JP2005108245A

JP2005108245A - Ｒｆｉｄセンサシステムおよびｒｆｉｄ検知方法

Info

Publication number: JP2005108245A
Application number: JP2004287444A
Authority: JP
Inventors: Bruce Roesner; ブルース、レスナー; Isao Tomon; 門功外
Original assignee: BELLA ID SOLUTIONS Inc; NIPPON INFORMATION SYSTEM KK
Current assignee: BELLA ID SOLUTIONS Inc; NIPPON INFORMATION SYSTEM KK
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2005-04-21
Anticipated expiration: 2024-09-30
Also published as: WO2005034010A3; US7026936B2; US20050068179A1; TWI249709B; JP4837270B2; TW200512656A; WO2005034010A2

Abstract

【課題】多数のRFIDタグ装置との間で迅速かつ適切に通信を行えるようにする。
【解決手段】 RFIDセンサシステムは、RFID検知ドライバ１からの信号を伝送する第１および第２の伝導パス２，３と、これら第１および第２の伝導パス２，３に接続される制御器４と、制御器４に接続されるリーダ５とを備えている。RFID検知ドライバ１を第１および第２の伝導パス２，３に容量結合または直接接合により接続するため、RFID検知ドライバ１に複数のアンテナを設けなくても、RFID検知ドライバ１に電力を供給し、かつRFID検知ドライバ１からの検知信号を受信でき、リーダ５側の構成を大幅に簡略化できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、RFIDタグ装置との間で信号を送受信するRFIDセンサシステムおよびRFID検知方法

RFIDシステムは、識別情報を送信する識別器と、この識別器から送信された識別情報を読み取るリーダとを備えている。識別器は、タグ（またはトランスポンダ）とも呼ばれる。大抵の用途では、タグは、集積回路チップの形態であり、最小形態は、シリコンウエハから切り出したシリコン・ダイを基板上に取り付けたものである。

ある刺激を感知（または知覚）し、感知動作に基づいて信号を送信するために、RFIDタグはチップ内部または基板上に内蔵センサを持つことができる。これらのセンサは、多くの刺激のうち、圧力、光、温度、接触、化学成分および生物学的成分等を知覚するアナログセンサでありうる。RFIDタグは、所定のリーダの無線周波数チャネルを利用して信号を無線で送信する（特許文献１参照）。

図１はある領域内に空間的に分布される１個以上のRFIDタグからの信号を受信する従来のRFIDリーダシステムの概略構成を示すブロック図である。RFIDリーダシステムは、典型的には、リーダ２１と、このリーダ２１にケーブル２２を介して接続される複数のアンテナ２３とを備えている。リーダ２１は、各ケーブル２２に対して、電力や各種信号を供給するとともに、アンテナ２３で受信された信号を各ケーブル２２を介して受信する。
特開2003-223626公報

図１の構成の場合、広範に分散される多数のRFIDタグに応答指令信号を送信するには、リーダ２１に多数のアンテナ２３とケーブル２２を接続しなければならなくなる。

ケーブル２２を介してリーダ２１に接続されるアンテナ２３の数が増えると、全体のシステムの構成が複雑になる可能性がある。リーダ２１から送信される無線信号は通常、少数の特定の搬送波信号周波数帯のみに限定され、搬送波信号は側波帯信号を送信しないように厳しく管理される。

このような観点から、従来のRFIDリーダシステムはアンテナ２３の数が増えるほどコスト高になるおそれがある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、多数のRFIDタグ装置との間で迅速かつ適切に通信を行うことが可能なRFIDセンサシステムおよびRFID検知方法を提供することにある。

本発明の一態様によれば、信号を送受信可能な少なくとも一つのRFID検知装置と、前記RFID検知装置との間で互いに信号を送受可能な２本の導電経路と、前記２本の導電経路に対して搬送波信号を供給するとともに、前記２本の導電経路上を伝搬する前記搬送波信号に重畳された前記RFID検知信号の送信信号を受信する制御装置と、を備える。

本発明によれば、２本の導電経路上のどこにでもRFIDタグ装置を接続して通信を行うことができるため、多数のRFIDタグ装置との間で迅速かつ適切に通信を行うことができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
図２は本発明の第１の実施形態によるRFIDセンサシステムの概略構成を示すブロック図である。図２のRFIDセンサシステムは、ある領域に空間的に分布される少なくとも１個のRFID検知ドライバ１との間で信号を送受する。RFID検知ドライバ１は、圧力、光、温度、接触、化学成分、また生物学的成分の変化・刺激を検知して、検知結果を示す信号を非接触で送信する。RFID検知ドライバ１が検知する具体的内容は特に問わず、複数種類の変化や刺激を検知してもよい。

図２のRFIDセンサシステムは、RFID検知ドライバ１からの信号を伝送する第１および第２の伝導パス２，３と、これら第１および第２の伝導パス２，３に接続される制御器４と、制御器４に接続されるリーダ５とを備えている。

RFID検知ドライバ１は、後述するように、少なくとも２つのパッドを有し、これらパッドは第１および第２の伝導パス２，３に容量結合により接続される。あるいは、RFID検知ドライバ１のパッドを第１および第２の伝導パス２，３に直接接触させてもよい。

第１および第２の伝導パス２，３は、例えば、回路基板上に銅または銀などによる導電ペーストにより形成される。

制御器４は、第１および第２の伝導パス２，３に対して、互いに逆相の搬送波信号を伝送する。第１および第２の伝導パス２，３上に容量結合あるいは直接接合により接続されるRFID検知ドライバ１は、搬送波信号を用いて電力を生成し、その電力を利用して、自己の検知信号を搬送波信号に重畳した変調信号を生成する。

第１および第２の伝導パス２，３は、一例として、それぞれ25〜200μmの幅を有し、各伝導パス間の間隔も25〜200μmであり、各伝導パスは互いに略平行に配置されている。なお、各伝導パスの幅や各伝導パス間の間隔、および伝導パスの長さは、特に限定されない。

このように、RFID検知ドライバ１は、自己の検知信号を容量結合（または直接接合）により、搬送波信号に重畳して伝送する。制御器４は、搬送波信号に重畳された検知信号を受信する。制御器４は、搬送波信号を生成するための不図示の発振器を有する。発振器の具体的な構成については特に問わない。

搬送波信号は、例えば50〜100MHzの低周波信号である。搬送波信号の周波数を正確に制御する必要はない。50〜100MHzよりも高い周波数あるいはより低い周波数の搬送波信号を採用してもよい。

RFID検知ドライバ１が直接接合により第１および第２の伝導パス２，３に接続される場合には、交流信号からなる搬送波信号の代わりに、直流信号からなる搬送波信号を用いることも可能である。

リーダ５は、制御器４で受信された搬送波信号に重畳された検知信号を受信し、検知信号に基づいて所定の動作を指示する不図示の論理制御部を有する。論理制御部は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはそれらの組み合わせで実現可能である。

論理制御部は、検知信号を受信して、検知信号に応じた制御動作を行うマイクロプロセッサを含んでいてもよい。論理制御部は、入力信号に基づいて所定の論理動作を行う。論理制御部は、２つ以上の論理回路を有することができるが、論理回路の具体的回路構成は特に問わない。制御器４とリーダ５は、別個の部品で構成してもよいし、単一のチップで構成してもよい。

図３（ａ）はRFID検知ドライバ１の一例を示す上面図、図３（ｂ）はRFID検知ドライバ１の側面図である。RFID検知ドライバ１の中央部には、RFIDチップ１１が配置され、このRFIDチップ１１から両側に細長状のチップ取付モジュール１２が配置され、各チップ取付モジュール１２の先端部にはパッド１３が配置されている。両側のパッド１３はそれぞれ第１および第２の伝導パス２，３に対向配置されて、容量結合されるか、第１および第２の伝導パス２，３に直接接触される。

チップ取付モジュール１２は、第１および第２の伝導パス２，３からの電力信号をRFIDチップ１１に伝送するとともに、RFIDチップ１１からの検知信号を第１および第２の伝送パスに伝送する。

チップ取付モジュール１２の先端部分にあるパッド１３には、不図示のアンテナを取り付けることも可能である。このアンテナは、チップ取付モジュール１２およびRFIDチップ１１との間で同調回路を形成する。同調する周波数帯域は、一般に非常に狭い範囲である。これにより、アンテナ、チップ取付モジュール１２およびRFIDチップ１１でRFIDタグが形成される。

これとは別に、パッド１３は第１および第２の伝導パス２，３との間で容量結合（あるいは直接接合）され、図２に示した回路を形成する。これら第１および第２の伝導パス２，３を介して伝送される周波数帯域は広くすることができる。

チップ取付モジュール１２の先端部分にあるパッド１３は、第１および第２の伝導パス２，３との間で容量結合（あるいは直接接合）されるような形状およびサイズに成形される。

図３（ｂ）に示すように、第１の基板１４上に上述した第１および第２の伝導パス２，３が形成され、この第１の基板１４上に第２の基板１５が形成され、この第２の基板１５上にチップ取付モジュール１２とRFIDチップ１１が配置されている。

このような第１および第２の基板１４，１５を形成する手法は特に問わない。第１および第２の基板１４，１５として、第１および第２の伝導パス２，３が形成されたフィルムと、RFIDチップ１１およびチップ取付モジュール１２が形成されたフィルムとを用いてもよい。この場合、これらフィルムを位置合わせすればよい。フィルムの材料は特に問わないが、例えば、ポリエチレン・テレフタレート（PET）のような薄い柔軟性のある基板材料などを用いることができる。

上述した図１のRFIDセンサシステムは、例えば、プリント基板上の空きスペースに配置されて、プリント基板の各所の熱を検出するために利用される。この場合、RFID検知ドライバ１は、熱を検知するセンサを有し、センサで検出された熱に関する情報を第１および第２の伝導パス２，３を通して制御器４に送信する。RFID検知ドライバ１は、プリント基板上の複数箇所に置かれる。このようなRFIDセンサシステムを構築すれば、プリント基板上で熱が異常に高くなった箇所があれば、その箇所を即座にかつ正確に検出できる。

また、図１のRFIDセンサシステムは、入力装置としても利用することができる。例えば、RFID検知ドライバ１に圧力センサを設け、複数のRFID検知ドライバ１を複数の入力ボタンの下部にそれぞれ配置する。いずれかの入力ボタンが押下されると、その入力ボタンの下部にあるRFID検知ドライバ１が圧力の変化を検知し、第１および第２の伝導パス２，３を介して制御器４にその情報を伝達する。これにより、どの入力ボタンが押下されたかを迅速かつ精度よく検知することができる。

このように、第１の実施形態では、RFID検知ドライバ１を第１および第２の伝導パス２，３に容量結合または直接接合により接続するため、RFID検知ドライバ１に複数のアンテナを設けなくても、RFID検知ドライバ１に電力を供給し、かつRFID検知ドライバ１からの検知信号を受信でき、リーダ５側の構成を大幅に簡略化できる。また、RFID検知ドライバ１と第１および第２の伝導パス２，３との距離が非常に短いため、電波の伝搬環境等の影響を受けることがなく、微弱な検知信号を確実にリーダ５に伝達できる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態は、第１および第２の伝導パス２，３のいずれか一方にアンテナを接続したものである。

図４は本発明の第２の実施形態によるRFIDセンサシステムの概略構成を示すブロック図である。図４のRFIDセンサシステムは、第１または第２の伝導パス１，２にアンテナ１５が接続されている点で図２と異なっており、それ以外は図２と共通する。

図４では、第１の伝導パスにアンテナ１５を接続した例を示しているが、第２の伝導パスにアンテナ１５を接続してもよい。

アンテナ１５は、図４に示すRFID検知ドライバ１以外のRFID検知ドライバ１やRFIDタグ装置と無線通信を行う。

第１および第２伝導パスは、図４に示したRFID検知ドライバ１からの信号だけでなく、アンテナ１５で受信された他のRFID検知ドライバ１やRFIDタグ装置からの無線信号も搬送波信号に重畳して伝送する。

したがって、リーダ５は、図４に示したRFID検知ドライバ１だけでなく、他のRFID検知ドライバ１やRFIDタグ装置からの信号を受信したり、これらの装置に信号を送信することができる。

このように、第２の実施形態では、第１または第２の伝導パス１，２にアンテナ１５を接続することにより、第１および第２の伝導パス２，３に容量結合または直接接合により接続されるRFID検知ドライバ１だけでなく、その他の無線信号を送受する装置との間でも無線信号を送受でき、通信相手が多くなって、利用価値がより高くなる。

従来のRFIDリーダシステムの概略構成を示すブロック図。本発明の第１の実施形態によるRFIDセンサシステムの概略構成を示すブロック図。（ａ）はRFID検知ドライバ１の一例を示す上面図、（ｂ）はRFID検知ドライバ１の側面図。本発明の第２の実施形態によるRFIDセンサシステムの概略構成を示すブロック図。

符号の説明

１ RFID検知ドライバ
２第１の伝導パス
３第２の伝導パス
４制御器
５リーダ
１１ RFIDチップ
１２チップ取付モジュール
１３パッド

Claims

信号を送受信可能な少なくとも一つのRFID検知装置と、
前記RFID検知装置との間で互いに信号を送受可能な２本の導電経路と、
前記２本の導電経路に対して搬送波信号を供給するとともに、前記２本の導電経路上を伝搬する前記搬送波信号に重畳された前記RFID検知信号の送信信号を受信する制御装置と、を備えることを特徴とするRFIDセンサシステム。
前記RFID検知装置と前記２本の導電経路とは、非接触で信号を送受することを特徴とする請求項１に記載のRFIDセンサシステム。
前記制御信号で受信された前記２本の導電経路上の信号に含まれる、前記RFID検知装置からの送信信号を受信する読取装置を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のRFIDセンサシステム。
前記２本の導電経路と前記RFID検知装置とは、容量結合により信号の送受を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のRFIDセンサシステム。
前記２本の導電経路は、略平行に配置され、
前記制御装置は、前記２本の導電経路に互いに逆相の搬送波信号を供給することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のRFIDセンサシステム。
前記RFID検知装置は、
ICチップと、
前記ICチップの両側に配置される２つの導電パターンと、
前記導電パターンの両端部に配置される導電パッドと、を有し、
前記２本の導電経路は、前記２つの導電パッドと対向配置されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のRFIDセンサシステム。
前記RFID検知装置は、前記２本の導電経路上の搬送波信号を利用して電力を生成することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のRFIDセンサシステム。
前記２本の導電経路の少なくとも一方に接続され、無線信号を送受信可能なアンテナを備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のRFIDセンサシステム。
信号を送受信可能な少なくとも一つのRFID検知装置との間で非接触で信号を送受可能な２本の導電経路を設け、
前記２本の導電経路の一端に接続される制御装置は、該２本の導電経路に対して搬送波信号供給するととともに、前記RFID検知装置が前記搬送波信号に重畳した送信信号を受信することを特徴とするRFID検知方法。