JP4174469B2

JP4174469B2 - 移動体のｒｆｉｄ読み書き方法および装置

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Publication number: JP4174469B2
Application number: JP2004363100A
Authority: JP
Inventors: 善弘大澤
Original assignee: NEC Computertechno Ltd
Current assignee: NEC Computertechno Ltd
Priority date: 2004-12-15
Filing date: 2004-12-15
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2024-12-15
Also published as: JP2006172101A

Description

本発明は移動体のＲＦＩＤ読み書き方法および装置に関し、特にベルトコンベアなどにより移動される物品等に設けられたＲＦＩＤタグ又は無線通信タグにＲＦＩＤリーダライタにより情報又はデータを読み書きする移動体のＲＦＩＤ読み書き方法および装置に関する。

ＲＦＩＤは、Radio Frequency Identificationの略称であり、一般にＲＦタグ、ＲＦＩＤタグ、ＩＣタグ又は非接触ＩＣカード等の種々の名称で呼ばれている。本明細書中では、これらをＲＦＩＤタグという。斯かるＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＤリーダライタを使用して種々のデータ（例えば、商品名、重量、数量、製造元（又は生産地）、製造年月日、価格、賞味期限等）が書き込まれて管理したい物品に取り付けられている。そして、斯かる物品に取り付けられたＲＦＩＤタグのデータをＲＦＩＤリーダライタで読み取り、又は新たなデータを書き込み在庫管理その他の目的に使用する。

ＲＦＩＤ読み書きシステムは、ＲＦＩＤリーダライタ（又は質問器）とＲＦＩＤタグにより構成され、ＲＦＩＤリーダライタによりＲＦＩＤタグにデータを書き込み、またＲＦＩＤタグに書き込まれたデータをＲＦＩＤリーダライタにより適宜読み取られる。このＲＦＩＤリーダライタによる読み書きは、誘導電磁界を利用する電磁誘導式（動作周波数は１３５ｋＨｚ又は１３．５６ＭＨｚ）および放射電磁界を利用する電波方式（動作周波数は４３３ＭＨｚ、９００ＭＨｚ又は２．４ＧＨｚ）があり、これら各方式で動作周波数が規定されている。上述の如く、電磁誘導方式は電波方式に比較して動作周波数が低く、データの伝送容量が小さい。しかし、そのアンテナは、導線を巻回した簡単な構成でよいので、この電磁誘導方式が多くのＲＦＩＤ読み書きシステムに使用されている。

ＲＦＩＤリーダライタとＲＦＩＤタグ間の通信は、ＲＦＩＤリーダライタのアンテナとＲＦＩＤタグとを接近させて動作させる必要がある。通常は、３０ｃｍ以下、好ましくは１０ｃｍ以下まで接近させる。

移動体のＲＦＩＤ読み書き（読み取り／書き込み）システムでは、移動体に設けられた（又は貼付された）ＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＤリーダライタのアンテナの導線の内側を通信処理のための通信エリア（又は検知エリア）としている。移動体の高速移動や大量データの通信処理のためには、ＲＦＩＤタグの検知エリア、即ち検知可能範囲を大きくする必要がある。そのためには、ＲＦＩＤリーダライタのアンテナの大型化や出力増加で対応する必要があった。しかし、ＲＦＩＤリーダライタの大型アンテナの開発は技術的に困難であり、コスト高となる。また、ＲＦＩＤリーダライタの検知可能範囲を広くすると、電磁波出力を増加することとなり、電波法の規制や規格取得等の問題を生じるので、１つのアンテナで通信エリア又は検知エリアを広くすることには限界がある。

また、ＲＦＩＤタグおよびＲＦＩＤリーダライタの一方又は双方を移動、即ちこれら両者を相対移動させると、ＲＦＩＤタグはＲＦＩＤリーダライタのアンテナの外側からアンテナの内部へ進入し、更にその検知エリア外へ出て行く。ＲＦＩＤタグがＲＦＩＤリーダライタのアンテナの導線上を通過する際に、ＲＦＩＤタグのアンテナに供給される磁束の方向が相互に反対方向となる。そこで、誘起起電力が生じず、通信が途切れてしまうこともあり得る。

上述した又は関連する課題を解決する改良技術が種々の技術文献に開示されている。複数の受信アンテナを有するＩＤタグ用リーダライタが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。大出力の電波を使用することなく狭い範囲で管理対象物品の在庫等を迅速且つ正確に把握可能な非接触物品管理システムが開示されている（例えば、特許文献２参照。）。各々狭い通信領域を有する複数のアンテナの１つを選択して非接触情報媒体と通信する通信装置が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。また、複数のアンテナ素子を使用して、従来よりカードリーダから遠い位置でもＩＣカードに十分な電力を供給する非接触ＩＣカードリーダライタ装置が開示されている（例えば、特許文献４参照。）。更に、移動する応答器（ＩＣカード）の移動方向に沿って設けられた、形状又は配置方向が異なる複数のアンテナを備え、干渉、検出漏れ、処理速度の低下を招くことなく質問器（リーダライタ）による通信可能領域を拡大する質問器システムが開示されている（例えば、特許文献５参照。）。

特開２００１−３４７２０号公報（第２−３頁、第１図）特開２００２−３５６２２７号公報（第５−６頁、第１図）特開２００２−３５９５１１号公報（第３−４頁、第２図）特開２００３−２４２４５１号公報（第３−４頁、第１図、第２図）特開２００３−２８３３６７号公報（第３−４頁、第１図）

しかし、斯かる従来技術では、複数のアンテナを設けていても、これらのアンテナを合わせて、全てのアンテナを通信処理のために利用するものではなく、データ処理量を大幅に改善することは不可能又は困難である。従って、ＲＦＩＤタグとＲＦＩＤリーダライタ間の高速相対移動に対応することができないという課題があった。

本発明は、従来技術の上述した課題に鑑みなされたものであり、高速で相対移動するＲＦＩＤタグおよびＲＦＩＤリーダライタ間で、多量のデータを正確に読み書きすることが可能な移動体のＲＦＩＤ読み書き方法および装置を提供することを主たる目的とする。

前述の課題を解決するため本発明による移動体のＲＦＩＤ読み書き方法および装置は次のような特徴的な構成を採用している。

（１）移動体に設けられたＲＦＩＤタグおよび該ＲＦＩＤタグに情報を読み書きするＲＦＩＤリーダライタを備える移動体のＲＦＩＤ読み書き装置において、
前記ＲＦＩＤリーダライタは、前記移動体の移動方向に沿って並べて配置された複数のアンテナを含み、該複数のアンテナは、相互に離間して配置し、１つのアンテナの後端検知エリアを前記１つのアンテナの隣のアンテナの前端非検知エリアと実質的に一致させることにより前記複数のアンテナのうち隣接するアンテナの検知エリアを実質的に連続にする移動体のＲＦＩＤ読み書き装置。
（２）前記ＲＦＩＤリーダライタが含んでいる前記複数のアンテナは、前記移動体の移動方向に相互に移動可能に配置される上記（１）の移動体のＲＦＩＤ読み書き装置。
（３）前記ＲＦＩＤリーダライタが含んでいる前記複数のアンテナを、前記移動体の移動に応じて順次切り替える切替手段を備える上記（１）又は（２）の移動体のＲＦＩＤ読み書き装置。
（４）ＲＦＩＤリーダライタのアンテナに沿って移動する移動体に設けられたＲＦＩＤタグに前記ＲＦＩＤリーダライタによりデータを読み書きする移動体のＲＦＩＤ読み書き方法において、
前記ＲＦＩＤリーダライタのアンテナとして前記移動体の移動方向に沿って配置される複数のアンテナを使用することと、該複数のアンテナを相互に離間して配置し、１つのアンテナの後端検知エリアを前記１つのアンテナの隣のアンテナの前端非検知エリアと実質的に一致させることとよりなり、前記ＲＦＩＤリーダライタに含まれる複数のアンテナにより前記移動体に設けられたＲＦＩＤタグにデータを読み書きする移動体のＲＦＩＤ読み書き方法。

本発明の移動体のＲＦＩＤ読み書き装置および方法によると、次の如き実用上の顕著な効果が得られる。先ず、ＲＦＩＤリーダライタとＲＦＩＤタグ間のデータ読み書き処理時間を増加することが可能である。その理由は、ＲＦＩＤリーダライタに設けられた複数のアンテナを、移動体の移動方向に沿って配置し、ＲＦＩＤタグとの間で通信処理が行なえる検知エリアを十分有効に活用可能にするからである。また、ＲＦＩＤリーダライタとＲＦＩＤタグ間の相対移動速度を高速にすることが可能である。その理由は、ＲＦＩＤリーダライタの複数のアンテナを、相対移動方向に沿って配置し、相対移動に応じて順次切り替えて検知エリアを増加させるからである。更に、電磁誘導方式で通信を行なうＲＦＩＤリーダライタのアンテナ導線上の非検知エリアに起因する移動体のデータの読み書きエラーが生じない又は少なく、正確なデータの読み書きが可能である。その理由は、ＲＦＩＤリーダライタの複数のアンテナを相互に一部オーバラップさせ、これらアンテナを切り替えることにより、各アンテナの通信処理可能な検知エリアのみを使用して連続した通信エリアでデータの読み書きを行なうからである。

更に、データの読み書き処理をプログラム制御により行い、自由度を持たせることが可能であり、ＲＦＩＤリーダライタとＲＦＩＤタグの相対移動速度を一定にする必要がない。また、通信処理による読み書き処理精度を向上して、加速減速が必要な移動型台車等に好適である。更にまた、各アンテナの前端部検知エリア、中央部検知エリアおよび後端部検知エリアを有効に利用して、検知エリアを広げて読み書き処理時間を大幅に増加可能である。

以下、本発明による移動体のＲＦＩＤ読み書き装置および方法の好適実施例の構成および動作を、添付図面を参照して詳細に説明する。

先ず、図1は、本発明による移動体のＲＦＩＤ読み書き装置の第１実施例の主要部の構成図である。図２は、図１中のアンテナ部の拡大図である。図１において、（Ａ）は移動体のＲＦＩＤ読み書き装置の全体構成を示す斜視図であり、（Ｂ）はＲＦＩＤタグおよびＲＦＩＤリーダライタのアンテナ部を示す正面図である。また、図２において、（Ａ）はアンテナ部の平面図、（Ｂ）はアンテナ部の正面図である。

図1に示す移動体のＲＦＩＤ読み書き装置１０は、図１（Ａ）に示す如く、ＲＦＩＤリーダライタ２０および移動体（図示せず）に設けられたＲＦＩＤタグ３０により構成されている。ここで、ＲＦＩＤタグ３０は、例えばベルトコンベア上を高速移動する被管理物品の底面に設けられている。ＩＤリーダライタ２０は、ＲＦＩＤリーダライタ本体２１およびこの本体２１に外付け接続された複数のループ状のアンテナ２２Ａ、２２Ｂおよび２２Ｃにより構成される。これら複数のアンテナ２２Ａ〜２２Ｃは、それらの通信エリアがオーバラップするように相互一部重ね合わせて、直列、即ち移動体３０の移動方向に沿って配置される。ＲＦＩＤタグ３０は、図１中において、左から右方向へＲＦＩＤリーダライタ２０の複数のアンテナ２２Ａ〜２２Ｃを横切って移動するものとする。

また、図１中には図示しないが、ＦＲＩＤリーダライタ２０は、上述した外付けのアンテナ２２Ａ〜２２Ｃに加えて、ＲＦＩＤリーダライタ本体２１内にアンテナ切替部、変復調回路を含む送受信部、データの読み書き等の処理を実行するＣＰＵ（中央処理装置）を含む制御部、データを記憶するメモリ部、電源部および処理の結果やデータを表示する表示部等を有する。電源部は、電池又は通常の商用電源からの供給電力を受けて所定の電圧に設定される。

一方、ＲＦＩＤタグ３０は、図１中には図示しないが、このＲＦＩＤタグ３０の外周に沿って形成されるループ状のＲＦＩＤタグ用アンテナ、変復調回路を含む送受信部、制御部、データを記憶するメモリ部および電力供給部により構成されている。このＲＦＩＤタグ３０の電力供給部の電力は、ＲＦＩＤリーダライタ２０のアンテナ２２Ａ〜２２Ｃから電磁誘導により誘起起電力を受けて発電される。

ＲＦＩＤリーダライタ２０のアンテナ２２Ａ〜２２Ｃは、それぞれのアンテナ２２Ａ〜２２Ｃの外周囲に沿って略矩形状（又は枠状）にアンテナ導線２３Ａ〜２３Ｃを多重巻回して形成されたループ状のアンテナである。ＲＦＩＤタグ３０又はこのＲＦＩＤタグ３０が設けられた物品は、ＲＦＩＤリーダライタ２０のアンテナ２２Ａ〜２２Ｃのアンテナ導線２３Ａ〜２３Ｃの領域を移動する。ＲＦＩＤタグ３０の移動方向におけるアンテナ導線２３Ａ〜２３Ｃ部分の長さをアンテナ長と呼ぶことにする。

次に、図２は、図１中のＲＦＩＤリーダライタ２０を構成する３個のアンテナ２２Ａ〜２２Ｃの拡大正面図である。尚、図２（Ａ）中では、説明の便宜上、ＲＦＩＤタグ３０の移動方向におけるアンテナ２２Ａ〜２２Ｃの配列を一部ずらして示す。即ち、アンテナ２２Ｂを他のアンテナ２２Ａおよび２２Ｃの配列から手前にずらして示す。ＲＦＩＤリーダライタ２０の各アンテナ２２Ａ〜２２Ｃの内側には、データの読み書き処理が可能な中央部検知エリア２４Ａ〜２４Ｃが形成される。一方、各アンテナ２２Ａ〜２２Ｃのアンテナ導線２３Ａ〜２３Ｃ上には、ＲＦＩＤタグ３０との通信が困難である前端部非検知エリア２５Ａ〜２５Ｃおよび後端部非検知エリア２６Ａ〜２６Ｃが生じる。

ＲＦＩＤリーダライタ２０の上述した非検知エリア２５Ａ〜２５Ｃおよび２６Ａ〜２６Ｃの発生現象を詳細に説明する。ＲＦＩＤタグ３０がＲＦＩＤリーダライタ２０の各アンテナ２２Ａ〜２２Ｃに接近して、ＲＦＩＤタグ３０のループ状アンテナ（図示せず）がＲＦＩＤリーダライタ２０のアンテナ２２Ａ〜２２Ｃの何れかのアンテナ導線２３Ａ〜２３Ｃの真上位置に移動した状態を考える。このとき、ＲＦＩＤタグ３０のアンテナの半分はＲＦＩＤリーダライタ２０のアンテナ導線２３Ａ〜２３Ｃの外側にあり、残りの半分はＲＦＩＤリーダライタ２０のアンテナ導線２３Ａ〜２３Ｃの内側に位置する。即ち、この状態では、誘導電磁界による誘起起電力がＲＦＩＤタグ３０のアンテナの半分ずつで極性が反転する。従って、ＦＩＤタグ３０のループ状アンテナには電力が誘起されず、通信が困難となり、結果的にＲＦＩＤリーダライタ２０を構成する各アンテナ２２Ａ〜２２Ｃのアンテナ導線２３Ａ〜２３Ｃ上の位置近傍には非検知エリア２５Ａ〜２５Ｃおよび２６Ａ〜２６Ｃが生じる。

上述したＲＦＩＤリーダライタ２０の各アンテナ２２Ａ〜２２Ｃに生じる非検知エリア２５Ａ〜２５Ｃおよび２６Ａ〜２６Ｃを避ける必要がある。そのために、第１実施例の移動体のＲＦＩＤ読み書き装置１０では、ＲＦＩＤリーダライタ２０を構成する複数のアンテナ２２Ａ〜２２Ｃのうち隣接するアンテナ、即ちアンテナ２２Ａとアンテナ２２Ｂおよびアンテナ２２Ｂとアンテナ２２Ｃを相互にオーバラップさせる。

次に、図１および図２に示す本発明による第１実施例の移動体のＲＦＩＤ読み書き装置１０の動作を説明する。図1（Ａ）に示す如く、ＲＦＩＤリーダライタ２０およびＲＦＩＤタグ３０により構成される移動体のＲＦＩＤ読み書き装置１０は、複数（３個）のループ状アンテナ２２Ａ〜２２ＣがＲＦＩＤリーダライタ本体２１に外付けで接続される。これら３個のアンテナ２２Ａ〜２２Ｃのアンテナ導線２３Ａ〜２３Ｃは、上述の如く相互に一部重ね合わせて（オーバラップさせて）直列配置される。アンテナ導線２３Ａ〜２３Ｃのオーバラップ部分は、各アンテナ長の約５％〜約２５％の範囲に選定されるが、各アンテナ２２Ａ〜２２Ｃは直流的には絶縁されている。

更に詳しく説明すると、図２に示す各アンテナ２２Ａ〜２２Ｃの中央部検知エリア２４Ａ〜２４ＣがＲＦＩＤタグ３０の移動方向に沿って直列配列される。換言すると、各アンテナ２２Ａ、２２Ｂの後端部非検知エリア２６Ａ、２６Ｂを、それぞれ隣接する次のアンテナ２２Ｂ、２２Ｃの中央部検知エリア２４Ｂ、２４Ｃが包囲するように、アンテナ長の約５％〜約２５％の長さでアンテナ導線２３Ａ〜２３Ｃのオーバラップ部分は調整される。即ち、ＲＦＩＤタグ３０は、図２中の左から右へ連続して複数のアンテナ２２Ａ〜２２Ｃを横切りながらある速度で移動する。この際に、複数のアンテナ２２Ａ〜２２Ｃの中央部検知エリア２４Ａ〜２４ＣがＲＦＩＤタグ３０と連続して通信処理が可能な検知エリア（通信エリア）となる。

ＲＦＩＤタグ３０がＲＦＩＤリーダライタ２０のアンテナ２２Ａに近づき、非検知エリア２５Ａを通過後にアンテナ２２Ａの内側に進入すると、ＲＦＩＤタグ３０はＲＦＩＤリーダライタ２０のアンテナ２２Ａから電磁誘導による電力を受けて誘起起電力が発生する。この誘起起電力によりＲＦＩＤタグ３０は電力を受けて、電力供給部に電圧が発生して動作を開始し、アンテナ２２Ａの内側の中央部検知エリア２４Ａで通信処理が行なわれる。即ち、ＲＦＩＤタグ３０の制御部によりメモリ部から少なくともＩＤ番号等のデータを読み取り、送受信部、ＲＦＩＤタグ用アンテナを介してＲＦＩＤリーダライタ２０のアンテナ２２ＡへとＲＦＩＤタグ３０のデータが送信される。ＲＦＩＤリーダライタ２０の送受信部は、アンテナ２２Ａで受信したデータをＲＦＩＤリーダライタ２０の制御部へ送り、メモリ部に記憶される。必要により、読み取られたＩＤ番号と予め蓄積されたデータとを比較してＲＦＩＤタグ３０の認証（ＩＤ番号認知）を行う。そして、その認証を基にＲＦＩＤリーダライタ２０およびＲＦＩＤタグ３０間のデータ処理が開始される。

更に、ＲＦＩＤタグ３０がアンテナ２２Ａの内側を進み、アンテナ２２Ａのアンテナ導線２３Ａ上のＲＦＩＤタグ３０を略２分割する位置（非検知エリア２６Ａ）に接近したとき、ＲＦＩＤタグ３０がアンテナ２２Ａから受ける電磁誘導による誘起起電力が低下する。この状態ではアンテナ２２Ａとの通信が困難になるが、ＲＦＩＤタグ３０は、アンテナ２２Ｂの前端部非検知エリア２５Ｂを過ぎて中央部検知エリア２４Ｂに入っている。従って、アンテナ２２Ａからアンテナ２２Ｂに切り替えられてＲＦＩＤタグ３０とＲＦＩＤリーダライタ２０間のデータの読み書き等の通信処理を行う。同様にして、ＲＦＩＤタグ３０の移動に対応してアンテナ２２Ｂからアンテナ２２Ｃへと電気的に切り替えて、各アンテナ２２Ａ〜２２Ｃの中央部検知エリア２４Ａ〜２４ＣでＲＦＩＤタグ３０とＲＦＩＤリーダライタ２０間のデータの読み書き等の通信処理を行うことが可能となる。

このように、本発明の移動体のＲＦＩＤ読み書き装置１０によると、単一アンテナの場合に比較して、アンテナの数に比例してＲＦＩＤタグ３０とＲＦＩＤリーダライタ２０間のデータの読み書き等の通信処理量が増大可能である。ＲＦＩＤタグ３０とＲＦＩＤリーダライタ２０間のデータの読み書き等の通信処理量が一定で変わらない場合には、単一アンテナの場合に比較して、アンテナの数に比例してＲＦＩＤタグ３０とＲＦＩＤリーダライタ２０の複数のアンテナ２２Ａ〜２２Ｃ間の相対移動速度を上げことが可能である。例えば、アンテナ２２の個数を５個にすれば、単一アンテナの場合に比較して、約５倍の速度に対応できることになる。従って、ＲＦＩＤリーダライタ２０のアンテナ２２の個数は特に限定しない。データ処理量、移動速度にもよるが、アンテナ２２の個数は３〜８個が大きさ、価格の点で実用的である。

データの通信処理としては、ＩＤ番号の認証、ＲＦＩＤタグ３０からのデータの読み取りとＲＦＩＤタグ３０へのデータの書き込み処理又はこれらの何れかの処理、ＲＦＩＤタグ３０へのデータの書き込み後にＲＦＩＤタグ３０からデータを再度読み取る処理、書き込まれた内容の検証等の種々の通信処理を行うことが可能である。本発明の移動体のＲＦＩＤ読み書き装置１０によると、データの通信処理時間が大幅に改善されるので、パケット化したデータの通信処理を行うことも可能となる。

上述の如く、読み書き処理に使用されるアンテナ２２上の通信エリアとなる検知エリアを広げて、データの読み書き処理時間を増加させることができる。この一連の処理プロセスは、ＲＦＩＤリーダライタ２０のアンテナ２２Ａ〜２２ＣとＲＦＩＤタグ３０の相対移動速度とアンテナ２２Ａ〜２２ＣとＲＦＩＤタグ３０の寸法等から、アンテナ２２Ａ〜２２Ｃの中央部検知エリア２４Ａ〜２４Ｃを通過するために要する時間を計算して、その時間のコントロールにより各アンテナ２２を電気的に切り替えることも可能である。

即ち、ＲＦＩＤタグ３０が、各アンテナ２２Ａ〜２２Ｃの中央部検知エリア２４Ａ〜２４Ｃを通過する各所要時間をＲＦＩＤリーダライタ２０のメモリ部に予め記憶させる。ＲＦＩＤタグ３０が各アンテナ２２Ａ〜２２Ｃの中央部検知エリア２４Ａ〜２４Ｃを通過するとき、ＲＦＩＤリーダライタ２０のメモリ部に記憶された通過に要する各時間により各アンテナ２２Ａ〜２２Ｃの切替制御を行う。ＲＦＩＤリーダライタ２０のアンテナ２２Ａ〜２２ＣとＲＦＩＤタグ３０間の相対移動速度を変えれば、各所要時間も変化するが、相対移動速度に応じた各所要時間をＲＦＩＤリーダライタ２０のメモリ部に記憶させておけば、種々の相対移動速度での時間のコントロールに対応できる。

例えば、ＲＦＩＤリーダライタ２０のアンテナ２２を３個のアンテナ２２Ａ〜２２Ｃで構成して、各アンテナ２２の長さを１２ｃｍ、ＲＦＩＤタグ３０のアンテナ寸法を３ｃｍ、ＲＦＩＤタグ３０とＲＦＩＤリーダライタ２０のアンテナ２２との相対移動速度を１ｍ/秒とした場合について、検知エリア、非検知エリア、アンテナ導線のオーバラップ部の長さとＲＦＩＤタグ３０の読み書き処理に使用できる通信処理時間とを計算する。これらの長さと通信処理時間は、ＲＦＩＤタグ３０の大きさ、動作周波数、電磁誘導型の送信電力、アンテナの共振状態、相対移動速度、ＲＦＩＤリーダライタ２０のアンテナ２２とＲＦＩＤタグ３０の各面に対する垂直方向の接近距離等により変わる。しかし、長さの試算値として、各アンテナ２２Ａ〜２２Ｃの中央部検知エリア２４Ａ〜２４Ｃ＝１０ｃｍ、前端部非検知エリア２５Ａ〜２５Ｃ＝２ｃｍおよび後端部非検知エリア２６Ａ〜２６Ｃ＝２ｃｍが得られる。

上述の場合のアンテナ導線２３Ａ〜２３Ｃのオーバラップ部分は２ｃｍに調整され、アンテナ導線２３Ａ〜２３Ｃのオーバラップ部分はアンテナ長の約１７％となる。各エリアをＲＦＩＤタグ３０が通過する際の各所要時間は、アンテナ２２Ａの前端部非検知エリア２４Ａ＝２０ｍｓ／２ｃｍ、中央部検知エリア２４Ａ〜２４Ｃ＝１００ｍｓ×３／１０ｃｍ×３、アンテナ２２Ｃの後端部非検知エリア２６Ｃ＝２０ｍｓ／２ｃｍとなる。この各時間のコントロールにより、ＲＦＩＤタグ３０の読み書き処理に使用できる通信処理時間は３００ｍｓが得られる。アンテナ２２Ａ〜２２Ｃの切り替えを時間コントロールで正しく実行すれば、データ読み書き処理中に通信エラーは発生せずに、安定した通信ができ、データの処理精度も大幅に向上する。

ＲＦＩＤタグ３０の読み書き処理に必要な時間は、データ処理量に影響する。データ処理量が少ない場合には、ＲＦＩＤリーダライタ２０のアンテナ２２Ａ〜２２ＣとＲＦＩＤタグ３０間の相対移動速度を上げてベルトコンベア等の移動速度を速くでき、処理作業が改善される。例えば、上述した通信処理時間が６０ｍｓでよい場合には、ＲＦＩＤタグ３０とＲＦＩＤリーダライタ２０のアンテナ２２Ａ〜２２Ｃとの相対移動速度を５ｍ／秒に速くすることが可能である。更に、上述した通信処理時間が２０ｍｓでよい場合には、ＲＦＩＤタグ３０とＲＦＩＤリーダライタ２０のアンテナ２２Ａ〜２２Ｃとの相対移動速度を１５ｍ／秒（約６０ｋｍ／時）に速くすることができるので、道路を走る自動車用のＲＦＩＤ読み書きシステムとしても応用可能である。

即ち、複数のアンテナ２２Ａ〜２２Ｃの配置構成を工夫して、アンテナ２２Ａ〜２２Ｃ上のＲＦＩＤタグ３０の検知を有効に利用して、ＲＦＩＤリーダライタ２０のアンテナ２２Ａ〜２２Ｃ上に形成される複数箇所の通信エリアとなる検知エリア２４Ａ〜２４Ｃで、ＲＦＩＤリーダライタ２０とＲＦＩＤタグ３０間の一連のデータの読み書き処理を行う。そこで、移動体のＲＦＩＤ読み書き装置１０の読み書きデータ処理量を飛躍的に向上させると共に、ＲＦＩＤタグ３０とＲＦＩＤリーダライタ２０の移動速度の高速化についても改善可能となる。

ＲＦＩＤリーダライタ２０が３個以上のアンテナ２２で構成される場合には、連続した２個のアンテナは通電状態として円滑なアンテナ２２の切り替えを行うこともできる。即ち、ＲＦＩＤタグ３０が第１アンテナ２２Ａを通過後、順次通過済みのアンテナの通電を切断すると共にＲＦＩＤタグ３０が通過中のアンテナ（例えば、アンテナ２２Ａ）の次のアンテナ（例えば、アンテナ２２Ｂ）を通電させていく方法をとることで、アンテナ２２Ａ〜２２Ｃの切替が簡単にでき、電力節減にも寄与するので実用的である。

次に、図３および図４を参照して、本発明による第２実施例の移動体のＲＦＩＤ読み書き装置１０Ａを説明する。尚、図３および図４は、それぞれ上述した図１および図２と対応する図面である。説明の便宜上、上述した移動体のＲＦＩＤ読み書き装置１０の構成素子に対応する構成素子には、同様の参照符号を使用し、移動体のＲＦＩＤ読み書き装置１０との相違点を中心に説明するものとする。

図３（Ａ）に示す如く、移動体のＲＦＩＤ読み書き装置１０Ａは、ＲＦＩＤリーダライタ２０およびＲＦＩＤタグ３０により構成されている。この移動体のＲＦＩＤ読み書き装置１０Ａでは、ＲＦＩＤリーダライタ２０は、ＲＦＩＤリーダライタ本体２１および複数のアンテナ２２Ａ〜２２Ｃを有する。そして、各アンテナ２２Ａ〜２２Ｃのアンテナ導線２３Ａ〜２３Ｃは、アンテナ長の約５％〜約２５％の範囲で各々ＲＦＩＤタグ３０の移動方向に離間して縦続接続して配置されている。これにより、図４（Ｂ）に示す如く、各アンテナ２２Ａ〜２２Ｃの検知エリア又は通信エリアを有効に利用して、ＲＦＩＤリーダライタ２０とＲＦＩＤタグ３０の連続した通信処理が実行される。

具体的には、図４に示す如く、アンテナ２２Ａとアンテナ２２Ｂの位置関係は、アンテナ２２Ａの後端部非検知エリア２６Ａとアンテナ２２Ｂの前端部非検知エリア２５Ｂにアンテナ２２Ｂの前端部検知エリア２７Ｂとアンテナ２２Ａの後端部検知エリア２５Ｂがそれぞれオーバラップ（重なる）ようにアンテナ長の約５％〜約２５％の範囲で調整される。この複数アンテナ２２Ａ〜２２Ｃの配置構成では、各アンテナ２２Ａ〜２２Ｃのアンテナ導線２３Ａ〜２３Ｃの内側の中央部検知エリア２４Ａ〜２４Ｃに加えて、アンテナ導線２３Ａ〜２３Ｃの外側に形成される前端部検知エリア２７Ａ〜２７Ｃと後端部検知エリア２８Ａ〜２８Ｃが有効に通信処理に利用される。

即ち、通信可能なアンテナ２２の広い検知エリアが簡単な構成で廉価に実現できる。ＲＦＩＤタグ３０は、図４中において左から右に連続して複数のアンテナ２２Ａ〜２２Ｃを横切りながらある速度で移動する。この移動体のＲＦＩＤ読み書き装置１０Ａの処理プロセスは、ＲＦＩＤリーダライタ２０のアンテナ２２Ａ〜２２Ｃの内側、外側に形成される前端部検知エリア２７Ａ〜２７Ｃ、中央部検知エリア２４Ａ〜２４Ｃ、後端部検知エリア２８Ａ〜２８Ｃとアンテナ導線２３Ａ〜２３Ｃの上に現れる前端部非検知エリア２５Ａ〜２５Ｃ、後端部非検知エリア２６Ａ〜２６Ｃを基にして、ＲＦＩＤ読み書き装置１０Ａのアルゴリズムでのプログラム制御により実行される。

上述した移動体のＲＦＩＤ読み書き装置１０Ａは、ＲＦＩＤリーダライタ２０とＲＦＩＤタグ３０の何れか又は両者を移動させながら作動させる。例えば，ＲＦＩＤタグ３０が設けられた物品がベルトコンベア等の上を移動する場合には、ＲＦＩＤリーダライタ２０の本体２１と複数のアンテナ２２Ａ〜２２Ｃは置台等に配置されて使用される。ＲＦＩＤタグ３０が設けられた物品が倉庫等に配置されている場合には、ＲＦＩＤリーダライタ２０の本体２１と複数のアンテナ２２Ａ〜２２Ｃを移動型として作動させる。台車や自動車等に搭載されたＲＦＩＤリーダライタ２０（即ち、ＲＦＩＤリーダライタ本体２１と複数のアンテナ２２Ａ〜２２Ｃを移動させながら、ＲＦＩＤタグ３０のデータの読み書き処理を行うことも可能である。ＲＦＩＤリーダライタ２０のＲＦＩＤリーダライタ本体２１に接続された複数のアンテナ２２Ａ〜２２ＣとＲＦＩＤタグ３０間の相対移動速度を一定にするのが簡単ではない場合には、プログラム制御によるデータの読み書き処理が適する。

具体的には、図４に示す如く、アンテナ２２Ａの前端部検知エリア２７ＡへのＲＦＩＤタグ３０の進入をイベントとしてＲＦＩＤリーダライタ２０はＲＦＩＤタグ３０を検知をして、アンテナ２２Ａの外側の前端部検知エリア２７Ａで第１の処理として、ＲＦＩＤタグ３０のＩＤ番号の読み取り等アンテナ２２Ａでの通信処理を行う。ＲＦＩＤタグ３０が更に進入して、アンテナ２２Ａのアンテナ導線２３Ａ上では前端部非検知エリア２５Ａとなり、ＲＦＩＤリーダライタ２０はＲＦＩＤタグ３０を検知できなくなるので、一旦ＲＦＩＤタグ３０との通信処理を中断させる。

次に、ＲＦＩＤタグ３０がアンテナ２２Ａのアンテナ導線２３Ａ上を越えてアンテナ導線２３Ａの内側に進入したとき、ＲＦＩＤリーダライタ２０はＲＦＩＤタグ３０を検知して、中央部検知エリア２４Ａで第２処理として、ＲＦＩＤタグ３０のデータの読み取りやＲＦＩＤタグ３０へのデータの書き込み等の時間を要する通信処理を開始する。そして、ＲＦＩＤタグ３０がアンテナ導線２３Ａの内側から抜けるとき、後端部非検知エリア２６Ａがあり、ＲＦＩＤリーダライタ２０はＲＦＩＤタグ３０を検知できなくなる。しかし、ＲＦＩＤタグ３０は、アンテナ２２Ｂの前端部検知エリア２７Ｂに進入しており、アンテナ２２Ａからアンテナ２２Ｂに切り替えてアンテナ２２Ｂの前端部検知エリア２７Ｂで第３処理として通信処理を行う。

更に進むと、アンテナ２２Ｂのアンテナ導線２３Ｂ上の前端部非検知エリア２５Ｂに入るが、そのエリアはアンテナ２２Ａの後端部検知エリア２８Ａと重なっており、アンテナ作動をアンテナ２２Ｂからアンテナ２２Ａへ一度戻して、アンテナ２２Ａの後端部検知エリア２８Ａで第４処理としてＲＦＩＤタグ３０との通信処理を行う。その後、ＲＦＩＤタグ３０はアンテナ２２Ｂの中央部検知エリア２４Ｂに入り、アンテナ２２Ａからアンテナ２２Ｂに再度切り替えて第５処理としてＲＦＩＤリーダライタ２０とＲＦＩＤタグ３０間でデータの読み書き等の通信処理を行う。図４（Ｂ）に示す各アンテナ２２Ａ〜２２Ｃの通信エリアとなる検知エリアで、即ちアンテナ２２Ａの前端部検知エリア２７Ａ、中央部検知エリア２４Ａ、アンテナ２２Ｂの前端部検知エリア２７Ｂ、アンテナ２２Ａの後端部検知エリア２８Ａ、アンテナ２２Ｂの中央部検知エリア２４Ｂの順で、アンテナ２２Ａ〜２２Ｃを切り替えながら、ＲＦＩＤリーダライタ２０とＲＦＩＤタグ３０間でデータの読み書き込等の通信処理が行われる。

同様にして、アンテナ２２Ｂからアンテナ２２ＣへとＲＦＩＤタグ３０が移動していく中で、アンテナ２２Ｂ、２２Ｃを切り替えながら中央部検知エリア２４Ａ〜２４Ｃに加えて、各アンテナ２２Ａ〜２２Ｃの前端部検知エリア２７Ａ〜２７Ｃおよび各アンテナ２２Ａ〜２２Ｃの後端部検知エリア２８Ａ〜２８Ｃを有効に利用して、ＲＦＩＤリーダライタ２０とＲＦＩＤタグ３０間でデータの読み書き、データの処理確認等の通信処理が行われる。

アンテナ２２Ａ〜２２Ｃの中で、アンテナ２２Ａの前端部検知エリア２７Ａとアンテナ２２Ｃの後端部検知エリア２８Ｃでの通信処理を省略すれば、若干通信処理時間は下がるが、アンテナ２２Ａの中央部検知エリア２４Ａからアンテナ２２Ｃの中央部検知エリア２４Ｃまで通信エリアとなる検知エリアがＲＦＩＤ３０の移動方向に沿って縦続接続でつながり、アンテナ２２Ａ〜２２Ｃを切り替えながら連続した通信処理が可能となり、パケット化したデータの通信処理が可能になる。

更に、移動体のＲＦＩＤ読み書き装置１０Ａにおいて、ＲＦＩＤタグ３０と通信処理が行われるＲＦＩＤリーダライタ２０を２個用意して、複数の連続するアンテナは１つおきにそれぞれのＲＦＩＤリーダライタ２０に接続される。これにより、２個のＲＦＩＤリーダライタ２０がＲＦＩＤタグ３０から収集したデータをつなぎ合わせて１つのデータとして処理されて認識される。ＲＦＩＤリーダライタひとつでの通信処理を並列処理とすることができるので、通信処理の速度が改善される。この一連の処理プロセスは、ＲＦＩＤリーダライタ２０のメモリ部に記憶されたプログラムに従い、制御部でのプログラム制御により実行されるが時間コントロールで実施することも可能である。更には、有線や無線を使って、移動体のＲＦＩＤ読み書き装置を上位サーバと接続して高度なプログラム制御とデータ管理を必要に応じて行うことも可能である。

次に、図５を参照して本発明の第３実施例による移動体のＲＦＩＤ読み書き方法および装置を説明する。図５は、上述した図１および図３に対応する第３実施例による移動体のＲＦＩＤ読み書き装置１０Ｂの構成図である。説明の便宜上、上述の実施例に対応する構成要素には、同様の参照符号を使用する。

特に、図５（Ａ）に示す如く、移動体のＲＦＩＤ読み書き装置１０Ｂは、ＲＦＩＤリーダライタ２０とＲＦＩＤタグ３０により構成される。図５（Ｂ）に示す如く、ＲＦＩＤリーダライタ２０を構成する各アンテナ２２Ａ〜２２Ｃは、直流的に相互に絶縁された状態で、各アンテナ２２Ａ〜２２Ｃのアンテナ導線２３Ａ〜２３Ｃが相互にオーバラップする（又は重なる）ように近づけて、ＲＦＩＤタグ３０の移動方向に沿って配置されている。各アンテナ２２Ａ〜２２Ｃは共振状態の動作にして、各アンテナ２２Ａ〜２２Ｃのアンテナ導線２３Ａ〜２３Ｃの内側の検知エリア２４Ａ〜２４Ｃを合わせて、連続した一体の検知エリアを形成して、ＲＦＩＤリーダライタ２０とＲＦＩＤタグ３０の通信処理が行われる。

即ち、この配置構成ではアンテナ２２Ａ〜２２Ｃは細長い帯状のアンテナ構成となる。各アンテナ２２Ａ〜２２Ｃは、通電の状態で単一のアンテナとして、ＲＦＩＤリーダライタ２０とＲＦＩＤタグ３０の通信処理が高速で行われる。図５中において、ＲＦＩＤタグ３０は、左から右に複数のアンテナ２２Ａ〜２２Ｃを横切って移動するが、各アンテナ２２Ａ〜２２Ｃは、ＲＦＩＤタグ３０の移動速度に応じて電気的に切り替えながら通信処理を行うこともできる。即ち、通信可能な広い検知エリアを有するアンテナを有する移動体のＲＦＩＤ読み書き装置１０Ｂが簡単な構成で廉価に実現可能である。また、アンテナ２２の電磁波出力を大きくする必要はないので、電波法の規制、規格取得等の問題も生じない。

以上、本発明による移動体のＲＦＩＤ読み書き方法および装置の複数の実施例の構成および動作を詳述した。しかし、斯かる実施例は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であること、当業者には容易に理解できよう。例えば、上述した第１〜第３実施例の如く、複数のアンテナはオーバラップ（重ね合わせ）するアンテナ配置構成、隣接するアンテナ同士を少し離間する縦続接続のアンテナ配置構成等の３種類のアンテナ配置構成に留まらず、これらの３種類を組み合せた配置構成により、複数のアンテナを形成することも可能である。又、使用するアンテナの個数は、３個に限定されず、用途に応じて４個以上の任意個数のアンテナを使用してもよい。

また、ＲＦＩＤリーダライタを構成する複数のアンテナは、相互に移動可能に構成し、アンテナ同士のオーバラップ部分の長さ等のアンテナ配置調整を、移動体のＲＦＩＤ読み書き装置の稼動時のデータ処理量、移動速度に応じて事前に行うことも可能である。更に、ＲＦＩＤリーダライタを構成する複数のアンテナは、ＲＦＩＤリーダライタ本体に外付けで接続されることなく、アンテナ全体をＲＦＩＤリーダライタ本体内部に実装して、ＲＦＩＤリーダライタの一部をアンテナ部として形成してもよい。更にまた、ＲＦＩＤリーダライタの送受信部や制御部等の電子回路を超ＬＳＩ化して、小型のＲＦＩＤリーダライタをアンテナ側の一部として付属させることも可能である。

本発明は、種々の用途に実用化可能である。応用例を列記すると次のとおりである。ＲＦＩＤリーダライタとＲＦＩＤタグとの何れか又は両者が移動体として動作する必要があるＲＦＩＤ読み書きシステムベルトコンベア又は台車等で移動する物品、部材、装置の管理システム工場、倉庫、流通経路等に保管されている物品、部材、装置の管理システム。具体的には、物品の生産管理システム、在庫管理システム、流通管理システム移動体として、ＲＦＩＤタグが使用される個人認知システム。入退場管理システム、前記管理システムにおいてパケットデータの通信処理を行うシステム。上述の如き管理システムにおいてＲＦＩＤリーダライタとＲＦＩＤタグの相対移動速度が１ｍ／秒以上の高速であるシステム。道路を走る自動車用のＲＦＩＤ読み書きシステム。

本発明による移動体のＲＦＩＤ読み書き装置の第１実施例を示し、（Ａ）は装置全体の斜視図、（Ｂ）はＲＦＩＤタグとＲＦＩＤリーダライタのアンテナ部の正面図である。図１（Ｂ）の拡大図であり、（Ａ）は一部位置ずれさせて示す平面図、（Ｂ）は正面図である。本発明による移動体のＲＦＩＤ読み書き装置の第２実施例を示し、（Ａ）は装置全体の斜視図、（Ｂ）はＲＦＩＤタグとＲＦＩＤリーダライタのアンテナ部の正面図である。図３（Ｂ）のアンテナ部の拡大図であり、（Ａ）は一部位置ずれさせて示す平面図、（Ｂ）は正面図である。本発明による移動体のＲＦＩＤ読み書き装置の第３実施例を示し、（Ａ）は装置全体の斜視図、（Ｂ）はＲＦＩＤタグとＲＦＩＤリーダライ多のアンテナ部の正面図である。

符号の説明

１０、１０Ａ、１０Ｂ移動体のＲＦＩＤ読み書き装置
２０ＲＦＩＤリーダライタ
２１ＲＦＩＤリーダライタ本体
２２Ａ〜２２ＣＲＦＩＤリーダライタのアンテナ
２３Ａ〜２３Ｃアンテナ導線
２４Ａ〜２４Ｃアンテナの中央部検出エリア
２５Ａ〜２５Ｃアンテナの前端部非検出エリア
２６Ａ〜２６Ｃアンテナの後端部非検出エリア
２７Ａ〜２７Ｃアンテナの前端部検出エリア
２８Ａ〜２８Ｃアンテナの後端部検出エリア
３０ＲＦＩＤタグ

Claims

移動体に設けられたＲＦＩＤタグおよび該ＲＦＩＤタグに情報を読み書きするＲＦＩＤリーダライタを備える移動体のＲＦＩＤ読み書き装置において、
前記ＲＦＩＤリーダライタは、前記移動体の移動方向に沿って並べて配置された複数のアンテナを含み、該複数のアンテナは、相互に離間して配置し、１つのアンテナの後端検知エリアを前記１つのアンテナの隣のアンテナの前端非検知エリアと実質的に一致させることにより前記複数のアンテナのうち隣接するアンテナの検知エリアを実質的に連続にすることを特徴とする移動体のＲＦＩＤ読み書き装置。
前記ＲＦＩＤリーダライタが含んでいる前記複数のアンテナは、前記移動体の移動方向に相互に移動可能に配置されることを特徴とする請求項１に記載の移動体のＲＦＩＤ読み書き装置。
前記ＲＦＩＤリーダライタが含んでいる前記複数のアンテナを、前記移動体の移動に応じて順次切り替える切替手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の移動体のＲＦＩＤ読み書き装置。
ＲＦＩＤリーダライタのアンテナに沿って移動する移動体に設けられたＲＦＩＤタグに前記ＲＦＩＤリーダライタによりデータを読み書きする移動体のＲＦＩＤ読み書き方法において、
前記ＲＦＩＤリーダライタのアンテナとして前記移動体の移動方向に沿って配置される複数のアンテナを使用することと、該複数のアンテナを相互に離間して配置し、１つのアンテナの後端検知エリアを前記１つのアンテナの隣のアンテナの前端非検知エリアと実質的に一致させることとよりなり、前記ＲＦＩＤリーダライタに含まれる複数のアンテナにより前記移動体に設けられたＲＦＩＤタグにデータを読み書きすることを特徴とする移動体のＲＦＩＤ読み書き方法。