(57)【要約】【課題】アンテナ形成面の裏面側に近接配置される金属部品の影響を軽減し、構成を簡素化でき、コストダウン及び小型化を図ること。【解決手段】所定位置に配置された非接触ＩＣカードとの間でアンテナ素子を介して非接触通信により信号の授受を行う電子機器において、非接触カードアンテナ基板２２のアンテナ形成面２２ａの裏面にはシールド用パターン２３を形成して、非接触カードアンテナ基板２２に近接配置される子基板２６及びそこに取り付けられる電子部品等の金属体からの影響を軽減する。一方、シールド用パターン２３を形成することによりアンテナ感度が低下する分は、アンテナパターン３０の長さ及び形状を工夫してアンテナ感度を改善し、実用上支障のないアンテナ感度を実現した。【選択図】図２
2009020670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定位置に配置された非接触ＩＣカードとの間でアンテナ素子を介して非接触通信により信号の授受を行う電子機器において、
所定位置に配置された非接触ＩＣカードに対して第１の基板が対向配置され、当該第１の基板のカード側の基板面に前記アンテナ素子として前記非接触ＩＣカードのアンテナ素子に合わせた形状のアンテナパターンを形成し、前記カード側の基板面とは反対側の基板面に前記アンテナパターンの形成領域を覆うようにシールド用パターンを形成し、前記第１の基板と共に、電子部品の取り付けられる第２の基板を筺体内に収納してなる非接触ＩＣカード用アンテナを備えた電子機器。
【請求項２】
前記アンテナ素子のアンテナパターンは、前記非接触ＩＣカードのアンテナ素子が配置される全領域をカバーする範囲に形成されたことを特徴とする請求項１記載の非接触ＩＣカード用アンテナを備えた電子機器。
【請求項３】
前記アンテナ素子のアンテナパターンは、前記非接触ＩＣカードのアンテナ素子に合わせて平行部分を長くしていることを特徴とする請求項２記載の非接触ＩＣカード用アンテナを備えた電子機器。
【請求項４】
前記アンテナ素子のアンテナパターンは、前記非接触ＩＣカードのアンテナ素子が配置される矩形領域に沿って外側から内側に向かって所定の線太さ及び線間で複数回に渡って周回させた銅箔パターンにより構成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の非接触ＩＣカード用アンテナを備えた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、装置筺体内に非接触ＩＣカード用アンテナを内蔵する電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＥＴＣ(Electronic Toll Collection)車載器にＩＣカードをセットすることにより、有料道路の入口及び出口ゲートで車輌を停止させることなく、入口及び出口ゲートに備えられた制御ユニットと無線通信して道路使用料金の支払い決済を瞬時に行うシステムが開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ＥＴＣ車載器におけるＩＣカードの読取方式には非接触式と接触式の２種類がある。非接触式の場合は、コイルアンテナにより１３．５６ＭＨｚ帯（例えば、日本）の無線電波を用いて車載器側モジュールとＩＣカードとで通信を行う。接触式の場合は、カードコネクタを介して車載器側モジュールとＩＣカードとで通信を行う
【０００４】
図３はＩＣカード読取方式が非接触式の車載器側モジュールの模式図である。
車載器側モジュールは、非接触カードアンテナ基板１０上に、スパイラル状のコイルアンテナ１１が形成され、アンテナ形成領域に隣接して回路等が形成されるエリア１２が形成されている。また、コイルアンテナ１１と回路形成エリア１２との間にグラウンドパターン１３が形成されており、電源ライン１４のマイナス端子１４ａがグラウンドパターン１３に接続され、プラス端子１４ｂが非接触カードアンテナ基板１０の非グラウンド領域の電源入力端子に接続されている。コイルアンテナ１１は、スパイラル状のパターンコイルの外側端部に形成された入出力端子１５が給電部となり、パターンコイルの中心部となる内側端部がグラウンド端子１６となっている。
【０００５】
ところで、非接触ＩＣカードの書込み・読取りに利用される無線周波数帯は例えば、１３．５６ＭＨｚ程度の低周波数帯であるので、非接触カードアンテナ基板１０のアンテナパターン形成面の裏面側に電波を吸収する可能性のあるグラウンド又は電子部品を配置すると性能が低下してしまう不具合がある。そのため、コイルアンテナ１１は非接触カードアンテナ基板１０のＩＣカードと対向する一方の面にだけ形成されていて、裏面には何のパターンも形成されていないのが一般的である。
【０００６】
一方、上記非接触カードアンテナ基板１０は他の回路部品と共に筺体内に内蔵される。筺体内では非接触カードアンテナ基板１０を含む複数の基板が層状に配置されるが、製品を小型化するために各基板の間隔が狭くなる。特に、非接触カードアンテナ基板１０のアンテナ形成面の反対側の基板面には、他の基板又は電子部品等の金属体が近接配置される可能性が高い。しかし、非接触カードアンテナ基板１０のアンテナ形成面の反対側に配置される金属体が近過ぎれば、金属体によりアンテナ性能が劣化することになる。
【０００７】
なお、携帯電話端末の筺体内にアンテナを内蔵し、そのアンテナ特性が筺体内においてアンテナに近接配置される金属部品（赤外線通信モジュール）の影響で低下することを防止する構造が提案されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２の携帯電話端末では、筐体外部に設けられたスライドプレートの移動に連動して、金属部品（赤外線通信モジュール）を内蔵アンテナのアンテナ特性を低下させない位置や、赤外線通信モジュールが出射した赤外線がカバーを透過しやすい位置に移動させるように構成している。
【特許文献１】特開２０００−０４８１５３号公報
【特許文献２】特開２００６−１４８６８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献２記載の筺体構造では、スライドプレートの移動に連動した機構が必要であるので構成が複雑であり、非接触カードアンテナの特性低下を防止する構造として採用した場合には、構成が複雑となって装置全体が大型化すると共にコストアップになるといった問題がある。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、アンテナ形成面の裏面側に近接配置される金属部品の影響を軽減できると共に、構成を簡素化できて、コストダウン及び小型化を実現できる非接触ＩＣカード用アンテナを備えた電子機器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】
本発明の非接触ＩＣカード用アンテナを備えた電子機器は、所定位置に配置された非接触ＩＣカードとの間でアンテナ素子を介して非接触通信により信号の授受を行う電子機器において、所定位置に配置された非接触ＩＣカードに対して第１の基板が対向配置され、当該第１の基板のカード側の基板面に前記アンテナ素子として前記非接触ＩＣカードのアンテナ素子に合わせた形状のアンテナパターンを形成し、前記カード側の基板面とは反対側の基板面に前記アンテナパターンの形成領域を覆うようにシールド用パターンを形成し、前記第１の基板と共に、電子部品の取り付けられる第２の基板を筺体内に収納してなることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、カード側の基板面とは反対側の基板面に前記アンテナパターンの形成領域を覆うようにシールド用パターンを形成することにより、第１の基板に近接して配置される金属体からの影響を軽減でき、複雑な構造を採用することなく、第１の基板に対して金属体となる第２の基板及び電子部品を近接配置することができる。また、第１の基板に形成したシールド用パターンによりアンテナ感度が低下するが、非接触ＩＣカードのアンテナ素子に合わせた形状のアンテナパターンを形成することによりアンテナ感度の改善を図るので、全体としてアンテナ感度の大幅な低下を招くことなく、装置の小型化およびコストダウンを図ることができる。
【００１２】
また本発明は、上記非接触ＩＣカード用アンテナを備えた電子機器において、前記アンテナ素子のアンテナパターンは、前記非接触ＩＣカードのアンテナ素子が配置される全領域をカバーする範囲に形成されたことを特徴とする。
【００１３】
この構成により、アンテナ素子のアンテナパターンを、非接触ＩＣカードのアンテナ素子が配置される全領域をカバーする範囲に形成するので、非接触ＩＣカードのアンテナ素子が配置される一部の領域にのみ形成する場合に比べて、アンテナ感度を左右するアンテナ長を長くすることができる。
【００１４】
また本発明は、上記非接触ＩＣカード用アンテナを備えた電子機器において、前記アンテナ素子のアンテナパターンは、前記非接触ＩＣカードのアンテナ素子に合わせて平行部分を長くしていることを特徴とする。
【００１５】
この構成により、アンテナ素子のアンテナパターンを、非接触ＩＣカードのアンテナ素子に合わせて平行部分を長くしたことにより、アンテナ感度を改善することができる。
【００１６】
また本発明は、上記非接触ＩＣカード用アンテナを備えた電子機器において、前記アンテナ素子のアンテナパターンは、前記非接触ＩＣカードのアンテナ素子が配置される矩形領域に沿って外側から内側に向かって所定の線太さ及び線間で複数回に渡って周回させた銅箔パターンにより構成されることを特徴とする。
【００１７】
この構成により、非接触ＩＣカードのアンテナ素子が配置される矩形領域を最も有効に利用してアンテナ長を長くできると共に非接触ＩＣカードの各辺に沿った方向の平行部分を長くすることができ、アンテナ感度を改善することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、アンテナ形成面の裏面側に近接配置される金属部品の影響を軽減できると共に、構成を簡素化できて、コストダウン及び小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係る非接触カード用アンテナ内蔵の電子機器の断面図である。電子機器２０は、例えば非接触カードとの間でデータをやり取りするＥＴＣ用車載器であるものとするが、その他の電子機器であっても良い。
【００２０】
電子機器２０は、複数の基板が層状に配置されると共に各基板には電子部品が取り付けられている。一方の筺体内壁２１ａに沿って非接触カードアンテナ基板２２が設置されている。非接触カードアンテナ基板２２の一方の面（以下、「アンテナ形成面」という）２２ａには後述するアンテナパターンが形成されている。非接触カードアンテナ基板２２の他方の面（以下、「シールド面」という）２２ｂには後述するシールド用パターン２３が形成されている。非接触カードアンテナ基板２２のアンテナ形成面２２ａ側に対してＩＣカードコネクタとしての機能を有するカードホルダ２４が近接して対向配置されている。カードホルダ２４は、非接触ＩＣカード及び接触式ＩＣカードを挿脱可能な機構を備えている。図１にはカードホルダ２４に非接触ＩＣカードＡを挿入した状態を図示している。
【００２１】
また、図中上側となる複数基板の最上位にＲＦ基板２５が設置されている。ＲＦ基板２５に対して子基板２６が子基板取付けコネクタ２７を介して取り付けられている。子基板２６にはグラウンドパターンが形成されると共に電子部品が搭載されている。子基板２５のグラウンドパターン及び電子部品は非接触カードアンテナ基板２２のアンテナ特性に影響を与える金属体である。子基板２６に搭載される電子部品は主にＲＦ基板２５側の基板面に配置され、シールドカバー２８で覆われている。
【００２２】
図２（ａ）は非接触カードアンテナ基板２２の一方の面となるアンテナ形成面２２ａの平面図であり、図２（ｂ）は非接触カードアンテナ基板２２の他方の面となるシールド面２２ｂの平面図である。図２（ａ）に示すように、非接触カードアンテナ基板２２のアンテナ形成面２２ａにはアンテナ素子としてのアンテナパターン３０が形成されている。アンテナパターン３０は、感度の高いアンテナ素子とする為に、カードホルダ２４に挿入された非接触カードのアンテナに合わせて平行部分を長くすると共に、線数を４本、線幅を１ｍｍ、線間隔を０．５ｍｍに設定した概略四角形をなすものとしている。ＩＣカードホルダ２４の取付脚３１ａ〜３１ｄで少なくとも３辺（カード挿入方向の最深部の一辺及びそれに隣接する２辺）が規定される矩形領域Ｒに非接触カードのアンテナが配置されるので、その矩形領域Ｒに対向するアンテナ形成面２２ａに対して非接触カードのアンテナに合わせて平行部分が長く、かつアンテナ長をできるだけ長く取れる概略四角形のアンテナパターン３０を形成している。カードホルダ２４においてＩＣカード挿入方向に対して直交する方向に対向配置された一対の取付脚３１ａ、３１ｃの間隔（及び３１ｂと３１ｄとの間隔）が、非接触ＩＣカードのカード幅に対応している。また、カード挿入方向から見て奥側（図中右側）に位置する一対の取付脚３１ｂと３１ｄとを結ぶラインがカードホルダ２４に挿入されたＩＣカードの先端が配置される位置となる。取付脚３１ａ〜３１ｄで上記３辺が規定される矩形領域Ｒは、カードホルダ２４に挿入された非接触ＩＣカードの３辺に対応しており、かかる矩形領域Ｒの全域を使うようにアンテナパターン３０を形成することで、非接触ＩＣカードのアンテナとの関係で最もアンテナ感度の向上に寄与する位置でアンテナ長を長くすることができる。また、非接触ＩＣカードのアンテナパターンは長方形のカード基板の長辺及び短辺に対する平行部分が多いので、それに合わせて非接触カードアンテナ基板２２のアンテナパターン３０も平行部分３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄをできるだけ長くしてアンテナ感度を改善させている。なお、本例ではアンテナパターン３０の内側端部３２がグラウンド端子、外側端部３３が給電端子となっているが、その逆の配置関係であっても良い。また、接触カード用端子３４がアンテナパターン３０の中央開口に設けられている。
【００２３】
図２（ｂ）に示すように、非接触カードアンテナ基板２２のシールド面２２ｂには、面銅箔からなるシールド用パターン２３が形成されている。シールド用パターン２３は、アンテナ形成面２２ａにおけるアンテナパターン３０の形成領域を覆う領域に形成されている。シールド用パターン２３は、非接触カードアンテナ基板２２に近接配置される基板２６及びそこに取り付けられる電子部品等の金属体からアンテナへの影響を軽減させる働きを有する。本例ではシールド用パターン２３として面銅箔を用いているが、非接触カードアンテナ基板２２に近接配置される金属体からアンテナへの影響を軽減できるものであれば、金属板、電波吸収材等の面銅箔以外のものを使用してシールド用パターン２３を形成しても良い。
【００２４】
以上のように構成された本実施の形態では、非接触ＩＣカードＡをカードホルダ２４に挿入すると、非接触ＩＣカードＡのアンテナと非接触カードアンテナ基板２２のアンテナパターン３０とが矩形領域Ｒにおいて向かい合う。このとき、非接触カードアンテナ基板２２のアンテナパターン３０は、非接触ＩＣカードＡのアンテナに合わせて平行部分を長くし、かつアンテナパターン３０の線数、線太さ、線間を最適化しているので、高いアンテナ感度を達成することができる。
【００２５】
図４は非接触ＩＣカード用アンテナ内蔵の電子機器に用いられるアンテナパターンの比較例である。同図に示す比較例のアンテナパターン４０は、従来の非接触ＩＣカード用アンテナ内蔵の電子機器に用いられているものである。アンテナパターン４０は、概略８角形状をなしており、基板裏面側には何も形成されていない。本実施の形態と比較すると、本実施の形態がＩＣカードアンテナの配置される矩形領域Ｒ全域にアンテナパターン３０を形成することでアンテナ長を長尺化できているのに対して、比較例では矩形領域Ｒの一部にアンテナパターン４０を形成しているために本実施の形態よりもアンテナ長が短縮されている。また、本実施の形態ではアンテナパターン３０を構成する主要な４辺３０ａ〜３０ｄがＩＣカードアンテナと平行になるのに対して、比較例のアンテナパターン４０では８角形状をなしているために平行部分が短くなっている。すなわち、本実施の形態のアンテナパターン３０は比較例のアンテナパターン４０よりもアンテナ感度が優れていることが判る。
【００２６】
但し、後述するように本実施の形態はアンテナ形成面２２ａの裏面となるシールド面２２ｂに面銅箔からなるシールド用パターン２３を形成しているため、その分だけアンテナ形成面２２ａの裏面に何も形成しない比較例よりもアンテナ感度が低下する。
【００２７】
一方、本実施の形態では、非接触カードアンテナ基板２２の他方となるシールド面２２ｂに、面銅箔からなるシールド用パターン２３を形成している。これにより、装置筺体２１内において接触カードアンテナ基板２２に対して子基板２６及びそこに取り付けられる電子部品等の金属体が近接配置されることになっても電波がシールドされることになる。従来は、非接触カードアンテナ基板２２の裏面に何も形成されていなかったので、これらの金属体を近接配置するとアンテナ素子に影響を与えてアンテナ感度を低下させる恐れがあり、小型化の障害となっていた。
【００２８】
本実施の形態によれば、非接触カードアンテナ基板２２のアンテナ形成面２２ａの裏面にはシールド用パターン２３を形成しているので、非接触カードアンテナ基板２２に近接配置される子基板２６及びそこに取り付けられる電子部品等の金属体からの影響を軽減することができる。
【００２９】
したがって、非接触カードアンテナ基板２２のアンテナ形成面２２ａの裏面にはシールド用パターン２３を形成することにより、アンテナ感度は低下するがアンテナパターン３０の長さ及び形状を工夫してアンテナ感度を改善したので、実用上支障のないアンテナ感度を実現でき、しかもシールド用パターン２３を形成する簡単な構成でアンテナ素子への金属体からの影響を軽減できるので装置の小型化が容易に図れることとなる。
【００３０】
以上の説明では、非接触ＩＣカード用アンテナ内蔵の電子機器としてＥＴＣ車載器を例にしているが、本発明はＥＴＣ車載器以外にも携帯機器等に適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、非接触ＩＣカード用アンテナを内蔵する各種の電子機器に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る非接触カード用アンテナ内蔵形電子機器の断面図
【図２】（ａ）上記一実施の形態における接触カードアンテナ基板のアンテナ形成面の平面図、（ｂ）上記一実施の形態における接触カードアンテナ基板のシールド形成面の平面図
【図３】従来の非接触式の車載器側モジュールの模式図
【図４】比較例となる従来のアンテナパターンを示す平面図
【符号の説明】
【００３３】
１０…非接触カードアンテナ基板、１１…コイルアンテナ、１２…回路等の形成エリア、  １３…グラウンドパターン、１４…電源ライン、１５…入出力端子、１６…グラウンド端子、２０…電子機器、２２…非接触カードアンテナ基板、２２ａ…アンテナ形成面、２２ｂ…シールド面、２３…シールド用パターン、２４…カードホルダ、２５…ＲＦ基板、２６…子基板、２７…子基板取付けコネクタ、２８…シールドカバー、３０…アンテナパターン、３１ａ〜３１ｄ…ＩＣカードホルダの取付脚、Ａ…非接触カード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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