JP6259559B2 - Rfidタグスライド装置、rfidシステム、ならびにrfidタグデータの読み取りおよび書き込み方法 - Google Patents
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Description
RFIDシステムは、RFIDタグ、リーダライタ、ならびにコンピュータおよび制御用機器等の上位装置を含む。
電磁誘導方式は、リーダライタに接続されたアンテナとRFIDタグのアンテナとの間に生じた電磁誘導によって、RFIDタグへ電力を供給する方式である。電波方式は、リーダライタに接続されたアンテナからRFIDタグのアンテナへ送信された電磁波を介して、RFIDタグへ電力を供給する方式である。
<第1の実施形態>
前述したように、アンチコリジョン機能が実装されたRFIDシステムでは、リーダライタは、通信可能領域内に存在する複数のRFIDタグから送信されたデータを読み取り得る。また、リーダライタは、複数のRFIDタグにデータを書き込み得る。
実施形態に従ったRFIDシステムは、リーダライタが通信可能領域内に存在する1つのRFIDタグからデータを確実に読み取れ、データを書き込めるように構成される。
図1のRFIDシステム100は、リーダライタ110、アンテナ120、上位装置130、RFIDタグ140−1〜140−5、貼付対象物150−1〜150−5、RFIDタグスライド装置160を含む。なお、以下の説明において、RFIDタグ140−1〜140−5を特に区別しない場合には、単にRFIDタグ140と記載する。同様に、以下の説明において、貼付対象物150−1〜150−5を特に区別しない場合には、単に貼付対象物150と記載する。
図2に示すように、アンテナ120には、誘電体基板121と、誘電体基板121の一方の面に形成された導体パターン122と、導体パターン122が形成されない誘電体基板121の他方の面に形成されたグランドパターン123とを含む。誘電体基板121は、例えば、Flame Retardant Type 4(FR4)である。誘電体基板121、導体パターン122、およびグランドパターンによってマイクロストリップ線路が形成される。
導体パターン122の長さ方向に沿った距離Lがλ/2となるように設定された場合に、給電点αから導体パターン122へ給電されると、開放端βおよび交点γでは、図4に示すように電流が0となる。また、中央延伸部122d内に存在し得る中間点であって、開放端βと交点γとの間の長さ方向に沿った導体パターン122の中間点では、ある時点では図4に示すように電流が最大となり、また別のある時点では最小となる。すなわち、図4に示したある時点では、図2中の破線で示されるように、開放端βから交点γへ向かう電流Jが流れる。また、別のある時点では、図2に示した電流Jの向きとは反対に、交点γから開放端βへ向かう電流が流れる。この結果、図4に示したある時点では、図2に示すように、中央延伸部122dを中心とした磁界Hが右ねじの法則により発生する。すなわち、中央延伸部122dを中心として、給電側伸延部122aおよび開放端側伸延部122cが存在する側の誘電体基板121から給電側伸延部122aおよび開放端側伸延部122cが存在しない側の誘電体基板121へ向かう磁界Hが発生する。また、別のある時点では、中央延伸部122dを中心として、図2の矢印で示される磁力線の向きが反対方向の磁界Hが右ねじの法則により発生する。すなわち、中央延伸部122dを中心として、給電側伸延部122aおよび開放端側伸延部122cが存在しない側の誘電体基板121から給電側伸延部122aおよび開放端側伸延部122cが存在する側の誘電体基板121へ向かう磁界Hが右ねじの法則により発生する。
実施形態では、RFIDタグ140のアンテナには、電磁誘導方式に適した形状を有するアンテナが用いられる。例えば、RFIDタグ140のアンテナには、図5および図6に示した形状のアンテナ141が用いられる。
図5に示すように、RFIDタグ140は、アンテナ141、ICチップ142、および誘電体板143および144を含む。
貼付対象物150は、RFIDタグ140が貼付されてRFIDシステム100により管理される物体であり、例えば、検体を内部に含む検体容器である。
収容部162は、RFIDタグ140が貼付された貼付対象物150を収容するラックである。図1に示した一例では、収容部162には、円柱状の貼付対象物150よりも一回り大きい円柱状の空洞が設けられ、その空洞に貼付対象物150が挿入される。収容された位置において、貼付対象物150の動きは固定される。
収容部162内の隣接する貼付対象物150間の距離は、矩形の形状を有するアンテナ120の横方向(Y軸方向)の辺の長さ以上であり得る。給電側伸延部122a、開放端側伸延部122c、および中央延伸部122dの各導体パターンが図1に示すようにRFIDタグ140がスライド部163によりスライドする方向と垂直に配置される場合、誘電体基板121上に横方向の磁界が発生し得る。そこで、隣接する貼付対象物150間の距離が誘電体基板121の横方向の辺の長さ以上に設定されることによって、導体パターン122が存在する面の上方(X軸方向)にスライドした1つのRFIDタグ140のみがアンテナ120との電磁誘導によって駆動するように構成し得る。
挿入部164および取り出し部165は、筐体161の上面に設けられた筐体161の開口部である。貼付対象物150は、筐体161の内部に備えられた収容部162に挿入部164を介して収容され得る。また、収容部162に収容された貼付対象物150は、収容部162から取り出し部165を介して取り出され得る。
図17に示すように、円柱状の貼付対象物150の円の中心から、貼付対象物150の下方に存在するアンテナ120の導体パターン122が存在する面に対して垂直に延伸する仮想直線l1を引く。また、貼付対象物150の円の中心から貼付対象物150に貼付されたRFIDタグ140内のアンテナ141のアンテナパターンが存在する面の中心まで延伸する仮想直線l2を引く。そして、仮想直線l1と仮想直線l2との間の角度をアンテナ141のアンテナパターンの角度θと定義する。
図18に示すように、角度θが0°である場合、すなわち、アンテナ141のアンテナパターンが存在する面と導体パターン122が存在する面とが略平行である場合、位置P2において、RFIDタグ140の受信電力は、最小であり、駆動に必要な最低受信電力Pmimより小さい。しかしながら、P1およびP3において電磁誘導により得られるRFIDタグ140の受信電力は、最大であり、最低受信電力Pmimより大きい。したがって、角度θが0°である場合、スライド部163がRFIDタグ140を位置P0から位置P4までスライドさせると、位置P1およびP3付近にRFIDタグ140が存在するときに、RFIDタグ140は、駆動に必要な電力を受信できる。
図19は、実施形態に従ったRFIDシステムの処理フローの例図である。
貼付対象物150が収容部162に収容されると、RFIDタグのデータの読み取り/書込み処理が開始される(ステップs101)。上位装置130は、起動コマンドをリーダライタ110へ送信してリーダライタを起動させる。リーダライタ110は、アンテナ120を介した所定の使用周波数の搬送波の供給を開始する。起動コマンドには、RFIDタグ140からのデータの読み取りをリーダライタ110に指示する読み取りコマンドが含まれ得、アンテナ120からRFIDタグ140へ送信される搬送波には、RFIDタグ140にデータの読み取りを指示するコマンドが含まれ得る。また、起動コマンドには、RFIDタグ140へのデータの書込みをリーダライタ110に指示する書き込みコマンドが含まれ得、アンテナ120からRFIDタグ140へ送信される搬送波には、RFIDタグ140にデータの書込みを指示するコマンドが含まれ得る。
例えば、RFIDタグ140−1は、アンテナ120を介してリーダライタ110から送信された読み取りコマンドをアンテナ141により受信する。RFIDタグ140−1は、受信したコマンドに従いICチップ142からデータを読み出し、読み出されたデータをアンテナ141により送信する。リーダライタ110は、RFIDタグ140−1から送信されたデータをアンテナ120を介して受信し、受信されたデータを上位装置130へ送信する。また、例えば、RFIDタグ140−1は、アンテナ120を介してリーダライタ110から送信された書込みコマンドをアンテナ141により受信する。RFIDタグ140−1は、受信したコマンドに従いアンテナ120を介してリーダライタから送信されたデータをICチップ142に書き込む。
スライド部163によって収容部162がさらにスライドし、RFIDタグ140−2がアンテナ120との通信可能領域内にスライドすると、RFIDシステム100は、ステップs103に処理を戻す。そして、RFIDタグ140−1について上述したステップ104およびステップs105での処理がRFIDタグ140−2に対して実行される。
図20は、第2の実施形態に従ったRFIDシステムの構成図である。図2に示したRFIDシステム200において、図1に示したRFIDタグシステム100と同じ構成要素には、同じ参照符号が付されている。
図21に示すように、収容部162に収容された複数の貼付対象物150それぞれに貼付されたRFIDタグ140は、アンテナ120の上方を連続してスライドする。このため、アンテナゲイン等のアンテナ120の能力が高い場合には、アンテナ120は、アンテナ120の真上に存在する1つのRFIDタグ140だけでなく、その1つのRFIDタグ140の両側に存在する他のRFIDタグ140を駆動させて通信を開始してしまう可能性がある。複数のRFIDタグ140が駆動して通信を開始すると、複数のRFIDタグ140からリーダライタ110へ送信された信号が時間的に衝突し、リーダライタ110は、これらの信号を読み取れなくなる。
(付記1)
リーダライタに接続されるアンテナが設置された筐体であって、前記筐体の側面の中央に前記アンテナが設置された前記筐体と、
前記筐体の内部に設置され、前記アンテナの導体パターンが存在する面に対してRFIDタグのアンテナパターンを任意の方向に向けて、前記RFIDタグが貼付された貼付対象物を収容する収容部と、
前記収容部を前記筐体の側面に沿ってスライドさせるスライド部であって、前記RFIDタグと前記アンテナとの距離が、前記RFIDタグと前記アンテナとの通信に使用される電磁波の所望周波数に対応する波長をλとした場合にλ/(2π)以下となる領域であって前記アンテナパターンがいずれの方向に向けられた前記RFIDタグであっても駆動に必要な電力を前記アンテナから電磁誘導により得られる領域を通過するように前記収容部をスライドさせるスライド部と
を含むRFIDタグスライド装置。
(付記2)
前記アンテナは、前記導体パターンがスパイラル形状を含むマイクロストリップラインである付記1に記載のRFIDタグスライド装置。
(付記3)
前記スパイラル形状の導体パターンの1周長は、前記波長λの1/4から3/4までの間である付記2に記載のRFIDタグスライド装置。
(付記4)
前記収容部がスライドする方向の前記アンテナの両側または片側に設置され、金属または高誘電率材料で形成された板を含む付記1〜3の何れか一項に記載のRFIDタグスライド装置。
(付記5)
前記収容部は、複数の前記RFIDタグを前記筐体の側面に沿って一列に収容する付記1〜4の何れか一項に記載のRFIDタグスライド装置。
(付記6)
前記アンテナは、パッチアンテナまたは逆Fアンテナである付記1に記載のRFIDタグスライド装置。
(付記7)
リーダライタに接続されるアンテナと、
前記アンテナが設置された筐体であって、前記筐体の側面の中央に前記アンテナが設置された前記筐体と、
前記筐体の内部に設置され、前記アンテナの導体パターンが存在する面に対してRFIDタグのアンテナパターンを任意の方向に向けて、前記RFIDタグが貼付された貼付対象物を収容する収容部と、
前記収容部を前記筐体の側面に沿ってスライドさせるスライド部であって、前記RFIDタグと前記アンテナとの距離が、前記RFIDタグと前記アンテナとの通信に使用される電磁波の所望周波数に対応する波長をλとした場合にλ/(2π)以下となる領域であって前記アンテナパターンがいずれの方向に向けられた前記RFIDタグであっても駆動に必要な電力を前記アンテナから電磁誘導により得られる領域を通過するように前記収容部をスライドさせるスライド部と
を含むRFIDタグスライド装置と
を含むRFIDシステム。
(付記8)
前記アンテナは、前記導体パターンがスパイラル形状を含むマイクロストリップラインである付記7に記載のRFIDシステム。
(付記9)
前記スパイラル形状の導体パターンの1周長は、前記波長λの1/4から3/4までの間である付記8に記載のRFIDシステム。
(付記10)
前記収容部がスライドする方向の前記アンテナの両側または片側に設置され、金属または高誘電率材料で形成された板を含む付記7〜9の何れか一項に記載のRFIDシステム。
(付記11)
前記収容部は、複数の前記RFIDタグを前記筐体の側面に沿って一列に収容する付記7〜10の何れか一項に記載のRFIDシステム。
(付記12)
前記アンテナは、パッチアンテナまたは逆Fアンテナである付記7に記載のRFIDシステム。
(付記13)
リーダライタに接続されるアンテナの導体パターンが存在する面に対してRFIDタグのアンテナパターンを任意の方向に向けて、前記RFIDタグが貼付された貼付対象物を収容する収容部を、前記RFIDタグと前記アンテナとの距離が、前記RFIDタグと前記アンテナとの通信に使用される電磁波の所望周波数に対応する波長をλとした場合にλ/(2π)以下となる領域であって前記アンテナパターンがいずれの方向に向けられた前記RFIDタグであっても駆動に必要な電力を前記アンテナから電磁誘導により得られる領域を通過するようにスライド装置によりスライドさせる
RFIDタグデータの読み取りおよび書き込み方法。
(付記14)
前記アンテナは、前記導体パターンがスパイラル形状を含むマイクロストリップラインである付記13に記載のRFIDタグデータの読み取りおよび書き込み方法。
(付記15)
前記スパイラル形状の導体パターンの1周長は、前記波長λの1/4から3/4までの間である付記14に記載のRFIDタグデータの読み取りおよび書き込み方法。
(付記16)
前記収容部がスライドする方向の前記アンテナの両側または片側に設置され、金属または高誘電率材料で形成された板を含む付記13〜15の何れか一項に記載のRFIDタグデータの読み取りおよび書き込み方法。
(付記17)
前記収容部は、複数の前記RFIDタグを前記筐体の側面に沿って一列に収容する付記13〜16の何れか一項に記載のRFIDタグデータの読み取りおよび書き込み方法。
(付記18)
前記アンテナは、パッチアンテナまたは逆Fアンテナである付記13に記載のRFIDタグデータの読み取りおよび書き込み方法。
110 リーダライタ
120 アンテナ
121 誘電体基板
122 導体パターン
122a 給電側延伸部
122b スパイラル部
122c 開放端側延伸部
122d 中央延伸部
130 上位装置
140 RFIDタグ
141 アンテナ
141a ループアンテナ
141b バイパス導電路
141c 給電端子
142 ICチップ
143、144 誘電体板
150 貼付対象物
160、260 RFIDタグスライド装置
161 筐体
162 収容部
163 スライド部
163a ベルト
163b ローラ
164 挿入部
165 取り出し部
166 スライド制御部
167 処理部
168 遮蔽部
Claims (8)
- リーダライタに接続されるアンテナが設置された筐体であって、前記筐体の側面の中央に前記アンテナが設置された前記筐体と、
前記筐体の内部に設置され、前記アンテナの導体パターンが存在する面に対してRFIDタグに含まれるループアンテナのアンテナパターンが存在する面を任意の方向に向けて、前記RFIDタグが貼付された貼付対象物を収容する収容部と、
前記収容部を前記筐体の側面に沿ってスライドさせるスライド部であって、前記RFIDタグと前記アンテナとの距離が、前記RFIDタグと前記アンテナとの通信に使用される電磁波の所望周波数に対応する波長をλとした場合にλ/(2π)以下となる領域であって前記ループアンテナのアンテナパターンが存在する面がいずれの方向に向けられた前記RFIDタグであっても駆動に必要な電力を前記アンテナから電磁誘導により得られる領域、および各方向に向けられた前記RFIDタグの受信電力が最大となる領域を通過するように前記収容部をスライドさせるスライド部とを含み、
前記貼付対象物は円柱形状であり、前記RFIDタグに含まれるループアンテナが前記貼付対象物の曲面に貼付された
RFIDタグスライド装置。 - 前記アンテナは、前記導体パターンがスパイラル形状を含むマイクロストリップラインである請求項1に記載のRFIDタグスライド装置。
- 前記スパイラル形状の導体パターンの1周長は、前記波長λの1/4から3/4までの間である請求項2に記載のRFIDタグスライド装置。
- 前記アンテナの前記側面方向の両側または片側に設置され、金属または高誘電率材料で形成された板を含む請求項1〜3の何れか一項に記載のRFIDタグスライド装置。
- 前記収容部は、複数の前記RFIDタグを前記筐体の側面に沿って一列に収容する請求項1〜4の何れか一項に記載のRFIDタグスライド装置。
- 前記アンテナは、パッチアンテナまたは逆Fアンテナである請求項1に記載のRFIDタグスライド装置。
- リーダライタに接続されるアンテナと、
前記アンテナが設置された筐体であって、前記筐体の側面の中央に前記アンテナが設置された前記筐体と、
前記筐体の内部に設置され、前記アンテナの導体パターンが存在する面に対してRFIDタグに含まれるループアンテナのアンテナパターンが存在する面を任意の方向に向けて、前記RFIDタグが貼付された貼付対象物を収容する収容部と、
前記収容部を前記筐体の側面に沿ってスライドさせるスライド部であって、前記RFIDタグと前記アンテナとの距離が、前記RFIDタグと前記アンテナとの通信に使用される電磁波の所望周波数に対応する波長をλとした場合にλ/(2π)以下となる領域であって前記ループアンテナのアンテナパターンが存在する面がいずれの方向に向けられた前記RFIDタグであっても駆動に必要な電力を前記アンテナから電磁誘導により得られる領域、および各方向に向けられた前記RFIDタグの受信電力が最大となる領域を通過するように前記収容部をスライドさせるスライド部と
を含むRFIDタグスライド装置とを含み、
前記貼付対象物は円柱形状であり、前記RFIDタグに含まれるループアンテナが前記貼付対象物の曲面に貼付された
RFIDシステム。 - リーダライタに接続されるアンテナの導体パターンが存在する面に対してRFIDタグに含まれるループアンテナのアンテナパターンが存在する面を任意の方向に向けて、前記RFIDタグが貼付された貼付対象物を収容する収容部を、前記RFIDタグと前記アンテナとの距離が、前記RFIDタグと前記アンテナとの通信に使用される電磁波の所望周波数に対応する波長をλとした場合にλ/(2π)以下となる領域であって前記ループアンテナのアンテナパターンが存在する面がいずれの方向に向けられた前記RFIDタグであっても駆動に必要な電力を前記アンテナから電磁誘導により得られる領域、および各方向に向けられた前記RFIDタグの受信電力が最大となる領域を通過するようにスライド装置によりスライドさせ、
前記貼付対象物は円柱形状であり、前記RFIDタグに含まれるループアンテナが前記貼付対象物の曲面に貼付された
RFIDタグデータの読み取りおよび書き込み方法。
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