(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タグリーダとＲＦタグとが電磁波を用いて通信を行うＲＦタグシステムにおいて、
前記ＲＦタグは、前記タグリーダより送信される電磁波を受信するアンテナと、このアンテナによって受信される電磁波より自身の動作用電源を生成する電源生成部と、前記動作用電源電力が蓄積される電力蓄積部と、この電力蓄積部の電力蓄積量を検出する蓄積量検出部と、前記電力蓄積量に応じて動作モードを切り替える制御部と、前記動作モードに応じて前記電源生成部と前記電力蓄積部との何れより供給される電源を使用するかを切替える電源選択部と、前記タグリーダより送信される電磁波を用いてバックスキャッタ方式により応答信号を返信するパッシブ変調部と、前記電力蓄積部より供給される電源により自身が送信する電磁波を変調して応答信号を返信するアクティブ変調部と、前記動作モードに応じて前記パッシブ変調部と前記アクティブ変調部との何れか一方を選択する応答方式選択部とを備え、
前記ＲＦタグの動作モードとして、
前記電源選択部が前記電源生成部を選択すると共に前記応答方式選択部が前記パッシブ変調部を選択し、動作用電源として使用する電力に余剰がある場合はその余剰電力を前記電力蓄積部に蓄積させるパッシブモードと、
前記電源選択部が前記電力蓄積部を選択すると共に前記応答方式選択部が前記アクティブ変調部を選択するアクティブモードと、
前記受信された電磁波により前記電源生成部が生成した電力を、優先的に前記電力蓄積部に蓄積させる充電モードとを有し、
前記ＲＦタグは、
前記電力蓄積量が前記アクティブモードで動作可能なレベルを超えるまでは、前記タグリーダにより予め設定された前記パッシブモード又は前記充電モードの何れかで動作し、
前記電力蓄積量が前記アクティブモードで動作可能なレベルを超えると前記アクティブモードで動作し、
前記パッシブモード又は前記アクティブモードで動作している場合は、前記タグリーダから送信されたコマンドに応じて、電力蓄積時の動作モードを前記パッシブモード又は前記充電モードの何れかに設定変更可能とすることを特徴とするＲＦタグシステム。
【請求項２】
前記ＲＦタグは、前記充電モードで動作を開始し、前記電力蓄積量が前記パッシブモードで動作可能なレベルを超えると動作モードを前記パッシブモードに切り替え、
前記パッシブモードで動作している場合に、前記タグリーダに対する応答において前記電力蓄積量を示す情報を返信し、
前記タグリーダは、前記応答を受信した場合に前記電力蓄積量が前記アクティブモードで動作可能なレベルを超えているか否かを判定する蓄積量判定手段を備え、前記動作可能なレベルを超えていると判定した場合は、前記ＲＦタグに対して動作モードを前記アクティブモードに切り替えさせるコマンドを送信することを特徴とする請求項１記載のＲＦタグシステム。
【請求項３】
前記ＲＦタグは、前記アクティブモードで動作している場合に、前記タグリーダから送信されたコマンドにより、動作モードをパッシブモードに変更することを特徴とする請求項１又は２記載のＲＦタグシステム。
【請求項４】
前記ＲＦタグは、前記電源生成部と前記電力蓄積部との間に挿入され、両者間の電位差が所定値以上となった場合に導通する導通制御手段と、この導通制御手段に並列に接続されるスイッチ手段とを備え、前記制御部は、前記パッシブモードで動作する場合は前記スイッチ手段を開き、前記充電モードで動作する場合は前記スイッチ手段を閉じるように制御することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のＲＦタグシステム。
【請求項５】
前記スイッチ手段は、開閉状態を保持可能なラッチ型スイッチで構成されることを特徴とする請求項４記載のＲＦタグシステム。
【請求項６】
前記ＲＦタグは、前記アンテナと前記電源生成部との間を断続する常閉型のスイッチ手段を備え、前記制御部は、前記アクティブモードで動作する場合は、前記スイッチ手段を開くように制御することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のＲＦタグシステム。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載のＲＦタグシステムに使用されることを特徴とするＲＦタグ。
【請求項８】
請求項１乃至６の何れかに記載のＲＦタグシステムに使用されることを特徴とするタグリーダ。
【請求項９】
タグリーダより送信される電磁波を受信するアンテナと、このアンテナによって受信される電磁波より自身の動作用電源を生成する電源生成部と、前記動作用電源電力が蓄積される電力蓄積部と、この電力蓄積部の電力蓄積量を検出する蓄積量検出部と、前記電力蓄積量に応じて動作モードを切り替える制御部と、前記動作モードに応じて前記電源生成部と前記電力蓄積部との何れより供給される電源を使用するかを切替える電源選択部と、前記タグリーダより送信される電磁波を用いてバックスキャッタ方式により応答信号を返信するパッシブ変調部と、前記電力蓄積部より供給される電源により自身が送信する電磁波を変調して応答信号を返信するアクティブ変調部と、前記動作モードに応じて前記パッシブ変調部と前記アクティブ変調部との何れか一方を選択する応答方式選択部とを備え、
前記動作モードとして、
前記電源選択部が前記電源生成部を選択すると共に前記応答方式選択部が前記パッシブ変調部を選択し、動作用電源として使用する電力に余剰がある場合はその余剰電力を前記電力蓄積部に蓄積させるパッシブモードと、
前記電源選択部が前記電力蓄積部を選択すると共に前記応答方式選択部が前記アクティブ変調部を選択するアクティブモードと、
前記受信された電磁波により前記電源生成部が生成した電力を、優先的に前記電力蓄積部に蓄積させる充電モードとを有し、
前記電力蓄積量が前記アクティブモードで動作可能なレベルを超えるまでは、前記タグリーダにより予め設定された前記パッシブモード又は前記充電モードの何れかで動作し、
前記電力蓄積量が前記アクティブモードで動作可能なレベルを超えると前記アクティブモードで動作し、
前記パッシブモード又は前記アクティブモードで動作している場合は、前記タグリーダから送信されたコマンドに応じて、電力蓄積時の動作モードを前記パッシブモード又は前記充電モードの何れかに設定変更可能とすることを特徴とするＲＦタグ。
【請求項１０】
パッシブモード，並びに内蔵されている電源を利用したアクティブモード，受信した電力を前記電源に対して優先的に蓄積させる充電モードとの何れでも動作可能に構成されるＲＦタグと電磁波を用いて通信を行うタグリーダにおいて、
前記ＲＦタグが前記パッシブモード又は前記アクティブモードで動作している場合に、前記ＲＦタグに対し、前記電源に電力を蓄積させる動作モードを前記パッシブモード又は前記充電モードの何れかに設定させるコマンドを送信することを特徴とするタグリーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タグリーダとＲＦタグとが電磁波を用いて通信を行うＲＦタグシステム，及びそのシステムに使用されるＲＦタグ並びにタグリーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、リーダライタより送信されるキャリアにより給電されて動作し、キャリアを負荷変調して応答を返す一般的な構成（パッシブモード）のＲＦタグの機能を備えると共に、ＰＬＣ（Power Line Communication）に使用されるZigBee（登録商標）規格に対応し、 ZigBeeスレーブとしても構成されるハイブリッド型のタグが開示されている。斯様に構成されるタグでは、リーダライタとの通信距離が長くパッシブモードでは応答を返せない場合は、ZigBeeスレーブより電源の供給を受けてアクティブモードで応答を返す技術が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、データキャリアに電池を内蔵し、特許文献１と同様にパッシブモードによる応答が困難である場合は、電池からの電源供給を受けてアクティブモードで応答を返す技術が開示されている。
【特許文献１】実用新案登録第３１２８６９７号公報
【特許文献２】特開平１１−１３１８８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、これらの技術は何れも、電池が消耗した場合には結局通信可能な距離が減少するため、適切なタイミングで電池を交換する必要があり、管理に手間を要するという問題があった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電池交換などの管理に手間を要することなく、通信距離をより柔軟に設定することができるＲＦタグシステム，及びそのシステムに使用されるＲＦタグ並びにタグリーダを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載のＲＦタグシステムによれば、ＲＦタグに、タグリーダより送信される電磁波から自身の動作用電源を生成する電源生成部と、その動作用電源電力を蓄積する電力蓄積部とを備え、動作モードとして、電源生成部より供給される電源で動作してバックスキャッタ方式で応答を行うパッシブモードと、電力蓄積部より供給される電源で動作して自身が送信する電磁波を変調して応答を行うアクティブモードと、受信された電磁波により電源生成部が生成した電力を、優先的に電力蓄積部に蓄積させる充電モードとを実行可能とする。そして、タグリーダが送信した応答方式を指定するコマンドを受信すると、ＲＦタグは、電力蓄積部の電力蓄積量に基づき指定された応答方式が実行可能であれば、当該方式により、ＲＦタグの固有ＩＤ情報と前記電力蓄積量を示す情報とを含む応答信号を返信する。
【０００６】
すなわち、ＲＦタグは、電力蓄積部の電力蓄積状態に応じて「パッシブ」，「アクティブ」，「充電」モードが選択可能であり、アクティブモードを選択した場合はタグリーダとの通信距離を伸ばすことができ、通信をより安定した状態で行うことができる。また、タグリーダは、ＲＦタグからの応答により電力蓄積部の電力蓄積状態を把握できるので、その状態に応じて、以降の応答方式にどちらを指定するかを決定することができる。
【０００７】
そして、ＲＦタグは、電力蓄積量がアクティブモードの動作可能レベルを超えるまでは、タグリーダにより予め設定された「パッシブ」，「充電」の何れかのモードで動作し、電力蓄積量がアクティブモードの動作可能レベルを超えると「アクティブ」で動作する。また、「パッシブ」又は「アクティブ」で動作している場合は、タグリーダから送信されたコマンドにより電力蓄積時の動作モードを「パッシブ」，「充電」の何れかに設定変更する。
【０００８】
したがって、電力蓄積部の電力蓄積量が不足している傾向にあり、アクティブモードでの動作が困難な状態にある場合には、ＲＦタグを充電モードに設定すれば、タグリーダが送信する電磁波により電力蓄積部の充電を優先させて、ＲＦタグを、アクティブモードで動作可能な状態に短時間で到達させることができる。
【０００９】
請求項２記載のＲＦタグシステムによれば、ＲＦタグは、充電モードで動作を開始して電力蓄積量がパッシブモードの動作可能レベルを超えると動作モードを「パッシブ」に切り替え、「パッシブ」で動作している場合はタグリーダへの応答で電力蓄積量を示す情報を返信する。そして、タグリーダは、前記応答を受信した場合に電力蓄積量がアクティブモードの動作可能レベルを超えていると判定すると、動作モードを「アクティブ」に切り替えさせるコマンドをＲＦタグに送信する。
したがって、タグリーダは、ＲＦタグがパッシブモードで動作している期間中に電力蓄積部への充電が進行し、ＲＦタグからの応答により電力蓄積量がアクティブモードの動作可能レベルを超えたと判定すると、ＲＦタグの動作モードを「アクティブ」に切り替えさせて、ＲＦタグを効率的にアクティブモードで動作させることができる。
【００１０】
請求項３記載のＲＦタグシステムによれば、ＲＦタグは、アクティブモードで動作している場合に、タグリーダから送信されたコマンドで動作モードを「パッシブ」に変更するので、タグリーダ側がアクティブモードでの動作が不要と判断した時点で動作モードを切り替えることができる。
【００１１】
請求項４記載のＲＦタグシステムによれば、ＲＦタグにおいて、電源生成部と電力蓄積部との電位差が所定値以上になると両者間に挿入された導通制御手段が導通する。そして、ＲＦタグの制御部は、パッシブモードで動作する場合は導通制御手段に並列接続されるスイッチ手段を開き、充電モードで動作する場合はスイッチ手段を閉じる。
すなわち、パッシブモードの場合は、電力蓄積部に対する充電よりもタグリーダとの通信を優先するため、電源生成部が生成した電力より、パッシブモードで消費する電力を差し引いても余剰がある場合に、導通制御手段を介して電力蓄積部に充電を行う。一方、充電モードでは、スイッチ手段を閉じて導通制御手段をバイパスすることで、電力蓄積部に対する充電を優先的に実行することができる。
【００１２】
請求項５記載のＲＦタグシステムによれば、スイッチ手段を、開閉状態が保持可能なラッチ型スイッチで構成するので、ＲＦタグの電力蓄積量がゼロになった状態でも、次回の起動を「パッシブ」，「充電」の何れのモードで開始するかに応じて、スイッチ手段の開閉状態を維持できる。
【００１３】
請求項６記載のＲＦタグシステムによれば、ＲＦタグの制御部は、アクティブモードで動作する場合に、アンテナと電源生成部との間を断続する常閉型のスイッチ手段を開くように制御する。したがって、アンテナが受信した信号が、電源生成部側に回り込むことを回避して、受信性能を向上させることができる。
【００１４】
請求項９記載のＲＦタグによれば、請求項１記載のＲＦタグシステムを構成するＲＦタグと同様に、電源生成部，電力蓄積部を備え、動作モードとして「パッシブ」，「アクティブ」，「充電」の各モードが実行可能に構成される。そして、タグリーダが送信した応答方式を指定するコマンドを受信すると、電力蓄積部の電力蓄積量に基づき指定された応答方式が実行可能であれば、当該方式により自身の固有ＩＤ情報と前記電力蓄積量を示す情報とを含む応答信号を返信する。
【００１５】
また、ＲＦタグは、電力蓄積量がアクティブモードの動作可能レベルを超えるまでは、タグリーダにより予め設定された「パッシブ」，「充電」の何れかのモードで動作し、電力蓄積量がアクティブモードの動作可能レベルを超えると「アクティブ」で動作する。また、「パッシブ」又は「アクティブ」で動作している場合は、タグリーダから送信されたコマンドにより電力蓄積時の動作モードを「パッシブ」，「充電」の何れかに設定変更する。したがって、請求項１と同様の効果が得られる。
【００１６】
請求項１０記載のタグリーダによれば、請求項１記載のＲＦタグシステムを構成するＲＦタグと同様に、「パッシブ」，「アクティブ」，「充電」の各モードが実行可能に構成されるＲＦタグと通信を行うもので、ＲＦタグが「パッシブ」又は「アクティブ」モードで動作している場合、電源に電力を蓄積させる動作モードを「パッシブ」又は「充電」の何れかのモードに設定させるコマンドを送信する。したがって、請求項１と同様に、ＲＦタグ側の電力蓄積量が不足している傾向にあり、アクティブモードでの動作が困難な状態にある場合にＲＦタグを充電モードに設定すれば、自身が送信する電磁波により電力蓄積部の充電を優先させて、ＲＦタグをアクティブモードで動作可能な状態に短時間で到達させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について図１乃至図６を参照して説明する。図１は、ＲＦタグの構成を示す機能ブロック図である。ＲＦタグ１は、リーダライタ（タグリーダ）２より送信されるキャリア（電磁波）をアンテナ３により受信すると、そのキャリアを電源生成部４において平滑化することで動作用電源を生成する。また、その動作用電源は、例えば電気二重層コンデンサや二次電池などで構成される電源蓄積部（電力蓄積部）５に供給されて、電力が蓄積（充電）されるようになっている。尚、ＲＦタグ１は、電源蓄積部５に蓄積された電力で例えば数分〜十数分程度の動作が可能となるよう、電源蓄積部５の容量に応じたサイズで構成されている。
【００１８】
電源生成部４，電源蓄積部５より出力される電源は、電源選択部６を介すことで、それらの何れか一方がＲＦタグ１の動作用源電源として供給されるようになっている。また、電源生成部４，電源蓄積部５より出力される電源の電圧Ｖ１，Ｖ２は電圧検出部（蓄積量検出部）７により検出され、その検出結果は制御部８に与えられている。すなわち、電源蓄積部５における電力の蓄積量は、コンデンサ又は二次電池の端子電圧レベルにより検出することができる。制御部８は、ＣＰＵ又はマイクロコンピュータで構成され、電圧検出部７により検出される電源電圧に応じて電源選択部６に電源選択信号を出力する。
【００１９】
また、アンテナ３を介して受信したリーダライタ２からの送信信号は復調部９により復調され、受信データが制御部８に出力される。制御部８は、受信データに含まれているコマンドに対する応答データを返信するが、その応答データは、応答選択部（応答方式選択部）１０及び変調部１１を介して変調されると、アンテナ３を介してリーダライタ２側に返信される。変調部１１は、アクティブ変調部１１Ａ，パッシブ変調部１１Ｐを備えている。
【００２０】
パッシブ変調部１１Ｐは、一般的なＲＦタグが採用する変調方式を実行するもので、リーダライタ２より送信されるキャリアをバックスキャッタ方式（負荷変調方式）により変調する。一方、アクティブ変調部１１Ａは、上記キャリア相当の周波数信号（電磁波）を内部で発振出力し、その周波数信号を例えばＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）方式により変調（振幅変調）する。
【００２１】
ここで、図２（ａ）は、パッシブ変調部１１Ｐの概略的な回路イメージを示す。バックスキャッタ方式は、応答データに応じてスイッチをオンオフすることでアンテナ３のインピーダンスを変化させ、キャリアを反射させることでその振幅を変調する。図２（ｂ）は、リーダライタ（ＲＷ）２がＲＦタグ１に送信するキャリアの波形を示し、図２（ｃ）は、ＲＦタグ１がリーダライタ２に返信する応答データ波形を示す。
【００２２】
図３（ａ）は、アクティブ変調部１１Ａの概略的な回路イメージを示す。アクティブ変調部１１ＡがキャリアをＡＳＫ変調した（変調部は図示していない）被変調信号は、アンプにより増幅されてアンテナ３より送信される。図３（ｂ）は、リーダライタ２がＲＦタグ１に送信するキャリアの波形を示すが、リーダライタ２はコマンドを送信すると、ＲＦタグ１からの応答を受信するためキャリアの出力を停止する。図３（ｃ）は、ＲＦタグ１がリーダライタ２に返信する応答信号波形（ＡＳＫ変調波）を示す。
【００２３】
再び図１を参照する。制御部８が出力した応答データを何れの変調部１１Ａ，１１Ｐにより変調するかは、制御部８が応答選択部１０に出力する変調方式選択信号により決定される。応答選択部１０はデマルチプレクサであり、上記選択信号に応じて応答データを変調部１１Ａ，１１Ｐの何れか一方に出力する。また、制御部８は、不揮発性メモリ１２に必要なデータを書き込んで記憶させるようになっている。
【００２４】
ここで、ＲＦタグ１の動作モードには、使用する電源と変調方式との組合せにより以下の３種類がある。
（１）パッシブモード
一般的なＲＦタグと同様に動作するモードであり、電源生成部４より供給される電源で動作して、リーダライタ２より送信されるキャリアをパッシブ変調部１１Ｐにより負荷変調して応答する。
（２）アクティブモード
電源蓄積部５より供給される電源で動作し、アクティブ変調部１１Ａにより自身が送信するキャリアを変調（例えばＡＳＫ変調など）して応答する。
（３）セミパッシブモード
電源蓄積部５より供給される電源で動作するが、リーダライタ２に応答信号を返信する場合は、（１）のパッシブモードと同様にパッシブ変調部１１Ｐを使用する。
【００２５】
図４は、リーダライタ２の構成を示す機能ブロック図であるが、その構成は一般的なものとほぼ同様である。制御部１３は、ＣＰＵ又はマイクロコンピュータで構成されてメモリ１４やタイマ１５等を内蔵しており、上位装置（ホスト）１６との間で通信を行うようになっている。制御部１３は、上位装置１６より与えられるトリガにより、送信部１７，アンテナ１８，受信部１９を介してＲＦタグ１との通信を行い、その通信結果を上位装置１６側に送信する。
【００２６】
送信部１７は、符号部２０，変調部２１，増幅部２２で構成されている。符号部２０は、制御部１３より出力される送信データを所定の符号化方式により符号化し、変調部２１は、その符号化されたデータに基づいてキャリアを例えばＡＳＫ変調する。増幅部２２は、被変調信号を増幅してアンテナ１８に出力する。
一方、受信部１９は、復調部２３，復号部２４，キャリアセンス部２５で構成されている。復調部２３は、アンテナ１８により受信されたＲＦタグ１からの応答信号を復調し、復号部２４は、復調信号から応答データを復号して制御部１３に出力する。また、キャリアセンス部２５は、他のリーダライタが通信を行うためキャリアを出力しているか否か、またそのキャリア周波数を検出して制御部１３に出力する。
【００２７】
図５（ａ）は、リーダライタ２がＲＦタグ１に送信するデータのフレーム構成を示すもので、（１），（２）は、ＲＦタグ１のＩＤを指定する情報を含まない場合，含む場合をそれぞれ示す。送信フレームは、「ヘッダ」，（２）の場合は「タグＩＤ」，「動作モード」，「コマンド」，「ＥＤＣ（Error Detection Code）」で構成されている。「ヘッダ」は送信フレームであることを示す情報であり、「動作モード」は、上記のモード（１）〜（３）のうち何れか１つを指定するための情報である。「コマンド」は、リーダライタ２が送信するコマンドの情報であり、「ＥＤＣ」は、例えばＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）などのエラーチェック用に付加されるコードである。
【００２８】
図５（ｂ）は、ＲＦタグ１がリーダライタ２に返信する応答データのフレーム構成であり、「ヘッダ」，「タグＩＤ」，「タグ電力」，「ステータス」，「ＥＤＣ」で構成されている。「ヘッダ」は応答フレームであることを示す情報であり、「タグＩＤ」は、ＲＦタグ１のＩＤ情報である。「タグ電力」は、電圧検出部７により検出された電源蓄積部５の端子電圧Ｖ２を示す情報であり、「ステータス」は、リーダライタ２によって送信されたコマンドの実行結果を示す情報である。
【００２９】
次に、本実施例の作用について図６も参照して説明する。図６は、ＲＦタグ１の制御部８により実行される処理内容を、本発明の要旨に係る部分のみ示すフローチャートである。尚、ＲＦタグ１は、デフォルトではパッシブモードで動作する。制御部８は、リーダライタ２より送信されたコマンドを受信すると（ステップＳ１）、送信フレームの「動作モード」で指定されている応答方式がアクティブ，セミパッシブ，パッシブの何れであるかを判断する（ステップＳ２，Ｓ３）。
【００３０】
指定された方式がパッシブである場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、電圧検出部７により検出される電源生成部４の電源電圧Ｖ１が、動作可能電圧Ｖｐ以上であるか否かを判断する（ステップＳ４）。Ｖ１≧Ｖｐであれば（ＹＥＳ）、制御部８は、電源選択部６により電源生成部４の電源Ｖ１を選択し（ステップＳ５，デフォルトからのスタートであれば変更なし）、応答選択部１０によりパッシブ変調部１１ｐを選択する（ステップＳ６）。そして、バックスキャッタ方式により応答データを送信する（ステップＳ７）。尚、ステップＳ４においてＶ１＜Ｖｐであれば（ＮＯ）、リーダライタ２に対する応答を行わず処理を終了する。
【００３１】
一方、指定された方式がアクティブ，又はセミパッシブである場合は（ステップＳ２：ＹＥＳ）、電圧検出部７により検出される電源蓄積部５の電源電圧Ｖ２が、動作可能電圧Ｖａ以上であるか否かを判断する（ステップＳ８）。Ｖ２≧Ｖａであれば（ＹＥＳ）、制御部８は、電源選択部６により電源蓄積部５の電源Ｖ２を選択し（ステップＳ９）、応答選択部１０によりアクティブ変調部１１ａを選択する（ステップＳ１０）。それから、ステップＳ７に移行し、内部で生成したキャリアをＡＳＫ変調して応答データを送信する。尚、ステップＳ８においてＶ２＜Ｖａであれば（ＮＯ）、リーダライタ２に対する応答を行わず処理を終了する。
また、ステップＳ９ａにおいて、指定された方式がセミパッシブであれば「ＮＯ」と判断し、ステップＳ６に移行する。この場合、ＲＦタグ１の動作用電源は電源蓄積部５の電源Ｖ２が選択され、応答方式はパッシブ変調が選択されることになる。
【００３２】
以上のように本実施例によれば、ＲＦタグ１に、リーダライタ２より送信されるキャリアから自身の動作用電源を生成する電源生成部４と、その電源電力を蓄積する電源蓄積部５とを備え、動作モードとして、電源生成部４より供給される電源で動作してバックスキャッタ方式で応答を行うパッシブモードと、電源蓄積部５より供給される電源で動作して自身が送信するキャリアを変調して応答を行うアクティブモードとを実行可能に構成する。
【００３３】
そして、リーダライタ２が送信した応答方式を指定するコマンドを受信すると、ＲＦタグ１は、電源蓄積部５の電力蓄積量に基づき指定された応答方式が実行可能であれば当該方式により応答信号を返信し、その応答信号により、ＲＦタグ１のタグＩＤと前記電力蓄積量を示す情報とを返信するようにした。したがって、ＲＦタグ１は、電源蓄積部５の電力蓄積状態に応じてパッシブモードとアクティブモードとを選択可能であり、アクティブモードを選択した場合はリーダライタ２との通信距離を伸ばすことができ、通信をより安定した状態で行うことができる。また、リーダライタ２は、ＲＦタグ１からの応答により電源蓄積部５の電力蓄積状態を把握し、その状態に応じて以降の応答方式にどちらを指定するかを決定できる。
【００３４】
また、ＲＦタグ１は、動作モードとして、電源選択部６が電源蓄積部５を選択すると共に応答方式選択部がパッシブ変調部１１Ｐを選択するセミパッシブモードも選択可能となるので、パッシブモードよりも通信距離を伸ばすことができる。そして、リーダライタ２に応答を返信する際には電源蓄積部５に蓄積されている電力を消費しないので、動作時間をより長くすることができる。
【００３５】
（第２実施例）
図７及び図８は本発明の第２実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。第２実施例は、ＲＦタグの構成が第１実施例と相違している。図７は、図１の一部相当図であり、アンテナ３と電源生成部４との間には、常閉型のスイッチ３１（ＳＷ２，スイッチ手段）が挿入されている。また、電源生成部４は、具体構成の一例として、ダイオード３２及びコンデンサ３３（Ｃ１）で構成されている。
【００３６】
電源蓄積部３４は、第１実施例の電源蓄積部５に替わるもので、電力蓄積用のコンデンサ（例えば、電気二重層コンデンサ）３５（Ｃ２）を備えており、そのコンデンサ３５の正側端子と電源生成部４のコンデンサ３３の正側端子との間には、例えば３個のダイオードの直列回路で構成される導通制御部（導通制御手段）３６が配置されている。そして、導通制御部３６に対して並列に、常開型のスイッチ３７（ＳＷ１，スイッチ手段）が接続されている。スイッチ３１，３７の開閉制御は、制御部８によって行われる。
【００３７】
以上のように構成されるＲＦタグ３８は、第４の動作モードとして、「充電モード」が選択可能となっている。リーダライタ２より送信されたコマンドに基づいて充電モードで動作する場合は、リーダライタ２との通信は行わず、電源蓄積部３４に対する充電を優先させる。
【００３８】
次に、第２実施例の作用について図８も参照して説明する。ＲＦタグ３８の初期状態として、スイッチ３７はＯＦＦ，スイッチ３１はＯＮになっている。また、動作モードは、デフォルトでは「パッシブ」となっている。リーダライタ２よりキャリアが送信されて通信が開始され、ＲＦタグ３８が動作モードの設定コマンドを受信すると（ステップＳ１１）、ＲＦタグ３８は、コマンドで指定された動作モードが充電モードか否かを判断する（ステップＳ１２）。充電モードでなければ（ＮＯ）ステップＳ１７に移行して、指定された動作モードがパッシブモードか否かを判断する。そして、パッシブモードが指定されていれば（ＹＥＳ）、スイッチ３１をＯＮ，電源蓄積部３４のスイッチ３７をＯＦＦさせて（ステップＳ１８，但しデフォルトからの起動であればＯＮ，ＯＦＦ制御は不要）、パッシブモードで動作する（ステップＳ１９）。尚、ここで図６のステップＳ４に移行しても良い。
【００３９】
すなわち、パッシブモードで動作する場合、電源蓄積部３４のコンデンサ３５に対する充電は、コンデンサ３５，３３の端子電圧差が、導通制御部３６に設定されている３ＶＦ（ＶＦはダイオードの順方向電圧，例えば０．６Ｖ）以上にならなければ開始されないようになっている。つまり、パッシブモードで動作してリーダライタ２と通信を行う場合、その通信で消費される電力を差し引いても受信電力に余剰がある場合しか、電源蓄積部３４のコンデンサ３５に対する充電は行われない。
【００４０】
一方、ステップＳ１２において、指定された動作モードが充電モードであれば（ＹＥＳ）、制御部８は、電源蓄積部３４のスイッチ３７をＯＮさせる（スイッチ３１もＯＮ，ステップＳ１３）。すると、導通制御部３６がバイパスされるため、電源生成部４により生成された電力は、最初にコンデンサ３５を充電するように供給される。その状態で、制御部８は、電圧検出部７を介して、電源蓄積部３４の電圧Ｖ２がアクティブモードでの動作可能電圧Ｖａ以上となるまで待機し（ステップＳ１４）、Ｖ２≧Ｖａになると（ＹＥＳ）スイッチ３１をＯＦＦする（ステップＳ１５）。そして、動作モードをアクティブ（又はセミパッシブ）モードに切り換え（ステップＳ１６）、以降はその切り換えたモードで動作する。尚、ここで図６のステップＳ９に移行しても良い。
【００４１】
ステップＳ１５においてスイッチ３１をＯＦＦするのは、アクティブ（又はセミパッシブ）モードで動作する場合は電源蓄積部３４に充電を行う必要がないため、スイッチ３１を開いてリーダライタ２からの受信信号が電源蓄積部３４側に回る込むことを防止し、信号の受信効率を向上させることを目的としたものである。
【００４２】
また、ステップＳ１７において、指定された動作モードがアクティブ又はセミパッシブモードの場合は（ＮＯ）、ステップＳ１４と同様にＶ２≧Ｖａか否かを比較し（ステップＳ２０）、Ｖ２≧Ｖａであれば（ＹＥＳ）ステップＳ１５に移行し、Ｖ２＜Ｖａであれば（ＮＯ）そのまま処理を終了する。尚、以上の処理は、ＲＦタグ３８の動作モードが「アクティブ」，「充電」の状態から開始しても良い。
【００４３】
以上のように第２実施例によれば、ＲＦタグ３８は、電源蓄積部３４の電圧Ｖ２がアクティブモードの動作可能レベルＶａを超えるまでは、予め設定された「パッシブ」，「充電」の何れかのモードで動作し、Ｖ２≧Ｖａになるとアクティブモードで動作する。また、ＲＦタグ３８が「パッシブ」又は「アクティブ」で動作している場合は、リーダライタ２はコマンドを送信することで、電源蓄積部３４に充電を行う（電力蓄積時）動作モードを「パッシブ」，「充電」の何れかに設定変更させる。
したがって、電力蓄積部３４の電力蓄積量が不足しており、アクティブモードでの動作が困難な状態にある場合には、ＲＦタグ３８を充電モードに設定すれば、リーダライタ２が送信するキャリアにより電力蓄積部３４の充電を優先させて、ＲＦタグ３８を、アクティブモードで動作可能な状態に短時間で到達させることができる。
【００４４】
また、ＲＦタグ３８において、電源生成部４と電力蓄積部３４との電位差が所定値Ｖｄ以上になると導通制御部３６が導通し、ＲＦタグ３８の制御部８は、パッシブモードで動作する場合は導通制御部３６に並列接続されるスイッチ３７を開き、充電モードで動作する場合はスイッチ３７を閉じるので、パッシブモードの場合は、電源生成部４が生成した電力より、パッシブモードで消費する電力を差し引いても余剰がある場合に、電力蓄積部３４に充電を行うことができる。一方、充電モードでは、電力蓄積部３４に対する充電を優先的に行うことができる。
更に、ＲＦタグ３８の制御部８は、アクティブモードで動作する場合に、アンテナ３と電源生成部４との間を断続するスイッチ３１を開くので、アンテナ３が受信した信号が電源生成部４側に回り込むことを回避して、受信性能を向上させることができる。
【００４５】
（第３実施例）
図９は本発明の第３実施例であり、（ａ）はリーダライタ２とＲＦタグ３８との間の通信手順，（ｂ）はＲＦタグ３８の動作モード、（ｃ）は電力蓄積部３４の電圧Ｖ２の変化の一例を示すものである。第３実施例では、電力蓄積部３４が全く充電されておらず、電圧Ｖ２がゼロの状態からスタートする場合を示す。すなわち、第２実施例のフローチャートにおける「処理開始」以前の動作も含む。
また、ＲＦタグ３８のスイッチ３７は、開閉状態が保持可能なラッチ型スイッチで構成されており、電力蓄積部３４の電力蓄積量がゼロになった状態でも、次回の起動を「パッシブ」，「充電」の何れのモードで開始するかに応じて、スイッチ３２の開閉状態が維持可能となっている。
【００４６】
この場合、ＲＦタグ３８の初期状態は充電モードとなっており（図９（ｂ））、リーダライタ２がキャリアを送信すると、電力蓄積部３４に充電が開始されて電圧Ｖ２が上昇する。そして、電圧Ｖ２がパッシブモードでの動作可能電圧Ｖａを超えると、ＲＦタグ３８は自身で動作モードを「パッシブ」に切り替える。
【００４７】
それから、リーダライタ２より「リクエスト」，「選択」などのコマンドが送信されると、ＲＦタグ３８はパッシブモードで応答を返し、その応答において、第２実施例と同様に、電力蓄積部３４の電力蓄積量に関する情報を送信する。リーダライタ２の制御部１３（蓄積量判定手段）は、その応答に含まれている電力蓄積量を参照して、アクティブモードで動作可能なレベルか否かを判定し、「動作可能」と判断すると、ＲＦタグ３８に動作モードを「アクティブ」に指定するコマンドを送信する。ＲＦタグ３８は、「アクティブ」を指定するコマンドが選択されると、動作モードを「アクティブ」に切り替える。また、以降に、リーダライタ２より動作モードを「パッシブ」に指定するコマンドが選択されると、「パッシブ」に切り替えを行う。
【００４８】
以上のように第３実施例によれば、ＲＦタグ３８は、充電モードで動作を開始して電力蓄積量がパッシブモードの動作可能レベルＶｐを超えると動作モードを「パッシブ」に切り替え、「パッシブ」で動作している場合はリーダライタ２への応答で電力蓄積量を示す情報を返信し、リーダライタ２は、応答を受信した場合に電力蓄積量がアクティブモードの動作可能レベルを超えていると判定すると、動作モードを「アクティブ」に切り替えさせるコマンドをＲＦタグ３８に送信する。
【００４９】
したがって、リーダライタ２は、ＲＦタグ３８がパッシブモードで動作している期間中に電力蓄積部３４への充電が進行し、ＲＦタグ３８からの応答により電力蓄積量がアクティブモードの動作可能レベルを超えたと判定すると、ＲＦタグ３８の動作モードを「アクティブ」に切り替えさせて、効率的にアクティブモードで動作させることができる。また、ＲＦタグ３８は、アクティブモードで動作している場合に、リーダライタ２から送信されたコマンドで動作モードを「パッシブ」に変更するので、リーダライタ２側がアクティブモードでの動作が不要と判断した時点で動作モードを切り替えることができる。
加えて、ＲＦタグ３８のスイッチ３１をラッチ型スイッチで構成するので、電力蓄積量がゼロになった状態でも、次回の起動を「パッシブ」，「充電」の何れのモードで開始するかに応じてスイッチ３１の開閉状態を維持できる。
【００５０】
本発明は、上記し又は図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形または拡張が可能である。
セミパッシブモードで動作する構成は、必要に応じて設ければ良い。セミパッシブモードに対応しない場合、図６のフローチャートでは、ステップＳ２ではアクティブモードか否かだけを判断し、ステップＳ９ａは削除して、ステップＳ９より直接ステップＳ１０に移行すれば良い。
【００５１】
アクティブモードによる通信において、ＲＦタグが採用する変調方式は、ＡＳＫ変調方式に限ることはない。
第２実施例で、ＲＦタグ３８が、リーダライタ２により前回に指定された動作モードを記憶しておき、その記憶されている動作モードに従って起動する場合に、充電モードで起動するようにしても良い。
導通制御部３６に設定する電位差Ｖｄは、個別の設計に応じて適宜変更すれば良い。
スイッチ３１は、必要に応じて配置すれば良い。
スイッチ３１，３７は、トランジスタを使用しても良い。
図７に示す構成部分は、アンテナ３以外を全てＩＣチップ上に構成して１チップとしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１実施例であり、ＲＦタグの構成を示す機能ブロック図
【図２】（ａ）はパッシブ変調部の概略的な回路イメージ、（ｂ）はリーダライタがＲＦタグに送信するキャリア波形、（ｃ）はＲＦタグがリーダライタに返信する応答データ波形を示す図
【図３】アクティブ変調部に対応する図２相当図
【図４】リーダライタの構成を示す機能ブロック図
【図５】（ａ）はリーダライタがＲＦタグに送信するデータのフレーム構成、（ｂ）はＲＦタグがリーダライタに返信する応答データのフレーム構成を示す図
【図６】ＲＦタグの制御部により実行される処理内容を、本発明の要旨に係る部分のみ示すフローチャート
【図７】本発明の第２実施例を示す図１の一部相当図
【図８】図６相当図
【図９】本発明の第３実施例であり、（ａ）はリーダライタとＲＦタグとの間の通信手順，（ｂ）はＲＦタグの動作モード、（ｃ）は電圧Ｖ２の変化の一例を示す図
【符号の説明】
【００５３】
図面中、１はＲＦタグ、２はリーダライタ（タグリーダ）、３はアンテナ、４は電源生成部、５は電源蓄積部（電力蓄積部）、６は電源選択部、７は電圧検出部（蓄積量検出部）、８は制御部、１０は応答選択部（応答方式選択部）、１１Ａはアクティブ変調部、１１Ｐはパッシブ変調部、１２は不揮発性メモリ、１３は制御部（蓄積量判定手段）、３４は電源蓄積部（電力蓄積部）、３８はＲＦタグを示す。
【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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