(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
短辺および長辺、ならびに厚さを有する箱形状の本体と、
前記本体の長辺方向の一方の端部において短辺に沿って配置された９５０ＭＨｚ帯のＲＦＩＤ用アンテナと、
前記本体に収容され、電子装置を保持するための短辺および長辺を有する矩形状の金属製のホルダとを備えた携帯情報端末において、
前記ＲＦＩＤ用アンテナは、送信用電力が給電される給電点が前記本体の横方向の中央に設けられ、
前記ホルダは、前記本体の長辺方向において前記ＲＦＩＤ用アンテナから離れて他方の端部側に配置され、前記給電点との間の距離が１５〜４５ｍｍであり、内側に中空を有する環状に形成されているとともに、前記ホルダの面が前記ＲＦＩＤ用アンテナの略高さ寸法分だけ前記ＲＦＩＤ用アンテナよりも高い位置に配置されていることを特徴とする携帯情報端末。
【請求項２】
前記ホルダは、短辺方向の寸法が通信波長の１／２以下であることを特徴とする請求項１記載の携帯情報端末。
【請求項３】
前記ホルダは、短辺方向の寸法が７０ｍｍであることを特徴とする請求項２記載の携帯情報端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＦＩＤ用タグと通信する９５０ＭＨｚ帯のＲＦＩＤ用アンテナと、電子装置を保持するための金属製のホルダとを備えた携帯情報端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
９５０ＭＨｚ帯を使用する携帯型ＲＦＩＤリーダライタにおいては、ＲＦＩＤ用アンテナが電子装置（光学情報読取モジュール、ＬＣＤなど）を保持するための金属製のホルダの影響を受けて、ＲＦＩＤ用タグとの通信距離が短くなるという課題がある。
このような課題を回避するためにアンテナとホルダとの間の距離を長くすると、携帯型ＲＦＩＤリーダライタが大形化してしまう。
一方、金属体の配置を工夫してアンテナの反射器として機能させることにより、通信距離を向上させるというＲＦＩＤ用アンテナが提案されている（特許文献１参照）。従って、金属製のホルダをＲＦＩＤ用アンテナの反射器として機能させることが可能である。
【特許文献１】特開２０００−７７９２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１では、アンテナと金属体間の距離としては、略同一平面の結果しか開示されておらず、携帯型ＲＦＩＤリーダライタのようにアンテナとホルダとの位置関係が制約されるような場合は、特許文献１の構成をそのまま適用しても、反射器としての効果が得られるとは限らない。
【０００４】
また、金属体をアンテナの反射器として機能させる場合は、少なくともλ×０．６（λ／２以上であるが余裕を見込んでλ×０．６）の長さは必要となる。このため、通信周波数が９５０ＭＨｚ帯の場合は、通信波長λが約３１６ｍｍであることから、金属製のホルダの長さ（ＲＦＩＤ用アンテナと平行となる部位の長さ）は約１９０ｍｍ以上必要となり、携帯型ＲＦＩＤリーダライタにおいてはその長さを横方向に直線状に確保できるスペースがない。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、金属製のホルダを利用してＲＦＩＤ用アンテナの通信距離の長距離化を図りながら、横寸法を抑制することができる携帯情報端末を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
金属製のホルダがＲＦＩＤ用アンテナに近接して配置されている場合、ＲＦＩＤ用アンテナが金属製のホルダの影響を受け、ＲＦＩＤ用アンテナによる通信距離が変動する。この変動は、通信距離が短くなる場合と、長くなる場合があると共に、ＲＦＩＤ用アンテナの形状などによって異なることから、実験により最適な条件を求めるようにした。
【０００７】
実験結果から、金属製のホルダがＲＦＩＤ用アンテナに近接して設けられているという条件において、ホルダがない場合に比較して通信距離が長くなる条件は、ＲＦＩＤ用アンテナの給電点との間の前後方向距離が１５〜４５ｍｍ、ＲＦＩＤ用アンテナの略前方に配置され、さらに、ホルダの形状が環状であると共に内側に中空を有する形状であることが判明した。
【０００８】
また、通信周波数が９５０ＭＨｚ帯の場合にホルダをＲＦＩＤ用アンテナの反射器として機能させるには、ホルダの横寸法として約１９０ｍｍ以上必要となるものの、ホルダを環状とすることにより、ホルダの横寸法を抑制しながら、ホルダを反射器として有効に機能させることができる。
従って、請求項１の発明によれば、金属製のホルダを、上述の条件を満足するように構成したので、通信距離の長距離化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明をＲＦＩＤタグのデータの読取り及び書込みと、バーコードや二次元コード等の光学情報の読取りとの双方が可能な携帯型ＲＦＩＤリーダライタに適用した一実施形態について図面を参照して説明する。
図２は、携帯型ＲＦＩＤリーダライタの概略構成を示す縦断側面図、図３は、その分解図、図４は、内部構成を示す下面図であり、本発明に関連した構成のみを示した。携帯型ＲＦＩＤリーダライタ（以下、リーダライタと略す）１は、上ケース２と下ケース３とからなる本体４内に制御ユニット５を位置決め状態で収納して構成されている。
【００１０】
本体４（下ケース３）の先端面部には、光学情報読取用の読取口６が形成されている。本体４（上ケース２）の基端部（グリップ部）の上面部には、電源スイッチ、報知用ＬＥＤ、スピーカ、数字キーや機能キー等の複数個の操作キー（何れも図示せず）を有するキー操作部７が設けられている。また、本体４には、図示しない読取指示用のトリガスイッチが設けられている。
【００１１】
制御ユニット５は、マグネシウムからなる金属製のホルダ８の下面に、メイン制御基板９、ＲＦＩＤ用制御基板１０、光学情報読取部１１をネジ止めして構成されている。ＲＦＩＤ用制御基板１０にはＲＦＩＤ用アンテナ１２が同軸ケーブル１３により接続されている。ホルダ８は容器状に形成されており、その上面には図示しない液晶表示部（電子装置に相当）が収納されてメイン制御基板９と接続されている。
【００１２】
メイン制御基板９はマイコンを主体として構成されており、トリガスイッチやキー操作部７等からの操作信号の入力に応じて報知用ＬＥＤ、スピーカ、液晶表示部などを制御する。本体４内には、電源となるバッテリ及び電源部、外部（ホスト装置）との間でのデータ通信を行うための外部インターフェース等も設けられている。
ＲＦＩＤ用制御基板１０は、メイン制御基板９からの指令に応じてＲＦＩＤ用アンテナ１２に送信信号を出力し、ＲＦタグ（図示せず）との間で電磁波による通信を行うことによりデータの読取り及び書込みを行う。
【００１３】
光学情報読取部１１は、図示はしないＣＣＤエリアセンサ、結像レンズ、複数個のＬＥＤやレンズ等から構成される照明部などを備えて構成されている。照明部は、読取口６を通じて前方に配置された読取対象であるラベルに照明光を照射する。ラベルに印刷された光学情報（バーコードや二次元コード）からの反射光が読取口６を通じて入射し、結像レンズを介してＣＣＤエリアセンサ上に結像されることにより光学情報の画像データを取込んでデータの読取り（デコード）を行う。
【００１４】
尚、ＲＦタグは、例えば商品などの物品に付されるものであり、ＲＦＩＤ用アンテナとの間での通信を行うためのタグ側アンテナを備えると共に、データの保持及び応答信号を発生するＲＦＩＤチップを備えて構成されている。ＲＦＩＤチップは、送信信号から動作電源を得るための整流・平滑回路、通信等の制御を行うＣＰＵ、送受信信号の変調，復調を行う変復調回路、動作プログラム等を記憶するＲＯＭ、データを記憶する読書き可能なＥＥＰＲＯＭ等をワンチップＩＣ化して構成されている。
【００１５】
以上のようにリーダライタ１は、光学情報読取部１１による光学情報の光学的な読取りと、ＲＦＩＤ用制御基板１０によるＲＦタグとの間の通信（データの読取り及び書込み）とが可能となっている。
【００１６】
ＲＦＩＤ用アンテナ１２は、フレキシブル基板からなるダイポールアンテナであり、図１（ｂ）に示すように左右対称形状の折り返しダイポール１２ａと、この折り返しダイポール１２ａの中央に形成された折り返し部１２ｂとから構成され、その折り返し部１２ｂに設けられた給電点１２ｃが図４に示す同軸ケーブル１３を介してＲＦＩＤ用制御基板１０と接続されている。図１（ａ）に示すように、給電点１２ｃは本体４の中央部に構成される。ＲＦＩＤ用アンテナ１２は、上ケース２の前端内面に沿って収納されており、ＲＦＩＤ用制御基板１０から送信信号が与えられることにより前方に向けて９５０ＭＨｚ帯の電磁波を放射する。
【００１７】
図１は、上記構成におけるＲＦＩＤ用アンテナ１２とホルダ８との位置関係を概略的に示している。この図１に示すように、金属性のホルダ８がＲＦＩＤ用アンテナ１２の後方に近接して配置されている場合は、ＲＦＩＤ用アンテナ１２が金属製のホルダ８の影響を受け、ＲＦＩＤ用アンテナ１２の通信距離が変動する。この変動は、通信距離が短くなる場合と、長くなる場合がある。つまり、金属製のホルダ８はＲＦＩＤ用アンテナ１２の反射器として機能し、その反射器としての効果が、ＲＦＩＤ用アンテナ１２とホルダ８との間の距離、或いはホルダ８の形状によって大きく異なるのである。
【００１８】
そこで、ＲＦＩＤ用アンテナ１２とホルダ８との間の距離、或いはホルダ８の形状がＲＦＩＤ用アンテナ１２からの放射電力に与える影響を実験により調べた。
図５は、実験構成を概略的に示している。ＲＦＩＤ用アンテナ１２として横寸法が１１３ｍｍの実施品のものを用い、ＲＦＩＤ用アンテナ１２からの放射信号を受信する受信用アンテナ１４として横寸法が１５０ｍｍのものを用い、ＲＦＩＤ用アンテナ１２とホルダ８との間の距離Ｄによって、受信用アンテナ１４が受信する放射電力の強度の変化を調べた。この場合、ＲＦＩＤ用アンテナ１２、受信用アンテナ１４、ホルダ８は、それらの中心が一致するように設定した。
【００１９】
ここで、ＲＦＩＤ用アンテナ１２とホルダ８との間の距離Ｄとは、ＲＦＩＤ用アンテナ１２の給電点とホルダ８の前端位置との間の前後方向距離のことである。また、ホルダ８を、ＲＦＩＤ用アンテナ１２に対して実際の製品と同一の位置関係となるように高さ方向にずらした。つまり、ホルダ８を、ＲＦＩＤ用アンテナ１２の略高さ寸法分だけ高さ方向にずらして実験した。
【００２０】
ホルダとしては、図６に示すように製品として実際に使用する実施品ホルダ８と、図７（ａ）、（ｂ）に示すように比較用ホルダ１５，１６を用いた。何れのホルダ８，１５，１６も、横寸法が７０ｍｍ、前後寸法が１００ｍｍの矩形形状であり、ホルダ８，１５は本発明でいう環状に形成されている。この場合の環状とは、外周経路が一周するような形状であることを意味している。実施品ホルダ８は、内側に複数の矩形状、或いは三角形状の空洞８ａが形成されている。比較用ホルダ１５は、内側に一つの大きな矩形状の空洞１５ａが形成されている。一方、ホルダ１６は、内側に空洞の無いホルダである。
【００２１】
図８は実験結果を示しており、ホルダ−アンテナ間距離Ｄと放射電力との関係を示している。この実験結果から、ホルダ８，１５をＲＦＩＤ用アンテナ１２に徐々に接近させた場合、何れのホルダ８，１５の場合も、５０ｍｍぐらいから放射電力が増大し始め、２０〜４０ｍｍでピークとなり、１５〜４５ｍｍで十分に高い放射電力を得られることが判明した。また、実施品ホルダ８の方が、比較用ホルダ１５、１６よりも放射電力が全域にわたって高いことも判明した。また、空洞のあるホルダ８，１５は、空洞のないホルダ１６と比較すると、空洞のないホルダ１６は、ＲＦＩＤ用アンテナ１２と３０ｍｍ以内に近接すると効果が若干ではあるが低下してしまうのに対し、空洞のあるホルダ８，１５は、１５〜４５ｍｍで高い放射電力得られている。従って、高い放射電力が得られるが、空洞を設けることによって、さらに、携帯情報端末の軽量化を図ることもできる。
【００２２】
また、ホルダ８の長さ（ＲＦＩＤ用アンテナ１２と平行となる部位の長さ）は、９５０ＭＨｚ帯の場合は通信波長λが約３１６ｍｍであることから、約１９０ｍｍ以上必要となるものの、実験結果では、ホルダ８，１５の横寸法が７０ｍｍでも反射器として十分に機能させることができた。これは、反射器としてはＲＦＩＤ用アンテナ１２と平行となるホルダ８，１５の前端部位が有効に機能するものの、ホルダ８，１５が環状であることから、ホルダ８，１５の側端部位も反射器の電気経路長として有効に機能するからである。
【００２３】
要するに、金属製のホルダ８を、ＲＦＩＤ用アンテナ１２との間の前後方向距離が１５〜４５ｍｍとなるように本体４に組込むことにより、ホルダ８を反射器として十分に機能させて通信距離の長距離化を図ることができる。また、ホルダとしては、実施品ホルダ８のように複数の空洞８ａを有した形状の方が放射電力の増大には有効であるものの、比較用ホルダ１５のように１個の大きな空洞１５ａを有した環状であっても放射電力の増大を図ることができることから、空洞を複数設ける必要はない。
【００２４】
また、図９に示すように、ホルダ８とＲＦＩＤ用アンテナ１２の位置関係を変化させた場合についても実験した。ホルダ８をＲＦＩＤ用アンテナ１２の略高さ寸法分だけずらした場合と、ホルダ８端面から２０ｍｍずらした場合とで実験を行った。尚、ホルダ８とＲＦＩＤアンテナ１２の高さ方向以外の位置関係は図８と同様である。
【００２５】
図１０に示すように、図９（ｃ）の配置関係の場合は、４０ｍｍまでは同様の高い効果が得られているが、４０ｍｍより近接すると、効果が低下してしまう。それに対し、図９（ａ），(ｂ)の配置関係においては、１５〜４５ｍｍにおいても十分な効果が得られている。従って、アンテナの高さ方向の位置関係としては、ホルダ８よりＲＦＩＤ用アンテナ１２の高さ寸法分だけずれて配置しても十分に効果がある。
【００２６】
このような位置関係により、ＲＦＩＤ用アンテナ１２の高さ寸法分のずれの分だけホルダ８側（携帯情報端末の中央部分）に厚みを持たせることができ、相対的に先端部分を薄くすることで、先端部分に横方向から見て傾斜部を設け、丸みを持たせることで、対落下衝撃を緩和することができる。
【００２７】
このような実施形態によれば、金属製のホルダ８を、ＲＦＩＤ用アンテナ１２の給電点１２ｃとの間の前後方向距離が１５〜４５ｍｍ、ＲＦＩＤ用アンテナ１２の略後方にずらして配置すると共に、内側に複数の空洞８ａを有する環状に構成したので、金属製のホルダ８を利用してＲＦＩＤ用アンテナ１２の通信距離の長距離化を図りながら、ホルダ８の横寸法を通信波長の１／２の長さよりも十分に抑制することができる。
【００２８】
（他の実施形態）
ホルダ８の材料はマグネシウムに限らず、反射器として機能すれば、種々の金属を用いることができる。
ホルダ８は、横寸法が７０ｍｍ、前後寸法が１００ｍｍに限定されることはない。
光学情報の読取方向は前方に限らず斜め方向であってもよいし、光学情報読取機能を省略するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態におけるＲＦＩＤ用アンテナ及びホルダの平面図
【図２】リーダライタの縦断側面図
【図３】リーダライタの分解側面図
【図４】制御ユニットの下面図
【図５】実験構成を示す図
【図６】実施品ホルダを示す平面図
【図７】比較用ホルダを示す平面図
【図８】ホルダ−アンテナ間距離Ｄと放射電力との関係を示す図
【図９】異なる配置関係を示す図５相当図
【図１０】図８相当図
【符号の説明】
【００３０】
図面中、１は携帯型ＲＦＩＤリーダライタ、４は本体、５は制御ユニット、８はホルダ、９はメイン制御基板、１０はＲＦＩＤ用制御基板、１１は光学情報読取部、１２はＲＦＩＤ用アンテナである。
【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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