JPWO2020080208A1 - Ｒｆタグ、ｒｆタグシステム、構造体読取装置、および構造体読取システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＲＦタグのアンテナコイルの巻回軸の方向によらず、安定してＲＦタグ読取装置との通信が可能なＲＦタグ、ＲＦタグシステム、および、ＲＦリーダの送受信電波が通過されない穴底または穴底近傍に配置されたＲＦタグを通信することができる構造体読取装置、構造体読取システムを提供することである。【解決手段】本発明のＲＦタグ７００は、直方体形状の絶縁基材１０と、絶縁基材１０の第１面上の金属配線６０と、第１面に対向する第２面上の金属配線６５と、第１面上の金属配線６０と第２面上の金属配線６５とを接続する導電性のビア７０と、で形成されるコイルと、絶縁基材１０の第１面の略中央に配置されるＩＣチップ８０と、を含む。【選択図】図１、図１０

Description

本発明は、ＲＦタグ、ＲＦタグシステム、構造体読取装置、および構造体読取システムに関する。

近年、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）が利用されている。
ＲＦＩＤシステムで使用するＲＦタグにはアンテナ及びＩＣチップが格納されており、リーダ・ライタのアンテナから送信された搬送波をＲＦタグのアンテナで受信し、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リーダ・ライタへ返送し、非接触で交信する仕組みである。

例えば、特許文献１（再表ＷＯ２０１５／０６８３４７号公報）には、管理対象物品配置領域の線路と電磁界結合するタグ送信部が設けられたＲＦタグと、線路に設けられた信号伝達部と、信号伝達部と電磁界結合するスパイラルアンテナと、スパイラルアンテナを介して線路に送信信号を送出すると共に、線路を介してタグ送信部が出力する応答信号を受信するＲＦＩＤリーダを用いた物品管理システムが記載されている。

特許文献２（特開２０１７−１５７０６８号公報）には、内部に空隙を有する導体製の部材に対して、当該空隙内に取り付けることができ、且つ高い通信性能を有するＲＦタグについて開示されている。

特許文献３（特開２０１７−１５８０７３号公報）には、リーダ・ライタとＲＦタグの間に導体が存在する場合でも交信可能とする導波器について開示されている。

特許文献４（特開２０１６−１１５８３号公報）には、鍵の管理を確実にできるとともに、鍵の交換や追加を容易にできる鍵管理機について開示されている。

特許文献５（特開２０１８−１７０６３号公報）には、高額でセキュリティレベルの高い通行錠と、低セキュリティの人が利用する鍵として機能するＲＦタグ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙタグ）とを一体管理する鍵管理装置について開示されている。

特許文献６（特開２０１６−１８３５５３号公報）には、鍵の鍵ホルダからの不正な抜き取りを防止することができ、その上で、鍵ホルダへの鍵の付け替え時には、付け替え作業の容易化および廃棄物の低減を図ることが可能となる鍵管理装置について開示されている。

特許文献７（特開２００３−１９３７１７号公報）には、ＩＣタグの通信効率の低さを改善し、ＩＣタグの情報を正確に通信することを可能とした、非接触記録媒体を備えた鍵と、より安全な施錠管理システムについて開示されている。

特許文献８（再表ＷＯ２０１７／０４７５０５号公報）には、錠の鍵穴に挿入して開施錠するための鍵であって、把持部と、把持部から延び、鍵山を有する軸部と、を有する鍵本体と、を備え、軸部の把持部と反対側の先端側に切欠き部が設けられており、外周の少なくとも一部が切欠き部内の内周に沿って配置されたコイルアンテナと、コイルアンテナと接続されたＲＦＩＣ素子と、を有する無線通信デバイスが切欠き部に収容されている無線通信デバイス付き鍵について開示されている。

再表ＷＯ２０１５／０６８３４７号公報 特開２０１７−１５７０６８号公報 特開２０１７−１５８０７３号公報 特開２０１６−１１５８３号公報 特開２０１８−１７０６３号公報 特開２０１６−１８３５５３号公報 特開２００３−１９３７１７号公報 再表ＷＯ２０１７／０４７５０５号公報

しかしながら、穴部を有する構造体については、ＲＦリーダの通信電波が届かない場所がある。例えば、特許文献７または８に記載されている鍵穴等である。
特許文献７または８においては、鍵自体にＩＣチップを設けることとしているが、鍵を紛失した場合には、ＩＣタグのメリットは機能しなくなる。
特に、鍵を紛失した場合等、鍵タイプが不明であるため、鍵穴周辺を全て入れ替える必要があり、多大なコストと時間とがかかるため問題となっていた。
また、既存の鍵穴を用いて構造体読取装置を構成する場合、後から鍵穴の穴底または穴底近傍に小型のＲＦタグを配置する必要があるが、ＲＦタグの配置の際ＲＦタグのアンテナコイルの巻回軸が必ずしも一定とならず、アンテナコイルとして特許文献１に記載のスパイラルコイルを用いた場合には、アンテナコイルの巻回軸の方向および位置によっては構造体読取装置との通信が不可能となるとの問題があった。

本発明の主な目的は、鍵穴の穴底または穴底近傍に小型のＲＦタグを配置した場合に、ＲＦタグのアンテナコイルの巻回軸の方向によらず、安定して読取装置との通信が行える小型のＲＦタグを提供することである。
また、本発明の第２の目的は、ＲＦリーダの送受信電波が通過されない穴底または穴底近傍に配置されたＲＦタグと通信することができる構造体読取装置、構造体読取システムを提供することである。

（１）
一局面に従うＲＦタグは、直方体形状の絶縁基材と、前記絶縁基材の第１面上の金属配線と、前記第１面に対向する第２面上の金属配線と、前記第１面上の金属配線および前記第２面上の金属配線を接続する導電性のビアと、で形成されるコイルと、前記絶縁基材の第１面の略中央に配置されるＩＣチップと、を含み、前記コイルは、共通の巻回軸を備える第１のコイルと第２のコイルとが直列接続されて構成され、前記第１のコイルと前記第２のコイルとの間の最短距離が、直方体の最も短い辺の長さの０．５から０．７倍である、ＲＦタグである。

ＲＦタグのアンテナコイルを上記のように配置することによって、ＲＦタグのアンテナコイルの巻回軸と構造体読取装置のアンテナコイルの巻回軸が平行である場合はもちろん、ＲＦタグのアンテナコイルの巻回軸と読取装置のアンテナコイルの巻回軸が直交する場合にも、ＲＦタグの第１のコイルおよび／または第２のコイルが読取装置のアンテナコイルの巻回軸の中心から外れ、読取装置のアンテナコイルで発生する磁束がＲＦタグの第１のコイルおよび／または第２のコイルの内部を通過することによって、ＲＦタグと構造体読取装置との通信が可能となる。

（２）
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、絶縁基材が立方体形状からなる。

この場合、鍵穴の穴底または穴底近傍に小型のＲＦタグを挿入する際、ＲＦタグの向きによらず、確実にＲＦタグを挿入することができる。

（３）
第３の発明にかかるＲＦタグは、一局面から第２の発明にかかるＲＦタグにおいて、ＲＦタグの第１のコイルと第２のコイルが電磁誘導方式で、ＲＦタグ読取装置のアンテナと結合している。

この場合、低消費電力で構成の単純なＩＣチップを使用することができる。

（４）
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タグにおいて、さらに第１のコイルおよび第２のコイルの巻回軸と交差する巻回軸を有する第３のコイルおよび第４のコイルを備え、第３のコイルおよび第４のコイルが前記第１のコイルと前記第２のコイルとの間に直列に接続されるＲＦタグである。

この場合、ＲＦタグのアンテナが、巻回軸が互いに交差し、直列に接続される２種類のコイルを備えることになり、第１のコイルおよび第２のコイル、もしくは第３のコイルおよび第４のコイルのいずれかの巻回軸と読取装置のアンテナコイルの巻回軸が平行に近くなる可能性が高まり、通信感度が向上する。
また、第１のコイルおよび第２のコイルの巻回軸と、第３のコイルおよび第４のコイルの巻回軸がともに読取装置のアンテナコイルの巻回軸と直交する場合にも、第１から第４のコイルのいずれかが読取装置のアンテナコイルの巻回軸の中心から外れ、読取装置のアンテナコイルで発生する磁束がＲＦタグのアンテナコイルの巻回軸の中心から外れたコイルの内部を通過することによって、ＲＦタグと構造体読取装置との通信が可能となる。
なお、通信感度をより向上させるためには、第１のコイルおよび第２のコイルの巻回軸と第３のコイルおよび第４のコイルの巻回軸が直交している方がより好ましい。

（５）
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タグにおいて、絶縁基材の素材をセラミックとするものである。

この場合、ビアの加工精度を高め、ＲＦタグをより小型にすることができる、耐熱性が高く、高温でも使用できるなどの点で有利である。

（６）
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タグにおいて、絶縁基材の一辺の長さが０．８ｍｍ以上１．２ｍｍ以下であるＲＦタグである。

この場合、ＲＦタグが小型になり、鍵穴などの径の小さい穴の穴底にＲＦタグを挿入することが可能になる。

（７）
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タグにおいて、絶縁基材の第１面にＩＣチップを収容するためのキャビティが設けられているＲＦタグである。

この場合、ＩＣチップ表面の、絶縁基材の表面からの高さが低くなり、ＩＣチップの損傷を避けることができる。

（８）
第８の発明にかかるＲＦタグは、一局面から第７の発明にかかるＲＦタグにおいて、少なくとも第１面上の金属配線および第２面上の金属配線と、ＩＣチップの表面とに絶縁被膜が形成されているＲＦタグである。

この場合、絶縁被膜が金属配線およびＩＣチップの保護材として機能する。

（９）
第９の発明にかかるＲＦタグシステムは、請求項１から請求項８までに記載のＲＦタグとＲＦタグ読取装置と、から構成されるＲＦタグシステムである。

上記ＲＦタグシステムでは、ＲＦタグのアンテナコイルの巻回軸の方向によらず、安定してＲＦタグとＲＦタグ読取装置との通信を行うことができる。

（１０）
第１０の発明にかかる構造体読取装置は、穴部を有する構造体の穴部の穴底または穴底近傍に設けられた、請求項１から請求項８までに記載のＲＦタグと、穴部に一部挿入可能な挿入部材と、を含み、挿入部材は、先端部に設けられた第１の送受信アンテナおよび基端部に設けられた第２の送受信アンテナを有し、前記第１の送受信アンテナと前記第２の送受信アンテナとの間に伝送線路が形成されたものである。

この場合、ＲＦリーダは穴の奥側、穴底、または穴底近傍に設けられたＲＦタグと通信を行うことは出来ないが、挿入部材の一部（第１の送受信アンテナ）を穴部に挿入することで、第１の送受信アンテナ、伝送線路および穴部の外部にある第２の送受信アンテナを介してＲＦリーダはＲＦタグと送受信を行うことができる。
また、ＲＦタグとして一局面から第８の発明にかかるＲＦタグを用いることにより、鍵穴の穴底または穴底近傍に小型のＲＦタグを配置した場合に、ＲＦタグのアンテナコイルの巻回軸の方向によらず、安定してＲＦタグと構造体読取装置との通信を行うことができる。

（１１）
第１１の発明にかかる構造体読取装置は、第１０の発明にかかる構造体読取装置において、第１の送受信アンテナは、穴部に挿入可能な形状からなり、第２の送受信アンテナは、穴部に挿入不可能な形状からなり、構造体は、金属からなってもよい。

この場合、金属からなる構造体の穴部に第１の送受信アンテナが挿入され、穴部の外に第２の送受信アンテナが配置される。第１の送受信アンテナと第２の送受信アンテナとは、伝送線路で接続されているので、第２の送受信アンテナから伝送線路および第１の送受信アンテナを介してＲＦリーダはＲＦタグと通信を行うことができる。

（１２）
第１２の発明にかかる構造体読取装置は、第１０の発明または第１１の発明にかかる構造体読取装置において、伝送線路は、マイクロストリップラインからなってもよい。

この場合、伝送線路は、マイクロストリップラインからなるので、製造が容易で広い周波数範囲で利用することができる。マイクロストリップラインを用いることで、広い範囲の周波数に対応することができる。また、伝送線路は、マイクロストリップライン以外にも、コプレーナ線路（導波路）、同軸線路、ストリップ線路、スロットライン等の任意の方式を採用することができる。
また、アンテナの構造にも左右されるが、インピーダンス整合のためのアンテナ部分の寸法は、１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲程度で形成することができる。
しかしながら、構造体読取装置の穴部へ挿入させる挿入部材の寸法は、アンテナ部分の寸法より大きく設定することにより、取扱いまたは操作性を向上させることができる。

（１３）
第１３の発明にかかる構造体読取装置は、第１０の発明から第１２の発明にかかる構造体読取装置において、穴部が鍵穴であってもよい。

この場合、穴部が鍵穴であるので、通常、ＲＦリーダの通信電波が本来侵入しない鍵穴であっても、挿入部材を用いることで、鍵穴の外から鍵穴の奥に設けられたＲＦタグの記録情報を読取ることができる。

（１４）
第１４の発明にかかる構造体読取システムは、請求項１０から請求項１３までに記載の構造体読取装置と、ＲＦタグと通信可能なＲＦリーダと、を含むものである。

この場合、ＲＦリーダからの信号を、挿入部材を介してＲＦタグに与え、ＲＦタグの情報を、挿入部材を介してＲＦリーダへ戻すことができる。

（１５）
第１５の発明にかかる構造体読取システムは、第１４の発明にかかる構造体読取システムにおいて、ＲＦリーダは、第２の送受信アンテナ、伝送線路、および第１の送受信アンテナを介して、ＲＦタグと通信を行ってもよい。

穴底、穴底近傍、穴の奥側にＲＦタグが取り付けられている場合、穴に第１の送受信アンテナが挿入され、第２の送受信アンテナがＲＦリーダからの信号を受信し、伝送線路を介して第１の送受信アンテナへ送信する。その結果、第１の送受信アンテナが、ＲＦタグと送受信を行うことができる。
したがって、穴底にＲＦタグを取り付けておくことで、穴部を有する構造体の情報を取得することができる。

（１６）
第１６の発明にかかる構造体読取システムは、第１４の発明または第１５の発明にかかる構造体読取システムにおいて、ＲＦタグと通信可能なＲＦリーダとは、暗号化された情報の通信を行ってもよい。

この場合、構造体読取システムにおいてＲＦタグとＲＦリーダとは、通信される情報を暗号化することができる。

したがって、鍵の製造時に鍵穴の底または底近傍に鍵タイプを記録したＲＦタグを取り付けておくことで、鍵穴用挿入部材およびＲＦリーダにより鍵タイプを認識することができる。
この場合、鍵穴用読取システムにおいてＲＦタグとＲＦリーダとは、通信される情報を暗号化することができるので、鍵メーカのみが容易に管理することができる。

第１の実施形態にかかるＲＦタグを上方から見た模式的斜視図である。 第１の実施形態にかかるＲＦタグを上方から見た模式的平面図である。 第１の実施形態にかかるＲＦタグを下方から見た模式的平面図である。 第２の実施形態にかかるＲＦタグを上方から見た模式的平面図である。 第２の実施形態にかかるＲＦタグを下方から見た模式的平面図である。 第１の実施形態にかかるＲＦタグを備えた構造体読取装置を構造体に挿入した状態を示す模式的断面図である。 第１の実施形態にかかる立方体に形成されたコイルを備えたＲＦタグを構造体読取装置の第１の送受信アンテナと組み合わせた場合の磁束を示す模式的説明図である。 平板に形成されたコイルを備えたＲＦタグを構造体読取装置の第１の送受信アンテナと組み合わせた場合の磁束を示す模式的説明図である。 第１の実施形態にかかるＲＦタグとＲＦタグ読取装置とを組み合わせたＲＦタグシステムの模式的説明図である。 構造体読取装置の本実施の形態にかかる挿入部材の一例を示す模式的平面図である。 挿入部材の一例を示す模式的側面図である。 挿入部材の一例を示す模式的裏面図である。 第１の送受信アンテナの一例を示す模式的構造図である。 挿入部材の一例を示す模式的説明図である。 挿入部材の他の例を示す模式的説明図である。 構造体読取システムの一例を示す模式的説明図である。 構造体読取システムの他の例を示す模式的説明図である。 挿入部材の製造方法の一例を示す模式的説明図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付す。また、同符号の場合には、それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さないものとする。

［ＲＦタグの第１の実施形態］
図１から図３を参照して、第１の実施形態のＲＦタグ７００の構造を説明する。図１は第１の実施形態にかかるＲＦタグ７００の上方から見た模式的斜視図、図２は上方から見た模式的平面図、図３は下方から見た模式的平面図である。
図１から図３に示すように、ＲＦタグ７００は、略立方体状の絶縁基材１０、絶縁基材の第１面上の金属配線６０と、第１面に対向する第２面上の金属配線６５と、第１面上の金属配線６０と第２面上の金属配線６５とを接続する導電性のビア７０と、で形成されるコイル、および絶縁基材の第１面の略中央に配置されるＩＣチップ８０、を備えた電磁誘導方式のＲＦタグ７００であって、コイルは共通の巻回軸を有する第１のコイル２０と第２のコイル３０とが直列接続されて構成され、第１のコイルと第２のコイルとの間の最短距離が立方体の一辺の長さの０．５から０．７倍である。
図１から図３ではＩＣチップ８０の一方の出力が第１のコイル２０の一端に接続され、第１のコイル２０の他端が第２のコイル３０の一端に接続され、第２のコイル３０の他端がＩＣチップ８０の他方の出力に接続されている。なお、図３に描かれているように、第１のコイル２０と第２のコイル３０は、接続線２５で接続されている。
第１のコイル２０、または第２のコイル３０の内部の磁束の変化により、コイルに電流が流れ、ＩＣチップ８０に入力される。さらに、第１のコイル２０と第２のコイル３０の最短距離が立方体の一辺の長さの０．５から０．７倍と２つのコイルが離れて配置されていることから、ＲＦタグ７００のコイルの巻回軸とＲＦタグ読取装置のコイルの巻回軸が一致している場合はもちろん、例えば、ＲＦタグ７００のコイルの巻回軸とＲＦタグ読取装置のコイルの巻回軸が直交している場合でも、第１のコイル２０と第２のコイル３０のどちらか一方の内部の磁束が変化することで、ＲＦタグ７００とＲＦタグ読取装置の通信が可能となる。

図６はＲＦタグ７００の使用形態の一例を示す図であり、ＲＦタグ７００は構造体６００の穴６１０に配置され、挿入部材１００の第１の送受信アンテナ１１０と向き合っている。図６ではＲＦタグ７００の第１のコイルと第２のコイルの巻回軸が第１の送受信アンテナ１１０の巻回軸に対して直交している。

図７は本発明の略立方体のＲＦタグにおいて、ＲＦタグのコイルの巻回軸と送受信アンテナ１１５の巻回軸とが共通である場合と直交している場合とについて、送受信アンテナ１１５の磁束を模式的に描いたものである。
図７において、ＲＦタグのコイルの巻回軸と送受信アンテナ１１５の巻回軸とが共通である場合に、送受信アンテナ１１５の磁束がＲＦタグのコイルの内部を通過することは明らかであるが、ＲＦタグのコイルの巻回軸と送受信アンテナ１１５の巻回軸とが直交する場合にも、第１のコイル２０と第２のコイル３０の間の距離が離れていることによって、送受信アンテナ１１５の磁束が第１のコイル２０と第２のコイル３０の少なくともどちらかを通過する。

図８は本発明の比較例に相当する平板状のＲＦタグにおいて、ＲＦタグのコイル９０の巻回軸と送受信アンテナ１１５の巻回軸とが共通である場合と直交している場合とについて、送受信アンテナ１１５の磁束を模式的に描いたものである。
図８においても、ＲＦタグのコイル９０の巻回軸と送受信アンテナ１１５の巻回軸とが共通である場合に、送受信アンテナ１１５の磁束がＲＦタグのコイル９０の内部を通過することは明らかであるが、ＲＦタグのコイル９０の巻回軸と送受信アンテナ１１５の巻回軸とが直交する場合、ＲＦタグのコイル９０が送受信アンテナ１１５の巻回軸の延長線上にあると送受信アンテナ１１５の磁束がＲＦタグのコイル９０の内部を通過しない。

図７と図８との比較より、本発明の、略立方体の絶縁基材に形成され、互いの間の最短距離を略立方体の一片の長さの０．５から０．７倍離し、直列に接続した第１のコイルと第２のコイルを備えたＲＦタグが、その位置、およびコイルの巻回軸の方向によらず安定して通信できるとの有利な効果を得ていると言える。

ＲＦタグ７００の絶縁基材１０は、ビアの加工精度を高め、ＲＦタグ７００をより小型にすることができる、耐熱性が高く、高温でも使用できるなどの点でセラミック製であることが好ましい。
また、ＲＦタグ７００の絶縁基材１０の大きさとしては、ＲＦタグ７００が小型になり、鍵穴などの径の小さい穴６１０の穴底にＲＦタグ７００を挿入するために、基材の一辺の長さは０．８ｍｍから１．２ｍｍであることが好ましい。
また、ＲＦタグ７００の絶縁基材１０には、ＩＣチップ８０を配置する位置にＩＣチップ８０の厚みに相当する深さのキャビティを設けてもよい。キャビティの中にＩＣチップ８０を配置することで、穴６１０にＲＦタグ７００を挿入するときにおけるＩＣチップ８０の破損を防止することができる。
また、少なくとも、ＲＦタグ７００の絶縁基材１０上の金属配線、およびＩＣチップ８０の表面に絶縁被膜を形成してもよい。絶縁被膜を形成することにより、穴６１０にＲＦタグ７００を挿入するときにおける金属配線、およびＩＣチップ８０の破損を防止することができる。

［ＲＦタグの第２の実施形態］
図４と図５とを参照して、第２の実施形態のＲＦタグ７００の構造を説明する。第２の実施形態のＲＦタグ７００では、第１のコイル２０と第２のコイル３０とに加えて、第１のコイル２０および第２のコイル３０の巻回軸と直交する巻回軸を有する第３のコイル４０と第４のコイル５０を備えている。図４は第２の実施例のＲＦタグ７００を上方から見た模式的平面図、図５は下方から見た模式的平面図である。
図４と図５とに示す第２の実施形態のＲＦタグ７００では、ＩＣチップ８０の一方の出力が第１のコイル２０の一端に接続され、第１のコイル２０の他端が第３のコイル４０の一端に接続され、第３のコイル４０の他端が第４のコイル５０の一端に接続され、第４のコイル５０の他端が第２のコイル３０の一端に接続され、第２のコイル３０の他端がＩＣチップ８０の他方の出力に接続されている。

第２の実施形態のＲＦタグ７００は、互いに直交する巻回軸を有する第１および第２のコイルと第３および第４のコイルを備えていることから、送受信アンテナ１１５の巻回軸が第１および第２のコイルの巻回軸と共通である場合、または送受信アンテナ１１５の巻回軸が第３および第４のコイルの巻回軸と共通である場合に送受信アンテナ１１５の磁束がＲＦタグ７００のコイルの内部を通過することは明らかであるが、さらに、第１および第２のコイルの巻回軸と第３および第４のコイルの巻回軸がともに送受信アンテナ１１５の巻回軸と直交する場合にも、上記の構造においては、第１から第４のコイルのうちのいずれかのコイルの内部を送受信アンテナ１１５の磁束が通過する。

［ＲＦタグシステムの実施形態］
図９に第１の実施形態にかかるＲＦタグ７００と、送受信アンテナ１１５を備えたＲＦタグ読取装置９５０とを組み合わせたＲＦタグシステムを示す。
第１の実施形態のＲＦタグ７００とＲＦタグ読取装置９５０とを組み合わせてＲＦタグシステムを構成することにより、Ｘ，Ｙ，Ｚ、どの方向からＲＦタグ読取装置をＲＦタグに近づけた場合でも確実にＲＦタグとＲＦタグ読取装置の通信ができるＲＦタグシステムを構成することができる。

［構造体読取装置の実施形態］
図１０は、本実施の形態にかかる挿入部材１００の一例を示す模式的平面図であり、図１１は、挿入部材１００の一例を示す模式的側面図であり、図１２は、挿入部材１００の一例を示す模式的裏面図である。

また、図１３は、第１の送受信アンテナ１１０の一例を示す模式的構造図である。図１４は、挿入部材１００の一例を示す模式的説明図である。

図１０から図１２に示すように、挿入部材１００は、第１の送受信アンテナ１１０、第２の送受信アンテナ１２０、および伝送線路１３０を含む。第１の送受信アンテナ１１０は挿入部材１００の先端部（遠位端部）側に設けられ、第２の送受信アンテナ１２０は挿入部材１００の基端部（近位端部）側に設けられ、伝送線路１３０は第１の送受信アンテナ１１０と第２の送受信アンテナ１２０との間に設けられている。また、挿入部材１００は、第１の送受信アンテナ１１０、第２の送受信アンテナ１２０、および伝送線路１３０が、全て一つまたは複数の樹脂材により内包される構造が好ましい。

挿入部材１００を構成する上記の各素子が樹脂材で内包される場合、挿入部材１００は、樹脂材よりなる幅広の操作部１２２と、操作部１２２から延びる長尺の樹脂材よりなる挿入部１４０とを有する。挿入部１４０の先端部に第１の送受信アンテナ１１０が埋設され、操作部１２２に第２の送受信アンテナ１２０が埋設され、挿入部１４０に伝送線路１３０が設けられている。伝送線路１３０は挿入部１４０内に埋設あるいは挿入部１４０の外側に設けることができる。

（伝送線路１３０）
図１０から図１２に示すように、本実施の形態において、伝送線路１３０は、マイクロストリップライン１３１およびグランドライン１３２を有する。第１の送受信アンテナ１１０は、伝送線路１３０を介して第２の送受信アンテナ１２０と接続される。第２の送受信アンテナ１２０は、メイン送受信アンテナを形成し、第１の送受信アンテナ１１０は、サブ送受信アンテナを形成する。
本実施の形態にかかるマイクロストリップライン１３１は、０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の幅、好ましくは１ｍｍ前後で形成される。
第１の送受信アンテナ１１０の伝送線路１３０は、ガラスエポキシ樹脂基板により形成され、基板厚みは、０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の厚み、好ましくは１ｍｍ前後で形成される。
誘電率εｒは３．０εｒ以上６．０εｒ以下、好ましくは４．８εｒ以上５．１εｒ以下である。

また、伝送線路１３０において、第１の送受信アンテナ１１０と第２の送受信アンテナ１２０とがインピーダンス整合していることが重要である。
本実施の形態においては、コンデンサＣ１は、第１の送受信アンテナ１１０とマイクロストリップライン１３１の（ＶＳＷＲ）リターンロス調整用として使用する。コンデンサＣ２は、第２の送受信アンテナ１２０の同調用として使用する。
挿入部材１００の一部を挿入した場合、総合インピーダンス条件が満たされるように第２の送受信アンテナ１２０の値は固定状態に設定する。上記条件に基づいて、コンデンサＣ１、Ｃ２の値を調整する。

コンデンサＣ２をオープンにし、かつ挿入部材１００を挿入した状態でマイクロストリップライン１３１の終端に計測器を接続する。この場合、コンデンサＣ１を、リターンロスが生じるように調整する。
次に、第２の送受信アンテナ１２０のＬ値を求め、使用周波数に同調するようコンデンサＣ２の値を調整する。

（第１の送受信アンテナ１１０）
図１３に示すように、第１の送受信アンテナ１１０は、ヘリカル状に形成されたループアンテナ１１１からなる。ヘリカル状に形成されたループアンテナ１１１は、立体的に巻回され、一端が伝送線路１３０のグランドライン１３２に接続され、他端が伝送線路１３０のマイクロストリップライン１３１に接続される。ヘリカル状に形成されたループアンテナ１１１の巻回軸は挿入部１４０の軸心と同軸または平行に設定されている。本実施の形態では先端部にヘリカル状に形成されたループアンテナ１１１が埋設され、ヘリカル状に形成されたループアンテナ１１１の一端が挿入部１４０に埋設されたマイクロストリップライン１３１に接続されている。
第１の送受信アンテナ１１０は、穴部が鍵穴である場合には、幅０．８ｍｍ以上４ｍｍ以下、縦長さ５ｍｍ以上１０ｍｍ以下、横長さ２０ｍｍ以上５０ｍｍ以下である。

（第２の送受信アンテナ１２０）
また、第２の送受信アンテナ１２０は、後述するＲＦリーダからの信号を送受信可能なアンテナからなる。第２の送受信アンテナ１２０は、一例のサイズとして、幅１ｍｍ以上５ｍｍ以下、縦長さ１０ｍｍ以上２５ｍｍ以下、横長さ１５ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることが好ましい。なお、第２の送受信アンテナ１２０のサイズは、上記例に限定されず、その他、持ち運び性、操作性、において最適なサイズであってもよい。

また、図１０乃至図１３に示すように、第１の送受信アンテナ１１０は小型で形成されており、第１の送受信アンテナ１１０と比較して第２の送受信アンテナ１２０のサイズは大きく形成される。
また、図１４に示すように、第２の送受信アンテナ１２０は、コンデンサＣ１および伝送線路１３０を介して第１の送受信アンテナ１１０と電気的に接続されている。また、第２の送受信アンテナ１２０はコンデンサＣ２を有する。
使用周波数において、コンデンサＣ１、コンデンサＣ２は、挿入部材１００が穴６１０内に挿入された場合、第１の送受信アンテナ１１０および第２の送受信アンテナ１２０、マイクロストリップライン１３１を含む総合リターンロス（反射損失）が、１：５以下であることが好ましい。

図１５は、挿入部材１００の他の例を示す模式的説明図である。
以下、図１５に示す挿入部材１００が図１４に示す挿入部材１００と異なる点について主に、説明を行う。

図１５に示す挿入部材１００はループアンテナ１１１、第２の送受信アンテナ１２０、および同軸線路からなる伝送線路１３０を含む。同軸線路からなるので、内部には、樹脂１５０が形成されている。

図１５に示す挿入部材１００は、図１４の挿入部材１００と異なり、樹脂１５０の内部に金属線が内包され、挿入部材１００の端部において、樹脂１５０の周囲をヘリカル状に巻回され、同軸線路の端部に溶接またははんだ付け等で接続されている。

（構造体読取システム５００）
図１６は、構造体読取システム５００の一例を示す模式的説明図である。

まず、図１６に示すように、構造体６００には、穴６１０が形成されている。本実施の形態においては、穴６１０の穴底近傍にＲＦタグ７００が設けられている。当該ＲＦタグ７００は、５ｍｍ角以下のサイズのＲＦタグ７００が好ましい。本実施の形態においては、鍵シリンダーの底近傍に第１の実施形態にかかるＲＦタグ７００を取り付けた。

本実施の形態において、構造体６００がステンレス鋼などの金属製であり、穴６１０の深さは、３０ｍｍ以上であり、穴径は、５ｍｍ以下であるので、構造体６００の外部に配置されるＲＦリーダ９００からのＵＨＦ帯の通信電波が構造体６００に遮断され穴６１０に入り込まないという問題がある。つまり、外部からのＲＦリーダ９００からの電波はＲＦタグ７００に届くことはない。また、本実施の形態において、穴は底があるものをいい、孔は貫通しているものを意味する。

次に、図１６に示すように、穴６１０に挿入部材１００の挿入部１４０を挿入する。この場合、挿入部１４０の断面のサイズは穴のサイズよりも小さく、そのため挿入部１４０を穴に挿入することはできるが、挿入部材１００の操作部１２２（および第２の送受信アンテナ１２０）は穴に挿入できないサイズであるので、挿入部材１００の挿入部１４０だけが穴６１０に挿入される。この挿入部材１００の挿入操作によって、挿入部材１００の第１の送受信アンテナ１１０は穴６１０内に配置され、第２の送受信アンテナ１２０は穴６１０内に挿入されず、穴６１０の外側に配置される。

穴６１０に挿入部材１００の第１の送受信アンテナ１１０および伝送線路１３０の一部を挿入（配置）した状態で、ＲＦリーダ９００の電波を第２の送受信アンテナ１２０で受信する。
次いで、伝送線路１３０を通して、第１の送受信アンテナ１１０において磁束が形成され、ＲＦタグ７００の第１のコイル２０または第２のコイル３０の内部を通過する。その結果、第１の送受信アンテナ１１０とＲＦタグ７００との間で通信を行うことができる。
すなわち、挿入部材１００を構造体６００の穴６１０に挿入しない限り、ＲＦタグ７００とＲＦリーダ９００との通信を行うことができない。また、挿入部材１００を構造体６００の穴６１０に挿入することによりＲＦタグ７００とＲＦリーダ９００との通信を行うことができる。
さらに、ＲＦタグとして、第１の実施形態にかかるＲＦタグ７００を鍵シリンダーの底近傍に取り付けることにより、ＲＦタグ７００を取り付けた際のＲＦタグの向き、すなわち、ＲＦタグ７００の第１および第２のコイルの巻回軸の方向によらず、ＲＦタグ７００とＲＦリーダ９００との通信を行うことができる。

また、本実施の形態においては、ＲＦタグ７００とＲＦリーダ９００との通信情報は、暗号化されていることが好ましい。

次に、図１７は、構造体読取システム５００の他の例を示す模式的説明図である。
図１７に示す構造体読取システム５００は、鍵穴６１０の代わりに無限軌道８００の穴６１０からなる。また、無限軌道８００の穴６１０の内部にＲＦタグ７００が取り付けられている。

この状態において、挿入部材１００を挿入することにより、ＲＦタグ７００に記録されたデータを読取ることができる。なお、当該例においては、無限軌道８００を例示したが、これに限定されず、汚泥の侵入がない建築機械、工事器具、工作機械、コンピュータ、その他任意の一般器具に適用しても良い。その結果、穴６１０を形成し、ＲＦタグ７００を設けることにより、通常ＲＦタグ７００のデータを読取ることが出来ない状態と、挿入部材１００を挿入することによりＲＦタグ７００のデータを読取ることを自在に操作することができる。

次に、図１８は、挿入部材１００の製造方法の一例を示す模式的説明図である。

図１８は、同軸線路からなる伝送線路１３０に、ループアンテナ１１１の金属線の端部１１２を、同軸線路の外側に溶接する手法を説明するものである。
図１８に示すように、金属線の端部１１２をはんだ付けすることは、サイズが小さい場合、困難である。そのため、図１８に示すように、コンデンサＣを用いて蓄電し、金属線の端部１１２を同軸線路の外側に配置させる。
この状態において、スイッチＳＷをオンすることで、コンデンサＣに蓄積された大容量の電気が流れ、金属線の端部１１２を同軸線路の外側に溶接することができる。

以上のように、ＲＦタグ７００を用いることにより、ＲＦタグ７００の向きによらずＲＦタグ７００とＲＦリーダ９００との通信が可能となり、また、挿入部材１００を用いることにより、ＲＦリーダ９００の送受信電波が通過されない鍵穴６１０に配置されたＲＦタグ７００と送受信を行うことができる。

本発明においては、ＲＦタグ７００が『ＲＦタグ』に相当し、絶縁基材１０が『絶縁基材』に相当し、第１面上の金属配線６０、第２面上の金属配線６５が『金属配線』に相当し、導電性のビア７０が『導電性のビア』に相当し、ＩＣチップ８０が『ＩＣチップ』に相当し、第１のコイル２０、第２のコイル３０、第３のコイル４０、第４のコイル５０がそれぞれ『第１のコイル』、『第２のコイル』、『第３のコイル』、『第４のコイル』に相当し、構造体６００が『穴部を有する構造体』に相当し、鍵穴６１０、穴６１０が『鍵穴、穴部』に相当し、挿入部材１００が『挿入部材』に相当し、第１の送受信アンテナ１１０が『第１の送受信アンテナ』に相当し、第２の送受信アンテナ１２０が『第２の送受信アンテナ』に相当し、伝送線路１３０が『伝送線路』に相当し、ＲＦタグ７００および挿入部材１００が『構造体読取装置』に相当し、マイクロストリップライン１３１が『マイクロストリップライン』に相当し、ＲＦリーダ９００が『ＲＦリーダ』に相当し、ＲＦリーダ９００、ＲＦタグ７００および挿入部材１００が『構造体読取システム』に相当し、ＲＦタグ読取装置９５０が『ＲＦタグ読取装置』に相当する。

本発明の好ましい一実施の形態は上記の通りであるが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。

１０ 絶縁基材
２０ 第１のコイル
３０ 第２のコイル
４０ 第３のコイル
５０ 第４のコイル
６０ 金属配線
６０ 第１面上の金属配線
６５ 第２面上の金属配線
７０ 導電性のビア
８０ ＩＣチップ
１００ 挿入部材
１１０ 第１の送受信アンテナ
１１１ ループアンテナ
１２０ 第２の送受信アンテナ
１２２ 操作部
１３０ 伝送線路
１３１ マイクロストリップライン
１４０ 挿入部
５００ 構造体読取システム
６００ 構造体
６１０ 鍵穴、穴
７００ ＲＦタグ
９００ ＲＦリーダ
９５０ ＲＦタグ読取装置

Claims (16)

1. 直方体形状の絶縁基材と、
   前記絶縁基材の第１面上の金属配線と、前記第１面に対向する第２面上の金属配線と、前記第１面上の金属配線および前記第２面上の金属配線を接続する導電性のビアと、で形成されるコイルと、
   前記絶縁基材の第１面の略中央に配置されるＩＣチップと、を含み、
   前記コイルは、共通の巻回軸を有する第１のコイルと第２のコイルとが直列接続されて構成され、
   前記第１のコイルと前記第２のコイルとの間の最短距離が直方体の最も短い辺の長さの０．５から０．７倍である、ＲＦタグ。
2. 前記絶縁基材は、立方体形状からなる、請求項１に記載のＲＦタグ。
3. 前記第１のコイルと前記第２のコイルとは、電磁誘導方式からなる、請求項１または２に記載のＲＦタグ。
4. 前記第１のコイルおよび前記第２のコイルの巻回軸と交差する巻回軸を有する第３のコイルおよび第４のコイルをさらに含み、
   前記第３のコイルおよび前記第４のコイルは、前記第１のコイルと前記第２のコイルとの間に直列に接続される、請求項１から３のいずれか１項に記載のＲＦタグ。
5. 前記絶縁基材の素材はセラミックである、請求項１から４のいずれか１項に記載のＲＦタグ。
6. 前記絶縁基材の一辺の長さは、０．８ｍｍ以上１．２ｍｍ以下である、請求項１から５のいずれか１項に記載のＲＦタグ。
7. 前記絶縁基材の第１面に前記ＩＣチップを収容するためのキャビティが設けられている、請求項１から６のいずれか１項に記載のＲＦタグ。
8. 少なくとも前記第１面上の金属配線および第２面上の金属配線と、前記ＩＣチップの表面とに絶縁被膜が形成されている、請求項１から７のいずれか１項に記載のＲＦタグ。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載のＲＦタグと、
   ＲＦタグ読取装置と、から構成されるＲＦタグシステム。
10. 穴部を有する構造体の前記穴部の穴底または前記穴底近傍に設けられた、請求項１から８のいずれか１項に記載のＲＦタグと、
    前記穴部に一部挿入可能な挿入部材と、を含み、
    前記挿入部材は、先端部に設けられた第１の送受信アンテナおよび基端部に設けられた第２の送受信アンテナを有し、前記第１の送受信アンテナと前記第２の送受信アンテナとの間に伝送線路が形成された、構造体読取装置。
11. 前記第１の送受信アンテナは、前記穴部に挿入可能な形状からなり、
    前記第２の送受信アンテナは、前記穴部に挿入不可能な形状からなり、
    前記構造体は、金属である、請求項１０に記載の構造体読取装置。
12. 前記伝送線路は、マイクロストリップラインからなる、請求項１０または１１に記載の構造体読取装置。
13. 前記穴部が鍵穴である、請求項１０から１２のいずれか１項に記載の構造体読取装置。
14. 請求項１０から請求項１３のいずれか１項に記載の構造体読取装置と、
    前記ＲＦタグと通信可能なＲＦリーダと、を含む、構造体読取システム。
15. 前記ＲＦリーダは、前記第２の送受信アンテナ、前記伝送線路、および前記第１の送受信アンテナを介して、前記ＲＦタグと通信を行う、請求項１４に記載の構造体読取システム。
16. 前記ＲＦタグおよび通信可能なＲＦリーダは、暗号化された情報の通信を行う、請求項１４または１５に記載の構造体読取システム。
    
    
    

Images