专利名称：天线装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及被提供给与无线IC标签进行通信读取信息的读写器中的天线装置。
背景技术：
近年来，在物品或结构体的信息管理或者物流管理等中广泛利用无线IC标签。这种无线IC标签由记录了信息的小型IC芯片和用无线发送存储在IC芯片中的信息的发送天线构成。作为IC芯片，例如利用厚度0.4mm×深度0.4mm×高度0.1mm的小芯片。对于这样的无线IC标签，仅是用读写器遮挡一下，就能够非接触地取得与各个物品或者结构体的属性等有关的信息。为了把无线IC标签粘贴到物品上或者埋入到结构体中，希望尺寸尽可能小。例如，在粘贴到螺栓(ボルト)帽上的情况下，最好尺寸小于等于10mm。
为了减小无线IC标签，需要减小发送信息的发送天线的尺寸。这里，当把无线IC标签发送的电波的波长记为λ时，例如，如果使无线IC标签的发送天线的天线长度减小到小于等于λ/4，则由于天线效率降低，在广泛使用的偶极天线或者修补(patch)天线等通用读出天线中灵敏度不足，需要使用特殊形状的读出天线(特殊读出天线)。
图16是切断无线IC标签的天线后使用时的图形。
把天线长度为λ/2的标准插入物(inlet)51(宽度1.5mm，长度51mm)在其两侧切断，例如，加工成λ/10长度的小型插入物52(宽度1.5mm，长度10mm)，把其做成小型的无线IC标签53，此时，由于天线效率降低，因此如图16所示，使用特殊读出天线54进行通信，而这种情况下，需要把经过电缆55与读写器56连接的特殊读出天线54与无线IC标签53正确地进行对位，使用方便性差。另外，由于这种特殊读出天线通常根据无线IC标签的大小或者形状设计，因此不具有广泛性。
当前，作为特殊读出天线，例如已知在笔型读出器的顶端具备由电容和线圈构成的谐振体的装置(例如，特开2002-183676号公报(段落0005-0008))。
然而，在专利文献1中记载的特殊读出天线中，需要把笔型读出器的顶端接近内装发射机应答器的IC芯片的正上方。
发明内容
因此，本发明是鉴于以上的问题点而完成的，主要的目的在于提供即使减小无线IC标签的天线的尺寸，也能够在读出天线上确保广泛的读取范围，而且能够不降低读取作业性进行使用的天线装置。另外，其它的目的在于提供能够扩大无线IC标签的应用范围的天线装置。
本发明的天线装置是为了达到上述目的而发明的，该天线装置被提供给接收来自无线IC标签的电波并读取信息的读写器，其构成为具备根据供给到馈电点的电力发生电场的λ/2长的发射天线、根据发射天线发生的电场进行谐振，发生感应电流的λ/2长的辅助天线。
另外，在上述发明的结构中，上述发射天线是偶极天线，辅助天线由与发射天线平行设置的单个或者配置成矩阵形的多个导电体元件构成。采用分别以小于等于无线IC标签的宽度或者长度的间隔配置发射天线以及导电体元件的结构。例如，设多个导电体元件的间隔小于等于无线IC标签的长度，或者小于等于无线IC标签的宽度。
如果依据本发明的天线装置，则通过在发射天线的附近设置辅助天线，扩大能够接收无线IC标签的电波的范围，能够在广泛的范围而且高灵敏度地接收来自无线IC标签的电波。由于不需要与无线IC标签进行正确的对位，因此提高使用方便性。另外，由于无论无线IC标签的天线形状如何都能够接收，因此保持广泛性。特别是，在用多个导电体元件形成辅助天线，以小于等于无线IC标签的长度或宽度的间隔矩阵形地配置的情况下，能够进一步扩大读取范围，可靠地接收无线IC标签的电波。能够进一步提高从无线IC标签读取信息时的作业性。
图1是第1实施形态的天线装置的结构图。
图2是第2实施形态的天线装置的结构图。
图3是天线装置中的导电体元件的配置以及读取区域的说明图。
图4是一般的八木天线的结构图。
图5是发射天线为微带天线，而且与偏振面相平行配置了导电体元件时的结构图。
图6是表示多个导电体元件的配置变形的图。
图7是发射天线为微带天线，而且与偏振面相垂直配置了导电体元件时的天线装置的结构图。
图8是天线装置中的导电体元件的配置以及读取区域的说明图。
图9是第5实施形态的天线装置的结构图。
图10是表示与小型微带结构的发射天线的偏振面相平行配置了辅助天线时的各导电体元件的配置变形的图。
图11是表示与小型微带结构的发射天线的偏振面相垂直配置了辅助天线时的各导电体元件的配置的图。
图12是表示导电体元件与无线IC标签的位置关系的图。
图13是表示导电体元件的理想方案的图。
图14是表示发射天线和导电体元件的具有广泛性的配置变形的图。
图15是表示第8实施形态的发射天线和导电体元件的配置变形的图。
图16是表示切断无线IC标签的天线后使用时的图形的图。
图17是表示天线装置内部的具体例子的图。
图18是表示图17的天线装置的外观以及读取区域的说明图。
图19是表示天线装置内部的其它具体例子的图。
图20是表示图19的天线装置的外观以及读取区域的说明图。
图21是表示天线装置的安装例子的图。
图22是表示天线装置的其它的安装例子的图。
具体实施例方式
《发明的概要》本发明的天线装置构成为在与读写器连接的发射天线的附近，与发射天线平行，配置辅助天线。发射天线能够采用与现有的通用读出天线相同的结构。例如，当把从无线IC标签发射的电波的波长记为λ时，发射天线的长度设定为λ/2。辅助天线与发射天线相对峙，同样设定为λ/2的长度。这样，通过相对发射天线设置辅助天线，提高天线效率，同时能够扩大读取范围。从而，即使是缩短了天线长度的小型的无线IC标签，不用进行正确的对位就能够接收电波，读写器能够读取信息。辅助天线由于既能够用一条导电体元件构成，也能够用多条构成，因此通过增加导电体元件的数量，能够根据需要扩大读取范围。下面，根据
本发明的实施形态。
《第1实施形态》图1是第1实施形态的天线装置的结构图。
如图1所示，在树脂或者陶瓷制的天线基体材料2的表面上配置长度λ/2的发射天线3。发射天线3采用偶极天线，经过电缆5与未图示的读写器连接。对于该发射天线3，在其附近平行配置长度为λ/2的辅助天线4。
天线装置1如以上那样构成，由于在发射天线3的附近配置辅助天线4，因此如图1所示，如果无线IC标签6接近辅助天线4的附近，则在辅助天线4与无线IC标签6的插入天线(发送天线)6’之间形成副调谐电路。由此，由于辅助天线4与插入天线6’这两个天线进行相互互补的调谐，因此即使是比调谐频率短的天线长度(例如，λ/10的天线长度)的插入天线6’，也能够有效地接收来自辅助天线4的能量，能够在使插入天线6’与辅助天线4为一体的状态下进行激励。
通过这样的作用，如图所示，使天线装置1的读取范围扩大到发射天线3与辅助天线4之间形成的读取区域7。另外，通过提高天线效率，能够使当前不能够通信的状态成为可通信的状态。从而，即使无线IC标签6的天线长度例如比λ/2短，也能够接收来自无线IC标签6的电波，其结果，与天线装置连接的读写器能够从无线IC标签读取信息。由于不需要像现有那样与无线IC标签6正确地对位，因此提高无线IC标签的读取作业性。
作为辅助天线4，既可以如图1所示用一条导电体元件构成，也可以如后所述，由矩阵形地配置的多个导电体元件构成。在用矩阵形地配置的多个导电体元件构成的情况下，由于各导电体元件与插入天线6’之间也进行相互互补的调谐，因此能够进一步扩大读取的区域。
这样，发射天线3由于是与现有的通用读出天线相同的结构，因此只是在通用读出天线上添加辅助天线4就能够实现本实施形态的天线装置1。即，能够从现有的通用读出天线容易地改良到本实施形态的天线装置1。
《第2实施形态》在第2实施形态中，说明用多个导电体元件构成了辅助天线时的天线装置。
图2是第2实施形态的天线装置的结构图。
如图2所示，在天线装置21中，在天线基体材料22的表面上配置长度为λ/2的发射天线23，在其附近矩阵形地配置作为辅助天线24的6个导电体元件24a、24b、......、24f(也记述为24a～24f)。例如，在无线IC标签的动作频率是2.45GHz，无线IC标签的天线长度是10mm的情况下，在天线装置21中，发射天线23与导电体元件24a的间隔是2.5mm(0.02λ)，且分别按照9mm(0.07λ)配置各导电体元件24a～24f之间的间隔。各导电体元件是宽度2.5mm，长度50mm。发射天线23与导电体元件24a的间隔根据导电体阵列的导电体元件与导电体元件的间隔的相互关系变化。通过这种导电体元件的紧密配置，各导电体元件24a～24f(即辅助天线24)根据来自发射天线23的电场谐振，在各导电体元件24a～24f中发生感应电流。这时，不需要控制各导电体元件24a～24f的相位。
另外，发射天线23以及各导电体元件24a、24b、......、24f的各个之间的间隔为这样的间隙即可，即如后述那样正交或者平行地配置了未图示的无线IC标签时，无线IC标签在各导电体元件24a、24b、......、24f上重叠程度的间隙。
从而，在无线IC标签中虽然有天线长度为24mm的情况(在上述的例子中是10mm)，但是在该无线IC标签与各导电体元件处于正交状态的情况下，在通用的读出天线中，无线IC标签的天线长度24mm(0.2λ)成为各导电体元件之间的最大间隔。另一方面，在无线IC标签与各导电体元件处于平行状态的情况下，在通用的读出天线中，无线IC标签的天线宽度1.5mm(0.01λ)成为各导电体元件之间的最小间隔。
另外，发射天线23与邻接的导电体元件24a的间隔，以及各导电体元件24a、24b、......、24f的间隔也能够取为小于等于0.1λ，这种情况下，可以得到同样的效果。
下面，说明天线装置21中的导电体元件的配置以及读取区域。
图3是天线装置中的导电体元件的配置以及读取区域的说明图。
如图3(a)所示，在发射天线23以及构成辅助天线24的各导电体元件24a～24f配置在同一个平面上的情况下，如图3(b)所示，作为电波的发射方向的读取区域25a处于包括发射天线23和各导电体元件24a、24b、......、24f的平面的上面，成为发射天线23和导电体元件24f包围的广泛的范围。另外，图中，发射天线23和各导电体元件24a、24b、......、24f的上表面表示成为读取区域25a，而下表面也成为读取区域。
另外，如图3(c)所示，在发射天线23的上表面上在同一个平面上配置各导电体元件24a、24b、......、24f的情况下，由于作为电波的发射方向的读取区域25b处于各导电体元件24a、24b、......、24f的平面的上面，因此成为比图3(b)的读取区域25a稍小的区域。
另外，如图3(d)所示，在以发射天线23为中心半圆形地配置各导电体元件24a、24b、......、24f的情况下，作为电波的发射方向的读取区域25c处于由各导电体元件24a、24b、......、24f形成的半圆形的圆周的上面。
进而，如图3(e)所示，在以发射天线23为中心圆形地配置各导电体元件24a、24b、......、24j的情况下，作为电波的发射方向的读取区域25d处于由各导电体元件24a、24b、......、24j形成的圆形的圆周的上面。通过形成这样的半圆形或者圆形的读取区域，能够容易地读取在特殊物体上粘贴的无线IC标签的信息。
从而，通过使用天线装置21，即使是缩短了天线长度的无线IC标签也不需要进行正确的对位，能够进一步提高信息的读取作业性。另外，由于根据需要能够改变多个导电体元件的排列，因此能够正确而且容易地读取随机地粘贴到食品、药品、结构体、门票等各种形状的物体上的无线IC标签的信息。
下面，说明天线装置21与八木天线的差别。
图4是一般的八木天线的结构图。
在电视的接收中广泛使用的八木天线11构成为，对于构成λ/2长的偶极天线的发射器12以大约λ/4的间隔并以平面的方式在后面配置反射器13、在前面配置波导14。反射器13的长度比λ/2长，波导14的长度比λ/2短。该八木天线11在由发射器12发生的电场的相位和由反射器13以及波导14发生的感应电流的相位成为同相的位置(即，从发射器12隔开了λ/4的位置)上配置反射器13和波导14。
即，由于分别邻接的天线元件成为π/2的相位差，因此相互邻接的天线元件需要λ/4的距离，从而，反射器13、发射器12、波导14按照该顺序分别以λ/4距离配置。根据这样的结构，从发射器12发射，由反射器13反射的电波如图中的箭头那样，从反射器13向波导14的方向发射。从而，八木天线11的电波接收区域15如图4所示，成为通过了反射器13、发射器12以及波导14的平面上的前方(即，波导14的前方)的范围。
与此不同，天线装置21由于以辅助天线24与无线IC标签的插入天线这两个天线相互互补的调谐作为动作原理，因此与八木天线的动作原理不同。从而，在八木天线中，发射器12与反射器13以及波导14之间的距离需要设定为λ/4，而在天线装置21中，能够不受这样的限制地设计导电体元件的位置。
《第3实施形态》在第3实施形态中，说明发射天线是微带天线，而且与偏振面相平行配置了导电体元件时的天线装置。
图5是发射天线是微带天线，而且与偏振面相平行配置了导电体元件时的结构图。
如图5所示，天线装置31的基本结构成为，经过电缆35与未图示读写器连接的发射天线33是在表面上形成发射电极、在背面形成接地电极的微带天线，与该发射天线33的偏振方向平行且矩阵形地排列了多个导电体元件的辅助天线34的形态。这时，在多个导电体元件的配置方法方面可以考虑各种变形。
图6表示多个导电体元件的配置变形。
作为第1变形，如图6(a)所示，在发射天线33的垂直面上配置构成辅助天线34的各导电体元件34a、34b、......、34f。另外，作为第2变形，如图6(b)所示，在与发射天线33平行的上表面上配置构成辅助天线34的各导电体元件34a、34b、......、34f。进而，作为第3变形，如图6(c)所示，在发射天线33的上表面上半圆形地配置构成辅助天线34的各导电体元件34a、34b、......、34f。
另外，作为第4变形，如图6(d)所示，遍及发射天线33的整个上表面，以预定的倾斜角度配置构成辅助天线34的各导电体元件34a、34b、......、34f。进而，作为第5变形，如图6(e)所示，遍及在发射天线33的上表面上从中心部分一半的区域，以预定的倾斜角度配置构成辅助天线34的各导电体元件34a、34b、......、34f。关于其它的变形，虽然没有特别图示，然而也能够在发射天线33的上表面上圆顶形地配置各导电体元件34a、34b、......、34f。另外，各个变形中的读取区域与图3的情况相同，当然也遍及导电体元件34a、34b、......、34f的整个上表面。
这样，导电体元件的配置变形有多种，能够根据使用天线的状况选择这些变形。例如，在以下的情况下，适用图6(a)的变形。即，在对于天线装置成为垂直的面中使用小型无线IC标签的情况，或者在横向放倒的细长物品(试验管或采血管等)中安装小型无线IC标签的情况。
另一方面，在利用平面形状的物品的情况下，适用图6(b)、6(d)、6(e)，在利用曲面形状的物体的情况下，适用图6(c)。
在图6(e)的情况下，在发射天线33的一侧(图中是右侧)范围内配置导电体元件34a～34f。因此，在另一侧(图中是左侧)范围的区域中，可以得到发射天线单体的天线特性，起到能够更容易地读取标准尺寸的无线IC标签的效果。
这里，说明实现图6的各变形的配置时的发射天线等的构造。作为发射天线，使用具有圆形或者矩形形状的发射面的修补天线(具有线偏振特性)。而且，各导电体元件配置成与发射天线的偏振面平行。
具体地讲，导电体元件用宽度2.5mm、长度50mm、厚度0.02mm的铝材形成，在丙烯树脂材料上以元件间隔9mm配置。而且，发射天线1形成在1.6mm厚的特氟隆(注册商标)制印刷基板上。根据这种结构，能够实现图6所示的各种变形的配置。
各导电体元件的基体材料使用PVC、发泡PVC、PP、PET、特氟隆(注册商标)树脂、丙烯树脂、ABS、PC、POM等树脂材料或者纸，或者把它们层叠后的材料，在基体材料的面上或者基体材料中形成各导电体元件。如果是印刷基板，如果使用玻璃环氧基板、特氟隆(注册商标)基板更易于形成，但是如果是圆柱形状，则最适宜的是使用了聚酰亚胺基体材料的柔性印刷基板。
导电体元件也可以安装在天线装置箱体的内壁或者外壁，或者箱体的构件内。另外，在把导电体元件安装在箱体外壁上的情况下，最好用树脂或者纸类等保护膜保护导电体元件。
《第4实施形态》在第4实施形态中，说明发射天线是微带天线，而且与偏振面相垂直配置了导电体元件时的天线装置。
图7是发射天线是微带天线，而且与偏振面相垂直配置了导电体元件时的天线装置的结构图。在图7(a)中，遍及发射天线33的上表面上从中心部分一半的区域，配置辅助天线34。在图7(b)中，遍及发射天线33的整个上表面，配置辅助天线34。
图7所示的天线装置31’的结构与图5的天线装置31的结构的不同之处仅在于构成辅助天线34的导电体元件的配置不是与发射天线33的偏振方向平行，而是与发射天线33的偏置方向垂直这一点。这种情况下，在多个导电体元件的配置方法方面也可以考虑各种变形。
即，如图8所示，作为第1变形，如图8(a)所示，在发射天线33的垂直面上，配置构成辅助天线34的各导电体元件34a、34b、......、34f。另外，作为第2变形，如图8(b)所示，在与发射天线33平行的整个上表面上，配置构成辅助天线34的各导电体元件34a、34b、......、34f。进而，作为第3变形，如图8(c)所示，在发射天线33的整个上表面上，半圆形地配置构成辅助天线34的各导电体元件34a、34b、......、34f。
另外，作为第4变形，如图8(d)所示，遍及发射天线33的整个上表面，以预定的倾斜角度配置构成辅助天线34的各导电体元件34a、34b、......、34f。进而，作为第5变形，如图8(e)所示，遍及发射天线33的上表面上从中心部分一半的区域，以预定的倾斜角度配置构成辅助天线34的各导电体元件34a、34b、......、34f。关于其它的变形，虽然没有特别图示，然而也能够在发射天线33的上表面上，圆顶形地配置各导电体元件34a、34b、......、34f。
这样，在第4实施形态中，说明了对于发射天线正交地配置导电体元件的情形，而这种情况下，在小型无线IC标签的读取时，由于小型无线IC标签成为与发射天线的偏振面平行的状态，因此与第3实施形态中的天线装置31的情况相比较，易于读取小型无线IC标签的信息。
从而，例如，在小型无线IC标签的偏振面一致的情况下，或者与自动传送装置相组合使用天线装置的情况下，能够更有效地读取小型无线IC标签的信息。
《第5实施形态》图9是第5实施形态的天线装置的结构图。
天线装置41如图9所示，在树脂或者陶瓷制的天线基体材料2上配置发射天线43。发射天线43是小型微带天线。构成为与该发射天线43的偏振面相平行地配置辅助天线44。
相对于在图1所示的第1实施形态中发射天线3是偶极天线，在图9所示的第5实施形态中，发射天线43是小型微带天线这一点不同。辅助天线44与第2实施形态相同能够用多个导电体元件构成。下面，说明用多个导电体元件构成时的配置变形。
图10表示与小型微带结构的发射天线的偏振面相平行配置了辅助天线时的各导电体元件的配置变形。
即，作为第1变形，如图10(a)所示，在同一个平面上配置发射天线43和构成辅助天线44的各导电体元件44a、44b、......、44f。另外，作为第2变形，如图10(b)所示，在发射天线43的上表面上配置构成辅助天线44的各导电体元件44a、44b、......、44f。进而，作为第3变形，如图10(c)所示，以发射天线43为中心，半圆形地配置构成辅助天线44的各导电体元件44a、44b、......、44f。另外，作为第4变形，如图10(d)所示，以发射天线43为中心，圆形地配置构成辅助天线44的各导电体元件44a、44b、......、44j。
下面，说明与小型微带结构的发射天线43的偏振面相垂直配置了辅助天线44时的各导电体元件的配置方法。在与发射天线43的偏振面相垂直配置辅助天线44的情况下，如图11(a)的斜视图所示，配置成使得发射天线43与由各导电体元件44a、44b、......、44e构成的辅助天线44正交。即，如图11(b)所示，在发射天线43的垂直面上，配置导电体元件44a、44b、......、44e使得左右各分配λ/4。
在第5实施形态中，发射天线43形成在玻璃环氧基板上，具有长度31mm宽度5mm的发射面。导电体元件是长度50mm宽度2.5mm，以9mm的间隔配置5条导电体元件。根据这种结构，在辅助天线44的表面上，利用者能够不必知道小型无线IC标签天线与读出天线的偏振面，容易地读取小型无线IC标签的信息。另外，通过采用这种结构，即使在使用具有半波长偶极天线的通用无线IC标签的情况下，利用者也能够不必知道偏振面，容易地读取通用的无线IC标签的信息。
《第6实施形态》在第6实施形态中，说明导电体元件的阵列。
图12表示导电体元件与无线IC标签的位置关系，(a)表示可读取的位置关系，(b)表示难以读取的位置关系。如图12(a)所示，在无线IC标签6a与导电体元件23a、23b正交并重叠的情况下，或者在无线IC标签6b与导电体元件23b平行的同时两者部分重叠的情况下，或者在平行或者接近于平行的状态(相当于平行的状态)下接近的情况下，如上所述，导电体元件23a、23b与无线IC标签6a或者6b的插入天线之间由于进行相互互补的调谐，因此能够接收来自无线IC标签6a、6b的电波并由读写器读取信息。
另一方面，如图12(b)所示，在无线IC标签6c与导电体元件23v、23w处于直角关系但是两者没有重叠的情况下，无线IC标签6e与导电体元件23w和导电体元件23x的缝隙平行的情况下，以及无线IC标签6d与导电体元件23w平行而且完全重叠的情况下，由于在导电体元件23v、23w、23x与无线IC标签6c或6d或者6e的插入天线之间没有进行相互互补的调谐，因此不能够接收电波，其结果不能够由读写器读取信息。
因此，最好在导电体元件与无线IC标签正交的可能性高的情况下，扩大各导电体元件的间隔，在导电体元件与无线IC标签平行的可能性高的情况下，在使各导电体元件的间隔变窄的同时，使内部的导电体元件的宽度变细。即，如果在无线IC标签与导电体元件重叠的状态下接近则易于引起误读取，因此通过使导电体元件的宽度变细来应对。
图13表示导电体元件的所希望的配置，(a)表示导电体元件与无线IC标签正交的可能性高时，(b)表示导电体元件与无线IC标签平行的可能性高时的配置。在导电体元件与无线IC标签正交的可能性高的情况下，如图13(a)所示，对于两侧的导电体元件23a、23e扩大其宽度从而易于与无线IC标签6a重叠，对于内侧的导电体元件23b、23c、23d使导电体宽度变窄的同时各导电体元件23a、23b、23c、23d、23e的间隔扩大到当无线IC标签6a正交了时重叠的程度。
另外，在无线导电体元件与无线IC标签平行的可能性高的情况下，如图13(b)所示，对于两侧的导电体元件23u、23z扩大其宽度从而易于与无线IC标签6b重叠，对于内侧的导电体元件23v、23w、23x、23y使导电体宽度变窄的同时各导电体元件23u、23v、23w、23x、23y、23z的间隔变窄到当无线IC标签6b平行了时重叠的程度。
在第6实施形态中，在通用性方面，通过以图12(b)的形态制造天线装置，能够在具有两种偏振特性的小型无线IC标签中适用。例如，在安装了图12(b)形态的导电体阵列的天线装置中进行小型无线IC标签6b的读取的情况下，当小型无线IC标签在天线装置上的读取区域内移动时，作业者为了读取该小型无线IC标签的信息，使该小型无线IC标签移动到天线装置一侧。根据该移动，小型无线IC标签通过最佳的读取位置。从而，作业者不用进行伴随着小型无线IC标签读取的对位，就能够读取小型无线IC标签的信息。
另外，例如，在由自动传输装置自动传输安装了小型无线IC标签的物品的情况下，当该小型无线IC标签的偏振面成为保持一定朝向的状态时，通过使用图13(a)、(b)所示形状的导电体阵列，能够更有效地读取小型无线IC标签的信息。
《第7实施形态》
在第7实施形态中，说明发射天线和各导电体元件的具有通用性的配置变形。
图14表示发射天线与导电体元件的具有通用性的配置变形。
第1变形如图14(a)所示，是在发射天线33的垂直面上(即，发射轴上)配置了辅助天线34。辅助天线34用由多个导电体元件组成的导电体阵列(即导电体元件的阵列)34a构成。另外，第2变形如图14(b)所示，是遍及发射天线33的上表面上从中心部分一半的区域，以预定的倾斜角度配置了由多个导电体阵列34a构成的辅助天线34。进而，第3变形如图14(c)所示，是遍及发射天线33的整个上表面，以预定的倾斜角度配置了由多个导电体阵列34构成的辅助天线34。
《第8实施形态》在第8实施形态中说明发射天线与导电体元件的配置变形。图15表示第8实施形态中的发射天线与导电体元件的配置变形。
图15中，(a)是仅用偶极子形的发射天线3构成了天线装置的第1变形。(b)是对于发射天线3，作为辅助天线仅配置了一个导电体元件4a，构成了天线装置的第2变形。(c)是对于发射天线3，作为辅助天线配置导电体元件4a和导电体元件4b，构成了天线装置的第3变形。这种情况下，位于端部的导电体元件4b的宽度稍宽。(d)是对于发射天线3，作为辅助天线配置了3个导电体元件4a、4b和4c，构成了天线装置的第4变形。这种情况下，位于端部的导电体元件4c的宽度稍宽。
另外，图15中，(e)是对于天线装置3，作为辅助天线配置一个中心部分的宽度宽的导电体元件4a，构成了天线装置的第5变形。(f)是对于发射天线3，作为辅助天线配置了一个两端部分的宽度宽的导电体元件4a，构成了天线装置的第6变形。(g)是对于发射天线3，作为辅助天线配置一个从两端部分向中央部分宽度逐渐变窄的导电体元件4a，构成了天线装置的第7变形。
另外，图15中，(h)是对于发射天线3，作为辅助天线配置一个中央部分的宽度宽、并且宽度向两端部分逐渐变窄的导电体元件4a，构成了天线装置的第8变形。(i)是对于发射天线3，作为辅助天线配置一个中央部分的宽度窄、并且宽度向两端部分逐渐变宽的导电体元件4a，构成了天线装置的第9变形。(j)是对于发射天线3，作为辅助天线配置一个从中央部分向两端部分宽度逐渐变窄的导电体元件4a，构成了天线装置的第10变形。(k)是对于发射天线3，作为辅助天线配置一个从中央部分向两端部分宽度逐渐变宽的导电体元件4a，构成了天线装置的第11变形。
在第8实施形态中，在发射天线上添加一个导电体元件的情况下，通过把导电体元件设计成图15(g)所示的导电体元件4a那样的形状，发射天线与导电体元件之间，其中央部分比其它部分宽，随着朝向两端而逐渐变窄。根据这种构造，利用者如果使小型无线IC标签接近天线装置，则能够在适合于小型无线IC标签的天线长度的位置(发射天线与导电体元件之间的位置)读取小型无线IC标签的信息。
例如，在由安装了本实施形态的天线装置的便携式读出器扫描某个物品中安装的小型无线IC标签时，该天线和小型无线IC标签按照发射天线和无线导电体元件的间隔与小型无线IC标签的天线长度的关系，在处于适于信息读取的位置关系的位置时，可以读取小型无线IC标签的信息，提高小型无线IC标签的读取效率。
另外，在使用大小相互不同的小型无线IC标签的情况下，由于不需要优化发射天线与导电体元件的间隔的麻烦，因此具有能够广泛利用的优点。
下面，根据图17至图20说明在线偏振波修补(patch)天线中配置了导电体阵列的天线装置的具体例子。
图17(a)、(b)、(c)中，天线阵列100配置成处于微带天线(修补天线)101的天线发射部分102的1/2的区域。这种情况下，在成为无线IC标签的读取面的读取区域103中能够利用小型无线IC标签。另外，在读取区域104中，能够不降低通用无线IC标签的通信距离的情况下利用通用无线IC标签。进而，在读取区域103中，能够在与修补天线的偏振面正交方向的偏振面进行读取。而且，使用者如果接近读取距离，则能够不必知道偏振面而使用。
另外，该天线装置的外观成为图18(a)，在图18(b)中所示的读取区域103、104中、可以得到以下的特性。即，在读取区域103中，在利用小型无线IC标签或者通用无线IC标签的情况下，利用哪一种IC标签都不存在偏振面的依赖性。特别是在通用无线IC标签的情况下，通信距离缩短。
另一方面，在读取区域104中，在利用通用无线IC标签的情况下，易于在微带天线101的偏振面读取。
在图19(a)、(b)、(c)中，导电体阵列100是半圆形，该导电体阵列100配置在微带天线101的天线发射单元102上面。这种情况下，在成为无线IC标签的读取面的读取区域103A中能够利用小型无线IC标签。另外，在读取区域104A中，能够不降低与通用无线IC标签的通信距离而利用。另外，天线装置还能够不采用小型无线IC标签的专用装置，能够使用通用装置。导电体阵列100可以安装在未图示的箱体的内壁或者外壁，或者构件内。
图20(a)表示该图19的天线装置的外观，图20(b)表示两个读取区域103A、104A，图20(c)表示把该天线装置使用在血液检查系统中时的应用例。在图20(c)中，例示出使用者把安装了长10mm、宽1.5mm的小型无线IC标签的采血管接近天线装置的凹槽部分，读取该小型无线IC标签的信息(例如，采血理由等)的情况。
下面，根据图21以及图22说明天线装置的实施例。
首先，在图21的天线装置中，在同一的读出器电路基板113上安装发射天线110、导电体元件111以及无线IC标签的读出器电路112。而且，在该读出器电路基板113上，还安装PC(个人计算机)接口电路114。如果这样构成，则能够实现小型化。
在图22(a)、(b)的天线装置中，在已有的小型读出装置的箱体120的内壁安装导电体元件111。如果这样构成，则不必进行已有的小型读出装置的箱体的再次制作等就能够安装导电体元件111。另外，在小型读出装置的上表面、下表面以及箱体端部的导电体元件111的周边，能够进行小型无线IC标签的读取，提高读取的操作性和作业性。
另外，图22中，说明了在天线装置的箱体的内壁安装导电体元件111的情况，但只要是减轻箱体120的再次制作等的作业负担，则也可以安装在箱体120的外壁或者该箱体的构件中。
《结论》如以上说明的那样，如果依据用实施形态表示的天线装置，则即使在读取由小于等于15mm的插入天线构成的无线IC标签的信息的情况下，由于能够不依赖发射天线的偏振面，从任意的方向读取信息，因此格外地提高无线IC标签读取作业性。另外，由于天线装置不耗电，因此即使在无线输出电力低的读写器中，也能够充分地发挥天线作用。例如，即使在平均发送输出相当于8mW的PHS的无线输出设备中，也能够充分地发挥天线功能。从而，即使在必须知道电波防护指针等的场所(例如，医疗机构等)中读取无线IC标签的信息的情况下，如果使用本发明的天线装置，也能够有效地收集无线IC标签的信息。
如果把用实施形态表示的天线装置应用在读写器中，则由于能够容易地读取添加在药品的小料箱(ビン)(例如，安瓿针药管等)上的无线IC标签的信息，因此能够在药品的制造线检查或者产品管理，或者医院内的药品管理中利用。另外，由于能够无偏振波地读取PTP内的药剂的信息，因此能够在药剂的制造线检查、产品管理、或者医院内的药剂管理中利用。进而，能够在注射器的制造线检查、产品管理、废弃物管理，或者医院内的注射器管理中利用。另外，能够在血液检查等中使用的检查管的制造线检查、产品管理、检查过程，或者医院内的管理中利用。
另外，如果把本发明的天线装置应用在读写器中，则即使对于门票、商品券、病历卡等纸张上随机地插入无线IC标签，也能够读取它们的信息。这样，如果在纸张的任意位置随机地粘贴无线IC标签，则当把纸张叠落在一起时，由于不会因为无线IC标签而鼓起，因此能够容易地处理门票、商品券、病历卡等。进而，当把无线IC标签粘贴到卡上时，由于无线IC标签的小型尺寸，在把卡接近到读写器时手指捏住无线IC标签的区域的概率降低，通信距离也不会成为不稳定，因此能够格外提高无线IC标签的读取效率。
进而，如果把本发明的天线装置应用在读写器中，则即使在把无线IC标签粘贴到食品等上的情况下也能够容易读取信息，因此在食品产业中能够广泛利用。人们已知一般在2.45GHz频带的无线IC标签中，如果在无线IC标签的附近存在金属或者水分，则该无线IC标签的可读取距离缩短。然而，在本发明的天线装置中，其辅助天线形成无线IC标签的插入天线和副调谐电路，从而能够谋求延长可读取的距离。这是因为不会受在金属或者食品中所包含的水分的影响而缩短可读取的距离。
另外，即使在金属等上直接安装通用型无线IC标签例如在1/2λ型偶极天线中安装了IC芯片的无线IC标签的情况下，由于能够读取其属性信息，因此也能够在金属产品的产品管理或者特性管理等中利用。进而，还能够在聚乙烯塑料瓶或者清凉饮料水等的管理，或者医院内的卡、病历卡、下药、注射、检查或者诊断装置等的管理中利用。
权利要求
1.一种天线装置，该天线装置被提供给与无线IC标签进行通信并读取存储在无线IC标签内的IC芯片中的信息的读写器，其特征在于，具备根据供给到馈电点的电力产生电场的发射天线；以及根据上述发射天线产生的电场进行谐振，产生感应电流的辅助天线。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，当把与上述无线IC标签进行通信的电波的波长记为λ时，上述发射天线以及上述辅助天线的长度分别是λ/2。
3.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，上述辅助天线由配置成矩阵形的多个导电体元件构成。
4.根据权利要求3所述的天线装置，其特征在于，分别以小于等于上述无线IC标签的宽度或者长度的间隔配置上述发射天线以及多个上述导电体元件。
5.根据权利要求3所述的天线装置，其特征在于，分别以0.01λ至0.20λ的间隔配置多个上述导电体元件。
6.根据权利要求3所述的天线装置，其特征在于，在同一个平面上配置上述发射天线以及多个上述导电体元件。
7.根据权利要求3所述的天线装置，其特征在于，在上述发射天线的上表面上配置多个上述导电体元件。
8.根据权利要求3所述的天线装置，其特征在于，以上述发射天线为中心，半圆形地配置多个上述导电体元件。
9.根据权利要求3所述的天线装置，其特征在于，以上述发射天线为中心，圆形地配置多个上述导电体元件。
10.根据权利要求5所述的天线装置，其特征在于，在上述发射天线的发射轴上配置多个上述导电体元件。
11.根据权利要求5所述的天线装置，其特征在于，在上述发射天线的发射轴上以预定的倾斜角度配置多个上述导电体元件。
12.根据权利要求5所述的天线装置，其特征在于，多个上述导电体元件中的配置在末端的导电体元件比其它的导电体元件宽。
13.根据权利要求12所述的天线装置，其特征在于，上述其它的导电体元件的宽度是1mm至3mm。
14.根据权利要求12所述的天线装置，其特征在于，上述导电体元件直接配置在树脂性的天线基体材料上。
15.根据权利要求14所述的天线装置，其特征在于，与上述发射天线的偏振方向相平行地配置多个上述导电体元件。
16.根据权利要求14所述的天线装置，其特征在于，与上述发射天线的偏振方向相垂直地配置多个上述导电体元件。
17.一种天线装置，其特征在于，在同一个基板上形成发射天线、导电体元件以及无线IC标签的读出器电路。
18.根据权利要求17所述的天线装置，其特征在于，上述导电体元件安装在天线装置的箱体的内壁、外壁或者该箱体的构件内。
全文摘要
提供即使把无线IC标签做得很小也能够在读出天线上确保广泛的读取范围而且不降低无线IC标签的读取作业性的天线装置。在λ/2长的发射天线(3)的附近配置辅助天线(4)，辅助天线(4)矩阵形地排列多个导电元件，如果无线IC标签(6)接近辅助天线(4)的附近，则在辅助天线(4)与无线IC标签(6)的插入天线(6’)之间形成副调谐电路，两个天线进行相互互补的调谐，由此，即使是比调谐频率短的天线长度的插入天线(6’)，也能够有效地接收来自辅助天线(4)的能量，在使插入天线(6’)与辅助天线(4)成为一体的状态下激励，通过这样的作用，能够扩大天线装置(1)的读取区域(7)的同时，能够延伸通信距离。
文档编号H01Q3/18GK1921217SQ20061005133
公开日2007年2月28日 申请日期2006年1月5日 优先权日2005年8月25日
发明者坂间功, 芦泽实 申请人:株式会社日立制作所