(57)【要約】【課題】ＲＦＩＤタグとＲＦＩＤアンテナとの向きに拘わらず、これらの間で通信可能なＲＦＩＤタグ読み取り用アレーアンテナを提供する。【解決手段】ＲＦＩＤタグ５０に格納されている情報を読み出すＲＦＩＤアンテナセル１０において、絶縁体１３の内部に延在する内側導体１１と絶縁体１３の表面に位置する外側導体１２とを有する伝送線路を有し、外側導体１２の表面に、内側導体１１に対して所要の角度で延びる溝１４がハの字状に連続して形成されている。【選択図】図１
2015012510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦＩＤタグに格納されている情報を読み出すＲＦＩＤアンテナセルにおいて、
絶縁体の内部に延在する内側導体と前記絶縁体の表面に位置する外側導体とを有する伝送線路を有し、
前記外側導体の第１面に、前記内側導体に対して所要の角度で延びる溝がハの字状に連続して形成されているＲＦＩＤアンテナセル。
【請求項２】
前記各溝は、前記内側導体に対して３０°〜６０°の角度で形成されている、請求項１記載のＲＦＩＤアンテナセル。
【請求項３】
前記各溝は直線状又は階段状である、請求項１記載のＲＦＩＤアンテナセル。
【請求項４】
請求項１記載のＲＦＩＤアンテナセルと、
前記ＲＦＩＤアンテナセルで受信した情報を処理する情報処理装置と、を備えるＲＦＩＤシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＦＩＤアンテナセル及びシステムに関し、特に、ＲＦＩＤタグに記録されている情報の読み取りを行う、ＲＦＩＤアンテナセル及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ＲＦＩＤタグを取り付けた物品を保管する棚に、ＲＦＩＤリーダ用アンテナを取り付け、ＲＦＩＤリーダを用いてＲＦＩＤタグと交信させることにより、棚に置かれた物品をリアルタイムで管理することができ、棚卸などの際に便利なシステムが開示されている。特許文献１では、物品の所望の位置に、所望の向きでＲＦＩＤタグが取り付けられる旨が記載されている。
【特許文献１】特許第４９８６６９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ＲＦＩＤタグは、単に棚に置かれた物品のみならず、種々の物品の管理に用いることができる。例えば、工場から何らかの製品を搬送する際に、搬送先の宛先等を含む情報が格納されたＦＲＩＤを用いて、搬送管理を行うこともできる。
【０００４】
このような管理を行う場合には、搬送先の宛先等を含む情報が格納されたＦＲＩＤタグを搬送管理用カードに貼付し、その搬送管理用カードを、製品を梱包する段ボール箱等に添付されたビニールポケットに挿入する。そして、ＲＦＩＤアンテナを用いて、ＲＦＩＤタグに格納されている情報を読み出すといった作業をすればよい。
【０００５】
この場合、ビニールポケットは、様々な大きさの搬送管理用カードの挿入を実現するために、最も大きな搬送管理用カードに対応した大きさとされることが多い。しかし、これでは、小さい搬送管理カードを用いた場合には、その搬送管理カードが、ビニールポケット内で傾いたり、倒れたりすることがある。
【０００６】
ＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＤアンテナとの間で所望の通信を行うためには、その向きが非常に重要である。特許文献１に開示されているＲＦＩＤリーダ用アンテナは、搬送管理用カードが様々な向きとなること、つまりは、ＲＦＩＤタグが様々な向きとなることを想定して設計されておらず、上記のような状況の下において用いることは不向きである。
【０００７】
そこで、本発明は、ＲＦＩＤタグとＲＦＩＤアンテナとの向きに拘わらず、これらの間で通信可能なＲＦＩＤタグ読み取り用アレーアンテナを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、ＲＦＩＤタグに格納されている情報を読み出すＲＦＩＤアンテナセルにおいて、
絶縁体の内部に延在する内側導体と前記絶縁体の表面に位置する外側導体とを有する伝送線路を有し、
前記外側導体の第１面に、前記内側導体に対して所要の角度で延びる溝がハの字状に連続して形成されている。
【０００９】
前記各溝は、前記内側導体に対して３０°〜６０°の角度で形成するとよい。
【００１０】
前記各溝は直線状であってもよいし、これに近似した階段状としてもよい。
【００１１】
また、本発明のＲＦＩＤシステムは、上記のＲＦＩＤアンテナセルと、前記ＲＦＩＤアンテナセルで受信した情報を処理する情報処理装置と、を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、外側導体の表面に、内側導体に対して所要の角度で延びる溝がハの字状に連続して形成されているため、ＲＦＩＤタグとＲＦＩＤアンテナセルとの角度に依存せずに、ＲＦＩＤタグの情報を正確に読み取ることができる。
【発明の実施の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態のＲＦＩＤタグシステム１００の模式的な構成図である。図１には、図２を用いて後述する複数のＲＦＩＤアンテナセル１０ａ〜１０ｃと、各ＲＦＩＤアンテナセル１０ａ〜１０ｃを電気的・物理的に相互接続する同軸ケーブル２０ａ〜２０ｂと、ＲＦＩＤアンテナセル１０ｃに一端が接続される同軸ケーブル２０ｃの他端に接続されるＲＦＩＤリーダ３０とを示している。
【００１５】
図１に示すＲＦＩＤタグシステム１００は、３つのＲＦＩＤアンテナセル１０ａ〜１０ｃを用いる例を示しているが、ＲＦＩＤアンテナセル１０ａ〜１０ｃの数は、３つとすることは必須ではなく、管理対象の数等に応じて、適宜、決定すればよい。
【００１６】
なお、ＲＦＩＤアンテナセル１０ａ〜１０ｃは、全て同様の構成としており、以下、特にこれらを区別する必要がないときは、総称としてＲＦＩＤアンテナセル１０と示す。また、同軸ケーブル２０ａ〜２０ｃも、同軸ケーブル２０ｃのみ他の同軸ケーブル１０ａ〜２０ｂよりも長いものの、その点を除けば全て同様の構成としており、以下、特にこれらを区別する必要がないときは、総称として同軸ケーブル２０と示す。
【００１７】
図２は、図１のＲＦＩＤアンテナセル１０の模式的な構成を示す斜視図である。図２に示すように、ＲＦＩＤアンテナセル１０は、概形を平板状である直方体としている。もっとも、直方体とせずとも、その長手方向の断面が俵形のような形状であってもよい。
【００１８】
ＲＦＩＤアンテナセル１０の概形は、絶縁体１３の概形に依存する。絶縁体１３は、所要の強度と絶縁性を有するプラスチックなどからなる。絶縁体１３の内部の中央部には、その長手方向に沿って、銅などの金属からなる内側導体１１が延在している。また、絶縁体１３の表面は、アルミニウム箔を含む金属箔などからなる外側導体１２で覆われている。換言すると、ＲＦＩＤアンテナセル１０は、内側導体１１と外側導体１２と絶縁体１３とを有する伝送線路を備える。なお、本実施形態の伝送線路は、特性インピーダンスが、約５０Ωとなる条件で製造すればよい。
【００１９】
ＲＦＩＤアンテナセル１０の第１面には、長方形の溝１４がハの字状に連続して形成されている。外側導体１２の両端は、第１面の裏面である第２面の位置などで、接着剤、半田付けなどで相互に接続されている。なお、絶縁体１３の長手方向の両端は、同軸ケーブル２０が接続できるように、少なくとも、同軸ケーブル２０の接続部付近は、開口状態とされている。
【００２０】
同軸ケーブル２０は、内側導体１１に接続される心線導体２１と、外側導体１２に接続される被覆導体２２とを備える。また、同軸ケーブル２０は、励振源であるところのＲＦＩＤリーダ３０に接続されている。
【００２１】
図２に示すようにＲＦＩＤアンテナセル１０を構成すると、ＲＦＩＤリーダ３０をオンしたときに、同軸ケーブル２０を流れる電流に基づく情報読み取り用の電波が溝１４から発せられる。したがって、その近傍にＲＦＩＤタグが位置すれば、当該電波によって、そのＲＦＩＤタグに格納されている情報が読み出されるので、ＲＦＩＤリーダ３０は、当該情報を取得することができる。なお、ＲＦＩＤタグシステム１００で採用する電波の周波数帯は、これに限定されるものではないが、例えば、ＵＨＦ帯（９２０ＭＨｚ）を用いることができる。
【００２２】
ここで、図２に示すＲＦＩＤアンテナセル１０は、各溝１４の形状、大きさ、相互の位置関係を所定の条件とすることが必要である。とりわけ、一対の溝１４をハの字状にし、それらを連続的に形成することが、ＲＦＩＤタグが様々な向きとなっても、ＲＦＩＤタグと通信するためには必要である。
【００２３】
図３（ａ）〜図３（ｃ）は、一対の溝１４をハの字状に形成する理由の説明図である。図３（ａ）〜図３（ｃ）には、搬送対象の製品を梱包している段ボール箱２００と、段ボール箱２００の側面に設けられたビニールポケット３００と、ビニールポケット３００内に挿入された搬送管理カード４００と、搬送管理カード４００に貼付されたＲＦＩＤタグ５００とを示している。なお、ＲＦＩＤタグ５００と対応する位置には、溝１４も付記してある。
【００２４】
搬送管理カード４００は、図３（ａ）に示すように、ビニールポケット３００内に挿入されたときには本来の向きとなる場合と、図３（ｂ）に示すように斜めの向きとなる場合と、図３（ｃ）に示すように倒れた向きとなる場合とがある。
【００２５】
仮に、図３（ａ）に示すように、搬送管理カード４００がビニールポケット３００内で本来の向きとなることが確実なのであれば、ＲＦＩＤタグ５００は図面左右方向の向きになるので、溝１４はＲＦＩＤタグ５００の向きと直交するように図面上下方向に延びる態様で形成することが理想的である。
【００２６】
しかし、搬送管理カード４００がビニールポケット３００に比して小さい場合には、図３（ｂ）或いは図３（ｃ）に示すように、搬送管理カード４００がビニールポケット３００内で斜めの向きとなったり、倒れた向きとなったりということが起こる。
【００２７】
それでも、溝１４をハの字状に連続して形成すると、ＲＦＩＤタグ５００の近傍に位置する複数の溝１４のいずれかを通じて発せられる電波によって、ＲＦＩＤタグ５００との通信が可能となる。
【００２８】
各溝１４の形状は、ここでは長方形のものを示しているが、その他の諸条件は、ＲＦＩＤアンテナセル１０の長さ及び幅、絶縁体１３の誘電率、溝１４の形成面からＲＦＩＤタグまでの距離などによって決定している。
【００２９】
一般的には、溝１４のアスペクト比が増加するほど、溝１４から出力される電波の強度が増加する。したがって、溝１４の形成面からＲＦＩＤタグまでの距離を考慮して、溝１４のアスペクト比を決定すればよい。
【００３０】
シミュレーションの結果、例えば、ＲＦＩＤアンテナセル１０の長さを２００ｍｍ〜２１０ｍｍ、その幅を５０ｍｍ〜６０ｍｍとし、各溝１４のＲＦＩＤアンテナセル１０の軸方向に対する角度を３０°〜６０°の範囲とした場合には、溝１４の形成面からＲＦＩＤタグまでの距離が６ｃｍ程度までの場合には、溝１４の長さを６ｃｍ程度とすれば、ＲＦＩＤタグからの情報を確実に読み出せることがわかった。
【００３１】
また、シミュレーションの結果、溝１４の長さと幅とのアスペクト比は、１００：１以下でないと、ＲＦＩＤタグからの情報を確実に読み出すことが困難であった。したがって、溝１４の長さを６ｃｍ程度とする場合には、溝１４の幅は０．６ｍｍ程度となる。一方、溝１４のアスペクト比を大きくすると、溝１４からの電波の飛距離は伸びるものの、電波の飛距離にムラが生じることもわかった。電波の飛距離と平滑化との観点からすると、各溝１４のアスペクト比は５０：１以下とすると好ましく、より好ましくは２０：１〜１０：１であった。
【００３２】
各溝１４のＲＦＩＤアンテナセル１０の軸方向に対する角度は、４５°程度が好ましいが、３０°〜６０°の範囲であれば、ＲＦＩＤタグからの情報を確実に読み出せることがわかった。
【００３３】
なお、この角度は、連続する溝１４の全てで同一の角度にする必要はなく、例えば、ある位置のハの字の溝１４の角度をアレーアンテナの軸方向に対して３０°とし、次のハの字の溝１４の角度をアレーアンテナの軸方向に対して４５°としてもよい。また、一対のハの字状の溝１４の間でも同一の角度でなくてもよい。
【実施例】
【００３４】
図４（ａ）は、本発明の実施例のＲＦＩＤタグシステム１００の模式的な構成図である。図４（ａ）には、既述のＲＦＩＤアンテナセル１０と、ＲＦＩＤアンテナセル１０が設置される搬送管理カード４００のストック用の進捗管理用カードラック５０と、ＲＦＩＤリーダ３０によって読み出された情報を処理する情報処理装置４０とを示している。
【００３５】
図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す進捗管理用カードラック５０とＲＦＩＤアンテナセル１０との関係を示す図である。ここでは、３段の進捗管理用カードラック５０が連結され、かつ、４つのＲＦＩＤアンテナセル１０が連結された状態を示しているが、これらの数は例示である。
【００３６】
ＲＦＩＤアンテナセル１０は、例えば、進捗管理用カードラック５０の丈に応じた長さとなる数を連結すればよい。そして、ＲＦＩＤアンテナセル１０は、進捗管理用カードラック５０のカード挿入口が設けられている面の裏面側に配置すればよい。なお、ＲＦＩＤアンテナセル１０は、図示しないアンテナケースに収納するなどして用いることもできる。
【００３７】
図４（ｃ）は、図４（ａ）に示す進捗管理用カードラック５０の模式図である。進捗管理用カードラック５０は、例えば、１段当たり１０枚程度の進捗管理用カード４００をストックできるように構成されている。
【００３８】
もっとも、進捗管理用カードラック５０には、様々なサイズのものがあるので、１０枚の進捗管理用カード４００をストックできる進捗管理用カードラック５０といえども、進捗管理用カードラック５０内における進捗管理用カード４００の垂直方向の位置は様々なケースが考えられる。
【００３９】
溝１４がハの字状に連続して形成されたＲＦＩＤアンテナセル１０を用いると、進捗管理用カードラック５０内における進捗管理用カード４００の位置に拘らず、進捗管理用カード４００に貼付されているＲＦＩＤタグ５００との間で電波の送受信が可能となる。
【００４０】
なお、本実施例のＲＦＩＤタグシステム１００の使用例を説明すると、まず、何らかの製品に対して発注がされると、その発注先の宛先等の情報をＲＦＩＤタグ５００に格納する。つぎに、ＲＦＩＤタグ５００が進捗管理用カード４００に貼付され、その後に、その進捗管理用カード４００が進捗管理用カードラック５０にストックされる。
【００４１】
この際、本実施例のＲＦＩＤタグシステム１００の場合には、ＲＦＩＤリーダ３０により、同軸ケーブル２０を流れる電流に基づく情報読み出し用の電波が溝１４から発せられ、当該電波によってＲＦＩＤタグ５００に格納されている情報を読み出すことができる。
【００４２】
その情報は、同軸ケーブル２０を通じてＲＦＩＤリーダ３０に出力され、情報処理装置４０に出力されるので、情報処理装置４０では、随時、進捗管理用カードラック５０にストックされていく進捗管理用カード４００の管理を行うことができる。換言すると、進捗管理用カードラック５０に対する進捗管理用カード４００の挿抜も管理することができる。
【００４３】
ここで、ＲＦＩＤタグ３０とＲＦＩＤアンテナセル１０との距離を変更したときのＲＦＩＤアンテナセル１０の受信感度についてシミュレーションしたところ、０ｃｍ〜６ｃｍの間では受信感度は良好で、約７．２５ｃｍを超えると感度が相対的に急激に悪化することがわかった。
【００４４】
その後、発注対象の製品の発送準備ができたら、その製品の発送先に対応した進捗管理用カード４００が、進捗管理用カードラック５０から抜き取られ、図３に示したように、適宜、製品が梱包されているダンボール箱２００に設けられたビニールポケット３００に挿入される。
【００４５】
図５は、進捗管理用カード４００がビニールポケット３００に挿入された複数のダンボール箱２００がベルトコンベア６００に載せられて搬送されている状態を示す図である。図５には、ベルトコンベア６００の近傍に、ＲＦＩＤタグシステム１００が設置されている状態を示している。
【００４６】
ＲＦＩＤタグシステム１００は、ベルトコンベア６００によってダンボール箱２００が搬送されてくると、既述の要領で、ダンボール箱２００に付帯する進捗管理用カード４００に貼付されているＲＦＩＤタグ５００に格納されている情報を読み出す。これにより、所望の配送先に向けた製品の搬送管理を行うことができる。
【００４７】
ここで、ＲＦＩＤタグ３０と溝１４との長手方向の向きを平行にした場合と直交にした場合との各々で、ＲＦＩＤタグ３０とＲＦＩＤアンテナセル１０との距離を変更したときのＲＦＩＤアンテナセル１０の受信感度についてシミュレーションしたところ、両者の感度差は０ｃｍ〜約１．３ｃｍの間では２ｄＢ以内であり、その後、ＲＦＩＤタグ３０とＲＦＩＤアンテナセル１０との距離が長くなるほど、線形的に感度差が広がり、５ｃｍ離れた場合には、約５ｄＢ程度となった。
【００４８】
以上、本明細書では、長方形の溝１４をハの字状に配列する例を説明したが、溝１４は厳密な意味で長方形でなくてもよく、図６に示すように階段状のように、マクロ的に見て長方形となるような形状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施形態のＲＦＩＤタグシステム１００の模式的な構成図である。
【図２】図１のＲＦＩＤアンテナセル１０の模式的な構成を示す斜視図である。
【図３】一対の溝１４をハの字状に形成する理由の説明図である。
【図４】本発明の実施例のＲＦＩＤタグシステム１００の模式的な構成図である。
【図５】進捗管理用カード４００がビニールポケット３００に挿入された複数のダンボール箱２００がベルトコンベア６００に載せられて搬送されている状態を示す図である。
【図６】図２のＲＦＩＤアンテナセル１０における溝１４の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０  ＲＦＩＤアンテナセル
１１  内側導体
１２  外側導体
１３  絶縁体
１４  溝
２０  同軸ケーブル
２１  心線導体
２２  被覆導体
３０  ＲＦＩＤリーダ
４０  情報処理装置
５０  カードラック
２００  ダンボール箱
３００  ビニールポケット
４００  進捗管理用カード
５００  ＲＦＩＤタグ
６００  ベルトコンベア
【図１】
2015012510.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2015012510.tif 000007
【図６】
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