JP2004515934A - Rfid受動中継器システムおよび装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は,2000年8月11日に出願した米国仮出願第60/224,855号に基づくものである。
【0002】
発明の分野
本発明は一般的に,無線周波数同定(RFID)装置に関し,特にRFID受動中継器システムおよび装置に関する。
【0003】
発明の背景
RFIDシステムは当業界では周知のものである。このようなシステムは,米国特許第4,274,083号に開示された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有し,米国特許第4,654,658号に開示された同定システムのような,送受信機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。
【0004】
典型的なRFIDシステムは,製品キャリアに固着または埋設されている再使用可能なタグ,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。
【0005】
RFIDタグは閉ルームプロセスで,材料を同定し,モニターし,制御する有効な手段を与える。工場において,タグは,“自動化のアイランド”(すぐに起動でき,後に分析のためにダウンロードできる各プロセスの記録を与える)の間の輸送メカニズムとして採用されている。
【0006】
タグは内部バッテリー(すなわち,“能動”タグ)により,または誘導結合(すなわち“受動”タグ)により電力を受け取ることができる。能動タグの寿命は,しかし,いくつかのタグは交換バッテリーを提供してはいるが,バッテリーの寿命により制限される。RFIDはまた,動作範囲での制限のために,適用範囲制限を受ける。
【0007】
したがって,本発明の目的は,在来のRFIDの動作範囲を有効かつ効果的に拡張する少なくとも一つの受動ループ(すなわち,アンテナ)をもつ受動中継器および装置を提供することである。
【0008】
本発明の他の目的は,在来のRFIDタグの方向感度を緩和する受動中継器および装置を提供することである。
【0009】
本発明の要約
上記および以下に記載され,あるいは明確になろうであろう目的にしたがって,本発明のRFID受動中継器装置は好適に,第一および第二の表面をもつ基板,該基板の表面の少なくとも一つの上に配置される,少なくとも一つの受動ループ(すなわち,アンテナ手段)(その受動ループは,少なくとも一つのRFID信号を送受信するようにされている),および受動ループの近傍に配置された少なくとも一つのRFIDタグ(そのタグは,第一の動作周波数をもち,受動ループと通信する)を含む。
【0010】
本発明にしたがった受動中継器“製品コンテナ”システムは,少なくとの一つの受動中継器部材を含み,その受動中継器部材は好適に第一および第二の表面をもつ基板およびその基板の表面の少なくとも一つの上に配置される少なくとも一つの受動ループを含み,受動ループは,製品コンテナに含まれる少なくとの一つの品物の上に配置される,少なくとも一つのRFIDタグと通信し,受動ループは少なくとも一つのRFID信号を送受信するようになっており,受動中継器部材は製品コンテナーパネルの一つの上に配置される。
【0011】
受動中継器“製品コンテナ”システムの他の実施例において,受動ループは製品コンテナーパネルの少なくとも一つ上に直に配置され,またはその中に埋設される。
【0012】
本発明にしたがった受動中継器“製品キャリア”システムは,少なくとも一つの受動中継器部材を含み,その受動中継器部材は好適に第一および第二の表面をもつパネルを含み,そのパネルは,そのパネルの少なくとも一方の表面に配置される少なくとも一つの第一の受動ループを含み,その第一の受動ループは,少なくとも一つの製品コンテナまたはその中に含まれる製品に配置され,または製品キャリア上に配置される,少なくとも一つのRFIDタグと通信し,受動ループは少なくとも一つのRFID信号を送受信するようになっており,受動中継器部材は製品キャリアに配置される。
【0013】
受動中継器“製品キャリア”システムの他の実施例において,複数の受動中継器部材が製品キャリアに配置される。受動中継器“製品キャリア”システムの,さらに他の実施例において,第二の受動ループは製品キャリアの壁に配置される。
【0014】
以下で,図面を参照して説明する本発明の好適実施例により,特徴,利点が明らかになる。図面において,同じ部品,要素について同じ符号が付されている。
【0015】
好適な実施例の詳細な説明
本発明は,従来のRFIDタグおよび関連システムにともなう欠点,欠陥を軽減または除去する。ここで詳説するように,RFID受動中継器システムおよび装置は,より大きな部材上に好適に配置された一つ以上の受動ループ(すなわち,アンテナ)(このループは個々の受動ループの近傍に位置する個々のタグの動作範囲を顕著に向上する)を含む。
【0016】
当業者には分かるように,本発明は,複数の品物がより大きなパッケージ,積み荷単位,積載に,またはタグが付された品物の他のグループにまとめられ,そして個々のタグが付された,比較的小さな品物により可能となるものよりも広い距離で読み取りがされる必要のある応用に使用される。たとえば,箱や品物のパレット(図6,図7を参照),複数の品物を含むために使用されるカート,大箱,トート,複数の小さな品物を含む大きな箱,またはパッケージ(図8Aを参照),複数のタグが付された品物をもつ輸送用箱があり,RFIDリーダ/ライターと指定タグとの間の読み取り/書取範囲を拡張する方法がある。
【0017】
図1において,受動中継器装置の一実施例が示されている。図1に示されているように,装置10は第一および第二の表面をもつ基板12,在来のRFIDタグ14,およびRFID信号を送受信する,少なくとも一つの受動導電性部材またはループ16を含む。本発明にしたがって,ループ16はタグ14と通信(結合)する。
【0018】
本発明にしたがって,基板は,紙,合成紙,カーボンボード,ポリアミド,ポリエステル,テフロン(登録商標),ABS(登録商標)などのような非導電性材料,または上記材料を含む非導電性領域をもつ材料からなる。本発明の好適な実施例において,基板は紙である。
【0019】
当業者には分かるように,在来のRFIDタグ(たとえば,2.45GHz,125KHz,13.56MHz,900MHz)は本発明の範囲で使用できる。このようなタグは多くの文献(米国特許第6,121,878号,第6,118,379号,第6,100,804号など(これらは個々に参考文献として組み込まれる))に詳説されている。
【0020】
図1に示されているように,タグ14は好適に,基板12の一面上でループ16の近傍に配置され,ここで通信する。より好適には,タグ14はループ12により画成された内側領域17(以下,“ループ領域”という)に配置される。本発明の好適な実施例において,タグ14はループ領域の中心近くに配置される。
【0021】
本発明にしたがって,タグ14からループ上の点(矢印Dにより示されている)までの最大の距離は約20フィート(6.1m),より好適には,最大距離は,15フィート(4.6m)である。本発明の好適な実施例において,タグ14からループ16までの最大距離は8から12フィート(2.4から3.7m)の範囲である。
【0022】
本発明にしたがって,受動ループ16は,種々の方法で作られ,基板12に適用または埋設される,種々の形状をもつ伝導性材料からなる。たとえば,ループ16は基板12上で,シルクスクリーン処理され,基板12上に直に適用される金属インク,基板12に接合された金属化または金属製フォイール,または基板12に埋め込まれたフォイールからなる。本発明の好適な実施例において,ループ16は,在来の手段により基板12の表面に接合した(図2Cを参照)銅製フォイールからなる。
【0023】
本発明の他の実施例において,二つの受動ループ20,22が使用される。図2Aおよび図2Bに示されているように,ループ20,22は,基板12の片面に接合され,間にポリエステルの絶縁層26が配置され(図2A),または基板12に両側の面に配置されている(図2B)。
【0024】
本発明にしたがって,受動ループ16(またはループ20,22)は好適に,個々のタグ14の動作周波数(たとえば,一般的なISMバンド)に,またはその近くに同調した電気容量およびインダクタンスをもつ。本発明の他の実施例では,ループ16は,個々のタグ14の動作周波数に,またはその近くに同調した分布電気容量,固定および分布電気容量の組み合わせをもつ。
【0025】
図3および図4に示されているように,“不連続”受動ループ30および個々のタグ14により,さらにその間で通信することが,基板12の反対側の表面上に配置された,金属化された基板部分13によって,さらに達成することができる。図5に示されているように,従前のコンデンサ32も使用することができる。
【0026】
図6に,本発明の他の実施例が示されている。この実施例において,一般的に符号40により示された受動中継器装置は受動ループ16aを上に有する基板か12aからなる。
【0027】
本発明にしたがって,基板12aおよびループ16aは図6に示されているような実質的に矩形のループ16aのような形状をもつことができる。他の実施例において,複数のループまたは,一重または多重に巻かれたループも採用することができる。
【0028】
本発明の他の実施例において(図示せず),基板および受動ループは,含浸インクで射出成形されたループのような一体のものでもよい。さらに他の実施例として,実質的に剛直なループ(たとえば,ワイヤ)が支持基板なしに利用されてもよい。
【0029】
図6に示されているように,一つのループ16aシステムにおいて,発明者は,約1.0平方インチから400平方フィートの範囲にあるループ領域をもつ受動中継器装置で,RFID信号の有効な強化が達成され得ることを見いだした。したがって,下述するように,受動中継器装置40は種々の応用例に容易に適用することができる。
【0030】
図6および図7に示されているように,受動中継器装置40は好適に,一つのタグ14,寄せ集めたタグの近傍に配置され,またはタグを含む商品を寄せ集めたもの内に配置され,または寄せ集め,含有,保持または輸送のために,またはタグが付けられた商品の貯蔵,輸送,配送に使用される装置(コンテナ48b,積み出しパレット42)に配置または形成される。本発明にしたがって,受動中継器装置40は好適に,タグ14に磁気的に結合する。
【0031】
図6および図7はさらに,本発明の受動中継器装置の他のいくつかの実施例を示す。図6に示された,符号5の受動中継器システムは受動中継器40およびパレットに載せられたボックス46の寄せ集め(少なくとも一つのボックス46がタグを有する)(ここでは,装置40はパレット42とボックス46の間に位置する)を含む。
【0032】
図7に示された,本発明の他の実施例の受動中継器システムは,受動中継器装置40および同じパレットに載せられたボックス46の寄せ集めからなる。この実施例において,受動中継器装置40はボックスの頂部および/またはボックス46の寄せ集めた中に配置される。本発明の他の実施例として(図示せず),受動中継器装置40または個別の受動ループ16がパレット42に埋め込まれる。
【0033】
図8Aおよび図8Bは,受動中継器システム6,7の他の実施例を示す。図8Aでは,受動中継器システム6は,中に配置される少なくとも一つの製品コンテナ49,およびコンテナ48aの少なくとも一つの外面上に配置される少なくとも一つの受動中継器装置40を有するコンテナ48aからなる。
【0034】
図8Bに示された受動中継器システム7は,中に配置される少なくとも一つの製品コンテナ49,およびコンテナ48bの少なくとも一表面に配置されまたは埋設された(図示せず)少なくとも一つの受動ループ16からなる。本発明の他の実施例では,下述するように,受動中継器システム7は,受動ループ16の近傍の,コンテナ48bの外面に好適に配置された他のタグ15を含む。
【0035】
図9Aはさらに,受動中継器システム59aを示す。この実施例において,受動中継器システム59aは,パッケージ62が積まれた積み出しコンテナ60内に配置された,少なくとも一つの受動ループ(たとえば,51a)を有する,少なくとも一つの実質的に伸長したパネル52を含む。本発明にしたがって,パネル52は好適に,プラスチック,カーボンボード,木その他の材料で構成され,種々の形状,大きさをもつ。
【0036】
上述したように,本発明にしたがって,パネル52は,パネル52の一表面上に配置された少なくとも一つの受動ループ(たとえば,51a)を含む。本発明の好適な実施例では,パネル52はパネル52の一表面上に好適に配置された複数の受動ループ51a,51b,51cを含む。さらに本発明の他の実施例(図示せず)では,ループ51a,51b,51cはパネルの両面に配置されてもよく(一面にループ51bおよび51cが,他の向かいの面にはループ51aが配置される)または他のループが使用され,両面に配置されてもよい。
【0037】
本発明にしたがって,受動ループ51a,51b,51cは同様に,約1.0平方インチから400平方フィートの範囲にあるループ領域面を有する。本発明の好適な実施例において,ループ領域面は約0.25平方インチから100平方フィートの範囲にある。
【0038】
図9Aに示されているように,受動中継器システム59aは好適に,複数のパネル52,54,56を含む。本発明にしたがって,パネル52,54,56は好適にタグ14に磁気的に結合するが,パッケージ62上の個々のタグ14が,積み出しコンテナ60の外部で,遠方から好適に読むことができる。
【0039】
図8Bから図8Dに示されているように,積荷コンテナ60内のパッケージ62の一つまたは複数個に,RF信号を送受信することを高めるために,パッケージ62は,コンテナ48bの少なくとも一面に配置された少なくとも一つのループ16(図8Bおよび図8Cを参照)をもつコンテナ48b,またはコンテナ48bの少なくとも二面に配置されたより大きな連続ループ16a(図8Dを参照)をもつコンテナ48cからなってもよい。パッケージ62はさらに,図8Aに示されたコンテナ(すなわち,受動中継器システム6)からなってもよい。
【0040】
本発明にしたがって,コンテナ48a,48b,48cはさらに,コンテナ48a,48b,48cの外側に,各ループ16,16a(図8B−図8Dを参照),または受動中継器装置の近傍に配置され,または埋設される他のタグ15を有してもよい。本発明の好適実施例では,タグ15はループ領域面17(図8Bを参照)内に配置される。
【0041】
図8Bないし図8Dに示されているように,タグ15はさらに,コンテナ48b,48cからタグ15を取り外す手段(一般的に15aで示す),および好適実施例では,製品コンテナのそれぞれに,または中に含まれる製品にタグ15を再度取り付ける手段を含む。したがって,製品(または製品コンテナ49)がコンテナ48b,48c内にある間に獲得されたどのデータまたは情報も,その寿命の間ずっと製品とともに維持される。
【0042】
“タグインタグ”(取り外し可能なタグ)に関する詳細な概念は,2000年8月11日に共出願の米国仮出願第60/224,932号(ここに参考文献として組み込まれる)に示されている。
【0043】
本発明の他の実施例において,図9Bに破線により示された受動ループ62のような他の受動ループが,内部に配置されるパネル(たとえば52)の少なくとも一つに磁気的にまたは電気的に結合したコイルとともに使用される。本発明にしたがって,RFIDシステムの動作周波数または近傍のRF場は,RFID機器が位置する積み出しコンテナ60の外側領域から,積み出しコンテナ60内のパッケージ62(または製品コンテナ49)上のタグ14との通信をさらに強化するために,パネル52またはパネル52,54,56が配置されるコンテナ60の内側に移る。
【0044】
図9Bに示されているように,本発明の他の実施例では,別個のタグ14が,コンテナ60についての情報および/またはそのコンテンツを獲得し,記憶するために,コンテナループ65内に(またはその近傍に)同様に配置される。情報(コンテナのコンテンツ,シリアルナンバー,出発および目的地点,輸送識別子(たとえばフライトナンバー),コンテナ60に関連した全積み出しおよび/または他のデータ)は,したがって,便宜容易にアクセルすることができる。
【0045】
本発明にしたがって,タグ14はまた,米国仮出願第60/224,932号に開示され,上述した取り外し手段に似た取り外し手段を,個々のパッケージ62または製品コンテナ49またはその中にある製品上のタグ14(上記した情報をもつ)を連続して付すことを容易にするために有することができる。タグ14は中央位置または保管位置に付されてもよい。
【0046】
当業者であれば分かるように,コンテナループ65は積み出しコンテナ60の内側に配置されてもよく,また壁に埋設されてもよい。上記コンテナループ65はまた,スタンドアローン方式(すなわち,パネル52,54,56がない場合)で利用されてもよい。
【0047】
本発明の思想および範囲から逸脱することなく,当業者であれば,種々の使用や条件に沿うように,本発明を容易に,修正,変形できるであろう。このような修正,変形は,適正かつ公平に特許請求の範囲内に属するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】
図1は,本発明を実施した受動中継器システムの一実施例の平面図である。
【図2】
図2Aおよび図2Bは,本発明を実施した二重受動ループの配置を示す,本発明の他の実施例の部分断面図であり,図2Cは,図1に示される本発明の実施例の部分断面図である。
【図3】
図3は,本発明を実施した受動中継器装置の他の実施例の平面図である。
【図4】
図4は,図3に示される実施例の底面図である。
【図5】
図5は,本発明を実施した受動ループの他の実施例の部分平面図である。
【図6】
図6は,本発明を実施した受動中継器システムの一実施例の拡大斜視図である。
【図7】
図7は,本発明を実施した受動中継器システムの他の実施例の斜視図である。
【図8A】
図8Aは,本発明を実施した受動中継器“コンテナ”システムを示す,受動中継器システムの他の実施例の斜視図である。
【図8B】
図8Bは,本発明を実施した受動中継器“コンテナ”システムを示す,受動中継器システムの他の実施例の斜視図である。
【図8C】
図8Cは,本発明を実施した受動中継器“コンテナ”システムを示す,受動中継器システムの他の実施例の斜視図である。
【図8D】
警告 2 : 図番が昇順になっていません
図8Cは,本発明を実施した受動中継器”コンテナ”システムを示す,受動中継器システムの他の実施例の斜視図である。
【図9A】
図9Aは,本発明を実施した受動中継器“積み出しコンテナ”を示す,受動中継器システムのさらに,他の実施例の斜視図である。
【図9B】
図9Bは,本発明を実施した受動中継器“積み出しコンテナ”を示す,受動中継器システムのさらに,他の実施例の斜視図である。
Claims (20)
- 受動中継器装置であって,
第一および第二の表面を有する基板と,
該基板の表面の少なくとも一つの上に配置され,少なくとも一つのRFID信号を送受信する,少なくとも一つの受動ループと,
該受動ループの近傍に配置され,第一の動作周波数を有し,前記受動ループに磁気的に結合した,少なくとも一つのRFIDタグと,
を含む受動中継器装置。 - 二つの受動ループは前記基板の表面の少なくと一つの上に配置され,前記受動ループは通信する,請求項1に記載の受動中継器装置。
- 当該装置は第一および第二の受動ループを有する,請求項1に記載の受動中継器装置。
- 前記第一の受動ループは,前記基板の前記第一の表面上に配置され,前記第二の受動ループは,前記基板の前記第二の表面上に配置される,請求項3に記載の受動中継器装置。
- 前記受動ループは,前記第一の動作周波数に実質的に等しい電気容量およびインダクタンスをもつ,請求項1に記載の受動中継器装置。
- 少なくとも一つの頂部および底部パネル,ならびに少なくとも一つの側部パネルを有し,少なくとも一つのRFIDタグを上に有す少なくとも一つの品物を中に有する製品コンテナのための,受動中継器システムであって,
少なくとも一つの受動中継器部材を含んでなり,
前記受動中継器部材は,第一および第二の表面を有する基板と,該基板の表面の少なくとも一つの上に配置される,少なくとも一つの受動ループとを有し,前記受動ループは,前記RFIDタグに磁気的に結合し,少なくとも一つのRFID信号を送受信し,
前記受動中継器部材は,前記製品コンテナのパネルの一つ上に配置される,
ところの受動中継器システム。 - 前記受動中継器部材は,前記製品コンテナのパネルの少なくとも一つに実質的に埋設される,請求項6に記載の受動中継器システム。
- 頂部および底部パネル,ならびに少なくとも一つの側部パネルを有し,少なくとも一つのRFIDタグを上に有す,少なくとも一つの品物を中に有する製品コンテナのための,受動中継器システムであって,
前記製品コンテナのパネルの少なくとも一つの上に配置される少なくとも一つの受動ループを含んでなり,
前記受動ループは,前記RFIDタグと通信し,少なくとも一つのRFID信号を送受信する,
ところの受動中継器装置。 - 前記受動ループは前記製品コンテナのパネルの少なくとも一つに実質的に埋設される,請求項8に記載の受動中継器装置。
- 輸送手段上に配置され,少なくとの一つの頂部表面を有する複数の製品コンテナであって,それぞれに少なくとも一つのRFIDタグを上に有するところの製品コンテナのための受動中継器システムであって,
少なくとも一つの受動中継器部材を含んでなり,
前記受動中継器部材は,第一および第二の表面を有する基板と,該基板の表面の少なくとも一つの上に配置される,少なくとも一つの受動ループとを含み,前記受動ループは,前記RFIDタグと通信し,少なくとも一つのRFID信号を送受信し,
前記受動中継器部材は,前記複数の製品コンテナの前記頂部表面近傍に配置される,
ところの受動中継器システム。 - 前記受動中継器部材は前記複数の製品コンテナ内に配置される,請求項10に記載の受動中継器システム。
- 前記受動中継器部材は前記複数の製品コンテナと前記輸送手段との間に配置される,請求項10に記載の受動中継器システム。
- 前記受動中継器部材は前記輸送手段に埋設される,請求項10に記載の受動中継器システム。
- 床部分および少なくとも二つの側壁を有し,内部区分を有する製品キャリアであって,少なくとも一つのRFIDタグを上に有する少なくとも一つの品物が,前記製品キャリアの内部区分内に配置されるところ製品キャリアのための受動中継器システムであって,
少なくとも一つの受動中継器部材を含んでなり,
前記受動中継器部材は,第一および第二の表面を有する,少なくとも第一のパネルを含み,該第一のパネルは前記パネルの表面の少なくとも一つの上に配置される少なくとも一つの第一の受動ループを含み,前記第一の受動ループは,前記RFIDタグと通信し,少なくとも一つのRFID信号を送受信し,
前記受動中継器部材は,前記製品キャリアの内部区分内に配置される,
ところの受動中継器システム。 - 当該受動中継器システムは第一および第二の受動中継器部材を含む,請求項14に記載の受動中継器システム。
- 前記第一の受動中継器部材は前記製品キャリアの内部区分で,前記製品キャリアの側壁の一つの近傍に配置され,前記第二の受動中継器部材は,前記製品キャリアの内部区分で,前記製品キャリアの他の一つの側壁の近傍に配置される,請求項15に記載の受動中継器システム。
- 前記第一の受動中継器部材は前記製品キャリアの内部区分で,前記製品キャリアの側壁の一つの近傍に配置され,前記第二の受動中継器部材は,前記製品キャリアの内部区分で,前記床部分の近傍に配置される,請求項15に記載の受動中継器システム。
- 当該受動中継器システムは少なくとも一つのRFID信号を送受信する第二の受動ループを有し,該第二の受動ループは前記第一の受動ループと通信する,請求項14に記載の受動中継器システム。
- 前記第二の受動ループは前記製品キャリアの,選択された一つの側壁上に配置される,請求項18に記載の受動中継器システム。
- 前記第二の受動ループは前記製品キャリアの,選択された一つの側壁に実質的に埋設される,請求項18に記載の受動中継器システム。
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