JP5327171B2 - Ｒｆｉｄシステム - Google Patents

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Description

本発明は、アンテナおよびＩＣチップを含むＲＦＩＤタグと、このＲＦＩＤタグと交信してＩＣチップ内のメモリに対する情報の読み書きを行うリーダライタとを具備するＲＦＩＤシステム、およびこのシステムで使用されるＲＦＩＤタグに関する。
ＲＦＩＤシステムが導入される現場では、物品に取り付けられたＲＦＩＤタグ（以下、単に「タグ」という場合もある。）に対する交信が可能になる範囲を限定したり、タグ（物品）の移動方向を認識することが求められる場合がある。
このような要求に応えるための従来技術として、リーダライタのアンテナ部をアレイアンテナにより構成して、タグの移動方向を検出したり、放出される電波の指向性を調整することが、提案されている（たとえば、特許文献１，２を参照）。
特許第４３５３２９８号公報 特開２００７−３３６３０５号公報
ＲＦＩＤタグとの交信が可能な範囲を調整する一般的な方法として、アンテナ部からの電波の指向性を変更する方法が知られている。しかし、電波法上の制約があるため、このような方法を採用するのは困難である。
また、リーダライタにアレイアンテナを導入した場合には、アレイアンテナを構成する各アンテナ毎にＲＦＩＤタグとの交信を行って、これらのアンテナが受信した信号を用いた演算を実行する場合があるが、このような処理ではリーダライタにおける演算の負荷が大きくなり、読み書き処理を高速化するのが困難となる。
本発明は上記の問題点に着目し、タグ側の構成を改良することによって、交信が可能な範囲を調整したり、タグの移動に追随して交信を行うことを容易に実現することを、課題とする。
本発明によるＲＦＩＤシステムは、アンテナおよびＩＣチップが本体の内部に組み込まれたＲＦＩＤタグと、このＲＦＩＤタグと交信して前記ＩＣチップ内のメモリに対する情報の読み書きを行うリーダライタとを具備する。
第１の発明のＲＦＩＤタグは、本体の一面の一幅方向に沿って分布する複数の交信領域を設定する機能と、前記複数の交信領域のいずれかを介して当該交信領域の識別情報を含むリーダライタからのコマンドを受け付けたことに応じて当該コマンドに対する応答情報をリーダライタに返送する機能とを具備する。
一方、リーダライタは、複数の交信領域のうちの１つを選択し、この選択した交信領域の識別情報を含むコマンドをタグに送信して当該コマンドに対するタグからの応答情報を受信すると共に、コマンドの送信および応答情報の受信があらかじめ定めた上限の回数まで実施されたとき、または前記コマンドの送信に対してタグからの応答情報を受信できなかったときに交信領域の選択を切り替え、その切り替え後の交信領域の識別情報を含むコマンドをタグに送信する。
上記構成のＲＦＩＤタグでは、２以上の交信領域を介してリーダライタからのコマンドを受信する可能性があるが、リーダライタにより選択されている交信領域を介してコマンドを受信したときでなければコマンドには反応しないので、選択外の交信領域を介して受信したコマンドにより誤った処理が行われるおそれがない。
リーダライタでは、いずれの交信領域を選択するかによって、タグとの交信が可能になる範囲を変更することができる。したがって、移動するタグと交信する場合にその移動の方向に交信領域の分布の方向を合わせておけば、タグからの応答情報を受信していることを確認しながらコマンドの送信および応答情報の受信を繰り返し、適宜、交信領域の選択を切り替えることによって、タグの移動に追随した交信を行うことができる。また、コマンドの送信および応答情報の受信の回数が上限に達するか、タグからの応答情報を受信できなかった場合に交信領域の選択を切り替えることによって、タグが高速で移動する場合や、交信回数が多い場合でも、交信を支障なく実施することができる。
上記のＲＦＩＤシステムの一実施形態のＲＦＩＤタグには、それぞれ異なる方向に電波を放出する複数のアンテナと、これらのアンテナを並列で動作させる制御回路を含むＩＣチップとが設けられる。
第２の発明では、ＲＦＩＤタグは、前記本体の一面の一幅方向に沿って分布する複数の交信領域を１つずつ順に有効にする機能と、有効な交信領域を介して当該交信領域の識別情報を含む前記リーダライタからのコマンドを受け付けたことに応じて当該コマンドに対する応答情報をリーダライタに返送する機能とを具備する。またリーダライタは、前記複数の交信領域のうちの１つを選択し、この選択した交信領域の識別情報を含むコマンドを前記ＲＦＩＤタグに送信して当該コマンドに対するＲＦＩＤタグからの応答情報を受信すると共に、交信領域の選択を切り替える必要が生じたとき、その切り替え後の交信領域の識別情報を含むコマンドをＲＦＩＤタグに送信する。
さらに、前記ＲＦＩＤタグは、前記有効な交信領域を介して他の交信領域の識別情報を含むコマンドを前記リーダライタから受信したときは、応答情報を返送せずに、当該コマンドに含まれる識別情報に対応する交信領域が有効となるように有効な交信領域を切り替える。
上記の構成によれば、ＲＦＩＤタグがリーダライタからの電波を受信可能な位置まで移動し、タグで指定されている交信領域とリーダライタで選択されている交信領域とが整合している場合に、交信を開始することができる。
ＲＦＩＤタグがコマンド中の識別情報に整合しない交信領域を指定している場合には、コマンドを受信してもそのコマンドには応答しないが、受信したコマンド中の識別情報に対応する交信領域に選択を切り替えるので、リーダライタからコマンドを再送信することによって、タグにコマンドの実行および応答情報の返送をさせることができる。
このような処理により、リーダライタにおいて、適宜、交信領域の選択を切り替えながらコマンドの送信および応答情報の受信を実施することにより、タグの移動に追随した交信が可能になる。
第３の発明におけるＲＦＩＤタグも、前記本体の一面の一幅方向に沿って分布する複数の交信領域を１つずつ順に有効にする機能と、有効な交信領域を介して当該交信領域の識別情報を含む前記リーダライタからのコマンドを受け付けたことに応じて当該コマンドに対する応答情報をリーダライタに返送する機能とを具備する。
リーダライタは、前記複数の交信領域のうちの１つを選択し、この選択した交信領域の識別情報を含むコマンドを前記ＲＦＩＤタグに送信して当該コマンドに対するＲＦＩＤタグからの応答情報を受信すると共に、交信領域の選択を切り替える必要が生じたときには、その切り替えを指示するコマンドに切り替え前の交信領域の識別情報を含めてＲＦＩＤタグに送信した後に交信領域の選択を切り替える。
さらに上記構成のシステムでは、ＲＦＩＤタグは、有効な交信領域を介して他の交信領域の識別情報を含むコマンドを前記リーダライタから受信したときは、応答情報を返送せずに、当該コマンドに含まれる識別情報に対応する交信領域が有効となるように有効な交信領域を切り替える。
上記の構成によれば、タグの移動に伴って交信領域の選択を切り替える必要が生じたときには、リーダライタからのコマンドにより、タグ側が指定する交信領域をリーダライタで選択している交信領域に一致させることができるので、交信を支障なく続けることができる。
第２および第３の発明では、前記ＲＦＩＤタグとして、電波を放射するアンテナと、このアンテナを動作させる制御回路を含むＩＣチップと、前記アンテナからの電波の放射方向を前記複数の方向のそれぞれに１つずつ順に切り替える切替機構とが設けられた構成のＲＦＩＤタグを使用することができる。
本発明によれば、移動するＲＦＩＤタグとの交信において、ＲＦＩＤタグ側の複数の交信領域の中のいずれか１つを選択してコマンドの送信および応答情報の受信を行いながら、適宜、交信領域の選択を切り替えることにより、交信が可能な範囲をＲＦＩＤタグの移動に追従させて変更することが可能になる。また、リーダライタの処理が複雑になることがないので、ＲＦＩＤタグが高速で移動したり、交信の回数が多く設定されている場合でも、安定した交信が可能になる。
ＲＦＩＤシステムの構成を示すブロック図である。 第１の実施例のＲＦＩＤタグの構成を示す図である。 第２の実施例のＲＦＩＤタグの構成を示す図である。 第３の実施例のＲＦＩＤタグの構成を示す図である。 第４の実施例のＲＦＩＤタグの構成を示す図である。 第５の実施例のＲＦＩＤタグの構成を示す図である。 第６の実施例のＲＦＩＤタグの構成を示す図である。 第７の実施例のＲＦＩＤタグの構成を示す図である。 交信処理の例を示す図である。 図９の交信処理を実行する場合のリーダライタの処理手順を示すフローチャートである。 図９の交信処理を実行する場合のリーダライタの処理手順の他の例を示すフローチャートである。 他の交信処理の例を示す図である。 図１２の交信処理を実行する場合のリーダライタの処理手順を示すフローチャートである。 交信領域Ａを介した交信によりタグを検出した後に、交信領域Ｂを介した交信処理を実行する場合のリーダライタの処理手順を示すフローチャートである。 交信領域Ａ，Ｂを共に選択した場合の交信制御の例を示す図である。 ＲＦＩＤタグの移動方向を検出するための交信処理を示す図である。
図１は、本発明が適用されるＲＦＩＤシステムの構成を示す。このＲＦＩＤシステムは、ＵＨＦ帯域の電波によりパッシブ方式の交信を行うもので、物品に取り付けられるＲＦＩＤタグ１と、このＲＦＩＤタグ１に対する読み書き処理を行うためのリーダライタ２と、上位機器３（パーソナルコンピュータ、ＰＬＣなど。）とにより構成される。リーダライタ２は、アンテナ部２０と制御部２１とが別体になったタイプのものであるが、これに限らず、両者が一体になったリーダライタを使用することもできる。
リーダライタ２の制御部２１は、上位機器５からのコマンドを受けて、このコマンドをアンテナ部２０からＲＦＩＤタグ１に転送する。また、アンテナ部２０がコマンドを実行したＲＦＩＤタグ１から受信した応答情報は、アンテナ部２０から制御部２１へと出力され、さらに制御部２１から上位機器へと出力される。
図２〜図８は、上記のシステムに適用されるＲＦＩＤタグ１の具体例を示す。
いずれの実施例のＲＦＩＤタグ１も、それぞれ異なる方向に広がる２つの交信領域Ａ，Ｂが生じるように設計されている。また、各図では、タグ１の本体を形作るパッケージを符号１０で示し、その前面（リーダライタ２のアンテナ部２０に対向させる面）を符号１０ａで示す。
各実施例でいうところの交信領域Ａ，Ｂとは、アンテナ部２０に電波を送信することが可能な範囲であって、タグ１から放出される電波の指向性を２通り設定することにより、交信領域Ａ，Ｂをパッケージ１０の横幅方向に沿って分布させるようにしている。図２〜図４の実施例のタグ１は、交信領域Ａ，Ｂを同時に発生させることができるタイプのものであり、図５〜図８の実施例のタグ１は、交信領域Ａ，Ｂのいずれか一方を発生させるタイプのものである。
以下、図２〜図８を参照して、各実施例におけるＲＦＩＤタグ１の構成を説明する。
まず図２に示すＲＦＩＤタグ１は、パッケージ１０の内部に、アンテナ１１およびＩＣチップ１２を含む処理部１３が２組導入される。図２では、各処理部１３の構成要素を、Ａ，Ｂを付けた符号により区別している。
各処理部１３Ａ，１３Ｂは、それぞれのアンテナ１１Ａ，１１Ｂをパッケージ１０の前面１０ａに向け、かつパッケージ１０の横幅方向に沿って並んだ状態で配備される。各処理部１３Ａ，１３ＢのＩＣチップ１２Ａ，１２Ｂには、ＣＰＵや不揮発性メモリを含む制御回路や、送受信回路が含まれる。各処理部１３Ａ，１３Ｂおよびアンテナ１１Ａ，１１Ｂの配置はこの実施例のものに限らず、各アンテナ１１Ａ，１１Ｂから放射される電波の方向を異ならせた様々な配置が可能である。
各アンテナ１１Ａ，１１Ｂは、それぞれ異なる方向に向けて電波を放射する。図中、パッケージ１０の右側に位置するアンテナ１１Ａからの電波は、斜め右方向に向けて放射され、これにより交信領域Ａが設定される。パッケージ１０の左側に位置するアンテナ１１Ｂからの電波は、斜め左方向に向けて放射され、これにより交信領域Ｂが設定される。また、交信領域Ａ，Ｂの間には所定広さの重複部分が生じるように設定されている。以下の実施例でも、交信領域Ａ，Ｂの関係は同様である。
この実施例のＲＦＩＤタグ１では、アンテナ１１Ａ，１１Ｂの少なくとも一方がリーダライタ２のアンテナ部２０からの電波を受信したことによって起動し、電波を受信したアンテナを介してアンテナ部２０と交信できる状態となる。しかし、この実施例では、後記するように、リーダライタ２の制御部２１で交信領域Ａ，Ｂのいずれか一方を選択し、選択された交信領域を介した交信のみが有効になるようにしている。以下の実施例のタグ１にも、同様の交信制御が適用される。
図３に示す実施例のＲＦＩＤタグ１は、図２の実施例と同様に２つのアンテナ１１Ａ，１１Ｂを有するが、ＩＣチップ１２は１つのみとなる。このＩＣチップ１２には、各アンテナ１１Ａ，１１Ｂに対する接続端子１４Ａ，１４Ｂが設けられる。また、ＩＣチップ１２には、接続端子１４Ａ，１４Ｂからの信号線毎に送受信回路が設けられる。さらに、各送受信回路は、それぞれ個別のポートを介して制御回路内のＣＰＵに接続される。この構成により、制御回路は、各アンテナ１１Ａ，１１Ｂをそれぞれ独立に動作させて、それぞれが受信した信号を個別に処理すると共に、リーダライタ２からのコマンドに対する応答情報を送信するアンテナを選択することができる。
各アンテナ１１Ａ，１１Ｂは、図２の実施例と同様に、それぞれ斜め右方向、斜め左方向に向けて電波を放射するように調整される。これにより交信領域Ａ，Ｂが設定される。
つぎに、図４に示す実施例のＲＦＩＤタグ１には、図２の例と同様に、アンテナ１１およびＩＣチップ１２を含む処理部１３が２つ（処理部１３Ａ，１３Ｂ）設けられると共に、リフレクタ１５が導入される。このリフレクタ１５は、三角柱状の金属体であって、両側面をそれぞれの処理部１３Ａ，１３Ｂに対向させた状態で処理部１３Ａ，１３Ｂの間に配備される。
この実施例では、アンテナ１１Ａからの電波は、リフレクタ１５により斜め右に放射方向が変更され、アンテナ１１Ｂからの電波はリフレクタ１５により斜め左に放射方向が変更される。この結果、図２や図３の実施例と同様の交信領域Ａ，Ｂが設定される。
なお、リフレクタ１５の形状は三角柱に限らず、たとえば、金属板が板面を斜めにした状態で支持された構成のリフレクタを２つ導入してもよい。
図２〜図４に示したＲＦＩＤタグ１では、交信領域Ａ，Ｂの両方を有効にすることができる。これに対し、図５〜図８に示すＲＦＩＤタグ１は、交信領域Ａ，Ｂのいずれか一方を選択し、選択された交信領域のみを有効にするように構成されている。また、これらの実施例のＲＦＩＤタグには、交信領域の選択を自力で切り替えるための電力源として、電池（図示せず。）が組み込まれる。
図５の実施例のＲＦＩＤタグ１は、２つのアンテナ１１Ａ，１１Ｂを具備するが、各アンテナ１１Ａ，１１ＢとＩＣチップ１２との接続を切り替えるために、スイッチ機構１６が設けられる。ＩＣチップ１２は、交信領域Ａ，Ｂのいずれか一方を選択し、選択された交信領域に対応するアンテナがＩＣチップ１２に接続されるように、スイッチ機構１６の動作を制御する。接続されたアンテナがリーダライタ２のアンテナ部２０からの電波を受信できる状態になると、選択された交信領域を介した交信が可能となる。
図６の実施例のＲＦＩＤタグ１も、２本のアンテナ１１Ａ，１１Ｂと単独のＩＣチップ１２とが設けられるが、ＩＣチップ１２からの信号線は、図示しない分配器を介して双方のアンテナ１１Ａ，１１Ｂに接続され、さらに分配器とアンテナ１１Ａとの間に可変位相器１７が介装される。
上記構成のタグ１では、ＩＣチップ１２から送出された所定周波数の信号が分配器１７を介して各アンテナ１１Ａ，１１Ｂに分配される。アンテナ１１Ａに分配された信号は可変位相器１７により位相が変更され、これによりアンテナ１１Ａ，１１Ｂからは、互いに位相が異なる電波が送出される。これらの電波の合成波が放出される範囲が交信領域となる。
合成波が放出される方向は、各アンテナ１１Ａ，１１Ｂ間の位相のずれ量に応じて変動する。そこでこの実施例では、可変位相器１７に２通りの位相の調整量を切り替えて設定するようにしている。これらの調整量の一方が設定されたときは、電波の合成波が斜め右方向に放射されて交信領域Ａが設定され、他方の調整量が設定されたときは、電波の合成波が斜め左方向に放射されて交信領域Ｂが設定される。また、初期状態として２通りの位相の調整量のうちの一方を選択し、適宜、他方の調整量へと選択を切り替えることにより、交信領域Ａ，Ｂを切り替えることができる。
図７の実施例のＲＦＩＤタグ１では、アンテナ１１およびＩＣチップ１２は１つずつとなり、小型モータを含む方向切替器１８が設けられる。図示を省略するが、方向切替器１８のモータの回転軸は、その軸方向を図７の紙面に直交する方向に合わせて配備されており、この回転軸に、図示しない連結部材を介してアンテナ１１が連結される。ＩＣチップ１２は、モータを所定の角度範囲内で正逆両方向に回転させることにより、アンテナ１１が左右に振られる状態にして、その向きを変更する。これにより交信領域Ａと交信領域Ｂとを適宜切り替えることが可能になる。
図８の実施例のＲＦＩＤタグ１にも、アンテナ１１およびＩＣチップ１２が１つずつ設けられる。さらに、このＲＦＩＤタグ１には、小型モータを含む方向切替器１８´と、板状のリフレクタ１５´とが導入される。リフレクタ１５´は、図７の実施例のアンテナ１１と同様に、方向切替器１８´のモータの回転軸に連結され、モータの回転に応じてリフレクタ１５´の向きが変更される。
この実施例では、方向切替器１８´によりリフレクタ１５´の向きを変更することによって、電波の放射方向を切り替えることができる。具体的には、リフレクタ１５´が、アンテナ部１１の右手側に実線で示すような姿勢で位置する場合には、アンテナ１１からの電波は斜め左に向けて放射され、これにより交信領域Ｂが設定される。また、リフレクタ１５´が、アンテナ部１１の左手側に図中の破線で示すような姿勢で位置する場合には、アンテナ１２からの電波は斜め右に向けて放射され、これにより交信領域Ａが設定される。
このように、図５〜８の各実施例では、電波が放射される方向を切り替えることによって、交信領域Ａ，Ｂのいずれか一方を有効にすることができる。
なお、図６の実施例では、可変調整器１７の位相の調整値を３段階以上に切り替えることにより、パッケージ１０の前方に円弧状の軌跡が描かれるようにして、３以上の交信領域を切り替えて設定することができる。図７や図８の実施例でも、方向切替器１８，１８´のモータの回転をより細かい単位で制御することにより、同様に、３以上の交信領域を切り替えて設定することが可能になる。また、図２〜５の実施例においても、３本以上のアンテナ１１を設けることにより、３以上の交信領域を設定することができる。
各実施例によるＲＦＩＤタグ１は、所定の方向に沿って搬送される物品に対し、その搬送方向に交信領域Ａ，Ｂの並び方向が対応するようにして取り付けて使用することができる。
また、各実施例によるＲＦＩＤタグ１を使用するＲＦＩＤシステムでは、前出の交信領域Ａ，Ｂをそれぞれ特定の識別情報により管理する。各交信領域Ａ，Ｂの識別情報は、リーダライタ２の制御部２１および各タグ１のＩＣチップ１２内のメモリに共通情報として登録される。
なお、識別情報は、交信領域Ａ，Ｂを直接示すものに限らず、たとえば、タグ１に２本のアンテナ１１Ａ，１１Ｂが設けられる場合には、ＩＣチップ１２が各アンテナ１１Ａ，１１Ｂを制御するために用いている識別コードを、交信領域Ａ，Ｂの識別情報として使用してもよい。
リーダライタ２の制御部２１は、従来と同様に、アンテナ部２０の交信領域に入ったタグ１を検出するためのコマンドを送信し、このコマンドに応答したタグ１との交信を行う。ただし、この実施例では、交信領域Ａ，Ｂのいずれか一方を選択し、選択された交信領域を介した交信のみを実行する。また、一連の交信処理の中で、適宜、交信領域の選択を切り替えるようにしている。
図９は、交信処理の一例を示す。
図中、３０はタグ１が取り付けられた物品であり、４０は物品３０の搬送路である。また、図中の矢印Ｆは物品３０が搬送される方向を示す。搬送方向Ｆが示す方向を前とすると、リーダライタ２のアンテナ部２０は、搬送路４０の左手に配置される。これに合わせて、タグ１も物品の左側面に取り付けられる。これにより、図９の交信領域Ａ，Ｂは、図２〜８に示した状態から１８０°回転した状態になっている（図１２，図１５，図１６でも同様である。）。
図９の例では、タグ１（物品３０）の移動に伴い、２つの交信領域Ａ，Ｂのうちの交信領域Ａが先にアンテナ部２０と交信できる状態になり、続いて交信領域Ｂがアンテナ部２０と交信できる状態となる。この原理を利用して、リーダライタ２の制御部２１は、最初に交信領域Ａを選択し、この交信領域Ａを介してタグ１と所定回数の交信を行った後、交信領域Ｂに選択を切り替え、引き続き、交信領域Ｂを介してタグ１と交信する。
図１０は、図９に示した交信処理を実施する場合に、リーダライタ２の制御部２１により実行される処理の手順を示すフローチャートである。なお、図１０および後続の図１１，図１３，図１４のフローチャートでは、上位機器３との通信に関する処理を省略する。
以下、図２〜図４の実施例によるタグ１を使用することを前提として、タグ１の処理と関連づけながら図１０の交信処理を説明する。
この実施例では、リーダライタ２の制御部２１は、交信領域Ａを選択した状態に初期設定される。制御部２１は、この初期設定に基づき、交信領域Ａの識別情報を含む検出用のコマンドを送信する（ステップＳ１）。このコマンドは、ＲＦＩＤタグ１からの応答が得られるまで繰り返し送信される。
上記のコマンドをアンテナＡが受信できる位置にまでタグ１が移動すると、ＩＣチップ１２内の回路が起動し（図２，４の例では、交信領域Ａに対応するＩＣチップ１２Ａのみが起動する。）、交信領域Ａを介した交信が可能になる。起動したＩＣチップ１２の制御回路は、リーダライタ２からの検出コマンドに応じて自装置を知らせる応答情報を作成し、これをアンテナ１１Ａから送信する。
リーダライタ２の制御部２１はこの応答情報を受信すると、ステップＳ１の検出処理を終了し、本格的な交信処理を開始する。
この場合、制御部２１は、引き続き、交信領域Ａの識別情報を含むコマンドを送信して、タグ１からの応答情報を受け付ける（ステップＳ２〜Ｓ４）。タグ１のＩＣチップ１２内の制御回路は、アンテナ１１Ａを介してコマンドを受信すると、コマンド中の識別情報と受信したアンテナ１１Ａとが整合していることを確認した上で、そのコマンドに応じた処理（メモリからの情報の読み出しまたは情報の書き込み）を実行する。さらに、制御回路は、処理結果を示す応答情報を作成し、これをアンテナ１１Ａより送信する。これにより、図１０のステップＳ３が「ＹＥＳ」となる。さらに、領域Ａを選択して送信するコマンドがある場合には、ステップＳ４が「ＮＯ」となってステップＳ２に戻る。
以下、同様の流れで、コマンドの送信と応答情報の受信とを繰り返すが、交信領域Ａを選択した状態で実行される交信回数には上限値が設定されている。交信回数がこの上限値に達すると、制御部２１は交信領域Ａの選択を終了する時期になったと判断する。これによりステップＳ４が「ＹＥＳ」となり、ステップＳ５に進む。
また、図１０には明示していないが、この実施例では、コマンドの送信に対して所定時間が経過しても応答情報が得られなかった場合には、同じコマンドを再度送信する。ただし、この再送信の回数があらかじめ設定された上限値に達した場合には、制御部２１は、ＲＦＩＤタグ１からの応答はないものと判断する。この場合には、ステップＳ３が「ＮＯ」となって、ステップＳ５に進む。
ステップＳ５では、交信領域Ａから交信領域Ｂに選択を切り替え、この交信領域Ｂの識別情報を含むコマンドを送信する。
このときのタグ１では、まだ、このコマンドをアンテナＡにより受信する可能性があるが、ＩＣチップ１２の制御回路は、受信したアンテナに対応しない識別情報を含むコマンドには反応しない。ただし、アンテナ１１Ａと同時にアンテナ１１Ｂがコマンドを受信した場合には、ＩＣチップ１２の制御回路はコマンドを実行し、その処理結果を示す応答情報をアンテナ１１Ｂより送信する。この応答情報をリーダライタ２の制御部２１が受信すると、ステップＳ６が「ＹＥＳ」となる。
なお、ステップＳ５でも、何度かコマンドを再送信することができる。よって、交信領域の選択が切り替えられた直後に送信されたコマンドをアンテナ１１Ｂが受信できなかった場合でも、タグ１の移動に伴い、アンテナ１１Ｂが再送信されたコマンドを受信したときに、そのコマンドを実行し、応答情報を返送することができる。
リーダライタ２の制御部２１では、タグ１からの応答情報を受信すると、引き続き、次のコマンドを送信する。以下、必要な情報のやりとりが終了するまで、交信領域Ｂの識別情報を含むコマンドの送信と応答情報の受信とを繰り返し（ステップＳ５〜Ｓ７のループ）、しかる後に処理を終了する。
なお、ステップＳ５において、再送信回数が許容値に達するまでコマンドの再送信を繰り返しても、応答情報が得られなかった場合には、ステップＳ６が「ＮＯ」となり、エラー処理（ステップＳ８）を実施する。
上記のように、アンテナ部２０の電波により先に発生する交信領域Ａを選択して交信を開始した後に、タグ１の移動に応じて後から発生する交信領域Ｂに選択を切り替えて交信処理を続行することにより、タグ１の移動経路上で交信が可能となる範囲を、交信領域が１つしか発生しないタグを使用する場合よりも広くすることができる。したがって、タグ１（物品３０）が高速で移動する場合や、交信回数が多い場合でも、交信を支障なく実施することができる。
ただし、図２や図４の実施例、すなわち２つのＩＣチップ１２Ａ，１２Ｂを有するＲＦＩＤタグ１が使用される場合には、交信処理の間に読み書き対象のＩＣチップが変更されるので、ＩＣチップ１２Ａ，１２Ｂ間の情報の整合性が崩れ、処理に支障が生じるおそれがある。したがって、たとえば、交信領域Ｂに選択を切り替える直前にＩＣチップ１２Ａから情報を読み出し、読み出した情報を、選択が切り替えられた直後にＩＣチップ１２Ｂに書き込むなどして、ＩＣチップ１２Ａ，１２Ｂ間の情報の整合性を確保する必要がある。
つぎに、図５〜８の実施例、すなわち、交信領域Ａ，Ｂのいずれか一方を選択するように設計されたＲＦＩＤタグ１を用いて図９に示した交信処理を行う場合には、ＲＦＩＤタグ１も、交信領域Ａを選択した状態に初期設定される。また、タグ１の制御回路は、リーダライタ２からのコマンドに含まれる識別情報が自己が選択中の交信領域を示すものである場合にのみコマンドを実行して、応答情報を返送する。自己が選択している交信領域以外の交信領域の識別情報を含むコマンドを受信した場合には、制御回路は、そのコマンドを実行しない代わりに、受信した識別情報に対応する交信領域が機能するように、交信領域の選択を切り替える。このようにすれば、リーダライタ２の制御部２１では、交信領域Ａから交信領域Ｂに選択を切り替えた直後のコマンド送信（ステップＳ４〜Ｓ５）に対しては、応答情報を得ることができないが、このコマンドを再送信することによって、タグ１にコマンドを実行させて、応答情報を得ることができる。ＲＦＩＤタグ１でも、リーダライタ２により選択された交信領域を介してコマンドを受信したときのみ、そのコマンドを実行するので、誤った交信による読み書き処理が行われるのを防ぐことができる。
また、図５〜図８の実施例によるタグ１を用いて図９に示した交信処理を行う場合には、リーダライタ２の制御部２１において、図１１に示すような手順を実行することもできる。
この手順も、基本的な流れは図１０と同様であるので、簡単に説明する。リーダライタ２の制御部２１は、図１０の例と同様に、交信領域Ａの識別情報を含む検出コマンドを送信する（ステップＳ１１）。タグ１は、交信領域Ａを介して検出コマンドを受信できる状態になると、応答情報を返送する。この応答情報を受信した制御部２１は、検出処理を終了し、引き続き、交信領域Ａの識別情報を含むコマンドを用いてタグ１との交信を実施する（ステップＳ１２〜１４）。
交信領域Ａの選択を終了する時期になると、制御部２１は、交信領域Ａの識別情報を含む最後のコマンドとして、交信領域Ｂへの選択の切替えを指示するコマンドを送信する（ステップＳ１５）。このコマンドを受けたＲＦＩＤタグ１は、交信領域Ｂを選択した状態に切り替えて、応答情報を返送する。リーダライタ２の制御部２１がこの応答情報を受信すると、ステップＳ１６が「ＹＥＳ」となる。
以後、制御部２１は、交信領域Ｂの識別情報を含むコマンドを用いて、タグ１との交信を実施する（ステップＳ１７〜１８）。
なお、各段階でのコマンドの送信に対してタグ１からの応答情報を受信できなかった場合（ステップＳ１３，Ｓ１６，Ｓ１８のいずれかが「ＮＯ」となる場合）には、エラー処理（ステップＳ２０）を実行する。
図１２は、交信処理の他の例を示す。
この実施例でも、図９の例と同様に、方向Ｆに移動するＲＦＩＤタグ１と交信するが、交信領域Ａではなく、交信領域Ｂを先に選択する。ただし、交信領域Ｂを選択した交信は、タグ１の検出処理にのみ用いられ、検出が終了すると、すぐに交信領域Ａに選択が切り替えられる。
図１３は、上記の交信処理を実施する場合にリーダライタ２の制御部２１に適用される処理手順を示す。この手順が適用されるＲＦＩＤタグ１も、自己が選択している交信領域の識別情報を含むコマンドを受信したときのみ、そのコマンドを実行して応答情報を返送する。また、図５〜図８の実施例によるＲＦＩＤタグ１が使用される場合には、当該タグ１では、自己が選択する交信領域とは異なる交信領域の識別情報を含むコマンドを受信したときは、その識別情報に対応する交信領域に選択を切り替える。
この実施例では、リーダライタ２の制御部２１は、交信領域Ｂの識別情報を含む検出コマンドを用いて検出処理を実行する（ステップＳ２１）。図２〜図４の実施例によるＲＦＩＤタグ１が使用される場合には、タグ１は、このコマンドを、まず交信領域Ａを介して受信するが、コマンド内の識別情報が交信領域Ａに整合していないため、検出コマンドには応答しない。図５〜図８の実施例によるタグ１を使用する場合も同様であるが、この場合には、タグ１を、交信領域Ｂを選択した状態に初期設定しておくのが望ましい。
いずれの実施例のＲＦＩＤタグ１が使用される場合でも、ＲＦＩＤタグ１が移動して交信領域Ｂを介して検出コマンドを受信する状態になったとき、ＲＦＩＤタグ１は初めてコマンドに反応し、応答情報を返送する。
リーダライタ２の制御部２１は、この応答情報を受信したことに応じて本格的な交信を開始するが、その開始時点から、交信領域Ａに選択を切り替えて、当該領域Ａの識別情報を含むコマンドを送信する（ステップＳ２２）。
図２〜図４の実施例によるＲＦＩＤタグ１が使用されている場合には、タグ１は、上記のコマンドを、アンテナ１１Ａ，１１Ｂの両方で受信するが、応答情報は、アンテナ１１Ａのみから送信される。リーダライタ２の制御部２１は、この応答情報を受信すると、さらに次のコマンドを送信する。
以下、必要な回数分の交信が実施されるまで、交信領域Ａの識別情報を含むコマンドの送信と応答情報の受信とを繰り返し、しかる後に処理を終了する（ステップＳ２２〜２４）。なお、この例でも、ステップＳ２２では、コマンドに対する応答情報が得られない場合には同じコマンドを再送信するが、その再送信回数が許容値に達した場合（ステップＳ２３が「ＮＯ」）にはエラー処理（ステップＳ２５）を実行する。
図５〜図８の実施例によるＲＦＩＤタグ１が使用されている場合には、タグ１は、検出コマンドに応答するために交信領域Ｂを選択した状態にあるため、ステップＳ２２による最初のコマンドには応答しない。しかし、ＲＦＩＤタグ１は、このコマンドの受信に応じて交信領域Ａに選択を切り替えるので、リーダライタ２の制御部２１は、コマンドを再送信することにより、タグ１にコマンドを実行させて応答情報を受信することができる。これによりステップＳ２３が「ＹＥＳ」となり、以下、ステップＳ２２〜Ｓ２４のループを繰り返すことが可能になる。
なお、図５〜図８の実施例のタグ１が使用される場合には、リーダライタ２の制御部２１において、交信領域Ｂの識別情報を含む検出コマンドによりタグ１を検出した後に、交信領域Ｂの識別情報を含めたコマンドにより交信領域Ａへの切り替えを指示してもよい。
図１２，図１３に示した交信処理は、実質的には、交信領域Ａのみを用いて読み書き処理のための交信を行っていることになるが、交信領域Ａによる交信が可能になってもすぐには交信を開始せずに、ある程度の時間が経過してから交信を開始するので、タグ１の移動経路上で交信が可能となる範囲は、交信領域Ａのみを選択した交信を行う場合よりも狭くなる。よって、図１２に示すように、交信領域の選択が切り替えられた時点の交信領域Ａとアンテナ部２０との関係が良好になるように、交信領域Ａ，Ｂの範囲を調整することにより、交信の安定度を高めることができる。
つぎに、図１４は、交信領域Ｂを読み書き処理に利用する場合にリーダライタ２の制御部２１が実施する処理手順を示す。この例でも、ＲＦＩＤタグ１が、図９や図１２に示した方向Ｆに沿って移動することを前提とする。
この実施例では、リーダライタ２の制御部２１は、交信領域Ａの識別情報を含む検出コマンドを用いた検出処理を実行する（ステップＳ３１）。タグ１は交信領域Ａを介してリーダライタ２からの検出コマンドを受信すると、リーダライタ２に応答情報を返送する。この応答情報を受信したリーダライタ２の制御部２１は、交信領域Ｂに選択を切り替えて、この領域Ｂの識別情報を含むコマンドを用いてタグ１との交信を実施する（ステップＳ３２〜３４）。なお、この交信において、許容値に達するまでコマンドを再送信してもタグ１からの応答情報を得られなかった場合には、エラー処理（ステップＳ３６）に進む。
交信が順調に進み、全ての交信が終了すると、制御部２１は、交信領域の選択を、領域Ｂから領域Ａに切り替える（ステップＳ３５）。これにより、制御部２１は、後続のタグ１を検出するために、再び交信領域Ａの識別情報を含む検出コマンドを送出可能な状態となる。
なお、図５〜図８の実施例によるＲＦＩＤタグ１を用いて上記の交信処理を実施する場合には、タグ１は交信領域Ａを選択した状態に初期設定され、自己が選択していない交信領域の識別情報を含むコマンドを受信したとき、そのコマンドを実行せずに、受信した識別情報に対応する交信領域に選択を切り替える。
交信領域が１つしかない従来型のタグを使用した場合には、タグの検出処理のための交信によって実質的な交信をすることができる範囲が狭められる。これに対し、図１２に示した交信処理によれば、リーダライタからの電波を先に受信できる状態となる交信領域Ａを用いてタグ１を検出することにより、他方の交信領域Ｂを実質的な交信処理のみに使用することができる。よって、タグ１の移動速度が速い場合や、交信回数が多い場合にも、余裕をもって交信することが可能になる。
なお、図９〜図１４に示した各種の交信処理は、交信領域Ａが交信領域Ｂより先に有効になることを前提としているが、ＲＦＩＤタグ１が図９や図１２に示した方向Ｆとは反対の方向に移動する場合には、交信領域Ａ，Ｂの選択を逆にすればよい。
また、上記の各例では、リーダライタ２は、交信領域Ａ，Ｂのいずれか一方を選択し、選択中の交信領域の識別情報を含むコマンドを送信することによって、ＲＦＩＤタグ１が応答情報の送信に用いることのできる交信領域を限定しているが、２つの交信領域Ａ，Ｂを同時に発生させることができるＲＦＩＤタグ１（図２〜図４の実施例）を使用する場合には、図１５に示すような交信処理を実施してもよい。
図１５（１）（２）の例では、リーダライタ２の制御部２１は、交信領域の識別情報を含まないコマンド、または両方の交信領域Ａ，Ｂの識別情報を含むコマンドを送信する。このコマンドは、双方の交信領域Ａ，Ｂが選択されていることを示す。
図１５（１）の例では、ＲＦＩＤタグ１は、交信領域Ａ，Ｂの双方からリーダライタ２のコマンドを受信したときのみ、そのコマンドを実行し、それぞれの交信領域Ａ，Ｂを介して応答情報を返送する。このとき、ＲＦＩＤタグ１では、各交信領域Ａ，Ｂに送出する応答情報に、それぞれ当該領域の識別情報を含める。
リーダライタ２の制御部２１は、コマンドを送信した後に、応答情報を受信すると、その応答情報中の識別情報に基づき、応答情報の送信に使用された交信領域を判別する。そして、アンテナ１１Ａ，１１Ｂの双方から応答情報を受信し、これらの応答情報中の識別情報を除いた内容が一致することを条件に、受信した応答情報を有効なものとして取り扱う。応答情報を受信した場合でも、その受信が交信領域Ａ，Ｂのいずれか一方によるものであれば、交信は失敗と判断され、エラー処理が実行される。
この処理によれば、各交信領域Ａ，Ｂが交わる範囲が実質的な交信領域となるので、タグ１とアンテナ部２０とが良好な位置関係にあるときに限定して交信を行うことができ、交信の安定性を高めることができる。
図１５（２）の例では、ＲＦＩＤタグ１は、アンテナ１１Ａ，１１Ｂの少なくとも一方からリーダライタ２からのコマンドを受信したとき、そのコマンドを実行する。また、コマンドを受信したアンテナから、そのアンテナに対応する交信領域の識別情報を含む応答情報を返送する。リーダライタ２の制御部２１も、選択中の交信領域Ａ，Ｂの少なくとも一方の識別情報を含む応答情報を受信したことをもって、交信成功と判断し、応答情報を有効にする。
この処理によれば、交信領域Ａ，Ｂが包含される範囲全体で読み書き処理のための交信を行うことが可能になる。
つぎに、図１６は、リーダライタ２の制御部２１でＲＦＩＤタグ１が移動する方向を検出する場合の交信処理の例を示す。この例でも、制御部２１は、交信領域Ａ，Ｂの双方を選択して検出コマンドを送信する。ＲＦＩＤタグ１は、図１５の例と同様に、図２〜図４の実施例が適用されたもので、交信領域Ａ，Ｂのいずれかを介して検出コマンドを受信すると、その受信に用いられた交信領域に、当該領域の識別情報を含む応答情報を送出する。リーダライタ２の制御部２１は、受信した応答情報中の識別情報に基づき、タグ１が交信領域Ａ，Ｂのいずれを介して応答したかを認識し、これによりタグ１の移動方向を判別する。
たとえば、図１６（１）に示すように、タグ１が搬送路４０を矢印Ｆの方向（図中の右から左に向かう方向）に沿って移動する場合には、アンテナ１１Ａが先に検出コマンドを受信するので、タグ１からは、交信領域Ａの識別情報を含む応答情報が送信される。一方、図１６（２）に示すように、タグ１が矢印Ｈの方向（図中の左から右に向かう方向）に沿って移動する場合には、アンテナ１１Ｂが先に検出コマンドを受信するので、ＩＣチップ１２（１２Ｂ）は、アンテナ１１Ｂから交信領域Ｂの識別情報を含む応答情報を返送する。
よって、リーダライタ２の制御部２１は、最初に受信した応答情報に交信領域Ａの識別情報が含まれる場合には、タグ１が方向Ｆに沿って移動していると判断し、受信した応答情報に交信領域Ｂの識別情報が含まれる場合には、タグ１が方向Ｈに沿って移動していると判断する。この判断の結果は、上位機器３に送信されて、他の装置（たとえば物品３０をつかみ上げるロボット）の動作の制御に利用することができる。
また、リーダライタ２の制御部２１は、上記の判断の後に、検出コマンドへの応答情報に含まれていた識別情報の交信領域のみが選択された状態にして、タグ１に対し、読み書き処理のための交信をすることができる。さらに、他方の交信領域に選択を切り替えて、タグ１との交信を続けることもできる。
なお、リーダライタ１の制御部２１では、応答情報の受信後も、さらに検出コマンドの送信を続けて、毎回の応答情報に含まれる識別情報の変化をチェックすることにより、タグの移動方向と共に移動速度を判別することもできる。
さらに上記の実施例において、アンテナ部２０からの電波が広い範囲に伝搬する場合には、検出コマンドの送信が開始された直後から、タグ１のアンテナＡ，Ｂの双方が検出コマンドを受信して応答する可能性がある。このような場合にも、受信した信号の電圧の大きさと識別情報とに基づいて、タグ１の移動方向を判別することができる。
すなわち、交信領域Ａの識別情報を含む信号が交信領域Ｂの識別情報を含む信号より大きい場合には、タグ１は方向Ｆに沿って移動していると判断し、交信領域Ｂの識別情報を含む信号が交信領域Ａの識別情報を含む信号より大きい場合には、タグ１は方向Ｈに沿って移動していると判断することになる。
なお、ここではパッシブ方式のＲＦＩＤシステムにおけるＲＦＩＤタグ１の構成や交信処理について、複数の実施例を説明したが、これらの実施例はセミパッシブ方式やアクティブ方式のＲＦＩＤシステムにも適用することが可能である。
１ ＲＦＩＤタグ
２ リーダライタ
１０ パッケージ
１０ａ パッケージの前面
１１（１１Ａ，１１Ｂ） アンテナ
１２（１２Ａ，１２Ｂ） ＩＣチップ
１５，１５´ リフレクタ
１６ スイッチ機構
１７ 可変位相器
１８，１８´ 方向切替器
２０ アンテナ部
２１ 制御部

Claims (5)

  1. アンテナおよびＩＣチップが本体の内部に組み込まれたＲＦＩＤタグと、このＲＦＩＤタグと交信して前記ＩＣチップ内のメモリに対する情報の読み書きを行うリーダライタとを具備するＲＦＩＤシステムにおいて、
    前記ＲＦＩＤタグは、前記本体の一面の一幅方向に沿って分布する複数の交信領域を設定する機能と、前記複数の交信領域のいずれかを介して当該交信領域の識別情報を含む前記リーダライタからのコマンドを受け付けたことに応じて当該コマンドに対する応答情報をリーダライタに返送する機能とを具備し、
    前記リーダライタは、前記複数の交信領域のうちの１つを選択し、この選択した交信領域の識別情報を含むコマンドを前記ＲＦＩＤタグに送信して当該コマンドに対するＲＦＩＤタグからの応答情報を受信すると共に、前記コマンドの送信および応答情報の受信があらかじめ定めた上限の回数まで実施されたとき、または前記コマンドの送信に対してＲＦＩＤタグからの応答情報を受信できなかったときに交信領域の選択を切り替え、その切り替え後の交信領域の識別情報を含むコマンドをＲＦＩＤタグに送信する、
    ことを特徴とするＲＦＩＤシステム。
  2. 前記ＲＦＩＤタグには、それぞれ異なる方向に電波を放射する複数のアンテナと、これらのアンテナを並列で動作させる制御回路を含むＩＣチップとが設けられる、請求項１に記載されたＲＦＩＤシステム。
  3. アンテナおよびＩＣチップが本体の内部に組み込まれたＲＦＩＤタグと、このＲＦＩＤタグと交信して前記ＩＣチップ内のメモリに対する情報の読み書きを行うリーダライタとを具備するＲＦＩＤシステムにおいて、
    前記ＲＦＩＤタグは、前記本体の一面の一幅方向に沿って分布する複数の交信領域を１つずつ順に有効にする機能と、有効な交信領域を介して当該交信領域の識別情報を含む前記リーダライタからのコマンドを受け付けたことに応じて当該コマンドに対する応答情報をリーダライタに返送する機能とを具備し、
    前記リーダライタは、前記複数の交信領域のうちの１つを選択し、この選択した交信領域の識別情報を含むコマンドを前記ＲＦＩＤタグに送信して当該コマンドに対するＲＦＩＤタグからの応答情報を受信すると共に、交信領域の選択を切り替える必要が生じたとき、その切り替え後の交信領域の識別情報を含むコマンドをＲＦＩＤタグに送信し、
    前記ＲＦＩＤタグは、前記有効な交信領域を介して他の交信領域の識別情報を含むコマンドを前記リーダライタから受信したときは、応答情報を返送せずに、当該コマンドに含まれる識別情報に対応する交信領域が有効となるように有効な交信領域を切り替える、
    ことを特徴とするＲＦＩＤシステム。
  4. アンテナおよびＩＣチップが本体の内部に組み込まれたＲＦＩＤタグと、このＲＦＩＤタグと交信して前記ＩＣチップ内のメモリに対する情報の読み書きを行うリーダライタとを具備するＲＦＩＤシステムにおいて、
    前記ＲＦＩＤタグは、前記本体の一面の一幅方向に沿って分布する複数の交信領域を１つずつ順に有効にする機能と、有効な交信領域を介して当該交信領域の識別情報を含む前記リーダライタからのコマンドを受け付けたことに応じて当該コマンドに対する応答情報をリーダライタに返送する機能とを具備し、
    前記リーダライタは、前記複数の交信領域のうちの１つを選択し、この選択した交信領域の識別情報を含むコマンドを前記ＲＦＩＤタグに送信して当該コマンドに対するＲＦＩＤタグからの応答情報を受信すると共に、交信領域の選択を切り替える必要が生じたときには、その切り替えを指示するコマンドに切り替え前の交信領域の識別情報を含めて前記ＲＦＩＤタグに送信した後に前記交信領域の選択を切り替え、
    前記ＲＦＩＤタグは、前記有効な交信領域を介して交信領域の切り替えを指示するコマンドを前記リーダライタから受信したときは、当該コマンドにより指示された交信領域が有効となるように有効な交信領域を切り替える、
    ことを特徴とするＲＦＩＤシステム。
  5. 前記ＲＦＩＤタグには、電波を放射するアンテナと、このアンテナを動作させる制御回路を含むＩＣチップと、前記アンテナからの電波の放射方向を前記複数の方向のそれぞれに１つずつ順に切り替える切替機構とが設けられる、請求項３または４に記載されたＲＦＩＤシステム。
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