(57)【要約】【課題】無線タグ等の小型機器に電池を搭載する必要がなく、多数の機器のうちの１つを容易に選択して、この選択した機器との無線通信を開始することが可能な無線通信システムを提供する。【解決手段】質問機１から電波信号を送信して、複数の無線タグ２を動作状態にしておき、この状態で質問機１の発光部２１を発光させて、この発光部２１の光ビームを１つの無線タグ２の受光部３７に入射させ、この無線タグ２のみを応答動作させている。これにより、複数の無線タグ２のうちの１つを容易に選択して、この選択した無線タグ２との無線通信を開始することができる。【選択図】図１
2009118074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に無線通信を行う質問機及び端末機を備え、前記端末機が前記質問機からの電波信号を受信して応答動作する無線通信システムにおいて、
前記端末機は、
前記質問機から受信した電波信号より電力を生成して、この電力を該端末機の駆動用に供給する電源手段と、
外部からの光を受光する受光手段と、
前記受光手段の受光出力に基づいて外部からの光の有無を判定する判定手段と、
前記判定手段により外部からの光が有ると判定されると、前記質問機に対する応答動作を開始する通信制御手段とを備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記判定手段は、前記受光手段の受光出力レベルが規定値以上であるか否かに基づいて、前記外部からの光の有無を判定することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記判定手段は、前記受光手段の受光出力によって示される前記外部からの光のパターンが規定パターンであるか否かに基づいて、この外部からの光の有無を判定することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記電源手段は、前記質問機から受信した電波信号より電力を生成すると共に、前記受光手段の受光出力より電力を生成し、これらの電力を前記端末機の駆動用に供給することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記質問機側に設けられ、前記受光手段で受光される外部からの光を出射する発光手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記発光手段から出射される光は、可視光であることを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記受光手段の受光部位には、前記外部からの光の受光範囲を規制するための規制部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項８】
相互に無線通信を行う質問機及び端末機を備え、前記端末機が前記質問機からの電波信号を受信して応答動作する無線通信システムにおいて、
前記質問機は、広指向性の電波信号及び狭指向性の電波信号を送信し、
前記端末機は、
前記質問機から受信した広指向性の電波信号より電力を生成して、この電力を該端末機の駆動用に供給する電源手段と、
前記質問機からの狭指向性の電波信号を受信する受信手段と、
前記受信手段で受信された狭指向性の電波信号に基づいて該狭指向性の電波信号の有無を判定する判定手段と、
前記判定手段により狭指向性の電波信号が有ると判定されると、前記質問機に対する応答動作を開始する通信制御手段とを備えることを特徴とする無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相互に無線通信を行う質問機及び端末機を備え、端末機が質問機からの電波信号を受信して応答動作する無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のシステムとしては、質問機（リーダライター）と無線タグ間で無線通信を行うものがある。このシステムでは、１つの質問機と複数の無線タグ間で無線通信を行うことが可能であり、質問機から電波信号が送信されて、いずれかの無線タグが応答動作する。
【０００３】
ところが、質問機からの電波信号が多数の無線タグで受信された場合は、これらの無線タグの応答動作が可能となるので、いずれかの無線タグを特定して、無線通信を行う必要がある。例えば、多数の無線タグがそれぞれのＩＤを質問機に一旦返して、質問機側で１つのＩＤを選択し、このＩＤを用いて、１つの無線タグのみとの間で無線通信を開始するという手順を踏む。あるいは、質問機側で全ての無線タグのＩＤを予め記憶しておいて、１つのＩＤを選択し、このＩＤを用いて、１つの無線タグのみとの間で無線通信を行うことも考えられる。
【０００４】
しかしながら、前者の場合は、質問機が多数の無線タグのＩＤを受信する必要があり、このための通信手順が煩雑になって、通信時間が長くなり、質問機及び無線タグのいずれにおいても回路規模が大きくなって、コストが上昇した。
【０００５】
また、後者の場合は、多数の無線タグのＩＤを予め記憶しておく必要があり、また無線タグが増減するときには、その度に、ＩＤ登録のやり直しが必要となり、ＩＤ登録のための手間がかかった。
【０００６】
このため、特許文献１では、光信号を受光すると、これをトリガ信号として電波信号の送受を開始し、これにより不要な電波信号の送受を低減している。このような光信号を無線通信開始のトリガ信号として用いるという技術の適用により、１つの無線タグを容易に選択して、この無線タグのみとの間で無線通信を開始することが可能になると考えられる。
【特許文献１】特開２００５−３４８０５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１では、光信号を受光する側が光信号を検出するための素子や回路を常に動作状態にする必要があり、このための消費電力が増大した。例えば、無線タグ等の小型機器を常に動作状態にするには、電池等を搭載する必要があるが、この電池を小型化する必要があって、長時間の動作状態を到底維持することができない。従って、特許文献１の技術を小型の無線タグ等に適用することは実質的に不可能である。
【０００８】
そこで、本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、無線タグ等の小型機器に電池を搭載する必要がなく、多数の機器のうちの１つを容易に選択して、この選択した機器との無線通信を開始することが可能な無線通信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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、相互に無線通信を行う質問機及び端末機を備え、前記端末機が前記質問機からの電波信号を受信して応答動作する無線通信システムにおいて、前記端末機は、前記質問機から受信した電波信号より電力を生成して、この電力を該端末機の駆動用に供給する電源手段と、外部からの光を受光する受光手段と、前記受光手段の受光出力に基づいて外部からの光の有無を判定する判定手段と、前記判定手段により外部からの光が有ると判定されると、前記質問機に対する応答動作を開始する通信制御手段とを備えている。
【００１０】
また、前記判定手段は、前記受光手段の受光出力レベルが規定値以上であるか否かに基づいて、前記外部からの光の有無を判定している。
【００１１】
更に、前記判定手段は、前記受光手段の受光出力によって示される前記外部からの光のパターンが規定パターンであるか否かに基づいて、この外部からの光の有無を判定している。
【００１２】
また、前記電源手段は、前記質問機から受信した電波信号より電力を生成すると共に、前記受光手段の受光出力より電力を生成し、これらの電力を前記端末機の駆動用に供給している。
【００１３】
更に、前記質問機側に設けられ、前記受光手段で受光される外部からの光を出射する発光手段を備えている。
【００１４】
また、前記発光手段から出射される光は、可視光である。
【００１５】
更に、前記受光手段の受光部位には、前記外部からの光の受光範囲を規制するための規制部材を設けている。
【００１６】
一方、他の本発明は、相互に無線通信を行う質問機及び端末機を備え、前記端末機が前記質問機からの電波信号を受信して応答動作する無線通信システムにおいて、前記質問機は、広指向性の電波信号及び狭指向性の電波信号を送信し、前記端末機は、前記質問機から受信した広指向性の電波信号より電力を生成して、この電力を該端末機の駆動用に供給する電源手段と、前記質問機からの狭指向性の電波信号を受信する受信手段と、前記受信手段で受信された狭指向性の電波信号に基づいて該狭指向性の電波信号の有無を判定する判定手段と、前記判定手段により狭指向性の電波信号が有ると判定されると、前記質問機に対する応答動作を開始する通信制御手段とを備えている。
【発明の効果】
【００１７】
このような本発明によれば、端末機は、質問機から受信した電波信号より電力を生成して、この電力を該端末機の駆動用に用いているので、質問機からの電波信号を受信したときに動作状態となる。そして、端末機は、外部からの光を受光手段で受光して、光の受光を判定すると、質問機に対する応答動作を開始する。従って、質問機から電波信号を送信して、端末機を動作状態にしてから、光を端末機に向けて出射すると、この光が端末機の受光手段で受光されて、端末機が応答動作する。ここで、質問機からの電波信号が多数の端末機で受信されると、これらの端末機全てが動作状態となるが、光を１つの端末機に向けて出射すると、この端末機だけが応答動作する。このため、多数の端末機のうちの１つを容易に選択して、この選択した端末機との無線通信を開始することができる。また、端末機は、質問機から受信した電波信号より電力を生成して駆動用に用いるので、電池等の電源を必要としない。
【００１８】
例えば、受光手段の受光出力レベルが規定値以上であるか否かに基づいて、外部からの光の有無を判定しても良いし、あるいは受光手段の受光出力によって示される外部からの光のパターンが規定パターンであるか否かに基づいて、この外部からの光の有無を判定しても構わない。
【００１９】
また、質問機から受信した電波信号より電力を生成するだけではなく、受光手段の受光出力よっても電力を生成し、これらの電力を端末機の駆動用に用いても良い。この場合は、より多くの電力を得ることができる。
【００２０】
更に、質問機側に設けられ、外部からの光を出射する発光手段を備えている。このような発光手段は、光を端末機に向けて出射するために用いられるが、質問機と一体的に設けられても良いし、質問機とは別体に設けられても構わない。
【００２１】
また、発光手段から出射される光は、可視光である。この場合は、光の照射位置を視認することができ、光を受けている端末機を容易に識別することが可能となる。
【００２２】
更に、受光手段の受光部位には、外部からの光の受光範囲を規制するための規制部材を設けている。この場合は、受光手段による受光範囲が狭くなるので、受光手段による光の検出誤りを低減することができ、また外乱光等による影響を低減することができる。
【００２３】
一方、他の本発明によれば、端末機は、質問機から受信した広指向性の電波信号より電力を生成し、この電力を該端末機の駆動用に用いて動作状態となり、引き続いて質問機からの狭指向性の電波信号を受信すると、質問機に対する応答動作を開始する。従って、質問機から広指向性の電波信号を送信して、端末機を動作状態にしてから、狭指向性の電波信号を端末機に向けて出射すると、この狭指向性の電波信号が端末機で受信されて、端末機が応答動作する。ここでも、質問機からの広指向性の電波信号が多数の端末機で受信されると、これらの端末機全てが動作状態となるが、狭指向性の電波信号を１つの端末機に向けて出射すると、この端末機だけが応答動作する。このため、多数の端末機のうちの１つを容易に選択して、この選択した機器との無線通信を開始することができる。また、端末機は、質問機から受信した広指向性の電波信号より電力を生成して駆動用に用いるので、電池等の電源を必要としない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明の無線通信システムの第１実施形態を示すブロック図である。本実施形態の無線通信システムでは、相互に無線通信を行う質問機１及び無線タグ２を備えており、通常は、複数の無線タグ２が設けられ、質問機１といずれかの無線タグ２間で無線通信が行われる。
【００２６】
質問機１は、無線通信を開始するときに、電波信号を広い範囲に送信し、いずれかの無線タグ２からの応答を待つ。各無線タグ２は、一般的なバッテリーレスのパッシブ型のものであり、質問機１からの電波信号を受信すると、この受信電波信号を電力に変換し、この電力により動作状態となる。そして、各無線タグ２のいずれにおいても応答動作するか否かの判定がなされ、１つの無線タグ２だけが応答動作すると判定し、そのアンテナのインピーダンスが制御されて、アンテナによる受信電波の反射率が変化し、これにより送信電波信号が発生して、応答動作がなされる。
【００２７】
質問機１は、制御回路１１、発振部１２、変調部１３、送信電力増幅部１４、サーキュレータ１５、アンテナ１６、復調部１７、不揮発性メモリ１８、ディスプレイ等からなる出力部１９、操作ボタン等からなる入力部２０、発光ダイオード等からなる発光部２１を備えている。
【００２８】
制御回路１１は、ＣＰＵ、メモリ、及びインターフェース等からなり、質問機１全体を制御する。例えば、制御回路１１は、質問機１と無線タグ２間の無線通信に際し、発振部１２を駆動制御して、搬送波信号を発振部１２から出力させる。この搬送波信号は、変調部１３及び復調部１７に加えられる。また、制御回路１１は、無線タグ２への通信データを変調部１３に出力する。
【００２９】
変調部１３は、通信データ及び搬送波信号を入力すると、通信データに応じて搬送波信号を変調し、通信データを示す送信信号を形成して出力する。この送信信号は、送信電力増幅部１４で増幅されてから、サーキュレータ１５を通じてアンテナ１６に加えられ、電波信号となってアンテナ１６から送信される。
【００３０】
また、無線タグ２からの応答データを示す電波信号は、質問機１のアンテナ１６で受信されて、受信信号となる。この受信信号は、サーキュレータ１５を通じて復調部１７に加えられる。復調部１７は、アンテナ１６からの受信信号及び発振部１２からの搬送波信号を入力し、搬送波信号を用いて、受信信号を復調し、無線タグ２からの応答データを形成し、この応答データを制御回路１１に出力する。制御回路１１は、この応答データ等を不揮発性メモリ１８に記憶したり出力部１９に出力して表示する。
【００３１】
一方、無線タグ２は、制御回路３１、整流回路３２、アンテナ３３、不揮発性メモリ３４、データ変復調回路３５、クロック抽出回路３６、及び受光部３７を備えている。
【００３２】
この無線タグ２には電池等の電源が設けられておらず、この代わりに、質問機１と無線タグ２間の無線通信に際し、質問機１からの電波信号がアンテナ３３で受信されて、受信信号が整流回路３２に加えられて整流され、整流回路３２から駆動用の電力が出力される。この電力は、制御回路３１、不揮発性メモリ３４、データ変復調回路３５、クロック抽出回路３６、及び受光部３７に加えられて、これらが動作状態となる。
【００３３】
制御回路３１は、ＣＰＵ、メモリ、及びインターフェース等からなり、無線タグ２全体を制御する。
【００３４】
クロック抽出回路３６は、アンテナ３３からの受信信号を入力し、この受信信号から同期用のクロック信号を抽出生成して、このクロック信号を制御回路３１やデータ変復調回路３５等に出力する。
【００３５】
このとき、制御回路３１は、応答動作するか否かを判定し、応答動作するならば、データ変復調回路３５を起動する。データ変復調回路３５は、アンテナ３３からの受信信号を入力し、この受信信号を復調して、質問機１からの通信データを形成し、この通信データを制御回路３１に出力する。制御回路３１は、この通信データに対する応答データを形成して、この応答データをデータ変復調回路３５に加える。データ変復調回路３５は、応答データに応じてアンテナ３３のインピーダンスを制御して、アンテナ３３による受信電波の反射率を変化させ、応答データを示す電波信号を発生させて送信する。
【００３６】
ここで、先に述べたように複数の無線タグ２を設けているので、質問機１のアンテナ１６を広指向性にして、質問機１からの電波信号を広い範囲に送信し、この質問機１からの電波信号をいずれの無線タグ２でも受信することができるようにしている。このため、複数の無線タグ２は、質問機１からの電波信号を同時に受信して、それぞれが応答動作可能な状態となるが、このときに質問機１と通信を行う１つの無線タグ２を特定する必要がある。しかしながら、この特定のために通信手順が複雑化したり、通信時間が長くなるのは望ましくない。
【００３７】
そこで、本実施形態のシステムでは、質問機１から電波信号を送信して、複数の無線タグ２を動作状態にしておき、この状態で質問機１の発光部２１を発光させて、この発光部２１の光ビームを１つの無線タグ２の受光部３７に入射させ、この無線タグ２のみを応答動作させている。これにより、複数の無線タグ２のうちの１つを容易に選択して、この選択した無線タグ２との無線通信を開始することができる。
【００３８】
次に、そのような質問機１と無線タグ２間の無線通信開始までの処理手順を説明する。
【００３９】
まず、質問機１において、入力部２０の操作により通信開始が指示されると、これに応答して制御回路１１は、発振部１２、変調部１３、及び送信電力増幅部１４等を制御して、通信データを示す送信信号を電波信号としてアンテナ１６から送信する。
【００４０】
また、制御回路１１は、発光部２１を発光させる。質問機１が据付型のものであれば、発光部２１を質問機１とは別体のものとし、発光部２１を手に持って１つの無線タグ２に向け、発光部２１の光ビームを該無線タグ２の受光部３７に入射させるための操作が可能なようにする。また、質問機１が手に持って自在に操作可能な携帯型のものであれば、発光部２１を質問機１と一体的に設け、質問機１を手に持って、発光部２１の光ビームの向きを調節操作するようにしても構わない。
【００４１】
各無線タグ２は、質問機１からの電波信号をアンテナ３３で受信して、整流回路３２からの駆動用電力により動作状態となる。
【００４２】
このとき、１つの無線タグ２では、図２に示すように質問機１の発光部２１からの光ビームＬＢを受光部３７で受光することから、この受光部３７の出力レベルが高くなっている。このため、制御回路３１は、受光部３７の受光出力レベルが閾値以上であると判定し、この無線タグ２が選択されているとみなして、応答動作の実行を判定する。そして、制御回路３１は、データ変復調回路３５を起動して、質問機１からの通信データをデータ変復調回路３５から入力し、この通信データに対する応答データを形成し、応答データをデータ変復調回路３５に出力する。データ変復調回路３５は、応答データに応じてアンテナ３３のインピーダンスを制御して、応答データを示す電波信号をアンテナ３３から送信する。
【００４３】
また、他の無線タグ２では、図２に示すように質問機１の発光部２１からの光ビームを受光部３７で受光せず、この受光部３７の出力レベルが低いままである。このため、制御回路３１は、受光部３７の受光出力レベルが閾値未満であると判定して、通信データの復調や応答データの送信等の動作を行わない。
【００４４】
このような無線タグ２の制御動作を、図３に示すフローチャートを参照しつつ説明すると、次の通りである。
【００４５】
無線タグ２では、質問機１からの電波信号がアンテナ３３で受信されると（ステップＳ２０１）、整流回路３２からの駆動用電力により動作状態となる（ステップＳ２０２）。
【００４６】
このとき、受光部３７への入射光が有り（ステップＳ２０３で「光有」）、この入射光が質問機１の発光部２１からの光ビームであって、その強度が強いために、受光部３７の受光出力レベルが閾値以上と判定されると（ステップＳ２０４で「強」）、この無線タグ２が選択されたことになるから、通信データが復調されて、応答動作がなされる（ステップＳ２０５）。
【００４７】
また、受光部３７への入射光が無ければ（ステップＳ２０３で「光無」）、質問機１の発光部２１からの光ビームが入射しておらず、この無線タグ２が選択されていないので、受光部３７への入射光を待機して、ステップＳ２０３を繰り返す。
【００４８】
更に、受光部３７への入射光が有ったとしても（ステップＳ２０３で「光有」）、この入射光が微弱な外乱光等であるために、受光部３７の受光出力レベルが閾値未満と判定されたときには（ステップＳ２０４で「弱」）、この無線タグ２が選択されていないことになり、受光部３７への入射光を待機して、ステップＳ２０３、Ｓ２０４を繰り返す。
【００４９】
このように本実施形態では、質問機１から電波信号を送信して、複数の無線タグ２を動作状態にしておき、この状態で質問機１の発光部２１を発光させて、この発光部２１の光ビームを１つの無線タグ２の受光部３７に入射させ、この無線タグ２のみを応答動作させているので、１つの無線タグ２を特定するために通信手順が複雑化したり、通信時間が長くなることはない。また、無線タグ２は、質問機１からの受信電波信号より電力を生成して用いるので、電池等の電源を必要とせず、略無期限で待機状態を維持することができる。
【００５０】
質問機１の発光部２１から出射される光ビームは、可視光、赤外線、紫外線のいずれでも構わない。複数の無線タグ２が近接配置されている場合は、可視光の光ビームを用いて、光ビームの照射スポットを視認することができるようにすれば、光ビームにより１つの無線タグ２を確実に選択することが可能となる。また、外乱光が多い環境においては、赤外線や紫外線の光ビームを用いて、無線タグ２の受光部３７で赤外線や紫外線の光だけを選択的に検出するようにすれば、外乱光の影響を避けることができる。
【００５１】
また、質問機１の発光部２１から出射される光ビームを規定の周期パターンで照射し、無線タグ２の受光部３７の受光出力が該規定の周期パターンを示すものであるか否かを判定し、この判定に基づいて、光ビームの有無を判定しても構わない。この場合は、受光部３７の受光出力から光ビームの周期パターンを抽出するための復調回路を受光部３７と制御回路３１間に挿入し、この復調回路の復調出力を制御回路３１に加えて、制御回路３１による光ビームの周期パターンの有無を検出する。
【００５２】
更に、受光部３７の受光出力を整流し、これを整流回路３２の出力と共に駆動用の電力として用いても構わない。
【００５３】
また、図４に示すような筒状規制部材３８を無線タグ２の受光部３７の部位に設けても構わない。受光部３７は、筒状規制部材３８の中心に配置され、この筒状規制部材３８の開口部から入射した光のみを受光する。この場合は、受光部３７による受光範囲が狭くなるので、質問機１の発光部２１から出射される光ビームを筒状規制部材３８の中央付近に向けなければ、光ビームが無線タグ２の受光部３７に入射せず、受光部３７による光ビームの検出誤りを低減することができ、また外乱光等による影響を低減することができる。
【００５４】
図５は、本発明の無線通信システムの第２実施形態を示すブロック図である。本実施形態の無線通信システムでは、相互に無線通信を行う質問機１Ａ及び無線タグ２Ａを備えており、通常は、複数の無線タグ２Ａが設けられ、質問機１Ａといずれかの無線タグ２Ａ間で無線通信が行われる。
【００５５】
本実施形態のシステムでも、図１のシステムと同様に、質問機１Ａから電波信号が送信されて、いずれかの無線タグ２Ａが応答動作する。このときの電波信号は、広指向性のアンテナから送信される広指向性のものであるので、その通信エリアが広く、複数の無線タグ２Ａで受信することが可能である。
【００５６】
各無線タグ２Ａは、一般的なバッテリーレスのパッシブ型のものであり、質問機１Ａからの広指向性の電波信号を受信すると、この受信電波信号を電力に変換し、この電力により動作状態となる。
【００５７】
また、質問機１Ａでは、図１の質問機１のように発光部２１から光ビームを出射する代わりに、狭指向性の電波信号を送信し、この狭指向性の電波信号を１つの無線タグ２Ａのみで受信させて、この無線タグ２Ａを選択する。この無線タグ２Ａは、質問機１Ａからの狭指向性の電波信号を受信して応答動作し、アンテナのインピーダンスを制御して、このアンテナによる受信電波の反射率を変化させ、送信電波信号を発生させる。
【００５８】
このとき、他の無線タグ２Ａは、質問機１Ａからの狭指向性の電波信号を受信せず、応答動作も行わない。
【００５９】
質問機１Ａは、制御回路４１、不揮発性メモリ４２、ディスプレイ等からなる出力部４３、及び操作ボタン等からなる入力部４４を備えている。また、広指向性の電波信号を送受信するための広指向性アンテナ４５、発振部４６、変調部４７、送信電力増幅部４８、サーキュレータ４９、及び復調部５０を備え、更に狭指向性の電波信号を送受信するための狭指向性アンテナ５１、発振部５２、変調部５３、送信電力増幅部５４、サーキュレータ５５、及び復調部５６を備えている。
【００６０】
広指向性アンテナ４５は、例えばダイポールアンテナ等であり、また狭指向性アンテナ５１は、例えばパラボラアンテナである。
【００６１】
制御回路４１は、質問機１Ａと無線タグ２Ａ間の無線通信に際し、発振部４６を駆動制御して、第１搬送波信号を発振部１２から出力させ、この第１搬送波信号を変調部４７及び復調部５０に加える。また、制御回路４１は、無線タグ２Ａへの通信データを変調部４７に出力する。
【００６２】
変調部４７は、通信データに応じて第１搬送波信号を変調し、通信データを示す送信信号を形成して出力する。この送信信号は、送信電力増幅部４８で増幅されてから、サーキュレータ４９を通じて広指向性アンテナ４５に加えられ、広指向性の電波信号となって送信される。
【００６３】
同時に、制御回路４１は、発振部５２を駆動制御して、第２搬送波信号（第１搬送波信号とは異なる周波数）を発振部５２から出力させ、この第２搬送波信号を変調部５３及び復調部５６に加える。また、制御回路４１は、無線タグ選択用の規定データを作成して、この規定データを変調部５３に出力する。
【００６４】
変調部５３は、無線タグ選択用の規定データに応じて第２搬送波信号を変調し、規定データを示す送信信号を形成して出力する。この送信信号は、送信電力増幅部５４で増幅されてから、サーキュレータ５５を通じて狭指向性アンテナ５１に加えられ、狭指向性の電波信号となって送信される。
【００６５】
この狭指向性の電波信号は、図６に示すように光ビームと同様に狭い範囲に出射されるので、１つの無線タグ２Ａのみに受信させて、この無線タグ２Ａを選択することが可能である。質問機１Ａが据付型のものであれば、狭指向性アンテナ５１の操作が容易となるように、狭指向性アンテナ５１を質問機１Ａとは別体のものとし、また質問機１Ａが手に持って自在に操作可能な携帯型のものであれば、狭指向性アンテナ５１を質問機１Ａに一体的に設けても構わない。
【００６６】
次に、無線タグ２Ａからの応答データを示す電波信号（第１搬送波信号の周波数）が送信されて来ると、この電波信号が質問機１Ａの広指向性アンテナ４５で受信されて、その受信信号がサーキュレータ４９を通じて復調部５０に加えられる。復調部５０は、受信信号を応答データに復調して、この応答データを制御回路４１に出力する。制御回路４１は、この応答データを不揮発性メモリ４２に記憶したり出力部４３に出力して表示する。
【００６７】
あるいは、無線タグ２Ａからの電波信号が第２搬送波信号の周波数のものであれば、この電波信号が質問機１Ａの狭指向性アンテナ５１で受信され、その受信信号がサーキュレータ５５を通じて復調部５６に加えられ、ここで応答データに復調されて、この応答データが制御回路４１に出力される。
【００６８】
一方、無線タグ２Ａは、制御回路６１、整流回路６２、及び不揮発性メモリ６３を備えている。また、広指向性の電波信号を送受信するための広指向性アンテナ６４、データ変復調回路６５、及びクロック抽出回路６６を備え、更に狭指向性の電波信号を送受信するための狭指向性アンテナ６７、データ変復調回路６８、及びクロック抽出回路６９を備えている。
【００６９】
広指向性アンテナ６４は、例えばダイポールアンテナ等であり、また狭指向性アンテナ６７は、例えば八木アンテナである。
【００７０】
無線タグ２Ａにおいて、質問機１からの広指向性の電波信号が広指向性アンテナ６４で受信されると、その受信信号が整流回路６２に加えられて整流され、整流回路６２から駆動用の電力が出力される。この電力は、制御回路６１、不揮発性メモリ６３、データ変復調回路６５、６８、及びクロック抽出回路６６、６９に加えられて、これらが動作状態となる。
【００７１】
また、広指向性アンテナ６４からの受信信号は、データ変復調回路６５及びクロック抽出回路６６に加えられる。
【００７２】
クロック抽出回路６６は、広指向性アンテナ６４からの受信信号を入力すると、この受信信号から同期用のクロック信号を抽出生成し、このクロック信号を制御回路６１やデータ変復調回路６５等に出力する。
【００７３】
このとき、制御回路６１は、応答動作するか否かを判定し、応答動作するならば、データ変復調回路６５を起動する。データ変復調回路６５は、アンテナ６４からの受信信号を入力し、この受信信号を復調して、質問機１Ａからの通信データを形成し、この通信データを制御回路６１に出力する。制御回路６１は、この通信データに対する応答データを形成して、この応答データをデータ変復調回路６５に加える。データ変復調回路６５は、応答データに応じてアンテナ６４のインピーダンスを制御して、アンテナ６４による受信電波の反射率を変化させ、応答データを示す電波信号を発生させて送信する。
【００７４】
ここで、質問機１Ａの広指向性アンテナ４５から第１搬送波信号の電波が送信されていることから、この電波信号が各無線タグ２Ａのいずれでも受信される。このため、各無線タグ２Ａは、質問機１Ａからの第１搬送波信号の電波信号を同時に受信して、それぞれが応答動作可能な状態となる。
【００７５】
また、質問機１Ａの狭指向性アンテナ５１からは無線タグ選択用の規定データを示す第２搬送波信号の電波が送信され、この狭指向性の電波信号が図６に示すように１つの無線タグ２Ａのみで受信される。
【００７６】
この１つの無線タグ２Ａでは、質問機１Ａの狭指向性アンテナ５１からの第２搬送波信号の電波が狭指向性アンテナ６７で受信され、その受信信号がデータ変復調回路６８及びクロック抽出回路６９に加えられる。
【００７７】
クロック抽出回路６９は、受信信号から同期用のクロック信号を抽出生成して、このクロック信号を制御回路６１やデータ変復調回路６８等に出力する。データ変復調回路６８は、受信信号を復調して、質問機１Ａからの無線タグ選択用の規定データを形成し、この無線タグ選択用の規定データを制御回路６１に出力する。
【００７８】
制御回路６１は、無線タグ選択用の規定データを識別して、この無線タグ２Ａが選択されているとみなして、応答動作の実行を判定する。そして、制御部６１は、データ変復調回路６５を起動して、質問機１Ａからの通信データをデータ変復調回路６５から入力し、この通信データに対する応答データを形成して、この応答データをデータ変復調回路６５に加え、この応答データを広指向性アンテナ６４から送信する。
【００７９】
あるいは、制御部６１は、応答データをデータ変復調回路６８に加える。データ変復調回路６８は、応答データに応じて狭指向性アンテナ６７のインピーダンスを制御して、狭指向性アンテナ６７による受信電波の反射率を変化させ、応答データを示す電波信号を発生させて送信する。
【００８０】
また、他の無線タグ２Ａでは、図６に示すように質問機１Ａの狭指向性アンテナ５１からの第２搬送波信号の電波を受信しないことから、応答動作を行わない。
【００８１】
このような無線タグ２Ａの制御動作を、図７に示すフローチャートを参照しつつ説明すると、次の通りである。
【００８２】
無線タグ２Ａでは、質問機１Ａからの広指向性の電波信号が広指向性アンテナ６４で受信されると（ステップＳ３０１）、整流回路６２からの駆動用電力により動作状態となる（ステップＳ３０２）。
【００８３】
このとき、狭指向性アンテナ６７で狭指向性の電波信号が受信されると（ステップＳ３０３で「電波有」）、この無線タグ２Ａが選択されたことになるので、通信データが復調されて、応答動作がなされる（ステップＳ３０４）。
【００８４】
また、狭指向性アンテナ６７で狭指向性の電波信号が受信されなければ（ステップＳ３０３で「電波無」）、この無線タグ２Ａが選択されていないので、狭指向性アンテナ６７での狭指向性の電波信号の受信を待機して、ステップＳ３０３を繰り返す。
【００８５】
このように本実施形態では、質問機１Ａの広指向性アンテナ４５から広指向性の電波信号を送信して、複数の無線タグ２Ａを動作状態にしておき、この状態で質問機１Ａの狭指向性アンテナ５１から狭指向性の電波信号を送信して、この狭指向性の電波信号を１つの無線タグ２Ａの狭指向性アンテナ６７で受信させ、この無線タグ２Ａのみを応答動作させているので、１つの無線タグ２Ａを特定するために通信手順が複雑化したり、通信時間が長くなることはない。また、無線タグ２Ａは、質問機１Ａからの受信電波信号より電力を生成して用いるので、電池等の電源を必要とせず、略無期限で待機状態を維持することができる。
【００８６】
尚、無線タグ２Ａにおいては、広指向性アンテナ６４からの受信信号を整流回路６２で整流して、整流回路６２の出力を駆動用の電力として用いているが、図８に示すように狭指向性アンテナ６７からの受信信号を整流する整流回路７０を付設して、この整流回路７０の出力をも駆動用の電力として用いても構わない。
【００８７】
図９は、本発明の無線通信システムの第３実施形態を示すブロック図である。本実施形態の無線通信システムでは、相互に無線通信を行う質問機１Ｂ及び無線タグ２Ｂを備えており、通常は、複数の無線タグ２Ｂが設けられ、質問機１Ｂといずれかの無線タグ２Ｂ間で無線通信が行われる。
【００８８】
本実施形態のシステムでは、質問機１Ｂから広指向性の電波信号が送信されるので、この電波信号を複数の無線タグ２Ｂで受信することが可能である。
【００８９】
また、質問機１Ｂでは、図１の質問機１のように発光部２１から光ビームを出射して、この光ビームを１つの無線タグ２Ｂのみで受光させて、この無線タグ２Ｂを選択する。この無線タグ２Ｂは、質問機１Ｂからの光ビームを受光して、この光ビームを駆動用の電力に光電変換し、この電力により動作状態となる。そして、この無線タグ２Ｂは、質問機１Ｂからの広指向性の電波信号を受信して応答動作し、アンテナのインピーダンスを制御して、このアンテナによる受信電波の反射率を変化させ、送信電波信号を発生させる。
【００９０】
このとき、他の無線タグ２Ｂは、質問機１Ｂからの光ビームを受光せず、動作状態とならず、応答動作も行わない。
【００９１】
質問機１Ｂは、制御回路８１、発振部８２、変調部８３、送信電力増幅部８４、サーキュレータ８５、アンテナ８６、復調部８７、不揮発性メモリ８８、ディスプレイ等からなる出力部８９、操作ボタン等からなる入力部９０、及び発光ダイオード等からなる発光部９１を備えている。
【００９２】
制御回路８１は、質問機１Ｂと無線タグ２Ｂ間の無線通信に際し、発振部８２を駆動制御して、搬送波信号を発振部８２から出力させ、この搬送波信号を変調部８３及び復調部８７に加える。また、制御回路８１は、無線タグ２Ｂへの通信データを変調部８３に出力する。
【００９３】
変調部８３は、通信データに応じて搬送波信号を変調し、通信データを示す送信信号を形成して出力する。この送信信号は、送信電力増幅部８４で増幅されてから、サーキュレータ８５を通じてアンテナ８６に加えられ、広指向性の電波信号となって送信される。
【００９４】
同時に、制御回路８１は、発光部９１を駆動して発光させる。これにより、発光部９１からは光ビームが出射される。
【００９５】
この光ビームＬＢは、図１０に示すように狭い範囲に出射されるので、１つの無線タグ２Ｂのみで受光させて、この無線タグ２Ｂを選択することが可能である。質問機１Ｂが据付型のものであれば、発光部９１の操作が容易となるように、発光部９１を質問機１Ｂとは別体のものとし、また質問機１Ｂが携帯型のものであれば、発光部９１を質問機１Ｂに一体的に設けても構わない。
【００９６】
次に、無線タグ２Ｂからの応答データを示す電波信号が送信されて来ると、この電波信号が質問機１Ｂのアンテナ８６で受信されて、受信信号となる。この受信信号は、サーキュレータ８５を通じて復調部８７に加えられ、ここで応答データに復調されて、この応答データが制御回路８１に出力される。制御回路８１は、この応答データを不揮発性メモリ８８に記憶したり出力部８９に出力して表示する。
【００９７】
一方、無線タグ２Ｂは、制御回路１０１、アンテナ１０３、不揮発性メモリ１０４、データ変復調回路１０５、クロック抽出回路１０６、及び太陽電池１０７を備えている。
【００９８】
１つの無線タグ２Ｂにおいては、図１０に示すように質問機１Ｂの発光部９１からの光ビームＬＢが太陽電池１０７で受光される。このため、太陽電池１０７により光ビームが駆動用の電力に変換されて、この電力により制御回路１０１、不揮発性メモリ１０４、データ変復調回路１０５、及びクロック抽出回路１０６が動作状態となる。
【００９９】
このとき、質問機１Ｂから広指向性の電波信号がアンテナ１０３で受信されると、この受信信号がデータ変復調回路１０５及びクロック抽出回路１０６に加えられる。
【０１００】
クロック抽出回路１０６は、受信信号から同期用のクロック信号を抽出生成して、このクロック信号を制御回路１０１やデータ変復調回路１０５等に出力する。
【０１０１】
データ変復調回路１０５は、受信信号を復調して、質問機１Ｂからの通信データを形成し、この通信データを制御回路１０１に出力する。制御回路１０１は、必要に応じて、この通信データを不揮発性メモリ１０４に記憶する。
【０１０２】
そして、制御部１０１は、応答データを形成し、応答データをデータ変復調回路１０５に加える。データ変復調回路１０５は、応答データに応じてアンテナ１０３のインピーダンスを制御して、アンテナ１０３よる受信電波の反射率を変化させ、応答データを示す電波信号を発生させて送信する。
【０１０３】
また、他の無線タグ２Ｂにおいては、図１０に示すように質問機１Ｂの発光部９１からの光ビームが太陽電池１０７で受光されないので、駆動用の電力が生成されず、動作状態とならず、応答動作も行われない。
【０１０４】
このような無線タグ２Ｂの制御動作を、図１１に示すフローチャートを参照しつつ説明すると、次の通りである。
【０１０５】
無線タグ２Ｂでは、太陽電池１０７への入射光が有り（ステップＳ４０１で「光有」）、この入射光が質問機１Ｂの発光部９１からの光ビームであって、その強度が強いために、太陽電池１０７の受光出力レベルが十分に高いときに（ステップＳ４０２で「強」）、この無線タグ２Ｂが選択されたことになり、太陽電池１０７により光ビームが駆動用の電力に変換されて、この電力により動作状態となる（ステップＳ４０３）。そして、通信データが復調されて、この通信データに対する応答データが形成され、応答データを示す電波信号がアンテナ１０３から送信される（ステップＳ４０４）。
【０１０６】
また、太陽電池１０７への入射光が無ければ（ステップＳ４０１で「光無」）、質問機１Ｂの発光部９１からの光ビームが入射しておらず、この無線タグ２Ｂが選択されていないので、太陽電池１０７への入射光を待機して、ステップＳ４０１を繰り返す。
【０１０７】
更に、太陽電池１０７への入射光が有ったとしても（ステップＳ４０１で「光有」）、この入射光が微弱な外乱光等であるために、太陽電池１０７の受光出力レベルが低いときには（ステップＳ４０２で「弱」）、この無線タグ２Ｂが選択されていないので、太陽電池１０７への入射光を待機して、ステップＳ４０１、Ｓ４０２を繰り返す。
【０１０８】
このように本実施形態では、質問機１Ｂの発光部９１の光ビームを１つの無線タグ２Ｂのみで受光させて、この無線タグ２Ｂのみを動作状態にしておき、質問機１Ｂから電波信号を送信して、この動作状態の無線タグ２Ａのみによる応答動作を可能にしているので、１つの無線タグ２Ｂを特定するために通信手順が複雑化したり、通信時間が長くなることはない。また、無線タグ２Ｂは、質問機１Ｂからの光ビームより電力を生成して用いるので、電池等の電源を必要とせず、略無期限で待機状態を維持することができる。
【０１０９】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、多様に変形することができる。例えば、質問機や無線タグの構成を適宜変更しても構わない。また、本発明は、質問機と無線タグ間の通信だけではなく、他のシステムにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明の無線通信システムの第１実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１のシステムにおける質問機と１つの無線タグ間の通信状態を示す図である。
【図３】図１のシステムにおける無線タグの制御動作を示すフローチャートである。
【図４】図１のシステムにおける無線タグの変形例を示す斜視図である。
【図５】本発明の無線通信システムの第２実施形態を示すブロック図である。
【図６】図５のシステムにおける質問機と１つの無線タグ間の通信状態を示す図である。
【図７】図５のシステムにおける無線タグの制御動作を示すフローチャートである。
【図８】図５のシステムにおける無線タグの変形例を示すブロック図である。
【図９】本発明の無線通信システムの第３実施形態を示すブロック図である。
【図１０】図９のシステムにおける質問機と１つの無線タグ間の通信状態を示す図である。
【図１１】図９のシステムにおける無線タグの制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１１】
１、１Ａ、１Ｂ  質問機
２、２Ａ、２Ｂ  無線タグ
１１  制御回路
１２  発振部
１３  変調部
１４  送信電力増幅部
１５  サーキュレータ
１６  アンテナ
１７  復調部
１８  不揮発性メモリ
１９  出力部
２０  入力部
２１  発光部
【図１】
2009118074.tif 000003
【図２】
2009118074.tif 000004
【図３】
2009118074.tif 000005
【図４】
2009118074.tif 000006
【図５】
2009118074.tif 000007
【図６】
2009118074.tif 000008
【図７】
2009118074.tif 000009
【図８】
2009118074.tif 000010
【図９】
2009118074.tif 000011
【図１０】
2009118074.tif 000012
【図１１】
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