JPH11313017A

JPH11313017A - リーダライタ用アンテナ装置

Info

Publication number: JPH11313017A
Application number: JP10131361A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Ishii; 英一石井
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-04-24
Filing date: 1998-04-24
Publication date: 1999-11-09

Abstract

(57)【要約】【課題】送信アンテナ近傍領域では強い磁界を発生さ
せ、遠ざかると急激に磁界強度が下がる特性を持つリー
ダライタ用送信アンテナ装置を提供する。【解決手段】２個の半径の異なる円形の小環状コイル
４１，４２を同心になるように配置し、且つ互いに巻線
方向を反対にして接続したものを１つの基本コイル３１
とし、この基本コイル３１と、これとは半径が異なる円
形の小環状コイル４３，４４から成る別の基本コイル３
２とを、磁束が通過する方向から投影した場合に同心に
なるように層状に配置して構成することにより、基本コ
イルの近傍領域では強い磁界を発生させ、コイルから遠
ざかると隣接するコイルの影響を受けて磁束がコイルか
ら外方へ曲げられるために急激に磁界強度が低下するよ
うにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アンテナ装置及び
それと同等な装置における雑音を相殺するための装置に
関し、特に、非接触型ＩＣカードの送受信アンテナコイ
ル手段と磁気的に結合され、該ＩＣカードに信号を送信
するリーダライタ用の送信アンテナ装置、及びこれと対
にして用いる受信アンテナ装置に用いて好適なものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年の情報化時代にあって、電子マネー
やクレジットカード等のカード分野においては、ＩＣを
搭載したいわゆるＩＣカードの実用化が進んできてい
る。このＩＣカードに対して記録媒体書き込み／読み取
り装置（リーダライタ）から電力を供給したり、データ
をやりとりしたりする方法としては、アンテナコイルを
用いて磁気的に非接触で行うものが提案されている。こ
の方法は、電気接点を必要とする接触型の方法に比べ
て、取り扱いの容易さや耐久性などにおいて優れている
ため、今後の主流となることが期待されている。

【０００３】図１１に、この非接触型のＩＣカードとリ
ーダライタとの一例を示す。また、図１１中のリーダラ
イタ２の送信コイル６、受信コイル７及びＩＣカード３
のアンテナコイル８の部分を拡大した立体斜視図を、図
１２に示す。

【０００４】リーダライタ２とＩＣカード３との動作関
係は、リーダライタ２からＩＣカード３へと電力のみ
が供給される状態（スタンバイモード）、リーダライ
タ２からＩＣカード３へとデータが送信される状態（送
信モード）、ＩＣカード３からリーダライタ２へとデ
ータが送信される状態（受信モード）の３つの状態に大
別される。以下、各状態におけるリーダライタ２とＩＣ
カード３との内部動作の概略を図面を用いて説明する。

【０００５】まず、リーダライタ２からＩＣカード３へ
電力のみが供給される場合、すなわちスタンバイモード
について説明する。図１１において、リーダライタ２で
は、一定振幅の高周波信号が発振回路１１から送信回路
１２へ供給され、ドライバ１３を介して送信コイル６に
送られる。このとき、リーダライタ２にＩＣカード３が
装着されている場合には、リーダライタ２の送信コイル
６とＩＣカード３のアンテナコイル８とが電磁結合され
ている。

【０００６】そのため、ＩＣカード３においては、リー
ダライタ２の送信コイル６からＩＣカード３のアンテナ
コイル８を介して高周波信号が送受信回路４に供給され
る。この高周波信号は、整流回路２１で整流され、電源
回路２２に供給されてＩＣカード３の各部に必要な所定
の電源電圧が生成される。

【０００７】次に、リーダライタ２からＩＣカード３へ
データが送信される場合、すなわち送信モードについて
説明する。図１１において、リーダライタ２では、ホス
ト１などからのデータがＣＰＵ１５で処理されて送信回
路１２へ送られる。この送信回路１２では、上述したス
タンバイモードと同様に一定振幅の高周波信号が発振回
路１１から供給されており、この高周波信号が上記デー
タで変調されて変調高周波信号が出力される。この変調
高周波信号がドライバ１３を介して送信コイル６に送ら
れる。

【０００８】このとき、リーダライタ２にはＩＣカード
３が装着されており、リーダライタ２の送信コイル６と
ＩＣカード３のアンテナコイル８とが電磁結合されてい
る。そのため、ＩＣカード３においては、リーダライタ
２の送信コイル６からＩＣカード３のアンテナコイル８
を介して変調高周波信号が送受信回路４に供給される。

【０００９】この変調高周波信号は、上述したスタンバ
イモードと同様に整流回路２１で整流され、電源回路２
２に供給されてＩＣカード３の各部に必要な所定の電源
電圧が生成される。また、アンテナコイル８の出力信号
は受信回路２３にも供給され、この部分でデータが復調
されてＣＰＵ５に供給される。ＣＰＵ５は、タイミング
回路２５及びリセット回路２６の出力に基づいて動作
し、供給されるデータを処理して所定のものを図示しな
いメモリに書き込む。

【００１０】最後に、ＩＣカード３からリーダライタ２
へデータが送信される場合、すなわち受信モードについ
て説明する。図１１において、リーダライタ２の送信回
路１２からは上述したスタンバイモードと同様に無変調
で一定振幅の高周波信号が出力され、ドライバ１３、送
信コイル６、アンテナコイル８を介してＩＣカード３に
送られる。

【００１１】このとき、リーダライタ２にはＩＣカード
３が装着されており、リーダライタ２の送信コイル６と
ＩＣカード３のアンテナコイル８とが電磁結合されてい
る。そのため、ＩＣカード３においては、リーダライタ
２の送信コイル６からＩＣカード３のアンテナコイル８
を介して高周波信号が送受信回路４に供給される。この
高周波信号は、整流回路２１で整流され、電源回路２２
に供給されてＩＣカード３の各部に必要な所定の電源電
圧が生成される。

【００１２】一方、ＩＣカード３においては、図示しな
いメモリから読み出されたデータがＣＰＵ５で処理され
て送信回路２４に供給される。送信回路２４は、例えば
付加抵抗とスイッチとからなり、データの“１”、
“０”ビットに応じてこのスイッチがオン、オフする。
このように送信回路２４のスイッチがオン、オフする
と、アンテナコイル８に対する負荷が変動する。

【００１３】このため、リーダライタ２においては、受
信コイル７に流れる高周波電流の振幅が変動する。すな
わち、この高周波電流は、ＩＣカード３のＣＰＵ５から
送信回路２４に供給されるデータによって振幅変調され
る。この変調高周波信号が受信回路１４で復調されてデ
ータが得られる。このデータはＣＰＵ１５で処理され
て、ホスト１などに送られる。

【００１４】ところで、このＩＣカード３の用途として
は、上述したクレジットカードや電子マネーのように、
一度に１枚のカードを取り扱うもののほかに、書籍の管
理や商品在庫管理のように、複数の本または商品にＩＣ
カード３を１枚ずつ取り付け、これらの本または商品の
情報をリーダライタ２で読み取る、あるいはこれらの本
または商品の中から特定のものを検索するといったよう
に、一度に複数のカードを取り扱う場合がある。

【００１５】このような場合には、ＩＣカード３を小さ
くし、リーダライタ２の送受信コイル６，７を大きくす
る必要がある。また、ＩＣカード３を小さくした場合、
当然に内蔵されているアンテナコイル８も小さくなるの
で、ＩＣカード３を動作させるのに必要な電力を供給す
るためには、リーダライタ２の送信コイル６に発生させ
る磁界強度を強くする必要がある。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ここで、リーダライタ
２の送信コイル６を円形コイルと仮定した場合のコイル
軸上に発生する磁界強度を、図１３に示す。この図１３
は、下記の（１）式に基づき計算されたものである。円形コイル軸上の点Ａにおける磁界強度Ｈ_A ＝Ｉ×Ｎ×ｒ²／２×（ｒ²＋ａ²）^3/2 （Ｉ：コイルに流れる電流、Ｎ：コイルの巻数、ｒ：コイルの半径、ａ：コイルの中心から点Ａまでの距離）……（１）

【００１７】図１３中の黒丸●印は標準コイル、黒四角
■印は標準コイルに比べてコイル半径を２倍に、コイル
に流す電流量を３倍にして強磁界を発生させるための強
磁界コイルについてプロットしている。また、図の縦軸
は標準コイルのコイル中心に発生する磁界強度で規格化
した磁界強度を表し、横軸はコイルからの距離を表して
いる。

【００１８】ここで、コイルからサービスエリア境界部
までの最大距離をＴ_SAとすると、標準コイルに変えて強
磁界コイルを用いると、距離Ｔ_SAまでの範囲、すなわち
サービスエリア内部領域での磁界強度は強まるが、サー
ビスエリア外部領域の磁界強度まで強まってしまい、遠
くまで強力な磁界が保たれることになる。

【００１９】このように遠くまで強い磁界が発生する状
態で複数のリーダライタ２を近接して使用すると、各リ
ーダライタ２の送信コイル６から発せられた磁界が互い
に影響しあってＩＣカード３が誤動作してしまう可能性
がある。よって、ＩＣカード３の情報を検出しなければ
ならない領域（サービスエリア）の外の磁界強度をでき
るだけ微弱に抑えたい。

【００２０】そこで本発明の目的は、リーダライタの送
信アンテナ近傍領域では強い磁界を発生させ、送信アン
テナから遠ざかると急激に磁界強度が下がる特性を持つ
電磁結合型の送信アンテナ装置を提供することにある。

【００２１】また、本発明の別の目的は、上記の特性を
持つ送信アンテナ装置と対にして使用し、非接触ＩＣカ
ードからリーダライタに送られる信号以外の信号、例え
ば送信アンテナ装置から非接触ＩＣカードへ発せられる
信号などを効率よく相殺しつつ、該非接触ＩＣカードか
らリーダライタに送られる信号を効率よく検出すること
が可能な受信アンテナ装置を提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のリーダライタ用アンテナ装置は、非接触型
ＩＣカードのアンテナコイル手段と磁気的に結合され、
該非接触型ＩＣカードへ信号を送信するリーダライタ用
送信アンテナ装置であって、面積が異なり、互いに相似
の関係にあるｎ個（ｎ≧２）の小環状コイルを、面積の
大きいものから順に１、２、…、ｎ番目と番号をつけた
場合に、奇数番目の小環状コイルに発生する磁界の向き
と偶数番目の小環状コイルに発生する磁界の向きとが互
いに逆になり、且つ同心になるように配置して一つの基
本コイルを構成し、この基本コイルを複数個積層するこ
とによって送信コイルが形成されている。

【００２３】奇数番目のコイルと偶数番目コイルに発生
する磁界の向きを互いに逆にする手段としては、基本コ
イルを構成するｎ個の小環状コイルを、時計回りの向き
に電流が流れる第１の小環状コイル群と、反時計回りの
向きに電流が流れる第２の小環状コイル群とに分類し、
例えば隣り合う番号の小環状コイルが互いに異なるコイ
ル群に属するようにすることで、連続する番号の小環状
コイルに流れる電流の向きが互いに逆になるようにして
配置することによって実現できる。

【００２４】ここで、ｉ番目（ｉ＝１〜ｎ）の小環状コ
イルについてコイルの面積をＳ_i、コイルを流れる電流
をＩ_i、コイルの巻線数をＮ_iとしてこれらの積Ｔ
_i（＝Ｓ _i×Ｉ_i×Ｎ_i）を算出し、奇数番目の小環状
コイルについてこの積Ｔ_iを足し合わせた値（ｎが偶数
の場合：ΣＴ_i（ｉ＝1,3,5,…n-1 ）、ｎが奇数の場
合：ΣＴ_i（ｉ＝1,3,5,…n ））と、偶数番目の小環状
コイルについてこの積Ｔ_iを足し合わせた値（ｎが偶数
の場合：ΣＴ_i（ｉ＝2,4,6,…n ）、ｎが奇数の場合：
ΣＴ_i（ｉ＝2,4,6,…n-1 ））とがほぼ等しくなるよう
に各小環状コイルの面積Ｓ、電流Ｉ、巻線数Ｎが設定さ
れることが好ましい。

【００２５】また、送信コイルを構成する全ての基本コ
イルは、磁束の通過する方向から投影した場合に同心に
配置されていることが好ましい。更に、少なくとも各基
本コイルの最外周に位置する小環状コイルを除いた全て
の小環状コイルの面積が異なっていることが好ましい。
更に好ましくは、これらの小環状コイルの形状が略円形
または略正多角形である。

【００２６】さらに、本発明の別の態様によるリーダラ
イタ用アンテナ装置は、上述した送信アンテナ装置と対
にして用いられる受信アンテナ装置であって、この受信
アンテナ装置を構成する受信コイルは、送信アンテナ装
置の送信コイルと同一の構造を有し、送信コイルから発
生する磁束の通過する方向から投影した場合に、送信コ
イルを構成する基本コイルと、これと対応する受信コイ
ルを構成する基本コイルとがほぼ重なるように積層して
形成されている。

【００２７】また、本発明の更に別の態様によるリーダ
ライタ用アンテナ装置は、同一平面内の１点で交差する
ｎ本の軸で区切られる２ｎ個の領域にそれぞれ配置され
た２ｎ個の小ループコイルを有し、前記２ｎ個の小ルー
プコイルが、互いに隣接する小ループコイルに誘起され
る電流の向きが逆向きになるように接続された基本コイ
ルを有する第１のユニットコイルと、面積が異なり、互
いに相似の関係にあるｍ個（ｍ≧２）の小環状コイル
を、面積の大きいものから順に１、２、…、ｍ番目と番
号をつけた場合に、奇数番目の小環状コイルに誘起され
る電流の向きと、偶数番目の小環状コイルに誘起される
電流の向きとが互いに逆になるように接続され、且つ、
ｍ個の小環状コイルが同心になるように配置して構成さ
れた第２のユニットコイルとを有し、送信コイルから発
生する磁束の通過する方向から投影した場合に、第２の
ユニットコイルの最内周の小環状コイルによって、第１
のユニットコイルを構成する全ての小ループコイルの各
々の内部領域が２つの部分に分割されるように積層して
形成された受信アンテナを有する。

【００２８】ここで、送信コイル及び受信コイルを構成
する全てのコイルの中心点及び軸の交差点が、送信コイ
ルから発生する磁束の通過する方向から投影した場合に
略重なり合うように積層して配置されていることが望ま
しい。また、第１のユニットコイルは複数の基本コイル
から構成され、任意の一個の基本コイルの任意の２本の
軸に挟まれて形成される角のうち最も小さい角度を有す
る角の角度をθとした場合、少なくとも１つの基本コイ
ルは他の基本コイルに対し、コイル面に水平な面内で軸
の交差点を中心にθよりも小さい角度だけ回転して配置
されていることが望ましい。

【００２９】本発明によると、リーダライタ用の送信ア
ンテナ装置を複数の基本コイルで構成し、面積が異なり
互いに相似の関係にある複数の小環状コイルを、面積の
大きい順に番号を付けた場合に連続する番号のコイルに
発生する磁界の向きが逆になるように、且つ、同心に配
置して一つの基本コイルを構成することで、各小環状コ
イルに大きな電流を流して強い磁界を発生させた場合に
も、隣接する小環状コイル同士の反対向きの磁界が干渉
しあい、隣接する小環状コイルに向かって磁束が曲げら
れるので、基本コイルから遠ざかると急激に磁界強度を
下げることが可能となる。

【００３０】また、複数の基本コイルをそれぞれ面積の
異なる小環状コイルで構成し、磁束が通過する方向から
投影した場合に各小環状コイルが重ならないよう層状に
配置してアンテナ装置を構成することで、１つの基本コ
イルの上方においては磁界が及ばない領域が存在する
が、この部分については別の基本コイルに補完すること
が可能であるので、サービスエリア全域にわたって磁界
を発生させることができる。

【００３１】また、この送信アンテナ装置と対にして用
いる受信アンテナ装置として、上述した送信アンテナ装
置と同じ構成のものを用いることで、外部のノイズによ
り各小環状コイルには誘導電流が生じるが、隣接する小
環状コイルでは流れる電流の向きが逆になるのでトータ
ルループとしては電流がキャンセルされ、ＩＣカードか
らの信号を効率よく検出することが可能となる。

【００３２】すなわち本発明によれば、サービスエリア
内には全域にわたって強力な磁界を発生させ、サービス
エリア外では急激に磁界強度が下がる特性を持つリーダ
ライタ用送信アンテナ装置と、これと対にして使用す
る、外部からのノイズをキャンセルする能力に優れてＩ
Ｃカードからの信号を効率よく検出することができる受
信アンテナ装置とが得られる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形
態によるリーダライタ用送信アンテナ装置のコイルを示
す立体斜視図、図２は、図１に示した２枚のコイルをそ
れぞれ別に上方からみた平面図、図３は、図２（ａ）の
コイルの最内周に位置する小環状コイルに発生する磁界
を模式的に示した図、図４は、図１の各コイルを上方か
らみた平面図である。

【００３４】なお、本実施の形態による送信アンテナ装
置をリーダライタの送信コイルとして用いる場合の回路
ブロック図は図１１と同様であり、アンテナコイル及び
送信コイルとの位置関係は図１２と同様であるので、記
載を省略する。

【００３５】図１に示すように、本実施の形態の送信ア
ンテナ装置は、２枚の基本コイル３１，３２から構成さ
れており、各基本コイル３１，３２はＸ−Ｙ平面に水平
に配置され、Ｚ方向に所定間隔をもって層状に重ねられ
ている。２枚の基本コイル３１，３２はそれぞれ、図２
（ａ）、（ｂ）に示すように、２個の円形の小環状コイ
ル４１，４２および４３，４４を同心円上に配置し、接
続した構造をとっている。

【００３６】ここで、図２（ａ）に示す一方の基本コイ
ル３１では、端子ａ１から端子ａ２に向かって電流を流
したときに、外側の小環状コイル４１には時計回り方
向、内側の小環状コイル４２には反時計回り方向に電流
が流れるように小環状コイル４１，４２間が接続されて
いる。また、図２（ｂ）に示す他方の基本コイル３２で
は、端子ｂ１から端子ｂ２に向かって電流を流したとき
に、外側の小環状コイル４３には時計回り方向、内側の
小環状コイル４４には反時計回り方向に電流が流れるよ
うに小環状コイル４３，４４間が接続されている。

【００３７】すなわち、上述した方向に電流を流したと
き、外側の小環状コイル４１，４３には紙面手前から裏
側方向へ垂直磁界が発生し、内側の小環状コイル４２，
４４には紙面裏側から手前方向に垂直磁界が発生する。

【００３８】図３は、１つの小環状コイルに発生する磁
束を模式的に示す図である。同図に示すように、小環状
コイルに発生する磁束は、コイル面から近い位置ではコ
イルに対して垂直方向にのびているが、コイルから離れ
るに従ってその向きを変え、コイルの外方へ向かって広
がっていく。図３（ｂ）に示す本実施の形態の場合で
は、小環状コイル４２を取り囲んでいる小環状コイル４
１に逆向きの磁界が生じているために、この磁界の影響
を受けて、小環状コイル４２に発生する磁束が図３
（ａ）に示す従来の場合よりも、コイル面に近い位置で
小環状コイル４１の方に向かって曲げられている。

【００３９】このため、コイル面に近い位置では、置か
れたＩＣカード２７ａまたは２７ｃを通過する磁束の量
は、従来のように単一のコイルに同一電流を流した場合
と本実施の形態とで変わらないが、コイルから離れた位
置では、置かれたＩＣカード２７ｂまたは２７ｄのコイ
ルを通過する磁束の量は、従来の場合よりも本実施の形
態のほうが少なくなる。すなわち、本実施の形態の送信
アンテナ装置を用いると、コイルに近い位置では強力な
磁界を発生させ、コイルから離れるにつれて急激に磁界
強度を弱めることができる。

【００４０】なお、各小環状コイルの半径と巻線数は、
上述の（１）式において、ｒ≪ａの条件下で、奇数番目
の小環状コイル４１，４３によって発生する磁界強度の
総和と、偶数番目の小環状コイル４２，４４によって発
生する磁界強度の総和との絶対値が等しくなるように決
定される。すなわち、基本コイル３１については、小環
状コイル４１の半径をｒ₄₁、電流をＩ₄₁、巻線数をＮ₄₁
ターンとし、小環状コイル４２の半径をｒ₄₂、電流をＩ
₄₂（＝−Ｉ₄₁）、巻線数をＮ₄₂ターンとした場合、次の
（２）式を満足させるようにそれぞれのコイルの半径及
び巻線数を決めればよい。｜Ｉ₄₁×Ｎ₄₁×π（ｒ₄₁）²｜＝｜Ｉ₄₂×Ｎ₄₂×π（ｒ₄₂）²｜すなわちＮ₄₁×（ｒ₄₁）²＝Ｎ₄₂×（ｒ₄₂）² ……（２）

【００４１】これより、本実施の形態においては、基本
コイル３１については外側の小環状コイル４１を半径５
００ｍｍ、巻線数１ターン、内側の小環状コイル４２を
半径２５０ｍｍ、巻線数４ターンと設定した。同様に、
基本コイル３２については外側の小環状コイル４３を半
径５００ｍｍ、巻線数１ターンとし、内側の小環状コイ
ル４４を半径３５４ｍｍ、巻線数２ターンと設定した。

【００４２】例えば図２（ａ）の場合、端子ａ１から端
子ａ２に向かって電流を流したときに、小環状コイル４
２の内側領域では紙面裏側から手前方向に向かって磁界
が発生し、小環状コイル４１の内側且つ小環状コイル４
２の外側の領域では紙面手前から裏側方向に向かって磁
界が発生するが、小環状コイル４２の近傍では両コイル
の磁界が互いに打ち消し合って、見かけ上磁界が発生し
ていない領域ができてしまう。

【００４３】しかし、本実施の形態の送信アンテナ装置
は、上面から見た場合、図４に示すように一方の基本コ
イル３１の中心Ｏ１と他方の基本コイル３２の中心Ｏ２
とがほぼ重なり合うように配置されている。このように
配置することで、一方の基本コイル３１だけをみると、
小環状コイル４２の上部に磁界が発生していない領域、
つまりＩＣカード３を駆動できない領域ができてしまう
が、この領域は他方の基本コイル３２の小環状コイル４
４の内部領域が重ねられているので、この小環状コイル
４４から発生する磁界が及ぶことになる。よって、ＩＣ
カード３を駆動させたいサービスエリア（ここでは小環
状コイル４１及び４３の上方領域に相当する）の全域に
磁界を発生させることができる。

【００４４】次に、本実施の形態のリーダライタ用送信
アンテナ装置を用いてＩＣカード３を駆動させる方法に
ついて、図１及び図１１を用いて説明する。図１１にお
いて、リーダライタ２では、一定振幅の高周波信号が発
振回路１１から送信回路１２へ供給され、ドライバ１３
を介して送信コイル６に送られる。ここで、リーダライ
タ２の送信コイル６は、図１に示したように２枚の基本
コイル３１〜３２から構成されており、上述の高周波信
号は、まず基本コイル３１のみに送られる。

【００４５】基本コイル３１に信号が送信され、基本コ
イル３１とサービスエリア内にあるＩＣカード３との通
信完了後に、図示しないタイミング回路により、信号の
送信されるコイルが基本コイル３２へと切り替わる。同
様にして、高周波信号は基本コイル３２から基本コイル
３１へと、応答のあったＩＣカード３との通信終了後に
順次切り替わるように設定されている。

【００４６】言い換えると、送信コイル６を構成してい
る２枚の基本コイル３１，３２の何れか一枚のコイルに
のみ高周波信号が送信され、一度に複数の基本コイルに
信号が送信されることがないように設定されている。よ
って、基本コイル間では磁界の干渉がなく、サービスエ
リア内には基本コイル３１，３２の何れか一つから発せ
られる強力な磁界が及んでいることになる。

【００４７】このとき、リーダライタ２にＩＣカード３
が装着されている場合には、リーダライタ２の送信コイ
ル６を構成する各基本コイル３１，３２の何れかとＩＣ
カード３のアンテナコイル８とが電磁結合されている。
そのため、ＩＣカード３においては、リーダライタ２の
送信コイル６からＩＣカード３のアンテナコイル８を介
して高周波信号が送受信回路４に供給される。この高周
波信号は、整流回路２１で整流され、電源回路２２に供
給されてＩＣカード３の各部に必要な所定の電源電圧が
生成される。

【００４８】以上説明したように、本実施の形態のアン
テナ装置は、２個の半径の異なる円形の小環状コイルを
同心になるように配置し、且つ互いの巻線方向を反対に
して接続したものを１つの基本コイルとし、この基本コ
イルと、これとは半径が異なる円形の小環状コイルから
成る別の基本コイルとを、磁束が通過する方向から投影
した場合に同心になるように層状に配置して構成するこ
とで、ＩＣカードを駆動させたいサービスエリアの全域
に強力な磁界を発生させることができ、且つサービスエ
リア外では磁界強度が急激に低下する特性を得ることが
できる。

【００４９】また、本発明の第２の実施の形態として、
ＩＣカード３を駆動させたい領域が方形の場合は、図５
に示すように、第１の実施の形態の送信アンテナ装置で
用いた円形の小環状コイル４１〜４４の代わりに、正方
形の小環状コイル４５〜４８を用いて基本コイル３３，
３４を構成することもできる。この場合の小環状コイル
の接続方法や２つの基本コイルの位置関係は、図１及び
図４を用いて説明した第１の実施の形態と同様であるの
で記載を省略する。

【００５０】また、コイルの１辺の長さと巻数は、上述
の（２）式で用いた円形の小環状コイルの半径ｒを、方
形の小環状コイルの１辺の半分の長さと近似することが
できる。よって、本実施の形態においては、一方の基本
コイル３３を構成する外側の小環状コイル４５を１辺１
０００ｍｍ、巻線数１ターン、内側の小環状コイル４６
を１辺５００ｍｍ、巻線数４ターンと設定し、同様に他
方の基本コイル３４を構成する外側の小環状コイル４７
を１辺１０００ｍｍ、巻線数１ターンと設定し、内側の
小環状コイル４８を１辺７０７ｍｍ、巻線数２ターンと
設定することができる。

【００５１】また、第３の実施の形態として、小環状コ
イル同士を配線で接続せず、同時に電流が流れる複数の
小環状コイルの集合体を一つの基本コイルとすることも
できる。この場合、一つの小環状コイルを複数の基本コ
イルで共有することができるという利点がある。

【００５２】図６に、本実施の形態における送信アンテ
ナ装置を上方からみた平面図を示す。巻線方向が等しく
同心に配置されている３個の円形の小環状コイル４９〜
５１において、コイルの巻始めをそれぞれ端子ｅ１，ｆ
１，ｇ１、コイルの巻終わりをそれぞれ端子ｅ２，ｆ
２，ｇ２とする。この場合も、各小環状コイル４９〜５
１の半径と巻線数は、第１の実施の形態の説明の中で述
べた（２）式を用いて決定される。

【００５３】すなわち、本実施の形態では、一方の基本
コイル３５を小環状コイル４９，５１で構成し、他方の
基本コイル３６を小環状コイル４９，５０で構成してい
るので、全ての小環状コイル４９〜５１に流す電流量を
一定とすると、小環状コイル４９を半径５００ｍｍ、巻
線数１ターン、小環状コイル５０を半径３５４ｍｍ、巻
線数２ターン、小環状コイル５１を半径２５０ｍｍ、巻
線数４ターンと設定することができる。

【００５４】このように構成した第３の実施の形態によ
るリーダライタ用送信アンテナ装置を用いてＩＣカード
３を駆動する方法について、図６及び図１１を用いて以
下に説明する。図１１において、リーダライタ２では、
一定振幅の高周波信号が発振回路１１から送信回路１２
へ供給され、ドライバ１３を介して送信コイル６に送ら
れる。ここで、リーダライタ２の送信コイル６は、図６
に示したように３個の小環状コイル４９〜５１から構成
されており、上述の高周波信号は、まず小環状コイル４
９，５１に送られる。

【００５５】このとき、小環状コイル４９には端子ｅ１
から端子ｅ２方向に電流を流し、小環状コイル５１には
端子ｇ２から端子ｇ１方向に電流を流す。これにより、
小環状コイル４９には紙面手前から裏側方向の磁界が発
生し、小環状コイル５１には紙面裏側から手前方向に磁
界が発生するようになっている。すなわち、この時点で
は小環状コイル４９，５１が基本コイル３５を構成して
いることになる。

【００５６】この基本コイル３５に信号が送信され、基
本コイル３５とサービスエリア内にあるＩＣカード３と
の通信完了後に、図示しないタイミング回路により、小
環状コイル５１から小環状コイル５０へと信号の送信さ
れるコイルが切り替わる。なお、この切り替えは小環状
コイル４９に信号を送信し続けたままで行われる。

【００５７】このとき、小環状コイル４９には端子ｅ１
から端子ｅ２方向に電流を流し、小環状コイル５０には
端子ｆ２から端子ｆ１方向に電流を流す。これにより、
小環状コイル４９には紙面手前から裏側方向の磁界が発
生し、小環状コイル５０には紙面裏側から手前方向に磁
界が発生するようになっている。すなわち、この時点で
は、小環状コイル４９，５０が基本コイル３６を構成し
ていることになる。後は、同様にサービスエリア内にあ
るＩＣカード３と基本コイルとの通信が終了する度に、
高周波信号が小環状コイル５０と小環状コイル５１との
間で交互に切り替わる。

【００５８】このように、複数の独立した小環状コイル
４９〜５１を送信回路１２に個々に接続し、コイルに流
す電流の向きと電流を送るタイミングとを制御すること
で送信アンテナ装置を構成することもできる。この場
合、コイルの巻線数を適切に設定すれば、同じ半径の小
環状コイルを複数使用する必要がなくなり、使用するコ
イル数が削減できる。

【００５９】例えば、図２に示した第１の実施の形態で
は、２枚の基本コイル３１，３２を構成するために２個
の同じ半径と巻線数の小環状コイル４１，４３を必要と
したが、本実施の形態ではこの２個の小環状コイル４
１，４３の役割を１個の小環状コイル４９が兼ねること
ができる。よって、すべての小環状コイル４９〜５１を
同一平面内に配置することが可能となり、送信アンテナ
装置の薄型化も実現することができる。

【００６０】更に、第４の実施の形態としては、図１〜
４に示した第１の実施の形態の送信アンテナ装置と対に
して、これと同じ構成のアンテナ装置をリーダライタ用
の受信アンテナ装置（図１１の例では受信アンテナ７）
として用いると、ＩＣカード３からの信号を効率よく検
出することができる。

【００６１】図７に、本実施の形態の受信アンテナ装置
と送信アンテナ装置との立体斜視図を示す。本実施の形
態において、受信アンテナ７を構成する２つの基本コイ
ル３１ｂ，３２ｂは、送信アンテナ６の基本コイル３１
ａ，３２ａと同様にＸ−Ｙ平面に水平に配置され、Ｚ方
向に所定間隔をもって層状に重ねられている。また、こ
れらの基本コイル３１ａ，３２ａ，３１ｂ，３２ｂはす
べてｚ方向から投影した場合に同心に配置されている。

【００６２】次に、本実施の形態におけるリーダライタ
用の送受信アンテナ６，７を用いてＩＣカード３との間
で信号をやりとりする方法について、図７及び図１１を
用いて説明する。まず、リーダライタ２からＩＣカード
３へ信号を送信する方法について説明する。

【００６３】図１１において、リーダライタ２では、ホ
スト１などからのデータがＣＰＵ１５で処理されて送信
回路１２へ送られる。この送信回路１２には、第１の実
施の形態において説明したスタンバイモードと同様に一
定振幅の高周波信号が発振回路１１から供給されてお
り、この高周波信号が上記データで変調されて変調高周
波信号が出力される。この変調高周波信号は、ドライバ
１３を介して送信コイル６に送られる。送信コイル６に
おいて、一定時間が経過する毎に変調高周波信号の供給
が基本コイル３１ａ，３２ａの間で切り替わるのはスタ
ンバイモードの場合と同様である。

【００６４】このとき、リーダライタ２にＩＣカード３
が装着されている場合には、リーダライタ２の送信コイ
ル６を構成する基本コイル３１ａ，３２ａのいずれかと
ＩＣカード３のアンテナコイル８とが電磁結合されてい
る。そのため、ＩＣカード３においては、リーダライタ
２の送信コイル６からＩＣカード３のアンテナコイル８
を介して変調高周波信号が送受信回路４に供給される。
この変調高周波信号は、スタンバイモードと同様に整流
回路２１で整流され、電源回路２２に供給されてＩＣカ
ード３の各部に必要な所定の電源電圧が生成される。

【００６５】また、アンテナコイル８の出力信号は受信
回路２３にも供給され、この部分でデータが復調されて
ＣＰＵ５に供給される。このとき、ＩＣカード３のアン
テナコイル８へは、送信コイル６を構成している基本コ
イル３１ａ，３２ａから別々に信号が送信されるため、
そのままではＩＣカード３は複数回信号を受信したもの
と認識してしまうが、リーダライタ２側で識別して処理
することが可能である。ＣＰＵ５は、タイミング回路２
５及びリセット回路２６の出力に基づいて動作し、供給
されるデータを処理して所定のものを図示しないメモリ
に書き込む。

【００６６】次に、ＩＣカード３からリーダライタ２へ
データが送信される場合、すなわち受信モードについて
説明する。まず、第１の実施の形態で説明した方法でＩ
Ｃカード３に電源電圧を供給し、ＩＣカード３を駆動さ
せる。ＩＣカード３においては、図示しないメモリから
読み出されたデータがＣＰＵ５で処理されて送信回路２
４に供給される。送信回路２４は、例えば負荷抵抗とス
イッチとからなり、データの“１”、“０”ビットに応
じてこのスイッチがオン、オフする。このように送信回
路２４のスイッチがオン、オフすると、アンテナコイル
８に対する負荷が変動する。

【００６７】このため、リーダライタ２においては、受
信コイル７に流れる高周波電流の振幅が変動する。すな
わち、この高周波電流は、ＩＣカード３のＣＰＵ５から
送信回路２４に供給されるデータによって振幅変調され
る。ここで、受信コイル７は図７に示すように２枚の基
本コイル３１ｂ，３２ｂから構成されており、このう
ち、送信コイル６を構成する基本コイル３１ａ，３２ａ
のうちアンテナコイル８へ信号を送っている基本コイル
と、磁束が通過する面から投影した場合に重ね合わされ
ている基本コイルとで検出される変調高周波信号が受信
回路１４へ送られる。例えば、端子ａ１と端子ａ２に電
流が流れており、基本コイル３１ａが送信コイル６とし
て選択されている場合は、端子ａ１１と端子ａ１２とが
受信回路１４へ接続されており、基本コイル３１ｂが受
信コイル７として選択される。

【００６８】基本コイル３１ｂを構成する小環状コイル
の巻線の近傍にその中心部がくるようにアンテナコイル
８が配置されている場合、アンテナコイル８から発せら
れる信号により、２つの小環状コイルに向きが互いに反
対で同じ量の電流が誘導される。この２つの小環状コイ
ルに生じる電流は相殺しあうので、基本コイル３１ｂの
トータルループとして見た場合は振幅変調がなされな
い。すなわち、この領域ではＩＣカード３からの信号を
受信できない。

【００６９】一方、送信コイル６として選択されている
基本コイル３１ａでは、第１の実施の形態で説明したよ
うに、基本コイル３１ａを構成している小環状コイルの
巻線の近傍領域では磁界が発生しない。よって、この領
域に位置するＩＣカード３は駆動されず、送信回路２４
のスイッチも動作しないために、アンテナコイル８に対
する負荷の変動がなく、受信コイル７に流れる高周波電
流を振幅変調することができない。すなわち、この領域
はＩＣカード３からリーダライタ２へ信号を送信するこ
とができない領域であり、受信コイル７側からみた場合
には信号を受信する必要のない領域であるといえる。

【００７０】ここで、磁束が通過する面から投影した場
合に基本コイル３１ａと基本コイル３１ｂとは同心に配
置されているので、ＩＣカード３のアンテナコイル８か
ら見た場合に、両コイル３１ａ，３１ｂを構成する小環
状コイルは重なり合う。よって、基本コイル３１ｂを単
独で見れば信号を受信できない領域が存在するが、基本
コイル３１ａと組み合わせて見ると、この領域は信号を
受信する必要のない領域とほぼ一致することになり、基
本コイル３１ａにより駆動されているＩＣカード３から
の全ての信号は、基本コイル３１ｂで受信することがで
きる。

【００７１】なお、基本コイル３１ａでＩＣカード３を
駆動できず、基本コイル３１ｂで信号を検出できない領
域は、他の基本コイル３２ａ，３２ｂでカバーされてい
るため、全体としてみればサービスエリア全域にわたっ
て信号を検出することができる。最後に、上述の変調高
周波信号は、受信回路１４で復調されてデータが得られ
る。このデータはＣＰＵ１５で処理されて、ホスト１な
どに送られる。

【００７２】以上説明したように、本実施の形態では、
２個の半径の異なる円形の小環状コイルを同心になるよ
うに配置し、且つ互いの巻線方向を反対にして接続した
ものを１つの基本コイルとし、この基本コイルと、これ
とは半径が異なる円形の小環状コイルから成る別の基本
コイルとを、磁束が通過する方向から投影した場合に同
心になるように層状に配置して構成した送信アンテナ装
置と、これと同じ構成の受信アンテナ装置とを、磁束が
通過する方向から投影した場合に全ての基本コイルが同
心になるように積層して配置することで、ＩＣカードを
駆動させたいサービスエリアの全域に強力な磁界を発生
させることができ、且つサービスエリア外では磁界強度
が急激に低下する特性を得ることができるとともに、更
にＩＣカードからの信号を効率よく検出することが可能
となる。

【００７３】また、受信アンテナ装置においては、近距
離であるサービスエリア内の信号源からの信号を感度よ
く受信することができるとともに、遠くからの雑音に対
しては、受信アンテナ装置を構成する２つの小環状コイ
ルに互いに向きが反対で同じ量の電流が誘導されるた
め、基本コイルのトータルループとしては電流が流れな
いので、ノイズキャンセル能力に優れ、サービスエリア
内にあるＩＣカードからの信号に対して高い検出感度が
得られるという利点がある。

【００７４】なお、本実施の形態において、送受信アン
テナ装置は上述した構成でなくても良く、第２または第
３の実施の形態に示した構成のアンテナ装置を用いるこ
とも可能である。

【００７５】次に、第５の実施の形態として、図１〜４
に示した第１の実施の形態の送信アンテナ装置と対にし
て用いられる別の受信アンテナ装置の例を、図８に示
す。図８に示す構成のアンテナ装置をリーダライタ用の
受信アンテナ装置として用いると、外部の雑音に対する
ノイズキャンセル能力のみならず、送信アンテナ装置か
らの信号をキャンセルする能力が向上し、ＩＣカード３
からの信号を更に効率よく検出することができる。

【００７６】図８（ａ）は、本実施の形態における受信
アンテナ装置を構成する第１のユニットコイルのうちの
１枚の基本コイルを上方から見た平面図であり、図８
（ｂ）は、受信アンテナ装置の全体を上方から見た平面
図である。

【００７７】本実施の形態の受信アンテナ装置は、図８
（ａ）に示す構造の基本コイルを２枚重ね合わせて構成
する第１のユニットコイルと、例えば図２（ｂ）に示す
ように、異なる半径を持つ２個の円形小環状コイルを同
心に配置して互いの巻線の向きが逆になるように接続し
た第２のユニットコイルとの計３枚のコイルから構成さ
れている。各コイルはＸ−Ｙ平面に水平に配置され、紙
面に垂直なＺ方向に所定間隔をもって層状に重ねられて
いる。

【００７８】ここで、第１のユニットコイルを構成する
一方の基本コイル３７ａの構造について詳細に説明す
る。図８（ａ）に示すように、基本コイル３７ａは、円
形の中心点Ｊ１を通る２本の軸１０１，１０２によって
４つに分割された各領域に配置された４個の小ループコ
イル６１〜６４から構成される。ここで、各小ループコ
イル６１〜６４は形状、面積及び巻線数が等しくなされ
ており、小ループコイル６１，６４は反時計回りの向き
に、小ループコイル６２，６３は時計回りの向きに巻線
方向が向くようにコイル同士が接続されている。

【００７９】各小ループコイル６１〜６４内を通過する
磁束の量が等しい場合、例えば紙面手前から裏側方向に
向かって一様な強さの垂直磁界が発生している場合、各
コイル６１〜６４には等しい大きさの電流が時計回りの
向きに発生する。ここで、小ループコイル６１，６４と
小ループコイル６２，６３とは互いに巻線方向が逆にな
るように結線されているので、基本コイル３７ａ全体で
見た場合には電流はキャンセルされてゼロになる。

【００８０】よって、基本コイル３７ａと送信コイル６
とを磁束が通過する方向から投影した場合に重なり合う
ように配置することで、外部からのノイズのみならず、
送信コイル６からの信号もキャンセルすることができ、
ＩＣカード３からの信号のみを効率よく受信することが
できる。

【００８１】ただし、小ループコイル６１〜６４の境界
領域では信号を検出することができないので、これを補
完するために、同じ構造の基本コイル３７ｂ（図示せ
ず）を、磁束が通過する方向から投影した場合に中心点
Ｊ１が重なり合い、且つ、両基本コイル３７ａ，３７ｂ
を構成する小ループコイルの境界領域が重なり合わない
ように基本コイル３７ｂの軸１０３，１０４を基本コイ
ル３７ａの軸１０１，１０２に対して角度γ１だけ回転
させて積層して配置し、第１のユニットコイルを構成す
る。各小ループコイルの境界領域が重なり合わないため
には、角度γ１を０度より大きく、軸１０１と１０２と
が成す角θ１よりも小さい角度とする必要がある。

【００８２】また、第１のユニットコイルの各小ループ
コイルが集中する中心点Ｊ１付近もＩＣカード３からの
信号を検出することができないので、これを補完するた
めに、この中心点Ｊ１付近をそのコイルの内部領域とす
るような第２のユニットコイル３８を、第１のユニット
コイルに積層して配置する。

【００８３】このような第２のユニットコイルとして
は、送信アンテナ装置を構成している基本コイルと同様
の構造を持つもの、つまり、異なる半径を持つ２個の円
形小環状コイルを同心に配置して互いの巻線の向きが逆
になるように接続したものを用いると、外部からのノイ
ズをキャンセルすることができるので、ＩＣカード３か
らの信号を効率よく検出することができる。

【００８４】本実施の形態において、リーダライタ用の
送受信アンテナを用いてＩＣカード３との間で信号をや
りとりする方法は、第４の実施の形態とほぼ同様である
ので記載を省略する。ただし、第４の実施の形態では受
信回路１４へ接続される基本コイルが順次切り替わって
いくのに対し、本実施の形態では受信コイル７を構成す
る全ての基本コイル３７ａ，３７ｂ，３８が受信回路１
４へ接続され、同時に動作するように設定されている。

【００８５】ＩＣカード３が複数の基本コイルの内部領
域の上方に位置する場合、３枚のコイルがそれぞれ個別
に信号を検出するので、あたかも３枚のＩＣカードから
信号が送信されているように認識してしまうが、リーダ
ライタ２側で識別して処理することが可能である。

【００８６】以上説明したように、本実施の形態の受信
コイルによれば、外部からのノイズのみならず送信コイ
ルからの信号もキャンセルすることができ、ＩＣカード
３からの信号のみを効率よく受信することができる。

【００８７】なお、本実施の形態において、第１のユニ
ットコイルとして、同じ構造を持つ２枚の基本コイルを
組み合わせて用いたが、基本コイルの枚数は２枚以上で
もよい。また、同じ構造のものを用いなくとも、同一平
面内の１点で交差するｎ本の軸で区切られる２ｎ個の領
域にそれぞれ配置された巻線数及び面積の等しい２ｎ個
の小ループコイルを、互いに隣接するコイルに誘起され
る電流の向きが逆向きになるように接続した基本コイル
であれば、異なる構造のコイルを自由に組み合わせて受
信コイルを構成してもよい。

【００８８】更に、第６の実施の形態として、第２の実
施の形態に示したような複数の正方形の小環状コイルか
らなる送信コイルを送信アンテナ装置として用いる場合
には、受信アンテナ装置として、図９（ａ）、（ｂ）に
示す構造の２枚の基本コイル３９ａ、３９ｂから成る第
１のユニットコイルと、例えば図５（ａ）に示す構造の
第２のユニットコイルとを、図１０のように積層して配
置したものを用いることが好ましい。

【００８９】この場合、第５の実施の形態の受信アンテ
ナ装置との相違点は、第１のユニットコイルを構成する
基本コイルの小ループコイルの形状を円形から正方形及
び二等辺三角形に変更した点と、第２のユニットコイル
を構成する小環状コイルの形状を円形から正方形に変更
した点である。各小ループコイル間の接続方法や基本コ
イルの配置方法、ＩＣカード３との信号の送受信方法
は、第５の実施の形態と全く同様である。

【００９０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
非接触型ＩＣカードと磁気的に結合され、ＩＣカードへ
信号を送信するリーダライタ用アンテナ装置において、
アンテナ装置近傍領域では強い磁界を発生させ、送信ア
ンテナから遠ざかると急激に磁界強度が下がる特性を持
つアンテナ装置を得ることができる。よって、本発明の
リーダライタ用送信アンテナ装置を用いることで、複数
の小さな非接触型ＩＣカードを誤差動なく一度に駆動さ
せることが可能となる。また、受信アンテナ装置につい
ても同様に、アンテナ装置近傍領域では検出感度が高
く、一方、遠くからの雑音に対しては感度を下げること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態によるリーダライタ
用送信アンテナ装置の立体斜視図である。

【図２】図１の送信アンテナ装置を構成する基本コイル
毎の平面図である。

【図３】図２の最内周に位置する小環状コイルに通過す
る磁束を従来のコイルに通過する磁束と比較して模式的
に示した図である。

【図４】図１に示した送信アンテナ装置の平面図であ
る。

【図５】本発明の第２の実施の形態によるリーダライタ
用送信アンテナ装置の基本コイル毎の平面図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態によるリーダライタ
用送信アンテナ装置の平面図である。

【図７】本発明の第４の実施の形態によるリーダライタ
用送受信アンテナ装置の立体斜視図である。

【図８】本発明の第５の実施の形態によるリーダライタ
用受信アンテナ装置の平面図である。

【図９】本発明の第６の実施の形態によるリーダライタ
用受信アンテナ装置の第１のユニットコイルを構成する
基本コイル毎の平面図である。

【図１０】本発明の第６の実施の形態によるリーダライ
タ用受信アンテナ装置の平面図である。

【図１１】非接触型のＩＣカードとリーダライタの回路
構成を示すブロック図である。

【図１２】図１１中に示した送受信コイル及びアンテナ
コイルの部分を拡大した立体斜視図である。

【図１３】円形のコイルの中心軸におけるコイルからの
距離と磁界の強度との関係を示した図である。

【符号の説明】

２リーダライタ３ＩＣカード６送信コイル７受信コイル８アンテナコイル３１，３２基本コイル３７第１のユニットコイル３８第２のユニットコイル４１〜４４小環状コイル６１〜６４小ループコイル１０１〜１０４軸Ｏ１，Ｏ２，Ｊ１中心点

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非接触型ＩＣカードのアンテナコイル手
段と磁気的に結合され、該非接触型ＩＣカードへ信号を
送信するリーダライタ用送信アンテナ装置であって、面積が異なり、互いに相似の関係にあるｎ個（ｎ≧２）
の小環状コイルを、面積の大きいものから順に１、２、
…、ｎ番目と番号をつけた場合に、奇数番目の小環状コ
イルに発生する磁界の向きと偶数番目の小環状コイルに
発生する磁界の向きとが互いに逆になり、且つ同心にな
るように配置して一つの基本コイルを構成し、前記基本コイルを複数個積層することによって送信コイ
ルを形成したことを特徴とするリーダライタ用アンテナ
装置。
【請求項２】前記基本コイルを構成するｎ個の小環状
コイルは、時計回りの向きに電流が流れる第１の小環状
コイル群と、反時計回りの向きに電流が流れる第２の小
環状コイル群とに分類され、隣り合う番号の小環状コイ
ルが互いに異なるコイル群に属するようにして配置され
ていることを特徴とする請求項１に記載のリーダライタ
用アンテナ装置。
【請求項３】前記送信コイルを構成する全ての基本コ
イルが、磁束の通過する方向から投影した場合に同心に
配置されていることを特徴とする請求項１または２に記
載のリーダライタ用アンテナ装置。
【請求項４】前記複数個の基本コイルは、それぞれ互
いの最外周の小環状コイルを除く内側の小環状コイルの
面積が全て異なることを特徴とする請求項１〜３の何れ
か１項に記載のリーダライタ用アンテナ装置。
【請求項５】前記複数個の基本コイルの最外周の小環
状コイルは同一の形状を有することを特徴とする請求項
４に記載のリーダライタ用アンテナ装置。
【請求項６】前記小環状コイルの形状が略円形または
略正多角形であることを特徴とする請求項１〜５の何れ
か１項に記載のリーダライタ用アンテナ装置。
【請求項７】任意の一の基本コイルにおいて、ｉ番目
（ｉ＝１〜ｎ）の小環状コイルの面積をＳ_i、同コイル
を流れる電流をＩ_i、同コイルの巻線数をＮ_iとした場
合、各小環状コイルごとに求められる積Ｓ_i×Ｉ_i×Ｎ
_iを、奇数番目の小環状コイルについて足し合わせた値
と、偶数番目の小環状コイルについて足し合わせた値と
が略等しいことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項
に記載のリーダライタ用アンテナ装置。
【請求項８】前記複数個の基本コイルのうち任意の一
個の基本コイルが前記ＩＣカードへ信号を送信するコイ
ルとして選択され、選択される前記基本コイルが時間の
経過と共に順次別の基本コイルに切り替わることを特徴
とする請求項１〜７の何れか１項に記載のリーダライタ
用アンテナ装置。
【請求項９】請求項１〜８の何れか１項に記載のリー
ダライタ用送信アンテナ装置と対にして用いられ、非接
触型ＩＣカードから送られる信号を受信するリーダライ
タ用受信アンテナ装置であって、前記受信アンテナ装置を構成する受信コイルは、前記送
信コイルと同一の構造を有し、前記送信コイルの任意の
一個の基本コイルに対して、これと対になる前記受信コ
イルの少なくとも１つの基本コイルが、前記送信コイル
から発生する磁束の通過する方向から投影した場合に略
重なり合うように積層して配置されていることを特徴と
するリーダライタ用アンテナ装置。
【請求項１０】請求項１〜８の何れか１項に記載のリ
ーダライタ用送信アンテナ装置と対にして用いられ、非
接触型ＩＣカードから送られる信号を受信するリーダラ
イタ用受信アンテナ装置であって、同一平面内の１点で交差するｎ本の軸で区切られる２ｎ
個の領域にそれぞれ配置された２ｎ個の小ループコイル
を有し、前記２ｎ個の小ループコイルが、互いに隣接す
る小ループコイルに誘起される電流の向きが逆向きにな
るように接続された基本コイルを有する第１のユニット
コイルと、面積が異なり、互いに相似の関係にあるｍ個（ｍ≧２）
の小環状コイルを、面積の大きいものから順に１、２、
…、ｍ番目と番号をつけた場合に、奇数番目の小環状コ
イルに誘起される電流の向きと、偶数番目の小環状コイ
ルに誘起される電流の向きとが互いに逆になるように接
続され、且つ、前記ｍ個の小環状コイルが同心になるよ
うに配置して構成された第２のユニットコイルとを有
し、前記送信コイルから発生する磁束の通過する方向から投
影した場合に、前記第２のユニットコイルの最内周の小
環状コイルによって、前記第１のユニットコイルを構成
する全ての小ループコイルの各々の内部領域が半径方向
に２つの部分に分割されるように積層して配置された受
信アンテナを有することを特徴とするリーダライタ用ア
ンテナ装置。
【請求項１１】前記送信コイル及び前記第１、第２の
ユニットコイルを構成する全てのコイルの中心点及び軸
の交差点が、前記送信コイルから発生する磁束の通過す
る方向から投影した場合に略重なり合うように積層して
配置されていることを特徴とする請求項１０に記載のリ
ーダライタ用アンテナ装置。
【請求項１２】１個の基本コイルを構成する２ｎ個の
小ループコイルの形状が全て等しいことを特徴とする請
求項１０または１１に記載のリーダライタ用アンテナ装
置。
【請求項１３】前記第１のユニットコイルは複数の基
本コイルから構成され、任意の一個の基本コイルの任意
の２本の軸に挟まれて形成される角のうち最も小さい角
度を有する角の角度をθとした場合、少なくとも１つの
基本コイルは他の基本コイルに対し、コイル面に水平な
面内で軸の交差点を中心にθよりも小さい角度だけ回転
して配置されていることを特徴とする請求項１０〜１２
の何れか１項に記載のリーダライタ用アンテナ装置。