JP2006039967A

JP2006039967A - ディスクタグ読み取り装置

Info

Publication number: JP2006039967A
Application number: JP2004219222A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Hayashi; 宏行林; Toru Maniwa; 透馬庭; Andrenko Andrei; アンドレンコアンドレイ; Manabu Kai; 学甲斐; Takeshi Takano; 健高野
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2004-07-27
Filing date: 2004-07-27
Publication date: 2006-02-09
Also published as: US7378970B2; EP1622063A3; US20060023575A1; EP1622063A2

Abstract

【課題】ＣＤやＤＶＤなどのディスクの記録媒体（金属部分）の影響を減らし、多数のディスクの電子タグの内容を正確に読み取る。
【解決手段】ディスクの中央の穴が挿入されるホルダーが、ディスクに付加された電子タグとの交信を行うためのアンテナを構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は電子タグ、例えばＲＦＩＤなどの読み取り方式に係り、さらに詳しくはＣＤやＤＶＤなどのディスクに付加されたタグの内容を読み取るディスクタグ読み取り装置に関する。

近年生産や流通の分野などにおいて、部品や在庫の管理システムとしてＲＦＩＤ（ラジオ・フリケンシー・アイデンティフィケーション）方式が注目されている。例えばＣＤやＤＶＤなどの生産や流通を管理する場合には、大量に重なっているＣＤやＤＶＤのタグをできるだけ多く一括して読み取る必要がある。しかしながらたくさんのＣＤやＤＶＤが重なっていると、ＣＤやＤＶＤの記録媒体（金属部分）の影響で読み取れる枚数が少なくなるなどの問題点があった。

図１１は、タグ付きＣＤの説明図である。ＣＤの中央付近にタグ１００が付加されており、その外側に記録媒体（金属部分）１０１が存在する形式となっている。
図１２は、例えば多数のＣＤが重なっている場合の読み取りシステムの従来例の説明図である。同図においては、例えば多数のＲＦＩＤタグ付きＣＤ１０５からタグの内容を読み取る場合には、ＲＦＩＤリーダ／ライタシステム１０６にハイゲインアンテナ１０７を接続し、アンテナ１０７をＣＤに近付けてタグの内容を読み取るという方法が用いられていた。しかしながらこの方法では、前述のように重なっている多数のＣＤのうちで、タグのデータを正確に読み取れるＣＤの枚数は少なくなってしまうという問題点があった。

このようなタグなどの読み取りシステムの従来技術として次の文献がある。
特開２００１−３５７３６６号公報「アンテナ装置およびリーダライタ装置」特開２００３−６９５４９号公報「ＲＦＩＤ搭載記録媒体利用の情報保護管理システム」

特許文献１には、シリンダの内面に取り付けられた非接触式データキャリアとの通信を行うために、シリンダへの挿入方向を高さ方向とする、例えば柱状の絶縁基材に巻きつけられたアンテナを用いる技術が開示されている。

特許文献２には、暗号化された情報が記録された記録媒体のＲＦＩＤチップに復号化鍵を記録しておき、媒体から暗号化された情報を読み取る際に、ＲＦＩＤチップから読み取られた復号化鍵を用いて暗号化された情報を復号する情報保護管理システムが開示されている。

しかしながらこのような従来技術においても、ＣＤやＤＶＤなどのディスクが多数枚重なっている場合に、ディスクに付加されたタグの内容を正確に読み取ることができないという問題点を解決することができなかった。

本発明の課題は、ＣＤやＤＶＤの記録媒体（金属部分）の影響を減らして、多数のＣＤやＤＶＤなどのディスクに付加された電子タグの内容を正確に読み取り可能とすることである。

図１は、本発明のディスクタグ読取装置の原理的な説明図である。同図はＣＤやＤＶＤなどのディスクに付加された電子タグ、例えばＲＦＩＤの内容を読み取る装置であり、ディスク、例えばＣＤ１の中央の穴が挿入されるホルダー２が、ディスクに付加された電子タグとの交信を行うためのアンテナを構成するものであり、例えばホルダー２の台３の中にタグ読み取りのためのリーダ／ライタを備えることもできる。

発明の実施の形態において、アンテナに接続される同軸ケーブルに接続されたコネクタとして、ホルダー２の台３側に設置されるコネクタにはめこみ接続可能なコネクタを備えることもでき、あるいはその同軸ケーブルに接続されたアンテナとして、ホルダー２の台３側に備えられるアンテナと交信を行うためのアンテナを備えることもできる。

また実施の形態においては、ホルダー２がディスクの穴より細い外径を持つ中空パイプであって、その中空パイプの長さ方向と平行、斜めの方向、あるいはらせん状にタグとの交信を行うための電波の半波長の長さのスロットを有し、アンテナとしてスロットアンテナを構成することもでき、この場合さらにホルダー２がその中空パイプの長手方向にスリットを持つ形状であることもできる。またホルダー２の材質は全体が導体であってもよく、その内周面、あるいは外周面が導体であってもよい。

さらに実施の形態においては、ホルダー２が前述のような中空パイプであり、かつその中空パイプの長手方向に複数の窓が開けられた形状を有すると共に、中空パイプの中心軸の位置に細い導体が備えられ、アンテナとして電磁波リークアンテナを構成することもできる。

実施の形態においては、ホルダー２が前述のような中空パイプの長手方向にスリットを持つ形状を有すると共に、その中空パイプの中に一定間隔で、中空パイプの内径と同一の直径を有する誘電体円板が装荷され、アンテナとしてビリオティックグレーディングシリンダスロットアンテナを構成することもできる。

さらに実施の形態においては、ホルダー２が前述のような中空パイプの長手方向にスリットを持つ形状を有すると共に、その中空パイプの長手方向にタグとの交信を行うための電波の半波長の長さのスロットを有し、かつその中空パイプの内側、または外側にタグとの交信を行うための幅の狭い導電性箔が張られた誘電体フィルムが、その導電性箔の一部が誘電体フィルムを介してスロットの一部と位置が合うように貼り付けられ、アンテナとしてスロットアンテナを構成することもできる。

本発明によれば、ディスクの中央の穴が挿入されるホルダーを、ＣＤやＤＶＤのディスクに付加されたタグとの交信を行うためのアンテナとして使用することにより、多数のディスクが重なっている状態においても、ディスクに付加された電子タグの内容を正確に読み取ることが可能となる。

図２から図４は、ＣＤやＤＶＤなどのディスクの穴が挿入されるホルダーを、スロットアンテナとして利用するディスクタグ読み取り装置の説明図である。図１と同様にＣＤなどが挿入されるホルダー２がアンテナとして用いられ、そのアンテナは台３の中に備えられるリーダ／ライタに有線、または無線で接続される。図２ではホルダーの長手方向に平行に直線的なスロット１０が切られ、アンテナとしてスロットアンテナが形成される。このスロットは、例えばＣＤのタグと交信を行うための電波の約半波長の長さを有する直線的なスロットであるものとする。

図２のスロットアンテナは、例えばテフロン（登録商標）の丸棒に長手方向にスロットを切り出した銅箔を貼り付けて形成される。アンテナ長は、例えば２６０ｍｍ、直径は１２ｍｍとし、使用する電波の中心周波数を９１５ＭＨｚとすると真空中の波長λは約３２８ｍｍ、テフロン（登録商標）の比誘電率をε_r＝２．２として誘電体中の波長はλ_g ＝λ／√ε_r＝２２２ｍｍとなり、λ_g ／２＝１１１ｍｍ（スロット長計算値）となるが、スロット長は他の調整条件、例えばインピーダンスマッチングに対応して、例えば１２０ｍｍ程度とすることができる。

図３においては、スロット１０がホルダー２の長手方向に対して、比較的小さな角度であるが斜めに切られ、同様にスロットアンテナが構成されるが、例えばＣＤなどがホルダー２に対して斜めに挿入されたような状態でもタグの読み取りに有効となる。

図４では、スロット１０がホルダー２の長手方向に対してらせん状に切られるような構成となる。例えば中空円筒を形成する前の平板にホルダー２の長手方向とはかなり大きな角度を成すようなスロットを切り、その円板を中空円筒に丸めることによってらせん状のスロットが形成される。

図５は、例えば図２のスロットアンテナに対する給電方法の説明図である。同図においてホルダー２は、全体が金属のパイプ、またはその外周面、または内周面に金属箔などの導電体が巻き付けられたパイプである。そしてスロット１０の下部には、同軸ケーブル１５の芯線と外被（シールド）とが接続され、同軸ケーブル１５はホルダー２の台３の中のリーダ／ライタシステムに同軸コネクタ１６によって接続される。

図６は、リーダライタアンテナと接続されるホルダー側コネクタと、台３の内部のリーダ／ライタ側のコネクタとのはめ込み接続の説明図である。同図において図５で説明したホルダー側の同軸ケーブル１５に接続された同軸コネクタ１６は、台３側に設置されているコネクタ１８とはめ込まれ、台３側の同軸ケーブル１９、送受信回路２０、制御回路２１などを経由してパソコン２２と接続され、例えば多数のＣＤやＤＶＤなどのタグの一括読み取りが行われる。

図７は、台３側の接続用にコネクタに加えて、ホルダー２側、および台３側にパッチアンテナを備え、コネクタを介する接続とパッチアンテナによる無線接続との切替が可能なタグ一括読み取りシステムの構成例である。同図においてコネクタ１６と１８は、図６におけるよりも、例えばさらに外周側に設けられ、ホルダー２側にはパッチアンテナ２６が、台３側にはパッチアンテナ２７が設けられ、またホルダー側には同軸ケーブル１５とコネクタ１７、またはパッチアンテナ２６との接続を切り替えるためのＲＦスイッチ２５が、また台３側には同様にパッチアンテナ２７に接続された同軸ケーブル２８、またはコネクタ１８に接続された同軸ケーブル１９と入出力回路３１との接続を切り替えるためのＲＦスイッチ３０が備えられ、読み取られたデータはＲＦスイッチ３０、入出力回路３１、制御回路３２を経由してパソコン２２に与えられる。

図８、および図９は以上説明した通常のスロットアンテナ以外の形式のアンテナをホルダーとして設置する例の説明図である。図８では、ホルダー３５はＣＤやＤＶＤディスクの中央の穴より細い中空パイプであり、その全体が金属などの導体であるか、その外周面、または内周面に金属箔などが貼られたものである。図８においては、この中空パイプの中心軸の位置に細い導体３６が備えられ、また中空導体の長手方向に一般的には長手方向と小さな角度を成すように多数の窓３７が開けられ、全体として電磁波リーク型アンテナが形成される。なお一般的なことであるが中心軸上の細い導体３６は、中空パイプとの間の特性インピーダンスが、接続される同軸ケーブルの特性インピーダンスとマッチングが取れるように設定される。なおこの電磁波リーク型アンテナについては次の文献がある。
Ｋ．Ｆｕｊｉｍｏｔｏ，Ｊ．Ｒ．Ｊａｍｅｓ：ＭｏｂｉｌｅＡｎｔｅｎｎａＳｙｓｔｅｍｓＨａｎｄｂｏｏｋ，ｐ．３４５−３５１，ＡｒｔｅｃｈＨｏｕｓｅＰｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，Ｂｏｓｔｏｎ・Ｌｏｎｄｏｎ（１９９４）

図９は、他のアンテナの形式としてのビリオティックグレーディングシリンダスロットアンテナの構成図である。同図においてもホルダー４０は、ディスクの穴より細い中空の金属パイプ、またはその外周面、あるいは内周面に金属箔が貼られたものである。例えば金属パイプはその一周に届かない、すなわち全体的にスリットを有するものであり、その中にある一定間隔で誘電体の円板、すなわち中空パイプの内径とほぼ等しい直径を有する誘電体円板が装荷されることによって、全体としてビリオティックグレーディングシリンダスロットアンテナが形成される。このビリオティックグレーディングシリンダスロットアンテナについては次の文献がある。
Ａ．Ｉ．ＮＯＳＩＣＨＡＮＤＶ．Ｐ．ＳＨＥＳＴＯＰＡＬＯＶ，"ＷａｖｅｇｕｉｄｅＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＯｐｅｎＭｅｔａｌｌｉｚｅｄＤｉｅｌｅｃｔｒｉｃＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＬｉｎｅｓｏｆｔｈｅＣｙｌｉｎｄｒｉｃａｌＴｙｐｅ" ＲａｄｉｏＥｎｇｎ．ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＰｈｙｓｉｃｓ（Ｅｎｇ１．ｔｒａｎｓ１．），ｖｏｌ．２４，ｐｐ．１−９，ＳｃｒｉｐｔａＰｕｂ１．（１９８０）

最後にその製造を容易にするためのスロットアンテナの構成例について、図１０を用いて説明する。このアンテナは全体としてスロットアンテナであるが、例えばホルダー５０が一周に届かないスリットを有する中空円筒であり、その長手方向に約１／２波長の長さのスロット５１が切られる。スリットをつけることにより、アンテナの入力インピーダンスを低くすることができ、特性インピーダンス５０Ωの同軸ケーブルにマッチングしやすいことになる。図５ではこのスロットの下部に同軸コネクタの芯線と外被を接続するものとしたが、この接続方法は一般的にはんだ付けによるものであり、前述のように同軸ケーブルとその特性インピーダンスが５０Ωとなってインピーダンスマッチングを得られる位置に同軸ケーブルの芯線と外被を接続することはかなり困難であるため、図１０では同軸ケーブルの代わりに５０Ωマイクロストリップラインを用いる。マイクロストリップラインは導電性膜で形成されたラインとフィルム状誘電体とアンテナの導体からなる。ライン幅は特性インピーダンスを５０Ωになるように決定される。マイクロストリップラインは同軸コネクタの芯線に接続される。同軸コネクタのグランドはアンテナの導体に接続される。

すなわちフィルム状の比較的軟らかい誘電体基板５２に、細い幅の導電性箔５３を図示のように貼り付け、中空パイプの外側、または内側に導電性箔５３が金属パイプに直接接触しないように、すなわちフィルム状誘電体基板５２を介してスロット５１の下部に位置するように誘電体基板５２の貼り付けが行われる。同軸コネクタ５４に接続されるリーダ／ライタシステム（台３）側の同軸ケーブルのインピーダンス５０Ωとインピーダンスマッチングが取れるようにフィルム状誘電体基板５２の貼り付け位置を調整することによって、図５で説明したように同軸ケーブル１５をスロット１０の適切な位置に接続するよりも、インピーダンスマッチングの調整が容易となる。同軸コネクタ５４は、例えば図６におけるコネクタ１８とはめ込まれることによってリーダ／ライタ側との接続が行われる。

以上に説明したように本発明によればディスクのホルダーをアンテナとして用いることにより、例えば図１２の従来例のシステムでは、２、３枚程度しかタグの内容を読み取れなかったのに対して、本発明ではスロットの長さだけディスク（２０枚以上）が積まれても正確な読み取りが可能となる。

また以上の説明では、タグのデータ読み取りを中心として、ホルダーのアンテナとしての利用について説明したが、このアンテナをタグのデータ書き込みにも使用できることは当然である。

本発明のディスクタグ読み取り装置の原理的な構成例の説明図である。ディスクタグ読み取りのためのスロットアンテナの構成例（その１）の説明図である。ディスクタグ読み取りのためのスロットアンテナの構成例（その２）の説明図である。ディスクタグ読み取りのためのスロットアンテナの構成例（その３）の説明図である。スロットアンテナに対する給電方法の説明図である。コネクタのはめ込み接続を用いたタグ読み取り装置の構成例である。コネクタのはめ込み接続と無線接続とを切り替えるタグ読み取り装置の構成例である。ディスクタグ読み取りのための電磁波リークアンテナの説明図である。ディスクタグ読み取りのためのビリオティックグレーディングシリンダスロットアンテナの構成例である。製造を容易にするためのスロットアンテナの構成例の説明図である。タグ付きＣＤの説明図である。タグ読み取りシステムの従来例の説明図である。

符号の説明

１ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ）
２、３５、４０、５０ホルダー
３台（リーダ／ライタ）
１０、５１スロット
１５、１９、２８同軸ケーブル
１６、１８、５４同軸コネクタ
２６、２７パッチアンテナ
２５、３０ＲＦスイッチ
５２フィルム状誘電体基板
５３導電性箔

Claims

ディスクに付加された電子タグの内容を読み取る装置であって、
該ディスクの中央の穴が挿入されるホルダーが、前記ディスクに付加された電子タグとの交信を行うためのアンテナを構成することを特徴とするディスクタグ読み取り装置。
前記アンテナに接続される同軸ケーブルの反対側に接続されたコネクタであって、
前記ホルダーの台側に設置されるコネクタにはめこみ接続可能なコネクタをさらに備えることを特徴とする請求項１記載のディスクタグ読み取り装置。
前記アンテナに接続される同軸ケーブルの反対側に接続されるアンテナであって、
前記ホルダーの台側に備えられるアンテナと交信を行うためのアンテナをさらに備えることを特徴とする請求項１記載のディスクタグ読み取り装置。
前記ホルダーが前記ディスクの穴より細い外径を持ち、全体、内周面、または外周面が導体の中空パイプであり、該中空パイプの長手方向と平行に、前記タグとの交信を行うための電波の半波長の長さのスロットを有し、前記アンテナとしてスロットアンテナを構成することを特徴とする請求項１記載のディスクタグ読み取り装置。
前記ホルダーが前記ディスクの穴より細い外径を持ち、全体、内周面、または外周面が導体の中空パイプであり、該中空パイプの長手方向に対して斜めの方向に、前記タグとの交信を行うための電波の半波長の長さのスロットを有し、前記アンテナとしてスロットアンテナを構成することを特徴とする請求項１記載のディスクタグ読み取り装置。
前記ホルダーが前記ディスクの穴より細い外径を持ち、全体、内周面、または外周面が導体の中空パイプであり、該中空パイプの長手方向に対してらせん状に、前記タグとの交信を行うための電波の半波長の長さのスロットを有し、前記アンテナとしてスロットアンテナを構成することを特徴とする請求項１記載のディスクタグ読み取り装置。
前記ホルダーが前記ディスクの穴より細い外径を持ち、全体、内周面、または外周面が導体の中空パイプであり、該中空パイプの少なくとも導体部分の長手方向にスリットを持つ形状を有すると共に、該中空パイプの長手方向に前記タグとの交信を行うための電波の半波長の長さのスロットを有し、前記アンテナとしてスロットアンテナを構成することを特徴とする請求項１記載のディスクタグ読み取り装置。
前記ホルダーが前記ディスクの穴より細い外径を持ち、全体、内周面、または外周面が導体の中空パイプであり、該中空パイプの長手方向に複数の窓が開けられた形状を有すると共に、
該中空パイプの中心軸の位置に細い導体をさらに備え、前記アンテナとして電磁波リーク型アンテナを構成することを特徴とする請求項１記載のディスクタグ読み取り装置。
前記ホルダーが前記ディスクの穴より細い外径を持ち、全体、内周面、または外周面が導体の中空パイプであり、該中空パイプの少なくとも導体部分の長手方向にスリットを持つ形状を有すると共に、
該中空パイプの中に一定間隔で、該中空パイプの内径と同一の直径を有する誘電体円板がはめ込まれ、前記アンテナとしてビリオティックグレーディングシリンダスロットアンテナを構成することを特徴とする請求項１記載のディスクタグ読み取り装置。
前記ホルダーが前記ディスクの穴より細い外径を持つ中空パイプであり、該中空パイプの長手方向にスリットを持ち、該中空パイプの長手方向と平行に前記タグとの交信を行うための電波の半波長の長さのスロットを有し、
該中空パイプの内側、または外側にタグのリーダ／ライタに前記アンテナを接続するための幅の狭い導電性箔が張られた誘電体フィルムが、該導電性箔の一部が該誘電体フィルムを介して、前記スロットの一部と位置が合うように貼り付けられ、前記アンテナとしてスロットアンテナを構成することを特徴とする請求項１記載のディスクタグ読み取り装置。