JP2011210093A - 通信距離評価装置及び通信距離評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＩＣカードをはじめとする非接触型ＩＣタグおよびそれらを用いた製品について、製品に実装される前の初期状態だけでなく、実装後に、更には非破壊での正確な性能評価を行うに当たり、比較的容易かつ安価にそれを可能とする評価装置と、それを用いた評価方法を提供することを目的とする。
【解決手段】非接触型ＩＣタグを備えた測定対象物の形状を目的の形状に矯正した状態に拘束して固定するサンプル設置部２と、上記サンプル設置部２に固定された測定対象物と対向する位置にあるリーダライター９の設置部１ａと、リーダライター９の設置部１ａに対し、上記サンプル設置部２を進退させる方向に案内する案内部と、上記サンプル設置部２の進退量を計測可能な計測部７と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、非接触型ＩＣタグを備えた製品の評価に関する。特に、通信距離の評価に係る技術である。

近年、非接触型のＩＣ（Integrated Circuit）チップをアンテナモジュールなどと組み合わせたＩＣタグが各種製品に搭載され、使用される分野が急激に広がっている。その代表的な製品が、形状がカード状であるＩＣカードである。そのほかにもＩＣタグは、シート、シール、リング、コインなど様々な形状で製品に内臓あるいは貼り付けられて使用されるなど、その使用例は多く、たとえば食品や工業製品のパッケージに設けることでこれらの履歴、生産工程や流通過程を把握したり、入退出管理など正確な個体識別が必要な様々な場面において必須なものとなりつつある。

これらＩＣカードをはじめとする非接触型ＩＣタグを用いた製品は、その性質から高い信頼性、耐久性が求められ、電子マネーやパスポートなど、用途によっては更に長寿命をも求められる。したがって適切な方法で信頼性評価、試験を行なうことが非常に重要である。
ＩＣカードをはじめとする非接触型ＩＣタグは、リーダライターとの通信距離に応じて「密着型」「近接型」「近傍型」「遠隔型」の４種類に区別され、カード型では通信距離１０ｃｍ以下の近接型が主流である。それ以外のＩＣタグは形状の自由度が高く、使用用途も広範であるため目的によって使い分けられるが、パスポートなど高セキュリティが求められる製品では、一般に「近接型」以下の短い通信距離のものが用いられる。

現在、この非接触型ＩＣカード、ＩＣタグには標準的な評価、試験方法がない。このため、接触型における評価、試験方法を応用して、各種信頼性試験、環境試験等が行われているが、当然、一般的な形状、物理強度、耐久性のように機能残存の判定を初期応答の有無で判定するものと異なり、通信距離性能に関しては明確に定められていない。そのため、その評価には多くの方法が考案されている。

その一例として、開放端子を有する磁界検出用コイルに近接して設置したＩＣタグとリーダライターとの距離を調整して通信を行い、その際の電圧、電流、または電力等の変化から電磁誘導の強さを測定することで、タグアンテナの共振周波数が合っているかどうか、および通信可能距離を確認するといった装置が、特許文献１に記載されている。
また単純に、金属により発生する渦電流の影響を避けるため、設置部を長いアームで金属部品から離し、アーム支持部にかかる負担を軽減するための機能を備えた駆動部でアームの上下移動やリーダライターの水平移動を行ってＩＣカードとリーダライター間の距離を変え、その各々で通信の可否を見ることでＩＣカードの最大通信距離を調べる装置が、特許文献２に記載されている。

特開２００５−２０２８８１号公報 特開２００７−１５６７２４号公報

しかしいずれも、ＩＣカード、ＩＣタグの設置部は共に、ＩＣカード、ＩＣタグの形状のまま測定を行うことを前提とした自由度の低いものとなっている。たとえばＩＣタグは実装後、製品の形になったものを非破壊で検査しなければならないことも多いが、このような場合の使用には適当でない。また製品の形になったもの、特にシート、シールなど薄い形状のものはしばしば反り、たわみなどが生じることもあり、たとえば環境試験などを経るとこの傾向が強まるが、このような試料の評価を行う状況について考慮されているとは云い難い。

更に装置の部品、たとえば駆動部に金属部品を用いているものでは、この金属部品からなる部分と試料の設置部を離す必要から、装置が大型化、複雑化する傾向にある。
そこで、本発明では、上述の問題を鑑み、ＩＣカードをはじめとする非接触型ＩＣタグおよびそれらを用いた製品について、製品に実装される前の初期状態だけでなく、実装後に、更には非破壊での正確な性能評価を行うに当たり、比較的容易かつ安価にそれを可能とする評価装置と、それを用いた評価方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１に記載した発明は、非接触型ＩＣタグを備えた測定対象物の通信距離を評価するための通信距離評価装置であって、
上記測定対象物の形状を目的の形状に矯正した状態に拘束して固定するサンプル設置部と、上記サンプル設置部に固定された測定対象物と対向する位置にあるリーダライターの設置部と、リーダライターの設置部に対し、上記サンプル設置部を進退させる方向に案内する案内部と、上記サンプル設置部の進退量を計測可能な計測部と、を備えることを特徴とするものである。

次に、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した構成に対し、上記サンプル設置部は、上記案内部に着脱可能に支持されることを特徴とするものである。
次に、請求項３に記載した発明は、請求項１又は請求項２に記載した構成に対し、上記通信距離評価装置を構成する全部品は、非金属からなることを特徴とするものである。
次に、請求項４に記載した発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載した構成に対し、上記測定対象物は、板状若しくはシート状の形状であり、
上記サンプル設置部は、それぞれ非接触型ＩＣが位置する部分が開口し且つ積層される上板と下板とを備え、その２枚の上板と下板の間に上記測定対象物を介挿することで、上記測定対象物の形状を平らな形状に矯正した状態に拘束することを特徴とするものである。

次に、請求項５に記載した発明は、請求項４に記載した構成に対し、上記上板と下板との間に中板を介挿し、その中板には、上記測定対象物を配置する部分に当該測定対象物の大きさに合わせた切欠きが形成されていることを特徴とするものである。
次に、請求項６に記載した発明は、上記請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載した通信距離評価装置を使用して、上記サンプル設置部に測定対象物を固定すると共に、リーダライターの設置部にリーダライターを設置して、
測定対象物からリーダライターへの応答を確認しながら、リーダライターの設置部から上記サンプル設置部を離す方向に移動させ、測定対象物からの応答が途切れた時点での距離によって、当該測定対象物の最大通信距離を評価することを特徴とする通信距離評価方法を提供するものである。

本発明によれば、非接触型ＩＣタグおよびそれらを用いた製品について、反り、たわみなどが生じたり、あるいは一般的なカード、タグの形状から外れた製品であっても、比較的容易に測定を行うことが可能になる。
また本発明によれば、装置を安価かつ簡便に作成し、評価を行うことが可能になる。

本発明に基づく実施形態に係る通信距離評価装置の概要を示す斜視図である。 本発明に基づく実施形態に係る第１のサンプル設置部を説明する図である。 本発明に基づく実施形態に係る第２のサンプル設置部を説明する図である。 本発明に基づく実施形態に係る中板の形状を示す図である。 サンプルの取り付けを示す図である。 本発明に基づく実施形態に係る通信距離評価を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は装置全体の概要を示すための斜視図である。
（通信距離評価装置）
台１から支柱３及び支持壁８が立設している。支持壁８は、くの字状に配置されている。サンプル設置部２は、支柱３及び支持壁８に着脱可能に支持されると共に、上記台１の上面に対し進退可能となっている。

サンプル設置部２に対し上側に延びる接合部４が設けられ、その接合部４に対し上下に延びるラック部４ａが固定されている。上記接合部４及びラック部４ａは、上記支柱３に沿って配置されて、当該支柱３に沿って上下方向にスライド可能となっている。なお、ラック部４ａの下方に位置する台１位置には穴１ｂが開口していることで、ラック部４ａの可動範囲を高め、サンプル設置部２を台１表面まで降ろすことが可能、つまりサンプル設置部２とリーダライターを密着させることが出来るようにしている。

上記ラック部４ａに対し、ピニオンギア５が連結する。
ピニオンギア５は、支柱３壁に回転可能に支持されていると共に、ピニオンギア５の回転軸にハンドル６が連結している。これによって、ハンドル６の回転によって、サンプル設置部２は上下に移動可能となってる。

また、支持壁８に対し計測部７が固定されている。計測部７は、上下に延びる計測部支柱７ｂと、その計測部支柱７ｂに設けられた目盛り７ｃと、サンプル設置部２に固定されると共に、上記計測部支柱７ｂに跨架して当該計測部支柱７ｂに沿って移動可能なスライダ部７ａと、からなる。

上記計測部支柱７ｂ及びスライダ部７ａによっても、サンプル設置部２は、上下に移動可能な状態で支持される。そして、サンプル設置部２の上下移動量（台１に対する進退量）は上記目盛り７ｃによって計測することが可能である。
ここで、上記支柱３及びラック＆ピニオン機構、計測部支柱７ｂ及びスライダ部７ａは案内部を構成する。

そして、上記サンプル設置部２の下方に位置する、台１上面をリーダライターの設置部１ａとする。
ここで、上記構成の通信距離評価装置は、全て樹脂や木材など非金属を用いて構成することが好ましい。少なくとも、台１及びサンプル設置部２は、樹脂や木材など非金属を用いて構成することが必要である。

（サンプル設置部）
ここで、本実施形態における無線ＩＣタグを備えた製品としての測定対象物（以下、サンプルＳとも呼ぶ。）は、板状若しくはシート状の形状をしたシート、カードなど比較的薄い製品とする。このような形状の場合には、サンプルＳに、反りや撓みなどが発生する可能性がある。

（第１例のサンプル設置部）
このサンプル設置部２は、図２に示すように、上板２ａ及び下板２ｂからなる上下２枚の平板を備える。その上板２ａ及と下板２ｂとの間にサンプルＳを設置した際に、サンプルＳの有するＩＣタグのある箇所にあたる位置がくり抜かれて開口部としての窓２ｆが形成されている。窓２ｆをあけたことで測定時の上板２ａと下板２ｂによる影響をより排除することが可能である。

なお、上記上板２ａ及び下板２ｂの対向面には、サンプルＳを設置位置を特定するマーキングや段差などを設けておくと良い。
そして、上板２ａ及と下板２ｂとの間にサンプルＳを設置して、当該上板２ａ及と下板２ｂとの間にサンプルＳを介挿した状態で、非金属素材からなるネジやクリップなどのジグ２ｄを用いて上板２ａと下板２ｂとを固定する。これによって、サンプルＳに反りやたわみがあっても、平らな状態に矯正されてサンプル設置部２に固定される。

なお、サンプル設置部２は、接合部４と非金属素材からなるネジ、あるいはタボのような凹凸のかみ合せなど、取り外し可能な構造で繋ぐようになっている。
ここで、上板２ａの質量によっては、下板２ｂの上に上板２ａを載せるだけでサンプルＳの形状を矯正可能であるので、この場合には、上記ジグ２ｄは無くても良い。

（第２例のサンプル設置部）
このサンプル設置部２は、図３に示すように、上板２ａ及び下板２ｂの間に中板２ｃを介挿して積層して構成したものである。
上記中板２ｃには、図４に示すように、サンプルＳの大きさに合わせた寸法の切欠き２ｅが形成されている。
その他の構成は、第１例のサンプル設置部２の構成と同様である。

この場合には、図５のように、サンプルＳを上記切欠き２ｅに差し込むことで、サンプルＳの形状を矯正しつつサンプル設置部２に固定させる。
なお、上板２ａ、中板２ｃ、及び下板２ｂを貼り合わせて一体物としておいても良いし、第１例と同様に、非金属のジグ２ｄによって固定するようにしても良い。

（評価方法）
図６は、通信距離評価装置を用いた通信距離測定操作の概念図である。
図６に示すように、サンプル設置部２にサンプルＳを設置すると共に、台１上面のリーダライター９の設置部に対し、リーダライター９を設置する。リーダライター９にはパーソナルコンピュータ１０を接続しておく。

そして、ハンドル６を回してサンプル設置部２を下げ、下に置いたリーダライター９にサンプルＳを密着させる。このときリーダライター９は、上板２ａ、下板２ｂをくりぬいた窓２ｆ、つまりサンプルＳのＩＣタグがある箇所の真下に設置する。
密着させた状態でリーダライター９につながったパーソナルコンピュータ１０でリーダライター９を介したサンプルＳの応答を確認し、計測部支柱７ｂに設けた目盛り７ｃを読む。

次に、パーソナルコンピュータ１０でサンプルＳからの応答を確認しつつ、ハンドル６を回してサンプル設置部２を上げ、リーダライター９とサンプルＳの距離を離していく。サンプルＳからの応答が途絶えた時点で再び計測部支柱７ｂに設けた目盛り７ｃを読み、サンプル設置部２の移動距離を通信距離とする。

以上のように、本装置を使用することで、非接触型ＩＣタグおよびそれらを用いたサンプルＳについて、反り、たわみなどが生じたり、あるいは一般的なカード、タグの形状から外れた製品であっても、比較的容易に測定を行うことが可能になる。

また、装置を安価かつ簡便に作成し、評価を行うことが可能になる。
ここで、上記実施形態では、サンプル設置部２として、ここでは上板２ａと下板２ｂでサンプルＳを挟む例、当該サンプルＳの大きさに合わせた中板２ｃを挟んで貼りあわせた隙間に脇から差し込む例を挙げたが、これはサンプルＳの形状や厚さに合わせ、スライダ部７ａと連動して上下動が可能なものであれば、部材に非金属を使う限り自由に設定してよい。また、サンプル設置部２と接合部４、サンプル設置部２とスライダ部７ａも、取り外し可能な方法であればネジ等に限らず、部材に非金属を使う限り自由に設定してよい。予め貼り合せた隙間からサンプルＳを差し込む形でもよい。

またここでは材料として、安価で入手、加工しやすい樹脂を用いたが、例えば木材、カーボンファーバー、セラミックなど非金属であればどのような素材を用いてもよい。

次に、上記実施形態で説明した構成に基づく実施例を示す。
装置を構成する、台１〜計測部７の構成部材は全て樹脂を用いた。接合部４とスライダ部７ａは、それぞれ背面にコの字型に曲げたレール状の部材を接着し、この部分を支柱３、計測部支柱７ｂに差し込むことで上下可動な状態（案内可能な状態）で固定した。
リーダライター９のリーダライターの設置部１ａには位置合わせのための印を設け、それに合わせてリーダライター９を設置した。

サンプルＳを、当該サンプルＳのＩＣタグのある箇所にあたる位置をくりぬいたサンプル設置部２を構成する上板２ａと下板２ｂで挟み、ＩＣタグの位置を窓２ｆ部分に合わせて周囲を樹脂製のクリップで固定し、サンプル設置部２と接合部４、サンプル設置部２とスライダ部７ａは樹脂製のネジで固定した。
このようにサンプルＳを取り付けたサンプル設置部２を、ハンドル６を回して下げ、設置したリーダライター９にサンプルＳを密着させたのち、徐々にリーダライター９とサンプルＳの距離を離し、計測部支柱７ｂに設けた目盛り７ｃで、開始点とサンプルＳからの応答が途絶えた点との距離を記録し、これを当該サンプルＳの通信距離とした。

本発明によれば、非接触型ＩＣタグおよびそれらを用いた製品について、反り、たわみなどが生じたり、あるいは一般的なカード、タグの形状から外れた製品であっても、安価かつ簡便な装置で容易に通信距離測定を行うことを可能とすることで、対象物の通信性能評価を容易にし、製品評価プロセスの効率化、製品の信頼性向上や長寿命化に寄与することが出来る。

１ 台
１ａ リーダライターの設置部
２ サンプル設置部
２ａ 上板
２ｂ 下板
２ｃ 中板
２ｄ ジグ
２ｅ 切欠き
２ｆ 窓
３ 支柱
４ 接合部
４ａ ラック部
５ ピニオンギア
６ ハンドル
７ 計測部
７ａ スライダ部
７ｂ 計測部支柱
７ｃ 目盛り
８ 支持壁
９ リーダライター
Ｓ サンプル

Claims (6)

1. 非接触型ＩＣタグを備えた測定対象物の通信距離を評価するための通信距離評価装置であって、
   上記測定対象物の形状を目的の形状に矯正した状態に拘束して固定するサンプル設置部と、
   上記サンプル設置部に固定された測定対象物と対向する位置にあるリーダライターの設置部と、
   リーダライターの設置部に対し、上記サンプル設置部を進退させる方向に案内する案内部と、
   上記サンプル設置部の進退量を計測可能な計測部と、
   を備えることを特徴とする通信距離評価装置。
2. 上記サンプル設置部は、上記案内部に着脱可能に支持されることを特徴とする請求項１に記載した通信距離評価装置。
3. 上記通信距離評価装置を構成する全部品は、非金属からなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した通信距離評価装置。
4. 上記測定対象物は、板状若しくはシート状の形状であり、
   上記サンプル設置部は、それぞれ非接触型ＩＣが位置する部分が開口し且つ積層される上板と下板とを備え、その２枚の上板と下板の間に上記測定対象物を介挿することで、上記測定対象物の形状を平らな形状に矯正した状態に拘束することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載した通信距離評価装置。
5. 上記上板と下板との間に中板を介挿し、その中板には、上記測定対象物を配置する部分に当該測定対象物の大きさに合わせた切欠きが形成されていることを特徴とする請求項４に記載した通信距離評価装置。
6. 上記請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載した通信距離評価装置を使用して、上記サンプル設置部に測定対象物を固定すると共に、リーダライターの設置部にリーダライターを設置して、
   測定対象物からリーダライターへの応答を確認しながら、リーダライターの設置部から上記サンプル設置部を離す方向に移動させ、測定対象物からの応答が途切れた時点での距離によって、当該測定対象物の最大通信距離を評価することを特徴とする通信距離評価方法。

Images