JP4664012B2 - 有指向性型光ｉｄ装置および光ｉｄタグ - Google Patents

Description

本発明は、固有の識別情報を有する光ＩＤタグと、光ＩＤタグから識別情報を読み取る光ＩＤリーダとを用いた光ＩＤ装置に関するものである。

近年、物体を認識する装置として無線ＩＤ装置（あるいはＲＦ−ＩＤ装置）が提案され、利用され始めている（例えば、特許文献１、特許文献２、非特許文献１参照）。無線ＩＤ装置は、認識したい物体に装着あるいは埋設され、固有の識別情報を無線信号として送信する無線タグ（あるいはＲＦ−ＩＤ）と、無線タグから送信された無線信号を受信して、無線タグの識別情報を読み取る無線リーダと、あらかじめ識別情報に関連した情報を蓄積保存するデータベースと、無線リーダで読み取った識別情報を基に関連情報をデータベースから検索して関連情報を引き出すコンピュータと、無線リーダとデータベースとコンピュータとを相互接続するネットワークによって構成される。

図１４は、従来の無線ＩＤ装置の構成を示すブロック図である。図１４において、１は認識したい製品等の物体、２は物体１に装着あるいは埋設された無線タグ、３は無線リーダ、４はデータベース、５はコンピュータ、６はネットワークである。また、７は無線リーダ３から送出される無線信号、８は無線タグ２から送出される無線信号をそれぞれ表している。

図１４に従って無線ＩＤ装置の応用例として、電気製品の製品管理に無線ＩＤ装置を利用した場合について説明する。まず、電気製品の製造時に、各製品（物体１）に互いに異なる識別情報を有する無線タグ２を装着する。そして、電気製品の製造時点で、無線タグ２の識別情報と、この識別情報に対応する製品の製造番号、製造年月日、製造時間、製造ライン名、製造工場名、製造責任者名および製造メーカ名といった製品の製造情報とをデータベース４に登録しておく。

電気製品が工場から出荷され流通業者の倉庫に到着すると、流通業者は、無線リーダ３を用いて製品ごとに無線タグ２の識別情報を読み出し、この識別情報を基にコンピュータ５を用いて製品の製造情報をデータベース４から読み出し、製品の確認を行うと共に、この製品が流通業者の倉庫に入った年月日、時間、取り扱い責任者名などの情報を新たにデータベース４ヘ登録する。製品が卸し業者から小売店舗に移動した際にも同様の操作が行われ、電気製品の流通経路情報がデータベース４に蓄積される。

次に、電気製品が店舗で販売されたときには、無線タグ２の識別情報とともに販売年月日、販売時間、販売店舗、購入者名、購入者住所、購入者連絡先、販売価格、製品保証条件等の情報がさらにデータベース４に保存される。購入製品が故障して修理のために小売店舗に持ち込まれると、店舗では、無線リーダ３を用いて製品の無線タグ２から識別情報を読み出し、読み出した識別情報を基にコンピュータ５を用いてデータベース４を検索し、同製品の購入年月日、購入者、製品保証条件などの情報を読み出すことができる。小売店舗では、データベース４から読み出した情報を基に製品の故障に対応できるかどうか判断することができ、また修理の為の製品の送付先をデータベース４から読み出すこともできる。

故障製品が工場に戻ると、工場では、製品の無線タグ２から識別情報を読み出し、読み出した識別情報を基にコンピュータ５を用いてデータベース４を検索することにより、何時誰が作った製品なのかを簡単に割り出すことができ、データベース４から読み出した情報を基に故障原因を特定（製造時に起因するものか否かなど）することも容易になる。更に製品が償却期間を過ぎて廃棄される際には、廃棄業者は、製品の無線タグ２から識別情報を読み出し、読み出した識別情報を基にデータベース４を検索することにより、同製品の製造元を割り出すことができる。また、リサイクルのための送付先などが製造元などによってデータベース４に登録されていれば、簡単に使用済み製品を回収できる。

以上のように、無線タグ２を使うことによって製品の製造、流通、利用、廃棄に亘る経路を容易にトレースすることができ、資源の有効利用やマーケティング、流通プロセスの効率化などに役立てることができる。
無線タグ２は、アクティブタグとパッシブタグに分類される。アクティブタグは乾電池や蓄電池等の電源を持ち、識別情報を無線信号として自ら発信する。アクティブタグからの電波が届く範囲内の無線リーダ３は、この無線信号を受信して、アクティブタグの識別情報を認識することによって、アクティブタグ（あるいはアクティブタグが付いた物体１）の存在を認識することができる。一方、パッシブタグは、自らは電源を持たず、無線リーダ３から送出された電波を受けて、この電波をタグ自身のＩＤ情報で変調して再送信する。すなわち、パッシブタグは、受信した電波の電力を利用して動作する。一般に、パッシブタグは、タグを認識できる物理的範囲（エリア）は小さいが、タグ自身が電源を持つ必要がないため、小型・安価にできるという利点がある。

このようなアクティブタグあるいはパッシブタグといった無線タグ２は、無線リーダ３との間の信号伝送に数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚの電波を用いている。そのため、複数の無線タグ２が近接して存在する場合、無線リーダ３は複数の無線タグ２からの無線信号を同時に受信するため、通常は各無線タグ２を識別することができない。また、識別できたとしても、各無線タグ２の位置関係を分離することは不可能であった。つまり、読み取った識別情報が複数の無線タグ２のうちのどれに対応するのか判別できないという問題があった。こうした問題を回避するため、物体ごとに識別情報を読み出す必要がある場合は、無線リーダ３で送受信する無線信号の電力を小さくして、識別情報を読み出せる範囲を狭くすることが行われている。そのため、無線リーダ３で無線タグ２の情報を読むためには、無線リーダ３を、無線タグ２の極近く（例えば数センチメートル）まで近づけないと、識別情報を読み出すことができないという問題があった。

なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
特開２００２−２７１２２９号公報 特開２００２−３２９１７４号公報 "ＲＦＩＤ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ"，［online］，マイクロソフト株式会社，［平成１６年６月２１日検索］，インターネット＜http://www.microsoft.com/japan/business/rfid/default.mspx＞

以上のように、従来の無線ＩＤ装置では、無線タグと無線リーダ間の通信が電波によって行われるため、近接配置された複数の無線タグの識別情報を読み取ることが難しく、また読み取ったとしても、読み取った識別情報が複数の無線タグのうちのどれに対応するのか判別できないという問題点があった。また、この問題を解決するために、無線リーダの信号受信範囲を狭める必要があり、無線タグと無線リーダを近接させる必要があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、空間中に近接して存在する複数のタグの個別識別を離れた場所から行うことができるＩＤ装置を提供することを目的とする。

本発明は、固有の識別情報を有し、この識別情報を光信号として外部へ放射する光ＩＤタグと、この光ＩＤタグから放射された光信号を受光して、前記光ＩＤタグに固有の識別情報を読み取る光ＩＤリーダとを有する有指向性型光ＩＤ装置であって、前記光ＩＤリーダは、前記光ＩＤタグに向けて光ビームを放射する放射手段と、前記光ＩＤタグから放射された光信号を受光して、前記光ＩＤタグに固有の識別情報を読み取る読取手段とを具備し、前記光ＩＤタグは、固有の識別情報を記憶する記憶手段と、前記光ＩＤリーダから放射された光ビームを前記記憶手段に記憶された識別情報で変調して光信号に変換する光変調手段と、この変調された光信号を前記光ビームの入射方向に反射する光反射手段とを具備し、前記光変調手段および光反射手段がパネル状に成形され、前記パネル状に成形された複数の光変調手段および光反射手段が多面体の各面を形成するように配置され、前記記憶手段に記憶された識別情報を全ての前記光変調手段が共通に用いることを特徴とするものである。

また、本発明の有指向性型光ＩＤ装置の１構成例において、前記光ＩＤリーダは、さらに、前記光ＩＤタグに向けて放射される光ビームに可視光を重畳する可視光重畳手段と、前記光ＩＤタグから放射された光のうち前記光信号のみを前記読取手段へ導き、前記可視光の成分を遮断する可視光遮断手段とを具備するものである。
また、本発明の有指向性型光ＩＤ装置の１構成例において、前記光ＩＤリーダは、さらに、前記光ＩＤタグに向けて放射する光ビームの広がり角を外部からの制御に応じて調整する調整手段を具備するものである。
また、本発明の有指向性型光ＩＤ装置の１構成例において、前記光ＩＤタグは、さらに、外部の光により電力を生成する電力生成手段と、この生成された電力を蓄積する蓄電手段とを具備するものである。
また、本発明の有指向性型光ＩＤ装置の１構成例において、前記光ＩＤタグは、さらに、前記光ＩＤリーダから放射された光ビームを検知する受光手段と、前記光変調手段への電力供給を制御するスイッチと、前記受光手段により光ビームが検知された場合のみ前記光変調手段へ電力を供給するよう前記スイッチを制御する制御手段とを具備するものである。

また、本発明の光ＩＤタグは、固有の識別情報を記憶する記憶手段と、前記光ＩＤリーダから放射された光ビームを前記記憶手段に記憶された識別情報で変調して光信号に変換する光変調手段と、この変調された光信号を前記光ビームの入射方向に反射する光反射手段とを具備し、前記光変調手段および光反射手段がパネル状に成形され、前記パネル状に成形された複数の光変調手段および光反射手段が多面体の各面を形成するように配置され、前記記憶手段に記憶された識別情報を全ての前記光変調手段が共通に用いることを特徴とするものである。
また、本発明の光ＩＤタグの１構成例は、さらに、外部の光により電力を生成する電力生成手段と、この生成された電力を蓄積する蓄電手段とを具備するものである。
また、本発明の光ＩＤタグの１構成例は、さらに、前記光ＩＤリーダから放射された光ビームを検知する受光手段と、前記光変調手段への電力供給を制御するスイッチと、前記受光手段により光ビームが検知された場合のみ前記光変調手段へ電力を供給するよう前記スイッチを制御する制御手段とを具備するものである。

本発明の光ＩＤ装置によれば、従来の無線ＩＤ装置では困難であった空間中に近接して存在する複数の光ＩＤタグの識別を離れた場所から行うことが可能となる。また、近接配置された複数の光ＩＤタグの個別識別を可能としつつ、光ＩＤタグと光ＩＤリーダとの間の距離を従来の無線ＩＤ装置の場合に比べて大幅に増大できるという効果がある。これらの効果により、視界に入る光ＩＤタグを、光ＩＤリーダをリモコンのように用いて読みとることが可能となる。

また、光ＩＤリーダに可視光重畳手段と可視光遮断手段とを設けることにより、光ＩＤ装置の利用者は、光ＩＤタグに光が確実に届いているか否かを確認しながら、光ＩＤリーダの位置、角度を調整することができる。

また、光ＩＤリーダに調整手段を設けることにより、光ＩＤ装置の利用状況に合わせて光ビームの形状を調整することができる。

また、光ＩＤタグに電力生成手段と蓄電手段とを設けることにより、長期間に亘って光ＩＤタグを利用することができる。

また、光変調手段および光反射手段をパネル状に成形し、パネル状に成形した複数の光変調手段および光反射手段が多面体の各面を形成するように配置することにより、光ＩＤタグヘの許容光入射角範囲を大幅に増大させることができる。

また、光ＩＤタグに受光手段とスイッチと制御手段とを設けることにより、光ＩＤタグの消費電力を低く抑えることができる。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る光ＩＤ装置の構成を示すブロック図であり、図１４と同様の構成には同一の符号を付してある。図１において、９は光ＩＤリーダ、１０は光ＩＤタグ、１１は光ＩＤリーダ部、１２は通信部、１３はメモリ、１４は制御部、１５はデータ表示部、１６はバス配線、１７は光ＩＤリーダ部１１から放出された光ビーム、１８は光ＩＤタグ１０で変調された反射光をそれぞれ表す。光ＩＤリーダ部１１は、光ＩＤタグ１０に向けて光ビームを放射する放射手段と、光ＩＤタグ１０から放射された光信号を受光して、光ＩＤタグに固有の識別情報を読み取る読取手段とを構成している。

光ＩＤリーダ９の光ＩＤリーダ部１１から光ＩＤタグ１０に向けて放出された光ビーム１７は、光ＩＤタグ１０においてＩＤ情報（識別情報）に基く変調を受けて光ＩＤリーダ９に向けて反射される。光ＩＤタグ１０から反射された光１８は、光ＩＤリーダ部１１へ入射し、ＩＤ情報が読み出される。光ＩＤリーダ９の制御部１４は、光ＩＤリーダ部１１によって読み出されたＩＤ情報をいったんメモリ１３に格納し、このＩＤ情報を必要に応じてデータ表示部１５に表示させる。

また、制御部１４は、メモリ１３に格納したＩＤ情報を基に通信部１２を介してネットワーク６に接続されたデータベース４にアクセスし、該ＩＤ情報に付随する情報（例えば商品情報など）をデータベース４から読み出し、読み出した情報をデータ表示部１５に表示させる。また、予め入力された関連情報（例えば光ＩＤタグ１０からＩＤ情報を読み出した時間、読み出した場所、担当者名など）をメモリ１３に蓄えておき、制御部１４が、この関連情報をＩＤ情報と共にデータベース４に格納することもできる。図１において、光ＩＤリーダ９の光ＩＤリーダ部１１以外の構成要素は従来の無線ＩＤ装置のものを用いることができる。本実施の形態の特徴は、光ＩＤリーダ部１１と光ＩＤタグ１０によって、ＩＤ情報の送受信を光で行うことである。

次に、ＩＤ情報の送受信を光で行う原理について説明する。図２は、光ＩＤリーダ９と光ＩＤタグ１０との間の光の伝播の様子を表わす図である。図２において、９−１は光ＩＤタグ１０の反射面の法線上に置かれている場合の光ＩＤリーダ９を表す。このとき、光ＩＤリーダ９−１からは、光ＩＤタグ１０に向けて光ビーム１７−１が放射され、光ＩＤタグ１０ではこの光ビーム１７−１を変調して、反射光１８−１として光ＩＤリーダ９−１へ戻す。このような反射光は、光ＩＤタグ１０の反射面が平面であっても実現することができる。

図２において、９−２，９−３はそれぞれ光ＩＤタグ１０の反射面に対して斜めに置かれている場合の光ＩＤリーダ９を表す。光ＩＤリーダ９−２からは、光ビーム１７−２が放射され、光ＩＤタグ１０では光ビーム１７−２を変調して、反射光１８−２として光ＩＤリーダ９−２へ戻す。同様に、光ＩＤリーダ９−３からは、光ビーム１７−３が放射され、光ＩＤタグ１０では光ビーム１７−３を変調して、反射光１８−３として光ＩＤリーダ９−３へ戻す。

このように本実施の形態では、光ＩＤリーダ９が光ＩＤタグ１０の正面に置かれた場合に加えて、光ＩＤリーダ９が光ＩＤタグ１０の反射面に対して斜めに置かれた場合でも、光ＩＤタグ１０から反射光が戻ってくることを特徴としている。これにより、本実施の形態では、光ＩＤタグ１０ヘの許容光入射角範囲１９が増大し、光ＩＤリーダ９と光ＩＤタグ１０の位置に関する制約を大幅に緩和することができる。

図３は、許容光入射角範囲増大を可能とする本実施の形態の光ＩＤタグ１０の構成を示す斜視図である。光ＩＤタグ１０は、電子回路部２０と、入射光を反射する光反射部２１と、光ＩＤタグ固有のＩＤ情報に従って光を変調する光変調部２２とから構成される。図３において、２４は光ＩＤタグ１０ヘ入出力される光ビームを表わしている。
図４は、電子回路部２０の構成を示すブロック図である。電子回路部２０は、各回路に電力を供給する電源２００と、光ＩＤタグ１０に固有のＩＤ情報を記憶するメモリ（記憶手段）２０１と、光変調部２２を駆動して入射光を変調させる駆動回路２０２とを有する。

図５は光反射部２１の構成を示す断面図、図６は光反射部２１の斜視図である。図５、図６において、２３は光反射部２１を構成するコーナーキューブミラーである。光反射部２１は、１個のコーナーキューブミラー２３もしくはコーナーキューブミラー２３を多数並べたコーナーキューブミラーアレイからなる。光反射部２１の上部には、光変調部２２が配置される。

図７（Ａ）はコーナーキューブミラー２３の平面図、図７（Ｂ）はコーナーキューブミラー２３の側面図、図７（Ｃ）はコーナーキューブミラー２３の斜視図である。コーナーキューブミラー２３は、３つの三角形のミラー２３１〜２３３を互いに９０度の角度を保持するように貼り合わせた三角錐状の構造となっている。図７（Ｃ）に示すように、内平面がミラーになっており、内部は空洞になっている立方体２３０があるとする。立方体２３０の１つの頂点２３４に接する３つの正方形の面を、頂点２３４を含まない向かい合った頂点間を結んでできる対角線２３５〜２３７で切り取ると、切り取った３面がコーナーキューブミラー２３を構成する３つのミラー２３１〜２３３となる。

図５のように、光ＩＤタグ１０の入射面の法線Ｎに対して角度ｘで光線が入射した場合を考える。ｘ＝０度の場合、光ＩＤタグ１０に入射した光は、コーナーキューブミラー２３のミラーで１回反射され、さらに隣接するコーナーキューブミラー２３のミラーで１回反射されて、計２回の反射で入射方向に戻される。一方、ｘ＝±４５度の場合、光ＩＤタグ１０に入射した光は、１つのコーナーキューブミラー２３のミラーで全光線が反射されて入射方向に戻される。また、−４５度＜ｘ＜０度あるいは０度＜ｘ＜＋４５度の場合でも、入射した光は、２つのコーナーキューブミラー２３のミラーで計２回反射されて入射方向に戻される。

このように、コーナーキューブミラー２３は、入射した光を入射方向に反射するという性質をもっている。このようなコーナーキューブミラー２３を図６のように２次元平面上にアレイ状に配置して光反射部２１を構成することにより、光反射部２１の法線Ｎから４５度以内の範囲では、どの方向から入射した光ビームであっても入射方向に反射させることができる。

コーナーキューブミラー２３の応用例としては、光学実験で光を反射させる素子や、自転車や自動車に張られる反射板、道路の路肩に設置される反射板などがある。例えば、道路の路肩に設置された反射板であれば、自動車のライトの光が当たると、ライトの方向へ光が反射されるので、運転者からはより強い反射光が認識され、道路端への注意を喚起することができる。したがって、光ＩＤタグ１０の光反射部２１にコーナ一キューブミラー２３あるいはそのアレイを用いることにより、光ＩＤタグ１０ヘの許容光入射角範囲を増大させることが可能となるのである。

前述のとおり、光ＩＤリーダ９から放射された光は、光ＩＤタグ１０に入射する。光ＩＤタグ１０に入射した光は、光変調部２２を通過して、光反射部２１に入射する。電子回路部２０の駆動回路２０２は、メモリ２０１から光ＩＤタグ１０に固有のＩＤ情報を読み出し、このＩＤ情報に従って光変調部２２を駆動することにより、光変調部２２を通過する光の強度をＩＤ情報で変調する。光変調部２２としては、光吸収型の液晶変調器や、偏向板と外部からの制御により入射光に偏光回転を生じさせる液晶変調器（通常のテレビ受像機で使用されている液晶板）を利用することができる。光変調部２２を通過した入射光は、光反射部２１のコーナーキューブミラー２３により、入射した方向に反射され、再度光変調部２２を通過して、ＩＤ情報で変調された光信号として光ＩＤリーダ９の方向へ戻される。なお、本実施の形態では、光は、光変調部２２を２回通過する。光変調部２２として偏光回転と偏光板を組み合わせたものを用いる場合には、反射型液晶変調器と同様、光が２回通過することにより９０度の偏光回転が得られるように調整される。また、光が２回通過する時間（数十ピコ秒オーダー）はＩＤによる変調信号のパルス幅（マイクロ秒オーダー）に比べ無視できるほど小さいので、光変調部２２を２回通過しても問題はない。

図８は、光ＩＤリーダ９の光ＩＤリーダ部１１の構成を示すブロック図である。光ＩＤリーダ部１１は、光源２６と、光源駆動回路２７と、受光素子２８と、受光回路２９と、ハーフミラー３０と、レンズ３１とを有している。また、図８において、３２は光ＩＤタグ１０ヘの入出射光ビーム、３３は光源２６から出射された光、３４は電気信号に変換されたＩＤ情報をそれぞれ表している。

光源２６は、可視光から近赤外光を発する発光ダイオードや半導体レーザであり、連続光を放射する。光源駆動回路２７が光源２６を駆動することにより、光源２６から放射された光は、ハーフミラー３０を経てレンズ３１によって平行光線に変換され、所謂光ビームとなって光ＩＤタグ１０に向けて放射される。一方、光ＩＤタグ１０から変調されて戻ってきた光信号は、レンズ３１を通り、ハーフミラー３０で反射されて受光素子２８へ集光される。受光素子２８は、入射した光信号を光電変換して電流信号を出力し、受光回路２９は、受光素子２８から出力された電流信号を電圧信号に変換する。これにより、光ＩＤタグ１０のＩＤ情報が電気信号に変換される。このＩＤ情報は、光ＩＤリーダ９内のメモリ１３へ送られ、メモリ１３に格納される。こうして、光ＩＤリーダ９では、光源２６の光を光ビームに変換して放射する機能と、光ＩＤタグ１０から戻ってきた光信号を受信する機能とを実現している。

以上説明したとおり、本実施の形態による光ＩＤリーダ９と光ＩＤタグ１０とを備えた光ＩＤ装置を用いることにより、光ＩＤリーダ９は極狭い領域に存在する光ＩＤタグ１０を光ビームによってスポットで照らして、その光ＩＤタグ１０が持つＩＤ情報を取得することが可能である。光はレーザポインタの例から容易に類推できるとおり、数ｍのオーダーで鋭い光ビームを容易に形成できることから、光ＩＤリーダ９と光ＩＤタグ１０とがメートルオーダーで離れている場合であっても容易にＩＤ情報のやり取りを行うことができるという特徴を有する。また、光ビームの指向性は電波に比べて格段に良好なため、空間中に近接して配置された複数の光ＩＤタグ１０を個別に識別することが可能となる。さらに、本実施の形態の光ＩＤ装置は、光ＩＤタグ１０の反射光が散乱せずに光ＩＤリーダ９に戻ってくるため、出射光を効率よく反射光として受信でき、効率が高いという利点がある。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態の光ＩＤ装置において、光ＩＤリーダ９から光ＩＤタグ１０に光を放射するためのガイドとして可視光を用いる構成を提供するものである。第１の実施の形態の光ＩＤ装置に用いる光源光としては、可視光から近赤外域の波長光が使われる。光通信等で利用されている近赤外光を光源として利用した場合、利用者は、光ＩＤリーダ９から放射された光が光ＩＤタグ１０を確実に照らしているか否かを目視することができないという問題がある。この問題を解決するために、本実施の形態では、光信号の送受信を行う放射光に可視光を重畳して放射する構成を追加する。

図９は、本実施の形態に係る光ＩＤリーダ９の光ＩＤリーダ部１１の構成を示すブロック図である。本実施の形態の光ＩＤリーダ部は、図８に示した光ＩＤリーダ部１１に可視光源３４１、ハーフミラー３５および可視光遮断フィルタ３６を追加したものである。また、図９において、３７は可視光も含む入出射光ビームを表わしている。可視光源３４１およびハーフミラー３５は可視光重畳手段を構成している。

可視光源３４１としては、可視光で発光する発光ダイオード、半導体レーザ、ランプなどが利用できる。まず、ハーフミラー３５により、信号送受信用の光源２６の放射光に可視光源３４１の放射光を重畳し、レンズ３１によって光ビームに変換して光ＩＤタグ１０に向けて放射する。一方、光ＩＤタグ１０から変調されて戻ってきた光信号は、レンズ３１を通り、ハーフミラー３０で反射されて受光素子２８へ入射するが、このとき受光素子２８の手前に配置された可視光遮断フィルタ３６により、ハーフミラー３０で反射された光のうち、信号変調された近赤外光のみが受光素子２８に入射し、可視光線はカットされる。

このように、可視光線をカットする可視光遮断フィルタ３６を用いることにより、受光素子２８では、変調された近赤外光のみを受光でき、可視光線の影響を避けることができる。また、光ＩＤタグ１０に放射する近赤外光に可視光を重畳することにより、利用者は光ＩＤタグ１０に光が確実に届いているか否かを確認しながら、光ＩＤリーダ９の位置、角度を調整できるという利点がある。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態の光ＩＤ装置において、光ＩＤリーダ９の光放射角を調整する機能を提供するものである。図１０は、本実施の形態に係る光ＩＤリーダ９の光ＩＤリーダ部１１の構成を示すブロック図である。図１０において、３８は光源２６とレンズ３１ａとの間の距離を調節できる可動機構、３９−１は光源２６とレンズ３１ａとの間の距離が光学系の焦点距離より小さい時の出射光ビーム、３９−２は光源２６とレンズ３１ａとの間の距離が光学系の焦点距離と等しい時の出射光ビーム、３９−３は光源２６とレンズ３１ａとの間の距離が光学系の焦点距離より大きい時の出射光ビームをそれぞれ表わしている。光源２６、レンズ３１ａおよび可動機構３８は、光ビームの広がり角を調整する調整手段を構成している。なお、図１０では、便宜上光ＩＤタグ１０からの反射光は記述していない。

本実施の形態では、光源２６とレンズ３１ａとの間の距離を調節できる可動機構３８を設けたことを特徴としている。可動機構３８により光源２６あるいはレンズ３１ａを光軸に沿って移動させることにより、レンズ３１ａを出射する光ビームは、光源２６−レンズ３１ａ間の距離とレンズ３１ａの焦点距離との関係に応じて、集光ビーム、平行光ビーム、広がりながら伝播する光ビームのいずれかとなる。

本発明の光ＩＤ装置では、光ＩＤリーダ９から放射される光ビームの径や光ビームの広がり度合いは、ユーザの光ＩＤタグ１０ヘのビーム照射の容易性、空間的分解能、光損失などに影響を与える。光ＩＤリーダ９から近いところに密に並んだ光ＩＤタグ１０のＩＤ情報を読み取る場合には、細い光ビームが望ましいし、光ＩＤリーダ９から離れた距離（例えば数メートル）にある光ＩＤタグ１０のＩＤ情報を読み取る場合には、ある程度光ビームが広がっていた方が位置合わせの容易性が増し、利用し易いという性質がある。このように、光ＩＤリーダ９から放射する光ビームの広がり具合は、利用状況によって最適値が異なる。

そこで、本実施の形態では、可動機構３８により光源２６とレンズ３１ａ（あるいはレンズ系）との間の距離を物理的に調整し、利用状況に合わせて光ビームの形状を調整できるようにしている。なお、図１０では、光源２６とハーフミラー３０との間、受光素子２８とハーフミラー３０との間にそれぞれレンズ３１ａ，３１ｂを配置しているが、このような光学系の構成は第１の実施の形態、第２の実施の形態にも適用することができる。逆に、第１の実施の形態、第２の実施の形態の光学系であっても、光学系の焦点距離と光源との位置関係を可変にできる可動機構を設けることによって、本実施の形態の光ビーム調整機構を実現することができる。

［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態の光ＩＤ装置において、電力生成手段である太陽電池により光ＩＤリーダ９の電源を確保するものである。図１１は本実施の形態に係る光ＩＤタグ１０の構成を示す図である。図１１において、４０は光ＩＤリーダ９からの光入出力をする領域、４１は太陽電池、４２は蓄電池をそれぞれ表している。

本発明の光ＩＤ装置においては、光ＩＤタグ１０の電子回路部２０および光変調部２２を駆動するために電源が必要となる。第１の実施の形態のように電子回路部２０に電池等の電源２００を実装しても良いが、その場合は長時間の使用に耐えられないという問題がある。

そこで、本実施の形態では、光ＩＤタグ１０の表面の一部領域に太陽電池４１を実装し、太陽電池４１で得られた電気エネルギーを蓄電池４２に蓄積してこれを電源とすることにより、半永久的に光ＩＤタグ１０を利用できるようにする。太陽電池４１に入射する光としては、光ＩＤリーダ９からの光ビームの一部だけでなく、太陽光や照明光などがある。図１１の例では、光変調部２２の表面の中心の円領域を光ＩＤリーダ９との光信号送受信用の領域４０とし、それ以外の領域に太陽電池４１を搭載する構成としているが、太陽電池４１の配置や形状は図１１の構成に限定されるものではない。本実施の形態では、光ＩＤタグ１０は自力で電気エネルギーを発電することから、長期間に亘って光ＩＤタグ１０を利用できるという利点がある。

［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態の光ＩＤ装置において、光ＩＤタグ１０の光反射角を拡大する方法を提供するものである。図１２（Ａ）は本実施の形態に係る光ＩＤタグ１０の平面図、図１２（Ｂ）は光ＩＤタグ１０の側面図である。これまで説明した第１の実施の形態〜第４の実施の形態の光ＩＤタグ１０は、例えば図１１に示すように光ＩＤリーダ９からの光を変調し、反射する領域（光変調部２２と光反射部２１の領域）は２次元平面上に限られている。そのため、光変調・反射領域の法線（図５のＮ）に対する角度が４５度より大きい角度で光ＩＤタグ１０に入射した光は反射できないという問題があった。

そこで、本実施の形態では、光変調部２２と光反射部２１とをパネル化して、このパネル２１０ａ，２１０ｂを多面体形状の筐体の表面に貼り付ける構成としている。各パネル２１０ａ，２１０ｂは自身の法線に対して４５度以内で入射した光を入射方向へ反射するので、図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）に示すように、光ＩＤタグ１０の天井部だけでなく側面にもパネルを配置することにより、天井部のパネル２１０ａの法線から見て４５度以上の入射角で入射した光に対しても側面のパネル２１０ｂによって反射光が得られることになる。

なお、光ＩＤタグ１０の電子回路部２０は、全てのパネル共通に用いることができるので、パネル２１０ａ，２１０ｂを貼り付ける筐体内に収納すればよい。図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）の例では、最上部のパネル２１０ａを八角形とし、側面のパネル２１０ｂがパネル２１０ａの各辺に接し、かつ側面から見た時にパネル２１０ｂが傾斜を持って配置されるようにパネル２１０ａ，２１０ｂを貼り付けた構成となっている。このような構成とすることによって、光ＩＤタグ１０の底面を除く全ての方位から入射した光を反射することが可能となる。このように、本実施の形態によれば、光ＩＤタグ１０ヘの許容光入射角範囲を大幅に増大することができる。なお、本実施の形態では、八角錐を底面と平行な面で切った形状の光ＩＤタグ１０を用いているが、これに限るものではなく、例えば正二十面体等の球体に近い形状の光ＩＤタグ１０を用いてもよい。これにより、全ての方位から入射した光を反射することが可能となる。

［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態の光ＩＤ装置において、光ＩＤタグ１０に光が入射した時点で光ＩＤタグ１０の光変調部２２が動作を開始する機能を提供するものである。図１３は本実施の形態に係る光ＩＤタグ１０の構成を示す図である。図１３において、４５は受光素子、４６は受光素子４５による光検知に応じてスイッチ制御信号を生成するスイッチ制御信号生成回路、４７はスイッチ制御信号に応じて電源２００とその他の電子回路とを接続するスイッチをそれぞれ表している。スイッチ制御信号生成回路４６はスイッチ４６を制御する制御手段を構成している。

本実施の形態では、光ＩＤタグ１０の光入出力面の一部に受光素子４５を設け、光ＩＤリーダ９からの光ビームの入射を検知する。受光素子４５によって光ＩＤリーダ９からの光ビームが入射したことを検知すると、スイッチ制御信号生成回路４６でスイッチ制御信号が生成される。スイッチ４７は、スイッチ制御信号が入力されていない場合は開いており、電源２００から電子回路部２０の各回路への電力供給は停止している。スイッチ制御信号生成回路４６でスイッチ制御信号が生成されると、スイッチ４７は閉じて、電源２００から電子回路部２０の各回路への電力が供給される。

このような構成とすることにより、光ＩＤリーダ９からの光ビームが入射したときだけ光変調部２２を動作させることができる。受光素子４５とスイッチ制御信号生成回路４６の消費電力は、駆動回路２０２と光変調部２２の消費電力よりも小さい。したがって、光ＩＤタグ１０の消費電力を必要最小限に抑えることができる。本実施の形態は、第４の実施の形態と組み合わせて利用することもできる。その際には、受光素子４５と太陽電池４１の両方を光ＩＤタグ１０の光入出力領域周辺に配置することになる。このように本実施の形態によれば、光ＩＤリーダ９からの光ビームが入射したときのみ光ＩＤタグ１０の電子回路を動作させることができ、光ＩＤタグ１０の消費電力を低く抑えることができるという利点がある。
なお、本実施の形態では、リーダとタグでやり取りする信号の媒体として光を用いており、この媒体としては可視領域から近遠赤外領域の光であることが好ましいが、指向性を有する電磁波であれば、これに限るものではない。

本発明は、商品に装着されたＩＤタグの識別情報をＩＤリーダで読み取ることにより、予めデータベースに格納された商品の関連情報を入手するといった、物流分野等における物の管理システムに適用することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る光ＩＤ装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態において光ＩＤリーダと光ＩＤタグとの間の光の伝播の様子を表わす図である。 本発明の第１の実施の形態に係る光ＩＤタグの構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る光ＩＤタグの電子回路部の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る光ＩＤタグの光反射部の構成を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る光ＩＤタグの光反射部の構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る光ＩＤタグの光反射部を構成するコーナーキューブミラーの平面図、側面図および斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る光ＩＤリーダの光ＩＤリーダ部の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態に係る光ＩＤリーダの光ＩＤリーダ部の構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態に係る光ＩＤリーダの光ＩＤリーダ部の構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施の形態に係る光ＩＤタグの構成を示す図である。 本発明の第５の実施の形態に係る光ＩＤタグの平面図および側面図である。 本発明の第６の実施の形態に係る光ＩＤタグの構成を示す図である。 従来の無線ＩＤ装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

４…データベース、５…コンピュータ、６…ネットワーク、９…光ＩＤリーダ、１０…光ＩＤタグ、１１…光ＩＤリーダ部、１２…通信部、１３…メモリ、１４…制御部、１５…データ表示部、１６…バス配線、２０…電子回路部、２１…光反射部、２２…光変調部、２３…コーナーキューブミラー、２６…光源、２７…光源駆動回路、２８…受光素子、２９…受光回路、３０…ハーフミラー、３１、３１ａ、３１ｂ…レンズ、３４１…可視光源、３５…ハーフミラー、３６…可視光遮断フィルタ、３８…可動機構、４１…太陽電池、４２…蓄電池、４５…受光素子、４６…スイッチ制御信号生成回路、４７…スイッチ、２００…電源、２０１…メモリ、２０２…駆動回路、２１０ａ、２１０ｂ…パネル。

Claims (8)

1. 固有の識別情報を有し、この識別情報を光信号として外部へ放射する光ＩＤタグと、この光ＩＤタグから放射された光信号を受光して、前記光ＩＤタグに固有の識別情報を読み取る光ＩＤリーダとを有する有指向性型光ＩＤ装置であって、
   前記光ＩＤリーダは、前記光ＩＤタグに向けて光ビームを放射する放射手段と、前記光ＩＤタグから放射された光信号を受光して、前記光ＩＤタグに固有の識別情報を読み取る読取手段とを具備し、
   前記光ＩＤタグは、固有の識別情報を記憶する記憶手段と、前記光ＩＤリーダから放射された光ビームを前記記憶手段に記憶された識別情報で変調して光信号に変換する光変調手段と、この変調された光信号を前記光ビームの入射方向に反射する光反射手段とを具備し、前記光変調手段および光反射手段がパネル状に成形され、前記パネル状に成形された複数の光変調手段および光反射手段が多面体の各面を形成するように配置され、前記記憶手段に記憶された識別情報を全ての前記光変調手段が共通に用いることを特徴とする有指向性型光ＩＤ装置。
2. 請求項１記載の有指向性型光ＩＤ装置において、
   前記光ＩＤリーダは、さらに、前記光ＩＤタグに向けて放射される光ビームに可視光を重畳する可視光重畳手段と、前記光ＩＤタグから放射された光のうち前記光信号のみを前記読取手段へ導き、前記可視光の成分を遮断する可視光遮断手段とを具備することを特徴とする有指向性型光ＩＤ装置。
3. 請求項１又は２記載の有指向性型光ＩＤ装置において、
   前記光ＩＤリーダは、さらに、前記光ＩＤタグに向けて放射する光ビームの広がり角を外部からの制御に応じて調整する調整手段を具備することを特徴とする有指向性型光ＩＤ装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の有指向性型光ＩＤ装置において、
   前記光ＩＤタグは、さらに、外部の光により電力を生成する電力生成手段と、この生成された電力を蓄積する蓄電手段とを具備することを特徴とする有指向性型光ＩＤ装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の有指向性型光ＩＤ装置において、
   前記光ＩＤタグは、さらに、前記光ＩＤリーダから放射された光ビームを検知する受光手段と、前記光変調手段への電力供給を制御するスイッチと、前記受光手段により光ビームが検知された場合のみ前記光変調手段へ電力を供給するよう前記スイッチを制御する制御手段とを具備することを特徴とする有指向性型光ＩＤ装置。
6. 光ＩＤタグから放射された光信号を受光して、この光ＩＤタグに固有の識別情報を読み取る光ＩＤリーダを備えた有指向性型光ＩＤ装置に用いられる光ＩＤタグであって、
   固有の識別情報を記憶する記憶手段と、前記光ＩＤリーダから放射された光ビームを前記記憶手段に記憶された識別情報で変調して光信号に変換する光変調手段と、この変調された光信号を前記光ビームの入射方向に反射する光反射手段とを具備し、
   前記光変調手段および光反射手段がパネル状に成形され、前記パネル状に成形された複数の光変調手段および光反射手段が多面体の各面を形成するように配置され、前記記憶手段に記憶された識別情報を全ての前記光変調手段が共通に用いることを特徴とする光ＩＤタグ。
7. 請求項６に記載の光ＩＤタグにおいて、
   さらに、外部の光により電力を生成する電力生成手段と、この生成された電力を蓄積する蓄電手段とを具備することを特徴とする光ＩＤタグ。
8. 請求項６又は７記載の光ＩＤタグにおいて、
   さらに、前記光ＩＤリーダから放射された光ビームを検知する受光手段と、前記光変調手段への電力供給を制御するスイッチと、前記受光手段により光ビームが検知された場合のみ前記光変調手段へ電力を供給するよう前記スイッチを制御する制御手段とを具備することを特徴とする光ＩＤタグ。

Images