示すように、制御部２、送信部３、整合回路４、アンテナ装置５、および受信部６を備え、一例として自動販売機（図示せず）内に設置されている。また、リーダ・ライタ装置１は、自動販売機内に取り込まれた非接触型ＩＣカード（以下、「ＩＣカード」ともいう）２１と電磁結合可能に構成されている。
【００２５】
制御部２は、ＣＰＵ、メモリおよびインターフェース回路等を備えて構成され、外部から入力したデータＤ１を送信部３に出力する機能と、受信部６から入力したデータＤ２を外部に出力する機能とを備えている。送信部３は、入力したデータＤ１で変調した高周波信号を整合回路４を介してアンテナ装置５に出力することにより、アンテナ装置５から電磁誘導によってＩＣカード２１に電力を供給すると共にデータＤ１をＩＣカード２１に送信する。受信部６は、アンテナ装置５および整合回路４を介して受信したデータＤ２を制御部２に出力する。整合回路４は、アンテナ装置５とＩＣカード２１とが電磁結合されたときにアンテナ装置５のインピーダンスが一定となるように整合する機能を有している。
【００２６】
アンテナ装置５は、図２，３に示すように、基板１１と、環状平面型のアンテナコイル（一例として２ターンに形成されている）１２と、一対の端子部１３ａ，１３ｂと、絶縁シート１４と、平面型磁性体１５とを備えて構成されている。この場合、アンテナコイル１２は、絶縁性を有する基板（例えばフレキシブル基板）１１の表面において、平面形状が一例としてその外形が長方形の環状となるように配線パターンによって形成されている。一対の端子部１３ａ，１３ｂは、整合回路４に接続される端子であって、アンテナコイル１２と共に基板１１の表面に形成されて、アンテナコイル１２の各端部にそれぞれ接続されている。絶縁シート１４は、基板１１におけるアンテナコイル１２の形成面上において、アンテナコイル１２全体を覆うようにして積層されている。
【００２７】
平面型磁性体１５は、高透磁率材料の磁性シートを用いて構成されると共に、その平面形状がアンテナコイル１２の平面形状と同等の平面形状（つまり、その外形が長方形の環状）に形成されている。また、平面型磁性体１５は、絶縁シート１４を介してアンテナコイル１２上において、アンテナコイル１２と対向するようにして積層されている。言い換えれば、平面型磁性体１５は、アンテナコイル１２を含む平面と平行な平面内において、アンテナコイル１２と対向するようにして積層されている。また、平面型磁性体１５は、その外周縁が全周に亘ってアンテナコイル１２の外周縁よりも外側に位置し、かつその内周縁が全周に亘ってアンテナコイル１２の内周縁よりも内側に位置するようにその幅が規定されている。つまり、平面型磁性体１５は、アンテナコイル１２全体を覆う形状を有すると共に、アンテナコイル１２全体を覆うようにして積層されている。以上の構成を有するアンテナ装置５は、送信部３から高周波信号が出力された際に、その高周波信号に基づく交番磁界をアンテナコイル１２に発生させる。なお、このリーダ・ライタ装置１は、上記のように自動販売機内に設置されているが、アンテナ装置５が自動販売機の金属製筐体（金属体）に近接するときには、アンテナコイル１２と自動販売機の金属製筐体（以下、「筐体」ともいう）との間に平面型磁性体１５が位置するようにして設置される。
【００２８】
一方、ＩＣカード２１は、図１に示すように、アンテナ装置２２および集積回路素子２３を備え、これらがプラスチックのカード体（図示せず）に封入されて、自動販売機に挿入可能に構成されている。アンテナ装置２２は、図４，５に示すように、絶縁性樹脂製の基板３１と、環状平面型のアンテナコイル３２と、一対の端子部３３ａ，３３ｂと、基板３１におけるアンテナコイル３２の形成面上に積層された絶縁シート３４と、平面型磁性体３５とを備えて構成されている。具体的には、アンテナコイル３２は、基板３１の表面において、平面形状が一例としてその外形が長方形の環状となるように配線パターンによって形成されている。一対の端子部３３ａ，３３ｂは、アンテナコイル３２と共に基板３１の表面に形成されて、アンテナコイル３２の各端部にそれぞれ接続されている。絶縁シート３４は、基板３１におけるアンテナコイル３２の形成面上において、アンテナコイル３２全体を覆うようにして積層されている。平面型磁性体３５は、高透磁率材料の磁性シートを用いて構成されると共に、その平面形状がアンテナコイル３２の平面形状と同等の平面形状（つまり、その外形が長方形の環状）に形成されている。また、平面型磁性体３５は、絶縁シート３４を介してアンテナコイル３２上において、アンテナコイル３２と対向するようにして積層されている。言い換えれば、平面型磁性体３５は、アンテナコイル３２を含む平面と平行な平面内において、アンテナコイル３２と対向するようにして積層されている。また、平面型磁性体３５は、その外周縁が全周に亘ってアンテナコイル３２の外周縁よりも外側に位置し、かつその内周縁が全周に亘ってアンテナコイル３２の内周縁よりも内側に位置するようにその幅が規定されている。つまり、平面型磁性体３５は、アンテナコイル３２全体を覆う形状を有すると共に、アンテナコイル３２全体を覆うようにして積層されている。
【００２９】
集積回路素子２３は、ＣＰＵ、メモリ、整流回路、クロック発生回路等（いずれも図示せず）を含んで構成されると共に、基板３１におけるアンテナコイル３２の形成面内であって、アンテナコイル３２の内側に配設されている。また、集積回路素子２３は、その表面に形成された一対の端子（図示せず）が一対の端子部３３ａ，３３ｂに例えばボンディングワイヤ（図示せず）を介して接続されている。また、集積回路素子２３は、リーダ・ライタ装置１側で発生した交番磁界に起因してアンテナコイル３２に発生する誘起電圧に基づいて生成された電力で作動して、各種処理を行い、その処理結果をリーダ・ライタ装置１に送信する。
【００３０】
次に、リーダ・ライタ装置１およびＩＣカード２１の動作について説明する。
【００３１】
このリーダ・ライタ装置１では、動作状態において、送信部３が、整合回路４を介してアンテナ装置５のアンテナコイル１２に高周波信号を出力して電磁誘導によって交番磁界を発生させる。この場合、リーダ・ライタ装置１のアンテナ装置５が筐体に近接していたとしても、アンテナコイル１２で発生した磁束の内の金属体側に向かう磁束は、筐体よりも透磁率の高い平面型磁性体１５に収束する。したがって、このアンテナ装置５は、ＩＣカード２１のアンテナコイル３２に供給する電力を効率よく電磁誘導によって発生させる。また、平面型磁性体１５が環状に形成されているため、平面型磁性体１５内において内周側から外周側にまたは外周側から内周側に向かって発生する放射状の磁束同士のアンテナコイル１２の中央部分における互いの干渉が回避される。したがって、筐体の影響を殆ど受けることなく、十分な磁束がアンテナコイル１２で発生する。
【００３２】
ＩＣカード２１が自動販売機内に挿入された際には、ＩＣカード２１はリーダ・ライタ装置１の近傍に予め設定された読み書き位置まで搬送されて停止させられる。この読み書き位置では、ＩＣカード２１の基板３１がリーダ・ライタ装置１と対向した状態となる。この状態では、リーダ・ライタ装置１側のアンテナコイル１２と、ＩＣカード２１側のアンテナコイル３２とが電磁結合するため、アンテナコイル３２に発生する誘起電圧に基づいて生成される電力がＩＣカード２１の各部に供給される。これにより、ＩＣカード２１は、リーダ・ライタ装置１とデータ通信可能な状態となり、リーダ・ライタ装置１とＩＣカード２１とが各種データを互いに通信する。この場合、ＩＣカード２１における基板３１の背面（平面型磁性体３５）側に筐体が近接していたとしても、ＩＣカード２１のアンテナコイル３２と筐体との間に平面型磁性体３５が配設されているため、リーダ・ライタ装置１によって生成された磁束の内のアンテナコイル３２を貫通した磁束が平面型磁性体３５に収束される。また、平面型磁性体３５が環状に形成されているため、平面型磁性体３５内において内周側から外周側にまたは外周側から内周側に向かう放射状の磁束同士のアンテナコイル３２の中央部分における互いの干渉が回避される。したがって、ＩＣカード２１では、近接する筐体（金属体）の影響を殆ど受けることなく、そのアンテナコイル３２がリーダ・ライタ装置１側のアンテナコイル１２と十分に効率よく磁気結合する。
【００３３】
このように、このアンテナ装置５（または２２）によれば、環状平面型のアンテナコイル１２（３２）と、アンテナコイル１２（３２）と同等の形状を有する環状に形成されると共に、アンテナコイル１２（３２）を含む平面と平行な他の平面内においてアンテナコイル１２（３２）全体を覆うようにして積層した平面型磁性体１５（３５）とを備えたことにより、筐体（金属体）にアンテナ装置５（２２）を近接して配設するときであっても、アンテナコイル１２（３２）と筐体との間に平面型磁性体１５（３５）が位置するように配設することで、アンテナコイル１２（３２）で発生した磁束の内の筐体側に向かう磁束をアンテナコイル１２（３２）の全周に亘って平面型磁性体１５（３５）に収束させることができる。したがって、近接する筐体によるアンテナコイル１２（３２）に対する影響をアンテナコイル１２（３２）の全周に亘って軽減することができる。さらに、平面型磁性体１５（３５）を環状に形成したことにより、アンテナコイル１２（３２）の中心部に磁性体が存在しないため、平面型磁性体１５（３５）内において外周側または内周側に向かって発生する放射状の磁束同士のアンテナコイル１２（３２）の中央部分における互いの干渉を回避することができる。したがって、平面型磁性体１５（３５）内における磁束同士の互いの弱め合いを回避することができる結果、リーダ・ライタ装置１に取り付けられたアンテナ装置５と、ＩＣカード２１に取り付けられたアンテナ装置２２との間の結合度を十分に高めることができる。。
【００３４】
また、このリーダ・ライタ装置１によれば、上記のアンテナ装置５を備えたことにより、アンテナ装置５が筐体（金属体）に近接した状態で配置するときであっても、筐体の影響を殆ど受けることなく、十分な磁束をアンテナコイル１２に発生させることができる。
【００３５】
また、このＩＣカード２１によれば、上記のアンテナ装置２２を備えたことにより、例えば、ＩＣカード２１が筐体（金属体）に近接する状態で自動販売機内に挿入されるときであっても、ＩＣカード２１のアンテナコイル３２と筐体との間に平面型磁性体３５が位置するように挿入することで、リーダ・ライタ装置１によって生成された磁束の内のアンテナコイル３２を貫通する磁束を平面型磁性体３５に収束させることができる。また、平面型磁性体３５を環状に形成したことにより、平面型磁性体３５内において外周側または内周側に向かう放射状の磁束同士のアンテナコイル３２の中央部分における互いの干渉を回避することができる。したがって、このＩＣカード２１によれば、近接する筐体の影響を殆ど受けることなく、そのアンテナコイル３２とリーダ・ライタ装置１側のアンテナコイル１２とを良好に磁気結合させることができる。
【００３６】
具体的に、実施例を挙げて本発明を詳細に説明する。
【００３７】
図６に示すように、ＩＤ−１型カードと同形状（８６ｍｍ×５４ｍｍ）の基板１１上に１ターンのアンテナコイル１２と一対の端子部１３ａ，１３ｂを形成すると共に、基板１１におけるアンテナコイル１２の形成面（一面）上に絶縁シート（図示せず）と平面型磁性体１５とをこの順に積層することにより、アンテナ装置のサンプルを作製して実施例１とした。この場合、アンテナコイル１２は、７２ｍｍ×４２ｍｍの長方形に形成した。また、平面型磁性体１５は、基板１１全体を覆う大きさの長方形の磁性シート（薄膜磁性体）を使用すると共に、その中央部分を５２ｍｍ×２４ｍｍの大きさで中抜きすることにより、その全体形状を環状に形成した。また、実施例１の構成に加えて、平面型磁性体１５と同じ構成の平面型磁性体１５Ａを基板１１における積層側の裏面（他面）にも積層したサンプル（つまり、平面型磁性体１５，１５Ａを基板１１の両面に配置したサンプル）を実施例２とした。なお、この構成については、図１２，１３を参照して後述する。また、図７に示すように、上記サンプルの平面型磁性体１５に代えて、基板１１の全域を覆う大きさの長方形形状であって、中央部分を中抜きしていない磁性シートＭを使用することにより、アンテナ装置のサンプルを作製して比較例１とした。また、図８に示すように、実施例１としたサンプルから平面型磁性体１５を除いたアンテナ装置のサンプルを作製して比較例２とした。さらに、比較例１の構成に加えて、表面側の磁性シートＭと同じ構成の磁性シートＭを裏面にも覆ったサンプルを比較例３とした。また、比較例３における一方の面の磁性シートＭに代えて平面型磁性体１５を用いたサンプルを比較例４とした。
【００３８】
次いで、実施例１，２および比較例１〜４に係るアンテナ装置を、金属板上に載置すると共に、一定の周波数（一例として１３．５６ＭＨｚ）の交番磁界中において、各アンテナ装置の各端子部１３ａ，１３ｂ間に誘起する出力電圧Ｖｄｃを測定した。この場合、図６に示すように、各端子部１３ａ，１３ｂ間にフルブリッジ型の整流回路４１を接続すると共に、整流回路４１の出力をコンデンサ４２（静電容量：１０ｎＦ）で平滑して得られる電圧を出力電圧Ｖｄｃとした。この測定結果を図９に示す。
【００３９】
図９によれば、比較例１〜４のアンテナ装置では、出力電圧Ｖｄｃがそれぞれ１．９８Ｖ程度、２．０２８Ｖ程度、２．０１Ｖ程度および１．９９Ｖ程度に留まるのに対して、実施例１，２のアンテナ装置では、出力電圧Ｖｄｃが２．２８６Ｖおよび２．３９２Ｖとなり、比較例１〜４のアンテナ装置の出力電圧Ｖｄｃと比較して十分に大きな電圧値となることが確認された。
【００４０】
なお、本発明は、上記した構成に限定されない。例えば、上述したアンテナ装置５やアンテナ装置２２では、平面型磁性体１５，３５を一枚の環状の磁性シートで構成した例について説明したが、アンテナ装置５の平面型磁性体１５に代えて、図１０に示すアンテナ装置５１のように、平面形状が一例として長方形の平面型磁性体５２を複数（一例として２つ）用いて、各平面型磁性体５２を互いに離間させた状態でアンテナコイル１２における複数（一例として２つ）の部位をそれぞれ覆うようにして積層させた構成を採用することもできる。なお、アンテナ装置５と同一の構成要素については同一の符号を付して重複する説明を省略する。この構成によれば、金属体に近接させてアンテナ装置５１を配設するときであっても、アンテナコイル１２と金属体との間に各平面型磁性体５２が位置するように配設することで、平面型磁性体５２を積層したアンテナコイル１２の各部位において、アンテナコイル１２で発生する磁束の内の金属体側に向かう磁束を平面型磁性体５２に収束させることができるため、近接する金属体によるアンテナコイル１２に対する影響をある程度軽減することができる。
【００４１】
さらに、各平面型磁性体５２を同一平面上において互いに離間させてアンテナコイル１２上に積層したことにより、互いの内部に発生する磁束同士の干渉を回避することができる。したがって、各平面型磁性体５２内の磁束同士による互いの弱め合いを回避することができる。特に、図１０に示すように、同一形状に形成された各平面型磁性体５２をアンテナコイル１２の周方向に沿って等間隔でアンテナコイル１２上に配設することにより、具体的には、一例として、アンテナコイル１２における対向する一対の辺（同図中において上辺と下辺）上において、端子部１３ａから下辺側の平面型磁性体５２までの長さと端子部１３ｂから上辺側の平面型磁性体５２までの長さとが等しく、かつその両長さの和と端子部１３ａ，１３ｂを経由しない側の両平面型磁性体５２，５２間の長さとが等しくなる状態で積層させた構成を採用することにより、近接する金属体によるアンテナコイル１２に対する影響をバランス良く軽減することができる。また、平面型磁性体５２の平面形状は、長方形に代えて、正方形や三角形等の多角形、円形、楕円形等、種々の形状に形成することができる。さらに、アンテナコイルの形状に関しては、四角形に限らず、多角形や円形などの各種形状でもよい。一方、アンテナ装置５やアンテナ装置２２についても、アンテナコイルの形状に合致した形状で形成することができる。
【００４２】
さらに、アンテナコイル１２全体を覆うように形成したアンテナ装置５の平面型磁性体１５に代えて、図１１に示すアンテナ装置６１のように、アンテナコイル１２の一部のみを覆うことが可能なように平面型磁性体６２の平面形状を規定して（同図中では一例としてＣ字状に規定して）アンテナコイル１２上に積層する構成を採用することもできる。なお、アンテナ装置５と同一の構成要素については同一の符号を付して重複する説明を省略する。この構成においても、平面型磁性体６２を積層したアンテナコイル１２の１つの部位において、アンテナコイル１２で発生する磁束の内の金属体側に向かう磁束を平面型磁性体６２に収束させることができるため、近接する金属体によるアンテナコイル１２に対する影響をある程度軽減させることができる。また、平面型磁性体６２をアンテナコイル１２の１つの部位にのみ積層したことにより、アンテナコイル１２の全域を磁性体で覆う構成とは異なり、平面型磁性体６２の内部に発生する磁束がアンバランスな状態になるため、その分、磁束同士の相互干渉を軽減することができる。したがって、平面型磁性体６２内における磁束同士の互いの弱め合いを軽減することができる。なお、平面型磁性体６２の平面形状については、上記のＣ字状以外の形状（長方形、Ｌ字状等）に形成することができるのは勿論である。
【００４３】
また、アンテナコイル１２，３２の一面側にのみ平面型磁性体１５，３５を積層した構成のアンテナ装置５，２２について上記したが、これに限らない。例えば、上記したように、図１２，１３に示すアンテナ装置５Ａ，２２Ａの構成を採用することができる。このアンテナ装置５Ａ，２２Ａでは、アンテナコイル１２，３２を含む平面に対して平面型磁性体１５，３５の積層側の裏面側（各同図中の下面側）となる平面内において、アンテナコイル１２，３２を挟んで例えば平面型磁性体１５，３５と同等の形状の他の平面型磁性体１５Ａ，３５Ａを平面型磁性体１５，３５と対向させた状態で積層（配設）する構成（平面型磁性体でアンテナコイルを挟み込む構成）が採用されている。この構成によれば、アンテナコイル１２，３２の電磁誘導によって発生した磁束を平面型磁性体１５，１５Ａにより多く収束させて、空間に拡散する漏洩磁束をさらに低減することができる。したがって、アンテナ装置５ＡとＩＣカード２１側のアンテナ装置２２Ａ（アンテナコイル３２）との間の電磁誘導の効率をさらに向上させることができる結果、ＩＣカード２１やＩＣタグとの間でのデータ通信の品質を十分に向上させることができる。なお、この平面型磁性体１５Ａ，３５Ａについては、必ずしも平面型磁性体１５，３５と同等の形状に形成する必要はなく、平面型磁性体５２，６２と同様にして、各種形状で形成することができる。また、図示を省略するが、この構成をアンテナ装置５１，６１に対しても適用することができるのは勿論である。
【００４４】
また、上記したアンテナ装置５，２２，５Ａ，２２Ａ，５１，６１では、平面型磁性体１５，３５，１５Ａ，３５Ａ，５２，６２を絶縁シート１４，３４や基板１１，３１を介してアンテナコイル１２，３２に積層することにより、アンテナコイル１２を含む平面と平行な他の平面上に平面型磁性体１５，３５，１５Ａ，３５Ａ，５２，６２を積層する構成例について説明したが、これに限らない。例えば、アンテナコイル１２，３２の表面に絶縁被覆（被膜）を一体的に形成した場合、絶縁シート１４，３４の配設を省いて、アンテナコイル１２，３２上に平面型磁性体１５，３５，５２，６２および／または平面型磁性体１５Ａ，３５Ａを直接積層する構成、すなわち、アンテナコイル１２，３２を含む平面上に平面型磁性体１５，３５，５２，６２および／または平面型磁性体１５Ａ，３５Ａを積層する構成を採用することもできる。この構成の一例として、アンテナ装置５の絶縁シート１４の配設を省いて構成したアンテナ装置５Ｂを図１４に示す。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】リーダ・ライタ装置１およびＩＣカード２１の構成を示すブロック図である。
【図２】アンテナ装置５の構成を示す平面図である。
【図３】図２のＸ−Ｘ線断面図である。
【図４】ＩＣカード２１の構成を示す平面図である。
【図５】図４のＹ−Ｙ線断面図である。
【図６】実施例としてのアンテナ装置のサンプルの構成を示す平面図、および出力電圧Ｖｄｃを測定するための測定回路図である。
【図７】比較例１としてのアンテナ装置のサンプルの構成を示す平面図である。
【図８】比較例２としてのアンテナ装置のサンプルの構成を示す平面図である。
【図９】実施例１，２および比較例１〜４としての各アンテナ装置の出力電圧Ｖｄｃを示す測定結果図である。
【図１０】アンテナ装置５１の構成を示す平面図である。
【図１１】アンテナ装置６１の構成を示す平面図である。
【図１２】アンテナ装置５Ａの構成を示す断面図である。
【図１３】アンテナ装置２２Ａの構成を示す断面図である。
【図１４】アンテナ装置５Ｂの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  リーダ・ライタ装置
５，５Ａ，５Ｂ，２２，２２Ａ，５１，６１  アンテナ装置
１２，３２  アンテナコイル
１５，１５Ａ，３５，３５Ａ，５２，６２  平面型磁性体
【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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