JP2017211964A - 無線タグ - Google Patents

Abstract

【課題】無線タグと親機との間の通信状態を容易に確認できる無線タグを実現する。【解決手段】無線タグ１０は、親機２０からの電波の強さを検出する電界強度検出手段１０３と、発光素子１２１を有する発光部１２と、電界強度検出手段１０３が検出した親機２０からの電波の強さに応じて、発光素子１２１の発光色および点滅の双方または一方を制御する発光素子制御部１０４とを備えることで、無線タグ１０から離れたところから発光部１２の発光色等を目視等することで電界強度を確認して通信状態の良否を判断でき、また発光部１２の発光色等を見ながら無線タグの位置・方向を調整することで容易に良好な通信状態に調整することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、親機からの電波の強さを表示するための表示器を備えた無線タグに関するものである。

倉庫や店舗等に展示、保管等された物品の保管場所、種類および数量等を検知するために、物品に無線タグを取り付けるなどして、その無線タグの位置等を検知する物品管理システムが実用に供されている（例えばＲＦＩＤ（Ｒａｉｄ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）システム）。こうした物品管理システムでは、コンピュータ等の制御の下、親機が子機である無線タグと無線回線を通じて通信し、コンピュータ等は個々の無線タグをそれらの固有の識別コードで識別するとともに、それら無線タグの位置を検知することで、個々の物品の保管場所、種類および数量等（物品情報）を検知する。

したがって、こうした物品管理システムでは、親機と無線タグとの間の無線回線の通信状態が良好に維持されなければならない。ところが物品管理システムが設置される店舗内や倉庫内などにおける無線回線は、壁、天井、床および建物内の設置物による電波の反射や吸収などによって、親機からの電波の強さ（電界強度）が弱くなって良好な通信状態を維持できない場合がある。

また店舗内等の特定の場所においては、親機と無線タグとの間に複数の電波伝搬経路が形成されるマルチパス伝搬によって、電界強度が著しく低下する、いわゆるヌルポイントが発生することがある。

こうしたヌルポイントに置かれた無線タグは、親機との通信に障害が生じ、物品管理システムは物品情報を検知できなくなってしまう。ヌルポイントは、一般に電波の周波数が高くなるほど狭くなり、またその数も増え、周囲環境（壁との距離や隣接して置かれた他の物品等）の影響を受けやすくなる。例えば２．４ＧＨｚ帯では、波長が約１３ｃｍと短いため、無線タグの取り付け位置が数センチ程度変化しただけで、あるいは無線タグの取り付け方向が少し変化しただけで、ヌルポイントが生じることがある。

こうした電界強度の弱い場所やヌルポイントの場所を検知する技術として、物品管理システムに使用する周波数帯の電界強度を測定する電波計測器が開発された。例えば特許文献１が開示した電波計測器は、アンテナで検知した電界強度を、複数の発光ダイオードで構成されたレベルメータで表示するものである。この電波計測器は、電界強度が所定値以上であることなどを表示でき、また電波の到来方向も検知できる。

特開２０１６−４０５２３号公報

しかし電波測定器を用いて電界強度が十分であることを確認したのちに物品等に無線タグを取り付けても、周囲に置かれた物品の数量や位置が変わると、あるいは親機の設置場所を変えたりすると、親機からの電波の強さが低下して無線タグの検知限界以下となったり、あるいはマルチパス伝搬によって無線タグのアンテナの位置にヌルポイントが生じることがある。

そうすると周囲環境が変わるたびに、あるいは変わったかもしれないときに、保守要員等は、通信状態を維持するために、無線タグを取り付けた物品等が置かれた場所（倉庫などの複数の場所）を巡回等して、親機からの電波の強度を測定しなければならない。こうした電波測定器による通信状態の確認は、煩雑であり物品管理システムのランニングコストの上昇につながる。

また電波測定器を用いて低電界強度の場所やヌルポイントを発見しても、無線タグのアンテナと電波測定器のアンテナとの位置関係の相違から、ヌルポイントを避けて無線タグを適切に位置付けることが困難な場合がある。

そこで本発明は、物品等に取り付けた無線タグと親機との間の通信状態が良好か否かを無線タグから離れた場所から容易に確認することができ、保守要員等は、通信状態が良好でないことを発見した場合においては、良好な通信状態となる無線タグの取り付け位置や取り付け方向を容易に調整できる無線タグの実現を課題とした。

上記課題を解決するために、本発明に係る無線タグは、受信した親機からの電波の強さを検出する電界強度検出手段と、発光部と、発光部が有する発光素子と、電界強度検出手段が検出した親機からの電波の強さに応じて、発光素子の発光色および点滅の双方または一方を制御するは発光素子制御部とを備えた構成とした（請求項１）。

当該無線タグは、親機からの電波の強さに応じて、発光素子制御部が発光素子の発光色および点滅の双方または一方を制御する。例えば親機からの電界を強力ないし良好に受信できるときには発光素子制御部で制御された発光部は緑色光を発し、親機からの電波が強力ではないが当該無線タグの受信感度以下にはなっていないときには発光素子制御部で制御された発光部は黄色光を発し、親機からの電波が弱く検知限界前後または検知限界以下のときには発光素子制御部で制御された発光部は赤色光を発する。

また請求項２に記載のように、当該無線タグの発光部は、発光素子が発した光を拡散する光拡散部を備えることで、発光素子からの光を広い範囲に向け発することができる。

また請求項３に記載のように、発光素子が発光ダイオードであれば、輝度の高い発光を低電力で実現できる。

また請求項４に記載のように、発光部を当該無線タグの少なくとも一の壁面に位置付け、且つ光拡散部を発光部が位置付けられた壁面から突出させることで、発光部からの光をさらに広い範囲に拡散することができる。

上記構成を備えた本発明に係る無線タグによれば、無線タグが発する光を物品等からはなれた監視場所等から確認することによって、無線タグと親機との間の通信状態を確認することができる。例えば無線タグが発する光で、親機からの電波が強く且つ親機と正常に通信できている無線タグ、親機からの電波が強くはないが親機と正常に通信できている無線タグ、あるいは親機からの電波を正常に受信できなくなった（通信状態の好ましくない）無線タグを特定し、通信状態の好ましくない無線タグの所に出向いて、その無線タグの位置を若干ずらし、あるいは向きを変えるなどして親機との良好な通信を確保することができる。すなわち本発明に係る無線タグを用いることで、物品の保管場所や数量等の物品情報を確実に検知できる物品管理システムを実現できる。

本発明に係る無線タグの概略外観構成を示す図である。 図１に示す無線タグの概略回路構成を示す図である。 図１に示す無線タグの発光部および発光素子制御部の概略回路構成を示す図である。 図１に示す無線タグと親機との間の通信状態を説明するための図であり、同図（ａ）は無線タグと親機との間に障害物等がない場合を示し、同図（ｂ）は無線タグと親機との間に障害物が介在する場合を示し、同図（ｃ）は無線タグと親機との間に反射壁等によるマルチパス電波伝搬路が形成された場合を示す。 図１に示す無線タグの発光部から発せられた光の拡散を説明するための図である。

以下、図面を参照して、本発明にかかる無線タグについて説明する。

＜無線タグの概略構成＞
本発明にかかる無線タグの一実施例である無線タグ１０は、図１に示すように、例えば略長方形状で且つ平板形状をなすタグ本体１１と、タグ本体１１の天板面（無線タグの一の壁面）１１ａ上に位置付けられた発光部１２を備えている。

図２に示すように無線タグ１０は、タグ本体１１の内部にアンテナ１０１及び送受信部１０２の他、例えば無線タグ１０を駆動するバッテリ（図示せず）等を備えている。送受信部１０２は、親機との間の通信を行う送受信手段（図示せず）及び親機との間の通信の制御を行うコンピュータ（図示せず）に加え、少なくとも親機からの電波の強度を測定する電界強度検出手段１０３及び発光素子制御部１０４を備えている。

ここで電界強度検出手段１０３はアンテナ１０１が捉えた親機の電波の強度を、例えば以下の複数のレベルに識別して検出する。
レベル１：電波の強度は十分強い。
レベル２：電波の強度は強い。
レベル３：電波の強度は強くはないが弱くもない。
レベル４：電波の強度は弱いが無線タグ１０の検知限界よりも強い。
レベル５：電波の強度は無線タグ１０の検知限界に近い（かろうじて検知できる）。
レベル６：電波の強度は無線タグ１０の検知限界以下である（検知できない）。

発光部１２は、図３に示すように発光素子１２１（単数または複数）および光拡散部１２２を備えており、発光素子（発光ダイオード）１２１は、例えば赤色発光ダイオードチップ１２１ｒ（単数または複数）および緑色発光ダイオードチップ１２１ｇ（単数または複数）を備えている。

光拡散部１２２（図１、図３参照）は、例えば乳白色のプラスチック製の板材で形成されて、底部が開口した略蒲鉾形状をなし、その内部空間には、例えばタグ本体１１の天板面１１ａから突出するように位置付けられた発光素子１２１が位置付けられている。

図３に示すように赤色発光ダイオードチップ１２１ｒは発光素子制御部１０４の赤色スイッチ回路１０４ｒで点滅が制御され、緑色発光ダイオードチップ１２１ｇは発光素子制御部１０４の緑色スイッチ回路１０４ｇで点滅が制御される。

＜親機と無線タグとの間の通信状態の変化等について＞
次に無線タグ１０と親機２０との間の通信状態と、発光部１２の発光の関係等について、図４を用いて説明する。

ここで、親機と無線タグとの間の通信状態が良好な場合には、無線タグ１０は発光部１２から例えば緑色光Ｌｇを発し、親機と無線タグとの間の通信状態に注意を要する場合には、無線タグ１０は発光部１２から例えば赤色光Ｌｒおよび緑色光Ｌｇを発し、そして親機の電波の強度が無線タグの検知限界前後、または検知限界以下である場合には、無線タグ１０は発光部１２から例えば赤色光Ｌｒを発することとする。

＜通信状態が良好な場合＞
図４（ａ）において、無線タグ１０は、親機２０の比較的近くに物品３０とともに保管または展示等されているとする。こうした場合には、無線タグ１０と親機２０とは、最短距離で且つ障害物等がない状態の電波伝搬路Ｐ１を介して良好な通信状態に維持される場合が多く、この場合には、無線タグ１０が有する電界強度検出手段１０３は親機２０からの電波の強度をレベル１からレベル３の何れかとして検出する。

係る電界強度検出手段１０３の検出結果に基づいて、発光素子制御部１０４の緑色スイッチ回路１０４ｇは連続して、または一定周期で導通して、発光素子１２１の緑色発光ダイオードチップ１２１ｇを連続的に点灯し、または一定周期で点滅させる。

こうして発せられた緑色光Ｌｇは、発光部１２の光拡散部１２２で拡散され、図５に示すようにタグ本体１１の天板面１１ａ側の略全方向、すなわち無線タグ１０を取り付けた物品３０を目視することができる略全方向に拡散される。その結果、物品管理システムの保守要員は、物品３０から離れた場所から発光部１２からの緑色光Ｌｇを目視して、親機２０と物品３０に取り付けた無線タグ１０との通信状態が良好であることを確認できる。

＜通信状態に注意を要する場合＞
図４（ａ）において、無線タグ１０は、親機２０のサービスエリヤ内ではあるがサービスエリヤ外に近い場所に物品３０とともに保管または展示等されているとする。こうした場合には、無線タグ１０と親機２０との間の電波伝搬路Ｐ１を介した通信状態は注意を要する場合が多く、この場合には、無線タグ１０が有する電界強度検出手段１０３は親機２０からの電波の強度をレベル４または５（またはレベル４）として検出する。

係る電界強度検出手段１０３の検出結果に基づいて、発光素子制御部１０４の緑色スイッチ回路１０４ｇおよび赤色スイッチ回路１０４ｒは連続してまたは一定周期で導通し、緑色発光ダイオードチップ１２１ｇおよび赤色発光ダイオードチップ１２１ｒを連続的に点灯し、または一定周期で点滅させる。

こうして発せられた赤色光Ｌｒおよび緑色光Ｌｇは発光部１２の光拡散部１２２で拡散され、図５に示すようにタグ本体１１の天板面１１ａ側の略全方向に拡散される。その結果、物品管理システムの保守要員は、物品３０から離れた場所から発光部１２の緑色光Ｌｇおよび赤色光Ｌｒを黄色光または橙色光として認識して、親機２０と物品３０に取り付けた無線タグ１０との通信状態が注意を要する状態であることを確認できる。

図４（ｂ）に示すように、無線タグ１０と親機２０との間の電波伝搬路Ｐ２に障害物Ｓ（例えば壁、他の物品、人物など）が介在する場合には、親機２０からの電波が減衰して、通信状態が注意を要する状態となるときがある。このときにも、無線タグ１０が有する電界強度検出手段１０３は親機２０からの電波の強度をレベル４または５（またはレベル４）として検出する。

図４（ｃ）に示すように、親機２０からの電波が、最短距離の電波伝搬路Ｐ３と、反射壁Ｒ（例えば天井、壁、他の物品など）で反射された電波伝搬路Ｐ４とで形成されたマルチパス伝搬路を経て、無線タグ１０のアンテナ１０１に到達する場合には、無線タグ１０と親機２０と距離が短くても、マルチパスの電波の干渉で、通信状態に注意を要する状態となるときがある。このときにも、無線タグ１０が有する電界強度検出手段１０３は親機２０からの電波の強度をレベル４または５（またはレベル４）として検出する。

障害物Ｓが介在する場合、および上記マルチパスの場合にも、電界強度検出手段１０３の検出結果に基づいて、発光素子制御部１０４の緑色スイッチ回路１０４ｇおよび赤色スイッチ回路１０４ｒは連続して、または一定周期で導通して、緑色発光ダイオードチップ１２１ｇおよび赤色発光ダイオードチップ１２１ｒを連続的に点灯し、または一定周期で点滅させる。

こうして発せられた赤色光Ｌｒおよび緑色光Ｌｇは、図５に示すようにタグ本体１１の天板面１１ａ側の略全方向に拡散される結果、物品管理システムの保守要員は、物品３０から離れた場所から黄色光または橙色光を認識して、親機２０と物品３０に取り付けた無線タグ１０との通信状態が注意を要する状態であることを確認できる。

ところで物品管理システムの保守要員は、通信状態に注意を要することを確認できても、それが無線タグ１０と親機２０との距離によるのか、障害物Ｓのためなのか、マルチパスによるのか、多くの場合、判別し難い。

そこで、物品管理システムの保守要員は、光拡散部１２２の発光色で親機２０と物品３０に取り付けた無線タグ１０との通信状態は注意を要することを確認したときには、物品３の所に出向いて、無線タグ１０と親機２０との間の距離を短くして、または無線タグ１０の物品３０に対する方向を変えて、親機３０からの電波を無線タグ１０のアンテナ１０１が良好に受信できるようにすることが望ましい（無線タグ１０の受信状態を改善することが望ましい。）。無線タグ１０の受信状態の改善は、発光素子１２１の発光色が緑色に変わるか否かで容易に判定できる。

＜親機の電波の強度が無線タグの検知限界前後、または検知限界以下である場合＞
図４（ａ）において、無線タグ１０は、親機２０のサービスエリヤとサービスエリヤ外との境界領域に、またはサービスエリヤ外に物品３０とともに保管または展示等されているとする。こうした場合には、親機の電波の強度が無線タグの検知限界前後、または検知限界以下である場合が多く、この場合には、無線タグ１０が有する電界強度検出手段１０３は親機の電波の強度を、レベル５または６（またはレベル６）として検出する。

係る電界強度検出手段１０３の検出結果に基づいて、発光素子制御部１０４の赤色スイッチ回路１０４ｒは連続してまたは一定周期で導通し、赤色発光ダイオードチップ１２１ｒを連続的に点灯し、または一定周期で点滅させる。

こうして発せられた赤色光Ｌｒは発光部１２の光拡散部１２２で拡散され、図５に示すようにタグ本体１１の天板面１１ａ側の略全方向に拡散されて、物品管理システムの保守要員は、親機２０と物品３０に取り付けた無線タグ１０との通信状態に問題があることを確認できる。

図４（ｂ）に示すように、無線タグ１０と親機２０との間の電波伝搬路Ｐ２に障害物Ｓが介在する場合には、親機２０からの電波が減衰して親機２０の電波の強度が無線タグ１０の検知限界前後、または検知限界以下となるときがある。このときにも、無線タグ１０が有する電界強度検出手段１０３は親機の電波の強度をレベル５または６（またはレベル６）として検出する。

図４（ｃ）に示すように、親機２０からの電波が、最短距離の電波伝搬路Ｐ３と、反射壁Ｒで反射された電波伝搬路Ｐ４とで形成されたマルチパス伝搬路を経て、無線タグ１０のアンテナ１０１に到達する場合には、無線タグ１０と親機２０と距離が短くても、マルチパスの電波の干渉で、親機２０からの電波が減衰して親機２０の電波の強度が無線タグ１０の検知限界前後、または検知限界以下となるときがある。このときにも、無線タグ１０が有する電界強度検出手段１０３は親機２０から電波の強度をレベル５または６（またはレベル６）として検出する。

障害物Ｓが介在する場合、および上記マルチパスの場合にも、電界強度検出手段１０３の検出結果に基づいて、発光素子制御部１０４の赤色スイッチ回路１０４ｒは連続して、または一定周期で導通して、赤色発光ダイオードチップ１２１ｒを連続的に点灯し、または一定周期で点滅させる。

こうして発せられた赤色光Ｌｒは、図５に示すようにタグ本体１１の天板面１１ａ側の略全方向に拡散される結果、物品管理システムの保守要員は、物品３０から離れた場所から赤色光Ｌｒを目視して、親機２０からの電波が減衰して親機２０の電波の強度が無線タグ１０の検知限界前後、または検知限界以下となる状態であることを確認できる。

ところで物品管理システムの保守要員は、光拡散部１２２の発光色で親機２０からの電波が減衰して親機２０の電波の強度が無線タグ１０の検知限界前後、または検知限界以下となる状態であることを確認できても、それが無線タグ１０と親機２０との距離によるのか、障害物Ｓのためなのか、マルチパスによるのか、多くの場合、判別し難い。

そこで、物品管理システムの保守要員は、光拡散部１２２の発光色で親機２０と物品３０に取り付けた無線タグ１０との通信状態は注意を要することを確認したときには、物品３の所に出向いて、無線タグ１０と親機２０との間の距離を短くして、または無線タグ１０の物品３０に対する方向を変えて、親機３０からの電波を無線タグ１０のアンテナ１０１が良好に受信できるようにする（無線タグ１０の受信状態を改善する。）。無線タグ１０の受信状態の改善は、発光素子１２１の発光色が緑色に変わるか否かで容易に判定できる。

ところで発光素子１２１の消費電力を軽減することが好ましい。そこで例えば親機２０から各無線タグ１０に、通信状態をチェックする旨の指令を発して、この指令を受信した無線タグ１０は、発光素子制御部１０４を作動させて、電界強度検出手段１０３の検出結果に基づいて発光素子１２１を発光駆動することが好ましい。この場合には、通信状態を確認したのち、親機２０が発した通信状態をチェックする旨の指令を解除することで、無線タグ１０は、発光素子制御部１０４の作動を停止させて発光素子１２１の発光駆動を停止することで、消費電力を低減する。

一方、通信状態をチェックする旨の指令を受信できない無線タグ１０は、電界強度検出手段１０３は親機の電波の強度をレベル６として検出することになるから、通信状態をチェックする旨の指令の有無に拘わらず、発光部１２から赤色光Ｌｒを発する。

＜変形例＞
本発明に係る無線タグは、上述した実施形態に限定されず、その趣旨を変更しない範囲において適宜変形して実施することができる。

例えば、無線タグと親機との間の通信状態の判別は、良好な場合、注意を要する場合、親機の電波の強度が無線タグの検知限界前後または検知限界以下である場合の３つに限定されず、例えば、良好な場合、注意を要する場合、親機の電波の強度が無線タグの検知限界に近い場合、親機の電波の強度が無線タグの検知限界以下である場合のように更に細分化してもよい。この場合には発光素子の発光色を増やす等する。

光拡散部の形状は略蒲鉾形状に限定されず、光拡散部は、タグ本体の１つの壁面に位置付けられて、発光素子が発した光を当該１つの壁面側の広い範囲、好ましくは略全方向に拡散できるものであればよく、例えばプラスチック製の板材で形成された半球形状のものであってもよい。

また発光部は、無線タグの一の壁面（天板面）だけでなく、さらに他の壁面（側壁面）にも設けて、光を更に広範囲に発するようにしてもよい。

もちろん発光素子の発光態様は、連続発光、点滅発光、点滅周期が変化する発光など種々の態様が考えられる。

本発明に係る無線タグは、工業的に製造、使用等することができ、また販売、貸出等することができるから、本発明は産業上の利用可能性を有する発明である。

１０ 無線タグ（子機）
１０３ 電界強度検出手段
１０４ 発光素子制御部
１１ａ 無線タグの一の壁面（無線タグ本体の天板面）
１２ 発光部
１２１ 発光素子
１２２ 光拡散部
２０ 親機

Claims (4)

1. 親機と無線回線で通信をする無線タグであって、
   前記親機からの電波の強さを検出する電界強度検出手段と、
   発光部と、
   前記発光部が有する発光素子と、
   前記電界強度検出手段が検出した前記親機からの電波の強さに応じて、前記発光素子の発光色および点滅の双方または一方を制御する発光素子制御部とを備えたこと
   を特徴とする無線タグ。
2. 前記発光部は、
   前記発光素子が発した光を拡散する光拡散部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の無線タグ。
3. 前記発光素子が発光ダイオードであることを特徴とする請求項１または２に記載の無線タグ。
4. 前記発光部は当該無線タグの少なくとも一の壁面に位置付けられ、且つ前記光拡散部は前記発光部が位置付けられた壁面から突出していることを特徴とする請求項２または３に記載の無線タグ。

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