JP2006264760A - ケース及び無線タグ読取システム - Google Patents

Abstract

【課題】無線タグに反射部材を対向配置して通信距離を長くする。しかも貼り付けた無線タグが外側面から大きく突出する虞がない。
【解決手段】ケース１の一外側面１ａの所定の位置に無線タグ２を貼り付ける。ケース１の無線タグ２と対向する内側に部材３を配置し、この部材３によって無線タグを貼り付けた外側面１ａと略平行な面３ａを形成し、この面３ａに金属反射板４を取り付ける。外部から放射された電磁波は無線タグに供給され、この無線タグで消費されなかった電磁波は金属反射板４で反射されて無線タグに再び供給されるようになる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば製造物を収納し、無線タグを貼り付けるケース及びこのケースの無線タグからデータを読み取る無線タグ読取システムに関する。

データを記憶するＩＣチップと電磁波を用いて非接触で送受信するアンテナからなる電池を搭載していない無線タグの通信距離は一般的に数ｃｍから数十ｃｍ程度であり、この通信距離を伸ばすために、金属板などの反射手段を使用するようにしている。すなわち、アンテナに対向して間にスペーサを介して反射手段を配置している。また、密封ケースの対向する面の一方にＩＣチップとアンテナを貼付し、他方の面に反射手段として金属板を貼付している。そして、このような構成の無線タグを箱状の製品の表面に貼ることで、無線タグの読取装置が製品に貼られた無線タグからデータを安定して読み取れるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
２００２−２９８１０６号公報

しかし、無線タグのアンテナにスペーサを介して反射手段を配置したものや、密封ケースの対向する面の一方にＩＣチップとアンテナを貼付し、他方の面に反射手段として金属板を貼付したものでは、全体として厚みがあるため、これを製品の外側面に反射手段を面側にして貼り付けると無線タグが面から大きく突出した状態となり、このため搬送中に無線タグが何かに当接する可能性が高く、もし当接することがあると無線タグが剥がれるなどの問題があった。また、このような構成では印刷可能なラベルと無線タグを一体化して発行し、ケース等に貼ることができなかった。

本発明は、無線タグに反射部材を対向配置して通信距離を長くでき、しかも貼り付けた無線タグが外側面から大きく突出する虞がなく、これにより、無線タグを安定して保持できるとともに無線タグの読取りが確実にできるケース及び無線タグ読取システムを提供する。

本発明は、外側面に無線タグを貼り付け、無線タグと対向する内側に無線タグを貼り付けた外側面と略平行な面を形成し、この面に反射部材を取り付けたケースにある。

本発明によれば、無線タグに反射部材を対向配置して通信距離を長くでき、しかも貼り付けた無線タグが外側面から大きく突出する虞がない。これにより、無線タグを安定して保持できるとともに無線タグの読取りが確実にできる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
図１において、１は、例えばダンボールなどの製造物を収納するケースである。このケース１の一外側面１ａの所定の位置に無線タグ２を貼り付けている。前記無線タグ２は、データを記憶するＩＣチップと、電磁波を使用して非接触でＩＣチップのデータを外部と送受信するアンテナからなるもので、電源を搭載せず電磁波から電源を得るものである。

前記ケース１の前記無線タグ２と対向する内側に、例えば、ケース１の一部の折り曲げや切り起こし、あるいは貼り付け等により部材３を配置し、この部材３によって前記無線タグ２を貼り付けた外側面１ａと略平行な面３ａを形成している。そして、この面３ａに反射部材として例えば四角形状の金属反射板４を取り付けている。なお、面３ａに対する金属反射板４の取り付けは、ケース１の製造時に行っても、また、ケース１の製造物を収納する時に行ってもよい。

前記無線タグ２と金属反射板４との位置関係は、無線タグ２への電磁波の到来方向から見て無線タグ２が金属反射板４の略中心に位置するように配置している。これにより、電磁波が金属反射板４で反射して無線タグ２に到来する効率を高めることができる。

前記無線タグ２と金属反射板４との距離ｄは、図２に示すように、ケース１の外側の厚さｄ1と空気層ｄ2の厚さの合計となるが、ケース１の比誘電率をεrとしたとき、使用する電磁波の波長をλとすると、比誘電率εr中の材質の波長は等価的に、λ／√εrとなるため、無線タグ２と金属反射板４との実効距離ｄ0は、下記(1)式のようになる。

ｄ0＝（ｄ1×√εr）＋ｄ2 …(1)
この構成においては、外部のアンテナから放射された電磁波は、無線タグ２に供給され、無線タグ２で消費されなかった電磁波は金属反射板４に到達し、反射されて無線タグ２に再び供給されるようになる。

また、電磁波伝搬方向と垂直の電磁波の分解能Δｘは、下記(2)式のようになる。

Δｘ＝λ／（２ｓｉｎθ）≧λ／２ …(2)
従って、金属反射板４の外形を、電磁波の波長λの１／２を直径とする円よりも大きくすれば、金属反射板４で反射した電磁波を効率よく無線タグ２に供給することができる。

図３は電磁波の進行波Ｓ1と反射板で反射された反射波Ｓ2とその合成波Ｓ0を示している。横軸の右端に反射板があり、反射板から１波長λだけ離れた位置での進行波Ｓ1の位相が４５°のときの波形を示している。縦軸は電磁波の振幅を示し、進行波Ｓ1の最大振幅を「１」としている。

進行波Ｓ1は図中左から右に進み、この進行波Ｓ1が反射板に達すると極性が反転し、今度は反射波Ｓ2として図中右から左に進む。進行波Ｓ1と反射波Ｓ2は合成されて合成波Ｓ0となり、その振幅は増大される。

図４は合成波の時間的な変化を示す図で、図３と同様に横軸の右端に反射板があり、左端は反射板から１波長λだけ離れた位置であり、縦軸は電磁波の振幅を示している。図中波形ｇ1は進行波の位相が０°のときの合成波を示し、波形ｇ2は進行波の位相が４５°のときの合成波を示し、波形ｇ3は進行波の位相が９０°のときの合成波を示し、波形ｇ4は進行波の位相が１３５°のときの合成波を示し、波形ｇ5は進行波の位相が１８０°のときの合成波を示している。

電磁波は、０°から、４５°、９０°となるように、時間とともに位相が変化し、位相が０°から３６０°に変化するまでの時間は電磁波の周波数によって決まる。図４から分かるように合成波の振幅が最大になる位置は、反射板からλ／４及び３λ／４離れた位置である。位相が０°のときには進行波の２倍の振幅になる。振幅が大きいことは電界強度が強いことと同等である。
従って、金属反射板４からλ／４、あるいは３λ／４離れた位置に無線タグ２を配置すれば、無線タグ２に電界強度の強い電磁波を浴びせることができる。すなわち、ｄ0＝λ／４、あるいはｄ0＝３λ／４に設定すればよい。

なお、図４においては反射板からの距離が１波長λまでの合成波を示したが、１波長以上離れても１波長λまでの合成波が繰り返されるので、反射板から５λ／４、７λ／４、９λ／４、１１λ／４等、λ／４及び３λ／４に半波長λ／２の整数倍を加えた位置においても合成波の振幅が最大になる。すなわち、λ／４の奇数倍の位置において電界強度が強くなる。従って、金属反射板４と無線タグ２との距離は、λ／４とするのが好ましいが、λ／４にできない場合は３λ／４、あるいは５λ／４以上にしてもよい。

外部からの電磁波に対して無線タグ２と金属反射板４をこのような距離関係にしてケース１に配置することで無線タグ２付近での電界強度を強くすることができ、無線タグ２に対するデータの書き込みや読み取りが確実にできる。

また、図３及び図４では、反射板を反射による損失が無いものとして説明したが、反射による損失がある場合でも、λ／４の奇数倍の位置に振幅が最も大きくなる極大点が現れる。このときの極大点の振幅は反射による損失が無い場合に比べて小さくなる。

また、反射板と無線タグとの距離がλ／４の奇数倍の位置において極大となるが、合成波は正弦波となっているので、λ／４の奇数倍の位置よりも多少ずれても振幅は大きく変化することは無い。従って、λ／４の奇数倍の位置近傍であれば無線タグ２に電界強度の強い電磁波を浴びせることができる。

また、反射板を使用しない場合は図３の進行波のみとなるので最大振幅値は「１」である。これに対し、反射板を使用した場合は進行波の位相が０°のときの合成波ｇ1について見れば最大振幅値は「２」となる。そして、振幅値が「１」以上となるのは図４から、λ／１２から５λ／１２の範囲及び７λ／１２から１１λ／１２の範囲となる。

このことは、反射板を使用した場合において、反射板と無線タグとの距離がλ／１２から５λ／１２の範囲及び７λ／１２から１１λ／１２の範囲にあれば反射板を使用しない場合に比べて無線タグ２に強い電磁波を供給できることを示している。そして、反射板からの距離と電磁波の振幅との関係は、半波長のλ／２毎に周期的に繰り返されるので、無線タグ２を、反射板からλ／１２から５λ／１２の範囲、あるいはλ／１２から５λ／１２の範囲にλ／２の整数倍を加算した範囲の距離に配置すれば、反射板を配置した効果が得られる。

無線タグ２と金属反射板４との距離をこのような範囲に設定することで、電波到来方向から無線タグ２に直接到来した電磁波と金属反射板４で反射して無線タグ２に到来した電磁波が強め合うので、振幅が大きくなり通信距離を長くすることができる。また、ケース１の外側面１ａには無線タグ２のみを貼り付けているので、無線タグ２が外側面１ａから大きく突出することはない。従って、ケース１の搬送中に無線タグ２が何かに当接して剥がれるような事態はほとんど発生しない。

なお、この実施の形態は、ケース１に貼り付けた無線タグ２と対向する内側に、部材３を配置し、この部材３の外側面１ａと略平行な面３ａに金属反射板４を取り付けたものについて述べたがこれに限定するものではなく、図５に示すように、ケース１の内側の面に合成樹脂等の水分を含まない物質からなるスペーサ５を介して金属反射板４を貼り付けてもよい。

図５においては、ケース１の厚さをｄ3、比誘電率をεr1、スペーサ５の厚さをｄ4、比誘電率をεr2とすると、無線タグ２と金属反射板４との実効距離ｄ0は、下記(3)式のようになる。従って、ｄ0＝λ／４あるいはｄ0をλ／４の奇数倍、あるいはその近傍に設定すればよい。

ｄ0＝（ｄ3×√εr1）＋(ｄ4×√εr2） …(3)
このようにスペーサ５を使用しても電波到来方向から無線タグ２に直接到来した電磁波と金属反射板４で反射して無線タグ２に到来した電磁波が強め合って振幅が大きくなり通信距離を長くすることができる。

（第２の実施の形態）
なお、前述した実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
図６に示すように、ケース１の一外側面１ａの所定の位置に無線タグを貼らずに、無線タグを貼り付ける貼り付け位置６を表示している。金属反射板４は予めケース１の内部に設けた部材３に取り付けている。

一方、図７に示すような台紙１１の上にラベル１２を所定の間隔で複数配置したものを使用して図８に示す構成のラベル発行装置がラベル発行を行う。台紙１１上の各ラベル１２は、裏面の中央に無線タグ２を貼り付け、その周囲に接着層１３を形成している。

前記ラベル発行装置は、マイクロプロセッサを有する制御部２１を設け、この制御部２１でキーボード等の入力部２２、液晶表示器等のディスプレイ２３、ラベルへの印字を行うプリンタ２４、無線タグ２に対してアンテナ２５を介してデータの書き込みや読み取りを行う無線タグリーダ・ライタ２６をそれぞれ制御するようにしている。

ラベル発行装置は、入力部２２を操作してラベルに印字するデータが無線タグ２に書き込むデータを設定する。そして、プリンタ２４を駆動し、搬送される台紙１１の上にあるラベル１２に対して設定されたデータの印字を行う。また、無線タグリーダ・ライタ２６を駆動し、印字されたラベル１２の裏面に貼り付けられている無線タグ２に対してデータの書き込みを行う。

そして、印字が行われたラベル１２は台紙１１から剥がされてケース１の外側面１ａに貼り付けられる。このとき、ラベル１２の裏面に貼り付けられている無線タグ２が貼り付け位置６に位置するようにして貼り付ける。

このようにすることで、ケース１内に製造物を収納する前でも、また、ケース１内に製造物を収納してケース１の蓋を閉じた後でも、ラベル１２ととともに無線タグ２をケース１に貼り付けることができ、ケース１の運用面の自由度を高めることができ、取り扱いが容易になる。

ラベル１２とともに無線タグ２を貼り付け位置６に位置するようにして貼り付けることで、無線タグ２と金属反射板４との距離が、例えば、λ／１２から５λ／１２の範囲、好ましくはλ／４あるいはその近傍に設定される。これにより、外部から到来する電磁波を無線タグ２は効率よく受信し、データの書き込みや読み取りを行う。そして、金属反射板４により通信距離も十分に確保できるようになる。

なお、前述した各実施の形態では、ケース１内に金属反射板４を予め取り付けたものについて述べたがこれに限定するものではなく、部材３の面３ａに金属反射板４の取り付け位置を表示し、例えばケース１に製造物を収納するときにこの取り付け位置に金属反射板４を取り付けるようにしてもよい。

また、前述した各実施の形態では、反射部材として金属反射板を使用したものについて述べたがこれに限定するものではなく、金属箔や金属膜、あるいは金属以外の物質からなる反射部材を使用してもよい。

（第３の実施の形態）
この実施の形態は前述した第２の実施の形態のようにケース１に無線タグ２を貼り付けたラベルを貼り付け、これを利用する無線タグ読取システムについて述べる。なお、前述した実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図９に示すように、ケース１の外周面１ａに、無線タグ２を裏面に貼り付けたラベル１２を貼り付けている。無線タグ２を貼り付けたケース１の内側には金属反射板４が配置されている。

このようなケース１に対して、外部からアンテナ３１を無線タグ２に近づけて配置し、無線タグ読取装置３２が制御装置３３により制御されて無線タグ２のデータの読み取りを行う。すなわち、アンテナ３１から電磁波を無線タグ２に供給して電源を与える。無線タグ２は電磁波を受信するとＩＣチップを駆動する。そして、無線タグ読取装置３２からの読み取り指示を受けてＩＣチップに記憶しているデータをアンテナ３１へ送信する。こうして無線タグ読取装置３２は無線タグ２からデータを読み取り、制御装置３３に送信する。制御装置３３はデータを受信し管理する。

外部からアンテナ３１を無線タグ２に近づける場合、金属反射板４を配置しており、無線タグ２と金属反射板４との距離を、例えば、λ／４あるいはその近傍に設定することで通信距離を長くすることができるので、無線タグ２とアンテナ３１との距離を十分に確保でき、読み取り作業が比較的容易にできる。

本発明の、第１の実施の形態に係るケースの斜視図。 同実施の形態における要部の拡大断面図。 波長λで位相が４５°のときの進行波とその反射波及びその合成波を示す波形図。 波長λで位相が０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°のときの進行波と反射波との合成波を示す波形図。 同実施の形態における金属反射板取り付けの他の実施例を示す要部の拡大断面図。 本発明の、第２の実施の形態に係るケースの斜視図。 同実施の形態で使用するラベルの構成を示す図。 同実施の形態で使用するラベル発行装置を示すブロック図。 本発明の、第３の実施の形態に係る無線タグ読取システムの構成を示すブロック図。

符号の説明

１…ケース、２…無線タグ、３…部材、４…金属反射板。

Claims (9)

1. 外側面に無線タグを貼り付け、前記無線タグと対向する内側に前記無線タグを貼り付けた外側面と略平行な面を形成し、この面に反射部材を取り付けたことを特徴とするケース。
2. 外側面に無線タグを貼り付け、前記無線タグと対向する内側に前記無線タグを貼り付けた外側面と略平行な面を形成し、この面に反射部材取り付けの位置を表示したことを特徴とするケース。
3. 外側面に無線タグを貼り付ける位置を表示し、この位置を表示した外側面と対向する内側にその外側面と略平行な面を形成し、この面に反射部材を取り付けたことを特徴とするケース。
4. 外側面に無線タグを貼り付ける位置を表示し、この位置を表示した外側面と対向する内側にその外側面と略平行な面を形成し、この面に反射部材取り付けの位置を表示したことを特徴とするケース。
5. 反射部材は、金属板からなり、この金属板にスペーサを介して外側面と略平行な面に取り付けたことを特徴とする請求項１又は３記載のケース。
6. 無線タグと反射部材との距離を、無線タグと反射部材との間にある１又は複数の物質の厚さをｄn(但し、ｎ＝１，２，…)、比誘電率をεrn(但し、ｎ＝１，２，…)としたとき、Σｄn√εrnが、使用する電磁波の波長λの１／１２から５／１２の範囲、又は、波長λの１／１２から５／１２にλ／２の整数倍を加算した範囲に入るように設定したことを特徴とする請求項１記載のケース。
7. 反射部材の大きさを、使用する電磁波の波長λの１／２を直径とする円よりも大きくしたことを特徴とする請求項１又は３記載のケース。
8. 無線タグと反射部材との間に少なくとも空気層がある場合において、未使用時には、無線タグと反射部材との距離を、無線タグと反射部材との間にある空気を含む複数の物質の厚さをｄn(但し、ｎ＝１，２，…)、比誘電率をεrn(但し、ｎ＝１，２，…)としたとき、Σｄn√εrnが、使用する電磁波の波長λの１／１２よりも小さくなるように設定したことを特徴とする請求項１記載のケース。
9. データ書き込みが行われた無線タグと印字が行われたラベルを一体化した無線タグ一体型ラベルを外側面に貼るとともに前記無線タグと対向する内側に前記無線タグを貼り付けた外側面と略平行な面を形成し、この面に反射部材を取り付けたケースと、このケースの前記無線タグ一体型ラベルの無線タグからアンテナを介してデータを読み取る無線タグ読取装置とからなることを特徴とする無線タグ読取システム。

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