JP2007096531A - 無線通信システム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 物品などに取付けられた無線ＩＣチップとメインアンテナの間に電磁波によるデータ通信路を確実に確立する。
【解決手段】 無線ＩＣチップ（３）とメインアンテナ２１〜２４の間にデータ通信路を形成するための複数の電磁波エリアＥ１，Ｅ２，Ｅ３を有している。前記複数の電磁波エリアＥ１，Ｅ２，Ｅ３は、前記無線ＩＣチップの進行方向に沿って配置され、前記複数の電磁波エリアは、前記無線ＩＣチップの進行方向に対してその前方から電磁波を放射する前段の電磁波エリアＥ１と、前記無線ＩＣチップの進行方向と交差する方向から電磁波を放射する中段の電磁波エリアＥ２と、前記無線ＩＣチップの進行方向に対してその後方から電磁波を放射する後段の電磁波エリアＥ３を含んでいる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば立体的に積載された物品に取付けられた無線ＩＣチップとメインアンテナの間にリードライトの通信を行う無線通信システム及び方法に関する。

商店や工場の床面または台に積み上げられた物品の情報、または商店の通路や製造ラインを通過する台車等に積み上げられた物品に情報を、まとめて入手し管理する手段が必要されている。複数の物品にＲＦＩＤタグを取り付け、ＲＦＩＤタグの情報を読み込み（リード）、またリーダライタでそのＲＦＩＤタグに物品の情報を書き込む（ライト）ことにより、複数の物品を纏めて管理することができる。

特許文献１には、無線データキャリアを搭載する回転台を中心として周方向に複数のアンテナを配列した構成が開示されている。特許文献２には、ＲＦ−ＩＤを利用したファイル類保管管理システムにおけるアンテナ切替方式が開示され、データキャリアと交信するためのアンテナを１個のアンテナ駆動回路に対して複数個設け、アンテナ切替部により前記アンテナ駆動回路にアンテナを切替えて接続する構成が開示されている。
特開２００５―４５３２号公報 特開２０００−３４１１７０号公報

確かに、上述した特許文献１に開示された無線通信システムは、回転台を中心として周方向に複数のアンテナを配列した構成であれば、回転台上の物品のＲＦＩＤタグに向けて電磁波を放射することは可能である。

しかしながら、上述した特許文献１では、回転台上の物品に対するアンテナからの電磁波の放射方向が同一方向であるため、物品の積載状態に伴うＲＦＩＤタグの位置によって電磁波をＲＦＩＤタグに入射することが不可能である。例えば、回転する先頭側のＲＦＩＤタグの向きが右傾斜の向きであり、中間側のＲＦＩＤタグの向きが上向きであり、後段のＲＦＩＤタグの向きが左傾斜の向きであるとする。この場合、複数のアンテナが存在したとしても、それらのアンテナからの電磁波の放射方向が特定の方向に揃えられていると、それらのアンテナからの電磁波に対しては、そのアンテナの向きに対応した向きのＲＦＩＤタグのみが電磁波に反応するものであり、ランダムな向きをもつ全てのＲＦＩＤタグがアンテナからの電磁波に反応することは不可能であり、改良を要するものである。

また、特許文献２には複数のアンテナを切替えてアンテナ駆動回路に接続するものであり、しかも、アンテナを取付ける物品は整然と棚などに格納されていることが条件として要求される。したがって、特許文献２に示されたアンテナの構成では、ランダムに積載されたＲＦＩＤタグにアンテナからの電磁波を反応させるには改良を要するもので或る。

本発明の目的は、物品などに取付けられた無線ＩＣチップとメインアンテナの間に電磁波によるデータ通信路を確実に確立する無線通信システム及び方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明に係る無線通信システムは、無線ＩＣチップとメインアンテナの間にデータ通信路を形成するための複数の電磁波エリアを有し、前記複数の電磁波エリアは、前記無線ＩＣチップの進行方向に沿って配置され、前記複数の電磁波エリアは、前記無線ＩＣチップの進行方向に対してその前方から電磁波を放射する前段の電磁波エリアと、前記無線ＩＣチップの進行方向と交差する方向から電磁波を放射する中段の電磁波エリアと、前記無線ＩＣチップの進行方向に対してその後方から電磁波を放射する後段の電磁波エリアを含むことを特徴とするものである。この場合、前記中段の電磁波エリアにおける電磁波の放射方向は、前記無線ＩＣチップの進行方向と交差する少なくとも２方向に設定することが望ましいものである。

本発明においては、物品などに取付けられた無線ＩＣチップは、複数の電磁波エリアに沿って進行する。前記電磁波エリアを無線ＩＣチップが進行する際に、前段の電磁波エリアにおいては、前記無線ＩＣチップの進行方向に対してその前方から電磁波が放射される。中段の電磁波エリアにおいては、前記無線ＩＣチップの進行方向と交差する方向から電磁波が放射される。後段の電磁波エリアにおいては、前記無線ＩＣチップの進行方向に対してその後方から電磁波が放射される。

以上のように、本発明においては、無線ＩＣチップの進行に伴って電磁波がそれぞれ異なる方向から放射されるから、データ通信路が無線ＩＣチップとメインアンテナの間に確立される割合が大幅に向上する。これにより、無線ＩＣチップがランダムに積載されていたとしても、無線ＩＣチップとメインアンテナの間におけるデータ通信を確実に行うことが可能となる。

また、中段の電磁波エリアにおいて、電磁波を無線ＩＣチップの進行方向と交差する少なくとも２方向から放射することにより、前段及び後段の電磁波エリアにおいてデータ通信路確立の困難な向きの無線ＩＣチップにも、万遍なく電磁波が放射されることとなる。

また、中段の電磁波エリアにおいて、電磁波の放射方向を２方向にするにあっては、前記メインアンテナから放射される電磁波を無線ＩＣチップの進行方向に反射する反射板を利用してもよいものである。この場合、前記反射板を単位として前記メインアンテナを配置してもよいものである。

前記複数の電磁波エリア毎に、電磁波放射用のメインアンテナを装備する、或いは前記複数の電磁波エリアに渡って揺動する単一のメインアンテナを装備するようにしてもよいものである。この場合、前記複数の電磁波エリアにおけるメインアンテナからの電磁波放射を無線ＩＣチップの進行に同期させて切替えるユニットを装備する。

この構成によれば、メインアンテナの構成を、その設置場所に合わせて適宜選択することが可能となり、メインアンテナの設置位置の如何に拘らず、無線通信システムを設置することが可能となる。

本発明に係る無線通信システムを利用して、無線ＩＣチップとメインアンテナの間に電磁波によるデータ通信路を確立して通信を行うには、
前記無線ＩＣチップを複数の電磁波エリアに順次進行させる予備工程と、
前記電磁波エリアに進行された無線ＩＣチップに向けて、電磁波エリア毎に異なる方向から電磁波を放射する通信工程を含み、
前記通信工程において、
前記複数の電磁波エリアのうち前段の電磁波エリアにおいて、前記無線ＩＣチップの進行方向に対してその前方から電磁波を放射し、
中段の電磁波エリアにおいて、前記無線ＩＣチップの進行方向と交差する方向から電磁波を放射し、
後段の電磁波エリアにおいて、前記無線ＩＣチップの進行方向に対してその後方から電磁波を放射する構成として構築する。この場合、前記中段の電磁波エリアにおいて、電磁波を前記無線ＩＣチップの進行方向と交差する少なくとも２方向から放射することが望ましいものである。

前記複数の電磁波エリアにおける電磁波放射を無線ＩＣチップの進行に同期させて切替えることが望ましい。これにより、異なる電磁波エリアの電磁波同士が干渉を起すのを回避して、データ通信用の電磁波を無線ＩＣチップに入射することが可能となる。

また、前記複数の電磁波エリアにそれぞれ装備したメインアンテナにて異なる方向から電磁波を放射する、或いは単一のメインアンテナを複数の電磁波エリアに渡って揺動させ、電磁波エリア毎に異なる方向から放射することが望ましいものである。また、前記中段の電磁波エリアにおいて、電磁波を前記無線ＩＣチップの進行方向と交差する少なくとも２方向から放射することが望ましいものである。

以上説明したように本発明によれば、無線ＩＣチップの進行方向に沿って電磁波を異なる方向から放射することにより、複数の無線ＩＣチップが立体的に広い範囲に分散してランダムな方向を向いていたとしても、全ての無線ＩＣチップとメインアンテナの間にデータ通信路を確実に形成することができる。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて詳細に説明する。

本発明の実施形態に係る無線通信システムは基本的構成として、無線ＩＣチップ（３）とメインアンテナ（２１〜２４）の間にデータ通信路を形成するための複数の電磁波エリア（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３）を有し、前記複数の電磁波エリア（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３）は、前記無線ＩＣチップ（３）の進行方向に沿って配置され、前記複数の電磁波エリアは、前記無線ＩＣチップの進行方向に対してその前方から電磁波を放射する前段の電磁波エリア（Ｅ１）と、前記無線ＩＣチップの進行方向と交差する方向から電磁波を放射する中段の電磁波エリア（Ｅ２）と、前記無線ＩＣチップの進行方向に対してその後方から電磁波を放射する後段の電磁波エリア（Ｅ３）を含むことを特徴とするものである。

メインメインアンテナ（２１〜２４）は、送受信機（１１，１２，１３，１４）から出力される電磁波を無線ＩＣチップ（３）に向けて放射するものである。無線ＩＣチップとして、ＲＦＩＤタグ３を用い、前記送受信機としてＲＦＤＩタグ３を管理するためのリーダライタを用いた例に基づいて、本発明の実施形態を具体的に説明する。ここに、ＲＦＩＤタグは、アンテナやメモリ等を有している。リーダライタ３は、前記ＲＦＩＤタグ３からの情報の読込みと前記ＲＦＩＤタグへの情報の書込みを電磁波により行う機能を備えており、リーダライタ１は、そのメインアンテナ２によりＲＦＩＤタグ３との間に電磁波によるデータ信号の送受信を行うようになっている。これらのＲＦＩＤタグ及びリーダライタは、汎用のものを用いている。
（実施形態１）

本発明の実施形態１を図１及び図２に示す。図１及び図２に示すように、ＲＦＩＤタグ３を取付けた物品は、台車８上に積重ねられて搬送路５上に搬送される。この搬送路５は、店舗及び流通過程の倉庫、或いは店舗の通路及び製造ライン等に沿って設定される。要は、前記搬送路５は、台車８に搭載された物品などのＲＦＩＤタグ３を複数の電磁波エリアＥ１，Ｅ２，Ｅ３に順に進行させるために設定されたものであれば、その設定場所は問わないのである。また、前記搬送路５は、直線状をなすものに限られることはなく、円弧状に湾曲して形成されていてもよいものである。なお、図においては、台車８上に搭載される物品を図示しておらず、その物品に取付けられたＲＦＩＤタグ３のみを図示している。

ＲＦＩＤタグ３は、１個の物品に複数個取付けられている場合、或いは複数の物品に１個或いは複数個取付けられている場合もある。ＲＦＩＤタグ３を取付けた物品が台車８上に積載された場合、物品の積載状態によりＲＦＩＤタグ３のアンテナ面は、ランダムな方向を向いている場合がある。具体的に説明すると、図１に示すように、図示しない物品が台車８上に積載されたとき、物品の積載状態により、Ｘ軸方向からＺ軸方向を向いている、すなわちアンテナ面が右上方を向いて傾斜したＲＦＩＤタグ３_１，Ｚ軸方向を向いている、すなわちアンテナ面が真上を見たＲＦＩＤタグ３_２，Ｙ軸方向を向いている、すなわちそのアンテナ面が横向きのＲＦＩＤタグ３_３，−Ｘ軸方向からＺ軸方向を向いている、すなわちアンテナ面が左上方を向いて傾斜したＲＦＩＤタグ３_４が混在する場合がある。

ＲＦＩＤタグ３が受信する電磁波レベルは、メインアンテナ２１〜２３からＲＦＩＤタグ３までの経路の長さ、メインアンテナ２１〜２３からの電磁波放射方向とＲＦＩＤタグ３のアンテナ面の向きにより変化する。ＲＦＩＤタグ３のアンテナがモノポールアンテナ，ダイポールアンテナの場合に電磁波の放射方向からみたＲＦＩＤタグ３のアンテナの長さを受信有効長、平面アンテナの場合に電磁波の放射方向からみたＲＦＩＤタグ３のアンテナ面の面積を受信有効面積とすると、電磁波放射方向とＲＦＩＤタグ３のアンテナ面が垂直のときに受信有効長または受信有効面積は最大となり、受信電磁波レベルは最大値を示す。

ランダムなアンテナ面のＲＦＩＤタグ３_１，３_２，３_３が混在する場合、例えば天井などに固定した１台のメインアンテナを使用してデータ通信を行うと、そのアンテナ面が真上を向いたＲＦＩＤタグ３_２に対しては、メインアンテナからの電磁波によるデータ通信路を確立することが可能である。しかし、このＲＦＩＤタグ３_２以外のＲＦＩＤタグ３_１，３_２，３_３については、メインアンテナからの電磁波によるデータ通信路を確立することが不可能となる。

そこで、図１に示す本発明の実施形態では、３組の電磁波エリアを装備しており、これらの電磁波エリアＥ１，Ｅ２，Ｅ３は、搬送路５に沿って配列している。そして、前段の電磁波エリアＥ１には、リーダライタ１１からの電磁波６ａを放射するメインアンテナ２１を、中段の電磁波エリアＥ２には、リーダライタ１３からの電磁波６ｂを放射するメインアンテナ２３を、後段の電磁波エリアＥ３には、リーダライタ１２からの電磁波６ａを放射するメインアンテナ２２をそれぞれ備えている。前記メインアンテナ２１，２２，２３は、建屋の天井などの搬送路５より上方位置に纏めて設置されている。

前記メインアンテナ２１は、前段の電磁波エリアＥ１に向けた電磁波の放射方向が斜めに傾斜した方向に設定され、台車８上のＲＦＩＤタグ３が搬送路５に沿って進行する方向 −Ｘ・Ｘ の前方から電磁波エリアＥ１に向けて放射するように設置されている。図１に示す実施形態では、前記メインアンテナ２１は、ＲＦＩＤタグ３の進行方向 −Ｘ・Ｘ に対してその前方位置から斜め下方に電磁波を放射するように設置されている。

したがって、前記メインアンテナ２１は、前段の電磁波エリアＥ１に進入したＲＦＩＤタグ３のうち、そのアンテナ面が右上方を向いて傾斜したＲＦＩＤタグ３_１との間に電磁波によるデータ通信路を確立させる機能を担っている。

前記メインアンテナ２２は、後段の電磁波エリアＥ３に向けた電磁波の放射方向が斜めに傾斜した方向に設定され、台車８上のＲＦＩＤタグ３が搬送路５に沿って進行する方向 −Ｘ・Ｘ の後方から電磁波エリアＥ３に向けて放射するように設置されている。図１に示す実施形態では、前記メインアンテナ２２は、ＲＦＩＤタグ３の進行方向−Ｘ・Ｘ に対してその後方位置から斜め下方に電磁波を放射するように設置されている。

したがって、前記メインアンテナ２２は、後段の電磁波エリアＥ３に進入したＲＦＩＤタグ３のうち、そのアンテナ面が左上方を向いて傾斜したＲＦＩＤタグ３_４との間に電磁波によるデータ通信路を確立させる機能を担っている。

図１に示すＲＦＩＤタグ３_１，３_４に対しては、前段及び中段の電磁波エリアＥ１，Ｅ３においてメインアンテナ２１，２２から放射される電磁波によってデータ通信路を確立することが可能である。ところが、図１において、そのアンテナ面が上方を向いたＲＦＩＤタグ３_２，横を向いたＲＦＩＤタグ３_３に対しては、傾斜したメインアンテナ電磁波によるデータ通信路を確立することが不可能である。

本発明の実施形態では、ＲＦＩＤタグ３_２とＲＦＩＤタグ３_３のアンテナ面の向きが異なることに着目して、前記メインアンテナ２３は、中段の電磁波エリアＥ２内におけるＲＦＩＤタグ３の進行方向−Ｘ・Ｘ と交差する方向から電磁波を放射するように設定されている。

具体的には、前記メインアンテナ２３からの電磁波の放射方向は、電磁波をＲＦＩＤタグ３の進行方向−Ｘ・Ｘ と交差する少なくとも２方向に設定している。すなわち、建屋の天井などのように搬送路５より上方位置に設置されたメインアンテナ１３は、その電磁波の放射方向を下方に向けて設置され、その電磁波（以下、直接波という）６ｂを、アンテナ面を上方に向けているＲＦＩＤタグ３２に直接照射し、物品の干渉を受けない電磁波６ｄを反射板４にて水平方向或いは水平方向に近い角度に反射して、その反射波７を、アンテナ面を横に向けているＲＦＩＤタグ３_３に照射している。反射板４は、電磁波エリアＥ２の一側に縦方向に複数段配置されている。

したがって、前記メインアンテナ２３は、反射板４を併用することにより、中段の電磁波エリアＥ２に進入したＲＦＩＤタグ３のうち、そのアンテナ面が上方を向いたＲＦＩＤタグ３_２と、そのアンテナ面が横を向いたＲＦＩＤタグ３_３の間に電磁波によるデータ通信路を確立させる機能を担っている。

複数の反射板４は、リーダライタ１のメインアンテナ２からの電磁波を反射して前記電磁波エリアＥ２内のＲＦＩＤタグ３_３に向けて進行させるものであり、電磁波６ｂが入来する面に金属仕上げ或いは電磁波反射剤の塗布による反射面４ａが形成され、その反射面４ａにより電磁波を反射するように構成されている。図１に示す実施形態では、反射板４を縦方向に上下４段に配置している。なお、反射板４の設置段数は４段に限られるものではない。反射板４の設置段数は、台車８上に積重ねられる物品の積重ね高さに応じて変化するものである。例えば、反射板４の幅が狭い場合には、反射板４の設置段数は多くなり、また、台車８上に積重ねられる物品の積重ね高さが高い場合には、反射板４の設置段数は多くなる。

複数の反射板４は、その反射面４ａを傾斜した姿勢に保持されて複数段に設置されている。反射面４ａの傾斜角度は、メインアンテナ２３から各反射板４の方向に放射する電磁波６ｂを反射面４ａにて水平方向或いは水平方向に近い角度に反射させ、その反射波７を、立体的に積重ねられた物品に取付けられて横向きになったＲＦＩＤタグ３_３に向けて反射波７を進行させる角度に設定されている。

前記反射板４の傾斜角は、メインアンテナ２からの電磁波６ｂが入射する位置に応じて変化させている。図示の例では、上段に位置するＲＦＩＦタグ３_３に向けて電磁波７を反射するための反射板４の傾斜角を小さく、下段に位置するＲＦＩＦ３_３に向けて電磁波７を反射するための反射板４の傾斜角を大きく設定している。なお、反射板４の傾斜角度は一例であって、これらは、電磁波エリアＥ２内に進入される特にＲＦＩＤタグ３_２，３_３のアンテナの向きの統計を取る、或いは経験則などに応じて適宜選定すればよい。要は、反射面４ａを備えた反射板４を用いることにより、リーダライタ１３のメインアンテナ２３からの電磁波６ｂが、電磁波エリアＥ２内の特にＲＦＩＤタグ３_２，３_３のアンテナに到来可能な構成になっていればよいものである。また、反射面４ａの幅は電磁波の波長、又は波長の３／４，１／２の長さと同じ長さになると、反射面４ａ上で電磁波の共振現象が引き起されて減衰し、反射波７の電力が低下してしまう。そこで、反射板４の幅は電磁波の波長以上に設定する。

また、反射板４の反射面４ａは、平面形状，二次放物面，円柱面，楕円面などの形状に形成される。反射面４ａの形状が二次放物面，円柱面，楕円面などの形状にすると、平面形状の反射面４ａと比較すると、反射面４ａからの反射波の拡散を最小限度に抑えられることができる。更に、反射面４ａが内側に凹んだ二次放射面であると、反射波が平行な放射特性を示すこととなる。反射面４ａが内側に凹んだ円柱面，楕円面であると、反射波が集束する放射特性を示すこととなる。場合によっては、反射面４ａの形状を外側に突出た二次放物面，円柱面及び楕円面などの形状にするようにしてもよいものである。

また、ＲＦＩＤタグ３が備えているアンテナとしては、平面アンテナ，ダイポールアンテナ，モノポールアンテナ，ターンスタイルアンテナなどの汎用構造のアンテナが使われている。ターンスタイルアンテナは２組のダイポールアンテナを互いに９０度の位置関係で組合せたアンテナである。本発明の実施形態では、メインアンテナ２１〜２２，２３からＲＦＩＤタグ３のアンテナへの通信には円偏波を用いており、ＲＦＩＤタグ３のアンテナは電磁波を受信する際に、右旋回，左旋回の双方の円偏波の電磁波を受信可能である。ＲＦＩＤタグ３のアンテナが、ダイポールアンテナ，モノポールアンテナ，ターンスタイルアンテナである場合、ＲＦＩＤタグ３の表裏面及び側面方向からの電磁波を受信可能である。ＲＦＩＤタグ３のアンテナが平面アンテナである場合、ＲＦＩＤタグ３の表裏面方向らの電磁波を受信可能である。平面アンテナには、スロットアンテナ，パッチアンテナ，スパイラルアンテナなどが含まれる。

図１に示すように、電磁波エリアＥ１と電磁波エリアＥ２の境界には、電磁波エリアＥ１内の台車８が電磁波エリアＥ２に進入するタイミングを検出するセンサ２６が設置されている。同様に電磁波エリアＥ２と電磁波エリアＥ３の境界には、電磁波エリアＥ２内の台車８が電磁波エリアＥ３に進入するタイミングを検出するセンサ２７が設置されている。これらのセンサ２６，２７は、扉型センサであり、搬送路５の側方に設置された反射板４の両端に設置されている。台車８が反射板４の両端位置を通過して、台車８が前記センサ２６，２７の扉を動かすと、前記センサ２６，２７は、電磁波エリアＥ１から電磁波エリアＥ２への台車の進行、電磁波エリアＥ２から電磁波エリアＥ３への台車の進行をそれぞれ検知し、その検知信号を後述のアンテナ切替ユニット２５に送信する機能を有している。

前記リーダライタ１１，１２，１３にはアンテナ切替ユニット２５が接続され、前記アンテナ切替ユニット２５にはコンピュータ端末１５が接続されている。アンテナ切替ユニット２５は、センサ２６，２６からの出力される検知信号に基づいてリーダライタ１１，１２，１３とコンピュータ端末１５との接続を制御する。すなわち、センサ２６が電磁波エリアＥ１から電磁波エリアＥ２への台車の進行を検知する前段階では、アンテナ切替ユニット２５は、台車８が電磁波エリアＥ１に存在すると判断してリーダライタ１１を選択し、その選択したリーダライタ１１とコンピュータ端末１５を接続する。そのため、コンピュータ端末１５とリーダライタ１１の間に情報の遣り取りが行われ、リーダライタ１１からの電磁波６ａはメインアンテナ２１から電磁波エリアＥ１に向けて出力されて、メインアンテナ２１とＲＦＩＤ３_１の間に電磁波によるデータ通信路が確立される。

センサ２６が電磁波エリアＥ１から電磁波エリアＥ２への台車８の進行を検知すると、アンテナ切替ユニット２５は、台車８が電磁波エリアＥ２に進入したと判断して、リーダライタ１１との接続を絶ってリーダライタ１３を選択し、その選択したリーダライタ１３とコンピュータ端末１５を接続する。そのため、コンピュータ端末１５とリーダライタ１３の間に情報の遣り取りが行われ、リーダライタ１３からの電磁波６ｂはメインアンテナ２３から電磁波エリアＥ２に向けて出力されて、メインアンテナ２２とＲＦＩＤ３_２，３_３の間に電磁波によるデータ通信路が確立される。

センサ２７が電磁波エリアＥ２から電磁波エリアＥ３への台車８の進行を検知すると、アンテナ切替ユニット２５は、台車８が電磁波エリアＥ３に進入したと判断して、リーダライタ１３との接続を絶ってリーダライタ１２を選択し、その選択したリーダライタ１２とコンピュータ端末１５を接続する。そのため、コンピュータ端末１５とリーダライタ１２の間に情報の遣り取りが行われ、リーダライタ１２からの電磁波６ｃはメインアンテナ２２から電磁波エリアＥ３に向けて出力されて、メインアンテナ２３とＲＦＩＤ３_４の間に電磁波によるデータ通信路が確立される。

前記コンピュータ端末１５は、ネットワーク１６によりサーバ１７に接続されており、コンピュータ端末１５からの情報がサーバ１７に集積され、サーバ１７からネットワーク１６を通してコンピュータ端末１５に情報が出力される。サーバ１７は、リーダライタ１から入力する情報をデータベース化して、その情報を商店の物品管理，工場の製造管理などに利用可能に保持している。

次に、本発明の実施形態に係る無線通信システムの動作について説明する。ＲＦＩＤタグ３は、識別すべき物品に取付けられる。そして、ＲＦＩＤタグ３には、図示しない情報書込装置を使って物品を識別するために必要な情報が書込まれる。このように情報が書込まれたＲＦＩＤタグ３は、物品に取付けられて台車８により搬送路５内に沿って運ばれる。

先ず、ＲＦＩＤタグ３は台車８上に積載されて前段の電磁波エリアＥ１に搬送される。この時点では、アンテナ切替ユニット２５は、センサ２６，２７からの検知信号を受信していないため、台車８が電磁波エリアＥ１に存在すると判断してリーダライタ１１を選択し、その選択したリーダライタ１１とコンピュータ端末１５を接続する。そのため、コンピュータ端末１５とリーダライタ１１の間に情報の遣り取りが行われ、リーダライタ１１からの電磁波６ａはメインアンテナ２１から電磁波エリアＥ１に向けて出力されて、メインアンテナ２１とＲＦＩＤ３_１の間に電磁波によるデータ通信路が確立される。

メインアンテナ２１からの電磁波は、電磁波エリアＥ１に進入する台車８上のＲＦＩＤタグ３に対して斜め上方位置の前方から放射される。この場合、台車８上のＲＦＩＤタグ３のうち、そのアンテナ面が右上方を向いて傾斜したＲＦＩＤタグ３_１がメインアンテナ２１からの電磁波を受信可能である。したがって、リーダライタ１１は、台車８が電磁波エリアＥ１内を進行する期間中に継続して電磁波をメインアンテナ２１に向けて放射し続けるため、台車８上にてアンテナ面が右上方を向いている複数のＲＦＩＤタグ３_１がメインアンテナ２１からの電磁波を受信し、これらのＲＦＩＤタグ３_１とメインアンテナ２１の間においてデータ通信が行われる。そして、コンピュータ端末１５は、リーダラータ１１と通信が完了したＲＦＩＤタグ３_１の情報を記憶する。

時間の経過に伴って、台車８が前段の電磁波エリアＥ１から離れて中段の電磁波エリアＥ２に進行する。前段の電磁波エリアＥ１と中段の電磁波エリアＥ２の境界には、センサ２６が設置されており、そのセンサ２６が前段の電磁波エリアＥ１から中段の電磁波エリアＥ２に進入する台車８を検知する。センサ２６が台車８の存在を検知すると、その検知信号がアンテナ切替ユニット２５に送信される。アンテナ切替ユニット２５がセンサ２６からの検知信号を受信すると、リーダライタ１１に代えて次のリーダライタ１３を選択する。そのため、選択されたリーダライタ１３とコンピュータ端末１５が接続され、コンピュータ端末１５とリーダライタ１３の間に情報の遣り取りが行われ、リーダライタ１３からの電磁波６ｂはメインアンテナ２３から電磁波エリアＥ２に向けて出力されて、メインアンテナ２３とＲＦＩＤ３_２，３_３の間に電磁波によるデータ通信路が確立される。

この電磁波エリアＥ２におけるデータ通信路の確立方法は、前段及び後段の電磁波エリアＥ１，Ｅ３におけるデータ通信路の確立方法と異なる。すなわち、前段と後段の電磁波エリアＥ１，Ｅ３においてデータ通信路が確立されるＲＦＩＤタグ３のアンテナ面の向きが右上方或いは左上方に向いた場合に限られる。ところが、台車８上でのＲＦＩＤタグ３のアンテナ面の向きは上述したものに限られず、ＲＦＩＤタグ３のアンテナ面が上方を向いたＲＦＩＤタグ３_２或いはアンテナ面が横を向いたＲＦＩＤタグ３_３も存在する。これらのアンテナ面の向きが異なるＲＦＩＤタグ３_２，３_３に１台のメインアンテナ２３を使ってデータ通信路を確立させることは不可能である。そこで、中段の電磁波エリアＥ２においては、ＲＦＩＤタグ３の進行方向と交差する方向から電磁波を放射し、データ通信路を確立させている。

具体的に説明する。図１及び図２に示すように、中段の電磁波エリアＥ２における電磁波の放射方向を、ＲＦＩＤタグ３の進行方向と交差する少なくとも２方向に設定し、その２方向から電磁波を放射し、データ通信路を確立させている。すなわち、リーダライタ１３からの電磁波６ｂをメインアンテナ２３から下向きに放射し、その直接波６ｂを、アンテナ面が上方に向いたＲＦＩＤタグ３_１に向けて放射し、このＲＦＩＤタグ３_１とメインアンテナ２３の間に直接波６ｂによるデータ通信路を確立させる。

これと同時に、メインアンテナ２３から反射板４に向けて放射左列電磁波６ｄを反射板４の反射面４ａにより水平方向或いは水平方向に近い角度に反射し、その反射波７をアンテナ面が横向きのＲＦＩＤタグ３_３に向けて放射し、このＲＦＩＤタグ３_３とメインアンテナ２３の間に反射板４を介したデータ通信路を確立させる。

したがって、中段の電磁波エリアＥ２においては、メインアンテナ２３から放射される直接波６ｂと、反射板４による反射波７により台車８上のＲＦＩＤタグ３_２，３_３とメインアンテナの間にデータ通信路が確立されることとなる。

この場合、リーダライタ１３は、台車８が電磁波エリアＥ２内を進行する期間中に継続して電磁波をメインアンテナ２３に向けて放射し続けるため、台車８上にてアンテナ面が上方を向いたＲＦＩＤタグ３_２がメインアンテナ２３からの直接波６ｂを受信し、アンテナ面が横向きのＲＦＩＤタグ３_３が反射板４からの反射波７を受信し、これらのＲＦＩＤタグ３_２及びＲＦＩＤタグ３_３とメインアンテナ２３の間においてデータ通信が行われる。そして、コンピュータ端末１５は、リーダラータ１３と通信が完了したＲＦＩＤタグ３_２，３_３の情報を記憶する。

時間の経過に伴って、台車８が中段の電磁波エリアＥ２から離れて後段の電磁波エリアＥ３に進行する。中段の電磁波エリアＥ２と後段の電磁波エリアＥ３の境界には、センサ２７が設置されており、そのセンサ２７が中段の電磁波エリアＥ２から後段の電磁波エリアＥ３に進入する台車８を検知する。センサ２７が台車８の存在を検知すると、その検知信号がアンテナ切替ユニット２５に送信される。アンテナ切替ユニット２５がセンサ２７からの検知信号を受信すると、リーダライタ１３に代えて次のリーダライタ１２を選択する。そのため、選択されたリーダライタ１２とコンピュータ端末１５が接続され、コンピュータ端末１５とリーダライタ１２の間に情報の遣り取りが行われ、リーダライタ１２からの電磁波６ｃはメインアンテナ２２から電磁波エリアＥ３に向けて出力されて、メインアンテナ２２とＲＦＩＤ３_４の間に電磁波によるデータ通信路が確立される。

メインアンテナ２２からの電磁波は、電磁波エリアＥ３に進入する台車８上のＲＦＩＤタグ３に対して斜め上方位置の後方から放射される。この場合、台車８上のＲＦＩＤタグ３のうち、そのアンテナ面が左上方を向いて傾斜したＲＦＩＤタグ３_４がメインアンテナ２２からの電磁波を受信可能である。したがって、リーダライタ１２は、台車８が電磁波エリアＥ３内を進行する期間中に継続して電磁波をメインアンテナ２２に向けて放射し続けるため、台車８上にてアンテナ面が左上方を向いている複数のＲＦＩＤタグ３_４がメインアンテナ２２からの電磁波を受信し、これらのＲＦＩＤタグ３_４とメインアンテナ２２の間においてデータ通信が行われる。そして、コンピュータ端末１５は、リーダラータ１２と通信が完了したＲＦＩＤタグ３_４の情報を記憶する。

以上のように、台車８に積載されたＲＦＩＤタグ３が前段の電磁波エリアＥ１，中段の電磁波エリアＥ２及び後段の電磁波エリアＥ３を通過することにより、台車８上でのアンテナ面がランダムな方向を向いたＲＦＩＤタグ３とメインアンテナ２１，２２，２３の間に電磁波によるデータ通信路が確立されることとなる。

前記コンピュータ端末１５は、複数のリーダライタ１１，１２，１３から得た台車８上のＲＦＩＤタグ３の情報を取得し、これをネットワーク１６によりサーバ１７に伝送する。サーバ１７は、リーダライタ１から入力する情報をデータベース化して、その情報を商店の物品管理，工場の製造管理などに利用する。

以上説明したように本発明の実施形態によれば、通路または製造ラインに沿う搬送路５の上方に少なくとも３個のメインアンテナを設置し、側方に反射板を設置する。それぞれのメインアンテナの放射面の方向及び反射板の電磁波放射方向が、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３方向のそれぞれ異なる方向を分担させる。メインアンテナ及び反射板から、搬送路５を進行する台車の位置に応じてそれぞれ異なる方向からＲＦＩＤタグに向けて電磁波を放射し、ＲＦＩＤタグと通信を行う。したがって、台車に立体的に積み上げられランダムな方向を向く全てのＲＦＩＤタグとの通信を確実に行うことができる。さらに、複数のメインアンテナを搬送路を進行する台車の位置に応じて切替えることにより、ＲＦＩＤタグのアンテナに複数のメインアンテナからの電磁波入射による混信を防止でき、また不要な電磁波放射を防止できる。

（実施形態２）
図３は、本発明の実施形態２に係る無線通信システムを示す側面図、図４は、本発明の実施形態２に係る無線通信システムを示す正面図である。

図３及び図４に示す本発明の実施形態２は、実施形態１における中段の電磁波エリアＥ２の構成を変更したものである。すなわち、中段の電磁波エリアＥ２内の搬送路５の両側に反射板４を配置している。前記搬送路５の両側に配置したそれぞれの反射板４の構成は、実施形態１に示した反射板４の構成と同じである。

実施形態１と同様に、反射板４は、商店や工場の向かい合った両壁面に、または商店の通路や工場の製造ライン５を挟む向かい合った両側方に設けられた支柱などに、金具などを利用して反射板４がそれぞれほぼ縦方向に取り付けられる。

さらに、本発明の実施形態は、実施形態１における中段の電磁波エリアＥ２に、メインアンテナ２３に追加して新たなメインアンテナ２４を設置している。メインアンテナ２３の電磁波の放射方向は図４における下方及び右方の反射板４に向けられ、メインアンテナ２４の放射方向は図４における下方及び左方の反射板４に向けられている。

さらに、本発明の実施形態において、台車８が中段の電磁波エリアＥ２内を進行する期間中にアンテナ切替ユニット２５は、センサ２６からの検知信号に基づいてリーダライタ１１に代えてリーダライタ１３，１４を選択すると共に、前段のメインアンテナ２１に代えて２つのメインアンテナ２３、２４を選択する。そして、アンテナ切替ユニット２５は、台車８が中段の電磁波エリアＥ２内を進行する期間中に、時分割制御によりリーダライタ１３から電磁波をメインアンテナ２３に、リーダライタ１４からの電磁波をメインアンテナ２４に交互に出力させるように制御するように構成されている。したがって、時分割制御された２つのメインアンテナ２３，２４は、台車８上のＲＦＩＤタグ３の間に電磁波によるデータ通信路を確立してリードライト通信を行う。

メインアンテナ２３，２４からの直接波６ｂは、台車上でアンテナ面が上方を向いたＲＦＩＤタグ３_２に放射される。さらに、メインアンテナ２３，２４から反射板４に向けて放射された電磁波６ｂは、反射板４の反射面４ａで水平方向或いは水平方向に近い角度で反射され、その反射波７は、台車８上でアンテナ面が横向きのＲＦＩＤタグ３_３に進行する。なお、２個のメインアンテナ２３，２４からＲＦＩＤタグ３への電磁波入射による混信を避けるために、メインアンテナ２３とメインアンテナ２４の切り替えを行うが、それぞれのメインアンテナの放射領域が重ならず混信が起きない場合は、メインアンテナ２３とメインアンテナ２４の切り替えを行わなくても良い。その他の構成は、実施形態１と同様である。

通路または製造ラインに沿う搬送路５の幅が広い場合、またはメインアンテナから放射された送信電磁波レベルが低い場合は、片側のみの反射板４では反射波７が台車３上のＲＦＩＤタグ３_２，３_３に届かない領域が形成されてしまう。

そこで、２台のリーダライタ１３，１４と２台のメインアンテナ２３，２４を用い、かつ、そのメインアンテナ２３，２４の電磁波放射方向を、搬送路５の両側に配置した反射板４にそれぞれ向けて傾ける。そして、メインアンテナ２３が図４に示す台車８上の右半分のＲＦＩＤタグ３と直接波６ｂ及び反射波７を利用して通信を行い、メインアンテナ２４が台車８上の左半分のＲＦＩＤタグ３と直接波６ｂ及び反射波７を利用して通信を行う。

台車８は通路または製造ラインに沿う搬送路５を進行方向に沿って進行してくる。台車８が前段の電磁波エリアＥ１、すなわちメインアンテナ２１の電磁波放射領域に入ると、ＲＦＩＤタグ３とメインアンテナ２１との通信が開始される。メインアンテナ２１は、台車８上に立体的に積み上げられてＲＦＩＤタグ３のアンテナ面がランダムな方向を向いている複数のＲＦＩＤタグ３の中で、Ｘ軸方向からＺ軸方向を向いている、すなわちアンテナ面が右上方を向いたＲＦＩＤタグ３_１と通信を行う。

台車８は通路または製造ラインに沿う搬送路５を進行方向に沿ってさらに進行して中段の電磁波エリアＥ２に進入すると、センサ２６は、台車８が反射板４の側方へ進行したことを検知し、その検知信号をアンテナ切替ユニット２５に送信する。アンテナ切替ユニット２５は、ＲＦＩＤタグ３と通信を行うメインアンテナ２１に代えてメインアンテナ２３及びメインアンテナ２４に切替える。メインアンテナ２３とメインアンテナ２４は時分割により交互に、直接波６ｂにより、複数のＲＦＩＤタグ３の中でＺ軸方向を向いている、すなわちアンテナ面が上方を向いたＲＦＩＤタグ３_２と通信を行う。また、反射波７により、複数のＲＦＩＤタグ３の中でＹ軸方向を向いている、すなわちアンテナ面が横向きのＲＦＩＤタグ３_３と通信を行う。

台車８はさらに進行して、センサ２７は、台車８が反射板４の側方から抜け出して中段の電磁波エリアＥ２から後段の電磁波エリアＥ３に進入することを検知すると、その検知信号をアンテナ切替ユニット２５に送信する。アンテナ切替ユニット２５は、ＲＦＩＤタグ３と通信を行うメインアンテナ２３，２４に代えてメインアンテナ２２に切替える。

メインアンテナ２２は、台車８上の複数のＲＦＩＤタグ３の中で−Ｘ軸方向からＺ軸方向を向いている、すなわちアンテナ面が左上方を向いたＲＦＩＤタグ３_４と通信を行う。台車８はさらに進行して、メインアンテナ２２の電磁波放射領域、すなわち後段の電磁波エリアＥ３から抜け出ると、ＲＦＩＤタグ３とアンテナ間の通信は完了する。

コンピュータ端末１５は、台車８の進行に伴って切替わるリーダライタ１１とメインアンテナ２１、またはリーダライタ１２とメインアンテナ２２、またはリーダライタ１３とメインアンテナ２３、またはリーダライタ１４とメインアンテナ２４に対し、台車８上の立体的に積み上げられたＲＦＩＤタグ３と繰り返し通信を行うように、制御信号が出力する。それぞれのメインアンテナは、ＲＦＩＤタグ３に繰り返し問い合わせ信号を発信し、問い合わせ信号の後に応答のあったそれぞれのＲＦＩＤタグ３と通信を行う。それぞれのＲＦＩＤタグ３とメインアンテナの間で数回の交信を行って通信が終了する。コンピュータ端末１５は応答があり、通信を終了したそれぞれのＲＦＩＤタグ３の識別番号をそれぞれ記憶する。

以上説明したように本発明の実施形態によれば、通路または製造ラインに沿う搬送路５の上方に少なくとも４個のメインアンテナを設置し、側方に反射板を設置する。それぞれのメインアンテナの放射面の方向及び反射板の電磁波放射方向が、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３方向のそれぞれ異なる方向を分担させる。メインアンテナ及び反射板から、通路または製造ラインを通過する台車の位置に応じてそれぞれ異なる方向からＲＦＩＤタグに向けて電磁波が放射され、ＲＦＩＤタグと通信を行う。したがって、台車に立体的に積み上げられランダムな方向を向く全てのＲＦＩＤタグとの通信を確実に行うことができる。さらに、複数のメインアンテナを搬送路を進行する台車の位置に応じて切替えることにより、ＲＦＩＤタグのアンテナに複数のメインアンテナからの電磁波入射による混信を防止でき、また不要な電磁波放射を防止できる。

なお、以上の実施形態では、電磁波エリアＥ１，Ｅ２，Ｅ３毎にメインアンテナ２１，２２，２３，２４を配置していたが、これに限られるものではない。前記複数の電磁波エリアＥ１，Ｅ２，Ｅ３に渡って揺動する単一のメインアンテナを装備し、１台のメインアンテナの揺動により各電磁波エリアＥ１，Ｅ２，Ｅ３の３次元方向から電磁波を放射するようにしてもよいものである。

なお、上記実施形態では、物品の管理に本発明を適用したが、これに限られるものではない。無線ＩＣチップ（例えば、ＲＦＩＤタグなど）を、ベルトコンベアまたは台車などで進行する物品、部材、装置に付して、これらの管理を行うようにしてもよい。また、無線ＩＣチップ（例えば、ＲＦＩＤタグなど）を、工場、倉庫、流通経路などに保管されている物品、部材、装置に付して、これらの管理を行うようにしてもよい。また、無線ＩＣチップ（例えば、ＲＦＩＤタグなど）を人或いは動物に携帯或いは付着させて、人物或いは個体の認知、或いは入退場の管理に本発明を適用してもよいものである。

以上説明したように本発明によれば、メインアンテナからの電磁波放射方向をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３方向のそれぞれ異なる方向を分担させ、それぞれ異なる方向から無線ＩＣタグに向けて電磁波を放射して、無線ＩＣチップと通信を行うため、立体的に積み上げられランダムな方向を向く全ての無線チップに対してもデータ通信を確実に行うことができる。

本発明の実施形態１に係る無線通信システムを示す側面図である。 本発明の実施形態１に係る無線通信システムにおける中段の電磁波エリアをＲＦＩＤタグの進行方向から見た正面図である。 本発明の実施形態２に係る無線通信システムを示す側面図である。 本発明の実施形態２に係る無線通信システムにおける中段の電磁波エリアをＲＦＩＤタグの進行方向から見た正面図である。

符号の説明

３，３_１，３_２，３_３，３_４ ＲＦＩＤタグ
４ 反射板
５ 搬送路
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ メインアンテナから放射される電磁波
７ 反射板からの反射波
８ 台車
１１，１２，１３，１４ リーダライタ
２１，２２，２３，２４ メインアンテナ
２５ アンテナ切替ユニット
２６，２７ センサ

Claims (11)

1. 無線ＩＣチップとメインアンテナの間にデータ通信路を形成するための複数の電磁波エリアを有し、
   前記複数の電磁波エリアは、前記無線ＩＣチップの進行方向に沿って配置され、
   前記複数の電磁波エリアは、前記無線ＩＣチップの進行方向に対してその前方から電磁波を放射する前段の電磁波エリアと、前記無線ＩＣチップの進行方向と交差する方向から電磁波を放射する中段の電磁波エリアと、前記無線ＩＣチップの進行方向に対してその後方から電磁波を放射する後段の電磁波エリアを含むことを特徴とする無線通信システム。
2. 前記中段の電磁波エリアにおける電磁波の放射方向は、前記無線ＩＣチップの進行方向と交差する少なくとも２方向に設定したことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記複数の電磁波エリアにおけるメインアンテナからの電磁波放射を無線ＩＣチップの進行に同期させて切替えるユニットを装備したことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
4. 前記複数の電磁波エリアのうち中段の電磁波エリアには、前記メインアンテナから放射される電磁波を無線ＩＣチップの進行方向に反射する反射板を配置したことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
5. 前記反射板を単位として前記メインアンテナを配置したことを特徴とする請求項４に記載の無線通信システム。
6. 無線ＩＣチップとメインアンテナの間に電磁波によるデータ通信路を確立して通信を行う無線通信方法において、
   前記無線ＩＣチップを複数の電磁波エリアに順次進行させる予備工程と、
   前記電磁波エリアに進行された無線ＩＣチップに向けて、電磁波エリア毎に異なる方向から電磁波を放射する通信工程を含み、
   前記通信工程において、
   前記複数の電磁波エリアのうち前段の電磁波エリアにおいて、前記無線ＩＣチップの進行方向に対してその前方から電磁波を放射し、
   中段の電磁波エリアにおいて、前記無線ＩＣチップの進行方向と交差する方向から電磁波を放射し、
   後段の電磁波エリアにおいて、前記無線ＩＣチップの進行方向に対してその後方から電磁波を放射することを特徴とする無線通信方法。
7. 前記中段の電磁波エリアにおいて、電磁波を前記無線ＩＣチップの進行方向と交差する少なくとも２方向から放射することを特徴とする請求項６に記載の無線通信方法。
8. 前記複数の電磁波エリアにおける電磁波放射を無線ＩＣチップの進行に同期させて切替えることを特徴とする請求項７に記載の無線通信方法。
9. 前記複数の電磁波エリアにそれぞれ装備したメインアンテナにて異なる方向から電磁波を放射することを特徴とする請求項６に記載の無線通信方法。
10. 単一のメインアンテナを複数の電磁波エリアに渡って揺動させ、電磁波エリア毎に異なる方向から放射することを特徴とする請求項６に記載の無線通信方法。
11. 前記中段の電磁波エリアにおいて、電磁波を前記無線ＩＣチップの進行方向と交差する少なくとも２方向から放射することを特徴とする請求項６に記載の無線通信方法。

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