JP4933980B2 - アンテナ部材 - Google Patents

Description

本発明は、非接触型情報記録媒体や非接触型情報記録媒体に対して情報の書き込みや読み出しを行う情報書込／読出装置に用いられるアンテナ部材に関し、特に、通信特性の可変技術に関する。

昨今、情報化社会の進展に伴って、商品等に貼付されるタグやラベルに情報を記録し、このタグやラベルを用いての商品等の管理が行われている。このようなタグやラベルを用いた情報管理においては、タグやラベルに対して非接触状態にて情報の書き込みや読み出しを行うことが可能なＩＣチップが搭載された非接触型ＩＣタグや非接触型ＩＣラベルがその優れた利便性から急速な普及が進みつつある。

非接触状態にて情報の書き込みや読み出しが可能な非接触型ＩＣタグや非接触型ＩＣラベルにおいては、近年、小型化及び通信可能距離を確保するために、マイクロ波帯を利用して通信を行う微細なＩＣチップが用いられることが多くなってきている。

このような微細なＩＣチップを用いた場合、ＩＣチップに導電性のアンテナを接続することにより、ＩＣチップに対して情報の書き込みや読み出しが行われることになる。

図８は、マイクロ波帯を利用して通信を行うＩＣチップが搭載された非接触型ＩＣタグの一例を示す図である。

本構成例は図８に示すように、樹脂や紙等からなるベース基材３３０上に、互いに直列に並ぶように所定の間隔を有して形成された２つの帯状の導体部３２０ａ，３２０ｂからなるアンテナ部３２０が形成されており、この２つの導体部３２０ａ，３２０ｂの一端にそれぞれ設けられた給電点に接続されるように、非接触状態にて情報の書き込み及び読み出しが可能なＩＣチップ３１０が搭載されて構成されている。

上記のように構成された非接触型ＩＣタグ３００においては、外部に設けられた情報書込／読出装置（不図示）に近接させることにより、情報書込／読出装置からの電波に共振してアンテナ部３２０に電流が流れ、この電流がＩＣチップ３１０に供給され、それにより、非接触状態において、情報書込／読出装置からＩＣチップ３１０に情報が書き込まれたり、ＩＣチップ３１０に書き込まれた情報が情報書込／読出装置にて読み出されたりする。このような非接触型ＩＣタグ３００においては、ＩＣチップ３１０に対しての情報の書き込み及び読み出しが可能な距離を確保するためにアンテナ部３２０におけるインピーダンスや共振点、指向性等の周波数特性を調整する必要がある。

そこで、アンテナ部にライン状のインピーダンス調整用パターンを接続し、このインピーダンス調整用パターンを途中で切断してその長さを変えることによりアンテナ部全体の長さを変え、それにより、ＩＣチップとアンテナ部とのインピーダンス整合をとる技術が考えられている（例えば、特許文献１参照。）。

また、従来より、三角形からなる２つの導体が、その頂点が空隙を介して互いに対向するように配置されてなるボウタイアンテナが利用されている。

図９は、一般的なボウタイアンテナを有する非接触型ＩＣタグの一例を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。

本構成例は図９に示すように、樹脂や紙等からなるベース基材４３０上に、二等辺三角形の形状を有する２つの導体部４２０ａ，４２０ｂが、二等辺三角形の等しい辺がなす頂点どうしを結んだ直線が二等辺三角形の底辺のそれぞれに対して垂直となるように、かつ、頂点どうしが空隙を有するように配置されてなるアンテナ部４２０が形成されており、この２つの導体部４２０ａ，４２０ｂに接続されるように、非接触状態にて情報の書き込み及び読み出しが可能なＩＣチップ４１０が搭載されて構成されている。

上記のように構成された非接触型ＩＣタグ４００においては、アンテナ部４２０について、Ｂ−Ｂ’間とＣ−Ｃ’間とで長さが互いに異なり、かつ、その長さがＢ−Ｂ’間からＣ−Ｃ’間に渡って無段階に変化しているため、アンテナ部４２０の共振点が、Ｂ−Ｂ’間の長さに基づく共振点からＣ−Ｃ’間の長さに基づく共振点まで設定可能となる。このように、ボウタイアンテナを用いて広帯域なアンテナを実現する技術が考えられている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００４−１０４３４４号公報 特開２００２−１３５０３７号公報

しかしながら、アンテナ部にインピーダンス調整用パターンを接続し、このインピーダンス調整用パターンを途中で切断してその長さを変えることにより、ＩＣチップとアンテナ部とのインピーダンス整合をとる技術においては、ＩＣチップとアンテナ部とのインピーダンス整合をとる場合、インピーダンス調整用パターンを切断することになるため、インピーダンス調整用パターンを切断するための切断部材が必要となり、インピーダンス整合を容易に行うことができるとは言いがたい。

また、図９に示したようなボウタイアンテナにおいては、広帯域なアンテナが実現されるものの、広帯域なものだけに周波数特性がなだらかなものとなり、所望の周波数特性に対してのみ考えると指向性等の面で好ましいとは言いがたい。

本発明は、上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、周波数特性を容易に変更することができるアンテナ部材を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、
ベース基材上に形成された帯状の第１の導体部と、前記第１の導体部に接続点にて電気的に接続され、該接続点を中心として前記第１の導体部に対する角度が可変に構成された第２の導体部とを有するアンテナ部材において、
前記第２の導体部は、前記ベース基材に対して前記接続点を中心として回転可能に取り付けられた帯状基材上に形成され、
前記ベース基材は、前記帯状基材の回転軌道上に前記帯状基材の幅をピッチとして設けられ、前記帯状基材が回転方向に移動しないように固定するための複数の突起を有することを特徴とする。

上記のように構成された本発明においては、接続点にて電気的に接続された第１の導体部と第２の導体部とによってアンテナ部材の周波数特性が決まるが、第２の導体部を第１の導体部との接続点を中心として回転させ、第１の導体部に対する第２の導体部の角度を変えることにより、放射パターンが変化してアンテナ部材の周波数特性が変化する。そのため、所望の周波数特性に基づいて第１の導体部に対する第２の導体部の角度を変えれば、アンテナ部材の周波数特性を所望のものに設定することができる。

以上説明したように本発明においては、帯状の第１の導体部と、第１の導体部に電気的に接続点にて接続され、接続点を中心として第１の導体部に対する角度が可変に構成された第２の導体部とを有する構成としたため、周波数特性を変更する場合は、接続点を中心として第２の導体部の第１の導体部に対する角度を変えるだけで済み、周波数特性を容易に変更することができる。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明のアンテナ部材の実施の一形態を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。

本形態は図１に示すように、樹脂や紙等からなるベース基材１３０上に、互いに直列に並ぶように所定の間隔を有して形成された第１の導体部である２つの帯状の導体部１２０ａ，１２０ｂからなるメインアンテナ部１２０が形成されており、導体部１２０ａ，１２０ｂの接続点となる部分にはリベット１３２ａ，１３２ｂを介して第２の導体部である帯状の導体部１２１ａ，１２１ｂがそれぞれ接続されている。すなわち、導体部１２０ａ，１２０ｂと導体部１２１ａ，１２１ｂとはリベット１３２ａ，１３２ｂを介して電気的に接続された状態となっている。導体部１２１ａ，１２１ｂはそれぞれ、リベット１３２ａ，１３２ｂによってリベット１３２ａ，１３２ｂを中心としてベース基材１３０に対して回転可能に取り付けられた帯状基材であるフィルム基材１３１ａ，１３１ｂのベース基材１３０と対向する面とは反対側の面に形成されており、サブアンテナ部１２１を構成している。

上記のように構成されたアンテナ部材１０１は、導体部１２１ａ，１２１ｂがそれぞれ形成されたフィルム基材１３１ａ，１３１ｂがリベット１３２ａ，１３２ｂによってベース基材１３０に回転可能に取り付けられているため、フィルム基材１３１ａ，１３１ｂをリベット１３２ａ，１３２ｂを中心として回転させることにより、導体部１２０ａ，１２０ｂに対する導体部１２１ａ，１２１ｂの角度を変えることができる。

以下に、上述したアンテナ部材１０１の使用例を説明する。

図２は、図１に示したアンテナ部材１０１を用いた非接触型ＩＣタグを示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。

本形態における非接触型ＩＣタグ１００は図２に示すように、図１に示したアンテナ部材１０１の導体部１２０ａ，１２０ｂの一端にそれぞれ設けられた給電点に接続されるように、非接触状態にて情報の書き込み及び読み出しが可能なＩＣチップ１１０が搭載されて構成されている。

上記のように構成された非接触型ＩＣタグ１００においては、外部に設けられた情報書込／読出装置（不図示）に近接させることにより、情報書込／読出装置からの電波に共振してメインアンテナ部１２０及びサブアンテナ部１２１に電流が流れ、この電流がＩＣチップ１１０に供給され、それにより、非接触状態において、情報書込／読出装置からＩＣチップ１１０に情報が書き込まれたり、ＩＣチップ１１０に書き込まれた情報が情報書込／読出装置にて読み出されたりする。

以下に、上述した非接触型ＩＣタグ１００の周波数特性の調整方法について説明する。

図３は、図２に示した非接触型ＩＣタグ１００の周波数特性の調整方法を説明するための図である。

上述したように、導体部１２１ａ，１２１ｂがそれぞれ形成されたフィルム基材１３１ａ，１３１ｂは、リベット１３２ａ，１３２ｂによってベース基材１３０に回転可能に取り付けられている。そのため、フィルム基材１３１ａ，１３１ｂをリベット１３２ａ，１３２ｂを中心として回転させることにより、導体部１２０ａ，１２０ｂに対する導体部１２１ａ，１２１ｂの角度を変えることができる。

非接触型ＩＣタグ１００の周波数特性は、メインアンテナ部１２０とサブアンテナ部１２１とによって決まる。すなわち、メインアンテナ部１２０とサブアンテナ部１２１とからなるアンテナ部分の長さや形状によって周波数特性が変化することになる。

そこで、フィルム基材１３１ａ，１３１ｂをリベット１３２ａ，１３２ｂを中心として回転させて導体部１２０ａ，１２０ｂに対する導体部１２１ａ，１２１ｂの角度を変え、メインアンテナ部１２０とサブアンテナ部１２１とからなるアンテナ部分の形状を変化させる。

図３（ａ）に示したものは、メインアンテナ部１２０を構成する導体部１２０ａ，１２０ｂとサブアンテナ部１２１を構成する導体部１２１ａ,１２１ｂとのなす角度がαとなっている。一方、図３（ｂ）に示したものは、メインアンテナ部１２０を構成する導体部１２０ａ，１２０ｂとサブアンテナ部１２１を構成する導体部１２１ａ,１２１ｂとのなす角度がαとは異なるβとなっている。

このように、メインアンテナ部１２０を構成する導体部１２０ａ，１２０ｂとサブアンテナ部１２１を構成する導体部１２１ａ,１２１ｂとのなす角度が互いに異なる図３（ａ）に示した場合のアンテナ部材１０１と図３（ｂ）に示した場合のアンテナ部材１０１とでは、放射パターンが異なり周波数特性が互いに異なるものとなる。そこで、フィルム基材１３１ａ，１３１ｂをリベット１３２ａ，１３２ｂを中心として回転させ、メインアンテナ部１２０を構成する導体部１２０ａ，１２０ｂとサブアンテナ部１２１を構成する導体部１２１ａ,１２１ｂとのなす角度が、アンテナ部材１０１の周波数特性が所望のものとなるように設定することにより、非接触型ＩＣタグ１００が所望の周波数特性を有して通信可能な状態となる。

ここで、導体部１２１ａ，１２１ｂが形成されたフィルム基材１３１ａ，１３１ｂをリベット１３２ａ，１３２ｂを中心として回転させる方法について説明する。

図４は、図２に示した非接触型ＩＣタグ１００にてフィルム基材１３１ａ，１３１ｂを回転させる方法を説明するための図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）に示した矢印Ａ方向から見た図である。

導体部１２１ａ，１２１ｂが形成されたフィルム基材１３１ａ，１３１ｂをリベット１３２ａ，１３２ｂを中心として回転させる方法としては、例えば図４に示したような磁力を有するプローブ１５０を使用することが考えられる。その場合、導体部１２１ａ，１２１ｂを磁性体等、磁石にくっつく材料から構成する。

プローブ１５０は、予め決められた周波数特性に応じた位置が記憶された制御部（不図示）に接続されており、フィルム基材１３１ａ，１３１ｂが図２に示した位置にある場合の導体部１２１ａ，１２１ｂのリベット１３２ａ，１３２ｂとは反対側の端部に接触し、それにより、フィルム基材１３１ａ，１３１ｂがベース基材１３０から持ち上げられ、フィルム基材１３１ａ，１３１ｂがリベット１３２ａ，１３２ｂを中心として回転するように移動する。

そして、プローブ１５０が制御部に記憶された位置に到達すると、プローブ１５０の磁力が解除され、フィルム基材１３１ａ，１３１ｂがその位置に設置される。それにより、アンテナ部材１０１の周波数特性が、メインアンテナ部１２０を構成する導体部１２０ａ，１２０ｂとサブアンテナ部１２１を構成する導体部１２１ａ,１２１ｂとのなす角度に応じたものとなる。

このようにして、複数の周波数特性に応じた位置を制御部にて記憶しておき、プローブ１５０を用いてメインアンテナ部１２０を構成する導体部１２０ａ，１２０ｂとサブアンテナ部１２１を構成する導体部１２１ａ,１２１ｂとのなす角度を設定することにより、アンテナ部材１０１の周波数特性を予め決められたものに適宜設定することができる。

ここで、導体部１２１ａ，１２１ｂが形成されたフィルム基材１３１ａ，１３１ｂをリベット１３２ａ，１３２ｂを中心として回転させた後に固定する方法について説明する。

図５は、図２に示した非接触型ＩＣタグ１００にフィルム基材１３１ａ，１３１ｂを固定する手段を付加した例を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）に示した矢印Ａ方向から見た図である。

図２に示した非接触型ＩＣタグ１００にフィルム基材１３１ａ，１３１ｂを固定する手段としては、例えば図５に示すように、ベース基材１３０上にフィルム基材１３１ａ，１３１ｂの回転移動位置に合わせて突起１３３を設けることが考えられる。この突起１３３は、ベース基材１３０のフィルム基材１３１ａ，１３１ｂの回転軌道上に、フィルム基材１３１ａ，１３１ｂの幅をそのピッチとして設けられている。

図６は、図５に示した非接触型ＩＣタグ１００におけるフィルム基材１３１ａ，１３１ｂの固定方法を説明するための図である。

図５に示した非接触型ＩＣタグ１００に対して、まず、図４に示したプローブ１５０を導体部１２１ａ，１２１ｂのリベット１３２ａ，１３２ｂとは反対側の端部に接触させ、図６（ａ）に示すようにフィルム基材１３１ａ，１３１ｂをベース基材１３０から持ち上げ、プローブ１５０によってフィルム基材１３１ａ，１３１ｂをリベット１３２ａ，１３２ｂを中心として回転させる。

その後、プローブ１５０が制御部に記憶された位置に到達すると、プローブ１５０の磁力を解除し、フィルム基材１３１ａ，１３１ｂをベース基材１３０上に設置する。すると、図６（ｂ）に示すように、ベース基材１３０上に設置されたフィルム基材１３１ａ，１３１ｂは、ベース基材１３０に設けられた突起１３３間に挟まれ、回転方向に移動しないように固定されることになる。

なお、ベース基材１３０に対するフィルム基材１３１ａ，１３１ｂの固定方法は、上述したようにベース基材１３０に設けられた突起１３３によるものに限らず、フィルム基材１３１ａ，１３１ｂのベース基材１３０に対向する面に再剥離可能な粘着剤を塗布しておいたり、面ファスナー等を用いたりしてもよい。また、リベット１３２ａ，１３２ｂの代わりに締め付け可能なビスを用いてフィルム基材１３１ａ，１３１ｂをベース基材１３０に回転可能に取り付け、ビスを締め付けることによりフィルム基材１３１ａ，１３１ｂを固定することも考えられる。

上述したように、図１に示したアンテナ部材１０１は、非接触状態にて情報の書き込みや読み出しが可能な非接触型ＩＣタグ１００や非接触型ＩＣラベル、あるいは非接触型ＩＣといった非接触型情報記録媒体に用いることができるが、これら非接触型情報記録媒体に対して情報の書き込みや読み出しを行う情報書込／読出装置にも用いることができる。

図７は、図１に示したアンテナ部材１０１を用いた情報書込／読出装置を示す図である。

本形態における情報書込／読出装置２００は図７に示すように、図１に示したアンテナ部材１０１の導体部１２０ａ，１２０ｂの一端にそれぞれ設けられた給電点に、周波数発振器（不図示）を含む情報書込／読出回路２１０が接続されて構成されている。

上記のように構成された情報書込／読出装置２００においては、図２に示したような非接触型ＩＣタグ１００を翳すと、情報書込／読出装置２００のアンテナ部材１０１と非接触型ＩＣタグ１００のアンテナ部材１０１とが共振し、非接触型ＩＣタグ１００のメインアンテナ部１２０及びサブアンテナ部１２１に電流が流れ、この電流がＩＣチップ１１０に供給され、それにより、非接触状態において、情報書込／読出装置２００からＩＣチップ１１０に情報が書き込まれたり、ＩＣチップ１１０に書き込まれた情報が情報書込／読出装置２００にて読み出されたりする。

なお、本形態においては、サブアンテナ部１２１を構成する導体部１２１ａ，１２１ｂがフィルム基材１３１ａ，１３１ｂ上に形成され、このフィルム基材１３１ａ，１３１ｂがリベット１３２ａ，１３２ｂによってベース基材１３０に回転可能に取り付けられたものを例に挙げて説明したが、サブアンテナ部１２１を構成する導体部１２１ａ，１２１ｂを銅やアルミ等の板材から構成し、フィルム基材１３１ａ，１３１ｂを用いない構成としてもよい。また、本形態においては、サブアンテナ部１２１を構成する導体部１２１ａ，１２１ｂがフィルム基材１３１ａ，１３１ｂのベース基材１３０と対向する面とは反対側の面に形成されているが、導体部１２１ａ，１２１ｂがフィルム基材１３１ａ，１３１ｂのベース基材１３０と対向する面に形成されていてもよい。ただし、導体部１２１ａ，１２１ｂを銅やアルミ等の板材から構成したり、導体部１２１ａ，１２１ｂをフィルム基材１３１ａ，１３１ｂのベース基材１３０と対向する面に形成したりした場合は、サブアンテナ部１２１を構成する導体部１２１ａ，１２１ｂとメインアンテナ部１２０を構成する導体部１２０ａ，１２０ｂとが、リベット１３２ａ，１３２ｂ以外の領域で接して電気的に短絡しないように、これらの間に絶縁材料を介在させる必要がある。

また、本形態においては、２つの導体部１２０ａ，１２０ｂが互いに直列に並ぶように所定の間隔を有して形成されてなるダイポールアンテナ状のメインアンテナ部１２０を有し、この導体部１２０ａ，１２０ｂにそれぞれ接続されるようにサブアンテナ部１２１を構成する２つの導体部１２１ａ，１２１ｂがフィルム基材１３１ａ，１３１ｂにそれぞれ形成された構成を例に挙げて説明したが、１つの導体部からなるモノポールアンテナをメインアンテナ部とし、このメインアンテナ部を構成する１つの導体部に１つの導体部を互いの角度が調整可能に接続したものも考えられる。

本発明のアンテナ部材の実施の一形態を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。 図１に示したアンテナ部材を用いた非接触型ＩＣタグを示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。 図２に示した非接触型ＩＣタグの周波数特性の調整方法を説明するための図である。 図２に示した非接触型ＩＣタグにてフィルム基材を回転させる方法を説明するための図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）に示した矢印Ａ方向から見た図である。 図２に示した非接触型ＩＣタグにフィルム基材を固定する手段を付加した例を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）に示した矢印Ａ方向から見た図である。 図５に示した非接触型ＩＣタグにおけるフィルム基材の固定方法を説明するための図である。 図１に示したアンテナ部材を用いた情報書込／読出装置を示す図である。 マイクロ波帯を利用して通信を行うＩＣチップが搭載された非接触型ＩＣタグの一例を示す図である。 一般的なボウタイアンテナを有する非接触型ＩＣタグの一例を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。

符号の説明

１００ 非接触型ＩＣタグ
１０１ アンテナ部材
１１０ ＩＣチップ
１２０ メインアンテナ部
１２０ａ，１２０ｂ，１２１ａ，１２１ｂ 導体部
１２１ サブアンテナ部
１３０ ベース基材
１３１ａ，１３１ｂ フィルム基材
１３２ａ，１３２ｂ リベット
１３３ 突起
１５０ プローブ
２００ 情報書込／読出装置
２１０ 情報書込／読出回路

Claims (1)

1. ベース基材上に形成された帯状の第１の導体部と、前記第１の導体部に接続点にて電気的に接続され、該接続点を中心として前記第１の導体部に対する角度が可変に構成された第２の導体部とを有するアンテナ部材において、
   前記第２の導体部は、前記ベース基材に対して前記接続点を中心として回転可能に取り付けられた帯状基材上に形成され、
   前記ベース基材は、前記帯状基材の回転軌道上に前記帯状基材の幅をピッチとして設けられ、前記帯状基材が回転方向に移動しないように固定するための複数の突起を有することを特徴とするアンテナ部材。

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