ＲＦタグリーダ及び方法
【課題】ＲＦタグリーダにおいて、管理対象体に同行するＲＦタグと適切に通信を行うこと。
【解決手段】ＲＦタグリーダは、第１のエリアをカバーする指向性を有するメインアンテナと、第１のエリアより狭い第２のエリアをカバーする指向性を有するサブアンテナと、メインアンテナ及びサブアンテナを選択的に切り替える切替制御手段とを有する。切替制御手段は、１以上の管理対象体と共に移動する無線通信手段から、サブアンテナを介して応答信号が受信されると、通信用のアンテナを前記サブアンテナから前記メインアンテナに切り替える。そして、メインアンテナを介して、管理対象体に同伴するＲＦタグとの通信が行われる。
【解決手段】ＲＦタグリーダは、第１のエリアをカバーする指向性を有するメインアンテナと、第１のエリアより狭い第２のエリアをカバーする指向性を有するサブアンテナと、メインアンテナ及びサブアンテナを選択的に切り替える切替制御手段とを有する。切替制御手段は、１以上の管理対象体と共に移動する無線通信手段から、サブアンテナを介して応答信号が受信されると、通信用のアンテナを前記サブアンテナから前記メインアンテナに切り替える。そして、メインアンテナを介して、管理対象体に同伴するＲＦタグとの通信が行われる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＦタグ及びＲＦタグリーダ間の無線通信に関連し、特にパッシブ型のＲＦタグ用のリーダ及びリーダで使用される方法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＲＦタグを利用するシステムが注目されており、このシステムはＲＦタグ及びＲＦタグリーダ（又はリーダ／ライタ装置）を含む。リーダ／ライタ装置は、ＲＦタグからの情報を読み取る又はそこへ情報を書き込むことができる。リーダ／ライタ装置は質問器(interrogator)とも呼ばれる。ＲＦタグは、無線タグ、ＲＦＩＤ、ＲＦＩＤタグ、ＩＣタグ、電子タグ等と言及される。
【０００３】
ＲＦタグには一般に能動型（アクティブ型）と受動型（パッシブ型）がある。アクティブ型のＲＦタグは、自ら電力を用意することができ、ＲＦタグリーダ側の装置構成を簡単にすることができる。後者は、自ら電力を用意することはできず、外部からエネルギーを受けることによって、ＩＤ情報の送信等の動作が行なわれる。パッシブ型は、ＲＦタグを安価にする等の観点から好ましく、将来的に特に有望である。
【０００４】
使用する信号の周波数帯域の観点からは、電磁結合方式と電磁波方式とがある。前者は数キロヘルツ程度の周波数帯域や、13.56MHｚ程度の周波数帯域等を使用する。後者は、ＵＨＦ帯（例えば950MHｚ）や、2.45GHｚのような高い周波数帯域を使用する。通信可能な距離を増やす等の観点からは高い周波数の信号を使用することが望ましい。
【０００５】
ＲＦタグを利用するシステムでは、ＲＦタグを通じて何らかの識別情報（ＩＤ）や製品番号等のようなデータが読み書きされ、製品や荷物の管理等が行われる。
【０００６】
図１はＲＦタグの付された荷物１２をＲＦタグリーダ１１と共に管理する様子を模式的に示す。個々の荷物にはＡ，Ｂ，...，Ｊで示されるＲＦタグが付され、これらが不図示の台車に乗せられ、地点（Ｐ），（Ｑ），（Ｒ）を通るように移動させられる。移動は、人により又は機械的になされてもよい。リーダライタは（Ｑ）の地点でそれら全てのＲＦタグと通信し、ＲＦタグ中の情報を抽出する。（Ｑ）の地点では、リーダライタ（ＲＦタグリーダ）から所定のレベル以上の電波が放射され、そのエリア（読取エリア）１３に在圏するＲＦタグは電波を整流して電力を確保し、各自の記憶情報をリーダライタへ無線送信する。図中、読取エリアは破線の楕円で示されている。（Ｑ）地点でＲＦタグとＲＦタグリーダとの通信が完了すると、それらの荷物は（Ｒ）の地点に移動し、以下同様な手順が続く。このようにして荷物に付されたＲＦタグ中の情報が自動的にリーダライタで抽出され、適切な管理業務が行われる。
【０００７】
ところで、リーダライタから放射された電波の空間的な強度分布は、実環境では必ずしも遠方ほど弱いとは限らない。屋内又は壁の形状や材質その他の要因に起因して、電波は様々に反射するかもしれないからである。このため所定の「読取エリア」以外でもＲＦタグが情報を送信することの可能な地域が出現するかもしれない。
【０００８】
図２は、そのような「意図されない読取エリア」１４が本来の読取エリア１３とは別に（あたかもホットスポットであるかのように）に出現している様子を示す。本来の読取エリアは、システム設計で想定されている領域であり、図１と同様に（Ｑ）の位置での大きな楕円で示されている。意図されていない読取エリアは、システム設計では想定されていない領域であり、（Ｐ）の位置の小さな楕円で示されている。これら２つの楕円の中で、ＲＦタグは無線送信可能である。
【０００９】
図２に示されているように、（Ｐ）の場所（意図されない読取領域１４）で、ＲＦタグＢ，Ｃ，Ｄは通信可能になり、各自の情報をリーダライタに報告する。他のＲＦタグは図示の状況では通信できない。以後これらの荷物は（Ｑ）の位置に動かされ、ＲＦタグ及びリーダライタは本来の通信を行おうとする。この場合に、ＲＦタグＢ，Ｃ，Ｄは既に各自の情報を報告済みである。仮に（Ｐ）から（Ｑ）へ荷物が動かされる間、ＲＦタグＢ，Ｃ，Ｄに電力が供給されたならば、それらは自分が報告済みであることを記憶でき、（Ｑ）の場所に着いても重複的に記憶情報を送信しないであろう。しかしながら、（Ｐ）から（Ｑ）へ荷物が動かされる間に、リーダライタからの電波はタグＢ，Ｃ，Ｄに充分に供給されないので、ＲＦタグＢ，Ｃ，Ｄは（Ｐ）地点で報告したことを忘れ、（Ｑ）地点で改めて記憶情報をリーダライタに報告してしまう。ＲＦタグの通信可能な領域が大小の楕円で示されるならば、それ以外の領域ではＲＦタグは通信できず、ＲＦタグの情報の報告が重複的になされてしまう。その結果、ＲＦタグＢ，Ｃ，Ｄに関する情報処理（ＲＦタグ及びリーダライタでの処理）が重複的に行われ、処理時間及び処理労力が余分に費やされてしまうおそれがある。これは管理対象物の管理業務を速やかに進める観点からは有利なことではない。
【００１０】
また、図２で（Ｐ）から（Ｑ）へ荷物が動かされる間に、仮にＲＦタグＢ，Ｃ，Ｄ各自が（Ｑ）地点でリーダライタに重複的に報告をしなかったとしても問題は残る。（Ｐ）地点で生じた「意図されない読取エリア」は、荷物全てを検査する程度に充分に大きくはない（図では小さな楕円で示されている）。従って、（Ｐ）地点で一部の荷物に関する情報がリーダライタに報告され、その後（Ｑ）地点で残りの荷物に関する情報がリーダライタに報告されることになる。結局、全部の荷物についての情報が揃うのは（Ｑ）地点での通信終了後であり、（Ｐ）地点から（Ｑ）地点に至るまで処理時間が長引いてしまう。従ってＲＦタグ情報全てを一度に揃えることができず、この点も、管理対象物の管理業務を速やかに進める観点から有利なことではない。
【００１１】
特許文献１では、搬送波に使用されている周波数の電波が弱まるような環境では、ＲＦタグとの通信が行われにくくなり、データ通信速度が低下してしまうことに鑑み、そのような環境では搬送波の周波数を高くしてデータ通信速度の向上を図ることが記載されている。しかしながら通信状況に応じて搬送波周波数を変えたとしても、意図されない読取エリアが出現してしまう問題には十分に対処できない。また、搬送波を変えるにはそれを実現するための工夫がリーダライタだけでなくＲＦタグにも必要になり、実現化が困難になるおそれがある。
【特許文献１】特開２００５−２０９００２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の課題は、管理対象体に同行するＲＦタグと適切に通信を行うためのＲＦタグリーダ及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、第１のエリアをカバーする指向性を有するメインアンテナと、前記第１のエリアより狭い第２のエリアをカバーする指向性を有するサブアンテナと、前記メインアンテナ及び前記サブアンテナを選択的に切り替える切替制御手段とを有するＲＦタグリーダが使用される。切替制御手段は、１以上の管理対象体と共に移動する無線通信手段から、前記サブアンテナを介して応答信号が受信されると、通信用のアンテナを前記サブアンテナから前記メインアンテナに切り替える。そして、前記メインアンテナを介して、前記管理対象体に同伴するＲＦタグとの通信が行われる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＲＦタグリーダにおいて、管理対象体に同行するＲＦタグと適切に通信を行うことができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の一形態によれば、メインアンテナより狭いエリアをカバーするサブアンテナがＲＦタグリーダに設けられる。例えば荷物である管理対象体と共に移動する無線通信手段から、サブアンテナを介して応答信号が受信されると、通信用のアンテナはサブアンテナからメインアンテナに切り替えられる。その後にメインアンテナを介して、管理対象体に同伴するＲＦタグとの通信が行われる。
【００１６】
狭いエリアをカバーするサブアンテナは、意図されない読取エリアを生じさせない（又は生じさせたとしても無視できる）ので、サブアンテナを用いることで荷物の位置検出を正確に行うことができる。その結果、荷物が本来の読取エリアに来たことをトリガとしてメインアンテナによる通信を始めることができる。従って荷物が本来の読取エリアに来る前にメインアンテナがＲＦタグと不適切に通信することを効果的に抑制でき、荷物の管理業務の円滑化を図ることができる。
【００１７】
また、サブアンテナ及び切替のための要素はＲＦタグリーダに用意されればよく、ＲＦタグその他のシステム内の要素は何ら変更されなくてよい。これは実際のシステムに本発明を簡易に導入できる点で好ましい。
【００１８】
サブアンテナのアンテナ利得はメインアンテナのアンテナ利得より低いことが好ましい。一例として、メインアンテナは平面パッチアンテナで構成され、サブアンテナがダイポールアンテナで構成されてもよい。これはＲＦタグリーダの小型化及び低コスト化の観点から好ましい。
【００１９】
サブアンテナは、アンテナ利得を下げるための減衰器を含んでもよい。これは、指向性の比較的鋭い低利得アンテナを簡易に実現する観点から好ましい。
【００２０】
メインアンテナもサブアンテナもアンテナ利得を調整する手段をそれぞれ備えていてもよい。これはアンテナ利得を除いてメインアンテナ及びサブアンテナを同等に取り扱うことができ、設計の自由度を大きく確保できる等の点で好ましい。
【００２１】
サブアンテナを介してＲＦタグリーダと通信する無線通信手段は、荷物各々に同伴するＲＦタグのいずれかでもよいし、荷物各々に同伴するどのＲＦタグとも異なるＲＦタグでもよい。前者の場合、ＲＦタグの付いた荷物の何れかを位置検出（荷物が読取エリアに来たことの検出）に利用できるので、ＲＦタグリーダ以外の要素を変更せずに本発明を導入する観点から好ましい。後者の場合、無線通信手段は、荷物を搬送又は運搬するための搬送手段に取り付けられてもよい。これは、荷物の積み方によらず、荷物の位置検出を確実に行う観点から好ましい。前者の場合、荷物全てのＲＦタグからの情報を集めるには、サブアンテナによる位置検出期間に加えて以後のメインアンテナによる通信終了までの期間を要する。後者の場合、メインアンテナによる通信期間だけで荷物全てのＲＦタグから情報を集めることができる。従って短期間に多くのＲＦタグから情報を収集し、荷物管理に関する情報処理を促す観点からは後者の方が好ましい。
【００２２】
メインアンテナとサブアンテナで異なる偏波特性の電波が使用されてもよい。これも、荷物の積み方によらず、荷物の位置検出を確実に行う観点から好ましい。偏波特性の異なる電波として、偏向面が異なる直線偏波が利用されてもよいし、旋回方向の異なる円偏波が使用されてもよい。
【００２３】
サブアンテナは複数のアンテナ素子を含むアレーアンテナで構成されてもよい。これは、サブアンテナの指向性を様々に調整できる点で好ましい。単に利得を下げるだけでは、指向性パターンは相似形になるかもしれないが、アレーアンテナの場合は相似形でない指向性を実現でき、例えば、メインアンテナの指向方向と異なる指向方向のサブアンテナを実現できる。これは、荷物用のＲＦタグと台車のＲＦタグの方向がかなり異なっているような場合に特に有利である。
【００２４】
説明の便宜上、本発明が幾つかの実施例に分けて説明されるが、各実施例の区分けは本発明に本質的ではなく、２以上の実施例が必要に応じて使用されてよい。
【実施例１】
【００２５】
図３は本発明の一実施例によるＲＦタグリーダがＲＦタグと通信を行う様子を示す。本実施例では、リーダライタ（ＲＦタグリーダ）３０は、第１のエリア１３をカバーする指向性を有するメインアンテナ３１と、第１のエリア１３より狭い第２のエリア３３をカバーする指向性を有するサブアンテナ３２と、メインアンテナ及びサブアンテナを選択的に切り替える切替制御手段を有する。本実施例では、第２のエリア３３は第１のエリア１３と重複している。
【００２６】
１以上の荷物（管理対象体）１２と共に移動する無線通信手段（第１実施例では、「Ａ」で示されるＲＦタグ１１）から、サブアンテナ３２を介して応答信号が受信されると、通信用のアンテナが、サブアンテナ３２からメインアンテナ３１に切り替えられる。以後メインアンテナ３１を介して、荷物に同伴する多数のＲＦタグ１１との通信が行われる。サブアンテナ３２を介して応答信号が得られなかったならば、メインアンテナによる通信は行われない。従って、荷物の全部又は一部が、意図されない読取エリア１４に入ったとしても、ＲＦタグリーダ３０は直ちには通信を行わず、その通信は、サブアンテナ３２による応答信号の検出まで待機させられる。これにより、ＲＦタグの情報が重複的に読み取られる問題を少なくとも軽減できる。
【００２７】
図４は、リーダライタ３０の部分的な機能ブロック図である。図４には、メインアンテナ３１、サブアンテナ３２、スイッチ４１、サーキュレータ４２、受信器４３、復調器４４、信号処理回路４５、制御回路４６、変調器４７及び送信器４８が描かれている。
【００２８】
メインアンテナ３１は、第１のエリア１３をカバーする指向性を有する。
【００２９】
サブアンテナ３２、第１のエリア１３より狭い第２のエリア３３をカバーする指向性を有する。一例として、第２のエリア３３は第１のエリア１３の１／４の面積を網羅してもよい。
【００３０】
スイッチ４１は、制御回路からの指示に応じて、メインアンテナ及びサブアンテナを選択的に切り替える。
【００３１】
サーキュレータ４２は送信信号及び受信信号を適切に分離する。
【００３２】
受信器４３は受信信号の電力、帯域及び位相等を適切に調整し、ベースバンドで処理しやすい信号に変換する。
【００３３】
復調器４４は受信信号をデータ復調する。
【００３４】
信号処理回路４５は制御回路４６の制御の下で様々な信号処理を行う。
【００３５】
制御回路４６はリーダライタ中の各要素の動作を制御する。特に、制御回路４６は図５に示される手順に従って通信に使用するアンテナを切り替えるための制御信号をスイッチ４１に与える。
【００３６】
変調器４７は送信信号をデータ変調する。
【００３７】
送信器４８は送信信号の電力、帯域及び位相等を適切に調整し、無線送信しやすい信号に変換する。
【００３８】
図５は本発明の一実施例によるリーダライタで（特に、制御回路４６で）使用される方法を示す。ステップＳ１では、リーダライタ３０は通信にサブアンテナ３２が使用されるようスイッチ４１を設定している。リーダライタ３０は、サブアンテナ３２を介して電波を第２のエリア３３に放射している。この電波は、ＲＦタグがそれを受信すると電力に変換可能なものである。
【００３９】
ステップＳ２では、ＲＦタグからの応答信号が受信されたか否かが確認される。より具体的には、図３に示されるような状況になり、第２のエリア３３に「Ａ」で示されるＲＦタグ１１が入って来ると、そのＲＦタグは受信した電波を整流し、それを電力に変換し、ＲＦタグに記憶済みの製品情報その他の情報をリーダライタに応答信号として送信する。ステップＳ２で応答信号が得られると、フローはステップＳ３に進むが、得られなければフローはそれが得られるまで待機する。
【００４０】
ステップＳ３では、第２のエリア３３中のＲＦタグからの応答信号が受信され、必要に応じてそれが処理及び記憶される。そして、制御回路４６は通信用のアンテナをサブアンテナ３２からメインアンテナ３１に切り替えるよう制御信号をスイッチ４１に与える。
【００４１】
ステップＳ４では、メインアンテナ３１及びＲＦタグの通信が行われる。即ち、メインアンテナ３１から電波が放出され、その電波を受けたＲＦタグＢ〜Ｊが各自の情報をリーダライタ３０に応答信号として送信する。ＲＦタグＡは自身の情報を報告済みであり、アンテナの切替の前後で適切に電力が供給されているので、重複して情報を送信せずに済む。リーダライタ３０は多数のＲＦタグ各々から適切な情報を順に取得するため、適切な如何なる通信プロトコルが利用されてもよい。
【００４２】
ステップＳ５では、ＲＦタグとの通信完了後に、制御回路４６は通信用のアンテナをメインアンテナ３１からサブアンテナ３２に切り替えるよう制御信号をスイッチ４１に与える。ＲＦタグとの通信完了後、ＲＦタグの付された荷物は別の地点（Ｒ）に動かされる。以後、フローはステップＳ１に戻り、サブアンテナにより信号の受信状況が監視される。以下、後続の別の荷物（ＲＦタグ）に関して説明済みの手順が反復される。
【００４３】
上述したように、サブアンテナ３２は、メインアンテナ３１よりも狭いエリアをカバーする指向性を有する。図示の例では、１つの荷物をカバーできる程度の広がりを有するように指向性が設定されているが、用途や環境に応じて指向性は様々に調整されてよい。いずれにせよ、荷物が読取エリア１３に来たことを検出後にメインアンテナ３１を使用するようにし、意図されないエリア１４中のＲＦタグと通信せずに済むようにできればよいからである。即ち、サブアンテナのカバーするエリアが広すぎると、サブアンテナに関する「意図されないエリア」が発生してしまうので、サブアンテナのカバーするエリアはそのような「意図されないエリア」が生じない程度に狭くあるべきである。
【００４４】
一例として、サブアンテナのアンテナ利得は、メインアンテナのアンテナ利得より低くてよい。例えば、図６に示されるように、高利得のメインアンテナは平面パッチアンテナで構成され、サブアンテナが低利得のダイポールアンテナで構成されてもよい。これは、小型化及び低コスト化を図る観点から好ましい。
【００４５】
或いは、図７に示されるように、サブアンテナ３１は、アンテナ利得を下げるための減衰器７１を含んでもよい。一般に低利得アンテナは指向性が広いので、特定の狭い地域に指向性を絞ることが困難かもしれない。そのような場合には、図７に示されるように、指向性の鋭いアンテナに減衰器７１を設けることで、指向性の比較的鋭い低利得アンテナを実現することができる。この場合において、明示的には図示していないが、メインアンテナ３１にもサブアンテナ３２にもアンテナ利得を調整する手段をそれぞれに用意してもよい。そのようにすると、２つのアンテナに関してメイン及びサブの区別はもっぱらアンテナ利得を調整することで実行可能になり、リーダライタの設計の自由度を大きく確保できる。或る低度の期間リーダライタが使用された後に、アンテナ利得を逆転させることでメインとサブの役割を入れ替え、２つのアンテナが同等に使用されるようにしてもよい。
【実施例２】
【００４６】
サブアンテナ３２は、メインアンテナ３１よりも狭いエリア３３をカバーする指向性を有するように形成される。従って荷物が読取エリア１３に到着したことを正確に検出するには、その狭いエリア３３内にＲＦタグが確実に入って来なければならない。従って図３に示されるような荷物の積み上げには充分に配慮を要する。積み方によっては「Ａ」のＲＦタグが位置検出用のエリア３３に入らなくなるかもしれないからである。本発明の第２実施例はこのような懸念に対処するものである。
【００４７】
図８は本発明の第２実施例によるＲＦタグリーダがＲＦタグと通信を行う様子を示す。１以上の荷物（管理対象体）１２と共に移動する無線通信手段から、サブアンテナ３２を介して応答信号が受信されると、通信用のアンテナが、サブアンテナ３２からメインアンテナ３１に切り替えられる。以後メインアンテナ３２を介して、荷物に同伴する多数のＲＦタグ１１との通信が説明済みの手法と同様にして行われる。本実施例では、無線通信手段は、「Ｋ」で示されるＲＦタグ１１である。この無線通信手段は、１以上の荷物各々に同伴するどのＲＦタグとも異なるＲＦタグである。サブアンテナ３２を介して通信を行う無線通信手段は、これらの荷物を搬送するための台車（搬送手段）８１に取り付けられている。従って荷物がどのように積まれていたとしても、その積み方は荷物が読取エリア１３に来たことの検出（位置検出）には影響しない。但し、本来の読取エリア１３で荷物のＲＦタグが適切に読み取れるように荷物が積まれていることは必要である。
【００４８】
図９は、メインアンテナ３１とサブアンテナ３２で異なる偏波特性の電波が使用される例を示す。図示の例では、偏波特性の異なる電波として、偏向面の異なる直線偏波が使用される。荷物に付されたＲＦタグは水平偏波を、台車に付されたＲＦタグは垂直偏波を用いてリーダライタと通信が行われる。このため、リーダライタのメインアンテナは水平偏波用のアンテナであり、サブアンテナは垂直偏波用のアンテナである。メインアンテナが垂直偏波を利用し、サブアンテナが水平偏波を利用してもよい。メインアンテナ及びサブアンテナで偏波特性の異なる電波が利用されるので、台車と荷物を確実に分離することができる。
【００４９】
図１０は、メインアンテナ３１とサブアンテナ３２で異なる偏波特性の電波が使用される別の例を示す。図示の例では、偏波特性の異なる電波として、旋回方向の異なる円偏波が使用される。荷物に付されたＲＦタグは右旋偏波を、台車に付されたＲＦタグは左旋偏波を用いてリーダライタと通信が行われる。このため、リーダライタのメインアンテナは右旋偏波用のアンテナであり、サブアンテナは左旋偏波用のアンテナである。メインアンテナが左旋偏波を利用し、サブアンテナが右旋偏波を利用してもよい。メインアンテナ及びサブアンテナで偏波特性の異なる電波が利用されるので、台車と荷物を確実に分離することができる。円偏波を使用することは、荷物の搭載方向や台車の向きが多少揃っていなかったとしても、ＲＦタグとの通信を確実に行う等の観点から好ましい。
【実施例３】
【００５０】
図１１は、アレーアンテナでサブアンテナを構成した例を示す。本実施例では、サブアンテナ３２は、位相振幅分配回路３２１とそれに接続された複数のアンテナ素子３２２を含む。各アンテナ素子３２２を通じて伝送される信号の位相を位相振幅分配回路３２１で適切に調整することによっても、メインアンテナ３１よりも狭いエリア３３をカバーする指向性を実現することができる。
【００５１】
図１２は図１１のようにアレーアンテナで構成されたサブアンテナ及びメインアンテナの水平面内指向性のシミュレーション結果を示す。シミュレーションでは、メインアンテナを１つ、サブアンテナを半波長間隔で上下左右に合計４素子配置し、入力電力を１／４とした場合が計算された。図示されているように、メインアンテナより低利得で鋭い指向性をサブアンテナに持たせることができる。
【実施例４】
【００５２】
図７では減衰器７１を用いて読取範囲が調整され、図１１では位相振幅分配回路３２１を用いて読取範囲が調整された。利得や位相を調整することで読取範囲を変える観点からは、ＲＦタグリーダに用意されるアンテナは、第１乃至第３実施例のように必ずしも２種類以上必要なわけではない。それらは同時には使用されないからである。指向性や利得を変えることのできるアンテナが１つ用意され、最初はサブアンテナとしての指向性を実現しながら使用され、荷物の位置検出が行われ、その検出後に指向性や利得が変えられ、メインアンテナとして使用されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
ＲＦタグを利用する本発明は、上記のような荷物の管理だけでなく、適切な様々な用途に使用されてよい。例えばＲＦタグにチケットやポイントのような何らかの価値を示す情報が読み書きされてもよい。単なる製品管理だけでなく、次世代交通システム用の電子チケットや交通乗車券、更には電子マネー等を含む様々な用途も考えられる。
【００５４】
以下、本発明により教示される手段を例示的に列挙する。
【００５５】
（付記１）
第１のエリアをカバーする指向性を有するメインアンテナと、
前記第１のエリアより狭い第２のエリアをカバーする指向性を有するサブアンテナと、
前記メインアンテナ及び前記サブアンテナを選択的に切り替える切替制御手段と、
を有し、前記切替制御手段は、１以上の管理対象体と共に移動する無線通信手段から、前記サブアンテナを介して応答信号が受信されると、通信用のアンテナを前記サブアンテナから前記メインアンテナに切り替え、
前記メインアンテナを介して、前記管理対象体に同伴するＲＦタグとの通信が行われる
ことを特徴とするＲＦタグリーダ。
【００５６】
（付記２）
前記サブアンテナのアンテナ利得は、前記メインアンテナのアンテナ利得より低い
ことを特徴とする付記１記載のＲＦタグリーダ。
【００５７】
（付記３）
前記メインアンテナは平面パッチアンテナで構成され、前記サブアンテナがダイポールアンテナで構成される
ことを特徴とする付記２記載のＲＦタグリーダ。
【００５８】
（付記４）
前記サブアンテナは、アンテナ利得を下げるための減衰器を含む
ことを特徴とする付記２記載のＲＦタグリーダ。
【００５９】
（付記５）
前記メインアンテナも前記サブアンテナもアンテナ利得を調整する手段をそれぞれ有する
ことを特徴とする付記２記載のＲＦタグリーダ。
【００６０】
（付記６）
前記無線通信手段は、１以上の管理対象体各々に同伴するＲＦタグのいずれかである
ことを特徴とする付記１記載のＲＦタグリーダ。
【００６１】
（付記７）
前記無線通信手段は、１以上の管理対象体各々に同伴するどのＲＦタグとも異なるＲＦタグである
ことを特徴とする付記１記載のＲＦタグリーダ。
【００６２】
（付記８）
前記無線通信手段は、１以上の管理対象体を搬送するための搬送手段に取り付けられている
ことを特徴とする付記７記載のＲＦタグリーダ。
【００６３】
（付記９）
前記メインアンテナと前記サブアンテナで異なる偏波特性の電波が使用される
ことを特徴とする付記７記載のＲＦタグリーダ。
【００６４】
（付記１０）
前記偏波特性の異なる電波として、偏向面の異なる直線偏波が使用される
ことを特徴とする付記９記載のＲＦタグリーダ。
【００６５】
（付記１１）
前記偏波特性の異なる電波として、旋回方向の異なる円偏波が使用される
ことを特徴とする付記９記載のＲＦタグリーダ。
【００６６】
（付記１２）
前記サブアンテナが、複数のアンテナ素子を含むアレーアンテナで構成される
ことを特徴とする付記１記載のＲＦタグリーダ。
【００６７】
（付記１３）
第１のエリアをカバーする指向性を有するメインアンテナと、
前記第１のエリアより狭い第２のエリアをカバーする指向性を有するサブアンテナと、
前記メインアンテナ及び前記サブアンテナを選択的に切り替える切替制御手段と、
を有するＲＦタグリーダで使用される方法であって、
１以上の管理対象体と共に移動する無線通信手段から、前記サブアンテナを介して応答信号を受信し、
通信用のアンテナを前記サブアンテナから前記メインアンテナに切り替え、
前記メインアンテナを介して、前記管理対象体に同伴するＲＦタグと通信を行う
ことを特徴とするＲＦタグリーダで使用される方法。
【００６８】
（付記１４）
前記管理対象体に同伴するＲＦタグとの通信完了後に、通信用のアンテナを前記メインアンテナから前記サブアンテナに戻す
ことを特徴とする付記１３記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】荷物に付されたＲＦタグと通信を行う様子を示す図である。
【図２】意図されない読取エリアが出現している様子を示す図である。
【図３】本発明の一実施例によるリーダライタを含むシステムを示す図である。
【図４】リーダライタの部分的な機能ブロック図である。
【図５】本発明の一実施例によるリーダライタで使用されるフローチャートを示す。
【図６】本発明の一実施例によるリーダライタを含むシステムを示す図である。
【図７】サブアンテナに低利得アンテナが使用される様子を示す図である。
【図８】本発明の一実施例によるＲＦタグリーダを含むシステムを示す図である。
【図９】直線偏波を利用するシステムを示す図である。
【図１０】円偏波を利用するシステムを示す図である。
【図１１】サブアンテナにアレーアンテナを利用するシステムを示す図である。
【図１２】アレーアンテナで構成されたサブアンテナ及びメインアンテナの水平面内指向性のシミュレーション結果を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１１ ＲＦタグ
１２ 荷物
１３ 読取エリア
１４ 意図されない読取エリア
３０ ＲＦタグリーダ
３１ メインアンテナ
３２ サブアンテナ
３３ 検出用の読取エリア
４１ スイッチ
４２ サーキュレータ
４３ 受信器
４４ 復調器
４５ 信号処理回路
４６ 制御回路
４７ 変調器
４８ 送信器
７１ 減衰器
８１ 台車
３２１ 位相振幅分配回路
３２２ アンテナ素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＦタグ及びＲＦタグリーダ間の無線通信に関連し、特にパッシブ型のＲＦタグ用のリーダ及びリーダで使用される方法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＲＦタグを利用するシステムが注目されており、このシステムはＲＦタグ及びＲＦタグリーダ（又はリーダ／ライタ装置）を含む。リーダ／ライタ装置は、ＲＦタグからの情報を読み取る又はそこへ情報を書き込むことができる。リーダ／ライタ装置は質問器(interrogator)とも呼ばれる。ＲＦタグは、無線タグ、ＲＦＩＤ、ＲＦＩＤタグ、ＩＣタグ、電子タグ等と言及される。
【０００３】
ＲＦタグには一般に能動型（アクティブ型）と受動型（パッシブ型）がある。アクティブ型のＲＦタグは、自ら電力を用意することができ、ＲＦタグリーダ側の装置構成を簡単にすることができる。後者は、自ら電力を用意することはできず、外部からエネルギーを受けることによって、ＩＤ情報の送信等の動作が行なわれる。パッシブ型は、ＲＦタグを安価にする等の観点から好ましく、将来的に特に有望である。
【０００４】
使用する信号の周波数帯域の観点からは、電磁結合方式と電磁波方式とがある。前者は数キロヘルツ程度の周波数帯域や、13.56MHｚ程度の周波数帯域等を使用する。後者は、ＵＨＦ帯（例えば950MHｚ）や、2.45GHｚのような高い周波数帯域を使用する。通信可能な距離を増やす等の観点からは高い周波数の信号を使用することが望ましい。
【０００５】
ＲＦタグを利用するシステムでは、ＲＦタグを通じて何らかの識別情報（ＩＤ）や製品番号等のようなデータが読み書きされ、製品や荷物の管理等が行われる。
【０００６】
図１はＲＦタグの付された荷物１２をＲＦタグリーダ１１と共に管理する様子を模式的に示す。個々の荷物にはＡ，Ｂ，...，Ｊで示されるＲＦタグが付され、これらが不図示の台車に乗せられ、地点（Ｐ），（Ｑ），（Ｒ）を通るように移動させられる。移動は、人により又は機械的になされてもよい。リーダライタは（Ｑ）の地点でそれら全てのＲＦタグと通信し、ＲＦタグ中の情報を抽出する。（Ｑ）の地点では、リーダライタ（ＲＦタグリーダ）から所定のレベル以上の電波が放射され、そのエリア（読取エリア）１３に在圏するＲＦタグは電波を整流して電力を確保し、各自の記憶情報をリーダライタへ無線送信する。図中、読取エリアは破線の楕円で示されている。（Ｑ）地点でＲＦタグとＲＦタグリーダとの通信が完了すると、それらの荷物は（Ｒ）の地点に移動し、以下同様な手順が続く。このようにして荷物に付されたＲＦタグ中の情報が自動的にリーダライタで抽出され、適切な管理業務が行われる。
【０００７】
ところで、リーダライタから放射された電波の空間的な強度分布は、実環境では必ずしも遠方ほど弱いとは限らない。屋内又は壁の形状や材質その他の要因に起因して、電波は様々に反射するかもしれないからである。このため所定の「読取エリア」以外でもＲＦタグが情報を送信することの可能な地域が出現するかもしれない。
【０００８】
図２は、そのような「意図されない読取エリア」１４が本来の読取エリア１３とは別に（あたかもホットスポットであるかのように）に出現している様子を示す。本来の読取エリアは、システム設計で想定されている領域であり、図１と同様に（Ｑ）の位置での大きな楕円で示されている。意図されていない読取エリアは、システム設計では想定されていない領域であり、（Ｐ）の位置の小さな楕円で示されている。これら２つの楕円の中で、ＲＦタグは無線送信可能である。
【０００９】
図２に示されているように、（Ｐ）の場所（意図されない読取領域１４）で、ＲＦタグＢ，Ｃ，Ｄは通信可能になり、各自の情報をリーダライタに報告する。他のＲＦタグは図示の状況では通信できない。以後これらの荷物は（Ｑ）の位置に動かされ、ＲＦタグ及びリーダライタは本来の通信を行おうとする。この場合に、ＲＦタグＢ，Ｃ，Ｄは既に各自の情報を報告済みである。仮に（Ｐ）から（Ｑ）へ荷物が動かされる間、ＲＦタグＢ，Ｃ，Ｄに電力が供給されたならば、それらは自分が報告済みであることを記憶でき、（Ｑ）の場所に着いても重複的に記憶情報を送信しないであろう。しかしながら、（Ｐ）から（Ｑ）へ荷物が動かされる間に、リーダライタからの電波はタグＢ，Ｃ，Ｄに充分に供給されないので、ＲＦタグＢ，Ｃ，Ｄは（Ｐ）地点で報告したことを忘れ、（Ｑ）地点で改めて記憶情報をリーダライタに報告してしまう。ＲＦタグの通信可能な領域が大小の楕円で示されるならば、それ以外の領域ではＲＦタグは通信できず、ＲＦタグの情報の報告が重複的になされてしまう。その結果、ＲＦタグＢ，Ｃ，Ｄに関する情報処理（ＲＦタグ及びリーダライタでの処理）が重複的に行われ、処理時間及び処理労力が余分に費やされてしまうおそれがある。これは管理対象物の管理業務を速やかに進める観点からは有利なことではない。
【００１０】
また、図２で（Ｐ）から（Ｑ）へ荷物が動かされる間に、仮にＲＦタグＢ，Ｃ，Ｄ各自が（Ｑ）地点でリーダライタに重複的に報告をしなかったとしても問題は残る。（Ｐ）地点で生じた「意図されない読取エリア」は、荷物全てを検査する程度に充分に大きくはない（図では小さな楕円で示されている）。従って、（Ｐ）地点で一部の荷物に関する情報がリーダライタに報告され、その後（Ｑ）地点で残りの荷物に関する情報がリーダライタに報告されることになる。結局、全部の荷物についての情報が揃うのは（Ｑ）地点での通信終了後であり、（Ｐ）地点から（Ｑ）地点に至るまで処理時間が長引いてしまう。従ってＲＦタグ情報全てを一度に揃えることができず、この点も、管理対象物の管理業務を速やかに進める観点から有利なことではない。
【００１１】
特許文献１では、搬送波に使用されている周波数の電波が弱まるような環境では、ＲＦタグとの通信が行われにくくなり、データ通信速度が低下してしまうことに鑑み、そのような環境では搬送波の周波数を高くしてデータ通信速度の向上を図ることが記載されている。しかしながら通信状況に応じて搬送波周波数を変えたとしても、意図されない読取エリアが出現してしまう問題には十分に対処できない。また、搬送波を変えるにはそれを実現するための工夫がリーダライタだけでなくＲＦタグにも必要になり、実現化が困難になるおそれがある。
【特許文献１】特開２００５−２０９００２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の課題は、管理対象体に同行するＲＦタグと適切に通信を行うためのＲＦタグリーダ及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、第１のエリアをカバーする指向性を有するメインアンテナと、前記第１のエリアより狭い第２のエリアをカバーする指向性を有するサブアンテナと、前記メインアンテナ及び前記サブアンテナを選択的に切り替える切替制御手段とを有するＲＦタグリーダが使用される。切替制御手段は、１以上の管理対象体と共に移動する無線通信手段から、前記サブアンテナを介して応答信号が受信されると、通信用のアンテナを前記サブアンテナから前記メインアンテナに切り替える。そして、前記メインアンテナを介して、前記管理対象体に同伴するＲＦタグとの通信が行われる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＲＦタグリーダにおいて、管理対象体に同行するＲＦタグと適切に通信を行うことができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の一形態によれば、メインアンテナより狭いエリアをカバーするサブアンテナがＲＦタグリーダに設けられる。例えば荷物である管理対象体と共に移動する無線通信手段から、サブアンテナを介して応答信号が受信されると、通信用のアンテナはサブアンテナからメインアンテナに切り替えられる。その後にメインアンテナを介して、管理対象体に同伴するＲＦタグとの通信が行われる。
【００１６】
狭いエリアをカバーするサブアンテナは、意図されない読取エリアを生じさせない（又は生じさせたとしても無視できる）ので、サブアンテナを用いることで荷物の位置検出を正確に行うことができる。その結果、荷物が本来の読取エリアに来たことをトリガとしてメインアンテナによる通信を始めることができる。従って荷物が本来の読取エリアに来る前にメインアンテナがＲＦタグと不適切に通信することを効果的に抑制でき、荷物の管理業務の円滑化を図ることができる。
【００１７】
また、サブアンテナ及び切替のための要素はＲＦタグリーダに用意されればよく、ＲＦタグその他のシステム内の要素は何ら変更されなくてよい。これは実際のシステムに本発明を簡易に導入できる点で好ましい。
【００１８】
サブアンテナのアンテナ利得はメインアンテナのアンテナ利得より低いことが好ましい。一例として、メインアンテナは平面パッチアンテナで構成され、サブアンテナがダイポールアンテナで構成されてもよい。これはＲＦタグリーダの小型化及び低コスト化の観点から好ましい。
【００１９】
サブアンテナは、アンテナ利得を下げるための減衰器を含んでもよい。これは、指向性の比較的鋭い低利得アンテナを簡易に実現する観点から好ましい。
【００２０】
メインアンテナもサブアンテナもアンテナ利得を調整する手段をそれぞれ備えていてもよい。これはアンテナ利得を除いてメインアンテナ及びサブアンテナを同等に取り扱うことができ、設計の自由度を大きく確保できる等の点で好ましい。
【００２１】
サブアンテナを介してＲＦタグリーダと通信する無線通信手段は、荷物各々に同伴するＲＦタグのいずれかでもよいし、荷物各々に同伴するどのＲＦタグとも異なるＲＦタグでもよい。前者の場合、ＲＦタグの付いた荷物の何れかを位置検出（荷物が読取エリアに来たことの検出）に利用できるので、ＲＦタグリーダ以外の要素を変更せずに本発明を導入する観点から好ましい。後者の場合、無線通信手段は、荷物を搬送又は運搬するための搬送手段に取り付けられてもよい。これは、荷物の積み方によらず、荷物の位置検出を確実に行う観点から好ましい。前者の場合、荷物全てのＲＦタグからの情報を集めるには、サブアンテナによる位置検出期間に加えて以後のメインアンテナによる通信終了までの期間を要する。後者の場合、メインアンテナによる通信期間だけで荷物全てのＲＦタグから情報を集めることができる。従って短期間に多くのＲＦタグから情報を収集し、荷物管理に関する情報処理を促す観点からは後者の方が好ましい。
【００２２】
メインアンテナとサブアンテナで異なる偏波特性の電波が使用されてもよい。これも、荷物の積み方によらず、荷物の位置検出を確実に行う観点から好ましい。偏波特性の異なる電波として、偏向面が異なる直線偏波が利用されてもよいし、旋回方向の異なる円偏波が使用されてもよい。
【００２３】
サブアンテナは複数のアンテナ素子を含むアレーアンテナで構成されてもよい。これは、サブアンテナの指向性を様々に調整できる点で好ましい。単に利得を下げるだけでは、指向性パターンは相似形になるかもしれないが、アレーアンテナの場合は相似形でない指向性を実現でき、例えば、メインアンテナの指向方向と異なる指向方向のサブアンテナを実現できる。これは、荷物用のＲＦタグと台車のＲＦタグの方向がかなり異なっているような場合に特に有利である。
【００２４】
説明の便宜上、本発明が幾つかの実施例に分けて説明されるが、各実施例の区分けは本発明に本質的ではなく、２以上の実施例が必要に応じて使用されてよい。
【実施例１】
【００２５】
図３は本発明の一実施例によるＲＦタグリーダがＲＦタグと通信を行う様子を示す。本実施例では、リーダライタ（ＲＦタグリーダ）３０は、第１のエリア１３をカバーする指向性を有するメインアンテナ３１と、第１のエリア１３より狭い第２のエリア３３をカバーする指向性を有するサブアンテナ３２と、メインアンテナ及びサブアンテナを選択的に切り替える切替制御手段を有する。本実施例では、第２のエリア３３は第１のエリア１３と重複している。
【００２６】
１以上の荷物（管理対象体）１２と共に移動する無線通信手段（第１実施例では、「Ａ」で示されるＲＦタグ１１）から、サブアンテナ３２を介して応答信号が受信されると、通信用のアンテナが、サブアンテナ３２からメインアンテナ３１に切り替えられる。以後メインアンテナ３１を介して、荷物に同伴する多数のＲＦタグ１１との通信が行われる。サブアンテナ３２を介して応答信号が得られなかったならば、メインアンテナによる通信は行われない。従って、荷物の全部又は一部が、意図されない読取エリア１４に入ったとしても、ＲＦタグリーダ３０は直ちには通信を行わず、その通信は、サブアンテナ３２による応答信号の検出まで待機させられる。これにより、ＲＦタグの情報が重複的に読み取られる問題を少なくとも軽減できる。
【００２７】
図４は、リーダライタ３０の部分的な機能ブロック図である。図４には、メインアンテナ３１、サブアンテナ３２、スイッチ４１、サーキュレータ４２、受信器４３、復調器４４、信号処理回路４５、制御回路４６、変調器４７及び送信器４８が描かれている。
【００２８】
メインアンテナ３１は、第１のエリア１３をカバーする指向性を有する。
【００２９】
サブアンテナ３２、第１のエリア１３より狭い第２のエリア３３をカバーする指向性を有する。一例として、第２のエリア３３は第１のエリア１３の１／４の面積を網羅してもよい。
【００３０】
スイッチ４１は、制御回路からの指示に応じて、メインアンテナ及びサブアンテナを選択的に切り替える。
【００３１】
サーキュレータ４２は送信信号及び受信信号を適切に分離する。
【００３２】
受信器４３は受信信号の電力、帯域及び位相等を適切に調整し、ベースバンドで処理しやすい信号に変換する。
【００３３】
復調器４４は受信信号をデータ復調する。
【００３４】
信号処理回路４５は制御回路４６の制御の下で様々な信号処理を行う。
【００３５】
制御回路４６はリーダライタ中の各要素の動作を制御する。特に、制御回路４６は図５に示される手順に従って通信に使用するアンテナを切り替えるための制御信号をスイッチ４１に与える。
【００３６】
変調器４７は送信信号をデータ変調する。
【００３７】
送信器４８は送信信号の電力、帯域及び位相等を適切に調整し、無線送信しやすい信号に変換する。
【００３８】
図５は本発明の一実施例によるリーダライタで（特に、制御回路４６で）使用される方法を示す。ステップＳ１では、リーダライタ３０は通信にサブアンテナ３２が使用されるようスイッチ４１を設定している。リーダライタ３０は、サブアンテナ３２を介して電波を第２のエリア３３に放射している。この電波は、ＲＦタグがそれを受信すると電力に変換可能なものである。
【００３９】
ステップＳ２では、ＲＦタグからの応答信号が受信されたか否かが確認される。より具体的には、図３に示されるような状況になり、第２のエリア３３に「Ａ」で示されるＲＦタグ１１が入って来ると、そのＲＦタグは受信した電波を整流し、それを電力に変換し、ＲＦタグに記憶済みの製品情報その他の情報をリーダライタに応答信号として送信する。ステップＳ２で応答信号が得られると、フローはステップＳ３に進むが、得られなければフローはそれが得られるまで待機する。
【００４０】
ステップＳ３では、第２のエリア３３中のＲＦタグからの応答信号が受信され、必要に応じてそれが処理及び記憶される。そして、制御回路４６は通信用のアンテナをサブアンテナ３２からメインアンテナ３１に切り替えるよう制御信号をスイッチ４１に与える。
【００４１】
ステップＳ４では、メインアンテナ３１及びＲＦタグの通信が行われる。即ち、メインアンテナ３１から電波が放出され、その電波を受けたＲＦタグＢ〜Ｊが各自の情報をリーダライタ３０に応答信号として送信する。ＲＦタグＡは自身の情報を報告済みであり、アンテナの切替の前後で適切に電力が供給されているので、重複して情報を送信せずに済む。リーダライタ３０は多数のＲＦタグ各々から適切な情報を順に取得するため、適切な如何なる通信プロトコルが利用されてもよい。
【００４２】
ステップＳ５では、ＲＦタグとの通信完了後に、制御回路４６は通信用のアンテナをメインアンテナ３１からサブアンテナ３２に切り替えるよう制御信号をスイッチ４１に与える。ＲＦタグとの通信完了後、ＲＦタグの付された荷物は別の地点（Ｒ）に動かされる。以後、フローはステップＳ１に戻り、サブアンテナにより信号の受信状況が監視される。以下、後続の別の荷物（ＲＦタグ）に関して説明済みの手順が反復される。
【００４３】
上述したように、サブアンテナ３２は、メインアンテナ３１よりも狭いエリアをカバーする指向性を有する。図示の例では、１つの荷物をカバーできる程度の広がりを有するように指向性が設定されているが、用途や環境に応じて指向性は様々に調整されてよい。いずれにせよ、荷物が読取エリア１３に来たことを検出後にメインアンテナ３１を使用するようにし、意図されないエリア１４中のＲＦタグと通信せずに済むようにできればよいからである。即ち、サブアンテナのカバーするエリアが広すぎると、サブアンテナに関する「意図されないエリア」が発生してしまうので、サブアンテナのカバーするエリアはそのような「意図されないエリア」が生じない程度に狭くあるべきである。
【００４４】
一例として、サブアンテナのアンテナ利得は、メインアンテナのアンテナ利得より低くてよい。例えば、図６に示されるように、高利得のメインアンテナは平面パッチアンテナで構成され、サブアンテナが低利得のダイポールアンテナで構成されてもよい。これは、小型化及び低コスト化を図る観点から好ましい。
【００４５】
或いは、図７に示されるように、サブアンテナ３１は、アンテナ利得を下げるための減衰器７１を含んでもよい。一般に低利得アンテナは指向性が広いので、特定の狭い地域に指向性を絞ることが困難かもしれない。そのような場合には、図７に示されるように、指向性の鋭いアンテナに減衰器７１を設けることで、指向性の比較的鋭い低利得アンテナを実現することができる。この場合において、明示的には図示していないが、メインアンテナ３１にもサブアンテナ３２にもアンテナ利得を調整する手段をそれぞれに用意してもよい。そのようにすると、２つのアンテナに関してメイン及びサブの区別はもっぱらアンテナ利得を調整することで実行可能になり、リーダライタの設計の自由度を大きく確保できる。或る低度の期間リーダライタが使用された後に、アンテナ利得を逆転させることでメインとサブの役割を入れ替え、２つのアンテナが同等に使用されるようにしてもよい。
【実施例２】
【００４６】
サブアンテナ３２は、メインアンテナ３１よりも狭いエリア３３をカバーする指向性を有するように形成される。従って荷物が読取エリア１３に到着したことを正確に検出するには、その狭いエリア３３内にＲＦタグが確実に入って来なければならない。従って図３に示されるような荷物の積み上げには充分に配慮を要する。積み方によっては「Ａ」のＲＦタグが位置検出用のエリア３３に入らなくなるかもしれないからである。本発明の第２実施例はこのような懸念に対処するものである。
【００４７】
図８は本発明の第２実施例によるＲＦタグリーダがＲＦタグと通信を行う様子を示す。１以上の荷物（管理対象体）１２と共に移動する無線通信手段から、サブアンテナ３２を介して応答信号が受信されると、通信用のアンテナが、サブアンテナ３２からメインアンテナ３１に切り替えられる。以後メインアンテナ３２を介して、荷物に同伴する多数のＲＦタグ１１との通信が説明済みの手法と同様にして行われる。本実施例では、無線通信手段は、「Ｋ」で示されるＲＦタグ１１である。この無線通信手段は、１以上の荷物各々に同伴するどのＲＦタグとも異なるＲＦタグである。サブアンテナ３２を介して通信を行う無線通信手段は、これらの荷物を搬送するための台車（搬送手段）８１に取り付けられている。従って荷物がどのように積まれていたとしても、その積み方は荷物が読取エリア１３に来たことの検出（位置検出）には影響しない。但し、本来の読取エリア１３で荷物のＲＦタグが適切に読み取れるように荷物が積まれていることは必要である。
【００４８】
図９は、メインアンテナ３１とサブアンテナ３２で異なる偏波特性の電波が使用される例を示す。図示の例では、偏波特性の異なる電波として、偏向面の異なる直線偏波が使用される。荷物に付されたＲＦタグは水平偏波を、台車に付されたＲＦタグは垂直偏波を用いてリーダライタと通信が行われる。このため、リーダライタのメインアンテナは水平偏波用のアンテナであり、サブアンテナは垂直偏波用のアンテナである。メインアンテナが垂直偏波を利用し、サブアンテナが水平偏波を利用してもよい。メインアンテナ及びサブアンテナで偏波特性の異なる電波が利用されるので、台車と荷物を確実に分離することができる。
【００４９】
図１０は、メインアンテナ３１とサブアンテナ３２で異なる偏波特性の電波が使用される別の例を示す。図示の例では、偏波特性の異なる電波として、旋回方向の異なる円偏波が使用される。荷物に付されたＲＦタグは右旋偏波を、台車に付されたＲＦタグは左旋偏波を用いてリーダライタと通信が行われる。このため、リーダライタのメインアンテナは右旋偏波用のアンテナであり、サブアンテナは左旋偏波用のアンテナである。メインアンテナが左旋偏波を利用し、サブアンテナが右旋偏波を利用してもよい。メインアンテナ及びサブアンテナで偏波特性の異なる電波が利用されるので、台車と荷物を確実に分離することができる。円偏波を使用することは、荷物の搭載方向や台車の向きが多少揃っていなかったとしても、ＲＦタグとの通信を確実に行う等の観点から好ましい。
【実施例３】
【００５０】
図１１は、アレーアンテナでサブアンテナを構成した例を示す。本実施例では、サブアンテナ３２は、位相振幅分配回路３２１とそれに接続された複数のアンテナ素子３２２を含む。各アンテナ素子３２２を通じて伝送される信号の位相を位相振幅分配回路３２１で適切に調整することによっても、メインアンテナ３１よりも狭いエリア３３をカバーする指向性を実現することができる。
【００５１】
図１２は図１１のようにアレーアンテナで構成されたサブアンテナ及びメインアンテナの水平面内指向性のシミュレーション結果を示す。シミュレーションでは、メインアンテナを１つ、サブアンテナを半波長間隔で上下左右に合計４素子配置し、入力電力を１／４とした場合が計算された。図示されているように、メインアンテナより低利得で鋭い指向性をサブアンテナに持たせることができる。
【実施例４】
【００５２】
図７では減衰器７１を用いて読取範囲が調整され、図１１では位相振幅分配回路３２１を用いて読取範囲が調整された。利得や位相を調整することで読取範囲を変える観点からは、ＲＦタグリーダに用意されるアンテナは、第１乃至第３実施例のように必ずしも２種類以上必要なわけではない。それらは同時には使用されないからである。指向性や利得を変えることのできるアンテナが１つ用意され、最初はサブアンテナとしての指向性を実現しながら使用され、荷物の位置検出が行われ、その検出後に指向性や利得が変えられ、メインアンテナとして使用されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
ＲＦタグを利用する本発明は、上記のような荷物の管理だけでなく、適切な様々な用途に使用されてよい。例えばＲＦタグにチケットやポイントのような何らかの価値を示す情報が読み書きされてもよい。単なる製品管理だけでなく、次世代交通システム用の電子チケットや交通乗車券、更には電子マネー等を含む様々な用途も考えられる。
【００５４】
以下、本発明により教示される手段を例示的に列挙する。
【００５５】
（付記１）
第１のエリアをカバーする指向性を有するメインアンテナと、
前記第１のエリアより狭い第２のエリアをカバーする指向性を有するサブアンテナと、
前記メインアンテナ及び前記サブアンテナを選択的に切り替える切替制御手段と、
を有し、前記切替制御手段は、１以上の管理対象体と共に移動する無線通信手段から、前記サブアンテナを介して応答信号が受信されると、通信用のアンテナを前記サブアンテナから前記メインアンテナに切り替え、
前記メインアンテナを介して、前記管理対象体に同伴するＲＦタグとの通信が行われる
ことを特徴とするＲＦタグリーダ。
【００５６】
（付記２）
前記サブアンテナのアンテナ利得は、前記メインアンテナのアンテナ利得より低い
ことを特徴とする付記１記載のＲＦタグリーダ。
【００５７】
（付記３）
前記メインアンテナは平面パッチアンテナで構成され、前記サブアンテナがダイポールアンテナで構成される
ことを特徴とする付記２記載のＲＦタグリーダ。
【００５８】
（付記４）
前記サブアンテナは、アンテナ利得を下げるための減衰器を含む
ことを特徴とする付記２記載のＲＦタグリーダ。
【００５９】
（付記５）
前記メインアンテナも前記サブアンテナもアンテナ利得を調整する手段をそれぞれ有する
ことを特徴とする付記２記載のＲＦタグリーダ。
【００６０】
（付記６）
前記無線通信手段は、１以上の管理対象体各々に同伴するＲＦタグのいずれかである
ことを特徴とする付記１記載のＲＦタグリーダ。
【００６１】
（付記７）
前記無線通信手段は、１以上の管理対象体各々に同伴するどのＲＦタグとも異なるＲＦタグである
ことを特徴とする付記１記載のＲＦタグリーダ。
【００６２】
（付記８）
前記無線通信手段は、１以上の管理対象体を搬送するための搬送手段に取り付けられている
ことを特徴とする付記７記載のＲＦタグリーダ。
【００６３】
（付記９）
前記メインアンテナと前記サブアンテナで異なる偏波特性の電波が使用される
ことを特徴とする付記７記載のＲＦタグリーダ。
【００６４】
（付記１０）
前記偏波特性の異なる電波として、偏向面の異なる直線偏波が使用される
ことを特徴とする付記９記載のＲＦタグリーダ。
【００６５】
（付記１１）
前記偏波特性の異なる電波として、旋回方向の異なる円偏波が使用される
ことを特徴とする付記９記載のＲＦタグリーダ。
【００６６】
（付記１２）
前記サブアンテナが、複数のアンテナ素子を含むアレーアンテナで構成される
ことを特徴とする付記１記載のＲＦタグリーダ。
【００６７】
（付記１３）
第１のエリアをカバーする指向性を有するメインアンテナと、
前記第１のエリアより狭い第２のエリアをカバーする指向性を有するサブアンテナと、
前記メインアンテナ及び前記サブアンテナを選択的に切り替える切替制御手段と、
を有するＲＦタグリーダで使用される方法であって、
１以上の管理対象体と共に移動する無線通信手段から、前記サブアンテナを介して応答信号を受信し、
通信用のアンテナを前記サブアンテナから前記メインアンテナに切り替え、
前記メインアンテナを介して、前記管理対象体に同伴するＲＦタグと通信を行う
ことを特徴とするＲＦタグリーダで使用される方法。
【００６８】
（付記１４）
前記管理対象体に同伴するＲＦタグとの通信完了後に、通信用のアンテナを前記メインアンテナから前記サブアンテナに戻す
ことを特徴とする付記１３記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】荷物に付されたＲＦタグと通信を行う様子を示す図である。
【図２】意図されない読取エリアが出現している様子を示す図である。
【図３】本発明の一実施例によるリーダライタを含むシステムを示す図である。
【図４】リーダライタの部分的な機能ブロック図である。
【図５】本発明の一実施例によるリーダライタで使用されるフローチャートを示す。
【図６】本発明の一実施例によるリーダライタを含むシステムを示す図である。
【図７】サブアンテナに低利得アンテナが使用される様子を示す図である。
【図８】本発明の一実施例によるＲＦタグリーダを含むシステムを示す図である。
【図９】直線偏波を利用するシステムを示す図である。
【図１０】円偏波を利用するシステムを示す図である。
【図１１】サブアンテナにアレーアンテナを利用するシステムを示す図である。
【図１２】アレーアンテナで構成されたサブアンテナ及びメインアンテナの水平面内指向性のシミュレーション結果を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１１ ＲＦタグ
１２ 荷物
１３ 読取エリア
１４ 意図されない読取エリア
３０ ＲＦタグリーダ
３１ メインアンテナ
３２ サブアンテナ
３３ 検出用の読取エリア
４１ スイッチ
４２ サーキュレータ
４３ 受信器
４４ 復調器
４５ 信号処理回路
４６ 制御回路
４７ 変調器
４８ 送信器
７１ 減衰器
８１ 台車
３２１ 位相振幅分配回路
３２２ アンテナ素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のエリアをカバーする指向性を有するメインアンテナと、
前記第１のエリアより狭い第２のエリアをカバーする指向性を有するサブアンテナと、
前記メインアンテナ及び前記サブアンテナを選択的に切り替える切替制御手段と、
を有し、前記切替制御手段は、１以上の管理対象体と共に移動する無線通信手段から、前記サブアンテナを介して応答信号が受信されると、通信用のアンテナを前記サブアンテナから前記メインアンテナに切り替え、
前記メインアンテナを介して、前記管理対象体に同伴するＲＦタグとの通信が行われる
ことを特徴とするＲＦタグリーダ。
【請求項２】
前記サブアンテナのアンテナ利得は、前記メインアンテナのアンテナ利得より低い
ことを特徴とする請求項１記載のＲＦタグリーダ。
【請求項３】
前記メインアンテナも前記サブアンテナもアンテナ利得を調整する手段をそれぞれ有する
ことを特徴とする請求項２記載のＲＦタグリーダ。
【請求項４】
前記無線通信手段は、１以上の管理対象体各々に同伴するＲＦタグのいずれかである
ことを特徴とする請求項１記載のＲＦタグリーダ。
【請求項５】
前記無線通信手段は、１以上の管理対象体各々に同伴するどのＲＦタグとも異なるＲＦタグである
ことを特徴とする請求項１記載のＲＦタグリーダ。
【請求項６】
前記無線通信手段は、１以上の管理対象体を搬送するための搬送手段に取り付けられている
ことを特徴とする請求項５記載のＲＦタグリーダ。
【請求項７】
前記メインアンテナと前記サブアンテナで異なる偏波特性の電波が使用される
ことを特徴とする請求項６記載のＲＦタグリーダ。
【請求項８】
前記サブアンテナが、複数のアンテナ素子を含むアレーアンテナで構成される
ことを特徴とする請求項１記載のＲＦタグリーダ。
【請求項９】
第１のエリアをカバーする指向性を有するメインアンテナと、
前記第１のエリアより狭い第２のエリアをカバーする指向性を有するサブアンテナと、
前記メインアンテナ及び前記サブアンテナを選択的に切り替える切替制御手段と、
を有するＲＦタグリーダで使用される方法であって、
１以上の管理対象体と共に移動する無線通信手段から、前記サブアンテナを介して応答信号を受信し、
通信用のアンテナを前記サブアンテナから前記メインアンテナに切り替え、
前記メインアンテナを介して、前記管理対象体に同伴するＲＦタグと通信を行う
ことを特徴とするＲＦタグリーダで使用される方法。
【請求項１０】
前記管理対象体に同伴するＲＦタグとの通信完了後に、通信用のアンテナを前記メインアンテナから前記サブアンテナに戻す
ことを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１】
第１のエリアをカバーする指向性を有するメインアンテナと、
前記第１のエリアより狭い第２のエリアをカバーする指向性を有するサブアンテナと、
前記メインアンテナ及び前記サブアンテナを選択的に切り替える切替制御手段と、
を有し、前記切替制御手段は、１以上の管理対象体と共に移動する無線通信手段から、前記サブアンテナを介して応答信号が受信されると、通信用のアンテナを前記サブアンテナから前記メインアンテナに切り替え、
前記メインアンテナを介して、前記管理対象体に同伴するＲＦタグとの通信が行われる
ことを特徴とするＲＦタグリーダ。
【請求項２】
前記サブアンテナのアンテナ利得は、前記メインアンテナのアンテナ利得より低い
ことを特徴とする請求項１記載のＲＦタグリーダ。
【請求項３】
前記メインアンテナも前記サブアンテナもアンテナ利得を調整する手段をそれぞれ有する
ことを特徴とする請求項２記載のＲＦタグリーダ。
【請求項４】
前記無線通信手段は、１以上の管理対象体各々に同伴するＲＦタグのいずれかである
ことを特徴とする請求項１記載のＲＦタグリーダ。
【請求項５】
前記無線通信手段は、１以上の管理対象体各々に同伴するどのＲＦタグとも異なるＲＦタグである
ことを特徴とする請求項１記載のＲＦタグリーダ。
【請求項６】
前記無線通信手段は、１以上の管理対象体を搬送するための搬送手段に取り付けられている
ことを特徴とする請求項５記載のＲＦタグリーダ。
【請求項７】
前記メインアンテナと前記サブアンテナで異なる偏波特性の電波が使用される
ことを特徴とする請求項６記載のＲＦタグリーダ。
【請求項８】
前記サブアンテナが、複数のアンテナ素子を含むアレーアンテナで構成される
ことを特徴とする請求項１記載のＲＦタグリーダ。
【請求項９】
第１のエリアをカバーする指向性を有するメインアンテナと、
前記第１のエリアより狭い第２のエリアをカバーする指向性を有するサブアンテナと、
前記メインアンテナ及び前記サブアンテナを選択的に切り替える切替制御手段と、
を有するＲＦタグリーダで使用される方法であって、
１以上の管理対象体と共に移動する無線通信手段から、前記サブアンテナを介して応答信号を受信し、
通信用のアンテナを前記サブアンテナから前記メインアンテナに切り替え、
前記メインアンテナを介して、前記管理対象体に同伴するＲＦタグと通信を行う
ことを特徴とするＲＦタグリーダで使用される方法。
【請求項１０】
前記管理対象体に同伴するＲＦタグとの通信完了後に、通信用のアンテナを前記メインアンテナから前記サブアンテナに戻す
ことを特徴とする請求項９記載の方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−７２２２６（Ｐ２００８−７２２２６Ａ）
【公開日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２４７１０５（Ｐ２００６−２４７１０５）
【出願日】平成１８年９月１２日（２００６．９．１２）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月１２日（２００６．９．１２）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]