(57)【要約】【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こと。【解決手段】超音波発生手段を有する超音波信号発信手段と、超音波検出手段を備える超音波信号受信手段と、超音波信号の送受信を制御する制御手段と、を備え、超音波信号を用いてＩＣタグと所定の情報の送受信を行うリーダ装置であって、超音波信号発信手段は、超音波発生手段にて発生される超音波信号に指向性を付与して発信する指向性付与手段を備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波発生手段を有する超音波信号発信手段と、超音波検出手段を備える超音波信号受信手段と、超音波信号の送受信を制御する制御手段と、を備え、超音波信号を用いてＩＣタグと所定の情報の送受信を行うリーダ装置であって、
前記超音波信号発信手段は、前記超音波発生手段にて発生される超音波信号に指向性を付与して発信する指向性付与手段を備えた、
ことを特徴とするリーダ装置。
【請求項２】
前記指向性付与手段は、前記超音波発生手段の周囲を囲うと共に超音波信号の発信方向に開口する部材である、ことを特徴とする請求項１記載のリーダ装置。
【請求項３】
前記指向性付与手段は、パラボラ形状の部材である、ことを特徴とする請求項２記載のリーダ装置。
【請求項４】
前記超音波信号受信手段を、前記超音波信号の発信方向とは異なる方向に配置した、ことを特徴とする請求項１，２又は３記載のリーダ装置。
【請求項５】
前記超音波信号受信手段を、前記指向性付与手段の開口部分よりも前記超音波信号の発信方向に対して後方側に配置した、ことを特徴とする請求項４記載のリーダ装置。
【請求項６】
前記超音波信号受信手段を、前記指向性付与手段の側方に配置した、ことを特徴とする請求項５記載のリーダ装置。
【請求項７】
前記超音波発生手段は、１Ｗ／ｃｍ２以下の強度で超音波を発生する、ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５又は６記載のリーダ装置。
【請求項８】
タグ側超音波発生手段を有するタグ側超音波信号発信手段と、タグ側超音波検出手段を備えるタグ側超音波信号受信手段と、超音波信号の送受信を制御するタグ側制御手段と、を備え、超音波信号を用いてリーダ装置から指向性が付与された送信信号を受信してこれに対する返信を行う、ことを特徴とするＩＣタグ。
【請求項９】
請求項１乃至７記載の前記リーダ装置と、超音波信号を用いて所定の情報の送受信を行う、ことを特徴とするＩＣタグ。
【請求項１０】
少なくとも前記タグ側超音波検出手段は、圧電振動手段である、ことを特徴とする請求項８又は９記載のＩＣタグ。
【請求項１１】
前記タグ側超音波発生手段及び前記タグ側超音波検出手段は、１つの前記圧電振動手段にて構成されている、ことを特徴とする請求項１０記載のＩＣタグ。
【請求項１２】
前記圧電振動手段は、多孔性圧電フィルムである、ことを特徴とする請求項１０又は１１記載のＩＣタグ。
【請求項１３】
ＩＣタグが取り付けられる物体と前記圧電振動手段との間に、横波を除去する横波除去手段を設けた、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７記載の前記リーダ装置と、請求項８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】
前記リーダ装置と対面する箇所に開口部を有しており、前記ＩＣタグが取り付けられた物体の周囲を囲う超音波吸収体を設けた、ことを特徴とする請求項１４記載のＩＣタグシステム。
【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、超音波に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、ということ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】
具体的には、従来の無線電波を利用したＩＣタグが有する問題点としては、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と認識率が低い、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や、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２ｍ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た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】
そして、以上のことを改善するための技術に関しては、上述した特許文献１には一切開示されていない。
【００１１】
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】
【００１２】
本発明の一形態であるリーダ装置は、
超音波発生手段を有する超音波信号発信手段と、超音波検出手段を備える超音波信号受信手段と、超音波信号の送受信を制御する制御手段と、を備え、超音波信号を用いてＩＣタグと所定の情報の送受信を行うリーダ装置であって、
超音波信号発信手段は、超音波発生手段にて発生される超音波信号に指向性を付与して発信する指向性付与手段を備えた、
ことを特徴としている。
【００１３】
上記発明によると、超音波発生手段にて発生された超音波信号が、指向性を有してＩＣタグが取り付けられた物体に対して発信される。従って、発信する超音波信号の強度を強くする必要なく、当該超音波信号の伝播距離を延ばすことができる。このため、超音波信号の伝播経路上に存在する電波吸収体の影響を受けず、通信対象となるＩＣタグが遠距離に位置していたり、あるいは、ＩＣタグまでの間に電波強度を弱める障害物が存在する場合であっても、高精度な通信を行うことができる。さらに、発信する超音波信号は弱い強度でよいため、動植物細胞に悪影響を与えることを抑制できることから、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。
【００１４】
そして、指向性付与手段は、超音波発生手段の周囲を囲うと共に超音波信号の発信方向に開口する部材であり、例えば、パラボラ形状の部材である、ことを特徴としている。これにより、簡易な構成にて指向性付与手段を形成することができ、低コストに製造できる。そして、より効果的に超音波信号に発信方向に対して指向性を付与することができ、さらなる通信精度の向上を図ることができる。
【００１５】
また、超音波信号受信手段を、超音波信号の発信方向とは異なる方向に配置した、ことを特徴としている。特に、超音波信号受信手段を、指向性付与手段の開口部分よりも超音波信号の発信方向に対して後方側に配置し、具体的には、指向性付与手段の側方に配置した、ことを特徴としている。これにより、超音波信号受信手段が、リーダ装置から発信された超音波信号の影響を受けずに、より高精度にＩＣタグからの送信信号を受信することができる。
【００１６】
また、超音波発生手段は、１Ｗ／ｃｍ２以下の強度で超音波を発生する、こととすると望ましい。これにより、人体やＩＣタグが取り付けられている物体などの動植物細胞に悪影響を及ぼさない程度の強度の超音波を用いることで、より安全に使用することができる。
【００１７】
また、本発明の他の形態であるＩＣタグは、タグ側超音波発生手段を有するタグ側超音波信号発信手段と、タグ側超音波検出手段を備えるタグ側超音波信号受信手段と、超音波信号の送受信を制御するタグ側制御手段と、を備え、超音波信号を用いてリーダ装置から指向性が付与された送信信号を受信してこれに対する返信を行う、ことを特徴としている。特に、上述したリーダ装置と、超音波信号を用いて所定の情報の送受信を行う、ことを特徴としている。
【００１８】
そして、少なくともタグ側超音波検出手段は、圧電振動手段である、ことを特徴としている。このとき、タグ側超音波発生手段及びタグ側超音波検出手段が、１つの圧電振動手段にて構成されていると望ましい。さらに、圧電振動手段は、多孔性圧電フィルムであると望ましい。
【００１９】
これにより、リーダ装置から発信された超音波信号を、圧電振動手段にて検出して電力に変換することができ、ＩＣタグの駆動に利用することができる。そして、超音波発生手段と超音波検出手段を１つの圧電振動手段で構成することで、小型化かつ低コスト化を図ることができる。さらに、多孔性圧電フィルムを用いることで、より高性能なＩＣタグを形成することができる。
【００２０】
また、ＩＣタグが取り付けられる物体と圧電振動手段との間に、横波を除去する横波除去手段を設けた、ことを特徴としている。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超音波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。
【００２１】
さらに、本発明では、上述したリーダ装置とＩＣタグとを備えたＩＣタグシステムをも提供している。そして、このＩＣタグシステムは、リーダ装置と対面する箇所に開口部を有しており、ＩＣタグが取り付けられた物体の周囲を囲う超音波吸収体を設けた、ことを特徴としている。これにより、リーダ装置から発信された超音波信号が外部に漏れることを抑制でき、超音波振動による影響を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２２】
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、発信する超音波信号の強度を強くする必要なく、当該超音波信号の伝播距離を延ばすことができるため、超音波信号の伝播経路上に存在する電波吸収体の影響を受けず、通信対象となるＩＣタグが遠距離に位置していたり、あるいは、ＩＣタグまでの間に電波強度を弱める障害物が存在する場合であっても、高精度な通信を行うことができる。さらには、発信する超音波信号は弱い強度でよいため、動植物細胞に悪影響を与えることを抑制できることから、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】
【００２３】
本発明におけるＩＣタグシステムは、リーダ装置とＩＣタグとが超音波信号を用いてデータの送受信を行う場合に、弱い強度であっても高精度なデータ通信を行うことができる構成であることに特徴を有する。以下、実施例にて詳述する。
【実施例１】
【００２４】
本発明の第１の実施例を、図１乃至図８を参照して説明する。図１乃至図３は、ＩＣタグシステムの構成を示す図である。図４は、ＩＣタグシステムの利用時の様子を示す図である。図５乃至７は、ＩＣタグの構成を示す図であり、図８は通信に用いられる超音波信号を示す図である。
【００２５】
［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、主にＩＣタグ２０の存在を検知する、というシステムである。また、このＩＣタグシステムには、ＩＣタグ２０の検出場所を囲うよう設置され、当該ＩＣタグ２０が取り付けられる物体４０を通過させる超音波吸収体３０を備えている。以下、詳述する。
【００２６】
＜リーダ装置＞
図１乃至図２に、リーダ装置１０及びＩＣタグ２０の構成を示す。まず、図１に示すように、リーダ装置１０は、超音波信号を発信する超音波送信器１１（超音波信号発信手段）と、ＩＣタグ２０からの超音波信号を検知する圧電センサ１２（超音波信号受信手段）と、超音波信号の送受信を制御する制御回路１３（制御手段）と、を備えている。
【００２７】
そして、図３に示すように、リーダ装置１０の超音波送信器１１は、超音波発生手段としての圧電振動子１１ａと、この圧電振動子１１ｂを囲うよう配置された超音波パラボラ１１ｂ（指向性付与手段）と、を備えている。この超音波パラボラ１１ｂは、圧電振動子１１ａの周囲を囲うと共に超音波信号の発信方向に開口部を有するパラボラ形状にて形成されている。これにより、圧電振動子１１ａにて発生された超音波信号に指向性を付与して発信することができる。つまり、超音波パラボラ１１ｂが開口する方向に、より指向性を持った超音波信号を送信することができ、その結果、送信される超音波の伝播距離を延ばすことができる。
【００２８】
ここで、通常、超音波振動は、２ｍぐらいの距離では、空気中で約１００分の１に減衰してしまう。従って、後述するように、ＩＣタグ２０に超音波信号が届き、かつ、起電力を供給するために十分なパワーを伝播させるべく、発信源ではより強いパワーにて出力する必要がある。しかし、本実施例では、上述したように超音波信号の伝播距離が延びるため、振動源でのパワーが弱くてもよい。具体的には、人体など動植物細胞に影響のない１Ｗ／ｃｍ２以下の強度で超音波を発生させて送信することが望ましく、本実施例では、後述するように、０．２〜１Ｗ／ｃｍ２の強度で発生させている。なお、２０ｋＨｚ程度の比較的低い周波の超音波を利用する場合は超音波振動発生素子として超磁歪素子などがあるが、本実施例では、今回はＩＳＯ標準の１つである１２５ｋＨｚ動作のＩＣタグ用チップを駆動するため、ＰＺＴセラミックなどの圧電振動子１１ａを用いた。但し、超音波を発生する素子であればいかなる素子を用いてもよい。
【００２９】
また、リーダ装置１０の圧電センサ１２は、ＰＶＤＦや後述するセルラーＰＰなどの超音波振動を検出可能な圧電振動子（超音波検出手段）を有している。そして、ＩＣタグ２０から送信された超音波信号を検出して、制御回路１３に渡す。なお、上述した超音波送信器１１の圧電振動子１１ａと、圧電センサ１２は、同一の圧電素子にて形成されていてもよい。
【００３０】
そして、上記圧電センサ１２は、特に、超音波送信器１１による超音波信号の発信方向とは異なる方向に配置してある。具体的には、図３に示すように、超音波信号の発信方向に対して、超音波パラボラ１１ｂの開口部分よりも後方側、この場合には、パラボラ１１ｂ自体の側方に配置してある。これにより、上述したようにリーダ装置１０からは超音波パラボラ１１ｂの開口部前方に向かって超音波信号が送出されるため、その側方に位置する圧電センサ１２にて送信時の超音波信号を検出してしまうことを抑制することができる。従って、リーダ装置１０から発信された超音波信号の影響を受けずに、より高精度にＩＣタグ２０からの送信信号を受信することができる。
【００３１】
続いて、リーダ装置１０の制御回路１３について説明する。この制御回路１３は、図２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、を備え、これらの動作によって超音波送信器１１から超音波信号が出力される。例えば、図８（ａ）に示されるような「０，１」の二値を表す超音波信号が発生され、送出される。具体的には、「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兼ＩＣタグ２０に電力供給するための信号と、を送出する。また、リーダ装置１０の制御回路１３には、フィルタ及び増幅回路１３ｄと、符号化回路１３ｅと、を備え、圧電センサ１２にてＩＣタグ２０から受信した超音波信号を検出して、制御回路１３ａを介してホストコンピュータに通知する。
【００３２】
＜ＩＣタグ＞
次に、ＩＣタグ２０の構成について詳述する。まず、ＩＣタグ２０は、図１乃至図２に示すように、上超音波信号を受信すると共に発信する多孔性圧電フィルム２１（タグ側超音波信号発信手段、タグ側超音波信号受信手段）と、受信した超音波信号の波形を整形する波形整形回路２２（図２には図示せず）と、超音波信号の送受信を制御するＩＣタグチップ２３（タグ側制御手段）と、を備えている。
【００３３】
そして、超音波信号を発生及び検出するタグ側の超音波発生手段及び超音波検出手段としての多孔性圧電フィルム２１は、図５（ａ）に示すように、薄膜上の部材であって、ＩＣタグ２０本体を形成している。そして、この上に、ＩＣタグチップ２３や波形整形回路２２が搭載されている、という構成である。従って、従来の外周にアンテナを形成しなければならないＲＦＩＤタグと比較すると、小型化を図ることができる。なお、図５（ｂ）に示すように、別途、ＩＣタグ２０本体を形成する基材フィルムを用意し、この上に、多孔性圧電フィルム２１やＩＣタグチップ２３、波形整形回路２２を搭載してＩＣタグ２０を構成してもよい。
【００３４】
ここで、本実施例で用いる多孔性圧電フィルム２１について、図６を参照してさらに説明する。例えば、薄膜の圧電材料としては、図６（ａ）に示すＰＶＤＦ（２０Ａ）が上記特許文献１に挙げられているが、これは、蒸着電極２０Ａｂに挟まれたポリフッ化ビニリデン２０Ａａを用いている。これに対し、多孔性圧電フィルム２１の一例である図６（ｂ）に示すセルラーポリプロピレンエレクトレットフィルム（以下、「セルラーＰＰ」と略す）（２０Ｂ）は、蒸着電極２０Ｂｂに挟まれた多孔質ポリプロピレン２０Ｂａを備えている点で異なる。
【００３５】
このセルラーＰＰは、図６（ｃ）に示すように、圧電縦効果における圧力（振動）から電気への変換定数（ｄ３３）や、その逆の電気から圧力（振動）への変換定数（ｇ３３）が、ＰＺＴやＰＶＤＦよりもその性能が格段に優れている。例えば、リーダ装置１０の超音波発信器１１からＩＣタグ２０のセルラーＰＰ２１へ、１平方センチメートル当り約１０ｍＷの１２５ｋＨｚ超音波（搬送波）を加えると、当該セルラーＰＰ２１では約１０Ｖｐ−ｐの電圧信号が得られる。そして、０、１信号の間隔も４０〜２５０マイクロ秒まで十分追従できることが確認でき、ＩＣタグチップ２３の動作を可能にする電圧信号が得られる。また、ＩＣタグ２０からのリーダ装置１０へのデータ送信にセルラーＰＰ２１を用いた場合に、２Ｖｐ−ｐ、１２５ｋＨｚにて駆動し、リーダ装置１０の圧電センサ１２であるセルラーＰＰへ１平方センチメートル当り約０．０３ｍＷの超音波振動を加えると、リーダ装置１０で約１Ｖｐ−ｐの電圧信号が得られた。このように、いずれの場合も、人体などの動植物細胞への影響がないと思われる安全領域での強度にて、十分使用可能であることがわかる。これにより、アクティブ型ＩＣタグにて実用化が可能なことが確認できたが、セルラーＰＰは更に数倍起電力の大きい材料が開発されつつあり、ＩＣタグチップの低消費電力化が進めばパッシブ型にても実用化できる。
【００３６】
なお、上記では、ＩＣタグ２０における超音波を発生及び検出する手段として、セルラーＰＰと言った多孔性圧電フィルムを用いた場合を例示したが、他の圧電素子（圧電振動手段）や超音波振動発生／検出素子を用いてもよい。また、超音波を発生する素子と検出する素子とが、異なる素子にて構成されていてもよい。
【００３７】
また、本実施例におけるＩＣタグ２０には、図７（ａ）に示すように、横波を除去する横波フィルタ材２４（横波除去手段）が設けられている。このとき、図７（ａ）に示すＩＣタグ２０は、図５（ａ）に示すように、ＩＣタグ２０本体が多孔性圧電フィルム２１であるセルラーＰＰにて構成されており、その上にＩＣタグチップ２３が搭載されている。そして、セルラーＰＰ２１と、ＩＣタグ２０が取り付けられる物体４０と、の間に、上記横波フィルタ材２４が装備されている。
【００３８】
ここで、横波フィルタ材２４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（アルファゲル材など）、が考えられる。さらには、図８（ｂ）に示すように、起毛材やウレタン、ゴムクッションなどを用いて物体４０から浮かす、という方法がある。これにより、ＩＣタグ２０が物体４０に取り付けられている場合であっても、かかる物体４０を透過中の超音波信号に混在する横波を除去することができ（図４参照）、より高精度の検出を行うことができる。
【００３９】
また、ＩＣタグ２０のＩＣタグチップ２３は、図２に示すように、フィルタ及び増幅回路２３ａ、電源回路２３ｂ、符号化回路２３ｃ、制御回路ｄ、メモリ２３ｅ、符号係りお２３ｆ、駆動回路２３ｆ、などを備えているが、各回路は従来のＩＣタグシステムとほぼ同じ機能であるので、その説明は省略する。
【００４０】
＜超音波吸収体＞
さらに、本実施例におけるＩＣタグシステムには、図３乃至図４に示すように、リーダ装置１０にてＩＣタグ２０の検出を行う場所に、当該ＩＣタグ２０が取り付けられた物体４０の周囲を覆う超音波吸収体３０が設置されている。例えば、図３の例では、ＩＣタグ２０が取り付けられた物体４０が複数まとめて矢印Ｙ１に示すようベルトコンベア上を移動している場合を示しているが、その径路上で側方と上方をゲート状に囲う超音波吸収体３０が設置されている。そして、超音波吸収体３０が取り付けられておらず開口されている下方にリーダ装置１０が設置されており、ここからベルトコンベア上を移動する物体４０に対してＩＣタグ２０を読み取るための超音波信号が発信される。具体的には、スーパーマーケットなどで、買い物籠にＩＣタグ１０が付された商品４０に対して利用することができる。
【００４１】
また、図４の例では、ＩＣタグ２０が取り付けられた段ボール箱４０（物体）が複数積み重なっている場合に、その周囲をウレタンクッションなどの超音波吸収体３０が囲って設置されている。そして、超音波吸収体３０が取り付けられておらず開口されている箇所からリーダ装置１０を矢印Ｙ２のように走査させて、段ボール箱４０に対してＩＣタグ２０を読み取るための超音波信号が発信される。具体的には、倉庫などでカーゴに詰まれた段ボール箱４０に対して利用することができる。
【００４２】
［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、上述した図３、図４に示す場合を想定する。
【００４３】
まず、リーダ装置１０は、駆動回路１３ｃにより一定周波数の搬送波にデータ信号を乗せた超音波信号（図８（ａ）参照）を、ＩＣタグ２０に対して送信する。このとき、超音波送信器１１に備えられた超音波パラボラ１１ｂにて、指向性を持った超音波が送信されるため、送信距離が延びる。なお、超音波の強度は、０．２〜１Ｗ／ｃｍ２であり、人体やＩＣタグ２０が取り付けられた物体４０に悪影響を与えない強度である。
【００４４】
そして、ＩＣタグ２０は、上記リーダ装置１０からの超音波信号を検出し、電気信号に変換して、併せて電力供給源としても利用する。このとき、上述したように受信センサとしてセルラーＰＰ２１を用いているため、ＩＣタグチップで必要な７〜１０Ｖｐ−ｐの起電力は、２〜１０ｍＷｃｍ２であるが、これはリーダ装置１０から送信された上記０．２〜１Ｗ／ｃｍ２が、図４に示すよう２ｍ先で１００分の１に減衰されたとしても十分に確保できるパワーである。
【００４５】
また、ＩＣタグ２０には、物体４０とセルラーＰＰ２１との間に横波フィルタ材２４が装着されているため、図４に示すように、段ボール箱４０などの物体を伝播してきた超音波信号に含まれる横波を除去して、縦波のみをセルラーＰＰ２１にて受信することができる。なお、セルラーＰＰ２１側、つまり、横波フィルタ２４とは反対側から超音波信号が伝播してきた場合には、空気中を伝播してくるため横波は無い。
【００４６】
このようにしてリーダ装置１０から読み取り信号を受信したＩＣタグ２０は、ＩＣタグチップ２３のメモリ２３ｅ内に記憶された固有のＩＤを、駆動回路２３ｇへ伝達してセルラーＰＰ２１を駆動して、返送用の超音波振動（データ信号）を発生させリーダ装置１０の圧電センサ１２に送信する（図８（ｂ）参照）。これにより、リーダ装置１０は、存在するＩＣタグ２０を検出することができる。
【００４７】
以上のように、本実施例におけるＩＣタグシステムは、超音波を用いているため、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。そして、上記のようにいかなる物体にも利用でき、さらには、パラボラを用いて高強度の超音波振動を用いることなく超音波の伝播距離を延ばしているため、ＩＣタグ２０が付された物体の一括認識も可能である。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。そして、上記のことは、安全性の向上にもつながる。
【００４８】
また、上述した効果を有するＩＣタグシステムを、リーダ装置１０に超音波パラボラ１１ｂを設けたり、ＩＣタグ２０にセルラーＰＰを用いる、といった簡易な構成にて実現できるため、システム自体を低コストにて構成することができる。さらには、ＩＣタグ２０のさらなる小型化をも図ることができる。また、リーダ装置１０での計測箇所に超音波吸収体３０を設置することで、超音波信号が外部に漏れることを抑制でき、他の機器や人体、物体などに対する超音波振動による影響を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明のＩＣタグシステムは、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】
【００５０】
【図１】ＩＣタグシステムを構成するリーダ装置とＩＣタグとの構成の概略を示すブロック図である。
【図２】ＩＣタグシステムを構成するリーダ装置とＩＣタグとの構成の概略を示すブロック図である。
【図３】ＩＣタグシステム全体の構成を示す概略図である。
【図４】ＩＣタグシステムの利用例を示す図である。
【図５】図５（ａ），（ｂ）は、それぞれＩＣタグの構成を示すブロック図である。
【図６】図６（ａ）は、ＩＣタグに利用されるＰＶＤＦの構成を示す図であり、図６（ｂ）は、ＩＣタグに利用されるセルラーＰＰの構成を示す図である。図６（ｃ）は、各圧電素子の特性を示す図である。
【図７】図７（ａ），（ｂ）は、それぞれ横波フィルタ材を設けたＩＣタグの構成を示す図である。
【図８】図８（ａ）は、リーダ装置から発信される超音波信号の模式図であり、図８（ｂ）は、ＩＣタグから発信される超音波信号の模式図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０  リーダ装置
１１  超音波送信器
１２  圧電センサ
１３  制御回路
２０  ＩＣタグ
２１  多孔性圧電フィルム
２２  波形整形回路
２３  ＩＣタグチップ
２４  横波フィルタ材
３０  超音波吸収体
４０  物体
１１ａ  圧電振動子
１１ｂ  超音波パラボラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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