(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波として情報信号を送信および／または受信するアンテナ部と、
情報信号の読み出しおよび／または書き込みが行われる記憶部と、
前記記憶部から読み出した情報信号の送信動作および／またはアンテナ部から出力される情報信号の受信動作を行う制御部と、
前記アンテナ部に対し電波の導波機能を有する一個または複数個の導波器と、
前記アンテナ部に対し電波の反射機能を有する一個または複数個の反射器と、
前記アンテナ部、記憶部、制御部、一個または複数個の導波器および一個または複数個の反射器が一体に設けられる可撓性を有する基板と、
を備え、一個または複数個の導波器、アンテナ部および一個または複数個の反射器が並べて配置されて八木・宇田アンテナを構成することを特徴とする非接触型情報記憶媒体。
【請求項２】
請求項１に記載の非接触型情報記憶媒体において、
前記基板は、可撓性を有する薄板状フィルムであることを特徴とする非接触型情報記憶媒体。
【請求項３】
請求項１に記載の非接触型情報記憶媒体において、
前記基板は、可撓性を有する合成樹脂薄板であることを特徴とする非接触型情報記憶媒体。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の非接触型情報記憶媒体において、
前記アンテナ部、一個または複数個の導波器、および、一個または複数個の反射器は、導電性を有するインクにより前記基板上に印刷されていることを特徴とする非接触型情報記憶媒体。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の非接触型情報記憶媒体において、
前記基板上に設けられた前記アンテナ部、記憶部、制御部、一個または複数個の導波器、および、一個または複数個の反射器を外部環境から保護する保護部を備えることを特徴とする非接触型情報記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種情報を含む信号（以下、単に情報信号という。）を送信、受信または送受信（以下、単に送受信という。）して非接触で情報信号の読み出しおよび／または書き込み（以下、Read／Writeの頭文字を取りＲ／Ｗという。）を行うための非接触型情報記憶媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の非接触型情報記憶媒体としては、電波を用いて情報信号の送受信を行うＩＣ（Integrated Circuit）カードや、ＩＤ（Identification）タグ等が知られている。この非接触型情報記憶媒体を用いて情報信号の読み出しや書き込みを行うときは、非接触型情報記憶媒体専用に設計され、かつ、電波として情報信号の送受信が可能なＲ／Ｗ装置が用いられる。図６は、従来の非接触型情報記憶媒体１００およびＲ／Ｗ装置２００を用いる通信システムを説明する説明図である。
【０００３】
非接触型情報記憶媒体１００は、ケース１１０、アンテナ１２０およびマイクロチップ１３０により構成され、アンテナ１２０およびマイクロチップ１３０は、ケース１１０内に納められて取り付けられる。アンテナ１２０は、電波として情報信号を送受信するために設けられたものであり、ケース１１０に印刷されたプリントアンテナである。
【０００４】
マイクロチップ１３０は、少なくとも記憶部と制御部とを備えている。
マイクロチップ１３０の記憶部は、入力された情報信号を記憶したり、記憶された情報信号を出力したりする。
マイクロチップ１３０の制御部は、アンテナ１２０を介して受信した書き込みに関する要求信号（以下、書き込み要求信号という。）に応じてこの書き込み要求信号に続いて送られる情報信号を記憶部に書き込んだり、また、読み出しに関する要求信号（以下、読み出し要求信号という。）に応じて所望の情報信号を記憶部から読み出し、情報信号を含む応答信号をアンテナ１２０を介して送信したりする。
このような非接触型情報記憶媒体１００の電源は、アンテナ１２０で受信した電波の電力を用いたり、図示しない内蔵電池等から得ている。
【０００５】
この非接触型情報記憶媒体１００に対し情報信号の送受信を行うＲ／Ｗ装置２００は、制御部２１０とアンテナ２２０とを本体内に備えている。
制御部２１０は、書き込み要求信号や読み出し要求信号をアンテナ２２０へ出力したり、アンテナ２２０で受信した応答信号が入力される。
アンテナ２２０は、無指向性であり、広範囲にわたり書き込み要求信号や読み出し要求信号を送信したり、また、広範囲から送信される応答信号を受信するようになされている。
【０００６】
続いて、本通信システムの情報信号の書き込み動作について説明する。非接触型情報記憶媒体１００に所定の情報信号を書込む場合には、例えば、Ｒ／Ｗ装置２００のアンテナ２２０の送受信範囲内にある非接触型情報記憶媒体１００に対し書き込み要求信号および記憶させる情報信号をアンテナ２２０から送信する。
【０００７】
非接触型情報記憶媒体１００のマイクロチップ１３０の制御部は間欠的にあるいは連続してアンテナ１２０で受信した要求信号の判別を行っており、Ｒ／Ｗ装置２００から送信された書き込み要求信号が受信されたと判別すると、その後に受信した情報信号を記憶部に記憶するように制御する。
なお、非接触型情報記憶媒体１００に記憶させる情報信号と共に暗証番号信号を送信し、非接触型情報記憶媒体１００では暗証番号信号が一致した場合にのみ受信した情報信号を記憶する方式を採用するものもある。
【０００８】
続いて、本通信システムの情報信号の読み出し動作について説明する。非接触型情報記憶媒体１００が通過する場所に配置されたＲ／Ｗ装置２００のアンテナ２２０の送受信範囲内に非接触型情報記憶媒体１００が達した場合、非接触型情報記憶媒体１００は、Ｒ／Ｗ装置２００から出力される読み出し要求信号が受信可能になる。
【０００９】
一方、Ｒ／Ｗ装置２００の制御部２１０は、読み出し要求信号をアンテナ２２０から所定回数あるいは所定時間にわたり送信している。
非接触型情報記憶媒体１００のマイクロチップ１３０の制御部は、アンテナ１２０を介して読み出し要求信号を受信すると、マイクロチップ１３０の記憶部に記憶している情報信号を読み出し、この情報信号を含む応答信号をアンテナ１２０を介して送信する。
【００１０】
Ｒ／Ｗ装置２００の制御部２１０は、読み出し要求信号の送信終了後に、続いて所定時間にわたり非接触型情報記憶媒体１００から送信される応答信号をアンテナ２２０を介して間欠的あるいは連続して受信動作を行うよう制御している。そして、Ｒ／Ｗ装置２００の制御部２１０が応答信号を読みとって読み出し動作を終了する。
【００１１】
なお、Ｒ／Ｗ装置２００から読み出し要求信号と共に暗証番号信号を送信し、非接触型情報記憶媒体１００では暗証番号信号が一致した場合にのみ読み出し要求信号に応答して応答信号を送信する方式を採用したものもある。
【００１２】
このような非接触型情報記憶媒体を用いる通信システムについても各種方式が検討されており、例えば、先行技術として実開平４−３７２２４号公報や特開平５−８９２９９号公報が開示されている。これら公報では、マイクロウエーブまたはラジオ周波数（ＲＦ）の電波を用いて情報信号の送受信を行うＩＤカードを用いる送受信システムについての先行技術が開示されている。
【００１３】
このような非接触型情報記憶媒体に情報信号の送受信を行う場合、指向性や利得を向上させて従来より使い勝手のよい送受信システムを構築したいという要請がある。しかしながら、従来の非接触型情報記憶媒体では、指向性・利得については考慮されておらず、指向性・利得を高めた非接触型情報記憶媒体は、存在しなかった。
【００１４】
また、先行技術でもヘルメットに取り付ける非接触型情報記憶媒体が記載されているが、ヘルメットの形状に合わせて折り曲げて貼り付けたり、ヘルメットとヘルメット内部にある衝撃緩衝用の発砲スチロール内部に折り曲げて一体に組み込みたいという要請がある。しかし、従来のＩＤカードは硬質なカードであるため、このような実施は不可能であった。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点を克服するためになされたものであり、可撓性・指向性・利得を共に向上させて利便性が高い非接触型情報記憶媒体を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、請求項１に記載の非接触型情報記憶媒体は、
電波として情報信号を送信および／または受信するアンテナ部と、
情報信号の読み出しおよび／または書き込みが行われる記憶部と、
前記記憶部から読み出した情報信号の送信動作および／またはアンテナ部から出力される情報信号の受信動作を行う制御部と、
前記アンテナ部に対し電波の導波機能を有する一個または複数個の導波器と、
前記アンテナ部に対し電波の反射機能を有する一個または複数個の反射器と、
前記アンテナ部、記憶部、制御部、一個または複数個の導波器および一個または複数個の反射器が一体に設けられる可撓性を有する基板と、
を備え、一個または複数個の導波器、アンテナ部および一個または複数個の反射器が並べて配置されて八木・宇田アンテナを構成することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項２に記載の非接触型情報記憶媒体は、
請求項１に記載の非接触型情報記憶媒体において、
前記基板は、可撓性を有する薄板状フィルムであることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項３に記載の非接触型情報記憶媒体は、
請求項１に記載の非接触型情報記憶媒体において、
前記基板は、可撓性を有する合成樹脂薄板であることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項４に記載の非接触型情報記憶媒体は、
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の非接触型情報記憶媒体において、
前記アンテナ部、一個または複数個の導波器、および、一個または複数個の反射器は、導電性を有するインクにより前記基板上に印刷されていることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項５に記載の非接触型情報記憶媒体は、
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の非接触型情報記憶媒体において、
前記基板上に設けられた前記アンテナ部、記憶部、制御部、一個または複数個の導波器、および、一個または複数個の反射器を外部環境から保護する保護部を備えることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の非接触型情報記憶媒体の１実施形態について図を参照しながら説明する。図１は、本実施形態の構成図であり、図１（ａ）は本実施形態の外観図、図１（ｂ），（ｃ）は本実施形態の側部を説明する説明図である。非接触型情報記憶媒体１０の基板１１は可撓性を有している。この基板１１上にはマイクロチップ１２が設けられている。このマイクロチップ１２は、図示しないが制御部、記憶部および送受信部が設けられており、情報の読み出し機能のみか、書き込み機能のみか、または読み出し機能と書き込み機能とを共に有している。これら機能については用途に応じて適宜選択されるものとする。
【００２２】
このマイクロチップ１２にはアンテナ部１３ａが電気的に接続されている。アンテナ部１３ａは、ループアンテナであって、２つの端部がそれぞれマイクロチップ１２に接続されている。マイクロチップ１２は、電流の流れる方向の変化によりディジタルデータの０と１に対応して情報を読みとるように構成されている。
【００２３】
導体部である反射器１３ｂは、アンテナ部１３ａに対し反射機能を有するようにするため、入力される電波の波長λ／２を越える長さを有している。
また、導体部である導波器１３ｃは、アンテナ部１３ａに対し導波機能を有するようにするため、入力される電波の波長λ／２未満の長さを有している。
【００２４】
このような、アンテナ部１３ａ、反射器１３ｂおよび導波器１３ｃを用いることでいわゆる八木・宇田アンテナを構成している。八木・宇田アンテナを構成するためには、本実施形態のように反射器１３ｂと導波器１３ｃとを各１個づつとする以外にも、１個の反射器１３ｂまたは１個の導波器１３ｃの何れかのみの構成としたり、複数個の反射器１３ｂまたは複数個の導波器１３ｃの何れかのみを備える構成としたり、１個の反射器１３ｂと複数個の導波器１３ｃとを備える構成としたり、複数個の反射器１３ｂと１個の導波器１３ｃとを備える構成としたりしてもよい。このように反射器１３ｂおよび導波器１３ｃの組み合わせである導体部は、八木・宇田アンテナを構成するための導体部であればよい。
【００２５】
また、アンテナ部１３ａもループアンテナ以外に半波長ダイポールアンテナなどを用いてもよい。以下、このようなアンテナ部１３ａ、反射器１３ｂおよび導波器１３ｃの組み合わせである八木・宇田アンテナを総称して単にアンテナ１３と呼んで説明する。
【００２６】
なお、本実施形態では電波の送信周波数をｆ＝２．４５ＧＨｚのマイクロウエーブを想定しており、波長λは約１２ｃｍ程度となる。しかしながら、非接触型情報記憶媒体の大きさに応じて送信周波数や波長を変更設計しても本発明の実施は可能である。
【００２７】
さて、非接触型情報記憶媒体１０の基本的な構成は上述のようになるが、さらに種々のバリエーションが可能となる。
例えば、基板１１は可撓性を有するカード状のフィルムプレートとし、導電性を有するインクを用いてこのフィルムプレート面上にアンテナ１３を直接印刷し、アンテナ１３のアンテナ部１３ａとマイクロチップ１２とを電気的に接続するとともにマイクロチップ１２をフィルムプレート面上に固着して構成する。
【００２８】
このように構成したフィルムプレートに対し保護部１４を形成する。具体的には、図１（ｂ）に示すようにマイクロチップ１２およびアンテナ１３を挟み込むようにフィルムプレートと保護部１４であるフィルムプレートとを貼り付ける。このようにすれば、外部環境からの影響から保護され、また、アンテナ１３の一部が剥離して指向性が変化する事態が回避される。また、貼り合わせた２つのフィルムプレートは依然可撓性を有しており、非接触型情報記憶媒体１０は、折り曲げが可能である。
【００２９】
また、基板１１と保護部１４とを、可撓性を有するカード状のフィルムプレートの代わりに、可撓性を有するラミネートなどの合成樹脂プレートとしてもよい。これ以外にも各種の組み合わせが可能となり、フィルムプレートの基板１１と合成樹脂プレートの保護部１４とを組み合わせたもの、合成樹脂プレートの基板１１とフィルムプレートの保護部１４とを組み合わせたものとすることができる。
【００３０】
また、アンテナ１３を印刷により構成する代わりに、アンテナ部１３ａ、反射器１３ｂ，および導波器１３ｃを、導体材料を用いてそれぞれ加工形成し、これらを基板１１に接着してもよい。
【００３１】
さらに、上述のように基板１１と保護部１４とを貼り合わせて構成する代わりに、図１（ｃ）に示すようにマイクロチップ１２とアンテナ１３とを形成した側の基板１１の表面にラミネート樹脂で覆うように保護部を形成することもできる。
このように構成される非接触型情報記憶媒体１０は可撓性を有し、折り曲げることができるようになる。
【００３２】
続いて、本実施形態の指向性・利得について概略説明する。図２は本実施形態のアンテナの水平面指向性パターンを示す特性図、図３は本実施形態のアンテナの垂直面指向性パターンを示す特性図、図４は、折り曲げられた非接触型情報記憶媒体を説明する説明図、図５は本実施形態の送受信範囲を説明する説明図である。
【００３３】
図２で示す水平面指向性パターンは、アンテナ部１３ａを挟むように１個の反射器１３ｂと１個の導波器１３ｃが載置される場合のパターンである。アンテナ部１３ａと反射器１３ｂとの間隔は、０．１５λであり、アンテナ部１３ａと導波器１３ｃとの間隔が０．１λである。指向性は図２で示すように反射器１３ｂ、アンテナ部１３ａ、導波器１３ｃと並ぶ方向の指向性・利得が向上している。
図３で示す垂直面指向性パターンは、図２と同様にアンテナ部１３ａを挟むように反射器１３ｂと導波器１３ｃが載置される場合のパターンである。指向性は図３で示すように反射器、アンテナ部、導波器と並ぶ方向の指向性・利得が向上している。
指向性・利得はアンテナの素子数によっても変化するため、所望な指向性・利得を得ることができる。
【００３４】
また、非接触型情報記憶媒体が折り曲げられた場合も、図４（ａ）で示すようにアンテナ部１３ａを中心として上下角６０度以内に反射器１３ｂと導波器１３ｃとが位置するならば、図２で示す水平面指向性パターンと図３で示す垂直面指向性パターンと略同様の指向性・利得特性を維持することができる。
【００３５】
このように非接触型情報記憶媒体の指向性・利得を向上させることで、Ｒ／Ｗ装置と非接触型情報記憶媒体間の送受信範囲が延長し、情報が読み書きできる範囲が広がることとなる。例えば、図５（ａ）で示すように、非接触型情報記憶媒体１０を取り付けたヘルメットを被った人物が、Ｒ／Ｗ装置２０直下を通過する場合、従来は身長の高低で送受信範囲に届かず情報の読み書きができないことがあったが、本実施形態では指向性・利得を向上させて身長の高低に関わらず送受信範囲に入るようにしたため、情報の読み書きの不良を著しく減少させることができる。
【００３６】
また、図５（ｂ）で示すように、非接触型情報記憶媒体１０を取り付けたヘルメットを被った人物２人が、Ｒ／Ｗ装置２０の横に左右並んでいる場合、従来はＲ／Ｗ装置２０より遠い位置にいる人は送受信範囲に届かず、情報の読み書きができない場合が生じていたが、本実施形態では指向性・利得を向上させて遠近に関わらず送受信範囲に入るようにしたため、情報の読み書きの不良を著しく減少させることができる。
【００３７】
次に、この非接触型情報記憶媒体１０を折り曲げた場合の指向性・利得の変化について説明する。非接触型情報記憶媒体１０を折り曲げるとアンテナ部１３ａ、反射器１３ｂ、導波器１３ｃの位置関係に変化が生じる。この場合の指向性・利得の変化について実験・調査がなされた。
【００３８】
結果としては図４（ａ）に示すように折り曲げがない基板面を基準としてアンテナ部１３ａを中心とする上下角６０度以内の位置に反射器１３ｂ・導波器１３ｃが移動したとしても、指向性・利得に略変化がないことが判明した。例えば、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように前述の範囲内に入る程度に非接触型情報記憶媒体を折り曲げても非接触型情報記憶媒体の指向性・利得に影響がない。このため、各種の応用が可能となる。
【００３９】
例えば、非接触型情報記憶媒体の取り付け対象として、曲面を有するヘルメットなどに貼り付けることができる。もちろん、曲面を有しないものに貼り付けたりしてもよい。ヘルメット以外にも帽子、はちまき、バンダナ、ベルト、衣服、名札、安全帯、くつ、バッジ、チケットホルダー、ＩＤカードホルダーというような体に身に付けるものなどに取り付けることができる。このとき、非接触型情報記憶媒体を折り曲げるか否かは適宜選択される。
【００４０】
なお、本実施形態では、マイクロチップ１２が不良品である場合、良品のマイクロチップ１２と容易に交換できるようにするため、基板１と保護部１４の取り付け、取り外しを容易に行う機能を備えるように構成してもよい。
例えば、図示しないものの保護部１４を袋状のフィルムカバーとし、また、基板１をカード状のフィルムプレートとし、基板１を保護部１４から抜き差し可能とした非接触型情報記憶媒体である。このように構成することで、歩留まりが悪いマイクロチップ１２の交換が容易となったので、非接触型情報記憶媒体の歩留まりを向上させることができる。
【００４１】
このように本発明は、取り付け対象、取り付け位置に加え、折り曲げの有無に影響されない非接触型情報記憶媒体とすることができる。
また、非接触型情報記憶媒体のアンテナを適宜設計して指向性・利得を向上させることができ、実際の利用環境や利用方法に対応させて送受信範囲を指定することもできる。
【００４２】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、可撓性・指向性・利得を向上させて利便性が高い非接触型情報記憶媒体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の非接触型情報記憶媒体の実施形態の構成図である。
【図２】本発明の非接触型情報記憶媒体の実施形態のアンテナの水平面指向性パターンを示す特性図である。
【図３】本発明の非接触型情報記憶媒体の実施形態のアンテナの垂直面指向性パターンを示す特性図である。
【図４】本発明の非接触型情報記憶媒体であって折り曲げられた非接触型情報記憶媒体を説明する説明図である。
【図５】本発明の非接触型情報記憶媒体の送受信範囲を説明する説明図である。
【図６】従来の非接触型情報記憶媒体およびＲ／Ｗ装置を用いる通信システムを説明する説明図である。
【符号の説明】
１０      非接触型情報記憶媒体
１１      基板
１２      マイクロチップ
１３      アンテナ
１３ａ  アンテナ部
１３ｂ  反射器
１３ｃ  導波器
１４      保護部
２０      Ｒ／Ｗ装置
【図１】
0004333888.tif 000002
【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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