(57)【要約】【課題】電磁誘導を利用した通信システムにおいて、非接触タグは、任意の質問器と通信を行うことができるため、盗聴や不正アクセスなどのセキュリティに関する対策が不十分である。【解決手段】質問器と、第一非接触タグと、第二非接触タグと、からなるＲＦタグシステムを提供する。第一非接触タグは、略第一周波数を共振周波数としており、第二非接触タグは第二周波数を共振周波数とするものである。そして、質問器と非接触タグとの通信は第一周波数にて行われる。そして、質問器は、検知部と、通信部と、制御部と、を有し、この第二非接触タグと第一周波数にて通信を行うことができるように質問器を制御するものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
質問器と、略第一周波数を共振周波数とする第一非接触タグと、第二周波数を共振周波数とするとともに質問器と近接した場合に略第一周波数に共振周波数が変化する第二非接触タグと、からなるＲＦタグシステムであって、
質問器は、
第二非接触タグの近接を検知する検知部と、
非接触タグと通信を行うための通信部と、
通信部を制御する制御部であって、デフォルト状態において第一非接触タグと通信が出来るように通信部を制御し、検知部にて第二非接触タグを検知した場合に、前記第一周波数にて第二非接触タグと通信を行うことができるように通信部を制御する制御部と、
を有するＲＦタグシステム。
【請求項２】
前記第二非接触タグは、非近接状態で第一周波数にてタグアンテナが共振しないように構成されている請求項１に記載のＲＦタグシステム。
【請求項３】
前記検知部は、第二非接触タグの近接を、検知アンテナのインピーダンス変化及び／又は受信電力を検出することで検知する請求項１又は２に記載のＲＦタグシステム。
【請求項４】
通信部のアンテナである通信アンテナと、前記検知アンテナとが共用されている請求項３に記載のＲＦタグシステム。
【請求項５】
通信部のアンテナである通信アンテナと、前記検知アンテナとが非共用である請求項３に記載のＲＦタグシステム。
【請求項６】
前記制御部は、検知部での検知状況を示す検知状況情報に基づいて動的に前記制御を実行する動的制御手段を有する請求項１から５のいずれか一に記載のＲＦタグシステム。
【請求項７】
質問器と、略第一周波数を共振周波数とする第一非接触タグと、第二周波数を共振周波数とするとともに質問器と近接した場合に略第一周波数に共振周波数が変化する第二非接触タグと、からなるＲＦタグシステムの動作方法であって、
質問器にて、
第二非接触タグの近接を検知する検知ステップと、
前記検知ステップにて第二非接触タグの近接を検知した場合には、前記第一周波数にて第二非接触タグと通信を行うことができるように制御する制御ステップと、
前記制御ステップによる制御に応じて非接触タグと通信を行う通信ステップと、
を実行させるＲＦタグシステムの動作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）タグシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ユビキタス社会の実現手段として、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）の利用が活発化している。ＲＦＩＤは、質問器となるリーダ／ライターと、応答器となる非接触タグとの間で無線通信を行うことで、情報のやり取りを行うものである。このように質問器と応答器とのやり取りを行う方式の一つに、電磁誘導による通信方式がある。
【０００３】
特許文献１には、電磁誘導による電力を利用した通信の一例が記載されている。その概要としては、電磁誘導方式は、質問器のループアンテナに高周波電流を流して発生した誘磁界に非接触タグを入れると、電磁誘導により、非接触タグのループアンテナに電流が流れることを利用して、非接触タグの電子回路を動作させるというものである。
【０００４】
この電磁誘導方式による通信においては、非接触タグは質問器の誘磁界に入ったときにのみ、質問器との間で通信を行うことができる。このため、通信を希望しない質問器に対しては、その誘磁界内に非接触タグを入れなければ通信が実現できないために、セキュリティについての保全性は比較的高いとも考えられる。また、質問器からの送信電力を抑えて非接触タグとの通信可能距離を短くすることによって、さらにセキュリティを向上させるという方法も考えられる。
【特許文献１】特開平１０−０１３２９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、例え通信距離などによる制約によってセキュリティを高めたとしても、電磁誘導方式による通信を行う場合には、非接触タグが任意の質問器と通信を行うことが可能であるため、盗聴や不正アクセスなどのセキュリティに関する対策がなお不十分であるという課題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、電磁誘導方式による通信においてセキュリティの向上を実現させたＲＦタグシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、本発明においては、かかる課題を解決するために、質問器と、第一非接触タグと、第二非接触タグと、からなるＲＦタグシステムを提供する。第一非接触タグは、略第一周波数を共振周波数としており、第二非接触タグは第二周波数を共振周波数とするものである。そして、質問器と非接触タグとの通信は第一周波数にて行われる。このため、第二非接触タグについては、本発明外の質問器とは電磁誘導方式による通信を行うことができない。本発明は、この第二非接触タグと通信を行うことができるように、質問器を制御するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、共振周波数を異にする第二非接触タグを利用することにより、通常の質問器では第二非接触タグとの通信を行うことができないため、盗聴や不正アクセスなどのセキュリティを向上することができる。また、本発明の質問器を利用することにより、様々な共振周波数を有するタグと通信を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、各発明の実施の形態を説明する。なお、本発明はこれら実施の形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施しうる。
【００１０】
なお、以下の実施形態と請求項の関係は次の通りである。実施形態１は、主に請求項１、２、３、５、６、７などについて説明する。実施形態２は、主に請求項４などについて説明する。
【００１１】
<<実施形態１>>
<実施形態１の概要>
本実施形態は、質問器と、第一非接触タグと、第二非接触タグと、からなるＲＦタグシステムに関するものである。
【００１２】
図１は、本実施形態の概念の一例を示すものである。質問器Ｃからは所定の周波数を通信を行うための搬送周波数として電磁波を発生させている。そして、電磁誘導方式を用いた近接型のＲＦタグシステムにおいては、搬送周波数は１３．５６ＭＨｚを使用することがＩＳＯ１５６９３等にて定められている。一般的には、非接触タグについては、この規格によって規定されている搬送周波数を受ける場合に共振するように製造、調整等がなされている。「共振」とは、振動体に固有振動数と等しい振動が外部から加わると、振動の幅が大きくなる現象のことをいう。つまり、共振状態にあるということは、電波を一番効率よく受信している状態のことである。従って、共振状態にあるということは、誘導電圧を最も高く得ることができるため、通常、非接触タグは、質問器のアンテナと共振した場合に、その内部に有しているＩＣチップなどを起動して、質問器と通信を行うことが可能となっている。従って、図１においては、共振周波数を搬送周波数に設定している第一非接触タグＡ（共振タグ）は、誘磁界内にて起電し、質問器との間で通信を行うことができる。一方、図１における第二非接触タグＢ（非共振タグ）のように、共振周波数を搬送周波数と異なる周波数に設定している場合には、質問器との間で共振することができないため、起電することができず、質問器と通信を行うことはできなくなる。このため、従来の質問器を用いる場合には、第二非接触タグとの間では通信を行うことができなくなる。一方、後述する本発明の質問器を用いる場合には、かかる第二非接触タグとの通信を行うことができるため、非接触タグのセキュリティを向上させることが可能となる。本実施形態における質問器は、第二非接触タグの近接を検知した場合には、質問器のアンテナと非接触タグのアンテナとの相互結合の状態を認識して、第二非接触タグとの通信を実現することが可能なように質問器を制御することを特徴とするものである。
【００１３】
<実施形態１の構成>
図２は、本実施形態における機能ブロック図の一例を示すものである。図２に示すように、本実施形態のＲＦタグシステム（２００）は、「質問器」（２１０）と、「第一非接触タグ」（２２０）と、「第二非接触タグ」（２３０）と、からなる。質問器（２１０）は、「検知部」（２１１）と、「通信部」（２１２）と、「制御部」（２１３）と、を有する。また、検知部（２１１）と接続している「検知アンテナ」（２１４）と、通信部（２１２）と接続している「通信アンテナ」（２１５）と、を有していてもよい。
【００１４】
最初に第一非接触タグ（２２０）について説明する。「第一非接触タグ」（２２０）は、略第一周波数を共振周波数とするタグのことである。「第一周波数」とは、質問器（２１０）と通信を行う際に利用する搬送周波数のことである。具体的には、既に説明したように近接型の通信を行う際に利用する１３．５６ＭＨｚの周波数が挙げられる。なお、この周波数は規格によって定められている数値であり、将来的に規格の変更等が生じた場合には、前記周波数と異なる周波数を第一周波数としてもよいことはもちろんである。つまり、第一周波数とは、規格に基づいて通常、質問器と非接触タグとが電磁誘導を利用した通信を行う際に使用する周波数のことを意味するものである。また、第一非接触タグは、「略第一周波数」を共振周波数としているものであり、必ずしも第一周波数と同じ周波数を共振周波数として設定している必要はない。例えば、複数の第一非接触タグを重ねた場合には、共振周波数は単体時に比べて低くなる傾向があるため、予め高めに共振周波数を設定したり、あるいは、逆に第一周波数よりも低めに共振周波数を設定したりする場合もあるからである。このように、第一非接触タグは、第一周波数にて通信することができるように共振周波数を設定したタグであれば、必ずしもその共振周波数は第一周波数と一致していなくてもよい。
【００１５】
「第二非接触タグ」（２３０）は、第二周波数を共振周波数とするとともに質問器と近接した場合に略第一周波数に共振周波数が変化するタグのことである。「第二周波数」とは、第一周波数とは異なる周波数のことであり、一般的に質問器と非接触タグとの間の通信で使用されないように調整した結果の周波数のことである。従って、「第二周波数を共振周波数とする」とは、この第二非接触タグ（２３０）は、質問器と共振しないため、通常の質問器との間では通信を行うことができないタグであることを示している。なお、「第二周波数を共振周波数とする」ことには、例えば共振周波数を設定していないことも含むものである。「質問器と近接した場合に略第一周波数に共振周波数が変化する」とは、第二非接触タグが、本実施形態の質問器（２１０）と近接した場合には、アンテナ間の相互結合によって第二非接触タグの共振周波数が変化することであり、結果として、その第二非接触タグに高い誘導電圧が加わることを示している。「近接」とは、質問器のアンテナによって生じる誘磁界内に非接触タグが入ることである。「略第一周波数に共振周波数が変化する」とは、非接触タグが自身の共振周波数ではない第一周波数にて質問器と通信が可能な状態に変化することを示す。具体的には、質問器側の制御によってかかる状態に変化することができる。詳細については後述する。
【００１６】
なお、図３は、縦軸に誘導電圧を、横軸に周波数を定めたグラフである。図３では、質問器が通信を行う搬送周波数ｆ０と、第一非接触タグが共振周波数に設定している第一周波数ｆｃ１が同一である場合を例として示している。また、第二非接触タグの共振周波数である第二周波数ｆｃ２は、搬送周波数ｆ０と大幅に異なっているため、第二非接触タグに対しては十分な誘導電圧を加えることができないことも示している。このように、第二非接触タグは、非近接状態で第一周波数にてタグアンテナが共振しないように構成されているものである。なお、後述する質問器に第二非接触タグが近接した場合には、第一周波数にてタグアンテナが共振しているように制御することが可能である。
【００１７】
図４は、第二非接触タグ（２３０）の一例を示した図である。第二非接触タグ（２３０）は、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）チップ（４０１）と、共振周波数設定部（４０２）と、アンテナ（４０３）と、からなる。図５は、共振周波数設定部（４０２）の一例を図示したものである。共振周波数は、図５で示すような共振回路によって設定される。図５は、コイルＬと、コンデンサＣとからなる共振回路の一例を示している。なお、コイルＬは、例えば図４で示したアンテナ（４０３）部分が図５で示すコイルＬとなっていてもよい。このようにして、第二非接触タグは、第一周波数とは異なる周波数である第二周波数を共振周波数として設定しているものである。
【００１８】
次に、質問器（２１０）について説明をする。質問器（２１０）は、検知部（２１１）と、通信部（２１２）と、制御部（２１３）を有している。
【００１９】
「検知部」（２１１）は、第二非接触タグの近接を検知する。一例としては、検知部（２１１）は、第二非接触タグの近接を、検知アンテナ（２１４）のインピーダンスの変化及び／又は受信電力を検出することで検知する。「検知アンテナ」とは、検知部（２１１）に接続しているアンテナである。第二非接触タグが検知アンテナに近接する場合には、第二非接触タグのアンテナと、検知アンテナとの間で相互結合がされ、相互インダクタンスＭが生じることになる。このため、検知部はインピーダンスの変化を検知して、第二非接触タグの近接を検知することができる。また、同様に第二非接触タグが近接したことを検知アンテナの受信電力の検出によって検知することができる。さらには、インピーダンスの変化と、受信電力の検出結果のＡＮＤ演算に基づいて第二非接触タグの近接を検知することができる。
【００２０】
「通信部」（２１２）は、非接触タグと通信を行うためのものである。通信部は、第一非接触タグや第二非接触タグと通信を行う。通信部は、例えば通信アンテナと接続しており、後述するインピーダンスを整合するためのコイル、コンデンサ、抵抗や、これらの切り替えを行うスイッチなどから構成されている。
【００２１】
「制御部」（２１３）は、通信部（２１２）を制御するものであって、デフォルト状態において第一非接触タグと通信が出来るように通信部（２１２）を制御し、検知部（２１１）にて第二非接触タグを検知した場合に、前記第一周波数にて第二非接触タグと通信を行うことができるように通信部（２１２）を制御する。「デフォルト状態」とは、非接触タグの近接を検知していない状態のことである。「第一非接触タグと通信が出来るように通信部を制御」とは、第一非接触タグと第一周波数にて通信を行うことができるように制御することを示すものである。従って、本実施形態の質問器は、第二非接触タグの近接を検知していない状態においては、いわば通常の質問器としての機能を発揮することが可能である。そして、第二非接触タグの近接を検知した場合には、第一周波数にてその近接した第二非接触タグと通信を行うように通信部を制御する。
【００２２】
以下、質問器が第二非接触タグと通信を行う際の制御方法について説明する。質問器は、非接触タグと通信を行うために、アンテナから誘磁界を発生させている。この誘磁界内に非接触タグが近接した場合には、検知部にて前述したようにインピーダンスの変化等を検知する。ここで、第一周波数を共振周波数としている第一非接触タグの場合には、近接した場合にインピーダンスの整合がとれて共振状態になり、最大電力を得ることができるため、第一非接触タグ内のＩＣチップなどを起動して質問器と通信を行うことができる。一方、第二非接触タグの場合には、近接した場合であっても共振しないため、ＩＣチップなどを起動するに十分な電力を得ることができない。
【００２３】
ここで、第二非接触タグは、第一周波数と異なる第二周波数を共振周波数としているため、第一非接触タグと比べて、近接した場合に検知部におけるインピーダンスの変化がより大きく変動する。このインピーダンスの変化が生じている場合には、既に説明したように第二非接触タグのアンテナと通信部（あるいは検知部）のアンテナとが相互結合している状態となっている。このため、言わば第二非接触タグのアンテナと、通信部のアンテナとは、結合した一のアンテナとみなすことができる。図６は、通信部のアンテナと第二非接触タグのアンテナとが相互結合している状態を示す回路図を含むものである。図６で示すように、第二非接触タグのアンテナと通信部のアンテナ（以下、「アンテナ群」という）とは、コイルＬ１、Ｌ２、コンデンサＣ１の他、相互インダクタンスＭを有することになる。かかるアンテナ群と、通信部とは、共振状態になるように適切に設定がなされていないことに起因して、インピーダンス整合がとれていない状態となっている。そこで、このアンテナ群と通信部とのインピーダンス整合をとることで、アンテナ群に適切な電流を供給することができる。そして、結果として、第二非接触タグに電力が供給され、通信を行うことが可能となる。このように通信部とアンテナ群とのインピーダンス整合をとることは、第二非接触タグの共振周波数を変更していることと等価になる。インピーダンス整合の一例としては、図６に示すようにコンデンサＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５などのスイッチ等の切り替えを制御部（６０２）が制御することによって実現することができる。図７は、第二非接触タグが検知アンテナや通信アンテナに近接している様子を示している図である。かかる場合には、点線（７３１）で示す部分が入力インピーダンスとなり、点線（７３０）で示す部分との出力インピーダンスとの整合をとることで、インピーダンスの整合をとるものとして考えることができる。
【００２４】
なお、かかる制御は動的に行われてもよい。即ち、図８で示すように、制御部（８０１）は、「動的制御手段」（８０２）を有していてもよい。「動的制御手段」（８０２）は、検知部での検知状況を示す検知状況情報に基づいて動的に前記制御を実行するものである。「検知状況」とは、既に説明したインピーダンス等の変化の状況のことである。「動的に前記制御を実行」とは、インピーダンス整合をフィードバック制御によって行うことが挙げられる。つまり、インピーダンスを整合するための情報を生成し、その情報に基づいて、インピーダンス整合を実行し、その結果、インピーダンスの整合が未だとれていない場合には、再度インピーダンスを整合するための情報を生成して、インピーダンスの整合を実行する。第二非接触タグとの結合状態によってはインピーダンスが変化するため、かかる動的制御を行うことによって、第二非接触タグとの通信を安定的に行うことができる。なお、制御部は、例えば質問器全般の動作を制御する制御用プロセッサと共用されていてもよいし、あるいは、本実施形態の制御部専用のプロセッサを搭載していてもよい。
【００２５】
以上の制御は、第二非接触タグの近接があった場合について説明を行ったものであるが、例えば第二非接触タグの近接に応じた通信が終了して、代わりに第一非接触タグが質問器に近接する場合には、同様にしてインピーダンスの整合をとることで通信を行うことも可能である。
【００２６】
<実施形態１の処理の流れ>
図９は、本実施形態におけるＲＦタグシステムの質問器における処理の流れの一例を示す図である。最初に第二非接触タグの近接を検知したかを判断する（Ｓ９０１）。ステップＳ９０１にて第二非接触タグの近接を検知した場合には、第一周波数にて第二非接触タグと通信を行うことができるように制御する（Ｓ９０２）。そして、第二非接触タグと通信を行う（Ｓ９０３）。
【００２７】
図１０は、図９のステップＳ９０２を、より詳しく示した図である。本実施形態の質問器は、ステップＳ９０２において以下の処理を実行する。まず、アンテナと通信部との間にてインピーダンス整合がとれているかを判断する（Ｓ１００１）。ステップＳ１００１にてインピーダンス整合がとれている場合には、通信を行うことが可能であるため、図１０のルーチンを抜ける。一方、ステップＳ１００１にてインピーダンスの整合がとれていない場合には、インピーダンスを整合するための情報を生成する（Ｓ１００２）。そして、その生成した情報に基づいてインピーダンスの調整を実行する（１００３）。ステップＳ１００３を実行した後に、ステップＳ１００１に戻り、再度インピーダンスの整合がとれているかを判断する。
【００２８】
<実施形態１の効果>
本実施形態においては、通信を行う搬送周波数と異なる共振周波数を有する第二非接触タグと通信を行うことが可能な質問器を有することによって、本実施形態外の一般的な質問器では第二非接触タグと通信を行うことをできなくさせ、第二非接触タグと、本実施形態の質問器との間の通信のセキュリティを向上させることができる。また、適用的に非接触タグと通信を行うことができることにより、様々な形状のアンテナを有する非接触タグとも通信を行うことが可能となるため、間接的な効果として、非接触タグの既存形状の概念を打ち破る非接触タグの生産が行われることも期待できる。
【００２９】
<<実施形態２>>
図１１に、本実施形態におけるＲＦタグシステムの機能ブロック図の一例を示す。本実施形態におけるＲＦタグシステム（１１００）は、実施形態１で説明したＲＦタグシステムと同様に、質問器（１１１０）と、第一非接触タグ（１１２０）と、第二非接触タグ（１１３０）と、からなるものである。
【００３０】
実施形態１においては、通信部のアンテナである通信アンテナと、検知アンテナとが非共用である例について説明を行ったが、本実施形態においては、通信部（１１１２）のアンテナである通信アンテナ（１１１４）と、検知アンテナ（１１１４）とが共用されているものである。通信アンテナと検知アンテナとが共用されている場合には、質問器を小型化したり、生産コストを下げることができる。その他の構成等については実施形態１で説明したものと同様であるため、説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来の通信概念を説明するための図
【図２】実施形態１を説明するための機能ブロック図
【図３】実施形態１の共振周波数を説明するための図
【図４】実施形態１の第二非接触タグのブロック図
【図５】実施形態１の共振回路の一例を示す図
【図６】実施形態１の相互結合時の一例を示す回路図を含む図
【図７】実施形態１のインピーダンス整合の概念を示す図
【図８】実施形態１の他の機能ブロック図
【図９】実施形態１の処理の流れを説明する図
【図１０】実施形態１の制御の流れを説明する図
【図１１】実施形態２を説明するための機能ブロック図
【符号の説明】
【００３２】
２００    ＲＦタグシステム
２１０    質問器
２１１    検知部
２１２    制御部
２１３    通信部
２１４    検知アンテナ
２１５    通信アンテナ
２２０    第一非接触タグ
２３０    第二非接触タグ
【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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