JP2017204036A - Ｒｆタグ、ｒｆｉｄシステム、ループアンテナ及び非接触型の給電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 近接して複数配置された場合であっても、通信や給電を高効率に行えるＲＦタグ、ＲＦタグを用いて通信を行うＲＦＩＤシステム、ＲＦタグ等に適用可能なループアンテナ及び非接触型の給電装置を提供すること。【解決手段】 一のＲＦタグ６０Ａと他のＲＦタグ６０Ｂとを、開口部ＯＰが横並びになるように隣接して配置された場合において、一のＲＦタグ６０Ａのループアンテナを構成する第１配線部分Ｌ１Ｒと他のＲＦタグ６０Ｂのループアンテナを構成する第２配線部分Ｌ２Ｌとを、所定の角度差２θ（あるいはθ）をなすようにする。【選択図】 図２

Description

本発明は、ＲＦタグ、ＲＦタグを用いて通信を行うＲＦＩＤシステム、ＲＦタグ等に適用可能なループアンテナ及びループアンテナを有する非接触型の給電装置に関する。

例えば、ＬＣ共振させたループアンテナが接続されているＲＦタグに対して通信等を行う場合において、複数のＲＦタグのループアンテナが近接すると、相互インダクタンスの影響を受けアンテナ共振周波数がずれてしまい、交信距離が短くなる、あるいは全く交信できなくなるといったことが生じる可能性がある。このようなことは、ＲＦタグの場合のほか、ループアンテナを利用する種々の機器において生じ得る。

これに対して、リーダーライターとの通信を行う非接触情報媒体について、非接触情報媒体を構成するコイルの一部に切断部を有し、近接して特定の枚数以上重ねることで、インダクタンスを増加させる、すなわち通信等のための共振周波数を調整するもの（特許文献１、２）や、複数のタグが重なり合った場合でも共振周波数をあまり変化させないように、コイルの巻き数を少なくするとともにコイルのインダクタンスを補充する小型のチップコイル（回路素子）を付加したもの（特許文献３）が知られている。

しかしながら、上記各文献では、コイルが形成するループ状の面が重なり合った場合（重畳した場合）を想定した技術であり、例えばＲＦタグが横並びで近接配置された場合において通信等を改善できるものであるかは明らかでない。また、切断部を有していたり、コイルの巻き数が少なかったりすることで、交信距離が短くなってしまう等の可能性も依然としてある。

特開２００５−５６１１８号公報 特開２００５−７１０５７号公報 特開２００６−６７４７９号公報

本発明は、上記背景技術の問題に鑑みてなされたものであり、積み重ねないで近接して複数配置された場合であっても、互いに干渉することを抑制して共振周波数がずれにくいものとすることで通信や給電を高効率に行えるＲＦタグ、ＲＦタグを用いて通信を行うＲＦＩＤシステム、ＲＦタグ等に適用可能なループアンテナ及びループアンテナを有する非接触型の給電装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るＲＦタグは、対向する配線箇所として非平行となって所定の角度で配置されている第１配線部分と第２配線部分とを有して立体的な開口部を形成するループアンテナと、ループアンテナを介した通信制御をする電子回路部とを備える。

上記ＲＦタグでは、例えば一のＲＦタグと他のＲＦタグとを、開口部が横並びになるように隣接して配置された場合において、一のＲＦタグのループアンテナの第１配線部分と他のＲＦタグのループアンテナの第２配線部分とを、所定の角度をなすようにすることで、ＲＦタグ間における相互インダクタンスの影響が略及ばないようにすることができ、共振周波数がずれにくいものとなり、ＲＦＩＤシステム等で利用するにあたってＲＦＩＤリーダーライターとの通信や給電を高効率に行うことができる。

本発明の具体的な側面によれば、ループアンテナにおいて、第１及び第２配線部分は、直線状である。この場合、直線状の第１配線部分と直線状の第２配線部分とがなす角度によって、相互インダクタンスの影響度合いの調整をし、共振周波数がずれにくいものにできる。

本発明の別の側面によれば、ループアンテナにおいて、開口部は、平面視した場合に第１配線部分と第２配線部分とを対辺とする矩形状となっている。この場合、平面視矩形状のループアンテナのうち、第１配線部分と第２配線部分とについての影響度合いを考慮することで、所望の調整ができる。

本発明のさらに別の側面によれば、ループアンテナは、平面視矩形状となって開口部を形成する配線箇所のうち、第１配線部分と第２配線部分とに相当する対辺と異なる対辺に相当する配線箇所において、非平行となって所定の角度で配置されている第３配線部分と第４配線部分とを有している。この場合、一のＲＦタグの第１配線部分と他のＲＦタグの第２配線部分とを近接させる場合のほか、一のＲＦタグの第３配線部分と他のＲＦタグの第４配線部分とを近接させる場合にも、共振周波数がずれにくいものとし、高効率に通信や給電を行わせることができる。

本発明のさらに別の側面によれば、ループアンテナの第１及び第２配線部分は、プリント基板の表面と裏面とにそれぞれ形成される。この場合、基板の表面と裏面とに、所定の角度をなす第１配線部分と第２配線部分とを形成することができる。

本発明のさらに別の側面によれば、ループアンテナは、本体部分に巻かれたワイヤーで形成されている。この場合、ワイヤーを所定の角度でＲＦタグの本体部分に巻きつけることで、第１配線部分と第２配線部分とを形成することができる。

本発明のさらに別の側面によれば、電子回路部に接続され、電子回路部からの通信信号に基づき制御される発光部をさらに備える。この場合、例えばＲＦＩＤリーダーライターから送信されるＲＦ信号に重畳された制御信号等の通信信号に基づいて発光部を点灯・消灯させ報知手段として利用することができる。また、ループアンテナを介して発光等のための給電を行うことも可能である。

本発明のさらに別の側面によれば、電子回路部に接続され、電子回路部からの通信信号に基づきスキャン動作を行って周囲環境の情報を収集するセンサー部をさらに備える。この場合、例えば、ＲＦＩＤリーダーライターから送信されるＲＦ信号に重畳された制御信号等の通信信号により、センサーのスキャン開始を指示したりセンサーのスキャン結果を読み取ったりして種々の情報を収集することができる。また、ループアンテナを介してセンサー部の動作制御等のための給電を行うことも可能である。

本発明のさらに別の側面によれば、センサー部は、加速度センサー、地磁気センサー、温度センサー及び湿度センサーのうちいずれかを含む。この場合、各種センサーにより、必要な種々の情報を収集することができる。

本発明のさらに別の側面によれば、電子回路部は、ループアンテナを介して受信した信号からの起電力により駆動制御を行うための整流回路を有する。この場合、ＲＦタグを電池非搭載式にして、軽量化、簡素化できる。また、１つのループアンテナにより通信と給電の双方を行うことができる。また、１つのＲＦタグにおいて複数のループアンテナを要しないものとすることで、１つのＲＦタグ内においてループアンテナが影響しあい共振周波数がずれるといった事態を回避できる。

本発明のさらに別の側面によれば、電子回路部に接続されて動作する外部回路をさらに備え、電子回路部は、整流回路に加え、ループアンテナを介して受信した信号からの起電力により外部回路を動作させるための電源を別途生成可能な補助整流回路を有する。この場合、例えばＬＥＤ等の発光部や各種センサーで構成されるセンサー部等の外部回路を駆動させるための電源を生成する手段を別途確保することも可能になる。

上記目的を達成するため、本発明に係る第１のＲＦＩＤシステムは、上記いずれかのＲＦタグと、ＲＦタグのデータを読み取るリーダーライターとを備える。

上記第１のＲＦＩＤシステムでは、例えば開口部が横並びになるように隣接して複数配置されたＲＦタグ間における相互インダクタンスの影響が略及ばないようにすることができ、共振周波数がずれにくいものとなり、高効率にリーダーライターとの間での通信や給電を行うことができる。

上記目的を達成するため、本発明に係る第２のＲＦＩＤシステムは、対向する配線箇所として非平行となって所定の角度で配置されている第１配線部分と第２配線部分とを有して立体的な開口部を形成するループアンテナと、ループアンテナを介した通信制御をする電子回路部と、電子回路部に接続され電子回路部からの通信信号に基づき制御される発光部とを有するＲＦタグと、ＲＦタグのデータを読み取るリーダーライターとを備え、リーダーライターは、検索対象となるＲＦタグの発光部を点灯させてＲＦタグの位置を知らせる。

上記第２のＲＦＩＤシステムでは、高効率にリーダーライターとの間での通信や給電を行うことができるとともに、検索対象となるＲＦタグの位置を、発光部の点灯によって利用者に示すことができる。

本発明の具体的な側面によれば、リーダーライターは、複数配置されたＲＦタグのデータ読取りを行い、複数のＲＦタグは、一のＲＦタグのループアンテナの第１配線部分が他のＲＦタグのループアンテナの第２配線部分に近接して所定の角度をなして配置されている。この場合、リーダーライターとの通信等において、隣接する一のＲＦタグと他のＲＦタグとの間における相互インダクタンスの影響が略及ばないようにすることができる。

上記目的を達成するため、本発明に係るループアンテナは、環状であり、対向する配線箇所として所定の角度で配置され非平行となっている第１配線部分と第２配線部分とを有して立体的な開口部を形成する。

上記ループアンテナでは、例えば一のループアンテナの第１配線部分と他のループアンテナの第２配線部分とを、所定の角度をなすようにすることで、ループアンテナ間における相互インダクタンスの影響が略及ばないようにすることができるので、例えばＲＦタグ等のループアンテナに適用した場合に共振周波数がずれにくいものとすることができ、ＲＦタグにおける通信や給電を高効率に行うことができる。

上記目的を達成するため、本発明に係る第３のＲＦＩＤシステムは、上記のループアンテナを、無線タグとのデータ通信を行うリーダーライター用のループアンテナとして複数有し、一のループアンテナの第１配線部分が他のループアンテナの第２配線部分に近接して所定の角度をなして配置されている。この場合、リーダーライター用に配置された複数のループアンテナの間での相互インダクタンスの影響が略及ばないようにすることで、各ループアンテナの入力インピーダンスや、共振周波数がずれにくいものとなり、アンテナの放射効率もほぼ変化しないものとなるので、無線タグとの交信距離が低下しない、安定した性能にできる。すなわち、通信や共振を利用した電力供給を高効率なものにすることができる。

上記目的を達成するため、本発明に係る非接触型の給電装置は、上記のループアンテナを、非接触で給電を行うためのループアンテナとして複数有し、一のループアンテナの第１配線部分が他のループアンテナの第２配線部分に近接して所定の角度をなして配置されている。この場合、非接触で給電を行うために配置された複数のループアンテナの間での相互インダクタンスの影響が略及ばないようにすることで、共振周波数がずれにくいものとなり、共振を利用した電力供給を高効率なものにすることができる。

（Ａ）は、第１実施形態に係るＲＦタグの一例について説明するための斜視図であり、（Ｂ）は、ＲＦタグの構造の一例について説明するためのブロック図であり、（Ｃ）は、複数のＲＦタグを配置した様子を示す斜視図である。 （Ａ）は、ＲＦタグを構成するループアンテナについて説明するための図であり、（Ｂ）は、隣接するＲＦタグのループアンテナの様子を示す図であり、（Ｃ）は、隣接する一のＲＦタグの第１配線部分と他のＲＦタグの第２配線部分との位置関係を概念的に示す図である。 （Ａ）は、一のＲＦタグと他のＲＦタグとの相互作用について説明するための概念図であり、（Ｂ）は、（Ａ）における磁界の様子を示す図である。 （Ａ）は、第２実施形態に係るＲＦタグの一例について説明するための斜視図であり、（Ｂ）は、ＲＦタグの構造の一例について説明するためのブロック図である。 （Ａ）は、第２実施形態に係るＲＦタグの他の一例について説明するための斜視図であり、（Ｂ）は、ＲＦタグの構造の他の一例について説明するためのブロック図である。 ＲＦタグの構造のさらに他の一例について説明するためのブロック図である。 ＲＦタグの一応用例を説明するためのＲＦＩＤシステムの様子を示す斜視図である。 ＲＦタグの他の一応用例を説明するためのＲＦＩＤシステムの様子を示す斜視図である。 （Ａ）は、第３実施形態に係るＲＦタグの一例について説明するための斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示すＲＦタグの配置の一例について説明するための図であり、（Ｃ）は、（Ａ）に示すＲＦタグの配置の他の一例について説明するための図である。 第４実施形態に係るループアンテナ及びループアンテナを有するＲＦＩＤシステムの一例について説明するための斜視図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、第５実施形態に係るループアンテナ及びループアンテナを有する非接触型の給電装置の一例について説明するための分解斜視図及び斜視図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、ＲＦタグの製造方法について一例を説明するための図である。 （Ａ）は、ループアンテナの第１及び第２配線部分の一変形例について概念的に説明するための図であり、（Ｂ）は、ループアンテナの第１及び第２配線部分の他の一変形例について概念的に説明するための図である。

〔第１実施形態〕
以下、図１等を参照して、本発明の第１実施形態に係るＲＦタグについて説明する。

図１（Ａ）及び１（Ｂ）に示すＲＦタグ６０は、厚みのある板状（直方体）の基板ＳＢにチップ部ＴＰを有して形成されており、基板ＳＢに設けられたループアンテナであるタグアンテナ６１を有している。なお、ここでは、基板ＳＢには、例えば配線が施されたプリント基板のほか、非金属製の板状部材を本体部分として当該本体部分にワイヤーを巻き付けて構成するもの等が含まれるものとする。チップ部ＴＰには、電子回路部６２と、メモリー（不揮発性メモリー）６３とが組み込まれている。また、電子回路部６２は、制御回路６２ａと、ＲＦ回路６２ｂとを有する。ＲＦタグ６０は、タグアンテナ６１を介してＲＦＩＤ用のリーダーライター（図示略、以下、単に「ＲＦＩＤリーダーライター」又は「リーダーライター」とする。）から電磁誘導により通信信号（無線信号）とともに供給される電力によって動作するものである。ここでは、典型的な一例として、ＲＦタグ６０は、ループアンテナであるタグアンテナ６１を介して受信した信号からの起電力により駆動制御を行うための整流回路ＲＣａを例えばＲＦ回路６２ｂに内蔵する電池非搭載式であるものとすることで、軽量化、簡素化を図っている。すなわち、整流回路ＲＣａにより受信したＲＦ信号から生成した起電力でチップ部ＴＰを構成する各種回路等を駆動させるものとなっている。また、この場合、１つのタグアンテナ６１により通信と給電の双方を行うことができる。また、１つのＲＦタグ６０において複数のアンテナを要しないので、１つのＲＦタグ６０において複数のアンテナが影響しあい共振周波数がずれるといった事態も回避される。

なお、図１（Ａ）等に示すように、本実施形態では、ＸＹ面に平行な面を基準面ＳＳとし、縦長の板状であって直方体である基板ＳＢをＸＹ面に対して立てるようにすなわち板状の基板ＳＢの各面のうち表面と裏面とがＺ方向に延びるように設置するものとする。この基準面ＳＳは、例えばリーダーライターの読取り書込み用のループアンテナ面となるべき面に相当し、例えばリーダーライターによる磁場ＭＦが垂直方向（Ｚ方向）に発生する面であるものとする。また、ここでは、図示のように、板状の基板ＳＢの表面及び裏面がＹＺ面に平行になった状態でＲＦタグ６０が置かれているものとする。

タグアンテナ６１は、基板ＳＢのうち基準面ＳＳに対向する側面の輪郭に沿うように設けられており、リーダーライターからの無線信号（通信信号等）を含む電波を受けてＲＦタグ６０における各種動作を行うための電力を発生する。ここで、図１（Ａ）等に示すように、本実施形態のタグアンテナ６１は、直方体の基板ＳＢを配置する基準面ＳＳに対して所定の角度±θだけ傾斜した配線箇所を有して、点対称な対称性を有する形状となっている。すなわち図示において、タグアンテナ６１を構成するループ状の配線の外観形状は、例えばＺ方向を軸に（Ｚ軸まわりに）半回転させるとそれ自身とぴったり重なるようなものとなっている。このような形状のタグアンテナ６１は、例えば基板ＳＢの表面と裏面とで、プリント基板上に形成された配線パターンや基板ＳＢとなるべき非金属製の板状の本体部分にエナメル線等のワイヤーを互い違いの斜め向きに巻き付けることで環状に形成されている。また、この場合、タグアンテナ６１は、立体的な（３次元形状の）開口部ＯＰを有するものとなる。すなわち、一般的な平坦な形状のループアンテナとは異なり、平坦な開口形状の一端側と他端側とを反対の回転方向に角度θひねって形成されるような立体的形状となっている。なお、タグアンテナ６１は、コイルによって構成され、流れる電流によって形成される磁場にエネルギーを蓄えるインダクターと捉えることも可能である。

電子回路部６２のうち、タグ制御部である制御回路６２ａは、ループアンテナであるタグアンテナ６１を介してリーダーライターとの通信制御等を含む各種制御を行う。

電子回路部６２のうち、ＲＦ回路６２ｂは、変復調回路などを含んでおり、受信した電波からデータを復調するとともに制御回路６２ａから出力されたデータから無線信号を生成してタグアンテナ６１に出力する。また、ＲＦ回路６２ｂは、電源生成回路として機能するための整流回路ＲＣａなどを含んでおり、タグアンテナ６１で受けた電力を各部に供給する。

メモリー６３は、記憶装置であり、例えばＲＦタグ６０の動作を記述したプログラムを記憶する。

以上のような構成のＲＦタグ６０は、図１（Ｃ）に例示するように、複数個を横並びに傾斜した配線箇所が隣り合うように配置して利用されるものとなっている。すなわち、複数のＲＦタグ６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ…が、リーダーライターの読取り書込み用のループアンテナ面に相当する基準面ＳＳ上において互いに隣接するように設置される。

ここで、一般に、平坦な形状のループアンテナをそれぞれ有する複数のＲＦタグをループアンテナ面が同一面上にあるように横並びに配置した場合、隣り合うＲＦタグのループアンテナにおいて干渉しあう。特に、アンテナが近接する箇所で互いの誘導起電力が影響しあう、すなわち相互インダクタンスの影響によって、ループアンテナの形状等により定まるべき各ＲＦタグに固有の自己インダクタンスの値から変化してしまう可能性がある。言い換えると、各ＲＦタグの自己インダクタンスが、単体（１つ）だけ設置した時と複数横並びに設置した時とで変わってしまう可能性がある。通常、通信等を行う場合、各ＲＦタグに固有の自己インダクタンスＬの値を固定しこの値に基づいて、次式（１）に示す共振周波数ｆが初期の値となるように調整（すなわち電気容量Ｃの調整）がなされている。
ｆ＝１／２π√ＬＣ…（１）
ｆ：共振周波数
Ｌ：ＲＦタグの自己インダクタンス
Ｃ：ＲＦタグ（チップ）の静電容量
したがって、各ＲＦタグに固有であるはずの自己インダクタンスの値が隣接するＲＦタグ間での相互インダクタンスの影響によって変化してしまうと、信号通信や共振を利用した給電が高効率に行えない（通信可能距離が短くなってしまう等）、あるいは不可能となってしまうおそれがある。これに対して、本実施形態では、環状のタグアンテナ６１を形成する配線について、対向する配線箇所に配置される第１配線部分ＬｎＲと第２配線部分ＬｎＬとが互いに非平行となってかつ角度をなして立体的（３次元的）な開口面ＯＰを形成するものとなっていることで、かかる誘導起電力の影響を相殺可能にしている。言い換えると、複数配置されたＲＦタグ間での相互インダクタンスの影響が略及ばないようにすることができ、共振周波数がずれにくいものとなり、ＲＦタグが複数隣接していても。各ＲＦタグとリーダーライターとの通信や給電を高効率に行うことができる。

以下、図２（Ａ）〜２（Ｃ）を参照して、ＲＦタグ６０のタグアンテナ（ループアンテナ）６１の構造について、詳細に説明する。ここで、例えば、隣り合う２つのＲＦタグ６０において、一方のタグアンテナ６１Ａのインダクタンスは、当該一方のタグアンテナ６１Ａで生成された磁束により決まる自己インダクタンスと他方のタグアンテナ６１Ｂにより生じる鎖交磁束の影響により生じる相互インダクタンスとを加えた結果が、当該一方のタグアンテナ６１Ａ単独で生成された磁束よりも増えるか減るかで決まる。この増減が、共振周波数のずれを招くものとなる。なお、他方のタグアンテナ６１Ｂが一方のタグアンテナ６１Ａにより生じる鎖交磁束の影響を受けることについても同様である。本実施形態では、このような相互インダクタンスの影響を抑制するものとなっている。

図２（Ａ）は、ＲＦタグ６０を構成するタグアンテナ６１について一例を説明するための図であり、図１（Ａ）等に示すＲＦタグ６０のうちタグアンテナ６１の部分を概念的に抽出した図である。図示のように、また、既述のように、タグアンテナ６１は、直方体状の基板ＳＢ（図１（Ａ）等参照）に巻きつけるようにして形成されており、開口部ＯＰは、ＸＹ面について平面視した場合に矩形状のループアンテナとなっている。すなわち、開口部ＯＰを通過する磁束（あるいは磁束密度）が変化することで電磁誘導が起きる。ここでは、図示のように、タグアンテナ６１は、主として４つの第１〜第４配線部分ＬｎＲ，ＬｎＬ，ＬｎＦ，ＬｎＢにより矩形状の開口部ＯＰを形成しているものと考えることができる。これら４つの第１〜第４配線部分ＬｎＲ，ＬｎＬ，ＬｎＦ，ＬｎＢのうち、直方体状の基板ＳＢの表面及び裏面上に沿って（すなわちＹＺ面に平行に）直線状に延びる第１配線部分ＬｎＲと第２配線部分ＬｎＬとは、既述のように、ＸＹ面に対してそれぞれ角度θだけ傾斜して延びている。ただし、傾斜のしかたは互いに逆向きとなっている。すなわち、一方が仰角（図示では第１配線部分ＬｎＲ側を＋θとしている）であるとすれば、他方がこれに対して俯角（図示では第２配線部分ＬｎＬ側を−θとしている）となっている。より詳しく説明すると、この場合、図２（Ｂ）及び２（Ｃ）に示すように、隣接するＲＦタグ６０（６０Ａ，６０Ｂ）について、一のＲＦタグ６０Ａにおいて一辺を構成する第１配線部分Ｌ１Ｒと他のＲＦタグ６０Ｂにおいて一辺を構成する第２配線部分Ｌ２Ｌとが最も近接し、これらが基準面ＳＳａ（図１（Ａ）の基準面に平行すなわちＸＹ面に平行な面）に対する仰角（＋θ）と俯角（−θ）とにより形成された角度差２θをなす位置関係となっている。一方で、例えば一のＲＦタグ６０Ａにおいて第１配線部分Ｌ１Ｒの対辺を構成する第２配線部分Ｌ１Ｌと他のＲＦタグ６０Ｂの第２配線部分Ｌ２Ｌとは、平行な関係が維持される。同様に、第１配線部分Ｌ１Ｒと第１配線部分Ｌ２Ｒとについても、平行な関係が維持される。以上において、最も近接する第１配線部分Ｌ１Ｒと第２配線部分Ｌ２Ｌとがなす角度２θを調整しておくことで、これらの間での誘導起電力の影響を抑えることができる。これは、例えば図２（Ｃ）に示すように、ＲＦタグ６０Ａに電流が流れることで発生する磁束φがＲＦタグ６０Ｂ側に及ぼす影響が、角度２θ傾斜するところでは磁束がφｃｏｓ２θの分だけとなるのに対し、平行なところ（傾斜していないところ）では、磁束φそのままの値の分となることに起因する。すなわち、一般的な平面型のループ形状のアンテナの場合と異なり、上記のような形状を有するＲＦタグ６０間での相互インダクタンスの影響を相殺させることができる。

なお、例えば図２（Ａ）に示すように、ＲＦタグ６０のタグアンテナ６１の構成において、４つの第１〜第４配線部分ＬｎＲ，ＬｎＬ，ＬｎＦ，ＬｎＢのうち、第３及び第４配線部分ＬｎＦ，ＬｎＢは、直方体状の基板ＳＢの側面に沿って延び、また、ＸＹ面に傾斜することなく平行である。この場合、第３及び第４配線部分ＬｎＦ，ＬｎＢは、第１配線部分ＬｎＲや第２配線部分ＬｎＬについての誘導起電力に関して影響しないものと考えることができる。

以下、図３（Ａ）及び３（Ｂ）を参照して、上述のようなアンテナの形状及び構造により相互インダクタンスの影響を相殺させる原理について説明する。

図３（Ａ）は、一のＲＦタグ６０Ａと他のＲＦタグ６０Ｂとの相互作用について説明するための概念図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）における磁界の様子を概念的に示す図である。なお、図３では、簡略化のため、本願の特徴事項の１つである角度θについては省略しており、図２等を参照することで、角度θについてさらに考察するものとする。

ここでは、タグアンテナ６１Ｂを構成する第１及び第２配線部分Ｌ２Ｒ、Ｌ２Ｌがタグアンテナ６１Ａのうち主として第１配線部分Ｌ１Ｒによって発生する磁束（タグアンテナ６１Ａの外側であって第１配線部分Ｌ１Ｒに近い側）から受ける影響について説明する。なお、以下の説明は、対称性により、第１及び第２配線部分Ｌ１Ｒ、Ｌ１Ｌがタグアンテナ６１Ｂのうち主として第２配線部分Ｌ２Ｌから受ける影響についても同様となる。

図示のように、タグアンテナ６１Ａとタグアンテナ６１Ｂが近接して横並びで配置された状態において、まず、タグアンテナ６１Ａに流れる電流ｉ１により生成された磁束を磁束φ１１とする。図３においては、実線により磁束φ１１を示している。磁束φ１１のうち、タグアンテナ６１Ｂの第２配線部分Ｌ２Ｌと鎖交する磁束を磁束φ２１ｉとし、第１配線部分Ｌ２Ｒと鎖交する磁束を磁束φ２１ｏとする。この場合、磁束φ２１ｉ及び磁束φ２１ｏによりタグアンテナ６１Ｂに誘導起電力が発生する。なお、タグアンテナ６１Ａにより生成された磁束φ１１のうち、タグアンテナ６１Ｂ側に生成される磁束φ２１ｉ，φ２１ｏは、既述のように、主にタグアンテナ６１Ａの第１配線部分Ｌ１Ｒにより生成されたものである。

また、タグアンテナ６１Ｂに流れる電流ｉ２により生成された磁束を磁束φ２２とする。図３においては、破線により磁束φ２２を示している。なお、磁束φ２２のうち、タグアンテナ６１Ｂの外側に生成された磁束を磁束φ２２ｏとし、タグアンテナ６１Ｂの内側に生成された磁束を磁束φ２２ｉとする。

ここで、タグアンテナ６１Ａにより生成された磁束である磁束φ１１によりタグアンテナ６１Ｂに生じる誘導起電力は、磁束φ２１ｉの影響でタグアンテナ６１Ｂの第２配線部分Ｌ２Ｌに生じる誘導起電力と、磁束φ２１ｏの影響でタグアンテナ６１Ｂの第１配線部分Ｌ２Ｒに生じる誘導起電力とを合成したものとなる。

このうち、図３（Ｂ）等に示すように、第２配線部分Ｌ２Ｌの右側の磁束φ２２ｉの向きと、タグアンテナ６１Ａに起因しかつ第２配線部分Ｌ２Ｌと鎖交する磁束φ２１ｉ（磁束φ１１）の向きとは、磁束の向きが逆方向となり差動的な結合関係となるため、第２配線部分Ｌ２Ｌに生じる誘導起電力の大きさはマイナス成分となる。

一方、第１配線部分Ｌ２Ｒの右側の磁束φ２２ｏの向きと、タグアンテナ６１Ａに起因しかつ第１配線部分Ｌ２Ｒと鎖交する磁束φ２１ｏ（磁束φ１１）の向きとは、磁束の向きが同方向となり能動的な結合関係となるため、第１配線部分Ｌ２Ｒに生じる誘導起電力の大きさはプラス成分となる。

つまり、タグアンテナ６１Ａから放射された磁界がタグアンテナ６１Ｂへ及ぼす影響が、タグアンテナ６１Ｂを構成する第１配線部分Ｌ２Ｒに対するものと第２配線部分Ｌ２Ｌに対するものとでプラスマイナス逆になる。ただし、その作用の程度は、タグアンテナ６１Ａにより生成された磁束φ１１が第１配線部分Ｌ１Ｒからの距離に応じて減衰していくことから、必ずしも相殺されるとは限らない。このことが、延いては、タグアンテナ６１Ｂの自己インダクタンスにも影響を与えるものとなる可能性がある。

ここで、図２（Ｂ）等に戻って、タグアンテナ６１Ｂのうち第２配線部分Ｌ２Ｌの方が第１配線部分Ｌ２Ｒよりもタグアンテナ６１Ａまでの距離が近いため、仮に、角度θがゼロであるとしてしまうと、上記図３を参照して説明したように、第１配線部分Ｌ２Ｒに生じるプラス成分の誘導起電力よりも第２配線部分Ｌ２Ｌに生じるマイナス成分の誘導起電力の方が大きくなり、合成された誘導起電力の大きさもマイナスとなり、タグアンテナ６１Ａとタグアンテナ６１Ｂ間の相互インダクタンスはマイナス成分となる。すなわち、タグアンテナ６１Ａとタグアンテナ６１Ｂとを横並びで近接した場合の自己インダクタンスは、単体の自己インダクタンスよりも小さな値に変化してしまう（共振周波数が高くなってしまう）ことになる。かかる事態を回避すべく、本実施形態では、第１配線部分Ｌ１Ｒとの距離が近い第２配線部分Ｌ２Ｌについては角度差２θに傾けて配置させる一方、第１配線部分Ｌ１Ｒとの距離が遠い第１配線部分Ｌ２Ｒについては平行な状態が維持されている。これにより、距離が近い第２配線部分Ｌ２Ｌ側での誘導起電力の発生を弱める一方、距離が遠い第１配線部分Ｌ２Ｒ側で誘導起電力の発生が弱まらないようにすることができる。

また、上記のようなことは、対称性により、タグアンテナ６１Ａを構成する第１及び第２配線部分Ｌ１Ｒ、Ｌ１Ｌがタグアンテナ６１Ｂのうち主として第２配線部分Ｌ２Ｌによって発生する磁束から受ける影響についても同様のことが成り立つ。したがって、角度θの大きさをＲＦタグ６０（６０Ａ，６０Ｂ）の自己インダクタンス等に応じて所望のものとすることにより、本実施形態のＲＦタグ６０では、合成された誘導起電力のバランスをとって自己インダクタンスが変化することを抑制可能となる。すなわち、タグアンテナ６１Ａとタグアンテナ６１Ｂ間の相互インダクタンスの調整を図ることができる。

〔実施例１〕
以下、本実施形態に係るＲＦタグ６０の一実施例について説明する。ここでは、具体的一例として、以下の表１に示す形状及び構造のＲＦタグ６０について、上述したタグアンテナ６１の角度θの値について変化させた場合の相互インダクタンスのよる影響度合いの様子について説明する。表１に示すように、本実施例のＲＦタグ６０では、例えば板状の基板ＳＢの板厚は、３ｍｍ、タグアンテナの巻き数は５回、第１及び第２配線部分ＬｎＲ，ＬｎＬの長さは約３８ｍｍ等となっている。

表２は、表１に示すＲＦタグ６０のタグアンテナ６１の角度θの値を変化させた場合の結果を示すものであり、１つ（単体）のＲＦタグ６０の場合と２つのＲＦタグ６０の間隔を変えて近接配置させた場合（近接間隔３ｍｍ、５ｍｍ及び８ｍｍの場合）とについて、角度θの変化に対する共振周波数の変化の様子を示している。表２に示されるように、この場合、角度θ＝８°の時に略相互インダクタンスのよる影響度合いを相殺させ共振周波数があまり変化しないようにすることができていることが分かる。また、上記の場合よりも角度θが小さくなるほど周波数が高くなり、角度θが大きくなるほど周波数が低くなることが分かる。特に２つのＲＦタグ６０の間隔が狭くなるほど周波数の変化が大きくなる。これは、ＲＦタグ６０が近づくほど相互インダクタンスによる影響が出やすいことを示している。

なお、上記は一実施例であり、共振周波数の変化を抑えるのに最適な角度θの値は、例えばＲＦタグ６０のうち、タグアンテナ６１の第１及び第２配線部分ＬｎＬ、ＬｎＲの長さやターン数（巻き数）、開口部ＯＰの面積といったＲＦタグ６０の構成や設置環境等によって変わる。

以上のように、本実施形態に係るＲＦタグ６０（６０Ａ、６０Ｂ…）は、一のＲＦタグ６０Ａと他のＲＦタグ６０Ｂとを、開口部ＯＰが横並びになるように隣接して配置された場合において、一のＲＦタグ６０Ａのループアンテナを構成する第１配線部分Ｌ１Ｒと他のＲＦタグ６０Ｂのループアンテナを構成する第２配線部分Ｌ２Ｌとを、条件に応じて特定された角度２θ（あるいはθ）をなすようにすることで、ＲＦタグ６０間における相互インダクタンスの影響が略及ばないようにすることができ、共振周波数がずれにくいものとなり、リーダーライターとの通信や給電を高効率に行うことができる。

〔第２実施形態〕
以下、図４等を参照して、本発明の第２実施形態に係るＲＦタグについて説明する。なお、第２実施形態に係るＲＦタグは、第１実施形態を変形したものであり、特に説明しない部分については、第１実施形態と同様であるものとする。

図４（Ａ）は、本実施形態に係るＲＦタグの一例について説明するための斜視図であり、４（Ｂ）は、ＲＦタグの構造の一例について説明するためのブロック図である。図４（Ａ）等に示す一例では、ＲＦタグ２６０にＬＥＤが接続されており、ＲＦＩＤリーダーライター（図示略）から送信される信号に重畳された制御信号により、ＬＥＤの点灯または消灯を制御することが可能となっている。図示のように、本実施形態のＲＦタグ２６０は、基板ＳＢに電子回路部２６２等を組み込んだチップ部ＴＰを有するとともに、ループアンテナであるタグアンテナ６１を有するほか、ＬＥＤで構成される発光部ＥＬを有する。発光部ＥＬは、電子回路部２６２に接続され、電子回路部２６２からの通信信号に基づき制御される。より具体的に説明すると、図４（Ｂ）に示されるように、電子回路部２６２は、制御回路２６２ａ及びＲＦ回路２６２ｂのほか、発光部ＥＬを駆動させるための駆動回路２６２ｃを有している。これにより、発光部ＥＬは、電子回路部２６２を構成する制御回路２６２ａからの信号に基づいて駆動回路２６２ｃによって点灯及び消灯の動作をするものとなっている。この場合、例えばＲＦＩＤリーダーライターから送信されるＲＦ信号に重畳された制御信号等の通信信号に基づいて発光部ＥＬを点灯・消灯させることで、ＲＦタグ２６０の設置場所を利用者に視認可能にする報知手段として利用することができる。言い換えると、ＲＦＩＤリーダーライターが、検索対象となるＲＦタグ２６０の位置を、発光部ＥＬを点灯させることによって利用者に示すものとなっている。なお、ここでは、図１（Ｂ）に示した場合と同様に、図４（Ｂ）に示すように、ＲＦ回路２６２ｂが、ループアンテナであるタグアンテナ６１を介して受信した信号からの起電力により駆動制御を行うための整流回路ＲＣａを内蔵する電池非搭載式となっているものとする。すなわち、整流回路ＲＣａにより受信したＲＦ信号から生成した起電力でチップ部ＴＰを構成する各種回路の駆動や発光部ＥＬの発光動作等のための電力を確保するものとなっている。

図５（Ａ）は、本実施形態に係るＲＦタグの他の一例について説明するための斜視図であり、５（Ｂ）は、ＲＦタグの構造の他の一例について説明するためのブロック図である。図示のように、本実施形態の一変形例のＲＦタグ３６０は、基板ＳＢに電子回路部３６２等を組み込んだチップ部ＴＰを有するとともに、ループアンテナであるタグアンテナ６１を有するほか、各種情報を収集するセンサー部ＳＰを有する。センサー部ＳＰは、電子回路部３６２に接続され、電子回路部３６２からの通信信号に基づき制御される。より具体的に説明すると、図５（Ｂ）に示されるように、電子回路部３６２は、センサー部ＳＰを構成する第１及び第２センサーＳＰ１，ＳＰ２にそれぞれ接続され、各センサーＳＰ１，ＳＰ２において周囲環境の情報を収集する。より具体的には、例えば電子回路部３６２からの通信信号に基づきセンサー部ＳＰにおいてスキャン動作を行わせて第１及び第２センサーＳＰ１，ＳＰ２で周囲環境の情報を収集するものとしてもよい。なお、上記の例では、センサー部ＳＰを２つのセンサーＳＰ１，ＳＰ２で構成するものとしているが、１つのセンサーあるいは３つ以上のセンサーでセンサー部ＳＰを構成するものとしてもよい。また、適用するセンサーの種類についても種々の態様が考えられ、例えば加速度センサー、地磁気センサー、温度センサー及び湿度センサーのうちいずれかを含んでセンサー部ＳＰが構成されるものとしてもよい。

図６は、ＲＦタグの構造のさらに他の一例について説明するためのブロック図である。上記のように、本実施形態では、ＲＦタグは、ループアンテナであるタグアンテナ６１を介して受信した信号からの起電力により駆動制御を行う電池非搭載式としている。電池非搭載式の場合、例えば発光部やセンサー部等の外部回路の消費電力が大きいと、駆動電力が十分得られない場合もある。これに対して、図６に示す一例のＲＦタグ４６０は、電子回路部４６２として、制御回路４６２ａ及びＲＦ回路４６２ｂのほか、発光部ＥＬを駆動させるための駆動回路４６２ｃを有しており、さらに、ＲＦタグ４６０の電子回路部４６２は、主たる整流回路である内蔵型の整流回路ＲＣａに加え、外付けの補助整流回路ＲＣｂを有している。すなわち、ＲＦタグ４６０は、整流回路ＲＣａにより受信したＲＦ信号から生成した起電力でチップ部ＴＰ等の各部を駆動させるが、タグアンテナ６１に整流回路ＲＣａとは別途に外付けで接続されタグアンテナ６１を介して受信したＲＦ信から起電力を生成する補助整流回路ＲＣｂを搭載している。これにより、例えばチップ部ＴＰとは別個に搭載している発光部ＥＬ等の外部回路を駆動させるための電源を、整流回路ＲＣａのみならず、補助整流回路ＲＣｂからも得ている。なお、このように２つの整流回路ＲＣａ，ＲＣｂを有した場合においても、１つのタグアンテナ６１により通信と給電の双方を行うことができ、さらに、発光部ＥＬ等の外部回路を駆動させるために十分な電源を生成する手段を確保できる。また、この場合、１つのＲＦタグ４６０において複数のアンテナを要しないので、１つのＲＦタグ４６０において複数のアンテナが影響しあい共振周波数がずれるといった事態も回避される。

図７は、ＲＦタグを含んだ装置の一応用例として、ＲＦタグを含んだＲＦＩＤシステムの様子を示す斜視図である。なお、ここでは、ＲＦタグの一例として図５（Ａ）等を参照して示したＬＥＤによる発光部ＥＬを搭載したＲＦタグ２６０を適用するものとして説明するが、他のタイプのＲＦタグを適用することも可能である。

図７に示すＲＦＩＤシステム１００は、ＲＦタグ２６０に相当するＲＦタグでありＬＥＤ光源である発光部ＥＬをそれぞれ有するとともに横並びに配置される複数のＲＦタグ２６０Ａ，２６０Ｂ，２６０Ｃ…と、各ＲＦタグ２６０Ａ，２６０Ｂ，２６０Ｃ…がそれぞれ取り付けられた管理対象５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ…と、ＲＦタグ２６０Ａ，２６０Ｂ，２６０Ｃ…についてのデータ読取り等を行うリーダーライター装置９０とを備える。

リーダーライター装置９０は、信号の送受信用の単数又は複数のＲＦＩＤアンテナで構成されるアンテナ装置１０と、アンテナ装置１０を駆動するリーダーライター３０と、アンテナ装置１０を収納するとともに複数の管理対象５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ…が載置される載置部７０と、各種情報処理を行う情報処理装置８０とを備える。

アンテナ装置１０は、載置部７０に内蔵されて例えば平面型のループ状のアンテナで構成されており、載置部７０の載置面７０ａに開口部を対向させて、各ＲＦタグ２６０Ａ，２６０Ｂ，２６０Ｃ…との通信可能な領域ＲＡ１を形成している。

リーダーライター３０は、詳細な説明を省略するが、送信信号を生成する送信回路と、受信信号を受け取って解読する受信回路と、リーダーライター３０の動作を制御して例えば検出動作等の各種動作を行なわせ、載置面７０ａの領域ＲＡ１内に配置された各ＲＦタグ２６０Ａ，２６０Ｂ，２６０Ｃ…との各種情報交換や給電が可能となっている。

情報処理装置８０は、リーダーライター３０を動作させて複数の管理対象５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ…に取り付けられた複数のＲＦタグ２６０Ａ，２６０Ｂ，２６０Ｃ…との交信や給電を行うための各種情報処理を行う装置であり、例えばＰＣ端末等といった各種入力装置等を備えてデータ管理処理を可能にするリーダーライター３０の上位機器として動作可能な種々のものが適用できる。また、情報処理装置８０には、例えば処理に基づく画像表示を行う画像表示部のような出力装置が設けられていてもよい。

ここで、各ＲＦタグ２６０Ａ，２６０Ｂ，２６０Ｃ…がそれぞれ取り付けられた管理対象５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ…についても、種々のものが考えられるが、一典型例としては、ファイル庫や書棚に収納されるファイル書類や本、封筒といった比較的薄くて平らな形状のものを横方向に多数配置するようなものが考えられる。

ＲＦＩＤシステム１００では、図示のように、各ＲＦタグ２６０Ａ，２６０Ｂ，２６０Ｃ…のタグアンテナ６１の開口部ＯＰが、載置部７０のうちアンテナ装置１０のループアンテナ面に対応する載置面７０ａ（図１（Ａ）等の基準面ＳＳに相当）に対向するように配置されていることで、各ＲＦタグ２６０等とリーダーライター装置９０との間での通信や給電が可能となっている。

以上のような態様の場合、例えばリーダーライター装置９０を動作させて特定の管理対象（例えば管理対象５０Ａ）に取り付けられたＲＦタグ（ＲＦタグ２６０Ａ）の発光部ＥＬを光らせることで、特定の管理対象の場所を利用者に報知する（検索対象の位置を知らせる）ことができる。より具体的には、例えばＲＦＩＤシステム１００に組み込まれた情報処理装置８０から検索対象となるＲＦタグ（例えばＲＦタグ２６０Ａ）のＩＤをリーダーライター装置９０（すなわちリーダーライター３０）に送信し、そのＩＤを指定した制御信号をリーダーライター３０から送信することで、検索対象となるＲＦタグ２６０Ａに搭載された発光部ＥＬを制御し、利用者に検索対象のＲＦタグ２６０Ａの所在を通知するといったことができる。

また、リーダーライター装置９０と各ＲＦタグ２６０Ａ，２６０Ｂ，２６０Ｃ…との間での通信等を行うに際して、図示のように、隣り合う各ＲＦタグ２６０Ａ，２６０Ｂ，２６０Ｃ…は、上述した角度θ傾斜した配線部分を有した構造となっている。すなわち、図中の例えば一のＲＦタグ２６０Ａの第１配線部分Ｌ１Ｒが他のＲＦタグ２６０Ｂの第２配線部分Ｌ２Ｌに近接して角度θ（角度差２θ）をなして配置されている。これにより、各ＲＦタグ２６０Ａ，２６０Ｂ，２６０Ｃ…間での互いの干渉が抑制される。

以上のように、上記ＲＦＩＤシステム１００では、ＲＦタグ２６０Ａ，２６０Ｂ，２６０Ｃ…間における相互インダクタンスの影響が略及ばないようにすることができ、共振周波数がずれにくいものとなり、高効率にリーダーライター３０との間での通信や給電を行うことができる。

図８は、ＲＦタグを含んだ装置の他の一応用例としてのＲＦＩＤシステムの様子を示す斜視図である。図７で例示したＲＦＩＤシステム１００では、本発明にかかる形状構造を有する１つのＲＦタグ（例えばＲＦタグ２６０）を、１つの管理対象に対して取り付けるものとしていた。これに対して、図８に例示するＲＦＩＤシステム２００では、１つのＲＦタグ２６０を、複数の管理対象に対して取り付けるものとしている。なお、ＲＦＩＤシステム２００は、図７のＲＦＩＤシステム１００の変形例であり、特に説明しない部分については、ＲＦＩＤシステム１００と同様であるものとする。

以下、図８に示すＲＦＩＤシステム２００について説明する。まず、各ＲＦタグ２６０Ａ，２６０Ｂ，２６０Ｃは、複数（例えば３つ）の管理対象に対して１つが対応している。より具体的に説明すると、例えば１つのＲＦタグ２６０Ａは、３つの管理対象１５０Ａ，１５１Ａ，１５２Ａを収納する収納ボックス１６０Ａに取り付けられている。同様に、ＲＦタグ２６０Ｂは、３つの管理対象１５０Ｂ，１５１Ｂ，１５２Ｂを収納する収納ボックス１６０Ｂに取り付けられ、ＲＦタグ２６０Ｃは、３つの管理対象１５０Ｃ，１５１Ｃ，１５２Ｃを収納する収納ボックス１６０Ｃに取り付けられる、といった具合になっている。

この場合、例えばリーダーライター装置９０を動作させて特定の管理対象（例えば管理対象１５０Ａ等）を収納された収納ボックスの単位で管理することができる。なお、個々の管理対象１５０Ａ等については、例えばＲＦタグ２６０Ａ等とは異なるタイプであってＲＦタグ２６０Ａ等での通信等に影響を与えない種々のタイプのタグＴＧをそれぞれ取り付けておくことで別途管理可能としてもよい。なお、図８では、説明のため、厚みのあるものを管理対象として描いているが、管理対象が、例えば紙書類等の非常に薄いものである場合には、各ＲＦタグ２６０Ａ，２６０Ｂ，２６０Ｃは、非常に近接して設置されることになる。

〔第３実施形態〕
以下、図９を参照して、本発明の第３実施形態に係るＲＦタグについて説明する。なお、第３実施形態に係るＲＦタグは、第１実施形態等を変形したものであり、特に説明しない部分については、第１実施形態等と同様であるものとする。

図９（Ａ）は、本実施形態に係るＲＦタグ５６０の一例について説明するための斜視図であり、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）に示すＲＦタグ５６０の配置の一例について説明するための図であり、図９（Ｃ）は、図９（Ａ）に示すＲＦタグ５６０の配置の他の一例について説明するための図である。

図示のように、本実施形態のＲＦタグ５６０では、タグアンテナ５６１を構成する４つの第１〜第４配線部分ＬｎＲ，ＬｎＬ，ＬｎＦ，ＬｎＢのうち、第１及び第２配線部分ＬｎＲ，ＬｎＬのみならず、第３及び第４配線部分ＬｎＦ，ＬｎＢについても、角度θだけ傾斜して延びている。具体的には、第３配線部分ＬｎＦと第４配線部分ＬｎＢとは、直方体状の基板ＳＢの表面及び裏面上に沿って（すなわちＺＸ面に平行に）直線状に延び、ＸＹ面に対してそれぞれ角度θだけ傾斜して非平行となって延びている。ただし、傾斜のしかたは互いに逆向きとなっている。すなわち、一方が仰角（図示では第３配線部分ＬｎＦ側を＋θとしている）であるとすれば、他方がこれに対して俯角（図示では第４配線部分ＬｎＢ側を−θとしている）となっている。この場合、図９（Ｂ）や図９（Ｃ）に示すように、隣接するＲＦタグ５６０について、２次元的に配置させることができる。すなわち、平面視矩形状のタグアンテナ５６１をそれぞれ有する複数のＲＦタグ５６０を、図９（Ｂ）に示すように格子状に並べたり、図９（Ｃ）に示すように千鳥状に並べたりすることが可能である。なお、タグアンテナ５６１において、第３配線部分ＬｎＦと第４配線部分ＬｎＢとがなす角度θについては、第１配線部分ＬｎＲと第２配線部分ＬｎＬとがなす角度θと同じである場合も異なる場合も生じ得る。例えば、各配線の長さが等しい場合には、同じ角度とすることが考えられ、長さが異なる場合には、角度も異なる場合があると考えられる。

〔第４実施形態〕
以下、図１０を参照して、本発明の第４実施形態に係るループアンテナ及びリーダーライター用のループアンテナを有するＲＦＩＤシステムについて説明する。

本実施形態についての具体的な説明をするに先立って、上記第１〜第３実施形態に係るＲＦタグに適用したタグアンテナの形状や構造に関して再度考察する。例えば上記第１〜第３実施形態に係るＲＦタグに適用したタグアンテナ（ループアンテナ）は、既述のように、コイルによって構成され、流れる電流によって形成される磁場にエネルギーを蓄えるインダクターで構成されるものでありこのインダクターあるいはループアンテナが特徴的な形状及び構造を有している、と捉えることも可能である。すなわち、まず、インダクターあるいはループアンテナが、環状であり、対向する配線箇所として所定の角度で配置され非平行となっている第１配線部分と第２配線部分とを有して立体的な開口部を形成したものとなっている。この上で、当該インダクターあるいはループアンテナは、複数配置されてデータがそれぞれ読み取られるＲＦタグ用に適用されるべきものとして組み込まれている。この結果、一のタグアンテナ（ループアンテナ又はインダクター）の第１配線部分が他のタグアンテナ（ループアンテナ又はインダクター）の第２配線部分に近接して所定の角度をなして配置されるものとなっている。上記第１〜第３実施形態において、以上のように考えることができる。

これを踏まえた上で、本実施形態は、上記のようなループアンテナ（インダクター）の利用に関して、さらに別の態様で応用したものの一例を示すものであり、ここでは、図１０を参照して、リーダーライター（リーダーライター装置）用のループアンテナ（インダクター）を有するＲＦＩＤシステムの一例について説明する。すなわち、無線タグ（ＲＦタグ）とのデータ通信を行うリーダーライター装置に設けるＲＦＩＤアンテナ用として上記ループアンテナ（インダクター）を適用する。

図示のように、本実施形態に係るＲＦＩＤシステム３００は、複数の管理対象にそれぞれ取り付けられた無線タグすなわちＲＦタグ（図示略）についてのデータ読取り等を行うリーダーライター装置として、複数のＲＦＩＤアンテナ（ループアンテナ）で構成されるアンテナ装置３１０と、アンテナ装置３１０を駆動するリーダーライター３０と、各種情報処理を行う情報処理装置８０とを備える。また、このほか、ＲＦＩＤシステム３００は、マッチング回路装置ＭＣと、アンテナ切替器２０とを備える。

アンテナ装置３１０は、直方体形状を有する複数のアンテナ装置ブロック３１１を、格子状に並べて構成されている。各アンテナ装置ブロック３１１には、ＲＦＩＤアンテナとしてのループアンテナが設けられている。具体的には、例えばアンテナ装置ブロック３１１ａ（３１１）に例示するように、アンテナ装置ブロック３１１ａにＲＦＩＤアンテナ（ループアンテナ）３１２ａが設けられている。このＲＦＩＤアンテナ３１２ａは、図示のように、図９（Ａ）に示すタグアンテナ５６１と同様の形状及び構造を有している。すなわち、ＲＦＩＤアンテナ３１２ａは、４つの第１〜第４配線部分ＬｎＲ，ＬｎＬ，ＬｎＦ，ＬｎＢで構成され、４つの第１〜第４配線部分ＬｎＲ，ＬｎＬ，ＬｎＦ，ＬｎＢのうち、第１及び第２配線部分ＬｎＲ，ＬｎＬについても、第３及び第４配線部分ＬｎＦ，ＬｎＢについても、角度θだけ互いに逆向きとなって傾斜して延びている。これにより、複数のアンテナ装置ブロック３１１を格子状に配置した場合であっても、ＲＦＩＤアンテナ間での相互作用による影響を抑制して、共振周波数がずれにくいものとなっている。

リーダーライター３０は、詳細な説明を省略するが、送信信号を生成する送信回路と、受信信号を受け取って解読する受信回路と、リーダーライター３０の動作を制御して例えば検出動作等の各種動作を行なわせ、アンテナ装置３１０を介して各ＲＦタグとの各種情報交換や給電が可能となっている。

なお、アンテナ装置３１０は、アンテナ装置ブロック３１１を並べた結果、複数の管理対象が載置されるＸＹ面に平行な載置面を形成する載置部としても機能する。

情報処理装置８０は、リーダーライター３０を動作させてＲＦタグとの通信や給電を行うための各種情報処理を行う装置であり、例えばＰＣ端末等の各種入力装置等を備えてデータ管理処理を可能にする種々のものが適用できる。また、情報処理装置８０には、例えば処理に基づく画像表示を行う画像表示部のような出力装置が設けられていてもよい。

マッチング回路装置ＭＣは、図示のように、複数のマッチング回路ＭＣｎを備える。各マッチング回路ＭＣｎは、複数のアンテナ装置ブロック３１１を構成するＲＦＩＤアンテナ３１２ａ等の各ＲＦＩＤアンテナにそれぞれ個別に接続されている。なお、アンテナ装置ブロック３１１のＲＦＩＤアンテナは、全体として２次元的な広がりを有するアンテナ面を形成している。また、マッチング回路装置ＭＣは、ＲＦＩＤアンテナとマッチング回路ＭＣｎとの間に配置されてＲＦＩＤアンテナを個別に短絡することができるスイッチ回路（図示略）をさらに有している。また、マッチング回路装置ＭＣは、アンテナ装置３１０とリーダーライター３０との間にアンテナ切替器２０を介して配置されている。以上のような構成により、マッチング回路装置ＭＣは、リーダーライター３０とアンテナ切替器２０を介して接続されたリーダーライター３０からの制御信号に従って、各ＲＦＩＤアンテナとの整合処理を行う。すなわち、マッチング回路装置ＭＣは、リーダーライター３０から出力する電波（キャリア信号）の周波数に合わせて、アンテナ装置３１０を構成する各アンテナ装置ブロック３１１のＲＦＩＤアンテナ３１２ａを共振させるべくインピーダンスと共振周波数とについての調整を行う。つまり、リーダーライター３０の出力インピーダンスと、アンテナの入力インピーダンスとを整合させる（例えば、特性インピーダンス５０Ωに合わせる）。これにより、アンテナ入力端でキャリア信号の反射が発生せず、リーダーライター３０からアンテナ側に効率よく伝えるようにしている。

アンテナ切替器２０は、上記のように、リーダーライター３０からの制御信号に基づいて動作しており、ここでは、複数のアンテナ装置ブロック３１１を構成するＲＦＩＤアンテナを循環的に選択して動作させアンテナ面全体をスキャンする。この際、アンテナ切替器２０は、ＲＦＩＤアンテナのうち選択されず動作させないループアンテナについては短絡させる。言い換えると、リーダーライター３０は、管理対象である無線タグ（ＲＦタグ）からのデータを読取り等を行うアンテナとして、アンテナ装置３１０を構成するＲＦＩＤアンテナのうちいずれかのＲＦＩＤアンテナを選択した時に、このＲＦＩＤアンテナに接続されたスイッチ回路が開放状態となることで共振アンテナとして機能させる。一方、選択していないＲＦＩＤアンテナに接続されたスイッチ回路が短絡状態となることで、当該ＲＦＩＤアンテナは、共振アンテナとして機能しなくなる。以上の動作をアンテナ装置３１０全体において繰り返すことで、アンテナ面全体をスキャンして無線タグ（ＲＦタグ）の位置検知等を行うことが可能となる。

以上のように、複数のＲＦＩＤアンテナを切り替えながら無線タグ（ＲＦタグ）との交信を行うことで、各ＲＦＩＤアンテナの磁界強度を強い状態に維持しつつ広いアンテナ面全体について無線タグ（ＲＦタグ）の位置検知等を行うことができる。

ここで、一般に、ＲＦＩＤシステムに関して、通信のほか電力を受けるＲＦタグ側に限らず、電力供給等をする側であるリーダーライター（リーダーライター装置）においても、複数のアンテナを横並びに配置したような場合には、相互インダクタンスの影響で共振周波数がずれて性能が低下したり使えなくなったりする可能性がある。具体的には、リーダーライター用の複数のループアンテナを近接して配置すると、相互インダクタンスの影響でループアンテナの自己インダクタンスの値がずれ、その結果、各ループアンテナにおける入力インピーダンスと共振周波数がずれて、アンテナ入力端でキャリア信号の一部が反射し、各ループアンテナへの入力信号レベルが下がってしまう。このため、各ループアンテナから放射される電波の効率が悪くなり、リーダーライター（リーダーライター装置）の本来の性能が発揮できなくなるおそれがある。例えば各ＲＦＩＤアンテナの磁界強度が近接するＲＦＩＤアンテナの影響で弱まってしまい、交信距離が低下したり不安定になったりする等の可能性がある。

これに対して、本実施形態のＲＦＩＤシステム３００においては、上記のような形状・構造を有するＲＦＩＤアンテナ（ＲＦＩＤアンテナ３１２ａ）を適用することで、近接して複数配置した場合であっても、リーダーライター（リーダーライター装置）側を構成する複数のＲＦＩＤアンテナの間での相互インダクタンスの影響が略及ばないようにすることで、各ＲＦＩＤアンテナ３１２ａの入力インピーダンスや共振周波数がずれにくくなり、アンテナの放射効率もほぼ変化しないものとなり、リーダーライター３０（リーダーライター装置）側において共振周波数がずれにくいものとなり、無線タグ（ＲＦタグ）との交信距離が低下しない、安定した性能のＲＦＩＤシステム３００を構築することが可能となる。また、本願発明の構成では、上記のようなスキャン動作をする場合において、選択しているＲＦＩＤアンテナに、他のＲＦＩＤアンテナが近接していても影響を与えないようにでき、データの読み取り等が確実に行われるものとなっているので、飛び飛びのエリアでしか検知できないためにアンテナ間でヌルポイントが発生してしまうといった事態が回避され、精度の高い無線タグ（ＲＦタグ）の位置検知が可能になる。

なお、上記の例では、複数のＲＦＩＤアンテナ（ループアンテナ）３１２ａが、１つのマッチング回路装置ＭＣが複数のマッチング回路ＭＣｎを有し、マッチング回路装置ＭＣが１つのアンテナ切替器２０を経由して１つのリーダーライター３０及び１台の情報処理装置８０に接続されているが、これに限らず、例えば、１つのループアンテナ、１つのマッチング回路及び１つのリーダーライターを１セットとして、複数のセットが、１台の情報処理装置に接続されるものとしてもよい。なお、この場合、例えば情報処理装置がアンテナ切替えの役割も担うものとする態様が考えられる。また、本願発明の構成では、隣接するアンテナ間での影響が相殺されているため、ノイズ等も相殺され、これにより複数のリーダーライターの同時動作が可能であれば、各リーダーライターが並列的に無線タグの読取処理を行う態様とすることも考えられる。

〔第５実施形態〕
以下、図１１を参照して、本発明の第５実施形態に係るループアンテナ及びループアンテナを有する非接触型の給電装置について説明する。

第４実施形態では、ループアンテナ（インダクター）を含むものの一応用例として、リーダーライター用のループアンテナを有するＲＦＩＤシステムについて説明したが、本実施形態では、他の一応用例として、複数のループアンテナを有する非接触型の給電装置の一例について説明する。すなわち、非接触型の給電装置において他の装置へ給電させるためのアンテナとして上記ループアンテナを適用する。

図１１（Ａ）及び１１（Ｂ）は、本実施形態に係るループアンテナを有する非接触型の給電装置の一例について説明するための分解斜視図及び斜視図である。

図示のように、本実施形態に係る非接触型の給電装置４００は、電力を供給するための複数の給電アンテナ（ループアンテナ）で構成されるアンテナ装置４１０と、複数配置されたアンテナ装置４１０を覆って収納するとともに給電対象を載置させる載置面を形成するカバー部材４２０とを備える。すなわち、非接触型の給電装置４００は、図１１（Ａ）及び１１（Ｂ）に示すように、平面的に並べて配置された複数のアンテナ装置４１０をカバー部材４２０で覆うように収納した構成となっている。なお、詳細な説明は省略するが、図１０の場合と同様に、複数のアンテナ装置４１０を構成する各アンテナは、それぞれ個別のマッチング回路と接続している。

複数のアンテナ装置４１０は、直方体形状を有して、格子状に並べて構成されている。各アンテナ装置４１０には、給電アンテナとしてのループアンテナがそれぞれ設けられている。具体的には、例えば１つのアンテナ装置４１０ａ（４１０）に例示するように、アンテナ装置４１０ａに給電アンテナ（ループアンテナ）４１２ａが設けられている。この給電アンテナ４１２ａは、図示のように、図９（Ａ）に示すタグアンテナ５６１と同様の形状及び構造を有している。すなわち、給電アンテナ４１２ａは、４つの第１〜第４配線部分ＬｎＲ，ＬｎＬ，ＬｎＦ，ＬｎＢで構成され、４つの第１〜第４配線部分ＬｎＲ，ＬｎＬ，ＬｎＦ，ＬｎＢのうち、第１及び第２配線部分ＬｎＲ，ＬｎＬについても、第３及び第４配線部分ＬｎＦ，ＬｎＢについても、所定の角度だけ互いに逆向きとなって傾斜して延びている。これにより、複数のアンテナ装置４１０を格子状に配置した場合であっても、給電アンテナ間での相互作用による影響を抑制して、共振周波数がずれにくいものとなっている。

一般に、非接触型の給電装置を構成する給電用のアンテナにおいては、複数のループコイルを平面上に並べて構成するもの（コイルアレイ型）が考えられ、給電効率を高めるために通常はＬＣ共振させていると考えられる。

これに対して、本実施形態の非接触型の給電装置４００においては、複数の給電アンテナの間での相互インダクタンスの影響が略及ばないようにすることで、非接触型の給電装置側において共振周波数がずれにくいものとなり、非接触型の給電装置による共振を利用した電力供給を高効率なものにすることができる。したがって、上記特性を有するループアンテナを給電アンテナに適用することで、隣接した給電アンテナの影響で性能が大きく変わることが無く、非接触型の給電装置の設計が容易となると考えられる。

〔その他〕
以上各実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、図１（Ａ）等に示したタグアンテナ６１では、基板ＳＢの表面と裏面とで、配線パターンやエナメル線等のワイヤーを互い違いの斜め向きに巻き付けることで環状に形成されるものとしているが、かかるタグアンテナ等の具体的な製造方法については種々のものが考えられる。

図１２（Ａ）〜１２（Ｃ）は、上記実施形態に適用可能なＲＦタグの製造方法について一例を説明するための図であり、ここでは、基板ＳＢの表面と裏面とに配線パターンを形成してＲＦタグを製造する方法の一例について説明する。

まず、図１２（Ａ）に示すように、基板ＳＢの表面Ｓ１と裏面Ｓ２とに、第１配線部分ＬｎＲと第２配線部分ＬｎＬとになるべき第１配線パターンＰ１と第２配線パターンＰ２とを、それぞれフィルム印刷等により形成する。これにより、プリント基板ＳＢａが形成される。第１及び第２配線パターンＰ１，Ｐ２は、図示のように例えばプリント基板ＳＢａ（基板ＳＢ）のエッジＥＧの延びる方向に対して特定の角度差２θ（例えば角度差２θ＝１６°）に互いに異なる向きに傾斜して、所定の間隔及び本数（巻き数又はターン数に相当）の配線部分を有している。

次に、図１２（Ｂ）に示すように、プリント基板ＳＢａ（基板ＳＢ）のうち第１及び第２配線パターンＰ１，Ｐ２の端部に貫通孔であるスルーホールＴＨが形成され、さらに、図１２（Ｃ）に示すように、スルーホールＴＨに表面Ｓ１と裏面Ｓ２との通電のための処理を施して第３配線部分ＬｎＦと第４配線部分ＬｎＢとになるべき箇所や他の必要な箇所の配線部分を作製する。以上により、タグアンテナ６１が形成される。またタグアンテナ６１の形成とともに、チップ部ＴＰとタグアンテナ６１との接続を行うことで、ＲＦタグ６０が作製される。

また、上記実施形態において適用可能なアンテナの形状についても、種々のものが考えられ、例えばアンテナを構成する配線部分については、開口部についての平面視形状が矩形状であるものに限らず、六角形状のものや、円形状のもの等、種々の形状のものが適用できる。ただし、上記のように近接させた場合に相互の影響を相殺させるべく特に近接する箇所に関して所望の角度で傾斜させておく必要がある。図１３（Ａ）及び１３（Ｂ）は、上記実施形態に適用可能なループアンテナの第１及び第２配線部分ＬｎＲ，ＬｎＬの一変形例について概念的に説明するための図であり、図１３（Ｂ）は、他の一変形例について概念的に説明するための図である。図１３（Ａ）の例では、第１及び第２配線部分ＬｎＲ，ＬｎＬの形状を鋸状にして複数の傾斜部分があるものと四角傾斜部分は同じ角度θに傾き、かつ、第１配線部分ＬｎＲと第２配線部分ＬｎＬとでは逆向きに傾くようになっている。すなわち、角度差２θをなす位置関係となっている。図１３（Ｂ）では、第１配線部分ＬｎＲと第２配線部分ＬｎＬとについて、一方を山型（図示では第１配線部分ＬｎＲ）、他方を谷型（図示では第２配線部分ＬｎＬ）とすることも考えられる。ただし、この場合、他の場合よりも対称性が低く、複数のＲＦタグを横並びさせるに際して、山型どうし、あるいは谷型どうしが最も近接した状態とならないように配置させる必要がある。また、このほか、例えば第１配線部分ＬｎＲと第２配線部分ＬｎＬとのうち一方のみ傾斜させて他方を経基準面ＳＳａ（図２（Ｃ）参照）に対して平行としてもよい。また、各配線部分について、直線状のものだけではなく円弧状のものとなっていてもよい。

また、上記では、ＲＦタグを、電池非搭載式としているが、電池搭載式のＲＦタグにおいて、本願発明を適用するものとしてもよい。

１０…アンテナ装置、３０…リーダーライター、５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ…管理対象、６０，６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ…ＲＦタグ、６１，６１Ａ，６１Ｂ…タグアンテナ（ループアンテナ）、６２…電子回路部、６２ａ…制御回路、６２ｂ…ＲＦ回路、６３…メモリー、７０…載置部、７０ａ…載置面、８０…情報処理装置、９０…リーダーライター装置、１００…ＲＦＩＤシステム、１５０Ａ，１５１Ａ，１５２Ａ…管理対象、１５０Ｂ，１５１Ｂ，１５２Ｂ…管理対象、１５０Ｃ，１５１Ｃ，１５２Ｃ…管理対象、１６０Ａ，１６０Ｂ，１６０Ｃ…収納ボックス、２００…ＲＦＩＤシステム、２６０，２６０Ａ，２６０Ｂ，２６０Ｃ…ＲＦタグ、２６２…電子回路部、２６２ａ…制御回路、２６２ｂ…ＲＦ回路、２６２ｃ…駆動回路、３００…ＲＦＩＤシステム、３１０…アンテナ装置、３１１，３１１ａ…アンテナ装置ブロック、３１２ａ…ＲＦＩＤアンテナ、３６０…ＲＦタグ、３６２…電子回路部、４００…非接触型の給電装置、４１０，４１０ａ…アンテナ装置、４１２ａ…給電アンテナ、４２０…カバー部材、４６０…ＲＦタグ、４６２…電子回路部、４６２ａ…制御回路、４６２ｂ…ＲＦ回路、４６２ｃ…駆動回路、５６０…ＲＦタグ、５６１…タグアンテナ、ＲＣａ…整流回路、ＲＣｂ…補助整流回路、ＳＢ…基板、ＬｎＲ…第１配線部分、ＬｎＬ…第２配線部分、ＬｎＦ…第３配線部分、ＬｎＢ…第４配線部分、ＯＰ…開口部、ＥＬ…発光部、ＳＰ…センサー部、ＳＰ１…第１センサー、ＳＰ２…第２センサー

Claims (17)

1. 対向する配線箇所として非平行となって所定の角度で配置されている第１配線部分と第２配線部分とを有して立体的な開口部を形成するループアンテナと、
   前記ループアンテナを介した通信制御をする電子回路部と
   を備える、ＲＦタグ。
2. 前記ループアンテナにおいて、前記第１及び第２配線部分は、直線状である、請求項１に記載のＲＦタグ。
3. 前記ループアンテナにおいて、前記開口部は、平面視した場合に前記第１配線部分と前記第２配線部分とを対辺とする矩形状となっている、請求項１及び２のいずれか一項に記載のＲＦタグ。
4. 前記ループアンテナは、平面視矩形状となって前記開口部を形成する配線箇所のうち、前記第１配線部分と前記第２配線部分とに相当する対辺と異なる対辺に相当する配線箇所において、非平行となって所定の角度で配置されている第３配線部分と第４配線部分とを有している、請求項３に記載のＲＦタグ。
5. 前記ループアンテナの前記第１及び第２配線部分は、プリント基板の表面と裏面とにそれぞれ形成される、請求項１〜４のいずれか一項に記載のＲＦタグ。
6. 前記ループアンテナは、本体部分に巻かれたワイヤーで形成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のＲＦタグ。
7. 前記電子回路部に接続され、前記電子回路部からの通信信号に基づき制御される発光部をさらに備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載のＲＦタグ。
8. 前記電子回路部に接続され、前記電子回路部からの通信信号に基づきスキャン動作を行って周囲環境の情報を収集するセンサー部をさらに備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載のＲＦタグ。
9. 前記センサー部は、加速度センサー、地磁気センサー、温度センサー及び湿度センサーのうちいずれかを含む、請求項８に記載のＲＦタグ。
10. 前記電子回路部は、前記ループアンテナを介して受信した信号からの起電力により駆動制御を行うための整流回路を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載のＲＦタグ。
11. 前記電子回路部に接続されて動作する外部回路をさらに備え、
    前記電子回路部は、前記整流回路に加え、前記ループアンテナを介して受信した信号からの起電力により前記外部回路を動作させるための電源を別途生成可能な補助整流回路を有する、請求項１０に記載のＲＦタグ。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載のＲＦタグと、
    前記ＲＦタグのデータを読み取るリーダーライターと
    を備えるＲＦＩＤシステム。
13. 対向する配線箇所として非平行となって所定の角度で配置されている第１配線部分と第２配線部分とを有して立体的な開口部を形成するループアンテナと、前記ループアンテナを介した通信制御をする電子回路部と、前記電子回路部に接続され前記電子回路部からの通信信号に基づき制御される発光部とを有するＲＦタグと、
    前記ＲＦタグのデータを読み取るリーダーライターと
    を備え、
    前記リーダーライターは、検索対象となる前記ＲＦタグの前記発光部を点灯させて前記ＲＦタグの位置を知らせる、ＲＦＩＤシステム。
14. 前記リーダーライターは、複数配置された前記ＲＦタグのデータ読取りを行い、
    複数の前記ＲＦタグは、一のＲＦタグのループアンテナの前記第１配線部分が他のＲＦタグのループアンテナの前記第２配線部分に近接して所定の角度をなして配置されている、請求項１２及び１３のいずれか一項に記載のＲＦＩＤシステム。
15. 環状であり、対向する配線箇所として所定の角度で配置され非平行となっている第１配線部分と第２配線部分とを有して立体的な開口部を形成する、ループアンテナ。
16. 請求項１５に記載のループアンテナを、無線タグとのデータ通信を行うリーダーライター用のループアンテナとして複数有し、一のループアンテナの前記第１配線部分が他のループアンテナの前記第２配線部分に近接して所定の角度をなして配置されている、ＲＦＩＤシステム。
17. 請求項１５に記載のループアンテナを、非接触で給電を行うためのループアンテナとして複数有し、一のループアンテナの前記第１配線部分が他のループアンテナの前記第２配線部分に近接して所定の角度をなして配置されている、非接触型の給電装置。

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