JPWO2006109701A1 - Ｒｆｉｄシステム、電力供給装置及び電力供給方法 - Google Patents

Abstract

リーダ１００は、アンテナ１０２を介して、ＲＦＩＤタグ２００に質問波を送信し、又、ＲＦＩＤタグ２００からの応答波を受信する。電力供給装置４００は、制御手段１０１の指示に基づいて、ＲＦＩＤタグに供給する電力供給波を生成し、生成した電力供給波の出力電力を変化させながら、電力供給波をＲＦＩＤタグ２００に送信する。ＲＦＩＤタグ２００は、その位置や姿勢の影響を排除し、最適な電力供給状態を必ず一度は得ることが可能となる。

Description

本発明はＲＦＩＤシステムに関し、特に、複数のアンテナを用いて、質問波及び電力供給波をＲＦＩＤタグに送信する際に、少なくとも一方の電力を変化させながら送信することによって、ＲＦＩＤタグを高い精度で検知できるＲＦＩＤシステム、電力供給装置及び電力供給方法に関する。

固有識別子（ＩＤ）を保持する装置と固有識別子を遠隔から電波を介して読み取る装置で構成されるＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）システムにおいて、読取装置（リーダ）からＩＤ保持装置（ＲＦＩＤタグ）に電力と読取コマンドを送信することでＲＦＩＤタグのデータを読み取るシステムをパッシブ型ＲＦＩＤシステムと呼ぶ。

図２１は、このようなＲＦＩＤシステムの一般的な構成の例、及びリーダ／ＲＦＩＤタグ間でやり取りされる質問波／応答波の例を、それぞれ示したものである。

図２１の上において、リーダは、ＰＣからの制御コマンドに従ってＲＦＩＤタグへの質問波を符号化／変調により生成し、アンテナを経由してＲＦＩＤタグに送信する。質問波は、ＲＦＩＤタグに電源を供給する役割を担うキャリア波（電力供給波）と、ＲＦＩＤタグへのコマンドを変調した部分から構成されている。コマンド送信が終わった後も、ＲＦＩＤタグへの給電のためにキャリア波の送信は継続される。ＲＦＩＤタグはキャリア波から電力を取り出し、質問波中のコマンドに応じた返答としてＲＦＩＤタグのメモリ上に格納されているＩＤを応答波として送信する。リーダは、応答波を受信すると、復調／復号化してＩＤを取り出しＰＣに渡す。このようなＲＦＩＤシステムの構成は広く知られており、例えば非特許文献１などに詳しく記載されている。

リーダは質問波の送信と応答波の受信を同時に行っており、かつ、応答波の電力は質問波の数十分の一の大きさしかない。そのため、ＲＦＩＤタグおよびリーダのアンテナ指向性、ＲＦＩＤタグを添付するモノによるアンテナ特性変化、周辺に存在するリーダやパソコンからの電波干渉などの影響によって、ＲＦＩＤタグの検知精度が低下するという問題が発生する。

この問題を解決するために、複数のアンテナやリーダを用いる手法が特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５に記載されている。

特許文献１では、ＲＦＩＤタグ送受信回路に接続されたＲＦＩＤタグへ無線信号を送信する１つの送信アンテナと、ＲＦＩＤタグ送受信回路に接続された、ＲＦＩＤタグから符号化され返信される無線信号を受信する複数の受信アンテナと、複数の受信アンテナを介して受信された複数の符号化データを用いて、ＲＦＩＤタグから返信されたデータを復号する復号部を備えており、複数の受信アンテナを介して受信された複数の符号化データからＲＦＩＤタグの信号を復号する手法が記載されている。複数のアンテナから受信した複数の符号化データを用いて復号処理を実現しており、受信レベル検出回路が不要となると共に検知精度の低下を防ぐ技術である。

特許文献２では、複数の受信アンテナの検知範囲が互いに重複しないように同期して動作させることで干渉による検知精度低下を回避する手法が記載されている。すなわち、無線周波数を用いたカスタマ識別機能を備えた販売方法において、それぞれのディスペンサに近接して所定の作用レンジの電磁フィールドを複数独立に生成するステップを備え、各電磁フィールドが１つのディスペンサの一方の側に対応し、かつ、複数の電磁フィールドが第１の電磁フィールドの作用レンジとオーバーラップしないように、かつ、複数の電磁フィールドはさらに、第１のディスペンサの第１の側の電磁フィールドと第１のディスペンサの第１の側に対応している第２のディスペンサの第２の側の電磁フィールドとオーバーラップしないように同期が取られている複数の電磁フィールドを生成するステップを備えている、ことを特徴とする。

特許文献３では、同一発振源の信号の位相を調整して出力し、ＲＦＩＤタグへの電力供給を最適化する送信システムが記載されている。本システムは、搬送波の生成の基準となる共通の基準信号を発生する発振手段と、この基準信号から生成させた同一周波数の搬送波に基づき編成した出力をアンテナから放出させて送信波とする複数の送信手段と、各送信手段へ制御信号を送り動作を制御する制御手段とを有し、各送信手段は、基準信号を受けて位相を変位させて出力する位相調整手段と、位相調整手段の出力および制御手段の制御信号に基づき、交信時には送信信号で変調した出力をアンテナへ給電し、非交信時には搬送波のみによる出力をアンテナへ給電する送出手段とを備え、且つ位相調整手段はアンテナから放出される送信波の位相を、他の送信手段による送信波の位相と同期させる構成としたことを特徴とする。

特許文献４では、質問波と電力供給波を別のアンテナから送信し、無線タグ（ＲＦＩＤタグ）に電力を供給する手法が記載されている。すなわち、複数のアンテナ部を備え、応答コマンドを無線タグに送出すると共に無線タグに電力供給する第１周波数帯の第１送信波、及び無線タグに電力供給する第２周波数帯の第２送信波を送出するように各アンテナ部を制御して、第１送信波及び第２送信波により各無線タグに電力供給をし、各アンテナ部により返信波を受信するように構成されている、ことを特徴とする。

特許文献５では、電力搬送波(電力供給波)送信用とデータ搬送波(質問波)送信用の２つのアンテナを備え、電力搬送波とデータ搬送波の干渉を小さく抑え、かつ、アンテナの小型化が図れる非接触式情報記録媒体およびゲートシステムが記載されている。すなわち、自動改札装置において、本体の上面から所定間隔おいてループ上の電力送信アンテナを配置し、その内側に、電力送信アンテナのほぼ同心上にループ上のデータ送受信アンテナを配置し、かつ、無線カード（ＲＦＩＤタグ）側においても、ループ上の電力受信アンテナの内側に、電力受信アンテナのほぼ同心上にループ上のデータ送受信アンテナを配置する、ことを特徴とする。

また、一般的なＲＦＩＤシステムの検知精度向上手法として、複数のアンテナが受信した信号の中から最良のものを選んで利用するダイバーシティアンテナ方式が利用される。
「無線ＩＣタグのすべて」、日経ＢＰ出版センター、２００４年４月２０日、ｐｐ。１８−３１、ｐｐ。３４−４２ 特開２００４−２８２５２２号公報 特許第３４８１２５４号公報 特開２００２−０７７００１号公報 特開２００４−２９４３３８号公報 特開平０９−０７３５２４号公報

第１の問題点は、ＲＦＩＤシステムにおいて複数のアンテナを用いても検知精度の向上には必ずしもつながらない場合がある、ということである。

その理由は、従来のＲＦＩＤシステムでは複数のアンテナが受信した信号から最良の強度や復号結果を参照してデータを取得する形態であり、各アンテナを独立に利用して得たデータの単純な合計を取っていることに等しいからである。各アンテナを用いた読取動作では検知精度は変化しないため、各アンテナで検知できないＲＦＩＤタグが依然として存在してしまう可能性がある。

第２の問題点は、複数のＲＦＩＤタグを同時に読み取る場合において、複数のアンテナを用いても必ずしも検知精度の向上つながらない場合がある、ということである。

その理由は、複数のＲＦＩＤタグを同時に読み取る場合、従来のＲＦＩＤシステムでは複数のアンテナから固定された大きさや位相で電力供給波および質問波を同時に送信するため、ＲＦＩＤタグの位置や姿勢によってＲＦＩＤタグが受け取る電力の大きさが異なってしまい、すべてのＲＦＩＤタグが動作するために最適な大きさの電力を得られるとは限らないためである。
本発明は上記課題に鑑みて発明されたものであって、その目的は、ＲＦＩＤタグの検知精度を向上可能な技術を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、ＲＦＩＤタグの位置や姿勢の影響を排除し、ＲＦＩＤタグに取って最適な電力供給状態を必ず一度は作り出すことが可能な技術を提供することにある。

上記課題を解決する第１の発明は、ＲＦＩＤシステムであって、ＲＦＩＤタグに送信する質問波、又は、ＲＦＩＤタグに送信する電力供給波の少なくとも一方の電力の大きさを変化させながら送信するように構成されたことを特徴とする。

上記課題を解決する第２の発明は、上記第１の発明において、ＲＦＩＤタグに送信する質問波、又はＲＦＩＤタグに送信する電力供給波の電力の大きさを、周期的に変化させることを特徴とする。

上記課題を解決する第３の発明は、上記第１又は第２の発明において、ＲＦＩＤタグに送信する質問波、又はＲＦＩＤタグに送信する電力供給波の電力は、大きい電力から小さい電力に順に変化させて送信することを特徴とする。

上記課題を解決する第４の発明は、上記第１又は第２の発明において、ＲＦＩＤタグに送信する質問波、又はＲＦＩＤタグに送信する電力供給波の電力は、小さい電力から大きい電力に順に変化させて送信することを特徴とする。

上記課題を解決する第５の発明は、ＲＦＩＤシステムであって、ＲＦＩＤタグに送信する質問波の電力を調整する質問波電力調整手段と、電力調整された質問波をＲＦＩＤタグに送信する送信手段とを有するリーダと、ＲＦＩＤタグに送信する電力供給波の電力を調整する電力供給波電力調整手段と、電力調整された電力供給波をＲＦＩＤタグに送信する送信手段とを有する電力供給装置と、前記質問波電力調整手段と前記電力供給波電力調整手段との少なくとも一方を制御して電力を変化させながら送信させる制御手段とを有することを特徴とする。

上記課題を解決する第６の発明は、上記第５の発明において、前記制御手段は、電力の大きさを周期的に変化させることを特徴とする。

上記課題を解決する第７の発明は、上記第５又は第６の発明において、前記制御手段は、電力の大きさを、大きい電力から小さい電力に順に変化させることを特徴とする。

上記課題を解決する第８の発明は、上記第５又は第６の発明において、前記制御手段は、電力の大きさを、小さい電力から大きい電力に順に変化させることを特徴とする。

上記課題を解決する第９の発明は、ＲＦＩＤシステムにおけるリーダであって、ＲＦＩＤタグに送信する質問波の電力を変化させる電力調整手段と、電力調整された質問波をＲＦＩＤタグに送信する送信手段とを有することを特徴とする。

上記課題を解決する第１０の発明は、上記第９の発明において、前記電力調整手段の電力調整を制御する制御手段を有することを特徴とする。

上記課題を解決する第１１の発明は、上記第１０の発明において、前記リーダが携帯型リーダであることを特徴とする。

上記課題を解決する第１２の発明は、ＲＦＩＤシステムの電力供給装置であって、ＲＦＩＤタグに送信する電力供給波の電力を調整する電力調整手段と、電力調整された電力供給波をＲＦＩＤタグに送信する送信手段とを有することを特徴とする。

上記課題を解決する第１３の発明は、上記第１２の発明において、前記電力調整手段の電力調整を制御する制御手段を有することを特徴とする。

上記課題を解決する第１４の発明は、ＲＦＩＤシステムの制御プログラムであって、前記制御プログラムは、ＲＦＩＤタグに送信する質問波、又は、ＲＦＩＤタグに送信する電力供給波の少なくとも一方の電力の大きさを変化させる処理を、情報処理装置に実行させることを特徴とする。

上記課題を解決する第１５の発明は、上記第１４の発明において、電力の大きさを変化させる処理が、電力の大きさを周期的に変化させる処理であることを特徴とする。

上記課題を解決する第１６の発明は、上記第１４又は第１５の発明において、電力の大きさを変化させる処理は、大きい電力から小さい電力に順に変化させる処理であることを特徴とする。

上記課題を解決する第１７の発明は、上記第１４又は第１５の発明において、電力の大きさを変化させる処理は、小さい電力から大きい電力に順に変化させる処理であることを特徴とする。

上記課題を解決する第１８の発明は、ＲＦＩＤタグに電力を供給する電力供給方法であって、ＲＦＩＤタグに送信する質問波、又は、ＲＦＩＤタグに送信する電力供給波の少なくとも一方の電力の大きさを変化させながら送信することを特徴とする。

上記課題を解決する第１９の発明は、上記第１８の発明において、ＲＦＩＤタグに送信する質問波、又はＲＦＩＤタグに送信する電力供給波の電力の大きさを、周期的に変化させることを特徴とする。

上記課題を解決する第２０の発明は、上記第１８又は第１９の発明において、ＲＦＩＤタグに送信する質問波、又はＲＦＩＤタグに送信する電力供給波の電力は、大きい電力から小さい電力に順に変化させて送信することを特徴とする。

上記課題を解決する第２１の発明は、上記第１８又は第１９の発明において、ＲＦＩＤタグに送信する質問波、又はＲＦＩＤタグに送信する電力供給波の電力は、小さい電力から大きい電力に順に変化させて送信することを特徴とする。

本発明は、複数のアンテナを同時に利用し、ＲＦＩＤタグに電源を供給する役割を担うキャリア波（電力供給波）とＲＦＩＤタグへのコマンドを変調した部分とから構成される質問波と、ＲＦＩＤタグに電源を供給する電力供給波とを、ＲＦＩＤタグに送信する。そして、送信の際、質問波、又は、電力供給波の少なくとも一方の電力の大きさを変化させながら送信することを特徴とする。

本発明は、ＲＦＩＤタグの検知精度を向上可能なＲＦＩＤシステムを提供することができる。その理由は、質問波、又は、電力供給波の少なくとも一方の電力の大きさを変化させながら送信することによって、ＲＦＩＤタグの位置や姿勢の影響を排除し、各ＲＦＩＤタグに取って最適な電力供給状態を必ず一度は作り出すことができるからである。

また、本発明は、リーダの省電力化を実現し、かつ、ＲＦＩＤタグの検知精度を向上可能なリーダを提供でき、特に、携帯型リーダのようなバッテリーで動作するものに顕著な効果を奏する。その理由は、質問波とは別に電力供給波が供給され、更に、質問波又は電力供給波の少なくとも一方の電力を変化させながら送信するので、各荷物内にあるＲＦＩＤタグ２００の姿勢や位置の影響を受けることなく、高精度に携帯型リーダによりＲＦＩＤタグが検知可能となるからである。

図１は第１の実施の形態におけるＲＦＩＤシステムの外観図である。 図２は第１の実施の形態におけるＲＦＩＤシステムのブロック図である。 図３は第１の実施の形態の処理の流れを説明するための図である。 図４は第１の実施の形態の動作を説明するための図である。 図５は第１の実施の形態の動作原理を説明するための図である。 図６はプラスチック製のトレイに固定された複数のＲＦＩＤタグ２００をリーダ１００が読み取る場合の検知精度向上効果を測定するための実験システムの構成図である。 図７はプラスチック製のトレイに固定された複数のＲＦＩＤタグ２００をリーダ１００が読み取る場合の検知精度向上効果を測定するための実験システムの測定結果を示すグラフである。 図８はプラスチック製のトレイに固定された複数のＲＦＩＤタグ２００をリーダ１００が読み取る場合の検知精度向上効果を測定するための実験システムの測定結果を示すグラフである。 図９は図６を用いた検知精度向上効果を測定するための実験システムの測定結果を示すグラフである。 図１０はリーダの耐干渉入力性能の例を示した図である。 図１１は第２の実施の形態におけるＲＦＩＤシステムのブロック図である。 図１２は第２の実施の形態の処理の流れを説明するための図である。 図１３は第２の実施の形態の動作を説明するための図である。 図１４は第３の実施の形態におけるＲＦＩＤシステムの外観図である。 図１５は第３の実施の形態におけるＲＦＩＤシステムのブロック図である。 図１６は第３の実施の形態の処理の流れを説明するための図である。 図１７は第３の実施の形態の動作を説明するための図である。 図１８は第４の実施の形態におけるＲＦＩＤシステムのブロック図である。 図１９は第５の実施の形態におけるＲＦＩＤシステムのブロック図である。 図２０は第６の実施の形態におけるＲＦＩＤシステムのブロック図である。 図２１はＲＦＩＤシステムの一般的な構成の例を示した図である。 図２２は実施例２のシステム外観図である。 図２３は、アクリル製のトレイに固定された１０個のRFIDタグ２００を分速１２０ｍで搬送した場合に、リーダ１００が読み取る検知精度とリーダ１００および電力供給装置４００の出力電力との関係を測定するための実験システムの構成を示した図である。 図２４は、アクリル製のトレイに固定された１０個のRFIDタグ２００を分速１２０ｍで搬送した場合に、リーダ１００が読み取る検知精度とリーダ１００および電力供給装置４００の出力電力との関係を測定するための実験システムの測定結果を示すグラフである。 図２５は、アクリル製のトレイに固定された１０個のRFIDタグ２００を分速１２０ｍで搬送した場合に、リーダ１００が読み取る検知精度とリーダ１００および電力供給装置４００の出力電力との関係を測定するための実験システムの測定結果を示すグラフである。 図２６は実施例３の外観を示す図である。 図２７は、本実施例において制御装置１０１により、リーダ１００の出力電力および電力供給装置４００にそれぞれ接続されたアンテナ１０２、アンテナ４０６からの出力がどのように制御されるかを説明するための図である。

符号の説明

１００ リーダ
１０１ 制御手段
１０２、４０６ アンテナ
１０４ 変調／復調手段
１０５ 符号化／復号化手段
２００ ＲＦＩＤタグ
３００ 外部装置
４００ 電力供給装置
４０７ 電力調整手段
４０８ 電力供給波生成手段

次に本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。
＜第１の実施の形態＞
第１の実施の形態を説明する。

図１は第１の実施の形態におけるＲＦＩＤシステムの外観図、図２は第１の実施の形態におけるＲＦＩＤシステムのブロック図である。

第１の実施の形態におけるＲＦＩＤシステムは、図１に示される如く、荷物等に貼り付けられてＩＤを保持し、アンテナ１０２からの質問波とアンテナ４０６からの電力供給波とを受け取り、内部に格納されているＩＤを応答波として送信するＲＦＩＤタグ２００と、リーダ１００の各部の動作を制御する制御手段１０１と、制御手段１０１に指示を与える外部装置３００と、アンテナ１０２を介して、ＲＦＩＤタグ２００への質問波の送信、又はＲＦＩＤタグ２００からの応答波の読み取りを行うリーダ１００と、リーダ１００からの質問波の送信、又はＲＦＩＤタグ２００からの応答波を受信するアンテナ１０２と、ＲＦＩＤタグ２００に電力供給波を送信するアンテナ４０６と、ＲＦＩＤタグ２００にアンテナ４０６を介して電力を供給する電力供給装置４００とから構成される。尚、本発明において、質問波とは、ＲＦＩＤタグに電源を供給する役割を担うキャリア波と、ＲＦＩＤタグへのコマンドを変調した部分から構成されるものを指し、電力供給波はＲＦＩＤタグに電源を供給する役割を担うキャリア波を指す。

リーダ１００は、図２に示す如く、ＲＦＩＤタグ２００に送信する符号を生成して変調／復調手段１０４に伝え、かつ、変調／復調手段１０４から出力される復調後の信号からデータを取り出す符号化／復号化手段１０５と、制御手段１０１の指示に基づいて、符号化／復号化手段１０５からの符号化後の信号を変調してアンテナ１０２に伝え、かつ、アンテナ１０２から出力されるＲＦＩＤタグ２００からの応答波を復調して符号化／復号化手段１０５に送る変調／復調手段１０４とから構成される。

電力供給装置４００は、図２に示す如く、制御手段１０１の指示に基づいて、ＲＦＩＤタグに供給する電力供給波を生成する電力供給波生成手段４０８と、電力供給波生成手段４０８が生成した電力供給波の出力電力を調整する電力調整手段４０７とから構成されている。第１の実施の形態において、電力供給装置４００は、リーダ１００と同期せずに動作するが、電力供給装置４００とリーダ１００とを同期させて動作させるように構成しても良い。尚、電力供給装置４００とリーダ１００とを同期させて動作させる例については、後述する。

次に、図３を用いて、本発明の第１の実施の形態の処理の流れを説明する。

まず、制御手段１０１はリーダ１００全体を初期化した後（Ｓ１００１）、外部装置３００からのコマンドを待つ。そして、外部装置３００から読取コマンドを受け取ると（Ｓ３０１）、制御手段１０１は、ＲＦＩＤタグに対して質問波を生成するように符号化／復号化手段１０５に指示を送る（Ｓ１００６）。

符号化／復号化手段１０５は、指示を受けてＲＦＩＤタグに送付するコマンド用の符号を生成し（Ｓ１００７）、変調／復調手段１０４により送信に必要な変調を適用して質問波を生成した後（Ｓ１００８）、アンテナ１０２を経由して予め定められた電力で質問波を送信する（Ｓ１０１０）。

この後、制御手段１０１は、ＲＦＩＤタグからの応答波を待つ状態に入る（Ｓ１０１１）。

一方、リーダ１００が質問波を送信するのと並行して、電力供給装置４００は、電力供給波生成手段４０８により電力供給信号を生成する（Ｓ１００３）。電力供給装置４００は、電力調整手段４０７により周期的に電力供給信号の電力の大きさを変更しながら（Ｓ１００４）、アンテナ４０６を経由してＲＦＩＤタグ２００に対して電力供給波を送信する（Ｓ１００５）。ここで電力供給波とは、上述した質問波の電力供給部と同様のキャリア波を継続的に送信したものである。

ＲＦＩＤタグ２００は、質問波を受け取り重畳されているコマンド用符号に応じてＲＦＩＤタグ２００内に格納されているＩＤを応答波として送信する（Ｓ２０１）。

リーダ１００は、アンテナ１０２から応答波を受信すると（Ｓ１０１２）、変調／復調手段１０４による復調、符号化／復号化手段１０５による復号の各処理を実行し（Ｓ１０１３、Ｓ１０１４）、応答波に含まれるＩＤをデータとして取り出し外部装置３００に送信する（Ｓ１０１５）。

外部装置３００は、リーダ１００から受信したデータに基づいて表示や計算処理などを実行する（Ｓ３０２）。

制御手段１０１は、外部装置３００から処理中断の指示を受け取るまで、ステップＳ１００２以降の処理を繰り返し、ＲＦＩＤタグ２００のＩＤ読取処理を実行し続ける。この間、電力供給装置４００は、電力供給波の電力の大きさを変化させながらＲＦＩＤタグ２００に電力供給波を供給し続ける。

図４は、本発明の第１の実施の形態の動作を説明するための図である。

図４において、上段はアンテナ１０２から送信される質問波の電力の大きさとコマンド送信／応答待ちの動作タイミングを、下段はアンテナ４０６からＲＦＩＤタグ２００に送信される電力供給波の電力の大きさを、それぞれ示したものである。

図４にあるように、本発明の第１の実施の形態では、アンテナ１０２からは質問波が継続的に提供され、リーダ１００はコマンド送信と応答待ちの状態を繰り返し実行する。一方電力供給装置４００に接続されたアンテナ４０６からは、電力の大きさが電力供給ＯＦＦ状態から小から大へと順に増加するように変化しながら電力供給波が送信される。

すなわち、アンテナ１０２からは質問波が継続的に提供され、リーダ１００はコマンド送信と応答待ちの状態を繰り返し実行する一方で、アンテナ４０６からは、電力が変化しながら電力供給波が供給されることを特徴としている。

次に、本発明の実施の形態の効果について説明する。

図５は、本発明の第１の実施の形態の動作原理を説明するための図である。

ＲＦＩＤタグは正面から受け取った質問波に対しては良好な検知精度を示すが、そのアンテナの指向性により斜めから到来する質問波やアンテナとＲＦＩＤタグとの間に障害物が存在する場合には検知精度が低下する。例えば、図５の左のように、ベルトコンベヤ上を移動する箱中のＲＦＩＤタグが様々な姿勢にある場合は、質問波を送信するアンテナからの距離やＲＦＩＤタグの姿勢により検知できないＲＦＩＤタグが発生してしまう。アンテナの姿勢を変更したとしても、すべてのＲＦＩＤタグに対して最良な姿勢を取ることは困難である上、箱中のＲＦＩＤタグの位置／姿勢が変わる度にアンテナ姿勢を変更するため、各アンテナで検知できないＲＦＩＤタグが依然として存在してしまう可能性がある。

本発明では、図５右側のように、ＲＦＩＤタグに対して質問波を送信する（読取動作を実行する）と同時に、別のアンテナから電力供給波を送信することで、ＲＦＩＤタグに十分な電力を供給し、ＲＦＩＤタグの検知精度を向上させることを特徴とする。すなわち、複数の異なる位置にあるアンテナから、質問波と電力供給波を同時に送信することで、単体のアンテナでは検知が困難な位置／姿勢にあるタグも検知可能になり、リーダの検知精度を向上させるのである。

図６、図７、図８は、プラスチック製のトレイに固定された複数のＲＦＩＤタグ２００をリーダ１００が読み取る場合の検知精度向上効果を測定するための実験システムの、それぞれ構成および測定結果を示すグラフである。尚、図６において、制御手段１０１より電力供給装置４００に制御線が入力されているが、これは実験のための制御線であり、本実施の形態と異なるところはない。また、制御手段１０１から電力供給装置４００への制御線を、上述したように、電力供給装置４００とリーダ１００との同期動作の為に用いることも可能である。

図７においては、横軸がリーダ１００から出力される質問波の電力、縦軸が検知精度を示している。四角の点はリーダ１００のアンテナ１０２から送信される質問波の各電力における平均検知精度を表し、上下のバーが分布範囲を表している。この検知精度は電力が最大、すなわちグラフ右端付近で、その直前よりも検知精度が低下していることが確認でき、ＲＦＩＤタグに供給する電力が大きすぎる場合には、検知精度の観点で逆効果になる場合があることを示している。

このようなＲＦＩＤタグへの電力供給過不足による検知精度低下は、ＲＦＩＤタグおよびアンテナ１０２、アンテナ４０６の位置関係や周囲の状況により発生するかどうかが変化するため、事前に計測することは困難である。

図８は、リーダ１００が固定された大きさの質問波を送信する際に、電力供給装置４００から図４に示されるように電力供給波の電力の大きさを変化させながら電力供給波を同時に送信した場合の検知精度を示すグラフであり、横軸が電力供給装置４００から出力される電力供給波の電力、縦軸がトレイに付与されたタグのタグ番号を表す。またグラフ上の塗りつぶされた円の大きさはタグの検知精度を表しており、グラフ左端に存在する円は電力供給波が存在しなくともタグが検知可能なことを表す。

図８は、タグ番号２のタグは電力供給波が存在しない場合にも検知可能だが、タグ番号３、５、６のタグは電力供給波を与えることではじめて検知可能となり、かつ、それぞれが検知可能となる電力供給波の大きさが異なっていることを示している。

図９は、図８と同様に、図６を用いた検知精度向上効果を測定するための実験システムの、測定結果を示すグラフである。

図９は、タグ番号５について、リーダ１００および電力供給装置４００からそれぞれ出力される質問波および電力供給波の大きさと検知精度の関係を表すグラフであり、横軸がリーダ１００から出力される質問波の電力、縦軸が電力供給装置４００から出力される電力供給波の電力、塗りつぶされた円の大きさがタグの検知精度をそれぞれ表す。グラフ下端に存在する塗りつぶされた円は電力供給波が存在しなくともタグが検知可能なことを表す。

本実施の形態では、固定された大きさの質問波出力に対して、電力供給波をその大きさを変化させながら出力することを特徴とする。リーダ１００からの質問波の出力の大きさが一定であっても、タグの位置や姿勢によりタグが受け取ることが可能な質問波の電力は変化することが考えられる。図９は、このような位置や姿勢の影響でタグが受け取った質問波の大きさが異なる場合でも、電力供給波の電力を周期的に変化させながら読取動作を実行することで検知精度を向上可能なことを示している。

このように、本発明の実施の形態では、電力供給波の電力を周期的に変化させながら読取動作を実行することで、ＲＦＩＤタグの位置や姿勢の影響を排除し、各ＲＦＩＤタグに取って最適な電力供給状態を必ず一度は作り出すことが可能であることを特徴とする。

なお、電力供給波の電力変化のステップ数や周期、変化パターンは、利用するリーダ、周辺環境により設定すべきものである。例えば、比較的ＲＦＩＤタグに高い電力供給が必要と考えられる場合は電力供給波の出力は高い電力から小さい電力に順に変化させれば良く、逆に比較的小さな電力のみが必要な場合は、電力供給波の出力を小さい電力から大きい電力に順に変化させることで、電力供給による検知精度向上の効果をより短い時間で得ることが可能となる。

また、リーダが干渉入力に弱い場合、電力供給波が質問波用アンテナから入力されると復調処理や復号処理がうまくゆかず、ＲＦＩＤタグがまったく検知できないという問題が発生することがある。この場合は、電力供給波のキャリア周波数を質問波のキャリア周波数と重ならないように設定することで干渉入力の影響を低減できる。

図１０は、リーダの耐干渉入力性能の例を示したものであり、横軸にキャリア周波数のチャネル間隔を、縦軸にリーダが動作しなくなる最小の干渉入力量を取っている。図１０は、チャネル間隔を広げることで、耐干渉入力性能を向上させられることを示している。一般にＲＦＩＤタグは周波数フィルタを備えておらず広い帯域の周波数の信号をキャリア波として利用可能なように構成されており、キャリア周波数を変更したとしても、本発明における電力供給効果は維持される。

また、異なる位置にあるアンテナを質問波送信と電力供給波送信という異なる役割で利用するため、本発明による検知精度向上効果は、ＲＦＩＤタグの姿勢にばらつきがある場合に特に顕著な効果が得られる。

また、単体のアンテナから送信される質問波の電力を増大するのではなく、複数のアンテナからの出力を組み合わせて検知対象であるＲＦＩＤタグ付近でのみ電力を増加するため、周辺への電波漏れの影響が小さくなり、リーダ間の干渉による検知精度低下を回避することも可能となる。
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。

第２の実施の形態が第１の実施の形態と異なる所は、第１の実施の形態では、ＲＦＩＤタグ２００に電力を供給する電力供給波の電力を変化させたが、第２の実施の形態では、ＲＦＩＤタグ２００に送信する質問波の電力を変化させる所が異なる。そこで、図１１に示す如く、電力供給装置４００の電力調整手段４０７が除かれる代わりに、リーダ１００に質問波の電力を調整する電力調整手段１０３が設けられる。尚、第１の実施の形態と同様に、電力供給装置４００とリーダ１００とは同期せずに動作するが、電力供給装置４００とリーダ１００とを同期させて動作させるように構成しても良い。

次に、図１２を用いて、本発明の第２の実施の形態の処理の流れを説明する。

まず、制御手段１０１はリーダ１００全体を初期化した後（Ｓ１００１）、外部装置３００からのコマンドを待つ。そして、外部装置３００から読取コマンドを受け取ると、制御手段１０１は、ＲＦＩＤタグに対する質問波を生成するように符号化／復号化手段１０５に指示を送る（Ｓ１００６）。

符号化／復号化手段１０５は、指示を受けてＲＦＩＤタグに送付するコマンド用の符号を生成し（Ｓ１００７）、変調／復調手段１０４により送信に必要な変調を適用して質問波を生成した後（Ｓ１００８）、この質問波の電力を電力調整手段１０３により調整する（Ｓ１００９）。そして、電力が調整された質問波は、アンテナ１０２を経由してＲＦＩＤタグに送信される（Ｓ１０１０）。

この後、制御手段１０１は、ＲＦＩＤタグからの応答波を待つ状態に入る（Ｓ１０１１）。

一方、リーダ１００が質問波を送信するのと並行して、電力供給装置４００は、電力供給波生成手段４０８により電力供給信号を生成する（Ｓ１００３）。そして、アンテナ４０６を経由してＲＦＩＤタグ２００に対して電力供給波を送信する（Ｓ１００５）。ここで電力供給波とは、質問波の電力供給部と同様のキャリア波を継続的に送信したものである。

ＲＦＩＤタグ２００は、質問波を受け取り重畳されているコマンド用符号に応じてＲＦＩＤタグ２００内に格納されているＩＤを応答波として送信する（Ｓ２０１）。

リーダ１００は、アンテナ１０２から応答波を受信すると（Ｓ１０１２）、変調／復調手段１０４による復調、符号化／復号化手段１０５による復号の各処理を実行し（Ｓ１０１３、Ｓ１０１４）、応答波に含まれるＩＤをデータとして取り出し外部装置３００に送信する（Ｓ１０１５）。

外部装置３００は、リーダ１００から受信したデータに基づいて表示や計算処理などを実行する（Ｓ３０２）。

制御手段１０１は、外部装置３００から処理中断の指示を受け取るまで、ステップＳ１００２以降の処理を繰り返し、ＲＦＩＤタグ２００のＩＤ読取処理を実行し続ける。この間、電力供給装置４００は、ＦＩＤタグ２００に電力供給波を供給し続ける。

図１３は、本発明の第２の実施の形態の動作を説明するための図である。

図１３において、上段はアンテナ１０２から送信される質問波の電力の大きさとコマンド送信／応答待ちの動作タイミングとを、下段がアンテナ４０６からＲＦＩＤタグ２００に送信される電力供給波の電力の大きさを、それぞれ示したものである。

図１３にあるように、本発明の第２の実施の形態では、アンテナ１０２からは質問波が継続的に提供されリーダ１００はコマンド送信と応答待ちの状態を繰り返し実行しながら、質問波の電力の大きさを変化させている。一方、電力供給装置４００に接続されたアンテナ４０６からは、電力供給波が送信される。

次に本発明の実施の形態の効果について説明する。

第２の実施の形態では、固定された大きさの電力供給波出力に対して、質問波をその大きさを変化させながら出力することを特徴とする。電力供給装置４００からの電力供給波の出力の大きさが一定であっても、タグの位置や姿勢によりタグが受け取ることが可能な電力供給波電力は変化することが考えられる。図９は、このような位置や姿勢の影響でタグが受け取った電力供給波の大きさが異なる場合でも、質問波の電力を周期的に変化させながら読取動作を実行することで検知精度を向上可能なことを示している。

このように、本発明の実施の形態では、質問波の電力を周期的に変化させながら読取動作を実行することで、ＲＦＩＤタグの位置や姿勢の影響を排除し、各ＲＦＩＤタグに取って最適な電力供給状態を必ず一度は作り出すことが可能であることを特徴とする。
＜第３の実施の形態＞
第３の実施の形態を説明する。

図１４は第３の実施の形態におけるＲＦＩＤシステムの外観図、図１５は第３の実施の形態におけるＲＦＩＤシステムのブロック図である。

第３の実施の形態におけるＲＦＩＤシステムは、図１４に示される如く、荷物等に貼り付けられＩＤを保持しアンテナ１０２からの質問波とアンテナ４０６からの電力供給波とを受け取り、内部に格納されているＩＤを応答波として送信するＲＦＩＤタグ２００と、リーダ１００及び電力供給装置４００の各部の動作を制御する制御手段１０１と、制御手段１０１に指示を与える外部装置３００と、ＲＦＩＤタグ２００への質問波の送信又はＲＦＩＤタグ２００からの応答波の読み取りを行うリーダ１００と、リーダ１００から質問波の送信又はＲＦＩＤタグ２００からの応答波を受信するアンテナ１０２と、ＲＦＩＤタグ２００に電力供給波を送信するアンテナ４０６と、ＲＦＩＤタグ２００にアンテナ４０６を介して電力を供給する電力供給装置４００とから構成される。

第３の実施の形態は、第１の実施の形態と第２の実施の形態とを組み合わせたものである。すなわち、ＲＦＩＤタグ２００に送信する電力供給波と質問波との双方の電力の大きさを変化させて送信することを特徴とする。

従って、リーダ１００は、図１５に示す如く、制御手段１０１の指示に基づいて、ＲＦＩＤタグ２００に送信する符号を生成して変調／復調手段１０４に伝え、かつ、変調／復調手段１０４から出力される復調後の信号からデータを取り出す符号化／復号化手段１０５と、制御手段１０１の指示に基づいて、符号化／復号化手段１０５からの符号化後の信号を変調してアンテナ１０２に伝え、かつ、アンテナ１０２から出力されるＲＦＩＤタグ２００からの応答波を復調して符号化／復号化手段１０５に送る変調／復調手段１０４とに加えて、変調／復調手段１０４で変調された質問波の電力を調整する電力調整手段１０３を更に有する。

また、電力供給装置４００は、図１５に示す如く、制御手段１０１の指示に基づいて、ＲＦＩＤタグに供給する電力供給波を生成する電力供給波生成手段４０８と、電力供給波生成手段４０８が生成した電力供給波の出力電力を調整する電力調整手段４０７とを有する。
図２３、図２４、図２５は、アクリル製のトレイに固定された１０個のRFIDタグ２００を分速１２０ｍで搬送した場合に、リーダ１００が読み取る検知精度とリーダ１００および電力供給装置４００の出力電力との関係を測定するための実験システムの、それぞれ構成および測定結果を示すグラフである。図２３では、制御手段１０１から電力供給装置４００への制御線により、電力供給装置４００とリーダ１００との同期を可能としている。

図２４においては、横軸がリーダ１００から出力される質問波の電力を、縦軸が電力供給装置４００から出力される電力供給波の電力を、円の大きさが各質問波／電力供給波が組み合わされた状態での検知精度を、それぞれ示している。横軸のリーダ１００から出力される質問波の電力は、リーダ１００からの最大出力電力（約300mW）に対する相対電力をdB単位で示している。また、縦軸の電力供給装置４００から出力される電力供給波の電力も、同じく最大出力電力（約300mW）に対する相対電力をdB単位で示している。円近傍には、各質問波／電力供給波が組み合わされた状態での平均検知精度（試行毎の検知個数／全タグ数の平均）を記載している。

図２４によると、従来技術で利用される状態、すなわち、リーダ１００の出力が最大、かつ、電力供給装置４００の出力がない状態では７２％程度の平均検知精度しか得ることができないことを示している。また、リーダ１００の出力を調整することで平均検知精度が約９６％程度まで、さらに電力供給装置４００からの電力供給波の電力を調整することで約９８％程度まで向上可能なことを示している。通常の無線通信技術であれば通信に利用できる電力が大きければ大きいほど性能は向上するが、図７を用いて説明したのと同様に、ＲＦＩＤシステムでは工場や実験室内など反射物や障害物が存在して理想的ではない電波環境の下では、質問波や電力供給波の電力増加が必ずしも検知精度の向上につながらない場合が発生することを本実験結果は示している。

一方、図２５は、リーダ１００から出力される質問波の相対電力が−３ｄＢの時の、電力供給装置４００から出力される電力供給波の電力、ＲＦＩＤタグ２００のタグ番号、および、各ＲＦＩＤタグ２００の検知精度の関係を示したものである。横軸が電力供給装置４００から出力される電力供給波の電力であり、電力供給装置４００から出力される電力供給波の最大出力電力（約300mW）に対する相対電力をdB単位で示している。縦軸は、図２３に記載のトレイ毎に付与されたタグ番号を示している。また、円近傍には、各電力供給装置４００の出力状態でのＲＦＩＤタグ２００毎の検知精度（検知回数÷全試行回数）を記載している。

図２５によると、電力供給装置４００からの電力供給波が存在しない場合は、タグ番号１４のＲＦＩＤタグ２００はほとんど検知されず、他のＲＦＩＤタグ２００はすべて１００％の精度で検知された。一方、電力供給装置４００からの相対出力電力を−７ｄＢとした場合は、タグ番号１４のＲＦＩＤタグ２００の検知精度が１００％になった反面、タグ番号１０など他のタグの検知精度が低下するという傾向が見られた。これは、図８に示した実験結果と同じくタグ毎に最適な質問波／電力供給波の組み合わせが異なることを示すと同時に、質問波／電力供給波の電力の各組み合わせによって得られた検知結果を足し合わせることでより高い検知精度を実現可能なことを示している。

本実施の形態は、これらの特性を考慮し、ＲＦＩＤタグ２００に送信する電力供給波と質問波との双方の電力の大きさを変化させて送信することで、高い検知精度を実現することを特徴とする。

次に、図１６を用いて、本発明の第３の実施の形態の処理の流れを説明する。

まず、制御手段１０１はリーダ１００全体を初期化した後（Ｓ１００１）、外部装置３００からのコマンドを待つ。そして、外部装置３００から読取コマンドを受け取ると、制御手段１０１は、ＲＦＩＤタグに対して質問波を生成するように符号化／復号化手段１０５に指示を送る（Ｓ１００６）。

符号化／復号化手段１０５は、指示を受けてＲＦＩＤタグに送付するコマンド用の符号を生成し（Ｓ１００７）、変調／復調手段１０４により送信に必要な変調を適用して質問波を生成した後（Ｓ１００８）、この質問波の電力を電力調整手段１０３により調整する（Ｓ１００９）。そして、電力が調整された質問波は、アンテナ１０２を経由してＲＦＩＤタグに送信される（Ｓ１０１０）。

一方、電力供給装置４００は、制御手段１０１から電力供給の指示を受け取ると（Ｓ１００２）、リーダ１００が質問波を送信するのと並行して、電力供給波生成手段４０８により電力供給信号を生成する（Ｓ１００３）。電力供給装置４００は、電力調整手段４０７により周期的に電力供給信号の電力の大きさを変更しながら（Ｓ１００４）、アンテナ４０６を経由してＲＦＩＤタグ２００に対して電力供給波を送信する（Ｓ１００５）。ここで電力供給波とは、質問波の電力供給部と同様のキャリア波を継続的に送信したものである。

ＲＦＩＤタグ２００は、質問波を受け取り重畳されているコマンド用符号に応じてＲＦＩＤタグ２００内に格納されているＩＤを応答波として送信する（Ｓ２０１）。

リーダ１００は、アンテナ１０２から応答波を受信すると（Ｓ１０１２）、変調／復調手段１０４による復調、符号化／復号化手段１０５による復号の各処理を実行し（Ｓ１０１３、Ｓ１０１４）、応答波に含まれるＩＤをデータとして取り出し外部装置３００に送信する（Ｓ１０１５）。

外部装置３００は、リーダ１００から受信したデータに基づいて表示や計算処理などを実行する（Ｓ３０２）。

制御手段１０１は、外部装置３００から処理中断の指示を受け取るまで、ステップＳ１００２以降の処理を繰り返し、ＲＦＩＤタグ２００のＩＤ読取処理を実行し続ける。この間、電力供給装置４００は、電力供給波の電力の大きさを変化させながらＲＦＩＤタグ２００に電力供給波を供給し続ける。

図１７は、本発明の第３の実施の形態の動作を説明するための図である。

図１７下段はアンテナ４０６からＲＦＩＤタグ２００に送信される電力供給波の電力の大きさが電力供給ＯＦＦ状態から電力が小から大へと順に増加して供給される動作を繰り返すことを示している。この時、図１７上段のように、アンテナ１０２から送信される質問波の電力の大きさも、電力供給波の動作が一巡したタイミングで小から中、そして、大へと変化する動作を繰り返すように構成されている。

上記以外の部分は、本発明の第１、第２の実施の形態と同様であるので省略する。

次に、本発明の実施の形態の効果について説明する。

本実施の形態では、質問波電力と電力供給波の双方をその大きさを変化させながら出力することを特徴とする。タグが電力供給装置４００から受け取る電力供給波の電力の大きさ、および、リーダ１００から受け取る質問波の電力の大きさは、タグの位置や姿勢により変化することが考えられる。図９は、このような位置や姿勢の影響でタグが受け取った電力供給波や質問波の大きさが検知に対して最適ではない場合でも、質問波および電力供給波、双方の大きさを周期的に変化させながら読取動作を実行することで検知精度を向上可能なことを示している。

このように、本発明の第３の実施の形態は、第１、第２の実施の形態と同様に、質問波および電力供給波の電力を周期的に変化させることで、ＲＦＩＤタグの位置や姿勢の影響を排除し、各ＲＦＩＤタグに取って最適な電力供給状態を必ず一度は作り出すことが可能である。尚、質問波および電力供給波の電力変化のステップ数や周期、変化パターンは、利用するリーダ、周辺環境により変更すべきものであることも第１、第２の実施の形態と同様である。その他の効果は本発明の第１、第２の実施の形態と同様であるので省略する。
＜第４の実施の形態＞
次に、本発明の第４の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１８は第４の実施の形態におけるＲＦＩＤシステムのブロック図である。

第４の実施の形態におけるＲＦＩＤシステムは、図１８に示される如く、第１の実施の形態における電力供給装置４００とアンテナ４０６とを複数個設けたことを特徴とする。

各電力供給装置４００−１〜４００−Ｎは、それぞれ各アンテナ４０６−１〜４０６−Ｎに接続されている。各電力供給装置４００−１〜４００−Ｎは、制御手段１０１の指示に基づいて、ＲＦＩＤタグに供給する電力供給波を生成する電力供給波生成手段４０８−１〜４０８−Ｎと、電力供給波生成手段４０８−１〜４０８−Ｎが生成した電力供給波の出力電力を調整する電力調整手段４０７−１−４０７−Ｎとから構成されており、各手段は上述した第１の実施の形態と同様な構成である。従って、４０８−１〜４０８−Ｎは、図１８に示される如く、電力供給波の電力を変化させながら、それぞれの電力供給波をアンテナ４０６−１〜４０６−Ｎを介してＲＦＩＤタグ２００に送信する。尚、第１の実施の形態と異なり、複数の電力供給装置が設けられていることから、制御手段１０１の指示により、任意の電力供給装置の動作を停止させたり、各電力供給装置４００−１〜４００−Ｎから出力される電力供給波の出力タイミングや電力の大きさを異なるように制御したりしても良い。

このように構成することで、複数の電力供給波の電力を周期的に変化させることで、第１の実施の形態よりも更にＲＦＩＤタグの位置や姿勢の影響を排除し、各ＲＦＩＤタグに取って最適な電力供給状態を必ず一度は作り出すことが可能となる。
＜第５の実施の形態＞
本発明の第５の実施の形態を説明する。

図１９は第５の実施の形態におけるＲＦＩＤシステムのブロック図である。

第２の実施の形態はＲＦＩＤタグ２００に電力供給波を送信する電力供給装置４００がひとつであるが、図１９に示す如く、第５の実施の形態は電力供給装置４００とアンテナ４０６とを複数個設けたことを特徴とする。一方、ＲＦＩＤタグ２００に送信する質問波の電力を変化させる点は第２の実施の形態と同様である。

各電力供給装置４００−１〜４００−Ｎは、それぞれ各アンテナ４０６−１〜４０６−Ｎに接続されている。各電力供給装置４００−１〜４００−Ｎは、制御手段１０１の指示に基づいて、ＲＦＩＤタグに供給する電力供給波を生成する電力供給波生成手段４０８−１〜４０８−Ｎを有しており、各手段は上述した第１及び第２の実施の形態と同様な構成である。尚、第２の実施の形態と異なり、複数の電力供給装置が設けられていることから、制御手段１０１の指示により、任意の電力供給装置の動作を停止させたり、各電力供給装置４００−１〜４００−Ｎから出力される電力供給波の出力タイミングを異なるように制御したりしても良い。
＜第６の実施の形態＞
本発明の第６の実施の形態を説明する。

図２０は第６の実施の形態におけるＲＦＩＤシステムのブロック図である。

第６の実施の形態は、リーダ１００及びアンテナ１０２と、複数のアンテナ４０６及び電力供給装置４００とを有し、第２の実施の形態と第５の実施の形態とを組み合わせたものであることを特徴とする。

従って、第６の実施の形態は、図２０に示される如く、第２の実施の形態と同様なリーダ１００及びアンテナ１０２と、第２の実施の形態と同様な複数のアンテナ４０６−１〜４０６−Ｎ及び電力供給装置４００−１〜４００−Ｎとを有している。

このように構成することで、リーダおよび複数の電力供給波の電力を周期的に変化させることで、他の実施の形態よりも更にＲＦＩＤタグの位置や姿勢の影響を排除し、各ＲＦＩＤタグにとって最適な電力供給状態を必ず一度は作り出すことが可能となる。

実施例１を説明する。

実施例１は第１の実施の形態に対応する具体的な実施例であり、図１で示されるシステムの具体的な実施例である。

荷物には検知対象であるＲＦＩＤタグ２００が添付されている。ＲＦＩＤタグ２００は、図２１の上部にあるように、アンテナと、応答処理部およびメモリ部の機能を備えたＩＣチップから構成される回路を樹脂等に封入したものである。ここでは、マイクロ波帯と呼ばれる２。４ギガヘルツの電波をキャリア波とするＲＦＩＤシステムについて説明するが、これは本発明の対象を限定するものではない。本発明は、８６０メガヘルツ〜９３０メガヘルツ帯を含む他の帯域を用いるＲＦＩＤシステムなど、電磁波によるエネルギーの送受を伴う方式全般に適用可能である。

ＲＦＩＤタグには種々のアンテナや形状を持ったものが実現されており、ここでは、ダイポールアンテナを利用し、キャリア波の１／２波長である約７センチ程度の大きさを持ったＲＦＩＤタグについて説明するが、本発明はＲＦＩＤタグの形状やアンテナ種別によらず、そのすべてに適用可能である。

リーダ１００は質問波送信／応答波受信用の小型平面アンテナ１０２を、電力供給装置４００は電力供給用の小型平面アンテナ４０６をそれぞれ備えており、アンテナ１０２は荷物に正対するように、アンテナ４０６は荷物に対して斜めになるようにそれぞれ配置されている。

本実施例１においては、制御手段１０１は外部装置３００であるＰＣ上のソフトウェアとして実現されている。これは本発明の適用を制限するものではなく、中央演算装置（ＣＰＵ）とリーダ１００を制御するプログラムとから構成することも可能である。

リーダ１００は、制御手段１０１を搭載した外部装置３００とシリアル線で接続されており、制御手段１０１とデータ通信が可能なように構成されている。

次に、図３を参照して、実施例１におけるＲＦＩＤシステムの具体的な動作を説明する。

制御手段１０１は、ソフトウェアが起動されると予め定められた手順に従って制御を開始し、制御手段１０１自身とリーダ１００に必要な初期化を行う（Ｓ１００１）。

次に、制御手段１０１は、外部装置３００であるＰＣを経由してユーザから「読取コマンド」を示す１バイトのデータ（１６進数で４０）を受け取ると、リーダ１００にＲＦＩＤタグの読取動作を開始する用に指示を出す（Ｓ３０１）。

制御手段１０１から読取コマンドを受け取ると、リーダ１００は、ＲＦＩＤタグ２００のＩＤを読み取るよう各部を制御する（Ｓ１００６）。すなわち、ＲＦＩＤタグ２００にＩＤの送信を要求する１バイトのコマンド（１６進数で８０）にプリアンブル３バイト（１６進数で５５５５５５）を加えた４バイトのデータ列に対して、符号化／復号化手段１０４により質問符号を生成し（Ｓ１００７）、キャリア波による変調を適用して質問波を作成した後、一定の電力値となるように増幅し（Ｓ１００８）、アンテナ１０２からＲＦＩＤタグ２００に対して送信する（Ｓ１０１０）。この時、符号化／復号化手段１０５は、質問符号をマンチェスター符号により作成し、変調／復調手段１０４は変調を振幅変調（ＡＳＫ：Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）を用いて実行する。尚、これらは説明のために設定するものであり、本発明の適用範囲を限定するものではない。

この後、制御手段１０１は、ＲＦＩＤタグからの応答波を待つ状態に入る（Ｓ１０１１）。

一方、リーダ１００が質問波を送信するのと並行して、電力供給装置４００は、電力供給波生成手段４０８により電力供給信号を生成する（Ｓ１００３）。すなわち、電力供給波生成手段４０８が指定された周波数のキャリア波を生成し（Ｓ１００３）、電力調整手段４０７がアンプの増幅率を周期的に変化させながら電力供給波生成手段４０８によって生成された信号を増幅し（Ｓ１００４）、アンテナ４０６から荷物に貼り付けられたＲＦＩＤタグ２００に向かって電力供給波が送信される（Ｓ１００５）。このようなキャリア波の生成方法、アンプによる電力増幅は一般的な技術であり詳細は省略する。本発明においてはＲＦＩＤタグに対する電力供給波として有効な信号を生成さえ可能であれば、どのような方法であっても良い。

このように、実施例１では、アンテナ１０２からは質問波が継続的に提供されリーダ１００はコマンド送信と応答待ちの状態を繰り返し実行する一方で、アンテナ４０６からは、電力が変化しながら電力供給波が供給されることを特徴としている。

従来の技術では、単一のアンテナ１０２を用いて質問波のみを送信するため、ＲＦＩＤタグ２００とアンテナ１０２の位置関係が斜めになった場合や障害物によりＲＦＩＤタグ２００に十分な電力が供給できない場合は、ＲＦＩＤタグ２００のＩＤを読み取る事ができなかった。

例えば、第１の実施の形態の説明において述べたように、図５左のようなベルトコンベヤ上を移動する箱中のＲＦＩＤタグが様々な姿勢にある場合は、質問波を送信するアンテナからの距離やＲＦＩＤタグの姿勢により検知できないＲＦＩＤタグが発生してしまう。アンテナの姿勢を変更したとしても、すべてのＲＦＩＤタグに対して最良な姿勢を取ることは困難である上、箱中のＲＦＩＤタグの位置／姿勢が変わる度にアンテナ姿勢を変更するため、各アンテナで検知できないＲＦＩＤタグが依然として存在してしまう可能性がある。

質問波と電力供給波を異なるアンテナから供給することで、このような検知できないＲＦＩＤタグを低減する技術も提案されているが、質問波および電力供給波の大きさを固定して送付するため、ＲＦＩＤタグと電力供給用アンテナ、質問波用アンテナの位置関係によってはＲＦＩＤタグへの電力の過不足が発生し、すべてのＲＦＩＤタグを読み取れるとは限らなかった。

本発明では、図５右側のように、ＲＦＩＤタグに対して質問波を送信する（読取動作を実行する）と同時に、異なるアンテナから電力供給波をその大きさを変化させながら送信することで、ＲＦＩＤタグの動作に適切な電力を供給し、ＲＦＩＤタグの検知精度を向上させることを特徴とする。すなわち、図４の下段に示す如く、アンテナ４０６からＲＦＩＤタグ２００に送信される電力供給波の電力の大きさが電力供給ＯＦＦ状態から電力が小から大へと順に増加して供給され、一方で、リーダ１００のアンテナ１０２からは質問波が継続的に提供され、リーダ１００はコマンド送信と応答待ちの状態を繰り返し実行する。

このように電力供給波の電力を周期的に変化させることで、ＲＦＩＤタグの位置や姿勢の影響を排除し、各ＲＦＩＤタグに取って最適な大きさの電力が供給された状態を必ず一度は作り出すことが可能であることは、本発明の第１の実施の形態に関する説明において述べた通りである。

なお、本実施例では、この電力供給波の電力の大きさの変更は、アンテナ１０２を利用した読取動作、すなわち、コマンド送信と応答待ちを合わせた時間とは非同期に実行するように構成されている。

また、大きさとして、供給停止状態、小、中、大の４段階を利用している。これらの設定は説明のためであり、本発明の適用範囲を限定するものではない。読取動作と電力供給波の電力の大きさ変更の周期は利用する環境等に応じて変更可能である。例えば、電力供給波の電力の大きさの変更に要する時間が１度の読取動作に比較して長い場合は、読取動作は電力供給波の電力の大きさ変更とは非同期のまま継続的に行うように構成することが可能である。

また、電力供給波の電力の大きさの変更に要する時間が１度の読取動作とほぼ同じ長さの場合は、制御手段１０１からの指示により電力供給波の電力の大きさ変更をリーダ１００の読取動作と同期して行うように構成することも可能である。さらには、電力供給波の電力の大きさも４段階だけではなく、利用するアンプの分解能や利用環境に応じて変更することが可能である。

続けて動作を説明する。

ＲＦＩＤタグ２００は、質問波および電力供給波のキャリア波を利用して、回路に電力を提供し、受け取った質問波内の質問符号を確認の上、メモリ上のＩＤを返答する。例えばＩＤが１６進数２バイトで１２３４と表現される場合、プリアンブル３バイトを加えた応答符号列を作成し、キャリア波の反射成分を利用して応答符号列を含む応答波を作成して送信する（Ｓ２０１）。この時の符号化方法、変調方法はリーダ１００と同じものを用いる。

アンテナ１０２からリーダ１００に入力された応答波には（Ｓ１０１０）、変調／復調手段１０４による復調処理（Ｓ１０１３）、符号化／復号化手段１０５による復号処理（Ｓ１０１４）が適用されてＩＤが取り出される。

リーダ１００は取り出したＩＤ（１２３４）を制御手段１０１にシリアル線を経由して送信する。

制御手段１０１は、リーダ１００から受け取ったＩＤ（１２３４）を外部装置３００であるＰＣに接続されたディスプレイに表示することでＲＦＩＤタグのＩＤを表示する。

なお、本実施例では、平面アンテナを利用するとして説明したが、パッシブ型ＲＦＩＤに利用可能なアンテナであればどのようなものも利用可能である。

また、ＰＣとリーダの接続はシリアル線を用いたデータ通信としたが、ＥＴＨＥＲＮＥＴ（登録商標）など他の通信手段を利用可能なことは言うまでもない。
さらには、上記説明では、ＰＣから制御手段１０１にコマンドを送信することでリーダ１００が読取動作を開始するように構成したが、制御手段１０１およびリーダ１００の電源供給が開始され必要な初期化が終了した後に自動的に読取動作を開始し、得られたＩＤをＰＣに送付するように構成することも可能である。

また、ＰＣと制御手段１０１の間、および、制御手段１０１とリーダ１００間で利用されるコマンドは上記説明に縛られるものではなく、相互に識別可能なものであればどのようなものでもよい。

同様に、リーダ１００、電源供給装置４００、ＲＦＩＤタグ２００が利用する質問符号、応答符号、変調／復調方法、符号化／復号化方法についても一般的なパッシブ型ＲＦＩＤシステムに利用可能な手法であればすべて利用可能である。

尚、本実施例は、上述した第２の実施の形態から第６の実施の形態にも同様に適用可能である。

本発明の実施例２を説明する。実施例２は、本発明の第１の実施の形態を、携帯型リーダに適用した場合の例である。

図２２において、携帯型リーダ１００は、アンテナ１０２と共に、制御手段１０１および外部装置３００である小型コンピュータと一体化されて構成されている。小型コンピュータ３００はユーザへ情報を提示するための液晶画面と、ユーザからの指示を入力するためのキーパッドを備えている。制御手段１０１は、小型コンピュータ３００上のソフトウェアとして実装されている。また、倉庫内で移動しながら利用可能とするために、小型コンピュータ３００、制御手段１０１、携帯型リーダ１００はすべて小型バッテリーを電源として動作するように構成されている。

一方、倉庫内に置かれた複数の荷物の上部には、電力供給装置４００と接続されたアンテナ４０６が取り付けられており、すべての荷物に対して電力供給波が供給されるように構成されている。

ユーザは携帯型リーダ１００のアンテナ１０２を、倉庫内にある複数の荷物にかざしながら、各荷物の中に含まれるＲＦＩＤタグ２００のＩＤを読み取ることで、荷物の中に存在するＲＦＩＤタグ２００が添付された商品（図２２では図示していない）の種類と数を確認する。

各部の動作は、第１の実施の形態の第１の実施例と同様の処理の流れと同様である。すなわち、ユーザが小型コンピュータ３００のキーパッドからタグの読み取りを実行する指示を制御手段１０１に送付すると、制御手段１０１は、携帯型リーダ１００に接続されたアンテナ１０２から質問波を送信する。ＲＦＩＤタグ２００は、荷物上部に取り付けられた電力供給装置４００に接続されたアンテナ４０６からの電力供給波とアンテナ１０２からの質問波の両方を受け取ると、その内容を解釈して自己のＩＤを含む応答波を送信する。携帯型リーダ１０２はＲＦＩＤタグ２００からの応答波を受け取ってＩＤを抽出する。抽出されたＩＤは、小型コンピュータ３００の液晶表示装置に、装置内のデータベースから検索された該ＩＤを持つ商品名と共に表示される。

通常、携帯型リーダ１００をバッテリーで駆動する場合は、作業可能な時間を長くするために、アンテナ１０２から出力する電力を可能な限り小さくする必要がある。しかしながら、質問波の電力を小さくすることは、携帯型リーダ１００単体の読取性能の低下を招き、ＲＦＩＤタグ２００の位置や姿勢が様々に変化している時には、荷物内部のＲＦＩＤタグ２００を読み取れない場合が多くなってしまう。

また、質問波の電力を大きくした場合においても、バッテリーの利用可能時間が短くなるだけではなく、隣の荷物内のＲＦＩＤタグ２００のデータを読み取ってしまうという問題を発生させてしまう場合があった。

これに対して、本発明の実施例２では、ＲＦＩＤタグ２００の動作に必要な電力は、電力供給装置４００に接続されたアンテナ４０６からの電力供給波と携帯型リーダ１００から送信する質問波を組み合わせて考えれば良いため、質問波の電力を小さくできる。すなわち、携帯型リーダ１０１のバッテリー継続時間を長くできることはもちろんのこと、他の荷物内のＲＦＩＤタグ２００を誤って読まない程度に質問波を小さくすることが可能となる。この時、電力供給装置４００から供給される電力供給波の大きさは変化するため、各荷物内にあるＲＦＩＤタグ２００の姿勢や位置の影響を受けることなく、高精度に携帯型リーダ１００によりＲＦＩＤタグ２００が検知可能なことも本発明による大きな特徴であることは、第１の実施の形態の説明において述べた通りである。

上記以外の部分は、本発明の実施例１と同様であるので省略する。

以上、実施の形態及び実施例を説明したが、説明の中で、理解を容易とする為に電波供給装置をリーダの構成とは異なる別の装置として説明したが、リーダを複数台用意し、その一部を利用して電波供給装置としての役割を持たせるように構成しても、本発明が適用されることは言うまでも無い。

実施例３を説明する。

実施例３は第３の実施の形態に対応する具体的な例であり、図１４で示されるシステムの具体的な例である。本実施例の外観を図２６に示す。本実施例は工場における生産ラインなどでの部品管理を想定したものである。

実施例１と比較して、複数のＲＦＩＤタグ２００が荷物に含まれていること、荷物がコンベアにより分速１２０ｍで搬送される状態であること、電力供給装置４００が外部装置３００であるＰＣとシリアル線により接続されリーダ１００と同様に制御手段１０１から制御可能となっていること、コンベア上の荷物のアンテナ１０２前面への侵入および退出を外部装置３００であるＰＣに接続された通過センサにより検知可能なこと、が異なっている。

本実施例３における動作は、図１６記載のステップＳ３０１において、外部装置３００であるＰＣは搬送方向に対して上流側に設置された通過センサの出力から荷物がアンテナ１０２の前面に差し掛かったことを検知して読取動作を開始すること、および、下流側通過センサの出力から荷物がアンテナ１０２の前面を通過し終えたことを検知して読取動作を停止するように構成されている。このような通過センサは、フォトダイオードとＬＥＤの組み合わせや焦電センサなど一般的な技術を利用可能である。

また、リーダ１００および電力供給の「送信電力調整」は実施例１における「読取コマンド」と同様に１バイトのコマンド（１６進数で５０）とそれに引き続き送信される１バイトのデータ（１６進数）で２５６段階に設定可能とする。データが０の時は電波を出力しないことに相当し、２５５の時を最大に１まで変化させることで相対電力を０ｄＢから−２０ｄＢまで連続的に変化させられるように構成されている。このようなコマンドおよびデータを送付することで出力電力を調整する機能は一般的なものであり、詳細は省略する。なお、ＰＣと通過センサの間、ＰＣと制御手段１０１の間、制御手段１０１とリーダ１００および電力供給装置４００間で利用されるデータ形式やコマンドは上記説明に縛られるものではなく、相互に識別可能なものであればどのようなものでもよい。

本実施例３においては、荷物に含まれるＲＦＩＤタグ２００の配置は、図２３で用いたトレイおよびＲＦＩＤタグ２００とほぼ同じ状態であり大きな変化は少ないものとする。これは本実施例が想定しているような工場における生産ラインなどでは妥当な前提である。

図２７は、本実施例において制御装置１０１により、リーダ１００の出力電力および電力供給装置４００にそれぞれ接続されたアンテナ１０２、アンテナ４０６からの出力がどのように制御されるかを説明するための図である。制御装置１０１は、図２５において楕円にて示した二つの状態、すなわち、
状態１：アンテナ１０２から出力される質問波の相対電力が−３ｄＢ、かつ、アンテナ４０６から出力される電力供給波がない状態、
および、
状態２：アンテナ１０２から出力される質問波の相対電力が−３ｄＢ、かつ、アンテナ４０６から出力される電力供給波の相対電力が−７ｄＢとなる状態、
を切り替えて利用する。
この切り替えは、制御装置１０１内部のタイマを参照して実行する。制御装置１０１は、ステップＳ３０１において上流側通過センサの出力が変化したことを検知すると状態１となるようリーダ１００および電力供給装置４００を制御すると同時に、内部タイマをリセットし時間計測を開始する。そして、タイマの値を監視し荷物がアンテナ１０２の中央に丁度差し掛かった時に状態２となるようにリーダ１００および電力供給装置４００にコマンドおよびデータを送信する。ここでは、上流側通過センサからアンテナ中央までの距離が１ｍであり、搬送速度が分速１２０ｍであることから、上流方通過センサの状態が変化してから１０００ミリ秒経過した時点で状態１から状態２へと切り替えるように設定されている。このような距離や参照するタイマの値などは例として示したものであり、本発明の適用範囲を限定するものではないことは言うまでもない。

このように状態１および状態２のみを組み合わせて利用することにより、高速な搬送速度であってもすべてのＲＦＩＤタグ２００について高い検知精度を実現可能となる。
なお、荷物に含まれるＲＦＩＤタグ２００の配置が、図２３で用いたトレイおよびＲＦＩＤタグ２００とは異なる場合であっても、配置や姿勢の変動が少なければ、図２３に示したのと同様の実験により最適な状態を求めることにより、本実施例と同様の検知精度を実現することが可能となる。

なお、配置／姿勢の変動が大きい場合であっても、搬送速度を遅くする、または、アンテナ１０２前面で荷物を停止させた上で、すべての質問波／電力供給波の出力電力の組み合わせについて読取動作を実行すれば高い検知精度を実現可能であり、本発明における効果は十分に達成することができる。

上記以外の点については、実施例１と同様であり、説明は省略する。
尚、本実施例は、上述した第４の実施の形態から第６の実施の形態にも同様に適用可能である。

Claims (21)

1. ＲＦＩＤシステムであって、
   ＲＦＩＤタグに送信する質問波、又は、ＲＦＩＤタグに送信する電力供給波の少なくとも一方の電力の大きさを変化させながら送信するように構成されたことを特徴とするＲＦＩＤシステム。
2. ＲＦＩＤタグに送信する質問波、又はＲＦＩＤタグに送信する電力供給波の電力の大きさを、周期的に変化させることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤシステム。
3. ＲＦＩＤタグに送信する質問波、又はＲＦＩＤタグに送信する電力供給波の電力は、大きい電力から小さい電力に順に変化させて送信することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＲＦＩＤシステム。
4. ＲＦＩＤタグに送信する質問波、又はＲＦＩＤタグに送信する電力供給波の電力は、小さい電力から大きい電力に順に変化させて送信することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＲＦＩＤシステム。
5. ＲＦＩＤシステムであって、
   ＲＦＩＤタグに送信する質問波の電力を調整する質問波電力調整手段と、電力調整された質問波をＲＦＩＤタグに送信する送信手段とを有するリーダと、
   ＲＦＩＤタグに送信する電力供給波の電力を調整する電力供給波電力調整手段と、電力調整された電力供給波をＲＦＩＤタグに送信する送信手段とを有する電力供給装置と、
   前記質問波電力調整手段と前記電力供給波電力調整手段との少なくとも一方を制御して電力を変化させながら送信させる制御手段と
   を有することを特徴とするＲＦＩＤシステム。
6. 前記制御手段は、電力の大きさを周期的に変化させることを特徴とする請求項６に記載のＲＦＩＤシステム。
7. 前記制御手段は、電力の大きさを、大きい電力から小さい電力に順に変化させることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のＲＦＩＤシステム。
8. 前記制御手段は、電力の大きさを、小さい電力から大きい電力に順に変化させることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のＲＦＩＤシステム。
9. ＲＦＩＤシステムにおけるリーダであって、
   ＲＦＩＤタグに送信する質問波の電力を変化させる電力調整手段と、
   電力調整された質問波をＲＦＩＤタグに送信する送信手段と
   を有することを特徴とするリーダ。
10. 前記電力調整手段の電力調整を制御する制御手段を有することを特徴とする請求項９に記載のリーダ。
11. 前記リーダが携帯型リーダであることを特徴とする請求項１０に記載のリーダ。
12. ＲＦＩＤシステムの電力供給装置であって、
    ＲＦＩＤタグに送信する電力供給波の電力を調整する電力調整手段と、
    電力調整された電力供給波をＲＦＩＤタグに送信する送信手段と
    を有することを特徴とする電力供給装置。
13. 前記電力調整手段の電力調整を制御する制御手段を有することを特徴とする請求項１２に記載の電力供給装置。
14. ＲＦＩＤシステムの制御プログラムであって、
    前記制御プログラムは、ＲＦＩＤタグに送信する質問波、又は、ＲＦＩＤタグに送信する電力供給波の少なくとも一方の電力の大きさを変化させる処理を、情報処理装置に実行させることを特徴とする制御プログラム。
15. 電力の大きさを変化させる処理は、電力の大きさを周期的に変化させる処理であることを特徴とする請求項１４に記載の制御プログラム。
16. 電力の大きさを変化させる処理は、大きい電力から小さい電力に順に変化させる処理であることを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載の制御プログラム。
17. 電力の大きさを変化させる処理は、小さい電力から大きい電力に順に変化させる処理であることを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載の制御プログラム。
18. ＲＦＩＤタグに電力を供給する電力供給方法であって、
    ＲＦＩＤタグに送信する質問波、又は、ＲＦＩＤタグに送信する電力供給波の少なくとも一方の電力の大きさを変化させながら送信することを特徴とする電力供給方法。
19. ＲＦＩＤタグに送信する質問波、又はＲＦＩＤタグに送信する電力供給波の電力の大きさを、周期的に変化させることを特徴とする請求項１８に記載の電力供給方法。
20. ＲＦＩＤタグに送信する質問波、又はＲＦＩＤタグに送信する電力供給波の電力は、大きい電力から小さい電力に順に変化させて送信することを特徴とする請求項１８又は請求項１９に記載の電力供給方法。
21. ＲＦＩＤタグに送信する質問波、又はＲＦＩＤタグに送信する電力供給波の電力は、小さい電力から大きい電力に順に変化させて送信することを特徴とする請求項１８又は請求項１９に記載の電力供給方法。

Images