(57)【要約】【課題】パッシブ無線タグを用いる場合でも、地下施設の無線タグと地上のリーダとの間で確実に通信を行う。【解決手段】地下施設に設置される無線タグと地上のリーダとの間で、無線で情報の送受信を行う無線タグシステムにおいて、２つの焦点に無線タグおよびリーダが配置される曲面を想定し、対向する無線タグおよびリーダの背面に、当該曲面の一部からなる形状で電波を反射する反射器を配置する構成である。反射器は、無線タグおよびリーダの各位置を２つの焦点として形成される楕円曲面の一部からなる２つの楕円曲面である。【選択図】  図１
2014064262.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地下施設に設置される無線タグと地上のリーダとの間で、無線で情報の送受信を行う無線タグシステムにおいて、
２つの焦点に前記無線タグおよび前記リーダが配置される曲面を想定し、対向する前記無線タグおよび前記リーダの背面に、当該曲面の一部からなる形状で電波を反射する反射器を配置する構成である
ことを特徴とする無線タグシステム。
【請求項２】
請求項１に記載の無線タグシステムにおいて、
前記反射器は、前記無線タグおよび前記リーダの各位置を焦点として形成される２つの放物面である
ことを特徴とする無線タグシステム。
【請求項３】
請求項２に記載の無線タグシステムにおいて、
前記２つの放物面は、焦点と準線との距離が互いに等しい形状である
ことを特徴とする無線タグシステム。
【請求項４】
請求項２に記載の無線タグシステムにおいて、
前記２つの放物面は、焦点と準線との距離が互いに異なる形状である
ことを特徴とする無線タグシステム。
【請求項５】
請求項１に記載の無線タグシステムにおいて、
前記反射器は、前記無線タグおよび前記リーダの各位置を２つの焦点として形成される楕円曲面の一部からなる２つの楕円曲面である
ことを特徴とする無線タグシステム。
【請求項６】
請求項１に記載の無線タグシステムにおいて、
前記反射器は、前記無線タグおよび前記リーダの各位置を２つの焦点として共有する大きさの異なる二重楕円曲面の各一部からなる２つの楕円曲面である
ことを特徴とする無線タグシステム。
【請求項７】
請求項６に記載の無線タグシステムにおいて、
前記反射器は、複数の前記二重楕円曲面を備え、前記無線タグが配置される一方の焦点を共通位置にして他方の焦点を異なる方向に向け、他方の各焦点にそれぞれリーダを配置し、前記二重楕円曲面の各一部からなる複数の楕円曲面をそれぞれ結合する構成である
ことを特徴とする無線タグシステム。
【請求項８】
請求項１に記載の無線タグシステムにおいて、
前記反射器は、前記無線タグおよび前記リーダの各位置を２つの焦点として共有する大きさの異なる第１の楕円曲面および第２の楕円曲面と、相対的に小さい第１の楕円曲面に接して一方の焦点を共有する第１の放物面と、相対的に大きい第２の楕円曲面に接して他方の焦点を共有する第２の放物面とを想定し、第１の楕円曲面および第１の放物面に接して曲率半径が第１の楕円曲面と第１の放物面の中間になる卵型曲面の一部からなる第１の卵型曲面と、第２の楕円曲面および第２の放物面に接して曲率半径が第２の楕円曲面より小さい卵型曲面の一部からなる第２の卵型曲面である
ことを特徴とする無線タグシステム。
【請求項９】
請求項８に記載の無線タグシステムにおいて、
前記リーダは、前記第２の卵型曲面側の焦点から、前記２つの焦点を結ぶ線上で前記第２の卵型曲面までの間の所定の位置に少なくとも１つ配置される構成である
ことを特徴とする無線タグシステム。
【請求項１０】
地下施設に設置される無線タグと地上のリーダとの間で、無線で情報の送受信を行う無線タグシステムの無線通信方法において、
２つの焦点に前記無線タグおよび前記リーダが配置される曲面を想定し、対向する前記無線タグおよび前記リーダの背面に、当該曲面の一部からなる形状で電波を反射する反射器を配置し、前記無線タグから放射した電波を当該反射器で反射させて前記リーダの位置に収束させる
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の無線通信方法において、
前記反射器は、前記無線タグおよび前記リーダの各位置を焦点として形成される２つの放物面であり、
前記無線タグから放射した電波を前記反射器で２回反射させて前記リーダの位置に収束させる
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の無線通信方法において、
前記反射器は、前記無線タグおよび前記リーダの各位置を２つの焦点として形成される楕円曲面の一部からなる２つの楕円曲面であり、
前記無線タグから放射した電波を前記反射器でそれぞれ１回反射させて前記リーダの位置に収束させる
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項１３】
請求項１０に記載の無線通信方法において、
前記反射器は、前記無線タグおよび前記リーダの各位置を２つの焦点として共有する大きさの異なる二重楕円曲面の各一部からなる２つの楕円曲面であり、
前記無線タグから放射した電波を前記反射器でそれぞれ１回反射させて前記リーダの位置に収束させる
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の無線通信方法において、
前記反射器は、複数の前記二重楕円曲面を備え、前記無線タグが配置される一方の焦点を共通位置にして他方の焦点を異なる方向に向け、他方の各焦点にそれぞれリーダを配置し、前記二重楕円曲面の各一部からなる複数の楕円曲面をそれぞれ結合する構成であり、  前記無線タグから放射した電波を前記結合された反射器でそれぞれ１回反射させて前記リーダの位置に収束させる
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項１５】
請求項１０に記載の無線通信方法において、
前記反射器は、前記無線タグおよび前記リーダの各位置を２つの焦点として共有する大きさの異なる第１の楕円曲面および第２の楕円曲面と、相対的に小さい第１の楕円曲面に接して一方の焦点を共有する第１の放物面と、相対的に大きい第２の楕円曲面に接して他方の焦点を共有する第２の放物面とを想定し、第１の楕円曲面および第１の放物面に接して曲率半径が第１の楕円曲面と第１の放物面の中間になる卵型曲面の一部からなる第１の卵型曲面と、第２の楕円曲面および第２の放物面に接して曲率半径が第２の楕円曲面より小さい卵型曲面の一部からなる第２の卵型曲面であり、
前記無線タグから放射した電波を前記反射器でそれぞれ１回反射させて前記リーダの近傍位置に収束させる
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の無線通信方法において、
前記リーダは、前記第２の卵型曲面側の焦点から、前記２つの焦点を結ぶ線上で前記第２の卵型曲面までの間の所定の位置に少なくとも１つ配置され、
前記無線タグから放射した電波を前記反射器でそれぞれ１回反射させて前記リーダの位置の近傍に収束させる
ことを特徴とする無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マンホール等の地下施設に設置された無線タグから送信される情報（ＩＤや収集データ等）を地上のリーダで受信し、地下施設の情報を地上から容易かつ効率的に収集することができる無線タグシステムおよび無線通信方法に関する。
【０００２】
特に、自ら電源を持たず、リーダのアンテナから送信される電波を受信し、電磁誘導現象により得られる電力で動作して電波を送信するパッシブ無線タグにも適用可能な無線タグシステムおよび無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
図１２は、従来の無線タグシステムの構成例を示す（特許文献１）。
図１２において、マンホール５００の内部に設置される無線タグ１００と、地上の作業員が所持するリーダ２００との間で送受信を行う構成である。無線タグ１００から送信される電波のうち、地上へ直接向う直接波のみではリーダ２００での受信レベルが低く、送信データを確実に受信できない場合がある。そこで、マンホール５００の床面５１０に電波を反射させる電波反射部材５１５を配置し、無線タグ１００からの電波を床面５１０で反射させ、当該反射波と直接波を加算して地上のリーダ２００で受信可能とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２４３１７１号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】日経ＢＰ社「無線ＩＣタグ導入化ガイド」、「第３部ＵＨＦ帯の実力」、pp.142-143
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１２の従来の無線タグシステムでは、無線タグ１００として電池を内蔵し、無線信号を周期的かつ自律的に間欠送信するアクティブ無線タグを想定しており、その信号を受信できる位置に移動したリーダ２００がその信号を受信する。
【０００７】
一方、アクティブ無線タグに代えて電源を持たないパッシブ無線タグを用いる場合には、まずリーダから送信された電波をパッシブ無線タグが受信し、さらにパッシブ無線タグが送信する微弱な電波をリーダが受信できる必要がある。しかし、図１２に示す電波反射部材５１５を用いても、地上のリーダ２００とマンホール５００内の無線タグ１００との間で確実な通信を行うことが困難であった。
【０００８】
本発明は、パッシブ無線タグを用いる場合でも、地下施設の無線タグと地上のリーダとの間で確実に通信を行うことができる無線タグシステムおよび無線通信方法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】
【０００９】
第１の発明は、地下施設に設置される無線タグと地上のリーダとの間で、無線で情報の送受信を行う無線タグシステムにおいて、２つの焦点に無線タグおよびリーダが配置される曲面を想定し、対向する無線タグおよびリーダの背面に、当該曲面の一部からなる形状で電波を反射する反射器を配置する構成である。
【００１０】
第１の発明の無線タグシステムにおいて、反射器は、無線タグおよびリーダの各位置を焦点として形成される２つの放物面である。また、２つの放物面は、焦点と準線との距離が互いに等しい形状である。また、２つの放物面は、焦点と準線との距離が互いに異なる形状である。
【００１１】
第１の発明の無線タグシステムにおいて、反射器は、無線タグおよびリーダの各位置を２つの焦点として形成される楕円曲面の一部からなる２つの楕円曲面である。
【００１２】
第１の発明の無線タグシステムにおいて、反射器は、無線タグおよびリーダの各位置を２つの焦点として共有する大きさの異なる二重楕円曲面の各一部からなる２つの楕円曲面である。また、反射器は、複数の二重楕円曲面を備え、無線タグが配置される一方の焦点を共通位置にして他方の焦点を異なる方向に向け、他方の各焦点にそれぞれリーダを配置し、二重楕円曲面の各一部からなる複数の楕円曲面をそれぞれ結合する構成である。
【００１３】
第１の発明の無線タグシステムにおいて、反射器は、無線タグおよびリーダの各位置を２つの焦点として共有する大きさの異なる第１の楕円曲面および第２の楕円曲面と、相対的に小さい第１の楕円曲面に接して一方の焦点を共有する第１の放物面と、相対的に大きい第２の楕円曲面に接して他方の焦点を共有する第２の放物面とを想定し、第１の楕円曲面および第１の放物面に接して曲率半径が第１の楕円曲面と第１の放物面の中間になる卵型曲面の一部からなる第１の卵型曲面と、第２の楕円曲面および第２の放物面に接して曲率半径が第２の楕円曲面より小さい卵型曲面の一部からなる第２の卵型曲面である。また、リーダは、第２の卵型曲面側の焦点から、２つの焦点を結ぶ線上で第２の卵型曲面までの間の所定の位置に少なくとも１つ配置される構成である。
【００１４】
第２の発明は、地下施設に設置される無線タグと地上のリーダとの間で、無線で情報の送受信を行う無線タグシステムの無線通信方法において、２つの焦点に無線タグおよびリーダが配置される曲面を想定し、対向する無線タグおよびリーダの背面に、当該曲面の一部からなる形状で電波を反射する反射器を配置し、無線タグから放射した電波を当該反射器で反射させてリーダの位置に収束させる。
【００１５】
第２の発明の無線通信方法において、反射器は、無線タグおよびリーダの各位置を焦点として形成される２つの放物面であり、無線タグから放射した電波を反射器で２回反射させてリーダの位置に収束させる。
【００１６】
第２の発明の無線通信方法において、反射器は、無線タグおよびリーダの各位置を２つの焦点として形成される楕円曲面の一部からなる２つの楕円曲面であり、無線タグから放射した電波を反射器でそれぞれ１回反射させてリーダの位置に収束させる。
【００１７】
第２の発明の無線通信方法において、反射器は、無線タグおよびリーダの各位置を２つの焦点として共有する大きさの異なる二重楕円曲面の各一部からなる２つの楕円曲面であり、無線タグから放射した電波を反射器でそれぞれ１回反射させてリーダの位置に収束させる。また、反射器は、複数の二重楕円曲面を備え、無線タグが配置される一方の焦点を共通位置にして他方の焦点を異なる方向に向け、他方の各焦点にそれぞれリーダを配置し、二重楕円曲面の各一部からなる複数の楕円曲面をそれぞれ結合する構成であり、無線タグから放射した電波を結合された反射器でそれぞれ１回反射させてリーダの位置に収束させる。
【００１８】
第２の発明の無線通信方法において、反射器は、無線タグおよびリーダの各位置を２つの焦点として共有する大きさの異なる第１の楕円曲面および第２の楕円曲面と、相対的に小さい第１の楕円曲面に接して一方の焦点を共有する第１の放物面と、相対的に大きい第２の楕円曲面に接して他方の焦点を共有する第２の放物面とを想定し、第１の楕円曲面および第１の放物面に接して曲率半径が第１の楕円曲面と第１の放物面の中間になる卵型曲面の一部からなる第１の卵型曲面と、第２の楕円曲面および第２の放物面に接して曲率半径が第２の楕円曲面より小さい卵型曲面の一部からなる第２の卵型曲面であり、無線タグから放射した電波を反射器でそれぞれ１回反射させてリーダの近傍位置に収束させる。また、リーダは、第２の卵型曲面側の焦点から、２つの焦点を結ぶ線上で第２の卵型曲面までの間の所定の位置に少なくとも１つ配置され、無線タグから放射した電波を反射器でそれぞれ１回反射させてリーダの位置の近傍に収束させる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、２つの焦点に無線タグおよびリーダが配置される曲面を想定し、対向する無線タグおよびリーダの背面に、当該曲面の一部からなる形状で電波を反射する反射器を配置し、無線タグとリーダの一方から送信される電波を他方に収束させて受信させることにより、その間の通信を確実に行うことができる。
また、大きさ（曲率半径）の異なる２つの反射器を用いることにより、無線タグとリーダのサイズの大小に合わせた反射器を対応させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の無線タグシステムの構成例を示す図である。
【図２】放物線および楕円の性質を示す図である。
【図３】放物線反射器の実施例１を示す図である。
【図４】放物線反射器の実施例２を示す図である。
【図５】放物線反射器の実施例３を示す図である。
【図６】楕円反射器の実施例１を示す図である。
【図７】楕円反射器の実施例２を示す図である。
【図８】楕円反射器の実施例３を示す図である。
【図９】卵型の定義を示す図である。
【図１０】卵型反射器の実施例を示す図である。
【図１１】シングルダイポール型のＵＨＦ帯ＩＣタグの通信エリアを示す図である。
【図１２】従来の無線タグシステムの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、本発明の無線タグシステムの構成例を示す。図１(1) は一部透視を含む斜視図であり、図１(2) 〜(4) は地面に対して垂直方向の断面図である。
【００２２】
図１において、１１は地面、１２は地下にあるマンホールの本体、１３はマンホールの天井、１４はマンホールの首部（出入り口）、１５はマンホールの蓋、２１はマンホール内部に設置される無線タグ、２２は地上に配備されるリーダをそれぞれ模式的に示している。
【００２３】
曲面２３は、無線タグ２１およびリーダ２２の位置を焦点とする放物曲面（パラボラ面）または楕円曲面であり、マンホールの蓋１５と重ならないように設定する。ここでは、曲面２３として無線タグ２１およびリーダ２２の位置を２つの焦点とする楕円曲面を例示しているが、対向する２つの放物面であってもよい。また、無線タグ２１とリーダ２２との間隔（曲面の２焦点の間隔）は、マンホールの天井１３と地面１１との間隔以上、あるいはマンホールの首部１４の壁面と地面１１との間隔以上となる。
【００２４】
本発明の特徴は、無線タグ２１およびリーダ２２の背面に、曲面２３の一部からなる形状で電波を反射する反射器２４，２５を配置し、無線タグ２１とリーダ２２との間で送受信される電波を収束させて、確実な通信を可能にしたところにある。
【００２５】
図１(1),(2) は、楕円曲面の長軸が地面１１およびマンホールの天井１３に対して垂直になる例を示す。図１(3) は、楕円曲面の長軸が地面１１およびマンホールの天井１３に対して斜めになる例を示す。図１(1),(4) は、楕円曲面の長軸が地面１１およびマンホールの首部１４の壁面に対して斜めになる例を示す。いずれの場合も、楕円曲面の一方の焦点に配置される無線タグ２１は、マンホールの天井１３より下側またはマンホールの首部１４の内側になり、楕円曲面の他方の焦点に配置されるリーダ２２は地面１１より上側になる。ここでは、無線タグ２１の背面の反射器２４の開口面はマンホールの天井１３あるいはマンホールの首部１４の内壁の円筒面に密着し、リーダ２２の背面の反射器２５の開口面は地面１１に密着する状態を示すが、それぞれの開口面は天井や地面等から離れた状態であってもよい。
【００２６】
ここで、放物面および楕円曲面の性質について図２を参照して説明する。ただし、ｘ軸とｚ軸の二次元とし、放物線および楕円として説明する。
【００２７】
図２(1) において、放物線の焦点および楕円の一方の焦点を共通のＦとし、放物線および楕円上の任意の点をＰとし、点Ｐから準線に下ろした点をＨとする。そして、焦点Ｆと準線からの距離の比を離心率ｅ（＝ＰＦ／ＰＨ）とすると、ｅ＝１が放物線、ｅ＜１が楕円と定義される。楕円の一方の焦点Ｆと他方の焦点Ｆ′との距離は、離心率ｅが０に近づくほど小さくなる。
【００２８】
また、放物線は、焦点Ｆの座標を（０，ｆ）とすると、
ｚ＝ (１／４ｆ) ｘ2 
と表すことができる。図２(2) において、座標（０，f1）の焦点Ｆ1 の放物線および座標（０，f2）の焦点Ｆ2 の放物線は、
Ｆ1 ：ｚ＝（１／４f1) ｘ2 
Ｆ2 ：ｚ＝（１／４f2) ｘ2 
と表され、f1＜f2の場合、焦点Ｆ2 の放物線の方が開口が広くなる。
【００２９】
なお、ｘ，ｙ，ｚ軸の３次元の放物面は、焦点Ｆの座標を（０，０，ｆ）とすると、
ｚ＝ (１／４ｆ)(ｘ2＋ｙ2）
と表すことができる。
【００３０】
以上の関係に基づいて、反射器２４，２５が放物面の一部または楕円曲面の一部の場合について説明する。なお、説明を簡単にするために、図１(2) に対応する地面に対して垂直方向の断面図に対応させて、放物線反射器Ａ，Ｂまたは楕円反射器Ａ，Ｂとして説明する。
【００３１】
（放物線反射器の実施例）
図３は、放物線反射器Ａ，Ｂの実施例１を示す。
図３において、実施例１の放物線反射器Ａ，Ｂは、無線タグ２１およびリーダ２２の位置をそれぞれ焦点とし、焦点の位置（図中に示す距離ｆ）が等しい２つの放物線の一部から構成される。放物線反射器Ａの焦点に配置される無線タグ２１から放射された電波は、放物線反射器Ａで反射して平行線となって直進し、さらに対向する放物線反射器Ｂで再度反射し、放物線反射器Ｂの焦点に配置されるリーダ２２の位置に収束する。なお、無線タグ２１からリーダ２２に直接到達する電波もあるが、ほとんどの電波は放物線反射器Ａ，Ｂで２回反射してリーダ２２に収束する。
【００３２】
放物線反射器Ａ，Ｂ間の電波は平行線となるので、図３(1),(2) に示すように、放物線反射器Ａ，Ｂの垂直方向の距離が多少変化しても、放物線反射器Ａ，Ｂを正対させるだけで電波の送受信が可能となる。また、図３(1),(3) に示すように、放物線反射器Ａ，Ｂが水平方向に多少ずれていても重なっていれば、無線タグ２１とリーダ２２との間で電波の送受信が可能となる。すなわち、放物線反射器Ａ，Ｂを用いる無線タグシステムは、無線タグ２１（マンホールの天井１３）とリーダ２２（地面１１）との距離に対する自由度を有し、さらに横ずれに対しても多少の自由度を有すると言える。
【００３３】
図４は、放物線反射器Ａ，Ｂの実施例２を示す。
図４おいて、実施例２の放物線反射器Ａ，Ｂは焦点の位置（図中に示す距離ｆ）は同じで、放物線反射器Ａの焦点に配置される無線タグ２１とマンホールの天井１３との間隔、または放物線反射器Ｂの焦点に配置されるリーダ２２と地面１１との間隔を変化させた例を示す。
【００３４】
図４(1) は、地上空間の余裕により放物線反射器Ｂを大きくするために、リーダ２２を地面１１から離した状態を示す。なお、マンホール内のスペースの制約により放物線反射器Ａを小さくするために、無線タグ２１をマンホールの天井１３に近接させてもよい。いずれの場合でも、相対的に放物線反射器Ｂの開口幅が放物線反射器Ａより大きくなり、放物線反射器Ａ，Ｂの横ずれに対する自由度をさらに高めることができる。例えば図４(2) に示すように、放物線反射器Ａが放物線反射器Ｂの範囲内に収まれば、放物線反射器Ａで反射する無線タグ２１からの電波のほぼ 100％を放物線反射器Ｂで反射してリーダ２２に収束させることができる。
【００３５】
図５は、放物線反射器Ａ，Ｂの実施例３を示す。
図５において、実施例３の放物線反射器Ａ，Ｂは焦点の位置（図中に示す距離ｆA ，ｆB ）が異なり、相対的に放物線反射器Ｂの開口幅を放物線反射器Ａより大きくするために、ｆA ＜ｆB となる例を示す。また、放物線反射器Ａの焦点に配置される無線タグ２１とマンホールの天井１３との間隔と、放物線反射器Ｂの焦点に配置されるリーダ２２と地面１１との間隔は、ほぼ等しいとしている。
【００３６】
図５(1),(2) に示す基本的な機能は、図４(1),(2) に示す実施例２と同じである。実施例２，３は、ｆ＝ｆA ＜ｆB の関係を有し、相対的に放物線反射器Ｂの開口幅が放物線反射器Ａより大きくなる点で共通する。ただし、実施例２，３の放物線反射器Ｂの開口幅を等しくしようとすると、実施例２の放物線反射器Ｂの方の奥行きが深くなる。すなわち、奥行きを小さくして開口幅を広げるには、実施例３のようにリーダ２２を配置する放物線反射器Ｂの焦点の位置（図５に示す距離ｆB ）を調整すればよい。
【００３７】
図３〜図５に示す放物線反射器Ａ，Ｂについては、図１(3) に示すように、地面１１とマンホールの天井１３に対して斜め方向に対向させてもよいし、図１(4) に示すように、地面１１とマンホールの首部１４に対して斜め方向に対向させてもよい。
【００３８】
（楕円反射器の実施例）
図６は、楕円反射器Ａ，Ｂの実施例１を示す。
図６において、実施例１の楕円反射器Ａ，Ｂは、無線タグ２１およびリーダ２２の位置を２つの焦点とする楕円の一部から構成される。楕円の一方の焦点に配置された無線タグ２１から放射された電波ａは、楕円反射器Ａで反射して楕円の他方の焦点に配置されたリーダ２２の位置に収束する。また、楕円の一方の焦点に配置された無線タグ２１から放射された電波ｂは、対向する楕円反射器Ｂで反射し、楕円の他方の焦点に配置されたリーダ２２の位置に収束する。
【００３９】
このような楕円反射器Ａ，Ｂを用いる場合、無線タグ２１から放射された電波ａ，ｂは、楕円反射器Ａまたは楕円反射器Ｂでそれぞれ１回反射してリーダ２２に収束するので、２回反射する放物線反射器を用いる場合に比べて反射損失を低減することができる。
【００４０】
図６(1),(2) は、無線タグ２１（マンホールの天井１３）とリーダ２２（地面１１）との距離に応じて、離心率ｅを変えた楕円の一部からなる楕円反射器Ａ，Ｂを用いる例を示す。これは、図２(1) に示すように、一方の焦点Ｆを共通にする楕円が離心率ｅに応じて長軸方向に伸縮することを利用している。すなわち、マンホールの深さ等に応じて無線タグ２１とリーダ２２との間に間隔が決まれば、その間隔に対応する離心率ｅの楕円を想定し、その楕円の一部を楕円反射器Ａ，Ｂとすればよい。
【００４１】
図７は、楕円反射器Ａ，Ｂの実施例２を示す。
図７において、実施例２の楕円反射器Ａ，Ｂは、２つの焦点を共有する大小２つの楕円（以下、二重楕円という）を利用し、小さい楕円の一部を楕円反射器Ａとし、大きい楕円の一部を楕円反射器Ｂとする。楕円反射器Ａの焦点に無線タグ２１を配置し、楕円反射器Ｂの焦点にリーダ２２を配置する。二重楕円の一方の焦点に配置された無線タグ２１から放射された電波ａは、楕円反射器Ａで反射して二重楕円の他方の焦点に配置されたリーダ２２の位置に収束する。また、二重楕円の一方の焦点に配置された無線タグ２１から放射された電波ｂは、対向する楕円反射器Ｂで反射し、二重楕円の他方の焦点に配置されたリーダ２２の位置に収束する。
【００４２】
このような楕円反射器Ａ，Ｂを用いる場合、無線タグ２１から放射された電波ａ，ｂは、楕円反射器Ａまたは楕円反射器Ｂでそれぞれ１回反射してリーダ２２に収束する。さらに、楕円反射器Ｂが二重楕円の小さい方に比べてｗだけ大きくなっているので、無線タグ２１からこのエリアｗに放射された電波ｃも楕円反射器Ｂで反射してリーダ２２に収束する。これにより、リーダ２２における受信利得を高めることができる。
【００４３】
また、図６(2) に示す例と同様に、無線タグ２１（マンホールの天井１３）とリーダ２２（地面１１）との距離に応じて、離心率ｅを変えた二重楕円の一部からなる楕円反射器Ａ，Ｂを用いる構成とすることも可能である。
【００４４】
図６および図７に示す放物線反射器Ａ，Ｂについては、図１(3) に示すように、地面１１とマンホールの天井１３に対して斜め方向に対向させてもよいし、図１(4) に示すように、地面１１とマンホールの首部１４に対して斜め方向に対向させてもよい。
【００４５】
図８は、楕円反射器Ａ，Ｂの実施例３を示す。
図８において、実施例３の楕円反射器Ａ，Ｂは、実施例２と同様の二重楕円の一部からなる２組の楕円反射器Ａ１，Ｂ１および楕円反射器Ａ２，Ｂ２を斜め方向に対称配置し、かつ２組の二重楕円の一方の焦点を共通位置にして無線タグ２１を配置し、他方の焦点にそれぞれリーダ２２−１，２２−２を配置する構成である。２組の二重楕円の共通の一方の焦点に配置された無線タグ２１から放射された電波は、楕円反射器Ａ１，Ａ２で反射して二重楕円の他方の焦点に配置されたリーダ２２−１，２２−２の位置にそれぞれ収束する。また、２組の二重楕円の共通の一方の焦点に配置された無線タグ２１から放射された電波は、対向する楕円反射器Ｂ１，Ｂ２でそれぞれ反射し、２組の二重楕円の他方の焦点に配置されたリーダ２２−１，２２−２の位置に収束する。
【００４６】
このように、２組の二重楕円の一方の焦点を共通位置にして無線タグ２１を配置し、楕円反射器Ａ１，Ａ２を実施例２に比べて小型にしながら、２つのリーダ２２−１，２２−２で電波を受信することにより、受信利得を高めることができる。
【００４７】
なお、図８は二次元で２組の二重楕円の組合せで説明しているが、３次元では例えば４組の二重楕円の組合せとして説明することができる。
【００４８】
（卵型反射器の実施例）
楕円は、図２に示すように離心率ｅに応じて形状（曲率半径）が変わる。一方、焦点を共有する放物線と楕円では、楕円の外側に放物線が形成されることになる。
【００４９】
放物線の特徴は、放物線の焦点から放射された電波が放物線反射器に反射すると平行線となって直進する。楕円の特徴は、楕円の一方の焦点から放射された電波が楕円反射器に反射して他方の焦点に収束する。また、図７に示すように２つの焦点を共有する二重楕円を形成することができるので、小さな楕円と大きな楕円のそれぞれから楕円反射器を形成しても、収束特性は１つの楕円から楕円反射器を形成する場合と変わらない。
【００５０】
以上の放物線と楕円の特徴を考慮して、卵型の一部から形成される卵型反射器の特性について説明する。卵型は、一般に、長軸方向の両端の曲率半径が異なり、一端が他端に対して丸みがある形状をいうが、放物線、楕円、双曲線のような二次曲線として定義されていない。
【００５１】
卵型は、図９に示すように、一直線上の３つの固定点（便宜的に焦点というが、楕円の焦点とは性質が異なる）Ｆ1 ，Ｆ2 ，Ｆ3 から卵型線上までの距離ｒ1 ，ｒ2 ，ｒ3 が次の関係式を満たす。ｋ、ｍ、ｎは、ｋ＞ｍ＞ｎ＞0 を満たす任意の定数とする。
ｍｒ1 ±ｎｒ2 ＝ｋｃ
−ｋｒ2 ＋ｍｒ3 ＝±ｎ(ｋ2−ｍ2)ｃ／(ｍ2−ｎ2)
±ｎｒ3 ＋ｋｒ1 ＝ｍ(ｋ2−ｎ2)ｃ／(ｍ2−ｎ2)
複号の＋は内分枝、−は外分枝を表す。焦点間距離は、
Ｆ1 −Ｆ2 の長さがｃ
Ｆ2 −Ｆ3 の長さが（ｋ2−ｍ2)ｃ／(ｍ2−ｎ2)
Ｆ1 −Ｆ3 の長さが（ｋ2−ｎ2)ｃ／(ｍ2−ｎ2)
となる。
【００５２】
図１０は、卵型反射器Ａ，Ｂの実施例を示す。
図１０において、本実施例の卵型反射器Ａ，Ｂは、１つの卵型の一部から形成されるが、２つの焦点を共有する二重楕円の小さい楕円１および大きい楕円２と、楕円１と接して同じ焦点を共有する放物線１と、楕円２と接して同じ焦点を共有する放物線２との関係で、曲率半径に基づいて次のように定義する。
放物線１＞卵型反射器Ａ＞楕円１
放物線２＞楕円２＞卵型反射器Ｂ
すなわち、卵型反射器Ａは放物線１と小さい楕円１の中間の曲率半径を有し、卵型反射器Ｂは大きい楕円２より小さい曲率半径を有する。
【００５３】
卵型反射器Ａが形成される放物線１および二重楕円（楕円１）の共通焦点に無線タグ２１を配置し、卵型反射器Ｂが形成される放物線２および二重楕円（楕円２）の共通焦点にリーダ２２を配置する。無線タグ２１から放射された電波ａ１は、卵型反射器Ａの中心付近で反射してリーダ２２より少し上の点Ｘの位置に収束する。また、無線タグ２１から放射された電波ｂ１は、対向する卵型反射器Ｂの中心付近で反射し、リーダ２２の少し上の点Ｘの位置に収束する。同様に、無線タグ２１から放射された電波ａ２は、卵型反射器Ａの端部付近で反射し、Ｘ点より少し上の点Ｙの位置に収束する。また、無線タグ２１から放射された電波ｂ２は、対向する卵型反射器Ｂの端部付近で反射し、点Ｘより少し上の点Ｙの位置に収束する。
【００５４】
なお、点Ｘ，Ｙは、電波の反射する位置に応じて、二重楕円の焦点に配置されるリーダ２２の位置より上方向に連続的に形成される。すなわち、卵型反射器Ａ，Ｂで反射する電波は、楕円の焦点のように１点に収束することはなく、ある程度の幅を有する。したがって、リーダ２２は、その電波受信素子の大きさに応じて、図１０に示す二重楕円の焦点の位置から点Ｙ付近の位置まで任意の位置に配置することができる。あるいは、例えば点Ｘと点Ｙにそれぞれリーダ２２を配置してもよいし、例えば点Ｘから点Ｙまでのエリアを包含するリーダ２２を構成してもよい。
【００５５】
ここで、放物線反射器、楕円反射器、卵型反射器として説明した反射器２４，２５を用いることにより、無線タグ２１とリーダ２２の通信距離が伸びることについて説明する。  
【００５６】
図１１は、シングルダイポール型のＵＨＦ帯ＩＣタグの通信エリアを示す（非特許文献１）。ここでは、通信エリアを示す線の内側であれば、無線タグ２１とリーダ２２が通信可能であることを示す。
【００５７】
図１１(a) は、電波暗室で測定されたＵＨＦ帯ＩＣタグ（中心周波数 953ＭHz）の通信エリアを示し、最大通信距離は９ｍとなっている。最大通信距離の半分の 4.5ｍにおける通信エリアの幅は 2.4ｍである。図１１(b) は、電波暗室で測定された2.45ＧHz帯のアンテナの通信エリアを示し、最大通信距離は 1.5ｍ、中間地点の通信エリアの幅は 0.4ｍとなっており、ＵＨＦ帯ＩＣタグの通信エリアが圧倒的に広いことがわかる。
【００５８】
このようなシングルダイポール型の無線タグ２１の背面側に反射器２４を配置することにより、通信エリアの幅が絞られることによる最大通信距離の伸長が見込まれる。このとき、無線タグ２１とリーダ２２との距離に応じて、所要の最大通信距離が確保できるように反射器２４，２５の形状と開口面の大きさを決めればよい。
【００５９】
また、以上の各実施例では、無線タグ２１からリーダ２２に放射された電波のみを示すが、パッシブ無線タグの場合は、リーダ２２から放射された電波を受信し、電磁誘導現象により得られる電力で動作して電波を放射することになり、リーダ２２から放射される電波についても同様のことが言える。すなわち、無線タグ２１としてパッシブ無線タグが用いられる場合でも、リーダ２２から送信される電波を無線タグ２１で確実に受信し、また無線タグ２１から送信される電波をリーダ２２で確実に受信し、マンホール内の無線タグ２１から地上のリーダ２２に対して情報伝達を確実に行うことができる。
【符号の説明】
【００６０】
１１  地面
１２  マンホールの本体
１３  マンホールの天井
１４  マンホールの首部（出入り口）
１５  マンホールの蓋
２１  無線タグ
２２  リーダ
２３  曲面
２４，２５  反射器
【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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