(57)【要約】【課題】本発明は、異なった周波数の信号を用いて通信する複数のアンテナを具備し、複数の種類の無線タグと高速度で交信可能でコンパクトな無線タグリーダライタを提供する。【解決手段】それぞれに発生する磁束の干渉を抑制するよう設けられた第１ループアンテナ１０１と第２ループアンテナ１０２を具備し、前記第２ループアンテナ１０２は第１ループアンテナ１０１が存在する平面に交差する平面に配置し、前記２つのループアンテナは各々異なる周波数の信号の送受信を行う無線タグリーダライタとした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれに発生する磁束の干渉を抑制するよう設けられた複数のアンテナを具備し、前記複数のアンテナの一つのアンテナは他方のアンテナが存在する平面に交差する平面上に配置し、前記各アンテナは各々異なる周波数の信号の送受信を行なう無線タグリーダライタ。
【請求項２】
複数のアンテナの存在する各平面は、各々垂直に交わるように配置した請求項１記載の無線タグリーダライタ。
【請求項３】
アンテナを２つ備え、２つのアンテナは同一平面上において中心線が略直交するよう配置した請求項１記載の無線タグリーダライタ。
【請求項４】
アンテナを３つ備え、３つのアンテナの中心線が各々略直交するよう配置した請求項１記載の無線タグリーダライタ。
【請求項５】
それぞれに発生する磁束の干渉を抑制するよう設けられた２つのアンテナを具備し、前記２つのアンテナは、中心線が略同一平面上にあり、かつ、各々のアンテナが存在する平面が略直交するように配置された無線リーダライタ。
【請求項６】
それぞれに発生する磁束の干渉を抑制するよう設けられた２つのアンテナを具備し、前記２つのアンテナは、中心線が同一平面上になく、かつ、２つのアンテナを平面に投影したときに２つのアンテナの中心線が略直交するように配置された無線リーダライタ。
【請求項７】
それぞれに発生する磁束の干渉を抑制するよう設けられた複数のアンテナを具備し、前記複数のアンテナから選択される２つのアンテナの組み合わせ全てにおいて、２つのアンテナの中心線が略同一平面上にあり、かつ、各々のアンテナが存在する平面が略直交するように配置された無線リーダライタ。
【請求項８】
それぞれに発生する磁束の干渉を抑制するよう設けられた複数のアンテナを具備し、前記複数のアンテナから選択される２つのアンテナの組み合わせ全てにおいて、前記２つのアンテナは、中心線は同一平面上になく、かつ、２つのアンテナを平面に投影したときに２つのアンテナの中心線が略直交するように配置された無線リーダライタ。
【請求項９】
複数のアンテナを同時または交互もしくは単独で駆動する駆動制御手段を有する請求項１から８のいずれか１項に記載の無線タグリーダライタ。
【請求項１０】
各アンテナは中心に磁性体のコアを有する請求項１から９のいずれか１項記載の無線タグリーダライタ。
【請求項１１】
それぞれのアンテナの直径が異なる請求項１から１０のいずれか１項に記載の無線タグリーダライタ。
【請求項１２】
各アンテナの指向性を示す表示を設けた請求項１から１１のいずれか１項に記載の無線タグリーダライタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のアンテナを用いて複数の種類の無線タグと交信し、その無線タグのメモリ内容の読み込み、あるいは書込みを行なう無線タグリーダライタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、非接触でＩＣカードまたは無線タグのメモリ内容の読み出し、書込みを行なうための無線タグリーダライタには、電磁誘導を利用するための複数のアンテナ素子が内蔵されている。
【０００３】
まず従来例として、複数のアンテナ素子において、各アンテナ素子が存在する平面を他のアンテナ素子が存在する平面と交差するよう配置し、これらアンテナ部との間に無線タグとの通信を行なう空間を設けた無線タグリーダライタがある。前記アンテナ素子は全て同じ周波数による信号の送受信を行なうものであり、また上記構成により電流を流して生じる磁界はそれぞれ干渉することとなる（例えば特許文献１参照。）。
【０００４】
次に他の従来例として、複数のアンテナからなる複合アンテナ部と、前記複数のアンテナの動作制御を行なう制御部とが主な構成要因となる無線タグリーダライタが挙げられる（例えば特許文献２参照。）。この無線タグリーダライタには搭載される制御部において、複数の無線タグの発した信号の個体選別を行なうことで、複数の異なる無線周波数を用いた無線タグとの多重交信が可能となる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１７２７９５号公報（第２−３ページ、第２図）
【特許文献２】
特開２００２−１５２８８号公報（第２−３ページ、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上従来の技術によると、無線タグリーダライタにおいて利用する周波数は読み取りもしくは書き込みの対象とする無線タグに合わせて選定される。
【０００７】
つまり一つ目に挙げた従来技術では、周波数の異なる複数の無線タグの読み取りもしくは書き込みを行なう場合、各無線タグ毎に個別の無線タグリーダライタが必要となっていた。据え置き型、携帯型を問わずコスト面の負担はもちろん、携帯型の場合は複数の端末を持ち歩かなくてはならず不便であった。
【０００８】
二つ目に挙げた従来例は複数の周波数への対応が可能という点で、上記一つ目の従来例による課題を解決するものである。しかしながら、制御部において無線タグの個体選別を行なうことから、反応速度が遅くなるという課題が残されている。
【０００９】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、複数の異なる周波数に対応し、反応速度の高いコンパクトな無線タグリーダライタを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明は、それぞれに発生する磁束の干渉を抑制するよう設けられた複数のアンテナを具備し、前記複数のアンテナの一つのアンテナは他方のアンテナが存在する平面に交差する平面に配置し、前記各アンテナは各々異なる周波数の信号の送受信を行なう無線タグリーダライタとした。
【００１１】
【発明の実施の形態】
上記の目的を達成するために本発明は、それぞれに発生する磁束が互いに干渉しないように設けられた複数のアンテナを具備し、前記複数のアンテナの一つのアンテナは他方のアンテナが存在する平面に交差する平面上に配置し、前記各アンテナは各々異なる周波数の信号の送受信を行なう無線タグリーダライタとする。このアンテナの位置関係により、アンテナに電流を流した際、一方のアンテナの作る磁束の内他方のアンテナ内を通るものが少なくなり、その結果として互いの干渉を少なくすることができる。すなわち各アンテナは互いに独立してそれぞれの周波数の信号の送受信をすることができる。
【００１２】
このとき、各アンテナの存在する平面がそれぞれ垂直になるよう配置すると、それぞれの作る磁界の干渉が最小限となり、効率良く複数の無線タグへの信号の送受信ができる。
【００１３】
また、複数のアンテナを同時または交互あるいは単独で駆動する駆動制御手段を有する無線タグリーダライタとすることにより、全てのアンテナを同時に駆動する必要が無い場合はアンテナの選択が可能となり、さらには消費電力低下にもつながる。
【００１４】
また、各アンテナは中心に磁性体のコアを有する無線タグリーダライタとすることで、各アンテナのインダクタンス値を高めることができ、また、アンテナを同じインダクタンスとする場合、磁性体のコアを有さない場合と比べてアンテナを小さくすることができる。
【００１５】
また、複数のアンテナはそれぞれ直径が異なる無線タグリーダライタとする。この場合同一平面に一体となって設置されるアンテナに関しては、それぞれが発生する磁束の干渉をよりいっそう少なくすることができまた、安価に製作できる。
【００１６】
さらに、各アンテナの指向性を示す表示を設けた無線タグリーダライタとすることにより、使用者は読み込み・書込みの対象となる無線タグに狙いを定めて使用することができる。
【００１７】
以下本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
図１において第１ループアンテナ１０１と第２ループアンテナ１０２の２本のループアンテナがそれぞれの断面の存在する平面が互いに交わるように重なって設置されている。ループアンテナは導線等をスパイラル状に巻くことで形成される。このような配置をとることで、ループアンテナに電力を供給する際に互いの作りだす磁束の干渉は少ないものとなる。
【００１９】
図２（ａ）、（ｂ）は前記第１ループアンテナ１０１と第２ループアンテナ１０２を内蔵する無線タグリーダライタ１の側面図と正面図である。内蔵された第１ループアンテナ１０１と第２ループアンテナ１０２の付近には、電波読み取り口２を形成し、さらに対象とする無線タグが読み取り・書込み範囲内に入るような目安線を設ける。これは無線タグとの理想的な位置関係の指示表示でもよい。無線タグリーダライタ１の表面には、電源のオン、オフをつかさどるパワースイッチ３、前記第１ループアンテナ１０１と第２ループアンテナ１０２の情報の送受信を開始するための送信開始キー４、使用者が作業上の操作の確定を行なうＯＫキー５、使用者が情報の入力を行なうテンキー６、使用者が情報や作業の選択を行なうためのファンクションキー７、前記情報の入力及び出力結果を表示するための表示部８から構成される。
【００２０】
また図３において、無線タグリーダライタ３００は制御装置３１０と第１無線タグ読み書き装置３２０と第２無線タグ読み書き装置３３０からなる。
【００２１】
制御装置３１０は信号処理部３１１と送信開始キー３１２とキー入力部３１３と表示部３１４と記憶部３１５からなる。
【００２２】
まず信号処理部３１１は主にＣＰＵと呼ばれるマイクロコンピュータで実現され、接続される装置とデータの入出力やデジタル演算を行い、制御の中心的役割を持つ。この信号処理部３１１によって送信開始キー３１２、キー入力部３１３、第１無線タグ読み書き装置３２０、第２無線タグ読み書き装置３３０等から入力された情報を表示部３１４へ出力し、記憶部３１５へ情報データを格納する。
【００２３】
そしてキー入力部３１３はパワースイッチ３、送信開始キー４、ＯＫキー５、テンキー６、ファンクションキー７などで構成される。
【００２４】
表示部３１４は液晶表示装置などで構成され、作業者に視覚的な情報を伝え、記憶部３１５はデジタルデータを記憶しておくメモリで構成され、無線タグから読み取った情報を記憶する。
【００２５】
さてここで第１無線タグ読み書き装置３２０は第１アンテナ３２１と第１復調変調器３２２から構成される。第１アンテナ３２１は第１無線タグ３４０へ電磁波を送信し、データを送り、また、第１無線タグ３４０からの電磁波を受信する。第１変調復調器３２２は信号処理部３１１から送られた送信データに変調をかけて第１アンテナ３２１へ送出するとともに、第１アンテナ３２１で受信した信号を復調しデジタルデータに変換して信号処理部３１１へ送る。
【００２６】
同様に、第２無線タグ読み書き装置３３０は第２アンテナ３３１と第２復調変調器３３２から構成される。第２アンテナ３３１は第２無線タグ３４１へ電磁波を送信し、データを送り、また、第２無線タグ３４１からの電磁波を受信する。第２変調復調器３３２は信号処理部３１１から送られた送信データに変調をかけて第２アンテナ３３１へ送出するとともに、第２アンテナ３３１で受信した信号を復調しデジタルデータに変換して信号処理部３１１へ送る。
【００２７】
第１無線タグ３４０は、第１無線タグ読み書き装置３２０から情報データを読み出すあるいは書き込むことができ、デジタルデータを記憶保持する。
【００２８】
同じく第２無線タグ３４１は、第２無線タグ読み書き装置３３０から情報データを読み出すあるいは書き込むことができ、デジタルデータを記憶保持する。
【００２９】
また無線タグリーダライタとは別途に設けられたホスト装置３５０は、信号処理部３１１における処理結果が逐次送られるものである。
【００３０】
図４は、本実施の形態によって実施される無線タグリーダライタ３００を用いて、第１無線タグ３４０と第２無線タグ３４１と交信するときのフローチャートである。
【００３１】
以上の構成により無線タグリーダライタ３００が第１無線タグ３４０と第２無線タグ３４１との交信方法についての説明を行なう。
【００３２】
図２、３、４において作業者が作業を開始するとき、ＳＴ１にてパワースイッチ３により電源をＯＮする。次のＳＴ２では送信開始キー４がＯＮされ、次いでＳＴ３へ進む。ここで送信開始キー４がＯＮでない場合は、ＳＴ２へと戻る。ＳＴ３では電波読み取り口２の付近に内蔵されている第１ループアンテナ１０１から電磁波を出力し、情報を送信する。さらにＳＴ４で第１無線タグ３４０が通信可能範囲内にあるかどうか検出する。検出できた場合は、ＳＴ５にて無線タグリーダライタ３００は第１無線タグ３４０と交信を行い、第１無線タグ３４０が保持している情報の読み出し、または第１無線タグ３４０への情報の書き込みを行う。その後、ＳＴ６にてその交信結果をホスト装置３５０に送る。
【００３３】
続けてＳＴ７にて、電波読み取り口２の付近に内蔵されている第２ループアンテナ１０２から電磁波を出力し情報を送信する。ＳＴ４にて第１無線タグ３４０の検出が行われなかった場合は、直接ＳＴ７へと進む。さらにＳＴ８で第２無線タグ３４１が通信可能範囲内にあるかどうか検出し、検出できた場合は、ＳＴ９にて無線タグリーダライタ３００と第２無線タグ３４１と交信を行い、第２無線タグ３４１が保持している情報の読み出し、または第２の無線タグ３４１への情報の書き込みを行う。その後ＳＴ１０により、その交信結果をホスト装置３５０に送る。最後にＳＴ１１にて電源をＯＦＦし、作業が終了する。ＳＴ８にて第２無線タグ３４１の検出が不能であった場合は、そのままＳＴ１１へと進み、作業を終了する。
【００３４】
本実施の形態では、アンテナの位置関係はそれぞれの断面が存在する平面が交差するような位置にアンテナを重ね合せたものとしたが、以下のような位置関係でも同様の効果を得ることができる。
【００３５】
第１アンテナ３２１の作る磁束と第２アンテナ３３１の作る磁束が違いに直交するものが理想的であるが、使い勝手を考慮し磁束の干渉具合との兼ね合いで自由に角度を設けても良い。
【００３６】
また、第１ループアンテナ４０１と第２ループアンテナ４０２が近接して存在する場合は、図５に示すように、まず一方の端面が他方の側面に近接している場合、すなわちＴ字、Ｌ字のような形が考えられる。また互いの側面どうしが近接している場合は、十字、Ｔ字のような形が考えられる。
【００３７】
どちらの場合においても、一つのループアンテナにおける接点から両端面への距離は異なっていても良い。
【００３８】
ループアンテナが互いに離れている場合は、第１ループアンテナ、第２ループアンテナの延長線が、垂直に交差する位置、もしくはねじれの位置をとることができる。
【００３９】
この場合、互いの作る磁界の干渉が少ないほうが好ましいので、電流値が同じ場合ならば、各アンテナの距離は大きい方が良い。すなわち無線タグリーダライタ内の各隅に配置が可能となり、無駄なスペースを取ることがない。
【００４０】
なお、いずれの場合においても、第１ループアンテナと第２ループアンテナの長さ、太さは異なっていても良い。
【００４１】
さらに、以上に述べた２つのアンテナの位置関係を発展させ、図６の第１ループアンテナ５０１と第２ループアンテナ５０２と第３ループアンテナ５０３のように周波数の異なる信号の送受信を行なう３つのアンテナを互いに交差するように組み合わせることも可能であり、３種類の無線タグに対応可能な無線タグリーダライタとすることができる。
【００４２】
また、図７に示すのように、アンテナ７０１をＸＺ平面上で、かつ、中心がＹ＝０の位置に配置すると、そのアンテナコイル７０１からでた磁束がもう一方のアンテナ７０２には入らない、つまり干渉を生じない。これを実現するためのアンテナ７０１とアンテナ７０２の配置は、たとえば図７に示すＹＺ平面上のアンテナ７０２の中心線がアンテナ７０１の中心線とおなじＹＺ平面上にありかつアンテナ７０２の平面がアンテナ７０１の存在するＸＺ平面に対して垂直の位置とした場合である。
【００４３】
さらに、図７に示すＸＺ平面上に存在するアンテナ７０１に対して、たとえば図７に示すＸＹ平面上に存在するアンテナ７０３の磁束が干渉しない配置を実現することができる。これを実現するためのアンテナ７０１とアンテナ７０３の配置は、この２つのアンテナの中心線が同一平面上になく、この２つのアンテナを平面に投影したときにこの２つのアンテナの中心線が直交するように配置した場合である。
【００４４】
また、本実施の形態では無線タグリーダライタは二つの無線タグとの信号の送受信を行なっていたが、複数の無線タグとの交信を同時または交互もしくは単独に行なうものとしても良い。その都度上記のような選択を行なうことで消費電力の削減も可能となる。
【００４５】
上記実施の形態によれば、以下に示すような効果が期待できるものである。
【００４６】
▲１▼複数の周波数に対応する無線タグへの信号の送受信が可能となる。すなわち、使用者は種類の異なる無線タグを同時に扱う場合にも、複数の無線タグリーダライタを購入または持ち歩く必要が無く、便利である。
【００４７】
▲２▼複数の種類の異なるアンテナを、電力を供給した時それぞれの作る磁界が干渉することのないような配置とすることから、複数のアンテナの同時動作が可能であり、反応速度の高い無線タグリーダライタとすることができる。
【００４８】
▲３▼各アンテナは離れていても動作可能なので、筐体内部のあまったスペースに配置可能であり、無線タグリーダライタをコンパクトに作ることができる。
【００４９】
▲４▼各アンテナの指向性を表示することで、使用者が狙いを定めやすくなり、より素早い対応が可能となる。
【００５０】
▲５▼複数の無線タグと同時または交互もしくは単独な交信を選択可能とすることで、消費電力の削減を図れるものである。
【００５１】
なお、本実施の形態では、筒状のループアンテナについて説明したが、平面状のループアンテナでも同様の効果を得ることができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、それぞれに発生する磁束の干渉を抑制するよう設けられた複数のアンテナを具備し、前記複数のアンテナの一つのアンテナは他方のアンテナが存在する平面に交差する平面上に配置し、前記各アンテナは各々異なる周波数の信号の送受信を行なうものとすることで、複数の種類のタグと高速度の交信が可能な無線タグリーダライタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における交差している２つのループアンテナの外観図
【図２】（ａ）同実施の形態における無線タグリーダライタの側面図
（ｂ）同実施の形態における無線タグリーダライタの正面図
【図３】同実施の形態における無線タグリーダライタと無線タグとホスト装置のブロック図
【図４】同実施の形態における無線タグリーダライタを用いて第１無線タグと第２無線タグと交信する際のフローチャート
【図５】同実施の形態における同一平面にて直交している２つのループアンテナの外観図
【図６】同実施の形態における３つの交差しているループアンテナの外観図
【図７】同実施の形態における３つのループアンテナの干渉の抑制を説明するための説明図
【符号の説明】
１０１  第１ループアンテナ
１０２  第２ループアンテナ
１  無線タグリーダライタ
２  電波読み取り口
３  パワースイッチ
４  開始キー
５  ＯＫキー
６  テンキー
７  ファンクションキー
８  表示部
【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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