(57)【要約】ループアンテナを使用して非接触通信を行うリーダライタ装置で、複数のループアンテナを効果的に使用する。通信手段１、２、３が複数のループアンテナＥ１、Ｅ２の中から非接触通信に使用するループアンテナを切り替えて非接触通信を行うに際して、複数のループアンテナのそれぞれの共振周波数を変化させる共振周波数変化手段Ｃ１、Ｄ１、Ｃ２、Ｄ２を備え、制御手段１、２、３が、複数のループアンテナについて、非接触通信に使用するループアンテナの共振周波数に対して、他のループアンテナの共振周波数を異ならせるように、共振周波数変化手段を制御する。
2008105103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣチップを備えた被識別体との間で、ループアンテナを使用して電磁誘導作用により非接触通信を行い、前記被識別体が備える前記ＩＣチップを駆動する電力を送信するリーダライタ装置であって、
複数のループアンテナと、
前記複数のループアンテナの中から非接触通信に使用するループアンテナを切り替えて非接触通信を行う通信手段と、
前記複数のループアンテナのそれぞれの共振周波数を変化させる共振周波数変化手段と、
前記被識別体に対し前記ＩＣチップを駆動する電力を送信する際に、前記複数のループアンテナについて、前記非接触通信に使用するループアンテナの共振周波数と、前記非接触通信に使用しないループアンテナの共振周波数とが異なるように、前記共振周波数変化手段を制御する制御手段と、
を備えたリーダライタ装置。
【請求項２】
請求の範囲第１項に記載のリーダライタ装置であって、
前記複数のループアンテナの内の第１のアンテナは、１本の導線により構成されるとともに同一形状或いは略同一形状のアンテナ要素を複数有する形状であり、前記複数のアンテナ要素は一方向に連接された形状であり、隣接するアンテナ要素の接続点のところにおいて導線同士が交差した形状であり、
前記複数のループアンテナの内の第２のアンテナは、１本の導線により構成されるとともに前記第１のアンテナのアンテナ要素と同一形状或いは略同一形状のアンテナ要素を複数有する形状であり、前記第２のアンテナの複数のアンテナ要素は前記第１のアンテナの連接方向と同一方向に連接された形状であり、隣接するアンテナ要素の接続点のところにおいて導線同士が交差した形状であり、
前記第１のアンテナの連接方向におけるアンテナ要素間のピッチ（間隔）Ｐ１に対して、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナの位置が、アンテナの連接方向に沿って約０．５Ｐ１ずれているようにしたリーダライタ装置。
【請求項３】
請求の範囲第１項に記載のリーダライタ装置であって、
前記複数のループアンテナの内の第１のアンテナは、１本の導線により構成されるとともに同一形状或いは略同一形状のアンテナ要素を複数有する形状であり、前記複数のアンテナ要素は一方向に連接された形状であり、
前記第１のアンテナのアンテナ要素は前記複数のアンテナ要素の連接方向とは非平行な線を組み合わせて構成された形状であり、
前記複数のループアンテナの内の第２のアンテナは、１本の導線により構成されるとともに前記第１のアンテナのアンテナ要素と同一形状或いは略同一形状のアンテナ要素を複数有する形状であり、前記第２のアンテナの複数のアンテナ要素は前記第１のアンテナの連接方向と同一方向に連接された形状であり、前記第２のアンテナのアンテナ要素は前記複数のアンテナ要素の連接方向とは非平行な線を組み合わせて構成された形状であり、
前記第１のアンテナの連接方向におけるアンテナ要素間のピッチ（間隔）Ｐ１に対して、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナの位置が、アンテナの連接方向に沿って約０．５Ｐ１ずれているようにしたリーダライタ装置。
【請求項４】
請求の範囲第２項に記載のリーダライタ装置であって、
前記第１のアンテナのアンテナ要素と前記第２のアンテナのアンテナ要素が、前記複数のアンテナ要素の連接方向とは非平行な線を組み合わせて構成された形状であるリーダライタ装置。
【請求項５】
請求の範囲第２項又は請求の範囲第３項に記載のリーダライタ装置であって、
前記第１のアンテナのアンテナ要素を構成する導線が形成するアンテナ要素内側のループ開口内部領域と、前記第２のアンテナのアンテナ要素を構成する導線が形成するアンテナ要素内側のループ開口内部領域とが重なる部分の面積が、重ならない部分の面積よりも小さいように配置されたリーダライタ装置。
【請求項６】
ＩＣチップを備えた被識別体との間で、ループアンテナを使用して電磁誘導作用により非接触通信を行い、前記被識別体が備える前記ＩＣチップを駆動する電力を送信するリーダライタ装置であって、
複数のループアンテナと、
前記複数のループアンテナの中から非接触通信に使用するループアンテナを切り替えて非接触通信を行う通信手段と、
前記複数のループアンテナのそれぞれの共振周波数を変化させる共振周波数変化手段と、
前記複数のループアンテナについて、前記非接触通信に使用するループアンテナの共振周波数と、前記非接触通信に使用しないループアンテナの共振周波数とが異なるように、前記共振周波数変化手段を制御する制御手段と、
を備えたリーダライタ装置。
【請求項７】
ＩＣチップを備えた被識別体との間で、ループアンテナを使用して電磁誘導作用により非接触通信を行い、前記被識別体が備える前記ＩＣチップを駆動する電力を送信するリーダライタ装置であって、
複数のアンテナ装置と、アンテナ切替器と、リーダライタ制御装置とを備え、
前記複数のアンテナ装置のそれぞれは、１つのアンテナコイルと、アンテナコイルの共振周波数を所定の第１の値と所定の第２の値に切り替えるための共振周波数切替回路とを有し、前記リーダライタ制御装置から受信した共振周波数切替信号により、アンテナコイルの共振周波数を前記所定の第１の値又は第２の値に切り替えるものであり、
前記アンテナ切替器は、前記リーダライタ制御装置から受信したアンテナ切替信号により、非接触通信に使用するアンテナ装置とリーダライタ制御装置を接続状態にするとともに、非接触通信に使用しないアンテナ装置とリーダライタ制御装置を非接続状態にするものであり、
前記リーダライタ制御装置は、被識別体に送信する送信信号を生成しアンテナ装置を介して被識別体に送信し、アンテナ装置を介して被識別体から受信した受信信号を読み取るものであり、リーダライタ制御装置から出力されるアンテナ切替信号により、複数のアンテナ装置の中からリーダライタ制御装置と接続状態になるアンテナ装置を選択し、リーダライタ制御装置から出力される共振周波数切替信号により、アンテナコイルの共振周波数を前記第１の値又は前記第２の値のいずれかに切り替えるようにしたリーダライタ装置。
【請求項８】
請求の範囲第７項に記載のリーダライタ装置であって、
前記アンテナコイルの共振周波数の前記所定の第１の値が１３．５６ＭＨｚであり、
前記所定の第２の値が、前記第１の値と１０ＭＨｚ以上異なっているリーダライタ装置。
【請求項９】
請求の範囲第７項に記載のリーダライタ装置であって、
前記アンテナ切替信号と前記共振周波数切替信号を同一信号としたリーダライタ装置。
【請求項１０】
請求の範囲第７項に記載のリーダライタ装置であって、
前記アンテナ装置のそれぞれが更にマッチング回路を有し、該マッチング回路と前記アンテナ切替器とを同軸ケーブルにより接続するようにしたリーダライタ装置。
【請求項１１】
ＩＣチップを備えた被識別体との間で、ループアンテナを使用して電磁誘導作用により非接触通信を行い、前記被識別体が備える前記ＩＣチップを駆動する電力を送信するリーダライタ装置における非接触通信を用いた被識別体の識別方法であって、
複数のループアンテナの中から非接触通信に使用するループアンテナを選択して切り替えるステップと、
前記非接触通信に使用するループアンテナの共振周波数と、前記非接触通信に使用しないループアンテナの共振周波数とを異ならせるステップと、
前記被識別体が備える前記ＩＣチップを駆動する電力を送信するステップと、
前記被識別体から応答信号を受信するステップと、
前記被識別体を識別し特定するステップと、
を有する被識別体の識別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ループアンテナを用いてＩＣカードやＩＣタグなどの被識別体との間で非接触通信を行い、被識別体からデータを読み取る動作（リード動作）、又は、被識別体へデータを書き込む動作（ライト動作）、或いは、読み取りと書き込みの両方の動作を行うリーダライタ装置に関し、特に、複数のループアンテナを効果的に使用するリーダライタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ＩＣカード或いはＩＣタグなどを用いた非接触型リーダライタシステムは、一般にＲＦ−ＩＤシステムと呼ばれており、交通カードシステムや、物品管理システムなどに実用化されている。
一例として、ＩＣタグを用いた非接触型リーダライタシステムでは、主要な構成として、ＩＣチップにループアンテナを備えて電源を内蔵しない非接触型のＩＣタグと、ループアンテナを備えて無線通信を行うリーダライタ装置を有する。リーダライタ装置ではそのループアンテナにより、ＩＣタグ内のＩＣチップを駆動する電力と質問データを常時又は間欠に送信し、当該電力及び当該質問データを受信することができる範囲内に存在するＩＣタグからの応答データを受信して得る。
以下では、説明の便宜上から、ＩＣタグのループアンテナをタグアンテナと言い、また、特にいずれに備えられているかを示さずにループアンテナと言う場合にはリーダライタ装置のループアンテナを示す。
ここでは、１３．５６ＭＨｚの周波数を使用する電磁誘導型のリーダライタ装置及びそのループアンテナとＩＣタグについて説明する。
電源を内蔵しないＩＣタグがリーダライタ装置と無線通信するためには、リーダライタ装置が有する送信アンテナ（ループアンテナ）が発生する磁界が、ＩＣタグ内部の回路を駆動するための起電力を発生することができる空間的距離範囲内にあり、且つタグアンテナのループ面を鎖交する方向性を持つ位置関係であることが必要となる。
しかしながら、１つのループアンテナと１枚のＩＣタグについては、その距離が十分に小さくとも、空間的に磁界が鎖交しない方向性を持つ位置が存在する。これをＮｕｌｌ点という。通常、Ｎｕｌｌ点は１つのループアンテナに１つ以上存在する。ループアンテナの形状によってはＮｕｌｌ点が連続し、ループアンテナとタグアンテナが通信することのできない平面的な不読範囲（不読エリア）が形成されてしまう。
第７図（ａ）、（ｂ）には、ＩＣタグの読取方向を固定した一様な読取エリアを１つのループアンテナにより生成しようした場合に、ループアンテナに生成される読取範囲（読取エリア）及び不読範囲の例を示してある。
第７図（ａ）には、ＩＣタグ６４ａ、６４ｂの配置方向、ループアンテナによる所望の読取範囲６１、所望のＩＣタグ読取方向６２、所望の磁界方向６３の関係の一例を示してある。
第７図（ｂ）には、１つのループアンテナ７１、ループアンテナ７１による磁界７２、鎖交磁界によるループアンテナ７１の読取範囲７３ａ、７３ｂ、磁界Ｎｕｌｌによるループアンテナ７１の不読範囲７４、ＩＣタグ７５ａ、７５ｂ、７５ｃの配置方向の例を示してある。
第７図（ｂ）に示されるように、任意の空間にＩＣタグの読取方向を固定した一様な読取範囲を生成する場合に、１つのループアンテナ７１で読取範囲を生成しようとすると、ＩＣタグ７３ａ、７３ｂ、７３ｃに対して磁界がＮｕｌｌとなる不読範囲７４ができてしまう。
ここで、一様な読取範囲を確保するために、或るループアンテナにできる不読範囲に対して別のループアンテナによって読み取りを行うようにする構成が考えられる。
しかしながら、複数のループアンテナが近傍に存在する配置や、方向によってループアンテナ同士の結合が強くなること（この状態を密結合と言う）により、アンテナとして機能しなくなる特性となり、例えば、個々のループアンテナのいずれかに対しては読み取り可能な位置にあるはずのＩＣタグを読み取ることができなくなってしまう。
このように、従来の方式では、限られた空間に複数のループアンテナを近傍の距離や同じ方向で配置することができなかった。
【特許文献１】特開２００２−６００２１号公報
【発明の開示】
【０００３】
上述のように、従来の非接触型リーダライタシステムでは、リーダライタ装置において、複数のループアンテナを使用して十分な読取範囲を確保することが困難であるといった不具合があった。
本発明は、このような従来の課題を解決するために為されたもので、複数のループアンテナを効果的に使用することができるリーダライタ装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係るリーダライタ装置では、次のような構成により、ループアンテナを使用して非接触通信を行う。
すなわち、複数のループアンテナを備え、通信手段が前記複数のループアンテナの中から非接触通信に使用するループアンテナを切り替えて選択し非接触通信を行う。この場合に、前記複数のループアンテナのそれぞれの共振周波数を変化させる共振周波数変化手段を備え、制御手段が、前記複数のループアンテナについて、前記非接触通信に使用するループアンテナの共振周波数に対して、他のループアンテナ（つまり、非接触通信に使用しないループアンテナ）の共振周波数を異ならせるように、前記共振周波数変化手段を制御する。
この場合、例えば、非接触通信に使用するアンテナの共振周波数を変化させること、或いは、非接触通信に使用しないアンテナの共振周波数を変化させること、の少なくともいずれか一方が行われる。
従って、複数のループアンテナについて、非接触通信に使用するループアンテナの共振周波数に対して、他のループアンテナの共振周波数を異ならせることが行われるため、例えば、従来においてはループアンテナ間での影響があるような配置においても、このような影響を低減すること乃至無くすことができ、複数のループアンテナを効果的に使用することができる。
ここで、複数のループアンテナの数としては、種々な数が用いられてもよい。
また、複数のループアンテナの配置としては、種々な配置が用いられてもよく、例えば、共振周波数を異ならせない場合には互いに影響を及ぼすような配置で、２個のループアンテナを隣接させて或いは近接させて設けることが可能であり、更に、同様な配置で、３個以上のループアンテナを設けることも可能である。
また、それぞれのループアンテナの形状や大きさなどとしては、種々な態様が用いられてもよい。
また、複数のループアンテナの中から非接触通信に使用するループアンテナを切り替える態様としては、種々な態様が用いられてもよく、例えば、非接触通信に使用するループアンテナへ信号（例えば、電力や質問データの信号）を供給する一方、非接触通信に使用しないループアンテナへは当該信号を供給しないように、各ループアンテナと信号供給部との接続状態をオンオフ切替するような態様を用いることができ、或いは、共振周波数を変化させるだけで、全てのループアンテナへ常に信号を供給する状態としておくような態様が用いられてもよい。
また、リーダライタ装置の非接触通信の相手としては、例えば、人により携帯される或いは物に付されるＩＣカードやＩＣタグなどの被識別体が用いられる。
また、非接触通信としては、例えば、リーダライタ装置から被識別体への電力の送信や、リーダライタ装置から被識別体へのデータの送信や、被識別体からリーダライタ装置へのデータの送信のうちの１以上が行われる。
また、複数のループアンテナのそれぞれの共振周波数を変化させる態様としては、種々な態様が用いられてもよく、例えば、１個ずつのループアンテナについて個別に共振周波数を変化させる態様が用いられてもよく、或いは、幾つかのループアンテナの共振周波数をまとめて変化させるような態様が用いられてもよい。
また、非接触通信に使用しないループアンテナが２個以上ある場合、非接触通信に使用しない各ループアンテナの共振周波数は同一であってもよく或いは異なってもよい。
また、ループアンテナの共振周波数を変化させるための構成としては、種々な構成が用いられてもよく、例えば、ｐｉｎダイオード或いは可変容量ダイオードを用いて、それに印加するバイアス電圧を制御するような構成を用いることができる。
また、種々な状況に応じて各ループアンテナの共振周波数を制御する仕方としては、例えば、予めリーダライタ装置のメモリなどにデータとして或いはプログラムなどとして設定される。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
第１図は、本発明の実施例に係るリーダライタ装置の構成例を示す図である。
第２図は、アンテナ装置の構成例を示す図である。
第３図は、ループアンテナの共振周波数の変化の一例を示す図である。
第４図は、本発明の第１実施例に係るループアンテナの行列配置の一例を示す図である。
第５図は、（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２実施例に係る方向別に対応したループアンテナの配置の一例を示す図である。
第６図は、（ａ）〜（ｄ）は本発明の第３実施例に係る複数ループアンテナの多重連結配置の一例を説明するための図である。
第７図は、（ａ）及び（ｂ）はループアンテナの不読範囲を説明するための図である。
第８図は、（ａ）はアンテナ切替器の構成例を示す図であり、（ｂ）はアンテナ切替回路の構成例を示す図である。
第９図は、マッチング回路の構成例を示す図である。
第１０図は、リーダライタ装置の他の構成例を示す図である。
第１１図は、リーダライタ装置の他の構成例を示す図である。
第１２図は、本発明の第４実施例に係るアンテナパターンのループ単位の一例を示す図である。
第１３図は、２つのアンテナパターンの位置関係の一例を示す図である。
第１４図は、（１）はアンテナパターンと電流の一例を示す図であり、（２）はアンテナパターンと磁界の一例を示す図であり、（３）はアンテナパターンと磁界強度分布の一例を示す図である。
第１５図は、（１）はアンテナ＃１の読取エリア及び不読エリアの一例を示す図であり、（２）はアンテナ＃２の読取エリア及び不読エリアの一例を示す図であり、（３）はアンテナ＃１及びアンテナ＃２による読取範囲の一例を示す図である。
第１６図は、（１）はリーダライタアンテナによるアンテナ端における読取特性の一例を示す図であり、（２）はリーダライタアンテナによる複数のＩＣタグの読取特性の一例を示す図であり、（３）はリーダライタアンテナによる多重のＩＣタグの読取特性の一例を示す図である。
第１７図は、リーダライタ制御装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
本発明に係る実施例を図面を参照して説明する。
第１図には、本発明の一実施例に係る非接触型リーダライタシステムに設けられる非接触型のリーダライタ装置の構成例を示してある。
本例のリーダライタ装置は、上位システム１と、リーダライタ制御装置２と、アンテナ切替器３と、２個のアンテナ装置Ａ１、Ａ２を備えている。
リーダライタ制御装置２とアンテナ装置Ａ１、Ａ２との間で、無線周波数信号（ＲＦ信号）を伝送するため、リーダライタ制御装置２とアンテナ切替器３との間は約０．４ｍの同軸ケーブルで接続されており、アンテナ切替器３と各アンテナ装置Ａ１、Ａ２との間はそれぞれ約３ｍの同軸ケーブルで接続されている。
各アンテナ装置Ａ１、Ａ２は、整合回路（マッチング回路）Ｂ１、Ｂ２と、同調回路Ｃ１、Ｃ２と、共振周波数切替回路（ＳＷ回路）Ｄ１、Ｄ２と、アンテナコイル（ループアンテナのコイル）Ｅ１、Ｅ２を備えている。
ここで、本例では、２個のアンテナ装置Ａ１、Ａ２を切り替える構成を示すが、他の構成例として、３個以上のアンテナ装置を切り替える構成が用いられてもよい。
本例では、リーダライタ装置と物品などに付されたＩＣタグとの間で非接触通信を行う場合を示す。
上位システム１は、リーダライタ制御装置２の上位のシステムであり、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）などから構成されており、本例のリーダライタ装置を統括的に制御する。
リーダライタ制御装置２は、アンテナ装置Ａ１、Ａ２を使用して、ＩＣタグからの情報の読み取り（リード）動作や、ＩＣタグへの情報の書き込み（ライト）動作を含む通信動作を行う。
本例では、上位システム１及びリーダライタ制御装置２は、通信動作を行うアンテナ装置Ａ１、Ａ２を切り替えるために、アンテナ切替器３及びループアンテナを有する各アンテナ装置Ａ１、Ａ２に対して切替信号を出力する機能を有している。第１図において、上位システム１又はリーダライタ制御装置２から、アンテナ切替器３やアンテナ装置Ａ１、Ａ２に向けて出力される切替信号を、破線にて示す。
なお、このような機能は、例えば、主に上位システム１に備えられてもよく、或いは、主にリーダライタ制御装置２に備えられてもよく、或いは、上位システム１とリーダライタ制御装置２に機能が分散されてもよい。
第１７図はリーダライタ制御装置２の構成を示すブロック図である。
リーダライタ制御装置２は、送信系ブロック１７０１と、受信系ブロック１７０２と、制御部１７０３と、上位ＰＣ１とのインタフェース１７０４と、アンテナ切替器３へアンテナ切替信号を送出するためのインタフェース１７０５と、アンテナ切替器３との間でＲＦ信号を送受するための結合器１７０６を備えている。送信系ブロック１７０１は例えば１３．５６ＭＨｚの搬送波を発振する発振器１７１１と変調器１７１２と送信ＡＭＰ（増幅器）１７１３により質問データをアンテナ切替器３へ送出する。
受信系ブロック１７０２は、アンテナ切替器３から受信した応答データを受信ＡＭＰ１７１４により増幅して復調部１７０５により復調する。
制御部１７０３は、ＣＰＵ（図示せず）やプログラムを格納するＲＯＭ（図示せず）、データを記憶するＲＡＭ（図示せず）を備え、上位ＰＣ１とのデータのやりとりを行うとともに、質問データの作成や送信、応答データの受信や分析処理、アンテナ切替信号の生成や送信などの制御を行う。
ここで、ＩＣタグの情報を読み取る動作は、次の手順で行われる。
リーダライタのループアンテナからＩＣタグに向けて、ＩＣタグ内のＩＣチップを駆動する電力が送信される。このとき、必要に応じ、ＩＣタグに対し質問データが送信される。
ＩＣタグは、前記リーダライタから送信された電力を受信して、ＩＣタグ内のＩＣチップを駆動し、リーダライタに向けて応答データを送信する。
リーダライタは、前記ＩＣタグからの応答データを受信し、その内容である情報を読み取る。
以上の動作を、アンテナ装置Ａ１を用いて行った後、アンテナ装置Ａ２に切替えて同様の動作を行う。
アンテナ切替器３は、上位システム１及びリーダライタ制御装置２からの切替信号に基づいて、２個のアンテナ装置Ａ１、Ａ２の中から使用するアンテナ装置を切り替えて選択する機能を有しており、例えば、使用するアンテナ装置とリーダライタ制御装置２とを接続する一方、他のアンテナ装置とリーダライタ制御装置２とが非接続（接続されない状態）となるように切り替える。
各アンテナ装置Ａ１、Ａ２は同様な機能を有している。
第８図（ａ）には、アンテナ切替器３の構成例を示してある。
本例のアンテナ切替器３は、２個のアンテナ切替回路（ＳＷ回路）１０１、１０２を用いて構成されている。
各アンテナ切替回路１０１、１０２には、リーダライタ制御装置２から例えば送信対象となる無線周波数（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）の信号が入力されるとともに、切替制御のためのアンテナ切替信号が入力される。また、各アンテナ切替回路１０１、１０２は、それぞれ、各アンテナ装置Ａ１、Ａ２と対応しており、アンテナ切替信号に応じて、リーダライタ制御装置２と各アンテナ装置Ａ１、Ａ２との間において、ＲＦ信号の接続状態をオンオフ切替する。
第８図（ｂ）には、アンテナ切替回路１０１、１０２の概略的な構成例を示してある。
本例のアンテナ切替回路１０１、１０２は、コンデンサ１１１と、ｐｉｎダイオード１１２と、コンデンサ１１３を直列に接続して構成されている。そして、ｐｉｎダイオード１１２のバイアス電圧を制御することで、スイッチとして機能し、ＲＦラインの出力ポートの切替が行われる。
なお、このような切替制御の構成としては、例えば、アンテナ装置Ａ１、Ａ２の共振周波数切替回路（ＳＷ回路）Ｄ１、Ｄ２と同様な構成を用いることが可能である。
マッチング回路Ｂ１、Ｂ２は、回路の整合、即ち、アンテナ装置側回路のインピーダンスとアンテナ切替器側回路のインピーダンスの整合を取るものである。
同調回路Ｃ１、Ｃ２は、回路を同調させる、即ち、アンテナの共振周波数を所望の周波数に調整するものである。
アンテナコイルＥ１、Ｅ２は、ループアンテナを構成するコイルである。
共振周波数切替回路Ｄ１、Ｄ２は、上位システム１又はリーダライタ制御装置２からの共振周波数切替信号に基づいて、例えば同調回路Ｃ１、Ｃ２の回路定数などを切り替えることにより、アンテナコイルＥ１、Ｅ２の共振状態を切り替える機能を有している。
なお、アンテナ切替器３へのアンテナ切替信号及び各共振周波数切替回路Ｄ１、Ｄ２への共振周波数切替信号としては、それぞれ、異なる信号が用いられてもよく、或いは、２以上について共通な信号が用いられてもよい。つまり、アンテナ切替信号と周波数切替信号に同一の制御信号を用いることができる。このようにすれば、アンテナ切替と周波数切替を同一タイミングで行うことができ、しかも回路構成を簡素化できる。
第２図には、各アンテナ装置Ａ１、Ａ２の内部の構成例を示してある。
図示の構成は、ループアンテナを構成するアンテナコイル１３のインダクタと、ｐｉｎダイオード１２と、共振素子のコンデンサ１１を直列に接続した直列共振回路となっている。
なお、アンテナコイル１３によりアンテナコイルＥ１、Ｅ２が構成され、ｐｉｎダイオード１２により共振周波数切替回路Ｄ１、Ｄ２が構成され、コンデンサ１１及びｐｉｎダイオード１２により同調回路Ｃ１、Ｃ２が構成される。また、第２図では、マッチング回路Ｂ１、Ｂ２については省略してある。
各アンテナ装置Ａ１、Ａ２では、リーダライタ制御装置２側からの制御信号である共振周波数切替信号に応じて、ｐｉｎダイオード１２の両端子に与えるバイアス電圧を制御する。
ｐｉｎダイオード１２は、順バイアス電圧が印加される場合には、あたかもインピーダンス＝０のように見える。
一方、ｐｉｎダイオード１２は、逆バイアス電圧が印加される場合や、或いは、バイアス電圧が０Ｖである場合には、キャパシタンスを持つように見える。このため、この場合には、アンテナコイル１３（ループアンテナ）の共振周波数がシフトする（例えば、基準となる１３．５６ＭＨｚから例えば、約２４ＭＨｚへシフトする）ことにより、ループアンテナの共振状態を制御することができる。
第９図には、マッチング回路Ｂ１、Ｂ２の構成例を示してある。
本例のマッチング回路Ｂ１、Ｂ２は、トランスを用いた整合回路となっている。
具体的には、リーダライタ制御装置２側（１次側）に巻き数ｎ１のコイル１２１が設けられているとともに、アンテナコイルＥ１、Ｅ２側（２次側）に巻き数ｎ２のコイル１２２が設けられており、このトランスの巻き数比を調整することで、リーダライタ制御装置２側とアンテナコイルＥ１、Ｅ２側のインピーダンスミスマッチングを合わせ込むことが行われる。
第３図には、ループアンテナの共振周波数の変化の一例を示してある。
本例では、共振周波数切替回路Ｄ１、Ｄ２を構成するｐｉｎダイオード１２に印加するバイアス電圧を制御することにより、ループアンテナの共振周波数を変化させることができる。図示の例では、周波数ｆ１に共振する特性２１と、周波数ｆ２に共振する特性２２を示してあり、このように共振周波数が異なる特性の状態を切り替えることができる。
このように、逆バイアス電圧時におけるｐｉｎダイオード１２で発生するキャパシタンスを利用して、バイアス電圧制御により、基準となる例えば１３．５６ＭＨｚとは別の所望の周波数、例えば１０ＭＨｚ以上の差のある２４ＭＨｚ以上の周波数でループアンテナを共振させることが可能となる。
本例のリーダライタ装置では、アンテナ切替器３により各アンテナ装置Ａ１、Ａ２の中から使用するアンテナ装置を切り替え、例えば使用しないアンテナ装置の共振周波数切替回路（ＳＷ回路Ｄ１又はＳＷ回路Ｄ２）を制御してその共振周波数を基準値からずらす構成により、例えば、従来においては密結合を起こし得るような位置関係でも、複数のループアンテナ（複数のアンテナコイルＥ１、Ｅ２）を配置することが可能となる。
もちろん、上記とは逆に、使用するアンテナ装置の共振周波数切替回路を制御して、使用するアンテナの共振周波数のみを基準値である１３．５６ＭＨｚに合わせることも可能である。このとき、共振周波数切替回路として、第２図のようなｐｉｎダイオードを用いている場合には、使用するアンテナ装置のｐｉｎダイオードのみに順電圧を印加することになる。このように、使用するアンテナの共振周波数のみを変更するやり方は、切替対象のアンテナが３以上の多数ある場合に、ｐｉｎダイオードによる消費電流を低減するうえで有用となる。
具体的には、一のアンテナ装置のループアンテナによりＩＣタグの情報を読み取るための通信動作時に、他のアンテナ装置のループアンテナとの距離乃至方向に依存して発生する密結合を回避するために、通信動作状態にするループアンテナを所望の周波数で共振させ、通信動作状態に無いループアンテナを別の周波数で共振させるように、複数のアンテナ装置の共振状態を制御する。
以上のように、本例のリーダライタ装置では、ｐｉｎダイオード１２による周波数シフト機能を備え、通信動作中のループアンテナ以外のループアンテナの共振周波数を異なる周波数へシフトさせることにより、複数のループアンテナ間での密結合に起因して生じる同一周波数での共振によるアンテナ特性劣化を回避することができる。これにより、例えば、ＲＦ−ＩＤのシステムにおいて、読み取りを希望する範囲に複数のループアンテナを並べて配置することにより、読み取り不良を低減させることができる。
特に、リーダライタのループアンテナからＩＣタグに向けて電力を送信することによりＩＣタグの読み取り動作を開始する際に、同一の共振周波数を有するループアンテナが複数近接して存在すると、アンテナ特性が劣化して十分な電力をＩＣタグに送信することができない。本願発明によれば、通信動作を行わせるループアンテナと通信動作を行わないループアンテナの共振周波数を異ならせることにより、上記した不具合を解決できる。
なお、３個以上のループアンテナを配置する場合には、例えば、通信動作中のループアンテナ以外の２個以上の全てのループアンテナの共振周波数を異なる周波数へシフトさせる。
また、本例では、１個のループアンテナにより読み取りのための通信動作を行う場合を示したが、他の構成例として、３個以上のループアンテナが備えられているときに、２個以上のループアンテナにより読み取りを行い、他のループアンテナにより読み取りを行わないようなことも可能であり、このような構成では、例えば、読み取りを行うループアンテナ、読み取りを行わないループアンテナともに、互いに異なる周波数に共振させる。
一例として、誘導式の読み書き通信設備であるリーダライタ装置と、当該リーダライタ装置からの信号により起動されるＩＣタグから構成される物品管理システムなどにおいて、当該リーダライタ装置に接続等されて使用されるループアンテナに本例の構成を適用することが可能である。複数のループアンテナの配置により、リーダライタ装置から送信される磁界による信号をＩＣタグが所望の方位で受信して応答送信することができる空間（平面）的範囲を拡張することができる。これにより、例えば、複数のＩＣタグが、任意の範囲内に配置された複数のループアンテナによって決定される空間（平面）内で、通信することが可能である。
また、リーダライタ装置に備えられる複数のループアンテナの配置の仕方としては、例えば、限られた空間（平面）内に隣接又は近接に複数配置する仕方を用いることができる。また、本例では、リーダライタ制御装置２とループアンテナの構成台数が１対複数（ｎ）の形態を有し、つまり、１個のリーダライタ制御装置２に対して複数であるｎ個のアンテナ装置が接続される。
従って、本例のリーダライタ装置では、複数のループアンテナを近接間で設置しても、個々のループアンテナが密結合を起こさないようにすることができ、且つ個々のループアンテナ単独による読取性能を十分に発揮させることができる。例えば、従来においては複数のループアンテナが特性を崩してしまうような距離若しくは方向となる配置関係にあっても、読み取りする１個又は一部のループアンテナが、読み取りしない他のループアンテナによる影響を受けないようにすることができる。
このように、本例では、リーダライタ装置とＩＣタグとが非接触で送受信するシステムにおいて、リーダライタ装置側に複数のループアンテナを配置することで、ＩＣタグとの間で送受信可能な範囲の拡張や、複数のＩＣタグとの同時通信の拡張や、ＩＣタグの位置探索の拡張などが可能となる。また、本例のような構成では、例えば、鉄板などの電磁遮蔽物を設けなくとも、複数のループアンテナを配置して通信することができる。
なお、本例のリーダライタ装置では、各アンテナ装置Ａ１、Ａ２のアンテナコイルＥ１、Ｅ２によりループアンテナが構成されており、上位システム１やリーダライタ制御装置２やアンテナ切替器３が各アンテナ装置Ａ１、Ａ２を切り替えてＩＣタグとの間で非接触通信を行う機能により通信手段が構成されており、各アンテナ装置Ａ１、Ａ２に設けられて共振周波数を変化させる同調回路Ｃ１、Ｃ２や共振周波数切替回路Ｄ１、Ｄ２（本例では、特に、ｐｉｎダイオード１２）の機能により共振周波数変化手段が構成されており、上位システム１やリーダライタ制御装置２やアンテナ切替器３がｐｉｎダイオード１２のバイアス電圧を制御して各アンテナ装置Ａ１、Ａ２の共振周波数を制御する機能により制御手段が構成されている。
ここで、第１図に示したようなリーダライタ装置の他の構成例を示す。
第１０図には、リーダライタ装置の他の構成例を示してある。なお、第１図に示される構成部と同様な構成部については、同一の符号を付してある。
本例のリーダライタ装置は、上位システム１と、リーダライタ制御装置２と、アンテナ切替器１３１と、アンテナ装置Ｇ１を備えている。
リーダライタ制御装置２とアンテナ切替器１３１との間は約０．４ｍの同軸ケーブルで接続されており、アンテナ切替器１３１とアンテナ装置Ｇ１との間は約２ｍの同軸ケーブルで接続されており、該同軸ケーブルによりＲＦ信号が伝送される。
また、上位システム１又はリーダライタ制御装置２から、アンテナ切替及び共振周波数切替のための制御信号が出力され、アンテナ切替器やアンテナ装置に供給される。これらの切替信号は、第１０図において破線で示している。
なお、１個のアンテナ切替器１３１に複数のアンテナ装置Ｇ１、Ｇ２、・・・を接続することも可能である。
アンテナ装置Ｇ１には、内部切替のアンテナ内部切替回路（ＳＷ回路）１３２と、第１のアンテナ系であるマッチング回路Ｂ１、同調回路Ｃ１、共振周波数切替回路（ＳＷ回路）Ｄ１、アンテナコイルＥ１と、第２のアンテナ系であるマッチング回路Ｂ２、同調回路Ｃ２、共振周波数切替回路（ＳＷ回路）Ｄ２、アンテナコイルＥ２を備えている。
このように、本例では、１個のアンテナ装置に複数のアンテナ系を備えている。
そして、アンテナ装置の外部にあるアンテナ切替器１３１が上位システム１又はリーダライタ制御装置２からの制御に基づいて各アンテナ装置Ｇ１、Ｇ２、・・・との接続状態を切り替え、アンテナ装置の内部にあるアンテナ内部切替回路１３２が上位システム１又はリーダライタ制御装置２からの制御に基づいて各アンテナ系との接続状態を切り替える。
第１１図には、リーダライタ装置の他の構成例を示してある。なお、第１図や第１０図に示される構成部と同様な構成部については、同一の符号を付してある。
本例のリーダライタ装置は、上位システム１と、リーダライタ制御装置２と、マスタのアンテナ切替器１４１と、スレーブのアンテナ切替器１４２と、アンテナ装置Ｇ１を備えている。
リーダライタ制御装置２とマスタのアンテナ切替器１４１との間は約０．４ｍの同軸ケーブルで接続されており、マスタのアンテナ切替器１４１とスレーブのアンテナ切替器１４２との間は約１ｍの同軸ケーブルで接続されており、スレーブのアンテナ切替器１４２とアンテナ装置Ｇ１との間は約３ｍの同軸ケーブルで接続されており、これらの同軸ケーブルにより、ＲＦ信号が伝送される。
なお、１個のマスタのアンテナ切替器１４１に複数のスレーブのアンテナ切替器を接続することも可能である。
また、１個のスレーブのアンテナ切替器１４２に複数のアンテナ装置を接続することも可能である。
アンテナ装置Ｇ１の内部構成は、第１０図に示されるものと同様である。
本例では、マスタのアンテナ切替器１４１が上位システム１又はリーダライタ制御装置２からの制御に基づいてそれぞれのスレーブのアンテナ切替器１４２との接続状態を切り替え、スレーブのアンテナ切替器１４２が上位システム１又はリーダライタ制御装置２からの制御に基づいて各アンテナ装置Ｇ１との接続状態を切り替える。
【実施例１】
【０００６】
本発明の第１実施例を説明する。
第４図には、リーダライタ装置に備えられる複数のループアンテナの具体的な配置の例として、複数のループアンテナの行列配置の一例を示してある。
具体的には、１組の上位システム１及びリーダライタ制御装置２に対して多数のアンテナ装置が接続されており、第４図では、３０個のループアンテナＦ１〜Ｆ３０を示してある。これら多数のループアンテナＦ１〜Ｆ３０は、縦方向に複数並べられ且つ横方向に複数並べられるといったように行列状に配置されている。
また、識別情報（例えば、ａａａａなど）をメモリに記憶したＩＣタグ３２が、物品３１に付されて使用されている。
上位システム１及びリーダライタ制御装置２は、例えば、いずれか１個のループアンテナのみにより読取動作を行い、他のループアンテナによる読取動作を行わないようにする。すると、リーダライタ装置は、読取動作を行うループアンテナとの間で通信することが可能な位置に存在するＩＣタグ３２との間で通信を行い、当該ＩＣタグ３２に記憶された識別情報を受信する。この場合、上位システム１では、読取動作を行うようにしたループアンテナにより受信した識別情報に対応したＩＣタグ３２が当該ループアンテナにより通信可能な位置に存在することを把握することができ、ＩＣタグ３２の位置検知を行うことができる。
一例として、リーダライタ装置では、所定の順序に従って複数のループアンテナを１個ずつ順に切り替えて読取動作させていくことにより、それぞれのループアンテナにより通信可能な位置に存在するＩＣタグ３２を検出して把握することができる。
上位システム１或いはリーダライタ制御装置２は、例えば、各ループアンテナにより通信可能な位置を特定する情報（位置情報）や、管理対象となるＩＣタグ３２の識別情報などをメモリに記憶しており、位置情報と識別情報とを対応付けて記憶する処理など、物品管理（ＩＣタグ管理）のための処理を行う。
【実施例２】
【０００７】
本発明の第２実施例を説明する。
第５図（ａ）、（ｂ）には、リーダライタ装置に備えられる複数のループアンテナの具体的な配置の例として、複数のループアンテナの方向別対応配置の一例を示してある。
具体的には、第５図（ａ）には、本例の１組のアンテナを構成するための要素となる６個のループアンテナ４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ、４３ａ、４３ｂを分解して示してある。第５図（ｂ）に示されるように、これら６個のループアンテナ４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ、４３ａ、４３ｂが、これら６個のループアンテナ４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ、４３ａ、４３ｂの面により立方体を形成するように、組み合わされる。
このような１組のアンテナでは、ＩＣタグに対して、多方向で読み取りを行うことが可能であり、全体として読取範囲を拡張することができる。
例えば、本例の１組のアンテナでは、１個のループアンテナのみに読取動作をさせる態様、或いは、向かい合う一対のループアンテナ（つまり、ループアンテナ４１ａ、４１ｂ、又は、ループアンテナ４２ａ、４２ｂ、又は、ループアンテナ４３ａ、４３ｂといったように、２個のループアンテナ）に読取動作をさせる態様が用いられる。
【実施例３】
【０００８】
本発明の第３実施例を説明する。
第６図（ａ）〜（ｄ）を参照して、リーダライタ装置に備えられる複数のループアンテナの具体的な配置の例として、複数のループアンテナの多重連結配置の一例を示す。
第６図（ａ）には、単体である１個のループアンテナ５１及びそれにより生成される磁界の一例を示してある。
第６図（ａ）に示されるように、ループアンテナ単体では、アンテナパターンに沿った磁界が生成され、ループ中央では磁界がヌル（Ｎｕｌｌ）となる。このため、本例では、広域の一様な磁界を生成するために、Ｎｕｌｌ区間を補償する形で、複数のループアンテナを規則的に配置する。
第６図（ｂ）に示されるように、本例では、第６図（ａ）に示されるのと同様な複数のループアンテナ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、・・・を用意して、第６図（ｃ）及び第６図（ｄ）に示されるように、これら複数のループアンテナ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、・・・を多重に並列に連結して配置する。
ここで、第６図（ｂ）には、それぞれのループアンテナ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、・・・が受けるループアンテナ間の影響を示してある。
また、本例では、各ループアンテナ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、・・・としては形状などが同一のもの（本例では、全く同一のもの）が用いられている。そして、複数のループアンテナ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、・・・が、同じ辺の方向に沿って一列に等間隔で並べられており、隣接する２個のループアンテナ（例えば、ループアンテナ５１ａとループアンテナ５１ｂ、など）がループ面の半分又はその程度だけ重なるように配置されている。
この場合、同一の共振周波数を有するループアンテナ間では、互いに結合することから、例えば、全てのループアンテナ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、・・・へ同時に給電すると、個々のループアンテナの性能を十分に発揮することができない。
そこで、本例では、ループアンテナ間の結合を回避する組み合わせで複数のループアンテナ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、・・・について時系列的な切替制御を行い、これにより、ループアンテナ間の結合を回避して、個々のループアンテナ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、・・・の性能を十分に発揮させることを実現する。
具体的には、或る時間（時刻）ｔ１では第６図（ｃ）（ｉ）に示されるようにループアンテナ５１ａ、５１ｅ、５１ｉ、・・・へ給電するように切り替え、他の時間（時刻）ｔ２では第６図（ｃ）（ｉｉ）に示されるようにループアンテナ５１ｂ、５１ｆ、５１ｊ、・・・へ給電するように切り替え、更に他の時間（時刻）ｔ３では第６図（ｃ）（ｉｉｉ）に示されるようにループアンテナ５１ｃ、５１ｇ、・・・へ給電するように切り替え、更に他の時間（時刻）ｔ４では第６図（ｃ）（ｉｖ）に示されるようにループアンテナ５１ｄ、５１ｈ、・・・へ給電するように切り替える態様で、時系列切替制御を行う。第６図（ｃ）（ｉ）〜（ｉｖ）には、このような時系列切替制御により、各ループアンテナ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、・・・で生成される磁界の一例を示してある。
ここで、例えば、時間ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４は等間隔な時間であり、また、第６図（ｃ）の（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）、（ｉｖ）の順に切替制御することが行われた後に、再び同様に（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）、（ｉｖ）の順に切替制御することが繰り返して行われる。つまり、ループアンテナ５１ａ、それに隣接するループアンテナ５１ｂ、それに隣接するループアンテナ５１ｃ、それに隣接するループアンテナ５１ｄの順に、周期的に、該当するループアンテナ及びそれに対してループアンテナ奇数個分（つまり、１個分、３個分、５個分、・・・）だけ間を挟んで離隔したループアンテナがオンとなるように切替制御する。また、複数のループアンテナ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、・・・について、非接触通信に使用するループアンテナの共振周波数に対して、他のループアンテナの共振周波数が異ならされる。
第６図（ｄ）には、このような時系列切替制御の結果として、複数のループアンテナ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、・・・の全体で擬似的に生成される広域の空間にわたる一様な磁界の一例を示してある。第６図（ｄ）に示されるように、本例では、複数のループアンテナ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、・・・が並べられる方向に沿った擬似的に一様な磁界が広域に生成される。
本例のようなアンテナ構成により、リーダライタ装置によりＩＣタグからの情報を読み取ることが可能な範囲を広くすることが可能である。
【実施例４】
【０００９】
本発明の第４実施例を説明する。
なお、本実施例では、導線とは、長い線状の導体という意味であり、基板に印刷された導体も含む。
本例では、物品管理システムなどに使用することが可能なリーダライタ（ＲＷ）装置のループアンテナの構成例を示す。
第１２図には、本例のループアンテナのアンテナパターンのループ単位（アンテナ要素）の一例を示してある。
本例では、１本の導線を折り曲げ交差させることにより、同一形状のループ単位（アンテナ要素）を複数形成している。
第１２図では、横方向を複数のアンテナ要素の連接（連結）方向としてある。
各アンテナ要素は、隣接するアンテナ要素との接続点付近を除くと、縦長の六角形の形状を有しており、これとともに、隣接するアンテナ要素との接続点の付近では、導線同士が交差して、横方向に三角形の山が突起するような形状を有している。
また、各アンテナ要素の上端及び下端の部分に形成される三角形、すなわち六角形の上下のそれぞれで形成される突起部の三角形では、上下の突起部の角度が９０度であり他の２つの角度が４５度となっている。
また、六角形は、その上下端を結ぶ縦線を対称軸とした線対称の形状となっている。
また、六角形の縦方向の長さは１７０ｍｍであり、六角形の縦方向の２本の導線部の間の横方向の距離ｄ１は３５ｍｍである。また、隣り合うアンテナ要素の最も近い縦方向の導線部の間の横方向の距離ｄ２は前記距離ｄ１と同じである。
また、各アンテナ要素はループアンテナ導線で囲まれた領域であって、六角形の内部の領域を含む、ループ開口内部領域を形成している。
各アンテナ要素のループ開口内部領域の形状は同一形状であり、ループ開口内部領域の横方向の距離である上記ｄ１は、隣接するアンテナ要素の横方向の間隔（ピッチ）の１／２となっている。
このように、本例のループアンテナでは、平面上に交差して連結する、連結方向の長さが短い多角形の連続ループが形成されている。
また、本例のループアンテナでは、第１２図を例とすると、アンテナパターンを「縦」方向と「斜め（４５°傾斜）」方向の導線部で構成した。本例では、アンテナ要素において「横」方向の導線部がなく、すべて、アンテナ要素の連接方向に非平行となっている。
また、本例のループアンテナでは、ループアンテナを形成するループ単位（アンテナ要素）のアンテナパターンが重ならず、個々のループの内側に対する横の長さｄ１と各ループ間に挟まれた区間の長さｄ２が同じである。
ここで、本例のアンテナ要素では、六角形のアンテナ要素の上下で突起させて上下の端を斜めの導線で構成していることから、例えば、上下の端を横線とする場合（つまり、縦長の四角形のような形状とする場合）と比べて、上端では導線の上方（及び下端では下方）に磁界が広がり、ＩＣタグ等の検知範囲を広くすることができる。
第１３図には、２つのアンテナパターンを配置した場合における、これらの位置関係の一例を示してある。各アンテナパターンは、それぞれ１本の導線により形成されている。
本例では、アンテナパターン１のループ開口内部領域とアンテナパターン２のループ開口内部領域とが交互に並ぶように、２つのアンテナパターン１、２を横方向（アンテナ要素の連接方向）に距離ｄ１（＝ｄ２）だけずらして配置してある。
このように、本例のループアンテナでは、２つのループアンテナ１、２を限られた１平面内で重ね合わせてある。
また、本例のループアンテナでは、２つのループアンテナがそれぞれ持つループ開口内部領域が可能な限り重畳しない位置関係で重ね合わせてある。
第１３図で示すように、アンテナ１のループ開口内部領域とアンテナ２のループ開口内部領域とが重なる部分の面積が、重ならない部分の面積よりも小さい。重なる部分の面積は、ループ開口内部領域の１／３あるいは１／４以下となっている。
本例のような構成では、ループ面（ループ開口内部領域）とループ外部領域の幅が同じであるため、ＮＵＬＬ線の間隔が一定となる。これにより、ＮＵＬＬ線の間隔が一定でない場合に比べて、アンテナに供給する電力が少なくてすみ効率が良い。ＮＵＬＬ線の間隔が大きい部分では、所定の読取範囲を確保するのに大きな電力を要するが、その電力ではＮＵＬＬ線の間隔が小さい部分には過剰な電力となるからである。
また、本例のループアンテナでは、２つのループアンテナ１、２の間でそれぞれのＮＵＬＬ点を補間する位置関係で重ね合わせてある。
第１４図（１）、（２）、（３）を参照して、本例のアンテナパターンにより形成される磁界について説明する。第１４図（１）、（２）、（３）には、本例のアンテナパターンや、生成される磁界や、読取エリアの例を示してある。
第１４図（１）には、本例のアンテナパターンとそれに流れる電流（往路及び復路）の一例を示してある。
第１４図（２）には、本例のアンテナパターンとそれにより発生する磁界の一例を示してある。本例では、図において、ＩＣタグの読み取り方向が横方向となる。
第１４図（３）には、本例のアンテナパターンとそれにより発生する磁界の強度分布の一例を示してある。第１４図（３）には、磁界（横成分）が弱いエリアと強いエリアが示されている。
このように、本例では、アンテナパターンに流れる電流から、所望とする長方形（横方向を長辺とする）の平面には、横方向で、断続的に方向が互い違いとなる、局部的に強い磁界により読取が可能な区間が形成される。
また、形成される読取が可能な区間（読取エリア）は、所望とする読取平面に対して横方向が支配的な磁界を持つ区間であり、反対に、読取ができない区間（不読エリア）は、読取平面に対して垂直方向が支配的な磁界を持つ区間である。
ループ単位（アンテナ要素）で見たときには、隣り合うアンテナ要素間の隣接した導線パターンは同じ向きの磁界を発生するため、アンテナ要素間の領域は横方向の磁界が支配的になる。この結果、読取エリアは隣り合う各ループ間のループ外部領域及びアンテナパターン直近部分を含む区間となる。
逆に、不読エリアは垂直成分の磁界が発生するループ（アンテナ要素）の中央の縦直線区間となる。
ここで、本例の１つのアンテナパターンでは、所望とする読取平面に対して規則的に不読エリアが断続して形成されるため、同じパターンのアンテナをもう一つ用意して、２つのアンテナのループ開口内部同士が（実用上で可能な程度で）重畳しないように重ね合わせて、それぞれのアンテナを切替動作させることが好ましい。
１つのアンテナ＃１が動作しているときには、該アンテナ＃１の任意の隣り合うループ開口内部領域とその間にあるループ開口外部領域で平面に対して垂直成分の磁界が発生する。
アンテナ＃１のループ開口内部領域は、他方のアンテナ＃２のアンテナパターンのループ開口外部領域と一致するため、アンテナ＃１のループ開口内部領域の磁界が他方のアンテナ＃２で起電力を発生することを抑える。
また、アンテナ＃１のループ開口外部領域は、他方のアンテナ＃２のアンテナパターンにおいてループ開口内部領域と一致するが、左右のアンテナ＃１のループから発生する磁界の向きが逆方向になり、他方のアンテナ＃２におけるループでは磁界が相殺される形となるため、アンテナ＃１のループ開口外部領域の磁界も他方のアンテナで起電力を発生することを抑える。
このようなことにより、パワーロスの低減を図ることができる。
第１５図（１）、（２）、（３）を参照して、２つのループアンテナを切り替えて使用する動作の一例を示す。
第１５図（１）には、アンテナ＃１の読取エリア及び不読エリアの一例を示してあり、その磁界や、アンテナ＃２の不読エリアも示してある。
第１５図（２）には、アンテナ＃２の読取エリア及び不読エリアの一例を示してあり、その磁界や、アンテナ＃１の不読エリアも示してある。
第１５図（３）には、アンテナ＃１及びアンテナ＃２による総合的な読取範囲の一例を示してある。
本例では、２つのループアンテナ＃１、＃２間の干渉をさらに抑えるために、読取動作をしていないループアンテナの共振周波数をシフトさせる機能を備えることで、より精度の高い読取性能を持つ、横方向に長い読取エリアを有する薄型平面状アンテナを実現する。
ここで、複数のループアンテナ（本例では、２つのループアンテナ）を切り替えて使用して、使用するアンテナと使用しないアンテナの共振周波数を異ならせることは、例えば、第１図などに示されるような構成を用いて実現することができる。
具体例を示す。
まず、本例のような２つのループアンテナ＃１、＃２を収容したリーダライタ装置のアンテナ装置を準備する。これら２つのループアンテナ＃１、＃２は、互いに生成してしまうＮＵＬＬ点を補間する位置関係で、１つの平面上に設置されている。
これらの２つのループアンテナ＃１、＃２について、第１図などを参照して脱明したようなアンテナ切替方式により、互いに干渉させることなくＩＣタグとの通信を行い情報の読み取りなどを行う機能を備える。
このような２つのループアンテナ＃１、＃２の切替読取動作により、長方形の長辺方向を読取方向とした、一様な読取エリアを形成することができる。
また、例えば、２つのループアンテナ＃１、＃２を１枚の基板で構成した薄型平面状のリーダライタアンテナを提供することも可能である。
このように、本例のリーダライタ装置では、２つのループアンテナ＃１、＃２に対して、上位の装置から切替読取制御を行うことで、所望とする平面の全てにおいてＩＣタグとの通信が可能となり、第１２図〜第１４図に示されるような形状のアンテナパターンと第１図などを参照して説明したアンテナ切替方式とを組み合わせることにより、長方形の長辺方向を読取方向とした良好なアンテナを実現することができる。
ここで、第１２図〜第１５図を参照して説明したアンテナ構成により得られる効果の例を示す。
第１６図（１）、（２）、（３）には、本例のリーダライタアンテナの読取特性の一例を示してある。
第１６図（１）には、リーダライタアンテナによるアンテナ端における読取特性の一例を示してある。
第１６図（２）には、リーダライタアンテナによる複数のＩＣタグの読取特性の一例を示してある。
第１６図（３）には、リーダライタアンテナによる多重のＩＣタグの読取特性の一例を示してある。
本例のリーダライタアンテナでは、所望の読取方向（本例では、横方向）に対して、アンテナ端の直近で十分強い磁界をＩＣタグへ供給することができ、例えば、サイズが小さいＩＣタグであっても、リーダライタの出力を上げることなく平面上に一様な磁界を断続的に形成することができて、通信品質が良い。
また、本例のリーダライタアンテナは、所望とする横に長い読取エリアの平面上に一様に張られており、切替動作することで互いの不読エリアを補償するため、読取方向に則している複数のＩＣタグを一括して読み取ることが可能な、平面上に一様な読取エリアを形成することができる（例えば、第１５図も参照。）。
また、本例のリーダライタアンテナでは、ループアンテナのパターンは、所望の読取方向に対して十分に密な間隔の狭いアンテナパターンとなっているため（例えば、第１２図〜第１４図も参照。）、平面付近で横方向の強い磁界を均一に生成することができ、例えば、多重した複数のＩＣタグを読み取ることも可能である。
また、本例のリーダライタアンテナでは、複数のアンテナを切り替える方式により、一様な読取エリアを形成することができる（例えば、第１５図も参照。）。
また、本例のリーダライタアンテナでは、２つのループアンテナを１つの基板（例えば、ｔ０．５程度）で実現することも可能となる。
また、本例のリーダライタアンテナでは、ループの交差連結により、ループアンテナ平面の垂直方向に対する磁界の影響を抑えることができ、例えば、同アンテナをシールド板無しに、比較的近い距離で上下に重ねて設置して動作させることが可能となる。
（本発明に係る構成例）
以下で、本発明に係る構成例を示す。
（１）ＩＣチップを備えた被識別体との間で、ループアンテナを使用して電磁誘導作用により非接触通信を行い、前記被識別体が備える前記ＩＣチップを駆動する電力を送信するリーダライタ装置であって、複数のループアンテナと、前記複数のループアンテナの中から非接触通信に使用するループアンテナを切り替えて非接触通信を行う通信手段と、前記複数のループアンテナのそれぞれの共振周波数を変化させる共振周波数変化手段と、前記被識別体に対し前記ＩＣチップを駆動する電力を送信する際に、前記複数のループアンテナについて、前記非接触通信に使用するループアンテナの共振周波数と、前記非接触通信に使用しないループアンテナの共振周波数とが異なるように、前記共振周波数変化手段を制御する制御手段と、を備えたリーダライタ装置。
（２）上記（１）に記載のリーダライタ装置であって、前記複数のループアンテナの内の第１のアンテナは、１本の導線により構成されるとともに同一形状或いは略同一形状のアンテナ要素を複数有する形状であり、前記複数のアンテナ要素は一方向に連接された形状であり、隣接するアンテナ要素の接続点のところにおいて導線同士が交差した形状であり、前記複数のループアンテナの内の第２のアンテナは、１本の導線により構成されるとともに前記第１のアンテナのアンテナ要素と同一形状或いは略同一形状のアンテナ要素を複数有する形状であり、前記第２のアンテナの複数のアンテナ要素は前記第１のアンテナの連接方向と同一方向に連接された形状であり、隣接するアンテナ要素の接続点のところにおいて導線同士が交差した形状であり、前記第１のアンテナの連接方向におけるアンテナ要素間のピッチ（間隔）Ｐ１に対して、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナの位置が、アンテナの連接方向に沿って約０．５Ｐ１ずれているようにしたリーダライタ装置。
（３）上記（１）に記載のリーダライタ装置であって、前記複数のループアンテナの内の第１のアンテナは、１本の導線により構成されるとともに同一形状或いは略同一形状のアンテナ要素を複数有する形状であり、前記複数のアンテナ要素は一方向に連接された形状であり、前記第１のアンテナのアンテナ要素は前記複数のアンテナ要素の連接方向とは非平行な線を組み合わせて構成された形状であり、前記複数のループアンテナの内の第２のアンテナは、１本の導線により構成されるとともに前記第１のアンテナのアンテナ要素と同一形状或いは略同一形状のアンテナ要素を複数有する形状であり、前記第２のアンテナの複数のアンテナ要素は前記第１のアンテナの連接方向と同一方向に連接された形状であり、前記第２のアンテナのアンテナ要素は前記複数のアンテナ要素の連接方向とは非平行な線を組み合わせて構成された形状であり、前記第１のアンテナの連接方向におけるアンテナ要素間のピッチ（間隔）Ｐ１に対して、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナの位置が、アンテナの連接方向に沿って約０．５Ｐ１ずれているようにしたリーダライタ装置。
（４）上記（２）に記載のリーダライタ装置であって、前記第１のアンテナのアンテナ要素と前記第２のアンテナのアンテナ要素が、前記複数のアンテナ要素の連接方向とは非平行な線を組み合わせて構成された形状であるリーダライタ装置。
（５）上記（２）又は上記（３）に記載のリーダライタ装置であって、前記第１のアンテナのアンテナ要素を構成する導線が形成するアンテナ要素内側のループ開口内部領域と、前記第２のアンテナのアンテナ要素を構成する導線が形成するアンテナ要素内側のループ開口内部領域とが重なる部分の面積が、重ならない部分の面積よりも小さいように配置されたリーダライタ装置。
（６）ＩＣチップを備えた被識別体との間で、ループアンテナを使用して電磁誘導作用により非接触通信を行い、前記被識別体が備える前記ＩＣチップを駆動する電力を送信するリーダライタ装置であって、複数のループアンテナと、前記複数のループアンテナの中から非接触通信に使用するループアンテナを切り替えて非接触通信を行う通信手段と、前記複数のループアンテナのそれぞれの共振周波数を変化させる共振周波数変化手段と、前記複数のループアンテナについて、前記非接触通信に使用するループアンテナの共振周波数と、前記非接触通信に使用しないループアンテナの共振周波数とが異なるように、前記共振周波数変化手段を制御する制御手段と、を備えたリーダライタ装置。
（７）ＩＣチップを備えた被識別体との間で、ループアンテナを使用して電磁誘導作用により非接触通信を行い、前記被識別体が備える前記ＩＣチップを駆動する電力を送信するリーダライタ装置であって、複数のアンテナ装置と、アンテナ切替器と、リーダライタ制御装置とを備え、前記複数のアンテナ装置のそれぞれは、１つのアンテナコイルと、アンテナコイルの共振周波数を所定の第１の値と所定の第２の値に切り替えるための共振周波数切替回路とを有し、前記リーダライタ制御装置から受信した共振周波数切替信号により、アンテナコイルの共振周波数を前記所定の第１の値又は第２の値に切り替えるものであり、前記アンテナ切替器は、前記リーダライタ制御装置から受信したアンテナ切替信号により、非接触通信に使用するアンテナ装置とリーダライタ制御装置を接続状態にするとともに、非接触通信に使用しないアンテナ装置とリーダライタ制御装置を非接続状態にするものであり、前記リーダライタ制御装置は、被識別体に送信する送信信号を生成しアンテナ装置を介して被識別体に送信し、アンテナ装置を介して被識別体から受信した受信信号を読み取るものであり、リーダライタ制御装置から出力されるアンテナ切替信号により、複数のアンテナ装置の中からリーダライタ制御装置と接続状態になるアンテナ装置を選択し、リーダライタ制御装置から出力される共振周波数切替信号により、アンテナコイルの共振周波数を前記第１の値又は前記第２の値のいずれかに切り替えるようにしたリーダライタ装置（例えば、第１図の構成に対応）。
（８）上記（７）に記載のリーダライタ装置であって、前記アンテナコイルの共振周波数の前記所定の第１の値が１３．５６ＭＨｚであり、前記所定の第２の値が、前記第１の値と１０ＭＨｚ以上異なっているリーダライタ装置（例えば、第１図、第２図、第３図参照）。
（９）上記（７）に記載のリーダライタ装置であって、前記アンテナ切替信号と前記共振周波数切替信号を同一信号としたリーダライタ装置。
（１０）上記（７）に記載のリーダライタ装置であって、前記アンテナ装置のそれぞれが更にマッチング回路を有し、該マッチング回路と前記アンテナ切替器とを同軸ケーブルにより接続するようにしたリーダライタ装置。
（１１）ＩＣチップを備えた被識別体との間で、ループアンテナを使用して電磁誘導作用により非接触通信を行い、前記被識別体が備える前記ＩＣチップを駆動する電力を送信するリーダライタ装置における非接触通信を用いた被識別体の識別方法であって、複数のループアンテナの中から非接触通信に使用するループアンテナを選択して切り替えるステップと、前記非接触通信に使用するループアンテナの共振周波数と、前記非接触通信に使用しないループアンテナの共振周波数とを異ならせるステップと、前記被識別体が備える前記ＩＣチップを駆動する電力を送信するステップと、前記被識別体から応答信号を受信するステップと、前記被識別体を識別し特定するステップと、を有する被識別体の識別方法。
ここで、本発明に係るシステムや各装置などの構成としては、必ずしも以上に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。また、本発明は、例えば、本発明に係る処理を実行する方法或いは方式や、このような方法や方式を実現するためのプログラムや当該プログラムを記録する記録媒体などとして提供することも可能であり、また、種々な装置やシステムとして提供することも可能である。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。
また、本発明に係るシステムや各装置などにおいて行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウエア資源においてプロセッサがＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）に格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウエア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー（登録商標）ディスクやＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）−ＲＯＭ等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム（自体）として把握することもでき、当該制御プログラムを当該記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００１０】
以上説明したように、本発明に係るリーダライタ装置によると、複数のループアンテナの中から非接触通信に使用するループアンテナを切り替えて非接触通信を行うに際して、非接触通信に使用するループアンテナの共振周波数に対して他のループアンテナの共振周波数を異ならせるように制御することとしたため、例えば、従来においてはループアンテナ間での影響があるような配置においても、このような影響を低減すること乃至無くすことができ、複数のループアンテナを効果的に使用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年4月3日(2008.4.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣチップを備えた被識別体との間で、複数のループアンテナを使用して電磁誘導作用により非接触通信を行い、前記被識別体が備える前記ＩＣチップを駆動する電力を送信するリーダライタ装置であって、
前記複数のループアンテナの中から非接触通信に使用するループアンテナを切り替えて非接触通信を行う通信手段を有しており、
前記複数のループアンテナの内の第１のアンテナは、１本の導線により構成されるとともに同一形状のアンテナ要素を複数有する形状であり、前記複数のアンテナ要素は一方向に連接された形状であり、隣接するアンテナ要素の接続点のところにおいて導線同士が交差した形状であり、
前記複数のループアンテナの内の第２のアンテナは、１本の導線により構成されるとともに前記第１のアンテナのアンテナ要素と同一形状のアンテナ要素を複数有する形状であり、前記第２のアンテナの複数のアンテナ要素は前記第１のアンテナの連接方向と同一方向に連接された形状であり、隣接するアンテナ要素の接続点のところにおいて導線同士が交差した形状であり、
前記第１のアンテナの連接方向における前記第１のアンテナと前記第２のアンテナの位置が、アンテナの連接方向に沿ってずれているようにしたリーダライタ装置。
【請求項２】
ＩＣチップを備えた被識別体との間で、複数のループアンテナを使用して電磁誘導作用により非接触通信を行い、前記被識別体が備える前記ＩＣチップを駆動する電力を送信するリーダライタ装置であって、
前記複数のループアンテナの中から非接触通信に使用するループアンテナを切り替えて非接触通信を行う通信手段を有しており、
前記複数のループアンテナの内の第１のアンテナは、１本の導線により構成されるとともに同一形状のアンテナ要素を複数有する形状であり、前記複数のアンテナ要素は一方向に連接された形状であり、前記第１のアンテナのアンテナ要素は、すべて、前記複数のアンテナ要素の連接方向とは非平行な線を組み合わせて構成された形状であり、
前記複数のループアンテナの内の第２のアンテナは、１本の導線により構成されるとともに前記第１のアンテナのアンテナ要素と同一形状のアンテナ要素を複数有する形状であり、前記第２のアンテナの複数のアンテナ要素は前記第１のアンテナの連接方向と同一方向に連接された形状であり、前記第２のアンテナのアンテナ要素は、すべて、前記複数のアンテナ要素の連接方向とは非平行な線を組み合わせて構成された形状であり、
前記第１のアンテナの連接方向における前記第１のアンテナと前記第２のアンテナの位置が、アンテナの連接方向に沿ってずれているようにしたリーダライタ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のリーダライタ装置であって、
前記第１のアンテナのアンテナ要素と前記第２のアンテナのアンテナ要素が、すべて、前記複数のアンテナ要素の連接方向とは非平行な線を組み合わせて構成された形状であるリーダライタ装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３に記載のリーダライタ装置であって、
前記第１のアンテナの連接方向におけるアンテナ要素間のピッチ（間隔）Ｐ１に対して、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナの位置が、アンテナの連接方向に沿って０．５Ｐ１ずれているようにしたリーダライタ装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４に記載のリーダライタ装置であって、
前記第１のアンテナのアンテナ要素を構成する導線が形成するアンテナ要素内側のループ開口内部領域と、前記第２のアンテナのアンテナ要素を構成する導線が形成するアンテナ要素内側のループ開口内部領域とが重なる部分の面積が、重ならない部分の面積よりも小さいように配置されたリーダライタ装置。
【国際調査報告】
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