JP5021969B2 - 非接触データキャリアシステム - Google Patents

Description

本発明は、非接触データキャリアシステムに関し、例えば、電源非搭載のＲＦＩＤタグとの通信に適用し得るものである。

非接触データキャリアの一種であるＲＦＩＤタグ及び質問器（リーダ／ライタ）でなる非接触データキャリアシステムが、簡易なデータ処理システムとして種々の用途で用いられている。例えば、各製品にＲＦＩＤタグを付加し、質問器が製品のＲＦＩＤタグを読み取って在庫管理するシステムも提案されている（特許文献１参照）。

このような質問器が多くのＲＦＩＤタグを読み取るシステムにおいては、ＲＦＩＤタグとして、質問器との距離が長距離でも良いように電源を搭載したものが適用されることが多い。しかし、この場合には、ＲＦＩＤタグが高価になり、システムも高価になる。

このような点を考慮してＲＦＩＤタグとして電源非搭載のものを適用した場合には、質問器との交信可能距離が短くなる。このような場合には、質問器を一々ＲＦＩＤタグの位置に持ち運んで読み取るか、又は、質問器に、ケーブル状の複数のアンテナ要素を設け、各アンテナ要素を対応するＲＦＩＤタグの近くまで敷設して対応することも行われている。

前者であれば作業性が悪く、また、人手が常に必要となる。後者であれば、アンテナ要素の敷設量が多く、配線作業などが煩雑になる。

このような点に鑑み、特許文献２では、１本のケーブル状の部材を用い、その途中途中に、ＲＦＩＤタグと通信を行うＲＦＩＤ検知ドライバを設けるシステムを提案している。
特表２００５−５１５９４７号公報 特開２００５−１０８２４５号公報

しかしながら、特許文献２に記載のシステムでは、ケーブル状の部材の途中途中に特殊構成のＲＦＩＤ検知ドライバを設けなければＲＦＩＤタグと通信を行うことができず、ＲＦＩＤ検知ドライバの存在によって、システムが高価になるという課題を有する。

また、ＲＦＩＤタグはＲＦＩＤ検知ドライバの近傍になければ通信を行うことができない。言い換えると、特許文献２に記載のシステムでは、ＲＦＩＤタグの位置は限定されるという課題を有する。

そのため、アンテナ要素の敷設量を抑えながら質問器が多くの非接触データキャリアと通信できる、しかも、非接触データキャリアの設置自由度が高い、システム全体として安価な非接触データキャリアシステムが望まれている。

第１の本発明は、質問器と非接触データキャリアとが無線通信する非接触データキャリアシステムにおいて、上記質問器は、アンテナが接続されるべき端子にケーブルの一端が接続されたものであり、上記ケーブル、又は、上記ケーブルを含めたケーブル状の複数のケーブル要素が接続されて構成されるケーブルネットワークのいずれかの上記ケーブル要素の近傍に、上記非接触データキャリアが設けられ、上記質問器及び上記非接触データキャリアが、上記ケーブル、又は、上記ケーブルネットワークを介して通信するものであり、上記非接触データキャリアは、所定時間を計時するタイマと、上記質問器からの信号により、上記ケーブル又は上記ケーブル要素と当該非接触データキャリアとの結合を所定時間だけ切断し、この所定時間の経過後に自律的に再結合させる結合停止手段とを有することを特徴とする。第２の本発明は、質問器と非接触データキャリアとが無線通信する非接触データキャリアシステムにおいて、上記質問器は、アンテナが接続されるべき端子にケーブルの一端が接続されたものであり、上記ケーブル、又は、上記ケーブルを含めたケーブル状の複数のケーブル要素が接続されて構成されるケーブルネットワークのいずれかの上記ケーブル要素の近傍に、上記非接触データキャリアが設けられ、上記質問器及び上記非接触データキャリアが、上記ケーブル、又は、上記ケーブルネットワークを介して通信するものであり、上記ケーブルネットワークが、上記質問器を最上流として下流に向かうツリー状のネットワークであり、ツリー状のネットワークの節点の上流側のケーブル又はケーブル要素に、その節点の下流側の複数のケーブル要素のいずれかを択一的に接続させる、ツリー状のネットワークの節点に位置するスイッチと、上記スイッチより上流側のケーブル又はケーブル要素の位置近傍に設けられた、上記質問器からのスイッチ制御コマンドを受信するスイッチ制御用非接触データキャリアと、このスイッチ制御用非接触データキャリアが上記スイッチより上流側のケーブル又はケーブル要素から受給した電力を適用し、上記スイッチ制御用非接触データキャリアからの信号に応じて上記スイッチを切替動作させるスイッチ駆動部とを有することを特徴とする。

本発明によれば、アンテナ要素の敷設量を抑えながら質問器が多くの非接触データキャリアと通信できる、しかも、非接触データキャリアの設置自由度が高い、システム全体として安価な非接触データキャリアシステムを提供できる。

（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明による非接触データキャリアシステムの第１の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。第１の実施形態の非接触データキャリアはＲＦＩＤタグである。

図１は、第１の実施形態の非接触データキャリアシステムの構成を示すブロック図である。

図１において、第１の実施形態の非接触データキャリアシステム１は、複数（ここではＮ個とする）のＲＦＩＤタグ２−１〜２−Ｎ、質問器３、上位装置４及び複数のセンサ５−１〜５−Ｎを有する。

なお、第１の実施形態の場合、ＲＦＩＤタグ２−１〜２−Ｎは固定位置のものであっても可搬式のものであっても良い。また、質問器３が通信し得るＲＦＩＤタグ２−１〜２−Ｎは１個だけでも複数であっても良い。各ＲＦＩＤタグ２−１〜２−Ｎと各センサ５−１〜５−Ｎとは１対１で対応するものである。なお、１個のＲＦＩＤタグに２個以上のセンサを接続するものであっても良い。

ＲＦＩＤタグ２−１〜２−Ｎは、上述したように、センサ接続機能を有するものである。ＲＦＩＤタグ２−１〜２−Ｎとしては、例えば、特開２００５−３２７１０４号公報に記載のセンシング機能付きＲＦＩＤタグを適用でき、そのため、内部構成の説明は省略する。

センサ５−１〜５−Ｎの種類は問われない。例えば、温度センサ、導電度センサ、歪センサ、圧力センサ、濃度センサ、水分センサ、抵抗分センサなどの任意のもので良く、ＲＦＩＤタグ２−１〜２−Ｎとして特開２００５−３２７１０４号公報に記載のセンシング機能付きＲＦＩＤタグを適用している場合には、各センサ５−１〜５−Ｎは、電圧出力型のものであることを要する。

質問器３は、有線又は無線回線を介して接続されている上位装置４の制御下で、質問信号を変調した無線信号をＲＦＩＤタグ２−１〜２−Ｎに送信し、ＲＦＩＤタグ２−１〜２−Ｎが返信した応答信号を変調した無線信号を受信し、復調処理して応答信号を取り出すものである。質問器３とＲＦＩＤタグ２−１〜２−Ｎとの間の質問信号及び応答信号の授受は、例えば、ＩＳＯ１５６９３などの規格に従って又は準拠して実行される。

図２は、質問器３の詳細構成例を示すブロック図である。質問器３は、上位装置４とのインタフェース部２０と、質問器３の全体を制御する制御部２１と、送信部を構成する変調部２２及び電力増幅部２３と、受信部を構成するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２４、ダウンコンバータ２５、バンドパスフィルタ２６及び復調部２７と、送信部及び受信部を切り替えるデュプレックス部（ＤＵＰ）２８等を有し、デュプレックス部２８はアンテナ接続端子（給電点）２９に接続されている。

上位装置４は、例えば、パソコンが該当し、質問器３を起動して、質問器３及びＲＦＩＤタグ２−１〜２−Ｎ間の通信を制御するものである。上位装置４は、ＲＦＩＤタグ２−１〜２−Ｎに係る測定データを収集するものである。なお、上位装置４に対し、有線又は無線で接続するさらに上位の装置が存在していても構わない。

この第１の実施形態の場合、質問器３のアンテナ構成に特徴を有している。質問器３は、アンテナ構成として、ケーブル１０及び終端器（例えば終端抵抗）１１を有する。

ケーブル１０としては、一対の線路を有するものであれば良く（一対の線路が平行なものが好ましい）、例えば、ＴＶフィーダ（平形ケーブル）、ベル線、同軸ケーブル、電話線、撚り線などを適用できる。各線路が特性的に平衡なケーブルが好ましい。

ケーブル１０の一端は、質問器３におけるアンテナ接続端子２９に接続されている（図２参照）。従来の質問器においてアンテナ（例えばループアンテナ）が接続されていたアンテナ接続端子に、アンテナに代えて、ケーブル１０の一端を接続する。

ケーブル１０の他端には終端器１１が接続されている。ケーブル１０の一対の線路１０ａ、１０ｂを、終端器１１を介して接続することにより、ケーブル１０は例えば電気的なループを構成している。

ケーブル１０の任意の位置の表面には、ＲＦＩＤタグ２−１〜２−Ｎが密着されている。なお、ケーブル１０に対し多少の距離（例えば、４ｍｍ以内）をおいて、ＲＦＩＤタグ２−１〜２−Ｎが設けられていても良い。ケーブル１０の敷設は直線的である必要はなく、ＲＦＩＤタグ２−１〜２−Ｎの位置に応じて敷設すれば良い。

以上から明らかなように、質問器３及びＲＦＩＤタグ２−１〜２−Ｎは、ケーブル１０を介して通信を行う。質問器３がケーブル１０に電流（質問信号）を流すと、ケーブル１０の各線路から磁界、電磁波が漏洩し、これにより、質問器３及びＲＦＩＤタグ２−１〜２−Ｎが通信を行うことができる。

質問器３は、例えば、ＲＦＩＤタグ２−ｎ（ｎは１〜Ｎ）に対してＩＤを付けて呼び出す。ＲＦＩＤタグ２−ｎは、ＩＤが自分のものか否かを判定し、自分のものであれば、質問器３からのコマンドを解析し、コマンドに応じた処理を行い、その結果を質問器３に返す。質問器３からＲＦＩＤタグ２−ｎへの送信は、無線キャリアにデータ変調をかけて送信する。ＲＦＩＤタグ２−ｎは、無線キャリアである磁界エネルギーを電源として動作する。ＲＦＩＤタグ２−ｎから質問器３への送信は、質問器３からの磁界エネルギーを受けつつサブキャリアに変調をかけて応答する。

以上のように、質問器３主導でＩＤを指定し、ＲＦＩＤタグ２−ｎを呼び出す方式のためＲＦＩＤタグ２−ｎの数には制限はない。

第１の実施形態によれば、センシング機能付きＲＦＩＤタグとケーブルを介して質問器が通信を行うので、以下のような効果（ａ１）〜（ａ５）を奏することができる。

（ａ１）センシング機能付きＲＦＩＤタグは、質問器からの磁界エネルギーを利用し各種センサをバッテリーレスで接続できるため、電池交換が不要である。従って、電池交換が不要であるため、完全に密閉した状態でも使用できる。また、バッテリーレスで、データ収集、センサ制御、通信を行うができる。さらに、電池代などのランニングコストが不要である。さらにまた、電池の消耗により測定ができないようなことは生じない。

（ａ２）ケーブルを通信路としているため、ケーブルやＲＦＩＤタグの設置が容易である。

（ａ３）ＲＦＩＤタグには識別コード番号（ＩＤ）が付与されているため、複数のＲＦＩＤタグを配置でき、個々の通信を行うことができる（１：Ｎ通信）。しかも、ＲＦＩＤタグを、ケーブル上のどこに配置しても良い。

（ａ４）ＲＦＩＤタグに接続するセンサは、自由であり拡張することができる。すなわち、用途にあったセンサを容易に選択することができ、ＲＦＩＤタグによって異なるセンサを接続することができる。

（ａ５）ケーブルの上の直近しか電磁波が発生しないため、他への影響、他からの影響を最小限とすることができる。

（Ｂ）第２の実施形態
次に、本発明による非接触データキャリアシステムの第２の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。

図３は、第２の実施形態における特徴の説明図であり、第１の実施形態に係る図１との同一、対応部分には同一、対応符号を付して示している。

第１の実施形態では、ＲＦＩＤタグをケーブルに密着させていたが、この第２の実施形態では、ＲＦＩＤタグとケーブルとの間にスペーサを介在させる。

図３は、ケーブル１０がフィーダ（平形ケーブル）の場合である（なお、ベル線などの場合でも第２の実施形態の技術思想を適用することができる）。図示しない質問器３に近い方のＲＦＩＤタグ２−Ａは厚いスペーサ１２−Ａを介してケーブル１０とのギャップが形成され、質問器３から遠い方のＲＦＩＤタグ２−Ｂは厚いスペーサ１２−Ｂを介してケーブル１０とのギャップが形成される。

スペーサ１２−Ａ、１２−Ｂは、ケーブル１０とＲＦＩＤタグ２−Ａ、２−Ｂとの通信を妨げない材料（例えばプラスチック）で形成されており、ケーブル１０とＲＦＩＤタグ２−Ａ、２−Ｂとの間の結合量を調整するために設けられている。

質問器３に距離的に近いＲＦＩＤタグ２−Ａと遠いＲＦＩＤタグ２−Ｂとでは、スペーサ１２−Ａ、１２−Ｂを設けずにケーブル１０に密着させた場合、ケーブル１０での線路損失により、通信能力が異なる。第２の実施形態では、質問器３との距離に関係なく、各ＲＦＩＤタグ２−Ａ、２−Ｂの通信能力を同程度にするため、ギャップ長を異なるようにさせるスペーサ１２−Ａ、１２−Ｂを設けることとした。因みに、ケーブル及びＲＦＩＤタグの結合量は、磁界であると、距離（ギャップ長）のほぼ３乗に逆比例する。

図３では、スペーサ１２−Ａ、１２−Ｂが１枚のものを示したが、単位スペーサの積層枚数を変えることにより、スペーサ１２−Ａ、１２−Ｂによるギャップ長を異なるようにさせても良い。また、最も遠い方のＲＦＩＤタグに対しては、スペーサを介することなく、ケーブル１０に密着させるようにしても良い。

第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な効果を奏すると共に、さらに、以下のような効果を奏することができる。

質問器３との距離に関係なく、各ＲＦＩＤタグ２−Ａ、２−Ｂの通信能力を同程度にすることができる。また、ギャップ可変方式であると（例えば単位スペーサの枚数調整）、結合量が視覚的となり、容易に設定することができる。さらに、スペーサの厚みで調整するので、得られる効果に比較してコストが非常に安価である。

（Ｃ）第３の実施形態
次に、本発明による非接触データキャリアシステムの第３の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。

図４は、第３の実施形態における特徴の説明図であり、既述した実施形態に係る図面との同一、対応部分には同一、対応符号を付して示している。なお、図４ではセンサ５−ｎの図示を省略している。

図４において、第３の実施形態のＲＦＩＤタグ２−ｎは、結合コイル３０、ＲＦＩＤチップ３１、タイマ３２及びリレー３３を有し、リレー３３の常閉のリレー接点３３ｂが結合コイル２０に直列に介在されている。なお、例えば、結合コイル３０及びＲＦＩＤチップ３１の組と、タイマ３２及びリレー３３の組とが別個の基板に搭載されていても良い。

結合コイル３０は、リレー接点３３ｂが閉成状態においてアンテナコイルとして機能し、ケーブル１０と結合して信号の授受を行うものである。リレー接点３３ｂが開放している状態では、ケーブル１０と信号の授受を行うことができない。

ＲＦＩＤチップ３１は、送受信部、制御部（例えば、ＣＰＵでなる）、記憶部及びセンサインタフェース部（センサ出力の取込構成を含む）を有するものであり、質問器からの質問信号の受信、応答信号の送信、コマンド解析、センサ出力の取込みなどを行うものである。この第３の実施形態の場合、ＲＦＩＤチップ３１はコマンド解析により、所定のコマンドの受信を認識した場合には、タイマ３２の計時を起動するものである。

タイマ３２は、起動時点から所定時間を計時するものである。タイマ３２として、例えば、ワンショットマルチバイブレータ回路を適用でき、起動用のトリガパルスが与えられたときから、所定時間のパルス信号を計時信号としてリレー３３に出力する。

リレー３３は、タイマ３２が計時している期間では、常閉のリレー接点３３ｂを開放するものである。

この第３の実施形態は、以下のような考え方に従ってなされたものである。

ＲＦＩＤタグの数は任意であるが、ケーブル１０上に結合させておくとそれぞれに電力を消費し、質問器３の出力を大きくしなければならない。そこで、ＲＦＩＤタグ２がケーブル１０と結合している時間を、結合コイルの接続、切り離しによって制御できるようにした。

このような切り離しを、質問器３からのコマンドによってＲＦＩＤタグ２−ｎ側で自律的に開始するため、ＲＦＩＤチップ３１がタイマ３２へトリガパルスを送出し、これにより、タイマ３２が計時動作を開始すると共にリレー３３がオンとなり、ＲＦＩＤタグ２−ｎはケーブル１０から電気的に切り離される。タイマ３２が所定時間を計時したらリレー３３がオフとして、再びＲＦＩＤタグ２−ｎがケーブル１０と電気的に接続される。

第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な効果を奏すると共に、さらに、以下のような効果を奏することができる。

質問器からの指定で、所定時間だけ特定のＲＦＩＤタグをケーブルから電気的に切り離すことができ、質問器の送信電力を大幅に低減することができる。言い換えると、少ない送信電力であっても、多数のＲＦＩＤタグを収容することができる。また、質問器の小型化、低消費電力化を達成することができる。

なお、タイマやリレーも、ケーブルに重畳された電源（例えば、電話線方式で供給し、ＲＦＩＤタグがトランスによって取り込む、その他、電源供給線路をケーブルの中に設けて供給するようにしても良い）、又は、ケーブルから磁界エネルギーで供給された電源を使用することができ、ＲＦＩＤタグのバッテリーレスを維持することができる。

図４では、ＲＦＩＤタグをケーブルから結合コイルの切断によって切り離すものを示したが、ＲＦＩＤタグのアンテナ共振周波数を強制的にずらすことによりケーブルとの結合を切り離すようにしても良い。例えば、共振要素として設けるコンデンサ（例えば外付けコンデンサ）としてバリキャップを用い、上記リレーに相当する構成がバリキャップの容量を変化させるようにすれば良い。

（Ｄ）第４の実施形態
次に、本発明による非接触データキャリアシステムの第４の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。

図５及び図６は、第４の実施形態における特徴の説明図であり、既述した実施形態に係る図面との同一、対応部分には同一、対応符号を付して示している。

図５において、第４の実施形態のＲＦＩＤタグ２−ｎは、ケーブル１０の一対の線路１０ａ、１０ｂに挟み込まれることにより、ケーブル１０の近傍に設けられている。ここで、ＲＦＩＤタグ２−ｎにおける線路１０ａ、１０ｂと接触する辺に、図６に示すように、ガイド溝３５ａ、３５ｂが設けられていることが好ましい。なお、ＲＦＩＤタグ２−ｎをケースに収容するようにし、そのケースにガイド溝３５ａ、３５ｂが設けるようにしても良い。

この第４の実施形態の場合、ケーブル１０は、一対の線路１０ａ、１０ｂを部分的に離間できるものであることを要する。例えば、フィーダ、ベル線に対して、第４の実施形態を適用でき、また、一対の線路１０ａ、１０ｂを撚ったケーブルであっても、一対の線路１０ａ、１０ｂを部分的に離間できるものであれば、第４の実施形態の技術思想を適用することができる。

第４の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な効果を奏すると共に、さらに、以下のような効果を奏することができる。

ケーブルの一対の線路間にＲＦＩＤタグを挟み込むだけで良いので、ＲＦＩＤタグの取り付け作業又はケーブルの敷設作業が容易である。このような挟持方式を採用しても、ＲＦＩＤタグ設置位置に関する任意性を維持することができる。また、ケーブルの各線路がＲＦＩＤタグ内の結合コイル（アンテナコイル；図５及び図６の破線参照）と近接し、結合が深いので、外部への影響、外部からの影響を軽減することができる。

図７は、第４の実施形態を変形した実施形態を示すものである。図７に示すＲＦＩＤタグ２−ｎは、一対の挟持線路３６ａ、３６ｂと、これらの挟持線路３６ａ、３６ｂの両端に設けられたコネクタ３７ａ、３７ｂを当初から備えているものであり、一方、ケーブルは複数に分断され、各ケーブル部分１０−１、１０−２の端部にも、上記コネクタ３７ａ、３７ｂと係合するコネクタ１２ａ、１２ｂが設けられている。すなわち、ＲＦＩＤタグとケーブルとをタンデムに接続して行くものである。

以上のように、ＲＦＩＤタグの外周に予めケーブルの一部となる部分を一体化させ、コネクタを予め配線しておくようにすると、ＲＦＩＤタグの設置作業やケーブルの敷設作業を一段と容易なものにすることができる。

なお、図７に示すような変形実施形態の場合、ケーブルから電源供給を受けるのであれば、このコネクタ付きＲＦＩＤタグではケーブルの一部をタグ要素として引き込んであるので、電源線路を容易に分岐できる。

なお、ケーブル全体の分岐（後述する実施形態参照）にも容易に対応することができる。

（Ｅ）第５の実施形態
次に、本発明による非接触データキャリアシステムの第５の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。

図８は、第５の実施形態における特徴の説明図であり、既述した実施形態に係る図面との同一、対応部分には同一、対応符号を付して示している。

図８において、図示しない質問器から延長されているケーブル１０は終端器（図１参照）ではなく２線−４線変換するハイブリッド回路（ＨＹＢ）４０で終端されており、このハイブリッド回路４０から分岐ケーブル１０−１、１０−２が延長されている。各分岐ケーブル１０−１、１０−２の適宜の位置にＲＦＩＤタグ２−１、２−２が設けられている。なお、分岐前のケーブル１０の部分にもＲＦＩＤタグを設けるようにしても良い。

例えば、図示しない質問器からの質問信号は、ケーブル１０を介してハイブリッド回路４０に到達して２分岐され、各分岐ケーブル１０−１、１０−２を進行する。各ＲＦＩＤタグ２−Ａ、２−Ｂは自己が設けられている分岐ケーブル１０−１、１０−２を進行している質問信号を捉えて、自己宛のものか否かを判断し、自己宛のものであれば適宜処理する。各ＲＦＩＤタグ２−Ａ、２−Ｂからの応答信号は、上述とは逆の経路で質問器に到達する。

上述した各実施形態では、ケーブルは質問器から一方向に伸びているものであったが、この第５の実施形態では、ハイブリッド回路を用いて、ケーブルを分岐させ、ケーブルをツリー状に敷設できるようにしたものである。

図９は、ハイブリッド回路４０−１〜４０−３を利用することにより、棚又は建物の各段又は各階に分岐ケーブルを敷設させた場合を示している。一方、図１０は、同一の棚又は建物に対し、既述した実施形態と同様に１本のケーブルを敷設させた場合を示している。例えば、ＲＦＩＤタグ２−ｚと質問器３との間のケーブル長は、図９の場合の方が、図１０の場合に比べて、数分の一になっており、ケーブルでの損失が小さい状況で通信を行うことができる。

第５の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な効果を奏すると共に、さらに、以下のような効果を奏することができる。

２次元又は３次元状の分散されている多数のＲＦＩＤタグの近くを通るように、１本のケーブルを敷設した場合、質問器に近いＲＦＩＤタグと遠いＲＦＩＤタグとでは結合のレベル差が大きく（第２の実施形態を除く）、また、ケーブルの敷設もやりにくいものである。この第５の実施形態では、ケーブルの途中にハイブリッド回路を用いて分岐するようにしたので、１本のケーブルでは引き回しが困難な場所でも容易にケーブルを敷設することができ、通信エリアを面的に拡大できると共に、遠い位置のＲＦＩＤタグであっても、質問器とのケーブル長を抑えることができ、近い所と遠い所で結合レベルを均一化することができる。

なお、ハイブリッド回路は一般的にトランスで構成されており電源が不要なものであり、この点で、質問器からの送信電力に与える影響はごく小さい。

また、質問器からの距離が短くなるので、ケーブルに電源を重畳して伝送することも容易であり、これにより、多種多様のサービスを提供することができる。例えば、図９に示すように、棚構成に第５の実施形態の技術思想を適用した場合において、現在どのＲＦＩＤタグをアクセスしているかをオペレータなどが視認できるように、ＲＦＩＤタグに表示器（ＬＥＤ、ＬＣＤ等）を設け、ＲＦＩＤタグがコマンド解析に従って表示器を点灯するようなことも可能である。

（Ｆ）第６の実施形態
次に、本発明による非接触データキャリアシステムの第６の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。

図１１は、第６の実施形態における特徴構成の説明図であり、既述した実施形態に係る図面との同一、対応部分には同一、対応符号を付して示している。

図１１において、この第６の実施形態においては、ケーブル１０の途中に、２個のハイブリッド回路５０−１、５０−２を設けて、質問器からＲＦＩＤタグへの下り方向用経路部分１０Ｄと、ＲＦＩＤタグから質問器への上り方向用経路部分１０Ｕとを形成し、下り方向用経路部分１０Ｄには下り方向の信号を増幅する増幅器５１Ｄを介挿し、上り方向用経路部分１０Ｕには下り方向の信号を増幅する増幅器５１Ｕを介挿している。なお、ケーブル１０に電源を重畳させる場合には、ハイブリッド回路５０−１及び５０−２間は、直流的に接続される。

従って、質問器から出力された質問信号は、上流側のハイブリッド回路５０−１によって下り方向用経路部分１０Ｄに分配され、増幅器５１Ｄによって増幅された後、下流側のハイブリッド回路５０−２によってケーブル１０に戻され、ＲＦＩＤタグの方に送信される。逆に、ＲＦＩＤタグから出力された応答信号は、下流側のハイブリッド回路５０−２によって上り方向用経路部分１０Ｕに分配され、増幅器５１Ｕによって増幅された後、上流側のハイブリッド回路５０−１によってケーブル１０に戻され、質問器へ送信される。すなわち、双方向共に、信号は中継増幅される。

第６の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な効果を奏すると共に、さらに、以下のような効果を奏することができる。

ケーブルを介して伝送される信号は、ケーブル損失で低下したその信号レベルを、増幅器によって増幅することができるため、第６の実施形態を適用しない場合に比較して、通信距離を延長することができる。これにより、通信カバー範囲を広げることができる。

上述した第５の実施形態の技術思想では、２分岐毎に３ｄＢレベル低下するが、この第６の実施形態の増幅器を付加することにより、レベル低下を防止でき、通信エリアをさらに面的又は立体的に広げることができる。

増幅器の電源は、ケーブルから受給することができるので、装置構成が容易であり、設置場所の選択が容易である。

（Ｇ）第７の実施形態
次に、本発明による非接触データキャリアシステムの第７の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。

図１２は、第７の実施形態における特徴構成の説明図であり、既述した実施形態に係る図面との同一、対応部分には同一、対応符号を付して示している。

上述した第５の実施形態では、ケーブルをツリー状に敷設し、節点にハイブリッド回路を設けて２個の分岐ケーブルに共に信号を与えるものを示した。この第７の実施形態は、節点の位置にスイッチ（ＳＷ）６０を設け、２個の分岐ケーブル１０−１、１０−２に対して択一的に信号を供給するものである。

スイッチ６０を制御するために、分岐前のケーブル１０に近接してスイッチ制御用ＲＦＩＤタグ６１と、スイッチ駆動部６２とが設けられている。スイッチ制御用ＲＦＩＤタグ６１は、質問器からのコマンドがスイッチ制御コマンドであると、スイッチ駆動部６２にスイッチ制御信号を出力し、スイッチ駆動部６２はそのスイッチ制御信号に応じて、スイッチ６０の駆動し、分岐ケーブル１０−１又は１０−２を分岐前ケーブル１０に接続させる。

上述した特開２００５−３２７１０４号公報にはデジタル入出力端子を有するＲＦＩＤタグが記載されており、例えば、このＲＦＩＤタグをスイッチ制御用ＲＦＩＤタグ６１に適用し、デジタル入出力端子からスイッチ駆動部６２にスイッチ制御信号を出力すれば良い。

この第７の実施形態の場合、質問器には、どのＲＦＩＤタグがどの分岐ケーブルに近接して設けられているかの情報が記憶されている。質問器は、ＲＦＩＤタグへの質問信号を送出する前に、まず、スイッチ制御用ＲＦＩＤタグ６１にスイッチ制御コマンドを送出する。このスイッチ制御コマンドを受信したスイッチ制御用ＲＦＩＤタグ６１は、スイッチ駆動部６２にスイッチ制御信号を出力してスイッチ６０を動作させ、分岐ケーブル１０−１又は１０−２を分岐前ケーブル１０に接続させる。その後、質問器は、意図したＲＦＩＤタグへの質問信号を送出する。

第７の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な効果を奏すると共に、さらに、以下のような効果を奏することができる。

スイッチにより分岐方向を切り替えるので、分配損失が少なく、分配や通信距離の影響は小さくなる。

また、スイッチの切替えにも、同様な構成のＲＦＩＤタグを利用できるので、コストアップを抑えることができる。

さらに、スイッチ駆動部の電源も、ケーブルから受給することができるので、装置構成が容易であり、設置場所の選択が容易である。

（Ｈ）他の実施形態
上記各実施形態の説明においても、種々変形実施形態に言及したが、さらに、以下に例示するような変形実施形態を挙げることができる。

上記各実施形態では、ＲＦＩＤタグがセンシング機能付きのものであったが、センシング機能を備えないＲＦＩＤタグであっても良い。

本発明による非接触データキャリアシステムの用途は、センサ情報の収集に限定されず、任意で良い。例えば、ＲＦＩＤタグに接続された機器へ制御信号を送出する用途であっても良く、ＲＦＩＤタグに接続された機器から監視信号を収集する用途であっても良く、ＲＦＩＤタグとのデータ通信そのものが用途であっても良い。

例えば、低速データ通信、遠隔制御監視、棚管理、図書管理、物品管理、工事現場、保管倉庫業界など各種産業に本発明を適用することができる。また、家屋内や車両内の簡易情報ネットワーク、防災ネットワークとして利用できる。ＲＦＩＤタグは個別ＩＤが付与されているため、位置管理にも利用できる。

また、構造物の建築時に予めケーブルを敷設しておけば、いつでも容易に、本発明の非接触データキャリアシステムを実現することができる。

上記では、ＲＦＩＤタグがセンサ端子を有するものを示したが、さらに、監視制御端子（デジタル入出力端子を利用しても良い）を有するものであっても良く、監視制御端子を介して外部機器を制御できるようにしても良い。

上記第５の実施形態において、表示器を有するＲＦＩＤタグに言及したが、他の感覚（例えば聴覚）に訴える報知構成をＲＦＩＤタグが備えていても良い。このような報知構成を備えるＲＦＩＤタグも、バッテーレスで動作することが好ましい。

なお、ケーブルに、質問器からの距離に応じた目盛りを記入するようにしても良い。このようにしておくと、質問器とＲＦＩＤタグとの距離を容易に把握することができる。例えば、第２の実施形態の場合であれば、スペーサによるギャップ長の選定が容易になる。

また、ケーブル上の決められた位置に距離基準となるＲＦＩＤタグを配置するようにしても良い。例えば、質問器側で、このＲＦＩＤタグとの通信によって、通信品質や通信環境を把握することができる。また例えば、距離基準となるＲＦＩＤタグを複数設けた場合、これらのタグとの通信時間との比較から、他のＲＦＩＤタグのおおよその位置を質問器が捉えることができる。

さらに、ＲＦＩＤタグとして、蓄電構成を備えるものを適用しても良い。例えば、ケーブルから供給される電源、又は、磁界エネルギーが変換された電源を、２次電池又はコンデンサなどに蓄電し、センサ検出電源用、可視表示用電源等として使用するようにしても良い。なお、ＲＦＩＤタグが１次電池を備えたものであっても良い。

上記説明では、質問器が１台のものを示したが、複数台の質問器が設けられていても良い。複数台の質問器は冗長系を構成していても良い。また、複数台の質問器から延出されているケーブルは別個のものであっても良く、ハイブリッド回路やスイッチなどを介して、共通のケーブルに接続されているものであっても良い。

なお、質問器及び非接触データキャリア間の情報伝送方式は、電磁結合方式やマイクロ波方式などのいずれであっても良い。

質問器と上位装置との機能分けは、上記各実施形態のものに限定されない。なお、特許請求の範囲では、非接触データキャリアに対する上位側の装置をまとめて質問器と呼んでいる。本発明は、通信システムにおける親機の全体又は一部構成として質問器を利用し、子機の全体又は一部構成として非接触データキャリアを利用したものである。

第１の実施形態に係る非接触データキャリアシステムの全体構成を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る質問器の詳細構成を示すブロック図である。 第２の実施形態に係る非接触データキャリアシステムの要部構成を示す正面図である。 第３の実施形態に係る非接触データキャリアの詳細構成を示すブロック図である。 第４の実施形態に係る非接触データキャリアを示す正面図である。 第４の実施形態に係る非接触データキャリアを示す側面図である。 第４の実施形態の変形実施形態に係る非接触データキャリアを示す正面図である。 第５の実施形態に係る非接触データキャリアシステムの要部構成を示す正面図である。 第５の実施形態に係るケーブルネットワークの一例を示す斜視図である。 第５の実施形態における作用効果の説明図である。 第６の実施形態に係る非接触データキャリアシステムの要部構成を示す正面図である。 第７の実施形態に係る非接触データキャリアシステムの要部構成を示す正面図である。

符号の説明

１…非接触データキャリアシステム、２−１〜２−Ｎ、２−Ａ、２−Ｂ、２−ｎ…ＲＦＩＤタグ、３…質問器、４…上位装置、５−１〜５−Ｎ…センサ、１０…ケーブル、１０−１、１０−２、１０Ｄ、１０Ｕ…分岐ケーブル、ケーブル部分、１１…終端器、１２−Ａ、１２−Ｂ…スペーサ、１２ａ、１２ｂ…コネクタ、３０…結合コイル、３１…ＲＦＩＤチップ、３２…タイマ、３３…リレー、３３ｂ…リレー接点、３６ａ、３６ｂ…コネクタ、４０、４０−１〜４０−３、５０−１、５０−２…ハイブリッド回路、５１Ｄ、５１Ｕ…増幅器、６０…スイッチ、６１…スイッチ制御用ＲＦＩＤタグ、６２…スイッチ駆動部。

Claims (11)

1. 質問器と非接触データキャリアとが無線通信する非接触データキャリアシステムにおいて、
   上記質問器は、アンテナが接続されるべき端子にケーブルの一端が接続されたものであり、
   上記ケーブル、又は、上記ケーブルを含めたケーブル状の複数のケーブル要素が接続されて構成されるケーブルネットワークのいずれかの上記ケーブル要素の近傍に、上記非接触データキャリアが設けられ、
   上記質問器及び上記非接触データキャリアが、上記ケーブル、又は、上記ケーブルネットワークを介して通信するものであり、
   上記非接触データキャリアは、所定時間を計時するタイマと、上記質問器からの信号により、上記ケーブル又は上記ケーブル要素と当該非接触データキャリアとの結合を所定時間だけ切断し、この所定時間の経過後に自律的に再結合させる結合停止手段とを有することを特徴とする非接触データキャリアシステム。
2. 質問器と非接触データキャリアとが無線通信する非接触データキャリアシステムにおいて、
   上記質問器は、アンテナが接続されるべき端子にケーブルの一端が接続されたものであり、
   上記ケーブル、又は、上記ケーブルを含めたケーブル状の複数のケーブル要素が接続されて構成されるケーブルネットワークのいずれかの上記ケーブル要素の近傍に、上記非接触データキャリアが設けられ、
   上記質問器及び上記非接触データキャリアが、上記ケーブル、又は、上記ケーブルネットワークを介して通信するものであり、
   上記ケーブルネットワークが、上記質問器を最上流として下流に向かうツリー状のネットワークであり、
   ツリー状のネットワークの節点の上流側のケーブル又はケーブル要素に、その節点の下流側の複数のケーブル要素のいずれかを択一的に接続させる、ツリー状のネットワークの節点に位置するスイッチと、
   上記スイッチより上流側のケーブル又はケーブル要素の位置近傍に設けられた、上記質問器からのスイッチ制御コマンドを受信するスイッチ制御用非接触データキャリアと、
   このスイッチ制御用非接触データキャリアが上記スイッチより上流側のケーブル又はケーブル要素から受給した電力を適用し、上記スイッチ制御用非接触データキャリアからの信号に応じて上記スイッチを切替動作させるスイッチ駆動部と
   を有することを特徴とする非接触データキャリアシステム。
3. 上記非接触データキャリアとして複数を分散して備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の非接触データキャリアシステム。
4. 上記非接触データキャリアがセンシング機能に対応したＲＦＩＤタグであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の非接触データキャリアシステム。
5. 上記非接触データキャリアと、上記ケーブル又は上記ケーブル要素との間に、任意の厚みを有するスペーサが設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の非接触データキャリアシステム。
6. 上記非接触データキャリアは、上記ケーブル又は上記ケーブル要素の一対の線路部材によって挟持されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の非接触データキャリアシステム。
7. 上記非接触データキャリアは、近傍に有する上記ケーブル要素を一体化して備え、一体化された上記ケーブル要素は、当該ケーブル要素より上記質問側に設けられている上記ケーブル又は上記ケーブル要素と接続する第１のコネクタを有し、上記非接触データキャリアを近傍に有する上記ケーブル要素より上記質問側に設けられている上記ケーブル又は上記ケーブル要素は、上記第１のコネクタと接続する第２のコネクタを有することを特徴とする請求項１〜４、６のいずれかに記載の非接触データキャリアシステム。
8. 上記ケーブル又は上記ケーブルネットワークには双方向の増幅器が介挿されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の非接触データキャリアシステム。
9. 上記ケーブルネットワークが、上記質問器を最上流として下流に向かうツリー状のネットワークであり、ツリー状のネットワークの節点に、その節点の上流側のケーブル又はケーブル要素を、その節点の下流側の複数のケーブル要素に結合するハイブリッド回路を位置させたことを特徴とする請求項１に記載の非接触データキャリアシステム。
10. 上記ケーブルネットワークが、上記質問器を最上流として下流に向かうツリー状のネットワークであり、
    ツリー状のネットワークの節点の上流側のケーブル又はケーブル要素に、その節点の下流側の複数のケーブル要素のいずれかを択一的に接続させる、ツリー状のネットワークの節点に位置するスイッチと、
    上記スイッチより上流側のケーブル又はケーブル要素の位置近傍に設けられた、上記質問器からのスイッチ制御コマンドを受信するスイッチ制御用非接触データキャリアと、
    このスイッチ制御用非接触データキャリアが上記スイッチより上流側のケーブル又はケーブル要素から受給した電力を適用し、上記スイッチ制御用非接触データキャリアからの信号に応じて上記スイッチを切替動作させるスイッチ駆動部とを有する
    ことを特徴とする請求項１に記載の非接触データキャリアシステム。
11. 上記非接触データキャリアは、電池非搭載であって、近傍の上記ケーブル又は上記ケーブル要素から受給した電力を利用して動作することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の非接触データキャリアシステム。

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