JP4667397B2 - 通信装置および通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、所定の装置との間で電波通信をおこなうＲＦＩＤタグを備えた通信装置に関し、特に、電波通信の距離や指向性を容易かつ効率的に制御することができる通信装置および通信方法に関する。

近年、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグの商品化が進み、物流の分野などにおいて、ＲＦＩＤタグが次第に普及し始めてきている。そして、このＲＦＩＤタグを用いて、倉庫などに収納された物品の管理をおこなうシステムが考案されている（たとえば、特許文献１を参照。）。

ＲＦＩＤタグは、ＩＣタグとも呼ばれ、種々のデータを記憶するとともに、ＲＦＩＤタグに対するデータの読み込みや書き込みをおこなうリーダ・ライタとの間で電波通信をおこなう。

ＲＦＩＤタグがリーダ・ライタとの間で通信できる距離範囲や通信電波の指向性は、ＲＦＩＤタグの電波の出力、アンテナの大きさ、巻き方、形状などの条件の変化により異なってくる。

すなわち、より遠くのリーダ・ライタとの間で通信をおこないたい場合や、通信電波の指向性を調整したい場合には、ＲＦＩＤタグをそれぞれの条件に適したＲＦＩＤタグに交換すればよい。

特開２０００−１１３０７７号公報

しかしながら、上述した従来技術では、ＲＦＩＤタグを導入している導入現場において、電波通信の距離や指向性を制御したい場合に、その要求に迅速に対応することが難しいという問題があった。

具体的には、ＲＦＩＤタグの導入現場では、金属や水分などの電波通信を撹乱する要因が存在するため、電波通信の安定化のためには、電波通信の距離や指向性を現場の状況に応じて調整する必要がある。

ところが、電波通信の距離や指向性を変更しようとする場合には、所望の条件に見合うＲＦＩＤタグと交換する必要があり、ＲＦＩＤタグをあらかじめ数種類用意しておかなければならなかった。

そのため、ＲＦＩＤタグを導入している導入現場において、ＲＦＩＤタグを交換するなどの煩雑な作業をおこなうことなく、電波通信の距離や指向性をいかに容易かつ効率的に制御することができるかが重要な問題となってきている。

本発明は、上述した従来技術による問題点を解消し、上記課題を解決するためになされたものであって、電波通信の距離や指向性を容易かつ効率的に制御することができる通信装置および通信方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、所定の装置との間で電波通信をおこなうＲＦＩＤタグを備えた通信装置であって、金属体と、前記ＲＦＩＤタグと金属体との間の距離を調節可能とする距離調節手段と、を備え、前記金属体は他の金属体と交換可能であって、前記距離調節手段は、前記金属体が他の金属体と交換された場合に、交換された金属体と前記ＲＦＩＤタグとの間の距離を調節可能とすることを特徴とする。

また、本発明は、所定の装置との間で電波通信をおこなうＲＦＩＤタグを備えた通信装置であって、金属体と、前記ＲＦＩＤタグと金属体との間の距離を調節可能とする距離調節手段と、を備え、前記距離調節手段は、ねじであり、前記ＲＦＩＤタグと金属体との間の距離をねじの締め加減により調節可能とすることを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記距離調節手段は、前記ＲＦＩＤタグと金属体とを接触させることにより、ＲＦＩＤタグの通信機能を無効化することを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記距離調節手段は、非金属体であり、前記ＲＦＩＤタグと金属体とを一定の距離を離して固定することによりＲＦＩＤタグと金属体との間の距離を調節可能とすることを特徴とする。

また、本発明は、ＲＦＩＤタグが所定の装置との間で電波通信をおこなう通信方法であって、前記ＲＦＩＤタグと金属体との間の距離を調節可能とする調節部を用いて前記距離の調節をおこなった後、前記ＲＦＩＤタグが所定の装置との間で電波通信を実行すること、を特徴とする。

本発明によれば、ＲＦＩＤタグと金属体との間の距離を調節可能とすることとしたので、電波通信の距離や指向性を容易かつ効率的に制御することができるという効果を奏する。

また、本発明によれば、金属体は他の金属体と交換可能であって、金属体が他の金属体と交換された場合に、交換された金属体とＲＦＩＤタグとの間の距離を調節可能とすることとしたので、取り付けられていた金属体を形状などが異なる金属体と交換することにより、電波通信の距離や指向性を容易かつ効率的に制御することができるという効果を奏する。

また、本発明によれば、ねじの締め加減によりＲＦＩＤタグと金属体との間の距離を調節することとしたので、電波通信の距離や指向性をその場で容易かつ効率的に制御することができるという効果を奏する。

また、本発明によれば、ＲＦＩＤタグと金属体とを接触させることにより、ＲＦＩＤタグの通信機能を無効化することとしたので、ＲＦＩＤタグの機能を無効化したい場合に、それをその場で容易に実行できるという効果を奏する。

また、本発明によれば、非金属体が、ＲＦＩＤタグと金属体とを一定の距離を離して固定することによりＲＦＩＤタグと金属体との間の距離を調節可能とすることとしたので、電波通信の距離や指向性を容易かつ効率的に制御することができるという効果を奏する。

また、本発明によれば、ＲＦＩＤタグと金属体との間の距離を調節可能とする調節部を用いて距離の調節をおこなった後、ＲＦＩＤタグが所定の装置との間で電波通信を実行することとしたので、電波通信の距離や指向性を容易かつ効率的に制御して、電波通信をおこなうことができるという効果を奏する。

以下に、本発明に係る通信装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

まず、本実施例１に係る通信装置について説明する。図１は、実施例１に係る通信装置１０を説明する図である。図１に示すように、この通信装置１０は、ＲＦＩＤタグ１１、絶縁体１２、金属板１３、距離調節用ねじ１４およびばね１５を備える。

ＲＦＩＤタグ１１は、内蔵するメモリに種々のデータを記憶するとともに、ＲＦＩＤタグに対するデータの読み込みや書き込みをおこなうリーダ・ライタとの間で電波通信をおこなうタグである。

絶縁体１２は、ＲＦＩＤタグ１１を保持するプラスチックなどの絶縁体である。金属板１３は、導電性を有する金属板であり、たとえば、アルミニウムや銅、鉄、ステンレス鋼などの材料により形成された金属板である。

距離調節用ねじ１４は、ＲＦＩＤタグ１１と金属板１３との間の距離を締め加減により調節することを可能とするねじである。ばね１５は、絶縁体１２と金属板１３との間の間隔を距離調節用ねじ１４により固定されるまで広げるばねである。

なお、金属板１３は、距離調節用ねじ１４を弛めることにより容易に取り外され、金属板１３を異なる形状または材質の金属板と取り替えることができる。図１には、金属板１３と幅が異なる取替用金属板１６ａ〜１６ｃが示されている。

図２は、ＲＦＩＤタグ１１と金属板１３との間の距離がＲＦＩＤタグ１１とリーダ・ライタとの間の最大通信距離に及ぼす影響を示した図である。なお、ここでは、金属板１３の材質がアルミニウムであり、通信電波の周波数帯域がＵＨＦ（Ultra-High Frequency）帯である場合を示している。

図２の縦軸は、ＲＦＩＤタグ１１の最大通信距離であり、横軸は、ＲＦＩＤタグ１１と金属板１３との間の距離を表している。そして、図２には、アルミニウム製の２つの異なる幅（３ｃｍ，５ｃｍ）の金属板１３の場合が示されている。

図２に示されるように、いずれの幅の金属板１３においても、ＲＦＩＤタグ１１と金属板１３との間の距離が大きくなるにつれて、最大通信距離が大きくなるのがわかる。また、ＲＦＩＤタグ１１と金属板１３との間の距離が同じ場合には、３ｃｍの幅の金属板１３の方が、最大通信距離が大きくなる。

さらに、ＲＦＩＤタグ１１と金属板１３との間の距離が０の場合、すなわち、ＲＦＩＤタグ１１と金属板１３とが接触している場合には、最大通信距離は０となり、ＲＦＩＤタグ１１の通信機能が無効化される。

また、金属板１３がない状態でのＲＦＩＤタグ１１の最大通信距離は２５０ｃｍであった。したがって、ＲＦＩＤタグ１１と金属板１３との間の距離を調節することにより、最大通信距離を大きくすることも小さくすることもできることがわかる。

図３は、金属板２０ａ，２０ｂの幅がＲＦＩＤタグ２１とリーダ・ライタ２２ａ〜２２ｅ，２３ａ〜２３ｅとの間の電波通信の指向性に及ぼす影響を示した図である。

図３には、距離調節用ねじ１４を用いてＲＦＩＤタグ２１に対して所定の距離だけ離して設置した幅の違う金属板２０ａ，２０ｂが示されている。ここで、リーダ・ライタ２２ａ〜２２ｅ，２３ａ〜２３ｅは、アンテナを内蔵し、ＲＦＩＤタグ２１との間で電波通信をおこなう装置である。

図３に示すように、幅の狭い金属板２０ａを設置した場合には、通信電波が金属板２０ａにより遮蔽される範囲が狭まるため、ＲＦＩＤタグ２１とリーダ・ライタ２２ａ〜２２ｅとの間で通信可能となる角度は大きくなる。

一方、幅の広い金属板２０ｂを設置した場合には、通信電波が金属板２０ｂにより遮蔽される範囲が広まるため、ＲＦＩＤタグ２１とリーダ・ライタ２２ａ〜２２ｅとの間で通信可能となる角度は小さくなる。

このように、ＲＦＩＤタグ２１に対して所定の距離だけ離して幅の違う金属板２０ａ，２０ｂを設置することにより、ＲＦＩＤタグ２１とリーダ・ライタ２２ａ〜２２ｅ，２３ａ〜２３ｅとの間の電波通信の指向性を調整することができる。

上述してきたように、本実施例１では、ＲＦＩＤタグ１１と金属板１３との間の距離を調節可能とすることとしたので、電波通信の距離や指向性を容易かつ効率的に制御することができる。

また、本実施例１では、金属板１３は他の金属体と交換可能であって、金属板１３が取替用金属板１６ａ〜１６ｃと交換された場合に、交換された金属体とＲＦＩＤタグとの間の距離を調節可能とすることとしたので、取り付けられていた金属板１３を形状などが異なる取替用金属板１６ａ〜１６ｃと交換することにより、電波通信の距離や指向性を容易かつ効率的に制御することができる。

また、本実施例１では、距離調節用ねじ１４の締め加減によりＲＦＩＤタグ１１と金属板１３との間の距離を調節することとしたので、電波通信の距離や指向性をその場で容易かつ効率的に制御することができる。

また、本実施例１では、ＲＦＩＤタグ１１と金属板１３とを接触させることにより、ＲＦＩＤタグ１１の通信機能を無効化することとしたので、ＲＦＩＤタグ１１の機能を無効化したい場合に、それをその場で容易に実行できる。

また、本実施例１では、ＲＦＩＤタグ１１と金属板１３との間の距離を調節する距離調節用ねじ１４により距離が調節された後、リーダ・ライタとの間で電波通信をおこなうこととしたので、電波通信の距離や指向性を容易かつ効率的に制御して、電波通信をおこなうことができる。

ところで、上記実施例１では、ＲＦＩＤタグ１１と金属板１３との間の距離を、距離調節用ねじ１４の締め加減により調節することとしたが、ＲＦＩＤタグと金属板とを所定の厚さのスペーサーを介して貼り付けることにより、ＲＦＩＤタグと金属板との間の距離を調節することとしてもよい。

そこで、本実施例２では、ＲＦＩＤタグと金属板とを所定の厚さのスペーサーを介して貼り付ける場合について説明する。

まず、本実施例２に係る通信装置について説明する。図４は、実施例２に係る通信装置３０を説明する図である。図４には、通信装置３０の平面図および側面図が示されている。

図４に示すように、この通信装置３０は、ＲＦＩＤタグ３１、金属板３２およびスペーサー３３を備える。

ＲＦＩＤタグ３１は、内蔵するメモリに種々のデータを記憶するとともに、ＲＦＩＤタグに対するデータの読み込みや書き込みをおこなうリーダ・ライタとの間で電波通信をおこなうタグである。

金属板３２は、導電性を有する金属板であり、たとえば、アルミニウムや銅、鉄、ステンレス鋼などの材料により形成された金属板である。

スペーサー３３は、バルサー材や発泡スチロールなどの材料からなる非導電性の非金属体であり、ＲＦＩＤタグ３１と金属板３２との間の距離を所定の距離に保持する部品である。このスペーサー３３を、厚さが異なるスペーサーと交換することにより、ＲＦＩＤタグ３１がおこなう電波通信の通信距離を制御することができる。

図５は、スペーサー３３の厚さがＲＦＩＤタグ３１とリーダ・ライタとの間の最大通信距離に及ぼす影響を示した図である。図５の縦軸は、ＲＦＩＤタグ３１の最大通信距離であり、横軸は、スペーサー３３の厚さを表している。

ここで、スペーサー３３の厚さは、ＲＦＩＤタグ３１と金属板３２との間の距離に相当する。また、図５の例では、通信電波の周波数帯域が２．４５ＧＨｚ帯である場合を示している。この場合、電波の１波長は１２ｃｍの長さに相当する。

ただし、本発明が適用可能なＲＦＩＤタグ３１の通信電波の周波数帯域は、２．４５ＧＨｚ帯に限定されるものではなく、ＵＨＦ帯などの他の周波数帯域の電波を利用するＲＦＩＤタグ３１にも同様に適用することができる。

さらに、図５には、金属板３２およびスペーサー３３がなく、ＲＦＩＤタグ３１単独で通信をおこなった場合の、最大通信距離が示されている。この場合の最大通信距離は約１００ｃｍとなる。

図５に示されるように、スペーサー３３の厚さが電波波長の１／２の整数倍、すなわち、ｎ／２倍（ｎ＝０，１，２，・・・）である場合には、金属板３２が、電波を反射する反射板として作用するため、ＲＦＩＤタグ３１に直接到達する電波と、金属板３２により反射された電波とが打ち消しあい、最大通信距離がほぼゼロになる（たとえば、領域Ａ）。

すなわち、リーダ・ライタとＲＦＩＤタグ３１との間の距離が１ｍ以内であれば通常は十分に通信が可能であるが、厚さが電波波長のｎ／２倍であるスペーサー３３をＲＦＩＤタグ３１と金属板３２との間に挟むと通信ができなくなる。

この特徴を利用して、ＲＦＩＤタグ３１の通信機能を無効にしたいような場合には、ＲＦＩＤタグ３１と金属板３２とをスペーサー３３を介して貼り合わせることにより、ＲＦＩＤタグ３１を導入している導入現場で容易かつ効率的にそれを実行することができるようになる。

また、ＲＦＩＤタグ３１が、複数の周波数帯域の電波を用いて通信をおこなうマルチ周波数対応のＲＦＩＤタグである場合には、スペーサー３３の厚さをある周波数に対応する電波の波長のｎ／２倍に設定することにより、他の周波数の電波を用いたＲＦＩＤタグ３１の通信機能は有効なまま、当該周波数の電波を用いたＲＦＩＤタグ３１の通信機能を無効化することができる。

さらに、ＲＦＩＤタグ３１との間で通信をおこなうリーダ・ライタが、通信に用いる電波の周波数を変更できる場合には、周波数を変更することにより、金属板３２および所定の厚さのスペーサー３３が取り付けられた特定のＲＦＩＤタグ３１の通信機能を有効化または無効化することができる。

また、スペーサー３３の厚さが電波波長の１／４倍（３ｃｍ）または３／４倍（９ｃｍ）である場合には、ＲＦＩＤタグ３１に直接到達する電波と、金属板３２により反射された電波とが強め合い、最大通信距離を大きくすることができる（領域Ｂ）。

具体的には、スペーサー３３の厚さが電波波長の１／４倍および３／４倍である場合には、図５に示されるように、最大通信距離は、ＲＦＩＤタグ３１単独で通信をおこなった場合のそれぞれ約２倍および約１．５倍となる。

この特性を利用することにより、通信密度の濃い、外部からのマルチパス反射の影響をほとんど受けない安定した通信をＲＦＩＤタグ３１を導入している導入現場で容易かつ効率的に実現し、ＲＦＩＤタグ３１に対するデータの読み書きを実行することができる。

なお、図５では、スペーサー３３の厚さが電波波長の１／４倍または３／４倍である場合に、最大通信距離がＲＦＩＤタグ３１単独の場合に比べて大きく伸びているが、他の実験条件においては、スペーサー２３の厚さが電波波長の１／４の奇数倍、すなわち、（２ｎ＋１）／４倍（ｎ＝０，１，２，・・・）である場合においても最大通信距離が大きくなる場合があるため、そのような場合にはスペーサー３３の厚さを電波波長の（２ｎ＋１）／４倍（ｎ＝０，１，２，・・・）とすることとしてもよい。

また、スペーサー３３の厚さが電波波長の１／４倍以下である場合には、図５に示されるように、スペーサー３３の厚さが増加するにつれ、最大通信距離がほぼ直線的に増加することがわかる（領域Ｃ）。

この特性を利用して、適切な厚さのスペーサー３３を用いることにより、電波の出力強度を変更することなしに、ＲＦＩＤタグ３１の最大通信距離を制御することができる。そのため、リーダ・ライタから所定の距離にあるＲＦＩＤタグ３１のみと通信をおこなって、ＲＦＩＤタグ３１に対するデータの読み書きを実行したいような場合に、ＲＦＩＤタグ３１の導入現場で容易かつ効率的に通信範囲を設定することができる。

特に、周波数がＵＨＦ帯である電波を用いて通信をおこなうＲＦＩＤタグ３１の場合、通信範囲が広すぎる場合や、周囲に存在する金属面で反射した電波の影響が大きくなる場合があるが、スペーサー３３を用いることにより、ＲＦＩＤタグ３１の導入現場の状況に応じて通信範囲を容易かつ効率的に調整することができ、ＲＦＩＤタグ３１単独で通信をおこなう場合に比べて、マルチパス反射の影響がほとんどない、安定した通信特性を得ることができる。

さらに、ＲＦＩＤタグ３１が取り付けられる対象物が、斗缶や金属コンテナなどの金属である場合には、スペーサー３３を介して対象物にＲＦＩＤタグ３１を取り付けることにより、安定した通信を実現することができる。

なお、ここでは、スペーサー３３の厚さが電波波長の１／４倍以下である場合のスペーサー３３の厚さと最大通信距離との間の直線関係を利用することとしているが、スペーサー３３の厚さがｎ／４倍以上かつ（ｎ＋１）／４倍（ｎ＝２，３，４，・・・）以下である場合のスペーサー３３の厚さと最大通信距離との間の直線関係を用いることとしてもよい。

このように、ＲＦＩＤタグ３１を現場に導入する場合に、あらかじめ図５に示したような最大通信距離とスペーサー３３の厚さとの関係を調査しておき、現場の通信環境の評価をおこなうことにより、ＲＦＩＤタグ３１の通信の安定化および通信距離の調整などを容易かつ効率的に実現することができる。

また、図３で説明した場合と同様に、スペーサー３３を用いる場合にも、金属板３２を幅の異なる金属板に交換することにより、電波通信の指向性を制御することかできる。

上述してきたように、本実施例２では、非金属体であるスペーサー３３が、ＲＦＩＤタグ３１と金属板３２とを一定の距離を離して固定することにより、ＲＦＩＤタグ３１と金属板３２との間の距離を調節可能とすることとしたので、電波通信の距離や指向性を容易かつ効率的に制御することができる。

さて、これまで本発明の実施例について説明したが、本発明は上述した実施例以外にも、特許請求の範囲に記載した技術的思想の範囲内において種々の異なる実施例にて実施されてもよいものである。

たとえば、実施例１では実験結果を示していないが、図５に示した最大通信距離とスペーサー３３の厚さとの間の関係、すなわち、最大通信距離と、ＲＦＩＤタグ３１と金属板３２との間の距離との関係と同様の関係は、図１に示した通信装置１０においても成り立つ。

そのため、距離調節用ねじ１４を用いて、ＲＦＩＤタグ１１と金属板１３との間の距離を、通信電波の波長のｎ／２倍（ｎ＝０，１，２，・・・）や（２ｎ＋１）／４倍（ｎ＝０，１，２，・・・）、あるいは、ｎ／４倍以上、（ｎ＋１）／４倍（ｎ＝０，１，２，・・・）以下の距離に設定することにより、実施例２で説明したような通信範囲の制御をおこなうことができる。

以上のように、本発明に係る通信装置および通信方法は、電波通信の距離や指向性を容易かつ効率的に制御することが必要な通信システムに有用である。

図１は、実施例１に係る通信装置１０を説明する図である。 図２は、ＲＦＩＤタグ１１と金属板１３との間の距離がＲＦＩＤタグ１１とリーダ・ライタとの間の最大通信距離に及ぼす影響を示した図である。 図３は、金属板２０ａ，２０ｂの幅がＲＦＩＤタグ２１とリーダ・ライタ２２ａ〜２２ｅ，２３ａ〜２３ｅとの間の電波通信の指向性に及ぼす影響を示した図である。 図４は、実施例２に係る通信装置３０を説明する図である。 図５は、スペーサー３３の厚さがＲＦＩＤタグ３１とリーダ・ライタとの間の最大通信距離に及ぼす影響を示した図である。

符号の説明

１０，３０ 通信装置
１１，２１，３１ ＲＦＩＤタグ
１２ 絶縁体
１３，２０ａ，２０ｂ，３２ 金属板
１４ 距離調節用ねじ
１５ ばね
１６ａ〜１６ｃ 取替用金属板
２２ａ〜２２ｅ，２３ａ〜２３ｅ リーダ・ライタ
３３ スペーサー

Claims (7)

1. 所定の装置との間で電波通信をおこなうＲＦＩＤタグを備えた通信装置であって、
   金属体と、
   前記ＲＦＩＤタグと金属体との間の距離を調節可能とする距離調節手段と、
   を備え、
   前記金属体は他の金属体と交換可能であって、前記距離調節手段は、前記金属体が他の金属体と交換された場合に、交換された金属体と前記ＲＦＩＤタグとの間の距離を調節可能とすることを特徴とする通信装置。
2. 前記距離調節手段は、ねじであり、前記ＲＦＩＤタグと金属体との間の距離をねじの締め加減により調節可能とすることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
3. 前記距離調節手段は、前記ＲＦＩＤタグと金属体とを接触させることにより、ＲＦＩＤタグの通信機能を無効化することを特徴とする請求項１または２に記載の通信装置。
4. 前記距離調節手段は、非金属体であり、前記ＲＦＩＤタグと金属体とを一定の距離を離して固定することによりＲＦＩＤタグと金属体との間の距離を調節可能とすることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
5. 前記交換可能な他の金属体として、幅の異なる金属体を用いることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
6. ＲＦＩＤタグが所定の装置との間で電波通信をおこなう通信方法であって、
   前記ＲＦＩＤタグと、幅の異なる他の金属体と交換可能である金属体との間の距離を調節可能とする調節部を用いて前記距離の調節をおこなった後、前記ＲＦＩＤタグが所定の装置との間で電波通信を実行すること、
   を特徴とする通信方法。
7. 前記金属体を交換して電波通信の指向性の調整を行うことを特徴とする請求項６に記載の通信方法。

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