JP6614288B2 - アタッチメント型ブースターアンテナ及びこれを用いたリーダライタ - Google Patents
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Description
本体部と、
前記本体部に複数の共振アンテナが配列されたアンテナ部と、
を備え、
前記共振アンテナは、
第1面及び第2面を有する絶縁体層と、
前記絶縁体層を介して対向するように前記第1面及び前記第2面にそれぞれ配置され、それぞれループの一部を欠く開口部を有する第1及び第2ループアンテナであって、前記絶縁体層の法線方向から見た透過面で前記第1ループアンテナの少なくとも一部と前記第2ループアンテナの少なくとも一部とによって閉ループが描けるように配置されている、第1及び第2ループアンテナと、
を備え、
前記絶縁体層の平面視で、前記第1及び第2ループアンテナのループ内領域と前記コイルアンテナのループ内領域とは重なり、
前記アンテナ部は、前記配列の中央の前記共振アンテナの共振周波数を前記配列の端部の前記共振アンテナの共振周波数より高く設定している。
前記コイルアンテナに取り付けたアタッチメント型ブースターアンテナであって、
本体部と、
前記本体部に複数の共振アンテナが配列されたアンテナ部と、
を備え、
前記共振アンテナは、
第1面及び第2面を有する絶縁体層と、
前記絶縁体層を介して対向するように前記第1面及び前記第2面にそれぞれ配置され、それぞれループの一部を欠く開口部を有する第1及び第2ループアンテナであって、前記絶縁体層の法線方向から見た透過面で前記第1ループアンテナの少なくとも一部と前記第2ループアンテナの少なくとも一部とによって閉ループが描けるように配置されている、第1及び第2ループアンテナと、
を備え、
前記絶縁体層の平面視で、前記第1及び第2ループアンテナのループ内領域と前記コイルアンテナのループ内領域とは重なり、
前記アンテナ部は、前記配列の中央の前記共振アンテナの共振周波数を前記配列の端部の前記共振アンテナの共振周波数より高く設定している、
アタッチメント型ブースターアンテナと、
を備える。
本体部と、
前記本体部に複数の共振アンテナが配列されたアンテナ部と、
前記コイルアンテナを前記本体部に取り付けるための取り付け部であって、前記コイルアンテナが前記複数の共振アンテナのうちの1つの共振アンテナと磁界結合する位置に設けられた取り付け部と、
を備える。
第1面及び第2面を有する絶縁体層と、
前記絶縁体層を介して対向するように前記第1面及び前記第2面にそれぞれ配置され、それぞれループの一部を欠く開口部を有する第1及び第2ループアンテナであって、前記絶縁体層の法線方向から見た透過面で前記第1ループアンテナの少なくとも一部と前記第2ループアンテナの少なくとも一部とによって閉ループが描けるように配置されている、第1及び第2ループアンテナと、
を備えてもよい。
前記複数の共振アンテナが第1方向に沿って配列された第1列と、
前記第1列と前記第1方向と直交する第2方向で隣接して、前記複数の共振アンテナが前記第1方向に沿って配列された第2列と、
を有し、前記第2列は、前記第1列に対してオフセットを伴って配列されていてもよい。
前記コイルアンテナに取り付けたアタッチメント型ブースターアンテナであって、
本体部と、
前記本体部に複数の共振アンテナが配列されたアンテナ部と、
前記コイルアンテナを前記本体部に取り付けるための取り付け部であって、前記コイルアンテナが前記複数の共振アンテナのうちの1つの共振アンテナと磁界結合する位置に設けられた取り付け部と、
を有する、アタッチメント型ブースターアンテナと、
を備える。
図1は、実施の形態1に係るアタッチメント型ブースターアンテナ20の構成を示す斜視図である。図2は、図1のアタッチメント型ブースターアンテナ20の平面図である。
実施の形態1に係るアタッチメント型ブースターアンテナ20は、コイルアンテナ22に取り付け可能なアタッチメント型ブースターアンテナである。このアタッチメント型ブースターアンテナ20は、本体部10と、本体部10に複数の共振アンテナ14a〜14tが配列されたアンテナ部16と、コイルアンテナ22を本体部10に取り付けるための取り付け部18と、を備える。この取り付け部18は、コイルアンテナ22が複数の共振アンテナ14a〜14tのうちの1つの共振アンテナ14qと磁界結合する位置に設けられている。
なお、コイルアンテナ22は、適切な位置合わせが可能であれば、単体でRFIDタグを読み取ることができる。
また、このアタッチメント型ブースターアンテナ20によれば、コイルアンテナ22に取り付け可能であるので、従来使用していたコイルアンテナ22をそのまま利用できる。また、ハンディタイプのブースターアンテナとして取扱いが容易である。さらに、RFIDタグの品種変更に対応して、ブースターアンテナのサイズを変更したい場合、全く別のブースターアンテナに置換することによって変更が容易に行える。
本体部10は、アンテナ部16及び取り付け部を設けるためのベースである。本体部10は、例えばPETフィルム、ポリイミドフィルム等のベースフィルムのみで構成してもよく、あるいは、剛性を有する基材とアンテナ部を構成するためのベースフィルムとの2層以上の構造を有していてもよい。また、この本体部は、カード型であり、把持可能である。なお、本体部はカード型に限られず、例えば、曲面状、半球状等であってもよい。
アンテナ部16は、本体部10に設けられており、複数の共振アンテナ14a〜14tが平面内に2次元配列されている。具体的には、平面内にマトリクス配置されている。各共振アンテナ14a〜14tは、隣接する共振アンテナが互いに磁界結合しうる位置に配置されている。なお、共振アンテナ14a〜14tの配置パターンは、図2の平面内の2次元配列に限定されない。例えば、後述する図12に示すように、平面内でx軸に各共振アンテナが一定間隔で配置された第1列と第2列とのうち、第2列がx軸方向にオフセットして配置されていてもよい。また、平面内の2次元配列に限られず、平面内の1次元配列であってもよい。さらに、図13に示すように、曲面上に配置されていてもよい。なお、曲面内であれば2次元配列してもよい。
図3Aは、図1のアタッチメント型ブースターアンテナ20のアンテナ部16を構成する一つの共振アンテナ14の平面図である。図3Bは、図3Aの共振アンテナ14の等価回路図である。
図3A及び図3Bに示すように、一つの共振アンテナ14は、ループアンテナ12と、これに直列に接続されたコンデンサ13と、によって構成されている。ループアンテナ12の大きさは、検出対象のRFIDタグのループアンテナの大きさによっておよそ決まってくる。そこで、各ループアンテナ12の大きさは、実質的に同じであってもよい。また、ループアンテナ12には、コイルアンテナ22と内外径寸法のほぼ等しいループアンテナを用いてもよい。この場合には、コンデンサ13の容量によって、共振アンテナ14の共振周波数が決まる。ループアンテナ12の大きさとコンデンサ13の容量は、共振周波数が、例えば、UHF帯(860MHz〜960MHz)の範囲となるように設定すればよい。
上記効果に対応する配列された複数の共振アンテナの実際の共振周波数における問題点を説明する。つまり、各共振アンテナをそれぞれ同じ共振周波数に調整していても、面内で1列又は2次元配列した場合には、各部分ごとに実際の共振周波数が異なってくるという問題がある。まず、中央の共振アンテナ14f、14g等では、隣接する周辺の共振アンテナとの浮遊静電容量が多くなると考えられる。そのため、単体で設定された共振周波数に比べて配列された共振アンテナのうち中央の共振アンテナ14f、14g等の共振周波数は、端部の共振アンテナの共振周波数よりも低くなると考えられる。そこで、配列の中央の共振アンテナ14f、14g等の共振周波数を配列の端部の共振アンテナ14a、14b等の共振周波数よりあらかじめ高く設定しておくことで、配列全体の各共振アンテナ14a〜14tの共振周波数を合わせることができる。
なお、共振アンテナの共振周波数の設定方法としては、例えば、ループアンテナ12の大きさ又はコンデンサの容量を変える方法がある。これらのうち、例えば、各共振アンテナの大きさを一定にしておき、コンデンサの容量を変化させて共振周波数を設定してもよい。具体的には、配列の中央の共振アンテナのコンデンサの容量を端部の共振アンテナのコンデンサの容量より少なくしておいてもよい。また、後述する実施の形態2に係る共振アンテナでは、コンデンサを用いないで絶縁体層を介した容量を用いている。この場合には、配列の中央の絶縁体層と端部の絶縁体層とを異なる材料又は異なる厚さに設定して、配列の中央の容量と端部の容量とを変えてもよい。
取り付け部18によってコイルアンテナ22を本体部10に取り付けることができる。取り付け部18としては、例えば、図1に示すスロット24、図5A及び図5Bに示すネジ止め26a、26bを用いることができる。取り付け部18は、コイルアンテナ22が複数の共振アンテナ14a〜14tのうちの1つの共振アンテナ14qと磁界結合する位置に設けられている。この場合、コイルアンテナ22の中心と共振アンテナ14qの中心とを合わせることで、コイルアンテナ22と共振アンテナ14qとを磁界結合させることができる。なお、コイルアンテナ22と共振アンテナ14qとを磁界結合させる方法は上記のようにコイルアンテナ22と共振アンテナ14qとを重ね合わせる場合に限られない。例えば、実施の形態3に示すように、コイルアンテナ22共振アンテナの一つと隣接させて両者を磁界結合させてもよい(図9)。
取り付け部18として、スロット24を用いた場合には、図4に示すように、コイルアンテナ22をスロット24に挿入することで、コイルアンテナ22を本体部10に取り付けることができる。スロット24を用いることによって、コイルアンテナ22のXY位置を、容易に位置決め出来る。つまり、大きさの決まったスロット24を用いることでコイルアンテナ22の中心と共振アンテナ14qの中心とを容易に合致させることができる。
また、取り付け部18として、ネジ26a、26bを用いた場合、図5A及び図5Bに示すように、コイルアンテナ22と共振アンテナ14mとを重ね合わせるようにネジ止めできる。この場合、コイルアンテナ22の中心と共振アンテナ14qの中心とを合わせるようにネジ止めすることが好ましい。
なお、上記スロット24とネジ止めとを併用してもよい。アタッチメント型ブースターアンテナ20と、コイルアンテナ22とを貼り付けてもよい。
なお、使用するネジは、樹脂性など、コイルアンテナ22の発生する磁界に対する影響の小さい材料で成形されていることが望ましい。
また、コイルアンテナ22の大きさは、内径寸法、外径寸法ともに、共振アンテナ14qの大きさに対して、例えば、0.5倍〜1.5倍の大きさを有する。
図6Bに示すように、コイルアンテナ22をアタッチメント型ブースターアンテナ20のアンテナ部16の角に回転可能にネジ止めすることで、コイルアンテナ22に対してアタッチメント型ブースターアンテナ20を回転させることができる。これによって、RFIDタグの品種による測定方向の変更希望に対応することができる。
図7は、靴の平底40aのRFIDタグ42aにアタッチメント型ブースターアンテナ20を当てる様子を示す概略図である。
図7に示すように、靴の平底40aに埋め込まれたRFIDタグ42aを読み取るために、このアタッチメント型ブースターアンテナ20を靴の平底40aにおよその範囲に当てればよい。この場合、コイルアンテナ22に比べて検出可能範囲を拡大できているので、RFIDタグ42aの埋め込み箇所が若干変動していても読み取りを行うことができる。
図8Aは、実施の形態2に係るアタッチメント型ブースターアンテナのアンテナ部を構成する一つの共振アンテナ4の平面図である。図8Bは、図8Aの共振アンテナ4のA−A方向からみた断面図である。図8Cは、図8Aの共振アンテナ4の底面図である。図8Dは、図8Aの共振アンテナ4の透過図である。図8Eは、図8Aの共振回路の等価回路図である。なお、図8Dでは、上面側の第1ループアンテナ2aと下面側の第2ループアンテナ2bとをわかりやすくするためにずらして表示させているが、実際には上面側の第1ループアンテナ2aと下面側の第2ループアンテナ2bとは透過面でほぼ重なるように配置されていることが好ましい。実施の形態2に係るアタッチメント型ブースターアンテナは、実施の形態1に係るアタッチメント型ブースターアンテナと対比すると、共振アンテナ4が直列接続されたコンデンサが搭載されていない点で相違している。このように直接接続されたコンデンサが搭載されていないので、アンテナ部の厚さを薄くできる。また、コンデンサを搭載していないので、耐久性に優れる。また、コンデンサを搭載していないので、コンデンサ搭載のコストが不要である。
図9は、実施の形態3に係るアタッチメント型ブースターアンテナ20aの平面図である。図10は、図9のアタッチメント型ブースターアンテナ20aの各共振アンテナ14a〜14hが磁界結合する様子を示す概略図である。
実施の形態3に係るアタッチメント型ブースターアンテナ20aは、実施の形態1に係るアタッチメント型ブースターアンテナと対比すると、取り付け部が共振アンテナ14eの側部に配置され、コイルアンテナ22と隣接する共振アンテナ14eと磁界結合している点で相違する。これによって、コイルアンテナ22と共振アンテナとの様々な磁界結合の場合を用意することができる。
なお、RFIDタグが、例えば、2.0mm×1.5mmの大きさのコイルアンテナ内蔵の超小型タグの場合、大きなコイルアンテナでは読めず、このような、小さなループアンテナが、読み取りに適している。
図11Aは、実施の形態4に係るアタッチメント型ブースターアンテナ20bの基本単位のアンテナ部16bの平面図である。図11Bは、図11Aの基本単位のアンテナ部16bを複数用いた実施の形態4に係るアタッチメント型ブースターアンテナ20cの平面図である。
実施の形態4に係るアタッチメント型ブースターアンテナは、実施の形態1に係るアタッチメント型ブースターアンテナと対比すると、基本単位となるアンテナ部16bを1以上配置する点で相違する。このように、基本単位のアンテナ部を1以上配置することで容易に検出可能範囲を拡大できる。
なお、図11Bでは、基本単位となるアンテナ部16bを3つ配置しているが、基本単位のアンテナ部16bを配置する数はこれに限られず、任意の数の基本単位のアンテナ部を配置してもよい。
図12は、実施の形態5に係るアタッチメント型ブースターアンテナ20dの平面図である。
実施の形態5に係るアタッチメント型ブースターアンテナ20dは、実施の形態1に係るアタッチメント型ブースターアンテナと対比すると、共振アンテナ14a〜14iをマトリックス状ではなく、ジグザグに配置している点で相違する。具体的には、共振アンテナ14a〜14iについて、x方向に延在し、y方向に隣接する第1列32、第2列33、第3列34のうち、第2列33の共振アンテナをx方向にオフセットして配置している。
このアタッチメント型ブースターアンテナ20dのアンテナ部16cは、複数の共振アンテナ14a〜14cが第1方向(x方向)に沿って配列された第1列32と、第1列32から第1方向(x方向)と交差する第2方向(y方向)に隣接して、複数の共振アンテナ14d〜14fが第1方向に沿って第1列32の配置位置に対してオフセットを伴って配列された第2列33と、を有する。
図13は、実施の形態6に係るアタッチメント型ブースターアンテナ20eをハイヒール40bのソールに設けられたRFIDタグ42bに当てる様子を示す概略図である。
実施の形態6に係るアタッチメント型ブースターアンテナ20eは、実施の形態1に係るアタッチメント型ブースターアンテナと対比すると、平面状でなく、曲面状である点で相違する。これによって、ハイヒール40bのソールのように曲面状の箇所にもアタッチメント型ブースターアンテナ20eを密着させて当てることができる。
このアタッチメント型ブースターアンテナ20eを構成する本体部は、例えば、ゴム、PETフィルム等によって構成してもよい。
なお、このアタッチメント型ブースターアンテナ20eは、曲面状に限られず、例えば、対象物品の形状に合わせた形状に変形可能であってもよい。
3a,3b 容量
4 共振アンテナ
5a、5b 端部
6a、6b 端部
7a、7b 開口部
10 本体部
12、12a、12b、12c、12d、12e、12f、12g、12h、12i、12j、12k、12l、12m、12n、12o、12p、12q、12r、12s、12t、 ループアンテナ
13、13a、13b、13c、13d、13e、13f、13g、13h、13i、13j、13k、13l、13m、13n、13o、13p、13q、13r、13s、13t、 容量(コンデンサ)
14、14a、14b、14c、14d、14e、14f、14g、14h、14i、14j、14k、14l、14m、14n、14o、14p、14q、14r、14s、14t、 共振アンテナ
16、16a アンテナ部
18 取り付け部
20、20a、20b、20c、20d アタッチメント型ブースターアンテナ
22 コイルアンテナ
24 スロット
26a、26b ネジ
28 磁界結合
30 リーダライタ
32 第1列
33 第2列
34 第3列
40a 靴平底
40b ハイヒール
42a、42b RFIDタグ
Claims (14)
- コイルアンテナに取り付け可能なアタッチメント型ブースターアンテナであって、
本体部と、
前記本体部に複数の共振アンテナが配列されたアンテナ部と、
を備え、
前記共振アンテナは、
第1面及び第2面を有する絶縁体層と、
前記絶縁体層を介して対向するように前記第1面及び前記第2面にそれぞれ配置され、それぞれループの一部を欠く開口部を有する第1及び第2ループアンテナであって、前記絶縁体層の法線方向から見た透過面で前記第1ループアンテナの少なくとも一部と前記第2ループアンテナの少なくとも一部とによって閉ループが描けるように配置されている、第1及び第2ループアンテナと、
を備え、
前記絶縁体層の平面視で、前記第1及び第2ループアンテナのループ内領域と前記コイルアンテナのループ内領域とは重なり、
前記アンテナ部は、前記配列の中央の前記共振アンテナの共振周波数を前記配列の端部の前記共振アンテナの共振周波数より高く設定している、
アタッチメント型ブースターアンテナ。 - コイルアンテナに取り付け可能なアタッチメント型ブースターアンテナであって、
本体部と、
前記本体部に複数の共振アンテナが配列されたアンテナ部と、
を備え、
前記共振アンテナは、
第1面及び第2面を有する絶縁体層と、
前記絶縁体層を介して対向するように前記第1面及び前記第2面にそれぞれ配置され、それぞれループの一部を欠く開口部を有する第1及び第2ループアンテナであって、前記絶縁体層の法線方向から見た透過面で前記第1ループアンテナの少なくとも一部と前記第2ループアンテナの少なくとも一部とによって閉ループが描けるように配置されている、第1及び第2ループアンテナと、
を備え、
前記絶縁体層の平面視で、前記第1及び第2ループアンテナの前記ループ内領域と前記コイルアンテナのループ内領域とは重なり、
前記アンテナ部は、前記本体部に複数の共振アンテナが面内で2次元配列され、
前記アンテナ部は、前記本体部に前記コイルアンテナと内外径寸法のほぼ等しいループアンテナを有する複数の共振アンテナが一定間隔で第1方向に沿って配置された、
アタッチメント型ブースターアンテナ。 - 前記アンテナ部は、前記配列の中央の前記共振アンテナの共振周波数を前記配列の端部の前記共振アンテナの共振周波数より高く設定している、請求項2に記載のアタッチメント型ブースターアンテナ。
- 前記複数の共振アンテナは、ループアンテナと、前記ループアンテナと直列に接続された容量と、を備えた、請求項1または2に記載のアタッチメント型ブースターアンテナ。
- 前記アンテナ部は、前記本体部に複数の共振アンテナが面内で2次元配列された、請求項1に記載のアタッチメント型ブースターアンテナ。
- 前記アンテナ部は、前記本体部に前記コイルアンテナと内外径寸法のほぼ等しいループアンテナを有する複数の共振アンテナが一定間隔で第1方向に沿って配置された、請求項5に記載のアタッチメント型ブースターアンテナ。
- 前記アンテナ部は、
前記複数の共振アンテナが前記第1方向に沿って配列された第1列と、
前記第1列と前記第1方向と直交する第2方向で隣接して、前記複数の共振アンテナが前記第1方向に沿って配列された第2列と、
を有する、請求項1から6のいずれか一項に記載のアタッチメント型ブースターアンテナ。 - 前記第2列は、前記第1列に対してオフセットを伴って配列されている、請求項1から7のいずれか一項に記載のアタッチメント型ブースターアンテナ。
- 前記取り付け部は、前記コイルアンテナを挿入するスロットを有する、請求項1から8のいずれか一項に記載のアタッチメント型ブースターアンテナ。
- 前記本体部は、曲面状である、請求項1から9のいずれか一項に記載のアタッチメント型ブースターアンテナ。
- 前記本体部は、カード型である、請求項1から10のいずれか一項に記載のアタッチメント型ブースターアンテナ。
- 前記アンテナ部の前記絶縁層が可とう性を有する、請求項1から11のいずれか一項に記載のアタッチメント型ブースターアンテナ。
- コイルアンテナと、
前記コイルアンテナに取り付けたアタッチメント型ブースターアンテナであって、
本体部と、
前記本体部に複数の共振アンテナが配列されたアンテナ部と、
を備え、
前記共振アンテナは、
第1面及び第2面を有する絶縁体層と、
前記絶縁体層を介して対向するように前記第1面及び前記第2面にそれぞれ配置され、それぞれループの一部を欠く開口部を有する第1及び第2ループアンテナであって、前記絶縁体層の法線方向から見た透過面で前記第1ループアンテナの少なくとも一部と前記第2ループアンテナの少なくとも一部とによって閉ループが描けるように配置されている、第1及び第2ループアンテナと、
を備え、
前記絶縁体層の平面視で、前記第1及び第2ループアンテナのループ内領域と前記コイルアンテナのループ内領域とは重なり、
前記アンテナ部は、前記配列の中央の前記共振アンテナの共振周波数を前記配列の端部の前記共振アンテナの共振周波数より高く設定している、
アタッチメント型ブースターアンテナと、
を備えた、リーダライタ。 - コイルアンテナと、
前記コイルアンテナに取り付けたアタッチメント型ブースターアンテナであって、
本体部と、
前記本体部に複数の共振アンテナが配列されたアンテナ部と、
を備え、
前記共振アンテナは、
第1面及び第2面を有する絶縁体層と、
前記絶縁体層を介して対向するように前記第1面及び前記第2面にそれぞれ配置され、それぞれループの一部を欠く開口部を有する第1及び第2ループアンテナであって、前記絶縁体層の法線方向から見た透過面で前記第1ループアンテナの少なくとも一部と前記第2ループアンテナの少なくとも一部とによって閉ループが描けるように配置されている、第1及び第2ループアンテナと、
を備え、
前記絶縁体層の平面視で、前記第1及び第2ループアンテナのループ内領域と前記コイルアンテナのループ内領域とは重なり、
前記アンテナ部は、前記本体部に複数の共振アンテナが面内で2次元配列され、
前記アンテナ部は、前記本体部に前記コイルアンテナと内外径寸法のほぼ等しいループアンテナを有する複数の共振アンテナが一定間隔で第1方向に沿って配置された、
アタッチメント型ブースターアンテナと、
を備えた、リーダライタ。
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