JP6846042B2 - Rfタグおよびrfタグ付ナンバープレート - Google Patents
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Description
特許文献2は、被着体とループアンテナとの距離を離す必要があり、ループアンテナ自身が大きくなるという問題がある。
特許文献3は、ナンバープレートの導電性平版に切り込み部を設ける必要があり、導電性平板の表面全体に保護膜を形成する必要があり、共振周波数を一定にするのが難しいという問題がある。
特許文献4は、ナンバープレートに装着さるIDタグのほか、IDタグ検出器、ID送信器及び送信用アンテナを含むナンバーコード検出器が必要であり、ナンバーコード検出器には車体電源より給電する必要があるという問題があった。
本発明の他の目的は、インダクタンスを一定にすることができ、無指向性で通信距離が長く、車両等の導電板に容易に取り付けることができるRFタグおよびRFタグが取り付けられたRFタグ付ナンバープレートを提供することである。
一局面に従うRFタグは、導電板に取り付けられるRFタグであって、ICチップおよびインダクタパターンを含むインレットと、第一導波素子、第二導波素子および底板を有するアンテナ部と、が分離して形成され、第一導波素子と第二導波素子とは、空間部をおいて平行に配置され、底板は、第一導波素子と第二導波素子との方向に対して直交または傾斜するように配置され、アンテナ部にインレットが貼着されることにより、コンデンサが形成され、インダクタパターンとコンデンサとにより共振回路が構成され、読取装置と通信を行うものである。
また、インレットにインダクタパターンを形成しているので、インダクタンスのインピーダンスを一定にすることができる。第一導波素子と第二導波素子とは、平行に配置され空間部を有することにより、第一導波素子と第二導波素子とが電波波長に応じたアンテナ開口面となり、電波の送受信を行うことができる。
また、第一導波素子と第二導波素子との方向に対して底板が直交または傾斜するように配置されるため、第一導波素子と第二導波素子とがアンテナ開口面として他の部材の影響を受けにくく安定的に機能することができる。
第2の発明にかかるRFタグは、一局面に従うRFタグにおいて、インレットは、環状形状のうち一部を欠いた形状からなり、当該一部を欠いた形状の両端にICチップが架け渡されるよう配設されてもよい。
第3の発明にかかるRFタグは、一局面または第2の発明にかかるRFタグにおいて、インレットと、アンテナ部との間に絶縁材からなる絶縁層が設けられてもよい。
第4の発明にかかるRFタグは、一局面から第3の発明にかかるRFタグのいずれかにおいて、絶縁材が発泡体であってもよい。
第5の発明にかかるRFタグは、一局面から第4の発明にかかるRFタグのいずれかにおいて、アンテナ部のアンテナ長さは、60mm以上100mm以下であってもよい。
第6の発明にかかるRFタグは、一局面から第5の発明にかかるRFタグのいずれかにおいて、コンデンサの静電容量は、1PF以上10PF以下の範囲内であってもよい。
なお、望ましくは、1PF以上10PF以下の範囲内であることが望ましく、1.5PF以上3PF以下の範囲内であることがより望ましい。
第7の発明にかかるRFタグは、一局面から第6の発明にかかるRFタグのいずれかにおいて、さらにインレットおよびアンテナ部を収容する誘電体の収容部材を含み、底板は、導電体であり第二導波素子と電気的に接続されており、インレットおよびアンテナ部は、収容部材に収容され、底板と導電板とが容量結合してもよい。
第8の発明にかかるRFタグは、第7の発明にかかるRFタグであって、収容部材は断面形状が略三角形状の収容部を有する筒体であってもよい。
さらに、三角形状にすることで、ブラスト処理の場合の影響を受け難いため、RFタグが破損し、およびRFタグが導電板から乖離することを防止できる。
また、収容部材は、ポリプロピレン、ABS、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリ塩化ビニル等の1種または複数種の樹脂からなることが好ましい。
第9の発明にかかるRFタグは、一局面から第8の発明にかかるRFタグのいずれかにおいて、アンテナ部は、導電板と電気的に接続されてもよい。
第10の発明にかかるRFタグは、一局面から第9の発明にかかるRFタグのいずれかにおいて、底板は、第二絶縁素子から対向する方向に複数の底片を交互に突出させて形成されていてもよい。
第11の発明にかかるRFタグは、一局面から第10の発明にかかるRFタグのいずれかにおいて、第一導波素子と第二導波素子は実質的に同一平面上に配置されていてもよい。
第12の発明にかかるRFタグは、一局面から第11の発明にかかるRFタグのいずれかにおいて、導電板は、車両の導電板であってもよい。
第13の発明にかかるRFタグは、一局面から第12の発明にかかるRFタグのいずれかにおいて、導電板はナンバープレートであってもよい。
第13の発明にかかるRFタグ付ナンバープレートは、一局面から第13の発明にかかるRFタグが取り付けられている。
第15の発明にかかるRFタグ付ナンバープレートは、第14の発明にかかるRFタグ付ナンバープレートにおいて、RFタグが、ナンバープレートの裏面に取り付けられてもよい。
図1は、本実施の形態にかかるRFタグ100の一例を示す模式図である。図2は、本実施の形態にかかるRFタグ100の平面の一例を示す模式図である。図3は、RFタグ100のアタッチメント部200の一例を示す模式的拡大平面図であり、図4は、RFタグ100のアンテナ部300の一例を示す模式的平面図である。図5は、図2のRFタグ100のA−A線断面の一例を示す模式的断面図である。
図1および図2に示すように、RFタグ100は、主にアタッチメント部200およびアンテナ部300からなる。
また、アタッチメント部200は、アンテナ部300と別部材で形成される。アタッチメント部200を、絶縁層400によりアンテナ部300へ貼着することによって、RFタグ100が形成される。
アンテナ部300は、導電性を有する部材からなる。図4に示すように、アンテナ部300は、第1領域310、第2領域320および第3領域330からなる。さらに、第3領域330に底板350が連続して連結され、底板350は底板350aと底板350bからなる。第1領域310および第3領域330は、それぞれ長手方向を有する矩形状の長尺部材からなり、ほぼ同形状である。第1領域310および第3領域330は並行に配置される。第2領域320は、第1領域310および第3領域330の端部を連通するように形成される。
本実施の形態における金属板は、強度の観点から0.3mm以上1mm以下の厚みで形成される。
また、底板350は、一枚の金属板の一部にスリットを入れて矩形状に前後に折り曲げることで第3領域330に連続して底板350aと底板350bからなる底板350を作製する。これにより、アンテナ部300を容易に作製することができる。
図4に示すように、一枚の金属板に細長いスリットを切り欠き、形成されたスリットの両側に、細長い第1領域310と第3領域330とをそれぞれ形成する。第1領域310と第3領域330はほぼ平行に配置され、両者の間に空間部が形成される。さらに金属板の端部には第1領域310と第3領域330を繋ぐ第2領域320が形成されるようにする。
第3領域330の側から延長された金属板の延長部に複数の切り欠き線を並行に形成し、一対の切り欠き線の間に形成された底片を第3領域330の対向する側へ交互に折り曲げる。各底片は第3領域330の面に対して直交または傾斜する状態となり、複数の底片により底板350が形成される。複数の底片は平面視でジグザグ状(あるいは千鳥状)になり、隣接する底片間に細長い空間が形成される。
図3に示すように、アタッチメント部200は、ICチップ500およびインダクタパターンLを形成する回路210を含む。
回路210は、環形状の回路部211の一部を切欠いた切り欠き部を有する形状からなる。すなわち、具体的には、アルファベット文字のC形状からなる。
回路部211は、辺211a、辺211b、辺211c、辺211dおよび辺211eから形成される。
なお、回路210は、回路部211の一部を切欠く場合について説明したが、これに限定されず、絶縁部を形成してもよい。
回路210は、エッチングまたはパターン印刷等の手法によって形成される。
本実施の形態においては、アタッチメント部200においては、回路部211の内部面積Sにより、インダクタパターンLのインピーダンスを一定にすることができる。
具体的に本実施の形態にかかるICチップ500は、まず、読取装置から送信される搬送波の一部を整流して、ICチップ500自身が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500は、生成した電源電圧によって、ICチップ500内の制御用の論理回路、車両等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。
図1に示す本実施の形態における絶縁層400は、両面テープからなる。絶縁層400は、アタッチメント部200に設けられる。
なお、本実施の形態においては、絶縁層400が両面テープからなることとしているが、これに限定されず、他の接着剤の塗布等であってもよい。また、両面テープは、アタッチメント部200の回路部211の全面でなく、一部であってもよい。
本実施の形態において、両面テープを例示したのは、後述するように、RFタグ100のアタッチメント部200は、アンテナ部300に貼着されるため、両面テープの剥離紙を、はがすことにより容易に貼着が可能だからである。
また、アンテナ部300の第2領域320の幅T2は、アタッチメント部200の回路部211の幅T212の1倍以上4倍以下で形成されることが望ましい。
また、アタッチメント部200の回路部211の幅T213は、アタッチメント部200の回路部211の幅T212の1倍以上4倍以下で形成されることが望ましい。
また、図6は、図2のRFタグ100の等価回路の一例を示す図である。
図6に示すように、RFタグ100の等価回路は、インダクタパターンLと、コンデンサCと、ICチップ500とからなる。インダクタパターンL、コンデンサCおよびICチップ500は、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。
すなわち、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240の静電容量、およびICチップ500の内部の等価容量Cbを考慮して設定された共振周波数fを有することが好ましい。なお、Cbとしては、例えば、使用するICチップ500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。
図7は、アタッチメント部200およびアンテナ部300を貼着する他の例を示すRFタグ100aである。
(アンテナ部300の他の例)
図8は、アンテナ部300の他の例を示す模式図である。
図9は、アンテナ部300の他の例を示す模式図である。図9に示すアンテナ部300cは、L型アンテナの一例である。
アンテナ部300cは、第1領域310の中間部および第3領域330の中間部の間を第4領域340で接続することにより略H字形に形成されている。
図10は、アンテナ部300の他の例を示す模式図であり、図11は図10のアンテナ部300eにアタッチメント部200を貼着したRFタグ100を示す図である。図10に示すアンテナ部300eはダイポール型アンテナの一例である。
図11に示すように、領域371、372、および第3領域330の一部にアタッチメント部200が貼着される。
図12は、アンテナ部300の他の例を示す模式図であり、図13は図12のアンテナ部300fにアタッチメント部200を貼着したRFタグ100を示す図である。図12に示すアンテナ部300fは分岐給電伝送線路型アンテナ(SHUNT FED ANTENNA)の一例である。
図13に示すように、第1領域310の一部、第3領域の一部、第2領域320にアタッチメント部200が貼着される。
図14に示すように、本発明のRFタグ100は、アタッチメント部200およびアンテナ部300が、収容部材600に収容される。収容部材600は合成樹脂の成形品などで形成することができる。この収容部材600は剛性を有する誘電体である。
図14に示すように、収容部材600は断面形状が略三角形状の収容部を有する筒体である。その収容部のサイズはRFタグ100が収容できる程度に形成されている。収容部材の外形は断面形状が略三角形状とされている。
この収容部材600の外側に三つの外面を有することになり、その内の一つの面が導電板900に固定される底側面となる。
収容部材600により、RFタグ100は保護されるとともに、導電板900を容易に取り付けることができる。
RFタグ100は、収容部材600により物理的に保護されるため、外力、風雨、寒暖、紫外線などの影響を低減することができる。また、収容部材の外形が略三角形状であるため、製造の工程上、RFタグ100を設置した後にブラスト処理などの加工がされる場合であっても、RFタグ100が破損し、およびRFタグ100が導電板900から乖離することを防止できる。
一方で、第1領域310は収容部材600の三つの角面のうち頂角で保持することで接触面積を最低限におさえ、アンテナ開口面に対して他の部材の比誘電率の影響を受けにくく安定に機能することができる。第1領域310と収容部材600との接合面積を小さくすることで、収容部材600を介して第1領域310と第3領域330とが静電結合するのを避けることができる。これにより、第1領域310と第2領域320とが形成するアンテナ開口面に対して他の部材の静電容量等の影響を受けにくく安定に機能することができる。
導電板900と底板350とが収容部材を介して容量結合をするため、導電板900がアンテナとして作用する。したがって、無指向性で通信距離に優れたRFタグにすることができる。
図14は、RFタグ100の使用の一例を示す模式図である。図15は、図14のRFタグ100の等価回路の一例を示す図である。
設置にあたっては、RFタグ100のうち底板350がある側の面を導電板900に設置する。これにより、図15に示すように、導電板900と底板350とが収容部材を介して容量結合をするため、導電板900がアンテナとして作用する。したがって、無指向性で通信距離が長いRFタグ100にすることができる。
接着接合に用いられる接着剤としては粘着性接着剤、ホットメルトが挙げられ、耐久性および容量結合の観点から粘着性接着剤がより好ましい。
また、底板350の面積は80mm2以上160mm2以下であってよく、80mm2以上120mm2以下とすることが好ましい。また、導電板900に設置される収容部材600の設置面積は、320mm2以上480mm2以下であってよく、320mm2以上400mm2以下とすることが好ましい。また、底板350の面積と、収容部材600が導電板900に接着接合する面積との比率は、1:4(底板350の面積/収容部材600が導電板900に接着接合する面積)であることが好ましい。
また、容量結合によって生じる静電容量Ccは、1.5PF以上5PF以下とすることが好ましい。導電板900と底板350とが収容部材600を介して容量結合をするため、導電板900がアンテナとして作用する。したがって、無指向性で通信距離が長いRFタグ100にすることができる。
RFタグ100をナンバープレートへ設置する際は、ナンバープレートの金属を研磨等により露出させ、接着剤を用いて直接接着接合することが好ましい。これにより、RFタグ100の設置に伴う静電容量のばらつきを抑えることができる。
本実施の形態においては、RFタグ100は収容部材600を介して導電板900と容量結合をしているが、他の実施形態においては、アンテナ部300と導電板900とを電気的に接続されていてもよい。
この場合、図16に示すように、収容部材600を介した容量結合がないため、アンテナ部300とともに導電板900がアンテナとして作用し、無指向性で通信距離がより長いRFタグ100にすることができる。また、設置に伴う静電容量のばらつきをなくすことができる。
本実施の形態においては、RFタグ100を車両のナンバープレート部分に設置した場合の例示をしたが、これに限らず、導電板900は金属製の導電する板であれば特に制限はされない。
例えば、建設資材、コンテナ、ドラム缶、鋼板、電気電子機材、車両、船舶および航空機などが挙げられる。これらの本体が導電板を有する場合、RFタグ100を直接設置してもよいし、本体にナンバープレートなどの導電板を別途設置してもよい。
例えば、RFタグ100を車両に用いる場合、車両の屋根部分、ボンネット部分にRFタグ100を設置してもよい。また、車両は自動車に限られず、工事、農耕作業車等の特殊車両、二輪車、鉄道などに設置してもよく、さらに車両と一体的に使用される取り外し可能な器具(例えば、油圧ショベルのバケット部分)にRFタグ100を設置してもよい。
なお、RFタグ100を車両に用いる場合であって、導電板900を用いない場合、RFタグ100を車両の窓部分に設置してもよい。
また、アタッチメント部200にインダクタパターンLを形成しているので、インダクタンスのインピーダンスを一定にすることができる。
500 ICチップ
200 アタッチメント部
300 アンテナ
350 底板
211 回路部
400 絶縁層
900 導電板
Claims (15)
- 導電板に取り付けられるRFタグであって、
ICチップおよびインダクタパターンを含むインレットと、
第一導波素子、第二導波素子および底板を有するアンテナ部と、が分離して形成され、
前記第一導波素子と前記第二導波素子とは、空間部をおいて平行に配置され、
前記底板は、前記第一導波素子と前記第二導波素子との方向に対して直交または傾斜するように配置され、
前記アンテナ部に前記インレットが貼着されることにより、コンデンサが形成され、
前記インダクタパターンと前記コンデンサとにより共振回路が構成され、読取装置と通信を行う、RFタグ。 - 前記インレットの前記インダクタパターンは、
環状形状のうち一部を欠いた形状からなり、当該一部を欠いた形状の両端に前記ICチップが架け渡されるよう配設された、請求項1記載のRFタグ。 - 前記インレットと、前記アンテナ部との間に絶縁材からなる絶縁層が設けられた、請求項1または2に記載のRFタグ。
- 前記絶縁材が発泡体である、請求項3に記載のRFタグ。
- 前記アンテナ部のアンテナ長さは、60mm以上100mm以下である、請求項1乃至4のいずれか1項に記載のRFタグ。
- 前記コンデンサの静電容量は、1PF以上10PF以下である、請求項1乃至5のいずれか1項に記載のRFタグ。
- さらに前記インレットおよび前記アンテナ部を収容する誘電体の収容部材を含み、
前記底板は導電体であり前記第二導波素子と電気的に接続されており、
前記インレットおよび前記アンテナ部は、前記収容部材内に収容され、
前記底板と前記導電板とが容量結合する、請求項1乃至6のいずれか1項に記載のRFタグ。 - 前記収容部材は断面形状が略三角形状の収容部を有する筒体である、請求項7に記載のRFタグ。
- 前記アンテナ部は、前記導電板と電気的に接続される、請求項1乃至8のいずれか1項に記載のRFタグ。
- 前記底板は、前記第二導波素子から対向する方向に複数の底片を交互に突出させて形成されている、請求項1乃至9のいずれか1項に記載のRFタグ。
- 前記第一導波素子と前記第二導波素子は実質的に同一平面上に配置されている、請求項1乃至10のいずれか1項に記載のRFタグ。
- 前記導電板は、車両の導電板である、請求項1乃至11のいずれか1項に記載のRFタグ。
- 前記導電板はナンバープレートである、請求項1乃至12のいずれか1項に記載のRFタグ。
- 請求項1乃至13のいずれか1項に記載のRFタグが取り付けられたRFタグ付ナンバープレート。
- 前記RFタグが、前記ナンバープレートの裏面に取り付けられた、請求項14に記載のRFタグ付ナンバープレート。
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