特許 7340175 ＲＦＩＤタグ、ペットボトル、及びアンテナ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-30

(45)【発行日】2023-09-07

(54)【発明の名称】ＲＦＩＤタグ、ペットボトル、及びアンテナ

(51)【国際特許分類】

   G06K 19/077 20060101AFI20230831BHJP

   H01Q 9/44 20060101ALI20230831BHJP

   H01Q 9/26 20060101ALI20230831BHJP

   H01Q 1/22 20060101ALI20230831BHJP

【ＦＩ】

G06K19/077 248

G06K19/077 280

H01Q9/44

H01Q9/26

H01Q1/22 Z

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019195734

(22)【出願日】2019-10-28

(65)【公開番号】P2021018786

(43)【公開日】2021-02-15

【審査請求日】2021-07-12

(31)【優先権主張番号】P 2019134033

(32)【優先日】2019-07-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】390029148

【氏名又は名称】大王製紙株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】597154128

【氏名又は名称】日本パッケージ・システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】嶋田 卓朗

(72)【発明者】

【氏名】松野下 大治

【審査官】小林 紀和

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－２４９６２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２５９９３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０５１４３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１２４７７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１３５０１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１２３２６３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－０８７３７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１１１９８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０４６７２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１１２４４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１７４２９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－２１８２０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２４４９２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２１１６８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１４１８５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２２２５４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０８９３３７８９（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特開２００９－２５３５４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１１４５２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１１０２６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２５２８５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１７２３８４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｋ １９／０７７

Ｈ０１Ｑ ９／４４

Ｈ０１Ｑ ９／２６

Ｈ０１Ｑ １／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

識別情報が記録されるＩＣチップと、
前記ＩＣチップに接続されるループ状導体と、
前記ループ状導体に接続されると共に前記ループ状導体から互いに離れるように所定の方向にそれぞれ伸び、ミアンダ形状の導体である一対のミアンダエレメントと、互いに離れるように前記所定の方向にそれぞれ伸びる一対の格子形状の導体と、を有するアンテナ部と、
を備え、
前記一対の格子形状の導体のそれぞれは、
前記ミアンダエレメントの途中から分岐するように前記ミアンダエレメントに接続され、前記所定の方向に伸びる直線形状の導体である直線エレメントと、
前記直線エレメントの先端に設けられ、前記直線エレメントの先端から前記直線エレメントが伸びる方向とは反対側に屈曲して前記ループ状導体側に伸びるフック形状の導体であるフックエレメントと、
前記直線エレメントから前記フックエレメントに向かって伸びる直線形状の導体であり、前記直線エレメントと前記フックエレメントとを接続する格子エレメントと、
を有し、
（ｉ）前記ミアンダエレメントが使用周波数の波長の１／４の倍数の電気長になるように設定され、前記直線エレメント及び前記フックエレメントの少なくとも一方が当該使用周波数の波長の１／４の倍数の当該電気長とは異なる電気長になるように設定される、
（ｉｉ）前記直線エレメントが使用周波数の波長の１／４の倍数の電気長になるように設定され、前記ミアンダエレメント及び前記フックエレメントの少なくとも一方が当該使用周波数の波長の１／４の倍数の当該電気長とは異なる電気長になるように設定される、
（ｉｉｉ）前記直線エレメント及び前記フックエレメントの合計が使用周波数の波長の１／４の倍数の電気長になるように設定され、前記ミアンダエレメントが当該使用周波数の波長の１／４の倍数の当該電気長とは異なる電気長になるように設定される、または、
（ｉｖ）前記直線エレメント、前記フックエレメント、及び前記格子エレメントの合計が使用周波数の波長の１／４の倍数の電気長になるように設定され、前記ミアンダエレメントが当該使用周波数の波長の１／４の倍数の当該電気長とは異なる電気長になるように設定される、
ＲＦＩＤタグ。

【請求項2】

前記使用周波数がＵＨＦ帯の周波数（８６０～９６０ＭＨｚ）である請求項１に記載のＲＦＩＤタグ。

【請求項3】

液体を収容する容器の表面に設けられ、
前記液体は、水、油、及びアルコールの何れか１つ、またはこれらの混合物である請求項１または２に記載のＲＦＩＤタグ。

【請求項4】

請求項１～３の何れか一項に記載のＲＦＩＤタグを貼付されたペットボトル。

【請求項5】

請求項１～３の何れか一項に記載のＲＦＩＤタグの前記アンテナ部として用いられるアンテナ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）モジュール、ペットボトル、及びアンテナに関する。

【背景技術】

【0002】

物流管理や商品管理のため、被着体に貼付されるＲＦＩＤラベルが普及している。ＲＦＩＤラベルは、ＲＦＩＤタグを有するラベルである。ＲＦＩＤタグは、ＩＣチップとＩＣチップに電気的に接続されるアンテナとを備える。ＲＦＩＤタグは、無線タグ、ＩＣタグ、ＲＦ－ＩＤタグ、ＲＦタグと呼ばれることもある。このようなＲＦＩＤラベルが貼付される被着体が、飲料用ペットボトルなどの液体を収容する容器である場合、識別情報の読み出しに支障をきたすことがある。これは、液体の近くにアンテナが存在する場合、液体の影響でアンテナの特性が変化すること、電波が液体に吸収されること、などが原因と考えられている。

【0003】

特許文献１には、識別情報の読み出しに影響を与え得る液体が被着体に収容されている場合でも、良好に識別情報を読み出しできるＲＦＩＤラベルが開示される。特許文献１に開示されるＲＦＩＤラベルはアンテナが被着体から突き出る構造を有する。これにより、アンテナから液体までの距離が長くなり、上記の影響が低減されるため、良好にＲＦＩＤラベルに記憶された識別情報を読み出しできる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００６－２７７５２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に開示される従来技術は、アンテナが被着体から突き出る構造のため、容器の保管時、運搬時などにアンテナの破損などの支障を来す虞があり、改善の余地がある。

【0006】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、容器の取り扱いによるアンテナの破損等の支障を来すことなく識別情報を読み出しできるＲＦＩＤタグを得ることを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決するため、本発明に係るＲＦＩＤタグは、識別情報が記録されるＩＣチップと、前記ＩＣチップに接続されるループ状導体と、前記ループ状導体に接続されると共に前記ループ状導体から互いに離れるように所定の方向にそれぞれ伸び、ミアンダ形状の導体である一対のミアンダエレメントと、互いに離れるように前記所定の方向にそれぞれ伸びる一対の格子形状の導体と、を有するアンテナ部と、を備え、
前記一対の格子形状の導体のそれぞれは、前記ミアンダエレメントの途中から分岐するように前記ミアンダエレメントに接続され、前記所定の方向に伸びる直線形状の導体である直線エレメントと、前記直線エレメントの先端に設けられ、前記直線エレメントの先端から前記直線エレメントが伸びる方向とは反対側に屈曲して前記ループ状導体側に伸びるフック形状の導体であるフックエレメントと、前記直線エレメントから前記フックエレメントに向かって伸びる直線形状の導体であり、前記直線エレメントと前記フックエレメントとを接続する格子エレメントと、を有し、
（ｉ）前記ミアンダエレメントが使用周波数の波長の１／４の倍数の電気長になるように設定され、前記直線エレメント及び前記フックエレメントの少なくとも一方が当該使用周波数の波長の１／４の倍数の当該電気長とは異なる電気長になるように設定される、
（ｉｉ）前記直線エレメントが使用周波数の波長の１／４の倍数の電気長になるように設定され、前記ミアンダエレメント及び前記フックエレメントの少なくとも一方が当該使用周波数の波長の１／４の倍数の当該電気長とは異なる電気長になるように設定される、
（ｉｉｉ）前記直線エレメント及び前記フックエレメントの合計が使用周波数の波長の１／４の倍数の電気長になるように設定され、前記ミアンダエレメントが当該使用周波数の波長の１／４の倍数の当該電気長とは異なる電気長になるように設定される、または、
（ｉｖ）前記直線エレメント、前記フックエレメント、及び前記格子エレメントの合計が使用周波数の波長の１／４の倍数の電気長になるように設定され、前記ミアンダエレメントが当該使用周波数の波長の１／４の倍数の当該電気長とは異なる電気長になるように設定される。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、容器の取り扱いによるアンテナの破損等の支障を来すことなく識別情報の読み出しできるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施の形態に係るＲＦＩＤタグ１００が設けられる液体２００の容器３００の斜視図

【図2】ＲＦＩＤタグ１００の構成例を示す図

【図3A】容器３００に液体２００が収容されていない状態で計測されるＲＦＩＤタグ１００のインピーダンス特性を示す図

【図3B】容器３００に液体２００が収容されている状態で計測されるＲＦＩＤタグ１００のインピーダンス特性を示す図

【図4】本発明の実施の形態に係るＲＦＩＤタグ１００の比較例１００Ａの構成例を示す図

【図5A】容器３００に液体２００が収容されていない状態で計測される比較例１００Ａのインピーダンス特性を示す図

【図5B】容器３００に液体２００が収容されている状態で計測される比較例１００Ａのインピーダンス特性を示す図

【図6】第１変形例に係るＲＦＩＤタグ１００－１の構成例を示す図

【図7A】容器３００に液体２００が収容されていない状態で計測されるＲＦＩＤタグ１００－１のインピーダンス特性を示す図

【図7B】容器３００に液体２００が収容されている状態で計測されるＲＦＩＤタグ１００－１のインピーダンス特性を示す図

【図8】第２変形例に係るＲＦＩＤタグ１００－２の構成例を示す図

【図9A】容器３００に液体２００が収容されていない状態で計測されるＲＦＩＤタグ１００－２のインピーダンス特性を示す図

【図9B】容器３００に液体２００が収容されている状態で計測されるＲＦＩＤタグ１００－２のインピーダンス特性を示す図

【図10】第３変形例に係るＲＦＩＤタグ１００－３の構成例を示す図

【図11A】容器３００に液体２００が収容されていない状態で計測されるＲＦＩＤタグ１００－３のインピーダンス特性を示す図

【図11B】容器３００に液体２００が収容されている状態で計測されるＲＦＩＤタグ１００－３のインピーダンス特性を示す図

【図12】第４変形例に係るＲＦＩＤタグ１００－４の構成例を示す図

【図13A】容器３００に液体２００が収容されていない状態で計測されるＲＦＩＤタグ１００－４のインピーダンス特性を示す図

【図13B】容器３００に液体２００が収容されている状態で計測されるＲＦＩＤタグ１００－４のインピーダンス特性を示す図

【図14】第５変形例に係るＲＦＩＤタグ１００－５の構成例を示す図

【図15】第６変形例に係るＲＦＩＤタグ１００－６の構成例を示す図

【図16】第７変形例に係るＲＦＩＤタグ１００－７の構成例を示す図

【図17】第８変形例に係るＲＦＩＤタグ１００－８の構成例を示す図

【図18A】空気中に設けられるＲＦＩＤタグの周波数特性を示す第１図

【図18B】空気中に設けられるＲＦＩＤタグの周波数特性を示す第２図

【図18C】空気中に設けられるＲＦＩＤタグの周波数特性を示す第３図

【図18D】空気中に設けられるＲＦＩＤタグの周波数特性を示す第４図

【図18E】空気中に設けられるＲＦＩＤタグの周波数特性を示す第５図

【図19A】空気中及び水中の何れにも設けることができるＲＦＩＤタグの周波数特性を説明するための第１図

【図19B】空気中及び水中の何れにも設けることができるＲＦＩＤタグの周波数特性を説明するための第２図

【図19C】空気中及び水中の何れにも設けることができるＲＦＩＤタグの周波数特性を説明するための第３図

【図19D】空気中及び水中の何れにも設けることができるＲＦＩＤタグの周波数特性を説明するための第４図

【図20A】図１９Ａに示すＲＦＩＤタグの周波数特性を示す図

【図20B】図１９Ｂに示すＲＦＩＤタグの周波数特性を示す図

【図20C】図１９Ｃに示すＲＦＩＤタグの周波数特性を示す図

【図20D】図１９Ｄに示すＲＦＩＤタグの周波数特性を示す図

【図21】第９変形例に係るＲＦＩＤタグ１００－９の構成例を示す図

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下に示す説明では、各図において共通する部分について、同一の符号を付して説明を省略する場合がある。また、理解を容易にするため、各図面における各部材の縮尺は実際とは異なる場合がある。なお、各形態において、平行、直角、水平、垂直、上下、左右などの方向には、本発明の効果を損なわない程度のずれが許容される。また、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は、それぞれ、Ｘ軸に平行な方向、Ｙ軸に平行な方向、Ｚ軸に平行な方向を表す。Ｘ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向は、互いに直交する。ＸＹ平面、ＹＺ平面、ＺＸ平面は、それぞれ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に平行な仮想平面、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に平行な仮想平面、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に平行な仮想平面を表す。図１以降において、Ｘ軸方向のうち、矢印で示す方向はプラスＸ軸方向とし、当該方向とは逆の方向はマイナスＸ軸方向とする。Ｙ軸方向のうち、矢印で示す方向はプラスＹ軸方向とし、当該方向とは逆の方向はマイナスＹ軸方向とする。Ｚ軸方向のうち、矢印で示す方向はプラスＺ軸方向とし、当該方向とは逆の方向はマイナスＺ軸方向とする。Ｘ軸方向は後述する容器を側面から平面視したときの高さ方向に等しい。Ｙ軸方向は後述する容器を側面から平面視したときの横幅方向に等しい。Ｚ軸方向は、後述する容器を側面から平面視したときの奥行き方向に等しい。

【0011】

図１は本発明の実施の形態に係るＲＦＩＤタグ１００が設けられる液体２００を収容する容器３００の斜視図である。図１に示される容器３００は、液体２００が収容されるポリエチレンテレフタレート製の収容体（ペットボトル）である。液体２００は、例えば清涼飲料水、ミネラルウォーターなど、水に類するものである。なお、液体２００は、これらに限定されず、油、アルコールなどでもよい。また、液体２００は、水、油、及びアルコールなどの何れかの混合物（例えばエタノールに水を混ぜたものなど）でもよい。容器３００のプラスＸ軸方向の先端部にはキャップ３０１が設けられる。容器３００の外周面には透明な帯状のラベル３０２が被せられている。ラベル３０２にはＲＦＩＤタグ１００が設けられている。ＲＦＩＤタグ１００は空気中（大気中）に存在する。すなわちＲＦＩＤタグ１００が設けられる容器３００の周囲の雰囲気は空気である。

【0012】

なお容器３００は、液体２００を収容できる収容体であればよく、例えばガラス製の収容体でもよいし、タッパーウェア（登録商標）などの密閉容器でもよい。以下では、説明を簡単化するため、液体２００を単に「液体」と、容器３００を単に「容器」と称する場合がある。またＲＦＩＤタグ１００にはダイポールアンテナが設けられているため、ＲＦＩＤタグ１００が縦長になるように容器３００に貼付されているが、容器３００へのＲＦＩＤタグ１００の取り付け方法は、これに限定されるものではない。

【0013】

次に図２を用いてＲＦＩＤタグ１００の構成例を説明する。図２はＲＦＩＤタグ１００の構成例を示す図である。ＲＦＩＤタグ１００は、帯状のシート４０と、識別情報が記録されるＩＣチップ１０と、ループ状導体２０と、アンテナ部３０とを備える。

【0014】

シート４０は、例えば、ポリエチレンテレフタラート、ポリプロピレン等の合成樹脂製フィルムを、複数枚積層して帯状に形成されるフィルムである。ＩＣチップ１０、ループ状導体２０、及びアンテナ部３０は、例えば積層される複数の合成樹脂製フィルムの間に、挟み込まれるように配置される。なお、ＩＣチップ１０、ループ状導体２０、及びアンテナ部３０は、容器本体に直接設けてもよいし、容器のラベル３０２に設けてもよい。

【0015】

ＩＣチップ１０は内部容量を有し、アンテナ部３０が有するインダクタンスとＩＣチップ１０の内部容量とにより、整合回路が構成される。

【0016】

ループ状導体２０は、シート４０をＺ軸方向に平面視した形状が、１ターン以下のループ状（環状）の導電性配線パターンである。

【0017】

ループ状導体２０は、ＩＣチップ１０及びアンテナ部３０と電気的に接続される。ＩＣチップ１０に記録された識別情報をリーダで読み出す場合、ＵＨＦ帯の電波、例えば９２０ＭＨｚ付近の電波をアンテナ部３０が受信すると、共振作用によりループ状導体２０に電流が流れる。これにより、ＩＣチップ１０を動作する起電力が発生する。ＩＣチップ１０が動作すると、ＩＣチップ１０に記録された識別情報は、ＩＣチップ１０によって符号化され、符号化されたデータは、９２０ＭＨｚ付近の電波を搬送波として、リーダ等の通信装置に無線伝送される。この信号を受信したリーダは、信号を復号化して外部機器に転送する。このように本実施例のＲＦＩＤタグ１００は、識別情報の保持や送信のための電力源（バッテリ）を持たない受動型の電波式の無線タグである。従って、バッテリを持つ能動型の無線タグと比べて、バッテリを持たない分、小型化と低価格化を実現できる。

【0018】

アンテナ部３０は、無線通信用電波の周波数（例えばＵＨＦ帯の周波数）に対して、ＩＣチップ１０との間で共振特性を示すように構成されるダイポールアンテナである。アンテナ部３０は、全体でλ／２付近（λは通信波長）に相当する電気長を有する。

【0019】

アンテナ部３０は、例えば９２０ＭＨｚ付近（例えば、８６０ＭＨｚ～９６０ＭＨｚ、より好ましくは、９１５ＭＨｚ～９３５ＭＨｚ）の周波数の電波に対して、容器３００が液体で満たされ、アンテナの近傍に液体がある状態でも、ＩＣチップ１０とのインピーダンス共役整合を実現する構造を有する。アンテナ部３０は、ＩＣチップ１０とのインピーダンス共役整合を実現する構造として、２つの導体部（導体部３０Ａ及び導体部３０Ｂ）を備える。導体部３０Ａ及び導体部３０Ｂは、ループ状導体２０に接続されると共に、ループ状導体２０から互いに離れる方向に伸びる導電性の配線パターンである。導電性の配線パターンは、銅箔やアルミ箔のプレス加工やエッチング加工、めっきによって形成する方法、金属ペーストのシルクスクリーン印刷、金属線などの既存の方法によって形成できるが、ここではアルミのエッチングにより形成した。

【0020】

導体部３０Ａ及び導体部３０Ｂは、ＩＣチップ１０の略中心を通る仮想線ＶＬに対して、線対称に形成される。仮想線ＶＬは、ＸＹ平面に平行で、かつ、Ｙ軸方向に伸びる線である。仮想線ＶＬは、ＲＦＩＤタグ１００をＸ軸方向の領域に略二等分する線でもある。

【0021】

導体部３０Ａ及び導体部３０Ｂのそれぞれは、λ／４付近（λは通信波長）に相当する電気長を有する。アンテナ部３０のインピーダンス整合の条件は、負荷側から信号源を見たときのインピーダンスと信号源側から負荷を見たときのインピーダンスが、互いに複素共役になる場合である。従って、負荷側からの信号源インピーダンスＺｓがＺｓ＝Ｒｓ＋ｊＸｓであれば、負荷インピーダンスＺｌがＺｌ＝Ｒｓ－ｊＸｓのとき、最大電力が伝達される。

【0022】

なお、導体部３０Ａ及び導体部３０Ｂは、仮想線ＶＬに対して線対称の形状のため、以下では、導体部３０Ａの構成を説明する。導体部３０Ｂの構成に関しては、導体部３０ＡのＸ軸方向への延伸方向を逆に読み替えることで、その説明を省略する。

【0023】

導体部３０Ａは、第１エレメント１、第２エレメント２、第３エレメント３及び第４エレメント４を備える。

【0024】

第１エレメント１は、ループ状導体２０からマイナスＸ軸方向に延伸するミアンダ（蛇行）形状の導電性配線パターンである。第１エレメント１は、ミアンダエレメントである。

【0025】

第１エレメント１は、プラスＸ軸方向の端部がループ状導体２０に接続される。第１エレメント１とループ状導体２０との接続箇所は、例えばループ状導体２０のプラスＹ軸方向側の周縁部である。第１エレメント１は、ループ状導体２０との接続箇所から、マイナスＸ軸方向に対して所定角度（例えば３０°～６０°）で一定距離延伸し、一定距離延伸した箇所からマイナスＸ軸方向にさらに延伸する。なお、第１エレメント１の形状は図示例に限定されず、例えばループ状導体２０との接続箇所からプラスＹ軸方向に対して一定距離延伸し、一定距離延伸した箇所から垂直に折れ曲がってマイナスＸ軸方向に延伸する形状でもよい。

【0026】

第１エレメント１が、ループ状導体２０のプラスＹ軸方向側の周縁部に接続されることによって、アンテナ部３０全体のＸ軸方向の幅が狭くなり、縦幅と横幅の比率が小さなＲＦＩＤタグ１００を実現できる。そのため、例えば、Ｘ軸方向の高さが比較的小さく、ラベルの小さな小容量のペットボトルなどに、当該ＲＦＩＤタグ１００を貼付する場合でも、ペットボトルのラベルの商品等表示を妨げない領域にＲＦＩＤタグ１００を配置できる。

【0027】

なお、第１エレメント１とループ状導体２０との接続箇所は、これに限定されず、ループ状導体２０のマイナスＸ軸方向の周縁部でもよい。この構成により、第１エレメント１を、ループ状導体２０のマイナスＸ軸方向側の領域に配置できる。従って、アンテナ部３０全体のＹ軸方向の幅が狭くなり、細長い形状のＲＦＩＤタグ１００を実現できる。そのため、例えばＸ軸方向の高さが比較的大きな大容量のペットボトルなどに、当該ＲＦＩＤタグ１００を貼付する場合でも、ペットボトルの商品等表示を妨げない領域にＲＦＩＤタグ１００を配置できる。

【0028】

第２エレメント２は、例えばループ状導体２０から、マイナスＸ軸方向に延伸する直線形状の導電性配線パターンである。第２エレメント２は、直線エレメントである。

【0029】

第２エレメント２は、プラスＸ軸方向の端部が第１エレメント１、又はループ状導体２０に接続される。

【0030】

第２エレメント２が第１エレメント１に接続される場合、第２エレメント２は、例えば、第１エレメント１とループ状導体２０との接続箇所付近に接続される。第２エレメント２は、当該接続箇所からマイナスＸ軸方向に一定距離延伸する。

【0031】

第２エレメント２がループ状導体２０に接続される場合、第２エレメント２は、例えば、ループ状導体２０のプラスＹ軸方向側の周縁部に接続される。

【0032】

第２エレメント２は、第１エレメント１のマイナスＹ軸方向側に設けられてもよいし、第１エレメント１のプラスＹ軸方向側に設けられてもよい。

【0033】

図２に示すように、第１エレメント１のマイナスＹ軸方向側に、第２エレメント２が設けられる場合、ループ状導体２０のマイナスＸ軸方向側の領域を有効に利用できる。従って、縦幅と横幅の比率が小さなＲＦＩＤタグ１００を実現できる。

【0034】

なお、第２エレメント２と第１エレメント１との間の隙間（Ｙ軸方向における離間距離）は、例えば０．５ｍｍから２．０ｍｍまでの値に設定されると、アンテナとＩＣチップのインピーダンスの複素共役を取りやすくなる点で好ましい。この距離が大きくなり過ぎるとインピーダンスの実数部が大きくなり、ＩＣチップとの複素共役を取ることが難しくなる。第２エレメント２が主部であり、第１エレメント１が副部である。

【0035】

第３エレメント３は、第２エレメント２のマイナスＸ軸方向の先端から、第２エレメント２が伸びる方向とは異なる方向に伸びるフック形状の導電性配線パターンである。第３エレメント３は、フックエレメントである。第３エレメント３は、Ｕ字形状のパターンでもよいし、Ｌ字形状のパターンでもよい。

【0036】

なお、第２エレメント２と第３エレメント３が一体でフック形状に形成されてもよい。

【0037】

図２に示すように、第３エレメント３は、第２エレメント２のマイナスＸ軸方向の先端から、マイナスＹ軸方向に一定距離延伸した後、プラスＸ軸方向に垂直に折れ曲がり、ループ状導体２０に向かって一定距離延伸する。この形状により、ループ状導体２０のマイナスＸ軸方向側の領域を有効に利用できる。従って、縦幅と横幅の比率が小さなＲＦＩＤタグ１００を実現できる。

【0038】

第３エレメント３がループ状導体２０に向かって伸びる部分と、第２エレメントとの間には、隙間が形成される。この隙間（Ｙ軸方向における離間距離）は、例えば１．０ｍｍから３０．０ｍｍまでの値に設定される。この隙間に、複数の第４エレメント４が設けられる。

【0039】

第４エレメント４は、第２エレメント２から第３エレメント３に向かって伸び、第２エレメント２及び第３エレメント３と共に、格子形状のパターンを形成する導電性配線パターンである。第４エレメント４は、格子エレメントである。

【0040】

本実施の形態では、一例として、３つの第４エレメント４が用いられているが、第４エレメント４の数は、１つ以上であればよい。隣接する第４エレメント４のＸ軸方向の間隔は、例えば１．０ｍｍから３０．０ｍｍまでの値に設定されると、通信可能な周波数帯が広帯域化する、また通信距離が伸びる点で好ましい。

【0041】

各エレメントの電気長は、以下のように設定される。

【0042】

例えば、第１エレメント１の長さは、使用周波数の波長のλ／４の倍数の電気長に設定される。この場合、第２エレメント２の長さと、第３エレメント３の長さとの少なくとも一方は、λ／４の倍数の電気長とは異なる電気長に設定される。

【0043】

なお、第１エレメント１の代わりに、第２エレメント２の電気長が、使用周波数の波長のλ／４の倍数に設定されてもよい。この場合、第１エレメント１の電気長と、第３エレメント３の電気長との少なくとも一方は、使用周波数の波長のλ／４の倍数の電気長とは異なる電気長に設定される。

【0044】

また、第１エレメント１の代わりに、第２エレメント２の電気長と、Ｌ字（逆Ｌ字）形状の第３エレメント３の電気長とを合計した値が、使用周波数の波長のλ／４の倍数に設定されてもよい。この場合、第１エレメント１の電気長は、使用周波数の波長のλ／４の倍数の電気長とは異なる電気長に設定される。

【0045】

また、第１エレメント１の代わりに、第２エレメント２の電気長と、第３エレメント３の電気長と、第４エレメント４（例えば３つの第４エレメント４の内の何れか１つ）の電気長とを合計した電気長が、使用周波数の波長のλ／４の倍数に設定されてもよい。この場合、第１エレメント１の電気長は、使用周波数の波長のλ／４の倍数の電気長とは異なる電気長に設定される。

【0046】

次に図３Ａ、図３Ｂを用いて、ＲＦＩＤタグ１００のインピーダンス特性について説明する。

【0047】

図３Ａは容器３００に液体２００が収容されていない状態で計測されるＲＦＩＤタグ１００のインピーダンス特性を示す図である。図３Ｂは容器３００に液体２００が収容されている状態で計測されるＲＦＩＤタグ１００のインピーダンス特性を示す図である。

【0048】

ＲＦＩＤタグ１００のインピーダンスＺｃを「Ｚｃ＝Ｒｃ＋ｊＸｃ」として、縦軸は実数と虚数の値を示す。添え字「ｃ」はチップ（ＩＣチップ１０）の略である。横軸は無線通信用電波の周波数を表す。実線は各周波数に対応する実数をプロットしたものである。一点鎖線は各周波数に対応する虚数をプロットしたものである。

【0049】

図３Ａでは、９２０ＭＨｚの実数の値が約８Ωであり、９２０ＭＨｚの虚数の値が約１７６Ωである。図３Ｂでは、９２０ＭＨｚの実数の値が約２１Ωであり、９２０ＭＨｚの虚数の値が約１９８Ωである。このように、容器内の液体の有無によってインピーダンス特性が変化することが分かる。

【0050】

図３Ａ、図３Ｂに示すインピーダンス特性は、後述する比較例のインピーダンス特性と比べて、乱れが小さい。インピーダンス特性の乱れが小さいことは、アンテナ性能の低下が小さいことを意味する。図４を用いて、本実施の形態の比較例について説明する。

【0051】

図４は本発明の実施の形態に係るＲＦＩＤタグ１００の比較例１００Ａの構成例を示す図である。比較例１００Ａは、第１エレメント１、第２エレメント２、及び第３エレメント３の代わりに、ミアンダ形状の配線パターンであるエレメント３１を備える。

【0052】

エレメント３１は、ループ状導体２０に接続されると共に、ループ状導体２０からＸ軸方向に延伸する矩形状の導電性配線パターンである。エレメント３１は、使用周波数の波長の１／４の倍数の電気長に設定されている。

【0053】

このように構成される比較例１００Ａのインピーダンス特性を図５Ａ、図５Ｂを用いて説明する。

【0054】

図５Ａは容器３００に液体２００が収容されていない状態で計測される比較例１００Ａのインピーダンス特性を示す図である。図５Ｂは容器３００に液体２００が収容されている状態で計測される比較例１００Ａのインピーダンス特性を示す図である。図３Ａ及び図３Ｂと同様に、縦軸は、実数と虚数の値を示す。横軸は、無線通信用電波の周波数を表す。実線は各周波数に対応する実数をプロットしたものである。一点鎖線は各周波数に対応する虚数プロットしたものである。

【0055】

図５Ａでは、９２０ＭＨｚの実数の値が約１７Ωであり、９２０ＭＨｚの虚数の値が約２４３Ωである。図５Ｂでは、９２０ＭＨｚの実数の値が約８０Ωであり、９２０ＭＨｚの虚数の値が約２５Ωである。

【0056】

図３Ａ及び図３Ｂに示されるインピーダンス特性と比べて、図５Ａ及び図５Ｂに示されるインピーダンス特性は、大きく乱れていることが分かる。エレメント３１のミアンダ形状と、誘電率εが「８０」の液体との間で電気的結合を起こすことが、インピーダンス特性が大きく乱れる原因と考えられる。例えば、リーダから見てエレメント３１が液体の手前に配置されている場合、すなわちリーダ、エレメント３１及び液体がこの順で配列されている場合には、液体の誘電率によって比較例１００Ａのインピーダンスが大きく変化する。すなわち、比較例１００Ａは、アンテナ部３０の無線通信に必要な電気長を確保するため、ミアンダ形状のアンテナエレメントを採用するため、リーダから見てエレメント３１の背面側の液体とアンテナエレメントとの電気的結合が強くなり、インピーダンス特性が大きく乱れると推測される。このような問題を解決するため、従来では、アンテナエレメントと容器の間にスペーサを設けることでアンテナエレメントから液体までの距離を離して電気的結合を低減する、アンテナエレメントと容器の間に金属製シートを挿入することで電気的結合を低減する、などの措置が採られていた。

【0057】

一方、周波数が比較的高いＵＨＦ帯の電波は、液体に吸収され易いことが知られている。例えば、リーダとエレメント３１との間に液体が介在している場合、リーダから送信される電波は、その一部が容器内の液体に吸収されて、残りの微弱な電波がエレメント３１に受信される。すなわち、エレメント３１での電波の受信強度が低下する。エレメント３１は、この電波を搬送波として、識別情報に関する信号をリーダに向けて送信するため、比較例１００Ａから送信される微弱な電波は、容器内の液体に吸収されて、リーダでの電波の受信強度が低下する。

【0058】

さらに、リーダとエレメント３１との間に液体が介在している場合、電波が液体を通過する際、液体の波長短縮効果によって、電波の波長が僅かに短くなることが知られている。電波の波長が短くなると、アンテナ部３０とＩＣチップ１０との共振条件から外れてしまい、共役整合の条件を満たさずに、最大電力を得ることができなくなる。

【0059】

比較例１００Ａでは、ミアンダ形状のエレメント３１が採用され、さらにエレメント３１の電気長が、使用周波数の波長のλ／４の倍数に設定されている。そのため、上記の電気的結合、波長短縮効果、電波の吸収減衰などによって、リーダとの無線通信が困難になり得ることを、本願発明者は発見した。

【0060】

これに対して本実施の形態に係るＲＦＩＤタグ１００は、少なくともミアンダ形状以外の形状のアンテナエレメントを用いることで、アンテナエレメントと液体との電気的結合を緩和することができる。またＲＦＩＤタグ１００は、形状が異なる複数のアンテナエレメントを組み合わせることで、アンテナエレメントと液体との電気的結合を緩和することができる。

【0061】

また、本実施の形態に係るＲＦＩＤタグ１００によれば、電気長が異なる複数のエレメントを組み合わせることで、共振条件のずれが補正され、液体の波長短縮効果に対してロバストな整合回路を得られる。

【0062】

本実施の形態に係るＲＦＩＤタグ１００によれば、形状が異なる複数のアンテナエレメントを組み合わせること、又は、電気長が異なる複数のエレメントを組み合わせることで、アンテナ部３０での電波の受信強度を高めることができる。

【0063】

なお本実施の形態に係るＲＦＩＤタグ１００は、以下のように構成してもよい。ＲＦＩＤタグ１００と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、異なる部分について述べる。

【0064】

図６は第１変形例に係るＲＦＩＤタグ１００－１の構成例を示す図である。ＲＦＩＤタグ１００－１は、第１エレメント１から第２エレメント２までのＹ軸方向における距離が広くなるように構成されている。ＲＦＩＤタグ１００－１では、第１エレメント１と第２エレメント２との間の隙間が、例えば２．０ｍｍから５．０ｍｍまでの値に設定されと、アンテナとＩＣチップの複素共役を取りやすくなる点で好ましい。第１エレメント１と第２エレメント２との間の隙間が５．０ｍｍ以上になるとアンテナの抵抗が高くなり通信距離が落ちる可能性がある。

【0065】

図７Ａは容器３００に液体２００が収容されていない状態で計測されるＲＦＩＤタグ１００－１のインピーダンス特性を示す図である。図７Ｂは容器３００に液体２００が収容されている状態で計測されるＲＦＩＤタグ１００－１のインピーダンス特性を示す図である。

【0066】

図７Ａでは、９２０ＭＨｚの実数の値が約１０Ωであり、９２０ＭＨｚの虚数の値が約１７７Ωである。図７Ｂでは、９２０ＭＨｚの実数の値が約２０Ωであり、９２０ＭＨｚの虚数の値が約１９６Ωである。図７Ａ及び図７Ｂによれば、ＲＦＩＤタグ１００－１のインピーダンス特性は、前述した比較例１００Ａのインピーダンス特性と比べて、乱れが小さいことが分かる。

【0067】

ＲＦＩＤタグ１００－１によれば、ＲＦＩＤタグ１００と同様の効果を得ることができる。またＲＦＩＤタグ１００－１によれば、例えば、製造公差によってミアンダ形状の第１エレメント１の上下幅が均一でない場合でも、第１エレメント１と第２エレメント２との隙間が広がることで、第１エレメント１の第２エレメント２への接触を抑制できる。従って、第１エレメント１などの製造公差の管理が不要になる。また、第１エレメント１と第２エレメント２との隙間が広がることで、各配線パターンの製造が容易化される。その結果、ＲＦＩＤタグ１００－１の歩留まりが向上すると共に、製造コストを低減できる。

【0068】

図８は第２変形例に係るＲＦＩＤタグ１００－２の構成例を示す図である。ＲＦＩＤタグ１００－２は、ＲＦＩＤタグ１００と比べて、第１エレメント１が省かれている。各エレメントの電気長は、以下のように設定される。

【0069】

例えば、第２エレメント２の長さは、使用周波数の波長のλ／４の倍数の電気長に設定される。この場合、第３エレメント３の長さは、λ／４の倍数の電気長とは異なる電気長に設定される。

【0070】

なお、第２エレメント２の代わりに、第３エレメント３の電気長が、使用周波数の波長のλ／４の倍数に設定されてもよい。この場合、第２エレメント２の長さは、λ／４の倍数の電気長とは異なる電気長に設定される。

【0071】

また、第２エレメント２の代わりに、第３エレメント３の電気長と、第４エレメント４（例えば３つの第４エレメント４の内の何れか１つ）の電気長とを合計した電気長が、使用周波数の波長のλ／４の倍数に設定されてもよい。この場合、第２エレメント２の電気長は、使用周波数の波長のλ／４の倍数の電気長とは異なる電気長に設定される。

【0072】

図９Ａは容器３００に液体２００が収容されていない状態で計測されるＲＦＩＤタグ１００－２のインピーダンス特性を示す図である。図９Ｂは容器３００に液体２００が収容されている状態で計測されるＲＦＩＤタグ１００－２のインピーダンス特性を示す図である。

【0073】

図９Ａでは、９２０ＭＨｚの実数の値が約１１Ωであり、９２０ＭＨｚの虚数の値が約１８５Ωである。図９Ｂでは、９２０ＭＨｚの実数の値が約１６Ωであり、９２０ＭＨｚの虚数の値が約１９６Ωである。図９Ａ及び図９Ｂによれば、ＲＦＩＤタグ１００－２のインピーダンス特性は、前述した比較例１００Ａのインピーダンス特性と比べて、乱れが小さいことが分かる。

【0074】

ＲＦＩＤタグ１００－２によれば、電気長と形状の双方が異なる複数のエレメントを組み合わせることで、ＲＦＩＤタグ１００と同様の効果を得ることができる。

【0075】

また、ＲＦＩＤタグ１００－２によれば、例えば、第１エレメント１が不要なため、第１エレメント１などの製造公差の管理が不要になるだけでなく、構造が簡素化される。その結果、ＲＦＩＤタグ１００－２の歩留まりが向上すると共に、製造コストをより一層低減できる。

【0076】

図１０は第３変形例に係るＲＦＩＤタグ１００－３の構成例を示す図である。ＲＦＩＤタグ１００－３は、ＲＦＩＤタグ１００－２と比べて、第４エレメント４の数が少ない。

【0077】

図１１Ａは容器３００に液体２００が収容されていない状態で計測されるＲＦＩＤタグ１００－３のインピーダンス特性を示す図である。図１１Ｂは容器３００に液体２００が収容されている状態で計測されるＲＦＩＤタグ１００－３のインピーダンス特性を示す図である。

【0078】

図１１Ａでは、９２０ＭＨｚの実数の値が約１１Ωであり、９２０ＭＨｚの虚数の値が約１８４Ωである。図１１Ｂでは、９２０ＭＨｚの実数の値が約１７Ωであり、９２０ＭＨｚの虚数の値が約１９６Ωである。図１１Ａ及び図１１Ｂによれば、ＲＦＩＤタグ１００－３のインピーダンス特性は、前述した比較例１００Ａのインピーダンス特性と比べて、乱れが小さいことが分かる。また、図１１Ａ及び図１１Ｂによれば、ＲＦＩＤタグ１００－３のインピーダンス特性は、前述した第２変形例に係るＲＦＩＤタグ１００－２のインピーダンス特性と比べても、大きく乱れていないことが分かる。

【0079】

ＲＦＩＤタグ１００－３によれば、電気長と形状の双方が異なる複数のエレメントを組み合わせることで、ＲＦＩＤタグ１００と同様の効果を得ることができる。

【0080】

また、ＲＦＩＤタグ１００－３によれば、例えば、第４エレメント４の数を低減できる分、製造公差の管理が不要になるだけでなく、構造が簡素化される。その結果、ＲＦＩＤタグ１００－３の歩留まりが向上すると共に、製造コストをより一層低減できる。

【0081】

図１２は第４変形例に係るＲＦＩＤタグ１００－４の構成例を示す図である。ＲＦＩＤタグ１００－４は、ＲＦＩＤタグ１００－３と比べて、第３エレメント３及び第４エレメント４の代わりに、第５エレメント５が用いられる。第２エレメント２が主部であり、第５エレメント５が副部である。

【0082】

第５エレメント５は、直線エレメントである第２エレメント２の途中から分岐するように第２エレメント２に接続され、第２エレメント２と平行に伸びる導体である。第５エレメント５は、分岐エレメントである。

【0083】

第２エレメント２への第５エレメント５の接続点は、例えば第２エレメント２とループ状導体２０との接続点から所定距離離れた位置である。所定距離は、例えば５．０ｍｍから１００．０ｍｍまでの値に設定されと、アンテナの抵抗が高くなりすぎないため好ましい。

【0084】

第２エレメント２と、第５エレメント５がループ状導体２０側とは反対方向に伸びる部分との間には、隙間が形成される。この隙間（Ｙ軸方向における離間距離）は、例えば１．０ｍｍから３０．０ｍｍまでの値に設定されと、アンテナの抵抗が高くなりすぎないため好ましい。なお、この隙間には、前述した第４エレメント４を設けてもよい。

【0085】

各エレメントの電気長は、以下のように設定される。

【0086】

例えば、第２エレメント２の長さは、使用周波数の波長のλ／４の倍数の電気長に設定される。この場合、第５エレメント５の長さは、λ／４の倍数の電気長とは異なる電気長に設定される。

【0087】

また、第２エレメント２の代わりに、第５エレメント５の電気長が、使用周波数の波長のλ／４の倍数に設定されてもよい。この場合、第２エレメント２の電気長は、使用周波数の波長のλ／４の倍数の電気長とは異なる電気長に設定される。

【0088】

図１３Ａは容器３００に液体２００が収容されていない状態で計測されるＲＦＩＤタグ１００－４のインピーダンス特性を示す図である。図１３Ｂは容器３００に液体２００が収容されている状態で計測されるＲＦＩＤタグ１００－４のインピーダンス特性を示す図である。

【0089】

図１３Ａでは、９２０ＭＨｚの実数の値が約９Ωであり、９２０ＭＨｚの虚数の値が約１８４Ωである。図１３Ｂでは、９２０ＭＨｚの実数の値が約１６Ωであり、９２０ＭＨｚの虚数の値が約１９３Ωである。図１３Ａ及び図１３Ｂによれば、ＲＦＩＤタグ１００－４のインピーダンス特性は、前述した比較例１００Ａのインピーダンス特性と比べて、乱れが小さいことが分かる。また、図１３Ａ及び図１３Ｂによれば、ＲＦＩＤタグ１００－４のインピーダンス特性は、前述した第３変形例に係るＲＦＩＤタグ１００－３のインピーダンス特性と略同じであり、大きく乱れていないことが分かる。

【0090】

ＲＦＩＤタグ１００－４によれば、電気長と形状の双方が異なる複数のエレメントを組み合わせることで、ＲＦＩＤタグ１００と同様の効果を得ることができる。

【0091】

また、ＲＦＩＤタグ１００－４によれば、第４エレメント４を省略できる分、製造公差の管理が不要になるだけでなく、構造が簡素化される。その結果、ＲＦＩＤタグ１００－４の歩留まりが向上すると共に、製造コストをより一層低減できる。

【0092】

また、ＲＦＩＤタグ１００－４によれば、第５エレメント５の分岐箇所、すなわち第２エレメント２からの第５エレメント５の引き出し位置を、調整しやすい構造のため、ＲＦＩＤタグ１００－４の設計条件に自由度を持たせることができる。例えば、ＲＦＩＤタグ１００－４の表面積を極力狭くしなければならない特殊形状の容器３００の場合、第２エレメント２の下側（マイナスＹ軸方向側）の領域が狭くなることが想定される。この場合でも、第５エレメント５の分岐箇所を極力ループ状導体２０に近づけた上で、第５エレメント５のＹ軸方向に伸びる部分の長さを短くすることで、特殊な容器３００にも適用可能となる。従って、ＲＦＩＤタグ１００－４を適用可能な容器３００が増える分、ＲＦＩＤタグ１００－４の生産量が増やすことができる、ＲＦＩＤタグ１００－４の製造単価をより一層低減することができる。

【0093】

図１４は第５変形例に係るＲＦＩＤタグ１００－５の構成例を示す図である。ＲＦＩＤタグ１００－５は、ＲＦＩＤタグ１００－４と比べて、第５エレメント５が省かれている。ＲＦＩＤタグ１００－５は、電気長と形状の双方が異なる複数のエレメントを組み合わせた構造に代えて、第２エレメント２を備える簡易的な構造を有する。

【0094】

ＲＦＩＤタグ１００－５の第２エレメント２は、使用周波数の波長の略１／４の倍数の電気長に設定される直線形状の導体である。

【0095】

ＲＦＩＤタグ１００－５のインピーダンス特性は、例えば図１３Ａ及び図１３Ｂに示されるインピーダンス特性と同等であることが本願発明者によって確認されている。また、ＲＦＩＤタグ１００－５のインピーダンス特性は、前述した比較例１００Ａのインピーダンス特性と比べて、乱れが小さいことも本願発明者によって確認されている。

【0096】

またＲＦＩＤタグ１００－５によるリーダとの通信距離は、ＲＦＩＤタグ１００～１００－４によるリーダとの通信距離と比べて短くなる傾向になるが、少なくとも実用上の通信距離（例えば１ｍ～７ｍ程度）を確保できることが確認された。なお通信距離が短くなる場合でも、例えば容器を搬送するベルトコンベアにリーダを配置することで、識別情報を読み取ることができるため、あらゆる商品の在庫管理などに活用ができる。

【0097】

このようにインピーダンス特性が優れる理由は、アンテナエレメントを直線形状にすることで、ミアンダ形状のアンテナエレメントのみ利用される場合に比べて、アンテナエレメントと液体との間での電気的結合が弱められるためと考えられる。

【0098】

従来では、アンテナ部３０の無線通信に必要な電気長を確保するため、ミアンダ形状のアンテナエレメント、ループ形状のアンテナエレメントなどが採用されるケースが多い。ところが、このようなアンテナエレメントが利用されると、液体との電気的結合が強くなり、インピーダンス特性が大きく乱れることで、所望のアンテナ性能を確保できない。従って従来では、アンテナエレメントと容器の間にスペーサを設けることでアンテナエレメントから液体までの距離を離して電気的結合を低減する、アンテナエレメントと容器の間に金属製シートを挿入することで電気的結合を低減する、などの措置が採られていた。

【0099】

第５変形例に係るＲＦＩＤタグ１００－５によれば、このような措置が不要になるため、ＲＦＩＤタグ１００－５の製造の管理が容易化されると共に、ＲＦＩＤタグ１００－５の製造に要する材料を大幅に低減することができる。従って、ＲＦＩＤタグ１００－５の大幅な製造コストの低減を実現できる。

【0100】

図１５は第６変形例に係るＲＦＩＤタグ１００－６の構成例を示す図である。ＲＦＩＤタグ１００－６は、第３変形例に係るＲＦＩＤタグ１００－３と比べて、第４エレメント４が省かれている。

【0101】

ＲＦＩＤタグ１００－６のインピーダンス特性は、前述した比較例１００Ａのインピーダンス特性と比べて、乱れが小さいことが本願発明者によって確認されている。またＲＦＩＤタグ１００－６によるリーダとの通信距離は、ＲＦＩＤタグ１００－３によるリーダとの通信距離と同等であることも確認された。

【0102】

ＲＦＩＤタグ１００－６によれば、例えば、第４エレメント４を省略できる分、製造公差の管理が不要になるだけでなく、構造が簡素化される。その結果、ＲＦＩＤタグ１００－６の歩留まりが向上すると共に、製造コストをより一層低減できる。

【0103】

図１６は第７変形例に係るＲＦＩＤタグ１００－７の構成例を示す図である。ＲＦＩＤタグ１００－７は、ＲＦＩＤタグ１００と比べて、第３エレメント３及び第４エレメント４が省かれている。第１エレメント１が主部の場合、第２エレメント２が副部となり、第２エレメント２が主部の場合、第１エレメント１が副部となる。

【0104】

各エレメントの電気長は、以下のように設定される。

【0105】

例えば、第１エレメント１の長さは、使用周波数の波長のλ／４の倍数の電気長に設定される。この場合、第２エレメント２の長さは、λ／４の倍数の電気長とは異なる電気長に設定される。

【0106】

なお、第１エレメント１の代わりに、第２エレメント２の電気長が、使用周波数の波長のλ／４の倍数に設定されてもよい。この場合、第１エレメント１の電気長は、使用周波数の波長のλ／４の倍数の電気長とは異なる電気長に設定される。

【0107】

ＲＦＩＤタグ１００－７のインピーダンス特性は、前述した比較例１００Ａのインピーダンス特性と比べて、乱れが小さいことが本願発明者によって確認されている。またＲＦＩＤタグ１００－７によるリーダとの通信距離は、ＲＦＩＤタグ１００によるリーダとの通信距離と同等であることも確認された。

【0108】

ＲＦＩＤタグ１００－７によれば、例えば、第３エレメント３及び第４エレメント４を省略できる分、製造公差の管理が不要になるだけでなく、構造が簡素化される。その結果、ＲＦＩＤタグ１００－７の歩留まりが向上すると共に、製造コストをより一層低減できる。

【0109】

図１７は第８変形例に係るＲＦＩＤタグ１００－８の構成例を示す図である。ＲＦＩＤタグ１００－８は、ＲＦＩＤタグ１００と比べて、第３エレメント３及び第４エレメント４の代わりに、第５エレメント５が用いられる。第１エレメント１が主部の場合、第２エレメント２が副部となり、第２エレメント２が主部の場合、第１エレメント１が副部となる。

【0110】

各エレメントの電気長は、以下のように設定される。

【0111】

例えば、第１エレメント１の長さが、使用周波数の波長のλ／４の倍数の電気長に設定される場合、第２エレメント２の長さと、第５エレメント５の長さとの少なくとも一方が、λ／４の倍数の電気長とは異なる電気長に設定される。

【0112】

また、第２エレメント２の長さが、使用周波数の波長のλ／４の倍数の電気長に設定される場合、第１エレメント１の長さと、第５エレメント５の長さとの少なくとも一方が、λ／４の倍数の電気長とは異なる電気長に設定される。

【0113】

また、第５エレメント５の電気長が、使用周波数の波長のλ／４の倍数に設定される場合、第１エレメント１の電気長と、第２エレメント２の長さとの少なくとも一方が、λ／４の倍数の電気長とは異なる電気長に設定される。

【0114】

ＲＦＩＤタグ１００－８のインピーダンス特性は、前述した比較例１００Ａのインピーダンス特性と比べて、乱れが小さいことが本願発明者によって確認されている。またＲＦＩＤタグ１００－８によるリーダとの通信距離は、ＲＦＩＤタグ１００によるリーダとの通信距離と同等であることも確認された。

【0115】

ＲＦＩＤタグ１００－８によれば、例えば第４エレメント４を省略できる分、製造公差の管理が不要になるだけでなく、構造が簡素化される。その結果、ＲＦＩＤタグ１００－８の歩留まりが向上すると共に、製造コストをより一層低減できる。

【0116】

なお、本実施の形態に係るＲＦＩＤタグ１００～１００－８のそれぞれは、ＵＨＦ帯の電波だけでなく、ＶＨＦ帯、ＳＨＦ帯などの電波にも適用可能である。ＲＦＩＤタグ１００～１００－８の使用周波数がＵＨＦ帯の周波数、例えば８６０～９６０ＭＨｚ、９１５～９２５ＭＨｚなどである場合、ＵＨＦ帯はＶＨＦ帯に比べて、周波数が高いため、波長が短くなり、アンテナの小型化に有利である。従って、本実施の形態に係るＲＦＩＤタグ１００～１００－８をＵＨＦ帯の電波に好適な形状にすることで、ＩＣチップ１０の小型化を図ることができると共に、メモリ容量も小さく安価な無線タグを得ることができる。

【0117】

また、本実施の形態に係るＲＦＩＤタグ１００～１００－８のそれぞれは、電磁誘導式の無線タグ、電波式の無線タグの何れにも適用可能である。特に、ＲＦＩＤタグ１００～１００－８のそれぞれを、電波式の無線タグに適用した場合、リーダとの所定の無線通信距離を確保できる。所定の無線通信距離は、例えば０ｍから２０ｍまでの範囲である。

【0118】

なお、本実施の形態に係るＲＦＩＤタグ１００～１００－８は、ＲＦＩＤタグ１００～１００－８が存在する周囲が空気中（大気中）と水中の何れの場合でも、ＵＨＦ帯、ＶＨＦ帯、ＳＨＦ帯などの電波を利用して無線通信が可能である。例えば、ＲＦＩＤタグ１００～１００－８を有する容器３００がバケツなどに収容され、このバケツに水が入っていない状態と水が入っている状態の何れにおいても、ＲＦＩＤタグ１００～１００－８を利用して、リーダとの無線通信が可能である。以下では、ＲＦＩＤタグ１００～１００－８に共通の技術的特徴を有した第９変形例に係るＲＦＩＤタグ１００－９を利用して、空気中と水中の何れに設けられる場合でも無線通信が可能であることを説明する。

【0119】

図１８Ａは空気中に設けられるＲＦＩＤタグの周波数特性を示す第１図である。図１８Ｂは空気中に設けられるＲＦＩＤタグの周波数特性を示す第２図である。図１８Ｃは空気中に設けられるＲＦＩＤタグの周波数特性を示す第３図である。図１８Ｄは空気中に設けられるＲＦＩＤタグの周波数特性を示す第４図である。図１８Ｅは空気中に設けられるＲＦＩＤタグの周波数特性を示す第５図である。

【0120】

図１８Ａから図１８Ｅには、空気中に設けられたＲＦＩＤタグ１００－９の周波数特性が示される。各図の横軸は無線通信用電波の周波数を表し、縦軸はＲＦＩＤタグ１００－９からリーダまでの通信可能距離を表す。なお、ＲＦＩＤタグ１００－９の構成の詳細は後述する。

【0121】

図１８Ａには、液体が収容された５００ｍｌのペットボトル（冷凍されていないもの）に設けられるＲＦＩＤタグ１００－９のデータが示される。図１８Ａより、５００ｍｌのペットボトルの場合、通信可能距離を１０ｃｍ以上としたときの共振周波数の帯域として、８３０ＭＨｚ～１０４０ＭＨｚを広く確保できることが分かる。

【0122】

図１８Ｂには、アルコール（例えば水にエタノールが２５％添加されたもの）が収容された９００ｍｌのガラス製の瓶に設けられるＲＦＩＤタグ１００－９のデータが示される。図１８Ｂより、９００ｍｌのガラス製の瓶の場合、通信可能距離を１０ｃｍ以上としたときの共振周波数帯域として、例えば７６０ＭＨｚ～１２００ＭＨｚを確保できることが分かる。

【0123】

図１８Ｃには、水が収容された１０００ｍｌの紙パックに設けられるＲＦＩＤタグ１００－９のデータが示される。図１８Ｃより、１０００ｍｌの紙パックの場合、通信可能距離を１０ｃｍ以上としたときの共振周波数帯域として、例えば７８０ＭＨｚ～１２００ＭＨｚを確保できることが分かる。

【0124】

図１８Ｄには、油（日清オイリオ製サラダ油）が収容された１５００ｍｌのペットボトルに設けられるＲＦＩＤタグ１００－９のデータが示される。図１８Ｄより、１５００ｍｌのペットボトルの場合、通信可能距離を１０ｃｍ以上としたときの共振周波数帯域として、例えば７００ＭＨｚ～１２００ＭＨｚを確保できることが分かる。

【0125】

図１８Ｅには、液体が収容された５００ｍｌのペットボトル（冷凍されたもの）に設けられるＲＦＩＤタグ１００－９のデータが示される。図１８Ｅより、冷凍されたペットボトルの場合、通信可能距離を１０ｃｍ以上としたときの共振周波数帯域として、例えば７００ＭＨｚ～１２００ＭＨｚを確保できることが分かる。

【0126】

次に図１９Ａから図２０Ｄを参照して、ＲＦＩＤタグ１００－９が設けられている５００ｍｌのペットボトルをバケツの中に置いて、このバケツに水を入れる前後の周波数特性について説明する。

【0127】

図１９Ａは空気中及び水中の何れにも設けることができるＲＦＩＤタグの周波数特性を説明するための第１図である。図１９Ｂは空気中及び水中の何れにも設けることができるＲＦＩＤタグの周波数特性を説明するための第２図である。図１９Ｃは空気中及び水中の何れにも設けることができるＲＦＩＤタグの周波数特性を説明するための第３図である。図１９Ｄは空気中及び水中の何れにも設けることができるＲＦＩＤタグの周波数特性を説明するための第４図である。

【0128】

図１９Ａから図１９Ｄに示すように、水３１１を収容できるバケツ（容器４００）の中に、例えば５００ｍｌのペットボトル（容器３００）が収容されている。図１９Ａは、容器４００に水３１１が入っていない状態を表し、図１９Ｂから図１９Ｃは、容器４００に水３１１が入っている状態を表す。

【0129】

図１９Ｂ、図１９Ｃ、図１９Ｄの順に、水３１１の量が多いものとする。図１９Ｂの状態は、ＲＦＩＤタグ１００－９が浸水する直前、すなわち、容器３００の大半が水３１１に浸かっているが、ＲＦＩＤタグ１００－９は水３１１に浸かっていない状態である。図１９Ｃの状態は、ＲＦＩＤタグ１００－９が浸水した直後の状態、すなわち、ＲＦＩＤタグ１００－９の上面に水３１１が僅かに存在する状態である。水３１１が僅かに存在する状態とは、例えばＲＦＩＤタグ１００－９の表面から水面３１１ａまでの距離が１ｍｍ～１ｃｍ程度のことである。図１９Ｄの状態は、図１９Ｃの状態よりも水３１１の量が増えて、例えばＲＦＩＤタグ１００－９の水面３１１ａまでの距離が１５ｃｍ程度になった状態である。

【0130】

これらの状態で検証したＲＦＩＤタグ１００－９の周波数特性を図２０Ａから図２０Ｄに示す。図２０Ａは図１９Ａに示すＲＦＩＤタグの周波数特性を示す図、図２０Ｂは図１９Ｂに示すＲＦＩＤタグの周波数特性を示す図、図２０Ｃは図１９Ｃに示すＲＦＩＤタグの周波数特性を示す図、図２０Ｄは図１９Ｄに示すＲＦＩＤタグの周波数特性を示す図である。各図の横軸は、無線通信用電波の周波数を表し、縦軸は、ＲＦＩＤタグ１００－９からリーダまでの通信可能距離を表す。なお、これらのデータは、図１９Ａに示すように、リーダ用のアンテナ５００からＲＦＩＤタグ１００－９までの距離Ｌが２５ｃｍの場合に測定されたものである。

【0131】

図２０Ａの周波数特性は、図１９Ａの状態に対応する。図２０Ａより、容器４００に水３１１が入っていない状態では、通信可能距離を１０ｃｍ以上としたときの共振周波数の帯域として、８００ＭＨｚ～１２００ＭＨｚを広く確保できることが分かる。

【0132】

図２０Ｂの周波数特性は図１９Ｂの状態に対応する。図２０Ｂより、ＲＦＩＤタグ１００－９が水３１１に浸っていない状態では、通信可能距離を１０ｃｍ以上としたときの共振周波数の帯域として、８００ＭＨｚ～１２００ＭＨｚを広く確保できることが分かる。

【0133】

図２０Ｃの周波数特性は図１９Ｃの状態に対応する。図２０Ｃより、ＲＦＩＤタグ１００－９が僅かに水３１１に浸っている状態では、図２０Ｂのデータに比べて全体的に通信可能距離が短くなるものの、８４０ＭＨｚ付近と１１００ＭＨｚ付近を除いて、通信可能距離を広く確保できることが分かる。

【0134】

図２０Ｄの周波数特性は図１９Ｄの状態に対応する。図２０Ｄより、ＲＦＩＤタグ１００－９から水面３１１ａまでの距離が長くなった場合でも、通信可能距離を広く確保できることが分かる。

【0135】

なお、本実施の形態にデータを例示していないが、ＲＦＩＤタグ１００－９の水面３１１ａまでの距離が１５ｃｍよりも長い場合でも、例えば当該距離が３０ｃｍ程度までであれば、ＲＦＩＤタグ１００－９を利用した無線通信が可能であることを実証済みである。

【0136】

図２１は第９変形例に係るＲＦＩＤタグ１００－９の構成例を示す図である。図８に示すＲＦＩＤタグ１００－２との違いは、ＲＦＩＤタグ１００－９では、第４エレメント４の数が増えている点である。

【0137】

ＲＦＩＤタグ１００－９によれば、アンテナエレメントと液体との電気的結合を緩和することができる。また、ＲＦＩＤタグ１００－９によれば、電気長が異なる複数のエレメントを組み合わせることで、共振条件のずれが補正され、液体の波長短縮効果に対してロバストな整合回路を得られる。また、ＲＦＩＤタグ１００－９によれば、電気長が異なる複数のエレメントを組み合わせることで、アンテナ部３０での電波の受信強度を高めることができる。特に第４エレメント４の数が増えることにより、水中での用途においても、アンテナ部３０での電波の受信強度をより高めることができる。また、ＲＦＩＤタグ１００－９によれば、空気中での利用を基本にしながら、例えば、出店などにおいて、ペットボトルを冷やすために、氷水などを入れた容器に当該ペットボトルを浸けた状態でも、在庫管理が可能になる。従って、氷水などを入れた容器からペットボトルを出して在庫数をチェックするなどの手間を省くことができる。また、震災、水害などによって、ペットボトルなどが浸水した場合でも、浸水状態でそれらの在庫数をチェックすることができる。

【0138】

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

【符号の説明】

【0139】

１ ：第１エレメント
２ ：第２エレメント
３ ：第３エレメント
４ ：第４エレメント
５ ：第５エレメント
１０ ：ＩＣチップ
２０ ：ループ状導体
３０ ：アンテナ部
３０Ａ ：導体部
３０Ｂ ：導体部
３１ ：エレメント
４０ ：シート
１００ ：ＲＦＩＤタグ
１００－１ ：ＲＦＩＤタグ
１００－２ ：ＲＦＩＤタグ
１００－３ ：ＲＦＩＤタグ
１００－４ ：ＲＦＩＤタグ
１００－５ ：ＲＦＩＤタグ
１００－６ ：ＲＦＩＤタグ
１００－７ ：ＲＦＩＤタグ
１００－８ ：ＲＦＩＤタグ
１００－９ ：ＲＦＩＤタグ
２００ ：液体
３００ ：容器
３０１ ：キャップ
３０２ ：ラベル

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図10】

【図11A】

【図11B】

【図12】

【図13A】

【図13B】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18A】

【図18B】

【図18C】

【図18D】

【図18E】

【図19A】

【図19B】

【図19C】

【図19D】

【図20A】

【図20B】

【図20C】

【図20D】

【図21】