(57)【要約】【課題】距離が離れていても、情報を得ることができる無電源ＲＦタグ構成の提供【解決手段】（ａ）において、質問器２００は、送受信部２１０と、鋭い指向性の可視光を発生する発光部２２０とを備えている。可視のレーザやＬＥＤのもつ鋭い指向性を持つ光をタグ３００に照射し、タグ３００では、その光を受光部３２０で受光して電気エネルギーに変換し、それを、エネルギー源としてタグ３００の送受信部３１０を動作させる。そして、質問器２００から送られた電波を、タグ３００の送受信部３１０に持つ情報で変調して質問器側に電波として送る。  （ｂ）の構成では、質問器２００からの可視光を受けたタグ３００は、受光部３２０で受けた光を電気エネルギーに変換する。そのパワーを利用して、タグ３００側の送信部３３０でマイクロ波を発生させ、データで変調して質問器２００に送っている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無電源ＲＦタグに対して、指向性の強い可視光を発生する発光部と、
前記無電源ＲＦタグからの電波による情報を受信する受信機と
を備えることを特徴とする質問器。
【請求項２】
請求項１に記載の質問器において、
さらに、前記無電源ＲＦタグに対して、電波を送る送信機を備えることを特徴とする質問器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の質問器において、
さらに正値周期波発生部を備え、前記発光部を該正値周期波発生部で駆動することを特徴とする質問器。
【請求項４】
質問器からの可視光を受光して電気エネルギーに変換する受光部と、
該受光部から電気エネルギーを供給され、前記質問器へ電波による情報を送信する送信機と
を備えることを特徴とする無電源ＲＦタグ。
【請求項５】
請求項４に記載の無電源ＲＦタグにおいて、
さらに、前記受光部から電気エネルギーを供給され、前記質問器からの電波を受信する受信機を備え、
前記送信機は、受信した電波を変調して送信することを特徴とする無電源ＲＦタグ。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の無電源ＲＦタグにおいて、
前記受光部は、フィルタと整流回路とを有し、
特定の周期で変動する可視光からのみ電気エネルギーに変換することを特徴とする無電源ＲＦタグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無電源のＲＦタグ及び質問器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からＲＦ（無線周波数）を用いたタグが利用され、物の識別に利用されている。たとえば、薬にＲＦタグを貼り付け、どんな薬なのかの情報を得ようとする場合、そのタグに向けて質問器からタグが共振する無線周波数の電波を発射する。タグはその電波を整流してタグ内の電子回路を動作させ、送られる電波を変調し、逆に読み取り器側に電波として送り返す。図１に、従来のＲＦタグ１２０と質問器１１０の関係を示した概念図を示す。図１に示したこれはタグ側が無電源のものである。
読み取り器（質問器）１１０からエネルギーとして電波を出す。無電源ＲＦタグ１２０では、ＲＦタグ１２０を動作させるために、質問器１１０からの電波を整流して電源とし（電源再生）、質問器１１０から送られた電波を変調し送り返し、タグの情報を読み取り器（質問器）１１０に伝える。読み取り器（質問器）１１０では、ＲＦタグで変調した電波を受信して復調し、情報を検出する。
上述の従来のＲＦタグや質問器については、例えば、非特許文献１を参照されたい。
【０００３】
図１に示した従来のシステムでは、タグ１２０と質問器１１０間の距離がどの程度になるかが重要な性能である。長いほど良いといえる。通信距離は、質問器１１０の電波出力の大きさ、質問器１１０とＲＦタグ１２０のアンテナ１１２，１２２のゲインによって左右されるが、通常は数ｍｍから数ｃｍである。質問器のアンテナを、２．４ＧＨｚ（ＲＦタグに用いられる最高の搬送波周波数)で１０ｃｍの四角形程度にして、通信距離１ｍぐらいにできるとされている。距離を長くするのに電波出力を大きくするのは、他のタグへの干渉や他の通信への干渉に問題を生じるので、免許の上で大きくできない。そのため、ゲインの大きなアンテナ１１２を質問器１１０に用意することになる。しかし、ゲインの大きなアンテナ１１２とは形状も大きなアンテナになり、質問器１１０の小型化の障害になる。またタグ側のアンテナ１２２は質問器以上に大きくできないので、タグ側でゲインを稼ぐわけにいかない。
このように、従来のＲＦタグは、ＲＦタグ１２０と読み取り器（質問器）１１０間の距離を長くするほど、読み取り器（質問器）１１０のアンテナ１１２を大きくし、読み取り器（質問器）１１０の小型化の障害となっていた。
【非特許文献１】社団法人日本自動認識システム協会編「これでわかったＲＦＩＤ」（株式会社オーム社  平成１５年９月１０日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、無電源ＲＦタグにおいて、質問器との距離を大きくできるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の発明の目的を達成するために、本発明は、無電源ＲＦタグに対して、指向性の強い可視光を発生する発光部と、前記無電源ＲＦタグからの電波による情報を受信する受信機とを備えることを特徴とする質問器であり、質問器からの可視光を受光して電気エネルギーに変換する受光部と、該受光部から電気エネルギーを供給され、前記質問器へ電波による情報を送信する送信機とを備えることを特徴とする無電源ＲＦタグである。
さらに、前記質問器に、前記無電源ＲＦタグに対して電波を送る送信機を備えてもよく、前記無電源ＲＦタグに、前記受光部から電気エネルギーを供給され、前記質問器からの電波を受信する受信機を備えて、前記送信機は、受信した電波を変調して送信してもよい。
また、前記質問器に正値周期波発生部を備え、前記発光部を該正値周期波発生部で駆動するとよく、そして、前記無電源ＲＦタグの受光部に、フィルタと整流回路を有して、特定の周期で変動する可視光を電気エネルギーに変換するとよい。
【発明の効果】
【０００６】
可視光により、無電源タグに対してパワー供給をしているので、電波で供給する場合と比較して、タグと質問器との距離を大きくできる。
また、可視光による指向性を利用して、目的のタグのみ作動させることが可能なので、複数のタグが存在する場合でも、誤ったデータを得ることはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図面を用いて、本発明の実施形態を説明する。
図２（ａ），図２（ｂ）は、本発明の実施形態の構成を示す図である。  
図２（ａ）において、質問器２００は、従来と同様の構成を有する送受信部２１０と、鋭い指向性の可視光を発生する発光部２２０とを備えている。この構成では、従来では、エネルギー供給のために質問器２００からタグ３００に出される電磁波を、可視のレーザやＬＥＤのもつ鋭い指向性を持つ光として、タグ側に照射している。タグ３００では、その光を受光部３２０で受光して電気エネルギーに変換し、それを、エネルギー源としてタグ３００の送受信部３１０を動作させる。そして、質問器２００から送られた電波を、タグ３００の送受信部３１０に持つ情報で変調して質問器側に電波として送る。
【０００８】
図２（ｂ）に示す構成は、図２（ａ）に示した構成を少し変更したものである。図２（ｂ）において、質問器２００からの可視光を受けたタグ３００は、受光部３２０で受けた光を電気エネルギーに変換する。そのパワーを利用して、タグ３００側の送信部３３０でマイクロ波を発生させ、データで変調して質問器２００に送っている。図２（ａ）に示した構成よりもタグ３００側の負担が増すことにはなるが、質問器２００側の負担が減る。
【０００９】
質問器２００とタグ３００との間の通信距離は、タグ３００にどれだけ電源としてのエネルギーを与えられるかで決まる。質問器２００からの電波を利用して、反射、無反射などの方法で変調し、送り返す情報伝送の部分よりも、電源再生の能力で決まる。光の鋭い指向性は送ったエネルギーを距離が長くてもタグに十分に損失なく送ることができ、電源にエネルギーを供給できる。
【００１０】
さて、質問器２００の発光部であるレーザやＬＥＤによって、タグ３００にエネルギーを供給する際には、質問器２００からの光で、正確にタグ３００を照らす必要がある。可視光を利用すれば、利用者は目視でどのタグ３００を選んだか確認できる。はずれていればエネルギーは伝わらず、タグは動作しない。質問器の周辺に複数のタグが存在したら、照射されたタグだけが応答する。鋭い光線は十分にタグ一つを選択することができる。このことは電波のように近傍の複数のタグが応答し、干渉を引き起こす危険性が少ないことを示している。さらに、複数のタグが応答して質問器側に狙ったタグ以外のデータを、目的のタグのものと誤認識することがない。さらに、目的のタグも含んだ複数データが現れても、質問器側で、その中から必要なデータを選択する必要はない。
【００１１】
図３には、パワー伝送を光で行う無電源タグ３００を本の背表紙につけた場合を示している。無電源タグ３００に対して、指向性の強い光によってパワーを伝送しているので、タグが密集していてもその中から選ぶことができる。光を当てて選択したタグのみが反応し、他のタグは反応しない。本の背表紙に取り付けた無電源タグ３００に光を当てて、本の情報を選択的に得ることができる。
電波によるパワー供給を行う従来のタグの場合は、周囲のタグも反応してしまう。また、電波ではアンテナの指向特性が十分に得られないので、長い距離をパワー伝送できない。もしくは、質問器のアンテナを大きくするしかない。光であれば指向性は強くタグを選択することができる。
【００１２】
電波によらず、可視光を質問器からタグに送るのは、小型のＬＤ（半導体レーザ）やＬＥＤ（Light Emission Diode)が電波よりも圧倒的に鋭い指向性を得られるからである。特にレーザ光源の指向性は強い。このことは、送ったエネルギーの多くを損失なくタグ側に伝えることができることを示している。距離が長くても損失が少ない。電波では、このような指向性を得にくいので、距離が長いと多くのエネルギーを失ってしまう。指向性を持とうとすると、電波では大きなアンテナになり小型化の妨げになるが、ＬＤやＬＥＤは鋭い指向性にもかかわらず小型化できる。図２に示した構成で、タグ側から光でなくて電波で送り返す理由は、送り返しでは情報のみを送ればよいのであって、エネルギーを伝送する必要がないからである。情報の伝送のほうがエネルギーの伝送よりもはるかに容易であるからである。すなわち、大きなアンテナゲイン、大きなサイズのアンテナを質問器に要求されない。
図２（ｂ）に示したタグ側でマイクロ波を発生する構成では、タグ側の負担は増すが、電波は情報の伝送のみで、エネルギー伝送が要求されないので、図２（ａ）とアンテナ等の観点では同じである。
【実施例１】
【００１３】
図４は、図２（ａ）に示した質問器２００及びタグ３００を具体的に説明するための図である。
図４において、質問器２００は、可視レーザやＬＥＤによる発光部２２４，アンテナ２３１，マイクロ波送受信機２３２，データ表示部２３４で構成されている。ＤＣ電源２２２は各部に電力を供給している。質問器２００は、発光部２２４を有していること以外は、従来の質問器と同様の構成である。
タグ３００における太陽電池の受光部３２２は、発光部２２４からの光を受光することにより、受光した光を電気エネルギーに変換して、タグ内の電力を供給する。アンテナ３１１，変調部３１３，データ部３１４は従来の無電源ＲＦタグと同様の構成である。
この構成において、質問器２００の発光部２２４からのパワー伝送用の光がタグ３００の受光部３２２に当たると、送受信部３１０（図２（ａ））への電力供給が始まる。そして、質問器２００のマイクロ波送受信機２３２からの電波を、タグ３００のアンテナ３１１で受け、この電波を変調部３１３で、データ部３１４からのデータで変調することで、タグ３００内のデータを質問器２００へアンテナ３１１から送信する。質問器２００は、タグ３００からの電波をアンテナ２３１で受信し、マイクロ波送受信機２３２で復調して、データ表示部２３４に表示する。
この質問器２００とタグ３００との間の送受信は、質問器２００の発光部２２４からのパワー伝送用光が照射されたタグとの間のみ行われる。
【実施例２】
【００１４】
図５は、図２（ａ）に示した質問器２００及びタグ３００の他の構成例を示す図である。この図５に示した構成は、背景光の影響を受けないパワー伝送の構成例である。図４と同じ構成には、同じ参照番号を付している。
図５において、質問器２００の発光部（可視レーザやＬＥＤ）２２４は、正値周期波発生部２２３の出力（一定の周波数又は擬似ランダムパターン等で変動）により駆動しているので、パワー伝送用光は、一定の周波数又は擬似ランダムパターンで変動している。このパワー伝送用光を受光した、タグ３００の受光部（太陽電池）３２２は、正値周期波発生部２２３の擬似ランダムパターンや周波数を通過させるマッチド・フィルタ又はバンドパス・フィルタ３２４を介してから、整流回路３２６で直流電流として、タグ内の電力供給を行っている。このため、質問器２００からの周期波であるレーザ光またはＬＥＤ光を受光しないと、タグ３００は動作しない。このため、タグ３００の動作は、太陽や照明からの影響を受けない。なお、正の値をとる周期数（周波数）は交流電源で用いている５０Ｈｚや６０Ｈｚではなく、照明の影響を受けにくい周波数とする。
なお、バンドパス・フィルタは、正弦波などの単純周期波の選択に使用する。マッチド・フィルタは、擬似ランダムパターンなどの、より一般的な周期波の選択に利用できる。バンドパス・フィルタはマッチド・フィルタの特殊型とも言える。
【実施例３】
【００１５】
図６は、図２（ｂ）に示した質問器２００及びタグ３００の構成例を示す図である。この図６に示した構成は、図５に示した背景光の影響を受けないパワー伝送の構成例と同様の構成である。図５と同じ構成には、同じ参照番号を付している。
この構成において、質問器２００の発光部２２４からのパワー伝送用の光がタグ３００の受光部３２２に当たると、送信部３３０（図２（ｂ））への電力供給が始まる。そして、タグ３００の発振回路３３１が発信した信号を変調回路３３２において、データ部３１４からのデータ信号で変調することで、タグ３００内の情報を質問器２００へアンテナ３１１から送信する。  
質問器２００は、タグ３００からの電波をアンテナ２３１で受信し、マイクロ波送受信機２３２で復調して、データ表示部２３４に表示する。
図６に示した構成でも、質問器２００の発光部（可視レーザやＬＥＤ）２２４は、正値周期波発生部２２３の出力により駆動しているので、パワー伝送用光を受光するタグ３００の受光部（太陽電池）３２２は、正値周期波発生部２２３の周期数（周波数）や擬似ランダムパターンを通過させるバンドパス・フィルタ又はマッチド・フィルタ３２４を介してから、整流回路３２６で直流電流とし、タグ内の電力供給を行っている。このため、図５の構成と同様に、質問器２００内の周期数（周波数）のレーザ光またはＬＥＤ光を受光しないと、タグ３００は動作しない。このため、タグ３００の動作は、太陽や照明からの影響を受けない。
なお、正値周期波発生部２２３やマッチド・フィルタやバンドパス・フィルタ３２４を用いない、図４と同様の構成で、図２（ｂ）の質問器やタグを構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来のＲＦタグの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態の構成を示す図である。
【図３】本の背表紙にタグを付けた適用例を示す図である。
【図４】質問器とタグの具体例を示す図である。
【図５】質問器とタグの他の具体例を示す図である。
【図６】質問器とタグの他の具体例を示す図である。
【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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