JP2005108112A - タグ情報読取法及び読取装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 複数のタグに付与された固有ＩＤを短時間内に容易に読み取る。
【解決手段】 低いレベルから高いレベルに放射する電磁エネルギのレベルを段階的に変化させて、電磁エネルギの各レベルで複数のタグ(50)の固有ＩＤを読み取る。これにより、まず、第１のレベルで放射された電磁エネルギの小受信可能領域内に配置される減少された数のタグ(50)の固有ＩＤを読み取ることができ、複数のタグ(50)からの信号衝突を回避することができる。次に、読み取った固有ＩＤを有するタグ(50)に対して不応答指令信号を送出して、そのタグ(50)からの固有ＩＤの送信を停止させて、タグ(50)を沈黙化させるので、沈黙化したタグ(50)に電磁エネルギを放射させても固有ＩＤを含む信号が発生しない。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電磁エネルギを付与して、複数のタグから送信されるタグ情報を短時間で迅速かつ確実に読み取るタグ情報読取法及び読取装置に関するものである。
昨今の半導体技術の発展により無線周波数識別（Radio Frequency Identification：RFID）を行うＩＣチップのタグの低価格化が進み、消費財等の安価な商品の管理にもRFIDシステムの導入が可能になった。特に、RFIDシステムはバーコードシステムのように単独のタグを読取装置で個別に走査しなくてもタグ情報読取装置の通信ゾーン内にある多数のタグと通信して、タグに読出し書込みが可能なRFIDシステムの特徴が注目され、流通の効率化、品質管理の迅速化及び在庫管理の容易化等の広い分野への用途が期待されている。
タグ情報読取装置の通信ゾーン内にある多数のタグに対して読み書きの通信を行う際に、複数のタグから受信する信号の衝突（collision）を回避する必要がある。そのため、従来は、典型的な2分探索法（バイナリーサーチ法）を用いて信号の衝突を回避し、タグと個別通信を確立させ、読取り・書込み装置の通信ゾーン内にタグが配置される僅かな時間差を用いて信号の衝突を回避してタグと個別通信を確立させ又は特殊なコードをタグに与えて衝突回避の処理時間を短縮させる等時間を要する複雑な処理を行って信号の衝突を回避していた。
また、タグ情報読取装置とタグとの通信を確立し、確実な読み書きを行うには、タグのアンテナ面と読取り・書込み装置のアンテナ面を極力平行に対面させる必要がある。複数のタグに対して読取り・書込みを行うため、従来では、読取り・書込み装置のアンテナの指向方角を調整しながら走査し又は通信を確立できる位置にタグを付けた物品を配置しなければならなかった。
そこで、下記特許文献１に開示されるように、受信した電波を起動電源として応答信号を発信するタグと通信してタグ情報の読み取り行い、異なる指向性を有するアンテナ３ｘ、３ｙ、３ｚを複数具備し、タグと通信するためのアクセスパラメータをアンテナ毎に設定して、読み飛ばし率を削減し、情報の正常な受信と処理時間の短縮を同時に実現するタグ情報読み取り装置は公知である。
特開２００２−７４２７９
しかしながら、従来のタグ情報読取装置では、タグ情報読取装置と多数のタグとの間で読み書きの通信を行う際に、複数のタグから送信される変調時の信号衝突を回避するには、複雑な処理アルゴリズムを複数回反復して衝突した信号を排除して特定のタグとの単独通信を確立するため、判別に時間を要した。別法として、タグに付与した固有コードを読み取ることにより、処理時間を短縮する方法もあるが、タグに固有コードを付与するには、特殊コードを付与できる特殊処理されたタグに限定されるため、汎用のタグを使用できず、タグの製造価格が高騰する難点がある。
そこで、本発明は、複数のタグに付与された固有ＩＤを短時間内に容易に読み取るタグ情報読取法及び読取装置を提供することを目的とする。また、本発明は、信号衝突の数を減少させて複数のタグに付与された固有ＩＤを迅速に読み取るタグ情報読取法及び読取装置を提供することを目的とする。
本発明によるタグ情報読取法は、複数のタグ(50)の集合体に第１のレベルの電磁エネルギを放射する第１のエネルギ放射過程と、第１のレベルの電磁エネルギが放射されたタグ(50)から送信される固有ＩＤを受信する第１のＩＤ受信過程と、受信した固有ＩＤを識別する第１のＩＤ識別過程と、第１のＩＤ識別過程において識別できた固有ＩＤを有するタグ(50)に対して不応答指令信号を送出して、そのタグ(50)からの固有ＩＤの送信を停止させる第１の沈黙化過程と、第１のレベルの電磁エネルギより高い第２のレベルの電磁エネルギを放射する第２のエネルギ放射過程と、第２のレベルの電磁エネルギが放射されたタグ(50)から送信される固有ＩＤを受信する第２のＩＤ受信過程と、受信した固有ＩＤを識別する第２のＩＤ識別過程とを含む。低いレベルから高いレベルに放射する電磁エネルギのレベルを段階的に変化させて、電磁エネルギの各レベルで複数のタグ(50)の固有ＩＤを読み取る。これにより、まず、第１のレベルで放射された電磁エネルギの小受信可能領域内に配置される減少された数のタグ(50)の固有ＩＤを読み取ることができ、複数のタグ(50)からの信号衝突を回避し又は信号衝突の数を減少することができる。次に、読み取った固有ＩＤを有するタグ(50)に対して不応答指令信号を送出して、そのタグ(50)からの固有ＩＤの送信を停止させて、タグ(50)を沈黙化させるので、沈黙化したタグ(50)に電磁エネルギを放射させても固有ＩＤを含む信号が発生しない。続いて、第１のレベルより高い第２のレベルで電磁エネルギを放射させると、電磁エネルギの受信可能領域が拡張され、第１のレベルで電磁エネルギを放射した小受信可能領域に含まれないタグ(50)が拡張された受信可能領域に包含される。この場合、固有ＩＤを既に読み取ったタグ(50)から信号が送信されないので、受信可能領域が拡張されても、信号衝突を回避することができる。従って、第２のレベルの電磁エネルギが放射されたタグ(50)から送信される固有ＩＤを受信する第２のＩＤ受信過程を通じて受信した固有ＩＤを迅速かつ確実に識別することができる。
本発明によるタグ情報読取装置は、送受信制御回路(20)と、送受信制御回路(20)に接続された送受信駆動回路(30)とを備えている。送受信駆動回路(30)は、送受信制御回路(20)から受信する信号を変調する変調器(33)と、変調器(33)の出力を増幅する送信増幅器(32)と、送信増幅器(32)の出力を送信するアンテナ(11,12,13)と、タグ(50)から送信される信号を受信するアンテナ(11,12,13)の出力を増幅する受信増幅器(36)と、受信増幅器(36)と送受信制御回路(20)との間に接続された復調器(34)とを備えている。送受信制御回路(20)は、アンテナ(11,12,13)から外部に電磁エネルギを放射させる励起信号発生手段と、アンテナ(11,12,13)を通じて受信したタグ(50)の固有ＩＤを識別するＩＤ識別手段とを備えている。送受信制御回路(20)は、励起信号発生手段及び送信増幅器(32)を通じて第１のレベルの電磁エネルギをアンテナ(11,12,13)から放射させ、ＩＤ識別手段がタグ(50)の固有ＩＤをアンテナ(11,12,13)により受信して、固有ＩＤを識別したとき、その固有ＩＤを有するタグ(50)からの固有ＩＤの送信を停止させる沈黙化指令信号をタグ(50)に送信する。その後、送受信制御回路(20)は、送信増幅器(32)の増幅度を増加させて、第１のレベルより高い第２のレベルの電磁エネルギをアンテナ(11,12,13)から放射させ、沈黙化されないタグ(50)の固有ＩＤをアンテナ(11,12,13)により受信して、ＩＤ識別手段により固有ＩＤを識別する。タグ(50)の固有ＩＤを表す信号の受信後に送信増幅器(32)の増幅度を段階的に拡張することにより、迅速かつ確実に信号衝突を回避できるので、従来のタグ情報読取装置に特別な装置を付加せずに、安価にタグ情報読取装置を製造することができる。
信号衝突の数を減少させて、短時間内で容易に複数のタグの固有ＩＤを読み取ることができる。
以下、本発明によるタグ情報読取法及びタグ情報読取装置の実施の形態を図１〜図７について説明する。
図１に示すように、本発明によるタグ情報読取装置は、送受信制御回路(20)と、送受信制御回路(20)に接続された送受信駆動回路(30)と、送受信制御回路(20)及び送受信駆動回路(30)とに電力を供給する電源装置(37)とを備えている。送受信制御回路(20)は、演算手段を備えたＣＰＵにより構成される判別制御回路(21)と、ＲＯＭ(22)と、ＲＡＭ(23)と、データインターフェイス(24)と、制御インターフェイス(25)と、外部装置に接続される外部インターフェイス(26)と、データバス及びアドレスバスを含むバス(27)とを備えている。判別制御回路(21)と、ＲＯＭ(22)と、ＲＡＭ(23)と、データインターフェイス(24)と、制御インターフェイス(25)と、外部インターフェイス(26)とを互いに接続するバス(27)は、これらの各部位間での情報の相互伝達を可能にする。
送受信駆動回路(30)は、発振器(34)と、送受信制御回路(20)のデータインターフェイス(24)及び発振器(34)に接続されかつ送受信制御回路(20)から受信する信号を変調する変調器(33)と、複数のアンテナ(11,12,13)を有するアンテナ切替器(31)と、アンテナ切替器(31)と変調器(33)との間に接続されかつ変調器(33)の出力を増幅してアンテナ切替器(31)に創出する送信増幅器(32)と、アンテナ(11,12,13)及びアンテナ切替器(31)を通じて受信するタグ(50)から送信される信号を増幅する受信増幅器(36)と、受信増幅器(36)と送受信制御回路(20)のデータインターフェイス(24)との間に接続された復調器(34)とを備えている。図示しないが、送受信制御回路(20)は、アンテナ(11,12,13)から外部に電磁エネルギを放射させる励起信号発生手段と、アンテナ(11,12,13)を通じて受信したタグ(50)の固有ＩＤを識別するＩＤ識別手段とを備えている。
図２に示すように、タグ(50)は、単結晶シリコン基板等の単一半導体基板に形成された半導体集積回路(51)と、端子(53,54)を介して半導体集積回路(51)に接続されたアンテナ(52)とを備えている。半導体集積回路(51)は、端子(53,54)に接続された電源回路(55)と、電源回路(55)の高電位側出力端子に接続されたパワーオンリセット回路(56)、クロック抽出回路(57)、データ復調回路(58)、データ変調回路(59)、制御・演算用論理回路(60)及び記憶回路(61)とを備えている。記憶回路(61)は、タグ(50)の固有ＩＤ及び必要な情報を記憶するフラッシュメモリ等の不揮発性メモリから構成される。図示しないが、電源回路(55)は、アンテナ(52)に誘起される高周波電圧を整流する整流回路と、整流回路の整流出力を低電圧化するレギュレータと、平滑用のコンデンサ等を含む。共通のグランド電位となる電源回路(55)の低電位側端子(54)は、パワーオンリセット回路(56)、クロック抽出回路(57)、データ復調回路(58)、データ変調回路(59)、制御・演算用論理回路(60)及び記憶回路(61)に接続される。電磁エネルギ領域内に配置されたタグ(50)のアンテナ(52)内に電流が発生し、アンテナ(52)に発生する電流は電源回路(55)内に設けられたバッテリ内に充電され、電源回路(55)は、半導体集積回路(51)内の各部に電力を供給する。パワーオンリセット回路(56)は、高電位側電源電圧(Vcc)を検出し、高電位側電源電圧(Vcc)が所定の電圧レベルに達した時点で、リセット信号(SR)を形成して制御・演算用論理回路(60)をリセットする。クロック抽出回路(57)は、アンテナ(52)に誘起された高周波電圧からクロック信号(CLK)を抽出して制御・演算用論理回路(60)に出力する。アンテナ(52)に誘起された高周波電圧を復調するデータ復調回路(58)は、受信データ(RD)を形成して制御・演算用論理回路(60)に出力する。データ変調回路(59)は、制御・演算用論理回路(60)からの送信データ(SD)を変調してアンテナ(52)に供給する。制御・演算用論理回路(60)は、クロック抽出回路(57)によって抽出されたクロック信号(CLK)に同期しかつ記憶装置(61)の記憶情報を使用して、データ復調回路(58)からの出力データ(RD)の演算処理を行う。制御・演算用論理回路(60)の演算処理結果は、必要に応じて送信データ(RD)としてデータ変調回路(59)で変調された後にアンテナ(52)を介して外部装置に伝達される。制御・演算用論理回路(60)は、半導体集積回路(51)を４つの異なる状態に変化させる。即ち、半導体集積回路(51)は、アンテナ(52)が電磁エネルギの受信範囲外にあるとき、消勢状態（パワーオフ状態）となり、電磁エネルギの受信するとき、待機状態（レディ状態）となり、タグ(50)の待機状態においてタグ情報読取装置からアンテナ(52)がマルチリード信号を受信したとき、選択状態（セレクト状態）となり、タグ(50)の選択状態においてタグ情報読取装置から不応答指令信号をアンテナ(52)が受信したとき、沈黙化状態（クワイエット状態）となり、これらの状態は、タグ情報読取装置から受信する信号の種類に応じて変化する。
送受信制御回路(20)は、励起信号発生手段及び送信増幅器(32)を通じて第１のレベルの電磁エネルギをアンテナ(11,12,13)から放射させ、ＩＤ識別手段がタグ(50)の固有ＩＤをアンテナ(11,12,13)により受信して、ＩＤ識別手段により固有ＩＤを識別したとき、その固有ＩＤを有するタグ(50)からの固有ＩＤの送信を停止させる沈黙化指令信号をタグ(50)に送信する。その後、送受信制御回路(20)は、送信増幅器(32)の増幅度を増加させて、第１のレベルより高い第２のレベルの電磁エネルギをアンテナ(11,12,13)から放射させ、沈黙化されないタグ(50)の固有ＩＤをアンテナ(11,12,13)により受信して、ＩＤ識別手段により固有ＩＤを識別する。タグ(50)の固有ＩＤを表す信号の受信後に、励起信号発生手段により送信増幅器(32)の増幅度を段階的に拡張することにより、迅速に信号衝突を回避できるので、従来のタグ情報読取装置に特別な装置を付加せずに、安価にタグ情報読取装置を製造することができる。
送受信制御回路(20)のアンテナ(11,12,13)とタグ(50)のアンテナ(52)との間で行う通信は、電磁エネルギとして磁界を形成して通信を行う電磁結合方式、電磁エネルギとして電波を送信して通信を行う電磁誘導方式及び電磁エネルギとしてマイクロ波を送信して通信を行うマイクロ波方式とがある。本実施の形態では、電磁誘導方式を使用して、電磁エネルギとしてタグ情報読取装置からタグ(50)に電波を送信し、これによりタグ(50)に電力が供給されてタグ(50)から固有ＩＤを含む情報信号を発信する一例を示す。
図３は、３つのアンテナを使用する本発明によるタグ情報読取装置のアンテナ構成を表す斜視図である。タグ情報読取装置は、タグ情報読取装置本体(80)に接続されかつ垂直に配置された第１のアンテナ(11)と、第２のアンテナ(12)と、第３のアンテナ(13)とを備え、通信ゾーン(40)では、第１のアンテナ(11)の指向方角(41)と、第２のアンテナ(12)の指向方角(42)と、第３のアンテナ(13)の指向方角(43)とが互いに直交する。通信ゾーン(40)は、第１のアンテナ(11)、第２のアンテナ(12)及び第３のアンテナ(13)の各通信ゾーンが重複しかつこれらの和の領域になる。通信ゾーン(40)では、第２のアンテナ(12)及び第３のアンテナ(13)と対面しないタグ(61)は第１のアンテナ(11)と対面し、第１のアンテナ(11)及び第３のアンテナ(13)と対面しないタグ(62)は第２のアンテナ(12)と対面し、第１のアンテナ(11)及び第２のアンテナ(12)と対面しないタグ(63)は、第３のアンテナ(13)と対面する。従って、第１のアンテナ(11)、第２のアンテナ(12)及び第３のアンテナ(13)を使用して、通信ゾーン(40)を３次元で順次走査することにより、通信ゾーン(40)内のタグ(61〜63)のアンテナが３次元方角内でどの方角にも通信死角がなく、必要最小限のアンテナ数で３次元走査が可能となる。
図４は、タグ情報読取装置のアンテナ(11,12,13)の一般的な通信ゾーン(16〜18)とその指向方角(15)を表す平面図である。タグ情報読取装置の各アンテナ(11,12,13)から出力される電磁エネルギの大きさを制御することにより変更される通信ゾーンの範囲を表す。タグ情報読取装置のアンテナ(11,12,13)から電磁エネルギを小電力、中電力及び大電力で出力すると、それぞれタグ(64)のみと通信できる狭域通信ゾーン(16)、タグ(64,65)と通信できる中域通信ゾーン(17)及びタグ(64,65,66)と通信できる広域通信ゾーン(18)が形成される。即ち、アンテナ(11,12,13)の通信ゾーンを制御して狭域通信ゾーン(16)では近距離のタグ(64)との通信を確立し、中域通信ゾーン(17)では中距離のタグ(65)との通信を確立し、広域通信ゾーン(18)では遠距離のタグ(66)との通信を確立することができる。
図５は、本発明によるタグ情報読取装置を使用する状態を示す斜視図である。タグ(50)を取付けた多くの物品を梱包した箱(44)をベルトコンベア(46)上で方向(45)に搬送するとき、第１のアンテナ(11)の指向方角(41)と第２のアンテナ(12)の指向方角(42)とを直交させて第１のアンテナ(11)と第２のアンテナ(12)を箱(44)の上方に配置する。また、第１のアンテナ(11)の指向方角(41)と、第２のアンテナ(12)の指向方角(42)と互いに直交する指向方角(43)でベルトコンベア(46)の側方に第３のアンテナ(13)を配置する。これにより、第１のアンテナ(11)〜第３のアンテナ(13)は、箱(44)の搬送を阻害せずに、タグ情報読取装置による３次元走査が可能となる。
図６は、ベルトコンベア(46)に隣接するアンテナの他の配置状態を示す側面図である。第１のアンテナ(11)〜第３のアンテナ(13)から離間して、第４のアンテナ(14)をベルトコンベア(46)の上方に水平に配置して、ベルトコンベア(46)の上方に有効通信領域(71)を形成すると共に、第４のアンテナ(14)の下流側で第１のアンテナ(11)〜第３のアンテナ(13)によりベルトコンベア(46)の上方に有効通信領域(70)を形成する。これにより、有効通信領域(71)は、有効通信領域(70)より広い通信領域を確保し、有効通信領域(71)の有効通信領域を拡大できる。ベルトコンベア(46)上で搬送される物品を収容する箱(44)が有効通信領域を通過する時間は、有効通信領域(70)より有効通信領域(71)の方が長くなる分、ベルトコンベア(46)の搬送速度を増加できる。
本発明によるタグ情報読取装置の動作を図７について説明する。
ステップ１００からステップ１０１に進み、タグ情報読取装置の送受信制御回路(20)は、電磁エネルギを励起する。即ち、送受信制御回路(20)の判別制御回路(21)に設けられた励起信号発生手段は、データインターフェイス(24)を介して送受信駆動回路(30)の変調器(33)を励起して、増幅器(32)を通じて特定の又は全てのアンテナ(11,12,13)から電波を発生し、電磁エネルギを放出する。同時に、図５又は図６に示すように、タグ(50)を取付けた多くの物品を梱包した箱(44)をベルトコンベア(46)上に配置して、アンテナ(11,12,13)の下方の搬送路に沿って移動させる。電磁エネルギを放出するときに、通信ゾーン(18)内にタグ(50)が配置されれば、タグ(50)のアンテナ(52)を通じて電源回路(55)に電力が供給され、電源回路(55)に蓄電される。これにより、複数のタグ(50)の集合体に第１のレベルの電磁エネルギを放射する第１のエネルギ放射過程が行われる。これと同時に、パワーオンリセット回路(56)は、制御・演算用論理回路(60)をリセットし、クロック抽出回路(57)は、アンテナ(52)に誘起された高周波電圧からクロック信号(CLK)を抽出して制御・演算用論理回路(60)に出力する。データ復調回路(58)は、アンテナ(52)に誘起された高周波電圧を復調し、受信データ(RD)を形成して制御・演算用論理回路(60)に出力する。制御・演算用論理回路(60)は、クロック抽出回路(57)によって抽出されたクロック信号(CLK)に同期しかつ記憶装置(61)の記憶情報を使用して、データ復調回路(58)からの出力データ(RD)の演算処理を行い、固有ＩＤその他必要な情報を形成する。制御・演算用論理回路(60)により形成された固有ＩＤ及びその他の必要な情報は、必要に応じて送信データ(RD)としてデータ変調回路(59)で変調された後にアンテナ(52)を介して外部に送信する。
ステップ１０２では、タグ情報読取装置の送受信制御回路(20)は、何れかのアンテナ(11,12,13)を通じてタグ信号を受信したか否か判断し、受信しなければステップ１０１に戻り、受信すると、ステップ１０３に進み、アンテナ切替器(31)は複数のアンテナ(11,12,13)から最初のアンテナ、例えば第１のアンテナ(11)を選択して、第１のアンテナ(11)から電波を発生させ、第２及び第３のアンテナ(12,13)の作動を停止させる。ステップ１０１及び１０２での箱(44)の検出は、アンテナ(11,12,13)を使用せずに、光学式ホトカプラ又は検知スイッチ若しくは手動スイッチでもよい。その後、ステップ１０４に進み、送受信制御回路(20)は、第１のレベルである最小パワー出力の電磁エネルギを第１のアンテナ(11)から送出して図４に示す狭域通信ゾーン(16)を形成し、第１のアンテナ(11)により走査（スキャニング）を行い、ステップ１０５に移行する。ステップ１０４では、通信可能な領域内に存在するタグ(50)の固有ＩＤを送信させる命令であるマルチリード信号を含む電磁エネルギが放射され、走査が行われる。ステップ１０５では、送受信制御回路(20)がタグ(50)の固有ＩＤを受信したか判断し、受信すると、第１のレベルの電磁エネルギが放射されたタグ(50)から送信される固有ＩＤを受信する第１のＩＤ受信過程が行われ、ステップ１０６に進み、信号の衝突が発生したか否か判断する。信号の衝突は、「０」レベルの信号と「１」レベルの信号とを含む複数のタグ(50)から発生するデジタル信号が互いに干渉して、「０」か「１」かを判別できない状態である。ステップ１０６にて信号の衝突が発生したとき、ステップ１０７に進み、２分探索法（バイナリーサーチ）を実施し、ステップ１０７にて複数のタグ(50)の固有ＩＤを読み取り、受信した固有ＩＤを識別する第１のＩＤ識別過程が送受信制御回路(20)のＩＤ識別手段により行われる。２分探索法は、探索すべきアイテムのセットを二つの下位クラスに分割し、探索するアイテムを含まない部分を捨て、残りの部分に対して更に目的を達するまでこの手順を繰り返す方法である。その後、固有ＩＤを識別でき読み取ったタグ(50)に対して不応答指令信号を送出して、第１の沈黙化を行い、そのタグ(50)からの固有ＩＤの送信を停止させる。ステップ１０６にて信号の衝突が発生しないとき、ステップ１０９に進み、固有ＩＤを読みとった後にステップ１１０に進む。ステップ１１０にて第１の沈黙化を行った後又はステップ１０５にて固有ＩＤを受信しないとき、ステップ１１１に進む。
ステップ１１１では、最大パワーまで動作が終了したか否か判断し、終了していなければステップ１１２に進み、送受信制御回路(20)の制御インターフェイス(25)は、送信増幅器(32)と、受信増幅器(36)とに増幅率を増加させる信号を付与し、電磁エネルギの出力を増加させて、ステップ１０４に戻る。ステップ１１２では、電磁エネルギの出力を増加させることにより、電磁エネルギを図４に示す中域通信ゾーン(17)に拡大して、ステップ１０４〜１１１の過程を反復する。パワー出力は、ステップ１０４〜ステップ１１１をｎ回、例えば３回反復して、最大パワー動作に達する場合に、最大パワーの１／ｎづつステップ１１２で段階的に増加させることができる。別法として数学的に種々の関数に従いパワー出力を段階的に増加させることも可能である。本実施の形態では、ステップ１１２において最大パワーの１／３づつ３回増加させる例として説明するが、パワー出力の増加段階は必要に応じて適宜設定することができる。
２回目のステップ１０４によるパワー出力では、２／３の電磁エネルギを出力して、第１のレベルの電磁エネルギより１／３だけ高い第２のレベルの電磁エネルギを放射する第２のエネルギ放射過程及びタグ(50)の走査を行う。そこで、第２のレベルの電磁エネルギが放射されたタグ(50)から送信される固有ＩＤを受信する第２のＩＤ受信過程と、受信した固有ＩＤを識別する第２のＩＤ識別過程とを行い、ステップ１０５にて固有ＩＤを受信したか否か判断し、ステップ１１１まで前記と同一の動作が行われる。2回目のステップ１１０では、第２の電磁エネルギの放射後に受信した固有ＩＤのうち、第２のＩＤ識別過程において、識別できた固有ＩＤを有するタグ(50)に対して不応答指令信号を送出して、そのタグ(50)からの固有ＩＤの送信を停止させる第２の沈黙化過程を行う。再び、ステップ１１１にて最大パワー動作が完了したか否か判断し、未完了のとき、ステップ１１２に進み、出力を３／３に増大させて、ステップ１０４に戻り、３回目の電磁エネルギのパワー出力を行い、ステップ１０４〜１１０を反復する。3回目のステップ１０４では、第２のレベルの電磁エネルギより１／３だけ高い第３のレベルの電磁エネルギを放射する第３のエネルギ放射過程を行い、3回目のステップ１０５〜１０９では、第３のレベルの電磁エネルギが放射されかつ識別できない固有ＩＤを有するタグ(50)から送信される固有ＩＤを受信して、固有ＩＤを識別する第３のＩＤ識別過程を行う。
ステップ１１１にて最大パワー動作まで完了したと判断すると、ステップ１１３に進み、全方向アンテナの動作が完了したか否か判断する。ステップ１１３にて全方向アンテナの動作が完了していなければ、ステップ１１４に進み、受信制御回路(20)の制御インターフェイス(25)は、アンテナ切替器(31)に切替信号を送出して、次のアンテナ、即ち、第２のアンテナ(12)を選択してステップ１０４に戻り、出力を段階的に増加させながら、第２のアンテナ(12)についてステップ１０４〜ステップ１１２を３回反復した後、ステップ１１３に進む。ステップ１１３では、全アンテナの動作が完了したか否か判断し、完了していなければ、ステップ１１４にて受信制御回路(20)の制御インターフェイス(25)は、アンテナ切替器(31)に切替信号を送出して、第３のアンテナ(13)を選択して、ステップ１０４〜ステップ１１２を更に反復した後、ステップ１１３からステップ１１５に進み、第１〜第３のアンテナ(11,12,13)を初期状態にリセットしてステップ１１６で一連の動作を終了する。
このように、本発明の実施の形態では、低いレベルから高いレベルに放射する電磁エネルギのレベルを段階的に変化させて、電磁エネルギの各レベルで複数のタグ(50)の固有ＩＤを読み取るので、まず、第１のレベルで放射された電磁エネルギの小受信可能領域内に配置される減少された数のタグ(50)の固有ＩＤを読み取ることができ、この場合に、複数のタグ(50)からの信号衝突を回避し又は信号衝突の数を減少することができる。次に、読み取った固有ＩＤを有するタグ(50)に対して不応答指令信号を送出して、そのタグ(50)からの固有ＩＤの送信を停止させて、タグ(50)を沈黙化させるので、沈黙化したタグ(50)に電磁エネルギをその後放射しても固有ＩＤを含む信号を発生しない。続いて、第１のレベルより高い第２のレベルで電磁エネルギを放射させると、電磁エネルギの受信可能領域が拡張され、第１のレベルで電磁エネルギを放射した小受信可能領域に含まれないタグ(50)が拡張された受信可能領域に包含される。この場合、固有ＩＤを既に読み取ったタグ(50)から信号が送信されないので、受信可能領域が拡張されても、信号衝突を回避できる。従って、第２のレベルの電磁エネルギを放射したタグ(50)から送信される固有ＩＤを受信する第２のＩＤ受信過程を通じて受信した固有ＩＤを迅速かつ確実に識別することができる。
換言すれば、本発明では、タグ情報読取装置の通信ゾーンを狭い範囲(16)から広い範囲(18)まで多段階に制御して通信ゾーン(16〜18)全域を幾つかの小領域に分けて読み書きの通信を行うので、信号の衝突の確率を低く抑え、一般標準仕様のタグ(50)でも効率よく読み取ることができる。また、本発明では、タグ(50)のアンテナ(52)面を一定方角に揃えなくても、通信ゾーン(16〜18)内の死角を排除して、タグ情報読取装置のアンテナ(11,12,13)を必要最小限の数で効率よく確実に読み取ることができる。
本発明の前記実施の形態は種々の変更が可能である。例えば、第１のエネルギ放射過程、第１のＩＤ受信過程、第１のＩＤ識別過程、第１の沈黙化過程、第２のエネルギ放射過程、第２のＩＤ受信過程及び第２のＩＤ識別過程を第１のアンテナ(11)を通じて行った後に、第１のアンテナ(11)とは異なる方向に配置された第２のアンテナ(12)又は第２のアンテナ(12)を含む複数のアンテナにより第１のエネルギ放射過程、第１のＩＤ受信過程、第１のＩＤ識別過程、第１の沈黙化過程、第２のエネルギ放射過程、第２のＩＤ受信過程及び第２のＩＤ識別過程を反復してもよい。
また、第１のエネルギ放射過程、第１のＩＤ受信過程、第１のＩＤ識別過程、第１の沈黙化過程、第２のエネルギ放射過程、第２のＩＤ受信過程、第２のＩＤ識別過程、第２の沈黙化過程、第３のエネルギ放射過程及び第３のＩＤ識別過程を第１のアンテナ(11)を通じて行った後に、第１のアンテナ(11)とは異なる方向に配置された第２のアンテナ(12)又は第２のアンテナ(12)を含む複数のアンテナにより第１のエネルギ放射過程、第１のＩＤ受信過程、第１のＩＤ識別過程、第１の沈黙化過程、第２のエネルギ放射過程、第２のＩＤ受信過程、第２のＩＤ識別過程、第２の沈黙化過程、第３のエネルギ放射過程及び第３のＩＤ識別過程を反復してもよい。
第１のアンテナ(11)及び第２のアンテナ(12)又は第２以降の何れかのアンテナの一方により第１のエネルギ放射過程を行い、その他方により第１のＩＤ受信過程を行い、第１のアンテナ(11)及び第２のアンテナ(12)又は第２以降の何れかのアンテナの他方により第２のエネルギ放射過程を行い、その一方により第２のＩＤ受信過程を行ってもよい。
第１のアンテナ(11)及び第２のアンテナ(12)又は第２以降のアンテナの何れか１つのアンテナにより第１のエネルギ放射過程を行い、それ以外のアンテナにより第１のＩＤ受信過程を行い、第１のアンテナ(11)及び第２のアンテナ(12)又は第２以降のアンテナの何れか１つのアンテナにより第２のエネルギ放射過程を行い、それ以外のアンテナにより第２のＩＤ受信過程を行い、第１のアンテナ(11)及び第２のアンテナ(12)又は第２以降のアンテナの何れか１つのアンテナにより第３のエネルギ放射過程を行い、それ以外のアンテナにより第３のＩＤ受信過程を行ってもよい。
また、受信した固有ＩＤを識別するＩＤ識別過程又はＩＤ識別手段は、受信信号の衝突が発生したとき、２分探索法（バイナリーサーチ）の代わりに、固有ＩＤの配列コード又は大きさを順次増大し又は減少して順次探索する線形探索法、タグ情報読取装置内に設けた配列又は表に従って探索を行う表探索法、特定の文字を選択して検索を行う文字列探索法及び特定の符号又はコードを選択して検索を行う符号化探索法の少なくとも１つを使用してＩＤ識別過程を実行してもよい。文字列検索法には、単純な文字列検索法、Knuth-Morris-Parrat（KMP）の文字列検索法、Boyer-Moore（BM）の文字列検索法を含んでも良い。
更に、複数のアンテナ(11,12,13)を互いに異なる方向に配置し、送受信制御回路(20)は、第１のレベルの電磁エネルギを複数のアンテナ(11,12,13)の何れか１つから放射して、同一又は異なるアンテナ(11,12,13)によりタグ(50)からの固有ＩＤを受信し、第２のレベルの電磁エネルギを複数のアンテナ(11,12,13)の何れか１つから放射して、同一又は異なるアンテナ(11,12,13)によりタグ(50)からの固有ＩＤを受信してもよい。
前記の実施の形態では、第１のアンテナ(11)、第２のアンテナ(12)及び第３のアンテナ(13)を使用して３次元空間を走査する例を示したが、何れか２つのアンテナを選択して、２次元空間を走査し又は所望により４つ以上のアンテナを同時に又は隔離して使用してもよい。タグ(50)を取付けた多くの物品を梱包した箱(44)をベルトコンベア(46)上に配置して、アンテナ(11,12,13)の下方の搬送路に沿って移動させる例を示したが、箱(44)を固定して配置し、アンテナ(11,12,13)を箱(44)に対して移動させてもよい。また、タグ(50)のアンテナ(52)を通じて制御・演算用論理回路(60)にタグ情報読取装置から固有ＩＤ又はその他の情報を送信して、制御・演算用論理回路(60)から記憶回路(61)にその固有ＩＤ又はその他の情報を記憶させ、爾後、その固有ＩＤ又は情報を制御・演算用論理回路(60)の動作によりアンテナ(52)から外部に送信できる書き込み機能を本発明のタグ情報読取装置に付与して、タグ情報読取書込法又は読取書込装置としてもよい。
本発明は、多数のＩＣタグ内に書き込まれた情報を短時間内に読み出す技術に適する。
本発明によるタグ情報読取装置の電気回路図 タグ内に設けられる電気回路図 タグ情報読取装置の３つのアンテナの指向方角とタグのアンテナ面の方角との関係を表す斜視図 タグ情報読取装置のアンテナの出力制御により通信ゾーンを制御する状態を示す平面図 タグを付した物品をベルトコンベアにより搬送しながら、タグ情報の読取を行う状態を示す斜視図 図５とは異なる状態でアンテナを配置してタグ情報の読取を行う状態を示す側面図 本発明によるタグ情報読取装置の動作シーケンスを示すフローチャート
符号の説明
(11)・・第１のアンテナ、 (12)・・第２のアンテナ、 (13)・・第３のアンテナ、 (20)・・送受信制御回路、 (30)・・送受信駆動回路、(32)・・送信増幅器、 (33)・・変調器、 (34)・・復調器、 (36)・・受信増幅器、 (50)・・タグ、

Claims (10)

  1. 複数のタグの集合体に第１のレベルの電磁エネルギを放射する第１のエネルギ放射過程と、
    第１のレベルの電磁エネルギが放射されたタグから送信される固有ＩＤを受信する第１のＩＤ受信過程と、
    受信した固有ＩＤを識別する第１のＩＤ識別過程と、
    第１のＩＤ識別過程において識別できた固有ＩＤを有するタグに対して不応答指令信号を送出して、そのタグからの固有ＩＤの送信を停止させる第１の沈黙化過程と、
    第１のレベルの電磁エネルギより高い第２のレベルの電磁エネルギを放射する第２のエネルギ放射過程と、
    第２のレベルの電磁エネルギが放射されたタグから送信される固有ＩＤを受信する第２のＩＤ受信過程と、
    受信した固有ＩＤを識別する第２のＩＤ識別過程とを含むことを特徴とするタグ情報読取法。
  2. 第２の電磁エネルギの放射後に受信した固有ＩＤのうち、第２のＩＤ識別過程において、識別できた固有ＩＤを有するタグに対して不応答指令信号を送出して、そのタグからの固有ＩＤの送信を停止させる第２の沈黙化過程と、
    第２のレベルの電磁エネルギより高い第３のレベルの電磁エネルギを放射する第３のエネルギ放射過程と、
    第３のレベルの電磁エネルギが放射されかつ識別できない固有ＩＤを有するタグから送信される固有ＩＤを受信して、固有ＩＤを識別する第３のＩＤ識別過程とを含む請求項１に記載のタグ情報読取法。
  3. 第１のエネルギ放射過程、第１のＩＤ受信過程、第１のＩＤ識別過程、第１の沈黙化過程、第２のエネルギ放射過程、第２のＩＤ受信過程及び第２のＩＤ識別過程を第１のアンテナを通じて行った後に、第１のアンテナとは異なる方向に配置された第２のアンテナ又は第２のアンテナを含む複数のアンテナにより第１のエネルギ放射過程、第１のＩＤ受信過程、第１のＩＤ識別過程、第１の沈黙化過程、第２のエネルギ放射過程、第２のＩＤ受信過程及び第２のＩＤ識別過程を反復する請求項１に記載のタグ情報読取法。
  4. 第１のエネルギ放射過程、第１のＩＤ受信過程、第１のＩＤ識別過程、第１の沈黙化過程、第２のエネルギ放射過程、第２のＩＤ受信過程、第２のＩＤ識別過程、第２の沈黙化過程、第３のエネルギ放射過程及び第３のＩＤ識別過程を第１のアンテナを通じて行った後に、第１のアンテナとは異なる方向に配置された第２のアンテナ又は第２のアンテナを含む複数のアンテナにより第１のエネルギ放射過程、第１のＩＤ受信過程、第１のＩＤ識別過程、第１の沈黙化過程、第２のエネルギ放射過程、第２のＩＤ受信過程、第２のＩＤ識別過程、第２の沈黙化過程、第３のエネルギ放射過程及び第３のＩＤ識別過程を反復する請求項２に記載のタグ情報読取法。
  5. 第１のアンテナ及び第２のアンテナ又は第２以降の何れかのアンテナの一方により第１のエネルギ放射過程を行い、その他方により第１のＩＤ受信過程を行い、
    第１のアンテナ及び第２のアンテナ又は第２以降の何れかのアンテナの他方により第２のエネルギ放射過程を行い、その一方により第２のＩＤ受信過程を行う請求項３に記載のタグ情報読取法。
  6. 第１のアンテナ及び第２のアンテナ又は第２以降のアンテナの何れか１つのアンテナにより第１のエネルギ放射過程を行い、それ以外のアンテナにより第１のＩＤ受信過程を行い、
    第１のアンテナ及び第２のアンテナ又は第２以降のアンテナの何れか１つのアンテナにより第２のエネルギ放射過程を行い、それ以外のアンテナにより第２のＩＤ受信過程を行い、
    第１のアンテナ及び第２のアンテナ又は第２以降のアンテナの何れか１つのアンテナにより第３のエネルギ放射過程を行い、それ以外のアンテナにより第３のＩＤ受信過程を行う請求項４に記載のタグ情報読取法。
  7. 受信した固有ＩＤを識別するＩＤ識別過程において、受信信号の衝突が発生したとき、２分探索法（バイナリーサーチ）、線形探索法、表探索法、文字列探索法及び符号化探索法の少なくとも１つを使用してＩＤ識別過程を行う過程を含む請求項１〜６の何れか１項に記載のタグ情報読取法。
  8. 送受信制御回路と、送受信制御回路に接続された送受信駆動回路とを備え、
    送受信駆動回路は、送受信制御回路から受信する信号を変調する変調器と、変調器の出力を増幅する送信増幅器と、送信増幅器の出力を送信するアンテナと、タグから送信される信号を受信するアンテナの出力を増幅する受信増幅器と、受信増幅器と送受信制御回路との間に接続された復調器とを備え、
    アンテナから外部に電磁エネルギを放射させる励起信号発生手段と、アンテナを通じて受信したタグの固有ＩＤを識別するＩＤ識別手段とを送受信制御回路に設けたタグ情報読取装置において、
    送受信制御回路は、励起信号発生手段及び送信増幅器を通じて第１のレベルの電磁エネルギをアンテナから放射させ、ＩＤ識別手段がタグの固有ＩＤをアンテナにより受信して、固有ＩＤを識別したとき、その固有ＩＤを有するタグからの固有ＩＤの送信を停止させる沈黙化指令信号をタグに送信し、
    その後、送受信制御回路は、送信増幅器の増幅度を増加させて、第１のレベルより高い第２のレベルの電磁エネルギをアンテナから放射させ、沈黙化されないタグの固有ＩＤをアンテナにより受信して、ＩＤ識別手段により固有ＩＤを識別することを特徴とするタグ情報読取装置。
  9. 互いに異なる方向に配置された複数のアンテナを備え、
    送受信制御回路は、第１のレベルの電磁エネルギを複数のアンテナの何れか１つから放射して、同一又は異なるアンテナによりタグからの固有ＩＤを受信し、
    第２のレベルの電磁エネルギを複数のアンテナの何れか１つから放射して、同一又は異なるアンテナによりタグからの固有ＩＤを受信する請求項８に記載のタグ情報読取装置。
  10. ＩＤ識別手段は、受信した固有ＩＤを識別する際に受信信号の衝突が発生したとき、２分探索法（バイナリーサーチ）、線形探索法、表探索法、文字列探索法及び符号化探索法の少なくとも１つを使用してＩＤを識別する手段を含む請求項８又は９に記載のタグ情報読取装置。
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