(57)【要約】【課題】従来のパッシブタグを用いて，そのパッシブタグとリーダ・ライタとの間の交信可能距離を従来よりも延長でき，さらに，前記指向範囲を狭くすることができること。【解決手段】パッシブタグ１の両側に位置して相互に対向する対向面１１ａ，１１ｂが形成された金属部材であってその共振周波数が前記パッシブタグ１を動作させるための無線信号の周波数と等しい共振金属部材１１と，前記対向面１１ａ，１１ｂの間の位置に前記パッシブタグ１を保持する電気的絶縁体である保持部材１２とを備える。【選択図】図１
2008102853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッシブ型の無線ＩＣタグであるパッシブタグと，
前記パッシブタグの両側に位置して相互に対向する面である対向面が形成された金属部材であってその共振周波数が前記パッシブタグを動作させるための無線信号の周波数と略等しい共振金属部材と，
前記対向面の間の位置に前記パッシブタグを保持する電気的絶縁体である保持部材と，
を具備してなることを特徴とするＩＣタグユニット。
【請求項２】
前記共振金属部材が，その内面が前記対向面を形成する管状の金属部材であり，
前記保持部材が，管状の前記共振金属部材の内側に前記パッシブタグを保持するものである請求項１に記載のＩＣタグユニット。
【請求項３】
前記共振金属部材が，その断面が円形又は四角形の管状の金属部材である請求項２に記載のＩＣタグユニット。
【請求項４】
前記共振金属部材の管軸方向の長さをＬ１，前記共振金属部材が前記無線信号に対して共振することによって前記共振金属部材の内側においてその管軸方向に生じる定在波の腹の数をｎ，１以上ｎ以下のいずれかの整数がｍであるとした場合に，前記保持部材が，前記共振金属部材の前記管状部分の内側において，その管軸方向における端部からの距離がＬ１／（２ｎ）×（２ｍ−１）である位置に前記パッシブタグを保持するものである請求項２又は３のいずれかに記載のＩＣタグユニット。
【請求項５】
前記共振金属部材が，その内面が前記対向面を形成する管状部分と該管状部分の一方の開口部を塞ぐ閉塞部分とからなる金属部材であり，
前記保持部材が，前記共振金属部材における前記管状部分の内側に前記パッシブタグを保持するものである請求項１に記載のＩＣタグユニット。
【請求項６】
前記共振金属部材における前記管状部分の断面が円形又は四角形である請求項５に記載のＩＣタグユニット。
【請求項７】
前記共振金属部材の管軸方向の長さをＬ２，前記共振金属部材が前記無線信号に対して共振することによって前記共振金属部材の内側においてその管軸方向に生じる定在波の腹の数をｎ，１以上ｎ以下のいずれかの整数がｍであるとした場合に，前記保持部材が，前記共振金属部材の前記管状部分の内側において，その管軸方向における前記閉塞部分の表面からの距離がＬ２／（２ｎ）×（２ｍ−１）である位置に前記パッシブタグを保持するものである請求項５又は６のいずれかに記載のＩＣタグユニット。
【請求項８】
前記共振金属部材が，相互に対向配置されれた２つの金属部材である請求項１に記載のＩＣタグユニット。
【請求項９】
前記共振金属部材が，前記対向面それぞれの一部分に相互に対向して突出する対向突出部を有し，
前記保持部材が，前記対向突出部の間の位置に電界型のアンテナを備えた前記パッシブタグを保持するものである請求項１〜８のいずれかに記載のＩＣタグユニット。
【請求項１０】
前記パッシブタグがループアンテナを具備し，
前記保持部材が，前記共振金属部材が前記無線信号と共振することによって前記対向面の間に発生する磁束が前記ループアンテナにより形成されるループを貫通する状態で前記パッシブタグを保持するものである請求項１〜８のいずれかに記載のＩＣタグユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，パッシブ型の無線ＩＣタグを備えたＩＣタグユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
製造現場や物流現場では，完成品や生産途中の中間製品等の各種の物品が，その物品に装着されたパッシブ型の無線ＩＣタグを用いて管理されることが多い。前記パッシブ型の無線ＩＣタグは，パッシブ型のＲＦＩＤタグ，或いはパッシブタグとも称されるが，以下，パッシブタグと記載する。
前記パッシブタグはメモリを内蔵し，リーダ・ライタと呼ばれる無線通信装置が，前記パッシブタグが内蔵するメモリに対してデータの書き込みや読み出しを行う。
前記パッシブタグは，自らは電源（バッテリー）を備えておらず，前記リーダ・ライタが放つ無線信号（電波）によって発生させた電力により動作する。このため，電源（バッテリー）を内蔵するアクティブタグと異なり，前記パッシブタグは電池切れ心配がなく，また，製造コストも低廉である。
一方，前記パッシブタグは，前記リーダ・ライタとの間で交信可能な距離が短く，例えば，電磁誘導方式の前記パッシブタグの交信可能距離は１ｍ未満，２．４５ＧＨｚ帯やＵＨＦ帯の無線信号を用いる電波方式の前記パッシブタグの交信可能距離は５〜６メートル程度までである。
また，一般に，前記パッシブタグは，前記リーダ・ライタと交信可能な方向の範囲（以下，指向範囲という）にほとんど制限がなく，ほぼ無指向である。
一方，特許文献１には，リーダ・ライタと無線ＩＣタグとの交信可能距離を延長するため，無線信号における磁界成分と電界成分との両方を受信可能なアンテナが設けられた無線ＩＣタグが示されている。
また，特許文献２には，ＲＦＩＤタグのアンテナの指向性の調整するため，直線状の素子からなる放射器と，その両側に平行に配置した導波器とが配置されたＲＦＩＤデータキャリアが示されている。
【特許文献１】特開２００６−１８００４３号公報
【特許文献２】特開２００６−６７４７８号公報
【非特許文献１】中島将光著，「マイクロ波工学」，森北出版(1975年)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで，前記パッシブタグは，例えば製造現場や物流現場などで用いられる場合に，前記リーダ・ライタに対する交信可能距離がより長いこと，及び前記指向範囲が狭いことが求められることが多い。
例えば，前記パッシブタグが取り付けられる物品のサイズが大きい場合など，前記リーダ・ライタを前記パッシブタグに対して交信可能な範囲内に近づけることが難しい場合に，従来よりも交信可能距離が長いパッシブタグが必要とされる。また，前記パッシブタグの交信可能距離が長くなるほど，複数の前記パッシブタグそれぞれの交信可能範囲が重複する状況が発生する頻度が高くなる。そのような状況において，１台の前記リーダ・ライタと複数の前記パッシブタグとの混信を回避するためには，前記パッシブタグの指向範囲が狭いことが求められる。
しかしながら，前述したように，従来の前記パッシブタグは，前記リーダ・ライタとの交信可能距離が短く，また，前記指向範囲にほとんど制限がない。このため，従来の前記パッシブタグは，その交信可能距離の短さが，製造現場や物流現場等での使用の阻害要因となるという問題点があった。さらに，交信可能距離が長い前記パッシブタグを提供することができた場合，そのようなパッシブタグは，他のパッシブタグとの間で混信が生じやすいという問題点を有することになる。
また，前記特許文献１に示される技術は，前記交信可能距離をたかだか数ｃｍレベルに延長するものであり，製造現場や物流現場において取り扱われる大型の物品に取り付けられるパッシブタグにおいて望まれる効果は得られない。
また、前記特許文献２に示される技術は，金属製品（物品）が段積みされたような状況の製造現場や物流現場においては，その金属製品の影響を受けてタグの通信距離や指向性等の特性が変化してしまうという問題点があった。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，金属製の物品等の様々な物品が様々な状態で取り扱われる現場において，従来のパッシブタグ（パッシブ型の無線ＩＣタグ）を用いて，そのパッシブタグと前記リーダ・ライタとの間の交信可能距離を従来よりも延長でき，さらに，前記指向範囲を狭くすることができるＩＣタグユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため，本発明に係るＩＣタグユニットは，次の（１）〜（３）に示される各構成要素を備える。
（１）パッシブ型の無線ＩＣタグであるパッシブタグ。
（２）前記パッシブタグの両側に位置して相互に対向する面（以下，対向面と記載）が形成された金属部材であってその共振周波数が前記パッシブタグを動作させるための無線信号（以下，タグ動作用無線信号という）の周波数と略等しい共振金属部材。
（３）前記対向面の間の位置に前記パッシブタグを保持する電気的絶縁体である保持部材。
本発明に係るＩＣタグユニットが前記タグ動作用無線信号の放射範囲内に入ると，前記共振金属部材が共振することにより，前記タグ動作用無線信号のエネルギーが，前記対向面の間に蓄積され，前記タグ動作用無線信号が前記対向面の間において増幅された状態となる。このため，前記対向面の間に保持された前記パッシブタグは，前記ＩＣタグユニットに到達した前記タグ動作用無線信号の強度が比較的弱い場合でも動作する。従って，本発明によれば，従来の前記パッシブタグを用いて，そのパッシブタグと前記リーダ・ライタとの間の交信可能距離を従来よりも延長できる。
また，少なくとも前記対向面それぞれに垂直な方向やそれに近い方向から前記ＩＣタグユニットに到達する前記タグ動作用無線信号は，前記共振金属部材により遮られ，前記パッシブタグによって受信されない。従って，本発明に係るＩＣタグユニットは，従来と同じパッシブタグを用いても，その指向範囲を狭めることができる。しかも，前記パッシブタグが前記共振金属部材に囲まれる状態となるので，周囲に金属製の物品が存在しても，それから反射してくる電波は，前記共振部材により遮断されて前記パッシブタグに到達せずノイズとならない。さらに，前記パッシブタグが周囲の前記共振金属部材により保護され，物品の運搬等の際に当該タグユニットが周囲の物品と接触しても前記パッシブタグの損傷を防止できる。
【０００５】
ところで，前記共振金属部材の基本的構造の例としては，次の３つの例が考えられる。
［第１の例］
第１の例は，前記共振金属部材が，その内面が前記対向面を形成する管状の金属部材であるという例である。この場合，前記保持部材は，管状の前記共振金属部材の内側に前記パッシブタグを保持する。
また，この第１の例における前記共振金属部材の典型例としては，その断面が円形の管状（即ち，円形管）の金属部材や，その断面が四角形の管状（即ち，角型管）の金属部材が考えられる。
この第１の例では，前記タグ動作用無線信号が，前記共振金属部材の管軸方向，即ち，管状の前記共振金属部材の開口部が向く２方向（前後の方向）から，或いはそれに近い方向から前記ＩＣタグユニットに到達した場合には，そのタグ動作用無線信号は前記パッシブタグによって受信される。一方，前記タグ動作用無線信号が，前記管軸方向に直交する方向から，或いはそれに近い方向から前記ＩＣタグユニットに到達した場合には，そのタグ動作用無線信号は，前記共振金属部材によって遮られて前記パッシブタグによって受信されない。従って，この第１の例に係る前記共振金属部材を用いた場合，前記ＩＣタグユニットの指向範囲（前記リーダ・ライタと交信可能な方向の範囲）を狭めることができる。
また，この第１の例において，前記共振金属部材の管軸方向の長さをＬ１，前記共振金属部材が前記無線信号に対して共振することによって前記共振金属部材の内側においてその管軸方向に生じる定在波の腹の数をｎ，１以上ｎ以下のいずれかの整数がｍであるとした場合に，前記保持部材が，前記共振金属部材の前記管状部分の内側において，その管軸方向における端部からの距離がＬ１／（２ｎ）×（２ｍ−１）である位置に前記パッシブタグを保持することが考えられる。
管状の金属部材が共振した場合，前記の式で規定される位置（即ち，前記定在波の腹の位置）で前記タグ動作用無線信号が最も増幅される。このため，前記の式で規定される位置に保持された前記パッシブタグは，高い感度で前記タグ動作用無線信号を受信できる。
【０００６】
［第２の例］
第２の例は，前記共振金属部材が，その内面が前記対向面を形成する管状部分とその管状部分の一方の開口部を塞ぐ閉塞部分とからなる金属部材であるという例である。この場合，前記保持部材は，前記共振金属部材における前記管状部分の内側に前記パッシブタグを保持する。
また，この第２の例における前記共振金属部材の典型例としては，前記共振金属部材における前記管状部分の断面が円形又は四角形であることが考えられる。
この第２の例では，前記第１の例と同様に，前記管状部分の開口部が向く１方向から，或いはそれに近い方向から前記ＩＣタグユニットに到達した前記タグ動作用無線信号のみが前記パッシブタグによって受信される。従って，この第２の例に係る前記共振金属部材を用いることによっても，前記ＩＣタグユニットの指向範囲を狭めることができる。
また，この第２の例において，前記共振金属部材の管軸方向の長さをＬ２，前記共振金属部材が前記無線信号に対して共振することによって前記共振金属部材の内側においてその管軸方向に生じる定在波の腹の数をｎ，１以上ｎ以下のいずれかの整数がｍであるとした場合に，前記保持部材が，前記共振金属部材の前記管状部分の内側において，その管軸方向における前記閉塞部分の表面からの距離がＬ２／（２ｎ）×（２ｍ−１）である位置に前記パッシブタグを保持することが考えられる。
前記管状部分の一方の開口部が前記閉塞部分により閉じられた形状を有する金属部材が共振した場合，前記の式で規定される位置（即ち，前記定在波の腹の位置）の付近で前記タグ動作用無線信号が最も増幅されるため，その位置に保持された前記パッシブタグは，高い感度で前記タグ動作用無線信号を受信できる。
【０００７】
［第３の例］
第３の例は，前記共振金属部材が，相互に対向配置されれた２つの金属部材であるという例である。
この第３の例では，少なくとも前記対向面それぞれに垂直な方向やそれに近い方向から前記ＩＣタグユニットに到達する前記タグ動作用無線信号は，前記２つの金属部材それぞれにより遮られ，前記パッシブタグによって受信されない。従って，この第３の例に係る前記共振金属部材を用いることによっても，前記ＩＣタグユニットの指向範囲を狭めることができる。但し，この第３の例におけるＩＣタグユニットは，前記第１の例や前記第２の例におけるＩＣタグユニットに比べれば前記指向範囲が広い。
【０００８】
また，前記共振金属部材が，前記対向面それぞれの一部分に相互に対向して突出する部分（以下，対向突出部と記載）を有することが考えられる。この場合，前記保持部材は，前記対向突出部の間の位置に電界型のアンテナを備えた前記パッシブタグを保持する。なお，この場合における前記共振金属部材の基本的構造は，前記第１乃至第３の例のいずれであってもかまわない。
前記対向面それぞれの一部分に前記対向突出部が存在する場合，前記共振金属部材が共振すると，前記対向突出部の間の位置において生じる電界（前記タグ動作用無線信号によって生じる電界）が，その他の位置で生じる電界よりも強くなる。このため，前記対向突出部の間の位置に保持された前記パッシブタグは，高い感度で前記タグ動作用無線信号を受信できる。
一方，前記パッシブタグがループアンテナ（即ち，磁界型のアンテナ）を備える場合，前記保持部材が，前記共振金属部材が前記無線信号と共振することによって前記対向面の間に発生する磁束が前記ループアンテナにより形成されるループを貫通する状態で前記パッシブタグを保持することが考えられる。
これにより，前記パッシブタグは，高い感度で前記タグ動作用無線信号を受信できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るＩＣタグユニットにおいては，前記共振金属部材が前記タグ動作用無線信号のエネルギーを蓄積することによって前記タグ動作用無線信号を増幅させるため，前記パッシブタグは，前記タグ動作用無線信号の強度が比較的弱い場合でも動作する。従って，本発明によれば，従来の前記パッシブタグを用いて，そのパッシブタグと前記リーダ・ライタとの間の交信可能距離を従来よりも延長できる。
さらに，本発明に係るＩＣタグユニットは，前記共振金属部材がその形状に応じて特定の方向から進行してくる前記タグ動作用無線信号を遮る。従って，本発明によれば，従来と同じ前記パッシブタグを用いても，その指向範囲を狭めることができ，複数のＩＣタグユニット間で混信が生じにくい。
また，本発明に係るＩＣタグユニットは，ノイズとなる電波が前記共振金属部材により遮断され，また，前記共振金属部材により前記パッシブタグが保護される。従って，本発明に係るＩＣタグユニットは，耐ノイズ性及び耐久性が高く，金属製の物品が段積みされたり，物品の搬送の際に当該ＩＣタグユニットが周囲の物品と接触したりするような様々な現場で利用できる。
以上より，本発明に係るＩＣタグユニットは，交信可能距離の短さや前記混信の問題，或いは金属製の物品の存在によるノイズや周囲の物品との接触による破損の問題等により利用できなかった対象にも利用可能であり，その結果，前記パッシブタグの用途が従来よりも格段に広がる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の第１実施形態に係るＩＣタグユニットＸ１の斜視図，図２は前記ＩＣタグユニットＸ１の三面図，図３はＩＣタグユニットＸ１の断面図，図４は本発明の第２実施形態に係るＩＣタグユニットＸ２の斜視図，図５はＩＣタグユニットＸ２の三面図，図６はＩＣタグユニットＸ２の断面図，図７は本発明の第３実施形態に係るＩＣタグユニットＸ３の斜視図，図８はＩＣタグユニットＸ３の応用例であるＩＣタグユニットＸ３’の正面図，図９はＩＣタグユニットＸ３’の断面図，図１０はＩＣタグユニットＸ３’におけるパッシブタグと磁束線との関係を表す模式図，図１１は本発明の第４実施形態に係るＩＣタグユニットＸ４の斜視図，図１２は本発明の第５実施形態に係るＩＣタグユニットＸ５の斜視図，図１３はＩＣタグユニットＸ５の正面図，図１４はＩＣタグユニットＸ５の断面図，図１５はＩＣタグユニットＸ５への組み込みに適したパッシブタグの一例の正面図，図１６は本発明の第６実施形態に係るＩＣタグユニットＸ６の斜視図，図１７はＩＣタグユニットＸ１が備える共振金属部材において生じる電界及び磁界を模式的に表した図，図１８はＩＣタグＸ５が備える共振金属部材において生じる電界及び磁界を模式的に表した図，図１９はＩＣタグＸ６が備える共振金属部材において生じる電界及び磁界を模式的に表した図である。
なお，各図面において破線で表される形状は，各図面における視点からは外観上視認できない部分の形状である。
【００１１】
本発明の実施形態に係るＩＣタグユニットＸ１〜Ｘ６それぞれは，後述するように，パッシブ型の無線ＩＣタグであるパッシブタグ１〜３のいずれかを備えている。前記パッシブタグ１〜３は，通常，ＩＣチップとして提供されるものである。
前記パッシブタグ１〜３は，それぞれメモリを内蔵し，リーダ・ライタと呼ばれる無線通信装置が，前記パッシブタグ１〜３が内蔵するメモリに対してデータの書き込みや読み出しを行う。
前記パッシブタグ１〜３は，自らは電源（バッテリー）を備えておらず，前記リーダ・ライタが放つ無線信号（タグ動作用無線信号と記載する）によって電力を発生させ，その電力により動作する。前記タグ動作用無線信号は，例えば，１３．５６ＭＨｚ帯の電波，９５０ＭＨｚ帯（ＵＨＦ帯）の電波，２．４５ＧＨｚ帯の電波などであるが，それらの無線信号に限定されるものではない。
なお，前記パッシブタグ１〜３は周知のものであるので，その詳細についての説明は省略する。
【００１２】
［第１実施形態］
まず，図１〜図３を参照しつつ，本発明の第１実施形態に係るＩＣタグユニットＸ１について説明する。ここで，図２（ａ），図２（ｂ）及び図２（ｃ）は，それぞれ前記ＩＣタグユニットＸ１の正面図，側面図及び背面図である。
前記ＩＣタグユニットＸ１は，パッシブタグ１と，共振金属部材１１と，保持部材１２とを備えている。
前記パッシブタグ１は，パッシブ型の無線ＩＣタグであり，アンテナ（不図示）が内蔵されている。その内蔵アンテナは，例えばコイル状のアンテナである。
前記共振金属部材１１は，その共振周波数が前記パッシブタグ１の前記タグ動作用無線信号の周波数と等しい金属部材であり，その内側に前記パッシブタグ１が配置される。
前記共振金属部材１１は，その断面が円形である管状，即ち，円筒状の金属部材である。図３は，管状の前記共振金属部材の管軸Ｓ１（図１参照）を含む面における断面図（図２（ｂ）におけるＡ−Ａの位置の断面図）であり，切断面が斜線で表されている。
管状の前記共振金属部材１１の内側に前記パッシブタグ１が配置されているため，前記共振金属部材１１の内面の一部１１ａ，１１ｂ（図２及び図３参照）が，前記パッシブタグ１の両側に位置して相互に対向する面（以下，対向面と記載）となる。前記共振金属部材１１の材質は，例えば，鉄，ステンレス，アルミニウム，銅などである。
【００１３】
前記保持部材１２は，管状の前記共振金属部材１１の内側（即ち，前記対向面１１ａ，１１ｂの間の位置）に前記パッシブタグ１を保持する部材であり，その材質は電気的絶縁体である。
図１〜図３に例示する前記保持部材１２は，円筒状の前記共振金属部材１１の内側に内接する円形の板状部材であり，その一部に前記パッシブタグ１が接着剤などにより取り付けられている。前記保持部材１２の形状は，前記パッシブタグ１を前記共振金属部材１１の内側に保持する機能を果たす形状であればよく，図１〜図３に示される形状はその一例に過ぎない。例えば，前記保持部材１２は，管状の前記共振金属部材１１の内側全体に充填された電気的絶縁体や，端部が前記共振金属部材１１の内面に接着された棒状或いはクロスバー状の電気的絶縁体などであってもよい。また，前記保持部材１２の材質は，例えば，塩化ビニル，テフロン（デュポン社の登録商標），ポリスチレン，アクリル，ベークライト等である。
【００１４】
ところで，管状の構造体の共振周波数は，主に，その管状部分の内側で共振する電磁波のモード（姿態），管状部分の管径，管軸方向の長さ，環状部分の内側に存在する物質の大きさや材質（ここでは，前記保持部材１２や前記パッシブタグ１の大きさや材質），その構造体の材質等によって定まる。図１に示すような管状の前記共振金属部材１１の正確な共振周波数は，周知の三次元電磁波シミュレーション計算により求めることができる。なお，前記共振金属部材１１の厚みは，その共振周波数に与える影響が小さく，構造体としての変形を防止できる強度を確保するために必要な厚みにすればよい。
例えば，円筒状の前記共振金属部材１１の材質が鉄，その内側に存在する媒質が空気であり，前記タグ動作用無線信号の周波数が９５０ＭＨｚである場合，前記共振金属部材１１の直径が１９０ｍｍであれば，その共振金属部材１１は前記タグ動作用無線信号（９５０ＭＨｚ）に対してＴＥ110モードの共振モードで共振する。同様に，円筒状の前記共振金属部材１１の材質が鉄，その内側に存在する媒質が空気であり，前記タグ動作用無線信号の周波数が２．４５ＧＨｚである場合，前記共振金属部材１１の直径が７０ｍｍであれば，その共振金属部材１１は前記タグ動作用無線信号（２．４５ＧＨｚ）に対してＴＥ110モードの共振モードで共振する。この場合，前記共振金属部材１１の管軸Ｓ１方向の長さＬ１は，共振周波数に影響しない。
【００１５】
前記ＩＣタグユニットＸ１が前記タグ動作用無線信号の放射範囲内に入ると，前記共振金属部材１１が共振することにより，前記タグ動作用無線信号のエネルギーが前記対向面１１ａ，１１ｂの間（即ち，管状の前記共振金属部材１１の内側）に蓄積され，前記タグ動作用無線信号が前記対向面１１ａ，１１ｂの間において増幅された状態となる。このため，前記対向面１１ａ，１１ｂの間に保持された前記パッシブタグ１は，当該ＩＣタグユニットＸ１に到達した前記タグ動作用無線信号の強度が比較的弱い場合でも動作する。従って，前記ＩＣタグユニットＸ１は，従来の一般的な前記パッシブタグ１を用いているにもかかわらず，そのパッシブタグ１と前記リーダ・ライタとの間の交信可能距離を従来よりも延長できる。
前記ＩＣタグユニットＸ１においては，前記共振金属部材１１の管軸Ｓ１方向，即ち，開口部が向く２方向（前方向及び背後の方向）から，或いは管軸Ｓ１に対して鋭角の方向から前記タグ動作用無線信号が到達した場合には，そのタグ動作用無線信号は前記パッシブタグ１によって受信される。一方，前記タグ動作用無線信号が，管軸Ｓ１方向に直交する方向から，或いはそれに近い方向から当該ＩＣタグユニットＸ１に到達した場合には，そのタグ動作用無線信号は，前記共振金属部材１１によって遮られて前記パッシブタグ１によって受信されない。従って，このＩＣタグユニットＸ１の指向範囲（前記リーダ・ライタと交信可能な方向の範囲）は，管軸Ｓ１に沿う方向を中心とした比較的狭い範囲に限られ，従来のパッシブタグよりも指向範囲が狭い。このＩＣタグユニットＸ１の指向範囲は，前記共振金属部材１１の管軸Ｓ１方向の長さＬ１が長いほど狭くなる。
【００１６】
ところで，管状の前記共振金属部材１１が，管軸Ｓ１方向に複数個の腹と節とを形成する定在波が生じる共振モードで共振する場合，主に前記共振金属部材１１の管径，管軸Ｓ１方向の長さ，前記共振金属部材１１の内側に生じる前記定在波の腹の数により，その共振周波数が定まる。なお，そのことは，前記非特許文献１のＰ１４４に記載されている。
そして，前記共振金属部材１１の管軸Ｓ１方向の長さをＬ１，前記共振金属部材１１が前記タグ動作用無線信号に対して共振することによって前記共振金属部材１１の内側においてその管軸Ｓ１方向に生じる定在波の腹の数をｎ，１以上ｎ以下のいずれかの整数がｍであるとした場合，前記共振金属部材１１の管状部分の内側において，その管軸Ｓ１方向における端部からの距離がＬ１／（２ｎ）×（２ｍ−１）である位置が前記定在波の腹の位置となり，その腹の位置で前記タグ動作用無線信号が最も増幅される。このため，前記保持部材１２は，前記共振金属部材１１の管状部分の内側において，その管軸Ｓ１方向における端部からの距離がＬ１／（２ｎ）×（２ｍ−１）である位置に前記パッシブタグ１を保持している。その位置に保持された前記パッシブタグ１は，他の位置に配置された場合よりも高い感度で前記タグ動作用無線信号の電界成分を受信できる。
さらに，前記保持部材１２は，電界型アンテナを内蔵する前記パッシブタグ１を管軸Ｓ１上に保持している。
図１７は，前記タグ動作用無線信号に対して共振する円筒状の前記共振金属部材１１において生じる電界及び磁界を模式的に表した図である。
図１７に示すように，円筒状の前記共振金属部材１１がＴＥ110モードの共振モードで共振した場合，前記対向面１１ａ，１１ｂの一方から他方へ向かう電界１０１が発生し，その電界１０１の周りに環状の磁界１０２が発生する。
また，円筒状の前記共振金属部材１１の内側では，前記電界１０１は，その電気力線が管軸Ｓ１付近に集中するように発生するため，その電界１０１の強度は，管軸Ｓ１の位置において特に強い。従って，前記保持部材１２が電界型アンテナを内蔵する前記パッシブタグ１を前記管軸Ｓ１上の位置に保持することにより，そのパッシブタグ１は，他の位置に配置された場合よりも高い感度で前記タグ動作用無線信号の電界成分を受信できる。
また，前記パッシブタグ１が，電界型アンテナとしてロッドアンテナを備える場合，前記保持部材１２が，前記パッシブタグ１を，そのロッドアンテナの長手方向と円筒状の前記共振金属部材１１の直径方向とが一致する向きであって，前記前記電界１０１の方向に沿う向きに保持することが望ましい。これにより，前記タグ動作用無線信号が前記ロッドアンテナによって高感度で受信される。
【００１７】
［第２実施形態］
次に，図４〜図６を参照しつつ，本発明の第２実施形態に係るＩＣタグユニットＸ２について説明する。ここで，図５（ａ），図５（ｂ）及び図５（ｃ）は，それぞれ前記ＩＣタグユニットＸ２の正面図，側面図及び背面図である。
前記ＩＣタグユニットＸ２は，前記ＩＣタグユニットＸ１と同様に，パッシブタグ１と，共振金属部材２１と，保持部材２２とを備え，それぞれの役割及び材質は，前記ＩＣタグユニットＸ１における前記パッシブタグ１，前記共振金属部材１１及び前記保持部材１２と同じである。
但し，前記共振金属部材２２は，前記共振金属部材２１においてその一方の開口部が塞がれた形状を有している。また，前記保持部材２２は，前記共振部材２２の内側における前記パッシブタグ１の保持位置が，前記保持部材１１と異なる。
【００１８】
前記共振金属部材２１は，その断面が円形である管状，即ち，円筒状の部分である管状部分２１１と，その管状部分２１１の一方の開口部を塞ぐ閉塞部分２１２とからなる金属部材である。図５は，前記管状部分２１１の管軸Ｓ２（図４参照）を含む面における断面図（図６（ｂ）におけるＢ−Ｂの位置の断面図）であり，切断面が斜線で表されている。
前記保持部材２２は，前記保持部材１２と同様に，管状の前記共振金属部材２１の内側（即ち，前記対向面２１ａ，２１ｂの間の位置）に前記パッシブタグ１を保持する。前記共振金属部材２１における前記管状部分２１１の内側に前記パッシブタグ１が配置されているため，前記管状部分２１１の内面の一部２１ａ，２１ｂ（図５及び図６参照）が，前記パッシブタグ１の両側に位置して相互に対向する前記対向面となる。
図４〜図６に例示する前記保持部材２２も，前記保持部材１２と同様に，前記管状部分２１１の内側に内接する円形の板状部材であり，その一部に前記パッシブタグ１が接着剤などにより取り付けられている。なお，前記保持部材２２の形状は，前記保持部材１２と同様に，他の形状であってもかまわない。
【００１９】
管状部分の一方が閉じられた形状を有する構造体の共振周波数も，主に，その管状部分の内側で共振する電磁波のモード（姿態），管状部分の管径，管軸方向の長さ，環状部分の内側に存在する物質の大きさや材質（ここでは，前記保持部材２２や前記パッシブタグ１の大きさや材質），その構造体の材質等によって定まる。なお，図２に示すような形状の前記共振金属部材２１の共振周波数は，前記保持部材２２及び前記パッシブタグ１の影響を無視すれば，解析的に求めることができる。なお，前記共振金属部材２１の厚みは，その共振周波数に与える影響が小さく，構造体としての変形を防止できる強度を確保するために必要な厚みにすればよい。
例えば，前記共振金属部材２１の材質が鉄，その内側に存在する媒質が空気であり，前記タグ動作用無線信号の周波数が９５０ＭＨｚである場合，前記共振金属部材２１における前記管状部分２１１の直径が約１９０ｍｍであれば，その共振金属部材２１は前記タグ動作用無線信号（９５０ＭＨｚ）に対してＴＥ110モードの共振モードで共振する。同様に，前記共振金属部材２１の材質が鉄，その内側に存在する媒質が空気であり，前記タグ動作用無線信号の周波数が２．４５ＧＨｚである場合，前記共振金属部材２１の直径が約７０ｍｍであれば，その共振金属部材２１は前記タグ動作用無線信号（２．４５ＧＨｚ）に対してＴＥ110モードの共振モードで共振する。この場合，前記共振金属部材２１の管軸Ｓ２方向の長さＬ２は，共振周波数に影響しない。
【００２０】
前記ＩＣタグユニットＸ２が前記タグ動作用無線信号の放射範囲内に入ると，前記共振金属部材２１が共振することにより，前記タグ動作用無線信号のエネルギーが前記対向面２１ａ，２１ｂの間（即ち，前記管状部分２１１の内側）に蓄積され，前記タグ動作用無線信号が前記対向面２１ａ，２１ｂの間において増幅された状態となる。このため，前記対向面２１ａ，２１ｂの間に保持された前記パッシブタグ１は，当該ＩＣタグユニットＸ２に到達した前記タグ動作用無線信号の強度が比較的弱い場合でも動作する。従って，前記ＩＣタグユニットＸ２は，従来の一般的な前記パッシブタグ１を用いているにもかかわらず，そのパッシブタグ１と前記リーダ・ライタとの間の交信可能距離を従来よりも延長できる。
前記ＩＣタグユニットＸ２においては，前記管状部分２１１の管軸Ｓ２に沿う一の方向，即ち，開口部が向く１方向（前方向）から，或いはその１方向に対して鋭角の方向から前記タグ動作用無線信号が到達した場合には，そのタグ動作用無線信号は前記パッシブタグ１によって受信される。一方，前記タグ動作用無線信号がその他の方向から当該ＩＣタグユニットＸ２に到達した場合には，そのタグ動作用無線信号は，前記共振金属部材２１によって遮られて前記パッシブタグ１によって受信されない。従って，このＩＣタグユニットＸ２の指向範囲は，管軸Ｓ２に沿う一の方向を中心とした比較的狭い範囲に限られ，従来のパッシブタグよりも指向範囲が狭い。このＩＣタグユニットＸ２の指向範囲は，前記共振金属部材２１の管軸Ｓ２方向の長さＬ２が長いほど狭くなる。
【００２１】
ところで，前記管状部分２１１及び前記閉塞部分２１２を有する前記共振金属部材２１が共振した場合，即ち，前記共振金属部材２１の内側で前記タグ動作用無線信号の定常波が形成された場合，前記共振金属部材２１の管軸Ｓ２方向の長さをＬ２，前記共振金属部材２１が前記タグ動作用無線信号に対して共振することによって前記共振金属部材２１の内側においてその管軸Ｓ２方向に生じる定在波の腹の数をｎ，１以上ｎ以下のいずれかの整数がｍであるとした場合，前記共振金属部材２１の管状部分の内側において，その管軸Ｓ２方向における前記閉塞部分２１２の表面（内面）からの距離Ｌ２１が，Ｌ２／（２ｎ）×（２ｍ−１）である位置が前記定在波の腹の位置となり，その腹の位置で前記タグ動作用無線信号が最も増幅される。このため，前記保持部材２２は，前記共振金属部材２１の内側（即ち，前記管状部分２１１の内側）において，管軸Ｓ２方向における前記閉塞部分２１２の表面（内面）からの距離Ｌ２１が，Ｌ２／（２ｎ）×（２ｍ−１）である位置に前記パッシブタグ１を保持している。そのような位置で保持された前記パッシブタグ１は，他の位置に配置された場合よりも高い感度で前記タグ動作用無線信号を受信できる。さらに，前記保持部材２２は，電界型アンテナを内蔵する前記パッシブタグ１を管軸Ｓ２上に保持している。
なお，前記管状部分２１１の管軸Ｓ２方向の長さＬ２は，前記閉塞部分２１２表面から前記パッシブタグ１までの距離よりも長い。
【００２２】
続いて，前記ＩＣタグユニットＸ１及び前記ＩＣタグユニットＸ２の第１の性能評価実験の結果について説明する。
前記第１の性能評価実験の実験条件は以下の通りである。
（１）前記ＩＣタグユニットＸ１の構成
・前記パッシブタグ１は，前記タグ動作用無線信号が９５０ＭＨｚ帯（ＵＨＦ帯）の電波，アンテナは電界型のロッドアンテナ。
・前記共振金属部材１１は，材質が鉄，直径が１９０ｍｍ，管軸Ｓ１方向の長さが９０ｍｍ，肉厚が３ｍｍ。
（２）前記ＩＣタグユニットＸ２の構成
・前記パッシブタグ１は，前記ＩＣタグユニットＸ１が備えるものと同じ。
・前記共振金属部材２１は，材質が鉄，前記管状部分２１１の直径が１９０ｍｍ，前記管状部分２１１の管軸Ｓ２方向の長さが９０ｍｍ，前記管状部分２１１及び前記閉塞部分２１２の肉厚が３ｍｍ。
（３）比較対象のパッシブタグ
・前記ＩＣタグユニットＸ１が備えるものと同じ。但し，前記共振金属部材１１，２１は設けない。以下，単体のパッシブタグ１と記載する。
（４）前記リーダ・ライタの条件
・前記リーダ・ライタの送信無線信号は９５０ＭＨｚ帯（ＵＨＦ帯）の電波。即ち，前記パッシブタグ１の前記タグ動作用無線信号。
・前記リーダ・ライタの位置は，前記パッシブタグ１からの距離が１．５ｍの位置。但し，前記ＩＣタグユニットＸ１及び前記ＩＣタグユニットＸ２については，前記リーダ・ライタの位置は，前記共振金属部材１１又は２１の開口部が向く方向における管軸Ｓ１又はＳ２上の位置とした。また，前記リーダ・ライタのアンテナの正面方向に前記パッシブタグ１が位置するようにした。
・前記リーダ・ライタの送信無線信号の電力（前記タグ動作用無線信号の送信電力）を所定のレベルから徐々に下げた場合に，前記パッシブタグ１の記憶情報の読み出しが可能な最低送信電力Ｅminを測定。
以上に示した実験条件で前記第１の性能評価実験を行った結果，前記単体のパッシブタグ１（従来のパッシブタグ）については，前記最低送信電力Ｅminが２３ｄＢｍであったのに対し，前記ＩＣタグユニットＸ１については，前記最低送信電力Ｅminが２０ｄＢｍ，前記ＩＣタグユニットＸ２については，前記最低送信電力Ｅminが１９ｄＢｍであった。
このように，前記ＩＣタグユニットＸ１及び前記ＩＣタグユニットＸ２は，従来の前記単体のパッシブタグ１に比べ，前記タグ動作用無線信号の電力が３ｄＢｍ〜４ｄＢｍ程度弱くても動作する。この結果は，前記ＩＣタグユニットＸ１及び前記ＩＣタグユニットＸ２が，従来の前記単体のパッシブタグ１に比べ，前記交信可能距離が１．４倍以上であることを意味する。
【００２３】
次に，前記ＩＣタグユニットＸ１及び前記ＩＣタグユニットＸ２の第２の性能評価実験の結果について説明する。
前記第２の性能評価実験の実験条件は，前述した前記第１の性能評価実験の実験条件に対し，前記リーダ・ライタに対する前記ＩＣタグユニットＸ１，前記ＩＣタグユニットＸ２及び前記単体のパッシブタグ１それぞれの配置位置（配置方向）のみが異なり，その他の条件は前記第１の性能評価実験と同じである。
（１）前記ＩＣタグユニットＸ１の配置位置
・前記リーダ・ライタのアンテナの正面方向に対して４５°の方向に配置。前記リーダ・ライタと前記パッシブタグ１との距離は０．５ｍ。前記リーダ・ライタのアンテナの正面方向と前記ＩＣタグユニットＸ１における管軸Ｓ１方向とは平行。
（２）前記ＩＣタグユニットＸ２の配置位置
・前記リーダ・ライタのアンテナの正面方向に対して４５°の方向に配置。前記リーダ・ライタと前記パッシブタグ１との距離は０．５ｍ。前記リーダ・ライタのアンテナの正面方向と前記ＩＣタグユニットＸ２における管軸Ｓ２方向とは平行。
（３）前記単体のパッシブタグ１の配置位置
・前記リーダ・ライタのアンテナの正面方向に対して４５°の方向に配置。
以上に示した実験条件で前記第２の性能評価実験を行った結果，前記単体のパッシブタグ１（従来のパッシブタグ）については，前記最低送信電力Ｅminが２５ｄＢｍであったのに対し，前記ＩＣタグユニットＸ１については，前記最低送信電力Ｅminが２６ｄＢｍ，前記ＩＣタグユニットＸ２については，前記最低送信電力Ｅminが２６ｄＢｍであった。
この第２の性能評価実験の結果と前記第１の性能評価実験の結果とを比較すると，前記リーダ・ライタのアンテナの正面方向を基準にした４５°の位置ずれに対し，前記単体のパッシブタグ１（従来のパッシブタグ）については，前記最低送信電力Ｅminの差が＋２ｄＢであるのに対し，前記ＩＣタグユニットＸ１については，前記最低送信電力Ｅminの差が＋６ｄＢ，前記ＩＣタグユニットＸ２については，前記最低送信電力Ｅminの差が＋７ｄＢとなる。即ち，無指向である前記単体のパッシブタグ１を基準とした場合，前記ＩＣタグユニットＸ１及び前記ＩＣタグユニットＸ２は，前記最低送信電力Ｅminの差がそれぞれ＋４ｄＢ及び＋５ｄＢ改善されている。
このことから，前記ＩＣタグユニットＸ１及び前記ＩＣタグユニットＸ２は，従来のパッシブタグよりも指向範囲（前記リーダ・ライタと交信可能な方向の範囲）が狭い（指向性がある）ことがわかる。
なお，前記単体のパッシブタグ１について，前記リーダ・ライタとの距離を１．５ｍから０．５ｍへ近づけたにもかかわらず，前記単体のパッシブタグ１の前記最低送信電力Ｅminがそれほど増加していないのは，前記リーダ・ライタの指向性によるものと考えられる。
【００２４】
［第３実施形態］
次に，図７に示す斜視図を参照しつつ，本発明の第３実施形態に係るＩＣタグユニットＸ３について説明する。
前記ＩＣタグユニットＸ３は，前記ＩＣタグユニットＸ１と同様に，パッシブタグ１と，管状の共振金属部材３１と，その共振金属部材３１の内側に前記パッシブタグ１を保持する保持部材３２とを備え，それぞれの役割及び材質は，前記ＩＣタグユニットＸ１における前記パッシブタグ１，前記共振金属部材１１及び前記保持部材１２と同じである。
即ち，前記パッシブタグ１は，前記ＩＣタグユニットＸ１が備えるものと同じパッシブ型の無線ＩＣタグでる。
また，前記共振金属部材３１は，その共振周波数が前記パッシブタグ１の前記タグ動作用無線信号の周波数と等しい金属部材であり，その内側に前記パッシブタグ１が配置される。但し，前記共振金属部材３１は，その断面が四角形である管状，即ち，角形管状の金属部材である点で，前記共振金属部材１１と異なる。この相違点を除けば，前記ＩＣタグユニットＸ３は，前記ＩＣタグユニットＸ１と同様の構成を有している。
管状の前記共振金属部材３１の内側に前記パッシブタグ１が配置されているため，前記共振金属部材３１の内面における相互に対向する面３１ａ，３１ｂが，前記パッシブタグ１の両側に位置して相互に対向する前記対向面となる。
また，図７に例示する前記保持部材３２は，角形管状の前記共振金属部材３１の内側に内接する四角形の板状部材であり，その一部に前記パッシブタグ１が接着剤などにより取り付けられている。なお，前記保持部材３２の形状は，前記保持部材１２と同様に，他の形状であってもかまわない。
この保持部材３２も，前記保持部材１２と同様に，管状の前記共振金属部材３１の内側における管軸Ｓ３方向の中央の位置に前記パッシブタグ１を保持している。
このようなＩＣタグユニットＸ３も，前記ＩＣタグユニットＸ１と同様の作用及び効果を奏する。
【００２５】
次に，図８に示す正面図，図９に示す断面図及び図１０に示す模式図を参照しつつ，前記ＩＣタグユニットＸ３の応用例であるＩＣタグユニットＸ３’について説明する。
前記ＩＣタグユニットＸ３’は，前記ＩＣタグユニットＸ３における前記パッシブタグ１を，磁界型のアンテナであるループアンテナ３ｂを備えたパッシブタグ３に置き換えたものである。また，前記ＩＣタグユニットＸ３’は，前記共振金属部材３の内側において前記保持部材３２により保持される前記パッシブタグ３の位置が，前記ＩＣタグユニットＸ３における前記パッシブタグ１の保持位置と異なる。その他については，前記ＩＣタグユニットＸ３’は前記ＩＣタグユニットＸ３と同じ構成を有している。
管状の前記共振金属部材３１が，前記タグ動作用無線信号に対してＴＥ110モードで共振した場合，図１７に示した前記共振金属部材１１と同様に，前記対向面３１ａ，３１ｂの一方から他方へ向かう電界１０１が発生し，その電界１０１の周りに環状の磁界１０２が発生する。
そして，前記ＩＣタグユニットＸ３’における前記保持部材３２は，前記共振金属部材３１が前記タグ動作用無線信号と共振することによって前記対向面３１ａ，３１ｂの間に発生する磁界１０２の磁束１０２’が，前記ループアンテナ３ｂにより形成されるループを貫通する状態（図１０参照）で前記パッシブタグ３を保持する。
これにより，前記パッシブタグ３は，他の位置に配置された場合よりも高い感度で前記タグ動作用無線信号を受信できる。
【００２６】
［第４実施形態］
次に，図１１に示す斜視図を参照しつつ，本発明の第４実施形態に係るＩＣタグユニットＸ４について説明する。
前記ＩＣタグユニットＸ４は，前記ＩＣタグユニットＸ２と同様に，パッシブタグ１と，共振金属部材４１と，その共振金属部材４１の内側に前記パッシブタグ１を保持する保持部材４２とを備え，それぞれの役割及び材質は，前記ＩＣタグユニットＸ２における前記パッシブタグ１，前記共振金属部材２１及び前記保持部材２２と同じである。
即ち，前記パッシブタグ１は，前記ＩＣタグユニットＸ２が備えるものと同じパッシブ型の無線ＩＣタグでる。
また，前記共振金属部材４１は，その共振周波数が前記パッシブタグ１の前記タグ動作用無線信号の周波数と等しい金属部材であり，その内側に前記パッシブタグ１が配置される。さらに，前記共振金属部材４１は，前記共振金属部材２１と同様に，管状部分４１１とその一方の開口部を閉塞する閉塞部分４１２とからなる。
但し，前記共振金属部材４１における前記管状部分４１１は，その断面が四角形である管状，即ち，角形管状の金属部材である点で，前記共振金属部材２１における前記管状部分２１１と異なる。この相違点を除けば，前記ＩＣタグユニットＸ４は，前記ＩＣタグユニットＸ２と同様の構成を有している。
前記管状部分４１１の内側に前記パッシブタグ１が配置されているため，前記管状部分４１１の内面における相互に対向する面４１ａ，４１ｂが，前記パッシブタグ１の両側に位置して相互に対向する前記対向面となる。
また，図８に例示する前記保持部材４２は，角形管状の前記管状部分４１１の内側に内接する四角形の板状部材であり，その一部に前記パッシブタグ１が接着剤などにより取り付けられている。なお，前記保持部材４２の形状は，前記ＩＣタグユニットＸ１における前記保持部材１２と同様に，他の形状であってもかまわない。
この保持部材４２も，前記保持部材２２と同様の位置に前記パッシブタグ１を保持している。
このようなＩＣタグユニットＸ４も，前記ＩＣタグユニットＸ２と同様の作用及び効果を奏する。
【００２７】
［第５実施形態］
次に，図９に示す斜視図，図１０に示す正面図，及び図１１に示す断面図を参照しつつ，本発明の第５実施形態に係るＩＣタグユニットＸ５について説明する。
前記ＩＣタグユニットＸ５は，前記ＩＣタグユニットＸ３（図７参照）の変形例である。
前記ＩＣタグユニットＸ５は，前記ＩＣタグユニットＸ３と同様に，パッシブタグ２と，管状の共振金属部材５１と，その共振金属部材５１の内側に前記パッシブタグ２を保持する保持部材５２とを備え，それぞれの役割及び材質は，前記ＩＣタグユニットＸ１における前記パッシブタグ１，前記共振金属部材１１及び前記保持部材１２と同じである。なお，図１１は，管状の前記共振金属部材５１の管軸Ｓ５（図９参照）を含む面における断面図（図１０におけるＣ−Ｃの位置の断面図）であり，切断面が斜線で表されている。また，図９において前記保持部材５２の表記は省略されている。
前記パッシブタグ２は，パッシブ型のＩＣタグの集積回路が組み込まれたＩＣチップであるタグ本体部２ａと，これと接続された電界型アンテナであるロッドアンテナ２ｂとからなる。このパッシブタグ２は，アンテナのタイプが異なる以外は前記ＩＣタグユニットＸ３が備える前記パッシブタグ１と同じ機能を有している。
【００２８】
また，前記共振金属部材５１は，その共振周波数が前記パッシブタグ２の前記タグ動作用無線信号の周波数と等しい金属部材であり，その内側に前記パッシブタグ２が配置される。管状の前記共振金属部材５１の内側に前記パッシブタグ２が配置されているため，前記共振金属部材５１の内面における相互に対向する面５１ａ，５１ｂが，前記パッシブタグ２の両側に位置して相互に対向する前記対向面となる。
但し，前記共振金属部材５１は，前記対向面５１ａ，５１ｂそれぞれの一部分に相互に対向して突出する部分５３ａ，５３ｂ（以下，対向突出部と記載）を有している。この対向突出部５３ａ，５３ｂは，それぞれ前記共振金属部材５１の管軸Ｓ５と平行な方向に伸びて形成されている。図１２〜図１４に示す前記共振金属部材５１は，断面が四角形である管状の金属部材の内面に前記対向突出部５３ａ，５３ｂが設けられた形状を有している。
そして，前記保持部材５２は，図１０及び図１１に示すように，前記対向突出部５３ａ，５３ｂの間の位置に前記ロッドアンテナ２ｂ（電界型のアンテナの一例）を備えた前記パッシブタグ２を保持する。前記共振金属部材５１は，前記対向突出部５３ａ，５３ｂを有する点で前記共振金属部材３１と異なり，前記パッシブタグ２は，前記ロッドアンテナ２ｂを有する点で前記パッシブタグ１と異なる。これら２つの相違点を除けば，前記ＩＣタグユニットＸ５は，前記ＩＣタグユニットＸ３と同様の構成を有している。
なお，図１０及び図１１に例示する前記保持部材５２は，前記共振金属部材５１の内側に内接する板状部材であるが，その形状は，前記保持部材１２と同様に，他の形状であってもかまわない。
この保持部材５２も，前記保持部材１２，３２と同様に，管状の前記共振金属部材５１の内側における管軸Ｓ５方向の中央の位置に前記パッシブタグ２を保持している。
【００２９】
図１８は，前記タグ動作用無線信号に対して共振する管状の前記共振金属部材５１において生じる電界及び磁界を模式的に表した図である。
図１８に示すように，管状の前記共振金属部材５１がＴＥ110モードの共振モードで共振した場合，前記対向面５１ａ，５１ｂの一方から他方へ向かう電界１０１が発生し，その電界１０１の周りに環状の磁界１０２が発生する。
また，前記対向突出部５３ａ，５３ｂを有する前記共振金属部材５１の内側では，前記電界１０１は，その電気力線が前記対向突出部５３ａ，５３ｂの間の領域に集中するように発生するため，その電界１０１の強度は，前記対向突出部５３ａ，５３ｂの間の位置において特に強い。このように，前記対向突出部５３ａ，５３ｂは，その間に電界を集中させるための電極として機能する。
従って，前記保持部材５２が前記ロッドアンテナ２ｂ（電界型アンテナの一例）を備えた前記パッシブタグ２を前記対向突出部５３ａ，５３ｂの間の位置に保持することにより，そのパッシブタグ２は，他の位置に配置された場合よりも高い感度で前記タグ動作用無線信号を受信できる。この場合，図１０及び図１１に示すように，前記保持部材１２が，前記パッシブタグ２を，そのロッドアンテナ２ｂの長手方向と前記対向突出部５３ａ，５３ｂが対向する方向（図１０及び図１１における上下方向）とが一致する向きに保持することが望ましい。これにより，前記ロッドアンテナ２ｂの向きが前記前記電界１０１の方向に沿う向きとなり，前記タグ動作用無線信号が前記ロッドアンテナ２ｂによって高感度で受信される。
なお，管状の金属部材の内面に前記対向突出部５３ａ，５３ｂのように突出した部分を設けると，その突出部分が存在しない場合に比べて共振周波数が低くなる。このため，前記共振金属部材５１の断面の直径は，これと共振周波数が同じである前記共振金属部材３１の断面の直径に比べて小さいものとなる。
【００３０】
また，前記ロッドアンテナ２ｂは，図１０及び図１１に示すように，前記タグ本体部２ａの両側それぞれに前記タグ動作用無線信号の波長λの４分の１の長さ（両方合わせてλ／２の長さ）で直線状に形成されたものが考えられる。このようなロッドアンテナ２ｂは，前記タグ動作用無線信号を高感度で受信できる。
ところで，図１５は，前記ＩＣタグユニットＸ５への組み込みに適したパッシブタグ２’の一例の正面図である。このパッシブタグ２’も，前記パッシブタグ２と同様に，前記対向突出部５３ａ，５３ｂの間に保持される。
前記パッシブタグ２’は，前記タグ本体部２ａとこれに接続された曲線状のロッドアンテナ２ｂ’とからなる。
そして，前記ロッドアンテナ２ｂ’は，前記タグ本体部２ａの両側それぞれに前記タグ動作用無線信号の波長λの４分の１の長さ（両方合わせてλ／２の長さ）で矩形波状に形成されている。このような矩形波状のロッドアンテナ２ｂ’は，その長手方向と前記対向突出部５３ａ，５３ｂが対向する方向とが一致する向きに配置されれば，前記タグ動作用無線信号を高感度で受信できる。また，前記ロッドアンテナ２ｂ’が波線状（例えば，ｓｉｎ波状）であっても同様である。
以上に示した矩形波状のロッドアンテナ２ｂ’或いは前記波線状のロッドアンテナを備えた前記パッシブタグ２’は，その長手方向の長さが，直線状の前記ロッドアンテナ２ｂを備える前記パッシブタグ２よりも短い。このため，前記パッシブタグ２’は，前記パッシブタグ２が前記対向突出部５３ａ，５３ｂの間に収まらない場合にも採用し得る点でメリットがある。
【００３１】
［第６実施形態］
次に，図１６に示す斜視図を参照しつつ，本発明の第６実施形態に係るＩＣタグユニットＸ６について説明する。
前記ＩＣタグユニットＸ６は，前記ＩＣタグユニットＸ１と同様に，パッシブタグ１と，相互に対向する対向面６１ａ，６１ｂを有する共振金属部材６１と，その共振金属部材６１における前記対向面６１ａ，６１ｂの間の位置に前記パッシブタグ１を保持する保持部材６２とを備え，それぞれの役割及び材質は，前記ＩＣタグユニットＸ１における前記パッシブタグ１，前記共振金属部材１１及び前記保持部材１２と同じである。
前記パッシブタグ１は，前記ＩＣタグユニットＸ１が備えるものと同じパッシブ型の無線ＩＣタグでる。
【００３２】
また，前記共振金属部材６１は，相互に対向配置されれた２つの板状の金属部材６１１，６１２からなり，それら２つの板状の金属部材６１１，６１２における一方の面が前記対向面６１ａ，６１ｂである。また，前記２つの板状の金属部材６１１，６１２の間には，電気的絶縁体である前記保持部材６２が充填されている。前記パッシブタグ１は，前記保持部材６２の内部中央の位置に埋め込まれることによって保持されている。また，前記２つの板状の金属部材６１１，６１２は，前記保持部材６２によって平行に保持されている。このように，前記保持部材６２は，前記パッシブタグ１を保持する部材であるとともに，前記２つの板状の金属部材６１１，６１２を対向した状態で保持する部材としても機能する。
このような２枚組の前記共振金属部材６１も，前記タグ動作用無線信号に対して共振することにより，前記タグ動作用無線信号のエネルギーが前記対向面６１ａ，６１ｂの間に蓄積され，前記タグ動作用無線信号が前記対向面６１ａ，６１ｂの間において増幅された状態となる。このため，前記対向面６１ａ，６１ｂの間に保持された前記パッシブタグ１は，当該ＩＣタグユニットＸ６に到達した前記タグ動作用無線信号の強度が比較的弱い場合でも動作する。従って，前記ＩＣタグユニットＸ６は，従来の一般的な前記パッシブタグ１を用いているにもかかわらず，そのパッシブタグ１と前記リーダ・ライタとの間の交信可能距離を従来よりも延長できる。
なお，前記２つの板状の金属部材６１１，６１２は，図１６に示すような平板状の金属部材の他，例えば湾曲した板状の金属部材等であってもかまわない。
【００３３】
図１９は，前記ＩＣタグＸ６が備える前記共振金属部材６１において生じる電界１０１及び磁界１０２を模式的に表した図である。
図１９に示すように，２枚の平行な板状の前記共振金属部材６１がＴＥ110モードの共振モードで共振した場合，前記対向面６１ａ，６１ｂの一方から他方へ向かう電界１０１が発生し，その電界１０１の周りに環状の磁界１０２が発生する。また，前記電界１０１は，前記対向面６１ａ，６１ｂの間の中央の位置に集中するように発生するため，その電界１０１の強度は，前記対向面６１，６１ｂの間の中央の位置において特に強い。従って，前記保持部材６２が電界型アンテナを備えた前記パッシブタグ１を前記対向面６１ａ，６１ｂの間の中央の位置に保持することにより，そのパッシブタグ１は，他の位置に配置された場合よりも高い感度で前記タグ動作用無線信号を受信できる。
また，前記ＩＣタグユニットＸ６において，少なくとも前記対向面６１ａ，６１ｂそれぞれに垂直な方向やそれに近い方向から前記ＩＣタグユニットＸ６に到達する前記タグ動作用無線信号は，前記２つの板状の金属部材６１１，６１２それぞれにより遮られ，前記パッシブタグ１によって受信されない。従って，このＩＣタグユニットＸ６も，その指向範囲を狭めることができる。
【００３４】
例えば，前記２つの板状の金属部材６１１，６１２の材質が鉄，その間に充填される前記保持部材６２の材質が塩化ビニル等であり，前記タグ動作用無線信号の周波数が９５０ＭＨｚである場合，前記２つの板状の金属部材６１１，６１２の縦横の寸法が約２２０ｍｍ×約２２０ｍｍであれば，前記２つの板状の金属部材６１１，６１２は前記タグ動作用無線信号（９５０ＭＨｚ）に対してＴＥ110モードの共振モードで共振する。同様に，前記２つの板状の金属部材６１１，６１２の材質が鉄，その間に充填される前記保持部材６２の材質が塩化ビニル等であり，前記タグ動作用無線信号の周波数が２．４５ＧＨｚである場合，前記２つの板状の金属部材６１１，６１２の縦横の寸法が約８０ｍｍ×約８０ｍｍであれば，前記２つの板状の金属部材６１１，６１２は前記タグ動作用無線信号（２．４５ＧＨｚ）に対してＴＥ110モードの共振モードで共振する。
【００３５】
本発明に係るＩＣタグユニットは，以上に示した実施形態で採用される前記共振金属部材１１，２１，３１，４１，５１，６１以外の形状の金属部材を前記共振金属部材として採用し得る。
昨今は，周知の電磁界シミュレーションプログラムを実行する計算機により，任意の３次元形状の部材について，共振周波数や共振時に発生する電界や磁界の分布を算出することが可能である。従って，当業者は，前記電磁界シミュレーションプログラムを実行する計算機を用いることにより，前記タグ動作用無線信号に対して共振する前記共振金属部材の形状設計を容易に行うことが可能である。もちろん，試行錯誤的な実験により，前記タグ動作用無線信号に対して共振する前記共振金属部材の形状設計を行うことも考えられる。
また，前記共振金属部材１１，２１，３１，４１，５１，６１の内側に，例えばアルミナのように誘電率の高い電気的絶縁体が充填されることにより，前記共振金属部材１１，２１，３１，４１，５１，６１のサイズを小型化できる。
また，本発明に係るＩＣタグユニットにおいて，前記共振金属部材は，その共振周波数が必ずしも前記タグ動作用無線信号の周波数と全く同一である必要はない。即ち，前記共振金属部材が，前記タグ動作用無線信号に対して共振するものであれば，前記共振金属部材の共振周波数が前記タグ動作用無線信号の周波数と多少ずれているとしても，それらは実質的に等しいといえ，本発明に含まれる。
【００３６】
また，前記ＩＣタグユニットＸ５（図１２〜図１４参照）は，断面が四角形である管状の金属部材の内面に前記対向突出部５３ａ，５３ｂが設けられた前記共振金属部材５１を備えるが，これに限るものではない。
例えば，前記共振金属部材１１（図１〜図３参照）と同様に断面が円形である管状の金属部材に前記対向突出部５３ａ，５３ｂが設けられた金属部材を前記共振金属部材５１として採用することが考えられる。
また，前記共振金属部材２１（図４〜図６参照）又は前記共振金属部材４１（図１１参照）と同様に，前記管状部分２１１又は４１１と前記閉塞部分２１２又は４１２を有する金属部材における前記管状部分２１１又は４１１の内面に前記対向突出部５３ａ，５３ｂが設けられた金属部材を前記共振金属部材５１として採用することも考えられる。
また，前記共振金属部材６１（図１６参照）と同様に，対向配置された２つの板状の金属部材６１１，６１２における前記対向面６１ａ，６１ｂに前記対向突出部５３ａ，５３ｂが設けられた２つの金属部材を前記共振金属部材５１として採用することも考えられる。
【００３７】
また，前記ＩＣタグユニットＸ３’（図８〜図９参照）は，断面が四角形である管状の前記共振金属部材３１の内側に，前記ループアンテナ３ｂを備えた前記パッシブタグ３が配置されたものであったが，これに限るものではない。
例えば，前記共振金属部材１１（図１〜図３参照）と同様に断面が円形である管状の金属部材の内側において，磁力線が前記ループアンテナ３ｂのループを貫通するように前記パッシブタグ３が保持されたものが考えられる。
また，前記共振金属部材２１（図４〜図６参照）又は前記共振金属部材４１（図１１参照）と同様に，前記管状部分２１１又は４１１と前記閉塞部分２１２又は４１２を有する金属部材における前記管状部分２１１又は４１１の内側において，磁力線が前記ループアンテナ３ｂのループを貫通するように前記パッシブタグ３が保持されたものも考えられる。
また，前記共振金属部材６１（図１６参照）と同様に，対向配置された２つの板状の金属部材６１１，６１２の間において，磁力線が前記ループアンテナ３ｂのループを貫通するように前記パッシブタグ３が保持されたものも考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は，パッシブ型の無線ＩＣタグを備えたＩＣタグユニットに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＩＣタグユニットＸ１の斜視図。
【図２】ＩＣタグユニットＸ１の三面図。
【図３】ＩＣタグユニットＸ１の断面図。
【図４】本発明の第２実施形態に係るＩＣタグユニットＸ２の斜視図。
【図５】ＩＣタグユニットＸ２の三面図。
【図６】ＩＣタグユニットＸ２の断面図。
【図７】本発明の第３実施形態に係るＩＣタグユニットＸ３の斜視図。
【図８】ＩＣタグユニットＸ３の応用例であるＩＣタグユニットＸ３’の正面図。
【図９】ＩＣタグユニットＸ３’の断面図。
【図１０】ＩＣタグユニットＸ３’におけるパッシブタグと磁束線との関係を表す模式図。
【図１１】本発明の第４実施形態に係るＩＣタグユニットＸ４の斜視図。
【図１２】本発明の第５実施形態に係るＩＣタグユニットＸ５の斜視図。
【図１３】ＩＣタグユニットＸ５の正面図。
【図１４】ＩＣタグユニットＸ５の断面図。
【図１５】ＩＣタグユニットＸ５への組み込みに適したパッシブタグの一例の正面図。
【図１６】本発明の第６実施形態に係るＩＣタグユニットＸ６の斜視図。
【図１７】ＩＣタグユニットＸ１が備える共振金属部材において生じる電界及び磁界を模式的に表した図。
【図１８】ＩＣタグＸ５が備える共振金属部材において生じる電界及び磁界を模式的に表した図。
【図１９】ＩＣタグＸ６が備える共振金属部材において生じる電界及び磁界を模式的に表した図。
【符号の説明】
【００４０】
Ｘ１：本発明の第１実施形態に係るＩＣタグユニット
Ｘ２：本発明の第２実施形態に係るＩＣタグユニット
Ｘ３：本発明の第３実施形態に係るＩＣタグユニット
Ｘ３’：前記ＩＣタグユニットＸ３の応用例であるＩＣタグユニット
Ｘ４：本発明の第４実施形態に係るＩＣタグユニット
Ｘ５：本発明の第５実施形態に係るＩＣタグユニット
Ｘ６：本発明の第６実施形態に係るＩＣタグユニット
１，２，３：パッシブタグ
１１，２１，３１，４１，５１，６１：共振金属部材
１２，２２，３２，４２，５２，６２：保持部材
１０１：電界
１０２：磁界
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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