JP2006018563A - Ｒｆｉｄタグの評価システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明はＲＦＩＤタグの評価システムに関し，ＲＦＩＤタグについて無線認証特有の相対姿勢の自由度を考慮して評価を行うことを目的とする。
【解決手段】被試験体を保持する被試験体固定部を動径方向に移動自在に支持する動径方向レールと，被試験体固定部を前後に移動させる動径駆動部と，動径方向レールの一端の基部を原点として動径方向レールを水平面に対して上下方向に移動させて動径方向レールを仰角方向に駆動する仰角駆動部と，動径方向レールを原点に位置する水平面に対して垂直な垂直部を軸として任意の方位角に回転するよう駆動する方位角駆動部とを備えた位置決め装置を設ける。原点位置にＲＦＩＤタグに対して試験用の電波の発信とＲＦＩＤタグから送信された電波の受信を行うアンテナを設け，アンテナから被試験体に対して書き込みと読み出しを行って，各動径，仰角，方位角を順次更新して測定して評価するよう構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は，ＲＦＩＤ（Radio Frequency Idenstification ：無線認証）の評価システムに関する。

ＲＦＩＤの第１の目的はバーコードに代わるＲＦＩＤのタグ（ＩＣタグと呼ばれる場合もある）により認証（タグ内のデータの読み出し）を行うことであり，国際的に規格化（ＩＳＯ１８０４６：パフォーマンスのテスト方法，性能評価，ＩＳＯ１８０４７：コンフォーマンスのテスト方法，適合性試験）が進められている。ＲＦＩＤのタグによる認証は信頼性が最重要要件であり，品質評価が欠かせない。

本発明は実環境に近似するＲＦＩＤ特有の評価として，ＲＦＩＤのリーダライタに対するＲＦＩＤタグの任意のポジショニング（位置決め）における性能評価ができるＲＦＩＤ評価システムに関する。

ＲＦＩＤタグは，ＩＣカードはその一種であるが，その形状は自由であり様々な用途で，各種の使用形態で利用される可能性がある。基本的には質問器（リーダライタと呼ばれる場合がある）からの特定の無線信号（電気磁気波）を受けると，ＲＦＩＤタグのアンテナでその信号を検出することで，タグに記憶されたデータを取り出し，変調してアンテナから無線信号で送信する。これを質問器のアンテナで受信することによりＲＦＩＤタグのデータを読み取ることができる。

ＲＦＩＤタグの評価仕様は上記したように国際的な規格化（ＩＳＯ１８０４６，ＩＳＯ１８０４７）が進められているが，まだ確定されていない。従来のＲＦＩＤ−ＩＣのテスト方法に関して，多数のＩＣ（タグ）が形成された半導体のウェーハについてプローブで一つのＩＣ（タグ）毎に指定し試験用のアンテナを設け，試験装置のアンテナから問い合わせの無線信号を送信し，ＩＣからの応答を受信することで試験を行う方法及び装置が知られている（特許文献１参照）。
米国特許第６，２３６，２２３号

ＲＦＩＤタグの第１の目的はバーコードの代替であるが，単に個体の認識のみならず無線特性を生かした使用方法が求められている。すなわち，バーコードと異なり無線で認証を行うため，ＲＦＩＤタグと質問器との様々な相対姿勢での読み取り性能が要求されているが，上記従来の技術（特許文献１）では個別のＲＦＩＤタグについて，読取装置（アンテナ）に対して種々の姿勢において読取りができるかの試験を実現することができなかった。

本発明はＲＦＩＤタグによる無線認証特有の相対姿勢の自由度を考慮して評価を行うことができるＲＦＩＤタグの評価システムを提供することを目的とする。

本発明は無線認証特有の相対姿勢の自由度を考慮した評価（試験）を行うため，ＲＦＩＤタグの空間３次元の位置決めを行い，試験装置自体が無線（電磁波）を反射しない（見かけ上，発信機からの電磁波強度が増大しない）ようにして課題を解決するものである。

図１は本発明の原理構成である。図中，１は被試験体の位置決め装置，１０は被試験体（ＲＦＩＤタグ）を保持する被試験体固定部，１６は各部を搭載した基準台，１１は被試験体固定部１０を搭載して基準台（後述する１６）の平面に対して仰角に対応して上下方向に移動可能な支持部，１１０は支持部１１上で被試験体固定部１０の移動を案内する動径方向レール，１１１は支持部１１の端部を基準台１６の水平面に対し上下方向に回転可能（仰角を可変）に支持する仰角の蝶番，１２は動径方向レール１１０上の被試験体固定部１０を前後に移動させて蝶番１１１と被試験体固定部１０間の距離である動径（ｒ）を変動させる動力を伝達する動径変動伝達部，１２０は動径変動伝達部１２を駆動する動径駆動部，１３は支持部１１の基部が取り付けられた基準台１６に垂直に設けられた垂直部，１４は支持部１１に端部を固定した糸の長さを調整して支持部１１（動径方向レール１１０を含む）が基準台１６を含む水平面に対して形成される仰角（θ）を変動させる動力を伝達する仰角変動伝達部，１４０は仰角変動伝達部１４を駆動する仰角駆動部，１５は支持部１１の基部（蝶番１１１の位置）に設けられた垂直部１３を中心軸として支持部１１，垂直部１３を基準台１６と共に回転させて方位角（φで表し，回転角ともいう）を変動させる動力を伝達する方位角変動伝達部，１５０は方位角変動伝達部１５を駆動する方位角回転駆動部，１７は方位角変動伝達部１５に設けられた試験（読み取りと書き込み）のための無線信号を送信して，被試験体からの信号を受信するアンテナである。

２は試験のための無線信号を発生してアンテナ１７に出力し被試験体であるＲＦＩＤタグからの応答信号をアンテナ１７から取り出して評価を行うと共にＲＦＩＤタグの位置決めのための複数の駆動系を制御する信号を出力する試験装置，３は極座標の原理により被試験製品であるＲＦＩＤタグを保持する被試験体固定部１０をアンテナ１７の中心に対して３次元の空間内の各位置（但し，Ｚ軸（垂直）方向はＺ≧０の範囲）に移動させるため，動径駆動部１２０，仰角駆動部１４０及び方位角回転駆動部１５０のそれぞれを駆動する信号ａ，ｂ，ｃを発生する駆動系制御装置である。

なお，被試験体の位置決め装置１を構成する各部は，電磁波の反射の少ない比誘電率の低い物質で製作し，各動径駆動部１２０，仰角駆動部１４０及び方位角回転駆動部１５０で構成する自由度機構はプラスチック系の糸等により駆動力を伝達する。また，駆動力はステッピングモータ等の駆動源で発生される，駆動源も電磁波吸収体で覆い電磁波反射を防止する。また，アンテナ１７の中心と動径距離基準，仰角回転中心とのオフセット（ずれ）は，評価・記憶装置２０（図５）または外部装置（パーソナルコンピュータ）で換算される。

被試験体固定部１０に評価（試験）の対象となる被試験体をセットして試験装置２が駆動系制御装置３に指示して，動径，仰角，方位角のそれぞれを初期値になるよう動径駆動部１２０，仰角駆動部１４０及び方位角回転駆動部１５０を駆動して，アンテナ１７を介して試験装置２から試験信号の送信と，被試験体からの応答の受信をして所定の性能を達成したかの判定を行って結果を記録する。続いて，動径，仰角，方位角のそれぞれの値の一つを更新するごとに同様の試験を実行し，最終の動径，仰角，方位角になるまで繰り返し，記録結果により被試験体の評価が得られる。

本発明によれば，試験の無線信号を送信して，被試験体のＲＦＩＤタグと電磁波の送受信を行うアンテナ（平面アンテナ）に対して動径，仰角，方位角を変えて全ての３次元位置についての試験をして評価する動作を自動的に行うことができる。また，電磁波の反射の少ない比誘電率の低いプラスチックや乾燥木材の物質で各自由度（動径方向，仰角，方位角）機構（直動機構，回転機構，及び回転台）を製作し，それらを個別に独立してプラスチック系の糸で駆動力を伝達してＲＦＩＤタグの３次元位置を決定し，ＲＦＩＤタグと試験波発信・検波装置の平面アンテナとの相対姿勢を位置決めでき，位置決め装置自体の試験波への影響を及ぼすことなく，補正することなく検波でき，迅速で正確なＲＦＩＤタグの評価を行うことができる。

図２は被試験体の位置決め装置の実施例の構成を示す。図中，１０は上記図１と同様の被試験体固定部，１１は図１と同様の被試験体固定部１０を載せて移動させる細長い板状の支持部，１１０は支持部１１に設けられた被試験体固定部１０を案内するための動径方向レール，１１１は支持部１１の一端を基準台１６に，上下方向（仰角方向）に回転可能に取り付けられた蝶番，１１２は支持部１１が取り付けられた蝶番１１１側と反対側の端部に支持部１１の長手方向と直交する向きに突出して設けられた棒，１２’は動径を変更するための滑車（図１の動径変動伝達部１２に対応），１２ａは滑車１２’の回転により被試験体固定部１０を動径方向レール１１０上を下方向（原点方向）に動かすか，上方向に動かすための動径の駆動力伝達糸，１２ｂは滑車１２’を回転駆動させるための駆動力伝達糸，１２０は動径駆動部である。

１３は図１と同様の垂直部，１４’は被試験体固定部１０の被試験体の仰角（θ）を変動させるための滑車（図１の仰角変動伝達部１４に対応），１４ａは動径方向レール１１０に取付けられた棒１１２に一端が結ばれ，他端が滑車１４’に係合したつり合い錘（おもり）１４ｂと接続する駆動力伝達糸，１４ｂはつり合いおもり，１４ｃは滑車１４’を駆動させる駆動力伝達糸，１４０は仰角駆動部である。１５’は動径方向レール１１０，垂直部１３を含む基準台１６を全体で方位角に回転させるよう駆動される回転部（図１の方位角変動伝達部１５に対応），１５ａは回転部１５’を回転駆動させるための駆動力伝達糸，１５０は方位角回転駆動部である。

図３は動径方向レールと被試験体固定部の接続構成を示す。この例では，動径方向レール１１０には図３のＡに示すようにその幅方向の中心にテーパ型溝（内部に向かって広がる溝）１１０ａが設けられ，被試験体固定部１０の下部は図３のＢに示すように，テーパ型溝１１０ａに嵌合する台形の下部を備えている。１０ａはＲＦＩＤタグを差込む（収納する）タグ状被試験体差込口，１０ｂはタグ状被試験体差込口１０ａに収納されたＲＦＩＤタグがアンテナ（図２の１７）と電波を送受信するための中心窓，１０ｃは被試験体固定部１０の三角状の台（テーパ型溝１１０ａ内に嵌合する部分）に一端が固定され，他端が蝶番１１１側に固定されて被試験体固定部１０を基準台１６側に引き寄せる力を発揮する動径方向原点張力用ゴム（紐）である。

図４は被試験体固定部の詳細な構成を示す。図４の(a) は側面図であり，タグ状被試験体差込口１０ａは図のように設けられ，この部分に被試験体であるＲＦＩＤタグが挿入される。(b) は背面図であり，その中心線Ａ−Ａ’における断面図が(c) に示され，中心窓１０ｂは図のように配置されている。

図２の構成において，動径（ｒ）を変化させる場合，駆動系制御装置（図１の３）からの動径制御信号ａを動径駆動部１２０に供給することで，動径駆動部１２０が駆動されると駆動力伝達糸１２ｂが何れかの方向に駆動されると滑車１２’が回転し，駆動力伝達糸１２ａが滑車１２’に巻き取られるか，巻き取りを開放するかによって被試験体固定部１０が図３に示すテーパ型溝１１０ａに沿って上方向または下方向に移動することで動径（ｒ）の値が変化する。なお，下方向へ移動する際は，図３に示す動径方向原点張力用ゴム１０ｃの張力が働く。

仰角（θ）を変化させる場合，駆動系制御装置（図１の３）から仰角制御信号ｂを仰角駆動部１４０に供給することで，仰角駆動部１４０が駆動されると滑車１４’が回転させられ，つり合いおもり１４ｂの助けにより駆動力伝達糸１４ａを前方へ動かせると動径方向レール１１０が蝶番１１１を軸として棒１１２により引き上げられ仰角（θ）が増大し，滑車１４’を逆方向に回転させると動径方向レール１１０は下の方に移動し仰角（θ）を減少させる。

方位角（φ）を変化させる場合，駆動系制御装置（図１の３）から方位角制御信号ｃを方位角回転駆動部１５０に供給することで，方位角回転駆動部１５０が駆動されると駆動力伝達糸１５ａが動いて回転部１５’が回転させられる。この回転部１５’が時計方向または反時計方向に回転することでその上に固定されたアンテナ１７が回転して方位角が変化する。

図５はＲＦＩＤ評価システムの実施例の構成である。図中，１は上記図２に示す構成を備える位置決め装置（ポジショナー），２０，２１は図１の試験装置２を構成し，２０は評価・記憶装置，２０ａは評価を行うためのテストプログラムを含む評価スケジューラ，２０ｂは試験結果を記憶する試験結果記憶装置である。２１は試験波送受信装置であり，２１ａは評価・記憶装置２０の制御を受け，試験波の発信（送信）と検波（受信）の制御を行う制御装置，２１ｂはアンテナ１７からＲＦＩＤタグへ試験波を発信し，ＲＦＩＤタグから応答した電波を受信したアンテナ１７の信号を検波する試験波発信・検波装置である。３は評価・記憶装置２０からの位置を指示する信号により，動径駆動部１２０，仰角駆動部１４０，方位角回転駆動部１５０を駆動する駆動系制御装置である。動径駆動部１２０，仰角駆動部１４０，方位角回転駆動部１５０が駆動されることにより，対応する動径駆動糸，仰角駆動糸及び方位角駆動糸が移動することにより被試験体固定部が指定された位置に位置決めされる。

図６はＲＦＩＤ評価の制御フローであり，上記図５の評価システムにおける評価・記憶装置２０の指令に基づいて駆動系制御装置３からの動径駆動部１２０，仰角駆動部１４０及び方位角回転駆動部１５０を駆動することにより実行される。

最初に初期方位角としてφ0 を設定し（図６のＳ１），次に初期仰角としてθ0 を設定し（同Ｓ２），更に初期測定点（動径距離）としてｒ0 を設定する（同Ｓ３）。この設定された初期位置に上記位置決め装置（図１及び図２の１）の各駆動部が駆動されると，その初期設定位置に被試験体固定部を設定した状態で測定を実行する（図６のＳ４）。この測定の詳細な内容は，後述する図７に示す。次にステップＳ４で実行した測定（同様の試験を多数回繰り返して実行）により得られた読取率（被試験体のＲＦＩＤタグに送信した読取り信号の回数に対して正しく受信できた信号の回数）が所定の率（例えば，９０％）を越えたか判別し（図６のＳ５），越えた場合は動径距離をｒi+1 に更新し（同Ｓ６），越えない場合（これ以上，動径を変えても意味がない場合），次の仰角が最終仰角であるかの判別をする（図６のＳ７）。

ここで，最終仰角でないと判別されると，仰角をθi+1 に更新して（同Ｓ８），初期測定点（動径）ｒ0 に設定して測定を行う（同Ｓ４）。こうして，更新した仰角についてＳ４の測定動作，Ｓ５，Ｓ６により動径距離の更新が繰り返され，Ｓ５で読取率が所定値に達しないと次の仰角に更新されて同様の処理が繰り返され，最終仰角に達すると，次に最終方位角になったか判別し（図６のＳ９），最終方位角にならないと，次の方位角φi+1 に更新して（同Ｓ１０），初期仰角θ0 に設定し（同Ｓ２），以下に同様の処理，すなわちＳ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ４，Ｓ５，………，Ｓ５，Ｓ７，Ｓ８，……，Ｓ５，Ｓ７，Ｓ９の処理が実行され，Ｓ９において最終方位角に達したと判別されると終了する。

図７は測定の処理フローであり，上記図６のＳ４において実行される。開始すると，プロトコル（ＲＦＩＤタグの種類に対応して決められたプロトコル）準拠の試験波を発信し（図７のＳ４０），これに対してプロトコル準拠の時間だけＲＦＩＤタグからの応答波を受信する（同Ｓ４１）。次に試験波発信条件と受信波の記録と判定を行う（図７のＳ４２）。この場合の判定は，ＲＦＩＤタグから受信した識別コードが設定された識別コードと一致するか（正しく受信できたか）の一致判定を行う。この後，指定回数の試験を繰り返したか判別し（図７のＳ４３），指定回数に達してないと一定時間試験波発信をオフにして（同Ｓ４４），ステップＳ４０に戻り，指定回数に達すると，この測定を終了する。

本発明の原理構成を示す図である。 被試験体の位置決め装置の実施例の構成を示す図である。 動径方向レールと被試験体固定部の接続構成を示す図である。 被試験体固定部の詳細な構成を示す図である。 ＲＦＩＤ評価システムの実施例の構成を示す図である。 ＲＦＩＤ評価の制御フローを示す図である。 測定の処理フローを示す図である。

符号の説明

１ 位置決め装置
１０ 被試験体固定部
１１ 支持部
１１０ 動径方向レール
１１１ 蝶番
１２ 動径変動伝達部
１２０ 動径駆動部
１３ 垂直部
１４ 仰角変動伝達部
１４０ 仰角駆動部
１５ 方位角変動伝達部
１５０ 方位角回転駆動部
１６ 基準台
１７ アンテナ
２ 試験装置
３ 駆動系制御装置

Claims (4)

1. 評価対象のＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification) タグを保持する被試験体固定部を移動自在に支持する細長い板状の動径方向レールと，前記動径方向レール上で被試験体固定部を前後に移動させて任意の動径に変化させる動径駆動部と，前記動径方向レールの一端の基部を原点として動径方向レールを水平面に対して上下方向に回転させて任意の仰角方向に駆動する仰角駆動部と，前記動径方向レールを前記原点に位置する水平面に対して垂直な垂直部を軸として任意の方位角に回転するよう駆動する方位角駆動部とを備えた位置決め装置を設け，
   前記原点の位置にＲＦＩＤタグに対して試験用の無線信号の発信とＲＦＩＤタグから送信された無線信号の受信を行うアンテナを設け，
   前記各動径，仰角，方位角の各値の組み合わせ毎に前記アンテナから前記ＲＦＩＤタグに対して無線信号の送信と，前記ＲＦＩＤタグから受信した無線信号を受信して，各動径，仰角，方位角を変化させて評価する試験装置とを備えることを特徴とするＲＦＩＤタグの評価システム。
2. 請求項１において，
   前記動径方向レール上の中央にテーパ型溝を設け，前記被試験体固定部の下部に前記テーパ型溝に嵌合する形状を備えた台を設け，前記テーパ型溝に沿って前記被試験体固定部を駆動力伝達糸を前記動径駆動部により駆動して動径を変化させることを特徴とするＲＦＩＤタグの評価システム。
3. 前記動径方向レールの基部を基準台と蝶番により上下に回転可能に接続し，前記動径方向レールの他端側と前記垂直部の間を駆動力伝達糸で結び，前記駆動糸を前記仰角駆動部により駆動して動径方向レールの仰角を変化させることを特徴とするＲＦＩＤタグの評価システム。
4. 前記試験装置の制御装置は，初期方位角，初期仰角，及び初期動径に設定して，試験波発信と応答波受信と判定とにより測定を実行し，前記判定により所定の読取率（成功率）以上であれば動径を微小値だけ増加して前記測定を実行し，読取率が所定値に達しないと仰角を更新して初期動径に設定して測定を実行し，最終仰角に達すると方位角を更新して同様の測定を繰り返して実行することを特徴とするＲＦＩＤタグの評価システム。

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