ＲＦタグ読み書き装置
【課題】アンテナのサイズに制約があっても、所望の通信距離を適切に確保する。
【解決手段】ＲＦタグ読み書き装置１は、誘電体アンテナ７の背面側に設けられているグランド層１１の長手方向の寸法が誘電体アンテナ７により放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法よりも短い寸法であり、一端部がグランド層１１の長手方向の一端部に接続されると共に他端部が開放されている導体線１３が設けられ、グランド層１１の長手方向の寸法と導体線１３の全長の寸法との和が誘電体アンテナ７により放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法に構成されている。
【解決手段】ＲＦタグ読み書き装置１は、誘電体アンテナ７の背面側に設けられているグランド層１１の長手方向の寸法が誘電体アンテナ７により放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法よりも短い寸法であり、一端部がグランド層１１の長手方向の一端部に接続されると共に他端部が開放されている導体線１３が設けられ、グランド層１１の長手方向の寸法と導体線１３の全長の寸法との和が誘電体アンテナ７により放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法に構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体アンテナにより放射・捕捉される電波を介してＲＦタグに対してデータを読み書きするＲＦタグ読み書き装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘電体アンテナが基板上に実装されている構成として例えば特許文献１、２に示すものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−６０８２３号公報
【特許文献２】特開２００５−１８４６１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＲＦタグを利用したデータ通信は長い通信距離を確保することができる点に特徴を有するが、小型のＲＦタグ読み書き装置やハンディ型のＲＦタグ読み書き装置では、構造上の制約により、アンテナのサイズを適切に確保することが困難であり、利得を高めることができず、所望の通信距離を確保することができないのが現状である。
【０００５】
又、アンテナの方式としては直線偏波と回転偏波とがあるが、直線偏波はアンテナとＲＦタグとの位置関係によりデータ通信が成立する場合と成立しない場合とがあり、ハンディ型のＲＦタグ読み書き装置のようなＲＦタグとの相対位置が変動する態様には不適であり、回転偏波が望まれている。しかしながら、回転偏波はアンテナ面上に電流を流す必要があり、アンテナのサイズを大きくする必要がある。このような事情からも、アンテナのサイズが小さい場合には、利得を高めることができず、所望の通信距離を確保することができない。
【０００６】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、アンテナのサイズに制約がある場合であっても、所望の通信距離を適切に確保することを可能とするＲＦタグ読み書き装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載した発明によれば、長手方向の寸法が誘電体アンテナのアンテナエレメントにより放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法よりも短い寸法に構成されている導体部材を、誘電体アンテナのアンテナエレメントが電波を放射する放射方向とは反対側に位置するように当該誘電体アンテナの背面側に設け、一端部が導体部材の長手方向の一端部に接続されると共に他端部が開放されている導体線を設け、導体部材の長手方向の寸法と導体線の全長の寸法との和が誘電体アンテナのアンテナエレメントにより放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法に構成した。
【０００８】
これにより、導体部材の長手方向の寸法が電波の波長の２分の１倍に相当する寸法よりも短い寸法に制約されている場合であっても、導体線を設けることにより、導体部材と導体線とを誘電体アンテナから放射された電波を反射する反射板として機能させることができ、誘電体アンテナから直接放射された電波と誘電体アンテナから放射されて導体部材と導体線とで反射された電波とを合成させることで利得を高めることができる。その結果、導体部材の面積に制約があることに伴って誘電体アンテナのサイズに制約がある場合であっても、所望の通信距離を適切に確保することができる。
【０００９】
請求項２に記載した発明によれば、導体線を導体部材の長手方向に平行な１つ以上の平行部分と導体部材の長手方向に垂直な１つ以上の垂直部分とを有するように１つ以上の折曲げ部を有する形状に構成したので、導体線が占める導体部材の長手方向の寸法を短くすることができ、装置全体の長手方向の寸法を短くすることができる。
【００１０】
請求項３に記載した発明によれば、導体線を導体部材の長手方向に垂直な２つ以上の垂直部分を有するミアンダ形状に構成したので、導体線が占める導体部材の長手方向の寸法をより一層短くすることができ、装置全体の長手方向の寸法をより一層短くすることができる。
【００１１】
請求項４に記載した発明によれば、導体線を垂直部分同士の間隔が所定距離以上に構成したので、垂直部分同士で適切な間隔を確保することにより、導体線を反射板として適切に機能させることができる。
【００１２】
請求項５に記載した発明によれば、誘電体アンテナを導体部材の長手方向の他端部又は導体線の他端部から誘電体アンテナのアンテナエレメントにより放射・捕捉される電波の波長の４分の１倍に相当する寸法だけ離れた位置に配置したので、誘電体アンテナを反射板の中央に配置させることができ、導体部材と導体線とを誘電体アンテナから放射された電波を反射する反射板としてより適切に機能させることができる。
【００１３】
請求項６に記載した発明によれば、誘電体アンテナを平板形状をなす多層基板上に実装し、導体部材を多層基板における多数の層のうち一の層をなす導体層から構成したので、誘電体アンテナから放射された電波を反射する反射板として機能させる導体部材を多層基板における多数の層のうち一の層をなす導体層を用いて実現することができる。
【００１４】
請求項７に記載した発明によれば、導体層をグランド層又は電源層から構成したので、誘電体アンテナから放射された電波を反射する反射板として機能させる導体部材を多層基板における多数の層のうち一の層をなすグランド層又は電源層を用いて実現することができる。
【００１５】
請求項８に記載した発明によれば、誘電体アンテナのアンテナエレメントにより放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法に構成されている羽導体部材を備え、導体部材の長手方向と羽導体部材の長手方向とが直交するように導体部材と羽導体部材とを配置したので、導体部材を誘電体アンテナから放射された電波を反射する反射板として機能させることに加えて、羽導体部材をも誘電体アンテナから放射された電波を反射する反射板として機能させることができ、所望の通信距離をより適切に確保することができる。又、羽導体部材を誘電体アンテナにより放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法に構成したので、軸比を「１（０ｄＢ）」に近づけることにより、ＲＦタグ読み書き装置の向きに拘らずＲＦタグに対してデータを適切に読み書きすることができる。
【００１６】
請求項９に記載した発明によれば、羽導体部材を格納状態と展開状態との間で回動可能とし、格納状態で導体部材の長手方向に沿うように構成し、展開状態で導体部材の長手方向に対して直交する方向に誘電体アンテナのアンテナエレメントにより放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法を有するように構成したので、ＲＦタグに対してデータを読み書きしないときには羽導体部材を格納状態に回動させ、ＲＦタグに対してデータを読み書きするときにのみ羽導体部材を展開状態に回動させれば良く、使い勝手を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すもので、ＲＦタグ読み書き装置の平面図及び縦断側面図
【図２】誘電体アンテナが実装されている多層基板の平面図及び縦断側面図
【図３】機能ブロック図
【図４】測定結果を示す図
【図５】図４相当図
【図６】図４相当図
【図７】図４相当図
【図８】図４相当図
【図９】図４相当図
【図１０】図４相当図
【図１１】図４相当図
【図１２】図４相当図
【図１３】図４相当図
【図１４】図４相当図
【図１５】図４相当図
【図１６】図４相当図
【図１７】図４相当図
【図１８】図４相当図
【図１９】図４相当図
【図２０】図４相当図
【図２１】本発明の第２の実施形態を示すもので、ＲＦタグ読み書き装置の平面図及び縦断側面図
【図２２】図４相当図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について、図１乃至図２０を参照して説明する。図１（ａ）はＲＦタグ読み書き装置の平面図を示しており、図１（ｂ）はＲＦタグ読み書き装置の縦断側面図を示している。ＲＦタグ読み書き装置（リーダライタ）１は、ユーザが把持可能なハンディ型のものであり、その筐体２は幅広形状に形成されている頭部２ａとユーザが把持可能に直線形状に形成されている把持部２ｂとが組み合わされて構成されている。頭部２ａには例えば液晶ディスプレイからなる表示部３が設けられており、把持部２ｂには複数のキーが配列されてなるキー操作部４が設けられている。筐体２の内部にはメイン基板としての多層基板５が実装されていると共にＲＦタグ読み書き装置１の動作電力を各部に供給するバッテリ６が搭載されている。多層基板５の一方の表面部には誘電体アンテナ７とＲＦタグ制御部８（本発明でいうＲＦタグ制御手段）とが実装されている。誘電体アンテナ７は、直方体形状をなす誘電体９の上面部に金属板からなるアンテナエレメント１０が搭載されて構成されている。
【００１９】
図２（ａ）は誘電体アンテナ７が実装されている多層基板５の平面図を示しており、図２（ｂ）は誘電体アンテナ７が実装されている多層基板５の縦断側面図を示している。多層基板５の内部には平板形状をなすグランド層１１（本発明でいう導体部材）及び平板形状をなす電源層１２が対向して積層されている。グランド層１１の長手方向の一端部（図１では上端部）には導体線１３の一端部が接続されており、導体線１３の他端部は開放されている。
【００２０】
多層基板５において、グランド層１１の長手方向の寸法（図２中「Ｌ１」にて示す）は誘電体アンテナ７により放射・捕捉される電波の波長の４分の１倍に相当する寸法と同等に構成されており、グランド層１１の長手方向の寸法と導体線１３の長手方向の寸法との和（図２中「Ｌ２」にて示す）は誘電体アンテナ７により放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法と同等に構成されている。誘電体アンテナ７は、多層基板５上にあってグランド層１１の上端側に対応する位置に搭載されており、即ち、グランド層１１の他端部（図２では下端部）から誘電体アンテナ７により放射・捕捉される電波の波長の４分の１倍に相当する寸法だけ離れた位置に搭載されている。
【００２１】
図３は上記したＲＦタグ読み書き装置１の電気的な構成を機能ブロック図により示している。処理部１４は、ＣＰＵ１５、メモリ１６及び入出力部１７を有し、上記した表示部３、キー操作部４及びＲＦタグ制御部８を接続して構成されている。ＣＰＵ１５は、データ通信指令をＲＦタグ制御部８に出力することにより、送信データを変調して所定周波数の電波を誘電体アンテナ７から放射する送信動作や誘電体アンテナ７により捕捉された所定周波数の電波を復調して受信データを抽出する受信動作をＲＦタグ制御部８により行うＲＦ通信処理を行う。又、ＣＰＵ１５は、表示指令を表示部３に出力することにより、各種の表示情報を表示部３に表示させる表示処理を行ったり、ユーザがキー操作部４を操作したことに応じてキー操作部４から操作信号を入力すると、その入力した操作信号を受付ける操作受付処理を行ったりする。尚、処理部１４を構成する各種の電子部品は多層基板５の表面上に実装されている。又、誘電体アンテナ７が放射・捕捉する電波の所定周波数は例えば９５２〜９５４［ＭＨｚ］である。
【００２２】
上記した構成では、グランド層１１の長手方向の一端部に導体線１３の一端部を接続し、グランド層１１の長手方向の寸法と導体線１３の長手方向の寸法との和を誘電体アンテナ７により放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法と同等にし、且つ、誘電体アンテナ７を多層基板５上にあってグランド層１１の上端側に対応する位置に搭載した構成を採用しているが、これは、以下の理由を根拠とするものである。即ち、発明者は、上記したグランド層１１を金属板と見做して誘電体アンテナと金属板との関係について以下の（１）及び（２）を測定した。尚、ここでいうグランド層１１の長手方向の中央部とはある程度の幅を有する範囲を示す。
（１）金属板の長さ（長手方向の寸法）を変化させた場合のＶ偏波（垂直偏波）の利得の変化
（２）金属板の中央部から誘電体アンテナまでの距離を変化させた場合のＶ偏波の利得の変化
【００２３】
図４は上記した（１）における測定条件（ａ）及び測定結果（ｂ）を示しており、金属板の幅が「４０ｍｍ」、誘電体アンテナの背面から金属板までの距離が「５ｍｍ」、金属板の端部から誘電体アンテナの中心位置までの距離が「２５ｍｍ」のときに、金属板の長さを「４０〜２００ｍｍ」で変化させた場合のＶ偏波の利得の変化を示している。この測定結果から明らかなように、金属板の長さが「約１４５ｍｍ」であるときにＶ偏波の利得が最良であることが判る。この金属板の長さである「約１４５ｍｍ」は誘電体アンテナ７が放射・捕捉する所定周波数である例えば９５２〜９５４［ＭＨｚ］の電波の波長の２分の１倍に近い値である。
【００２４】
図５は上記した（２）における測定条件（ａ）及び測定結果（ｂ）を示しており、金属板の幅が「４０ｍｍ」、金属板の長さが「１４０ｍｍ」、誘電体アンテナの背面から金属板までの距離が「５ｍｍ」のときに、金属板の中心位置から誘電体アンテナの中心位置までの距離を「−５０〜０ｍｍ」で変化させた場合のＶ偏波の利得の変化を示している。この測定結果から明らかなように、金属板の中心位置から誘電体アンテナの中心位置までの距離が「０ｍｍ」であるときに（誘電体アンテナの中心位置が金属板の中心位置に近いほど）Ｖ偏波の利得が最良であることが判る。これは、誘電体アンテナが金属板の中心位置に搭載されていることにより、金属板が誘電体アンテナから放射された電波を反射する反射板として最も効率良く機能し、誘電体アンテナから直接放射された電波と誘電体アンテナから放射されて金属板で反射された電波とが最も効率良く合成されることで利得が効率良く高められるためである。
【００２５】
以上に示した測定結果を根拠として、本実施形態では、ハンディ型のＲＦタグ読み書き装置１における誘電体アンテナ７のサイズの制約を解消するために、グランド層１１の長手方向の一端部に導体線１３の一端部を接続し、グランド層１１の長手方向の寸法と導体線１３の長手方向の寸法との和を誘電体アンテナ７により放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法と同等とし、且つ、誘電体アンテナ７を多層基板５上にあってグランド層１１の上端側に対応する位置に搭載しているものである。
【００２６】
次に、発明者は金属板に接続する導体線の形状について検討した。最初に、発明者は金属板の長さと利得との関係について測定した。図６は測定条件（ａ）及び測定結果（ｂ）を示しており、金属板の幅が「４０ｍｍ」、誘電体アンテナの背面から金属板までの距離が「５ｍｍ」、金属板の端部から誘電体アンテナの中心位置までの距離が「７０ｍｍ」のときに、金属板の長さを変化させた場合のＶ偏波の利得の変化を示している。この測定結果から明らかなように、金属板の長さが「１４０〜１６０ｍｍ」であるときにＶ偏波の利得が最良であることが判る。以下においては、金属板の幅が「４０ｍｍ」、金属板の長さが「９０ｍｍ」、誘電体アンテナの背面から金属板までの距離が「５ｍｍ」、金属板の端部から誘電体アンテナの中心位置までの距離が「７０ｍｍ」のときを条件として、導体線の形状を検討した。
【００２７】
図７及び図８は直線形状の導体線を金属板の端部に接続する場合に、直線形状の導体線の接続位置を変化させた場合のＶ偏波の利得の変化を示している。図７（ａ）及び（ｂ）は直線形状の導体線の接続位置を左右片端にした場合の測定条件及び測定結果を示しており、図７（ｃ）及び（ｄ）は直線形状の導体線の接続位置を中央にした場合の測定条件及び測定結果を示しており、図８（ａ）及び（ｂ）は直線形状の導体線の接続位置を左右両端にした場合の測定条件及び測定結果を示しており、図８（ｃ）は測定結果の比較を示している。この測定結果から明らかなように、直線形状の導体線の接続位置に拘らず導体線の長さに比例して利得が向上し、直線形状の導体線の長さが「５５ｍｍ」であるときに、即ち、金属板の長さと直線形状の導体線の長さとの和が「１４５ｍｍ」であるときに利得が上記した目標値と同等であることが判り、直線形状の導体線が反射板として機能していることが判る。又、直線形状の導体線を金属板の左右両端に接続した構成が他よりも利得が僅かに高いが、接続位置に拘らず利得に大差ないことが判る。
【００２８】
図９及び図１０はＬ字形状の導体線を金属板の端部に接続する場合に、導体線の全長を「５５ｍｍ」に一定にしてＬ字形状の導体線の接続位置を変化させた場合のＶ偏波の利得の変化を示している。図９（ａ）及び（ｂ）はＬ字形状の導体線の接続位置を左右片端にした場合の測定条件及び測定結果を示しており、図９（ｃ）及び（ｄ）はＬ字形状の導体線の接続位置を中央にした場合の測定条件及び測定結果を示しており、図１０（ａ）及び（ｂ）はＬ字形状の導体線の接続位置を左右両端にした場合の測定条件及び測定結果を示しており、図１０（ｃ）は測定結果の比較を示している。この測定結果から明らかなように、上記した直線形状の導体線を接続する場合と同様に、Ｌ字形状の導体線の接続位置に拘らずＬ字形状の導体線における長手方向の長さに比例して利得が向上し、Ｌ字形状の導体線の全長が「５５ｍｍ」であれば、即ち、金属板の長さとＬ字形状の導体線の全長との和が「１４５ｍｍ」であれば、折曲げ位置が金属板の端部から「５ｍｍ」を越える範囲では折曲げ位置に拘らず利得が上記した目標値と同等であることが判り、Ｌ字形状の導体線が反射板として機能していることが判る。
【００２９】
図１１は直線形状の導体線を金属板の端部に接続する場合とＬ字形状の導体線を金属板の端部に接続する場合との測定結果の比較を示している。図１１（ａ）は導体線の接続位置を左右片端にした場合の測定結果の比較を示しており、図１１（ｂ）は導体線の接続位置を中央にした場合の測定結果の比較を示しており、図１１（ｃ）は導体線の接続位置を左右両端にした場合の測定結果の比較を示している。この測定結果から明らかなように、何れの場合においても、直線形状の導体線を金属板の端部に接続する場合とＬ字形状の導体線を金属板の端部に接続する場合とでは、Ｌ字形状の導体線を接続する場合の方が直線形状の導体線を接続する場合よりも導体線が占める導体部材の長手方向の寸法を短くすることができ、装置全体の長手方向の寸法を短くすることができる。
【００３０】
図１２はＬ字形状を変化させた場合のＶ偏波の利得の変化を示している。図１２（ａ）及び（ｂ）はＬ字形状（導体線の一端部から折曲げ部までの長さ及び折曲げ部から他端部までの長さ）を変化させた場合の測定条件及び測定結果を示している。何れの場合においても、導体線の長さが「６５ｍｍ」であるときに、即ち、金属板の長さとＬ字形状の導体線の長さとの和が「１５５ｍｍ」であるときに利得が上記した目標値と同等であることが判り、Ｌ字形状の導体線が反射板として機能していることが判る。又、導体線の一端部から折曲げ部までの長さが「３５ｍｍ」以上では利得が上記した目標値付近で一定していることが判る。尚、導体線の一端部から折曲げ部までの長さが「１５ｍｍ」以下では折曲げ部から他端部までの長さが「４０ｍｍ」を越えるので、Ｌ字形状の導体線が金属板の幅方向ではみ出すことになる。
【００３１】
図１３はミアンダ形状の導体線を金属板の端部に接続する場合に、ミアンダ形状の幅及び間隔を一定にして導体線の長さを変化させた場合のＶ偏波の利得の変化を示している。図１３（ａ）及び（ｂ）はミアンダ形状の幅が「４０ｍｍ」、間隔が「５ｍｍ」であるときに導体線の長さを変化させた場合の測定条件及び測定結果を示している。この測定結果から明らかなように、導体線の長さが「８０〜９０ｍｍ」であるときに、即ち、導体線の開放端が金属板の端部から「１０ｍｍ」であるときに利得が上記した目標値に対して「０．５ｄＢ」程度低下するが略同等であることが判る。又、導体線をＬ字形状にした場合と同等以上の効果が得られることが判る。
【００３２】
図１４はミアンダ形状の間隔を変化させた場合のＶ偏波の利得の変化を示している。図１４（ａ）乃至（ｃ）はミアンダ形状の幅が「４０ｍｍ」であるときに間隔を変化させた場合の測定条件及び測定結果を示している。この測定結果から明らかなように、ミアンダ形状の間隔が「１５ｍｍ」であるときには導体線の長さが「６０ｍｍ」であるときに利得が最大となり上記した目標値を越えていることが判る。しかしながら、ミアンダ形状の間隔が小さくなると、利得最大時の導体線の長さが大きくなり、利得の最大値も低下することが判る。又、ミアンダ形状の間隔が大きくなると、利得の最大値は「８ｄＢ弱」に収束することが判る。又、ミアンダ形状の間隔が小さくなると、利得最大時の導体線の長さが「９０ｍｍ」に収束することが判るが、利得の最大値が「８ｄＢ弱」よりも低下するので、実用上無意味であることが判る。
【００３３】
図１５乃至図１７はミアンダ形状を縦方向に配置して幅を変化させた場合のＶ偏波の利得の変化を示している。図１５（ａ）及び（ｂ）はミアンダ形状の幅が「２５ｍｍ」、間隔が「１０ｍｍ」であるときに導体線の長さを変化させた場合の測定条件及び測定結果を示しており、図１５（ｃ）及び（ｄ）はミアンダ形状の幅が「２０ｍｍ」、間隔が「１０ｍｍ」であるときに導体線の長さを変化させた場合の測定条件及び測定結果を示しており、図１６（ａ）及び（ｂ）はミアンダ形状の幅が「１５ｍｍ」、間隔が「１０ｍｍ」であるときに導体線の長さを変化させた場合の測定条件及び測定結果を示しており、図１６（ｃ）及び（ｄ）はミアンダ形状の幅が「１０ｍｍ」、間隔が「１０ｍｍ」であるときに導体線の長さを変化させた場合の測定条件及び測定結果を示しており、図１７は測定結果の比較を示している。この測定結果から明らかなように、ミアンダ形状の幅を変化させたときに傾向はないことが判る。又、この場合も、導体線をＬ字形状にした構成に対して同等以上の効果が得られることが判る。
【００３４】
図１８はミアンダ形状を縦方向に配置して間隔を変化させた場合のＶ偏波の利得の変化を示している。図１８（ａ）乃至（ｃ）はミアンダ形状の幅が「２０ｍｍ」、間隔が「５ｍｍ」又は「１０ｍｍ」であるときに導体線の長さを変化させた場合の測定条件及び測定結果を示している。この測定結果から明らかなように、ミアンダ形状の間隔を変化させたときに傾向はないことが判る。
【００３５】
図１９は導体線を金属板の背面に延ばした場合の利得の変化を示している。この測定結果から明らかなように、誘電体アンテナの正面方向から不可視の位置（重なる位置）に配置した場合には利得が改善されないことが判る。
【００３６】
図２０は導体線を金属板に接続することによる効果を評価するために、金属板の長さを変化させたとき、Ｌ字形状の導体線を接続したとき、ミアンダ形状の導体線を接続したときのＶ偏波の利得の変化を示している。この測定結果から明らかなように、金属板の長さを変化させたときには金属板の長さが小さくなると利得が低下することが判るが、これに対して、Ｌ字形状の導体線やミアンダ形状の導体線を接続したときには全体の長さ（金属板の端部から導体線の端部までの長手方向の長さ）が「１００ｍｍ」を超えている範囲では利得が低下しないことが判る。
【００３７】
尚、以上は、金属板の片端部だけに導体線を接続する態様について説明したが、金属板の両端部に導体線を接続する態様についても同等の効果を得ることができる。
以上に説明したように第１の実施形態によれば、ＲＦタグ読み書き装置１において、誘電体アンテナ７の背面側に設けられているグランド層１１の長手方向の寸法が誘電体アンテナ７により放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法よりも短い寸法である場合に、一端部がグランド層１１の長手方向の一端部に接続されると共に他端部が開放されている導体線１３を設け、グランド層１１の長手方向の寸法と導体線１３の全長の寸法との和が誘電体アンテナ７により放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法に構成したので、グランド層１１と導体線１３とを誘電体アンテナ７から放射された電波を反射する反射板として機能させることができ、誘電体アンテナ７から直接放射された電波と誘電体アンテナ７から放射されてグランド層１１と導体線１３とで反射された電波とを合成させることで利得を高めることができる。これにより、グランド層１１の面積に制約があることに伴って誘電体アンテナ７のサイズに制約がある場合であっても、所望の通信距離を適切に確保することができる。
【００３８】
又、導体線１３をＬ字形状やミアンダ形状に構成しても直線形状と同等以上の効果が得られることから、導体線１３を必ずしも直線形状に構成する必要はなく、導体パターン１３をＬ字形状やミアンダ形状に構成することにより、導体線１３が占めるグランド層の長手方向の寸法を短くすることができ、装置全体の長手方向の寸法を短くすることができる。又、誘電体アンテナ７をグランド層１１の長手方向の他端部又は導体線１３の他端部から誘電体アンテナ７により放射・捕捉される電波の波長の４分の１倍に相当する寸法だけ離れた位置に配置したので、誘電体アンテナ７を反射板の中央に配置させることで、グランド層１１と導体線１３とを誘電体アンテナ７から放射された電波を反射する反射板としてより適切に機能させることができる。更に、長手方向の全長をより短くすることができ、装置全体を小型化することができる。
【００３９】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、図２１及び図２２を参照して説明する。尚、上記した第１の実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。この第２の実施形態は、上記した第１の実施形態に対して羽アンテナ部を追加したものである。
【００４０】
図２１（ａ）、（ｂ）はＲＦタグ読み書き装置の平面図を示しており、図２１（ｃ）はＲＦタグ読み書き装置の縦断側面図を示している。ＲＦタグ読み書き装置２１の筐体２２は頭部２２ａと把持部２２ｂとが同一幅で構成されており、頭部２２ａには表示部２３が設けられており、把持部２２ｂには上記した第１の実施形態で説明したキー操作部４が設けられている。筐体２２の内部にはメイン基板としての多層基板２４が設けられており、その多層基板２４の一方の表面部には上記した第１の実施形態で説明した誘電体アンテナ７とＲＦタグ制御部８とが実装されている。
【００４１】
多層基板２４は上記した第１の実施形態で説明した多層基板５と同様にして平板形状をなすグランド層２５（本発明でいう導体部材）及び平板形状をなす電源層が対向して積層されており、グランド層２５の長手方向の一端部（図２１では上端部）には導体線２６の一端部が接続されており、導体線２６の他端部は開放されている。
【００４２】
そして、この第２の実施形態では、グランド層２５に左右対称に羽アンテナ部２７（本発明でいう羽導体部材）が回動可能に設けられている。羽アンテナ部２７は、筐体２２の長手方向に沿って格納される格納状態と、それらの先端側が筐体２２から突出される展開状態との間で回動可能になっており、展開状態での寸法（図２１中「Ｌ３」にて示す）は誘電体アンテナ７により放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法とされている。これは、以下の理由を根拠とするものである。即ち、発明者は、羽アンテナ部の形状について軸比を測定した。
【００４３】
図２２は測定条件（ａ）及び測定結果（ｂ）を示しており、金属板の幅が「４０ｍｍ」、金属板の長さが「１４０ｍｍ」、誘電体アンテナの背面から金属板までの距離が「５ｍｍ」のときに、羽アンテナ部の形状（横方向の寸法ｄ及び縦方向の寸法ｅ）を変化させた場合の軸比の変化を示している。この測定結果から明らかなように、羽アンテナ部の横方向の寸法が「約１２０ｍｍ」であるときに軸比が最良（軸比が「１（０ｄＢ）」に近い）であることが判り、この羽アンテナ部の横方向の寸法である「約１２０ｍｍ」は誘電体アンテナが放射・捕捉する所定周波数である例えば９５２〜９５４［ＭＨｚ］の電波の波長の２分の１倍に近い値である。
【００４４】
この場合、軸比が「１」から大きく外れてしまうと、ＲＦタグ読み書き装置２１においてデータを読み書き可能な向きと読み書き不可能な向きとが発生することになるので、軸比は「１」に近い方が望ましい。本実施形態では、羽アンテナ部２７の横方向の寸法を誘電体アンテナ７が放射・捕捉する所定周波数である例えば９５２〜９５４［ＭＨｚ］の電波の波長の２分の１倍に近い値にすることにより、軸比を「１（０ｄＢ）」に近い値としており、ユーザはＲＦタグ読み書き装置２１の向きを意識することなく、データを読み書きすることができ、使い勝手を高めることができる。
【００４５】
以上に説明したように第２の実施形態によれば、ＲＦタグ読み書き装置２１において、羽アンテナ部２７を設けたので、グランド層２５と導体線２６とを誘電体アンテナ７から放射された電波を反射する反射板として機能させることに加えて、羽アンテナ部３７をも誘電体アンテナ７から放射された電波を反射する反射板として機能させることができ、誘電体アンテナ７から直接放射された電波と誘電体アンテナ７から放射されてグランド層１１と導体線１３と羽アンテナ部２７とで反射された電波とを合成させることで利得をより一層高めることができる。又、羽アンテナ部２７の寸法を誘電体アンテナ７により放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法に構成したので、軸比を略「１（０ｄＢ）」にすることができ、ＲＦタグ読み書き装置２１の向きに拘らずＲＦタグに対してデータを適切に読み書きすることができ、使い勝手を高めることができる。
【００４６】
さらに、羽アンテナ部２７を格納状態と展開状態との間で回動可能に構成したので、ＲＦタグに対してデータを読み書きしないときには羽アンテナ部２７を格納状態に回動させ、ＲＦタグに対してデータを読み書きするときにのみ羽アンテナ部２７を展開状態に回動させれば良く、使い勝手を高めることができる。
【００４７】
（その他の実施形態）
本発明は、上記した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のように変形又は拡張することができる。
ＲＦタグ読み書き装置は、ＲＦタグに対してデータを読み書きする専用の装置に限らず、ＲＦタグに対してデータを読み書きするモジュールが組み込まれた携帯電話機や携帯情報端末などの携帯端末であっても良い。又、ＲＦタグ読み書き装置は、固定されて用いられる態様のものであっても良い。
【符号の説明】
【００４８】
図面中、１はＲＦタグ読み書き装置、５は多層基板、７は誘電体アンテナ、８はＲＦタグ制御部（ＲＦタグ制御手段）、９は誘電体、１０はアンテナエレメント、１１はグランド層（導体部材）、１２は電源層、１３は導体線、２１はＲＦタグ読み書き装置、２５はグランド層（導体部材）、２６は導体線、２７は羽アンテナ部（羽導体部材）である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体アンテナにより放射・捕捉される電波を介してＲＦタグに対してデータを読み書きするＲＦタグ読み書き装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘電体アンテナが基板上に実装されている構成として例えば特許文献１、２に示すものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−６０８２３号公報
【特許文献２】特開２００５−１８４６１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＲＦタグを利用したデータ通信は長い通信距離を確保することができる点に特徴を有するが、小型のＲＦタグ読み書き装置やハンディ型のＲＦタグ読み書き装置では、構造上の制約により、アンテナのサイズを適切に確保することが困難であり、利得を高めることができず、所望の通信距離を確保することができないのが現状である。
【０００５】
又、アンテナの方式としては直線偏波と回転偏波とがあるが、直線偏波はアンテナとＲＦタグとの位置関係によりデータ通信が成立する場合と成立しない場合とがあり、ハンディ型のＲＦタグ読み書き装置のようなＲＦタグとの相対位置が変動する態様には不適であり、回転偏波が望まれている。しかしながら、回転偏波はアンテナ面上に電流を流す必要があり、アンテナのサイズを大きくする必要がある。このような事情からも、アンテナのサイズが小さい場合には、利得を高めることができず、所望の通信距離を確保することができない。
【０００６】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、アンテナのサイズに制約がある場合であっても、所望の通信距離を適切に確保することを可能とするＲＦタグ読み書き装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載した発明によれば、長手方向の寸法が誘電体アンテナのアンテナエレメントにより放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法よりも短い寸法に構成されている導体部材を、誘電体アンテナのアンテナエレメントが電波を放射する放射方向とは反対側に位置するように当該誘電体アンテナの背面側に設け、一端部が導体部材の長手方向の一端部に接続されると共に他端部が開放されている導体線を設け、導体部材の長手方向の寸法と導体線の全長の寸法との和が誘電体アンテナのアンテナエレメントにより放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法に構成した。
【０００８】
これにより、導体部材の長手方向の寸法が電波の波長の２分の１倍に相当する寸法よりも短い寸法に制約されている場合であっても、導体線を設けることにより、導体部材と導体線とを誘電体アンテナから放射された電波を反射する反射板として機能させることができ、誘電体アンテナから直接放射された電波と誘電体アンテナから放射されて導体部材と導体線とで反射された電波とを合成させることで利得を高めることができる。その結果、導体部材の面積に制約があることに伴って誘電体アンテナのサイズに制約がある場合であっても、所望の通信距離を適切に確保することができる。
【０００９】
請求項２に記載した発明によれば、導体線を導体部材の長手方向に平行な１つ以上の平行部分と導体部材の長手方向に垂直な１つ以上の垂直部分とを有するように１つ以上の折曲げ部を有する形状に構成したので、導体線が占める導体部材の長手方向の寸法を短くすることができ、装置全体の長手方向の寸法を短くすることができる。
【００１０】
請求項３に記載した発明によれば、導体線を導体部材の長手方向に垂直な２つ以上の垂直部分を有するミアンダ形状に構成したので、導体線が占める導体部材の長手方向の寸法をより一層短くすることができ、装置全体の長手方向の寸法をより一層短くすることができる。
【００１１】
請求項４に記載した発明によれば、導体線を垂直部分同士の間隔が所定距離以上に構成したので、垂直部分同士で適切な間隔を確保することにより、導体線を反射板として適切に機能させることができる。
【００１２】
請求項５に記載した発明によれば、誘電体アンテナを導体部材の長手方向の他端部又は導体線の他端部から誘電体アンテナのアンテナエレメントにより放射・捕捉される電波の波長の４分の１倍に相当する寸法だけ離れた位置に配置したので、誘電体アンテナを反射板の中央に配置させることができ、導体部材と導体線とを誘電体アンテナから放射された電波を反射する反射板としてより適切に機能させることができる。
【００１３】
請求項６に記載した発明によれば、誘電体アンテナを平板形状をなす多層基板上に実装し、導体部材を多層基板における多数の層のうち一の層をなす導体層から構成したので、誘電体アンテナから放射された電波を反射する反射板として機能させる導体部材を多層基板における多数の層のうち一の層をなす導体層を用いて実現することができる。
【００１４】
請求項７に記載した発明によれば、導体層をグランド層又は電源層から構成したので、誘電体アンテナから放射された電波を反射する反射板として機能させる導体部材を多層基板における多数の層のうち一の層をなすグランド層又は電源層を用いて実現することができる。
【００１５】
請求項８に記載した発明によれば、誘電体アンテナのアンテナエレメントにより放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法に構成されている羽導体部材を備え、導体部材の長手方向と羽導体部材の長手方向とが直交するように導体部材と羽導体部材とを配置したので、導体部材を誘電体アンテナから放射された電波を反射する反射板として機能させることに加えて、羽導体部材をも誘電体アンテナから放射された電波を反射する反射板として機能させることができ、所望の通信距離をより適切に確保することができる。又、羽導体部材を誘電体アンテナにより放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法に構成したので、軸比を「１（０ｄＢ）」に近づけることにより、ＲＦタグ読み書き装置の向きに拘らずＲＦタグに対してデータを適切に読み書きすることができる。
【００１６】
請求項９に記載した発明によれば、羽導体部材を格納状態と展開状態との間で回動可能とし、格納状態で導体部材の長手方向に沿うように構成し、展開状態で導体部材の長手方向に対して直交する方向に誘電体アンテナのアンテナエレメントにより放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法を有するように構成したので、ＲＦタグに対してデータを読み書きしないときには羽導体部材を格納状態に回動させ、ＲＦタグに対してデータを読み書きするときにのみ羽導体部材を展開状態に回動させれば良く、使い勝手を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すもので、ＲＦタグ読み書き装置の平面図及び縦断側面図
【図２】誘電体アンテナが実装されている多層基板の平面図及び縦断側面図
【図３】機能ブロック図
【図４】測定結果を示す図
【図５】図４相当図
【図６】図４相当図
【図７】図４相当図
【図８】図４相当図
【図９】図４相当図
【図１０】図４相当図
【図１１】図４相当図
【図１２】図４相当図
【図１３】図４相当図
【図１４】図４相当図
【図１５】図４相当図
【図１６】図４相当図
【図１７】図４相当図
【図１８】図４相当図
【図１９】図４相当図
【図２０】図４相当図
【図２１】本発明の第２の実施形態を示すもので、ＲＦタグ読み書き装置の平面図及び縦断側面図
【図２２】図４相当図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について、図１乃至図２０を参照して説明する。図１（ａ）はＲＦタグ読み書き装置の平面図を示しており、図１（ｂ）はＲＦタグ読み書き装置の縦断側面図を示している。ＲＦタグ読み書き装置（リーダライタ）１は、ユーザが把持可能なハンディ型のものであり、その筐体２は幅広形状に形成されている頭部２ａとユーザが把持可能に直線形状に形成されている把持部２ｂとが組み合わされて構成されている。頭部２ａには例えば液晶ディスプレイからなる表示部３が設けられており、把持部２ｂには複数のキーが配列されてなるキー操作部４が設けられている。筐体２の内部にはメイン基板としての多層基板５が実装されていると共にＲＦタグ読み書き装置１の動作電力を各部に供給するバッテリ６が搭載されている。多層基板５の一方の表面部には誘電体アンテナ７とＲＦタグ制御部８（本発明でいうＲＦタグ制御手段）とが実装されている。誘電体アンテナ７は、直方体形状をなす誘電体９の上面部に金属板からなるアンテナエレメント１０が搭載されて構成されている。
【００１９】
図２（ａ）は誘電体アンテナ７が実装されている多層基板５の平面図を示しており、図２（ｂ）は誘電体アンテナ７が実装されている多層基板５の縦断側面図を示している。多層基板５の内部には平板形状をなすグランド層１１（本発明でいう導体部材）及び平板形状をなす電源層１２が対向して積層されている。グランド層１１の長手方向の一端部（図１では上端部）には導体線１３の一端部が接続されており、導体線１３の他端部は開放されている。
【００２０】
多層基板５において、グランド層１１の長手方向の寸法（図２中「Ｌ１」にて示す）は誘電体アンテナ７により放射・捕捉される電波の波長の４分の１倍に相当する寸法と同等に構成されており、グランド層１１の長手方向の寸法と導体線１３の長手方向の寸法との和（図２中「Ｌ２」にて示す）は誘電体アンテナ７により放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法と同等に構成されている。誘電体アンテナ７は、多層基板５上にあってグランド層１１の上端側に対応する位置に搭載されており、即ち、グランド層１１の他端部（図２では下端部）から誘電体アンテナ７により放射・捕捉される電波の波長の４分の１倍に相当する寸法だけ離れた位置に搭載されている。
【００２１】
図３は上記したＲＦタグ読み書き装置１の電気的な構成を機能ブロック図により示している。処理部１４は、ＣＰＵ１５、メモリ１６及び入出力部１７を有し、上記した表示部３、キー操作部４及びＲＦタグ制御部８を接続して構成されている。ＣＰＵ１５は、データ通信指令をＲＦタグ制御部８に出力することにより、送信データを変調して所定周波数の電波を誘電体アンテナ７から放射する送信動作や誘電体アンテナ７により捕捉された所定周波数の電波を復調して受信データを抽出する受信動作をＲＦタグ制御部８により行うＲＦ通信処理を行う。又、ＣＰＵ１５は、表示指令を表示部３に出力することにより、各種の表示情報を表示部３に表示させる表示処理を行ったり、ユーザがキー操作部４を操作したことに応じてキー操作部４から操作信号を入力すると、その入力した操作信号を受付ける操作受付処理を行ったりする。尚、処理部１４を構成する各種の電子部品は多層基板５の表面上に実装されている。又、誘電体アンテナ７が放射・捕捉する電波の所定周波数は例えば９５２〜９５４［ＭＨｚ］である。
【００２２】
上記した構成では、グランド層１１の長手方向の一端部に導体線１３の一端部を接続し、グランド層１１の長手方向の寸法と導体線１３の長手方向の寸法との和を誘電体アンテナ７により放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法と同等にし、且つ、誘電体アンテナ７を多層基板５上にあってグランド層１１の上端側に対応する位置に搭載した構成を採用しているが、これは、以下の理由を根拠とするものである。即ち、発明者は、上記したグランド層１１を金属板と見做して誘電体アンテナと金属板との関係について以下の（１）及び（２）を測定した。尚、ここでいうグランド層１１の長手方向の中央部とはある程度の幅を有する範囲を示す。
（１）金属板の長さ（長手方向の寸法）を変化させた場合のＶ偏波（垂直偏波）の利得の変化
（２）金属板の中央部から誘電体アンテナまでの距離を変化させた場合のＶ偏波の利得の変化
【００２３】
図４は上記した（１）における測定条件（ａ）及び測定結果（ｂ）を示しており、金属板の幅が「４０ｍｍ」、誘電体アンテナの背面から金属板までの距離が「５ｍｍ」、金属板の端部から誘電体アンテナの中心位置までの距離が「２５ｍｍ」のときに、金属板の長さを「４０〜２００ｍｍ」で変化させた場合のＶ偏波の利得の変化を示している。この測定結果から明らかなように、金属板の長さが「約１４５ｍｍ」であるときにＶ偏波の利得が最良であることが判る。この金属板の長さである「約１４５ｍｍ」は誘電体アンテナ７が放射・捕捉する所定周波数である例えば９５２〜９５４［ＭＨｚ］の電波の波長の２分の１倍に近い値である。
【００２４】
図５は上記した（２）における測定条件（ａ）及び測定結果（ｂ）を示しており、金属板の幅が「４０ｍｍ」、金属板の長さが「１４０ｍｍ」、誘電体アンテナの背面から金属板までの距離が「５ｍｍ」のときに、金属板の中心位置から誘電体アンテナの中心位置までの距離を「−５０〜０ｍｍ」で変化させた場合のＶ偏波の利得の変化を示している。この測定結果から明らかなように、金属板の中心位置から誘電体アンテナの中心位置までの距離が「０ｍｍ」であるときに（誘電体アンテナの中心位置が金属板の中心位置に近いほど）Ｖ偏波の利得が最良であることが判る。これは、誘電体アンテナが金属板の中心位置に搭載されていることにより、金属板が誘電体アンテナから放射された電波を反射する反射板として最も効率良く機能し、誘電体アンテナから直接放射された電波と誘電体アンテナから放射されて金属板で反射された電波とが最も効率良く合成されることで利得が効率良く高められるためである。
【００２５】
以上に示した測定結果を根拠として、本実施形態では、ハンディ型のＲＦタグ読み書き装置１における誘電体アンテナ７のサイズの制約を解消するために、グランド層１１の長手方向の一端部に導体線１３の一端部を接続し、グランド層１１の長手方向の寸法と導体線１３の長手方向の寸法との和を誘電体アンテナ７により放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法と同等とし、且つ、誘電体アンテナ７を多層基板５上にあってグランド層１１の上端側に対応する位置に搭載しているものである。
【００２６】
次に、発明者は金属板に接続する導体線の形状について検討した。最初に、発明者は金属板の長さと利得との関係について測定した。図６は測定条件（ａ）及び測定結果（ｂ）を示しており、金属板の幅が「４０ｍｍ」、誘電体アンテナの背面から金属板までの距離が「５ｍｍ」、金属板の端部から誘電体アンテナの中心位置までの距離が「７０ｍｍ」のときに、金属板の長さを変化させた場合のＶ偏波の利得の変化を示している。この測定結果から明らかなように、金属板の長さが「１４０〜１６０ｍｍ」であるときにＶ偏波の利得が最良であることが判る。以下においては、金属板の幅が「４０ｍｍ」、金属板の長さが「９０ｍｍ」、誘電体アンテナの背面から金属板までの距離が「５ｍｍ」、金属板の端部から誘電体アンテナの中心位置までの距離が「７０ｍｍ」のときを条件として、導体線の形状を検討した。
【００２７】
図７及び図８は直線形状の導体線を金属板の端部に接続する場合に、直線形状の導体線の接続位置を変化させた場合のＶ偏波の利得の変化を示している。図７（ａ）及び（ｂ）は直線形状の導体線の接続位置を左右片端にした場合の測定条件及び測定結果を示しており、図７（ｃ）及び（ｄ）は直線形状の導体線の接続位置を中央にした場合の測定条件及び測定結果を示しており、図８（ａ）及び（ｂ）は直線形状の導体線の接続位置を左右両端にした場合の測定条件及び測定結果を示しており、図８（ｃ）は測定結果の比較を示している。この測定結果から明らかなように、直線形状の導体線の接続位置に拘らず導体線の長さに比例して利得が向上し、直線形状の導体線の長さが「５５ｍｍ」であるときに、即ち、金属板の長さと直線形状の導体線の長さとの和が「１４５ｍｍ」であるときに利得が上記した目標値と同等であることが判り、直線形状の導体線が反射板として機能していることが判る。又、直線形状の導体線を金属板の左右両端に接続した構成が他よりも利得が僅かに高いが、接続位置に拘らず利得に大差ないことが判る。
【００２８】
図９及び図１０はＬ字形状の導体線を金属板の端部に接続する場合に、導体線の全長を「５５ｍｍ」に一定にしてＬ字形状の導体線の接続位置を変化させた場合のＶ偏波の利得の変化を示している。図９（ａ）及び（ｂ）はＬ字形状の導体線の接続位置を左右片端にした場合の測定条件及び測定結果を示しており、図９（ｃ）及び（ｄ）はＬ字形状の導体線の接続位置を中央にした場合の測定条件及び測定結果を示しており、図１０（ａ）及び（ｂ）はＬ字形状の導体線の接続位置を左右両端にした場合の測定条件及び測定結果を示しており、図１０（ｃ）は測定結果の比較を示している。この測定結果から明らかなように、上記した直線形状の導体線を接続する場合と同様に、Ｌ字形状の導体線の接続位置に拘らずＬ字形状の導体線における長手方向の長さに比例して利得が向上し、Ｌ字形状の導体線の全長が「５５ｍｍ」であれば、即ち、金属板の長さとＬ字形状の導体線の全長との和が「１４５ｍｍ」であれば、折曲げ位置が金属板の端部から「５ｍｍ」を越える範囲では折曲げ位置に拘らず利得が上記した目標値と同等であることが判り、Ｌ字形状の導体線が反射板として機能していることが判る。
【００２９】
図１１は直線形状の導体線を金属板の端部に接続する場合とＬ字形状の導体線を金属板の端部に接続する場合との測定結果の比較を示している。図１１（ａ）は導体線の接続位置を左右片端にした場合の測定結果の比較を示しており、図１１（ｂ）は導体線の接続位置を中央にした場合の測定結果の比較を示しており、図１１（ｃ）は導体線の接続位置を左右両端にした場合の測定結果の比較を示している。この測定結果から明らかなように、何れの場合においても、直線形状の導体線を金属板の端部に接続する場合とＬ字形状の導体線を金属板の端部に接続する場合とでは、Ｌ字形状の導体線を接続する場合の方が直線形状の導体線を接続する場合よりも導体線が占める導体部材の長手方向の寸法を短くすることができ、装置全体の長手方向の寸法を短くすることができる。
【００３０】
図１２はＬ字形状を変化させた場合のＶ偏波の利得の変化を示している。図１２（ａ）及び（ｂ）はＬ字形状（導体線の一端部から折曲げ部までの長さ及び折曲げ部から他端部までの長さ）を変化させた場合の測定条件及び測定結果を示している。何れの場合においても、導体線の長さが「６５ｍｍ」であるときに、即ち、金属板の長さとＬ字形状の導体線の長さとの和が「１５５ｍｍ」であるときに利得が上記した目標値と同等であることが判り、Ｌ字形状の導体線が反射板として機能していることが判る。又、導体線の一端部から折曲げ部までの長さが「３５ｍｍ」以上では利得が上記した目標値付近で一定していることが判る。尚、導体線の一端部から折曲げ部までの長さが「１５ｍｍ」以下では折曲げ部から他端部までの長さが「４０ｍｍ」を越えるので、Ｌ字形状の導体線が金属板の幅方向ではみ出すことになる。
【００３１】
図１３はミアンダ形状の導体線を金属板の端部に接続する場合に、ミアンダ形状の幅及び間隔を一定にして導体線の長さを変化させた場合のＶ偏波の利得の変化を示している。図１３（ａ）及び（ｂ）はミアンダ形状の幅が「４０ｍｍ」、間隔が「５ｍｍ」であるときに導体線の長さを変化させた場合の測定条件及び測定結果を示している。この測定結果から明らかなように、導体線の長さが「８０〜９０ｍｍ」であるときに、即ち、導体線の開放端が金属板の端部から「１０ｍｍ」であるときに利得が上記した目標値に対して「０．５ｄＢ」程度低下するが略同等であることが判る。又、導体線をＬ字形状にした場合と同等以上の効果が得られることが判る。
【００３２】
図１４はミアンダ形状の間隔を変化させた場合のＶ偏波の利得の変化を示している。図１４（ａ）乃至（ｃ）はミアンダ形状の幅が「４０ｍｍ」であるときに間隔を変化させた場合の測定条件及び測定結果を示している。この測定結果から明らかなように、ミアンダ形状の間隔が「１５ｍｍ」であるときには導体線の長さが「６０ｍｍ」であるときに利得が最大となり上記した目標値を越えていることが判る。しかしながら、ミアンダ形状の間隔が小さくなると、利得最大時の導体線の長さが大きくなり、利得の最大値も低下することが判る。又、ミアンダ形状の間隔が大きくなると、利得の最大値は「８ｄＢ弱」に収束することが判る。又、ミアンダ形状の間隔が小さくなると、利得最大時の導体線の長さが「９０ｍｍ」に収束することが判るが、利得の最大値が「８ｄＢ弱」よりも低下するので、実用上無意味であることが判る。
【００３３】
図１５乃至図１７はミアンダ形状を縦方向に配置して幅を変化させた場合のＶ偏波の利得の変化を示している。図１５（ａ）及び（ｂ）はミアンダ形状の幅が「２５ｍｍ」、間隔が「１０ｍｍ」であるときに導体線の長さを変化させた場合の測定条件及び測定結果を示しており、図１５（ｃ）及び（ｄ）はミアンダ形状の幅が「２０ｍｍ」、間隔が「１０ｍｍ」であるときに導体線の長さを変化させた場合の測定条件及び測定結果を示しており、図１６（ａ）及び（ｂ）はミアンダ形状の幅が「１５ｍｍ」、間隔が「１０ｍｍ」であるときに導体線の長さを変化させた場合の測定条件及び測定結果を示しており、図１６（ｃ）及び（ｄ）はミアンダ形状の幅が「１０ｍｍ」、間隔が「１０ｍｍ」であるときに導体線の長さを変化させた場合の測定条件及び測定結果を示しており、図１７は測定結果の比較を示している。この測定結果から明らかなように、ミアンダ形状の幅を変化させたときに傾向はないことが判る。又、この場合も、導体線をＬ字形状にした構成に対して同等以上の効果が得られることが判る。
【００３４】
図１８はミアンダ形状を縦方向に配置して間隔を変化させた場合のＶ偏波の利得の変化を示している。図１８（ａ）乃至（ｃ）はミアンダ形状の幅が「２０ｍｍ」、間隔が「５ｍｍ」又は「１０ｍｍ」であるときに導体線の長さを変化させた場合の測定条件及び測定結果を示している。この測定結果から明らかなように、ミアンダ形状の間隔を変化させたときに傾向はないことが判る。
【００３５】
図１９は導体線を金属板の背面に延ばした場合の利得の変化を示している。この測定結果から明らかなように、誘電体アンテナの正面方向から不可視の位置（重なる位置）に配置した場合には利得が改善されないことが判る。
【００３６】
図２０は導体線を金属板に接続することによる効果を評価するために、金属板の長さを変化させたとき、Ｌ字形状の導体線を接続したとき、ミアンダ形状の導体線を接続したときのＶ偏波の利得の変化を示している。この測定結果から明らかなように、金属板の長さを変化させたときには金属板の長さが小さくなると利得が低下することが判るが、これに対して、Ｌ字形状の導体線やミアンダ形状の導体線を接続したときには全体の長さ（金属板の端部から導体線の端部までの長手方向の長さ）が「１００ｍｍ」を超えている範囲では利得が低下しないことが判る。
【００３７】
尚、以上は、金属板の片端部だけに導体線を接続する態様について説明したが、金属板の両端部に導体線を接続する態様についても同等の効果を得ることができる。
以上に説明したように第１の実施形態によれば、ＲＦタグ読み書き装置１において、誘電体アンテナ７の背面側に設けられているグランド層１１の長手方向の寸法が誘電体アンテナ７により放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法よりも短い寸法である場合に、一端部がグランド層１１の長手方向の一端部に接続されると共に他端部が開放されている導体線１３を設け、グランド層１１の長手方向の寸法と導体線１３の全長の寸法との和が誘電体アンテナ７により放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法に構成したので、グランド層１１と導体線１３とを誘電体アンテナ７から放射された電波を反射する反射板として機能させることができ、誘電体アンテナ７から直接放射された電波と誘電体アンテナ７から放射されてグランド層１１と導体線１３とで反射された電波とを合成させることで利得を高めることができる。これにより、グランド層１１の面積に制約があることに伴って誘電体アンテナ７のサイズに制約がある場合であっても、所望の通信距離を適切に確保することができる。
【００３８】
又、導体線１３をＬ字形状やミアンダ形状に構成しても直線形状と同等以上の効果が得られることから、導体線１３を必ずしも直線形状に構成する必要はなく、導体パターン１３をＬ字形状やミアンダ形状に構成することにより、導体線１３が占めるグランド層の長手方向の寸法を短くすることができ、装置全体の長手方向の寸法を短くすることができる。又、誘電体アンテナ７をグランド層１１の長手方向の他端部又は導体線１３の他端部から誘電体アンテナ７により放射・捕捉される電波の波長の４分の１倍に相当する寸法だけ離れた位置に配置したので、誘電体アンテナ７を反射板の中央に配置させることで、グランド層１１と導体線１３とを誘電体アンテナ７から放射された電波を反射する反射板としてより適切に機能させることができる。更に、長手方向の全長をより短くすることができ、装置全体を小型化することができる。
【００３９】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、図２１及び図２２を参照して説明する。尚、上記した第１の実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。この第２の実施形態は、上記した第１の実施形態に対して羽アンテナ部を追加したものである。
【００４０】
図２１（ａ）、（ｂ）はＲＦタグ読み書き装置の平面図を示しており、図２１（ｃ）はＲＦタグ読み書き装置の縦断側面図を示している。ＲＦタグ読み書き装置２１の筐体２２は頭部２２ａと把持部２２ｂとが同一幅で構成されており、頭部２２ａには表示部２３が設けられており、把持部２２ｂには上記した第１の実施形態で説明したキー操作部４が設けられている。筐体２２の内部にはメイン基板としての多層基板２４が設けられており、その多層基板２４の一方の表面部には上記した第１の実施形態で説明した誘電体アンテナ７とＲＦタグ制御部８とが実装されている。
【００４１】
多層基板２４は上記した第１の実施形態で説明した多層基板５と同様にして平板形状をなすグランド層２５（本発明でいう導体部材）及び平板形状をなす電源層が対向して積層されており、グランド層２５の長手方向の一端部（図２１では上端部）には導体線２６の一端部が接続されており、導体線２６の他端部は開放されている。
【００４２】
そして、この第２の実施形態では、グランド層２５に左右対称に羽アンテナ部２７（本発明でいう羽導体部材）が回動可能に設けられている。羽アンテナ部２７は、筐体２２の長手方向に沿って格納される格納状態と、それらの先端側が筐体２２から突出される展開状態との間で回動可能になっており、展開状態での寸法（図２１中「Ｌ３」にて示す）は誘電体アンテナ７により放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法とされている。これは、以下の理由を根拠とするものである。即ち、発明者は、羽アンテナ部の形状について軸比を測定した。
【００４３】
図２２は測定条件（ａ）及び測定結果（ｂ）を示しており、金属板の幅が「４０ｍｍ」、金属板の長さが「１４０ｍｍ」、誘電体アンテナの背面から金属板までの距離が「５ｍｍ」のときに、羽アンテナ部の形状（横方向の寸法ｄ及び縦方向の寸法ｅ）を変化させた場合の軸比の変化を示している。この測定結果から明らかなように、羽アンテナ部の横方向の寸法が「約１２０ｍｍ」であるときに軸比が最良（軸比が「１（０ｄＢ）」に近い）であることが判り、この羽アンテナ部の横方向の寸法である「約１２０ｍｍ」は誘電体アンテナが放射・捕捉する所定周波数である例えば９５２〜９５４［ＭＨｚ］の電波の波長の２分の１倍に近い値である。
【００４４】
この場合、軸比が「１」から大きく外れてしまうと、ＲＦタグ読み書き装置２１においてデータを読み書き可能な向きと読み書き不可能な向きとが発生することになるので、軸比は「１」に近い方が望ましい。本実施形態では、羽アンテナ部２７の横方向の寸法を誘電体アンテナ７が放射・捕捉する所定周波数である例えば９５２〜９５４［ＭＨｚ］の電波の波長の２分の１倍に近い値にすることにより、軸比を「１（０ｄＢ）」に近い値としており、ユーザはＲＦタグ読み書き装置２１の向きを意識することなく、データを読み書きすることができ、使い勝手を高めることができる。
【００４５】
以上に説明したように第２の実施形態によれば、ＲＦタグ読み書き装置２１において、羽アンテナ部２７を設けたので、グランド層２５と導体線２６とを誘電体アンテナ７から放射された電波を反射する反射板として機能させることに加えて、羽アンテナ部３７をも誘電体アンテナ７から放射された電波を反射する反射板として機能させることができ、誘電体アンテナ７から直接放射された電波と誘電体アンテナ７から放射されてグランド層１１と導体線１３と羽アンテナ部２７とで反射された電波とを合成させることで利得をより一層高めることができる。又、羽アンテナ部２７の寸法を誘電体アンテナ７により放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法に構成したので、軸比を略「１（０ｄＢ）」にすることができ、ＲＦタグ読み書き装置２１の向きに拘らずＲＦタグに対してデータを適切に読み書きすることができ、使い勝手を高めることができる。
【００４６】
さらに、羽アンテナ部２７を格納状態と展開状態との間で回動可能に構成したので、ＲＦタグに対してデータを読み書きしないときには羽アンテナ部２７を格納状態に回動させ、ＲＦタグに対してデータを読み書きするときにのみ羽アンテナ部２７を展開状態に回動させれば良く、使い勝手を高めることができる。
【００４７】
（その他の実施形態）
本発明は、上記した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のように変形又は拡張することができる。
ＲＦタグ読み書き装置は、ＲＦタグに対してデータを読み書きする専用の装置に限らず、ＲＦタグに対してデータを読み書きするモジュールが組み込まれた携帯電話機や携帯情報端末などの携帯端末であっても良い。又、ＲＦタグ読み書き装置は、固定されて用いられる態様のものであっても良い。
【符号の説明】
【００４８】
図面中、１はＲＦタグ読み書き装置、５は多層基板、７は誘電体アンテナ、８はＲＦタグ制御部（ＲＦタグ制御手段）、９は誘電体、１０はアンテナエレメント、１１はグランド層（導体部材）、１２は電源層、１３は導体線、２１はＲＦタグ読み書き装置、２５はグランド層（導体部材）、２６は導体線、２７は羽アンテナ部（羽導体部材）である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体の上面部にアンテナエレメントが搭載されてなる誘電体アンテナと、
前記誘電体アンテナの前記アンテナエレメントにより放射・捕捉される電波を介してＲＦタグに対してデータを読み書きするＲＦタグ制御手段と、
前記誘電体アンテナの前記アンテナエレメントが電波を放射する放射方向とは反対側に位置するように当該誘電体アンテナの背面側に設けられ、長手方向の寸法が前記誘電体アンテナの前記アンテナエレメントにより放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法よりも短い寸法に構成されている導体部材と、
一端部が前記導体部材の長手方向の一端部に接続されると共に他端部が開放されている導体線とを備え、
前記導体部材の長手方向の寸法と前記導体線の全長の寸法との和が前記誘電体アンテナの前記アンテナエレメントにより放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法に構成されていることを特徴とするＲＦタグ読み書き装置。
【請求項２】
請求項１に記載したＲＦタグ読み書き装置において、
前記導体線は、前記導体部材の長手方向に平行な１つ以上の平行部分と前記導体部材の長手方向に垂直な１つ以上の垂直部分とを有するように１つ以上の折曲げ部を有する形状に構成されていることを特徴とするＲＦタグ読み書き装置。
【請求項３】
請求項２に記載したＲＦタグ読み書き装置において、
前記導体線は、前記導体部材の長手方向に垂直な２つ以上の垂直部分を有するミアンダ形状に構成されていることを特徴とするＲＦタグ読み書き装置。
【請求項４】
請求項３に記載したＲＦタグ読み書き装置において、
前記導体線は、垂直部分同士の間隔が所定距離以上に構成されていることを特徴とするＲＦタグ読み書き装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載したＲＦタグ読み書き装置において、
前記誘電体アンテナは、前記導体部材の長手方向の他端部又は前記導体線の他端部から前記誘電体アンテナの前記アンテナエレメントにより放射・捕捉される電波の波長の４分の１倍に相当する寸法だけ離れた位置に配置されていることを特徴とするＲＦタグ読み書き装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかに記載したＲＦタグ読み書き装置において、
前記誘電体アンテナは、平板形状をなす多層基板上に実装され、
前記導体部材は、前記多層基板における多数の層のうち一の層をなす導体層から構成されていることを特徴とするＲＦタグ読み書き装置。
【請求項７】
請求項６に記載したＲＦタグ読み書き装置において、
前記導体層は、グランド層又は電源層から構成されていることを特徴とするＲＦタグ読み書き装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れかに記載したＲＦタグ読み書き装置において、
前記誘電体アンテナの前記アンテナエレメントにより放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法に構成されている羽導体部材を備え、
前記導体部材の長手方向と前記羽導体部材の長手方向とが直交するように前記導体部材と前記羽導体部材とが配置されていることを特徴とするＲＦタグ読み書き装置。
【請求項９】
請求項８に記載したＲＦタグ読み書き装置において、
前記羽導体部材は、格納状態と展開状態との間で回動可能であり、前記格納状態で前記導体部材の長手方向に沿うように構成され、前記展開状態で前記導体部材の長手方向に対して直交する方向に前記誘電体アンテナの前記アンテナエレメントにより放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法を有するように構成されていることを特徴とするＲＦタグ読み書き装置。
【請求項１】
誘電体の上面部にアンテナエレメントが搭載されてなる誘電体アンテナと、
前記誘電体アンテナの前記アンテナエレメントにより放射・捕捉される電波を介してＲＦタグに対してデータを読み書きするＲＦタグ制御手段と、
前記誘電体アンテナの前記アンテナエレメントが電波を放射する放射方向とは反対側に位置するように当該誘電体アンテナの背面側に設けられ、長手方向の寸法が前記誘電体アンテナの前記アンテナエレメントにより放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法よりも短い寸法に構成されている導体部材と、
一端部が前記導体部材の長手方向の一端部に接続されると共に他端部が開放されている導体線とを備え、
前記導体部材の長手方向の寸法と前記導体線の全長の寸法との和が前記誘電体アンテナの前記アンテナエレメントにより放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法に構成されていることを特徴とするＲＦタグ読み書き装置。
【請求項２】
請求項１に記載したＲＦタグ読み書き装置において、
前記導体線は、前記導体部材の長手方向に平行な１つ以上の平行部分と前記導体部材の長手方向に垂直な１つ以上の垂直部分とを有するように１つ以上の折曲げ部を有する形状に構成されていることを特徴とするＲＦタグ読み書き装置。
【請求項３】
請求項２に記載したＲＦタグ読み書き装置において、
前記導体線は、前記導体部材の長手方向に垂直な２つ以上の垂直部分を有するミアンダ形状に構成されていることを特徴とするＲＦタグ読み書き装置。
【請求項４】
請求項３に記載したＲＦタグ読み書き装置において、
前記導体線は、垂直部分同士の間隔が所定距離以上に構成されていることを特徴とするＲＦタグ読み書き装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載したＲＦタグ読み書き装置において、
前記誘電体アンテナは、前記導体部材の長手方向の他端部又は前記導体線の他端部から前記誘電体アンテナの前記アンテナエレメントにより放射・捕捉される電波の波長の４分の１倍に相当する寸法だけ離れた位置に配置されていることを特徴とするＲＦタグ読み書き装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかに記載したＲＦタグ読み書き装置において、
前記誘電体アンテナは、平板形状をなす多層基板上に実装され、
前記導体部材は、前記多層基板における多数の層のうち一の層をなす導体層から構成されていることを特徴とするＲＦタグ読み書き装置。
【請求項７】
請求項６に記載したＲＦタグ読み書き装置において、
前記導体層は、グランド層又は電源層から構成されていることを特徴とするＲＦタグ読み書き装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れかに記載したＲＦタグ読み書き装置において、
前記誘電体アンテナの前記アンテナエレメントにより放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法に構成されている羽導体部材を備え、
前記導体部材の長手方向と前記羽導体部材の長手方向とが直交するように前記導体部材と前記羽導体部材とが配置されていることを特徴とするＲＦタグ読み書き装置。
【請求項９】
請求項８に記載したＲＦタグ読み書き装置において、
前記羽導体部材は、格納状態と展開状態との間で回動可能であり、前記格納状態で前記導体部材の長手方向に沿うように構成され、前記展開状態で前記導体部材の長手方向に対して直交する方向に前記誘電体アンテナの前記アンテナエレメントにより放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法を有するように構成されていることを特徴とするＲＦタグ読み書き装置。
【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】
【公開番号】特開２０１１−１５２０２（Ｐ２０１１−１５２０２Ａ）
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５７７９１（Ｐ２００９−１５７７９１）
【出願日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【出願人】（５０１４２８５４５）株式会社デンソーウェーブ (1,155)
【出願人】（０００００３０８９）東光株式会社 (243)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【出願人】（５０１４２８５４５）株式会社デンソーウェーブ (1,155)
【出願人】（０００００３０８９）東光株式会社 (243)
【Ｆターム（参考）】
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