JP2007135075A - 無線タグ装置及び無線タグ支持体並びに無線タグ装置の取付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】無線タグから情報を読取る場合に、作業者の負担が軽減できるように無線タグの指向方向を設定する。
【解決手段】無線タグ１２とこの無線タグ１２を取付ける無線タグ支持体１３とで無線タグ装置１１を構成する。無線タグ支持体１３は、無線タグ１２を取付ける無線タグ取付け面１３ａと、この無線タグ取付け面に対向した、物品や部材などの表面４に固定するための取付け面１３ｂを有し、無線タグ取付け面１３ａに対し、この無線タグ取付け面１３ａに対向した取付け面１３ｂを斜めに形成している。これにより、取付け面１３ｂを表面４に固定すると無線タグ１２の指向方向が表面４の垂直方向に対して傾くことになる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、通信相手と無線で通信を行う無線タグを設けた無線タグ装置及び無線タグを支持する無線タグ支持体並びに無線タグ装置の取付け方法に関する。

無線タグは、薄い基材の上にＩＣチップとアンテナを設け、質問器と非接触で通信を行う。すなわち、無線タグは、シート状の基材と、基材上に渦巻状に形成されたアンテナと、アンテナの端部間を連結する連結片と、アンテナと接続されたＩＣチップとを具備した物が知られている（例えば、特許文献１参照）。

このような無線タグは、例えば、ＩＣチップにタグＩＤ等を記憶しておき、質問器からの電波をアンテナで受けると、受けた電波による電力でＩＣチップが起動し、ＩＣチップに記憶してあるタグＩＤを質問器に無線送信するという動作を行う。
特開２００５−１０１３４７号公報

このような無線タグを物品や物品を陳列する棚等に取付けて物品を管理する場合に、図７に示すように、棚１，２及び物品３，４に最大利得方向が特定方向に向いた指向性を有する無線タグ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄをそのまま貼り付けると、棚１，２及び物品３，４の前面の略垂直方向に通信可能範囲６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが形成される。

従って、質問器７を使用して無線タグ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄからタグＩＤ等を読取ろうとすると、質問器７を無線タグ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの通信可能範囲６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄに入れて操作をしなければならないので、物品が上下の棚に陳列されているときには、質問器７を所持している作業者は質問器７を上下に大きく動かして読取作業をしなければならなかった。

そこで、本発明は、無線タグから情報を読取る場合に、作業者の負担が軽減できるように無線タグの指向方向を設定できる無線タグ装置及び無線タグ支持体並びに無線タグ装置の取付け方法を提供する。

本発明は、最大利得方向が特定方向に向いた指向性を有する無線タグと、この無線タグを直接又は間接的に取付ける無線タグ取付け面とこの無線タグ取付け面に対抗する面を有する無線タグ支持体とを備え、無線タグ支持体は、無線タグ取付け面に対向する面を無線タグ取付け面に対して斜めに形成した無線タグ装置にある。

また、本発明は、無線タグを取付ける無線タグ取付け面とこの無線タグ取付け面に対抗する面を有し、無線タグ取付け面に対向する面を無線タグ取付け面に対して斜めに形成した無線タグ支持体にある。

また、本発明は、無線タグを直接又は間接的に取付ける無線タグ取付け面とこの無線タグ取付け面に対向する面を有し、無線タグ取付け面に対向する面を無線タグ取付け面に対して斜めに形成した無線タグ支持体の、無線タグ取付け面に最大利得方向が特定方向に向いた指向性を有する無線タグを取付けた無線タグ装置を、略同じ方向を向いた複数の取付け箇所に固定する場合に、その固定面の鉛直方向よりも各無線タグの指向性方向が互いに収束する向きになるように取付ける無線タグ装置の取付け方法にある。

本発明によれば、無線タグから情報を読取る場合に、作業者の負担が軽減できるように無線タグの指向方向を設定できる無線タグ装置及び無線タグ支持体並びに無線タグ装置の取付け方法を提供できる。

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は無線タグ装置１１の構成を示す図で、前記無線タグ装置１１は、無線タグ１２とこの無線タグ１２を取付ける無線タグ支持体１３とで構成される。すなわち、前記無線タグ支持体１３は、無線タグ１２を取付ける無線タグ取付け面１３ａと物品や部材などの表面４に固定するための取付け面１３ｂを対向配置し、無線タグ取付け面１３ａに対し固定するための取付け面１３ｂを斜めに形成している。

前記無線タグ１２は、薄い基材の上にタグＩＤ等を記憶したＩＣチップとそのＩＣチップの周囲にアンテナを配置したもので、後述する質問器からの電波をアンテナで受けると、受けた電波による電力でＩＣチップが起動し、ＩＣチップに記憶してあるタグＩＤ等の情報を前記質問器に無線送信する動作を行う。そして、前記無線タグ１２は基材表面垂直方向に最大利得方向が向いた指向性を持っている。

このような構成の無線タグ装置１１を、例えば、物品１６及びこの物品を陳列する棚１５に取付けて使用する場合に、図２に示すように、高い位置にある棚１５Ａ及びこの棚１５Ａに陳列する物品１６Ａに対しては無線タグ１２Ａ1，１２Ａ2の最大利得方向が下向きになるように無線タグ装置１１Ａ1，１１Ａ2の無線タグ支持体１３の取付け面１３ｂを固定する。また、低い位置にある棚１５Ｂ及びこの棚１５Ｂに陳列する物品１６Ｂに対しては無線タグ１２Ｂ1，１２Ｂ2の最大利得方向が上向きになるように無線タグ装置１１Ｂ1，１１Ｂ2の無線タグ支持体１３の取付け面１３ｂを固定する。

そして、前記棚１５Ａ、物品１６Ａに取付けた無線タグ１２Ａ1，１２Ａ2及び前記棚１５Ｂ、物品１６Ｂに取付けた無線タグ１２Ｂ1，１２Ｂ2からタグＩＤ等の情報をハンディタイプの質問器１７で読取るようになっている。前記質問器１７は、アンテナ１７１、無線部１７２、メモリ１７３及び無線部１７２やメモリ１７３を制御する制御部１７４を備え、前記各無線タグ１２Ａ1，１２Ａ2，１２Ｂ1，１２Ｂ2にアンテナ１７１から電波を送信して電力を与え、各無線タグ１２Ａ1，１２Ａ2，１２Ｂ1，１２Ｂ2からタグＩＤ等の情報を読取ってメモリ１７３に保持する。

この無線通信システムでは、棚１５や物品１６に対して無線タグ装置１１を図２に示すように取付けることで、各無線タグ１２Ａ1，１２Ａ2，１２Ｂ1，１２Ｂ2の最大利得方向が、棚１５や物品１６への取付け面の鉛直方向に対して収束するように上下の中間位置方向に向くことになる。従って、質問器１７を作業者が操作して棚１５や物品１６に取付けられた無線タグ１２からタグＩＤ等の情報を読取る作業を行う場合に、作業者は質問器１７を棚１５や物品１６の高さ位置まで移動させることなく、質問器７のアンテナ１７１を各無線タグ１２Ａ1，１２Ａ2，１２Ｂ1，１２Ｂ2の最大利得方向へ向ければよく、質問器１７を上下に大きく動かさずに無線タグ１２からタグＩＤ等の情報を読取ることができるようになる。これにより、作業者の作業負担を軽減できることになる。

なお、ここでは無線タグ装置１１を上下に配置する場合を例として述べたが、左右であっても同じである。すなわち、棚の左側や右側に配置する無線タグ装置１１については無線タグの最大利得方向が、棚１５や物品１６への取付け面の鉛直方向に対して左右の中間位置方向に収束するように取付ければよい。

（第２の実施の形態）
この実施の形態は無線タグ装置の変形例について述べる。なお、前述した実施の形態と同一の部分は同一の符号を付し詳細な説明は省略する。
図３に示すように、この無線タグ装置２１は、無線タグ支持体１３の無線タグ取付け面１３ａに金属の反射板１８を取付け、この反射板１８の上に非金属のスペーサ１９を取付け、このスペーサ１９の上に無線タグ１２を取付けている。

このような構成においては、この無線タグ装置２１を取付ける棚や物品等が水分や金属を含む構成であっても無線タグ１２はその影響を受けることなく質問器と無線通信ができる。すなわち、棚や物品等が水分や金属を含む構成の場合は、反射板１８が無ければ無線タグ１２のアンテナがその影響を受けて特性が劣化し、通信距離が短くなるという自体が発生する。しかし、無線タグ装置２１は無線タグ支持体１３の無線タグ取付け面１３ａに反射板１８を取付け、この反射板１８にスペーサ１９を介して無線タグ１２を取付けているので、棚や物品等が水分や金属を含む構成であっても無線タグ１２のアンテナはその影響を受けることは無い。すなわち、特性が劣化し通信距離が短くなることは無い。

また、スペーサ１９の厚さを、電磁波の波長λの１／１２から５／１２、又は波長λの１／１２から５／１２に半波長の整数倍を加えた厚さに設定する。これにより、無線タグ１２は反射板１８との距離を、電磁波の波長λの１／１２から５／１２、又は波長λの１／１２から５／１２に半波長の整数倍を加えた距離に設定できる。

図４は、電波の進行波ｇ1と反射板で反射された反射波ｇ2とその合成波ｇ3を示す図である。横軸の右端に反射板がある。ここで、λは１波長である。縦軸は電波の振幅を示しており、進行波ｇ1の最大振幅を「１」としている。

進行波ｇ1は図の左から右に進んでいきそのときの位相の変化を示し、反射板から距離λだけ離れた所での位相が４５°のときを示している。進行波ｇ1が反射板に達すると極性が反転し、反射波ｇ2として図の右から左に進む。進行波ｇ1と反射波ｇ2は合成されて合成波ｇ3となる。

図５は合成波の時間的な変化を示す図である。グラフの軸は図４と同じであり、図４では反射板からλすなわち１波長の距離が離れたところで位相が４５°のときを示したが、図５では位相が０°のときの合成波ｇ31、４５°のときの合成波ｇ32、９０°のときの合成波ｇ33、１３５°のときの合成波ｇ34、１８０°のときの合成波ｇ35を示している。電波は０°から４５°、９０°となるように、時間と共に位相が変化しており、位相が０°から３６０°に変化するまでの時間は電波の周波数によって決まっている。

図５から分かるように、合成波の振幅が最大となる位置は、反射板からλ／４と３λ／４の位置であり、位相が０°のときの合成波ｇ31では進行波の２倍の振幅になる。電波の振幅が大きいことは、電界強度が強いことと同等である。そのため、反射板からλ／４、３λ／４の位置に無線タグを配置すれば、無線タグに電界強度の強い電波を浴びせることができる。

これにより、電波到来方向から直接無線タグ１２に到来した電磁波と、反射板１８で反射して無線タグ１２に到来した電磁波が強め合い、通信距離が長くなる。従って、反射板１８とスペーサ１９を使用した無線タグ装置２１を使用することで、質問器は無線タグ１２との無線通信をより確実に行うことができる。また、無線タグ１２と質問器との通信距離を長くできるので、作業者による質問器の移動距離をさらに少なくでき、作業負担をさらに軽減できる。

なお、図５では、反射板からの距離を１波長分だけ示したが、それ以上離れた場合もこの１波長分を繰り返し、λ／４、３λ／４、５λ／４、７λ／４と振幅が大きくなるところが現れる。すなわち、λ／４の奇数倍の位置で電界強度が強くなる。

ここでは、反射板を反射による損失の無い完全反射体として説明しているが、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大きくなる極大点が現れることは同じである。但し、極大点の振幅は、完全反射のときの振幅より小さくなる。

図３の構成において、無線タグ１２と反射板１８との距離、すなわち、スペーサ１９の厚みをλ／４とすることが好ましいが、λ／４にできない等の要因がある場合は無線タグ１２と反射板１８の距離を３λ／４以上にしてもよい。

また、書き込みと読み取りを行いたい無線タグだけ、反射板１８とスペーサ１９を配置することにより、所望の無線タグ付近の電界強度を強くすることができる。このようにすることにより、所望の無線タグに対して確実な書込みと読み取りを行うことができる。

なお、無線タグ１２の位置は、必ずしも反射板１８からλ／４離れた位置にする必要は無い。図５のグラフのλ／４の付近を見るとわかるように、サインカーブの極大点付近は少しずれても振幅が大きく変化しないため、λ／４の近傍であれば同様の効果を得ることができる。また、反射板１８を使用する場合、この反射板１８からの距離がλ／１２から５λ／１２の間では、電波の最大振幅値が１以上になる。なお、最大振幅値「１」は反射板１８を使用しない場合の電波の最大振幅値である。
すなわち、無線タグ１２と反射板１８との距離をλ／１２から５λ／１２までの間に設定すれば、電波の最大振幅値が１以上にできるので反射板１８を設けた効果が得られる。

また、無線タグ１２と反射板１８との距離を７λ／１２から１１λ／１２までの間に設定しても同様の効果が得られる。図５に示すように、反射板の距離と電波の振幅は、λ／２、すなわち、半波長毎に周期的に変化するため、無線タグ１２は、反射板１８からλ／１２から５λ／１２の値に、半波長の整数倍を加えた距離に配置すれば、反射板を設けたことによる効果を得ることができる。
なお、スペーサ１９が比誘電率εｒの誘電体の場合には、スペーサ１９中での使用する電磁波の波長λ′は、λ／√εｒになるので、上記説明のλをλ′に置き換えればよい。

（第３の実施の形態）
この実施の形態は無線タグ装置の変形例について述べる。なお、前述した実施の形態と同一の部分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、この無線タグ装置３１は、内部が中空になった四角形状の無線タグ支持体３２の無線タグ取付け面３２ａに無線タグ１２を取付けている。

前記無線タグ取付け面３２ａに対し、所定の間隔を開けて、固定するための取付け面３２ｂが対向配置されている。この取付け面３２ｂは物品や棚等に取付ける側になる。
前記無線タグ支持体３２の中空部に反射板３３を配置し、この反射板３３を前記支持体３２の両側面間に取付けた回動軸３３ａによって上下に回動自在に支持している。

このような構成においては、無線タグ１２と反射板３３との角度によって、無線タグ１２の最大利得方向を自在に変えることができる。従って、この無線タグ装置３１を取付ける位置によって、反射板３３の角度を調整することができ、例えば、高い位置や低い位置にある無線タグ装置３１の反射板３３の傾き角度を大きくするなどの調整ができる。これにより、質問器で無線タグを読取る作業者による質問器の移動範囲をさらに狭めることが可能になる。

無線タグ１２と反射板３３の回動軸３３ａとの距離は、前述した第２の実施の形態と同様に、使用する電磁波の波長λの１／１２から５／１２、又は、波長λの１／１２から５／１２に半波長の整数倍を加えた距離に設定する。これにより、無線タグ１２に直接当たる電磁波と反射板３３で反射した電磁波が強め合うようになり、通信距離が長くなる。従って、この実施の形態においても、質問器は無線タグ１２との無線通信をより確実に行うことができる。また、無線タグ１２と質問器との通信距離を長くできるので、作業者による質問器の移動距離をさらに少なくでき、作業負担をさらに軽減できる。

本発明の第１の実施の形態に係る無線タグ装置の構成を示す図。 同実施の形態の無線タグ装置を使用した無線通信システムの構成を示す図。 本発明の第２の実施の形態に係る無線タグ装置の構成を示す図。 同実施の形態における、進行波と反射板で反射した反射波とその合成波の関係を示す波形図。 同実施の形態における合成波の時間的変化を示す波形図。 本発明の第３の実施の形態に係る無線タグ装置の構成を示す図。 従来の課題を説明するための図。

符号の説明

１１…無線タグ装置、１２…無線タグ、１３…無線タグ支持体、１５Ａ，１５Ｂ…棚、１６Ａ，１６Ｂ…物品。

Claims (7)

1. 最大利得方向が特定方向に向いた指向性を有する無線タグと、この無線タグを直接又は間接的に取付ける無線タグ取付け面とこの無線タグ取付け面に対向する面を有する無線タグ支持体とを備え、前記無線タグ支持体は、前記無線タグ取付け面に対向する面を前記無線タグ取付け面に対して斜めに形成したことを特徴とする無線タグ装置。
2. 無線タグを直接又は間接的に取付ける無線タグ取付け面とこの無線タグ取付け面に対向する面を有し、前記無線タグ取付け面に対向する面を前記無線タグ取付け面に対して斜めに形成したことを特徴とする無線タグ支持体。
3. 無線タグ取付け面とこの無線タグ取付け面に対向する面を有し、前記無線タグ取付け面に対向する面を前記無線タグ取付け面に対して斜めに形成した支持体本体と、この支持体本体の無線タグ取付け面に取付けた反射板と、この反射板に取付けたスペーサとからなり、前記反射板に対向して前記スペーサに無線タグを取付けることを特徴とする無線タグ支持体。
4. スペーサは、厚さを、反射板と無線タグとの距離が、使用する電磁波の波長の１／１２から５／１２の波長に相当する距離、又は、この距離に使用する電磁波の半波長の整数倍の長さを加えた距離になるように設定したことを特徴とする請求項３記載の無線タグ支持体。
5. 無線タグを直接又は間接的に取付ける無線タグ取付け面とこの無線タグ取付け面に対向する面を所定の間隔を開けて対向配置した支持体本体と、前記無線タグ取付け面とこの無線タグ取付け面に対向する面との間に回動自在に設けた反射板とを備えたことを特徴とする無線タグ支持体。
6. 無線タグ取付け面を、無線タグを直接取付ける無線タグ取付け面とし、この無線タグ取付け面と反射板の回動軸との距離を、使用する電磁波の波長の１／１２から５／１２の波長に相当する距離、又は、この距離に使用する電磁波の半波長の整数倍の長さを加えた距離になるように設定したことを特徴とする請求項５記載の無線タグ支持体。
7. 無線タグを直接又は間接的に取付ける無線タグ取付け面とこの無線タグ取付け面に対向する面を有し、前記無線タグ取付け面に対向する面を前記無線タグ取付け面に対して斜めに形成した無線タグ支持体の、前記無線タグ取付け面に最大利得方向が特定方向に向いた指向性を有する無線タグを取付けた無線タグ装置を、略同じ方向を向いた複数の取付け箇所に固定する場合に、その固定面の鉛直方向よりも各無線タグの指向性方向が互いに収束する向きになるように取付けることを特徴とする無線タグ装置の取付け方法。

Images