JPWO2019235354A1 - Ｒｆｉｄシステム - Google Patents

Abstract

チップレスＲＦＩＤタグ（２）に適用可能なＲＦＩＤシステム（Ｕ）であって、自身と対向して配設されるタグ（２）に向けて電磁波を送信すると共に、タグ（２）にて反射して戻ってくる電磁波の反射波を受信するアンテナ部（１１）と、アンテナ部（１１）とタグ（２）との間において電磁波及び反射波を伝搬させる主経路に沿って、当該主経路の少なくとも一部を囲むように配設される電磁波反射材（３）と、を備えている。

Description

本開示は、ＲＦＩＤシステムに関する。

近年、バーコードやＩＣチップ内蔵型の電子タグに代わる技術として、「チップレスＲＦＩＤタグ」と称されるタグが注目されている。

チップレスＲＦＩＤタグは、当該タグ内に集積回路を有さず、基材上に形成された導体パターンによって、電磁波が照射された際の反射特性を変化させ、当該反射特性によって識別情報を構成する。そして、タグリーダーは、電磁波をタグに照射した際の反射特性を検出することで、当該タグに付された識別情報を読み取る（例えば、特許文献１を参照）。

尚、導体パターンによって識別情報を構成する手法としては、例えば、導体パターンによって共振素子を形成して、当該共振素子の共振周波数と識別情報とを関連付ける手法や、又は、導体パターンによって反射波の強弱パターンに係る画像を形成して、当該画像と識別情報とを関連付ける手法等が用いられている。

特表２００９−５２９７２４号公報

ところで、この種のＲＦＩＤシステムにおいては、タグ上に形成する導体パターンの小型化の観点等から、ミリ波又はギガ波等の高周波の電磁波にあわせた設計が求められている。

ミリ波又はギガ波の周波数帯域の電磁波は、指向特性（即ち、直進性）が高く、検出時の周波数分解能が高いという特性も有している。又、当該周波数帯域の電磁波は、誘電体材料を透過する特性を有している。そのため、かかるＲＦＩＤシステムにおいては、タグが梱包材中に収納された状態でも、当該タグに付された識別情報の照合が可能となるという利点を有している。

但し、かかるＲＦＩＤシステムにおいて、高いＳＮ比を確保するためには、タグリーダーのアンテナとタグとの間における電磁波の伝搬経路をコントロールすることが求められる。この点、指向特性の高い電波帯域を活用した場合、アンテナからタグに向かう電磁波の伝搬経路は、当該アンテナ自体の指向特性の調整とアンテナの配置の調整によって、調整可能である。しかしながら、物品に貼付されたタグは、必ずしもアンテナに対して正対した状態とはならず、アンテナに対して様々に異なる向きや位置に配された状態となる場合がある。その結果、タグからの反射波は、アンテナに向かうことなく、外部空間に散逸するおそれがある。つまり、かかるＲＦＩＤシステムにおいて、高いＳＮ比を確保するためには、タグの向き又は位置の変動に対してロバストなシステム構成とする必要がある。

本開示は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、チップレスＲＦＩＤタグに適用され、タグに付された識別情報の読み取りを実行する際のＳＮ比を向上させ得るＲＦＩＤシステムを提供することを目的とする。

前述した課題を解決する主たる本開示は、
チップレスＲＦＩＤタグに適用可能なＲＦＩＤシステムであって、
自身と対向して配設される前記タグに向けて電磁波を送信すると共に、前記電磁波を照射した際に生ずる前記タグからの反射波を受信するアンテナ部と、
前記アンテナ部と前記タグとの間において前記電磁波及び前記反射波を伝搬させる主経路に沿って、当該主経路の少なくとも一部を囲むように配設された電磁波反射材と、
を備えるＲＦＩＤシステムである。

本開示に係るＲＦＩＤシステムによれば、タグに付された識別情報の読み取りを実行する際のＳＮ比を向上させることができる。

第１の実施形態に係るＲＦＩＤシステムの構成の一例を示す図 第１の実施形態に係るタグリーダーの構成の一例を示す図 第１の実施形態に係る電磁波反射材の構成の一例を示す斜視図 第１の実施形態に係る電磁波反射材の構成の一例を示す側面断面図 第１の実施形態に係る電磁波反射材の構成の他の一例を示す側面断面図 第２の実施形態に係るＲＦＩＤシステムの構成の一例を示す側面断面図 第３の実施形態に係るＲＦＩＤシステムの構成の一例を示す側面断面図 第４の実施形態に係るＲＦＩＤシステムの構成の一例を示す側面断面図 第４の実施形態に係る電磁波吸収材のアンテナ部側の側面を示す斜視図 第４の実施形態に係る電磁波吸収材の構成の他の一例を示す斜視図 第５の実施形態に係るＲＦＩＤシステムの構成の一例を示す側面断面図 第６の実施形態に係るＲＦＩＤシステムの構成の一例を示す平面図 第６の実施形態に係るＲＦＩＤシステムの構成の一例を示す斜視図

以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（第１の実施形態）
［ＲＦＩＤシステムの構成］
まず、図１〜図２を参照して、本実施形態に係るＲＦＩＤシステムＵの全体構成について説明する。

図１は、ＲＦＩＤシステムＵの構成の一例を示す図である。

本実施形態に係るＲＦＩＤシステムＵは、タグリーダー１、及び、チップレスＲＦＩＤタグ２を含んで構成される。

チップレスＲＦＩＤタグ２（以下、「タグ２」と略称する）は、所定の周波数の電磁波が照射された際に共振する共振構造を有している。そして、タグ２は、かかる共振周波数によって、識別情報を構成する。尚、以下では、タグ２の共振構造によって生じる共振周波数を「タグ２の共振周波数」と略称して説明する。

図１では、タグ２の共振構造の一例として、基材上に形成されたマイクロストリップアンテナ２ａ及びマイクロストリップアンテナ２ｂを示している。マイクロストリップアンテナ２ａは、照射された電磁波の略１／４波長が自身のパターンの長さ（図１では、第１の波長λ１／４）に相当する際に、共振する。又、マイクロストリップアンテナ２ｂは、照射された電磁波の略１／４波長が自身のパターンの長さ（図１では、第２の波長λ２／４）に相当する際に、共振する。つまり、図１のタグ２は、第１の波長λ１に対応する第１の共振周波数ｆ１、及び第２の波長λ１に対応する第２の共振周波数ｆ２により、識別情報を構成している。

尚、タグ２の共振構造は、共振周波数がミリ波又はギガ波の周波数帯域（１ＧＨｚ〜３ＴＨｚ）となるように形成されている。

タグ２は、例えば、マイクロストリップアンテナ２ａおよびマイクロストリップアンテナ２ｂの共振周波数に合致する周波数の電磁波を吸収し、それ以外の周波数の電磁波を照射されるに応じて反射する。

タグ２が構成する識別情報は、当該タグ２の有する共振周波数と対応付けられていれば任意である。かかる識別情報は、例えば、第１の共振周波数ｆ１に対応する桁数目の識別符号（例えば、３桁目）を「１」、第２の共振周波数ｆ２に対応する桁数目の識別符号（例えば、５桁目）を「１」として、「００１０１００」（右側が１桁目を表す）等と表される。

タグリーダー１は、高周波（例えば、１ＧＨｚから１０ＧＨｚの帯域）の電磁波を送信して、タグ２に照射する。この際、タグリーダー１は、所定周波数帯域内において送信周波数をスイープさせるように電磁波を送信し、電磁波を送信した際のタグ２からの反射波の反射特性に基づいて、タグ２の共振周波数（図１では、第１の共振周波数ｆ１及び第２の共振周波数ｆ２）を検出する。

図２は、タグリーダー１の構成の一例を示す図である。

タグリーダー１は、アンテナ部１１、操作入力部１２、表示部１３、記憶部１４、及び制御部１０等を備える。

アンテナ部１１は、制御部１０（駆動部１０ａ）からの駆動信号に基づいて、所定の周波数の電磁波を送信する。又、アンテナ部１１は、電磁波を送信した際のタグ２からの反射波を受信して、制御部１０（共振周波数検出部１０ｂ）に対して出力する。

アンテナ部１１が送信する電磁波の送信周波数は、例えば、単一の周波数にピーク強度を有する正弦波である。そして、当該電磁波の送信周波数は、制御部１０（駆動部１０ａ）からの駆動信号に基づいて、ミリ波又はギガ波の特定・任意の周波数帯域を周波数スイープさせられる。

アンテナ部１１としては、例えば、ダイポールアンテナ、ループアンテナ、ヘリカルアンテナなどの線状アンテナ、スロットアンテナ、パッチアンテナなどの板状アンテナ、パラボラアンテナ、カセグレンアンテナ、誘電体アンテナ、ホーンアンテナ等の開口面アンテナ、これらのアンテナの集合体であるフェーズドアレイアンテナ等が用いられる。本実施形態に係るアンテナ部１１としては、ホーンアンテナが用いられている。尚、ここでは、送信用のアンテナと受信用のアンテナとを共用した図となっているが、送信用のアンテナと受信用のアンテナを別に構成してもよい。後述するが、その際、用途、目的に応じて送信用アンテナ、受信用アンテナの構造、機能をそれぞれ選択してもよい。

操作入力部１２は、主電源のオンオフを行うための電源スイッチ、及び電磁波を送信するための照射スイッチ等の各種スイッチを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部１０に出力する。

表示部１３は、例えば、液晶ディスプレイで構成される。表示部１３は、制御部１０から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面や、タグ２に構成された識別情報を表示する。

記憶部１４は、不揮発性の半導体メモリやハードディスクドライブで構成され、制御プログラムや各種データを記憶する。

制御部１０は、タグリーダー１を統括制御するコントローラであり、駆動部１０ａ、共振周波数検出部１０ｂ、及び、識別情報読取部１０ｃを備えている。

駆動部１０ａは、アンテナ部１１から送信させる電磁波に応じた駆動信号（例えば、正弦波信号）を生成し、アンテナ部１１に対して供給する。尚、駆動部１０ａは、例えば、可変周波数発生器、増幅器、及び周波数設定部等を含んで構成される。

駆動部１０ａは、タグ２の識別情報を照合する際には、アンテナ部１１から送信させる電磁波の送信周波数を時間的に変化させ、予め設定した所定周波数帯域内の周波数スイープ（例えば、６０ＧＨｚから９０ＧＨｚまで連続的に変化させる）を行う。これにより、タグ２の共振周波数がサーチされることになる。換言すると、タグ２の共振周波数は、アンテナ部１１が送信する電磁波の送信周波数と一致した際における、タグ２からの反射波の反射特性の変化として検出されることになる。

駆動部１０ａがアンテナ部１１から送信させる電磁波の周波数帯域は、上記したように、ミリ波帯域又はギガ波帯域である。当該電磁波の周波数帯域は、例えば、１ＧＨｚ以上で、且つ３００ＧＨｚ以下である。

共振周波数検出部１０ｂは、アンテナ部１１から電磁波を送信した際のタグ２からの反射波の反射特性に基づいて、タグ２の共振周波数を検出する。尚、共振周波数検出部１０ｂは、例えば、ネットワークアナライザを含んで構成され、アンテナ部１１が受信する反射波の電力等から求まるＳパラメータにより反射特性を検出する。

識別情報読取部１０ｃは、共振周波数検出部１０ｂに検出されたタグ２の共振周波数に基づいて、タグ２の識別情報を識別する。

尚、制御部１０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等を有している。そして、上記した駆動部１０ａ、共振周波数検出部１０ｂ、及び識別情報読取部１０ｃの一部又は全部は、ＣＰＵが制御プログラムや各種データを参照することによって実現される。但し、各機能の一部又は全部は、ＣＰＵによる処理に代えて、又は、これと共に、ＤＳＰによる処理や専用のハードウェア回路による処理によって実現されてもよい。

［電磁波の伝搬経路について］
次に、図３、図４を参照して、本実施形態に係るＲＦＩＤシステムＵにおける電磁波の伝搬経路について、説明する。

本実施形態に係るＲＦＩＤシステムＵは、タグ２の向き又は位置の変動に対してロバストなシステムとするため、タグ２からの反射波をアンテナ部１１に向かわせるための電磁波反射材３を有している。換言すると、電磁波反射材３は、タグ２からの反射波を、アンテナ部１１に向かわせる伝搬経路を構成する。

図３は、本実施形態に係る電磁波反射材３の構成の一例を示す斜視図である。図４は、本実施形態に係る電磁波反射材３の構成の一例を示す側面断面図である。尚、以下では、図３、図４の上方向を上方と称し、図３、図４の下方向を下方と称して説明する。

図４では、タグ２の向きを変化させたときのタグ２からの反射波の挙動を示している。尚、ここでは、アンテナ部１１としては、ホーンアンテナ（図示しないが、送信用ホーンアンテナと受信用ホーンアンテナとが紙面の奥行き方向に沿って並んで設けられている）が用いられている。又、アンテナ部１１は、同軸ケーブル等を介して、制御部１０（図３、図４では図示せず）と接続されている。

本実施形態に係るＲＦＩＤシステムＵにおいては、アンテナ部１１とタグ２とは、所定の位置関係となるように配設されている。典型的には、アンテナ部１１は、電磁波を送信する指向中心方向（電波強度が最大となる方向を表す。以下同じ）を、タグ２が配設される基準位置（以下、単に「タグ２の配設基準位置」とも称する）に向けるように配設されている。又、タグ２は、マイクロストリップアンテナ２ａ、２ｂがアンテナ部１１と正対するように、配設されている。アンテナ部１１とタグ２との間の距離は、良好なＳＮ比を確保する観点から、例えば、１ｃｍ〜１５０ｃｍに設定される。

アンテナ部１１から送信した電磁波（図４の実線矢印Ｆａ１）は、典型的には、タグ２に向かって直線状に伝搬する。そして、タグ２が、アンテナ部１１と正対して配設されている場合には、当該タグ２からの反射波（図４の二点鎖線矢印Ｆｂ１）は、アンテナ部１１に向かって、直線状に伝搬する。尚、以下では、当該電磁波の伝播経路（図４では、実線矢印Ｆａ１及び二点鎖線矢印Ｆｂ１の経路）を「主経路」と称する。

但し、タグ２のアンテナ部１１に対する向きは、タグ２が付帯された物品２Ｐ（図４では図示せず）中での位置ずれや、又は、当該物品２Ｐ自体の位置ずれ等に起因して、正対状態からずれている場合がある。そして、タグ２の向きが正対状態からずれた場合には、タグ２からの反射波は、主経路からずれた方向に向かうことになる。

本実施形態に係るＲＦＩＤシステムＵでは、タグ２の向きのずれに起因して、タグ２からの反射波が外部空間に散逸することを抑制するべく、電磁波反射材３を設けている。

電磁波反射材３は、アンテナ部１１とタグ２との間において電磁波（及び反射波）を伝搬させる主経路に沿って、当該主経路の少なくとも一部を囲むように配設されている。より詳細には、本実施形態に係る電磁波反射材３は、４枚の板状の電磁波反射材３によって構成されており、当該４枚の板状の電磁波反射材３が電磁波を伝搬させる主経路に沿って、当該主経路を上下左右から囲繞するように配設されている。そして、４枚の電磁波反射材３は、短手方向における切断面が矩形の角筒を構成している。又、４枚の電磁波反射材３は、主経路に沿って、アンテナ部１１の配設位置から、タグ２の配設基準位置まで延在する。

電磁波反射材３の反射面は、タグ２の向きが正対状態からずれている場合にタグ２側から到来する反射波を、アンテナ部１１側に向けて反射する形状を呈している。電磁波反射材３の反射面としては、例えば、電磁波の主経路と平行に延在する平面形状を呈している。尚、タグ２（マイクロストリップアンテナ２ａ、２ｂ）からの反射波は、指向中心方向から数度〜数十度程度の放射角を有するため、当該構成によっても、タグ２からの反射波の少なくとも一部を、アンテナ部１１に到達させることが可能である。

尚、図４の二点鎖線矢印Ｆｂ１、点線矢印Ｆｂ２、一点鎖線矢印Ｆｂ３は、それぞれ、タグ２の向きがアンテナ部１１に対して正対している場合の反射波の挙動、タグ２の向きがアンテナ部１１に対して上方側に傾斜している場合（タグ２’）の反射波の挙動、タグ２の向きがアンテナ部１１に対して下方側に傾斜している場合（タグ２”）の反射波の挙動、を表している。

具体的には、電磁波反射材３は、次のように機能する。

アンテナ部１１からタグ２に向かって電磁波を送信した際には、当該電磁波（図４の実線矢印Ｆａ１）は、アンテナ部１１からタグ２に向かって主経路に沿って直線状に進行して、タグ２まで到達する。アンテナ部１１から送信された電磁波の周波数が、タグ２の共振周波数と一致している場合には、タグ２における共振の為に、本来当該電磁波によって誘起される電流が小さくなる。そのため、タグ２は、当該場合には、アンテナ部１１側に向けてより弱い電磁波（反射波）を再放射する。一方、アンテナ部１１から送信された電磁波の周波数が、タグ２の共振周波数と一致していない場合には、タグ２は、自身の電波反射能力に応じてそのまま電磁波を再放射する。

タグ２の向きがアンテナ部１１に対して正対している場合、タグ２からの反射波は、タグ２からアンテナ部１１に向かって主経路に沿って直線状に進行して、アンテナ部１１まで到達する（図４の二点鎖線矢印Ｆｂ１）。一方、タグ２の向きがアンテナ部１１に対して上方側に傾斜している場合、タグ２からの反射波は、主経路に対して上方側に進行して、上方側に配設された電磁波反射材３の反射面で反射して、アンテナ部１１まで到達する（図４の点線矢印Ｆｂ２）。他方、タグ２の向きがアンテナ部１１に対して下方側に傾斜している場合、タグ２からの反射波は、主経路に対して下方側に進行して、下方側に配設された電磁波反射材３の反射面で反射して、アンテナ部１１まで到達する（図４の一点鎖線矢印Ｆｂ３）。

このように、本実施形態に係るＲＦＩＤシステムＵでは、タグ２の向きが正対状態からずれている場合でも、電磁波反射材３がタグ２からの反射波をアンテナ部１１の方向に導く向かわせることが可能となる。

尚、ここでは、電磁波反射材３の構成は、タグ２が基準位置に配設されていると仮定して設定されているため、タグ２の配設位置が基準位置からずれている場合には、タグ２からの反射波は、図４の点線矢印Ｆｂ２、一点鎖線矢印Ｆｂ３の伝搬経路から更に前後左右にずれることになる。しかしながら、タグ２の位置ずれに起因した反射波の伝搬経路のずれは、タグ２の向きのずれに起因した反射波の伝搬経路のずれに比較して小さいため、電磁波反射材３の構成としては、タグ２の向きのずれに対応可能とすれば十分である。

又、電磁波反射材３の構成としては、タグ２からの反射波を、電磁波反射材３の反射面で複数回反射して、アンテナ部１１に向かわせるものであってもよい。

図５は、本実施形態に係る電磁波反射材３の構成の他の一例を示す側面断面図である。

図５に示す電磁波反射材３の反射面は、例えば、平面形状を呈し、主経路に対する傾斜角の調整によって、タグ２から到来する反射波を、アンテナ部１１に向けて反射する形状を呈している。そして、当該反射面の傾斜角は、タグ２の配設基準位置との位置関係に応じて異なる角度に設定されている。具体的には、当該反射面は、例えば、アンテナ部１１の配設位置とタグ２の配設基準位置の中間位置として、アンテナ部１１の配設位置側においてはアンテナ部１１の配設位置に近づくにつれて主経路側に近づく傾斜角を有し、タグ２の配設位置側においてはタグ２の配設基準位置に近づくにつれて主経路側に近づく傾斜角を有するように設定されている。

このような構成によって、タグ２の向きが正対状態からずれている場合にタグ２から到来する反射波のより多くを、アンテナ部１１に向けて反射することが可能となる。尚、電磁波反射材３の反射面の主経路に対する傾斜角は、アンテナ部１１とタグ２との間の中間位置から、アンテナ部１１側に向かうにつれて大きくなるようにしてもよい。

尚、電磁波反射材３の具体的構成は、種々に変形可能である。

電磁波反射材３を構成する素材としては、例えば、アルミ、銅、亜鉛、白金、ニッケル、スズ、チタン、鉄、銀若しくはこれらの合金、又はこれらの材料を含む樹脂や繊維等を用いることができる。尚、電磁波反射材３の反射率は、前述の材料の種類、厚み又は含有率等によって調整可能である。

又、電磁波反射材３の形態としては、板状、箔、フィルム状、又は布状等であってよい。尚、板状の電磁波反射材３であれば、前述の材料を板状に成形することで作製される。又、箔状又はフィルム状の電磁波反射材３であれば、前述の材料を圧延したり、フィルム状基材に前述の材料を蒸着したりすることで作製される。又、布状の電磁波反射材３であれば、布状の基材に前述の材料を蒸着する、又は前述の材料を繊維状に加工した後、布状に加工することで作製される。更に、電磁波反射材３の形態としては、部材の面内に電磁波が漏洩しない程度の小径（例えば、送信される電磁波の１／２波長以下）の貫通孔を多数設けたメッシュ構造（網状）としてもよい。このようなメッシュ構造は、内部の状態を視認可能とする点で有用である。

又、電磁波反射材３の反射面の形状は、タグ２側から到来する反射波を、アンテナ部１１側に向けて反射する形状であれば任意の形状であってよい。例えば、電磁波反射材３の反射面に、タグ２から到来する反射波の角度に応じた傾斜を設けてもよい。又、電磁波反射材３の反射面の形状は、平面形状に代えて、凹凸を有する形状としてもよい。

又、電磁波反射材３の配設位置は、より好適には、電磁波の主経路に沿って、アンテナ部１１の配設位置からタグ２の配設基準位置まで延在するように設定される。又、電磁波反射材３の配設位置は、より好適には、電磁波Ｆａ１、Ｆｂ１を伝搬させる主経路の全周囲を囲繞するように設定される。但し、電磁波反射材３の配設位置は、簡易化の観点又は内部の視認性の観点等から、アンテナ部１１とタグ２との間の一部領域のみに設定されたり、電磁波Ｆａ１、Ｆｂ１を伝搬させる主経路の周囲を部分的に囲繞するように設定されたりしてもよい。

又、電磁波反射材３の配設位置は、角筒形状を構成する位置に代えて、円筒形状等、他の形状を構成する位置に設定されてもよい。

このような電磁波反射材３の構成（素材、形態、配設位置、及び反射面の形状等）は、例えば、タグ２の向きが正対状態からずれた場合にも、タグ２からの反射波の電波強度が、アンテナ部１１が送信する電磁波の電波強度に対して、１０〜１００％、好ましくは、５０〜１００％、より好ましくは８０〜１００％となるように設定される。

電磁波反射材３の構成は、例えば、測定実験による検証によって設定されてもよい。例えば、電波吸収体を部屋の壁面に貼りつけた電波暗室の中に、アンテナ部１１の送信用ホーンアンテナと受信用ホーンアンテナとを入射電波と反射電波との角度が５°となるように設置し、アンテナ部１１から、所定の距離で離間させた位置に、当該アンテナ部１１と正対するように金属反射板を設置する。そして、送信用ホーンアンテナから送信した電磁波が、金属反射板で反射してくる反射波を受信用ホーンアンテナで受信して、金属反射板の向きを異ならせたときにも、その電波反射率が８０％以上となるように、電磁波反射材３の配設位置を調整する。次に、金属反射板を取除き反射してくる反射波を受信用ホーンアンテナで受信して、その電波反射率が０％となっていることを確認する。そして、金属反射板を置いた位置にタグ２に相当する測定試料を置き、種々の周波数について測定試料表面から反射してくる反射波から、タグ２の共振周波数における電波吸収量を確認する。このような測定実験によって、電磁波反射材３の構成を適切に設定することができる。

［効果］
以上のように、本実施形態に係るＲＦＩＤシステムＵは、自身と対向して配設されるタグ２に向けて電磁波を送信すると共に、電磁波を照射した際に生ずるタグ２からの反射波を受信するアンテナ部１１と、アンテナ部１１とタグ２との間において電磁波及び反射波を伝搬させる主経路に沿って、当該主経路の少なくとも一部を囲むように配設された電磁波反射材３と、を備えている。

従って、本実施形態に係るＲＦＩＤシステムＵによれば、タグ２の向きが基準角度（典型的には、アンテナ部１１と正対状態）からずれている場合にも、アンテナ部１１にてタグ２からの反射波を受信させることが可能である。これによって、タグ２の向きにずれが生じている場合にも、高いＳＮ比にて、タグ２に付された識別情報の読み取りを実行することが可能となる。

（第２の実施形態）
次に、図６を参照して、第２の実施形態に係るＲＦＩＤシステムＵについて説明する。本実施形態に係るＲＦＩＤシステムＵは、電磁波反射材３が、更に電磁波集光機能にとして活用される点で、第１の実施形態と相違する。尚、第１の実施形態と共通する構成については、説明を省略する（以下、他の実施形態についても同様）。

図６は、第２の実施形態に係るＲＦＩＤシステムＵの構成の一例を示す側面断面図である。

本実施形態に係る電磁波反射材３の反射面は、アンテナ部１１から送信される電磁波のうち、アンテナ部１１から放射状に広がるように送信される成分を反射して、タグ２の配設基準位置に集光させる形状を呈している。

ここでは、電磁波反射材３の反射面は、電磁波の主経路と平行に延在する形状を呈し、電磁波反射材３の反射面と主経路との間の距離の調整によって、当該機能を実現している。尚、電磁波反射材３の配設位置及び反射面の形状等は、アンテナ部１１とタグ２の位置関係及びアンテナ部１１の指向特性等を考慮して、設定される。

とりわけ高周波帯域の電磁波は、伝搬減衰率が大きい為（その電波強度は距離の４乗に反比例して小さくなると言われている）、集光によってタグ２に届く電磁波強度を高めることはＳＮ比を向上させるうえで大変有効である。また後述のタグ２からアンテナ１１に届く反射電波を集光によって高めることも、併せてＳＮ比を向上させるうえで大変有効である。

一般に、アンテナは、ダイポールアンテナ、パッチアンテナ、又はホーンアンテナ等の指向性アンテナであっても、指向中心方向から数度〜数十度程度の放射角を有する指向特性を有している。そのため、アンテナ部１１から送信した電磁波のうちの大部分は、アンテナ部１１の指向中心方向に向かうが、一部はアンテナ部１１から放射状に指向中心方向から離れる方向に向かう。又、同様に、タグ２からの反射波のうちの大部分は、タグ２（マイクロストリップアンテナ２ａ、２ｂ）の指向中心方向に向かうが、一部はタグ２から放射状に指向中心方向から離れる方向に向かう。

図６において、実線矢印Ｆａ１はアンテナ部１１から送信された電磁波のうち主経路に沿って伝搬する成分、点線矢印Ｆａｍはアンテナ部１１から送信された電磁波のうち主経路から離れる方向に向かって伝搬する成分を表している。又、二点鎖線矢印Ｆｂ１はタグ２からの反射波のうち主経路に沿って伝搬する成分、一点鎖線矢印Ｆｂｍはタグ２からの反射波のうち主経路から離れる方向に向かって伝搬する成分を表している。

かかる構成によって、本実施形態に係るＲＦＩＤシステムＵにおいては、アンテナ部１１からタグ２に向かって送信された電磁波のうち、主経路から離れる方向に向かう成分Ｆａｍは、電磁波反射材３の反射面で反射して、タグ２の配設基準位置に集光する。又、タグ２からの反射波のうち、主経路から離れる方向に向かう成分Ｆｂｍも、同様に、電磁波反射材３の反射面で反射して、アンテナ部１１の配設位置に集光することになる。

これによって、アンテナ部１１からタグ２に照射する電磁波の電波強度、及び、タグ２からアンテナ部１１に戻ってくる反射波の電波強度をより高めることが可能となる。

以上のように、本実施形態に係るＲＦＩＤシステムＵによれば、タグ２に付された識別情報を読み取る際のＳＮ比をより向上させることができる。

（第３の実施形態）
次に、図７を参照して、第３の実施形態に係るＲＦＩＤシステムＵについて説明する。本実施形態に係るＲＦＩＤシステムＵは、アンテナ部１１の構成、及び、電磁波反射材３によるアンテナ１１からタグ２への集光機能をさらに高めるという構成の点で、第２の実施形態と相違する。

図７は、第３の実施形態に係るＲＦＩＤシステムＵの構成の一例を示す側面断面図である。尚、図７では、タグ２からの反射波の図示を省略している。

本実施形態に係るアンテナ部１１としては、誘電体基板上に形成されたパッチアンテナが用いられている。パッチアンテナの指向特性は、誘電体基板の基板面の略法線方向に指向中心方向を向ける。但し、パッチアンテナから送信される電磁波は、指向中心方向に向かうメインローブ成分に加えて、基板面の略法線方向に対して直交する方向に向かうサイドローブ成分も有している。

本実施形態に係る電磁波反射材３の反射面は、アンテナ部１１から送信される電磁波のサイドローブ成分（図７のＦａｎ）もタグ２に向かって集光させるべく、設定されている。具体的には、本実施形態に係る電磁波反射材３の反射面は、上記のサイドローブ成分Ｆａｎが到来する側において、アンテナ部１１側からタグ２側に向かうにつれて、主経路に対して外側方向に向かうように傾斜面を有している。これによって、電磁波反射材３は、アンテナ部１１から送信される電磁波のメインローブ成分とサイドローブ成分の両方をタグ２に向かって集光させることができる。

以上のように、本実施形態に係るＲＦＩＤシステムＵによれば、パッチアンテナのようなサイドローブ成分を有するアンテナ部１１を適用する場合であっても、ＳＮ比の向上を図ることができる。

（第４の実施形態）
次に、図８Ａ、図８Ｂ、図９を参照して、第４の実施形態に係るＲＦＩＤシステムＵについて説明する。本実施形態に係るＲＦＩＤシステムＵは、アンテナ部１１から見てタグ２の後方側に配設された電磁波吸収材４を有する点で、第１の実施形態と相違する。

図８Ａは、第４の実施形態に係るＲＦＩＤシステムＵの構成の一例を示す側面断面図である。図８Ｂは、電磁波吸収材４のアンテナ部１１側の側面を示す斜視図である。尚、図８Ａでは、タグ２からの反射波の図示を省略している。

電磁波吸収材４は、アンテナ部１１から送信された電磁波のうち、タグ２に反射されることなくタグ２の後方側に向かった電磁波を吸収する。これによって、タグ２の後方側に向かった電磁波が、他の物体にて反射してアンテナ部１１に到来する事態を抑制する。

電磁波吸収材４は、ミリ波等の高周波の電磁波を吸収し得る素材によって形成されている。電磁波吸収材４の素材としては、材料内部の抵抗損失によって電波によって発生する電流を吸収する導電性吸収材料、分子の分極反応に起因する誘電損失を利用する誘電性電波吸収材料（例えば、カーボン）、又は、磁性材料の磁気損失によって電波を吸収する磁性電波吸収材料（例えば、鉄、ニッケル、フェライト）等が用いられる。

電磁波吸収材４の形態としては、例えば、板状の基材上に、アンテナ部１１側に向けて突出するように形成されたピラミッド状（即ち、四角錐状）の突起部４ａを複数隣接して設けたものが用いられる。当該電磁波吸収材４においては、飛来した電磁波をまず突起部４ａの頂点で迎えて反射を防ぎ、徐々に当該突起部４ａの内側に迎え入れて損失を大きくしながら熱に変換する。尚、電磁波吸収材４の突起部４ａの高さ及び傾斜等は、吸収対象の電磁波の周波数帯域に従って設定される。

図９は、電磁波吸収材４の構成の他の一例を示す斜視図である。図９に示す電磁波吸収材４は、λ／４電磁波吸収体と称される電磁波吸収材である。当該電磁波吸収材４は、金属基体４ｂ上に、λ／４程度（λは、アンテナ部１１が送信する電磁波の波長を表す）の膜厚の誘電体４ｃを介して、送信周波数の電磁波と共振するアンテナパターン４ｄが形成されて構成されている。当該電磁波吸収材４は、金属基体４ｂで反射する電磁波と、アンテナパターン４ｄで反射する電磁波との干渉によって、到来する電磁波を吸収する。

以上のように、本実施形態に係るＲＦＩＤシステムＵによれば、電磁波吸収材４によって、アンテナ部１１から送信された電磁波のうち、タグ２の後方側に向かった電磁波が、他の物体にて反射してアンテナ部１１に到来する事態を抑制する。又、これによって、タグ２の後方側に向かった電磁波が、外部に漏洩することも抑制することができる。

（第５の実施形態）
次に、図１０を参照して、第５の実施形態に係るＲＦＩＤシステムＵについて説明する。本実施形態に係るＲＦＩＤシステムＵは、電磁波反射材３と電磁波吸収材４とにより、アンテナ部１１とタグ２とを囲繞する閉空間が形成されている点で、第４の実施形態と相違する。

図１０は、第５の実施形態に係るＲＦＩＤシステムＵの構成の一例を示す側面断面図である。尚、図１０では、タグ２からの反射波の図示を省略している。

本実施形態においては、タグ２から見てアンテナ部１１の後方側にも、電磁波反射材３が配設されている。つまり、一面に配設された電磁波吸収材４と、五面に配設された電磁波反射材３によって、アンテナ部１１とタグ２とを囲繞する略直方体状の閉空間を形成している。

これによって、外部空間からタグ２又はアンテナ部１１に到来する電磁波を遮蔽することが可能であり、ＳＮ比をより高めることができる。又、これによって、アンテナ部１１から送信した電磁波が外部空間へ漏洩することも抑制することができる。

（第６の実施形態）
次に、図１１Ａ、図１１Ｂを参照して、第６の実施形態に係るＲＦＩＤシステムＵについて説明する。本実施形態に係るＲＦＩＤシステムＵは、外部空間から閉空間内のタグ２の配設基準位置（即ち、照合位置）に、タグ２又はタグ２が付帯された物品を搬送可能としている点で、第５の実施形態と相違する。

図１１Ａは、第６の実施形態に係るＲＦＩＤシステムＵの構成の一例を示す平面図である。図１１Ｂは、第６の実施形態に係るＲＦＩＤシステムＵの構成の一例を示す斜視図である。

本実施形態に係るＲＦＩＤシステムＵは、ベルトコンベアーＱ１によって搬送されたタグ２が付帯された物品を、電磁波反射材３と電磁波吸収材４とにより形成された閉空間内に搬入する。

電磁波反射材３は、タグ２が付帯された物品２Ｐを搬送するベルトコンベアーＱ１の流通経路上において、当該物品２Ｐを、当該閉空間内に搬入するための開閉扉３ａ、及び当該閉空間内から搬出するための開閉扉３ｂを有している。開閉扉３ａ、３ｂは、例えば、電磁波反射材３に形成された開口部に対して上下に摺動可能に構成されており、これにより当該開口部を遮蔽又は開放する。

電磁波反射材３の開閉扉３ａ、３ｂは、例えば、タグリーダー１の制御部１０によって、開閉動作が制御される。制御部１０は、例えば、赤外線センサー５によって、タグ２が付帯された物品が開閉扉３ａに近づいたことを検出する。そして、タグ２が付帯された物品２Ｐが開閉扉３ａに近づいた場合、制御部１０は、当該物品２Ｐを閉空間内に搬入するために開閉扉３ａを開放する。そして、制御部１０は、当該物品２Ｐを閉空間内に搬入した後に、開閉扉３ａを閉鎖し、当該状態にて、タグ２の識別情報の読み取りを実行する。そして、制御部１０は、タグ２の識別情報の読み取りを実行した後、搬出側の開閉扉３ｂを開放し、当該物品２Ｐを閉空間内から外部空間に搬出する。

なお、送信アンテナ１１からの電波照射は、制御部１０によって、開閉扉の３ａ、３ｂの開閉と連動させて、当該物品２Ｐが閉空間内に搬入されたときのみ実施されてもよい。

このような処理を繰り返し実行することで、ベルトコンベアーＱ１によって搬送された複数の物品２Ｐそれぞれのタグ２の識別情報を、順次読み取ることが可能である。

以上のように、本実施形態に係るＲＦＩＤシステムＵによれば、電磁波反射材３及び電磁波吸収材４によって形成する閉空間内の配設基準位置に、物品２Ｐを搬入及び搬出することを可能としつつ、当該閉空間内にてタグ２に付された識別情報の読み取りを実行することができる。

尚、上記実施形態では、ベルトコンベアーＱ１によって、物品２Ｐを閉空間内に搬入する態様を示したが、ベルトコンベアーＱ１に代えて、手作業にて、物品２Ｐを閉空間内に搬入する態様であってもよい。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限らず、種々に変形態様が考えられる。

上記実施形態では、タグ２の一例として、自身の共振周波数に合致する送信周波数の電磁波が照射された際に、電磁波を反射する態様を示した。しかしながら、タグ２に識別情報を保持させる構成は、任意である。例えば、タグ２上に導体パターンによって反射波の強弱パターンに係る画像を形成して、当該画像と識別情報とを関連付けてもよい。尚、かかる態様においては、タグリーダー１は、単一周波数の電磁波によって、識別情報を読み取ることも可能である。

又、タグ２の構成としては、共振反射を強める観点から、共振アンテナパターンの背面に順に低誘電率層、次いで金属層が設置されたものであってもよい。又、タグ２としては、共振器パターンの配置、タグの層構成に応じた共振の偏波依存性を有するものが用いられてもよい。但し、その場合、タグ２の共振方向とタグリーダー１の送受信アンテナの偏光方向が一致している必要がある。アンテナパターンのプリント時のパターン方向制御、出来上がったタグ２の物品への貼付方向の制御、タグ２が貼付された物品の配置調整などによって、タグ２の共振方向と送信アンテナの偏光方向を一致させることが可能である。

又、上記実施形態では、アンテナ部１１の偏光方向については、特に述べていないが、送信アンテナと受信アンテナの偏光方向は同一であってもよいし、互いに直交するようにしてもよい。又、タグ２が共振の偏波依存性を有する場合には、複数の送信アンテナ、複数の受信アンテナを、複数の偏波方向に配するように設置してもよいし、各アンテナの偏光方向を、物理的もしくは電気的に変えるように制御してもよい。

又、アンテナ部１１を送信用アンテナと受信用アンテナとで別個に設ける場合には、送信用アンテナと受信用アンテナは同一性能（形状、指向性）のものであってもよいし、異なる性能のものであってよい。性能が異なる場合、送信用アンテナの指向性より受信用アンテナの指向性が広い方が、タグ２からの共振反射電波を受信しやすく好ましい。

尚、上記実施形態に係るＲＦＩＤシステムＵは、例えば、オフライン照合機や、搬送ラインに付帯させたインライン照合機として活用できる。設置対象としては、製造工場、倉庫、薬局、小売店などに利用できる。照合する対象物（チップレスＲＦＩＤを付帯させる物品）としては、機械、機械に付帯する部品、物流配送物、食品、飲料物、薬品、印刷物などあらゆる物品が挙げられる。電波によって照合するため、透過照合、未開墾照合が可能である。照合によって物品のロット管理、トレーサビリティ、検品、価格や製造年月日、消費期限管理、宛先管理、配送管理などが可能である。アンテナの偏波方向とタグの共振方向の異方性を利用して、チップレスＲＦＩＤが貼付された物品の状態管理（転倒発生の有無）も可能である。インライン照合機の場合、物品の照合に応じたライン制御も可能である。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

２０１８年６月８日出願の特願２０１８−１１０６３３の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。

本開示に係るＲＦＩＤシステムによれば、タグに付された識別情報を読み取る際のＳＮ比を向上させることが可能である。

Ｕ ＲＦＩＤシステム
１ タグリーダー
１０ 制御部
１１ アンテナ部
１２ 操作入力部
１３ 表示部
１４ 記憶部
２ チップレスＲＦＩＤタグ
２ａ マイクロストリップアンテナ
２ｂ マイクロストリップアンテナ
２Ｐ 物品
３ 電磁波反射材
３ａ 開閉扉
３ｂ 開閉扉
４ 電磁波吸収材
５ 赤外線センサー

Claims (12)

1. チップレスＲＦＩＤタグに適用可能なＲＦＩＤシステムであって、
   自身と対向して配設される前記タグに向けて電磁波を送信すると共に、前記電磁波を照射した際に生ずる前記タグからの反射波を受信するアンテナ部と、
   前記アンテナ部と前記タグとの間において前記電磁波及び前記反射波を伝搬させる主経路に沿って、当該主経路の少なくとも一部を囲むように配設された電磁波反射材と、
   を備えるＲＦＩＤシステム。
2. 前記電磁波反射材は、前記主経路に沿って、前記アンテナ部の配設位置から前記タグを配設する基準位置まで延在する
   請求項１に記載のＲＦＩＤシステム。
3. 前記電磁波反射材は、前記タグの向きが正対状態からずれている場合に前記タグ側から到来する前記反射波を、前記アンテナ部側に向けて反射する
   請求項１又は２に記載のＲＦＩＤシステム。
4. 前記電磁波反射材は、前記電磁波のうち前記アンテナ部から放射状に広がるように送信される成分を反射して、前記タグを配設する基準位置に集光させる
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載のＲＦＩＤシステム。
5. 前記電磁波反射材の反射面は、前記主経路に沿って延在する
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＲＦＩＤシステム。
6. 前記電磁波反射材の反射面は、前記主経路と平行に延在する
   請求項５に記載のＲＦＩＤシステム。
7. 前記電磁波反射材の反射面は、前記アンテナ部と前記タグとの間の中間位置から、前記アンテナ部側に向かうにつれて、前記主経路に近づくように傾斜する
   請求項５に記載のＲＦＩＤシステム。
8. 前記電磁波反射材の反射面の前記主経路に対する傾斜角は、前記アンテナ部と前記タグとの間の中間位置から、前記アンテナ部側に向かうにつれて大きくなる
   請求項７に記載のＲＦＩＤシステム。
9. 前記アンテナ部から見て前記タグの後方側に配設され、前記タグの後方側に向かった前記電磁波を吸収する電磁波吸収材、を更に備える
   請求項１乃至８のいずれか一項に記載のＲＦＩＤシステム。
10. 前記アンテナ部及び前記タグは、前記電磁波反射材及び前記電磁波吸収材によって囲繞された閉空間内に配設される
    請求項９に記載のＲＦＩＤシステム。
11. 前記電磁波反射材は、前記タグが付帯された物品を、外部空間から前記タグを配設する基準位置に搬入及び搬出するための開閉扉を有する
    請求項９又は１０に記載のＲＦＩＤシステム。
12. 前記タグが付帯された物品を搬入及び搬出する際に、前記開閉扉の開閉を行う制御部、を更に備える
    請求項１１に記載のＲＦＩＤシステム。

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