(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルトおよび複数のローラーを含むコンベヤシステム用ＲＦＩＤアンテナであって、 細長い実質的に円筒形の外側ローラーシェルであって、前記シェルはＲＦ透過性材料を含んでなり、前記ローラーシェルは前記コンベヤベルトに操作的に接触するように適合されているローラーシェルと、 前記ローラーシェル内に配置されたアンテナコアであって、前記コアは前記アンテナの各端部上に配置され前記ローラーシェルに回転可能に係合しおよびこれを支持するように適合されたベアリング手段を有するアンテナコアとを備え、 前記アンテナコアは実質的に平面状の一方向能動ＲＦ質問ゾーンを提供するＲＦＩＤアンテナ。
【請求項２】
前記ＲＦ質問ゾーンは前記コンベヤの幅の少なくとも４０％を横断して延在する請求項１記載のＲＦＩＤアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の属する分野
本発明は一般に無線周波数同定（ＲＦＩＤ）装置に関し、さらに詳しくはＲＦＩＤアンテナに関するものである。
【０００２】
背景技術
ＲＦＩＤシステムは当業界において周知である。かかるシステムは、米国特許第４，２７４，０８３号に開示されている同定システムのような、バッテリー駆動送信／受信回路を含む比較的大きなパッケージ、を備え、米国特許第４，６５４，６５８号に開示されている同定システムのような、トランスポンダーが基地局または質問機から電力を受け取っている受動システムに対して送受信する。
典型的なＲＦＩＤシステムは、製品キャリヤーに固着または埋設されている再使用可能なトランスポンダーまたはタグ、ＲＦリンクを介してタグを質問するアンテナシステムおよびコントローラから構成されている。このホスト（すなわちコンピュータ）システムは、コントローラと接続し、タグの質問を命令（ｄｉｒｅｃｔ）する。
ＲＦＩＤアンテナシステムは典型的には高周波信号を使用してコンベヤのような質問パス上を移動させられるタグ、従って製品キャリヤーを質問する。アンテナシステムは一般に質問パスの近くに配置されてタグへおよびタグからの有効な通信を提供している。
アンテナの位置はタグへおよびタグからの同定コードその他のデータの質問および受信に決定的に重要である。例えば、比較的小さい単一アンテナを用いているか、またはアンテナが質問パスから遠すぎる位置にあるならば、質問パスの適用範囲が不十分になる。
ＲＦリンク、従ってアンテナとタグとの間の通信を最適化するために幾つかの試みがなされている。一つの（典型的に用いられている）アプローチでは、矩形または正方形のフレームアンテナがコンベヤの周囲に取り付けられる。
【０００３】
このシステムは幾つかの欠点を持つ。特に、アンテナシステムはあるタグ位置に対して１つ以上のデッドゾーン（ｄｅａｄ  ｚｏｎｅ）を示す。例えば、慣用のフレームアンテナのちょうど中心を横切ってデッドゾーンがある。タグがコンベヤベルトに平行なウィンドウ内に位置し、中心フレーム軸のいずれかの側に若干の距離を有し、かつアンテナの読み取りエリア（ｒｅａｄ  ａｒｅａ）の全体にわたってこの位置を維持するならば、タグは読み取られない。
さらに、コンベヤに沿って移動中に幾つかのタグが密接して次々続いて来ると、読み取りの正確さと完全さも低下する。タグが密接して続き、しかも読み取りアンテナから比較的遠いときは、これらのタグは読み取りアンテナからいずれも同じ距離にあり従って同時にメッセージを送り返すようにみえる。同時伝達の結果、同定コードが理解できないこととなる。これは雑音のある環境では特にそうであり、遮蔽が必要である。
【０００４】
従って、本発明の目的は質問パスにわたって最適の適用範囲を提供するＲＦＩＤアンテナシステムを提供することである。
本発明の他の目的はコンベヤシステムに容易に取り込まれ、製品キャリヤーに固着または埋設されたタグの精確な質問を提供するＲＦＩＤアンテナシステムを提供することである。
【０００５】
発明の要約
本発明の目的および利点に従えば、質問パスに沿って移動可能な少なくとも１つのトランスポンダーと通信するためのＲＦＩＤアンテナシステムは、前記質問パスに沿って移動する前記トランスポンダーを質問するための前記質問パスに隣接して配置された細長いアンテナを備え、
前記アンテナは、その縦軸が前記質問パスに実質的に垂直であり、かつ前記質問パスの水平経度面の少なくとも４０％と交差する能動ＲＦ質問ゾーンを提供するように、指向されていることを特徴とする。
【０００６】
さらなる特長および利点は、添付図面を参照した本発明の好適な実施形態の以下のより詳細な説明から明らかであろう。添付図面において、同じ符号は全図にわたって一般に同じ部品または要素を示す。添付図面中：
図１は典型的なＲＦＩＤシステムの概略図である。
図２は本発明に従うＲＦＩＤアンテナの一実施形態の斜視図である。
図３はアンテナヘッドアッセンブリに作用的に取り付けられた、図２に示すＲＦＩＤアンテナの斜視図である。
図４は図２に示すＲＦＩＤアンテナの展開斜視図である。
図５は本発明に従う、コンベヤシステム上に配置された、図２に示すＲＦＩＤアンテナの概略側面図である。
図６はコンベヤシステム上に配置された、図２に示すＲＦＩＤアンテナの頂面図である。
図７はＲＦＩＤアンテナの放射パターンの概略図である。
図８は本発明に従う、ＲＦＩＤアンテナの第２の実施形態の展開斜視図である。
【０００７】
発明の詳細な説明
本発明のＲＦＩＤアンテナは従来技術のアンテナシステムの欠点、不十分な点を実質的に低減または取り除くものである。本発明に従えば、細長いアンテナが、質問パスに沿って移動可能な少なくとも１つのトランスポンダーと通信するための質問パスに隣接して配置されている。このアンテナは、その縦軸が前記質問パスに実質的に垂直であり、かつ前記質問パスの水平経度面（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ  ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ  ｐｌａｎｅ）の少なくとも４０％と交差する能動ＲＦ質問ゾーン（場成分）を提供するように、指向されている。
【０００８】
図１を参照すると、簡単な読み書き（ｒｅａｄ／ｗｒｉｔｅ）ＲＦＩＤシステムが示されている。このシステムは典型的には１つ以上の、トランスポンダーまたはタグ１０、これらのタグ１０と通信する少なくとも１つのアンテナ１２、およびこの通信インターフェースを管理するコントローラ１４を備える。このホストシステム（すなわち、コンピュータ）１６はコントローラ１４と接続しており、製品キャリヤー１１の上に配置またはその中に埋設されたタグの質問および続く動作をパラレル、シリアルまたはバス通信線１８を介して命令する。
図１に示すように、各アンテナ１２は質問パスの一方の側に配置され、矢印Ａ１〜Ａ４で示されている。その境界にコンベヤ５がある。そのようなものとして、ＲＦリンク１７が、従って能動ＲＦゾーンが限定される。ここに用いられている「能動ＲＦゾーン」という用語は、有効なＲＦ放射または電磁場成分により定義されるゾーンを意味する物とする。
【０００９】
次に図２を参照すると、本発明のＲＦＩＤアンテナ２０の好適な実施形態の斜視図が示されている。本発明によると、アンテナ２０は、Ｘで示す縦軸を有する、実質的に細長いハウジング２１を有する。
【００１０】
図４に示すように、アンテナハウジング２１は、ベース２２およびトップ３０を包含する。ベース２２は、ベース２２の頂面の外縁２３に隣接して配置された外周アンテナシート２６を備えている。以下に論じるように、シート２６はその中にループアンテナ３６を受容し、かつ位置決めするように適合されている。
【００１１】
ベース２２はまたワイヤアクセスポート２８を備えてアンテナリード線またはワイヤ３８を、それを通して受容する。当業者には分かるように、本発明の範囲内で種々のワイヤアクセス手段を用いてアンテナ３８のコントローラへの接続を容易にすることができる。
図３および図４に示すように、ハウジングトップ３０はベース２２の頂面２４と対応する同様の形状をしている。トップ３０は、ねじ、リベット、エポキシ等の接着剤などの慣用手段によりベース２２に結合されている。
【００１２】
本発明によると、ハウジング２１は種々の軽量材料、例えばアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）、ポリカーボネートまたはポリビニルクロライド（ＰＶＣ）を含んで成る。しかしながら、このハウジング材料は、アンテナＲＦ放射または電磁場に対して最小限の干渉および／または制限しか与えるものでなければならない。好適な実施形態では、このハウジング材料はポリビニルクロライド（ＰＶＣ）を含んで成る。
【００１３】
次に、図４を参照すると、本発明のＲＦＩＤアンテナが示されており、これは米国カリホルニア州スコッツバレイ市在、エスコート・メモリ・システムズ（Ｅｓｃｏｒｔ  Ｍｅｍｏｒｙ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）社により製造頒布されているＲＳ４２７アンテナヘッドアッセンブリ４０に作用的に接続されている。
当業者には分かるように、本発明のＲＦＩＤアンテナはコントローラから受信したデジタル信号をトランスポンダーまたはタグ用の高速ＲＦ信号に変換し、かつ逆にタグからのＲＦ信号をコントローラ用のデジタル信号に戻して変換するのに必要な回路をすべて備えているので、このアンテナで多数のコントローラを使用することができる。
【００１４】
本発明の重要な特長は、アンテナ２０をコンベヤシステム５に隣接してまたはこれに内蔵して配置できることである。図５および図６に示すように、アンテナ２０は、コンベヤ５の矢印Ａ５により示される質問パスに隣接して配置され、タグ１０、従って製品または製品キャリヤー１１を質問する。本発明によると、アンテナ２０のトップ３０とコンベヤの頂面７により定義される水平面との間の距離は、好ましくは０インチ〜６インチ、さらに好ましくは０．０３０インチ〜２インチである。
【００１５】
図５および図６に示す好適な実施形態では、アンテナ２０はコンベヤローラー間に配置されている。図５に示すように、アンテナ２０は大ローラー６ａまたは小ローラー６ｂ同士の間に配置されるように設計および適合されている。
【００１６】
当業者には分かるように、種々の慣用手段を用いてアンテナ２０をコンベヤ５上のローラー間に搭載することができる。好適な実施形態では、係合ロッド１９を設けてアンテナ２０の搭載を容易にしている（図３参照）。ロッド１９はコンベヤ５上の（図示しない）搭載孔に係合するように設計および適合されている。
【００１７】
次に、図６を参照すると、本発明では、アンテナ２０のスパンはコンベヤの約４０％〜１００％の範囲内である。図７に示すように、アンテナ２０はこのように能動ＲＦ質問ゾーン（または場成分）１０を提供し、このゾーン１０はほぼ鉛直方向に突出し、かつ矢印Ａ７で示す質問パスの水平経度面に対して垂直である。
本発明の好適な実施形態では、ＲＦ質問ゾーン１０は質問パスの水平経度面の少なくとも９５％と交差する。その結果、本発明のアンテナは質問パスに沿って移動する複数のタグの最適のＲＦリンクと、従って有効な質問とを提供する。
【００１８】
次に、図８を参照すると、本発明の第２の実施形態が示されており、ここではアンテナ４２はコンベヤローラー４０内に直接内蔵されている。この実施形態では、ローラー４０はアンテナ（すなわち、アンテナコイル）４２がその上に配置されているアンテナコア４４と、外側ローラーシェル４６とを備えている。コア４４は慣用のロールベアリング４８を各端部に設けられ、コア４４上のシェル４６を支持かつ位置決めしている。
【００１９】
本発明によると、ローラー４０（コア４４およびシェル４６）は軽量、高強度材料、例えばアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）、ポリビニルクロライド（ＰＶＣ）、ポリカーボネート、ウレタン、ポリエチレンテレフタレートグリコール（ＰＥＴＧ）およびポリスチレン、の一種を含んでなるものであってもよい。好適な実施形態では、ローラー４０はＡＢＳを含んで成る。
【００２０】
図８に示すように、ローラー４０は矢印Ａ８により示される質問パスに隣接して、かつローラー４０の縦軸Ｙが質問パスに対して実質的に垂直であるように配置される。ローラー４０はこのようにして同様に、質問パスの水平経度面の少なくとも４０％、好ましくは少なくとも９５％と交差するＲＦ質問ゾーンを提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  典型的なＲＦＩＤシステムの概略図である。
【図２】  本発明に従うＲＦＩＤアンテナの一実施形態の斜視図である。
【図３】  アンテナヘッドアッセンブリに作用的に取り付けられた、図２に示すＲＦＩＤアンテナの斜視図である。
【図４】  図２に示すＲＦＩＤアンテナの展開斜視図である。
【図５】  本発明に従う、コンベヤシステム上に配置された、図２に示すＲＦＩＤアンテナの概略側面図である。
【図６】  コンベヤシステム上に配置された、図２に示すＲＦＩＤアンテナの頂面図である。
【図７】  ＲＦＩＤアンテナの放射パターンの概賂図である。
【図８】  本発明に従う、ＲＦＩＤアンテナの第２の実施形態の展開斜視図である。
【符号の説明】
５    コンベヤ
６ａ    大ローラー
６ｂ    小ローラー
７    頂面
１０    タグ（質問ゾーン）
１１    キャリヤー
１２    アンテナ
１４    コントローラ
１６    コンピュータ
１７    ＲＦリンク
１８    通信線
１９    係合ロッド
２０    アンテナ
２１    ハウジング
２２    ベース
２６    外周アンテナシート
２８    ワイヤアクセスポート
３０    トップ
３６    ループアンテナ
３８    アンテナリード線（ワイヤ）
４０    ローラー（アンテナヘッドアッセンブリ）
４２    アンテナ（アンテナコイル）
４４    （アンテナ）コア
４６    （外側ローラー）シェル
４８    ロールベアリング
Ａ１    矢印
Ａ２    矢印
Ａ３    矢印
Ａ４    矢印
Ａ５    矢印
Ａ７    矢印
Ａ８    矢印
Ｙ    縦軸
【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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