WO2016194528A1 - Rfidタグのリーダ用のアンテナ付きトレイ及びrfidシステム - Google Patents

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WO2016194528A1
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tray
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rfid tag
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邦宏 駒木
加藤 登
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株式会社村田製作所
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    • G06K7/00Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12Supports; Mounting means
    • H01Q1/22Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/20Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/22Longitudinal slot in boundary wall of waveguide or transmission line

Definitions

  • the present invention relates to a tray with an antenna for an RFID tag reader and an RFID system.
  • An object of the present invention is to provide a tray with an antenna that hardly generates a null point on the tray.
  • a tray with an antenna according to the present invention includes a mounting surface on which an RFID tag associated with an article is placed, A cable-shaped antenna for a reader of the RFID tag, provided along the mounting surface; Is provided.
  • the tray with an antenna since the cable-shaped antenna is arranged along the mounting surface of the tray body, a uniform electromagnetic field is formed along the extending direction. It is difficult to generate a null point on the placement surface.
  • FIG. 3B is a cross-sectional view taken from the direction AA of FIG.
  • A) is the schematic which shows the article
  • (b) is the schematic which shows the state which provided display surfaces, such as a price tag, in the RFID tag of (a).
  • It is a perspective view which shows an example of a cable-shaped antenna.
  • A) is a sectional side view of the extending direction of the cable-shaped antenna showing the intensity distribution of the electromagnetic field along the extending direction of the cable-shaped antenna when the cable-shaped antenna of FIG.
  • (B) is a sectional side view perpendicular to the axes of two cable-shaped antennas, showing the intensity distribution of the electromagnetic field in the radial direction of the cable-shaped antenna of (A).
  • (A)-(c) is the schematic which shows some modifications of a cable-shaped antenna. It is a schematic sectional drawing which shows the structure of one flat cable of the modification of a cable-shaped antenna.
  • (A) is the schematic which shows the structure of the RFID system which concerns on Embodiment 1
  • (b) is a block diagram of (a).
  • (A) is a bottom view of the tray with an antenna which concerns on Embodiment 2
  • (b) is sectional drawing seen from the BB direction of (a).
  • (A) is a top view which shows the structure of the tray with an antenna which concerns on Embodiment 3
  • (b) is schematic which shows the radio
  • (A) is the schematic which shows the state which accommodated the tray with an antenna which concerns on Embodiment 4 in the showcase
  • (b) is a top view which shows the structure of the tray with an antenna which concerns on Embodiment 4.
  • FIG. is there.
  • the tray with an antenna includes a placement surface on which an RFID tag associated with an article is placed, A cable-shaped antenna for a reader of the RFID tag, provided along the mounting surface; Is provided.
  • the cable-shaped antenna is arranged along the mounting surface of the tray body, a uniform electromagnetic field is formed along the extending direction. It is hard to produce.
  • the cable-shaped antenna has flexibility and may be arranged along the placement surface while being bent at at least one place. Good.
  • the degree of freedom in design is increased, and the cable antenna can be extended in different directions according to the shape and area of the tray main body and the required electromagnetic field strength, so that an appropriate layout can be realized.
  • the tray with an antenna according to the third aspect may have an electromagnetic wave shield on the side opposite to the placement surface as viewed from the cable-shaped antenna in the first or second aspect.
  • a tray with an antenna according to a fourth aspect may further include a short-range wireless communication system connected to the cable-shaped antenna and performing wireless communication with an external terminal in any of the first to third aspects. Good.
  • the information of the RFID tag on the mounting surface can be transmitted to the external terminal by short-range wireless communication instead of wired communication.
  • the short-range wireless communication system may be, for example, a wireless LAN (WLAN) or Bluetooth (registered trademark) (BT).
  • WLAN wireless LAN
  • BT Bluetooth (registered trademark)
  • An RFID system includes a mounting surface on which an RFID tag associated with an article is disposed, and a cable-shaped antenna that is provided along the mounting surface and serves as a reader for the RFID tag.
  • a tray with an antenna A reader device comprising: a communication unit that transmits and receives data to and from the tray with the antenna; and a control unit that detects ID information of the RFID tag; Is provided.
  • the RFID system can be easily constructed by the tray with the antenna and the reader device.
  • the article in the fifth aspect, may be a jewelry.
  • the antenna-equipped tray may be a jewelry tray for displaying jewelry.
  • the RFID tag in this embodiment is a UHF band RFID tag that uses the UHF band as a communication frequency band, and the cable antenna is a UHF band cable antenna that can transmit and receive high-frequency signals in the UHF band. That is, the RFID system of this embodiment is a UHF band RFID system.
  • FIG. 1A is a plan view showing a state in which the RFID tag 11 is arranged on the antenna-equipped tray 10 according to the first embodiment.
  • FIG.1 (b) is a bottom view of the tray 10 with an antenna of Fig.1 (a).
  • FIG. 1C is a cross-sectional view seen from the AA direction of FIG.
  • the antenna-equipped tray 10 is configured by arranging a cable-shaped antenna 3 for a reader of the RFID tag 11 along the placement surface 2 of the tray body 1.
  • the cable-shaped antenna 3 is disposed along the mounting surface 2 of the tray body 1.
  • the cable-shaped antenna 3 since a uniform electromagnetic field is formed along the extending direction, a null point is hardly generated on the mounting surface 2 of the tray body 1. Therefore, it is not necessary to specify the place where the article is placed.
  • the electromagnetic field suddenly weakens as the distance from the center of the cross section increases, and an electromagnetic field is generated over a narrow range around the cable-shaped antenna 3. Therefore, the electromagnetic field suddenly weakens as it moves away from the tray body 1. Therefore, the risk of erroneously reading an RFID tag that is not placed on the placement surface 2 is small.
  • the tray body 1 is a flat plate member having a placement surface 2 on which the RFID tag-equipped article 12 is placed.
  • the tray main body 1 can be used as long as it is normally used as the tray main body 1 such as resin, wood, glass, etc., except for metal which is a conductor.
  • the placement surface 2 is not limited to a flat surface and may be a curved surface as long as the RFID-tagged article 12 can be disposed. Further, the mounting surface 2 may have a concavo-convex portion for holding the RFID-tagged article 12.
  • the tray body 1 may be a portable type or a stationary type.
  • FIG. 3 is a perspective view showing an example of the cable-shaped antenna 3.
  • FIG. 4A shows the extending direction of the cable-shaped antenna 3 showing the intensity distribution of the electromagnetic field along the extending direction of the cable-shaped antenna 3 when the cable-shaped antenna 3 of FIG.
  • FIG. 4B is a side sectional view perpendicular to the axes of the two cable-shaped antennas 3 showing the intensity distribution of the electromagnetic field in the radial direction of the cable-shaped antenna 3 of FIG.
  • the cable-shaped antenna 3 is an antenna for a reader of the RFID tag 11.
  • the cable-shaped antenna 3 is disposed along the placement surface 2 of the tray body 1.
  • “arranged along the placement surface 2” includes not only the case of being arranged along the lower surface of the placement surface 2 but also the case of being arranged along the upper surface of the placement surface 2.
  • the case where it is arranged along the upper surface of the mounting surface 2 is a case where the cable-shaped antenna 3 is arranged inside the edge (bank) of the tray body 1, for example.
  • the cable-shaped antenna 3 may be built in the tray body 1.
  • the cable-shaped antenna 3 typically has a cable shape in which one end is connected to the reader device and the other end is terminated, and forms a uniform electromagnetic field strength along the extending direction. .
  • the shape is a cable shape, for example, a coaxial cable or a flat cable is preferable.
  • a leaky coaxial cable is more preferable.
  • the leaky coaxial cable includes a central conductor (core wire) 4, an insulator 5, and an outer conductor (outer conductor) 6 that are coaxially configured.
  • This is a coaxial cable type antenna in which openings 8 are periodically provided in the outer conductor 6 of the coaxial cable.
  • a sheath 7 is further provided outside the outer conductor 6.
  • a terminator 9 is provided at the end of the leaky coaxial cable 3.
  • the center conductor 4 is continuously provided over the extending direction of the leaky coaxial cable 3, while the outer conductor 6 is missing at the opening 8 provided at every predetermined length. That is, the opening portion 8 is formed in the leaky coaxial cable 3 at every predetermined length, and the central conductor 4 is electrically exposed in the opening portion 8.
  • the cross section orthogonal to the extending direction is circular.
  • the material of the center conductor 4 and the outer conductor 6 is copper
  • the material of the insulator 5 is foamed polyethylene
  • the material of the sheath 7 is flame-retardant polyethylene.
  • these materials are examples and are not limited to these.
  • the opening 8 has the insulator 5 and the outer conductor 6 missing, but the present invention is not limited to this.
  • a periodic hole may be provided in the outer conductor 6 of the coaxial cable to form a leaky coaxial cable.
  • the hole is not limited to a round hole, and may be a rectangular shape or an oval shape. Further, the rectangular and oval holes may be perpendicular, horizontal, or inclined with respect to the extending direction.
  • the outer conductor 6 may be provided with an opening 8 that opens along the extending direction.
  • the leaky coaxial cable 3 functions as a cable-like traveling wave antenna.
  • the cable-shaped traveling wave antenna is also referred to as a traveling-wave (shaped) cable-shaped antenna.
  • Part of the high-frequency signal propagating through the leaky coaxial cable 3 leaks from the opening 8 as an electromagnetic wave.
  • FIGS. 4 (A) and 4 (B) the leakage range of electromagnetic waves uniformly spreads in the extending direction of the leaky coaxial cable 3.
  • the radial direction of the leaky coaxial cable 3 is limited to the periphery of the leaky coaxial cable 3.
  • the leaky coaxial cable 3 only the area close to the line drawn in the extending direction of the leaky coaxial cable 3 arranged along the mounting surface of the tray main body 1 is the radiation area.
  • the electromagnetic field is not so strong above and below the tray body 1, and the electromagnetic field is strong along the extending direction of the leaky coaxial cable 3.
  • FIG. 4B by placing the folded electromagnetic field due to the leaky coaxial cable 3 so as to overlap each other in the cross section, it is possible to prevent a null point on the placement surface 2 from being generated. .
  • areas with fine hatching are strong electromagnetic field areas (areas with strong electromagnetic waves), and areas with rough hatching are weak electromagnetic field areas (areas with weak electromagnetic waves).
  • areas with strong electromagnetic waves areas with strong electromagnetic waves
  • areas with rough hatching are weak electromagnetic field areas (areas with weak electromagnetic waves).
  • FIGS. 4A and 4B the strong electromagnetic field area and the weak electromagnetic field area are shown separated by boundary lines, but this is for helping understanding. There is no clear boundary between the magnetic field area and the weak electromagnetic field area.
  • the electromagnetic wave is often radiated with an inclination in the + ⁇ direction.
  • the polarization plane of the leaked electromagnetic wave is not fixed.
  • the leaky coaxial cable 3 is preferably flexible, that is, flexible.
  • the extending direction can be changed within a certain plane, and it can be bent at at least one place. Moreover, not only when bending at a steep angle, you may make it curve little by little.
  • the leaky coaxial cable 3 may be linear, L-shaped, an open top box (L-shaped) combining L and I, or spiral (vortex).
  • the leaky coaxial cable 3 is not limited to one, and may be branched into two or more. As a result, the degree of freedom in design is increased, and the leaky coaxial cable 3 can be extended in different directions according to the shape and area of the tray body 1 and the required electromagnetic field strength, and an appropriate layout can be realized. For example, as shown in FIG. 4B, the electromagnetic fields due to two or more leaky coaxial cables 3 can be arranged so as to partially overlap.
  • the leaky coaxial cable 3 that is, the cable-shaped traveling wave antenna
  • the electromagnetic waves radiated by the leaky coaxial cable 3 have a uniform electromagnetic field strength along the extending direction.
  • a null point is hardly generated on the placement surface 2 of the tray body 1.
  • an electromagnetic field is generated over a narrow range in the radial direction. Therefore, the risk of erroneously reading an RFID tag that is not placed on the placement surface 2 is small.
  • FIGS. 5A to 5C are schematic views showing some modifications 3a, 3b, and 3c of the cable-shaped antenna.
  • the cable-shaped antenna 3a made of a coaxial cable is provided with a portion (opening 8) where the central conductor 4 is exposed at a predetermined location (for example, at equal intervals).
  • a high frequency signal leaks from the opening 8 by the cable-shaped antenna 3a, so that the high frequency signal can be transmitted to the RFID tag, and the high frequency signal transmitted from the RFID tag can be received.
  • all the central conductors 4 of the opening 8 are exposed and radiate high-frequency signals in the entire circumferential direction, but this is not restrictive.
  • a part (about a half circumference) of the central conductor 4 may be exposed.
  • directivity can be provided.
  • this tray 10 with an antenna when the cable-shaped antenna 3 is arranged along the placement surface 2, it is only necessary to have directivity in the upward direction where the placement surface 2 is present.
  • the cable-shaped antenna 3 is disposed on the edge (bank) of the tray main body 1, it is only necessary to have directivity in the lateral direction with the placement surface 2.
  • the openings are provided with slit-shaped holes at ⁇ / 2 intervals. It is good also as an opening part. In this case, each opening may be inclined with respect to the transmission direction.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of one flat cable 3d as a modification of the cable-shaped antenna.
  • the flat cable 3d includes a flat central conductor 4a, an insulating portion 5a covering the central conductor 4a, and two flat external conductors 6a and 6b sandwiching the insulating portion 5a from above and below. Further, an opening 8 is provided in the outer conductor 6a.
  • a uniform electromagnetic field strength can be formed along the extending direction. Since the flat cable 3d is flat, the thickness can be made thinner than when a coaxial cable is used. Therefore, the antenna can be moved along the mounting surface 2 while reducing the thickness of the tray as much as possible.
  • FIG. 2A is a schematic diagram showing the RFID-tagged article 12.
  • FIG. 2B is a schematic view showing a state in which a display surface such as a price tag is provided on the RFID tag 11 of FIG.
  • the RFID tag 11 is associated with a jewelry (ring) as the article 12. In this embodiment, it is attached to jewelry through a wire.
  • the RFID tag 11 includes, for example, an RFIC chip 100 having a unique identification number, a dipole antenna having two antenna elements 101 extending in a meander shape on both sides thereof, and a cover material sandwiching the RFIC chip and the antenna. It is constituted by.
  • the antenna element may be a loop antenna.
  • the configuration of the antenna element of the RFID tag 11 may be appropriately selected according to the communication frequency band.
  • the RFIC chip may be packaged with a matching circuit. Also, the price, brand name, etc. are printed on the surface of the cover material.
  • the RFID tag 11 is usually attached to the article 12 or physically connected by stringing or the like, but is not limited thereto. For example, the RFID tag 11 and the article 12 are physically separated and may be separately arranged. In this case, the RFID tag 11 only needs to be associated with the article 12.
  • the article 12 to which the RFID tag 11 is attached may be anything as long as it is disposed on the placement surface 2 of the tray body 1 and is managed by the RFID tag 11.
  • the article 12 may be a jewelry such as a ring, a necklace, or a luxury watch.
  • tableware such as ceramics, glassware, silverware, etc. may be sufficient.
  • inventory management and security management can be performed without directly touching each article.
  • FIG. 7A is a schematic diagram showing the configuration of the RFID system 30 according to the first embodiment.
  • FIG. 7B is a block diagram of the RFID system 30 of FIG.
  • the RFID system 30 includes a tray 10 with an antenna on which an article associated with the RFID tag 11 is mounted, and a reader device 20 connected to the tray 10 with an antenna.
  • the reader device 20 is connected to the cable-shaped antenna 3 via a coaxial cable, and includes a communication unit 21 that transmits and receives data to and from the antenna-equipped tray 10, and a control unit that detects the RFID tag 11 and controls the RFID system 30. 22. More specifically, a display unit for displaying tag information and an input unit for inputting predetermined information are provided.
  • the high-frequency signal transmitted from the cable-shaped antenna 3 provided on the antenna-equipped tray 10 is received by the RFID tag 11 associated with the article 12.
  • a response signal is output from the RFID tag 11 that has received the high-frequency signal.
  • the cable antenna 3 receives the response signal from the RFID tag 11 and transmits the response signal to the communication unit 21 of the reader device 20.
  • the response signal includes article information (such as a unique ID) stored in the RFID tag 11.
  • the article information stored in each RFID tag 11 is read by the reader device 20.
  • the reader device 20 can detect the RFID tag on the placement surface 2 of the tray body 1 based on the article information read by the control unit 22. For example, it is possible to constantly monitor which items are returned to the tray and which items are taken out of the tray.
  • FIG. 8A is a bottom view of the antenna-equipped tray 10a according to the second embodiment.
  • FIG. 8B is a cross-sectional view seen from the BB direction of FIG.
  • the tray with an antenna 10 a is different in that an electromagnetic wave shield 13 is provided on the back surface opposite to the placement surface 2.
  • the electromagnetic wave shield 13 can be formed of a metal film or the like. Since the electromagnetic wave shield 13 is provided on the back surface, even when a plurality of trays 10a with antennas are stacked, signals from RFID tags placed on other trays 10a with antennas are not read. Since the cable-shaped antenna 3 is a cable-shaped traveling wave antenna (leakage cable), the electromagnetic wave shield 13 does not greatly affect the characteristics of the cable-shaped antenna 3.
  • FIG. 9A is a plan view showing the configuration of the antenna-equipped tray 10b according to the third embodiment.
  • FIG. 9B is a schematic diagram showing wireless communication between the antenna-equipped tray 10b of FIG. 9A and the external terminals 26a and 26b.
  • the antenna-equipped tray 10b differs from the antenna-equipped tray according to the first embodiment in that it includes a reader device 20a, a BT / WLAN device 23, a BT / WLAN antenna 24, and a battery 25. That is, the information of the RFID tag 11 on the mounting surface 2 can be transmitted to the external terminals 26a and 26b by short-range wireless communication such as wireless LAN (WLAN) or Bluetooth (registered trademark) (BT) instead of wired.
  • WLAN wireless LAN
  • BT registered trademark
  • the external terminal may be a stationary terminal 26a or a portable terminal 26b.
  • FIG. 10A is a schematic view showing a state where the antenna-equipped tray 10c according to the fourth embodiment is housed in the showcase 14.
  • FIG. 10B is a plan view showing the configuration of the antenna-equipped tray 10c according to the fourth embodiment. Since this antenna-equipped tray 10c has a larger area as compared with the antenna-equipped tray according to the first embodiment, the cable-shaped antenna 3e is terminated from its feeding end (upper left in the figure) (lower right in the figure). It is different in that it is arranged in a meander shape (in the direction in which the terminal end is farthest from the feeding end). Since this antenna-equipped tray 10c is housed in the showcase 14, it can be used without worrying about the cable of the cable-shaped antenna 3e.
  • the cable-shaped antenna is arranged along the mounting surface of the tray body, a uniform electromagnetic field can be formed along the extending direction, and a null point is formed on the mounting surface. Hard to occur. Therefore, it is useful as a tray with an antenna that does not specify a place where an article is placed.

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Abstract

アンテナ付きトレイは、物品と関連付けられたRFIDタグを配置する載置面と、載置面に沿って設けられ、前記RFIDタグのリーダ用のケーブル状アンテナと、を備える。

Description

RFIDタグのリーダ用のアンテナ付きトレイ及びRFIDシステム
 本発明は、RFIDタグのリーダ用のアンテナ付きトレイ及びRFIDシステムに関する。
 近年、物品の在庫管理等において、物品に付したRFIDタグを用いたRFIDシステムによる在庫管理の利用が考えられている。例えば、配膳用トレイに載せたRFIDタグを読み取るために、配膳用トレイにコイルアンテナを設ける技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2009-178357号公報
 特許文献1に記載のように、トレイの外形寸法に近い外形寸法を持ったコイルアンテナを仕込む場合、トレイの中央付近に大きなヌル点(不感エリア)が生じやすい。また、複数の小径のコイルアンテナを仕込んだ場合も、隣接するコイルアンテナとコイルアンテナとの中間位置など、場所によってヌル点が生じてしまう。
 本発明は、トレイ上にヌル点を生じにくいアンテナ付きトレイを提供することを目的とする。
 本発明に係るアンテナ付きトレイは、物品と関連付けられたRFIDタグを配置する載置面と、
 前記載置面に沿って設けられ、前記RFIDタグのリーダ用のケーブル状アンテナと、
を備える。
 本発明に係るアンテナ付きトレイによれば、トレイ本体の載置面に沿ってケーブル状アンテナを配置しているので、延在方向に沿って一様な電磁界を形成するので、トレイ本体の載置面においてヌル点を生じにくい。
(a)は、実施の形態1に係るアンテナ付きトレイにRFIDタグを配置した状態を示す平面図であり、(b)は、(a)のアンテナ付きトレイの底面図であり、(c)は、(b)のA-A方向からみた断面図である。 (a)は、RFIDタグ付き物品を示す概略図であり、(b)は、(a)のRFIDタグに値札等の表示面を設けた状態を示す概略図である。 ケーブル状アンテナの一例を示す斜視図である。 (A)は、図3のケーブル状アンテナをトレイ本体に組み込んだ場合のケーブル状アンテナの延在方向に沿った電磁界の強度分布を示すケーブル状アンテナの延在方向についての側断面図であり、(B)は、(A)のケーブル状アンテナの半径方向の電磁界の強度分布を示す2本のケーブル状アンテナの軸に垂直な側断面図である。 (a)~(c)は、ケーブル状アンテナのいくつかの変形例を示す概略図である。 ケーブル状アンテナの変形例の一つのフラットケーブルの構成を示す概略断面図である。 (a)は、実施の形態1に係るRFIDシステムの構成を示す概略図であり、(b)は、(a)のブロック図である。 (a)は、実施の形態2に係るアンテナ付きトレイの底面図であり、(b)は、(a)のB-B方向からみた断面図である。 (a)は、実施の形態3に係るアンテナ付きトレイの構成を示す平面図であり、(b)は、(a)のアンテナ付きトレイと外部端末との無線通信を示す概略図である。 (a)は、実施の形態4に係るアンテナ付きトレイをショーケース内に収めた状態を示す概略図であり、(b)は、実施の形態4に係るアンテナ付きトレイの構成を示す平面図である。
 第1の態様に係るアンテナ付きトレイは、物品と関連付けられたRFIDタグを配置する載置面と、
 前記載置面に沿って設けられ、前記RFIDタグのリーダ用のケーブル状アンテナと、
を備える。
 上記構成によれば、トレイ本体の載置面に沿ってケーブル状アンテナを配置しているので、延在方向に沿って一様な電磁界を形成するので、トレイ本体の載置面においてヌル点を生じにくい。
 第2の態様に係るアンテナ付きトレイは、上記第1の態様において、前記ケーブル状アンテナは、可撓性を有し、少なくとも1箇所で曲げられながら前記載置面に沿って配置されていてもよい。
 上記構成によれば、設計自由度が高くなり、トレイ本体の形状、面積や、必要な電磁界強度に応じてケーブル状アンテナを異なる方向に延在させることができ、適切なレイアウトを実現できる。
 第3の態様に係るアンテナ付きトレイは、上記第1又は第2の態様において、前記ケーブル状アンテナから見て前記載置面とは反対側に電磁波シールドを有してもよい。
 上記構成によれば、他のRFIDタグの信号を読んでしまいにくくなる。特にアンテナ付きトレイを複数重ねた場合にも他のアンテナ付きトレイに載っているRFIDタグからの信号を読むことがない。
 第4の態様に係るアンテナ付きトレイは、上記第1から第3のいずれかの態様において、前記ケーブル状アンテナと接続され、外部端末との無線通信を行う近距離無線通信システムをさらに備えてもよい。
 上記構成によれば、載置面上のRFIDタグの情報を有線ではなく、近距離無線通信によって外部端末に送信できる。近距離無線通信システムとしては、例えば、無線LAN(WLAN)又はBluetooth(登録商標)(BT)であってもよい。これによって、アンテナ付きトレイは、ケーブルを気にすることなく持ち運びでき、様々な場所で使用できる。
 第5の態様に係るRFIDシステムは、物品と関連付けられたRFIDタグを配置する載置面と、前記載置面に沿って設けられ、前記RFIDタグのリーダ用のケーブル状アンテナと、を備えたアンテナ付きトレイと、
 前記アンテナ付きトレイとのデータの送受信を行う通信部と、前記RFIDタグのID情報を検出する制御部と、を備えたリーダ装置と、
を備える。
 上記構成によれば、アンテナ付きトレイと、リーダ装置とによって簡易にRFIDシステムを構築できる。
 第6の態様に係るRFIDシステムは、上記第5の態様において、前記物品は、宝飾品であってもよい。
 上記構成によれば、物品として取扱いに注意を要する宝飾品についても、各物品に直接に触れることなく、在庫管理、セキュリティに関する管理を行うことができる。つまり、前記アンテナ付きトレイは宝飾品を陳列するための宝飾品用トレイであってよい。
 以下、実施の形態に係るRFIDタグのリーダ用のアンテナ付きトレイについて、添付図面を参照しながら説明する。なお、図面において実質的に同一の部材については同一の符号を付している。
(実施の形態1)
 本実施の形態におけるRFIDタグはUHF帯を通信周波数帯として利用したUHF帯RFIDタグであり、ケーブル状アンテナはUHF帯の高周波信号の送受信が可能なUHF帯ケーブル状アンテナである。つまり、本実施形態のRFIDシステムはUHF帯RFIDシステムである。
<アンテナ付きトレイ>
 図1(a)は、実施の形態1に係るアンテナ付きトレイ10にRFIDタグ11を配置した状態を示す平面図である。図1(b)は、図1(a)のアンテナ付きトレイ10の底面図である。図1(c)は、図1(b)のA-A方向からみた断面図である。
 このアンテナ付きトレイ10は、トレイ本体1の載置面2に沿ってRFIDタグ11のリーダ用のケーブル状アンテナ3を配置して構成されている。
 このアンテナ付きトレイ10によれば、ケーブル状アンテナ3をトレイ本体1の載置面2に沿って配置している。ケーブル状アンテナ3によれば、延在方向に沿って一様な電磁界を形成するので、トレイ本体1の載置面2においてヌル点を生じにくい。そこで、物品の置き場所を指定しなくてもよい。また、ケーブル状アンテナ3では、断面の中心から離れるにつれて電磁界が急激に弱くなりケーブル状アンテナ3の周辺の狭い範囲にわたって電磁界を生じる。そこで、トレイ本体1から離れると電磁界が急激に弱くなる。そのため、載置面2に載っていないRFIDタグを誤って読んでしまうリスクが小さい。
 以下に、このアンテナ付きトレイ10の各構成部材について説明する。
<トレイ本体>
 トレイ本体1は、RFIDタグ付き物品12を配置する載置面2を有する平板状部材である。トレイ本体1は、導体である金属製を除き、樹脂製、木製、ガラス製など、トレイ本体1として通常使用されるものであれば使用できる。なお、載置面2は、RFIDタグ付き物品12を配置できればよく、必ずしも平面でなくともよく、曲面状でもよい。また、載置面2にはRFIDタグ付き物品12を保持するための凹凸部を有してもよい。トレイ本体1は、持ち運び可能なタイプであってもよいし、据え置きタイプであってもよい。
 <ケーブル状アンテナ>
 図3は、ケーブル状アンテナ3の一例を示す斜視図である。図4(A)は、図3のケーブル状アンテナ3をトレイ本体1に組み込んだ場合のケーブル状アンテナ3の延在方向に沿った電磁界の強度分布を示すケーブル状アンテナ3の延在方向についての側断面図である。図4(B)は、図4(A)のケーブル状アンテナ3の半径方向の電磁界の強度分布を示す2本のケーブル状アンテナ3の軸に垂直な側断面図である。
 ケーブル状アンテナ3は、RFIDタグ11のリーダ用のアンテナである。このケーブル状アンテナ3は、トレイ本体1の載置面2に沿って配置されている。ここで、「載置面2に沿って配置」とは、載置面2の下面に沿って配置される場合だけでなく、載置面2の上面に沿って配置される場合も含む。載置面2の上面に沿って配置される場合とは、例えば、トレイ本体1の縁(土手)の内部にケーブル状アンテナ3を配置する場合である。この場合には、載置面2をトレイ本体1の縁の内側に延長した場合、ケーブル状アンテナ3は、載置面の上面に接すると考えられる。また、図1(c)に示すようにケーブル状アンテナ3は、トレイ本体1に内蔵されていてもよい。
 このケーブル状アンテナ3は、代表的には、一端がリーダ装置に接続され、他端が終端されたケーブル状であって、延在方向に沿って一様な電磁界強度を形成するものである。また、その形状は、ケーブル状であって、例えば、同軸ケーブル又はフラットケーブルが好ましい。さらに、漏洩同軸ケーブルがより好ましい。この漏洩同軸ケーブル(Leaky Coaxial Cable)とは、例えば、図3の例に示すように、中心導体(芯線)4と、絶縁体5と、外部導体(外導体)6とが同軸状に構成された同軸ケーブルの外部導体6に開口部8が周期的に設けられた同軸ケーブル型のアンテナである。図3ではさらに外部導体6の外側にシース7が設けられている。漏洩同軸ケーブル3の終端には、終端器9が設けられる。中心導体4は、漏洩同軸ケーブル3の延在方向にわたって連続的に設けられる一方、外部導体6は、所定長毎に設けられた開口部8で欠落する。つまり、漏洩同軸ケーブル3には所定長毎に開口部8が形成され、中心導体4は、この開口部8において電気的に露出する。図3に示す漏洩同軸ケーブル3では、延在方向に直交する断面は、円形である。ここで、中心導体4および外部導体6の素材は銅であり、絶縁体5の素材は発砲ポリエチレンであり、シース7の素材は難燃ポリエチレンである。なお、これらの材料は一例であって、これらに限定されるものではない。
 また、図3では開口部8は、絶縁体5及び外部導体6を欠落させていたが、これに限られない。例えば、同軸ケーブルの外部導体6に周期的な孔を設けて漏洩同軸ケーブルとしてもよい。孔は丸い孔に限られず、長方形状、長円形状等の孔であってもよい。さらに長方形状、長円形状の孔は、延在方向に対して垂直、水平、又は、傾斜していてもよい。あるいは、外部導体6に延在方向に沿って開口する開口部8を設けてもよい。
 さらに、漏洩同軸ケーブル3は、ケーブル状の進行波アンテナとして機能する。なお、ケーブル状の進行波アンテナは、進行波型(形)ケーブル状アンテナとも呼ばれる。漏洩同軸ケーブル3を伝搬する高周波信号の一部は、電磁波として開口部8から漏洩する。
 図4(A)及び図4(B)に示すように、電磁波の漏洩範囲は、漏洩同軸ケーブル3の延在方向においては一様に広がる。一方、漏洩同軸ケーブル3の半径方向においては漏洩同軸ケーブル3の周辺に限定される。つまり、漏洩同軸ケーブル3によれば、トレイ本体1の載置面に沿って配置された漏洩同軸ケーブル3の延在方向に描く線に近接するエリアのみが放射エリアとなる。具体的には、図4(A)及び(B)に示すように、トレイ本体1の上方及び下方にはあまり電磁界は強くなく、漏洩同軸ケーブル3の延在方向に沿って電磁界が強い。また、図4(B)に示すように、折り返された漏洩同軸ケーブル3による電磁界が断面において互いに重なるように配置することによって、載置面2におけるヌル点を生じないようにすることができる。
 なお、図4(A)および図4(B)において、ハッチングが細かいエリアが強電磁界エリア(電磁波が強いエリア)であり、ハッチングが粗いエリアが弱電磁界エリア(電磁波が弱いエリア)である。なお、図4(A)及び図4(B)では、強電磁界エリアと弱電磁界エリアとをそれぞれ境界線で分けて示したが、これは理解を助けるためのものであって、実際には強電磁界エリアと弱電磁界エリアとの間に明確な境界があるわけではない。
 また、漏洩同軸ケーブル3が描く線に直交する方向を0°とし、終端器9側を+θとし、給電側を-θとしたとき、電磁波は、+θ方向に傾斜して放射されることが多い。ただし、放射源が複数あり、その配置は、ケーブルの形状によることから、漏洩される電磁波の偏波面は固定的ではない。
 また、この漏洩同軸ケーブル3は、可撓性を有する、つまりフレキシブルであることが好ましい。例えば、ある面内でその延在方向を変化させることができ、少なくとも1箇所で曲げることができる。また、急角度で曲げる場合だけでなく、少しづつカーブさせていってもよい。この漏洩同軸ケーブル3は、直線状、L字形状、L字とI字とを組み合わせた上部開放型の箱形状(コの字状)、あるいはスパイラル形状(渦巻き形状)であってもよい。さらに、漏洩同軸ケーブル3は、1本に限られず、2本又はそれ以上に分岐していてもよい。これによって設計自由度が高くなり、トレイ本体1の形状、面積や、必要な電磁界強度に応じて漏洩同軸ケーブル3を異なる方向に延在させることができ、適切なレイアウトを実現できる。例えば、図4(B)に示すように、2本あるいはそれ以上の漏洩同軸ケーブル3による電磁界が部分的に重なるように配置できる。
 以上のように、漏洩同軸ケーブル3、つまりケーブル状の進行波アンテナでは、延在方向に沿って描く線に近接するエリアのみが読み取り可能エリアとなる。また、漏洩同軸ケーブル3によって放射される電磁波は、延在方向に沿って一様な電磁界強度を有する。このような特性を有する漏洩同軸ケーブル3をトレイ本体1の載置面2に沿って配置することで、トレイ本体1の載置面2においてヌル点を生じにくい。また、ケーブル状アンテナ3では、半径方向の狭い範囲にわたって電磁界を生じるので、トレイ本体1から離れると電磁界が急激に弱くなる。そのため、載置面2に載っていないRFIDタグを誤って読んでしまうリスクが小さい。
(変形例1~3)
 図5(a)~(c)は、ケーブル状アンテナのいくつかの変形例3a、3b、3cを示す概略図である。
 例えば、図5(a)に示すように、同軸ケーブルからなるケーブル状アンテナ3aは、所定箇所(例えば等間隔)に中心導体4が露出している部分(開口部8)が設けられている。この開口部8は、伝送する高周波信号の半波長の定在波が発生するように、伝送方向にλ/2(λ=RFIDの送受信信号の波長)分の長さを有する。ケーブル状アンテナ3aによって、開口部8から高周波信号が漏洩して、RFIDタグに高周波信号を送信でき、RFIDタグから送信された高周波信号を受信できる。
 なお、図5(a)の例では、開口部8の中心導体4は全て露出し、全周方向に高周波信号を放射するようになっているが、これに限られない。例えば、図5(b)に示すように、一部(半周程度)の中心導体4を露出させてもよい。この場合、露出している方向にのみ高周波信号が放射(漏洩)されるため、指向性を持たせることができる。このアンテナ付きトレイ10では、載置面2に沿ってケーブル状アンテナ3を配置した場合には、載置面2のある上方向に指向性を有すればよい。トレイ本体1の縁(土手)にケーブル状アンテナ3を配置した場合には、載置面2のある横方向に指向性を有すればよい。
 さらに、開口部は、伝送方向のλ/2の長さのうち、全てを開口しておく必要はなく、図5(c)に示すように、スリット状の穴を、λ/2間隔で設けた開口部としてもよい。この場合、各開口部は、伝送方向に対して傾斜させてもよい。
 (変形例4)
 図6は、ケーブル状アンテナの変形例の一つのフラットケーブル3dの構成を示す概略断面図である。
 このフラットケーブル3dは、平板状の中心導体4aと、中心導体4aを覆う絶縁部5aと、絶縁部5aを上下から挟む2枚の平板状の外部導体6a、6bと、を含む。また、外部導体6aには開口部8が設けられている。これによって、このフラットケーブル3dの場合にも延在方向に沿って一様な電磁界強度を形成できる。なお、フラットケーブル3dは、形状が平板状であるので同軸ケーブルを用いる場合よりも厚さを薄くできる。よって、トレイの厚みをできるだけ薄くしつつ、載置面2に沿ってアンテナを這わすことができる。
 <RFIDタグ>
 図2(a)は、RFIDタグ付き物品12を示す概略図である。図2(b)は、図2(a)のRFIDタグ11に値札等の表示面を設けた状態を示す概略図である。
 RFIDタグ11は、図2(a)に示すように、物品12としての宝飾品(指輪)に関連付けられている。本実施形態ではワイヤーを介して宝飾品に取り付けられている。RFIDタグ11は、例えば、固有の識別番号を持ったRFICチップ100と、その両側にミアンダ状に延在する2つのアンテナ素子101を備えたダイポールアンテナと、RFICチップとアンテナとを挟み込んだカバー材によって構成されている。あるいは、アンテナ素子はループ状アンテナであってもよい。RFIDタグ11のアンテナ素子の構成は、通信の周波数帯に応じて適宜選択すればよい。RFICチップは整合回路とともにパッケージされていてもよい。また、カバー材の表面には、例えば値段やブランド名等が印字してある。なお、RFIDタグ11は、通常、物品12に付される、あるいはひも付け等により物理的に接続されているが、これに限られない。例えば、RFIDタグ11と、物品12とが物理的には分離しており、別個に配置されていてもよい。この場合にもRFIDタグ11は、物品12と関連付けられていればよい。
 <物品>
 RFIDタグ11を付する物品12としては、トレイ本体1の載置面2に配置するものであって、RFIDタグ11による管理を行うものであれば何でもよい。例えば、物品12としては、指輪やネックレス、高級時計等の宝飾品であってもよい。あるいは、陶磁器、ガラス器、銀器等の食器等であってもよい。物品として取扱いに注意を要する宝飾品や食器等についても、各物品に直接に触れることなく、在庫管理、セキュリティに関する管理を行うことができる。
<RFIDシステム>
 図7(a)は、実施の形態1に係るRFIDシステム30の構成を示す概略図である。図7(b)は、図7(a)のRFIDシステム30のブロック図である。
 このRFIDシステム30は、RFIDタグ11に関連付けされた物品を搭載したアンテナ付きトレイ10と、アンテナ付きトレイ10と接続されたリーダ装置20と、を備える。リーダ装置20は、ケーブル状アンテナ3に同軸ケーブルを介して接続されており、アンテナ付きトレイ10とのデータ送受信を行う通信部21と、RFIDタグ11を検出し、RFIDシステム30を制御する制御部22と、を備える。さらに具体的に言えば、タグ情報を表示する表示部や所定の情報を入力するための入力部を備える。
 このRFIDシステム30によれば、アンテナ付きトレイ10に設けられたケーブル状アンテナ3から送信された高周波信号は、物品12と関連付けられたRFIDタグ11で受信される。高周波信号を受信したRFIDタグ11からは、応答信号を出力する。ケーブル状アンテナ3は、RFIDタグ11からの応答信号を受信し、リーダ装置20の通信部21に伝送する。応答信号は、当該RFIDタグ11が記憶する物品情報(固有ID等)が含まれている。これにより、各RFIDタグ11に記憶されている物品情報がリーダ装置20により読み取られる。リーダ装置20は、制御部22によって読み取った物品情報によってトレイ本体1の載置面2上のRFIDタグを検出できる。たとえば、どの物品がトレイに返却されていて、どの物品がトレイから持ち出されているかを常時監視することができる。
(実施の形態2)
 図8(a)は、実施の形態2に係るアンテナ付きトレイ10aの底面図である。図8(b)は、図8(a)のB-B方向からみた断面図である。
 このアンテナ付きトレイ10aは、実施の形態1に係るアンテナ付きトレイと対比すると、載置面2とは反対側の裏面に電磁波シールド13を設けている点で相違する。電磁波シールド13は、金属膜等で形成できる。裏面に電磁波シールド13を有するので、アンテナ付きトレイ10aを複数重ねた場合にも他のアンテナ付きトレイ10aに載っているRFIDタグからの信号を読むことがない。なお、ケーブル状アンテナ3がケーブル状の進行波型アンテナ(漏洩ケーブル)であるため、電磁波シールド13は、ケーブル状アンテナ3の特性には大きく影響しない。
(実施の形態3)
 図9(a)は、実施の形態3に係るアンテナ付きトレイ10bの構成を示す平面図である。図9(b)は、図9(a)のアンテナ付きトレイ10bと外部端末26a、26bとの無線通信を示す概略図である。
 このアンテナ付きトレイ10bは、実施の形態1に係るアンテナ付きトレイと対比すると、リーダ装置20a、BT/WLAN装置23、BT/WLANアンテナ24、バッテリ25を備える点で相違する。つまり、載置面2上のRFIDタグ11の情報を有線ではなく、無線LAN(WLAN)又はBluetooth(登録商標)(BT)等の近距離無線通信によって外部端末26a、26bに送信できる。これによって、アンテナ付きトレイ10bは、ケーブルを気にすることなく持ち運びでき、様々な場所で使用できる。外部端末は、据え置き型端末26aであってもよいし、携帯型端末26bであってもよい。
(実施の形態4)
 図10(a)は、実施の形態4に係るアンテナ付きトレイ10cをショーケース14内に収めた状態を示す概略図である。図10(b)は、実施の形態4に係るアンテナ付きトレイ10cの構成を示す平面図である。
 このアンテナ付きトレイ10cは、実施の形態1に係るアンテナ付きトレイと対比すると、より広い面積を有するので、ケーブル状アンテナ3eが、その給電端(図中左上部)から終端(図中右下部)に向かって(終端が給電端から最も離れる方向に)ミアンダ状に配置されている点で相違する。このアンテナ付きトレイ10cは、ショーケース14内に収められるので、ケーブル状アンテナ3eのケーブルを気にせず用いることができる。
 なお、本開示においては、前述した様々な実施の形態のうちの任意の実施の形態を適宜組み合わせることを含むものであり、それぞれの実施の形態が有する効果を奏することができる。
 本発明に係るアンテナ付きトレイは、トレイ本体の載置面に沿ってケーブル状アンテナを配置しているので、延在方向に沿って一様な電磁界を形成でき、載置面においてヌル点を生じにくい。そこで、物品の置き場所を指定しないアンテナ付きトレイとして有用である。
1 トレイ本体
2 載置面
3、3a、3b、3c、3d、3e ケーブル状アンテナ
4、4a 中心導体
5、5a 絶縁体
6、6a、6b 外部導体
7 シース
8、8a 開口部
9 終端器
10、10a、10b、10c アンテナ付きトレイ
11 RFIDタグ
12 物品
13 電磁波シールド
14 ショーケース
20、20a リーダ装置
21 通信部
22 制御部
23 BT/WLAN装置
24 BT/WLANアンテナ
25 バッテリ
26a、26b 端末
30 RFIDシステム

Claims (6)

  1.  物品と関連付けられたRFIDタグを配置する載置面と、
     前記載置面に沿って設けられ、前記RFIDタグのリーダ用のケーブル状アンテナと、
    を備えた、アンテナ付きトレイ。
  2.  前記ケーブル状アンテナは、可撓性を有し、少なくとも1箇所で曲げられながら前記載置面に沿って配置された、請求項1に記載のアンテナ付きトレイ。
  3.  前記ケーブル状アンテナから見て前記載置面とは反対側に電磁波シールドを有する、請求項1又は2に記載のアンテナ付きトレイ。
  4.  前記ケーブル状アンテナと接続され、外部端末との無線通信を行う近距離無線通信システムをさらに備えた、請求項1から3のいずれか一項に記載のアンテナ付きトレイ。
  5.  物品と関連付けられたRFIDタグを配置する載置面と、前記載置面に沿って設けられ、前記RFIDタグのリーダ用のケーブル状アンテナと、を備えたアンテナ付きトレイと、
     前記アンテナ付きトレイとのデータの送受信を行う通信部と、前記RFIDタグのID情報を検出する制御部と、を備えたリーダ装置と、
    を備えるRFIDシステム。
  6.  前記物品は、宝飾品である、請求項5に記載のRFIDシステム。
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