JP4728820B2 - 電波ｉｃタグシステム及び電波ｉｃタグ - Google Patents

Description

本発明は、タグとタグリーダからなるタグシステムに関し、特に、電波ＩＣタグと、電波ＩＣタグの情報を電磁結合または静電結合によって非接触により読み取るタグリーダからなる電波ＩＣタグシステムに関する。

図１７に従来のタグシステムの構成例を示す。従来のタグシステムは、電波ＩＣタグ9、10とタグの情報を電磁結合または静電結合によって非接触により読み取るタグリーダを有する。タグリーダは、タグ走査装置3、パーソナルコンピュータ2及び表示装置1を有する。タグ走査装置３は、制御回路5、RF回路6、及び、アンテナ4を有する。

タグは、単数でも複数でもよい。タグは、内部にループコイルアンテナとＩＣチップを搭載し、タグ走査装置3と無線による通信を行うことにより認証等の各種処理を実現する。通信に使用される電波の周波数は、長波帯の135KHz、短波帯の6.78MHz、13.56MHz、27.125MHz、40.68MHz、433.92MHz、869.0MHz、915.0MHz、及びマイクロ波帯の2.45GHz、5.8GHz、24.125GHzがあるが、国によって利用できない周波数もある。

パーソナルコンピュータ2には、タグ走査装置3と通信するための制御ソフトが組み込まれており、予め決められた制御プログラムに従って、タグ走査装置3に対してコマンドを送出する。タグ走査装置3の制御回路5はコマンドに従ったデジタル送信データをRF回路6に送信する。RF回路6は、デジタルデータをRF（RadioFrequency）信号に変換し、それをアンテナ4に送信する。アンテナ4は、空間に送信電波を放射する。送信電波が放射された空間にはRF磁界が発生する。

このRF磁界内に配置されたタグ9、10は、内蔵されたアンテナでRF磁界の電磁波を受信し、受信した電磁波より、駆動する電力を抽出する。この受信電力は、タグ走査装置3とタグ9、10の間の通信距離により変動する。タグ走査装置3とタグ9、10の間の通信距離が小さい場合は受信電力が大きくなり、大きい場合は受信電力が小さくなる。受信電力を得たタグ9、10は、受信した電磁波からデータを取り出し、各タグに実装されたデータ処理を行い、自分がタグ走査装置に対する通信対象であるか否かを判定する。通信対象であるならば、“活性化タグ”になり、通信処理後のデータを再びRF信号に変換し、それを内蔵アンテナから空間に受信電波として放射する。通信対象でないならば、“非活性化タグ”になり、内蔵アンテナから受信電波の放射をしない。ここでは、タグ9が“活性化タグ”になり、タグ10が“非活性化タグ”であるとする。

活性化タグ9から放射された電波は、タグ走査装置のアンテナ4によって受信され、RF回路6によってデジタル受信データに変換され、制御回路5に送られる。制御回路5では、デジタル受信データは複合化され、応答信号として予め決められた通信プロトコルに従ってパーソナルコンピュータ2へ出力される。パーソナルコンピュータ2に入力された応答信号は、制御ソフトに準じた処理が行われ、表示装置1にて、文字図形情報として表示される。

表示装置1はCRTや液晶ディスプレイなどにより構成され、通信を行ったタグから得られた情報（例；タグ固有IDコードなど）などを表示する。以上の手順によりタグ走査装置３は、タグとの間で、非接触なデータ通信を実現する。

図１８に従来のタグの例を示す。タグの主な部品はループコイルアンテナ120とICチップ121である。アンテナ120の形状は、通信に使用される電波の周波数、偏波面、到達距離、その用途に従って様々な形状や大きさが存在する。使用する電波の周波数が低いほど、その波長が長くなるため、アンテナは大きくなる。アンテナの偏波面が問題にならなければ、例に示す様な直線偏波アンテナが用いられる。

図１８（ａ）は、カード型タグの例を示す。これは、クレジットカードの様な形状を有し、非常に薄型である。図１８（ｂ）は、方形ループ型タグの例を示し、図１８（ｃ）は、円形ループ型タグの例を示し、図１８（ｄ）は、折り返しダイポールアンテナ型タグの例を示す。偏波面が定まらない場合は図示しない円偏波アンテナが有利である。

特許文献1には、非接触のタグやカードが通信を行う際、発熱が伴うことが記載されている。特許文献1の被接触ＩＣカードは、アンテナコイル自身の抵抗成分を大きくすることにより従来ICチップで消費されていた過剰電力の一部をアンテナで消費させるものである。この場合は、ICチップのみではなく、アンテナコイルからの発熱も顕著になる。また特許文献2には電波応答シートに関して記載されている。

特開2000-348152号公報 特開平11-96326号公報

従来の非接触タグシステムでは、タグリーダはタグに記憶された情報を読み出すことはできたが、タグの位置及び形状を検出することはできなかった。更に、従来の被接触タグシステムでは、隣接するタグ同士が放射する電波干渉を防止することができなかった。

本発明の目的は、電波ICタグの位置及び形状を検出し、且つ、隣接するタグ同士の電波干渉を防止することにある。

本発明によると、電波ＩＣタグシステムは、所定の電波ＩＣタグを活性化するために所定の周波数の電波を放射するアンテナと、該アンテナに送信信号を供給するＲＦ回路と、電波ＩＣタグの２次元赤外線分布データを生成する赤外線センサと、該赤外線センサからの２次元赤外線分布データより電波ＩＣタグの発熱パターンを得る信号処理部と、を有し、該信号処理部は、上記発熱パターンから、活性化した電波ＩＣタグを識別する。

上記ＲＦ回路は、互いに異なる周波数の送信信号を生成する。上記ＲＦ回路は、互いに異なる複数の周波数の多重化した送信信号を生成する。

本発明によると、上記信号処理部は、上記アンテナから電波を放射する前の電波ＩＣタグの２次元赤外線分布データと上記アンテナから電波を放射したときの電波ＩＣタグの２次元赤外線分布データの間の差分から、活性化した電波ＩＣタグの発熱パターンを生成する。

本発明によると、上記信号処理部は、電波ＩＣタグとその発熱パターンの間の関係を示す参照テーブルを有する。上記信号処理部は、電波ＩＣタグの発熱パターンの形状が既知であるとき、上記赤外線センサから得た発熱パターンの形状に基づいて、活性化した電波ＩＣタグを識別する。上記信号処理部は、電波ＩＣタグの形状が既知であるとき、上記赤外線センサから得た発熱パターンの形状に基づいて、活性化した電波ＩＣタグを識別する。上記信号処理部は、電波ＩＣタグの寸法が既知であるとき、上記赤外線センサから得た発熱パターンの寸法に基づいて、活性化した電波ＩＣタグを識別する。上記信号処理部は、上記赤外線センサから電波ＩＣタグまでの距離が既知であるとき、上記赤外線センサから得た発熱パターンの寸法に基づいて、活性化した電波ＩＣタグを識別する。上記信号処理部は、上記赤外線センサから電波ＩＣタグまでの距離が既知であるとき、上記赤外線センサから得た発熱パターンの温度に基づいて、活性化した電波ＩＣタグを識別する。上記信号処理部は、電波ＩＣタグの形状が非対称な形状であるとき、上記発熱パターンの形状に基づいて、活性化した電波ＩＣタグの方向を識別する。

本発明によると、上記活性化した電波ＩＣタグの発熱パターンは、電波ＩＣタグに設けられた電波吸収体の発熱パターンである。上記活性化した電波ＩＣタグの発熱パターンは、電波ＩＣタグに設けられた電波吸収体及び／又はアンテナの発熱パターンである。

本発明によると、電波ＩＣタグは、アンテナとICチップと電波吸収体とを有し、該電波吸収体は所定の周波数の電波を吸収することによって発熱する。上記アンテナの周波数特性と上記電波吸収体の周波数特性は異なる。上記アンテナの周波数特性と上記電波吸収体の周波数特性は同一である。

本発明によると、上記電波吸収体は、上記アンテナからの電波の放射特性を制御する機能を有する。上記電波吸収体は、上記アンテナからの電波のうち、隣接する他の電波ＩＣタグの電波の放射特性に対して障害となる電波を吸収する機能を有する。

本発明によれば、電波ICタグの位置及び形状を検出し、且つ、隣接するタグ同士の電波干渉を防止することができる。

以下、本発明の一実施の形態による電波ICタグシステムについて図面を参照しつつ説明を行う。図１は、本発明の一実施の形態による電波ICタグシステムの構成例を示すブロック図である。本実施の形態による電波ICタグシステムは、電波ICタグ9、10とタグの情報を電磁結合または静電結合によって非接触により読み取る電波ICタグリーダを有する。電波ICタグリーダは、電波ＩＣタグ走査装置3、パーソナルコンピュータ2及び表示装置1を有する。タグ走査装置３は、アンテナ4、制御回路5、RF回路6、及び、赤外線カメラ１１を有する。赤外線カメラ１１は、赤外線センサ７、及び、光学系８を有する。

アンテナ4は、アンテナ4が発生する磁束の中心θ1が赤外線カメラ11の光学軸L1に一致するように、配置される。アンテナ4は、図示のように、光学系8のレンズ鏡筒８ａの周囲に配置してもよいが、光学系8のレンズ鏡筒８ａの延長上に配置してもよい。赤外線カメラ11の測定視野とアンテナ4が発生するＲＦ磁界は同一軸上に分布する。アンテナ4は、このような条件を満足するものであれば、どのような形状又は形式のものであってもよく、例えば、図示のようなループアンテナでもよいが、マイクロストリップラインで構成される平面アンテナでもよい。

パーソナルコンピュータ2は、制御回路5と赤外線カメラ11と通信するための制御ソフトを有しており、予め決められた制御プログラムに従って、制御回路5に対してコマンドを送出する。電波ICタグ走査装置3の制御回路5は、パーソナルコンピュータ2からコマンドを受信すると、受信した旨をパーソナルコンピュータ2に返答し、そのコマンドに従い発振制御信号と変調制御信号をRF回路6に出力する。

RF回路6は、入力した発振制御信号と変調制御信号に従って、特定周波数の発振、変調増幅を行った信号を、アンテナ4に送信する。アンテナ４は、空間に送信電波を放射し走査する。送信電波が放射された空間にはRF磁界が発生する。

RF磁界内に配置されたタグ9、10のうち、通信対象のタグ9が活性化し、通信対象でないタグ10は非活性化のままである。活性化タグ9からは電波が放射される。この電波は、タグ走査装置のアンテナ4によって受信され、RF回路6によってデジタル受信データに変換され、制御回路5に送られる。制御回路5は、デジタル受信データを応答信号として処理し、パーソナルコンピュータ2へ出力する。パーソナルコンピュータ2では、応答信号を、制御ソフトに準じて処理する。パーソナルコンピュータ2によって処理された応答信号は、表示装置1にて、文字図形情報として表示される。ここまでは、従来のＩＣタグと同様である。

本例の電波ICタグ９、１０には、特定の周波数帯の電波を吸収する電波吸収体が設けられている。各電波ICタグ９、１０に設けられた電波吸収体は、互いに異なる周波数の電波を吸収する。電波吸収体は、電波を吸収すると発熱する。電波吸収体には、高周波での電波吸収性能に優れているフェライトなどが用いられる。

電波ICタグ９、１０の電波吸収体のうち、タグ走査装置3が放射した電波の周波数と同一の周波数特性を有する電波吸収体のみが発熱する。以下では、タグ走査装置３から放射された電波を受信し、活性化し且つ発熱した電波ICタグを活性化電波ICタグと称し、非活性な且つ発熱しない電波ICタグを非活性化電波ICタグと称する。図示の例では、タグ9が“活性化タグ”になり、タグ10が“非活性化タグ”であるとする。

例えば、電波ICタグ9には周波数Aに対する電波吸収特性を示す電波吸収体が装着され、電波ICタグ10には周波数Bに対する電波吸収特性を示す電波吸収体が装着されているとする。電波ICタグ走査装置3が、周波数Ａの電波を放射した場合、電波ICタグ9の電波吸収体は、周波数Aの電波を吸収して活性化し発熱する。この発熱量は、電波ICタグ走査装置3と電波ICタグ9の間の距離により変化する。活性化した電波ICタグ９は、電波吸収体の形状に対応した発熱パターンを生成する。電波ICタグ10の電波吸収体は、周波数Aの電波を吸収しないため活性化しない。従って、発熱しない。

赤外線カメラは、電波が放射された方向を追跡し、活性化した電波ICタグを検出し、発熱パターンの2次元赤外線分布データを得る。赤外線カメラによって得られた2次元赤外線分布データは、パーソナルコンピュータ2に送られ、そこで処理される。パーソナルコンピュータ2は、2次元赤外線分布データを処理し、活性化した電波ICタグ9の発熱パターンを得る。発熱パターンから電波ＩＣタグの形状及び位置を検出する。発熱パターンの形状及び位置は、表示装置1にて、文字図形情報として表示される。尚、パーソナルコンピュータ2は、電波ICタグの電波吸収体の形状及び位置に関するデータを有するが、これについては後述する。

以上より、本例によると、電波ICタグ走査装置３は、特定の電波ICタグのみを非接触で活性化させ発熱させることができる。

図２は、本発明の電波ICタグ走査装置３の第１の例を示す図である。本例の電波ICタグ走査装置３は、出力する電波の周波数を変化させることができる特徴を有する。図１に示した構成と同様の箇所は同じ番号を付す。制御回路5は電源回路12、I/F13、マイクロプロセッサ14、及びメモリ15を有する。電源回路12は、制御回路5及びRF回路6の両者へ電源を供給する。I/F13はパーソナルコンピュータ2との間で信号のやり取りを行うインタフェースである。I/F13には、RS-232C、USB、SCSI、IEEE1394などの汎用I/Fを用いてよい。I/F13を介してパーソナルコンピュータ2とやり取りされるコマンドや応答信号は、マイクロプロセッサ14に対して入出力される。

メモリ15には、マイクロプロセッサ14が動作するための制御プログラムが記憶されており、マイクロプロセッサ14は、必要に応じてメモリ15からのデータの読み出しとメモリ15へのデータの書き込みを行う。I/F13を介して入力されたコマンドは、マイクロプロセッサ14に供給される。マイクロプロセッサ14は、制御プログラムに従って制御動作を行い、周波数制御信号と発振制御信号と変調制御信号をRF回路6へ出力する。

RF回路6は、可変発振回路16、周波数可変回路17、変調回路18、及び、送信増幅19とを有する。可変発振回路16は、制御回路5から発振制御信号を入力し、発振出力Foutを生成する。発振制御信号がアクティブなときには、可変発振回路16は発振し、インアクティブなときには、発振停止する。周波数可変回路17は制御回路5から周波数制御信号を入力し、静電容量を変化させる。本例では、周波数可変回路17はバリキャップであるが、他の構成であってもよい。周波数可変回路17は、可変発振回路16に接続されている。周波数可変回路17の静電容量が変化すると、可変発振回路16からの発振出力Foutは変化する。従って、可変発振回路16は制御回路5からの発振制御信号と周波数制御信号に従って制御される。

可変発振回路16からの発振出力Foutは、変調回路18へ入力される。変調回路18は、制御回路5からの変調制御信号に従って、発振出力を搬送波に変調する。変調回路18の変調方式は従来のAM、FM、SS（スペクトラム拡散）などの変調方式のうちいずれであってもよく、使用条件に最適な方式を選択すればよい。変調回路18からの搬送波は、送信増幅19にて電力増幅され、給電点20を介してアンテナ4に供給される。アンテナ４から空間に送信電波が放射される。

図３に発振制御信号がアクティブなときの、可変発振回路16からの発振出力Foutの周波数変化の状態を示す。縦軸は発振出力Fo（Ｈｚ）、横軸は周波数制御信号Vf（Ｖ）である。周波数制御信号Vf（Ｖ）が増加すると、発振出力Foutの周波数は増加する。従って、発振制御信号がアクティブであるとき、周波数制御信号Vfを変化させることにより、発振出力Foutを変化させることができる。

図４は、本発明の電波ICタグ走査装置３の第２の例を示す図である。本例の電波ICタグ走査装置３は、複数の周波数が多重された電波を出力することを特徴とする。ここでは、説明を簡易にするため、2種類の周波数を多重化して出力する例に説明する。3種類以上の周波数を多重化して出力する場合は、使用する発振回路を増設すればよい。図２に示した構成と同様の箇所は同じ番号を付し、説明も省略する。

本例の電波ICタグ走査装置３は、図２に示した第１の例と比較して、RF回路6が異なる。ここでは、RF回路6について説明する。

本例のRF回路6は、変調回路18、送信増幅回路19、多重回路21、２つのスイッチ22、23、２つの発振回路24、25、及び、２つの水晶発振子26、27を有する。第１の発振回路24は、制御回路５からの発振制御信号がアクティブなとき、第１の水晶発振子26の周波数にて発振する。第２の発振回路25は、制御回路５からの発振制御信号がアクティブなとき、第２の水晶発振子27の周波数にて発振する。

発振回路24、25からの発振出力は、２つのスイッチ22、23の入力端子にそれぞれ供給される。２つのスイッチ22、23の出力端子は多重回路21に接続されている。２つのスイッチ22、23の開閉は、制御回路５からの周波数制御信号によって、それぞれ制御される。２つのスイッチ22、23の両者が閉のとき、２つの発振回路24、25からの発振出力は、多重回路21に供給され、そこで多重化される。２つのスイッチ22、23の一方のみが閉のとき、２つの発振回路24、25からの発振出力の一方が、多重回路21に供給される。多重回路21は、２つの発振回路24、25からの発振出力を混合し、多重化したときのみ、多重化信号を出力する。

多重回路21からの多重化信号は変調回路18に入力される。変調回路18は、制御回路5からの変調制御信号に従って、発振出力を搬送波に変調する。変調回路18の変調方式は従来のAM、FM、SS（スペクトラム拡散）などの変調方式のうちいずれであってもよく、使用条件に最適な方式を選択すればよい。変調回路18からの搬送波は、送信増幅19にて電力増幅され、給電点20を介してアンテナ4に供給される。アンテナ４から空間に送信電波が放射される。

次に、赤外線カメラ１１について説明する。まず温度と赤外線との関係について説明する。温度と赤外線の間には以下の関係がある。（１）全ての物体は赤外線を放射する。（２）温度が高い物体は赤外線を強く放射する。（３）赤外線エネルギーと物体の温度とは相対関係にある。以上の（１）から（３）までの関係から、本発明による赤外線カメラは、赤外線エネルギーをレンズにより集光し、赤外線センサを２次元走査する。それにより、以下の測定が可能である。（１）面の温度分布を検出し、それを可視的な情報として表示できる。（２）対象物から離れたところから、非接触で温度測定ができる。（３）リアルタイムで温度計測ができる。

図５に本発明による赤外線カメラ１１の例を示す。本例の赤外線カメラは赤外線センサ7と光学系8を有する。赤外線センサ7は、走査部51、集光部52、外部I/F53、メモリ54、同期部55、検知部56、及び、増幅部57を有する。被測定物から放射される赤外線は２次元赤外線分布として光学系8の光学軸L1を中心に撮像される。２次元赤外線分布は、走査部51にて2次元走査される。この走査は光学的に行われても、電子的におこなわれてもよい。

この2次元走査は同期部55から発生される同期信号によって行われる。同期信号は走査部51とメモリ54に入力される。走査部51にて2次元走査された信号は集光部52にて集光される。集光された信号は、検知部56によって検知され、赤外線の量が得られる。検知部56にて得られた2次元の赤外線分布データは、増幅部57にて増幅される。増幅された2次元の赤外線分布データはデジタル信号として、メモリ54に書き込まれる。

メモリ54は、図示のように、水平方向アドレスx0、x1…、x（n-1）と垂直方向アドレスy0、y1…、y（n-1）を有する。2次元の赤外線分布データは、同期部55からの同期信号に基づいて、２次元のメモリ配列に書き込まれる。例えば、メモリ配列の最初の1ラインはx0y0、x1y0…、x（n-1）y0、次のラインはx0y1、x1y1…、x（n-1）y1となる。
メモリ54に書き込まれた２次元赤外線分布データは、外部I/F53を介してパーソナルコンピュータ2に供給され、表示装置1に可視情報として表示される。

上述にように、本発明によると電波ＩＣタグには電波吸収体が装着され、電波吸収体は、電波ICタグ走査装置が放射した特定の周波数の電波を受信すると、発熱する。赤外線カメラは、活性化し発熱した電波ICタグを検出し、その２次元赤外線分布データを得る。従って、表示装置1の画面に、活性化した電波ICタグの２次元赤外線分布データが描かれる。それによって、活性化した電波ICタグの形状を観察することができる。

赤外線カメラによって、絶対温度を測定するには、被測定物固有の放射率に対する補正が必要であるが、本発明では、2次元赤外線データから、活性化した電波ICタグの相対温度分布を求めるから、放射率に対する補正等は不要である。

次に、図６及び図７を参照して、本発明の電波ICタグシステムによって、電波ICタグの形状を検出する方法を説明する。図６（ａ）の電波ICタグは、円形のアンテナ202、IC203、及び、その周囲の電波吸収体201を有する。電波吸収体201とアンテナ202は同一の周波数特性を有する。図６（ｂ）の電波ICタグは、方形のアンテナ205、IC206、及び、その周囲の電波吸収体204を有する。電波吸収体204とアンテナ205は同一の周波数特性を有する。電波吸収体201及びアンテナ202は、その周波数特性に同調した電波を受信すると、それぞれ電波吸収体201及びアンテナ202の形状に対応した発熱パターンを示す。同様に、電波吸収体204及びアンテナ205は、その周波数特性に同調した電波を受信すると、それぞれ電波吸収体204及びアンテナ205の形状に対応した発熱パターンを示す。

本例では、電波ICタグ走査装置３から特定の周波数の電波を放射することにより、特定の電波ＩＣタグの電波吸収体及びアンテナの形状に対応した発熱パターンが得られる。従って、各電波ＩＣタグの周波数特性と電波吸収体及びアンテナの形状を予め登録しておき、得られた電波吸収体及びアンテナの発熱パターンから電波ＩＣタグを特定することができる。

図７（ａ）の電波ICタグは、円形のアンテナ208、IC209、及び、その周囲の電波吸収体207を有する。電波吸収体207とアンテナ208は異なる周波数特性を有する。図７（ｂ）の電波ICタグは、方形のアンテナ211、IC212、及び、その周囲の電波吸収体210を有する。電波吸収体207とアンテナ208は異なる周波数特性を有する。

図７（ａ）の電波ICタグにおいて、アンテナ208に同調した周波数の電波を受信した場合、アンテナ208のみが発熱する。従って、アンテナ208の形状に対応した発熱パターンが得られる。逆に、電波吸収体207に同調した周波数の電波を受信した場合、電波吸収体207のみが発熱する。従って、電波吸収体207の形状に対応した発熱パターンが得られる。図７（ｂ）の電波ICタグにおいて、電波吸収体210に同調した電波を受信した場合、電波吸収体210のみが発熱する。従って、電波吸収体210の形状に対応した発熱パターンが得られる。逆に、アンテナ211に同調した周波数の電波を受信した場合、アンテナ211のみが発熱する。従って、アンテナ211の形状に対応した発熱パターンが得られる。

本例では、電波ICタグ走査装置３から特定の周波数の電波を放射することにより、特定の電波ＩＣタグの電波吸収体又はアンテナの形状に対応した発熱パターンが得られる。従って、各電波ＩＣタグの周波数特性と電波吸収体及びアンテナの形状を予め登録しておき、得られた電波吸収体又はアンテナの発熱パターンから電波ＩＣタグを特定することができる。

ここで説明したように、電波ＩＣタグから得られる発熱パターンには、電波吸収体による発熱パターンばかりでなく、電波吸収体及びアンテナの両者の発熱パターンを含む場合がある。従って、以下では、「電波ＩＣタグの発熱パターン」は、電波吸収体による発熱パターンばかりでなく電波吸収体及びアンテナの両者の発熱パターンを含む。また、「電波ＩＣタグの形状及び寸法」は、電波吸収体の形状及び寸法又は電波吸収体及びアンテナの両者の形状及び寸法を意味する。例えば、「電波ＩＣタグが円形である」とは、電波吸収体又は電波吸収体及びアンテナの両者が円形であることを意味する。

図８は、アンテナの周辺に電波吸収体を配置しない電波ICタグを示す。このような電波ICタグは、以下に説明するように、広域指向特性を示し、分解能が低い。第１の電波ＩＣタグ301に設けられたアンテナ302が発生する磁界M1と第２の電波ＩＣタグ303に設けられたアンテナ304が発生する磁界M2が交差し、交差領域M1×M2にて電波干渉を引き起こす。第２の電波ＩＣタグ303に設けられたアンテナ304が発生する磁界M2と第３の電波ＩＣタグ305に設けられたアンテナ306が発生する磁界M3が交差し、交差領域M2×M3にて電波干渉を引き起こす。このような電波干渉は、電波ICタグ走査装置によって電波を受信するときに、分解能を低下させる。

図９は、アンテナの周辺に電波吸収体を配置した電波ICタグを示す。このような電波ICタグは、以下に説明するように、狭域指向特性を示し、分解能が高い。第１の電波ＩＣタグ307について説明する。第１の電波ＩＣタグ307に設けられたアンテナ308の周囲に電波吸収体309、310を配置する。アンテナ308と電波吸収体309、310は、同一周波数特性を有するものとする。

アンテナ308から電波吸収体309、310までの距離をd1、電波吸収体309、310の幅をd2、厚さをd3とする。アンテナ308から放射される電波は、アンテナ308の周辺の電波吸収体309、310によって吸収される。従って、アンテナ308が発生する磁界M4は、隣接するアンテナ312が発生する磁界M5と交差しない。即ち、狭域指向特性を示し、分解能が高い。指向性は、距離d1、幅d2、厚さd3の値にて変化する。距離d1が小さいほうが、即ち、電波吸収体309、310をアンテナ308の近くに設けたほうが、指向性は狭くなる。電波吸収体309、310の幅d2、及び、厚さd3は大きいほうが、指向性は狭くなる。

ここでは、第１の電波ＩＣタグ307について説明したが、アンテナ312の周囲に電波吸収体313、314を設けた第２の電波ＩＣタグ311、アンテナ316の周囲に電波吸収体317、318を設けた第３の電波ＩＣタグ315も同様に狭域指向性を有し、隣接する電波ＩＣタグとの電波干渉は軽減される。

図１０を参照して電波ICタグの分解能を高める方法の他の例を説明する。図９にて説明したように、アンテナの周囲に電波吸収体を設けることによって、狭域指向特性が得られ、分解能が高くなる。しかしながら、互いに隣接する２つの電波ＩＣタグの間の間隔が小さいと、２つの電波ＩＣタグのアンテナが発生する磁界が互いに交差し、電波干渉が起きる。そこで本例では、周波数特性が互いに異なる２種類の電波ＩＣタグを用いる。これらの電波ＩＣタグを、互いに隣接する２つの電波ＩＣタグの周波数特性が異なるように、配置する。例えば、図１０に示すように、第１の周波数特性を有する第１の電波ICタグ701の周囲には、第２の周波数特性を有する第２の電波ICタグ702を配置する。

電波ICタグ走査装置から第１の電波ICタグ701の周波数特性と同一の周波数の電波を放射すると、第１の電波ICタグ701は活性化するが、第２の電波ICタグ702は活性化しない。活性化した第１の電波ICタグ701同士の間の間隔は充分大きい。従って、第１の電波ICタグ701同士の間の電波干渉は起きない。したがって、分解能が高まる。

ここでは、周波数特性が互いに異なる２つの電波ICタグ701、702を用いる場合を説明したが、周波数特性が互いに異なる３つ以上の電波ICタグを用いてもよい。いずれの場合にも、同一の周波数特性を有する電波ICタグは隣接しないように配置される。

図１１を参照して、特定の電波ICタグの発熱パターンを抽出する方法を説明する。図１１（ａ）、及び、図１１（ｂ）は、赤外線カメラによって得られた2次元赤外線分布データである。ここでは、４つの電波ＩＣタグが配置されている。第１の電波ICタグ61は円形、第２の電波ICタグ62はひし形、第３の電波ICタグ63は方形、第４の電波ICタグ64は三角である。ここで、電波ICタグの形状に関する説明は、上述のように、電波吸収体、及び、アンテナの形状を意味する。尚、これらの電波ICタグの背後には、正方形のキャビネット65が配置されている。

図１１（ａ）は、電波ICタグ走査装置から電波が放射されていないため、電波ICタグが活性化していない場合の2次元赤外線分布データである。電波ICタグ61、62、63、64とキャビネット65の常温による、2次元赤外線分布データが観測できる。この電波の放射前の2次元赤外線分布データは、パーソナルコンピュータ2の内部メモリに保存される。次に、次に本発明の電波ICタグ走査装置により、第１の電波ICタグ61の周波数特性と同一の周波数の電波を発生する。それによって、第１の電波ICタグ61のみが活性化し発熱する。

図１１（ｂ）は、電波ICタグ走査装置から電波が放射され、第１の電波ICタグのみが活性化した場合の2次元赤外線分布データである。活性化した第１の電波ICタグ61’は発熱し周囲の温度より高温になるため、発熱した部分の輝度が高くなる。活性化しない電波ICタグ62’、63’、64’とキャビネット65’は、常温のデータとなる。この電波の放射後の2次元赤外線分布データは、パーソナルコンピュータ2の内部メモリに保存される。次に、図１１（ａ）の電波の放射前の2次元赤外線分布データと図１１（ｂ）の電波の放射後の2次元赤外線分布データの差分をとる。図１１（ｃ）は、２つの2次元赤外線分布データの差分を示す。活性化した第１の電波ICタグ61に対応する差分データ61’’が残り、活性化した電波ICタグのみの2次元赤外線分布データ、即ち、発熱データが得られる。

図１２を参照して、本発明により電波ICタグを識別する方法を説明する。ここでは、４つの電波ICタグを例に用いる。４つの電波ICタグのうち、第１及び第４の電波ＩＣタグ71、74は正方形であり、且つ、その寸法は同一である。第２及び第３の電波ＩＣタグ72、73は円形であり、且つ、その寸法は同一である。

図１２（ａ）は、赤外線カメラによって得られた４つの電波ICタグの発熱パターン71’、72’、73’、74’を示す。図１２（ｂ）は、赤外線カメラと電波ICタグ71、72、73、74の位置関係を示す。本例では、第１及び第３の電波ICタグ71、73と赤外線カメラの間の距離Ｌ２は同一である。また、第２及び第４の電波ICタグ72、74と赤外線カメラの間の距離Ｌ３は同一である。Ｌ２＞Ｌ３である。

４つの電波ICタグのうち、形状が異なるものは互いに識別することができる。電波ICタグの形状が異なれば、発熱パターンの形状は異なるからである。従って、正方形の発熱パターンである第１及び第４の電波ICタグ71、74と円形の発熱パターンである第２及び第３の電波ICタグ72、73を識別することができる。

しかしながら、電波ICタグの形状及び寸法が同一の場合には、発熱パターンだけから電波ICタグを識別することはできない。この場合、電波ICタグと赤外線カメラの間の距離を用いて、識別する。発熱パターンの寸法は、電波ICタグの寸法が同一の場合、電波ICタグ走査装置から電波ＩＣタグまでの距離に比例する。即ち、電波ICタグ走査装置から電波ＩＣタグまでの距離が大きいと、発熱パターンの寸法は小さくなり、逆に、電波ICタグ走査装置から電波ＩＣタグまでの距離が小さいと、発熱パターンの寸法は大きくなる。

第１の電波ICタグ71と赤外線カメラの間の距離Ｌ２と第４の電波ICタグ74と赤外線カメラの間の距離Ｌ4の間の距離Ｌ３が既知であるとする。Ｌ２＞Ｌ３であるから、第１の電波ICタグ71の発熱パターン71’の寸法は、第４の電波ICタグ74の発熱パターン74’の寸法より小さくなるはずである。そこで、２つの発熱パターン71’、74’のうち、寸法が小さいほうの発熱パターンは、第１の電波ICタグ71であることが判る。

例えば、電波ICタグ毎に、その形状と赤外線カメラからの距離の関係を示す参照テーブルをパーソナルコンピュータ2のメモリに記憶する。赤外線カメラから得られた発熱パターンの形状から、形状の異なる電波ICタグの識別を行う。形状が同一の電波ICタグに対しては発熱パターンの寸法から電波ICタグと赤外線カメラの間の距離を求める。この距離を参照テーブルから参照することにより、電波ICタグの識別を行うことができる。

図１３を参照して、形状が同一で寸法が異なる電波ICタグを識別する方法を説明する。ここでは、３つの電波ICタグを例に用いる。３つの電波ICタグは正方形であり、且つ、その寸法は互いに異なる。

図１３（ａ）は、赤外線カメラによって得られた３つの電波ICタグの発熱パターン81’、82’、83’を示す。図１３（ｂ）は、赤外線カメラと電波ICタグ81、82、83の位置関係を示す。本例では、３つの電波ICタグ81、82、83と赤外線カメラの間の距離Ｌ４は同一である。従って、図１３（ａ）の発熱パターン81’、82’、83’の寸法の差は、電波ICタグ81、82、83の寸法の差を示す。即ち、３つの電波ICタグ81、82、83と赤外線カメラの間の距離Ｌ４は同一であることが予め判っている場合には、赤外線カメラによって得られた発熱パターン81’、82’、83’の寸法から、３つの電波ICタグ81、82、83を識別することができる。

例えば、電波ICタグ毎に、その寸法を示す参照テーブルをパーソナルコンピュータ2のメモリに記憶する。赤外線カメラから得られる発熱パターンの寸法を参照テーブルから参照することにより、電波ICタグの識別を行うことができる。

図１４を参照して、形状及び寸法が同一の電波ICタグを識別する方法を説明する。ここでは、３つの電波ICタグを例に用いる。３つの電波ICタグは正方形であり、且つ、その寸法は同一である。

図１４（ａ）は、赤外線カメラによって得られた３つの電波ICタグの発熱パターン91’、92’、93’を示す。図１４（ｂ）は、赤外線カメラと電波ICタグ91、92、93の位置関係を示す。本例では、３つの電波ICタグ91、92、93と赤外線カメラの間の距離は互いに異なる。即ち、第１の電波ICタグ91と赤外線カメラの間の距離をＬ５、第２の電波ICタグ92と赤外線カメラの間の距離をＬ６、第３の電波ICタグ93と赤外線カメラの間の距離をＬ７、とすると、Ｌ５＜Ｌ６＜Ｌ７である。

３つの電波ICタグの寸法は同一であるから、図１４（ａ）の発熱パターン91’、92’、93’の寸法の差は、電波ICタグ91、92、93と赤外線カメラの間の距離の差を示す。

例えば、電波ICタグ毎に、赤外線カメラまでの距離を示す参照テーブルをパーソナルコンピュータ2のメモリに記憶する。赤外線カメラから得られる発熱パターンの寸法から電波ICタグと赤外線カメラの間の距離を求める。この距離を参照テーブルから参照することにより、電波ICタグの識別を行うことができる。

図１５を参照して、形状及び寸法が同一の電波ICタグを識別する方法を説明する。ここでは、３つの電波ICタグを例に用いる。３つの電波ICタグは正方形であり、且つ、その寸法は同一である。

電波ICタグの周波数特性が同一の場合、電波吸収体又はアンテナの発熱量は、受信電波の強さに比例する。受信電波の強さは、電波ICタグ走査装置からの距離に反比例すると仮定する。従って、電波ICタグの発熱量は、電波ICタグ走査装置から電波ICタグまでの距離に反比例する。

図１５（ａ）は、赤外線カメラによって得られた３つの電波ICタグの発熱パターン101’、102’、103’を示す。第１の電波ICタグ101の発熱パターン101’の温度をＴ１、第２の電波ICタグ102の発熱パターン102’の温度をＴ２、第３の電波ICタグ103の発熱パターン103’の温度をＴ３、とする。赤外線センサ７によって、これらの相対温度Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３が得られたとする。従って、第１の電波ICタグ101と赤外線カメラの間の距離をＬ８、第２の電波ICタグ102と赤外線カメラの間の距離をＬ９、第３の電波ICタグ103と赤外線カメラの間の距離をＬ１０、とすると、Ｌ８＜Ｌ９＜Ｌ１０である。

図１５（ｂ）は、赤外線カメラと電波ICタグ101、102、103の位置関係を示す。本例では、３つの電波ICタグ101、102、103と赤外線カメラの間の距離は互いに異なる。

３つの電波ICタグの寸法は同一であるから、図１５（ａ）の発熱パターン101’、102’、103’の温度の差は、電波ICタグ101、102、103と赤外線カメラの間の距離の差を示す。

例えば、電波ICタグ毎に、赤外線カメラからの距離を示す参照テーブルをパーソナルコンピュータ2のメモリに記憶する。赤外線カメラから得られる発熱パターンの温度を求めることにより、電波ICタグから赤外線カメラまでの相対距離を求める。この相対距離を参照テーブルから参照することにより、電波ICタグの識別を行うことができる。

図１６を参照して、電波ICタグの向きを識別する方法を説明する。ここでは、４つの電波ICタグを例に用いる。４つの電波ICタグは、形状及び寸法が同一の４角形である。但し、上下左右非対称な４角形であり、従って、その向きが判る。

図１６（ａ）は、赤外線カメラによって得られた４つの電波ICタグの発熱パターン111’、112’、113’、114’を示す。図５（ｂ）は、赤外線カメラと電波ICタグ111、112、113、114の位置関係を示す。本例では、４つの電波ICタグ111、112、113、114と赤外線カメラの間の距離Ｌ１１は同一である。

本例では、発熱パターン111’、112’、113’、114’を予め記憶していた発熱パターンと照合し、照合結果から、４つの電波ICタグ111、112、113、114の向きをそれぞれ判定する。

例えば、電波ICタグ毎に、発熱パターンの形状と向きの関係を示す参照テーブルをパーソナルコンピュータ2のメモリに記憶する。赤外線カメラから得られた発熱パターンの形状を参照テーブルから参照することにより、電波ICタグの向きを識別することができる。

以上、本発明の例を説明したが、本発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者に理解されよう。

本発明による電波ICタグシステムの一実施例を示す図である。 本発明による電波ICタグ走査装置の第１の例を示す図である。 本発明による電波ICタグ走査装置の第１の例において、発信出力の周波数の変化を示す図である。 本発明による電波ICタグ走査装置の第２の例を示す図である。 本発明による電波ICタグ走査装置の赤外線カメラの例を示した図である。 アンテナと電波吸収体が同一の周波数特性を備えた電波ICタグの例を示す図である。 アンテナと電波吸収体が異なる周波数特性を備えた電波ICタグの例を示す図である。 広域指向性を示す電波ICタグの例を示す図である。 狭域指向性を示す電波ICタグの例を示す図である。 狭域指向性を示す電波ICタグの配置方法の例を示す図である。 本発明による電波ICタグシステムにおいて、赤外線カメラから得られる2次元温度分布の差分を抽出する方法を示す図である。 本発明による電波ICタグシステムにおいて、電波ICタグ走査装置から電波ICタグまでの距離を検出する方法を説明するための図である。 本発明による電波ICタグシステムにおいて、電波ICタグ走査装置から電波ICタグまでの距離を検出する方法を説明するための図である。 本発明による電波ICタグシステムにおいて、電波ICタグ走査装置から電波ICタグまでの距離を検出する方法を説明するための図である。 本発明による電波ICタグシステムにおいて、電波ICタグ走査装置から電波ICタグまでの距離を検出する方法を説明するための図である。 本発明による電波ICタグシステムにおいて、電波ICタグの配置方向を検出する方法を説明するための図である。 従来の電波ICタグシステムの例を示した図である。 従来の電波ICタグの例を示した図である。

符号の説明

1…表示装置、2…パーソナルコンピュータ、3…電波ICタグ走査装置、4…アンテナ、5…制御回路、6…RF回路、7…赤外線センサ、8…光学系、9、10…電波ICタグ、11…赤外線カメラ、12…電源回路、13…I/F、14…マイクロプロセッサ、15…メモリ（制御プログラム）、16…可変発振回路、17…周波数可変回路、18…多重回路、19…スイッチ、18…変調回路、19…送信増幅、20…給電点、24、25…発振回路、26、27…水晶発振子、51…走査部、52…集光部、53…外部I/F、54…メモリ、55…同期部、56…検知部、57…増幅部

Claims (17)

1. 所定の電波ＩＣタグを活性化するために所定の周波数の電波を放射するアンテナと、該アンテナに送信信号を供給するＲＦ回路と、電波ＩＣタグの２次元赤外線分布データを生成する赤外線センサと、該赤外線センサからの２次元赤外線分布データより電波ＩＣタグの発熱パターンを得る信号処理部と、を有し、上記ＲＦ回路は、互いに異なる周波数の送信信号を生成し、上記信号処理部は、上記発熱パターンから、活性化した電波ＩＣタグを識別することを特徴とする電波ＩＣタグシステム。
2. 所定の電波ＩＣタグを活性化するために所定の周波数の電波を放射するアンテナと、該アンテナに送信信号を供給するＲＦ回路と、電波ＩＣタグの２次元赤外線分布データを生成する赤外線センサと、該赤外線センサからの２次元赤外線分布データより電波ＩＣタグの発熱パターンを得る信号処理部と、を有し、上記ＲＦ回路は、互いに異なる複数の周波数の多重化した送信信号を生成し、上記信号処理部は、上記発熱パターンから、活性化した電波ＩＣタグを識別することを特徴とする電波ＩＣタグシステム。
3. 所定の電波ＩＣタグを活性化するために所定の周波数の電波を放射するアンテナと、該アンテナに送信信号を供給するＲＦ回路と、電波ＩＣタグの２次元赤外線分布データを生成する赤外線センサと、該赤外線センサからの２次元赤外線分布データより電波ＩＣタグの発熱パターンを得る信号処理部と、を有し、該信号処理部は、上記発熱パターンから、活性化した電波ＩＣタグを識別し、上記活性化した電波ＩＣタグの発熱パターンは、電波ＩＣタグに設けられた電波吸収体の発熱パターンであることを特徴とする電波ＩＣタグシステム。
4. 請求項１〜３のいずれか１項記載の電波ＩＣタグシステムにおいて、上記信号処理部は、上記アンテナから電波を放射する前の電波ＩＣタグの２次元赤外線分布データと上記アンテナから電波を放射したときの電波ＩＣタグの２次元赤外線分布データの間の差分から、活性化した電波ＩＣタグの発熱パターンを生成することを特徴とする電波ＩＣタグシステム。
5. 請求項１〜３のいずれか１項記載の電波ＩＣタグシステムにおいて、上記信号処理部は、電波ＩＣタグとその発熱パターンの間の関係を示す参照テーブルを有することを特徴とする電波ＩＣタグシステム。
6. 請求項１〜３のいずれか１項記載の電波ＩＣタグシステムにおいて、上記信号処理部は
   、電波ＩＣタグの発熱パターンの形状が既知であるとき、上記赤外線センサから得た発熱パターンの形状に基づいて、活性化した電波ＩＣタグを識別することを特徴とする電波ＩＣタグシステム。
7. 請求項１〜３のいずれか１項記載の電波ＩＣタグシステムにおいて、上記信号処理部は、電波ＩＣタグの形状が既知であるとき、上記赤外線センサから得た発熱パターンの形状に基づいて、活性化した電波ＩＣタグを識別することを特徴とする電波ＩＣタグシステム。
8. 請求項１〜３のいずれか１項記載の電波ＩＣタグシステムにおいて、上記信号処理部は、電波ＩＣタグの寸法が既知であるとき、上記赤外線センサから得た発熱パターンの寸法に基づいて、活性化した電波ＩＣタグを識別することを特徴とする電波ＩＣタグシステム。
9. 請求項１〜３のいずれか１項記載の電波ＩＣタグシステムにおいて、上記信号処理部は、上記赤外線センサから電波ＩＣタグまでの距離が既知であるとき、上記赤外線センサから得た発熱パターンの寸法に基づいて、活性化した電波ＩＣタグを識別することを特徴とする電波ＩＣタグシステム。
10. 請求項１〜３のいずれか１項記載の電波ＩＣタグシステムにおいて、上記信号処理部は、上記赤外線センサから電波ＩＣタグまでの距離が既知であるとき、上記赤外線センサから得た発熱パターンの温度に基づいて、活性化した電波ＩＣタグを識別することを特徴とする電波ＩＣタグシステム。
11. 請求項１〜３のいずれか１項記載の電波ＩＣタグシステムにおいて、上記信号処理部は、電波ＩＣタグの形状が非対称な形状であるとき、上記発熱パターンの形状に基づいて、活性化した電波ＩＣタグの方向を識別することを特徴とする電波ＩＣタグシステム。
12. 請求項１〜３のいずれか１項記載の電波ＩＣタグシステムにおいて、上記活性化した電波ＩＣタグの発熱パターンは、電波ＩＣタグに設けられた電波吸収体及び／又はアンテナの発熱パターンであることを特徴とする電波ＩＣタグシステム。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項記載の電波ＩＣタグシステムに用いられる電波ＩＣタグにおいて、アンテナとＩＣチップと電波吸収体とを有し、該電波吸収体は所定の周波数の電波を吸収することによって発熱し、上記電波ＩＣタグのアンテナの周波数特性と上記電波吸収体の周波数特性は異なることを特徴とする電波ＩＣタグ。
14. 請求項１〜１２のいずれか１項記載の電波ＩＣタグシステムに用いられる電波ＩＣタグにおいて、アンテナとＩＣチップと電波吸収体とを有し、該電波吸収体は所定の周波数の電波を吸収することによって発熱し、上記電波ＩＣタグのアンテナの周波数特性と上記電波吸収体の周波数特性は同一であることを特徴とする電波ＩＣタグ。
15. 請求項１４記載の電波ＩＣタグにおいて、上記電波吸収体は、上記電波ＩＣタグのアンテナからの電波の放射特性を制御する機能を有することを特徴とする電波ＩＣタグ。
16. 請求項１３又は１４記載の電波ＩＣタグにおいて、上記電波吸収体は、上記電波ＩＣタグのアンテナからの電波のうち、隣接する他の電波ＩＣタグの電波の放射特性に対して障害となる電波を吸収する機能を有することを特徴とする電波ＩＣタグ。
17. 請求項１３〜１６のいずれか１項記載の電波ＩＣタグにおいて、アンテナの周波数特性と電波吸収体の周波数特性のいずれか一方もしくは両方の組み合わせが同一である電波ＩＣタグが隣接しないように配置することを特徴とする電波ＩＣタグの配置方法。

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