JPH103587A

JPH103587A - 共振タグの使用方法

Info

Publication number: JPH103587A
Application number: JP17751296A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Nishimoto; 澄西本
Original assignee: Miyake Inc
Current assignee: Miyake Inc
Priority date: 1996-06-18
Filing date: 1996-06-18
Publication date: 1998-01-06
Anticipated expiration: 2016-06-18
Also published as: JP3250068B2

Abstract

(57)【要約】【課題】共振タグの新しい使用法を提供する。【解決手段】２枚以上の共振タグを同一平面上に所定
の間隔を設けるか若しくは一部を重ね合わせて配置する
か、又は互いに対抗させて所定の距離を隔てて配置する
ことによって所望の共振特性を得ることを特徴とする共
振タグの使用方法。【効果】２枚以上の共振タグを組み合わせることによ
り、検出距離の改善、共振周波数の変化によるセンサ機
能の拡大、共振周波数の制御等を行うことができ、物品
の管理、ロボット等の機械の制御、生産管理等種々の分
野に利用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、共振タグの新規な
使用方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】共振タグは、共振タグまたは共振ラベル
などと呼ばれ、すでに知られている（以下、共振タグ又
は単にタグと記す。）。図１に示すように、共振タグ１
は、薄いプラスチックフィルムなどの誘電体フィルム２
の一面に金属箔などで適当な長さの渦巻き状のコイル31
と適当な面積の電極32を形成し（図１（Ａ））、他面
（図１（Ｂ））に前記電極32に対応する電極42とリード
線部41を形成し、リード線部41とコイル31をそれぞれの
端部の接続部５で接続してＬＣ共振回路を形成したシー
ト状のもので、送信機（検知器）から発せられる特定の
周波数の電磁波に共振するため、商品などに付けて商品
の存在の確認や、定められた部屋から物品が不用意に持
ち出されるのを防止するための手段などに使用されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来共振
タグは物品の存在の検知にもっぱら使用されているが、
この他に種々の用途があるものと考えられており、新規
な使用方法が望まれている。本発明はこれらの要望に応
えるためのもので、共振タグの新規な用途を提供せんと
するものである。従来の共振タグの使用方法では、例え
ば、或る一つの共振特性を有する１種類の共振タグのみ
では商品の存在のみを検知することはできるが、商品の
区別をすることはできなかった。また、従来の方法では
物品の位置関係を検知することはできなかった。本発明
は、共振特性の異なる共振タグを使用することなく物品
の識別、物品相互の位置関係を知り得る方法を提供する
もので、生産管理等共振タグの工業的用途を示唆するも
のである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は共振タグの特
性について種々研究した結果、同一又は異なる共振特性
を有する共振タグを同一平面上に２枚以上配置した場
合、又共振タグを互いに対向させて配置した場合に、個
々の共振タグが有する固有の共振特性と異なる共振特性
を示すことを見出して本発明を完成した。したがって第
１の本発明は、共振タグを同一平面上に２枚以上配置し
て所望の共振特性を得ることを特徴とする共振タグの使
用方法に関するものである。第２の本発明は、共振タグ
を互いに対向させ、両者の距離を調整することによって
所望の共振特性を得ることを特徴とする共振タグの使用
方法に関するものである。又、第３の本発明は、金属面
に対して水平方向又は上下方向に共振タグを移動させて
所望の共振特性を得ることを特徴とする共振タグの使用
方法に関するものである。

【０００５】

【発明の実施の形態】第１の発明について説明すると、
本発明者は、複数枚の共振タグを同一平面上に適切に配
置することにより、Ｑ値を増加させ、検出距離を大きく
することができることを見いだした。図２に示すよう
に、同一平面上の検出範囲内にほぼ同一性能、同一共振
周波数をもつ２枚以上の共振タグを、互いに影響を与え
ない位置に存在させる（タグ間の相互インダクタンスが
小さい）とき、これらの共振タグをひとまとめにして等
価的な１枚のタグとみなすことができた。これにより、
タグのＱ値を大きくし、検出距離を大きくすることがで
きる。したがって、１枚の大きな台紙５に２枚以上の共
振タグ１を貼ることにより、等価的な１枚の共振タグと
することができ、適切な位置に配置することにより、検
出距離を伸ばすことができる。

【０００６】第１の発明において、配置する共振タグは
上記のほかに互いに近接して配置してもよく又、互いに
一部が重なるように配置してもよい。複数枚の共振タグ
を接近して配置することにより、共振周波数を制御し、
共振周波数の異なる標識タグを作成することができる。
同時に共振周波数変化を利用した種々のセンサを構成で
きる。２枚以上の共振タグを同一平面上の近接位置に配
置したとき、タグ間の相互インダクタンスがタグ固有の
自己インダクタンスとほぼ同じ大きさの値をもち、これ
により２枚のタグを１枚の共振タグとみなし得る共振周
波数が得られる。このとき、タグ間の相互の位置を調整
することにより共振周波数を変化させることができる。

【０００７】上記の事実は、次の理論に基づくものと判
断される。すなわち、検出範囲内に１枚のタグが存在す
るとき、タグの自己インダクタンスをＬ、アンテナとの
相互インダクタンスをｍとするとき、Ｌ≫ｍであり、コ
ンデンサの容量をＣとするとき、共振周波数ｆ₀ は次
式：

【数１】で与えられる。ところが、一つのタグに近接して同一性
能のタグを存在させたときタグ間の相互インダクタンス
ｍは自己インダクタンスＬの値に近い値となり、２枚の
タグを１枚のタグとみなした場合の等価的なインダクタ
ンスはＬ＋Ｍとなり、無視できなくなる。したがって、
システム全体の共振周波数が変化するものと考えられ
る。タグが３枚以上の場合においても上記理論が成り立
つが、複雑となるので以下、同一性能の２枚のタグが近
接する場合について説明する。

【０００８】上記のように、２枚のタグの位置関係を変
えることによって共振周波数を変えることができること
から、図３に示すように近接する２枚の共振タグ１ａ、
１ｂを重ね合わせた位置からタグ１ｂをタグ面に平行に
移動させてタグの面積Ｓ₀ に対して重なりあった部分の
面積Ｓとの関係について検討すると、２つのタグ間の相
互インダクタンスの値は位置により絶対値および符号が
変化することが認められた。本来の固有共振周波数をfo
とするとき、その共振周波数ｆは

【数２】となり、

【数３】の範囲で変化する。この結果を図４に示す。図４におい
て、縦軸は共振周波数ｆを示し、横軸はタグの重なり長
さＬ（重なり面積Ｓに対応する）を示す。測定には４０
mm角のＲＦ共振タグを用い（以下において同じ）、周波
数８．２ＭＨｚを使用した。したがって、Ｌ＝４０mmは
２枚のタグが完全に重なった状態を示す。なお、図４に
おいて実線ーは計算値を示し。黒丸●は実測値を示す
（以下の図においてい同じ）。

【０００９】図４の結果からわかるように、２枚のタグ
の重ね合わせ方により共振周波数の異なる共振タグを作
ることができる。すなわち、自己インダクタンスＬの２
枚のタグを完全に重ね合わせるとき、一方のコイルの磁
束は他方のコイルの磁束を必ず貫くので相互インダクタ
ンスＭはＬに等しく、その共振周波数は

【数４】となる。２枚のタグをタグ面に平行に平行移動させると
き、相互インダクタンスＭは２枚のタグの重ねあわせ面
積に依存して変化し、その値はＭ＝ｋＬで表される。重なり合いが小さくなるとき、ｋも小さく
なり、共振周波数ｆは次第にfoに近づく。さらにタグ同
士の重なりの面積が小さいとき、又わずかな間隔をおい
て配置されたとき、ｋ＜０となり、共振周波数ｆはｆ₀
よりも大きくなる現象が認められた。

【００１０】上記の説明からわかるように、同一平面上
へのタグの配置は、所定の間隔を設けて固定的にならべ
て一つのタグとして使用してもよく、又、図５に示すよ
うに、２枚の共振タグのうちの一方を固定タグ１ａとし
他方を移動タグ１ｂとして位置を移動させて二つのタグ
の接近離隔によってタグを備えた物体の相互位置の確認
等に利用することができる。例えば、タグをあらかじめ
所定の位置に設置、固定しておき、ロボットなどの可動
装置に対となるタグを設置しておき、ロボットが指定位
置に近づくとき、タグの存在により、共振周波数が変化
し、近づいているか、遠ざかっているかを知ることがで
きる。この場合、共振周波数から重なり合い面積、相対
的な位置・変位の計測が可能である。

【００１１】第２の本発明である共振タグを互いに対向
させ両者の距離を調整することによって所望の共振特性
を得る方法について説明する。図６に示すように、２枚
のタグ１、１を互いに対向させた状態で両者の間に間隔
Ｄを設けること、すなわち２枚のタグ１、１をその対向
面に対して垂直方向に間隔Ｄをおいて重ね合わせるとき
に生じるその相互インダクタンスＭの変化による共振周
波数変化を利用したセンサを構成することができる。２
枚のタグの間隔がＤ＝０のとき、相互インダクタンスＭ
はＬに等しく、Ｄが大きくなるにつれてＭの値は０に近
づく。すなわち、Ｍ＝ｋＬ（ｋ＞０）と表されるので１
枚のタグとみなすことができ、そのとき共振周波数ｆ
は、

【数５】で表され、

【数６】の範囲で変化することが認められた。８．２ＭＨｚのタ
グについての測定結果を図７に示す。

【００１２】上記の事実から、２枚のタグを対向させた
状態で両者の距離（間隔Ｄ）を調整することにより種々
の共振周波数を得ることができる。この場合、第１の発
明の場合と同様にタグ間の距離Ｄを固定した状態として
もよく、又、一方又は両方のタグを移動可能としてタグ
を取り付けた二つの物体の位置関係を検出するのに使用
することができる。２枚のタグの間Ｄは空間とする必要
はなく、共振周波数の発生を阻害しない物質例えばプラ
スチックなどからなるスペーサを配置することができ
る。又、図８に示すごとく、ゴム等の弾性体やバネ等の
スライド機構７をスペーサとして用いることにより、２
枚のタグの間隔Ｄを任意に変化し得る状態とし、この変
化によって垂直な方向の圧力、力、変位を検出するなど
に応用できる、

【００１３】第２の発明の変形例としては、図９に示す
ように２枚のタグ１ａ、１ｂを水平方向及び垂直方向に
変位させる方法がある（水平・垂直変位の複合化）。２
枚のタグの水平変化と垂直変位を組み合わせることによ
り共振周波数を変えることができるので、センサとして
利用することができる。この場合、２枚のタグを相互に
移動させることもできるが、実用的には垂直変位を一定
に保ち、水平方向の変位を計測するとか、あるいは逆に
水平変位を一定に保ち、垂直方向の変化を計測するなど
計測の構造化とするのが望ましい。

【００１４】第３の発明としては、共振タグと金属板の
重ね合わせ方により、相互インダクタンスの変化による
共振周波数の変化を利用したセンサの構成である。上記
の第１及び第２の発明においては、タグ同士の位置関係
の変化に応じて異なる共振周波数が得られることについ
て説明したが、一方のタグの代わりに金属面を利用して
も同様の結果が得られることを見いだした。

【００１５】したがって、タグを金属面に対して水平方
向に変位させたとき次のような現象が認められた。金属
面としては共振タグと同じ面積を有する金属板（厚さ５
０μのアルミ箔）を用いて実験した。共振タグのすぐ近
くに金属板が存在するとき、金属板内に磁束変化を打ち
消す過電流が発生し、金属も等価的なコイルとして表現
できることがわかった。共振タグと金属板間の相互イン
ダクタンスＭは、この場合、負の値をとり、その絶対値
は共振タグのコイルの自己インダクタンスの値に近い値
であった。最も単純にタグと金属板面が重なりあい、タ
グ面に対して平行にタグ又は金属板のいずれかを移動さ
せたとき、相互インダクタンスの値Ｍ＝ｋＬ（ｋ＜
０）はタグ同士の場合と同様にその絶対値は次第に小
さくなった。本来の固有共振周波数をｆ₀とするとき、
その共振周波数ｆはｆ＞ｆ₀ の範囲で変化した。また、金属の導電率が大きいほどｋ
の絶対値は大きくなる。結果を図１１に示す（８．２Ｍ
Ｈｚ使用）。図１０中、 Tag−Tag は共振タグ同士の組
み合わせの結果を示し、 Tag−Alは共振タグとアルミ箔
の組み合わせの結果を示す。

【００１６】同様にタグと金属面を垂直方向に変位させ
た場合を図１１に示す（８．２ＭＨｚ使用）。金属板と
共振タグとの相互インダクタンスＭは、Ｍ＝ｋＬで
表され、この場合、ｋ＜０となり、距離Ｄが大きくなる
とｋは０に近づく。したがって、共振周波数ｆは金属板
とタグとの距離を大きくすると金属の影響は小さくな
り、foに近づく。すなわち、共振周波数はｆ＜ｆ₀ の範囲で変化する。但し、等価的なインダクタンスＬが
小さくなるのでＱ値は小さくなる。

【００１７】上記の事実から、２枚の共振タグを使用す
る代わりに一方の共振タグを金属面とすることにより、
等価的なインダクタンスが小さくなり、Ｑ値が小さくな
る欠点はあるが、金属製品であっても一定距離以上の間
隔をおいて共振タグを設置すればアンテナでその存在を
検出できることがわかる。同時に、共振タグと金属面と
の距離をスペーサ等を利用して変えれば、異なるＩＤを
表現できる。但し、スペーサには絶縁体を用いる必要が
ある。この他、２枚の共振タグを用いたときと同様に、
共振タグの位置を変位させることにより金属面までの距
離をその共振周波数から検出することができるので、ロ
ボットの近接センサとしての利用が可能である。但し、
金属の導電率、金属との姿勢、重複面積などにも共振周
波数は依存するので特定の条件のもとで使用する必要が
ある。

【００１８】以上、本発明を同一周波数の共振タグを複
数枚使用した場合について説明したが、異なる周波数の
タグが近接したときにも、基本的には上記と同様の現象
が起こることが認められ、２つの異なるターゲットの位
置情報を得ることができ、センサとして利用ができる。

【００１９】水平方向に変位させた場合について述べる
と、２つの異なる共振周波数ｆ１、ｆ２（ｆ１＜ｆ２）
をもつ共振タグが間隔をおいて存在したとき、ｆ１、ｆ
２を範囲内に含み走査するアンテナにより２つの周波数
のタグが存在することが確認できる。すなわち、２つの
周波数をｆ_H ，ｆ_L （ｆ_H ＞ｆ_L ）とすると、

【数７】

【数８】となる。ここで、２つのタグが接近して相互インダクタ
ンスが個々のタグの自己インダクタンスに対して無視で
きない程度の大きさになると２つの共振周波数が変化
し、ｆ１は低い方に、ｆ２は高い方にシフトする現象が
認められた。さらに２つの共振タグが重なり合い、相互
インダクタンスが正の値になると低い周波数のみが支配
的になり、さらに共振周波数は低くなった。垂直方向に
変位させたときも、同様に共振周波数の特異的な変化が
認められる。これらのことから、同一周波数の共振タグ
を用いたときと同様な応用が期待できる。図１２と１３
が８．２ＭＨｚと１０．５ＭＨｚとを用い、タグを水平
方向に変位させた場合（図１２）と、垂直方向に変位さ
せたとき（図１３）のｆ_H ，ｆ_L の変化を計測したもの
である。

【００２０】

【発明の効果】以上述べたとおり、２枚以上の共振タグ
を組み合わせることにより、検出距離の改善、共振周波
数の変化によるセンサ機能の拡大、共振周波数の制御等
を行うことができ、物品の管理、ロボット等の機械の制
御、生産管理等種々の分野に利用できる。また、共振タ
グを金属面に対して所定の位置に配置することによっ
て、２枚の共振タグを組み合わせたときと同様に種々の
センサ的役割を持たせることができるので工程管理等種
々の目的に利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】共振タグの表面図（Ａ）及び裏面図（Ｂ）であ
る。

【図２】同一平面上に共振タグを配置した状態の一例を
示す斜視図である。

【図３】共振タグを水平変位させた状態の一例を示す斜
視図である。

【図４】共振タグの水平変位についての共振周波数の変
化を示すグラフである。

【図５】共振タグの位置決め変位センサへの応用例を示
す斜視図である。

【図６】共振タグを垂直方向に配置した状態の一例を示
す斜視図である。

【図７】共振タグの垂直方向変位についての共振周波数
の変化を示すグラフである。

【図８】垂直方向に配置した共振タグの応用例を示す斜
視図である。

【図９】共振タグを垂直及び水平方向に配置した状態の
一例を示す斜視図である。

【図１０】共振タグと金属面との水平変位についての共
振周波数の変化を示すグラフである。

【図１１】共振タグと金属面との垂直変位についての共
振周波数の変化を示すグラフである。

【図１２】異なる共振周波数を有する２枚の共振タグを
水平変位させたときの共振周波数の変化を示すグラフで
ある。

【図１３】異なる共振周波数を有する２枚の共振タグを
垂直変位させたときの共振周波数の変化を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

１共振タグ２誘電体フィルム３１コイル３２電極４１リード線部４２電極５接続部６台紙

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】共振タグを同一平面上に２枚以上配置し
て所望の共振特性を得ることを特徴とする共振タグの使
用方法。
【請求項２】共振タグが同一の共振特性を有すること
を特徴とする請求項１の使用方法。
【請求項３】共振タグの一部又は全部が重なっている
ことを特徴とする請求項１記載の使用方法。
【請求項４】共振タグを互いに対向させ、両者の距離
を調整することによって所望の共振特性を得ることを特
徴とする共振タグの使用方法。
【請求項５】共振タグが同一の共振特性を有すること
を特徴とする請求項４の使用方法。
【請求項６】金属面に対して水平方向又は上下方向に
共振タグを移動させて所望の共振特性を得ることを特徴
とする共振タグの使用方法。