アンテナ装置及びそれを用いた物品搬送システム
【課題】 ＲＦＩＤタグとの通信の成功確率が高いアンテナ装置を得る。
【解決手段】 一または複数本のフレキシブルな帯状アンテナ素子２を、ベルトコンベア５０４により搬送される荷物５０１が通過するゲート１に、垂れ下がる様に設置する。そして、この荷物５０１に貼付けられたＲＦＩＤタグ５００が、このアンテナ素子２の近傍を横切るように、または触れるように構成する。これにより、アンテナ素子がＲＦＩＤタグ５００と距離的に近くなり、ＲＦＩＤタグとの通信距離が短くなって通信が成功し安くなる。また、アンテナ素子２を、フレキシブルで折り曲げ可能な形状とすることにより、通過するＲＦＩＤやそれが貼付けられた荷物５０１がアンテナ素子２に衝突するかどうかを気にする必要がなく、むしろ故意に接触させるようにアンテナ素子２を配置して、通信の成功確率を高くしている。
【解決手段】 一または複数本のフレキシブルな帯状アンテナ素子２を、ベルトコンベア５０４により搬送される荷物５０１が通過するゲート１に、垂れ下がる様に設置する。そして、この荷物５０１に貼付けられたＲＦＩＤタグ５００が、このアンテナ素子２の近傍を横切るように、または触れるように構成する。これにより、アンテナ素子がＲＦＩＤタグ５００と距離的に近くなり、ＲＦＩＤタグとの通信距離が短くなって通信が成功し安くなる。また、アンテナ素子２を、フレキシブルで折り曲げ可能な形状とすることにより、通過するＲＦＩＤやそれが貼付けられた荷物５０１がアンテナ素子２に衝突するかどうかを気にする必要がなく、むしろ故意に接触させるようにアンテナ素子２を配置して、通信の成功確率を高くしている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアンテナ装置及びそれを用いた物品搬送システムに関し、特にＲＦＩＤタグに対する読み書き（リーダライタ）用のアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種のアンテナ装置の例として、図３０及び図３１に示す様な装置がある。図３０に示す様に、一対の平面状のアンテナ９０１が一対の支柱９００に互いに対向して取付けられており、図３１（Ａ）に示す様に、この支柱９００の間を、搬送路であるベルトコンベア５０４が配置されている。このベルトコンベア５０４上を、ＲＦＩＤタグ９１０，９１１が貼り付けられた荷物や製品などの物品５０１が搬送されていく様になっているものとする。
【０００３】
ここで、図３１（Ｂ）を参照すると、図３１（Ａ）に示したアンテナ装置の問題点を説明するための図であり、ＲＦＩＤタグ９１０及び９１１が、平面アンテナ９０１からみて同じ方向であり、直接波９５０は、ＲＦＩＤタグ９１０に到達するが、直接波９５１は、ＲＦＩＤタグ９１１に到達する可能性は低いといえる。この場合、ＲＦＩＤタグ９１１は、読み取られない可能性が高くなる。
【０００４】
また、ＲＦＩＤタグ９１０は、平面アンテナ９０１からの直接波９５０と反射波９５２を同時に受信する可能性がある。この場合、直接波９５０と反射波９５２の振幅が同等に近く、かつ位相が反転に近い場合、２つの波の合成値は零に近くなるために、受信信号は著しく弱くなり、この場合、ＲＦＩＤタグ９１０は、読み取られない可能性が高くなる。
【０００５】
なお、ＲＦＩＤタグに対する読み取り書き込み用のアンテナに関する技術として、特許文献１，２などがある。
【特許文献１】特開２００２−０９２１１４号公報
【特許文献２】特開２００４−３３４４３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、従来のアンテナ装置における第１の問題点は、側面を通過するＲＦＩＤが、アンテナ方向から見て重なっていた場合、重なっているＲＦＩＤの読み取りや書き込みができない場合があるということである。また、第２の問題点は、側面を通過するＲＦＩＤが、周囲の反射波の影響で、部分的に、読み取りや書き込みができない場合があるということである。
【０００７】
本発明の目的は、側面を通過するＲＦＩＤが、アンテナ方向から見て重なっていたり、周囲の反射波の影響があっても、読み取りや書き込みができないことがないようにして、正確な読み取りや書き込みが可能なアンテナ装置及びそれを用いた物品搬送システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によるアンテナ装置は、一端が自由端となり他端が固定端となるフレキシブルな帯状または円筒状のアンテナ素子と、前記アンテナ素子の他端を固定して垂直方向または水平方向に取付ける支持部材とを含むことを特徴する。
【０００９】
本発明による物品搬送システムは、上記のアンテナ装置を、ＲＦＩＤタグを付した物品を搬送する搬送路のゲートに設けたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の作用を述べる。一または複数本のフレキシブルな（可撓性の）帯状または筒状のアンテナ素子を、通過するＲＦＩＤタグの近傍を横切るように、または、触れるように設置する。これにより、アンテナ素子がＲＦＩＤタグと距離的に近くなり、ＲＦＩＤタグとの通信距離が短くなって通信が成功しやすくなる。また、アンテナ素子を、フレキシブルで折り曲げ可能な形状とすることにより、通過するＲＦＩＤやそれが貼付けられた物品が、アンテナ素子に衝突するかどうかを気にする必要がなく、むしろ、故意に接触させるようにアンテナ素子を配置することにより、良い結果が生ずることになる。
【００１１】
更に、アンテナ素子がＲＦＩＤやその物品に接触する際に、アンテナ素子がフレキシブルに折り曲げ可能なために、ＲＦＩＤタグの周辺をなめるように接触して通過するため、さまざまな角度で、ＲＦＩＤタグと対向し、そのなかで通信しやすい向きの関係があれば、通信の確率はさらに向上することになる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、フレキシブルに折り曲げ可能な、帯状または筒状のアンテナ素子が、通過するＲＦＩＤタグの近傍を横切るように、または、触れるように設置することにより、アンテナ素子がＲＦＩＤタグと距離的に近くなってＲＦＩＤやその物品に接触する際に、ＲＦＩＤタグの周辺をなめるように接触して通過するため、さまざまな角度で、ＲＦＩＤタグと対向させることができ、通信の確率が向上するという効果がある。
【００１３】
また、本発明によれば、アンテナ素子がＲＦＩＤの近傍またはそれに触れながら通過するため、従来のアンテナ装置のように、側面を通過するＲＦＩＤが、アンテナ方向から見て重なっていたりする状況がほとんどなくなり、周囲の反射波の影響も受け難いという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、図面を参照しつつ本発明の実施例について詳細に説明する。図１は、本発明のアンテナ装置の第１の実施例の構成図を示している。本発明の第１の実施例によるアンテナ装置は、コの字状のゲート１と、細長くフレキシブルに折り曲げ可能な（可撓性の）帯状のアンテナ素子（以下、アンテナと称す）２とを含んで構成される。長さの等しい細長くフレキシブルに折り曲げ可能な帯状のアンテナ２は、１本または複数本が用いられる。複数本のアンテナの場合には、本実施例では、一本の直線上に並んで設けられるのが良いが、特に限定されない。
【００１５】
アンテナ２は、一端が自由端となっており、他端がゲート１に取付けられて固定端とされており、ゲート１の上部枠から垂直方向に吊り下げられるように取付けられているものとする。
【００１６】
図２は、本発明のアンテナ装置の第２の実施例の構成図を示している。図１との違いは、長さの異なる細長くフレキシブルに折り曲げ可能な帯状のアンテナ２が、複数本用いられていることである。本例でも、複数本のアンテナは、一本の直線上に並んで設けられている。この場合も、複数本のアンテナ２は一本の直線上に並んで設けられるのが良いが、特に限定されない。
【００１７】
図３は、本発明のアンテナ装置の第３の実施例の構成図を示している。図３では、ゲート１１が、逆Ｌ字状になっている。用いられる、細長くフレキシブルに折り曲げ可能な帯状のアンテナ２は、その長さが等しいものを１本以上用いる場合、長さが異なるものを複数用いる場合がある。この場合も、複数本のアンテナは１本の直線上に並んで設けられるのが良いが、これに限定されない。
【００１８】
図４は、本発明のアンテナ装置の第４の実施例の構成図を示している。図４では、柱状のゲート２１と、ゲート２１の側面に設置された、細長くフレキシブルに折り曲げ可能な帯状のアンテナ２から構成される。このとき、帯状のアンテナ２は、１本または複数本が用いられ、その長さが等しいものを１本以上用いる場合、長さが異なるものを複数用いる場合がある。この場合も、複数本のアンテナ２は一本の直線上に並んで設けられる。アンテナ２は、一端が自由端となっており、他端がゲート２１に取付けられて固定端とされており、ゲート２１の側面から水平方向に取付けられているものとする。
【００１９】
図５は、本発明のアンテナ装置の第５の実施例の構成図を示している。図５では、コの字状のゲート１と、ゲート１の両側枠（または片側枠）に、水平方向に設置された、細長くフレキシブルに折り曲げ可能な帯状のアンテナ２から構成される。このとき、長さの等しい細長くフレキシブルに折り曲げ可能な帯状のアンテナ２は、１本または複数本が用いられる。この場合も、複数本のアンテナ２は一本の直線上に並んで設けられる。
【００２０】
図６は、本発明のアンテナ装置の第６の実施例の構成図を示している。図５との違いは、長さの異なる細長くフレキシブルに折り曲げ可能な帯状のアンテナ２が、ゲート１の両側枠（または片側枠）に、複数本用いられていることである。
【００２１】
図７は、本発明のアンテナ装置の第７の実施例の構成図を示している。垂直な柱状のゲート２１と、このゲート２１の側面に設置された、細長くフレキシブルに折り曲げ可能な帯状のアンテナ２から構成される。このとき、帯状のアンテナ２は複数本が用いられ、その長さが等しいものを用いる場合と、長さが異なるものを用いる場合とがある。
【００２２】
図４との違いは、帯状のアンテナ２が、必ず、ＲＦＩＤタグを貼付けた物品のゲート通過方向（図の矢印方向）からみて、複数配置されていることである。すなわち、垂直方向の複数の平行な直線（本例では、２本の直線）上に、配置されている。
【００２３】
図８は、本発明のアンテナ装置の第８の実施例の構成図を示している。図８では、コの字状のゲート１と、ゲート１の両側または片側の支柱部分に設置された、細長くフレキシブルに折り曲げ可能な帯状のアンテナ２から構成される。このとき、長さの等しい細長くフレキシブルに折り曲げ可能な帯状のアンテナ２は、複数本が用いられ、帯状のアンテナ２が、図７の場合と同様に、必ず、ゲート通過方向（矢印方向）からみて、複数配置されていることである。
【００２４】
図９は、本発明のアンテナ装置の第９の実施例の構成図を示している。図８との違いは、長さの異なる細長くフレキシブルに折り曲げ可能な帯状のアンテナ２が、複数本用いられていることであり、他の構成は図８と同等である。
【００２５】
図１０は、図１〜図９で用いられている帯状のアンテナ２の具体的な構成図を示している。図１０（Ａ），（Ｂ）は、帯状のアンテナ２を斜め前方と斜め後方より見た図である。アンテナ素子３、アダプタ４、コネクタ５より構成される。アンテナ素子３は、通常、折り曲げ可能な薄いプリント基板から構成される。表面と裏面に、銅箔などの導体の層を有し、エッチングによって、その形状を形成する。通常では、ＦＰＣ（Frexible Printed Circuit）と呼ばれる可撓性のフィルム状の基板が用いられる。
【００２６】
図１０の例では、アンテナ素子３は、導体よりなるグランド６の層と、誘電体７の層と、導体よりなるマイクロストリップライン８および円形パッチアンテナ９の層とから構成される。グランド６は、導体よりなるアダプタ４に電気的に接触するように取り付けられている。また、コネクタ５は、ビス４１などで、アダプタ４に固定され、コネクタ５の中心導体は、マイクロストリップライン８にハンダ付けされている。
【００２７】
コネクタより給電された高周波信号は、マイクロストリップライン８を伝搬して、円形パッチアンテナ９に給電され、放射されることになる。同様に、円形パッチアンテナ９で受信した高周波信号は、マイクロストリップライン８を伝搬して、コネクタ５に出力される。なお、アダプタ４には、アンテナ素子３を、図１〜９のゲートに取り付けるためのビス穴４２も設けられている。
【００２８】
図１１は、図１０のアンテナ素子３の一例である。図１１（Ａ）は、図１０と同様の円形パッチアンテナが用いられている例、図１１（Ｂ）は、方形パッチアンテナ９１が用いられている例である。アンテナ素子３のコネクタ接続側には、図１０のビス４１で固定するためのビス穴４３が設けられている。アンテナ素子３は、通常、厚さが０．２ｍｍ前後あるいはそれ以下のＦＰＣ基板が用いられる。また、厚さの薄いテフロン（登録商標）基板やガラスエポキシ基板でも構成が可能である。素材としては、なるべくフレキシブルで、柔らかく、耐久性のある素材が好ましい。なお、グランド６の層と、マイクロストリップライン８および円形パッチアンテナ９の層には、その上に保護用の誘電体の層やコーティングが施される場合も多い。
【００２９】
図１２は、図１０のアンテナ素子の他の例である。図１２（Ａ）は、方形パッチアンテナ９２に、マイクロストリップライン８に接続された、両方に伸びたラインの長さが等しい分岐ライン９３を介して、同位相で給電される。この場合、方形パッチアンテナ９２は、直交する偏波１０１と１０２が放射され、両方の偏波に対応可能なアンテナとして動作する。
【００３０】
図１２（Ｂ）は、方形パッチアンテナ９２に、マイクロストリップライン８に接続された、両方に伸びたラインの長さの差によって生じる位相差が９０度異なる分岐ライン９４を介して、９０度異なる位相で給電される。この場合、方形パッチアンテナ９２は、円偏波が放射され、同旋の円偏波およびどんな直線偏波にも対応可能なアンテナとして動作する。
【００３１】
図１２（Ｃ）は、方形パッチアンテナ９２を２個用い、それぞれ４５度づつ逆方向に回転させて配置したものである。このよう配置することにより、お互いに直交した偏波である偏波１０１と１０２の電波に対応することが可能になる。なお、対応する偏波にこだわらない場合は、２個のアンテナの相対的な回転角度は９０度である必要はなく、任意の角度でよい。また、相対的な位置的についても任意でかまわない。
【００３２】
２つのアンテナは、任意の位相で合成、またはそれぞれ単独で用いたり、切り替えたりして用いてかまわない。なお、図１２（Ｃ）において、２つのアンテナを振幅が等しく、位相を９０度異なるように励振すれば円偏波となる。図１２（Ｄ）は、（Ｃ）と同様に、２つのアンテナを用いた例で、（Ｃ）との違いは、絶対的な回転角度が４５度異なっていることである。この例の応用については、（Ｃ）と同様に、並列に給電したり、単独または切り替えて給電したり、位相を変えて給電するなどの方法がある。
【００３３】
図１３は、アンテナ素子の更に他の例である。図１３（Ａ）は、水平のスロットアンテナ１１０を、マイクロストリップライン８で給電した実施例である。スロットアンテナ１１０は、薄い導体により形成されるグランド６に、導体を細長くくり抜いた形で形成される。このスロットアンテナ１１０は、マイクロストリップライン８との空間電磁結合によって励振される。
【００３４】
図１３（Ｂ）は、２つのスロットアンテナ１１０をやや角度を変えて配置したものである。２つの角度の異なるスロットは、相対的に異なる角度の偏波を放射する。図１３（Ｃ）は、複数のスロットアンテナ１１０をマクロストリップラインの両脇に配置したものである。スロットアンテナ１１０を配置する角度や相対的な位置、間隔によって、アンテナとしての放射パターンを多様に形成できる。
【００３５】
図１４は、アンテナ素子の更に別の例である。図１４（Ａ）は、グランド６と誘電体７とマイクロストリップライン８から形成されるプリント基板の上面に配置されるマイクロストリップライン８に、接続されるジグザグの帯状の導体から形成されるジグザグアンテナ１１１を接続した構造になっている。このジグザグ（屈曲）部分がアンテナとして機能する。図１４（Ｂ）も同様に、マイクロストリップライン８に、接続されるクランクの帯状の導体から形成されるクランクアンテナ１１２を接続した構造になっている。このクランク（屈曲）部分がアンテナとして機能する。
【００３６】
図１５は、アンテナ素子の他の例である。図１５（Ａ）は、グランド６と誘電体７とマイクロストリップライン８から形成されるプリント基板の上面に配置されるマイクロストリップライン８に、接続されるジグザグの帯状の導体から形成されるジグザグアンテナ１１３を接続した構造になっている。このジグザグアンテナ１１３は、図１４（Ａ）とは異なって、ジグザグ部分を円弧状にすることによって、放射する偏波や指向性を変えることができる。
【００３７】
図１５（Ｂ）は、裏側のグランド６の代わりに、ジグザグアンテナ１１４とテーパ線路１１５を接続して配置した構造となっている。裏面にもジグザグアンテナ１１４を配置することにより、表方向と裏方向の両方に電波の放射が行われるようになる。
【００３８】
図１６は、アンテナ素子の別の例である。図１６（Ａ）は、図１４（Ａ）の裏側のグランド６の代わりに、ジグザグアンテナ１１６とテーパ線路１１７を接続して配置した構造となっている。裏面にもジグザグアンテナ１１６を配置することにより、表方向と裏方向の両方に電波の放射が行われるようになる。図１６（Ｂ）は、裏側のジグザグアンテナ１１８を用いている点が（Ａ）とは異なる。すなわち、ジグザグアンテナ１１８は、上面のジグザグアンテナ１１１に対して、ジグザグの形が交互になるように配置されている。
【００３９】
図１７は、アンテナ素子の更に他の例である。マイクロストリップライン８の先端部に、モノポール１２０が配置されている。また、裏側には、テーパ線路１２１の先端に、やはりモノポール１２０が配置されている。この表側のモノポール１２０と裏側のモノポール１２０は対となって、通常のダイポールアンテナと同様な働きをする。
【００４０】
以上、図１１〜図１７は、図１０の帯状のアンテナとして、同等に用いられるものであり、図１〜図９の帯状アンテナ２として使用可能である。
【００４１】
図１８は、筒状アンテナの例である。誘電体よりなる筒１３２の周りに配置された導体よりなる螺旋状アンテナ１３３が、放射エレメントの役割をしている。この螺旋状アンテナ１３３は、導体線１３４によって、マイクロストリプライン１３１に接続されている。マイクロストリップライン１３１は、プリント基板１３０上に構成され、そのプリント基板１３０は、導体のアダプタ４の上に配置されている。マイクロストリップライン１３１は、コネクタ５に接続されていて、コネクタ５より給電することにより、高周波電力は、螺旋状アンテナ１３３から放射される仕組みになっている。
【００４２】
この場合、螺旋状アンテナ１３３の巻き方は、一定のピッチで巻かれていたり、そのピッチを変化させて巻かれていたり、用途によって多様な巻き方がなされる。これは、螺旋状アンテナのピッチによって、多様な指向性を形成できるからである。同様に、筒１３２の直径も多様であり、太い場合から細い場合いがある。ときには、この筒が、先端にいくほど、細くなったり、太くなったりする円錐状であったりする場合もある。さらに、この筒は、その断面が円とは限らず、楕円であったり、四角であったり、多角形であったりする場合もある。
【００４３】
図１９は、筒状アンテナの他の例である。図１８との違いは、筒１３２の周りに配置された導体より成る螺旋状アンテナ１４３が２本あることである。そして、２本の螺旋状アンテナ１４３は、導体線１４４によって、Ｕバラン１４５に接続される。Ｕバラン１４５は、プリント基板１４０上に配置されたＵ字状のマイクロストリップラインで構成されており、その片端がマイクロストリプライン１４１に接続されている。マイクロストリップライン１４１も、プリント基板１４０上に構成され、そのプリント基板１４０は、導体のアダプタ４の上に配置されている。マイクロストリップライン１４１は、コネクタ５に接続されており、コネクタ５より給電することにより、高周波電力は、螺旋状アンテナ１４３から放射される仕組みになっている。この場合、螺旋状アンテナ１４３の巻き方は螺旋状アンテナ１３３と同様である。
【００４４】
図１８〜図１９の筒状アンテナは、図１〜図９、図２０、図２１で用いられている帯状のアンテナ２の代わりに用いることが可能である。
【００４５】
図２０は、帯状のアンテナの取付図である。帯状のアンテナ２が、ゲート１に具体的に取り付けられる場合の一例である。ここで取り付けられているアンテナは、図１０のアンテナであり、ビス穴４２を利用して、ゲート１に取り付けられている。ここでは、３つの帯状のアンテナが取り付けられているが、これは任意であり、１つでも良く、必要に応じて、２つまたは３つ以上のアンテナが用いられこともある。図２０においては、図１８〜図１９の筒状アンテナでも同様に用いることが可能である。
【００４６】
図２１は、帯状のアンテナと給電回路との組合せ構成図である。帯状のアンテナ２０１〜２０３が同軸ケーブル１５０によって、給電回路１５１に接続されている。給電回路１５１は、帯状のアンテナ２０１〜２０３のアンテナの受信電力を合成または切り替えて、コネクタ１５２に出力し、また、コネクタ１５２に加えられた送信電力は、給電回路１５１によって、帯状のアンテナ２０１〜２０３に分配またはいずれかに切り替えて給電される。
【００４７】
図２２は、給電回路の一例を示している。図２２は、受信時は、帯状のアンテナ２０１〜２０３のアンテナの受信電力を合成し、送信時は、帯状のアンテナ２０１〜２０３へ電力を分配する回路図例である。例えば、送信時を例に説明すると、コネクタ１５２に入力された高周波信号は、分岐整合回路３００のよって３等分され、帯状のアンテナ２０１〜２０３に分配されるようになっている。なお、この場合の分配比は、必要に応じて設計されるべき値であり、必ずしも等分配である必要はない。
【００４８】
図２３は、給電回路の他の例を示している。図２３は、帯状のアンテナ２０１〜２０３のどれかを選択する場合の回路図の例である。例えば、送信時を例に説明すると、コネクタ１５２に入力された高周波信号は、スイッチ回路３０１によって、必要なアンテナが選択され、接続されるようになっている。この場合、接続されるアンテナは、必要に応じて設計されるべきであり、必ずしも一つである必要はない。
【００４９】
図２４は、図２３に示した給電回路の具体的構成の例を示している。図２３のスイッチ回路３０１は、図２４のダイオード４０８〜４１０によって構成可能である。まず、この例では、コネクタ１５２に接続されているマイクロストリップラインに、コンデンサ４０４が挿入され、ダイオード４０８〜４１０のカソード側が接続される。ダイオード４０８〜４１０のカソード側には、それぞれ分岐されるマイクロストリップラインが接続され、コンデンサ４０４を介して、帯状のアンテナ２０１〜２０３への端子に接続される。ダイオード４０８〜４１０のカソード側には、コイル４０５〜４０７がそれぞれ接続され、コイルの他端にバイアス電圧Ｖ１〜Ｖ３を加えて動作させるようになっている。
【００５０】
例えば、送信時を例に説明すると、コネクタ１５２に入力された高周波信号が、帯状のアンテナ２０１へ給電される場合は、以下のような動作となる。まず、帯状のアンテナ２０１へのルートに高周波信号を導くために、ダイオード４０８をオンにする必要がある。この場合、Ｖ１にプラスの電圧を加え、Ｖ２およびＶ３には電圧を加えないか、負の電圧を加える。これにより、ダイオード４０８のみがオンになり、高周波信号は、帯状のアンテナ２０１へのルートのみに導かれることになる。なお、４０１は筐体、４０２はそのカバーを示している。
【００５１】
図２５は、給電回路の別の例を示している。図２５は、帯状のアンテナ２０１〜２０３のどれかを選択し、かつ、接続された回路の位相を可変することが可能な回路の例である。図２３との違いは、スイッチ回路３０１の後段に移相回路３０２が直列に挿入されていることである。例えば、送信時を例に説明すると、コネクタ１５２に入力された高周波信号は、スイッチ回路３０１によって、必要なアンテナが選択され、かつ、選択された回路には、移相回路３０２によって、位相を制御することができる。
【００５２】
これにより、例えば、帯状のアンテナ２０１と２０２の回路が選択された場合、この２つの回路の移相回路を制御して、帯状のアンテナ２０１と２０２が同位相になるように給電したり、逆位相になるように給電することが可能である。このように位相を制御することにより、最終的には、帯状のアンテナ２０１と２０２の合成の放射パターンの形状を制御することが可能になる。
【００５３】
図２６は、本発明によるアンテナ装置の使用方法を説明するための図である。帯状のアンテナ２が設置されているゲート１に下に、ベルトコンベア５０４が置かれている。ＲＦＩＤタグ５００が貼り付けられている荷物５０１を台車５０２の上に載せて、作業者である人５０３が運んできて、ベルトコンベア５０４に載せるようになっている。ベルトコンベア５０４に載せられた荷物５０１は、ゲート１を通過するときに、帯状のアンテナ２のいくつかに触れながら、または、近傍を触れずに通過するようになっている。
【００５４】
このとき、荷物５０１に貼り付けられているＲＦＩＤタグ５００が、帯状のアンテナ２と通信するようになっている。このアンテナ装置では、帯状のアンテナ２のいくつかが、ＲＦＩＤタグ５００と非常に近い位置関係になるため、通信の失敗の確率が極めて低いのが特徴である。
【００５５】
図２７は、本アンテナ装置の使用方法を説明するための他の例を示す図である。ベルトコンベア上を荷物が通過する場合、図２７（Ａ１）〜（Ｃ１）に示すような位置関係の状態が順次発生するが、このとき、それぞれの状態に対応した、ＲＦＩＤタグと、帯状のアンテナ２の関係を示したのが図２７（Ａ２）〜（Ｃ２）である。図２７（Ａ２）では、ＲＦＩＤタグ５１１の貼り付け面が荷物の前面になるように、ベルトコンベアに置いてしまった場合、はじめに荷物がゲートを通過する直前で、帯状のアンテナ２が対向する関係になり、通信が良好に行われる。
【００５６】
また、図２７（Ｂ２）では、ＲＦＩＤタグ５１２の貼り付け面が荷物の上面になるように、ベルトコンベアに置いてしまった場合、荷物がゲートを通過している最中で、帯状のアンテナ２が対向する関係になり、通信が良好に行われる。さらに、図２７（Ｃ２）では、ＲＦＩＤタグ５１３の貼り付け面が荷物の後面になるように、ベルトコンベアに置いてしまった場合、荷物がゲートを通過し終わるところで、帯状のアンテナ２が対向する関係になり、通信が良好に行われる。
【００５７】
図２８は、本アンテナ装置の別の使用方法のを説明するための図である。図２７と同様に、ベルトコンベア上を荷物が通過する場合、図２８（Ａ１）〜（Ｃ１）のような位置関係の状態が順次発生するが、このとき、それぞれの状態に対応した、ＲＦＩＤタグと、帯状のアンテナ２の関係を示したのが図２８（Ａ２）〜（Ｃ２）である。図２８（Ａ２）では、ＲＦＩＤタグ５２１〜５２３が貼り付けられた３つの荷物がかたまってベルトコンベアに置かれている場合、はじめに荷物がゲートを通過する直前で、先頭のＲＦＩＤタグ５２１がアンテナ２と対向する関係になり、通信が良好に行われる。
【００５８】
また、図２８（Ｂ２）では、ＲＦＩＤタグ５２２が、荷物がゲートを通過している最中で、帯状のアンテナ２が対向する関係になり、通信が良好に行われる。さらに、図２８（Ｃ２）では、ＲＦＩＤタグ５２３が、荷物がゲートを通過し終わるところで、帯状のアンテナ２が対向する関係になり、通信が良好に行われる。
【００５９】
図２９は、本アンテナ装置の更に他の使用方法を説明する図である。ゲート１には、帯状のアンテナ５４１〜５４６の６個のアンテナが設置されている。ベルトコンベア上に、ＲＦＩＤタグ５３１〜５３３が貼り付けられた荷物が３つの横方向に並んでかたまって置かれた場合、ＲＦＩＤタグ５３１には、帯状のアンテナ５４１または５４２が、ＲＦＩＤタグ５３２には、帯状のアンテナ５４２または５４３が、ＲＦＩＤタグ５３３には、帯状のアンテナ５４４，５４５または５４６が、それぞれ近傍になり、通信が良好に行われる。
【００６０】
上記説明においては、図２６〜図２９は、図１のアンテナ装置の構成を基本に説明しているが、図２〜図９の構成のアンテナ装置においても、同様の効果が得られる。また、用いられている帯状のアンテナとしては、図１０〜図１７のものがある。さらに、図１８〜図１９の筒状アンテナも同様に使用可能である。
【００６１】
このように、本発明によるアンテナ装置では、図２６〜図２９に示したように、帯状のアンテナが、常にＲＦＩＤタグの近傍を通過するため、従来のような問題は発生せず、常に良好なＲＦＩＤタグの読み取りが可能になる。すなわち、図２６〜図２９に示した状況において、本発明によるアンテナ装置では、いかなる状態のＲＦＩＤタグであっても良好に通信が可能であることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明のアンテナ装置の第１の実施例を示す図である。
【図２】本発明のアンテナ装置の第２の実施例を示す図である。
【図３】本発明のアンテナ装置の第３の実施例を示す図である。
【図４】本発明のアンテナ装置の第４の実施例を示す図である。
【図５】本発明のアンテナ装置の第５の実施例を示す図である。
【図６】本発明のアンテナ装置の第６の実施例を示す図である。
【図７】本発明のアンテナ装置の第７の実施例を示す図である。
【図８】本発明のアンテナ装置の第８の実施例を示す図である。
【図９】本発明のアンテナ装置の第９の実施例を示す図である。
【図１０】帯状のアンテナの実施例の構成図である。
【図１１】アンテナ素子の例１を示す図である。
【図１２】アンテナ素子の例２を示す図である。
【図１３】アンテナ素子の例３を示す図である。
【図１４】アンテナ素子の例４を示す図である。
【図１５】アンテナ素子の例５を示す図である。
【図１６】アンテナ素子の例６を示す図である。
【図１７】アンテナ素子の例７を示す図である。
【図１８】筒状アンテナの実施例１である。
【図１９】筒状アンテナの実施例２である。
【図２０】帯状アンテナの取付図である。
【図２１】帯状のアンテナと給電回路との組合せ構成図である。
【図２２】給電回路の例１を示す図である。
【図２３】給電回路の例２を示す図である。
【図２４】給電回路の例２の具体的構成例を示す図である。
【図２５】給電回路の例３を示す図である。
【図２６】本アンテナ装置の使用方法の例を示す図である。
【図２７】本アンテナ装置の使用方法の他の例を示す図である。
【図２８】本アンテナ装置の使用方法の更に他の例を示す図である。
【図２９】本アンテナ装置の使用方法の別の例を示す図である。
【図３０】従来のアンテナ装置の構成図である。
【図３１】従来のアンテナ装置の問題点を説明する図である。
【符号の説明】
【００６３】
１，２１，２２ ゲート
２ 帯状アンテナ
３ アンテナ素子
４ アダプタ
５ コネクタ
６ グランド
７ 誘電体
８，１３１，１４１ マイクロストリップライン
１１１，１１３，１１４，
１１６，１１８ ジグザグアンテナ
１１２ クランクアンテナ
１３２ 筒
１３３，１４３ 螺旋状アンテナ
１５１ 給電回路
５００，５１１，５１２，
５１３，５２１，５２２，
５２３，５３３ ＲＦＩＤタグ
５０１ 荷物
５０４ ベルトコンベア
【技術分野】
【０００１】
本発明はアンテナ装置及びそれを用いた物品搬送システムに関し、特にＲＦＩＤタグに対する読み書き（リーダライタ）用のアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種のアンテナ装置の例として、図３０及び図３１に示す様な装置がある。図３０に示す様に、一対の平面状のアンテナ９０１が一対の支柱９００に互いに対向して取付けられており、図３１（Ａ）に示す様に、この支柱９００の間を、搬送路であるベルトコンベア５０４が配置されている。このベルトコンベア５０４上を、ＲＦＩＤタグ９１０，９１１が貼り付けられた荷物や製品などの物品５０１が搬送されていく様になっているものとする。
【０００３】
ここで、図３１（Ｂ）を参照すると、図３１（Ａ）に示したアンテナ装置の問題点を説明するための図であり、ＲＦＩＤタグ９１０及び９１１が、平面アンテナ９０１からみて同じ方向であり、直接波９５０は、ＲＦＩＤタグ９１０に到達するが、直接波９５１は、ＲＦＩＤタグ９１１に到達する可能性は低いといえる。この場合、ＲＦＩＤタグ９１１は、読み取られない可能性が高くなる。
【０００４】
また、ＲＦＩＤタグ９１０は、平面アンテナ９０１からの直接波９５０と反射波９５２を同時に受信する可能性がある。この場合、直接波９５０と反射波９５２の振幅が同等に近く、かつ位相が反転に近い場合、２つの波の合成値は零に近くなるために、受信信号は著しく弱くなり、この場合、ＲＦＩＤタグ９１０は、読み取られない可能性が高くなる。
【０００５】
なお、ＲＦＩＤタグに対する読み取り書き込み用のアンテナに関する技術として、特許文献１，２などがある。
【特許文献１】特開２００２−０９２１１４号公報
【特許文献２】特開２００４−３３４４３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、従来のアンテナ装置における第１の問題点は、側面を通過するＲＦＩＤが、アンテナ方向から見て重なっていた場合、重なっているＲＦＩＤの読み取りや書き込みができない場合があるということである。また、第２の問題点は、側面を通過するＲＦＩＤが、周囲の反射波の影響で、部分的に、読み取りや書き込みができない場合があるということである。
【０００７】
本発明の目的は、側面を通過するＲＦＩＤが、アンテナ方向から見て重なっていたり、周囲の反射波の影響があっても、読み取りや書き込みができないことがないようにして、正確な読み取りや書き込みが可能なアンテナ装置及びそれを用いた物品搬送システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によるアンテナ装置は、一端が自由端となり他端が固定端となるフレキシブルな帯状または円筒状のアンテナ素子と、前記アンテナ素子の他端を固定して垂直方向または水平方向に取付ける支持部材とを含むことを特徴する。
【０００９】
本発明による物品搬送システムは、上記のアンテナ装置を、ＲＦＩＤタグを付した物品を搬送する搬送路のゲートに設けたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の作用を述べる。一または複数本のフレキシブルな（可撓性の）帯状または筒状のアンテナ素子を、通過するＲＦＩＤタグの近傍を横切るように、または、触れるように設置する。これにより、アンテナ素子がＲＦＩＤタグと距離的に近くなり、ＲＦＩＤタグとの通信距離が短くなって通信が成功しやすくなる。また、アンテナ素子を、フレキシブルで折り曲げ可能な形状とすることにより、通過するＲＦＩＤやそれが貼付けられた物品が、アンテナ素子に衝突するかどうかを気にする必要がなく、むしろ、故意に接触させるようにアンテナ素子を配置することにより、良い結果が生ずることになる。
【００１１】
更に、アンテナ素子がＲＦＩＤやその物品に接触する際に、アンテナ素子がフレキシブルに折り曲げ可能なために、ＲＦＩＤタグの周辺をなめるように接触して通過するため、さまざまな角度で、ＲＦＩＤタグと対向し、そのなかで通信しやすい向きの関係があれば、通信の確率はさらに向上することになる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、フレキシブルに折り曲げ可能な、帯状または筒状のアンテナ素子が、通過するＲＦＩＤタグの近傍を横切るように、または、触れるように設置することにより、アンテナ素子がＲＦＩＤタグと距離的に近くなってＲＦＩＤやその物品に接触する際に、ＲＦＩＤタグの周辺をなめるように接触して通過するため、さまざまな角度で、ＲＦＩＤタグと対向させることができ、通信の確率が向上するという効果がある。
【００１３】
また、本発明によれば、アンテナ素子がＲＦＩＤの近傍またはそれに触れながら通過するため、従来のアンテナ装置のように、側面を通過するＲＦＩＤが、アンテナ方向から見て重なっていたりする状況がほとんどなくなり、周囲の反射波の影響も受け難いという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、図面を参照しつつ本発明の実施例について詳細に説明する。図１は、本発明のアンテナ装置の第１の実施例の構成図を示している。本発明の第１の実施例によるアンテナ装置は、コの字状のゲート１と、細長くフレキシブルに折り曲げ可能な（可撓性の）帯状のアンテナ素子（以下、アンテナと称す）２とを含んで構成される。長さの等しい細長くフレキシブルに折り曲げ可能な帯状のアンテナ２は、１本または複数本が用いられる。複数本のアンテナの場合には、本実施例では、一本の直線上に並んで設けられるのが良いが、特に限定されない。
【００１５】
アンテナ２は、一端が自由端となっており、他端がゲート１に取付けられて固定端とされており、ゲート１の上部枠から垂直方向に吊り下げられるように取付けられているものとする。
【００１６】
図２は、本発明のアンテナ装置の第２の実施例の構成図を示している。図１との違いは、長さの異なる細長くフレキシブルに折り曲げ可能な帯状のアンテナ２が、複数本用いられていることである。本例でも、複数本のアンテナは、一本の直線上に並んで設けられている。この場合も、複数本のアンテナ２は一本の直線上に並んで設けられるのが良いが、特に限定されない。
【００１７】
図３は、本発明のアンテナ装置の第３の実施例の構成図を示している。図３では、ゲート１１が、逆Ｌ字状になっている。用いられる、細長くフレキシブルに折り曲げ可能な帯状のアンテナ２は、その長さが等しいものを１本以上用いる場合、長さが異なるものを複数用いる場合がある。この場合も、複数本のアンテナは１本の直線上に並んで設けられるのが良いが、これに限定されない。
【００１８】
図４は、本発明のアンテナ装置の第４の実施例の構成図を示している。図４では、柱状のゲート２１と、ゲート２１の側面に設置された、細長くフレキシブルに折り曲げ可能な帯状のアンテナ２から構成される。このとき、帯状のアンテナ２は、１本または複数本が用いられ、その長さが等しいものを１本以上用いる場合、長さが異なるものを複数用いる場合がある。この場合も、複数本のアンテナ２は一本の直線上に並んで設けられる。アンテナ２は、一端が自由端となっており、他端がゲート２１に取付けられて固定端とされており、ゲート２１の側面から水平方向に取付けられているものとする。
【００１９】
図５は、本発明のアンテナ装置の第５の実施例の構成図を示している。図５では、コの字状のゲート１と、ゲート１の両側枠（または片側枠）に、水平方向に設置された、細長くフレキシブルに折り曲げ可能な帯状のアンテナ２から構成される。このとき、長さの等しい細長くフレキシブルに折り曲げ可能な帯状のアンテナ２は、１本または複数本が用いられる。この場合も、複数本のアンテナ２は一本の直線上に並んで設けられる。
【００２０】
図６は、本発明のアンテナ装置の第６の実施例の構成図を示している。図５との違いは、長さの異なる細長くフレキシブルに折り曲げ可能な帯状のアンテナ２が、ゲート１の両側枠（または片側枠）に、複数本用いられていることである。
【００２１】
図７は、本発明のアンテナ装置の第７の実施例の構成図を示している。垂直な柱状のゲート２１と、このゲート２１の側面に設置された、細長くフレキシブルに折り曲げ可能な帯状のアンテナ２から構成される。このとき、帯状のアンテナ２は複数本が用いられ、その長さが等しいものを用いる場合と、長さが異なるものを用いる場合とがある。
【００２２】
図４との違いは、帯状のアンテナ２が、必ず、ＲＦＩＤタグを貼付けた物品のゲート通過方向（図の矢印方向）からみて、複数配置されていることである。すなわち、垂直方向の複数の平行な直線（本例では、２本の直線）上に、配置されている。
【００２３】
図８は、本発明のアンテナ装置の第８の実施例の構成図を示している。図８では、コの字状のゲート１と、ゲート１の両側または片側の支柱部分に設置された、細長くフレキシブルに折り曲げ可能な帯状のアンテナ２から構成される。このとき、長さの等しい細長くフレキシブルに折り曲げ可能な帯状のアンテナ２は、複数本が用いられ、帯状のアンテナ２が、図７の場合と同様に、必ず、ゲート通過方向（矢印方向）からみて、複数配置されていることである。
【００２４】
図９は、本発明のアンテナ装置の第９の実施例の構成図を示している。図８との違いは、長さの異なる細長くフレキシブルに折り曲げ可能な帯状のアンテナ２が、複数本用いられていることであり、他の構成は図８と同等である。
【００２５】
図１０は、図１〜図９で用いられている帯状のアンテナ２の具体的な構成図を示している。図１０（Ａ），（Ｂ）は、帯状のアンテナ２を斜め前方と斜め後方より見た図である。アンテナ素子３、アダプタ４、コネクタ５より構成される。アンテナ素子３は、通常、折り曲げ可能な薄いプリント基板から構成される。表面と裏面に、銅箔などの導体の層を有し、エッチングによって、その形状を形成する。通常では、ＦＰＣ（Frexible Printed Circuit）と呼ばれる可撓性のフィルム状の基板が用いられる。
【００２６】
図１０の例では、アンテナ素子３は、導体よりなるグランド６の層と、誘電体７の層と、導体よりなるマイクロストリップライン８および円形パッチアンテナ９の層とから構成される。グランド６は、導体よりなるアダプタ４に電気的に接触するように取り付けられている。また、コネクタ５は、ビス４１などで、アダプタ４に固定され、コネクタ５の中心導体は、マイクロストリップライン８にハンダ付けされている。
【００２７】
コネクタより給電された高周波信号は、マイクロストリップライン８を伝搬して、円形パッチアンテナ９に給電され、放射されることになる。同様に、円形パッチアンテナ９で受信した高周波信号は、マイクロストリップライン８を伝搬して、コネクタ５に出力される。なお、アダプタ４には、アンテナ素子３を、図１〜９のゲートに取り付けるためのビス穴４２も設けられている。
【００２８】
図１１は、図１０のアンテナ素子３の一例である。図１１（Ａ）は、図１０と同様の円形パッチアンテナが用いられている例、図１１（Ｂ）は、方形パッチアンテナ９１が用いられている例である。アンテナ素子３のコネクタ接続側には、図１０のビス４１で固定するためのビス穴４３が設けられている。アンテナ素子３は、通常、厚さが０．２ｍｍ前後あるいはそれ以下のＦＰＣ基板が用いられる。また、厚さの薄いテフロン（登録商標）基板やガラスエポキシ基板でも構成が可能である。素材としては、なるべくフレキシブルで、柔らかく、耐久性のある素材が好ましい。なお、グランド６の層と、マイクロストリップライン８および円形パッチアンテナ９の層には、その上に保護用の誘電体の層やコーティングが施される場合も多い。
【００２９】
図１２は、図１０のアンテナ素子の他の例である。図１２（Ａ）は、方形パッチアンテナ９２に、マイクロストリップライン８に接続された、両方に伸びたラインの長さが等しい分岐ライン９３を介して、同位相で給電される。この場合、方形パッチアンテナ９２は、直交する偏波１０１と１０２が放射され、両方の偏波に対応可能なアンテナとして動作する。
【００３０】
図１２（Ｂ）は、方形パッチアンテナ９２に、マイクロストリップライン８に接続された、両方に伸びたラインの長さの差によって生じる位相差が９０度異なる分岐ライン９４を介して、９０度異なる位相で給電される。この場合、方形パッチアンテナ９２は、円偏波が放射され、同旋の円偏波およびどんな直線偏波にも対応可能なアンテナとして動作する。
【００３１】
図１２（Ｃ）は、方形パッチアンテナ９２を２個用い、それぞれ４５度づつ逆方向に回転させて配置したものである。このよう配置することにより、お互いに直交した偏波である偏波１０１と１０２の電波に対応することが可能になる。なお、対応する偏波にこだわらない場合は、２個のアンテナの相対的な回転角度は９０度である必要はなく、任意の角度でよい。また、相対的な位置的についても任意でかまわない。
【００３２】
２つのアンテナは、任意の位相で合成、またはそれぞれ単独で用いたり、切り替えたりして用いてかまわない。なお、図１２（Ｃ）において、２つのアンテナを振幅が等しく、位相を９０度異なるように励振すれば円偏波となる。図１２（Ｄ）は、（Ｃ）と同様に、２つのアンテナを用いた例で、（Ｃ）との違いは、絶対的な回転角度が４５度異なっていることである。この例の応用については、（Ｃ）と同様に、並列に給電したり、単独または切り替えて給電したり、位相を変えて給電するなどの方法がある。
【００３３】
図１３は、アンテナ素子の更に他の例である。図１３（Ａ）は、水平のスロットアンテナ１１０を、マイクロストリップライン８で給電した実施例である。スロットアンテナ１１０は、薄い導体により形成されるグランド６に、導体を細長くくり抜いた形で形成される。このスロットアンテナ１１０は、マイクロストリップライン８との空間電磁結合によって励振される。
【００３４】
図１３（Ｂ）は、２つのスロットアンテナ１１０をやや角度を変えて配置したものである。２つの角度の異なるスロットは、相対的に異なる角度の偏波を放射する。図１３（Ｃ）は、複数のスロットアンテナ１１０をマクロストリップラインの両脇に配置したものである。スロットアンテナ１１０を配置する角度や相対的な位置、間隔によって、アンテナとしての放射パターンを多様に形成できる。
【００３５】
図１４は、アンテナ素子の更に別の例である。図１４（Ａ）は、グランド６と誘電体７とマイクロストリップライン８から形成されるプリント基板の上面に配置されるマイクロストリップライン８に、接続されるジグザグの帯状の導体から形成されるジグザグアンテナ１１１を接続した構造になっている。このジグザグ（屈曲）部分がアンテナとして機能する。図１４（Ｂ）も同様に、マイクロストリップライン８に、接続されるクランクの帯状の導体から形成されるクランクアンテナ１１２を接続した構造になっている。このクランク（屈曲）部分がアンテナとして機能する。
【００３６】
図１５は、アンテナ素子の他の例である。図１５（Ａ）は、グランド６と誘電体７とマイクロストリップライン８から形成されるプリント基板の上面に配置されるマイクロストリップライン８に、接続されるジグザグの帯状の導体から形成されるジグザグアンテナ１１３を接続した構造になっている。このジグザグアンテナ１１３は、図１４（Ａ）とは異なって、ジグザグ部分を円弧状にすることによって、放射する偏波や指向性を変えることができる。
【００３７】
図１５（Ｂ）は、裏側のグランド６の代わりに、ジグザグアンテナ１１４とテーパ線路１１５を接続して配置した構造となっている。裏面にもジグザグアンテナ１１４を配置することにより、表方向と裏方向の両方に電波の放射が行われるようになる。
【００３８】
図１６は、アンテナ素子の別の例である。図１６（Ａ）は、図１４（Ａ）の裏側のグランド６の代わりに、ジグザグアンテナ１１６とテーパ線路１１７を接続して配置した構造となっている。裏面にもジグザグアンテナ１１６を配置することにより、表方向と裏方向の両方に電波の放射が行われるようになる。図１６（Ｂ）は、裏側のジグザグアンテナ１１８を用いている点が（Ａ）とは異なる。すなわち、ジグザグアンテナ１１８は、上面のジグザグアンテナ１１１に対して、ジグザグの形が交互になるように配置されている。
【００３９】
図１７は、アンテナ素子の更に他の例である。マイクロストリップライン８の先端部に、モノポール１２０が配置されている。また、裏側には、テーパ線路１２１の先端に、やはりモノポール１２０が配置されている。この表側のモノポール１２０と裏側のモノポール１２０は対となって、通常のダイポールアンテナと同様な働きをする。
【００４０】
以上、図１１〜図１７は、図１０の帯状のアンテナとして、同等に用いられるものであり、図１〜図９の帯状アンテナ２として使用可能である。
【００４１】
図１８は、筒状アンテナの例である。誘電体よりなる筒１３２の周りに配置された導体よりなる螺旋状アンテナ１３３が、放射エレメントの役割をしている。この螺旋状アンテナ１３３は、導体線１３４によって、マイクロストリプライン１３１に接続されている。マイクロストリップライン１３１は、プリント基板１３０上に構成され、そのプリント基板１３０は、導体のアダプタ４の上に配置されている。マイクロストリップライン１３１は、コネクタ５に接続されていて、コネクタ５より給電することにより、高周波電力は、螺旋状アンテナ１３３から放射される仕組みになっている。
【００４２】
この場合、螺旋状アンテナ１３３の巻き方は、一定のピッチで巻かれていたり、そのピッチを変化させて巻かれていたり、用途によって多様な巻き方がなされる。これは、螺旋状アンテナのピッチによって、多様な指向性を形成できるからである。同様に、筒１３２の直径も多様であり、太い場合から細い場合いがある。ときには、この筒が、先端にいくほど、細くなったり、太くなったりする円錐状であったりする場合もある。さらに、この筒は、その断面が円とは限らず、楕円であったり、四角であったり、多角形であったりする場合もある。
【００４３】
図１９は、筒状アンテナの他の例である。図１８との違いは、筒１３２の周りに配置された導体より成る螺旋状アンテナ１４３が２本あることである。そして、２本の螺旋状アンテナ１４３は、導体線１４４によって、Ｕバラン１４５に接続される。Ｕバラン１４５は、プリント基板１４０上に配置されたＵ字状のマイクロストリップラインで構成されており、その片端がマイクロストリプライン１４１に接続されている。マイクロストリップライン１４１も、プリント基板１４０上に構成され、そのプリント基板１４０は、導体のアダプタ４の上に配置されている。マイクロストリップライン１４１は、コネクタ５に接続されており、コネクタ５より給電することにより、高周波電力は、螺旋状アンテナ１４３から放射される仕組みになっている。この場合、螺旋状アンテナ１４３の巻き方は螺旋状アンテナ１３３と同様である。
【００４４】
図１８〜図１９の筒状アンテナは、図１〜図９、図２０、図２１で用いられている帯状のアンテナ２の代わりに用いることが可能である。
【００４５】
図２０は、帯状のアンテナの取付図である。帯状のアンテナ２が、ゲート１に具体的に取り付けられる場合の一例である。ここで取り付けられているアンテナは、図１０のアンテナであり、ビス穴４２を利用して、ゲート１に取り付けられている。ここでは、３つの帯状のアンテナが取り付けられているが、これは任意であり、１つでも良く、必要に応じて、２つまたは３つ以上のアンテナが用いられこともある。図２０においては、図１８〜図１９の筒状アンテナでも同様に用いることが可能である。
【００４６】
図２１は、帯状のアンテナと給電回路との組合せ構成図である。帯状のアンテナ２０１〜２０３が同軸ケーブル１５０によって、給電回路１５１に接続されている。給電回路１５１は、帯状のアンテナ２０１〜２０３のアンテナの受信電力を合成または切り替えて、コネクタ１５２に出力し、また、コネクタ１５２に加えられた送信電力は、給電回路１５１によって、帯状のアンテナ２０１〜２０３に分配またはいずれかに切り替えて給電される。
【００４７】
図２２は、給電回路の一例を示している。図２２は、受信時は、帯状のアンテナ２０１〜２０３のアンテナの受信電力を合成し、送信時は、帯状のアンテナ２０１〜２０３へ電力を分配する回路図例である。例えば、送信時を例に説明すると、コネクタ１５２に入力された高周波信号は、分岐整合回路３００のよって３等分され、帯状のアンテナ２０１〜２０３に分配されるようになっている。なお、この場合の分配比は、必要に応じて設計されるべき値であり、必ずしも等分配である必要はない。
【００４８】
図２３は、給電回路の他の例を示している。図２３は、帯状のアンテナ２０１〜２０３のどれかを選択する場合の回路図の例である。例えば、送信時を例に説明すると、コネクタ１５２に入力された高周波信号は、スイッチ回路３０１によって、必要なアンテナが選択され、接続されるようになっている。この場合、接続されるアンテナは、必要に応じて設計されるべきであり、必ずしも一つである必要はない。
【００４９】
図２４は、図２３に示した給電回路の具体的構成の例を示している。図２３のスイッチ回路３０１は、図２４のダイオード４０８〜４１０によって構成可能である。まず、この例では、コネクタ１５２に接続されているマイクロストリップラインに、コンデンサ４０４が挿入され、ダイオード４０８〜４１０のカソード側が接続される。ダイオード４０８〜４１０のカソード側には、それぞれ分岐されるマイクロストリップラインが接続され、コンデンサ４０４を介して、帯状のアンテナ２０１〜２０３への端子に接続される。ダイオード４０８〜４１０のカソード側には、コイル４０５〜４０７がそれぞれ接続され、コイルの他端にバイアス電圧Ｖ１〜Ｖ３を加えて動作させるようになっている。
【００５０】
例えば、送信時を例に説明すると、コネクタ１５２に入力された高周波信号が、帯状のアンテナ２０１へ給電される場合は、以下のような動作となる。まず、帯状のアンテナ２０１へのルートに高周波信号を導くために、ダイオード４０８をオンにする必要がある。この場合、Ｖ１にプラスの電圧を加え、Ｖ２およびＶ３には電圧を加えないか、負の電圧を加える。これにより、ダイオード４０８のみがオンになり、高周波信号は、帯状のアンテナ２０１へのルートのみに導かれることになる。なお、４０１は筐体、４０２はそのカバーを示している。
【００５１】
図２５は、給電回路の別の例を示している。図２５は、帯状のアンテナ２０１〜２０３のどれかを選択し、かつ、接続された回路の位相を可変することが可能な回路の例である。図２３との違いは、スイッチ回路３０１の後段に移相回路３０２が直列に挿入されていることである。例えば、送信時を例に説明すると、コネクタ１５２に入力された高周波信号は、スイッチ回路３０１によって、必要なアンテナが選択され、かつ、選択された回路には、移相回路３０２によって、位相を制御することができる。
【００５２】
これにより、例えば、帯状のアンテナ２０１と２０２の回路が選択された場合、この２つの回路の移相回路を制御して、帯状のアンテナ２０１と２０２が同位相になるように給電したり、逆位相になるように給電することが可能である。このように位相を制御することにより、最終的には、帯状のアンテナ２０１と２０２の合成の放射パターンの形状を制御することが可能になる。
【００５３】
図２６は、本発明によるアンテナ装置の使用方法を説明するための図である。帯状のアンテナ２が設置されているゲート１に下に、ベルトコンベア５０４が置かれている。ＲＦＩＤタグ５００が貼り付けられている荷物５０１を台車５０２の上に載せて、作業者である人５０３が運んできて、ベルトコンベア５０４に載せるようになっている。ベルトコンベア５０４に載せられた荷物５０１は、ゲート１を通過するときに、帯状のアンテナ２のいくつかに触れながら、または、近傍を触れずに通過するようになっている。
【００５４】
このとき、荷物５０１に貼り付けられているＲＦＩＤタグ５００が、帯状のアンテナ２と通信するようになっている。このアンテナ装置では、帯状のアンテナ２のいくつかが、ＲＦＩＤタグ５００と非常に近い位置関係になるため、通信の失敗の確率が極めて低いのが特徴である。
【００５５】
図２７は、本アンテナ装置の使用方法を説明するための他の例を示す図である。ベルトコンベア上を荷物が通過する場合、図２７（Ａ１）〜（Ｃ１）に示すような位置関係の状態が順次発生するが、このとき、それぞれの状態に対応した、ＲＦＩＤタグと、帯状のアンテナ２の関係を示したのが図２７（Ａ２）〜（Ｃ２）である。図２７（Ａ２）では、ＲＦＩＤタグ５１１の貼り付け面が荷物の前面になるように、ベルトコンベアに置いてしまった場合、はじめに荷物がゲートを通過する直前で、帯状のアンテナ２が対向する関係になり、通信が良好に行われる。
【００５６】
また、図２７（Ｂ２）では、ＲＦＩＤタグ５１２の貼り付け面が荷物の上面になるように、ベルトコンベアに置いてしまった場合、荷物がゲートを通過している最中で、帯状のアンテナ２が対向する関係になり、通信が良好に行われる。さらに、図２７（Ｃ２）では、ＲＦＩＤタグ５１３の貼り付け面が荷物の後面になるように、ベルトコンベアに置いてしまった場合、荷物がゲートを通過し終わるところで、帯状のアンテナ２が対向する関係になり、通信が良好に行われる。
【００５７】
図２８は、本アンテナ装置の別の使用方法のを説明するための図である。図２７と同様に、ベルトコンベア上を荷物が通過する場合、図２８（Ａ１）〜（Ｃ１）のような位置関係の状態が順次発生するが、このとき、それぞれの状態に対応した、ＲＦＩＤタグと、帯状のアンテナ２の関係を示したのが図２８（Ａ２）〜（Ｃ２）である。図２８（Ａ２）では、ＲＦＩＤタグ５２１〜５２３が貼り付けられた３つの荷物がかたまってベルトコンベアに置かれている場合、はじめに荷物がゲートを通過する直前で、先頭のＲＦＩＤタグ５２１がアンテナ２と対向する関係になり、通信が良好に行われる。
【００５８】
また、図２８（Ｂ２）では、ＲＦＩＤタグ５２２が、荷物がゲートを通過している最中で、帯状のアンテナ２が対向する関係になり、通信が良好に行われる。さらに、図２８（Ｃ２）では、ＲＦＩＤタグ５２３が、荷物がゲートを通過し終わるところで、帯状のアンテナ２が対向する関係になり、通信が良好に行われる。
【００５９】
図２９は、本アンテナ装置の更に他の使用方法を説明する図である。ゲート１には、帯状のアンテナ５４１〜５４６の６個のアンテナが設置されている。ベルトコンベア上に、ＲＦＩＤタグ５３１〜５３３が貼り付けられた荷物が３つの横方向に並んでかたまって置かれた場合、ＲＦＩＤタグ５３１には、帯状のアンテナ５４１または５４２が、ＲＦＩＤタグ５３２には、帯状のアンテナ５４２または５４３が、ＲＦＩＤタグ５３３には、帯状のアンテナ５４４，５４５または５４６が、それぞれ近傍になり、通信が良好に行われる。
【００６０】
上記説明においては、図２６〜図２９は、図１のアンテナ装置の構成を基本に説明しているが、図２〜図９の構成のアンテナ装置においても、同様の効果が得られる。また、用いられている帯状のアンテナとしては、図１０〜図１７のものがある。さらに、図１８〜図１９の筒状アンテナも同様に使用可能である。
【００６１】
このように、本発明によるアンテナ装置では、図２６〜図２９に示したように、帯状のアンテナが、常にＲＦＩＤタグの近傍を通過するため、従来のような問題は発生せず、常に良好なＲＦＩＤタグの読み取りが可能になる。すなわち、図２６〜図２９に示した状況において、本発明によるアンテナ装置では、いかなる状態のＲＦＩＤタグであっても良好に通信が可能であることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明のアンテナ装置の第１の実施例を示す図である。
【図２】本発明のアンテナ装置の第２の実施例を示す図である。
【図３】本発明のアンテナ装置の第３の実施例を示す図である。
【図４】本発明のアンテナ装置の第４の実施例を示す図である。
【図５】本発明のアンテナ装置の第５の実施例を示す図である。
【図６】本発明のアンテナ装置の第６の実施例を示す図である。
【図７】本発明のアンテナ装置の第７の実施例を示す図である。
【図８】本発明のアンテナ装置の第８の実施例を示す図である。
【図９】本発明のアンテナ装置の第９の実施例を示す図である。
【図１０】帯状のアンテナの実施例の構成図である。
【図１１】アンテナ素子の例１を示す図である。
【図１２】アンテナ素子の例２を示す図である。
【図１３】アンテナ素子の例３を示す図である。
【図１４】アンテナ素子の例４を示す図である。
【図１５】アンテナ素子の例５を示す図である。
【図１６】アンテナ素子の例６を示す図である。
【図１７】アンテナ素子の例７を示す図である。
【図１８】筒状アンテナの実施例１である。
【図１９】筒状アンテナの実施例２である。
【図２０】帯状アンテナの取付図である。
【図２１】帯状のアンテナと給電回路との組合せ構成図である。
【図２２】給電回路の例１を示す図である。
【図２３】給電回路の例２を示す図である。
【図２４】給電回路の例２の具体的構成例を示す図である。
【図２５】給電回路の例３を示す図である。
【図２６】本アンテナ装置の使用方法の例を示す図である。
【図２７】本アンテナ装置の使用方法の他の例を示す図である。
【図２８】本アンテナ装置の使用方法の更に他の例を示す図である。
【図２９】本アンテナ装置の使用方法の別の例を示す図である。
【図３０】従来のアンテナ装置の構成図である。
【図３１】従来のアンテナ装置の問題点を説明する図である。
【符号の説明】
【００６３】
１，２１，２２ ゲート
２ 帯状アンテナ
３ アンテナ素子
４ アダプタ
５ コネクタ
６ グランド
７ 誘電体
８，１３１，１４１ マイクロストリップライン
１１１，１１３，１１４，
１１６，１１８ ジグザグアンテナ
１１２ クランクアンテナ
１３２ 筒
１３３，１４３ 螺旋状アンテナ
１５１ 給電回路
５００，５１１，５１２，
５１３，５２１，５２２，
５２３，５３３ ＲＦＩＤタグ
５０１ 荷物
５０４ ベルトコンベア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が自由端となり他端が固定端となるフレキシブル帯状アンテナ素子と、前記帯状アンテナ素子の他端を固定して垂直方向に取付ける支持部材とを含むことを特徴するアンテナ装置。
【請求項２】
一端が自由端となり他端が固定端となるフレキシブル帯状アンテナ素子と、前記帯状アンテナ素子の他端を固定して水平方向に取付ける支持部材とを含むことを特徴するアンテナ装置。
【請求項３】
前記帯状アンテナ素子に代えて、筒状アンテナ素子としたことを特徴とする請求項１または２記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記アンテナ素子は複数個設けられていることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記複数個のアンテナ素子は、一直線上に設けられていることを特徴とする請求項４記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記複数個のアンテナ素子は、複数の平行な直線上に設けられていることを特徴とする請求項４記載のアンテナ装置。
【請求項７】
少なくとも一つの前記アンテナ素子の長さが、他のアンテナ素子とは異なることを特徴とする請求項４〜６いずれか記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記アンテナ素子は、それが帯状の場合、誘電体基板上に設けられたマイクロストリップラインにより形成されていることを特徴とする請求項１〜７いずれか記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記マイクロストリップラインは、前記誘電体基板上に屈曲状に設けられていることを特徴とする請求項８記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
前記アンテナ素子は、それが筒状の場合、筒状誘電体板上に螺旋状に設けられたマイクロストリップラインにより形成されていることを特徴とする請求項３〜７いずれか記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
前記アンテナ素子はＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）からなることを特徴とする請求項１〜１０いずれか記載のアンテナ装置。
【請求項１２】
前記複数個のアンテナ素子に、並列に給電する手段を、更に含むことを特徴とする請求項４〜６いずれか記載のアンテナ装置。
【請求項１３】
前記複数個のアンテナ素子に、選択的に給電する手段を、更に含むことを特徴とする請求項４〜６いずれか記載のアンテナ装置。
【請求項１４】
ＲＦＩＤタグの読み書きのためのアンテナであることを特徴とする請求項１〜１３いずれか記載のアンテナ装置。
【請求項１５】
前記支持部材は、前記ＲＦＩＤタグを付した物品の搬送ゲートであることを特徴とする請求項１４記載のアンテナ装置。
【請求項１６】
請求項１〜１５いずれか記載のアンテナ装置を、ＲＦＩＤタグを付した物品を搬送する搬送路のゲートに設けたことを特徴とする物品搬送システム。
【請求項１】
一端が自由端となり他端が固定端となるフレキシブル帯状アンテナ素子と、前記帯状アンテナ素子の他端を固定して垂直方向に取付ける支持部材とを含むことを特徴するアンテナ装置。
【請求項２】
一端が自由端となり他端が固定端となるフレキシブル帯状アンテナ素子と、前記帯状アンテナ素子の他端を固定して水平方向に取付ける支持部材とを含むことを特徴するアンテナ装置。
【請求項３】
前記帯状アンテナ素子に代えて、筒状アンテナ素子としたことを特徴とする請求項１または２記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記アンテナ素子は複数個設けられていることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記複数個のアンテナ素子は、一直線上に設けられていることを特徴とする請求項４記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記複数個のアンテナ素子は、複数の平行な直線上に設けられていることを特徴とする請求項４記載のアンテナ装置。
【請求項７】
少なくとも一つの前記アンテナ素子の長さが、他のアンテナ素子とは異なることを特徴とする請求項４〜６いずれか記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記アンテナ素子は、それが帯状の場合、誘電体基板上に設けられたマイクロストリップラインにより形成されていることを特徴とする請求項１〜７いずれか記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記マイクロストリップラインは、前記誘電体基板上に屈曲状に設けられていることを特徴とする請求項８記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
前記アンテナ素子は、それが筒状の場合、筒状誘電体板上に螺旋状に設けられたマイクロストリップラインにより形成されていることを特徴とする請求項３〜７いずれか記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
前記アンテナ素子はＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）からなることを特徴とする請求項１〜１０いずれか記載のアンテナ装置。
【請求項１２】
前記複数個のアンテナ素子に、並列に給電する手段を、更に含むことを特徴とする請求項４〜６いずれか記載のアンテナ装置。
【請求項１３】
前記複数個のアンテナ素子に、選択的に給電する手段を、更に含むことを特徴とする請求項４〜６いずれか記載のアンテナ装置。
【請求項１４】
ＲＦＩＤタグの読み書きのためのアンテナであることを特徴とする請求項１〜１３いずれか記載のアンテナ装置。
【請求項１５】
前記支持部材は、前記ＲＦＩＤタグを付した物品の搬送ゲートであることを特徴とする請求項１４記載のアンテナ装置。
【請求項１６】
請求項１〜１５いずれか記載のアンテナ装置を、ＲＦＩＤタグを付した物品を搬送する搬送路のゲートに設けたことを特徴とする物品搬送システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【公開番号】特開２００６−３３３０２５（Ｐ２００６−３３３０２５Ａ）
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１５３２６４（Ｐ２００５−１５３２６４）
【出願日】平成１７年５月２６日（２００５．５．２６）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月２６日（２００５．５．２６）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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