(57)【要約】【課題】  小型な磁気アンテナコイルでも必要な感度が得られる携帯機器を提供する【解決手段】  ＲＦＩＤタグを実装する携帯機器の一部を構成する金属部品に、ＲＦＩＤ通信時に渦電流が発生し、その渦電流によって生ずる逆極性の磁界３による影響を逆に利用して受信感度を改善するようにしたものであり、ＲＦＩＤタグを実装する携帯機器の一部を構成する金属板３０に対して、その金属板面３０ａの延長方向において接近して磁気アンテナコイル２７を配置するようにした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁誘導方式若しくは電磁結合方式を用いたデータ通信機能を備え、一部が金属板で構成され、上記データ通信機能用の磁気アンテナコイルが設けられた携帯機器において、
上記磁気アンテナコイルは、上記金属板の端と、その金属板面の延長方向において接近して配置されていることを特徴とする携帯機器。
【請求項２】
請求項１に記載の携帯機器において、
上記磁気アンテナコイルが上記金属板の端から金属板面の延長方向において５ｍｍ以内に配置されていることを特徴とする携帯機器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のいずれかの携帯機器において、
上記金属板は電源電池又は電磁遮蔽板などであることを特徴とする携帯機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電磁誘導若しくは電磁結合方式を用いたデータ通信機能を備えた携帯機器に関し、特に送受信感度を向上させるための磁気アンテナコイルの配置に拘わるものである。
【背景技術】
【０００２】
電磁誘導型若しくは電磁結合型の近距離データ通信技術としてＲＦＩＤタグ（Radio Frequency Identification TAG）が従来から利用されている。ＲＦＩＤ通信の構成を図６に示し動作を説明する。ＲＦＩＤ通信は、タグ内の情報を、読み出し／書き込みするリードライド端末（以下Ｒ/Ｗ端末と称する）６０とタグ６１の２つから構成される。
Ｒ/Ｗ送受信回路６２は、例えば１３．５６ＭＨｚの送信信号をＲ/Ｗアンテナ６３に供給する。Ｒ/Ｗアンテナ６３には１３．５６ＭＨｚの交流電流が流れるため、Ｒ/Ｗアンテナ６３の周囲に、この交流電流に比例した磁束が発生する。この磁束は、タグ６１との間で送受信するデータに基づいて例えば、振幅変調（ＡＳＫ：Amplitude Shift Keying）される。
【０００３】
タグ６１側においては、磁束６４と鎖交するタグ６１側のＴアンテナ６５の両端に接続されたコンデンサ６６とによる共振回路６７に、相互誘導作用で電力が発生する。この電力は電源回路６８で安定化され、Ｔ送受信回路６９とＣＰＵ７０とメモリ７１とで構成されるＩＣチップ７２を活性化する。
活性化されたＩＣチップ７２は、鎖交磁束６４に含まれたデータをＴ送受信回路６９で復調し、復調されたデータに基づいてＣＰＵ７０がメモリ７２のデータを書き換え、その結果をＴ送受信回路６９を介してＲ/Ｗ端末６０に送信するように動作する。
【０００４】
メモリ７１はＲＯＭや電気的に書き込み消去が可能なＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）で構成されるので、非通信時にＩＣチップが活性化されていなくてもデータは保持される。ＲＦＩＤタグ側に電源を備える物も一部には存在するが、上記したような無電源で構成されるものが主流である。
このように無電源で小型である特徴を備えたＲＦＩＤタグは、在庫管理や個人情報を記録したＩＣカードなどに広く利用されている、また、例えば携帯電話や携帯型音響機器など、それ自体は電源や表示機能を持つ機器に、本来その機器が持つ機能とは別の目的で付加機能としてＲＦＩＤタグが実装される場合もある。
【０００５】
ＲＦＩＤタグ６１のＴアンテナ６５は、大きく２つのタイプに分けられる。その１つは、円形の空芯コイルを用いた円盤状のアンテナと、他の１つは棒状のフェライトコアにエナメル線等の絶縁被覆銅線を巻き付けた棒状のアンテナである。
ＲＦＩＤタグを付加機能として携帯機器に実装する場合は、特に携帯機器の大きさを大きくしたくないので棒状のアンテナが用いられることが多い。
【特許文献１】特開２００２−１５７５６８号公報（段落０００８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した通信のための鎖交磁束が、鉄、アルミニウム、銅等の導電性部材と交差すると導電性部材に渦電流が発生し、この渦電流によって鎖交磁束を打ち消す方向の磁束が発生する。この渦電流による磁束の影響を受けないようにする為に、従来では、携帯機器内の金属部材から遠避けて棒状アンテナを配置するのが一般的であった。
付加機能としてＲＦＩＤタグを実装する携帯機器側に影響を与えない目的で、小型の棒状アンテナを採用しても、金属部材から遠避けて配置することにより携帯機器が大型化してしまう課題があった。
【０００７】
また、ＲＦＩＤタグの通信距離は数ｍｍから１０数ｍｍ程度の範囲であるが、この通信感度を得るために、透磁率の高いフェライトやパーマロイ等の磁性体を用いても限界があった。必要な感度を得るために、コアの断面積を大きくしていたという課題があった。
この発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、小型な磁気アンテナコイルでも必要な感度が得られる携帯機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、渦電流磁界による影響を逆に利用するようにしたものであり、ＲＦＩＤタグを実装する携帯機器の一部を構成する金属板に対して、その金属板面の延長方向において接近して磁気アンテナコイルを配置する。
【発明の効果】
【０００９】
この発明による磁気アンテナコイルと接近した携帯機器の一部を構成する金属板により、磁気アンテナコイルと交叉する外部磁束の密度が向上する。その結果、ＲＦＩＤ通信に必要な感度が向上すると共に磁気アンテナコイルが金属板と接近しているため携帯機器を小型に構成することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明の実施形態を図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
〔原理〕
図１を用いてこの発明の原理を説明する。図１（ａ）は均一な磁界に磁力線１が走っている状態を示している。この状態に図１（ｂ）に示すように金属板２を磁力線に直交するように配置すると、金属板２の表面に鎖交磁束によって渦電流が流れる。この渦電流によって、磁力線１を妨げようとする向きに反極性の磁界３が発生する。
【００１１】
この反極性の磁界３によって、金属板２の板端面近傍では磁力線１が金属板２を迂回するようになる。その結果、その迂回する部分４の磁束密度が高くなる。この磁束密度の高い部分４に磁気アンテナコイル、そのコイル面が金属板２と平行な状態で配置する。この構成で感度を向上させることが可能になる。
【実施例１】
【００１２】
上記した原理に基づいたこの発明の第１実施例を図２に示す。携帯機器２０は、下ケース２１と上ケース２２とで構成される折り畳み式の携帯電話であり、上ケース２２にはＬＣＤパネル２３が配置されている。操作スイッチ２４が配置された下ケース２１内に電池２５が収容され、電池２５と並んで各種ＩＣ素子及び電子部品が実装された基板２６が収容されている。例えば、この電池２５と基板２６との間に磁気アンテナコイル２７が、電池２５に接近して配置されている。
この電池２５と磁気アンテナコイル２７との位置関係を抜き出して図３に示す。通常、携帯電話には、幅２５ｍｍ、長さが３５ｍｍ、厚みが数ｍｍ程度の大きさのリチウムイオン二次電池が使用される。
【００１３】
これを想定して幅２５ｍｍで長さが３５ｍｍ、厚み１ｍｍの大きさの金属板３０を用意し、金属板３０の短辺の近傍に断面の一辺の大きさが３ｍｍの四角形で、高さが４ｍｍの棒状のコアに絶縁被覆銅線を巻き付けた磁気アンテナコイル２７を配置した実験環境を準備した。その金属板３０の板面３０ａに直交する方向から図示しないＲ/Ｗ端末から磁界３１を印加し、磁気アンテナコイル２７の位置を変えて、ＲＦＩＤの受信が出来る距離（Ｒ/Ｗ端末とタグとの距離）を求める実験を行なった。金属板３０の材質は鉄である。
このように金属板３０と磁気アンテナコイル２７を配置し、金属板３０の板面３０ａに直交する方向から図示しないＲ/Ｗ端末から磁界３１を印加し、磁気アンテナコイル２７の位置を変えて、ＲＦＩＤの受信が出来る距離（Ｒ/Ｗ端末とタグとの距離）を求める実験を行なった。
【００１４】
その実験結果を図４に示す。横軸は、磁気アンテナコイル２７と金属板３０との距離であり、金属板面３０ａの延長方向の距離ｄをｍｍで表し、縦軸はデータ受信が可能なＲ/Ｗ端末とタグとの距離をｍｍで表している。
距離ｄが大きいと、すなわち磁気アンテナコイル２７が金属板３０から離れていると受信距離は短く、磁気アンテナコイル２７が金属板３０に近いほど受信距離が長くなる特性を示している。
絶縁被覆銅線の巻き数ｔ（以下ターン数と称する）が１１ターンの場合、距離ｄが１０ｍｍで受信距離は１４.３ｍｍ程度であるが、距離ｄが５ｍｍ以下の範囲において、原理で説明した磁束密度の高い領域の効果が現れ始め、距離ｄが２ｍｍから急に受信距離が伸び、特に１ｍｍ弱から０ｍｍの範囲において受信距離がほぼ最大となる。距離ｄが１０ｍｍ付近での受信距離と、距離ｄが１ｍｍ以下の範囲における受信距離を比較すると１５０％程の改善が見られる。
【００１５】
図４に示す実験のパラメータとしてコアに巻き付ける絶縁被覆銅線の巻き数を１０ターン（１０ｔ）から１５ターン（１５ｔ）と変えて実験を行なったが、巻き数が多いほど受信距離が伸びると言うような傾向は見られなかった。しかし、距離ｄが０〜１ｍｍの範囲では１２ターン（１２ｔ）と１３ターン（１３ｔ）の受信距離が特に大となっている。
このように、断面が３ｍｍ角で高さが４ｍｍと比較的に小型のコアを用いた磁気アンテナコイルを用いた実験で、磁気アンテナコイルを金属板に接近させることで受信距離を伸ばす効果が得られることが確認できた。
【００１６】
尚、この効果は、金属板の長手方向の端面においても同様に確認できる。
【実施例２】
【００１７】
ＲＦＩＤタグが実装される携帯機器には、電池以外の金属部品も在り、それらの金属部品との間でも同様な効果が得られる。図４に携帯機器の一部を構成する金属部品の一例を示す。図２に示した様な折り畳み式のケース構造を取らない場合の携帯機器のモジュー構造の模式図を図４に示す。
図４（ａ）はそのような携帯機器に磁気アンテナコイル２７を配置した例を示す断面図である。ＬＣＤパネル５０は、その裏面に配置されるＬＣＤドライバー基板５１によって駆動される。ＬＣＤドライバー基板５１上には、表示素子（セグメント）を駆動する駆動信号や、共通電極（コモン）の駆動信号が配線されていて、その駆動信号の周波数信号による干渉が携帯機器の設計では問題になることが多い。
【００１８】
その干渉を防止する目的で、無線基板（Radio Frequency以下ＲＦ基板と称す）５２とＬＣＤドライバー基板５１との間に電磁遮蔽板５３が設けられることがある。この電磁遮蔽板５３も金属板であり、上記した電池と同じように電磁遮蔽板５３に接近した位置に磁気アンテナコイル２７を配置することで、ＲＦＩＤ通信の受信距離を改善することが可能である。電磁遮蔽板５３は実際には、厚みが１ｍｍ以下であり、高さが４ｍｍ程度ある磁気アンテナコイル２７を単純に電磁遮蔽板５３に接近して配置すると、ＬＣＤドライバー基板５１と干渉して組み立てが出来なくなってしまう。そこで、例えば、ＬＣＤドライバー基板５１の一部を浚って凹部５４を形成して磁気アンテナコイル２７が厚み方向で干渉しないようにする。
【００１９】
他の例を図４（ｂ）に示す。表示機能付きの携帯機器は、ＬＣＤパネル５０とＬＣＤドライバー基板５１との間の接続を図５では省略しているが、導電性ゴム（ゼブラゴム）で行なう場合がある。この場合、ＬＣＤパネル５０とＬＣＤドライバー基板５１とメイン回路基板５５とを、弾性力を持った金属性の回路押さえ板５６で押さえることで、導電性ゴムの導通を確実なものにし、且つ回路ブロックとして一体化させる設計が行なわれる。
その回路押さえ板５６も金属板であり、上記したのと同じように回路押さえ板５６に接近した位置に磁気アンテナコイル２７を配置することで、ＲＦＩＤ通信の受信距離を改善することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の原理を示す図である。
【図２】この発明の第１実施例を示す図である。
【図３】実験環境を示す図である。
【図４】実験結果を示す図である。
【図５】携帯機器の一部を構成する金属部品の一例を示す図である。
【図６】ＲＦＩＤ通信の構成を示す図である。
【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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