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JP6264499B2 - Ｒｆモジュール及びｒｆシステム - Google Patents

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Description

本発明は、無線通信を行うＲＦモジュール、及び当該ＲＦモジュールを備えるＲＦシステムに関する。
従来、リーダライタ装置とＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）モジュールとを非接触方式で通信し、リーダライタ装置とＲＦモジュールとの間で情報を伝達するＲＦシステムが普及している。ＲＦモジュールとしては例えば、電子マネー、定期券、社員証等の種々の用途に利用されているカード形状のものが普及している。また、ＲＦシステムとしては例えば、無線通信規格の一つである近距離無線通信（ＮＦＣ：ＮｅａｒＦｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）が普及している。ＮＦＣは近年、携帯電話端末をはじめ、さまざまな端末装置への搭載が期待されている。ＮＦＣでは１３ＭＨｚ帯（ＨＦ帯）の無線信号が利用されている。
リーダライタ装置およびＲＦモジュールのそれぞれは、無線信号を送受するアンテナと、アンテナに接続し、無線信号を処理するＲＦＩＣ素子と、を備える。この構成においてリーダライタ装置およびＲＦモジュールは、ＲＦモジュールのアンテナとリーダライタ装置のアンテナとの間で磁界や電磁界を介して、所定の情報を送受する。そのため、ＲＦモジュールがリーダライタ装置（親機）に近づくことで、リーダライタ装置は、ＲＦモジュールに保存されている情報を読み取ったり書き替えたりできる。
また、特許文献１においても、ＲＦモジュールとしてＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグが開示されている。ＲＦＩＤタグもリーダライタ装置（親機）に近づくことで、リーダライタ装置は、ＲＦＩＤタグに保存されている情報を読み取ったり書き替えたりできる。
特許第５０１０４０５号
しかしながら、従来のＲＦモジュールでは、ＲＦモジュールがリーダライタ装置（親機）に近づくだけで、重要情報がＲＦモジュールからリーダライタ装置に送信されることがある。重要情報は例えば、ＲＦモジュールを所持するユーザの個人情報、カード番号、及びカードの有効期限などである。
そのため、悪意を持った人物は、リーダライタ装置（通信装置）をユーザのＲＦモジュールに近づけるだけで、ユーザの個人情報を盗んだり、カード取引を無断で決済したりすることができる。
本発明の目的は、ユーザの意図によって、送信する信号を変えることができるＲＦモジュール及びＲＦシステムを提供することにある。
本発明のＲＦモジュールは、基材と、保持センサと、アンテナと、ＲＦＩＣ素子と、を備える。変形センサは、生体が基材を保持している保持状態を検知する。ＲＦＩＣ素子は、アンテナに接続されている。ＲＦＩＣ素子は、保持センサが保持状態を検知していないとき、アンテナを介して第１信号を送信する。ＲＦＩＣ素子は、保持センサが保持状態を検知している間のみ、アンテナを介して第２信号を送信する。
この構成では、ユーザが基材を保持するかどうかによって、アンテナを介して送信される信号が第１信号または第２信号に変わる。すなわち、この構成は、ユーザの意図によって、送信する信号を変えることができる。
そのため、例えば基材が保持されない限り、第２信号がＲＦモジュールからリーダライタ装置へ送信されない。ここで、第１信号は例えばＩＤ情報を示す信号とし、第２信号は例えば前述の重要情報を示す信号とする。この場合、悪意を持った人物が、リーダライタ装置をユーザのＲＦモジュールに近づけても、ユーザの個人情報を盗んだり、カード取引を無断で決済したりすることができない。よって、この構成のＲＦモジュールは、ユーザの意図無く、重要情報がＲＦモジュールからリーダライタ装置に送信されてしまうことを防止できる。
また、本発明において保持センサは、基材の曲げ変形を検知し、ＲＦＩＣ素子は、保持センサが基材の曲げ変形を検知していないとき、アンテナを介して第１信号を送信し、保持センサが基材の曲げ変形を検知したとき、アンテナを介して第２信号を送信する。 この構成では、ユーザが基材の曲げ変形操作を行うかどうかによって、アンテナを介して送信される信号が第１信号または第２信号に変わる。すなわち、この構成は、ユーザの意図によって、送信する信号を変えることができる。
そのため、例えば基材の曲げ変形操作が行われない限り、第２信号がＲＦモジュールからリーダライタ装置へ送信されない。この場合、悪意を持った人物が、リーダライタ装置をユーザのＲＦモジュールに近づけても、ユーザの個人情報を盗んだり、カード取引を無断で決済したりすることができない。よって、この構成のＲＦモジュールは、ユーザの意図無く、重要情報がＲＦモジュールからリーダライタ装置に送信されてしまうことを防止できる。
また、本発明において保持センサは、基材の捻れ変形を検知し、ＲＦＩＣ素子は、保持センサが基材の捻れ変形を検知していないとき、アンテナを介して第１信号を送信し、保持センサが基材の捻れ変形を検知したとき、アンテナを介して第２信号を送信する。
この構成では、ユーザが基材の捻れ変形操作を行うかどうかによって、アンテナを介して送信される信号が第１信号または第２信号に変わる。すなわち、この構成は、ユーザの意図によって、送信する信号を変えることができる。
そのため、例えば基材の捻れ変形操作が行われない限り、第２信号がＲＦモジュールからリーダライタ装置へ送信されない。この場合、悪意を持った人物が、リーダライタ装置をユーザのＲＦモジュールに近づけても、ユーザの個人情報を盗んだり、カード取引を無断で決済したりすることができない。よって、この構成のＲＦモジュールは、ユーザの意図無く、重要情報がＲＦモジュールからリーダライタ装置に送信されてしまうことを防止できる。
また、本発明において保持センサは、生体が基材に接触している際に起こる生体の微小振動を検知し、ＲＦＩＣ素子は、保持センサが微小振動を検知していないとき、アンテナを介して第１信号を送信し、保持センサが微小振動を検知したとき、アンテナを介して第２信号を送信する。生体の微小振動は例えば、生体の振戦である。
この構成では、ユーザが基材に接触するかどうかによって、アンテナを介して送信される信号が第１信号または第２信号に変わる。すなわち、この構成は、ユーザの意図によって、送信する信号を変えることができる。
そのため、例えばユーザが基材に接触しない限り、第２信号がＲＦモジュールからリーダライタ装置へ送信されない。この場合、悪意を持った人物が、リーダライタ装置をユーザのＲＦモジュールに近づけても、ユーザの個人情報を盗んだり、カード取引を無断で決済したりすることができない。よって、この構成のＲＦモジュールは、ユーザの意図無く、重要情報がＲＦモジュールからリーダライタ装置に送信されてしまうことを防止できる。
また、本発明において保持センサは、基材の曲げ量を検知し、ＲＦＩＣ素子は、保持センサが所定閾値以上の基材の曲げ量を検知したとき、アンテナを介して第２信号を送信する、ことが好ましい。例えば、ＲＦＩＣ素子は、保持センサが所定閾値以上の基材の曲げ量を検知しないとき、アンテナを介して第１信号を送信する。
この構成では、ユーザは、基材の曲げ量を変化させて送信内容を変えることができる。そのため、ユーザは、多様性に富んだ直感的な曲げ操作をＲＦモジュールに行うことができる。
また、本発明において保持センサは、基材の曲げ方向を検知し、ＲＦＩＣ素子は、基材の曲げ方向に対応付けて第１情報および第２情報を保存し、基材の曲げ方向に応じて第１情報または第２情報を送信する、ことが好ましい。この構成において、第２信号は、第１情報または第２情報を示す信号である。
この構成では、ユーザは、基材の曲げ方向を変化させて送信内容を変えることができる。そのため、ユーザは、多様性に富んだ直感的な曲げ操作をＲＦモジュールに行うことができる。
また、本発明において保持センサは圧電フィルムを含み、圧電フィルムは、基材の一方主面に貼付されている、ことが好ましい。
この構成では圧電フィルムを用いることで、高感度に曲げ変形を検知することが可能になる。
また、本発明において基材は可撓性を有することが好ましい。
この構成では基材が曲げ変形し易くなる。
また、本発明のＲＦシステムは、前述のＲＦモジュールと、通信装置と、を備える。通信装置は、ＲＦモジュールと無線通信を行い、ＲＦＩＣ素子から送信された第１信号または第２信号を受信する。これにより、通信装置は、第１信号または第２信号が示す情報を読み取ることができる。
この構成のＲＦシステムは、前述のＲＦモジュールを備えるため、前述のＲＦモジュールと同様の効果を奏する。
この発明によれば、ユーザの意図によって、送信する信号を変えることができる。
図１は、本発明の第１実施形態に係るＲＦシステム１００の側面図である。 図２は、図１に示すＲＦＩＤカード１０の正面図である。 図３は、図２に示すＳ−Ｓ線の断面図である。 図４は、図２に示すＲＦＩＤカード１０に実装される回路の一例を示す回路図である。 図５（Ａ）は、図１に示すＲＦＩＤカード１０をリーダライタ装置５０にかざした状態の側面図である。図５（Ｂ）は、図１に示すＲＦＩＤカード１０を曲げた状態の側面図である。 図６（Ａ）は、図１に示すＲＦＩＤカード１０を曲げたときに生じるひずみ分布を示す図である。図６（Ｂ）は、図１に示すＲＦＩＤカード１０の変形例であるＲＦＩＤカードを曲げたときに生じるひずみ分布を示す図である。 図７は、図２に示すＲＦＩＣ素子１６が行う動作を示すフローチャートである。 図８は、本発明の第２実施形態に係るＲＦシステムに備えられるＲＦＩＤカードにおける変形状態と送信内容との関係を示す図である。 図９は、本発明の第２実施形態に係るＲＦシステムに備えられるＲＦＩＤカードのＲＦＩＣ素子１６が行う動作を示すフローチャートである。 図１０は、本発明の第３実施形態に係るＲＦシステム３００の外観斜視図である。 図１１は、本発明の第３実施形態の変形例に係るＲＦシステム３９０の外観斜視図である。 図１２は、図１０に示すＲＦＩＤカード１０を曲げていないときに画面３７０で表示される内容の一例を示す図である。 図１３は、図１０に示すＲＦＩＤカード１０を曲げたときに画面３７０で表示される内容の一例を示す図である。 図１４は、本発明の第４実施形態に係るＲＦシステム４００の側面図である。 図１５は、本発明の第５実施形態に係るＲＦシステム５００の側面図である。 図１６は、本発明の第６実施形態に係るＲＦシステム６００の側面図である。 図１７は、図１６に示すＲＦＩＤカード６１０の正面図である。 図１８は、図１７に示すＳ−Ｓ線の断面図である。 図１９は、本発明の第７実施形態に係るＲＦシステム７００の側面図である。 図２０は、図１９に示すＲＦＩＤカード７１０の正面図である。 図２１は、図２０に示すＳ−Ｓ線の断面図である。 図２２は、図２１に示すＲＦＩＤカード７１０の変形例に係るＲＦＩＤカード７２０のＳ−Ｓ線の断面図である。 図２３は、本発明の第８実施形態に係るＲＦシステム８００の側面図である。 図２４は、図２３に示すＲＦＩＤカード８１０の正面図である。
本発明の第１実施形態に係るＲＦシステムについて、図を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るＲＦシステム１００の側面図である。図２は、図１に示すＲＦＩＤカード１０の正面図である。図３は、図２に示すＳ−Ｓ線の断面図である。ＲＦシステム１００は、図１に示すように、ＲＦＩＤカード１０とリーダライタ装置５０とを備える。
リーダライタ装置５０は、所謂親機であり、スペーサ５１と本体５２とを備える。本体５２は、無線信号を送受するアンテナコイル（不図示）と、当該アンテナコイルに接続し、無線信号を処理するＲＦＩＣ素子（不図示）と、を内蔵する。スペーサ５１は、本体５２の上面に接合されており、本体５２に対して垂直に伸びる。
ＲＦＩＤカード１０は、所謂子機であり、基材１１と、ＲＦＩＣ素子１６と、アンテナコイル４０と、変形センサ３５とを備える。ＲＦＩＤカード１０は、図１、図２に示すように、携帯可能な程度の大きさ及び重さからなる。そのため、ユーザは、ＲＦＩＤカード１０を手で持ってＲＦＩＤカード１０を持ち運ぶことができる。
なお、変形センサ３５は、本発明の保持センサの一例に相当する。
リーダライタ装置５０およびＲＦＩＤカード１０は、ＮＦＣを搭載している。ＮＦＣでは１３ＭＨｚ帯（ＨＦ帯）の無線信号が利用されている。リーダライタ装置５０およびＲＦＩＤカード１０は、ＲＦＩＤカード１０のアンテナコイル４０とリーダライタ装置５０のアンテナコイルとの間で磁界を介して、所定の情報を送受する。
なお、リーダライタ装置５０が本発明の通信装置の一例に相当する。ＲＦＩＤカード１０が本発明のＲＦモジュールの一例に相当する。
基材１１は、絶縁性の可撓板であり、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）等の比較的強度が高いポリマーで形成されている。基材１１の形状は板状である。基材１１の厚みは、基材１１に必要とされる強度に応じて適宜設定されている。
基材１１の表面には、図２に示すように、アンテナコイル４０、アナログ回路２０、及び配線４１Ａ，４２Ａ等の回路がパターンニングされている。基材１１の裏面には、図３に示すように、シールド電極４５及び配線３９等の回路がパターンニングされている。シールド電極４５は、基準電位に接続され、ノイズを遮蔽する。配線３９は、アンテナコイル４０の一部である。これらの回路は、銅箔、アルミ箔などの金属箔をパターンニングしたものである。
さらに、基材１１の表面には、ＲＦＩＣ素子１６及び変形センサ３５が実装されている。ＲＦＩＣ素子１６は、アンテナコイル４０に接続し、無線信号を処理する。ＲＦＩＣ素子１６は、タイマー回路（不図示）とフラッシュメモリ（不図示）とを有する。ＲＦＩＣ素子１６は、重要情報およびＩＤ情報をフラッシュメモリに保存している。
なお、重要情報は例えば、ＲＦＩＤカード１０を所有するユーザの個人情報、カード番号、有効期限などである。ユーザの個人情報は例えば、ユーザの誕生日、住所、又は電話番号などである。ＩＤ情報は例えば、ＲＦＩＤカード１０がリーダライタ装置５０に対応することを示す識別情報である。
一方、変形センサ３５は、図３に示すように、矩形状の圧電フィルム３５０とＧＮＤ電極３５１と信号電極３５２とを備える。圧電フィルム３５０の両主面にはそれぞれＧＮＤ電極３５１、信号電極３５２が略全面に形成されている。ＧＮＤ電極３５１は接続配線４１Ａに接続し、信号電極３５２は接続配線４２Ａに接続している。
ここで、信号電極３５２と配線４１Ａ，４２Ａとアンテナコイル４０とを基材１１に形成する場合、平面視で圧電フィルム３５０を覆う形で配置する製造方法が好ましい。さらに、この製造方法は、圧電フィルム３５０が信号電極３５２を覆う形で配置することが好ましい。その結果、この製造方法は、圧電フィルム３５０の上面にＧＮＤ電極３５１を貼り付けた時、ＧＮＤ電極３５１と信号電極３５２とが不要に導通することを防ぐことができる。
なお、圧電フィルム３５０は、圧電性を有するフィルムであればよいが、好ましくは、一軸延伸されたポリ乳酸（ＰＬＡ）、さらにはＬ型ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）によって形成されていることが好ましい。
圧電フィルム３５０は、一軸延伸されたＬ型ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）によって形成されている。本実施形態では、圧電フィルム３５０は、矩形の対角線にほぼ沿った方向に一軸延伸されている（図２の実線の中抜き矢印参照）。この方向を、以下では、一軸延伸方向９０１と称する。一軸延伸方向９０１は、圧電フィルム３５０の長手方向又は短手方向に対して４５°の角度を成すことが好ましい。ただし、角度はこれに限るものではなく、圧電フィルム３５０の特性や使用状態に鑑みて最適な角度に設計すればよい。
つまり、曲げ方向に対して一軸延伸方向が４５°の角度を成すようにすればよい。例えば基材１１の対辺を持って曲げるような使用方法であれば図２のような関係であればよく、また基材１１の対角を持って曲げるような使用方法であれば圧電フィルムの一軸延伸軸が基材１１の辺に対して沿うように配置するとよい。また、基材１１の対辺を持って曲げる場合と、対角を持って曲げる場合の両方を区別して検知したい場合は変形センサを基材１１に２つ設置し、２枚の圧電フィルムを重ねるとよい。
なお、正確な４５°に限ることなく、略４５°でもよい。略４５°とは、例えば４５°±１０°程度を含む角度をいう。これらの角度は、変形センサの用途に基づき、曲げの検知精度など全体の設計に応じて、適宜決定されるべき設計事項である。
前述のＰＬＬＡは、キラル高分子であり、主鎖が螺旋構造を有する。ＰＬＬＡは、一軸延伸され、分子が配向すると、圧電性を有する。そして、一軸延伸されたＰＬＬＡは、圧電フィルムの平膜面が押圧されることにより、電荷を発生する。この際、発生する電荷量は、押圧により平膜面が、当該平膜面に直交する方向へ変位する変位量によって一意的に決定される。一軸延伸されたＰＬＬＡの圧電定数は、高分子中で非常に高い部類に属する。
したがって、ＰＬＬＡを用いることで、基材１１の曲げによる圧電フィルム３５０の変位を確実且つ高感度に検知することができる。すなわち、基材１１の曲げを確実に検知し、曲げ量を高感度に検知することができる。
なお、延伸倍率は３〜８倍程度が好適である。延伸後に熱処理を施すことにより、ポリ乳酸の延びきり鎖結晶の結晶化が促進され圧電定数が向上する。なお、二軸延伸した場合はそれぞれの軸の延伸倍率を異ならせることによって一軸延伸と同様の効果を得ることが出来る。例えばある方向をＸ軸としてその方向に８倍、その軸に直交するＹ軸方向に２倍の延伸を施した場合、圧電定数に関してはおよそＸ軸方向に４倍の一軸延伸を施した場合と同等の効果が得られる。単純に一軸延伸したフィルムは延伸軸方向に沿って裂け易いため、前述したような二軸延伸を行うことにより幾分強度を増すことが出来る。
また、ＰＬＬＡは、延伸等による分子の配向処理で圧電性を生じ、ＰＶＤＦ等の他のポリマーや圧電セラミックスのように、ポーリング処理を行う必要がない。すなわち、強誘電体に属さないＰＬＬＡの圧電性は、ＰＶＤＦやＰＺＴ等の強誘電体のようにイオンの分極によって発現するものではなく、分子の特徴的な構造である螺旋構造に由来するものである。
このため、ＰＬＬＡには、他の強誘電性の圧電体で生じる焦電性が生じない。さらに、ＰＶＤＦ等は経時的に圧電定数の変動が見られ、場合によっては圧電定数が著しく低下する場合があるが、ＰＬＬＡの圧電定数は経時的に極めて安定している。したがって、周囲環境に影響されることなく、基材１１の曲げによる圧電フィルム３５０の変形を高感度に検知することができる。
また、ＰＬＬＡは圧電出力定数（＝圧電ｇ定数、ｇ＝ｄ／εＴ）が大きい。したがって、ＰＬＬＡを用いることで、非常に高感度に変形を検知することが可能になる。
また、信号電極３５２及びシールド電極４５は例えば、銅箔、アルミ箔から構成される。ＧＮＤ電極３５１は例えば、導電性不織布フィルムから構成される。ＧＮＤ電極３５１は例えば、圧電フィルム３５０の一方主面に銀印刷で形成される。
なお、ＧＮＤ電極３５１、信号電極３５２は、基材１１が大きく変形するため、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ポリチオフェンを主成分とする有機電極、ポリアニリンを主成分とする有機電極、銀ナノワイヤ電極、カーボンナノチューブ電極などを用いるのが好適である。これらの材料を用いることで、屈曲性に優れた電極パターンを形成できる。
以上の構成において、ユーザが基材１１を曲げることにより圧電フィルム３５０を変形させたとき、変形センサ３５は、圧電フィルム３５０が撓んで発生する電荷を、ＧＮＤ電極３５１及び信号電極３５２で検知する。
以下、ＲＦＩＤカード１０に実装される回路について説明する。
図４は、図２に示すＲＦＩＤカード１０に実装される回路の一例を示す回路図である。この回路は、図４に示すように、アンテナコイル４０と、ＲＦＩＣ素子１６と、変形センサ３５と、ＪＦＥＴであるトランジスタＴｒ等の複数のディスクリートとを含んでいる。
ＲＦＩＣ素子１６は、２つのアンテナ端子Ａ１、Ａ２を有する。ＲＦＩＣ素子１６のアンテナ端子Ａ１、Ａ２には、共振周波数を調整するためのコンデンサＣ１とアンテナコイル４０の両端とが接続されている。
また、ＲＦＩＣ素子１６は、電源端子ＶＯＵＴと、信号検知端子ＶＩＮと、基準電位端子ＧＮＤと、を有する。ＲＦＩＣ素子１６は、アンテナコイル４０によって得た電力により電源電圧（例えば＋数Ｖ）を生成し、電源端子ＶＯＵＴから出力する。
この電源電圧は、抵抗Ｒ１を介してトランジスタＴｒのドレイン端子に供給される。この電源電圧は、抵抗Ｒ１とトランジスタＴｒで抵抗分圧され、その抵抗分圧値（例えば＋１．５Ｖ）がＲＦＩＣ素子１６の信号検知端子ＶＩＮに入力する。ＲＦＩＣ素子１６は、その抵抗分圧値を検知電圧値として信号検知端子ＶＩＮで監視する。
図３に示すように、変形センサ３５から出力される電圧、すなわち圧電フィルム３５０の変形によりＧＮＤ電極３５１、信号電極３５２間に生じる電圧は、コンデンサＣ２で調整され、トランジスタＴｒのゲート端子に入力する。コンデンサＣ２に溜まった電荷は、放電用の抵抗Ｒ２で放電される。
なお、ここでは図４に示す回路を一例として説明したが、これに限るものではない。実施の際は、他の回路を採用してもよい。
次に、基材１１の曲げ変形の検知方法について、より詳細に説明する。図５（Ａ）は、図１に示すＲＦＩＤカード１０をリーダライタ装置５０のスペーサ５１上に載置した状態の側面図である。すなわち、図５（Ａ）は、基材１１を曲げる前の状態の側面図である。図５（Ｂ）は、基材１１を曲げた状態の側面図である。図５（Ｂ）では、基材１１の長手方向に沿って曲げる場合を示している。
図５（Ａ）に示すように、曲げ変形が０の場合、すなわち基材１１に対して曲げを生じさせる外力が加わっていない場合、基材１１は、主面が平坦な状態となる。この場合、変形センサ３５の圧電フィルム３５０は伸縮せず、曲げ変形による変形センサ３５からの出力電圧の変化は生じない。
そして、図５（Ｂ）に示すように基材１１に対して曲げを生じさせる外力が加わった場合、基材１１は、長手方向に沿って湾曲する。この場合、変形センサ３５の圧電フィルム３５０は、変形センサ３５が基材１１に貼り付けられている面と曲げ方向によって、伸びるか若しくは縮む。
これにより、曲げ変形によって変形センサ３５から出力される電圧に変化が生じる。そのため、ＲＦＩＣ素子１６は、図４に示すように、基材１１の曲げ変形を信号検知端子ＶＩＮで検知できる。
以上の構成において、例えば図１及び図５（Ａ）に示すように、ＲＦＩＤカード１０とリーダライタ装置５０との間の距離が異なると、ＲＦＩＣ素子１６の電源端子ＶＯＵＴから出力される電源電圧が変動する。変形センサ３５から出力される電圧は微弱であるため、ＲＦＩＣ素子１６は、検知電圧値を信号検知端子ＶＩＮで検知することが困難になる。
そこで、リーダライタ装置５０はスペーサ５１を備えている。スペーサ５１はＲＦＩＤカード１０がリーダライタ装置５０に近づき過ぎないよう、ＲＦＩＤカード１０を阻止している。即ち、スペーサ５１はＲＦＩＤカード１０とリーダライタ装置５０との間の距離を一定に保っている。
これにより、ＲＦＩＣ素子１６の電源端子ＶＯＵＴから出力される電源電圧が安定し、ＲＦＩＣ素子１６は、検知電圧値を信号検知端子ＶＩＮで検知することが容易になる。
図６（Ａ）は、図１に示すＲＦＩＤカード１０を曲げたときに生じるひずみ分布を示す図である。図６（Ｂ）は、図１に示すＲＦＩＤカード１０の変形例であるＲＦＩＤカードを曲げたときに生じるひずみ分布を示す図である。図６（Ｂ）に示すＲＦＩＤカードがＲＦＩＤカード１０と相違する点は、シールド電極５４５である。その他の構成については同じであるため、説明を省略する。
図６（Ａ）に示すＲＦＩＤカード１０において信号電極３５２及びシールド電極４５はＧＮＤ電極３５１より硬い。信号電極３５２及びシールド電極４５はほぼ同じ硬さを有する。信号電極３５２及びシールド電極４５は例えば、銅箔、アルミ箔から構成される。ＧＮＤ電極３５１は例えば、導電性不織布フィルムから構成される。ＧＮＤ電極３５１は例えば、圧電フィルム３５０の一方主面に銀印刷で形成される。
一方、図６（Ｂ）に示すＲＦＩＤカードにおいて信号電極３５２はＧＮＤ電極３５１及びシールド電極５４５より硬い。ＧＮＤ電極３５１及びシールド電極５４５はほぼ同じ硬さを有する。シールド電極５４５はシールド電極４５より柔らかい。シールド電極５４５は例えば、導電性不織布フィルムで構成される。シールド電極５４５は例えば、圧電フィルム３５０の一方主面に銀印刷で形成される。
以上の構成において、ＲＦＩＤカード１０では、銅やアルミなどの硬い電極材料が基材１１の両面に、粘着剤ではなく、接着剤や熱圧着などで強固に接着されている。そのため、基材１１、信号電極３５２及びシールド電極４５が１枚の板のように振る舞う。よって、基材１１を曲げたときの応力中立点Ｃ（応力がゼロとなる点）が、基材１１の中に入る。
したがって、図６（Ａ）に示すＲＦＩＤカード１０は図６（Ｂ）に示すＲＦＩＤカードに比べて、圧電フィルム３５０の歪み量が大きくなる。即ち、図６（Ａ）に示すＲＦＩＤカード１０は図６（Ｂ）に示すＲＦＩＤカードに比べて、変形センサ３５の感度が高まる。
なお、用途によっては、感度よりも柔らかさが重要な場合があり、その場合は、図６（Ｂ）に示すように両ＧＮＤとも柔らかい材料を使うことが好ましい。
また、アンテナコイル４０（正確にはＲＦＩＤカード１０の裏面に設けられる配線３９を除く全ての部分）及び信号電極３５２は、ＲＦＩＤカード１０の表面に形成されている。そのため、アンテナコイル４０（正確にはＲＦＩＤカード１０の裏面に設けられる配線３９を除く全ての部分）及び信号電極３５２は、同一工程でパターニングすることが可能である。これにより、ＲＦＩＤカード１０の製造コストを削減できる。
なお、信号電極３５２は、アンテナコイルなどの電極を基材１１上にパターニングする際に同時に形成しておいてもよい。この場合、変形センサ３５と基材１１との貼り付けに粘着剤などを使う必要がないため、基材１１の変形をより精度よく検知することが出来る。
また、シールド電極４５は必ずしも必要というわけではないが、あると外部からのノイズを遮蔽することが出来る。また信号電極３５２と同じタイミングでパターニングすることによって、電極サイズや位置を精度よく形成することが出来るので少ない面積で効率よくノイズを遮蔽することが出来る。ＮＦＣアンテナとしても電極サイズを小さく出来るので通信距離を改善することが出来る。
また、ＲＦＩＣ素子１６は基材１１のいずれの主面に実装されていてもよいが、変形センサ３５が配置されている面と同じ面に配置するとよい。同じ面に配置することによって、導体損の大きいビアなどの層間接続導体を使用することなく変形センサ３５とＲＦＩＣ素子１６とを接続することが出来る。その結果、変形センサ３５からの微弱な信号を精度よく検知することが出来る。
次に、ＲＦＩＤカード１０とリーダライタ装置５０とを近づけた場面について説明する。
図７は、図２に示すＲＦＩＣ素子１６が行う動作を示すフローチャートである。リーダライタ装置５０は、所定時間毎（例えば、１０ｍｓ毎）に通信領域内に位置するＲＦＩＤカード１０に対して応答を要求するポーリングコマンドを送信している。
ＲＦＩＣ素子１６がポーリングコマンドを受信したとき、ＲＦＩＣ素子１６は応答をリーダライタ装置５０に送信する（Ｓ１）。これにより、ＲＦＩＣ素子１６とリーダライタ装置５０との通信が開始する。
なお、Ｓ１では、図５（Ａ）に示すように、ユーザがＲＦＩＤカード１０をリーダライタ装置５０のスペーサ５１の上に載置した場面を想定している。
ＲＦＩＣ素子１６は、ＩＤ要求コマンドがリーダライタ装置５０から送信されてきたか否かを判定する（Ｓ２）。ＩＤ要求コマンドとは、ＩＤ情報の送信を要求するコマンドである。
ＲＦＩＣ素子１６は、所定時間（例えば５秒）以内にＩＤ要求コマンドがリーダライタ装置５０から送信されてこなかったとき、本処理を終了する。ＲＦＩＣ素子１６は、リーダライタ装置５０との通信を終了する。
一方、ＲＦＩＣ素子１６は、所定時間（例えば５秒）以内にＩＤ要求コマンドがリーダライタ装置５０から送信されてきたとき、ＩＤ情報を送信する（Ｓ３）。リーダライタ装置５０は、ＩＤ情報を受信すると、ＩＤ情報に基づいてＲＦＩＤカード１０を識別する。
ＲＦＩＣ素子１６は、重要要求コマンドがリーダライタ装置５０から送信されてきたか否かを判定する（Ｓ４）。重要要求コマンドとは、重要情報の送信を要求するコマンドである。
ここで、ＩＤ情報は例えば、ＲＦＩＤカード１０がリーダライタ装置５０に対応することを示す識別情報である。重要情報は例えば、ＲＦＩＤカード１０を所有するユーザの個人情報、カード番号、有効期限などである。ユーザの個人情報は例えば、ユーザの誕生日、住所、又は電話番号などである。なお、ＩＤ情報は、第１信号の一例に相当する。重要情報は、第２信号の一例に相当する。
Ｓ４において所定時間（例えば５秒）以内に重要要求コマンドがリーダライタ装置５０から送信されてこなかったとき、ＲＦＩＣ素子１６は、本処理を終了する。ＲＦＩＣ素子１６は、リーダライタ装置５０との通信を終了する。
Ｓ４において所定時間（例えば５秒）以内に重要要求コマンドがリーダライタ装置５０から送信されてきたとき、ＲＦＩＣ素子１６は、基材１１が曲げ変形されたか否かを判定する（Ｓ５）。この判定は例えば、ＲＦＩＣ素子１６が、信号検知端子ＶＩＮで検知される検知電圧値を監視することにより行われる。
なお、Ｓ５では、図５（Ｂ）に示すように、ユーザが指で基材１１を曲げ変形する場面を想定している。
ＲＦＩＣ素子１６は、所定時間（例えば５秒）以内に基材１１が曲げ変形されたと判定したとき、重要情報をリーダライタ装置５０に送信する（Ｓ６）。これにより、リーダライタ装置５０は、受信した重要情報を用いて、ユーザの個人情報を認識したりカード取引を決済したりすることができる。
次に、ＲＦＩＣ素子１６は、ＲＦＩＣ素子１６に保存されている重要情報の書替えを許可する（Ｓ７）。この後、リーダライタ装置５０から重要情報（ユーザの個人情報など）の書替え要求が送信されてきたとき、ＲＦＩＣ素子１６は、その要求に基づいて重要情報を書き替える。
一方、ＲＦＩＣ素子１６は、Ｓ５において所定時間（例えば５秒）以内に基材１１が曲げ変形されなかったと判定したとき、本処理を終了する。すなわちＲＦＩＣ素子１６は、重要情報をリーダライタ装置５０に送信すること、及び重要情報を書き替えること、を禁止する。
そのため、この構成では、基材１１の曲げ変形操作が行われない限り、重要情報がＲＦＩＤカード１０からリーダライタ装置５０へ送信されない。よって、悪意を持った人物が、リーダライタ装置５０をユーザのＲＦＩＤカード１０に近づけても、ユーザの個人情報を盗んだり、カード取引を無断で決済したりすることができない。
したがって、ＲＦＩＤカード１０及びＲＦシステム１００は、ユーザの意図無く、重要情報がＲＦＩＤカード１０からリーダライタ装置５０に送信されてしまうことを防止できる。ＲＦＩＤカード１０及びＲＦシステム１００は、ユーザの意図によって、送信する信号を変えることができる。
また、ＲＦＩＤカード１０及びＲＦシステム１００は、ユーザの意図無く、重要情報がリーダライタ装置５０によって書替えられることを防止できる。
さらに、前述したように、ユーザがＲＦＩＤカード１０を変形しないとき、ＲＦＩＣ素子１６は第１信号をリーダライタ装置５０に送信し、ユーザがＲＦＩＤカード１０を変形したとき、ＲＦＩＣ素子１６は第２信号をリーダライタ装置５０に送信する。この「変形させる」及び「変形させない」によってリーダライタ装置５０のアンテナコイルとＲＦＩＤカード１０のアンテナコイル４０との距離が変化する。この距離が変化することによって、結合度合いも変化するため、共振周波数がずれる。
そこで、ＲＦＩＤカード１０は、アンテナコイル４０の開口部中心付近に変形センサ３５のＧＮＤ電極３５１やシールド電極４５を備えている。これにより、ＲＦＩＤカード１０は、アンテナ近接によるインダクタンス値増加と、ＧＮＤ電極３５１やシールド電極４５に発生する渦電流によるインダクタンス値減少と、を相殺させることができる。そのため、ＲＦＩＤカード１０は、「変形させる」及び「変形させない」によって生じる共振周波数のずれを軽減することができる。
以下、本発明の第２実施形態に係るＲＦシステムについて、図を用いて参照する。
図８は、本発明の第２実施形態に係るＲＦシステムに備えられるＲＦＩＤカードにおける変形状態と送信内容との関係を示す図である。第２実施形態のＲＦシステムが第１実施形態のＲＦシステム１００と相違する点は、送信内容が基材１１の変形状態によって異なる点である。その他の点に関しては同じであるため説明を省略する。
前述したように、ユーザが基材１１を曲げることにより圧電フィルム３５０を変形させたとき、変形センサ３５は、圧電フィルム３５０が撓んで発生する電荷を、電極３５１及び電極３５２で検知する。この検知に基づく信号は、検知電圧ＶＭとしてＲＦＩＣ素子１６へ入力する。
圧電フィルム３５０の変形状態に応じて検知電圧ＶＭは変化し、図８に示すような電圧分布となる。そのため、ＲＦＩＣ素子１６は、検知電圧値ＶＭのから圧電フィルム３５０の変形状態を検知できる。検知電圧ＶＭは、例えば、次に示すように変化する。
曲げ変形が＋ａの場合、一軸延伸方向９０１と曲げ方向（基材１１の長手方向）との関係から、図８に示すように、検知電圧ＶＭは、電圧値＋Ｖａとなる。また、曲げ変形が＋ｂ（＜＋ａ）の場合、図８に示すように、検知電圧ＶＭは、電圧値＋Ｖｂ（＜＋Ｖａ）となる。ここで、＋Ｖａと＋Ｖｂとは、＋Ｖｔｈ１、＋Ｖｔｈ２を所定閾値としたとき、０＜＋Ｖｔｈ１＜＋Ｖｂ＜＋Ｖｔｈ２＜＋Ｖａの関係となっている。
一方、曲げ変形が−ａの場合、すなわち、曲げ変形が＋ａと逆方向で同じ曲げ量である場合、図８に示すように、検知電圧ＶＭは、電圧値−Ｖａとなる。また、曲げ変形が−ｂ（＞−ａ）の場合、すなわち、曲げ変形が＋ｂと逆方向で同じ曲げ量である場合、検知電圧ＶＭは、電圧値−Ｖｂ（＞−Ｖａ）となる。同様に、これらの値の関係は、０＞−Ｖｔｈ１＞−Ｖｂ＞−Ｖｔｈ２＞−Ｖａの関係となっている。
したがって、ＲＦＩＣ素子１６は、検知電圧値ＶＭを測定することで、曲げ方向および曲げ量を検知することができる。そして、第２実施形態におけるＲＦＩＣ素子１６のフラッシュメモリは、図８に示すように、前述した各変形状態に割り当てられた送信内容と検知電圧値ＶＭとの対応関係を予め保存する。
なお、カード番号または有効期限は、本発明の第１情報の一例に相当する。電話番号または住所は、本発明の第２情報の一例に相当する。また、＋Ｖｔｈ１又は−Ｖｔｈ１が本発明の所定閾値の一例に相当する。
次に、第２実施形態のＲＦＩＤカード１０とリーダライタ装置５０とを近づけた場面について説明する。
図９は、本発明の第２実施形態に係るＲＦシステムに備えられるＲＦＩＤカード１０のＲＦＩＣ素子１６が行う動作を示すフローチャートである。本実施形態のＲＦＩＣ素子１６が行う動作は、図７におけるＳ６をＳ１１〜Ｓ１８に置き替えた動作である。その他の処理（Ｓ１〜Ｓ５、Ｓ７）については同じであるため、説明を省略する。
Ｓ５において曲げ操作が行われたことを判定すると（Ｓ５のＹ）、ＲＦＩＣ素子１６は、変形センサ３５から出力される変位状態の検知結果（図８参照）に基づいて、曲げ方向が「＋」であるか「−」であるかを判定する（Ｓ１１）。
曲げ方向が「＋」であることを判定すると、ＲＦＩＣ素子１６は、変形センサ３５から出力される変位状態の検知結果（図８参照）に基づいて、曲げ量が大きい（+ａ）か小さい（+ｂ）か、を判定する（Ｓ１２）。
曲げ量が小さい（+ｂ）であることを判定すると、ＲＦＩＣ素子１６は、ＲＦＩＤカード１０の有効期限をアンテナコイル４０からリーダライタ装置５０に送信する（Ｓ１３）。反対に、曲げ量が大きい（+ａ）であることを判定すると、ＲＦＩＣ素子１６は、ＲＦＩＤカード１０のカード番号をアンテナコイル４０からリーダライタ装置５０に送信する（Ｓ１４）。
一方、Ｓ１１において曲げ方向が「−」であることを判定すると、ＲＦＩＣ素子１６は、変形センサ３５から出力される変位状態の検知結果（図８参照）に基づいて、曲げ量が大きい（−ａ）か小さい（−ｂ）か、を判定する（Ｓ１５）。
曲げ量が小さい（−ｂ）であることを判定すると、ＲＦＩＣ素子１６は、ユーザの住所をアンテナコイル４０からリーダライタ装置５０に送信する（Ｓ１６）。反対に、曲げ量が大きい（−ａ）であることを判定すると、ＲＦＩＣ素子１６は、ユーザの電話番号をアンテナコイル４０からリーダライタ装置５０に送信する（Ｓ１７）。
そして、ＲＦＩＣ素子１６は、変形センサ３５から出力される変位状態の検知結果に基づいて、ユーザが基材１１に対する曲げ操作を終了したかどうかを判定する（Ｓ１８）。ユーザが基材１１に対する曲げ操作を終了した場合、図５（Ａ）に示したように、基材１１が平坦な状態に戻る。この場合、変形センサ３５から出力される検知電圧値ＶＭは、０［Ｖ］となる。そのため、Ｓ１８においてＲＦＩＣ素子１６は、検知電圧値ＶＭが、０［Ｖ］となっているかどうかを確認することによって、ユーザが基材１１に対する曲げ操作を終了したかどうかを判定する。
ユーザが基材１１に対する曲げ操作を終了していないと判定すると（Ｓ１８のＮ）、ＲＦＩＣ素子１６は、Ｓ１１に戻り、処理を継続する。ここでは、例えば、ユーザが基材１１を＋方向へ小さく曲げた後に＋方向へ大きく曲げたりする場面を想定している。
一方、ユーザが基材１１に対する曲げ操作を終了したと判定すると（Ｓ１８のＹ）、ＲＦＩＣ素子１６は、Ｓ７に進み、処理を継続する。
以上の構成において、第２実施形態のＲＦシステム及びＲＦＩＤカード１０は、第１実施形態と同様に、ユーザの意図無く、重要情報がＲＦＩＤカード１０からリーダライタ装置５０に送信されてしまうことを防止できる。第２実施形態のＲＦシステム及びＲＦＩＤカード１０は、ユーザの意図によって、送信する信号を変えることができる。
また、第２実施形態のＲＦシステム及びＲＦＩＤカード１０は、第１実施形態と同様に、ユーザの意図無く、重要情報がリーダライタ装置５０によって書替えられることを防止できる。
さらに、ユーザは、基材１１の曲げ方向や曲げ量を変化させて送信内容を変えることができる。そのため、ユーザは、多様性に富んだ直感的な曲げ操作をＲＦＩＤカード１０に行うことができる。
なお、第２実施形態におけるＲＦＩＣ素子１６のフラッシュメモリには、図８に示すような送信内容が各変形状態に割り当てられているが、これに限るものではない。実施の際は、異なる送信内容が各変形状態に割り当てられていてもよい。
以下、本発明の第３実施形態に係るＲＦシステムについて、図を用いて参照する。
図１０は、本発明の第３実施形態に係るＲＦシステム３００の外観斜視図である。図１１は、本発明の第３実施形態の変形例に係るＲＦシステム３９０の外観斜視図である。図１２は、図１０に示すＲＦＩＤカード１０を曲げていないときに画面３７０で表示される内容の一例を示す図である。図１３は、図１０に示すＲＦＩＤカード１０を曲げたときに画面３７０で表示される内容の一例を示す図である。
第３実施形態のＲＦシステム３００が第１実施形態のＲＦシステム１００と相違する点は、リーダライタ装置３３０と中継装置３６０とを備える点である。ＲＦＩＤカード１０に関しては第１実施形態と同じであるため説明を省略する。
リーダライタ装置３３０は、例えばスマートフォンであり、ＮＦＣを搭載している。リーダライタ装置３３０は、無線信号を送受するアンテナコイル３４０と、アンテナコイル３４０に接続し、無線信号を処理するＲＦＩＣ素子（不図示）と、画面３７０と、を内蔵する。リーダライタ装置３３０には、ゲーム用のアプリケーションソフトがインストールされている。画面３７０には、例えば図１２に示すようなゲーム画像が表示される。
ここで、アンテナコイル３４０は、リーダライタ装置３３０の裏面側に設けられている。
しかしながら、図１１に示すように、ＲＦＩＤカード１０をリーダライタ装置３３０の裏面側からかざし、ＲＦＩＤカード１０を曲げ変形する操作は困難である。
そこで、ＲＦシステム３００は、図１０に示すように、中継装置３６０を備えている。中継装置３６０は、アンテナコイル３６１と、アンテナコイル３６２と、アンテナコイル３６１及びアンテナコイル３６２を結ぶ配線３６３とを備える。
この構成では、リーダライタ装置３３０のＲＦＩＣ素子がアンテナコイル３４０に電流を流し、アンテナコイル３４０から磁束を発生させると、電磁誘導によってアンテナコイル３６１に電流が発生する。アンテナコイル３６１から配線３６３を介してアンテナコイル３６２に電流が流れると、アンテナコイル３６２から磁束が発生する。アンテナコイル３６２から磁束が発生すると、電磁誘導によってＲＦＩＤカード１０のアンテナコイル４０に電流が発生する。
一方、ＲＦＩＤカード１０のＲＦＩＣ素子１６がアンテナコイル４０に電流を流し、アンテナコイル４０から磁束を発生させると、電磁誘導によってアンテナコイル３６２に電流が発生する。アンテナコイル３６２から配線３６３を介してアンテナコイル３６１に電流が流れると、アンテナコイル３６１から磁束が発生する。アンテナコイル３６１から磁束が発生すると、電磁誘導によってリーダライタ装置３３０のアンテナコイル３４０に電流が発生する。
以上により、リーダライタ装置３３０のＲＦＩＣ素子とＲＦＩＤカード１０のＲＦＩＣ素子１６とは、中継装置３６０を介して、所定の情報を送受することができる。ＲＦシステム３００においてユーザは、図１０に示すように、ＲＦＩＤカード１０を中継装置３６０のアンテナコイル３６２にかざし、ＲＦＩＤカード１０を曲げ変形する操作を行う。したがって、ＲＦシステム３００はＲＦシステム３９０に比べて、ユーザの使い勝手が向上する。
以上の構成において、ユーザがＲＦＩＤカード１０をアンテナコイル３６２にかざし、ＲＦＩＤカード１０を曲げ変形しないとき、ＲＦＩＣ素子１６はアンテナコイル４０を介して第１信号を送信する。第１信号は中継装置３６０を介してリーダライタ装置３３０に受信される。これにより、例えば図１２に示すように、リーダライタ装置３３０はキャラクター３７１を画面３７０に登場させる。
一方、ユーザがＲＦＩＤカード１０をアンテナコイル３６２にかざし、ＲＦＩＤカード１０を曲げ変形したとき、ＲＦＩＣ素子１６はアンテナコイル４０を介して第２信号を送信する。第２信号は中継装置３６０を介してリーダライタ装置３３０に受信される。これにより、例えば図１３に示すように、リーダライタ装置３３０はキャラクター３７１を画面３７０上で動作させる。
以上より、ＲＦシステム３００及びＲＦＩＤカード１０は、ユーザの意図によって、送信する信号を変えることができる。
以下、本発明の第４実施形態に係るＲＦシステムについて、図を用いて参照する。
図１４は、本発明の第４実施形態に係るＲＦシステム４００の側面図である。
第４実施形態のＲＦシステム４００が第１実施形態のＲＦシステム１００と相違する点は、リーダライタ装置４５０が備えるスペーサ４５１の形状である。スペーサ４５１は、ＲＦＩＤカード１０の曲げ変形に沿う形状を有している。その他に関しては第１実施形態と同じであるため説明を省略する。
そのため、ユーザがＲＦＩＤカード１０をスペーサ４５１の上に置いた後、基材１１の中心を本体５２側へ曲げた時、ＲＦＩＤカード１０は、スペーサ４５１の形状に併せて曲げ変形する。
よって、スペーサ４５１は、曲げ変形したＲＦＩＤカード１０とリーダライタ装置４５０との間の距離を一定に保つことができる。
これにより、ＲＦＩＣ素子１６の電源端子ＶＯＵＴから出力される電源電圧がより安定し、ＲＦＩＣ素子１６は、検知電圧値を信号検知端子ＶＩＮで検知することができる。したがって、ＲＦシステム４００はさらに、基材１１の曲げ変形を高い精度で検知することができる。
以下、本発明の第５実施形態に係るＲＦシステムについて、図を用いて参照する。
図１５は、本発明の第５実施形態に係るＲＦシステム５００の側面図である。
第５実施形態のＲＦシステム５００が第１実施形態のＲＦシステム１００と相違する点は、リーダライタ装置５５０が備えるスペーサ５５１の形状である。スペーサ４５１は、ＲＦＩＤカード１０の曲げ変形に沿う形状を有している。その他に関しては第１実施形態と同じであるため説明を省略する。
そのため、ユーザがＲＦＩＤカード１０をスペーサ５５１の上に置いた後、基材１１の両端を本体５２側へ曲げた時、ＲＦＩＤカード１０は、スペーサ５５１の形状に併せて曲げ変形する。
よって、スペーサ５５１は、曲げ変形したＲＦＩＤカード１０とリーダライタ装置５５０との間の距離を一定に保つことができる。
これにより、ＲＦＩＣ素子１６の電源端子ＶＯＵＴから出力される電源電圧がより安定し、ＲＦＩＣ素子１６は、検知電圧値を信号検知端子ＶＩＮで検知することができる。したがって、ＲＦシステム５００はさらに、基材１１の曲げ変形を高い精度で検知することができる。
以下、本発明の第６実施形態に係るＲＦシステムについて、図を用いて参照する。
図１６は、本発明の第６実施形態に係るＲＦシステム６００の側面図である。図１７は、図１６に示すＲＦＩＤカード６１０の正面図である。図１８は、図１７に示すＳ−Ｓ線の断面図である。
第６実施形態のＲＦシステム６００が第１実施形態のＲＦシステム１００と相違する点は、基材１１の曲げ変形を検知する変形センサ３５の代わりに、基材１１の捻れ変形を検知する変形センサ６３５を備えるＲＦＩＤカード６１０である。変形センサ６３５が変形センサ３５と相違する点は、圧電フィルム６５０である。ＲＦシステム６００のその他の点に関しては第１実施形態と同じであるため説明を省略する。
なお、変形センサ６３５は、本発明の保持センサの一例に相当する。
圧電フィルム６５０の一軸延伸方向９０２は、圧電フィルム３５０の一軸延伸方向９０１と異なる。圧電フィルム６５０の一軸延伸方向９０２は、基材１１の対角線に対して４５°の角度を成すことが好ましい。一軸延伸方向９０２は、基材１１の長手方向又は短手方向に対して０°の角度を成しても良い。ただし、角度はこれに限るものではなく、圧電フィルム６５０の特性や使用状態に鑑みて最適な角度に設計すればよい。
なお、正確な４５°に限ることなく、略４５°でもよい。略４５°とは、例えば４５°±１０°程度を含む角度をいう。これらの角度は、変形センサの用途に基づき、捻れの検知精度など全体の設計に応じて、適宜決定されるべき設計事項である。
ＲＦＩＤカード６１０において、基材１１に対して捻れを生じさせる外力が加わった場合、基材１１は、一軸延伸方向９０２を軸にして捻れる。この場合、変形センサ６３５の圧電フィルム６５０は、伸びるか若しくは縮む。これにより、捻れ変形によって変形センサ６３５から出力される電圧に変化が生じる。そのため、ＲＦＩＣ素子１６は、基材１１の捻れ変形を信号検知端子ＶＩＮで検知できる。
以上の構成において、ユーザがＲＦＩＤカード６１０をリーダライタ装置５０にかざし、ＲＦＩＤカード６１０を捻れ変形しないとき、ＲＦＩＣ素子１６はアンテナコイル４０を介して第１信号をリーダライタ装置５０に送信する。
一方、ユーザがＲＦＩＤカード６１０をリーダライタ装置５０にかざし、ＲＦＩＤカード６１０を捻れ変形したとき、ＲＦＩＣ素子１６は第２信号をアンテナコイル４０を介してリーダライタ装置５０に送信する。
以上より、ＲＦシステム６００及びＲＦＩＤカード６１０は、ユーザの意図によって、送信する信号を変えることができる。また、ＲＦシステム６００及びＲＦＩＤカード６１０は、第１実施形態と同様に、ユーザの意図無く、重要情報がリーダライタ装置５０によって書替えられることを防止できる。
また、ＲＦＩＤカード６１０は、ＲＦＩＤカード１０と同様に、「変形させる」及び「変形させない」によって生じる共振周波数のずれを軽減することができる。
以下、本発明の第７実施形態に係るＲＦシステムについて、図を用いて参照する。
図１９は、本発明の第７実施形態に係るＲＦシステム７００の側面図である。図２０は、図１９に示すＲＦＩＤカード７１０の正面図である。図２１は、図２０に示すＳ−Ｓ線の断面図である。図２２は、図２１に示すＲＦＩＤカード７１０の変形例に係るＲＦＩＤカード７２０のＳ−Ｓ線の断面図である。
第７実施形態のＲＦシステム７００が第１実施形態のＲＦシステム１００と相違する点は、基材１１の曲げ変形を検知する変形センサ３５と、基材１１の捻れ変形を検知する変形センサ６３５との両方を備えるＲＦＩＤカード７１０である。ＲＦシステム７００のその他の点に関しては第１実施形態及び第６実施形態と同じであるため説明を省略する。
以上の構成において、ユーザがＲＦＩＤカード７１０をリーダライタ装置５０にかざし、ＲＦＩＤカード７１０に対して捻れ変形及び曲げ変形のいずれの変形も行わないとき、ＲＦＩＣ素子１６はアンテナコイル４０を介して第１信号をリーダライタ装置５０に送信する。
一方、ユーザがＲＦＩＤカード７１０をリーダライタ装置５０にかざし、ＲＦＩＤカード７１０に対して捻れ変形及び曲げ変形の少なくともいずれか一方の変形を行ったとき、ＲＦＩＣ素子１６は第２信号をアンテナコイル４０を介してリーダライタ装置５０に送信する。
ここで、ユーザがＲＦＩＤカード７１０をリーダライタ装置５０にかざし、ＲＦＩＤカード７１０に対して曲げ変形を行ったとき、ＲＦＩＣ素子１６は第２信号をアンテナコイル４０を介してリーダライタ装置５０に送信し、ＲＦＩＤカード７１０に対して捻れ変形を行ったとき、ＲＦＩＣ素子１６は第３信号をアンテナコイル４０を介してリーダライタ装置５０に送信しても良い。
以上より、ＲＦシステム７００及びＲＦＩＤカード７１０は、ユーザの意図によって、送信する信号を変えることができる。またＲＦシステム７００及びＲＦＩＤカード７１０は、第１実施形態と同様に、ユーザの意図無く、重要情報がリーダライタ装置５０によって書替えられることを防止できる。
また、ＲＦＩＤカード７１０は、ＲＦＩＤカード１０と同様に、「変形させる」及び「変形させない」によって生じる共振周波数のずれを軽減することができる。
なお、本実施形態では、図２１に示すように基材１１の両方の主面に２つの信号電極３５２が形成されているが、これに限るものではない。実施の際、図２２に示すように、基材１１の一方主面に１つの信号電極３５２が形成され、２つの変形センサ３５、６３５が１つの信号電極３５２を兼用しても良い。
図２１に示す前者の構成は、図２２に示す後者の構成に比べて、曲げ変形及び捻じれ変形を高い精度で検知することができる。一方、図２２に示す後者の構成は、図２１に示す前者の構成に比べて、薄型化を図ることができる。図２２に示す後者の構成は、曲げ変形及び捻じれ変形を検知することができる。
以下、本発明の第８実施形態に係るＲＦシステムについて、図を用いて参照する。
図２３は、本発明の第８実施形態に係るＲＦシステム８００の側面図である。図２４は、図２３に示すＲＦＩＤカード８１０の正面図である。
第８実施形態のＲＦシステム８００が第１実施形態のＲＦシステム１００と相違する点は、ＲＦＩＣ素子１６が生体振戦プログラム１６Ａをフラッシュメモリに保存している点である。ＲＦシステム８００のその他の点に関しては第１実施形態及び第６実施形態と同じであるため説明を省略する。
なお、本実施形態では、生体がＲＦＩＤカード８１０を保持している保持状態を検知する性質上、変形センサ３５を保持センサ３５と以下称する。
ＲＦシステム８００においてＲＦＩＣ素子１６は、生体振戦プログラム１６Ａに従って次のように動作する。即ちＲＦＩＣ素子１６は、保持センサ３５から出力される電圧値を、時間軸上の信号として記録する。さらに、ＲＦＩＣ素子１６は、電圧値の時間軸上の信号を周波数軸の信号に変換する。ＲＦＩＣ素子１６は、当該周波数軸の信号に基づいて、生体がＲＦＩＤカード８１０を保持している保持状態の有無を判断する。
ここで、ユーザの指がＲＦＩＤカード８１０に接触している場合、保持センサ３５からＲＦＩＣ素子１６に出力される電圧は、一定周波数の電圧変動（微小振動）を示す。
生体には、生理的現象として、筋肉の機械的な微小振動（生体振戦）が存在する。生体振戦は、所定の周波数帯域（例えば５Ｈｚ〜２０Ｈｚ程度の帯域）内における一定周波数の振動である。ユーザの指がＲＦＩＤカード８１０に接触するだけで、生体振戦が圧電フィルム３５０に伝達される。
したがって、ＲＦＩＣ素子１６は、保持センサ３５から出力された電圧が５Ｈｚ〜２０Ｈｚ程度の周波数で微小に振動している場合、生体がＲＦＩＤカード８１０を保持している保持状態を保持センサ３５が検知したと判定する。
また、生体振戦は、生体固有の現象である。仮に、生体以外の物体がＲＦＩＤカード８１０に接触することによって電圧を検出したとしても、所定の周波数帯域内に周波数成分を検出できない場合、ＲＦＩＣ素子１６は、保持センサ３５が保持状態を検知していないものとして判定する。
以上の構成において、ユーザが基材１１を保持していないとき、ＲＦＩＣ素子１６はアンテナコイル４０を介して第１信号をリーダライタ装置５０に送信する。
一方、ユーザが基材１１を保持しているとき、ＲＦＩＣ素子１６は第２信号をアンテナコイル４０を介してリーダライタ装置５０に送信する。
そのため、この構成では、ユーザが基材１１を保持していない限り、重要情報がＲＦＩＤカード８１０からリーダライタ装置５０へ送信されない。よって、悪意を持った人物が、リーダライタ装置５０をユーザのＲＦＩＤカード８１０に近づけても、ユーザの個人情報を盗んだり、カード取引を無断で決済したりすることができない。
したがって、ＲＦＩＤカード８１０及びＲＦシステム８００は、ユーザの意図無く、重要情報がＲＦＩＤカード８１０からリーダライタ装置５０に送信されてしまうことを防止できる。ＲＦシステム８００及びＲＦＩＤカード８１０は、ユーザの意図によって、送信する信号を変えることができる。また、ＲＦシステム８００及びＲＦＩＤカード８１０は、第１実施形態と同様に、ユーザの意図無く、重要情報がリーダライタ装置５０によって書替えられることを防止できる。
また、ＲＦシステム８００及びＲＦＩＤカード８１０においてユーザは基材１１に対して曲げ変形や捻れ変形を行う必要が無い。そのため、ＲＦＩＤカード８１０の基材１１は、必ずしも可撓性を有する必要が無い。よって、ＲＦシステム８００及びＲＦＩＤカード８１０は、曲げ変形又は捻れ変形が繰り返し行われることによって破損することが無いという利点を有する。
なお、保持センサ３５は主にＥＬＦ（ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ ｌｏｗ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯（３Ｈｚ−３０Ｈｚ）の生体信号を検知している。そのため、保持センサ３５が、ＨＦ（ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯（３ＭＨｚ−３０ＭＨｚ）の信号を用いているアンテナコイル４０の近傍に配置された場合でも、保持センサ３５とアンテナコイル４０とは、誤検知や読み取り不良など相互干渉しない。保持センサ３５とアンテナコイル４０とは、フィルターを設けなくても、誤検知や読み取り不良など相互干渉しない。したがって、ＲＦＩＤカード８１０の小型化が可能になる。
なお、図２３に示すＲＦシステム８００においてＲＦＩＣ素子１６は、前述の保持状態だけを保持センサ３５によって検出しているが、これに限るものではない。実施の際、図２３に示すＲＦシステム８００においてＲＦＩＣ素子１６は、前述の保持状態と曲げ変形の両方を保持センサ３５によって検出してもよい。
例えば、保持センサ３５が保持状態を検知したとき、ＲＦＩＣ素子１６はアンテナコイル４０を介して第１信号をリーダライタ装置５０に送信する。一方、保持センサ３５が保持状態及び曲げ変形を検知したとき、ＲＦＩＣ素子１６は第２信号をアンテナコイル４０を介してリーダライタ装置５０に送信する。
この場合、ＲＦＩＤカード８１０及びＲＦシステム８００は、基材１１が意図せず曲がったときに、重要情報がＲＦＩＤカード８１０からリーダライタ装置５０に送信されてしまうことを防止できる。
また、同様に、図１６に示すＲＦシステム６００においてＲＦＩＣ素子１６は、生体振戦プログラム１６Ａをフラッシュメモリに保存し、前述の保持状態と捻れ変形の両方を保持センサ６３５によって検出してもよい。さらに、図１９に示すＲＦシステム７００においてＲＦＩＣ素子１６は、生体振戦プログラム１６Ａをフラッシュメモリに保存し、前述の保持状態と曲げ変形と捻れ変形の３つを２つの保持センサ３５、６３５によって検出してもよい。
なお、前記各実施形態では、ＲＦＩＤカード１０がプラスチックのような硬い材質でモールドされていることを想定しているが、これに限るものではない。実施の際は例えば、ＲＦＩＤカード１０はフィルムの様な柔らかい材料で形成されていてもよい。ＲＦＩＤカード１０はフィルムの様な柔らかさを維持したまま、例えば、ぬいぐるみ等の玩具に内蔵され、ぬいぐるみの変形量を検知し、その情報をリアルタイムに親機に伝送するという形態でもよい。この場合、内蔵されたＲＦＩＤ１０は、親機の入力装置的な働きをすることができる。その他、ＲＦＩＤカード１０はフィルムの様な柔らかさを維持したまま、例えば、可撓性のある携帯電話やスマートウォッチなどのウェアラブル端末に配置されていても良い。
また、前記各実施形態において、変形センサ３５、６３５が圧電フィルム３５０で構成されていたが、これに限るものではない。実施の際は例えば、圧電セラミック等で構成することもできる。
最後に、前記各実施形態の説明は、すべての点で例示であり、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１０…ＲＦＩＤカード
１１…基材
１６…ＲＦＩＣ素子
２０…アナログ回路
３５…変形センサ（保持センサ）
３９…配線
４０…アンテナコイル
４１Ａ，４２Ａ…配線
４５…シールド電極
５０…リーダライタ装置
５１…スペーサ
５２…本体
１００、３００…ＲＦシステム
３３０…リーダライタ装置
３４０…アンテナコイル
３５０…圧電フィルム
３５１…ＧＮＤ電極
３５２…信号電極
３６０…中継装置
３６１、３６２…アンテナコイル
３６３…配線
３７０…画面
３７１…キャラクター
３９０…ＲＦシステム
４００…ＲＦシステム
４５０…リーダライタ装置
４５１…スペーサ
５００…ＲＦシステム
５４５…シールド電極
５５０…リーダライタ装置
５５１…スペーサ
６００…ＲＦシステム
６１０…ＲＦＩＤカード
６３５…変形センサ（保持センサ）
６５０…圧電フィルム
７００…ＲＦシステム
７１０、７２０…ＲＦＩＤカード
８００…ＲＦシステム
８１０…ＲＦＩＤカード
９０１、９０２…一軸延伸方向

Claims (10)

  1. 基材と、
    生体が前記基材を保持している保持状態を検知する保持センサと、
    アンテナと、
    前記アンテナに接続されるＲＦＩＣ素子と、を備え、
    前記ＲＦＩＣ素子は、前記保持センサが前記保持状態を検知していないとき、前記アンテナを介して第１信号を送信し、前記保持センサが前記保持状態を検知している間のみ、前記アンテナを介して第２信号を送信する、ＲＦモジュール。
  2. 基材と、
    生体が前記基材を保持している保持状態を検知する保持センサと、
    アンテナと、
    前記アンテナに接続されるＲＦＩＣ素子と、を備え、
    前記保持センサは、前記基材の曲げ変形を検知し、
    前記ＲＦＩＣ素子は、前記保持センサが前記保持状態を検知し、かつ前記保持センサが前記基材の曲げ変形を検知していないとき、前記アンテナを介して第１信号を送信し、前記第１信号を送信した後で前記保持センサが前記基材の曲げ変形を検知したとき、前記アンテナを介して第２信号を送信する、ＲＦモジュール。
  3. 基材と、
    生体が前記基材を保持している保持状態を検知する保持センサと、
    アンテナと、
    前記アンテナに接続されるＲＦＩＣ素子と、を備え、
    前記保持センサは、前記基材の捻れ変形を検知し、
    前記ＲＦＩＣ素子は、前記保持センサが前記保持状態を検知し、かつ前記保持センサが前記基材の捻れ変形を検知していないとき、前記アンテナを介して第１信号を送信し、前記第１信号を送信した後で前記保持センサが前記基材の捻れ変形を検知したとき、前記アンテナを介して第２信号を送信する、ＲＦモジュール。
  4. 前記保持センサは、前記生体が前記基材に接触している際に起こる前記生体の微小振動を検知し、
    前記ＲＦＩＣ素子は、前記保持センサが前記微小振動を検知していないとき、前記アンテナを介して前記第１信号を送信し、前記第１信号を送信した後で前記保持センサが前記微小振動を検知したとき、前記アンテナを介して前記第２信号を送信する、請求項１に記載のＲＦモジュール。
  5. 前記生体の前記微小振動は、前記生体の振戦である、請求項４に記載のＲＦモジュール。
  6. 前記保持センサは、前記基材の曲げ量を検知し、
    前記ＲＦＩＣ素子は、前記保持センサが所定閾値以上の前記基材の曲げ量を検知したとき、前記アンテナを介して前記第２信号を送信する、請求項２に記載のＲＦモジュール。
  7. 前記保持センサは、前記基材の曲げ方向を検知し、
    前記ＲＦＩＣ素子は、前記基材の曲げ方向に対応付けて第１情報および第２情報を保存し、
    前記第２信号は、前記第１情報または前記第２情報を示す信号であり、
    前記ＲＦＩＣ素子は、前記基材の曲げ方向に応じて前記第１情報または前記第２情報を送信する、請求項２に記載のＲＦモジュール。
  8. 前記保持センサは圧電フィルムを含み、
    前記圧電フィルムは、前記基材の一方主面に貼付されている、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のＲＦモジュール。
  9. 前記基材は可撓性を有する、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のＲＦモジュール。
  10. 請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のＲＦモジュールと、
    前記ＲＦモジュールと無線通信を行い、前記ＲＦＩＣ素子から送信された前記第１信号または前記第２信号を受信する通信装置と、を備えるＲＦシステム。
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