ＩＣタグ装置とそれを用いたＲＦＩＤシステム
【課題】ＩＣタグ装置が金属面や水分を有する物品に貼付された場合であっても、タグ情報を読み取るときの交信の信頼性を高めることを目的とする。
【解決手段】ＩＣタグ装置３は、タグ情報を保持するタグＩＣチップ２１と、タグＩＣチップ２１に電気的に接続され、無線信号を受信すると共に、受信した無線信号により電力を生成するタグアンテナ部２０と、タグＩＣチップ２１に電気的に接続され、振動により電力を生成する振動電気変換部２２とを備えている。
【解決手段】ＩＣタグ装置３は、タグ情報を保持するタグＩＣチップ２１と、タグＩＣチップ２１に電気的に接続され、無線信号を受信すると共に、受信した無線信号により電力を生成するタグアンテナ部２０と、タグＩＣチップ２１に電気的に接続され、振動により電力を生成する振動電気変換部２２とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣチップに保持されたタグ情報をやりとりするＩＣタグ装置とそれを用いたＲＦＩＤシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生産管理、物流管理、物品管理などを効率化するために、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）システムが利用されている。このＲＦＩＤシステムは、ＩＣタグ装置と、このＩＣタグ装置が保持しているタグ情報を読み取るリーダライタ装置とを備えている。ＲＦＩＤシステムでは、管理物品に貼付されたＩＣタグ装置からタグ情報を読み取り、管理物品の管理をしていた。
【０００３】
ＩＣタグ装置は、タグアンテナ部とタグＩＣチップとを備え、リーダライタ装置の送信アンテナから出力される無線信号をタグアンテナ部で受信すると共に、受信した無線信号によりタグアンテナ部で生成した電力をタグＩＣチップに供給し、タグＩＣチップを作動させていた。そして、ＩＣタグ装置は、無線信号の一部をタグＩＣチップ内に記憶保持されているタグ情報に応じて変調し、タグアンテナ部を介してリーダライタ装置に応答信号を出力していた。
【０００４】
リーダライタ装置は、ＩＣタグ装置からの応答信号を受信アンテナで受信し、復調してタグ情報を得ていた（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００６−３１１２３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のＩＣタグ装置は、金属面や水分を有した管理物品に貼付されると、無線信号の一部が金属面や水に吸収されるので、タグアンテナ部で発生する電力が減り、タグＩＣチップに供給する電圧が下がってしまい、タグＩＣチップの動作が不安定になっていた。これにより、リーダライタ装置でタグ情報を読み取るときの交信の信頼性が低くなるといった課題があった。
【０００６】
そこで、本発明は交信に対する信頼性を高くすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成するために、本発明のＩＣタグ装置は、タグ情報を記憶保持するタグＩＣチップと、タグＩＣチップに電気的に接続され、無線信号を受信すると共に、受信した無線信号により電力を生成するタグアンテナ部と、タグＩＣチップに電気的に接続され、振動により電力を生成する振動電気変換部とを備えている。この構成により、初期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【０００８】
以上のごとく本発明は、タグＩＣチップと、このタグＩＣチップに電気的に接続され、無線信号を受信すると共に、受信した無線信号により電力を生成するタグアンテナ部と、タグＩＣチップに電気的に接続され、振動により電力を生成する振動電気変換部とを備え、タグアンテナ部で生成した電力をタグＩＣチップに供給すると共に、振動電気変換部で生成した電力をタグＩＣチップに供給する。このため、金属面や水分を有する物品などに貼付され、タグアンテナ部で生成することができる電力が減った場合でも、振動電気変換部で振動により電力を生成すると共に、この電力をタグＩＣチップに供給することができ、電圧の低下を抑えることができる。その結果として、タグＩＣチップの動作を安定させ、リーダライタ装置でタグＩＣチップに記憶保持されているタグ情報を読み取るときの交信の信頼性を高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１０】
（実施の形態）
まず、図１および図２を参照しながら、本発明の実施の形態におけるＲＦＩＤシステムついて説明する。図１は本実施の形態におけるＲＦＩＤシステム１の構成図、図２は本実施の形態におけるＲＦＩＤシステム１の電気的な構成を示すブロック図である。
【００１１】
ここでは、複数の管理物品２を、例えば、フォークリフトなどの車両１１を使って倉庫などの搬出入口から搬出入する場合の一実施例について説明する。
【００１２】
図１に示すように、ＲＦＩＤシステム１は、管理物品２に貼付されたＩＣタグ装置３と、このＩＣタグ装置３が記憶保持しているタグ情報を読み取るリーダライタ装置５と、ＩＣタグ装置３を振動させるための振動部４とを備えている。
【００１３】
ＲＦＩＤシステム１は、さらに、リーダライタ装置５で読み取ったタグ情報を管理する管理部６と、このタグ情報に係る商品情報を格納しているデータベース７とを備えている。リーダライタ装置５と管理部６とは無線または有線により接続されている。無線の場合には、公知の無線システムにより通信を行うことができる。また、有線の場合には、リーダライタ装置５および管理部６を公知のローカルエリア・ネットワークのケーブルに接続して通信を行うことができる。
【００１４】
このような構成により、ＲＦＩＤシステム１は、各管理物品２に貼付されたＩＣタグ装置３を振動部４で振動させながら、各ＩＣタグ装置３が記憶保持しているタグ情報を読み取ることができる。リーダライタ装置５は、読み取ったタグ情報を管理部６に出力する。管理部６は、このタグ情報に基づいてデータベース７の商品情報を検索し、管理物品２の管理を行う。すなわち、管理部６は、タグ情報から管理物品２ごとの個別識別情報（例えば、商品管理番号、製造番号、製造日など）を取得し、これにより、例えば、製造番号１番の管理物品２の出荷日、商品在庫状況などを管理することができる。管理物品２としては、例えば、缶詰などの金属表面を有する物品、飲料用ペットボトルなど水分を含む物品などがある。管理物品２はパレットに積載され、パレットごと搬出入口から車両１１により搬出または搬入される。
【００１５】
具体的には、ＩＣタグ装置３は、図２に示すように、タグ情報を保持するタグＩＣチップ２１と、タグＩＣチップ２１に電気的に接続され、無線信号を受信すると共に、受信した無線信号により生成した電力をタグＩＣチップ２１に供給するタグアンテナ部２０と、タグＩＣチップ２１に電気的に接続され、振動により生成した電力をタグＩＣチップ２１に供給する振動電気変換部２２とを備えている。
【００１６】
ＩＣタグ装置３は、リーダライタ装置５から出力される無線信号である問い合わせ信号をタグアンテナ部２０で受信すると共に、この受信した無線信号によりタグアンテナ部２０で生成される電力を整流器（図示せず）で整流し、タグＩＣチップ２１を動作させるのに必要な直流電圧（以下、「ＤＣ電圧」と記す）を生成する。これにより、ＩＣタグ装置３では、電池などの電源を搭載しなくてもタグＩＣチップ２１を動作させることができる。なお、ＩＣタグ装置３は、タグアンテナ部２０で発生した電力を利用するので、その電源容量は小さい。このため、タグＩＣチップ２１では、回路の消費電力を極力抑えている。
【００１７】
図１に戻り、リーダライタ装置５は、送信アンテナ８と、受信アンテナ９とを備える。リーダライタ装置５を、例えば、管理物品２が搬出入口されるゲート１０の所定の位置に設置する。
【００１８】
リーダライタ装置５は、振動部４を手動または自動により作動（以下、「ＯＮ」と記す）または非作動（以下、「ＯＦＦ」と記す）することができる。
【００１９】
まず、リーダライタ装置５は、管理物品２を積載した車両１１が所定の位置にきたときに振動部４をＯＮにし、ＩＣタグ装置３を振動部４により振動させ、その後にＩＣタグ装置３と交信を開始する。振動部４を自動でＯＮ／ＯＦＦする実施例については後述する。
【００２０】
振動部４は、例えば、ゲート１０の近傍の床に設けられており、車両１１がその上を通過するときに、機械的な振動を加えることができる。なお、振動部４を凹凸のある床で形成し、その上を車両１１に通過させることで、ＩＣタグ装置３に振動を加えるようにしてもよい。
【００２１】
リーダライタ装置５は、送信アンテナ８を介して問い合わせ信号をＩＣタグ装置３に送信し、ＩＣタグ装置３からの応答信号を受信アンテナ９で受信し、後述するように、復調してタグ情報を読み取る。リーダライタ装置５は、タグ情報を読み取った後、振動部４をＯＦＦにする。
【００２２】
これにより、ＲＦＩＤシステム１は、パレットに積載された各管理物品２がゲート１０を通過するときに、各ＩＣタグ装置３を振動させ、リーダライタ装置５で各ＩＣタグ装置３それぞれのタグ情報を読み取ることができる。
【００２３】
このように、ＲＦＩＤシステム１では、管理物品２がゲート１０から搬出または搬入されるときに、リーダライタ装置５が振動部４をＯＮにしてＩＣタグ装置３に振動を与える。これにより、管理物品２の金属面などにＩＣタグ装置３が貼付され、タグアンテナ部２０で生成する電力が減った場合でも、振動電気変換部２２で振動により電力を発生させ、タグＩＣチップ２１に供給するため、電圧の低下を抑えることができる。これにより、ＲＦＩＤシステム１は、タグＩＣチップ２１に供給する電圧を安定させ、動作を安定させることができる。その結果として、通信品質を高め、タグ情報を読み書きするときの交信の信頼性を高めることができる。
【００２４】
特に、ＵＨＦ帯やマイクロ波帯の電波は金属面や水の影響を受けやすい。そのため、タグアンテナ部２０は、湿気を含んだダンボールや水、ジュース、マヨネーズの入った瓶、飲料用のペットボトル、牛乳パック、りんごなどの果物、魚類、肉類、大根などの野菜などに影響を受け、生成することができる電力が減ってしまう。このような場合でも、本実施の形態におけるＩＣタグ装置３を用いることで、上記した効果が得られるため、リーダライタ装置５がＩＣタグ装置３からタグ情報を取得するときの交信の信頼性を高めることができる。
【００２５】
次に、振動部４を自動でＯＮまたはＯＦＦする実施例について説明する。
【００２６】
ＲＦＩＤシステム１は、さらに、移動物体検知部１２をゲート１０に設け、ゲート１０を通過する車両１１などの移動物体を検知し、移動物体が振動部４の設けられた床の所定の範囲内に移動してきたことを検出したときに、リーダライタ装置５に検出結果として「移動物体あり」を出力する。これにより、リーダライタ装置５は、移動物体検知部１２から「移動物体あり」の検出結果が得られたときに、振動部４をＯＮにする。また、リーダライタ装置５は、「移動物体あり」の検出結果が得られないときには、振動部４をＯＦＦにする。これにより、例えば、車両１１がゲート１０を通過するときに、リーダライタ装置５は、自動で振動部４をＯＮまたはＯＦＦに制御することができる。
【００２７】
移動物体検知部１２は、例えば、公知のセンサやカメラを用いることができる。カメラを用いる場合には、カメラで撮影して得た複数の撮影画像の差分情報から移動物体を検出し、予め設定されている撮影画像領域の内側にこの移動物体があるか否かの判断によって、ゲート１０の近傍を含む所定の領域範囲内に移動物体があるか否かを判定し、検知結果を出力する。また、カメラに代えて、ゲート１０の両側の一方に設けた発光部（図示せず）から発光される光を他方に設けた受光部（図示せず）で検知し、移動物体が光を遮ったときに「移動物体あり」とする検知結果を出力するフォトインタラプタなどを使用することができる。
【００２８】
このように、移動物体がゲート１０を通過するときに、振動部４によってＩＣタグ装置３を振動させるため、ＩＣタグ装置３では、振動電気変換部２２で振動により電力を発生させ、タグＩＣチップ２１に供給することができる。これにより、タグアンテナ部２０で生成することができる電力が減っている場合でも、リーダライタ装置５または送信アンテナ８をＩＣタグ装置３に近づけてタグアンテナ部２０で生成する電力を増やす必要がなくなるため、タグアンテナ部２０のみで電力を生成する場合と比較して、通信距離を拡大することができる。そのため、ＲＦＩＤシステム１では、図１に示すように、ゲート１０の所定の位置にリーダライタ装置５および送信アンテナ８を設置したまま、リーダライタ装置５でＩＣタグ装置３に記憶保持されているタグ情報を読み取り、管理部６で管理することができる。よって、各管理物品２の搬出入における作業効率を高めることができる。
【００２９】
次に、図２を用いて、ＲＦＩＤシステム１の動作について説明する。
【００３０】
図２に示すように、リーダライタ装置５は、問い合わせ信号をＩＣタグ装置３に送信し、ＩＣタグ装置３からの応答信号を受信してタグ情報を読み取る。
【００３１】
まず、リーダライタ装置５は、制御回路４１により振動部４をＯＮにすると共に、ＩＣタグ装置３に、例えば、「管理番号１は存在するのか？」という問い合わせが行われる。
【００３２】
次に、この問い合わせは、変調回路４２により、所定の搬送波を変調し、送信回路４３、送信アンテナ８を介して、ＩＣタグ装置３に向けて出力される。所定の搬送波として、ＵＨＦ帯（９５２ＭＨｚ〜９５５ＭＨｚ）やマイクロ波帯（２．４５ＧＨｚ）の周波数を利用することができる。
【００３３】
ＩＣタグ装置３は、タグＩＣチップ２１に電気的に接続されているタグアンテナ部２０（タグアンテナ２０ａ、２０ｂ）で問い合わせ信号（無線信号）を受信すると共に、受信した無線信号から生成した電力をダイオード２３、２４で整流し、ＤＣ電圧を発生させる。このＤＣ電圧をコンデンサ２５に充電すると共に、このＤＣ電圧をタグＩＣチップ２１に供給し、タグＩＣチップ２１を起動する。
【００３４】
ＩＣタグ装置３は、さらに、振動電気変換部２２を備え、この振動電気変換部２２はタグＩＣチップ２１に電気的に接続されている。振動電気変換部２２は、振動による運動エネルギーを電力に変換する。この電力をダイオード３２で整流してＤＣ電圧に変換し、コンデンサ２５に充電すると共に、このＤＣ電圧をタグＩＣチップ２１に供給する。このように、振動電気変換部２２はタグアンテナ部２０と併用して使用される。
【００３５】
振動電気変換部２２は、例えば、後述するように、直交する２つの方向の振動により電力を発生する２個の圧電素子２２ａ、２２ｂを有する。振動電気変換部２２は、この振動による運動エネルギーから電力を生成する。これにより、振動電気変換部２２は２つの方向、例えば、上下方向と前後方向における振動により電力を生成する。
【００３６】
なお、振動電気変換部２２における振動電気変換デバイスの個数は２個に限定されない。振動電気変換デバイスが１個でも、振動により電力を発生させることができる。これにより、タグアンテナ部２０と併用してＤＣ電圧をタグＩＣチップ２１に供給することができる。さらに、振動電気変換デバイスの個数を３個より増やすことで、３つの方向、例えば、上下方向、前後方向、斜め方向の振動により電力を生成することができる。
【００３７】
次に、制御回路２８からの指示で復調回路２９は、受信した無線信号から上記「管理番号１は存在するのか？」という問い合わせを復調する。
【００３８】
また、制御回路２８は、上記復調回路２９への指示と同時にメモリ３１に記憶保持している個別情報を読み出している。
【００３９】
メモリ３１に記憶保持されたタグ情報、すなわち、個別識別情報が「管理番号１」であった場合には、制御回路２８は、その問い合わせに対して「管理番号１」が存在することを、変調回路３０を介してスイッチ２７をＯＮ、ＯＦＦさせて応答する。
【００４０】
つまり、スイッチ２７がＯＮすれば、タグアンテナ２０ａ、２０ｂの端子ａと端子ｂとが短絡され、スイッチ２７がＯＦＦされれば、タグアンテナ２０ａ、２０ｂの端子ａと端子ｂとが開放される。これによって、リーダライタ装置５から送信された電波を反射するか否かをタグ情報に応じて制御し、そのタグ情報の内容を伝達することができる。すなわち、タグ情報の「１」と「０」に対応させてスイッチ２７をＯＮまたはＯＦＦさせ、このスイッチ２７のＯＮ、ＯＦＦの繰り返しパターンにより、タグアンテナ２０ａ、２０ｂからリーダライタ装置５に応答出力し、「管理番号１」が存在することが報告される。例えば、タグ情報の「１」のときはスイッチ２７をＯＮにし、タグ情報の「０」のときはスイッチ２７をＯＦＦにする。なお、ＩＣタグ装置３では、タグアンテナ２０ａ、２０ｂの端子ａと端子ｂを開放させたときに、反射が起きないように、インピーダンスをマッチングさせるコンデンサ２６を有している。
【００４１】
リーダライタ装置５では、受信アンテナ９で受信した応答信号が受信回路４４を介して復調回路４５に伝達され、復調した信号により、制御回路４１は、「管理番号１」の存在を確認する。リーダライタ装置５は、この「管理番号１」の情報を、例えば、制御回路４１を介して管理部６に出力する。管理部６では、入力された「管理番号１」の情報に基づいてデータベース７から管理物品２の商品情報を検索し、商品在庫、製造日などを管理する。
【００４２】
また、リーダライタ装置５は、管理部６からの指示を制御回路４１で受け、制御回路４１からＩＣタグ装置３に、「管理番号１は存在するのか？」と、問い合わせが行われたにも係わらず、「管理番号１」を記憶したＩＣタグ装置３が存在しない場合には、応答がないので、制御回路４１は、この「応答なし」から「管理番号１」は存在しないことを確認する。
【００４３】
次に、リーダライタ装置５は、ＩＣタグ装置３からタグ情報の読み取りが完了すると、制御回路４１により振動部４をＯＦＦにする。
【００４４】
なお、図２において、リーダライタ装置５は、変調、同期を行うためのクロック回路４６と、各回路にＤＣ電圧を供給するための電源回路４７を備えている。電源回路４７は、例えば、ＤＣ電圧を発生させる電池などを有する。
【００４５】
また、リーダライタ装置５は、メモリ３１が書き換え可能な場合には、ＩＣタグ装置３で記憶保持されているタグ情報を書き換えることができる。
【００４６】
次に、図３から図５を用いて、ＩＣタグ装置３の構成について説明する。
【００４７】
図３は本実施の形態におけるＩＣタグ装置３の構成を示す平面図、図４は同ＩＣタグ装置３の構成を示す正面図、図５は同ＩＣタグ装置３の一部切り欠きの構成を示す斜視図である。
【００４８】
ＩＣタグ装置３は、図３に示すように、後述するＹ軸方向に長い長方形の容器５４内にタグＩＣチップ２１と、タグアンテナ部２０（タグアンテナ２０ａ、２０ｂ）と、圧電素子２２ａ、２２ｂとを収納している。
【００４９】
容器５４は、貼付面を有し、この貼付面には金属板５０を設けている。
【００５０】
また、金属板５０上に、金属緩衝材５１を介して基板５２を設けている。
【００５１】
金属板５０には、無線信号を反射する反射作用を有すると共に、管理物品２の影響を抑える効果もある。すなわち、ＩＣタグ装置３が金属容器や飲料水などが充填されたペットボトルに貼付された場合でも、金属板５０によりその影響を排除することができ、アンテナ特性を安定させることができる。
【００５２】
また、タグＩＣチップ２１、圧電素子２２ａ、２２ｂおよびタグアンテナ部２０は、長方形の基板５２上に形成された配線層５３を介して結線されている。
【００５３】
金属緩衝材５１は、所定の厚みを有し、この所定の厚みにより、タグアンテナ部２０を金属板５０から離すようにしている。これにより、タグアンテナ部２０のアンテナ特性の劣化を抑えている。
【００５４】
タグアンテナ部２０では、タグＩＣチップ２１の両側にタグアンテナ２０ａとタグアンテナ２０ｂとを対称に配置している。タグアンテナ部２０は、無線信号を受信すると共に、受信した無線信号によりタグアンテナ部２０で電力を生成し、その電力からＤＣ電圧を生成してタグＩＣチップ２１に供給している。
【００５５】
圧電素子２２ａ、２２ｂは、２つの直交した方向の振動で電力を生成することができるように配置されると共に、電気的に並列接続されている。例えば、タグＩＣチップ２１の両側長手方向（Ｙ軸方向）に各１個設け、一方の圧電素子２２ａの面をＺ軸方向に向け、他方の圧電素子２２ｂ面をＸ軸方向に９０度回転させて設ける。これにより、前後方向（Ｘ軸方向）および上下方向（Ｚ軸方向）の振動により電力を生成する。
【００５６】
このように、互いに異なる方向の振動により電力を生成することで、ＩＣタグ装置３の取り付け方向の制約を緩和し、効果的に振動を利用して電力を生成できる。
【００５７】
また、圧電素子２２ａ、２２ｂを電気的に並列接続するようにしたが、さらに、複数個を直列接続するようにしてもよい。これによれば、端子ｃと端子ｄとの間の電圧を高くすることができる。
【００５８】
圧電素子２２ａ、２２ｂは、金属板１３に圧電材料１４が貼付され、この圧電材料１４は振動による曲げ変形を受けて、電極１５ａと電極１５ｂとの間に交流電力を発生する。よって、この電極１５ａと電極１５ｂとの間に生じた交流電力をダイオード３２やブリッジ回路などで整流し、ＤＣ電圧を生成することができる。ＩＣタグ装置３は、この生成された電力をコンデンサ２５に蓄積すると共に、タグＩＣチップ２１にその電力を供給する。
【００５９】
次に、図４に示すように、金属緩衝材５１は、金属板５０と基板５２との間に絶縁材として設けられている。この絶縁材としては、高誘電率な材料を単層、あるいは高誘電率な材料を積層したものを使用する。これにより、金属緩衝材５１では、入射してきた電波を屈折させ、電波路としての距離を長くすることができる。その結果として、金属緩衝材５１は、紙や空間を設けるためのスペーサなどの低誘電率な材料で絶縁する場合に比較して、その厚みを薄くすることができる。これにより、ＩＣタグ装置３を薄く製造することができる。
【００６０】
次に、容器５４について詳細に説明する。図５に示すように、容器５４は、長方形の形状をしており、カバー５４ａと、貼付面に金属板５０とを有する。カバー５４ａおよび金属板５０によって、タグＩＣチップ２１と、タグアンテナ部２０（タグアンテナ２０ａ、２０ｂ）と、圧電素子２２ａ、２２ｂとを保護する。
【００６１】
このように、容器５４の形状を長方形にすることで、タグアンテナ２０ａ、２０ｂおよび圧電素子２２ａ、２２ｂを長くするための配置スペースが確保される。長方形状にすることで、タグアンテナ２０ａ、２０ｂを使用する波長に対して長さを十分に確保することができ、アンテナ感度を高めることができる。また、圧電素子２２ａ、２２ｂを長く形成でき、振動により金属板１３を大きく歪ませることができ、これにより圧電材料１４の変形を大きくして効果的に電力を生成することができる。
【００６２】
以上述べたように、本発明の実施の形態におけるＲＦＩＤシステム１では、ＩＣタグ装置３を振動部４で振動しながら、ＩＣタグ装置３が保持しているタグ情報を読み取ることができる。このため、ＩＣタグ装置３を金属面や水分を有する管理物品２などに貼付し、無線信号を受信したときにタグアンテナ部２０で生成することができる電力が減った場合であっても、振動電気変換部２２で振動により電力を生成してタグＩＣチップ２１に供給することができる。このため、タグＩＣチップ２１に供給されるＤＣ電圧の低下を抑え、動作を安定させることができる。この結果として、リーダライタ装置５でタグ情報を読み取るときの交信の信頼性を高くすることができる。
【００６３】
ＩＣタグ装置３は、さらに、振動により電力を生成することができるため、タグアンテナ部２０での起電力を増やすために、リーダライタ装置５をＩＣタグ装置３に近づける必要がない。これにより、金属面や水分を有する物品などに貼付されても、振動を加えることで、通信距離を拡大することができる。例えば、図６に示すように、金属製の台車１６にＩＣタグ装置３を貼付しても、金属製の台車１６を振動させることで、タグＩＣチップ２１からタグ情報を読み取るときの交信の信頼性を高めることができる。
【００６４】
なお、圧電素子２２ａ、２２ｂは、振動により電力を生成できるものであればよく、圧電素子２２ａ、２２ｂに代えて、超音波発生手段によって振動する圧電フィルムを使用することができる。ＲＦＩＤシステム１において、振動電気変換部２２で圧電フィルムを用いて電力を生成する場合には、超音波発生手段（図示せず）を用いることになるが、その超音波の強度を０．２Ｗ／ｃｍ２〜１Ｗ／ｃｍ２とするのが好ましい。これにより、人体や物体に対して影響を与えないようにすると共に、タグＩＣチップ２１からタグ情報を読み取るときの交信の信頼性を高めることができる。また、超音波発生手段に指向特性を持たせるようにしてもよい。これにいれば、取得したい領域にある物品に貼付されたＩＣタグ装置３のみ、電力を生成させて、交信することができる。
【００６５】
また、ＩＣタグ装置３は、金属面や水の影響を受けにくいので、人物、動物などにも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明によれば、タグアンテナ部で発電した電力と、振動電気変換部で振動により発電した電力とをタグＩＣチップに供給することができ、金属面や水分を有する物品などに貼付された場合であっても、電圧低下を抑えることができ、タグＩＣチップの動作を安定させることができる。このため、タグＩＣチップからタグ情報を読み取るときの交信の信頼性を高めることが可能なＩＣタグ装置、このＩＣタグ装置を用いたＲＦＩＤシステム、物品管理装置、物流管理装置、生産管理装置、人物管理装置、動物管理装置などに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施の形態におけるＲＦＩＤシステムの構成図
【図２】同ＲＦＩＤシステムの電気的な構成を示すブロック図
【図３】同ＩＣタグ装置の構成を示す平面図
【図４】同ＩＣタグ装置の構成を示す正面図
【図５】同ＩＣタグ装置の一部切り欠きの構成を示す斜視図
【図６】同ＩＣタグ装置の他の応用例を示す斜視図
【符号の説明】
【００６８】
１ ＲＦＩＤシステム
２ 管理物品
３ ＩＣタグ装置
４ 振動部
５ リーダライタ装置
６ 管理部
７ データベース
８ 送信アンテナ
９ 受信アンテナ
１０ ゲート
１１ 車両
１２ 移動物体検知部
１３，５０ 金属板
１４ 圧電材料
１５ａ，１５ｂ 電極
１６ 台車
２０ タグアンテナ部
２０ａ，２０ｂ タグアンテナ
２１ タグＩＣチップ
２２ 振動電気変換部
２２ａ，２２ｂ 圧電素子
２３，２４，３２ ダイオード
２５，２６ コンデンサ
２７ スイッチ
２８，４１ 制御回路
２９，４５ 復調回路
３０，４２ 変調回路
３１ メモリ
４３ 送信回路
４４ 受信回路
４６ クロック回路
４７ 電源回路
５１ 金属緩衝材
５２ 基板
５３ 配線層
５４ 容器
５４ａ カバー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣチップに保持されたタグ情報をやりとりするＩＣタグ装置とそれを用いたＲＦＩＤシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生産管理、物流管理、物品管理などを効率化するために、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）システムが利用されている。このＲＦＩＤシステムは、ＩＣタグ装置と、このＩＣタグ装置が保持しているタグ情報を読み取るリーダライタ装置とを備えている。ＲＦＩＤシステムでは、管理物品に貼付されたＩＣタグ装置からタグ情報を読み取り、管理物品の管理をしていた。
【０００３】
ＩＣタグ装置は、タグアンテナ部とタグＩＣチップとを備え、リーダライタ装置の送信アンテナから出力される無線信号をタグアンテナ部で受信すると共に、受信した無線信号によりタグアンテナ部で生成した電力をタグＩＣチップに供給し、タグＩＣチップを作動させていた。そして、ＩＣタグ装置は、無線信号の一部をタグＩＣチップ内に記憶保持されているタグ情報に応じて変調し、タグアンテナ部を介してリーダライタ装置に応答信号を出力していた。
【０００４】
リーダライタ装置は、ＩＣタグ装置からの応答信号を受信アンテナで受信し、復調してタグ情報を得ていた（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００６−３１１２３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のＩＣタグ装置は、金属面や水分を有した管理物品に貼付されると、無線信号の一部が金属面や水に吸収されるので、タグアンテナ部で発生する電力が減り、タグＩＣチップに供給する電圧が下がってしまい、タグＩＣチップの動作が不安定になっていた。これにより、リーダライタ装置でタグ情報を読み取るときの交信の信頼性が低くなるといった課題があった。
【０００６】
そこで、本発明は交信に対する信頼性を高くすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成するために、本発明のＩＣタグ装置は、タグ情報を記憶保持するタグＩＣチップと、タグＩＣチップに電気的に接続され、無線信号を受信すると共に、受信した無線信号により電力を生成するタグアンテナ部と、タグＩＣチップに電気的に接続され、振動により電力を生成する振動電気変換部とを備えている。この構成により、初期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【０００８】
以上のごとく本発明は、タグＩＣチップと、このタグＩＣチップに電気的に接続され、無線信号を受信すると共に、受信した無線信号により電力を生成するタグアンテナ部と、タグＩＣチップに電気的に接続され、振動により電力を生成する振動電気変換部とを備え、タグアンテナ部で生成した電力をタグＩＣチップに供給すると共に、振動電気変換部で生成した電力をタグＩＣチップに供給する。このため、金属面や水分を有する物品などに貼付され、タグアンテナ部で生成することができる電力が減った場合でも、振動電気変換部で振動により電力を生成すると共に、この電力をタグＩＣチップに供給することができ、電圧の低下を抑えることができる。その結果として、タグＩＣチップの動作を安定させ、リーダライタ装置でタグＩＣチップに記憶保持されているタグ情報を読み取るときの交信の信頼性を高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１０】
（実施の形態）
まず、図１および図２を参照しながら、本発明の実施の形態におけるＲＦＩＤシステムついて説明する。図１は本実施の形態におけるＲＦＩＤシステム１の構成図、図２は本実施の形態におけるＲＦＩＤシステム１の電気的な構成を示すブロック図である。
【００１１】
ここでは、複数の管理物品２を、例えば、フォークリフトなどの車両１１を使って倉庫などの搬出入口から搬出入する場合の一実施例について説明する。
【００１２】
図１に示すように、ＲＦＩＤシステム１は、管理物品２に貼付されたＩＣタグ装置３と、このＩＣタグ装置３が記憶保持しているタグ情報を読み取るリーダライタ装置５と、ＩＣタグ装置３を振動させるための振動部４とを備えている。
【００１３】
ＲＦＩＤシステム１は、さらに、リーダライタ装置５で読み取ったタグ情報を管理する管理部６と、このタグ情報に係る商品情報を格納しているデータベース７とを備えている。リーダライタ装置５と管理部６とは無線または有線により接続されている。無線の場合には、公知の無線システムにより通信を行うことができる。また、有線の場合には、リーダライタ装置５および管理部６を公知のローカルエリア・ネットワークのケーブルに接続して通信を行うことができる。
【００１４】
このような構成により、ＲＦＩＤシステム１は、各管理物品２に貼付されたＩＣタグ装置３を振動部４で振動させながら、各ＩＣタグ装置３が記憶保持しているタグ情報を読み取ることができる。リーダライタ装置５は、読み取ったタグ情報を管理部６に出力する。管理部６は、このタグ情報に基づいてデータベース７の商品情報を検索し、管理物品２の管理を行う。すなわち、管理部６は、タグ情報から管理物品２ごとの個別識別情報（例えば、商品管理番号、製造番号、製造日など）を取得し、これにより、例えば、製造番号１番の管理物品２の出荷日、商品在庫状況などを管理することができる。管理物品２としては、例えば、缶詰などの金属表面を有する物品、飲料用ペットボトルなど水分を含む物品などがある。管理物品２はパレットに積載され、パレットごと搬出入口から車両１１により搬出または搬入される。
【００１５】
具体的には、ＩＣタグ装置３は、図２に示すように、タグ情報を保持するタグＩＣチップ２１と、タグＩＣチップ２１に電気的に接続され、無線信号を受信すると共に、受信した無線信号により生成した電力をタグＩＣチップ２１に供給するタグアンテナ部２０と、タグＩＣチップ２１に電気的に接続され、振動により生成した電力をタグＩＣチップ２１に供給する振動電気変換部２２とを備えている。
【００１６】
ＩＣタグ装置３は、リーダライタ装置５から出力される無線信号である問い合わせ信号をタグアンテナ部２０で受信すると共に、この受信した無線信号によりタグアンテナ部２０で生成される電力を整流器（図示せず）で整流し、タグＩＣチップ２１を動作させるのに必要な直流電圧（以下、「ＤＣ電圧」と記す）を生成する。これにより、ＩＣタグ装置３では、電池などの電源を搭載しなくてもタグＩＣチップ２１を動作させることができる。なお、ＩＣタグ装置３は、タグアンテナ部２０で発生した電力を利用するので、その電源容量は小さい。このため、タグＩＣチップ２１では、回路の消費電力を極力抑えている。
【００１７】
図１に戻り、リーダライタ装置５は、送信アンテナ８と、受信アンテナ９とを備える。リーダライタ装置５を、例えば、管理物品２が搬出入口されるゲート１０の所定の位置に設置する。
【００１８】
リーダライタ装置５は、振動部４を手動または自動により作動（以下、「ＯＮ」と記す）または非作動（以下、「ＯＦＦ」と記す）することができる。
【００１９】
まず、リーダライタ装置５は、管理物品２を積載した車両１１が所定の位置にきたときに振動部４をＯＮにし、ＩＣタグ装置３を振動部４により振動させ、その後にＩＣタグ装置３と交信を開始する。振動部４を自動でＯＮ／ＯＦＦする実施例については後述する。
【００２０】
振動部４は、例えば、ゲート１０の近傍の床に設けられており、車両１１がその上を通過するときに、機械的な振動を加えることができる。なお、振動部４を凹凸のある床で形成し、その上を車両１１に通過させることで、ＩＣタグ装置３に振動を加えるようにしてもよい。
【００２１】
リーダライタ装置５は、送信アンテナ８を介して問い合わせ信号をＩＣタグ装置３に送信し、ＩＣタグ装置３からの応答信号を受信アンテナ９で受信し、後述するように、復調してタグ情報を読み取る。リーダライタ装置５は、タグ情報を読み取った後、振動部４をＯＦＦにする。
【００２２】
これにより、ＲＦＩＤシステム１は、パレットに積載された各管理物品２がゲート１０を通過するときに、各ＩＣタグ装置３を振動させ、リーダライタ装置５で各ＩＣタグ装置３それぞれのタグ情報を読み取ることができる。
【００２３】
このように、ＲＦＩＤシステム１では、管理物品２がゲート１０から搬出または搬入されるときに、リーダライタ装置５が振動部４をＯＮにしてＩＣタグ装置３に振動を与える。これにより、管理物品２の金属面などにＩＣタグ装置３が貼付され、タグアンテナ部２０で生成する電力が減った場合でも、振動電気変換部２２で振動により電力を発生させ、タグＩＣチップ２１に供給するため、電圧の低下を抑えることができる。これにより、ＲＦＩＤシステム１は、タグＩＣチップ２１に供給する電圧を安定させ、動作を安定させることができる。その結果として、通信品質を高め、タグ情報を読み書きするときの交信の信頼性を高めることができる。
【００２４】
特に、ＵＨＦ帯やマイクロ波帯の電波は金属面や水の影響を受けやすい。そのため、タグアンテナ部２０は、湿気を含んだダンボールや水、ジュース、マヨネーズの入った瓶、飲料用のペットボトル、牛乳パック、りんごなどの果物、魚類、肉類、大根などの野菜などに影響を受け、生成することができる電力が減ってしまう。このような場合でも、本実施の形態におけるＩＣタグ装置３を用いることで、上記した効果が得られるため、リーダライタ装置５がＩＣタグ装置３からタグ情報を取得するときの交信の信頼性を高めることができる。
【００２５】
次に、振動部４を自動でＯＮまたはＯＦＦする実施例について説明する。
【００２６】
ＲＦＩＤシステム１は、さらに、移動物体検知部１２をゲート１０に設け、ゲート１０を通過する車両１１などの移動物体を検知し、移動物体が振動部４の設けられた床の所定の範囲内に移動してきたことを検出したときに、リーダライタ装置５に検出結果として「移動物体あり」を出力する。これにより、リーダライタ装置５は、移動物体検知部１２から「移動物体あり」の検出結果が得られたときに、振動部４をＯＮにする。また、リーダライタ装置５は、「移動物体あり」の検出結果が得られないときには、振動部４をＯＦＦにする。これにより、例えば、車両１１がゲート１０を通過するときに、リーダライタ装置５は、自動で振動部４をＯＮまたはＯＦＦに制御することができる。
【００２７】
移動物体検知部１２は、例えば、公知のセンサやカメラを用いることができる。カメラを用いる場合には、カメラで撮影して得た複数の撮影画像の差分情報から移動物体を検出し、予め設定されている撮影画像領域の内側にこの移動物体があるか否かの判断によって、ゲート１０の近傍を含む所定の領域範囲内に移動物体があるか否かを判定し、検知結果を出力する。また、カメラに代えて、ゲート１０の両側の一方に設けた発光部（図示せず）から発光される光を他方に設けた受光部（図示せず）で検知し、移動物体が光を遮ったときに「移動物体あり」とする検知結果を出力するフォトインタラプタなどを使用することができる。
【００２８】
このように、移動物体がゲート１０を通過するときに、振動部４によってＩＣタグ装置３を振動させるため、ＩＣタグ装置３では、振動電気変換部２２で振動により電力を発生させ、タグＩＣチップ２１に供給することができる。これにより、タグアンテナ部２０で生成することができる電力が減っている場合でも、リーダライタ装置５または送信アンテナ８をＩＣタグ装置３に近づけてタグアンテナ部２０で生成する電力を増やす必要がなくなるため、タグアンテナ部２０のみで電力を生成する場合と比較して、通信距離を拡大することができる。そのため、ＲＦＩＤシステム１では、図１に示すように、ゲート１０の所定の位置にリーダライタ装置５および送信アンテナ８を設置したまま、リーダライタ装置５でＩＣタグ装置３に記憶保持されているタグ情報を読み取り、管理部６で管理することができる。よって、各管理物品２の搬出入における作業効率を高めることができる。
【００２９】
次に、図２を用いて、ＲＦＩＤシステム１の動作について説明する。
【００３０】
図２に示すように、リーダライタ装置５は、問い合わせ信号をＩＣタグ装置３に送信し、ＩＣタグ装置３からの応答信号を受信してタグ情報を読み取る。
【００３１】
まず、リーダライタ装置５は、制御回路４１により振動部４をＯＮにすると共に、ＩＣタグ装置３に、例えば、「管理番号１は存在するのか？」という問い合わせが行われる。
【００３２】
次に、この問い合わせは、変調回路４２により、所定の搬送波を変調し、送信回路４３、送信アンテナ８を介して、ＩＣタグ装置３に向けて出力される。所定の搬送波として、ＵＨＦ帯（９５２ＭＨｚ〜９５５ＭＨｚ）やマイクロ波帯（２．４５ＧＨｚ）の周波数を利用することができる。
【００３３】
ＩＣタグ装置３は、タグＩＣチップ２１に電気的に接続されているタグアンテナ部２０（タグアンテナ２０ａ、２０ｂ）で問い合わせ信号（無線信号）を受信すると共に、受信した無線信号から生成した電力をダイオード２３、２４で整流し、ＤＣ電圧を発生させる。このＤＣ電圧をコンデンサ２５に充電すると共に、このＤＣ電圧をタグＩＣチップ２１に供給し、タグＩＣチップ２１を起動する。
【００３４】
ＩＣタグ装置３は、さらに、振動電気変換部２２を備え、この振動電気変換部２２はタグＩＣチップ２１に電気的に接続されている。振動電気変換部２２は、振動による運動エネルギーを電力に変換する。この電力をダイオード３２で整流してＤＣ電圧に変換し、コンデンサ２５に充電すると共に、このＤＣ電圧をタグＩＣチップ２１に供給する。このように、振動電気変換部２２はタグアンテナ部２０と併用して使用される。
【００３５】
振動電気変換部２２は、例えば、後述するように、直交する２つの方向の振動により電力を発生する２個の圧電素子２２ａ、２２ｂを有する。振動電気変換部２２は、この振動による運動エネルギーから電力を生成する。これにより、振動電気変換部２２は２つの方向、例えば、上下方向と前後方向における振動により電力を生成する。
【００３６】
なお、振動電気変換部２２における振動電気変換デバイスの個数は２個に限定されない。振動電気変換デバイスが１個でも、振動により電力を発生させることができる。これにより、タグアンテナ部２０と併用してＤＣ電圧をタグＩＣチップ２１に供給することができる。さらに、振動電気変換デバイスの個数を３個より増やすことで、３つの方向、例えば、上下方向、前後方向、斜め方向の振動により電力を生成することができる。
【００３７】
次に、制御回路２８からの指示で復調回路２９は、受信した無線信号から上記「管理番号１は存在するのか？」という問い合わせを復調する。
【００３８】
また、制御回路２８は、上記復調回路２９への指示と同時にメモリ３１に記憶保持している個別情報を読み出している。
【００３９】
メモリ３１に記憶保持されたタグ情報、すなわち、個別識別情報が「管理番号１」であった場合には、制御回路２８は、その問い合わせに対して「管理番号１」が存在することを、変調回路３０を介してスイッチ２７をＯＮ、ＯＦＦさせて応答する。
【００４０】
つまり、スイッチ２７がＯＮすれば、タグアンテナ２０ａ、２０ｂの端子ａと端子ｂとが短絡され、スイッチ２７がＯＦＦされれば、タグアンテナ２０ａ、２０ｂの端子ａと端子ｂとが開放される。これによって、リーダライタ装置５から送信された電波を反射するか否かをタグ情報に応じて制御し、そのタグ情報の内容を伝達することができる。すなわち、タグ情報の「１」と「０」に対応させてスイッチ２７をＯＮまたはＯＦＦさせ、このスイッチ２７のＯＮ、ＯＦＦの繰り返しパターンにより、タグアンテナ２０ａ、２０ｂからリーダライタ装置５に応答出力し、「管理番号１」が存在することが報告される。例えば、タグ情報の「１」のときはスイッチ２７をＯＮにし、タグ情報の「０」のときはスイッチ２７をＯＦＦにする。なお、ＩＣタグ装置３では、タグアンテナ２０ａ、２０ｂの端子ａと端子ｂを開放させたときに、反射が起きないように、インピーダンスをマッチングさせるコンデンサ２６を有している。
【００４１】
リーダライタ装置５では、受信アンテナ９で受信した応答信号が受信回路４４を介して復調回路４５に伝達され、復調した信号により、制御回路４１は、「管理番号１」の存在を確認する。リーダライタ装置５は、この「管理番号１」の情報を、例えば、制御回路４１を介して管理部６に出力する。管理部６では、入力された「管理番号１」の情報に基づいてデータベース７から管理物品２の商品情報を検索し、商品在庫、製造日などを管理する。
【００４２】
また、リーダライタ装置５は、管理部６からの指示を制御回路４１で受け、制御回路４１からＩＣタグ装置３に、「管理番号１は存在するのか？」と、問い合わせが行われたにも係わらず、「管理番号１」を記憶したＩＣタグ装置３が存在しない場合には、応答がないので、制御回路４１は、この「応答なし」から「管理番号１」は存在しないことを確認する。
【００４３】
次に、リーダライタ装置５は、ＩＣタグ装置３からタグ情報の読み取りが完了すると、制御回路４１により振動部４をＯＦＦにする。
【００４４】
なお、図２において、リーダライタ装置５は、変調、同期を行うためのクロック回路４６と、各回路にＤＣ電圧を供給するための電源回路４７を備えている。電源回路４７は、例えば、ＤＣ電圧を発生させる電池などを有する。
【００４５】
また、リーダライタ装置５は、メモリ３１が書き換え可能な場合には、ＩＣタグ装置３で記憶保持されているタグ情報を書き換えることができる。
【００４６】
次に、図３から図５を用いて、ＩＣタグ装置３の構成について説明する。
【００４７】
図３は本実施の形態におけるＩＣタグ装置３の構成を示す平面図、図４は同ＩＣタグ装置３の構成を示す正面図、図５は同ＩＣタグ装置３の一部切り欠きの構成を示す斜視図である。
【００４８】
ＩＣタグ装置３は、図３に示すように、後述するＹ軸方向に長い長方形の容器５４内にタグＩＣチップ２１と、タグアンテナ部２０（タグアンテナ２０ａ、２０ｂ）と、圧電素子２２ａ、２２ｂとを収納している。
【００４９】
容器５４は、貼付面を有し、この貼付面には金属板５０を設けている。
【００５０】
また、金属板５０上に、金属緩衝材５１を介して基板５２を設けている。
【００５１】
金属板５０には、無線信号を反射する反射作用を有すると共に、管理物品２の影響を抑える効果もある。すなわち、ＩＣタグ装置３が金属容器や飲料水などが充填されたペットボトルに貼付された場合でも、金属板５０によりその影響を排除することができ、アンテナ特性を安定させることができる。
【００５２】
また、タグＩＣチップ２１、圧電素子２２ａ、２２ｂおよびタグアンテナ部２０は、長方形の基板５２上に形成された配線層５３を介して結線されている。
【００５３】
金属緩衝材５１は、所定の厚みを有し、この所定の厚みにより、タグアンテナ部２０を金属板５０から離すようにしている。これにより、タグアンテナ部２０のアンテナ特性の劣化を抑えている。
【００５４】
タグアンテナ部２０では、タグＩＣチップ２１の両側にタグアンテナ２０ａとタグアンテナ２０ｂとを対称に配置している。タグアンテナ部２０は、無線信号を受信すると共に、受信した無線信号によりタグアンテナ部２０で電力を生成し、その電力からＤＣ電圧を生成してタグＩＣチップ２１に供給している。
【００５５】
圧電素子２２ａ、２２ｂは、２つの直交した方向の振動で電力を生成することができるように配置されると共に、電気的に並列接続されている。例えば、タグＩＣチップ２１の両側長手方向（Ｙ軸方向）に各１個設け、一方の圧電素子２２ａの面をＺ軸方向に向け、他方の圧電素子２２ｂ面をＸ軸方向に９０度回転させて設ける。これにより、前後方向（Ｘ軸方向）および上下方向（Ｚ軸方向）の振動により電力を生成する。
【００５６】
このように、互いに異なる方向の振動により電力を生成することで、ＩＣタグ装置３の取り付け方向の制約を緩和し、効果的に振動を利用して電力を生成できる。
【００５７】
また、圧電素子２２ａ、２２ｂを電気的に並列接続するようにしたが、さらに、複数個を直列接続するようにしてもよい。これによれば、端子ｃと端子ｄとの間の電圧を高くすることができる。
【００５８】
圧電素子２２ａ、２２ｂは、金属板１３に圧電材料１４が貼付され、この圧電材料１４は振動による曲げ変形を受けて、電極１５ａと電極１５ｂとの間に交流電力を発生する。よって、この電極１５ａと電極１５ｂとの間に生じた交流電力をダイオード３２やブリッジ回路などで整流し、ＤＣ電圧を生成することができる。ＩＣタグ装置３は、この生成された電力をコンデンサ２５に蓄積すると共に、タグＩＣチップ２１にその電力を供給する。
【００５９】
次に、図４に示すように、金属緩衝材５１は、金属板５０と基板５２との間に絶縁材として設けられている。この絶縁材としては、高誘電率な材料を単層、あるいは高誘電率な材料を積層したものを使用する。これにより、金属緩衝材５１では、入射してきた電波を屈折させ、電波路としての距離を長くすることができる。その結果として、金属緩衝材５１は、紙や空間を設けるためのスペーサなどの低誘電率な材料で絶縁する場合に比較して、その厚みを薄くすることができる。これにより、ＩＣタグ装置３を薄く製造することができる。
【００６０】
次に、容器５４について詳細に説明する。図５に示すように、容器５４は、長方形の形状をしており、カバー５４ａと、貼付面に金属板５０とを有する。カバー５４ａおよび金属板５０によって、タグＩＣチップ２１と、タグアンテナ部２０（タグアンテナ２０ａ、２０ｂ）と、圧電素子２２ａ、２２ｂとを保護する。
【００６１】
このように、容器５４の形状を長方形にすることで、タグアンテナ２０ａ、２０ｂおよび圧電素子２２ａ、２２ｂを長くするための配置スペースが確保される。長方形状にすることで、タグアンテナ２０ａ、２０ｂを使用する波長に対して長さを十分に確保することができ、アンテナ感度を高めることができる。また、圧電素子２２ａ、２２ｂを長く形成でき、振動により金属板１３を大きく歪ませることができ、これにより圧電材料１４の変形を大きくして効果的に電力を生成することができる。
【００６２】
以上述べたように、本発明の実施の形態におけるＲＦＩＤシステム１では、ＩＣタグ装置３を振動部４で振動しながら、ＩＣタグ装置３が保持しているタグ情報を読み取ることができる。このため、ＩＣタグ装置３を金属面や水分を有する管理物品２などに貼付し、無線信号を受信したときにタグアンテナ部２０で生成することができる電力が減った場合であっても、振動電気変換部２２で振動により電力を生成してタグＩＣチップ２１に供給することができる。このため、タグＩＣチップ２１に供給されるＤＣ電圧の低下を抑え、動作を安定させることができる。この結果として、リーダライタ装置５でタグ情報を読み取るときの交信の信頼性を高くすることができる。
【００６３】
ＩＣタグ装置３は、さらに、振動により電力を生成することができるため、タグアンテナ部２０での起電力を増やすために、リーダライタ装置５をＩＣタグ装置３に近づける必要がない。これにより、金属面や水分を有する物品などに貼付されても、振動を加えることで、通信距離を拡大することができる。例えば、図６に示すように、金属製の台車１６にＩＣタグ装置３を貼付しても、金属製の台車１６を振動させることで、タグＩＣチップ２１からタグ情報を読み取るときの交信の信頼性を高めることができる。
【００６４】
なお、圧電素子２２ａ、２２ｂは、振動により電力を生成できるものであればよく、圧電素子２２ａ、２２ｂに代えて、超音波発生手段によって振動する圧電フィルムを使用することができる。ＲＦＩＤシステム１において、振動電気変換部２２で圧電フィルムを用いて電力を生成する場合には、超音波発生手段（図示せず）を用いることになるが、その超音波の強度を０．２Ｗ／ｃｍ２〜１Ｗ／ｃｍ２とするのが好ましい。これにより、人体や物体に対して影響を与えないようにすると共に、タグＩＣチップ２１からタグ情報を読み取るときの交信の信頼性を高めることができる。また、超音波発生手段に指向特性を持たせるようにしてもよい。これにいれば、取得したい領域にある物品に貼付されたＩＣタグ装置３のみ、電力を生成させて、交信することができる。
【００６５】
また、ＩＣタグ装置３は、金属面や水の影響を受けにくいので、人物、動物などにも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明によれば、タグアンテナ部で発電した電力と、振動電気変換部で振動により発電した電力とをタグＩＣチップに供給することができ、金属面や水分を有する物品などに貼付された場合であっても、電圧低下を抑えることができ、タグＩＣチップの動作を安定させることができる。このため、タグＩＣチップからタグ情報を読み取るときの交信の信頼性を高めることが可能なＩＣタグ装置、このＩＣタグ装置を用いたＲＦＩＤシステム、物品管理装置、物流管理装置、生産管理装置、人物管理装置、動物管理装置などに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施の形態におけるＲＦＩＤシステムの構成図
【図２】同ＲＦＩＤシステムの電気的な構成を示すブロック図
【図３】同ＩＣタグ装置の構成を示す平面図
【図４】同ＩＣタグ装置の構成を示す正面図
【図５】同ＩＣタグ装置の一部切り欠きの構成を示す斜視図
【図６】同ＩＣタグ装置の他の応用例を示す斜視図
【符号の説明】
【００６８】
１ ＲＦＩＤシステム
２ 管理物品
３ ＩＣタグ装置
４ 振動部
５ リーダライタ装置
６ 管理部
７ データベース
８ 送信アンテナ
９ 受信アンテナ
１０ ゲート
１１ 車両
１２ 移動物体検知部
１３，５０ 金属板
１４ 圧電材料
１５ａ，１５ｂ 電極
１６ 台車
２０ タグアンテナ部
２０ａ，２０ｂ タグアンテナ
２１ タグＩＣチップ
２２ 振動電気変換部
２２ａ，２２ｂ 圧電素子
２３，２４，３２ ダイオード
２５，２６ コンデンサ
２７ スイッチ
２８，４１ 制御回路
２９，４５ 復調回路
３０，４２ 変調回路
３１ メモリ
４３ 送信回路
４４ 受信回路
４６ クロック回路
４７ 電源回路
５１ 金属緩衝材
５２ 基板
５３ 配線層
５４ 容器
５４ａ カバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タグ情報を記憶保持するタグＩＣチップと、
前記タグＩＣチップに電気的に接続され、無線信号を受信すると共に、受信した無線信号により電力を生成するタグアンテナ部と、
前記タグＩＣチップに電気的に接続され、振動により電力を生成する振動電気変換部とを備えたことを特徴とするＩＣタグ装置。
【請求項２】
前記振動電気変換部は、互いに異なる方向の振動により電力を発生する振動電気変換デバイスを複数有し、
これら振動電気変換デバイスを電気的に並列接続したことを特徴とする請求項１に記載のＩＣタグ装置。
【請求項３】
複数の前記振動電気変換デバイスを、直交する方向の振動により電力を発生するように設けたことを特徴とする請求項２に記載のＩＣタグ装置。
【請求項４】
前記タグＩＣチップと、前記タグアンテナ部と、前記振動電気変換部とを収納する容器を備え、
この容器は貼付面を有し、この貼付面には金属板を設けたことを特徴とする請求項３に記載のＩＣタグ装置。
【請求項５】
前記振動電気変換デバイスとして、圧電素子を用いたことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一つに記載のＩＣタグ装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一つに記載のＩＣタグ装置と、
前記ＩＣタグ装置が保持しているタグ情報を読み取るリーダライタ装置と、
前記ＩＣタグ装置を振動させるための振動部とを備えたことを特徴とするＲＦＩＤシステム。
【請求項１】
タグ情報を記憶保持するタグＩＣチップと、
前記タグＩＣチップに電気的に接続され、無線信号を受信すると共に、受信した無線信号により電力を生成するタグアンテナ部と、
前記タグＩＣチップに電気的に接続され、振動により電力を生成する振動電気変換部とを備えたことを特徴とするＩＣタグ装置。
【請求項２】
前記振動電気変換部は、互いに異なる方向の振動により電力を発生する振動電気変換デバイスを複数有し、
これら振動電気変換デバイスを電気的に並列接続したことを特徴とする請求項１に記載のＩＣタグ装置。
【請求項３】
複数の前記振動電気変換デバイスを、直交する方向の振動により電力を発生するように設けたことを特徴とする請求項２に記載のＩＣタグ装置。
【請求項４】
前記タグＩＣチップと、前記タグアンテナ部と、前記振動電気変換部とを収納する容器を備え、
この容器は貼付面を有し、この貼付面には金属板を設けたことを特徴とする請求項３に記載のＩＣタグ装置。
【請求項５】
前記振動電気変換デバイスとして、圧電素子を用いたことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一つに記載のＩＣタグ装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一つに記載のＩＣタグ装置と、
前記ＩＣタグ装置が保持しているタグ情報を読み取るリーダライタ装置と、
前記ＩＣタグ装置を振動させるための振動部とを備えたことを特徴とするＲＦＩＤシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１９３１１６（Ｐ２００９−１９３１１６Ａ）
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３０２６７（Ｐ２００８−３０２６７）
【出願日】平成２０年２月１２日（２００８．２．１２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１２日（２００８．２．１２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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