JP5151787B2

JP5151787B2 - Ｒｆｉｄ用リーダライタ

Info

Publication number: JP5151787B2
Application number: JP2008203369A
Authority: JP
Inventors: 禎人奥野; 徹青木; 達生吉田; 英義中村
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2008-08-06
Filing date: 2008-08-06
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2028-08-06
Also published as: JP2010039858A

Description

この発明は、半導体メモリを内蔵するＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグ（以下、単に「タグ」という場合もある。）と非接触の交信を行って、タグからの情報の読み出しやタグへの情報の書き込み処理を行う装置（以下、「リーダライタ」という。）に関する。

ＲＦＩＤ用のリーダライタは、アンテナ部からの搬送波によって交信対象のＲＦＩＤタグに誘導起電力を発生させ、その電力により起動したタグとの交信により、タグに対する情報の読み書き処理を実行するもので、アンテナ部と制御部とが同じ筐体内に収容された一体型タイプと、制御部を含むコントローラとアンテナ部とに分離したタイプとがある。

従来のＲＦＩＤ用のリーダライタやＲＦＩＤタグでは、それぞれの共振周波数をアンテナ部から送出される搬送波の周波数に合わせることにより、アンテナ部から十分な強度の搬送波が送出され、それによりタグに動作に必要な電力が発生するようにしている。さらに、ＲＦＩＤタグからリーダライタに十分な強度の応答信号が返送されるように、あらかじめ試験的な交信を行って両者の位置関係を調整する。

上記の調整に関して、たとえば、特許文献１には、試験的な交信によりＲＦＩＤタグから受信した信号の強度を所定の基準値と照合したり、試験的な交信の成功率を基準値と照合することによって、リーダライタとタグとの間の距離の適否を判定することが記載されている。

特開２００７−６５９７７号公報

特許文献１では、タグから受信する信号のレベルは、アンテナ部とタグとの距離が大きくなるほど低下するものとして、アンテナ部とタグとの距離を特定している（段落００２９〜００３１，図６参照）が、実際には、タグがアンテナ部の遠方にある場合のみならず、タグがアンテナ部に接近しすぎた場合にも、受信信号のレベルが低下する。

たとえば、１３．５６ＭＨｚのキャリア信号により搬送波を生成するリーダライタでは、共振周波数を１３．５６ＭＨｚ付近に設定することにより、図８（１）に示すように、１３．５６ＭＨｚの搬送波の振幅が他の周波数による振幅より大きくなるようにする。しかし、アンテナ部とタグとが接近しすぎると、双方のアンテナコイルの結合が強まって共振周波数が変動するため、図８（２）に示すように、１３．５６ＭＨｚの搬送波の振幅のレベルは大幅に低下する。この現象に伴い、ＲＦＩＤタグに生じる電力も小さくなり、ＲＦＩＤタグからの応答信号のレベルも低下することになる。

また、アンテナ部からは、正面に広がる交信領域のほか、その両側にも小さな交信領域が生じるため、アンテナ部とＲＦＩＤタグとを近づけすぎると、これらの交信領域の谷間をタグが移動して、その間、交信が中断される可能性がある。

したがって、交信を安定させるには、タグの移動経路からある程度離れた位置にアンテナ部を設置する必要があるが、一般ユーザは、アンテナ部にタグを近づけるほど受信感度が高くなると誤解していることが多く、両者が接近しすぎたために交信が不安定になっている場合でも、両者をより接近させるような対応をとることがある。このため、アンテナ部の設定位置の調整作業に時間がかかる上に、アンテナ部の位置が交信に適した場所に設定されないまま、本格的な使用に移行するおそれもある。

この発明は上記の点に着目し、アンテナ部から送信される搬送波の強度と、タグから受信した信号の強度の双方をチェックすることによって、アンテナ部とＲＦＩＤタグとの位置関係を正しく認識することを課題とする。

上記の課題を解決するために、この発明によるＲＦＩＤ用のリーダライタは、アンテナ部から送出される搬送波の強度を送信レベルとして検出する送信レベル検出手段と、アンテナ部がＲＦＩＤタグから受信した応答信号の強度を受信レベルとして検出する受信レベル検出手段と、送信レベルにつき１つの基準値を、受信レベルにつき所定の数値範囲を表す２つの基準値を、それぞれ登録するための登録手段と、ＲＦＩＤタグと交信していない状態下で送信レベル検出手段により検出された送信レベルと、所定のコマンドの送信後に受信レベル検出手段により検出された受信レベルとを、それぞれ登録手段に登録された基準値と照合することによって、アンテナ部とＲＦＩＤタグとの位置関係を認識する位置関係認識手段と、位置関係認識手段による認識結果を出力する出力手段とを具備する。

さらに位置関係認識手段は、上記の送信レベルがその基準値に達し、かつ受信レベルが２つの基準値が表す数値範囲に含まれる場合には、アンテナ部とＲＦＩＤタグとが交信に適した位置関係にあると認識し、送信レベルがその基準値に達している一方で受信レベルが２つの基準値表す数値範囲より低い場合には、アンテナ部とＲＦＩＤタグとが交信に適した状態より離れていると認識し、送信レベルがその基準値を下回る場合、または受信レベルが２つの基準値が表す数値範囲を上回る場合には、アンテナ部とＲＦＩＤタグとが交信に適した状態より接近していると認識する。

上記のリーダライタによれば、アンテナ部から送出される搬送波について、ＲＦＩＤタグに誘導起電力を生じさせるのに必要な強度を基準値として登録し、応答信号の受信強度について、安定した交信を実施できる範囲を表す２つの基準値を登録し、実際に計測した送信レベルおよび受信レベルを各基準値と照合することによって、アンテナ部とタグとの位置関係が、（１）交信に適した状態、（２）交信に適した状態より離れている状態、（３）交信に適した状態より接近している状態、の３通りのいずれに相当するかを認識することができる。

上記のリーダライタの好ましい態様では、登録手段には、前記受信レベルについて、上記の２つの基準値より小さい第３の基準値と、２つの基準値の間に位置する第４の基準値とがさらに登録される。また位置関係認識手段は、送信レベルがその基準値に達し、かつ受信レベルが第３の基準値を下回る場合には、アンテナ部とＲＦＩＤタグとが離れすぎて交信が不可能な状態にあると認識する。また、送信レベルがその基準値より低く、受信レベルが第４の基準値より低い場合には、アンテナ部とＲＦＩＤタグとが接近しすぎて交信が不可能な状態にあると認識する。

上記の態様によれば、上記した（２）（３）の状態について、さらに交信が不可能になる場合の位置関係を特定することが可能になる。

他の好ましい態様では、登録手段には、回路の特性が異なる複数種のアンテナ部とＲＦＩＤタグとの組み合わせについて、送信レベルおよび受信レベルの各基準値がそれぞれ個別に登録される。また、位置認識手段は、アンテナ部およびＲＦＩＤタグの種別を示すデータの入力を受け付けて、これらの入力データに対応するアンテナ部およびＲＦＩＤタグの組み合わせにつき登録手段に登録された基準値を用いて認識処理を実行する。

上記の態様によれば、登録された基準値の中からアンテナ部および交信対象のＲＦＩＤタグに適したものを選択することによって、アンテナ部とＲＦＩＤタグとの位置関係を精度良く認識し、適切な調整を行うことが可能になる。

上記のＲＦＩＤ用のリーダライタによれば、アンテナ部とタグとが交信に適した位置関係にある状態と、アンテナ部とタグとが交信に適した状態より離れている状態と、アンテナ部とタグとが交信に適した状態より接近している状態とを、精度良く認識することが可能になる。よって、アンテナ部とタグの位置関係を容易に調整して安定した交信を行うことが可能になる。

図１は、工場の生産ラインに導入されたＲＦＩＤシステムの例を示す。
この実施例のＲＦＩＤシステムは、複数のＲＦＩＤタグ１０、リーダライタ１、および図示しない上位機器（パーソナルコンピュータまたはプログラマブル・ロジック・コントローラ）により構成される。各ＲＦＩＤタグ１０は、それぞれワークＷを支持するパレットＰに取り付けられており、リーダライタ１は、ＲＦＩＤタグ１０がパレットＰおよびワークＷと共にコンベアＣ上を移動する間に、タグ１０に対する情報の読み書き処理を実行する。

リーダライタ１は、回路特性の異なる複数機種の中から選択されたアンテナ部２と、各機種に共通する交信制御装置３とを、ケーブル３０により接続した構成のものである。この実施例の交信制御装置３には、交信対象のタグ１０とアンテナ部２との位置関係を認識するための機能が設けられ、アンテナ部２の筐体の上面には、位置関係の認識結果を報知するためのランプ２１が設けられている。このランプ２１には、光源として、赤色、緑色、黄色の各光をそれぞれ発するＬＥＤ（図示せず。）が組み込まれており、後記するように、点灯する色彩光や点灯の状態によって異なる内容の報知が行われる。

上記の認識機能は、システムの導入時に、タグ１０の移動経路に対してアンテナ部２の設置位置を定める場合に使用される。また、システムの導入後も、交信対象のタグ１０が変更された場合に、アンテナ部２の設置場所を変更する必要があるかどうかを確認する目的で使用することができる。

図２は、上記のリーダライタ１の電気的構成を示す。
アンテナ部２には、アンテナコイル２０およびインピーダンスの整合処理のためのＺ変換回路２２が含まれる。さらにここには図示していないが、アンテナ部２には、報知用のランプ２１のＬＥＤの配線回路も組み込まれる。

交信制御装置３には、送信回路４、受信回路５、制御部６が設けられる。さらに交信制御装置３には、アンテナ部２とタグ１０との位置関係を認識してランプ２１による報知を行うための構成として、電圧検出回路６１、第２の検波回路６２、切替回路６３、Ａ／Ｄ変換回路６４、ランプ制御回路６５が設けられている。

制御部６には、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭのほか、キャリア信号となる高周波パルスを出力する発振回路や、図示しない上位機器と通信をするための通信用インターフェースが含まれる。また制御部６には、送受信回路４，５のほか、プログラムや後記する照合テーブルなどが格納されたメモリ７、設定用のスイッチ８、表示部９、Ａ／Ｄ変換回路６４、ランプ制御回路６５などが接続される。また、ランプ制御回路６５は、アンテナ部２側のＬＥＤの配線回路に接続されている。

送信回路４は、ドライブ回路４１、変調回路４２、乗算回路４３、増幅回路４５、増幅回路を挟む一対のＺ変換回路４４，４６などにより構成される。受信回路５は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）回路５１、検波回路５２、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）回路５３、増幅回路５４、コンパレータ５５などにより構成される。

上記構成において、制御部６は、１３．５６ＭＨｚのキャリア信号を出力しながら、適宜、所定ビット数のコマンド信号を出力する。キャリア信号は、ドライブ回路４１により搬送波に変換された後に、Ｚ変換回路４４，４６によるインピーダンスの整合処理や増幅回路４５による増幅処理を経て、アンテナ部２に供給され、アンテナコイル２０から電磁波として送出される。また変調回路４２および乗算回路４３がコマンド信号に基づき搬送波を振幅変調することによって、コマンド信号が搬送波に重畳される。

上記の動作によりアンテナコイル２０から搬送波が送出されると、この搬送波により交信領域内のＲＦＩＤタグ１０に誘導起電力が生じ、タグ１０側の制御部が起動する。この状態下でアンテナコイル２０からコマンド信号が重畳された搬送波が送信されると、タグ１０の制御部は、コマンド信号が表すコマンドを解読して指示された処理を実行した後に、所定の応答データを表す信号（応答信号）を生成し、リーダライタ１に返送する。

受信回路５では、バンドパスフィルタ回路５１によりノイズを除去した後に、検波回路５２により応答信号を含む搬送波を抽出する。さらに、ローパスフィルタ回路５３により搬送波からタグ１０の応答信号を抽出し、これを増幅回路５４で増幅した後に、コンパレータ５５により矩形信号に変換する。制御部６は、コンパレータ５５から入力された信号を用いてタグ１０の応答内容を解読し、この解読データを含む交信結果データを上位機器に送信する。

電圧検出回路６１は、送信回路４の最終段のＺ変換回路４６とアンテナ部２２側のＺ変換回路２２との間の電圧を検出することによって、アンテナ部２から送信される搬送波の電圧レベルの変化を表す信号を出力する。第２の検波回路６２は、コンパレータ５５に入力されるのと同一の応答信号の入力を受け、図３に示すように、応答信号の各ピークの電圧レベルの変化を表す信号（包絡線信号）を生成する。

切替回路６３は、制御部６からの指示に応じて、電圧検出回路６１および検波回路６２のいずれか一方がＡ／Ｄ変換回路６４に接続されるように、各回路６１，６２の接続状態を切り替える。Ａ／Ｄ変換回路６４でディジタル変換された信号は制御部６に入力される。

制御部６は、電圧検出回路６１および検波回路６２をそれぞれ所定のタイミングでＡ／Ｄ変換回路６４に接続し、Ａ／Ｄ変換回路６４から入力された信号が示す電圧値を用いて搬送波および応答信号の強度を計測する。具体的には、搬送波の強度については、ＲＦＩＤタグ１０との交信が行われていない期間、すなわちコマンドの送信や応答信号の受信が行われていない期間の信号を対象に、一定時間内の振幅の平均値を算出する。また、応答信号の強度については、特定のコマンド（たとえばタグ１０の識別コードを読み出すためのコマンド）に対する応答信号を対象に、タグ１０側のインピーダンスの変化により生じた振幅の大きな部分のピーク電圧の平均値を算出する。

以下、搬送波の振幅の平均値を送信レベルと呼び、受信した応答信号の振幅の平均値を受信レベルと呼ぶ。
メモリ７には、上記の送信レベルおよび受信レベルを照合するためのテーブル（以下、照合テーブル」という。）が登録されている。制御部６は、この照合用テーブルの各基準値により送信レベルおよび受信レベルの計測値を照合することによって、アンテナ部２とタグ１０との位置関係を認識し、その認識結果に基づきランプ制御回路６５にランプ２１の点灯動作を制御させる。この処理の詳細については後記する。

図４は、この実施例のランプ２１により実施される報知態様を示す。この図に示すように、この実施例では、５通りの報知態様を実行できるようにしている。

報知態様１は、緑色光を点灯することによって、アンテナ部２が交信に適した場所に設置されて交信が安定している旨を報知する。これに対し、報知態様２は、赤色光を点灯することによって、アンテナ部２がタグ１０の移動経路から離れすぎて交信が不可能になっていることを報知し、報知態様３は、黄色光を点灯することによって、アンテナ部２がタグ１０の移動経路に接近しすぎて交信が不可能になっていることを報知する。

報知態様４は、緑色光と赤色光とによる点滅表示を行うことによって、アンテナ部２が交信に適した位置より遠くに配置されたために交信が不安定になっていることを報知する。また報知態様５は、緑色光と黄色光とによる点滅表示を行うことによって、アンテナ部２が交信に適した位置より近くに配置されたために交信が不安定になっていることを報知する。

上記５とおりの報知によれば、ユーザは、タグ１０の移動経路に対し、アンテナ部２がどのような位置関係にあるかを認識することができる。また報知態様１以外の態様による報知が行われた場合には、アンテナ部２をどのように移動させれば良いかを容易に判断して、アンテナ部２の位置を調整することができる。

図５は、アンテナ部２およびその交信領域を上方から見た模式図である。
ここでいう交信領域とは、アンテナ部２からの搬送波によりタグ１０に所定レベル以上の電力を発生させることができる領域であって、アンテナコイル２０の特性により、アンテナ部２の正面に広がる領域１００のほかに、アンテナ部２の両側にも、所定広さの交信領域１０１，１０２が発生する。ただし、アンテナ部２の直近の斜線パターンで示す領域１０３にタグ１０が入った場合には、アンテナ部２とタグ１０との結合が強められて両者の共振周波数が大きく変動するため、搬送波の送信レベルが大幅に低下し、交信が殆ど不可能な状態になる。

図５では、アンテナ部２をタグ１０の移動経路に対向配備して、正面の交信領域１００を横切るタグ１０と交信することを前提に、交信が可能なＲＦＩＤタグ１０の移動経路の範囲を、アンテナ部２の前面に平行な直線Ｌ_ｆａｒおよび直線Ｌ_ｎｅａｒにより表し、この範囲内で受信レベルが最大になる位置を、直線Ｌｘにより表している。また、直線Ｌ_ｆａｒ，Ｌ_ｎｅａｒの間にある２本の直線Ｌ１，Ｌ２により、タグ１０との交信に適した範囲を表している（直線Ｌ１−Ｌ２間が交信に適した範囲である。）。また図５では、各直線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ_ｆａｒ，Ｌ_ｎｅａｒ．Ｌｘとアンテナ部２との距離を、それぞれＡ１，Ａ２，Ａ_ｆａｒ，Ａ_ｎｅａｒ，Ａｘとする。

図６は、前出の電圧検出回路６１からの出力により求めた搬送波の送信レベルＶｓと、検波回路６２からの出力により求めた応答信号の受信レベルＶｒとについて、アンテナ部２とタグ１０との距離の変化に対する特性をグラフ化したものである。なお、このグラフは、アンテナ部２の真正面にタグ１０を配置して、両者間の距離を変化させながら実際の送信レベルおよび受信レベルを計測することにより作成されたもので、横軸には、図５に示した直線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ_ｆａｒ，Ｌ_ｎｅａｒに対応する距離Ａ１，Ａ２，Ａ_ｆａｒ，Ａ_ｎｅａｒが示されている。

以下、図５，６を参照しながら、アンテナ部２とタグ１０との間の距離と送受信レベルとの関係について説明する。
この実施例のリーダライタ１やタグ１０の回路は、制御部６からのキャリア信号の周波数（１３．５６ＭＨｚ）の付近が共振周波数となるように設計されている。したがって、アンテナ部２とタグ１０とをある程度の距離を隔てて配置すれば、両者の共振周波数は１３．５６ＭＨｚ付近で維持されて、ＲＦＩＤタグ１０を起動させるのに十分な強度の搬送波を生成することができる。図６では、この十分な強度に相当する送信レベルをＶｓ０としている。

上記によれば、アンテナ部２とタグ１０との距離がＡｘ以上になれば、搬送波の送信レベルはＶｓ０以上となる。ただし、実際にタグ１０に届く搬送波の強度は、タグ１０がアンテナ部２から遠ざかるほど減衰するため、タグ１０からアンテナ部２に返送される応答信号のレベルも、タグ１０がアンテナ部２から遠ざかるほど小さくなる。また、アンテナ部２とタグ１０との距離がＡｘより小さくなると、両者の電磁結合の影響により、１３．５６ＭＨｚの共振周波数を維持できなくなるため、搬送波の送信レベルＶｓが低下し、これに伴い、タグ１０からの応答信号のレベルも低下する。よって、応答信号の受信レベルＶｒは、アンテナ部２とタグ１０との間の距離がＡｘのときの値Ｖｘをピークとして変動する。

つぎに、図６のＶ１は、ノイズの影響を受けずに応答データを復号することが可能な受信レベルの最小値（以下、「安全レベル」という。）に相当する。交信に適した範囲の最後方を表す直線Ｌ１は、この安全レベルＶ１の応答信号を受信するときのタグ１０の位置に相当する。

一方、交信に適した範囲の最前方を表す直線Ｌ２は、両側の交信領域１０１，１０２に入らないように、受信レベルが最大になる位置（直線Ｌｘ）より後方に設定される。図６によれば、タグ１０の移動経路が直線Ｌ２より前方に設定された場合でも、直線ＬｘからＬ_ｎｅａｒまでの範囲であれば、安全レベルＶ１を大幅に上回る強度の応答信号を得ることができる。しかしながら、図５によれば、この場合のタグ１０の移動経路は、交信領域１００のみならず、両側の交信領域１０１，１０２や領域間の谷間の部分を通過するので、交信がいったん開始された後に中断されるなど、交信が不安定になる可能性がある。また、直線Ｌｘより前方の場所では、搬送波の送信レベルが基準値Ｖｓより低くなるので、安定した交信に必要な電力をタグに誘起できず、それが原因で交信に失敗する可能性がある。直線Ｌ２の設定位置は、これらの点を考慮して定められたものである。
なお、アンテナ部２やタグ１０の特性によっては、受信レベルＶｒがピークになる地点Ｌｘに直線Ｌ２を設定できる場合もある。

上記したように、アンテナ部２とタグ１０との距離がＡｘより小さくなる範囲では、その距離が小さくなるほど、送信レベルＶｓおよび受信レベルＶｒが減少する。さらに直線Ｌ_ｎｅａｒより前方の範囲には、搬送波の送信レベルＶｓは、タグ１０を起動させるのに必要なレベルを確保できない状態になり、交信はほぼ不可能になる。

タグ１０の移動経路が直線Ｌ１から直線Ｌ_ｆａｒまでの範囲に設定された場合には、交信は可能であるが、受信レベルＶｒが安全レベルＶ１より低くなるため、ノイズが発生すると交信に失敗する可能性がある。よって、この範囲でも、交信が不安定になる。また、タグ１０の移動経路が直線Ｌ_ｆａｒより遠方に設定された場合には、タグ１０に起動に必要な強度の搬送波を届けることができず、交信はほぼ不可能になる。

この実施例のリーダライタ１では、電圧検出回路６１および検波回路６２からの出力を用いて、実際の搬送波の送信レベルＶｓおよび応答信号の受信レベルＶｒを計測し、これらの計測値が図６に示した特性曲線のどの位置に対応するかによって、アンテナ部２とタグ１０との位置関係を認識し、報知用のランプ２１の動作を制御するようにしている。具体的には、上記の直線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ_ｆａｒ，Ｌ_ｎｅａｒに対応する各受信レベルＶ１，Ｖ２，Ｖ_ｆａｒ，Ｖ_ｎｅａｒと搬送波の望ましい送信レベルＶｓ０とを、それぞれ基準値として格納したテーブルが、前出の照合テーブルとしてメモリ７に登録されており、この照合テーブルを用いてつぎの図７に示す処理が実行される。
受信レベルにつき登録される基準値のうち、Ｖ１，Ｖ２は、安定した交信が行われているときの受信レベルの数値範囲を表すもので、「課題を解決するための手段」に記載した「所定の数値範囲を表す２つの基準値」に相当する。また、Ｖ_ｆａｒは、２つの基準値より小さい第３の基準値に相当し、Ｖ_ｎｅａｒは、２つの基準値の間に位置する第４の基準値に相当する。

つぎに、メモリ８には、回路特性の異なる複数種のアンテナ部２とタグ１０とを個別に組み合わせて、これらの組み合わせ毎に上記の照合テーブルが個別に登録されている。アンテナ部２とタグ１０との位置関係を認識する際には、これらの中から、交信制御装置３に接続されているアンテナ部２と交信対象のタグ１０との組み合わせに応じた照合テーブルが選択される。いずれの照合テーブルも、実際のタグ１０をアンテナ部２の正面に配置し、両者間の距離を変更しながら送受信レベルを計測することにより作成されたもので、メモリ７内にデフォルトデータとして登録されている。また、適宜、上位機器から新しい照合テーブルを送信して登録したり、照合テーブルの内容を更新することもできる。

上記の構成によれば、交信制御装置３に接続されるアンテナ部２の種類や交信対象のタグ１０の種類に応じた基準値を用いて、アンテナ部２とタグ１０との位置関係を正しく認識することが可能になる。また、アンテナ部２またはタグ１０が変更される場合にも、容易に対応することが可能になる。

以下、図７の各ステップ符号を参照しながら、リーダライタ１により実行される一連の処理の流れを説明する。

この処理は、スイッチ８または上位機器などでユーザの確認操作が行われたことに応じて開始される。まず最初のステップ（ＳＴ１）では、上位機器からアンテナ部２やタグ１０の種別を示すコード入力を受け付けるなどの方法によって、アンテナ部２およびＲＦＩＤタグ１０の種別を取得する。そして、これらの取得データから、アンテナ部２およびＲＦＩＤタグ１０の組み合わせに対応する照合テーブルを特定する。

つぎに、タグ１０との交信が行われていないことを条件に、電圧検出回路６１をＡ／Ｄ変換回路６４に接続し、所定期間内に入力された電圧信号を用いて搬送波の送信レベルＶｓを計測する（ＳＴ２）。

上記の計測が終了すると、タグ１０に特定のコマンドを送信するとともに、Ａ／Ｄ変換変換回路６４の接続を検波回路６２に切り替える。そして、コマンドに対するタグ１０からの応答信号を受信している間に入力された電圧信号を用いて、応答信号の受信レベルＶｒを計測する（ＳＴ３）。

つぎに、ＳＴ１で取得した照合テーブルから各基準値Ｖｓ０，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ_ｆａｒ，Ｖ_ｎｅａｒを読み出す（ＳＴ４）。そして、以下、ＳＴ２，３で得た計測値Ｖｓ，Ｖｒを各基準値と照合することによって、アンテナ部２とタグ１０との位置関係を認識し、その認識結果に応じた報知態様を実行する。

具体的には、まず送信レベルＶｓを基準値Ｖｓ０と比較し（ＳＴ５）、Ｖｓ≧Ｖｓ０であれば、受信レベルＶｒを基準値Ｖ_ｆａｒ，Ｖ１，Ｖ２と比較する（ＳＴ６，７，８）。また、Ｖｓ＜Ｖｓ０であれば、受信レベルＶｒを基準値Ｖ_ｎｅａｒと比較する（ＳＴ１２）。

図６によれば、タグ１０に対しアンテナ部２が交信に適した距離を隔てて設置されている場合には、送信レベルＶｓは基準値Ｖｓ０以上となり、受信レベルＶｒはＶ１≦Ｖｒ≦Ｖ２となる。よって、この場合には、ＳＴ５，６，７，８の判定がいずれも「ＹＥＳ」となり、報知態様１を実行する（ＳＴ９）。

アンテナ部２がタグ１０から離れすぎて交信が不可能になった場合（タグ１０が直線Ｌ_ｆａｒより後方にある場合）には、送信レベルＶｓは基準値Ｖｓ０以上となるが、受信レベルＶｒは基準値Ｖ_ｆａｒより低くなる。よって、この場合には、ＳＴ５の判定が「ＹＥＳ」、ＳＴ６の判定が「ＮＯ」となり、報知態様２を実行する（ＳＴ１１）。

タグ１０との交信は可能であるが、アンテナ部２が交信に適した状態より遠くに設置されている場合（タグ１０が直線Ｌ１から直線Ｌ_ｆａｒまでの範囲にある場合）には、送信レベルＶｓが基準値Ｖｓ０以上で、受信レベルＶｒがＶ_ｆａｒ≦Ｖｒ＜Ｖ１となる。よって、この場合には、ＳＴ５，６の判定が「ＹＥＳ」、ＳＴ７の判定が「ＮＯ」となり、報知態様４を実行する（ＳＴ１０）。

タグ１０との交信は可能であるが、アンテナ部２が交信に適した状態よりタグ１０に接近している場合（タグ１０が直線Ｌ_ｎｅａｒから直線Ｌ２までの範囲にある場合）には、送信レベルＶｓが基準値Ｖｓ０以上で、受信レベルＶｒが基準値Ｖ２より大きくなる場合と、送信レベルＶｓが基準値ＶＳ０より低く、受信レベルＶｒが基準値Ｖ_ｎｅａｒ以上になる場合とがある。前者の場合には、ＳＴ５，６，７の判定が「ＹＥＳ」、ＳＴ８の判定が「ＮＯ」となり、後者の場合には、ＳＴ５の判定が「ＮＯ」，ＳＴ１２の判定が「ＹＥＳ」となり、いずれの場合にも報知態様５を実行する（ＳＴ１３）。

さらにアンテナ部２が交信が不可能になるほどタグ１０に接近した場合（タグ１０が直線Ｌ_ｎｅａｒより前方にある場合）には、送信レベルＶｓが基準値Ｖｓ０より低くなり、また受信レベルＶｒが基準値Ｖ_ｎｅａｒより低い状態となる。この場合には、ＳＴ５およびＳＴ１２の判定がそれぞれ「ＮＯ」となり、報知態様３を実行する（ＳＴ１４）。

上記によれば、タグ１０がアンテナ部２の正面に位置するようにして試験的な交信を行うことにより、アンテナ部２とタグ１０との位置関係が認識され、その認識結果に応じた報知態様が実施されることになる。よって、ユーザは、実施された報知の態様からアンテナ部２とタグ１０との位置関係を容易に把握し、報知態様１以外の報知が実施されている場合には、アンテナ部２の位置を適切に調整する処理を容易に行って、報知の内容を報知態様１に変更することができる。

なお、上記の認識処理では、受信レベルＶｒについて、図５に示した４本の直線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ_ｆａｒ，Ｌ_ｎｅａｒに対応する受信レベルＶ１，Ｖ２，Ｖ_ｆａｒ，Ｖ_ｎｅａｒをそれぞれ基準値として登録したが、直線Ｌ_ｎｅａｒについては、搬送波の送信レベルの値を基準値として登録してもよい。

また受信レベルの第１、第２の基準値Ｖ１，Ｖ２を定めるにあたっては、あらかじめこれらの基準値が表す数値範囲の幅に相当する数値を定めて登録しておき、受信レベルが最大値Ｖｘになる位置Ｌｘや両側の交信領域１０１，１０２との関係に基づき、数値範囲の下限値を表す基準値Ｖ２を定めた後に、この基準値Ｖ２に上記の幅長さを加算する方法により、もう一方の基準値Ｖ１を特定してもよい。また、基準値Ｌ_ｆａｒやＬ_ｎｅａｒについても、他の基準値のレベルに所定の幅を表す数値を加算または減算する演算により、該当する数値を求めるようにしてもよい。

また、交信の可否を判断する必要がなければ、受信レベルについては直線Ｌ１，Ｌ２に対応する受信レベルＶ１，Ｖ２のみを基準値として登録すればよい。この場合にも、送信レベルＶｓが基準値Ｖｓ０以上となり、受信レベルＶｒがＶ１≦Ｖｒ≦Ｖ２の条件を満たすことをもって、アンテナ部２とタグ１０とが交信に適した位置関係にあると判断することができる。また、ＶｓがＶｓ０以上であり，ＶｒがＶ１より小さくなったことをもって、アンテナ部２とタグ１０とが交信に適した状態より離れていると判断することができ、送信レベルＶｓがＶｓ０より小さくなった状態をもって、アンテナ部２とタグ１０とが交信に適した状態より接近していると判断することができる。さらに、送信レベルＶｓがＶｓ０以上で、受信レベルＶｒがＶ２より大きくなった場合にも、アンテナ部２とタグ１０とが交信に適した状態より接近していると判断することができる。

上記によれば、交信の可否を判断することは困難であるが、アンテナ部２とタグ１０とが交信に適した位置関係にある状態、両者が離れすぎている状態、両者が接近しすぎている状態の３通りを、精度良く認識し、その認識結果を３通りの報知態様により報知することができる。よって、ユーザは、タグ１０の移動経路に対するアンテナ部２の位置合わせを容易に行うことができる。

なお、アンテナ部２とタグ１０との位置関係の報知については、上記のランプ２１によるものに限らず、交信制御装置３の表示部９に認識内容を表すコードまたはメッセージを表示してもよい。また、上位機器に、位置関係の認識結果を示すデータを送信することもできる。

生産現場に導入されたＲＦＩＤシステムの例を示す図である。リーダライタ１の全体構成を表すブロック図である。ＲＦＩＤタグ１０から受信した応答信号のレベルを検出する処理の内容を説明する図である。アンテナ部２とＲＦＩＤタグ１０との位置関係の認識結果に関する報知態様の内容を表すテーブルである。アンテナ部２の交信領域、および移動するタグ１０との交信が可能な範囲、ならびに交信に適した範囲を示す図である。搬送波の送信レベルおよび応答信号の受信レベルについて、アンテナ部２とタグ１０との距離の変化に伴う特性をグラフとして表した図である。アンテナ部２とタグ１０との位置関係を認識する処理に関するフローチャートである。共振周波数の変動が搬送波の強度に及ぼす影響をグラフにより説明した図である。

符号の説明

１リーダライタ
２アンテナ部
３交信制御装置
４送信回路
５受信回路
６制御部
１０ＲＦＩＤタグ
６１電圧検出回路
６２検波回路
６５ランプ制御回路

Claims

所定周波数の搬送波をアンテナ部より送出し、この搬送波により起動したＲＦＩＤタグにコマンドを送信する処理と、コマンドに対するＲＦＩＤタグからの応答信号を受け付ける処理とを所定サイクル実行することによって、当該ＲＦＩＤタグに対する情報の読み書き処理を実行する装置であって、
前記アンテナ部から送出される搬送波の強度を送信レベルとして検出する送信レベル検出手段と、
前記アンテナ部がＲＦＩＤタグから受信した応答信号の強度を受信レベルとして検出する受信レベル検出手段と、
前記送信レベルにつき１つの基準値を、受信レベルにつき所定の数値範囲を表す２つの基準値を、それぞれ登録するための登録手段と、
ＲＦＩＤタグと交信していない状態下で前記送信レベル検出手段により検出された送信レベルと、所定のコマンドの送信後に受信レベル検出手段により検出された受信レベルとを、それぞれ前記登録手段に登録された基準値と照合することによって、アンテナ部とＲＦＩＤタグとの位置関係を認識する位置関係認識手段と、
前記位置関係認識手段による認識結果を出力する出力手段とを具備し、
前記位置関係認識手段は、前記送信レベルがその基準値に達し、かつ受信レベルが前記２つの基準値が表す数値範囲に含まれる場合には、アンテナ部とＲＦＩＤタグとが交信に適した位置関係にあると認識し、送信レベルがその基準値に達している一方で受信レベルが２つの基準値が表す数値範囲より低い場合には、アンテナ部とＲＦＩＤタグとが交信に適した状態より離れていると認識し、送信レベルがその基準値を下回る場合、または受信レベルが２つの基準値が表す数値範囲を上回る場合には、アンテナ部とＲＦＩＤタグとが交信に適した状態より接近していると認識する、ＲＦＩＤ用リーダライタ。
前記登録手段には、前記受信レベルについて、前記２つの基準値より小さい第３の基準値と、２つの基準値の間に位置する第４の基準値とがさらに登録されており、
前記位置関係認識手段は、前記送信レベルがその基準値に達し、かつ前記受信レベルが第３の基準値を下回る場合には、アンテナ部とＲＦＩＤタグとが離れすぎて交信が不可能な状態にあると認識し、前記送信レベルがその基準値より低く、受信レベルが前記第４の基準値より低い場合には、アンテナ部とＲＦＩＤタグとが接近しすぎて交信が不可能な状態にあると認識する、
請求項１に記載されたＲＦＩＤ用リーダライタ。
前記登録手段には、回路の特性が異なる複数種のアンテナ部とＲＦＩＤタグとの組み合わせについて、前記送信レベルおよび受信レベルの各基準値がそれぞれ個別に登録され、
前記位置認識手段は、アンテナ部およびＲＦＩＤタグの種別を示すデータの入力を受け付けて、これらの入力データに対応するアンテナ部およびＲＦＩＤタグの組み合わせにつき前記登録手段に登録された基準値を用いて前記認識処理を実行する、請求項１または２に記載されたＲＦＩＤ用リーダライタ。