磁界結合装置および読取り装置
【課題】紙幣や有価証券等の財産的価値の高いシート状またはプレート状の対象物に含有・付加される微小な磁界結合回路要素に対して感応用および情報読取り用の高周波電磁界を適切に与えることができ、十分な磁界結合を確保でき、かつ十分な電力を供給できる磁界結合装置、および読取り装置を提供する。
【解決手段】読込みプローブ（磁界結合装置）１００は、微小な磁界結合回路要素内のタンク回路と共振感応するための高周波電磁界を生成するループアンテナを備えた磁界結合装置であって、ループアンテナは、誘電体基板１０１と、誘電体基板の表面に形成された第１ループアンテナ１０２Ａと、誘電体基板の裏面で第１ループアンテナと同じ位置に形成されかつ第１ループアンテナと同じ径を有する第２ループアンテナ１０２Ｂと、第１ループアンテナと第２ループアンテナを直列的に接続する接続部（スルーホール）１０８，１１０から構成される。
【解決手段】読込みプローブ（磁界結合装置）１００は、微小な磁界結合回路要素内のタンク回路と共振感応するための高周波電磁界を生成するループアンテナを備えた磁界結合装置であって、ループアンテナは、誘電体基板１０１と、誘電体基板の表面に形成された第１ループアンテナ１０２Ａと、誘電体基板の裏面で第１ループアンテナと同じ位置に形成されかつ第１ループアンテナと同じ径を有する第２ループアンテナ１０２Ｂと、第１ループアンテナと第２ループアンテナを直列的に接続する接続部（スルーホール）１０８，１１０から構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＦパウダーとして集合的に使用し、紙幣等に含有・付加させて、外部から与えられる高周波磁界により情報読取りができる磁界結合装置、およびこれを利用して構成される読取り装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ＩＣタグはユビキタス時代の入り口にある商品と考えられている。またＲＦ−ＩＤ（超小型無線認識）として名札やスイカカード、ＦｅＲＡＭカードなど、以前から開発が行われている。ＲＦ−ＩＤの技術は、紙幣や有価証券等の財産的価値を有する書面の識別への応用も考えられる。紙幣の偽造などが問題となっており、それらの問題を解決するための方法として、ＩＣタグを紙幣等に埋め込むことが考えられる。
【０００３】
ＩＣタグチップは、チップ内の１２８ビットのメモリデータを２．４５ＧＨｚのマイクロ波で読み取るようにしている（例えば非特許文献１参照）。ＩＣタグ以外の要素を用いた、紙幣やクレジットカード等の識別等に応用できる無線周波数自動識別（ＲＦ／ＡＩＤ）システムも考えられている。その一例として、特許文献１では、紙やプラスチックからなる基板に固定した配置で配置され、基板上にランダムな空間位置を占め、複数の無線周波数に共振する複数の共振子を含んでいる。
【０００４】
従来の無線ＩＤ（ＲＦＩＤ）装置の一例を図２５を参照して説明する。この無線ＩＤ装置では、例えば改札口の入出ゲート７０１に備えられたリーダ・ライタ７０２と、各利用者に個別に所持される非接触ＩＣカード７０３とから構成される。利用者が入出ゲート７０１を通過するとき、非接触ＩＣカード７０３をリーダ・ライタ７０２にかざす。このとき、リーダ・ライタ７０２と非接触ＩＣカード７０３との間で、磁界７０４で電磁誘導による結合の関係を作り、情報送受（通信）と電力伝送とが実行される。磁界７０４は、リーダ・ライタ７０２内のループ状アンテナで生成され、図２５では磁界発生状態を模式的に示している。非接触ＩＣカード７０３は、乗車券、定期券、キャッシュカード、あるいはクレジットカード等の役目を果たす。
【０００５】
図２６に非接触ＩＣカード７０３の構成を示す。非接触ＩＣカード７０３には半導体チップ７０５が搭載されている。半導体チップ７０５はカード基板７０６の上に固定される。また半導体チップ７０５はＩＣ回路を内蔵している。一般的には、カード基板７０６上にさらに印刷基板技術によりループ状の送受信アンテナ７０７が形成されている。送受信アンテナ７０７は、ボンディングワイヤ７０８で半導体チップ７０５と接続される。カード基板７０６上に形成された送受信アンテナ７０７の長さは、送受信効率を最大にするため、通常、送受信周波数の一波長に相当する長さに設定される。
【特許文献１】特開平１０−１７１９５１号公報
【非特許文献１】宇佐美光雄、『超小型無線ＩＣタグチップ「ミューチップ」』、応用物理、Ｖｏｌ．７３、Ｎｏ．９、２００４、ｐ．１１７９−ｐ．１１８３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、無線ＩＤ装置の新しい応用分野として紙幣認証システムが考えられている。このシステムでは、上記半導体チップ７０５に類似した半導体チップを印刷インクに混入させ、この印刷インクで紙幣上に必要な印刷を行う。そして、このような紙幣を、適宜な場所に設置したリーダ・ライタで非接触の無線通信により感知し、半導体チップ７０５内のメモリに記録された情報を読取り、紙幣認証を行う。
【０００７】
上記の紙幣認証システムは、実用化の観点で次のような問題を有している。
第１に、紙幣上にアンテナを設けることができないので、必然的に半導体チップの表面上にループアンテナが形成されることになり、その結果、アンテナは極微細なものになるため、アンテナとリーダ・ライタとの間の電磁結合が困難になり、容易に無線通信を行うことができなくなる。
第２に、半導体チップはＩＣ回路を含んでいることから、そのサイズを小さくするに当たって制約を受け、例えば４００μｍ（０．４ｍｍ）程度が下限になる。このため、印刷インクに混入させて紙幣に印刷することで紙幣に付加したとしても、紙幣の表面上、突起異物が付加された形状となり、紙幣などの使用上好ましいものではない。
【０００８】
紙幣認証システムをさらに実用的なものにするためには、上記半導体チップを、さらに微細化することが望まれる。
【０００９】
本発明の目的は、上記の課題を鑑み、紙幣や有価証券等の財産的価値の高いシート状またはプレート状の対象物に含有・付加される微小な回路要素と磁界結合して情報読取り用の高周波電磁界を適切に与えることができ、かつ十分な電力を供給できる磁界結合装置、および読取り装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る磁界結合装置および読取り装置は、上記の目的を達成するために、次のように構成される。
【００１１】
第１の磁界結合装置は、微小なパウダのタンク回路と共振する高周波電磁界を生成するループコイル（以下では、これを「ループアンテナ」と呼ぶことにする。）を備えた磁界結合装置であって、ループアンテナは、誘電体基板と、誘電体基板の表面に形成された第１ループアンテナと、誘電体基板の裏面で第１ループアンテナと同じ位置に形成されかつ第１ループアンテナと同じ径を有する第２ループアンテナと、第１ループアンテナと第２ループアンテナを直列的に接続する接続部と、から構成されている。
【００１２】
上記の構成において、誘電体基板の表面に、給電線路の信号線導体が接続される第１の端子パターンと、給電線路の接地導体が接続される第２の端子パターンとが形成され、さらに、第１の端子パターンは第１ループアンテナの入力端に接続され、第２の端子パターンはスルーホールを介して第２ループアンテナの出力端に接続される。
【００１３】
上記の構成において、第１ループアンテナと第２ループアンテナはヘリカル構造を有している。
【００１４】
また上記の構成において、第１ループアンテナと前記第２ループアンテナから成るアンテナユニットを、誘電体基板の表面上で複数配列している。
【００１５】
上記の構成において、複数のアンテナユニットは、誘電体基板の表面上で、列方向における各アンテナユニットによるモニタ領域が隙間なく設定されるように配列されていることを特徴とする。また第１ループアンテナおよび第２ループアンテナの径は、タンク回路の磁界結合コイルの径とほぼ同一である。
【００１６】
第２の磁界結合装置は、タンク回路と共振させるための高周波電磁界を生成するループアンテナを備えた磁界結合装置であって、ループアンテナは、第１層基板と第２層基板を有する２層構造の誘電体基板と、第１層基板の表面に形成された第１ループアンテナと、第１層基板の裏面に形成された第２ループアンテナと、第２層基板の表面に形成された第３ループアンテナと、第２層基板の裏面に形成された第４ループアンテナと、第１から第４の４つのループアンテナを直列的に接続する接続部とから構成され、第１から第４の４つのループアンテナは重なるように同じ位置に配置され、かつ同じ径を有している。
【００１７】
上記の構成において、誘電体基板の第１層基板の表面に、給電線路の信号線導体が接続される第１の端子パターンと、給電線路の接地導体が接続される第２の端子パターンとが形成され、さらに、第１の端子パターンは第１ループアンテナの入力端に接続され、第２の端子パターンはスルーホールを介して第４ループアンテナの出力端に接続されることを特徴とする。
【００１８】
上記の構成において、第１から第４の４つのループアンテナはヘリカル構造を有することを特徴とする。
【００１９】
また上記の第１の磁界結合装置の構成において、誘電体基板の表面に、送信用給電線路の信号線導体が接続される送信用第１の端子パターンと、受信用給電線路の信号線導体が接続される受信用第１の端子パターンと、送信用給電線路の接地導体および受信用給電線路の接地導体が接続される第２の端子パターンとが形成され、さらに、送信用第１の端子パターンおよび受信用第１の端子パターンのいずれかは切替えスイッチを介して第１ループアンテナの入力端に接続され、第２の端子パターンはスルーホールを介して第２ループアンテナの出力端に接続される、ことを特徴とする。
【００２０】
第３の磁界結合装置は、複数のセクタが設定されかつセクタごとに複数の磁界結合回路要素が付加されたシート状部材に対して、複数の磁界結合回路要素の各々に設けられた各タンク回路に共振するための高周波磁界を生成する手段を備えた磁界結合装置であって、平板状の誘電体基板の表面に列状に配列された複数の伝送線路セクタモニタを有し、複数の伝送線路セクタモニタの各々は、誘電体基板の表面に形成された伝送線路パターンと接地パターンを備えるように構成される。
【００２１】
上記の構成において、シート状部材は紙幣であることを特徴とする。
【００２２】
本発明に係る読取り装置は、前述したいずれかの磁界結合装置を読込みプローブとして備え、この読込みプローブによる共振作用に基づいて、パウダー粒子（磁界結合回路要素）を付加されたモニタ対象物から周波数情報を読み取ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る磁界結合装置および読取り装置によれば、次の効果を奏する。
第１に、紙幣等のＲＦパウダー含有基体に対する検査等においてＲＦパウダー粒子（磁界結合回路要素）内のタンク回路と共振するための各種の周波数の高周波磁界を生成し、タンク回路の大きさにほぼ合致した微細な読込みプローブとして機能するため、安定してかつ正確に各ＲＦパウダー粒子の周波数情報を読み取ることができる。
第２に、ＲＦパウダー粒子から周波数情報を取り出すときにタンク回路の共振作用に基づく磁界結合を利用するために、ＲＦパウダー粒子の内部にＩＣ回路を内蔵させる必要がなく、かつ周波数情報を有効に読み出すことができる。
第３に、本発明の磁界結合装置および読取り装置では、近接状態に基づく磁界結合を利用して周波数情報を読み出すため、高周波が外部に漏洩して他の通信回線などに攪乱を起こすことがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。
【００２５】
まず最初に、図１〜図５を参照して、本発明に係る磁界結合装置および読取り装置が適用される磁界結合回路要素について説明する。本実施形態の説明で、「磁界結合回路要素」は、高周波電磁界（ＲＦ）に結合して電磁誘導現象を生じるコイルを備えたＲＦパウダー粒子であって、集合的に使用されてＲＦパウダーを形成するものである。
【００２６】
図１はＲＦパウダー含有基体を示す断面斜視図である。ＲＦパウダー含有基体は、ＲＦパウダーを含む基体である。
【００２７】
図１は、例えば紙幣等のシート状基体１０に、例えば３種類のＲＦパウダー粒子１１，１２，１３が入っている様子を示す拡大図である。ＲＦパウダー粒子１１〜１３は、それぞれ、異なる周波数の高周波磁界に結合する特性を有している。図１では、ＲＦパウダー粒子１１〜１３の大きさを若干変えて図示しているが、これは、ＲＦパウダー粒子１１〜１３がそれぞれ異なる周波数の磁界に結合ことを分かりやすくするために描いたものであり、実際は、ＲＦパウダー粒子１１〜１３はほぼ同じ大きさである。
【００２８】
上記のＲＦパウダー粒子１１〜１３のそれぞれは、実際には、多数または大量のＲＦパウダー粒子により粉状体の使用態様にて集合的にて取り扱われ、ＲＦパウダーを構成する。図１では、ＲＦパウダー粒子１１〜１３は全部で１３個が示されているが、ＲＦパウダー粒子の個数はこれに限定されるものではない。粉状体のＲＦパウダーの使用態様を考慮すれば、実際には、当該ＲＦパウダー粒子１１〜１３はシート状の形状を有する基体１０の全体に分散的に広がって存在している。上記のごとく、その内部あるいは表面等に存在する多数のＲＦパウダーを含む基体１０を「ＲＦパウダー含有基体１０」と呼ぶことにする。
【００２９】
なおＲＦパウダー粒子１１〜１３は、印刷インクに混入され、基体１０の表面に印刷されて付加・付着されてもよい。
【００３０】
また上記の「ＲＦパウダー」とは、パウダー（粉状体または粒状体）を形成する大量の粒子の各々が無線（高周波電磁界：ＲＦ）を介して外部のリーダとの間で磁界結合により電磁エネルギーの送受を行う電気回路要素を有し、通常の使用態様が集合的形態であるパウダーとして使用されるものを意味する。
【００３１】
次に、図２〜図５を参照して、ＲＦパウダーを作る１つのＲＦパウダー粒子の一例を説明する。
【００３２】
図２はＲＦパウダー粒子の外観斜視図を示し、図３はＲＦパウダー粒子の平面図を示し、図４は図３におけるＡ−Ａ線断面図を示し、図５は図３におけるＢ−Ｂ線断面図を示している。図４および図５の縦断面図においてＲＦパウダー粒子はその厚みを誇張して示している。
【００３３】
ＲＦパウダー粒子２１は、好ましくは、立方体またはこれに類似した板状の直方体の形状を有し、外側表面での複数の矩形平面に関して、最長辺を含む矩形平面が好ましくは０．３０ｍｍ角以下より好ましくは０．１５ｍｍ角以下の大きさを有する３次元的な形状を有している。この実施形態のＲＦパウダー粒子２１は、図３に示すように、その平面形状が正方形になるように形成されている。ＲＦパウダー粒子２１では、正方形の平面形状において、例えば図３中の一辺Ｌが０．１５ｍｍ（１５０μｍ）となっている。
【００３４】
ＲＦパウダー粒子２１では、シリコン（Ｓｉ）等の基板２２上に絶縁層２３（ＳｉＯ２等）を形成し、この絶縁層２３の上にコイル２４（インダクタンス要素）とコンデンサ（またはキャパシタ）２５（キャパシタンス要素）とが成膜技術によって形成される。絶縁層２３の厚みは例えば１０μｍ程度である。コンデンサ２５は、２つの部分２５ａ，２５ｂから構成されている。
【００３５】
絶縁層２３上に形成されたコイル２４とコンデンサ２５は、特定の周波数（例えば２．４５ＧＨｚ）の高周波電磁界に結合する。コイル２４は、図２または図３に示されるように、ＲＦパウダー粒子２１の正方形の平面形状の各辺に沿って、１本の導体配線を例えば三重巻きにすることにより形成されている。コイル２４を形成する導体配線の材質は例えば銅（Ｃｕ）である。コイル２４の両端部は所要の面積を有する正方形のパッド２４ａ，２４ｂとなっている。２つのパッド２４ａ，２４ｂは、それぞれ、コイル２４の交差部分を間において内周側と外周側に配置されている。２つのパッド２４ａ，２４ｂを結ぶ方向は、コイル２４の交差部分に対して直交する方向となっている。パッド２４ａ，２４ｂのそれぞれは、コンデンサ２５の２つの部分２５ａ，２５ｂの上側電極として機能する。
【００３６】
上記において、コイル２４の巻数と長さ形状は任意に設計することができる。
【００３７】
コンデンサ２５は、本実施形態の場合には、例えば２つのコンデンサ要素２５ａ，２５ｂから構成されている。コンデンサ要素２５ａは、上側電極２４ａと下側電極２６ａ（アルミニウム（Ａｌ）等）とそれらの間に位置する絶縁膜２７（ＳｉＯ２等）とから構成されている。下側電極２６ａは上側電極２４ａとほぼ同形の電極形状を有している。絶縁膜２７によって上側電極２４ａと下側電極２６ａは電気的に絶縁されている。またコンデンサ要素２５ｂは、上側電極２４ｂと下側電極２６ｂとそれらの間に位置する絶縁膜２７とから構成されている。この場合にも、同様に、下側電極２６ｂは上側電極２４ｂとほぼ同形の電極形状を有して、絶縁膜２７によって上側電極２４ｂと下側電極２６ｂは電気的に絶縁されている。
【００３８】
コンデンサ要素２５ａ，２５ｂの各々の下側電極２６ａ，２６ｂは導体配線２６ｃで接続されている。実際には、２つの下側電極２６ａ，２６ｂと導体配線２６ｃは一体物として形成されている。またコンデンサ要素２５ａ，２５ｂの各々の絶縁膜２７は共通の一層の絶縁膜となっている。絶縁膜２７の厚みは例えば３０ｎｍである。絶縁膜２７は、２つのコンデンサ要素２５ａ，２５ｂの間の領域において、下側電極２６ａ，２６ｂの間を接続する導体配線２６ｃと、コイル２４とを電気的に絶縁している。
【００３９】
上記の構成によって、コイル２４の両端部の間には、電気的に直列に接続された２つのコンデンサ要素２５ａ，２５ｂで作られるコンデンサ２５が接続されることになる。ループを形成するように接続されたコイル２４とコンデンサ２５とによってタンク回路（ＬＣ共振回路）が形成される。タンク回路は、その共振周波数に一致する周波数を有する高周波電磁界に結合して共振する。
【００４０】
なお、図４および図５から明らかなように、ＲＦパウダー粒子２１の表面の全体はＰ−ＳｉＮ膜２８により被覆されている。Ｐ−ＳｉＮ膜２８は、ＲＦパウダー粒子２１におけるタンク回路が形成されている側の表面を保護している。
【００４１】
上記において、コンデンサ２５は２つのコンデンサ要素２５ａ，２５ｂで構成したが、これに限定されず、いずれか一方による１つのコンデンサ要素で作ることもできる。コンデンサ２５の容量値は、電極の面積を調整することにより適宜に変更することができる。複数のコンデンサを並列に配置することにより適宜に設計することもできる。
【００４２】
以上の構造を有するＲＦパウダー粒子２１は、基板２２の表面における絶縁面上にループ状に接続されたコイル２４とコンデンサ２５とから成るタンク回路を有するので、当該タンク回路の共振周波数で決まる高周波電磁界に結合して共振する作用を有することになる。このようにしてＲＦパウダー粒子２１は設計された周波数の磁界に結合して共振する前述した「パウダー回路要素」として機能する。
【００４３】
また絶縁層２３の上に形成されたコイル２４とコンデンサ２５は、基板２２の表面部分との間では、電気的配線で接続される関係を有していない。すなわち、基板２２の上に堆積された絶縁層２３にはコンタクトホールが形成されず、コンタクト配線が形成されてない。コイル２４とコンデンサ２５から成るタンク回路は、シリコン基板２２から電気的に絶縁された状態で作られている。コイル２４とコンデンサ２５から成るタンク回路は、基板２２から分離された状態で、その回路自身だけで共振回路として構成される。
【００４４】
上記のＲＦパウダー粒子２１で、土台の基板２２はシリコン基板であり、その表面に絶縁層２３が形成されているが、基板についてはシリコン基板の代わりに例えばガラス、樹脂、プラスチックス等の誘電体（絶縁体）を利用した基板を用いることができる。ガラス基板等を用いる場合には、本来的に材質は絶縁体（誘電体）であるので、絶縁層２３を特別に設ける必要はない。
【００４５】
次に図６〜図８を参照して、上記構造を有するＲＦパウダー粒子（１１〜１３）を含有するＲＦパウダー含有基体１０に関する検査（モニタ）の方法、および検査時の作用を説明する。
【００４６】
図６は検査装置の装置構成を示す。図１で説明したように紙幣等のシート状の基体１０は、相当な数のＲＦパウダー粒子（１１〜１３）を含有している。図６では、基体１０の厚みを誇張し、拡大して示している。
【００４７】
基体１０はコンピュータ６１に接続されたリーダ６２によって走査される。コンピュータ６１は複数のＲＦパウダー粒子１１の応答の周波数依存データを読み込む。コンピュータ６１はデータを処理する機能の本体６１ｂのほかに表示装置６１ａ、操作のためにキーボード６１ｃを備えている。
【００４８】
上記リーダ６２は読込みプローブ６３(図７と８を参照)を有し、読込みプローブ６３は高周波電磁界を近傍に生成し、磁界結合によりパウダー粒子（ＲＦパウダー粒子１１〜１３）と結合する。ＲＦパウダー粒子の固有振動数が例えば２．４５ＧＨｚのとき、高周波電磁界の周波数が同じ２．４５ＧＨｚのときに共振して電磁界エネルギがＲＦパウダー粒子に伝達する。この伝達が効率よく起きるためには読込みプローブの生成する電磁界にＲＦパウダー粒子のコイルがよく結合するほどに、近傍にある必要がある。空間で結合が効率よく起きるためには、互いのコイルの大きさがほぼ同じで、また互いの距離はコイルの大きさと同じ程度にあるのが望ましい。エネルギの伝達が起き、伝達した先の回路にエネルギが伝達してそれが戻らないという損失があると反射率が小さくなるので、例えば反射率を測定すると共振を確認できる。ＲＦパウダー粒子の固有の振動周波数２．４５ＧＨｚを検出するには、読込みプローブ６３は例えば１〜３ＧＨｚまで周波数を変化させる。リーダ６２はＲＦパウダー粒子の位置を特定するために基体１０の表面上を磁界結合が起きるように一定の距離を保ちながら走査動作をする。
【００４９】
リーダ６２は、読込みプローブ６３を介して、基体１０における複数のＲＦパウダー粒子１１〜１３の各々から周波数情報を読み込むため、基体１０の表面に沿って一定の方向に走査動作すると共に、磁界結合のための周波数について特定の周波数帯域内で周波数を変化させる。読込みプローブ６３の実際の構造は、単一のプローブ素子（コイル素子）を用いた構造でもよいし、複数のプローブ素子を所要の配置構成で配置させて成る構造でもよい。読込みプローブ６３、または当該読込みプローブ６３を構成するプローブ素子は、高周波電磁界を生成する機能を有している。
【００５０】
なお図６〜図８に示したリーダ６２および読込みプローブ６３は概念的に描かれており、実際的な具体的構造を示すものではない。
【００５１】
上記で説明した読込みプローブ６３は本発明に係る「磁界結合装置」に相当し、リーダ６２は本発明に係る「読取り装置」に相当する。
【００５２】
図７はリーダ６２の読込みプローブ６３から所定のある周波数の高周波を生成したとき、固有の振動周波数が一致または近いＲＦパウダー粒子１１のタンク回路のコイルに共振電流が流れて、ＲＦパウダー粒子１１の周りに電磁界Ｈが生成される様子を模式的に示したものである。これを「感応している」と、本実施形態の説明では表現するときがある。ＲＦパウダ粒子は波長(例えば２ＧＨｚ帯の場合は１５ｃｍ)に比べて十分小さい(０．１５ｍｍ)ので電磁波の放射の成分は無視できる。読込みプローブからの高周波エネルギの伝達と反射、損失は磁界結合を介して行われる。
【００５３】
図８はＲＦパウダー粒子１１が存在する場所で磁界結合してエネルギの伝達と反射が起きる様子をしめす。リーダ６２が走査移動して読込みプローブ６３がＲＦパウダー粒子１１の上方にある。読込みプローブ６３は定められた範囲で周波数を変化させながら周りに高周波磁界を生成する。ＲＦパウダー粒子１１の固有振動周波数に近づきまたは一致したときには磁界結合を介してＲＦパウダー粒子のコイルとコンデンサのタンク回路には同じ周波数で電流が流れ、エネルギの伝達（図８中、矢印６４で示す。）が起きる。電流は伝達された(または「受信した」)エネルギの一部を回路内で熱として消費して損失エネルギ成分となる。損失エネルギ成分は読込みプローブから見ると、反射成分(図８中、矢印６５で示す。)の低下として測定できる。固有振動数に一致するときに最も大きな損失となり反射成分が低下する。この測定を行うことにより共振した周波数をＲＦパウダー粒子１１の周波数データ情報として図６に示すリーダ６２は、読込みプローブ６３の位置情報と共にコンピュータ６１に送る。コンピュータ６１は周波数情報を記憶して、必要に応じて基体データとして送信する。
【００５４】
同様に、リーダ６２が走査移動し、その読込みプローブ６３がＲＦパウダー粒子１２の上方に位置した場合において、読込みプローブ６３が生成する高周波電磁界がＲＦパウダー粒子１２の感応する周波数になったとき、ＲＦパウダー粒子１２はその高周波磁界と結合して共振し、同様にしてＲＦパウダー粒子１２の周波数情報が読み出される。さらに同様に、リーダ６２が走査移動し、その読込みプローブ６３がＲＦパウダー粒子１３の上方に位置した場合において、読込みプローブ６３が生成する高周波電磁界がＲＦパウダー粒子１３の感応する周波数になったとき、ＲＦパウダー粒子１３はその高周波磁界と結合して共振し、ＲＦパウダー粒子１３の周波数情報が読み出される。
【００５５】
次に、図９〜図１３を参照して、本発明に係る磁界結合装置（読込みプローブ）と読取り装置（リーダ）の第１の実施形態を説明する。
【００５６】
図９は読込みプローブの斜視図、図１０は読込みプローブの要部の断面図、図１１は読込みプローブの表面の平面図、図１２は読込みプローブの誘電体基板の表面の拡大図、図１３は同誘電体基板の裏面について表側が見た拡大透視図を示している。
【００５７】
読込みプローブ１００は、誘電体基板１０１と、誘電体基板１０１の上側表面に形成された１つの電磁ループパターン１０２Ａと、誘電体基板１０１の下側裏面に形成された１つの電磁ループパターン１０２Ｂと、誘電体基板１０１の表面側に形成された第１の端子パターン１０３および第２の端子パターン１０４とから構成されている。表裏の２つの電磁ループパターン１０２Ａ，１０２Ｂは共に一部を開いた円形リング形状を有し、中心位置は同じでありかつ同径の形状を有している。電力は、外部回路に接続された同軸線路１０５によって供給される。同軸線路１０５の中心導体１０５ａはワイヤ１０６で端子パターン１０３に接続され、外部導体１０５ｂはワイヤ１０７で端子パターン１０４に接続されている。同軸線路１０５は、前述したリーダ６２の内部に配置される。同軸線路１０５は、電磁ループパターン１０２Ａ，１０２Ｂに高周波電力を供給し、電磁ループパターン１０２Ａ，１０２Ｂは高周波電磁界を生成する。
【００５８】
同軸線路１０５の中心導体１０５ａの先端部は、電磁ループパターン１０２Ａの端子パターン１０３に接続されており、同軸線路１０５によって供給された電力は、端子パターン１０３を経由して電磁ループパターン１０２Ａに入力される。電磁ループパターン１０３Ａの出力は他の端部のスルーホール（コンタクトホール）１０８を経由して、誘電体基板１０１の裏面側に形成された電磁ループパターン１０２Ｂに供給される。裏面側の電磁ループパターン１０２Ｂの出力は、出力側の端子パターン１０９およびスルーホール１１０を経由して表面側の第２の端子パターン１０４に供給される。端子パターン１０４には前述の通り同軸線路１０５の外部導体１０５ｂが接続されている。
【００５９】
以上の電磁ループパターン１０２Ａ，１０２Ｂによって、同軸線路１０５により高周波電力が給電される二重ヘリカルの読込みプローブ１００が構成される。電磁誘導による結合作用を生じる読込みプローブ１００の電磁ループパターン１０２Ａ，１０２Ｂは、印刷基板技術を利用することにより、磁界結合回路要素であるＲＦパウダー粒子１１等とほぼ同じ大きさに製作される。また誘電体基板１０１については、フレキシブル基板などを用いることにより、表裏の電磁ループパターン１０２Ａ，１０２Ｂの間隔も数十μｍの大きさにすることができる。読込みプローブ１００は、ＲＦパウダー粒子１１等に密着させて配置することができるので、上記のリーダ６２とＲＦパウダー粒子１１との間に強い磁界結合を実現することができる。
【００６０】
次に、図１４〜図１８を参照して、本発明に係る磁界結合装置（読込みプローブ）と読取り装置の第２の実施形態を説明する。
【００６１】
図１４は読込みプローブの表面の平面図、図１５は読込みプローブの誘電体基板の第１層基板の表面の図、図１６は第１層基板の裏面の表面側から見た透視図、図１７は読込みプローブの誘電体基板の第２層基板の表面の図、図１６は第２層基板の裏面の表面側から見た透視図を示している。
【００６２】
本実施形態に係る読込みプローブ２００の誘電体基板２０１は多層構造を有している。層数は任意であるが、この実施形態の説明では２層の例で説明する。すなわち、読込みプローブ２００の誘電体基板２０１は２層構造を有し、上側の第１層基板２０１ａと下側の第２基板２０１ｂとを備えている。
【００６３】
図１４は前述した図１１と同様な図である。図１４において、図１１で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付している。図１４で、１０３は第１の端子パターン、１０４は第２の端子パターン、１０５は同軸線路である。同軸線路１０５の中心導体１０５ａはワイヤ１０６で端子パターン１０３に接続され、外部導体１０５ｂはワイヤ１０７で端子パターン１０４に接続されている。この構成は、前述した第１実施形態の場合と同じである。
【００６４】
誘電体基板２０１は第１層基板２０１ａと第２層基板２０１ｂとから構成される。図１５〜図１８に示されるように、第１層基板２０１ａの表裏面の各々には電磁ループパターン２０２Ａ，２０２Ｂが形成され、さらに第２層基板２０１ｂの表裏面の各々には電磁ループパターン２０２Ｃ，２０２Ｄが形成されている。４つの電磁ループパターン２０２Ａ〜２０２Ｄは、一部を開いた円形リング形状であって、同心位置でかつ同径で作られている。電磁ループパターン２０２Ａ〜２０２Ｄは、隣接するもの同士で以下のごとく電気的につながっており、４重のヘリカルの読込みプローブ２００を形成する。
【００６５】
図１５に示されるように、誘電体基板２００の第１層基板２０１ａの表面には、電磁ループパターン２０２Ａと端子パターン１０３，１０４とが形成される。また誘電体基板２００には４つのスルーホール２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ，２０３ｄが形成されている。円形リング形状の電磁ループパターン２０２Ａの一端は端子パターン１０３に接続され、他端は第１のスルーホール２０３ａに接続されている。第４のスルーホール２０３ｄは端子パターン１０４に接続されている。
【００６６】
図１６に示すごとく、第１層基板２０１ａの裏面に形成された電磁ループパターン２０２Ｂの一端は第１のスルーホール２０３ａに接続され、残りの一端は第２のスルーホール２０３ｂに接続されている。
【００６７】
図１７に示すごとく、第２層基板２０１ｂの表面に形成された電磁ループパターン２０２Ｃの一端は第２のスルーホール２０３ｂに接続され、残りの一端は第３のスルーホール２０３ｃに接続されている。さらに図１８に示すごとく、第２層基板２０１ｂの裏面に形成された電磁ループパターン２０２Ｄの一端は第３のスルーホール２０３ｃに接続され、残りの一端は第４のスルーホール２０３ｄに接続されている。
【００６８】
上記のごとく構成される４つの電磁ループパターン２０２Ａ〜２０２Ｄは、４重のヘリカルの読込みプローブ２００を形成する。同軸線路１０５の中心導体から供給された高周波電力は、電磁ループパターン２０２Ａ，２０２Ｂ，２０２Ｃ，２０２Ｄの順序で伝送され、最後に第４のスルーホール２０２ｄおよび端子パターン１０４を経由して同軸線路１０５の外部導体に伝送される。こうして読込みプローブ２００で強い高周波電磁界を生成することができる。
【００６９】
次に図１９を参照して、本発明に係る磁界結合装置（読込みプローブ）と読取り装置の第３の実施形態を説明する。図１９は読込みプローブの表面の平面図であり、図１１と同様な図である。
【００７０】
図１９に示す本実施形態に係る読込みプローブ３００は、第１実施形態に係る読み込みプローブ１００の変形例である。従って図１９において、第１実施形態で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付している。
【００７１】
読込みプローブ３００の誘電体基板１０１の表面には電磁ループパターン１０２Ａが形成されている。また誘電体基板１０１の裏面側には前述した通りの電磁ループパターン１０２Ｂが形成されている。さらに読込みプローブ３００では、誘電体基板１０１の表面上に２つの第１の端子パターン１０３ａ，１０３ｂが形成されると共に、第２の端子パターン１０４はパターン形状を大型化しかつ線対称の形状で作られている。第２の端子パターン１０４は２ヶ所のスルーホール３０１，３０２を備えている。２つの第１の端子パターン１０３ａ，１０３ｂが形成されたのに伴って、電磁ループパターン１０３Ａの一方の端子との間には送受切替スイッチ３０３が配置される。この送受切替スイッチ３０３によって、電磁ループパターン１０３Ａの一方の端子は、２つの端子パターン１０３ａ，１０３ｂのうちのいずれかに接続されることになる。また誘電体基板１０１の裏面に形成された電磁ループパターン１０３ｂの出力側の端子パターン３０４は、上記の２ヶ所のスルーホール３０１，３０２を経由して第２の端子パターン１０４に接続されている。
【００７２】
上記の構成を有する読込みプローブ３００に対して、２本の同軸線路１０５−１，１０５−２が配置される。一方の同軸線路１０５−１の中心導体はワイヤ１０６で第１の端子パターン１０３ａに接続され、かつその外部導体はワイヤ１０７で第２の端子パターン１０４に接続される。また他方の同軸線路１０５−２の中心導体はワイヤ１０６で他の第１の端子パターン１０３ｂに接続され、かつその外部導体はワイヤ１０７で第２の端子パターン１０４に接続される。同軸線路１０５−１は送信用の同軸線路であり、同軸線路１０５−２は受信用の同軸線路である。第２の端子パターン１０４は、２本の同軸線路１０５−１，１０５−２にとって共通の接地用端子パターンになっている。
【００７３】
上記構成を有する読込みプローブ３００によれば、送受切替スイッチ３０３により、端子パターン１０３ａのいずれかを経由して送信用同軸線路１０５−１または受信用同軸線路１０５−２に接続することができる。送受切替スイッチ３０３は、半導体素子のスイッチング機能を利用して作られる。送受切替スイッチ３０３への切替えのための指令信号は外部回路から提供される。
【００７４】
次に図２０を参照して、本発明に係る磁界結合装置（読込みプローブ）と読取り装置の第４の実施形態を説明する。図２０は読込みプローブの表面の平面図であり、図１９と同じ図である。なお図２０において、前述した各実施形態で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付している。この実施形態に係る読込みプローブは、第３の実施形態に係る読込みプローブにおいて、電磁ループパターンの数を増した例である。
【００７５】
上記の読込みプローブ１００〜３００では、読込みプローブの電磁ループパターンと磁界結合回路要素（ＲＦパウダー粒子１１）とが図９および図１０に示すごとき所定の位置関係になったとき、両者の間で強い磁界結合を得ることができた。しかし、この条件を満たすためには、図１０に示すごとく磁界結合回路要素（ＲＦパウダー粒子１１）の位置を正確に特定することが必要である。
【００７６】
本実施形態に係る読込みプローブ４００では、誘電体基板１０１の表面に、電磁ループパターン１０２Ａ，１０２Ｂおよびこれに関連する第１の端子パターンと第２の端子パターンから成るユニット４０１を、例えば８個、アレイ状に配列させて設けるようにした。このような読込みプローブ４００に対して２本の同軸線路１０５−１，１０５−２が配置される。
【００７７】
誘電体基板１０１の表面に配列された８個の電磁ループパターン１０２Ａのユニット４０１では、それぞれ送受切替スイッチ３０３が配置されている。また８個の電磁ループパターン１０２Ａを設けたことに関連して、送信用の第１の端子パターン４０２および受信用の第１の端子パターン４０３と、第２の端子パターン４０４（端子パターン４０４ａ）とが、共通パターンとして誘電体基板１０１の表面上に形成されている。第１の端子パターン４０２は、図２０中、誘電体基板１０１の表面でその中央部の横方向に形成されている。第２の端子パターン４０３は、図２０中、誘電体基板１０１の表面でその上辺と下辺に沿って形成されている。第２の端子パターン４０４については、８個のユニット４０１の各々では、最終的に共通の端子パターン４０４につながる対応する第２の端子パターン４０４ａを備えている。端子パターン４０４と９個の端子パターン４０４ａとは誘電体基板１０１の裏面で接続されている。同軸線路については、送信用の同軸線路１０５−１と受信用の同軸線路１０５−２が配置されている。送信用同軸線路１０５−１の中心導体は端子パターン４０３に接続され、受信用同軸線路１０５−２の中心導体は端子パターン４０２に接続される。また２つの同軸線路１０５−１，１０５−２の各々の外部導体は、共通の第２の端子パターン４０４に接続される。
【００７８】
上記の読込みプローブ４００によれば、電磁ループパターン１０２Ａ（１０２Ｂ）を、誘電体基板１０１の面上で多数配置されることにより、磁界結合回路要素（ＲＦパウダー粒子１１等）の位置を正確に特定することなく、磁界結合の作用を生じさせることができる。
【００７９】
８個の電磁ループパターン１０２Ａを備えた読込みプローブ４００では、それぞれの送受切替スイッチ３０３は、磁界結合回路要素に高周波電磁界を与える場合には送信側に切り替えられ、また磁界結合回路要素からの高周波電磁界を受けるときには受信側に切り替えられるように使用される。読込みプローブ４００に設けた８個の電磁ループパターン１０２Ａを、以上のごとくいずれかに切り替えることにより、アレイ状に並べた電磁ループパターンのうちの１つの電磁ループパターンが発する高周波電磁界が他の電磁ループパターンに受信されるのを阻止することができる。
【００８０】
図２１は、本発明に係る磁界結合装置（読込みプローブ）と読取り装置の第５の実施形態を説明する。図２１は読込みプローブの表面の平面図であり、図２０と同様な図である。本実施形態に係る読込みプローブは、第１および第４の実施形態の変形例である。この実施形態に係る読込みプローブ５００では、誘電体基板１０１の表面上に６個の電磁ループパターン１０２Ａが形成される。また誘電体基板１０１の裏面には、６個の電磁ループパターン１０２Ａのそれぞれに対応して６個の電磁ループパターン１０２Ｂが形成されている。誘電体基板の表面において、列５０１に並ぶ３個の電磁ループパターン１０２Ａに対して、列５０２に並ぶ電磁ループパターン１０２Ａがそれらの間に位置するように交互に位置をずらせて配列させる。このように、本実施形態に係る読込みプローブ５００によれば、誘電体基板の表面に配置される複数の電磁ループパターン１０２Ａの間隔を狭くし、列５０１等の方向にて検査できない隙間を生じないようにすると共に、６個の電磁ループパターン１０５Ａの各々に同軸線路１０５を設けるようにした点に特徴がある。図２１において、第１および第４の実施形態で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８１】
上記の読込みプローブ５００によれば、隣接する電磁ループパターンの間の間隔を十分に狭くすることができるので、磁界結合回路要素（ＲＦパウダー粒子１１等）との磁界結合を容易にかつ確実に作ることができる。
【００８２】
次に、シート状のＲＦパウダー含有基体１０を例えば１万円札とし、この１万円札から情報を読み取るリーダ（読取り装置）の他の実施形態を説明する。この実施形態に係るリーダに設けられる読込みプローブ（磁界結合装置）は伝送線路型プローブである。
【００８３】
図２２は１万円札の正面図を簡略して示す。１万円札６０１において、例えばその短辺に平行に一列に複数（例えば１４個）のＲＦパウダー粒子（磁界結合回路要素）６０２を配置している。１４個のＲＦパウダー粒子６０２は、例えば印刷インクに混入され、印刷によって１万円札６０１の表面に付加される。１４個のＲＦパウダー粒子６０２は、４つのセクタ６０３Ａ，６０３Ｂ，６０３Ｃ，６０３Ｄに散らばせて配置されている。１４個のＲＦパウダー粒子６０２のそれぞれのタンク回路には１０種の共振周波数のいずれか１つの周波数が設定されている。１０種の共振周波数としては、例えば、１．０ＧＨｚ、１．５ＧＨｚ、２．０ＧＨｚ、２．５ＧＨｚ、３．０ＧＨｚ、３．５ＧＨｚ、４．０ＧＨｚ、４．５ＧＨｚ、５．０ＧＨｚ、５．５ＧＨｚである。なお、セクタの数や形状は上記に限定されない。印刷インクで文字等が表示された領域であってもよい。
【００８４】
上記の１万円札６０１の情報読取りの検査では、１万円札６０１に付加された複数のＲＦパウダー粒子６０２の各々の共振周波数の組合せに基づいて、当該１万円札６０１に係るＩＤ情報を取得する。
【００８５】
図２３は、１万円札６０１に付加された複数のＲＦパウダー粒子６０２の周波数情報を読取るリーダを示す。リーダ６０４は、誘電体基板による板状の形状を有し、その一方の表面に４つの伝送線路セクタモニタ６０５Ａ，６０５Ｂ，６０５Ｃ，６０５Ｄが一列状に形成されている。４つの伝送線路セクタモニタ６０５Ａ〜６０５Ｄは、それぞれ、１万円札６０１の上記の４つのセクタ６０３Ａ〜６０３Ｄに対応している。各伝送線路セクタモニタ６０５Ａ〜６０５Ｄは、伝送線路パターン６０６とその両側の接地パターン６０７とから形成される。リーダ６０４において、給電用電気回路等の図示は省略されている。各伝送線路セクタモニタ６０５Ａ〜６０５Ｄは伝送線路パターン６０６に所定の高周波電流を供給されることにより、伝送線路パターン６０６の直線部の周りに磁界が作られる。この磁界は、リーダ６０４の表面の箇所では当該表面に対してほぼ直角になるように生成される。また４つの伝送線路セクタモニタ６０５Ａ〜６０５Ｄのそれぞれの伝送線路パターン６０６に給電される高周波電流の周波数は、モニタしようとする紙幣に付加されたＲＦパウダー粒子１１の共振周波数に配慮して適宜に切り替えられ、共振感応を生じさせるための高周波電磁界の周波数は切り替えられる。
【００８６】
上記構成を有するリーダ６０４に対して、図２３に示すごとくリーダ６０４の表面に平行になるようにかつ１万円札６０１を移動させる。リーダ６０４に設けられた４つの伝送線路セクタモニタ６０５Ａ〜６０５Ｄの各々は、１万円札６０１における対応するセクタ６０３Ａ〜６０３Ｄ内の１４個のＲＦパウダー粒子６０２をモニタし、各ＲＦパウダー粒子６０２のタンク回路に感応し、当該ＲＦパウダー粒子の周波数情報を読み取る。
【００８７】
上記のリーダ６０４によって読み取られる１万円札６０１の情報は、当該１万円札６０１に付加された１４個のＲＦパウダー粒子６０２のそれぞれの共振周波数に係る周波数情報である。こうして読み取られた１４個のＲＦパウダー粒子６０２の各周波数情報の組合せに基づいて符号化データを作成することができる。この符号化データに基づいて上記１万円札６０１を識別しモニタすることができる。
【００８８】
上記のリーダ６０４は、誘電体基板の一方の面に伝送線路セクタモニタを設けるようにした片面のリーダである。このリーダ６０４について、図２４に各種の変形例を示す。なお図２４の（Ａ）は上記のリーダ６０４を示している。図２４において、（Ｂ）は、前述にしたリーダ６０４の基板裏面の全面に接地導体６０８を付設した構成を有する。この構成によれば、磁界結合が強化される。また（Ｃ）は上記リーダ６０４を２枚用意し、伝送線路セクタモニタが形成された面を対向させるようにして、２枚のリーダ６０４を隙間６０９をあけて対向させる構造を有している。上記の１万円札６０１は隙間６０９の箇所を通過させられる。この構成によれば、さらに磁界結合度が高くなる。（Ｄ）は、（Ｃ）に示した構成において、２枚のリーダ６０４の各基板裏面の全面に接地導体６０８を付設した構成を有している。
【００８９】
以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明に係る磁界結合回路要素の磁界結合装置等は、偽造紙幣等の防止に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】ＲＦパウダー含有基体の断面斜視図である。
【図２】ＲＦパウダー含有基体中に含まれる１つのＲＦパウダー粒子の一例を示す斜視図である。
【図３】ＲＦパウダー粒子の平面図である。
【図４】図３におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図３におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】ＲＦパウダー含有基体を検査するための装置構成を示す構成図である。
【図７】リーダがＲＦパウダー含有基体を検査するときの高周波電磁界による磁界結合の状態を示す側面図である。
【図８】１つのＲＦパウダー粒子の存在場所でのリーダとの高周波電磁界の送受関係を示す図である。
【図９】本発明に係る磁界結合装置（読込みプローブ）と読取り装置（リーダ）の第１の実施形態を示し、読込みプローブの斜視図である。
【図１０】第１実施形態に係る読込みプローブの要部の縦断面図である。
【図１１】第１実施形態に係る読込みプローブの表面の平面図である。
【図１２】第１実施形態に係る読込みプローブの誘電体基板の表面を示す拡大図である。
【図１３】第１実施形態に係る読込みプローブの誘電体基板の裏面について表側が見た拡大透視図である。
【図１４】本発明に係る磁界結合装置（読込みプローブ）と読取り装置（リーダ）の第２の実施形態を示し、読込みプローブの平面図である。
【図１５】第２実施形態に係る読込みプローブの第１層基板の表面の平面図である。
【図１６】第２実施形態に係る読込みプローブの第１層基板の裏面についての表側から見た透視図である。
【図１７】第２実施形態に係る読込みプローブの第２層基板の表面の平面図である。
【図１８】第２実施形態に係る読込みプローブの第２層基板の裏面についての表側から見た透視図である。
【図１９】本発明に係る磁界結合装置（読込みプローブ）と読取り装置（リーダ）の第３の実施形態を示し、読込みプローブの平面図である。
【図２０】本発明に係る磁界結合装置（読込みプローブ）と読取り装置（リーダ）の第４の実施形態を示し、読込みプローブの平面図である。
【図２１】本発明に係る磁界結合装置（読込みプローブ）と読取り装置（リーダ）の第５の実施形態を示し、読込みプローブの平面図である。
【図２２】複数個のＲＦパウダー粒子を付加した１万円札の正面図である。
【図２３】本発明に係る磁界結合装置（読込みプローブ）と読取り装置（リーダ）の他の実施形態を示し、リーダの斜視図である。
【図２４】他の実施形態に係るリーダの変形例を示す図である。
【図２５】従来の非接触ＩＣカードの読取り装置の例を示す斜視図である。
【図２６】従来の非接触ＩＣカードの構成を示す拡大斜視図である。
【符号の説明】
【００９２】
１０ ＲＦパウダー含有基体（紙幣等）
１１，１２，１３ ＲＦパウダー粒子
２１ ＲＦパウダー粒子
２２ 基板
２３ 絶縁層
２４ コイル
２５ コンデンサ（キャパシタ）
２７ 絶縁膜
３１ タンク回路
６２ リーダ
６３ 読込みプローブ
１００ 読込みプローブ
１０１ 誘電体基板
１０２Ａ，１０２Ｂ 電磁ループパターン
１０５ 同軸線路
２００〜５００ 読込みプローブ
６０２ ＲＦパウダー粒子
６０３Ａ〜６０３Ｄ セクタ
６０４ リーダ
６０５ａ〜６０５Ｄ 伝送線路セクタモニタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＦパウダーとして集合的に使用し、紙幣等に含有・付加させて、外部から与えられる高周波磁界により情報読取りができる磁界結合装置、およびこれを利用して構成される読取り装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ＩＣタグはユビキタス時代の入り口にある商品と考えられている。またＲＦ−ＩＤ（超小型無線認識）として名札やスイカカード、ＦｅＲＡＭカードなど、以前から開発が行われている。ＲＦ−ＩＤの技術は、紙幣や有価証券等の財産的価値を有する書面の識別への応用も考えられる。紙幣の偽造などが問題となっており、それらの問題を解決するための方法として、ＩＣタグを紙幣等に埋め込むことが考えられる。
【０００３】
ＩＣタグチップは、チップ内の１２８ビットのメモリデータを２．４５ＧＨｚのマイクロ波で読み取るようにしている（例えば非特許文献１参照）。ＩＣタグ以外の要素を用いた、紙幣やクレジットカード等の識別等に応用できる無線周波数自動識別（ＲＦ／ＡＩＤ）システムも考えられている。その一例として、特許文献１では、紙やプラスチックからなる基板に固定した配置で配置され、基板上にランダムな空間位置を占め、複数の無線周波数に共振する複数の共振子を含んでいる。
【０００４】
従来の無線ＩＤ（ＲＦＩＤ）装置の一例を図２５を参照して説明する。この無線ＩＤ装置では、例えば改札口の入出ゲート７０１に備えられたリーダ・ライタ７０２と、各利用者に個別に所持される非接触ＩＣカード７０３とから構成される。利用者が入出ゲート７０１を通過するとき、非接触ＩＣカード７０３をリーダ・ライタ７０２にかざす。このとき、リーダ・ライタ７０２と非接触ＩＣカード７０３との間で、磁界７０４で電磁誘導による結合の関係を作り、情報送受（通信）と電力伝送とが実行される。磁界７０４は、リーダ・ライタ７０２内のループ状アンテナで生成され、図２５では磁界発生状態を模式的に示している。非接触ＩＣカード７０３は、乗車券、定期券、キャッシュカード、あるいはクレジットカード等の役目を果たす。
【０００５】
図２６に非接触ＩＣカード７０３の構成を示す。非接触ＩＣカード７０３には半導体チップ７０５が搭載されている。半導体チップ７０５はカード基板７０６の上に固定される。また半導体チップ７０５はＩＣ回路を内蔵している。一般的には、カード基板７０６上にさらに印刷基板技術によりループ状の送受信アンテナ７０７が形成されている。送受信アンテナ７０７は、ボンディングワイヤ７０８で半導体チップ７０５と接続される。カード基板７０６上に形成された送受信アンテナ７０７の長さは、送受信効率を最大にするため、通常、送受信周波数の一波長に相当する長さに設定される。
【特許文献１】特開平１０−１７１９５１号公報
【非特許文献１】宇佐美光雄、『超小型無線ＩＣタグチップ「ミューチップ」』、応用物理、Ｖｏｌ．７３、Ｎｏ．９、２００４、ｐ．１１７９−ｐ．１１８３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、無線ＩＤ装置の新しい応用分野として紙幣認証システムが考えられている。このシステムでは、上記半導体チップ７０５に類似した半導体チップを印刷インクに混入させ、この印刷インクで紙幣上に必要な印刷を行う。そして、このような紙幣を、適宜な場所に設置したリーダ・ライタで非接触の無線通信により感知し、半導体チップ７０５内のメモリに記録された情報を読取り、紙幣認証を行う。
【０００７】
上記の紙幣認証システムは、実用化の観点で次のような問題を有している。
第１に、紙幣上にアンテナを設けることができないので、必然的に半導体チップの表面上にループアンテナが形成されることになり、その結果、アンテナは極微細なものになるため、アンテナとリーダ・ライタとの間の電磁結合が困難になり、容易に無線通信を行うことができなくなる。
第２に、半導体チップはＩＣ回路を含んでいることから、そのサイズを小さくするに当たって制約を受け、例えば４００μｍ（０．４ｍｍ）程度が下限になる。このため、印刷インクに混入させて紙幣に印刷することで紙幣に付加したとしても、紙幣の表面上、突起異物が付加された形状となり、紙幣などの使用上好ましいものではない。
【０００８】
紙幣認証システムをさらに実用的なものにするためには、上記半導体チップを、さらに微細化することが望まれる。
【０００９】
本発明の目的は、上記の課題を鑑み、紙幣や有価証券等の財産的価値の高いシート状またはプレート状の対象物に含有・付加される微小な回路要素と磁界結合して情報読取り用の高周波電磁界を適切に与えることができ、かつ十分な電力を供給できる磁界結合装置、および読取り装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る磁界結合装置および読取り装置は、上記の目的を達成するために、次のように構成される。
【００１１】
第１の磁界結合装置は、微小なパウダのタンク回路と共振する高周波電磁界を生成するループコイル（以下では、これを「ループアンテナ」と呼ぶことにする。）を備えた磁界結合装置であって、ループアンテナは、誘電体基板と、誘電体基板の表面に形成された第１ループアンテナと、誘電体基板の裏面で第１ループアンテナと同じ位置に形成されかつ第１ループアンテナと同じ径を有する第２ループアンテナと、第１ループアンテナと第２ループアンテナを直列的に接続する接続部と、から構成されている。
【００１２】
上記の構成において、誘電体基板の表面に、給電線路の信号線導体が接続される第１の端子パターンと、給電線路の接地導体が接続される第２の端子パターンとが形成され、さらに、第１の端子パターンは第１ループアンテナの入力端に接続され、第２の端子パターンはスルーホールを介して第２ループアンテナの出力端に接続される。
【００１３】
上記の構成において、第１ループアンテナと第２ループアンテナはヘリカル構造を有している。
【００１４】
また上記の構成において、第１ループアンテナと前記第２ループアンテナから成るアンテナユニットを、誘電体基板の表面上で複数配列している。
【００１５】
上記の構成において、複数のアンテナユニットは、誘電体基板の表面上で、列方向における各アンテナユニットによるモニタ領域が隙間なく設定されるように配列されていることを特徴とする。また第１ループアンテナおよび第２ループアンテナの径は、タンク回路の磁界結合コイルの径とほぼ同一である。
【００１６】
第２の磁界結合装置は、タンク回路と共振させるための高周波電磁界を生成するループアンテナを備えた磁界結合装置であって、ループアンテナは、第１層基板と第２層基板を有する２層構造の誘電体基板と、第１層基板の表面に形成された第１ループアンテナと、第１層基板の裏面に形成された第２ループアンテナと、第２層基板の表面に形成された第３ループアンテナと、第２層基板の裏面に形成された第４ループアンテナと、第１から第４の４つのループアンテナを直列的に接続する接続部とから構成され、第１から第４の４つのループアンテナは重なるように同じ位置に配置され、かつ同じ径を有している。
【００１７】
上記の構成において、誘電体基板の第１層基板の表面に、給電線路の信号線導体が接続される第１の端子パターンと、給電線路の接地導体が接続される第２の端子パターンとが形成され、さらに、第１の端子パターンは第１ループアンテナの入力端に接続され、第２の端子パターンはスルーホールを介して第４ループアンテナの出力端に接続されることを特徴とする。
【００１８】
上記の構成において、第１から第４の４つのループアンテナはヘリカル構造を有することを特徴とする。
【００１９】
また上記の第１の磁界結合装置の構成において、誘電体基板の表面に、送信用給電線路の信号線導体が接続される送信用第１の端子パターンと、受信用給電線路の信号線導体が接続される受信用第１の端子パターンと、送信用給電線路の接地導体および受信用給電線路の接地導体が接続される第２の端子パターンとが形成され、さらに、送信用第１の端子パターンおよび受信用第１の端子パターンのいずれかは切替えスイッチを介して第１ループアンテナの入力端に接続され、第２の端子パターンはスルーホールを介して第２ループアンテナの出力端に接続される、ことを特徴とする。
【００２０】
第３の磁界結合装置は、複数のセクタが設定されかつセクタごとに複数の磁界結合回路要素が付加されたシート状部材に対して、複数の磁界結合回路要素の各々に設けられた各タンク回路に共振するための高周波磁界を生成する手段を備えた磁界結合装置であって、平板状の誘電体基板の表面に列状に配列された複数の伝送線路セクタモニタを有し、複数の伝送線路セクタモニタの各々は、誘電体基板の表面に形成された伝送線路パターンと接地パターンを備えるように構成される。
【００２１】
上記の構成において、シート状部材は紙幣であることを特徴とする。
【００２２】
本発明に係る読取り装置は、前述したいずれかの磁界結合装置を読込みプローブとして備え、この読込みプローブによる共振作用に基づいて、パウダー粒子（磁界結合回路要素）を付加されたモニタ対象物から周波数情報を読み取ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る磁界結合装置および読取り装置によれば、次の効果を奏する。
第１に、紙幣等のＲＦパウダー含有基体に対する検査等においてＲＦパウダー粒子（磁界結合回路要素）内のタンク回路と共振するための各種の周波数の高周波磁界を生成し、タンク回路の大きさにほぼ合致した微細な読込みプローブとして機能するため、安定してかつ正確に各ＲＦパウダー粒子の周波数情報を読み取ることができる。
第２に、ＲＦパウダー粒子から周波数情報を取り出すときにタンク回路の共振作用に基づく磁界結合を利用するために、ＲＦパウダー粒子の内部にＩＣ回路を内蔵させる必要がなく、かつ周波数情報を有効に読み出すことができる。
第３に、本発明の磁界結合装置および読取り装置では、近接状態に基づく磁界結合を利用して周波数情報を読み出すため、高周波が外部に漏洩して他の通信回線などに攪乱を起こすことがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。
【００２５】
まず最初に、図１〜図５を参照して、本発明に係る磁界結合装置および読取り装置が適用される磁界結合回路要素について説明する。本実施形態の説明で、「磁界結合回路要素」は、高周波電磁界（ＲＦ）に結合して電磁誘導現象を生じるコイルを備えたＲＦパウダー粒子であって、集合的に使用されてＲＦパウダーを形成するものである。
【００２６】
図１はＲＦパウダー含有基体を示す断面斜視図である。ＲＦパウダー含有基体は、ＲＦパウダーを含む基体である。
【００２７】
図１は、例えば紙幣等のシート状基体１０に、例えば３種類のＲＦパウダー粒子１１，１２，１３が入っている様子を示す拡大図である。ＲＦパウダー粒子１１〜１３は、それぞれ、異なる周波数の高周波磁界に結合する特性を有している。図１では、ＲＦパウダー粒子１１〜１３の大きさを若干変えて図示しているが、これは、ＲＦパウダー粒子１１〜１３がそれぞれ異なる周波数の磁界に結合ことを分かりやすくするために描いたものであり、実際は、ＲＦパウダー粒子１１〜１３はほぼ同じ大きさである。
【００２８】
上記のＲＦパウダー粒子１１〜１３のそれぞれは、実際には、多数または大量のＲＦパウダー粒子により粉状体の使用態様にて集合的にて取り扱われ、ＲＦパウダーを構成する。図１では、ＲＦパウダー粒子１１〜１３は全部で１３個が示されているが、ＲＦパウダー粒子の個数はこれに限定されるものではない。粉状体のＲＦパウダーの使用態様を考慮すれば、実際には、当該ＲＦパウダー粒子１１〜１３はシート状の形状を有する基体１０の全体に分散的に広がって存在している。上記のごとく、その内部あるいは表面等に存在する多数のＲＦパウダーを含む基体１０を「ＲＦパウダー含有基体１０」と呼ぶことにする。
【００２９】
なおＲＦパウダー粒子１１〜１３は、印刷インクに混入され、基体１０の表面に印刷されて付加・付着されてもよい。
【００３０】
また上記の「ＲＦパウダー」とは、パウダー（粉状体または粒状体）を形成する大量の粒子の各々が無線（高周波電磁界：ＲＦ）を介して外部のリーダとの間で磁界結合により電磁エネルギーの送受を行う電気回路要素を有し、通常の使用態様が集合的形態であるパウダーとして使用されるものを意味する。
【００３１】
次に、図２〜図５を参照して、ＲＦパウダーを作る１つのＲＦパウダー粒子の一例を説明する。
【００３２】
図２はＲＦパウダー粒子の外観斜視図を示し、図３はＲＦパウダー粒子の平面図を示し、図４は図３におけるＡ−Ａ線断面図を示し、図５は図３におけるＢ−Ｂ線断面図を示している。図４および図５の縦断面図においてＲＦパウダー粒子はその厚みを誇張して示している。
【００３３】
ＲＦパウダー粒子２１は、好ましくは、立方体またはこれに類似した板状の直方体の形状を有し、外側表面での複数の矩形平面に関して、最長辺を含む矩形平面が好ましくは０．３０ｍｍ角以下より好ましくは０．１５ｍｍ角以下の大きさを有する３次元的な形状を有している。この実施形態のＲＦパウダー粒子２１は、図３に示すように、その平面形状が正方形になるように形成されている。ＲＦパウダー粒子２１では、正方形の平面形状において、例えば図３中の一辺Ｌが０．１５ｍｍ（１５０μｍ）となっている。
【００３４】
ＲＦパウダー粒子２１では、シリコン（Ｓｉ）等の基板２２上に絶縁層２３（ＳｉＯ２等）を形成し、この絶縁層２３の上にコイル２４（インダクタンス要素）とコンデンサ（またはキャパシタ）２５（キャパシタンス要素）とが成膜技術によって形成される。絶縁層２３の厚みは例えば１０μｍ程度である。コンデンサ２５は、２つの部分２５ａ，２５ｂから構成されている。
【００３５】
絶縁層２３上に形成されたコイル２４とコンデンサ２５は、特定の周波数（例えば２．４５ＧＨｚ）の高周波電磁界に結合する。コイル２４は、図２または図３に示されるように、ＲＦパウダー粒子２１の正方形の平面形状の各辺に沿って、１本の導体配線を例えば三重巻きにすることにより形成されている。コイル２４を形成する導体配線の材質は例えば銅（Ｃｕ）である。コイル２４の両端部は所要の面積を有する正方形のパッド２４ａ，２４ｂとなっている。２つのパッド２４ａ，２４ｂは、それぞれ、コイル２４の交差部分を間において内周側と外周側に配置されている。２つのパッド２４ａ，２４ｂを結ぶ方向は、コイル２４の交差部分に対して直交する方向となっている。パッド２４ａ，２４ｂのそれぞれは、コンデンサ２５の２つの部分２５ａ，２５ｂの上側電極として機能する。
【００３６】
上記において、コイル２４の巻数と長さ形状は任意に設計することができる。
【００３７】
コンデンサ２５は、本実施形態の場合には、例えば２つのコンデンサ要素２５ａ，２５ｂから構成されている。コンデンサ要素２５ａは、上側電極２４ａと下側電極２６ａ（アルミニウム（Ａｌ）等）とそれらの間に位置する絶縁膜２７（ＳｉＯ２等）とから構成されている。下側電極２６ａは上側電極２４ａとほぼ同形の電極形状を有している。絶縁膜２７によって上側電極２４ａと下側電極２６ａは電気的に絶縁されている。またコンデンサ要素２５ｂは、上側電極２４ｂと下側電極２６ｂとそれらの間に位置する絶縁膜２７とから構成されている。この場合にも、同様に、下側電極２６ｂは上側電極２４ｂとほぼ同形の電極形状を有して、絶縁膜２７によって上側電極２４ｂと下側電極２６ｂは電気的に絶縁されている。
【００３８】
コンデンサ要素２５ａ，２５ｂの各々の下側電極２６ａ，２６ｂは導体配線２６ｃで接続されている。実際には、２つの下側電極２６ａ，２６ｂと導体配線２６ｃは一体物として形成されている。またコンデンサ要素２５ａ，２５ｂの各々の絶縁膜２７は共通の一層の絶縁膜となっている。絶縁膜２７の厚みは例えば３０ｎｍである。絶縁膜２７は、２つのコンデンサ要素２５ａ，２５ｂの間の領域において、下側電極２６ａ，２６ｂの間を接続する導体配線２６ｃと、コイル２４とを電気的に絶縁している。
【００３９】
上記の構成によって、コイル２４の両端部の間には、電気的に直列に接続された２つのコンデンサ要素２５ａ，２５ｂで作られるコンデンサ２５が接続されることになる。ループを形成するように接続されたコイル２４とコンデンサ２５とによってタンク回路（ＬＣ共振回路）が形成される。タンク回路は、その共振周波数に一致する周波数を有する高周波電磁界に結合して共振する。
【００４０】
なお、図４および図５から明らかなように、ＲＦパウダー粒子２１の表面の全体はＰ−ＳｉＮ膜２８により被覆されている。Ｐ−ＳｉＮ膜２８は、ＲＦパウダー粒子２１におけるタンク回路が形成されている側の表面を保護している。
【００４１】
上記において、コンデンサ２５は２つのコンデンサ要素２５ａ，２５ｂで構成したが、これに限定されず、いずれか一方による１つのコンデンサ要素で作ることもできる。コンデンサ２５の容量値は、電極の面積を調整することにより適宜に変更することができる。複数のコンデンサを並列に配置することにより適宜に設計することもできる。
【００４２】
以上の構造を有するＲＦパウダー粒子２１は、基板２２の表面における絶縁面上にループ状に接続されたコイル２４とコンデンサ２５とから成るタンク回路を有するので、当該タンク回路の共振周波数で決まる高周波電磁界に結合して共振する作用を有することになる。このようにしてＲＦパウダー粒子２１は設計された周波数の磁界に結合して共振する前述した「パウダー回路要素」として機能する。
【００４３】
また絶縁層２３の上に形成されたコイル２４とコンデンサ２５は、基板２２の表面部分との間では、電気的配線で接続される関係を有していない。すなわち、基板２２の上に堆積された絶縁層２３にはコンタクトホールが形成されず、コンタクト配線が形成されてない。コイル２４とコンデンサ２５から成るタンク回路は、シリコン基板２２から電気的に絶縁された状態で作られている。コイル２４とコンデンサ２５から成るタンク回路は、基板２２から分離された状態で、その回路自身だけで共振回路として構成される。
【００４４】
上記のＲＦパウダー粒子２１で、土台の基板２２はシリコン基板であり、その表面に絶縁層２３が形成されているが、基板についてはシリコン基板の代わりに例えばガラス、樹脂、プラスチックス等の誘電体（絶縁体）を利用した基板を用いることができる。ガラス基板等を用いる場合には、本来的に材質は絶縁体（誘電体）であるので、絶縁層２３を特別に設ける必要はない。
【００４５】
次に図６〜図８を参照して、上記構造を有するＲＦパウダー粒子（１１〜１３）を含有するＲＦパウダー含有基体１０に関する検査（モニタ）の方法、および検査時の作用を説明する。
【００４６】
図６は検査装置の装置構成を示す。図１で説明したように紙幣等のシート状の基体１０は、相当な数のＲＦパウダー粒子（１１〜１３）を含有している。図６では、基体１０の厚みを誇張し、拡大して示している。
【００４７】
基体１０はコンピュータ６１に接続されたリーダ６２によって走査される。コンピュータ６１は複数のＲＦパウダー粒子１１の応答の周波数依存データを読み込む。コンピュータ６１はデータを処理する機能の本体６１ｂのほかに表示装置６１ａ、操作のためにキーボード６１ｃを備えている。
【００４８】
上記リーダ６２は読込みプローブ６３(図７と８を参照)を有し、読込みプローブ６３は高周波電磁界を近傍に生成し、磁界結合によりパウダー粒子（ＲＦパウダー粒子１１〜１３）と結合する。ＲＦパウダー粒子の固有振動数が例えば２．４５ＧＨｚのとき、高周波電磁界の周波数が同じ２．４５ＧＨｚのときに共振して電磁界エネルギがＲＦパウダー粒子に伝達する。この伝達が効率よく起きるためには読込みプローブの生成する電磁界にＲＦパウダー粒子のコイルがよく結合するほどに、近傍にある必要がある。空間で結合が効率よく起きるためには、互いのコイルの大きさがほぼ同じで、また互いの距離はコイルの大きさと同じ程度にあるのが望ましい。エネルギの伝達が起き、伝達した先の回路にエネルギが伝達してそれが戻らないという損失があると反射率が小さくなるので、例えば反射率を測定すると共振を確認できる。ＲＦパウダー粒子の固有の振動周波数２．４５ＧＨｚを検出するには、読込みプローブ６３は例えば１〜３ＧＨｚまで周波数を変化させる。リーダ６２はＲＦパウダー粒子の位置を特定するために基体１０の表面上を磁界結合が起きるように一定の距離を保ちながら走査動作をする。
【００４９】
リーダ６２は、読込みプローブ６３を介して、基体１０における複数のＲＦパウダー粒子１１〜１３の各々から周波数情報を読み込むため、基体１０の表面に沿って一定の方向に走査動作すると共に、磁界結合のための周波数について特定の周波数帯域内で周波数を変化させる。読込みプローブ６３の実際の構造は、単一のプローブ素子（コイル素子）を用いた構造でもよいし、複数のプローブ素子を所要の配置構成で配置させて成る構造でもよい。読込みプローブ６３、または当該読込みプローブ６３を構成するプローブ素子は、高周波電磁界を生成する機能を有している。
【００５０】
なお図６〜図８に示したリーダ６２および読込みプローブ６３は概念的に描かれており、実際的な具体的構造を示すものではない。
【００５１】
上記で説明した読込みプローブ６３は本発明に係る「磁界結合装置」に相当し、リーダ６２は本発明に係る「読取り装置」に相当する。
【００５２】
図７はリーダ６２の読込みプローブ６３から所定のある周波数の高周波を生成したとき、固有の振動周波数が一致または近いＲＦパウダー粒子１１のタンク回路のコイルに共振電流が流れて、ＲＦパウダー粒子１１の周りに電磁界Ｈが生成される様子を模式的に示したものである。これを「感応している」と、本実施形態の説明では表現するときがある。ＲＦパウダ粒子は波長(例えば２ＧＨｚ帯の場合は１５ｃｍ)に比べて十分小さい(０．１５ｍｍ)ので電磁波の放射の成分は無視できる。読込みプローブからの高周波エネルギの伝達と反射、損失は磁界結合を介して行われる。
【００５３】
図８はＲＦパウダー粒子１１が存在する場所で磁界結合してエネルギの伝達と反射が起きる様子をしめす。リーダ６２が走査移動して読込みプローブ６３がＲＦパウダー粒子１１の上方にある。読込みプローブ６３は定められた範囲で周波数を変化させながら周りに高周波磁界を生成する。ＲＦパウダー粒子１１の固有振動周波数に近づきまたは一致したときには磁界結合を介してＲＦパウダー粒子のコイルとコンデンサのタンク回路には同じ周波数で電流が流れ、エネルギの伝達（図８中、矢印６４で示す。）が起きる。電流は伝達された(または「受信した」)エネルギの一部を回路内で熱として消費して損失エネルギ成分となる。損失エネルギ成分は読込みプローブから見ると、反射成分(図８中、矢印６５で示す。)の低下として測定できる。固有振動数に一致するときに最も大きな損失となり反射成分が低下する。この測定を行うことにより共振した周波数をＲＦパウダー粒子１１の周波数データ情報として図６に示すリーダ６２は、読込みプローブ６３の位置情報と共にコンピュータ６１に送る。コンピュータ６１は周波数情報を記憶して、必要に応じて基体データとして送信する。
【００５４】
同様に、リーダ６２が走査移動し、その読込みプローブ６３がＲＦパウダー粒子１２の上方に位置した場合において、読込みプローブ６３が生成する高周波電磁界がＲＦパウダー粒子１２の感応する周波数になったとき、ＲＦパウダー粒子１２はその高周波磁界と結合して共振し、同様にしてＲＦパウダー粒子１２の周波数情報が読み出される。さらに同様に、リーダ６２が走査移動し、その読込みプローブ６３がＲＦパウダー粒子１３の上方に位置した場合において、読込みプローブ６３が生成する高周波電磁界がＲＦパウダー粒子１３の感応する周波数になったとき、ＲＦパウダー粒子１３はその高周波磁界と結合して共振し、ＲＦパウダー粒子１３の周波数情報が読み出される。
【００５５】
次に、図９〜図１３を参照して、本発明に係る磁界結合装置（読込みプローブ）と読取り装置（リーダ）の第１の実施形態を説明する。
【００５６】
図９は読込みプローブの斜視図、図１０は読込みプローブの要部の断面図、図１１は読込みプローブの表面の平面図、図１２は読込みプローブの誘電体基板の表面の拡大図、図１３は同誘電体基板の裏面について表側が見た拡大透視図を示している。
【００５７】
読込みプローブ１００は、誘電体基板１０１と、誘電体基板１０１の上側表面に形成された１つの電磁ループパターン１０２Ａと、誘電体基板１０１の下側裏面に形成された１つの電磁ループパターン１０２Ｂと、誘電体基板１０１の表面側に形成された第１の端子パターン１０３および第２の端子パターン１０４とから構成されている。表裏の２つの電磁ループパターン１０２Ａ，１０２Ｂは共に一部を開いた円形リング形状を有し、中心位置は同じでありかつ同径の形状を有している。電力は、外部回路に接続された同軸線路１０５によって供給される。同軸線路１０５の中心導体１０５ａはワイヤ１０６で端子パターン１０３に接続され、外部導体１０５ｂはワイヤ１０７で端子パターン１０４に接続されている。同軸線路１０５は、前述したリーダ６２の内部に配置される。同軸線路１０５は、電磁ループパターン１０２Ａ，１０２Ｂに高周波電力を供給し、電磁ループパターン１０２Ａ，１０２Ｂは高周波電磁界を生成する。
【００５８】
同軸線路１０５の中心導体１０５ａの先端部は、電磁ループパターン１０２Ａの端子パターン１０３に接続されており、同軸線路１０５によって供給された電力は、端子パターン１０３を経由して電磁ループパターン１０２Ａに入力される。電磁ループパターン１０３Ａの出力は他の端部のスルーホール（コンタクトホール）１０８を経由して、誘電体基板１０１の裏面側に形成された電磁ループパターン１０２Ｂに供給される。裏面側の電磁ループパターン１０２Ｂの出力は、出力側の端子パターン１０９およびスルーホール１１０を経由して表面側の第２の端子パターン１０４に供給される。端子パターン１０４には前述の通り同軸線路１０５の外部導体１０５ｂが接続されている。
【００５９】
以上の電磁ループパターン１０２Ａ，１０２Ｂによって、同軸線路１０５により高周波電力が給電される二重ヘリカルの読込みプローブ１００が構成される。電磁誘導による結合作用を生じる読込みプローブ１００の電磁ループパターン１０２Ａ，１０２Ｂは、印刷基板技術を利用することにより、磁界結合回路要素であるＲＦパウダー粒子１１等とほぼ同じ大きさに製作される。また誘電体基板１０１については、フレキシブル基板などを用いることにより、表裏の電磁ループパターン１０２Ａ，１０２Ｂの間隔も数十μｍの大きさにすることができる。読込みプローブ１００は、ＲＦパウダー粒子１１等に密着させて配置することができるので、上記のリーダ６２とＲＦパウダー粒子１１との間に強い磁界結合を実現することができる。
【００６０】
次に、図１４〜図１８を参照して、本発明に係る磁界結合装置（読込みプローブ）と読取り装置の第２の実施形態を説明する。
【００６１】
図１４は読込みプローブの表面の平面図、図１５は読込みプローブの誘電体基板の第１層基板の表面の図、図１６は第１層基板の裏面の表面側から見た透視図、図１７は読込みプローブの誘電体基板の第２層基板の表面の図、図１６は第２層基板の裏面の表面側から見た透視図を示している。
【００６２】
本実施形態に係る読込みプローブ２００の誘電体基板２０１は多層構造を有している。層数は任意であるが、この実施形態の説明では２層の例で説明する。すなわち、読込みプローブ２００の誘電体基板２０１は２層構造を有し、上側の第１層基板２０１ａと下側の第２基板２０１ｂとを備えている。
【００６３】
図１４は前述した図１１と同様な図である。図１４において、図１１で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付している。図１４で、１０３は第１の端子パターン、１０４は第２の端子パターン、１０５は同軸線路である。同軸線路１０５の中心導体１０５ａはワイヤ１０６で端子パターン１０３に接続され、外部導体１０５ｂはワイヤ１０７で端子パターン１０４に接続されている。この構成は、前述した第１実施形態の場合と同じである。
【００６４】
誘電体基板２０１は第１層基板２０１ａと第２層基板２０１ｂとから構成される。図１５〜図１８に示されるように、第１層基板２０１ａの表裏面の各々には電磁ループパターン２０２Ａ，２０２Ｂが形成され、さらに第２層基板２０１ｂの表裏面の各々には電磁ループパターン２０２Ｃ，２０２Ｄが形成されている。４つの電磁ループパターン２０２Ａ〜２０２Ｄは、一部を開いた円形リング形状であって、同心位置でかつ同径で作られている。電磁ループパターン２０２Ａ〜２０２Ｄは、隣接するもの同士で以下のごとく電気的につながっており、４重のヘリカルの読込みプローブ２００を形成する。
【００６５】
図１５に示されるように、誘電体基板２００の第１層基板２０１ａの表面には、電磁ループパターン２０２Ａと端子パターン１０３，１０４とが形成される。また誘電体基板２００には４つのスルーホール２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ，２０３ｄが形成されている。円形リング形状の電磁ループパターン２０２Ａの一端は端子パターン１０３に接続され、他端は第１のスルーホール２０３ａに接続されている。第４のスルーホール２０３ｄは端子パターン１０４に接続されている。
【００６６】
図１６に示すごとく、第１層基板２０１ａの裏面に形成された電磁ループパターン２０２Ｂの一端は第１のスルーホール２０３ａに接続され、残りの一端は第２のスルーホール２０３ｂに接続されている。
【００６７】
図１７に示すごとく、第２層基板２０１ｂの表面に形成された電磁ループパターン２０２Ｃの一端は第２のスルーホール２０３ｂに接続され、残りの一端は第３のスルーホール２０３ｃに接続されている。さらに図１８に示すごとく、第２層基板２０１ｂの裏面に形成された電磁ループパターン２０２Ｄの一端は第３のスルーホール２０３ｃに接続され、残りの一端は第４のスルーホール２０３ｄに接続されている。
【００６８】
上記のごとく構成される４つの電磁ループパターン２０２Ａ〜２０２Ｄは、４重のヘリカルの読込みプローブ２００を形成する。同軸線路１０５の中心導体から供給された高周波電力は、電磁ループパターン２０２Ａ，２０２Ｂ，２０２Ｃ，２０２Ｄの順序で伝送され、最後に第４のスルーホール２０２ｄおよび端子パターン１０４を経由して同軸線路１０５の外部導体に伝送される。こうして読込みプローブ２００で強い高周波電磁界を生成することができる。
【００６９】
次に図１９を参照して、本発明に係る磁界結合装置（読込みプローブ）と読取り装置の第３の実施形態を説明する。図１９は読込みプローブの表面の平面図であり、図１１と同様な図である。
【００７０】
図１９に示す本実施形態に係る読込みプローブ３００は、第１実施形態に係る読み込みプローブ１００の変形例である。従って図１９において、第１実施形態で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付している。
【００７１】
読込みプローブ３００の誘電体基板１０１の表面には電磁ループパターン１０２Ａが形成されている。また誘電体基板１０１の裏面側には前述した通りの電磁ループパターン１０２Ｂが形成されている。さらに読込みプローブ３００では、誘電体基板１０１の表面上に２つの第１の端子パターン１０３ａ，１０３ｂが形成されると共に、第２の端子パターン１０４はパターン形状を大型化しかつ線対称の形状で作られている。第２の端子パターン１０４は２ヶ所のスルーホール３０１，３０２を備えている。２つの第１の端子パターン１０３ａ，１０３ｂが形成されたのに伴って、電磁ループパターン１０３Ａの一方の端子との間には送受切替スイッチ３０３が配置される。この送受切替スイッチ３０３によって、電磁ループパターン１０３Ａの一方の端子は、２つの端子パターン１０３ａ，１０３ｂのうちのいずれかに接続されることになる。また誘電体基板１０１の裏面に形成された電磁ループパターン１０３ｂの出力側の端子パターン３０４は、上記の２ヶ所のスルーホール３０１，３０２を経由して第２の端子パターン１０４に接続されている。
【００７２】
上記の構成を有する読込みプローブ３００に対して、２本の同軸線路１０５−１，１０５−２が配置される。一方の同軸線路１０５−１の中心導体はワイヤ１０６で第１の端子パターン１０３ａに接続され、かつその外部導体はワイヤ１０７で第２の端子パターン１０４に接続される。また他方の同軸線路１０５−２の中心導体はワイヤ１０６で他の第１の端子パターン１０３ｂに接続され、かつその外部導体はワイヤ１０７で第２の端子パターン１０４に接続される。同軸線路１０５−１は送信用の同軸線路であり、同軸線路１０５−２は受信用の同軸線路である。第２の端子パターン１０４は、２本の同軸線路１０５−１，１０５−２にとって共通の接地用端子パターンになっている。
【００７３】
上記構成を有する読込みプローブ３００によれば、送受切替スイッチ３０３により、端子パターン１０３ａのいずれかを経由して送信用同軸線路１０５−１または受信用同軸線路１０５−２に接続することができる。送受切替スイッチ３０３は、半導体素子のスイッチング機能を利用して作られる。送受切替スイッチ３０３への切替えのための指令信号は外部回路から提供される。
【００７４】
次に図２０を参照して、本発明に係る磁界結合装置（読込みプローブ）と読取り装置の第４の実施形態を説明する。図２０は読込みプローブの表面の平面図であり、図１９と同じ図である。なお図２０において、前述した各実施形態で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付している。この実施形態に係る読込みプローブは、第３の実施形態に係る読込みプローブにおいて、電磁ループパターンの数を増した例である。
【００７５】
上記の読込みプローブ１００〜３００では、読込みプローブの電磁ループパターンと磁界結合回路要素（ＲＦパウダー粒子１１）とが図９および図１０に示すごとき所定の位置関係になったとき、両者の間で強い磁界結合を得ることができた。しかし、この条件を満たすためには、図１０に示すごとく磁界結合回路要素（ＲＦパウダー粒子１１）の位置を正確に特定することが必要である。
【００７６】
本実施形態に係る読込みプローブ４００では、誘電体基板１０１の表面に、電磁ループパターン１０２Ａ，１０２Ｂおよびこれに関連する第１の端子パターンと第２の端子パターンから成るユニット４０１を、例えば８個、アレイ状に配列させて設けるようにした。このような読込みプローブ４００に対して２本の同軸線路１０５−１，１０５−２が配置される。
【００７７】
誘電体基板１０１の表面に配列された８個の電磁ループパターン１０２Ａのユニット４０１では、それぞれ送受切替スイッチ３０３が配置されている。また８個の電磁ループパターン１０２Ａを設けたことに関連して、送信用の第１の端子パターン４０２および受信用の第１の端子パターン４０３と、第２の端子パターン４０４（端子パターン４０４ａ）とが、共通パターンとして誘電体基板１０１の表面上に形成されている。第１の端子パターン４０２は、図２０中、誘電体基板１０１の表面でその中央部の横方向に形成されている。第２の端子パターン４０３は、図２０中、誘電体基板１０１の表面でその上辺と下辺に沿って形成されている。第２の端子パターン４０４については、８個のユニット４０１の各々では、最終的に共通の端子パターン４０４につながる対応する第２の端子パターン４０４ａを備えている。端子パターン４０４と９個の端子パターン４０４ａとは誘電体基板１０１の裏面で接続されている。同軸線路については、送信用の同軸線路１０５−１と受信用の同軸線路１０５−２が配置されている。送信用同軸線路１０５−１の中心導体は端子パターン４０３に接続され、受信用同軸線路１０５−２の中心導体は端子パターン４０２に接続される。また２つの同軸線路１０５−１，１０５−２の各々の外部導体は、共通の第２の端子パターン４０４に接続される。
【００７８】
上記の読込みプローブ４００によれば、電磁ループパターン１０２Ａ（１０２Ｂ）を、誘電体基板１０１の面上で多数配置されることにより、磁界結合回路要素（ＲＦパウダー粒子１１等）の位置を正確に特定することなく、磁界結合の作用を生じさせることができる。
【００７９】
８個の電磁ループパターン１０２Ａを備えた読込みプローブ４００では、それぞれの送受切替スイッチ３０３は、磁界結合回路要素に高周波電磁界を与える場合には送信側に切り替えられ、また磁界結合回路要素からの高周波電磁界を受けるときには受信側に切り替えられるように使用される。読込みプローブ４００に設けた８個の電磁ループパターン１０２Ａを、以上のごとくいずれかに切り替えることにより、アレイ状に並べた電磁ループパターンのうちの１つの電磁ループパターンが発する高周波電磁界が他の電磁ループパターンに受信されるのを阻止することができる。
【００８０】
図２１は、本発明に係る磁界結合装置（読込みプローブ）と読取り装置の第５の実施形態を説明する。図２１は読込みプローブの表面の平面図であり、図２０と同様な図である。本実施形態に係る読込みプローブは、第１および第４の実施形態の変形例である。この実施形態に係る読込みプローブ５００では、誘電体基板１０１の表面上に６個の電磁ループパターン１０２Ａが形成される。また誘電体基板１０１の裏面には、６個の電磁ループパターン１０２Ａのそれぞれに対応して６個の電磁ループパターン１０２Ｂが形成されている。誘電体基板の表面において、列５０１に並ぶ３個の電磁ループパターン１０２Ａに対して、列５０２に並ぶ電磁ループパターン１０２Ａがそれらの間に位置するように交互に位置をずらせて配列させる。このように、本実施形態に係る読込みプローブ５００によれば、誘電体基板の表面に配置される複数の電磁ループパターン１０２Ａの間隔を狭くし、列５０１等の方向にて検査できない隙間を生じないようにすると共に、６個の電磁ループパターン１０５Ａの各々に同軸線路１０５を設けるようにした点に特徴がある。図２１において、第１および第４の実施形態で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８１】
上記の読込みプローブ５００によれば、隣接する電磁ループパターンの間の間隔を十分に狭くすることができるので、磁界結合回路要素（ＲＦパウダー粒子１１等）との磁界結合を容易にかつ確実に作ることができる。
【００８２】
次に、シート状のＲＦパウダー含有基体１０を例えば１万円札とし、この１万円札から情報を読み取るリーダ（読取り装置）の他の実施形態を説明する。この実施形態に係るリーダに設けられる読込みプローブ（磁界結合装置）は伝送線路型プローブである。
【００８３】
図２２は１万円札の正面図を簡略して示す。１万円札６０１において、例えばその短辺に平行に一列に複数（例えば１４個）のＲＦパウダー粒子（磁界結合回路要素）６０２を配置している。１４個のＲＦパウダー粒子６０２は、例えば印刷インクに混入され、印刷によって１万円札６０１の表面に付加される。１４個のＲＦパウダー粒子６０２は、４つのセクタ６０３Ａ，６０３Ｂ，６０３Ｃ，６０３Ｄに散らばせて配置されている。１４個のＲＦパウダー粒子６０２のそれぞれのタンク回路には１０種の共振周波数のいずれか１つの周波数が設定されている。１０種の共振周波数としては、例えば、１．０ＧＨｚ、１．５ＧＨｚ、２．０ＧＨｚ、２．５ＧＨｚ、３．０ＧＨｚ、３．５ＧＨｚ、４．０ＧＨｚ、４．５ＧＨｚ、５．０ＧＨｚ、５．５ＧＨｚである。なお、セクタの数や形状は上記に限定されない。印刷インクで文字等が表示された領域であってもよい。
【００８４】
上記の１万円札６０１の情報読取りの検査では、１万円札６０１に付加された複数のＲＦパウダー粒子６０２の各々の共振周波数の組合せに基づいて、当該１万円札６０１に係るＩＤ情報を取得する。
【００８５】
図２３は、１万円札６０１に付加された複数のＲＦパウダー粒子６０２の周波数情報を読取るリーダを示す。リーダ６０４は、誘電体基板による板状の形状を有し、その一方の表面に４つの伝送線路セクタモニタ６０５Ａ，６０５Ｂ，６０５Ｃ，６０５Ｄが一列状に形成されている。４つの伝送線路セクタモニタ６０５Ａ〜６０５Ｄは、それぞれ、１万円札６０１の上記の４つのセクタ６０３Ａ〜６０３Ｄに対応している。各伝送線路セクタモニタ６０５Ａ〜６０５Ｄは、伝送線路パターン６０６とその両側の接地パターン６０７とから形成される。リーダ６０４において、給電用電気回路等の図示は省略されている。各伝送線路セクタモニタ６０５Ａ〜６０５Ｄは伝送線路パターン６０６に所定の高周波電流を供給されることにより、伝送線路パターン６０６の直線部の周りに磁界が作られる。この磁界は、リーダ６０４の表面の箇所では当該表面に対してほぼ直角になるように生成される。また４つの伝送線路セクタモニタ６０５Ａ〜６０５Ｄのそれぞれの伝送線路パターン６０６に給電される高周波電流の周波数は、モニタしようとする紙幣に付加されたＲＦパウダー粒子１１の共振周波数に配慮して適宜に切り替えられ、共振感応を生じさせるための高周波電磁界の周波数は切り替えられる。
【００８６】
上記構成を有するリーダ６０４に対して、図２３に示すごとくリーダ６０４の表面に平行になるようにかつ１万円札６０１を移動させる。リーダ６０４に設けられた４つの伝送線路セクタモニタ６０５Ａ〜６０５Ｄの各々は、１万円札６０１における対応するセクタ６０３Ａ〜６０３Ｄ内の１４個のＲＦパウダー粒子６０２をモニタし、各ＲＦパウダー粒子６０２のタンク回路に感応し、当該ＲＦパウダー粒子の周波数情報を読み取る。
【００８７】
上記のリーダ６０４によって読み取られる１万円札６０１の情報は、当該１万円札６０１に付加された１４個のＲＦパウダー粒子６０２のそれぞれの共振周波数に係る周波数情報である。こうして読み取られた１４個のＲＦパウダー粒子６０２の各周波数情報の組合せに基づいて符号化データを作成することができる。この符号化データに基づいて上記１万円札６０１を識別しモニタすることができる。
【００８８】
上記のリーダ６０４は、誘電体基板の一方の面に伝送線路セクタモニタを設けるようにした片面のリーダである。このリーダ６０４について、図２４に各種の変形例を示す。なお図２４の（Ａ）は上記のリーダ６０４を示している。図２４において、（Ｂ）は、前述にしたリーダ６０４の基板裏面の全面に接地導体６０８を付設した構成を有する。この構成によれば、磁界結合が強化される。また（Ｃ）は上記リーダ６０４を２枚用意し、伝送線路セクタモニタが形成された面を対向させるようにして、２枚のリーダ６０４を隙間６０９をあけて対向させる構造を有している。上記の１万円札６０１は隙間６０９の箇所を通過させられる。この構成によれば、さらに磁界結合度が高くなる。（Ｄ）は、（Ｃ）に示した構成において、２枚のリーダ６０４の各基板裏面の全面に接地導体６０８を付設した構成を有している。
【００８９】
以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明に係る磁界結合回路要素の磁界結合装置等は、偽造紙幣等の防止に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】ＲＦパウダー含有基体の断面斜視図である。
【図２】ＲＦパウダー含有基体中に含まれる１つのＲＦパウダー粒子の一例を示す斜視図である。
【図３】ＲＦパウダー粒子の平面図である。
【図４】図３におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図３におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】ＲＦパウダー含有基体を検査するための装置構成を示す構成図である。
【図７】リーダがＲＦパウダー含有基体を検査するときの高周波電磁界による磁界結合の状態を示す側面図である。
【図８】１つのＲＦパウダー粒子の存在場所でのリーダとの高周波電磁界の送受関係を示す図である。
【図９】本発明に係る磁界結合装置（読込みプローブ）と読取り装置（リーダ）の第１の実施形態を示し、読込みプローブの斜視図である。
【図１０】第１実施形態に係る読込みプローブの要部の縦断面図である。
【図１１】第１実施形態に係る読込みプローブの表面の平面図である。
【図１２】第１実施形態に係る読込みプローブの誘電体基板の表面を示す拡大図である。
【図１３】第１実施形態に係る読込みプローブの誘電体基板の裏面について表側が見た拡大透視図である。
【図１４】本発明に係る磁界結合装置（読込みプローブ）と読取り装置（リーダ）の第２の実施形態を示し、読込みプローブの平面図である。
【図１５】第２実施形態に係る読込みプローブの第１層基板の表面の平面図である。
【図１６】第２実施形態に係る読込みプローブの第１層基板の裏面についての表側から見た透視図である。
【図１７】第２実施形態に係る読込みプローブの第２層基板の表面の平面図である。
【図１８】第２実施形態に係る読込みプローブの第２層基板の裏面についての表側から見た透視図である。
【図１９】本発明に係る磁界結合装置（読込みプローブ）と読取り装置（リーダ）の第３の実施形態を示し、読込みプローブの平面図である。
【図２０】本発明に係る磁界結合装置（読込みプローブ）と読取り装置（リーダ）の第４の実施形態を示し、読込みプローブの平面図である。
【図２１】本発明に係る磁界結合装置（読込みプローブ）と読取り装置（リーダ）の第５の実施形態を示し、読込みプローブの平面図である。
【図２２】複数個のＲＦパウダー粒子を付加した１万円札の正面図である。
【図２３】本発明に係る磁界結合装置（読込みプローブ）と読取り装置（リーダ）の他の実施形態を示し、リーダの斜視図である。
【図２４】他の実施形態に係るリーダの変形例を示す図である。
【図２５】従来の非接触ＩＣカードの読取り装置の例を示す斜視図である。
【図２６】従来の非接触ＩＣカードの構成を示す拡大斜視図である。
【符号の説明】
【００９２】
１０ ＲＦパウダー含有基体（紙幣等）
１１，１２，１３ ＲＦパウダー粒子
２１ ＲＦパウダー粒子
２２ 基板
２３ 絶縁層
２４ コイル
２５ コンデンサ（キャパシタ）
２７ 絶縁膜
３１ タンク回路
６２ リーダ
６３ 読込みプローブ
１００ 読込みプローブ
１０１ 誘電体基板
１０２Ａ，１０２Ｂ 電磁ループパターン
１０５ 同軸線路
２００〜５００ 読込みプローブ
６０２ ＲＦパウダー粒子
６０３Ａ〜６０３Ｄ セクタ
６０４ リーダ
６０５ａ〜６０５Ｄ 伝送線路セクタモニタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンク回路と共振させるための高周波電磁界を生成させるループアンテナを備えた磁界結合装置であって、
前記ループアンテナは、
誘電体基板と、
前記誘電体基板の表面に形成された第１ループアンテナと、
前記誘電体基板の裏面で前記第１ループアンテナと同じ位置に形成されかつ前記第１ループアンテナと同じ径を有する第２ループアンテナと、
前記第１ループアンテナと前記第２ループアンテナを直列的に接続する接続部と、から成る、
ことを特徴とする磁界結合装置。
【請求項２】
前記誘電体基板の前記表面に、給電線路の信号線導体が接続される第１の端子パターンと、前記給電線路の接地導体が接続される第２の端子パターンとが形成され、
さらに、前記第１の端子パターンは前記第１ループアンテナの入力端に接続され、前記第２の端子パターンはスルーホールを介して前記第２ループアンテナの出力端に接続される、
ことを特徴とする請求項１記載の磁界結合装置。
【請求項３】
前記第１ループアンテナと前記第２ループアンテナはヘリカル構造を有することを特徴とする請求項１または２記載の磁界結合装置。
【請求項４】
前記第１ループアンテナと前記第２ループアンテナから成るアンテナユニットを、前記誘電体基板の前記表面上で複数配列したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁界結合装置。
【請求項５】
複数の前記アンテナユニットは、前記誘電体基板の前記表面上で、列方向における各アンテナユニットによるモニタ領域が隙間なく設定されるように配列されていることを特徴とする請求項４記載の磁界結合装置。
【請求項６】
前記第１ループアンテナおよび前記第２ループアンテナの径は、前記タンク回路の磁界結合コイルの径とほぼ同一であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の磁界結合装置。
【請求項７】
タンク回路と共振させるための高周波電磁界を生成させるループアンテナを備えた磁界結合装置であって、
前記ループアンテナは、
第１層基板と第２層基板を有する２層構造の誘電体基板と、
第１層基板の表面に形成された第１ループアンテナと、
前記第１層基板の裏面に形成された第２ループアンテナと、
前記第２層基板の表面に形成された第３ループアンテナと、
前記第２層基板の裏面に形成された第４ループアンテナと、
第１から第４の４つの前記ループアンテナを直列的に接続する接続部と、から成り、
第１から第４の４つの前記ループアンテナは重なるように同じ位置に配置され、かつ同じ径を有する、
ことを特徴とする磁界結合装置。
【請求項８】
前記誘電体基板の前記第１層基板の前記表面に、給電線路の信号線導体が接続される第１の端子パターンと、前記給電線路の接地導体が接続される第２の端子パターンとが形成され、
さらに、前記第１の端子パターンは前記第１ループアンテナの入力端に接続され、前記第２の端子パターンはスルーホールを介して前記第４ループアンテナの出力端に接続される、
ことを特徴とする請求項７記載の磁界結合装置。
【請求項９】
第１から第４の４つの前記ループアンテナはヘリカル構造を有することを特徴とする請求項７または８記載の磁界結合装置。
【請求項１０】
前記誘電体基板の前記表面に、送信用給電線路の信号線導体が接続される送信用第１の端子パターンと、受信用給電線路の信号線導体が接続される受信用第１の端子パターンと、前記送信用給電線路の接地導体および前記受信用給電線路の接地導体が接続される第２の端子パターンとが形成され、
さらに、前記送信用第１の端子パターンおよび前記受信用第１の端子パターンのいずれかは切替えスイッチを介して前記第１ループアンテナの入力端に接続され、前記第２の端子パターンはスルーホールを介して前記第２ループアンテナの出力端に接続される、
ことを特徴とする請求項１記載の磁界結合装置。
【請求項１１】
複数のセクタが設定されかつ前記セクタごとに複数の磁界結合回路要素が付加されたシート状部材に対して、前記複数の磁界結合回路要素の各々に設けられた各タンク回路に共振感応するための高周波電磁界を生成する手段を備えた磁界結合装置であって、
平板状の誘電体基板の表面に列状に配列された複数の伝送線路セクタモニタを有し、
前記複数の伝送線路セクタモニタの各々は、前記誘電体基板の表面に形成された伝送線路パターンと接地パターンを備える、
ことを特徴とする磁界結合装置。
【請求項１２】
前記シート状部材は紙幣であることを特徴とする請求項１１記載の磁界結合装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載された磁界結合装置を読込みプローブとして備え、前記読込みプローブによる共振作用に基づいて、磁界結合回路要素を付加されたモニタ対象物から周波数情報を読み取ることを特徴とする読取り装置。
【請求項１】
タンク回路と共振させるための高周波電磁界を生成させるループアンテナを備えた磁界結合装置であって、
前記ループアンテナは、
誘電体基板と、
前記誘電体基板の表面に形成された第１ループアンテナと、
前記誘電体基板の裏面で前記第１ループアンテナと同じ位置に形成されかつ前記第１ループアンテナと同じ径を有する第２ループアンテナと、
前記第１ループアンテナと前記第２ループアンテナを直列的に接続する接続部と、から成る、
ことを特徴とする磁界結合装置。
【請求項２】
前記誘電体基板の前記表面に、給電線路の信号線導体が接続される第１の端子パターンと、前記給電線路の接地導体が接続される第２の端子パターンとが形成され、
さらに、前記第１の端子パターンは前記第１ループアンテナの入力端に接続され、前記第２の端子パターンはスルーホールを介して前記第２ループアンテナの出力端に接続される、
ことを特徴とする請求項１記載の磁界結合装置。
【請求項３】
前記第１ループアンテナと前記第２ループアンテナはヘリカル構造を有することを特徴とする請求項１または２記載の磁界結合装置。
【請求項４】
前記第１ループアンテナと前記第２ループアンテナから成るアンテナユニットを、前記誘電体基板の前記表面上で複数配列したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁界結合装置。
【請求項５】
複数の前記アンテナユニットは、前記誘電体基板の前記表面上で、列方向における各アンテナユニットによるモニタ領域が隙間なく設定されるように配列されていることを特徴とする請求項４記載の磁界結合装置。
【請求項６】
前記第１ループアンテナおよび前記第２ループアンテナの径は、前記タンク回路の磁界結合コイルの径とほぼ同一であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の磁界結合装置。
【請求項７】
タンク回路と共振させるための高周波電磁界を生成させるループアンテナを備えた磁界結合装置であって、
前記ループアンテナは、
第１層基板と第２層基板を有する２層構造の誘電体基板と、
第１層基板の表面に形成された第１ループアンテナと、
前記第１層基板の裏面に形成された第２ループアンテナと、
前記第２層基板の表面に形成された第３ループアンテナと、
前記第２層基板の裏面に形成された第４ループアンテナと、
第１から第４の４つの前記ループアンテナを直列的に接続する接続部と、から成り、
第１から第４の４つの前記ループアンテナは重なるように同じ位置に配置され、かつ同じ径を有する、
ことを特徴とする磁界結合装置。
【請求項８】
前記誘電体基板の前記第１層基板の前記表面に、給電線路の信号線導体が接続される第１の端子パターンと、前記給電線路の接地導体が接続される第２の端子パターンとが形成され、
さらに、前記第１の端子パターンは前記第１ループアンテナの入力端に接続され、前記第２の端子パターンはスルーホールを介して前記第４ループアンテナの出力端に接続される、
ことを特徴とする請求項７記載の磁界結合装置。
【請求項９】
第１から第４の４つの前記ループアンテナはヘリカル構造を有することを特徴とする請求項７または８記載の磁界結合装置。
【請求項１０】
前記誘電体基板の前記表面に、送信用給電線路の信号線導体が接続される送信用第１の端子パターンと、受信用給電線路の信号線導体が接続される受信用第１の端子パターンと、前記送信用給電線路の接地導体および前記受信用給電線路の接地導体が接続される第２の端子パターンとが形成され、
さらに、前記送信用第１の端子パターンおよび前記受信用第１の端子パターンのいずれかは切替えスイッチを介して前記第１ループアンテナの入力端に接続され、前記第２の端子パターンはスルーホールを介して前記第２ループアンテナの出力端に接続される、
ことを特徴とする請求項１記載の磁界結合装置。
【請求項１１】
複数のセクタが設定されかつ前記セクタごとに複数の磁界結合回路要素が付加されたシート状部材に対して、前記複数の磁界結合回路要素の各々に設けられた各タンク回路に共振感応するための高周波電磁界を生成する手段を備えた磁界結合装置であって、
平板状の誘電体基板の表面に列状に配列された複数の伝送線路セクタモニタを有し、
前記複数の伝送線路セクタモニタの各々は、前記誘電体基板の表面に形成された伝送線路パターンと接地パターンを備える、
ことを特徴とする磁界結合装置。
【請求項１２】
前記シート状部材は紙幣であることを特徴とする請求項１１記載の磁界結合装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載された磁界結合装置を読込みプローブとして備え、前記読込みプローブによる共振作用に基づいて、磁界結合回路要素を付加されたモニタ対象物から周波数情報を読み取ることを特徴とする読取り装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２００８−１３６０１９（Ｐ２００８−１３６０１９Ａ）
【公開日】平成２０年６月１２日（２００８．６．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３２１０９６（Ｐ２００６−３２１０９６）
【出願日】平成１８年１１月２９日（２００６．１１．２９）
【出願人】（３０５０５４８５４）株式会社フィルテック (45)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月１２日（２００８．６．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月２９日（２００６．１１．２９）
【出願人】（３０５０５４８５４）株式会社フィルテック (45)
【Ｆターム（参考）】
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