リーダ装置及びＩＣタグ並びにこれらを用いたＩＣタグシステム、ＩＣタグシステムの通信方法
【課題】汎用性に優れ、認識精度の高いＩＣタグシステムを提供する。
【解決手段】ＩＣタグを読み取る電圧信号を発生して出力する電圧信号出力手段と、この電圧信号を検出可能なＩＣタグから当該電圧信号に対して返送される応答信号を検出するＩＣタグ信号受信手段と、電圧信号の出力動作と応答信号の受信動作とを制御する制御手段と、を備えた。
【解決手段】ＩＣタグを読み取る電圧信号を発生して出力する電圧信号出力手段と、この電圧信号を検出可能なＩＣタグから当該電圧信号に対して返送される応答信号を検出するＩＣタグ信号受信手段と、電圧信号の出力動作と応答信号の受信動作とを制御する制御手段と、を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣタグシステムにかかり、特に、電界の変化を利用してデータの送受信を行うＩＣタグシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＲＦＩＤタグといったＩＣタグの技術が向上し、種々の用途に利用されつつある。例えば、物流業界にて貨物にＩＣタグを貼り付けてこれを認識することによって貨物の配送管理を行ったり、店舗などで販売する商品にＩＣタグを貼り付けてレジにて認識することによって商品の精算を行う、というシステムへの利用も検討されている。
【０００３】
しかし、従来例におけるＩＣタグシステムでは、リーダ部分とＩＣタグ部分との間におけるデータ信号の送受信は、無線電波を介して行う方法が一般的であったため、ＩＣタグが電波吸収体に隣接している場合には、リーダ側から送信されたデータ信号を受信できないなどの問題が生じ、ＩＣタグシステムの利用範囲や方法が限られていた。
【０００４】
具体的に、従来の無線電波を利用したＩＣタグが有する問題点は、金属や水分を多く含む果物などの電波吸収体を含む貨物の梱包箱にＩＣタグが取り付けられた場合は、データ信号を認識できない、あるいは、認識率が低下する、ということである。また、貨物の梱包箱が多く積み重ねられた状態でデータ信号を一括認識する場合や、段ボール箱などが湿っている場合には、認識率が低いという問題も生じる。さらには、冷凍食品などに取り付けられた状態で中身が動くとデータ信号を認識しにくい、という問題も生じる。また、無線電波を用いることから、使用する周波数帯域が限られている、という問題もあった。以上のように、従来例における無線電波を用いたＩＣタグシステムでは、上述した不都合があり実用面で問題があった。
【０００５】
これに対し、下記の特許文献１では、ＰＶＤＦフィルムなどの圧電超音波トランスデューサをリーダ側とタグ側で用いて、超音波データの送受信を行う技術が開示されている。このように、データの送受信に超音波振動を利用することで、空気、水及び固体を介して超音波振動をデータ信号として伝達できるため、従来のＩＣタグシステムでは困難であった積み重ねられた貨物、金属や飲料などの電波吸収体、水分が多い果物などに取り付けられたＩＣタグも、一括認識することが可能となる。また、電波照射により障害を起こす可能性がある精密電子機器や電子デバイスの貨物認識にも使用可能となる。
【０００６】
【特許文献１】特表２００５−５２２９２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、超音波振動は、その伝播距離が短いため、リーダ側とＩＣタグ側との距離が長いと確実な通信を行うことが困難である、という問題が生じる。例えば、４０〜１２５ｋＨｚの超音波振動は、空中であると１ｍ先でそのパワー（強度）が約１００分の１にまで減衰してしまうため、上述したような貨物などに取り付けて認識に利用することが困難である。
【０００８】
一方で、超音波振動のパワー（強度）を上げることも考えられるが、そのパワーの値によっては動植物細胞に影響を与える、という問題が生じる。例えば、ＩＣタグを貼り付けた貨物や商品が生鮮食料品である場合には、これらの品質に悪影響を与える可能性があり、また、周囲にいる人物に対しても人体に悪影響を与えてしまう可能性が生じる。
【０００９】
さらに、超音波は物体に照射されると反射する性質があるため、ＩＣタグを検出するために発信される超音波振動によって、リーダの受信部が影響を受けてしまい、高精度な送受信を行うことが困難となってしまう、という問題が生じる。
【００１０】
このため、本発明では、上記従来例の有する不都合を改善し、特に、汎用性に優れ、認識精度の高いＩＣタグシステムを提供する、ことをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで、本発明の一形態であるリーダ装置は、
ＩＣタグを読み取る電圧信号を発生して出力する電圧信号出力手段と、この電圧信号を検出可能なＩＣタグから当該電圧信号に対して返送される応答信号を検出するＩＣタグ信号受信手段と、電圧信号の出力動作と応答信号の受信動作とを制御する制御手段と、
を備えたことを特徴としている。
【００１２】
上記発明によると、まず、リーダ装置から、ＩＣタグに対する読取信号が、電界の変化によって表された電圧信号にて出力される。そして、ＩＣタグにて、上記電界の変化による読取信号が検出されると、これに応答する応答信号が返送される。そして、この応答信号をリーダ装置が受信することで、ＩＣタグが取り付けられた物体の存在を検出することができる。
【００１３】
従って、上記構成では、ＩＣタグに対して電圧信号にて読取信号を出力しているため、読取信号に従来から使用されている電波を用いることがなく、当該読取信号を電波吸収体の影響を受けず出力することができ、ＩＣタグとの高精度な通信を行うことができる。また、超音波も用いていないため、通信距離を長くすることができ、動植物細胞に悪影響を与えることも抑制できる。その結果、ＩＣタグが貼り付けられた物体の損傷を抑制することができると共に、人体への影響も抑制でき、汎用性の高いＩＣタグシステムを提供することができる。
【００１４】
そして、上記電圧信号出力手段を、一対の電極にて形成した、ことを特徴としている。このとき、一対の電極を、ＩＣタグが付された物体が位置する箇所の近辺に設けた、ことを特徴としている。さらには、一対の電極を、ＩＣタグが付された物体が位置する箇所を挟むよう設けた、ことを特徴としている。
【００１５】
これにより、電圧信号出力手段を簡易な構成にて形成することができ、装置の低コスト化を図ることができる。そして、一対の電極を、ＩＣタグが付された物体が位置する箇所の近辺に、また、位置する箇所を挟むように設けることで、ＩＣタグにてより精度よく検出されるよう読取信号を出力することができる。
【００１６】
また、電圧信号出力手段にて電圧信号が出力されると共にＩＣタグが付された物体が位置する箇所となる空間を囲い、少なくとも外部からの電磁波を遮蔽する遮蔽手段を備えた、ことを特徴としている。このとき、遮蔽手段は、外部からの超音波を遮蔽する機能をも有する、ことを特徴としている。また、ＩＣタグ信号受信手段を、ＩＣタグが付された物体が位置する箇所側となる遮蔽手段の内側に配置した、ことを特徴としている。さらに、上述した一対の電極の一方を、上記遮蔽手段にて形成した、ことを特徴としている。
【００１７】
これにより、ＩＣタグを検出する空間に、周囲から電磁波や超音波が進入することを抑制でき、読取信号や応答信号の送受信をより高精度に実現できる。このとき、遮蔽手段を読取信号を出力する一方の電極として利用することで、リーダ装置を効率よく構成することができる。
【００１８】
そして、本発明では、特に、ＩＣタグ信号受信手段は、多孔性圧電フィルムであると望ましい。これにより、ＩＣタグが多孔性圧電フィルムである場合に、その応答信号として電圧信号や超音波信号が出力された場合であっても、かかる応答信号をより精度よく受信することができる。
【００１９】
また、本発明の他の形態であるＩＣタグは、
リーダ装置から出力されるＩＣタグを読み取るための電圧信号を検出する電圧信号検出手段と、この電圧信号に対する応答信号を出力する応答信号出力手段と、電圧信号の検出動作と応答信号の出力動作を制御する制御手段と、を備えたことを特徴としている。例えば、電圧信号検出手段は、多孔性圧電フィルムである。そして、応答信号出力手段は、応答信号を電圧信号にて出力する、ことを特徴としており、このとき、電圧信号検出手段と応答信号出力手段とは、１つの多孔性圧電フィルムにて構成するとよい。
【００２０】
これにより、リーダ装置から出力された読取信号である電圧信号による電界の変化を、多孔性圧電フィルムといった電圧信号検出手段にてより高精度に検出することができる。そして、電圧信号検出手段と応答信号出力手段とを、１つの多孔性圧電フィルムで構成することができるため、ＩＣタグの小型化かつ低コスト化を図ることができる。
【００２１】
また、本発明では、上述したリーダ装置及びＩＣタグを備えたＩＣタグシステムを提供している。
【００２２】
さらに、本発明の他の形態であるＩＣタグシステムの通信方法は、
リーダ装置が読取信号を出力し、この読取信号をＩＣタグが検出する第一の工程と、
ＩＣタグが検出した読取信号に応じて応答信号を出力し、この応答信号をリーダ装置が受信する第二の工程と、
を有するＩＣタグシステムの通信方法であって、
第一の工程は、リーダ装置が読取信号を電圧信号にて出力し、この電圧信号による読取信号をＩＣタグが検出する、
ことを特徴としている。
【００２３】
また、上記第二の工程は、ＩＣタグが応答信号を電圧信号にて出力し、この電圧信号による応答信号を前記リーダ装置が受信する、ことを特徴としている。
【００２４】
上述したＩＣタグシステム及びその通信方法の発明であっても、上記リーダ装置あるいはＩＣタグと同様に作用するため、上述した本発明の目的を達成することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、以上のように構成され機能するので、これによると、ＩＣタグに対して電圧信号にて読取信号を出力しているため、読取信号に従来から使用されている電波を用いることがなく、当該読取信号を電波吸収体の影響を受けず出力することができ、ＩＣタグとの高精度な通信を行うことができる。さらに、超音波も用いていないことから、通信距離を長くすることができ、動植物細胞に悪影響を与えることも抑制できるため、ＩＣタグが貼り付けられた物体の損傷を抑制することができると共に、人体への影響も抑制でき、汎用性の向上を図ることができる、という従来にない優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明におけるＩＣタグシステムは、電圧信号を介してデータの送受信を行うことに特徴を有する。以下、具体的な構成及び動作を、実施例を参照して説明する。
【実施例１】
【００２７】
本発明の第１の実施例を、図１乃至図７を参照して説明する。図１乃至図４は、ＩＣタグの構成や特性を示す図である。図５乃至図６は、リーダ装置とＩＣタグから成るＩＣタグシステムの構成を示す図である。図７は、通信に用いられる信号を示す図である。
【００２８】
［構成］
本発明であるＩＣタグシステムは、貨物などの物体４０に取り付けられるＩＣタグ２０と、当該ＩＣタグ２０と通信するリーダ装置１０と、を備えている。そして、リーダ装置１０にて、ＩＣタグ２０の存在を検知する、というシステムである。例えば、リーダ装置１０は、スーパーマーケットのレジに設置され、ＩＣタグ２０は、スーパーマーケットにて販売される商品に取り付けられ、利用される。以下、各構成について詳述する。
【００２９】
＜ＩＣタグ＞
ＩＣタグ２０は、例えば、図５に示すように、スーパーマーケットなどで販売されている商品といった貨物に付される付け札であり、薄板状に形成されている。具体的には、図１（ａ）の上面図、及び、図１（ｂ）の側面図に示すように、物体４０に取り付けられる薄板状の基材フィルム２１上に、制御部となるＩＣタグチップ２３と、アンテナとなる多孔性ＦＥＰ２３と、が設けられて構成されている。例えば、幅１５ｍｍ、長さ３０ｍｍ、厚さ１〜４ｍｍにて構成することが可能である。
【００３０】
ここで、多孔性ＦＥＰ２３について、図２を参照して詳述する。この多孔性ＦＥＰ２３は、多孔性の圧電フィルムであり、その構成は、図２（ａ）の断面図に示すように、蒸着電極２３ｂに挟まれた、分極処理された発泡ＦＥＰ２３ａを備えて構成されている。そして、この多孔性ＦＥＰ２３は、空間電荷分極により、圧電効果が高められている点に特徴を有する。ここで、同様なものとして多孔質ＰＰがあるが、最高使用温度が、多孔質ＰＰはプラス５０℃程度であるのに対して、本実施例で用いる発泡ＦＥＰはプラス８０℃程度と高いという特徴を有する。なお、上記特許文献１に挙げられているＰＶＤＦにて蒸着電極に挟まれているポリフッ化ビニリデンは多孔性ではなく、かかる点で、本発明は従来技術とは異なる。ちなみに、「ＦＥＰ」は、「テトラフロロエチレン−ヘキサフロロプロピレン共重合体」である。
【００３１】
この多孔性ＦＥＰ２３の性質としては、図２（ｂ）に示すように、電気から圧力（振動）への変換定数（ｄ３３）や、その逆の圧電縦効果における圧力（振動）から電気への変換定数（ｇ３３）が、ＰＺＴやＰＶＤＦよりも格段に優れている。
【００３２】
また、多孔性ＦＥＰ２３は、電界の変化に敏感に反応する性質を有する。この性質について、図３乃至図４を参照して説明する。図３は、上記性質を計測するための装置を示す図であり、この図に示すように、ピエゾドライバに接続された＋電極１０１から電圧信号、つまり、電界Ｅを出力し、これをオシロスコープにて、プローブ１０２に接続された多孔性ＦＥＰ１０３を検出センサとして、検出するという計測を行う。そして、そのときの計測結果を図４に示す。なお、計測結果の表では、多孔性ＦＥＰ１０３の＋電極１０１からの距離を、高さとして示している。すると、多孔性ＦＥＰ２３は、電界の変化を高精度に検出することが可能であることがわかり、電圧信号を検出する手段として機能する。
【００３３】
以上より、多孔性ＦＥＰ２３をＩＣタグ２０のセンサ（アンテナ）として用いることで、後述するようにリーダ装置１０から出力される読取信号としての電圧信号を、精度よく検出することができる。
【００３４】
なお、ＩＣタグ２０にて多孔性ＦＥＰ２３が載置される基板フィルム２１は、例えば、プラスチックシートやプリント基板である。
【００３５】
そして、ＩＣタグ２０のＩＣタグチップ２２（制御手段）は、図６に示すように、フィルタ及び増幅回路２２ａ、電源回路２２ｂ、符号化回路２２ｃ、制御回路２２ｄ、メモリ２２ｅ、符号化回路２２ｆ、駆動回路２２ｆ、などを備えている。そして、これら各回路は、図６の矢印Ｙ１に示すようにリーダ装置１０から出力された読取信号である電圧信号を検出し、多孔性ＦＥＰ２３を駆動して、読取信号に対する応答信号、例えば、自身のメモリ２２ｅに記憶されている識別情報を含めた応答信号を、多孔性ＦＥＰ２３にて返送するよう機能する。
【００３６】
このとき、多孔性ＦＥＰ２３は、駆動回路２２ｇから電圧が印加されることで、圧電効果により振動し、超音波を発信する。つまり、リーダ装置１０に対する応答信号を、超音波にて出力し、応答信号出力手段にて機能する。このとき、駆動回路２２ｇによる駆動制御によって、多孔性ＦＥＰ２３は電圧信号をも発しており、電圧信号によっても応答信号が出力されている。ここで、応答信号は、図７（ｂ）に示すように、超音波や電圧信号の強弱の変化によって「０，１」の二値を表す信号であり、例えば、「私のＩＤは・・・です」という信号を出力する。
【００３７】
このように、多孔性ＦＥＰ２３は、リーダ装置１０からの電圧信号による読取信号を検出するよう作動する（電圧信号検出手段）と共に、これに対する応答信号を出力するよう作動もする（応答信号出力手段）。
【００３８】
ここで、上述したＩＣタグチップ２２を構成する各回路は、従来のＩＣタグシステムとほぼ同様に、受信した読取信号に対して応答信号を出力するよう機能するため、その詳細な説明は省略する。
【００３９】
なお、上記では、リーダ装置１０からの電圧信号による読取信号を検出する手段として、多孔性ＦＥＰを用いた場合を例示したが、他の電圧信号を検出することが可能な素子（電圧信号検出手段）を用いてもよい。また、上記では、多孔性ＦＥＰ２３を、応答信号を電圧信号や超音波にて出力する素子としても利用しているが、応答信号を出力する素子を同様の機能を有する別の素子（応答信号出力手段）にて構成してもよい。
【００４０】
＜リーダ装置＞
次に、リーダ装置１０について説明する。図５に示すように、リーダ装置１０は、ＩＣタグ２０が付された物体が搬送される箇所に設置され当該ＩＣタグ２０に対する読取信号となる電圧信号を発する電圧信号発生器１１（電圧信号出力手段）と、ＩＣタグ２０の読取箇所となり電圧信号が発信される箇所の周囲を囲う磁気・超音波を遮蔽するシールド１４（遮蔽手段）と、このシールド１４の内面側に装備されたＩＣタグ２０からの応答信号を受信するセンサ１２（ＩＣタグ信号受信手段）と、リーダ装置２０自体の動作を制御する制御回路１３（制御手段）と、を備えている。
【００４１】
そして、図５に示すように、リーダ装置１０の電圧信号発生器１１は、一対の電極にて構成されている。そして、この電極間に、制御回路１３の駆動回路１３ｃからの駆動信号に基づいて電圧が印加されると、シールド１４にて囲まれた空間に、電界の変化による電圧信号が出力されることとなる。このとき、出力される電圧信号は、図７（ａ）に示すように、電界の強弱の変化による「０，１」の二値を表す電圧信号であり、例えば、「ＩＣタグが存在するか」と呼びかける信号と、その呼びかけの終了信号と、を送出する。なお、図５に示すように、電圧信号発生器１１上にＩＣタグ２０が付された物体が搬送され通過することとなるが、このように、ＩＣタグ２０付きの物体が位置する箇所の近辺に電圧信号発生器１１を設けることで、より高精度にＩＣタグ２０と通信を行うことができる。
【００４２】
ここで、シールド１４は、例えば、銅やアルミニウムにてトンネル状に形成されており、その内部では、外部からの電波や超音波が遮蔽された状態にある。そして、そのトンネル内部には、ＩＣタグ２０が付された物体が通過されるようコンベアなどが装備されており、底面には、上述した電圧信号発生器１１である一対の電極が装備されている。従って、このシールド１４に囲まれたトンネル内には、電圧信号発生器１１から出力された電圧信号による読取信号、及び、ＩＣタグ２０から出力された超音波や電圧信号による応答信号、のみが存在することとなる。
【００４３】
また、上記センサ１２としての多孔性ＦＥＰは、上述したＩＣタグ２０に用いられるものと同様の構成であり、超音波や電圧信号を検出することが可能である。従って、上述したように、ＩＣタグ２０の多孔性ＦＥＰ２３から出力される図７（ｂ）に示すような応答信号としての超音波や電圧信号を検出することができ、この検出した信号を、制御回路１３ａを介してホストコンピュータに通知する。
【００４４】
また、リーダ装置１０の制御回路１３は、図６に示すように、ホストコンピュータと接続される制御回路１３ａと、符号化回路１３ｂと、駆動回路１３ｃと、電源回路１３ｆと、を備え、これらの動作によって上述したように電圧信号発生器１１から読取信号としての電圧信号が出力される。また、リーダ装置１０の制御回路１３は、フィルタ及び増幅回路１３ｄと、符号化回路１３ｅと、を備え、多孔性ＦＥＰ１２にてＩＣタグ２０から送信された超音波信号や電圧信号を検出して、制御回路１３ａを介してホストコンピュータに通知する。
【００４５】
［動作］
次に、上述したＩＣタグシステムの動作を説明する。なお、利用場面としては、スーパーマーケットのレジを想定し、かかるレジに上述したリーダ装置１０が装備されている。そして、商品にはそれぞれＩＣタグ２０が付されており、買い物客が、商品が入った買い物籠をリーダ装置１０内を通過させることとする。
【００４６】
まず、リーダ装置１０は、駆動回路１３ｃにより、ＩＣタグ２０を読み取るための読取信号を表す電圧信号を発生し（図６の矢印Ｙ１参照）、シールド１４内に出力する。ここに、買い物籠に入れられた商品が搬送されてくると、読取信号がＩＣタグ２０の多孔性ＦＥＰ２３にて検出される（第一の工程）。このとき、シールド１４内では、外部からの電波や超音波が遮蔽されているため、ＩＣタグ２０の多孔性ＦＥＰ２３は、より高精度に、リーダ装置１０からの読取信号のみに反応しうる。そして、リーダ装置１０から出力された読取信号は電圧信号であるため、電波吸収体の存在の有無に関わらず長距離に伝播し、複数の商品に付された各ＩＣタグ２０にて漏れなく検出される。
【００４７】
そして、ＩＣタグ２０では、上記検出した読取信号に応じて、メモリ２２ｅ内に記憶された固有のＩＤを、駆動回路２２ｇへ伝達して多孔性ＦＥＰ２３を駆動し、応答信号となる超音波振動や電圧信号を発生させ、シールド１４内に出力する（図６の矢印Ｙ２参照）。すると、シールド１４内では、外部からの電波や超音波が遮蔽されているため、シールド１４の内壁に取り付けられたリーダ装置１０のセンサ１２にて、応答信号が高精度に検出される。これにより、リーダ装置１０は、存在するＩＣタグ２０を一括して認識することができる（第二の工程）。その後、リーダ装置１０にて受信された応答信号は、制御回路１３ａを介してホストコンピュータに通知され、会計処理される。
【００４８】
以上のように、本実施例におけるＩＣタグシステムは、まず、リーダ装置１０から出力される読取信号に電圧信号を用いているため、電波吸収体の存在に関わらずあらゆる場面にて利用することができる。つまり、電波に敏感な装置や電子デバイスなどの貨物にも適用でき、さらには、食料品などの商品にもＩＣタグを取り付けて利用することができる。また、超音波をも利用していないことから、人体への影響をも抑制でき、伝播距離も延ばすことができる。その結果、ＩＣタグ２０が付された物体の一括認識が可能となり、例えば、物流業界、流通業界などでＩＣタグ２０を貨物に取り付けたり、スーパーマーケットで商品に取り付けて利用することができ、物流貨物の管理やレジでの精算処理の効率の向上を図ることができる。
【実施例２】
【００４９】
次に、本発明の第２の実施例について、図８を参照して説明する。本実施例におけるＩＣタグ１２０は、上述したＩＣタグ２０とほぼ同様の構成を採っているが、図８に示すように、基材フィルムに換えて、ＩＣタグ１２０をアクティブ型として機能させるための薄型のフィルム電池１２１が設けられている。このフィルム電池１２１は、ＩＣタグチップ１２２に給電し、これにより、読取信号の検出処理時の駆動電源として用いられたり、あるいは、応答信号発信時の駆動電源として用いられる。
【００５０】
このように、フィルム電池１２１上に多孔性ＦＥＰ１２３を載置して構成することで、多孔性ＦＥＰ２３による読取信号の感度が高くなる、つまり、電圧信号である読取信号を検出したときの起電力が大きくなる、ことが実験にて確認されている。
【実施例３】
【００５１】
次に、本発明の第３の実施例を、図９を参照して説明する。本実施例におけるリーダ装置１１０は、上述したリーダ装置１０とほぼ同様の構成であるが、電圧信号発生器１１の構成が異なる。この異なる構成について詳述する。
【００５２】
図９に示すように、本実施例におけるリーダ装置１１０は、まず、上記実施例同様に、トンネル状のシールド１１４と、その内壁に取り付けられたセンサ１１２と、制御回路１１３と、を備えている。そして、さらに、電圧信号発生器１１１は、シールド１１４の底面に位置する＋電極側となる電圧可変電極１１１ａと、シールド１１４自体から成るアース側電極１１１ｂと、により構成されている。これにより、両電極１１１ａ，１１１ｂ間にてＩＣタグ２０が付された物体が通過する位置が挟まれた状態になり、底面からシールド１１４に向かって、つまり、下方から上方に向かって、読取信号となる電圧信号（電界の変化）を発生させることができる。なお、＋側電極とアース側電極とを入れ替えて構成してもよい。
【００５３】
以上より、ＩＣタグ２０が通過する箇所を挟むように一対の電極が設けられているため、ＩＣタグ２０にてより精度よく検出されるよう読取信号を出力することができる。その結果、ＩＣタグ２０を高精度に一括認識することができる。
【実施例４】
【００５４】
次に、本発明の第４の実施例を、図１０を参照して説明する。本実施例におけるリーダ装置２１０は、装置全体を保持する筐体２１０ａと、この筐体２１０ａに取り付けられ読取対象となるＩＣタグ２２０が付された貨物２４０に対して超音波振動による読取信号を出力する圧電アクチュエータ２１１（読取信号出力手段）と、読取信号に対するＩＣタグ２２０からの応答信号を受信するセンサ２１２（応答信号受信手段）と、貨物２４０を囲い電波や超音波を遮蔽するシールド２１４（遮蔽手段）と、を備えている。
【００５５】
圧電アクチュエータ２１１は、例えば、ランジュバン型圧電セラミック振動子であり、板２１１ａを介して貨物２４０に当接している。そして、圧電アクチュエータ２１１は、超音波振動にて、図７（ａ）に示すような読取信号を出力しており、貨物２４０に対して超音波振動が直接伝達するよう出力する。このとき、本実施例における貨物２４０は、全てが接触して積まれているため、全ての貨物２４０に対して超音波による読取信号がより確実に伝達される。すると、各貨物２４０に付されているＩＣタグ２２０にも、読取信号が伝達されることとなる。
【００５６】
そして、貨物２４０に取り付けられているＩＣタグ２２０には、センサとして上述した多孔性ＦＥＰが設けられており、この多孔性ＦＥＰによって、超音波振動である読取信号が検出され、電気信号に変換される。また、ＩＣタグ２２０には、上述同様に、読取信号の検出処理とこれに対する応答信号の出力処理を行うＩＣタグチップが設けられている。このＩＣタグチップにて、検出された読取信号に対する応答信号が生成され、この応答信号を出力するようセンサとして用いた多孔性ＦＥＰに電圧信号を印加して駆動する。これにより、ＩＣタグ２２０上の多孔性ＦＥＰは、超音波振動や電圧信号による応答信号を出力することができる。
【００５７】
上記ＩＣタ２２０から出力された応答信号は、シールド２１４に設けられたリーダ装置２１０の一部であるセンサ２１２にて受信される。このセンサ２１２は多孔性ＦＥＰにて構成されており、上述したように、超音波や電圧信号による応答信号を検出することが可能である。これにより、ＩＣタグ２２０を検知することができる。
【００５８】
ここで、上述したＩＣタグ２２０は、ほぼ図１に示すものとほぼ同様の構成を採っているが、基材フィルム２１の代わりに横波フィルタを用い、その上に、多孔性ＦＥＰとＩＣタグチップとを搭載して構成してもよい。これにより、ＩＣタグ２２０が貼り付けられる物体と多孔性ＦＥＰとの間に、横波フィルタが位置することとなる。なお、横波フィルタは、例えば、水などの液体、具体的には、プラスチックの袋に水を入れたものや、ゲル状体が考えられる。
【００５９】
これにより、ＩＣタグが物体に取り付けられている場合であっても、かかる物体を透過中の他の信号に混在する横波を除去することができ、より高精度の検出を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明のＩＣタグシステムによると、積み重ねられた貨物や買い物カゴの商品データ信号を一括認識することが可能となるため、物流業界、流通業界、スーパーマーケットのレジなどで利用することができ、産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】実施例１におけるＩＣタグの構成を示す図である。
【図２】ＩＣタグに用いられる多孔性ＦＥＰの構成及び特性を示す図である。
【図３】多孔性ＦＥＰの特性を調べる実験の様子を示す図である。
【図４】多孔性ＦＥＰの特性を示す図である。
【図５】実施例１におけるリーダ装置の構成を示す図である。
【図６】実施例１におけるＩＣタグシステムの構成を示すブロック図である。
【図７】ＩＣタグシステムにて送受信される信号の様子を示す図である。
【図８】実施例２におけるＩＣタグの構成を示す図である。
【図９】実施例３におけるリーダ装置の構成を示す図である。
【図１０】実施例４におけるＩＣタグシステムの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０ リーダ装置
１１ 電圧信号発生器
１２ センサ（多孔性ＦＥＰ）
１３ 制御回路
１４ シールド
２０ ＩＣタグ
２１ 基材フィルム
２２ ＩＣタグチップ
２３ 多孔性ＦＥＰ
２３ａ 発泡ＦＥＰ
２３ｂ 蒸着電極
４０ 物体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣタグシステムにかかり、特に、電界の変化を利用してデータの送受信を行うＩＣタグシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＲＦＩＤタグといったＩＣタグの技術が向上し、種々の用途に利用されつつある。例えば、物流業界にて貨物にＩＣタグを貼り付けてこれを認識することによって貨物の配送管理を行ったり、店舗などで販売する商品にＩＣタグを貼り付けてレジにて認識することによって商品の精算を行う、というシステムへの利用も検討されている。
【０００３】
しかし、従来例におけるＩＣタグシステムでは、リーダ部分とＩＣタグ部分との間におけるデータ信号の送受信は、無線電波を介して行う方法が一般的であったため、ＩＣタグが電波吸収体に隣接している場合には、リーダ側から送信されたデータ信号を受信できないなどの問題が生じ、ＩＣタグシステムの利用範囲や方法が限られていた。
【０００４】
具体的に、従来の無線電波を利用したＩＣタグが有する問題点は、金属や水分を多く含む果物などの電波吸収体を含む貨物の梱包箱にＩＣタグが取り付けられた場合は、データ信号を認識できない、あるいは、認識率が低下する、ということである。また、貨物の梱包箱が多く積み重ねられた状態でデータ信号を一括認識する場合や、段ボール箱などが湿っている場合には、認識率が低いという問題も生じる。さらには、冷凍食品などに取り付けられた状態で中身が動くとデータ信号を認識しにくい、という問題も生じる。また、無線電波を用いることから、使用する周波数帯域が限られている、という問題もあった。以上のように、従来例における無線電波を用いたＩＣタグシステムでは、上述した不都合があり実用面で問題があった。
【０００５】
これに対し、下記の特許文献１では、ＰＶＤＦフィルムなどの圧電超音波トランスデューサをリーダ側とタグ側で用いて、超音波データの送受信を行う技術が開示されている。このように、データの送受信に超音波振動を利用することで、空気、水及び固体を介して超音波振動をデータ信号として伝達できるため、従来のＩＣタグシステムでは困難であった積み重ねられた貨物、金属や飲料などの電波吸収体、水分が多い果物などに取り付けられたＩＣタグも、一括認識することが可能となる。また、電波照射により障害を起こす可能性がある精密電子機器や電子デバイスの貨物認識にも使用可能となる。
【０００６】
【特許文献１】特表２００５−５２２９２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、超音波振動は、その伝播距離が短いため、リーダ側とＩＣタグ側との距離が長いと確実な通信を行うことが困難である、という問題が生じる。例えば、４０〜１２５ｋＨｚの超音波振動は、空中であると１ｍ先でそのパワー（強度）が約１００分の１にまで減衰してしまうため、上述したような貨物などに取り付けて認識に利用することが困難である。
【０００８】
一方で、超音波振動のパワー（強度）を上げることも考えられるが、そのパワーの値によっては動植物細胞に影響を与える、という問題が生じる。例えば、ＩＣタグを貼り付けた貨物や商品が生鮮食料品である場合には、これらの品質に悪影響を与える可能性があり、また、周囲にいる人物に対しても人体に悪影響を与えてしまう可能性が生じる。
【０００９】
さらに、超音波は物体に照射されると反射する性質があるため、ＩＣタグを検出するために発信される超音波振動によって、リーダの受信部が影響を受けてしまい、高精度な送受信を行うことが困難となってしまう、という問題が生じる。
【００１０】
このため、本発明では、上記従来例の有する不都合を改善し、特に、汎用性に優れ、認識精度の高いＩＣタグシステムを提供する、ことをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで、本発明の一形態であるリーダ装置は、
ＩＣタグを読み取る電圧信号を発生して出力する電圧信号出力手段と、この電圧信号を検出可能なＩＣタグから当該電圧信号に対して返送される応答信号を検出するＩＣタグ信号受信手段と、電圧信号の出力動作と応答信号の受信動作とを制御する制御手段と、
を備えたことを特徴としている。
【００１２】
上記発明によると、まず、リーダ装置から、ＩＣタグに対する読取信号が、電界の変化によって表された電圧信号にて出力される。そして、ＩＣタグにて、上記電界の変化による読取信号が検出されると、これに応答する応答信号が返送される。そして、この応答信号をリーダ装置が受信することで、ＩＣタグが取り付けられた物体の存在を検出することができる。
【００１３】
従って、上記構成では、ＩＣタグに対して電圧信号にて読取信号を出力しているため、読取信号に従来から使用されている電波を用いることがなく、当該読取信号を電波吸収体の影響を受けず出力することができ、ＩＣタグとの高精度な通信を行うことができる。また、超音波も用いていないため、通信距離を長くすることができ、動植物細胞に悪影響を与えることも抑制できる。その結果、ＩＣタグが貼り付けられた物体の損傷を抑制することができると共に、人体への影響も抑制でき、汎用性の高いＩＣタグシステムを提供することができる。
【００１４】
そして、上記電圧信号出力手段を、一対の電極にて形成した、ことを特徴としている。このとき、一対の電極を、ＩＣタグが付された物体が位置する箇所の近辺に設けた、ことを特徴としている。さらには、一対の電極を、ＩＣタグが付された物体が位置する箇所を挟むよう設けた、ことを特徴としている。
【００１５】
これにより、電圧信号出力手段を簡易な構成にて形成することができ、装置の低コスト化を図ることができる。そして、一対の電極を、ＩＣタグが付された物体が位置する箇所の近辺に、また、位置する箇所を挟むように設けることで、ＩＣタグにてより精度よく検出されるよう読取信号を出力することができる。
【００１６】
また、電圧信号出力手段にて電圧信号が出力されると共にＩＣタグが付された物体が位置する箇所となる空間を囲い、少なくとも外部からの電磁波を遮蔽する遮蔽手段を備えた、ことを特徴としている。このとき、遮蔽手段は、外部からの超音波を遮蔽する機能をも有する、ことを特徴としている。また、ＩＣタグ信号受信手段を、ＩＣタグが付された物体が位置する箇所側となる遮蔽手段の内側に配置した、ことを特徴としている。さらに、上述した一対の電極の一方を、上記遮蔽手段にて形成した、ことを特徴としている。
【００１７】
これにより、ＩＣタグを検出する空間に、周囲から電磁波や超音波が進入することを抑制でき、読取信号や応答信号の送受信をより高精度に実現できる。このとき、遮蔽手段を読取信号を出力する一方の電極として利用することで、リーダ装置を効率よく構成することができる。
【００１８】
そして、本発明では、特に、ＩＣタグ信号受信手段は、多孔性圧電フィルムであると望ましい。これにより、ＩＣタグが多孔性圧電フィルムである場合に、その応答信号として電圧信号や超音波信号が出力された場合であっても、かかる応答信号をより精度よく受信することができる。
【００１９】
また、本発明の他の形態であるＩＣタグは、
リーダ装置から出力されるＩＣタグを読み取るための電圧信号を検出する電圧信号検出手段と、この電圧信号に対する応答信号を出力する応答信号出力手段と、電圧信号の検出動作と応答信号の出力動作を制御する制御手段と、を備えたことを特徴としている。例えば、電圧信号検出手段は、多孔性圧電フィルムである。そして、応答信号出力手段は、応答信号を電圧信号にて出力する、ことを特徴としており、このとき、電圧信号検出手段と応答信号出力手段とは、１つの多孔性圧電フィルムにて構成するとよい。
【００２０】
これにより、リーダ装置から出力された読取信号である電圧信号による電界の変化を、多孔性圧電フィルムといった電圧信号検出手段にてより高精度に検出することができる。そして、電圧信号検出手段と応答信号出力手段とを、１つの多孔性圧電フィルムで構成することができるため、ＩＣタグの小型化かつ低コスト化を図ることができる。
【００２１】
また、本発明では、上述したリーダ装置及びＩＣタグを備えたＩＣタグシステムを提供している。
【００２２】
さらに、本発明の他の形態であるＩＣタグシステムの通信方法は、
リーダ装置が読取信号を出力し、この読取信号をＩＣタグが検出する第一の工程と、
ＩＣタグが検出した読取信号に応じて応答信号を出力し、この応答信号をリーダ装置が受信する第二の工程と、
を有するＩＣタグシステムの通信方法であって、
第一の工程は、リーダ装置が読取信号を電圧信号にて出力し、この電圧信号による読取信号をＩＣタグが検出する、
ことを特徴としている。
【００２３】
また、上記第二の工程は、ＩＣタグが応答信号を電圧信号にて出力し、この電圧信号による応答信号を前記リーダ装置が受信する、ことを特徴としている。
【００２４】
上述したＩＣタグシステム及びその通信方法の発明であっても、上記リーダ装置あるいはＩＣタグと同様に作用するため、上述した本発明の目的を達成することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、以上のように構成され機能するので、これによると、ＩＣタグに対して電圧信号にて読取信号を出力しているため、読取信号に従来から使用されている電波を用いることがなく、当該読取信号を電波吸収体の影響を受けず出力することができ、ＩＣタグとの高精度な通信を行うことができる。さらに、超音波も用いていないことから、通信距離を長くすることができ、動植物細胞に悪影響を与えることも抑制できるため、ＩＣタグが貼り付けられた物体の損傷を抑制することができると共に、人体への影響も抑制でき、汎用性の向上を図ることができる、という従来にない優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明におけるＩＣタグシステムは、電圧信号を介してデータの送受信を行うことに特徴を有する。以下、具体的な構成及び動作を、実施例を参照して説明する。
【実施例１】
【００２７】
本発明の第１の実施例を、図１乃至図７を参照して説明する。図１乃至図４は、ＩＣタグの構成や特性を示す図である。図５乃至図６は、リーダ装置とＩＣタグから成るＩＣタグシステムの構成を示す図である。図７は、通信に用いられる信号を示す図である。
【００２８】
［構成］
本発明であるＩＣタグシステムは、貨物などの物体４０に取り付けられるＩＣタグ２０と、当該ＩＣタグ２０と通信するリーダ装置１０と、を備えている。そして、リーダ装置１０にて、ＩＣタグ２０の存在を検知する、というシステムである。例えば、リーダ装置１０は、スーパーマーケットのレジに設置され、ＩＣタグ２０は、スーパーマーケットにて販売される商品に取り付けられ、利用される。以下、各構成について詳述する。
【００２９】
＜ＩＣタグ＞
ＩＣタグ２０は、例えば、図５に示すように、スーパーマーケットなどで販売されている商品といった貨物に付される付け札であり、薄板状に形成されている。具体的には、図１（ａ）の上面図、及び、図１（ｂ）の側面図に示すように、物体４０に取り付けられる薄板状の基材フィルム２１上に、制御部となるＩＣタグチップ２３と、アンテナとなる多孔性ＦＥＰ２３と、が設けられて構成されている。例えば、幅１５ｍｍ、長さ３０ｍｍ、厚さ１〜４ｍｍにて構成することが可能である。
【００３０】
ここで、多孔性ＦＥＰ２３について、図２を参照して詳述する。この多孔性ＦＥＰ２３は、多孔性の圧電フィルムであり、その構成は、図２（ａ）の断面図に示すように、蒸着電極２３ｂに挟まれた、分極処理された発泡ＦＥＰ２３ａを備えて構成されている。そして、この多孔性ＦＥＰ２３は、空間電荷分極により、圧電効果が高められている点に特徴を有する。ここで、同様なものとして多孔質ＰＰがあるが、最高使用温度が、多孔質ＰＰはプラス５０℃程度であるのに対して、本実施例で用いる発泡ＦＥＰはプラス８０℃程度と高いという特徴を有する。なお、上記特許文献１に挙げられているＰＶＤＦにて蒸着電極に挟まれているポリフッ化ビニリデンは多孔性ではなく、かかる点で、本発明は従来技術とは異なる。ちなみに、「ＦＥＰ」は、「テトラフロロエチレン−ヘキサフロロプロピレン共重合体」である。
【００３１】
この多孔性ＦＥＰ２３の性質としては、図２（ｂ）に示すように、電気から圧力（振動）への変換定数（ｄ３３）や、その逆の圧電縦効果における圧力（振動）から電気への変換定数（ｇ３３）が、ＰＺＴやＰＶＤＦよりも格段に優れている。
【００３２】
また、多孔性ＦＥＰ２３は、電界の変化に敏感に反応する性質を有する。この性質について、図３乃至図４を参照して説明する。図３は、上記性質を計測するための装置を示す図であり、この図に示すように、ピエゾドライバに接続された＋電極１０１から電圧信号、つまり、電界Ｅを出力し、これをオシロスコープにて、プローブ１０２に接続された多孔性ＦＥＰ１０３を検出センサとして、検出するという計測を行う。そして、そのときの計測結果を図４に示す。なお、計測結果の表では、多孔性ＦＥＰ１０３の＋電極１０１からの距離を、高さとして示している。すると、多孔性ＦＥＰ２３は、電界の変化を高精度に検出することが可能であることがわかり、電圧信号を検出する手段として機能する。
【００３３】
以上より、多孔性ＦＥＰ２３をＩＣタグ２０のセンサ（アンテナ）として用いることで、後述するようにリーダ装置１０から出力される読取信号としての電圧信号を、精度よく検出することができる。
【００３４】
なお、ＩＣタグ２０にて多孔性ＦＥＰ２３が載置される基板フィルム２１は、例えば、プラスチックシートやプリント基板である。
【００３５】
そして、ＩＣタグ２０のＩＣタグチップ２２（制御手段）は、図６に示すように、フィルタ及び増幅回路２２ａ、電源回路２２ｂ、符号化回路２２ｃ、制御回路２２ｄ、メモリ２２ｅ、符号化回路２２ｆ、駆動回路２２ｆ、などを備えている。そして、これら各回路は、図６の矢印Ｙ１に示すようにリーダ装置１０から出力された読取信号である電圧信号を検出し、多孔性ＦＥＰ２３を駆動して、読取信号に対する応答信号、例えば、自身のメモリ２２ｅに記憶されている識別情報を含めた応答信号を、多孔性ＦＥＰ２３にて返送するよう機能する。
【００３６】
このとき、多孔性ＦＥＰ２３は、駆動回路２２ｇから電圧が印加されることで、圧電効果により振動し、超音波を発信する。つまり、リーダ装置１０に対する応答信号を、超音波にて出力し、応答信号出力手段にて機能する。このとき、駆動回路２２ｇによる駆動制御によって、多孔性ＦＥＰ２３は電圧信号をも発しており、電圧信号によっても応答信号が出力されている。ここで、応答信号は、図７（ｂ）に示すように、超音波や電圧信号の強弱の変化によって「０，１」の二値を表す信号であり、例えば、「私のＩＤは・・・です」という信号を出力する。
【００３７】
このように、多孔性ＦＥＰ２３は、リーダ装置１０からの電圧信号による読取信号を検出するよう作動する（電圧信号検出手段）と共に、これに対する応答信号を出力するよう作動もする（応答信号出力手段）。
【００３８】
ここで、上述したＩＣタグチップ２２を構成する各回路は、従来のＩＣタグシステムとほぼ同様に、受信した読取信号に対して応答信号を出力するよう機能するため、その詳細な説明は省略する。
【００３９】
なお、上記では、リーダ装置１０からの電圧信号による読取信号を検出する手段として、多孔性ＦＥＰを用いた場合を例示したが、他の電圧信号を検出することが可能な素子（電圧信号検出手段）を用いてもよい。また、上記では、多孔性ＦＥＰ２３を、応答信号を電圧信号や超音波にて出力する素子としても利用しているが、応答信号を出力する素子を同様の機能を有する別の素子（応答信号出力手段）にて構成してもよい。
【００４０】
＜リーダ装置＞
次に、リーダ装置１０について説明する。図５に示すように、リーダ装置１０は、ＩＣタグ２０が付された物体が搬送される箇所に設置され当該ＩＣタグ２０に対する読取信号となる電圧信号を発する電圧信号発生器１１（電圧信号出力手段）と、ＩＣタグ２０の読取箇所となり電圧信号が発信される箇所の周囲を囲う磁気・超音波を遮蔽するシールド１４（遮蔽手段）と、このシールド１４の内面側に装備されたＩＣタグ２０からの応答信号を受信するセンサ１２（ＩＣタグ信号受信手段）と、リーダ装置２０自体の動作を制御する制御回路１３（制御手段）と、を備えている。
【００４１】
そして、図５に示すように、リーダ装置１０の電圧信号発生器１１は、一対の電極にて構成されている。そして、この電極間に、制御回路１３の駆動回路１３ｃからの駆動信号に基づいて電圧が印加されると、シールド１４にて囲まれた空間に、電界の変化による電圧信号が出力されることとなる。このとき、出力される電圧信号は、図７（ａ）に示すように、電界の強弱の変化による「０，１」の二値を表す電圧信号であり、例えば、「ＩＣタグが存在するか」と呼びかける信号と、その呼びかけの終了信号と、を送出する。なお、図５に示すように、電圧信号発生器１１上にＩＣタグ２０が付された物体が搬送され通過することとなるが、このように、ＩＣタグ２０付きの物体が位置する箇所の近辺に電圧信号発生器１１を設けることで、より高精度にＩＣタグ２０と通信を行うことができる。
【００４２】
ここで、シールド１４は、例えば、銅やアルミニウムにてトンネル状に形成されており、その内部では、外部からの電波や超音波が遮蔽された状態にある。そして、そのトンネル内部には、ＩＣタグ２０が付された物体が通過されるようコンベアなどが装備されており、底面には、上述した電圧信号発生器１１である一対の電極が装備されている。従って、このシールド１４に囲まれたトンネル内には、電圧信号発生器１１から出力された電圧信号による読取信号、及び、ＩＣタグ２０から出力された超音波や電圧信号による応答信号、のみが存在することとなる。
【００４３】
また、上記センサ１２としての多孔性ＦＥＰは、上述したＩＣタグ２０に用いられるものと同様の構成であり、超音波や電圧信号を検出することが可能である。従って、上述したように、ＩＣタグ２０の多孔性ＦＥＰ２３から出力される図７（ｂ）に示すような応答信号としての超音波や電圧信号を検出することができ、この検出した信号を、制御回路１３ａを介してホストコンピュータに通知する。
【００４４】
また、リーダ装置１０の制御回路１３は、図６に示すように、ホストコンピュータと接続される制御回路１３ａと、符号化回路１３ｂと、駆動回路１３ｃと、電源回路１３ｆと、を備え、これらの動作によって上述したように電圧信号発生器１１から読取信号としての電圧信号が出力される。また、リーダ装置１０の制御回路１３は、フィルタ及び増幅回路１３ｄと、符号化回路１３ｅと、を備え、多孔性ＦＥＰ１２にてＩＣタグ２０から送信された超音波信号や電圧信号を検出して、制御回路１３ａを介してホストコンピュータに通知する。
【００４５】
［動作］
次に、上述したＩＣタグシステムの動作を説明する。なお、利用場面としては、スーパーマーケットのレジを想定し、かかるレジに上述したリーダ装置１０が装備されている。そして、商品にはそれぞれＩＣタグ２０が付されており、買い物客が、商品が入った買い物籠をリーダ装置１０内を通過させることとする。
【００４６】
まず、リーダ装置１０は、駆動回路１３ｃにより、ＩＣタグ２０を読み取るための読取信号を表す電圧信号を発生し（図６の矢印Ｙ１参照）、シールド１４内に出力する。ここに、買い物籠に入れられた商品が搬送されてくると、読取信号がＩＣタグ２０の多孔性ＦＥＰ２３にて検出される（第一の工程）。このとき、シールド１４内では、外部からの電波や超音波が遮蔽されているため、ＩＣタグ２０の多孔性ＦＥＰ２３は、より高精度に、リーダ装置１０からの読取信号のみに反応しうる。そして、リーダ装置１０から出力された読取信号は電圧信号であるため、電波吸収体の存在の有無に関わらず長距離に伝播し、複数の商品に付された各ＩＣタグ２０にて漏れなく検出される。
【００４７】
そして、ＩＣタグ２０では、上記検出した読取信号に応じて、メモリ２２ｅ内に記憶された固有のＩＤを、駆動回路２２ｇへ伝達して多孔性ＦＥＰ２３を駆動し、応答信号となる超音波振動や電圧信号を発生させ、シールド１４内に出力する（図６の矢印Ｙ２参照）。すると、シールド１４内では、外部からの電波や超音波が遮蔽されているため、シールド１４の内壁に取り付けられたリーダ装置１０のセンサ１２にて、応答信号が高精度に検出される。これにより、リーダ装置１０は、存在するＩＣタグ２０を一括して認識することができる（第二の工程）。その後、リーダ装置１０にて受信された応答信号は、制御回路１３ａを介してホストコンピュータに通知され、会計処理される。
【００４８】
以上のように、本実施例におけるＩＣタグシステムは、まず、リーダ装置１０から出力される読取信号に電圧信号を用いているため、電波吸収体の存在に関わらずあらゆる場面にて利用することができる。つまり、電波に敏感な装置や電子デバイスなどの貨物にも適用でき、さらには、食料品などの商品にもＩＣタグを取り付けて利用することができる。また、超音波をも利用していないことから、人体への影響をも抑制でき、伝播距離も延ばすことができる。その結果、ＩＣタグ２０が付された物体の一括認識が可能となり、例えば、物流業界、流通業界などでＩＣタグ２０を貨物に取り付けたり、スーパーマーケットで商品に取り付けて利用することができ、物流貨物の管理やレジでの精算処理の効率の向上を図ることができる。
【実施例２】
【００４９】
次に、本発明の第２の実施例について、図８を参照して説明する。本実施例におけるＩＣタグ１２０は、上述したＩＣタグ２０とほぼ同様の構成を採っているが、図８に示すように、基材フィルムに換えて、ＩＣタグ１２０をアクティブ型として機能させるための薄型のフィルム電池１２１が設けられている。このフィルム電池１２１は、ＩＣタグチップ１２２に給電し、これにより、読取信号の検出処理時の駆動電源として用いられたり、あるいは、応答信号発信時の駆動電源として用いられる。
【００５０】
このように、フィルム電池１２１上に多孔性ＦＥＰ１２３を載置して構成することで、多孔性ＦＥＰ２３による読取信号の感度が高くなる、つまり、電圧信号である読取信号を検出したときの起電力が大きくなる、ことが実験にて確認されている。
【実施例３】
【００５１】
次に、本発明の第３の実施例を、図９を参照して説明する。本実施例におけるリーダ装置１１０は、上述したリーダ装置１０とほぼ同様の構成であるが、電圧信号発生器１１の構成が異なる。この異なる構成について詳述する。
【００５２】
図９に示すように、本実施例におけるリーダ装置１１０は、まず、上記実施例同様に、トンネル状のシールド１１４と、その内壁に取り付けられたセンサ１１２と、制御回路１１３と、を備えている。そして、さらに、電圧信号発生器１１１は、シールド１１４の底面に位置する＋電極側となる電圧可変電極１１１ａと、シールド１１４自体から成るアース側電極１１１ｂと、により構成されている。これにより、両電極１１１ａ，１１１ｂ間にてＩＣタグ２０が付された物体が通過する位置が挟まれた状態になり、底面からシールド１１４に向かって、つまり、下方から上方に向かって、読取信号となる電圧信号（電界の変化）を発生させることができる。なお、＋側電極とアース側電極とを入れ替えて構成してもよい。
【００５３】
以上より、ＩＣタグ２０が通過する箇所を挟むように一対の電極が設けられているため、ＩＣタグ２０にてより精度よく検出されるよう読取信号を出力することができる。その結果、ＩＣタグ２０を高精度に一括認識することができる。
【実施例４】
【００５４】
次に、本発明の第４の実施例を、図１０を参照して説明する。本実施例におけるリーダ装置２１０は、装置全体を保持する筐体２１０ａと、この筐体２１０ａに取り付けられ読取対象となるＩＣタグ２２０が付された貨物２４０に対して超音波振動による読取信号を出力する圧電アクチュエータ２１１（読取信号出力手段）と、読取信号に対するＩＣタグ２２０からの応答信号を受信するセンサ２１２（応答信号受信手段）と、貨物２４０を囲い電波や超音波を遮蔽するシールド２１４（遮蔽手段）と、を備えている。
【００５５】
圧電アクチュエータ２１１は、例えば、ランジュバン型圧電セラミック振動子であり、板２１１ａを介して貨物２４０に当接している。そして、圧電アクチュエータ２１１は、超音波振動にて、図７（ａ）に示すような読取信号を出力しており、貨物２４０に対して超音波振動が直接伝達するよう出力する。このとき、本実施例における貨物２４０は、全てが接触して積まれているため、全ての貨物２４０に対して超音波による読取信号がより確実に伝達される。すると、各貨物２４０に付されているＩＣタグ２２０にも、読取信号が伝達されることとなる。
【００５６】
そして、貨物２４０に取り付けられているＩＣタグ２２０には、センサとして上述した多孔性ＦＥＰが設けられており、この多孔性ＦＥＰによって、超音波振動である読取信号が検出され、電気信号に変換される。また、ＩＣタグ２２０には、上述同様に、読取信号の検出処理とこれに対する応答信号の出力処理を行うＩＣタグチップが設けられている。このＩＣタグチップにて、検出された読取信号に対する応答信号が生成され、この応答信号を出力するようセンサとして用いた多孔性ＦＥＰに電圧信号を印加して駆動する。これにより、ＩＣタグ２２０上の多孔性ＦＥＰは、超音波振動や電圧信号による応答信号を出力することができる。
【００５７】
上記ＩＣタ２２０から出力された応答信号は、シールド２１４に設けられたリーダ装置２１０の一部であるセンサ２１２にて受信される。このセンサ２１２は多孔性ＦＥＰにて構成されており、上述したように、超音波や電圧信号による応答信号を検出することが可能である。これにより、ＩＣタグ２２０を検知することができる。
【００５８】
ここで、上述したＩＣタグ２２０は、ほぼ図１に示すものとほぼ同様の構成を採っているが、基材フィルム２１の代わりに横波フィルタを用い、その上に、多孔性ＦＥＰとＩＣタグチップとを搭載して構成してもよい。これにより、ＩＣタグ２２０が貼り付けられる物体と多孔性ＦＥＰとの間に、横波フィルタが位置することとなる。なお、横波フィルタは、例えば、水などの液体、具体的には、プラスチックの袋に水を入れたものや、ゲル状体が考えられる。
【００５９】
これにより、ＩＣタグが物体に取り付けられている場合であっても、かかる物体を透過中の他の信号に混在する横波を除去することができ、より高精度の検出を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明のＩＣタグシステムによると、積み重ねられた貨物や買い物カゴの商品データ信号を一括認識することが可能となるため、物流業界、流通業界、スーパーマーケットのレジなどで利用することができ、産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】実施例１におけるＩＣタグの構成を示す図である。
【図２】ＩＣタグに用いられる多孔性ＦＥＰの構成及び特性を示す図である。
【図３】多孔性ＦＥＰの特性を調べる実験の様子を示す図である。
【図４】多孔性ＦＥＰの特性を示す図である。
【図５】実施例１におけるリーダ装置の構成を示す図である。
【図６】実施例１におけるＩＣタグシステムの構成を示すブロック図である。
【図７】ＩＣタグシステムにて送受信される信号の様子を示す図である。
【図８】実施例２におけるＩＣタグの構成を示す図である。
【図９】実施例３におけるリーダ装置の構成を示す図である。
【図１０】実施例４におけるＩＣタグシステムの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０ リーダ装置
１１ 電圧信号発生器
１２ センサ（多孔性ＦＥＰ）
１３ 制御回路
１４ シールド
２０ ＩＣタグ
２１ 基材フィルム
２２ ＩＣタグチップ
２３ 多孔性ＦＥＰ
２３ａ 発泡ＦＥＰ
２３ｂ 蒸着電極
４０ 物体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣタグを読み取る電圧信号を発生して出力する電圧信号出力手段と、この電圧信号を検出可能なＩＣタグから当該電圧信号に対して返送される応答信号を検出するＩＣタグ信号受信手段と、前記電圧信号の出力動作と前記応答信号の受信動作とを制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とするリーダ装置。
【請求項２】
前記電圧信号出力手段を、一対の電極にて形成した、ことを特徴とする請求項１記載のリーダ装置。
【請求項３】
前記一対の電極を、前記ＩＣタグが付された物体が位置する箇所の近辺に設けた、ことを特徴とする請求項２記載のリーダ装置。
【請求項４】
前記一対の電極を、前記ＩＣタグが付された物体が位置する箇所を挟むよう設けた、ことを特徴とする請求項２又は３記載のリーダ装置。
【請求項５】
前記電圧信号出力手段にて電圧信号が出力されると共に前記ＩＣタグが付された物体が位置する箇所となる空間を囲い、少なくとも外部からの電磁波を遮蔽する遮蔽手段を備えた、ことを特徴とする請求項１，２，３又は４記載のリーダ装置。
【請求項６】
前記遮蔽手段は、外部からの超音波を遮蔽する機能をも有する、ことを特徴とする請求項５記載のリーダ装置。
【請求項７】
前記ＩＣタグ信号受信手段を、前記ＩＣタグが付された物体が位置する箇所側となる前記遮蔽手段の内側に配置した、ことを特徴とする請求項５又は６記載のリーダ装置。
【請求項８】
請求項４記載の一対の電極の一方を、前記遮蔽手段にて形成した、ことを特徴とする請求項５，６又は７記載のリーダ装置。
【請求項９】
前記ＩＣタグ信号受信手段は、多孔性圧電フィルムである、ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７又は８記載のリーダ装置。
【請求項１０】
リーダ装置から出力されるＩＣタグを読み取るための電圧信号を検出する電圧信号検出手段と、この電圧信号に対する応答信号を出力する応答信号出力手段と、前記電圧信号の検出動作と前記応答信号の出力動作とを制御する制御手段と、を備えたことを特徴とするＩＣタグ。
【請求項１１】
前記電圧信号検出手段は、多孔性圧電フィルムである、ことを特徴とする請求項１０記載のＩＣタグ。
【請求項１２】
前記応答信号出力手段は、前記応答信号を電圧信号にて出力する、ことを特徴とする請求項１１記載のＩＣタグ。
【請求項１３】
前記電圧信号検出手段と前記応答信号出力手段とは、１つの前記多孔性圧電フィルムにて構成されている、ことを特徴とする請求項１２記載のＩＣタグ。
【請求項１４】
請求項１乃至９記載の前記リーダ装置と、請求項１０乃至１３記載の前記ＩＣタグと、を備えたことを特徴とするＩＣタグシステム。
【請求項１５】
リーダ装置が読取信号を出力し、この読取信号をＩＣタグが検出する第一の工程と、
前記ＩＣタグが検出した読取信号に応じて応答信号を出力し、この応答信号を前記リーダ装置が受信する第二の工程と、
を有するＩＣタグシステムの通信方法であって、
前記第一の工程は、前記リーダ装置が前記読取信号を電圧信号にて出力し、この電圧信号による読取信号を前記ＩＣタグが検出する、
ことを特徴とするＩＣタグシステムの通信方法。
【請求項１６】
前記第一の工程は、前記リーダ装置から電圧信号にて出力された前記読取信号を、前記ＩＣタグが多孔性圧電フィルムにて検出する、
ことを特徴とする請求項１５記載のＩＣタグシステムの通信方法。
【請求項１７】
前記第二の工程は、前記ＩＣタグが前記応答信号を電圧信号にて出力し、この電圧信号による応答信号を前記リーダ装置が受信する、
ことを特徴とする請求項１５又は１６記載のＩＣタグシステムの通信方法。
【請求項１８】
前記第二の工程は、前記ＩＣタグから電圧信号にて出力された前記応答信号を、前記リーダ装置が多孔性圧電フィルムにて受信する、
ことを特徴とする請求項１７記載のＩＣタグシステムの通信方法。
【請求項１】
ＩＣタグを読み取る電圧信号を発生して出力する電圧信号出力手段と、この電圧信号を検出可能なＩＣタグから当該電圧信号に対して返送される応答信号を検出するＩＣタグ信号受信手段と、前記電圧信号の出力動作と前記応答信号の受信動作とを制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とするリーダ装置。
【請求項２】
前記電圧信号出力手段を、一対の電極にて形成した、ことを特徴とする請求項１記載のリーダ装置。
【請求項３】
前記一対の電極を、前記ＩＣタグが付された物体が位置する箇所の近辺に設けた、ことを特徴とする請求項２記載のリーダ装置。
【請求項４】
前記一対の電極を、前記ＩＣタグが付された物体が位置する箇所を挟むよう設けた、ことを特徴とする請求項２又は３記載のリーダ装置。
【請求項５】
前記電圧信号出力手段にて電圧信号が出力されると共に前記ＩＣタグが付された物体が位置する箇所となる空間を囲い、少なくとも外部からの電磁波を遮蔽する遮蔽手段を備えた、ことを特徴とする請求項１，２，３又は４記載のリーダ装置。
【請求項６】
前記遮蔽手段は、外部からの超音波を遮蔽する機能をも有する、ことを特徴とする請求項５記載のリーダ装置。
【請求項７】
前記ＩＣタグ信号受信手段を、前記ＩＣタグが付された物体が位置する箇所側となる前記遮蔽手段の内側に配置した、ことを特徴とする請求項５又は６記載のリーダ装置。
【請求項８】
請求項４記載の一対の電極の一方を、前記遮蔽手段にて形成した、ことを特徴とする請求項５，６又は７記載のリーダ装置。
【請求項９】
前記ＩＣタグ信号受信手段は、多孔性圧電フィルムである、ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７又は８記載のリーダ装置。
【請求項１０】
リーダ装置から出力されるＩＣタグを読み取るための電圧信号を検出する電圧信号検出手段と、この電圧信号に対する応答信号を出力する応答信号出力手段と、前記電圧信号の検出動作と前記応答信号の出力動作とを制御する制御手段と、を備えたことを特徴とするＩＣタグ。
【請求項１１】
前記電圧信号検出手段は、多孔性圧電フィルムである、ことを特徴とする請求項１０記載のＩＣタグ。
【請求項１２】
前記応答信号出力手段は、前記応答信号を電圧信号にて出力する、ことを特徴とする請求項１１記載のＩＣタグ。
【請求項１３】
前記電圧信号検出手段と前記応答信号出力手段とは、１つの前記多孔性圧電フィルムにて構成されている、ことを特徴とする請求項１２記載のＩＣタグ。
【請求項１４】
請求項１乃至９記載の前記リーダ装置と、請求項１０乃至１３記載の前記ＩＣタグと、を備えたことを特徴とするＩＣタグシステム。
【請求項１５】
リーダ装置が読取信号を出力し、この読取信号をＩＣタグが検出する第一の工程と、
前記ＩＣタグが検出した読取信号に応じて応答信号を出力し、この応答信号を前記リーダ装置が受信する第二の工程と、
を有するＩＣタグシステムの通信方法であって、
前記第一の工程は、前記リーダ装置が前記読取信号を電圧信号にて出力し、この電圧信号による読取信号を前記ＩＣタグが検出する、
ことを特徴とするＩＣタグシステムの通信方法。
【請求項１６】
前記第一の工程は、前記リーダ装置から電圧信号にて出力された前記読取信号を、前記ＩＣタグが多孔性圧電フィルムにて検出する、
ことを特徴とする請求項１５記載のＩＣタグシステムの通信方法。
【請求項１７】
前記第二の工程は、前記ＩＣタグが前記応答信号を電圧信号にて出力し、この電圧信号による応答信号を前記リーダ装置が受信する、
ことを特徴とする請求項１５又は１６記載のＩＣタグシステムの通信方法。
【請求項１８】
前記第二の工程は、前記ＩＣタグから電圧信号にて出力された前記応答信号を、前記リーダ装置が多孔性圧電フィルムにて受信する、
ことを特徴とする請求項１７記載のＩＣタグシステムの通信方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−４１００８（Ｐ２００８−４１００８Ａ）
【公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２１７７４６（Ｐ２００６−２１７７４６）
【出願日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【出願人】（３９０００２０６０）ＮＥＣロジスティクス株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【出願人】（３９０００２０６０）ＮＥＣロジスティクス株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
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