(57)【要約】【課題】  非接触型リーダライタが所定の通信距離で可搬記録媒体と通信可能であるかを効率よく評価するリーダライタ評価装置および方法を実現する。【解決手段】  リーダライタ評価装置１は、アンテナコイルＬ２と、アンテナコイルＬ２と同調周波数を構成する同調コンデンサＣ１と、非接触型リーダライタ２のアンテナコイルＬ１から生じる磁界によってリーダライタ評価装置１内のアンテナコイルＬ２に誘導される誘導起電力を、アンテナコイルＬ２および同調コンデンサＣ１からなる同調回路１２を介した後、直流変換する直流変換手段１１と、直流変換手段１１によって得られた直流電圧と可搬記録媒体内のＩＣチップを動作させるために必要な電圧Ｖｒｅｆとを比較して、評価対象である非接触型リーダライタ２が可搬記録媒体と通信可能であるか判定する判定手段Ｕ１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】
非接触型リーダライタが所定の通信距離で可搬記録媒体と通信可能であるか否かを評価するリーダライタ評価装置であって、
アンテナコイルと、
該アンテナコイルと同調周波数を構成する同調コンデンサと、
非接触型リーダライタ用アンテナコイルから生じる磁界によって前記アンテナコイルに誘導される誘導起電力を、前記アンテナコイルおよび前記同調コンデンサからなる同調回路を介した後、直流変換する直流変換手段と、
該直流変換手段によって得られた直流電圧と可搬記録媒体内のＩＣチップを動作させるために必要な電圧とを比較して、評価対象である非接触型リーダライタが前記可搬記録媒体と通信可能であるか否かを判定する判定手段と、を備えることを特徴とするリーダライタ評価装置。
【請求項２】
評価対象である前記非接触型リーダライタが前記所定の通信距離とは異なる距離だけ離れて設置されたときに前記所定の通信距離だけ離れて設置されたときと同じ大きさの誘導起電力を前記アンテナコイルに誘導するよう、該アンテナコイルのインダクタンスを変更するインダクタンス変更手段と、
前記インダクタンスが変更された前記アンテナコイルと同調周波数を構成するよう、前記同調コンデンサの同調容量を前記インダクタンス変更手段の変更に連動して変更する同調容量変更手段と、をさらに備える請求項１に記載のリーダライタ評価装置。
【請求項３】
前記インダクタンス変更手段は、前記アンテナコイルのターン数を変更して前記アンテナコイルのインダクタンスを変更するターン数変更手段を有する請求項２に記載のリーダライタ評価装置。
【請求項４】
前記インダクタンス変更手段は、前記アンテナコイルのアンテナ半径を変更して前記アンテナコイルのインダクタンスを変更する半径変更手段を有する請求項２または３に記載のリーダライタ評価装置。
【請求項５】
非接触型リーダライタが所定の通信距離で可搬記録媒体と通信可能であるか否かをリーダライタ評価装置を用いて評価するリーダライタ評価方法であって、
非接触型リーダライタ用アンテナコイルから生じる磁界によって前記リーダライタ評価装置内のアンテナコイルに誘導される誘導起電力を、前記アンテナコイルおよび該アンテナコイルと同調周波数を構成する同調コンデンサからなる同調回路を介した後、直流変換する直流変換ステップと、
該直流変換ステップによって得られた直流電圧と可搬記録媒体内のＩＣチップを動作させるために必要な電圧とを比較して、評価対象である非接触型リーダライタが前記可搬記録媒体と通信可能であるか否かを判定する判定ステップと、を備えることを特徴とするリーダライタ評価方法。
【請求項６】
評価対象である前記非接触型リーダライタが前記リーダライタ評価装置に対して前記所定の通信距離とは異なる距離だけ離れて設置されたときに前記所定の通信距離だけ離れて設置されたときと同じ大きさの誘導起電力を前記リーダライタ評価装置内の前記アンテナコイルに誘導するよう、該アンテナコイルのインダクタンスを変更するインダクタンス変更ステップと、
前記インダクタンスが変更された前記アンテナコイルと同調周波数を構成するよう、前記同調コンデンサの同調容量を前記インダクタンス変更ステップの変更に連動して変更する同調容量変更ステップと、をさらに備える請求項５に記載のリーダライタ評価方法。
【請求項７】
前記アンテナコイルのターン数を変更して前記アンテナコイルの所望のインダクタンスを選択するターン数変更ステップをさらに備える請求項６に記載のリーダライタ評価方法。
【請求項８】
前記アンテナコイルのアンテナ半径を変更して前記アンテナコイルの所望のインダクタンスを選択する半径変更ステップをさらに備える請求項６または７に記載のリーダライタ評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触型リーダライタが所定の通信距離で可搬記録媒体と通信可能であるか否かを評価するリーダライタ評価装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、非接触型リーダライタもしくは非接触型リーダライタモジュール（以下、単に「非接触型リーダライタ」と称する）と非接触型の可搬記録媒体との間の通信は、それぞれに設けられたアンテナコイルを介した電磁誘導現象を利用して実現される。非接触型の可搬記録媒体（いわゆるＲＦＩＤ）にはＩＣカードやＩＣタグなどがあるが、いずれの場合も内部にＩＣチップを有する。
【０００３】
可搬記録媒体内のアンテナコイルのインダクタンスと同調コンデンサの同調容量とで決まる同調周波数が、通信時に使用する搬送波（キャリア）周波数に同調したときに、通信可能となる。さらに、ＩＣチップ駆動用の電源を内部に持たない可搬記録媒体には、非接触型リーダライタよりアンテナコイルを介して必要な電力を供給しなければならない（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このように非接触型リーダライタと可搬記録媒体との間では非接触で通信（および電力供給）を行うため、これらの間には通信可能な範囲（以下、「最大通信距離」と称する）が存在する。
【０００５】
最大通信距離を越える通信は不可能であるので、非接触型リーダライタの試作時もしくは製造時においては、可搬記録媒体に対して所定の通信距離で通信可能であるかについて非接触型リーダライタを評価する必要がある。一例を挙げると、最大通信距離が１０ｃｍであるならば、０ｃｍ、５ｃｍおよび１０ｃｍの３ポイントを評価ポイントとして設定して、非接触型リーダライタの評価試験を行う。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−４５３１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の非接触型リーダライタの評価方法は、実際に可搬記録媒体との通信を行うための一連の手順すなわち各種コマンドの送受信を、評価対象である非接触型リーダライタ上で再現し、その送受信結果を評価する必要があり、手間および時間がかかるという問題がある。
【０００８】
また、上述のように最大通信距離内の複数の通信距離（例えば０ｃｍ、５ｃｍおよび１０ｃｍなど）において非接触型リーダライタが正常に通信できるか否かを評価する必要があり、このために特殊な機構を有する非接触型リーダライタ評価装置が必要である。具体的には、評価装置に対して非接触型リーダライタを所定の通信距離だけ間隔を空けて固定するとともに、複数の通信距離に上記間隔を設定可能とする機構が必要である。このような機構は大型で複雑なものになるという問題がある。
【０００９】
上記の問題は、大量の非接触型リーダライタを効率よく評価しなければならない製造段階中においては、特に重大な問題となり得る。
従って本発明の目的は、上記問題に鑑み、非接触型リーダライタが所定の通信距離で可搬記録媒体と通信可能であるか否かを簡単にかつ効率よく評価するリーダライタ評価装置および方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を実現するために、本発明においては、評価対象である非接触型リーダライタが、所定の通信距離だけ離れたリーダライタ評価装置に対して、可搬記録媒体内のＩＣチップを動作させるのに必要な電力を供給することができるか否かを判定することによって、非接触型リーダライタが所定の通信距離で可搬記録媒体と通信可能であるか否かを評価する。なお、可搬記録媒体には、ＩＣカードやＩＣタグなどが含まれる。
【００１１】
一般に、非接触型リーダライタと可搬記録媒体との間の通信可能範囲は、非接触型リーダライタ側のアンテナコイルから生じる磁界によって可搬記録媒体側のアンテナコイルに誘導される起電力が、可搬記録媒体内のＩＣチップを動作させるために必要な電力源として十分なものか否かで決定される。
【００１２】
より具体的には、本発明によるリーダライタ評価装置においては、可搬記録媒体の構成と同様に、内部にアンテナコイルとこのアンテナコイルと同調回路を構成する同調コンデンサとを設ける。そして、評価対象である非接触型リーダライタをリーダライタ評価装置と所定の通信距離だけ離れて配置したとき、非接触型リーダライタ内のアンテナコイルから生じる磁界によってリーダライタ評価装置内のアンテナコイルに誘導された起電力が、非接触型リーダライタが可搬記録媒体と該通信距離で通信するとしたときに可搬記録媒体内のＩＣチップを動作させるために必要な電力源となり得るか否かを判定する。リーダライタ評価装置内のアンテナコイルに誘導された起電力が所定値以上であることが確認できれば、該通信距離で非接触型リーダライタは可搬記録媒体と通信可能であると判断できる。
【００１３】
より具体的には、本発明によるリーダライタ評価装置は、
アンテナコイルと、
アンテナコイルと同調周波数を構成する同調コンデンサと、
非接触型リーダライタのアンテナコイルから生じる磁界によってリーダライタ評価装置内のアンテナコイルに誘導される誘導起電力を、アンテナコイルおよび同調コンデンサからなる同調回路を介した後、直流変換する直流変換手段と、
直流変換手段によって得られた直流電圧と可搬記録媒体内のＩＣチップを動作させるために必要な電圧とを比較して、評価対象である非接触型リーダライタが可搬記録媒体と通信可能であるか否かを判定する判定手段と、を備える。
【００１４】
また、上述の本発明によるリーダライタ評価装置について、可搬記録媒体との実際の通信に使用される所定の通信距離で非接触型リーダライタを評価するのではなく、この所定の通信距離とは異なる距離で非接触型リーダライタを評価できるようにしてもよい。
【００１５】
すなわち、本発明によるリーダライタ評価装置は、
評価対象である非接触型リーダライタが所定の通信距離とは異なる距離だけ離れて設置されたときにこの所定の通信距離だけ離れて設置されたときと同じ大きさの誘導起電力をアンテナコイルに誘導するよう、アンテナコイルのインダクタンスを変更するインダクタンス変更手段と、
インダクタンスが変更されたアンテナコイルと同調周波数を構成するよう、同調コンデンサの同調容量をインダクタンス変更手段の変更に連動して変更する同調容量変更手段と、をさらに備えてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、非接触型リーダライタが所定の通信距離で可搬記録媒体と通信可能であるか否かを、簡単にかつ効率よく評価することができるので、試作時もしくは製造時における非接触型リーダライタの評価に最適である。特に、本発明によるリーダライタ評価装置を、可搬記録媒体との実際の通信に使用される所定の通信距離で非接触型リーダライタを評価するのではなく、この所定の通信距離とは異なる距離で非接触型リーダライタを評価できるように構成すれば、リーダライタ評価装置をさらに小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施例によるリーダライタ評価装置の回路図である。以降、異なる図面において同じ参照番号が付されたものは同じ構成要素であることを意味するものとする。
【００１８】
本発明の第１の実施例による、非接触型リーダライタ２が所定の通信距離で可搬記録媒体と通信可能であるか否かを評価するリーダライタ評価装置１は、アンテナコイルＬ２と、同調コンデンサＣ１と、直流変換手段１１と、判定手段Ｕ１と、を備える。
【００１９】
同調コンデンサＣ１は、アンテナコイルＬ２とともに同調周波数を構成する同調回路１２に含まれる。
【００２０】
直流変換手段１１は、ダイオードＤ１と平滑コンデンサＣ２とからなる。直流変換手段１１は、非接触型リーダライタ２のアンテナコイルＬ１から生じる磁界によってリーダライタ評価装置１内のアンテナコイルＬ２に誘導される誘導起電力を、アンテナコイルＬ２および同調コンデンサＣ１からなる同調回路１２を介した後、直流変換する。
【００２１】
判定手段Ｕ１は、直流変換手段１１によって得られた直流電圧と可搬記録媒体内のＩＣチップを動作させるために必要な電圧Ｖｒｅｆとを比較して、評価対象である非接触型リーダライタ２が可搬記録媒体と通信可能であるか否かを判定する。
【００２２】
本発明の第１の実施例によるリーダライタ評価装置１は、評価対象である非接触型リーダライタ２からみれば、いわば擬似的な可搬記録媒体（ＲＦＩＤ）ということができる。このことから、評価対象である非接触型リーダライタ２に対してリーダライタ評価装置１を可搬記録媒体と等価的なものとするために、可搬記録媒体内のＩＣチップ等の負荷に相当する抵抗Ｒ１を設ける。
【００２３】
続いて、本発明の動作について説明する。
図１において、評価対象である非接触型リーダライタ２内のアンテナコイルＬ１から生じた磁界によって、リーダライタ評価装置１内のアンテナコイルＬ２が誘導され、誘導起電力が発生する。この誘導起電力は、同調回路１２を経た後、直流変換手段１１であるダイオードＤ１によって整流され、平滑コンデンサＣ２によって平滑化されて、直流電圧が生成される。
【００２４】
判定手段Ｕ１には、可搬記録媒体内のＩＣチップを動作させるために必要な電圧と同等以上に設定された基準電圧Ｖｒｅｆを予め設定しておく。判定手段Ｕ１は、直流変換手段１１によって生成された直流電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとを比較する。直流変換手段１１によって生成された直流電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ以上であれば、非接触型リーダライタ２は正常に通信可能であると判定される。なお、評価結果は、ＬＥＤなどの発光手段、ブザーなどの音響手段、あるいはコンピュータのディスプレイ画面などの表示手段に示すのが好ましい。
【００２５】
図２は、本発明の第２の実施例によるリーダライタ評価装置の回路図である。
本発明の第２の実施例は、第１の実施例のように可搬記録媒体との実際の通信に使用される所定の通信距離で非接触型リーダライタを評価するのではなく、この所定の通信距離とは異なる距離で非接触型リーダライタを評価できるようにしたものである。
【００２６】
図２に示すように、本発明の第２の実施例によるリーダライタ評価装置１は、図１を参照して説明した第１の実施例によるリーダライタ評価装置１において、インダクタンス変更手段Ｓ１と、同調容量変更手段Ｓ２と、をさらに備える。
【００２７】
インダクタンス変更手段Ｓ１は、評価対象である非接触型リーダライタ２が所定の通信距離とは異なる距離だけ離れて設置されたときにこの所定の通信距離だけ離れて設置されたときと同じ大きさの誘導起電力をアンテナコイルＬ２に誘導するよう、アンテナコイルＬ２のインダクタンスを変更する。
【００２８】
同調容量変更手段Ｓ２は、インダクタンスが変更されたアンテナコイルＬ２と同調周波数を構成するよう、同調コンデンサＣ１の同調容量をインダクタンス変更手段Ｓ１の変更動作に連動して変更する。なお、図２においては、同調コンデンサＣ１の同調容量の変更をコンデンサＣ３の投入の有無で模式的に表現している。
【００２９】
一般に、非接触型リーダライタ内のアンテナコイルが発生する磁界により、可搬記録媒体内の誘起パワーを最大にするには、有効鎖交磁束を最大にする必要がある。非接触型リーダライタ２のアンテナコイルＬ１のアンテナ半径をａ1、リーダライタ評価装置１のアンテナコイルＬ２のアンテナコイルＬ２アンテナ半径をａ2、アンテナコイルＬ１とアンテナコイルＬ２とのターン数の比を「１：ｎ」、非接触型リーダライタ２のアンテナコイルＬ１とリーダライタ評価装置１のアンテナコイルＬ２との距離をｚ、非接触型リーダライタ２のアンテナコイルＬ１のアンテナ軸に対するリーダライタ評価装置１のアンテナコイルＬ２の傾きをθ、電流をＩとすると、鎖交磁束Φは次式で表される。
【００３０】
【数１】
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【００３１】
したがって、非接触型リーダライタ２のアンテナコイルＬ１から生じる磁界によってリーダライタ評価装置１内のアンテナコイルＬ２に誘導される誘導起電力は、「（ａ12＋ｚ2）3/2」に反比例し、ｎもしくはａ22に比例する。
【００３２】
よって、アンテナコイルＬ１とアンテナコイルＬ２との間が距離ｚだけ離れているときにアンテナコイルＬ２に誘導される起電力Ｗと同等の起電力を、アンテナコイルＬ１とアンテナコイルＬ２との間の距離が距離ｚよりも短い場合に得るためには、アンテナコイルＬ２のターン数ｎを小さくするかもしくはアンテナ半径ａ2を小さくすればよく、また、アンテナコイルＬ１とアンテナコイルＬ２との間の距離が距離ｚよりも長い場合に得るためには、アンテナコイルＬ２のターン数ｎを大きくするかもしくはアンテナ半径ａ2を大きくすればよい。本発明の第２の実施例におけるインダクタンス変更手段Ｓ１は、リーダライタ評価装置１のアンテナコイルＬ２のターン数もしくはアンテナ半径を変更する。
【００３３】
リーダライタ評価装置１のアンテナコイルＬ２のインダクタンスを変更した場合は、同調周波数を維持するために、同調コンデンサの同調容量も変更しなければならない。同調周波数は、アンテナコイルのインダクタンスをＬ、同調コンデンサの同調容量をＣとしたとき、１／２π√（ＬＣ）で画定される。本発明の第２の実施例における同調容量変更手段Ｓ２は、インダクタンスが変更されたアンテナコイルＬ２と同調周波数を構成するよう、同調コンデンサＣ１の同調容量をインダクタンス変更手段Ｓ１の変更動作に連動して変更する。
【００３４】
図３は、本発明の第２の実施例によるリーダライタ評価装置におけるインダクタンス変更手段および同調容量変更手段の一具体例を示す回路図である。
【００３５】
図２のリーダライタ評価装置１内のアンテナコイルＬ２は、図３に示すように、インダクタンス変更手段Ｓ１の接続先を切り替えるごとでアンテナコイルＬ２のターン数を変更する。
【００３６】
また、同調容量変更手段Ｓ２に接続された同調コンデンサＣ１−ａ、Ｃ１−ｂ、Ｃ１−ｃおよびＣ１−ｄの各容量は互いに異なり、したがって、同調容量変更手段Ｓ２の接続先を切り替えることによって、接続される同調容量が変更される。インダクタンス変更手段Ｓ１によるアンテナコイルＬ２のターン数の変更に対応した同調コンデンサの同調容量が選択されるように、同調コンデンサＣ１−ａ、Ｃ１−ｂ、Ｃ１−ｃおよびＣ１−ｄの各容量を決定しておく。
【００３７】
なお、図３においては、アンテナコイルＬ２への接続先の数および同調コンデンサの数は一例であり、図３に示す以外の数であってもよい。
【００３８】
図４は、本発明の第２の実施例によるリーダライタ評価装置におけるインダクタンス変更手段の別の具体例を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。
【００３９】
この具体例では、図２のリーダライタ評価装置１内のアンテナコイルＬ２は、図４に示すように、インダクタンス変更手段Ｓ１の接続先を切り替えるごとでアンテナコイルＬ２のアンテナ半径を変更する。
【００４０】
リーダライタ評価装置１は、円板２１上にアンテナ半径がそれぞれ異なるアンテナコイルＬ２−ａ、Ｌ２−ｂ、Ｌ２−ｃおよびＬ２−ｄが設けられる。円板２１は回転軸２２を中心に回転可能であり、所望のアンテナ半径を有するアンテナコイルが評価対象である非接触型リーダライタ２に対面するように設定される。なお、回転軸２２は、モータ（図示せず）により回転させてもよいし、手動で回転させてもよい。また、円板２１上には、直流変換手段１１、同調回路１２、抵抗Ｒ１および判定手段Ｕ１を含む判定回路２３と、インダクタンス変更手段Ｓ１とが設けられている。インダクタンス変更手段Ｓ１は、評価対象である非接触型リーダライタ２に対面するアンテナコイルにその接続先を切り替える。なお、同調容量変更手段Ｓ２は、既に説明したように、インダクタンスが変更されたアンテナコイルと同調周波数を構成するよう、同調回路１２内の同調コンデンサＣ１の同調容量をインダクタンス変更手段Ｓ１の変更動作に連動して変更する。
【００４１】
なお、図４においては、アンテナコイルの数は一例であり、図４に示す以外の数であってもよい。
【００４２】
また、インダクタンス変更手段Ｓ１を、リーダライタ評価装置１のアンテナコイルＬ２のターン数およびアンテナ半径の両方を同時に変更可能としてもよく、例えば図３および４に示した構造を組み合わせて実現してもよい。
【００４３】
以上のように、本発明の第２の実施例によれば、第１の実施例のように可搬記録媒体との実際の通信に使用される所定の通信距離で非接触型リーダライタを評価するのではなく、この所定の通信距離よりも短い距離で非接触型リーダライタを評価できるので、リーダライタ評価装置をさらに小型化することができる。
【００４４】
なお、本発明によるリーダライタ評価装置は、自己電源を有するＩＣタグの評価装置としても応用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
非接触型リーダライタの試作時もしくは製造時において、可搬記録媒体に対して所定の通信距離で通信可能であるか、すなわち正常に機能するかについて非接触型リーダライタを評価する評価装置に利用可能である。また、自己電源を有するＩＣタグに対して同様の評価を行う評価装置としても応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施例によるリーダライタ評価装置の回路図である。
【図２】本発明の第２の実施例によるリーダライタ評価装置の回路図である。
【図３】本発明の第２の実施例によるリーダライタ評価装置におけるインダクタンス変更手段および同調容量変更手段の一具体例を示す回路図である。
【図４】本発明の第２の実施例によるリーダライタ評価装置におけるインダクタンス変更手段の別の具体例を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１…リーダライタ評価装置
２…非接触型リーダライタ
１１…直流変換手段
１２…同調回路
２１…円板
２２…回転軸
２３…判定回路
Ｃ１、Ｃ１−ａ、Ｃ１−ｂ、Ｃ１−ｃ、Ｃ１−ｄ、Ｃ３…同調コンデンサ
Ｃ２…平滑コンデンサ
Ｄ１…ダイオード
Ｌ１…非接触型リーダライタのアンテナコイル
Ｌ２…アンテナコイル
Ｒ１…抵抗
Ｕ１…判定手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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