JP2005167416A - 無線タグ読取装置と無線タグ読取システム - Google Patents

Abstract

【課題】無線タグ読取装置の送信電力を強くすることなく、複数の無線タグの読み取りができるようにする。
【解決手段】本発明の無線タグ読取装置は、無線タグの数が多くなった場合、無線タグが並べられた状態にすることにより、アンテナ２の領域２１の電力密度の部分だけで読み取るようにしている。また、本発明の無線タグ読取システムでは、例えば、封筒に無線タグを貼り付け、それら複数の封筒を束ねて保管箱に入れることにより複数の無線タグが並べられた状態で保管箱に置かれることになり、この保管箱が読取装置に置かれて装置内部に設けられたアンテナ２の領域２１で複数の無線タグに記録されている情報を読み取るようにしている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ＩＣチップとアンテナとから構成される無線タグと通信を行う無線タグ読取装置に関するものであり、特に、複数の無線タグと通信を行い、無線タグの情報を取得する無線タグ読取装置と無線タグ読取システムに関する。

従来、無線タグと無線タグ読取装置とを用いたシステムが開発されている。無線タグ読取装置のアンテナに対して１つの無線タグの情報を読み取るのは容易であるが、複数の無線タグを読み取る場合には、無線タグ間に生じる電磁波の影などにより全てを読み取れないことがあった。

そこで、読み取る複数の無線タグに記録される情報に無線タグ間の関連情報を付与し、その関連情報を用いて全ての無線タグを読み取れたか否かを確認することのできる物品管理システムが提案されている。（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−９２１１４号公報

しかし、これでは、関連情報を用いない場合には確認できず、結果として無線タグ読取装置のアンテナは、無線タグの数が多くなると読み取りのできない無線タグが現れることになる。この要因のひとつに、無線タグのＩＣチップとアンテナのインピーダンス整合がずれることがあげられる。

通常、無線タグのＩＣチップとアンテナのインピーダンス整合は、１つの無線タグを使用する状態で調整されている。複数の無線タグが集まった状態になると、互いの無線タグのアンテナが影響を与えるようになり、アンテナのインピーダンスがずれてしまい、ＩＣチップとのインピーダンス整合がずれることになる。複数の無線タグが集まった状態で、無線タグのアンテナからＩＣチップを起動させる電力を供給するためには、無線タグのアンテナに、より高い電力密度の電磁波を浴びせる必要がある。

しかしながら、無線タグ読取装置から送信できる電力は、法律によって規制されている。例えば、２．４５ＧＨｚ帯を使用する移動体識別装置では、送信電力は３００ｍＷ以下に制限されている。

そこで、本発明は、無線タグ読取装置の送信電力を強くすることなく、複数の無線タグの読み取りができる無線タグ読取装置と無線タグ読取システムを提供する。

本発明は、１つの放射部を有して単一方向に指向性のあるアンテナと、このアンテナに接続された送受信部を有する読取器とを備え、前記読取器から送信された高周波信号を前記アンテナから電磁波として放射し、複数の無線タグを読み取るのに必要な電力密度を有する前記アンテナの放射領域に予め配置された複数の無線タグから返される電磁波を前記アンテナで受信し、前記読取器が前記複数の無線タグの情報を取得することにある。

本発明の無線タグ読取装置と無線タグ読取システムは、無線タグ読取装置の送信電力を強くすることなく複数の無線タグの読み取りを行うことができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係る無線タグ読取システムの外観を示すものである。すなわち、本無線タグ読取システムは、複数の無線タグ（ＲＦＩＤ）と無線タグ読取装置とから構成されている。

無線タグ１ａ、１ｂ、１ｃ、…は、それぞれ異なるＩＤ情報を記憶している。

無線タグ読取装置は、アンテナ２、同軸ケーブル４、及び読取器５とから構成されている。アンテナ２は、平面パッチアンテナであり、１つの放射部３を有し、単一方向に指向性のある電磁波が放射部３から放射される。また、アンテナ２は、同軸ケーブル４を介して読取器５に接続されている。

図２は、図１に示した無線タグと無線タグ読取装置のブロック図を示すものである。なお、無線タグ１ａ、１ｂ、１ｃのハード構成は同じであるので、図上無線タグ１として１つの無線タグの構成のみを示している。ただし、上述したように、記憶されているＩＤ情報は、それぞれ異なっている。

無線タグ１は、ＩＣチップ１０とアンテナ１１によって構成されており、ＩＣチップ１０内にＩＤ情報等の情報が記憶されている。また、無線タグ１は、アンテナ１１から入力される電磁波によりＩＣチップ１０が起動され、ＩＣチップ１０内の情報をアンテナ１１から出力する。

読取器５は、制御部１２と送受信部１３とから構成されている。制御部１２は、予め記憶させているプログラムに従って送受信部１３を制御する。図示しないが、制御部１２は、通信ネットワーク等に接続することも可能である。

送受信部１３は、無線タグ１と通信を行う情報を含んだ高周波信号を発生して送信し、また、アンテナ２から受信した高周波信号をデジタル信号に変換する。

送信制御を行う際、読取器５の制御部１２は、送受信部１３を制御し、送受信部１３が送信動作を行って同軸ケーブル４を介してアンテナ２から電磁波を放射する。このとき、アンテナ２から放射される電磁波は、図１に示すＡ方向の直線偏波を持っている。

また、無線タグ１はアンテナ２から放射された電磁波をアンテナ１１で受信し、ＩＣチップ１０に伝える。このとき、アンテナ１１の偏波方向は、アンテナ２の直線偏波の方向Ａと同一方向になっている。

ＩＣチップ１０は、アンテナ１１で受信した信号を整流して電源とし、受信した信号に含まれる情報を復調する。ＩＣチップ１０は、復調した情報に応じて応答を返す動作をしたり、応答動作をしなかったりする。応答を返す場合は、ＩＣチップ１０の動作によりアンテナ１１から電磁波が放射され、アンテナ２に伝送される。アンテナ２が受信した高周波信号は、同軸ケーブル４を介して送受信部１３に伝送され、送受信部１３にて復調される。それによって無線タグ読取装置は、無線タグ１からの情報を取得する。

図３は、アンテナ２の放射を横から見て、アンテナ２の中心で切ったときの電力密度の等高線分布を示すものである。アンテナ縦軸はアンテナ２の広がり方向を示し、横軸はアンテナ２からの距離を示す。アンテナ２の指向性の強い方向は、放射部３の面に対して、略垂直方向にある。アンテナ２から放射される電磁波は、領域２１の電力密度が最も高く、領域２２、領域２３、領域２４の順に電力密度が低くなり、領域２４の外側はさらに電力密度が低くなる。無線タグが１つだけの場合、無線タグ読取装置は、領域２４の内側であれは、無線タグの情報を取得することが可能である。

本発明の無線タグ読取装置は、無線タグの数が多くなった場合、図１に示すように無線タグが並べられた状態にすることにより、領域２１の電力密度の高い部分だけで読み取るようにしている。

図４は、無線タグを並べた状態にする無線タグ読取システムの例を示すものである。封筒２５には、表又は裏の左側下端に無線タグ１が貼り付けられている。そして、複数の封筒２５が束ねられ、縦向きにして保管箱２６に入れられる。この結果、複数の無線タグ１は、アンテナ２の指向性の強い方向に略垂直になる面に並べられ、かつ、無線タグ１のアンテナ１１の偏波方向はアンテナ２の偏波方向と同一となる。

この保管箱２６が読取装置２７上に置かれた際、読取装置２７の上面内部に設けられたアンテナ２の領域２１で、並べられた状態の複数の無線タグ１に記録されている情報が読み取られるようになる。

このように複数の無線タグを読み取るのに必要な電力密度を有する前記アンテナの放射領域に複数の無線タグを配置することにより、本発明の無線タグ読取装置は、複数の無線タグの情報を取得することができる。

また、複数の無線タグ１をアンテナ２の指向性の強い方向に略垂直になる面に並べるため、複数の無線タグを並べていないときのようにアンテナ２より遠い無線タグがアンテナ２に近い無線タグの影に位置することがなくなり、無線タグ読取装置は、複数の無線タグの情報を取得することができる。

また、無線タグ１のアンテナ１１の偏波方向は、アンテナ２の直線偏波の方向と同一方向になっているので、無線タグ１の受信効率が最も良くなる。

なお、本実施の形態では、平面パッチアンテナは直線偏波であったが、円偏波であっても読取装置２７は複数の無線タグの情報を取得することができる。

また、平面パッチアンテナの代わりに、図５に示すホーンアンテナ３０のような開口アンテナを使用してもよい。給電部３１には、同軸ケーブルを接続する。読取器（図示しない）から同軸ケーブルに出力された信号は、給電部３１からホーンアンテナ３０の内部に伝わり、ホーンアンテナ３０の上面の開口部より電磁波として出力される。ホーンアンテナ３０の電力密度分布は、開口部に近い部分で電力密度が高くなり、図３に示す平面パッチアンテナ３の電力密度分布と同様に、アンテナから遠ざかるに従って電力密度が低くなる。

また、アンテナとして、図６に示すような八木・宇田アンテナを使用してもよい。給電部４０に、同軸ケーブルを接続する。給電部４０は放射器４１に接続されており、放射器４１から放射された電磁波は、導波器４２に誘導され、反射器４３で反射された電磁波と合成されて上方（図上）に放射される。この電力密度分布も、導波器４２の近傍で高くなり、アンテナから遠ざかるに従って電力密度が低くなる。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、読取器に接続するアンテナが１つの形態を説明した。本第２の実施の形態は、読取器に接続するアンテナが複数の形態であり、同一箇所には同一符号を付して説明を省略する。

図７は、本第２の実施の形態に係る無線タグ読取システムの外観を示すものである。無線タグ１ａ、１ｂ、１ｃ、…は、第１の実施の形態より多くなり、それに対応してアンテナの横幅を大きくするように複数のアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃが設けられている。

すなわち、本第２の実施の形態の無線タグ読取装置は、アンテナ２ａ、２ｂ、２ｃ、同軸ケーブル４ａ、４ｂ、４ｃ、及び読取器６とから構成されている。

アンテナ２ａ、２ｂ、２ｃは、図１に示したアンテナ２と同じ構成であり、それぞれ放射部３ａ、３ｂ、３ｃから電磁波を放射する。アンテナ２ａは同軸ケーブル４ａを介して読取器６に接続され、アンテナ２ｂは同軸ケーブル４ｂを介して読取器６に接続され、アンテナ２ｃは同軸ケーブル４ｃを介して読取器６に接続されている。

図８は、アンテナ２ａ、２ｂ、２ｃと読取器６のブロック図を示すものである。読取器６は、制御部１２、送受信部１３、及び切換え部１４とから構成されている。同軸ケーブル４ａ、４ｂ、４ｃは、切換え部１４に接続されている。切換え部１４は、同軸ケーブル４ａ、４ｂ、４ｃのいずれか１つを送受信部１３と接続するようになっており、制御部１２からの制御により送受信部１３と接続する同軸ケーブルを決定する。

次に、このような構成において、複数の無線タグの読み取り動作を説明する。

まず、制御部１２は、切換え部１４を介して送受信部１３と同軸ケーブル４ａとを接続し、アンテナ２ａで読み取ることができる無線タグを全て読み取る。

続いて、制御部１２は、切換え部１４を介して送受信部１３と同軸ケーブル４ｂとを接続し、アンテナ２ｂで読み取ることができる無線タグを全て読み取る。

続いて、制御部１２は、切換え部１４を介して送受信部１３と同軸ケーブル４ｃとを接続し、アンテナ２ｃで読み取ることができる無線タグを全て読み取る。

このようにすることにより、無線タグ読取装置は、複数の無線タグの情報を取得することのできる範囲を広げることができる。

また、複数の無線タグ１ａ，１ｂ，１ｃ，…をアンテナ２ａ，２ｂ，２ｃの指向性の強い方向に垂直になる面に並べるため、複数の無線タグを並べていない（ばらばら状態の）ときのようにアンテナ２ａ，２ｂ，２ｃより遠い無線タグがアンテナ２ａ，２ｂ，２ｃに近い無線タグの影に位置することがなくなり、無線タグ読取装置は、複数の無線タグの情報を取得することができる。

なお、平面パッチアンテナの代わりに、別の構造であっても放射部が１つのアンテナを使用することができる。

例えば、図９に示すようなホーンアンテナ３０ａ、３０ｂ、３０ｃを並べて、その開口面上に複数の無線タグを配置しても、無線タグ読取装置は複数の無線タグの情報を取得することができる。

本発明に係る第１の実施の形態における無線タグ読取システムの外観図。 第１の実施の形態における無線タグ読取システムのブロック図。 第１の実施の形態におけるアンテナの電力分布を示す図。 第１の実施の形態における無線タグ読取システムの例を示す図。 第１の実施の形態における別のアンテナの外観図。 第１の実施の形態における別のアンテナの外観図。 第２の実施の形態における無線タグ読取システムの外観図。 第２の実施の形態における無線タグ読取装置のブロック図。 第２の実施の形態における別のアンテナの外観図。

符号の説明

１…無線タグ、２，１１…アンテナ、３…放射部、４…同軸ケーブル、５，６…読取器、１０…ＩＣチップ、１２…制御部、１３…送受信部、１４…切換え部、２１，２２，２３，２４…領域、２５…封筒、２６…保管箱、２７…読取装置、３０…ホーンアンテナ、３１，４０…給電部、４１…放射部、４２…導波器、４３…反射器。

Claims (7)

1. １つの放射部を有して単一方向に指向性のあるアンテナと、このアンテナに接続された送受信部を有する読取器とを備え、
   前記読取器から送信された高周波信号を前記アンテナから電磁波として放射し、複数の無線タグを読み取るのに必要な電力密度を有する前記アンテナの放射領域に予め配置された複数の無線タグから返される電磁波を前記アンテナで受信し、前記読取器が前記複数の無線タグの情報を取得することを特徴とする無線タグ読取装置。
2. 前記各無線タグをアンテナ２の前記指向性方向に略垂直になる面に並べることを特徴とする請求項１記載の無線タグ読取装置。
3. 前記アンテナの偏波方向と、前記各無線タグが有するアンテナの偏波方向とが同一方向にあることを特徴とする請求項１記載の無線タグ読取装置。
4. 前記アンテナを複数備え、前記送受信部に接続するアンテナを切換えることを特徴とする請求項１乃至３に記載の無線タグ読取装置。
5. １つの放射部を有して単一方向に指向性のあるアンテナと、このアンテナに接続された送受信部を有する読取器とを備えた無線タグ読取装置と、
   この無線タグ読取装置と通信を行う複数の無線タグを備え、
   前記無線タグ読取装置と通信を行う前記複数の無線タグを、複数の無線タグを読み取るのに必要な電力密度を有する前記アンテナの放射領域に予め配置したことを特徴とする無線タグ読取システム。
6. 前記アンテナの偏波方向と、前記各無線タグが有するアンテナの偏波方向とが同一方向になるように配置したことを特徴とする請求項５記載の無線タグ読取システム。
7. 前記無線タグ読取装置は、前記アンテナを複数有し、前記送受信部に接続するアンテナを切換え、前記複数の無線タグと通信を行うことを特徴とする請求項５乃至６に記載の無線タグ読取システム。

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