非接触ＩＣラベル及び情報識別システム
【課題】データの読み取りの効率を向上し、データ読取装置の薄型化及びコスト低減を図ることが可能な非接触ＩＣラベル及び情報識別システムを提供する
【解決手段】磁性シート１１と、磁性シート１１の一方の面側に配置された第１アンテナ部１４及び第２アンテナ部１５と、第１アンテナ部１４及び第２アンテナ部１５に接続されるＩＣチップ１６とを備えた非接触ＩＣラベル２において、第１アンテナ部１４と第２アンテナ部１５とが、回転方向を同じくした円偏波で動作することを特徴とする。
【解決手段】磁性シート１１と、磁性シート１１の一方の面側に配置された第１アンテナ部１４及び第２アンテナ部１５と、第１アンテナ部１４及び第２アンテナ部１５に接続されるＩＣチップ１６とを備えた非接触ＩＣラベル２において、第１アンテナ部１４と第２アンテナ部１５とが、回転方向を同じくした円偏波で動作することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＵＨＦ帯及びＳＨＦ帯で用いられる非接触ＩＣラベル及び情報識別システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＲＦＩＤタグ（非接触ＩＣラベル）とリーダ（データ読取装置）等との間で、無線通信による情報のやりとりが行われている。しかし、このＲＦＩＤタグを金属製の被接着体に取り付けたときには通信性能が低下してしまうので、この問題点を解決するために、様々なＲＦＩＤタグの構成が検討されている。
例えば、１３．５６ＭＨｚ帯の電波を用いる電磁誘導方式のＲＦＩＤタグでは、アンテナと被接着体の間に高透磁率の磁性体（磁性シート）を設け、アンテナと被接着体との間にロスの少ない磁束のルートを確保することで、金属製の被接着体に取り付けても通信性能を維持できるＲＦＩＤタグを実現している。
【０００３】
また、ＵＨＦ帯及びＳＨＦ帯で用いられる電波方式のＲＦＩＤタグでは、アンテナと被接着体との間に誘電体また空気層を設けることで、アンテナと被接着体との隙間を確保し、被接着体の影響を抑える方法が一般的に用いられており、また、特許文献１にはアンテナと被接着体との間に磁性体を設ける構成も開示されている。
【０００４】
現在、上記のＵＨＦ帯及びＳＨＦ帯で用いられる電波方式のＲＦＩＤタグは、その多くが直線偏波で動作する。このため、ＲＦＩＤタグのＩＤデータを読み取る際には、データ読取装置を接近させる角度によって、データ読み取りの距離及び速度に差異が出てしまう。従って、現在は、円偏波で動作するパッチアンテナを用いたデータ読取装置を採用することによって、データ読み取り時の角度依存性を低減しており、読み取り効率を高め、利便性を向上している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３０９８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の円偏波で動作するパッチアンテナの構造は立体的であり、また高価である。このため、データ読み取りの効率を維持したままデータ読取装置の薄型化及びコスト低減は困難であった。
【０００７】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、データ読み取りの効率を向上すると共に、データ読取装置の薄型化及びコスト低減を図ることが可能な非接触ＩＣラベル及び情報識別システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用している。
即ち、本発明に係る非接触ＩＣラベルは、磁性シートと、前記磁性シートの一方の面側に配置された複数のアンテナ部と、前記複数のアンテナ部に接続されるＩＣチップとを備えた非接触ＩＣラベルにおいて、前記複数のアンテナ部のうち少なくとも一対が、回転方向を同じくした円偏波で動作することを特徴とする。
【０００９】
上記複数のアンテナ部のうち少なくとも一対がアレイアンテナとして働き、各々のアンテナ部からの円偏波の電波が空中で合成される。合成後の電波も各々のアンテナ部から円偏波と同じ回転方向を有する円偏波となるため、この電波に指向性はなく、データ読み取りの際の角度依存性を非接触ＩＣラベル側で低減できる。
【００１０】
また、本発明に係る非接触ＩＣラベルは、前記複数のアンテナ部として、第１アンテナ部と第２アンテナ部とを備え、これら第１アンテナ部と第２アンテナ部とが回転方向を同じくした円偏波で動作することが好ましい。
【００１１】
第１アンテナ部と第２アンテナ部とによる回転方向を同じくした円偏波の電波から、空中合成によって一つの円偏波の電波が生成される。この電波に指向性はないため、データ読み取りの際の角度依存性を非接触ＩＣラベル側で低減でき、データ読み取りの効率をさらに向上できる。
【００１２】
さらに、前記第１アンテナ部と前記第２アンテナ部とが、前記磁性シートの一方の面側において、前記ＩＣチップとの接続箇所からそれぞれ異なる方向に延在していてもよい。
【００１３】
前記第１アンテナ部と前記第２アンテナ部とを、ＩＣチップの接続箇所からそれぞれ異なる方向、即ち、磁性シートの一方の面側の対角位置に配置することによって、容易に回転方向を同じくした円偏波で動作するように設けることができる。従って、空中合成によって指向性のない一つの円偏波の電波が生成され、データ読み取りの際の角度依存性を非接触ＩＣラベル側で確実に低減でき、データ読み取りの効率を向上できる。
【００１４】
また、本発明に係る情報識別システムは、上記の非接触ＩＣラベルと、直線偏波によって動作し、前記非接触ＩＣラベルへ電波を発信するデータ読取装置とを備えることを特徴とする。
【００１５】
データ読取装置から発信された電波によって、非接触ＩＣラベルが作動され、データ読取装置へ円偏波の電波が返信される。このため、データ読取装置へ返信された電波には指向性はなく、データ読取装置に直線偏波で動作されるものを用いても、データ読み取りの効率を低下させることがない。従って、データ読取装置の薄型化及びコスト低減を達成することが可能となる。
【００１６】
さらに、本発明に係る情報識別システムは、上記の非接触ＩＣラベルと、円偏波によって動作し、前記非接触ＩＣラベルへ電波を発信するデータ読取装置とを備えていてもよい。
【００１７】
データ読取装置から発信された電波によって、非接触ＩＣラベルが作動され、データ読取装置へ円偏波の電波を返信する。このため、データ読取装置へ返信された電波には指向性はないが、データ読取装置においても円偏波で動作するものを用いることによって、データの読み取りの効率をさらに向上することが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
上記アンテナ部が円偏波で動作することによって、非接触ＩＣラベル側でデータ読み取りの際の角度依存性を低減できるため、データ読み取りの効率を向上でき、また、データ読取装置の薄型化及びコスト低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る情報識別システムを模式的に示す側面図である。
【図２】非接触ＩＣラベルを模式的に示す平面図であって、（ａ）は、第１アンテナエレメント及び第２アンテナエレメントの配置を配置Ａとした図であり、（ｂ）は配置Ｂとした図である。
【図３】磁性シートの構造を模式的に示す側面図である。
【図４】非接触ＩＣラベルとデータ読取装置を用いた実験の様子を模式的に示す図である。
【図５】磁性シートの厚さが１００μｍである場合の非接触ＩＣラベルとデータ読取装置との間の通信距離を測定した実験の結果を示すグラフである。
【図６】磁性シートの厚さが２５０μｍである場合の非接触ＩＣラベルとデータ読取装置との間の通信距離を測定した実験の結果を示すグラフである。
【図７】第１アンテナエレメント及び第２アンテナエレメントにおける電界の様子を解析によって示した図であって、（ａ）から（ｄ）は、電界の経時変化を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図１から図３を参照して、本発明の実施形態に係る情報識別システム１について説明する。
情報識別システム１は、ＩＤ情報を有する非接触ＩＣラベル２と、ＩＤ情報を読み取るデータ読取装置Ｒとを備えており、このデータ読取装置Ｒから電波を発信し、非接触ＩＣラベル２を作動させた後、非接触ＩＣラベル２より返信される電波をデータ読取装置Ｒで受信することによって、ＩＤ情報を読み出す。
【００２１】
データ読取装置Ｒは、直線偏波のアンテナを有する電波送受信装置である。
【００２２】
非接触ＩＣラベル２は、磁性シート１１と磁性シート１１の一方の面側に設けられた通信部１２とを有している。
【００２３】
磁性シート１１は、磁性粒子、または磁性フレークとプラスチックまたはゴムとによる複合材等の公知の材料からなる部材であり、矩形状をなしている。
以下、磁性シート１１の短手方向を第１の方向Ｄと称し、長手方向を第２の方向Ｅと称する。
【００２４】
そして、この磁性シート１１の構造は、図３に示すように、複数の薄い円盤状の磁性合金が磁性シート１１の厚さ方向（図３のＺ方向）に互いに重なるように、その外周面を第１の方向Ｄ（図３のＸ方向）と第２の方向Ｅ（図３のＹ方向）に向けた状態で配置されている。
【００２５】
このような構造によって、この磁性シート１１においては、Ｘ方向及びＹ方向へは磁束（磁界）が透過するが、電界の透過は少ない。一方、Ｚ方向へは磁束（磁界）の透過は少ないが、電界は透過する。従って、磁性シート１１は電界と磁界とに対して異方性を有しており、即ち、この磁性シート１１の物性値は、誘電率と透磁率との二つの主たるパラメータによって決定される。
【００２６】
通信部１２は、データ読取装置Ｒとの間で電波の送受信を行うものであり、外形は矩形状をなし、外形寸法は磁性シート１１よりも小さく設定されている。
【００２７】
また、この通信部１２は、図示しない基材１３と、この基材１３の一方の面側に一体に設けられた第１アンテナ部１４、第２アンテナ部１５及びＩＣチップ１６と、これら第１アンテナ部１４、第２アンテナ部１５及びＩＣチップ１６とを接続する回路部１７とを有する。そして、これら全てを覆うように磁性シート１１の一方の面側が接着されている。 このとき、磁性シート１１と通信部１２とは、これらの中心を一致させて磁性シート１１の一方の面側に通信部１２が配置されている。
【００２８】
基材１３は、ＰＥＴ等の樹脂からなるフィルム状の部材である。
【００２９】
第１アンテナ部１４は、データ読取装置Ｒとの間で電波の送受信を行うものであり、第１接続パッド２１と、この第１接続パッド２１に電気的に接続される第１アンテナエレメント２３とを有している。
【００３０】
第１接続パッド２１は磁性シート１１の厚さ方向から見て正方形状をなす部材であり、基材１３の一方の面側に銀ペーストインキを印刷することによって基材１３と一体に設けられ、基材１３の中心近傍において回路部１７に電気的に接続されている。
【００３１】
また、図２（ａ）に示すように、この第１アンテナエレメント２３は第１接続パッド２１に連続するように、この第１接続パッド２１に電気的に接続されている。そして、基材１３の他方の面側から見た場合、第１アンテナエレメント２３は、第１の方向一方側Ｄ１（図２の紙面上側）、及び第２の方向一方側Ｅ１（図２の紙面左側）に向かって延在する矩形状をなすアルミニウムの薄膜等よりなる部材である。
【００３２】
第２アンテナ部１５は、第１アンテナ部１４と同様に、データ読み取り装置との間で電波の送受信を行うものであり、第２接続パッド２２と第２アンテナエレメント２４とを有している。そして、第２接続パッド２２は、磁性シート１１の厚さ方向から見て正方形状をなす部材であり、基材１３の一方の面側に銀ペーストインキを印刷することによって基材１３と一体に設けられ、基材１３の中心近傍において回路部１７に電気的に接続されている。
【００３３】
第２アンテナエレメント２４は第２接続パッド２２に連続するようにこの第２接続パッド２２に電気的に接続され、基材１３の他方の面側から見た場合、第１の方向他方側Ｄ２（図２の紙面下側）、及び第２の方向他方側Ｅ２（図２の紙面右側）に向かって延在する矩形状をなすアルミニウムの薄膜等よりなる部材である。
【００３４】
従って、第１アンテナ部１４と第２アンテナ部１５とは、基材１３の一方の面側に回路部１７を挟んで対角位置に配置されていることとなる。
【００３５】
なお、図２（ｂ）には、第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４の延在方向が、上記の図２（ａ）とは逆になる場合を示している。即ち、基材１３の他方の面側から見た場合、第１アンテナエレメント２３は基材１３の中心近傍から第１の方向一方側Ｄ１（図２の紙面上側）、及び第２の方向他方側Ｅ２（図２の紙面右側）に向かって延在し、また、第２アンテナエレメント２４は基材１３の中心近傍から第１の方向他方側Ｄ２（図２の紙面下側）、及び第２の方向一方側Ｅ１（図２の紙面左側）に向かって延在している。
【００３６】
ここで、図２（ａ）に示す第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４の配置を「配置Ａ」と称し、図２（ｂ）に示す配置を「配置Ｂ」と称する。
【００３７】
ＩＣチップ１６は、基材１３の一方の面側に配置されていると共に、不図示の電気接点から電波方式により電波のエネルギーを供給することで、記憶された情報をこの電気接点から外部に電波として伝達させる公知の電子部品である。また、ＩＣチップ１６は、上記電気接点に電気的に接続される回路部１７を介して、第１接続パッド２１及び第２接続パッド２２、即ち、第１アンテナ部１４及び第２アンテナ部１５に接続されている。
【００３８】
回路部１７は、所定の形状に蛇行させた配線により形成されており、その外形は、第１の方向Ｄを短手方向とし、第２の方向Ｅを長手方向とした略矩形状をなしている。
【００３９】
また、回路部１７は、ＩＣチップ１６の内部インピーダンスと、第１アンテナ部１４及び第２アンテナ部１５のアンテナインピーダンスを整合させるためのインダクタンス値、及び抵抗値で構成されたインピーダンス整合回路となっている。そして、この回路部１７は、第１アンテナ部１４と第２アンテナ部１５とによって第１の方向Ｄに挟まれるように配置され、回路部１７の第２の方向一方側Ｅ１の端部おいてＩＣチップ１６の不図示の電気接点に電気的に接続されている。
【００４０】
さらに、回路部１７は、第１接続パッド２１、第２接続パッド２２と同様に、基材１３の一方の面側に銀ペーストインキを印刷することによって基材１３と一体に設けられるものである。
【００４１】
以上のような情報識別システム１によれば、非接触ＩＣラベル２が、基材１３に銀ペーストインキが印刷されることで、第１アンテナ部１４及び第２アンテナ部１５と回路部１７とがいわゆる薄型のダイポールアンテナの構造を形成する。また、磁性シート１１が設けられることによって、データ読取装置Ｒとの間で電波の送受信を行いＩＣチップ１６の情報を読み出すことが可能となる。
【００４２】
ここで、配置Ａの場合では、第１接続パッド２１から第１アンテナエレメント２３へ伝達した電流は、磁性シート１１の一方の面側から見た場合に左回りに回転する円偏波、即ち、左旋円偏波となって、第１アンテナエレメント２３内を伝播する。同様に、第２アンテナエレメント２４内においても左旋円偏波が伝播する。
【００４３】
一方、配置Ｂの場合では、第１接続パッド２１から第１アンテナエレメント２３へ伝達した電流は、磁性シート１１の一方の面側から見た場合に右回りに回転する円偏波、即ち、右旋円偏波となって、第１アンテナエレメント２３内を伝播する。同様に、第２アンテナエレメント２４内においても右旋円偏波が伝播する。
【００４４】
なお、円偏波とは、垂直偏波と水平偏波とが位相が９０°ずれた状態で合成されたものであり、偏波面が回転しながら伝播する。
【００４５】
ここで、円偏波の回転方向は、回路部１７と第１アンテナ部１４及び第２アンテナ部１５との接続部、即ち、第１接続パッド２１及び第２接続パッド２２が配置される位置を基点とした第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４の延在方向によって決定されるものである。
【００４６】
このように、第１アンテナ部１４及び第２アンテナ部１５において生成された円偏波は、第１アンテナ部１４及び第２アンテナ部１５がアレイアンテナとして働き、各々からの円偏波が空中合成される。そしてこの合成された円偏波についても、各々の円偏波と同じ回転方向を有する円偏波の電波となるため、この電波に指向性はなく、非接触ＩＣラベル２側でデータ読み取り時の角度依存性を低減できる。
【００４７】
本実施形態に係る情報識別システム１においては、円偏波で動作する非接触ＩＣラベル２によって、この非接触ＩＣラベル２側でデータ読取時の角度依存性を低減できる。従って、データの読み取り効率を向上でき、また、データ読取装置Ｒにパッチアンテナを採用せず直線偏波で動作するものを使用することが可能となり、データ読取装置Ｒの薄型化及びコスト低減が達成できる。
【００４８】
さらに、第１アンテナ部１４及び第２アンテナ部１５が配置Ａの場合には、電流は左旋円偏波となっているため、データ読取装置Ｒに左旋円偏波で動作するものを用いることによって、データ読み取り効率をさらに向上できる。一方、配置Ｂの場合には右旋円偏波で動作するものを用いることによって、さらなるデータ読み取り効率の向上を達成できる。
【００４９】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳細を説明したが、具体的な構成は本実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更等も含まれる。
例えば、本実施形態においては、第１接続パッド２１、第２接続パッド２２及び回路部１７は、基材１３に銀ペーストインキを印刷することによって基材１３に一体に設けられているが、アルミまたは銅等の薄膜をエッチングすることによって、基材１３表面にこれらを形成してもよい。
【００５０】
また、第１アンテナエレメント２３、第２アンテナエレメント２４の形状は本実施形態のものに限定されず、例えば、磁性シート１１の厚さ方向から見た際に、円形状、楕円形状、多角形状等をなしていてもよい。さらに、第１アンテナエレメント２３、第２アンテナエレメント２４形状が互いに異なっていてもよい。
【００５１】
そして、第１アンテナ部１４、第２アンテナ部１５は、第１の方向Ｄ、又は第２の方向Ｅの互いに異なる方向に配置されていればよく、本実施形態の配置に限定されない。具体的には、回路部１７を第１の方向Ｄ、又は第２の方向Ｅから挟むように配置する等も可能である。
さらに、第１アンテナ部１４、第２アンテナ部１５の二つアンテナ部を設けることに限定されず、複数設けてもよい。この場合、少なくとも一対のアンテナ部が回転方向を同じくする円偏波で動作するように複数設ける必要がある。
【００５２】
そして、磁性シート１１と、第１アンテナ部１４及び第２アンテナ部１５との間には、樹脂の部材や空気層を設けてもよい。
【００５３】
なお、非接触ＩＣラベル２を実際に用いる場合には目視または機械読み取りのための文字や図形等の情報を基材１３上に記載してもよい。またこれらの情報が記載されたフィルムや紙類を基材１３に設けてもよいし、プリンタ等によってこれらの情報を記載しても構わない。
【実施例１】
【００５４】
ここで、第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４の円偏波特性を確認する実験を行なった。以下、図４及び図５を参照して説明する。
【００５５】
（実験）
実験には、下記に示す機材、及び材料を使用した。
・磁性シート１１：大同特殊鋼（株）製 ＮＲＣ０１０（厚さ１００μｍ）及びＮＲＣ０２５（厚さ２５０μｍ）
・ＩＣチップ１６：ＮＸＰ社製 ＵＣＯＤＥ Ｇ２ｉＬ
・第１アンテナエレメント２３、第２アンテナエレメント２４：厚さ１２μｍのアルミニウムの薄膜
・基材１３：厚さ５０μｍのＰＥＴフィルム
・回路部１７、第１接続パッド２１、第２接続パッド２２：自社製。基材１３上に銀ペーストインキでパターンを印刷（厚さ８μｍ）
・データ読取装置Ｒ１：９５０ＭＨｚ帯ＲＦＩＤ用リーダライタ 三菱電機社製、ＲＦ−ＲＷ００２（最大出力１Ｗ ３０ｄＢｍ）
・読取アンテナＡ：９５０ＭＨｚ帯ＲＦＩＤ用アンテナ 三菱電機社製
ＲＦ−ＡＴＣＰ００１（左旋円偏波 最大利得６ｄＢｉ）
・固定減衰器Ｔ：ヒロセ電機製 ＡＴ−１０３（減衰量 ３ｄＢ）
・金属板Ｗ：ステンレス製（２５０ｍｍ×２５０ｍｍ×０．５ｍｍ）
【００５６】
（サンプルの作成）
磁性シート１１の大きさは、第１の方向Ｄの長さ（以下、単に「幅」と称する）を４５ｍｍ、第２の方向Ｅの長さ（以下、単に「長さ」と称する）を１２５ｍｍとし、厚さを１００μｍと２５０μｍの２種類とした。第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４は、幅を５ｍｍ、１０ｍｍ（磁性シート１１の厚さが１００μｍの時のみ）及び１５ｍｍと３段階に変え、長さを２０ｍｍ、３０ｍｍ及び４０ｍｍと３段階に変えた。即ち、合計９種類の第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４を用いた。
第１接続パッド２１及び第２接続パッド２２は１辺が５ｍｍの正方形状とし、第１接続パッド２１と第２接続パッド２２との第１の方向Ｄの間隔を６ｍｍとした。
【００５７】
（実験手順）
図４に示すように、ステンレス製の金属板Ｗ上に、上記のいずれかの厚さの磁性シート１１を配置した。そして、この磁性シート１１上の図２に示す位置同様に、上記のいずれかの大きさの第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４を配置し、さらにその上に回路部１７と第１接続パッド２１及び第２接続パッド２２とを基材１３の一方の面上に印刷することによって配置した。このとき、第１アンテナエレメント２３は第１接続パッド２１に電気的に接続されるように、また第２アンテナエレメント２４は第２接続パッド２２に電気的に接続されるように配置されている。
【００５８】
基材１３の他方の面側には、不図示の発泡スチロールを載置すると共に、第１アンテナエレメント２３と第１接続パッド２１とが、また、第２アンテナエレメント２４と第２接続パッド２２とが確実に接続されるように、金属板Ｗから発泡スチロールまでをまとめてバンドで固定した。
【００５９】
そして、発泡スチロール側から読み取りアンテナを近づけ、電波方式によりＩＣチップ１６に記憶されたＩＤ情報を読み取った。そして、読取アンテナＡが非接触で通信部１２から情報を読み取ることができる距離の最大値（通信距離）を求めた。
なお、発泡スチロール及び基材１３は、通信距離の測定結果にはほとんど影響を与えないことが分かっている。
【００６０】
１つの仕様の測定が終わると、バンドを取り外し、磁性シート１１と基材１３との間に挟まれた第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４を取り外し、大きさの仕様が異なる第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４を磁性シート１１と基材１３との間に挟んでバンドで固定し、測定を行った。
【００６１】
そして、図２に示す第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４の配置Ａ及び配置Ｂのそれぞれにおいて、第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４の幅を５ｍｍ、１０ｍｍ（磁性シート１１の厚さが１００μｍの時のみ）及び１５ｍｍの３段階に、長さを２０ｍｍ、３０ｍｍ及び４０ｍｍの３段階に、磁性シート１１の厚さを１００μｍ及び２５０μｍの２段階に変え、通信距離の測定を繰り返した。
【００６２】
実験に使用したデータ読取装置Ｒ１及び読取アンテナＡは、本発明の非接触ＩＣラベル２の読み取りに適したＵＨＦ帯高出力リーダライタ及びアンテナである。
データ読取装置Ｒ１の最高出力は１Ｗ（３０ｄＢｍ）であるが、実験環境の都合上データ読取装置Ｒ１と読取アンテナＡとを結ぶ同軸ケーブル上に−３ｄＢの固定減衰器Ｔを接続し、データ読取装置Ｒ１の出力を０．５Ｗ（２７ｄＢｍ）に減衰させて実験を行なった。
なお、実験に使用した読取アンテナＡは左旋円偏波で動作するパッチアンテナである。
【００６３】
ここで、読み取りの対象が左旋円偏波または右旋円偏波で動作していれば、第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４の配置Ａ及び配置Ｂによって通信距離に差が出るはずである。即ち、左旋円偏波の配置Ａでは通信距離が伸びて、対する右旋円偏波の配置Ｂでは通信距離が低下してしまった場合には、通信距離が伸びた配置Ａでは読取アンテナＡから見て左旋円偏波で動作していると推察される。反対に通信距離が低下してしまった配置Ｂでは読取アンテナＡから見て右旋円偏波で動作していると推察される。第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメントの円偏波特性はこのような方法及び考え方で確認を行なった。
【００６４】
（結果）
図５に磁性シート１１の厚さを１００μにした時の実験結果をそれぞれ示す。
図５（ａ）に示すように、磁性シート１１の厚さが１００μｍと薄く、また第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４の第１の方向Ｄの長さ（以下、単に「アンテナ幅」と称する）も最も小さい５ｍｍであるため、全般的に通信距離の値が低い。第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４の配置に関する通信距離の差であるが、第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４の第２方向の長さ（以下、単に「アンテナ長」と称する）が２０ｍｍの場合のみ配置Ａと配置Ｂとに格差がみられるものの、他のアンテナ長については、配置Ａと配置Ｂとの格差は少ない。
【００６５】
図５（ｂ）はアンテナ幅を１０ｍｍとした場合の実験結果であり、全てのアンテナ長で同一の通信距離であった。また、全てのアンテナ長で配置Ａが配置Ｂと比べ通信距離が伸びており、アンテナ幅が５ｍｍの時と比べるとその格差は広がっている。
【００６６】
図５（ｃ）はアンテナ幅が最も広い１５ｍｍとした場合の実験結果であり、アンテナ幅が１０ｍｍの時と比べると、配置Ｂでアンテナ長が２０ｍｍ以外は、配置Ａ、配置Ｂ共に全てのアンテナ長で通信距離が伸びており、また全てのアンテナ長で配置Ａと配置Ｂとの格差も明確である。
【００６７】
次に、図６に磁性シート１１の厚さを２５０μにした時の実験結果はそれぞれ示す。
図６（ａ）はアンテナ幅を５ｍｍとした場合の実験結果であり、全てのアンテナ長で配置Ａは、磁性シート１１の厚さが１００μｍの結果と比べて通信距離が大幅に伸びていることが分かる。これに対して配置Ｂでは通信距離の伸びは少ない、また全てのアンテナ長で配置Ａと配置Ｂとの格差も明確である。
【００６８】
図６（ｂ）はアンテナ幅が最も広い１５ｍｍとした場合の実験結果であり、全てのアンテナ長で配置Ａは、磁性シート１１の厚さが１００μｍの結果と比べ通信距離が大幅に伸びていることが分かる。また配置Ｂも同様に通信距離が伸びており、全てのアンテナ長で配置Ａと配置Ｂとの格差も明確である。
【００６９】
このように、アンテナ長、アンテナ幅及び磁性シート１１の厚さを大きくすることによって通信距離は伸びることが確認できるが、それぞれの同一の実験条件において比較した場合では、配置Ａの方が配置Ｂと比べ通信距離が伸びていることが確認できた。
【００７０】
そして上述の実験結果から、第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４は読取アンテナＡから見て左旋円偏波で動作しているといえる。また反対に、通信距離が低い配置Ｂの第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４は読取アンテナＡから見て右旋円偏波で動作しているといえる。
【００７１】
なお、空気中において電界の作用で動作している半波長ダイポールアンテナ型の一般的なＲＦＩＤタグ（非接触ＩＣラベル）では、通信距離に及ぼす影響はアンテナエレメントのアンテナ長が支配的であり、アンテナエレメントのアンテナ幅はその帯域を広げる程度の作用しかないことが一般に知られている。今回行った実験の構成では、この傾向とは異なり、通信距離に及ぼす影響はアンテナ幅の要素が大きく、このアンテナ幅を広げることにより通信距離を改善できることも確認された。
【００７２】
そして、磁性シート１１の電気的な物性値（透磁率、磁性損失、誘電率、誘電損失等）を好適なものにすることと、回路部１７のインピーダンス、磁性シート１１の厚さ、第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４の大きさを最適化することで、通信距離を更に向上できると推察される。
【００７３】
さらに、磁性シート１０の厚さが１００μｍ以上で、かつ、第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４のアンテナ幅がそれぞれ５ｍｍ以上であれば、アンテナ長を小さくしても通信距離の著しい低下はないことから、通信距離をある程度維持したまま、非接触ＩＣラベル２を第２の方向Ｅについて小型化することもできる。この小型化により非接触ＩＣラベル２の製造コストを低減することができる。
【００７４】
逆に、第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４のアンテナ長を大きくすることで、多少ではあるが通信距離の改善を図ることもできる。さらに上述のように、磁性シート１１の電気的な物性値（透磁率、磁性損失、誘電率、誘電損失等）を変えることにより、アンテナ長をさらに大きくすること（４０ｍｍ以上等）で、さらなる通信距離が得られる可能性もある。即ち、アンテナ長≒通信距離と推察される。
このように、磁性シート１１の厚さと、第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４のアンテナ幅と、アンテナ長とを目的の通信距離に合わせて設計することが可能となる。
【実施例２】
【００７５】
次に、図７には、第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４における電界の様子を確認するために、非接触ＩＣラベル２を３次元電磁界シミュレータ（ＡＮＳＯＦＴ社製 ＨＦＳＳ）によって解析を行なった結果を説明する。
なお、図７は通信部１２を磁性シート１１の他方の面側から、磁性シート１１の厚さ方向に見た図となっているため、実際には、図２（ａ）に示す配置Ａと同じ配置である。
【００７６】
また、本解析においては使用した解析モデルは、第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４の表面における電界の様子を見やすくするために、第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４のアンテナ幅を大きくしており、実施形態において説明したものとは多少異なっている。
【００７７】
解析結果からは、第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４各々が、各々の中心から少しずれた位置を中心として、電界が右回りに回転していることが確認できる。即ち、本解析では右旋円偏波となっていることがわかる。
なお、解析においては、磁性シート１１の他方の面側から磁性シート１１の厚さ方向に見て右旋円偏波となっているので、図２と同様に見た場合には左旋円偏波である。
【００７８】
また、図には示さないが、回路部１７と第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４の配置を配置Ｂとした場合には、円偏波の回転方向が逆回転となることが確認できた。
【符号の説明】
【００７９】
１…情報識別システム、２…非接触ＩＣラベル、１１…磁性シート、１２…通信部、１３…基材、１４…第１アンテナ部、１５…第２アンテナ部、１６…ＩＣチップ、１７…回路部、２１…接続パッド、２２…第２接続パッド、２３…第１アンテナエレメント、２４…第２アンテナエレメント、Ｄ…第１の方向、Ｅ…第２の方向、Ｄ１…第１の方向一方側、Ｄ２…第１の方向他方側、Ｅ１…第２の方向一方側、Ｅ２…第２の方向他方側、Ｒ…データ読取装置、Ｒ１…データ読取装置、Ｗ…金属板、Ａ…読取アンテナ、Ｔ…固定減衰器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＵＨＦ帯及びＳＨＦ帯で用いられる非接触ＩＣラベル及び情報識別システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＲＦＩＤタグ（非接触ＩＣラベル）とリーダ（データ読取装置）等との間で、無線通信による情報のやりとりが行われている。しかし、このＲＦＩＤタグを金属製の被接着体に取り付けたときには通信性能が低下してしまうので、この問題点を解決するために、様々なＲＦＩＤタグの構成が検討されている。
例えば、１３．５６ＭＨｚ帯の電波を用いる電磁誘導方式のＲＦＩＤタグでは、アンテナと被接着体の間に高透磁率の磁性体（磁性シート）を設け、アンテナと被接着体との間にロスの少ない磁束のルートを確保することで、金属製の被接着体に取り付けても通信性能を維持できるＲＦＩＤタグを実現している。
【０００３】
また、ＵＨＦ帯及びＳＨＦ帯で用いられる電波方式のＲＦＩＤタグでは、アンテナと被接着体との間に誘電体また空気層を設けることで、アンテナと被接着体との隙間を確保し、被接着体の影響を抑える方法が一般的に用いられており、また、特許文献１にはアンテナと被接着体との間に磁性体を設ける構成も開示されている。
【０００４】
現在、上記のＵＨＦ帯及びＳＨＦ帯で用いられる電波方式のＲＦＩＤタグは、その多くが直線偏波で動作する。このため、ＲＦＩＤタグのＩＤデータを読み取る際には、データ読取装置を接近させる角度によって、データ読み取りの距離及び速度に差異が出てしまう。従って、現在は、円偏波で動作するパッチアンテナを用いたデータ読取装置を採用することによって、データ読み取り時の角度依存性を低減しており、読み取り効率を高め、利便性を向上している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３０９８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の円偏波で動作するパッチアンテナの構造は立体的であり、また高価である。このため、データ読み取りの効率を維持したままデータ読取装置の薄型化及びコスト低減は困難であった。
【０００７】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、データ読み取りの効率を向上すると共に、データ読取装置の薄型化及びコスト低減を図ることが可能な非接触ＩＣラベル及び情報識別システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用している。
即ち、本発明に係る非接触ＩＣラベルは、磁性シートと、前記磁性シートの一方の面側に配置された複数のアンテナ部と、前記複数のアンテナ部に接続されるＩＣチップとを備えた非接触ＩＣラベルにおいて、前記複数のアンテナ部のうち少なくとも一対が、回転方向を同じくした円偏波で動作することを特徴とする。
【０００９】
上記複数のアンテナ部のうち少なくとも一対がアレイアンテナとして働き、各々のアンテナ部からの円偏波の電波が空中で合成される。合成後の電波も各々のアンテナ部から円偏波と同じ回転方向を有する円偏波となるため、この電波に指向性はなく、データ読み取りの際の角度依存性を非接触ＩＣラベル側で低減できる。
【００１０】
また、本発明に係る非接触ＩＣラベルは、前記複数のアンテナ部として、第１アンテナ部と第２アンテナ部とを備え、これら第１アンテナ部と第２アンテナ部とが回転方向を同じくした円偏波で動作することが好ましい。
【００１１】
第１アンテナ部と第２アンテナ部とによる回転方向を同じくした円偏波の電波から、空中合成によって一つの円偏波の電波が生成される。この電波に指向性はないため、データ読み取りの際の角度依存性を非接触ＩＣラベル側で低減でき、データ読み取りの効率をさらに向上できる。
【００１２】
さらに、前記第１アンテナ部と前記第２アンテナ部とが、前記磁性シートの一方の面側において、前記ＩＣチップとの接続箇所からそれぞれ異なる方向に延在していてもよい。
【００１３】
前記第１アンテナ部と前記第２アンテナ部とを、ＩＣチップの接続箇所からそれぞれ異なる方向、即ち、磁性シートの一方の面側の対角位置に配置することによって、容易に回転方向を同じくした円偏波で動作するように設けることができる。従って、空中合成によって指向性のない一つの円偏波の電波が生成され、データ読み取りの際の角度依存性を非接触ＩＣラベル側で確実に低減でき、データ読み取りの効率を向上できる。
【００１４】
また、本発明に係る情報識別システムは、上記の非接触ＩＣラベルと、直線偏波によって動作し、前記非接触ＩＣラベルへ電波を発信するデータ読取装置とを備えることを特徴とする。
【００１５】
データ読取装置から発信された電波によって、非接触ＩＣラベルが作動され、データ読取装置へ円偏波の電波が返信される。このため、データ読取装置へ返信された電波には指向性はなく、データ読取装置に直線偏波で動作されるものを用いても、データ読み取りの効率を低下させることがない。従って、データ読取装置の薄型化及びコスト低減を達成することが可能となる。
【００１６】
さらに、本発明に係る情報識別システムは、上記の非接触ＩＣラベルと、円偏波によって動作し、前記非接触ＩＣラベルへ電波を発信するデータ読取装置とを備えていてもよい。
【００１７】
データ読取装置から発信された電波によって、非接触ＩＣラベルが作動され、データ読取装置へ円偏波の電波を返信する。このため、データ読取装置へ返信された電波には指向性はないが、データ読取装置においても円偏波で動作するものを用いることによって、データの読み取りの効率をさらに向上することが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
上記アンテナ部が円偏波で動作することによって、非接触ＩＣラベル側でデータ読み取りの際の角度依存性を低減できるため、データ読み取りの効率を向上でき、また、データ読取装置の薄型化及びコスト低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る情報識別システムを模式的に示す側面図である。
【図２】非接触ＩＣラベルを模式的に示す平面図であって、（ａ）は、第１アンテナエレメント及び第２アンテナエレメントの配置を配置Ａとした図であり、（ｂ）は配置Ｂとした図である。
【図３】磁性シートの構造を模式的に示す側面図である。
【図４】非接触ＩＣラベルとデータ読取装置を用いた実験の様子を模式的に示す図である。
【図５】磁性シートの厚さが１００μｍである場合の非接触ＩＣラベルとデータ読取装置との間の通信距離を測定した実験の結果を示すグラフである。
【図６】磁性シートの厚さが２５０μｍである場合の非接触ＩＣラベルとデータ読取装置との間の通信距離を測定した実験の結果を示すグラフである。
【図７】第１アンテナエレメント及び第２アンテナエレメントにおける電界の様子を解析によって示した図であって、（ａ）から（ｄ）は、電界の経時変化を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図１から図３を参照して、本発明の実施形態に係る情報識別システム１について説明する。
情報識別システム１は、ＩＤ情報を有する非接触ＩＣラベル２と、ＩＤ情報を読み取るデータ読取装置Ｒとを備えており、このデータ読取装置Ｒから電波を発信し、非接触ＩＣラベル２を作動させた後、非接触ＩＣラベル２より返信される電波をデータ読取装置Ｒで受信することによって、ＩＤ情報を読み出す。
【００２１】
データ読取装置Ｒは、直線偏波のアンテナを有する電波送受信装置である。
【００２２】
非接触ＩＣラベル２は、磁性シート１１と磁性シート１１の一方の面側に設けられた通信部１２とを有している。
【００２３】
磁性シート１１は、磁性粒子、または磁性フレークとプラスチックまたはゴムとによる複合材等の公知の材料からなる部材であり、矩形状をなしている。
以下、磁性シート１１の短手方向を第１の方向Ｄと称し、長手方向を第２の方向Ｅと称する。
【００２４】
そして、この磁性シート１１の構造は、図３に示すように、複数の薄い円盤状の磁性合金が磁性シート１１の厚さ方向（図３のＺ方向）に互いに重なるように、その外周面を第１の方向Ｄ（図３のＸ方向）と第２の方向Ｅ（図３のＹ方向）に向けた状態で配置されている。
【００２５】
このような構造によって、この磁性シート１１においては、Ｘ方向及びＹ方向へは磁束（磁界）が透過するが、電界の透過は少ない。一方、Ｚ方向へは磁束（磁界）の透過は少ないが、電界は透過する。従って、磁性シート１１は電界と磁界とに対して異方性を有しており、即ち、この磁性シート１１の物性値は、誘電率と透磁率との二つの主たるパラメータによって決定される。
【００２６】
通信部１２は、データ読取装置Ｒとの間で電波の送受信を行うものであり、外形は矩形状をなし、外形寸法は磁性シート１１よりも小さく設定されている。
【００２７】
また、この通信部１２は、図示しない基材１３と、この基材１３の一方の面側に一体に設けられた第１アンテナ部１４、第２アンテナ部１５及びＩＣチップ１６と、これら第１アンテナ部１４、第２アンテナ部１５及びＩＣチップ１６とを接続する回路部１７とを有する。そして、これら全てを覆うように磁性シート１１の一方の面側が接着されている。 このとき、磁性シート１１と通信部１２とは、これらの中心を一致させて磁性シート１１の一方の面側に通信部１２が配置されている。
【００２８】
基材１３は、ＰＥＴ等の樹脂からなるフィルム状の部材である。
【００２９】
第１アンテナ部１４は、データ読取装置Ｒとの間で電波の送受信を行うものであり、第１接続パッド２１と、この第１接続パッド２１に電気的に接続される第１アンテナエレメント２３とを有している。
【００３０】
第１接続パッド２１は磁性シート１１の厚さ方向から見て正方形状をなす部材であり、基材１３の一方の面側に銀ペーストインキを印刷することによって基材１３と一体に設けられ、基材１３の中心近傍において回路部１７に電気的に接続されている。
【００３１】
また、図２（ａ）に示すように、この第１アンテナエレメント２３は第１接続パッド２１に連続するように、この第１接続パッド２１に電気的に接続されている。そして、基材１３の他方の面側から見た場合、第１アンテナエレメント２３は、第１の方向一方側Ｄ１（図２の紙面上側）、及び第２の方向一方側Ｅ１（図２の紙面左側）に向かって延在する矩形状をなすアルミニウムの薄膜等よりなる部材である。
【００３２】
第２アンテナ部１５は、第１アンテナ部１４と同様に、データ読み取り装置との間で電波の送受信を行うものであり、第２接続パッド２２と第２アンテナエレメント２４とを有している。そして、第２接続パッド２２は、磁性シート１１の厚さ方向から見て正方形状をなす部材であり、基材１３の一方の面側に銀ペーストインキを印刷することによって基材１３と一体に設けられ、基材１３の中心近傍において回路部１７に電気的に接続されている。
【００３３】
第２アンテナエレメント２４は第２接続パッド２２に連続するようにこの第２接続パッド２２に電気的に接続され、基材１３の他方の面側から見た場合、第１の方向他方側Ｄ２（図２の紙面下側）、及び第２の方向他方側Ｅ２（図２の紙面右側）に向かって延在する矩形状をなすアルミニウムの薄膜等よりなる部材である。
【００３４】
従って、第１アンテナ部１４と第２アンテナ部１５とは、基材１３の一方の面側に回路部１７を挟んで対角位置に配置されていることとなる。
【００３５】
なお、図２（ｂ）には、第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４の延在方向が、上記の図２（ａ）とは逆になる場合を示している。即ち、基材１３の他方の面側から見た場合、第１アンテナエレメント２３は基材１３の中心近傍から第１の方向一方側Ｄ１（図２の紙面上側）、及び第２の方向他方側Ｅ２（図２の紙面右側）に向かって延在し、また、第２アンテナエレメント２４は基材１３の中心近傍から第１の方向他方側Ｄ２（図２の紙面下側）、及び第２の方向一方側Ｅ１（図２の紙面左側）に向かって延在している。
【００３６】
ここで、図２（ａ）に示す第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４の配置を「配置Ａ」と称し、図２（ｂ）に示す配置を「配置Ｂ」と称する。
【００３７】
ＩＣチップ１６は、基材１３の一方の面側に配置されていると共に、不図示の電気接点から電波方式により電波のエネルギーを供給することで、記憶された情報をこの電気接点から外部に電波として伝達させる公知の電子部品である。また、ＩＣチップ１６は、上記電気接点に電気的に接続される回路部１７を介して、第１接続パッド２１及び第２接続パッド２２、即ち、第１アンテナ部１４及び第２アンテナ部１５に接続されている。
【００３８】
回路部１７は、所定の形状に蛇行させた配線により形成されており、その外形は、第１の方向Ｄを短手方向とし、第２の方向Ｅを長手方向とした略矩形状をなしている。
【００３９】
また、回路部１７は、ＩＣチップ１６の内部インピーダンスと、第１アンテナ部１４及び第２アンテナ部１５のアンテナインピーダンスを整合させるためのインダクタンス値、及び抵抗値で構成されたインピーダンス整合回路となっている。そして、この回路部１７は、第１アンテナ部１４と第２アンテナ部１５とによって第１の方向Ｄに挟まれるように配置され、回路部１７の第２の方向一方側Ｅ１の端部おいてＩＣチップ１６の不図示の電気接点に電気的に接続されている。
【００４０】
さらに、回路部１７は、第１接続パッド２１、第２接続パッド２２と同様に、基材１３の一方の面側に銀ペーストインキを印刷することによって基材１３と一体に設けられるものである。
【００４１】
以上のような情報識別システム１によれば、非接触ＩＣラベル２が、基材１３に銀ペーストインキが印刷されることで、第１アンテナ部１４及び第２アンテナ部１５と回路部１７とがいわゆる薄型のダイポールアンテナの構造を形成する。また、磁性シート１１が設けられることによって、データ読取装置Ｒとの間で電波の送受信を行いＩＣチップ１６の情報を読み出すことが可能となる。
【００４２】
ここで、配置Ａの場合では、第１接続パッド２１から第１アンテナエレメント２３へ伝達した電流は、磁性シート１１の一方の面側から見た場合に左回りに回転する円偏波、即ち、左旋円偏波となって、第１アンテナエレメント２３内を伝播する。同様に、第２アンテナエレメント２４内においても左旋円偏波が伝播する。
【００４３】
一方、配置Ｂの場合では、第１接続パッド２１から第１アンテナエレメント２３へ伝達した電流は、磁性シート１１の一方の面側から見た場合に右回りに回転する円偏波、即ち、右旋円偏波となって、第１アンテナエレメント２３内を伝播する。同様に、第２アンテナエレメント２４内においても右旋円偏波が伝播する。
【００４４】
なお、円偏波とは、垂直偏波と水平偏波とが位相が９０°ずれた状態で合成されたものであり、偏波面が回転しながら伝播する。
【００４５】
ここで、円偏波の回転方向は、回路部１７と第１アンテナ部１４及び第２アンテナ部１５との接続部、即ち、第１接続パッド２１及び第２接続パッド２２が配置される位置を基点とした第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４の延在方向によって決定されるものである。
【００４６】
このように、第１アンテナ部１４及び第２アンテナ部１５において生成された円偏波は、第１アンテナ部１４及び第２アンテナ部１５がアレイアンテナとして働き、各々からの円偏波が空中合成される。そしてこの合成された円偏波についても、各々の円偏波と同じ回転方向を有する円偏波の電波となるため、この電波に指向性はなく、非接触ＩＣラベル２側でデータ読み取り時の角度依存性を低減できる。
【００４７】
本実施形態に係る情報識別システム１においては、円偏波で動作する非接触ＩＣラベル２によって、この非接触ＩＣラベル２側でデータ読取時の角度依存性を低減できる。従って、データの読み取り効率を向上でき、また、データ読取装置Ｒにパッチアンテナを採用せず直線偏波で動作するものを使用することが可能となり、データ読取装置Ｒの薄型化及びコスト低減が達成できる。
【００４８】
さらに、第１アンテナ部１４及び第２アンテナ部１５が配置Ａの場合には、電流は左旋円偏波となっているため、データ読取装置Ｒに左旋円偏波で動作するものを用いることによって、データ読み取り効率をさらに向上できる。一方、配置Ｂの場合には右旋円偏波で動作するものを用いることによって、さらなるデータ読み取り効率の向上を達成できる。
【００４９】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳細を説明したが、具体的な構成は本実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更等も含まれる。
例えば、本実施形態においては、第１接続パッド２１、第２接続パッド２２及び回路部１７は、基材１３に銀ペーストインキを印刷することによって基材１３に一体に設けられているが、アルミまたは銅等の薄膜をエッチングすることによって、基材１３表面にこれらを形成してもよい。
【００５０】
また、第１アンテナエレメント２３、第２アンテナエレメント２４の形状は本実施形態のものに限定されず、例えば、磁性シート１１の厚さ方向から見た際に、円形状、楕円形状、多角形状等をなしていてもよい。さらに、第１アンテナエレメント２３、第２アンテナエレメント２４形状が互いに異なっていてもよい。
【００５１】
そして、第１アンテナ部１４、第２アンテナ部１５は、第１の方向Ｄ、又は第２の方向Ｅの互いに異なる方向に配置されていればよく、本実施形態の配置に限定されない。具体的には、回路部１７を第１の方向Ｄ、又は第２の方向Ｅから挟むように配置する等も可能である。
さらに、第１アンテナ部１４、第２アンテナ部１５の二つアンテナ部を設けることに限定されず、複数設けてもよい。この場合、少なくとも一対のアンテナ部が回転方向を同じくする円偏波で動作するように複数設ける必要がある。
【００５２】
そして、磁性シート１１と、第１アンテナ部１４及び第２アンテナ部１５との間には、樹脂の部材や空気層を設けてもよい。
【００５３】
なお、非接触ＩＣラベル２を実際に用いる場合には目視または機械読み取りのための文字や図形等の情報を基材１３上に記載してもよい。またこれらの情報が記載されたフィルムや紙類を基材１３に設けてもよいし、プリンタ等によってこれらの情報を記載しても構わない。
【実施例１】
【００５４】
ここで、第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４の円偏波特性を確認する実験を行なった。以下、図４及び図５を参照して説明する。
【００５５】
（実験）
実験には、下記に示す機材、及び材料を使用した。
・磁性シート１１：大同特殊鋼（株）製 ＮＲＣ０１０（厚さ１００μｍ）及びＮＲＣ０２５（厚さ２５０μｍ）
・ＩＣチップ１６：ＮＸＰ社製 ＵＣＯＤＥ Ｇ２ｉＬ
・第１アンテナエレメント２３、第２アンテナエレメント２４：厚さ１２μｍのアルミニウムの薄膜
・基材１３：厚さ５０μｍのＰＥＴフィルム
・回路部１７、第１接続パッド２１、第２接続パッド２２：自社製。基材１３上に銀ペーストインキでパターンを印刷（厚さ８μｍ）
・データ読取装置Ｒ１：９５０ＭＨｚ帯ＲＦＩＤ用リーダライタ 三菱電機社製、ＲＦ−ＲＷ００２（最大出力１Ｗ ３０ｄＢｍ）
・読取アンテナＡ：９５０ＭＨｚ帯ＲＦＩＤ用アンテナ 三菱電機社製
ＲＦ−ＡＴＣＰ００１（左旋円偏波 最大利得６ｄＢｉ）
・固定減衰器Ｔ：ヒロセ電機製 ＡＴ−１０３（減衰量 ３ｄＢ）
・金属板Ｗ：ステンレス製（２５０ｍｍ×２５０ｍｍ×０．５ｍｍ）
【００５６】
（サンプルの作成）
磁性シート１１の大きさは、第１の方向Ｄの長さ（以下、単に「幅」と称する）を４５ｍｍ、第２の方向Ｅの長さ（以下、単に「長さ」と称する）を１２５ｍｍとし、厚さを１００μｍと２５０μｍの２種類とした。第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４は、幅を５ｍｍ、１０ｍｍ（磁性シート１１の厚さが１００μｍの時のみ）及び１５ｍｍと３段階に変え、長さを２０ｍｍ、３０ｍｍ及び４０ｍｍと３段階に変えた。即ち、合計９種類の第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４を用いた。
第１接続パッド２１及び第２接続パッド２２は１辺が５ｍｍの正方形状とし、第１接続パッド２１と第２接続パッド２２との第１の方向Ｄの間隔を６ｍｍとした。
【００５７】
（実験手順）
図４に示すように、ステンレス製の金属板Ｗ上に、上記のいずれかの厚さの磁性シート１１を配置した。そして、この磁性シート１１上の図２に示す位置同様に、上記のいずれかの大きさの第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４を配置し、さらにその上に回路部１７と第１接続パッド２１及び第２接続パッド２２とを基材１３の一方の面上に印刷することによって配置した。このとき、第１アンテナエレメント２３は第１接続パッド２１に電気的に接続されるように、また第２アンテナエレメント２４は第２接続パッド２２に電気的に接続されるように配置されている。
【００５８】
基材１３の他方の面側には、不図示の発泡スチロールを載置すると共に、第１アンテナエレメント２３と第１接続パッド２１とが、また、第２アンテナエレメント２４と第２接続パッド２２とが確実に接続されるように、金属板Ｗから発泡スチロールまでをまとめてバンドで固定した。
【００５９】
そして、発泡スチロール側から読み取りアンテナを近づけ、電波方式によりＩＣチップ１６に記憶されたＩＤ情報を読み取った。そして、読取アンテナＡが非接触で通信部１２から情報を読み取ることができる距離の最大値（通信距離）を求めた。
なお、発泡スチロール及び基材１３は、通信距離の測定結果にはほとんど影響を与えないことが分かっている。
【００６０】
１つの仕様の測定が終わると、バンドを取り外し、磁性シート１１と基材１３との間に挟まれた第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４を取り外し、大きさの仕様が異なる第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４を磁性シート１１と基材１３との間に挟んでバンドで固定し、測定を行った。
【００６１】
そして、図２に示す第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４の配置Ａ及び配置Ｂのそれぞれにおいて、第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４の幅を５ｍｍ、１０ｍｍ（磁性シート１１の厚さが１００μｍの時のみ）及び１５ｍｍの３段階に、長さを２０ｍｍ、３０ｍｍ及び４０ｍｍの３段階に、磁性シート１１の厚さを１００μｍ及び２５０μｍの２段階に変え、通信距離の測定を繰り返した。
【００６２】
実験に使用したデータ読取装置Ｒ１及び読取アンテナＡは、本発明の非接触ＩＣラベル２の読み取りに適したＵＨＦ帯高出力リーダライタ及びアンテナである。
データ読取装置Ｒ１の最高出力は１Ｗ（３０ｄＢｍ）であるが、実験環境の都合上データ読取装置Ｒ１と読取アンテナＡとを結ぶ同軸ケーブル上に−３ｄＢの固定減衰器Ｔを接続し、データ読取装置Ｒ１の出力を０．５Ｗ（２７ｄＢｍ）に減衰させて実験を行なった。
なお、実験に使用した読取アンテナＡは左旋円偏波で動作するパッチアンテナである。
【００６３】
ここで、読み取りの対象が左旋円偏波または右旋円偏波で動作していれば、第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４の配置Ａ及び配置Ｂによって通信距離に差が出るはずである。即ち、左旋円偏波の配置Ａでは通信距離が伸びて、対する右旋円偏波の配置Ｂでは通信距離が低下してしまった場合には、通信距離が伸びた配置Ａでは読取アンテナＡから見て左旋円偏波で動作していると推察される。反対に通信距離が低下してしまった配置Ｂでは読取アンテナＡから見て右旋円偏波で動作していると推察される。第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメントの円偏波特性はこのような方法及び考え方で確認を行なった。
【００６４】
（結果）
図５に磁性シート１１の厚さを１００μにした時の実験結果をそれぞれ示す。
図５（ａ）に示すように、磁性シート１１の厚さが１００μｍと薄く、また第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４の第１の方向Ｄの長さ（以下、単に「アンテナ幅」と称する）も最も小さい５ｍｍであるため、全般的に通信距離の値が低い。第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４の配置に関する通信距離の差であるが、第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４の第２方向の長さ（以下、単に「アンテナ長」と称する）が２０ｍｍの場合のみ配置Ａと配置Ｂとに格差がみられるものの、他のアンテナ長については、配置Ａと配置Ｂとの格差は少ない。
【００６５】
図５（ｂ）はアンテナ幅を１０ｍｍとした場合の実験結果であり、全てのアンテナ長で同一の通信距離であった。また、全てのアンテナ長で配置Ａが配置Ｂと比べ通信距離が伸びており、アンテナ幅が５ｍｍの時と比べるとその格差は広がっている。
【００６６】
図５（ｃ）はアンテナ幅が最も広い１５ｍｍとした場合の実験結果であり、アンテナ幅が１０ｍｍの時と比べると、配置Ｂでアンテナ長が２０ｍｍ以外は、配置Ａ、配置Ｂ共に全てのアンテナ長で通信距離が伸びており、また全てのアンテナ長で配置Ａと配置Ｂとの格差も明確である。
【００６７】
次に、図６に磁性シート１１の厚さを２５０μにした時の実験結果はそれぞれ示す。
図６（ａ）はアンテナ幅を５ｍｍとした場合の実験結果であり、全てのアンテナ長で配置Ａは、磁性シート１１の厚さが１００μｍの結果と比べて通信距離が大幅に伸びていることが分かる。これに対して配置Ｂでは通信距離の伸びは少ない、また全てのアンテナ長で配置Ａと配置Ｂとの格差も明確である。
【００６８】
図６（ｂ）はアンテナ幅が最も広い１５ｍｍとした場合の実験結果であり、全てのアンテナ長で配置Ａは、磁性シート１１の厚さが１００μｍの結果と比べ通信距離が大幅に伸びていることが分かる。また配置Ｂも同様に通信距離が伸びており、全てのアンテナ長で配置Ａと配置Ｂとの格差も明確である。
【００６９】
このように、アンテナ長、アンテナ幅及び磁性シート１１の厚さを大きくすることによって通信距離は伸びることが確認できるが、それぞれの同一の実験条件において比較した場合では、配置Ａの方が配置Ｂと比べ通信距離が伸びていることが確認できた。
【００７０】
そして上述の実験結果から、第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４は読取アンテナＡから見て左旋円偏波で動作しているといえる。また反対に、通信距離が低い配置Ｂの第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４は読取アンテナＡから見て右旋円偏波で動作しているといえる。
【００７１】
なお、空気中において電界の作用で動作している半波長ダイポールアンテナ型の一般的なＲＦＩＤタグ（非接触ＩＣラベル）では、通信距離に及ぼす影響はアンテナエレメントのアンテナ長が支配的であり、アンテナエレメントのアンテナ幅はその帯域を広げる程度の作用しかないことが一般に知られている。今回行った実験の構成では、この傾向とは異なり、通信距離に及ぼす影響はアンテナ幅の要素が大きく、このアンテナ幅を広げることにより通信距離を改善できることも確認された。
【００７２】
そして、磁性シート１１の電気的な物性値（透磁率、磁性損失、誘電率、誘電損失等）を好適なものにすることと、回路部１７のインピーダンス、磁性シート１１の厚さ、第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４の大きさを最適化することで、通信距離を更に向上できると推察される。
【００７３】
さらに、磁性シート１０の厚さが１００μｍ以上で、かつ、第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４のアンテナ幅がそれぞれ５ｍｍ以上であれば、アンテナ長を小さくしても通信距離の著しい低下はないことから、通信距離をある程度維持したまま、非接触ＩＣラベル２を第２の方向Ｅについて小型化することもできる。この小型化により非接触ＩＣラベル２の製造コストを低減することができる。
【００７４】
逆に、第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４のアンテナ長を大きくすることで、多少ではあるが通信距離の改善を図ることもできる。さらに上述のように、磁性シート１１の電気的な物性値（透磁率、磁性損失、誘電率、誘電損失等）を変えることにより、アンテナ長をさらに大きくすること（４０ｍｍ以上等）で、さらなる通信距離が得られる可能性もある。即ち、アンテナ長≒通信距離と推察される。
このように、磁性シート１１の厚さと、第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４のアンテナ幅と、アンテナ長とを目的の通信距離に合わせて設計することが可能となる。
【実施例２】
【００７５】
次に、図７には、第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４における電界の様子を確認するために、非接触ＩＣラベル２を３次元電磁界シミュレータ（ＡＮＳＯＦＴ社製 ＨＦＳＳ）によって解析を行なった結果を説明する。
なお、図７は通信部１２を磁性シート１１の他方の面側から、磁性シート１１の厚さ方向に見た図となっているため、実際には、図２（ａ）に示す配置Ａと同じ配置である。
【００７６】
また、本解析においては使用した解析モデルは、第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４の表面における電界の様子を見やすくするために、第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４のアンテナ幅を大きくしており、実施形態において説明したものとは多少異なっている。
【００７７】
解析結果からは、第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４各々が、各々の中心から少しずれた位置を中心として、電界が右回りに回転していることが確認できる。即ち、本解析では右旋円偏波となっていることがわかる。
なお、解析においては、磁性シート１１の他方の面側から磁性シート１１の厚さ方向に見て右旋円偏波となっているので、図２と同様に見た場合には左旋円偏波である。
【００７８】
また、図には示さないが、回路部１７と第１アンテナエレメント２３及び第２アンテナエレメント２４の配置を配置Ｂとした場合には、円偏波の回転方向が逆回転となることが確認できた。
【符号の説明】
【００７９】
１…情報識別システム、２…非接触ＩＣラベル、１１…磁性シート、１２…通信部、１３…基材、１４…第１アンテナ部、１５…第２アンテナ部、１６…ＩＣチップ、１７…回路部、２１…接続パッド、２２…第２接続パッド、２３…第１アンテナエレメント、２４…第２アンテナエレメント、Ｄ…第１の方向、Ｅ…第２の方向、Ｄ１…第１の方向一方側、Ｄ２…第１の方向他方側、Ｅ１…第２の方向一方側、Ｅ２…第２の方向他方側、Ｒ…データ読取装置、Ｒ１…データ読取装置、Ｗ…金属板、Ａ…読取アンテナ、Ｔ…固定減衰器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性シートと、
前記磁性シートの一方の面側に配置された複数のアンテナ部と、
前記複数のアンテナ部に接続されるＩＣチップとを備えた非接触ＩＣラベルにおいて、
前記複数のアンテナ部のうち少なくとも一対が、回転方向を同じくした円偏波で動作することを特徴とする非接触ＩＣラベル。
【請求項２】
前記複数のアンテナ部として、第１アンテナ部と第２アンテナ部とを備え、
これら第１アンテナ部と第２アンテナ部とが回転方向を同じくした円偏波で動作することを特徴とする請求項１に記載の非接触ＩＣラベル。
【請求項３】
前記第１アンテナ部と前記第２アンテナ部とが、前記磁性シートの一方の面側において、前記ＩＣチップとの接続箇所からそれぞれ異なる方向に延在することを特徴とする請求項２に記載の非接触ＩＣラベル。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の非接触ＩＣラベルと、
直線偏波によって動作し、前記非接触ＩＣラベルへ電波を発信するデータ読取装置とを備えることを特徴とする情報識別システム。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか一項に記載の非接触ＩＣラベルと、
円偏波によって動作し、前記非接触ＩＣラベルへ電波を発信するデータ読取装置とを備えることを特徴とする情報識別システム。
【請求項１】
磁性シートと、
前記磁性シートの一方の面側に配置された複数のアンテナ部と、
前記複数のアンテナ部に接続されるＩＣチップとを備えた非接触ＩＣラベルにおいて、
前記複数のアンテナ部のうち少なくとも一対が、回転方向を同じくした円偏波で動作することを特徴とする非接触ＩＣラベル。
【請求項２】
前記複数のアンテナ部として、第１アンテナ部と第２アンテナ部とを備え、
これら第１アンテナ部と第２アンテナ部とが回転方向を同じくした円偏波で動作することを特徴とする請求項１に記載の非接触ＩＣラベル。
【請求項３】
前記第１アンテナ部と前記第２アンテナ部とが、前記磁性シートの一方の面側において、前記ＩＣチップとの接続箇所からそれぞれ異なる方向に延在することを特徴とする請求項２に記載の非接触ＩＣラベル。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の非接触ＩＣラベルと、
直線偏波によって動作し、前記非接触ＩＣラベルへ電波を発信するデータ読取装置とを備えることを特徴とする情報識別システム。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか一項に記載の非接触ＩＣラベルと、
円偏波によって動作し、前記非接触ＩＣラベルへ電波を発信するデータ読取装置とを備えることを特徴とする情報識別システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２５２４４２（Ｐ２０１２−２５２４４２Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２３３１２（Ｐ２０１１−１２３３１２）
【出願日】平成２３年６月１日（２０１１．６．１）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１日（２０１１．６．１）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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