WO2018101013A1 - 補助アンテナ、rfidシステム、及びrfidタグの読み取り方法 - Google Patents

補助アンテナ、rfidシステム、及びrfidタグの読み取り方法 Download PDF

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resonance
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loops
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加藤 登
亮平 大森
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株式会社村田製作所
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Definitions

  • the present invention relates to an auxiliary antenna that enables reading of an RFID tag having a small antenna, an RFID system, and an RFID tag reading method.
  • article management using RFID tags has been used in various fields. For example, article management is performed by embedding an RFID tag in an article such as a shoe sole.
  • a field emission antenna for example, a patch antenna or a dipole antenna
  • a magnetic field antenna for example, a magnetic field antenna
  • Patent Document 1 discloses that a small loop antenna (magnetic field antenna) having almost the same antenna area as a small antenna (magnetic field antenna) of an RFID tag is used as an antenna of a reader device.
  • the antenna used for the reader device is limited to the magnetic field antenna, a general reader device cannot be used, and it is necessary to prepare a special reader device corresponding to a small RFID tag. is there.
  • An object of the present invention is to provide an auxiliary antenna, an RFID system, and an RFID tag reading method that enable communication between the small antenna of the RFID tag and the antenna of the reader device without using a small antenna as the antenna of the reader device. There is to do.
  • the auxiliary antenna according to the present invention is an auxiliary antenna that expands the communication range of the RFID tag antenna so that a small antenna included in the RFID tag and an antenna included in the reader device can communicate with each other.
  • a plurality of resonance loops having resonance frequencies corresponding to communication frequencies have resonance loop groups arranged so as to be magnetically coupled to each other, The antenna area of the resonance loop group is configured to be larger than the antenna area of the antenna of the RFID tag and equal to or larger than the antenna area of the antenna of the reader device.
  • An RFID system includes an RFID tag having a small antenna, A reader device comprising an antenna; An auxiliary antenna that expands the communication range of the RFID tag antenna so that the antenna of the RFID tag and the antenna of the reader device can communicate with each other; An RFID system comprising: The auxiliary antenna is A plurality of resonance loops having resonance frequencies corresponding to communication frequencies have resonance loop groups arranged so as to be magnetically coupled to each other, The antenna area of the resonance loop group is configured to be larger than the antenna area of the antenna of the RFID tag and equal to or larger than the antenna area of the antenna of the reader device.
  • An RFID system includes an RFID tag including a magnetic field antenna, A reader device comprising an electric field antenna; An auxiliary antenna disposed in the vicinity of the RFID tag to communicate the magnetic field antenna included in the RFID tag and the electric field antenna included in the reader device; An RFID system comprising: The auxiliary antenna includes a plurality of resonance loops having a resonance frequency corresponding to a communication frequency, The plurality of resonance loops are arranged so that the length in the arrangement direction is not less than 1 ⁇ 4 wavelength at the communication frequency.
  • An RFID tag reading method is an RFID tag reading method including a small antenna, A plurality of resonance loops having a resonance frequency corresponding to a communication frequency has a resonance loop group arranged so as to be magnetically coupled to each other, and the antenna area of the resonance loop group is larger than the antenna area of the antenna of the RFID tag Preparing an auxiliary antenna that is large, equal to or larger than the antenna area of the antenna of the reader device; Bringing the auxiliary antenna and the reader device closer to the RFID tag, expanding the communication range of the antenna of the RFID tag with the auxiliary antenna, and communicating the antenna of the RFID tag and the antenna of the reader device; including.
  • the small antenna of the RFID tag and the antenna of the reader device can be communicated without using a small antenna as the antenna of the reader device.
  • FIG. 1 is a perspective view of an RFID system according to an embodiment of the present invention. It is sectional drawing which shows schematic structure of a RFID tag.
  • FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the RFID tag in FIG. 2. It is a perspective view which shows the structure of the auxiliary antenna which concerns on embodiment of this invention. It is a top view of the auxiliary antenna of FIG. It is a top view of the auxiliary antenna of FIG. In the RFID system of FIG. 1, it is a perspective view which shows the modification which has arrange
  • FIG. 5 is a plan view showing a state where a plurality of auxiliary antennas of FIG. 4 are connected. It is a top view which shows the modification of the resonance loop of the auxiliary antenna of FIG.
  • FIG. 9A is a sectional view taken along line AA. It is a top view which shows the modification of the auxiliary antenna of FIG. It is a top view which shows the modification of the auxiliary antenna of FIG. It is the elements on larger scale of FIG. It is a top view which shows the modification of the auxiliary antenna of FIG. It is a top view which shows the modification of the auxiliary antenna of FIG. It is a top view which shows the modification of the auxiliary antenna of FIG. It is a top view which shows the modification of the auxiliary antenna of FIG. It is a top view which shows the modification of the auxiliary antenna of FIG. It is a top view which shows the modification of the auxiliary antenna of FIG. It is a top view which shows the modification of the auxiliary antenna of FIG. It is a top view which shows the modification of the auxiliary antenna of FIG. It is a top view which shows the modification of the auxiliary antenna of FIG. It is a top view which shows the modification of the auxiliary antenna of FIG. It is a top view which shows the modification of the
  • FIG. 20 is a perspective view showing an example in which a jewelry item with an RFID tag is arranged on the auxiliary antenna of FIG. 19. It is a perspective view which shows the structural example of a RFID tag. It is a perspective view which shows the example in which the auxiliary antenna which concerns on embodiment of this invention was divided
  • An auxiliary antenna is an auxiliary antenna that expands the communication range of the RFID tag antenna so that a small antenna included in the RFID tag and an antenna included in the reader device can communicate with each other.
  • a resonance loop group in which a plurality of resonance loops having a resonance frequency corresponding to a communication frequency are arranged to be magnetically coupled to each other, the antenna area of the RFID tag antenna being larger than the antenna area of the RFID tag antenna It is comprised so that it may become equal to or larger than an area.
  • the plurality of resonance loops are magnetically coupled to each other, thereby expanding the communication range of the RFID tag antenna and enabling communication between the small antenna of the RFID tag and the antenna of the reader device. it can. Therefore, the necessity of using a small antenna as the antenna of the reader device can be eliminated.
  • a plurality of the resonance loops are arranged so that the electrical length in the arrangement direction is equal to or more than 1 ⁇ 4 wavelength at the communication frequency.
  • Each resonance loop resonates at a predetermined frequency. However, near the resonance frequency, field emission occurs simultaneously with magnetic field radiation from each resonance loop.
  • each resonance loop is magnetically coupled and electric field coupled, and as a whole, each magnetic field antenna forms a large electric field antenna.
  • the resonance loop groups so as to have a quarter wavelength or more, the whole of the plurality of resonance loop groups can be an electric field antenna capable of transmitting and receiving electric field signals.
  • this electric field antenna is used as an auxiliary antenna, electric field radiation is possible even with a small RFID tag close to any resonance loop of the auxiliary antenna, and reading is possible with the electric field antenna of the reader device.
  • a small RFID tag is formed by an antenna that radiates a magnetic field or an antenna having a magnetic field radiating portion, so that the small RFID tag and each resonance loop are magnetically coupled to resonate with the antenna of the small RFID tag. Signal transmission to and from the loop becomes possible. Since each resonance loop is magnetically coupled and electric field coupled to each other, the group of resonance loops becomes an electric field antenna that can radiate electric field as a whole, and can transmit and receive electric field signals radiated from the electric field antenna of the reader device. .
  • the electric field signal radiated from the electric field antenna of the reader device is received by the auxiliary antenna in which a plurality of resonance loops are arranged, and the electric field signal is converted into a magnetic field signal by each resonance loop of the auxiliary antenna.
  • the communication range of the RFID tag antenna can be expanded to enable communication between the RFID tag magnetic field antenna and the electric field antenna of the reader device.
  • a small RFID tag with an auxiliary antenna placed nearby can be read by an electric field antenna of a remote reader device, whereas an RFID tag without an auxiliary antenna placed nearby cannot be read from a remote electric field antenna. Is possible. Thereby, only the RFID tag to be read can be read.
  • the resonance loop may constitute an LC parallel resonance circuit having a resonance frequency in the UHF band.
  • the resonance loop arranged on the center side in the arrangement direction is set to have a higher resonance frequency than the resonance loop arranged on the end side in the arrangement direction. As a result, variations in the actual resonance frequency of the plurality of resonance loops can be suppressed.
  • the plurality of resonance loops are arranged on a first main surface of the main body and a second main surface opposite to the first main surface,
  • first main surface is viewed through the main body portion from a direction orthogonal to the first main surface or the second main surface of the main body portion, each including a loop electrode in which a part of the conductor is opened.
  • the plurality of resonance loops are arranged so that a closed loop is formed by a loop electrode of the resonance loop on the side and a loop electrode of the resonance loop on the second main surface side.
  • the plurality of resonance loops have the same or substantially the same inner and outer diameter dimensions and are arranged at regular intervals. According to this configuration, since the plurality of resonance loops have the same configuration, it is possible to eliminate the necessity of positioning the auxiliary antenna at a specific position with respect to the RFID tag or the reader device.
  • the plurality of resonance loops are arranged in a first row or a second row along a first direction, and the resonance loops arranged in the second row are arranged with respect to the resonance loops arranged in the first row. It is preferable that they are arranged offset in the first direction so as not to line up in a second direction orthogonal to the first direction. According to this configuration, the magnetic field generated from the auxiliary antenna can be increased, and the communication range of the RFID tag antenna can be further expanded.
  • An RFID system includes: An RFID tag with a small antenna; A reader device comprising an antenna; An auxiliary antenna that expands the communication range of the RFID tag antenna so that the antenna of the RFID tag and the antenna of the reader device can communicate with each other; An RFID system comprising: The auxiliary antenna is A plurality of resonance loops having resonance frequencies corresponding to communication frequencies have resonance loop groups arranged so as to be magnetically coupled to each other, The antenna area of the resonance loop group is configured to be larger than the antenna area of the antenna of the RFID tag and equal to or larger than the antenna area of the antenna of the reader device.
  • the plurality of resonance loops are magnetically coupled to each other, thereby expanding the communication range of the RFID tag antenna and enabling communication between the small antenna of the RFID tag and the antenna of the reader device. it can. Therefore, the necessity of using a small antenna as the antenna of the reader device can be eliminated.
  • the RFID tag having the auxiliary antenna disposed in the vicinity can be read by the electric field antenna of the reader device, only the RFID tag to be read can be read. For example, when a plurality of products are placed on the product table, an RFID tag of a product with the auxiliary antenna brought close to the vicinity can be read, while an RFID tag of a product far from the auxiliary antenna cannot be read even with the same product table. According to the said structure, such a usage is attained and only a desired RFID tag can be read by the movement of an auxiliary antenna.
  • the antenna of the RFID tag may be a magnetic field antenna
  • the antenna of the reader device may be an electric field antenna.
  • the signal wave radiated from the electric field antenna of the reader device is transmitted as an electric field signal to the auxiliary antenna, converted into a magnetic field signal in each resonance loop of the auxiliary antenna, and transmitted to the magnetic field antenna of the RFID tag. .
  • communication between the reader device and the RFID tag becomes possible, and the necessity of using a magnetic field antenna as the reader device can be eliminated.
  • a plurality of the resonance loops are arranged so that the electrical length in the arrangement direction is not less than 1 ⁇ 4 wavelength at the communication frequency.
  • the entirety of the plurality of resonance loops can function as an electric field antenna capable of radiating an electric field, and a magnetic field signal can be converted into an electric field signal.
  • the communication range of the RFID tag antenna can be expanded to enable communication between the small magnetic field antenna of the RFID tag and the electric field antenna of the reader device.
  • the resonance loop may constitute an LC resonance circuit having a resonance frequency in the UHF band.
  • the resonance loop arranged on the center side in the arrangement direction is set to have a higher resonance frequency than the resonance loop arranged on the end side in the arrangement direction. As a result, variations in the actual resonance frequency of the plurality of resonance loops can be suppressed.
  • the auxiliary antenna has a plate-like or sheet-like main body, and the plurality of resonance loops are formed on a first main surface of the main body and a second main surface facing the first main surface.
  • Each of which is provided with a loop electrode in which a part of the annular conductor is opened, and when viewed through the main body from a direction orthogonal to the first main surface or the second main surface of the main body, It is preferable that the plurality of resonance loops are arranged so that a closed loop is formed by a loop electrode of the resonance loop on the first main surface side and a loop electrode of the resonance loop on the second main surface side.
  • a capacitor can be formed with a parasitic capacitance, so that it is not necessary to separately mount a capacitor on the main body.
  • the thickness of the auxiliary antenna can be suppressed and the cost can be suppressed.
  • the durability of the auxiliary antenna can be improved.
  • the plurality of resonance loops have the same or substantially the same inner and outer diameter dimensions and are arranged at regular intervals. According to this configuration, since the plurality of resonance loops have the same configuration, it is possible to eliminate the necessity of positioning the auxiliary antenna at a specific position with respect to the RFID tag or the reader device.
  • the plurality of resonance loops are arranged in a first row or a second row along a first direction, and the resonance loops arranged in the second row are arranged with respect to the resonance loops arranged in the first row. It is preferable that they are arranged offset in the first direction so as not to line up in a second direction orthogonal to the first direction. According to this configuration, the magnetic field generated from the auxiliary antenna can be increased, and the communication range of the RFID tag antenna can be further expanded. Thereby, the reader device can read the information of the RFID tag more reliably.
  • An RFID system includes an RFID tag including a magnetic field antenna; A reader device comprising an electric field antenna; An auxiliary antenna disposed in the vicinity of the RFID tag to communicate the magnetic field antenna included in the RFID tag and the electric field antenna included in the reader device; An RFID system comprising: The auxiliary antenna includes a plurality of resonance loops having a resonance frequency corresponding to a communication frequency, The plurality of resonance loops are arranged so that the length in the arrangement direction is not less than 1 ⁇ 4 wavelength at the communication frequency.
  • the whole of the plurality of resonance loops can function as an electric field antenna capable of radiating an electric field, and a magnetic field signal can be converted into an electric field signal.
  • the communication range of the RFID tag antenna can be expanded to enable communication between the RFID tag magnetic field antenna and the electric field antenna of the reader device.
  • the resonance loop may constitute an LC parallel resonance circuit having a resonance frequency in the UHF band.
  • the resonance loop arranged on the center side in the arrangement direction is set to have a higher resonance frequency than the resonance loop arranged on the end side in the arrangement direction. As a result, variations in the actual resonance frequency of the plurality of resonance loops can be suppressed.
  • the auxiliary antenna has a plate-like or sheet-like main body, and the plurality of resonance loops are formed on a first main surface of the main body and a second main surface facing the first main surface.
  • Each of which is provided with a loop electrode in which a part of the annular conductor is opened, and when viewed through the main body from a direction orthogonal to the first main surface or the second main surface of the main body, It is preferable that the plurality of resonance loops are arranged so that a closed loop is formed by a loop electrode of the resonance loop on the first main surface side and a loop electrode of the resonance loop on the second main surface side.
  • a capacitor can be formed with a parasitic capacitance, so that it is not necessary to separately mount a capacitor on the main body.
  • the thickness of the auxiliary antenna can be suppressed and the cost can be suppressed.
  • the durability of the auxiliary antenna can be improved.
  • the plurality of resonance loops have the same or substantially the same inner and outer diameter dimensions and are arranged at regular intervals. According to this configuration, since the plurality of resonance loops have the same configuration, it is possible to eliminate the necessity of positioning the auxiliary antenna at a specific position with respect to the RFID tag or the reader device.
  • the plurality of resonance loops are arranged in a first row or a second row along a first direction, and the resonance loops arranged in the second row are arranged with respect to the resonance loops arranged in the first row. It is preferable that they are arranged offset in the first direction so as not to line up in a second direction orthogonal to the first direction.
  • the magnetic field generated from the auxiliary antenna can be increased, and the communication range of the RFID tag magnetic field antenna can be further expanded. Thereby, the reader device can read the information of the RFID tag more reliably.
  • the auxiliary antenna includes two main body portions in which a plurality of resonance loops are arranged so as to form the closed loop, and the plurality of resonance loops have the same or substantially the same inner and outer diameter dimensions, and are arranged at regular intervals.
  • a plurality of resonance loops arranged in one main body portion has the other main body portion. It is preferable that the plurality of resonance loops arranged in a manner be arranged so as to be displaced in the surface direction.
  • the null point can be eliminated by the plurality of resonance loops arranged in the other main body.
  • the reader device can read the information of the RFID tag more reliably.
  • An RFID tag reading method includes: A method for reading an RFID tag comprising a small antenna, A plurality of resonance loops having a resonance frequency corresponding to a communication frequency has a resonance loop group arranged so as to be magnetically coupled to each other, and the antenna area of the resonance loop group is larger than the antenna area of the antenna of the RFID tag Preparing an auxiliary antenna that is large, equal to or larger than the antenna area of the antenna of the reader device; Bringing the auxiliary antenna and the reader device closer to the RFID tag, expanding the communication range of the antenna of the RFID tag with the auxiliary antenna, and communicating the antenna of the RFID tag and the antenna of the reader device; including.
  • the plurality of resonance loops are magnetically coupled to each other, thereby expanding the communication range of the RFID tag antenna and enabling communication between the small RFID tag antenna and the reader device antenna. it can. Therefore, the necessity of using a small antenna as the antenna of the reader device can be eliminated.
  • FIG. 1 is a perspective view of an RFID system according to an embodiment of the present invention.
  • the RFID system 1 includes an RFID tag 2, a reader device 3, and an auxiliary antenna 4.
  • the RFID system 1 is a system using the UHF band as a communication frequency band.
  • the RFID tag 2 is embedded in the frame 22 of the glasses 21 that is an example of an article.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the RFID tag 2.
  • the RFID tag 2 is a small RFID tag including an RFIC chip 2a and a small (or ultra-small) antenna 2b.
  • the RFIC chip 2a is an element having a circuit or the like in which article identification information is stored.
  • the RFIC chip 2a is placed on the substrate 2c and is electrically connected to the antenna 2b.
  • the RFIC chip 2a is sealed on the base material 2c with a sealing resin 2d.
  • the antenna 2b is a micro loop type or coil type magnetic field antenna.
  • the antenna 2b is built in the base material 2c so that the center axis or the winding axis extends in the thickness direction of the base material 2c.
  • FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the RFID tag 2. As shown in FIG. 3, an LC parallel resonant circuit is configured by the capacitance component of the RFIC chip 2a and the inductance component of the antenna 2b.
  • the communication distance of the single RFID tag 2 is shorter than an electric field antenna such as a dipole antenna (for example, 30 cm or less).
  • the outer diameter of the antenna 2b of the RFID tag 2 is, for example, 3 mm ⁇ 3 mm.
  • the antenna area of the antenna 2b of the RFID tag 2 is, for example, not less than 0.5 mm 2 and not more than 50 mm 2 .
  • the “antenna area” refers to the area of the opening of the loop or coil, that is, the area of the inner periphery of the loop or coil.
  • the reader device 3 is a general stationary type or handy type reader device used in a store or the like.
  • the reader device 3 is a handy type reader device having a field emission antenna.
  • the reader device 3 transmits power simultaneously with the signal.
  • the antenna of the reader device 3 is, for example, an electric field antenna such as a patch antenna.
  • the antenna of the reader device 3 has a larger antenna area than the antenna 2 b of the RFID tag 2.
  • the outer diameter of the antenna of the reader device 3 is, for example, 40 mm ⁇ 40 mm.
  • Antenna area of the antenna of the reader device 3 is, for example, 400 mm 2 or more 40000 mm 2 or less.
  • the auxiliary antenna 4 is an auxiliary antenna that expands the communication range of the antenna 2b of the RFID tag 2 so that the antenna 2b of the RFID tag 2 and the antenna of the reader device 3 can communicate with each other.
  • the auxiliary antenna 4 can communicate with the antenna 2b of the RFID tag 2 by converting the electric field signal radiated from the antenna of the reader device 3 into a magnetic field signal.
  • the auxiliary antenna 4 may be a portable antenna that is easy to carry, or may be a large antenna that is placed directly under the jewelry case. Even if the auxiliary antenna 4 is a large antenna, each resonance loop 42 described later operates as a magnetic field antenna, magnetically couples with the RFID tag 2 in the vicinity of the auxiliary antenna 4, and emits a signal as an electric field antenna. As a result, the RFID tag 2 can be read by a stationary reader device located far away.
  • FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of the auxiliary antenna 4.
  • the auxiliary antenna 4 includes a main body portion 41 and a plurality of resonance loops 42.
  • the main body 41 is configured in a plate shape or a sheet shape.
  • the main body 41 is made of, for example, a rigid base material, rubber, PET film, polyimide film, or a laminate thereof.
  • the main body 41 is configured to include an insulator layer.
  • Each of the plurality of resonance loops 42 operates as a resonance antenna, and is arranged on the first main surface 41a of the main body portion 41 so as to be capable of magnetic field coupling and electric field coupling with each other. That is, the resonance loop 42 is a magnetic field antenna and an electric field antenna at a frequency near the resonance point (for example, 860 MHz to 960 MHz).
  • the adjacent resonance loops 42 are arranged at positions where magnetic field coupling and electric field coupling are possible.
  • each resonant antenna operates as a magnetic field antenna, but a plurality of resonant antennas are magnetically coupled and electric field coupled to each other, and the auxiliary antenna 4 (that is, an array of multiple resonant antennas) operates as an electric field antenna as a whole.
  • the auxiliary antenna 4 can communicate with the antenna of the reader device 3 mainly through an electric field or an electromagnetic field, and can communicate with the antenna 2b of the RFID tag 2 mainly through magnetic field coupling. It functions to substantially expand the communication range of the antenna 2b of the RFID tag 2.
  • the plurality of resonance loops 42 are loop conductors having the same or substantially the same inner and outer diameter dimensions, and are arranged at regular intervals.
  • the plurality of resonance loops 42 are arranged in a matrix on the main body 41. That is, the auxiliary antenna 4 has a structure in which loop conductors having substantially the same shape are arranged in the horizontal direction X and the vertical direction Y, respectively, in plan view.
  • the auxiliary antenna 4 receives the electric field signal of the reader device 3, an induced current flows through each resonant antenna.
  • the antenna 2b which is the magnetic field antenna of the RFID tag 2
  • the RFID tag 2 operates.
  • the electrical lengths L1 and L2 in the arrangement direction (the horizontal direction X and the vertical direction Y) of the auxiliary antennas 4 can be operated as electric field antennas at 1/4 wavelength (for example, 7.5 cm) or more, and more preferably an integral multiple of a quarter wavelength.
  • the outer peripheral length (L1 * 2 + L2 * 2) of the auxiliary antenna 4 is one wavelength or more.
  • the antenna of the reader device 3 is an electric field antenna such as a patch antenna.
  • the reader device 3 having an electric field antenna is for reading a field emission type RFID tag (a long distance reading tag having a reading distance of 1 m or more) having an electric field antenna such as a patch antenna or a dipole antenna. For this reason, the antenna of the reader device 3 cannot directly read the RFID tag with the magnetic field antenna from a distance.
  • the reader device 3 having the electric field antenna can read the magnetic field radiation type RFID tag having the magnetic field antenna.
  • Each resonance loop 42 includes a loop electrode 42a in which a part of an annular conductor is opened, and a capacitor 42b connected to both ends of the loop electrode 42a.
  • the size of the loop electrode 42a and the capacitance of the capacitor 42b are set so that the resonance loop 42 has a resonance frequency in the UHF band (860 MHz to 960 MHz).
  • Each resonance loop 42 has an antenna area that is larger than the antenna area of the antenna 2 b of the RFID tag 2 and smaller than the antenna area of the antenna of the reader device 3.
  • the outer diameter dimension of the resonance loop 42 is, for example, 7 mm ⁇ 7 mm.
  • the antenna area of the resonance loop 42 is, for example, 30 mm 2 or more and 900 mm 2 or less.
  • 5A and 5B are plan views of the auxiliary antenna 4.
  • an alternate long and short dash line and a dashed arrow indicate the direction of current flow.
  • the broken line arrows indicate the flow direction of current, and the open arrows indicate the flow direction of the magnetic field.
  • the auxiliary antenna 4 shown in FIG. 4 is prepared.
  • the glasses 21 in which the RFID tag 2 is embedded in the frame 22 are placed on the auxiliary antenna 4.
  • an electric field signal is radiated from the antenna of the reader device 3 to the auxiliary antenna 4.
  • This electric field signal is, for example, a circularly polarized signal.
  • Each resonance loop 42 constituting the auxiliary antenna 4 resonates in parallel at the transmission frequency (for example, 915 MHz) of the reader device 3.
  • the auxiliary antenna 4 has a configuration in which the electrically closed resonance loop 42 is arranged like a floating island. However, between the floating islands, an electric field and a magnetic field are radiated and coupled to each other.
  • a plurality of resonance loops 42 receive an electric field signal and a current of 1 ⁇ 2 wavelength or more is excited as shown by a one-dot chain line in FIG.
  • the plurality of resonance loops 42 become like a dipole antenna. Electric field resonance. At this time, current flows through the plurality of resonance loops 42 as indicated by broken-line arrows in FIG. 5A. Further, at least one resonance loop 42 of the auxiliary antenna 4 converts an electric field signal due to parallel resonance into a magnetic field signal. As a result, as indicated by the white arrow in FIG. 5B, adjacent resonance loops 42 are magnetically coupled in a daisy chain, and the entire auxiliary antenna 4 can communicate with the antenna 2 b that is the magnetic field antenna of the RFID tag 2.
  • the auxiliary antenna 4 functions to expand the communication range of the antenna 2b of the RFID tag 2, the antenna 2b of the RFID tag 2 communicates with the antenna of the reader device 3, and the reader device 3 communicates with the RFID tag 2. Information can be read. At this time, it is not necessary to accurately position the reader device 3 with respect to the RFID tag 2, and it is only necessary to direct the reader device 3 to any location of the auxiliary antenna 4.
  • the auxiliary antenna 4 for example, the information on the RFID tag 2 can be read by the reader device 3 even from a position 5 m away from the RFID tag 2.
  • the plurality of resonance loops 42 are magnetically coupled to each other, thereby expanding the communication range of the antenna of the RFID tag 2 and communicating between the small antenna of the RFID tag 2 and the antenna of the reader device 3. Can be possible. Therefore, the necessity of using a small antenna as the antenna of the reader device 3 can be eliminated. Further, since the small RFID tag 2 can be read by the remote reader device 3, it is possible to simultaneously read a plurality of small commodities such as jewels, rings and watches by attaching a tag.
  • the antenna 2b of the RFID tag 2 is a magnetic field antenna
  • the antenna of the reader device 3 is an electric field antenna.
  • the signal wave radiated from the electric field antenna of the reader device 3 is transmitted to the auxiliary antenna 4 as an electric field signal, converted into a magnetic field signal by each resonance loop 42 of the auxiliary antenna 4, and the magnetic field of the RFID tag 2. Transmitted to the antenna.
  • communication between the reader device 3 and the RFID tag 2 becomes possible, and the necessity of using a magnetic field antenna as the reader device 3 can be eliminated.
  • a plurality of resonance loops 42 are arranged such that the electrical lengths L1 and L2 in the arrangement direction are equal to or more than 1 ⁇ 4 wavelength at the communication frequency.
  • the entirety of the plurality of resonance loops 42 can function as an electric field antenna that can radiate electric field, and a magnetic field signal can be converted into an electric field signal.
  • the communication range of the antenna of the RFID tag 2 can be expanded to enable communication between the small magnetic field antenna of the RFID tag 2 and the electric field antenna of the reader device 3.
  • the plurality of resonance loops 42 have the same or substantially the same inner and outer diameter dimensions and are arranged at regular intervals. According to this configuration, since the plurality of resonance loops 42 have the same configuration, the necessity of positioning the auxiliary antenna 4 at a specific position with respect to the RFID tag 2 or the reader device 3 can be eliminated.
  • the resonance frequencies of the resonance loops 42 are set to be the same, the actual resonance frequencies of the plurality of resonance loops 42 may vary. This is presumably because the resonance frequency is lowered when the adjacent resonance loops 42 are capacitively coupled to each other. That is, the resonance frequency of the resonance loop 42 changes according to the number of adjacent resonance loops. For this reason, it is preferable that the resonance frequency of the resonance loop 42 arranged on the center side of the main body 41 is set higher than that of the resonance loop 42 arranged on the end side of the main body 41. Thereby, variation in the actual resonance frequency of the plurality of resonance loops 42 can be suppressed. Note that the resonance frequency of the resonance loop 42 can be adjusted, for example, by changing the size of the loop electrode 42a and the capacitance of the capacitor 42b.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various other modes.
  • the glasses 21 in which the RFID tag 2 is embedded in the frame 22 are placed on the auxiliary antenna 4.
  • the present invention is not limited to this.
  • the auxiliary antenna 4 may be disposed between the reader device 3 and the glasses 21. Even with this arrangement, the auxiliary antenna 4 functions to expand the communication range of the antenna 2b of the RFID tag 2, the antenna 2b of the RFID tag 2 communicates with the antenna of the reader device 3, and the reader device 3 communicates with the RFID tag. 2 information can be read.
  • one auxiliary antenna 4 is used, but the present invention is not limited to this.
  • a plurality of (for example, four) auxiliary antennas 4 may be connected and used. Even when an article to which the RFID tag 2 is attached is sufficiently larger than one auxiliary antenna 4, an arbitrary number of auxiliary antennas 4 can be connected and used in accordance with the size of the article, so that the RFID tag 2 The communication range of the antenna 2b can be expanded more reliably.
  • the RFID tag 2 attached to one article is read by one reader device 3, but the present invention is not limited to this.
  • the RFID tag 2 having a magnetic field antenna attached to each of a plurality of articles in a wide range may be collectively read by one reader device 3 having an electric field antenna.
  • the shape of the loop electrode 42a of each resonance loop 42 is illustrated as being rectangular or substantially rectangular, but the present invention is not limited to this.
  • the loop electrode 42a may be octagonal or other polygonal.
  • each resonance loop 42 is formed only on the first main surface 41a of the main body 41.
  • the resonance loops 42 may be arranged on a first main surface 41a of the main body 41 and a second main surface 41b opposite to the first main surface 41a.
  • the first main surface 41a side A closed loop may be configured by the U-shaped loop electrode 42a and the U-shaped loop electrode 42a on the second main surface 41b side.
  • the capacitor can be formed by the parasitic capacitance formed between the loop electrode 42a on the first main surface 41a side and the loop electrode 42a on the second main surface 41b side. It is possible to eliminate the necessity of mounting the unit 41. Thereby, while suppressing the thickness of the auxiliary antenna 4, cost can be suppressed. Further, the durability of the auxiliary antenna 4 can be improved.
  • one of the loop electrode 42a on the first main surface 41a side and the loop electrode 42a on the second main surface 41b side has a conductor width larger than the other.
  • the loop electrode 42a on the first main surface 41a side overlaps the loop electrode 42a on the second main surface 41b side when viewed from a direction orthogonal to the first main surface 41a (or the second main surface 41b).
  • the burden of positioning can be reduced.
  • the auxiliary antenna 4 may be configured to include two main body portions 41 in which a plurality of resonance loops 42 are arranged so as to form a closed loop. More specifically, when viewed from a direction orthogonal to the first main surface 41a (or the second main surface 41b), the plurality of resonance loops 42 arranged in one main body portion 41 has the other.
  • the auxiliary antenna 4 may be configured so as to be displaced in the plane direction with respect to the plurality of resonance loops 42 arranged in the main body portion 41.
  • the resonance loop 42 of one main body portion 41 functions to suppress the occurrence of a null point in the center region E1 of the four resonance loops 42 of the other main body portion 41.
  • the reader apparatus 3 can read the information of the RFID tag 2 more reliably.
  • the center point P ⁇ b> 1 of the four adjacent resonance loops 42 of the other main body 41 is located inside the resonance loop 42 of the one main body 41. Thereby, it can suppress more reliably that a null point generate
  • the center point P1 of the four resonance loops 42 adjacent to each other of the other body part 41 and the center point P2 of the resonance loop 42 of the one body part 41 are shifted from each other in the plane direction. It is preferable to do. Thereby, it is possible to prevent the magnetic fields generated from the four resonance loops 42 of the one main body part 41 from canceling each other at the center point P2 of the resonance loop 42 of the one main body part 41 and generating a new null point. it can.
  • the auxiliary antenna 4 forms a plurality of resonance loops 42 (for example, a resonance loop with a capacitor shown in FIG. 4) so as to be shifted in the surface direction on the first main surface and the second main surface of one main body 41. May be. Even with such a configuration, the resonance loop 42 of the first main surface functions so as to suppress the occurrence of a null point in the central region of the four resonance loops 42 of the second main surface, and the reader device 3 functions as an RFID tag. The information of 2 can be read more reliably.
  • the inner and outer diameters of the resonance loops 42 are the same or substantially the same, but the present invention is not limited to this.
  • a plurality of small-diameter resonance loops 42B may be arranged inside the large-diameter resonance loop 42A.
  • a plurality of small-diameter resonance loops 42B may be arranged inside a plurality of large-diameter resonance loops 42A.
  • FIG. 13 a plurality of small-diameter resonance loops 42B may be arranged inside a plurality of large-diameter resonance loops 42A.
  • a plurality of small-diameter resonance loops 42B are arranged inside a plurality of large-diameter resonance loops 42A, and a larger-diameter resonance loop 42C is arranged outside the plurality of large-diameter resonance loops 42A. May be arranged. Further, a plurality of small-diameter resonance loops 42B may be arranged inside and outside the large-diameter resonance loop 42A. Further, as shown in FIG. 16, a plurality of small-diameter resonance loops 42B may be arranged inside and outside the large-diameter resonance loop 42A.
  • the large-diameter resonance loops 42A and 42C can provide the electric field antenna of the reader device 3. Can sufficiently receive the electric field signal.
  • electric power can be transmitted from the electric field antenna of the reader device 3 to the magnetic field antenna of the RFID tag 2 via the large-diameter resonance loops 42A and 42C and the small-diameter resonance loop 42B.
  • the size of the loop electrode and the capacitance of the capacitor are set so that the large-diameter resonance loops 42A and 42C and the small-diameter resonance loop 42B have the same or substantially the same resonance frequency (860 MHz to 960 MHz).
  • the loop electrodes 42Aa and 42Ca of the large-diameter resonance loops 42A and 42C are preferably formed to have a conductor width larger than the loop electrode 42Ba of the small-diameter resonance loop 42B in order to reduce the L component.
  • the loop electrodes 42Aa and 42Ca of the large-diameter resonance loops 42A and 42A on the first main surface 41a side and the second main surface are viewed from the direction orthogonal to the first main surface 41a. It is preferable to reduce the amount of overlap with the loop electrode 42Aa of the large-diameter resonance loop 42A on the surface 41b side.
  • the resonance loops 42 are arranged with a gap therebetween.
  • the present invention is not limited to this, and a part of the resonance loops 42 may be connected to each other.
  • the loop electrode 42a on the first main surface 41a side may be connected in a meander shape so as to have a half wavelength or more. According to this configuration, the connected loop electrode 42a can easily receive the electric field signal of the reader device 3, and the current can easily flow through the connected loop electrode 42a.
  • the plurality of resonance loops 42 are arranged in a matrix on the first main surface 41a of the main body 41.
  • the present invention is not limited to this.
  • the plurality of resonance loops 42 may be arranged in a first row 51, a second row 52, and a third row 53 along the first direction x.
  • the resonance loops 42 arranged in the second row 52 are aligned in the second direction y perpendicular to the first direction x with respect to the resonance loops 42 arranged in the first row 51 and the third row 53. It may be arranged offset in the first direction x.
  • the magnetic field generated from the auxiliary antenna 4 can be increased, and the communication range of the antenna 2b of the RFID tag 2 can be further expanded.
  • the reader apparatus 3 can read the information of the RFID tag 2 more reliably.
  • the resonance loops 42 arranged in each column are arranged in a matrix without offset as shown in FIG. 5, as described above, in the middle part (center region) of the four resonance loops 42. A null point may occur. In this case, depending on the size of the RFID tag 2 (especially when the RFIC tag 2 is small), information on the RFID tag 2 may not be read.
  • the null point can be reduced by arranging the resonance loops 42 arranged in any one of the columns with an offset. Thereby, the reader apparatus 3 can read the information of the RFID tag 2 more reliably.
  • the plurality of resonance loops 42 are arranged in the first row 51, the second row 52, and the third row 53, but the present invention is not limited to this.
  • the plurality of resonance loops 42 may be arranged only in the first row 51 and the second row 52.
  • the plurality of resonance loops 42 may be arranged in one row or four or more rows along the first direction x.
  • a protective layer may be provided so as to cover the plurality of resonance loops 42.
  • the reader device 3 has a reader function of reading information of the RFID tag 2, but the present invention is not limited to this.
  • the reader device 3 may be configured to have a reader / writer function of reading information from the RFID tag 2 and writing information to the RFID tag 2.
  • the auxiliary antenna 4 may be attached to a display stand 61 of a product display case 6 as shown in FIG.
  • the reader device 3 may be arranged inside the display stand 61 so as to radiate an electric field signal from the electric field antenna of the reader device 3 toward the auxiliary antenna 4.
  • the auxiliary antenna 4 can communicate with the antenna of the reader device 3 mainly through an electric field or an electromagnetic field, but can communicate with the antenna 2Ab of the RFID tag 2A described later mainly through magnetic field coupling.
  • the reader device 3 can read the information of the RFID tag 2 ⁇ / b> A wherever the RFID tag 2 ⁇ / b> A is arranged on the auxiliary antenna 4.
  • FIG. 20 is a perspective view showing an example in which a jewelry (ring) 62 as an example of an article to which the RFID tag 2A is attached is arranged on the auxiliary antenna 4.
  • FIG. 21 is a perspective view showing a configuration example of the RFID tag 2A.
  • the RFID tag 2A attached to the jewelry 62 includes an RFIC chip 2Aa and an antenna 2Ab.
  • the RFIC chip 2Aa is an element having a circuit or the like in which article identification information is stored.
  • the RFIC chip 2Aa is placed on the base 2Ac and is electrically connected to the antenna 2Ab.
  • the antenna 2Ab is a loop type magnetic field antenna.
  • the distance that the auxiliary antenna 4 and the antenna 2Ab of the RFID tag 2A can communicate with each other by magnetic field coupling is, for example, 3 cm.
  • the reader device 3 cannot read the information of the RFID tag 2A. Based on whether or not the information of the RFID tag 2A can be read, it can be estimated whether or not the customer has picked up the jewelry (ring) 62 attached with the RFID tag 2A.
  • the auxiliary antenna 4 may be divided and attached to the display stand 61 of the product display case 6.
  • a plurality of reader devices 3 are arranged inside the display stand 61 corresponding to the plurality of auxiliary antennas 4, and electric field signals are transmitted from the electric field antennas of the plurality of reader devices 3 to the plurality of auxiliary antennas 4.
  • What is necessary is just to comprise so that it may radiate
  • the gaps between the auxiliary antennas 4 are preferably separated by a distance (for example, the width of one resonance loop 42) where the resonance loops 42 of the auxiliary antennas 4 adjacent to each other are not magnetically coupled.
  • the auxiliary antenna 4 may be directly attached to a stationary reader device 3 including an electric field antenna (for example, a patch antenna). Even in this case, the reader device 3 can read the information of the RFID tag 2 ⁇ / b> A attached to the jewelry 62 via the auxiliary antenna 4.
  • an electric field antenna for example, a patch antenna
  • the auxiliary antenna 4 may be directly attached to a handy type reader device 3 including an electric field antenna (for example, a patch antenna). Even in this case, the reader device 3 can read information of the RFID tag 2B attached to an article such as clothes via the auxiliary antenna 4.
  • a handy type reader device 3 including an electric field antenna (for example, a patch antenna).
  • the reader device 3 can read information of the RFID tag 2B attached to an article such as clothes via the auxiliary antenna 4.
  • auxiliary antenna of the present invention it is possible to enable communication between the small antenna of the RFID tag and the antenna of the reader device without using a small antenna as the antenna of the reader device. Useful.

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Abstract

リーダ装置のアンテナとして小型のアンテナを用いることなく、RFIDタグの小型のアンテナとリーダ装置のアンテナとを通信可能にする補助アンテナを提供する。本発明に係る補助アンテナは、RFIDタグが備える小型のアンテナとリーダ装置が備えるアンテナとが通信可能になるように、RFIDタグのアンテナの通信範囲を拡大する補助アンテナであって、通信周波数に相当する共振周波数を持った複数の共振ループが互いに磁界結合するように配列された共振ループ群を有し、共振ループ群のアンテナ面積がRFIDタグのアンテナのアンテナ面積よりも大きく、リーダ装置のアンテナのアンテナ面積と同等又はそれよりも大きい。

Description

補助アンテナ、RFIDシステム、及びRFIDタグの読み取り方法
 本発明は、小型のアンテナを有するRFIDタグを読み取り可能にする補助アンテナ、RFIDシステム、及びRFIDタグの読み取り方法に関する。
 近年、RFIDタグを用いた物品管理が様々な分野に利用されている。例えば、RFIDタグを靴のソールなどの物品に埋め込んで、物品管理を行うことが行われている。
 物品に埋め込まれるRFIDタグには小型化が求められている。このため、RFIDタグが備えるアンテナとして、小型(又は超小型)のアンテナを用いることが求められている。
 しかしながら、RFIDタグに小型のアンテナを用いた場合、店舗などで使用される一般的なリーダ装置が備える電界放射型のアンテナ(例えばパッチアンテナやダイポールアンテナなど)では、当該小型のアンテナ(例えば磁界アンテナや、ループ部を付加することで磁界発生部を有する小型ダイポールアンテナ)と通信することは困難である。このため、リーダ装置がRFIDタグの情報を読み取れないことが起こり得る。また、リーダ装置がRFIDタグの情報を読み取れたとしても、リーダ装置のアンテナとRFIDタグのアンテナとが通信可能な位置を探す時間が必要になる。
 これに対して、特許文献1には、RFIDタグの小型アンテナ(磁界アンテナ)とほぼ同じアンテナ面積を有する小型ループアンテナ(磁界アンテナ)をリーダ装置のアンテナとして用いることが開示されている。
特許第5370581号公報
 しかしながら、この場合、リーダ装置に用いるアンテナが磁界アンテナに制限されることになるため、一般的なリーダ装置を用いることができず、小型のRFIDタグに対応する特殊なリーダ装置を用意する必要がある。
 本発明の目的は、リーダ装置のアンテナとして小型のアンテナを用いることなく、RFIDタグの小型のアンテナとリーダ装置のアンテナとを通信可能にする補助アンテナ、RFIDシステム、及びRFIDタグの読み取り方法を提供することにある。
 本発明に係る補助アンテナは、RFIDタグが備える小型のアンテナとリーダ装置が備えるアンテナとが通信可能になるように、前記RFIDタグのアンテナの通信範囲を拡大する補助アンテナであって、
 通信周波数に相当する共振周波数を持った複数の共振ループが互いに磁界結合するように配列された共振ループ群を有し、
 前記共振ループ群のアンテナ面積は、前記RFIDタグのアンテナのアンテナ面積よりも大きく、前記リーダ装置のアンテナのアンテナ面積と同等又はそれよりも大きくなるように構成されている。
 本発明に係るRFIDシステムは、小型のアンテナを備えるRFIDタグと、
 アンテナを備えるリーダ装置と、
 前記RFIDタグが備えるアンテナと前記リーダ装置が備えるアンテナとが通信可能になるように、前記RFIDタグのアンテナの通信範囲を拡大する補助アンテナと、
 を備えるRFIDシステムであって、
 前記補助アンテナは、
 通信周波数に相当する共振周波数を持った複数の共振ループが互いに磁界結合するように配列された共振ループ群を有し、
 前記共振ループ群のアンテナ面積は、前記RFIDタグのアンテナのアンテナ面積よりも大きく、前記リーダ装置のアンテナのアンテナ面積と同等又はそれよりも大きくなるように構成されている。
 本発明に係るRFIDシステムは、磁界アンテナを備えるRFIDタグと、
 電界アンテナを備えるリーダ装置と、
 前記RFIDタグが備える磁界アンテナと前記リーダ装置が備える電界アンテナとを通信させるために、前記RFIDタグの近傍に配置される補助アンテナと、
 を備えるRFIDシステムであって、
 前記補助アンテナは、通信周波数に相当する共振周波数を持った複数の共振ループを含み、
 前記複数の共振ループは、その配列方向の長さが前記通信周波数における1/4波長以上となるように配列されている。
 本発明に係るRFIDタグの読み取り方法は、小型のアンテナを備えるRFIDタグの読み取り方法であって、
 通信周波数に相当する共振周波数を持った複数の共振ループが互いに磁界結合するように配列された共振ループ群を有し、前記共振ループ群のアンテナ面積が、前記RFIDタグのアンテナのアンテナ面積よりも大きく、リーダ装置のアンテナのアンテナ面積と同等又はそれよりも大きい、補助アンテナを準備する工程と、
 前記RFIDタグに前記補助アンテナ及び前記リーダ装置を近づけ、前記RFIDタグのアンテナの通信範囲を前記補助アンテナによって拡大し、前記RFIDタグのアンテナと前記リーダ装置のアンテナとを通信させる工程と、
 を含む。
 本発明によれば、リーダ装置のアンテナとして小型のアンテナを用いることなく、RFIDタグの小型のアンテナとリーダ装置のアンテナとを通信可能にすることができる。
本発明の実施の形態に係るRFIDシステムの斜視図である。 RFIDタグの概略構成を示す断面図である。 図2のRFIDタグの等価回路図である。 本発明の実施の形態に係る補助アンテナの構成を示す斜視図である。 図1の補助アンテナの平面図である。 図1の補助アンテナの平面図である。 図1のRFIDシステムにおいて、リーダ装置と物品との間に補助アンテナを配置した変形例を示す斜視図である。 図4の補助アンテナを複数連結した状態を示す平面図である。 図4の補助アンテナの共振ループの変形例を示す平面図である。 図4の補助アンテナの共振ループの変形例を示す平面図である。 図9AにA-A線断面図である。 図4の補助アンテナの変形例を示す平面図である。 図4の補助アンテナの変形例を示す平面図である。 図11の部分拡大図である。 図4の補助アンテナの変形例を示す平面図である。 図4の補助アンテナの変形例を示す平面図である。 図4の補助アンテナの変形例を示す平面図である。 図4の補助アンテナの変形例を示す平面図である。 図4の補助アンテナの変形例を示す平面図である。 図4の補助アンテナの変形例を示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る補助アンテナが商品陳列ケースの陳列台に取り付けられた例を示す斜視図である。 RFIDタグが付けられた宝飾品が図19の補助アンテナ上に配置された例を示す斜視図である。 RFIDタグの構成例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る補助アンテナが商品陳列ケースの陳列台に複数に分割して取り付けられた例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る補助アンテナが据え置きタイプのリーダ装置に直接取り付けられた例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る補助アンテナがハンディタイプのリーダ装置に直接取り付けられた例を示す斜視図である。 図24のリーダ装置によってRFIDタグを読み取る様子を示す斜視図である。
 本発明の一態様に係る補助アンテナは、RFIDタグが備える小型のアンテナとリーダ装置が備えるアンテナとが通信可能になるように、前記RFIDタグのアンテナの通信範囲を拡大する補助アンテナであって、
 通信周波数に相当する共振周波数を持った複数の共振ループが互いに磁界結合するように配列された共振ループ群を有し、前記RFIDタグのアンテナのアンテナ面積よりも大きく、前記リーダ装置のアンテナのアンテナ面積と同等又はそれよりも大きくなるように構成されている。
 この構成によれば、前記複数の共振ループが互いに磁界結合することにより、RFIDタグのアンテナの通信範囲を拡大して、RFIDタグの小型のアンテナとリーダ装置のアンテナとを通信可能にすることができる。従って、リーダ装置のアンテナとして小型のアンテナを用いる必要性を無くすことができる。
 なお、前記共振ループは、配列方向の電気長が前記通信周波数における1/4波長以上となるように複数配列されることが好ましい。各共振ループは所定周波数で共振しているが、共振周波数付近では各共振ループから磁界放射と同時に電界放射も起こる。この電界放射する共振ループを複数配列させることで、各共振ループは磁界結合及び電界結合し、全体として個々の磁界アンテナが大きな電界アンテナを形成することとなる。特に共振ループ群が1/4波長以上となるように配列させることで、複数の共振ループ群の全体を、電界信号を送受信可能な電界アンテナとすることができる。この電界アンテナを補助アンテナとして使用すると、補助アンテナのどの共振ループに近接した小型のRFIDタグでも電界放射が可能となり、リーダ装置の電界アンテナで読み取り可能となる。
 これは、小型のRFIDタグは磁界放射するアンテナもしくは磁界放射部を有するアンテナで形成されているので、小型のRFIDタグと各共振ループとが磁界結合することで、小型のRFIDタグのアンテナと共振ループとの間で信号伝達が可能となる。各共振ループは、互いに磁界結合及び電界結合しているので、共振ループ群は、全体として電界放射可能な電界アンテナとなり、リーダ装置の電界アンテナから放射される電界信号を送受信することが可能となる。これにより、リーダ装置の電界アンテナから放射された電界信号を、共振ループを複数配列した補助アンテナで受信し、当該補助アンテナの各共振ループで電界信号を磁界信号に変換し、当該磁界信号をRFIDタグの磁界アンテナに伝達させることで、磁界アンテナを有する小型のRFIDタグとの通信が可能となる。その結果、RFIDタグのアンテナの通信範囲を拡大して、RFIDタグの磁界アンテナとリーダ装置の電界アンテナとの間での通信を可能にすることができる。また、補助アンテナを近傍に配置した小型のRFIDタグは、遠方にあるリーダ装置の電界アンテナで読み取り可能である一方、補助アンテナを近傍に配置していないRFIDタグは、遠方の電界アンテナから読み取り不可能である。これにより、読み取りたいRFIDタグだけを読み取ることができる。
 また、前記共振ループは、UHF帯に共振周波数を有するLC並列共振回路を構成するものであってもよい。
 また、前記配列方向の中央側に配置される共振ループは、前記配列方向の端部側に配置される共振ループよりも共振周波数が高く設定されることが好ましい。これにより、複数の共振ループの実際の共振周波数のバラツキを抑えることができる。
 また、プレート状又はシート状の本体部を有し、前記複数の共振ループは、前記本体部の第1主面と、当該第1主面に対向する第2主面とに配列され、環状の導体の一部が開口されたループ電極をそれぞれ備え、前記本体部の第1主面又は第2主面に対して直交する方向から前記本体部を透過して見たとき、前記第1主面側の共振ループのループ電極と、前記第2主面側の共振ループのループ電極とで閉ループが構成されるように、前記複数の共振ループが配列されることが好ましい。この構成によれば、寄生容量でコンデンサを形成することができるので、別途コンデンサを本体部に搭載する必要性を無くすことができる。これにより、補助アンテナの厚さを抑えるとともに、コストを抑えることができる。また、補助アンテナの耐久性を向上させることができる。
 また、前記複数の共振ループは、内外径寸法が同一又は略同一であり、一定間隔で配列されることが好ましい。この構成によれば、複数の共振ループが同様の構成を有するので、RFIDタグ又はリーダ装置に対して補助アンテナを特定の位置に位置決めする必要性を無くすことができる。
 また、前記複数の共振ループは、第1方向に沿う第1列又は第2列に配置され、前記第2列に配置される共振ループは、前記第1列に配置される共振ループに対して、前記第1方向に対して直交する第2方向に並ばないように、前記第1方向にオフセットして配置されることが好ましい。この構成によれば、補助アンテナから発生する磁場を大きくすることができ、RFIDタグのアンテナの通信範囲を一層拡大することができる。
 本発明の一態様に係るRFIDシステムは、
 小型のアンテナを備えるRFIDタグと、
 アンテナを備えるリーダ装置と、
 前記RFIDタグが備えるアンテナと前記リーダ装置が備えるアンテナとが通信可能になるように、前記RFIDタグのアンテナの通信範囲を拡大する補助アンテナと、
 を備えるRFIDシステムであって、
 前記補助アンテナは、
 通信周波数に相当する共振周波数を持った複数の共振ループが互いに磁界結合するように配列された共振ループ群を有し、
 前記共振ループ群のアンテナ面積は、前記RFIDタグのアンテナのアンテナ面積よりも大きく、前記リーダ装置のアンテナのアンテナ面積と同等又はそれよりも大きくなるように構成されている。
 この構成によれば、前記複数の共振ループが互いに磁界結合することにより、RFIDタグのアンテナの通信範囲を拡大して、RFIDタグの小型のアンテナとリーダ装置のアンテナとを通信可能にすることができる。従って、リーダ装置のアンテナとして小型のアンテナを用いる必要性を無くすことができる。また、補助アンテナを近傍に配置したRFIDタグだけがリーダ装置の電界アンテナで読み取り可能であるので、読み取りたいRFIDタグだけを読み取ることができる。例えば、商品テーブルに複数の商品が置かれている場合、補助アンテナを近傍に近づけた商品のRFIDタグは読み取れる一方で、同じ商品テーブルでも補助アンテナから遠い商品のRFIDタグは読み取れない。前記構成によれば、このような使い方が可能となり、補助アンテナの移動により、所望のRFIDタグだけを読み取ることができる。
 なお、前記RFIDタグのアンテナは磁界アンテナであり、前記リーダ装置のアンテナは電界アンテナであってもよい。この構成によれば、リーダ装置の電界アンテナから放射された信号波は、電界信号として補助アンテナに伝達され、補助アンテナの各共振ループで磁界信号に変換され、RFIDタグの磁界アンテナに伝達される。これにより、リーダ装置とRFIDタグとの通信が可能となり、リーダ装置として磁界アンテナを用いる必要性を無くすことができる。
 また、前記共振ループは、配列方向の電気長が通信周波数における1/4波長以上となるように複数配列されることが好ましい。この構成によれば、複数の共振ループの全体を電界放射可能な電界アンテナとして機能させることができ、磁界信号を電界信号に変換することができる。その結果、RFIDタグのアンテナの通信範囲を拡大して、RFIDタグの小型の磁界アンテナとリーダ装置の電界アンテナとの間での通信を可能にすることができる。
 また、前記共振ループは、UHF帯に共振周波数を有するLC共振回路を構成するものであってもよい。
 また、前記配列方向の中央側に配置される共振ループは、前記配列方向の端部側に配置される共振ループよりも共振周波数が高く設定されることが好ましい。これにより、複数の共振ループの実際の共振周波数のバラツキを抑えることができる。
 また、前記補助アンテナは、プレート状又はシート状の本体部を有し、前記複数の共振ループは、前記本体部の第1主面と、当該第1主面に対向する第2主面とに配列され、環状の導体の一部が開口されたループ電極をそれぞれ備え、前記本体部の第1主面又は第2主面に対して直交する方向から前記本体部を透過して見たとき、前記第1主面側の共振ループのループ電極と、前記第2主面側の共振ループのループ電極とで閉ループが構成されるように、前記複数の共振ループが配列されることが好ましい。この構成によれば、寄生容量でコンデンサを形成することができるので、別途コンデンサを本体部に搭載する必要性を無くすことができる。これにより、補助アンテナの厚さを抑えるとともに、コストを抑えることができる。また、補助アンテナの耐久性を向上させることができる。
 また、前記複数の共振ループは、内外径寸法が同一又は略同一であり、一定間隔で配列されることが好ましい。この構成によれば、複数の共振ループが同様の構成を有するので、RFIDタグ又はリーダ装置に対して補助アンテナを特定の位置に位置決めする必要性を無くすことができる。
 また、前記複数の共振ループは、第1方向に沿う第1列又は第2列に配置され、前記第2列に配置される共振ループは、前記第1列に配置される共振ループに対して、前記第1方向に対して直交する第2方向に並ばないように、前記第1方向にオフセットして配置されることが好ましい。この構成によれば、補助アンテナから発生する磁場を大きくすることができ、RFIDタグのアンテナの通信範囲を一層拡大することができる。これにより、リーダ装置がRFIDタグの情報をより確実に読み取ることができる。
 本発明の一態様に係るRFIDシステムは、磁界アンテナを備えるRFIDタグと、
 電界アンテナを備えるリーダ装置と、
 前記RFIDタグが備える磁界アンテナと前記リーダ装置が備える電界アンテナとを通信させるために、前記RFIDタグの近傍に配置される補助アンテナと、
 を備えるRFIDシステムであって、
 前記補助アンテナは、通信周波数に相当する共振周波数を持った複数の共振ループを含み、
 前記複数の共振ループは、その配列方向の長さが前記通信周波数における1/4波長以上となるように配列されている。
 この構成によれば、複数の共振ループの全体を電界放射可能な電界アンテナとして機能させることができ、磁界信号を電界信号に変換することができる。その結果、RFIDタグのアンテナの通信範囲を拡大して、RFIDタグの磁界アンテナとリーダ装置の電界アンテナとの間での通信を可能にすることができる。
 なお、前記共振ループは、UHF帯に共振周波数を有するLC並列共振回路を構成するものであってもよい。
 また、前記配列方向の中央側に配置される共振ループは、前記配列方向の端部側に配置される共振ループよりも共振周波数が高く設定されることが好ましい。これにより、複数の共振ループの実際の共振周波数のバラツキを抑えることができる。
 また、前記補助アンテナは、プレート状又はシート状の本体部を有し、前記複数の共振ループは、前記本体部の第1主面と、当該第1主面に対向する第2主面とに配列され、環状の導体の一部が開口されたループ電極をそれぞれ備え、前記本体部の第1主面又は第2主面に対して直交する方向から前記本体部を透過して見たとき、前記第1主面側の共振ループのループ電極と、前記第2主面側の共振ループのループ電極とで閉ループが構成されるように、前記複数の共振ループが配列されることが好ましい。この構成によれば、寄生容量でコンデンサを形成することができるので、別途コンデンサを本体部に搭載する必要性を無くすことができる。これにより、補助アンテナの厚さを抑えるとともに、コストを抑えることができる。また、補助アンテナの耐久性を向上させることができる。
 また、前記複数の共振ループは、内外径寸法が同一又は略同一であり、一定間隔で配列されることが好ましい。この構成によれば、複数の共振ループが同様の構成を有するので、RFIDタグ又はリーダ装置に対して補助アンテナを特定の位置に位置決めする必要性を無くすことができる。
 また、前記複数の共振ループは、第1方向に沿う第1列又は第2列に配置され、前記第2列に配置される共振ループは、前記第1列に配置される共振ループに対して、前記第1方向に対して直交する第2方向に並ばないように、前記第1方向にオフセットして配置されることが好ましい。補助アンテナから発生する磁場を大きくすることができ、RFIDタグの磁界アンテナの通信範囲を一層拡大することができる。これにより、リーダ装置がRFIDタグの情報をより確実に読み取ることができる。
 前記補助アンテナは、前記閉ループが構成されるように複数の共振ループが配列された本体部を2つ備え、前記複数の共振ループは、内外径寸法が同一又は略同一であり、一定間隔で配列され、前記2つの本体部は、前記第1主面又は第2主面に対して直交する方向から透過して見たとき、一方の本体部に配列された複数の共振ループが他方の本体部に配列された複数の共振ループに対して面方向にずれるように配置されることが好ましい。この構成によれば、一方の本体部に配列された複数の共振ループ間にヌル点が生じる場合でも、他方の本体部に配列された複数の共振ループによって当該ヌル点を無くすことができる。これにより、リーダ装置がRFIDタグの情報をより確実に読み取ることができる。
 本発明の一態様に係るRFIDタグの読み取り方法は、
 小型のアンテナを備えるRFIDタグの読み取り方法であって、
 通信周波数に相当する共振周波数を持った複数の共振ループが互いに磁界結合するように配列された共振ループ群を有し、前記共振ループ群のアンテナ面積が、前記RFIDタグのアンテナのアンテナ面積よりも大きく、リーダ装置のアンテナのアンテナ面積と同等又はそれよりも大きい、補助アンテナを準備する工程と、
 前記RFIDタグに前記補助アンテナ及び前記リーダ装置を近づけ、前記RFIDタグのアンテナの通信範囲を前記補助アンテナによって拡大し、前記RFIDタグのアンテナと前記リーダ装置のアンテナとを通信させる工程と、
 を含む。
 この方法によれば、前記複数の共振ループが互いに磁界結合することにより、RFIDタグのアンテナの通信範囲を拡大して、RFIDタグの小型のアンテナとリーダ装置のアンテナとを通信可能にすることができる。従って、リーダ装置のアンテナとして小型のアンテナを用いる必要性を無くすことができる。
 以下、実施の形態に係る補助アンテナ、RFIDシステム、及びRFIDタグの読み取り方法について、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)
 図1は、本発明の実施の形態に係るRFIDシステムの斜視図である。
 本実施の形態に係るRFIDシステム1は、RFIDタグ2と、リーダ装置3と、補助アンテナ4とを備えている。RFIDシステム1は、UHF帯を通信周波数帯としたシステムである。
 本実施の形態において、RFIDタグ2は、物品の一例である眼鏡21のフレーム22に埋め込まれている。
 図2は、RFIDタグ2の概略構成を示す断面図である。図2に示すように、RFIDタグ2は、RFICチップ2aと、小型(又は超小型)のアンテナ2bとを備える小型のRFIDタグである。RFICチップ2aは、物品の識別情報が記憶された回路等を有する素子である。RFICチップ2aは、基材2c上に載置され、アンテナ2bに電気的に接続されている。また、RFICチップ2aは、封止樹脂2dによって基材2c上で封止されている。アンテナ2bは、微小ループ型又はコイル型の磁界アンテナである。アンテナ2bは、中心軸又は巻回軸が基材2cの厚み方向に延在するように、基材2cに内蔵されている。
 図3は、RFIDタグ2の等価回路図である。図3に示すように、RFICチップ2aが有する容量成分とアンテナ2bが有するインダクタンス成分とで、LC並列共振回路が構成されている。
 RFIDタグ2の単体での通信距離は、例えば、ダイポールアンテナ等の電界アンテナよりも短い(例えば、30cm以下)。RFIDタグ2のアンテナ2bの外径寸法は、例えば、3mm×3mmである。RFIDタグ2のアンテナ2bのアンテナ面積は、例えば、0.5mm以上50mm以下である。ここで、「アンテナ面積」とは、ループ又はコイルの開口の面積、つまり、ループ又はコイルの内周部分の面積を言う。
 リーダ装置3は、店舗などで使用される一般的な据え置きタイプ又はハンディタイプのリーダ装置である。本実施の形態において、リーダ装置3は、電界放射アンテナを有するハンディタイプのリーダ装置である。リーダ装置3は、信号と同時に電力も送信している。本実施の形態において、リーダ装置3のアンテナは、例えば、パッチアンテナ等の電界アンテナである。リーダ装置3のアンテナは、RFIDタグ2のアンテナ2bよりも大きいアンテナ面積を有している。リーダ装置3のアンテナの外径寸法は、例えば、40mm×40mmである。リーダ装置3のアンテナのアンテナ面積は、例えば、400mm以上40000mm以下である。
 補助アンテナ4は、RFIDタグ2のアンテナ2bとリーダ装置3のアンテナとが通信可能になるように、RFIDタグ2のアンテナ2bの通信範囲を拡大する補助アンテナである。本実施の形態において、補助アンテナ4は、リーダ装置3のアンテナから放射された電界信号を磁界信号に変換することにより、RFIDタグ2のアンテナ2bと通信可能になる。補助アンテナ4は、持ち運びが容易なポータブルタイプのアンテナであっても良いが、宝石ケースの直下に置くような大型のアンテナであっても良い。なお、補助アンテナ4が大型のアンテナであっても、後述する各共振ループ42が、磁界アンテナとして動作して補助アンテナ4の近傍のRFIDタグ2と磁界結合し、電界アンテナとして信号放射する。これにより、遠方にある据え置きタイプのリーダ装置で当該RFIDタグ2の読み取りが可能となる。
 図4は、補助アンテナ4の構成を示す斜視図である。図4に示すように、補助アンテナ4は、本体部41と、複数の共振ループ42とを備えている。
 本体部41は、プレート状又はシート状に構成されている。本体部41は、例えば、剛性を有する基材、ゴム、PETフィルム、ポリイミドフィルム、或いはそれらの積層体などで構成されている。本体部41は、絶縁体層を含むように構成されている。
 複数の共振ループ42は、各々が共振アンテナとして動作し、本体部41の第1主面41aに互いに磁界結合及び電界結合が可能となる状態に配列されている。すなわち、共振ループ42は、共振点付近の周波数(例えば、860MHz~960MHz)では、磁界アンテナであると共に電界アンテナである。互いに隣接する共振ループ42は、互いに磁界結合及び電界結合が可能な位置に配置されている。これにより、個々の共振アンテナは磁界アンテナとして動作するが、複数の共振アンテナが互いに磁界結合及び電界結合し、補助アンテナ4(すなわち、複数の共振アンテナの配列体)が全体としては電界アンテナとして動作する(電界放射する)。よって、補助アンテナ4は、リーダ装置3のアンテナとは主に電界や電磁界を介して通信可能になる一方で、RFIDタグ2のアンテナ2bとは主に磁界結合を介して通信可能になり、実質的にRFIDタグ2のアンテナ2bの通信範囲を拡大するように機能する。
 複数の共振ループ42は、内外径寸法が同一又は略同一のループ状導体であり、一定間隔で配列されている。本実施の形態において、複数の共振ループ42は、本体部41にマトリクス状に配置されている。すなわち、補助アンテナ4は、ほぼ同一形状のループ状導体を平面視において横方向X及び縦方向Yにそれぞれ配列した構造を有する。補助アンテナ4がリーダ装置3の電界信号を受けることで、各共振アンテナに誘導電流が流れる。当該誘導電流をRFIDタグ2の磁界アンテナであるアンテナ2bが受けることで、RFIDタグ2が動作する。このような動作原理で動作するので、補助アンテナ4の配列方向(横方向X及び縦方向Y)の電気長L1,L2は、電界アンテナとして動作可能な、通信周波数における1/4波長(例えば、7.5cm)以上であることが好ましく、1/4波長の整数倍であることがより好ましい。また、補助アンテナ4の外周長(L1×2+L2×2)は、1波長以上であることが好ましい。
 なお、本実施の形態において、リーダ装置3のアンテナは、パッチアンテナ等の電界アンテナである。通常、電界アンテナを有するリーダ装置3は、パッチアンテナやダイポールアンテナ等の電界アンテナを有する電界放射型のRFIDタグ(読み取り距離が1m以上の長距離読み取り用タグ)を読み取るためのものである。このため、リーダ装置3のアンテナは、磁界アンテナの付いたRFIDタグを遠方から直接読み取ることができない。これに対して、補助アンテナ4を用いることによって、電界アンテナを有するリーダ装置3で、磁界アンテナを有する磁界放射型のRFIDタグを読み取ることができるようになる。
 各共振ループ42は、環状の導体の一部が開口されたループ電極42aと、ループ電極42aの両端部に接続されたコンデンサ42bとを備えている。共振ループ42は、例えば、UHF帯(860MHz~960MHz)に共振周波数を有するように、ループ電極42aの大きさ及びコンデンサ42bの容量が設定されている。
 各共振ループ42は、RFIDタグ2のアンテナ2bのアンテナ面積よりも大きく、リーダ装置3のアンテナのアンテナ面積よりも小さいアンテナ面積を有している。共振ループ42の外径寸法は、例えば、7mm×7mmである。共振ループ42のアンテナ面積は、例えば、30mm以上900mm以下である。
 次に、RFIDタグ2の読み取り方法について説明する。図5A及び図5Bは、補助アンテナ4の平面図である。図5Aにおいて、一点鎖線及び破線矢印は電流の流れ方向を示している。図5Bにおいて、破線矢印は電流の流れ方向を示し、白抜き矢印は磁界の流れ方向を示している。
 まず、図4に示す補助アンテナ4を準備する。
 次いで、図1に示すように、RFIDタグ2がフレーム22に埋め込まれた眼鏡21を補助アンテナ4の上に載置する。
 次いで、図1に示すように、補助アンテナ4にリーダ装置3のアンテナから電界信号を放射する。この電界信号は、例えば、円偏波の信号である。補助アンテナ4を構成する各共振ループ42は、リーダ装置3の送信周波数(例えば915MHz)で並列共振する。このため、補助アンテナ4は電気的に閉じた共振ループ42が浮島のように配置された構成を有するが、各浮島の間は電界及び磁界を放射し、互いに結合する。その結果、複数の共振ループ42が電界信号を受けて、図5Aの一点鎖線に示すように、1/2波長以上の電流が励起されると、当該複数の共振ループ42がダイポールアンテナのように電界共振する。このとき、図5Aの破線矢印で示すように、複数の共振ループ42に電流が流れる。また、補助アンテナ4の少なくとも1つの共振ループ42が、並列共振による電界信号を磁界信号に変換する。これにより、図5Bの白抜き矢印で示すように、隣接する共振ループ42が数珠つなぎに磁界結合し、補助アンテナ4の全体がRFIDタグ2の磁界アンテナであるアンテナ2bと通信可能になる。その結果、補助アンテナ4がRFIDタグ2のアンテナ2bの通信範囲を拡大するように機能して、RFIDタグ2のアンテナ2bとリーダ装置3のアンテナとが通信し、リーダ装置3がRFIDタグ2の情報を読み取ることができる。この際、RFIDタグ2に対してリーダ装置3を正確に位置決めする必要はなく、補助アンテナ4のいずれかの箇所にリーダ装置3を向けるだけでよい。この補助アンテナ4を用いることで、例えば、RFIDタグ2に対して5m離れた位置からでも、リーダ装置3によってRFIDタグ2の情報を読み取ることができる。
 本実施の形態によれば、複数の共振ループ42が互いに磁界結合することにより、RFIDタグ2のアンテナの通信範囲を拡大して、RFIDタグ2の小型のアンテナとリーダ装置3のアンテナとを通信可能にすることができる。従って、リーダ装置3のアンテナとして小型のアンテナを用いる必要性を無くすことができる。また、小型のRFIDタグ2を遠方のリーダ装置3で読み取ることが可能となるので、宝石や指輪・時計などの小型の商品にもタグを付けて複数同時に読み取ることが可能となる。
 また、本実施の形態によれば、RFIDタグ2のアンテナ2bは磁界アンテナであり、リーダ装置3のアンテナは電界アンテナである。この構成によれば、リーダ装置3の電界アンテナから放射された信号波は、電界信号として補助アンテナ4に伝達され、補助アンテナ4の各共振ループ42で磁界信号に変換され、RFIDタグ2の磁界アンテナに伝達される。これにより、リーダ装置3とRFIDタグ2との通信が可能となり、リーダ装置3として磁界アンテナを用いる必要性を無くすことができる。
 また、本実施の形態によれば、共振ループ42は、配列方向の電気長L1,L2が通信周波数における1/4波長以上となるように複数配列されている。この構成によれば、複数の共振ループ42の全体を電界放射可能な電界アンテナとして機能させることができ、磁界信号を電界信号に変換することができる。その結果、RFIDタグ2のアンテナの通信範囲を拡大して、RFIDタグ2の小型の磁界アンテナとリーダ装置3の電界アンテナとの間での通信を可能にすることができる。
 本実施の形態によれば、複数の共振ループ42は、内外径寸法が同一又は略同一であり、一定間隔で配列されている。この構成によれば、複数の共振ループ42が同様の構成を有するので、RFIDタグ2又はリーダ装置3に対して補助アンテナ4を特定の位置に位置決めする必要性を無くすことができる。
 なお、各共振ループ42の共振周波数を同一に設定した場合であっても、複数の共振ループ42の実際の共振周波数にはバラツキが生じることがある。これは、互いに隣接する共振ループ42が、互いに容量結合することにより共振周波数が低下するためと考えられる。すなわち、隣接する共振ループの数に応じて共振ループ42の共振周波数が変わる。このため、本体部41の中央側に配置される共振ループ42は、本体部41の端部側に配置される共振ループ42よりも共振周波数が高く設定されることが好ましい。これにより、複数の共振ループ42の実際の共振周波数のバラツキを抑えることができる。なお、共振ループ42の共振周波数は、例えば、ループ電極42aの大きさ及びコンデンサ42bの容量を変えることにより調整することができる。
 なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、前記では、RFIDタグ2がフレーム22に埋め込まれた眼鏡21を補助アンテナ4の上に載置するものとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図6に示すように、リーダ装置3と眼鏡21との間に補助アンテナ4を配置してもよい。この配置によっても、補助アンテナ4がRFIDタグ2のアンテナ2bの通信範囲を拡大するように機能して、RFIDタグ2のアンテナ2bとリーダ装置3のアンテナとが通信し、リーダ装置3がRFIDタグ2の情報を読み取ることができる。
 また、前記では、1つの補助アンテナ4を用いたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図7に示すように、複数(例えば、4つ)の補助アンテナ4を連結して用いてもよい。RFIDタグ2が付された物品が1つの補助アンテナ4よりも十分大きい場合であっても、当該物品の大きさに応じて任意の数の補助アンテナ4を連結して用いることで、RFIDタグ2のアンテナ2bの通信範囲をより確実に拡大することができる。
 また、前記では、1つのリーダ装置3によって1つの物品に付されたRFIDタグ2を読み取るようにしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、電界アンテナを有する1つのリーダ装置3によって、広範囲にある複数の物品にそれぞれ付された磁界アンテナを有するRFIDタグ2を一括して読み取るようにしてもよい。
 また、図1~図7では、各共振ループ42のループ電極42aの形状が矩形又は略矩形であるものとして図示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図8に示すように、ループ電極42aは、八角形であってもよいし、その他の多角形であってもよい。
 また、前記では、各共振ループ42が本体部41の第1主面41aのみに形成されるものとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図9A及び図9Bに示すように、各共振ループ42は、本体部41の第1主面41aと、第1主面41aに対向する第2主面41bとに配列されてもよい。また、この場合、図9Aに示すように、第1主面41a(又は第2主面41b)に対して直交する方向から本体部41を透過して見たとき、第1主面41a側のU字形のループ電極42aと第2主面41b側のU字形のループ電極42aとで閉ループが構成されてもよい。この構成によれば、第1主面41a側のループ電極42aと第2主面41b側のループ電極42aとの間に形成される寄生容量でコンデンサを形成することができるので、別途コンデンサを本体部41に搭載する必要性を無くすことができる。これにより、補助アンテナ4の厚さを抑えるとともに、コストを抑えることができる。また、補助アンテナ4の耐久性を向上させることができる。
 なお、この場合、第1主面41a側のループ電極42aと第2主面41b側のループ電極42aとは、いずれか一方がいずれか他方よりも導体幅が大きいことが好ましい。これにより、第1主面41a側のループ電極42aと第2主面41b側のループ電極42aとを、第1主面41a(又は第2主面41b)に対して直交する方向から見て重なるように位置合わせする負担を軽減することができる。
 また、各共振ループ42を図10に示すようにマトリクス状に配置した場合、互いに隣接する4つの共振ループ42の中心領域E1にヌル点が発生するおそれがある。このため、図11に示すように、閉ループが構成されるように複数の共振ループ42が配列された本体部41を2つ備えるように補助アンテナ4を構成してもよい。より具体的には、第1主面41a(又は第2主面41b)に対して直交する方向から透過して見たとき、一方の本体部41に配列された複数の共振ループ42が他方の本体部41に配列された複数の共振ループ42に対して面方向にずれるように補助アンテナ4を構成してもよい。この構成によれば、一方の本体部41の共振ループ42が、他方の本体部41の4つの共振ループ42の中心領域E1にヌル点が発生することを抑えるように機能する。これにより、リーダ装置3がRFIDタグ2の情報をより確実に読み取ることができる。
 なお、この場合、図12に示すように、一方の本体部41の共振ループ42の内側に、他方の本体部41の互いに隣接する4つの共振ループ42の中心点P1が位置することが好ましい。これにより、他方の本体部41の4つの共振ループ42の中心領域E1にヌル点が発生することをより確実に抑えることができる。
 また、図12に示すように、他方の本体部41の互いに隣接する4つの共振ループ42の中心点P1と、一方の本体部41の共振ループ42の中心点P2とが面方向にずれて位置することが好ましい。これにより、一方の本体部41の4つの共振ループ42から発生する磁界が一方の本体部41の共振ループ42の中心点P2で互いに打ち消しあって、新たなヌル点が発生することを抑えることができる。
 なお、補助アンテナ4は、1つの本体部41の第1主面及び第2主面において面方向にずれるように複数の共振ループ42(例えば、図4に示すコンデンサ付きの共振ループ)を形成してもよい。このような構成によっても、第1主面の共振ループ42が、第2主面の4つの共振ループ42の中心領域にヌル点が発生することを抑えるように機能し、リーダ装置3がRFIDタグ2の情報をより確実に読み取ることができる。
 また、前記では、各共振ループ42の内外径寸法が同一又は略同一であるものとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図13に示すように、大径の共振ループ42Aの内側に複数の小径の共振ループ42Bを配置するように構成してもよい。また、図14に示すように、複数の大径の共振ループ42Aの内側に複数の小径の共振ループ42Bを配置するように構成してもよい。また、図15に示すように、複数の大径の共振ループ42Aの内側に複数の小径の共振ループ42Bを配置するとともに、複数の大径の共振ループ42Aの外側に更に大径の共振ループ42Cを配置するように構成してもよい。また、大径の共振ループ42Aの内側及び外側に複数の小径の共振ループ42Bを配置するように構成してもよい。また、図16に示すように、大径の共振ループ42Aの内側及び外側に複数の小径の共振ループ42Bを配置するように構成してもよい。この構成によれば、小径の共振ループ42Bだけではリーダ装置3の電界アンテナから電界信号(電波又は電磁波)を十分に受信できない場合でも、大径の共振ループ42A,42Cによってリーダ装置3の電界アンテナから電界信号を十分に受信することができる。その結果、リーダ装置3の電界アンテナから、大径の共振ループ42A,42C、小径の共振ループ42Bを介して、RFIDタグ2の磁界アンテナに電力を伝えることができる。
 なお、大径の共振ループ42A,42Cと小径の共振ループ42Bとは、同じ又は略同じ共振周波数(860MHz~960MHz)を有するように、ループ電極の大きさ及びコンデンサの容量(寄生容量)が設定されている。大径の共振ループ42A,42Cのループ電極42Aa,42Caは、L成分を小さくするために、小径の共振ループ42Bのループ電極42Baよりも導体幅が大きく形成されることが好ましい。また、C成分を小さくするために、第1主面41aに対して直交する方向から見て、第1主面41a側の大径の共振ループ42A,42Aのループ電極42Aa,42Caと第2主面41b側の大径の共振ループ42Aのループ電極42Aaとが重なる量を小さくすることが好ましい。
 また、前記では、各共振ループ42が互いに隙間を空けて配置されるものとしたが、本発明はこれに限定されず、各共振ループ42の一部が互いに連結されてもよい。例えば、第1主面41a側のループ電極42aが1/2波長以上になるようにミアンダ状に連結されてもよい。この構成によれば、連結したループ電極42aがリーダ装置3の電界信号を受けやすくなり、連結したループ電極42aに電流を流れ易くすることができる。
 また、前記では、複数の共振ループ42が本体部41の第1主面41aにマトリクス状に配置されるものとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図18に示すように、複数の共振ループ42は、第1方向xに沿う第1列51、第2列52、及び第3列53に配置されてもよい。また、第2列52に配置される共振ループ42は、第1列51及び第3列53に配置される共振ループ42に対して、第1方向xに対して直交する第2方向yに並ばないように、第1方向xにオフセットして配置されてもよい。この構成によれば、補助アンテナ4から発生する磁場を大きくすることができ、RFIDタグ2のアンテナ2bの通信範囲を一層拡大することができる。これにより、リーダ装置3がRFIDタグ2の情報をより確実に読み取ることができる。なお、各列に配置される共振ループ42が、図5に示すようにオフセットすることなくマトリクス状に配置されている場合、前述したように、4つの共振ループ42の中間部分(中心領域)にヌル点が発生するおそれがある。この場合、RFIDタグ2の大きさ次第では(特にRFICタグ2が小さい場合)、RFIDタグ2の情報を読み取れないことが起こり得る。これに対して、図18に示すように、いずれかの列に配置される共振ループ42をオフセットして配置することで、ヌル点を小さくすることができる。これにより、リーダ装置3がRFIDタグ2の情報をより確実に読み取ることができる。
 なお、前記では、複数の共振ループ42は、第1列51、第2列52、及び第3列53に配置されるものとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、複数の共振ループ42は、第1列51及び第2列52のみに配置されてもよい。また、複数の共振ループ42は、第1方向xに沿う1列又は4列以上の列に配置されてもよい。
 また、前記では、複数の共振ループ42が外部に露出するようにしたが、本発明はこれに限定されない。複数の共振ループ42を覆うように保護層が設けられてもよい。
 また、前記では、リーダ装置3は、RFIDタグ2の情報を読み取るリーダ機能を有するものとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、リーダ装置3は、RFIDタグ2の情報を読み取るとともに、RFIDタグ2に情報を書き込むリーダライタ機能を有するように構成されてもよい。
 また、前記実施の形態に係る補助アンテナ4は、図19に示すように、商品陳列ケース6の陳列台61に取り付けられてもよい。この場合、例えば、陳列台61の内部にリーダ装置3を配置し、当該リーダ装置3の電界アンテナから補助アンテナ4に向けて電界信号を放射するように構成すればよい。補助アンテナ4は、リーダ装置3のアンテナとは主に電界や電磁界を介して通信可能である一方で、後述するRFIDタグ2Aのアンテナ2Abとは主に磁界結合を介して通信可能である。これにより、RFIDタグ2Aが補助アンテナ4上のどこに配置されても、リーダ装置3がRFIDタグ2Aの情報を読み取ることができる。
 図20は、RFIDタグ2Aが付けられた物品の一例である宝飾品(指輪)62が補助アンテナ4上に配置された例を示す斜視図である。図21は、RFIDタグ2Aの構成例を示す斜視図である。図21に示すように、宝飾品62に付けられるRFIDタグ2Aは、RFICチップ2Aaと、アンテナ2Abとを備えている。RFICチップ2Aaは、物品の識別情報が記憶された回路等を有する素子である。RFICチップ2Aaは、基材2Ac上に載置され、アンテナ2Abに電気的に接続されている。アンテナ2Abは、ループ型の磁界アンテナである。
 なお、補助アンテナ4とRFIDタグ2Aのアンテナ2Abとが磁界結合により通信可能な距離は、例えば3cmである。このため、補助アンテナ4からRFIDタグ2Aのアンテナ2Abが3cm以上離れると、リーダ装置3がRFIDタグ2Aの情報を読み取ることができなくなる。このRFIDタグ2Aの情報の読み取りの可否に基づいて、RFIDタグ2Aが付けられた宝飾品(指輪)62を顧客が手に取ったか否かを推定することができる。
 また、前記実施の形態に係る補助アンテナ4は、図22に示すように、商品陳列ケース6の陳列台61に複数に分割されて取り付けられてもよい。この場合、例えば、陳列台61の内部に複数の補助アンテナ4に対応して複数のリーダ装置3を配置し、当該複数のリーダ装置3の電界アンテナから複数の補助アンテナ4に向けて電界信号を放射するように構成すればよい。この構成によれば、RFIDタグ2Aを読み取ったリーダ装置3を特定することにより、RFIDタグ2Aがどの補助アンテナ4上に配置されているかを特定することができる。なお、各補助アンテナ4間の隙間は、互いに隣接する補助アンテナ4の共振ループ42が磁界結合しない距離(例えば、1つの共振ループ42の幅)、離されることが好ましい。
 また、前記実施の形態に係る補助アンテナ4は、図23に示すように、電界アンテナ(例えば、パッチアンテナ)を備える据え置きタイプのリーダ装置3に直接取り付けられてもよい。この場合でも、リーダ装置3は、補助アンテナ4を介して宝飾品62に付けられたRFIDタグ2Aの情報を読み取ることができる。
 また、前記実施の形態に係る補助アンテナ4は、図24及び図25に示すように、電界アンテナ(例えば、パッチアンテナ)を備えるハンディタイプのリーダ装置3に直接取り付けられてもよい。この場合でも、リーダ装置3は、補助アンテナ4を介して衣服などの物品に付けられたRFIDタグ2Bの情報を読み取ることができる。
 なお、前記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
 本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
 本発明に係る補助アンテナによれば、リーダ装置のアンテナとして小型のアンテナを用いることなく、RFIDタグの小型のアンテナとリーダ装置のアンテナとを通信可能にすることができるので、例えば、RFIDシステムに有用である。
  1  RFIDシステム
  2,2A,2B  RFIDタグ
  2a,2Aa  RFICチップ
  2b,2Ab  アンテナ(磁界アンテナ)
  2c,2Ac  基材
  2d 封止樹脂
  3  リーダ装置
  4  補助アンテナ
  6  商品陳列ケース
 21  眼鏡
 22  フレーム
 41  本体部
 41a 第1主面
 41b 第2主面
 42,42A,42B,42C  共振ループ
 42a,42Aa,42Ba,42Ca  ループ電極
 42b コンデンサ
 51  第1列
 52  第2列
 53  第3列
 61  陳列台
 62  宝飾品

Claims (23)

  1.  RFIDタグが備える小型のアンテナとリーダ装置が備えるアンテナとが通信可能になるように、前記RFIDタグのアンテナの通信範囲を拡大する補助アンテナであって、
     通信周波数に相当する共振周波数を持った複数の共振ループが互いに磁界結合するように配列された共振ループ群を有し、
     前記共振ループ群のアンテナ面積は、前記RFIDタグのアンテナのアンテナ面積よりも大きく、前記リーダ装置のアンテナのアンテナ面積と同等又はそれよりも大きい、
     補助アンテナ。
  2.  前記共振ループは、UHF帯に共振周波数を有するLC並列共振回路を構成している、請求項1に記載の補助アンテナ。
  3.  前記共振ループは、配列方向の電気長が前記通信周波数における1/4波長以上となるように複数配列されている、請求項1又は2に記載の補助アンテナ。
  4.  前記配列方向の中央側に配置される共振ループは、前記配列方向の端部側に配置される共振ループよりも共振周波数が高く設定されている、請求項3に記載の補助アンテナ。
  5.  プレート状又はシート状の本体部を有し、
     前記複数の共振ループは、前記本体部の第1主面と、当該第1主面に対向する第2主面とに配列され、環状の導体の一部が開口されたループ電極をそれぞれ備え、
     前記本体部の第1主面又は第2主面に対して直交する方向から前記本体部を透過して見たとき、前記第1主面側の共振ループのループ電極と、前記第2主面側の共振ループのループ電極とで閉ループが構成されるように、前記複数の共振ループが配列されている、請求項1~4のいずれか1つに記載の補助アンテナ。
  6.  前記複数の共振ループは、内外径寸法が同一又は略同一であり、一定間隔で配列されている、請求項1~5のいずれか1つに記載の補助アンテナ。
  7.  前記複数の共振ループは、第1方向に沿う第1列又は第2列に配置され、
     前記第2列に配置される共振ループは、前記第1列に配置される共振ループに対して、前記第1方向に対して直交する第2方向に並ばないように、前記第1方向にオフセットして配置されている、請求項6に記載の補助アンテナ。
  8.  小型のアンテナを備えるRFIDタグと、
     アンテナを備えるリーダ装置と、
     前記RFIDタグが備えるアンテナと前記リーダ装置が備えるアンテナとが通信可能になるように、前記RFIDタグのアンテナの通信範囲を拡大する補助アンテナと、
     を備えるRFIDシステムであって、
     前記補助アンテナは、
     通信周波数に相当する共振周波数を持った複数の共振ループが互いに磁界結合するように配列された共振ループ群を有し、
     前記共振ループ群のアンテナ面積は、前記RFIDタグのアンテナのアンテナ面積よりも大きく、前記リーダ装置のアンテナのアンテナ面積と同等又はそれよりも大きい、
     RFIDシステム。
  9.  前記RFIDタグのアンテナは磁界アンテナであり、前記リーダ装置のアンテナは電界アンテナである、請求項8に記載のRFIDシステム。
  10.  前記共振ループは、UHF帯に共振周波数を有するLC並列共振回路を構成している、請求項8又は9に記載のRFIDシステム。
  11.  前記共振ループは、配列方向の電気長が前記通信周波数における1/4波長以上となるように複数配列されている、請求項8~10のいずれか1つに記載のRFIDシステム。
  12.  前記配列方向の中央側に配置される共振ループは、前記配列方向の端部側に配置される共振ループよりも共振周波数が高く設定されている、請求項11に記載のRFIDシステム。
  13.  前記補助アンテナは、プレート状又はシート状の本体部を有し、
     前記複数の共振ループは、前記本体部の第1主面と、当該第1主面に対向する第2主面とに配列され、環状の導体の一部が開口されたループ電極をそれぞれ備え、
     前記本体部の第1主面又は第2主面に対して直交する方向から前記本体部を透過して見たとき、前記第1主面側の共振ループのループ電極と、前記第2主面側の共振ループのループ電極とで閉ループが構成されるように、前記複数の共振ループが配列されている、請求項8~12のいずれか1つに記載のRFIDシステム。
  14.  前記複数の共振ループは、内外径寸法が同一又は略同一であり、一定間隔で配列されている、請求項8~13のいずれか1つに記載のRFIDシステム。
  15.  前記複数の共振ループは、第1方向に沿う第1列又は第2列に配置され、
     前記第2列に配置される共振ループは、前記第1列に配置される共振ループに対して、前記第1方向に対して直交する第2方向に並ばないように、前記第1方向にオフセットして配置されている、請求項14に記載のRFIDシステム。
  16.  磁界アンテナを備えるRFIDタグと、
     電界アンテナを備えるリーダ装置と、
     前記RFIDタグが備える磁界アンテナと前記リーダ装置が備える電界アンテナとを通信させるために、前記RFIDタグの近傍に配置される補助アンテナと、
     を備えるRFIDシステムであって、
     前記補助アンテナは、通信周波数に相当する共振周波数を持った複数の共振ループを含み、
     前記複数の共振ループは、その配列方向の長さが前記通信周波数における1/4波長以上となるように配列されている、
     RFIDシステム。
  17.  前記共振ループは、UHF帯に共振周波数を有するLC並列共振回路を構成している、請求項16に記載のRFIDシステム。
  18.  前記配列方向の中央側に配置される共振ループは、前記配列方向の端部側に配置される共振ループよりも共振周波数が高く設定されている、請求項16又は17に記載のRFIDシステム。
  19.  前記補助アンテナは、プレート状又はシート状の本体部を有し、
     前記複数の共振ループは、前記本体部の第1主面と、当該第1主面に対向する第2主面とに配列され、環状の導体の一部が開口されたループ電極をそれぞれ備え、
     前記本体部の第1主面又は第2主面に対して直交する方向から前記本体部を透過して見たとき、前記第1主面側の共振ループのループ電極と、前記第2主面側の共振ループのループ電極とで閉ループが構成されるように、前記複数の共振ループが配列されている、請求項16~18のいずれか1つに記載のRFIDシステム。
  20.  前記複数の共振ループは、内外径寸法が同一又は略同一であり、一定間隔で配列されている、請求項16~19のいずれか1つに記載のRFIDシステム。
  21.  前記複数の共振ループは、第1方向に沿う第1列又は第2列に配置され、
     前記第2列に配置される共振ループは、前記第1列に配置される共振ループに対して、前記第1方向に対して直交する第2方向に並ばないように、前記第1方向にオフセットして配置されている、請求項20に記載のRFIDシステム。
  22.  前記補助アンテナは、前記閉ループが構成されるように複数の共振ループが配列された本体部を2つ備え、
     前記複数の共振ループは、内外径寸法が同一又は略同一であり、一定間隔で配列され、
     前記2つの本体部は、前記第1主面又は第2主面に対して直交する方向から透過して見たとき、一方の本体部に配列された複数の共振ループが他方の本体部に配列された複数の共振ループに対して面方向にずれるように配置されている、請求項19に記載のRFIDシステム。
  23.  小型のアンテナを備えるRFIDタグの読み取り方法であって、
     通信周波数に相当する共振周波数を持った複数の共振ループが互いに磁界結合するように配列された共振ループ群を有し、前記共振ループ群のアンテナ面積が、前記RFIDタグのアンテナのアンテナ面積よりも大きく、リーダ装置のアンテナのアンテナ面積と同等又はそれよりも大きい、補助アンテナを準備する工程と、
     前記RFIDタグに前記補助アンテナ及び前記リーダ装置を近づけ、前記RFIDタグのアンテナの通信範囲を前記補助アンテナによって拡大し、前記RFIDタグのアンテナと前記リーダ装置のアンテナとを通信させる工程と、
     を含む、RFIDタグの読み取り方法。
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