(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＤタグとの間で電波信号を送受信するＩＤタグ用送受信装置において、
送信アンテナ用コイルと、
この送信アンテナ用コイルと中心をずらして配置された共振アンテナ用コイルと、
この共振アンテナ用コイルを開閉する開閉手段と、
この開閉手段により前記共振アンテナ用コイルが閉じられたとき、当該共振アンテナ用コイルの共振周波数を前記送信アンテナ用コイルの送信周波数と同じとなるように制御する共振制御手段と
を具備してなるＩＤタグ用送受信装置。
【請求項２】
送信のための信号の変調方式が周波数偏移変調であって、前記共振制御手段は送信周波数の変化に同期して前記共振アンテナ用コイルの共振周波数を変化させることを特徴とする請求項１記載のＩＤタグ用送受信装置。
【請求項３】
前記送信アンテナ用コイルの共振周波数を前記開閉手段の開閉に応じて切り替えることを特徴とする請求項１または２記載のＩＤタグ用送受信装置。
【請求項４】
手持ち部と、この手持ち部の一端側に設けられ前記送信アンテナ用コイルおよび共振アンテナ用コイルを配設した頭部とを備え、
前記共振アンテナ用コイルは、前記送信アンテナ用コイルの半分の大きさに形成され、前記頭部を上向きとしたとき前記送信アンテナ用コイルの左側半分または右側半分に対向する位置に設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のＩＤタグ用送受信装置。
【請求項５】
前記共振アンテナ用コイルは、通信時の状態で前記送信アンテナ用コイルよりも前記ＩＤタグ側となるように配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のＩＤタグ用送受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＩＤタグとの間で電波信号を送受信するＩＤタグ用送受信装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、移動体の識別システムとして、高周波の電波を利用したリモートＩＤシステムがある。これは、コントローラとＩＤタグとの間で電波による通信を行い、離れた位置にあるＩＤタグのデータを読み取ったり、ＩＤタグにデータを書き込んだりするものである。
【０００３】
上記リモートＩＤシステムは、配送システム、在庫管理システム、販売システムなどの種々のシステムに応用することが考えられている。その一例として、回転すし店の集計システムがある。このシステムの概要は、すしを載せる皿に埋め込んだＩＤタグに、すしの種類、作った時刻、売値などのデータを記録しておき、客が食事を終えたとき、食べたすしの皿を一か所に集めてそれら皿のＩＤタグと通信し、そして、ＩＤタグからデータを得て客の支払うべき金額を計算する、というものである。
【０００４】
このような集計システムに応用したような場合、ＩＤタグと通信するリーダライタ（送受信装置）は手持式のものが採用される。手持式リーダライタでは、通常、リーダライタ本体をテーブル上に積み重ねられた皿の上方に保持して送受信を行う。ところが、送受信のための電波はそれ程強くないため、積み重ねられた皿の枚数にもよるが、下の方の皿と通信できなくなるという不具合を生ずる場合がある。
【０００５】
それならば、リーダライタ本体を積み重ねられている皿の中程に保持して送受信すれば良いように思われるが、リーダライタの送信アンテナは１個のコイルから構成されており、その送信アンテナ用コイルから送信される磁束のうち、当該送信アンテナ用コイルの中心部分の磁束はほぼ直進し、ＩＤタグのアンテナ用コイルと鎖交しなくなる。このため、リーダライタの真横付近にある皿のＩＤタグとは通信できず、全部の皿と通信するには、リーダライタ本体を積み重ねられている皿に沿って上下に移動させなばならず、操作が煩わしいという問題がある。
【０００６】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、それ程動かさなくても、多くのＩＤタグと通信することが可能となるＩＤタグ用送受信装置を提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために請求項１の発明は、送信アンテナ用コイルと中心をずらして共振アンテナ用コイルを配置し、送信時に共振アンテナ用コイルを開閉手段によって開閉すると共に、共振アンテナ用コイルの閉時に当該共振アンテナ用コイルの共振周波数を前記送信アンテナ用コイルの送信周波数と同じとなるように制御する構成としたことを特徴とする。
この構成によれば、共振アンテナ用コイルの開時には、送信アンテナ用コイルだけから電波信号が送信され、閉時には、送信アンテナ用コイルから送信される電波信号によって共振アンテナ用コイルに起電力が発生し、その結果、共振アンテナ用コイルは磁束を発生する。共振アンテナ用コイルから積極的に電波信号を送信するように構成した場合は、その閉時には、共振アンテナ用コイルからも電波信号（磁束）が送信される。このため、共振アンテナ用コイルの開時と閉時とでは、同じ場所でも磁束の向きと強度が変化するので、共振アンテナ用コイルの開時に通信できなかったＩＤタグがあっても、そのＩＤタグとは共振アンテナ用コイルの閉時に通信できるようになる。しかも、共振アンテナ用コイルの共振周波数を送信アンテナ用コイルの送信周波数と同じに設定することによって、少ない電力で所要の電波を発信することができる。
【０００８】
請求項２の発明は、送信のための信号の変調方式が周波数偏移変調である場合、送信周波数の変化に同期して共振アンテナ用コイルの共振周波数を変化させるようにしたものである。このようにすることによって、一層効率良く電波信号を発信することができる。
【０００９】
請求項３の発明は、送信アンテナ用コイルの共振周波数を開閉手段の開閉に応じて切り替えるようにしたものである。
共振アンテナ用コイルの閉時には、送信アンテナ用コイルは共振アンテナ用コイルと電磁結合してそのリアクタンスが変化する。このため、送信アンテナ用コイルの共振周波数を開閉手段の開閉に応じて切り替えることにより、少ない電力で電波信号を送信することができる。
【００１０】
請求項４の発明は、送受信装置を、手持ち部と、この手持ち部の一端側に設けられ送信アンテナ用コイルおよび共振アンテナ用コイルを配設した頭部とを備えた手持式のものとし、共振アンテナ用コイルを、送信アンテナ用コイルの半分の大きさに形成し、頭部を上向きとしたとき送信アンテナ用コイルの左側半分または右側半分に対向する位置に設けたものである。
【００１１】
ＩＤタグを付した物品が積み重ねられていた場合、共振アンテナ用コイルが送信アンテナ用コイルに対して上下方向にずれた位置となる状態で共振アンテナ用コイルが開閉されると、ほぼ直進する磁束の位置が上下に変化するため、積み重ねられた全ての物品のＩＤタグと通信できるようになる。一方、積み上げられている物品の横に手持式の送受信装置を保持する場合、手持ち部を横にした状態のときが自然で持ち易く、操作し易くなる。このため、上記の請求項２の発明のように、頭部を上向きとしたとき送信アンテナ用コイルの左側半分または右側半分に対向する位置に設けると、手持ち部を横にした時、共振アンテナ用コイルが送信アンテナ用コイルの上または下に位置するようになるので、操作し易い状態でＩＤタグと通信することができるのである。
【００１２】
請求項５の発明は、共振アンテナ用コイルを送信時に送信アンテナ用コイルよりＩＤタグ側となるように配置したことを特徴とするものである。
この請求項５の構成によれば、共振アンテナ用コイルをＩＤタグにより近付けることにより、共振アンテナ用コイルによる磁束の効果を大きくでき、ＩＤタグ近傍の磁場の形を大きく変化させることができる。特に、送信アンテナ用コイルから送信される電波信号によって共振アンテナ用コイルが磁束を発生するように構成した場合、共振アンテナ用コイルに誘起される電流によって生成される磁束の量は送信アンテナ用コイルの磁束の量よりも少ないので、この請求項５の構成による効果は大きい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。なお、この実施例は、回転すし店の集計システムに適用したものである。ここで、回転すし店とは、次のようなシステムの店である。
【００１４】
店内には、ループ状のコンベアが設けられ、そのコンベアに沿って客席が設けられている。すしは皿に載せられ、コンベアによって客席に運ばれる。客は、コンベアによって運ばれてくる皿のうちから好みのすしが載せられている皿を取り、食べ終えた後の皿は順にテーブルの上に重ね置いて行く。店側では、すしをその売値に応じた色、或いは模様の皿に載せるので、客は、重ね置いた皿と枚数とから店に支払うべきおおよその金額を知ることができるようになっている。食事を終えた後は、店員によって皿の枚数が色或いは模様別に数えられ、店に支払うべき金額が決定される。
【００１５】
図８に示すように、すしを載せる皿１（リードライト対象物）は、例えばメラニン樹脂などのプラスチック製のもので、その内部には、ＩＤタグ２が埋め込まれている。このＩＤタグ２の電気回路は、図７に示すように、電波信号を送受信するためのアンテナ用コイル３と、共振コンデンサ４と、制御用ＩＣ５と、平滑部６とから構成され、共振コンデンサ４、制御用ＩＣ５および平滑部６はプリント配線基板７上に搭載されている。
【００１６】
上記制御用ＩＣ５は、制御部としてのＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット）８の他、整流部９、変復調部１０、メモリ部１１などを構成する半導体素子をワンチップ化したものである。ここで、メモリ部１１は、一時記憶用の消去可能な不揮発性メモリとしてＥＥＰＲＯＭを有している。また、平滑部６は、図示はしないが平滑コンデンサ、ツェナーダイオードなどを有している。
【００１７】
そして、上記アンテナ用コイル３は、共振コンデンサ４と並列に接続されて共振回路を構成し、外部の送受信装置であるリーダライタから所定の高周波数の電力用電波信号が送信されてくると、これを受信して整流部９に供給する。整流部９は、平滑部６と共に動作用電源回路を構成するもので、共振回路から送信されてきた電力用電波信号を整流し、平滑部６により平滑化し且つ一定電圧の直流電力（動作用電力）にしてＭＰＵ８などに供給する。
【００１８】
リーダライタから送信されてくるデータなどの信号は、電力用電波信号に重畳して送信されるようになっており、その信号は、変復調部１０により復調されてＭＰＵ８に与えられる。ＭＰＵ８は、メモリ部１１が有するＲＯＭに記憶された動作プログラムに従って動作するもので、変復調部１０から入力される信号に応じた処理を実行し、受信したデータをメモリ部１１が有するＥＥＰＲＯＭに書き込んだり、メモリ部１１からデータを読み出して変復調部１０により変調し、アンテナ用コイル３から電波信号として送信したりする。
【００１９】
このＩＤタグ２と通信するＩＤタグ用送受信装置としては、図６に示す手持式リーダライタ１２がある。この手持式リーダライタ１２は、図３および図４に示すように、手持ち部を兼用する操作部１３と、この操作部１３の一端側に設けられた頭部１４とから構成されており、頭部１４には例えば液晶からなる表示部１５が配設されている。操作部１３には、複数のキースイッチが設けられ、そのキースイッチにより動作内容を指示したり、例えば皿１の種類別単価などの各種データを入力したりするようになっている。
【００２０】
手持式リーダライタ１２は、その電気的構成を示す図１のように、ＭＰＵ１６、動作プログラムなどを記憶したＲＯＭ１７、データなどを一時記憶するＲＡＭ１８からなる制御部１９を主体として構成され、この制御部１９には送信部２０および受信部２１が接続されている。そして、送信部２０には送信アンテナ用コイル２２が接続され、受信部２１には受信アンテナ用コイル２３が接続されている。これら送信アンテナ用コイル２２と受信アンテナ用コイル２３は、手持式リーダライタ１２の頭部１４の前部（表示部１５の配置側）内側に前後に並べて配設されている（図４参照）。なお、図１では、操作部１３のキースイッチ、表示部１５は省略してある。
【００２１】
上記ＭＰＵ１６は手持式リーダライタ１２の全体を統括制御するもので、ＩＤタグ２との通信を行う場合、まず、キャリア信号を送信部２０で変調して送信アンテナ用コイル２２から電力用電波信号として送信し、ＩＤタグ２を動作させる。その後、送信すべきデータを電力用電波信号に重畳するようにして送信部２０で変調して送信アンテナ用コイル２２から送信する。ＩＤタグ２から送信された電波信号を受信する場合には、ＩＤタグ２から送信された電波信号を受信アンテナ用コイル２３により受信し、受信部２１で復調してデータとして弁別する。
【００２２】
このような手持式リーダライタ１２とＩＤタグ２との間での送受信において、変調方式としては、送信するデータの「０」、「１」を二つの周波数に対応させる周波数偏移変調（ＦＳＫ）方式が採用され、この実施例では、「１」を１２５ＫＨｚ、「０」を１００ＫＨｚに対応させるようにしている。
【００２３】
さて、手持式リーダライタ１２には、余り動かさなくとも積み重ねられた全ての皿１のＩＤタグ２と通信できるようにするために、共振アンテナ用コイル２４が設けられている。この共振アンテナ用コイル２４は、送信アンテナ用コイル２２の半分の大きさに形成されて頭部１４の前部内側に配設されている。この共振アンテナ用コイル２４は、具体的には、図３および図４に示すように、手持式リーダライタ１２を頭部１４が上向きとなる姿勢に保持したとき、送信アンテナ用コイル２２の前側であって該送信アンテナ用コイル２２の右側半分或いは左側半分に対向する位置に配設されている。
【００２４】
この共振アンテナ用コイル２４は、ＭＰＵ１６に接続された共振制御手段としての共振周波数切替回路２５に接続されている。この場合、共振アンテナ用コイル２４の一方の端部は共振周波数切替回路２５に直接的に接続され、他方の端部は開閉手段としてのリレー２６を介して共振周波数切替回路２５に接続されている。このリレー２６は半導体を用いたスイッチにより構成され、ＭＰＵ１６からの駆動信号によって動作する駆動回路２７によって開閉制御される。
【００２５】
ところで、リレー２６の開閉によって、共振アンテナ用コイル２４のコイルとしての機能が無効化されたり、有効化されたりする。そして、共振アンテナ用コイル２４の有効、無効によって送信アンテナ用コイル２２と共振アンテナ用コイル２４との相互誘導作用が生じたり、生じなかったりするため、送信アンテナ用コイル２２のインダクタンスが変化する。すると、送信アンテナ用コイル２２の共振周波数が変化するため、電波信号の出力低下を招く。
【００２６】
この問題を解消するために、送信部２０に自動同調手段としての自動同調回路２８が設けられている。この自動同調回路２８は送信アンテナ用コイル２４と共振回路を構成する複数のコンデンサ（図示せず）からなり、送信アンテナ用コイル２４に接続するコンデンサの静電容量をリレー２６の開時と閉時とで異なるようにしたものである。そして、送信するデータの「０」、「１」に応じて送信周波数が異なることに対応するために、自動同調回路２８は、「０」を送信する場合と「１」を送信する場合とで送信アンテナ用コイル２４に接続するコンデンサの静電容量を異ならせるようにもなっている。
【００２７】
一方、共振アンテナ用コイル２４は、リレー２６の閉時に送信アンテナ用コイル２２が送信する電波信号により誘導起電力を発生する。この場合において、送信アンテナ用コイル２２から送信されるデータが「０」の場合と「１」の場合とで電波信号の周波数は異なる。前記共振周波数切替回路２５は、共振アンテナ用コイル２４の共振周波数を、送信アンテナ用コイル２２からの電波信号が「０」の場合と「１」の場合とで異ならせる機能を有している。
【００２８】
この共振周波数切替回路２５は、共振アンテナ用コイル２４と共振回路を構成する複数のコンデンサ（図示せず）からなり、ＭＰＵ１６からの制御信号に基き、共振アンテナ用コイル２４に接続するコンデンサの静電容量を送信アンテナ用コイル２２が送信するデータ信号の「０」、「１」に応じて異ならせるように構成されている。
【００２９】
ここで、手持式リーダライタ１２の送信時、リレー２６が開状態にあって、送信アンテナ用コイル２２に電流が流れると、図５（ａ）に示すように、ほぼ直進する磁束は送信アンテナ用コイル２２の中心を通る線Ａの付近に存在する。リレー２６が閉じられると、送信アンテナ用コイル２２と共振アンテナ用コイル２４との双方に電流が流れるため、送信アンテナ用コイル２２と共振アンテナ用コイル２４とで作られる磁束の向きと強さが変化する。その結果、図５（ｂ）に示すように、ほぼ直進する磁束は送信アンテナ用コイル２２の中心を通る線Ａから共振アンテナ用コイル２４の反対側へとずれた線Ｂの付近に存在するようになる。
【００３０】
次に上記構成の作用を図１のフローチャートを参照しながら説明する。
食事を済ませた客の支払い金額を集計する場合、図６に示すように、手持式リーダライタ１２の操作部１３を手に持ち、その頭部１４をテーブル上に積まれている皿１群の横の上下方向中央に保持する。このとき、手持式リーダライタ１２としては、操作部１３を横にした場合の姿勢が、操作部１３を持つに楽な姿勢で、この状態では、送信アンテナ用コイル２２と共振アンテナ用コイル２４とは上下に位置する形態となる。
【００３１】
この状態で操作部１３により通信開始の操作を行う。すると、ＭＰＵ１６は、リレー２６を開放し（ステップＳ１）、この状態で送信部２０の自動同調回路２８を共振アンテナ用コイル２４が無効化されている時の静電容量に設定して、送信アンテナ用コイル２２の共振周波数を送信する電力用電波信号の周波数と一致するようにする（ステップＳ２）。
【００３２】
この状態で、ＭＰＵ１６はキャリア信号を送信部２０で変調して電力用電波信号として送信アンテナ用コイル２２から送信し、その後、送信すべきデータの  「０」、「１」に応じて電力用電波信号の周波数を変化させて送信アンテナ用コイル２２から送信する。このデータの送信時において、ＭＰＵ１６は、送信データが「０」、「１」と変わる都度、送信アンテナ用コイル２２の共振周波数が  「０」、「１」に対応した周波数となるように自動同調回路２８を制御する。
【００３３】
一方、皿１のＩＤタグ２側では、送信された電波信号をアンテナ用コイル３により受け、その電波信号を整流部９および平滑部６で整流平滑化して一定電圧の直流電力に変換し、ＭＰＵ１６などの動作用電源とする。
【００３４】
動作用電源の供給により、各皿１のＩＤタグ２のＭＰＵ８は動作を開始し、送信されてきた電波信号の内容に応じた処理、この場合には、メモリ部１１から皿１のＩＤ番号、皿１の種類、売値などのデータを読み出し、これを変復調部１０で変調してアンテナ用コイル３から送信するという動作を行う。各皿１のＩＤタグ２から送信された電波信号は受信アンテナ用コイル２３で受信され、その受信信号は受信部２１で復調されてデータとしてＲＡＭ１８に記憶される（以上、ステップＳ３）。
【００３５】
ここで、手持式リーダライタ１２において、電波信号は送信アンテナ用コイル２２のみから送信されているため、図５（ａ）にＡで示す線の近くの磁束はほぼ直進し、ＩＤタグ２のアンテナ用コイル３とは磁束が鎖交しない。このため、当該ＩＤタグ２とは通信できない。
【００３６】
所定時間経過すると、次にＭＰＵ１６は、リレー２６を閉じて共振アンテナ用コイル２４を有効化させる（ステップＳ４）。次いで、ＭＰＵ１６は、送信部２０の自動同調回路２８を制御し、共振アンテナ用コイル２４と送信アンテナ用コイル２２とが相互誘導作用を生じた状態で送信アンテナ用コイル２２の共振周波数が電力用電波信号の送信周波数と一致するようにする（ステップＳ５）。
【００３７】
この後、ＭＰＵ１６は、送信アンテナ用コイル２２から送信するデータの「０」、「１」に応じて電波信号の周波数を変化させる。このとき、ＭＰＵ１６は、送信データが「０」、「１」と変わる都度、送信アンテナ用コイル２２および共振アンテナ用コイル２４の共振周波数が「０」、「１」に対応した周波数となるように自動同調回路２８および共振周波数切替回路２５を制御する。
【００３８】
さて、共振アンテナ用コイル２４が有効化されると、磁束の向きと強さが変化し、直進する磁束の位置が図５（ｂ）に示すように変わる。このため、今まで通信できなかったＩＤタグ２のアンテナ用コイル３と鎖交する磁束が生ずるようになってそのＩＤタグ２との通信が可能となり、そのＩＤタグ２との通信を完了したところで（以上、ステップＳ６）、エンドとなる。
【００３９】
なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施例に限定されるものではなく、以下のような拡張或いは変更が可能である。
共振アンテナ用コイル２４は送信アンテナ用コイル２２の半分の大きさとは限らない。例えば、共振アンテナ用コイル２４を送信アンテナ用コイル２２と同じ大きさとし、共振アンテナ用コイル２４を送信アンテナ用コイル２２の横（頭部１４を上向きとしたとき、左右の方向）に配置する構成であっても良い。
リードライト対象物は回転すし店の皿１に限られない。
変調方式は周波数偏移変調に限られない。
共振アンテナ用コイル２４からも送信アンテナ用コイル２２と同じ電波信号を出力するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における手持式リーダライタの電気的構成を示すブロック図
【図２】通信時の制御内容を示すフローチャート
【図３】手持式リーダライタの正面図
【図４】各アンテナ用コイルの配置図
【図５】共振アンテナ用コイルの開時と閉時の磁束を示す図
【図６】ＩＤタグと通信する状態の斜視図
【図７】ＩＤタグの電気的構成を示すブロック図
【図８】皿の斜視図
【符号の説明】
図中、１は皿、２はＩＤタグ、３はアンテナ用コイル、１２は手持式リーダライタ（ＩＤタグ用送受信装置）、１３は操作部（手持ち部）、１４は頭部、１６はＭＰＵ、１９は制御部、２２は送信アンテナ用コイル、２３は受信アンテナ用コイル、２４は共振アンテナ用コイルである。
【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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