JP2011155627A - 無線タグ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】円環状(ドーナツ状)の導体板10にスロット11を設けることでスロットアンテナが構成される。スロット11は、給電部2から両側に延びており、全体として円弧状のメアンダ形状をなしている。無線タグをCDの内周側に貼り付けた状態では、導体板10とCDの蒸着金属部とがオーバーラップし、高周波帯において、導体板10はCDの蒸着金属部、さらには蒸着金属部に接続されたCDの記録面金属部と電磁結合する。
【選択図】図3
Description
無線タグでは、アンテナパターンが透明フィルムシート上に印刷、エッチング等によって形成される。アンテナの給電点には、特別な整合回路を実装することなくICチップが接続される。
この無線タグは、
(A)無線ICチップに接続される給電部と、
(B)スロットが設けられた導体板を含み、前記給電部から給電されるスロットアンテナと、を備える。
導体板は、無線タグを記録媒体の内周側に取り付けた場合に、少なくとも一部が記録媒体の前記第2領域とオーバーラップするように形成される。スロットの長さは、スロットアンテナが無線ICチップとの間で所定の無線周波数で共振するようなインダクタンスが得られるように設定される。
図3は、第1実施例の無線タグの構成を示す。この無線タグでは、円環状(ドーナツ状)の導体板10にスロット(溝)11を設けることでスロットアンテナが構成されている。スロット11は、前記給電部から両側に延びており、全体として円弧状のメアンダ形状をなしている。導体板10は例えば、Cu,Ag,及びAlのいずれかを材料とする導体である。メアンダ状のスロット11の中央近傍にはICチップが実装される給電部2が設けられている。ICチップは、導体板10内に埋め込まれている。
ここで、図4(b)に見られるように、導体板10は、無線タグを記録媒体の内周側に取り付けた場合に、少なくとも一部がCDのプラスチック部に埋め込まれた蒸着金属部とオーバーラップするような外形で形成されている。すなわち、導体板10は、CDの第2領域の内径よりも大きい外径で形成され、かつ少なくとも一部がCDの第2領域とオーバーラップするように貼り付けられる。
図7は、第2実施例の無線タグの構成を示す。この無線タグは、第1実施例で想定したCDとは蒸着金属部の内径D4が異なるCDに貼り付けられることが意図されている。図7に示すように、本実施例において、貼付け対象のCDではD4=φ20であり、蒸着金属部の内径D4がスロットの外径D3よりも小さくなっている(D3>D4)。
本実施例では、有効通信距離が第1実施例の場合よりも低下したが、無線タグとしての機能上何ら問題ないレベルとなっている。すなわち、スロットアンテナのスロットの外径が、貼付け対象のディスク状の記録媒体の金属部の内径よりも大きい場合であっても、スロットの形状(具体的には上記θの角度)を適切に設定すれば、十分な有効通信距離を確保することができる。
なお、θ=28°のスロットを備えた第2実施例の無線タグは、蒸着金属部の内径D4がφ20のCDに最適化されたものであり、第1実施例で想定した蒸着金属部の内径D4がφ24のCDに適用することは好ましくない。共振条件が崩れ、有効通信距離が低下するためである。
第1実施例の無線タグがCDに貼り付けられた場合に導体板10とCDの金属部の電磁結合を生じさせるため、第1実施例の無線タグでは、導体板10とCDの蒸着金属部がオーバーラップするように導体板10の外径を設定していた。さらに、第1実施例の無線タグでは、導体板10の全周に亘る外縁でCDの蒸着金属部とオーバーラップするように、円環状の導体板10が形成されていた。しかしながら、蒸着金属部がないCD(すなわち、記録面金属部のみが存在するCD)の記録面金属部に対して、円環状の導体板の全周に亘る外縁でオーバーラップさせようとすると、導体板に使用される金属成分の量が過大となり、好ましくない。すなわち、導体板は例えばAgペーストによる印刷で製造されるが、導体板に使用されるAgペーストの使用量が多くなると、無線タグの原価上昇を招来する。そこで、蒸着金属部がないCDに貼り付ける無線タグでは、導体板10とCDの記録面金属部とのオーバーラップ領域の面積を少なくすることで、導体板10の占める面積を極力低減することが望まれる。
第4実施例の無線タグは、第3実施例同様、蒸着金属部がないCDに貼り付けるために好適な無線タグの一例であり、その構成を図10に示す。図10に示すように、本実施例の無線タグの導体板10は、少なくとも一部がCDの記録面金属部とオーバーラップするような矩形形状にて形成される。典型的には、導体板10は正方形である。
本実施例の無線タグの導体板10も第3実施例同様、導体板10を円環状に形成させてその外周の全領域でCDの記録面金属部とオーバーラップさせた場合と比較して、例えば導体板に使用されるAgペーストの使用量を低減することができる。
第5実施例の無線タグは、第3及び第4実施例同様、蒸着金属部がないCDに貼り付けるために好適な無線タグの一例であり、その構成を図11に示す。図11に示す無線タグは、導体板10を円環状に形成させてその全周に亘る外縁でCDの記録面金属部とオーバーラップさせている点で、第3及び第4実施例と異なる。そして、その円環状の導体板10には、スロット11よりも外周側の領域において、1又は複数の孔部が設けられている。ここで、導体板10において記録面金属部とオーバーラップしている領域とスロット11とが連通する限り、孔部の形状及び数は任意に設定することができる。本実施例のように、導体板10に孔部を設けることで、導体板10を円環状に形成させてその全周に亘る外縁でCDの記録面金属部とオーバーラップさせつつ、導体板に使用されるAgペーストの使用量を低減させることができる。
第1実施例の無線タグがCDに貼り付けられた場合に導体板10とCDの金属部の電磁結合を生じさせるため、第1実施例の無線タグでは、導体板10とCDの蒸着金属部がオーバーラップするように導体板10の外径を設定していた。そのため、蒸着金属部がないCDに対して、第1実施例の無線タグを貼り付けると、蒸着金属部よりも内径の大きい記録面金属部とは導体板10がオーバーラップせず、導体板10と記録面金属部とで電磁結合を生じさせることができない。CDのタイプ(蒸着金属部の有無)に応じて2種類の無線タグ(例えば第1実施例の無線タグと第3実施例の無線タグ)を用意し、その2種類の無線タグをCDのタイプに応じて貼り分ければよいが煩雑である。2種類の無線タグを用意すればコストも掛かる。
なお、導体板10と補助導体部15はDC上で絶縁されていてもよい。例えば、導体板10と補助導体部15がそれぞれビニール素材等でラッピングされており、両者がオーバーラップする部分で導体間の直接的な接触がない場合でも構わない。
図5に示した第1実施例の無線タグの寸法、及び記録面金属部の内径がφ40のCDの寸法を前提とすると、補助導体部15の内径は例えばφ26、外径は例えばφ42である。
なお、本実施例の無線タグの基礎となる無線タグ、すなわち補助導体部15が付加されていない状態の無線タグとして第1実施例の無線タグを想定したが、これに限られない。基礎となる無線タグの構成、形状は、蒸着金属部があるCDに適したものであればよく、例えば第2実施例の無線タグでもよい。その場合には、前述したθが調整される。
第7実施例の無線タグは、第6実施例の無線タグと同様の観点で形成されている。本実施例の無線タグは、補助導体部15の形態が第6実施例のものと異なる。図13に本実施例の無線タグの構成を示す。図13に示すように、本実施例の無線タグは、CDに貼り付けられた状態で、例えば第1実施例の導体板10(主導体部)の上面の一部を覆うことにより平面視で導体板10の外縁とオーバーラップするとともに、CDの記録面金属部の内縁と平面視でオーバーラップするようにして形成される。本実施例の無線タグも第6実施例と同様、蒸着金属部がないCDに貼り付けられる。このとき、本実施例の無線タグのCDに対する貼り付けは、例えば第1実施例の無線タグを先ずCDのレーベル面に貼り付け、その上に図13に示す補助導体部15を貼り付けることでなされる。
スロットの外径が、無線タグの貼付け対象のCDの金属部の内径以下である場合(第1実施例の無線タグ)と、CDの金属部の内径より大きい場合(第2実施例の無線タグ)とで電磁結合の程度が異なるため、無線タグの有効通信距離が異なる(図6、図8参照)。他方、前述したように、発明者らの調査によれば、蒸着金属部の内径D4としてφ20〜27の範囲のCDの存在が確認されている。よって、無線タグのスロット外径をφ20〜27の範囲内で一意に設定したとすれば、スロットと蒸着金属部がオーバーラップするCDとオーバーラップしないCDが混在することになり、CD毎に無線タグの有効通信距離が異なることになる。そこで、本実施例の無線タグでは、CDの蒸着金属部の内径に依存しない安定した有効通信距離を得るために、補助導体部が利用される。
上述した第1〜第8実施例の無線タグでは、スロット11の形態が全体として円弧状のメアンダ形状をなしている場合について説明したが、これに限られない。図15には、本実施例の無線タグにおいて、スロット11の様々な変形例に係る形状が示される。
図15(a)に示すスロット11の形態は、給電部から両側に延びており、全体として円弧状の非メアンダ形状となっている。図15(a)に示すスロット11は全体として正確な円弧となっているが、多少蛇行した形状でも構わない。スロット11の全長が所要のインダクタンスを確保するため、図15(a)に示すように全長を調整するための折り返し部を設けてもよい。
図15(b)に示すスロット11の形態は、2.45GHzの無線周波数を用いる場合の形状である。この場合、953MHzの場合と比較して波長が短くなるため、メアンダ形状にせずに済む。
図15(c)に示すスロット11の形態は、上述した各実施例と同様にメアンダ形状であるが、このメアンダ形状は複数のランダムな形の略U字形状部が円弧状に連結されて形成されている。ランダムな形の略U字形状部としたのは、隣接する略U字形状部のスロットの外側の導体を流れる電流の向きは逆であるものの、互いに逆向きの電流ベクトル方向が完全には平行とならず、逆向きの電流によって生ずる電磁波のキャンセル量を低減できるためである。これにより、アンテナ実効長を、例えばメアンダ形状を構成するのに正確な(ランダムでない)U字形を適用する場合と比較して長くすることができ、スロット11の外径を小さくすることができる。
第1〜第9実施例に無線タグに関し、ディスク状の記録媒体に貼り付けることを前提として説明してきたが、これに限られない。非導電部材と離間した内側の第1領域と、導電部材に近接した外側の第2領域とからなる対象部材に適用することができる。このような対象部材として典型的なのは、例えば車両用のアーム又はフレーム等の凹部のある金属部材である。このような金属部材では例えば軽量化の目的で凹部が予め設けられているため、その凹部に本実施例の無線タグを取り付ける。この場合は、第1領域が凹部に相当し、第2領域が凹部の周辺領域に相当する。無論、金属部材の軽量化の目的のために設けられた凹部に無線タグを取り付けてもよいし、金属部材の機能上の障害がない箇所に予め設けた凹部に無線タグを取り付けてもよい。
図16において、金属部材には円筒状の凹部が設けられており、この凹部上に、全体として円形の平板状の本実施例の無線タグが取り付けられる。そのため、本実施例の無線タグの外径は、取付対象となる金属部材の凹部の径よりも大きい。金属部材に対する無線タグの取付方法は問わないが、例えば極薄の両面テープ、接着剤、シール等が取付のために使用され得る。好ましくは、メアンダ状のスロットの外径は、金属部材の凹部の径よりも小さい。無線タグの外径を極力小さくするために、前述した実施例同様、ここでもメアンダ状のスロットアンテナが適用される。
上記第3実施例(図9参照)では、蒸着金属部がないCDに対して無線タグを取り付ける場合に、導体板10とCDの記録面金属部とをオーバーラップさせるための延長部101を4箇所設けた例について説明した。これに対して、第11実施例では、第3実施例の無線タグのさらに好ましい例について説明する。
第11実施例の無線タグを図17に示す。図17は、第11実施例の無線タグを、蒸着金属部がないCDに貼り付けた状態を示している。図17に示すように、本実施例の無線タグの導体板10は、第1導体部110と第2導体部120(第3実施例の延長部101に相当するもの)を備えている。第1導体部110は、スロット11が形成され、CDの記録面金属部(第2領域)の内径よりも小さい外径を有する環状の導体部材である。第2導体部120は、給電部2とCDの中心を結ぶ線(B−B線)に沿って、CDの外縁に向かって第1導体部110から相対する2方向に延びており、CDの記録面金属部とオーバーラップするように形成された導体部材である。
なお、本実施例の場合の好ましい寸法例を挙げれば、第2導体部120の幅は10mm、B−B線に沿った第2導体部120の長さは12〜13mm、第2導体部120とCDの記録面金属部のオーバーラップ量は4mmである。
次に、第12実施例の無線タグについて、図18を参照して説明する。
図18に示すように、本実施例の無線タグは、第11実施例の無線タグとは、第2導体部120において、第1導体部110からCDの記録面金属部の間がメアンダ状で形成されている点で異なる。これにより、第2導体部120を実質的により長くすることができるため、第11実施例で述べたダイポールアンテナとしての動作をより高めるようにすることができる。すなわち、上述したように国内でのRFIDシステムで使用される場合のλ/2が約150mmであるが、第2導体部120をメアンダ状とすることで、導体板10によって形成されるダイポールアンテナの全長を150mmに近付けることができるようになる。例えば、第11実施例では、給電部2とCDの中心を結ぶ線に沿った導体板10の全長が約52mm程度であるが、本実施例では、メアンダの線幅を1mmとした場合に、導体板10の全長を約130mm(実効長は110〜120mm)とすることができ、上記λ/2に近付けることができる。
なお、導体板10の全長を上記λ/2に近付けることができるので、本実施例の無線タグはそれ単独で、すなわち、CDの記録面金属部との電磁結合を考慮することなく使用することができる。例えば、本実施例の無線タグを、導電性部分を持たないVHSテープのプラスチックの筐体に貼り付ける、または本などに貼り付けることなどが可能である。
次に、第13実施例の無線タグについて、図19を参照して説明する。
図19に示すように、本実施例の無線タグは、第11実施例の無線タグとは、第2導体部120において、CDの記録面金属部とオーバーラップする部分が記録面金属部の内周に沿って延びている点で異なる。このオーバーラップ部分を記録面金属部の内周に沿って延長させているのは、無線タグ全体を全体的にコンパクトにするためである。このように第2導体部120を形成することで、第12実施例と同様に、第2導体部120を実質的により長くすることができるため、第11実施例で述べたダイポールアンテナとしての動作をより高めるようにすることができる。
本実施例の無線タグは、第2導体部120の長さを十分に確保しようとする点において第12実施例と同一の考え方に基づいたものであるが、第12実施例のように第2導体部120をメアンダ形状により成形していないため、通信性能上有利である。つまり、第12実施例のように第2導体部120をメアンダ形状により成形した場合には、メアンダの略V字部分において電流の向きが逆向きに近くなることによる電気的損失が生ずるが、本実施例のものではそのような損失が生じない。そのため、本実施例の無線タグは、第12実施例のものよりも通信距離を長くすることができる。
次に、第14実施例の無線タグについて、図20を参照して説明する。
図20に示すように、本実施例の無線タグは、上述した第12および第13実施例の無線タグの特徴を共に備えたものである。すなわち、本実施例の無線タグは、第2導体部120において、第1導体部110からCDの記録面金属部の間がメアンダ状で形成され、かつ、CDの記録面金属部とオーバーラップする部分が記録面金属部の内周に沿って延びている。本実施例の無線タグは、第12実施例の無線タグに対する改良型と捉えることもできる。すなわち、本実施例の無線タグは、導体板10がダイポールアンテナとして適切に動作するための実効長を確保するのに、CDの記録面金属部とオーバーラップする部分が記録面金属部の内周に沿って延びている分、メアンダ形状の部分の長さを第12実施例の場合ほど必要とならない。その結果、第12実施例の場合よりもメアンダ形状の部分の折り返し回数を減らすことができ、メアンダ形状の部分の電気的損失が抑制される。
非導電部材からなる内周側の第1領域と、導電部材を含む外周側の第2領域とからなるディスク状の記録媒体、に取り付けられる無線タグであって、
無線ICチップに接続される給電部と、
スロットが設けられた導体板を含み、前記給電部から給電されるスロットアンテナと、
を備え、
前記導体板は、無線タグを記録媒体の内周側に取り付けた場合に、少なくとも一部が記録媒体の前記第2領域とオーバーラップするように形成され、
前記スロットの長さは、前記スロットアンテナが前記無線ICチップとの間で所定の無線周波数で共振するようなインダクタンスが得られるように設定される、
無線タグ。(1)
前記スロットは、無線タグを記録媒体の内周側に取り付けた場合に記録媒体の前記第1領域にスロット全体が収容されるようにして形成される、
付記1に記載された無線タグ。(2)
前記スロットは、前記給電部から両側に延びており、全体として円弧状のメアンダ形状である、
付記1又は2に記載された無線タグ。(3)
前記スロットは、前記給電部から両側に延びており、全体として円弧状の非メアンダ形状である、
付記1又は2に記載された無線タグ。(4)
前記スロットは、長さを調整するための折り返し部を有する、
付記4に記載された無線タグ。(5)
前記導体板は、
前記スロットが設けられた環状の主導体部と、
前記導体本体部とは内周側でオーバーラップし、かつ記録媒体の前記第2領域とは外周側でオーバーラップする環状の補助導体部と、を有する、
付記1〜5のいずれかに記載された無線タグ。(6)
前記導体板は、
前記スロットが形成され、記録媒体の前記第2領域の内径よりも小さい外径を有する環状の第1導体部と、
前記給電部と記録媒体の中心を結ぶ線に沿って、記録媒体の外縁に向かって前記第1導体部から相対する2方向に延びており、前記第2領域とオーバーラップするように形成された第2導体部と、を有する、
付記1〜5のいずれかに記載された無線タグ。(7)
前記第2導体部において、前記第1導体部から前記第2領域の間がメアンダ状で形成されている、
付記7に記載された無線タグ。(8)
前記第2導体部において、前記第2領域とオーバーラップする部分が前記第2領域の内周に沿って延びている、
付記7または8に記載された無線タグ。(9)
非導電部材と離間した内側の第1領域と、導電部材に近接した外側の第2領域とからなる対象部材、に取り付けられる無線タグであって、
無線ICチップに接続される給電部と、
スロットが設けられた導体板を含み、前記給電部から給電されるスロットアンテナと、
を備え、
前記導体板は、無線タグを対象部材の内側に取り付けた場合に、少なくとも一部が対象部材の前記第2領域とオーバーラップするように形成され、
前記スロットの長さは、前記スロットアンテナが前記無線ICチップとの間で所定の無線周波数で共振するようなインダクタンスが得られるように設定される、
無線タグ。
前記スロットは、無線タグを対象部材の内側に取り付けた場合に対象部材の前記第1領域にスロット全体が収容されるようにして形成される、
付記10に記載された無線タグ。
前記導体板の外縁で導体板とオーバーラップするように形成され、導体板の導体領域を拡大するための補助導体部、をさらに備えた、
付記10又は11に記載された無線タグ。
10…導体板
11…スロット
Claims (9)
- 非導電部材からなる内周側の第1領域と、導電部材を含む外周側の第2領域とからなるディスク状の記録媒体、に取り付けられる無線タグであって、
無線ICチップに接続される給電部と、
スロットが設けられた導体板を含み、前記給電部から給電されるスロットアンテナと、
を備え、
前記導体板は、無線タグを記録媒体の内周側に取り付けた場合に、少なくとも一部が記録媒体の前記第2領域とオーバーラップするように形成され、
前記スロットの長さは、前記スロットアンテナが前記無線ICチップとの間で所定の無線周波数で共振するようなインダクタンスが得られるように設定される、
無線タグ。 - 前記スロットは、無線タグを記録媒体の内周側に取り付けた場合に記録媒体の前記第1領域にスロット全体が収容されるようにして形成される、
請求項1に記載された無線タグ。 - 前記スロットは、前記給電部から両側に延びており、全体として円弧状のメアンダ形状である、
請求項1又は2に記載された無線タグ。 - 前記スロットは、前記給電部から両側に延びており、全体として円弧状の非メアンダ形状である、
請求項1又は2に記載された無線タグ。 - 前記スロットは、長さを調整するための折り返し部を有する、
請求項4に記載された無線タグ。 - 前記導体板は、
前記スロットが設けられた環状の主導体部と、
前記導体本体部とは内周側でオーバーラップし、かつ記録媒体の前記第2領域とは外周側でオーバーラップする環状の補助導体部と、を有する、
請求項1〜5のいずれかに記載された無線タグ。 - 前記導体板は、
前記スロットが形成され、記録媒体の前記第2領域の内径よりも小さい外径を有する環状の第1導体部と、
前記給電部と記録媒体の中心を結ぶ線に沿って、記録媒体の外縁に向かって前記第1導体部から相対する2方向に延びており、前記第2領域とオーバーラップするように形成された第2導体部と、を有する、
請求項1〜5のいずれかに記載された無線タグ。 - 前記第2導体部において、前記第1導体部から前記第2領域の間がメアンダ状で形成されている、
請求項7に記載された無線タグ。 - 前記第2導体部において、前記第2領域とオーバーラップする部分が前記第2領域の内周に沿って延びている、
請求項7または8に記載された無線タグ。
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