JP2017175246A - アンテナ装置及びこれを備える携帯無線機器 - Google Patents

Abstract

【課題】金属層で覆われていても正しく通信することが可能なアンテナ装置を提供する。【解決手段】金属層３０と、基板２０と、基板２０に巻回されたソレノイドコイルＣ１〜Ｃ４とを備え、ソレノイドコイルＣ１〜Ｃ４を構成する導体パターン４１〜４５，５１〜５４によってスパイラルコイルＣ０が形成される。スパイラルコイルＣ０は、金属層３０によって覆われている。本発明によれば、スパイラルコイルＣ０とソレノイドコイルＣ１〜Ｃ４が組み合わされた構成を有していることから、磁束をソレノイドコイルＣ１〜Ｃ４からスパイラルコイルＣ０へと吸い込むことができる。これにより、金属層３０で覆われていても正しく通信することが可能となる。また、金属層３０が携帯無線機器の筐体の一部を構成する場合であっても、アンテナ装置を配置する位置に制約が少なくなる。【選択図】図１

Description

本発明はアンテナ装置及びこれを備える携帯無線機器に関し、特に、ソレノイドコイルとスパイラルコイルを含むアンテナ装置及びこれを備える携帯無線機器に関する。

近年、スマートフォン等の携帯無線機器にはＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification：電波による個体識別）システムが搭載されており、そのための通信手段としてリーダ・ライタ等と近距離無線通信を行うためのアンテナ装置が搭載されている。この種のアンテナ装置としては、例えば特許文献１に記載されたアンテナ装置が知られている。

特開２００７−１２６８９号公報

一方、近年においては、薄型化、軽量化、落下等の衝撃に対する耐久性、デザイン性等を考慮して、金属製の筐体を用いた携帯無線機器が増えている。しかしながら、特許文献１に記載されたアンテナ装置を金属筐体に覆われる位置に配置すると、金属筐体が磁束に対するシールドとなり、正しく通信することができなくなってしまう。このため、金属筐体で覆われない位置にアンテナ装置を配置する必要があり、設計自由度が大きく制限されるという問題があった。

したがって、本発明の目的は、金属層で覆われていても正しく通信することが可能なアンテナ装置及びこれを備える携帯無線機器を提供することである。

本発明によるアンテナ装置は、金属層と、基板と、前記基板に巻回されたソレノイドコイルと、を備え、前記ソレノイドコイルを構成する導体パターンによってスパイラルコイルの少なくとも一部が形成され、前記スパイラルコイルの少なくとも一部が前記金属層によって覆われていることを特徴とする。

また、本発明による携帯無線機器は、上記のアンテナ装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、スパイラルコイルとソレノイドコイルが組み合わされた構成を有していることから、磁束をソレノイドコイルからスパイラルコイルへと吸い込むことができる。これにより、金属層で覆われていても正しく通信することが可能となる。また、金属層が携帯無線機器の筐体の一部を構成する場合であっても、アンテナ装置を配置する位置に制約が少なくなる。

本発明において、前記スパイラルコイルは、前記基板から見て前記金属層とは反対側に位置することが好ましい。これによれば、金属層を迂回してソレノイドコイルに吸い込まれた磁束の多くがスパイラルコイルを通過することから、通信距離を伸ばすことが可能となる。

本発明によるアンテナ装置は、前記ソレノイドコイルの内径部に配置された磁性体をさらに備えることが好ましい。これによれば、より多くの磁束がソレノイドコイルに吸い込まれることから、通信距離を伸ばすことが可能となる。

本発明において、前記基板は、前記スパイラルコイルの内径部を定義する多角形領域を有し、前記ソレノイドコイルは、前記多角形領域を構成する第１の辺に沿って配置されていることが好ましい。この場合、前記多角形領域は、ソレノイドコイルが配置されない第２の辺を有し、平面視で前記第１の辺から前記金属層の対応する端部までの距離は、前記第２の辺から前記金属層の対応する端部までの距離よりも短いことが好ましい。これによれば、ソレノイドコイルから金属層の対応する端部までの距離が短くなることから、より多くの磁束をソレノイドコイルに吸い込むことが可能となる。

本発明において、前記金属層は前記スパイラルコイルの全体を覆っていても構わない。これによれば、金属層にスリットなどを形成する必要がなくなるとともに、アンテナ装置を配置する位置の自由度が高くなる。或いは、前記金属層にはスリットが設けられており、前記スリットは、平面視で前記スパイラルコイルの内径部と重なっていても構わない。これによれば、金属層が磁束を強めるアクセラレータとして機能することから、通信距離を大幅に伸ばすことが可能となる。

このように、本発明によれば、アンテナ装置が金属層で覆われていても正しく通信することが可能となる。

図１は、本発明の第１の実施形態によるアンテナ装置１０Ａの構成を示す略平面図である。 図２（ａ）は図１に示すＡ−Ａ線に沿った略断面図であり、図２（ｂ）は図１に示すＢ−Ｂ線に沿った略断面図である。 図３は、アンテナ装置１０Ａに磁性体を追加した第１の例を示す断面図である。 図４は、アンテナ装置１０Ａに磁性体を追加した第２の例を示す断面図である。 図５は、アンテナ装置１０Ａに磁性体を追加した第３の例を示す断面図である。 図６は、アンテナ装置１０Ａに磁性体を追加した第４の例を示す断面図である。 図７は、ソレノイドコイルＣ１〜Ｃ４の巻回数を増やした例を示す平面図である。 図８は、スパイラルコイルＣ０の巻回数を増やした例を示す平面図である。 図９は、本発明の第２の実施形態によるアンテナ装置１０Ｂの構成を示す略平面図である。 図１０は、第２の実施形態における基板２０と金属層３０の好ましい位置関係を説明するための平面図である。 図１１は、本発明の第３の実施形態によるアンテナ装置１０Ｃの構成を示す略平面図である。 図１２は、第３の実施形態における基板２０と金属層３０の好ましい位置関係を説明するための平面図である。 図１３は、本発明の第４の実施形態によるアンテナ装置１０Ｄの構成を示す略平面図である。 図１４は、第４の実施形態における基板２０と金属層３０の好ましい位置関係を説明するための平面図である。 図１５は、本発明の第５の実施形態によるアンテナ装置１０Ｅの構成を示す略平面図である。 図１６は、第５の実施形態における基板２０と金属層３０の好ましい位置関係を説明するための平面図である。 図１７は、本発明の第６の実施形態によるアンテナ装置１０Ｆの構成を示す略平面図である。 図１８は、本発明の第７の実施形態によるアンテナ装置１０Ｇの構成を示す略平面図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明のいくつかの実施形態について詳細に説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態によるアンテナ装置１０Ａの構成を示す略平面図である。また、図２（ａ）は図１に示すＡ−Ａ線に沿った略断面図であり、図２（ｂ）は図１に示すＢ−Ｂ線に沿った略断面図である。

図１、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、本実施形態によるアンテナ装置１０Ａは、ＰＥＴ樹脂などからなる基板２０と、基板２０を覆う金属層３０と、基板２０の一方の表面２１に形成された導体パターン４１〜４５と、基板２０の他方の表面２２に形成された導体パターン５１〜５４とを備えている。

図１及び図２（ｂ）に示すように、導体パターン４１〜４５の所定の端部と、導体パターン５１〜５４の所定の端部は、基板２０を貫通するスルーホール導体ＴＨによって接続されている。例えば、導体パターン５１の一端はスルーホール導体ＴＨによって導体パターン４１の一端に接続され、導体パターン５１の他端はスルーホール導体ＴＨによって導体パターン４２の一端に接続される。

図１に示すように、導体パターン４１〜４４はＸ方向に延在する部分を有しており、Ｘ方向における端部同士が導体パターン５１又は５３によって接続される。例えば、導体パターン４１の右側端部は、導体パターン５１を介して、導体パターン４２の左側端部に接続される。また、導体パターン４３の左側端部は、導体パターン５３を介して、導体パターン４４の右側端部に接続される。

さらに、導体パターン４２〜４５はＹ方向に延在する部分を有しており、Ｙ方向における端部同士が導体パターン５２又は５４によって接続される。例えば、導体パターン４２の下側端部は、導体パターン５２を介して、導体パターン４３の上側端部に接続される。また、導体パターン４４の上側端部は、導体パターン５４を介して、導体パターン４５の下側端部に接続される。

導体パターン４１，４５の端部は、それぞれアンテナ装置１０Ａの端子電極６１，６２を構成する。端子電極６１，６２は、携帯無線機器に内蔵された図示しないＲＦ回路に接続される。これにより、本実施形態によるアンテナ装置１０Ａは、例えば１３．５６ＭＨｚの周波数で送受信を行う近距離無線通信に用いることができる。

金属層３０は、例えばアンテナ装置１０Ａを内蔵する携帯無線機器の筐体であり、本実施形態においては基板２０の全体を覆っている。特に、本実施形態においては、基板２０の他方の表面２２が金属層３０と対向する構成を有している。換言すれば、基板２０から見て導体パターン４１〜４５が金属層３０とは反対側に位置する構成を有している。

このような構造により、１つのスパイラルコイルＣ０と、４つのソレノイドコイルＣ１〜Ｃ４が形成され、これらは全て金属層３０によって覆われている。スパイラルコイルＣ０は、四角形の領域Ｒを内径部とする平面コイルであり、領域Ｒを構成する４つの辺Ｌ１〜Ｌ４に沿ってソレノイドコイルＣ１〜Ｃ４がそれぞれ設けられる。特に限定されるものではないが、本実施形態においては領域Ｒが略正方形である。

スパイラルコイルＣ０は、導体パターン４１〜４５によって構成され、その巻回方向は、端子電極６１を始点とした場合、一方の表面２１から見て時計回りである。

ソレノイドコイルＣ１は、Ｘ方向に延在する導体パターン４１，４２，５１及びこれらを接続するスルーホール導体ＴＨによって構成され、基板２０に１周半巻回されている。巻回方向は、端子電極６１を始点とした場合、領域Ｒから見て時計回りである。

ソレノイドコイルＣ２は、Ｙ方向に延在する導体パターン４２，４３，５２及びこれらを接続するスルーホール導体ＴＨによって構成され、基板２０に１周半巻回されている。巻回方向は、端子電極６１を始点とした場合、領域Ｒから見て時計回りである。

ソレノイドコイルＣ３は、Ｘ方向に延在する導体パターン４３，４４，５３及びこれらを接続するスルーホール導体ＴＨによって構成され、基板２０に１周半巻回されている。巻回方向は、端子電極６１を始点とした場合、領域Ｒから見て時計回りである。

ソレノイドコイルＣ４は、Ｙ方向に延在する導体パターン４４，４５，５４及びこれらを接続するスルーホール導体ＴＨによって構成され、基板２０に１周半巻回されている。巻回方向は、端子電極６１を始点とした場合、領域Ｒから見て時計回りである。

このように、４つのソレノイドコイルＣ１〜Ｃ４は、領域Ｒから見て互いに巻回方向が同じである。このため、図２（ａ）に示すように、リーダ・ライタから発せられた磁束φが金属層３０を迂回して基板２０の近傍に到達すると、４つのソレノイドコイルＣ１〜Ｃ４を介して領域Ｒに吸い込まれ、電流が誘起される。そして、ソレノイドコイルＣ１〜Ｃ４に流れる電流は互いに同方向であることから、端子電極６１，６２間には電流が流れ、電流に重畳された信号成分がＲＦ回路によって受信されることになる。

しかも、ソレノイドコイルＣ１〜Ｃ４に吸い込まれた磁束φの多くは、図２（ａ）に示すように基板２０の一方の表面２１側を通って周回するため、導体パターン４１〜４５からなるスパイラルコイルＣ０によっても電流が誘起される。スパイラルコイルＣ０によって生じる電流は、ソレノイドコイルＣ１〜Ｃ４によって生じる電流をさらに強めるため、端子電極６１，６２間にはより多くの電流が流れる。

尚、図２（ａ）に示すように、ソレノイドコイルＣ１〜Ｃ４に吸い込まれた磁束φの一部は、基板２０の他方の表面２２側、つまり金属層３０側を通って周回する。この点を考慮すれば、基板２０を裏返すことにより、基板２０から見て導体パターン４１〜４５が金属層３０側に位置するよう構成しても構わない。

これにより、金属層３０を迂回した磁束φが効率よく電流に変換されるため、基板２０の全面が金属層３０によって覆われているにもかかわらず、正しく通信を行うことが可能となる。

但し、他方の表面２２側の導体パターン５１〜５４については、流れる電流の方向が導体パターン４１〜４５に流れる電流の逆方向であることから、スパイラルコイルＣ０によって生成される磁束を打ち消す方向に作用する。しかしながら、各辺Ｌ１〜Ｌ４に沿って設けられた導体パターンの本数はいずれも３本であり、このうち２本には同方向に電流が流れ、残りの１本に逆方向の電流が流れるため、同方向に流れる電流が優勢となり、スパイラルコイルＣ０として正しく機能する。

図３〜図６は、アンテナ装置１０Ａに磁性体を追加したいくつかの例を示す断面図である。

図３は、ソレノイドコイルＣ１〜Ｃ４の内径部に磁性体８１を選択的に配置した例を示す。ソレノイドコイルＣ１〜Ｃ４の内径部に磁性体８１を追加すれば、より多くの磁束がソレノイドコイルＣ１〜Ｃ４に吸い込まれることから、通信距離を伸ばすことが可能となる。図３に示す例では、基板２０の他方の表面２２側に磁性体８１を設けているが、基板２０の一方の表面２１側に磁性体８１を設けても構わないし、一方の表面２１と他方の表面２２の両方に磁性体８１を設けても構わない。

図４は、ＰＥＴ樹脂などからなる基板２０の代わりに磁性樹脂シート２０Ａを用いた例を示す。磁性樹脂シート２０Ａは、導体パターン４１〜４５、５１〜５４を支持する基板として機能するとともに、磁路として機能する平面シート状の磁性体であり、磁性金属粉を樹脂バインダ中に分散させた磁性金属粉含有樹脂をシート状に加工したものである。

磁性金属粉には、パーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ合金）、スーパーパーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ合金）、センダスト（Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金）、Ｆｅ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｃｒ合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｓｉ合金等を用いることができる。また樹脂バインダには、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンスルフィド、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ポリアリレート、シリコン樹脂、ジアリルフタレート、ポリイミド等を用いることができる。磁性金属粉は、アスペクト比の大きな扁平形状であることが好ましい。アスペクト比の大きな扁平金属粉を用いれば、シートの厚み方向に扁平金属粉が重なるため、磁性樹脂シートの面方向の実効的な透磁率を高めることができる。

本例によれば、磁性樹脂シート２０Ａ自体が基板を構成していることから、部品点数を増やすことなく、より通信距離を伸ばすことが可能となる。

図５は、導体パターン４１〜４５を樹脂基板２３に形成し、導体パターン５１〜５４を別の樹脂基板２４に形成し、これら樹脂基板２３，２４によって磁性体８２を挟み込んだ例を示す。樹脂基板２３，２４の材料としては、ＰＥＴ樹脂などを用いることができる。一方、磁性体８２としては、例えば板状のフェライトなどを用いることができる。このような構成においても、図４に示した例と同様の効果を得ることができる。また、本例においては、磁性体８２を基板として使用しないため、任意の磁性材料を用いることが可能となる。

図６は、単一の樹脂基板２５を用い、これを折り曲げることによって磁性体８２を挟み込んだ例を示す。このように、単一の樹脂基板２５を用いた場合であっても、これを折り曲げることにより磁性体８２を挟み込むことができる。

図７及び図８は、スパイラルコイルＣ０又はソレノイドコイルＣ１〜Ｃ４の巻回数を増やした例を示す平面図である。

図７に示す例では、導体パターン４６〜４９、５５〜５８を追加することによって、２周半のソレノイドコイルＣ１〜Ｃ４を構成している。導体パターン４６〜４９は基板２０の一方の表面２１側に形成され、導体パターン５５〜５８は基板２０の他方の表面２２側に形成されている。

このように、ソレノイドコイルＣ１〜Ｃ４の巻回数については特に限定されるものではなく、図７に示すようにソレノイドコイルＣ１〜Ｃ４の巻回数を２周半としても構わないし、それ以上の巻回数としても構わない。また、ソレノイドコイルＣ１〜Ｃ４の巻回数が互いに同じであることも必須でなく、一部又は全部の巻回数が相違していても構わない。例えば、ソレノイドコイルＣ１、Ｃ３の巻回数が２周半であり、ソレノイドコイルＣ２、Ｃ４の巻回数が１周半であっても構わない。つまり、求められる特性や条件に応じて巻回数を設定すればよい。

図８に示す例では、ソレノイドコイルＣ１〜Ｃ４の外周にスパイラル状の導体パターン７１が追加されている。導体パターン７１は１ターンのスパイラルを構成し、その一端は、スルーホール導体ＴＨ及び裏面の導体パターン７２を介して導体パターン４５に接続されている。導体パターン７１の他端は、端子電極６２に接続されている。

このようなスパイラル状の導体パターン７１を追加すれば、インダクタンスが増大するため、通信距離をより拡大することが可能となる。つまり、図８に示す例では、各辺Ｌ１〜Ｌ４に沿って設けられた導体パターンの本数はいずれも４本であり、このうち３本には同方向に電流が流れ、残りの１本に逆方向の電流が流れるため、同方向に流れる電流がより優勢となる。追加するスパイラル状の導体パターンのターン数については特に限定されず、２ターン以上であっても構わないし、１ターン未満（例えば半ターン）であっても構わない。また、追加するスパイラル状の導体パターンをソレノイドコイルＣ１〜Ｃ４の外周部に形成することも必須でなく、内周部に形成しても構わない。

このように、本実施形態によるアンテナ装置１０Ａは、辺Ｌ１〜Ｌ４のそれぞれにソレノイドコイルＣ１〜Ｃ４が形成されていることから、金属層３０を迂回する磁束を全ての平面方向から吸い込むことができ、且つ、吸い込んだ磁束をスパイラルコイルＣ０に供給することができる。これにより、基板２０の全面が金属層３０によって覆われているにもかかわらず、正しく通信を行うことが可能となる。

＜第２の実施形態＞
図９は、本発明の第２の実施形態によるアンテナ装置１０Ｂの構成を示す略平面図である。

図９に示すように、本実施形態によるアンテナ装置１０Ｂは、ソレノイドコイルＣ２〜Ｃ４が削除されている点において、第１の実施形態によるアンテナ装置１０Ａと相違している。つまり、ソレノイドコイルＣ１を構成する要素については第１の実施形態によるアンテナ装置１０Ａと同一であるが、ソレノイドコイルＣ２〜Ｃ４を構成する導体パターン４３〜４５，５２〜５４が削除されており、その代わりに、導体パターン４２がそれ自体、スパイラル部分４２ｓを有している。スパイラル部分４２ｓの内周端は、スルーホール導体ＴＨ及び裏面の導体パターン５９を介して、導体パターン７３に接続されている。導体パターン７３は、端子電極６２に接続される。

このように、本発明において、スパイラルコイルＣ０の内径部となる領域Ｒの全ての辺Ｌ１〜Ｌ４に沿ってソレノイドコイルＣ１〜Ｃ４を形成することは必須でなく、一部の辺（本実施形態では辺Ｌ１）のみに沿ってソレノイドコイル（Ｃ１）を形成しても構わない。この場合、ソレノイドコイルの数が減るため、磁束を取り込む能力は低くなるが、スパイラルコイルによって生じる電流を打ち消す部分（図１に示す導体パターン５１〜５４）が少なくなるため、スパイラルコイルの特性を高めることが可能となる。

図１０は、第２の実施形態における基板２０と金属層３０の好ましい位置関係を説明するための平面図である。

図１０に示すように、本実施形態においては、基板２０が金属層３０に対してＹ方向にオフセットして配置されている。具体的には、ソレノイドコイルＣ１が形成される辺Ｌ１が金属層３０の対応する端部３１の近傍に位置するようレイアウトされている。端部３１とは、Ｘ方向に延在する一方の端部であり、ソレノイドコイルＣ１が形成される辺Ｌ１に最も近い端部である。これにより、辺Ｌ１から金属層３０の端部３１までの距離は、他の辺Ｌ２〜Ｌ４から金属層３０の他の端部３２〜３４までの距離よりも短くなる。端部３２とはＹ方向に延在する一方の端部であり、端部３３とはＸ方向に延在する他方の端部であり、端部３４とはＹ方向に延在する他方の端部である。このようなレイアウトを採用すれば、金属層３０を迂回する磁束がソレノイドコイルＣ１に効率よく吸い込まれるため、ソレノイドコイルの数が少ない（１個）にもかかわらず、正しく通信を行うことが可能となる。

＜第３の実施形態＞
図１１は、本発明の第３の実施形態によるアンテナ装置１０Ｃの構成を示す略平面図である。

図１１に示すように、本実施形態によるアンテナ装置１０Ｃは、ソレノイドコイルＣ３，Ｃ４が削除されている点において、第１の実施形態によるアンテナ装置１０Ａと相違している。つまり、ソレノイドコイルＣ１，Ｃ２を構成する要素については第１の実施形態によるアンテナ装置１０Ａと同一であるが、ソレノイドコイルＣ３，Ｃ４を構成する要素である導体パターン４４，４５，５３，５４が削除されており、その代わりに、導体パターン４３がそれ自体、スパイラル部分４３ｓを有している。スパイラル部分４３ｓの内周端は、スルーホール導体ＴＨ及び裏面の導体パターン５９を介して、導体パターン７３に接続されている。

このように、本実施形態においては、２つの辺Ｌ１，Ｌ２に沿ってソレノイドコイルＣ１，Ｃ２が形成されている。本実施形態においてもソレノイドコイルの数が減るため、第１の実施形態によるアンテナ装置１０Ａと比べると磁束を取り込む能力は低くなるが、スパイラルコイルによって生じる電流を打ち消す部分（図１に示す導体パターン５１〜５４）が少なくなるため、スパイラルコイルの特性を高めることが可能となる。

図１２は、第３の実施形態における基板２０と金属層３０の好ましい位置関係を説明するための平面図である。

図１２に示すように、本実施形態においては、基板２０が金属層３０の角部近傍に配置されている。具体的には、ソレノイドコイルＣ１が形成される辺Ｌ１が金属層３０の端部３１の近傍に位置し、ソレノイドコイルＣ２が形成される辺Ｌ２が金属層３０の端部３２の近傍に位置している。これにより、辺Ｌ１から金属層３０の端部３１までの距離や、辺Ｌ２から金属層３０の端部３２までの距離は、他の辺Ｌ３，Ｌ４から金属層３０の他の端部３３，３４までの距離よりも短くなる。このようなレイアウトを採用すれば、金属層３０を迂回する磁束がソレノイドコイルＣ１，Ｃ２に効率よく吸い込まれるため、ソレノイドコイルの数が少ない（２個）にもかかわらず、正しく通信を行うことが可能となる。

＜第４の実施形態＞
図１３は、本発明の第４の実施形態によるアンテナ装置１０Ｄの構成を示す略平面図である。

図１３に示すように、本実施形態によるアンテナ装置１０Ｄは、領域ＲがＹ方向を長手方向とする長方形であるとともに、ソレノイドコイルＣ２，Ｃ４が削除されている点において、第１の実施形態によるアンテナ装置１０Ａと相違している。つまり、ソレノイドコイルＣ１，Ｃ３を構成する要素については第１の実施形態によるアンテナ装置１０Ａとほぼ同一であるが、ソレノイドコイルＣ２，Ｃ４を構成する要素である導体パターン４３，４５，５２，５４が削除されており、その代わりに、導体パターン４２，４４がそれ自体、スパイラル部分４２ｓ，４４ｓを有している。スパイラル部分４２ｓの内周端は、スルーホール導体ＴＨを介して裏面の導体パターン５３に接続されている。また、スパイラル部分４４ｓの内周端は、スルーホール導体ＴＨ及び裏面の導体パターン５９を介して、導体パターン７３に接続されている。

このように、本実施形態においては、短辺である２つの辺Ｌ１，Ｌ３に沿ってソレノイドコイルＣ１，Ｃ３が形成されている。本実施形態においてもソレノイドコイルの数が減るため、第１の実施形態によるアンテナ装置１０Ａと比べると磁束を取り込む能力は低くなるが、スパイラルコイルによって生じる電流を打ち消す部分（図１に示す導体パターン５１〜５４）が少なくなるため、スパイラルコイルの特性を高めることが可能となる。

図１４は、第４の実施形態における基板２０と金属層３０の好ましい位置関係を説明するための平面図である。

図１４に示すように、本実施形態においては、金属層３０がＸ方向を長手方向とする形状を有しており、金属層３０のＹ方向における幅が基板２０のＹ方向における幅より僅かに大きい。これにより、ソレノイドコイルＣ１が形成される辺Ｌ１が金属層３０の端部３１の近傍に位置し、ソレノイドコイルＣ３が形成される辺Ｌ３が金属層３０の端部３３の近傍に位置する。その結果、辺Ｌ１から金属層３０の端部３１までの距離や、辺Ｌ３から金属層３０の端部３３までの距離は、他の辺Ｌ２，Ｌ４から金属層３０の他の端部３２，３４までの距離よりも短くなる。このようなレイアウトを採用すれば、金属層３０をＹ方向から迂回する磁束がソレノイドコイルＣ１，Ｃ３に効率よく吸い込まれるため、ソレノイドコイルの数が少ない（２個）にもかかわらず、正しく通信を行うことが可能となる。

＜第５の実施形態＞
図１５は、本発明の第５の実施形態によるアンテナ装置１０Ｅの構成を示す略平面図である。

図１５に示すように、本実施形態によるアンテナ装置１０Ｅは、領域ＲがＹ方向を長手方向とする長方形であるとともに、ソレノイドコイルＣ４が削除されている点において、第１の実施形態によるアンテナ装置１０Ａと相違している。つまり、ソレノイドコイルＣ１〜Ｃ３を構成する要素については第１の実施形態によるアンテナ装置１０Ａと同一であるが、ソレノイドコイルＣ４を構成する要素である導体パターン４５，５４が削除されており、その代わりに、導体パターン４４がそれ自体、スパイラル部分４４ｓを有している。スパイラル部分４４ｓの内周端は、スルーホール導体ＴＨ及び裏面の導体パターン５９を介して、導体パターン７３に接続されている。

このように、本実施形態においては、３つの辺Ｌ１〜Ｌ３に沿ってソレノイドコイルＣ１〜Ｃ３が形成されている。本実施形態においてもソレノイドコイルの数が減るため、第１の実施形態によるアンテナ装置１０Ａと比べると磁束を取り込む能力は低くなるが、スパイラルコイルによって生じる電流を打ち消す部分（図１に示す導体パターン５１〜５４）が少なくなるため、スパイラルコイルの特性を高めることが可能となる。

図１６は、第５の実施形態における基板２０と金属層３０の好ましい位置関係を説明するための平面図である。

図１６に示すように、本実施形態においては、金属層３０がＸ方向を長手方向とする形状を有しており、金属層３０のＹ方向における幅が基板２０のＹ方向における幅より僅かに大きく、且つ、基板２０がＸ方向にオフセットして配置されている。これにより、ソレノイドコイルＣ１が形成される辺Ｌ１が金属層３０の端部３１の近傍に位置し、ソレノイドコイルＣ２が形成される辺Ｌ２が金属層３０の端部３２の近傍に位置し、ソレノイドコイルＣ３が形成される辺Ｌ３が金属層３０の端部３３の近傍に位置する。その結果、辺Ｌ１から金属層３０の端部３１までの距離、辺Ｌ２から金属層３０の端部３２までの距離、並びに、辺Ｌ３から金属層３０の端部３３までの距離は、他の辺Ｌ４から金属層３０の他の端部３４までの距離よりも短くなる。このようなレイアウトを採用すれば、金属層３０をＹ方向から迂回する磁束や、Ｘ方向における片側（図１６に示す右側）から迂回する磁束がソレノイドコイルＣ１〜Ｃ３に効率よく吸い込まれるため、ソレノイドコイルの数が少ない（３個）にもかかわらず、正しく通信を行うことが可能となる。

＜第６の実施形態＞
図１７は、本発明の第６の実施形態によるアンテナ装置１０Ｆの構成を示す略平面図である。

図１７に示すように、本実施形態によるアンテナ装置１０Ｆは、２つの金属層３０Ａ，３０Ｂが用いられている点において、第１の実施形態によるアンテナ装置１０Ａと相違している。金属層３０Ａ，３０ＢはＸ方向に並べて配置されており、これによりＹ方向に延在するスリットＳＬ１が形成されている。スリットＳＬ１は、スパイラルコイルＣ０の内径部を横断する位置に設けられており、これによりスリットＳＬ１とスパイラルコイルＣ０の内径部は、平面視で重なりを有している。図１７に示す例では、基板２０に形成された導体パターンの構成が第１の実施形態によるアンテナ装置１０Ａと同一であるが、第２〜第５の実施形態によるアンテナ装置１０Ｂ〜１０Ｅと同じ導体パターンを用いても構わない。

このような構成によれば、リーダ・ライタから放射された磁束の一部がスリットＳＬ１を通過し、スパイラルコイルＣ０の内径部に入射される。しかも、リーダ・ライタから放射された磁束のうち、金属層３０Ａ，３０Ｂに入射された磁束によって生じる渦電流は、入射された磁束を打ち消す方向に新たな磁束を発生させ、この磁束がスリットＳＬ１を介してスパイラルコイルＣ０の内径部に入射する。このように、金属層３０Ａ，３０Ｂは磁束を強めるアクセラレータとして機能することから、通信距離を大幅に伸ばすことが可能となる。

＜第７の実施形態＞
図１８は、本発明の第７の実施形態によるアンテナ装置１０Ｇの構成を示す略平面図である。

図１８に示すように、本実施形態によるアンテナ装置１０Ｇは、金属層３０にスリットＳＬ２が形成されている点において、第１の実施形態によるアンテナ装置１０Ａと相違している。スリットＳＬ２はＹ方向に延在しており、スパイラルコイルＣ０の内径部を横断するよう、両者は平面視で重なりを有している。図１８に示す例では、基板２０に形成された導体パターンの構成が第１の実施形態によるアンテナ装置１０Ａと同一であるが、第２〜第５の実施形態によるアンテナ装置１０Ｂ〜１０Ｅと同じ導体パターンを用いても構わない。このような構成によれば、上述した第６の実施形態と同様の効果を得ることができる。しかも、金属層３０が２つに分離していないため、スリットＳＬ２のＸ方向における幅がばらつくこともない。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

例えば、上述した各実施形態では、スパイラルコイルＣ０の形状が四角形であったが、本発明がこれに限定されるものではなく、三角形、六角形、八角形など、四角形以外の多角形形状であっても構わないし、円形や楕円形であっても構わない。四角形以外の多角形形状である場合も、スパイラルコイルの内径部となる多角形領域のそれぞれ対応する２つの頂点を結ぶ位置に、１以上のソレノイドコイルを配置すればよい。

１０Ａ〜１０Ｇ アンテナ装置
２０ 基板
２０Ａ 磁性樹脂シート
２１ 基板の一方の表面
２２ 基板の他方の表面
２３〜２５ 樹脂基板
３０，３０Ａ，３０Ｂ 金属層
３１〜３４ 金属層の端部
４１〜４９，５１〜５９，７１〜７３ 導体パターン
４２ｓ〜４４ｓ スパイラル部分
６１，６２ 端子電極
８１，８２ 磁性体
Ｃ０ スパイラルコイル
Ｃ１〜Ｃ４ ソレノイドコイル
Ｌ１〜Ｌ４ 辺
Ｒ 領域
ＳＬ１，ＳＬ２ スリット
ＴＨ スルーホール導体
φ 磁束

Claims (9)

1. 金属層と、
   基板と、
   前記基板に巻回されたソレノイドコイルと、を備え、
   前記ソレノイドコイルを構成する導体パターンによってスパイラルコイルの少なくとも一部が形成され、
   前記スパイラルコイルの少なくとも一部が前記金属層によって覆われていることを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記スパイラルコイルは、前記基板から見て前記金属層とは反対側に位置することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記ソレノイドコイルの内径部に配置された磁性体をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
4. 前記基板は、前記スパイラルコイルの内径部を定義する多角形領域を有し、
   前記ソレノイドコイルは、前記多角形領域を構成する第１の辺に沿って配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
5. 前記多角形領域は、ソレノイドコイルが配置されない第２の辺を有し、
   平面視で前記第１の辺から前記金属層の対応する端部までの距離は、前記第２の辺から前記金属層の対応する端部までの距離よりも短いことを特徴とする請求項４に記載のアンテナ装置。
6. 前記金属層は、前記スパイラルコイルの全体を覆うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
7. 前記金属層にはスリットが設けられており、
   前記スリットは、平面視で前記スパイラルコイルの内径部と重なることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載のアンテナ装置を備える携帯無線機器。
9. 前記金属層が筐体の一部を構成することを特徴とする請求項８に記載の携帯無線機器。

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