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Patent Searching and Data


Title:
COIL ANTENNA AND NON-CONTACT INFORMATION MEDIUM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/075169
Kind Code:
A1
Abstract:
It is possible to provide a coil antenna which can be used in a thin size and make an adjustment to increase the ratio of a self inductance and a mutual inductance so as to reduce the mutual affect even when the mutual inductance is relatively small and overlapped. Winding patterns (14) are formed by using a conductor (16) forming a main wiring pattern (12) without requiring a use of a part such as a chip coil. This enables a product using the coil antenna (10) to be thin and flexible. Moreover, the loop shape is distributed in the main wiring pattern (12) so that the winding patterns (14) are formed by the conductor (16) with a sufficiently small winding shape as compared to the main wiring pattern (12). Thus, the ratio of the self inductance and the mutual inductance can be effectively adjusted to be greater and the mutual inductance can be relatively reduced.

Inventors:
FUKUSHIMA KIYOTAKA (JP)
YAMAMOTOYA KENJI (JP)
MIURA MASAYUKI (JP)
TAMI KENICHIRO (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/070935
Publication Date:
June 18, 2009
Filing Date:
November 18, 2008
Export Citation:
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Assignee:
NHK SPRING CO LTD (JP)
FUKUSHIMA KIYOTAKA (JP)
YAMAMOTOYA KENJI (JP)
MIURA MASAYUKI (JP)
TAMI KENICHIRO (JP)
International Classes:
H01Q7/00; G06K19/07; G06K19/077
Foreign References:
JP2002290136A2002-10-04
JP2004513464A2004-04-30
JP2007166379A2007-06-28
Other References:
See also references of EP 2221920A4
Attorney, Agent or Firm:
SAKAI, Hiroaki (Kasumigaseki Building 2-5,Kasumigaseki 3-chom, Chiyoda-ku Tokyo 20, JP)
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Claims:
 ループ状に配索される導線からなり、電気的に接続されるコンデンサと共振回路を形成するコイルアンテナであって、
 前記ループ状をなす主配索パターンの一部または全体に亘って分散され、前記主配索パターンと比較して巻回形状が十分小さくなるように前記導線により形成された巻線パターンを有することを特徴とするコイルアンテナ。
 前記巻線パターンの巻回形状は、渦巻き形状からなることを特徴とする請求項1に記載のコイルアンテナ。
 前記巻線パターンは、前記主配索パターンと同一平面上で、該主配索パターンの複数箇所に分散させて形成されていることを特徴とする請求項2に記載のコイルアンテナ。
 前記巻線パターンは、前記主配索パターンに沿って連続的に形成され、隣接する当該巻線パターン間で渦巻き形状の巻き方向が逆であることを特徴とする請求項3に記載のコイルアンテナ。
 前記巻線パターンは、前記主配索パターンが形成される平面に直交する平面上に形成されていることを特徴とする請求項2に記載のコイルアンテナ。
 前記巻線パターンは、前記主配索パターンの一部を横切って分散するよう形成されていることを特徴とする請求項5に記載のコイルアンテナ。
 前記巻線パターンは、前記主配索パターンの少なくとも一部に沿って分散するよう形成されていることを特徴とする請求項5に記載のコイルアンテナ。
 前記巻線パターンの巻回形状は、前記主配索パターンの少なくとも一部に沿って分散するよう巻線形状を該主配索パターンと同一平面上に展開させて形成したジグザグ形状からなることを特徴とする請求項1に記載のコイルアンテナ。
 前記巻線パターンが形成された領域近傍の片面または両面に重なるよう配設される遮蔽物を備えることを特徴とする請求項1~8のいずれか一つに記載のコイルアンテナ。
 前記遮蔽物は、磁性体からなることを特徴とする請求項9に記載のコイルアンテナ。
 前記遮蔽物は、電気導電体からなることを特徴とする請求項9に記載のコイルアンテナ。
 ループ状に配索される導線からなり、電気的に接続されるコンデンサと共振回路を形成するコイルアンテナであって、
 前記ループ状をなす主配索パターンの一部に、前記主配索パターンと比較して巻回形状が十分小さくなるように前記導線により形成された巻線パターンを有し、
 前記巻線パターンが形成された領域近傍の片面または両面に重なるよう配設される遮蔽物を備えることを特徴とするコイルアンテナ。
 前記遮蔽物は、磁性体からなることを特徴とする請求項12に記載のコイルアンテナ。
 前記遮蔽物は、電気導電体からなることを特徴とする請求項12に記載のコイルアンテナ。
 請求項1~14のいずれか一つに記載のコイルアンテナと、
 該コイルアンテナに電気的に接続されて共振回路を形成するコンデンサと、
 前記共振回路に接続されてリーダライタとの間で送受信する情報を制御するIC回路と、
 を備えることを特徴とする非接触情報媒体。
Description:
コイルアンテナおよび非接触情 媒体

 本発明は、コイルアンテナおよびそれを いた非接触情報媒体に関する。

 電磁誘導を利用して情報の授受を行うた に用いられるコイルアンテナは、共振回路 よって構成され、通常は、情報の授受を効 よく行うために共振周波数の調整(チューニ ング)がなされる。共振回路の共振周波数を 定する重要なパラメータとして、共振回路 自己インダクタンスとキャパシタンスがあ 。共振周波数の調整は、これらの自己イン クタンスとキャパシタンスの値を変化させ ことで実施するのが通常である。

 一方、自己インダクタンスのある複数の 気回路が近接して配置された場合には相互 ンダクタンスが発生する。この相互インダ タンスも情報の授受を効率よく行うために 要なパラメータであり、通常は、通信の送 側/受信側の両アンテナの結合を強くする目 的で、想定される使用環境においてできるだ け大きな値となるように設計される。

 ところで、コイルアンテナを利用するア リケーションの一つに非接触情報媒体があ 。非接触情報媒体は、リーダライタとの接 がないため、接触不良を生じず、リーダラ タから離れた位置での使用が可能である。 た、非接触法は、汚れ、雨、静電気に強い どの特長があり、セキュリティレベルも高 ことから需要が増加している。

 非接触情報媒体は、リーダライタから受 した電波を利用して電磁誘導によって動作 力を得るとともに、所定周波数の電波を利 してリーダライタとの間で情報を交換する このため、非接触情報媒体とリーダライタ 、所定周波数の電波を送受信するためのコ ルアンテナを内蔵している。

 ここで、従来の非接触情報媒体は、基本 には、外部からの電力の受け取りと情報の 受信とを行うアンテナ部を形成するコイル 、このコイルと共振回路を形成するコンデ サと、非接触情報媒体の処理動作を制御す ICチップとを有する。このような非接触情 媒体を動作させるためには、リーダライタ 傍の通信範囲内に非接触情報媒体を配置さ る。この結果、非接触情報媒体の共振回路 リーダライタの共振回路との間に相互作用 発生し、非接触情報媒体のアンテナ部を形 するコイルに誘導電流が生ずる。この誘導 流を動作電源として、ICチップが動作を行い 、アンテナ部を形成するコイルを介してリー ダライタへ情報を送信する。このようにして 、非接触情報媒体とリーダライタとは無線通 信を行うことによって、情報を送受信する( えば、特許文献1参照)。

 ところが、複数の非接触情報媒体をリー ライタの近傍に配置した場合には、非接触 報媒体とリーダライタの間だけでなく、非 触情報媒体同士の間にも相互作用が発生す 。このような場合には、使用時の環境が、 計時に想定された使用環境とは異なってし い、非接触情報媒体の共振周波数に変化が じ、リーダライタとの間での相互作用の影 が低下し、多くの場合、通信ができなくな てしまう。

 こうした問題を解決するための対策とし 、特許文献2では、非接触情報媒体のコイル の一部にチップコイル(集中定数型インダク )を設け、非接触情報媒体同士の相互作用を 減させつつ、通信に使用される電波の周波 と非接触情報媒体の共振周波数とを一致さ ることで、複数の非接触情報媒体がリーダ イタの近傍に配置された場合の読取性能を 上させるようにしている。

特開2001-34725号公報

特開2006-67479号公報

 しかしながら、特許文献2に記載の非接触 情報媒体に示されるチップコイル(集中定数 インダクタ)の場合、相互インダクタンスを さく抑えるためには大きなインダクタンス 有するチップを用いる必要があり、このよ なチップは比較的形状が大きくて厚みを有 るものとなってしまう。この結果、例えば ード型の非接触情報媒体等として商品化す 上で、ICチップ等の厚みは比較的薄型化が んでいる(現状では、0.15mm程度)にも関わらず 、チップコイル等の厚み(現状では、0.5mm程度 )がネックとなり、チップコイル部分を含め フラットに仕上げるためには全体に厚めと たハードカードとせざるを得ず、薄型化に るフレキシブル化等の要請に応えることが きないものである。

 また、特許文献2に記載の非接触情報媒体 であっても、特許文献2中の図12に示される如 く、コイルの一部に巻線パターンの小型コイ ルを設けただけでは、非接触情報媒体に内蔵 されたコイルアンテナ同士には、依然として 、比較的大きな相互インダクタンスが存在し 、互いに及ぼし合う影響が比較的大きな状況 にある。よって、複数の非接触情報媒体がリ ーダライタの近傍に配置された場合の読取性 能のより一層の向上を図る上では、不十分な 対応策である。

 本発明は、上記に鑑みてなされたもので って、チップコイルのような部品を用いる となく薄型化に対応可能で、自己インダク ンスと相互インダクタンスとの比率がより きくなるように適正化することで、相対的 相互インダクタンスが小さくて互いに重な 合っても及ぼし合う影響を小さくすること できるコイルアンテナおよびこれを用いた 接触情報媒体を提供することを目的とする

 上述した課題を解決し、目的を達成する めに、本発明にかかるコイルアンテナは、 ープ状に配索される導線からなり、電気的 接続されるコンデンサと共振回路を形成す コイルアンテナであって、前記ループ状を す主配索パターンの一部または全体に亘っ 分散され、前記主配索パターンと比較して 回形状が十分小さくなるように前記導線に り形成された巻線パターンを有することを 徴とする。

 また、本発明にかかるコイルアンテナは 上記発明において、前記巻線パターンの巻 形状は、渦巻き形状からなることを特徴と る。

 また、本発明にかかるコイルアンテナは 上記発明において、前記巻線パターンは、 記主配索パターンと同一平面上で、該主配 パターンの複数箇所に分散させて形成され いることを特徴とする。

 また、本発明にかかるコイルアンテナは 上記発明において、前記巻線パターンは、 記主配索パターンに沿って連続的に形成さ 、隣接する当該巻線パターン間で渦巻き形 の巻き方向が逆であることを特徴とする。

 また、本発明にかかるコイルアンテナは 上記発明において、前記巻線パターンは、 記主配索パターンが形成される平面に直交 る平面上に形成されていることを特徴とす 。

 また、本発明にかかるコイルアンテナは 上記発明において、前記巻線パターンは、 記主配索パターンの一部を横切って分散す よう形成されていることを特徴とする。

 また、本発明にかかるコイルアンテナは 上記発明において、前記巻線パターンは、 記主配索パターンの少なくとも一部に沿っ 分散するよう形成されていることを特徴と る。

 また、本発明にかかるコイルアンテナは 上記発明において、前記巻線パターンの巻 形状は、前記主配索パターンの少なくとも 部に沿って分散するよう巻線形状を該主配 パターンと同一平面上に展開させて形成し ジグザグ形状からなることを特徴とする。

 また、本発明にかかるコイルアンテナは 上記発明において、前記巻線パターンが形 された領域近傍の片面または両面に重なる う配設される遮蔽物を備えることを特徴と る。

 また、本発明にかかるコイルアンテナは 上記発明において、前記遮蔽物は、磁性体 らなることを特徴とする。

 また、本発明にかかるコイルアンテナは 上記発明において、前記遮蔽物は、電気導 体からなることを特徴とする。

 また、本発明にかかる非接触情報媒体は ループ状に配索される導線からなり、電気 に接続されるコンデンサと共振回路を形成 るコイルアンテナであって、前記ループ状 なす主配索パターンの一部に、前記主配索 ターンと比較して巻回形状が十分小さくな ように前記導線により形成された巻線パタ ンを有し、前記巻線パターンが形成された 域近傍の片面または両面に重なるよう配設 れる遮蔽物を備えることを特徴とする。

 また、本発明にかかるコイルアンテナは 上記発明において、前記遮蔽物は、磁性体 らなることを特徴とする。

 また、本発明にかかるコイルアンテナは 上記発明において、前記遮蔽物は、電気導 体からなることを特徴とする。

 また、本発明にかかる非接触情報媒体は 上記発明に記載のコイルアンテナと、該コ ルアンテナに電気的に接続されて共振回路 形成するコンデンサと、前記共振回路に接 されてリーダライタとの間で送受信する情 を制御するIC回路と、を備えることを特徴 する。

 本発明にかかるコイルアンテナによれば チップコイル等の部品を用いることなく、 配索パターンを形成する導線を用いて巻線 ターンを形成しているので、当該コイルア テナを用いる製品の薄型化によるフレキシ ル化に対応することができ、また、ループ をなす主配索パターンの一部または全体に って分散され、主配索パターンと比較して 回形状が十分小さくなるように導線により 成された巻線パターンを有するよう配索パ ーンを工夫したので、自己インダクタンス 相互インダクタンスとの比率が、より大き なるように効率よく適正化することで、相 的に相互インダクタンスを小さくすること でき、よって、コイルアンテナ同士が互い 重なり合っても及ぼし合う影響を小さくす ことができるという効果を奏する。

 本発明にかかるコイルアンテナによれば チップコイル等の部品を用いることなく、 配索パターンを形成する導線を用いて主配 パターンの一部に巻線パターンを形成して るので、当該コイルアンテナを用いる製品 薄型化によるフレキシブル化に対応するこ ができ、また、ループ状をなす主配索パタ ンの一部に、主配索パターンと比較して巻 形状が十分小さくなるように導線により形 された巻線パターンの領域近傍の片面また 両面に重なるように遮蔽物を配設し、自己 ンダクタンスと相互インダクタンスとの比 が、より大きくなるように効率よく適正化 ることで、相対的に相互インダクタンスを さくすることができるという効果を奏する

 また、本発明にかかる非接触情報媒体に れば、上述のコイルアンテナを備え、コイ アンテナ自身が薄型化可能であるので、非 触情報媒体の薄型化も可能となり、フレキ ブル化等の要望に応えることができ、また 非接触情報媒体同士の相互作用を小さくす ことができ、よって、リーダライタの近傍 同時に配置可能な非接触情報媒体の数量を 段に増加させることができるという効果を する。

図1は、本発明の実施の形態1にかかる イルアンテナの概要構成を模式的に示す図 ある。 図2は、変形例1のコイルアンテナの概 構成を模式的に示す図である。 図3は、変形例2のコイルアンテナの概 構成を模式的に示す図である。 図4は、本発明の実施の形態2にかかる イルアンテナの概要構成を模式的に示す斜 図である。 図5は、本発明の実施の形態3にかかる イルアンテナの概要構成を模式的に示す斜 図である。 図6は、本発明の実施の形態4にかかる イルアンテナの概要構成を模式的に示す図 ある。 図7は、本発明の実施の形態5にかかる イルアンテナの概要構成を模式的に示す分 斜視図である。 図8は、実施の形態5の変形例にかかる イルアンテナの概要構成を模式的に示す図 ある。 図9は、実施の形態5の他の変形例にか るコイルアンテナの概要構成を模式的に示 図である。 図10は、実施の形態5のさらに他の変形 例にかかるコイルアンテナの概要構成を模式 的に示す図である。 図11は、実施の形態5のさらに他の変形 例にかかるコイルアンテナの概要構成を模式 的に示す図である。 図12は、実施の形態5のさらに他の変形 例にかかるコイルアンテナの概要構成を模式 的に示す図である。 図13は、本発明の実施の形態6にかかる コイルアンテナの概要構成を模式的に示す分 解斜視図である。 図14は、実施の形態6の変形例にかかる コイルアンテナの概要構成を模式的に示す図 である。 図15は、実施の形態6の他の変形例にか かるコイルアンテナの概要構成を模式的に示 す図である。 図16は、実施の形態6のさらに他の変形 例にかかるコイルアンテナの概要構成を模式 的に示す図である。 図17は、実施の形態6のさらに他の変形 例にかかるコイルアンテナの概要構成を模式 的に示す図である。 図18は、実施の形態6のさらに他の変形 例にかかるコイルアンテナの概要構成を模式 的に示す図である。 図19は、本発明の実施の形態7にかかる コイルアンテナの概要構成を模式的に示す分 解斜視図である。 図20は、本発明の実施の形態8にかかる コイルアンテナの概要構成を模式的に示す分 解斜視図である。 図21は、本発明の実施の形態9にかかる 非接触情報媒体の概要構成を模式的に示す図 である。 図22は、非接触情報媒体が単体時の通 システムの概略構成を模式的に示す斜視図 ある。 図23は、非接触情報媒体が複数枚時の 信システムの概略構成を模式的に示す斜視 である。

符号の説明

 10,10A,10B コイルアンテナ
 12 主配索パターン
 14 巻線パターン
 16 導線
 20 コイルアンテナ
 22 主配索パターン
 24 巻線パターン
 26 導線
 30 コイルアンテナ
 32 主配索パターン
 34 巻線パターン
 36 導線
 40 コイルアンテナ
 42 主配索パターン
 44 巻線パターン
 46 導線
 50,50A~50E コイルアンテナ
 52 遮蔽物
 60,60A~60E コイルアンテナ
 62 遮蔽物
 70 コイルアンテナ
 71 遮蔽物
 72 主配索パターン
 74 巻線パターン
 76 導線
 80 コイルアンテナ
 81 遮蔽物
 82 主配索パターン
 84 巻線パターン
 86 導線
 90 非接触情報媒体
 91 コンデンサ
 92 IC回路

 以下、図面を参照して、本発明を実施す ための最良の形態であるコイルアンテナお び非接触情報媒体について説明する。なお 各実施の形態により本発明が限定されるも ではない。また、図面の記載において、同 部分には同一の符号を付している。

 まず、実施の形態にかかるコイルアンテ について説明する。本実施の形態における イルアンテナは、ループ状をなす主配索パ ーンと巻線パターンとを同一の導線により 成してなり、巻線パターンは、ループ状を す主配索パターンの一部または全体に亘っ 分散されて、主配索パターンと比較して巻 形状が小さくなるように配索パターンが工 されており、相対的に、自己インダクタン を増加させて相互インダクタンスを減少さ るように機能し、自己インダクタンスと相 インダクタンスとの比率が、より大きくな ように効率よく適正化する。

(実施の形態1)
 図1は、本実施の形態1にかかるコイルアン ナ10の概要構成を模式的に示す図である。図 1に示すように、本実施の形態1にかかるコイ アンテナ10は、主配索パターン12と複数の巻 線パターン14とを同一の導線16により形成し なる。主配索パターン12は、所望の大きさで 矩形ループ状に配索されて、例えば共振回路 を形成するコンデンサ(図示せず)に電気的に 続される接続部18を両端に有する。なお、 配索パターン12のループ形状は、矩形状に限 らず、対象物に応じて適宜形状、例えば円形 状であってもよい(以降の実施の形態でも同 )。巻線パターン14は、例えば主配索パター 12が配索される同一平面上で、主配索パター ン12の内周側の6箇所に分散させて渦巻き形状 に形成されたものである。ここで、巻線パタ ーン14の渦巻き形状からなる巻回形状は、主 索パターン12の大きさと比較して十分小さ なるように形成されている。

 本実施の形態1にかかるコイルアンテナ10 自己インダクタンスは、主配索パターン12 有する自己インダクタンスと各巻線パター 14が有する自己インダクタンスとの総和とな る。これにより、同一形状の主配索パターン で構成されて同等の自己インダクタンスを有 する一般的なるコイルアンテナに比較すると 、コイルアンテナ同士が近接配置された場合 に生ずる相互インダクタンスの値を十分に小 さくすることができ、相互作用の影響が激減 するものとなる。これは、各巻線パターン14 有する自己インダクタンス分、主配索パタ ン12が有すべき自己インダクタンスの値を さくすることができ、よって、主配索パタ ン12を鎖交する磁束による相互インダクタン スを小さくできるためである。この際、各巻 線パターン14を鎖交する磁束による相互イン クタンスも発生するが、各巻線パターン14 巻回形状が小さく、かつ、複数箇所に分散 れて個々の巻線パターン14の自己インダクタ ンスの値もあまり大きくないので、発生する 相互インダクタンスは小さめのものとなる。 例えば、巻線パターンを1箇所に集中的に設 た場合に比べ、本実施の形態1のように、巻 パターン14を複数箇所に分散させて設ける とで、同等の自己インダクタンスの場合で れば、相互インダクタンスを一層小さくす ことができ、コイルアンテナ同士が接近配 した場合の相互作用による共振周波数の変 を半減させることができたものである。

 これにより、自己インダクタンスが同等 一般的なコイルアンテナに比べて相互イン クタンスが小さなコイルアンテナ10を提供 ることができる。このようなコイルアンテ 10によれば、互いに接近配置されても、互い に及ぼし合う影響が小さく、複数のコイルア ンテナ同士を近接して配置した際に生ずる通 信特性の大きな変動を回避することができる 。すなわち、共振周波数を決定する自己イン ダクタンスを確保しつつ、相互インダクタン スを小さくすることで、干渉物があっても環 境の変動に強い安定した通信を可能にするこ とができる。また、巻線パターン14は、複数 所に分散させて形成されており、厚みがチ プコイルの如く局所的に厚くなってしまう ともない。

 なお、本実施の形態1において、コイルア ンテナ10が有する自己インダクタンスと相互 ンダクタンスとは相対的なものであり、相 インダクタンスが同等の一般的なコイルア テナに比べると、自己インダクタンスの値 大きなコイルアンテナを提供することがで る。本実施の形態1によれば、要は、自己イ ンダクタンスと相互インダクタンスとの比率 を所望通り十分に大きくしたコイルアンテナ 10を提供することができる。

(変形例1)
 分散させて形成する巻線パターン14の数は 6個に限らず、例えば主配索パターン12の四 四箇所に分散させてもよい。さらには、主 索パターン12に沿って連続的に分散させて形 成してもよい。図2は、変形例1のコイルアン ナ10Aの概要構成を模式的に示す図である。 形例1のコイルアンテナ10Aは、主配索パター ン12の内周全体に沿って連続的に分散させて 数の巻線パターン14を形成したものである これにより、薄型構造にして、自己インダ タンスと相互インダクタンスとの比率を、 り一層大きくすることができる。

(変形例2)
 図3は、変形例2のコイルアンテナ10Bの概要 成を模式的に示す図である。変形例2のコイ アンテナ10Bは、主配索パターン12の内周全 に沿って連続的に分散させて多数の巻線パ ーンを形成する上で、隣接する巻線パター 14a,14b間で渦巻き方向を左巻きと右巻きとで 方向としたものである。これによれば、隣 する巻線パターン14a,14b間では、電流が流れ た場合に発生する磁束の向きが逆となり、打 ち消し合うため、巻線パターン14a,14bの作る 場の影響が遠くまで及ばなくなり、その分 相互インダクタンスを小さくすることが可 となる。

(実施の形態2)
 図4は、本実施の形態2にかかるコイルアン ナ20の概要構成を模式的に示す斜視図である 。図4に示すように、本実施の形態2にかかる イルアンテナ20は、主配索パターン22と巻線 パターン24とを同一の導線26により形成して る。主配索パターン22は、所望の大きさで矩 形ループ状に配索されて、例えば共振回路を 形成するコンデンサ(図示せず)に電気的に接 される接続部28を両端に有する。巻線パタ ン24は、例えば主配索パターン22が配索され 平面Paに直交する平面Pb上に渦巻き形状に形 成されたものである。ここで、巻線パターン 24は、主配索パターン22の中央部を横切るこ で主配索パターン22の全体に対して分散する よう形成されている。また、巻線パターン24 渦巻き形状からなる巻回形状は、主配索パ ーン22を横切る長さを有するが、平面Pb上で 扁平であり、主配索パターン22の大きさと比 して十分小さくなるように形成されている

 本実施の形態2にかかるコイルアンテナ20 自己インダクタンスは、主配索パターン22 有する自己インダクタンスと巻線パターン24 が有する自己インダクタンスとの総和となる 。これにより、同一形状の主配索パターンで 構成されて同等の自己インダクタンスを有す る一般的なるコイルアンテナに比較すると、 コイルアンテナ同士が近接配置された場合に 生ずる相互インダクタンスの値を十分に小さ くすることができ、相互作用の影響が激減す るものとなる。これは、巻線パターン24が有 る自己インダクタンス分、主配索パターン2 2が有すべき自己インダクタンスの値を小さ することができ、よって、主配索パターン22 を鎖交する磁束による相互インダクタンスを 小さくできるためである。加えて、巻線パタ ーン24は主配索パターン22とは直交する平面Pb 上に形成されており、主配索パターン22を鎖 する磁束は巻線パターン24を鎖交しないた 、巻線パターン24の形状(自己インダクタン )を比較的大きくとることができ、発生する 互インダクタンスを小さくすることができ 。

 これにより、自己インダクタンスが同等 一般的なコイルアンテナに比べて相互イン クタンスが小さなコイルアンテナ20を提供 ることができる。このようなコイルアンテ 20によれば、互いに接近配置されても、互い に及ぼし合う影響が小さく、複数のコイルア ンテナ同士を近接して配置した際に生ずる通 信特性の大きな変動を回避することができる 。すなわち、共振周波数を決定する自己イン ダクタンスを確保しつつ、相互インダクタン スを小さくすることで、干渉物があっても環 境の変動に強い安定した通信を可能にするこ とができる。また、巻線パターン24は、主配 パターン22の中央部を横切るように分散さ て扁平に形成されており、厚みがチップコ ルの如く局所的に厚くなってしまうことも い。

 なお、本実施の形態2においても、コイル アンテナ20が有する自己インダクタンスと相 インダクタンスとは相対的なものであり、 互インダクタンスが同等の一般的なコイル ンテナに比べると、自己インダクタンスの が大きなコイルアンテナを提供することが きる。

(実施の形態3)
 図5は、本実施の形態3にかかるコイルアン ナ30の概要構成を模式的に示す斜視図である 。図5に示すように、本実施の形態3にかかる イルアンテナ30は、主配索パターン32と巻線 パターン34とを同一の導線36により形成して る。主配索パターン32は、所望の大きさで矩 形ループ状に配索されて、例えば共振回路を 形成するコンデンサ(図示せず)に電気的に接 される接続部38を両端に有する。巻線パタ ン34は、主配索パターン22の例えば一辺に沿 て渦巻き形状を連続させることで分散する う形成されている。ここで、巻線パターン3 4は、例えば主配索パターン32が配索される平 面Paに対して一辺上で直交する平面Pcにおい 扁平な渦巻き形状に形成されたものである また、巻線パターン34の渦巻き形状からなる 巻回形状は、主配索パターン22の大きさと比 して十分小さくなるように形成されている

 本実施の形態3にかかるコイルアンテナ30 自己インダクタンスは、主配索パターン32 有する自己インダクタンスと巻線パターン34 が有する自己インダクタンスとの総和となる 。これにより、同一形状の主配索パターンで 構成されて同等の自己インダクタンスを有す る一般的なるコイルアンテナに比較すると、 コイルアンテナ同士が近接配置された場合に 生ずる相互インダクタンスの値を十分に小さ くすることができ、相互作用の影響が激減す るものとなる。これは、巻線パターン34が有 る自己インダクタンス分、主配索パターン3 2が有すべき自己インダクタンスの値を小さ することができ、よって、主配索パターン32 を鎖交する磁束による相互インダクタンスを 小さくできるためである。加えて、巻線パタ ーン34は主配索パターン32とは直交する平面Pc 上に形成されており、主配索パターン32を鎖 する磁束は巻線パターン34を鎖交しないた 、発生する相互インダクタンスを小さくす ことができる。

 これにより、自己インダクタンスが同等 一般的なコイルアンテナに比べて相互イン クタンスが小さなコイルアンテナ30を提供 ることができる。このようなコイルアンテ 30によれば、互いに接近配置されても、互い に及ぼし合う影響が小さく、複数のコイルア ンテナ同士を近接して配置した際に生ずる通 信特性の大きな変動を回避することができる 。すなわち、共振周波数を決定する自己イン ダクタンスを確保しつつ、相互インダクタン スを小さくすることで、干渉物があっても環 境の変動に強い安定した通信を可能にするこ とができる。また、巻線パターン34は、主配 パターン32に沿って分散させて扁平に形成 れており、厚みがチップコイルの如く局所 に厚くなってしまうこともない。

 なお、本実施の形態3においても、コイル アンテナ30が有する自己インダクタンスと相 インダクタンスとは相対的なものであり、 互インダクタンスが同等の一般的なコイル ンテナに比べると、自己インダクタンスの が大きなコイルアンテナを提供することが きる。

(実施の形態4)
 図6は、本実施の形態4にかかるコイルアン ナ40の概要構成を模式的に示す図である。図 6に示すように、本実施の形態4にかかるコイ アンテナ40は、主配索パターン42と巻線パタ ーン44とを同一の導線46により形成してなる 主配索パターン42は、所望の大きさで矩形ル ープ状に配索されて、例えば共振回路を形成 するコンデンサ(図示せず)に電気的に接続さ る接続部48を両端に有する。巻線パターン44 は、主配索パターン42の例えば一辺に沿って 散するように巻線形状をこの主配索パター 42と同一平面上に展開させて形成したジグ グ形状からなる。ここで、巻線パターン44の ジグザグ形状からなる平面的な巻回形状は、 主配索パターン42の大きさと比較して十分小 くなるように短ピッチで形成されている。

 本実施の形態4にかかるコイルアンテナ40 自己インダクタンスは、主配索パターン42 有する自己インダクタンスと巻線パターン44 が有する自己インダクタンスとの総和となる 。これにより、同一形状の主配索パターンで 構成されて同等の自己インダクタンスを有す る一般的なるコイルアンテナに比較すると、 コイルアンテナ同士が近接配置された場合に 生ずる相互インダクタンスの値を十分に小さ くすることができ、相互作用の影響が激減す るものとなる。これは、巻線パターン44が有 る自己インダクタンス分、主配索パターン4 2が有すべき自己インダクタンスの値を小さ することができ、よって、主配索パターン42 を鎖交する磁束による相互インダクタンスを 小さくできるためである。加えて、巻線パタ ーン44は主配索パターン42に沿って短ピッチ ジグザグ形状に形成されており、巻線パタ ン44の近傍では磁束が強いが離れると打ち消 し合って弱くなるため、巻線パターン44部分 発生する相互インダクタンスは小さくする とができる。

 これにより、自己インダクタンスが同等 一般的なコイルアンテナに比べて相互イン クタンスが小さなコイルアンテナ40を提供 ることができる。このようなコイルアンテ 40によれば、互いに接近配置されても、互い に及ぼし合う影響が小さく、複数のコイルア ンテナ同士を近接して配置した際に生ずる通 信特性の大きな変動を回避することができる 。すなわち、共振周波数を決定する自己イン ダクタンスを確保しつつ、相互インダクタン スを小さくすることで、干渉物があっても環 境の変動に強い安定した通信を可能にするこ とができる。また、巻線パターン44は、主配 パターン42に沿って同一平面上で平面的に 成されており、厚みが局所的に厚くなって まうこともない。

 なお、本実施の形態4においても、コイル アンテナ40が有する自己インダクタンスと相 インダクタンスとは相対的なものであり、 互インダクタンスが同等の一般的なコイル ンテナに比べると、自己インダクタンスの が大きなコイルアンテナを提供することが きる。例えば、30mm角の主配索パターン42の 辺に幅6mmのジグザグ形状の巻線パターン44 形成した場合、30mm角の主配索パターンのみ らなるコイルアンテナの場合に比べて、自 インダクタンスを80%程度向上させることが きたものである。これは、矩形状のコイル 積を倍以上にした場合の自己インダクタン に相当する。また、巻線パターン44の幅、 さ、ピッチ等を適宜変更することで、自己 ンダクタンスと相互インダクタンスとの比 を変えることができる。

(実施の形態5)
 図7は、本実施の形態5にかかるコイルアン ナ50の概要構成を模式的に示す分解斜視図で ある。図7に示すように、本実施の形態5にか るコイルアンテナ50は、例えばコイルアン ナ10の構成に加え、各巻線パターン14が形成 れた領域近傍の両面(片面でもよい)に重な よう配設される遮蔽物52を備える。ここで、 遮蔽物52は、薄い磁性体からなる。

 巻線パターン14部分の周りに、磁束を作 やすくなる磁性体からなる遮蔽物52を配設し て遮蔽することで、巻線パターン14部分の自 インダクタンスが上がるのに対して相互イ ダクタンスはあまり変わらないため、実施 形態1の効果に加えて、自己インダクタンス と相互インダクタンスとの比率をより一層大 きくすることができる。また、巻線パターン 14の近傍領域の電流密度の高い部分のみを遮 物52で効率よく遮蔽しているものであり、 ンテナ機能を果たす主配索パターン12のパタ ーン形状内は殆ど開いたままであり磁束が通 り抜けるので、本来の通信機能を大きく損な うこともない。

 なお、本実施の形態5は、コイルアンテナ 10への適用だけでなく、コイルアンテナ10A,10B ,20,30,40等に対しても同様に適用可能である。 図8は、コイルアンテナ10Aへ適用したコイル ンテナ50Aの例を示す図であり、図9は、コイ アンテナ10Bへ適用したコイルアンテナ50Bの を示す図であり、図10は、コイルアンテナ20 へ適用したコイルアンテナ50Cの例を示す図で あり、図11は、コイルアンテナ30へ適用した イルアンテナ50Dの例を示す図であり、図12は 、コイルアンテナ40へ適用したコイルアンテ 50Eの例を示す図である。

(実施の形態6)
 図13は、本実施の形態6にかかるコイルアン ナ60の概要構成を模式的に示す分解斜視図 ある。図13に示すように、本実施の形態6に かるコイルアンテナ60は、例えばコイルアン テナ10の構成に加え、各巻線パターン14が形 された領域近傍の両面(片面でもよい)に重な るよう配設される遮蔽物62を備える。ここで 遮蔽物62は、薄い金属等の電気伝導体から る。

 巻線パターン14部分の周りに、金属等の 気伝導体からなる遮蔽物62を配設して遮蔽す ることで、巻線パターン14部分の自己インダ タンスが小さくなるのに対して相互インダ タンスはさらに小さくなるため、相対的に 己インダクタンスと相互インダクタンスと 比率を大きくし得る効果がある。よって、 施の形態1の効果に加えて、自己インダクタ ンスと相互インダクタンスとの比率をより一 層大きくすることができる。また、巻線パタ ーン14の近傍領域の電流密度の高い部分のみ 遮蔽物62で効率よく遮蔽しているものであ 、アンテナ機能を果たす主配索パターン12の パターン形状内は殆ど開いたままであり磁束 が通り抜けるので、本来の通信機能を大きく 損なうこともない。

 なお、本実施の形態6は、コイルアンテナ 10への適用だけでなく、コイルアンテナ10A,10B ,20,30,40等に対しても同様に適用可能である。 図14は、コイルアンテナ10Aへ適用したコイル ンテナ60Aの例を示す図であり、図15は、コ ルアンテナ10Bへ適用したコイルアンテナ60B 例を示す図であり、図16は、コイルアンテナ 20へ適用したコイルアンテナ60Cの例を示す図 あり、図17は、コイルアンテナ30へ適用した コイルアンテナ60Dの例を示す図であり、図18 、コイルアンテナ40へ適用したコイルアン ナ60Eの例を示す図である。

(実施の形態7)
 図19は、本実施の形態7にかかるコイルアン ナ70の概要構成を模式的に示す分解斜視図 ある。図19に示すように、本実施の形態7に かるコイルアンテナ70は、主配索パターン72 一つの巻線パターン74とを同一の導線76によ り形成してなる。主配索パターン72は、所望 大きさで矩形ループ状に配索されて、例え 共振回路を形成するコンデンサ(図示せず) 電気的に接続される接続部78を両端に有する 。巻線パターン74は、例えば主配索パターン7 2が配索される同一平面上で、主配索パター 72の一部において渦巻き形状に形成されたも のである。ここで、巻線パターン74の渦巻き 状からなる巻回形状は、主配索パターン72 大きさと比較して十分小さくなるように形 されている。また、本実施の形態7のコイル ンテナ70は、巻線パターン74が形成された領 域近傍の両面(片面でもよい)に重なるよう配 される遮蔽物71を備える。ここで、遮蔽物71 は、薄い磁性体からなる。

 本実施の形態7によれば、巻線パターン74 分の周りに、磁束を作りやすくなる磁性体 らなる遮蔽物71を配設して遮蔽することで 巻線パターン14部分の自己インダクタンスが 上がるのに対して相互インダクタンスはあま り変わらないため、自己インダクタンスと相 互インダクタンスとの比率を大きくすること ができる。また、巻線パターン74の近傍領域 電流密度の高い部分のみを遮蔽物71で効率 く遮蔽しているものであり、アンテナ機能 果たす主配索パターン72のパターン形状内は 殆ど開いたままであり磁束が通り抜けるので 、本来の通信機能を大きく損なうこともない 。

 これにより、自己インダクタンスが同等 一般的なコイルアンテナに比べて相互イン クタンスが小さなコイルアンテナ70を提供 ることができる。このようなコイルアンテ 70によれば、互いに接近配置されても、互い に及ぼし合う影響が小さく、複数のコイルア ンテナ同士を近接して配置した際に生ずる通 信特性の大きな変動を回避することができる 。すなわち、共振周波数を決定する自己イン ダクタンスを確保しつつ、相互インダクタン スを小さくすることで、干渉物があっても環 境の変動に強い安定した通信を可能にするこ とができる。また、巻線パターン74は、導線7 6による巻線状態で形成されており、厚みが ップコイルの如く局所的に厚くなってしま こともない。

(実施の形態8)
 図20は、本実施の形態8にかかるコイルアン ナ80の概要構成を模式的に示す分解斜視図 ある。図20に示すように、本実施の形態8に かるコイルアンテナ80は、主配索パターン82 一つの巻線パターン84とを同一の導線86によ り形成してなる。主配索パターン82は、所望 大きさで矩形ループ状に配索されて、例え 共振回路を形成するコンデンサ(図示せず) 電気的に接続される接続部88を両端に有する 。巻線パターン84は、例えば主配索パターン8 2が配索される同一平面上で、主配索パター 82の一部において渦巻き形状に形成されたも のである。ここで、巻線パターン84の渦巻き 状からなる巻回形状は、主配索パターン82 大きさと比較して十分小さくなるように形 されている。また、本実施の形態8のコイル ンテナ80は、巻線パターン84が形成された領 域近傍の両面(片面でもよい)に重なるよう配 される遮蔽物81を備える。ここで、遮蔽物81 は、薄い金属等の電気導電体からなる。

 本実施の形態8によれば、巻線パターン84 分の周りに、金属等の電気伝導体からなる 蔽物81を配設して遮蔽することで、巻線パ ーン84部分の自己インダクタンスが小さくな るのに対して相互インダクタンスはさらに小 さくなるため、相対的に自己インダクタンス と相互インダクタンスとの比率を大きくする ことができる。また、巻線パターン84の近傍 域の電流密度の高い部分のみを遮蔽物81で 率よく遮蔽しているものであり、アンテナ 能を果たす主配索パターン82のパターン形状 内は殆ど開いたままであり磁束が通り抜ける ので、本来の通信機能を大きく損なうことも ない。

 これにより、自己インダクタンスが同等 一般的なコイルアンテナに比べて相互イン クタンスが小さなコイルアンテナ80を提供 ることができる。このようなコイルアンテ 80によれば、互いに接近配置されても、互い に及ぼし合う影響が小さく、複数のコイルア ンテナ同士を近接して配置した際に生ずる通 信特性の大きな変動を回避することができる 。すなわち、共振周波数を決定する自己イン ダクタンスを確保しつつ、相互インダクタン スを小さくすることで、干渉物があっても環 境の変動に強い安定した通信を可能にするこ とができる。また、巻線パターン84は、導線8 6による巻線状態で形成されており、厚みが ップコイルの如く局所的に厚くなってしま こともない。

(実施の形態9)
 図21は、本実施の形態9にかかる非接触情報 体90の概要構成を模式的に示す図である。 21に示すように、本実施の形態9にかかる非 触情報媒体90は、例えば前述の実施の形態1 コイルアンテナ10と、コンデンサ91と、チッ 構成のIC回路92とを備える。コイルアンテナ 10とコンデンサ91とは、接続部18において電気 的に接続される。

 ここで、非接触情報媒体90は、例えばカ ドタイプのものであり、コイルアンテナ10は 、IC回路92の外側でその周囲に設けられてい 。また、コンデンサ91は、所定の容量を有し てエネルギー蓄積機能を備えるとともに、コ イルアンテナ10と協働して共振回路を形成す 。この共振回路の共振周波数は、リーダラ タが送信する電波の周波数に合せて調整(チ ューニング)されている。これにより、所定 波数の電波を発するリーダライタに非接触 報媒体90が近接した場合、共振回路は共振し 、この共振回路には誘導電流が発生する。共 振回路は、この誘導電流をIC回路92に供給す 。

 また、コイルアンテナ10は、リーダライ からの送信電波を受信しIC回路92に出力する もに、IC回路92から出力される信号をリーダ ライタに送信するアンテナ部を形成する。

 IC回路92は、制御部93と送受信部94と記憶 95とを備え、非接触情報媒体90が送受信する 報を制御する。制御部93は、送受信部94およ び記憶部95の処理動作を制御する。送受信部9 4は、コイルアンテナ10が受信したリーダライ タからの送信電波を処理し、リーダライタか ら要求された情報を記憶部95から抽出し、抽 した情報に応じた信号をコイルアンテナ10 送信する。記憶部95は、非接触情報媒体90を れぞれ識別する識別情報を含む各種情報を 憶する。また、IC回路92は、コイルアンテナ 10とコンデンサ91とからなる共振回路から誘 電流を供給され、この誘導電流に対応する 圧値がIC回路92の動作可能電圧値となった場 に動作を開始する。

 つぎに、図22を参照して、本実施の形態7 非接触情報媒体90を用いた通信システムに いて説明する。図22に示すように、非接触情 報媒体90に対して情報の送受信を行うリーダ イタ100は、リーダライタ100の処理動作を指 する指示情報を入力する入力部101と、送受 する情報を処理する処理部102と、送受信し 情報を出力する出力部103、所定の周波数の 波を介して電力の供給と情報の送受信を行 アンテナ104とを有する。このようなリーダ イタ100と非接触情報媒体90を用いる通信シ テムは、双方がアンチコリジョン機能を備 ていれば、複数の非接触情報媒体から一括 て情報を受信することが可能である。

 非接触情報媒体90は、コイルアンテナ10と コンデンサ91とで形成される共振回路の共振 波数が、リーダライタ100から発せられる電 の周波数に合せて調整(チューニング)され いる。このため、図22に示すように、単体の 非接触情報媒体90は、アンテナ104から送信さ た電波を受けることによって、共振回路に 導電流が流れる。この結果、非接触情報媒 90は、IC回路92が起動し、リーダライタから 信された応答要求情報Daに応じて、応答情 Dbを送信する。したがって、非接触情報媒体 90が単体で配置された場合、非接触情報媒体9 0とリーダライタ100との間における無線通信 正確に行われる。

 一方、複数の非接触情報媒体90が重なる うに近接配置される場合を考える。コイル ンテナを有する複数の非接触情報媒体が近 配置された場合に、リーダライタとの間だ でなく、非接触情報媒体同士のコイルアン ナ間に生ずる相互干渉が大きいと、その影 を受けて、共振回路の共振周波数が変動す ことで、通信状態の不安定化や通信不能が 生する。

 ここで、本実施の形態9にかかる非接触情 報媒体90は、共振回路を形成するコイル成分 して、実施の形態1で説明したようなコイル アンテナ10を用いているので、非接触情報媒 同士の相互作用を小さくすることができる よって、非接触情報媒体90同士が複数重な 合った場合でも、従来と比較して、コイル ンテナ10間の相互干渉を低く抑えることがで き、各非接触情報媒体90における共振回路で 共振周波数の変動を抑えることができる。 のため、各非接触情報媒体90は、リーダラ タ100との間で正確な通信を行うことができ 。例えば、図23に示す非接触情報媒体群90Aの ように、複数の非接触情報媒体90が隙間なく なり合って配置された場合であっても、各 接触情報媒体90は、リーダライタ100からの 答要求情報Daに応じた応答情報Dbをそれぞれ 信し、リーダライタ100との間で正確な無線 信を行うことができる。

 よって、本実施の形態9によれば、リーダ ライタ100の近傍に同時に配置可能な非接触情 報媒体90の数量を格段に増加させることがで る。本発明者らの実験によれば、50枚程度 なり合って配置された場合でも、個別に通 可能なことを確認できたものである。また 相互インダクタンスを相対的に小さくする めに、局所的に厚くなるようなチップコイ のような部品を用いておらず、コイルアン ナ10自身の薄型化が可能となる。例えばカー ド型の非接触情報媒体90のベースとなるイン イにおいては、その厚さがチップコイルを いた従来の0.5mm程度から0.25mm程度にまで薄 化できたものである(チップ構成のIC回路92の 厚みは、現状では0.15mm程度)。このようなイ レイの薄型化により、商品化される非接触 報媒体90をラベル並みにフレキシブルカード 化することが可能となる。また、例えばセラ ミックス等からなり壊れやすくてコスト高な チップコイルを用いておらず、コイルアンテ ナ10を全て1本の導線16で形成しているので、 コストにして壊れにくく、安定して動作さ ることができ、品質安定化を図る上でも効 的となる。

 なお、本実施の形態9では、コイルアンテ ナ10を用いた非接触情報媒体90の例で説明し が、コイルアンテナ10に限らず、前述のコイ ルアンテナ10A,10B,20,30,40,50,50A~50E,60,60A~60E、70,8 0のいずれを用いて構成してもよい。本発明 らの実験によれば、コイルアンテナ10A~30を 用した非接触情報媒体の場合も、読み取り 能な非接触情報媒体の積層枚数が50枚程度ま で格段に向上し、非接触情報媒体の厚さ(イ レイ状態)も0.25mm程度まで薄型化することが 認できたものである。また、遮蔽物52を備 るコイルアンテナ50を適用した非接触情報媒 体の場合も、読み取り可能な非接触情報媒体 の積層枚数が50枚程度までと格段に向上し、 接触情報媒体(インレイ状態)の厚さも、遮 物の分、若干厚くなるものの0.30mm程度まで 型化することが確認できたものである。

 以上のように、本発明にかかるコイルア テナおよび非接触情報媒体は、電磁誘導を 用して情報の授受を行うために有用であり 特に、リーダライタとの無線通信に適して る。