JP4964670B2 - 車載ナンバープレート - Google Patents

Description

本発明は、パッシブ型のＲＦＩＤタグを内蔵した車載ナンバープレートに関する。

ＲＦＩＤタグは、電波（電磁波を含む）を利用して、非接触で情報の送受信を行えることから、種々の業種で広範に利用されている（特許文献１参照）。最近、イギリス等の一部の国では、車載ナンバープレートにＲＦＩＤタグを取り付けて、車両の所有者等の情報を非接触で検出して、犯罪防止等に役立てるシステムの導入を実施あるいは検討している。

ＲＦＩＤタグには、電池（バッテリ）を内蔵したアクティブ型と、電波のエネルギーを利用して無線信号を送信するパッシブ型がある。アクティブ型は、強力な電波を送出できる一方で、電池の交換が必須となり、メインテナンスの手間とコストがかかる。一方、パッシブ型は、メインテナンス・フリーで半永久的な使用が可能となる一方で、電波の伝搬強度が弱いため、通信距離が限られるという問題がある。
特開２００３−７６９６６号公報

金属製の車載ナンバープレートにＲＦＩＤタグを取り付ける場合、ＲＦＩＤタグのアンテナパターンを車載ナンバープレートからなるべく離さないと、ＲＦＩＤタグから十分な強度の電波を出力できず、情報の読み取り距離が短くなる。特に、パッシブ型のＲＦＩＤタグの場合、もともと電波の強度が弱いため、金属製の車載ナンバープレートに取り付ける場合には、ＲＦＩＤタグの基板であるフィルムの厚さを十分に厚くして、ＲＦＩＤタグのアンテナパターンと車載ナンバープレートとの距離を確保しないと、車載ナンバープレートの導電性平板により電波の送信が妨げられてしまう。このため、金属製の車載ナンバープレートにパッシブ型のＲＦＩＤタグを取り付けると、ＲＦＩＤタグが大きく出っ張ってしまうおそれがあり、ＲＦＩＤタグの特徴である軽薄短小という特徴が十分に生かせなくなる。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、導電性平板から出っ張らないようにし、かつ読み取り距離の長いパッシブ型のＲＦＩＤタグを内蔵した車載ナンバープレートを提供することにある。

本発明の一態様によれば、絶縁性フィルム上に配置された、電源を必要としないパッシブ型のＲＦＩＤチップと、このＲＦＩＤチップを挟んで両側に配置されるアンテナパターン部と、を有するＲＦＩＤタグと、
一部に切り込み部が形成された導電性平板と、
前記切り込み部に充填される非導電材料からなる充填部と、
前記充填部の上面を含めて、前記導電性平板の表面全体に形成される保護膜と、を備え、
前記ＲＦＩＤタグは、前記切り込み部を跨ぐように前記導電性平板の裏面側に配置され、かつ前記絶縁性フィルムを前記導電性平板の裏面に向けて配置され、
前記切り込み部の全長Ｌは、前記ＲＦＩＤチップから送信される無線信号の波長をλとしたとき、Ｌ＝λ／ｎ（ｎは１以上の整数）で表され、
前記切り込み部の幅は、ＵＨＦ帯の無線信号を送受信する場合には７〜９ｍｍの範囲内の長さに設定されることを特徴とする車載ナンバープレートが提供される。

また、本発明の一態様によれば、
絶縁性フィルム上に形成された、電源を必要としないパッシブ型のＲＦＩＤチップと、このＲＦＩＤチップを挟んで両側に配置されるアンテナパターン部と、を有するＲＦＩＤタグと、
一部に切り込み部が形成された導電性平板と、
前記切り込み部に充填される非導電材料からなる充填部と、
前記充填部の上面を含めて、前記導電性平板の表面全体に形成される保護膜と、を備え、
前記ＲＦＩＤタグは、前記切り込み部を跨ぐように前記導電性平板の裏面側に配置され、かつ前記絶縁性フィルムを前記導電性平板の裏面に向けて配置され、
前記切り込み部の全長Ｌは、前記ＲＦＩＤから送信される無線信号の波長をλとしたとき、Ｌ＝λ／ｎ（ｎは１以上の整数）で表され、
前記切り込み部の幅は、２．４５ＧＨｚ帯の無線信号を送受信する場合には２〜３ｍｍの範囲内の長さに設定されることを特徴とする車載ナンバープレートが提供される。

本発明によれば、導電性平板からの出っ張りがなく、かつ読み取り距離の長いパッシブ型のＲＦＩＤタグを内蔵した車載ナンバープレートを提供できる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

図１は本発明の一実施形態による車載ナンバープレート１の平面図、図２は図１の車載ナンバープレート１に取り付けられるＲＦＩＤタグ２の平面図、図３は図１の要部の断面図および上面図である。

図１の車載ナンバープレート１は、金属製（例えばアルミニウム）の導電性平板２を備えている。導電性平板２の表面には、２桁の記号の後に、５桁の数字が浮彫状にエンボス加工されている。記号と数字の間の間隔は、他の間隔よりも広くなっており、この間隔に、長手方向が導電性平板２の短辺に略平行になるように、所定長さで所定幅の切り込み部３が形成されている。切り込み部３の中央付近は、幅広になっており、この幅広部分を掛け渡すように、導電性平板２の裏面側にＲＦＩＤタグ４が貼り付けられている。この他、導電性平板２の端部側４箇所には、車両に取り付けるための取付孔５が形成されている。

ＲＦＩＤタグ４は、図２および図３に詳細構造を示すように、略中央部に配置されたＲＦＩＤチップ６と、このＲＦＩＤチップ６の下面に接触してＲＦＩＤチップ６の左右に延びる２つのアンテナパターン部７，８とを有する。アンテナパターン部７，８は、ＲＦＩＤチップ６に近い一端側は幅狭になっており、他端側は幅広のパターンになっている。

ＲＦＩＤチップ６とアンテナパターン部７，８は、ＰＥＴフィルム等からなる基板フィルム９の上に配置されている。ＲＦＩＤチップ６は、周囲を樹脂１０により覆われて、基板フィルム９上に堅固に固定されている。

ＲＦＩＤタグ４は、基板フィルム９を導電性平板２の裏面側に向けて、両面テープ等の接着部材により導電性平板２の裏面に接着される。これにより、ＲＦＩＤタグ４のアンテナパターン部７，８は、基板フィルム９を介して、導電性平板２と対向配置されることになり、アンテナパターン部７，８と導電性平板２との距離を確保できる。

図３に示すように、導電性平板２の切り込み部３には、裏面側にフランジ部１１が設けられ、このフランジ部１１を含めて切り込み部３部の内部全体が非導電材料（例えば、プラスチック、ＰＥＴ、ＰＥＮ等）で充填されている。フランジ部１１を設ける理由は、導電性平板２の切り込み部３の周辺の物理的な強度を高めるためである。

本実施形態において、ＲＦＩＤタグ４の基板フィルム９の厚さと切り込み部３の幅は情報の読み取り距離に大きく影響する。図４は２種類の厚さ（０．２ｍｍと１．５ｍｍ）の異なる基板フィルム９（材料はＰＥＴ）について、切り込み部３の幅と読み取り距離との関係を示す図であり、ＲＦＩＤタグ４でＵＨＦ（９５３ＭＨｚ）帯の情報を送信する場合の測定結果を示している。また、図５は図４の結果を示す折れ線グラフであり、図５の各プロット位置は図４の各値に対応する。

図示のように、ＵＨＦ帯の電場の場合、切り込み部３の幅が７〜９ｍｍの場合に最も読み取り距離が長くなり、ＲＦＩＤタグ４としての性能が最もよいことがわかる。また、切り込み部３の幅が７〜９ｍｍの場合には、基板フィルム９の厚さは１．５ｍｍよりも０．２ｍｍの方が読み取り距離が長くなることがわかる。図５からわかるように、基板フィルム９の厚さの最適値は、切り込み部３の幅の大きさによっても変化する。

本発明者は、ＲＦＩＤタグ４から送信する電波の周波数を種々変えて同様の実験を行った。その結果、ＲＦＩＤタグ４でよく用いられる２．４５ＧＨｚの場合、切り込み部３の幅が２〜３ｍｍの場合に最も読み取り距離が長くなることがわかった。

また、本発明者の実験によると、切り込み部３の全長Ｌと電波の波長λとが、Ｌ＝λ／ｎ（ｎは１以上の整数）になるように切り込み部３の長さと幅を設定するのが、読み取り距離を長くする上で望ましいことがわかった。

したがって、本実施形態では、電波の送信周波数に合わせて切り込み部３の幅を調整するとともに、Ｌ＝λ／ｎの関係を満たすように切り込み部３の長さと幅を調整している。これに加えて、好ましくは基板フィルム９の厚さも調整する。これにより、切り込み部３間での漏れ電流を抑制して、読み取り距離をできるだけ長くすることができる。

なお、基板フィルム９の厚さだけでは、アンテナパターンと導電性平板２との最適な距離を確保できない場合は、基板フィルム９と導電性平板２との間に絶縁薄膜層を配置してもよい。

図３に示すように、ＲＦＩＤタグ４内の２つのアンテナパターンは、基板フィルム９を介して導電性平板２の導電性平板２と対向配置しており、アンテナパターンと導電性平板２とは容量結合されている。これにより、アンテナパターンだけでなく、導電性平板２の全体をアンテナとして利用できる。

図６は導電性平板２の切り込み部３周辺の電場分布の一例を示す図である。図６では、電力線を実線２１で、等電位線を破線２２で示している。電力線２１と等電位線２２は直交している。電力線２１の矢印の向きに沿って、導電性平板２上に電流が流れる。

図６に示すように、導電性平板２の全体がアンテナとして作用し、切り込み部３を挟んで左右の電位の極性は互いに逆になる。図６では、一例として、切り込み部３の左側が正極性で、右側が負極性の場合を示しているが、電位の極性は逆になる場合もある。

図６に示すように、切り込み部３に近い領域ほど、電力線２１と等電位線２２の間隔が密になっており、より強い電流が流れることを示している。スリットの中央部にＲＦＩＤタグ４を配置すると、ＲＦＩＤタグ４は、図６のような電場からのエネルギーを蓄積し、そのエネルギーを利用して、タグ内部に格納されている情報を送信可能となる。

図６を見ればわかるように、電力線２１は、切り込み部３の内部を避けて、切り込み部３の左側から右側に向かっているが、切り込み部３の幅が狭くなると、切り込み部３の内部を通過する漏れ電流が多くなり、効率が低下して、読み取り距離が短くなる。逆に、切り込み部３の幅が大きくなりすぎると、等電位線２２や電力線２１が分散して、やはり読み取り距離が短くなる。

導電性平板２の表面側には、図３に示すように、記号と文字を夜間でも視認できるように、外光反射層１２が形成され、さらにその上に雨水等による腐食を防止するために表面塗装層１３が形成されている。これら外光反射層１２と表面塗装層１３は、切り込み部３に充填された充填部の上面にも形成されており、表面側からは、切り込み部３やＲＦＩＤタグ４の存在がまったくわからないようになっている。

図７はＲＦＩＤチップ６の内部構成の一例を示すブロック図である。ＲＦＩＤチップ６には、チップ内に格納された情報を書き換え可能なリライト型のチップと、書き換えできないリードオンリー型のチップとがあり、どちらを採用してもよいが、以下では、リライト型のチップの構成について説明する。

図７のＲＦＩＤチップ６は、アンテナ端子３１，３２と、アナログ回路部３３と、デジタル回路部３４と、メモリ部３５とを有する。

アンテナ端子３１，３２は、アンテナパターン７，８にそれぞれ接続されている。上述したように、アンテナパターン７，８は導電性平板２と容量結合しているため、アンテナパターン７，８と導電性パターン２がアンテナとして作用する。

アナログ回路部３３は、デジタル回路部３４の出力を受けるトランジスタＱ１，Ｑ２と、エネルギーを蓄積するコンデンサＣ１と、各種の制御を行う制御回路３６とを有する。制御回路３６は、アンテナで受信した高周波信号を整流する整流回路部と、過渡的な電流から回路を保護する保護回路部と、送受信用の変復調を行う変復調部と、内部クロック発生部とを有する。

デジタル回路部３４は、受信信号に応じてメモリ部３５に対する読み書きを制御するとともに、送信信号を生成する。メモリ部３５は、車載ナンバープレート１に関する各種情報を格納する。デジタル回路部３４とメモリ部３５には、コンデンサＣ１の両端電圧が電源電圧として供給される。

図８はメモリ部３５のメモリマップの一例を示す図である。図示のように、ＲＦＩＤタグ４の識別情報であるユニークＩＤ、自動車型式情報、車両の所有者免許ＩＤ、免許更新情報、事故歴情報、自動車税等の税金支払い履歴情報などが格納される。この他、任意の情報を格納可能なユーザエリアを設けてもよいし、それ以外の各種情報を格納してもよい。例えば、有料道路をキャッシュレスで通過できるようにＥＴＣ（Electronic Toll Collection System）の情報を格納してもよい。

メモリ部３５に格納される各情報には、書き込みを禁止するか否かを指定するフラグビット３７が付属している。このフラグビット３７を設定することで、書き換えを可能とするか否かを設定できる。

このように、本実施形態では、車載ナンバープレート１用の導電性平板２に切り込み部３を形成し、この切り込み部３の裏面側にＲＦＩＤタグ４を配置して、送信電波の周波数に応じて、切り込み部３の幅を最適化するため、半永久的に利用可能なパッシブ型のＲＦＩＤタグ４を用いながら、十分な読み取り距離を確保できる。

また、切り込み部３は、車載ナンバープレート１にもともと印字されている記号と数字の間に形成されるため、従来の車載ナンバープレート１をそのまま用いてＲＦＩＤタグ４を取り付けることが可能となり、新たに車載ナンバープレート１を開発しなくて済み、導入コストがほとんど発生しない。

本実施形態の車載ナンバープレート１を各車両が装着すれば、各地の道路に設置されたリーダにて、走行中の各車両の情報を瞬時に読み取って警察等のサーバーシステムの情報と照合するゲートシステムを構築でき、犯罪防止や追跡調査、各種捜査等に利用できる。

上述した実施形態では、車載ナンバープレートの記号と数字の間に切り込み部３を形成する例を説明したが、切り込み部３の形成箇所は、図１に示す場所に限定されない。ただし、切り込み部３を挟んで両側の導電性平板２がアンテナとして作用することから、導電性平板２の端辺近くに形成するよりも、端辺よりも内側に形成するのが望ましい。

上述した実施形態では、ＵＳＦ帯または２．４５ＧＨｚ帯の電波を送受信する例を説明したが、電波の周波数には特に制限はない。選択した周波数に応じて切り込み部３の溝や長さ、あるいはアンテナパターン７，８と導電性平板２との距離を調整するのが望ましい。

本発明の一実施形態による車載ナンバープレート１の平面図。 図１の車載ナンバープレート１に取り付けられるＲＦＩＤタグ２の平面図。 図１の要部の断面図および上面図。 ２種類の厚さ（０．２ｍｍと１．５ｍｍ）の異なる基板フィルム９（材料はＰＥＴ）について、切り込み部３の幅と読み取り距離との関係を示す図。 図４の結果を示す折れ線グラフ。 導電性平板２の切り込み部３周辺の電場分布の一例を示す図。 ＲＦＩＤチップ６の内部構成の一例を示すブロック図。 メモリ部３５のメモリマップの一例を示す図。

符号の説明

１ 車載ナンバープレート
２ 導電性平板ｎ
３ 切り込み部
４ ＲＦＩＤタグ
５ 取付孔
６ ＲＦＩＤチップ
７，８ アンテナパターン部
９ 基板フィルム
１０ 樹脂
１１ フランジ部
２１ 電力線
２２ 等電位線
３１，３２ アンテナ端子
３３ アナログ回路部
３４ デジタル回路部
３５ メモリ部
３６ 制御回路

Claims (6)

1. 絶縁性フィルム上に配置された、電源を必要としないパッシブ型のＲＦＩＤチップと、このＲＦＩＤチップを挟んで両側に配置されるアンテナパターン部と、を有するＲＦＩＤタグと、
   一部に切り込み部が形成された導電性平板と、
   前記切り込み部に充填される非導電材料からなる充填部と、
   前記充填部の上面を含めて、前記導電性平板の表面全体に形成される保護膜と、を備え、
   前記ＲＦＩＤタグは、前記切り込み部を跨ぐように前記導電性平板の裏面側に配置され、かつ前記絶縁性フィルムを前記導電性平板の裏面に向けて配置され、
   前記切り込み部の全長Ｌは、前記ＲＦＩＤチップから送信される無線信号の波長をλとしたとき、Ｌ＝λ／ｎ（ｎは１以上の整数）で表され、
   前記切り込み部の幅は、ＵＨＦ帯の無線信号を送受信する場合には７〜９ｍｍの範囲内の長さに設定されることを特徴とする車載ナンバープレート。
2. 絶縁性フィルム上に形成された、電源を必要としないパッシブ型のＲＦＩＤチップと、このＲＦＩＤチップを挟んで両側に配置されるアンテナパターン部と、を有するＲＦＩＤタグと、
   一部に切り込み部が形成された導電性平板と、
   前記切り込み部に充填される非導電材料からなる充填部と、
   前記充填部の上面を含めて、前記導電性平板の表面全体に形成される保護膜と、を備え、
   前記ＲＦＩＤタグは、前記切り込み部を跨ぐように前記導電性平板の裏面側に配置され、かつ前記絶縁性フィルムを前記導電性平板の裏面に向けて配置され、
   前記切り込み部の全長Ｌは、前記ＲＦＩＤから送信される無線信号の波長をλとしたとき、Ｌ＝λ／ｎ（ｎは１以上の整数）で表され、
   前記切り込み部の幅は、２．４５ＧＨｚ帯の無線信号を送受信する場合には２〜３ｍｍの範囲内の長さに設定されることを特徴とする車載ナンバープレート。
3. 前記導電性平板には、複数桁の記号および数字がエンボス加工されており、
   前記切り込み部は、前記複数桁の記号および数字のそれぞれの間に形成される間隔のうち、最も広い間隔内に、その長手方向が前記導電性平板の短辺に略平行に形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の車載ナンバープレート。
4. 前記導電性平板には、連続した複数桁の記号と、連続した複数桁の数字とがエンボス加工されており、
   前記切り込み部は、前記複数桁の記号と前記複数桁の数字との間に形成されることを特徴とする請求項３に記載の車載ナンバープレート。
5. 前記絶縁性フィルムと前記導電性平板の裏面との間に、別個の絶縁性膜を配置することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の車載ナンバープレート。
6. 前記ＲＦＩＤチップは、車両の型式、車両の所有者の免許ＩＤ、該所有者の免許更新情報、該所有者の事故歴情報、および該所有者の税金支払い情報の少なくとも一つを格納することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の車載ナンバープレート。

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