(57)【要約】【課題】  装置自体の姿勢によらずに通信指向性を最適な方向に制御し得る無線タグ通信装置を提供する。【解決手段】  無線タグ通信装置１２に備えられ、所定の座標を基準としてアレイアンテナ３６、４０の姿勢を検出する重力センサ６２及び地磁気センサ６４と、それら重力センサ６２及び地磁気センサ６４により検出される姿勢に応じて無線タグ１４との通信の指向性方向を制御する送信ＰＡＡウェイト制御部３４及び受信ＰＡＡウェイト制御部５４とを、有することから、前記無線タグ通信装置１２の姿勢が変動した場合であってもメインローブ方向を所定の方向に維持することができる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナを一体的に備え、無線タグに向けて送信信号を送信すると共に、該送信信号に応じて該無線タグから返信される返信信号を受信して該無線タグとの間で情報の通信を行う無線タグ通信装置であって、
前記無線タグ通信装置に備えられ、所定の座標を基準として前記アンテナの姿勢を検出する姿勢センサと、
該姿勢センサにより検出される姿勢に応じて前記通信の指向性方向を制御する指向性制御部と
を、有することを特徴とする無線タグ通信装置。
【請求項２】
前記無線タグ通信装置は、所定位置に対して移動可能に設けられた携帯式装置である請求項１の無線タグ通信装置。
【請求項３】
前記姿勢センサは、重力方向を基準として前記アンテナの傾斜を検出する傾斜センサである請求項１又は２の無線タグ通信装置。
【請求項４】
前記姿勢センサは、地磁気方向を基準として前記アンテナの方位を検出する方位センサである請求項１又は２の無線タグ通信装置。
【請求項５】
前記指向性制御部は、前記通信の指向性方向が所定の１方向となるように制御するものである請求項１から４の何れかの無線タグ通信装置。
【請求項６】
前記指向性制御部は、前記通信の指向性方向が所定の複数方向の何れかとなるように制御するものである請求項１から４の何れかの無線タグ通信装置。
【請求項７】
前記指向性制御部の動作有無を切り換える切換機能を有するものである請求項１から６の何れかの無線タグ通信装置。
【請求項８】
前記アンテナは、前記送信信号の送信及び受信信号の受信に共用される複数のアンテナ素子を有するものである請求項１から７の何れかの無線タグ通信装置。
【請求項９】
前記アンテナは、所定の方向に関してその指向性に関与する少なくとも３つのアンテナ素子を有するものである請求項８の無線タグ通信装置。
【請求項１０】
前記アンテナは、重力方向及び地磁気方向に関して１つのアンテナ素子を共有して５つのアンテナ素子を有し、それら重力方向及び地磁気方向を基準として前記通信の指向性方向を制御するものである請求項８又は９の無線タグ通信装置。
【請求項１１】
前記通信に関する画像を表示させる表示部と、
携帯に際して把持するための把持部と
を、有し、
該把持部に前記切換機能の操作装置が設けられた折り畳みし得る携帯式装置である請求項７から１０の何れかの無線タグ通信装置。
【請求項１２】
前記無線タグ通信装置は、前記無線タグに所定の情報を書き込み得る無線タグ書込機能を有しており、前記切換機能は、前記無線タグへの情報の書き込み時に前記指向性制御部の動作を有効とするものである請求項７から１１の何れかの無線タグ通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線にて情報の書き込みや読み出しができる無線タグとの間で通信を行う無線タグ通信装置に関し、特に、通信指向性制御の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
所定の情報が記憶された小型の無線タグ（応答器）から所定の無線タグ通信装置（質問器）により非接触にて情報の読み出しを行うＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムが知られている。このＲＦＩＤシステムは、無線タグが汚れている場合や見えない位置に配置されている場合であっても無線タグ通信装置との通信によりその無線タグに記憶された情報を読み出すことが可能であることから、商品管理や検査工程等の様々な分野において実用が期待されている。
【０００３】
上記無線タグ通信装置の一態様として、検知範囲である室等の所定位置に対して移動可能に設けられた携帯式無線タグ通信装置（ハンディスキャナ）が提案されている。例えば、特許文献１に記載された携帯端末がそれである。この技術によれば、利用者が携帯して用いやすい軽量且つ小型の無線タグ通信装置を提供できるとされている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３０７０３２号公報
【０００５】
しかし、前記従来の技術のような携帯式無線タグ通信装置の通信可能距離を可及的に延ばすためには、通信指向性を変更し得るアンテナを用いてメインローブ方向を制御することが考えられるが、利用者が携帯式無線タグ通信装置を傾けることによりメインローブ方向もまた傾いてしまう等、装置自体の姿勢によって相対的に通信状態が変動してしまうことから、最適の通信状態を成立させ難いという弊害があった。このため、装置自体の姿勢によらずに通信指向性を最適な方向に制御し得る無線タグ通信装置の開発が求められていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、装置自体の姿勢によらずに通信指向性を最適な方向に制御し得る無線タグ通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
斯かる目的を達成するために、本発明の要旨とするところは、アンテナを一体的に備え、無線タグに向けて送信信号を送信すると共に、その送信信号に応じてその無線タグから返信される返信信号を受信してその無線タグとの間で情報の通信を行う無線タグ通信装置であって、前記無線タグ通信装置に備えられ、所定の座標を基準として前記アンテナの姿勢を検出する姿勢センサと、その姿勢センサにより検出される姿勢に応じて前記通信の指向性方向を制御する指向性制御部とを、有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
このように、本発明によれば、前記無線タグ通信装置に備えられ、所定の座標を基準として前記アンテナの姿勢を検出する姿勢センサと、その姿勢センサにより検出される姿勢に応じて前記通信の指向性方向を制御する指向性制御部とを、有することから、前記無線タグ通信装置の姿勢が変動した場合であってもメインローブ方向を所定の方向に維持することができる。すなわち、装置自体の姿勢によらずに通信指向性を最適な方向に制御し得る無線タグ通信装置を提供することができる。
【０００９】
ここで、好適には、前記無線タグ通信装置は、所定位置に対して移動可能に設けられた携帯式装置である。このようにすれば、利用者の取り扱いにより姿勢が変動し易い携帯式無線タグ通信装置に関して、装置自体の姿勢によらずに通信指向性を最適な方向に制御することができる。
【００１０】
また、好適には、前記姿勢センサは、重力方向を基準として前記アンテナの傾斜を検出する傾斜センサである。このようにすれば、重力方向に関して装置自体の姿勢によらずに通信指向性を最適な方向に制御することができる。
【００１１】
また、好適には、前記姿勢センサは、地磁気方向を基準として前記アンテナの方位を検出する方位センサである。このようにすれば、地磁気方向に関して装置自体の姿勢によらずに通信指向性を最適な方向に制御することができる。
【００１２】
また、好適には、前記指向性制御部は、前記通信の指向性方向が所定の１方向となるように制御するものである。このようにすれば、装置自体の姿勢によらずに通信指向性を所定の１方向に制御することができる。
【００１３】
また、好適には、前記指向性制御部は、前記通信の指向性方向が所定の複数方向の何れかとなるように制御するものである。このようにすれば、通信対象である無線タグが複数存在する場合等において、装置自体の姿勢によらずに通信指向性をそれら無線タグとの通信感度が最も高くなる方向に制御することができる。
【００１４】
また、好適には、前記指向性制御部の動作有無を切り換える切換機能を有するものである。このようにすれば、装置自体の姿勢変動に応じた通信指向性の制御が不要な場合において、簡便にその制御を停止させることができる。
【００１５】
また、好適には、前記アンテナは、前記送信信号の送信及び受信信号の受信に共用される複数のアンテナ素子を有するものである。このようにすれば、簡単な構成のアンテナにより好適に通信指向性の制御を行うことができる。
【００１６】
また、好適には、前記アンテナは、所定の方向に関してその指向性に関与する少なくとも３つのアンテナ素子を有するものである。このようにすれば、実用的な態様で前記通信指向性の制御を行うことができる。
【００１７】
また、好適には、前記アンテナは、重力方向及び地磁気方向に関して１つのアンテナ素子を共有して５つのアンテナ素子を有し、それら重力方向及び地磁気方向を基準として前記通信の指向性方向を制御するものである。このようにすれば、実用的な態様で重力方向及び地磁気方向に関する通信指向性の制御を行うことができる。
【００１８】
また、好適には、前記通信に関する情報や画像を表示させる表示部と、携帯に際して把持するための把持部とを、有し、その把持部に前記切換機能の切換装置が設けられた折り畳みし得る携帯式装置である。このようにすれば、実用的な態様の携帯式無線タグ通信装置を提供することができる。
【００１９】
また、好適には、前記無線タグ通信装置は、前記無線タグに所定の情報の書き込み機能を有しており、前記切換機能は、前記無線タグへの情報の書き込み時に前記指向性制御部の動作を有効とするものである。このようにすれば、大きな電力供給が必要なため前記通信指向性の制御が特に必要とされる前記無線タグへの情報の書き込みに際して、その通信指向性を最適な方向に制御することができる。
【００２０】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本発明が好適に用いられる無線タグ通信システム１０を説明する図である。この無線タグ通信システム１０は、本発明の一実施例である無線タグ通信装置１２と、その無線タグ通信装置１２の通信対象である単数乃至は複数（図１では単数）の無線タグ１４とから構成される所謂ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムであり、上記無線タグ通信装置１２はそのＲＦＩＤシステムの質問器として、上記無線タグ１４は応答器としてそれぞれ機能する。すなわち、上記無線タグ通信装置１２から質問波Ｆｃ（送信信号）が上記無線タグ１４に向けて送信されると、その質問波Ｆｃを受信した上記無線タグ１４において所定の情報信号（データ）によりその質問波Ｆｃが変調され、応答波Ｆｒ（返信信号）として上記無線タグ通信装置１２に向けて返信されることで、その無線タグ通信装置１２と無線タグ１４との間で情報の通信が行われる。
【００２２】
図２は、上記無線タグ通信装置１２の外観を説明する斜視図である。この図２に示すように、上記無線タグ通信装置１２は、上記無線タグ１４との間の通信に関する画像（映像）を表示させる平板状の表示部（第１平板部）１６と、携帯に際して把持し得る平板状の把持部（第２平板部）１８と、その把持部１８に設けられた複数の操作ボタン（スイッチ）から成る操作部２０とを、備え、上記表示部１６及び把持部１８が軸部２２を軸として連結されて蝶番様に折り畳みし得るように構成されたものであり、所定位置（例えば、通信対象である無線タグ１４が配設されている室）に対して移動可能に設けられた携帯式装置（ハンディスキャナ）である。ここで、上記操作部２０の一部として、後述する指向性制御の実行／非実行を切り換える切換ボタン２０ｓが設けられている。また、上記無線タグ通信装置１２には、後述するように垂直方向用アレイアンテナ３６を構成する複数の垂直方向用アンテナ素子３８ａ、３８ｂ、３８ｃ及び水平方向用アレイアンテナ４０を構成する複数の水平方向用アンテナ素子４２ａ、４２ｂ、４２ｃ（水平方向用アンテナ素子４２ｂは、垂直方向用アンテナ素子３８ｂと共通）が備えられており、それら垂直方向用アンテナ素子３８及び水平方向用アンテナ素子４２は、何れも表示部１６と一体的に設けられて（内蔵されて）おり、その表示部１６に追従して所定の基準座標に対する姿勢が変化するように構成されている。
【００２３】
図３は、前記無線タグ通信装置１２の構成を説明する図である。この図３に示すように、前記無線タグ通信装置１２は、前記無線タグ１４への送信信号に対応するコマンドビット列を生成する送信ビット列生成部２４と、その送信ビット列生成部２４から出力されたディジタル信号をＦＳＫ方式で符号化するＦＳＫ符号化部２６と、そのＦＳＫ符号化部２６により符号化された信号をＡＭ方式で変調して送信信号メモリ部３０に供給（記憶）するＡＭ変調部２８と、その送信信号メモリ部３０に記憶された送信信号を随時読み出して所定の送信ウェイト（送信ＰＡＡウェイト）を掛算する送信ＰＡＡ（Phased Array Antenna）処理部である送信ウェイト掛算部３２と、その送信ウェイト掛算部３２において掛算される送信ウェイトを制御する送信ＰＡＡウェイト制御部３４とを、備えている。
【００２４】
また、前記無線タグ１４に向けて送信信号を送信すると共に、その送信信号に応じてその無線タグ１４から返信される返信信号を受信するために複数（図３では３つ）の垂直方向用アンテナ素子３８ａ、３８ｂ、３８ｃ（以下、特に区別しない場合には単に垂直方向用アンテナ素子３８と称する）を備えた垂直方向用アレイアンテナ３６と、同じく複数（図３では３つ）の水平方向用アンテナ素子４２ａ、４２ｂ、４２ｃ（以下、特に区別しない場合には単に水平方向用アンテナ素子４２と称する）を備えた水平方向用アレイアンテナ４０と、所定の局所発信信号を出力する局所発信信号出力部４４と、その局所発信信号出力部４４から出力される局所発信信号に応じて上記送信ウェイト掛算部３２から出力される送信信号をアップコンバートして前記複数の垂直方向用アンテナ素子３８、水平方向用アンテナ素子４２にそれぞれ供給すると共に、上記局所発信信号出力部４４から出力される局所発信信号に応じて上記複数の垂直方向用アンテナ素子３８、水平方向用アンテナ素子４２により受信される受信信号をそれぞれダウンコンバートして受信信号メモリ部５０に供給（記憶）する複数（図３では５つ）の高周波送受信部４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ、４６ｅ（以下、特に区別しない場合には単に高周波送受信部４６と称する）とを、備えている。ここで、上記水平方向用アンテナ素子４２ｂは、垂直方向用アンテナ素子３８ｂと同一であり、上記垂直方向用アレイアンテナ３６及び水平方向用アレイアンテナ４０に共用される。また、上記送信ウェイト掛算部３２と高周波送受信部４６ｂとの間に、上記垂直方向用アレイアンテナ３６及び水平方向用アレイアンテナ４０の何れか一方に選択的に送信信号を供給するように回路を切り換える切換部４８が設けられている。
【００２５】
また、上記受信信号メモリ部５０に記憶された受信信号を随時読み出して所定の受信ウェイト（受信ＰＡＡウェイト）を掛算する受信ＰＡＡ処理部である受信ウェイト掛算部５２と、その受信ウェイト掛算部５２において掛算される受信ウェイトを制御する受信ＰＡＡウェイト制御部５４と、上記受信ウェイト掛算部５２から出力される受信信号をＡＭ方式で復調してＡＭ復調波を検出するＡＭ復調部５６と、そのＡＭ復調部５６により復調されたＡＭ復調波をＦＳＫ方式で復号するＦＳＫ復号部５８と、そのＦＳＫ復号部５８により復号された復号信号を解釈して前記無線タグ１４の変調に関する情報信号を読み出す返答ビット列解釈部６０とを、備えている。
【００２６】
また、所定の座標を基準としてアンテナの姿勢を検出する姿勢センサとして、重力方向を基準として前記垂直方向用アレイアンテナ３６の傾斜を検出する傾斜センサである重力センサ６２と、地磁気方向を基準として前記水平方向用アレイアンテナ４０の方位を検出する方位センサである地磁気センサ６４とを、備えている。また、それら重力センサ６２及び地磁気センサ６４による検出結果に応じて前記垂直方向用アレイアンテナ３６及び水平方向用アレイアンテナ４０（乃至は無線タグ通信装置１２本体）の傾きを検出する傾き検出部６６と、その傾き検出部６６による検出結果である傾き情報に応じた受信ＰＡＡウェイトを記憶する傾き情報メモリ部６８とを、備えている。
【００２７】
図４は、前記送信ウェイト掛算部３２の構成を詳しく説明する図である。この図４に示すように、前記送信ウェイト掛算部３２は、前記送信信号メモリ部３０から読み出される送信信号にそれぞれ所定の送信ＰＡＡウェイトを掛け合わせて各アンテナ素子３８、４２に対応する高周波送受信部４６に供給する複数（図４では６つ）の掛算器７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄ、７０ｅ、７０ｆ（以下、特に区別しない場合には単に掛算器７０と称する）を備えている。ここで、上記掛算器７０ａが垂直方向用アンテナ素子３８ａに、掛算器７０ｂが垂直方向用アンテナ素子３８ｂに、掛算器７０ｃが垂直方向用アンテナ素子３８ｃに、掛算器７０ｄが水平方向用アンテナ素子４２ａに、掛算器７０ｅが水平方向用アンテナ素子４２ｂに、掛算器７０ｆが水平方向用アンテナ素子４２ｃに、それぞれ対応している。また、前述のように、前記水平方向用アンテナ素子４２ｂは、垂直方向用アンテナ素子３８ｂと同一であり、前記切換部４８の切り換えにより上記掛算器７０ｂ及び掛算器７０ｅの何れか一方が択一的にそのアンテナ素子に供給される。
【００２８】
図５は、前記高周波送受信部４６の構成を詳しく説明する図である。この図５に示すように、前記高周波送受信部４６は、前記送信ウェイト掛算部３２から供給される送信信号をアナログ信号に変換する送信信号Ｄ／Ａ変換器７２と、その送信信号Ｄ／Ａ変換器７２によりアナログ変換された送信信号の周波数を前記局所発信信号出力部４４から出力される局所発信信号の周波数だけ高くするアップコンバータ７４と、そのアップコンバータ７４によりアップコンバートされた送信信号を増幅する送信信号増幅器７６と、その送信信号増幅器７６から出力される送信信号を前記アンテナ素子３６、４２に供給すると共に、そのアンテナ素子３６、４２により受信された受信信号を受信信号増幅部８０に供給する方向性結合器７８と、その方向性結合器７８から供給される受信信号を増幅する受信信号増幅器８０と、その受信信号増幅器８０から出力される受信信号の周波数を前記局所発信信号出力部４４から出力される局所発信信号の周波数だけ低くするダウンコンバータ８２と、そのダウンコンバータ８２によりダウンコンバートされた受信信号をディジタル信号に変換して前記受信信号メモリ部５０に供給する受信信号Ａ／Ｄ変換器８４とを、備えている。
【００２９】
図６は、前記受信ウェイト掛算部５２の構成を詳しく説明する図である。この図６に示すように、前記受信ウェイト掛算部５２は、前記受信信号メモリ部５０から読み出される受信信号ぞれぞれに所定の受信ＰＡＡウェイトを掛け合わせる複数（図６では６つ）の掛算器８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄ、８６ｅ、８６ｆ（以下、特に区別しない場合には単に掛算器８６と称する）と、それら掛算器８６から出力される信号を合成して前記ＡＭ復調部５６に供給する合成器８８とを、備えている。ここで、上記掛算器８６ａが垂直方向用アンテナ素子３８ａに、掛算器８６ｂが垂直方向用アンテナ素子３８ｂに、掛算器８６ｃが垂直方向用アンテナ素子３８ｃに、掛算器８６ｄが水平方向用アンテナ素子４２ａに、掛算器８６ｅが水平方向用アンテナ素子４２ｂに、掛算器８６ｆが水平方向用アンテナ素子４２ｃに、それぞれ対応している。また、前述のように、前記水平方向用アンテナ素子４２ｂは、垂直方向用アンテナ素子３８ｂと同一であり、そのアンテナ素子に対応する受信信号は、垂直方向の通信指向性の制御か水平方向の通信指向性の制御かの別に応じて上記掛算器８６ｂ及び８６ｅの何れにも供給され得る。
【００３０】
図７は、前記無線タグ１４の構成を説明する図である。この図７に示すように、前記無線タグ１４は、前記無線タグ通信装置１２との間で信号の送受信を行うためのアンテナ部９０と、そのアンテナ部９０により受信された信号を処理するためのＩＣ回路部９２とを、備えて構成されている。そのＩＣ回路部９２は、上記アンテナ部９０により受信された前記無線タグ通信装置１２からの質問波Ｆｃを整流する整流部９４と、その整流部９４により整流された質問波Ｆｃのエネルギを蓄積するための電源部９６と、上記アンテナ部９０により受信された搬送波からクロック信号を抽出して制御部１０４に供給するクロック抽出部９８と、所定の情報信号を記憶し得る情報記憶部として機能するメモリ部１００と、上記アンテナ部９０に接続されて信号の変調及び復調を行う変復調部１０２と、上記整流部９４、クロック抽出部９８、及び変復調部１０２等を介して上記無線タグ１４の作動を制御するための制御部１０４とを、機能的に含んでいる。この制御部１０４は、前記無線タグ通信装置１２と通信を行うことにより上記メモリ部１００に上記所定の情報を記憶する制御や、上記アンテナ部９０により受信された質問波Ｆｃを上記変復調部１０２において上記メモリ部１００に記憶された情報信号に基づいて変調したうえで応答波Ｆｒとして上記アンテナ部９０から反射返信する制御等の基本的な制御を実行する。
【００３１】
続いて、前記無線タグ通信装置１２の通信指向性制御について図８及び図９を用いて説明する。前記無線タグ通信装置１２は、前記重力センサ６２及び地磁気センサ６４により検出される前記アレイアンテナ３６、４０の姿勢に応じて前記通信の指向性方向を制御する。具体的には、前記送信ＰＡＡウェイト制御部３４から前記送信ウェイト掛算部３２に供給される送信ＰＡＡウェイトを制御することにより送信指向性を制御する。また、前記受信ＰＡＡウェイト制御部５４から前記受信ウェイト掛算部５６に供給される受信ＰＡＡウェイトを制御することにより受信指向性を制御する。ここで、好適には、前記操作部２０における切換ボタン２０ｓが押されており前記通信の指向性制御動作が無効とされている場合には、以下の詳述する前記アレイアンテナ３６、４０の姿勢に応じた指向性制御は実行されない。
【００３２】
図８は、前記無線タグ通信装置１２の重力方向（垂直方向）を基準とする通信指向性制御について説明する図である。この図８では重力方向を矢印Ｇで示している。また、前記無線タグ１４との間の重力方向を基準とする通信指向性方向を矢印Ｄｖで示している。図８（ａ）は、前記把持部１８の平面部が重力方向に対して鉛直を成すような状態を示しており、図８（ｂ）は、前記表示部１６の把持部１８に対する角度を維持したまま前記無線タグ通信装置１２を図８（ａ）の状態から重力方向に関して所定角度傾斜させた状態を示している。すなわち、図８（ａ）の状態と図８（ｂ）の状態とでは重力方向に関して前記表示部１６の姿勢が異なるため、その表示部１６に内蔵された垂直方向用アレイアンテナ３６の姿勢もまた異なっている。前記送信ＰＡＡウェイト制御部３４は、好適には、前記送信ウェイト掛算部３２に供給する送信ＰＡＡウェイトを制御することにより重力方向を基準とする送信指向性が所定の１方向となるように制御する。同様に、前記受信ＰＡＡウェイト制御部５４は、好適には、前記受信ウェイト掛算部５２に供給する受信ＰＡＡウェイトを制御することにより重力方向を基準とする受信指向性が所定の１方向となるように制御する。例えば、図８に示すように、重力方向を基準とする前記垂直方向用アレイアンテナ３６の傾斜が変化した場合であっても、前記通信の指向性方向Ｄｖが重力方向に対して垂直な方向に維持されるように制御する。
【００３３】
図９は、前記無線タグ通信装置１２の方位方向（水平方向）を基準とする通信指向性制御について説明する図である。この図９では北の方位を矢印Ｎで示している。また、前記無線タグ１４との間の方位方向を基準とする通信指向性方向を矢印Ｄｈで示している。図９（ａ）は、前記表示部１６の平面部が北の方位に対して鉛直を成すような状態を示しており、図９（ｂ）は、前記表示部１６の把持部１８に対する角度を維持したまま前記無線タグ通信装置１２を図９（ａ）の状態から方位方向に関して所定角度傾斜させた状態を示している。すなわち、図９（ａ）の状態と図９（ｂ）の状態とでは方位方向に関して前記表示部１６の姿勢が異なるため、その表示部１６に内蔵された水平方向用アレイアンテナ４０の姿勢もまた異なっている。前記送信ＰＡＡウェイト制御部３４は、好適には、前記送信ウェイト掛算部３２に供給する送信ＰＡＡウェイトを制御することにより方位方向を基準とする送信指向性が所定の１方向となるように制御する。同様に、前記受信ＰＡＡウェイト制御部５４は、好適には、前記受信ウェイト掛算部５２に供給する受信ＰＡＡウェイトを制御することにより方位方向を基準とする受信指向性が所定の１方向となるように制御する。例えば、図９に示すように、方位方向を基準とする前記水平方向用アレイアンテナ４０の傾斜が変化した場合であっても、前記通信の指向性方向Ｄｈが北の方位と同方向に維持されるように制御する。
【００３４】
図１０は、前記無線タグ通信装置１２による前記無線タグ１４との間の情報通信制御（ＲＦＩＤ通信制御）について説明する図であり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。
【００３５】
先ず、ステップ（以下、ステップを省略する）Ｓ１において、前記送信ビット列生成部２４により前記無線タグ１４への送信信号に対応するコマンドビット列が生成され、前記ＦＳＫ符号化部２６によりＦＳＫ方式で符号化される。次に、Ｓ２において、Ｓ１にて符号化された信号が前記ＡＭ変調部２８によりＡＭ方式で変調されて前記送信信号メモリ部３０に記憶される。次に、Ｓ３において、指向性制御を無効とするように前記切換ボタン２０ｓがオンとされているか否かが判断される。このＳ３の判断が否定される場合には、ＳＡにおいて、図１１に示す指向性制御コマンド送信制御が行われ、ＳＢにおいて、図１３に示す指向性制御応答受信制御が行われた後、Ｓ８以下の処理が実行されるが、Ｓ３の判断が肯定される場合には、Ｓ４において、最大指向性方向が正面になるように前記送信ＰＡＡウェイト制御部３４から出力される送信ＰＡＡウェイトが設定される。次に、Ｓ５において、前記送信信号メモリ部３０から送信信号が読み出され、前記高周波送受信部４６等を介して検索対象（通信対象）である無線タグ１４に向け前記送信信号の送信（コマンド送信）が実行される。次に、Ｓ６において、Ｓ５にて送信された送信信号に応じて前記無線タグ１４から返信された返信信号が受信され、前記高周波送受信部４６等を介して前記受信信号メモリ部５０に記憶される。次に、Ｓ７において、前記受信信号メモリ部５０から受信信号が読み出され、最大指向性方向が正面になるように各アンテナ素子３８、４２に対応する受信信号に所定の受信ＰＡＡウェイトが掛け合わされるように前記受信ＰＡＡウェイト制御部５４から出力される受信ＰＡＡウェイトが制御される。次に、Ｓ８において、前記受信ウェイト掛算部５２から出力される合成された受信信号が前記ＡＭ復調部５６によりＡＭ方式で復調される。次に、Ｓ９において、Ｓ８にて復調された信号が前記ＦＳＫ復号部５８によりＦＳＫ方式で復号され、前記返答ビット列解釈部６０により前記無線タグ１４における変調に関する情報信号が読み出される。そして、Ｓ１０において、Ｓ９にて読み出された情報が前記表示部１６のディスプレイに表示された後、本ルーチンが終了させられる。
【００３６】
図１１は、図１０の制御の一部である指向性制御コマンド送信制御について説明するフローチャートである。先ず、ＳＡ１において、前記無線タグ１４への送信信号の送信が完了したか否かが判断される。このＳＡ１の判断が肯定される場合には、それをもって図１０に示すＲＦＩＤ通信制御に復帰させられるが、ＳＡ１の判断が否定される場合には、ＳＣにおいて、図１２に示す指向性設定制御が行われ、ＳＡ２において、検索対象である無線タグ１４に対してコマンドの１サンプルのデータ送信が行われた後、ＳＡ１以下の処理が再び実行される。
【００３７】
図１２は、図１１の制御の一部である指向性設定制御について説明するフローチャートである。先ず、ＳＣ１において、前記重力センサ６２及び地磁気センサ６４からの出力に応じて前記無線タグ通信装置１２の傾き（姿勢）が検出される。次に、ＳＣ２において、ＳＣ１にて検出された傾きが制御可能範囲内であるか否かが判断される。このＳＣ２の判断が肯定される場合には、ＳＣ３において、所定角度方向（実施例１では垂直方向が重力方向に対して鉛直、水平方向が北の方位）に最大指向性方向が向くように送信ＰＡＡウェイトがＳＣ１にて検出された傾き分だけ補正され、それをもって図１１に示す指向性制御コマンド送信制御に復帰させられるが、ＳＣ２の判断が否定される場合には、エラーであると判断され、ＳＣ４において、前記表示部１６にエラーである旨が表示された後、エラー終了させられる。
【００３８】
図１３は、図１０の制御の一部である指向性制御応答受信制御について説明するフローチャートである。先ず、ＳＢ１において、前記無線タグ１４からの返信信号の受信が完了したか否かが判断される。このＳＢ１の判断が肯定される場合には、ＳＢ２において、各サンプル毎に前記傾き情報メモリ部６８から傾き情報に応じた受信ＰＡＡウェイトが読み出され、各アンテナ素子３８、４２により受信された受信信号にその傾き情報に応じた受信ＰＡＡウェイトが掛け合わされた後、図１０に示すＲＦＩＤ通信制御に復帰させられるが、ＳＢ１の判断が否定される場合には、ＳＤにおいて、図１４に示す指向性記憶制御が行われ、ＳＢ３において、検索対象である無線タグ１４からの応答に関して１サンプルのデータ受信が行われた後、ＳＢ１以下の処理が再び実行される。
【００３９】
図１４は、図１３の制御の一部である指向性記憶制御について説明するフローチャートである。先ず、ＳＤ１において、前記重力センサ６２及び地磁気センサ６４からの出力に応じて前記無線タグ通信装置１２の傾き（姿勢）が検出される。次に、ＳＤ２において、ＳＤ１にて検出された傾きが制御可能範囲内であるか否かが判断される。このＳＤ２の判断が肯定される場合には、ＳＤ３において、所定角度方向に最大指向性方向が向くように受信ＰＡＡウェイトがＳＤ１にて検出された傾き分だけ補正され、その受信ＰＡＡウェイトが傾き情報メモリ部６８に記憶された後、図１３に示す指向性制御応答受信制御に復帰させられるが、ＳＤ２の判断が否定される場合には、エラーであると判断され、ＳＤ４において、前記表示部１６にエラーである旨が表示された後、エラー終了させられる。
【００４０】
このように、本実施例によれば、前記無線タグ通信装置１２に備えられ、所定の座標を基準として前記アレイアンテナ３６、４０の姿勢を検出する姿勢センサである重力センサ６２及び地磁気センサ６４と、その重力センサ６２及び地磁気センサ６４により検出される姿勢に応じて前記通信の指向性方向を制御する指向性制御部である送信ＰＡＡウェイト制御部３４及び受信ＰＡＡウェイト制御部５４とを、有することから、前記無線タグ通信装置１２の姿勢が変動した場合であってもメインローブ方向を所定の方向に維持することができる。すなわち、装置自体の姿勢によらずに通信指向性を最適な方向に制御し得る無線タグ通信装置１２を提供することができる。
【００４１】
また、前記無線タグ通信装置１２は、所定位置に対して移動可能に設けられた携帯式装置であるため、利用者の取り扱いにより姿勢が変動し易い携帯式無線タグ通信装置１２に関して、装置自体の姿勢によらずに通信指向性を最適な方向に制御することができる。
【００４２】
また、前記姿勢センサは、重力方向を基準として前記垂直方向用アレイアンテナ３６の傾斜を検出する重力センサ６２であるため、重力方向に関して装置自体の姿勢によらずに通信指向性を最適な方向に制御することができる。
【００４３】
また、前記姿勢センサは、地磁気方向を基準として前記水平方向用アレイアンテナ４０の方位を検出する地磁気センサ６４であるため、地磁気方向に関して装置自体の姿勢によらずに通信指向性を最適な方向に制御することができる。
【００４４】
また、前記送信ＰＡＡウェイト制御部３４及び受信ＰＡＡウェイト制御部５４は、前記通信の指向性方向が所定の１方向となるように制御するものであるため、装置自体の姿勢によらずに通信指向性を所定の１方向に制御することができる。
【００４５】
また、前記指向性制御動作の有無を切り換える切換機能を有するものであるため、装置自体の姿勢変動に応じた通信指向性の制御が不要な場合において、簡便にその制御を停止させることができる。
【００４６】
また、前記アレイアンテナ３６、４０は、前記送信信号の送信及び受信信号の受信に共用される複数のアンテナ素子３８、４２を有するものであるため、簡単な構成のアンテナにより好適に通信指向性の制御を行うことができる。
【００４７】
また、前記アレイアンテナ３６、４０は、所定の方向に関してその指向性に関与するそれぞれ３つのアンテナ素子３８、４２を有するものであるため、実用的な態様で前記通信指向性の制御を行うことができる。
【００４８】
また、前記アレイアンテナ３６、４０は、重力方向及び地磁気方向に関して１つのアンテナ素子３８ｂ（４２ｂ）を共有して５つのアンテナ素子３８ａ、３８ｂ（４２ｂ）、３８ｃ、４２ａ、４２ｃを有し、それら重力方向及び地磁気方向を基準として前記通信の指向性方向を制御するものであるため、実用的な態様で重力方向及び地磁気方向に関する通信指向性の制御を行うことができる。
【００４９】
また、前記通信に関する情報や画像を表示させる表示部１６と、携帯に際して把持するための把持部１８とを、有し、その把持部１８に前記切換機能の操作装置である切換ボタン２０ｓが設けられた折り畳みし得る携帯式装置であるため、実用的な態様の携帯式無線タグ通信装置１２を提供することができる。
【００５０】
続いて、本発明の他の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明に関して、前述した実施例と共通する部分については、図面に同一の符号を付してその説明を省略する。
【実施例２】
【００５１】
図１５は、本発明の他の実施例である無線タグ通信装置１０６の構成を説明する図である。この図１５に示すように、本実施例の無線タグ通信装置１０６は、前記ＡＭ復調部５６から出力される復調信号に基づいて前記アレイアンテナ３６、４０により受信された受信信号の信号強度を検出する受信信号強度検出部１０８を備えており、この受信信号強度検出部１０８により検出された受信信号強度は、前記受信ＰＡＡウェイト制御部５４に供給されるようになっている。また、その受信ＰＡＡウェイト制御部５４は、上記受信信号強度検出部１０８により検出された受信信号強度に基づいて前記通信指向性方向が所定の複数方向の何れかとなるように制御する。具体的には、通信対象である無線タグ１４を所定の複数の方向において検索する場合等であり、検索対象物に張られている無線タグ１４とは別に所定の複数の方向を特定するための無線タグ１４（以下基準タグとする）を所定の位置に設置する。各基準タグが存在すると判定される方向すなわちそれぞれの基準タグと通信した時に上記受信信号強度検出部１０８により検出された受信信号強度が極大値をとるそれぞれの方向から各基準タグの方向を検出し、その各基準タグの方向が各無線タグ１４を検索する方向となるよう通信指向性を制御する。すなわち、どの方向を検索するかを予め基準タグにより決定した上で、対象となる無線タグ１４の方向を検知する。
【００５２】
図１６は、上記無線タグ通信装置１０６による前記無線タグ１４との間の情報通信制御（ＲＦＩＤ通信制御）について説明する図であり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。この図１６に示す制御に関して、前述した図１０の制御と共通するステップについては、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５３】
先ず、Ｓ１１において、基準タグ検出モードであるか否かが判断される。このＳ１１の判断が否定される場合には、前述したＳ１以下の処理が実行されるが、Ｓ１１の判断が肯定される場合には、ＳＥにおいて、図１７に示す基準タグの方向検知制御が行われた後、Ｓ１２において、全ての基準タグが検出されたか否かが判断される。このＳ１２の判断が否定される場合には、ＳＥ以下の処理が再び実行されるが、Ｓ１２の判断が肯定される場合には、Ｓ１３において、前記表示部１６に基準タグの検出結果が表示された後、前述したＳ１以下の処理が実行される。ただし、ＳＣ３およびＳＤ３の所定角度方向はＳＥにて検出された各基準タグの方向である。また、前述したＳ９の処理に続いて、Ｓ１４において、全ての基準タグ方向での無線タグ１４の検出が終了したか否かが判断される。このＳ１４の判断が否定される場合には、前述したＳ１以下の処理が再び実行されるが、Ｓ１４の判断が肯定される場合には、前述したＳ１０の処理が実行された後、本ルーチンが終了させられる。
【００５４】
図１７は、図１６に示すＲＦＩＤ通信制御の一部である基準タグの方向検知制御について説明するフローチャートである。先ず、ＳＥ１において、前記送信ＰＡＡウェイト制御部３４及び受信ＰＡＡウェイト制御部５４において最大指向性方向θMAINの初期値が所定値（例えば、θMAIN＝-45°）に設定されてレジスタに記憶される。次に、ＳＥ２において、前記送信ＰＡＡウェイト制御部３４のレジスタの値が前記送信ウェイト掛算部３２において各アンテナ素子３８、４２に対応する送信信号に掛け合わされて基準タグに向けて送信される。次に、ＳＥ３において、ＳＥ２にて送信された送信信号に応じて前記基準タグから返信された返信信号が受信され、前記高周波送受信部４６等を介して前記受信信号メモリ部５０に記憶される。次に、ＳＥ４において、ＳＥ３にて記憶された受信信号が前記受信信号メモリ部５０から読み出される。次に、ＳＥ５において、前記受信ＰＡＡウェイト制御部５４のレジスタの値が前記受信ウェイト掛算部５６において各アンテナ素子３８、４２に対応する受信信号に掛け合わされ、それら受信信号が合成された合成出力Ｙが算出される。次に、ＳＥ６において、ＳＥ５にて算出された合成出力Ｙが前記ＡＭ復調部５６において復調される。次に、ＳＥ７において、ＳＥ５にて算出された合成出力Ｙが極大値をとるか否かが判断される。このＳＥ７の判断が否定される場合には、ＳＥ９以下の処理が実行されるが、ＳＥ７の判断が肯定される場合には、ＳＥ８において、基準タグの方向θREF_MAXが設定されている最大指向性方向θMAIN（θREF_MAX＝θMAIN）とされた後、ＳＥ９において、前記送信ＰＡＡウェイト制御部３４及び受信ＰＡＡウェイト制御部５４において最大指向性方向θMAINが更新（例えば、θMAIN＝θMAIN+15°）されてレジスタに記憶される。次に、ＳＥ１０において、設定されている指向性方向θMAINが所定値より大きい（例えば、θMAIN＞45°）か否かが判断される。このＳＥ１０の判断が否定される場合には、ＳＥ２以下の処理が再び実行されるが、ＳＥ１０の判断が肯定される場合には、ＳＥ１１において、最大指向性方向が基準タグの方向θREF_MAXであるときのＡＭ復調データが前記ＦＳＫ復号部５８において復号される。次に、ＳＥ１２において、ＳＥ１１にて復号された復号データは正常であるか否かが判断される。このＳＥ１２の判断が肯定される場合には、ＳＥ１３において、所定角度方向が基準タグの方向θREF_MAXとされた後、図１６に示すＲＦＩＤ通信制御に復帰させられるが、ＳＥ１２の判断が否定される場合には、エラーであると判断され、ＳＤ４において、前記表示部１６にエラーである旨が表示された後、エラー終了させられる。
【００５５】
このように、本実施例の無線タグ通信装置１０６において、指向性制御部である送信ＰＡＡウェイト制御部３４及び受信ＰＡＡウェイト制御部５４は、前記通信の指向性方向が所定の複数方向の何れかとなるように制御するものであるため、通信対象である無線タグ１４が複数存在する場合等において、装置自体の姿勢によらずに通信指向性をそれら無線タグ１４との通信感度が最も高くなる方向に制御することができる。
【実施例３】
【００５６】
続いて、本発明の更に別の実施例を図１８を参照して説明する。前述した第１実施例及び第２実施例において、前記無線タグ通信装置１２は、前記無線タグ１４との間で情報の通信を行うことによりその無線タグ１４に記憶された情報を読み出す無線タグ情報読出装置であったが、本実施例の無線タグ通信装置１２は、前記無線タグ１４との間で情報の通信を行うことによりその無線タグ１４に所定の情報を書き込むための無線タグ書込装置乃至は読み書きの両方が可能なリーダライタとして機能する。また、斯かる無線タグ１４への情報の書き込み時に前述した指向性制御動作を有効とする自動切換機能を有している。
【００５７】
図１８は、前記無線タグ１４への情報書込機能を有する無線タグ通信装置１２による指向性制御有無切換制御について説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。
【００５８】
先ず、ＳＦ１において、前記無線タグ１４へ送信される送信信号にその無線タグ１４に所定の情報を書き込むための書込コマンドが含まれているか否かが判断される。このＳＦ１の判断が肯定される場合には、ＳＦ２において、前述したアレイアンテナ３６、４０の姿勢に応じた指向性制御動作が有効とされた後、本ルーチンが終了させられるが、ＳＦ１の判断が否定される場合には、ＳＦ３において、前述したアレイアンテナ３６、４０の姿勢に応じた指向性制御動作が無効とされた後、本ルーチンが終了させられる。
【００５９】
このように、本実施例における無線タグ通信装置１２は、前記無線タグ１４に所定の情報を書き込み機能を有しており、斯かる無線タグ１４への情報の書き込み時に前述した指向性制御動作を有効とするものであるため、大きな電力供給が必要なため前記通信指向性の制御が特に必要とされる前記無線タグ１４への情報の書き込みに際して、その通信指向性を最適な方向に制御することができる。
【００６０】
以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。
【００６１】
例えば、前述の実施例において、前記送信ウェイト掛算部３２、送信ＰＡＡウェイト制御部３４、受信ウェイト掛算部５２、及び受信ＰＡＡウェイト制御部５４等は、何れも個別の制御装置として設けられていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等から成り、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行う所謂マイクロコンピュータシステムであるＤＳＰ（Digital Signal Processor）の制御機能として前記送信ウェイト掛算部３２、送信ＰＡＡウェイト制御部３４、受信ウェイト掛算部５２、及び受信ＰＡＡウェイト制御部５４等を機能的に有するものであっても構わない。また、これらの制御部による制御は、ディジタル信号処理であるとアナログ信号処理であるとを問わない。
【００６２】
また、前述の実施例では、所定位置に対して移動可能に設けられた携帯式の無線タグ通信装置１２等について説明したが、本発明は所定位置に対して位置固定に設けられた据置式の無線タグ通信装置にも適用され得る。その無線タグ通信装置が据え置かれている土台が検出対象である無線タグ１４に対して移動可能である場合には、その移動により無線タグ通信装置に備えられたアンテナとその無線タグ１４との相対方向が変動するが、本発明を適用することで常に最適な通信状態を成立させることができる。
【００６３】
また、前述の実施例において、前記無線タグ通信装置１２等は、前記送信信号を送信すると共に、その送信信号に応じて前記無線タグ１４から返信される返信信号を受信する送受信共用のアレイアンテナ３６、４０を備えたものであったが、送信アレイアンテナ及び受信アレイアンテナをそれぞれ別に備えたものであっても構わない。
【００６４】
また、前述の実施例において、前記無線タグ通信装置１２等は、前記重力センサ６２及び地磁気センサ６４により検出される姿勢に応じて、前記送信ＰＡＡウェイト制御部３４から出力される送信ＰＡＡウェイトを制御することにより送信指向性を制御すると共に、前記受信ＰＡＡウェイト制御部５４から出力される受信ＰＡＡウェイトを制御することにより受信指向性を制御するものであったが、送信指向性及び受信指向性のうち何れか一方のみを制御するものであっても構わない。
【００６５】
その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明が好適に用いられる無線タグ通信システムを説明する図である。
【図２】本発明の一実施例である無線タグ通信装置の外観を説明する斜視図である。
【図３】図２の無線タグ通信装置の構成を説明する図である。
【図４】図３の無線タグ通信装置に備えられた送信ウェイト掛算部の構成を詳しく説明する図である。
【図５】図３の無線タグ通信装置に備えられた高周波送受信部の構成を詳しく説明する図である。
【図６】図３の無線タグ通信装置に備えられた受信ウェイト掛算部の構成を詳しく説明する図である。
【図７】図３の無線タグ通信装置の通信対象である無線タグの構成を説明する図である。
【図８】図３の無線タグ通信装置による重力方向（垂直方向）を基準とする通信指向性制御について説明する図である。
【図９】図３の無線タグ通信装置による地磁気方向（方位方向）を基準とする通信指向性制御について説明する図である。
【図１０】図３の無線タグ通信装置による図７の無線タグとの間の情報通信制御（ＲＦＩＤ通信制御）について説明する図である。
【図１１】図１０の制御の一部である指向性制御コマンド送信制御について説明するフローチャートである。
【図１２】図１１の制御の一部である指向性設定制御について説明するフローチャートである。
【図１３】図１０の制御の一部である指向性制御応答受信制御について説明するフローチャートである。
【図１４】図１３の制御の一部である指向性記憶制御について説明するフローチャートである。
【図１５】本発明の他の実施例である無線タグ通信装置の構成を説明する図である。
【図１６】図１５の無線タグ通信装置による図７の無線タグとの間の情報通信制御（ＲＦＩＤ通信制御）について説明する図である。
【図１７】図１６に示すＲＦＩＤ通信制御の一部である基準タグの方向検知制御について説明するフローチャートである。
【図１８】図７の無線タグへの情報書込機能を有する無線タグ通信装置による指向性制御有無切換制御について説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００６７】
１２、１０６：無線タグ通信装置
１４：無線タグ
１６：表示部
１８：把持部
２０：操作部
２０ｓ：切換ボタン（切換装置）
３４：送信ＰＡＡウェイト制御部（指向性制御部）
３６：垂直方向用アレイアンテナ
３８：垂直方向用アンテナ素子
４０：水平方向用アレイアンテナ
４２：水平方向用アンテナ素子
５４：受信ＰＡＡウェイト制御部（指向性制御部）
６２：重力センサ（傾斜センサ）
６４：地磁気センサ（方位センサ）
【図１】
2006261891.tif 000003
【図２】
2006261891.tif 000004
【図３】
2006261891.tif 000005
【図４】
2006261891.tif 000006
【図５】
2006261891.tif 000007
【図６】
2006261891.tif 000008
【図７】
2006261891.tif 000009
【図８】
2006261891.tif 000010
【図９】
2006261891.tif 000011
【図１０】
2006261891.tif 000012
【図１１】
2006261891.tif 000013
【図１２】
2006261891.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
2006261891.tif 000016
【図１５】
2006261891.tif 000017
【図１６】
2006261891.tif 000018
【図１７】
2006261891.tif 000019
【図１８】
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