JP4702069B2 - Ｒｆｉｄタグシステム - Google Patents

Description

本発明は、リーダライタのアンテナから放射した電波によりＲＦＩＤタグと通信するＲＦＩＤタグシステムに関する。

近年、ＵＨＦ帯のＲＦＩＤタグ用の周波数の使用が可能となり、通信距離の大幅の向上が可能となったことから、ＵＨＦ帯のＲＦＩＤタグの使用が計画されている。
その一例として、物流などで用いる台車や通い箱にＲＦＩＤタグを貼付し、それらが通過する通路にリーダライタを設置して、ＲＦＩＤタグからデータを読取ったり、データを書込んだりするシステムが提案されている。このようなシステムでは、通路の片側からＲＦＩＤタグを読取る構成が一般的である。このように台車や通い箱の両方の側にＲＦＩＤタグを貼付する場合は、通路を挟んだ両側にアンテナを設置し、通信するアンテナを切替えたりすることにより、時分割によりＲＦＩＤタグにアクセスする必要がある。
特開２００３−２８３３６５号公報

ところで、ＲＦＩＤタグを台車や通い箱の両側に貼付する方法では、例えば通過時刻などのデータをＲＦＩＤタグに書込む必要がある場合に、片側のＲＦＩＤタグにしかデータを書込むことができなかったときは、別の場所で台車や通い箱などの反対側に貼付されたＲＦＩＤタグからデータを読取ることができないという問題がある。

また、通路を挟んだ両側にアンテナをそれぞれ設置する方法では、アンテナを時分割で切替えるために、動いている通い箱に貼付されたＲＦＩＤタグを読取る場合に、切替えに要するアクセス空白時間が発生したり、切替えた別のアンテナ領域にＲＦＩＤタグが存在したりするなど、ＲＦＩＤタグを読取れないことがある。

従って、ＲＦＩＤタグを台車や通い箱の片側のみに貼付することが望ましいものの、それでは、ＲＦＩＤタグがアンテナに対して通路を挟んだ反対側に位置した場合は、通信可能な距離であっても、台車に載置された金属製品の影響を受けて、ＲＦＩＤタグとの通信ができない虞がある。

一方、特許文献１のものでは、放物面状の反射面を用い、その反射面で電波を集中させることによりＲＦＩＤタグとの通信精度を向上させることを提案している。
しかしながら、このような方法では、電波が集中する位置が限定されていると共に反射面が極めて大きいことから、台車や通い箱のようにＲＦＩＤタグの通過位置が不定な通信環境、或いは反射面の設置面積が限られるという通信環境では実施不可能である。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、電波の反射を利用してＲＦＩＤタグとの通信可能領域の拡大を図る構成を大形化することなく実現できるＲＦＩＤタグシステムを提供することにある。

請求項１の発明によれば、リーダライタから送信された電波は、反射手段が有する突出した反射面で異なる方向に拡散して反射されるので、リーダライタの通信可能領域やＲＦＩＤタグとの対向角度の拡大を図ることができ、本来なら通信不能なＲＦＩＤタグとの通信が可能となる。
また、反射手段の反射体により電波を集中することができるので、電波の集中位置に位置するＲＦＩＤタグとの通信性能を高めることができる。
さらに、アンテナが送信アンテナと受信アンテナとから構成されている場合であっても、電波の集中位置に位置するＲＦＩＤタグとの通信性能を高めることができる。

請求項２の発明によれば、反射手段による電波の反射方向が変更されるので、異なる方向に電波が順に反射され、本来なら通信不能なＲＦＩＤタグとの通信が可能となる。
また、リーダライタがＲＦＩＤタグと通信するまでは、通信環境が変動しないので、リーダライタはＲＦＩＤタグとの通信が終了するまで通信を保証することができる。

請求項３の発明によれば、反射手段により電波を水平方向に効率よく拡散することができる。
請求項４の発明によれば、反射手段の反射面の反射により電波を効果的に拡散することができる。

請求項５の発明によれば、反射手段を回転することにより電波の反射方向をステップ状に変更することができる。

請求項６の発明によれば、ＲＦＩＤタグとの通信が終了するまでは反射手段は停止しているので、ＲＦＩＤタグとの通信が終了するまで通信を保証することができる。
請求項７の発明によれば、全体構成の簡単化を図ることができる。

（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について図１ないし図４を参照して説明する。
図１は、システム全体の構成を概略的に示している。この図１において、通路の側方にはリーダライタ（制御手段に相当）１が設置されている。このリーダライタ１は、送信アンテナ２及び受信アンテナ３を有しており、送信アンテナ２から通信電波として例えば９５２〜９５４ＭＨｚのＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯域のうちの所定周波数の送信信号に質問信号で変調して送信すると共に、ＲＦＩＤタグからの応答信号を受信アンテナ３で受信して復調するようになっている。

このＵＨＦ帯域を用いた通信の特徴は、
１．電波に指向性があり、通信領域の限定がある程度可能である。
２．通信距離を長くできるため、比較的広い範囲を通信可能領域として設定しやすい。
３．電波が、ダンボールなどの紙や板、プラスチックなどを通り抜けて、ＲＦＩＤタグの読取りが可能などである。

通路を通過する台車４の片側にはＲＦＩＤタグ５が貼付されている。このＲＦＩＤタグ５は、台車４に搭載された物品の物流情報が記憶されており、その物流情報を読取ることにより、台車４に搭載された物品内容、搬送先、搬送時間等の管理が可能となる。

図２は、リーダライタ１の構成を概略的に示している。この図２において、リーダライタ１は、制御部６、記憶部７、送信部８、受信部９から構成されている。
送信部８は、デジタル部１０とアナログ部１１とから構成されている。デジタル部１０は符号化部１０ａと変調部１０ｂとから構成され、アナログ部１１はフィルタ１１ａとアンプ１１ｂとから構成されている。受信部９は、デジタル部１２とアナログ部１３とから構成されている。デジタル部１２は復号化部１２ａと復調部１２ｂとから構成され、アナログ部１３はフィルタ１３ａとアンプ１３ｂとから構成されている。送信アンテナ２はリーダライタ１の送信部８と接続され、受信アンテナ３はリーダライタ１の受信部９と接続されている。
尚、図２では、送信アンテナ２と受信アンテナ３とを独立して示したが、実際にはアンテナユニットとして一体に構成されていたり、一つのアンテナが送信アンテナ２と受信アンテナ３の機能を備えて構成されていたりする。

図３は、ＲＦＩＤタグ５の構成を概略的に示している。この図３において、ＲＦＩＤタグ５は、アンテナ１４、制御部１５、記憶部１６、復調部１７、変調部１８から構成されている。このＲＦＩＤタグ５は、リーダライタ１からの送信信号から自己の電力を生成する電池を使用しないパッシブタイプであるが、通信距離が長距離となる場合は、電池を内蔵したアクティブタイプが用いられる。

図１に戻って、送信アンテナ２及び受信アンテナ３の正面方向において、台車４の通路と反対側となる位置に反射手段１９が設置されている。この反射手段１９は、図４に示すように高さ方向に長く形成されていると共にリーダライタ１側に突出したかまぼこ状の反射面１９ａを有している。この反射面１９ａは、鉄、アルミニウムなどの金属面からなり、電波が反射可能であれば、金属のワイヤを格子状に配列したものでもよい。

次に上記構成の作用について説明する。
リーダライタ１は、送信アンテナ２から９５２〜９５４ＭＨｚ（ＵＨＦ帯域）の所定周波数の送信信号を質問信号で変調して送信している。送信アンテナ２から送信されるＵＨＦ帯の電波は指向性が優れていることから、送信アンテナ２のほぼ正面を中心として放射される。

通路を通過する台車４の片側にはＲＦＩＤタグ５が貼付されている。この場合、ＲＦＩＤタグ５を台車４の片側に貼付しているのは、［発明が解決しようとする課題］で説明したように、台車４の両側にＲＦＩＤタグ５を貼付した場合に生じる不具合を回避するためである。この実施例では、台車４の通路の反対側となる部位にＲＦＩＤタグ５が貼付されているものとする。

リーダライタ１は、送信アンテナ２からＵＨＦ帯の電波を送信して台車４に貼付されたＲＦＩＤタグ５と通信してデータを読取ることにより、その台車４が搬送する商品の種別、個数、搬送先などの物量情報を取得すると共に、通過時刻などのデータをＲＦＩＤタグ５に書込むようになっている。

ところで、台車４に搭載されたダンボール内に金属製品Ａが収納されている場合は、電波が金属製品Ａを通過することができないことから、ＲＦＩＤタグ５がリーダライタ１の通信可能領域Ｂ（図１に実線で示す範囲内）に位置するにしても当該ＲＦＩＤタグ５との通信が不可能となる。つまり、金属製品Ａの背面側には通信不能領域Ｃ（図中に斜線で示す領域）が形成されることになり、その通信不能領域ＣにＲＦＩＤタグ５が位置することになる。この通信不能領域Ｃは台車４が移動するにしてもＲＦＩＤタグ５の背面側に常に形成されているので、ＲＦＩＤタグ５は、通信不能領域Ｃに常に位置することになる。このため、リーダライタ１は、台車４が前方を通過するにしてもＲＦＩＤタグ５と通信できず、ＲＦＩＤタグ５から物流情報を読取ったり、ＲＦＩＤタグ５にデータを書込んだりすることができなくなってしまう。

しかしながら、本実施例では、送信アンテナ２及び受信アンテナ３の正面には反射手段１９が設置されているので、送信アンテナ２から放射された電波は反射手段１９の反射面１９ａで反射している。この場合、反射手段１９の反射面１９ａは、リーダライタ１側に突出したかまぼこ状をなしているので、反射面１９ａで反射した電波は、反射手段１９を中心として水平方向に拡散している。これにより、ＲＦＩＤタグ５が通信不能領域Ｃに位置している場合であっても、反射手段１９によりリーダライタ１からの電波が到達するようになる。つまり、通信不能領域Ｃに位置しているＲＦＩＤタグ５は、反射手段１９により形成された通信可能領域Ｄに位置するようになる。この結果、リーダライタ１は、本来なら通信できないＲＦＩＤタグ５と通信することができるようになる。

ここで、ＲＦＩＤタグ５がパッシブタイプの場合は、受信した送信信号から電力を生成することにより起動し、その起動状態で送信信号から変調された質問信号を復調し、質問信号に応じた応答信号を送信信号に対する変調により受信信号として送信することになる。

尚、図１では、動作が理解しやすいように送信信号と受信信号とを分離して示したが、ＲＦＩＤタグ５がパッシブタイプの場合は、送信信号と受信信号の経路は一致することになる。
また、ＲＦＩＤタグ５がアクティブタイプの場合は、受信した送信信号から質問信号を復調し、内部電池の電力から生成した送信信号を応答信号により変調して送信アンテナから送信することになる。

リーダライタ１は、受信アンテナ３でＲＦＩＤタグ５からの信号を受信し、その受信信号から応答信号を復調してＲＦＩＤタグ５の存在を認識することにより、ＲＦＩＤタグ５に記憶されている物流情報を読取ったり、ＲＦＩＤタグ５に現在時刻などを書込んだりすることができる。

以上のようなリーダライタ１によるＲＦＩＤタグ５との通信は比較的短時間に行なわれることから、台車４が進行してダンボールに内蔵された金属製品Ａが送信アンテナ２及び受信アンテナ３の正面に位置することにより、反射手段１９により通信可能領域Ｄが形成されずＲＦＩＤタグ５との通信が不可能となるにしても、支障を生じることはない。

このような実施例によれば、台車４の通路を挟んで送信アンテナ２及び受信アンテナ３に対向する位置に反射手段１９を設置し、送信アンテナ２から放射された電波が直接到達しない通信不能領域ＣにＲＦＩＤタグ５が位置した場合であっても、反射手段１９による電波の反射によりＲＦＩＤタグ５と通信可能とするようにしたので、通信可能領域の拡大を図ることができる。従って、反射手段１９を備えていない構成のものに比較して、台車４により搬送されるダンボール箱に金属製品Ａが収納されているにしても、台車４の背面側に貼付されたＲＦＩＤタグ５から情報を読取ったり、情報を書き込んだりすることが可能となる。
しかも、反射手段１９により電波を水平方向に拡散するようにしたので、小形の反射手段１９であっても通信可能領域を効果的に拡大することができる。

尚、反射手段１９の反射面の形状を、図５に示すように複数のポリゴン状の反射部２０を有して形成するようにしたり、図６に示すように図示縦方向の帯状に形成したりするようにしてもよい。この場合、反射手段１９の表面形状によりリーダライタ１からの電波を水平方向に効果的に拡散することができる。

また、反射手段１９の反射面の形状を、図７に示すようにパラボラ形状の反射体２１を複数有するように構成してもよい。この場合、パラボラ形状の反射体２１のうち約半数が送信アンテナ２の方向を指向し、残り約半数が受信アンテナ３の方向を指向させるのが望ましい。つまり、反射体２１により電波を集中させることができるので、その集中領域をＲＦＩＤタグ５の通過領域に設定することにより、ＲＦＩＤタグ５との通信性能を高めることができる。

（第２実施例）
次に、本発明の第２実施例について図８及び図９を参照して説明するに、第１実施例と同一名称の構成には同一符号を付して詳細な説明を省略する。この第２実施例は、反射手段１９を回転制御することを特徴とする。

図８は、反射手段１９の斜視図である。この図８において、反射手段１９は、多角柱状の反射面１９ａを有している。この反射手段１９の中心部には回転軸２２が設けられており、その回転軸２２が台座２３に内蔵された図示しないモータで所定角度ずつ回転される。このモータは、リーダライタ１からの制御により駆動されるようになっている。

リーダライタ１の送信アンテナ２から電波が放射された状態では、反射手段１９の反射面１９ａで電波が反射されるので、第１実施例で説明したようにリーダライタ１からの電波が直接到達しない通信不能領域にＲＦＩＤタグ５が位置している場合であっても、反射手段１９による電波の反射によりＲＦＩＤタグ５との通信が可能となる。

ところで、反射手段１９が停止している状態では、本来なら反射手段１９による電波の反射により電波が到達可能な領域であっても、電波が到達しない領域が発生する虞がある。
そこで、本実施例では、リーダライタ１により反射手段１９を回転制御するようにした。
図９は、リーダライタ１によるデータ読取動作を示すフローチャートである。この図９において、リーダライタ１は、まず、ＩＤ読取コマンドを発行する（Ｓ１）。ＲＦＩＤタグ５からＩＤの応答がない場合は（Ｓ２：ＮＯ）、反射手段１９を１ステップ回転する（Ｓ６）。この場合、反射手段１９の表面は多角柱状に形成されていることから、反射手段１９が１ステップ回転したときは、反射手段１９の反射面１９ａによる電波の反射方向が変化し、それに伴って反射手段１９によるＲＦＩＤタグ５との通信可能領域が変化する。
このように反射手段１９を１ステップ回転するにしてもＲＦＩＤタグ５からの応答が依然として無い場合は（Ｓ２：ＮＯ）、反射手段１９をさらに１ステップずつ回転する（Ｓ６）。

そして、反射手段１９に対する１ステップずつの回転制御の結果、ＲＦＩＤタグ５からＩＤの応答があったときは（Ｓ２：ＹＥＳ）、データ読取コマンドを発行し（Ｓ３）、ＲＦＩＤタグ５からの応答信号が示すデータを読取り（Ｓ４）、データをホストに送信してから（Ｓ５）、ステップＳ１に戻ることによりＲＦＩＤタグ５に対する読取りを継続する。
以上の動作により、ＲＦＩＤタグ５が通信不能領域Ｃに位置している場合であっても、反射手段１９に対する回転制御により台車４の背面側に貼付されたＲＦＩＤタグ５との通信が可能となる。

このような実施例によれば、多角柱状の反射面１９ａを有した反射手段１９を回転制御することにより、反射手段１９による電波の反射方向を順に変更するようにしたので、反射手段１９の電波の反射による通信可能領域が固定されている第１実施例のものに比較して、通信可能領域が順に移動し、通信可能領域のさらなる拡大を図ることができる。
しかも、ＲＦＩＤタグ５との通信の開始前に反射手段１９を停止し、ＲＦＩＤタグ５との通信が終了したところで反射手段１９を再び回転制御するようにしたので、ＲＦＩＤタグ５との通信を保証することができる。

また、リーダライタ１自身が反射手段１９の回転を制御するようにしたので、反射手段１９の回転を制御する手段を独立して設ける構成に比較して、全体構成を簡単化することができる。
尚、反射手段１９としては、図１０に示すように反射面を平面状とし、台座２３に内蔵された図示しないモータにより反射手段１９の角度を制御するようにしてもよい。

本発明は、上記実施例に限定されることなく、次のように変形または拡張できる。
図４ないし図６に示した表面形状の反射手段１９を回転制御するようにしてもよい。
図１１に示すように通路の反対側に反射手段１９を複数設置したり、図１２に示すようにリーダライタ１により反射手段１９の角度を制御したりするようにしてもよい。
図１３に示すように送信アンテナ２及び受信アンテナ３の背面側に反射手段１９を設置したり、図１４に示すようにリーダライタ１により反射手段１９を回転制御したりしてもよい。

図１５に示すように通路を挟んだ両側に反射手段１９を固定設置したり、図１６に示すようにリーダライタ１により反射手段１９を回転制御したりしてもよい。この場合、複数の反射手段１９の反射により通信可能領域をさらに拡大することができるので、台車４の手前側に貼付されたＲＦＩＤタグ５との通信も可能となる。

リーダライタ１の無線周波数としてはＵＨＦ以外の周波数を用いるようにしてもよい。
リーダライタ１以外の制御手段で反射手段１９の回転を制御するようにしてもよい。
反射手段１９としては、電波を水平方向に加えて垂直方向に反射するような形状としてもよいし、水平方向に加えて垂直方向にも回転制御するようにしてもよい。
反射手段１９を首振り制御するようにしてもよい。

本発明の第１実施例における全体構成を示す概略図 リーダライタの電気的構成を概略的に示すブロック図 ＲＦＩＤタグの電気的構成を概略的に示すブロック図 反射手段の斜視図 変形例を示す図４相当図 他の変形例を示す図４相当図 他の変形例を示す図４相当図 本発明の第２実施例における反射手段を示す図４相当図 リーダライタによる反射手段に対する回転制御動作を示すフローチャート 変形例を示す図４相当図 変形例を示す図１相当図 他の変形例を示す図１相当図 他の変形例を示す図１相当図 他の変形例を示す図１相当図 他の変形例を示す図１相当図 他の変形例を示す図１相当図

符号の説明

図面中、１はリーダライタ（制御手段）、２は送信アンテナ、３は受信アンテナ、４は台車、５はＲＦＩＤタグ、１９は反射手段、１９ａは反射面である。

Claims (7)

1. 物品に貼付されたＲＦＩＤタグと、
   前記ＲＦＩＤタグとの間で電波を送受信することにより通信可能なリーダライタと、
   前記リーダライタから送信された電波を反射可能な反射手段とを備え、
   前記反射手段で反射された前記リーダライタからの電波を前記ＲＦＩＤタグに受信させることにより、前記ＲＦＩＤタグと前記リーダライタとの通信を可能にするＲＦＩＤタグシステムであって、
   前記リーダライタのアンテナは、送信アンテナと受信アンテナとから構成され、
   前記反射手段は、前記リーダライタ側に突出した反射面を有し、
   前記反射面は、反射方向が異なる複数の反射部を有し、
   前記反射部は、パラボラ形状に形成された反射体から構成され、前記反射体の約半数が前記送信アンテナの中心部を向き、残りの前記反射体が前記受信アンテナの中心部を向くように設置されることを特徴とするＲＦＩＤタグシステム。
2. 物品に貼付されたＲＦＩＤタグと、
   前記ＲＦＩＤタグとの間で電波を送受信することにより通信可能なリーダライタと、
   前記リーダライタから送信された電波を反射可能な反射手段とを備え、
   前記反射手段で反射された前記リーダライタからの電波を前記ＲＦＩＤタグに受信させることにより、前記ＲＦＩＤタグと前記リーダライタとの通信を可能にするＲＦＩＤタグシステムであって、
   前記リーダライタから前記ＲＦＩＤタグとの通信結果を取得可能に設けられ、前記反射手段の回転を制御する制御手段を備え、
   前記制御手段は、前記反射手段を停止した状態で前記リーダライタが前記ＲＦＩＤタグとの通信を開始した場合は、その通信を終了したところで前記反射手段を再び回転制御し、
   前記制御手段による前記反射手段に対する制御に応じて前記リーダライタから送信された電波の反射方向を変更することを特徴とするＲＦＩＤタグシステム。
3. 前記反射手段は、高さ方向に長く形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のＲＦＩＤタグシステム。
4. 前記反射手段の反射面は、かまぼこ状であることを特徴とする請求項１または３記載のＲＦＩＤタグシステム。
5. 前記反射手段の反射面は、多角形状であることを特徴とする請求項２または３記載のＲＦＩＤタグシステム。
6. 前記制御手段は、前記リーダライタが前記ＲＦＩＤタグと通信できない場合は前記反射手段を１ステップ回転制御し、前記反射手段を停止した状態で前記リーダライタが前記ＲＦＩＤタグと依然として通信できない場合は前記反射手段をさらに１ステップずつ回転制御することを特徴とする請求項５記載のＲＦＩＤタグシステム。
7. 前記リーダライタは、前記制御手段を含んで構成されていることを特徴とする請求項２，３，５，６の何れかに記載のＲＦＩＤタグシステム。

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