JP2983185B2

JP2983185B2 - 識別システム

Info

Publication number: JP2983185B2
Application number: JP9107691A
Authority: JP
Inventors: 力島村; 将允小林; 力阪本; 敏夫傳田
Original assignee: SENSAA TEKUNOSU KK
Current assignee: SENSAA TEKUNOSU KK
Priority date: 1997-04-24
Filing date: 1997-04-24
Publication date: 1999-11-29
Anticipated expiration: 2017-04-24
Also published as: JPH10302031A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は多数個の対象物を
識別して種々の分野に於ける利用に供するシステムに関
するものであり、例えば、物流分野に於いて各種製品や
部品を搭載したコンテナやパレットや梱包用ケース等を
識別するシステムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】此種識
別システムにはバーコードやＩＣタグを用いたものが知
られている。しかし、バーコードは汚れが付着している
と読み取り不能になる。また、ＩＣタグは衝撃等によっ
て破損するおそれがある。

【０００３】そこで、このような外部からの影響を受け
にくい共振タグを用い、且つ、識別対象物の数を飛躍的
に増大できる識別システムを提供するために解決すべき
技術的課題が生じてくるのであり、本発明は該課題を解
決することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために提案されたものであり、夫々特定の共振周波
数を有するＬＣ共振回路パターンを１個の基板に１又は
複数個配設することにより、１個当り１又は複数の共振
周波数を有する共振タグを形成し、該共振タグを１個の
識別対象物当り複数個、且つ、相互に間隔を置いて配置
するとともに、該識別対象物へ向けて周波数の増減する
スキャン波を出力する発信アンテナと、共振タグからの
エコー波を受信するアンテナエレメントを、マトリクス
状に配列して成る受信アンテナと、前記アンテナエレメ
ント毎の受信信号に基づいてその識別対象物に配置され
た共振タグを特定することにより、その識別対象物を識
別する解析装置とを設けた識別システムに於て、全ての
識別対象物について或る特定の位置に同一の共振周波数
を有する共振タグを配置することにより、前記解析装置
にてその共振タグを基準にした他の共振タグの配置位置
をも特定し乍ら、その識別対象物を識別するように構成
した識別システムを提供するものである。

【０００５】

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
乃至図４に従って詳述する。尚、従来公知に属する構成
についても同時に説明するものとする。図１は共振タグ
１の一例を示し、該共振タグ１の基板２は絶縁性硬質合
成樹脂にて直径３５mm程度の薄肉円盤形に形成されてい
る。そして、該基板２の表裏両面に導電箔のエッチング
や導電ペーストのスクリーン印刷等により回路パターン
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが形成されている。

【０００７】該回路パターン３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは
基板２の片面左右半分毎に分割され、夫々半円渦巻状に
周回するとともに、表裏に対向する回路パターン同士、
即ち、回路パターン３ａと回路パターン３ｃ同士及び回
路パターン３ｂと回路パターン３ｄ同士は、基板２を介
して周回軌跡の大部分が夫々他方の周回軌跡に重なり合
うように形成されている。また、これらの回路パターン
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの内外両端は、表裏に対向する
もの同士について基板２の同一位置に設けられ、且つ、
その端部位置にスルーホール４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが
開穿されている。該スルーホール４ａ，４ｂ，４ｃ，４
ｄの内周面には導電性被膜が施されている。

【０００８】従って、該スルーホール４ａ，４ｂ，４
ｃ，４ｄを介して表裏に対向する回路パターン３ａと３
ｃ及び３ｂと３ｄ同士が連続し、閉回路を構成する。具
体的には回路パターン３ａと回路パターン３ｃとが夫々
の内外両端のスルーホール４ａ，４ｂを介して連続する
ことにより閉回路を構成し、回路パターン３ｂと回路パ
ターン３ｄとが夫々の内外両端のスルーホール４ｃ，４
ｄを介して連続することにより閉回路を構成する。そし
て、これらの閉回路は夫々所定のインダクタンスを有す
るコイルとして機能する。

【０００９】また、基板２の表面側の回路パターン３
ａ，３ｂの内側端部近傍には夫々所定のキャパシタンス
を有するコンデンサ５ａ，５ｂが介装されている。斯く
して、これらの閉回路は夫々所定の共振周波数を有する
ＬＣ共振回路６ａ，６ｂを構成する。即ち、１個の共振
タグ１は２個のＬＣ共振回路６ａ，６ｂによる２個の共
振周波数を有している。そして、該共振タグ１の表裏両
面にレジスト（図示せず）を被膜して保護する。

【００１０】尚、本発明に係る共振タグは、この図１に
示す類のものに限定されるものではなく、例えば、前記
コンデンサ５ａ，５ｂのようなコンデンサチップを搭載
せずに回路パターンだけでＬＣ共振回路を形成すること
としても良い。即ち、基板素材として、例えば、所定の
誘電率を有するリジット又はフィルム状の高分子誘電体
等を使用し、その表裏両面にコイルパターンとコンテン
サの電極パターンとを兼備した導電体回路パターンを貼
付する。この場合、該導電体回路パターンの大きさや形
状を変えるだけで、インダクタンスのみならずキャパシ
タンスをも種々に変化させることが可能で、コンデンサ
チップを搭載しない分だけ製造工程の簡素化及び量産性
の向上を図ることができるとともに、共振タグの強度も
充分に確保することができる。

【００１１】而して、前記ＬＣ共振回路６ａ，６ｂの共
振周波数を一種の記号として考えると、その組み合わせ
によって識別コードを作ることができ、前記共振タグ１
は２種類の記号の組み合わせによる２桁の識別コードを
有していることになる。また、前記回路パターン３ａ，
３ｂ，３ｃ，３ｄの形状やコンデンサ５ａ，５ｂのキャ
パシタンスを変えると共振周波数も異なってくるので、
記号の種類は理論上無限に存在し得ることになり、その
２桁の組み合わせである識別コードも無限に存在し得
る。従って、識別コードの異同で分類される共振タグ１
の種類は理論の上では無限に作ることができる。

【００１２】しかし、実際には共振のＱ値に限界があ
り、それを解析する側の解像度にも限界がある。更に、
製造上のバラツキ等もあり、共振回路間の共振周波数が
接近し過ぎると、相互に干渉して解析不能になる。発明
者の実験によれば、此種ＬＣ共振回路については相互の
中心共振周波数同士が平均して夫々他方の周波数に対し
±５〜１０％以上離れていることが必要である。

【００１３】従って、例えば３MHz から５０MHz までの
周波数帯域を使用して共振させることとすると、実用と
なる共振回路の種類（共振周波数の割り当て可能な数）
は１０個前後ということになる。この１０個前後の中か
ら２個を選んで共振タグに組み込むので、識別コードと
しての共振タグの種類は単純計算で₁₀Ｃ₂＝４５個程度
になる。そのうち３個程度の組合わせについては、オプ
ションとして利用することとし、以下、この発明の実施
の形態に於ける共振タグ１の識別コードとしての種類は
４２個であるものとする。

【００１４】尚、共振タグを１２０度間隔で３等分する
ようにＬＣ共振回路を扇状に形成して、１個の共振タグ
に３個のＬＣ共振回路を搭載すれば、共振タグの種類は
単純計算で₁₀Ｃ₃＝１２０個程度に増えることになる。

【００１５】而して、図２は斯かる共振タグ１から成る
識別コードを解析するシステムのブロック図であり、１
個の識別対象物７当り複数個の共振タグ１，１…を取り
付け、それらの共振タグ１，１…の組合せや並べ方（順
列）によってその識別対象物７の識別コードを取り決め
てある。即ち、個々の共振タグ１は４２種類しかなくて
も、それらを複数個組合せて全体の識別コードとした
り、或いは同じ組合せでもその並べ方が異なれば識別コ
ードも異なるとして処理すれば、識別コードの数を相剰
的に増やすことができる。これにより、識別対象物７，
７…の個数がいかに多大であったとしてもその１個１個
に夫々固有の識別コードを付与することができる。

【００１６】ここで、前記識別対象物７の具体例として
は、物流分野に於けるコンテナ、パレット、梱包用ケー
ス等、従来バーコードやＩＣタグ等で識別していた種々
の物が考えられる。そして、該識別対象物７は、解析装
置８から延出された発信アンテナ９及び受信アンテナ１
０に対向するように配設され、且つ、共振タグ１，１…
の配置面（図中下端面）が発信アンテナ９及び受信アン
テナ１０へ当てがわれる。尚、後述する如く、該共振タ
グ１，１…の配置面が発信アンテナ９及び受信アンテナ
１０へ当てがわれていれば、識別対象物７を発信アンテ
ナ９及び受信アンテナ１０のどの位置にどのような角度
で配設するか（相対的な位置関係）は問わない。

【００１７】一方、前記解析装置８のＣＰＵ１１は周波
数制御回路１２及びタイミングコントロール回路１３を
操作することにより、発信アンプ１４からディストリビ
ュータ１５へ高周波電流を出力する。この高周波電流の
周波数は３MHz から５０MHzまでの間を極めて微小な周
期で増減している。また、前記発信アンテナ９は複数の
アンテナエレメント９ｅ，９ｅ…にて構成されており、
夫々のアンテナエレメント９ｅ毎に前記ディストリビュ
ータ１５へ接続されている。斯くして、ディストリビュ
ータ１５を介して各アンテナエレメント９ｅ，９ｅ…か
ら前記識別対象物７へ向けて、３MHz から５０MHz まで
の間を極めて微小な周期で増減するスキャン波が出力さ
れる。

【００１８】このスキャン波の瞬間周波数が前記共振タ
グ１，１…の各ＬＣ共振回路６ａ，６ｂの共振周波数に
一致した時、そのＬＣ共振回路６ａ又は６ｂが共振して
エコー波を反射する。このエコー波は前記受信アンテナ
１０を構成するアンテナエレメント１０ｅ，１０ｅ…の
うち最も近いアンテナエレメント１０ｅやその周辺のア
ンテナエレメント１０ｅ，１０ｅ…によって受信され
る。即ち、受信アンテナ１０も前記発信アンテナ９と同
様に複数個のアンテナエレメント１０ｅ，１０ｅ…から
成り、具体的には図３に例示する如く、各アンテナエレ
メント１０ｅ，１０ｅ…をマトリクス状に配列した構造
になっている。

【００１９】尚、これらの発信アンテナ９及び受信アン
テナ１０は誘電体板に所定のパターンを印刷したマイク
ロストリップラインアンテナや誘電材料による単純なル
ープアンテナ等で構成される。また、同図（ａ）及び
（ｂ）に於いては、受信アンテナ１０の各アンテナエレ
メント１０ｅ，１０ｅ…は方形状に形成され、それが格
子状に組み合わされることによりマトリクスを形成して
いる。更に、同図（ａ）に於いては、受信アンテナ１０
の各アンテナエレメント１０ｅ毎に前記発信アンテナ９
の各アンテナエレメント９ｅによって囲繞されており、
発信アンテナ９のアンテナエレメント９ｅと受信アンテ
ナ１０のアンテナエレメント１０ｅとは一対一に対応し
ている。これに対し、同図（ｂ）に於いては、受信アン
テナ１０に於ける縦一列のアンテナエレメント１０ｅ，
１０ｅ…毎に前記発信アンテナ９の各アンテナエレメン
ト９ｅによって囲繞されている。

【００２０】一方、同図（ｃ）に示す受信アンテナ１０
は、各アンテナエレメント１０ｅ，１０ｅ…を正六角形
状に形成し、それをハニカム状に組み合わせたマトリク
ス構造をしている。そして、横一列のアンテナエレメン
ト１０ｅ，１０ｅ…毎に前記発信アンテナ９の各アンテ
ナエレメント９ｅによって囲繞されている。

【００２１】発信アンテナ９及び受信アンテナ１０の構
成はこれら３通りのものに限定されるものではないが、
受信アンテナ１０のアンテナエレメント１０ｅ，１０ｅ
…については、後述する如く、共振タグ１，１…相互間
の配置位置関係を解析する必要から、縦横に配列したマ
トリクス構造でなければならない。また、そのマトリク
スの密度は前記識別対象物７の共振タグ１，１…の配置
密度よりも充分に密であることが必要である。マトリク
スの密度が疎らであると、１個のアンテナエレメント１
０ｅに複数の共振タグ１，１…からエコー波が入射して
しまい、解析不能になってしまうからである。言い換え
れば、前記共振タグ１，１…を識別対象物７に配置する
にあたっては該共振タグ１，１…自身のＱ特性も考慮し
つつ、受信アンテナ１０の分解能力をオーバーすること
がないように充分な間隔を置いて配置しなければならな
い。

【００２２】図４は該識別対象物７に対する共振タグ
１，１…の配置例を示し、１個の識別対象物７当り６個
の共振タグ１，１…を、相互に充分な間隔を置き乍らサ
イコロの「六」の目状に配置してある。そして、この６
個の共振タグ１，１…の組合せ又は重複組合せで識別コ
ードを取り決める。然るに個々の共振タグ１の識別コー
ドとしての種類は４２種類あるので、その中から６種類
を選ぶ組合せは₄₂Ｃ₆＝５，２４５，７８６個となる。
また、重複組合せは₄₂Ｈ₆＝１０，７３７，５７３個と
なる。即ち、５，２４５，７８６個乃至１０，７３７，
５７３個の識別対象物７，７…の１個１個に夫々固有の
識別コードを付与することができる。

【００２３】而して、この図４に示す識別対象物７を前
述した図２に於ける識別対象物７として説明すれば、前
記受信アンテナ１０に於ける最も近いアンテナエレメン
ト１０ｅやその周辺のアンテナエレメント１０ｅ，１０
ｅ…によって受信されたエコー波は、それらのアンテナ
エレメント１０ｅ，１０ｅ…から前記解析装置８へ入力
される。そして、該アンテナエレメント１０ｅ，１０ｅ
…に一対一に接続された受信アンプ１６，１６…により
増幅された後、各アンテナエレメント１０ｅからの受信
信号毎にセレクター１７を介して順々に位相比較器１８
及びサンプルアンプ１９へ送られる。位相比較器１８は
その受信信号と前記発信アンプ１４からの出力信号との
位相差を読み取るとともに、サンプルアンプ１９はその
受信信号を標本化する。そして、夫々その結果はＡ／Ｄ
コンバータ２０にてデジタル変換されて前記ＣＰＵ１１
へ入力される。

【００２４】ＣＰＵ１１はこの入力情報を基に、スキャ
ン波のどの周波数に対してエコー波の反射があったかを
解析することにより、前記識別対象物７に配置された共
振タグ１の種類を特定する。このようにして６個全ての
共振タグ１の種類が特定されると、その６個を組合わせ
た識別コードが特定されることになり、斯くして、その
識別コードの付された特定の識別対象物７が識別され
る。この操作を各識別対象物７，７…毎に行うことによ
り、５，２４５，７８６個乃至１０，７３７，５７３個
の識別対象物７，７…を識別することができる。１個の
識別対象物７当りに配置する共振タグ１の個数を増やせ
ば、識別できる識別対象物７，７…の数は更に増加する
ことになる。

【００２５】而して、本発明は例えば、図４に於けるサ
イコロの「六」の目状の配置のうち、図中左上隅の位置
等、全体の配置パターンの中で何れかの方向に偏った或
る特定の位置に、全ての識別対象物７，７…について必
ず同一種類の共振タグ１Ａを配置することとして識別コ
ードを取り決める。この場合、前記ＣＰＵ１１は各共振
タグ１Ａ，１，１…の共振周波数だけでなく、どのアン
テナエレメント１０ｅにエコー波が受信されたかも考慮
して解析を行う。この解析過程では画像処理と同様なフ
ィルタリング、パターンマッチング、相関関数処理個別
識別法等の手法を用いる。

【００２６】そして、６個の共振タグ１，１…から反射
されたエコー波全てについて、それを最も近くで受信し
た６個のアンテナエレメント１０ｅ，１０ｅ…を確定す
るとともに、そのうちどのアンテナエレメント１０ｅが
共振タグ１Ａからのエコー波を受信したかを調べる。こ
うして、この共振タグ１Ａの位置が定まれば、該共振タ
グ１Ａを基準にすることにより、前記識別対象物７と受
信アンテナ１０との相対的な位置関係の如何に拘わら
ず、他の５個の共振タグ１，１…が夫々前記識別対象物
７のどの位置に配置されているものであるかが判明す
る。例えば、共振タグ１Ａに対して対角位置にある共振
ダク１は、図４に於いて識別対象物７の右下隅の位置に
配置されたものであることが判明する。これにより、共
振タグ１，１…の６個の組合せだけでなく、その順列配
置や重複順列配置により識別コードを定めることができ
る。

【００２７】即ち、同じ６個の共振タグ１，１…の組合
せ（そのうち１個は固定されているので実質的には５個
の共振タグ１，１…の組合せ）でも、その配置される位
置が相互に異なれば識別コードも異なるとして処理する
ことができる。然るときは、識別可能な識別対象物７，
７…の数は、順列配置の場合₄₁Ｐ₅＝８９，９２７，７
６０個、重複順列配置の場合４１⁵＝１１５，８５６，
２０１個となる。これは前述した組合せや重複組合せの
場合と比較すると遙かに多く、識別コードの数としては
十分な個数である。

【００２８】

【００２９】

【００３０】而して、この識別システムはスキャン波と
エコー波という電磁波を媒介としているので、共振タグ
１の表面が多少汚れていたり、識別対象物７の内部に埋
設されていたとしても、その汚れや識別対象物７の材料
が誘電体である限り、スキャン波やエコー波が遮られる
ことはない。従って、バーコードによる識別システムの
ように識別不能になることはない。

【００３１】また、共振タグ１は構造上、温度や湿度並
びに衝撃等に対して影響を受けにくく、また、識別対象
物７の内部に埋設してしまえば外部から直接機械的、化
学的作用を受けることもない。更に、該共振タグ１はパ
ッシブ回路のみなので極めて安価である。斯くして、外
部からの影響を受けにくく、価格的にも安価な識別シス
テムが実現できる。

【００３２】尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない
限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が該
改変せられたものに及ぶことは当然である。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る識別シ
ステムはスキャン波とエコー波という電磁波を媒介とし
ているので、スキャン波を受けてエコー波を反射する共
振タグの表面が多少汚れていてもスキャン波やエコー波
が遮られることはない。従って、バーコードのように識
別不能にならないことは当然である。

【００３４】また、共振タグは構造上、温度や湿度に対
して影響を受けにくいだけでなく、ＩＣタグのように衝
撃等で簡単に破損されることもない。更に、識別対象物
の内部に埋設して使用することもでき、然るときは、外
部から機械的・化学的作用を直接受けることもない。ま
た、共振タグはパッシブ回路のみなので極めて安価であ
る。斯くして、外部からの影響を受けにくく、価格的に
も安価な識別システムを実現することができることも又
当然である。

【００３５】一方、共振タグの有する共振周波数には個
数に限りがあり、物流システムのように多量の識別対象
物を扱う分野には到底対応しきれるものではなかった
が、斯かる共振タグを１個の識別対象物当り複数個配置
し、之をマトリクス状のアンテナエレメントから成る受
信アンテナで個々の共振タグ毎に解析できるように構成
することにより、識別個数を相剰的に増やすことがで
き、物流システム等の分野にも充分に対応することがで
きることも又当然である。

【００３６】而して、本発明は上記のような識別システ
ムに於て、全ての識別対象物について或る特定の位置に
同一の共振周波数を有する共振タグを配置することによ
り、その共振タグを基準にした他の共振タグの配置位置
をも特定し乍ら、その識別対象物を識別するように構成
されているので、共振タグの組合せ又は重複組合せによ
る識別コードだけでなく、基準となる共振タグを除いた
他の共振タグの順列配置や重複順列配置によって識別コ
ードを定めることができ、斯くして、識別できる識別対
象物の数が一層飛躍的に増大する。

【図面の簡単な説明】

【図１】共振タグの一例を示し、（ａ）はその平面図で
あり、（ｂ）はその底面図である。

【図２】本発明の実施の形態を示す解説ブロック図。

【図３】発信アンテナ及び受信アンテナのパターン例を
示す解説平面図。

【図４】識別対象物に対する共振タグの配置例を示す解
説平面図。

【符号の説明】

１共振タグ２基板３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ回路パターン５ａ，５ｂコンデンサ６ａ，６ｂＬＣ共振回路７識別対象物８解析装置９発信アンテナ１０受信アンテナ１０ｅ受信アンテナのアンテナエレメント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平２−195492（ＪＰ，Ａ) 特開平８−153172（ＪＰ，Ａ) 特開平４−257986（ＪＰ，Ａ) 実開昭63−188167（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G06K 17/00 - 19/08 B65G 47/49

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】夫々特定の共振周波数を有するＬＣ共振
回路パターンを１個の基板に１又は複数個配設すること
により、１個当り１又は複数の共振周波数を有する共振
タグを形成し、該共振タグを１個の識別対象物当り複数
個、且つ、相互に間隔を置いて配置するとともに、該識
別対象物へ向けて周波数の増減するスキャン波を出力す
る発信アンテナと、共振タグからのエコー波を受信する
アンテナエレメントを、マトリクス状に配列して成る受
信アンテナと、前記アンテナエレメント毎の受信信号に
基づいてその識別対象物に配置された共振タグを特定す
ることにより、その識別対象物を識別する解析装置とを
設けた識別システムに於て、全ての識別対象物について
或る特定の位置に同一の共振周波数を有する共振タグを
配置することにより、前記解析装置にてその共振タグを
基準にした他の共振タグの配置位置をも特定し乍ら、そ
の識別対象物を識別するように構成したことを特徴とす
る識別システム。