統合アンテナ
【課題】電界通信用アンテナと非接触ＩＣカード用アンテナ或いはＲＦＩＤ用アンテナを同一面に配置し、且つ其々のアンテナが互いに影響することなく良好な通信を確保できる統合アンテナを提供することを目的とする。
【解決手段】電界通信用アンテナ５と非接触ＩＣカード用アンテナ２からなる統合アンテナであって、電界通信用アンテナ５は、スリット４を備えた第１の金属面電極５ａと誘電体６と第２の金属面電極５ｂとを重ねた積層構造を有し、金属面電極５ａ，５ｂが誘電体６を介して所定の間隔で配置され、非接触ＩＣカード用アンテナ２は、コイル２ｃが巻かれた複数の磁性体コア２ａ，２ｂを対向位置に配置した構成で、電界通信用アンテナ５の金属面電極の間に配置され、且つ磁性体コア２ａ，２ｂの対向した端部の放出面２ｄが金属面電極５ａのスリット４に臨設されることを特徴とする統合アンテナ。
【解決手段】電界通信用アンテナ５と非接触ＩＣカード用アンテナ２からなる統合アンテナであって、電界通信用アンテナ５は、スリット４を備えた第１の金属面電極５ａと誘電体６と第２の金属面電極５ｂとを重ねた積層構造を有し、金属面電極５ａ，５ｂが誘電体６を介して所定の間隔で配置され、非接触ＩＣカード用アンテナ２は、コイル２ｃが巻かれた複数の磁性体コア２ａ，２ｂを対向位置に配置した構成で、電界通信用アンテナ５の金属面電極の間に配置され、且つ磁性体コア２ａ，２ｂの対向した端部の放出面２ｄが金属面電極５ａのスリット４に臨設されることを特徴とする統合アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界通信用アンテナと非接触ＩＣカード用アンテナ或いはＲＦＩＤ用アンテナを、同一面に配置する統合アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日では、自動販売機や売店のレジで使用される非接触ＩＣカード（以下、ＩＣカードと記す）或いは商品に取付けられたＲＦＩＤタグを用いた電子マネーによる決済システムが一般的となっている。
【０００３】
例えば、自動販売機などに備えられた非接触ＩＣカード用アンテナに対して、ＩＣカードをかざすことで自動販売機とＩＣカードとの間で通信を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
また、人体を通信路とする電界通信を利用した自動販売機の電子決済システムが提案されている（例えば、特許文献２を参照）。この電子決済システムでは、電子マネーを記憶した電界通信用装置を所持した顧客が、自動販売機に搭載された電界通信用装置の電界通信用アンテナに手をかざすことで、顧客が所持する電界通信用装置と自動販売機の電界通信用アンテナとの間で通信が行われ、記憶された電子マネーから決済が行われる。
【０００５】
また、電界通信に用いる通信装置のアンテナ部にスリットを設けて、非接触ＩＣカード用アンテナを電界通信用アンテナの電極に重なった場合でも、非接触ＩＣカード用アンテナの通信の遮蔽を抑止する技術が提案されている（例えば、特許文献３を参照）。
【０００６】
また、電界通信用アンテナの電極板を透明導電体にすることで、渦電流の発生を抑えてＩＣカードとの通信を阻害しない技術が開示されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００７】
また、電界通信用アンテナの電極間に発生する容量を低く抑えて、良好な出力特性を実現する電界通信装置の技術が開示されている（例えば、特許文献５参照）。
【０００８】
また、顧客の利便性を最優先にした、従来の非接触ＩＣカード用アンテナ或いはＲＦＩＤ用アンテナと電界通信用アンテナの両方を装備した統合アンテナの普及が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−３０３９３号公報
【特許文献２】特開２００４−１４５８７３号公報
【特許文献３】特開２００９−３３６１０号公報
【特許文献４】特開２００９−０８１７７１号公報
【特許文献５】特開２００９−２３２２８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、ＩＣカードと電界通信とを利用するためには、自動販売機等に特性の異なる従来の非接触ＩＣカード用アンテナと電界通信用アンテナの両方を搭載する必要があり、非接触ＩＣカード用アンテナと電界通信用アンテナを配置する際、特性を最大限に発揮させるため別々の位置に配置するとアンテナの設置面が広くなるという問題がある。
【００１１】
また、非接触ＩＣカード用アンテナと電界通信用アンテナを別々の位置に配置すると、顧客がどちらを利用して良いか戸惑う可能性があり、顧客の利便性を損なわないためには、従来の非接触ＩＣカード用アンテナと電界通信用アンテナとを同一位置に配置する必要がある。
【００１２】
非接触ＩＣカード用アンテナと電界通信用アンテナを同一位置に配置した場合、単に非接触ＩＣカード用アンテナの下に電界通信用アンテナを重ね合わせた場合、非接触ＩＣカード用アンテナ載置領域が電極面を覆うため、電界通信の通信を遮る障壁となる問題がある。
【００１３】
また、非接触ＩＣカード用アンテナを電界通信用アンテナの誘電体（絶縁体）と共に両電極で挟むと、非接触ＩＣカード用アンテナから発生する磁界が、電界通信用アンテナの電極により遮断されてしまい、非接触ＩＣカード用アンテナとＩＣカードとの通信を、相互で阻害するという問題がある。
【００１４】
本発明は、以上の問題点に着目して成されたもので、非接触ＩＣカード用アンテナと電界通信用アンテナを同一位置に配置した場合、非接触ＩＣカード用アンテナとＩＣカードとの通信が、相互に干渉し通信を阻害するという問題を解決するため、電界通信用アンテナと非接触ＩＣカード用アンテナ或いはＲＦＩＤ用アンテナを電界通信用アンテナの電極間に配置し、且つ其々のアンテナが互いに影響することなく良好な通信を確保できる統合アンテナ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】
【００１５】
本発明は上述の目的を達成するため、以下（１）〜（８）の構成を備えるものである。
【００１６】
（１）電界通信用アンテナと非接触ＩＣカード用アンテナからなる統合アンテナであって、前記電界通信用アンテナは、スリットを備えた第１の金属面電極と、誘電体と、第２の金属面電極との順に重ねられた積層構造を有し、前記第１、第２の金属面電極が前記誘電体を介して所定の間隔で配置され、前記非接触ＩＣカード用アンテナは、コイルが巻かれた複数の磁性体コアを対向位置に配置した構成で、前記電界通信用アンテナの前記第１及び第２の金属面電極の間に配置され、且つ前記磁性体コアの対向した端部の放出面が前記第１の金属面電極の前記スリットに臨設されることを特徴とする統合アンテナ。
【００１７】
（２）前記非接触ＩＣカード用アンテナが、前記コイルを巻かれた磁性体コアの下部に接する金属層を更に有することを特徴とする前記（１）記載の統合アンテナ。
【００１８】
（３）対向位置に配置された前記磁性体コアに巻かれた前記コイルに流れる電流が、其々の前記磁性体コアの前記放出面から同相の磁界を発生させるため、互いに逆相方向に前記電流が流れるように前記コイルが接続されていることを特徴とする前記（１）または（２）記載の統合アンテナ。
【００１９】
（４）対称位置に配置された前記磁性体コアの対向した端部の形状が、Ｌ字状に垂直あるいは直角に立ち上がる部分から成ることを特徴とする前記（１）乃至（３）のいずれか１項に記載の統合アンテナ。
【００２０】
（５）電界通信用アンテナと非接触ＩＣカード用アンテナからなる統合アンテナであって、前記電界通信用アンテナは、スリットを備えた第１の金属面電極と、該第１の金属面電極と導線で接続された第３の金属面電極と、誘電体と、第２の金属面電極との順に重ねられた積層構造を有し、前記第３の金属面電極と前記第２の金属面電極が前記誘電体を介して所定の間隔で配置され、前記非接触ＩＣカード用アンテナが、コイルを巻かれた複数の磁性体コアを対向位置に配置した構成で、前記電界通信用アンテナの前記第１及び第３の金属面電極の間に配置され、且つ前記複数の磁性体コアの対向した端部の放出面が、前記第１の金属面電極の前記スリットに臨設されることを特徴とする統合アンテナ。
【００２１】
（６）電界通信用アンテナと非接触ＩＣカード用アンテナからなる統合アンテナであって、前記電界通信用アンテナは、スリットを備えた第１の金属面電極と、誘電体と、第２の金属面電極との順に重ねられた積層構造を有し、前記第１、第２の金属面電極が前記誘電体を介して所定の間隔で配置され、前記非接触ＩＣカード用アンテナは、コイルを巻かれた複数の磁性体コアを対向位置に配置した構成で、前記磁性体コアが対向する端部の上面に磁性体を載置し、前記非接触ＩＣカード用アンテナは、前記電界通信用アンテナの前記第１及び第２の金属面電極の間に配置され、且つ前記磁性体コアが対向する端部の前記磁性体が前記第１の金属面電極の前記スリットに臨設されることを特徴とする統合アンテナ。
【００２２】
（７）非接触ＩＣカード用アンテナと電界通信用アンテナからなる統合アンテナであって、前記電界通信用アンテナは、スリットを備えた第１の金属面電極と、誘電体と、第２の金属面電極との順に重ねた積層構造を有し、前記第１、第２の金属面電極が前記誘電体を介して所定の間隔で配置され、前記非接触ＩＣカード用アンテナは、コイルを巻かれた複数の磁性体コアを対向位置に配置し、前記磁性体コアが対向する端部の上面にＬＣ共振器を載置し、前記非接触ＩＣカード用アンテナが、前記電界通信用アンテナの前記第１及び第２の金属面電極の間に配置され、且つ前記水平コアが対向する端部の前記ＬＣ共振器が前記第１の金属面電極の前記スリットに臨設されることを特徴とする統合アンテナ。
【００２３】
（８）前記（１）乃至（７）のいずれか１項に記載の電界通信用アンテナと非接触ＩＣカード用アンテナからなる統合アンテナであって、前記電界通信用アンテナは、前記スリットを備えた第１の金属面電極が、着脱可能な構造を更に有することを特徴とする統合アンテナ。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、非接触ＩＣカード用アンテナ或いはＲＦＩＤ用アンテナと電界通信用アンテナを同一位置に配置することで、顧客の利便性を損なわず、且つ其々のアンテナが相互の通信を阻害することなく良好な通信環境を確保した統合アンテナを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】（ａ）本実施例に係る統合アンテナの構成図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図、（ｃ）非接触ＩＣカード用アンテナの構造例を示す図、（ｄ）非接触ＩＣカード用アンテナの構造例を示す図、（ｅ）非接触ＩＣカード用アンテナの構造例を示す図
【図２】（ａ）本実施例に係る統合アンテナを分割構造とした構成図、（ｂ）Ｂ−Ｂ断面図
【図３】（ａ）本実施例に係る統合アンテナのかざし部の正面図、（ｂ）電界通信用アンテナの電極間容量を考慮した構成を示すＣ−Ｃ断面図、（ｃ）電界通信用アンテナの電極間容量を下げる電極構造を示す断面図、（ｄ）電界通信用アンテナの電極間容量を下げる別の電極構造を示す断面図
【図４】本実施例に係る統合アンテナの電界通信用アンテナのかざし部を着脱構造とする構成図
【図５】本実施例に係る統合アンテナの非接触ＩＣカード用アンテナに平行コアと開口部に磁性体を設けた構成図
【図６】本実施例に係る統合アンテナの非接触ＩＣカード用アンテナに平行コアと開口部に共振器を設けた構成図
【図７】本実施例に係る統合アンテナの電極間容量を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を実施するための形態を、図面に基づいて詳しく説明する。
【実施例】
【００２７】
図１は、本実施例に係る統合アンテナ１の構成図で、電界通信用アンテナ５の電極間に配置され、非接触ＩＣカード或いはＲＦＩＤタグに使用可能な非接触ＩＣカード用アンテナ２が、対構造のＬ字状の左右コア（磁性体）２ａ，２ｂにコイル２ｃを巻き、コア先端の放出面２ｄから磁界Ｈを放出するように構成されている。
【００２８】
この非接触ＩＣカードとＲＦＩＤタグに使用可能な非接触ＩＣカード用アンテナ２の構造において、本実施例では対構造の左右コア磁性体２ａ，２ｂの形状については、後述する平行な磁性体コア７を対向配置した対構造を基本構成とするが、垂直磁界発生に最適な構造である特開２００７−０８１６４７号公報に開示されている垂直磁界センサシステムの技術原理を応用したＬ字状のコアを用いて説明する。
【００２９】
図１（ａ）は電界通信用アンテナ５の上部電極５ａの中央に形成されたスリット４の開口部に、図１（ｂ）の断面図に示すように、向かい合わせに配置されたＬ字状の左右磁性体コア２ａ，２ｂの先端の放出面２ｄから、磁界Ｈが放出される構成となっている。電界通信用アンテナ５の上部電極５ａに設けられたスリット４の開口部から同相の磁界が発生するように、Ｌ字状の左右磁性体コア２ａ，２ｂに巻かれたコイル２ｃに流れる電流値が同一で、電流の流れる方向が逆相となるようにコイル２ｃが巻かれている。この非接触ＩＣカード用アンテナ２を誘電体６内配置することで、電界通信用アンテナ５の金属面電極５ａ，５ｂの影響を受けることがなく、逆に電界通信用アンテナ５の金属面電極５ａ，５ｂの影像効果により、コイル軸方向に磁界Ｈが更に強く誘導される利点ある。
【００３０】
図１（ｃ）、図１（ｄ）、図１（ｅ）は非接触ＩＣカードアンテナの構造例を示すもので、図１（ｃ）は非接触ＩＣカード用アンテナの基本構造である平行な左右磁性体コア７ａ，７ｂに、コイル７ｃを巻いた構造で影像効果を利用する場合には、図１（ｅ）と同じように対向面の間に金属が挟みこまれる構造となる。
【００３１】
平行な左右磁性体コア７ａ，７ｂによる磁界の発生は、上面の放出面７ｄから垂直磁界Ｈが放出される構造で、実際の印刷による薄膜アンテナを形成する場合、Ｌ字状の磁性体コア２を形成することは困難であるため、平行な磁性体コア７をパターン成形した薄膜アンテナを使用する。
【００３２】
図１（ｄ）は非接触ＩＣカード用アンテナ２のＬ字状の左磁性体コア２ａ、右磁性体コア２ｂとコイル２ｃの構造で、用途に合わせて左右磁性体コア２ａ，２ｂのＬ字状の放出面２ｄにコイル２ｃを巻かない構造を示している。
【００３３】
図１（ｅ）は向かい合わせたＬ字状の左右磁性体コア２ａ，２ｂにコイル２ｃを巻きつけ、その下面及び垂直に立ち上がった磁性体コアの間に金属層２ｆを挟み込んだ構造の非接触ＩＣカード用アンテナ２である。
【００３４】
非接触ＩＣカード用アンテナ２の磁性体コアの構造は、ＩＣカードやＲＦＩＤタグの種類に応じて上述の磁性体コアから選択可能である。
【００３５】
非接触ＩＣカード用アンテナ２は、電界通信用アンテナ５の電極間に挟み込むように配置し、電界通信の上部電極５ａの上面のかざし部（表面材）３の中央には、渦電流の発生を防止するために貫通孔ではないスリット４が設けられている。非接触ＩＣカード用アンテナ２の磁力の放出面２ｄは、このかざし部３に設けられたスリット４の開口部に位置している。
【００３６】
上述の構成としたことで、非接触ＩＣカード用アンテナ２の下部と上部に、電界通信用アンテナ５の電極５ａ，５ｂの金属面が配置されていても、非接触ＩＣカード用アンテナ２の放出面２ｄから発生した磁界Ｈは、遮蔽されることなく電界通信用アンテナ５のスリット４から垂直方向へと放出され、かざし部３の側面へ回り込むような磁界Ｈを形成し、かざし部３にＩＣカードとの通信に必要な磁界Ｈを発生させて、ＩＣカードとの通信を良好に保つことができる。
【００３７】
また、非接触ＩＣカード用アンテナ２の磁界の放出面２ｄが、平面状に形成された従来の非接触ＩＣカード用アンテナよりも小型であり、近傍に金属面が有っても磁界Ｈが遮断されることなく磁界Ｈが循環するようにして、電界通信のかざし部３のスリット４の開口部を小さくすることができる。即ち電界通信用アンテナ５の人体との接触面に占める非接触ＩＣカード用アンテナ２の占有面積を小さく抑えることで、電界通信用アンテナ５の通信感度の低下を防ぐことができる。
【００３８】
また、電界通信用アンテナ５の上面に非接触ＩＣカード用アンテナ２が載置されていないため、非接触ＩＣカード用アンテナ２による障害容量が発生しないので、非接触ＩＣカード用アンテナ２が電界通信の通信障壁となることはない。
【００３９】
電界通信用アンテナ５は、特許文献５に記述されているように電極間容量を低くすることが望まれるが、上述した図１（ｂ）に示す構成では、非接触ＩＣカード用アンテナ２のコイル２ｃと電極５ａ，５ｂとの間のギャップの間隔ｄが小さいため電極間の容量が増す可能性がある。この電極間容量を下げるには、電極間に配置される非接触ＩＣカード用アンテナ２の形状ごとに電極５ａ，５ｂの間隔ｄを広げて電極間容量を調整する必要がある。
【００４０】
この問題の解決方法として図２に示すように、非接触ＩＣカード用アンテナ２の配置位置と電界通信用アンテナ５とを分割し、積層構造とすることで非接触ＩＣカード用アンテナ２の形状ごとに電極５ａ，５ｂの間隔を広げて電極間容量を調整する必要のない電界通信用アンテナ５を形成することができる。
【００４１】
図２（ａ）は、電界通信用アンテナ５のかざし部３の構成で、図１（ａ）のかざし部３と同一の構成である。
【００４２】
図２（ｂ）に示すように、電界通信用アンテナ５のかざし部３にスリット４の開口部が形成された上部電極５ａと、下部電極５ｂ間に非接触ＩＣカード用アンテナ２を配置し、非接触ＩＣカード用アンテナ２の下側に第３の中央部電極５ｃを設けた三層の積層構造となっている。上部電極５ａと中央の電極５ｃとは結線されているため同電位であり、この電極５ａ、５ｃ間に非接触ＩＣカード用アンテナ２を配置しても電界通信の通信障壁となることはない。また中央部電極５ｃと下部電極５ｂの間に誘電体６を挿入し、電界通信用アンテナ５の最適な電極間容量となる電極間距離ｄを設定することが可能で、顧客の仕様に合わせた非接触ＩＣカード用アンテナ２の形状を選択できる。
【００４３】
図３はアンテナ下部に影像効果を生む金属面を配置する非接触ＩＣカード用アンテナ２の構成と、電界通信用アンテナ５の最適な容量特性を考慮した統合アンテナ１の構成を示している。
【００４４】
図３（ａ）に示す統合アンテナ１の構成では、電界通信用アンテナ５のかざし部の構造を同一にして、顧客の仕様に合わせたＬ字状の非接触ＩＣカード用アンテナ２と電界アンテナ５の下部構造を変えた電界アンテナ５の組み合わせを示す。
【００４５】
図３（ｂ）に示す統合アンテナ１のＣ−Ｃ断面図の構成は、非接触ＩＣカード用アンテナ２の設置領域に、誘電体６と下部電極５ｂを設けて非接触ＩＣカード用アンテナ２と電界通信用アンテナ５を一体化したユニットを配置した構成で、顧客の仕様に合わせてユニット単位で交換できる構成を示す。
【００４６】
図３（ｃ）に示す統合アンテナ１のＣ−Ｃ断面図の構成は、非接触ＩＣカード用アンテナ２の周辺領域に、誘電体６と下部電極５ｂを配置した環状構成で、非接触ＩＣカード用アンテナ２の下部には孔が空いた構造で、使用するＩＣカードやＲＦＩＤタグに合わせて非接触ＩＣカード用アンテナ２の交換が容易な構成となっている。
【００４７】
図３（ｄ）に示す統合アンテナ１のＣ−Ｃ断面図の構成は、非接触ＩＣカード用アンテナ２の下部に影像効果を生む金属面２ｆを配置した構成と、異種積層構造の電極間容量を下げるために電界通信用アンテナ５の電極間隔ｄを広げて電極間容量の低減を図る構成である。
【００４８】
図３に示す非接触ＩＣカード用アンテナ２の下部に影像効果を生む金属面２ｆを配置する構成は、上部電極５ａと下部電極５ｂ、或いは金属面２ｆとの間に非接触ＩＣカード用アンテナ２を挟み込まれることで、上下の金属面の多面影像効果によりコイル軸方向に磁界が更に強く誘導される構成となり、多面影像方式の高感度の非接触ＩＣカード用アンテナ２を装備した統合アンテナ１を提供することができる。
【００４９】
図４は電界通信用アンテナ５のかざし部３が、上部電極５ａに形成されたスリット４の幅が均一な形状を持ち、上部電極５ａを含めて着脱可能な構造の統合アンテナ１の構成を示し、ユニット化した非接触ＩＣカード用アンテナ２と電界アンテナ５の下部構造を、顧客の仕様に合わせて変更することができる。
【００５０】
図４（ａ）は、統一された着脱可能な電界通信用アンテナ５の上面に非接触ＩＣカード用アンテナ２の開口部のない平面状のかざし部３で、上部電極５ａが形成されている裏面と断面である。かざし部３の上部電極５ａには、等幅のスリット４が設けられている。
【００５１】
図４（ｂ）は、非接触ＩＣカード用アンテナ２の磁力の放出面２ｄと同一の高さまで均一に誘電体６を封入した電界通信用アンテナ５の下部構造で、ユニット化した下部構造、顧客の仕様に合わせて変更することができる構成である。尚、この非接触ＩＣカードアンテナ２の磁力Ｈの放出面２ｄと同一の高さまで均一に誘電体６を封入した電界通信用アンテナ５の下部構造は、単独で非接触ＩＣカード用アンテナ２として機能可能である。
【００５２】
図４（ｃ）は、着脱可能な電界通信用アンテナ５のかざし部３と、顧客の仕様に基づき配置するユニット化された非接触ＩＣカード用アンテナ２と電界通信用アンテナ５の下部構造との組み合わせである。ユニット化された非接触ＩＣカード用アンテナ２と電界アンテナ５の下部構造に対して、電界通信用アンテナ５のかざし部３を組み合わせると、非接触ＩＣカード用アンテナ２として機能すると共に、電界通信用アンテナ５としても機能するような統合アンテナ１を構成できる。
【００５３】
図４に示した統合アンテナ１の構成は、顧客の仕様に基づきユニット化された複数の電界通信用アンテナ５の下部構造を形成し、電界通信用アンテナ５のかざし部３と上部電極５ａの形状を変更することなく、ユニット化された非接触ＩＣカード用アンテナ２と電界通信用アンテナ５の下部構造を組み替えることで、多種多様な顧客の要求に対応可能な構成の統合アンテナ１を提供することができる。
【００５４】
また、顧客に対して既に非接触ＩＣカード用アンテナ２と電界通信用アンテナ５の下部構造からなるユニットを提供後であっても、顧客のニーズに応じて電界通信用アンテナ５のかざし部３と上部電極５ａを後付けすることもできる。
【００５５】
図５に示す非接触ＩＣカード用アンテナ２の構造は、図１（ｃ）に示した基本構造である軸方向が平行な磁性体コア７ａ，７ｂにコイル７ｃを巻いた構成で、電界通信用アンテナ５の金属面電極５ａ，５ｂと、電界通信用アンテナ５のかざし部３のスリット４には、平行コア７ａ，７ｂの磁界の放出面７ｄ上に、板状磁性体８を其々の磁性体コアの放出面７ｄに載置した非接触ＩＣカード用アンテナ２の構成である。
【００５６】
Ｌ字状のコア２ａ，２ｂを対向位置に配置し対構造とした場合と同様に、平行磁性体コア７ａ，７ｂを対構造とした場合も、電界通信用アンテナ５のかざし部３のスリット４に載置された板状磁性体８の上部開放面から磁界が垂直方向に放出される構成となり、かざし部３の側面から平行磁性体コア７ａ，７ｂの他方の端部に回り込む磁界Ｈを形成する。
【００５７】
また、非接触ＩＣカード用アンテナ２の下部、及び平行磁性体コア７ａ，７ｂの対抗面の間に金属面２ｆを配置し、電界通信用アンテナ５の上部電極５ａとの間で、上下から影像効果を生む金属面で挟み込む構造とすることで、金属面の多面影像効果によりコイル軸方向に磁界Ｈが更に誘導されて強くなる構成となり、電界通信用アンテナ５の電極間に多面影像方式の高感度の非接触ＩＣカード用アンテナ２を装備した統合アンテナ１を提供できる。
【００５８】
図６は、上述の図５で説明した多面影像方式の高感度の非接触ＩＣカード用アンテナ２の構成において、電界通信用アンテナ５のかざし部３のスリット４に載置された板状の磁性体８に替わり、平面コイルによるＬＣ共振器９を設けて、放出される垂直磁界Ｈを更に強くする構成である。
【００５９】
また、図１〜６で説明した統合アンテナ１は、図４に示した電界通信用アンテナ５のかざし部３が着脱可能な構造を有することで、単一仕様のかざし部３に対し図１〜６で説明した非接触ＩＣカード用アンテナ２と電界通信用アンテナ５の下部構造をユニット化して組み替えることで、多種多様な顧客の要求に対応可能な構成の統合アンテナ１を提供することができる。
【００６０】
一般的に電界通信用アンテナ５は、電極間容量を低く抑えることが望まれるが、電界通信用アンテナの電極間に発生する平行板コンデンサの容量Ｃは、電界通信用アンテナの金属面電極の面積Ｓに誘電体の誘電率εをかけて電極間距離ｄで割った値Ｃ＝εＳ／ｄで求められる。
【００６１】
図７は統合アンテナ１の電極間容量を示す算出例である。図７（ａ）は電界通信用アンテナ５の単独の容量Ｃ１、電極の面積Ｓ１、誘電体の誘電率ε、電極間の距離ｄ１とすると、容量Ｃ１の値は、Ｃ１＝εＳ１／ｄ１で求められる。
【００６２】
図７（ｂ）は電界通信用アンテナ５に非接触ＩＣカード用アンテナ２を内蔵した異種積層構造の電極間容量の場合で、総容量Ｃｃ、かざし部３の上部電極５ａの面積Ｓ２、上部電極５ａと下部電極５ｂの間の距離ｄ２、非接触ＩＣカード用アンテナ２の容量Ｃｘ、非接触ＩＣカード用アンテナ２の下部の面積Ｓ３と下部電極５ｂとの距離ｄ３、非接触ＩＣカード用アンテナ２の下部の容量Ｃ３とすると、非接触ＩＣカード用アンテナ２下部の容量Ｃ３の値は、Ｃ３＝εＳ３／ｄ３で求められ、また総容量Ｃｃの値は、Ｃｃ＝εＳ２／ｄ２＋Ｃ３Ｃｘ／（Ｃ３＋Ｃｘ）で求められる。
【００６３】
従って、非接触ＩＣカード用アンテナ２が占める空間の影響で電界通信用アンテナ５の総容量Ｃｃが変化した時は、その容量に合う分の金属面電極の距離ｄや電極の大きさ、誘電体６の種類や大きさ或いは配置を変えて容量の調整を行うことが可能な構造で、電界通信用アンテナ５が単独に存在した場合と同一の容量、即ちＣ１＝Ｃｃとなるように其々の電極間距離ｄ２、ｄ３を調整することで、非接触ＩＣカード用アンテナ２を内蔵しても電界通信に影響を与えない統合アンテナ１を提供することができる。
【００６４】
以上、非接触ＩＣカード用アンテナと電界通信用アンテナを同一位置に配置した場合、非接触ＩＣカード用アンテナとＩＣカードとの通信が、相互に干渉し通信を阻害するという問題の解決を目的として、電界通信用アンテナの電極間に非接触ＩＣカード用アンテナを配置することで、其々のアンテナが互いに影響することなく良好な通信を確保できる統合アンテナを提供することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１ 統合アンテナ
２ 非接触ＩＣカード用アンテナ
２ａ 左磁性体コア
２ｂ 右磁性体コア
２ｃ コイル
２ｄ 放出面
２ｆ 金属層
３ かざし部（第１の金属面電極に対応）
４ スリット
５ 電界通信用アンテナ
５ａ 電極（第１の金属面電極に対応）
５ｂ 電極（第２の金属面電極に対応）
５ｃ 電極（第３の金属面電極に対応）
６ 誘電体
７ 平行磁性体コア
７ａ 左磁性体コア
７ｂ 右磁性体コア
７ｃ コイル
７ｄ 放出面
８ 板状磁性体
９ 保護材
Ｃ 容量
Ｓ 電極面積
ｄ 距離（所定の間隔に対応）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界通信用アンテナと非接触ＩＣカード用アンテナ或いはＲＦＩＤ用アンテナを、同一面に配置する統合アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日では、自動販売機や売店のレジで使用される非接触ＩＣカード（以下、ＩＣカードと記す）或いは商品に取付けられたＲＦＩＤタグを用いた電子マネーによる決済システムが一般的となっている。
【０００３】
例えば、自動販売機などに備えられた非接触ＩＣカード用アンテナに対して、ＩＣカードをかざすことで自動販売機とＩＣカードとの間で通信を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
また、人体を通信路とする電界通信を利用した自動販売機の電子決済システムが提案されている（例えば、特許文献２を参照）。この電子決済システムでは、電子マネーを記憶した電界通信用装置を所持した顧客が、自動販売機に搭載された電界通信用装置の電界通信用アンテナに手をかざすことで、顧客が所持する電界通信用装置と自動販売機の電界通信用アンテナとの間で通信が行われ、記憶された電子マネーから決済が行われる。
【０００５】
また、電界通信に用いる通信装置のアンテナ部にスリットを設けて、非接触ＩＣカード用アンテナを電界通信用アンテナの電極に重なった場合でも、非接触ＩＣカード用アンテナの通信の遮蔽を抑止する技術が提案されている（例えば、特許文献３を参照）。
【０００６】
また、電界通信用アンテナの電極板を透明導電体にすることで、渦電流の発生を抑えてＩＣカードとの通信を阻害しない技術が開示されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００７】
また、電界通信用アンテナの電極間に発生する容量を低く抑えて、良好な出力特性を実現する電界通信装置の技術が開示されている（例えば、特許文献５参照）。
【０００８】
また、顧客の利便性を最優先にした、従来の非接触ＩＣカード用アンテナ或いはＲＦＩＤ用アンテナと電界通信用アンテナの両方を装備した統合アンテナの普及が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−３０３９３号公報
【特許文献２】特開２００４−１４５８７３号公報
【特許文献３】特開２００９−３３６１０号公報
【特許文献４】特開２００９−０８１７７１号公報
【特許文献５】特開２００９−２３２２８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、ＩＣカードと電界通信とを利用するためには、自動販売機等に特性の異なる従来の非接触ＩＣカード用アンテナと電界通信用アンテナの両方を搭載する必要があり、非接触ＩＣカード用アンテナと電界通信用アンテナを配置する際、特性を最大限に発揮させるため別々の位置に配置するとアンテナの設置面が広くなるという問題がある。
【００１１】
また、非接触ＩＣカード用アンテナと電界通信用アンテナを別々の位置に配置すると、顧客がどちらを利用して良いか戸惑う可能性があり、顧客の利便性を損なわないためには、従来の非接触ＩＣカード用アンテナと電界通信用アンテナとを同一位置に配置する必要がある。
【００１２】
非接触ＩＣカード用アンテナと電界通信用アンテナを同一位置に配置した場合、単に非接触ＩＣカード用アンテナの下に電界通信用アンテナを重ね合わせた場合、非接触ＩＣカード用アンテナ載置領域が電極面を覆うため、電界通信の通信を遮る障壁となる問題がある。
【００１３】
また、非接触ＩＣカード用アンテナを電界通信用アンテナの誘電体（絶縁体）と共に両電極で挟むと、非接触ＩＣカード用アンテナから発生する磁界が、電界通信用アンテナの電極により遮断されてしまい、非接触ＩＣカード用アンテナとＩＣカードとの通信を、相互で阻害するという問題がある。
【００１４】
本発明は、以上の問題点に着目して成されたもので、非接触ＩＣカード用アンテナと電界通信用アンテナを同一位置に配置した場合、非接触ＩＣカード用アンテナとＩＣカードとの通信が、相互に干渉し通信を阻害するという問題を解決するため、電界通信用アンテナと非接触ＩＣカード用アンテナ或いはＲＦＩＤ用アンテナを電界通信用アンテナの電極間に配置し、且つ其々のアンテナが互いに影響することなく良好な通信を確保できる統合アンテナ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】
【００１５】
本発明は上述の目的を達成するため、以下（１）〜（８）の構成を備えるものである。
【００１６】
（１）電界通信用アンテナと非接触ＩＣカード用アンテナからなる統合アンテナであって、前記電界通信用アンテナは、スリットを備えた第１の金属面電極と、誘電体と、第２の金属面電極との順に重ねられた積層構造を有し、前記第１、第２の金属面電極が前記誘電体を介して所定の間隔で配置され、前記非接触ＩＣカード用アンテナは、コイルが巻かれた複数の磁性体コアを対向位置に配置した構成で、前記電界通信用アンテナの前記第１及び第２の金属面電極の間に配置され、且つ前記磁性体コアの対向した端部の放出面が前記第１の金属面電極の前記スリットに臨設されることを特徴とする統合アンテナ。
【００１７】
（２）前記非接触ＩＣカード用アンテナが、前記コイルを巻かれた磁性体コアの下部に接する金属層を更に有することを特徴とする前記（１）記載の統合アンテナ。
【００１８】
（３）対向位置に配置された前記磁性体コアに巻かれた前記コイルに流れる電流が、其々の前記磁性体コアの前記放出面から同相の磁界を発生させるため、互いに逆相方向に前記電流が流れるように前記コイルが接続されていることを特徴とする前記（１）または（２）記載の統合アンテナ。
【００１９】
（４）対称位置に配置された前記磁性体コアの対向した端部の形状が、Ｌ字状に垂直あるいは直角に立ち上がる部分から成ることを特徴とする前記（１）乃至（３）のいずれか１項に記載の統合アンテナ。
【００２０】
（５）電界通信用アンテナと非接触ＩＣカード用アンテナからなる統合アンテナであって、前記電界通信用アンテナは、スリットを備えた第１の金属面電極と、該第１の金属面電極と導線で接続された第３の金属面電極と、誘電体と、第２の金属面電極との順に重ねられた積層構造を有し、前記第３の金属面電極と前記第２の金属面電極が前記誘電体を介して所定の間隔で配置され、前記非接触ＩＣカード用アンテナが、コイルを巻かれた複数の磁性体コアを対向位置に配置した構成で、前記電界通信用アンテナの前記第１及び第３の金属面電極の間に配置され、且つ前記複数の磁性体コアの対向した端部の放出面が、前記第１の金属面電極の前記スリットに臨設されることを特徴とする統合アンテナ。
【００２１】
（６）電界通信用アンテナと非接触ＩＣカード用アンテナからなる統合アンテナであって、前記電界通信用アンテナは、スリットを備えた第１の金属面電極と、誘電体と、第２の金属面電極との順に重ねられた積層構造を有し、前記第１、第２の金属面電極が前記誘電体を介して所定の間隔で配置され、前記非接触ＩＣカード用アンテナは、コイルを巻かれた複数の磁性体コアを対向位置に配置した構成で、前記磁性体コアが対向する端部の上面に磁性体を載置し、前記非接触ＩＣカード用アンテナは、前記電界通信用アンテナの前記第１及び第２の金属面電極の間に配置され、且つ前記磁性体コアが対向する端部の前記磁性体が前記第１の金属面電極の前記スリットに臨設されることを特徴とする統合アンテナ。
【００２２】
（７）非接触ＩＣカード用アンテナと電界通信用アンテナからなる統合アンテナであって、前記電界通信用アンテナは、スリットを備えた第１の金属面電極と、誘電体と、第２の金属面電極との順に重ねた積層構造を有し、前記第１、第２の金属面電極が前記誘電体を介して所定の間隔で配置され、前記非接触ＩＣカード用アンテナは、コイルを巻かれた複数の磁性体コアを対向位置に配置し、前記磁性体コアが対向する端部の上面にＬＣ共振器を載置し、前記非接触ＩＣカード用アンテナが、前記電界通信用アンテナの前記第１及び第２の金属面電極の間に配置され、且つ前記水平コアが対向する端部の前記ＬＣ共振器が前記第１の金属面電極の前記スリットに臨設されることを特徴とする統合アンテナ。
【００２３】
（８）前記（１）乃至（７）のいずれか１項に記載の電界通信用アンテナと非接触ＩＣカード用アンテナからなる統合アンテナであって、前記電界通信用アンテナは、前記スリットを備えた第１の金属面電極が、着脱可能な構造を更に有することを特徴とする統合アンテナ。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、非接触ＩＣカード用アンテナ或いはＲＦＩＤ用アンテナと電界通信用アンテナを同一位置に配置することで、顧客の利便性を損なわず、且つ其々のアンテナが相互の通信を阻害することなく良好な通信環境を確保した統合アンテナを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】（ａ）本実施例に係る統合アンテナの構成図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図、（ｃ）非接触ＩＣカード用アンテナの構造例を示す図、（ｄ）非接触ＩＣカード用アンテナの構造例を示す図、（ｅ）非接触ＩＣカード用アンテナの構造例を示す図
【図２】（ａ）本実施例に係る統合アンテナを分割構造とした構成図、（ｂ）Ｂ−Ｂ断面図
【図３】（ａ）本実施例に係る統合アンテナのかざし部の正面図、（ｂ）電界通信用アンテナの電極間容量を考慮した構成を示すＣ−Ｃ断面図、（ｃ）電界通信用アンテナの電極間容量を下げる電極構造を示す断面図、（ｄ）電界通信用アンテナの電極間容量を下げる別の電極構造を示す断面図
【図４】本実施例に係る統合アンテナの電界通信用アンテナのかざし部を着脱構造とする構成図
【図５】本実施例に係る統合アンテナの非接触ＩＣカード用アンテナに平行コアと開口部に磁性体を設けた構成図
【図６】本実施例に係る統合アンテナの非接触ＩＣカード用アンテナに平行コアと開口部に共振器を設けた構成図
【図７】本実施例に係る統合アンテナの電極間容量を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を実施するための形態を、図面に基づいて詳しく説明する。
【実施例】
【００２７】
図１は、本実施例に係る統合アンテナ１の構成図で、電界通信用アンテナ５の電極間に配置され、非接触ＩＣカード或いはＲＦＩＤタグに使用可能な非接触ＩＣカード用アンテナ２が、対構造のＬ字状の左右コア（磁性体）２ａ，２ｂにコイル２ｃを巻き、コア先端の放出面２ｄから磁界Ｈを放出するように構成されている。
【００２８】
この非接触ＩＣカードとＲＦＩＤタグに使用可能な非接触ＩＣカード用アンテナ２の構造において、本実施例では対構造の左右コア磁性体２ａ，２ｂの形状については、後述する平行な磁性体コア７を対向配置した対構造を基本構成とするが、垂直磁界発生に最適な構造である特開２００７−０８１６４７号公報に開示されている垂直磁界センサシステムの技術原理を応用したＬ字状のコアを用いて説明する。
【００２９】
図１（ａ）は電界通信用アンテナ５の上部電極５ａの中央に形成されたスリット４の開口部に、図１（ｂ）の断面図に示すように、向かい合わせに配置されたＬ字状の左右磁性体コア２ａ，２ｂの先端の放出面２ｄから、磁界Ｈが放出される構成となっている。電界通信用アンテナ５の上部電極５ａに設けられたスリット４の開口部から同相の磁界が発生するように、Ｌ字状の左右磁性体コア２ａ，２ｂに巻かれたコイル２ｃに流れる電流値が同一で、電流の流れる方向が逆相となるようにコイル２ｃが巻かれている。この非接触ＩＣカード用アンテナ２を誘電体６内配置することで、電界通信用アンテナ５の金属面電極５ａ，５ｂの影響を受けることがなく、逆に電界通信用アンテナ５の金属面電極５ａ，５ｂの影像効果により、コイル軸方向に磁界Ｈが更に強く誘導される利点ある。
【００３０】
図１（ｃ）、図１（ｄ）、図１（ｅ）は非接触ＩＣカードアンテナの構造例を示すもので、図１（ｃ）は非接触ＩＣカード用アンテナの基本構造である平行な左右磁性体コア７ａ，７ｂに、コイル７ｃを巻いた構造で影像効果を利用する場合には、図１（ｅ）と同じように対向面の間に金属が挟みこまれる構造となる。
【００３１】
平行な左右磁性体コア７ａ，７ｂによる磁界の発生は、上面の放出面７ｄから垂直磁界Ｈが放出される構造で、実際の印刷による薄膜アンテナを形成する場合、Ｌ字状の磁性体コア２を形成することは困難であるため、平行な磁性体コア７をパターン成形した薄膜アンテナを使用する。
【００３２】
図１（ｄ）は非接触ＩＣカード用アンテナ２のＬ字状の左磁性体コア２ａ、右磁性体コア２ｂとコイル２ｃの構造で、用途に合わせて左右磁性体コア２ａ，２ｂのＬ字状の放出面２ｄにコイル２ｃを巻かない構造を示している。
【００３３】
図１（ｅ）は向かい合わせたＬ字状の左右磁性体コア２ａ，２ｂにコイル２ｃを巻きつけ、その下面及び垂直に立ち上がった磁性体コアの間に金属層２ｆを挟み込んだ構造の非接触ＩＣカード用アンテナ２である。
【００３４】
非接触ＩＣカード用アンテナ２の磁性体コアの構造は、ＩＣカードやＲＦＩＤタグの種類に応じて上述の磁性体コアから選択可能である。
【００３５】
非接触ＩＣカード用アンテナ２は、電界通信用アンテナ５の電極間に挟み込むように配置し、電界通信の上部電極５ａの上面のかざし部（表面材）３の中央には、渦電流の発生を防止するために貫通孔ではないスリット４が設けられている。非接触ＩＣカード用アンテナ２の磁力の放出面２ｄは、このかざし部３に設けられたスリット４の開口部に位置している。
【００３６】
上述の構成としたことで、非接触ＩＣカード用アンテナ２の下部と上部に、電界通信用アンテナ５の電極５ａ，５ｂの金属面が配置されていても、非接触ＩＣカード用アンテナ２の放出面２ｄから発生した磁界Ｈは、遮蔽されることなく電界通信用アンテナ５のスリット４から垂直方向へと放出され、かざし部３の側面へ回り込むような磁界Ｈを形成し、かざし部３にＩＣカードとの通信に必要な磁界Ｈを発生させて、ＩＣカードとの通信を良好に保つことができる。
【００３７】
また、非接触ＩＣカード用アンテナ２の磁界の放出面２ｄが、平面状に形成された従来の非接触ＩＣカード用アンテナよりも小型であり、近傍に金属面が有っても磁界Ｈが遮断されることなく磁界Ｈが循環するようにして、電界通信のかざし部３のスリット４の開口部を小さくすることができる。即ち電界通信用アンテナ５の人体との接触面に占める非接触ＩＣカード用アンテナ２の占有面積を小さく抑えることで、電界通信用アンテナ５の通信感度の低下を防ぐことができる。
【００３８】
また、電界通信用アンテナ５の上面に非接触ＩＣカード用アンテナ２が載置されていないため、非接触ＩＣカード用アンテナ２による障害容量が発生しないので、非接触ＩＣカード用アンテナ２が電界通信の通信障壁となることはない。
【００３９】
電界通信用アンテナ５は、特許文献５に記述されているように電極間容量を低くすることが望まれるが、上述した図１（ｂ）に示す構成では、非接触ＩＣカード用アンテナ２のコイル２ｃと電極５ａ，５ｂとの間のギャップの間隔ｄが小さいため電極間の容量が増す可能性がある。この電極間容量を下げるには、電極間に配置される非接触ＩＣカード用アンテナ２の形状ごとに電極５ａ，５ｂの間隔ｄを広げて電極間容量を調整する必要がある。
【００４０】
この問題の解決方法として図２に示すように、非接触ＩＣカード用アンテナ２の配置位置と電界通信用アンテナ５とを分割し、積層構造とすることで非接触ＩＣカード用アンテナ２の形状ごとに電極５ａ，５ｂの間隔を広げて電極間容量を調整する必要のない電界通信用アンテナ５を形成することができる。
【００４１】
図２（ａ）は、電界通信用アンテナ５のかざし部３の構成で、図１（ａ）のかざし部３と同一の構成である。
【００４２】
図２（ｂ）に示すように、電界通信用アンテナ５のかざし部３にスリット４の開口部が形成された上部電極５ａと、下部電極５ｂ間に非接触ＩＣカード用アンテナ２を配置し、非接触ＩＣカード用アンテナ２の下側に第３の中央部電極５ｃを設けた三層の積層構造となっている。上部電極５ａと中央の電極５ｃとは結線されているため同電位であり、この電極５ａ、５ｃ間に非接触ＩＣカード用アンテナ２を配置しても電界通信の通信障壁となることはない。また中央部電極５ｃと下部電極５ｂの間に誘電体６を挿入し、電界通信用アンテナ５の最適な電極間容量となる電極間距離ｄを設定することが可能で、顧客の仕様に合わせた非接触ＩＣカード用アンテナ２の形状を選択できる。
【００４３】
図３はアンテナ下部に影像効果を生む金属面を配置する非接触ＩＣカード用アンテナ２の構成と、電界通信用アンテナ５の最適な容量特性を考慮した統合アンテナ１の構成を示している。
【００４４】
図３（ａ）に示す統合アンテナ１の構成では、電界通信用アンテナ５のかざし部の構造を同一にして、顧客の仕様に合わせたＬ字状の非接触ＩＣカード用アンテナ２と電界アンテナ５の下部構造を変えた電界アンテナ５の組み合わせを示す。
【００４５】
図３（ｂ）に示す統合アンテナ１のＣ−Ｃ断面図の構成は、非接触ＩＣカード用アンテナ２の設置領域に、誘電体６と下部電極５ｂを設けて非接触ＩＣカード用アンテナ２と電界通信用アンテナ５を一体化したユニットを配置した構成で、顧客の仕様に合わせてユニット単位で交換できる構成を示す。
【００４６】
図３（ｃ）に示す統合アンテナ１のＣ−Ｃ断面図の構成は、非接触ＩＣカード用アンテナ２の周辺領域に、誘電体６と下部電極５ｂを配置した環状構成で、非接触ＩＣカード用アンテナ２の下部には孔が空いた構造で、使用するＩＣカードやＲＦＩＤタグに合わせて非接触ＩＣカード用アンテナ２の交換が容易な構成となっている。
【００４７】
図３（ｄ）に示す統合アンテナ１のＣ−Ｃ断面図の構成は、非接触ＩＣカード用アンテナ２の下部に影像効果を生む金属面２ｆを配置した構成と、異種積層構造の電極間容量を下げるために電界通信用アンテナ５の電極間隔ｄを広げて電極間容量の低減を図る構成である。
【００４８】
図３に示す非接触ＩＣカード用アンテナ２の下部に影像効果を生む金属面２ｆを配置する構成は、上部電極５ａと下部電極５ｂ、或いは金属面２ｆとの間に非接触ＩＣカード用アンテナ２を挟み込まれることで、上下の金属面の多面影像効果によりコイル軸方向に磁界が更に強く誘導される構成となり、多面影像方式の高感度の非接触ＩＣカード用アンテナ２を装備した統合アンテナ１を提供することができる。
【００４９】
図４は電界通信用アンテナ５のかざし部３が、上部電極５ａに形成されたスリット４の幅が均一な形状を持ち、上部電極５ａを含めて着脱可能な構造の統合アンテナ１の構成を示し、ユニット化した非接触ＩＣカード用アンテナ２と電界アンテナ５の下部構造を、顧客の仕様に合わせて変更することができる。
【００５０】
図４（ａ）は、統一された着脱可能な電界通信用アンテナ５の上面に非接触ＩＣカード用アンテナ２の開口部のない平面状のかざし部３で、上部電極５ａが形成されている裏面と断面である。かざし部３の上部電極５ａには、等幅のスリット４が設けられている。
【００５１】
図４（ｂ）は、非接触ＩＣカード用アンテナ２の磁力の放出面２ｄと同一の高さまで均一に誘電体６を封入した電界通信用アンテナ５の下部構造で、ユニット化した下部構造、顧客の仕様に合わせて変更することができる構成である。尚、この非接触ＩＣカードアンテナ２の磁力Ｈの放出面２ｄと同一の高さまで均一に誘電体６を封入した電界通信用アンテナ５の下部構造は、単独で非接触ＩＣカード用アンテナ２として機能可能である。
【００５２】
図４（ｃ）は、着脱可能な電界通信用アンテナ５のかざし部３と、顧客の仕様に基づき配置するユニット化された非接触ＩＣカード用アンテナ２と電界通信用アンテナ５の下部構造との組み合わせである。ユニット化された非接触ＩＣカード用アンテナ２と電界アンテナ５の下部構造に対して、電界通信用アンテナ５のかざし部３を組み合わせると、非接触ＩＣカード用アンテナ２として機能すると共に、電界通信用アンテナ５としても機能するような統合アンテナ１を構成できる。
【００５３】
図４に示した統合アンテナ１の構成は、顧客の仕様に基づきユニット化された複数の電界通信用アンテナ５の下部構造を形成し、電界通信用アンテナ５のかざし部３と上部電極５ａの形状を変更することなく、ユニット化された非接触ＩＣカード用アンテナ２と電界通信用アンテナ５の下部構造を組み替えることで、多種多様な顧客の要求に対応可能な構成の統合アンテナ１を提供することができる。
【００５４】
また、顧客に対して既に非接触ＩＣカード用アンテナ２と電界通信用アンテナ５の下部構造からなるユニットを提供後であっても、顧客のニーズに応じて電界通信用アンテナ５のかざし部３と上部電極５ａを後付けすることもできる。
【００５５】
図５に示す非接触ＩＣカード用アンテナ２の構造は、図１（ｃ）に示した基本構造である軸方向が平行な磁性体コア７ａ，７ｂにコイル７ｃを巻いた構成で、電界通信用アンテナ５の金属面電極５ａ，５ｂと、電界通信用アンテナ５のかざし部３のスリット４には、平行コア７ａ，７ｂの磁界の放出面７ｄ上に、板状磁性体８を其々の磁性体コアの放出面７ｄに載置した非接触ＩＣカード用アンテナ２の構成である。
【００５６】
Ｌ字状のコア２ａ，２ｂを対向位置に配置し対構造とした場合と同様に、平行磁性体コア７ａ，７ｂを対構造とした場合も、電界通信用アンテナ５のかざし部３のスリット４に載置された板状磁性体８の上部開放面から磁界が垂直方向に放出される構成となり、かざし部３の側面から平行磁性体コア７ａ，７ｂの他方の端部に回り込む磁界Ｈを形成する。
【００５７】
また、非接触ＩＣカード用アンテナ２の下部、及び平行磁性体コア７ａ，７ｂの対抗面の間に金属面２ｆを配置し、電界通信用アンテナ５の上部電極５ａとの間で、上下から影像効果を生む金属面で挟み込む構造とすることで、金属面の多面影像効果によりコイル軸方向に磁界Ｈが更に誘導されて強くなる構成となり、電界通信用アンテナ５の電極間に多面影像方式の高感度の非接触ＩＣカード用アンテナ２を装備した統合アンテナ１を提供できる。
【００５８】
図６は、上述の図５で説明した多面影像方式の高感度の非接触ＩＣカード用アンテナ２の構成において、電界通信用アンテナ５のかざし部３のスリット４に載置された板状の磁性体８に替わり、平面コイルによるＬＣ共振器９を設けて、放出される垂直磁界Ｈを更に強くする構成である。
【００５９】
また、図１〜６で説明した統合アンテナ１は、図４に示した電界通信用アンテナ５のかざし部３が着脱可能な構造を有することで、単一仕様のかざし部３に対し図１〜６で説明した非接触ＩＣカード用アンテナ２と電界通信用アンテナ５の下部構造をユニット化して組み替えることで、多種多様な顧客の要求に対応可能な構成の統合アンテナ１を提供することができる。
【００６０】
一般的に電界通信用アンテナ５は、電極間容量を低く抑えることが望まれるが、電界通信用アンテナの電極間に発生する平行板コンデンサの容量Ｃは、電界通信用アンテナの金属面電極の面積Ｓに誘電体の誘電率εをかけて電極間距離ｄで割った値Ｃ＝εＳ／ｄで求められる。
【００６１】
図７は統合アンテナ１の電極間容量を示す算出例である。図７（ａ）は電界通信用アンテナ５の単独の容量Ｃ１、電極の面積Ｓ１、誘電体の誘電率ε、電極間の距離ｄ１とすると、容量Ｃ１の値は、Ｃ１＝εＳ１／ｄ１で求められる。
【００６２】
図７（ｂ）は電界通信用アンテナ５に非接触ＩＣカード用アンテナ２を内蔵した異種積層構造の電極間容量の場合で、総容量Ｃｃ、かざし部３の上部電極５ａの面積Ｓ２、上部電極５ａと下部電極５ｂの間の距離ｄ２、非接触ＩＣカード用アンテナ２の容量Ｃｘ、非接触ＩＣカード用アンテナ２の下部の面積Ｓ３と下部電極５ｂとの距離ｄ３、非接触ＩＣカード用アンテナ２の下部の容量Ｃ３とすると、非接触ＩＣカード用アンテナ２下部の容量Ｃ３の値は、Ｃ３＝εＳ３／ｄ３で求められ、また総容量Ｃｃの値は、Ｃｃ＝εＳ２／ｄ２＋Ｃ３Ｃｘ／（Ｃ３＋Ｃｘ）で求められる。
【００６３】
従って、非接触ＩＣカード用アンテナ２が占める空間の影響で電界通信用アンテナ５の総容量Ｃｃが変化した時は、その容量に合う分の金属面電極の距離ｄや電極の大きさ、誘電体６の種類や大きさ或いは配置を変えて容量の調整を行うことが可能な構造で、電界通信用アンテナ５が単独に存在した場合と同一の容量、即ちＣ１＝Ｃｃとなるように其々の電極間距離ｄ２、ｄ３を調整することで、非接触ＩＣカード用アンテナ２を内蔵しても電界通信に影響を与えない統合アンテナ１を提供することができる。
【００６４】
以上、非接触ＩＣカード用アンテナと電界通信用アンテナを同一位置に配置した場合、非接触ＩＣカード用アンテナとＩＣカードとの通信が、相互に干渉し通信を阻害するという問題の解決を目的として、電界通信用アンテナの電極間に非接触ＩＣカード用アンテナを配置することで、其々のアンテナが互いに影響することなく良好な通信を確保できる統合アンテナを提供することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１ 統合アンテナ
２ 非接触ＩＣカード用アンテナ
２ａ 左磁性体コア
２ｂ 右磁性体コア
２ｃ コイル
２ｄ 放出面
２ｆ 金属層
３ かざし部（第１の金属面電極に対応）
４ スリット
５ 電界通信用アンテナ
５ａ 電極（第１の金属面電極に対応）
５ｂ 電極（第２の金属面電極に対応）
５ｃ 電極（第３の金属面電極に対応）
６ 誘電体
７ 平行磁性体コア
７ａ 左磁性体コア
７ｂ 右磁性体コア
７ｃ コイル
７ｄ 放出面
８ 板状磁性体
９ 保護材
Ｃ 容量
Ｓ 電極面積
ｄ 距離（所定の間隔に対応）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電界通信用アンテナと非接触ＩＣカード用アンテナからなる統合アンテナであって、
前記電界通信用アンテナは、スリットを備えた第１の金属面電極と、誘電体と、第２の金属面電極との順に重ねられた積層構造を有し、前記第１、第２の金属面電極が前記誘電体を介して所定の間隔で配置され、
前記非接触ＩＣカード用アンテナは、コイルが巻かれた複数の磁性体コアを対向位置に配置した構成で、前記電界通信用アンテナの前記第１及び第２の金属面電極の間に配置され、且つ前記磁性体コアの対向した端部の放出面が前記第１の金属面電極の前記スリットに臨設されることを特徴とする統合アンテナ。
【請求項２】
前記非接触ＩＣカード用アンテナが、前記コイルを巻かれた磁性体コアの下部に接する金属層を更に有することを特徴とする請求項１記載の統合アンテナ。
【請求項３】
対向位置に配置された前記磁性体コアに巻かれた前記コイルに流れる電流が、其々の前記磁性体コアの前記放出面から同相の磁界を発生させるため、互いに逆相方向に前記電流が流れるように前記コイルが接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の統合アンテナ。
【請求項４】
対称位置に配置された前記磁性体コアの対向した端部の形状が、Ｌ字状に垂直あるいは直角に立ち上がる部分から成ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の統合アンテナ。
【請求項５】
電界通信用アンテナと非接触ＩＣカード用アンテナからなる統合アンテナであって、
前記電界通信用アンテナは、スリットを備えた第１の金属面電極と、該第１の金属面電極と導線で接続された第３の金属面電極と、誘電体と、第２の金属面電極との順に重ねられた積層構造を有し、
前記第３の金属面電極と前記第２の金属面電極が前記誘電体を介して所定の間隔で配置され、
前記非接触ＩＣカード用アンテナが、コイルを巻かれた複数の磁性体コアを対向位置に配置した構成で、前記電界通信用アンテナの前記第１及び第３の金属面電極の間に配置され、且つ前記複数の磁性体コアの対向した端部の放出面が、前記第１の金属面電極の前記スリットに臨設されることを特徴とする統合アンテナ。
【請求項６】
電界通信用アンテナと非接触ＩＣカード用アンテナからなる統合アンテナであって、
前記電界通信用アンテナは、スリットを備えた第１の金属面電極と、誘電体と、第２の金属面電極との順に重ねられた積層構造を有し、前記第１、第２の金属面電極が前記誘電体を介して所定の間隔で配置され、
前記非接触ＩＣカード用アンテナは、コイルを巻かれた複数の磁性体コアを対向位置に配置した構成で、前記磁性体コアが対向する端部の上面に磁性体を載置し、
前記非接触ＩＣカード用アンテナは、前記電界通信用アンテナの前記第１及び第２の金属面電極の間に配置され、且つ前記磁性体コアが対向する端部の前記磁性体が前記第１の金属面電極の前記スリットに臨設されることを特徴とする統合アンテナ。
【請求項７】
非接触ＩＣカード用アンテナと電界通信用アンテナからなる統合アンテナであって、
前記電界通信用アンテナは、スリットを備えた第１の金属面電極と、誘電体と、第２の金属面電極との順に重ねた積層構造を有し、前記第１、第２の金属面電極が前記誘電体を介して所定の間隔で配置され、
前記非接触ＩＣカード用アンテナは、コイルを巻かれた複数の磁性体コアを対向位置に配置し、前記磁性体コアが対向する端部の上面にＬＣ共振器を載置し、
前記非接触ＩＣカード用アンテナが、前記電界通信用アンテナの前記第１及び第２の金属面電極の間に配置され、且つ前記水平コアが対向する端部の前記ＬＣ共振器が前記第１の金属面電極の前記スリットに臨設されることを特徴とする統合アンテナ。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電界通信用アンテナと非接触ＩＣカード用アンテナからなる統合アンテナであって、
前記電界通信用アンテナは、前記スリットを備えた第１の金属面電極が、着脱可能な構造を更に有することを特徴とする統合アンテナ。
【請求項１】
電界通信用アンテナと非接触ＩＣカード用アンテナからなる統合アンテナであって、
前記電界通信用アンテナは、スリットを備えた第１の金属面電極と、誘電体と、第２の金属面電極との順に重ねられた積層構造を有し、前記第１、第２の金属面電極が前記誘電体を介して所定の間隔で配置され、
前記非接触ＩＣカード用アンテナは、コイルが巻かれた複数の磁性体コアを対向位置に配置した構成で、前記電界通信用アンテナの前記第１及び第２の金属面電極の間に配置され、且つ前記磁性体コアの対向した端部の放出面が前記第１の金属面電極の前記スリットに臨設されることを特徴とする統合アンテナ。
【請求項２】
前記非接触ＩＣカード用アンテナが、前記コイルを巻かれた磁性体コアの下部に接する金属層を更に有することを特徴とする請求項１記載の統合アンテナ。
【請求項３】
対向位置に配置された前記磁性体コアに巻かれた前記コイルに流れる電流が、其々の前記磁性体コアの前記放出面から同相の磁界を発生させるため、互いに逆相方向に前記電流が流れるように前記コイルが接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の統合アンテナ。
【請求項４】
対称位置に配置された前記磁性体コアの対向した端部の形状が、Ｌ字状に垂直あるいは直角に立ち上がる部分から成ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の統合アンテナ。
【請求項５】
電界通信用アンテナと非接触ＩＣカード用アンテナからなる統合アンテナであって、
前記電界通信用アンテナは、スリットを備えた第１の金属面電極と、該第１の金属面電極と導線で接続された第３の金属面電極と、誘電体と、第２の金属面電極との順に重ねられた積層構造を有し、
前記第３の金属面電極と前記第２の金属面電極が前記誘電体を介して所定の間隔で配置され、
前記非接触ＩＣカード用アンテナが、コイルを巻かれた複数の磁性体コアを対向位置に配置した構成で、前記電界通信用アンテナの前記第１及び第３の金属面電極の間に配置され、且つ前記複数の磁性体コアの対向した端部の放出面が、前記第１の金属面電極の前記スリットに臨設されることを特徴とする統合アンテナ。
【請求項６】
電界通信用アンテナと非接触ＩＣカード用アンテナからなる統合アンテナであって、
前記電界通信用アンテナは、スリットを備えた第１の金属面電極と、誘電体と、第２の金属面電極との順に重ねられた積層構造を有し、前記第１、第２の金属面電極が前記誘電体を介して所定の間隔で配置され、
前記非接触ＩＣカード用アンテナは、コイルを巻かれた複数の磁性体コアを対向位置に配置した構成で、前記磁性体コアが対向する端部の上面に磁性体を載置し、
前記非接触ＩＣカード用アンテナは、前記電界通信用アンテナの前記第１及び第２の金属面電極の間に配置され、且つ前記磁性体コアが対向する端部の前記磁性体が前記第１の金属面電極の前記スリットに臨設されることを特徴とする統合アンテナ。
【請求項７】
非接触ＩＣカード用アンテナと電界通信用アンテナからなる統合アンテナであって、
前記電界通信用アンテナは、スリットを備えた第１の金属面電極と、誘電体と、第２の金属面電極との順に重ねた積層構造を有し、前記第１、第２の金属面電極が前記誘電体を介して所定の間隔で配置され、
前記非接触ＩＣカード用アンテナは、コイルを巻かれた複数の磁性体コアを対向位置に配置し、前記磁性体コアが対向する端部の上面にＬＣ共振器を載置し、
前記非接触ＩＣカード用アンテナが、前記電界通信用アンテナの前記第１及び第２の金属面電極の間に配置され、且つ前記水平コアが対向する端部の前記ＬＣ共振器が前記第１の金属面電極の前記スリットに臨設されることを特徴とする統合アンテナ。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電界通信用アンテナと非接触ＩＣカード用アンテナからなる統合アンテナであって、
前記電界通信用アンテナは、前記スリットを備えた第１の金属面電極が、着脱可能な構造を更に有することを特徴とする統合アンテナ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−４４５９２（Ｐ２０１２−４４５９２Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８６１６３（Ｐ２０１０−１８６１６３）
【出願日】平成２２年８月２３日（２０１０．８．２３）
【出願人】（５９９１５４６６３）株式会社スマート (18)
【出願人】（３０７００３７７７）株式会社日本コンラックス (140)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２３日（２０１０．８．２３）
【出願人】（５９９１５４６６３）株式会社スマート (18)
【出願人】（３０７００３７７７）株式会社日本コンラックス (140)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]