JP2006197277A - 無線タグおよび無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】 外部通信装置の通信範囲内に複数枚の無線タグが存在する環境下であっても、高精度の読取りや書込み処理を行うことのできる無線タグを提供する。
【解決手段】 外部との通信を行う通常状態で使用される通常用アンテナ６と、通常状態に比べて消費電力を抑えて動作する待機状態で使用される待機用アンテナ７と、いずれかのアンテナで受信した電波を電力に変換する電源部５と、２つのアンテナを切り換えるアンテナ切換部８と、受信した電波を電子データに復調し、送信する電子データを電波に変調する通信制御部４と、所定の条件で、通常状態と待機状態とを切り換え、それに応じて２つのアンテナを切り換える命令をアンテナ切換部８に送る情報処理部２と、情報処理部２が通信処理を実行するためのプログラムおよび通信に用いるデータを記憶した情報記憶部３とを含んで構成される無線タグ。
【選択図】 図１

Description

本発明は、情報処理機能および通信制御機能を有する集積回路と、無線通信を行うためのアンテナとを有する無線タグおよびこの無線タグを用いた無線通信システムに関する。

主に情報処理機能および通信制御機能を有する集積回路とアンテナとから構成される無線タグには様々な形状や種類が存在するが、特に電池を搭載せずに受信した電波から電力を得るタイプの無線タグは、小型化と低コスト化が行いやすいため幅広い分野での応用が期待されている。したがって、従来、無線タグの性能向上、特に、通信距離の向上に関する工夫がなされてきた。

このような従来技術の例として、特許文献１には複数のアンテナを搭載することで通信距離の向上をはかった非接触型ＩＣ（Integrated Circuit）カードが開示されている。また、特許文献２には無線タグの複数のアンテナを切り換えることにより様々な通信距離に対応できる非接触型ＩＣタグ装置が開示されている。

一般に無線タグは、特許文献１および特許文献２に開示されたように、コイル状のアンテナを有し、このアンテナと、外部通信装置であるリーダライタのアンテナとの間で電磁誘導によって通信を行う。また、無線タグが電池を搭載しないタイプであれば通信と同時に、電磁誘導によってリーダライタのアンテナから無線タグの本体ＩＣ部に対して給電も行う。通信中に無線タグのアンテナにはリーダライタのアンテナが形成する電磁界によって電流が発生する。このとき、無線タグのアンテナに誘導された電流は、リーダライタのアンテナが形成する電磁界を打ち消す方向に新たな電磁界を形成する。したがって、リーダライタの通信範囲以内に無線タグが多く存在するほど、リーダライタの形成する電磁界を打ち消す方向に発生する電磁界が多くなり、無線タグとリーダライタの通信距離に悪影響を及ぼすことになる。

これにより、複数枚の無線タグが存在する環境下で無線タグを読み取ろうとすると、複数の無線タグどうしの電波の干渉によって通信距離の著しい低下が生じるという問題点がある。しかしながら、特許文献１や特許文献２などの従来技術では、このような複数枚タグの同時読取りの際に生じる問題を防ぐ手段は示されていない。
特開２００３−１６８０８８号公報（段落００３５、図３） 特開２００１−３２５５７２号公報（段落００２５、図１）

したがって、本発明が解決しようとする課題は、外部通信装置の通信範囲内に複数枚の無線タグが存在する環境下であっても、高精度の読取りや書込み処理を行うことのできる無線タグとこれを用いた無線通信システムを提供することにある。

前記の課題を解決するためになされた本発明にかかる無線タグは、外部との通信を行う通常状態で使用される通常用アンテナと、通常状態に比べて消費電力を抑えて動作する待機状態で使用される待機用アンテナと、いずれかのアンテナで受信した電波を電力に変換する電源部と、２つのアンテナを切り換えるアンテナ切換部と、受信した電波を電子データに復調し、送信する電子データを電波に変調する通信制御部と、所定の条件で、通常状態と待機状態とを切り換え、それに応じて２つのアンテナを切り換える命令をアンテナ切換部に送る情報処理部と、情報処理部が通信処理を実行するためのプログラムおよび通信に用いるデータを記憶した情報記憶部とを含んで構成する。これにより、通信時以外は他の無線タグへの電波の干渉を抑制できる待機状態に移行することができる。

また、前記の課題を解決するためになされた本発明にかかる無線通信システムは、複数の無線タグと、これらの複数の無線タグに電力を供給するために電波を送信し、複数の無線タグとの情報通信のために電波を送受信する外部通信装置とから構成される無線通信システムであって、通常状態にある複数の無線タグと通信を行い、新たに通信可能となった無線タグを検出して順次通信する。これにより、複数の無線タグ間の電波の干渉を抑制することができる。

本発明によると、同時に複数枚の無線タグと通信する場合に発生する通信距離の低下を抑え、高精度な通信を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

（第１実施形態例）
図１は、本発明の第１実施形態例による無線タグの構成を示す図面である。図１に示した無線タグ１は、情報処理部２、情報記憶部３、通信制御部４、電源部５およびアンテナ切換部８を含んだ無線ＩＣ９と、通常用アンテナ６と、待機用アンテナ７とから構成される。

次に、図１に示した本実施形態例の無線タグ１の構成要素について説明する。
本実施形態の無線タグ１は、通常状態と待機状態との２つの動作状態を有している。通常状態とは、無線タグ１が、図示しない無線タグ用リーダライタなどの外部通信装置(以後、リーダライタと呼ぶ)の通信可能範囲以内において、いつでも通信処理を行うことができる状態または通信処理を行っている状態を示している。また、待機状態とは、無線タグ１が、リーダライタの通信可能範囲以内において、後記して説明する通常状態よりも少ない電力で動作している状態を示している。

情報処理部２は、通常状態において、情報記憶部３に格納されているプログラムを実行することで、リーダライタとの通信処理などを行なう。また、情報処理部２は待機状態においては通常状態よりも少ない電力で動作する。
この通常よりも少ない電力での動作とは、情報処理部２が、無線タグ１とリーダライタとの通信データ量を減らすこと、情報処理部２の処理速度を遅くすること、またはデータの処理量を減らすことの１つまたは複数組み合わせることで実現される。
このほかにも、無線タグ１からリーダライタへの情報の送信を行わないようにすることや、送受信共に通信を行わないようにすることや、情報処理部２における情報処理を一時的に休止することなどにより消費電力を抑えることも可能である。

また、本実施形態例の情報処理部２は、通常状態または待機状態において、リーダライタから送信された所定のコマンド情報を検出すると、情報記憶部に格納された自身を識別するＩＤ情報を送信する機能を有し、リーダライタとの所定の通信処理が終了した際に、通常用アンテナ６から待機用アンテナ７に代えるようにアンテナ切換部８に命令を送って、通常状態から待機状態に切り換える機能と、一旦、待機用アンテナ７に代えて待機状態に切り換えると、無線タグ１への給電が途絶えるまで待機状態を維持し続け、無線タグ１への給電が途絶えたタイミングで、アンテナ切換部８に待機用アンテナ７から通常用アンテナ６に代える命令を送って、通常状態に切り換える機能とを有している。

このほかにも、リーダライタから送信された電波をはじめて受信して、給電が始まったタイミングで、リーダライタとの通信に使用するアンテナをアンテナ切換部８に通常用アンテナ６から待機用アンテナ７に代える命令を送って、待機状態に切り換える機能や、リーダライタとの通信範囲に入って通信処理が終了するまでの間で、所定の時間またはランダムな時間に、待機用アンテナ７から通常用アンテナ６に代える命令を送って、無線タグ１を待機状態から通常状態へ切り換える機能や、リーダライタから送信された所定の信号や波形、パルスなどを検出すると、待機状態から通常状態または通常状態から待機状態に切り換えて、アンテナ切換部８に、動作状態に対応するアンテナに代える命令を送る機能を有することも可能であり、適宜これらの機能を組み合わせて情報処理部２に実行させることができる。

情報記憶部３には、情報処理部２が実行するプログラムや、この無線タグを識別するＩＤ情報や、無線タグ１とリーダライタとの通信に使用されるデータなどが格納されている。
通信制御部４は、リーダライタから受信した電波を電子データに復調する機能と、リーダライタへ送信する電子データを電波に変調する機能とを有する。電源部５は、通常用アンテナ６または待機用アンテナ７がリーダライタから受信した電波を電力に変換し、無線タグ１が動作するための電力を供給する機能を有する。

通常用アンテナ６は、無線タグ１が通常状態のときに、リーダライタと通信するために電波の送受信を行うと同時に、その際の電力を得るために電波を受信する機能を有する。
待機用アンテナ７は、無線タグ１が待機状態のときに、リーダライタと通信するために電波の送受信を行うと同時に、その際の電力を得るために電波を受信する機能を有する。ここで、無線タグ１が、情報処理部２の命令により、通常状態と待機状態とを切り換える機能だけを有し、リーダライタからの所定の信号を含んだ電波により、待機状態と通常状態との切り換えを行なわない構成とする場合には、待機用アンテナ７は、電力を得るために電波を受信する機能だけを有することとしてもよい。

ここで、通常用アンテナ６は、同じ強さの電波をリーダライタから受信した場合に、待機用アンテナ７を用いた場合よりも電源部５が供給できる電力が大きく、リーダライタの電波が形成する電磁界に与える影響、すなわち、他の無線タグへの干渉が大きいという特性を有するように構成される。これは、図１に示すように通常用アンテナ６の大きさを待機用アンテナ７よりも大きくすることなどで実現される。
この場合、図１に示すように通常用アンテナ６と待機用アンテナ７とをお互いに重ならないように配置することもでき、図２（ａ）に示すように重ねて配置することもできる。また、図２（ｂ）に示すように待機用アンテナ７を無線ＩＣ９の上部に配置する形態も可能である。

通常用アンテナ６と待機用アンテナ７との組み合わせの例としては、この他にもコイルの巻き数が異なるアンテナや材質の異なるアンテナを組み合わせることでも同様の効果が得られる。図１および図２に示した通常用アンテナ６および待機用アンテナ７の例では簡略化のために受信と送信とを１つのアンテナで行うこととして表しているが、受信用のアンテナと送信用のアンテナとを分離することも可能であり、アンテナのコイルの巻き数やアンテナの個数に関しても前記した性能を有するものであれば制限は無い。

アンテナ切換部８は、電子的なスイッチング素子を用いて情報処理部２からの命令に従って使用するアンテナを、通常用アンテナ６または待機用アンテナ７に代える機能を有する。

次に、図３に本実施形態例における無線タグ１の動作を説明するフローチャートの例を示す。図３に示したフローチャートを参照しつつ、無線タグ１の動作例を説明する。

まず、無線タグ１がリーダライタの通信範囲に入ると、無線タグ１の電源部５は、通常用アンテナ６または待機用アンテナ７がリーダライタから受信した電波を電力に変換して無線ＩＣ９に給電する。このリーダライタから送信される電波には、所定のコマンド情報が含まれており、無線タグ１は、このコマンド情報を受信する（ステップＳ３０１）。
なお、このとき、本実施形態例の無線タグ１の情報処理部２は、前記したように、無線タグ１への給電が途絶えたタイミングで、アンテナ切換部８に待機用アンテナ７から通常用アンテナ６に代える命令を送って、通常状態に戻る機能を有しているため、通常状態で動作している。また、このとき、無線タグ１は、情報処理部２によりリーダライタにＩＤ情報を送信してもよい。

次に、無線タグ１は、リーダライタと所定の通信処理を行なう（ステップＳ３０２）。この所定の通信処理とは、情報記憶部３に記憶された情報をリーダライタに送信することや、リーダライタから送信された情報を情報記憶部３に記憶する処理であり、送受信される情報は、無線タグ１の用途に合わせて適宜変更可能である。

次に、ステップＳ３０２の所定の通信処理が終了すると、無線タグ１は、情報処理部２により、その動作状態を通常状態から、待機状態に切り換え、（ステップＳ３０３）。使用するアンテナも通常用アンテナ６から待機用アンテナ７に代える。
そして、無線タグ１が、リーダライタの通信範囲内から外れて、給電が途絶えると、この給電が途絶えたタイミングで、情報処理部２により、無線タグ１の動作状態を、待機状態から通常状態に切り換え（ステップＳ３０４）、使用するアンテナも待機用アンテナ７から通常用アンテナ６に代えて全ての処理を終了する。

以上のように本実施形態例の無線タグ１は、リーダライタとの通信処理が終了した場合などの所定の条件で、無線タグ１の動作状態を消費電力の少ない待機状態に移行させ、その際には電波の干渉が少ない待機用アンテナ７に代える。これにより、周囲の無線タグ１に対する電波の干渉が低減され、リーダライタにより同時に複数の無線タグ１へアクセスする場合でも、高精度な通信を行うことが可能となる。

（第２実施形態例）
次に、図４は、本発明の第２実施形態例による無線タグの構成を示す図面である。図４に示した無線タグ１１は、情報処理部２、情報記憶部３、電源部５、アンテナ切換部１８、通常用アンテナ６および待機用アンテナ７から構成される。

情報処理部２、情報記憶部３、電源部５、通常用アンテナ６および待機用アンテナ７は、図１に示した第１実施形態例の無線タグ１と同様の機能を有するものであり、ここではその説明を省略する。

本実施形態例のアンテナ切換部１８は、無線タグ１１が通常状態のときに使用される通常用アンテナ６が接続された通常用通信制御部１４ａと、待機状態のときに使用される待機用アンテナ７が接続された待機用通信制御部１４ｂと、これらの通常用通信制御部１４ａおよび待機用通信制御部１４ｂを切り換える回路切換部２０とを含んで構成される。

通常用通信制御部１４ａおよび待機用通信制御部１４ｂは、第１実施形態例の通信制御部４の機能を、通常状態および待機状態の動作に対応させて分離したものであり、通常用通信制御部１４ａは、図示しないリーダライタから受信した電波を電子データに復調する機能と、リーダライタへ送信する電子データを電波に変調する機能とを有する。また、待機用通信制御部１４ｂは、通常用通信制御部１４ａよりも少ない電力で動作し、例えば、受信した電波を電子データに復調する機能のみを有している。

なお、通常用通信制御部1４ａおよび待機用通信制御部１４ｂと同様に、情報処理部２や、情報記憶部３や、電源部５なども、無線タグ１１の通常状態および待機状態の動作に対応させてそれぞれ分離し、回路切換部２０によって切り換える構成とすることも可能である。

本実施形態例の無線タグ１１によると、通常状態で使用する構成と、待機状態で使用する構成とを分離することで、待機状態における消費電力を抑えることができる。

（第３実施形態例）
次に、図５は、本発明の第３実施形態例による無線タグの構成を示す図面である。図５に示した無線タグ２１は、情報処理部２、情報記憶部３、通信制御部４、電源部５、アンテナ２２およびアンテナ特性切換部２３から構成される。

情報処理部２、情報記憶部３、通信制御部４および電源部５は、図１に示した第１実施形態例の無線タグ１と同様の機能を有するものであり、ここではその説明を省略する。ただし、本実施形態例の情報処理部２は、第１実施形態例に示したアンテナ切換部８に命令を送る機能の代わりに、アンテナ特性切換部２３に命令を送る機能を有している。

本実施形態例のアンテナ２２は、図示しないリーダライタと通信するために電波の送受信を行うと同時に、電力を得るために電波を受信する機能を有する。アンテナ特性切換部２３は、情報処理部２からの命令に従って、アンテナの抵抗、容量、またはインダクタンスなどのアンテナ特性を代えることができる機能を有している。

アンテナ２２およびアンテナ特性切換部２３の構成として例えば、図６（ａ）に示すようにアンテナ２２のコイルの巻き数を代える方式や、図６（ｂ）に示すようにアンテナ２２の抵抗を代える方式や、図６（ｃ）に示すようにアンテナ２２の容量を代える方式などを用いることができる。また、これらを任意に組み合わせた方式を用いることもできる。
なお、図６では、アンテナ特性切換部２３を、説明のために単純なスイッチ等で表現しているが、実際にはアンテナ特性切換部２３が制御可能な電子的なスイッチング素子などが利用される。また、アンテナ２２のコイルの巻き数や大きさに関しては自由に設定することができる。

アンテナ特性の切り換えは、無線タグ２１が通常状態のときには、例えば、アンテナ２２のコイルの巻き数を増やす方法や、アンテナ２２の抵抗またはインピーダンスを小さくする方法などで、大きな電力を得られる特性(以後、通常用特性とする)に代える。逆に、無線タグ２１が待機状態にあるときは、得られる電力は少なくても、アンテナ２２に流れる電流を抑えて他の無線タグ２１への電波の干渉が低減されるような特性(以後、待機用特性とする)に代える。これは、先程とは逆に、アンテナ２２のコイルの巻き数を減らす方法や、またはアンテナ２２の抵抗またはインピーダンスを大きくする方法などを用いることができる。

ここで、アンテナ特性切換部２３は、第２実施形態例と同様に、アンテナ特性だけでなく、通常状態用および待機状態用の通信制御部４、情報処理部２、情報記憶部３および電源部５をそれぞれ有し、これらの回路全体を切り換える構成とすることも可能である。

以上のように本実施形態例の無線タグ２１は、所定の条件で、無線タグ２１の動作状態を消費電力の少ない待機状態に移行させ、その際にはアンテナの特性を電波の干渉が少なくなるように代える。したがって、無線タグ２１どうしの電波の干渉が低減され、リーダライタにより同時に複数の無線タグ２１へアクセスする場合でも、高精度な通信を行うことが可能となる。

（第４実施形態例）
次に、図７は、本発明の第４実施形態例による無線タグの構成を示す図面である。図７に示す無線タグ３１は、情報処理部２、情報記憶部３、通信制御部４、電源部５、複数のアンテナ２５およびアンテナ選択部２４から構成される。

情報処理部２、情報記憶部３、通信制御部４、電源部５は、図１に示した第１実施形態例の無線タグ１と同様の機能を有するものであり、ここではその説明を省略する。ただし、本実施形態例の情報処理部２は、第１実施形態例に示したアンテナ切換部８に命令を送る機能の代わりに、アンテナ選択部２４に命令を送る機能を有する。

本実施形態例のアンテナ２５は、図示しないリーダライタと通信するために電波を送信する機能、受信する機能、電力を得るために電波を受信する機能のうち、いずれか一つ、または、複数の機能を有する。アンテナ選択部２４は、電子的なスイッチング素子により情報処理部２からの命令に従って、使用するアンテナ２５を１つ、または、複数選択する。各アンテナ２５はすべて同じ種類のものでもよく、大きさや特性、材質などがそれぞれ異なっていてもよい。

使用するアンテナ２５の選択方法としては、無線タグ３１が通常状態のときには、大きな電力を得られるようなアンテナ２５の選択(以後、通常用選択とする)を行う。例えば、すべてのアンテナ２５を選択し使用するなどの方法がある。ここで、使用するアンテナ２５の数をリーダライタとの通信距離に応じて変えることもできる。また、無線タグ３１が待機状態にあるときは、得られる電力は少なくても、使用するアンテナ２５の数を抑えて他の無線タグ３１への電波の干渉が低減されるような選択(以後、待機用選択とする)を行う。例えば、使用するアンテナ２５を１つだけ選択するなどの方法がある。

ここで、アンテナ選択部２４は、第２実施形態例の図４において説明したのと同様に、アンテナ２５だけでなく、通常状態用および待機状態用の通信制御部４、情報処理部２、情報記憶部３および電源部５をそれぞれ有し、これらの回路全体を切り換える構成とすることも可能である。

以上のように本実施形態例の無線タグ３１は、所定の条件で、無線タグ３１の動作状態を消費電力の少ない待機状態に移行させ、その際には使用するアンテナを電波の干渉が少なくなるように選択する。したがって、無線タグ３１どうしの電波の干渉が低減され、リーダライタにより同時に複数の無線タグ３１へアクセスする場合でも、高精度な通信を行うことが可能となる。

（第５実施形態例）
次に、図８は、本発明の第５実施形態例による無線タグの構成を示す図面である。図８に示す無線タグ４１は、情報処理部２、情報記憶部３、通信制御部４、電源部５、アンテナ２６、電源切換部２７および電池２８から構成される。

情報処理部２、情報記憶部３、通信制御部４および電源部５は、第１実施形態例と同様の機能を有するものであり、ここではその説明を省略する。ただし、本実施形態例の情報処理部２は、第１実施形態例に示したアンテナ切換部８に命令を送る機能の代わりに、電源切換部２７に命令を送る機能を有する。

アンテナ２６は、図示しないリーダライタと通信するために電波の送受信を行うと同時に、電力を得るために電波を受信する機能を有する。電池２８は、無線タグ４１を動作させるための電力を電源部５に供給する機能を有する。

電源切換部２７は、情報処理部２からの命令に従って、無線タグ４１が動作するための電力の供給源をアンテナ２６からの受信した電波にするか、または、電池２８にするかを代える機能を有する。ここで、電源切換部２７は電源部５と一体化されていても良く、電力の供給源としてアンテナ２６と電池２８との両方を同時に使用することも可能である。
なお、電源部５がアンテナ２６から受信した電波を電力に変換した際に、電源切換部２７は、その電力によって電池２８を充電する機能を有することもできる。

電源切換部２７は、無線タグ４１が通常状態時には、待機状態に比べてより大きな電力を消費するため、容量に限りのある電池２８を使用せずに、電源をアンテナ２６から受信した電波に代える(以後、通常用電源とする)。ここで、アンテナ２６から受信した電波だけでなく、通信距離を一時的に延長するなどの目的で、電池２８を同時に使用することも可能である。また、無線タグ４１が待機状態にあるときは、他の無線タグ４１への電波の干渉を抑えるために電源を電池２８に代える(以後、待機用電源とする)。

ここで、電源切換部２７は、第２実施形態例の図４において説明したのと同様に、電源だけでなく、通常状態用および待機状態用の通信制御部４、情報処理部２、情報記憶部３および電源部５をそれぞれ有し、これらの回路全体を代える構成とすることも可能である。

以上のように本実施形態例の無線タグ４１は、所定の条件で、無線タグ４１の動作状態を消費電力の少ない待機状態に移行させ、その際には電源として電波の干渉の起こらない電池２８を使用する。したがって、無線タグ４１どうしの電波の干渉が低減され、リーダライタにより同時に複数の無線タグ４１へアクセスする場合でも、高精度な通信を行うことが可能となる。

（第６実施形態例）
次に、図９は、本発明の第６実施形態例であり、前記した第１実施形態例ないし第５実施形態例のいずれかの無線タグを用いた無線タグ通信システムの全体構成の例を示す図面である。図９に示した無線タグ通信システムは、無線タグ５１とリーダライタ５２とから構成される。

ここで、無線タグ５１は、一枚以上あればよく、無線タグ５１の情報処理部２は、少なくとも、リーダライタ５２から送信された所定のコマンド情報を検出すると、情報記憶部３に格納された自身を識別するＩＤ情報を送信する機能と、リーダライタ５２との所定の通信処理が終了した際に、通常状態から待機状態に切り換える機能と、一旦、待機状態に切り換えると、無線タグ５１への給電が途絶えるまで待機状態を維持し続け、無線タグ５１への給電が途絶えたタイミングで、通常状態に切り換える機能とを有している。

リーダライタ５２は、リーダライタアンテナ５３を有し、無線タグ５１と通信を行う機能と、無線タグ５１の動作状態を、通常状態または待機状態のいずれかに切り換える命令を送信する機能を有している。動作状態を切り換える命令の形態としては、所定の信号、波形またはパルスなどの無線タグ５１が判別できる電波の形態であればよい。

ここで、図１０は、本実施形態例の無線タグ通信システムにおけるリーダライタ５２の動作を説明するフローチャートである。図１０に示したフローチャートを参照しつつ、本実施形態例のリーダライタ５２の動作を詳しく説明する。なお、図１０に示したフローチャートにおいて、一部、説明のために無線タグ５１の動作も含まれており、この無線タグ５１の動作については、破線で囲って示している。

まず、リーダライタ５２は、リーダライタアンテナ５３から、通信範囲内にあるすべての無線タグ５１に電波を送信する（ステップＳ１００１）。なお、リーダライタ５２が送信するこの電波には、受信した無線タグ５１に、自身を識別するＩＤ情報を送信させる所定のコマンド情報が含まれている。そして、リーダライタ５２からの電波を正常に受信した無線タグ５１は、所定のコマンド情報に応答してＩＤ情報を送信し、リーダライタ５２は、この受信した無線タグのＩＤ情報を受信することで、通信可能な無線タグ５１があるか否か検出する（ステップＳ１００２）。
なお、ステップＳ１００２で検出される無線タグ５１の動作状態は、無線タグ５１の給電が途絶えたタイミングで、通常状態に切り換える機能により、すべて通常状態となっている。

次に、ステップＳ１００２の判定において、通信可能な無線タグ５１を検出できなかった場合は（ステップＳ１００２で'Ｎｏ'の場合）、処理を終了するが、通信範囲内に無線タグ５１があれば（何らかの原因で、待機状態の無線タグ５１があった場合など）、その無線タグ５１は、リーダライタ５２の通信範囲から外れて、給電が途絶えたタイミングで、情報処理部２により、動作状態を通常状態に切り換える（ステップＳ１００５）。
また、通信可能な無線タグ５１を検出した場合には（ステップＳ１００２で'Ｙｅｓ'の場合）、通信可能な無線タグ５１と順次、所定の通信処理を実行し（ステップＳ１００３）、無線タグ５１は、通信処理が終了したタイミングで、情報処理部２により、順次待機状態に切り換える（ステップＳ１００４）。
これにより所定の通信処理の終了した無線タグ５１の動作状態は、待機状態に移行し、周囲の無線タグ５１への電波の干渉が低減される。

そして、リーダライタ５２は、ステップＳ１００１に戻って、無線タグ５１に電波を送信し、通信可能な無線タグ５１がステップＳ１００２において通信可能な無線タグ５１が検出されなくなるまで（ステップＳ１００２において"Ｎｏ"になるまで）、前記した処理を繰り返す。
ここで、通信可能な無線タグ５１が検出されなくなった場合には、ステップＳ１００４において待機状態に切り換わった無線タグ５１が存在するが、やはり、ステップＳ１００５により、給電が途絶えたタイミングで、情報処理部２により、通常状態に切り換えられて処理を終了する。

以上のように本実施形態例の無線タグ通信システムでは、通信処理が完了した無線タグ５１は順次待機状態に移行することにより、通信処理の完了した無線タグ５１が、通信処理を完了していない他の無線タグ５１に与える電波の干渉を低減させている。これにより、リーダライタ５２の通信範囲内に複数の無線タグ５１が存在していている場合でも、すべての無線タグ５１に対して高精度な通信を行うことが可能となる。

（第７実施形態例）
次に、図１１は、本発明の第７実施形態例であり、前記した第１実施形態例ないし第５実施形態例のいずれかの無線タグを用いた無線タグ通信システムの全体構成を示す図面である。図１１に示した無線タグ通信システムは、無線タグ５４とリーダライタ５５とから構成される。

リーダライタ５５は、リーダライタアンテナ５６を有し、無線タグ５４と通信を行う機能とを有する。また、リーダライタ５５は、所定の信号を送信して、特定の無線タグ５４の動作状態を通常状態または待機状態のいずれかに切り換える命令を送信する機能を有している。

また、本実施形態例の無線タグ５４は、リーダライタ５５から送信された所定のコマンド情報を検出すると、情報記憶部３に格納されたＩＤ情報を送信する機能と、リーダライタ５５との通信範囲に入って通信処理が終了するまでの間で、所定の時間またはランダムな時間に、待機状態から通常状態に切り換える機能とを有している。つまり、図１１（ａ）ないし図１１（ｄ）に示すように、あるタイミングで待機状態にある無線タグ５４が通常状態に順次切り換わる機能を有する。
さらに、給電が始まったタイミングで、通常状態から待機状態に切り換える機能と、リーダライタ５５から送信された所定の信号を検出すると、待機状態から通常状態に切り換える機能と有している。
なお無線タグ５４は一枚以上あればよい。

ここで、図１２は、本実施形態例の無線タグ通信システムにおけるリーダライタの動作を説明するフローチャートである。図１２に示したフローチャートを参照しつつ、本実施形態例のリーダライタの動作を詳しく説明する。なお、図１２に示したフローチャートにおいて、一部、説明のために無線タグ５４の動作も含まれており、この無線タグ５４の動作については、破線で囲って示している。

まず、リーダライタ５５は、リーダライタアンテナ５６から、通信範囲内にあるすべての無線タグ５４に電波を送信して（ステップＳ１２０１）、リーダライタ５５からの電波を正常に受信して、通信可能な無線タグ５４があるか否か検出する（ステップＳ１２０２）。
なお、リーダライタ５６が、無線タグ５４を検出する仕組みは、前記した第６実施形態例と同様である。

ここで、通信可能な無線タグ５４を検出できなかった場合は（ステップＳ１２０２で'Ｎｏ'の場合）、そのまま処理を終了する。また、通信可能な無線タグ５４を検出した場合には（ステップＳ１２０２で'Ｙｅｓ'の場合）、検出された無線タグ５４は、情報処理部２により、リーダライタ５５の通信範囲に入って、給電が始まったタイミングで、通常状態から待機状態に切り換えられる（Ｓ１２０３）。

次に、ステップＳ１２０３で待機状態となった個々の無線タグ５４は、情報処理部２の機能により、リーダライタ５５との通信処理が終了するまでの間で、個々に設定された所定の時間またはランダムな時間に、動作状態を待機状態から通常状態に切り換える（ステップＳ１２０４）。
なお、ステップＳ１２０４において、無線タグ５４の動作状態を移行させるタイミングは、無線タグ５４の情報処理部２の命令ではなく、リーダライタ５５から命令を送信することで行なうことも可能である。

次に、リーダライタ５５は、通信可能な通常状態の無線タグ５４が存在するか否かを検出する（ステップＳ１２０５）。ここで、通信可能な無線タグが存在しない場合は（ステップＳ１２０５で"Ｎｏ"の場合）、ステップＳ１２０４に戻って通信可能な無線タグが検出されるまでループする。また、通信可能な無線タグ５４を検出した場合には（ステップＳ１２０５で'Ｙｅｓ'の場合）、検出したすべての無線タグ５４と順次、所定の通信処理を行い（ステップＳ１２０６）、通信完了後に、所定の通信処理が終了した無線タグ５４に、動作状態を通常状態から待機状態に切り換える命令を送信する（ステップＳ１２０７）。これにより通信処理の終了した無線タグ５１の動作状態は待機状態に移行し、周囲の無線タグ５１への電波の干渉が低減される。
なお、無線タグ５４が所定の通信処理が終了すると、待機状態に移行する機能を有している場合には、ステップＳ１２０７を省略することができる。

次に、リーダライタ５５は、所定回数だけ処理を試行したか否かを判定し（ステップＳ１２０８）、所定回数に達していない場合は（ステップＳ１２０８で'Ｎｏ'の場合）、再びステップＳ１２０４からステップＳ１２０７までの処理を繰り返す。
ここで、ステップＳ１２０８では所定回数試行したか否かで処理の終了を判定しているが、経過時間や、通信を完了した無線タグ５４の数、通信可能な無線タグ５４の有無などから判定することもできる。

また、ステップＳ１２０８において、所定回数に達している場合は（ステップＳ１２０８で'Ｙｅｓ'の場合）、リーダライタ５５は、待機状態の無線タグ５４を、通常状態に切り換える命令を送信して（ステップＳ１２０９）処理を終了する。
なお、ステップＳ１２０９において、通常状態に切り換える無線タグ５４は、すべての待機状態の無線タグ５４であっても、一部の待機状態の無線タグ５４であってもよい。また、無線タグ５４が、リーダライタ５５の通信範囲内から外れたタイミングで、待機状態から通常状態に切り換わる機能を有している場合は、ステップＳ１２０９を省略することもできる。

本実施形態例の無線タグ通信システムでは、無線タグ５４が、それぞれ所定の時間またはランダムな時間に、動作状態を待機状態から通常状態に切り換えることで、通信可能な無線タグ５４のうち、同時に通常状態で動作する無線タグ５４の枚数を減らしている。したがって、リーダライタ５５の通信範囲内に複数の無線タグ５４が存在している場合でも、通信時に無線タグ５４どうしの電波の干渉が低減されて、すべての無線タグ５４に対して高精度な通信を行うことが可能となる。

以上、説明した本発明の実施の形態によると、リーダライタを使用して複数の無線タグと同時に通信を行う際に、所定の通信処理が完了した無線タグは、通常よりも消費電力の少ない待機状態に移行させ、受信した電波から得られる電力が少なくても他の無線タグ（５１，５４）への電波の干渉が少ないアンテナまたはアンテナ特性に代えることによって、複数の無線タグ（５１，５４）間の電波の干渉を低減することができる。これにより、同時に複数の無線タグ（５１，５４）と通信する場合に、無線タグ（５１，５４）の重複などから発生する通信距離の低下を抑え、高精度な通信を行うことが可能となる。

また、前記した実施の形態において、具体的な例を示して詳細に説明したが、これらは本発明を説明するために例示したものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、無線タグやＲＦＩＤだけでなく、非接触ＩＣカード、無線センサ装置などにも適用可能である。

第１実施形態例の無線タグの構成を示す図面である。 通常用アンテナと待機用アンテナの実装方法の例を示す図面である。 無線タグの動作を説明するフローチャートである。 第２実施形態例の無線タグの構成を示す図面である。 第３実施形態例の無線タグの構成を示す図面である。 アンテナおよびアンテナ特性切換部の構成を示す図面である。 第４実施形態例の無線タグの構成を示す図面である。 第５実施形態例の無線タグの構成を示す図面である。 第６実施形態例の無線タグ通信システムの構成を示す図面である。 リーダライタの動作を説明するフローチャートである。 第７実施形態例の無線タグ通信システムの構成を示す図面である。 リーダライタの動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

１，１１，２１，３１，４１，５１，５４ 無線タグ
２ 情報処理部
３ 情報記憶部
４ 通信制御部
５ 電源部
６ 通常用アンテナ
７ 待機用アンテナ
８，１８ アンテナ切換部
９ 無線ＩＣ
２２，２５，２６ アンテナ
２３ アンテナ特性切換部
２４ アンテナ選択部
２７ 電源切換部
２８ 電池
５２，５５ リーダライタ

Claims (13)

1. 外部からの電波を受信するアンテナと、
   前記アンテナで受信した電波を電力に変換する電源部と、
   前記変換した電力により動作し、前記アンテナで受信した電波を、電子データに復調し、外部へ送信する電子データを電波に変調する通信制御部と、
   前記変換した電力により動作し、前記復調された電子データに基づいて、所定の通信処理を実行し、前記外部へ送信する電子データを作成する情報処理部とを備える無線タグであって、
   前記無線タグは、その動作状態として、第１の状態と第２の状態とを少なくとも有し、
   前記第２の状態は、前記第１の状態よりも、前記電波を電力に変換する量を少なくするか、前記アンテナの特性を他の無線タグとの電波の干渉を少なくする特性にするかの、いずれか１つ以上を行う動作状態であり、
   前記無線タグは、前記所定の通信処理が終了すると、前記第１の状態から前記第２の状態へとその動作状態を移行させる状態切換部をさらに備えること、
   を特徴とする無線タグ。
2. 外部との通信を行う通常状態で使用される通常用アンテナと、
   前記通常状態に比べて消費電力を抑えて動作する待機状態で使用される待機用アンテナと、
   前記通常用アンテナまたは前記待機用アンテナで受信した電波を、電力に変換する電源部と、
   前記通常用アンテナと前記待機用アンテナとを切り換えるアンテナ切換部と、
   前記通常用アンテナまたは前記待機用アンテナで受信した電波を、電子データに復調し、外部へ送信する電子データを電波に変調する通信制御部と、
   所定の条件で、その動作状態を、前記通常状態または前記待機状態に切り換え、それに応じて使用するアンテナを前記通常用アンテナまたは前記待機用アンテナに切り換える命令を前記アンテナ切換部に受け渡し、前記通常状態では前記通信制御部から受け取った電子データに基づいて、所定の通信処理を実行し、前記待機状態では、前記通常状態よりも消費電力を抑えて通信処理を実行する情報処理部と、
   前記情報処理部が通信に用いるデータおよび自身を識別する識別情報を少なくとも記憶した情報記憶部とを含んで構成されること、
   を特徴とする無線タグ。
3. 外部との通信のために電波を送受信し、電力を得るために電波を受信するアンテナと、
   前記アンテナで受信した電波を電力に変換する電源部と、
   外部との通信を行う状態である通常状態で使用されるアンテナ特性、および前記通常状態に比べて消費電力を抑えて動作する待機状態で使用されるアンテナ特性を切り換えるアンテナ特性切換部と、
   前記アンテナで受信した電波を電子データに復調し、外部へ送信する電子データを電波に変調する通信制御部と、
   所定の条件で、その動作状態を前記通常状態または前記待機状態に切り換え、それに応じて前記アンテナ特性を切り換える命令を前記アンテナ特性切換部に受け渡し、前記通常状態では前記通信制御部から受け取った電子データに基づいて、所定の通信処理を実行し、前記待機状態では、前記通常状態よりも消費電力を抑えて通信処理を実行する情報処理部と、
   前記情報処理部が通信に用いるデータおよび自身を識別する識別情報を少なくとも記憶した情報記憶部とを含んで構成されること、
   を特徴とする無線タグ。
4. 前記アンテナ特性は、前記アンテナの抵抗、容量またはインダクタンスであること、
   を特徴とする請求項３に記載の無線タグ。
5. 外部との通信のために電波を送受信し、電力を得るために電波を受信する複数のアンテナと、
   前記複数のアンテナで受信した電波を電力に変換する電源部と、
   前記複数のアンテナで受信した電波を電子データに復調し、外部へ送信する電子データを電波に変調する通信制御部と、
   前記複数のアンテナの中から、外部との通信を行う状態である通常状態で使用するアンテナ、または前記通常状態に比べて消費電力を抑えて動作する待機状態で使用するアンテナを選択するアンテナ選択部と、
   所定の条件で、その動作状態を前記通常状態または前記待機状態に切り換え、それに応じて前記複数のアンテナから使用するアンテナを選択する命令を前記アンテナ選択部に受け渡し、前記通常状態では前記通信制御部から受け取った電子データに基づいて、所定の通信処理を実行し、前記待機状態では、前記通常状態よりも消費電力を抑えて通信処理を実行する情報処理部と、
   前記情報処理部が通信に用いるデータおよび自身を識別する識別情報を少なくとも記憶した情報記憶部とを含んで構成されること、
   を特徴とする無線タグ。
6. 外部との通信を行う状態である通常状態で使用され、外部との通信のために電波を送受信し、電力を得るために電波を受信するアンテナと、
   前記アンテナで受信した電波を電力に変換する電源部と、
   前記アンテナで受信した電波を電子データに復調し、外部へ送信する電子データを電波に変調する通信制御部と、
   前記通常状態に比べて消費電力を抑えて動作する待機状態で使用される電池と、
   電力供給源を前記アンテナまたは前記電池に切り換える電源切換部と、
   所定の条件で、その動作状態を前記通常状態または前記待機状態に切り換え、それに応じて電力供給源を前記アンテナまたは前記電池に切り換える命令を前記電源切換部に受け渡し、前記通常状態では前記通信制御部から受け取った電子データに基づいて、所定の通信処理を実行し、前記待機状態では、前記通常状態よりも消費電力を抑えた通信処理を実行する情報処理部と、
   前記情報処理部が通信に用いるデータおよび自身を識別する識別情報を記憶した情報記憶部とを含んで構成されること、
   を特徴とする無線タグ。
7. 前記待機状態では、送信するデータ量を減らすこと、電波を送信しないこと、または前記情報処理部の処理速度を通常状態と比べて抑制することのうち、少なくとも１つ以上の手法を含んで、前記通常状態に比べて消費電力を抑えること、
   を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の無線タグ。
8. 前記情報処理部は、前記所定の通信処理が終了すると、前記通常状態から前記待機状態に移行すること、
   を特徴とする請求項７に記載の無線タグ。
9. 前記情報処理部は、受信した電波から所定の信号を検出すると、前記通常状態から前記待機状態または前記待機状態から前記通常状態に移行すること、
   を特徴とする請求項７に記載の無線タグ。
10. 前記情報処理部は、外部との通信が可能な状態となると、所定の通信が終了するまでの間で、所定の時間またはランダムな時間に、待機状態から通常状態に切り換えること、
    を特徴とする請求項８または請求項９に記載の無線タグ。
11. 前記情報処理部は、前記待機状態において前記電源部からの給電が途絶えたタイミングで、前記通常状態に切り換えること、
    を特徴とする請求項１０に記載の無線タグ。
12. 請求項８に記載の複数の前記無線タグと、
    複数の前記無線タグに電力供給のための電波を送信し、複数の前記無線タグと同時に通信できる機能とを有し、所定の情報通信のための電波を送受信する外部通信装置とから構成される無線通信システムであって、
    前記通常状態にある複数の前記無線タグと通信を行い、新たに通信可能となった前記無線タグを検出して順次通信すること、
    を特徴とする無線通信システム。
13. 請求項９に記載の複数の前記無線タグと、
    複数の前記無線タグに電力を供給するために電波を送信し、複数の前記無線タグと同時に通信できる機能とを有し、通信のために電波を送受信する外部通信装置とから構成される無線通信システムであって、
    前記外部通信装置は、
    前記無線タグの状態を前記通常状態から前記待機状態に切換える信号を含んだ電波を送信する機能を有し、
    前記通常状態にある複数の前記無線タグと通信を行い、所定の通信処理が終了した前記無線タグに、前記待機状態に切り換える信号を含んだ電波を順次送信し、新たに通信可能となった前記無線タグを検出して順次通信すること、
    を特徴とする無線通信システム。

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