リーダライタ用アンテナ及び物品管理システムの保管棚
【課題】 アンテナを大型化した場合でも、軽量で良好なアンテナ特性が得られるリーダライタ用アンテナを提供すること。
【解決手段】 ポリプロピレンの発泡樹脂からなる絶縁基材６１に銅箔テープによりアンテナ９を形成することで、軽量でしかも良好なアンテナ特性が得られるリーダライタ用アンテナを実現することができる。
【解決手段】 ポリプロピレンの発泡樹脂からなる絶縁基材６１に銅箔テープによりアンテナ９を形成することで、軽量でしかも良好なアンテナ特性が得られるリーダライタ用アンテナを実現することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触型のＲＦタグとの間でデータの授受を行うリーダライタに好適なリーダライタ用アンテナと、このリーダライタ用アンテナを備えた物品管理システムの保管棚に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＣカードと呼ばれる新しい情報記録媒体が、市場に広く出回っている。ＩＣカードは、クレジットカード、銀行カード、ポイントカード等のカード状あるいはシート状の形状を備え、カード内にＩＣ（Integrated Circuit）が組み込まれているものを総称した名称である。
特に非接触型のＩＣカードは、鉄道の駅改札において乗降時に使用される定期券等として磁気カード方式と併用して採用されている。また、前記した非接触型ＩＣカードはデータのやり取りをリーダライタとの間で電波を介して行うため、リーダライタとＩＣカード間のプロトコル、変調波形、及び符号化の標準化作業が進められている。
また上記した非接触型のＩＣカードと同等の機能を有するものとしてはＲＦ（Radio Frequency）タグがある。このようなＲＦタグを利用した従来技術としては、ＲＦタグを書籍などに取り付け、このＲＦタグと無線通信を行うリーダライタのループアンテナを書籍などの収納棚に組み込んだ物品管理棚などがある。
例えば、特許文献１には、物品管理棚の複数の棚に配置されたそれぞれのループアンテナ間で電磁結合が生じるのを防止でき、信頼性、機能性に優れた物品管理棚を提供することを目的として、書籍に取り付けられたＲＦタグと無線通信を行うリーダライタのループアンテナが書籍を収納するための棚に組み込まれた物品管理棚において、物品管理棚は複数の棚により１つの架となる筐体を構成し、複数の棚の各々にループアンテナが設置されて、且つ複数の棚のうち、少なくとも一部の棚の下面に鉄板等の金属の電磁遮蔽物を設置するようにしたものが開示されている。
【特許文献１】特開２００２−６００２１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記したような印刷配線基板であるガラスエポキシ基板などにアンテナを形成した場合は、作製できる大きさに限界がある。このため、大型サイズのアンテナを形成する場合には、例えば大型の樹脂板を絶縁基材として、この絶縁基材に何らかの方法でループコイルを貼り付けといった手法が採られていた。この場合、絶縁基材となる樹脂板は、比較的入手が容易な無垢材を用いるようにしているが、絶縁基材に無垢材を用いてアンテナを形成した場合はアンテナの重量が重くなるという欠点があった。
またアンテナに使用する絶縁基材の比誘電率εrが大きいと高周波伝送損失が増大し、アンテナ特性が悪化するため、アンテナに使用する絶縁基材はできるだけ比誘電率εrが小さい絶縁基材を用いることが求められている。
例えば物品管理システムの保管棚内に備えられるリーダライタ用アンテナは、これまで例えば保管棚の背面にフィルムアンテナを取り付けるなどして構成するようにした。この場合、フィルムアンテナの絶縁基材としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を用いるようにしていた。しかし、フィルムアンテナは、絶縁基材に使用しているＰＥＴの比誘電率εrが３．２と比較的高いため、充分なアンテナ特性を得ることができなかった。またフィルアンテナ自体は、薄く非常に軽量とされるが、それ自体は強度が弱いため、フィルムアンテナを保管棚の部材として利用することができない。このため、通常は保管棚の部材にフィルムアンテナを取り付けて使用していたため、保管棚の軽量化には結びつかないものであった。
そこで、本発明は上記したような点を鑑みてなされたものであり、アンテナを大型化した場合でも、軽量で、しかも高周波伝送損失が少ないアンテナと物品管理システムの保管棚を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため、請求項１記載のリーダライタ用アンテナは、規則的又は不規則的な多数の空所を有する絶縁基材に、導電性材料によりアンテナ線路を形成したことを特徴とする。
また請求項２記載のリーダライタ用アンテナは、前記絶縁基材は、発泡樹脂であることを特徴とする。
請求項３記載のリーダライタ用アンテナは、前記発泡樹脂は、所定の強度が得られる範囲内で発泡度が設定され、且つ当該発泡樹脂の比誘電率が最も低い材質となるように選択されることを特徴とする。
請求項４記載のリーダライタ用アンテナは、前記発泡樹脂は、ポリプロピレンであることを特徴とする。
請求項５記載のリーダライタ用アンテナは、前記絶縁基材は、内部が蜂の巣構造であることを特徴とする。
請求項６記載の物品管理システムの保管棚は、請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のリーダライタ用アンテナを備えて構成されることを特徴する。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１記載の本発明によれば、規則的又は不規則的な多数の空所を有する絶縁基材にアンテナを形成するようにしているので、リーダライタ用アンテナを大型化した場合でも、丈夫で且つ軽量に構成することができ、しかも良好なアンテナ特性を実現することができる。
また請求項２記載の本発明によれば、一般的に使用されている発泡樹脂を絶縁基材として用いることで、容易にしかも低コストでリーダライタ用アンテナを実現することができる。
請求項３記載の本発明によれば、発泡樹脂の発泡度を、所定の強度が得られる範囲内で、比誘電率が最も低くなるように設定することで物品管理システムの管理棚に好適なリーダライタ用アンテナを実現することができる。
請求項４記載の本発明によれば、発泡樹脂に汎用的に使用されているポリプロピレンを用いるようにすると、低コストで、且つ、比誘電率を小さくすることができるので、物品管理システムの管理棚に好適なリーダライタ用アンテナを実現することができる。
また請求項５記載の本発明によれば、一般的に使用されている蜂の巣構造の材料を絶縁基材として用いることで、比較的丈夫な構造を容易にしかも低コストでリーダライタ用アンテナを実現することができる。
請求項６記載の発明によれば、請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のアンテナを物品管理システムの保管棚に適用したことで、物品管理システムのリーダライタとＲＦタグとの間で、データ授受の品質を高めると共に、比較的安価に且つ軽量に保管棚を構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本実施の形態のリーダライタ用アンテナについての説明を行う前に、一般的なリーダライタと非接触型のＲＦタグの構成及びその動作について説明しておく。
図１は、ＲＦタグ用リーダライタの構成を示すブロック図である。この図１に示すＲＦタグ用リーダライタ１００は、外部にあるリーダライタ１００に対してデータの授受を行ってシステム全体を制御するコンピュータ（ＰＣ）５０によって制御される。リーダライタ１００は、外部のコンピュータ５０とのデータの通信プロトコルを司る送受信装置１と、リーダライタ１００全体の動作を制御する制御装置２と、制御装置２を動作させる手順を記録したファームウェアと読み取ったデータを格納するメモリ装置３と、制御装置２からのデータを搬送波に乗せて変調する変調器４と、操作コマンドを入力する入力装置５と、制御装置２により制御された情報を表示する表示装置６と、制御装置２からの交流信号である電力供給用信号と変調器４からの書き込みコマンドを電力増幅する電力増幅器７と、ループアンテナ９から受信した搬送波から２値化データに変換する検波復調器８と、図示しないＲＦタグとの電力用搬送波とデータの授受をするループアンテナ９とを備えて構成されている。
次に、本構成によるリーダライタ１００の動作を説明する前に、対を成すＲＦタグの構成を説明しておく。図２は、ＲＦタグの構成を示すブロック図である。ＲＦタグ２００は、リーダライタ１００からの電力用搬送波によりデータの授受をするループアンテナ２０と、書き込みコマンド読み出しコマンドを生成する送受信回路２１と、ループアンテナ２０からの電力用搬送波を受け、それを整流して直流電力に変換する電力生成回路２２と、制御用ファームウェアとデータの記憶を司るメモリ装置２３と、制御回路２６からの送信コマンドに搬送波を乗せて変調する変調器２４と、送受信回路２１からの搬送波データから２値化データに変換する検波器２５と、ＲＦタグ２００の全体の動作を制御する制御回路２６から構成されている。なお、変調方式としては、振幅変調方式の一種であるＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）の他、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）方式、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying）方式などでもよい。
【０００７】
次に、図１と図２を併せて参照してそれぞれ単独の動作について説明する。リーダライタ１００は、図示しない電源が入れられると制御装置２のイニシャル動作後、メモリ装置３に記憶されたプログラムに従い動作を開始する。まず、初期化が行われる。次に、制御装置２は、ＲＦタグ２００に供給する電力供給用信号と、ポーリング信号を交互に電力増幅器７から送信する。その信号は、ループアンテナ９から電磁波として外部に放射される。次に、ＲＦタグ２００がリーダライタ１００に近接すると、ループアンテナ２０が電力供給用信号を受信し、電力生成回路２２によりその搬送波を整流して直流電力に変換して、タグ内の全ての回路に供給する。電力を供給されて制御回路２６が駆動すると、メモリ装置２３に格納されたプログラムに従って制御を開始する。
次に、制御回路２６は、まず送受信回路２１からコマンドを検波器２５で復調して２値化信号に変換し、そのコマンドを解析する。その結果自分が呼び出されていることを認識すると、レスポンスを変調器２４により変調して送受信回路２１を介してループアンテナ２０から送信する。このレスポンスをリーダライタ１００がループアンテナ９で受信して、検波復調器８で２値化コードに変換し、制御回路２により解析してＲＦタグ２００が規格に合致したタグであると認識する。それにより、以後リーダライタ１００とＲＦタグ２００の間でポーリングが行われる。
【０００８】
図３は、本実施の形態に係るリーダライタ用アンテナを適用した物品管理システムの構成を示した図である。この図３に示す物品管理システム３００は、ホルダ３０の背面に貼付されたＲＦタグ２００に記録されている管理情報を読み書きするためのアンテナ９を有する保管棚（什器）４０と、ＲＦタグ２００に対して管理情報の読み書きを行うリーダライタ１００と、このリーダライタ１００を制御するＰＣ（制御手段）５０とを備えて構成され、例えば保管棚４０内に備えられたアンテナ９、９ａと、リーダライタ１００はケーブル４４により接続されている。また、この例では複数のホルダ３０は保管棚４０の上下を区切る棚４１の上部に収納され、ホルダ３０の背面に貼付されたＲＦタグ２００に記録されている情報を保管棚４０の背面に備えられたアンテナ９により読み取る構成となっている。また下部には複数のファイル４３が収納されている。そしてファイル４３の側面には図示しないＲＦタグが貼付され、アンテナ９ａにより情報が読み書きできる構成となっている。また扉４５に備えられた鍵４６により施開錠が可能な構成となっている。
ところで、図３に示したような保管棚４０内に備えられるリーダライタ用アンテナ９は、先においても説明したように、これまで例えば保管棚４０の背面にＰＥＴなどの絶縁基材からなるフィルムアンテナを取り付けるなどして構成するようにした。しかし、フィルムアンテナは、絶縁基材であるＰＥＴの比誘電率εrが３．２と比較的高いため、充分なアンテナ特性を得ることができなかった。またフィルアンテナ自体は、薄く非常に軽量とされるが、それ自体は強度が弱いため、フィルムアンテナを保管棚４０の部材として利用することができず、保管棚４０の軽量化することができなかった。
そこで、本願発明者らは、物品管理システムの保管棚４０に好適なリーダライタ用アンテナの絶縁基材を求めるために各種物質の比誘電率や絶縁基材の構造などの検討を行った。
【０００９】
図４は、各種物質の比誘電率を示した表図であり、この図４から紙やポリエチレン、ポリプロピレンの比誘電率εrが、フィルムアンテナの絶縁基材であるＰＥＴの比誘電率εr（εr＝３．２）より小さいことがわかった。
また、アンテナに用いる絶縁基材の構造としては、同じ物質であっても、内部に多数の空所を有する構造にすると比誘電率εrが低くなることがわかった。例えば、絶縁基材として発泡性を有する発泡樹脂を用いるようにする。そして発泡樹脂の発泡度を大きくして、その内部に多数の空所を形成すると、絶縁基材の比誘電率εrが低くなることがわかった。
図５はポリプロプレンの発泡度と比誘電率εrの関係を示した表図であり、この図５からもポリプロピレンなどの物質は発泡度が大きくなるにしたがって比誘電率εrが小さくなっていることが分かる。
そこで、本願発明者らは、これらの物質の特性や物質の構造に着目して保管棚４０などに好適なリーダライタ用アンテナを以下のように構成した。
図６は、第１の実施の形態に係るリーダライタ用アンテナの構造を示した図であり、図６（ａ）にはアンテナの上面図が、図６（ｂ）にはアンテナの断面図がそれぞれ模式的に示されている。
この図６（ａ）（ｂ）に示すリーダライタ用アンテナ６０は、ポリプロピレンの発泡樹脂（発泡スチロール）を絶縁基材６１とし、この絶縁基材６１にループアンテナ９を形成している。ループアンテナ９は、絶縁基材６１の表面に銅箔テープを貼ることにより形成することができる。
このとき、ポリプロピレンの発泡度は、比誘電率εrという点では、できるだけ大きいほうが好ましい。しかし、発泡度が大きくなると絶縁基材の強度が低下するので、発泡度は絶縁基材の厚みなどを考慮して必要な強度を確保できる範囲内に設定することが必要になる。
このように構成すれば、リーダライタ用アンテナ６０を、例えば保管棚４０の背面板などに利用することできるうえ、絶縁基材６１の比誘電率εrをより小さくすることができるようになる。
したがって、このような第１の実施の形態に係るリーダライタ用アンテナ６０を保管棚４０の背面板に使用すれば、保管棚４０に使用するアンテナの絶縁基材６１の比誘電率εrを、これまでのフィルムアンテナの比誘電率εrより小さくすることができるので、それだけアンテナ特性の向上を図ることができる。これにより、リーダライタとＲＦタグとの間のデータ送受の品質を高めることができるようになる。
また、絶縁基材６１の発泡度を、絶縁基材６１を保管棚４０の背面板として使用したときに十分な強度が得られる範囲内で極力大きくするようにしているで、発泡度が大きくなった分だけ保管棚４０の軽量化を図ることができる。
【００１０】
図７は、第２の実施の形態に係るリーダライタ用アンテナの構造を示した図であり、図７（ａ）にはアンテナの上面図が、図７（ｂ）にはアンテナの断面図がそれぞれ模式的に示されている。
この図７（ａ）（ｂ）に示すリーダライタ用アンテナ７０は、内部に規則的な複数の空所７２が形成された絶縁基材７１、例えば内部がハニカミ（蜂の巣）構造のプラスティックなどの絶縁基材７１にループアンテナ９を形成するようにしている。ループアンテナ９は、上記同様、絶縁基材７１の表面に銅箔テープなどを貼ることにより形成することができる。
そして、この場合も、絶縁基材６１を保管棚４０の背面板として使用したときに十分耐えることができる強度を確保しつつ、絶縁基材７１の内部に空所を形成することで、その比誘電率εrを極力小さくするようにしている。
したがって、このような第２の実施の形態に係るリーダライタ用アンテナ７０を保管棚４０の背面板に使用した場合も、保管棚４０に使用するアンテナの絶縁基材７１の比誘電率εrを、フィルムアンテナの比誘電率εrより小さくすることができるので、アンテナ特性の向上を図ることができ、リーダライタとＲＦタグとの間のデータ送受の品質を高めることができるようになる。
また、この場合も絶縁基材７１の内部をハニカム構造としたことで、その内部に形成した空所７２分だけ保管棚４０の軽量化を図ることができる。
【００１１】
なお、図６および図７に示すリーダライタ用アンテナにおいては、アンテナ９を絶縁基材６１（７１）の表面に形成しているが、アンテナ９は、絶縁基材６１（７１）の内部に形成することも可能である、そして、そのようなリーダライタ用アンテナを保管棚４０の背面板に使用すれば、外部からアンテナが見えなくなるので、アンテナ９により保管棚４０の美観が損なわれるのを防止することができる。
また、これまで説明した本実施の形態に係るリーダライタ用アンテナの構造はあくまでも一例であり、アンテナの使用環境や使用状態に基づいて、絶縁基材６１（７１）に使用する物質の比誘電率や強度を適宜変更することが可能である。
また、本実施の形態では、リーダライタ用アンテナ６０（７０）を、ファイルなどを保管する保管棚４０の背面板に適用した場合を例に挙げて説明したが、あくまでも一例であり、例えばトンネル型のリーダライタのトンネルゲートに本発明のリーダライタ用アンテナを適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ＲＦタグ用リーダライタの構成を示したブロック図である。
【図２】ＲＦタグの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る物品管理システムの構成を示した図である。
【図４】主な物質の比誘電率を示した表図である。
【図５】ポリプロプレンの発泡度と比誘電率の関係を示した表図である。
【図６】第１の実施の形態に係るリーダライタ用アンテナの構造を示した図である。
【図７】第２の実施の形態に係る非接触型のＲＦタグの構成を示した図である。
【符号の説明】
【００１３】
１ 送受信装置、２ 制御装置、３ メモリ装置、４ 変調器、５ 入力装置、６ 表示装置、７ 電力増幅器、８ 検波復調器、９ ループアンテナ、２０ ループアンテナ、２１ 送受信回路、２２ 電力生成回路、２３ メモリ装置、２４ 変調器、２５ 検波器、２６ 制御回路、３０ ホルダ、４０ 保管棚（什器）、４１ 棚、４３ ファイル、４４ ケーブル、４５ 扉、４６ 鍵、５０ ＰＣ（制御手段）、６０ リーダライタ用アンテナ、６１ 絶縁基材、６２ 空所、 ７０ リーダライタ用アンテナ、７１ 絶縁基材、７２ 空所、１００ リーダライタ、２００ ＲＦタグ、３００ 物品管理システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触型のＲＦタグとの間でデータの授受を行うリーダライタに好適なリーダライタ用アンテナと、このリーダライタ用アンテナを備えた物品管理システムの保管棚に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＣカードと呼ばれる新しい情報記録媒体が、市場に広く出回っている。ＩＣカードは、クレジットカード、銀行カード、ポイントカード等のカード状あるいはシート状の形状を備え、カード内にＩＣ（Integrated Circuit）が組み込まれているものを総称した名称である。
特に非接触型のＩＣカードは、鉄道の駅改札において乗降時に使用される定期券等として磁気カード方式と併用して採用されている。また、前記した非接触型ＩＣカードはデータのやり取りをリーダライタとの間で電波を介して行うため、リーダライタとＩＣカード間のプロトコル、変調波形、及び符号化の標準化作業が進められている。
また上記した非接触型のＩＣカードと同等の機能を有するものとしてはＲＦ（Radio Frequency）タグがある。このようなＲＦタグを利用した従来技術としては、ＲＦタグを書籍などに取り付け、このＲＦタグと無線通信を行うリーダライタのループアンテナを書籍などの収納棚に組み込んだ物品管理棚などがある。
例えば、特許文献１には、物品管理棚の複数の棚に配置されたそれぞれのループアンテナ間で電磁結合が生じるのを防止でき、信頼性、機能性に優れた物品管理棚を提供することを目的として、書籍に取り付けられたＲＦタグと無線通信を行うリーダライタのループアンテナが書籍を収納するための棚に組み込まれた物品管理棚において、物品管理棚は複数の棚により１つの架となる筐体を構成し、複数の棚の各々にループアンテナが設置されて、且つ複数の棚のうち、少なくとも一部の棚の下面に鉄板等の金属の電磁遮蔽物を設置するようにしたものが開示されている。
【特許文献１】特開２００２−６００２１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記したような印刷配線基板であるガラスエポキシ基板などにアンテナを形成した場合は、作製できる大きさに限界がある。このため、大型サイズのアンテナを形成する場合には、例えば大型の樹脂板を絶縁基材として、この絶縁基材に何らかの方法でループコイルを貼り付けといった手法が採られていた。この場合、絶縁基材となる樹脂板は、比較的入手が容易な無垢材を用いるようにしているが、絶縁基材に無垢材を用いてアンテナを形成した場合はアンテナの重量が重くなるという欠点があった。
またアンテナに使用する絶縁基材の比誘電率εrが大きいと高周波伝送損失が増大し、アンテナ特性が悪化するため、アンテナに使用する絶縁基材はできるだけ比誘電率εrが小さい絶縁基材を用いることが求められている。
例えば物品管理システムの保管棚内に備えられるリーダライタ用アンテナは、これまで例えば保管棚の背面にフィルムアンテナを取り付けるなどして構成するようにした。この場合、フィルムアンテナの絶縁基材としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を用いるようにしていた。しかし、フィルムアンテナは、絶縁基材に使用しているＰＥＴの比誘電率εrが３．２と比較的高いため、充分なアンテナ特性を得ることができなかった。またフィルアンテナ自体は、薄く非常に軽量とされるが、それ自体は強度が弱いため、フィルムアンテナを保管棚の部材として利用することができない。このため、通常は保管棚の部材にフィルムアンテナを取り付けて使用していたため、保管棚の軽量化には結びつかないものであった。
そこで、本発明は上記したような点を鑑みてなされたものであり、アンテナを大型化した場合でも、軽量で、しかも高周波伝送損失が少ないアンテナと物品管理システムの保管棚を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため、請求項１記載のリーダライタ用アンテナは、規則的又は不規則的な多数の空所を有する絶縁基材に、導電性材料によりアンテナ線路を形成したことを特徴とする。
また請求項２記載のリーダライタ用アンテナは、前記絶縁基材は、発泡樹脂であることを特徴とする。
請求項３記載のリーダライタ用アンテナは、前記発泡樹脂は、所定の強度が得られる範囲内で発泡度が設定され、且つ当該発泡樹脂の比誘電率が最も低い材質となるように選択されることを特徴とする。
請求項４記載のリーダライタ用アンテナは、前記発泡樹脂は、ポリプロピレンであることを特徴とする。
請求項５記載のリーダライタ用アンテナは、前記絶縁基材は、内部が蜂の巣構造であることを特徴とする。
請求項６記載の物品管理システムの保管棚は、請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のリーダライタ用アンテナを備えて構成されることを特徴する。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１記載の本発明によれば、規則的又は不規則的な多数の空所を有する絶縁基材にアンテナを形成するようにしているので、リーダライタ用アンテナを大型化した場合でも、丈夫で且つ軽量に構成することができ、しかも良好なアンテナ特性を実現することができる。
また請求項２記載の本発明によれば、一般的に使用されている発泡樹脂を絶縁基材として用いることで、容易にしかも低コストでリーダライタ用アンテナを実現することができる。
請求項３記載の本発明によれば、発泡樹脂の発泡度を、所定の強度が得られる範囲内で、比誘電率が最も低くなるように設定することで物品管理システムの管理棚に好適なリーダライタ用アンテナを実現することができる。
請求項４記載の本発明によれば、発泡樹脂に汎用的に使用されているポリプロピレンを用いるようにすると、低コストで、且つ、比誘電率を小さくすることができるので、物品管理システムの管理棚に好適なリーダライタ用アンテナを実現することができる。
また請求項５記載の本発明によれば、一般的に使用されている蜂の巣構造の材料を絶縁基材として用いることで、比較的丈夫な構造を容易にしかも低コストでリーダライタ用アンテナを実現することができる。
請求項６記載の発明によれば、請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のアンテナを物品管理システムの保管棚に適用したことで、物品管理システムのリーダライタとＲＦタグとの間で、データ授受の品質を高めると共に、比較的安価に且つ軽量に保管棚を構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本実施の形態のリーダライタ用アンテナについての説明を行う前に、一般的なリーダライタと非接触型のＲＦタグの構成及びその動作について説明しておく。
図１は、ＲＦタグ用リーダライタの構成を示すブロック図である。この図１に示すＲＦタグ用リーダライタ１００は、外部にあるリーダライタ１００に対してデータの授受を行ってシステム全体を制御するコンピュータ（ＰＣ）５０によって制御される。リーダライタ１００は、外部のコンピュータ５０とのデータの通信プロトコルを司る送受信装置１と、リーダライタ１００全体の動作を制御する制御装置２と、制御装置２を動作させる手順を記録したファームウェアと読み取ったデータを格納するメモリ装置３と、制御装置２からのデータを搬送波に乗せて変調する変調器４と、操作コマンドを入力する入力装置５と、制御装置２により制御された情報を表示する表示装置６と、制御装置２からの交流信号である電力供給用信号と変調器４からの書き込みコマンドを電力増幅する電力増幅器７と、ループアンテナ９から受信した搬送波から２値化データに変換する検波復調器８と、図示しないＲＦタグとの電力用搬送波とデータの授受をするループアンテナ９とを備えて構成されている。
次に、本構成によるリーダライタ１００の動作を説明する前に、対を成すＲＦタグの構成を説明しておく。図２は、ＲＦタグの構成を示すブロック図である。ＲＦタグ２００は、リーダライタ１００からの電力用搬送波によりデータの授受をするループアンテナ２０と、書き込みコマンド読み出しコマンドを生成する送受信回路２１と、ループアンテナ２０からの電力用搬送波を受け、それを整流して直流電力に変換する電力生成回路２２と、制御用ファームウェアとデータの記憶を司るメモリ装置２３と、制御回路２６からの送信コマンドに搬送波を乗せて変調する変調器２４と、送受信回路２１からの搬送波データから２値化データに変換する検波器２５と、ＲＦタグ２００の全体の動作を制御する制御回路２６から構成されている。なお、変調方式としては、振幅変調方式の一種であるＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）の他、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）方式、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying）方式などでもよい。
【０００７】
次に、図１と図２を併せて参照してそれぞれ単独の動作について説明する。リーダライタ１００は、図示しない電源が入れられると制御装置２のイニシャル動作後、メモリ装置３に記憶されたプログラムに従い動作を開始する。まず、初期化が行われる。次に、制御装置２は、ＲＦタグ２００に供給する電力供給用信号と、ポーリング信号を交互に電力増幅器７から送信する。その信号は、ループアンテナ９から電磁波として外部に放射される。次に、ＲＦタグ２００がリーダライタ１００に近接すると、ループアンテナ２０が電力供給用信号を受信し、電力生成回路２２によりその搬送波を整流して直流電力に変換して、タグ内の全ての回路に供給する。電力を供給されて制御回路２６が駆動すると、メモリ装置２３に格納されたプログラムに従って制御を開始する。
次に、制御回路２６は、まず送受信回路２１からコマンドを検波器２５で復調して２値化信号に変換し、そのコマンドを解析する。その結果自分が呼び出されていることを認識すると、レスポンスを変調器２４により変調して送受信回路２１を介してループアンテナ２０から送信する。このレスポンスをリーダライタ１００がループアンテナ９で受信して、検波復調器８で２値化コードに変換し、制御回路２により解析してＲＦタグ２００が規格に合致したタグであると認識する。それにより、以後リーダライタ１００とＲＦタグ２００の間でポーリングが行われる。
【０００８】
図３は、本実施の形態に係るリーダライタ用アンテナを適用した物品管理システムの構成を示した図である。この図３に示す物品管理システム３００は、ホルダ３０の背面に貼付されたＲＦタグ２００に記録されている管理情報を読み書きするためのアンテナ９を有する保管棚（什器）４０と、ＲＦタグ２００に対して管理情報の読み書きを行うリーダライタ１００と、このリーダライタ１００を制御するＰＣ（制御手段）５０とを備えて構成され、例えば保管棚４０内に備えられたアンテナ９、９ａと、リーダライタ１００はケーブル４４により接続されている。また、この例では複数のホルダ３０は保管棚４０の上下を区切る棚４１の上部に収納され、ホルダ３０の背面に貼付されたＲＦタグ２００に記録されている情報を保管棚４０の背面に備えられたアンテナ９により読み取る構成となっている。また下部には複数のファイル４３が収納されている。そしてファイル４３の側面には図示しないＲＦタグが貼付され、アンテナ９ａにより情報が読み書きできる構成となっている。また扉４５に備えられた鍵４６により施開錠が可能な構成となっている。
ところで、図３に示したような保管棚４０内に備えられるリーダライタ用アンテナ９は、先においても説明したように、これまで例えば保管棚４０の背面にＰＥＴなどの絶縁基材からなるフィルムアンテナを取り付けるなどして構成するようにした。しかし、フィルムアンテナは、絶縁基材であるＰＥＴの比誘電率εrが３．２と比較的高いため、充分なアンテナ特性を得ることができなかった。またフィルアンテナ自体は、薄く非常に軽量とされるが、それ自体は強度が弱いため、フィルムアンテナを保管棚４０の部材として利用することができず、保管棚４０の軽量化することができなかった。
そこで、本願発明者らは、物品管理システムの保管棚４０に好適なリーダライタ用アンテナの絶縁基材を求めるために各種物質の比誘電率や絶縁基材の構造などの検討を行った。
【０００９】
図４は、各種物質の比誘電率を示した表図であり、この図４から紙やポリエチレン、ポリプロピレンの比誘電率εrが、フィルムアンテナの絶縁基材であるＰＥＴの比誘電率εr（εr＝３．２）より小さいことがわかった。
また、アンテナに用いる絶縁基材の構造としては、同じ物質であっても、内部に多数の空所を有する構造にすると比誘電率εrが低くなることがわかった。例えば、絶縁基材として発泡性を有する発泡樹脂を用いるようにする。そして発泡樹脂の発泡度を大きくして、その内部に多数の空所を形成すると、絶縁基材の比誘電率εrが低くなることがわかった。
図５はポリプロプレンの発泡度と比誘電率εrの関係を示した表図であり、この図５からもポリプロピレンなどの物質は発泡度が大きくなるにしたがって比誘電率εrが小さくなっていることが分かる。
そこで、本願発明者らは、これらの物質の特性や物質の構造に着目して保管棚４０などに好適なリーダライタ用アンテナを以下のように構成した。
図６は、第１の実施の形態に係るリーダライタ用アンテナの構造を示した図であり、図６（ａ）にはアンテナの上面図が、図６（ｂ）にはアンテナの断面図がそれぞれ模式的に示されている。
この図６（ａ）（ｂ）に示すリーダライタ用アンテナ６０は、ポリプロピレンの発泡樹脂（発泡スチロール）を絶縁基材６１とし、この絶縁基材６１にループアンテナ９を形成している。ループアンテナ９は、絶縁基材６１の表面に銅箔テープを貼ることにより形成することができる。
このとき、ポリプロピレンの発泡度は、比誘電率εrという点では、できるだけ大きいほうが好ましい。しかし、発泡度が大きくなると絶縁基材の強度が低下するので、発泡度は絶縁基材の厚みなどを考慮して必要な強度を確保できる範囲内に設定することが必要になる。
このように構成すれば、リーダライタ用アンテナ６０を、例えば保管棚４０の背面板などに利用することできるうえ、絶縁基材６１の比誘電率εrをより小さくすることができるようになる。
したがって、このような第１の実施の形態に係るリーダライタ用アンテナ６０を保管棚４０の背面板に使用すれば、保管棚４０に使用するアンテナの絶縁基材６１の比誘電率εrを、これまでのフィルムアンテナの比誘電率εrより小さくすることができるので、それだけアンテナ特性の向上を図ることができる。これにより、リーダライタとＲＦタグとの間のデータ送受の品質を高めることができるようになる。
また、絶縁基材６１の発泡度を、絶縁基材６１を保管棚４０の背面板として使用したときに十分な強度が得られる範囲内で極力大きくするようにしているで、発泡度が大きくなった分だけ保管棚４０の軽量化を図ることができる。
【００１０】
図７は、第２の実施の形態に係るリーダライタ用アンテナの構造を示した図であり、図７（ａ）にはアンテナの上面図が、図７（ｂ）にはアンテナの断面図がそれぞれ模式的に示されている。
この図７（ａ）（ｂ）に示すリーダライタ用アンテナ７０は、内部に規則的な複数の空所７２が形成された絶縁基材７１、例えば内部がハニカミ（蜂の巣）構造のプラスティックなどの絶縁基材７１にループアンテナ９を形成するようにしている。ループアンテナ９は、上記同様、絶縁基材７１の表面に銅箔テープなどを貼ることにより形成することができる。
そして、この場合も、絶縁基材６１を保管棚４０の背面板として使用したときに十分耐えることができる強度を確保しつつ、絶縁基材７１の内部に空所を形成することで、その比誘電率εrを極力小さくするようにしている。
したがって、このような第２の実施の形態に係るリーダライタ用アンテナ７０を保管棚４０の背面板に使用した場合も、保管棚４０に使用するアンテナの絶縁基材７１の比誘電率εrを、フィルムアンテナの比誘電率εrより小さくすることができるので、アンテナ特性の向上を図ることができ、リーダライタとＲＦタグとの間のデータ送受の品質を高めることができるようになる。
また、この場合も絶縁基材７１の内部をハニカム構造としたことで、その内部に形成した空所７２分だけ保管棚４０の軽量化を図ることができる。
【００１１】
なお、図６および図７に示すリーダライタ用アンテナにおいては、アンテナ９を絶縁基材６１（７１）の表面に形成しているが、アンテナ９は、絶縁基材６１（７１）の内部に形成することも可能である、そして、そのようなリーダライタ用アンテナを保管棚４０の背面板に使用すれば、外部からアンテナが見えなくなるので、アンテナ９により保管棚４０の美観が損なわれるのを防止することができる。
また、これまで説明した本実施の形態に係るリーダライタ用アンテナの構造はあくまでも一例であり、アンテナの使用環境や使用状態に基づいて、絶縁基材６１（７１）に使用する物質の比誘電率や強度を適宜変更することが可能である。
また、本実施の形態では、リーダライタ用アンテナ６０（７０）を、ファイルなどを保管する保管棚４０の背面板に適用した場合を例に挙げて説明したが、あくまでも一例であり、例えばトンネル型のリーダライタのトンネルゲートに本発明のリーダライタ用アンテナを適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ＲＦタグ用リーダライタの構成を示したブロック図である。
【図２】ＲＦタグの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る物品管理システムの構成を示した図である。
【図４】主な物質の比誘電率を示した表図である。
【図５】ポリプロプレンの発泡度と比誘電率の関係を示した表図である。
【図６】第１の実施の形態に係るリーダライタ用アンテナの構造を示した図である。
【図７】第２の実施の形態に係る非接触型のＲＦタグの構成を示した図である。
【符号の説明】
【００１３】
１ 送受信装置、２ 制御装置、３ メモリ装置、４ 変調器、５ 入力装置、６ 表示装置、７ 電力増幅器、８ 検波復調器、９ ループアンテナ、２０ ループアンテナ、２１ 送受信回路、２２ 電力生成回路、２３ メモリ装置、２４ 変調器、２５ 検波器、２６ 制御回路、３０ ホルダ、４０ 保管棚（什器）、４１ 棚、４３ ファイル、４４ ケーブル、４５ 扉、４６ 鍵、５０ ＰＣ（制御手段）、６０ リーダライタ用アンテナ、６１ 絶縁基材、６２ 空所、 ７０ リーダライタ用アンテナ、７１ 絶縁基材、７２ 空所、１００ リーダライタ、２００ ＲＦタグ、３００ 物品管理システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
規則的又は不規則的な多数の空所を有する絶縁基材に、導電性材料によりアンテナ線路を形成したことを特徴とするリーダライタ用アンテナ。
【請求項２】
前記絶縁基材は、発泡樹脂であることを特徴とする請求項１に記載のリーダライタ用アンテナ。
【請求項３】
前記発泡樹脂は、所定の強度が得られる範囲内で発泡度が設定され、且つ当該発泡樹脂の比誘電率が最も低い材質となるように選択されることを特徴とする請求項２に記載のリーダライタ用アンテナ。
【請求項４】
前記発泡樹脂は、ポリプロピレンであることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のリーダライタ用アンテナ。
【請求項５】
前記絶縁基材は、内部が蜂の巣構造であることを特徴とする請求項１に記載のリーダライタ用アンテナ。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のリーダライタ用アンテナを備えて構成されていることを特徴する物品管理システムの保管棚。
【請求項１】
規則的又は不規則的な多数の空所を有する絶縁基材に、導電性材料によりアンテナ線路を形成したことを特徴とするリーダライタ用アンテナ。
【請求項２】
前記絶縁基材は、発泡樹脂であることを特徴とする請求項１に記載のリーダライタ用アンテナ。
【請求項３】
前記発泡樹脂は、所定の強度が得られる範囲内で発泡度が設定され、且つ当該発泡樹脂の比誘電率が最も低い材質となるように選択されることを特徴とする請求項２に記載のリーダライタ用アンテナ。
【請求項４】
前記発泡樹脂は、ポリプロピレンであることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のリーダライタ用アンテナ。
【請求項５】
前記絶縁基材は、内部が蜂の巣構造であることを特徴とする請求項１に記載のリーダライタ用アンテナ。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のリーダライタ用アンテナを備えて構成されていることを特徴する物品管理システムの保管棚。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−６０６８６（Ｐ２００６−６０６８６Ａ）
【公開日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２４２３９１（Ｐ２００４−２４２３９１）
【出願日】平成１６年８月２３日（２００４．８．２３）
【出願人】（０００００４６５１）日本信号株式会社 (720)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月２３日（２００４．８．２３）
【出願人】（０００００４６５１）日本信号株式会社 (720)
【Ｆターム（参考）】
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