JP2018022356A - 識別体 - Google Patents

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【課題】誘電体に貼付された場合においても識別情報を正しく認識する。【解決手段】ベース基材10の一方の面に積層されたグランドパターン30と、ベース基材10の他方の面にグランドパターン30に対向して積層され、グランドパターン30と対向することで共振ピークが発現するアンテナ20とを有し、グランドパターン30は、平面視にてアンテナ20を覆う形状を有する。【選択図】図1

Description

本発明は、アンテナを用いて識別情報を認識可能とする識別体に関する。
昨今、情報化社会の進展に伴って、商品等に貼付されるラベルやタグに情報を記録し、このラベルやタグを用いて商品等の管理が行われている。このようなラベルやタグを用いた情報管理においては、ラベルやタグに対して非接触状態にて情報の書き込みや読み出しを行うことが可能なICチップが搭載された非接触型ICラベルや非接触型ICタグ等のRFID技術を利用した識別体がその優れた利便性から急速な普及が進みつつある。
このようなRFID技術を利用した識別体としては、上述したようにICチップが搭載されたものに限らず、共振ピークの周波数が互いに異なる複数のアンテナを有し、ICチップを用いずに複数のアンテナの組み合わせでIDを認識できるようにしたものも考えられている。例えば、複数のアンテナを構成する誘電子要素とコンデンサ要素の形状を異ならせたり、複数のアンテナの形状や向きを異ならせたりして共振ピークの周波数を複数のアンテナ毎に異ならせ、そのアンテナの組み合わせでIDを表現可能とする技術が、特許文献1,2に開示されている。この技術を用いれば、アンテナの数をN個とした場合、1つのアンテナの有無によって“1”,“0”の2つの情報を持たせることができ、また、全てのアンテナが無い場合を除いて、(2N−1)個のIDを認識可能に表現することができる。
特公平7−80386号公報 特表2008−503759号公報
ところで、上述したようなRFID技術を利用した識別体は、識別体を用いて管理される商品等に貼付されて使用される場合が多い。その場合、商品等が誘電体で構成されていることにより、識別体の周波数特性が変化し、共振ピークが緩やかなものとなって検出されなくなったり、共振ピークの周波数が大きくシフトしたりして、識別情報となるIDを正しく認識することができなくなってしまう虞がある。
本発明は、上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、誘電体に貼付された場合においても識別情報を正しく認識することができる識別体を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、
グランドパターンと、
前記グランドパターンに絶縁層を介して対向配置され、前記グランドパターンと対向することで共振ピークが発現するアンテナとを有し、
前記グランドパターンは、平面視にて前記アンテナを覆う形状を有する。
上記のように構成された本発明においては、アンテナがグランドパターンと対向することで共振ピークが発現し、この共振ピークが検出されることで識別情報が認識されることとなるので、識別体が商品等の誘電体に貼付された場合でも、誘電体の影響が識別体の周波数特性に及ぶことがグランドパターンによって回避され、それにより、識別体の周波数特性が変化することが回避され、識別情報が正しく認識されることとなる。
上記のようなアンテナとしては、グランドパターンに対向しない状態におけるQ値が30以下であれば、グランドパターンに対向することで、Q値が30以上となる鋭い共振ピークを発現させることができる。
また、アンテナとグランドパターンとが絶縁層を介して対向配置される複数の領域を有するものにおいては、アンテナが、グランドパターンに対向することによって発現する共振ピークの周波数が複数の領域毎に異なり、複数の領域のそれぞれが、アンテナ及びグランドパターンが積層された領域と、アンテナ及びグランドパターンの少なくともいずれか一方が積層されていない領域とのいずれか一方であることにより、アンテナ及びグランドパターンが積層された領域においては、アンテナのグランドパターンに対向することによって発現した共振ピークが検出され、アンテナ及びグランドパターンの少なくともいずれか一方が積層されていない領域においては、共振ピークが発現しないことで検出されず、これら2値情報の組み合わせからなる識別情報を表すことができる。
本発明によれば、アンテナがグランドパターンと対向することで共振ピークが発現し、この共振ピークが検出されることで識別情報が認識されることとなるため、識別体が誘電体に貼付された場合でも、誘電体の影響によって識別体の周波数特性が変化することがグランドパターンにより回避され、共振ピークを検出することで識別情報が正しく認識することができる。
また、アンテナとグランドパターンとが対向配置される複数の領域を有するものにおいて、アンテナが、グランドパターンに対向することによって発現する共振ピークの周波数が複数の領域毎に異なり、複数の領域のそれぞれが、アンテナ及びグランドパターンが積層された領域と、アンテナ及びグランドパターンの少なくともいずれか一方が積層されていない領域とのいずれか一方であることにより、共振ピークが検出された領域と共振ピークが検出されない領域とによる2値情報の組み合わせからなる識別情報を表すことができる。
本発明の識別体の基本的な構成例を示す図であり、(a)は表面の構成を示す図、(b)は(a)に示したA−A’断面図、(c)は裏面の構成を示す図である。 図1に示したIDタグの作用を説明するための図であり、(a)はアンテナが単体で共振ピークを有するものである場合にベース基材にグランドパターンが積層されていない状態にてIDタグを誘電体に貼付した場合の周波数特性の変化を示す図、(b)は図1に示したIDタグを誘電体に貼付した場合の周波数特性の変化を示す図である。 本発明の識別体の実用例を示す図であり、(a)は表面の構成を示す図、(b)は(a)に示したA−A’断面図、(c)は裏面の構成を示す図である。 図3に示したIDタグに付与されたIDを認識するID認識システムの一例を示す図である。 グランドパターンと対向するアンテナの特性を説明するための図であり、(a)は、グランドパターンと対向した場合に共振ピークが発現しなくなるアンテナの特性を示す図、(b)はグランドパターンと対向することで共振ピークが発現するアンテナの特性を示す図である。
以下に、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、本発明の識別体の基本的な構成例を示す図であり、(a)は表面の構成を示す図、(b)は(a)に示したA−A’断面図、(c)は裏面の構成を示す図である。
本構成例における識別体は図1に示すように、ベース基材10の表面にアンテナ領域21が設けられ、このアンテナ領域21に導電性のアンテナ20が積層され、ベース基材10の裏面にアンテナ20と対向してグランドパターン30が積層され、それにより、アンテナ20とグランドパターン30とがベース基材10を介して対向配置されて構成されたIDタグ1である。
アンテナ20は、長方形の形状であり、グランドパターン30と対向することで、アンテナ20の形状に応じた周波数にて共振ピークを発現する。
グランドパターン30は、アンテナ20よりも大きく、平面視にてアンテナ20を覆う形状を有している。
ベース基材10は、本願発明における絶縁層となるものであって、200〜300μm程度の厚みを有する絶縁性材料からなる。絶縁性材料としては、樹脂フィルム等が考えられるが、誘電正接が小さなものが好ましい。なお、絶縁層として、ベース基材10を用いずに、絶縁性樹脂膜を塗布することで構成したものであってもよい。
上記のように構成されたIDタグ1においては、アンテナ20が、グランドパターン30と対向することでアンテナ20の形状に応じた周波数にて共振ピークを発現するため、電磁波を照射し、その反射波において、アンテナ20の形状に応じた周波数の近傍にて共振ピークが検出されるかどうかによって、IDタグ1に付与されたIDを認識することができる。具体的には、アンテナ領域21にアンテナ20が形成されていれば共振ピークが検出されるため、その際のIDを“1”とし、また、アンテナ領域21にアンテナ20が形成されていなければ共振ピークが検出されないため、その際のIDを“0”とすることで、IDを認識することができる。なお、アンテナ20が、グランドパターン30と対向することで共振ピークを発現することについての詳細な説明は後述する。
以下に、上述したIDタグ1の利用方法について説明する。
まず、図1に示したIDタグ1の作用について説明する。
図2は、図1に示したIDタグ1の作用を説明するための図であり、(a)はアンテナが単体で共振ピークを有するものである場合にベース基材にグランドパターンが積層されていない状態にてIDタグを誘電体に貼付した場合の周波数特性の変化を示す図、(b)は図1に示したIDタグ1を誘電体に貼付した場合の周波数特性の変化を示す図である。
図2(a)の実線で示すように、8.3GHz近傍に共振ピークを有するアンテナがベース基材に積層されてなるIDタグを誘電体に貼付した場合のアンテナの周波数特性の変化を測定した。
このIDタグを紙に貼り付けた場合、図2(a)の破線で示すようにアンテナの周波数特性が変化し、共振ピークの周波数が低周波側にシフトするとともに、反射強度が低下してしまう。そのため、8.3GHz近傍に共振ピークを有するアンテナを具備するIDタグであっても、電磁波を照射した場合にその反射波にて8.3GHz近傍に共振ピークが検出されず、IDタグに付与されたIDを認識することができなくなってしまう。
また、このIDタグをガラスに貼り付けた場合、図2(a)の一点鎖線で示すようにアンテナの周波数特性が変化し、共振ピークの周波数が低周波側にシフトしてしまう。そのため、8.3GHz近傍に共振ピークを有するアンテナを具備するIDタグであっても、電磁波を照射した場合にその反射波にて8.3GHz近傍に共振ピークが検出されず、IDタグに付与されたIDを認識することができなくなってしまう。
一方、図1に示したIDタグ1においては、図2(b)に示すように、アンテナ20がグランドパターン30と対向することで8.4GHz近傍に共振ピークが発現することになるが、このIDタグ1を紙に貼り付けた場合も、ガラスに貼り付けた場合も、紙やガラスの影響がIDタグ1の周波数特性に及ぶことがグランドパターン30によって回避され、それにより、IDタグ1の周波数特性が変化することが回避され、電磁波を照射した場合にその反射波にて8.4GHz近傍にて共振ピークが検出され、IDタグ1に付与された識別情報となるIDを認識することができる。
次に、上述した作用を利用して実際にIDを生成し、そのIDを認識する実用例について説明する。
図3は、本発明の識別体の実用例を示す図であり、(a)は表面の構成を示す図、(b)は(a)に示したA−A’断面図、(c)は裏面の構成を示す図である。
本実用例における識別体は図3に示すように、図1に示したベース基材10と同様のベース基材110の表面に5つのアンテナ領域121a〜121eを有するIDタグ1である。
アンテナ領域121a〜121eは、互いに異なる周波数が割り当てられている。本形態においては、アンテナ領域121aには、7.0GHzの周波数が割り当てられており、アンテナ領域121bには、8.0GHzの周波数が割り当てられており、アンテナ領域121cには、9.0GHzの周波数が割り当てられており、アンテナ領域121dには、10.0GHzの周波数が割り当てられており、アンテナ領域121eには、11.0GHzの周波数が割り当てられている。
ベース基材110の裏面には、アンテナ領域121a〜121eのそれぞれに対向してグランドパターン130a〜130eが積層されている。グランドパターン130a〜130eのそれぞれは、アンテナ領域121a〜121eよりも大きく、平面視にてアンテナ領域121a〜121eを覆う形状を有している。
アンテナ領域121aには、グランドパターン130aと対向することで、アンテナ領域121aに割り当てられた7.0GHz近傍にて共振ピークが発現するアンテナ120aが形成されている。アンテナ領域121bには、グランドパターン130bと対向することで、アンテナ領域121bに割り当てられた8.0GHz近傍にて共振ピークが発現するアンテナ120bが形成されている。アンテナ領域121cには、グランドパターン130cと対向することで、アンテナ領域121cに割り当てられた9.0GHz近傍にて共振ピークが発現するアンテナ120cが形成されている。アンテナ領域121dには、アンテナが形成されていない。アンテナ領域121eには、グランドパターン130eと対向することで、アンテナ領域121eに割り当てられた11.0GHz近傍にて共振ピークが発現するアンテナ120eが形成されている。これらアンテナ領域121a〜121eに形成されるアンテナは、同一の幅を有し、その長手方向の長さが異なることにより、グランドパターンと対向することで互いに異なる周波数にて共振ピークが発現するものとなっている。また、アンテナ領域121a〜121eのうち、アンテナ領域121a,121b,121d,121eに形成されるアンテナは、その長手方向が互いに同一方向となるのに対して、アンテナ領域121cに形成されるアンテナは、その長手方向がこれらに対して直交しており、基準アンテナとなるものである。このように、アンテナ領域121a,121b,121d,121eに形成されるアンテナとアンテナ領域121cに形成されるアンテナとは、長手方向が直交することにより、偏波方向が互いに異なっている。
図4は、図3に示したIDタグ101に付与されたIDを認識するID認識システムの一例を示す図である。
本例におけるID認識システムは図4に示すように、図3に示したIDタグ101と、IDタグ101に付与されたIDを認識する読取装置40とから構成され、読取装置40は、アンテナ41a,41bと、電磁波放射部42と、反射波受信部43と、処理部44と、制御部47とを有する。
電磁波放射部42は、アンテナ領域121a〜121eに割り当てられた周波数を含む電磁波を、アンテナ41aを介して送信する。
反射波受信部43は、電磁波放射部42からアンテナ41aを介して送信された電磁波に対するIDタグ101からの反射波を、アンテナ41bを介して受信する。
処理部44は、反射強度検知部45と、ID認識部46とを有する。
反射強度検知部45は、反射波受信部43にて受信された反射波における反射強度を検知する。
ID認識部46は、反射強度検知部43にて検知された反射強度によってIDタグ101における共振ピークを検出し、アンテナ領域121a〜121eに割り当てられた周波数のうち、共振ピークが検出された周波数についての個別IDを“1”とし、共振ピークが検出されなかった周波数についての個別IDを“0”とし、これら“1”と“0”とを周波数の順序に並べることで、IDタグ101に付与されたIDを認識する。この際、アンテナ領域121cに形成されたアンテナ120cが、上述したように、アンテナ領域121a,121b,121d,121eに形成されるアンテナに対して偏波方向が異なっているためアンテナ120cを基準アンテナとして利用する。
制御部47は、電磁波放射部42における電磁波の放射、及び処理部44における各処理を制御する。
上記のように構成された読取装置40を用いて、IDタグ101に付与されたIDを認識する場合は、電磁波放射部42において、アンテナ領域121a〜121eに割り当てられた7.0GHz〜11.0GHzを含む周波数帯をスイープしながら当該周波数帯の電磁波を、IDタグ101に対してアンテナ41aを介して放射する。
すると、IDタグ101からの反射波が、受信アンテナ41bを介して反射波受信部43にて受信され、反射強度検知部45において、反射波受信部43にて受信された反射波における反射強度が検知される。図3に示したIDタグ101においては、上述したように、アンテナ領域121aに、7.0GHz近傍にて共振ピークが発現したアンテナ120aが形成され、アンテナ領域121bに、8.0GHz近傍にて共振ピークが発現したアンテナ120bが形成され、アンテナ領域121cに、9.0GHz近傍にて共振ピークが発現したアンテナ120cが形成され、アンテナ領域121eに、11.0GHz近傍にて共振ピークが発現したアンテナ120eが形成されているため、反射波受信部43にて受信された反射波における反射強度は、7.0GHz、8.0GHz、9.0GHz及び11.0GHzのそれぞれにて共振ピークを有するものとなる。
そして、アンテナ領域121a〜121eに割り当てられた周波数が1GHzずつの等間隔であることから、ID認識部46において、1GHzの間隔で、共振ピークが検出された周波数についての個別IDを“1”とし、共振ピークが検出されなかった周波数についての個別IDを“0”とし、これら2値情報となる“1”と“0”とを、例えば周波数の低い順序に並べることで、IDタグ101に付与されたIDが認識される。図3に示したIDタグ101においては、上述したように、7.0GHz、8.0GHz、9.0GHz及び11.0GHzのそれぞれにて共振ピークが検出されるため、個別ID“1”,“1”,“1”,“0”,“1”がこの順序に並べられてなるID“11101”が認識される。なおこの際、9.0GHzの共振ピークは、偏波方向が他のアンテナとは異なる基準アンテナ120cによるものであるため、他の共振ピークとは区別することができる。そのため、アンテナ領域121cには必ずアンテナ120cを形成しておくことにより、アンテナ120cの共振ピークによる個別ID“1”が中央にくるように個別IDを並べることで、最も低い周波数が割り当てられたアンテナ領域121aや、最も高い周波数が割り当てられたアンテナ領域121eにアンテナ120a,120eが形成されていない場合や、反射強度検知部45にて検知された反射強度における共振ピークが若干ずれた場合でも、IDタグ101に付与されたIDを正確に認識することができる。なお、基準アンテナ120cによる共振ピークを他のアンテナのものと区別可能とするためには、反射波の波形を他のアンテナからの反射波とは異なるものとすれば、偏波方向を異ならせるものに限らない。
以下に、上述したアンテナ20,120a〜120c,120eが、グランドパターン30,130a〜130c,130eと対向することで共振ピークを発現することについて説明する。
図5は、グランドパターンと対向するアンテナの特性を説明するための図であり、(a)は、グランドパターンと対向した場合に共振ピークが発現しなくなるアンテナの特性を示す図、(b)はグランドパターンと対向することで共振ピークが発現するアンテナの特性を示す図である。
図5(a)の実線で示すように、Q値が30を超える鋭い共振ピークを有するアンテナにおいては、図1や図3に示したようにグランドパターンと対向した場合、図5(a)の破線で示すように共振ピークが発現しなくなる。
一方、図5(b)の実線で示すように、Q値が20である緩やかな共振ピークを有するアンテナにおいては、図1や図3に示したようにグランドパターンと対向した場合、図5(b)の破線で示すように、異なる周波数にて、Q値が30以上となる鋭い共振ピークが発現するようになる。このように、グランドパターンに対向した場合に共振ピークが発現するためには、Q値が30以下、好ましくは20以下であるか、あるいは、アンテナ単体では共振ピークが発現しないものである必要がある。
なお、Q値とは、共振ピークでの周波数をω0とし、その共振ピークよりも低周波側にて振動エネルギーが共振ピークの半値となる周波数をω1とし、共振ピークよりも高周波側にて振動エネルギーが共振ピークの半値となる周波数をω2とした場合、Q=ω0/(ω2−ω1)で表される値である。
そのため、図1及び図3に示したアンテナ20,120a〜120c,120eにおいても、アンテナ20,120a〜120c,120e単体、すなわち、グランドパターン30,120a〜120c,120eに対向しない状態におけるQ値が30以下であることにより、グランドパターン30,130a〜130c,130eと対向することで、Q値が30以上の鋭い共振ピークが発現することになる。
なお、図3に示したIDタグ101においては、ベース基材110の裏面に、アンテナ領域121a〜121eのそれぞれに対向してグランドパターン130a〜130eが積層されているが、グランドパターン130a〜130eが繋がっていたり、ベース基材110の裏面の全面にグランドパターンが積層され、このグランドパターンがアンテナ領域121a〜121eのそれぞれに対向していたりしてもよい。
また、図1及び図3に示したIDタグ1,101においては、グランドパターン30,130a〜130eのそれぞれが、対向するアンテナよりも大きく、平面視にてアンテナを覆う形状を有しているが、平面視にて対向するアンテナの極わずかの領域を覆わないものであってもよく、それも併せて、平面視にてアンテナを覆う形状を有すると定義する。
また、図3に示したIDタグ101においては、アンテナ領域121a〜121eの全てに対向して後ランドパターン130a〜130eが積層されており、アンテナ領域121dにアンテナが形成されていないことで、アンテナ領域121dに割り当てられた周波数にて共振ピークが検出されない構成となっているが、アンテナ領域121dにアンテナを形成するとともに、グランドパターン130dを積層しない構成としたり、アンテナとグランドパターン130dのいずれも積層しない構成としたりすることによっても、アンテナ領域121dに割り当てられた周波数にて共振ピークが検出されないものとすることができる。
また、図3に示したものにおいては、アンテナ領域121a〜121eのそれぞれに、周波数が割り当てられており、アンテナ領域121a〜121c,121eに、グランドパターン130a〜130c,130eと対向することで、アンテナ領域121a〜121d,121eに割り当てられた周波数近傍にて共振ピークが発現するアンテナ120a〜120c,120eが形成されているが、共振ピークを検出するための周波数の範囲と、アンテナ領域121a〜121eに形成されるアンテナの共振ピークの間隔が決まっていれば、アンテナ領域121a〜121eのそれぞれに周波数が割り当てられていなくても、共振ピークが検出されるかどうかによって決まる個別IDを並べることで、IDタグに付与されたIDを認識することができる。
1,101 IDタグ
10,110 ベース基材
20,41a,41b,120a〜120c,120e アンテナ
21,121a〜121e アンテナ領域
30,130a〜130e グランドパターン
40 読取装置
42 電磁波放射部
43 反射波受信部
44 処理部
45 反射強度検知部
46 ID認識部
47 制御部

Claims (3)

  1. グランドパターンと、
    前記グランドパターンに絶縁層を介して対向配置され、前記グランドパターンと対向することで共振ピークが発現するアンテナとを有し、
    前記グランドパターンは、平面視にて前記アンテナを覆う形状を有する、識別体。
  2. 請求項1に記載の識別体において、
    前記アンテナは、前記グランドパターンに対向しない状態におけるQ値が30以下である、識別体。
  3. 請求項1または請求項2に記載の識別体において、
    前記アンテナと前記グランドパターンとが前記絶縁層を介して対向配置される複数の領域を有し、
    前記アンテナは、前記グランドパターンに対向することによって発現する共振ピークの周波数が前記複数の領域毎に異なり、
    前記複数の領域のそれぞれは、前記アンテナ及び前記グランドパターンが積層された領域と、前記アンテナ及び前記グランドパターンの少なくともいずれか一方が積層されていない領域とのいずれか一方であり、
    前記複数の領域毎に共振ピークが検出されるか否かによる2値情報の組み合わせによって識別情報を表す、識別体。
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