JP2008048028A - 無線タグシステム - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造でありながら確実に無線タグとリーダ／ライタとの間で安定した相互通信を行うことのできる無線タグシステムを提供する。
【解決手段】平円盤状の無線タグと、この無線タグをその内部に収容する中空の収容体と
を備える応答ユニットと、この応答ユニットの前記収容体に収容された前記無線タグを励振し、この無線タグからの信号を受ける質問アンテナを有する無線タグ通信装置と
を備えた無線タグシステムであって、前記無線タグ通信装置は、前記無線タグを励振し、この無線タグからの信号を受ける前記質問アンテナの指向性を重力方向に位置付ける一方、前記応答ユニットは、前記無線タグをその内部に収容する収容部が前記無線タグの直径より略大きな内直径を有する球形体として構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線タグとデータを送受する無線タグシステムに関する。

近時、無線を利用して予め対象物に取り付けられた無線タグとデータの授受を行うＲＦＩＤが知られている。このＲＦＩＤは、所定周波数帯の電波を用いて無線タグとの間で非接触にデータの送受を行うものである。
この種の無線タグ内には、所定の制御動作を行う制御回路としてのＩＣチップが収容されている。ＲＦＩＤには、このＩＣチップに対して外部から電磁波や電波を利用して非接触にアクセスし、データを授受するためのリーダ／ライタ（無線送受信装置）が用意されている。このため無線タグには、リーダ／ライタから送信される電波を受けとる一方、この電波に重畳されたデータをＩＣチップが判断し、その判断の結果を所定周波数の電波として送り返す共振回路（同調回路）を備える。

この同調回路は、例えば、細い導体が捲き回されて形成されるインダクタとチップコンデンサとを並列に接続して構成される。一般にこの同調回路の同調周波数（共振周波数）は、インダクタのインダクタンスの調整やコンデンサの静電容量を可変することによって行われる。
詳しくはこの無線タグは、図６に示すように印刷配線基板を構成する板状の基板１上に所定の回路パターンのほか、ループ状のインダクタＬが形成される。このループ状のインダクタＬは、この無線タグ５とリーダ／ライタと相互通信するアンテナ（応答アンテナ）の役割を担っている。この無線タグ５は、更に基板１上に無線タグの主体をなすＩＣチップ２が取り付けられ、成型された樹脂容器３に収容されて蓋４により密閉される。

このように構成された無線タグは、リーダ／ライタとの間で安定した相互通信を行うため、それぞれのアンテナの指向性を一致させる必要がある。このため例えば荷物等に貼付された無線タグとリーダ／ライタとの間で相互通信を行うシステムに適用可能な無線ＩＤタグシステム用アンテナが知られている（例えば、特許文献１参照）。これは、荷物等に貼付された無線タグと確実に通信を行うため、無線タグに対して少なくとも３方向から励磁および受信が可能なアンテナ構成をとっている。
特開平１１−３０１８４３号公報

しかしながら、前述したように無線タグとリーダ／ライタとの間で安定した相互通信を行うためにはそれぞれのアンテナの指向性を一致させなければならず、そのため無線タグ方向やリーダ／ライタの据え付け位置が制限されるという問題があった。勿論、前述した特許文献１に記載の無線ＩＤタグシステム用アンテナを用いれば、この種の問題は解決できるもののリーダ／ライタには少なくとも３方向の指向性を有するアンテナを用意する必要があり構造が複雑になるという懸念がある。

本発明は、このような従来の課題を解決すべくなされたものであり、その目的は、簡単な構造でありながら確実に無線タグとリーダ／ライタとの間で安定した相互通信を行うことのできる無線タグシステムを提供することにある。

上述した目的を達成すべく本発明の無線タグシステムは、平円盤状の無線タグと、この無線タグをその内部に収容する中空の収容体とを備える応答ユニットと、この応答ユニットの前記収容体に収容された前記無線タグを励振し、この無線タグからの信号を受ける質問アンテナを有する無線タグ通信装置とを備えた無線タグシステムであって、
前記無線タグ通信装置は、前記無線タグからの信号を受ける前記質問アンテナの指向性を大地面に対して鉛直方向に位置付ける一方、前記応答ユニットは、前記無線タグをその内部に収容する収容部が前記無線タグの直径より略大きな内径を有する球形体であることを特徴としている。

好ましくは前記収容体は、同一の内径を有する二つの中空の半球体を結合させた球体であることが望ましい。
より好ましくは無線タグは、その一方の面に錘を取り付けたものとして提供されることが望ましい。

本発明の無線タグシステムによれば、無線タグを励振し、この無線タグからの信号を受ける質問アンテナの指向性を大地面に対して鉛直方向に位置付ける一方、応答ユニットは、無線タグをその内部に収容する収容部が無線タグの直径より略大きな内径を有する球形体として構成されているので、収容部に収容された無線タグが大地面に対してほぼ水平に位置付けられる。つまり無線タグが備える応答アンテナの指向性が大地面に対して鉛直方向に位置付けられることになる。それ故、本発明の無線タグシステムは、質問アンテナの上方または下方に応答ユニットを位置付けるだけで応答ユニットが備える応答アンテナと質問アンテナとの指向性を互いに一致させることができ、無線タグと無線タグ通信装置（リーダ／ライタ）との相互通信を良好に行うことができる。

また本発明の応答ユニットを構成する収容体は、同一内半径を有する二つの中空の半球体を結合させた球体として構成されるので、構造が簡単であり容易に製造することが可能である。
更に本発明の無線タグシステムにおける無線タグは、一方の面に錘を取り付けたものとして形成することもでき、応答ユニットが備える応答アンテナと質問アンテナとの指向性を極めて効果的に一致させることが可能である等の実用上多大な効果を奏し得る。

以下、本発明の実施の一実施形態に係る無線タグシステムについて図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る無線タグの概略全体構成を示す分解斜視図であり、図２は無線タグ本体の概略形状を示す図である。尚、これらの図は、本発明の一実施形態を例示するため描いたものであって、この図によって本発明が限定されるものではない。ちなみに、この無線タグ本体の基本的な構成は図６に示す従来のものと同様である。

さて、図１において１は、印刷配線基板を構成する板状の基板である。この基板１は、例えばガラスエポキシ、紙エポキシ、ベークライト等の絶縁体（誘電体）の材料が適用され、その表面に銅箔が貼り合わされた構造をとっている。この基板１は、エッチング工程を経て不要な銅箔が取り去られて基板１上に所定の回路パターンが形成される。
基板１上には、このエッチング工程を経て作られた回路パターンのほか、ループ状のインダクタＬが形成される。このインダクタＬは、後述するリーダ／ライタと相互通信するアンテナ（応答アンテナ）の役割も担う。そして基板１には、無線タグの主体をなすＩＣチップ２が取り付けられるとともに成型された樹脂容器３に収容されて蓋４によって密閉されて無線タグ５が形成される。

ちなみに無線タグ５は、蓋４に代えて基板１とともにＩＣチップ２が収容された樹脂容器に樹脂を流し込む、いわゆる樹脂成型によって形成してもかまわない。
また無線タグ５の辺縁部５ａは、図２にその断面図を示したように辺縁部５ａの角が落とされて、その断面が滑らかな半円形状をなしている。
このようにして構成された無線タグ５は、円球形状の球体をなす収容体１０内に収容されて応答ユニット２０を構成する。この収容体１０は、無線タグ５の直径よりやや大きな内球面の直径を有する二つの半球体を結合させたものである。この収容体１０は、この収容体１０の身の部分を構成する一方の半球体（以降、第１の半球体と称する）１１および収容体１０の蓋の部分を構成する他方の半球体（以降、第２の半球体と称する）１２からなっている。

第２の半球体１２の開口部１２ａには、この第２の半球体１２の外半径よりやや小さい帯状の肉薄部１２ｂが設けられている。一方、第１の半球体１１の開口部１１ａには、その内面側に前記第２の半球体１２に設けられた帯状の肉薄部１２ｂをその内部に収容し、第１の半球体１１および第２の半球体１２をそれぞれ係合して円球形状の球体を形成する帯状の肉薄部１１ｂを備える。この第１の半球体１１の開口部１１ａに設けられた帯状の肉薄部１１ｂは、第１の半球体１１の内球面の直径よりやや大きな直径を有している。

このようにして構成された応答ユニット２０は、図３に示すように応答ユニット２０内に収容された無線タグ５に対して外部から電磁波や電波を用いて非接触にアクセスし、データを授受するリーダ／ライタ（無線タグ通信装置）３０と相互通信を行う。
リーダ／ライタ３０は、大地に対して平行に位置付けられた例えば机上Ｄに配置された質問アンテナ３１を備えている。そして質問アンテナ３１は、机上面Ｄｓに対して鉛直方向に対して電波を照射または受ける指向性を有する、例えばループアンテナ等から構成される。またリーダ／ライタ３０は、質問アンテナ３１の上方に置かれた応答ユニット２０に対して電波を照射し、応答ユニット２０の収容体１０内に収容された無線タグ５が備えるインダクタＬ（応答アンテナ）と、このインダクタＬと図示しないコンデンサとで構成されるＬＣタンク回路を励振する。無線タグ５は、この励振を受けてＩＣチップ２に予め組み込まれた回路等が所定の作動を行い、リーダ／ライタ３０に対して所定の応答を返すべく応答アンテナ（インダクタＬ）から質問アンテナ３１に対して電波を放射する。この放射された電波は、質問アンテナ３１からリーダ／ライタ３０に取り込まれ所定の動作を実行する。

ちなみに応答ユニット２０内の無線タグ５は、前述したように収容体１０の内球面の内径よりやや小さな直径であるため、常に収容体１０の中心部よりやや下方に位置し、しかもその様態は、無線タグ５自体が受ける重力によって机上面Ｄｓに対してほぼ平行になるように位置付けられる。つまり無線タグ５の応答アンテナ（インダクタＬ）と質問アンテナ３１のそれぞれの面は、互いに平行になるように位置付けられることになる。それ故、応答アンテナ（インダクタＬ）と質問アンテナ３１のそれぞれの指向性は、互いに一致することになる。

したがって本発明の無線タグシステムは、リーダ／ライタ３０は、無線タグ５を励振し、この無線タグ５からの信号を受ける質問アンテナ３１の指向性を大地面に対して鉛直方向に位置付ける一方、応答ユニット２０は、無線タグ５をその内部に収容する収容体１０が無線タグ５の直径より略大きな内球面の直径を有する球形体として構成されているので、質問アンテナ３１の上方に応答ユニット２０を位置付けるだけで応答ユニット２０が備える応答アンテナ（インダクタＬ）および質問アンテナ３１の指向性を互いに一致させることができ、無線タグ５とリーダ／ライタ３０との相互通信を良好に行うことができる。

勿論、本発明の無線タグシステムは、応答ユニット２０の上方で、かつ質問アンテナ３１の指向性を重力方向に位置付け、質問アンテナ３１の下方に応答ユニット２０を位置付けるようにしても応答アンテナ（インダクタＬ）および質問アンテナ３１の指向性をそれぞれ一致させることが可能である。
次に本発明の別の実施形態に係る無線タグシステムについて図４を参照しながら説明する。この別の実施形態が上述した実施形態と異なるところは、平円盤状の無線タグ５の一方の面に錘１３を取り付けた点にある。この錘１３は、無線タグ５を収容する収容体１０の内壁面に接しない大きさおよび形状の錘であればよく、図４（ａ）に示す直方体形状や、同図（ｂ）に示す半球形状等、特に限定されるものではない。また、この錘１３は、無線タグ５の一方の面の略中心に位置するように取り付けられる。尚、この錘は１３、リーダ／ライタ３０との電波による相互通信の妨げにならない材質の部材で構成することが好ましい。

ここに無線タグ５の一方の面に取り付けられた錘１３は、収容体１０に収容された無線タグ５を重力方向に対して水平になるように位置付ける役割を担う。したがって、本発明の別の実施形態に係る無線タグシステムは、質問アンテナ３１の上方に応答ユニット２０を位置付けるだけで応答ユニット２０が備える応答アンテナ（インダクタＬ）および質問アンテナ３１の指向性をより効果的に互いに一致させることができる。それ故、この別の実施形態に係る無線タグシステムは、質問アンテナ３１の上方または下方に応答ユニット２０を位置付けるだけで応答ユニット２０が備える応答アンテナ（インダクタＬ）および質問アンテナ３１の指向性を互いに一致させることができ、無線タグ５とリーダ／ライタ３０との相互通信を良好に行うことが可能である。

尚、本発明の無線タグシステムは、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることが可能である。
例えば、球形形状をなす収容体１０に変えて、例えば図５に示すように立方体４０の内側に球形状の空洞４１を設けた構成とし、この空洞４１中に無線タグ５を収容するようにしてもよい。この場合、立方体４０の内側に設けた球形状の空洞４１の直径は、前述した実施形態と同様に無線タグ５の直径よりもやや大きな直径になるように構成すればよい。また立方体４０は、球形状の空洞４１のほぼ直径となる箇所を通るように２分割した構成を取るとよい。

そして、無線タグ５をその内部に収容した立方体４０を用いて構成された応答ユニットを質問アンテナ３１の上方または下方に位置付けるだけで応答ユニットを構成する立方体４０の内部に収容された無線タグ５を重力方向に対して水平になるように位置付けることができる。したがって無線タグ５の応答アンテナ（インダクタＬ）は、質問アンテナ３１との指向性を一致させることができ、無線タグ５とリーダ／ライタ３０との相互通信を良好に行うことができる。

勿論、立方体４０に形成した空洞４１内に、その一面に錘１３を取り付けた無線タグ５を収容してもかまわない。
ちなみに特に図示しないがこの変形例は、立方体４０に限られることなく、その内部に無線タグ５を収容する球形状の空洞を設けることができればその形状等が特に限定されない。

また、上述した実施形態は、無線タグ５が収容される収容体１０の中を中空なものとしたが、例えば潤滑油等の油を満たして無線タグ５がより滑らかに大地面に対して平行に位置付けられるようにしてもよい。
尚、特に図示しないが本発明の無線タグシステムは、例えば宝石店において個々の宝石に本発明の応答ユニット２０を付けておく一方、ウィンドウ等の所定の場所にリーダ／ライタ３０の質問アンテナ３１を配置し、この質問アンテナ３１上に応答ユニット２０を付けた宝石をかざすことで顧客によく見られている宝石のデータや統計を取ることが可能である。また、複数の宝石のそれぞれに応答ユニット２０を付け、これを宝石とともに例えばトレーに置き、質問アンテナ３１に複数の応答ユニット２０のデータをリーダ／ライタ３０に読み込ませた後、顧客に宝石を提示する。そして、返却後にトレーに搭載された宝石とともに応答ユニット２０のデータを読み取り、すべての応答ユニット２０からの応答があるかどうかを判断すれば宝石がきちんと戻されたか否かを確認できるので、本発明の無線タグシステムは、万引き防止の役目をもたせることもできる。更にリーダ／ライタ３０をオンライン接続すれは、リアルタイムで宝石の状態情報を確認することも可能である。

または、靴店において個々の靴に本発明の応答ユニット２０を付けておけば、同様にして顧客によく見られている靴のデータや統計を取ることができる。またリーダ／ライタ３０をオンライン接続すれば、リアルタイムで靴の状態情報を確認することが可能である。
同様にクリーニング店、洋服店や和服店等にあっても個々の商品に本発明の応答ユニット２０タグを付けておけば、顧客データの管理、在庫管理を行うこともできる。勿論、リーダ／ライタ３０をオンライン接続すれば、リアルタイムで商品の状態情報を確認することができる。

或いはフォークリフト用のパレットの例えばコーナに本発明の応答ユニット２０を付けておけば、パレット毎輸送データ、顧客管理、製品名等の管理を行うことも可能である。また応答ユニット２０を取り付けた空きパレットを横に置いても縦に置いても、応答ユニット２０に収容された無線タグ５は、指向性を大地面に対して鉛直方向に位置付けることでできるので、質問アンテナ３１の上方にパレットを位置付けるだけで応答ユニット２０が備える応答アンテナ（インダクタＬ）および質問アンテナ３１の指向性を互いに一致させることができ、無線タグ５とリーダ／ライタ３０との相互通信を良好に行うことができる。したがって、本発明の無線タグシステムは、パレットの消耗時期等の管理も行うことができる。勿論、リーダ／ライタ３０をオンライン接続すれば、リアルタイムで商品の状態情報を確認することも可能である。

また洋酒製造メーカにあっては、個々のウイスキー樽に本発明の応答ユニット２０を付けておけば、熟成年の管理、製品名、産地、在庫等の管理を行わせることが可能である。勿論、リーダ／ライタ３０をオンライン接続すれば、リアルタイムでウイスキー樽の状態情報を確認することも可能である等の実用上多大な効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る無線タグシステムに用いられる応答ユニットの要部概略構成を示す図。 図１に示す無線タグの外形を示す概略図。 本発明の一実施形態に係る無線タグシステムの主要構成を示す概略図。 本発明の別の一実施形態に係る無線タグシステムに用いられる無線タグの外形を示す概略図。 本発明を変形した実施形態に係る無線タグシステムに用いられる応答ユニットの要部概略構成を示す図。 無線タグの概略構成を示す分解斜視図。

符号の説明

５ 無線タグ
１０ 収容体
１１ 半球体
１１ａ 開口部
１１ｂ 肉薄部
１２ 半球体
１２ａ 開口部
１２ｂ 肉薄部
２０ 応答ユニット

Claims (3)

1. 平円盤状の無線タグと、
   この無線タグをその内部に収容する中空の収容体と
   を備える応答ユニットと、
   この応答ユニットの前記収容体に収容された前記無線タグを励振し、この無線タグからの信号を受ける質問アンテナを有する無線タグ通信装置と
   を備えた無線タグシステムであって、
   前記無線タグ通信装置は、前記無線タグからの信号を受ける前記質問アンテナの指向性を大地面に対して鉛直方向に位置付ける一方、
   前記応答ユニットは、前記無線タグをその内部に収容する収容部が前記無線タグの直径より略大きな内径を有する球形体であることを特徴とする無線タグシステム。
2. 前記収容体は、同一の内径を有する二つの中空の半球体を結合させた球体であることを特徴とする請求項１に記載の無線タグシステム。
3. 前記無線タグは、その一方の面に錘を取り付けたものである請求項１に記載の無線タグシステム。
   

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