(57)【要約】【課題】物品の、円形状またはリング状の領域に設置されたＲＦＩＤタグと通信を行う、リーダ・ライタおよびそのアンテナであって、ＩＣタグの位置が不明であっても容易に通信が行えるリーダ・ライタおよびそのアンテナを提供する。【解決手段】基材に複数のアンテナ素子が、同心円上に配置され、アンテナ素子のうち１つ選択し、選択されたアンテナ素子から、順次円周方向に隣接するアンテナ素子に切り替えて通信をおこなうスキャナ通信手段を有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品の、円形状またはリング状の領域に設置されたＲＦＩＤタグと通信を行う、リーダ・ライタ用のアンテナであって、
基材に複数のアンテナ素子が、同心円上に配置されたことを特徴とするリーダ・ライタアンテナ。
【請求項２】
半径の異なる複数の同心円上に配置されたことを特徴とする請求項１に記載のリーダ・ライタアンテナ。
【請求項３】
請求項１に記載のリーダ・ライタアンテナを備え、アンテナ素子のうち１つ選択し、選択されたアンテナ素子から、順次円周方向に隣接するアンテナ素子に切り替えて通信をおこなうスキャナ通信手段を有することを特徴とするリーダ・ライタ。
【請求項４】
請求項２に記載リーダ・ライタアンテナを備え、全ての同心円上に配置されたアンテナ素子のうち同心円ごとに１つ選択し、選択されたアンテナ素子からの通信を同時に行い、順次円周方向にそれぞれ同じ同心円の隣接するアンテナ素子に切り替えて通信をおこなうスキャナ通信手段を有し、選択されたアンテナ素子は、アンテナ素子と円の中心とを結ぶ線と、隣接する同心円のアンテナ素子と円の中心とを結ぶ線とが異なることを特徴とするリーダ・ライタ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のアンテナ素子が、それそれ個別のリーダ・ライタ素子に接続されたことを特徴とするリーダ・ライタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣタグと送受信を行うリーダ・ライタに関し、特に、物品の円周領域にＩＣタグが備えられたＩＣタグ用リーダ・ライタおよびリーダライタアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣタグは、電磁気エネルギーをリーダ・ライタ（ＲＷ：Ｒｅａｄｅｒ／Ｗｒｉｔｅｒ）との間でやり取りを行い、データ通信するものである。そして、ＩＣタグを物品に備え、物品の管理に必要な内容をリーダ・ライタでＩＣタグに記憶させ、あるいは記憶させた情報を読み取り、物品を管理することが出来る。
【０００３】
このＩＣタグリーダ・ライタを利用して、車のタイヤを管理する手法が開示されるようになった（特許文献１）。タイヤの利用に際し、コストや、環境に配慮する面からも、古くなり、痛んだタイヤを再利用することが求められている。特に、主に路面に接する部分であるトレッドが傷みやすく、これを交換し、リトレッドタイヤとして再利用する技術が実施されている。
【０００４】
しかしながら、タイヤのトレッド面は再生できても、タイヤ本体にも寿命があり、対応年数やリトレッドの回数に制限があって、それを超えての再生は出来ないことになっている。そのために、タイヤ表面に製造年月日やリトレッドの回数を記録しても、磨り減ったり汚れたりなどして、判読不能になる場合が多い。
【０００５】
それを解決するために、タイヤ本体にＩＣタグを埋め込む技術が提案されている。ＩＣタグに製造日やトレッド回数を書き込んでおき、管理することが期待されている。
【０００６】
タイヤに埋め込むＩＣタグは、タイヤ製造工程中にタイヤのサイドウォール部に埋め込む必要があるため、高温高圧に耐える必要がある。また、タイヤに必要とされる過酷な条件（たわむ、こする、ぶつかるなど）で動作させる必要があるので、高強度が要求される。
【０００７】
そのために、ＩＣタグはアンテナ部を含めて小さく作り、また、カプセル状に封しされる。また規格によって、通信に使用される周波数が限定され、遠距離まで信号を飛ばす仕組みにできない。よって、リーダ・ライタとの通信に於いては、ピンポイントでＩＣタグとリーダライタ・アンテナを近づける必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１３４４９号公報
【特許文献２】特開２００６−２８１９２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、物品の、円形状またはリング状の領域に設置されたＲＦＩＤタグと通信を行う、リーダ・ライタおよびそのアンテナであって、ＩＣタグの位置が不明であっても容易に通信が行えるリーダ・ライタおよびその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】
【００１０】
本発明は係る課題に鑑みなされたものであり、請求項１の発明は、
物品の、円形状またはリング状の領域に設置されたＲＦＩＤタグと通信を行う、リーダ・ライタ用のアンテナであって、
基材に複数のアンテナ素子が、同心円上に配置されたことを特徴とするリーダ・ライタアンテナとしたものである。
【００１１】
本発明の請求項２の発明は、
半径の異なる複数の同心円上に配置されたことを特徴とする請求項１に記載のリーダ・ライタアンテナとしたものである。
【００１２】
本発明の請求項３の発明は、
請求項１に記載のリーダ・ライタアンテナを備え、アンテナ素子のうち１つ選択し、選択されたアンテナ素子から、順次円周方向に隣接するアンテナ素子に切り替えて通信をおこなうスキャナ通信手段を有することを特徴とするリーダ・ライタとしたものである。
【００１３】
本発明の請求項４の発明は、
請求項２に記載リーダ・ライタアンテナを備え、全ての同心円上に配置されたアンテナ素子のうち同心円ごとに１つ選択し、選択されたアンテナ素子からの通信を同時に行い、順次円周方向にそれぞれ同じ同心円の隣接するアンテナ素子に切り替えて通信をおこなうスキャナ通信手段を有し、選択されたアンテナ素子は、アンテナ素子と円の中心とを結ぶ線と、隣接する同心円のアンテナ素子と円の中心とを結ぶ線とが異なることを特徴とするリーダ・ライタとしたものである。
【００１４】
本発明の請求項５の発明は、
請求項１〜４のいずれか１項に記載のアンテナ素子が、それそれ個別のリーダ・ライタ素子に接続されたことを特徴とするリーダ・ライタとしたものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のリーダ・ライタ用アンテナは以上のような構成であって、物品の、円形状またはリング状の領域に設置されたＲＦＩＤタグと通信を行う、リーダ・ライタおよびそのアンテナであって、ＩＣタグの位置が不明であっても容易に通信が行えるリーダ・ライタおよびそのアンテナとすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のリーダ・ライタアンテナの第一の実施形態例を上面で見た説明図である。
【図２】本発明のリーダ・ライタアンテナの第二の実施形態例を上面で見た説明図である。
【図３】本発明の第二の実施形態例を利用した通信に係る第１の例を上面で見た説明図である。
【図４】本発明の第二の実施形態例を利用した通信に係る第２の例を上面で見た説明図である。
【図５】本発明の第二の実施形態例を利用した通信に係る第３の例を上面で見た説明図である。
【図６】本発明のリーダ・ライタアンテナを用いたリーダ・ライタの構成の一例を模式的に示した説明図である。
【図７】本発明のリーダ・ライタアンテナを用いたリーダ・ライタの構成の他の例を模式的に示した説明図である。
【図８】本発明のリーダ・ライタアンテナの検知範囲を模式的に示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下本発明を実施するための形態につき説明する。図１は、本発明のリーダ・ライタ用アンテナの第一の実施形態例を上面で見た説明図である。
【００１８】
本形態例のリーダ・ライタアンテナ１は、
物品の、円形状またはリング状の領域に設置されたＲＦＩＤタグと通信を行う、リーダ・ライタ用のアンテナであることを前提とする。そして、
基材に複数のアンテナ素子Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１・・・が、同心円Ｒ１上に配置されている。各アンテナのＲＦＩＤ検知範囲は、図８に例示するように、重なるように配置する。このような構成であるから、本アンテナをＲＦＩＤタグが埋め込まれたタイヤに接触させることにより、いずれかのアンテナ素子がＲＦＩＤタグと接近することが出来、接近させると通信が可能となるアンテナとして、リーダ・ライタに供することが出来る。
【００１９】
このようなリーダ・ライタアンテナより、通信を行うリーダ・ライタとしては、次のように例示できる。すなわち、複数のアンテナ素子Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１・・・のうち、１つ、たとえばＡ１を選択する。そして選択されたアンテナ素子Ａ１から、順次円周方向に隣接するアンテナ素子Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１・・・に切り替えて通信をおこなうスキャナ通信手段を有するリーダ・ライタである。第一の実施形態のリーダ・ライタアンテナをＲＦＩＤタグに接近させ、このようなリーダ・ライタでスキャナ通信を行うことにより、接近させると通信が可能である。なお、スキャナ通信を実施した結果、ＦＲＩＤタグと通信が出来たリーダ・ライタアンテナがあった場合、以後そのリーダ・ライタアンテナを用いて通信できる。
【００２０】
図２は、本発明のリーダ・ライタアンテナの第二の実施形態例である。
【００２１】
本形態例のリーダ・ライタアンテナ１０は、
第一の実施形態例と同様に、物品の、円形状またはリング状の領域に設置されたＲＦＩＤタグと通信を行う、リーダ・ライタ用のアンテナであることを前提とする。そしてアンテナ素子が、
半径の異なる複数の同心円Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、・・・上に配置されている。
すなわち、同心円Ｒ１上に順次、アンテナ素子Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、・・・が、同心円Ｒ２上に順次、アンテナ素子Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２、・・・が、同心円Ｒ３上に順次、アンテナ素子Ａ３、Ｂ３、Ｃ３、Ｄ３、・・・が、同心円Ｒ４上に順次、アンテナ素子Ａ４、Ｂ４、Ｃ４、Ｄ４、・・・・が、配置されている。それぞれのアンテナはＲＦＩＤ検知範囲が、重なるように配置する。なお、図では、全ての素子に符号を付しているわけではない。
【００２２】
このようなリーダ・ライタアンテナ１０では、ＲＦＩＤタグが円形状またはリング状の領域の、外周から中心部に向け、どこに設置されていても、いずれかのアンテナ素子がＲＦＩＤタグと接近することが出来る。このため、接近させると通信が可能となるアンテナとして、リーダ・ライタに供することが出来る。
【００２３】
このようなリーダ・ライタアンテナ１０より、通信を行うリーダ・ライタとしては、次のように例示できる。
【００２４】
第二の実施形態例のリーダ・ライタアンテナ１０の全ての同心円Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ
４、・・・上に配置されたアンテナ素子のうち、同心円ごとに１つ選択する。選択されたアンテナ素子からの通信を同時に行い、順次円周方向にそれぞれ同じ同心円の隣接するアンテナ素子に切り替えて通信をおこなうスキャナ通信手段を有している。そして、選択されたアンテナ素子は、アンテナ素子と円の中心とを結ぶ線と、隣接する同心円のアンテナ素子と円の中心とを結ぶ線とが異なるようにしている。
【００２５】
以下、選択されたアンテナを例示する。図３は、第１の例を示した説明図である。第１の例として、たとえば同心円Ｒ１上のアンテナ素子のうちＡ１を選ぶ。そして、アンテナ素子Ａ１と円の中心Ｏとを結ぶ線ＯＡと、同心円Ｒ１に隣接する同心円Ｒ２上のアンテナ素子と円の中心とを結ぶ線とが異なる、たとえば線ＯＢ上の、アンテナ素子Ｂ２を選択する。つぎに、アンテナ素子Ｂ２と円の中心Ｏとを結ぶ線ＯＢと、同心円Ｒ２に隣接する同心円Ｒ３上のアンテナ素子と円の中心とを結ぶ線とが異なる、たとえば線ＯＣ上のアンテナ素子Ｃ３を選択する。同様にして、同心円状Ｒ４上のアンテナ素子Ｄ４を選択する。この場合は、Ａ１、Ｂ２、Ｃ３、Ｄ４と選択される。
【００２６】
図４は、第２の例を示した説明図である。選択されたアンテナの第２の例として、同心円Ｒ１上のアンテナ素子のうちＡ１を選ぶ。そして、アンテナ素子Ａ１と円の中心Ｏとを結ぶ線ＯＡと、同心円Ｒ１に隣接する同心円Ｒ２上のアンテナ素子と円の中心とを結ぶ線とが異なる、線ＯＢ上の、アンテナ素子Ｂ２を選択する。つぎに、アンテナ素子Ｂ２と円の中心Ｏとを結ぶ線ＯＢと、同心円Ｒ２に隣接する同心円Ｒ３上のアンテナ素子と円の中心とを結ぶ線とが異なる、線ＯＡ上のアンテナ素子Ａ３を選択する。同様にして、同心円状Ｒ４上のアンテナ素子Ｂ４を選択する。この場合はＡ１、Ｂ２、Ａ３、Ｂ４と選択される。
【００２７】
図５に示すように、あるいは第３の例として、Ａ１、Ｂ２、Ｄ３、Ｂ４と選択しても良い。この場合は、同心円上のアンテナ素子を例１に比べ、遠距離の素子Ｄ３、Ｂ４を選ぶことになる。
【００２８】
このようにしてリーダ・ライタアンテナ１０の選択されたアンテナ素子からの通信を同時に行う。そして、順次円周方向にそれぞれ同じ同心円の隣接するアンテナ素子に切り替えて通信をおこなう。たとえば選択されたアンテナ素子の第１の例の場合、Ａ１、Ｂ２、Ｃ３、Ｄ４と選択されたので、それぞれ同じ同心円の隣接するアンテナ素子Ｂ１、Ｃ２、Ｄ３、Ｅ４、・・・に切り替えて通信をおこなう。さらにＣ１、Ｄ２、Ｅ３、Ｆ４、・・・と切り替え、円周方向にスキャン通信する。
【００２９】
このようなリーダ・ライタアンテナとリーダ・ライタによって、ＲＦＩＤタグに近接するとほぼ同時に漏れなく、通信できる。これを以下に説明する。
【００３０】
異なるアンテナ素子が近接すると、通信した場合、互いの搬送波が影響しあう干渉という現象が生じる（互いの搬送波が打ち消しあう等により、通信効率が著しく落ちる）。例えば線ＯＡ上にあるアンテナ素子を同時に使用して通信した場合、Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４はＲＦＩＤ検知範囲が重なっているため、干渉が生じてしまう。しかし、ＲＦＩＤ検知範囲がアンテナごとに重なっていないと、隙間にＲＦＩＤタグがあった場合、検知漏れが生じる。このような点から、ＯＡ上の素子を選択してから、選択した同心円と近接した同心円に配置されたアンテナ素子を選択する場合、ＯＡとは異なる線上のアンテナ素子を選択しスキャナ通信することによって干渉を防止できる。
【００３１】
図６は、本発明のリーダ・ライタアンテナを用いたリーダ・ライタの構成の一例を模式的に示した説明図である。１つの同心円とリーダライタの接続を示す図である。リーダライタアンテナ１と、リーダライタとの間は、同軸ケーブル４、または、ツイストペアケー
ブル等により接続されている。異なる同心円に配置されたアンテナは同時に通信を開始するとの観点から、リーダライタ本体は同心円の数だけ用意することが望ましいと考えるが、後に述べるスイッチング機能を考慮することにより、必ずしも同心円の数と同数である必要は無い。リーダライタ素子２のアンテナ出力部は同軸ケーブル４やツイストペアケーブル等によりスイッチング回路３の入力に接続されている。スイッチング回路３からは出力先が複数あり、例えばスイッチング回路３に入力するアドレス番号などにより出力先が変えられる回路となっている。それぞれの出力先には、同軸ケーブル４等が繋がっていて、アンテナに接続され、リーダライタ素子２からの出力信号がアンテナに送信されるようになっている。
【００３２】
通信を開始する際、Ａ１からスタートする場合、スイッチング回路でＡ１に接続するアドレスをリーダライタ素子よりスイッチング回路に送信後、リーダライタ素子からアンテナへの通信を開始する。アンテナＡ１がＲＦＩＤタグと通信できない、つまり、ＲＦＩＤタグが存在しなかった場合は、リーダライタ素子はアンテナＢ１に接続するアドレスをスイッチング回路に送信する。スイッチング回路は出力先をＡ１からＢ１に切り替える。
このようにして、同心円状のアンテナを順次切り替えていく。
【００３３】
なお、ＲＦＩＤタグと通信できた場合は、ＲＦＩＤタグ発見のステータスとなり、以降、スイッチング回路のアドレスは変えずに通信を続ける。
【００３４】
図７は、本発明のリーダ・ライタアンテナを用いたリーダ・ライタの構成の他の例を模式的に示した説明図である。リーダ・ライタアンテナ１０とリーダライタ素子をつないだリーダライタ構成の全体構造例を示す。同心円状に並んだアンテナは同軸ケーブル群５でスイッチング回路３を介してリーダライタ素子２に接続されている。リーダライタ素子２は同心円の数だけ存在し、リーダライタ素子２から伸びるＵＳＢケーブル６はＵＳＢハブ７に接続されている。ＵＳＢハブ７により１本のＵＳＢケーブルから複数のリーダライタにＵＳＢ接続される。よって、パソコンと接続するＵＳＢは１本であるが、パソコンはリーダライタが複数個ＵＳＢ接続されている状態となる。
【００３５】
パソコンは、ＵＳＢのポート番号とその番号に繋がっているリーダライタ素子のスイッチング回路のアドレス情報から、ＲＦＩＤタグと通信しているアンテナを１つ特定することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１・・・リーダ・ライタアンテナ
１０・・・リーダ・ライタアンテナ
２・・・リーダ・ライタ素子
３・・・スイッチング回路
４・・・同軸ケーブル
５・・・同軸ケーブル群
６・・・ＵＳＢケーブル
７・・・ＵＳＢハブ
【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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