無線タグ通信装置
【課題】 無線タグとの間の通信指向性を通信目的に応じて適宜設定し得る無線タグ通信装置を提供する。
【解決手段】 複数のアンテナ素子３４を有すると共に、無線タグ１４との間の通信に用いられる少なくとも２つのアンテナ素子３４相互間の間隔を変更し得るアレイアンテナ３６と、そのアレイアンテナ３６におけるアンテナ素子３４相互間の間隔に応じてそれらアンテナ素子３４に対応する信号それぞれの少なくとも位相を変化させるためのウェイトを設定することで無線タグ１４との間の通信指向性を制御するＰＡＡウェイト制御部４８とを、備えていることから、無線タグ１４との間の通信に関与するアンテナ素子３４相互間の間隔を変更することで指向性特性を任意に制御できることに加え、その間隔に応じて所定のウェイトを設定することで通信指向性を好適に定めることができる。
【解決手段】 複数のアンテナ素子３４を有すると共に、無線タグ１４との間の通信に用いられる少なくとも２つのアンテナ素子３４相互間の間隔を変更し得るアレイアンテナ３６と、そのアレイアンテナ３６におけるアンテナ素子３４相互間の間隔に応じてそれらアンテナ素子３４に対応する信号それぞれの少なくとも位相を変化させるためのウェイトを設定することで無線タグ１４との間の通信指向性を制御するＰＡＡウェイト制御部４８とを、備えていることから、無線タグ１４との間の通信に関与するアンテナ素子３４相互間の間隔を変更することで指向性特性を任意に制御できることに加え、その間隔に応じて所定のウェイトを設定することで通信指向性を好適に定めることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線にて情報の書き込みや読み出しができる無線タグとの間で通信を行う無線タグ通信装置に関し、特に、通信指向性制御の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
所定の情報が記憶された小型の無線タグ（応答器）から所定の無線タグ通信装置（質問器）により非接触にて情報の読み出しを行うＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムが知られている。このＲＦＩＤシステムは、無線タグが汚れている場合や見えない位置に配置されている場合であっても無線タグ通信装置との通信によりその無線タグに記憶された情報を読み出すことが可能であることから、商品管理や検査工程等の様々な分野において実用が期待されている。
【０００３】
上記無線タグ通信装置をはじめとする通信装置では、通信感度を高めるために通信指向性の制御が行われることが多く、斯かる通信指向性を好適に制御するための種々の技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載されたレーダ装置の指向性制御がそれである。この技術によれば、複数のアンテナ素子を備えてフェイズドアレイ制御を行うアレイアンテナにおいて、それら複数のアンテナ素子のうち通信に用いるアンテナ素子を選択的に切り換えてアンテナ素子の相互間隔を変更することで指向性特性を制御することができ、最大距離及び最大感度を低下させることなく、検索すべき全領域に対して受信感度を適合させることができるとされている。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１７４８２３号公報
【０００５】
しかし、前記従来の技術では、前記無線タグとの間の通信指向性を好適に定めることは困難であった。すなわち、ＲＦＩＤにおいてアレイアンテナを構成する複数のアンテナ素子間隔は一般に搬送波の波長の１／２乃至１倍程度とされ、その間隔が広いほどメインローブ（通信感度を最大とする放射パターン）は鋭くなるが、そのようにすることでグレーティングローブ（不要放射パターン）が発生する可能性があり、また、アンテナを大型化する必要が生じるといった弊害がある。更に、アンテナ素子の相互間隔を変更した場合には、各素子に対応して乗算する係数（ウェイト）をも変更しなければならないが、このウェイトの設定を好適に行い得る技術はなかった。一般にＲＦＩＤでは、通信目的に応じて前記無線タグとの通信指向性を適宜設定することが所望されるため、斯かる制御を実現する無線タグ通信装置の開発が求められていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、無線タグとの間の通信指向性を通信目的に応じて適宜設定し得る無線タグ通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
斯かる目的を達成するために、本発明の要旨とするところは、前記無線タグに向けて送信信号を送信すると共に、その送信信号に応じてその無線タグから返信される返信信号を受信してその無線タグとの間で情報の通信を行う無線タグ通信装置であって、複数のアンテナ素子を有すると共に、前記無線タグとの間の通信に用いられる少なくとも２つのアンテナ素子相互間の間隔を変更し得るアレイアンテナと、そのアレイアンテナにおける前記アンテナ素子相互間の間隔に応じてそれらアンテナ素子に対応する信号それぞれの少なくとも位相を変化させるためのウェイトを設定することで前記無線タグとの間の通信指向性を制御する指向性制御部とを、備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
このようにすれば、複数のアンテナ素子を有すると共に、前記無線タグとの間の通信に用いられる少なくとも２つのアンテナ素子相互間の間隔を変更し得るアレイアンテナと、そのアレイアンテナにおける前記アンテナ素子相互間の間隔に応じてそれらアンテナ素子に対応する信号それぞれの少なくとも位相を変化させるためのウェイトを設定することで前記無線タグとの間の通信指向性を制御する指向性制御部とを、備えていることから、前記無線タグとの間の通信に関与するアンテナ素子相互間の間隔を変更することで指向性特性を任意に制御できることに加え、その間隔に応じて所定のウェイトを設定することで通信指向性を好適に定めることができる。すなわち、無線タグとの間の通信指向性を通信目的に応じて適宜設定し得る無線タグ通信装置を提供することができる。
【０００９】
ここで、好適には、前記アンテナ素子相互間間隔毎に予め定められた複数組のウェイトテーブルを記憶する記憶部を備え、前記指向性制御部は、その記憶部に記憶された複数組のウェイトテーブルのうち前記アンテナ素子相互間間隔に応じて何れか１組のウェイトテーブルを読出して設定するものである。このようにすれば、前記無線タグとの間の通信に関与するアンテナ素子相互間の間隔に適合するウェイトを実用的な態様で設定できる。
【００１０】
また、好適には、前記指向性制御部は、前記指向性制御部は、前記無線タグとの間の通信におけるメインローブを所望のビーム幅とするために前記通信指向性を制御するものである。このようにすれば、前記無線タグとの間の通信におけるメインローブのビーム幅を好適に制御できる。
【００１１】
また、好適には、前記アレイアンテナは、前記無線タグとの間の通信に用いられる少なくとも２つのアンテナ素子相互間の間隔を機械的に変更し得るものである。このようにすれば、例えば手動のつまみ等により前記無線タグとの間の通信に関与するアンテナ素子相互間の間隔を実用的な態様で変更できる。
【００１２】
また、好適には、前記無線タグとの間の通信に用いられる少なくとも２つのアンテナ素子相互間の間隔を機械的に変更するための動力発生機及び動力伝達装置を備えたものである。このようにすれば、例えば電動モータ等を用いて前記無線タグとの間の通信に関与するアンテナ素子相互間の間隔を実用的な態様で変更できる。
【００１３】
また、好適には、前記無線タグとの間の通信に用いられる少なくとも２つのアンテナ素子相互間の間隔を検出する検出装置を備えたものである。このようにすれば、その検出装置により検出される間隔に応じて前記指向性制御部により実用的な態様で前記無線タグとの間の通信指向性を制御できる。
【００１４】
また、好適には、前記アレイアンテナは、３つ以上のアンテナ素子を有するものであり、それらのアンテナ素子のうち前記無線タグとの間の通信に用いられる少なくとも２つのアンテナ素子を選択するアンテナ選択部を備えたものである。このようにすれば、前記無線タグとの間の通信に関与するアンテナ素子相互間の間隔を実用的な態様で変更できる。
【００１５】
また、好適には、前記アレイアンテナは、前記無線タグに送信信号を送信するために用いられる少なくとも２つのアンテナ素子相互間の間隔を変更し得るものであり、前記指向性制御部は、前記アレイアンテナにおける前記アンテナ素子相互間の間隔に応じて所定の送信ウェイトを設定するものである。このようにすれば、前記無線タグとの間の通信における送信指向性を好適に制御できる。
【００１６】
また、好適には、前記アレイアンテナは、前記無線タグから返信される受信信号を受信するために用いられる少なくとも２つのアンテナ素子相互間の間隔を変更し得るものであり、前記指向性制御部は、前記アレイアンテナにおける前記アンテナ素子相互間の間隔に応じて所定の受信ウェイトを設定するものである。このようにすれば、前記無線タグとの間の通信における受信指向性を好適に制御できる。
【００１７】
また、好適には、前記アンテナ素子相互間の間隔が所定値未満である場合には、前記指向性制御部により指向性を変化させつつ前記無線タグとの間の通信を行い、前記アンテナ素子相互間の間隔が所定値以上である場合には、前記指向性制御部により設定される指向性を固定して前記無線タグとの間の通信を行うものである。このようにすれば、前記アンテナ素子相互間の間隔に対応する指向性特性に応じて好適な態様で前記無線タグとの間の通信を行うことができる。
【００１８】
また、好適には、前記複数のアンテナ素子は、前記無線タグに向けて送信信号を送信すると共に、その送信信号に応じてその無線タグから返信される返信信号を受信するために用いられる送受信共用のアンテナ素子である。このようにすれば、前記アレイアンテナの構成を可及的に簡単にできることに加え、前記無線タグとの間の通信における送信指向性及び受信指向性を好適に制御できる。
【００１９】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は、本発明の無線タグ通信装置が好適に用いられる無線タグ通信システム１０について説明する図である。この無線タグ通信システム１０は、本発明の一実施例である無線タグ通信装置１２と、その無線タグ通信装置１２の通信対象である単数乃至は複数（図１では単数）の無線タグ１４とから構成される所謂ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムであり、上記無線タグ通信装置１２はそのＲＦＩＤシステムの質問器として、上記無線タグ１４は応答器としてそれぞれ機能する。すなわち、上記無線タグ通信装置１２から質問波Ｆｃ（送信信号）が上記無線タグ１４に向けて送信されると、その質問波Ｆｃを受信した上記無線タグ１４において所定の情報信号（データ）によりその質問波Ｆｃが変調され、応答波Ｆｒ（返信信号）として上記無線タグ通信装置１２に向けて返信されることで、その無線タグ通信装置１２と無線タグ１４との間で情報の通信が行われる。この無線タグ通信システム１０は、例えば、所定の通信領域内における物品の管理等に用いられるものであり、上記無線タグ１４は、好適には、管理対象である物品に貼られる等してその物品と一体的に設けられている。また、上記無線タグ通信装置１２は、好適には、管理対象である物品等に対して相対移動可能に設けられた携帯式装置であり、上記無線タグ１４の検出に際して利用者は上記無線タグ通信装置１２を携帯し、その無線タグ通信装置１２の表示部２２に表示される画面を参照しながら上記無線タグ１４の検出を行う。
【００２１】
図２は、前記無線タグ通信装置１２の外観を説明する平面図であり、図３は、図２を矢印IIIの方向から見た背面図である。これらの図２及び図３に示すように、前記無線タグ通信装置１２は、所定の厚みを有する平板状の本体ユニット１６と、その本体ユニット１６の側部に設けられたアンテナユニット１８とから成る。この本体ユニット１６は、所定の厚みを有する平板状の筐体２０と、その筐体２０の平面部に設けられた表示部２２と、上記筐体２０の平面部における表示部２２の側方に設けられた操作部２４と、上記筐体２０の平面部における表示部２２の側方にスピーカを有する音声出力部２６とを、備えて構成されている。
【００２２】
上記表示部２２は、前記無線タグ１４との通信に関する種々の情報を示す映像（画像）を表示させるための映像表示装置であり、液晶ディスプレイパネル等が好適に用いられる。また、上記操作部２４は、所定のキー、ボタン、スイッチ、或いはパッド等の入力装置を備えており、それらの入力装置によって上記表示部２２の表示や無線タグ１４の検出に係わる様々な操作を行い得るようになっている。また、上記音声出力部２６は、前記無線タグ１４との通信に関する種々の発信音を出力させるための音声発生装置であり、ブザー、アラーム、或いはチャイムスピーカ等が好適に用いられる。
【００２３】
前記アンテナユニット１８は、前記筐体２０と一体的に設けられたユニット基部２８と、そのユニット基部２８から左右に張り出すように設けられると共にそのユニット基部２８からの伸長寸法を変更し得る左右一対の支持アーム３０ａ、３０ｂ（以下、特に区別しない場合には単に支持アーム３０と称する）と、それら支持アーム３０のユニット基部２８からの伸長寸法を変更するための調節つまみ３２と、上記ユニット基部２８の中央部及び一対の支持アーム３０それぞれにおけるユニット基部２８とは反対側の端部に互いに平行となるように立設された複数（図２及び３では３本）のアンテナ素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ（以下、特に区別しない場合には単にアンテナ素子３４と称する）とを、備えて構成されている。これら複数のアンテナ素子３４は、前記無線タグ１４に向けて送信信号を送信すると共に、その送信信号に応じてその無線タグ１４から返信される返信信号を受信するために用いられる送受信共用のアンテナ素子であり、上記３本のアンテナ素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃによりアレイアンテナ３６が構成されている。また、図８乃至図１０を用いて後述するように、上記調節つまみ３２による支持アーム３０の伸長寸法を変更する操作では、中央のアンテナ素子３４ａに対するアンテナ素子３４ｂ及び３４ｃの距離が常に等しくなるように、すなわちアンテナ素子３４ａ、３４ｂ相互間の間隔と、アンテナ素子３４ａ、３４ｃ相互間の間隔とが常に等しくなるように構成されている。また、好適には、上記ユニット基部２８は、図示しない所定の係止具を備えており、その係止具が前記本体ユニット１６の所定部位に設けられた図示しない係止部と係合させられることにより、その本体ユニット１６に対して着脱可能とされている。
【００２４】
図４は、前記無線タグ通信装置１２の構成を説明する図である。この図４に示すように、前記無線タグ通信装置１２は、前記無線タグ１４への送信信号に対応するコマンドビット列を生成するコマンドビット列生成部３８と、そのコマンドビット列生成部３８から出力されたディジタル信号をＦＳＫ方式で符号化するＦＳＫ符号化部４０と、そのＦＳＫ符号化部４０により符号化された信号をＡＭ方式で変調して送信メモリ部４４に供給（記憶）するＡＭ変調部４２と、その送信メモリ部４４に記憶された送信信号を随時読み出して所定の送信ウェイト（送信ＰＡＡウェイト）を掛算する送信ＰＡＡ（Phased Array Antenna）処理部である送信ウェイト掛算部４６と、その送信ウェイト掛算部４６において掛算される送信ウェイト及び後述する受信ウェイト掛算部５６において掛算される受信ウェイトを制御（算出）するＰＡＡウェイト制御部４８とを、備えている。また、予め定められた複数組のウェイトを記憶する記憶部（レジスタ）であるウェイトメモリ部４９を備えており、上記ＰＡＡウェイト制御部４８は、好適には、そのウェイトメモリ部４９に記憶された複数組のウェイトのうち何れかのウェイトを読み出して設定することにより前記無線タグ１４との通信指向性を制御する指向性制御部として機能する。
【００２５】
また、所定の局発信号を出力する局部発振器５０と、その局部発振器５０から出力される局発信号に応じて上記送信ウェイト掛算部４６から出力される送信信号をアップコンバートして出力すると共に、上記局部発振器５０から出力される局発信号に応じて上記複数のアンテナ素子３４によりそれぞれ受信される受信信号をダウンコンバートして受信メモリ部５４に供給（記憶）する複数（図４では３つ）の高周波送受信部５２ａ、５２ｂ、５２ｃ（以下、特に区別しない場合には単に高周波送受信部５２と称する）とを、備えている。
【００２６】
また、上記受信メモリ部５４に記憶された受信信号を随時読み出して前記ＰＡＡウェイト制御部４８から供給される所定の受信ウェイト（受信ＰＡＡウェイト）を掛算する受信ＰＡＡ処理部である受信ウェイト掛算部５６と、その受信ウェイト掛算部５６から出力される受信信号をＡＭ方式で復調してＡＭ復調波を検出するＡＭ復調部５８と、そのＡＭ復調部５８により復調されたＡＭ復調波をＦＳＫ方式で復号するＦＳＫ復号部６０と、そのＦＳＫ復号部６０により復号された復号信号を解釈して前記無線タグ１４の変調に関する情報信号を読み出す返答ビット列解釈部６２とを、備えている。また、図１０を用いて後述するように、前記アンテナユニット１８には、前記複数のアンテナ素子３４のうち少なくとも１つのアンテナ素子３４の位置を検出するための素子位置センサ６４が設けられており、前記無線タグ通信装置１２は、斯かる素子位置センサ６４による検出結果に応じて前記複数のアンテナ素子３４相互間の間隔を検出する素子間隔検出部６６を機能的に備えている。
【００２７】
図５は、前記送信ウェイト掛算部４６の構成を詳しく説明する図である。この図５に示すように、前記送信ウェイト掛算部４６は、前記送信メモリ部４４から読み出される送信信号に前記ＰＡＡウェイト制御部４８から供給される送信ＰＡＡウェイトをそれぞれ掛け合わせて各高周波送受信部５２に供給する複数（図５では３つ）の掛算器６８ａ、６８ｂ、６８ｃ（以下、特に区別しない場合には単に掛算器６８と称する）を備えている。ここで、上記掛算器６８ａが高周波送受信部５２ａに、掛算器６８ｂが高周波送受信部５２ｂに、掛算器６８ｃが高周波送受信部５２ｃに、それぞれ対応しており、各掛算器６８からの出力が対応する高周波送受信部５２に供給されるようになっている。
【００２８】
図６は、前記高周波送受信部５２の構成を詳しく説明する図である。この図６に示すように、前記高周波送受信部５２は、前記送信ウェイト掛算部４６から供給される送信信号をアナログ信号に変換する送信信号Ｄ／Ａ変換器７０と、その送信信号Ｄ／Ａ変換器７０によりアナログ変換された送信信号のうち必要な周波数帯域だけを取り出す送信信号バンドパスフィルタ７１と、送信信号バンドパスフィルタ７１で取り出された信号の周波数を前記局部発振器５０から出力される局発信号の周波数だけ高くするアップコンバータ７２と、そのアップコンバータ７２によりアップコンバートされた送信信号を増幅する送信信号増幅器７４と、その送信信号増幅器７４から出力される送信信号を高周波バンドパスフィルタ７７を介して対応するアンテナ素子３４に供給すると共に、そのアンテナ素子３４から供給される受信信号を高周波信号バンドパスフィルタ７７を介して受信信号増幅部７８に供給する方向性結合器７６と、その方向性結合器７６から供給される受信信号を増幅する受信信号増幅器７８と、その受信信号増幅器７８から出力される受信信号の周波数を前記局部発振器５０から出力される局発信号の周波数だけ低くするダウンコンバータ８０と、そのダウンコンバータ８０によりダウンコンバートされた受信信号のうち必要な周波数帯域だけ取り出す受信信号バンドパスフィルタ８１と、受信信号バンドパスフィルタ８１で取り出された信号をディジタル信号に変換して前記受信メモリ部５４に供給する受信信号Ａ／Ｄ変換器８２とを、備えている。
【００２９】
図７は、前記受信ウェイト掛算部５６の構成を詳しく説明する図である。この図７に示すように、前記受信ウェイト掛算部５６は、前記受信メモリ部５４から読み出される受信信号それぞれに前記ＰＡＡウェイト制御部４８から供給される所定の受信ＰＡＡウェイトを掛け合わせる複数（図７では３つ）の掛算器８４ａ、８４ｂ、８４ｃ（以下、特に区別しない場合には単に掛算器８４と称する）と、それら掛算器８４から出力される信号を合成して前記ＡＭ復調部５８に供給する合成器８６とを、備えている。ここで、上記掛算器８４ａが高周波送受信部５２ａに、掛算器８４ｂが高周波送受信部５２ｂに、掛算器８４ｃが高周波送受信部５２ｃに、それぞれ対応している。
【００３０】
図８は、前記無線タグ１４に備えられた無線タグ回路素子８８の構成を説明する図である。この図８に示すように、上記無線タグ回路素子８８は、前記無線タグ通信装置１２との間で信号の送受信を行うためのアンテナ部９０と、そのアンテナ部９０により受信された信号を処理するためのＩＣ回路部９２とを、備えて構成されている。そのＩＣ回路部９２は、上記アンテナ部９０により受信された前記無線タグ通信装置１２からの質問波Ｆｃを整流する整流部９４と、その整流部９４により整流された質問波Ｆｃのエネルギを蓄積するための電源部９６と、上記アンテナ部９０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１０４に供給するクロック抽出部９８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１００と、上記アンテナ部９０に接続されて信号の変調及び復調を行う変復調部１０２と、上記整流部９４、クロック抽出部９８、及び変復調部１０２等を介して前記無線タグ回路素子８８の作動を制御するための制御部１０４とを、機能的に含んでいる。この制御部１０４は、前記無線タグ通信装置１２と通信を行うことにより上記メモリ部１００に上記所定の情報を記憶する制御や、上記アンテナ部９０により受信された質問波Ｆｃを上記変復調部１０２において上記メモリ部１００に記憶された情報信号に基づいて変調したうえで応答波Ｆｒとして上記アンテナ部９０から反射返信する制御等の基本的な制御を実行する。
【００３１】
図９及び図１０は、前記無線タグ通信装置１２のアンテナユニット１８におけるアンテナ素子３４相互間の間隔の変更について説明する図である。前述したように、前記アンテナユニット１８は、前記調節つまみ３２を回すことで前記一対の支持アーム３０ａ、３０ｂの前記ユニット基部２８からの伸長寸法を変更し得るように構成されている。前記複数のアンテナ素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃは、前記ユニット基部２８の中央部及び一対の支持アーム３０それぞれにおけるユニット基部２８とは反対側の端部に互いに平行となるように立設されていることから、上記操作により前記一対の支持アーム３０ａ、３０ｂの前記ユニット基部２８からの伸長寸法が変更されることで、前記複数のアンテナ素子３４相互間の間隔が機械的に変更されるようになっており、後述する図１１に示すような歯車装置１０６により、図９に示すように素子間隔が前記質問波Ｆｃの波長の１倍とされる状態、図９の状態と図１０の状態の間である素子間隔が前記質問波Ｆｃの波長の３／４倍とされる状態、及び図１０に示すように素子間隔が前記質問波Ｆｃの波長の１／２倍とされる状態のうち何れかに切り換えられるように構成されている。
【００３２】
図１１は、図９に示すアンテナユニット１８において一点鎖線で囲んで示す部分の内部構成を拡大して詳しく説明する部分断面図であり、前記一対の支持アーム３０ａ、３０ｂの前記ユニット基部２８からの伸長寸法（突き出し量）を変更するための歯車装置１０６を示している。前記ユニット基部２８は、その内部の空間に上記歯車装置１０６を収容すると共に前記一対の支持アーム３０ａ、３０ｂをそのユニット基部２８からの伸長寸法変更可能に収めている。すなわち、前記一対の支持アーム３０ａ、３０ｂは、前記ユニット基部２８に対してそれぞれの軸心方向に摺動可能に嵌め入れられている。また、図１１に示すように、前記一対の支持アーム３０ａ、３０ｂそれぞれにおける側部（互いに対向する側面部）には、歯車噛み合い用の歯車溝１０８が支持アーム３０ａ、３０ｂそれぞれの長手方向に連続して直線状に掘設されている。また、中央歯車１１０が前記調節つまみ３２と一体的にその調節つまみ３２に対する相対回転不能且つ前記ユニット基部２８に対する軸心まわりの自転可能に設けられている。そして、前記支持アーム３０に設けられた歯車溝１０８と中央歯車１１０との間に第１歯車１１２及び第２歯車１１４が前記ユニット基部２８に対する軸心まわりの自転可能に設けられることで、それら第１歯車１１２及び第２歯車１１４を介して前記歯車溝１０８と中央歯車１１０とが噛み合わされている。
【００３３】
以上のように構成された歯車装置１０６において、前記調節つまみ３２が矢印で示す方向に回転操作されると、その調節つまみ３２と相対回転不能に設けられた中央歯車１１０が同方向に自転させられ、それに伴って上記第１歯車１１２及び第２歯車１１４が軸心まわりに自転させられることで、前記支持アーム３０ａ、３０ｂが矢印で示す方向に駆動される。また、前記調節つまみ３２が矢印で示す方向と逆方向に回転操作された場合には、前記支持アーム３０ａ、３０ｂは矢印で示す方向と逆方向に駆動される。このような機構により、前記調節つまみ３２の回転に伴って前記一対の支持アーム３０が前記ユニット基部２８から同じ長さ寸法だけ突き出され（或いは引き込まされ）、前記中央のアンテナ素子３４ａに対するアンテナ素子３４ｂ及び３４ｃの距離が変更される。
【００３４】
また、図１１に示すように、前記ユニット基部２８には、前記一対の支持アーム３０のうち少なくとも一方に対応して素子間隔合わせのための凹部１１６がその支持アーム３０に対向する部分に掘設されており、前記ユニット基部２８からの支持アーム３０の伸長寸法が所定長となったときにその支持アーム３０に設けられた板ばね等の突出部１１８が突出して前記凹部１１６に嵌り込むことにより、その支持アーム３０の位置が定まるように構成されている。この凹部１１６は、好適には、前記アンテナ素子３４相互間の間隔が前記質問波Ｆｃの波長の１倍、３／４倍、１／２倍となる前記一対の支持アーム３０ａ、３０ｂの前記ユニット基部２８からの伸長寸法に対応する位置にそれぞれ設けられており、前記調節つまみ３２を手動操作する場合に前記アンテナ素子３４相互間の間隔を好適に定め得るようになっている。また、好適には、上記凹部１１６にはスイッチ等のセンサ装置が設けられており、前記支持アーム３０の突出部１１８が嵌り込むことによりその支持アーム３０の前記ユニット基部２８からの伸長寸法、延いては前記アンテナ素子３４ｂ又は３４ｃの位置を検出するための素子位置センサ６４として機能する。なお、この素子位置センサ６４は、上記支持アーム３０（突出部１１８）の側に設けられるものであってもよい。なお、前述の機構により、前記アンテナ素子３４ａ、３４ｂ相互間の間隔と、アンテナ素子３４ａ、３４ｃ相互間の間隔とが常に等しくなるように構成されていることで、前記素子位置センサ６４によりアンテナ素子３４ｂ及び３４ｃのうち少なくとも一方の位置を検出することで、前記中央のアンテナ素子３４ａに対するアンテナ素子３４ｂ及び３４ｃの距離を検出でき、延いては前記素子間隔検出部６６によりそれら複数のアンテナ素子３４相互間の間隔を検出できるのである。
【００３５】
図１２及び図１３は、前記アンテナ素子３４相互間の間隔による指向性パターンの違いを説明する図であり、図１２はメインローブ方向θ＝０°の指向性パターンを、図１３はメインローブ方向θ＝３０°の指向性パターンを、それぞれ示している。また、これらの図において、素子間隔が前記質問波Ｆｃの波長の１倍とされた状態の指向性パターンを実線で、素子間隔が前記質問波Ｆｃの波長の３／４倍とされた状態の指向性パターンを破線で、素子間隔が前記質問波Ｆｃの波長の１／２倍とされた状態の指向性パターンを一点鎖線で、それぞれ示している。これらの図に示すように、前記複数のアンテナ素子３４相互間の間隔を前記質問波Ｆｃの波長の１倍と比較的広くした場合には、それら複数のアンテナ素子３４により構成されるアレイアンテナ３６の指向性が比較的鋭い（ナロービーム）ものとされ、前記複数のアンテナ素子３４相互間の間隔を前記質問波Ｆｃの波長の３／４倍と中程とした場合には、それら複数のアンテナ素子３４により構成されるアレイアンテナ３６の指向性が中程（ミドルビーム）とされ、前記複数のアンテナ素子３４相互間の間隔を前記質問波Ｆｃの波長の１／２倍と比較的狭くした場合には、それら複数のアンテナ素子３４により構成されるアレイアンテナ３６の指向性が比較的広い（ワイドビーム）ものとされる。このように、素子間隔が広いほどメインローブ（通信感度を最大とする放射パターン）は鋭くなり、逆に素子間隔が狭いほどメインローブは広くなる。例えば、前記無線タグ１４の検索制御において、検索対象である無線タグ１４が存在する位置がまったくわからない場合には、比較的メインローブが広い指向性パターンにて通信を行うことで、比較的広い範囲を検索領域として前記無線タグ１４の大まかな位置を速やかに検出することができる。また、前記無線タグ１４の存在する位置が大まかにわかっている場合には、比較的メインローブが鋭い指向性パターンにて通信を行うことで、その無線タグ１４が存在する詳細な位置を検出することができる。このように、前記無線タグ通信装置１２による前記無線タグ１４との間の通信では、その無線タグ１４との通信指向性の広狭を随意に変更できることが望ましく、本実施例の無線タグ通信装置１２では、前述のようにアンテナ素子３４相互間の間隔が変更可能とされていることで、目的に応じて最適な通信指向性を選択できるようになっている。
【００３６】
図１４は、前記ウェイトメモリ部４９に記憶された複数組のウェイトについて説明する図である。この図１４に示すように、前記ウェイトメモリ部４９には、前記アレイアンテナ３６における前記アンテナ素子３４相互間の間隔に応じて複数組の送受信ＰＡＡウェイトＷ0、Ｗ1、Ｗ2が予め記憶されている。前記ウェイト（複素ウェイト）の値は、例えばＷ１が中央のアンテナ素子に対応する場合、Ｗ０＝ｅｊφ、Ｗ１＝ｅｊ０＝１、Ｗ２＝ｅ−ｊφである。ここで、φ＝（２π／λ）×ｄ×ｓｉｎθ（但し、λは搬送波の波長、ｄは素子間隔、θはメインローブの方向）である。例えば、前記複数のアンテナ素子３４相互間の間隔を前記質問波Ｆｃの波長の１／２倍とした場合に対応する送受信ＰＡＡウェイトがウェイトテーブルＡに、前記複数のアンテナ素子３４相互間の間隔を前記質問波Ｆｃの波長の３／４倍とした場合に対応する送受信ＰＡＡウェイトがウェイトテーブルＢに、前記複数のアンテナ素子３４相互間の間隔を前記質問波Ｆｃの波長の１倍とした場合に対応する送受信ＰＡＡウェイトがウェイトテーブルＣに、それぞれ記憶されている。そして、指向性制御部である前記ＰＡＡウェイト制御部４８は、前記ウェイトメモリ部４９に記憶された複数組のウェイトのうち何れかのウェイトを読み出し、それに基づく送受信ＰＡＡウェイトを設定する。このような送受信ＰＡＡウェイトを素子間隔に応じて選択的に用いることで、通信目的に応じて素子間隔を変更した場合に最適な指向性パターンを形成することができ、前記無線タグ１４との間で好適な通信を実現できる。なお、本実施例では、送信指向性の制御に用いられる送信ウェイトと受信指向性の制御に用いられる受信ウェイトとが共通の値とされているが、送受信でそれぞれ別々の値が用いられる態様も考えられる。
【００３７】
図１５は、前記無線タグ通信装置１２による前記無線タグ１４の検索制御動作を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。
【００３８】
先ず、ステップ（以下、ステップを省略する）ＳＡ１において、前記コマンドビット列生成部３８により検索対象である無線タグ１４へのコマンドビット列が生成され、前記ＦＳＫ符号化部４０によりＦＳＫ方式にて符号化される。次に、ＳＡ２において、ＳＡ１にて符号化された信号が前記ＡＭ変調部４２においてＡＭ方式で変調され、前記送信メモリ部４４に記憶される。次に、ＳＡ３において、送受信ＰＡＡウェイトレジスタすなわちウェイトメモリ部４９に指向性方向の初期値としてθ＝−３０°が設定される。次に、前記素子間隔検出部６６の動作に対応するＳＡ４において、前記素子位置センサ６４からの信号に応じて前記アレイアンテナ３６における素子間隔が送信される質問波Ｆｃに対して１／２波長、３／４波長、１波長の何れであるかが判断される。このＳＡ４において、前記アレイアンテナ３６における素子間隔が１／２波長だと判断される場合には、ＳＡ５において、前記ウェイトメモリ部４９におけるウェイトテーブルＡが選択された後、ＳＡ８以下の処理が実行される。また、ＳＡ４において、前記アレイアンテナ３６における素子間隔が３／４波長だと判断される場合には、ＳＡ６において、前記ウェイトメモリ部４９におけるウェイトテーブルＢが選択された後、ＳＡ８以下の処理が実行される。また、ＳＡ４において、前記アレイアンテナ３６における素子間隔が１波長だと判断される場合には、ＳＡ７において、前記ウェイトメモリ部４９におけるウェイトテーブルＣが選択された後、ＳＡ８以下の処理が実行される。
【００３９】
ＳＡ８の処理では、ＳＡ２にて記憶されたデータが前記送信メモリ部４４から読み出され、前記送信ウェイト掛算部４６においてＳＡ５、ＳＡ６、又はＳＡ７にて選択されたウェイトテーブルに基づく送信ＰＡＡウェイトが掛算された後、前記複数の高周波送受信部５２を介して前記アレイアンテナ３６から質問波Ｆｃとして送信される。次に、ＳＡ９において、ＳＡ８にて送信された質問波Ｆｃに応じて前記無線タグ１４から返信された応答波Ｆｒが前記アレイアンテナ３６により受信され、前記複数の高周波送受信部５２を介して前記受信メモリ部５４に記憶される。次に、ＳＡ１０において、ＳＡ９にて記憶されたデータが前記受信メモリ部５４から読み出され、前記受信ウェイト掛算部５６においてＳＡ５、ＳＡ６、又はＳＡ７にて選択されたウェイトテーブルに基づく受信ＰＡＡウェイトが掛算された後、前記合成器８６により合成される。次に、ＳＡ１１において、ＳＡ１０にて合成された合成信号が前記ＡＭ復調部５８によりＡＭ方式で復調される。次に、ＳＡ１２において、ＳＡ１１において復調された信号が前記ＦＳＫ復号部６０によりＦＳＫ方式で復号される。次に、ＳＡ１３において、ＳＡ１２にて復号された復号データが正常であるか否かが判断される。このＳＡ１２の判断が肯定される場合には、ＳＡ１４において、検索対象である無線タグ１４が発見されたことが確認された後、本ルーチンが終了させられるが、ＳＡ１３の判断が否定される場合には、ＳＡ１５において、前記ウェイトメモリ部４９に設定されたメインローブ方向θに１０°が加算された後、ＳＡ１６において、前記ウェイトメモリ部４９に設定された指向性方向θは３０°より大きいか否かが判断される。このＳＡ１６の判断が否定される場合には、ＳＡ８以下の処理が再び実行されるが、ＳＡ１６の判断が肯定される場合には、ＳＡ１７において、検索対象である無線タグ１４は発見されなかったことが確認された後、本ルーチンが終了させられる。以上の処理において、ＳＡ５、ＳＡ６、ＳＡ７、ＳＡ８、及びＳＡ１０が前記ＰＡＡウェイト制御部４８の動作に対応する。
【００４０】
このように、本実施例によれば、複数のアンテナ素子３４を有すると共に、前記無線タグ１４との間の通信に用いられる少なくとも２つのアンテナ素子３４相互間の間隔を変更し得るアレイアンテナ３６と、そのアレイアンテナ３６における前記アンテナ素子３４相互間の間隔に応じてそれらアンテナ素子３４に対応する信号それぞれの少なくとも位相を変化させるためのウェイトを設定することで前記無線タグ１４との間の通信指向性を制御する指向性制御部であるＰＡＡウェイト制御部４８（ＳＡ５、ＳＡ６、ＳＡ７、ＳＡ８、及びＳＡ１０）とを、備えていることから、前記無線タグ１４との間の通信に関与するアンテナ素子３４相互間の間隔を変更することで指向性特性を任意に制御できることに加え、その間隔に応じて所定のウェイトを設定することで通信指向性を好適に定めることができる。すなわち、無線タグ１４との間の通信指向性を通信目的に応じて適宜設定し得る無線タグ通信装置１２を提供することができる。
【００４１】
また、前記アンテナ素子３４相互間間隔毎に予め定められた複数組のウェイトテーブルを記憶する記憶部であるウェイトメモリ部４９を備え、前記ＰＡＡウェイト制御部４８は、そのウェイトメモリ部４９に記憶された複数組のウェイトテーブルのうち前記アンテナ素子３４相互間間隔に応じて何れか１組のウェイトテーブルを読出して設定するものであるため、前記無線タグ１４との間の通信に関与するアンテナ素子３４相互間の間隔に適合するウェイトを実用的な態様で設定できる。
【００４２】
また、前記ＰＡＡウェイト制御部４８は、前記無線タグ１４との間の通信におけるメインローブを所望のビーム幅とするために前記通信指向性を制御するものである。このようにすれば、前記無線タグ１４との間の通信におけるメインローブのビーム幅を好適に制御できる。
【００４３】
また、前記アレイアンテナ３６は、前記無線タグ１４との間の通信に用いられる少なくとも２つのアンテナ素子３４相互間の間隔を機械的に変更し得るものであるため、手動の調節つまみ３２により前記無線タグ１４との間の通信に関与するアンテナ素子３４相互間の間隔を実用的な態様で変更できる。
【００４４】
また、前記無線タグ１４との間の通信に用いられる少なくとも２つのアンテナ素子３４相互間の間隔を検出する検出装置である素子位置センサ６４を備えたものであるため、その素子位置センサ６４により検出される間隔に応じて前記ＰＡＡウェイト制御部４８により実用的な態様で前記無線タグ１４との間の通信指向性を制御できる。
【００４５】
また、前記アレイアンテナ３６は、前記無線タグ１４に送信信号を送信するために用いられる少なくとも２つのアンテナ素子３４相互間の間隔を変更し得るものであり、前記ＰＡＡウェイト制御部４８は、前記アレイアンテナ３６における前記アンテナ素子３４相互間の間隔に応じて所定の送信ウェイトを設定するものであるため、前記無線タグ１４との間の通信における送信指向性を好適に制御できる。
【００４６】
また、前記アレイアンテナ３６は、前記無線タグ１４から返信される受信信号を受信するために用いられる少なくとも２つのアンテナ素子３４相互間の間隔を変更し得るものであり、前記ＰＡＡウェイト制御部４８は、前記アレイアンテナ３６における前記アンテナ素子３４相互間の間隔に応じて所定の受信ウェイトを設定するものであるため、前記無線タグ１４との間の通信における受信指向性を好適に制御できる。
【００４７】
また、前記複数のアンテナ素子３４は、前記無線タグ１４に向けて送信信号を送信すると共に、その送信信号に応じてその無線タグ１４から返信される返信信号を受信するために用いられる送受信共用のアンテナ素子３４であるため、前記アレイアンテナ３６の構成を可及的に簡単にできることに加え、前記無線タグ１４との間の通信における送信指向性及び受信指向性を好適に制御できる。
【００４８】
続いて、本発明の他の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明に関して、前述の実施例と共通する部分については同一の符合を付してその説明を省略する。
【実施例２】
【００４９】
図１６は、本発明の他の実施例である無線タグ通信装置１２０の構成を説明する図である。この図１６に示すように、本実施例の無線タグ通信装置１２０は、前記歯車装置１０６の中央歯車１１０に連結されてその中央歯車１１０を回転駆動するためのモータ１２２を備えている。このモータ１２２としては、電気信号に応じて一定角度（回転量）で回転するステッピングモータ等が好適に用いられ、動力伝達装置である前記歯車装置１０６を介して前記無線タグ１４との間の通信に用いられる少なくとも２つのアンテナ素子３４相互間の間隔を機械的に変更するための動力発生機として機能する。また、上記モータ１２２の回転量を制御することにより前記複数のアンテナ素子３４相互間の間隔を制御（設定）する素子間隔設定部１２３が機能的に設けられている。
【００５０】
上記無線タグ通信装置１２０では、動作モードすなわち前記アレイアンテナ３６の通信モードをワイドビーム、ミドルビーム、及びナロービームの何れかに設定し得るように構成されている。このワイドビームは、前記アレイアンテナ３６におけるアンテナ素子３４相互間の間隔を前記質問波Ｆｃの波長の１／２倍とした場合に対応し、ミドルビームは、前記アレイアンテナ３６におけるアンテナ素子３４相互間の間隔を前記質問波Ｆｃの波長の３／４倍とした場合に対応し、ナロービームは、前記アレイアンテナ３６におけるアンテナ素子３４相互間の間隔を前記質問波Ｆｃの波長の１倍とした場合に対応する。上記素子間隔設定部１２３は、前記操作部２４を介しての所定の操作或いは通信対象となる無線タグ１４との通信状態に応じた自動制御により上記モータ１２２の回転量を制御することで前記複数のアンテナ素子３４相互間の間隔を変更し、上記ワイドビーム、ミドルビーム、及びナロービームの何れかの動作モードを成立させる。なお、本実施例では、動作モードを三段階に変更する態様について説明するが、二段階に変更するものであってもよく、また四段階以上に変更し得るものであっても構わない。
【００５１】
ここで、前記無線タグ通信装置１２０は、好適には、前記アンテナ素子３４相互間の間隔が所定値未満である場合、例えば前記質問波Ｆｃの波長の３／４倍未満である場合には、前記ＰＡＡウェイト制御部４８により指向性を変化させつつ前記無線タグ１４との間の通信を行い、前記アンテナ素子３４相互間の間隔が所定値以上、例えば前記質問波Ｆｃの波長の３／４倍以上である場合には、前記ＰＡＡウェイト制御部４８により設定される指向性を固定して前記無線タグ１４との間の通信を行う。前述のように、前記アンテナ素子３４相互間の間隔が比較的狭い場合には、前記アレイアンテナ３６による通信モードはワイドビームとなり、広い検索範囲における前記無線タグ１４の位置を大まかに検出する場合等において好適である。このような態様では、指向性制御部である前記ＰＡＡウェイト制御部４８により指向性を振ることで、より速やかに対象となる無線タグ１４を検索することができる。一方、前記アンテナ素子３４相互間の間隔が比較的広い場合には、前記アレイアンテナ３６による通信モードはナロービームとなり、大まかな位置がわかっている無線タグ１４の存在する位置を詳細に求める場合等において好適である。このような態様では、指向性制御部である前記ＰＡＡウェイト制御部４８により指向性を固定して、例えば利用者が前記無線タグ通信装置１２０を手で持って振ること等により好適な通信を実現できる。
【００５２】
また、前記無線タグ通信装置１２０では、好適には、前記アレイアンテナ３６におけるアンテナ素子３４相互間の間隔を比較的狭くした状態で検索対象である無線タグ１４の仮検索を行い、それらアンテナ素子３４相互間の間隔を比較的広くした状態でその無線タグ１４の本検索を行う。例えば、前記アレイアンテナ３６の通信モードをワイドビームとして（すなわち素子間隔を１／２波長として）仮検索を行い、通信モードをナロービームとして（すなわち素子間隔を１波長として）本検索を行う。前述したように、ワイドビームは前記無線タグ１４の大まかな位置を検索する通信において好適であり、ナロービームはその無線タグ１４の詳細な位置を検索する通信において好適であるため、このように前記アレイアンテナ３６の通信指向性を適宜設定して仮検索及び本検索を行うことで、通信対象である無線タグ１４の存在する位置を可及的速やかに検索できる。
【００５３】
図１７は、前記無線タグ通信装置１２０による前記無線タグ１４の検索制御動作を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。この図１７に示す制御において、前述した図１５に示す制御と共通するステップについては同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５４】
図１７に示す制御では、前述したＳＡ２の処理に続くＳＡ１８において、前記無線タグ通信装置１２の動作モードがワイドビーム、ミドルビーム、ナロービームの何れであるかが判断される。このＳＡ１８において、前記無線タグ通信装置１２の動作モードがワイドビームであると判断される場合には、ＳＡ１９において、前記モータ１２２が駆動されて前記アレイアンテナ３６における素子間隔が１／２波長とされ、ＳＡ５において、前記ウェイトメモリ部４９におけるウェイトテーブルＡが選択された後、ＳＡ３以下の処理が実行される。また、ＳＡ１８において、前記無線タグ通信装置１２の動作モードがミドルビームであると判断される場合には、前記モータ１２２が駆動されて前記アレイアンテナ３６における素子間隔が３／４波長とされ、ＳＡ６において、前記ウェイトメモリ部４９におけるウェイトテーブルＢが選択された後、ＳＡ３以下の処理が実行される。また、ＳＡ１８において、前記無線タグ通信装置１２の動作モードがナロービームであると判断される場合には、ＳＡ２１において、前記モータ１２２が駆動されて前記アレイアンテナ３６における素子間隔が１波長とされ、ＳＡ７において、前記ウェイトメモリ部４９におけるウェイトテーブルＣが選択された後、ＳＡ３以下の処理が実行される。また、前述したＳＡ１３の判断が肯定される場合には、ＳＡ１３′において、前記アンテナ素子３４相互間の間隔が前記質問波Ｆｃの波長の１波長分であるか否かが判断される。このＳＡ１３′の判断が否定される場合には、前述したＳＡ１５以下の処理が実行されるが、ＳＡ１３′の判断が肯定される場合には、ＳＡ１３″において、検索中断であるか否かが判断される。このＳＡ１３″の判断が肯定される場合には、前述したＳＡ１７以下の処理が実行されるが、ＳＡ１３″の判断が否定される場合には、前述したＳＡ８以下の処理が再び実行される。以上の制御において、ＳＡ１９、ＳＡ２０、及びＳＡ２１が前記素子間隔設定部１２３の動作に対応する。
【００５５】
図１８は、前記無線タグ通信装置１２０による前記無線タグ１４の検索制御動作の他の一例を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。
【００５６】
先ず、Ｓ１において、前記コマンドビット列生成部３８により検索対象である無線タグ１４へのコマンドビット列が生成され、前記ＦＳＫ符号化部４０によりＦＳＫ方式にて符号化される。次に、Ｓ２において、Ｓ１にて符号化された信号が前記ＡＭ変調部４２においてＡＭ方式で変調され、前記送信メモリ部４４に記憶される。次に、Ｓ３において、前記モータ１２２が駆動されて前記アレイアンテナ３６におけるアンテナ素子３４相互間の間隔が前記質問波Ｆｃの波長の１／２倍とされる。次に、Ｓ４において、前記ウェイトメモリ部４９におけるウェイトテーブルＡが選択される。次に、ＳＴにおいて、図１９に詳述するタグ仮検索制御が実行される。次に、Ｓ５において、前記モータ１２２が駆動されて前記アレイアンテナ３６におけるアンテナ素子３４相互間の間隔が前記質問波Ｆｃの波長の１倍とされる。次に、Ｓ６において、前記ウェイトメモリ部４９におけるウェイトテーブルＣが選択される。次に、ＳＭにおいて、図２０に詳述するタグ本検索制御が実行された後、本ルーチンが終了させられる。
【００５７】
図１９は、図１８に示す無線タグ検索制御の一部であるタグ仮検索制御について説明するフローチャートである。この図１９に示す制御では、先ず、ＳＴ１において、送受信ＰＡＡウェイトレジスタすなわちウェイトメモリ部４９に指向性方向の初期値としてθ＝−３０°が設定される。次に、ＳＴ２において、Ｓ２にて記憶されたデータが前記送信メモリ部４４から読み出され、前記送信ウェイト掛算部４６においてＳ４にて選択されたウェイトテーブルＡに基づく送信ＰＡＡウェイトが掛算された後、前記複数の高周波送受信部５２を介して前記アレイアンテナ３６から質問波Ｆｃとして送信される。次に、ＳＴ３において、ＳＴ２にて送信された質問波Ｆｃに応じて前記無線タグ１４から返信された応答波Ｆｒが前記アレイアンテナ３６により受信され、前記複数の高周波送受信部５２を介して前記受信メモリ部５４に記憶される。次に、ＳＴ４において、ＳＴ３にて記憶されたデータが前記受信メモリ部５４から読み出され、前記受信ウェイト掛算部５６においてＳ４にて選択されたウェイトテーブルＡに基づく受信ＰＡＡウェイトが掛算された後、前記合成器８６により合成される。次に、ＳＴ５において、ＳＴ４にて合成された合成信号が前記ＡＭ復調部５８によりＡＭ方式で復調される。次に、ＳＴ６において、ＳＴ５にて復調されたＡＭ復調信号の振幅Ａが検出される。次に、ＳＴ７において、ＳＴ６にて検出された振幅Ａが最大であるか否かが判断される。このＳＴ７の判断が肯定される場合には、ＳＴ８において、検出された振幅Ａが最大振幅を示すＡtemp_maxに代入され、その時点におけるメインローブ方向θが最大感度方向を示すθtemp_maxに代入された後、ＳＴ９以下の処理が実行されるが、ＳＴ７の判断が否定される場合には、ＳＴ９において、前記ウェイトメモリ部４９に設定されたメインローブ方向θに３０°が加算された後、ＳＴ１０において、前記ウェイトメモリ部４９に設定されたメインローブ方向θは３０°より大きいか否かが判断される。このＳＴ１０の判断が否定される場合には、ＳＴ２以下の処理が再び実行されるが、ＳＴ１０の判断が肯定される場合には、最大振幅を示すＡtemp_maxが所定の必要値以上であるか否かが判断される。このＳＴ１１の判断が否定される場合には、ＳＴ１２において、検索対象である無線タグ１４は発見されなかったことが確認された後、本ルーチンが終了させられるが、ＳＴ１１の判断が肯定される場合には、それをもって図１８に示す無線タグ検索制御に復帰させられる。
【００５８】
図２０は、図１８に示す無線タグ検索制御の一部であるタグ本検索制御について説明するフローチャートである。この図２０に示す制御では、先ず、ＳＭ１において、前記ウェイトメモリ部４９にメインローブ方向の初期値としてθ＝θtemp_max−１０°が設定される。次に、ＳＭ２において、Ｓ２にて記憶されたデータが前記送信メモリ部４４から読み出され、前記送信ウェイト掛算部４６においてＳ６にて選択されたウェイトテーブルＣに基づく送信ＰＡＡウェイトが掛算された後、前記複数の高周波送受信部５２を介して前記アレイアンテナ３６から質問波Ｆｃとして送信される。次に、ＳＭ３において、ＳＭ２にて送信された質問波Ｆｃに応じて前記無線タグ１４から返信された応答波Ｆｒが前記アレイアンテナ３６により受信され、前記複数の高周波送受信部５２を介して前記受信メモリ部５４に記憶される。次に、ＳＭ４において、ＳＭ３にて記憶されたデータが前記受信メモリ部５４から読み出され、前記受信ウェイト掛算部５６においてＳ６にて選択されたウェイトテーブルＣに基づく受信ＰＡＡウェイトが掛算された後、前記合成器８６により合成される。次に、ＳＭ５において、ＳＭ４にて合成された合成信号が前記ＡＭ復調部５８によりＡＭ方式で復調される。次に、ＳＭ６において、ＳＭ５にて復調されたＡＭ復調信号の振幅が検出され、その振幅が最大であるか否かが判断される。このＳＭ６の判断が肯定される場合には、ＳＭ７において、その時点におけるメインローブ方向θがタグ方向を示すθmaxに代入された後、ＳＭ８以下の処理が実行されるが、ＳＭ６の判断が否定される場合には、ＳＭ８において、前記ウェイトメモリ部４９に設定されたメインローブ方向θに１０°が加算された後、ＳＭ９において、前記ウェイトメモリ部４９に設定されたメインローブ方向θはθtemp_max＋１０°より大きいか否かが判断される。このＳＭ９の判断が否定される場合には、ＳＭ２以下の処理が再び実行されるが、ＳＭ９の判断が肯定される場合には、その時点におけるθmaxが検索対象である無線タグ１４の存在する方向であると確認された後、図１８に示す無線タグ検索制御に復帰させられる。
【００５９】
このように、本実施例によれば、前記無線タグ１４との間の通信に用いられる少なくとも２つのアンテナ素子３４相互間の間隔を機械的に変更するための動力発生機であるモータ１２２及び動力伝達装置である歯車装置１０６を備えたものであるため、そのモータ１２２の駆動により歯車装置１０６を介して前記無線タグ１４との間の通信に関与するアンテナ素子３４相互間の間隔を実用的な態様で変更できる。
【００６０】
また、前記無線タグ通信装置１２０は、前記アンテナ素子３４相互間の間隔が所定値未満である場合すなわち１波長ではない場合には、前記ＰＡＡウェイト制御部４８により指向性を変化させつつ前記無線タグ１４との間の通信を行い、前記アンテナ素子３４相互間の間隔が所定値以上である場合すなわち１波長である場合には、前記ＰＡＡウェイト制御部４８により設定される指向性を固定して前記無線タグ１４との間の通信を行うものであるため、前記アンテナ素子３４相互間の間隔に対応する指向性特性に応じて好適な態様で前記無線タグとの間の通信を行うことができる。
【実施例３】
【００６１】
図２１は、本発明の更に別の実施例である無線タグ通信装置１２４の構成を説明する図である。この図２１に示すように、本実施例の無線タグ通信装置１２４は、互いに平行となるように立設された複数（図２１では７つ）のアンテナ素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３４ｅ、３４ｆ、３４ｇ（以下、特に区別しない場合には単にアンテナ素子３４と称する）を有するアレイアンテナ１２６を備えている。また、上記アンテナ素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃの何れかを選択的に前記高周波送受信部５２ａに入出力可能に接続すると共に、上記アンテナ素子３４ｅ、３４ｆ、３４ｇの何れかを選択的に前記高周波送受信部５２ｃに入出力可能に接続するアンテナ選択部１２８と、そのアンテナ選択部１２８による上記複数のアンテナ素子３４と高周波送受信部５２との間の接続を制御することにより前記無線タグ１４との間の通信に用いられるアンテナ素子３４相互間の間隔を設定する素子間隔設定部１３０とを、機能的に備えている。
【００６２】
図２２は、上記アレイアンテナ１２６における複数のアンテナ素子３４の相対位置関係を例示する図である。この図２２に示すように、上記アレイアンテナ１２６は、上記アンテナ素子３４ｄを中心として上記アンテナ素子３４ａ及び３４ｇがそのアンテナ素子３４ａから前記質問波Ｆｃの波長の１倍の距離隔てた位置に、上記アンテナ素子３４ｂ及び３４ｆがそのアンテナ素子３４ａから前記質問波Ｆｃの波長の３／４倍の距離隔てた位置に、上記アンテナ素子３４ｃ及び３４ｅがそのアンテナ素子３４ａから前記質問波Ｆｃの波長の１／２倍の距離の位置に、それぞれ配設されている。また、上記アンテナ選択部１２８は、上記アンテナ素子３４ａを高周波送受信部５２ａに接続する場合には、上記アンテナ素子３４ｇを高周波送受信部５２ｃに接続し、上記アンテナ素子３４ｂを高周波送受信部５２ａに接続する場合には、上記アンテナ素子３４ｆを高周波送受信部５２ｃに接続し、上記アンテナ素子３４ｃを高周波送受信部５２ａに接続する場合には、上記アンテナ素子３４ｅを高周波送受信部５２ｃに接続するものである。すなわち、上記アレイアンテナ１２６では、通信対象である無線タグ１４との間で情報の送受信を行う複数のアンテナ素子として上記アンテナ素子３４ａ、３４ｄ、３４ｇが選択される第１の状態、上記アンテナ素子３４ｂ、３４ｄ、３４ｆが選択される第２の状態、及び上記アンテナ素子３４ｃ、３４ｄ、３４ｅが選択される第３の状態のうち何れかが選択的成立させられる。このように、上記アレイアンテナ１２６は、上記複数のアンテナ素子３４から前記無線タグ１４との間の通信に用いられる少なくとも２つのアンテナ素子３４を選択することにより、その無線タグ１４との間の通信に用いられるアンテナ素子３４相互間の間隔を変更するものである。
【００６３】
ここで、通信対象である無線タグ１４との間で情報の送受信を行う複数のアンテナ素子として前記アンテナ素子３４ａ、３４ｄ、３４ｇが選択される第１の状態では、それらアンテナ素子３４相互間の間隔が前記質問波Ｆｃの波長の１倍となり、前記アレイアンテナ３６による通信モードは比較的鋭く（ナロービーム）なる。また、前記アンテナ素子３４ｂ、３４ｄ、３４ｆが選択される第２の状態では、それらアンテナ素子３４相互間の間隔が前記質問波Ｆｃの波長の３／４倍となり、前記アレイアンテナ３６による通信モードは中程（ミドルビーム）となる。また、前記アンテナ素子３４ｃ、３４ｄ、３４ｅが選択される第３の状態では、それらアンテナ素子３４相互間の間隔が前記質問波Ｆｃの波長の１／２倍となり、前記アレイアンテナ３６による通信モードは比較的広く（ワイドビーム）となる。また、前記無線タグ通信装置１２４に備えられたＰＡＡウェイト制御部４８は、前述した実施例と同様に、前記アレイアンテナ１２６における前記アンテナ素子３４相互間の間隔に応じて、前記ウェイトメモリ部４９に記憶された複数組のウェイトのうち対応するウェイトを読み出し、そのウェイトに基づいて前記送信ウェイト掛算部４６において掛算される送信ＰＡＡウェイト及び受信ウェイト掛算部５６において掛算される受信ＰＡＡウェイトを制御する。
【００６４】
図２３は、前記無線タグ通信装置１２４による前記無線タグ１４の検索制御動作を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。この図２３に示す制御において、前述した図１５に示す制御と共通するステップについては同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６５】
図２３に示す制御では、前述したＳＡ３の処理に続くＳＡ１８において、前記無線タグ通信装置１２の動作モードがワイドビーム、ミドルビーム、ナロービームの何れであるかが判断される。このＳＡ１８において、前記無線タグ通信装置１２の動作モードがワイドビームであると判断される場合には、ＳＡ２２において、前記アンテナ素子３４ｃが高周波送受信部５２ａに、アンテナ素子３４ｄが高周波送受信部５２ｂに、アンテナ素子３４ｅが高周波送受信部５２ｃに、それぞれ接続されて前記アレイアンテナ３６における素子間隔が１／２波長とされ、ＳＡ５において、前記ウェイトメモリ部４９におけるウェイトテーブルＡが選択された後、ＳＡ８以下の処理が実行される。また、ＳＡ１８において、前記無線タグ通信装置１２の動作モードがミドルビームであると判断される場合には、ＳＡ２３において、前記アンテナ素子３４ｂが高周波送受信部５２ａに、アンテナ素子３４ｄが高周波送受信部５２ｂに、アンテナ素子３４ｆが高周波送受信部５２ｃに、それぞれ接続されて前記アレイアンテナ３６における素子間隔が３／４波長とされ、ＳＡ６において、前記ウェイトメモリ部４９におけるウェイトテーブルＢが選択された後、ＳＡ８以下の処理が実行される。また、ＳＡ１８において、前記無線タグ通信装置１２の動作モードがナロービームであると判断される場合には、ＳＡ２４において、前記アンテナ素子３４ａが高周波送受信部５２ａに、アンテナ素子３４ｄが高周波送受信部５２ｂに、アンテナ素子３４ｇが高周波送受信部５２ｃに、それぞれ接続されて前記アレイアンテナ３６における素子間隔が１波長とされ、ＳＡ７において、前記ウェイトメモリ部４９におけるウェイトテーブルＣが選択された後、ＳＡ８以下の処理が実行される。以上の制御において、ＳＡ２２、ＳＡ２３、及びＳＡ２４が前記アンテナ選択部１２８の動作に対応する。
【００６６】
このように、本実施例によれば、前記アレイアンテナ１２６は、３つ以上のアンテナ素子３４を有するものであり、それらのアンテナ素子３４のうち前記無線タグ１４との間の通信に用いられる少なくとも２つのアンテナ素子３４を選択するアンテナ選択部１２８（ＳＡ２２、ＳＡ２３、及びＳＡ２４）を備えたものであるため、前記無線タグ１４との間の通信に関与するアンテナ素子３４相互間の間隔を実用的な態様で変更できる。
【００６７】
以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。
【００６８】
例えば、前述の実施例において、前記送信ウェイト掛算部４６、ＰＡＡウェイト制御部４８、受信ウェイト掛算部５０、及び素子間隔検出部６６等は、それぞれ個別の制御装置として備えられたものであったが、これらの制御機能は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含んでディジタル信号処理を実行するＤＳＰ（Digital Signal Processor）等に機能的に備えられたものであってもよい。また、これらの制御機能による制御動作は、ディジタル信号処理によるものであるとアナログ信号処理によるものであるとを問わない。
【００６９】
また、前述の実施例では、ＰＡＡ（Phased Array Antenna）処理により前記無線タグ１４との間の通信指向性を制御する態様について説明したが、例えば、ＡＡＡ（Adaptive Array Antenna）処理等により前記無線タグ１４との通信指向性を制御し得る無線タグ通信装置にも本発明は好適に適用されるものである。
【００７０】
また、前述の実施例では、前記無線タグ１４との間の通信に関して利用者が携帯して用いることができる携帯式の無線タグ通信装置１２等について説明したが、室等に位置固定に設けられた据置式の無線タグ通信装置にも本発明は好適に適用される。
【００７１】
また、前述の実施例では、前記送信信号の送信指向性の制御及び受信信号の受信指向性の制御の何れにも本発明が適用されていたが、それらのうち少なくとも一方に適用されることで一応の効果は得られるため、必ずしも送受信共に本発明が適用されなくとも構わない。
【００７２】
また、前述の実施例では、前記無線タグ１４に向けて送信信号を送信すると共に、その送信信号に応じてその無線タグ１４から返信される返信信号を受信するために用いられる送受信共用のアンテナ素子３４を備えた送受信共用のアレイアンテナ３６等が設けられた無線タグ通信装置１２等について説明したが、前記送信信号を送信するための送信アンテナ及び受信信号を受信するための受信アンテナが別々に設けられた無線タグ通信装置にも本発明は好適に適用される。
【００７３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の無線タグ通信装置が好適に用いられる無線タグ通信システムについて説明する図である。
【図２】本発明の一実施例である無線タグ通信装置の外観を説明する平面図である。
【図３】図２の無線タグ通信装置を矢印IIIの方向から見た背面図である。
【図４】図２の無線タグ通信装置の構成を説明する図である。
【図５】図４の送信ウェイト掛算部の構成を詳しく説明する図である。
【図６】図４の高周波送受信部の構成を詳しく説明する図である。
【図７】図４の受信ウェイト掛算部の構成を詳しく説明する図である。
【図８】本発明の無線タグ通信装置の通信対象である無線タグに備えられた無線タグ回路素子の構成を説明する図である。
【図９】図２の無線タグ通信装置のアンテナユニットにおけるアンテナ素子相互間の間隔の変更について説明する図であり、素子間隔を比較的広くした場合を例示している。
【図１０】図２の無線タグ通信装置のアンテナユニットにおけるアンテナ素子相互間の間隔の変更について説明する図であり、素子間隔を比較的狭くした場合を例示している。
【図１１】図９に示すアンテナユニットにおいて一点鎖線で囲んで示す部分の内部構成を拡大して詳しく説明する部分断面図であり、一対の支持アームのユニット基部からの伸長寸法を変更するための歯車装置を示している。
【図１２】図２の無線タグ通信装置におけるアンテナ素子相互間の間隔による指向性パターンの違いを説明する図であり、指向性方向θ＝０°の指向性パターンを例示している。
【図１３】図２の無線タグ通信装置におけるアンテナ素子相互間の間隔による指向性パターンの違いを説明する図であり、指向性方向θ＝３０°の指向性パターンを例示している。
【図１４】図４のウェイトメモリ部に記憶された複数組のウェイトについて説明する図である。
【図１５】図４の無線タグ通信装置による無線タグ検索制御動作を説明するフローチャートである。
【図１６】本発明の他の実施例である無線タグ通信装置の構成を説明する図である。
【図１７】図１６の無線タグ通信装置による無線タグ検索制御動作を説明するフローチャートである。
【図１８】図１６の無線タグ通信装置による無線タグ検索制御動作の他の一例を説明するフローチャートである。
【図１９】図１８に示す無線タグ検索制御の一部であるタグ仮検索制御について説明するフローチャートである。
【図２０】図１８に示す無線タグ検索制御の一部であるタグ本検索制御について説明するフローチャートである。
【図２１】本発明の更に別の実施例である無線タグ通信装置の構成を説明する図である。
【図２２】図２１の無線タグ通信装置に備えられたアレイアンテナにおける複数のアンテナ素子の相対位置関係を例示する図である。
【図２３】図２１の無線タグ通信装置による無線タグ検索制御動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００７５】
１２、１２０、１２４：無線タグ通信装置
１４：無線タグ
３４：アンテナ素子
３６、１２６：アレイアンテナ
４８：ＰＡＡウェイト制御部（指向性制御部）
４９：ウェイトメモリ部（記憶部）
６４：素子位置センサ（検出装置）
１０６：歯車装置（動力伝達装置）
１２２：モータ（動力発生機）
１２８：アンテナ選択部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線にて情報の書き込みや読み出しができる無線タグとの間で通信を行う無線タグ通信装置に関し、特に、通信指向性制御の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
所定の情報が記憶された小型の無線タグ（応答器）から所定の無線タグ通信装置（質問器）により非接触にて情報の読み出しを行うＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムが知られている。このＲＦＩＤシステムは、無線タグが汚れている場合や見えない位置に配置されている場合であっても無線タグ通信装置との通信によりその無線タグに記憶された情報を読み出すことが可能であることから、商品管理や検査工程等の様々な分野において実用が期待されている。
【０００３】
上記無線タグ通信装置をはじめとする通信装置では、通信感度を高めるために通信指向性の制御が行われることが多く、斯かる通信指向性を好適に制御するための種々の技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載されたレーダ装置の指向性制御がそれである。この技術によれば、複数のアンテナ素子を備えてフェイズドアレイ制御を行うアレイアンテナにおいて、それら複数のアンテナ素子のうち通信に用いるアンテナ素子を選択的に切り換えてアンテナ素子の相互間隔を変更することで指向性特性を制御することができ、最大距離及び最大感度を低下させることなく、検索すべき全領域に対して受信感度を適合させることができるとされている。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１７４８２３号公報
【０００５】
しかし、前記従来の技術では、前記無線タグとの間の通信指向性を好適に定めることは困難であった。すなわち、ＲＦＩＤにおいてアレイアンテナを構成する複数のアンテナ素子間隔は一般に搬送波の波長の１／２乃至１倍程度とされ、その間隔が広いほどメインローブ（通信感度を最大とする放射パターン）は鋭くなるが、そのようにすることでグレーティングローブ（不要放射パターン）が発生する可能性があり、また、アンテナを大型化する必要が生じるといった弊害がある。更に、アンテナ素子の相互間隔を変更した場合には、各素子に対応して乗算する係数（ウェイト）をも変更しなければならないが、このウェイトの設定を好適に行い得る技術はなかった。一般にＲＦＩＤでは、通信目的に応じて前記無線タグとの通信指向性を適宜設定することが所望されるため、斯かる制御を実現する無線タグ通信装置の開発が求められていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、無線タグとの間の通信指向性を通信目的に応じて適宜設定し得る無線タグ通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
斯かる目的を達成するために、本発明の要旨とするところは、前記無線タグに向けて送信信号を送信すると共に、その送信信号に応じてその無線タグから返信される返信信号を受信してその無線タグとの間で情報の通信を行う無線タグ通信装置であって、複数のアンテナ素子を有すると共に、前記無線タグとの間の通信に用いられる少なくとも２つのアンテナ素子相互間の間隔を変更し得るアレイアンテナと、そのアレイアンテナにおける前記アンテナ素子相互間の間隔に応じてそれらアンテナ素子に対応する信号それぞれの少なくとも位相を変化させるためのウェイトを設定することで前記無線タグとの間の通信指向性を制御する指向性制御部とを、備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
このようにすれば、複数のアンテナ素子を有すると共に、前記無線タグとの間の通信に用いられる少なくとも２つのアンテナ素子相互間の間隔を変更し得るアレイアンテナと、そのアレイアンテナにおける前記アンテナ素子相互間の間隔に応じてそれらアンテナ素子に対応する信号それぞれの少なくとも位相を変化させるためのウェイトを設定することで前記無線タグとの間の通信指向性を制御する指向性制御部とを、備えていることから、前記無線タグとの間の通信に関与するアンテナ素子相互間の間隔を変更することで指向性特性を任意に制御できることに加え、その間隔に応じて所定のウェイトを設定することで通信指向性を好適に定めることができる。すなわち、無線タグとの間の通信指向性を通信目的に応じて適宜設定し得る無線タグ通信装置を提供することができる。
【０００９】
ここで、好適には、前記アンテナ素子相互間間隔毎に予め定められた複数組のウェイトテーブルを記憶する記憶部を備え、前記指向性制御部は、その記憶部に記憶された複数組のウェイトテーブルのうち前記アンテナ素子相互間間隔に応じて何れか１組のウェイトテーブルを読出して設定するものである。このようにすれば、前記無線タグとの間の通信に関与するアンテナ素子相互間の間隔に適合するウェイトを実用的な態様で設定できる。
【００１０】
また、好適には、前記指向性制御部は、前記指向性制御部は、前記無線タグとの間の通信におけるメインローブを所望のビーム幅とするために前記通信指向性を制御するものである。このようにすれば、前記無線タグとの間の通信におけるメインローブのビーム幅を好適に制御できる。
【００１１】
また、好適には、前記アレイアンテナは、前記無線タグとの間の通信に用いられる少なくとも２つのアンテナ素子相互間の間隔を機械的に変更し得るものである。このようにすれば、例えば手動のつまみ等により前記無線タグとの間の通信に関与するアンテナ素子相互間の間隔を実用的な態様で変更できる。
【００１２】
また、好適には、前記無線タグとの間の通信に用いられる少なくとも２つのアンテナ素子相互間の間隔を機械的に変更するための動力発生機及び動力伝達装置を備えたものである。このようにすれば、例えば電動モータ等を用いて前記無線タグとの間の通信に関与するアンテナ素子相互間の間隔を実用的な態様で変更できる。
【００１３】
また、好適には、前記無線タグとの間の通信に用いられる少なくとも２つのアンテナ素子相互間の間隔を検出する検出装置を備えたものである。このようにすれば、その検出装置により検出される間隔に応じて前記指向性制御部により実用的な態様で前記無線タグとの間の通信指向性を制御できる。
【００１４】
また、好適には、前記アレイアンテナは、３つ以上のアンテナ素子を有するものであり、それらのアンテナ素子のうち前記無線タグとの間の通信に用いられる少なくとも２つのアンテナ素子を選択するアンテナ選択部を備えたものである。このようにすれば、前記無線タグとの間の通信に関与するアンテナ素子相互間の間隔を実用的な態様で変更できる。
【００１５】
また、好適には、前記アレイアンテナは、前記無線タグに送信信号を送信するために用いられる少なくとも２つのアンテナ素子相互間の間隔を変更し得るものであり、前記指向性制御部は、前記アレイアンテナにおける前記アンテナ素子相互間の間隔に応じて所定の送信ウェイトを設定するものである。このようにすれば、前記無線タグとの間の通信における送信指向性を好適に制御できる。
【００１６】
また、好適には、前記アレイアンテナは、前記無線タグから返信される受信信号を受信するために用いられる少なくとも２つのアンテナ素子相互間の間隔を変更し得るものであり、前記指向性制御部は、前記アレイアンテナにおける前記アンテナ素子相互間の間隔に応じて所定の受信ウェイトを設定するものである。このようにすれば、前記無線タグとの間の通信における受信指向性を好適に制御できる。
【００１７】
また、好適には、前記アンテナ素子相互間の間隔が所定値未満である場合には、前記指向性制御部により指向性を変化させつつ前記無線タグとの間の通信を行い、前記アンテナ素子相互間の間隔が所定値以上である場合には、前記指向性制御部により設定される指向性を固定して前記無線タグとの間の通信を行うものである。このようにすれば、前記アンテナ素子相互間の間隔に対応する指向性特性に応じて好適な態様で前記無線タグとの間の通信を行うことができる。
【００１８】
また、好適には、前記複数のアンテナ素子は、前記無線タグに向けて送信信号を送信すると共に、その送信信号に応じてその無線タグから返信される返信信号を受信するために用いられる送受信共用のアンテナ素子である。このようにすれば、前記アレイアンテナの構成を可及的に簡単にできることに加え、前記無線タグとの間の通信における送信指向性及び受信指向性を好適に制御できる。
【００１９】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は、本発明の無線タグ通信装置が好適に用いられる無線タグ通信システム１０について説明する図である。この無線タグ通信システム１０は、本発明の一実施例である無線タグ通信装置１２と、その無線タグ通信装置１２の通信対象である単数乃至は複数（図１では単数）の無線タグ１４とから構成される所謂ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムであり、上記無線タグ通信装置１２はそのＲＦＩＤシステムの質問器として、上記無線タグ１４は応答器としてそれぞれ機能する。すなわち、上記無線タグ通信装置１２から質問波Ｆｃ（送信信号）が上記無線タグ１４に向けて送信されると、その質問波Ｆｃを受信した上記無線タグ１４において所定の情報信号（データ）によりその質問波Ｆｃが変調され、応答波Ｆｒ（返信信号）として上記無線タグ通信装置１２に向けて返信されることで、その無線タグ通信装置１２と無線タグ１４との間で情報の通信が行われる。この無線タグ通信システム１０は、例えば、所定の通信領域内における物品の管理等に用いられるものであり、上記無線タグ１４は、好適には、管理対象である物品に貼られる等してその物品と一体的に設けられている。また、上記無線タグ通信装置１２は、好適には、管理対象である物品等に対して相対移動可能に設けられた携帯式装置であり、上記無線タグ１４の検出に際して利用者は上記無線タグ通信装置１２を携帯し、その無線タグ通信装置１２の表示部２２に表示される画面を参照しながら上記無線タグ１４の検出を行う。
【００２１】
図２は、前記無線タグ通信装置１２の外観を説明する平面図であり、図３は、図２を矢印IIIの方向から見た背面図である。これらの図２及び図３に示すように、前記無線タグ通信装置１２は、所定の厚みを有する平板状の本体ユニット１６と、その本体ユニット１６の側部に設けられたアンテナユニット１８とから成る。この本体ユニット１６は、所定の厚みを有する平板状の筐体２０と、その筐体２０の平面部に設けられた表示部２２と、上記筐体２０の平面部における表示部２２の側方に設けられた操作部２４と、上記筐体２０の平面部における表示部２２の側方にスピーカを有する音声出力部２６とを、備えて構成されている。
【００２２】
上記表示部２２は、前記無線タグ１４との通信に関する種々の情報を示す映像（画像）を表示させるための映像表示装置であり、液晶ディスプレイパネル等が好適に用いられる。また、上記操作部２４は、所定のキー、ボタン、スイッチ、或いはパッド等の入力装置を備えており、それらの入力装置によって上記表示部２２の表示や無線タグ１４の検出に係わる様々な操作を行い得るようになっている。また、上記音声出力部２６は、前記無線タグ１４との通信に関する種々の発信音を出力させるための音声発生装置であり、ブザー、アラーム、或いはチャイムスピーカ等が好適に用いられる。
【００２３】
前記アンテナユニット１８は、前記筐体２０と一体的に設けられたユニット基部２８と、そのユニット基部２８から左右に張り出すように設けられると共にそのユニット基部２８からの伸長寸法を変更し得る左右一対の支持アーム３０ａ、３０ｂ（以下、特に区別しない場合には単に支持アーム３０と称する）と、それら支持アーム３０のユニット基部２８からの伸長寸法を変更するための調節つまみ３２と、上記ユニット基部２８の中央部及び一対の支持アーム３０それぞれにおけるユニット基部２８とは反対側の端部に互いに平行となるように立設された複数（図２及び３では３本）のアンテナ素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ（以下、特に区別しない場合には単にアンテナ素子３４と称する）とを、備えて構成されている。これら複数のアンテナ素子３４は、前記無線タグ１４に向けて送信信号を送信すると共に、その送信信号に応じてその無線タグ１４から返信される返信信号を受信するために用いられる送受信共用のアンテナ素子であり、上記３本のアンテナ素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃによりアレイアンテナ３６が構成されている。また、図８乃至図１０を用いて後述するように、上記調節つまみ３２による支持アーム３０の伸長寸法を変更する操作では、中央のアンテナ素子３４ａに対するアンテナ素子３４ｂ及び３４ｃの距離が常に等しくなるように、すなわちアンテナ素子３４ａ、３４ｂ相互間の間隔と、アンテナ素子３４ａ、３４ｃ相互間の間隔とが常に等しくなるように構成されている。また、好適には、上記ユニット基部２８は、図示しない所定の係止具を備えており、その係止具が前記本体ユニット１６の所定部位に設けられた図示しない係止部と係合させられることにより、その本体ユニット１６に対して着脱可能とされている。
【００２４】
図４は、前記無線タグ通信装置１２の構成を説明する図である。この図４に示すように、前記無線タグ通信装置１２は、前記無線タグ１４への送信信号に対応するコマンドビット列を生成するコマンドビット列生成部３８と、そのコマンドビット列生成部３８から出力されたディジタル信号をＦＳＫ方式で符号化するＦＳＫ符号化部４０と、そのＦＳＫ符号化部４０により符号化された信号をＡＭ方式で変調して送信メモリ部４４に供給（記憶）するＡＭ変調部４２と、その送信メモリ部４４に記憶された送信信号を随時読み出して所定の送信ウェイト（送信ＰＡＡウェイト）を掛算する送信ＰＡＡ（Phased Array Antenna）処理部である送信ウェイト掛算部４６と、その送信ウェイト掛算部４６において掛算される送信ウェイト及び後述する受信ウェイト掛算部５６において掛算される受信ウェイトを制御（算出）するＰＡＡウェイト制御部４８とを、備えている。また、予め定められた複数組のウェイトを記憶する記憶部（レジスタ）であるウェイトメモリ部４９を備えており、上記ＰＡＡウェイト制御部４８は、好適には、そのウェイトメモリ部４９に記憶された複数組のウェイトのうち何れかのウェイトを読み出して設定することにより前記無線タグ１４との通信指向性を制御する指向性制御部として機能する。
【００２５】
また、所定の局発信号を出力する局部発振器５０と、その局部発振器５０から出力される局発信号に応じて上記送信ウェイト掛算部４６から出力される送信信号をアップコンバートして出力すると共に、上記局部発振器５０から出力される局発信号に応じて上記複数のアンテナ素子３４によりそれぞれ受信される受信信号をダウンコンバートして受信メモリ部５４に供給（記憶）する複数（図４では３つ）の高周波送受信部５２ａ、５２ｂ、５２ｃ（以下、特に区別しない場合には単に高周波送受信部５２と称する）とを、備えている。
【００２６】
また、上記受信メモリ部５４に記憶された受信信号を随時読み出して前記ＰＡＡウェイト制御部４８から供給される所定の受信ウェイト（受信ＰＡＡウェイト）を掛算する受信ＰＡＡ処理部である受信ウェイト掛算部５６と、その受信ウェイト掛算部５６から出力される受信信号をＡＭ方式で復調してＡＭ復調波を検出するＡＭ復調部５８と、そのＡＭ復調部５８により復調されたＡＭ復調波をＦＳＫ方式で復号するＦＳＫ復号部６０と、そのＦＳＫ復号部６０により復号された復号信号を解釈して前記無線タグ１４の変調に関する情報信号を読み出す返答ビット列解釈部６２とを、備えている。また、図１０を用いて後述するように、前記アンテナユニット１８には、前記複数のアンテナ素子３４のうち少なくとも１つのアンテナ素子３４の位置を検出するための素子位置センサ６４が設けられており、前記無線タグ通信装置１２は、斯かる素子位置センサ６４による検出結果に応じて前記複数のアンテナ素子３４相互間の間隔を検出する素子間隔検出部６６を機能的に備えている。
【００２７】
図５は、前記送信ウェイト掛算部４６の構成を詳しく説明する図である。この図５に示すように、前記送信ウェイト掛算部４６は、前記送信メモリ部４４から読み出される送信信号に前記ＰＡＡウェイト制御部４８から供給される送信ＰＡＡウェイトをそれぞれ掛け合わせて各高周波送受信部５２に供給する複数（図５では３つ）の掛算器６８ａ、６８ｂ、６８ｃ（以下、特に区別しない場合には単に掛算器６８と称する）を備えている。ここで、上記掛算器６８ａが高周波送受信部５２ａに、掛算器６８ｂが高周波送受信部５２ｂに、掛算器６８ｃが高周波送受信部５２ｃに、それぞれ対応しており、各掛算器６８からの出力が対応する高周波送受信部５２に供給されるようになっている。
【００２８】
図６は、前記高周波送受信部５２の構成を詳しく説明する図である。この図６に示すように、前記高周波送受信部５２は、前記送信ウェイト掛算部４６から供給される送信信号をアナログ信号に変換する送信信号Ｄ／Ａ変換器７０と、その送信信号Ｄ／Ａ変換器７０によりアナログ変換された送信信号のうち必要な周波数帯域だけを取り出す送信信号バンドパスフィルタ７１と、送信信号バンドパスフィルタ７１で取り出された信号の周波数を前記局部発振器５０から出力される局発信号の周波数だけ高くするアップコンバータ７２と、そのアップコンバータ７２によりアップコンバートされた送信信号を増幅する送信信号増幅器７４と、その送信信号増幅器７４から出力される送信信号を高周波バンドパスフィルタ７７を介して対応するアンテナ素子３４に供給すると共に、そのアンテナ素子３４から供給される受信信号を高周波信号バンドパスフィルタ７７を介して受信信号増幅部７８に供給する方向性結合器７６と、その方向性結合器７６から供給される受信信号を増幅する受信信号増幅器７８と、その受信信号増幅器７８から出力される受信信号の周波数を前記局部発振器５０から出力される局発信号の周波数だけ低くするダウンコンバータ８０と、そのダウンコンバータ８０によりダウンコンバートされた受信信号のうち必要な周波数帯域だけ取り出す受信信号バンドパスフィルタ８１と、受信信号バンドパスフィルタ８１で取り出された信号をディジタル信号に変換して前記受信メモリ部５４に供給する受信信号Ａ／Ｄ変換器８２とを、備えている。
【００２９】
図７は、前記受信ウェイト掛算部５６の構成を詳しく説明する図である。この図７に示すように、前記受信ウェイト掛算部５６は、前記受信メモリ部５４から読み出される受信信号それぞれに前記ＰＡＡウェイト制御部４８から供給される所定の受信ＰＡＡウェイトを掛け合わせる複数（図７では３つ）の掛算器８４ａ、８４ｂ、８４ｃ（以下、特に区別しない場合には単に掛算器８４と称する）と、それら掛算器８４から出力される信号を合成して前記ＡＭ復調部５８に供給する合成器８６とを、備えている。ここで、上記掛算器８４ａが高周波送受信部５２ａに、掛算器８４ｂが高周波送受信部５２ｂに、掛算器８４ｃが高周波送受信部５２ｃに、それぞれ対応している。
【００３０】
図８は、前記無線タグ１４に備えられた無線タグ回路素子８８の構成を説明する図である。この図８に示すように、上記無線タグ回路素子８８は、前記無線タグ通信装置１２との間で信号の送受信を行うためのアンテナ部９０と、そのアンテナ部９０により受信された信号を処理するためのＩＣ回路部９２とを、備えて構成されている。そのＩＣ回路部９２は、上記アンテナ部９０により受信された前記無線タグ通信装置１２からの質問波Ｆｃを整流する整流部９４と、その整流部９４により整流された質問波Ｆｃのエネルギを蓄積するための電源部９６と、上記アンテナ部９０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１０４に供給するクロック抽出部９８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１００と、上記アンテナ部９０に接続されて信号の変調及び復調を行う変復調部１０２と、上記整流部９４、クロック抽出部９８、及び変復調部１０２等を介して前記無線タグ回路素子８８の作動を制御するための制御部１０４とを、機能的に含んでいる。この制御部１０４は、前記無線タグ通信装置１２と通信を行うことにより上記メモリ部１００に上記所定の情報を記憶する制御や、上記アンテナ部９０により受信された質問波Ｆｃを上記変復調部１０２において上記メモリ部１００に記憶された情報信号に基づいて変調したうえで応答波Ｆｒとして上記アンテナ部９０から反射返信する制御等の基本的な制御を実行する。
【００３１】
図９及び図１０は、前記無線タグ通信装置１２のアンテナユニット１８におけるアンテナ素子３４相互間の間隔の変更について説明する図である。前述したように、前記アンテナユニット１８は、前記調節つまみ３２を回すことで前記一対の支持アーム３０ａ、３０ｂの前記ユニット基部２８からの伸長寸法を変更し得るように構成されている。前記複数のアンテナ素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃは、前記ユニット基部２８の中央部及び一対の支持アーム３０それぞれにおけるユニット基部２８とは反対側の端部に互いに平行となるように立設されていることから、上記操作により前記一対の支持アーム３０ａ、３０ｂの前記ユニット基部２８からの伸長寸法が変更されることで、前記複数のアンテナ素子３４相互間の間隔が機械的に変更されるようになっており、後述する図１１に示すような歯車装置１０６により、図９に示すように素子間隔が前記質問波Ｆｃの波長の１倍とされる状態、図９の状態と図１０の状態の間である素子間隔が前記質問波Ｆｃの波長の３／４倍とされる状態、及び図１０に示すように素子間隔が前記質問波Ｆｃの波長の１／２倍とされる状態のうち何れかに切り換えられるように構成されている。
【００３２】
図１１は、図９に示すアンテナユニット１８において一点鎖線で囲んで示す部分の内部構成を拡大して詳しく説明する部分断面図であり、前記一対の支持アーム３０ａ、３０ｂの前記ユニット基部２８からの伸長寸法（突き出し量）を変更するための歯車装置１０６を示している。前記ユニット基部２８は、その内部の空間に上記歯車装置１０６を収容すると共に前記一対の支持アーム３０ａ、３０ｂをそのユニット基部２８からの伸長寸法変更可能に収めている。すなわち、前記一対の支持アーム３０ａ、３０ｂは、前記ユニット基部２８に対してそれぞれの軸心方向に摺動可能に嵌め入れられている。また、図１１に示すように、前記一対の支持アーム３０ａ、３０ｂそれぞれにおける側部（互いに対向する側面部）には、歯車噛み合い用の歯車溝１０８が支持アーム３０ａ、３０ｂそれぞれの長手方向に連続して直線状に掘設されている。また、中央歯車１１０が前記調節つまみ３２と一体的にその調節つまみ３２に対する相対回転不能且つ前記ユニット基部２８に対する軸心まわりの自転可能に設けられている。そして、前記支持アーム３０に設けられた歯車溝１０８と中央歯車１１０との間に第１歯車１１２及び第２歯車１１４が前記ユニット基部２８に対する軸心まわりの自転可能に設けられることで、それら第１歯車１１２及び第２歯車１１４を介して前記歯車溝１０８と中央歯車１１０とが噛み合わされている。
【００３３】
以上のように構成された歯車装置１０６において、前記調節つまみ３２が矢印で示す方向に回転操作されると、その調節つまみ３２と相対回転不能に設けられた中央歯車１１０が同方向に自転させられ、それに伴って上記第１歯車１１２及び第２歯車１１４が軸心まわりに自転させられることで、前記支持アーム３０ａ、３０ｂが矢印で示す方向に駆動される。また、前記調節つまみ３２が矢印で示す方向と逆方向に回転操作された場合には、前記支持アーム３０ａ、３０ｂは矢印で示す方向と逆方向に駆動される。このような機構により、前記調節つまみ３２の回転に伴って前記一対の支持アーム３０が前記ユニット基部２８から同じ長さ寸法だけ突き出され（或いは引き込まされ）、前記中央のアンテナ素子３４ａに対するアンテナ素子３４ｂ及び３４ｃの距離が変更される。
【００３４】
また、図１１に示すように、前記ユニット基部２８には、前記一対の支持アーム３０のうち少なくとも一方に対応して素子間隔合わせのための凹部１１６がその支持アーム３０に対向する部分に掘設されており、前記ユニット基部２８からの支持アーム３０の伸長寸法が所定長となったときにその支持アーム３０に設けられた板ばね等の突出部１１８が突出して前記凹部１１６に嵌り込むことにより、その支持アーム３０の位置が定まるように構成されている。この凹部１１６は、好適には、前記アンテナ素子３４相互間の間隔が前記質問波Ｆｃの波長の１倍、３／４倍、１／２倍となる前記一対の支持アーム３０ａ、３０ｂの前記ユニット基部２８からの伸長寸法に対応する位置にそれぞれ設けられており、前記調節つまみ３２を手動操作する場合に前記アンテナ素子３４相互間の間隔を好適に定め得るようになっている。また、好適には、上記凹部１１６にはスイッチ等のセンサ装置が設けられており、前記支持アーム３０の突出部１１８が嵌り込むことによりその支持アーム３０の前記ユニット基部２８からの伸長寸法、延いては前記アンテナ素子３４ｂ又は３４ｃの位置を検出するための素子位置センサ６４として機能する。なお、この素子位置センサ６４は、上記支持アーム３０（突出部１１８）の側に設けられるものであってもよい。なお、前述の機構により、前記アンテナ素子３４ａ、３４ｂ相互間の間隔と、アンテナ素子３４ａ、３４ｃ相互間の間隔とが常に等しくなるように構成されていることで、前記素子位置センサ６４によりアンテナ素子３４ｂ及び３４ｃのうち少なくとも一方の位置を検出することで、前記中央のアンテナ素子３４ａに対するアンテナ素子３４ｂ及び３４ｃの距離を検出でき、延いては前記素子間隔検出部６６によりそれら複数のアンテナ素子３４相互間の間隔を検出できるのである。
【００３５】
図１２及び図１３は、前記アンテナ素子３４相互間の間隔による指向性パターンの違いを説明する図であり、図１２はメインローブ方向θ＝０°の指向性パターンを、図１３はメインローブ方向θ＝３０°の指向性パターンを、それぞれ示している。また、これらの図において、素子間隔が前記質問波Ｆｃの波長の１倍とされた状態の指向性パターンを実線で、素子間隔が前記質問波Ｆｃの波長の３／４倍とされた状態の指向性パターンを破線で、素子間隔が前記質問波Ｆｃの波長の１／２倍とされた状態の指向性パターンを一点鎖線で、それぞれ示している。これらの図に示すように、前記複数のアンテナ素子３４相互間の間隔を前記質問波Ｆｃの波長の１倍と比較的広くした場合には、それら複数のアンテナ素子３４により構成されるアレイアンテナ３６の指向性が比較的鋭い（ナロービーム）ものとされ、前記複数のアンテナ素子３４相互間の間隔を前記質問波Ｆｃの波長の３／４倍と中程とした場合には、それら複数のアンテナ素子３４により構成されるアレイアンテナ３６の指向性が中程（ミドルビーム）とされ、前記複数のアンテナ素子３４相互間の間隔を前記質問波Ｆｃの波長の１／２倍と比較的狭くした場合には、それら複数のアンテナ素子３４により構成されるアレイアンテナ３６の指向性が比較的広い（ワイドビーム）ものとされる。このように、素子間隔が広いほどメインローブ（通信感度を最大とする放射パターン）は鋭くなり、逆に素子間隔が狭いほどメインローブは広くなる。例えば、前記無線タグ１４の検索制御において、検索対象である無線タグ１４が存在する位置がまったくわからない場合には、比較的メインローブが広い指向性パターンにて通信を行うことで、比較的広い範囲を検索領域として前記無線タグ１４の大まかな位置を速やかに検出することができる。また、前記無線タグ１４の存在する位置が大まかにわかっている場合には、比較的メインローブが鋭い指向性パターンにて通信を行うことで、その無線タグ１４が存在する詳細な位置を検出することができる。このように、前記無線タグ通信装置１２による前記無線タグ１４との間の通信では、その無線タグ１４との通信指向性の広狭を随意に変更できることが望ましく、本実施例の無線タグ通信装置１２では、前述のようにアンテナ素子３４相互間の間隔が変更可能とされていることで、目的に応じて最適な通信指向性を選択できるようになっている。
【００３６】
図１４は、前記ウェイトメモリ部４９に記憶された複数組のウェイトについて説明する図である。この図１４に示すように、前記ウェイトメモリ部４９には、前記アレイアンテナ３６における前記アンテナ素子３４相互間の間隔に応じて複数組の送受信ＰＡＡウェイトＷ0、Ｗ1、Ｗ2が予め記憶されている。前記ウェイト（複素ウェイト）の値は、例えばＷ１が中央のアンテナ素子に対応する場合、Ｗ０＝ｅｊφ、Ｗ１＝ｅｊ０＝１、Ｗ２＝ｅ−ｊφである。ここで、φ＝（２π／λ）×ｄ×ｓｉｎθ（但し、λは搬送波の波長、ｄは素子間隔、θはメインローブの方向）である。例えば、前記複数のアンテナ素子３４相互間の間隔を前記質問波Ｆｃの波長の１／２倍とした場合に対応する送受信ＰＡＡウェイトがウェイトテーブルＡに、前記複数のアンテナ素子３４相互間の間隔を前記質問波Ｆｃの波長の３／４倍とした場合に対応する送受信ＰＡＡウェイトがウェイトテーブルＢに、前記複数のアンテナ素子３４相互間の間隔を前記質問波Ｆｃの波長の１倍とした場合に対応する送受信ＰＡＡウェイトがウェイトテーブルＣに、それぞれ記憶されている。そして、指向性制御部である前記ＰＡＡウェイト制御部４８は、前記ウェイトメモリ部４９に記憶された複数組のウェイトのうち何れかのウェイトを読み出し、それに基づく送受信ＰＡＡウェイトを設定する。このような送受信ＰＡＡウェイトを素子間隔に応じて選択的に用いることで、通信目的に応じて素子間隔を変更した場合に最適な指向性パターンを形成することができ、前記無線タグ１４との間で好適な通信を実現できる。なお、本実施例では、送信指向性の制御に用いられる送信ウェイトと受信指向性の制御に用いられる受信ウェイトとが共通の値とされているが、送受信でそれぞれ別々の値が用いられる態様も考えられる。
【００３７】
図１５は、前記無線タグ通信装置１２による前記無線タグ１４の検索制御動作を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。
【００３８】
先ず、ステップ（以下、ステップを省略する）ＳＡ１において、前記コマンドビット列生成部３８により検索対象である無線タグ１４へのコマンドビット列が生成され、前記ＦＳＫ符号化部４０によりＦＳＫ方式にて符号化される。次に、ＳＡ２において、ＳＡ１にて符号化された信号が前記ＡＭ変調部４２においてＡＭ方式で変調され、前記送信メモリ部４４に記憶される。次に、ＳＡ３において、送受信ＰＡＡウェイトレジスタすなわちウェイトメモリ部４９に指向性方向の初期値としてθ＝−３０°が設定される。次に、前記素子間隔検出部６６の動作に対応するＳＡ４において、前記素子位置センサ６４からの信号に応じて前記アレイアンテナ３６における素子間隔が送信される質問波Ｆｃに対して１／２波長、３／４波長、１波長の何れであるかが判断される。このＳＡ４において、前記アレイアンテナ３６における素子間隔が１／２波長だと判断される場合には、ＳＡ５において、前記ウェイトメモリ部４９におけるウェイトテーブルＡが選択された後、ＳＡ８以下の処理が実行される。また、ＳＡ４において、前記アレイアンテナ３６における素子間隔が３／４波長だと判断される場合には、ＳＡ６において、前記ウェイトメモリ部４９におけるウェイトテーブルＢが選択された後、ＳＡ８以下の処理が実行される。また、ＳＡ４において、前記アレイアンテナ３６における素子間隔が１波長だと判断される場合には、ＳＡ７において、前記ウェイトメモリ部４９におけるウェイトテーブルＣが選択された後、ＳＡ８以下の処理が実行される。
【００３９】
ＳＡ８の処理では、ＳＡ２にて記憶されたデータが前記送信メモリ部４４から読み出され、前記送信ウェイト掛算部４６においてＳＡ５、ＳＡ６、又はＳＡ７にて選択されたウェイトテーブルに基づく送信ＰＡＡウェイトが掛算された後、前記複数の高周波送受信部５２を介して前記アレイアンテナ３６から質問波Ｆｃとして送信される。次に、ＳＡ９において、ＳＡ８にて送信された質問波Ｆｃに応じて前記無線タグ１４から返信された応答波Ｆｒが前記アレイアンテナ３６により受信され、前記複数の高周波送受信部５２を介して前記受信メモリ部５４に記憶される。次に、ＳＡ１０において、ＳＡ９にて記憶されたデータが前記受信メモリ部５４から読み出され、前記受信ウェイト掛算部５６においてＳＡ５、ＳＡ６、又はＳＡ７にて選択されたウェイトテーブルに基づく受信ＰＡＡウェイトが掛算された後、前記合成器８６により合成される。次に、ＳＡ１１において、ＳＡ１０にて合成された合成信号が前記ＡＭ復調部５８によりＡＭ方式で復調される。次に、ＳＡ１２において、ＳＡ１１において復調された信号が前記ＦＳＫ復号部６０によりＦＳＫ方式で復号される。次に、ＳＡ１３において、ＳＡ１２にて復号された復号データが正常であるか否かが判断される。このＳＡ１２の判断が肯定される場合には、ＳＡ１４において、検索対象である無線タグ１４が発見されたことが確認された後、本ルーチンが終了させられるが、ＳＡ１３の判断が否定される場合には、ＳＡ１５において、前記ウェイトメモリ部４９に設定されたメインローブ方向θに１０°が加算された後、ＳＡ１６において、前記ウェイトメモリ部４９に設定された指向性方向θは３０°より大きいか否かが判断される。このＳＡ１６の判断が否定される場合には、ＳＡ８以下の処理が再び実行されるが、ＳＡ１６の判断が肯定される場合には、ＳＡ１７において、検索対象である無線タグ１４は発見されなかったことが確認された後、本ルーチンが終了させられる。以上の処理において、ＳＡ５、ＳＡ６、ＳＡ７、ＳＡ８、及びＳＡ１０が前記ＰＡＡウェイト制御部４８の動作に対応する。
【００４０】
このように、本実施例によれば、複数のアンテナ素子３４を有すると共に、前記無線タグ１４との間の通信に用いられる少なくとも２つのアンテナ素子３４相互間の間隔を変更し得るアレイアンテナ３６と、そのアレイアンテナ３６における前記アンテナ素子３４相互間の間隔に応じてそれらアンテナ素子３４に対応する信号それぞれの少なくとも位相を変化させるためのウェイトを設定することで前記無線タグ１４との間の通信指向性を制御する指向性制御部であるＰＡＡウェイト制御部４８（ＳＡ５、ＳＡ６、ＳＡ７、ＳＡ８、及びＳＡ１０）とを、備えていることから、前記無線タグ１４との間の通信に関与するアンテナ素子３４相互間の間隔を変更することで指向性特性を任意に制御できることに加え、その間隔に応じて所定のウェイトを設定することで通信指向性を好適に定めることができる。すなわち、無線タグ１４との間の通信指向性を通信目的に応じて適宜設定し得る無線タグ通信装置１２を提供することができる。
【００４１】
また、前記アンテナ素子３４相互間間隔毎に予め定められた複数組のウェイトテーブルを記憶する記憶部であるウェイトメモリ部４９を備え、前記ＰＡＡウェイト制御部４８は、そのウェイトメモリ部４９に記憶された複数組のウェイトテーブルのうち前記アンテナ素子３４相互間間隔に応じて何れか１組のウェイトテーブルを読出して設定するものであるため、前記無線タグ１４との間の通信に関与するアンテナ素子３４相互間の間隔に適合するウェイトを実用的な態様で設定できる。
【００４２】
また、前記ＰＡＡウェイト制御部４８は、前記無線タグ１４との間の通信におけるメインローブを所望のビーム幅とするために前記通信指向性を制御するものである。このようにすれば、前記無線タグ１４との間の通信におけるメインローブのビーム幅を好適に制御できる。
【００４３】
また、前記アレイアンテナ３６は、前記無線タグ１４との間の通信に用いられる少なくとも２つのアンテナ素子３４相互間の間隔を機械的に変更し得るものであるため、手動の調節つまみ３２により前記無線タグ１４との間の通信に関与するアンテナ素子３４相互間の間隔を実用的な態様で変更できる。
【００４４】
また、前記無線タグ１４との間の通信に用いられる少なくとも２つのアンテナ素子３４相互間の間隔を検出する検出装置である素子位置センサ６４を備えたものであるため、その素子位置センサ６４により検出される間隔に応じて前記ＰＡＡウェイト制御部４８により実用的な態様で前記無線タグ１４との間の通信指向性を制御できる。
【００４５】
また、前記アレイアンテナ３６は、前記無線タグ１４に送信信号を送信するために用いられる少なくとも２つのアンテナ素子３４相互間の間隔を変更し得るものであり、前記ＰＡＡウェイト制御部４８は、前記アレイアンテナ３６における前記アンテナ素子３４相互間の間隔に応じて所定の送信ウェイトを設定するものであるため、前記無線タグ１４との間の通信における送信指向性を好適に制御できる。
【００４６】
また、前記アレイアンテナ３６は、前記無線タグ１４から返信される受信信号を受信するために用いられる少なくとも２つのアンテナ素子３４相互間の間隔を変更し得るものであり、前記ＰＡＡウェイト制御部４８は、前記アレイアンテナ３６における前記アンテナ素子３４相互間の間隔に応じて所定の受信ウェイトを設定するものであるため、前記無線タグ１４との間の通信における受信指向性を好適に制御できる。
【００４７】
また、前記複数のアンテナ素子３４は、前記無線タグ１４に向けて送信信号を送信すると共に、その送信信号に応じてその無線タグ１４から返信される返信信号を受信するために用いられる送受信共用のアンテナ素子３４であるため、前記アレイアンテナ３６の構成を可及的に簡単にできることに加え、前記無線タグ１４との間の通信における送信指向性及び受信指向性を好適に制御できる。
【００４８】
続いて、本発明の他の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明に関して、前述の実施例と共通する部分については同一の符合を付してその説明を省略する。
【実施例２】
【００４９】
図１６は、本発明の他の実施例である無線タグ通信装置１２０の構成を説明する図である。この図１６に示すように、本実施例の無線タグ通信装置１２０は、前記歯車装置１０６の中央歯車１１０に連結されてその中央歯車１１０を回転駆動するためのモータ１２２を備えている。このモータ１２２としては、電気信号に応じて一定角度（回転量）で回転するステッピングモータ等が好適に用いられ、動力伝達装置である前記歯車装置１０６を介して前記無線タグ１４との間の通信に用いられる少なくとも２つのアンテナ素子３４相互間の間隔を機械的に変更するための動力発生機として機能する。また、上記モータ１２２の回転量を制御することにより前記複数のアンテナ素子３４相互間の間隔を制御（設定）する素子間隔設定部１２３が機能的に設けられている。
【００５０】
上記無線タグ通信装置１２０では、動作モードすなわち前記アレイアンテナ３６の通信モードをワイドビーム、ミドルビーム、及びナロービームの何れかに設定し得るように構成されている。このワイドビームは、前記アレイアンテナ３６におけるアンテナ素子３４相互間の間隔を前記質問波Ｆｃの波長の１／２倍とした場合に対応し、ミドルビームは、前記アレイアンテナ３６におけるアンテナ素子３４相互間の間隔を前記質問波Ｆｃの波長の３／４倍とした場合に対応し、ナロービームは、前記アレイアンテナ３６におけるアンテナ素子３４相互間の間隔を前記質問波Ｆｃの波長の１倍とした場合に対応する。上記素子間隔設定部１２３は、前記操作部２４を介しての所定の操作或いは通信対象となる無線タグ１４との通信状態に応じた自動制御により上記モータ１２２の回転量を制御することで前記複数のアンテナ素子３４相互間の間隔を変更し、上記ワイドビーム、ミドルビーム、及びナロービームの何れかの動作モードを成立させる。なお、本実施例では、動作モードを三段階に変更する態様について説明するが、二段階に変更するものであってもよく、また四段階以上に変更し得るものであっても構わない。
【００５１】
ここで、前記無線タグ通信装置１２０は、好適には、前記アンテナ素子３４相互間の間隔が所定値未満である場合、例えば前記質問波Ｆｃの波長の３／４倍未満である場合には、前記ＰＡＡウェイト制御部４８により指向性を変化させつつ前記無線タグ１４との間の通信を行い、前記アンテナ素子３４相互間の間隔が所定値以上、例えば前記質問波Ｆｃの波長の３／４倍以上である場合には、前記ＰＡＡウェイト制御部４８により設定される指向性を固定して前記無線タグ１４との間の通信を行う。前述のように、前記アンテナ素子３４相互間の間隔が比較的狭い場合には、前記アレイアンテナ３６による通信モードはワイドビームとなり、広い検索範囲における前記無線タグ１４の位置を大まかに検出する場合等において好適である。このような態様では、指向性制御部である前記ＰＡＡウェイト制御部４８により指向性を振ることで、より速やかに対象となる無線タグ１４を検索することができる。一方、前記アンテナ素子３４相互間の間隔が比較的広い場合には、前記アレイアンテナ３６による通信モードはナロービームとなり、大まかな位置がわかっている無線タグ１４の存在する位置を詳細に求める場合等において好適である。このような態様では、指向性制御部である前記ＰＡＡウェイト制御部４８により指向性を固定して、例えば利用者が前記無線タグ通信装置１２０を手で持って振ること等により好適な通信を実現できる。
【００５２】
また、前記無線タグ通信装置１２０では、好適には、前記アレイアンテナ３６におけるアンテナ素子３４相互間の間隔を比較的狭くした状態で検索対象である無線タグ１４の仮検索を行い、それらアンテナ素子３４相互間の間隔を比較的広くした状態でその無線タグ１４の本検索を行う。例えば、前記アレイアンテナ３６の通信モードをワイドビームとして（すなわち素子間隔を１／２波長として）仮検索を行い、通信モードをナロービームとして（すなわち素子間隔を１波長として）本検索を行う。前述したように、ワイドビームは前記無線タグ１４の大まかな位置を検索する通信において好適であり、ナロービームはその無線タグ１４の詳細な位置を検索する通信において好適であるため、このように前記アレイアンテナ３６の通信指向性を適宜設定して仮検索及び本検索を行うことで、通信対象である無線タグ１４の存在する位置を可及的速やかに検索できる。
【００５３】
図１７は、前記無線タグ通信装置１２０による前記無線タグ１４の検索制御動作を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。この図１７に示す制御において、前述した図１５に示す制御と共通するステップについては同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５４】
図１７に示す制御では、前述したＳＡ２の処理に続くＳＡ１８において、前記無線タグ通信装置１２の動作モードがワイドビーム、ミドルビーム、ナロービームの何れであるかが判断される。このＳＡ１８において、前記無線タグ通信装置１２の動作モードがワイドビームであると判断される場合には、ＳＡ１９において、前記モータ１２２が駆動されて前記アレイアンテナ３６における素子間隔が１／２波長とされ、ＳＡ５において、前記ウェイトメモリ部４９におけるウェイトテーブルＡが選択された後、ＳＡ３以下の処理が実行される。また、ＳＡ１８において、前記無線タグ通信装置１２の動作モードがミドルビームであると判断される場合には、前記モータ１２２が駆動されて前記アレイアンテナ３６における素子間隔が３／４波長とされ、ＳＡ６において、前記ウェイトメモリ部４９におけるウェイトテーブルＢが選択された後、ＳＡ３以下の処理が実行される。また、ＳＡ１８において、前記無線タグ通信装置１２の動作モードがナロービームであると判断される場合には、ＳＡ２１において、前記モータ１２２が駆動されて前記アレイアンテナ３６における素子間隔が１波長とされ、ＳＡ７において、前記ウェイトメモリ部４９におけるウェイトテーブルＣが選択された後、ＳＡ３以下の処理が実行される。また、前述したＳＡ１３の判断が肯定される場合には、ＳＡ１３′において、前記アンテナ素子３４相互間の間隔が前記質問波Ｆｃの波長の１波長分であるか否かが判断される。このＳＡ１３′の判断が否定される場合には、前述したＳＡ１５以下の処理が実行されるが、ＳＡ１３′の判断が肯定される場合には、ＳＡ１３″において、検索中断であるか否かが判断される。このＳＡ１３″の判断が肯定される場合には、前述したＳＡ１７以下の処理が実行されるが、ＳＡ１３″の判断が否定される場合には、前述したＳＡ８以下の処理が再び実行される。以上の制御において、ＳＡ１９、ＳＡ２０、及びＳＡ２１が前記素子間隔設定部１２３の動作に対応する。
【００５５】
図１８は、前記無線タグ通信装置１２０による前記無線タグ１４の検索制御動作の他の一例を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。
【００５６】
先ず、Ｓ１において、前記コマンドビット列生成部３８により検索対象である無線タグ１４へのコマンドビット列が生成され、前記ＦＳＫ符号化部４０によりＦＳＫ方式にて符号化される。次に、Ｓ２において、Ｓ１にて符号化された信号が前記ＡＭ変調部４２においてＡＭ方式で変調され、前記送信メモリ部４４に記憶される。次に、Ｓ３において、前記モータ１２２が駆動されて前記アレイアンテナ３６におけるアンテナ素子３４相互間の間隔が前記質問波Ｆｃの波長の１／２倍とされる。次に、Ｓ４において、前記ウェイトメモリ部４９におけるウェイトテーブルＡが選択される。次に、ＳＴにおいて、図１９に詳述するタグ仮検索制御が実行される。次に、Ｓ５において、前記モータ１２２が駆動されて前記アレイアンテナ３６におけるアンテナ素子３４相互間の間隔が前記質問波Ｆｃの波長の１倍とされる。次に、Ｓ６において、前記ウェイトメモリ部４９におけるウェイトテーブルＣが選択される。次に、ＳＭにおいて、図２０に詳述するタグ本検索制御が実行された後、本ルーチンが終了させられる。
【００５７】
図１９は、図１８に示す無線タグ検索制御の一部であるタグ仮検索制御について説明するフローチャートである。この図１９に示す制御では、先ず、ＳＴ１において、送受信ＰＡＡウェイトレジスタすなわちウェイトメモリ部４９に指向性方向の初期値としてθ＝−３０°が設定される。次に、ＳＴ２において、Ｓ２にて記憶されたデータが前記送信メモリ部４４から読み出され、前記送信ウェイト掛算部４６においてＳ４にて選択されたウェイトテーブルＡに基づく送信ＰＡＡウェイトが掛算された後、前記複数の高周波送受信部５２を介して前記アレイアンテナ３６から質問波Ｆｃとして送信される。次に、ＳＴ３において、ＳＴ２にて送信された質問波Ｆｃに応じて前記無線タグ１４から返信された応答波Ｆｒが前記アレイアンテナ３６により受信され、前記複数の高周波送受信部５２を介して前記受信メモリ部５４に記憶される。次に、ＳＴ４において、ＳＴ３にて記憶されたデータが前記受信メモリ部５４から読み出され、前記受信ウェイト掛算部５６においてＳ４にて選択されたウェイトテーブルＡに基づく受信ＰＡＡウェイトが掛算された後、前記合成器８６により合成される。次に、ＳＴ５において、ＳＴ４にて合成された合成信号が前記ＡＭ復調部５８によりＡＭ方式で復調される。次に、ＳＴ６において、ＳＴ５にて復調されたＡＭ復調信号の振幅Ａが検出される。次に、ＳＴ７において、ＳＴ６にて検出された振幅Ａが最大であるか否かが判断される。このＳＴ７の判断が肯定される場合には、ＳＴ８において、検出された振幅Ａが最大振幅を示すＡtemp_maxに代入され、その時点におけるメインローブ方向θが最大感度方向を示すθtemp_maxに代入された後、ＳＴ９以下の処理が実行されるが、ＳＴ７の判断が否定される場合には、ＳＴ９において、前記ウェイトメモリ部４９に設定されたメインローブ方向θに３０°が加算された後、ＳＴ１０において、前記ウェイトメモリ部４９に設定されたメインローブ方向θは３０°より大きいか否かが判断される。このＳＴ１０の判断が否定される場合には、ＳＴ２以下の処理が再び実行されるが、ＳＴ１０の判断が肯定される場合には、最大振幅を示すＡtemp_maxが所定の必要値以上であるか否かが判断される。このＳＴ１１の判断が否定される場合には、ＳＴ１２において、検索対象である無線タグ１４は発見されなかったことが確認された後、本ルーチンが終了させられるが、ＳＴ１１の判断が肯定される場合には、それをもって図１８に示す無線タグ検索制御に復帰させられる。
【００５８】
図２０は、図１８に示す無線タグ検索制御の一部であるタグ本検索制御について説明するフローチャートである。この図２０に示す制御では、先ず、ＳＭ１において、前記ウェイトメモリ部４９にメインローブ方向の初期値としてθ＝θtemp_max−１０°が設定される。次に、ＳＭ２において、Ｓ２にて記憶されたデータが前記送信メモリ部４４から読み出され、前記送信ウェイト掛算部４６においてＳ６にて選択されたウェイトテーブルＣに基づく送信ＰＡＡウェイトが掛算された後、前記複数の高周波送受信部５２を介して前記アレイアンテナ３６から質問波Ｆｃとして送信される。次に、ＳＭ３において、ＳＭ２にて送信された質問波Ｆｃに応じて前記無線タグ１４から返信された応答波Ｆｒが前記アレイアンテナ３６により受信され、前記複数の高周波送受信部５２を介して前記受信メモリ部５４に記憶される。次に、ＳＭ４において、ＳＭ３にて記憶されたデータが前記受信メモリ部５４から読み出され、前記受信ウェイト掛算部５６においてＳ６にて選択されたウェイトテーブルＣに基づく受信ＰＡＡウェイトが掛算された後、前記合成器８６により合成される。次に、ＳＭ５において、ＳＭ４にて合成された合成信号が前記ＡＭ復調部５８によりＡＭ方式で復調される。次に、ＳＭ６において、ＳＭ５にて復調されたＡＭ復調信号の振幅が検出され、その振幅が最大であるか否かが判断される。このＳＭ６の判断が肯定される場合には、ＳＭ７において、その時点におけるメインローブ方向θがタグ方向を示すθmaxに代入された後、ＳＭ８以下の処理が実行されるが、ＳＭ６の判断が否定される場合には、ＳＭ８において、前記ウェイトメモリ部４９に設定されたメインローブ方向θに１０°が加算された後、ＳＭ９において、前記ウェイトメモリ部４９に設定されたメインローブ方向θはθtemp_max＋１０°より大きいか否かが判断される。このＳＭ９の判断が否定される場合には、ＳＭ２以下の処理が再び実行されるが、ＳＭ９の判断が肯定される場合には、その時点におけるθmaxが検索対象である無線タグ１４の存在する方向であると確認された後、図１８に示す無線タグ検索制御に復帰させられる。
【００５９】
このように、本実施例によれば、前記無線タグ１４との間の通信に用いられる少なくとも２つのアンテナ素子３４相互間の間隔を機械的に変更するための動力発生機であるモータ１２２及び動力伝達装置である歯車装置１０６を備えたものであるため、そのモータ１２２の駆動により歯車装置１０６を介して前記無線タグ１４との間の通信に関与するアンテナ素子３４相互間の間隔を実用的な態様で変更できる。
【００６０】
また、前記無線タグ通信装置１２０は、前記アンテナ素子３４相互間の間隔が所定値未満である場合すなわち１波長ではない場合には、前記ＰＡＡウェイト制御部４８により指向性を変化させつつ前記無線タグ１４との間の通信を行い、前記アンテナ素子３４相互間の間隔が所定値以上である場合すなわち１波長である場合には、前記ＰＡＡウェイト制御部４８により設定される指向性を固定して前記無線タグ１４との間の通信を行うものであるため、前記アンテナ素子３４相互間の間隔に対応する指向性特性に応じて好適な態様で前記無線タグとの間の通信を行うことができる。
【実施例３】
【００６１】
図２１は、本発明の更に別の実施例である無線タグ通信装置１２４の構成を説明する図である。この図２１に示すように、本実施例の無線タグ通信装置１２４は、互いに平行となるように立設された複数（図２１では７つ）のアンテナ素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３４ｅ、３４ｆ、３４ｇ（以下、特に区別しない場合には単にアンテナ素子３４と称する）を有するアレイアンテナ１２６を備えている。また、上記アンテナ素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃの何れかを選択的に前記高周波送受信部５２ａに入出力可能に接続すると共に、上記アンテナ素子３４ｅ、３４ｆ、３４ｇの何れかを選択的に前記高周波送受信部５２ｃに入出力可能に接続するアンテナ選択部１２８と、そのアンテナ選択部１２８による上記複数のアンテナ素子３４と高周波送受信部５２との間の接続を制御することにより前記無線タグ１４との間の通信に用いられるアンテナ素子３４相互間の間隔を設定する素子間隔設定部１３０とを、機能的に備えている。
【００６２】
図２２は、上記アレイアンテナ１２６における複数のアンテナ素子３４の相対位置関係を例示する図である。この図２２に示すように、上記アレイアンテナ１２６は、上記アンテナ素子３４ｄを中心として上記アンテナ素子３４ａ及び３４ｇがそのアンテナ素子３４ａから前記質問波Ｆｃの波長の１倍の距離隔てた位置に、上記アンテナ素子３４ｂ及び３４ｆがそのアンテナ素子３４ａから前記質問波Ｆｃの波長の３／４倍の距離隔てた位置に、上記アンテナ素子３４ｃ及び３４ｅがそのアンテナ素子３４ａから前記質問波Ｆｃの波長の１／２倍の距離の位置に、それぞれ配設されている。また、上記アンテナ選択部１２８は、上記アンテナ素子３４ａを高周波送受信部５２ａに接続する場合には、上記アンテナ素子３４ｇを高周波送受信部５２ｃに接続し、上記アンテナ素子３４ｂを高周波送受信部５２ａに接続する場合には、上記アンテナ素子３４ｆを高周波送受信部５２ｃに接続し、上記アンテナ素子３４ｃを高周波送受信部５２ａに接続する場合には、上記アンテナ素子３４ｅを高周波送受信部５２ｃに接続するものである。すなわち、上記アレイアンテナ１２６では、通信対象である無線タグ１４との間で情報の送受信を行う複数のアンテナ素子として上記アンテナ素子３４ａ、３４ｄ、３４ｇが選択される第１の状態、上記アンテナ素子３４ｂ、３４ｄ、３４ｆが選択される第２の状態、及び上記アンテナ素子３４ｃ、３４ｄ、３４ｅが選択される第３の状態のうち何れかが選択的成立させられる。このように、上記アレイアンテナ１２６は、上記複数のアンテナ素子３４から前記無線タグ１４との間の通信に用いられる少なくとも２つのアンテナ素子３４を選択することにより、その無線タグ１４との間の通信に用いられるアンテナ素子３４相互間の間隔を変更するものである。
【００６３】
ここで、通信対象である無線タグ１４との間で情報の送受信を行う複数のアンテナ素子として前記アンテナ素子３４ａ、３４ｄ、３４ｇが選択される第１の状態では、それらアンテナ素子３４相互間の間隔が前記質問波Ｆｃの波長の１倍となり、前記アレイアンテナ３６による通信モードは比較的鋭く（ナロービーム）なる。また、前記アンテナ素子３４ｂ、３４ｄ、３４ｆが選択される第２の状態では、それらアンテナ素子３４相互間の間隔が前記質問波Ｆｃの波長の３／４倍となり、前記アレイアンテナ３６による通信モードは中程（ミドルビーム）となる。また、前記アンテナ素子３４ｃ、３４ｄ、３４ｅが選択される第３の状態では、それらアンテナ素子３４相互間の間隔が前記質問波Ｆｃの波長の１／２倍となり、前記アレイアンテナ３６による通信モードは比較的広く（ワイドビーム）となる。また、前記無線タグ通信装置１２４に備えられたＰＡＡウェイト制御部４８は、前述した実施例と同様に、前記アレイアンテナ１２６における前記アンテナ素子３４相互間の間隔に応じて、前記ウェイトメモリ部４９に記憶された複数組のウェイトのうち対応するウェイトを読み出し、そのウェイトに基づいて前記送信ウェイト掛算部４６において掛算される送信ＰＡＡウェイト及び受信ウェイト掛算部５６において掛算される受信ＰＡＡウェイトを制御する。
【００６４】
図２３は、前記無線タグ通信装置１２４による前記無線タグ１４の検索制御動作を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。この図２３に示す制御において、前述した図１５に示す制御と共通するステップについては同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６５】
図２３に示す制御では、前述したＳＡ３の処理に続くＳＡ１８において、前記無線タグ通信装置１２の動作モードがワイドビーム、ミドルビーム、ナロービームの何れであるかが判断される。このＳＡ１８において、前記無線タグ通信装置１２の動作モードがワイドビームであると判断される場合には、ＳＡ２２において、前記アンテナ素子３４ｃが高周波送受信部５２ａに、アンテナ素子３４ｄが高周波送受信部５２ｂに、アンテナ素子３４ｅが高周波送受信部５２ｃに、それぞれ接続されて前記アレイアンテナ３６における素子間隔が１／２波長とされ、ＳＡ５において、前記ウェイトメモリ部４９におけるウェイトテーブルＡが選択された後、ＳＡ８以下の処理が実行される。また、ＳＡ１８において、前記無線タグ通信装置１２の動作モードがミドルビームであると判断される場合には、ＳＡ２３において、前記アンテナ素子３４ｂが高周波送受信部５２ａに、アンテナ素子３４ｄが高周波送受信部５２ｂに、アンテナ素子３４ｆが高周波送受信部５２ｃに、それぞれ接続されて前記アレイアンテナ３６における素子間隔が３／４波長とされ、ＳＡ６において、前記ウェイトメモリ部４９におけるウェイトテーブルＢが選択された後、ＳＡ８以下の処理が実行される。また、ＳＡ１８において、前記無線タグ通信装置１２の動作モードがナロービームであると判断される場合には、ＳＡ２４において、前記アンテナ素子３４ａが高周波送受信部５２ａに、アンテナ素子３４ｄが高周波送受信部５２ｂに、アンテナ素子３４ｇが高周波送受信部５２ｃに、それぞれ接続されて前記アレイアンテナ３６における素子間隔が１波長とされ、ＳＡ７において、前記ウェイトメモリ部４９におけるウェイトテーブルＣが選択された後、ＳＡ８以下の処理が実行される。以上の制御において、ＳＡ２２、ＳＡ２３、及びＳＡ２４が前記アンテナ選択部１２８の動作に対応する。
【００６６】
このように、本実施例によれば、前記アレイアンテナ１２６は、３つ以上のアンテナ素子３４を有するものであり、それらのアンテナ素子３４のうち前記無線タグ１４との間の通信に用いられる少なくとも２つのアンテナ素子３４を選択するアンテナ選択部１２８（ＳＡ２２、ＳＡ２３、及びＳＡ２４）を備えたものであるため、前記無線タグ１４との間の通信に関与するアンテナ素子３４相互間の間隔を実用的な態様で変更できる。
【００６７】
以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。
【００６８】
例えば、前述の実施例において、前記送信ウェイト掛算部４６、ＰＡＡウェイト制御部４８、受信ウェイト掛算部５０、及び素子間隔検出部６６等は、それぞれ個別の制御装置として備えられたものであったが、これらの制御機能は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含んでディジタル信号処理を実行するＤＳＰ（Digital Signal Processor）等に機能的に備えられたものであってもよい。また、これらの制御機能による制御動作は、ディジタル信号処理によるものであるとアナログ信号処理によるものであるとを問わない。
【００６９】
また、前述の実施例では、ＰＡＡ（Phased Array Antenna）処理により前記無線タグ１４との間の通信指向性を制御する態様について説明したが、例えば、ＡＡＡ（Adaptive Array Antenna）処理等により前記無線タグ１４との通信指向性を制御し得る無線タグ通信装置にも本発明は好適に適用されるものである。
【００７０】
また、前述の実施例では、前記無線タグ１４との間の通信に関して利用者が携帯して用いることができる携帯式の無線タグ通信装置１２等について説明したが、室等に位置固定に設けられた据置式の無線タグ通信装置にも本発明は好適に適用される。
【００７１】
また、前述の実施例では、前記送信信号の送信指向性の制御及び受信信号の受信指向性の制御の何れにも本発明が適用されていたが、それらのうち少なくとも一方に適用されることで一応の効果は得られるため、必ずしも送受信共に本発明が適用されなくとも構わない。
【００７２】
また、前述の実施例では、前記無線タグ１４に向けて送信信号を送信すると共に、その送信信号に応じてその無線タグ１４から返信される返信信号を受信するために用いられる送受信共用のアンテナ素子３４を備えた送受信共用のアレイアンテナ３６等が設けられた無線タグ通信装置１２等について説明したが、前記送信信号を送信するための送信アンテナ及び受信信号を受信するための受信アンテナが別々に設けられた無線タグ通信装置にも本発明は好適に適用される。
【００７３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の無線タグ通信装置が好適に用いられる無線タグ通信システムについて説明する図である。
【図２】本発明の一実施例である無線タグ通信装置の外観を説明する平面図である。
【図３】図２の無線タグ通信装置を矢印IIIの方向から見た背面図である。
【図４】図２の無線タグ通信装置の構成を説明する図である。
【図５】図４の送信ウェイト掛算部の構成を詳しく説明する図である。
【図６】図４の高周波送受信部の構成を詳しく説明する図である。
【図７】図４の受信ウェイト掛算部の構成を詳しく説明する図である。
【図８】本発明の無線タグ通信装置の通信対象である無線タグに備えられた無線タグ回路素子の構成を説明する図である。
【図９】図２の無線タグ通信装置のアンテナユニットにおけるアンテナ素子相互間の間隔の変更について説明する図であり、素子間隔を比較的広くした場合を例示している。
【図１０】図２の無線タグ通信装置のアンテナユニットにおけるアンテナ素子相互間の間隔の変更について説明する図であり、素子間隔を比較的狭くした場合を例示している。
【図１１】図９に示すアンテナユニットにおいて一点鎖線で囲んで示す部分の内部構成を拡大して詳しく説明する部分断面図であり、一対の支持アームのユニット基部からの伸長寸法を変更するための歯車装置を示している。
【図１２】図２の無線タグ通信装置におけるアンテナ素子相互間の間隔による指向性パターンの違いを説明する図であり、指向性方向θ＝０°の指向性パターンを例示している。
【図１３】図２の無線タグ通信装置におけるアンテナ素子相互間の間隔による指向性パターンの違いを説明する図であり、指向性方向θ＝３０°の指向性パターンを例示している。
【図１４】図４のウェイトメモリ部に記憶された複数組のウェイトについて説明する図である。
【図１５】図４の無線タグ通信装置による無線タグ検索制御動作を説明するフローチャートである。
【図１６】本発明の他の実施例である無線タグ通信装置の構成を説明する図である。
【図１７】図１６の無線タグ通信装置による無線タグ検索制御動作を説明するフローチャートである。
【図１８】図１６の無線タグ通信装置による無線タグ検索制御動作の他の一例を説明するフローチャートである。
【図１９】図１８に示す無線タグ検索制御の一部であるタグ仮検索制御について説明するフローチャートである。
【図２０】図１８に示す無線タグ検索制御の一部であるタグ本検索制御について説明するフローチャートである。
【図２１】本発明の更に別の実施例である無線タグ通信装置の構成を説明する図である。
【図２２】図２１の無線タグ通信装置に備えられたアレイアンテナにおける複数のアンテナ素子の相対位置関係を例示する図である。
【図２３】図２１の無線タグ通信装置による無線タグ検索制御動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００７５】
１２、１２０、１２４：無線タグ通信装置
１４：無線タグ
３４：アンテナ素子
３６、１２６：アレイアンテナ
４８：ＰＡＡウェイト制御部（指向性制御部）
４９：ウェイトメモリ部（記憶部）
６４：素子位置センサ（検出装置）
１０６：歯車装置（動力伝達装置）
１２２：モータ（動力発生機）
１２８：アンテナ選択部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線タグに向けて送信信号を送信すると共に、該送信信号に応じて該無線タグから返信される返信信号を受信して該無線タグとの間で情報の通信を行う無線タグ通信装置であって、
複数のアンテナ素子を有すると共に、前記無線タグとの間の通信に用いられる少なくとも２つのアンテナ素子相互間の間隔を変更し得るアレイアンテナと、
該アレイアンテナにおける前記アンテナ素子相互間の間隔に応じてそれらアンテナ素子に対応する信号それぞれの少なくとも位相を変化させるためのウェイトを設定することで前記無線タグとの間の通信指向性を制御する指向性制御部と
を、備えたことを特徴とする無線タグ通信装置。
【請求項２】
前記アンテナ素子相互間間隔毎に予め定められた複数組のウェイトテーブルを記憶する記憶部を備え、前記指向性制御部は、該記憶部に記憶された複数組のウェイトテーブルのうち前記アンテナ素子相互間間隔に応じて何れか１組のウェイトテーブルを読出して設定するものである請求項１の無線タグ通信装置。
【請求項３】
前記指向性制御部は、前記無線タグとの間の通信におけるメインローブを所望のビーム幅とするために前記通信指向性を制御するものである請求項１又は２の無線タグ通信装置。
【請求項４】
前記アレイアンテナは、前記無線タグとの間の通信に用いられる少なくとも２つのアンテナ素子相互間の間隔を機械的に変更し得るものである請求項１から３の何れかの無線タグ通信装置。
【請求項５】
前記無線タグとの間の通信に用いられる少なくとも２つのアンテナ素子相互間の間隔を機械的に変更するための動力発生機及び動力伝達装置を備えたものである請求項４の無線タグ通信装置。
【請求項６】
前記無線タグとの間の通信に用いられる少なくとも２つのアンテナ素子相互間の間隔を検出する検出装置を備えたものである請求項１から５の何れかの無線タグ通信装置。
【請求項７】
前記アレイアンテナは、３つ以上のアンテナ素子を有するものであり、それらのアンテナ素子のうち前記無線タグとの間の通信に用いられる少なくとも２つのアンテナ素子を選択するアンテナ選択部を備えたものである請求項１から３の何れかの無線タグ通信装置。
【請求項８】
前記アレイアンテナは、前記無線タグに送信信号を送信するために用いられる少なくとも２つのアンテナ素子相互間の間隔を変更し得るものであり、前記指向性制御部は、前記アレイアンテナにおける前記アンテナ素子相互間の間隔に応じて所定の送信ウェイトを設定するものである請求項１から７の何れかの無線タグ通信装置。
【請求項９】
前記アレイアンテナは、前記無線タグから返信される受信信号を受信するために用いられる少なくとも２つのアンテナ素子相互間の間隔を変更し得るものであり、前記指向性制御部は、前記アレイアンテナにおける前記アンテナ素子相互間の間隔に応じて所定の受信ウェイトを設定するものである請求項１から８の何れかの無線タグ通信装置。
【請求項１０】
前記アンテナ素子相互間の間隔が所定値未満である場合には、前記指向性制御部により指向性を変化させつつ前記無線タグとの間の通信を行い、前記アンテナ素子相互間の間隔が所定値以上である場合には、前記指向性制御部により設定される指向性を固定して前記無線タグとの間の通信を行うものである請求項１から９の何れかの無線タグ通信装置。
【請求項１１】
前記複数のアンテナ素子は、前記無線タグに向けて送信信号を送信すると共に、該送信信号に応じて該無線タグから返信される返信信号を受信するために用いられる送受信共用のアンテナ素子である請求項１から１０の何れかの無線タグ通信装置。
【請求項１】
無線タグに向けて送信信号を送信すると共に、該送信信号に応じて該無線タグから返信される返信信号を受信して該無線タグとの間で情報の通信を行う無線タグ通信装置であって、
複数のアンテナ素子を有すると共に、前記無線タグとの間の通信に用いられる少なくとも２つのアンテナ素子相互間の間隔を変更し得るアレイアンテナと、
該アレイアンテナにおける前記アンテナ素子相互間の間隔に応じてそれらアンテナ素子に対応する信号それぞれの少なくとも位相を変化させるためのウェイトを設定することで前記無線タグとの間の通信指向性を制御する指向性制御部と
を、備えたことを特徴とする無線タグ通信装置。
【請求項２】
前記アンテナ素子相互間間隔毎に予め定められた複数組のウェイトテーブルを記憶する記憶部を備え、前記指向性制御部は、該記憶部に記憶された複数組のウェイトテーブルのうち前記アンテナ素子相互間間隔に応じて何れか１組のウェイトテーブルを読出して設定するものである請求項１の無線タグ通信装置。
【請求項３】
前記指向性制御部は、前記無線タグとの間の通信におけるメインローブを所望のビーム幅とするために前記通信指向性を制御するものである請求項１又は２の無線タグ通信装置。
【請求項４】
前記アレイアンテナは、前記無線タグとの間の通信に用いられる少なくとも２つのアンテナ素子相互間の間隔を機械的に変更し得るものである請求項１から３の何れかの無線タグ通信装置。
【請求項５】
前記無線タグとの間の通信に用いられる少なくとも２つのアンテナ素子相互間の間隔を機械的に変更するための動力発生機及び動力伝達装置を備えたものである請求項４の無線タグ通信装置。
【請求項６】
前記無線タグとの間の通信に用いられる少なくとも２つのアンテナ素子相互間の間隔を検出する検出装置を備えたものである請求項１から５の何れかの無線タグ通信装置。
【請求項７】
前記アレイアンテナは、３つ以上のアンテナ素子を有するものであり、それらのアンテナ素子のうち前記無線タグとの間の通信に用いられる少なくとも２つのアンテナ素子を選択するアンテナ選択部を備えたものである請求項１から３の何れかの無線タグ通信装置。
【請求項８】
前記アレイアンテナは、前記無線タグに送信信号を送信するために用いられる少なくとも２つのアンテナ素子相互間の間隔を変更し得るものであり、前記指向性制御部は、前記アレイアンテナにおける前記アンテナ素子相互間の間隔に応じて所定の送信ウェイトを設定するものである請求項１から７の何れかの無線タグ通信装置。
【請求項９】
前記アレイアンテナは、前記無線タグから返信される受信信号を受信するために用いられる少なくとも２つのアンテナ素子相互間の間隔を変更し得るものであり、前記指向性制御部は、前記アレイアンテナにおける前記アンテナ素子相互間の間隔に応じて所定の受信ウェイトを設定するものである請求項１から８の何れかの無線タグ通信装置。
【請求項１０】
前記アンテナ素子相互間の間隔が所定値未満である場合には、前記指向性制御部により指向性を変化させつつ前記無線タグとの間の通信を行い、前記アンテナ素子相互間の間隔が所定値以上である場合には、前記指向性制御部により設定される指向性を固定して前記無線タグとの間の通信を行うものである請求項１から９の何れかの無線タグ通信装置。
【請求項１１】
前記複数のアンテナ素子は、前記無線タグに向けて送信信号を送信すると共に、該送信信号に応じて該無線タグから返信される返信信号を受信するために用いられる送受信共用のアンテナ素子である請求項１から１０の何れかの無線タグ通信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２００６−３５２７８８（Ｐ２００６−３５２７８８Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１７９５５４（Ｐ２００５−１７９５５４）
【出願日】平成１７年６月２０日（２００５．６．２０）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月２０日（２００５．６．２０）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
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