(57)【要約】【課題】ＲＦＩＤタグの取り付け位置の自由度を高めることができるＲＦＩＤユニットを提供する。【解決手段】ＲＦＩＤユニット１５は、所定の波長λの無線信号を送受信するＲＦＩＤタグ２５を備える。ＲＦＩＤタグ２５は、金属材料から形成されるブロック２６の頂上面に受け止められる。ブロック２６は直方体形状に形成される。ブロック２６の高さは波長λの１６分の１以上に設定される。こうしたＲＦＩＤユニットでは、発明者の検証によれば、ＲＦＩＤタグ２５であらゆる方向で無線通信が確立されることができる。加えて、ブロック２６の高さが増大すればよいことから、ブロック２６の頂上面の面積が増大する場合に比べて、ＲＦＩＤタグ２５の取り付け位置の自由度は大幅に高められる。しかも、ブロック２６が１対の支柱２１、２１に挟み込まれると、ＲＦＩＤタグ２５ではさらに大きなゲインが確保される。通信性能は大きく向上する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長λの無線信号を送信または受信するＲＦＩＤタグと、
金属材料から形成され、頂上面に前記ＲＦＩＤタグを設置するブロックとを備え、
前記ブロックの高さは前記波長λの１６分の１以上に設定されることを特徴とするＲＦＩＤユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のＲＦＩＤユニットにおいて、前記ブロックは直方体形状であることを特徴とするＲＦＩＤユニット。
【請求項３】
請求項１または２に記載のＲＦＩＤユニットにおいて、金属材料から形成されて、前記ブロックの側面から前記ブロックを挟み込む１対の支柱をさらに備えることを特徴とするＲＦＩＤユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）タグを備えるＲＦＩＤユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
金属対応タグといったＲＦＩＤタグは広く知られる。このＲＦＩＤタグは例えば金属板の表面に取り付けられる。ＲＦＩＤタグはインレットを備える。インレットは、半導体チップと、半導体チップに接続されるアンテナ線とを備える。アンテナ線で受信される無線信号に応じて半導体チップでは電力が生成される。この電力に基づき半導体チップは例えば所定の無線信号を発信することができる。
【特許文献１】特開２００６−３３８３６１号公報
【特許文献２】特開２００６−３９９９１号公報
【特許文献３】特開２００７−８１０２８号公報
【特許文献４】登録実用新案第３１３４２７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
発明者の検証によれば、金属板の表面で、ＲＦＩＤタグのサイズに対してその表面に平行な水平面に沿って比較的に大きな面積が確保されないと、例えば水平面内の所定の方向で無線信号のゲインは著しく低減される。その結果、水平面に沿って金属板の表面に十分に大きな面積が確保されない場合、ＲＦＩＤタグの使い勝手は悪化する。ＲＦＩＤタグの取り付け位置は限られてしまう。
【０００４】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、ＲＦＩＤタグの取り付け位置の自由度を高めることができるＲＦＩＤユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、ＲＦＩＤユニットは、波長λの無線信号を送信または受信するＲＦＩＤタグと、金属材料から形成され、頂上面に前記ＲＦＩＤタグを設置するブロックとを備え、前記ブロックの高さは前記波長λの１６分の１以上に設定されることを特徴とする。
【０００６】
こうしたＲＦＩＤユニットでは、発明者の検証によれば、ＲＦＩＤタグであらゆる方向で無線通信が確立されることができる。加えて、ブロックの高さが増大すればよいことから、ブロックの頂上面の面積の増大が要求される場合に比べて、ＲＦＩＤタグの取り付け位置の自由度は大幅に高められる。例えばカゴ車の支柱同士の間に配置されることができる。しかも、ブロックが１対の支柱に挟み込まれると、ＲＦＩＤタグではさらに大きなゲインが確保される。通信性能は大きく向上する。
【発明の効果】
【０００７】
以上のように、ＲＦＩＤユニットは、ＲＦＩＤタグの取り付け位置の自由度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。
【０００９】
図１は一具体例に係るＲＦＩＤシステム１１を概略的に示す。このＲＦＩＤシステム１１はアンテナ装置１２を備える。アンテナ装置１２は、床面から立ち上がるスタンド１３を備える。スタンド１３にはアンテナ１４が取り付けられる。アンテナ１４は床面から所定の高さに配置される。アンテナ１４は所定の通信距離内で無線信号を送受信することができる。アンテナ１４にはリーダライタ（図示されず）が接続される。リーダライタは、アンテナ１４で受信される電波すなわち無線信号を読み出す。なお、リーダライタはアンテナ１４に内蔵されてもよい。無線信号の周波数帯域は例えば９５０ＭＨｚのＵＨＦ帯に設定される。
【００１０】
ＲＦＩＤシステム１１はＲＦＩＤユニット１５を備える。ＲＦＩＤユニット１５はカゴ車１６を備える。カゴ車１６は、底板１７の底面に連結される複数の車輪１８に基づき床面を走行することができる。カゴ車１６では底板１７の上面から複数本の支柱２１が直立する。支柱２１同士はフレーム２２で相互に連結される。底板１７や支柱２１、フレーム２２は例えば鉄（Ｆｅ）といった金属材料から形成される。支柱２１は例えば中空の鉄パイプから形成される。支柱２１の直径は例えば１０ｍｍ以上に設定される。特に、支柱２１の直径は２０ｍｍ以上に設定されることが好ましい。ここでは、支柱２１の直径は例えば２５ｍｍに設定される。
【００１１】
所定の支柱２１、２１にはタグアセンブリ２３が取り付けられる。タグアセンブリ２３はアンテナ１４との間で所定の無線信号を送受信することができる。図２を併せて参照し、タグアセンブリ２３の取り付けにあたって１対の取り付け部材２４ａ、２４ｂが用いられる。取り付け部材２４ａ、２４ｂはタグアセンブリ２３および支柱２１、２１を両側から挟み込む。取り付け部材２４ａ、２４ｂは例えば支柱２１にねじ（図示されず）に基づき固定されればよい。同時に、タグアセンブリ２３は取り付け部材２４ａ、２４ｂの少なくともいずれかに固定されればよい。取り付け部材２４ａ、２４ｂは例えば樹脂材料から形成されればよい。
【００１２】
図３に示されるように、タグアセンブリ２３はＲＦＩＤタグ２５を備える。ＲＦＩＤタグ２５は、高さ５ｍｍ、幅５０ｍｍおよび奥行き２５ｍｍに設定される。ＲＦＩＤタグ２５の詳細は後述される。ＲＦＩＤタグ２５は例えば直方体形状のブロック２６の頂上面に受け止められる。ブロック２６は例えばＦｅといった金属材料から形成される。ここでは、ブロック２６は、相互に対向する例えば６枚の金属板から形成される。金属板には例えば鉄板が用いられる。こうしてブロック２６は例えば中空の箱から形成される。ブロック２６の高さは無線信号の波長λの１６分の１以上に設定される。特に、ブロック２６の高さは無線信号の波長λの８分の１以上に設定されることが好ましい。ここでは、ブロック２６の高さは例えば８０ｍｍに設定される。同様に、ブロック２６は幅５５ｍｍおよび奥行き３０ｍｍに設定される。
【００１３】
図４に示されるように、ＲＦＩＤタグ２５は板状の支持体３１を備える。支持体３１は例えば樹脂材料から形成される。樹脂材料には例えばＡＢＳ樹脂やポリカーボネート樹脂といった誘電材料が含まれる。支持体３１は例えば接着剤でブロック２６の頂上面に接着される。支持体３１上にはインレット３２が配置される。インレット３２は薄板状の基材３３を備える。基材３３は例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）といった樹脂材料から形成される。基材３３の表面には電子部品すなわち半導体チップ３４が実装される。実装にあたって例えば接着剤が用いられる。半導体チップ３４には例えば無線用の送受信回路や論理回路、メモリが組み込まれる。メモリには所定の情報が記憶される。半導体チップ３４は例えばシリコンから形成される。
【００１４】
基材３３の表面にはパッチアンテナを構成する１対のアンテナ線３５ａ、３５ｂが実装される。アンテナ線３５ａ、３５ｂは例えば銅（Ｃｕ）箔から形成される。アンテナ線３５ａ、３５ｂはそれぞれ一端で半導体チップ３４に電気的に接続される。アンテナ線３５ａ、３５ｂは半導体チップ３４から相互に反対向きに延伸する。アンテナ３５ａ、３５ｂで受信される無線信号に応じて半導体チップ３４では電力が生成される。この電力に基づき半導体チップ３４は所定の動作を実行する。例えばメモリ内の情報はアンテナ３５ａ、３５ｂから発信される。基材３３の表面でインレット３２は板状の封止材３６で密閉される。封止材３６は例えば樹脂材料から形成される。
【００１５】
こうしたＲＦＩＤシステム１１では、アンテナ装置１２はゲートを構成する。カゴ車１５がゲートを通過する際、アンテナ１４からＲＦＩＤタグ２５に無線信号が発信される。ＲＦＩＤタグ２５では無線信号の受信に基づき電力が生成される。その結果、半導体チップ３４はメモリ内の情報を無線信号として発信する。発信された無線信号はアンテナ１４で受信される。リーダライタは無線信号に基づき情報を取得する。情報には、例えばカゴ車１５を識別する情報やカゴ車１５内に収容される荷物を識別する情報が含まれる。こうしてＲＦＩＤシステム１１は例えば在庫管理処理といった流通システムに利用されることができる。
【００１６】
発明者は本発明の効果を検証した。検証にあたってシミュレーションが実施された。シミュレーションでは具体例１および２、並びに、比較例１〜３が準備された。無線信号の周波数帯域は９５０ＭＨｚのＵＨＦ帯に設定された。図５に示されるように、比較例１には前述のＲＦＩＤタグ２５単体が用いられた。ＲＦＩＤタグ２５では高さ５ｍｍ、幅５０ｍｍおよび奥行き２５ｍｍが設定された。図６に示されるように、比較例２にはＲＦＩＤタグ２５が金属板４１上に配置された。金属板４１では高さ３ｍｍ、幅５５ｍｍおよび奥行き３０ｍｍが設定された。図７に示されるように、比較例３にはＲＦＩＤタグ２５が金属板４２上に配置された。金属板４２では高さ３ｍｍ、幅８２ｍｍおよび奥行き６０ｍｍが設定された。
【００１７】
その一方で、図８に示されるように、具体例１には前述のタグアセンブリ２３単体が用いられた。ブロック２６では高さ８０ｍｍ、幅５５ｍｍおよび奥行き３０ｍｍが設定された。図９に示されるように、具体例２にはタグアセンブリ２３および１対の支柱２１が用いられた。支柱２１はタグアセンブリ２３すなわちブロック２６の両側面に隣接して配置された。支柱２１の高さは８０ｍｍに設定された。支柱２１の直径は２５ｍｍに設定された。なお、図５〜９から明らかなように、三次元座標軸が設定された。ｘ軸およびｙ軸はＲＦＩＤタグ２５の表面に平行な水平面内に設定された。ｚ軸はＲＦＩＤタグ２５の表面に直交する垂直面内に設定された。
【００１８】
このとき、ＲＦＩＤタグ２５から発信される無線信号のゲイン［ｄＢｉ］が算出された。ゲインはｚｘ平面およびｙｚ平面で算出された。その結果、比較例１では、図１０に示されるように、ｙｚ平面のｙ軸方向に小さいゲインが算出された。ｙ軸方向で無線信号の通信が確立されにくいことが確認された。しかも、最大ゲインは−７．５［ｄＢｉ］程度に留まった。比較例２では、図１１に示されるように、ＲＦＩＤタグ２５が金属板４１上に配置されるものの、比較例１とほぼ同様のゲインが算出された。比較例１および２では、ｚｘ平面のゲインおよびｙｚ平面のゲインで、ｘｙ平面すなわち９０度および２７０度を通過する対称軸に対して対称性が確立された。
【００１９】
その一方で、比較例３では、図１２に示されるように、金属板４２の働きでｙｚ平面のｙ軸方向で比較的に大きなゲインが算出された。−４［ｄＢｉ］程度の最大ゲインが得られた。比較例３では、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸のすべての方向で通信が確立されることができるものの、ｘｙ平面に沿って大きな面積を有する金属板４２が必要とされてしまう。ＲＦＩＤタグ２５および金属板４２の取り付け位置の自由度は大きく制限されてしまう。このとき、ｚｘ平面のゲインおよびｙｚ平面のゲインで前述の対称軸に対して対称性が崩れた。すなわち、こうした対称性が崩れると、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸の３軸方向すべてに沿って無線通信が確立されることが分かる。
【００２０】
その一方で、図１３に示されるように、具体例１ではｙｚ平面のｙ軸方向で所定のゲインが算出された。ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸のすべての方向で通信が確立された。しかも、−４［ｄＢｉ］程度の最大ゲインが得られた。ｘｙ平面内でブロック２６の頂上面の面積は比較例２の金属板４１の表面の面積に等しく設定されるものの、ｚ軸方向に金属板４１の高さが増大すれば、通信の性能は大幅に向上することが確認された。図１４に示されるように、具体例２ではｙｚ平面のｙ軸方向でさらに大きなゲインが算出された。具体例１に比べてｙ軸方向にゲインは増大した。同時に、−２［ｄＢｉ］程度の最大ゲインが得られた。支柱２１の働きで具体例１に比べて通信の性能はさらに向上することが確認された。しかも、金属板４２に比べて大きなゲインが得られることが確認された。図１３および図１４から明らかなように、具体例１および２では、ｚｘ平面のゲインおよびｙｚ平面のゲインで対称軸に対して対称性が崩れた。
【００２１】
発明者は、タグアセンブリ２３でブロック２６の高さを変化させた場合の最小ゲイン［ｄＢｉ］を検証した。無線信号の周波数は９５０ＭＨｚのＵＨＦ帯に設定された。図１５に示されるように、ブロック２６では幅５５ｍｍおよび奥行き３０ｍｍが設定された。このとき、ブロック２６の高さＨごとにｘｙ平面内で最小ゲインが算出された。その結果、図１６に示されるように、高さＨが２０ｍｍ以上に設定されると、ブロック２６が配置されない場合（高さＨ＝０）に比べて最小ゲインは大幅に増大した。したがって、高さＨが２０ｍｍ以上に設定されると、ゲインは増大することが確認された。特に、高さＨが４０ｍｍ以上に設定されると、ほぼ一定値の最小ゲインが算出された。
【００２２】
こうした検証の結果、例えば周波数が９５０ＭＨｚに設定される場合、ブロック２６の高さＨは無線信号の波長λの１６分の１（＝１９．７ｍｍ程度）以上に設定されることが好ましいことが判明した。特に、高さＨが波長λの８分の１（＝３９．５ｍｍ程度）以上に設定されると、最小ゲインは最も向上する。こうして高さＨが波長λの１６分の１以上に設定されると、例えば前述の図１３に示されるように、対称軸に対するゲインの対称性が崩れるものと考えられる。その結果、ｙ軸方向で所定のゲインが確保されることができる。なお、高さＨは、ＲＦＩＤシステム１１の無線信号の周波数に応じて調整されればよい。
【００２３】
同様に、発明者は、支柱２１の高さを変化させた場合の最小ゲイン［ｄＢｉ］を検証した。支柱２１、２１はブロック２６の両側面にそれぞれ隣接して配置された。図１７に示されるように、ブロック２６では高さ８０ｍｍ、幅５５ｍｍおよび奥行き３０ｍｍが設定された。支柱２１の高さは８０ｍｍに設定された。このとき、支柱２１の直径Ｘごとにｘｙ平面内で最小ゲインが算出された。その結果、図１８に示されるように、支柱２１が配置されない場合（直径Ｘ＝０）に比べて、直径Ｘ＝１０ｍｍで最小ゲインは３［ｄＢｉ］程度増大した。特に、直径Ｘが２０ｍｍ以上に設定されると、最小ゲインは著しく増大した。したがって、支柱２１の直径Ｘは１０ｍｍ以上に設定されればよいことが確認された。特に、直径Ｘは２０ｍｍ以上に設定されることが好ましいことが確認された。すなわち、支柱２１の直径Ｘは、波長λの３２分の１以上、好ましくは、波長λの１６分の１以上に設定される。
【００２４】
以上のようなＲＦＩＤユニット１５では、ブロック２６の高さＨは無線信号の波長λの１６分の１以上に設定される。その結果、ＲＦＩＤタグ２５では、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸の３軸すべてに沿って無線通信が確立されることができる。加えて、ブロック２６の高さＨが増大すればよいことから、ブロック２６の頂上面の面積が増大する場合に比べて、タグアセンブリ２３の取り付け位置の自由度は大幅に向上する。例えばカゴ車１６の支柱２１同士の間に配置されることができる。しかも、タグアセンブリ２３の側面に１対の支柱２１が配置されると、さらに大きなゲインが確保される。通信性能は大きく向上する。
【００２５】
図１９に示されるように、タグアセンブリ２３にはカバー５１が取り付けられてもよい。カバー５１は例えば樹脂材料から形成される。図２０を併せて参照し、カバー５１には、相互に対向する側板の下端から相互に内向きに突き出る爪５１ａ、５１ｂが区画される。爪５１ａ、５１ｂは、例えばブロック２６の側面に形成される溝５２、５２にそれぞれ係り合う。カバー５１およびブロック２６の頂上面の間にはＲＦＩＤタグ２５の収容空間が規定される。ＲＦＩＤタグ２５の表面およびカバー５１の天板の間には緩衝部材５３が挟み込まれる。緩衝部材５３は例えばＲＦＩＤタグ２５の外縁に沿って途切れなく延びる。緩衝部材５３は例えばゴムやスポンジといった樹脂材料から形成される。その他、前述と均等な構成や構造には同一の参照符号が付される。こうしてカバー５１によれば、ＲＦＩＤタグ２５は雨水といった水分に曝されなくて済む。その結果、水分による通信距離の低下は阻止される。
【００２６】
こういったカバー５１の取り付け時、カバー５１はタグアセンブリ２３の上方からタグアセンブリ２３に被せられる。このとき、爪５１ａ、５１ｂは弾性変形に基づきブロック２６の側面に押し付けられる。カバー５１がタグアセンブリ２３に十分に被せられると、爪５１ａ、５１ｂは溝５２、５２に受け入れられる。このとき、カバー５１の天板はＲＦＩＤタグ２５に向かって押し付けられる。カバー５１およびＲＦＩＤタグ２５の間には緩衝部材５３が挟み込まれることから、緩衝部材５３はカバー５１の天板からの押し付け力を吸収する。こうしてカバー５１はブロック２６すなわちタグアセンブリ２３に取り付けられる。なお、図２１に示されるように、緩衝部材５３はＲＦＩＤタグ２５およびブロック２６の間に挟み込まれてもよい。このとき、緩衝部材５３は例えば平たい直方体形状に形成されればよい。
【００２７】
図２２に示されるように、カバー５１の天板には１対の傾斜面５４ａ、５４ｂが形成されてもよい。傾斜面５４ａ、５４ｂは、ブロック２６の頂上面に平行な水平面に沿って規定される稜線５５で接続される。傾斜面５４ａ、５４ｂは稜線５５に向かうにつれてブロック２６の頂上面から遠ざかる。こうしてカバー５１の天板では稜線５５がブロック２６の頂上面から最も遠ざかる。その他、前述と均等な構成や構造には同一の参照符号が付される。こうしたカバー５１によれば、カバー５１の天板に向かって雨が降り注いでも、雨水は傾斜面５４ａ、５４ｂを伝ってカバー５１の輪郭から外側に流れ出る。その結果、カバー５１の天板上に雨水の残存は回避される。水分による通信距離の低下は一層阻止される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】ＲＦＩＤシステムの外観を概略的に示す斜視図である。
【図２】タグアセンブリの外観を概略的に示す斜視図である。
【図３】タグアセンブリの構造を概略的に示す斜視図である。
【図４】図３の４−４線に沿った部分断面図である。
【図５】ＲＦＩＤタグの寸法を示す斜視図である。
【図６】金属板の寸法を示す斜視図である。
【図７】金属板の寸法を示す斜視図である。
【図８】タグアセンブリの寸法を示す斜視図である。
【図９】ＲＦＩＤユニットの寸法を示す斜視図である。
【図１０】比較例１に係るゲインを示すグラフである。
【図１１】比較例２に係るゲインを示すグラフである。
【図１２】比較例３に係るゲインを示すグラフである。
【図１３】具体例１に係るゲインを示すグラフである。
【図１４】具体例２に係るゲインを示すグラフである。
【図１５】タグアセンブリの寸法を示す斜視図である。
【図１６】ブロックの寸法に対する最小ゲインの関係を示すグラフである。
【図１７】ＲＦＩＤユニットの寸法を示す斜視図である。
【図１８】支柱の直径に対する最小ゲインの関係を示すグラフである。
【図１９】一具体例に係るカバーを示す斜視図である。
【図２０】図１９の２０−２０線に沿った部分断面図である。
【図２１】図２０に対応し、他の具体例に係るカバーを示す部分断面図である。
【図２２】図２０に対応し、さらに他の具体例に係るカバーを示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１５  ＲＦＩＤユニット、２１  支柱、２５  ＲＦＩＤタグ、２６  ブロック。
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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