(57)【要約】【課題】ＬＳＩを用いた非接触ＲＦタグに比べて安価な共振タグ（ＲＦタグ）において、安定に情報を読み出し、また、情報の追記が行えるようにする。【解決手段】抵抗器とコンデンサの少なくとも一方と、かつ低インピーダンス状態と高インピーダンス状態を電気信号により選択できるヒューズまたはアンチヒューズ素子と、コイルアンテナを含む、互いに共振周波数の異なる電磁波共振回路Ｕを少なくとも２組以上備えるＲＦタグの情報読み出し方法であって、読み出し手段から発射される読み出し電磁波の周波数を連続または断続的に掃引し、前記複数の電磁波共振回路の共振周波数に対応した複数の反射波を受信し、該複数の反射波の周波数相互の相対関係または反射波の周波数から導かれる吸収波の周波数相互の相対関係を検出して情報の読み出しを行うことを特徴とする。【選択図】図１
2006186984.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗器とコンデンサの少なくとも一方と、かつ低インピーダンス状態と高インピーダンス状態を電気信号により選択できるヒューズまたはアンチヒューズ素子と、コイルアンテナを含む、互いに共振周波数の異なる電磁波共振回路を少なくとも２組以上備える電磁誘導により共振するＲＦタグの情報読み出し方法であって、
前記ＲＦタグと電磁波を共振させて情報を読み出す読み出し手段を含む装置を用い、前記読み出し手段から発射される読み出し電磁波の周波数を連続または断続的に掃引し、前記複数の電磁波共振回路の共振周波数に対応した複数の反射波を受信し、該複数の反射波の周波数相互の相対関係または反射波の周波数から導かれる吸収波の周波数相互の相対関係を検出することを特徴とするＲＦタグの情報読み出し方法。
【請求項２】
前記複数の反射波の周波数相互の相対関係または反射波の周波数から導かれる吸収波の周波数相互の相対関係の検出は、前記ＲＦタグにあらかじめ用意された参照用電磁波共振回路の共振周波数に対応した参照用反射波と前記反射波の周波数差を検出して行うことを特徴とする請求項１に記載のＲＦタグの情報読み出し方法。
【請求項３】
前記複数の反射波の周波数相互の相対関係または反射波の周波数から導かれる吸収波の周波数相互の相対関係の検出は、前記反射波の周波数相互の関係または反射波の周波数から導かれる吸収波の周波数相互の関係を近似関数に変換し、あらかじめ用意された関数と比較して行うことを特徴とする請求項１に記載のＲＦタグの情報読み出し方法。
【請求項４】
前記複数の反射波の周波数相互の相対関係または反射波の周波数から導かれる吸収波の周波数相互の相対関係の検出は、前記反射波の周波数相互の関係または反射波の周波数から導かれる吸収波の周波数相互の関係をグラフに変換し、あらかじめ用意されたグラフと比較して行うことを特徴とする請求項１に記載のＲＦタグの情報読み出し方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の情報読み出し方法により、前記複数の電磁波共振回路の共振周波数を計測して情報を読み出した後、所望の電磁波共振回路の共振周波数を変更するために、該電磁波共振回路の共振周波数に合致した読み出し時より振幅の大きな電磁波を照射して、該電磁波共振回路を構成している前記ヒューズまたはアンチヒューズのインピーダンスを変更することを特徴とするＲＦタグの情報書き込み方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＳＩチップなどの高価な部品を用いない安価な非接触ＲＦタグの情報読み出し方法および情報書き込み方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、非接触タグの分野では、バーコードを光学的に読み込む手法が最も普及しており、あらゆる物品に装着されてきた。非常に安価な上、ネットワーク化した決済システムに対応させることで、在庫管理や流通管理に応用されたために普及が進んだのである。しかしながら、光学的に読み込むため、汚れに弱く、また、追記性がない、記憶情報量が少ないなどの課題がある。
【０００３】
また、近年、半導体集積回路（ＬＳＩ；Ｌａｒｇｅ  Ｓｉｚｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）を用いた非接触ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）タグ、カードが普及しはじめた。これらのタグ、カードは、バーコードに比較して情報容量が大きく、汚れに強い。また、非接触のまま情報の追記が可能なため、トレーサビリティー（追尾性）が優れていることが特徴である。しかしながら、バーコードに比較して高価であり、通信距離を大きくとることが技術的に難しいことが課題となっている。
【０００４】
一方、特許文献１には、ＬＣ共振回路を持つ共振タグ（ＲＦタグ）が提案されている。また、特許文献２には、ＲＦタグを複数個配列して成るアレイ化タグの共振周波数を特定する情報の読み出し方法が提案されている。これらのＲＦタグは、汚れに強く、ＬＳＩを用いた非接触ＲＦタグに比べて安価である。しかしながら、これらの公報には、情報の追記が可能な方法は開示されていない。
【０００５】
なお、特許文献３には、各共振波の周波数のうちの基準となる周波数に対する他の共振波の周波数の差または比によって固有の情報を表すＩＤタグが記載されている。同公報には、コンデンサの絶縁破壊による共振周波数の書き換えについても記載されている。また、特許文献４には、ＬＣ共振タグの反射波解析装置のメモリに基準波形パターンデータを格納することが記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−４４７９４号公報
【特許文献２】特開平１１−９６３２６号公報
【特許文献３】特開２００３−２７１９１２号公報
【特許文献４】特開平１１−１７５６５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明は、汚れに強く、ＬＳＩを用いた非接触ＲＦタグに比べて安価な共振タグ（ＲＦタグ）において、安定に情報を読み出し、また、情報の追記が行えるようにすること目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のＲＦタグの情報読み出し方法は、抵抗器とコンデンサの少なくとも一方と、かつ低インピーダンス状態と高インピーダンス状態を電気信号により選択できるヒューズまたはアンチヒューズ素子と、コイルアンテナを含む、互いに共振周波数の異なる電磁波共振回路を少なくとも２組以上備える電磁誘導により共振するＲＦタグの情報読み出し方法であって、前記ＲＦタグと電磁波を共振させて情報を読み出す読み出し手段を含む装置を用い、前記読み出し手段から発射される読み出し電磁波の周波数を連続または断続的に掃引し、前記複数の電磁波共振回路の共振周波数に対応した複数の反射波を受信し、該複数の反射波の周波数相互の相対関係または反射波の周波数から導かれる吸収波の周波数相互の相対関係を検出することを特徴とする。
【０００９】
また、前記複数の反射波の周波数相互の相対関係または反射波の周波数から導かれる吸収波の周波数相互の相対関係の検出は、前記ＲＦタグにあらかじめ用意された参照用電磁波共振回路の共振周波数に対応した参照用反射波と前記反射波の周波数差を検出して行うことを特徴とする。
【００１０】
また、前記複数の反射波の周波数相互の相対関係または反射波の周波数から導かれる吸収波の周波数相互の相対関係の検出は、前記反射波の周波数相互の関係または反射波の周波数から導かれる吸収波の周波数相互の関係を近似関数に変換し、あらかじめ用意された関数と比較して行うことを特徴とする。
【００１１】
また、前記複数の反射波の周波数相互の相対関係または反射波の周波数から導かれる吸収波の周波数相互の相対関係の検出は、前記反射波の周波数相互の関係または反射波の周波数から導かれる吸収波の周波数相互の関係をグラフに変換し、あらかじめ用意されたグラフと比較して行うことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のＲＦタグの情報書き込み方法は、上記本発明の情報読み出し方法により、前記複数の電磁波共振回路の共振周波数を計測して情報を読み出した後、所望の電磁波共振回路の共振周波数を変更するために、該電磁波共振回路の共振周波数に合致した読み出し時より振幅の大きな電磁波を照射して、該電磁波共振回路を構成している前記ヒューズまたはアンチヒューズのインピーダンスを変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のＲＦタグの情報読み出し方法によれば、汚れに強く、ＬＳＩチップなどの高価な部品を用いない安価なＲＦタグにおいて、複数の電磁波共振回路の共振周波数に対応した複数の反射波の周波数相互の相対関係または反射波の周波数から導かれる吸収波の周波数相互の相対関係を検出するため、ＲＦタグごとに共振回路の共振周波数がばらついていても、同一タグ内における複数の電磁波共振回路の共振周波数の相対関係が維持されてさえいれば、安定な情報の読み出しを行うことができる。
【００１４】
また、前記複数の反射波の周波数相互の相対関係または反射波の周波数から導かれる吸収波の周波数相互の相対関係の検出を、前記ＲＦタグにあらかじめ用意された参照用電磁波共振回路の共振周波数に対応した参照用反射波と前記反射波の周波数差を検出して行う場合には、参照用反射波と反射波との周波数差を見積もるという簡単な操作で、安定な情報の読み出しを行うことができる。
【００１５】
また、前記複数の反射波の周波数相互の相対関係または反射波の周波数から導かれる吸収波の周波数相互の相対関係の検出を、前記反射波の周波数相互の関係または反射波の周波数から導かれる吸収波の周波数相互の関係を近似関数に変換し、あらかじめ用意された関数と比較して行う場合には、双方の関数の係数を比較するなどの簡単な操作で、安定な情報の読み出しを行うことができる。
【００１６】
また、前記複数の反射波の周波数相互の相対関係または反射波の周波数から導かれる吸収波の周波数相互の相対関係の検出を、前記反射波の周波数相互の関係または反射波の周波数から導かれる吸収波の周波数相互の関係をグラフに変換し、あらかじめ用意されたグラフと比較して行う場合には、双方のグラフの画像やデータを比較するなどの簡単な操作で、安定な情報の読み出しを行うことができる。
【００１７】
また、本発明のＲＦタグの情報書き込み方法によれば、所望の電磁波共振回路を構成しているヒューズまたはアンチヒューズのインピーダンスを変更して該電磁波共振回路の共振周波数を変更することによって、安定した情報の追記（書き換え）を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、ＬＳＩチップなどの高価な部品を用いることなく、複数ビットの情報を格納し、読み出し、更には追記できる安価なＲＦタグにおける情報の読み出し方法および書き込み方法に関するものである。
【００１９】
本明細書で言う「ＲＦ」とは、Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙのことで、通常空間を伝播することが可能な電磁波を指す。また、「タグ」とは、カード状の荷札、認証札等のことを指す。
【００２０】
本発明に関わるＲＦタグは、抵抗器とコンデンサの少なくとも一方と、かつ低インピーダンス状態と高インピーダンス状態を電気信号により選択できるヒューズまたはアンチヒューズ素子と、コイルアンテナを含む、互いに共振周波数の異なる電磁波共振回路を少なくとも２組以上備える。
【００２１】
前記電磁波共振回路は、配線、抵抗器の抵抗値とコンデンサのキャパシタンス、コイルアンテナのインダクタンスの組み合わせで固有の共振周波数が決まる。共振周波数の異なる２組以上の電磁波共振回路が、同一タグ上に存在することにより、複数の情報を記録することができる。この２組以上の電磁波共振回路の共振周波数の組み合わせによって格納される情報が決まる。
【００２２】
本発明のＲＦタグの情報読み出し方法では、ＲＦタグと電磁波を共振させて情報を読み出す読み出し手段を含む装置を用い、前記読み出し手段から発射される読み出し電磁波の周波数を連続または断続的に掃引し、前記複数の電磁波共振回路の共振周波数に対応した複数の反射波を受信することで、ＲＦタグの共振周波数を探す動作をする。そして、反射波の周波数に基づいて直接的に情報の読み出しを行うのではなく、複数の反射波の周波数相互の相対関係または反射波の周波数から導かれる吸収波の周波数相互の相対関係を検出し、これに基づいて情報の読み出しを行う。これにより、例えばＲＦタグの製造ばらつきなどによって、複数の電磁波共振回路の共振周波数がシフトしても、読み出し動作に影響を与えることがないため、安定な情報の読み出しを行うことができる。
【００２３】
本発明に関わるＲＦタグは、電磁波共振回路中に、低インピーダンス状態と高インピーダンス状態を電気信号により選択できるヒューズまたはアンチヒューズ素子を含む。これによって、外部から照射する電磁波により、共振周波数を変更または共振しないようにすることができる。このことにより、外部より電気的に情報を書き換えることが可能となる。このヒューズまたはアンチヒューズは、前記抵抗器またはコンデンサと機能を兼ねることが可能である。ヒューズはそれ自体抵抗器で、初期状態が低抵抗で、大電流を流すことにより状態変化を起こし、高抵抗状態に変移する。これに対し、アンチヒューズはそれ自体コンデンサであり、初期状態が高抵抗で、高電圧を印加することにより状態変化を起こし、低抵抗状態に変移する。
【００２４】
本発明のＲＦタグの情報書き込み方法では、上記本発明の情報読み出し方法により情報を読み出した後、所望の電磁波共振回路の共振周波数を変更するために、該電磁波共振回路の共振周波数に合致した読み出し時より振幅の大きな電磁波を照射して、該電磁波共振回路を構成している前記特性を有するヒューズまたはアンチヒューズのインピーダンスを変更して行うため、安定した情報の追記（書き換え）を行うことができる。
【００２５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２６】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態におけるＲＦタグの構成を示したものである。１個の抵抗器（Ｒ0乃至Ｒ3）と１個のコンデンサ（Ｃ0乃至Ｃ3）、１個のコイルアンテナ（Ｌ0乃至Ｌ3）からなる電磁波共振回路ユニットが４組（Ｕ0乃至Ｕ3）プラスチック基板上に形成され、これによって１個のＲＦタグが構成されている。各ユニットの共振周波数帯域は互いに分離している。
【００２７】
電磁波共振ユニットＵ0は参照用電磁波共振回路であって、固定された参照用の共振周波数を持つ。
【００２８】
電磁波共振ユニットＵ1、Ｕ2、Ｕ3は、それぞれ２進法の１の位、２の位、２2の位に対応しており、各電磁波共振ユニットの共振周波数は、各ユニットに含まれるコンデンサ容量の大小（２値）のどちらかを選択することによって、各ユニットごとに２値の共振周波数を選択することができる。具体的には、電磁波共振ユニットＵ1、Ｕ2、Ｕ3に含まれるコンデンサはアンチヒューズ素子機能を持っており、初期状態では高抵抗、大キャパシタンス、状態変化後では、低抵抗、小キャパシタンスとなる。アンチヒューズに大電圧を印加することにより、状態を変化させることができる。
【００２９】
図２は、アンチヒューズ単体の直流電気特性を示したものである。１回目の電圧スキャンによって、３Ｖ付近で急激に電流値が増加し、高インピーダンス（高抵抗）状態から低インピーダンス（低抵抗）状態に遷移したことがわかる。２回目の電圧スキャンでは、低インピーダンス状態が維持されていることがわかる。
【００３０】
このようなアンチヒューズを電磁波共振回路に用いた場合、共振周波数のＲＦピーク値を十分大きくすると、アンチヒューズがブレークダウンし、電磁波共振回路の共振周波数が遷移する。また、アンチヒューズが不可逆的に短絡して共振周波数が変動するため、安定的に情報の書き換え（追記）が行われる。
【００３１】
図３は、前記ＲＦタグと読み出し装置を組み合わせたシステムの一例を示すものである。ＲＦタグ１と読み出し用アンテナ２、読み出し装置３から構成されており、前記読み出し用アンテナ１から発射された読み出し電磁波４が、前記ＲＦタグと共振を起こし、反射波５が発生する。この反射波を前記読み出し用アンテナ２が受信し、前記読み出し装置３にて解析して、前記ＲＦタグ１に格納されている情報を得る。
【００３２】
図４は、前記読み出し装置３における、反射波の解析手法の一例を示すために、前記読み出し用アンテナから放射される読み出し電磁波の周波数と、反射波の強度をグラフにしたものである。図４中にＵ1乃至Ｕ3各ユニットの共振周波数帯域が示されており、各ユニットに含まれるコンデンサ容量の大小（例えばＵ1の場合、Ｃ11とＣ12）に対応した２値の共振周波数が示されている。例えば、Ｕ1の場合、Ｃ11に対応した共振周波数が１の位の「０」に対応し、Ｃ12に対応した共振周波数が１の位の「１」に対応する。したがって、図４の場合、２進法で「１０１」を示すことになる。
【００３３】
本実施形態では、反射波周波数位置の同定に、周波数絶対値を用いるのではなく、参照用反射波周波数との周波数差Δｆ1、Δｆ2、Δｆ3を計測することによって、反射波周波数を同定する。このことによって、ＲＦタグの製造ばらつきなどによって、共振周波数がシフトしても、読み出し動作に影響を与えない点で効果がある。
【００３４】
次に、図５は、Ｕ2の共振周波数にあわせて、読み出し時よりも振幅の大きいＲＦ電磁波を照射した後の状態を表したものである。アンチヒューズの状態が変化し、Ｕ2の共振周波数が変化しているのがわかる。この結果、記録された情報は、「１１１」となった。これにより、情報の追記が可能になったことになる。
【００３５】
各ユニットの共振周波数を決定させるには、抵抗器の抵抗値、コンデンサの容量、コイルのインダクタンスをそれぞれ決定する必要があるが、抵抗器またはコンデンサを省略することが可能であり、抵抗器、コンデンサ、コイルを複数個搭載することも可能である。
【００３６】
また、各ユニットの共振周波数を選択する手段として、前記実施形態ではコンデンサの容量の大小を選択したが、抵抗器の抵抗値、コイルのインダクタンス値の大小を選択することも可能である。さらに、２値ばかりでなく、３値以上の選択も可能である。
【００３７】
また、アンチヒューズを用いず、抵抗器の機能を兼ねた、ヒューズ素子を用いることも可能である。
【００３８】
（第２の実施形態）
本実施形態おけるＲＦタグは基本的には第１の実施形態と同様であるが、参照用電磁波共振回路を持たず、４組の電磁波共振回路ユニットがそれぞれ２進法の１の位、２の位、２2の位、２3の位に対応している。よって、各電磁波共振ユニットの共振周波数は、各ユニットに含まれるコンデンサ容量の大小（２値）のどちらかを選択することによって、各ユニットごとに２値の共振周波数を選択することができる。
【００３９】
本実施形態における反射波の解析手法は、取得された複数の反射波のピーク形状（グラフ）と図６（ａ）に示すような予め用意された波形ライブラリ（グラフ）を比較し、最も近いライブラリと同じ情報であると判断する手法である。
【００４０】
一例として、図６（ｂ）に示すような複数の反射波が取得された場合には、このピーク波形に最も近い波形を示す図６（ａ）中の（０１００）の情報であることが理解できる。
【００４１】
上記のように本実施形態では、複数の反射波をグラフに変換し、予め用意されたグラフと比較して反射波周波数位置の同定を行っている。が、この他にも、反射波の周波数相互の関係を近似関数に変換し、あらかじめ用意された関数と比較する方法、変動幅が大きい点を抽出する方法、画像認識して比較する方法などがある。
【００４２】
さらに、第１の実施形態、第２の実施形態の変形例として、以下のようなものが挙げられる。
【００４３】
まず、複数の反射波の周波数相互の相対関係または反射波の周波数から導かれる吸収波の周波数相互の相対関係の検出にあたって、それぞれの周波数をどのようにして決定するか、について、二つのバリエーションを挙げることができる。
【００４４】
その第１は、周波数をλ、検出された反射波の強度をＰとしたときに、関数Ｐ＝ｆ（λ）を１回微分したｆ’（λ）が正から負へと変化する周波数を反射波のピークの周波数とする方法である。
【００４５】
第２は、周波数をλ、検出された反射波の強度をＰとしたときに、関数Ｐ＝ｆ（λ）を２回微分したｆ”（λ）が正から負へと変化する周波数と負から正へ変化する周波数の中心の周波数を反射波のピークの周波数とする方法である。
【００４６】
次に、周波数の値そのものを用いずに周波数相互の相対関係を検出する方法を挙げることができる。
【００４７】
例えば、周波数スキャンを一定速度で行うことを前提に、スキャン開始からピーク位置が検出されるまでの時間を測定し、その測定値を用いて、スキャン開始から各ピーク位置が検出されるまでの時間、あるいは、各ピーク位置が検出された時間相互間の時間差を用い、これらを比較することで、周波数相互の相対関係を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＲＦタグの構成を示す図である。
【図２】本発明に係るＲＦタグの電磁波共振ユニットの構成要素であるアンチヒューズの特性を説明するためのグラフである。
【図３】本発明に係るＲＦタグを含むシステムを示す概略図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における反射波の解析手法を示すグラフである。
【図５】本発明の第１の実施形態における反射波の解析手法を示すグラフである。
【図６】本発明の第２の実施形態における反射波の解析手法を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４９】
１  ＲＦタグ
２  読み出し用アンテナ
３  読み出し装置
４  読み出し用電磁波
５  吸収波
【図１】
2006186984.tif 000003
【図２】
2006186984.tif 000004
【図３】
2006186984.tif 000005
【図４】
2006186984.tif 000006
【図５】
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【図６】
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