JP2008278206A

JP2008278206A - Ｒｆｉｄリーダ用アンテナ

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Publication number: JP2008278206A
Application number: JP2007119461A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Okano; 好伸岡野; Seiji Miki; 清司三木
Original assignee: Fujitsu FIP Corp
Current assignee: Fujitsu FIP Corp
Priority date: 2007-04-27
Filing date: 2007-04-27
Publication date: 2008-11-13
Anticipated expiration: 2027-04-27
Also published as: JP4986697B2

Abstract

【課題】所望エリアにおけるＲＦＩＤと交信可能なＲＦＩＤリーダ用アンテナを提供する。
【解決手段】内導体１１と外導体１２とで構成される伝送線路において、上面の導体に複数の電界放出用溝１４を設け、該伝送線路の一端から励振する。溝１４の近傍のみ電界が放出されるので、溝１４近傍に配置されたＲＦＩＤとのみ交信することができる。また、アンテナ１０を多数接続したり、溝１４の数を増減したりして交信距離を変えることができ柔軟な構成を採用できる。ＲＦＩＤリーダ用アンテナ１０を、ＲＦＩＤを取り付けた物品を保管する棚に取り付け、ＲＦＩＤリーダを用いてＲＦＩＤと交信させることにより、棚に置かれた物品をリアルタイムで管理することができ、棚卸などの際に便利である。
【選択図】図１

Description

本発明は、物体に取り付けたＲＦＩＤ（ＲＦタグ、ＲＦＩＣ）の情報を送受信して読み取りを行うＲＦＩＤリーダに用いるアンテナに関するものである。

データセンターの保管庫にて、情報が記録されたＣＭＴ（カセット式磁気記憶テープ）を管理する、あるいは、図書館における蔵書を管理するような場合において、保管物であるＣＭＴの保管庫からの入出庫管理を自動化する方法及びシステムについては特許文献１に記載されている。保管されたＣＭＴごとに固有のＩＤを有するＲＦＩＤ（ＲＦタグ、ＲＦＩＣ）を貼り付けておき、保管庫出入り口付近に置かれたＲＦＩＤアンテナ及びＲＦＩＤリーダを利用してＲＦＩＤの情報を読ませることにより、保管庫からの持ち出し、返却を管理するものである。

しかしながら、保管物の管理は、入出庫管理のみがすべてではない。例えば保管物は定期的に棚卸を行っている。古くは、人間が台帳と現物とを付き合わせて棚卸を行っていた。また、前述の入出庫管理システムにおいては、保管庫に設置してあるすべてのＣＭＴにつきそれらのＲＦＩＤの情報を読み取ることにより、棚卸が可能である。
特開２００６−２７７７７号公報

前述のシステムで、データセンターの保管庫の棚に配置された多数のＣＭＴの棚卸を行う場合、ＲＦＩＤリーダに接続されたアンテナを棚に近づけることにより、例えば多数のＣＭＴに取り付けられたＲＦＩＤを一度に読み取らせることによって、在庫状況を調べることが行われる。この方法ではつぎの問題がある。
現在用いているＲＦＩＤリーダとアンテナでは、使用電波にＵＨＦ帯を用いた場合、交信距離は数ｍあるものの一度に棚１列程度である１ｍ程度の範囲にあるＲＦＩＤしか読み取れない。したがって、人間がＲＦＩＤリーダとアンテナを持ち歩き、保管庫中のすべての棚に対して読み取り作業を繰り返す必要がある。すなわち、万単位のＣＭＴが保管されている場合は、多数の手間と時間がかかる。一度に多数の人間を動員して行っても、人数分のＲＦＩＤリーダとアンテナが必要であり、これらの装置の単価が安くないので、費用がかかる。

また、棚卸などとは別に、例えば、一部の物体のみの在庫状況を調べたい場合もある。この目的に対しては次のような問題がある。現在用いられているＲＦＩＤリーダ用アンテナでは読込間隔や、読み取り距離を調整できないので、アンテナを各々のＲＦＩＤに近づけるか、大出力ＲＦＩＤリーダを用いて関係ないＲＦＩＤまですべて読み取る以外には対処方法がなかった。また、アンテナの最大出力は、総務省令で規制されているので、無制限に出力を大きくするわけにはいかない。さらに、現状では多数のＲＦＩＤを一度に読み取る場合、読み落としが発生している。

本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、広範囲エリアから限定エリアにわたる所望エリアにおけるＲＦＩＤと交信可能な、ＲＦＩＤリーダ用アンテナを提供することを目的とする。また所望範囲の読み取りが可能なＲＦＩＤリーダを提供することを目的とする。さらに、そのようなアンテナを搭載したために、物体の在庫管理が容易な物体保管装置及び物体保管システムを提供する。

上記課題を解決するため、本願発明では、ＲＦＩＤリーダ用アンテナであって、
断面が略長方形であり、内部が誘電体で満たされ、前記誘電体内部に配置された内側導体と前記誘電体表面部に配置された外側導体とを有した伝送線路であって、前記外側導体は前記伝送線路の軸方向に延びる４つの側面すべてに配置された薄膜導電体、ワイヤメッシュもしくはピン又はこれらの組み合わせからなり、前記内側導体は前記軸方向に延びる４つの側面の中で、前記略長方形をなす前記断面において対向する長辺に相当する２辺を含む２つの側面に略平行に延びる導電体である伝送線路に対して、前記２つの側面上に配置された前記外側導体の一方の中に、第１の方向に延びる線分とそれに垂直な第２の方向に延びる線分とを組み合わせた形状の溝を複数設けたことを特徴とする。
また、前記第１の方向に延びる線分とそれに垂直な第２の方向に延びる線分を組み合わせた形状の溝が前記軸方向に延びる線分と前記軸方向に垂直な方向に延びる線分とを組み合わせた形状の溝であることを特徴とする。
また、前記溝がコの字形を有し、前記コの字形の長辺が前記軸方向に垂直であることを特徴とする。
また、前記溝の先端に膨張部を有することを特徴とする。
また、前記断面形状が長方形であることを特徴とする。
また、前記外側導体及び前記内側導体が薄膜導電体であることを特徴とする。
また、同軸ケーブルで複数縦続接続されたことを特徴とする。
また、使用する電磁波の周波数帯がＵＨＦ帯であることを特徴とする。

一方、本願発明はＲＦＩＤリーダ用であって、上記のＲＦＩＤリーダ用アンテナを有することを特徴とする。
一方、本願発明はＲＦＩＤを搭載した物品を保管するための保管装置であって、上記ののＲＦＩＤリーダ用アンテナが、前記物品を前記保管装置に配置したとき前記ＲＦＩＤ近傍に前記アンテナの溝を有するように取り付けられていることを特徴とする。

さらに、本願発明はＲＦＩＤを取り付けた物品を管理するシステムであって、
上記の保管装置、前記保管装置におけるアンテナに伝送回線を介して接続されたＲＦＩＤリーダ、前記ＲＦＩＤリーダに通信回線を介して接続された制御装置を有し、前記制御装置からの制御信号にて、前記ＲＦＩＤリーダから読出信号を送り、前記読出信号を受けた前記ＲＦＩＤが返す返答信号を前記ＲＦＩＤリーダが受けて前記返答信号から前記ＲＦＩＤの情報を解析し、解析結果を前記制御装置に送付し、前記制御装置が前記解析結果を管理することにより、物品を管理することを特徴とする。
また、前記保管装置は、複数の保管単位に分けられており、前記各保管単位は複数の前記アンテナを設置されており、前記ＲＦＩＤリーダからは複数のルートの前記伝送回線で前記アンテナに接続されており、前記保管単位に設置された複数の前記アンテナに接続された伝送線路のルートの組み合わせはすべて異なり、前記伝送回線のルートを指定して前記ＲＦＩＤリーダから読み出し信号を送付し、前記ＲＦＩＤからの返答信号を前記伝送回線のルートに対応づけし、複数の前記伝送回線ルートに対して対応づけを行って複数の前記伝送回線のルートの組み合わせから前記保管単位を特定することにより前記保管単位ごとに物品を管理することを特徴とする。

本発明では、伝送線路に溝を設け、溝の近傍のみに電磁波を放出することから、溝の近傍に置かれたＲＦＩＤのみに対して交信することが可能でありかつ不要な電波輻射が発生しない。また、溝１つがＲＦＩＤ１個の読み取りに対応できるアンテナを提供するので、軸方向の長さの長短や溝の数の増減で読み取るＲＦＩＤの数を自由に増減できる。
一方、溝の形状が、前記伝送線路の軸方向に延びる線分と前記軸方向に垂直な方向に延びる線分とを組み合わせた形状であり、特にコの字形を有することから、軸方向と垂直の方向が電界方向となる電磁波を効率的に放出することができる。
一方、膨張部を有することにより、電界強度の周波数依存性を軽減することができる。
一方、断面形状が長方形であることから、伝送線路の特性インピーダンスを容易に計算することができる。
一方、複数縦続接続することにより、読み出し距離または読み出すＲＦＩＤ数の増加に柔軟に対処できる。
一方、ＵＨＦ帯を使用するので、既存のシステムとの適合性がよく、かつ溝のピッチを波長に依存せずに決定できる。

さらに、アンテナが保管装置に取り付けられていることから、物品を保管装置に配置したときＲＦＩＤとの交信が可能なので、物品のリアルタイム管理が容易な保管装置またはシステムを提供することができる。
また、アンテナを複数備えることにより、管理を保管装置全体でなく保管単位ごとに細分化することができる。

本発明のアンテナは、物体在庫管理などの目的として物体に取り付けられるＲＦＩＤに搭載された情報をＲＦＩＤリーダによって読み書きする際のＲＦＩＤリーダ用アンテナとして極めて好適である。以下に、本発明の実施形態を説明する。以下の説明ではＲＦＩＤと記載しているが、目的が合致すれば非接触ＩＣカードなどの非接触データキャリア一般に対して適用することができ、ＲＦＩＤのみに限定しているものではない。

図１は本発明のＲＦＩＤリーダ用アンテナの斜視図である。本発明のＲＦＩＤリーダアンテナ１０は断面が長方形で、内導体、外導体及び誘電体からなる伝送線路において外導体を有する面のひとつに複数の溝（スロット）を設けたものである。図２（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、図１におけるＡ−Ａ（溝がない部分）及びＢ−Ｂ（溝がある部分）における断面図である。伝送線路の断面は長方形をしており、次の構造を有する。伝送線路の内部は誘電体１３で満たされている。外導体１２は伝送線路の軸方向に延びる４つの側面すべてに配置された薄膜導電体からなる。言い換えれば外導体１２が誘電体１３を覆っている。薄膜状の内導体１１が誘電体１３内において前記２つの側面に平行に延びている。また、長方形の断面において内導体１１は好ましくは中央に配置される。断面の長方形の長辺を有する軸方向の２つの側面のうちの１つに位置する外導体をなす薄膜導電体の中に、電磁波放出目的で複数の溝（スロット）１４が刻まれている点が本発明の特徴である。溝の形状、間隔などは後で述べる。

図３には、ＲＦＩＤリーダ用アンテナの変型例を示す。断面形状は、正確に長方形でなくてもよい。例えば、図３（ａ）の如く、断面において対向する短辺に相当する２辺を含み軸方向に延びる２つの側面（短辺側の側面と呼ぶ）が丸みを帯びていても、（ｂ）の如く、断面において対向する長辺に相当する２辺を含み軸方向に延びる２つの側面（長辺側の側面と呼ぶ）が丸みを帯びていてもよい。
また、外導体は、図３（ｃ）のように薄膜導電体の代わりに金属など導電体によるワイヤメッシュ８１としてもよい。この場合、網の間隔は使用波長に比べて十分小さい（波長の１０％程度）ものとする。
また、伝送線路は、軸方向に直線であるとは限らず、図３（ｄ）のように、曲線になっても差し支えない。また、誘電体１３をフレキシブルな材質とするなどして、伝送線路自体に可橈性を持たせてもよい。
また、内導体１１については、図１及び図３の各例のように好ましくは薄膜（平板）状であるが、これに限定されるものではない。
さらに、図３（ｅ）に示すように、短辺側の側面には導電体を配置する代わりに、長辺側の側面の両端を多数の金属などの導体のピン８２で接続することも可能である。ピン８２の間隔は使用波長に比べて十分小さい（波長の１０％程度）ものとする。また、図３（ｃ）で長辺側の側面を薄膜導電体とし、短辺側の側面のみをワイヤメッシュにすることも可能である。すなわち、本発明のＲＦＩＤリーダ用アンテナにおいて外導体１２は薄膜導電体、ワイヤメッシュもしくはピンまたはこれらの組み合わせであり、組み合わせとは少なくとも２つの組み合わせである。
短辺側の側面のみをワイヤメッシュにした場合や図３（ｅ）のようにピンを使用した構成では、伝送線路に可橈性を与えることが容易になる。

本発明のアンテナ作成に際しては、プリント基板の技術を使えば、伝送線路の作成及び溝の形成が容易となる。２枚のプリント基板のうち、１枚の片面に内導体１１のパターンを他の面に溝１４が切り取られた外導体１２のパターンをめっきまたはエッチングで作成する。もう１枚のプリント基板は同様に溝１４なしのパターンを作成する。これらの２枚を貼り合わせることによりアンテナが構成される。

本発明のアンテナ１０を励振するには、図１に示すように、アンテナ１０の一端を別途用意した同軸ケーブル４０の心線導体４１を内導体１１に、被覆導体４２を外導体１２に接続する。さらに、同軸ケーブルはＲＦＩＤリーダなどの励振源（図示されず）に接続する。
本発明のＲＦＩＤリーダ用アンテナ１０を励振した場合、溝１４から電磁波が放出されるが、溝１４の近傍しか電磁波が放出されない。したがって、溝近傍に存在するＲＦＩＤのみに送信可能となる。相反定理により、受信用アンテナとして用いる場合も、溝近傍に存在するＲＦＩＤからのみ受信できる。
近傍とは、ＲＦＩＤと交信できる距離範囲をいうものとする。１ＧＨｚ程度のＵＨＦ周波数帯だと、２ｃｍ程度以下となる。
したがって、ＲＦＩＤリーダは溝近傍にあるＲＦＩＤとのみ交信することが可能であり、ＲＦＩＤが取り付けられた物体の大きさを考慮すると、溝１つにつきＲＦＩＤ１個と交信させることが可能となる。
ＲＦＩＤが付いている物体同士が近くに接している場合は、溝１個で２つのＲＦＩＤを読むようにすることも可能である。さらに、アンテナの長さ並びに溝の位置及び数の増減で、交信できるＲＦＩＤの数を自由に変化させられる。

本発明のアンテナは、図４に示すように、複数のアンテナを同軸ケーブル４０を介して多数縦続接続することが可能である。これにより、所望の範囲の電磁波到達距離を得ることができる。言い換えれば、所望範囲にあるＲＦＩＤと交信することが可能になるので、交信可能なＲＦＩＤの数を必要な数に増やすことができ、柔軟な構成を採用することができる。
また、終端となるアンテナの端は、インピーダンスの整合した抵抗１９で終端するほか、短絡または開放にしても差し支えない。短絡または開放にしたほうが、反射波の存在により、溝からの電波の放出が増加するためである。また、この図に示すように、アンテナの両端部分をテーパー状にすることも可能である。

本アンテナで構成される伝送線路は同軸ケーブル４０と特性インピーダンスを合わせる必要がある。線路断面が長方形で、内導体が薄膜（平板）状の場合、伝送線路の特性インピーダンスの設計は、既存の対称形ストリップ線路の設計手法を用いることができる。計算方法は文献S. B. Cohn, Trans. IRE, MTT-3, p.29, 1955年などを参考にすることができる。

このようなＲＦＩＤリーダ用アンテナを用いて物品管理を行うシステム構成を図５に示す。管理対象物品をここではデータセンタにおけるラックに配置されたＣＭＴとする。（ａ）はシステム３００の正面図、（ｂ）はラック２００部分の側面図である。また、（ｃ）に示すように、管理対象ＣＭＴ２０の背にはＲＦＩＤ３０が貼り付け、或いは内部に組み込まれているものとする。（ａ）及び（ｂ）に示すように、ラック２００中の３段のそれぞれの棚１００にＣＭＴ２０が置かれている。この図では、１段の棚は１０個のＣＭＴが配置され、上段の棚は、全部のＣＭＴが保管された状態、中段の棚は４つが、下段の棚は５つが持ち出された状態となっている。持ち出されたＣＭＴは２点鎖線で示す。図５（ｄ）は下段の棚の左側部分後部から前部を見た断面図である。
ＣＭＴ２０が棚に配置されたときに、ＣＭＴ２０に貼られたＲＦＩＤ３０にアンテナのスロット１４が電波の到達距離以内で近接するように、棚の幅に相当する長さを有するＲＦＩＤリーダ用アンテナ１０を棚に貼り付けてある。すなわち、ＣＭＴ２０は、仕切り２５を介して間隔２１にて多数配置させるところ、アンテナ１０にも間隔２１と同じピッチで１段の棚に配置されるＣＭＴ数の溝を刻んでおく。
本実施形態では棚１列にアンテナ１０が１台が貼り付けられ、複数のアンテナ１０間は同軸ケーブル４０で接続されている。またアンテナ１０どうしは同軸ケーブル４０を介して接続され、一つのアンテナ（上段のアンテナ）の一端は抵抗終端（図示されず）され、他の一つのアンテナ（上段のアンテナ）の一端は同軸ケーブル４０及びコネクタ４５を介してＲＦＩＤリーダ５０に接続される。また、ＲＦＩＤリーダ５０は、通信回線５９で制御装置６０に接続される。

本システムの動作は次のようになる。制御装置６０からＲＦＩＤリーダ５０に発せられた交信指令により、ＲＦＩＤリーダ５０から送信信号を送付し、アンテナ１０の溝１４から該信号が電磁波となって放出され、近傍に存在するＲＦＩＤ３０と交信される。このときスリット１４の一つが、一つのＲＦＩＤ３０に対応する。交信したＲＦＩＤ３０は返答信号を発し、該返答信号がアンテナ１０及び同軸ケーブル４０を介してＲＦＩＤリーダ５０に送られる。ＲＦＩＤシステムでは一般的に、コリジョン防止技術が採用されており、１つの送信信号に多数のＲＦＩＤが反応して返答信号を出したとしても、ＲＦＩＤリーダはすべてのＲＦＩＤからの返答信号を読み出すことが可能である。ＲＦＩＤリーダ５０で返答信号の内容が解析され、交信したＲＦＩＤ３０の情報が制御装置６０に伝えられる。さらに、制御装置６０では、交信したＲＦＩＤ３０の情報からそれが貼り付けられたＣＭＴ２０に関する管理情報が検索され、該ＣＭＴ２０に関する管理情報が制御装置６０内のディスプレイに表示される。これによって、該ＣＭＴ２０の在庫状況を管理することができる。ＣＭＴ２０が棚１００に保管されていれば、ＲＦＩＤリーダ５０とＣＭＴ２０との交信ができるので、保管されたすべてのＣＭＴの在庫状況を知ることができる。したがって、すべてのＣＭＴの棚卸が可能となる。

本システムには次のようなメリットがある。
（１）棚卸時に、人間がアンテナを持ち運びながら管理対象物品の在庫状況を調べる手間がない。
（２）アンテナが常に棚に取り付けられた状態なので、棚卸のときだけでなく、管理対象物品の在庫状
況がリアルタイムで管理可能である。すなわち、保管庫からの持ち出し返却もリアルタイムで管理可能である。
（３）アンテナを多数縦続接続できるので、棚の数、管理するＣＭＴの数に応じて柔軟なシステムを構成することができる。
（４）該アンテナは極めて安価に構成できるので、すべての棚に貼り付けておいても費用が嵩まない。したがって安価にシステムを構成できる。

本発明の、ＲＦＩＤ用アンテナ、ＲＤＩＦリーダ、棚、及びシステムは、ＵＨＦ帯（３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ）の電波を使うことが好適である。８００ＭＨｚ〜１ＧＨｚがさらに好適である。一般的にＵＨＦ帯を用いたＲＦＩＤ用アンテナは電波到達距離が数ｍと長い。したがって、本システムによる棚が配置されている保管庫の入り口に別途設けた、ＲＦＩＤリーダ及びＲＦＩＤアンテナと併用することが可能であるためである。

次に、本発明のアンテナにおける溝の刻み方を説明する。図６（ａ）（ｂ）に示すように、溝から出力する（漏れる）電波の電界方向７０は溝１４の短辺方向になる。
本発明のシステムでは、図５（ｃ）に示すように、多数のＣＭＴを棚に並べた場合でもＲＦＩＤが隠れないように、背表紙に貼り付けることになる。現行流通しているＲＦＩＤ３０は、この図に示すように長方形をしていて、ＲＦＩＤのアンテナ３２の向きが長方形の長辺方向を向いている。この場合には、長辺方向に対して電界指向性３４がある。したがって、ＣＭＴ２０の背にＲＦＩＤ３０を貼り付けるとＣＭＴ２０を立てて配置したとき図５（ｄ）に示すよう、棚の上下方向に電界指向性３４がある。アンテナの軸方向を棚の水平方向に合わせて貼り付ける場合、ＲＦＩＤのアンテナ３２の電界指向性３４と向きを合わせるためには、アンテナの軸方向と垂直方向に出力電波の電界が放出されるようにする必要がある。

本発明の構造のアンテナで、図６（ａ）に示すように、導体上に刻まれる溝１４の長軸をアンテナの軸方向と垂直とした場合、出力電波の電界方向７０が軸方向と平行になる。これでは、前述のＲＦＩＤアンテナ３２の電界指向性３４と直交するので、送受信能力が低下する。
一方、（ｂ）のように溝の長軸をアンテナの軸方向と平行にした場合、出力電波の電界方向７０が軸方向と垂直になるが、電界放出の効率が良くなく、とくに溝の長手方向の中央付近で放射する電界強度が弱い。

溝１４の形状は、前記軸方向に延びる線分と前記軸方向に垂直な方向に延びる線分とを組み合わせた形状とすることが好ましい。これは、軸方向に延びる溝に、軸方向に垂直な方向に延びる溝が組み合わされていると、軸方向と垂直な方向に効率的に電界を放出するからである。したがって、溝１４は、つぎのようなものが考えられる。まず図６（ｃ）及び（ｄ）に示す、コの字形である。このほか、図６（ｅ）に示したように、軸方向の線分と軸方向に垂直な方向の線分を組み合わせた形状である、エ、Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｌ形、およびＺ類似の形状などが可能である。さらには、溝１４の２つの線分がなす方向は軸方向と平行及び垂直に限らず、垂直をなす任意の２方向であればよいので、図６（ｅ）に示されたＸ形も可能である。なお、図６（ｄ）及び（ｅ）における溝１４の先端部に設けられた膨脹部８３は必ずしも必要とはしないが、その効果は後に述べる。

溝１４の形状は図６（ｃ）のようにコの字形としてその短辺を軸方向に平行にすれば最も好適である。これにより、コの字の短辺からは軸方向と垂直の電界が発生し、かつ（ｂ）と異なり中央部で軸方向と垂直の電界が弱くなることもない。コの字の長辺は長い方がよいが、伝送線路の幅との関連で制約が出る。コの字形にすると磁流７１が流れるため、電界が強くなるものと考えられる。さらに、（ｄ）に示すように、コの字形の溝の両方の先端部をふくらませた膨張部８３を設けると周波数依存性が少ないという点で好適である。先端まで同じ太さの単純なコの字形の溝では、周波数変化により電界強度に谷（低下する部分）ができる場合があることがわかった。溝切り製造誤差、電波の周波数変動などを考慮すると、周波数依存性はないほうがよい。膨脹部は、（ｄ）のように、両方の先端においてそれぞれ対向する長辺に向けて軸方向に延出する場合のみならず、対向する長辺の反対側に向けて軸方向に延出する場合、対向する長辺及びその反対側に両方に向けて延出する場合もありうる。また、両方の先端部で形状を変え、前記のうちの異なるものの組み合わせとすることも可能である。また、片側の先端部のみに設けることも可能である。

図６（ｅ）のように、先端部に膨脹部８３を設けることは、コの字形以外の溝でも有効であり、同様の効果を生じる。溝１４の先端部に膨張部８３を設けると前記の効果を生じる理由はつぎの通りと考えられる。溝先端部に膨張部を持たせることにより、実質的に溝部分の幅が拡張された状態に近い効果が得られ、共振のＱ値が低下し、利用可能な周波数帯域幅が拡張される効果を発揮する。ここで、共振のＱ値とは、共振の鋭さのことで、Ｑ値が高い状態が「弦を硬く固定した状態」であり、Ｑ値が低い状態とは「弦の固定治具自体が多少稼動できる状態」に相当する。

図５（ｃ）においてＲＦＩＤ３０内のＲＦＩＤのアンテナ３２の向きが９０°異なっていて、電界指向性３４がＲＦＩＤ３０の短辺方向にあるとした場合、図５（ａ）に示した棚１００に設置されたアンテナ１０において、その軸方向に出力電波の電界方向７０があるように、溝を配置する必要がある。このとき、図６（ａ）に示したような、溝の長軸をアンテナの軸方向と垂直にした溝配置を採用すればよい。

本発明では、無線周波数はＵＨＦ帯、とくに８００ＭＨｚ〜１ＧＨｚを使用している場合、溝のピッチを波長に対して厳密に定める必要がないことがわかった。これは、周波数を１ＧＨｚとしてその波長３０ｃｍと管理物品の一般的な配置間隔約３ｃｍとの寸法差が大きいことによるものであると考えられる。この程度の大きさの差があれば、本発明のアンテナ１０の溝１４のピッチは、管理物品の配置間隔２１（図５）に対応して決めることができる。

本発明のアンテナと既存技術である、マイクロ波用導波管スロットアンテナとは以下の点で異なる。
（１）導波管スロットアンテナでは通常の５０Ω系同軸ケーブルと極めて相性が悪く、全てを一本の導波管又は厳重なフランジで中継ぎする必要があり、きわめて低損失で高効率ですが運用は容易ではない。したがって導波管スロットアンテナでは、本発明のごとく同軸ケーブルを介して励振することはもちろんのこと、複数のアンテナを同軸ケーブルで継ぎ足すような柔軟な拡張性はない。
（２）導波管スロットアンテナにおけるスロットは波長に比べて十分大きく、そこから高効率に電磁波を放射するための機構を有する。通信、放送用の高利得として最適であるが、スロットの密集化はできない。したがって、本発明と違って近距離に限定的に電磁波を放射することができない。
（３）導波管は１導体系（金属の管があるだけ）であり、本発明では２導体系（内側の導体と外側の導体からなる）である。導波管では、特性インピーダンスの自由な設定が困難で、スロット間隔も使用波長で決まってしまう。したがって、ＲＦＩＤリーダと直結することは不可能であり、かつ管理物品の配置間隔に合わせてスロット間隔を決めるという構成をとることはできない。
（４）１導体系は、２導体系と異なり、高い周波数は容易に通過するが低い周波数は通過しない。１ＧＨｚ以下の周波数の電磁波を導波管の管軸方向に伝播させるには、該周波数に対する真空中波長に相当する幅３０ｃｍ以上の導波管が必要である。これに対して、２導体系は高い周波数は通し難いが、低い周波数は直流まで通すことが可能である。従って、小形システム構築には好適である。

本発明のシステムの変型例として、管理すべき物体の底にＲＦＩＤを貼り付けておき、棚板の上に、本発明のアンテナを配置してもよい。管理すべき物体の底にＲＦＩＤを貼り付けた場合、物品を棚で保管する代わりにテーブル上に配置することとし、テーブル上にアンテナを配置してもよい。
本発明システムのポイントは所定の位置に管理物体が配置されとき、ＲＦＩＤのアンテナ３２と本発明ＲＦＩＤ用アンテナ１０との溝１４とが、好ましくは電界方向を合わせて、近傍に配置されている点である。

本発明システムの他の変型例を示す。本発明のアンテナは同軸ケーブルを介して、縦続接続可能なことにより、図７に示されたような、便利な使い方ができる。棚１つには、アンテナ１０を１セットでなく、２セットを隣接して配置する。管理物品であるＣＭＴ２０が所定の位置に配置されたとき、ＲＦＩＤのアンテナ３２とアンテナの溝１４とが近接するようにして、どちらのアンテナを使用してもＲＦＩＤ３０と交信可能にしておく。通常ＲＦＩＤリーダにはアンテナへの接続端子が複数ついている。本実施形態では端子が４つある場合を想定し、図７に示すようにそれらを端子Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤとする。一方、棚が、＃１〜＃６の６段あるとし、＃１の棚には、前記端子Ａ，Ｂと接続されたアンテナを有し、また、＃２の棚にはＡ，Ｃ、＃３の棚にはＡ，Ｄ、＃４の棚にはＢ，Ｃ、＃５の棚にはＢ，Ｄ，＃６の棚にはＣ，Ｄと接続されたアンテナを有する。すなわち、ＲＦＩＤリーダの２つの端子の組合せに同じものがない。Ａ端子からは、同軸ケーブルを介して、＃１，＃２，＃３の各棚に設置された２つのアンテナのうちの１つに接続される。Ｂ端子からは同軸ケーブルを介して、＃１，＃４，＃５の各棚に設置された２つのアンテナのうちの１つに接続される。同様に、Ｃ端子からは、＃２，＃４，＃６の棚、Ｄ端子からは＃３，＃５，＃６の棚に対応するものとする。同軸ケーブルに接続されないアンテナの末端部分は、適宜整合終端等するものとする。

ＲＦＩＤリーダのＡ端子から読み取れるＲＦＩＤは＃１，＃２及び＃３の棚にあるＣＭＴに取り付けられたＲＦＩＤである。Ｂ端子から読み取れるＲＦＩＤは＃１，＃４及び＃５の棚にあるＣＭＴに取り付けられたＲＦＩＤである。同様に、Ｃ端子には＃２，＃４及び＃６の棚が、Ｄ端子には＃３，＃５及び＃６の棚が対応する。したがって、制御装置６０からの指令によってＲＦＩＤリーダ５０からＡ及びＢ端子のみを通して読出信号を出力し、Ａ端子かつＢ端子の両者から読出信号を出力されたとき読み取れたＲＦＩＤを選択することにより、＃１の棚に配置されたＣＭＴみのＲＦＩＤを読み取ることができる。同様にして、Ａ端子かつＣ端子の両者から読出信号を出力されたとき読み取れたＲＦＩＤを選択することにより、＃２の棚に配置されたＣＭＴのみのＲＦＩＤを読み取ることができる。同様にして、＃３〜＃６の各棚に配置されたＣＭＴのＲＦＩＤを読み取ることができる。ＲＦＩＤリーダの２つの端子の組合せに同じものがないので、ＣＭＴ２０の配置状況を棚の位置まで特定することができる。すなわち、この手法により、棚ごとに配置された物品を特定したり、棚単位での物品管理を行ったりすることが可能となる。

本発明のＲＦＩＤリーダ用アンテナを次のようにして作成した。アンテナの寸法を図８に示す。図８（ａ）の断面図に示すように断面は長辺が４０ｍｍ、短辺が２ｍｍの長方形とした。断面の中心には幅１ｍｍの内導体を配置した。これは、厚さ１ｍｍ、幅４０ｍｍの２枚のアクリル板（誘電率３．８の誘電体）をその中央部に幅１ｍｍの銅箔を挟んで重ねたことにより実現した。重ねたアクリル板の周囲を外導体となる銅箔で覆った。この断面形状の伝送線路で、前述の文献によると、約５０Ωの特性インピーダンスが実現される。

溝形状は、図８（ｂ）に示すように、膨脹部を設けたコの字形とした。コの字形の長辺は、伝送線路の軸方向と垂直である。膨脹部以外は２ｍｍの幅を有し、コの字形の両長辺の外側どうしの間隔は１２ｍｍ、先端部分４ｍｍ部分は、内側に太らせた膨脹部を設け、膨脹部の幅を４ｍｍとした。コの字の長辺の長さは３５ｍｍであり、長辺両側は上面導体の縁からそれぞれ２．５ｍｍの距離を設けた。溝のピッチは管理物体であるＣＭＴの配置間隔で決め、２７ｍｍとした。試作品では、１０個溝を設け、アンテナの長さは、約３０ｃｍとした。このアンテナをＣＭＴが２７ｍｍ間隔で１０個配列されることができる１段からなる棚の背に貼り付けた。この形状のアンテナの放出電界強度を計算機シミュレーションにて求めた結果を図９に示す。計算の便宜上溝は５コとした。周波数は９５０ＭＨｚとした。溝から約２ｃｍ程度の距離の近傍のみに電磁波が放出されていることが示される。

アンテナの一端には前述の方法で５０Ω同軸ケーブルを接続し、他の一端は開放とした。該同軸ケーブルはＲＦＩＤリーダに接続された。ＲＦＩＤリーダは富士通製の型番ＴＦＵ−ＲＷ３５１を使用、周波数は９５０ＭＨｚ、出力は最大１Ｗ（３０ｄＢｍ）とした。このＲＦＩＤリーダは、別途接続したパソコンにてコントロールされ、パソコンの制御にてＲＦＩＤリーダとＲＦＩＤとが交信される。また、パソコンは、ＲＦＩＤの情報から、該ＲＦＩＤを搭載したＣＭＴを特定する。
ＣＭＴの背には固有番号を記憶したＲＦＩＤを図５（ｃ）に示したように縦向きに取り付けた。棚に１０個すべてＣＭＴが配置されている状態、いくつかが欠けた状態の双方において、ＲＦＩＤからの受信信号からそれらの固有番号をすべて読み取ることができ、棚に配置されたＣＭＴを特定することができた。

以上本発明の実施形態を説明した。特許請求の範囲に記載された発明の技術的思想から逸脱することなく、これらに変更を施すことができることは明らかである。

本発明のＲＦＩＤアンテナの斜視図である。本発明のアンテナの断面図である。本発明のアンテナの変型例の斜視図である。本発明のアンテナを複数接続した構成を示す図である。本発明のアンテナを有する棚及びシステムを示す図である。本発明のアンテナにおいて、溝の形状を説明した図である。システムの変型例を示す図である。本発明のＲＦＩＤアンテナの実施例を示す。本発明のアンテナの電磁波放出状況を示す、計算機シミュレーション結果である。

符号の説明

３００：システム
２００：ラック
１００：棚の１段
１０：本発明アンテナ
１１：内導体
１２：外導体
１３：誘電体
１４：溝（スロット）
１８：テーパー部
１９：終端抵抗
２０：カセット式磁気記憶テープ（ＣＭＴ）
２１：ＣＭＴ配置間隔
２５：仕切り
３０：ＲＦＩＤ
３２：ＲＦＩＤのアンテナ
３４：ＲＦＩＤのアンテナの電界指向性
４０：同軸ケーブル
４１：心線導体
４２：被覆導体
４５：コネクタ
５０：ＲＦＩＤリーダ
５９：通信回線
６０：制御装置
７０：出力電波の電界方向
７１：磁流
８１：ワイヤメッシュ
８２：ピン
８３：膨脹部

Claims

断面が略長方形であり、内部が誘電体で満たされ、前記誘電体内部に配置された内側導体と前記誘電体表面部に配置された外側導体とを有した伝送線路であって、前記外側導体は前記伝送線路の軸方向に延びる４つの側面すべてに配置された薄膜導電体、ワイヤメッシュもしくはピン又はこれらの組み合わせからなり、前記内側導体は前記軸方向に延びる４つの側面の中で、前記略長方形をなす前記断面において対向する長辺に相当する２辺を含む２つの側面に略平行に延びる導電体である伝送線路に対して、
前記２つの側面上に配置された前記外側導体の一方の中に、第１の方向に延びる線分とそれに垂直な第２の方向に延びる線分とを組み合わせた形状の溝を複数設けたＲＦＩＤリーダ用アンテナ。
前記第１の方向に延びる線分とそれに垂直な第２の方向に延びる線分を組み合わせた形状の溝が前記軸方向に延びる線分と前記軸方向に垂直な方向に延びる線分とを組み合わせた形状の溝である、請求項１記載のＲＦＩＤリーダ用アンテナ。
前記溝がコの字形を有し、前記コの字形の長辺が前記軸方向に垂直である、請求項２記載のＲＦＩＤリーダ用アンテナ。
前記溝の先端に膨張部を有する、請求項１ないし３の何れか一項に記載のＲＦＩＤリーダ用アンテナ。
前記断面形状が長方形である請求項１ないし４の何れか一項に記載のＲＦＩＤリーダ用アンテナ。
前記外側導体及び前記内側導体が薄膜導電体である請求項１ないし５の何れか一項に記載のＲＦＩＤリーダ用アンテナ。
同軸ケーブルで複数縦続接続された、請求項１ないし６の何れか一項に記載のＲＦＩＤリーダ用アンテナ。
使用する電磁波の周波数帯がＵＨＦ帯である請求項１ないし７のいずれか一項に記載のＲＦＩＤリーダ用アンテナ
請求項１ないし８の何れか一項に記載のＲＦＩＤリーダ用アンテナを有するＲＦＩＤリーダ
ＲＦＩＤを搭載した物品を保管するための保管装置であり、前記保管装置には請求項１ないし８の何れか一項に記載のＲＦＩＤリーダ用アンテナが、前記物品を前記保管装置に配置したとき前記ＲＦＩＤ近傍に前記アンテナの溝を有するように取り付けられている保管装置。
ＲＦＩＤを取り付けた物品を管理するシステムであって、
請求項１０記載の保管装置、前記保管装置におけるアンテナに伝送回線を介して接続されたＲＦＩＤリーダ、前記ＲＦＩＤリーダに通信回線を介して接続された制御装置を有し、
前記制御装置からの制御信号にて、前記ＲＦＩＤリーダから読出信号を送り、前記読出信号を受けた前記ＲＦＩＤが返す返答信号を前記ＲＦＩＤリーダが受けて前記返答信号から前記ＲＦＩＤの情報を解析し、解析結果を前記制御装置に送付し、前記制御装置が前記解析結果を管理することにより、物品を管理するシステム。
請求項１１記載のＲＦＩＤを取り付けた物品を管理するシステムであって、
前記保管装置は、複数の保管単位に分けられており、前記各保管単位は複数の前記アンテナを設置されており、
前記ＲＦＩＤリーダからは複数のルートの前記伝送回線で前記アンテナに接続されており、前記保管単位に設置された複数の前記アンテナに接続された伝送線路のルートの組み合わせはすべて異なり、
前記伝送回線のルートを指定して前記ＲＦＩＤリーダから読み出し信号を送付し、前記ＲＦＩＤからの返答信号を前記伝送回線のルートに対応づけし、複数の前記伝送回線ルートに対して対応づけを行って複数の前記伝送回線のルートの組み合わせから前記保管単位を特定することにより前記保管単位ごとに物品を管理するシステム。