(57)【要約】【課題】  構成が簡単であり、通信距離を細かく調整することが可能な手持式のＲＦＩＤリーダを提供する。【解決手段】  タグに対して電波を送信する送信手段１８と、タグからの電波を受信する受信手段１８とを備えた手持式のＲＦＩＤリーダ１０であって、送信手段１８は楕円偏波を送信するパッチアンテナ１８を備えており、パッチアンテナ１８が、パッチアンテナ１８が取り付けられた本体１２に対して、楕円偏波の進行軸回りに回転可能であることを特徴とするＲＦＩＤリーダ１０。【選択図】図１
2012043101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タグに対して電波を送信する送信手段と、タグからの電波を受信する受信手段とを備えた手持式のＲＦＩＤリーダであって、
送信手段は、楕円偏波を送信するパッチアンテナを備えており、
パッチアンテナが、パッチアンテナが取り付けられた本体に対して、楕円偏波の進行軸回りに回転可能であることを特徴とするＲＦＩＤリーダ。
【請求項２】
パッチアンテナが、０〜１８０度の角度範囲内でのみ回転可能であることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤリーダ。
【請求項３】
パッチアンテナが固定されており、パッチアンテナと共に回転する回転部材と、
回転部材の回転軸方向に回転部材と接触する接触部と、
回転部材と接触部の一方を、他方に向けて付勢するスプリング、
をさらに備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のＲＦＩＤリーダ。
【請求項４】
本体には、把持部が形成されており、
把持部に隣接する位置にパッチアンテナが取り付けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のＲＦＩＤリーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、手持式のＲＦＩＤリーダに関する。なお、本明細書において、ＲＦＩＤリーダには、ＲＦＩＤリーダライタが含まれる。
【背景技術】
【０００２】
ＲＦＩＤリーダは、電波が届く範囲内のタグと通信し、それらのタグから情報を読み取る。したがって、電波が届く範囲内にタグが存在すれば、そのタグの情報が不要であるにも係わらず、ＲＦＩＤリーダによってそのタグの情報が読み取られる場合がある。このような不具合を解消するために、電波の送信出力を変更可能とされているＲＦＩＤリーダが知られている。ユーザは、ＲＦＩＤリーダの本体に設置された操作ボタンを操作することで、ＲＦＩＤリーダの電波の送信出力を段階的に変更することができる。送信出力が変更されると、ＲＦＩＤリーダの通信距離が変更される。ユーザは、ＲＦＩＤリーダの通信距離を変更することで、通信するタグを選択することができる。
【０００３】
なお、特許文献１には、補助装置により選択されたタグのみがＲＦＩＤリーダに情報を送信するように構成されたＲＦＩＤリーダ用の通信システムが開示されているが、ＲＦＩＤリーダ単体で通信するタグを選択するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２００１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した電波の送信出力を変更可能な従来のＲＦＩＤリーダは、電波の送信出力を段階的に変更するため、送信出力を細かく調整することができない。このため、例えば異なる距離に２つのタグが存在する場合に、送信出力を高く設定すると両方のタグの情報を受信してしまう一方で、送信出力を一段階低く設定すると両方のタグの情報を受信できない場合があった。このように、従来のＲＦＩＤリーダは、送信出力を微調整することができず、通信するタグを適切に選択できない場合があった。送信出力をより細かいステップで調整するように構成することも考えられるが、この場合には、送信出力を変更するための回路やソフトウェアが複雑化するという問題が生じる。したがって、本明細書では、構成が簡単であり、通信距離を細かく調整することが可能な手持式のＲＦＩＤリーダを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書は、タグに対して電波を送信する送信手段と、タグからの電波を受信する受信手段とを備えた手持式のＲＦＩＤリーダを開示する。このＲＦＩＤリーダにおいては、送信手段が、楕円偏波を送信するパッチアンテナを備えている。パッチアンテナは、パッチアンテナが取り付けられた本体に対して、楕円偏波の進行軸回りに回転可能である。
なお、「本体に対して、楕円偏波の進行軸回りに回転可能」とは、パッチアンテナから放射状に送信される楕円偏波のうちの少なくとも１つの楕円偏波の進行軸回りに回転可能であることを意味する。
また、１つのパッチアンテナが、楕円偏波を送信するとともに、タグからの電波を受信するように構成されていてもよい。すなわち、パッチアンテナと受信アンテナが別個に設けられていてもよいし、これらが１つのパッチアンテナにより構成されていてもよい。
【０００７】
このＲＦＩＤリーダでは、パッチアンテナが楕円偏波を送信するとともに、パッチアンテナを本体に対して楕円偏波の進行軸回りに回転させることができる。一方、タグのアンテナは通常は直線偏波アンテナであるので、タグは特定の方向（以下、受信方向という）に電界・磁界が振動する電波のみを受信する。ユーザが、本体に対してパッチアンテナを回転させると、タグの受信方向における楕円偏波の電界・磁界の振幅が変化する。例えば、パッチアンテナを所定の角度に設定して楕円偏波を送信したときにタグの受信方向における電界・磁界の振幅が所定の大きさとなる場合に、前記所定の角度からパッチアンテナの角度を変更すると、タグの受信方向における電界・磁界の振幅が前記所定の大きさから増大したり減少したりする。タグの受信方向における電界・磁界の振幅が大きければ、ＲＦＩＤリーダの通信距離が長くなり、タグの受信方向における電界・磁界の振幅が小さければ、ＲＦＩＤリーダの通信距離は短くなる。したがって、ユーザは、パッチアンテナを回転させることで、ＲＦＩＤリーダの通信距離を変更することができる。すなわち、ユーザは、ＲＦＩＤリーダの通信距離を変更することで、異なる距離に置かれた複数のタグの中から通信するタグを選択することができる。また、このＲＦＩＤリーダは、パッチアンテナを物理的に回転させるという簡単な構成で、通信距離を変更することができる。また、パッチアンテナの角度は、任意の角度に設定することができる。パッチアンテナが送信する電波が楕円偏波であるので、ＲＦＩＤリーダの通信距離は、パッチアンテナの角度に応じて滑らかに変化する。したがって、このＲＦＩＤリーダでは、連続的に通信距離を変更することができる。このため、ユーザは、パッチアンテナを少しずつ回転させることで、ＲＦＩＤリーダの通信距離を微調整することができる。例えば、異なる近い距離に２つのタグが存在する場合には、ユーザは、ＲＦＩＤリーダの通信距離を、遠い側のタグと通信せず、近い側のタグとのみ通信できる通信距離に設定することができる。
【０００８】
上述したＲＦＩＤリーダは、パッチアンテナが、０〜１８０度の角度範囲内でのみ回転可能であることが好ましい。
【０００９】
楕円偏波の電界または磁界の時間に関する関数は、楕円を描く。したがって、電界・磁界の振幅が最大となる角度と、電界・磁界の振幅が最小となる角度の双方が、必ず０〜１８０度の範囲内に存在する。したがって、０〜１８０度の角度範囲内でパッチアンテナを回転させれば、通信距離を最大値から最小値まで調節することができる。また、このように、パッチアンテナの回転角度を制限することで、配線の捩れ等を防止することができる。
【００１０】
上述したＲＦＩＤリーダは、パッチアンテナが固定されており、パッチアンテナと共に回転する回転部材と、回転部材の回転軸方向に回転部材と接触する接触部と、回転部材と接触部の一方を、他方に向けて付勢するスプリングをさらに備えていることが好ましい。
【００１１】
このような構成によれば、スプリングによって回転部材が接触部に押さえつけられる。したがって、ＲＦＩＤリーダの使用中に、意図せず回転部材が回転してパッチアンテナの角度が変化してしまうことを防止することができる。
【００１２】
上述したＲＦＩＤリーダは、本体に把持部が形成されていることが好ましい。そして、把持部に隣接する位置にパッチアンテナが設置されていることが好ましい。
【００１３】
このような構成によれば、ユーザは、把持部を片手で持ったときに、その指でパッチアンテナの角度を簡単に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ＲＦＩＤリーダライタ１０の正面図。
【図２】ＲＦＩＤリーダライタ１０の側面図。
【図３】ＲＦＩＤリーダライタ１０の背面図。
【図４】アンテナユニット１６の断面図。
【図５】外側ケース１６ｃと内側ケース１６ｂとの接触部の拡大断面図。
【図６】アンテナユニット１６の拡大図。
【図７】アンテナユニット１６の拡大図。
【図８】パッチアンテナ１８が送信する楕円偏波の軸比を示すグラフ。
【図９】ＲＦＩＤリーダライタ１０の通信距離の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に説明する実施例のＲＦＩＤリーダの特徴について、列記する。
（特徴１）パッチアンテナは、放射導電板に対して垂直な軸回りに、本体に対して回転することができる。
（特徴２）回転部材は、ネジ溝により本体に対して回転可能に係合されている。スプリングは、回転部材のネジ山を、本体のネジ山に向けて付勢する。
【実施例】
【００１６】
実施例に係るＲＦＩＤリーダについて説明する。図１〜３に示すように、ＲＦＩＤリーダライタ１０は、本体ケース１２を備えている。本体ケース１２の正面の最上部には、バーコードリーダ１４が設置されている。バーコードリーダ１４は、バーコードから情報を読み出す。本体ケース１２の正面のバーコードリーダ１４の下側には、アンテナユニット１６が設置されている。アンテナユニット１６は、パッチアンテナ１８を内蔵している。パッチアンテナ１８は、無線によりタグと通信する。本体ケース１２のアンテナユニット１６の下側には、把持部２２が形成されている。ユーザは、把持部２２を把持してＲＦＩＤリーダライタ１０を使用することができる。本体ケース１２の背面の上部には、ディスプレイ２４が設置されている。ディスプレイ２４には、バーコードリーダ１４によりバーコードから読み出された情報や、パッチアンテナ１８によりタグから読み出された情報や、その他の各種の情報が表示される。本体ケース１２の背面のディスプレイ２４の下側（すなわち、把持部２２の背面）には、複数のキーボタンを有する操作パネル２６が設置されている。ユーザは、把持部２２を把持している手により操作パネル２６を操作することができる。
【００１７】
図４に示すように、アンテナユニット１６は、正面カバー１６ａと、パッチアンテナ１８と、内側ケース１６ｂと、スプリング２０と、外側ケース１６ｃを備えている。外側ケース１６ｃは、有底円筒形状を備えている。外側ケース１６ｃは、本体ケース１２に形成されている孔１２ａに底部側から挿通された状態で、本体ケース１２に固定されている。内側ケース１６ｂは、有底円筒形状を備えている。内側ケース１６ｂは、その底部側から外側ケース１６ｃ内にはめ込まれている。図５は、外側ケース１６ｃと内側ケース１６ｂとの接触部の拡大断面図を示している。図５に示すように、外側ケース１６ｃの内周面には、ネジ溝が形成されており、内側ケース１６ｂの外周面には、外側ケース１６ｃのネジ溝に対応するネジ溝が形成されている。これらのネジ溝同士が螺合するように、内側ケース１６ｂは外側ケース１６ｃ内にねじ込まれている。したがって、内側ケース１６ｂは、図４の回転軸４０の回りに、外側ケース１６ｃに対して回転することができる。スプリング２０は、圧縮された状態で、外側ケース１６ｃの底部と内側ケース１６ｂの底部との間に配置されている。スプリング２０は、内側ケース１６ｂを図４の右側に向けて付勢している。したがって、図５に示すように、内側ケース１６ｂのネジ山の右側の面５０ａが、外側ケース１６ｃのネジ山の左側の面５０ｂに押し付けられている。これによって、内側ケース１６ｂが外側ケース１６ｃに固定されている。正面カバー１６ａは、略円板形状を備えている。正面カバー１６ａは、内側ケース１６ｂに固定されており、内側ケース１６ｂの開口部を塞いでいる。パッチアンテナ１８は、接地導電板１８ａと、誘電体基板１８ｂと、放射導電板１８ｃの積層体により構成されている。パッチアンテナ１８は、内側ケース１６ｂ内に収容された状態で、放射導電板１８ｃが正面カバー１６ａに接触するように正面カバー１６ａに固定されている。パッチアンテナ１８の放射導電板１８ｃの表面は、上述した回転軸４０に対して垂直である。
【００１８】
正面カバー１６ａに力が加えられていない状態では、スプリング２０の付勢力によって、内側ケース１６ｂは外側ケース１６ｃに固定されている。ユーザが、正面カバー１６ａを回転軸４０回りに回転させる向きに力を加えると、図５の面５０ａが面５０ｂに対して摺動し、内側ケース１６ｂが外側ケース１６ｃに対して回転する。すなわち、内側ケース１６ｂと正面カバー１６ａとパッチアンテナ１８が一体となって、本体ケース１２に対して回転する。これによって、例えば、図６、７に示す角度に、パッチアンテナ１８の本体ケース１２に対する角度を変更することができる。図６、７に示すように、正面カバー１６ａの外周面には、外周面から外側に突出する凸部３０が形成されている。また、本体ケース１２には、２つのストッパ６０、６２が形成されている。ストッパ６０、６２は、正面カバー１６ａが回転したときに凸部３０と当接可能な位置に形成されている。ストッパ６０、６２は、凸部３０と当接することによって、正面カバー１６ａ（すなわち、パッチアンテナ１８）の回転可能範囲を制限する。ストッパ６０、６２によって、パッチアンテナ１８の回転可能範囲が、１８０度の範囲に制限されている。以下では、図６に示す角度から右回りに計測した角度を用いて、パッチアンテナ１８の角度を説明する。すなわち、図６に示すパッチアンテナ１８の角度を０度といい、図７に示すパッチアンテナ１８の角度を９０度という。
【００１９】
パッチアンテナ１８は、図２、４の矢印１００に示すように、放射導電板１８ｃに対して垂直な方向を中心として、放射状に電波を送信する。すなわち、矢印１００は、パッチアンテナ１８の指向特性の中心軸を示している。図４に示すように、パッチアンテナ１８の指向特性の中心軸１００は、パッチアンテナ１８の回転軸４０と略一致している。
【００２０】
図８は、パッチアンテナ１８が送信する電波の軸比を示している。図８の周方向の軸は、電波の進行方向回りの角度を示している。また、図８の径方向の軸は、電波の電界振幅を示している。図示するように、パッチアンテナ１８は、楕円偏波を送信する。パッチアンテナ１８が図６に示す０度の角度にあるときは、図８の長軸により示される電界振幅Ｅ０が、図６の上下方向において得られる。パッチアンテナ１８が図７に示す９０度の角度にあるときは、図８の短軸により示される電界振幅Ｅ９０が、図７の上下方向において得られる。このように、パッチアンテナ１８を回転させることで、楕円偏波の向きを変更することができる。
【００２１】
ＲＦＩＤリーダライタ１０は、パッチアンテナ１８からタグに楕円偏波による信号を送信するとともに、パッチアンテナ１８によってタグから送信される電波を受信する。例えば、タグから情報を読み出す際には、パッチアンテナ１８からタグに向けて、読み出しコマンドが楕円偏波により送信される。タグは、楕円偏波を受信することで、電力を得るとともに読み出しコマンドを受信する。すると、タグは、読み出しコマンドに対応する情報をメモリから読み出し、その情報を電波により送信する。ＲＦＩＤリーダライタ１０は、タグからの電波をパッチアンテナ１８によって受信することで、その情報を得る。また、タグに情報を書き込む際には、パッチアンテナ１８からタグに向けて、書き込みコマンドとデータが楕円偏波により送信される。タグは、楕円偏波を受信することで、電力を得るとともに、書き込みコマンドとデータを受信する。すると、タグは、受信されたデータをメモリに書き込む。また、タグは、書き込み結果を電波により送信する。ＲＦＩＤリーダライタ１０は、タグらかの電波をパッチアンテナ１８によって受信することで、書き込み結果を受信する。
【００２２】
次に、ＲＦＩＤリーダライタ１０によって通信距離を変更する方法について説明する。図９に示すように、タグ７０〜７４がＲＦＩＤリーダライタ１０から異なる距離に置かれている状態を考える。タグ７０〜７４が有するアンテナは、直線偏波アンテナである。したがって、タグ７０〜７４は、特定の方向（以下、受信方向という）に電界・磁界が振動する電波を受信する。以下では、図９の上下方向がタグ７０〜７４の受信方向であるとして説明をする。図９に示す状態において、パッチアンテナ１８の角度が０度であるときには、タグ７０〜７４の受信方向における楕円偏波の電界振幅は最大（図８の電界振幅Ｅ０）となる。このため、ＲＦＩＤリーダライタ１０は、タグ７０〜７４の全てと通信することができる。その後、パッチアンテナ１８の角度が４５度に変更されると、タグ７０〜７４の受信方向における楕円偏波の電界振幅が、図８の振幅Ｅ４５に示す値まで低下する。このため、ＲＦＩＤリーダライタ１０の通信距離が減少する。この場合には、ＲＦＩＤリーダライタ１０は、タグ７０、７２と通信し、タグ７４とは通信しない。その後、パッチアンテナ１８の角度が９０度に変更されると、タグ７０〜７４の受信方向における楕円偏波の電界振幅が最小（図８の電界振幅Ｅ９０）となる。このため、ＲＦＩＤリーダライタ１０の通信距離がさらに減少する。この場合、ＲＦＩＤリーダライタ１０は、タグ７０とのみ通信し、タグ７２、７４とは通信しない。このように、パッチアンテナ１８の角度を変更することで、ＲＦＩＤリーダライタ１０の通信距離を変更することができる。
【００２３】
以上に説明したように、ＲＦＩＤリーダライタ１０では、パッチアンテナ１８を本体ケース１２に対して回転させることで、ＲＦＩＤリーダライタ１０の通信距離を変更することができる。これによって、複数のタグの中から通信するタグを選択することができる。特に、パッチアンテナ１８の角度を任意の角度に調整することが可能であるので、通信距離を細かく調整することができる。このため、ＲＦＩＤリーダライタ１０の通信距離を最適な距離に調節することができる。例えば、２つのタグが互いに近い距離に存在している場合でも、一方のタグとのみ通信できるように通信距離を調節することができる。また、送信する電波が楕円偏波であるので、パッチアンテナ１８を回転させたときに、タグの受信方向における電界振幅（または磁界振幅）が緩やかに変化する。したがって、ＲＦＩＤリーダライタ１０の通信距離を容易に調整することができる。
【００２４】
また、ＲＦＩＤリーダライタ１０では、パッチアンテナ１８を回転させるだけ通信距離を変更することができる。このため、ユーザは、複雑なキー操作を行うことなく容易に通信距離を変更することができる。また、ＲＦＩＤリーダライタ１０は、通信距離を変更するための回路等が不要であるので、ＲＦＩＤリーダライタ１０が大型化することもない。
【００２５】
また、ＲＦＩＤリーダライタ１０によれば、現場においてタグとの通信動作を行いながらパッチアンテナ１８を回転させることで、必要なタグとのみ通信できるように通信距離を設定することができる。通信距離等の数値を入力するのではなく、実際に通信できるか否かにより通信距離を設定できるので、感覚的に通信距離を調節することができる。
【００２６】
また、ＲＦＩＤリーダライタ１０では、ストッパ６０、６２によって、パッチアンテナ１８が０〜１８０度の角度範囲内でのみ回転可能とされている。図８に示すように、楕円偏波では、電界振幅が最大値となる角度と最小値となる角度の双方が０〜１８０度の角度範囲内に存在する。したがって、タグがＲＦＩＤリーダライタ１０に対して何れの角度で配置されていたとしても、０〜１８０度の角度範囲内でパッチアンテナ１８を回転させれば、通信距離を最大値から最小値まで調節することができる。また、このように、パッチアンテナ１８の回転角度を制限することで、パッチアンテナ１８に接続されている配線（例えば、同軸ケーブル）の捩れ等を防止することができる。
【００２７】
また、ＲＦＩＤリーダライタ１０では、スプリング２０が、内側ケース１６ｂを回転軸４０に沿って付勢することで、内側ケース１６ｂのネジ山の面５０ａを外側ケース１６ｃのねじ山の面５０ｂに押し付けている。これによって、内側ケース１６ｂが外側ケース１６ｃに固定される。このように、スプリング２０により内側ケース１６ｂが固定されるので、ＲＦＩＤリーダライタ１０の使用中に、意図せずパッチアンテナ１８の角度が変化してしまうことを防止することができる。
【００２８】
また、ＲＦＩＤリーダライタ１０では、パッチアンテナ１８が把持部２２に隣接して設けられている。したがって、ユーザは、把持部２２を片手で把持し、その指でパッチアンテナ１８の角度を調節できる。
【００２９】
また、図２の点線１１０は、バーコードリーダ１４の端部と本体ケース１２の下端とを結んだ線を示している。図２に示すように、アンテナユニット１６は、点線１１０よりも外側に突出しない位置に設置されている。したがって、バーコードリーダ１４が落下した場合等に、アンテナユニット１６に衝撃が直接加わらないようになっている。これによって、アンテナユニット１６が破損し難くなっている。
【００３０】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３１】
１０：ＲＦＩＤリーダライタ
１２：本体ケース
１４：バーコードリーダ
１６：アンテナユニット
１６ａ：正面カバー
１６ｂ：内側ケース
１６ｃ：外側ケース
１８：パッチアンテナ
１８ａ：接地導電板
１８ｂ：誘電体基板
１８ｃ：放射導電板
２０：スプリング
２２：把持部
２４：ディスプレイ
２６：操作パネル
３０：凸部
６０：ストッパ
６２：ストッパ
【図１】
2012043101.tif 000003
【図２】
2012043101.tif 000004
【図３】
2012043101.tif 000005
【図４】
2012043101.tif 000006
【図５】
2012043101.tif 000007
【図６】
2012043101.tif 000008
【図７】
2012043101.tif 000009
【図８】
2012043101.tif 000010
【図９】
2012043101.tif 000011