JP2007282045A - 光通信システム、光ｉｄタグ及び情報送信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通信効率を向上できるようにする。
【解決手段】光を通信媒体として、光ＩＤリーダとの間で情報を通信する光ＩＤタグであって、情報が記憶されるメモリと、反射板及び偏向板の間に設けられた第１及び第２のＬＣＤと、第１のＬＣＤを駆動する第１のパルス信号及び第２のＬＣＤを駆動する第２のパルス信号を出力する出力手段と、第１のパルス信号に対する第２のパルス信号の位相を、情報に応じて制御する制御手段とを設けるようにした。
【選択図】図４

Description

本発明は光通信システム、光ＩＤタグ及び情報送信方法に関し、小型の無線ＩＣチップから情報を読み取る場合に適用して好適なものである。

近年、バーコードに代わる物品の識別又は管理技術として、ＲＦＩＤ(Radio Frequency IDentification)が注目されている。

このＲＦＩＤでは、無線ＩＣタグ（あるいは無線ＩＣチップ）と呼ばれる小型の無線装置内に情報を記憶し、この情報に基づいて物品の識別又は管理が行われる。

具体的には、例えば、無線ＩＣタグが製品管理に用いられる場合、各製品につき１つの無線ＩＣタグがそれぞれ設けられ、当該無線ＩＣタグには、製品の製造番号及び製造年月日など、その製品に関する製造情報が保持される。

また例えば、無線ＩＣタグが情報提供に用いられる場合、各広告媒体に対して１又は２以上の無線ＩＣタグがそれぞれ設けられ、当該無線ＩＣタグには、自社のホームページのＵＲＬ(Uniform Resource Locater)や、広告製品に関する情報など、その広告媒体に関する提供情報が保持される。

この無線ＩＣタグや、該無線ＩＣタグから送信される無線信号から情報を読み取るリーダとしては種々のものが提案され、なかには、無線ＩＣタグと、リーダとが光通信により情報を授受するようにした光通信システムが提案されている（例えば特許文献１参照）。

この光通信システムでは、光ＩＤリーダは、光ＩＤタグに向けて光ビームを放射し、光ＩＤタグから放射された光信号を受光して、光ＩＤタグに保持された情報を読み取る光ＩＤリーダ部を備えている。

一方、光ＩＤタグは、情報を記憶するメモリと、光ＩＤリーダから放射された光ビームを、メモリに記憶された情報で変調して光信号に変換する光変換部と、この変調された光信号を光ビームの入射方向に反射する光反射部とを備えている。この光変調部の例として、光吸収型の液晶変調器などが挙げられている。

この光通信システムによれば、空間中に近接して存在する複数の光ＩＤタグの識別を離れた場所から行うことが可能となり、光ＩＤリーダをリモコンのように用いて読み取ることが可能となる。
特開２００６−１１９４８公報

ところでかかる光吸収型の液晶変調器として１枚のＬＣＤの液晶配向を制御することで、情報で変調された光信号を生成する構成を採用した場合、上述の光通信システムにおいては、受信側の標本化周期に多値レベルで表現しようとすると、その液晶配向の制御を短期間に行うことが困難となるため、２値レベルで表現するものと考えられる。そうすると、通信効率が悪くなる。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、通信効率を向上し得る光通信システム、光ＩＤタグ及び情報送信方法を提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため本発明は、光を通信媒体として、光ＩＤタグと光ＩＤリーダとの間で情報を通信する光通信システムであって、光ＩＤリーダには、光を放射する放射手段と、放射方向から到来する光の戻り光を光電変換する光電変換手段と、光電変換手段により光電変換結果得られる信号から、情報を抽出する抽出手段とを設け、光ＩＤタグには、情報が記憶されるメモリと、反射板及び偏向板の間に設けられた第１及び第２のＬＣＤと、第１のＬＣＤを駆動する第１のパルス信号と、第２のＬＣＤを駆動する第２のパルス信号との位相を、情報に応じて制御する制御手段とを設けるようにした。

この光通信システムでは、反射板から２つのＬＣＤ及び偏向板を順次介して放射する反射光のパターンは、第１のパルス信号と、その第１のパルス信号に対して、情報に応じて位相をずらした第２のパルス信号との論理和となる。したがって、この光通信システムでは、ＬＣＤの配向切換自体はそのままの状態としつつも、当該位相の程度に応じて、受信側の標本化周期内で多値レベルを表現することが可能となる。

また本発明は、光を通信媒体として、光ＩＤリーダとの間で情報を通信する光ＩＤタグであって、情報が記憶されるメモリと、反射板及び偏向板の間に設けられた第１及び第２のＬＣＤと、第１のＬＣＤを駆動する第１のパルス信号及び第２のＬＣＤを駆動する第２のパルス信号を出力する出力手段と、第１のパルス信号に対する第２のパルス信号の位相を、情報に応じて制御する制御手段とを設けるようにした。

この光ＩＤリーダでは、反射板から２つのＬＣＤ及び偏向板を順次介して放射する反射光のパターンは、第１のパルス信号と、その第１のパルス信号に対して、情報に応じて位相をずらした第２のパルス信号との論理和となる。したがって、この光通信システムでは、ＬＣＤの配向切換自体はそのままの状態としつつも、当該位相の程度に応じて、受信側の標本化周期内で多値レベルを表現することが可能となる。

さらに本発明は、光を通信媒体として情報を送信する情報送信方法であって、メモリに記憶された情報を読み出すとともに、反射板及び偏向板の間に設けられた第１及び第２のＬＣＤを駆動する第１のパルス信号及び第２のパルス信号の出力を開始する第１のステップと、第１のパルス信号に対する第２のパルス信号の位相を、情報に応じて制御する第２のステップとを設けるようにした。

従って、この情報送信方法では、反射板から２つのＬＣＤ及び偏向板を順次介して放射する反射光のパターンは、第１のパルス信号と、その第１のパルス信号に対して、情報に応じて位相をずらした第２のパルス信号との論理和となる。したがって、この光通信システムでは、ＬＣＤの配向切換自体はそのままの状態としつつも、当該位相の程度に応じて、受信側の標本化周期内で多値レベルを表現することが可能となる。

本発明によれば、ＬＣＤの配向切換自体はそのままの状態としつつも、当該位相の程度に応じて、受信側の標本化周期内で多値レベルを表現させることを可能としたことにより、通信効率を向上し得る光通信システム、光ＩＤタグ及び情報送信方法を実現することができる。

以下図面について、本発明を適用した一実施の形態を詳述する。

（１）本実施の形態による光通信システムの全体構成
図１において、本実施の形態による光通信システム１の全体構成を示し、光ＩＤリーダ２と、光ＩＤタグ３とによって構成される。

この光ＩＤリーダ２は、携帯型に形成されており、ユーザ操作に応じて光ビームＬ１を放射するようになされている。この光ＩＤリーダ２が読取対象の光ＩＤタグ３に向けられていた場合、該光ＩＤリーダ２から放射される光ビームＬ１は、光ＩＤタグ３に照射される。

光ＩＤタグ３は、到来する光ビームＬ１をその入射方向に反射させ、該反射した光ビーム（以下、これを戻り光ビームと呼ぶ）Ｌ２に、内部メモリに記憶された情報を重畳させる。

光ＩＤリーダ２は、放射した光ビームＬ１の戻り光として到来する戻り光ビームＬ２を受光し、この受光結果から、該戻り光ビームＬ２に重畳された光ＩＤタグ３の情報を抽出し、これを内部のメモリに記憶する。

このようにしてこの光通信システム１は、ユーザに対して、光ＩＤリーダ２をあたかもリモートコントローラとして用いさせることができるようになされている。

（１−１）光ＩＤリーダの構成
次に、光ＩＤリーダ２の構成について具体的に説明する。図１に示したように、この光ＩＤリーダ２は、該光ＩＤリーダ２全体の制御を司る制御回路１０に対して、入力部１１、出力部１２及び情報抽出部１２を結線して構成される。

この制御回路１０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、クロック発生器及びフラッシュメモリを含むコンピュータ構成でなり、該制御回路１０には、ユーザ操作に応ずる各種命令が入力部１１から供給される。

制御回路１０は、入力部１１から情報の読み取り命令を受けた場合、情報抽出部１２を制御する。この場合、情報抽出部１２は、ＬＥＤ１２Ａから光ビームＬ１を放射させ、このＬＥＤ１２Ａが向けられた光ＩＤタグ３で反射され、該光ＩＤタグ３に保持された情報に基づいて変調される戻り光ビームＬ２を、ＰＤ１２Ｂを介して受光する。

また情報抽出部１２は、このＰＤ１２ｂでの受光結果を復調することによって、戻り光ビームＬ２に重畳された情報を取得し、これを制御回路１０に送出する。

制御回路１０は、この情報をフラッシュメモリに記憶するとともに、当該情報の内容を、出力部１３を介してユーザに通知する。

このようにして光ＩＤリーダ２は、光ＩＤタグ３に保持された情報を取得することができるようになされている。

（１−２）光ＩＤタグの構成
次に、光ＩＤタグ３の構成について具体的に説明する。図１に示したように、この光ＩＤタグ３は、受光部２１、蓄電部２２、変調回路２３、メモリ２４及び光学ユニット２５によって構成される。

この光ＩＤタグ３では、光ＩＤリーダ２から光ビームＬ１が照射された場合、受光部２１は、この光ビームＬ１を光電変換する。蓄電部２２は、この光電変換結果を整流し、当該整流により得られる電圧のレベルを一定となるように調整し、この調整後の電圧を変調回路２３に出力する。

変調回路２３は、蓄電部２２から出力される電圧を駆動電圧として起動し、メモリ２４に記憶された情報を読み出す。そして変調回路２３は、この情報に基づいて、所定のパルス信号を生成し、該生成したパルス信号を光学ユニット２５に出力する。

光学ユニット２５は、図２に示すように、反射板３０を底層として、２枚のＬＣＤ３１Ａ、３１Ｂ及び偏向板３２を順次積層した構造となっている。このＬＣＤ３１Ａ、３１Ｂは、変調回路２３から出力されるパルス信号によって駆動し、偏向板３２に対して垂直又は水平に液晶配向する。

この液晶配向が偏向板３２に対して垂直である場合、光ＩＤリーダ２からこの光学ユニット２５に入射し、底層の反射板３０でその入射方向に反射した戻り光ビームＬ２は、偏向板３２に吸収される。一方、液晶配向が偏向板３２に対して水平である場合、反射板３０からの戻り光ビームＬ２は、偏向板３２を透過する。

したがって、この偏向板３２から光ＩＤリーダ２に向けて放射される戻り光ビームＬ２は、変調回路２３から出力されるパルス信号、つまりメモリ２４の情報に応じた点滅パターンに変調されることとなる。光ＩＤリーダ２では、この戻り光ビームＬ２から情報が抽出される。

このようにして光ＩＤタグ３は、バッテリーレス状態において、光ＩＤリーダ２から照射される光ビームＬ１を通信媒体として、メモリ２４に記憶された情報を光ＩＤリーダ２に伝達することができるようになされている。

ここで、この実施の形態における光ＩＤタグ３においては、かかる受光部２１、蓄電部２２、変調回路２３、メモリ２４及び光学ユニット２５を、樹脂製の薄厚の筺体に収納するようになされており、これにより筺体外からの塵や水分の流入を防止しかつ簡易に持ち運びし得るようになされている。

具体的には、例えば図３に示すように、蓄電部２２は、矩形状でなる薄厚の筺体ＢＤ内の基板ＢＳの所定位置に設けられ、受光部２１は、該基板ＢＳにおける一方の表面（光ビームＬ１が入射される側の面）の所定位置に設けられる。この受光部１１の近傍であって基板ＢＳの中央には、光学ユニット２５が設けられ、該基板における他方の表面の所定位置には、変調回路２３とメモリ２４とがＩＣチップＣＰとして設けられる。

この図５に示す収納構造によれば、筺体ＢＤ表面のうち厚み方向における表面の一方だけを、光ＩＤリーダ２に対する光ビームＬ１の入射面とすることができ、基板ＢＳの同一表面上にＩＣチップＣＰ及び光学ユニット２５を設ける場合に比して、該光学ユニット２５及び受光部２１の実装面積を大きく確保することが可能となる。

（２）ＬＣＤの制御手法
次に、変調回路２３による、ＬＣＤ３１Ａ及びＬＣＤ３１Ｂの制御手法について、図４を用いて具体的に説明する。この図４では、受信側の光ＩＤリーダ３でのサンプリングレートが毎秒８回である場合を例としている。

この図４において、変調回路２３では、デューティ比５０［％］の第１のパルス信号ＰＬ１を出力するパルス発生源と、該第１のパルス信号ＰＬ１の立上区間及び立下区間よりも狭い区間でなるデューティ比５０［％］の第２のパルス信号ＰＬ２を出力するパルス発生源とが設けられている。

変調回路２３は、一方のパルス発生源から出力される第１のパルス信号ＰＬ１をＬＣＤ３１Ａ及びＬＣＤ３１Ｂのうち例えばＬＣＤ３１Ｂに送出し、他方のパルス発生源から出力される第２のパルス信号ＰＬ２をＬＣＤ３１Ａに送出する。

このパルス信号ＰＬ１、ＰＬ２の立下区間（Ｌｏｗパルス区間）では、対応するＬＣＤ３１Ｂ、３１Ａの液晶配向は偏向板３２に対して水平であるため、戻り光ビームＬ２は偏向板３２を透過する。一方、立上区間（Ｈｉｇｈパルス区間）では、対応するＬＣＤ３１Ｂ、３１Ａが駆動し、その液晶配向は偏向板３２に対して垂直となる結果、戻り光ビームＬ２は偏向板３２に吸収される。

したがって、ＬＣＤ３１（３１Ａ及び３１Ｂ）に出力されるパルス信号ＰＬ１、ＰＬ２のいずれか一方又は双方が立上区間ＳＴ１となる場合には、ＬＣＤ３１Ｂから戻り光ビームＬ２は放射されず、当該パルス信号ＰＬ１、ＰＬ２のいずれもが立下区間ＳＴ２となる場合にのみ戻り光ビームＬ２が放射される。

この結果、このＬＣＤ３１Ｂから光ＩＤリーダ３に向かう戻り光ビームＬ２の点滅パターンは、第１のパルス信号ＰＬ１と、第２のパルス信号ＰＬ２との論理和となる。

ここで、この実施の形態における変調回路２３は、第１のパルス信号ＰＬ１及び第２のパルス信号ＰＬ２を対応するＬＣＤ３１Ａ及び３１Ｂに送出する場合、第１のパルス信号ＰＬ１を基準とし、この第１のパルス信号ＰＬ１に対する第２のパルス信号ＰＬ２の位相を、情報に応じて制御するようになされている。

したがって、この実施の形態の場合、図５に示すように、ＬＣＤ３１Ａ、３１Ｂの配向切換自体はそのままの状態としつつも、第１のパルス信号ＰＬ１に対する第２のパルス信号ＰＬ２の位相の程度を可変することで、受信側の光ＩＣリーダ２における標本化周期内で多値レベルを表現することが可能となる。

このようにして変調回路２３は、ＬＣＤ３１Ａ及びＬＣＤ３１Ｂの配向状態を制御することができるようになされている。

（３）液晶配向制御処理手順
次に、上述した変調回路２３の液晶配向制御処理手順について、図６に示すフローチャートを用いて説明する。

この図６において、変調回路２３は、蓄電部２２から出力される電圧を受けることにより起動すると、この液晶配向制御処理手順をステップＳＰ０において開始し、続くステップＳＰ１において、メモリ２４に記憶された情報を読み出すとともに、該電圧に基づいてパルス発信源を駆動して第１のパルス信号ＰＳ１及び第２のパルス信号ＰＳ２の出力を開始させる。

また変調回路２３は、続くステップＳＰ２において、パルス発信源から出力される第１のパルス信号ＰＳ１に対する、第２のＬＣＤを駆動する第２のパルス信号ＰＳ２の位相の程度を、ステップＳＰ１で読み出した情報に応じて切り換えた後、次のステップＳＰ３に進んでこの液晶配向制御処理手順を終了する。

（４）動作及び効果
以上の構成において、この光通信システム１の光ＩＣタグ３は、第１のパルス信号ＰＬ１及び第２のパルス信号ＰＬ２を対応するＬＣＤ３１Ａ及び３１Ｂに送出するとき、第１のパルス信号ＰＬ１を基準とし、この第１のパルス信号ＰＬ１に対する第２のパルス信号ＰＬ２の位相の程度を、メモリ２４に記憶された情報に応じて切り換える。

反射板３０から２つのＬＣＤ３１Ａ及び３１Ｂ及び偏向板３２を順次介して放射する反射光ビームＬ２のパターンは、第１のパルス信号と、その第１のパルス信号に対して、情報に応じて位相をずらした第２のパルス信号との論理和となる（図４）。したがって、この光ＩＣタグ３では、ＬＣＤ３１Ａ及び３１Ｂの配向切換自体はそのままの状態としつつも、当該位相の程度に応じて、受信側の光ＩＤリーダ２に対して多値のデータを送信することが可能となる（図５）。

そうすると、この光通信システム１では、２値のデータを送信する場合に比して、メモリ２４に記憶された情報の通信効率が向上するため、例えば、光ＩＤタグ２に保持させる情報のデータ長の制限を緩和することができ、また通信時の短縮化によりユーザの煩わしさを低減することができる。

また、この光ＩＣタグ３では、第１のパルス信号ＰＬと、第２のパルス信号ＰＬ２との関係として、第２のパルス信号ＰＳ２は、第１のパルス信号ＰＬ１における立上区間及び立下区間よりも狭い区間のものが選定されている。

基準となる第１のパルス信号ＰＬ１における立上区間及び立下区間と同じもの、あるいは広いものを選定したときには、メモリ２４に記憶された情報に応じて切り換えが、その情報の内容に応じて困難となる場合があるが、このような事態は、かかる選定によって未然に回避することができる。このことは本出願人による実験結果で既に確認されている。

以上の構成によれば、ＣＤ３１Ａ及び３１Ｂの配向切換自体はそのままの状態としつつも、当該位相の程度に応じて、受信側の光ＩＤリーダ２に対して多値のデータを送信できるようにしたことにより、通信効率を向上し得る光通信システム１を実現できる。

（５）他の実施の形態
上述の実施の形態においては、反射射３０及び偏向板３２の間に２枚のＬＣＤ３１Ａ、３１Ｂを設けるようにした場合について述べたが、本発明はこれに加えて、さらに１又は２以上のＬＣＤを設けるようにしてもよい。

この場合、変調回路２３には、さらに加えた１又は２以上のＬＣＤを駆動するパルス信号を出力するパルス発生源を設ける。そして変調回路２３において、第１のパルス信号ＰＬ１を基準とし、この第１のパルス信号ＰＬ１に対する、第２のパルス信号ＰＬ２、及び、当該パルス発生源から出力される１又は２以上のパルス信号の位相の程度を、情報に応じて切り換える。このようにすれば、上述の実施の形態の場合に比して、受信側に対して、ＬＣＤ数を増加させた分だけ多くの情報量のデータを、標本化周期内に伝達することができるため、より一段と通信効率を向上することができる。

また、２枚のＬＣＤ３１Ａ、３１Ｂに１又は２以上のＬＣＤを加えた場合、変調回路２３において、メモリ２４に記憶される情報のデータ長に応じて、駆動対象のＬＣＤを決定し、第１のパルス信号ＰＬ１に対する、第２のパルス信号ＰＬ２、及び、該決定したＬＣＤに対応するパルス信号の位相の程度を、情報に応じて切り換えるようにしてもよい。このようにすれば、必要最小限の駆動電力で情報を送信することが可能となる。したがって、上述の光ＩＣタグ３のように、受信側の微弱電波の受信に応じて誘起される電圧に基づいて起動するような構成を採用している場合には特に有用となる。

本発明は、物品を識別する、あるいは、物品を管理する分野に利用可能である。

本実施の形態による光通信システムの全体構成を示す略線図である。 光学ユニットの構造を示す略線図である。 光ＩＤタグの収納構造を示す略線図である。 ＬＣＤの配向制御（１）の説明に供する略線図である。 ＬＣＤの配向制御（２）の説明に供する略線図である。 液晶配向制御処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１……光通信システム、２……光ＩＤリーダ、３……光ＩＤタグ、２１……受光部、２２……蓄電部、２３……変調回路、２４……メモリ、２５……光学ユニット、３０……反射板、３１Ａ、３１Ｂ……ＬＣＤ、３２……偏向板、Ｌ１……光ビーム、Ｌ２……戻り光ビーム。

Claims (6)

1. 光を通信媒体として、光ＩＤタグと光ＩＤリーダとの間で情報を通信する光通信システムであって、
   上記光ＩＤリーダは、
   光を放射する放射手段と、
   上記光の放射方向から到来する、上記情報に応じて変調された戻り光を光電変換する光電変換手段と、
   上記光電変換手段での光電変換結果を復調し、上記情報を抽出する抽出手段と
   を具え、
   上記光ＩＤタグは、
   上記情報が記憶されるメモリと、
   反射板及び偏向板の間に設けられた第１及び第２のＬＣＤと、
   第１のＬＣＤを駆動する第１のパルス信号と、第２のＬＣＤを駆動する第２のパルス信号との位相を、上記情報に応じて制御する制御手段と
   を具えることを特徴とする光通信システム。
2. 光を通信媒体として、光ＩＤリーダとの間で情報を通信する光ＩＤタグであって、
   上記情報が記憶されるメモリと、
   反射板及び偏向板の間に設けられた第１及び第２のＬＣＤと、
   上記第１のＬＣＤを駆動する第１のパルス信号及び上記第２のＬＣＤを駆動する第２のパルス信号を出力する出力手段と、
   上記第１のパルス信号に対する上記第２のパルス信号の位相を、上記情報に応じて制御する制御手段と
   を具えることを特徴とする光ＩＤタグ。
3. 上記制御手段は、
   上記第１のパルス信号に対する上記第２のパルス信号の位相の程度を、上記情報に応じて切り換える
   ことを特徴とする請求項２に記載の光ＩＤタグ。
4. 上記第２のＬＣＤは、複数のＬＣＤを積層してなり、
   上記出力手段は、上記複数のＬＣＤをそれぞれ駆動する各上記第２のパルス信号を出力し、
   上記制御手段は、上記第１のパルス信号に対する各上記第２のパルス信号の位相を、上記情報に応じて制御する
   ことを特徴とする請求項２に記載の光ＩＤタグ。
5. 上記制御手段は、
   上記情報のデータ長に応じて、上記複数のＬＣＤのうち駆動対象のＬＣＤを決定する
   ことを特徴とする請求項４に記載の光ＩＤタグ。
6. 光を通信媒体として情報を送信する情報送信方法であって、
   メモリに記憶された上記情報を読み出すとともに、反射板及び偏向板の間に設けられた第１及び第２のＬＣＤを駆動する第１及び第２のパルス信号の出力を開始させる第１のステップと、
   上記第１のパルス信号に対する、上記第２のパルス信号の位相を、上記情報に応じて制御する第２のステップと
   を具えることを特徴とする情報送信方法。

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