(57)【要約】      （修正有）【課題】  タグとリーダとの通信がより遠距離でも可能で、低コストで簡便な衝突防止機能が付加された無線ICタグを提供すること。【解決手段】  リーダからの検索用電波を受信して直流電圧Ｖdに変換する整流回路12と、その直流電圧Ｖdを昇圧回路21で増倍した昇圧電圧ＶDを発生させ、その直流ＶDを変調回路15に供給して返信用電波の強度を増大せしめてリーダとの通信可能範囲を拡大するとともに、リーダと無線ICタグ間の送受信のタイミングを送出制御情報ROMで制御することにより返信用電波の衝突防止機能を付加した無線ICタグである。【選択図】  図１
2006180073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナと識別用ICチップとからなり、識別用ICチップはアンテナが受信した検索用電波を直流電圧に変換する整流回路と、返信用電波の基本信号を生成して送り出すクロック発生回路と、タグ情報が書き込まれたタグ情報ROM回路と、前記タグ情報を情報信号として送り出す制御回路と、基本信号を前記情報信号で変調した返信用電波をアンテナから発信させる変調回路とからなる無線ICタグにおいて、
整流回路に対して昇圧回路を設けてなり、該昇圧回路により直流電圧を昇圧して得られた昇圧電圧を、クロック発生回路、制御回路又は変調回路に供給することを特徴とする無線ICタグ。
【請求項２】
整流回路は、多段の昇圧回路を設けてなり、該昇圧回路により直流電圧を昇圧して得られた異なる２以上の昇圧電圧を、クロック発生回路、制御回路又は変調回路それぞれに供給する請求項１記載の無線ICタグ。
【請求項３】
アンテナと識別用ICチップとからなり、識別用ICチップはアンテナが受信した検索用電波を直流電圧に変換する整流回路と、返信用電波の基本信号を生成して送り出すクロック発生回路と、タグ情報が書き込まれたタグ情報ROM回路と、前記タグ情報を情報信号として送り出す制御回路と、基本信号を前記情報信号で変調した返信用電波をアンテナから発信させる変調回路とからなる無線ICタグにおいて、
制御回路に対してタグ情報を表す情報信号の送り出し方を設定する送出制御情報が書き込まれた送出制御情報ROM回路を設けてなり、タグ情報ROM回路から変調回路へのタグ情報の情報信号の送り出し方は、前記送出制御情報ROM回路の送出制御情報に従って作動する制御回路によりランダムに変更されることを特徴とする無線ICタグ。
【請求項４】
送出制御情報ROM回路は、制御回路の作動開始後にタグ情報の情報信号を送り出し始めるまでの待機時間、タグ情報の情報信号を送り出す繰り返し回数、タグ情報の情報信号を送り出しを中断する中断時間のいずれか又は組み合わせた送出制御情報が書き込まれている請求項３に記載の無線ICタグ。
【請求項５】
識別用ICチップは、アンテナが受信した検索用電波を復調してタグ情報の情報信号を取得する復調回路と、前記タグ情報とタグ情報ROM回路に書き込まれたタグ情報とを一部又は全部で照合する照合回路とを追加してなり、制御回路は前記照合回路でタグ情報の照合が得られたときにタグ情報ROM回路に書き込まれたタグ情報の送出しを停止させる請求項３記載の無線ICタグ。
【請求項６】
識別用ICチップは、大規模集積回路チップの一部として一体化されて形成されている請求項１〜５に記載の無線ICタグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナで検索用電波を受信して電力を発生し、識別用ICチップ内に記録されているタグ情報等を送信する無線ICタグ（電子値札とも称せられる）に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、物品を自動的に識別区分する方法としてバーコードが広く普及している。バーコードは平行に並べられた太さの異なるバーとそれ等の間隔の組み合わせによる２進コードの情報を記録し、その情報はレーザ走査によって読み取られる。最近、物品情報を管理するための無線ICタグが注目されている。バーコードに比べたときの無線ICタグの特長は、
（１）情報量がバーコードの約13桁から、約38桁（２進コードで128ビット長データの場合）へと飛躍的に増大する。
（２）汚染に強く、耐環境性に優れる。
（３）梱包された物品のタグ情報を読み込みできる透過機能を有する。
（４）複数のタグ情報を同時に読み込みできるので、商品代金をレジで瞬時に精算できる等の高速な処理が可能である。
等の優れた性質を有する。
【０００３】
無線ICタグは、以下の４種類に大別される。
（ａ）リードオンリータグ：タグ情報は、識別用ICチップの製造段階で書き込まれた読み出し専用メモリ（Read Only Memory: ROM）に記憶され、ユーザはそのタグ情報を変更できない。無線ICタグがリーダとの通信可能範囲に入ると、自身のタグ情報を連続的にリーダに送信を開始する。リーダとの通信は一方向で、リーダから無線ICタグへの送信はできない。このため、リーダとの通信可能範囲に複数の無線ICタグが存在する時、リーダが複数のタグ情報を同時に読み取ろうとして混信（衝突）が生じ、タグ情報を個別に読み取ることができなくなる。しかし、この無線ICタグは、回路構成が簡単なために識別用ICチップのサイズが縮小でき、低消費電力化と低コスト化が可能で、従来のバーコードの代替も可能である。
（ｂ）書き込み可能タグ：識別用ICチップは、EEPROMやSRAM等の電気的書き込み消去可能なメモリを内蔵し、リーダからの命令に応じてタグ情報の改変が可能である。リーダから無線ICタグへの送信機能を有するので、アンチコリジョン機能（衝突防止機能）を有することが可能で、リーダとの通信可能範囲に複数の無線ICタグが同時に存在していても、それらのタグ情報を個別に読み取ることができる。この衝突防止機能は、多数ある物品を一括処理するためには必須の機能である。
（ｃ）暗号化機能付タグ：タグ情報のセキュリティが必要な用途向けで、識別用ICチップに暗号化処理回路を内蔵して、無線ICタグとリーダ間の認証を行う。
（ｄ）マイクロプロセッサ付タグ：無線ICタグは、識別用ICチップにマイクロプロセッサを内蔵し、より複雑な暗号化処理機能と認証機能を有する。電子マネーや交通機関のチケット等の高度な認証機能と送信の秘匿性の要求される非接触スマートカード等に利用される。
【０００４】
上記の４種類の無線ICタグにおいて、最も低コストで製造でき、従来のバーコードの代替として膨大な市場規模が期待されるリードオンリータグが、近年注目されている。特許文献１、特許文献２及び非特許文献１に開示されている従来のリードオンリータグにおける無線ICタグの回路構成を図10に示す。
【０００５】
この無線ICタグは、リーダからの微弱な検索用電波をアンテナ101で受信し、整流回路102を用いて直流電圧Ｖdを発生する。この整流回路102は、必要に応じて、識別用ICチップの内部回路に供給する直流電圧Ｖdの上限を制限する電圧リミッタを含む。この直流電圧Ｖｄは、アンテナで受信した検索用電波から各種電気信号を発生するクロック発生回路と、識別用ICチップの安定した動作を開始させるタイミングを制御するリセット回路を含む回路103に供給されている。また、直流電圧Ｖdは、タグ情報が書き込まれたタグ情報ROM回路と、そのタグ情報を読み出すカウンタやデコーダ等の周辺回路を有するROM回路104にも供給される。更に、読み出されたタグ情報をアンテナから返信用電波として発信させる変調回路105にも供給されている。すなわち、従来の無線ICタグは、識別用ICチップ内の全ての回路に単一の直流電圧Ｖdを供給している。
【０００６】
図11に従来例の無線ICタグの識別用ICチップを簡略化した回路構成例を示す。アンテナ11で受信する検索用電波の入力電圧をＶＩNとし、ＶＩNを入力した整流回路12で直流電圧Ｖdを生成する。整流回路は、発生する直流電圧Ｖdの上限を制限する電圧リミッタを含んでいる。直流電圧Ｖdをアナログ/デジタル回路13及び変調回路15に供給し、変調回路15を介して発生するタグ情報を含む返信用電波の電圧振幅をＶOUTとする。ここでは、説明を簡略化するため、図10に例示したクロック発生回路、リセット回路やタグ情報ROM回路を、アナログ/デジタル回路13で代表して図示している。
【０００７】
図12（ａ）及び（ｂ）に、無線ICタグの識別用ICチップが内蔵する電源供給用の整流回路として用いられている非特許文献２記載の回路を示す。図12（ａ）は、4つのダイオードD1〜D4で構成されたブリッジ形整流回路で、入力交流電圧の振幅をＶＩNとすれば、容量C1の両端に得られる直流電圧Ｖdは約（ＶＩN/2−ＶT）で与えられる。ここで、ＶTはダイオードの順方向立ち上がりの閾値電圧である。
【０００８】
図12（ｂ）は、チャージポンプ方式の倍電圧整流回路であり、入力電圧ＶＩNは容量C2を介してダイオードD5及びD6に印加されて、容量C3の両端に直流電圧Ｖdとして約（ＶＩN−２ＶT）が得られる。
【０００９】
何れの回路方式においても、ダイオードの閾値電圧ＶTはできるだけ低いことが望まれる。理想的なダイオードとしてＶT＝０Ｖを想定すれば、上記のブリッジ形整流回路では約ＶＩN/2、上記の倍電圧整流回路では約ＶＩNの直流電圧Ｖdが得られる。したがって、以下では、直流電圧Ｖdは検索用電波の入力電圧ＶＩNに比例すると仮定する。
【００１０】
図13は、非特許文献３に開示されている無線ICタグのタグ情報をアンテナが発信する例における識別用ICチップが内蔵する整流回路と変調回路部分の回路図を示す。アンテナLに誘起された入力電圧は、図12（ａ）に示した4つのダイオードD1〜D4で構成されているブリッジ整流回路で整流されて容量C1に直流電圧Ｖdを発生する。降伏ダイオードZ1は、リーダと無線ICタグが接近した場合に検索用電波が強くなりすぎて、直流電圧Ｖdが識別用ICチップの安定動作電圧以上に上昇することを防止する電圧リミッタである。Ｖdを分周回路に供給し、この分周回路に入力されるアンテナの高周波信号fＩＮを分周して、副搬送波のクロック周波数fＳを発生する。２入力NAND回路N1は、このfＳ信号とタグ情報ROM回路から送られるタグ情報を入力して、このタグ情報で変調される副搬送波の電気信号を出力する。
【００１１】
このクロック信号をMOSFET M1のゲートに入力すれば、アンテナには副搬送波によって負荷抵抗R1がGND電位に対してオン/オフに制御され、タグ情報で変調された返信用電波がアンテナから発信される。図13に示す回路には、単一の直流電圧Ｖdが供給されているので、MOSFET M1のゲート電圧ＶGには最大で直流電圧Ｖd相当の電圧までしか印加されない。
【００１２】
このMOSFET M1によってオン/オフ制御されるドレイン電流をＩDとすれば、アンテナから発信される返信用電波の電圧振幅ＶOUTは、LC（dＩD/dｔ）に比例する。ここで、LCはアンテナLのインダクタンスで、（dＩD/dｔ）は返信用電流の時間変化分を示す。MOSFETを流れるドレイン電流ＩDは、K（ＶG−ＶTR）2に比例する。ここで、KはMOSFETの物理定数やデバイス形状によって決まる定数、ＶGはゲート電圧で、ＶGは変調回路に印加される直流電圧Ｖdに等しいと仮定している。ＶTRはMOSFETの閾値電圧である。したがって、ＩDの変化する時間を一定とすれば、ＶOUTはＩD、すなわち、（ＶG−ＶTR）2に比例する。簡単のために、ＶG＝Ｖｄが、ＶTRに比べて十分に大きいと仮定すれば、ＶOUTはＶd2に比例すると考えてよい。
【００１３】
一方、リーダとの通信可能範囲内に複数のリードオンリータグである無線ICタグが存在した場合、各無線ICタグからほぼ同時にタグ情報が送信されてくるため、それらの返信用電波が衝突して、リーダは正常に個別のタグ情報の読み取りできなくなる返信用電波の衝突現象が起きる。
【００１４】
この衝突現象を防止するための衝突防止機能を無線ICタグに組み込んだ従来例としては、特許文献３及び特許文献４が例示される。特許文献3では、無線ICタグに内蔵されるプロセッサの演算によって発生せしめた乱数によって、タグ情報を送信開始するまでの待機時間を制御する。更に、この無線ICタグはリーダとの通信機能を有し、タグ情報の読み取りが完了した無線ICタグを休眠状態にせしめて、より完全な衝突防止機能を可能としている。
【００１５】
特許文献４の例では、無線ICタグが内蔵するROM回路に書き込まれた第1の乱数で待機時間を制御する。リーダの通信可能範囲内に同一の第1の乱数を持つ無線ICタグが存在する場合、各無線ICタグの持つ第2の乱数に切り換えて待機時間を制御する。各無線ICタグが同一の第1の乱数と第2の乱数を持つ可能性は極めて低いので衝突防止が可能となる。
【００１６】
しかし、上記の特許文献3及び特許文献４では、リーダと無線ICタグ間の相互の通信機能を必要とするので、低コストの衝突防止機能付きのリードオンリータグの実現はできない。更に、特許文献3の場合には、プロセッサで乱数を発生させているので、識別用ICチップの回路が極めて複雑となり、低コスト化はできない。また、特許文献４の場合には、ROMに内蔵される乱数は2種類なので、その２種類のROMデータが全く同一である確率を限りなくゼロにすることは困難である。
【００１７】
【特許文献１】特開平10-322250号公報
【特許文献２】特開2002-152080号公報
【特許文献３】特開平08-123918号公報
【特許文献４】特開2004-206371号公報
【非特許文献１】M. Usami 他, "The μ-Chip: An ultra-small 2.45 GHz RFID chip for ubiquitous recognition applications," IEICE Transactions on Electronics, vol. E86-C, no. 4, p. 521- p.528, April 2003.
【非特許文献２】K. Finkenzeller著、ソフト工学研究所訳、「RFIDハンドブック、非接触ICカードの原理と応用」（第2版）、p. 42及びp. 115、2004年
【非特許文献３】K. Finkenzeller著、ソフト工学研究所訳、「RFIDハンドブック、非接触ICカードの原理と応用」（第2版）p. 42、、2004年
【００１８】
したがって、従来のリードオンリータグの課題として、以下の２項目が挙げられる。
【００１９】
第１に、無線ICタグのアンテナが受信した微弱な検索用電波を整流し、識別用ICチップを動作させる直流電圧を発生させる整流回路において、識別用ICチップの動作に必要な最低限の直流電圧を得るためには、ある一定以上の検索用電波強度を必要とする。また、無線ICタグからのタグ情報の返信用電波をリーダが受信可能とするためには、ある一定以上の返信用電波強度を必要とする。このため、無線ICタグとリーダの通信距離は、ある一定以下の距離を保つように制限される。しかし、無線ICタグとリーダとの通信可能範囲は、できるだけ長い方が好ましい。したがって、より低い強度の検索用電波に対しても無線ICタグが正常に動作し、より高い強度の返信用電波で無線ICタグからリーダにタグ情報を送信可能にすることにより、タグとリーダとの通信距離を長くすることが求められる。
【００２０】
第２に、衝突防止機能を有しないリードオンリータグは、リーダとの通信可能範囲に存在する複数のタグからのタグ情報を同時には読み取ることができないので、多数の無線ICタグからの情報を同時に一括処理できない。したがって、多くのタグ情報を同時に処理できず、無線ICタグの持つ特長が生かされずに応用範囲は極めて限定されてしまう。低コストなリードオンリータグの特長を生かし、応用範囲を拡大するためには、ある領域に多数の無線ICタグが存在しても各無線ICタグからのタグ情報を正常に読み取ることができるように制御する衝突防止機能を低コストで組み込むことが必須である。
【００２１】
上記の第１の課題における無線ICタグとリーダとの通信可能範囲を増大せしめるためには、アンテナで受信する微弱な低強度の検索用電波から、より大きな直流電圧を発生せしめ、アンテナからより強い強度でタグ情報を乗せた返信用電波を送信することが必要である。
【００２２】
また、上記第２の課題を解決するためには、リーダとの通信機能を有しなくとも、より完全な衝突防止機能を低コストで付加する必要がある。このためには、リーダからの検索用電波を受けて無線ICタグの識別用ICチップが安定に動作するまでのリセット時間経過後に、リーダとの通信可能範囲にある複数の無線ICタグから同時にタグ情報が送信されて返信用電波の衝突が起き、結果的にリーダで読み取りができなくなることを防止するために、個々の無線ICタグ自身がタグ情報を送信する固有のタイミングを制御する簡便な機能を内蔵する必要がある。
【００２３】
更に好ましい方法としては、リーダによって読み取られたタグ情報をタグに返信して、既にタグ情報が読み取られた無線ICタグを順次に休眠状態にせしめ、タグ情報が未だ読み取られていない無線ICタグから発信される返信用電波が衝突する確率を減らすタグ情報の送受信機能を低コストで無線ICタグの識別用ICチップに内蔵することである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
本発明の目的は、無線ICタグ、特に低価格で高性能なリードオンリータグ用の無線ICタグ及びその改良された無線ICタグを提供することにある。その第1の目的は、無線ICタグとリーダとの通信可能範囲を従来例に比べて広くして、より高性能な無線ICタグを実現することである。第２の目的は、簡便な衝突防止機能を内蔵してリーダの通信可能範囲に複数の無線ICタグが同時に存在しても、それらのタグ情報を確実に読み取ることができる低コストの無線ICタグを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明では、上記第１の目的を達成するため、無線ICタグの内部に直流電圧の昇圧回路を内蔵した。また、上記第2の目的を達成するため、無線ICタグからタグ情報を送信するタイミングを調整する送出制御情報ROM回路を付加した。
【００２６】
具体的には、第１の目的を達成するため、アンテナと識別用ICチップとからなり、識別用ICチップはアンテナが受信した検索用電波を直流電圧に変換する整流回路と、返信用電波の基本信号を生成して送り出すクロック発生回路と、タグ情報が書き込まれたタグ情報ROM回路と、前記タグ情報を情報信号として送り出す制御回路と、基本信号を前記情報信号で変調した返信用電波をアンテナから発信させる変調回路とからなる無線ICタグにおいて、整流回路に対して昇圧回路を設け、この昇圧回路により直流電圧を昇圧して得られた昇圧電圧を、クロック発生回路、制御回路又は変調回路に供給する無線ICタグを開発した。
【００２７】
ここで、上記整流回路は、多段の昇圧回路を設けてなり、この昇圧回路により直流電圧を昇圧して得られた異なる２以上の昇圧電圧を、クロック発生回路、制御回路又は変調回路それぞれに供給する構成にしてもよい。
【００２８】
また、第2の目的を達成するため、アンテナと識別用ICチップとからなり、識別用ICチップはアンテナが受信した検索用電波を直流電圧に変換する整流回路と、返信用電波の基本信号を生成して送り出すクロック発生回路と、タグ情報が書き込まれたタグ情報ROM回路と、前記タグ情報を情報信号として送り出す制御回路と、基本信号を前記情報信号で変調した返信用電波をアンテナから発信させる変調回路とからなる無線ICタグにおいて、制御回路に対してタグ情報を表す情報信号の送り出し方を設定する送出制御情報が書き込まれた送出制御情報ROM回路を設けてなり、タグ情報ROM回路から変調回路へのタグ情報の情報信号の送り出し方は、前記送出制御情報ROM回路の送出制御情報に従って作動する制御回路によりランダムに変更される無線ICタグを開発した。
【００２９】
ここで、上記送出制御情報ROM回路は、制御回路の作動開始後にタグ情報の情報信号を送り出し始めるまでの待機時間、タグ情報の情報信号を送り出す繰り返し回数、タグ情報の情報信号の送り出しを中断する中断時間のいずれか又は組み合わせた送出制御情報が書き込まれている構成にするとよい。また、上記識別用ICチップは、アンテナが受信した検索用電波を復調してタグ情報の情報信号を取得する復調回路と、前記タグ情報とタグ情報ROM回路に書き込まれたタグ情報とを一部又は全部で照合する照合回路とを追加してなり、制御回路は前記照合回路でタグ情報の照合が得られたときにタグ情報ROM回路に書き込まれたタグ情報の送出しを停止させる構成にするとよい。
【００３０】
上記各識別用ICチップは、大規模集積回路チップの一部として一体化されて形成されているとして、前記大規模集積回路チップを含めて無線ICタグを構成することもできる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明により、無線ICタグの識別用ICチップに直流電圧の昇圧回路を内蔵して、無線ICタグとリーダとの通信可能範囲を大幅に拡大することができる効果が得られる。更に、無線ICタグの識別用ICチップに低コストで簡便な衝突防止機能を内蔵して、リーダの通信可能範囲内にある複数の無線ICタグからのタグ情報を同時に読み取りを可能にして、特にリードオンリータグの応用範囲の拡充を実現できる効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図1は本発明による昇圧回路を識別用ICチップに内蔵した無線ICタグの基本的な動作原理を示すための回路構成図である。本発明の特徴は、直流電圧をｍ増倍するための第1の昇圧回路21を識別用ICチップに付加することにある。この第1の昇圧回路21には、電圧リミッタ機能を付加してもよい。本例において、リーダから送信された検索用電波ＶＩNの1/ｎに強度低下した検索用電波ＶＩN/nをアンテナが受信したとすれば、整流回路12で発生される直流電圧もＶd/ｎに低下する。ここで、第１の昇圧回路21がｍ倍の昇圧が可能とすれば、この第1の昇圧回路21は直流電圧（m/ｎ）Ｖdを出力し、アナログ/デジタル回路13及び変調回路15に供給する。上述したように、変調回路15を通じてアンテナが発信する返信用電波の強度は、変調回路に供給される直流電圧の2乗に比例するので、本例の無線ICタグは、（m/ｎ）2ＶOUTに増幅された返信用電波を発信することになる。
【００３３】
一般に、電波は3次元空間を伝播するので、アンテナからリーダまでの距離をｘとすれば、ｘ−３に比例して検索用電波の強度は減衰する。今、検索用電波の強度の減衰比のｎと、無線ICタグからの返信用電波の増幅率の（m/ｎ）2が等しくなるようにm値を設定すれば、m＝ｎ3/2なる関係が得られる。すなわち、この条件を満足すれば、無線ICタグがリーダから受信する検索用電波の強度が1/ｎになっても、リーダは無線ICタグからは従前と同じ強度の返信用電波を受信できるので、通信距離はｎ1/3倍だけ拡大されることになる。
【００３４】
上記の条件が満足される場合には、無線ICタグとリーダとの通信可能範囲の拡大割合は、例えばｎ＝２であれば1.26、ｎ＝３であれば1.44になる。これから、第1の昇圧回路21の増倍率mを2.8にすれば通信可能範囲は約25％、増倍率mを5.2にすれば通信可能範囲は約45％改善される。
【００３５】
図２は直流電圧の昇圧回路として用いることのできる回路の一例を示す。この回路は、5段のディクソン形チャージポンプ方式のDC-DCコンバータである。入力される直流電圧Ｖdは、容量C4〜C8に印加されている。直流電圧Ｖdは、互いに逆位相のパルス電圧φ1,φ2とダイオードD7〜D11を用いて増倍され、容量C8の両端に昇圧電圧ＶDとして約５（Ｖd−ＶT）を発生する。ＶT＝０Ｖと仮定すれば、ＶD＝５Ｖdとなり、５倍に増倍された直流電圧が得られる。直列接続する段数を適切に選定すれば、更に高い昇圧電圧ＶDを得ることも可能である。
【００３６】
図1に示す例では、第1の昇圧回路21で一段だけ昇圧された昇圧電圧ＶDが、アナログ/デジタル回路13及び変調回路15に供給されている。図３に示す例では、第1の昇圧回路21で昇圧された昇圧電圧ＶDを変調回路15又はその一部にのみ印加し、その他のアナログ/デジタル回路13には、整流回路12で発生した直流電圧Ｖdを印加する。この回路構成では、第1の昇圧回路21から供給すべき電力を少なくできるので、第1の昇圧回路21の回路設計が容易でかつデバイス寸法等も小さく設計して、無線ICタグをより小さくできる。また、識別用ICチップの消費電力も削減される。この場合には、低い直流電圧Ｖdでアナログ/デジタル回路13等を動作可能なように設計上の配慮を必要とする。
【００３７】
図3に示す例は、変調回路15に昇圧電圧ＶDを印加している様子を例示している。しかし、図13に示すMOSFET M1のゲートに印加される信号電圧が昇圧電圧ＶDに等しければ、ドレイン電流の変化を大きくとることができることから、2入力NAND回路 N1のみに昇圧電圧ＶDを印加することも可能である。
【００３８】
図4に本発明の別例を示す。整流回路12からの直流電圧Ｖdを第1の昇圧回路21に入力して昇圧電圧ＶDを得る。更に、第2の昇圧回路22に前記昇圧電圧ＶDを入力して、更に昇圧した二段昇圧電圧ＶDDを得る。得られた昇圧電圧ＶDをアナログ/デジタル回路13に、直流電圧ＶDDを変調回路15に供給する。このほか、二段昇圧電圧ＶDDをアナログ/デジタル回路13と変調回路15に供給することも可能である。更に、図３の説明で述べたように、二段昇圧電圧ＶDDは変調回路15の全部に供給しても、その一部のみに供給してもよい。
【００３９】
図５に簡便な衝突防止機能を無線ICタグに付加するための本発明の例を示す。本発明の特徴は、アナログ/デジタル回路13に、識別用ICチップのタグ情報ROM回路に書き込まれているタグ情報を送信するタイミングを調整する送出制御情報ROM回路30が付加されていることである。
【００４０】
この送出制御情報ROM回路30のタイミング制御のフローチャート図を図6に示す。本発明の無線ICタグは、リーダからの検索用電波を受信して整流回路12及び第1の昇圧回路21が識別用ICチップの安定動作に必要な直流電圧Ｖd及び昇圧電圧ＶDを発生してリセットが解除された後に、タグ情報を乗せた返信用電波の発信を開始するまでの待機時間（ｗ×ｔD）、その後にタグ情報を送信するための送信時間（ｓ×ｔD）、及びこの送信時間の経過後に送信を中断している中断時間（ｉ×ｔD）を自動的に繰り返す。ここで、送信時間が繰り返し回数を設定することになる。
【００４１】
ここで、tＤはタグ情報を送信するために必要とする単位時間である。このtＤの倍数として表される整数のw, s及びiは、送出制御情報として予め識別用ICチップに書き込まれており、それらの数値は各無線ICタグ毎にランダムになるように作り込まれており、外部からは書き込み不能となっている。
【００４２】
したがって、リーダの通信可能範囲内にある複数の無線ICタグが、全く同じ組み合わせのw, s及びiの値を持つ確率は極めて低い。したがって、通信可能範囲内にある無線ICタグからの返信用電波は、図6に示すタイミングで繰り返し送信されておれば、他の無線ICタグとは返信用電波の送信タイミングがずれてくるので、一時的に返信用電波が衝突を起こすことがあったとしても、いずれは必ずリーダに読み取られる。万が一にも同じw, s及びiの値を持つ無線ICタグが、リーダの通信可能範囲に存在する場合においても、リーダからの電波送信を断続的に繰り返して、無線ICタグの製造ばらつきに依存するリセット解除までの時間差を利用すれば、返信用電波の衝突を回避可能である。
【００４３】
図7は、図5に示す無線ICタグの識別用ICチップに復調回路と照合回路40とを付加するとともに、送出制御情報ROM回路30に換えて、送受信送出制御情報ROM回路31に変更した、本発明による衝突防止機能の無線ICタグの別例を示す。ここで、復調回路は、リーダから送信される読み取りが完了した無線ICタグのタグ情報を受信して、デジタル信号に復調する回路である。また、照合回路は、上記の読み取りが完了した無線ICタグのタグ情報と無線ICタグの識別用ICチップが有するタグ情報との一部又は全部が一致しているか否かを照合する回路である。
【００４４】
図8は、その衝突防止機能を実現するためのタイミング制御のフローチャート図である。本発明の無線ICタグは、リーダからの検索用電波を受信して整流回路12及び第1の昇圧回路21が無線ICタグの安定動作に必要な直流電圧Ｖd及び昇圧電圧ＶDを発生してリセットが解除された後に、タグ情報の送信を開始するまでの待機時間（w×ｔD）、その後にタグ情報を送信するための送信時間（ｓ×ｔD）を経過した後に、待受け時間（p×ｔD）を設定する。この待受け時間中にリーダから送信される読み取りが完了したタグ情報を受信し、このタグ情報と無線ICタグ自身の持つタグ情報を照合して、その一部又は全部が一致した場合には、この無線ICタグのタグ情報は既にリーダによって読み取りが完了しているとしてその無線ICタグを休眠状態とし、送信を休止させる。照合回路で一致の信号が得られない場合には、その無線ICタグのタグ情報はリーダによって読み取られていないことになるので、引き続き初期状態に戻って、送信待機、タグ情報送信及び受信待受けを照合回路が休眠指令を出すまで繰り返す。
【００４５】
ここで、上記tＤの倍数として表される整数のw, s及びｐは、送出制御情報として予め識別用ICチップの送受信送出制御情報ROM回路31に書き込まれており、それらの数値は各無線ICタグ毎にランダムになるように作り込まれており、外部からは書き込み不能となっている。
【００４６】
本例の場合、図8に示すタイミング制御用のフローチャートの一巡毎に休眠状態に入る無線ICタグが急増し、リーダが読み取るべき通信可能範囲にある無線ICタグの数が急激に減少する。したがって、無線ICタグから送信される返信用電波が衝突する確率も急激に小さくなるので、図6に例示した無線ICタグの場合に比べて、リーダの通信可能範囲内にある無線ICタグの全てのタグ情報を、より短時間に、より確実にリーダが収集できる。
【００４７】
ここで、図5及び図7に例示した無線ICタグ回路における直流電圧Ｖd及び昇圧電圧ＶDの供給方式は図3に例示した方式に準じているが、図１や図４に例示したような電源供給方式を用いてもよい。
【００４８】
図9は、本発明の無線ICタグを構成する識別用IC回路50をマイクロプロセッサ等の大規模集積回路51の一部に組み込み、アンテナ接続用端子52を介して外部端子に接続可能とした例を示す。アンテナ接続用端子52に外部からアンテナを接続すれば、大規模集積回路51に組み込まれた識別用IC回路に書き込まれたタグ情報を非接触で読み取ることができるので、この大規模集積回路51の生産履歴、流通経路等の追跡調査等が可能となり、贋造防止にも役立つ。また、大規模集積回路51の場合には、そのチップ面積も大きいので、アンテナをチップ上に一体化して形成することも可能である。あるいは、アンテナ接続用の端子に相当する複数の端子に、外部から無線ICタグに書き込まれたタグ情報を読み取るための信号を印加し、その固有情報を読み取ることも可能である。
【００４９】
本発明によれば、リーダとの通信可能範囲を拡大した無線ICタグが、低コストで実現できる。すなわち、無線ICタグに直流電圧をm倍に増倍する昇圧回路を内蔵し、従来例の1/ｎに減衰した検索用電波の電圧振幅に対して、ｎ倍の返信用電波の電圧振幅を実現した。例えば、ｎ=２〜３を実現するに必要なm値は３〜５である。この場合の通信距離はｎ1/3に比例して拡大すると考えれば25〜45％の通信可能範囲の拡大が実現する。
【００５０】
また、簡便で低コストの衝突防止機能を、特にリードオンリータグの無線ICタグに付加することにより、リーダの通信可能範囲内にある複数の無線ICタグからのタグ情報を読み取ることを可能とし、リードオンリータグの無線ICタグの応用範囲の拡大を実現する。この衝突防止機能は、無線ICタグとリーダとの送受信を制御する3種類のタイミングが無線ICタグ毎にランダムになるように予め送出制御情報ROM回路30に書き込んでおき、そのタイミングのずれを利用して各無線ICタグからのタグ情報を読み取ることによって実現した。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明による無線ICタグの基本回路構成図である。
【図２】直流電圧の昇圧回路の一例である。
【図３】本発明による無線ICタグの実施例の回路構成図である。
【図４】本発明による無線ICタグの別の実施例の回路構成図である。
【図５】本発明による衝突防止機能付無線ICタグの実施例の回路構成図である。
【図６】本発明による衝突防止機能を実現するためのフローチャート図である。
【図７】本発明による衝突防止機能付無線ICタグの別の実施例の回路構成図である。
【図８】本発明による衝突防止機能を実現するための別の実施例のフローチャート図である。
【図９】本発明による無線ICタグを内蔵した大規模集積回路である。
【図１０】従来のリードオンリータグの無線ICタグの回路構成図である。
【図１１】従来のリードオンリータグの無線ICタグの簡略化した回路構成図である。
【図１２】従来の整流回路例として、（a）ブリッジ形整流回路と（b）倍電圧整流回路とである。
【図１３】従来の整流回路と変調回路部分の回路図である。
【符号の説明】
【００５２】
11, 101  アンテナ
12, 102  整流回路
13  アナログ/デジタル回路
15, 105  変調回路
21  第1の昇圧回路
22  第2の昇圧回路
30  送出制御情報ROM回路
31  送受信送出制御情報ROM回路
40  復調回路と照合回路
50  識別用IC回路
51  大規模集積回路
52  アンテナ接続用端子
103  クロック発生回路とリセット回路とを含む回路
104  ROM回路
105  変調回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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