JP6670500B2 - Ｒｆタグ用アンテナおよびｒｆタグ - Google Patents

Description

本発明は、ＲＦタグ用アンテナおよびＲＦタグに関する。

近年、物流等の様々な分野において、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）を利用したＲＦＩＤシステムが検討されている。

ＲＦＩＤシステムで使用するＲＦタグには、アンテナおよびＩＣチップが設けられている。ＲＦタグは、読取装置から送信された電波（搬送波）をＲＦタグのアンテナで受信する。そして、ＩＣチップに記録されている識別データ等を反射波に乗せて読取装置へ返送する。これにより、読取装置をＲＦタグに接触させることなく、ＲＦタグと読取装置との間の通信を行うことが可能である。読取装置には、リーダ・ライタのように、ＲＦタグに情報を書き込むための書き込み機能を有するものもある。

特許文献１には、ＲＦタグのアンテナとして、誘導体基板の表面と裏面に板状の放射導体と導体地板（グランド導体）をそれぞれ配置したパッチアンテナが記載されている。特許文献２には、磁性シートをアンテナ部と導体地板とで挟み込んだ構成を有するパッチアンテナが記載されている。

特許第４３７９４７０号公報 特開２０１３−１１０６８５号公報

ＲＦＩＤシステムでは、利便性を向上させるために、ＲＦタグと読取装置との間の通信距離をさらに伸ばすことが強く求められている。

そこで、本発明は、読取装置との間の通信距離を伸ばすことが可能なＲＦタグ用アンテナおよびＲＦタグを提供することを目的とする。

本発明に係るＲＦタグ用アンテナは、
絶縁部材と、
前記絶縁部材の一方の側に設けられた第１導波素子と、
前記第１導波素子に対向するように配置され、前記絶縁部材の他方の側に設けられた第２導波素子と、
前記第２導波素子に一端が電気的に接続された給電部と、
前記第１導波素子に一端が電気的に接続され、前記第２導波素子に他端が電気的に接続された短絡部と、を備え、
前記第１導波素子、前記第２導波素子、前記絶縁部材、前記給電部および前記短絡部により、読取装置から送信される電波を受信する板状逆Ｆアンテナが構成され、
前記第１導波素子および前記第２導波素子で挟まれた領域のうち前記第１導波素子側の第１絶縁領域の誘電率と、前記領域のうち前記第２導波素子側の第２絶縁領域の誘電率とが互いに異なることを特徴とする。

また、前記ＲＦタグ用アンテナにおいて、
前記第１導波素子が前記電波を吸収する導波導体として機能し、前記第２導波素子がグランド導体として機能する場合において、前記第１絶縁領域の誘電率が前記第２絶縁領域の誘電率よりも小さいようにしてもよい。

また、前記ＲＦタグ用アンテナにおいて、
前記絶縁部材は、前記一方の側の第１主面、および前記他方の側の第２主面を有し、
前記第１主面には複数の有底穴が設けられていてもよい。

また、前記ＲＦタグ用アンテナにおいて、
前記複数の有底穴は、前記第１主面から前記第２主面に向かうにつれて縮径してもよい。

また、前記ＲＦタグ用アンテナにおいて、
前記絶縁部材は、前記一方の側の第１主面、および前記他方の側の第２主面を有し、
前記第１主面および／または前記第２主面に凹凸が形成されていてもよい。

また、前記ＲＦタグ用アンテナにおいて、
前記第１主面および前記第２主面には、各々異なる形状の凹凸が形成されていてもよい。

また、前記ＲＦタグ用アンテナにおいて、
前記絶縁部材は、前記一方の側の第１主面、および前記他方の側の第２主面を有し、
前記絶縁部材は、前記第１主面を含む第１絶縁基板と、前記第２主面を含む第２絶縁基板を有し、前記第１絶縁基板および前記第２絶縁基板の誘電率が互いに異なるようにしてもよい。

本発明に係るＲＦタグは、
本発明に係るＲＦタグ用アンテナと、前記読取装置から送信される電波に基づいて動作するＩＣチップとを有するＲＦタグであって、
前記第２導波素子が導体に接触するように設置されており、
前記第２絶縁領域の誘電率が前記第１絶縁領域の誘電率よりも大きいことを特徴とする。

本発明に係るＲＦタグは、
本発明に係るＲＦタグ用アンテナ、および前記読取装置から送信される電波に基づいて動作するＩＣチップを有するＲＦタグ素子と、
前記ＲＦタグ素子を格納するケースと、を備えるＲＦタグであって、
前記ケースは、前記ＲＦタグを被取付物に取り付けるための取付け手段を有することを特徴とする。

また、前記ＲＦタグにおいて、
前記ケースは、前記ケースの外側から前記短絡部の位置を視認可能に構成されていてもよい。

また、前記ＲＦタグにおいて、
前記ＲＦタグ素子と前記ケースの第１内面との間の隙間には、前記ＲＦタグ素子を前記第１内面と対向する第２内面に向けて押圧する付勢部材が設けられていてもよい。

また、前記ＲＦタグにおいて、
前記ケースは導電材料からなり、前記ケースには前記読取装置から送信される電波が通過するための開口が設けられていてもよい。

本発明によれば、読取装置との間の通信距離を伸ばすことが可能なＲＦタグ用アンテナおよびＲＦタグを提供することができる。

実施形態に係るＲＦタグ素子１００を上方から見た斜視図である。 実施形態に係るＲＦタグ素子１００を下方から見た斜視図である。 実施形態に係るＲＦタグ素子１００のシート７０の展開図である。 実施形態における、図１ＡのＩ−Ｉ線に沿う断面図である。 実施形態に係る絶縁部材４０の平面図である。 図３のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 実施形態に係るＲＦタグ素子１００の等価回路図である。 実施形態の変形例１の場合における、図１ＡのＩ−Ｉ線に沿う断面図である。 実施形態の変形例１に係る絶縁部材４０の斜視図である。 実施形態の変形例２の場合における、図１ＡのＩ−Ｉ線に沿う断面図である。 導体２００上への複数のＲＦタグ素子１００の好ましい配置例を示す斜視図である。 実施形態に係るＲＦタグ１の縦断面図である。 取付け手段としての孔５０１ｂが設けられたケース５００を有するＲＦタグ１の縦断面図である。 付勢部材としての接着層６０１を有するＲＦタグ１の縦断面図である。 付勢部材としての突起部６０２が設けられたケース３００を有するＲＦタグ１の縦断面図である。 開口７０１が設けられた導電性のケース７００の斜視図である。 開口７０１が設けられた導電性のケース７００の斜視図である。 開口７０１が設けられた導電性のケース７００の斜視図である。 開口７０１が設けられた導電性のケース７００の斜視図である。 開口７０１が設けられた導電性のケース７００の斜視図である。 ＲＦタグ素子１００の通信可能最小利得を測定するための測定系を示す図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図において同等の機能を有する構成要素には同一の符号を付す。

まず、実施形態に係るＲＦタグ用アンテナ１０およびＲＦタグ素子１００について説明する。

図１Ａおよび図１Ｂに示すように、ＲＦタグ素子１００は、読取装置から送信される電波を受信するＲＦタグ用アンテナ１０と、当該電波に基づいて動作するＩＣチップ８０とを備えている。

ＲＦタグ用アンテナ１０は、導波素子２０（第１導波素子）と、導波素子３０（第２導波素子）と、絶縁部材４０と、給電部５０と、短絡部６０と、絶縁性のシート７０とを備えている。

導波素子２０、導波素子３０、絶縁部材４０、給電部５０および短絡部６０により、読取装置（図示せず）から送信された電波を受信する板状逆Ｆアンテナが構成される。導波素子２０が電波を吸収する導波導体として機能する場合は、導波素子３０が導体地板として機能する。一方、導波素子３０が導波導体として機能する場合は、導波素子２０が導体地板として機能する。すなわち、導波素子２０および３０は、ＲＦタグ素子１００の使用態様に応じて、導波導体と導体地板のどちらの機能も果たす。

ＩＣチップ８０は、図１Ａに示すように、導波素子２０と同一平面上に配置され、導波素子２０と給電部５０の間に設けられている。なお、板状逆Ｆアンテナとして機能する範囲内であれば、ＩＣチップ８０を絶縁部材４０の側面に配置してもよい。また、ＩＣチップ８０に外部電源を接続して、当該外部電源から供給される電圧によりＩＣチップ８０が動作するようにしてもよい。

ＩＣチップ８０は、ＲＦタグ用アンテナ１０の板状逆Ｆアンテナが受信した電波に基づいて動作する。具体的には、ＩＣチップ８０は、まず、読取装置から送信される搬送波の一部を整流し、動作するために必要な電源電圧を生成する。そして、ＩＣチップ８０は、生成した電源電圧によって、ＩＣチップ８０内の制御用の論理回路や、商品の固有情報等が格納された不揮発性メモリを動作させる。また、ＩＣチップ８０は、読取装置との間でデータの送受信を行うための通信回路等を動作させる。

次に、ＲＦタグ用アンテナ１０の各構成要素について詳しく説明する。

導波素子２０は、絶縁部材４０の一方の側に設けられている。導波素子３０は、導波素子２０に対向するように配置され、絶縁部材４０の他方の側に設けられている。本実施形態では、導波素子２０は、略直方体形状の絶縁部材４０の第１主面（一方の側の主面）上に設けられ、導波素子３０は絶縁部材４０の第２主面（他方の側の主面）上に設けられている。なお、導波素子２０および３０の表面に絶縁被膜が形成されてもよい。

図１Ａおよび図１Ｂに示すように、導波素子２０および導波素子３０は、いずれも略長方形状である。このように導波素子２０と導波素子３０は、同一形状であることが好ましい。なお、「同一形状」とは、厳密な意味での同一に限られるものではなく、アンテナ構造に起因して僅かな差異が生じる場合も含むものとする。例えば、ＩＣチップ８０を導波素子２０と同一平面上に設ける場合（図１Ａ参照）、四角形状の導波素子２０の一部に欠け部を設ける必要がある。この場合、導波素子２０と導波素子３０の形状は厳密には同一ではないが、本願では同一形状であるというものとする。

導波素子２０および３０の平面形状は長方形状に限られない、例えば、導波素子２０および３０を、その中心部を切り取った形状（すなわちロ字状）にしてもよい。

導波素子２０の側辺の長さの合計が、λ／４、λ／２、３λ／４または５λ／８であることが好ましい。ここで、λは読取装置から送信される電波の波長である。なお、電波の波長λは、ＲＦタグとして使用可能な範囲内であれば特に限定されない。導波素子３０の側辺の長さの合計についても同様に、λ／４、λ／２、３λ／４または５λ／８であることが好ましい。

絶縁部材４０は、例えば比誘電率が１以上〜２０以下の誘電体（例えば、ＡＢＳ樹脂等の合成樹脂、セラミック、発泡スチロール等）である。誘電率が大きい誘電体（例えばセラミック）を用いた場合、導波素子２０、導波素子３０および絶縁部材４０により構成されるコンデンサ（後述のコンデンサ９０）の静電容量が大きくなるため、導波素子２０および３０の開口面積が小さくなり、ＲＦタグ素子１００を小型化することができる。ただし、ＲＦタグ用アンテナ１０の利得が小さくなるため、読取装置との間で通信可能な距離（通信距離）が短くなる。数メートル以上といった比較的長い通信距離が必要な場合は、絶縁部材４０として誘電率が小さい誘電体（例えば比誘電率が５以下）を用いることが好ましい。

絶縁部材４０は、略直方体形状であり、第１主面と、第１主面の反対側の第２主面とを有する。図３および図４に示すように、絶縁部材４０は、第１主面に複数の有底穴４１が設けられている。これらの有底穴４１は、例えばドリルにより絶縁部材４０を切削して形成する。

絶縁部材４０に複数の有底穴４１を設けることで、図２に示すように、導波素子２０および導波素子３０で挟まれた領域のうち導波素子２０側の絶縁領域Ａ１（第１絶縁領域）の誘電率と、当該領域のうち導波素子３０側の絶縁領域Ａ２（第２絶縁領域）の誘電率とが互いに異なるようにする。より詳しくは、絶縁領域Ａ１の誘電率は、有底穴４１内が空気であるため、絶縁領域Ａ２の誘電率よりも小さくなる。

ここで、絶縁領域Ａ１は、導波素子２０に接触する領域であり、導波素子２０および導波素子３０で挟まれた領域のうち導波素子２０の近傍の領域を少なくとも含む。同様に、絶縁領域Ａ２は、導波素子３０に接触する領域であり、導波素子２０および導波素子３０で挟まれた領域のうち導波素子３０の近傍の領域を少なくとも含む。

絶縁領域Ａ１の誘電率が絶縁領域Ａ２の誘電率よりも小さい場合、導波素子２０の方が導波素子３０よりも開口面積が大きい。このため、導波素子２０が読取装置から放射された電波を吸収する導波導体（放射導体）となり、導波素子３０がグランド導体となる。反対に、絶縁領域Ａ１の誘電率が絶縁領域Ａ２の誘電率よりも大きい場合は、導波素子２０がグランド導体となり、導波素子３０が導波導体となる。

なお、絶縁部材４０に設けられる有底穴４１の形状は、図３に示すような円形に限らず、他の形状（楕円形、多角形、星形など）でもよい。

また、有底穴４１は、図４に示すように、絶縁部材４０の第１主面から第２主面に向かうにつれて縮径することが好ましい。これにより、導波素子２０および導波素子３０で挟まれた絶縁領域の誘電率を徐々に滑らかに変えることができる。

また、絶縁部材４０は、上記のような直方体形状に限られず、例えば、円盤形状であってもよいし、あるいは断面が円弧状に湾曲したものであってもよい。また、絶縁部材４０は、ＲＦタグ素子１００を取り付ける被取付物の表面形状に応じた形状を有してもよい。

給電部５０は、絶縁部材４０の側面に設けられ、導波素子３０に一端が電気的に接続され、ＩＣチップ８０を介して導波素子２０に他端が電気的に接続されている。

短絡部６０は、絶縁部材４０の側面に設けられ、導波素子２０に一端が電気的に接続され、導波素子３０に他端が電気的に接続されている。

シート７０は、例えば、ＰＥＴ、ポリイミド、ビニールなど可撓性を有する絶縁材料から構成される。このシート７０の厚さは特に限定されるものではないが、一般的には数十μｍ程度である。

シート７０上に、図１Ｃに示すように、導波素子２０、導波素子３０、給電部５０および短絡部６０が形成されている。そして、導波素子２０、導波素子３０、給電部５０および短絡部６０は、絶縁部材４０の辺の部分で折り曲げられたシート７０を介して絶縁部材４０に貼り付けられている。

図１Ａに示すように、給電部５０および短絡部６０は、導波素子２０と導波素子３０間に架け渡されるようにシート７０上に互いに平行に設けられている。なお、給電部５０および短絡部６０は、互いに並行に設けられなくてもよい。

導波素子２０、導波素子３０、給電部５０および短絡部６０は、シート７０の全面を覆うように形成されたアルミニウム等の金属薄膜をエッチングすることにより形成される。あるいは、導電インク等を用いたパターン印刷等によって形成してもよい。

なお、シート７０は必須の構成ではなく、導波素子２０、導波素子３０、給電部５０および短絡部６０を、シート７０を介さずに絶縁部材４０に設けてもよい。例えば、導波素子２０および導波素子３０を単体で形成し、絶縁部材４０に直接貼り付けてもよい。あるいは、導波素子２０および導波素子３０をシート７０上に形成した後、シート７０を剥がしてから絶縁部材４０に直接貼り付けてもよい。

次に、上記のＲＦタグ素子１００の動作について図５を参照して説明する。ＲＦタグ素子１００では、板状逆Ｆアンテナで受信される電波の周波数帯域で共振する共振回路が構成されている。この共振回路は、図５に示すように、インダクタパターンＬとコンデンサ９０により構成される。ここで、インダクタパターンＬは、図１Ｃに示すように、導波素子２０、短絡部６０、導波素子３０および給電部５０により構成される。コンデンサ９０は、導波素子２０、導波素子３０および絶縁部材４０により構成される。

図５に示すように、ＲＦタグ素子１００の等価回路では、インダクタパターンＬと、コンデンサ９０と、ＩＣチップ８０とは互いに並列接続されている。インダクタパターンＬ、コンデンサ９０およびＩＣチップ８０が、読取装置から送信される電波の周波数帯域で共振する共振回路を構成する。この共振回路の共振周波数ｆ［Ｈｚ］は、式（１）により与えられる。共振周波数ｆの値は、読取装置から送信される電波の周波数帯域に含まれるように設定される。

ここで、Ｌａ：インダクタパターンＬのインダクタンス、Ｃａ：コンデンサ９０の静電容量、Ｃｂ：ＩＣチップ８０内部の等価容量である。なお、Ｃｂとしては、例えば、使用するＩＣチップの仕様諸元の一つとして公表されている静電容量値を用いることができる。

上記の共振回路によって、板状逆Ｆアンテナが読取装置から送信された電波を高感度で受信できるようになる。よって、ＲＦタグ素子１００の読み取り性能を向上させることができる。さらに、ＩＣチップ８０が生成する電源電圧を高くすることができる。

なお、ＩＣチップ８０は浮遊容量を有する。また、ＩＣチップ８０には、内部にコンデンサを含むものがある。このため、共振回路の共振周波数を設定する際、ＩＣチップ８０内部の等価容量を考慮することが好ましい。換言すれば、共振回路は、インダクタパターンＬのインダクタンス、コンデンサ９０の静電容量、およびＩＣチップ８０内部の等価容量を考慮して設定された共振周波数を有することが、受信感度を高める上で好ましい。

本実施形態に係るＲＦタグ素子１００では、前述のように、導波素子２０および３０が、ＲＦタグ素子１００の使用態様に応じて、導波導体と導体地板のどちらの機能も果たす。そして、導波素子２０が導波導体として機能し、導波素子３０がグランド導体として機能する場合において、放射側の絶縁領域Ａ１の誘電率がグランド側の絶縁領域Ａ２の誘電率よりも小さい。本実施形態では、絶縁部材４０の一方の主面に複数の有底穴４１を設けることで、導波素子２０側の絶縁領域Ａ１の誘電率を、導波素子３０側の絶縁領域Ａ２の誘電率よりも小さくしている。これにより、放射側の開口面積が大きくなるので、ＲＦタグ素子１００のサイズを大きくすることなく、ＲＦタグ素子１００と読取装置との間の通信距離を伸ばすことができる。

なお、絶縁部材４０の構成は、上記のものに限られず、様々なものを想定することが可能である。以下２つの変形例について説明するが、いずれの場合も上記実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。

（変形例１）
図６および図７を参照して変形例１について説明する。図６は、変形例１の場合における図１ＡのＩ−Ｉ線の断面図を示している。図７は、変形例１における絶縁部材４０の斜視図を示している。

変形例１では、絶縁部材４０の第１主面に複数の溝４２がストライプ状に設けられ、第２主面に複数の溝４３がストライプ状に設けられている。図６に示すように、溝４２の幅は溝４３の幅よりも広い。このため、絶縁領域Ａ１の誘電率は絶縁領域Ａ２の誘電率よりも低くなる。導波素子２０、導波素子３０は、絶縁部材の主面に形成された凹凸の凸部分（すなわち、溝以外の部分）により支持される。

なお、溝の本数を変えることで誘電率を変化させてもよい。例えば、絶縁部材４０の第１主面に５本の溝４２を形成し、第２主面には、溝４２と同じ幅の溝を３本形成するようにしてもよい。

また、ストライプ状の溝以外の形状の凹凸を第１主面および／または第２主面に形成することで、絶縁領域Ａ１と絶縁領域Ａ２の誘電率が互いに異なるようにしてもよい。この凹凸の平面形状は、複数の同心円形状、格子形状、波形状など任意の形状をとり得る。第１主面および第２主面に各々異なる形状の凹凸を形成することで、絶縁領域Ａ１と絶縁領域Ａ２の誘電率が互いに異なるようにしてもよい。

導波素子２０と絶縁部材４０との接触面積が小さいほど絶縁領域Ａ１の誘電率が小さくなる。よって、導波素子２０と絶縁部材４０との接触面積が導波素子３０と絶縁部材４０との接触面積よりも小さくなるようにすることで、絶縁領域Ａ１の誘電率を絶縁領域Ａ２の誘電率よりも小さくすることが可能である。

（変形例２）
図８を参照して変形例２について説明する。図８は、変形例２の場合における図１ＡのＩ−Ｉ線の断面図を示している。

変形例２では、絶縁部材４０は、第１主面を有する絶縁基板４０Ａと、第２主面を有する絶縁基板４０Ｂを有する。絶縁基板４０Ａと絶縁基板４０Ｂは互いに重ね合わされており、２層構造の絶縁部材４０が構成されている。そして、絶縁基板４０Ａおよび絶縁基板４０Ｂの誘電率は互いに異なる。例えば、絶縁基板４０Ａは絶縁基板４０Ｂよりも絶縁率の低い材料からなる。あるいは、絶縁基板４０Ａと絶縁基板４０Ｂを同じ材料で構成し、内部の気泡の数や大きさを変えることで互いの絶縁率が異なるようにしてもよい。

なお、絶縁部材４０は、３層以上の絶縁基板により構成されてもよい。

上記の変形例１および２の他に、平板部と、この平板部の上面に突設された複数の柱部とを有する絶縁部材を用いてもよい。この場合、複数の柱部の上に導波素子２０が設けられ、平板部の下面に導波素子３０が設けられる。

＜ＲＦタグ素子の設置＞
次に、図９を参照して、ＲＦタグ素子１００の設置ついて説明する。図９は、ＲＦタグ素子１００を導体（被取付物）２００の設置面２０１に設置した状態を示している。ＲＦタグ素子１００は、導波素子３０が導体２００に接触するように設置されている。導体２００等の被取付物に直接取り付けられるＲＦタグ素子は、ＲＦタグ素子を格納するケース（後述のケース３００，５００等）を有しないＲＦタグとみなせる。

本願において「導波素子が導体に接触する」とは、導波素子が導体に直接接触する場合のみならず、導波素子が導体に電気的に接続しているとみなせる状態も含む。すなわち、何らかの物質（シール、接着剤など）が導波素子と導体の間に挟まれている場合も、導波素子が導体に接触する状態に含まれるものとする。また、本願において「導体」とは、一般的な辞書的意味と同様に、「電気の伝導率が比較的大きな物質の総称」であり、金属が典型的な例である。ただし、「導体」は、金属に限定されるものではなく、例えば人体、草木、水、地面などであってもよい。

導体２００に設置されたＲＦタグ素子１００では、導波素子３０が導体２００に電気的に接続され、導体２００が導波素子３０とともに電波を受信する。すなわち、ＲＦタグ用アンテナ１０は板状逆Ｆアンテナであるため、導波素子３０と導体２００は、大きな開口面積を有する一つの導波素子として、読取装置の電波を吸収（受信）することができる。したがって、板状逆Ｆアンテナの感度向上を図ることができる。

絶縁領域Ａ２の誘電率が絶縁領域Ａ１の誘電率よりも大きいようにしてもよい。これにより、板状逆Ｆアンテナの感度がさらに向上し、通信距離を伸ばすことができる。

なお、矩形状の導体２００上に複数のＲＦタグ素子１００を配置する場合、図９に示すように、複数のＲＦタグ素子１００を、各ＲＦタグ素子１００の短絡部６０が導体２００の端（側辺）の方向に向き、かつ短絡部６０が導体２００の側辺よりも内側に位置するように設置することが好ましい。このように配置することで、リターンロスが減少する結果、ＲＦタグ素子１００の動作効率が向上し、電波を効率良く放射することができる。

＜ＲＦタグ＞
次に、上述したＲＦタグ素子１００をケースに格納したＲＦタグ１について説明する。

ＲＦタグ１は、図１０に示すように、ＲＦタグ素子１００と、このＲＦタグ素子１００を格納するケース３００と、を備えている。ＲＦタグ素子１００は、ケース３００の内面３０４上に設けられた接着層４００を介してケース３００に固定されている。接着層４００は接着剤が硬化してなるものである。ケース３００内にＲＦタグ素子１００を格納することで、防水性や防塵性を高めることができる。

ケース３００は、例えば、ＡＢＳ樹脂、繊維強化プラスチック（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ：ＦＲＰ）からなるが、これらに限られない。なお、ケース３００は、本実施形態では直方体形状であるが、これに限られず、円盤形状であってもよいし、あるいは、被取付物の表面形状に応じた形状を有するものであってもよい。

ケース３００は、ＲＦタグ１を被取付物に取り付けるための取付け手段を有してもよい。この取付け手段は、例えば、図１０に示すように、接着剤が硬化してなる接着層４０１である。また、取付け手段として、ケースに固定用の孔を設けてもよい。図１１に示すケース５００は、下面が開口した筐体５０１と、上側が開口した蓋体５０２とを有する。蓋体５０２の内部にＲＦタグ素子１００を格納した状態でこの蓋体５０２を筐体５０１内に格納する。筐体５０１はその左右の側面から伸びる外縁部５０１ａを備えている。この外縁部５０１ａには孔５０１ｂが設けられている。この孔５０１ｂを利用することにより、ケース５００をネジ、ボルト・ナット、釘等の固定手段で導体２００等の被取付物に固定することができる。なお、筐体５０１の内側面と蓋体５０２の外側面との間に生じる隙間Ｇ１に接着剤を充填してもよい。これにより、ケース５００の水密性及び防塵性を高めることができる。

その他、取付け手段として、ケースに吊り下げ用の孔（図示せず）が設けられてもよい。この場合、吊り下げ用の孔に紐が通され、ＲＦタグ１は紐を介して被取付物に吊り下げられる。

なお、ＲＦタグ素子１００を格納するケースは、当該ケースの外側から短絡部６０の位置を視認可能に構成されていてもよい。例えば、ケースの外面（例えばケース３００の上面３０１または側面３０２等）には、短絡部６０の位置を示すマーク等が印刷される。あるいは、ケース３００の外形形状を工夫することにより、短絡部６０の位置を外部から視認可能としてもよい。例えば、ケース３００の外面のうち短絡部６０の位置に対応する部分に凸部または凹部を設ける。

このようにケースの外側から短絡部６０の位置を視認可能にケースを構成することにより、複数のＲＦタグ１を導体２００に取り付ける際に、短絡部６０が導体２００の端部に向くようにＲＦタグ１を容易に設置することができる。その結果、前述のように、各ＲＦタグ１の動作効率を向上させ、電波を効率良く放射させることができる。

また、ＲＦタグ素子１００を押圧する付勢部材をＲＦタグ１に設けてもよい。すなわち、ＲＦタグ素子１００とケースの第１内面との間の隙間には、ＲＦタグ素子１００を第１内面と対向する第２内面に向けて押圧する付勢部材が設けられてもよい。

例えば、図１２に示すように、ＲＦタグ素子１００とケース３００の内面３０３との間の隙間Ｇ２には、接着層６０１が付勢部材として設けられている。この接着層６０１は、接着剤が硬化してなる層であり、隙間Ｇ２を充填し、隙間Ｇ２の厚さよりも厚い。このため、接着層６０１は、内面３０３と対向する内面３０４に向けてＲＦタグ素子１００を押圧する。したがって、ＲＦタグ素子１００は、接着層６０１により内面３０４側にしっかりと押し付けられる。

付勢部材に係る別の実施形態として、図１３に示すように、ケース３００の内面３０３に突起部（リブ）６０２を設けてもよい。すなわち、ケース３００の内面３０３に、ＲＦタグ素子１００を内面３０４に向けて押圧する突起部６０２が設けられてもよい。なお、内面３０３はケース３００の下側内面であってもよい。

付勢部材は、上記の他にも様々なものが想定可能である。例えば、ウレタン等の収縮性を有する素材からなる部材や、樹脂製のバネ等を、付勢部材として、ＲＦタグ素子とケースとの間に介在させてもよい。

上記のような付勢部材を設けることにより、ＲＦタグ１のアンテナ感度を向上させることができる。さらに、ケースに振動が加わった場合でも、ＲＦタグ素子１００がケース内でぐらつかないようにでき、ＲＦタグ素子１００の長寿命化を実現できる。

また、ＲＦタグ素子１００を格納するケースを金属等の導電材料で構成してもよい。この場合、導電材料からなるケースに電波が通過するための開口を設ける。図１４Ａ〜図１４Ｅに示すように、導電材料からなるケース７００には、読取装置の電波が通過するための開口７０１が設けられる。例えば、開口７０１はケース７００の上面（すなわち、読取装置と対向する面）に設けられる。この開口７０１を通過した電波が、ケース７００に格納されたＲＦタグ素子１００により受信される。

開口７０１は、読取装置から送信される電波の特性に応じた形状とすることが好ましい。例えば、開口７０１の形状は、図１４Ａ〜図１４Ｃに示す１本の直線形状、図１４Ｄに示す２本の直線が交差した形状、図１４Ｅに示す楕円形状等、電波の特性に応じて適宜変更することが可能である。なお、開口７０１の形状は、長方形状、十字形状、円形状（楕円形状）に限るものではなく、その他の形状、例えば星形形状などであってもよい。また、開口７０１の面積は、ケース７００の表面積（上面および前後左右の側面の面積の和）の約１０％程度が好ましいが、電波の種類やケースの設置場所に応じて適宜調節してもよい。

図１５は、ＲＦタグ素子の通信可能最小利得を測定するための測定系を示している。アクリル板１０００の上にＲＦタグ素子ＡまたはＢが取り付けられている。ＲＦタグ素子Ａは、本発明の実施形態に係るＲＦタグ素子であり、絶縁部材として、標準アンテナ１２００側の面に複数の有底穴が設けられたＡＢＳ樹脂板が用いられている。一方、ＲＦタグ素子Ｂは、従来型のＲＦタグ素子であり、絶縁部材として発泡スチロール板が用いられている。発泡スチロール板は、平板状であり、有底穴は設けられていない。なお、ＲＦタグ素子ＡおよびＢについて、絶縁部材以外の構成および大きさは同じである。

ＲＦタグ素子Ａ，Ｂと標準アンテナ１２００との間の設定距離Ｄは３００ｍｍとした。読取装置１１００は、ＲＦタグ素子Ａ，Ｂと通信可能な最小利得を計測する。通信周波数は９２０ＭＨｚとした。なお、通信可能最小利得が小さいほど、ＲＦタグ素子のアンテナ感度が良く、通信距離を伸ばすことができる。

上記の測定系で測定した結果、ＲＦタグ素子Ａの通信可能最小利得は１６．５ｄＢであった。これに対し、発泡スチロール板を用いたＲＦタグ素子Ｂの通信可能最小利得は１９．８ｄＢであった。このことから、ＲＦタグ素子Ａの方がＲＦタグ素子Ｂよりもアンテナ感度が大幅に向上していることがわかる。

ＡＢＳ樹脂の誘電率（誘電率３．１）は発泡スチロールの誘電率（誘電率２．１）よりも大きいので、絶縁部材の形状が同じであれば、ＲＦタグ素子Ａの方がＲＦタグ素子Ｂよりも、ＲＦタグ用アンテナ１０の利得が小さくなり通信距離が短くなる。しかしながら、ＲＦタグ素子Ａでは複数の有底穴を設けることで絶縁領域Ａ１の誘電率を下げているため、ＲＦタグ素子ＡはＲＦタグ素子Ｂと同じサイズにもかかわらず、アンテナ感度が向上している。

上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した実施形態に限定されるものではない。特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。

１ ＲＦタグ
１０ ＲＦタグ用アンテナ
２０，３０ 導波素子
４０ 絶縁部材
４０Ａ，４０Ｂ 絶縁基板
４１ 有底穴
４２，４３ 溝
５０ 給電部
６０ 短絡部
７０ シート
８０ ＩＣチップ
９０ コンデンサ
１００ ＲＦタグ素子
２００ 導体
２０１ 設置面
２０２ 非設置面
３００，５００，７００ ケース
３０１ （ケースの）上面
３０２ （ケースの）側面
３０３，３０４ （ケースの）内面
４００，４０１ 接着層
５０１ 筐体
５０１ａ 外縁部
５０１ｂ 孔
５０２ 蓋体
６０１ 接着層
６０２ 突起部
７０１ 開口
１０００ アクリル板
１１００ 読取装置
１２００ 標準アンテナ
Ａ，Ｂ ＲＦタグ素子
Ａ１，Ａ２ 絶縁領域
Ｄ 設定距離
Ｇ１，Ｇ２ 隙間
Ｌ インダクタパターン

Claims (9)

1. 絶縁部材と、
   前記絶縁部材の一方の側に設けられた第１導波素子と、
   前記第１導波素子に対向するように配置され、前記絶縁部材の他方の側に設けられた第２導波素子と、
   前記第２導波素子に一端が電気的に接続された給電部と、
   前記第１導波素子に一端が電気的に接続され、前記第２導波素子に他端が電気的に接続された短絡部と、を備え、
   前記第１導波素子、前記第２導波素子、前記絶縁部材、前記給電部および前記短絡部により、読取装置から送信される電波を受信する板状逆Ｆアンテナが構成され、
   前記第１導波素子および前記第２導波素子で挟まれた領域のうち前記第１導波素子側の第１絶縁領域の誘電率と、前記領域のうち前記第２導波素子側の第２絶縁領域の誘電率とが互いに異なり、
   前記絶縁部材は、前記一方の側の第１主面、および前記他方の側の第２主面を有し、
   前記第１主面には複数の有底穴が設けられており、
   前記複数の有底穴は、前記第１主面から前記第２主面に向かうにつれて縮径することを特徴とするＲＦタグ用アンテナ。
2. 前記第１導波素子が前記電波を吸収する導波導体として機能し、前記第２導波素子がグランド導体として機能する場合において、前記第１絶縁領域の誘電率が前記第２絶縁領域の誘電率よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のＲＦタグ用アンテナ。
3. 請求項１に記載のＲＦタグ用アンテナと、前記読取装置から送信される電波に基づいて動作するＩＣチップとを有するＲＦタグであって、
   前記第２導波素子が導体に接触するように設置されており、
   前記第２絶縁領域の誘電率が前記第１絶縁領域の誘電率よりも大きいことを特徴とするＲＦタグ。
4. 請求項１に記載のＲＦタグ用アンテナ、および前記読取装置から送信される電波に基づいて動作するＩＣチップを有するＲＦタグ素子と、
   前記ＲＦタグ素子を格納するケースと、を備えるＲＦタグであって、
   前記ケースは、前記ＲＦタグを被取付物に取り付けるための取付け手段を有することを特徴とするＲＦタグ。
5. 前記ケースは、前記ケースの外側から前記短絡部の位置を視認可能に構成されていることを特徴とする請求項４に記載のＲＦタグ。
6. 前記ＲＦタグ素子と前記ケースの第１内面との間の隙間には、前記ＲＦタグ素子を前記第１内面と対向する第２内面に向けて押圧する付勢部材が設けられていることを特徴とする請求項４または５に記載のＲＦタグ。
7. 前記ケースは導電材料からなり、前記ケースには前記読取装置から送信される電波が通過するための開口が設けられていることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載のＲＦタグ。
8. 絶縁部材と、
   前記絶縁部材の一方の側に設けられた第１導波素子と、
   前記第１導波素子に対向するように配置され、前記絶縁部材の他方の側に設けられた第２導波素子と、
   前記第２導波素子に一端が電気的に接続された給電部と、
   前記第１導波素子に一端が電気的に接続され、前記第２導波素子に他端が電気的に接続された短絡部と、を備え、
   前記第１導波素子、前記第２導波素子、前記絶縁部材、前記給電部および前記短絡部により、読取装置から送信される電波を受信する板状逆Ｆアンテナが構成され、
   前記第１導波素子および前記第２導波素子で挟まれた領域のうち前記第１導波素子側の第１絶縁領域の誘電率と、前記領域のうち前記第２導波素子側の第２絶縁領域の誘電率とが互いに異なることを特徴とするＲＦタグ用アンテナ、および前記読取装置から送信される電波に基づいて動作するＩＣチップを有するＲＦタグ素子と、
   前記ＲＦタグ素子を格納するケースと、を備えるＲＦタグであって、
   前記ケースは、前記ＲＦタグを被取付物に取り付けるための取付け手段を有し、
   前記ＲＦタグ素子と前記ケースの第１内面との間の隙間には、前記ＲＦタグ素子を前記第１内面と対向する第２内面に向けて押圧する付勢部材が設けられていることを特徴とするＲＦタグ。
9. 絶縁部材と、
   前記絶縁部材の一方の側に設けられた第１導波素子と、
   前記第１導波素子に対向するように配置され、前記絶縁部材の他方の側に設けられた第２導波素子と、
   前記第２導波素子に一端が電気的に接続された給電部と、
   前記第１導波素子に一端が電気的に接続され、前記第２導波素子に他端が電気的に接続された短絡部と、を備え、
   前記第１導波素子、前記第２導波素子、前記絶縁部材、前記給電部および前記短絡部により、読取装置から送信される電波を受信する板状逆Ｆアンテナが構成され、
   前記第１導波素子および前記第２導波素子で挟まれた領域のうち前記第１導波素子側の第１絶縁領域の誘電率と、前記領域のうち前記第２導波素子側の第２絶縁領域の誘電率とが互いに異なることを特徴とするＲＦタグ用アンテナ、および前記読取装置から送信される電波に基づいて動作するＩＣチップを有するＲＦタグ素子と、
   前記ＲＦタグ素子を格納するケースと、を備えるＲＦタグであって、
   前記ケースは、前記ＲＦタグを被取付物に取り付けるための取付け手段を有し、
   前記ケースは導電材料からなり、前記ケースには前記読取装置から送信される電波が通過するための開口が設けられているＲＦタグ。
   

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