JP2005316742A

JP2005316742A - Ｉｃタグ

Info

Publication number: JP2005316742A
Application number: JP2004134139A
Authority: JP
Inventors: Toshio Watanabe; 利夫渡辺
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2004-04-28
Filing date: 2004-04-28
Publication date: 2005-11-10
Also published as: US20050242959A1

Abstract

【課題】アンテナの指向性の影響がなるべく小さく、広い角度に対して良好な送受信を行えるＩＣタグを実現する。
【解決手段】直交する三面をもつ母材（２０８）を利用して、立体アンテナを構成する。各面には、面状のコイルアンテナ（２１０，２１２，２１４）が形成されており、ＩＣチップ（２１８）とそれぞれ別々に接続されている。各コイルアンテナは、単体で電波の放射または受信を行いうる構造を有している。したがって、各コイルアンテナのＯＮ状態を排他的に時分割切り替えするスイッチ機能を備え、受信状態のよいコイルアンテナを用いて送受信を行うことができる。また、スイッチングは行わず、三つのコイルアンテナを全てＯＮ状態として、送受信を行うことも可能である。
【選択図】図７

Description

アンテナ及び集積回路を備え電波を通じてデータの読み出し又は書き込みを行うことが可能なＩＣタグ、特に、アンテナの構成についての技術に関する。

製品やその運搬容器等に取り付けるＩＣタグ（ＲＦタグなどと呼ばれる場合もある）が急速に普及しつつある。ＩＣタグは、集積回路（ＩＣ）とアンテナを有する小型・軽量の装置である。集積回路に情報を書き込んだり、書き込まれた情報を読み出したりすることで、ＩＣタグを取り付けた物品の流通管理や、機能管理等に役立てられる。例えば、プリンタ、スキャナ、コピー機等の画像処理装置の分野においては、画像処理装置本体、画像処理装置に組み込むカートリッジ、複数のカートリッジを運搬するための搬送容器等にＩＣタグが取り付けられて、流通管理や品質管理等に利用する試みが進行している。

ＩＣタグは、外部に置かれたリード／ライタとの間で、電波を利用した非接触の電送方式により信号の送信または受信（典型的には両方）を行う。ここで、「電波」の用語は、慣用的に用いられているように、赤外線以上の波長をもつ電磁波を意味しており、リード／ライタとの間で明瞭な波状の空間構造を示さない電界や磁界の擾乱も指すものとする。電送方式を電磁気学的な観点から見れば静電結合の原理を用いる方式、電磁結合の原理を用いて行う方式、電磁誘導の原理を用いて行う方式、マイクロ波を利用して行う方式等に分類することができる。通信距離は、一般に周波数と電波強度に依存している。例えばパッシブタイプ（受信した電波のエネルギを利用して電波送信を行う）の場合、１２５ＫＨｚ帯では１５ｃｍ程度以内、１３．５６ＭＨｚ帯では７０ｃｍ程度以内、９００ＭＨｚ帯では５ｍ程度以内、２．４５ＧＨｚ帯では１．５ｍ程度以内が通信距離の目安となる。また、アクティブタイプ（内蔵した電池のエネルギを利用して電波送信を行う）の場合には、電波強度の設定にもよるが、例えば３０ＭＨｚや４３０ＭＨｚ程度の場合３０ｍ程度以内が通信距離の目安であるとされている。

アンテナは一般に指向性をもち、リード／ライタとの相対的な方向関係によって異なる送受信状態を示す。このため、通信を行う際には、アンテナとリード／ライタと位置関係（位置関係及び方向関係）を適切に保って通信することが望ましい。しかしながら、ＩＣタグを付した製品や搬送容器の保管状況や搬送状況によっては、必ずしもリード／ライタとの適切な方向関係を確保することができない。

なお、特許文献１には、静電結合方式に用いる一対の拡張アンテナ領域を、物品の２面にまたがるように貼り付ける構成が開示されている。静電結合方式では、電波受信時にその一対のアンテナの間の電位差を基に信号を得る。そこで、このように、一対となって機能するアンテナを２面にまたがらせて配置することで、一方のアンテナがアースしやすくなり受信が良好となる。

特開２００２−３２１７２５号公報

ＩＣタグにおいては、アンテナの指向性の影響がなるべく小さく、広い角度に対して良好な送受信を行えることが望ましい。

本発明の目的は、設置角度による送受信の不具合を減少させることのできる構造をもつＩＣタグを実現することにある。

本発明の別の目的は、単体で機能する面状アンテナを複数利用することで、ＩＣタグの送受信性能を向上させることにある。

本発明のＩＣタグは、電波の放射または受信を単体で行い得る面状アンテナを、互いに平行でない角度で複数配置して形成された立体アンテナと、立体アンテナと接続され、立体アンテナを介して信号の送信または受信を行う集積回路と、を備える。

面状アンテナは、電波の送信を行うアンテナ又は電波の受信を行うアンテナのいずれか一方又は両方からなる。両方を備える場合、面状アンテナは、送信と受信に共用されるアンテナとして構成されてもよいし、送信用と受信用に別々のアンテナを備えて構成されていてもよい。面状アンテナは、配線を適当に行ったなら、それ単体で電波の放射または受信を行い得る構造をもつ。すなわち、面状アンテナは、例えば、対となる二つの素子からなるダイポールアンテナの一方の素子や、アレイアンテナの一部分をなす素子だけをその面に配したものではない。その面に構成された素子だけで単体のアンテナとして機能するものである。したがって、面状アンテナは、配線を適当に行ったなら、指向性の問題を別にすれば、実用性に耐えるレベルでの送信または受信を行うことができる。

電波の波長や電送方式は特に限定されず、静電結合方式、電磁結合方式、電磁誘導方式、マイクロ波方式など様々なものが可能である。そして、対応するアンテナの種類も、面状（平面状あるいは曲面状であり、複数層にわたって構成されていてもよい）に構成できるものであれば特に限定されない。例えば、ダイポールアンテナ、コイルアンテナ、パッチアンテナなどを用いることができる。また、形状についても円形状や方形状など様々なものを採用することが可能であり、例えば、立体交差を避けて面状に効率よく配置することができるスパイラル状や矩形波状のアンテナパターンをもつものを採用することができる。

立体アンテナは、面状アンテナを複数含んでいる。面状アンテナの個数は特に限定されないが、２次元的に構成しうる最小数量である２個、あるいは、３次元的に構成しうる最小数量である３個が特に望ましい。各面状アンテナは、アンテナ形成面が互いに平行でない角度（つまり面状アンテナの法線方向が互いに異なる角度）となるように配置されている。角度は若干（例えば１０度や２０度程度）異なっているだけでもよい。しかし、良好な通信が可能となる角度を拡げるために、各面状アンテナの指向性の死角を相互に補うように角度設定することが特に望ましい。一般的には、そのような角度は、直交あるいはそれに近い角度（７０度や８０度程度）である。面状アンテナが曲面状である場合には、その平均的な角度や、指向性により定められる角度をもとに配置を決定すればよい。あるいは、各面状アンテナが（正）四面体や直方体などの立体形状の複数面を構成するように配置することで、合理的かつ安定的に設置可能となる。なお、ある面状アンテナと平行に配置されたアンテナを追加的に設けてもよい。ただし、構成が冗長となり、また、特に送信時に干渉を生じさせやすくなるため、典型的にはそのようなアンテナは設けない。

集積回路には、通信を制御し、情報を受信あるいは送信するための構造が含まれている。例えば、電波の送受信処理を行うＲＦ回路、プログラムを組み込んだＲＯＭ、制御を司る制御回路を含むことができる。また、書き換え可能な記憶領域であるＲＡＭが設けられてもよい。なお、集積回路は、少なくとも一つの面状アンテナと同じ基板状に作成されてもよいし、別途作成されて取り付けられてもよい。

この構成によれば、単体で動作可能な面状アンテナが立体的に複数配置されているため、各面状アンテナの指向性上の弱点を小さくすることができる。すなわち、面状アンテナを単体で用いた場合に比べ、広い角度に対して良好な送受信を行うことが可能となる。このため、ＩＣタグが取り付けられた製品や搬送容器の保管状況や搬送状況によりＩＣタグのアンテナの設置角度の特定が難しい場合や、リード／ライタとの角度関係の修正が困難な場合などにも、通信の不具合の発生を押さえることが可能となる。

なお、ＩＣタグは、動力源としての電池を内蔵する（アクティブタイプ）ものとすることができる。これにより、ＩＣタグにおける出力強度を高めることができる他、リード／ライタの側のアンテナ出力を抑制することが可能となる。また、ＩＣタグは、電池を内蔵せず、受信電波のエネルギを動力として駆動される（パッシブタイプ）ものであってもよい。この場合には、ＩＣタグの小型化を図ることが可能となる。また、搬送波の生成や受信時の復調に用いられる発振子などの動作上必要である一部の構成要素を外部に別途設け、配線により接続することでＩＣタグを動作させるように構成することも可能である。これにより、ＩＣチップやＩＣタグの小型化が図られる。

望ましくは、本発明のＩＣタグにおいて、各面状アンテナは別々に集積回路と接続され、集積回路は、各面状アンテナのＯＮとＯＦＦを切り替えるスイッチング手段を有し、切り替えによりいずれか一つの面状アンテナをＯＮにして信号の送信または受信を行う。スイッチング手段は、半導体を用いたスイッチング素子等を用いて実現できる。スイッチング手段によって、各アンテナはいずれか一つのアンテナをＯＮとするように制御される。スイッチング手段による面状アンテナの切り替えは、ＯＮにされる時分割時間や切り替え順序に関して、各面状アンテナを対等に扱うものであってもよいし、特定の面状アンテナを主として扱うものであってもよい。また、受信あるいは送信状態が良好な面状アンテナの利用を重視するなど、使用環境に応じて時分割時間や切り替え順序を変更することもできる。各面状アンテナは、スイッチング手段により割り当てられた時間においては、ＩＣタグにおける信号の送信あるいは受信を独占して行う。これにより、動作時間の制約が課せられるものの、各面状アンテナを同時に動作させる場合（特に送信時）に生じる電波の相互干渉を回避することが可能となる。そして、動作時間の制約が課せられるものの、各面状アンテナの指向性に基づく送受信の不具合を相互に補って、広い角度について良好な送受信環境を確保することが可能となる。

望ましくは、本発明のＩＣタグにおいて、集積回路は、スイッチング手段によりＯＮにする面状アンテナを設定に従って次々に切り替えて、信号の送信または受信を行う。切り替えの設定は、例えば、各アンテナを順番に同じ時間間隔で切り替えるように行われる。

望ましくは、本発明のＩＣタグにおいて、集積回路は、各アンテナによる電波の受信強度を比較する比較手段を備え、スイッチング手段を用いて、受信した電波強度が最も強い面状アンテナから対応する信号の送信を行う。すなわち、比較手段が、外部のリード／ライタから受信した電波の強度を各面状アンテナについて比較することで、まず、リード／ライタとの位置関係が適切に保たれている面状アンテナを特定する。そして、受信に対応する（例えば１秒以内等の短時間後に行う）送信を行う際には、この特定された面状アンテナを用いて実施する。これにより、電波の相互干渉を回避し、電力の消費を押さえた上で、リード／ライタ側に十分な強度の電波を送信することが可能となる。なお、変形態様として、リード／ライタの側で各面状アンテナからの電波についての受信強度を判定させ、どの面状アンテナを使うとよいかをＩＣタグに伝達する構成例を挙げることができる。この態様は、例えば各面状アンテナからの送信信号にその面状アンテナの識別信号を付加することで容易に実施可能である。

望ましくは、本発明のＩＣタグにおいて、少なくとも二つの面状アンテナはそれぞれ集積回路と接続され、同じ信号に基づいて同時に電波の放射を行う、または、受信した電波を同時に集積回路に伝達する。この構成は、簡単には集積回路の入出力端子に各面状アンテナを並列接続することで実施できるが、相互に及ぼしあう影響を低減するため、集積回路に別々の入出力端子を設けて各面状アンテナを接続するようにしてもよい。送信時においては、各面状アンテナに対して同じ信号が伝えられて電波が放射される。また、受信時においては、各面状アンテナにより受信された各信号が同時に集積回路に伝達される。受信した複数の信号に対しては、加算等により単一の信号に変換してから判読処理を行ってもよいし、強度等に基づいて選別した一つの信号だけに判読処理を施してもよい。また、それぞれ別々に判読処理を行ったあとで、その結果を照合するなどの冗長処理も可能である。いずれにせよ、各面状アンテナを一斉に独立して動作させることで、対応する方向の電波の送受信が同時に行われる。電波の相互干渉の可能性はあるものの、概して、広い角度について良好な電波の送受信を行うことが可能となる。

望ましくは、本発明のＩＣタグにおいて、少なくとも二つの面状アンテナは直列に接続されて全体で一つのアンテナとして機能する。すなわち、各面状アンテナの一端同士を接続することで、全体として立体形状をもつ一つのアンテナを構成する。この接続は、時間的に固定した結線を行うことで簡易に実現してもよいし、一つのアンテナとして動作させる場合とそれぞれ独立したアンテナとして機能させる場合とを切り替えるスイッチング手段を設けてスイッチング制御をすることで実現してもよい。独立して機能する面状アンテナを二つあるいは三つ備えた立体的なアンテナを構成することで、指向性の死角を減らしたアンテナを構成することができる。

望ましくは、本発明のＩＣタグにおいて、各面状アンテナは互いに直交して配置される。これにより、一般に、各面状アンテナの指向性上の死角を相互に補って、全方位をカバーすることが期待できる。ＩＣタグの全体形状は、面状アンテナが二つの場合には＋字型としてもよいが、Ｌ字型に構成することが特に好ましい。一般に直角形状部分をもつことが多い製品や搬送容器に設置することが容易となるからである。同様に、面状アンテナが三つの場合も、製品や搬送容器における３次元的角部の各面に接触させやすい形状に構成することが特に望ましい。

望ましくは、本発明のＩＣタグにおいて、集積回路はいずれか１つの面状アンテナと同じ面内に設けられる。これにより、ＩＣタグの形状をシンプルなものとすることができ、製造や設置が容易となる。

望ましくは、本発明のＩＣタグは、立体形状をなす母材を備え、各面状アンテナはこの母材上に設けられている。母材は、少なくとも自からの重みに逆らって立体形状を維持できる程度に堅い素材からなり、特に望ましくは人間が通常の力で取り扱う場合にもその立体形状を維持可能な堅さを備えた素材からなる。例えば、母材として絶縁性を備えた樹脂を用いることができる。面状アンテナは、この立体形状をもつ母材の互いに平行でない角度をもつ面上に設けられている。このＩＣタグを製造は、既に立体形状をなす母材に対し面状アンテナを取り付けることで行うことができる。また、所定の立体形状を形成される前（特に望ましくは平面）の母材に対して面状アンテナを取り付け（必要に応じてさらにＩＣチップの取り付けや、そのＩＣチップと面状アンテナとの配線の設定を予め行うことができる）た後に、曲げ加工を行って立体形状を形成することも可能である。

望ましくは、本発明のＩＣタグにおいて、各面状アンテナは、母材の構成上に直接形成されている。直接形成されるとは、アンテナを構成する金属と母材とが直接接合されていることを指す。例えば、母材に対し、巻線方式、埋込方式、スクリーン印刷方式、エッチング方式等により直接金属を接合さることでこのようなＩＣタグが製造される。

望ましくは、本発明のＩＣタグにおいて、各面状アンテナはフィルム状基材上に直接形成され、このフィルム状基材が母材に貼付されている。フィルム状基材とは、容易に曲げ変形することができる薄い材質を指す。各面状アンテナは、別々のフィルム状基材の上に、あるいは、特に望ましくは同じ一つのフィルム状基材の上に、スクリーン印刷、エッチング等によって形成される。そしてこのフィルム状基材を母材の適当な箇所に貼り付けることでＩＣタグを構成することができる。なお、面状アンテナと集積回路との結線は、フィルム状基材を母材に貼付する前に行ってもよいし、貼付の後に行ってもよい。また、集積回路としてのＩＣチップの固定は、フィルム基材に対して行ってもよいし、母材に対して直接的に行ってもよい。

望ましくは、本発明のＩＣタグにおいて、母材の立体形状は、円柱状又は多角形柱状であり、各面状アンテナは円柱状又は多角形柱状の側面をなす面上に設けられている。これにより、ＩＣタグの立体構成を簡略化することができる。

望ましくは、本発明のＩＣタグにおいて、電波の送受信周波数にはＵＨＦ帯が用いられる。ＵＨＦ帯は、３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ程度の周波数をもつ電波である。ＵＨＦ帯のＩＣタグにおいてはリード／ライタとの通信可能距離が比較的長い。このため、特定の近接位置に配置したリード／ライタと通信できるのみならず、比較的遠方の不特定の角度にあるリード／ライタと通信できることが求められる傾向にある。そこで、本発明をＵＨＦ帯のＩＣタグに用いることは特に望ましい。なお、現在の時点において、ＵＨＦ帯の実施可能な（許可された、あるいは、許可される見込みの）周波数帯は、日本が９５０〜９５６ＭＨｚ、米国とカナダが９２０〜９２８ＭＨｚ、ＥＵとシンガポールが８６７〜８６９ＭＨｚである。なお、例外のＵＨＦ帯の電波に対しても、技術上は同様に実施可能であることは言うまでもない。

本発明のパレットは、物品の保管時あるいは運搬の荷台として用いられるパレットであって、前記ＩＣタグを備える。パレットは、フォークリフトで物品を運搬するために用いられる荷台である。パレット上に物品を載せて所定の箇所へ移動することにより、その物品の保管や運搬が行われる。運搬時や保管時におけるパレットの方向は一定ではなく、パレットに取り付けたＩＣタグとリード／ライタとの位置関係は不確定となりやすい。ここに、広い角度に対して良好な送受信を行うことができる前記ＩＣタグをパレットに取り付ける利点がある。前記ＩＣタグは、パレットに対しどのような角度で取り付けても、十分な通信機能を確保することができるからである。なお、特に望ましくは、このパレットは、立体形状をなし、運搬用の容器として用いられるプラスチック製のパレットであって、互いに平行関係にない二面または三面のプラスチック面上に各面状アンテナを配置して前記ＩＣタグを設置する。すなわち、パレットの立体形状とＩＣタグの立体形状とが似通った場所に、両者を接触させて固定する。これにより安定性の向上と、はずれにくさの向上を図ることができる。また、パレットをプラスチックとすることには、ＩＣタグの取り付けが容易となる利点や、電波の送受信の障害となりにくい利点がある。

以下に本発明についての複数の実施形態を、図面を参照して記載する。

図１は、本実施の形態に係るＩＣタグの構成例を正面側上方からみた斜視図であり、図２は、同じＩＣタグを後面側上方からみた斜視図である。ＩＣタグ１０は、３枚の正方形平板をその辺部でつなぎ合わせた形状をなしている。すなわち、互いに直交する３つの面１２，１４，１６をもつ立方体の３面を取り出した形状をなしている。この形状は、母材としての基台１８がもつ形状である。基台１８は、合成樹脂の成形によってこの形状に加工されている。このＩＣタグ１０の大きさは、典型的には、各面１２，１４，１６の一辺の長さが数センチ（例えば５ｃｍ）程度であるが、後で述べるアンテナの必要サイズに応じてこれよりも大きく、あるいは小さくすることが可能である。

基台１８の表面には、フィルム状基材としての基台フィルム２０が貼られている。図３は、貼付する前の基台フィルム２０を示した図である。基台フィルム２０は合成樹脂製の薄いフィルム材を切断して作られている。基台フィルム２０は三つの正方形６０，６２，６４を組み合わせたＬ字型の形状をなしており、これらはＩＣタグ１０の３つの面１２，１４，１６にそれぞれ対応している。基台フィルム２０は、折り曲げ部６６，６８において折り曲げられ、基台１８に貼付される。

基台フィルム２０上には、図１に示すように、面状アンテナとしての金属製のコイルアンテナ２２，２４，２６が、各面１２，１４，１６にそれぞれ設けられている。コイルアンテナ２２，２４，２６は、図１においてそれぞれ内側から外側に向かって金属が左巻きに数巻きされたコイル状のアンテナである。これらは互いに直交して配置され、全体として、立体アンテナを構成している。

コイルアンテナ２６の内側には、ＩＣチップ２８がとりつけられている。ＩＣチップ２８には、電波の送受信処理を行うＲＦ回路、プログラムを組み込んだＲＯＭ、制御を行う制御回路、入出力されるデータを記録するＲＡＭなどが設けられている。ＩＣチップ２８からは、一対の電池用端子３０，３２と、一対のアンテナ用端子３４，３６が設けられている。電池用端子３０，３２は、基台１８の背面に取り付けられた電池から電力を受けるための端子である。またアンテナ用端子３４，３６は、立体アンテナに接続されるための端子である。

アンテナ用端子３４は、基台フィルム２０の背面に設けられたリード線３８によってコイルアンテナ２２の内側の端子４０に接続されている。そして、このコイルアンテナ２２の外側の端子４２は、基台フィルム２０の背面に設けられたリード線４４によってコイルアンテナ２４の内側の端子４６に接続されている。また、このコイルアンテナ２４の外側の端子４８は、基台フィルム２０の前面に設けられたリード線５０によってコイルアンテナ２６の外側の端子５２に接続されている。そして、コイルアンテナ２６の内側の端子は、他方のアンテナ用端子３６と接続されている。このように、コイルアンテナ２２，２４，２６，３６は、直列に接続され、一つの大きな立体アンテナを構成している。

図４は、ＩＣタグ１０を図１のＡＡ’に沿って切った断面図である。この断面は、ＩＣタグ１０をなす三つの面のうち面１２，１６の中心を通っており、基台１８はＬ字を１８０度回転させた形状をなしている。基台１８の上側の面１６の下面には凹形状の電池取付部７０が成形されており、そこにボタン電池７２が設置されている。ボタン電池７２の上側には、ボタン電池７２に接触し、基台１８に沿って配置された一方の電極板７４が、ボルト７６によって基台１８に固定されている。また、ボタン電池７２の下側には、ボタン電池７２に接触する他方の電極板７８が、ボルト８０によって基台に取り付けられている。電極板７４，７８は金属でできており、その弾性を利用してボタン電池７２を挟み込んで固定している。

図５は、ＩＣタグ１０を図１における下側から見た下面図である。図示した基台１８において、左上部は面１２、上部は面１４であり、残る多くの部分は面１６の裏面である。この面１６の裏面の中央部付近には、図４に示したにボタン電池７２が固定されている。そして、ボタン電池７２の左側には、ボタン電池７２の基台１８側に接触する電極板７４がボルト７６によって固定されている。また、ボタン電池７２の右側には、ボタン電池７２の手前側に接触する電極板７８がボルト８０によって固定されている。この両電極板７４，７８には、それぞれボルト７６，８０によって固定されたリード線９０，９２が接続されている。リード線９０，９２の他端は、それぞれ、図１に示したＩＣチップ２８の電池用端子３０，３２に接続されている。

図６は、図５と同じ方向から基台１８を描いた図である。ただし、図５とは異なり基台１８だけを示しており、ボタン電池７２、電極板７４，７８、ボルト７６，８０及びリード線９０，９２が取り付けられる前の状態を示している。基台１８には、ボタン電池７２を取り付ける円形かつ凹状の電池取付部７０が設けられている。そして、電池取付部７０の中央を横切るように、さらに深い凹形状をなす電極板配置部１００が設けられている。この電極板配置部１００には、電極板７４が配置され、左側の螺旋穴１０２を用いてボルト７６により固定される。また、螺旋穴１０４は、電極板７８をボルト８０により固定するための穴である。電池取付部７０の上方には、二つの貫通孔であるリード線取出孔１０６，１０８が設けられている。リード線取出孔１０６，１０８にはリード線９０，９２が通され、電極板７４と電池用端子３０、及び、電極板７８と電池用端子３２の接続が行われる。

続いて、ＩＣタグ１０の動作について説明する。ＩＣタグ１０の用途は様々であり、例えば、工場で製造した製品に取り付けることで、流通段階での管理や、ユーザが使用する際の情報管理、リサイクル段階での管理などに広く用いることができる。また、流通段階等においては、製品の運搬に用いるパレットやコンテナなどの搬送容器にＩＣタグ１０を取り付けることも可能である。ＩＣタグ１０は立体形状を有しているため、製品や搬送容器の立体形状にあわせて固定することが特に有効である。すなわち、ＩＣタグ１０の内側あるいは外側の２面あるいは３面が物品に接するように取り付けることで、安定かつ強固な取付が可能となる。

ＩＣタグ１０は、外部のリード／ライタと通信を行うことによってその機能を発揮する。リード／ライタは、ＩＣタグ１０に対応したアンテナを備え、ＩＣタグ１０への電波の送信、あるいは、ＩＣタグ１０からの電波の受信を行う。ＩＣタグ１０は、リード／ライタからの電波を、コイルアンテナ２２，２４，２６の直列接続によって形成された立体アンテナによって検知する。この立体アンテナは、リード／ライタから送信される電波としての磁場変化を、電磁誘導の原理を利用して受信することができる。磁場が完全に平行なものである場合には、その磁場の角度によっては、各コイルアンテナ２２，２４，２６に生じる起電力が打ち消されてしまう場合がありえる。しかし、一般にリード／ライタから立体アンテナへ伝えられる磁場は放射状に広がる傾向にあるため、立体アンテナはあらゆる角度からの磁場を感知することができる。

受信した電波はＩＣチップ内部で信号として感知され、その信号に基づくデータの記憶などの信号処理が行われる。また、必要に応じて、ＩＣチップ内に格納された識別子等のデータに基づいて信号を送信する。送信時には、ＩＣチップ内部において信号が電波に変換され立体アンテナから放射される。放射された電波はリード／ライタによって受信され、これにより相互の通信が実現する。

続いて、本実施の形態の変形例について説明する。

図７は、本実施の形態の変形例に係るＩＣタグの構成例を正面側上方からみた斜視図である。図７に示したＩＣタグ２００は、図１に示したＩＣタグ１０とほぼ同様にして構成されている。すなわち、基台２０２を母材として構成されており、その形状は、互いに直交する三つの面２０２，２０４，２０６からなる立方体の部分形状である。そして、図において内側から外側に左回りに数周巻かれた３つのコイルアンテナ２１０，２１２，２１４が形成された基台フィルム２１６が、これらの面２０２，２０４，２０６に対し貼付されている構造も同じである。主たる違いは、面２０６上に設置されたＩＣチップ２１８とこれらのコイルアンテナ２１０，２１２，２１４との配線にある。

ＩＣチップ２１８は、端子として、一対の電池用端子２２０，２２２と、コイルアンテナ２１０に対する一対のアンテナ用端子２２４，２２６、コイルアンテナ２１４に対する一対のアンテナ用端子２２８，２３０、コイルアンテナ２１２に対する一対のアンテナ用端子２３２，２３４を備える。すなわち、アンテナ用端子２２４は、基台フィルムの裏側に配されたリード線２３８によってコイルアンテナ２１０の内側の端子２４０に接続され、コイルアンテナ２１０の外側の端子２４２は、基台フィルムの裏側に配されたリード線２３６によってアンテナ用端子２２６に接続されている。同様にして、アンテナ用端子２２８，２３０は、それぞれコイルアンテナ２１４の外側と内側の端子に接続されている。また、アンテナ用端子２３２，２３４は、それぞれコイルアンテナ２１２の外側と内側の端子に接続されている。この配線のために、コイルアンテナ２１０，２１２，２１４からなる立体アンテナは、各コイルアンテナ２１０，２１２，２１４が別々に制御され独立して動作するアンテナとなっている。

次に、この立体アンテナを制御についての二つの態様を、図８と図９を用いてそれぞれ説明する。図８は、各コイルアンテナ２１０，２１２，２１４を排他的に時分割制御する態様を模式的に示した図である。図においては、ＩＣチップ２１８に対しては、電源２５０から電力が供給されている。そして、図７で説明したように、ＩＣチップ２１８からは、各コイルアンテナ２１０，２１２，２１４に対してそれぞれ配線がなされている。

ＩＣチップ２１８には各コイルアンテナ２１０，２１２，２１４と接続され、通信処理を行う電波処理回路２５２が設けられている。接続は、電波処理回路２５２に設けられた半導体を利用したスイッチング素子によって構成されるスイッチ２５４，２５６，２５８を介して行われている。各スイッチ２５４，２５６，２５８は、他のスイッチと同時にＯＮになることがないように制御される排他的なスイッチである。すなわち、どれか一つがＯＮで残りがＯＦＦの状態、あるいは、全てがＯＦＦの状態となるように制御される。また、電波処理回路２５２には、強度判定部２６０が設けられている。強度判定部２６０は、三つのコイルアンテナ２１０，２１２，２１４から受信する電波の強度を比較して、最も受信状態がよいものを判定する。

通信の開始時においては、スイッチングは、各スイッチ２５４，２５６，２５８にＯＮの時間を対等に割り当てるようにして行われる。そして、強度判定部２６０により受信状態の最もよいアンテナが特定されると、基本的にそのアンテナのみを用いて通信が行われる。なお、受信状態の変化に対応するため、強度判定部２６０がそのアンテナからの受信強度が小さくなったと判定した場合には、再度スイッチングを行って各アンテナの受信強度の判定が行われる。あるいは、定期的に各アンテナの受信強度の判定を行って、使用するアンテナを再決定する処理を実施してもよい。この構成によれば、最も受信状態のよい面状アンテナを用いて通信を行うことができる。通信はそのアンテナのみを利用して行うため、他の面状アンテナとの干渉が生じることもない。

図９は、各コイルアンテナ２１０，２１２，２１４を同時に使用する制御態様を模式的に示したものである。この例では、ＩＣチップ２１８に設けられている電波処理回路２７０には、図８とは異なり、スイッチや強度判定部は設けられていない。これは、電波処理回路２７０が、送信時には、常に各コイルアンテナ２１０，２１２，２１４を用いて送信を行い、受信時には、各コイルアンテナ２１０，２１２，２１４からの信号を足しあわせて処理を行うことによる。すなわち、各コイルアンテナは２１０，２１２，２１４は独立したアンテナとして機能するが、これらを用いた送信処理及び受信処理は共通化されている。この構成によれば、特に送信時において各面状アンテナ間で電波の相互干渉の生じる可能性があるものの、三つの面状アンテナを用いることによる感度の向上を図ることが可能となる。

以上に説明した三つの態様のうちの二つあるいは三つを組み合わせて実施することも有効である。この組み合わせは、図１乃至図６を用いて説明した面状アンテナを直列接続する態様、図８を用いて説明した独立した面状アンテナを排他的に時分割切り替えする態様、図９を用いて説明した独立した面状アンテナを同時に動作させる態様の少なくとも二つの間を、設定に従ってあるいは受信状態に応じて移行させるスイッチによって実現することができる。例えば、３つの態様を短時間に切り替えて受信信号の強度を比較し、最も受信強度の強い態様を用いて送受信を行うことが可能である。

最後に、ＩＣタグをパレットに取り付ける場合の装着例を図１０，図１１を用いて説明する。

図１０は、パレット３００の斜視図である。パレット３００は、樹脂（プラスチック等）の成形によって作られていおり、立方体を水平方向に薄くスライスしたような形状を有している。その大きさは各種規格によって定められていることが一般的であり、典型的には、水平方向に１１０ｃｍ×１１０ｃｍ程度、厚さ方向に十数ｃｍ程度である。パレット３００は、その上面３０２に載せられた複数の箱詰商品等を搬送したり保管したりするために用いられる。このため、フォークリフトによって保持するための１対の穴部３０４ａ，３０４ｂが側面３１６に設けられ、一対の穴部３０６ａ，３０６ｂが側面３１８に設けられている。

パレット３００の上面３０２には、取り外し可能なカバー３０８が上面３０２と同じ面内にボルト３１０，３１２によって螺旋留めされている。カバー３０８の内側には、直交する３面からなるＩＣタグ３１４が、点線で示したように格納されている。

図１１は、図１０のＢＢ’面についてみたパレット３００の部分的断面図である。パレット３００の主要部分をなす樹脂３２０には、その上面３０２にカバー３０８を嵌めるための立体形状が形成され、カバー３０８が設置されている。そして、カバー３０８の下には、ＩＣタグ３１４を嵌め込むための立体形状が形成され、ＩＣタグ３１４が装着されている。この立体形状の上面３０２側には窪み形状３２４が設けられ、膨らみ形状をもつＩＣタグ３１４の電池取付部３２２を受け入れている。

なお、ＩＣタグ３１４を嵌めるための立体形状は、上面３０２から見た場合には、側面３１６と側面３１８の側にだけ凹んだ部分をもつＬ字型であり、これにより、パレット３００の側面のどちら側に面状アンテナが配置されるかが一意に決定される。ただし、ＩＣタグ３１４をパレット３００の任意の側面方向を向けて設置できるようにすることもできる。この場合には、パレット３００に設ける嵌め込みのための凹部形状を、上面３０２から見た場合にロ字型に設ければよい。

この構成によれば、ＩＣタグ３１４はパレット３００の中央部に着実に装着される。そして、水平方向の任意の相対位置に配されたリーダ／ライタと安定した通信を行うことができる。また、パレット３００の上下方向（特に荷積みされていない下方向）からのアクセスに対しても、良好な通信を実現することができる。

本実施の形態に係るＩＣタグの構成例を示す斜視図である。図１のＩＣタグを別の角度からみた斜視図である。フィルム状基材の例を示す図である。図１のＩＣタグの断面図である。図１のＩＣタグの下面図である。図５のＩＣタグの母材形状を示す図である。ＩＣタグの別の構成例を示す斜視図である。図７のＩＣタグにおけるアンテナ制御構成例を示す図である。図７のＩＣタグにおける別のアンテナ制御構成例を示す図である。ＩＣタグを取り付けたパレットの斜視図である。パレットの部分的断面図である。

符号の説明

１０ＩＣタグ、１８基台、２０基台フィルム、２２，２４，２６コイルアンテナ、２８ＩＣチップ、３０，３２電池用端子、３４，３６アンテナ用端子、３８，４４，５２リード線、４０，４２，４６，４８，５２端子、７０電池取付部、７２ボタン電池、７４，７８電極板、７６，８０ボルト、９０，９２リード線。

Claims

電波の放射または受信を単体で行い得る面状アンテナを、互いに平行でない角度で複数配置して形成された立体アンテナと、
立体アンテナと接続され、立体アンテナを介して信号の送信または受信を行う集積回路と、
を備える、ことを特徴とするＩＣタグ。
請求項１に記載のＩＣタグにおいて、
各面状アンテナは別々に集積回路と接続され、
集積回路は、各面状アンテナのＯＮとＯＦＦを切り替えるスイッチング手段を有し、切り替えによりいずれか一つの面状アンテナをＯＮにして信号の送信または受信を行う、ことを特徴とするＩＣタグ。
請求項２に記載のＩＣタグにおいて、
集積回路は、スイッチング手段によりＯＮにする面状アンテナを設定に従って次々に切り替えて、信号の送信または受信を行う、ことを特徴とするＩＣタグ。
請求項２に記載のＩＣタグにおいて、
集積回路は、各アンテナによる電波の受信強度を比較する比較手段を備え、スイッチング手段を用いて、受信した電波強度が最も強い面状アンテナから対応する信号の送信を行う、ことを特徴とするＩＣタグ。
請求項１に記載のＩＣタグにおいて、
少なくとも二つの面状アンテナはそれぞれ集積回路と接続され、同じ信号に基づいて同時に電波の放射を行う、または、受信した電波を同時に集積回路に伝達する、ことを特徴とするＩＣタグ。
請求項１に記載のＩＣタグにおいて、
少なくとも二つの面状アンテナは直列に接続されて全体で一つのアンテナとして機能する、ことを特徴とするＩＣタグ。
請求項１に記載のＩＣタグにおいて、
各面状アンテナは互いに直交して配置される、ことを特徴とするＩＣタグ。
請求項１に記載のＩＣタグにおいて、
集積回路はいずれか１つの面状アンテナと同じ面内に設けられる、ことを特徴とするＩＣタグ。
請求項１に記載のＩＣタグにおいて、
立体形状をなす母材を備え、
各面状アンテナはこの母材上に設けられている、ことを特徴とするＩＣタグ。
請求項９に記載のＩＣタグにおいて、
各面状アンテナは、母材上に直接形成されている、ことを特徴とするＩＣタグ。
請求項９に記載のＩＣタグにおいて、
各面状アンテナはフィルム状基材上に直接形成され、このフィルム状基材が母材に貼付されている、ことを特徴とするＩＣタグ。
請求項９に記載のＩＣタグにおいて、
母材の立体形状は、円柱状又は多角形柱状であり、
各面状アンテナは円柱状又は多角形柱状の側面をなす面上に設けられている、ことを特徴とするＩＣタグ。
請求項１に記載のＩＣタグにおいて、
電波の送受信周波数にはＵＨＦ帯が用いられる、ことを特徴とするＩＣタグ。
物品の保管時あるいは運搬時の荷台として用いられるパレットであって、請求項１に記載のＩＣタグを備える、ことを特徴とするパレット。