(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質問対象の無線タグ回路素子（Ｔｏ）のＩＣ回路部（１５０）と非接触で情報通信を行う複数のアンテナ素子（１Ａ〜Ｅ）と、
少なくとも前記情報通信の通信距離に応じて、前記複数のアンテナ素子（１Ａ〜Ｅ）による指向性を制御する指向性制御手段（４，２１１）とを有し、
前記指向性制御手段（４，２１１）は、
前記複数のアンテナ素子（１Ａ〜Ｅ）による指向性を一つの方向のみ強くなるように保持しつつ、その強くした方向を順次変化させる方向切替手段（２１１）を備え、
前記方向切替手段（２１１）は、
前記通信距離が短い場合には前記順次変化させる指向性の前記方向の切り替え間隔を大きくし、前記通信距離が長い場合には前記順次変化させる指向性の前記方向の切り替え間隔を小さくする
ことを特徴とする無線タグ通信システム（Ｓ）の質問器（１００；２００）。
【請求項２】
質問対象の無線タグ回路素子（Ｔｏ）のＩＣ回路部（１５０）と非接触で情報通信を行う複数のアンテナ素子（１Ａ〜Ｅ）と、
少なくとも前記情報通信の通信距離に応じて、前記複数のアンテナ素子（１Ａ〜Ｅ）による指向性を制御する指向性制御手段（４，２１１）とを有し、
前記指向性制御手段（４，２１１）は、
制御回路（４）と、
この制御回路（４）からの受信位相制御信号を入力しこれに応じて前記複数のアンテナ素子（１Ａ〜Ｅ）における受信電波信号の位相を可変に設定する受信位相制御ユニット（２０２Ａ〜Ｅ）とを備え、
前記位相制御信号に対し各アンテナ（１Ａ〜Ｅ）ごとに所定の重み付けを行い、この重み付けを変動させながら送信・受信を繰り返し収束演算を行うことにより、前記複数のアンテナ素子（１Ａ〜Ｅ）による指向性を前記無線タグ回路素子（Ｔｏ）に対する受信感度が最適となるよう変化させる
ことを特徴とする無線タグ通信システム（Ｓ）の質問器（１００；２００）。
【請求項３】
質問対象の無線タグ回路素子（Ｔｏ）のＩＣ回路部（１５０）と非接触で情報通信を行う複数のアンテナ素子（１Ａ〜Ｅ）と、
少なくとも前記情報通信の通信距離に応じて、前記複数のアンテナ素子（１Ａ〜Ｅ）による指向性を制御する指向性制御手段（４，２１１）とを有し、
前記指向性制御手段（４，２１１）は、
前記情報通信の前記通信距離が短い場合には、前記複数のアンテナ素子（１Ａ〜Ｅ）による前記指向性が広くなるように、前記複数のアンテナ素子（１Ａ〜Ｅ）のうち使用するアンテナ素子の数を減らし、前記通信距離が長い場合には、前記複数のアンテナ素子（１Ａ〜Ｅ）による指向性が狭くなるように、前記複数のアンテナ素子（１Ａ〜Ｅ）のうち使用するアンテナ素子の数を増やす、アンテナ増減手段（Ｓ８０）を備える
ことを特徴とする無線タグ通信システム（Ｓ）の質問器（１００；２００）。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項記載の無線タグ通信システムの質問器において、
前記指向性制御手段（４，２１１）は、
前記無線タグ回路素子（Ｔｏ）が通信範囲に存在する数を検出する無線タグ数検出手段（Ｓ１８０〜Ｓ２４０）を備え、
該無線タグ数検出手段（Ｓ１８０〜Ｓ２４０）によって検出された無線タグ（Ｔ）数が多い場合には、当該通信領域を複数個に分割して小領域を設定し、その小領域ごとに、対応する前記無線タグ回路素子（Ｔｏ）と前記通信を行うように、前記複数のアンテナ素子（１Ａ〜Ｅ）による指向性を制御することを特徴とする無線タグ通信システム（Ｓ）の質問器（２００）。
【請求項５】
請求項４記載の無線タグ通信システムの質問器において、
少なくとも前記情報通信の通信距離に応じて通信電力を増減させる電力制御手段（Ｓ１２０）と、
前記通信電力及び前記指向性により決定される通信領域内に存在する又は存在すると予想される前記無線タグ回路素子（Ｔｏ）が密集している場合には、当該通信領域を複数個に分割して小領域を設定する分割領域設定手段（Ｓ２１０〜Ｓ２４０）を有し、
その小領域ごとに、対応する前記無線タグ回路素子（Ｔｏ）と前記通信を行うことを特徴とする無線タグ通信システム（Ｓ）の質問器（２００）。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれか１項記載の無線タグ通信システムの質問器において、
少なくとも前記情報通信の通信距離に応じて通信電力を増減させる電力制御手段（Ｓ１２０）と、
前記無線タグ回路素子（Ｔｏ）の前記ＩＣ回路部（１５０）の無線タグ情報にアクセスするためのアクセス情報を生成するアクセス情報生成手段（３）と、
このアクセス情報生成手段（３）で生成した前記アクセス情報を、前記複数のアンテナ素子（１Ａ〜Ｅ）を介し非接触で前記無線タグ回路素子（Ｔｏ）に送信し、アクセスを行う情報送信手段（２１２）と、
前記指向性制御手段（４，２１１）による前記指向性の制御及び前記電力制御手段（Ｓ１２０）による前記通信電力の制御のうち、少なくとも前記指向性の制御に応じて、前記アクセス情報生成手段（３）で指向性の制御後最初に生成するアクセス情報の種類を切替制御するアクセス情報切替手段（４）とを有し、
前記指向性制御手段（４）、前記電力制御手段（Ｓ１２０）、前記アクセス情報切替手段（４）は、前記通信電力を大きくかつ前記指向性を広くして、前記ＩＣ回路部（１５０）の前記無線タグ情報を不確定な条件下で探索しつつ取得するための探索指令、又は、前記ＩＣ回路部（１５０）の前記無線タグ情報を所定の条件下で取得するための条件付き情報取得指令を生成し、前記広い指向性及び大きな通信電力で決定される大きな範囲に存在する前記無線タグ回路素子（Ｔｏ）に送信するように、互いに連携して制御を行うことを特徴とする無線タグ通信システム（Ｓ）の質問器（２００）。
【請求項７】
請求項１乃至３のいずれか１項記載の無線タグ通信システムの質問器において、
少なくとも前記情報通信の通信距離に応じて通信電力を増減させる電力制御手段（Ｓ１２０）と、
前記無線タグ回路素子（Ｔｏ）の前記ＩＣ回路部（１５０）の無線タグ情報にアクセスするためのアクセス情報を生成するアクセス情報生成手段（３）と、
このアクセス情報生成手段（３）で生成した前記アクセス情報を、前記複数のアンテナ素子（１Ａ〜Ｅ）を介し非接触で前記無線タグ回路素子（Ｔｏ）に送信し、アクセスを行う情報送信手段（２１２）と、
前記指向性制御手段（４，２１１）による前記指向性の制御及び前記電力制御手段（Ｓ１２０）による前記通信電力の制御のうち、少なくとも前記指向性の制御に応じて、前記アクセス情報生成手段（３）で指向性の制御後最初に生成するアクセス情報の種類を切替制御するアクセス情報切替手段（４）とを有し、
前記指向性制御手段（４）、前記電力制御手段（Ｓ１２０）、前記アクセス情報切替手段（４）は、前記通信電力を小さくかつ前記指向性を広くした後、最初に前記ＩＣ回路部（１５０）の前記無線タグ情報を無条件で取得するための無条件情報取得指令を生成し、前記広い指向性かつ小さな通信電力で決定される質問器近傍の小さな範囲に存在する前記無線タグ回路素子（Ｔｏ）に送信するように、互いに連携して制御を行うことを特徴とする無線タグ通信システム（Ｓ）の質問器（２００）。
【請求項８】
請求項１乃至３のいずれか１項記載の無線タグ通信システムの質問器において、
少なくとも前記情報通信の通信距離に応じて通信電力を増減させる電力制御手段（Ｓ１２０）と、
前記無線タグ回路素子（Ｔｏ）の前記ＩＣ回路部（１５０）の無線タグ情報にアクセスするためのアクセス情報を生成するアクセス情報生成手段（３）と、
このアクセス情報生成手段（３）で生成した前記アクセス情報を、前記複数のアンテナ素子（１Ａ〜Ｅ）を介し非接触で前記無線タグ回路素子（Ｔｏ）に送信し、アクセスを行う情報送信手段（２１２）と、
前記指向性制御手段（４，２１１）による前記指向性の制御及び前記電力制御手段（Ｓ１２０）による前記通信電力の制御のうち、少なくとも前記指向性の制御に応じて、前記アクセス情報生成手段（３）で指向性の制御後最初に生成するアクセス情報の種類を切替制御するアクセス情報切替手段（４）とを有し、
前記無線タグ回路素子（Ｔｏ）が多数存在すると予想されるときは、前記指向性制御手段（４）、前記電力制御手段（Ｓ１２０）、前記アクセス情報切替手段（４）は、前記通信電力を小さくかつ前記指向性を狭くして、前記ＩＣ回路部（１５０）の前記無線タグ情報を不確定な条件下で探索しつつ取得するための探索指令を生成し、前記狭い指向性かつ小さな通信電力で決定される質問器近傍のごく限られた範囲に存在する前記無線タグ回路素子（Ｔｏ）に送信するように、互いに連携して制御を行うことを特徴とする無線タグ通信システム（Ｓ）の質問器（２００）。
【請求項９】
請求項１乃至３のいずれか１項記載の無線タグ通信システムの質問器において、
少なくとも前記情報通信の通信距離に応じて通信電力を増減させる電力制御手段（Ｓ１２０）と、
前記無線タグ回路素子（Ｔｏ）の前記ＩＣ回路部（１５０）の無線タグ情報にアクセスするためのアクセス情報を生成するアクセス情報生成手段（３）と、
このアクセス情報生成手段（３）で生成した前記アクセス情報を、前記複数のアンテナ素子（１Ａ〜Ｅ）を介し非接触で前記無線タグ回路素子（Ｔｏ）に送信し、アクセスを行う情報送信手段（２１２）と、
前記指向性制御手段（４，２１１）による前記指向性の制御及び前記電力制御手段（Ｓ１２０）による前記通信電力の制御のうち、少なくとも前記指向性の制御に応じて、前記アクセス情報生成手段（３）で指向性の制御後最初に生成するアクセス情報の種類を切替制御するアクセス情報切替手段（４）とを有し、
前記指向性制御手段（４）、前記電力制御手段（Ｓ１２０）、前記アクセス情報切替手段（４）は、前記通信電力を大きくかつ前記指向性を狭くした後、最初に前記ＩＣ回路部（１５０）の前記無線タグ情報を無条件で取得するための無条件情報取得指令を生成し、前記狭い指向性かつ大きな通信電力で決定される幅の狭い範囲に存在する前記無線タグ回路素子（Ｔｏ）に送信するように、互いに連携して制御を行うことを特徴とする無線タグ通信システム（Ｓ）の質問器（２００）。
【請求項１０】
請求項６記載の無線タグ通信システムの質問器において、
前記指向性制御手段（４）、前記電力制御手段（Ｓ１２０）、前記アクセス情報切替手段（４）は、
前記通信電力を大きくかつ前記指向性を広くして前記探索指令を生成し、前記広い指向性及び大きな通信電力で決定される大きな範囲に存在する前記無線タグ回路素子（Ｔｏ）に送信した後、
前記無線タグ回路素子（Ｔｏ）が多数存在すると予想されるときは、前記通信電力を小さくかつ前記指向性を狭くして前記探索指令を生成し、前記狭い指向性かつ小さな通信電力で決定される質問器近傍のごく限られた範囲に存在する前記無線タグ回路素子（Ｔｏ）に送信し、
さらにその後、前記通信電力を大きくかつ前記指向性を狭くして最初に前記無条件情報取得指令を生成し、前記狭い指向性かつ大きな通信電力で決定される幅の狭い範囲に存在する前記無線タグ回路素子（Ｔｏ）に送信するように、
互いに連携して制御を行う
ことを特徴とする無線タグ通信システム（Ｓ）の質問器（２００）。
【請求項１１】
請求項６記載の無線タグ通信システムの質問器において、
前記指向性制御手段（４）、前記電力制御手段（Ｓ１２０）、前記アクセス情報切替手段（４）は、
前記通信電力を大きくかつ前記指向性を広くして前記探索指令を生成し、前記広い指向性及び大きな通信電力で決定される大きな範囲に存在する前記無線タグ回路素子（Ｔｏ）に送信した後、
前記無線タグ回路素子（Ｔｏ）が少数存在すると予想されるときは、前記通信電力を小さくかつ前記指向性を広くして前記無条件情報取得指令を生成し、前記広い指向性かつ小さな通信電力で決定される質問器近傍の小さな範囲に存在する前記無線タグ回路素子（Ｔｏ）に送信し、
さらにその後、前記通信電力を大きくかつ前記指向性を狭くして前記無条件情報取得指令を生成し、前記狭い指向性かつ大きな通信電力で決定される幅の狭い範囲に存在する前記無線タグ回路素子（Ｔｏ）に送信するように、互いに連携して制御を行う
ことを特徴とする無線タグ通信システム（Ｓ）の質問器（２００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部と情報の無線通信が可能な無線タグに対し情報の読み取り又は書き込みを行う無線タグ通信システムの質問器に関する。
【背景技術】
【０００２】
応答器としての小型の無線タグに対し、質問器としてのリーダ／ライタより非接触で問い合わせの送信及び返答の受信を行うことで、無線タグの情報の読み取り／書き込みを行うＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）システムが知られている。
【０００３】
例えばラベル状の無線タグに備えられた無線タグ回路素子は、所定の無線タグ情報を記憶するＩＣ回路部とこのＩＣ回路部に接続されて情報の送受信を行うアンテナとを備えており、無線タグが汚れている場合や見えない位置にある場合であっても、リーダ／ライタ側よりＩＣ回路部に対してアクセス（情報の読み取り／書き込み）が可能であり、商品管理や検査工程、さらには物や人の動きの探索・探知等の様々な分野において実用が期待されている。
【０００４】
従来、上記のようにして無線タグ回路素子のＩＣ回路部の無線タグ情報にアクセスを行う場合において、装置側アンテナに近い無線タグ回路素子ほど小さい出力でアクセス可能であることを利用し、ある出力値の信号を送信してこれに応答するタグ群を認識し、その後それらを休眠させてやや大きい出力値の信号を送信しこれに応答するタグ群を上記休眠化したタグ群より遠方のタグ群として認識し、これを繰り返して全タグの分散位置を複数の領域に分けて認識するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３４４５６２号公報（段落番号００１９〜００３２、図３及び図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術では、送信信号出力値を漸次大きくしつつ、その出力値に対応する略円環状の領域内で応答したタグ群を順次認識し、これを繰り返して全タグの分散位置を複数の略円環状領域に分けて認識する。このとき、装置側アンテナの指向性については特に変化させておらず、比較的近い無線タグ回路素子に信号送受を行う場合も比較的遠い無線タグ回路素子に信号送受を行う場合も、いずれも広い指向性をもって信号送受を行っている。
【０００７】
上記のように略円環状の領域内に位置するタグ群を一体として認識するため、それらに対し個別にアクセスするには、各タグの識別情報の一部を順次指定して別途探索を行わなければならず、タグの数が多いほど急激に識別時間が増加することとなる。この結果、広い領域に無線タグ回路素子が分散している場合、各無線タグ回路素子にアクセスするのに多大な時間を要し、効率よく短い時間で無線タグ情報の送受を行うことができなかった。
【０００８】
本発明の目的は、広い領域に無線タグ回路素子が分散している場合も、効率よく短い時間で無線タグ情報の送受を行うことができる無線タグ通信システムの質問器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、第１の発明は、質問対象の無線タグ回路素子のＩＣ回路部と非接触で情報通信を行う複数のアンテナ素子と、少なくとも前記情報通信の通信距離に応じて、前記複数のアンテナ素子による指向性を制御する指向性制御手段とを有し、前記指向性制御手段は、前記複数のアンテナ素子による指向性を一つの方向のみ強くなるように保持しつつ、その強くした方向を順次変化させる方向切替手段を備え、前記方向切替手段は、前記通信距離が短い場合には前記順次変化させる指向性の前記方向の切り替え間隔を大きくし、前記通信距離が長い場合には前記順次変化させる指向性の前記方向の切り替え間隔を小さくすることを特徴とする。
【００１０】
指向性制御手段が、情報通信距離に応じてアンテナ指向性を制御することにより、通信距離が短い場合と長い場合とで指向性の広狭を使い分け、最適なアンテナ指向性を実現することが可能となる。この結果、通信距離が短い場合も長い場合も同等のアンテナ指向性としている従来構造に比べて、広い領域に無線タグ回路素子が分散している場合でも効率よく短い時間で無線タグ情報の送受を行うことができる。このとき、方向切替手段で複数のアンテナ素子によって合成される指向性を一つの方向のみ強くなるようにしつつ順次方向を変化させ、各方向時における各アンテナ素子の信号強度と位相差に応じ所定の演算処理を行う（いわゆるフェイズドアレイアンテナ制御あるいはビームフォーミング制御による手法）ことで、無線タグ回路素子の存在方向及びその位置を容易に推定することが可能となる。
具体的には、通信距離が短い場合、指向性を広くして指向性方向（指向角）を大きな間隔で切り替えても通信範囲が限定されるので、通信範囲内に存在する無線タグ回路素子数も限定され効率的な情報送受を行い、通信距離が長い場合には指向性を狭くして指向性方向（指向角）を小さな間隔で順次切り替え、限定された通信範囲を順次切替えることによりエラーのない確実な情報送受を行うようにすることで、さらに効率よく短い時間で無線タグ情報の送受を行うことができる。
【００１１】
上記目的を達成するために、第２の発明は、質問対象の無線タグ回路素子のＩＣ回路部と非接触で情報通信を行う複数のアンテナ素子と、少なくとも前記情報通信の通信距離に応じて、前記複数のアンテナ素子による指向性を制御する指向性制御手段とを有し、前記指向性制御手段は、制御回路と、この制御回路からの受信位相制御信号を入力しこれに応じて前記複数のアンテナ素子における受信電波信号の位相を可変に設定する受信位相制御ユニットとを備え、前記位相制御信号に対し各アンテナごとに所定の重み付けを行い、この重み付けを変動させながら送信・受信を繰り返し収束演算を行うことにより、前記複数のアンテナ素子による指向性を前記無線タグ回路素子に対する受信感度が最適となるよう変化させることを特徴とする。
【００１２】
本願第２発明においては、方向切替手段で複数のアンテナ素子によって合成される指向性を、無線タグ回路素子に対する受信感度が最適となるように変化させ、各アンテナの信号強度及び位相差に応じ所定の演算処理を行う（いわゆるアダプティブ制御による手法）ことで、無線タグ回路素子を高感度で検出すると同時にその存在方向及びその位置を推定することが可能となる。
【００１３】
上記目的を達成するために、第３の発明は、質問対象の無線タグ回路素子のＩＣ回路部と非接触で情報通信を行う複数のアンテナ素子と、少なくとも前記情報通信の通信距離に応じて、前記複数のアンテナ素子による指向性を制御する指向性制御手段とを有し、前記指向性制御手段は、前記情報通信の前記通信距離が短い場合には、前記複数のアンテナ素子による前記指向性が広くなるように、前記複数のアンテナ素子のうち使用するアンテナ素子の数を減らし、前記通信距離が長い場合には、前記複数のアンテナ素子による指向性が狭くなるように、前記複数のアンテナ素子のうち使用するアンテナ素子の数を増やす、アンテナ増減手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
本願第３発明において、通信距離が短い場合は指向性を広くしても通信範囲自体は小さいので通信範囲内に存在する無線タグ数は限定され、効率的に情報送受を行い、通信距離が長い場合には指向性を狭くして通信範囲を限定することでエラーのない確実な情報送受を行うようにすることで、効率よく短い時間で無線タグ情報の送受を行うことができる。このとき、アンテナ増減手段が情報通信距離に応じて使用アンテナ素子の数を増減させることにより、通信距離が短い場合と長い場合とで使用するアンテナ素子数を変えることによって指向性の広狭を使い分け、最適なアンテナ指向性を実現することができる。特に、使用するアンテナ素子数が多い場合には、指向性をより狭くすることが可能になるため、通信距離の長い通信を安定して行うことができる。
【００１５】
第４の発明は、上記第１乃至第３発明のいずれか１つにおいて、前記指向性制御手段は、前記無線タグ回路素子が通信範囲に存在する数を検出する無線タグ数検出手段を備え、該無線タグ数検出手段によって検出された無線タグ数が多い場合には、当該通信領域を複数個に分割して小領域を設定し、その小領域ごとに、対応する前記無線タグ回路素子と前記通信を行うように、前記複数のアンテナ素子による指向性を制御することを特徴とする。
【００１６】
指向性制御手段が、無線タグ数検出手段によって通信距離のみならず通信範囲に存在する無線タグ回路素子の数にも応じてアンテナ指向性を制御することにより、無線タグ回路素子の数が少ない場合と多い場合とで指向性の広狭を使い分け、最適なアンテナ指向性を実現することが可能となる。この結果、さらに効率よく短い時間で無線タグ情報の送受を行うことができる。
【００１７】
［００１７］
【００１８】
［００１８］
【００１９】
［００１９］
【００２０】
［００２０］
【００２１】
［００２１］
【００２２】
［００２２］
【００２３】
［００２３］
【００２４】
［００２４］
【００２５】
［００２５］
【００２６】
［００２６］
【００２７】
第５の発明は、上記第４発明において、少なくとも前記情報通信の通信距離に応じて通信電力を増減させる電力制御手段と、前記通信電力及び前記指向性により決定される通信領域内に存在する又は存在すると予想される前記無線タグ回路素子が密集している場合には、当該通信領域を複数個に分割して小領域を設定する分割領域設定手段を有し、その小領域ごとに、対応する前記無線タグ回路素子と前記通信を行うことを特徴とする。
【００２８】
電力制御手段が、情報通信距離に応じて通信電力を増減することにより、通信距離が短い場合と長い場合とで通信電力の大小、言い換えれば通信電波が届く距離を使い分けることができるので、アンテナ指向性と併せて最適な通信環境を実現することが可能となる。このとき、分割領域設定手段が、通信電力と指向性によって決定される通信領域における無線タグ回路素子数の大小に応じて通信領域を小領域に分割設定する。これにより、当該通信領域の広さに比べて無線タグ回路素子数が多い場合にはその通信領域内の無線タグ回路素子と一度に情報の送受を行わず、その通信領域を小領域に分割し各小領域ごとに無線タグ回路素子と情報送受を行うことが可能となる。このようにすることで、エラー発生の少ない確実な無線タグ情報の送受が可能となる。
【００２９】
第６の発明は、上記第１乃至第３発明のいずれか１つにおいて、少なくとも前記情報通信の通信距離に応じて通信電力を増減させる電力制御手段と、前記無線タグ回路素子の前記ＩＣ回路部の無線タグ情報にアクセスするためのアクセス情報を生成するアクセス情報生成手段と、このアクセス情報生成手段で生成した前記アクセス情報を、前記複数のアンテナ素子を介し非接触で前記無線タグ回路素子に送信し、アクセスを行う情報送信手段と、前記指向性制御手段による前記指向性の制御及び前記電力制御手段による前記通信電力の制御のうち、少なくとも前記指向性の制御に応じて、前記アクセス情報生成手段で指向性の制御後最初に生成するアクセス情報の種類を切替制御するアクセス情報切替手段とを有し、前記指向性制御手段、前記電力制御手段、前記アクセス情報切替手段は、前記通信電力を大きくかつ前記指向性を広くして、前記ＩＣ回路部の前記無線タグ情報を不確定な条件下で探索しつつ取得するための探索指令、又は、前記ＩＣ回路部の前記無線タグ情報を所定の条件下で取得するための条件付き情報取得指令を生成し、前記広い指向性及び大きな通信電力で決定される大きな範囲に存在する前記無線タグ回路素子に送信するように、互いに連携して制御を行うことを特徴とする。
【００３０】
本願第６発明においては、アクセス情報切替手段が、指向性制御手段の指向性制御に応じて最初に生成するアクセス情報種類を切替制御することにより、指向性が狭い場合と広い場合とでアクセス情報の種類を使い分け、最適なアクセス情報の態様を実現することが可能となる。この結果、さらに効率よく短い時間で無線タグ情報の送受を行うことができる。このとき、無条件情報取得指令、条件付き情報取得指令、探索指令を、指向性制御手段が制御するアンテナ指向性に応じて使い分けることで、指向性が狭い場合と広い場合とでそれぞれ最も適した情報送受態様を実現することが可能となる。
具体的には、広い指向性及び大きな通信電力で決定される大きな範囲において、探索指令又は条件付き情報取得指令を用いることで多数の無線タグ回路素子と情報送受を行うことが可能となる。
【００３１】
［００３１］
【００３２】
［００３２］
【００３３】
［００３３］
【００３４】
［００３４］
【００３５】
第７の発明は、上記第１乃至第３発明のいずれか１つにおいて、少なくとも前記情報通信の通信距離に応じて通信電力を増減させる電力制御手段と、前記無線タグ回路素子の前記ＩＣ回路部の無線タグ情報にアクセスするためのアクセス情報を生成するアクセス情報生成手段と、このアクセス情報生成手段で生成した前記アクセス情報を、前記複数のアンテナ素子を介し非接触で前記無線タグ回路素子に送信し、アクセスを行う情報送信手段と、前記指向性制御手段による前記指向性の制御及び前記電力制御手段による前記通信電力の制御のうち、少なくとも前記指向性の制御に応じて、前記アクセス情報生成手段で指向性の制御後最初に生成するアクセス情報の種類を切替制御するアクセス情報切替手段とを有し、前記指向性制御手段、前記電力制御手段、前記アクセス情報切替手段は、前記通信電力を小さくかつ前記指向性を広くした後、最初に前記ＩＣ回路部の前記無線タグ情報を無条件で取得するための無条件情報取得指令を生成し、前記広い指向性かつ小さな通信電力で決定される質問器近傍の小さな範囲に存在する前記無線タグ回路素子に送信するように、互いに連携して制御を行うことを特徴とする。
【００３６】
広い指向性かつ小さな通信電力で決定される質問器近傍の小さな範囲において、１つのみ存在する確率が高い無線タグ回路素子と、無条件情報取得指令によって効率的に情報送受を行うことができる。
【００３７】
第８の発明は、上記第１乃至第３発明のいずれか１つにおいて、少なくとも前記情報通信の通信距離に応じて通信電力を増減させる電力制御手段と、前記無線タグ回路素子の前記ＩＣ回路部の無線タグ情報にアクセスするためのアクセス情報を生成するアクセス情報生成手段と、このアクセス情報生成手段で生成した前記アクセス情報を、前記複数のアンテナ素子を介し非接触で前記無線タグ回路素子に送信し、アクセスを行う情報送信手段と、前記指向性制御手段による前記指向性の制御及び前記電力制御手段による前記通信電力の制御のうち、少なくとも前記指向性の制御に応じて、前記アクセス情報生成手段で指向性の制御後最初に生成するアクセス情報の種類を切替制御するアクセス情報切替手段とを有し、前記無線タグ回路素子が多数存在すると予想されるときは、前記指向性制御手段、前記電力制御手段、前記アクセス情報切替手段は、前記通信電力を小さくかつ前記指向性を狭くして、前記ＩＣ回路部の前記無線タグ情報を不確定な条件下で探索しつつ取得するための探索指令を生成し、前記狭い指向性かつ小さな通信電力で決定される質問器近傍のごく限られた範囲に存在する前記無線タグ回路素子に送信するように、互いに連携して制御を行うことを特徴とする。
【００３８】
狭い指向性かつ小さな通信電力で決定される質問器近傍のごく限られた範囲において、密集した無線タグ回路素子と、探索指令と条件付き情報取得指令によって効率的な情報送受を行うことができる。
【００３９】
第９の発明は、上記第１乃至第３発明のいずれか１つにおいて、少なくとも前記情報通信の通信距離に応じて通信電力を増減させる電力制御手段と、前記無線タグ回路素子の前記ＩＣ回路部の無線タグ情報にアクセスするためのアクセス情報を生成するアクセス情報生成手段と、このアクセス情報生成手段で生成した前記アクセス情報を、前記複数のアンテナ素子を介し非接触で前記無線タグ回路素子に送信し、アクセスを行う情報送信手段と、前記指向性制御手段による前記指向性の制御及び前記電力制御手段による前記通信電力の制御のうち、少なくとも前記指向性の制御に応じて、前記アクセス情報生成手段で指向性の制御後最初に生成するアクセス情報の種類を切替制御するアクセス情報切替手段とを有し、前記指向性制御手段、前記電力制御手段、前記アクセス情報切替手段は、前記通信電力を大きくかつ前記指向性を狭くした後、最初に前記ＩＣ回路部の前記無線タグ情報を無条件で取得するための無条件情報取得指令を生成し、前記狭い指向性かつ大きな通信電力で決定される幅の狭い範囲に存在する前記無線タグ回路素子に送信するように、互いに連携して制御を行うことを特徴とする。
【００４０】
狭い指向性かつ大きな通信電力で決定される幅の狭い範囲において、１つのみ存在する確率が高い無線タグ回路素子と、無条件情報取得指令によって効率的に情報送受を行うことができる。
【００４１】
第１０の発明は、上記第６発明において、前記指向性制御手段、前記電力制御手段、前記アクセス情報切替手段は、前記通信電力を大きくかつ前記指向性を広くして前記探索指令を生成し、前記広い指向性及び大きな通信電力で決定される大きな範囲に存在する前記無線タグ回路素子に送信した後、前記無線タグ回路素子が多数存在すると予想されるときは、前記通信電力を小さくかつ前記指向性を狭くして前記探索指令を生成し、前記狭い指向性かつ小さな通信電力で決定される質問器近傍のごく限られた範囲に存在する前記無線タグ回路素子に送信し、さらにその後、前記通信電力を大きくかつ前記指向性を狭くして最初に前記無条件情報取得指令を生成し、前記狭い指向性かつ大きな通信電力で決定される幅の狭い範囲に存在する前記無線タグ回路素子に送信するように、互いに連携して制御を行うことを特徴とする。
【００４２】
最初に通信電力を大きくかつ指向性を広くして探索指令を生成して無線タグ回路素子に送信し、応答した無線タグ回路素子の数が多かった場合には、通信電力を小さくかつ指向性を狭くして小さい通信範囲に分割して最初に探索指令を生成して情報送受を行う。こうして、質問器近傍の無線タグ回路素子について情報送受が終了したら、送信電力を大きくかつ指向性を狭くして最初に無条件情報取得指令を生成し、残りの質問器より遠い範囲の無線タグ回路素子について効率的に情報の送受を行うことで、全範囲の無線タグ回路素子と効率よく無線タグ情報の送受を行うことができる。
【００４３】
第１１の発明は、上記第６発明において、前記指向性制御手段、前記電力制御手段、前記アクセス情報切替手段は、前記通信電力を大きくかつ前記指向性を広くして前記探索指令を生成し、前記広い指向性及び大きな通信電力で決定される大きな範囲に存在する前記無線タグ回路素子に送信した後、前記無線タグ回路素子が少数存在すると予想されるときは、前記通信電力を小さくかつ前記指向性を広くして前記無条件情報取得指令を生成し、前記広い指向性かつ小さな通信電力で決定される質問器近傍の小さな範囲に存在する前記無線タグ回路素子に送信し、さらにその後、前記通信電力を大きくかつ前記指向性を狭くして前記無条件情報取得指令を生成し、前記狭い指向性かつ大きな通信電力で決定される幅の狭い範囲に存在する前記無線タグ回路素子に送信するように、互いに連携して制御を行うことを特徴とする。
【００４４】
最初に通信電力を大きくかつ指向性を広くして探索指令を生成して無線タグ回路素子に送信し、応答した無線タグ回路素子の数が少なかった場合には、通信電力を小さくかつ指向性を広くして無条件情報取得指令を生成して効率的に広い通信範囲で情報送受を行う。こうして、質問器近傍の無線タグ回路素子について情報送受が終了したら、送信電力を大きくかつ指向性を狭くして無条件情報取得指令を生成し、残りの質問器より遠い範囲の無線タグ回路素子について効率的に情報の送受を行うことで、全範囲の無線タグ回路素子と効率よく無線タグ情報の送受を行うことができる。
【発明の効果】
【００４５】
本発明によれば、通信距離が短い場合と長い場合とで指向性の広狭を使い分け、最適なアンテナ指向性を実現するので、広い領域に無線タグ回路素子が分散している場合も、効率よく短い時間で無線タグ情報の送受を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施形態の適用対象である無線タグ通信システムの全体概略を表すシステム構成図である。
【図２】図１に示した無線タグに備えられた無線タグ回路素子の機能的構成の一例を表すブロック図である。
【図３】図１に示した質問器に備えられた高周波回路の機能的構成を表す機能ブロック図である。
【図４】質問器によるアンテナの指向性制御挙動を概念的に表す説明図である。
【図５】質問器のアンテナおける指向性切替制御を実行するために、図１に示した制御回路が行う制御手順を表すフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態による質問器によるアンテナの指向性制御挙動を概念的に表す説明図である。
【図７】本発明の第２の実施形態による質問器によるアンテナの指向性制御挙動を概念的に表す説明図である。
【図８】質問器による領域小分け（分割）による探索挙動を概念的に表す説明図である。
【図９】アンテナにおける指向性切替制御を実行するために制御回路が行う制御手順を表すフローチャートである。
【図１０】受信時のみアダプティブアレイ制御を行う変形例における探索挙動を表す図である。
【図１１】図１０に示した変形例において制御回路の実行するアダプティブアレイ制御に係る制御手順を表すフローチャートである。
【図１２】小領域に小分け分割して探索命令を送信する代わりに受信信号をアダプティブアレイ処理する変形例の探索挙動を表す図である。
【図１３】２つの無線タグが同一方向にあって上記受信時のアダプティブアレイ処理で指向性により区別できない場合の例を表す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１Ａ〜Ｅ    アンテナ（アンテナ素子）
２          高周波回路
３          信号処理回路（アクセス情報生成手段）
４          制御回路（アンテナ増減手段、指向性制御手段；電力制御手段；
分割領域設定手段；アクセス情報切替手段）
１００      質問器
１５０      ＩＣ回路部
２００      質問器
２１１      指向性切替制御部（方向切替手段、指向性制御手段）
２１２      送信部（情報送信手段）
Ｔｏ          無線タグ回路素子
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下、本発明の第１の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００４９】
図１は、本実施形態の適用対象である無線タグ通信システムの全体概略を表すシステム構成図である。
【００５０】
図１において、この無線タグ通信システムＳは、本実施形態による質問器１００と、これに対応する応答器としての複数の無線タグＴとから構成される。
【００５１】
無線タグＴは、アンテナ１５１とＩＣ回路部１５０とを備えた無線タグ回路素子Ｔｏを有している。
【００５２】
質問器１００は、無線タグ回路素子Ｔｏの上記アンテナ１５１との間で無線通信により信号の授受を行うこの例では５つのアンテナ（アンテナ素子）１Ａ〜１Ｅと、上記アンテナ１Ａ〜１Ｅを介し上記無線タグ回路素子ＴｏのＩＣ回路部１５０へアクセスする（読み取り又は書き込みを行う）ための高周波回路２と、無線タグ回路素子Ｔｏから読み出された信号を処理するための信号処理回路３と、制御回路４とを有する。
【００５３】
アンテナ１Ａ〜１Ｅは所定の間隔を持って配置されており、後述の指向性制御によりアンテナ全体としての指向性は電子的に制御されるように構成されている。
【００５４】
制御回路４は、いわゆるマイクロコンピュータであり、詳細な図示を省略するが、中央演算処理装置であるＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等から構成され、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ようになっている。
【００５５】
図２は、上記無線タグＴに備えられた無線タグ回路素子Ｔｏの機能的構成の一例を表すブロック図である。
【００５６】
図２において、無線タグ回路素子Ｔｏは、上記質問器１００側の上記アンテナ１Ａ〜１ＥとＵＨＦ帯等の高周波を用いて非接触で信号の送受信を行う上記アンテナ１５１（タグ側アンテナ；アンテナ素子）と、このアンテナ１５１に接続された上記ＩＣ回路部１５０とを有している。
【００５７】
ＩＣ回路部１５０は、アンテナ１５１により受信された搬送波を整流する整流部１５２と、この整流部１５２により整流された搬送波のエネルギを蓄積しＩＣ回路部１５０の駆動電源とするための電源部１５３と、上記アンテナ１５１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１５７に供給するクロック抽出部１５４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１５５と、上記アンテナ１５１に接続された変復調部１５６と、上記整流部１５２、クロック抽出部１５４、及び変復調部１５６等を介して上記無線タグ回路素子Ｔｏの作動を制御するための制御部１５７とを備えている。
【００５８】
変復調部１５６は、アンテナ１５１により受信された上記質問器１００のアンテナ１Ａ〜１Ｅからの通信信号の復調を行うと共に、上記制御部１５７からの返信信号に基づき、アンテナ１Ａ〜１Ｅより受信された搬送波を変調反射する。
【００５９】
制御部１５７は、上記変復調部１５６により復調された受信信号を解釈し、上記メモリ部１５５において記憶された情報信号に基づいて返信信号を生成し、上記変復調部１５６により返信する制御等の基本的な制御を実行する。
【００６０】
図３は、上記質問器１００に備えられた高周波回路２の機能的構成を表す機能ブロック図である。
【００６１】
図３において、高周波回路２は、送受信機能を両方備えた上記アンテナ１Ａ〜１Ｅに接続された指向性切替制御部２１１と、指向性切替制御部２１１を介しアンテナ１Ａ〜１Ｅより無線タグ回路素子Ｔｏに対して信号を送信する送信部２１２と、アンテナ１Ａ〜１Ｅにより受信された無線タグ回路素子Ｔｏからの反射波を入力する受信部２１３とから構成される。
【００６２】
指向性切替制御部２１１は、アンテナ１Ａ〜１Ｅ（一部図示省略、以下同様）に係わる送信位相制御ユニット２０１Ａ〜２０１Ｅと、アンテナ１Ａ〜１Ｅにそれぞれ係わる受信位相制御ユニット２０２Ａ〜２０２Ｅと、受信位相制御ユニット２０２Ａ〜Ｅからの出力を加算する合波器２０３と、送信位相制御ユニット２０１Ａ〜２０１Ｅ又は受信位相制御ユニット２０２Ａ〜２０２Ｅとアンテナ１Ａとを一方向的に接続する、すなわち送信位相制御ユニット２０１Ａ〜２０１Ｅからの信号をアンテナ１Ａ〜１Ｅに伝送すると同時に、アンテナ１Ａ〜１Ｅで受信した信号を受信位相制御ユニット２０２Ａ〜２０２Ｅにそれぞれ伝送する（例えばサーキュレータ等からなる、以下同様）送受分離器２０４Ａ〜２０４Ｅとを有する。
【００６３】
送信位相制御ユニット２０１Ａ〜２０１Ｅは、制御回路４からの送信位相制御信号を入力しこれに応じてアンテナ１Ａ〜１Ｅにおける送信電波信号の位相を可変にそれぞれ設定する移相器２０５Ａ〜２０５Ｅと、制御回路４からの送信移相制御信号に含まれる振幅制御信号を入力しこれに応じて移相器２０５Ａ〜２０５Ｅから入力した信号を増幅し上記送受分離器２０４Ａ〜２０４Ｅにそれぞれ出力する送信側可変ゲインアンプ２０６Ａ〜２０６Ｅとを備えている。
【００６４】
受信位相制御ユニット２０２Ａ〜２０２Ｅは、制御回路４からの受信位相制御信号を入力しこれに応じてアンテナ１Ａ〜１Ｅにおける受信電波信号の位相を可変に設定する移相器２０７Ａ〜２０７Ｅと、制御回路４からの受信位相制御信号に含まれる振幅制御信号を入力しこれに応じて移相器２０７Ａ〜２０７Ｅから入力した信号を増幅し上記合波器２０３に出力する受信側可変ゲインアンプ２０８Ａ〜２０８Ｅとを備えている。なお、送信側可変ゲインアンプ２０６Ａ〜２０６Ｅ及び受信側可変ゲインアンプ２０８Ａ〜２０８Ｅの代わりに可変減衰器を用いても良い。
【００６５】
送信部２１２は、無線タグ回路素子ＴｏのＩＣ回路部１５０の無線タグ情報にアクセスする（読み取り／書き込みを行う）ための搬送波を発生させる水晶発振回路あるいはＰＬＬ制御された発振回路２１５と、上記制御回路４から供給される信号に基づいて上記発生させられた搬送波を変調（この例では制御回路４からの「ＴＸ＿ＡＳＫ」信号に基づく振幅変調）する送信側乗算回路２１６（但し振幅変調の場合は増幅率可変アンプ等を用いてもよい）とを備えている。この搬送波は、望ましくは９００ＭＨｚ近傍あるいは２．４５ＧＨｚ近傍とされ、上記送信側乗算回路２１６により変調された変調波は上記送信位相制御ユニット２０１Ａ〜２０１Ｅへ供給され、さらに送受分離器２０４Ａ〜２０４Ｅ及びアンテナ１Ａ〜１Ｅを介し無線タグ回路素子ＴｏのＩＣ回路部１５０に供給される。
【００６６】
受信部２１３は、アンテナ１Ａ〜１Ｅで受信され上記受信位相制御ユニット２０２Ａ〜２０２Ｅを経て合波器２０３で合波された無線タグ回路素子Ｔｏからの反射波と上記送信部２１２で発生させられた搬送波とを掛け合わせる受信側第１乗算回路２１８と、その受信側乗算回路２１８の出力から必要な帯域の信号のみを取り出すための第１バンドパスフィルタ２１９と、この第１バンドパスフィルタ２１９の出力を増幅して第１リミッタ２２０に供給する受信側第１アンプ２２１と、上記アンテナ１Ａ〜１Ｅで受信され上記受信位相制御ユニット２０２Ａ〜２０２Ｅを経て合波器２０３で合波された無線タグ回路素子Ｔｏからの反射波と上記送信部２１２で発生された後に位相が９０°遅延された搬送波とを掛け合わせる受信側第２乗算回路２２２と、その受信側第２乗算回路２２２の出力から必要な帯域の信号のみを取り出すための第２バンドパスフィルタ２２３と、この第２バンドパスフィルタ２２３の出力を入力するとともに増幅して第２リミッタ２２４に供給する受信側第２アンプ２２５とを備えている。そして、上記第１リミッタ２２０から出力される信号「ＲＸＳ−Ｉ」及び第２リミッタ２２４から出力される信号「ＲＸＳ−Ｑ」は、上記信号処理回路３に入力されて処理される。
【００６７】
また、受信側第１アンプ２２１及び受信側第２アンプ２２５の出力は、ＲＳＳＩ（Received  Signal  Strength  Indicator）回路２２６にも入力され、それらの信号の強度を示す信号「ＲＳＳＩ」が信号処理回路３に入力されるようになっている。このようにして、本実施形態の質問器１００では、Ｉ−Ｑ直交復調によって無線タグ回路素子Ｔｏからの反射波の復調が行われる。
【００６８】
信号処理回路３は、上述した高周波回路受信部２１３からの受信信号等を入力した後所定の演算処理を行い、これに応じて変調制御信号を上記送信部２１２の送信側乗算回路２１６へ出力する。また制御回路４は、上記信号処理回路３の演算処理結果に応じ上記送信位相制御ユニット２０１Ａ〜２０１Ｅ及び受信位相制御ユニット２０２Ａ〜２０２Ｅへの位相制御信号等を出力する。なお、この制御回路４は、例えば入出力インターフェイス（図示せず）を介し例えば通信回線に接続され、この通信回線に接続された図示しないルートサーバ、他の端末、汎用コンピュータ、及び情報サーバ等との間で情報のやりとりが可能なように構成してもよい。
【００６９】
本実施形態は、複数のアンテナ１Ａ〜１Ｅによる指向性を一つの方向のみ強くなるよう保持しつつその方向が順次変化するように制御するいわゆるフェイズドアレイ制御あるいはビームフォーミング制御による指向性制御を行うもので、信号受信時には、１つの信号がアンテナ１Ａ〜１Ｅに対し角度を持って斜めから伝搬した場合にそれらアンテナ１Ａ〜１Ｅでその行路長の差だけ受信電波の位相に差が出ることを利用し、この位相差がなくなるように受信位相制御信号により移相器を制御することにより、指向性の方向を無線タグＴの方向に向けることができる（また信号送信時にも上記同様の原理で行路長の差だけ送信信号に位相差が発生するよう送信位相制御信号により位相器を制御することにより無線タグＴの存在位置に応じた指向性により信号送信を行う）。特に、本実施形態の質問器１００では、多数の無線タグＴが広範囲に分散配置されているときに、質問器１００から各無線タグＴまでの距離（＝通信距離）に応じて、アンテナ１Ａ〜１Ｅによる指向性を制御することで、すべての無線タグＴの無線タグ回路素子Ｔｏに対し効率よく短い時間で無線タグ情報の送受を行うことを最大の特徴としている。
【００７０】
図４は、上記質問器１００によるアンテナ１Ａ〜１Ｅの指向性制御動作を概念的に表す説明図である。
【００７１】
図４において、質問器１００の制御回路４の制御信号により、高周波回路２の指向性切替制御部２１１はアンテナ１Ａ〜１Ｅによる指向性（指向性の幅、鋭さ）及びその方向を送信・受信ともに複数切り替え可能であり、特にこの例では、通信距離が短い場合にはアンテナ１Ａ〜１Ｅによる指向性を広く（ビーム幅を広く）、通信距離が長い場合にはアンテナ１Ａ〜１Ｅによる指向性を狭く（ビーム幅を狭く）している。
【００７２】
すなわち、まず最初にアンテナ１Ａ〜１Ｅによる指向性を等方性として（最も広くして）アンテナ１Ａ〜１Ｅより比較的近い距離の探索領域Ａの探索を行う（図４（ａ））。
【００７３】
次に、探索領域Ａより遠い距離の探索領域Ｂを、やや指向性を狭くして探索を行う。この場合、指向性を少し持たせ１回の探索領域が狭くなったことに対応して、指向性の方向を複数回（この例では２回）切り替え、２つの探索領域Ｂ−１，Ｂ−２と切り替えて探索を行う（図４（ｂ））。
【００７４】
その後、さらに遠い距離の探索領域Ｃを、さらに指向性を狭くして探索を行う。この場合、さらに指向性が狭くなって１回の探索領域が狭くなったことに対応して、指向性の方向をさらに多くの回数（この例では７回）切り替え、７つの探索領域Ｃ−１，Ｃ−２，Ｃ−３，Ｃ−４，Ｃ−５，Ｃ−６，Ｃ−７に切り替えて探索を行う（図４（ｃ））。
【００７５】
図５は、上記した質問器１００のアンテナ１Ａ〜１Ｅにおける指向性切替制御（タグ探索制御）を実行するために、制御回路４が行う制御手順を表すフローチャートである。
【００７６】
図５において、例えば図示しない操作部よりタグ探索開始の旨の適宜の指示入力があると、このフローが開始される。
【００７７】
まず、ステップＳ１０において、アンテナの本数Ｎの初期値をＮ＝１、その最大本数Ｎmax＝５、本数増大間隔△Ｎ＝２に設定し、さらに、探索時においてＮ本のアンテナ１Ａ〜１Ｅの指向性（この例では送信・受信両方）を一つの方向のみ強くなるよう保持しつつその方向を変化させる（＝フェイズドアレイ制御）ときにおける、ある基準位置（例えば、質問器１００からみて一方側の真横方向を−９０°、正面方向を０°、他方側の真横方向を＋９０°とし、他方側に向かって角度増大方向とする。以下同様）からの指向性の角度（以下適宜、指向角という）θの初期値としてθ＝θN、指向角θを順次変化させるときの最終値としての最大角度（角度増大終点）θend＝９０°に設定する。なお、上記指向角初期値θNと、その角度増大間隔△θN（後述）の値は、図５中右下に示すテーブルの形で、例えば予め制御回路４のＲＡＭ内に固定的に（あるいは書き換え可能に）記憶されている。
【００７８】
次に、ステップＳ２０に移り、上記指向角θの値（最初は初期値θN＝θ＝０°）に応じアンテナ１Ａ〜１Ｅ（但し最初はＮ＝１より例えばアンテナ１Ｃのみ、後述のＮ＝３の場合はアンテナ１Ａ，１Ｃ，１Ｅのみ、Ｎ＝５の場合にアンテナ１Ａ〜１Ｅのすべてを用いる。以下対応関係同様）に係る位相を決定し、これに対応した位相制御信号を送信位相制御ユニット２０１Ａ〜２０１Ｅ（又は受信位相制御ユニット２０２Ａ，２０２Ｂ，２０２Ｃ）に出力した後、無線タグＴに対する無条件タグ情報取得命令である「Scroll  All  ID」信号を出力し、（返答があれば）その返答を受信する。なお、送信位相制御ユニット２０１Ａ〜２０１Ｅや受信位相制御ユニット２０２Ａ〜２０２Ｃに出力する位相情報などは指向角θや指向性に対応してあらかじめ制御回路４に記憶されている。
【００７９】
詳細には、制御回路４が信号処理回路３へ制御信号を出力し「ＴＸ＿ＡＳＫ」信号を生成して送信側乗算回路２１６に出力し、送信側乗算回路２１６で対応する上記振幅変調が行われアクセス情報としての「Scroll  All  ID」信号となる。一方制御回路４は「ＴＸ＿ＰＷＲ」信号を生成して上記送信位相制御ユニット２０１Ａ〜２０１Ｅに出力し、送信側アンプ２０６Ａ〜２０６Ｅでその「ＴＸ＿ＰＷＲ」信号に基づく増幅率（ゲイン）で信号増幅が行われ（前述のように使用しないアンテナがある場合にはその増幅率を適宜０にすればよい）、さらに、増幅率が０でない送信位相制御ユニットには、位相制御信号により位相が決定され、最終的にアンテナ１Ａ〜１Ｅを介し送信され、探知対象である無線タグＴの無線タグ回路素子Ｔｏからの返信を促す。なお、この信号生成時の手順はすべてのコマンドに共通するので、以下説明を省略する。また、「ＴＸ＿ＰＷＲ」信号は、図では便宜的に１本の信号線で示してあるが、複数の信号線から成り、送信位相制御回路の増幅率及び位相を制御する。
【００８０】
そして、上記「Scroll  All  ID」信号に反応した無線タグＴがあればその無線タグ回路素子Ｔｏから送信された返答信号（＝リプライ信号；少なくとも識別情報を含む無線タグ情報）をアンテナ１Ａ〜１Ｅより受信し受信位相制御ユニット２０２Ａ〜２０２Ｅで位相制御された後、合波器２０３及び高周波回路受信部２１３を介し信号処理回路３で取り込む。
【００８１】
その後、ステップＳ３０で、上記のようなタグ探知処理によって応答した無線タグＴがあったかどうか（無線タグＴが探知されたかどうか）を判定する。応答した無線タグＴが１つであり、情報取得に成功したら、ステップＳ３５の判定が満たされてステップＳ３７に移り、そのタグにスリープ命令を送信し、スリープさせる。これにより、次に説明するような探索命令と条件付情報取得命令を繰り返し送信して無線タグを特定する複雑なステップを経ることなく、無線タグＴの情報を取得でき、効率的な情報取得を行うことができる。一方、応答した無線タグＴが２つ以上あった場合衝突により情報取得に失敗するので（呼びかけに対する有効な返答信号が受信されたが情報取得には失敗した場合）はステップＳ３５の判定が満たされず、ステップＳ４０に移る。
【００８２】
ステップＳ４０では、上記指向角θの条件の下、無線タグＴに対する探索命令である「Ping（Ping-ID）」信号、条件付き情報取得命令である「Scroll  ID」信号を出力してその返答を受信することで、上記ステップＳ２０のタグ探知処理によって応答したすべての無線タグＴを認識する（無線タグ情報の送受を行う）とともに、識別が完了した（無線タグ情報の送受信が完了した）無線タグＴに対してスリープ（休眠化）命令である「Sleep」信号を出力し順次休眠化させる。
【００８３】
詳細には、「Ping」信号でID（タグ識別情報）の一部を指定し、該当する無線タグＴからの応答を時間的に分離しつつ検出する。このようにして時間的に分離されつつ階層的に検出された無線タグＴについて、さらに「Scroll-ID」信号を用いてIDのすべてを個別に取得し、取得が完了したらその後スリープコマンドで休眠化させる（その後応答しないようにする）。以上の手順を指定IDを変化させながら繰り返すことにより、ステップＳ２０で応答を検出できた全ての無線タグＴそれぞれについてそのＩＤを個別に完全に検出する。
【００８４】
上記ステップＳ３７やステップＳ４０が終了したら、ステップＳ２０に戻り、上記と同様、無線タグＴに対する無条件タグ情報取得命令である「Scroll  All  ID」信号を出力するが、上記ステップＳ３７やステップＳ４０においてこのときの指向性で応答可能な無線タグＴの無線タグ情報の送受は終了しすべて休眠化されているから、返答はなくなる。この結果、ステップＳ３０の判定が満たされなくなって、ステップＳ５０に移る。
【００８５】
ステップＳ５０では、上記指向角θに対し上記△θN（この時点では△θ1＝１００°）を加える。
【００８６】
その後、ステップＳ６０に移り、θが、上記θend（＝９０°）より大きくなったかどうかを判定する。この時点では当初のθ（＝θ1＝０°）に△θN（＝△θ1＝１００°）を加えることでθ＝１００°となり、θendより大きくなるため、ステップＳ６０の判定が満たされ、ステップＳ７０に移る。
【００８７】
ステップＳ７０では、アンテナ本数Ｎ＝Ｎmax（この例では５）になったかどうかを判定する。最初は前述したようにＮ＝１であるからこの判定が満たされず、ステップＳ８０に移る。ステップＳ８０では、上記アンテナ本数Ｎに対し前述の△Ｎ（この例では２）を加える（したがって最初はＮは１本から３本に増える）。これによってθ＝θN＝−４５°，△θN＝９０°（図５中右下のテーブル参照）となる。その後、ステップＳ２０に戻って同様の手順を繰り返す。
【００８８】
すなわち、指向角θ＝−４５°としてステップＳ２０〜ステップＳ４０において前述したように「Scroll  All  ID」信号等を送信しこれに応答したタグを休眠化した後、ステップＳ５０にてθに△θN（＝９０°）を加え、θを−４５°から４５°に増加させる。このθの値はθendより小さいから、ステップＳ６０の判定が満たされずステップＳ２０に戻り、指向角θ＝４５°で同様の探索を繰り返す。これによりθ＝−４５°の次はθ＝４５°で探索を行う（図４の領域Ｂ−１→領域Ｂ−２）こととなる。
【００８９】
すなわち指向角θ＝４５°としてステップＳ２０〜ステップＳ４０において前述したように「Scroll  All  ID」信号等を送信しこれに応答したタグを休眠化した後、ステップＳ５０にてθにさらに△θN（＝９０°）を加え、θを４５°から１３５°に増加させる。このθの値はθendより大きくなるから、ステップＳ６０の判定が満たされず、ステップＳ７０を経てステップＳ８０でＮに△Ｎを加え（すなわちＮ＝５とし）、再びステップＳ２０へ戻る。
【００９０】
そしてさらにステップＳ２０〜ステップＳ６０において送信した「Scroll  All  ID」信号等へ応答したタグを休眠化しつつθをθN（＝−７５°）から△θN（＝２５°）刻みで増加させ（前述の図４（ｃ）における領域Ｃ−１→領域Ｃ−２→…→領域Ｃ−７）、θが−７５°→−５０°→…→７５°→１００°となってθendより大きくなったらステップＳ６０からステップＳ７０へ移り、この時点でＮ＝５であるからステップＳ７０の判定が満たされ、このフローを終了する。
【００９１】
以上において、アンテナ１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅは、各請求項記載の、アンテナ素子を構成する。
【００９２】
また、高周波回路２の指向性切替制御部２１１と、制御回路４が、少なくとも情報通信の通信距離に応じて、複数のアンテナ素子による指向性を制御する指向性制御手段を構成し、そのうち指向性切替制御部２１１は、複数のアンテナ素子による指向性を一つの方向のみ強くなるように保持しつつ、その方向を順次変化させる方向切替手段を構成する。また、制御回路４の行う図５のフローのステップＳ８０の手順が、少なくとも情報通信の通信距離に応じて、複数のアンテナ素子のうち使用するアンテナ素子の数を増減させるアンテナ増減手段を構成する。
【００９３】
以上のように構成した本実施形態の質問器１００においては、アンテナ１Ａ〜Ｅからの通信距離が比較的短い場合（例えば図４の領域Ｂ−１，Ｂ−２）は（この例では）アンテナの本数を少なくすることによって指向性を広くし、さらに指向角θを大きな間隔で切り替えても（領域Ｂ−１→Ｂ−２）一度に多数の無線タグ回路素子Ｔｏと情報送受を行う必要がある確率は小さく、無条件タグ情報取得命令を送信することにより情報取得に成功できるため、効率的な情報取得が可能となる。また、通信距離が比較的長い場合（例えば図４（ｃ）の領域Ｃ−１〜Ｃ−７）には（この例では）アンテナの本数を多くすることによって指向性を狭くし、さらに指向角θを小さな間隔で順次切り替える（領域Ｃ−１→領域Ｃ−２→領域Ｃ−３→領域Ｃ−４→領域Ｃ−５→領域Ｃ−６→領域Ｃ−７）ことで通信範囲が限定されるので、無条件タグ情報取得命令を送信することにより情報取得に成功できる確率が高く、効率的な情報取得が可能となる。
【００９４】
このように、通信距離が短い場合と長い場合とで指向性の広狭を使い分け最適なアンテナ指向性を実現するので、通信距離が短い場合も長い場合も同等のアンテナ指向性としている従来構造に比べ、広い領域に無線タグ回路素子Ｔｏが分散している場合（但し、無線タグＴの数が非常に多いというわけではない場合）でも効率よく短い時間で無線タグ情報の送受を行うことができる。
【００９５】
また、一般に、無線タグＴとの通信距離を伸ばすにはアンテナの指向性を強く（＝狭く）すればよいが、無線タグＴが近距離にある近距離通信時にアンテナの指向性を強くする（＝狭くする）と、各タグＴの位置の違いによる受信感度・送信感度の違いが大きくなり過ぎて効率よく無線タグの検出を行うのが難しくなる。本実施形態においては、遠距離通信において指向性を狭くする一方で、近距離通信では指向性を広いままとすることにより上記の弊害を回避し、距離に応じた最適なアンテナ指向性を実現できるものである。
【００９６】
さらに、本実施形態では、近距離通信時に使用するアンテナ１Ａ〜１Ｅの数を比較的少なくしている。この結果、放射される電波のビーム幅が広くなり（図４（ａ）及び図４（ｂ）参照）、無線タグＴの位置変化に対する追従性を向上できるという効果もある。また逆に遠距離通信時には使用するアンテナ１Ａ〜１Ｅの数を比較的多くしているので、ビーム幅を絞り（図４（ｃ）参照）、遠くまで強い電波を届かせることができる効果がある。
【００９７】
本発明の第２の実施形態を図６〜図１３により説明する。本実施形態は、第１の実施形態のようなフェイズドアレイ制御によるタグ探索を行う際、一度に応答したタグが多い場合に、その領域をさらに小さく分割して探索を行うと同時に送信電力の制御も実施する実施形態である。第１の実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００９８】
図６及び図７は、質問器１００と同等の構成を備える本実施形態による質問器２００によるアンテナ１Ａ〜１Ｅの指向性制御動作を概念的に表す説明図であり、上記第１の実施形態の図４に相当する図である。
【００９９】
まず図６において、上記質問器１００と同様、質問器２００の制御回路４の制御信号により、高周波回路２の指向性切替制御部２１１はアンテナ１Ａ〜１Ｅによる指向性（指向性の幅、鋭さ）及びその方向を送信・受信ともに複数切り替え可能であり、最初にアンテナ１Ａ〜１Ｅによる指向性を等方性として（最も広くして）、さらに送信電力を最小として、アンテナ１Ａ〜１Ｅより比較的近い距離の探索領域Ｄの探索を行う（図６（ａ））。
【０１００】
次に、探索領域Ｄより遠い距離の探索領域Ｅをやや指向性を狭くすると同時に送信電力を増加して探索を行い、特に指向性の方向を複数回（この例では２回）切り替えて２つの探索領域Ｅ−１，Ｅ−２に分けて探索を行う（図６（ｂ））。
【０１０１】
その後図７に移り、同様の手法で、さらに遠い距離の探索領域Ｆ、探索領域Ｇ、探索領域Ｈを、順次指向性をさらに狭くしつつ、かつ送信電力をさらに増加しつつ探索を行う。この場合、上記同様、指向性の方向を切り換える回数を順次多くし、探索領域Ｆについては３つの探索領域Ｆ−１，Ｆ−２，Ｆ−３に切り替えて探索を行い、探索領域Ｇについては４つの探索領域Ｇ−１，Ｇ−２，Ｇ−３，Ｇ−４に切り替えて探索を行い、探索領域Ｈについては５つの探索領域Ｈ−１，Ｈ−２，Ｈ−３，Ｈ−４，Ｈ−５に切り替えて探索を行う。
【０１０２】
図８は、本実施形態の最も大きな特徴である、前述した領域分割による探索動作を概念的に表す説明図である。
【０１０３】
この例では、一例としてアンテナ１Ａ〜１Ｅより比較的近い距離の探索領域Ｄの探索時における上記小分け探索動作を表している。すなわち、図６（ａ）で説明した探索領域Ｄに対する探索によって一度に多くの無線タグＴが検知された（あるいは一度に多くの無線タグＴがあると推定された）場合には（図８（ａ））、指向性を極めて狭くしてその探索領域Ｄ内をさらに細かく複数（この例では７個）の小領域ｄ−１〜ｄ−７に分けるように指向性の方向を順次切り替えてそれら小領域ｄ−１〜ｄ−７の探索を順次行う（図８（ｂ））。ここで、例えば、探索命令である「Ping」信号でID（タグ識別情報）の一部を指定し、該当する無線タグＴからの応答を時間的に分離しつつ検出するときに、多くの衝突が発生し、応答信号が発せられているが情報取得に失敗することが多い場合、多くの無線タグＴが通信範囲内に存在すると推定できる。
【０１０４】
図９は、上記したアンテナ１Ａ〜１Ｅにおける指向性切替制御（タグ探索制御）を実行するために、本実施形態の質問器２００の制御回路４が行う制御手順を表すフローチャートである。
【０１０５】
図９において、例えば図示しない操作部よりタグ探索開始の旨の適宜の指示入力があると、このフローが開始される。
【０１０６】
まず、ステップＳ１１０において、アンテナの本数ｎの初期値をｎ＝１、その最大本数ｎmax＝５、上記小分け分割を行うか行わないかの境界本数ｎo＝４に設定し、さらに、探索時においてｎ本のアンテナ１Ａ〜１Ｅの指向性（この例では送信・受信両方）を一つの方向のみ強くなるよう保持しつつその方向を変化させる（＝フェイズドアレイ制御あるいはビームフォーミング制御）ときにおける、ある基準位置（例えば、質問器２００からみて一方側の真横方向を−９０°、正面方向を０°、他方側の真横方向を＋９０°とし、他方側に向かって角度増大方向とする。以下同様）からの指向角θの最大角度θend＝９０°に設定する。
【０１０７】
その後、ステップＳ１２０に移り、送信電力の出力値（パワー）Ｐ＝Ｐｎ（例えばＰ１＜Ｐ２＜Ｐ３＜Ｐ４＜Ｐ５のようにアンテナ本数ｎに対応して増大する；最初のＰ１は最低送信電力）、指向性範囲（指向角θを中心としたプラスマイナス角度範囲）Ｄ＝Ｄｎ（最初はＤ１＝９０°で実質無指向性となる）に設定し、さらに上記指向角θの初期値としてθ＝θｎに設定する。
【０１０８】
なお、上記指向性範囲Ｄｎ、指向角初期値θｎ、指向角角度増大間隔△θｎ（後述）の値は、後述するｄｎ，△θｘｎとともに、図９中右下に示すテーブルの形で、例えば予め制御回路４のＲＡＭ内に固定的に（あるいは書き換え可能に）記憶されている。
【０１０９】
次に、ステップＳ１３０に移り、上記指向角θの値（最初は初期値θｎ＝θ1＝０°）に応じＤn（n=1）=D1=90°となるようアンテナ１Ａ〜１Ｅに係る位相を決定し、これに対応した位相制御信号及び振幅制御信号（送信位相制御ユニットの増幅率を制御）を送信位相制御ユニット２０１Ａ〜２０１Ｅ（又は受信位相制御ユニット２０２Ａ，２０２Ｂ，２０２Ｃ）に出力した後、無線タグＴに対する無条件タグ情報取得命令である「Scroll  All  ID」信号を出力し、（返答があれば）その返答を受信する。なお、信号生成時の手順の詳細内容は上記第１の実施形態において図５のフローのステップＳ２０と同様であるので説明を省略する。またこの信号生成時の詳細手順は上記第１実施形態と同様すべてのコマンドに共通する。そして、上記「Scroll  All  ID」信号に反応した無線タグＴがあればその無線タグ回路素子Ｔｏから送信された返答信号（＝リプライ信号；少なくとも識別情報を含む無線タグ情報）をアンテナ１Ａ〜１Ｅより受信し受信位相制御ユニット２０２Ａ〜２０２Ｅで位相制御された後、合波器２０３及び高周波回路受信部２１３を介し信号処理回路３で取り込む。
【０１１０】
その後、ステップＳ１４０で、上記のようなタグ探知処理によって応答した無線タグＴがあったかどうか（無線タグＴが探知されたかどうか）を判定する。応答した無線タグＴが少なくとも１つあった場合（呼びかけに対する返答信号が受信された場合）は判定が満たされてステップＳ１５０に移り、さらにその返答信号から当該無線タグＴの無線タグ回路素子Ｔｏの無線タグ情報の取得に成功したかどうか（言い換えれば、返答タグ数が１つであり、無条件タグ情報取得命令による一斉返答信号受信のみで情報取得できたかどうか）が判定される。
【０１１１】
無線タグ情報が正常に取得されればステップＳ１５０の判定が満たされてステップＳ１６０に移り、情報取得により識別が完了した（無線タグ情報の送受信が完了した）無線タグＴに対しスリープ（休眠化）命令である「Sleep」信号を出力し休眠化させ、ステップＳ１３０に戻って同様の手順を繰り返す。
【０１１２】
ステップＳ１５０において無線タグ情報が正常に取得されていなければ判定が満たされず、ステップＳ１７０に移る。
【０１１３】
ステップＳ１７０では、上記指向角θの条件の下、無線タグＴに対する探索命令である「Ping（Ping-ID）」信号を出力し、順次階層的に返信されてくるその返答信号を受信する。詳細には、「Ping」信号でID（タグ識別情報）の一部を指定し、該当する無線タグＴからの応答を時間的に分離しつつ検出する。
【０１１４】
その後ステップＳ１８０に移り、上記ステップＳ１７０において上記のようにして時間的に分離されつつ階層的に検出された無線タグＴについて、その数が非常に多数であるかどうか（言い換えれば、後述する小分け分割領域に分けて探索し直さなければ情報取得が困難な程度に、無線タグＴか多数密集して存在しているかどうか；前述の図８（ａ）参照）を判定する。これは、検出時のエラーの発生程度（頻度）から判定できる。エラーが無しあるいは少なければ、無線タグＴは少ない（密集していない）、エラーが多ければ、無線タグＴが多い（密集している）と判定する。それほどまでは密集していない場合（ステップＳ１７０である程度多数の無線タグＴの存在が検出されたが、小分け分割領域で再探索するほどではない場合）はこの判定が満たされず、ステップＳ１９０に移る。
【０１１５】
ステップＳ１９０では、上記図５のステップＳ４０と同様、上記指向角θの条件の下、無線タグＴに対する探索命令である「Ping（Ping-ID）」信号、条件付き情報取得命令である「Scroll  All  ID」信号を出力してその返答を受信することで、上記ステップＳ１７０のタグ探知処理によって応答したすべての無線タグＴを認識する（無線タグ情報の送受を行う）とともに、識別が完了した（無線タグ情報の送受信が完了した）無線タグＴに対してスリープ（休眠化）命令である「Sleep」信号を出力し順次休眠化させる。
【０１１６】
詳細には、上述したように「Ping」信号で時間的に分離されつつ階層的に検出された無線タグＴについて、さらに「Scroll-ID」信号を用いてIDのすべてを個別に取得し、取得が完了したらその後スリープコマンドで休眠化させる（その後応答しないようにする）。以上の手順を指定IDを変化させながら繰り返すことにより、ステップＳ１７０で応答を検出できた全ての無線タグＴそれぞれについてそのＩＤを個別に完全に検出する。このステップＳ１９０が終了したら、ステップＳ２５０に移る（詳細内容は後述）。
【０１１７】
一方、上記ステップＳ１８０において、前述のステップＳ１７０で検出された無線タグＴの数が非常に多数であった場合、ステップＳ１８０の判定が満たされてステップＳ２００に移る。ステップＳ２００では、この時点でのアンテナ本数ｎが、上記小分け分割を行うか行わないかの境界本数ｎo（＝４）より小さいかどうかを判定する。
【０１１８】
ｎが４以上であれば判定が満たされず、前述のステップＳ１９０に移り、以降前述と同様の手順を行う。これは、図７の領域Ｇ−１〜Ｇ−４、領域Ｈ−１〜Ｈ−５に一例を示すように指向性によって領域自体の幅が比較的狭くなっているため小分け分割を行う意義が薄い（もともと指向性が狭いので、これ以上狭くしても意味がない）からである。ｎが３以下であれば判定が満たされ、ステップＳ２１０に移る。
【０１１９】
ステップＳ２１０では、前述した小分け分割領域による再探索制御（指向性切換制御）を行う際の、アンテナ１Ａ〜１Ｅの指向角θｘを中心とした指向性範囲（前述のＤに相当）Ｄｘ＝ｄｎに設定する。また、この時点でのθの値を用いて、上記再探索時の指向角θｘの初期値を、指向性の中心θから指向性範囲の分を差し引きさらに上記指向性範囲ｄｎを加えたθｘ＝θ−Ｄ＋ｄｎに設定するとともに、同様の考え方で、上記再探索時の指向角θｘの最大角度θｘendを、指向性の中心θに指向性範囲の分を加え上記指向性範囲ｄｎを減じたθｘend＝θ＋Ｄ−ｄｎに設定する。
【０１２０】
なお、上記小分け分割領域による再探索時の指向性範囲ｄｎの値は、指向角角度増大間隔△θｘｎ（後述）とともに、上記Ｄｎ、θｎ、△θｎとともに、図９中右下に示すテーブルの形で、例えば予め制御回路４のＲＡＭ内に固定的に（あるいは書き換え可能に）記憶されている。
【０１２１】
その後、ステップＳ２２０に移り、前述のステップＳ１９０と同様にして、上記再探索時の指向角θｘの条件の下、無線タグＴに対する探索命令である「Ping（Ping-ID）」信号、条件付き情報取得命令である「Scroll  ID」信号を出力してその返答を受信することで、上記ステップＳ１７０のタグ探知処理によって応答したすべての無線タグＴを認識する（無線タグ情報の送受を行う）とともに、識別が完了した（無線タグ情報の送受信が完了した）無線タグＴに対してスリープ（休眠化）命令である「Sleep」信号を出力し順次休眠化させる。
【０１２２】
そして、ステップＳ２３０に移り、上記指向角θｘに対し上記△θｘｎ（この時点では△θｘ1＝２６°）を加える。その後、ステップＳ２４０に移り、θｘが、上記θｘendより大きくなったかどうかを判定する。
【０１２３】
最初はθｘの値はθｘendより小さいから、ステップＳ２４０の判定が満たされずステップＳ２２０に戻り、指向角θｘに２６°ずつ加えながら指向角θｘがθｘendより大きくなるまで同様の手順を繰り返す。これにより、例えばｎ＝１の場合には、図８（ｂ）に示した領域ｄ−１→領域ｄ−２→領域ｄ−３→領域ｄ−４→領域ｄ−５→領域ｄ−６→領域ｄ−７のように、指向角θｘを順次２６°ずつずらして切り替えながら探索を行い応答したタグを順次休眠化していく。そして、領域ｄ−７における探索が終了し、ステップＳ２３０で△θｘｎ（＝２６°）を加えるとステップＳ２４０においてθｘ＞θｘendとなり、ステップＳ２４０の判定が満たされず、ステップＳ２５０へ移る。
【０１２４】
以上説明したステップＳ１３０〜ステップＳ２４０により、図６（ａ）、図６（ｂ）、図７に示した領域（大領域）Ｅ−１又はＥ−２、Ｆ−１〜Ｆ−３の１つについて、必要に応じて適宜小領域（例えば上記ｄ−１〜ｄ−７）に小分けしての再探索を行いながら、その１つの領域に存在するすべての無線タグＴの探索及び認識（＝無線タグ情報の取得）が完了する。
【０１２５】
その後、ステップＳ２５０に移り、上記１つの領域（大領域）に対応する指向角θに対し上記△θｎ（この時点ではまだｎ＝１であるから△θ１＝１００°）を加える。
【０１２６】
その後、ステップＳ２６０に移り、θが、上記θend（＝９０°）より大きくなったかどうかを判定する。この時点では当初のθ（＝θ1＝０°）に△θN（＝△θ1＝１００°）を加えることでθ＝１００°となり、θendより大きくなるため、ステップＳ２６０の判定が満たされ、ステップＳ２７０に移る。
【０１２７】
ステップＳ２７０では、ｎ＝ｎmax（＝５）になったかどうかを判定する。最初は前述したようにｎ＝１であるからこの判定が満たされず、ステップＳ２８０に移る。ステップＳ２８０では、上記ｎに対し１を加える。これによってθ＝θｎ＝−４５°，△θｎ＝９０°，Ｄｎ＝４５°（図９中右下のテーブル参照）となり、またＰ＝Ｐｎ（＝Ｐ２＞Ｐ１）となる。その後、ステップＳ１２０に戻って同様の手順を繰り返す。
【０１２８】
すなわち、指向角θ＝−４５°としてステップＳ１３０〜ステップＳ２４０において前述したように「Scroll  All  ID」信号を送信して無線タグ情報を取得した後当該タグを休眠化するか、適宜領域を小分け分割しその小分け領域内で指向角θｘを増大させつつ（但しｄｎ＝１５°、△θｘｎ＝３０°）「Ping（Ping-ID）」信号、「Scroll  ID」信号、「Sleep」信号を用いて再探索をして無線タグ情報を取得して当該タグを休眠化させた後、ステップＳ２５０にてθに△θｎ（＝９０°）を加え、θを−４５°から４５°に増加させる。このθの値はθendより小さいから、ステップＳ２６０の判定が満たされずステップＳ１３０に戻り、指向角θ＝４５°で同様の探索を繰り返す。これによりθ＝−４５°の次はθ＝４５°で探索を行う（図６（ｂ）及び図７の領域Ｅ−１→領域Ｅ−２）こととなる。
【０１２９】
すなわち指向角θ＝４５°として上記同様ステップＳ１３０〜ステップＳ２４０において「Scroll  All  ID」信号又はさらに「Ping（Ping-ID）」信号、「Scroll  ID」信号、「Sleep」信号を用いて無線タグ情報を取得し当該タグを休眠化した後、ステップＳ２５０にてθにさらに△θｎ（＝９０°）を加え、θを４５°から１３５°に増加させる。このθの値はθendより大きくなるから、ステップＳ２６０の判定が満たされず、ステップＳ２７０を経てステップＳ２８０でｎに１を加え（すなわちｎ＝３とし）、再びステップＳ１２０へ戻る。
【０１３０】
以降、同様に、ｎの値を増やしながらｎ＝５になるまで同様の手順を繰り返す。但し前述したようにｎ＝４となったら少なくともステップＳ２００の判定が満たされなくなるためステップＳ２１０〜ステップＳ２４０は実行されなくなり、小分け領域による再探索は行われない（領域Ｇ−１〜Ｇ−４及び領域Ｈ−１〜Ｈ−５は小分けはしない）。
【０１３１】
ｎ＝５となったらステップＳ２７０の判定が満たされ、図９のフローを終了する。
【０１３２】
以上において、質問器２００における高周波回路２の指向性切替制御部２１１と、制御回路４が、各請求項記載の、少なくとも前記情報通信の通信距離に応じて、複数のアンテナ素子による指向性を制御する指向性制御手段を構成する。
【０１３３】
また、制御回路４が実行する図９に示すフローにおいて指向性と関連してｎに応じてＰ＝Ｐｎと設定を行うステップＳ１２０が、少なくとも情報通信の通信距離に応じて通信電力を増減させる電力制御手段を構成する。さらにこのフローのステップＳ２１０〜ステップＳ２４０が、通信電力及び指向性により決定される通信領域内に存在する又は存在すると予想される無線タグ回路素子の数に応じ、当該通信領域を複数個に分割して小領域を設定する分割領域設定手段を構成する。
【０１３４】
本実施形態においても、上記第１の実施形態と同様、通信距離が短い場合と長い場合とで指向性の広狭を使い分けて最適なアンテナ指向性を実現し、広い領域に無線タグ回路素子Ｔｏが分散している場合でも効率よく短い時間で無線タグ情報の送受を行うことができるという効果を得る。特に、nが大きくなるにつれて指向性が狭くなるため、最初に「Scroll  All  ID」信号（無条件タグ情報取得命令）を送信するだけでも情報取得に成功する確率が増加し、結果として効率的に短時間で全無線タグＴを検出できる。さらにこのとき電力出力値Ｐｎを徐々に増加させることにより遠距離の無線タグＴも検出が容易となり、その際、それより近距離の情報取得済みの無線タグＴは全てスリープ状態にあるので、不要な応答信号の衝突によるエラー発生を防止できる。
【０１３５】
さらにこれに加え、本実施形態では、通信時の電力出力値Ｐと指向角θ及び指向性範囲Ｄによって決定される通信領域Ｄ，Ｅ，Ｆにおける無線タグＴの数の大小に応じて通信領域を小領域（領域ｄ−１〜ｄ−７等）に分割設定し、各小領域ごとに無線タグ回路素子Ｔｏと情報送受を行う。このようにすることで、さらにエラー発生の少ない効率的な無線タグ情報の送受が可能となる。すなわち、一般に、広い範囲に対し一度に無線タグＴの検出を行おうとすると、タグが多数ある場合（特に無線タグ回路素子ＴｏのID指定部分が多数ビットで一致してしまう場合）には、その区別回数が膨大となり、多大な処理時間を有する。本実施形態においては、前述のように、１つの指向角θを備えた大領域Ｄ，Ｅにおいてさらに検出範囲を小領域ｄ−１〜ｄ−７等に分離し検出を行うことにより、上記区別の回数が激減するので、短時間で検出が可能となる。
【０１３６】
なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を順を追って説明する。
【０１３７】
（１）指向性制御における他のバリエーション
上記実施形態においては、送信時も受信時も、アンテナ１Ａ〜１Ｅによって合成される指向性を一つの方向のみ強くなるよう保持しつつ順次方向を変化させ、各方向時におけるアンテナ１Ａ〜１Ｅの信号強度と位相差に応じ所定の演算処理を行って無線タグＴの位置を特定するいわゆるフェイズドアレイアンテナ制御を行ったが、これに限られない。すなわち、送信のみ、又は受信のみについて指向性フェイズドアレイ制御を行うようにしてもよい。受信のみのフェイズドアレイ制御とする場合の例としては、送信時においては送信位相制御ユニット２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｄ，２０１Ｅの可変ゲインアンプ２０６Ａ，２０６Ｂ，２０６Ｄ，２０６Ｅのゲインを０としてアンテナ１Ａ，１Ｂ，１Ｄ，１Ｅは送信に係わらないようにしアンテナ１Ｃのみで送信を行うようにすればよい。受信のみフェイズドアレイ制御とする場合も同様である。
【０１３８】
また、フェイズドアレイ制御にも限られず、他の指向性制御の態様でもよい。すなわち、制御回路４及び指向性切替制御部２１によって、アンテナ１Ａ〜１Ｅにより合成される指向性を無線タグ回路素子Ｔｏに対する受信感度が最適となるよう変化させ、各アンテナの信号強度及び位相差に応じ所定の演算処理を行う（いわゆるアダプティブ制御による手法）てもよい。
【０１３９】
図１０（ａ）〜（ｃ）は、そのような場合の一例として、受信時のみアダプティブアレイ制御を行う（併用する）場合を示している。図１０（ａ）は、前述の上記第１の実施形態の質問器１００で実行する領域Ｂ−１におけるタグ探索において、その領域Ｂ−１の範囲内に複数（この例では２つ）の無線タグＴ−１，Ｔ−２があった場合を表している。図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）はこの場合に受信時にアダプティブアレイ処理を行った場合の指向性態様を表しており、図１０（ｂ）は図示左側の無線タグＴ−１に対し最適な指向性が得られるように受信指向性を変化させた場合、図１０（ｃ）は図示右側の無線タグＴ−２に対し最適な指向性が得られるように受信指向性を変化させた場合をそれぞれ表している。
【０１４０】
また、受信時にはアダプティブ制御を用い、送信時にはフェイズドアレイあるいはビームフォーミング制御としてもよい。あるいは、遠距離通信のときのみ送受信双方に同じ重み付けをしたフェイズドアレイアンテナあるいはビームフォーミングアンテナとして動作させ、遠距離の無線タグとの通信品質を上げることも考えられる。また、中距離通信（1  波長程度）においては，送信側，あるいは受信側のみのフェイズドアレイアンテナあるいはビームフォーミングアンテナとして動作させても良い。
【０１４１】
図１１は、制御回路４の実行する制御手順のうち上記した受信時のアダプティブアレイ制御に係る制御手順を表すフローチャートである。
【０１４２】
図１１において、まずステップＳ３１０において移相器２０７Ａ〜２０７Ｅの位相と可変ゲインアンプ２０８Ａ〜２０８Ｅのゲイン（信号の振幅）を所定の初期値に設定する。
【０１４３】
その後、ステップＳ３２０で、送信位相制御ユニット２０１Ａ〜２０１Ｅよりアンテナ１Ａ〜１Ｅを介し対象とする無線タグＴの無線タグ回路素子Ｔｏを指定したScrollＩＤ信号を出力させ、対応する無線タグ回路素子Ｔｏから送信された返答信号をアンテナ１Ａ〜１Ｅより受信位相制御ユニット２０２Ａ〜２０２Ｅで受信し、合波器２０３及び高周波回路受信部２１３を介し取り込む。
【０１４４】
この場合、前述のフェイズドアレイ制御のようにアンテナ１Ａ〜１Ｅによる指向性を単一方向に保持しつつその指向角θを徐々に変化させるのではなく、各アンテナ１Ａ〜１Ｅによる指向性を受信感度が最適となるように変化させる。そのために、制御回路４から各アンテナ１Ａ〜１Ｅに係る受信位相制御ユニット２０２Ａ〜２０２Ｅへの位相制御信号において各アンテナ１Ａ〜１Ｅごとに所定の重み付けを行い、この重み付けを変動させながら送信・受信を繰り返し収束演算を行うものである。したがって、上記ステップＳ３３０が終了した後、ステップＳ３４０で、リミッタ２２０，２２４からの受信信号ＲＸＳ−Ｉ，ＲＸＳ−Ｑの値に応じ、アンテナ１Ａ〜１Ｅに係る重み付けを決定し、その後ステップＳ３５０でこれに対応する位相及び振幅（ゲイン）を設定しこれに応じた位相制御信号を受信位相制御ユニット２０２Ａ〜２０２Ｅに出力する。
【０１４５】
このときの重みの値は制御回路４内のＲＡＭ等の適宜の記憶手段に記憶されながらそれまでに記憶されたものとその大きさが比較されており、後述するようにステップＳ３６０の判定が満たされずステップＳ３２０に戻って同様の演算を繰り返していくときにそれまでの記憶値に比べ変化が所定値以下とみなされると演算が収束したと判定される。前述のようにこの変形例ではアンテナ１Ａ〜１Ｅで生成される指向性がその受信信号強度が最大値すなわち最適感度となるように模索する。また妨害信号が検出された場合はこの妨害信号が小さくなるようにさらに指向性が最適化される。重みの値がほぼ一定となり演算が収束した場合はステップＳ３６０の判定が満たされるが、それでない場合は判定が満たされず、ステップＳ３２０に戻って同様の演算手順が繰り返される。
【０１４６】
このようしてステップＳ３２０→ステップＳ３３０→ステップＳ３４０→ステップＳ３５０→ステップＳ３６０を繰り返してアンテナ１Ａ〜１Ｅそれぞれについてその受信感度が最適となる指向性が見つかったら演算が終了してステップＳ３６０の判定が満たされ、ステップＳ３７０に移る。このとき、無線タグＴと同じ方向に妨害信号源がある場合など、タグ方向とアンテナの指向性にずれが生じる場合がある。また、複数の方向に極大を示す指向性となることもある。このため、タグの方向は、推定値あるいは確率値となる。
【０１４７】
ステップＳ３７０では、上記収束結果に基づき無線タグＴの存在する方向を推定し、ステップＳ３８０で、上記収束したときの信号強度に基づき、無線タグＴの存在する座標位置を推定する。
【０１４８】
以上のようにして、アンテナ１Ａ〜１Ｅにより合成される指向性を無線タグ回路素子Ｔｏに対する受信感度が最適となるよう変化させる、アダプティブアレイ制御が実行され、対象とする無線タグＴを高感度で検出すると同時にその存在方向及びその位置を推定することが可能となる。
【０１４９】
また、上記第２実施形態の部分的変形例として、図１２（ａ）に示すように、ある探索領域（大領域）内に無線タグＴが多数あった場合に、ステップＳ２１０で小領域に小分けしてステップＳ２２０で「Ping」信号を送信しステップＳ２３０で小刻みに指向性を切り替える代わりに、それら無線タグＴからの受信信号をアダプティブアレイ処理してどの方向から応答があったかを検知し、その方向にのみアンテナ送信時の指向性を向けるようにしても良い（図１２（ｂ）参照）。
【０１５０】
なお、例えば図１３に示すように、２つの無線タグＴが同一方向にあるときは、上記したような受信時のアダプティブアレイ処理によっても指向性により区別できないため、通常の逐次検出方法（＝図５におけるステップＳ４０のような「Ping」信号、「Scroll  ID」信号、「Sleep」信号を繰り返して順次検出する手法）を用いる。
【０１５１】
また、アンテナとして送受信機能を備えたアンテナ１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅを用いるのにも限られず、これらのうち少なくとも１つについて、送信専用のアンテナや受信専用のアンテナに置き換えてもよい。
【０１５２】
（２）コマンド選択
アンテナ１Ａ〜１Ｅの指向性と電力値の組み合わせでタグ探索時のコマンド信号の種類を選択することも考えられる。すなわち、指向性の制御及び通信電力の制御のうち少なくとも指向性の制御に応じ、アクセス情報としての上記各種コマンド信号（「Scroll  ALL  ID」信号等の無条件情報取得指令、「Ping」信号等の探索指令、「Scroll  ID」信号等の条件付き情報取得指令）の種類を切替制御するようにしてもよい。類型としては、以下のようなものが考えられる。
【０１５３】
（Ａ）各信号（指令）単独における指向性・電力との関係
（ａ）通信電力を大きく指向性を広くして探索指令を送信
この場合、広い指向性及び大きな通信電力で決定される大きな範囲において、探索指令によって多数の無線タグ回路素子と情報送受を行うことが可能となる。
【０１５４】
（ｂ）通信電力を小さく指向性を広くして無条件情報取得指令を送信
この場合、広い指向性かつ小さな通信電力で決定される質問器１００，２００近傍の小さな範囲において、限定された少数の無線タグＴと探索命令を用いずに無条件情報取得指令によって情報送受に成功する確率が高くなる。
【０１５５】
（ｃ）通信電力を小さく指向性を狭くして探索指令を送信
この場合、狭い指向性かつ小さな通信電力で決定される質問器１００，２００近傍のごく限られた範囲において、密集した無線タグＴと探索指令によってエラー発生のない確実な情報送受を行うことができる。
【０１５６】
（ｄ）通信電力を大きくかつ指向性を狭くして無条件情報取得指令を生成
この場合、狭い指向性かつ大きな通信電力で決定される幅の狭い範囲において、限定された少数の無線タグＴと情報取得指令によって確実に情報送受を行うことができる。
【０１５７】
（Ｂ）各信号を用いての一連の探索手順における指向性・電力との関係
（ａ）通信電力を大きく指向性を広くして探索指令を送信
→通信電力を小さく指向性を狭くして探索指令を送信
→通信電力を大きく指向性を狭くして無条件情報取得指令
を送信
すなわち、最初に通信電力を大きくかつ指向性を広くして探索指令を生成して無線タグＴに送信し、応答した無線タグＴの数が多かった場合には（＝無線タグ数検出手段に相当）、通信電力を小さくかつ指向性を狭くして小さい通信範囲に小分けして探索指令を生成して情報送受を行う。こうして、質問器１００，２００近傍の無線タグＴについて情報送受が終了したら、送信電力を大きくかつ指向性を狭くして情報取得指令を生成し、残りの質問器１００，２００より遠い範囲の無線タグＴについて確実に情報の送受を行うことで、全範囲の無線タグＴと効率よく無線タグ情報の送受を行うことができる。
【０１５８】
（ｂ）通信電力を大きく指向性を広くして探索指令を送信
→通信電力を小さく指向性を広くして無条件情報取得指令
を送信
→通信電力を大きく指向性を狭くして無条件情報取得指令
を送信
すなわち、最初に通信電力を大きくかつ指向性を広くして探索指令を生成して無線タグＴに送信し、応答した無線タグＴの数が少なかった場合には（＝無線タグ数検出手段に相当）、通信電力を小さくかつ指向性を広くして情報取得指令を生成して限られた通信範囲で最初から探索指令は出さずに情報送受を試みる。こうして、質問器１００，２００近傍の無線タグＴについて情報送受が終了したら、送信電力を大きくかつ指向性を狭くして情報取得指令を生成し、残りの質問器１００，２００より遠い範囲の無線タグＴについて効率的に情報の送受を行うことで、全範囲の無線タグＴと効率よく無線タグ情報の送受を行うことができる。
【０１５９】
（Ｃ）その他
その他、上記において近距離で指向性を広くしたときは、最初から無条件情報取得コマンドを送信すると衝突によるエラーが発生確率が高いため、最初から探索コマンドとしても良い。そして、ある程度指向性が狭くなった段階で、最初から無条件情報取得コマンドを送信するようにしてもよい。
【０１６０】
なお、上記において、信号処理回路３が、無線タグ回路素子のＩＣ回路部の無線タグ情報にアクセスするためのアクセス情報を生成するアクセス情報生成手段を構成し、高周波回路２の送信部２１２が、アクセス情報生成手段で生成したアクセス情報を、複数のアンテナ素子を介し非接触で無線タグ回路素子に送信し、アクセスを行う情報送信手段を構成し、制御回路４が、指向性制御手段による指向性の制御及び電力制御手段による通信電力の制御のうち、少なくとも指向性の制御に応じて、アクセス情報生成手段で生成するアクセス情報の種類を切替制御するアクセス情報切替手段を構成する。
【０１６１】
上記に列挙して説明したように、各種信号、例えば無条件情報取得指令、条件付き情報取得指令、探索指令を、アンテナ１Ａ〜１Ｅの指向性や電力出力値に応じて使い分けることで、指向性が狭い場合と広い場合とでそれぞれ最も適した情報送受態様を実現することが可能となる。この結果、さらに効率よく短い時間で無線タグ情報の送受を行うことができる効果がある。
【０１６２】
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。
【０１６３】
なお、以上で用いた「Scroll  All  ID」、「Scroll  ID」、「Erase」、「Verify」、「Program」、「Ping」、「Sleep」等の信号及びコマンドは、ＥＰＣ  ｇｌｏｂａｌが策定した仕様に準拠しているものとする。ＥＰＣ  ｇｌｏｂａｌは、流通コードの国際機関である国際ＥＡＮ協会と、米国の流通コード機関であるＵｎｉｆｏｒｍｅｄ  Ｃｏｄｅ  Ｃｏｕｎｃｉｌ（ＵＣＣ）が共同で設立した非営利法人である。なお、他の規格に準拠した信号でも、同様の機能を果たすものであればよい。
【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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