(57)【要約】  【課題】  ＩＤタグからリーダライタへの通信距離を改善して、通信距離を伸ばすことができる電磁誘導方式ＲＦＩＤシステムを提供する。  【解決手段】  第一共振回路を有するタグ２０と、タグ２０と非接触でデータの通信を行う送受信機５と、からなるＲＦＩＤシステム１において、送受信機５は、第一共振回路と電磁誘導結合が可能な第二共振回路を有する送信機１０と、第一共振回路から発生する磁界を検出可能な磁界検出部３１〜３３を有する受信機３０と、を備える。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一共振回路を有するタグと、前記タグと非接触でデータの通信を行う送受信機と、からなるＲＦＩＤシステムにおいて、
前記送受信機は、前記第一共振回路と電磁誘導結合が可能な第二共振回路を有する送信機と、前記第一共振回路から発生する磁界を検出可能な磁界検出部を有する受信機と、を備えることを特徴とするＲＦＩＤシステム。
【請求項２】
前記送信機と前記受信機とは、離間して配置されることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤシステム。
【請求項３】
前記送受信機は、前記受信機を複数備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＲＦＩＤシステム。
【請求項４】
前記送受信機は、前記送信機を複数備えることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のＲＦＩＤシステム。
【請求項５】
前記受信機を所定の位置に分散配置して該受信機により前記タグからの磁気を検出すると共に、前記受信機の配置情報に基づいて前記タグの存在位置を求めることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のＲＦＩＤシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導方式のＲＦＩＤシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック等の基材の上にコイル状アンテナパターンを備え、このアンテナパターンと容量素子とにより共振回路を形成して一定周波数の電波（磁界）を受信・送信できるように構成されたＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）が普及している。
ＲＦＩＤは，人が運ぶ或いは物に取り付けて運ばれるＩＤタグと呼ばれるデータを運搬するデバイス（データキャリア、非接触ＩＣカード等とも呼ばれる）と、主に固定されて上記デバイスと無線通信を行うアンテナ及びコントローラ（リーダライタ等と呼ばれる）から構成される無線通信システムである。
ＲＦＩＤには、電磁結合方式、電磁誘導方式、マイクロ波方式等、数種類の通信方式がある。これらの方式のうち、電磁誘導方式は、特許文献１等に示されるように、データの交信を電磁誘導により行うものであり、主に１２４ＫＨｚ或いは１３．５６ＭＨｚの交信周波数が用いられている。
【特許文献１】特開平６−９６３００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
電磁誘導方式ＲＦＩＤは、その通信（交信）距離が数ｃｍから数1０ｃｍ程度である。通信距離は、リーダライタ及びＩＤタグのアンテナ（コイル）のサイズ、形状に大きく依存する。一般的に、リーダライタとＩＤタグのどちらか一方、或いは双方のアンテナを大きくすると通信距離は大きくなる。
しかしながら、ＩＤタグには小形化が要請されるという性格上、アンテナの大型化は望めない。このため、事実上、電磁誘導方式ＲＦＩＤの通信距離は、ＩＤタグからリーダライタへの通信距離が、電磁誘導方式ＲＦＩＤの通信距離となる。つまり、ＩＤタグのアンテナから出る磁束がリーダライタのコイルに鎖交してＬＣ共振により誘導起電力を発生させることができる距離が通信距離となるが、アンテナの大型化が困難であるため、通信距離を延ばすことが困難であるという問題がある。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、ＩＤタグからリーダライタへの通信距離を改善して、通信距離を伸ばすことができる電磁誘導方式ＲＦＩＤシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るＲＦＩＤシステムでは、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第１の発明は、第一共振回路を有するタグと、前記タグと非接触でデータの通信を行う送受信機と、からなるＲＦＩＤシステムにおいて、前記送受信機は、前記第一共振回路と電磁誘導結合が可能な第二共振回路を有する送信機と、前記第一共振回路から発生する磁界を検出可能な磁界検出部を有する受信機と、を備えるようにした。
この発明によれば、タグと非接触にデータの通信を行う受信機が、タグの共振回路と電磁誘導結合する方式を用いずに、タグの共振回路から発生する磁界を検出する方式を用いたので、タグの共振回路から発生する磁界が微小であっても、電磁誘導結合方式に比べて、確実に検出することができるので、タグと受信機との通信距離を伸ばすことが可能となる。
【０００６】
また、前記送信機と前記受信機とが、離間して配置されるものでは、送信機とタグとの通信距離と、受信機とタグとの通信距離が異なるので、送信機と受信機とを離間して配置することにより互いに制約されることなく、送信機及び受信機の通信距離を最適化することが可能となる。
また、前記送受信機が、前記受信機を複数備えるものでは、タグから発生する磁界を検出できる範囲を広げることが可能となる。
また、前記送受信機が、前記送信機を複数備えるものでは、タグに対して所定のデータを送信できる範囲を広げることが可能となる。
【０００７】
また、前記受信機を所定の位置に分散配置して該受信機により前記タグからの磁気を検出すると共に、前記受信機の配置情報に基づいて前記タグの存在位置を求めるものでは、所定の情報を通信する機能の他に、タグの位置を検出する位置検出機能を付加することができるので、ＲＦＩＤシステムの適用範囲を大幅に広げることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明のＲＦＩＤシステムの実施形態について図を参照して説明する。
図１は、本実施形態のＲＦＩＤシステム１の構成を示す概念図である。
ＲＦＩＤシステム１は、送受信機５（送信機１０、受信機３０）とＩＤタグ２０から構成される。そして、送信機１０とＩＤタグ２０との間では、磁気誘導方式（磁気誘導結合）により通信が行われて、所定の情報が送信機１０からＩＤタグ２０に対して送信される。また、受信機３０は、ＩＤタグ２０から発生する磁界を検出するものである。
【０００９】
送信機１０は、発振回路１１、変調回路１２及びアンテナ１３を備える。そして、不図示のコントローラから送信データを受け取ると、変調回路１２により送信データを変調し、アンテナ１３を介して、ＩＤタグ２０に送信データを送信する。
ＩＤタグ２０は、ＩＣチップ２１とアンテナコイル２８を備える。また、ＩＣチップ２１は、演算処理部２２、記憶部２３、復調回路２４、変調回路２５、及びＩＣチップ２１に電力を供給する電源部２６等を有する。
そして、アンテナコイル２８により、送信機１０から送信された送信データを受信し、その情報をＩＣチップ２１の復調回路２４により復調して、復調した情報に基づいて、演算処理部２２は所定の処理を行うようになっている。例えば、送信機１０からの情報（指令）に基づいて、記憶部２３に予め記憶されたＩＤタグ２０の固有のＩＤ番号を送信するように制御する。
【００１０】
送信機１０とＩＤタグ２０との間の通信方法としては、電磁誘導方式が用いられる。すなわち、送信機１０のアンテナ１３とＩＤタグ２０のアンテナコイル２８とが電磁結合する。
具体的には、送信機１０の変調回路１２を動作させると、アンテナ１３に交流信号が流れ、この交流信号により、アンテナ１３に磁界が発生する。これにより、アンテナ１３から発生した磁界の変化によって、ＩＤタグ２０のアンテナコイル２８に誘導電流が発生する。つまり、送信機１０において共振回路（第２共振回路）を構成するアンテナ１３と、ＩＤタグ２０において共振回路（第１共振回路）を構成するアンテナコイル２８とが電磁結合する。
これにより、ＩＤタグ２０の電源部２６が動作して、ＩＤタグ２０が駆動する。更に、ＩＤタグ２０は、アンテナ１３から発生した磁界の変化を復調回路２４により復調して、所定の情報を得る。すなわち、送信機１０とＩＤタグ２０との間で、情報の送信と、電力の供給が行われる。
このように、送信機１０とＩＤタグ２０との間の通信においては、送信機１０のアンテナ１３を大きくする等の最適化を行うことにより、約２０ｃｍ以上の通信距離を確保することができる。
【００１１】
受信機３０は、磁界検出アンテナ３１、検波回路３２、フィルタ回路３３、増幅回路３４、比較回路３５を備える。
磁界検出アンテナ３１は、充分に広い開口面積をもったアンテナコイルであり、ＩＤタグ２０からの負荷変調信号の副搬送波周波数に同調するようコンデンサをアンテナコイルに並列接続することを特徴とする。検波回路３２は、磁界検出アンテナ３１により検出された信号から負荷変調信号を包絡線検波し、フィルタ回路３３により検波後の搬送波周波数成分を除去する。これにより、磁界検出部が構成される。
増幅回路３４は。微弱な検波後の信号を増幅する。そして、比較回路３５により、ＩＤタグ２０から送信データを復元する。
そして、受信機３０により受信した受信データは、不図示のコントローラに送られる。
【００１２】
受信機３０は、ＩＤタグ２０からの負荷変調の副搬送波周波数帯の信号を検出するように、磁界検出アンテナ３１、フィルタ回路３３が調整されている。
磁界検出アンテナ３１は、ＩＤタグ２０の送信データの周波数帯に関して、微弱な磁界信号でも共振回路により感度良く検出することができる。磁界検出アンテナ３１により検出された信号は、検波回路３２、フィルタ回路３３と増幅回路３４によりＩＤタグ２０の送信データの周波数帯が選択的に増幅される。
このようにして、受信機３０は、ＩＤタグ２０のアンテナコイル２８から発せられる微弱な磁界を検出することが可能である。したがって、磁界検出アンテナ３１、フィルタ回路３３、増幅回路３４を最適化することにより、約２０ｃｍ以上の通信距離を確保することができる。
【００１３】
次に、上述したＲＦＩＤシステム１の適用例について説明する。
図２は、ＲＦＩＤシステム１をキャッシュレジスタ５０に適用した図である。
キャッシュレジスタ（cash register）５０は、支払いを受けて記録し、つり銭を出すための機械であって、スーパーマーケットなどでは、５から２０台（またはそれ以上）を並列して用いられている。
キャッシュレジスタ５０には、支払い計算前の未登録商品を収容した容器（籠）又はその商品自体を載置する第１戴置部５１、支払い計算済みの登録商品を収容する容器又はその商品自体を載置する第２戴置部５２、第１載置部５１と第２載置部５２との間に形成されて商品を第１載置部５１から第２載置部５２へ移動させるための商品通過領域５３とを備える。
更に、商品通過領域５３を通過する商品に付したＩＤタグ２０に対して所定の情報を送信する送信部５４、及び送信部５４からの情報に基づいてＩＤタグ２０から発生される情報を受信する受信部５５が、商品通過領域５３の上下に離間して配置されている。例えば、送信部５４は商品通過領域５３の上方に表示部５６と共に配置され、一方、受信部５５は商品通過領域５３の床面に配置される。
したがって、キャッシュレジスタ５０の使用者が、第１載置部５１から第２載置部５２へ商品通過領域５３を通過するように商品を移動させる（一つ一つ移動させてもよいし、商品を籠に入れた状態で一括に移動させてもよい）と、商品通過領域５３の上下に配置した送信部５４及び受信部５５とが、それぞれ商品に付したＩＤタグ２０と通信を行って、そのＩＤタグ２０のＩＤ番号を読み取る。
キャッシュレジスタ５０は、不図示のホストコンピュータに予め記憶された情報とＩＤ番号とを照合すると共に、ＩＤ番号に関連して記憶された商品の価格を読み出す。これにより、キャッシュレジスタ５０は、商品通過領域５３を通過するように全商品の合計金額を計算し、表示部５６に表示したり、レシートを発行したりする。
このように、ＲＦＩＤシステム１をキャッシュレジスタ５０に適用した場合には、送信部５４及び受信部５５とＩＤタグ２０との通信距離が大きいので、商品通過領域５３を広く設けることができる。したがって、大きな商品であっても容易に商品通過領域５３を通過させることができる。しかも、ＩＤタグ２０を送受信機５に近接させる必要がないので、商品に付したＩＤタグ２０を送受信機５に近づける動作、すなわち商品の姿勢を変える作業が不要となり、短時間に商品の合計金額の計算処理を行うことができる。
【００１４】
また、ＲＦＩＤシステム１の適用例としては、ビル等の入室管理システム等にも用いることができる。例えば、ビル等の入口付近に送信機１０及び受信機３０を配置することにより、ＩＤタグ２０が取り付けられたＩＤカード等を携帯した者のビルへの出入りを管理することができる。このようなシステムにおいては、送信機１０及び／又は受信機３０を複数配置することが好ましい。
例えば、入口付近に複数の送信機１０及び複数の受信機３０をそれぞれ配置することにより、ＩＤタグ２０がいずれかの送信機１０、受信機３０と送受信する可能性が格段に高まる。これにより、入室管理システム等の信頼性を向上させることができる。
【００１５】
更に、例えば、上述した入室管理システムにおいて、ビルの室内の複数箇所に、送信機１０及び受信機３０を配置する。そして、ＩＤタグ２０が取り付けられたＩＤカード等を携帯した者がビル内を移動した際に、いずの受信機３０においてＩＤタグ２０のＩＤ情報を受信したかを特定し、ＩＤ情報を受信した受信機３０の設置場所に基づいて、ＩＤカード等を携帯した者の居場所（存在位置）を判断することが可能となる。
【００１６】
以上、説明したように、本発明のＲＦＩＤシステム１によれば、ＩＤタグ２０のアンテナ１３と電磁誘導結合する送信機１０と、ＩＤタグ２０のアンテナ１３から発生する磁界を検出可能な受信機３０とを備えるようにしたので、ＩＤタグ２０から発生する磁界が微小であっても、受信機３０が確実に磁界を検出することができるので、ＩＤタグ２０と受信機３０との通信距離を伸ばすことができる。
また、送信機１０と受信機３０とが離間して配置されるので、送信機１０とＩＤタグ２０との通信距離と、受信機３０とＩＤタグ２０との通信距離が異なる場合であっても、送信機１０と受信機３０が互いに制約されることないので、送信機１０及び受信機３０の通信距離を最適化することが可能となる。
更に、送信機１０と受信機３０とが離間して配置されるので、送信機１０又は受信機３０を複数備えることが可能となる。これにより、ＩＤタグ２０との通信可能性が高くなるので、システムの信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ＲＦＩＤシステム１の構成を示す概念図である。
【図２】ＲＦＩＤシステム１をキャッシュレジスタ５０に適用した図である。
【符号の説明】
【００１８】
１…ＲＦＩＤシステム、  ５…送受信機、  １０…送信機、  １２…変調回路、  １３…アンテナ、  ２０…ＩＤタグ、  ２４…復調回路、  ２５…変調回路、  ２８…アンテナコイル、  ３０…受信機、  ３１…磁界検出アンテナ、  ３２…検波回路、  ３３…フィルタ回路、  ５０…キャッシュレジスタ
【図１】
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【図２】
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