(57)【要約】【課題】本発明は、重なり合うように狭間隔に配置した複数のＲＦ−ＩＤタグとの通信を良好に行うことができると共に、設置場所の材質に影響される事無く、設置時のアンテナインピーダンスの調整が不要となり設置時の利便性を大幅に改善できるＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナ及びそれを用いたＲＦ−ＩＤリーダーライター装置並びにＲＦ−ＩＤシステムを提供することを目的とする。【解決手段】ＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナは、導体板と、導体板に概平行に配置され給電部近傍を導体板に接地された多巻きループアンテナとで構成され、多巻きループアンテナの開口面の中心軸に合致せず、多巻きループアンテナの開口面を通らない中心軸に略平行な軸と、少なくとも一つのＲＦ−ＩＤタグのアンテナの開口面の中心軸とを略一致させて、多巻きループアンテナの外周側面の面上に、ＲＦ−ＩＤタグが近接配置させたことを特徴とする。【選択図】図１
2007164479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＲＦ−ＩＤタグに電磁誘導により電力と送信データを供給し、前記ＲＦ−ＩＤタグから受信データを負荷変動により取得するＲＦ−ＩＤリーダーライター装置に接続されるアンテナを備え、前記アンテナは、導体板と、前記導体板に概平行に配置され給電部近傍を前記導体板に接地された多巻きループアンテナとで構成され、前記多巻きループアンテナの開口面の中心軸に合致せず、且つ多巻きループアンテナの開口面を通らない、且つ前記中心軸に略平行な軸と、一つまたは複数のＲＦ−ＩＤタグのループアンテナの開口面の中心軸を略一致させて、多巻きループアンテナの外周側面の面上に一直線上に複数のＲＦ−ＩＤタグを近接配置させたことを特徴とするＲＦ−ＩＤシステム。
【請求項２】
前記多巻きループアンテナの給電部近傍に、少なくとも一巻き以上の巻き数を有する第二のループアンテナを配置し、前記第二のループアンテナのアンテナ素子の一端を、前記導体板に接地したことを特徴とする請求項１に記載のＲＦ−ＩＤシステム。
【請求項３】
前記多巻きループアンテナの接地部と前記第二のループアンテナの接地部とを一つの接地手段にて共用することを特徴とする請求項１，２の内いずれか１項に記載のＲＦ−ＩＤシステム。
【請求項４】
前記多巻きループアンテナおよび前記第二のループアンテナの開口面の形状が、矩形もしくは楕円形でその高さｈと幅ｗとの比率が、ｈ：ｗ＝１：Ｎ（ただしＮ≧２）の条件を満足する扁平な構造であることを特徴とする請求項２，３の内いずれか１項に記載のＲＦ−ＩＤシステム。
【請求項５】
前記多巻きループアンテナの開口面Ｓの最大長ｗと全長Ｌとの比率が、ｗ：Ｌ＝１：Ｎ（ただしＮ≧２）の条件を満足する横長な構造であることを特徴とする請求項１〜３の内いずれか１項に記載のＲＦ−ＩＤシステム。
【請求項６】
前記多巻きループアンテナを構成するアンテナ導体は金属（導電性）箔もしくは金属（導電性）薄板にて構成され、前記アンテナ導体の幅Ｗ、ピッチＰとの比率がＷ：Ｐ＝１：Ｎ（ただしＮ≦１）の条件を満足する横長な構造であることを特徴とする請求項１〜３の内いずれか１項に記載のＲＦ−ＩＤシステム。
【請求項７】
前記多巻きループアンテナを構成するアンテナ導体の巻き数ｎおよび多巻きループアンテナの全長Ｌ、幅Ｗ、ピッチＰとの関係は、多巻きループアンテナがコイルとしての自己共振点を超えない有限の値であることを特徴とする請求項１〜３の内いずれか１項に記載のＲＦ−ＩＤシステム。
【請求項８】
前記多巻きループアンテナを構成するアンテナ導体は少なくとも一つの同一面上で第ｎ番目のループと第ｎ＋１番目のループとの交差部を設け他の開口面以外の３面においてはアンテナ導体が、前記巻きループアンテナの開口面の中心軸に対し直角な方向に平行して多巻きされたことを特徴とする請求項１〜３の内いずれか１項に記載のＲＦ−ＩＤシステム。
【請求項９】
前記多巻きループアンテナを構成するアンテナ導体の巻き始め部と巻き終わり部との間に伝送線路を設け、その一端付近に共振回路部および同軸線路との整合回路部からなる共振整合回路部を設け給電部としたことを特徴とする請求項１〜８の内いずれか１項に記載のＲＦ−ＩＤシステム。
【請求項１０】
前記多巻きループアンテナの開口面内に磁性材料を充填したことを特徴とする請求項１〜９の内いずれか１項に記載のＲＦ−ＩＤシステム。
【請求項１１】
前記第二のループアンテナを構成するアンテナ導体の巻き始め部と巻き終わり部との間に共振回路部および整合負荷部からなる共振整合負荷回路部を設けたことを特徴とする請求項２〜１０の内いずれか１項に記載のＲＦ−ＩＤシステム。
【請求項１２】
導体板と、前記導体板に概平行に配置され給電部近傍を前記導体板に接地された多巻きループアンテナとで構成され、前記多巻きループアンテナの開口面の中心軸に合致せず、前記多巻きループアンテナの開口面を通らない前記中心軸に略平行な軸と、少なくとも一つのＲＦ−ＩＤタグのアンテナの開口面の中心軸とを略一致させて、多巻きループアンテナの外周側面の面上に、前記ＲＦ−ＩＤタグが近接配置させたことを特徴とするＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナ。
【請求項１３】
請求項１２に記載のＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナを備え、ＲＦ−ＩＤタグに電磁誘導により電力と送信データを供給し、前記ＲＦ−ＩＤタグから受信データを負荷変動により取得することを特徴とするＲＦ−ＩＤリーダーライター装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＨＦ帯（１３．５６ＭＨｚ帯）の周波数を利用し、複数のＲＦ−ＩＤタグとの通信を行うＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナ及びそれを用いたＲＦ−ＩＤリーダーライター装置並びにＲＦ−ＩＤシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＨＦ帯（１３．５６ＭＨｚ帯）の周波数を利用したＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用のアンテナとして、一般的に同一平面上に構成された一回巻きもしくは複数回巻きの円形または矩形のループアンテナが実用に供されている。
【０００３】
このＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用ループアンテナは、その開口面Ｓに垂直な方向（中心軸方向）の磁界強度が最も大きい。よって、ＲＦ−ＩＤタグ側のループアンテナとＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用ループアンテナの位置関係は、お互いの開口面Ｓが平行になる様に配置されるのが一般的であった。
【０００４】
また、複数のＲＦ−ＩＤタグとの通信を行う場合においても、同一平面上に複数のＲＦ−ＩＤタグを開口面Ｓが重ならないように並べ、ＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用ループアンテナに対して開口面Ｓが平行になるように配置していた。
【０００５】
しかし、書籍管理用途やＣＤ／ＤＶＤ管理用途等の極めて厚さの薄い物品管理などに供するときには、ＲＦ−ＩＤタグのサイズと、前記物品の厚さの物理的関係により、書籍やＣＤ／ＤＶＤケースの背表紙にＲＦ−ＩＤタグを貼り付けできないという問題が生じていた。この解決策として、複数のＲＦ−ＩＤタグを狭間隔（物品の厚さ＋α）でタグアンテナの中心軸が一致するように重なり合わせるように、管理物品の表表紙面もしくは裏表紙面に貼り付けせざるを得なかった。
【０００６】
また、従来の一般的な同一平面上に構成された一回巻きもしくは複数回巻きの円形または矩形のループアンテナを用いて、重なり合わせるように配置した複数のＲＦ−ＩＤタグとの通信を行う場合、タグ間の干渉やタグとリーダーライター装置用のアンテナとの干渉によるアンテナ共振周波数のズレや、基本的に磁界強度の距離減衰によりタグの読取数が極めて少なく、全てのタグとの通信できないという欠点があった。
【０００７】
ここで、図１９は従来のＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナを示す説明図である。図１９（ａ）に示すように、一般的な同一平面上に構成された一回巻きもしくは複数回巻きの円形または矩形のループアンテナ１０１においては、その開口面Ｓの中心軸Ｚ上が最も磁界強度が大きく、中心軸Ｚ上の点ｐとループアンテナ１０１との距離をｄとした場合の距離ｄの増加による点ｐでの磁界強度の変化を図２０に示す。これより距離ｄの増加に伴い磁界強度が減衰しタグの動作磁界Ｈｔを下回ると通信できなくなることがわかる。なお、図２０は従来のＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナの動作状態における距離と磁界強度の変化を示すグラフである。
【０００８】
図１９（ｂ）に示すように、この場合の磁束１０２の密度は、距離ｄの増加に伴い磁束密度が疎になって行く事がわかる。図２０で示される距離ｄ１よりタグが遠くなると通信が出来なくなりタグ読取範囲が狭いという欠点があった。
【０００９】
更に、図１９に示す従来のアンテナを金属製の棚に配置して、ＲＦ−ＩＤタグとの通信を行う場合、アンテナと金属製の棚との距離を数センチから数十センチと大きく取る必要があった。また、この場合アンテナが金属製の棚等の構造物に近づく事により、アンテナが金属の影響を受けアンテナインピーダンスが変化する為、設置後アンテナのインピーダンス調整が必須であり、設置時の利便性が悪いという欠点があった。また、金属製の棚と従来のアンテナを平行に配置する場合、金属製の棚にうず電流が発生し、それにより磁束の放射効率が低下するという欠点があった。
【００１０】
更に、（特許文献１）に記載のタグ検索装置について説明する。図２１は従来のタグ検索装置を説明する図である。図２１においてファイル２０１をタグ２０３の貼られたフォルダ２０２に入れて管理するものであるが、複数のタグ２０３に対応して、タグ２０３の各々にコイル２０５をそれぞれ配設し、ドライブ回路２０４にて順次通信を行うように工夫されている。この場合ファイル２０１の厚さに比べフォルダ２０２及びタグ２０３の幅が広く、書籍管理用途やＣＤ／ＤＶＤ管理用途等の極めて厚さの薄い物品管理においてはその収納数が限定されるという欠点があった。
【００１１】
また、図２１に示す従来のアンテナにおいても同様に、アンテナが金属製の棚等の構造物に近づく事により、アンテナが金属の影響を受けアンテナインピーダンスが変化する為、設置後アンテナのインピーダンス調整が必須であり、設置時の利便性が悪いという欠点があった。
【特許文献１】特開平７−１８２３５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このように、従来の技術においては、書籍管理用途やＣＤ／ＤＶＤ管理用途等の極めて厚さの薄い物品をＲＦ−ＩＤタグにて管理する用途において、この欠点はタグ読取性能に関して大きな障害である。具体的には、より大きな送信電力を入力したり、あるいは、故意に隣接するタグ同士のアンテナの中心軸を少しずつずらしたりするなど管理上の問題があった。
【００１３】
更に、従来のアンテナは金属製の棚等の構造物に近づく事により、アンテナが金属の影響を受けアンテナインピーダンスが変化する為、設置後アンテナのインピーダンス調整が必須であり、設置時の利便性が悪いという欠点があった。また、金属製の棚と従来のアンテナを平行に配置する場合、金属製の棚にうず電流が発生し、それにより磁束の放射効率が低下するという欠点があった。
【００１４】
そこで、本発明は、重なり合うように狭間隔に配置した複数のＲＦ−ＩＤタグとの通信を良好に行うことができ、尚且つアンテナを金属製の棚に配置して、ＲＦ−ＩＤタグとの通信を行う場合においてもアンテナのインピーダンス調整が不要で設置時の利便性に優れ、金属製の棚に設置する場合、うず電流の発生を抑え、それにより磁束の放射効率を向上できるＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナ及びそれを用いたＲＦ−ＩＤリーダーライター装置並びにＲＦ−ＩＤシステム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】
【００１５】
本発明のＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナは、あらかじめ接地用の導体板を有し、その導体板に電気的に設置された接地型多巻きループアンテナであって、接地型多巻きループアンテナの開口面の中心軸に合致せず、多巻きループアンテナの開口面を通らない中心軸に略平行な軸と、少なくとも一つのＲＦ−ＩＤタグのアンテナの開口面の中心軸とを略一致させて、多巻きループアンテナの外周側面の面上に、ＲＦ−ＩＤタグが近接配置させたことを特徴とする。
【００１６】
また、ＲＦ−ＩＤリーダーライター装置は、該ＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテを備え、ＲＦ−ＩＤタグに電磁誘導により電力と送信データを供給し、ＲＦ−ＩＤタグから受信データを負荷変動により取得することを特徴とする。
【００１７】
更に、ＲＦ−ＩＤシステムは、複数のＲＦ−ＩＤタグに電磁誘導により電力と送信データを供給し、ＲＦ−ＩＤタグから受信データを負荷変動により取得するＲＦ−ＩＤリーダーライター装置に接続されるアンテナを備え、アンテナは導体板を有し、導体板に概平行に配置され、給電部近傍を前記導体板に電気的に接地された接地型多巻きループアンテナ、または接地型多巻きループアンテナの給電部近傍に、さらに少なくとも一巻き以上の巻き数を有する第二のループアンテナを配置し、第二のループアンテナのアンテナ素子の一端を、導体板に接地した構造にて構成され、この接地型多巻きループアンテナの開口面の中心軸に合致せず、且つ多巻きループアンテナの開口面を通らない、且つ中心軸に略平行な軸と、一つまたは複数のＲＦ−ＩＤタグのループアンテナの開口面の中心軸を略一致させて、接地型多巻きループアンテナの外周側面の面上に、一直線上に複数のＲＦ−ＩＤタグを近接配置させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、金属製の棚や木製の棚などにアンテナを設置する場合、棚板の材質に影響されずアンテナインピーダンス調整が不要で設置時の利便性に富み、尚且つ重なり合うように狭間隔に配置した複数のＲＦ−ＩＤタグとの通信を良好に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるＲＦ−ＩＤシステムを示す斜視図である。図１において、１は接地型多巻きループアンテナ、２は筐体、３はＲＦ−ＩＤリーダーライター装置、４は同軸ケーブルを示す。更に、３０はＲＦ−ＩＤタグ、３１はタグ側アンテナであり、このタグ側アンテナ３１もループアンテナとなっている。なお、Ｓは開口面を示している。
【００２０】
図１に示すように、接地型多巻きループアンテナ１は本発明のＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナであり、樹脂製の筐体２に収納されている。また、接地型多巻きループアンテナ１は同軸ケーブル４を介してＲＦ−ＩＤリーダーライター装置３に接続されている。
【００２１】
そして、ＲＦ−ＩＤリーダーライター装置３に接続された多巻きループアンテナ１は、タグ側アンテナ３１を備えた複数のＲＦ−ＩＤタグ３０に電磁誘導により電力と送信データを供給し、ＲＦ−ＩＤタグ３０から受信データを負荷変動により取得する。
【００２２】
また、図１に示すように、接地型多巻きループアンテナ１の開口面Ｓの中心軸Ａ−Ａ’に合致せず、且つ接地型多巻きループアンテナ１の開口面Ｓを通らず、且つ中心軸Ａ−Ａ’に略平行な中心軸Ｂ−Ｂ’に対して、少なくとも１つ（図１の場合では複数）のＲＦ−ＩＤタグ３０のタグ側アンテナ３１の開口面Ｓの中心軸Ｂ−Ｂ’を略一致させて、接地型多巻きループアンテナ１の外周側面の面上に、略一直線上に複数のＲＦ−ＩＤタグ３０を狭間隔に配置させている。
【００２３】
このような配置によって、接地型多巻きループアンテナ１の外周側面の面上の全てのＲＦ−ＩＤタグ３０との通信を実現することが可能となる。
【００２４】
そして、本発明はＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナに、接地型多巻きループアンテナ１を使用しその開口面Ｓの中心軸Ａ−Ａ’と、複数のＲＦ−ＩＤタグ３０のタグ側アンテナ３１の開口面Ｓの中心軸Ｂ−Ｂ’とを一致させず、尚且つ接地型多巻きループアンテナ１の開口面Ｓ上に複数のＲＦ−ＩＤタグ３０を配置しないことにより、重なり合うように狭間隔に配置した複数のＲＦ−ＩＤタグ３０との通信が良好に行うことができる。
【００２５】
接地型多巻きループアンテナ１について更に詳しく述べる。図２は、本発明の実施の形態１におけるＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナを示す斜視図、図３は、本発明の実施の形態１におけるＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナの接地用導体板及びスペーサーを取り除いた状態を示す底面図である。なお、図２、図３は、接地型多巻きループアンテナ１の筐体２を取り除いた状態の詳細を示している。また、図２、図３において、１ａは多巻きループアンテナ、５はアンテナ基板、６はアンテナ導体、６０は交差部、７はコネクタ、８は始端部、９は終端部、１０は接続部、１１は伝送線路、１２は共振整合回路部であり、更に、１３は接地用導体板、１４は接地用パターン、１５は接地用金属性ピン、１６は樹脂スペーサーを示す。
【００２６】
図２に示すように、接地型多巻きループアンテナ１は、多巻きループアンテナ１ａが、接地用導体板１３に概平行にアンテナ保持用の樹脂スペーサー１６を介して配置されており、給電部付近の接地用パターン１４に接地用金属性ピン１５を介して、接地用導体板１３に電気的に接続された構成である。多巻きループアンテナ１ａは、アンテナ基板５にアンテナ導体６を備え、幅Ｗを備えるアンテナ導体６を間隔Ｐで等間隔に多巻き（ｎ巻き）した構成である。なお、図２では、５巻きした場合を示している。
【００２７】
また、図３に示すように、それぞれ一巻きのアンテナ導体６は交差部６０を介して接続された構成となっている。多巻きループアンテナ１ａの始端部８、終端部９、即ち、アンテナ導体６の巻き始めである始端部８と、巻き終わりである終端部９との間には、伝送線路１１が設けられている。そして、伝送線路１１の一方の端部は終端部９との接続部１０となっており、他方の端部付近には、共振回路部および同軸ケーブル４との整合回路部からなる共振整合回路部１２を設けた構成である。この共振整合回路部１２は多巻きループアンテナ１ａにおける給電部となっている。そして、共振整合回路部１２は同軸ケーブル４の一方の端部に接続され、この同軸ケーブル４の他方の端部には、ＲＦ−ＩＤリーダーライター装置３との接続を行うコネクタ７が設けられている。なお、共振整合回路部１２において、整合回路部は給電部の近傍にあることが好ましいが、共振回路部は伝送線路１１の中央付近にあってもよい。しかし、双方を共振整合回路部１２を一つとして給電部近傍に配置することがより好ましい。
【００２８】
ここで、図４は、本発明の実施の形態１におけるＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナの共振整合回路部を説明する回路説明図である。
【００２９】
図４に示すように、共振整合回路部１２は、給電用の同軸ケーブル４のホット側４ａに接続されたコンデンサＣ１とこれに伝送線路１１を介して接続されているアンテナ導体６のインダクタンスＬとの共振回路部、同軸ケーブル４のホット側４ａとコンデンサＣ２との整合回路部とで構成されている。
【００３０】
そして、給電用の同軸ケーブル４のグランド側４ｂ（外皮編組）と、共振整合回路部１２のグランド側と、多巻きループアンテナ１ａの始端部８とを、この始端部８に接続されている接地用パターン１４に設けられた共通のグランド端子（接地用金属性ピン１５）を介して、接地用導体板１３に電気的に接地している。
【００３１】
ここで、各構成について更に説明すると、アンテナ基板５は、絶縁体を用いることができ、例えば、プリント基板や発泡スチロール等の樹脂製平板を用いることができる。また、アンテナ導体６としては、金属（導電性）箔もしくは金属（導電性）薄板等を用いることができる。交差部６０もアンテナ導体６と同様のものを用いることができる。伝送線路１１には被覆電線あるいはストリップラインを用いることができる。
【００３２】
そして、図２に示すように、開口面Ｓ以外の他の３面においてはアンテナ導体６が、多巻きループアンテナ１の開口面Ｓの中心軸Ａ−Ａ’に対し直角な方向に平行して多巻きされた構成とすることによって、読取範囲内での磁界強度の均一化を図り、通信性能の安定化を実現することができる。
【００３３】
また、図２に示すように、多巻きループアンテナ１ａを構成するアンテナ導体６の幅Ｗ、間隔Ｐ（ピッチＰ）との比率がＷ：Ｐ＝１：Ｎ（ただしＮ≦１）の条件を満足する横長な構造にすることによって、読取範囲長の拡大および薄型化を実現するとともに通信可能範囲内の磁界強度の均一化を実現することができる。
【００３４】
そして、図２に示すように、アンテナ導体６の巻き数ｎおよび多巻きループアンテナ１ａの全長Ｌ、幅Ｗ、ピッチＰとの関係を、多巻きループアンテナ１ａがコイルとしての自己共振点を超えない有限の値をとることにより読取範囲長の拡大、薄型化および通信性能の高性能化を実現することが可能となる。
【００３５】
更に、図３及び図４に示すように、多巻きループアンテナ１ａを構成するアンテナ導体６の始端部８と終端部９との間に被覆電線あるいはストリップライン等の伝送線路１１を設け、その一端付近に共振回路部および同軸ケーブル４との整合回路部からなる共振整合回路部１２を設けたことにより、所望の周波数において効率良く磁界を放射し、受信負荷変動を検知し通信性能の向上を実現した。
【００３６】
更に、図２に示すように、接地用導体板１３に概平行にアンテナ保持用の樹脂スペーサー１６を介して多巻きループアンテナ１ａを配置し、給電部付近の接地用パターン１４に接地用金属製ピン１５を介して、接地用導体板１３に電気的に接続された接地型多巻きループアンテナ１の構成にしたことにより、あらかじめ工場等にて接地用導体板１３に多巻きループアンテナ１ａを接地用金属製ピン１５で接地した状態でアンテナのインピーダンス調整をする事により、出荷後、ユーザーがこの接地型多巻きループアンテナ１を木製の棚や金属製の棚に配置して、商品等に貼付したタグとの通信を行う場合、棚の材質に影響される事無く、設置時のアンテナインピーダンスの調整が不要となり、設置時の利便性を大幅に改善できる。
【００３７】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２におけるＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナを示す斜視図、図６は、本発明の実施の形態２におけるＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナの接地用導体板及びスペーサーを取り除いた状態を示す底面図である。なお、図５、図６は、接地型多巻きループアンテナ１の筐体２を取り除いた状態の詳細を示している。
【００３８】
また、図５、図６において、１７は第二のループアンテナであり、第二のループアンテナ１７は、少なくとも一巻き以上の巻き数を有する。１８は開放端の一端部、１９は共振整合負荷回路部である。
【００３９】
さらに第二のループアンテナ１７の開放端の一端部１８は、接地用パターン１４に接続され、さらに接地用金属性ピン１５を介して、接地用導体板１３に電気的に設置されている。さらに第二のループアンテナ部１７を構成するアンテナ導体の巻き始め部と巻き終わり部との間に共振回路部および整合負荷部からなる共振整合負荷回路部１９を設けた構成である。
【００４０】
ここで、図７は、本発明の実施の形態２におけるＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナの共振整合負荷回路部を説明する回路説明図である。図７に示すように、第二のループアンテナ１７にはコンデンサＣ３、抵抗Ｒが接続され、並列共振回路となっている。この第二のループアンテナ１７は無給電であり、近傍の多巻きループアンテナ１ａから給電される。即ち、給電ループアンテナである多巻きループアンテナ１ａの発する電磁波により無給電ループアンテナとしての第二のループアンテナ１７に誘導電流が発生する。そして、この誘導電流の発生した第二のループアンテナ１７において、発生した電流により放射電磁波が発生して、無給電であっても電磁波を放射するアンテナとして動作することができものである。
【００４１】
この構成により、多巻きループアンテナ１ａの共振周波数を、共振整合回路部１２のコンデンサもしくはコイルから成る回路定数を、所望の周波数ｆｏに共振するように選択すると共に、第二のループアンテナ１７の共振周波数を、共振整合負荷回路部１９の共振回路部のコンデンサもしくはコイルから成る回路定数を、所望の周波数ｆｏに共振するように選択すると共に、共振整合負荷回路部１９の整合負荷部の抵抗から成る回路定数を最適に選択する事により、二つのループアンテナ、すなわち多巻きループアンテナ１ａと第二のループアンテナ１７との相互干渉効果により、共振整合回路部１２に接続された同軸ケーブル４の他端部のコネクタ７から見たアンテナ全体（接地型多巻きループアンテナ１として）のアンテナインピーダンスの周波数特性の広帯域化を図ることが可能となる。
【００４２】
これにより、周波数特性の広帯域化が図られた事により図５に示すアンテナを用いて、木製の棚や金属製の棚に配置して、商品等に貼付したタグとの通信を行う場合、棚の材質に影響される事無く、設置時のアンテナインピーダンスの調整が不要となり設置時の利便性を、更に大幅に改善できる。
【００４３】
多巻きループアンテナ１ａについて更に説明すると、図８は、本発明の実施の形態２におけるＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナを示す側面図、図９は、本発明の実施の形態２におけるＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナを示す断面図である。また、図１０は、本発明の実施の形態２におけるＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナの他の例を示す断面図である。図８において、軸Ａ−Ａ’は開口面Ｓの中心軸、軸Ｂ−Ｂ’は中心軸Ａ−Ａ’に合致せず、且つ多巻きループアンテナ１ａの開口面Ｓを通らない、且つ中心軸Ａ−Ａ’に略平行な軸を示す。図９、図１０において、ｈａ、ｈｄは多巻きループアンテナ１ａの開口面Ｓの高さ、ｗｂ、ｗｅは多巻きループアンテナ１ａの開口面Ｓの幅であり、Ｔはアンテナ導体６の厚さ、ｈｂは、多巻きループアンテナ１ａと接地用導体板１３との距離を示す。
【００４４】
多巻きループアンテナ１ａの開口面Ｓの形状は、図９に示すように、略矩形形状であってもよく、図１０に示すように、略楕円形形状であってもよい。
【００４５】
図９に示すように、多巻きループアンテナ１ａの開口面Ｓの高さｈａ、幅ｗｂとの比率が、ｈａ：ｗｂ＝１：Ｎ（ただしＮ≧２）の条件を満足する扁平な構造にしたことによりアンテナの薄型化を実現できる。
【００４６】
更に、図１０に示すように、多巻きループアンテナ１ａの開口面Ｓの高さｈｄ、幅ｗｅとの比率が、ｈｄ：ｗｅ＝１：Ｎ（ただしＮ≧２）の条件を満足する扁平な構造にしたことによりアンテナの薄型化を実現できる。
【００４７】
即ち、図９、図１０に示すように、多巻きループアンテナ１ａの開口面Ｓの形状が矩形もしくは楕円形で、その高さｈ、幅ｗとの比率が、ｈ：ｗ＝１：Ｎ（ただしＮ≧２）の条件を満足する扁平な構造にしたことによりアンテナの薄型化を実現できる。
【００４８】
また、図８、図９に示すように、多巻きループアンテナ１ａの開口面Ｓの幅ｗｂと多巻きループアンテナ１ａの全長Ｌとの比率が、ｗｂ：Ｌ＝１：Ｎ（ただしＮ≧２）の条件を満足する横長な構造にしたことにより読取範囲長の拡大および薄型化を実現できる。
【００４９】
即ち、図８、図１０に示すように、多巻きループアンテナ１ａの開口面Ｓの幅ｗｅと多巻きループアンテナ１ａの全長Ｌとの比率が、ｗｅ：Ｌ＝１：Ｎ（ただしＮ≧２）の条件を満足する横長な構造にしたことにより読取範囲長の拡大および薄型化を実現できる。
【００５０】
即ち、図８〜図１０に示すように、多巻きループアンテナ１ａの開口面Ｓの幅ｗと多巻きループアンテナ１ａの全長Ｌとの比率が、ｗ：Ｌ＝１：Ｎ（ただしＮ≧２）の条件を満足する横長な構造にしたことにより読取範囲長の拡大および薄型化を実現できる。
【００５１】
なお、本実施の形態２で説明した開口面Ｓの形状や比率に関しては、実施の形態１で説明した多巻きループアンテナ１ａについても同様に適用される。
【００５２】
ここで、図１１は、本発明の実施の形態２におけるＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナを示す上面図、図１２は、本発明の実施の形態２におけるＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナを示す底面図である。なお、図１１、図１２は、多巻きループアンテナ１ａの筐体２および接地用導体板１３を取り除いた状態の詳細を示し、更に、図１２では、多巻きループアンテナ１ａにおける伝送線路１１、共振整合回路部１２を省略した状態を示している。
【００５３】
アンテナ導体６の巻き方について詳細に説明すると、先ず、アンテナ基板５の周囲にアンテナ導体６ａを形成する。図１２に示すように、底面の始端部８から形成し、アンテナ導体６ａ’部分から、図１１に示すような表面のアンテナ導体６ａとし、更に、底面に戻ってアンテナ導体６ａ’’部分とし、交差部６０ａを介して、アンテナ導体６ｂ’部分に連なり、次のアンテナ導体６ｂとなる。そして、順次巻かれ、アンテナ導体６ｄ’’部分から、交差部６０ｄを介して、アンテナ導体６ｎ’に連なり、次のアンテナ導体６ｎとなって、ｎ回巻きされる。この時、底面のアンテナ導体６ｎ’’部分の巻き終わり部が終端部９となる。このように、底面においては、アンテナ導体６ａ’（〜アンテナ導体６ｎ’）部分とアンテナ導体６ａ’’（〜アンテナ導体６ｎ’’）部分との間には間隙５０を備え、隣接するアンテナ導体６ａ〜アンテナ導体６ｎの間には、交差部６０ａ〜交差部６０ｄを有し、交差部６０ａ〜交差部６０ｄは、アンテナ導体６ａ’’（〜アンテナ導体６ｄ’’）とアンテナ導体６ｂ’（〜アンテナ導体６ｎ’）とを接続している。
【００５４】
よって、図５〜図１２に示したように、多巻きループアンテナ１を構成するアンテナ導体６は少なくとも一つの同一面上で第一の巻き（ループ）であるアンテナ導体６ａと第二番目の巻きであるアンテナ導体６ｂとを交差部６０ａから、第（ｎ−１）の巻きであるアンテナ導体６ｄと第ｎの巻きであるアンテナ導体６ｎとを交差部６０ｄを設け接続される構成である。
【００５５】
なお、本実施の形態２で説明したアンテナ導体６の巻き方については、実施の形態１で説明した多巻きループアンテナ１ａについても同様に適用される。
【００５６】
図１３は本発明の実施の形態２におけるＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナの動作状態での磁界分布を示す説明図である。更に、図１４は本発明の実施の形態２におけるＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナの動作状態における距離と磁界強度の変化を示すグラフである。図１３は図８における磁束の様子を示し、図１４は中心軸Ｂ−Ｂ’上の点ｐと多巻きループアンテナ１ａの長さをＬとした場合の、長さＬの増加による点ｐでの磁界強度の変化を示している。２０は磁束を示し、長さＬの範囲においてほぼ均一な磁束密度となっている事がわかる。すなわち中心軸Ｂ−Ｂ’に対して、図１に示すように一つまたは複数のＲＦ−ＩＤタグ３０のそのタグの構成要素の一つであるタグ側アンテナ３１の開口面Ｓの中心軸Ｂ−Ｂ’を略一致させて、多巻きループアンテナ１の外周側面の面上に、一直線上に複数のＲＦ−ＩＤタグ３０を狭間隔に配置させたことにより、これらのＲＦ−ＩＤタグ３０には均一な磁界強度が与えられ、図１４に示すようにＲＦ−ＩＤタグ３０のサイズや搭載されるＩＣ性能により決定されるタグ動作磁界Ｈｔよりも大きな磁界強度を与える事が可能となる。
【００５７】
また、多巻きループアンテナ１ａの全長Ｌ’に対し、接地用導体板１３の全長Ｌａを長く（Ｌａ：Ｌ’＝Ｎ：１（ただしＮ＝１．１〜１．５））する事により、全長Ｌａの範囲で広範囲なタグ読取範囲を実現できる。
【００５８】
さらに図１３には示していないが、図９から図１０に示すように、アンテナの幅方向に関しても多巻きループアンテナ１ａの全幅ｗｂもしくは、ｗｅに対し、接地用導体板１３の全幅Ｗｘを長く（Ｗｘ：ｗｂ＝Ｎ：１（ただしＮ＝１．１〜３））する事により、全幅Ｗｘの範囲で広範囲なタグ読取範囲を実現できる。
【００５９】
また、図１３から判るように磁束２０の向きが、接地用導体板１３に対して、平行であるため、うず電流の発生を抑える事が可能となり、うず電流による損失を極めて低減でき、放射効率の向上を実現できる。
【００６０】
（実施の形態３）
図１５は、本発明の実施の形態３におけるＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナを示す斜視図、図１６は、本発明の実施の形態３におけるＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナを示す断面図である。図１５、図１６において、２１は磁性材料であり、５１はアンテナ基板である。
【００６１】
図１５、図１６に示すように、アンテナ基板５１内にフェライト等の高透磁率で低損失の磁性材料２１を充填することにより、磁束を集中させる事により、さらなる薄型化・小型化を実現すると共にさらに効率良く磁界を放射し、受信負荷変動を検知し通信性能のさらなる向上を実現したものである。そして、実施の形態１および実施の形態２と同様に、開口面Ｓ以外の他の３面においてはアンテナ導体６が、多巻きループアンテナ１の開口面Ｓの中心軸Ａ−Ａ’に対し直角な方向に平行して多巻きされたことにより読取範囲内での磁界強度の均一化を図り、通信性能の安定化を実現できる。
【００６２】
このように、多巻きループアンテナ１ａの開口面Ｓ内にフェライト等の高透磁率で低損失の磁性材料２１を充填することにより、より薄型化・小型化を実現すると共にさらに効率良く磁界を放射し、受信負荷変動を検知し通信性能のさらなる向上を実現できる。
【００６３】
（実施の形態４）
図１７は、本発明の実施の形態４におけるＲＦ−ＩＤシステムを示す斜視図である。図１７において、４０は管理物品である。
【００６４】
図１７に示すように、本発明の応用例でＣＤやＤＶＤ等の極めて厚さの薄い管理物品４０の表紙面所定の位置（図１、図８、図１３で示した中心軸Ｂ−Ｂ’が貫通するように）にＲＦ−ＩＤタグ３０を貼付し、接地型多巻きループアンテナ１との間で通信を行うようにしたものである。
【００６５】
このような扁平な平板状の接地型多巻きループアンテナ１を採用したことにより、狭間隔に重ね合わされた複数のタグに対し広範囲なタグ読取範囲を実現した。これにより書籍管理用途やＣＤ／ＤＶＤ管理用途等の極めて厚さの薄い物品管理など、書籍やＣＤ／ＤＶＤケースの背表紙にＲＦ−ＩＤタグを貼り付けできない場合においても、表表紙面もしくは裏表紙面に貼り付けたＲＦ−ＩＤタグとの通信が可能となった。
【００６６】
また、木製の棚や金属製の棚にこの接地型多巻きループアンテナ１を配置して、商品等に貼付したタグとの通信を行う場合、棚の材質に影響される事無く、設置時のアンテナインピーダンスの調整が不要となり設置時の利便性を、更に大幅に改善することが可能となった。
【００６７】
（実施の形態５）
図１８は、本発明の実施の形態５におけるＲＦ−ＩＤシステムを示す斜視図である。図１８において、６０は棚であり、棚６０は商品管理や書類管理等に使用される金属性もしくは木製である。この棚６０の収納スペースに図１７にて示した管理物品４０の表紙面所定の位置にＲＦ−ＩＤタグ３０を貼付し、接地型多巻きループアンテナ１との間で通信を行うようにしたものを収納、図では２セット収納した状態を示す。接地型多巻きループアンテナ１はアンテナ接続用の同軸ケーブル４を介して、アンテナ切り替えスイッチ７０に接続され、更にその後ＲＦ−ＩＤリーダーライター装置３に接続されている。ＲＦ−ＩＤリーダーライター装置３は、さらにネットワーク接続機器８０に接続され、ネットワーク回線８１を経由して、コントロール用のコンピュータ９０に接続された構成である。この構成にした事により、管理物品を収納した商品管理の棚６０から距離を隔てた位置において、ＬＡＮなどのネットワーク通信網を経由して管理物品の遠隔管理が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明のＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナ及びそれを用いたＲＦ−ＩＤリーダーライター装置並びにＲＦ−ＩＤシステムは、狭間隔に重ね合わされた複数のタグに対し広範囲なタグ読取範囲が必要とされる、ＨＦ帯（１３．５６ＭＨｚ帯）の周波数を利用し、複数のＲＦ−ＩＤタグとの通信を行うＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナ及びそれを用いたＲＦ−ＩＤリーダーライター装置並びにＲＦ−ＩＤシステムの用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施の形態１におけるＲＦ−ＩＤシステムを示す斜視図
【図２】本発明の実施の形態１におけるＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナを示す斜視図
【図３】本発明の実施の形態１におけるＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナの接地用導体板及びスペーサーを取り除いた状態を示す底面図
【図４】本発明の実施の形態１におけるＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナの共振整合回路部を説明する回路説明図
【図５】本発明の実施の形態２におけるＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナを示す斜視図
【図６】本発明の実施の形態２におけるＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナの接地用導体板及びスペーサーを取り除いた状態を示す底面図
【図７】本発明の実施の形態２におけるＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナの共振整合負荷回路部を説明する回路説明図
【図８】本発明の実施の形態２におけるＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナを示す側面図
【図９】本発明の実施の形態２におけるＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナを示す断面図
【図１０】本発明の実施の形態２におけるＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナの他の例を示す断面図
【図１１】本発明の実施の形態２におけるＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナを示す上面図
【図１２】本発明の実施の形態２におけるＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナを示す底面図
【図１３】本発明の実施の形態２におけるＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナの動作状態での磁界分布を示す説明図
【図１４】本発明の実施の形態２におけるＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナの動作状態における距離と磁界強度の変化を示すグラフ
【図１５】本発明の実施の形態３におけるＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナを示す斜視図
【図１６】本発明の実施の形態３におけるＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナを示す断面図
【図１７】本発明の実施の形態４におけるＲＦ−ＩＤシステムを示す斜視図
【図１８】本発明の実施の形態５におけるＲＦ−ＩＤシステムを示す斜視図
【図１９】従来のＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナを示す説明図
【図２０】従来のＲＦ−ＩＤリーダーライター装置用アンテナの動作状態における距離と磁界強度の変化を示すグラフ
【図２１】従来のタグ検索装置を説明する図
【符号の説明】
【００７０】
１    接地型多巻きループアンテナ
１ａ    多巻きループアンテナ
２    筐体
３    ＲＦ−ＩＤリーダーライター装置
４    同軸ケーブル
５    アンテナ基板
６    アンテナ導体
７    コネクタ
８    始端部
９    終端部
１０    接続部
１１    伝送線路
１２    共振整合回路部
１３    接地用導体板
１４    接地用パターン
１５    接地用金属性ピン
１６    樹脂スペーサー
１７    第二のループアンテナ
１８    開放端の一端部
１９    共振整合負荷回路部
２０    磁束
２１    磁性材料
【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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