非接触ＩＣ媒体通信装置、指向方向切替アンテナ装置、および非接触ＩＣ媒体存在方向判別方法
【課題】ＲＦＩＤタグ５０の存在方向を高速に検知する。
【解決手段】アンテナ部３０ｂと、指向方向制御部３０ａと、デジタル制御回路１１を備えた非接触通信装置１について、前記指向方向制御部３０ａは、ＲＦＩＤタグ５０からの信号を受信開始してから受信終了するまでの間にアンテナ部の指向方向を切り替える指向方向切替処理（ステップＳ２〜Ｓ８，Ｓ３１〜Ｓ３９，Ｓ４２〜Ｓ４９）を実行する構成であり、前記デジタル制御回路１１は、各指向方向での受信レベルに基づいて前記ＲＦＩＤタグ５０の存在方向を判別する存在方向判別処理（ステップＳ１６〜Ｓ２０）と、前記アンテナ部３０ｂの指向方向を切り替えつつＲＦＩＤタグ５０から受信した一連の信号から前記ＲＦＩＤタグ５０の応答データを取得する応答データ取得処理（ステップＳ２１）とを実行する構成とした。
【解決手段】アンテナ部３０ｂと、指向方向制御部３０ａと、デジタル制御回路１１を備えた非接触通信装置１について、前記指向方向制御部３０ａは、ＲＦＩＤタグ５０からの信号を受信開始してから受信終了するまでの間にアンテナ部の指向方向を切り替える指向方向切替処理（ステップＳ２〜Ｓ８，Ｓ３１〜Ｓ３９，Ｓ４２〜Ｓ４９）を実行する構成であり、前記デジタル制御回路１１は、各指向方向での受信レベルに基づいて前記ＲＦＩＤタグ５０の存在方向を判別する存在方向判別処理（ステップＳ１６〜Ｓ２０）と、前記アンテナ部３０ｂの指向方向を切り替えつつＲＦＩＤタグ５０から受信した一連の信号から前記ＲＦＩＤタグ５０の応答データを取得する応答データ取得処理（ステップＳ２１）とを実行する構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば非接触ＩＣ媒体の存在方向を検知する、あるいは特定範囲の非接触ＩＣ媒体と通信するような非接触ＩＣ媒体通信装置、指向方向切替アンテナ装置、および非接触ＩＣ媒体存在方向判別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、非接触ＩＣ媒体と非接触で通信する非接触ＩＣ媒体通信装置が提供されている。そして、この非接触ＩＣ媒体通信装置により、非接触ＩＣ媒体（無線タグ）の方向を検出する方向検出装置も提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
この方向検出装置は、複数組のアレイアンテナを有して送信指向性および受信指向性を切り替えできるものであり、非接触ＩＣ媒体との送受信処理を実行して指向方向を切り替え、再度非接触ＩＣ媒体との送受信処理を実行して指向方向を切り替えるという処理を繰り返す。そして、方向検出装置は、全ての指向方向での受信信号強度を比較し、最大値をとる指向方向が非接触ＩＣ媒体の存在方向であると検知する。
【０００４】
しかし、この方向検出装置による方法は、非接触ＩＣ媒体との送受信処理に複数回成功しなければならず、方向検知に時間がかかるという問題点があった。このため、例えば非接触ＩＣ媒体が移動している場合に、正しく検知できないという問題点があった。
【０００５】
詳述すると、送受信処理にはある程度の時間が必要であるため、複数回の送受信処理のうち１回でも、その途中で通信可能領域から非接触ＩＣ媒体が出てしまうと、最終的に送受信処理が完了せずにエラーになるという問題点があった。また、非接触ＩＣ媒体が移動している場合に、ある指向方向での送受信処理のときの非接触ＩＣ媒体の存在方向と、他の指向方向での送受信処理のときの非接触ＩＣ媒体の存在方向が異なる場合があるという問題点もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−４５９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明は、上述の問題に鑑み、非接触ＩＣ媒体の存在方向を高速に検知することができる非接触ＩＣ媒体通信装置、指向方向切替アンテナ装置、および非接触ＩＣ媒体存在方向判別方法を提供し、利便性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、非接触ＩＣ媒体と通信を行うアンテナ部と、該アンテナ部の指向方向を制御する指向方向制御部とを備え、前記指向方向制御部は、非接触ＩＣ媒体からの信号を受信開始してから受信終了するまでの間にアンテナ部の指向方向を切り替える指向方向切替処理を実行する構成である非接触ＩＣ媒体通信装置であることを特徴とする。
【０００９】
前記非接触ＩＣ媒体は、ＲＦＩＤタグなど、情報を記憶でき非接触で通信できる媒体をいう。この非接触ＩＣ媒体は、電源を備えず外部からの誘導起電力を得て信号を発信するパッシブタイプと、電源を備えて外部からの問合せを受けて信号を発信するセミパッシブタイプと、電源を備えて自ら信号を発信するアクティブタイプとが含まれる。
この発明により、非接触ＩＣ媒体の存在方向を高速に検知することができる。
【００１０】
この発明の態様として、前記非接触ＩＣ媒体と通信する信号を処理する信号処理部を備え、該信号処理部は、各指向方向での受信レベルに基づいて前記非接触ＩＣ媒体の存在方向を判別する存在方向判別処理を実行する構成とすることができる。
【００１１】
前記非接触ＩＣ媒体と通信する信号は、非接触ＩＣ媒体へ向けて送信する送信信号、非接触ＩＣ媒体から受信する受信信号、またはこの両方とすることができる。
この態様により、非接触ＩＣ媒体の存在方向を検知することができる。
【００１２】
またこの発明の態様として、前記信号処理部は、前記アンテナ部の指向方向を切り替えつつ前記非接触ＩＣ媒体から受信した一連の信号から前記非接触ＩＣ媒体の応答データを取得する応答データ取得処理を実行する構成とすることができる。
これにより、非接触ＩＣ媒体の応答データを取得することができる。
【００１３】
この発明の態様として、前記信号を検波する検波部を備え、前記指向方向切替処理は、前記検波部から前記信号を検波した検波信号を受け取り、該検波信号に基づいて指向方向の切替タイミングを決定する構成とすることができる。
【００１４】
前記切替タイミングは、適宜の記憶手段に切替時間を記憶しておき、この切替時間を読み出すことで決定する構成にする、あるいは切替制御を行うプログラム中に予め定めておいてこのプログラム制御によって決定する構成にすることができる。
この態様により、信号を受けてから指向方向の制御を開始することができ、切替タイミングの制御開始に適した時期を容易に得ることができる。
【００１５】
またこの発明の態様として、前記指向方向切替処理は、前記検波信号を受け取ってから所定時間後に所定方向へ指向方向を切り替える構成とすることができる。
【００１６】
前記所定時間は、応答要求信号を送信してから非接触ＩＣ媒体の信号が帰ってくるまでの既知の時間よりも後の時間とすることができる。
この態様により、応答要求信号を検波して指向方向の切替タイミングを決定でき、安定したタイミングでの指向方向の切り替えを実現することができる。
【００１７】
またこの発明の態様として、前記指向方向切替処理は、前記非接触ＩＣ媒体へ送信する信号を処理する送信信号処理部から前記指向方向制御部が方向切替指示信号を受け取り、該方向切替指示信号に従って実行する構成とすることができる。
この態様により、指向性可変アンテナに検波部を設けずとも適切なタイミングで指向方向を切り替えることができる。
【００１８】
またこの発明の態様として、前記アンテナ部とは別に、前記非接触ＩＣ媒体に対して応答要求する応答要求信号を送信する送信用アンテナを備え、該送信用アンテナを、前記アンテナ部による各指向方向での受信領域よりも広い領域に前記応答要求信号を送信する構成とすることができる。
【００１９】
これにより、非接触ＩＣ媒体がバッテリを搭載せずに誘導起電力を得て動作するパッシブタイプであっても、安定して電力供給した上で存在方向を検知することができる。従って、非接触ＩＣ媒体との通信の安定性が向上し、指向方向の切り替えによって非接触ＩＣ媒体が通信可能領域の外に出ることを防止することができる。
【００２０】
またこの発明は、複数のアンテナ素子と、各アンテナ素子に対して信号の位相を任意に変化させる位相器と、非接触ＩＣ媒体との通信に用いる信号を検波する検波回路と、前記検波回路による検波信号に基づいて前記位相器による位相変化を制御する制御回路とを備えた指向方向切替アンテナ装置とすることができる。
【００２１】
これにより、既存のリーダライタ装置に指向方向切替アンテナ装置を接続して非接触ＩＣ媒体通信装置とすることができる。
【００２２】
またこの発明は、非接触ＩＣ媒体からの信号を受信開始してから受信終了するまでの間にアンテナ部の指向方向を切り替え、各指向方向での受信レベルに基づいて前記非接触ＩＣ媒体の存在方向を判別する非接触ＩＣ媒体存在方向判別方法することができる。
これにより、非接触ＩＣ媒体の存在方向を判別することができる。
【発明の効果】
【００２３】
この発明により、非接触ＩＣ媒体の存在方向を高速に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】主にリーダライタの構成を示すブロック図。
【図２】主に指向性可変アンテナの構成を示すブロック図。
【図３】指向方向切り替えのフローチャート。
【図４】指向方向切り替えを説明する説明図。
【図５】ＲＦＩＤタグの存在方向を検知する動作のフローチャート。
【図６】レスポンス信号から存在方向を検知する方法を説明する説明図。
【図７】実施例２の指向性可変アンテナの構成を示すブロック図。
【図８】実施例２の指向方向切り替えのフローチャート。
【図９】実施例２の指向方向切り替えを説明する説明図。
【図１０】実施例３の指向性可変アンテナの構成を示すブロック図である。
【図１１】実施例３の指向方向切り替えのフローチャート。
【図１２】実施例３の指向方向切り替えを説明する説明図。
【図１３】実施例４のリーダライタの構成を示すブロック図。
【図１４】実施例４の指向性可変アンテナの構成を示すブロック図。
【図１５】実施例４の送信用と受信用の各通信領域を説明する説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
この発明は、指向方向を切り替え可能な指向性可変アンテナを利用し、非接触ＩＣ媒体が１つのレスポンス信号を送信している間に指向方向を切り替えて各指向方向での信号レベルを取得するものである。
【００２６】
これにより、非接触ＩＣ媒体の存在方向を短時間で精度よく検知することを実現したものである。
【００２７】
また、レスポンス信号の受信は１回で済むため、移動中の非接触ＩＣ媒体が処理途中で通信可能領域の外に出てレスポンス信号を受信しきれずエラーになる可能性を低減することができるものである。
【００２８】
他にも、指向性可変アンテナで通信可能な全領域のうちの所望の領域の非接触ＩＣ媒体のみ通信したい場合に、各指向方向での受信レベルを高速に取得して、これを演算処理して擬似的にペンシルビームアンテナの如く絞り込んだ領域に存在する非接触ＩＣ媒体のみの通信データを得ることも可能である。
【００２９】
以下、この発明の一実施形態を図面と共に説明する。
【実施例１】
【００３０】
まず、リーダライタ１０からＲＦＩＤタグ５０（非接触ＩＣ媒体）に送信する情報（ＩＤ読取コマンド）を指向性可変アンテナ３０が検波し、これをトリガとして指向性可変アンテナ３０が自己制御によって電波の指向方向を切り替える実施例１について説明する。
【００３１】
図１は、リーダライタ１０と指向性可変アンテナ３０で構成される非接触通信装置１（非接触ＩＣ媒体通信装置）の主にリーダライタ１０の構成を示すブロック図である。
リーダライタ１０は、送信側に、信号処理部としてのデジタル制御回路１１、変調器１２（ＭＯＤ：Modulator）、送信側増幅器１３（ＡＭＰ：Amplifier）、およびサーキュレータ１４がこの順に接続されており、さらに後段にＲＦケーブル４２が接続されている。リーダライタ１０の受信側には、サーキュレータ１４の後段に、復調器１７（ＤＥＭ：Demodulator）、および受信側増幅器１６がこの順に接続され、受信側増幅器１６の後段にデジタル制御回路１１が接続されている。
【００３２】
この構成により、デジタル制御回路１１は、ＲＦＩＤタグ５０へ向けて送信するＩＤ読取コマンドなどの各種コマンドデータを送信し、変調器１２がこれを変調し、送信側増幅器１３が増幅し、この増幅された信号をサーキュレータ１４からＲＦケーブル４２を通じて指向性可変アンテナ３０（指向方向切替アンテナ装置）へ送信する。
【００３３】
指向性可変アンテナ３０からのレスポンス信号は、サーキュレータ１４を通じて受信側増幅器１６に伝送され、この受信側増幅器１６で増幅された信号が復調器１７で変調されてデジタル信号となり、デジタル制御回路１１に伝送される。
デジタル制御回路１１は、このデジタル信号を受信し、演算やメモリへの記憶など各種処理を実行する。
【００３４】
図２は、非接触通信装置１の主に指向性可変アンテナ３０の構成を示すブロック図である。
指向性可変アンテナ３０は、指向性を有するアンテナ装置である。この指向性可変アンテナ３０は、制御ケーブル４１の後段に、制御系として、制御回路としてのＣＰＵ３２（中央演算処理装置）、複数のＤ／Ａコンバータ３６（ＤＡＣ：Digital Analog Converter）、および複数の位相器３７がこの順で接続されている。ＣＰＵ３２には、メモリ３１が接続されている。
【００３５】
また、この指向性可変アンテナ３０は、ＲＦケーブル４２の後段に、通信信号系として、複数の位相器３７および複数のアンテナ素子３８がこの順で接続されている。また、位相器３７と並列に、ＲＦライン４４で伝送される通信信号を検波する検波部としての検波回路３３（ＤＥＭ：Demodulator）が接続されている。この検波回路３３は、後段にＣＰＵ３２が接続されている。
【００３６】
ここで、複数のアンテナ素子３８により、アンテナ部３０ｂが構成されている。このアンテナ素子３８は、ループアンテナやＵＨＦアンテナ等、非接触の通信が可能な適宜のアンテナとすることがきる。また、メモリ３１、ＣＰＵ３２、検波回路３３、複数のＤ／Ａコンバータ３６、及び複数の位相器３７により指向方向制御部３０ａが構成されている。
【００３７】
リーダライタ１０からＲＦケーブル４２を介して伝送される送信信号は、ＲＦライン４４により、アンテナ素子３８毎に設けられた各位相器３７を介してアンテナ素子３８に伝送される。ＲＦＩＤタグ５０から受信する受信信号は、この逆の順で伝送される。
【００３８】
ここで、位相器３７は、信号の位相を任意に変化させる移相器として機能する。詳述すると、各アンテナ素子３８による送信信号や受信信号は、位相器３７にて所望の値に移相される。このとき、移相後の各信号がすべて同相となるような方向の電波のみが高感度に送信・受信され、別方向の電波は各アンテナ素子３８の放射時・到達時に互いに位相差を持つことから打ち消し合って角度に応じて強度が弱くなる。このような各位相器３７の設定により、指向性可変アンテナ３０は、電波の送信・受信の指向方向を切り替えることができる。
【００３９】
また、リーダライタ１０からＲＦケーブル４２を介して伝送される送信信号は、検波回路３３にも伝送される。検波回路３３は、この送信信号を検波し、検波信号をＣＰＵ３２に信号を伝送する。
【００４０】
ＣＰＵ３２は、制御ケーブル４１を介してリーダライタ１０から受信する制御信号に従って、各種演算動作や制御動作を実行する。また、ＣＰＵ３２は、メモリ３１を記憶領域として使用し、指向方向を切り替えるための位相制御信号を、制御ライン４３により複数のＤ／Ａコンバータ３６を介して各位相器３７に伝送する。これにより、各位相器３７の位相を制御し、指向性可変アンテナ３０の指向方向を切り替えることを実現する。なお、ＣＰＵ３２による指向性可変アンテナ３０の指向方向の切り替えは、様々な方法によって開始トリガを得て実行することができるが、この実施例１では検波回路３３からの信号伝送を受けたときを開始トリガとしている。
【００４１】
メモリ３１は、指向方向を切り替えるための切替タイミングデータや、ＲＦＩＤタグ５０に対してＩＤ読取コマンドを送信してからレスポンス信号を受け始めるまでの応答待ち時間データ等の各種データ、検波回路３３から伝送される信号に従って指向方向の切り替えを実行する指向方向切替プログラム等の各種プログラムが記憶されている。
【００４２】
図３は、指向性可変アンテナ３０がリーダライタ１０から受信したＩＤ読取コマンドをＲＦＩＤタグ５０へ送信してＲＦＩＤタグ５０からレスポンス信号を受信する際の動作を示すフローチャートであり、図４（Ａ）は、各指向方向パターンＡ，Ｂ，Ｃでの通信領域（Ｓ４），（Ｓ６），（Ｓ８）を説明する説明図であり、図４（Ｂ）は、この動作中のリーダライタ１０、指向性可変アンテナ３０、およびＲＦＩＤタグ５０の関係をタイムチャートにより説明する説明図である。
【００４３】
リーダライタ１０のデジタル制御回路１１は、ＲＦＩＤタグ５０へ向けて応答要求信号としてのＩＤ読取コマンドの送信を開始する（ステップＳ１）。このとき送信するＩＤ読取コマンドは、例えば図４（Ｂ）の（Ｓ１）に示すように、ＲＦＩＤタグ５０に自己のＩＤをレスポンス信号（応答データ）として送信させるコマンドにするとよいが、これに限らず、ＲＦＩＤタグ５０に対して処理を要求する適宜のコマンドにより構成してもよい。
【００４４】
指向性可変アンテナ３０は、リーダライタ１０からＲＦケーブル４２を通じて伝送されたＩＤ読取コマンドを検波回路３３により検波し、この検波された信号を受けたＣＰＵ３２が、ＲＦＩＤタグ５０からのレスポンスタイミングを認識する（ステップＳ２）。
【００４５】
詳述すると、このＩＤ読取コマンドがアンテナ素子３８から送信され、ＲＦＩＤタグ５０がレスポンス信号を応答し、このレスポンス信号を指向性可変アンテナ３０で受信するまでの応答待ち時間は、既知である。このため、この応答待ち時間データをメモリ３１から読み出す。
【００４６】
また、ＲＦＩＤタグ５０がレスポンス信号を送信開始してから送信終了するまでのレスポンス信号送信時間も既知であるため、このレスポンス信号送信時間内で指向性可変アンテナ３０の指向方向を切り替える切替タイミングデータもメモリ３１から読み出す。
【００４７】
ＣＰＵ３２は、内部タイマをスタートし（ステップＳ３）、図４（Ａ），（Ｂ）の（Ｓ４）に示すように、指向性可変アンテナ３０の指向方向を第１パターンである指向方向パターンＡにセットする（ステップＳ４）。この後、ＲＦＩＤタグ５０から受信するレスポンス信号をいつでも受け付けることができ、レスポンス信号を受け始めるとこれをリーダライタ１０へＲＦケーブル４２を介して伝送する状態となる。
【００４８】
ＣＰＵ３２は、切替タイミングデータの第１切替時間が経過してタイムアップとなるまで待機する（ステップＳ５：Ｎｏ）。第１切替時間が経過すれば（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ３２は、図４（Ａ），（Ｂ）の（Ｓ６）に示すように、指向性可変アンテナ３０の指向方向を第２パターンである指向方向パターンＢにセットする（ステップＳ６）。
【００４９】
ＣＰＵ３２は、切替タイミングデータの第２切替時間が経過してタイムアップとなるまで待機する（ステップＳ７：Ｎｏ）。第２切替時間が経過すれば（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ３２は、図４（Ａ），（Ｂ）の（Ｓ８）に示すように、指向性可変アンテナ３０の指向方向を第３パターンである指向方向パターンＣにセットし（ステップＳ８）、指向方向切替処理（ステップＳ２〜Ｓ８）を完了させる。
【００５０】
指向性可変アンテナ３０は、この指向方向パターンＣで、レスポンス信号の受信が完了する終了時間となるまで、ＲＦＩＤタグ５０から受信しているレスポンス信号をリーダライタ１０に送信した後、処理を終了する。
【００５１】
図５は、リーダライタ１０がＩＤ読取コマンドを送信してレスポンス信号を受信し、ＲＦＩＤタグ５０の存在方向を検知するまでの動作を示すフローチャートであり、図６は、レスポンス信号から存在方向を検知する方法を説明する説明図である。
【００５２】
リーダライタ１０のデジタル制御回路１１は、ＩＤ読取コマンドを送信した後（ステップＳ１１）、レスポンス信号を待つためのレスポンス待ちタイマを開始する（ステップＳ１２）。
【００５３】
レスポンスがなければ（ステップＳ１３：Ｎｏ）、デジタル制御回路１１は、タイムアウト（レスポンス待ち時間が経過）するまで待機し（ステップＳ１４：Ｎｏ）、タイムアウトすれば（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、ＲＦＩＤタグ５０が存在しない（タグ無し）として処理を終了する。
【００５４】
レスポンスがあった場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、デジタル制御回路１１は、レスポンス信号を受信して復調し（ステップＳ１５）、復調したレスポンス波形を３分割する（ステップＳ１６）。この３分割は、上述した指向性可変アンテナ３０の指向方向切り替えタイミングに合わせた分割とする。すなわち、図６に示すように、指向方向パターンＡ，Ｂ，Ｃのそれぞれに分割する。
【００５５】
なお、図示では指向方向パターンＡ，Ｂ，Ｃの切り替えタイミングで正確に区切っているが、切り替えタイミングと分割位置の多少の誤差を許容してもよい。また、切り替えタイミングの前後少しを排除し、各指向パターンの中心部分の所定範囲を切り出してもよい。この場合、指向方向パターンの切り替えタイミングと分割位置がずれることや切り替え時のノイズ等の影響を防止して精度よく切り出すことができる。
また、指向方向をＡ，Ｂ，Ｃの３パターンとし、分割数も３分割としているが、これに限らず複数の指向方向に対して対応する数（同数）の分割数にするとよい。
【００５６】
デジタル制御回路１１は、分割した最初の波形（指向方向パターンＡの波形）に対してＦＦＴ処理を実施し、受信レベル（図６のＡ信号レベル）を算出する（ステップＳ１７）。
【００５７】
デジタル制御回路１１は、分割した２番目の波形（指向方向パターンＢの波形）に対してＦＦＴ処理を実施し、受信レベル（図６のＢ信号レベル）を算出する（ステップＳ１８）。
【００５８】
デジタル制御回路１１は、分割した３番目の波形（指向方向パターンＣの波形）に対してＦＦＴ処理を実施し、受信レベル（図６のＣ信号レベル）を算出する（ステップＳ１９）。
【００５９】
このようにして、全ての指向方向パターンについてＦＦＴ処理を実施して受信レベルを取得したのち、デジタル制御回路１１は、方向判別処理（存在方向判別処理）を実行する（ステップＳ２０）。
【００６０】
この方向判別処理では、種々の方法により、レスポンス信号を送信したＲＦＩＤタグ５０の存在方向を判別することができる。具体的には、受信レベルの最も高い指向方向をＲＦＩＤタグ５０の存在方向とすることができる。また、受信レベルの最も高い指向方向の範囲内で、他の受信レベルの大小関係から中心か右よりか左寄りかといった判別もなし得る。
【００６１】
他にも、擬似的にペンシルビームアンテナとして使用し、設定した狭い領域内にＲＦＩＤタグ５０が入っているか否かを判別することもできる。この場合、各指向方向での受信レベルの比である受信レベル比を算出し、この受信レベル比が所望の閾値範囲内にあるＲＦＩＤタグ５０のみを求める領域内のＲＦＩＤタグ５０とするとよい。これにより、通常であれば通信可能領域の境目が曖昧であるのに対し、演算式によって明瞭に区切った閾値範囲内に存在するＲＦＩＤタグ５０を検知できる。
【００６２】
デジタル制御回路１１は、ＲＦＩＤタグ５０のデータを取得する応答データ取得処理（ステップＳ２１）を実行し（タグ有り）、処理を終了する。このとき、取得するデータとして、レスポンス信号から読取ったＲＦＩＤタグ５０のＩＤや、ステップＳ２０で判別した存在方向などを取得するとよい。また、取得したＩＤや存在方向等のデータは、適宜の記憶部に記憶する、または別途接続されたコンピュータなどの他の装置に送信出力するなど、適宜の出力手段によって出力する構成にするとよい。
【００６３】
以上の構成および動作により、ＲＦＩＤタグ５０の存在方向を高速に検知することができる。また、所望の方向のＲＦＩＤタグ５０との通信を高速に実現ことができる。
【００６４】
詳述すると、ＲＦＩＤタグ５０がレスポンス信号を１つ送信している間に、指向方向を切り替えて各指向方向での受信レベルを取得できる。このため、ＲＦＩＤタグ５０に対して複数回の通信を行う必要がない。従って、通信回数を削減して処理全体に要する時間を大幅に削減することができる。
【００６５】
また、指向性可変アンテナ３０を用いてレスポンス信号の受信中に指向方向を切り替えるため、この指向方向の切り替え中であってもレスポンス信号そのものを途切れることなく受信できる。従って、レスポンス信号に含まれているＩＤなどのデータを問題なく読取ることができ、通信を成立させて正常処理を行うことができる。
【００６６】
また、レスポンス信号を１つ受信している間に複数の指向方向での受信レベルを得て、必要な受信処理を完了できるため、ＲＦＩＤタグ５０が指向性可変アンテナ３０に対して相対的に移動している場合であっても、通信完了前にＲＦＩＤタグ５０が通信可能領域から出てエラーとなる可能性を低減することができる。
【００６７】
また、指向性可変アンテナ３０自身が、検波回路３３で検波して指向方向の切り替えタイミングの決定や切り替えの実行を行える。このため、リーダライタ１０やＲＦＩＤタグ５０に構成要素を追加する必要なく利用することができる。
【００６８】
また、ＲＦＩＤタグ５０が、電源を備えて自ら信号を発信するアクティブタイプであっても、存在位置の検知が必要のない場合にまでＲＦＩＤタグ５０から送られるＲＦ信号に反応して指向方向を切り替えるといったことを防止できる。すなわち、ＲＦＩＤタグ５０へ向けて応答要求を送信したときに初めて指向方向の切り替え等の動作が開始するため、それ以外のタイミングでＲＦＩＤタグ５０から信号を受けても動作しないことができる。
【実施例２】
【００６９】
次に、ＲＦＩＤタグ５０からのレスポンス信号を検波し、これをトリガとして指向性可変アンテナ３０が自己制御によって電波の指向方向を切り替える実施例２について説明する。
【００７０】
図７は、実施例２の指向性可変アンテナ３０の構成を示すブロック図である。
実施例１ではリーダライタ１０から送信される送信信号を検波するのに対し、実施例２の検波回路３３は、ＲＦＩＤタグ５０から受信する受信信号を検波する。
【００７１】
また、メモリ３１には、レスポンス信号を受信しはじめてから指向方向パターンをＡからＢへ切り替えるまでの第１切替時間、および指向方向パターンをＢからＣへ切り替えるまでの第２切替時間を記憶している。
その他の構成は、実施例１と同一であるため、その詳細な説明を省略する。
【００７２】
図８は、実施例２の指向性可変アンテナ３０がＲＦＩＤタグ５０から受信したレスポンス信号を処理する際の動作を示すフローチャートであり、図９は、この動作中のリーダライタ１０、指向性可変アンテナ３０、およびＲＦＩＤタグ５０の関係をタイムチャートにより説明する説明図である。
【００７３】
指向性可変アンテナ３０のＣＰＵ３２は、図９の（Ｓ３１）に示すように、指向性可変アンテナ３０の指向方向を第１パターンである指向方向パターンＡにセットする（ステップＳ３１）。この後、ＲＦＩＤタグ５０から受信するレスポンス信号をいつでも受け付けることができ、レスポンス信号を受け始めるとこれをリーダライタ１０へＲＦケーブル４２を介して伝送する状態となる。
【００７４】
リーダライタ１０のデジタル制御回路１１は、ＲＦＩＤタグ５０へ向けてＩＤ読取コマンドの送信を開始する（ステップＳ３２）。このとき送信するＩＤ読取コマンドは、例えば図９に示すように、ＲＦＩＤタグ５０に自己のＩＤをレスポンス信号として送信させるコマンドにするとよいが、これに限らず、ＲＦＩＤタグ５０に対して処理を要求する適宜のコマンドにより構成してもよい。
【００７５】
指向性可変アンテナ３０のＣＰＵ３２は、ＲＦＩＤタグ５０からのレスポンス信号の受信を開始し（ステップＳ３３）、このレスポンス信号を検波回路３３により検波する（ステップＳ３４）。このとき、検波回路３３により検波された信号を受けたＣＰＵ３２は、ＲＦＩＤタグ５０からのレスポンス開始のタイミングを認識する。
【００７６】
詳述すると、このレスポンス信号を検波した時点がレスポンス開始であるため、ここから指向方向パターンをＡからＢへ切り替えるまでの第１切替時間、およびＢからＣへ切り替えるまでの第２切替時間をメモリ３１から読み出す。
【００７７】
ＣＰＵ３２は、内部タイマをスタートし（ステップＳ３５）、切替タイミングデータの第１切替時間が経過してタイムアップとなるまで待機する（ステップＳ３６：Ｎｏ）。第１切替時間が経過すれば（ステップＳ３６：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ３２は、図９の（Ｓ３７）に示すように、指向性可変アンテナ３０の指向方向を第２パターンである指向方向パターンＢにセットする（ステップＳ３７）。
【００７８】
ＣＰＵ３２は、切替タイミングデータの第２切替時間が経過してタイムアップとなるまで待機する（ステップＳ３８：Ｎｏ）。第２切替時間が経過すれば（ステップＳ３８：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ３２は、図９の（Ｓ３９）に示すように、指向性可変アンテナ３０の指向方向を第３パターンである指向方向パターンＣにセットし（ステップＳ３９）、指向方向切替処理（ステップＳ３１〜Ｓ３９）を完了させる。
【００７９】
指向性可変アンテナ３０は、この指向方向パターンＣで、レスポンス信号の受信が完了する終了時間となるまで、ＲＦＩＤタグ５０から受信しているレスポンス信号をリーダライタ１０に送信した後、処理を終了する。
【００８０】
リーダライタ１０がＩＤ読取コマンドを送信してレスポンス信号を受信し、ＲＦＩＤタグ５０の存在方向を検知するまでの動作は、実施例１で図５と共に説明した動作と同一であるため、その詳細な説明を省略する。
【００８１】
以上の構成および動作により、実施例１と同一の効果を得ることができる。また、ＲＦＩＤタグ５０のレスポンス信号を受信開始して検波したときが指向方向の切り替えタイミングの計時開始のときとなり、正確な切り替えタイミングを容易に得ることができる。
【００８２】
また、ＲＦＩＤタグ５０のレスポンスを受けてから切り替えタイミングを定めるため、ＲＦＩＤタグ５０がアクティブタイプで自ら信号を発信する場合であっても、適切な切り替えタイミングで指向方向を切り替えることができる。従って、リーダライタ１０から応答要求を送信していなくても、アクティブタイプのＲＦＩＤタグ５０からＲＦ信号を受け取れば、これに反応して指向方向を切り替え、方向検知することができる。
【実施例３】
【００８３】
次に、リーダライタ１０からの指向方向制御コマンドによって指向性可変アンテナ３０が電波の指向方向を切り替える実施例３について説明する。
図１０は、実施例３の指向性可変アンテナ３０の構成を示すブロック図である。この指向性可変アンテナ３０は、実施例１から検波回路３３を除いた構成である。検波回路３３が無い点を除けば、実施例１の指向性可変アンテナ３０と同一の構成であるから、その詳細な説明を省略する。
【００８４】
図１１は、リーダライタ１０から受信した指向方向制御コマンドによって指向性可変アンテナ３０が指向方向を切り替えつつＲＦＩＤタグ５０からレスポンス信号を受信する際の動作を示すフローチャートであり、図１２は、この動作中のリーダライタ１０、指向性可変アンテナ３０、およびＲＦＩＤタグ５０の関係をタイムチャートにより説明する説明図である。
【００８５】
リーダライタ１０のデジタル制御回路１１（送信信号処理部）は、制御ケーブル４１により、指向性可変アンテナ３０のＣＰＵ３２に、方向切替指示信号として指向方向の切替タイミングと切替パターンを送信する（ステップＳ４１）。
【００８６】
指向性可変アンテナ３０のＣＰＵ３２は、受信した切替タイミングと切替パターンをメモリ３１に記憶し（ステップＳ４２）、この切替タイミングに含まれているタイマ値で内部タイマをスタートする（ステップＳ４３）。
【００８７】
リーダライタ１０のデジタル制御回路１１は、ＲＦＩＤタグ５０へ向けてＩＤ読取コマンドの送信を開始する（ステップＳ４４）。このとき送信するＩＤ読取コマンドは、例えば図１２の（Ｓ４４）に示すように、ＲＦＩＤタグ５０に自己のＩＤをレスポンス信号として送信させるコマンドにするとよいが、これに限らず、ＲＦＩＤタグ５０に対して処理を要求する適宜のコマンドにより構成してもよい。
【００８８】
指向性可変アンテナ３０のＣＰＵ３２は、図１２の（Ｓ４５）に示すように、指向性可変アンテナ３０の指向方向を第１パターンである指向方向パターンＡにセットする（ステップＳ４５）。この後、ＲＦＩＤタグ５０から受信するレスポンス信号をいつでも受け付けることができ、レスポンス信号を受け始めるとこれをリーダライタ１０へＲＦケーブル４２を介して伝送する状態となる。
【００８９】
ＣＰＵ３２は、切替タイミングデータの第１切替時間が経過してタイムアップとなるまで待機する（ステップＳ４６：Ｎｏ）。第１切替時間が経過すれば（ステップＳ４６：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ３２は、図１２の（Ｓ４７）に示すように、指向性可変アンテナ３０の指向方向を第２パターンである指向方向パターンＢにセットする（ステップＳ４７）。
【００９０】
ＣＰＵ３２は、切替タイミングデータの第２切替時間が経過してタイムアップとなるまで待機する（ステップＳ４８：Ｎｏ）。第２切替時間が経過すれば（ステップＳ４８：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ３２は、図１２の（Ｓ４９）に示すように、指向性可変アンテナ３０の指向方向を第３パターンである指向方向パターンＣにセットし（ステップＳ４９）、指向方向切替処理（ステップＳ４２〜Ｓ４９）を完了させる。
【００９１】
指向性可変アンテナ３０は、この指向方向パターンＣで、レスポンス信号の受信が完了する終了時間となるまで、ＲＦＩＤタグ５０から受信しているレスポンス信号をリーダライタ１０に送信した後、処理を終了する。
【００９２】
以上の構成および動作により、実施例１と同一の効果を奏することができる。
また、指向性可変アンテナ３０の指向方向の切替タイミングや切替パターンをリーダライタ１０が指示するため、指向性可変アンテナ３０に検波回路３３を設ける必要がなく、従来の指向性可変アンテナ３０を用いることができる。
【００９３】
また、リーダライタ１０から指示する指向方向の切替タイミングや切替パターンを、ＩＤ読取コマンドの送信前に実行するため、指向性可変アンテナ３０は、レスポンス信号の受信開始前に指向方向の切り替え準備を行うことができる。従って、レスポンス信号を受信している短い時間中に指向方向を確実に切り替えることができる。
【実施例４】
【００９４】
次に、指向性可変アンテナ３０をＲＦＩＤタグ５０からの信号の受信用に用い、リーダライタ１０に送信用アンテナとしての広域送信用アンテナ４０を設けた実施例４について説明する。
【００９５】
図１３は、主にリーダライタ１０の構成を示すブロック図である。
このリーダライタ１０は、実施例１と異なりサーキュレータ１４が設けられておらず、広域送信用アンテナ４０と受信用の指向性可変アンテナ３０の２種のアンテナが接続されている。
【００９６】
デジタル制御回路１１には、送信経路として、変調器１２および送信側増幅器１３が設けられ、その下流に広域送信用アンテナ４０が接続されている。
また、デジタル制御回路１１には、受信経路として、受信側増幅器１６および復調器１７が設けられ、その上流に指向性可変アンテナ３０が設けられている。
【００９７】
図１４は、主に指向性可変アンテナ３０の構成を示すブロック図である。
指向性可変アンテナ３０は、実施例３と同一の構成であり、検波回路３３を有さずに指向方向制御コマンドをリーダライタ１０から受け取ってＣＰＵ３２が指向方向を切り替える。なお、指向性可変アンテナ３０は、実施例１、２と同一の構成にしてもよい。
【００９８】
図１５は、指向性可変アンテナ３０と広域送信用アンテナ４０の各通信領域を説明する説明図である。
指向性可変アンテナ３０は、実施例１〜３と同様に、指向方向をパターンＡ〜Ｃへ切り替え可能であり、それぞれの指向方向でＲＦＩＤタグ５０と通信できる。
【００９９】
広域送信用アンテナ４０は、指向性可変アンテナ３０が通信可能な領域よりも十分広い領域に対して電波を送信する。具体的には、例えば、指向性可変アンテナ３０がいずれかの指向方向で通信可能な領域にＲＦＩＤタグ５０が存在していれば、該ＲＦＩＤタグ５０に電波を供給できるように構成されている。
【０１００】
その他の構成及び動作については、実施例１〜３と同一であるため、その詳細な説明を省略する。
【０１０１】
以上の構成により、実施例３と同一の効果を得ることができる。
また、広域送信用アンテナ４０により、広い領域でＲＦＩＤタグ５０に送信信号を送ることができる。このため、ＲＦＩＤタグ５０が電源を有さずに誘導起電力によって起動するタイプのものであっても、十分に電力供給を行うことができる。
【０１０２】
詳述すると、例えば指向方向パターンＡの領域にＲＦＩＤタグ５０が存在した場合に、指向方向パターンＣの方向へ実施例１〜３の指向性可変アンテナ３０から送信信号を送信しても、ＲＦＩＤタグ５０に届く電波が弱く、ＲＦＩＤタグ５０が十分な誘導起電力を得られないケースが考えられる。このような場合でも、広域送信用アンテナ４０により十分な電力を供給できれば、これによってＲＦＩＤタグ５０は誘導起電力を得て動作でき、指向方向パターンＣの指向性可変アンテナ３０に対して十分な電波強度のレスポンス信号を送信することができる。
【０１０３】
なお、この実施例４は、実施例３の構成に対して広域送信用アンテナ４０を設けることに限らず、実施例１や実施例２に対して広域送信用アンテナ４０を設けて実現してもよい。
【０１０４】
また、上記各実施例は、指向方向の切り替えパターンを３方向としたが、これに限らず複数方向への切り替えとすることができる。
【０１０５】
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
この発明は、非接触で通信する技術に用いることができる。具体的には、ＵＨＦアンテナやＨＦアンテナを用いた適宜の通信技術に用いることができる。
【符号の説明】
【０１０７】
１…非接触通信装置、１１…デジタル制御回路、３０…指向性可変アンテナ、３０ａ…指向方向制御部、３０ｂ…アンテナ部、３２…ＣＰＵ、３３…検波回路、３７…位相器、３８…アンテナ素子、４０…広域送信用アンテナ、５０…ＲＦＩＤタグ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば非接触ＩＣ媒体の存在方向を検知する、あるいは特定範囲の非接触ＩＣ媒体と通信するような非接触ＩＣ媒体通信装置、指向方向切替アンテナ装置、および非接触ＩＣ媒体存在方向判別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、非接触ＩＣ媒体と非接触で通信する非接触ＩＣ媒体通信装置が提供されている。そして、この非接触ＩＣ媒体通信装置により、非接触ＩＣ媒体（無線タグ）の方向を検出する方向検出装置も提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
この方向検出装置は、複数組のアレイアンテナを有して送信指向性および受信指向性を切り替えできるものであり、非接触ＩＣ媒体との送受信処理を実行して指向方向を切り替え、再度非接触ＩＣ媒体との送受信処理を実行して指向方向を切り替えるという処理を繰り返す。そして、方向検出装置は、全ての指向方向での受信信号強度を比較し、最大値をとる指向方向が非接触ＩＣ媒体の存在方向であると検知する。
【０００４】
しかし、この方向検出装置による方法は、非接触ＩＣ媒体との送受信処理に複数回成功しなければならず、方向検知に時間がかかるという問題点があった。このため、例えば非接触ＩＣ媒体が移動している場合に、正しく検知できないという問題点があった。
【０００５】
詳述すると、送受信処理にはある程度の時間が必要であるため、複数回の送受信処理のうち１回でも、その途中で通信可能領域から非接触ＩＣ媒体が出てしまうと、最終的に送受信処理が完了せずにエラーになるという問題点があった。また、非接触ＩＣ媒体が移動している場合に、ある指向方向での送受信処理のときの非接触ＩＣ媒体の存在方向と、他の指向方向での送受信処理のときの非接触ＩＣ媒体の存在方向が異なる場合があるという問題点もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−４５９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明は、上述の問題に鑑み、非接触ＩＣ媒体の存在方向を高速に検知することができる非接触ＩＣ媒体通信装置、指向方向切替アンテナ装置、および非接触ＩＣ媒体存在方向判別方法を提供し、利便性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、非接触ＩＣ媒体と通信を行うアンテナ部と、該アンテナ部の指向方向を制御する指向方向制御部とを備え、前記指向方向制御部は、非接触ＩＣ媒体からの信号を受信開始してから受信終了するまでの間にアンテナ部の指向方向を切り替える指向方向切替処理を実行する構成である非接触ＩＣ媒体通信装置であることを特徴とする。
【０００９】
前記非接触ＩＣ媒体は、ＲＦＩＤタグなど、情報を記憶でき非接触で通信できる媒体をいう。この非接触ＩＣ媒体は、電源を備えず外部からの誘導起電力を得て信号を発信するパッシブタイプと、電源を備えて外部からの問合せを受けて信号を発信するセミパッシブタイプと、電源を備えて自ら信号を発信するアクティブタイプとが含まれる。
この発明により、非接触ＩＣ媒体の存在方向を高速に検知することができる。
【００１０】
この発明の態様として、前記非接触ＩＣ媒体と通信する信号を処理する信号処理部を備え、該信号処理部は、各指向方向での受信レベルに基づいて前記非接触ＩＣ媒体の存在方向を判別する存在方向判別処理を実行する構成とすることができる。
【００１１】
前記非接触ＩＣ媒体と通信する信号は、非接触ＩＣ媒体へ向けて送信する送信信号、非接触ＩＣ媒体から受信する受信信号、またはこの両方とすることができる。
この態様により、非接触ＩＣ媒体の存在方向を検知することができる。
【００１２】
またこの発明の態様として、前記信号処理部は、前記アンテナ部の指向方向を切り替えつつ前記非接触ＩＣ媒体から受信した一連の信号から前記非接触ＩＣ媒体の応答データを取得する応答データ取得処理を実行する構成とすることができる。
これにより、非接触ＩＣ媒体の応答データを取得することができる。
【００１３】
この発明の態様として、前記信号を検波する検波部を備え、前記指向方向切替処理は、前記検波部から前記信号を検波した検波信号を受け取り、該検波信号に基づいて指向方向の切替タイミングを決定する構成とすることができる。
【００１４】
前記切替タイミングは、適宜の記憶手段に切替時間を記憶しておき、この切替時間を読み出すことで決定する構成にする、あるいは切替制御を行うプログラム中に予め定めておいてこのプログラム制御によって決定する構成にすることができる。
この態様により、信号を受けてから指向方向の制御を開始することができ、切替タイミングの制御開始に適した時期を容易に得ることができる。
【００１５】
またこの発明の態様として、前記指向方向切替処理は、前記検波信号を受け取ってから所定時間後に所定方向へ指向方向を切り替える構成とすることができる。
【００１６】
前記所定時間は、応答要求信号を送信してから非接触ＩＣ媒体の信号が帰ってくるまでの既知の時間よりも後の時間とすることができる。
この態様により、応答要求信号を検波して指向方向の切替タイミングを決定でき、安定したタイミングでの指向方向の切り替えを実現することができる。
【００１７】
またこの発明の態様として、前記指向方向切替処理は、前記非接触ＩＣ媒体へ送信する信号を処理する送信信号処理部から前記指向方向制御部が方向切替指示信号を受け取り、該方向切替指示信号に従って実行する構成とすることができる。
この態様により、指向性可変アンテナに検波部を設けずとも適切なタイミングで指向方向を切り替えることができる。
【００１８】
またこの発明の態様として、前記アンテナ部とは別に、前記非接触ＩＣ媒体に対して応答要求する応答要求信号を送信する送信用アンテナを備え、該送信用アンテナを、前記アンテナ部による各指向方向での受信領域よりも広い領域に前記応答要求信号を送信する構成とすることができる。
【００１９】
これにより、非接触ＩＣ媒体がバッテリを搭載せずに誘導起電力を得て動作するパッシブタイプであっても、安定して電力供給した上で存在方向を検知することができる。従って、非接触ＩＣ媒体との通信の安定性が向上し、指向方向の切り替えによって非接触ＩＣ媒体が通信可能領域の外に出ることを防止することができる。
【００２０】
またこの発明は、複数のアンテナ素子と、各アンテナ素子に対して信号の位相を任意に変化させる位相器と、非接触ＩＣ媒体との通信に用いる信号を検波する検波回路と、前記検波回路による検波信号に基づいて前記位相器による位相変化を制御する制御回路とを備えた指向方向切替アンテナ装置とすることができる。
【００２１】
これにより、既存のリーダライタ装置に指向方向切替アンテナ装置を接続して非接触ＩＣ媒体通信装置とすることができる。
【００２２】
またこの発明は、非接触ＩＣ媒体からの信号を受信開始してから受信終了するまでの間にアンテナ部の指向方向を切り替え、各指向方向での受信レベルに基づいて前記非接触ＩＣ媒体の存在方向を判別する非接触ＩＣ媒体存在方向判別方法することができる。
これにより、非接触ＩＣ媒体の存在方向を判別することができる。
【発明の効果】
【００２３】
この発明により、非接触ＩＣ媒体の存在方向を高速に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】主にリーダライタの構成を示すブロック図。
【図２】主に指向性可変アンテナの構成を示すブロック図。
【図３】指向方向切り替えのフローチャート。
【図４】指向方向切り替えを説明する説明図。
【図５】ＲＦＩＤタグの存在方向を検知する動作のフローチャート。
【図６】レスポンス信号から存在方向を検知する方法を説明する説明図。
【図７】実施例２の指向性可変アンテナの構成を示すブロック図。
【図８】実施例２の指向方向切り替えのフローチャート。
【図９】実施例２の指向方向切り替えを説明する説明図。
【図１０】実施例３の指向性可変アンテナの構成を示すブロック図である。
【図１１】実施例３の指向方向切り替えのフローチャート。
【図１２】実施例３の指向方向切り替えを説明する説明図。
【図１３】実施例４のリーダライタの構成を示すブロック図。
【図１４】実施例４の指向性可変アンテナの構成を示すブロック図。
【図１５】実施例４の送信用と受信用の各通信領域を説明する説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
この発明は、指向方向を切り替え可能な指向性可変アンテナを利用し、非接触ＩＣ媒体が１つのレスポンス信号を送信している間に指向方向を切り替えて各指向方向での信号レベルを取得するものである。
【００２６】
これにより、非接触ＩＣ媒体の存在方向を短時間で精度よく検知することを実現したものである。
【００２７】
また、レスポンス信号の受信は１回で済むため、移動中の非接触ＩＣ媒体が処理途中で通信可能領域の外に出てレスポンス信号を受信しきれずエラーになる可能性を低減することができるものである。
【００２８】
他にも、指向性可変アンテナで通信可能な全領域のうちの所望の領域の非接触ＩＣ媒体のみ通信したい場合に、各指向方向での受信レベルを高速に取得して、これを演算処理して擬似的にペンシルビームアンテナの如く絞り込んだ領域に存在する非接触ＩＣ媒体のみの通信データを得ることも可能である。
【００２９】
以下、この発明の一実施形態を図面と共に説明する。
【実施例１】
【００３０】
まず、リーダライタ１０からＲＦＩＤタグ５０（非接触ＩＣ媒体）に送信する情報（ＩＤ読取コマンド）を指向性可変アンテナ３０が検波し、これをトリガとして指向性可変アンテナ３０が自己制御によって電波の指向方向を切り替える実施例１について説明する。
【００３１】
図１は、リーダライタ１０と指向性可変アンテナ３０で構成される非接触通信装置１（非接触ＩＣ媒体通信装置）の主にリーダライタ１０の構成を示すブロック図である。
リーダライタ１０は、送信側に、信号処理部としてのデジタル制御回路１１、変調器１２（ＭＯＤ：Modulator）、送信側増幅器１３（ＡＭＰ：Amplifier）、およびサーキュレータ１４がこの順に接続されており、さらに後段にＲＦケーブル４２が接続されている。リーダライタ１０の受信側には、サーキュレータ１４の後段に、復調器１７（ＤＥＭ：Demodulator）、および受信側増幅器１６がこの順に接続され、受信側増幅器１６の後段にデジタル制御回路１１が接続されている。
【００３２】
この構成により、デジタル制御回路１１は、ＲＦＩＤタグ５０へ向けて送信するＩＤ読取コマンドなどの各種コマンドデータを送信し、変調器１２がこれを変調し、送信側増幅器１３が増幅し、この増幅された信号をサーキュレータ１４からＲＦケーブル４２を通じて指向性可変アンテナ３０（指向方向切替アンテナ装置）へ送信する。
【００３３】
指向性可変アンテナ３０からのレスポンス信号は、サーキュレータ１４を通じて受信側増幅器１６に伝送され、この受信側増幅器１６で増幅された信号が復調器１７で変調されてデジタル信号となり、デジタル制御回路１１に伝送される。
デジタル制御回路１１は、このデジタル信号を受信し、演算やメモリへの記憶など各種処理を実行する。
【００３４】
図２は、非接触通信装置１の主に指向性可変アンテナ３０の構成を示すブロック図である。
指向性可変アンテナ３０は、指向性を有するアンテナ装置である。この指向性可変アンテナ３０は、制御ケーブル４１の後段に、制御系として、制御回路としてのＣＰＵ３２（中央演算処理装置）、複数のＤ／Ａコンバータ３６（ＤＡＣ：Digital Analog Converter）、および複数の位相器３７がこの順で接続されている。ＣＰＵ３２には、メモリ３１が接続されている。
【００３５】
また、この指向性可変アンテナ３０は、ＲＦケーブル４２の後段に、通信信号系として、複数の位相器３７および複数のアンテナ素子３８がこの順で接続されている。また、位相器３７と並列に、ＲＦライン４４で伝送される通信信号を検波する検波部としての検波回路３３（ＤＥＭ：Demodulator）が接続されている。この検波回路３３は、後段にＣＰＵ３２が接続されている。
【００３６】
ここで、複数のアンテナ素子３８により、アンテナ部３０ｂが構成されている。このアンテナ素子３８は、ループアンテナやＵＨＦアンテナ等、非接触の通信が可能な適宜のアンテナとすることがきる。また、メモリ３１、ＣＰＵ３２、検波回路３３、複数のＤ／Ａコンバータ３６、及び複数の位相器３７により指向方向制御部３０ａが構成されている。
【００３７】
リーダライタ１０からＲＦケーブル４２を介して伝送される送信信号は、ＲＦライン４４により、アンテナ素子３８毎に設けられた各位相器３７を介してアンテナ素子３８に伝送される。ＲＦＩＤタグ５０から受信する受信信号は、この逆の順で伝送される。
【００３８】
ここで、位相器３７は、信号の位相を任意に変化させる移相器として機能する。詳述すると、各アンテナ素子３８による送信信号や受信信号は、位相器３７にて所望の値に移相される。このとき、移相後の各信号がすべて同相となるような方向の電波のみが高感度に送信・受信され、別方向の電波は各アンテナ素子３８の放射時・到達時に互いに位相差を持つことから打ち消し合って角度に応じて強度が弱くなる。このような各位相器３７の設定により、指向性可変アンテナ３０は、電波の送信・受信の指向方向を切り替えることができる。
【００３９】
また、リーダライタ１０からＲＦケーブル４２を介して伝送される送信信号は、検波回路３３にも伝送される。検波回路３３は、この送信信号を検波し、検波信号をＣＰＵ３２に信号を伝送する。
【００４０】
ＣＰＵ３２は、制御ケーブル４１を介してリーダライタ１０から受信する制御信号に従って、各種演算動作や制御動作を実行する。また、ＣＰＵ３２は、メモリ３１を記憶領域として使用し、指向方向を切り替えるための位相制御信号を、制御ライン４３により複数のＤ／Ａコンバータ３６を介して各位相器３７に伝送する。これにより、各位相器３７の位相を制御し、指向性可変アンテナ３０の指向方向を切り替えることを実現する。なお、ＣＰＵ３２による指向性可変アンテナ３０の指向方向の切り替えは、様々な方法によって開始トリガを得て実行することができるが、この実施例１では検波回路３３からの信号伝送を受けたときを開始トリガとしている。
【００４１】
メモリ３１は、指向方向を切り替えるための切替タイミングデータや、ＲＦＩＤタグ５０に対してＩＤ読取コマンドを送信してからレスポンス信号を受け始めるまでの応答待ち時間データ等の各種データ、検波回路３３から伝送される信号に従って指向方向の切り替えを実行する指向方向切替プログラム等の各種プログラムが記憶されている。
【００４２】
図３は、指向性可変アンテナ３０がリーダライタ１０から受信したＩＤ読取コマンドをＲＦＩＤタグ５０へ送信してＲＦＩＤタグ５０からレスポンス信号を受信する際の動作を示すフローチャートであり、図４（Ａ）は、各指向方向パターンＡ，Ｂ，Ｃでの通信領域（Ｓ４），（Ｓ６），（Ｓ８）を説明する説明図であり、図４（Ｂ）は、この動作中のリーダライタ１０、指向性可変アンテナ３０、およびＲＦＩＤタグ５０の関係をタイムチャートにより説明する説明図である。
【００４３】
リーダライタ１０のデジタル制御回路１１は、ＲＦＩＤタグ５０へ向けて応答要求信号としてのＩＤ読取コマンドの送信を開始する（ステップＳ１）。このとき送信するＩＤ読取コマンドは、例えば図４（Ｂ）の（Ｓ１）に示すように、ＲＦＩＤタグ５０に自己のＩＤをレスポンス信号（応答データ）として送信させるコマンドにするとよいが、これに限らず、ＲＦＩＤタグ５０に対して処理を要求する適宜のコマンドにより構成してもよい。
【００４４】
指向性可変アンテナ３０は、リーダライタ１０からＲＦケーブル４２を通じて伝送されたＩＤ読取コマンドを検波回路３３により検波し、この検波された信号を受けたＣＰＵ３２が、ＲＦＩＤタグ５０からのレスポンスタイミングを認識する（ステップＳ２）。
【００４５】
詳述すると、このＩＤ読取コマンドがアンテナ素子３８から送信され、ＲＦＩＤタグ５０がレスポンス信号を応答し、このレスポンス信号を指向性可変アンテナ３０で受信するまでの応答待ち時間は、既知である。このため、この応答待ち時間データをメモリ３１から読み出す。
【００４６】
また、ＲＦＩＤタグ５０がレスポンス信号を送信開始してから送信終了するまでのレスポンス信号送信時間も既知であるため、このレスポンス信号送信時間内で指向性可変アンテナ３０の指向方向を切り替える切替タイミングデータもメモリ３１から読み出す。
【００４７】
ＣＰＵ３２は、内部タイマをスタートし（ステップＳ３）、図４（Ａ），（Ｂ）の（Ｓ４）に示すように、指向性可変アンテナ３０の指向方向を第１パターンである指向方向パターンＡにセットする（ステップＳ４）。この後、ＲＦＩＤタグ５０から受信するレスポンス信号をいつでも受け付けることができ、レスポンス信号を受け始めるとこれをリーダライタ１０へＲＦケーブル４２を介して伝送する状態となる。
【００４８】
ＣＰＵ３２は、切替タイミングデータの第１切替時間が経過してタイムアップとなるまで待機する（ステップＳ５：Ｎｏ）。第１切替時間が経過すれば（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ３２は、図４（Ａ），（Ｂ）の（Ｓ６）に示すように、指向性可変アンテナ３０の指向方向を第２パターンである指向方向パターンＢにセットする（ステップＳ６）。
【００４９】
ＣＰＵ３２は、切替タイミングデータの第２切替時間が経過してタイムアップとなるまで待機する（ステップＳ７：Ｎｏ）。第２切替時間が経過すれば（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ３２は、図４（Ａ），（Ｂ）の（Ｓ８）に示すように、指向性可変アンテナ３０の指向方向を第３パターンである指向方向パターンＣにセットし（ステップＳ８）、指向方向切替処理（ステップＳ２〜Ｓ８）を完了させる。
【００５０】
指向性可変アンテナ３０は、この指向方向パターンＣで、レスポンス信号の受信が完了する終了時間となるまで、ＲＦＩＤタグ５０から受信しているレスポンス信号をリーダライタ１０に送信した後、処理を終了する。
【００５１】
図５は、リーダライタ１０がＩＤ読取コマンドを送信してレスポンス信号を受信し、ＲＦＩＤタグ５０の存在方向を検知するまでの動作を示すフローチャートであり、図６は、レスポンス信号から存在方向を検知する方法を説明する説明図である。
【００５２】
リーダライタ１０のデジタル制御回路１１は、ＩＤ読取コマンドを送信した後（ステップＳ１１）、レスポンス信号を待つためのレスポンス待ちタイマを開始する（ステップＳ１２）。
【００５３】
レスポンスがなければ（ステップＳ１３：Ｎｏ）、デジタル制御回路１１は、タイムアウト（レスポンス待ち時間が経過）するまで待機し（ステップＳ１４：Ｎｏ）、タイムアウトすれば（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、ＲＦＩＤタグ５０が存在しない（タグ無し）として処理を終了する。
【００５４】
レスポンスがあった場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、デジタル制御回路１１は、レスポンス信号を受信して復調し（ステップＳ１５）、復調したレスポンス波形を３分割する（ステップＳ１６）。この３分割は、上述した指向性可変アンテナ３０の指向方向切り替えタイミングに合わせた分割とする。すなわち、図６に示すように、指向方向パターンＡ，Ｂ，Ｃのそれぞれに分割する。
【００５５】
なお、図示では指向方向パターンＡ，Ｂ，Ｃの切り替えタイミングで正確に区切っているが、切り替えタイミングと分割位置の多少の誤差を許容してもよい。また、切り替えタイミングの前後少しを排除し、各指向パターンの中心部分の所定範囲を切り出してもよい。この場合、指向方向パターンの切り替えタイミングと分割位置がずれることや切り替え時のノイズ等の影響を防止して精度よく切り出すことができる。
また、指向方向をＡ，Ｂ，Ｃの３パターンとし、分割数も３分割としているが、これに限らず複数の指向方向に対して対応する数（同数）の分割数にするとよい。
【００５６】
デジタル制御回路１１は、分割した最初の波形（指向方向パターンＡの波形）に対してＦＦＴ処理を実施し、受信レベル（図６のＡ信号レベル）を算出する（ステップＳ１７）。
【００５７】
デジタル制御回路１１は、分割した２番目の波形（指向方向パターンＢの波形）に対してＦＦＴ処理を実施し、受信レベル（図６のＢ信号レベル）を算出する（ステップＳ１８）。
【００５８】
デジタル制御回路１１は、分割した３番目の波形（指向方向パターンＣの波形）に対してＦＦＴ処理を実施し、受信レベル（図６のＣ信号レベル）を算出する（ステップＳ１９）。
【００５９】
このようにして、全ての指向方向パターンについてＦＦＴ処理を実施して受信レベルを取得したのち、デジタル制御回路１１は、方向判別処理（存在方向判別処理）を実行する（ステップＳ２０）。
【００６０】
この方向判別処理では、種々の方法により、レスポンス信号を送信したＲＦＩＤタグ５０の存在方向を判別することができる。具体的には、受信レベルの最も高い指向方向をＲＦＩＤタグ５０の存在方向とすることができる。また、受信レベルの最も高い指向方向の範囲内で、他の受信レベルの大小関係から中心か右よりか左寄りかといった判別もなし得る。
【００６１】
他にも、擬似的にペンシルビームアンテナとして使用し、設定した狭い領域内にＲＦＩＤタグ５０が入っているか否かを判別することもできる。この場合、各指向方向での受信レベルの比である受信レベル比を算出し、この受信レベル比が所望の閾値範囲内にあるＲＦＩＤタグ５０のみを求める領域内のＲＦＩＤタグ５０とするとよい。これにより、通常であれば通信可能領域の境目が曖昧であるのに対し、演算式によって明瞭に区切った閾値範囲内に存在するＲＦＩＤタグ５０を検知できる。
【００６２】
デジタル制御回路１１は、ＲＦＩＤタグ５０のデータを取得する応答データ取得処理（ステップＳ２１）を実行し（タグ有り）、処理を終了する。このとき、取得するデータとして、レスポンス信号から読取ったＲＦＩＤタグ５０のＩＤや、ステップＳ２０で判別した存在方向などを取得するとよい。また、取得したＩＤや存在方向等のデータは、適宜の記憶部に記憶する、または別途接続されたコンピュータなどの他の装置に送信出力するなど、適宜の出力手段によって出力する構成にするとよい。
【００６３】
以上の構成および動作により、ＲＦＩＤタグ５０の存在方向を高速に検知することができる。また、所望の方向のＲＦＩＤタグ５０との通信を高速に実現ことができる。
【００６４】
詳述すると、ＲＦＩＤタグ５０がレスポンス信号を１つ送信している間に、指向方向を切り替えて各指向方向での受信レベルを取得できる。このため、ＲＦＩＤタグ５０に対して複数回の通信を行う必要がない。従って、通信回数を削減して処理全体に要する時間を大幅に削減することができる。
【００６５】
また、指向性可変アンテナ３０を用いてレスポンス信号の受信中に指向方向を切り替えるため、この指向方向の切り替え中であってもレスポンス信号そのものを途切れることなく受信できる。従って、レスポンス信号に含まれているＩＤなどのデータを問題なく読取ることができ、通信を成立させて正常処理を行うことができる。
【００６６】
また、レスポンス信号を１つ受信している間に複数の指向方向での受信レベルを得て、必要な受信処理を完了できるため、ＲＦＩＤタグ５０が指向性可変アンテナ３０に対して相対的に移動している場合であっても、通信完了前にＲＦＩＤタグ５０が通信可能領域から出てエラーとなる可能性を低減することができる。
【００６７】
また、指向性可変アンテナ３０自身が、検波回路３３で検波して指向方向の切り替えタイミングの決定や切り替えの実行を行える。このため、リーダライタ１０やＲＦＩＤタグ５０に構成要素を追加する必要なく利用することができる。
【００６８】
また、ＲＦＩＤタグ５０が、電源を備えて自ら信号を発信するアクティブタイプであっても、存在位置の検知が必要のない場合にまでＲＦＩＤタグ５０から送られるＲＦ信号に反応して指向方向を切り替えるといったことを防止できる。すなわち、ＲＦＩＤタグ５０へ向けて応答要求を送信したときに初めて指向方向の切り替え等の動作が開始するため、それ以外のタイミングでＲＦＩＤタグ５０から信号を受けても動作しないことができる。
【実施例２】
【００６９】
次に、ＲＦＩＤタグ５０からのレスポンス信号を検波し、これをトリガとして指向性可変アンテナ３０が自己制御によって電波の指向方向を切り替える実施例２について説明する。
【００７０】
図７は、実施例２の指向性可変アンテナ３０の構成を示すブロック図である。
実施例１ではリーダライタ１０から送信される送信信号を検波するのに対し、実施例２の検波回路３３は、ＲＦＩＤタグ５０から受信する受信信号を検波する。
【００７１】
また、メモリ３１には、レスポンス信号を受信しはじめてから指向方向パターンをＡからＢへ切り替えるまでの第１切替時間、および指向方向パターンをＢからＣへ切り替えるまでの第２切替時間を記憶している。
その他の構成は、実施例１と同一であるため、その詳細な説明を省略する。
【００７２】
図８は、実施例２の指向性可変アンテナ３０がＲＦＩＤタグ５０から受信したレスポンス信号を処理する際の動作を示すフローチャートであり、図９は、この動作中のリーダライタ１０、指向性可変アンテナ３０、およびＲＦＩＤタグ５０の関係をタイムチャートにより説明する説明図である。
【００７３】
指向性可変アンテナ３０のＣＰＵ３２は、図９の（Ｓ３１）に示すように、指向性可変アンテナ３０の指向方向を第１パターンである指向方向パターンＡにセットする（ステップＳ３１）。この後、ＲＦＩＤタグ５０から受信するレスポンス信号をいつでも受け付けることができ、レスポンス信号を受け始めるとこれをリーダライタ１０へＲＦケーブル４２を介して伝送する状態となる。
【００７４】
リーダライタ１０のデジタル制御回路１１は、ＲＦＩＤタグ５０へ向けてＩＤ読取コマンドの送信を開始する（ステップＳ３２）。このとき送信するＩＤ読取コマンドは、例えば図９に示すように、ＲＦＩＤタグ５０に自己のＩＤをレスポンス信号として送信させるコマンドにするとよいが、これに限らず、ＲＦＩＤタグ５０に対して処理を要求する適宜のコマンドにより構成してもよい。
【００７５】
指向性可変アンテナ３０のＣＰＵ３２は、ＲＦＩＤタグ５０からのレスポンス信号の受信を開始し（ステップＳ３３）、このレスポンス信号を検波回路３３により検波する（ステップＳ３４）。このとき、検波回路３３により検波された信号を受けたＣＰＵ３２は、ＲＦＩＤタグ５０からのレスポンス開始のタイミングを認識する。
【００７６】
詳述すると、このレスポンス信号を検波した時点がレスポンス開始であるため、ここから指向方向パターンをＡからＢへ切り替えるまでの第１切替時間、およびＢからＣへ切り替えるまでの第２切替時間をメモリ３１から読み出す。
【００７７】
ＣＰＵ３２は、内部タイマをスタートし（ステップＳ３５）、切替タイミングデータの第１切替時間が経過してタイムアップとなるまで待機する（ステップＳ３６：Ｎｏ）。第１切替時間が経過すれば（ステップＳ３６：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ３２は、図９の（Ｓ３７）に示すように、指向性可変アンテナ３０の指向方向を第２パターンである指向方向パターンＢにセットする（ステップＳ３７）。
【００７８】
ＣＰＵ３２は、切替タイミングデータの第２切替時間が経過してタイムアップとなるまで待機する（ステップＳ３８：Ｎｏ）。第２切替時間が経過すれば（ステップＳ３８：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ３２は、図９の（Ｓ３９）に示すように、指向性可変アンテナ３０の指向方向を第３パターンである指向方向パターンＣにセットし（ステップＳ３９）、指向方向切替処理（ステップＳ３１〜Ｓ３９）を完了させる。
【００７９】
指向性可変アンテナ３０は、この指向方向パターンＣで、レスポンス信号の受信が完了する終了時間となるまで、ＲＦＩＤタグ５０から受信しているレスポンス信号をリーダライタ１０に送信した後、処理を終了する。
【００８０】
リーダライタ１０がＩＤ読取コマンドを送信してレスポンス信号を受信し、ＲＦＩＤタグ５０の存在方向を検知するまでの動作は、実施例１で図５と共に説明した動作と同一であるため、その詳細な説明を省略する。
【００８１】
以上の構成および動作により、実施例１と同一の効果を得ることができる。また、ＲＦＩＤタグ５０のレスポンス信号を受信開始して検波したときが指向方向の切り替えタイミングの計時開始のときとなり、正確な切り替えタイミングを容易に得ることができる。
【００８２】
また、ＲＦＩＤタグ５０のレスポンスを受けてから切り替えタイミングを定めるため、ＲＦＩＤタグ５０がアクティブタイプで自ら信号を発信する場合であっても、適切な切り替えタイミングで指向方向を切り替えることができる。従って、リーダライタ１０から応答要求を送信していなくても、アクティブタイプのＲＦＩＤタグ５０からＲＦ信号を受け取れば、これに反応して指向方向を切り替え、方向検知することができる。
【実施例３】
【００８３】
次に、リーダライタ１０からの指向方向制御コマンドによって指向性可変アンテナ３０が電波の指向方向を切り替える実施例３について説明する。
図１０は、実施例３の指向性可変アンテナ３０の構成を示すブロック図である。この指向性可変アンテナ３０は、実施例１から検波回路３３を除いた構成である。検波回路３３が無い点を除けば、実施例１の指向性可変アンテナ３０と同一の構成であるから、その詳細な説明を省略する。
【００８４】
図１１は、リーダライタ１０から受信した指向方向制御コマンドによって指向性可変アンテナ３０が指向方向を切り替えつつＲＦＩＤタグ５０からレスポンス信号を受信する際の動作を示すフローチャートであり、図１２は、この動作中のリーダライタ１０、指向性可変アンテナ３０、およびＲＦＩＤタグ５０の関係をタイムチャートにより説明する説明図である。
【００８５】
リーダライタ１０のデジタル制御回路１１（送信信号処理部）は、制御ケーブル４１により、指向性可変アンテナ３０のＣＰＵ３２に、方向切替指示信号として指向方向の切替タイミングと切替パターンを送信する（ステップＳ４１）。
【００８６】
指向性可変アンテナ３０のＣＰＵ３２は、受信した切替タイミングと切替パターンをメモリ３１に記憶し（ステップＳ４２）、この切替タイミングに含まれているタイマ値で内部タイマをスタートする（ステップＳ４３）。
【００８７】
リーダライタ１０のデジタル制御回路１１は、ＲＦＩＤタグ５０へ向けてＩＤ読取コマンドの送信を開始する（ステップＳ４４）。このとき送信するＩＤ読取コマンドは、例えば図１２の（Ｓ４４）に示すように、ＲＦＩＤタグ５０に自己のＩＤをレスポンス信号として送信させるコマンドにするとよいが、これに限らず、ＲＦＩＤタグ５０に対して処理を要求する適宜のコマンドにより構成してもよい。
【００８８】
指向性可変アンテナ３０のＣＰＵ３２は、図１２の（Ｓ４５）に示すように、指向性可変アンテナ３０の指向方向を第１パターンである指向方向パターンＡにセットする（ステップＳ４５）。この後、ＲＦＩＤタグ５０から受信するレスポンス信号をいつでも受け付けることができ、レスポンス信号を受け始めるとこれをリーダライタ１０へＲＦケーブル４２を介して伝送する状態となる。
【００８９】
ＣＰＵ３２は、切替タイミングデータの第１切替時間が経過してタイムアップとなるまで待機する（ステップＳ４６：Ｎｏ）。第１切替時間が経過すれば（ステップＳ４６：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ３２は、図１２の（Ｓ４７）に示すように、指向性可変アンテナ３０の指向方向を第２パターンである指向方向パターンＢにセットする（ステップＳ４７）。
【００９０】
ＣＰＵ３２は、切替タイミングデータの第２切替時間が経過してタイムアップとなるまで待機する（ステップＳ４８：Ｎｏ）。第２切替時間が経過すれば（ステップＳ４８：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ３２は、図１２の（Ｓ４９）に示すように、指向性可変アンテナ３０の指向方向を第３パターンである指向方向パターンＣにセットし（ステップＳ４９）、指向方向切替処理（ステップＳ４２〜Ｓ４９）を完了させる。
【００９１】
指向性可変アンテナ３０は、この指向方向パターンＣで、レスポンス信号の受信が完了する終了時間となるまで、ＲＦＩＤタグ５０から受信しているレスポンス信号をリーダライタ１０に送信した後、処理を終了する。
【００９２】
以上の構成および動作により、実施例１と同一の効果を奏することができる。
また、指向性可変アンテナ３０の指向方向の切替タイミングや切替パターンをリーダライタ１０が指示するため、指向性可変アンテナ３０に検波回路３３を設ける必要がなく、従来の指向性可変アンテナ３０を用いることができる。
【００９３】
また、リーダライタ１０から指示する指向方向の切替タイミングや切替パターンを、ＩＤ読取コマンドの送信前に実行するため、指向性可変アンテナ３０は、レスポンス信号の受信開始前に指向方向の切り替え準備を行うことができる。従って、レスポンス信号を受信している短い時間中に指向方向を確実に切り替えることができる。
【実施例４】
【００９４】
次に、指向性可変アンテナ３０をＲＦＩＤタグ５０からの信号の受信用に用い、リーダライタ１０に送信用アンテナとしての広域送信用アンテナ４０を設けた実施例４について説明する。
【００９５】
図１３は、主にリーダライタ１０の構成を示すブロック図である。
このリーダライタ１０は、実施例１と異なりサーキュレータ１４が設けられておらず、広域送信用アンテナ４０と受信用の指向性可変アンテナ３０の２種のアンテナが接続されている。
【００９６】
デジタル制御回路１１には、送信経路として、変調器１２および送信側増幅器１３が設けられ、その下流に広域送信用アンテナ４０が接続されている。
また、デジタル制御回路１１には、受信経路として、受信側増幅器１６および復調器１７が設けられ、その上流に指向性可変アンテナ３０が設けられている。
【００９７】
図１４は、主に指向性可変アンテナ３０の構成を示すブロック図である。
指向性可変アンテナ３０は、実施例３と同一の構成であり、検波回路３３を有さずに指向方向制御コマンドをリーダライタ１０から受け取ってＣＰＵ３２が指向方向を切り替える。なお、指向性可変アンテナ３０は、実施例１、２と同一の構成にしてもよい。
【００９８】
図１５は、指向性可変アンテナ３０と広域送信用アンテナ４０の各通信領域を説明する説明図である。
指向性可変アンテナ３０は、実施例１〜３と同様に、指向方向をパターンＡ〜Ｃへ切り替え可能であり、それぞれの指向方向でＲＦＩＤタグ５０と通信できる。
【００９９】
広域送信用アンテナ４０は、指向性可変アンテナ３０が通信可能な領域よりも十分広い領域に対して電波を送信する。具体的には、例えば、指向性可変アンテナ３０がいずれかの指向方向で通信可能な領域にＲＦＩＤタグ５０が存在していれば、該ＲＦＩＤタグ５０に電波を供給できるように構成されている。
【０１００】
その他の構成及び動作については、実施例１〜３と同一であるため、その詳細な説明を省略する。
【０１０１】
以上の構成により、実施例３と同一の効果を得ることができる。
また、広域送信用アンテナ４０により、広い領域でＲＦＩＤタグ５０に送信信号を送ることができる。このため、ＲＦＩＤタグ５０が電源を有さずに誘導起電力によって起動するタイプのものであっても、十分に電力供給を行うことができる。
【０１０２】
詳述すると、例えば指向方向パターンＡの領域にＲＦＩＤタグ５０が存在した場合に、指向方向パターンＣの方向へ実施例１〜３の指向性可変アンテナ３０から送信信号を送信しても、ＲＦＩＤタグ５０に届く電波が弱く、ＲＦＩＤタグ５０が十分な誘導起電力を得られないケースが考えられる。このような場合でも、広域送信用アンテナ４０により十分な電力を供給できれば、これによってＲＦＩＤタグ５０は誘導起電力を得て動作でき、指向方向パターンＣの指向性可変アンテナ３０に対して十分な電波強度のレスポンス信号を送信することができる。
【０１０３】
なお、この実施例４は、実施例３の構成に対して広域送信用アンテナ４０を設けることに限らず、実施例１や実施例２に対して広域送信用アンテナ４０を設けて実現してもよい。
【０１０４】
また、上記各実施例は、指向方向の切り替えパターンを３方向としたが、これに限らず複数方向への切り替えとすることができる。
【０１０５】
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
この発明は、非接触で通信する技術に用いることができる。具体的には、ＵＨＦアンテナやＨＦアンテナを用いた適宜の通信技術に用いることができる。
【符号の説明】
【０１０７】
１…非接触通信装置、１１…デジタル制御回路、３０…指向性可変アンテナ、３０ａ…指向方向制御部、３０ｂ…アンテナ部、３２…ＣＰＵ、３３…検波回路、３７…位相器、３８…アンテナ素子、４０…広域送信用アンテナ、５０…ＲＦＩＤタグ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触ＩＣ媒体と通信を行うアンテナ部と、
該アンテナ部の指向方向を制御する指向方向制御部とを備え、
前記指向方向制御部は、非接触ＩＣ媒体からの信号を受信開始してから受信終了するまでの間にアンテナ部の指向方向を切り替える指向方向切替処理を実行する構成である
非接触ＩＣ媒体通信装置。
【請求項２】
前記非接触ＩＣ媒体と通信する信号を処理する信号処理部を備え、
該信号処理部は、
各指向方向での受信レベルに基づいて前記非接触ＩＣ媒体の存在方向を判別する存在方向判別処理を実行する構成である
請求項１記載の非接触ＩＣ媒体通信装置。
【請求項３】
前記信号処理部は、前記アンテナ部の指向方向を切り替えつつ前記非接触ＩＣ媒体から受信した一連の信号から前記非接触ＩＣ媒体の応答データを取得する応答データ取得処理を実行する構成である
請求項２記載の非接触ＩＣ媒体通信装置。
【請求項４】
前記信号を検波する検波部を備え、
前記指向方向切替処理は、前記検波部から前記信号を検波した検波信号を受け取り、該検波信号に基づいて指向方向の切替タイミングを決定する構成である
請求項１、２または３記載の非接触ＩＣ媒体通信装置。
【請求項５】
前記指向方向切替処理は、
前記検波信号を受け取ってから所定時間後に所定方向へ指向方向を切り替える構成である
請求項４記載の非接触ＩＣ媒体通信装置。
【請求項６】
前記指向方向切替処理は、
前記非接触ＩＣ媒体へ送信する信号を処理する送信信号処理部から前記指向方向制御部が方向切替指示信号を受け取り、該方向切替指示信号に従って実行する構成である
請求項１、２または３記載の非接触ＩＣ媒体通信装置。
【請求項７】
前記アンテナ部とは別に、前記非接触ＩＣ媒体に対して応答要求する応答要求信号を送信する送信用アンテナを備え、
該送信用アンテナを、前記アンテナ部による各指向方向での受信領域よりも広い領域に前記応答要求信号を送信する構成とした
請求項１から６のいずれか１つに記載の非接触ＩＣ媒体通信装置。
【請求項８】
複数のアンテナ素子と、
各アンテナ素子に対して信号の位相を任意に変化させる位相器と、
非接触ＩＣ媒体との通信に用いる信号を検波する検波回路と、
前記検波回路による検波信号に基づいて前記位相器による位相変化を制御する制御回路とを備えた
指向方向切替アンテナ装置。
【請求項９】
非接触ＩＣ媒体からの信号を受信開始してから受信終了するまでの間にアンテナ部の指向方向を切り替え、
各指向方向での受信レベルに基づいて前記非接触ＩＣ媒体の存在方向を判別する
非接触ＩＣ媒体存在方向判別方法。
【請求項１】
非接触ＩＣ媒体と通信を行うアンテナ部と、
該アンテナ部の指向方向を制御する指向方向制御部とを備え、
前記指向方向制御部は、非接触ＩＣ媒体からの信号を受信開始してから受信終了するまでの間にアンテナ部の指向方向を切り替える指向方向切替処理を実行する構成である
非接触ＩＣ媒体通信装置。
【請求項２】
前記非接触ＩＣ媒体と通信する信号を処理する信号処理部を備え、
該信号処理部は、
各指向方向での受信レベルに基づいて前記非接触ＩＣ媒体の存在方向を判別する存在方向判別処理を実行する構成である
請求項１記載の非接触ＩＣ媒体通信装置。
【請求項３】
前記信号処理部は、前記アンテナ部の指向方向を切り替えつつ前記非接触ＩＣ媒体から受信した一連の信号から前記非接触ＩＣ媒体の応答データを取得する応答データ取得処理を実行する構成である
請求項２記載の非接触ＩＣ媒体通信装置。
【請求項４】
前記信号を検波する検波部を備え、
前記指向方向切替処理は、前記検波部から前記信号を検波した検波信号を受け取り、該検波信号に基づいて指向方向の切替タイミングを決定する構成である
請求項１、２または３記載の非接触ＩＣ媒体通信装置。
【請求項５】
前記指向方向切替処理は、
前記検波信号を受け取ってから所定時間後に所定方向へ指向方向を切り替える構成である
請求項４記載の非接触ＩＣ媒体通信装置。
【請求項６】
前記指向方向切替処理は、
前記非接触ＩＣ媒体へ送信する信号を処理する送信信号処理部から前記指向方向制御部が方向切替指示信号を受け取り、該方向切替指示信号に従って実行する構成である
請求項１、２または３記載の非接触ＩＣ媒体通信装置。
【請求項７】
前記アンテナ部とは別に、前記非接触ＩＣ媒体に対して応答要求する応答要求信号を送信する送信用アンテナを備え、
該送信用アンテナを、前記アンテナ部による各指向方向での受信領域よりも広い領域に前記応答要求信号を送信する構成とした
請求項１から６のいずれか１つに記載の非接触ＩＣ媒体通信装置。
【請求項８】
複数のアンテナ素子と、
各アンテナ素子に対して信号の位相を任意に変化させる位相器と、
非接触ＩＣ媒体との通信に用いる信号を検波する検波回路と、
前記検波回路による検波信号に基づいて前記位相器による位相変化を制御する制御回路とを備えた
指向方向切替アンテナ装置。
【請求項９】
非接触ＩＣ媒体からの信号を受信開始してから受信終了するまでの間にアンテナ部の指向方向を切り替え、
各指向方向での受信レベルに基づいて前記非接触ＩＣ媒体の存在方向を判別する
非接触ＩＣ媒体存在方向判別方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１０−２１３０３５（Ｐ２０１０−２１３０３５Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５７５６１（Ｐ２００９−５７５６１）
【出願日】平成２１年３月１１日（２００９．３．１１）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１１日（２００９．３．１１）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
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