JP2000227947A

JP2000227947A - Ｉｄタグ用リーダライタ

Info

Publication number: JP2000227947A
Application number: JP11028616A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Sugiura; 仁志杉浦; Nobuyuki Teraura; 信之寺浦
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-02-05
Filing date: 1999-02-05
Publication date: 2000-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】ＩＤタグの共振周波数がずれた場合であって
も、ＩＤタグと確実に通信することができるようにす
る。【解決手段】手持式リーダライタ１２のＭＰＵ２８
は、周波数スキャン回路５１により送信回路３６の送信
周波数を順に切換えた状態で送信アンテナ３３に出力す
る。ここで、皿が重ねられた状態では皿に内蔵されたＩ
Ｄタグ２の共振周波数がずれてしまうものの、送信アン
テナ３３から送信される送信周波数においてＩＤタグと
十分に通信が可能となる有効周波数帯域が全てのＩＤタ
グ２の共振周波数変動範囲をカバーするように周波数ス
キャン回路５１により送信周波数を順に変更するように
したので、全てのＩＤタグ２のタグデータを確実に読取
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＤタグに対して
データの読書きを行う読書き手段を備えたＩＤタグリー
ダライタに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、移動体の識別システムとして、
電波を利用したリモートＩＤシステムが供されている。
このものは、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
取ったり、ＩＤタグにデータを書込んだりするものであ
る。

【０００３】このようなリモート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、例えば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、売値などデータを記憶し
ておき、客が食事を終えたとき、すしの皿を重ねた状態
で各皿のＩＤタグと通信することによりすしの料金を集
計するというものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、客が食
べ終えた後の皿が重ねられた状態では、皿に内蔵された
各ＩＤタグの相互インダクタンスによりＩＤタグの共振
周波数が設計値の共振周波数から変動してしまう。この
ため、手持式リーダライタとの共振同調状態がずれてし
まうので、ＩＤタグが手持式リーダライタから給電され
る電力が低下してしまって通信性能が悪化するという問
題がある。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、ＩＤタグの共振周波数がずれた場合で
あっても、ＩＤタグと確実に通信することができるＩＤ
タグ用リーダライタを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、送信アンテナに送信信号を供給すると、送信アンテ
ナからＩＤタグに電波が送信されるので、読書き手段に
よりＩＤタグに対してデータの読書きを行うことができ
る。

【０００７】ところで、ＩＤタグが近接した状態では、
ＩＤタグの相互インダクタンスによりＩＤタグの共振周
波数が変動してしまい、読書き手段からＩＤタグに供給
される電力が低下してしまって通信能力が低下してしま
うものの、送信周波数変更手段は、送信周波数における
ＩＤタグとの通信が可能となる有効帯域幅がＩＤタグの
共振周波数変動範囲をカバーするように送信周波数変更
手段により送信周波数を順に変更しながら読書きを実行
するので、ＩＤタグの共振周波数が変動してしまった場
合であっても、ＩＤタグと確実に通信することができ
る。

【０００８】請求項２の発明によれば、送信アンテナを
構成するコイルは周辺環境や内蔵する基板との相互作用
によりインダクタンスが変化する。このコイルの共振周
波数は自己インダクタンスと共振用コンデンサにより定
まるため、インダクタンスの変化により送信アンテナの
共振周波数が変動してしまう。

【０００９】ここで、送信同調ずれ判定手段は、送信周
波数と送信アンテナの共振周波数との周波数ずれを検出
する。このとき、読書き手段は、送信同調ずれ判定手段
が判定した周波数ずれが許容範囲を上回っていたとき
は、共振周波数変更手段により送信アンテナの共振周波
数を変更する。そして、送信同調ずれ判定手段が検出し
た周波数ずれが許容範囲内となったときはＩＤタグに対
する読書きを実行する。これにより、送信アンテナに最
大の共振電流が流れた共振同調状態でＩＤタグに対する
読書きを行うことができるので、送信アンテナの通信領
域が低下してしまうことを防止できる。

【００１０】請求項３の発明によれば、送信アンテナは
共振用コンデンサと共に直列共振回路を構成するコイル
からなるので、共振同調状態ではコイルの両端の信号波
形の位相ずれは９０°であるのに対して、共振同調状態
から外れるに従ってコイルの両端の信号波形の位相ずれ
は９０°から外れるようになる。これにより、送信同調
ずれ判定手段は、コイルの両端の信号波形のずれに基づ
いて周波数ずれを求めることができる。

【００１１】請求項４の発明によれば、共振用コンデン
サは接続パターンに応じて異なる静電容量を呈する複数
の補正用コンデンサから構成されているので、共振周波
数変更手段は、コンデンサの接続パターンを変更するこ
とにより共振用コンデンサの静電容量を変更して送信ア
ンテナの共振周波数を変更することができる。

【００１２】請求項５の発明によれば、複数の補正用コ
ンデンサの接続パターンはレジスタのビットパターンに
対応しているので、共振周波数変更手段は、レジスタに
所定のビットパターンを書込むことにより補正用コンデ
ンサの接続パターンを変更することができる。

【００１３】請求項６の発明によれば、カウント手段
は、レジスタのビットパターンを変更するときは、その
ビットパターンとなるようにクロックの入力に応じてレ
ジスタ値を増減するので、コンデンサの接続パターンを
連続的に変更することができ、送信アンテナの共振周波
数を送信信号の周波数に短時間で一致させることができ
る。

【００１４】請求項７の発明によれば、記憶手段には送
信アンテナの周波数ずれと当該送信アンテナの共振電流
の大きさとの関係が記憶されているので、共振周波数変
更手段は、送信同調ずれ判定手段が検出した周波数ずれ
に対応して記憶手段に記憶されている共振電流を読出す
ことにより必要とする共振電流を得るための送信アンテ
ナの共振周波数を認識し、送信アンテナの共振周波数を
変更することにより共振電流を制御することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に基づいて説明する。なお、この実施の形態は、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。

【００１６】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テーブルおよび客席が設けられて
いる。すしは皿に載せられ、コンベアによって客席へと
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。

【００１７】さて、図２に示すように、すしを載せる皿
１は、例えばＡＢＳ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は、図３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。

【００１８】上記制御用ＩＣ５は、制御部としてのＭＰ
Ｕ（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。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。

【００１９】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
部機器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。

【００２０】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などの消去可能な不揮発性メモリに書き
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。

【００２１】この皿１のＩＤタグ２と通信するリーダラ
イタとしては、図４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、握り部を兼用する
操作部１３、例えば液晶からなる表示部１４などを備え
ており、また、動作用電源として電池１５（図５参照）
を内蔵している。操作部１３には、例えば複数のキース
イッチ１６が設けられ、これらキースイッチ１６によ
り、動作内容を指示したり、集計に必要な基礎的デー
タ、例えば皿１の種類別単価などを入力したりするよう
になっている。この操作部１３には、上記のキースイッ
チ１６群に加えて、集計処理を指示するための集計用キ
ースイッチ１７が設けられている。

【００２２】手持式リーダライタ１２は、その電気的構
成を示す図５のように、主制御部１８およびリモート制
御部１９（読書き手段、共振周波数変更手段に相当）を
備えている。そして、主制御部１８には、前記キースイ
ッチ１６群および集計用キースイッチ１７がスイッチ回
路２０を介して接続されていると共に、前記表示部１４
および上位装置（例えばパソコン）との間でデータの授
受を行う通信部２１などが接続されている。このスイッ
チ回路２０は、操作されたキースイッチに応じた信号を
主制御部１８に送信するものである。また、リモート制
御部１９はＩＤタグ２との間のデータ通信を担当するも
のであり、ＩＤタグ２との間で電波信号を送受信するア
ンテナ部２２、およびブザーなどの発音部２３が接続さ
れている。

【００２３】図６は手持式リーダライタ１２の主制御部
１８の構成を概略的に示している。この図６において、
主制御部１８は、ＭＰＵ２４、動作プログラムを記憶し
たＲＯＭ２５、データを一時的に記憶するＲＡＭ２６、
リモート制御部１９との通信を実行する通信部２７など
から構成されている。ＭＰＵ２４は、データを処理した
り、周辺機器を制御したりするもので、リモート制御部
１９或いはスイッチ回路２０から送られてくる信号に応
じた処理を実行すると共に、その実行中の処理内容或い
は処理結果などを表示部１４に表示するように構成され
ている。

【００２４】また、図７はリモート制御部１９の構成を
概略的に示している。この図７において、ＭＰＵ２８、
動作プログラム及び後述するデータベースを記憶したＲ
ＯＭ２９、データを一時的に記憶するＲＡＭ３０、主制
御部１８との通信を実行する通信部３１などから構成さ
れている。このＭＰＵ２８は、ＩＤタグ２との通信を制
御すると共に、発音部２３の制御を行うもので、ＩＤタ
グ２との通信を行う際には、まず、キャリア信号を送信
部３２で変調して電力用電波信号として送信アンテナ３
３から送信し、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送信部３２で変調して送信アンテ
ナ３３から送信する。

【００２５】ＩＤタグ２から発信された電波信号につい
ては、これを受信用アンテナ３４により受信し、受信部
３５で復調してデータとして弁別する。そして、リモー
ト制御部１９のＭＰＵ２８は、受信部３５で復調された
データをＲＡＭ３０に一時的に記憶し、その後、そのデ
ータを通信部３１を介して主制御部１８側に送信するよ
うになっている。このリモート制御部１９による制御の
下で行われるＩＤタグ２との通信において、通信モード
がマルチモードとしてのマルチリードモードにある場合
には、その通信の実行中、リモート制御部１９は、発音
部２３を駆動して「ピッ、ピッ」という動作音を発する
ように制御する。

【００２６】なお、上記マルチリードモードとは、アン
テナ部２２による通信エリアに存在する全てのＩＤタグ
２と通信するモードをいう。通信モードは、このマルチ
リードモードの他、シングルリードモード、シングルラ
イトモードがある。このシングルリードモードとは、Ｉ
Ｄタグ２のＩＤ番号を指定して当該ＩＤ番号のＩＤタグ
からデータを読み取るためのモードであり、シングルラ
イトモードとは、ＩＤタグ２のＩＤ番号を指定して当該
ＩＤ番号のＩＤタグ２にデータを書き込むためのモード
である。

【００２７】さて、リモート制御部１９の送信部３２に
は送信信号の周波数を送信アンテナ３３の共振周波数に
自動的に同調させる自動同調機能が備えられており、以
下、送信部３２の自動同調機能について説明する。

【００２８】まず、自動同調の原理について説明する。
図８に示すようなコイルＬとコンデンサＲとからなる直
列共振回路においてはコイルＬ（送信アンテナ３３に相
当）の両端の電圧差が送信出力となるので、送信周波数
と共振周波数とが一致した共振同調時のときは、直列共
振回路には最大電流が流れて送信出力は最大となり、こ
のときのコイルＬの両端の信号波形の位相ずれは９０°
である。これに対して、送信信号と共振信号との周波数
がずれた共振非同調時のときは、図８中に破線で示すよ
うにコイルＬの一端の電圧は共振同調時に比較して低下
しており、このときのコイルＬの両端の信号波形の位相
ずれは９０°から外れている。このため、コイルＬから
の送信出力は共振同調時に比較して低下してしまう。

【００２９】ここで、コイルＬの両端電圧の位相差と送
信出力との関係を示す図９において、位相差が９０°の
ときに送信出力が最大となると共に、位相差が９０°か
らずれる程送信出力が低下していることが分る。また、
コイルＬの両端の位相ずれと送信出力（共振電流）との
間に相関関係があることが分る。従って、図９に示す関
係、つまり周波数の位相ずれと共振電流との対応関係を
データテーブルとして記憶しておき、そのデータテーブ
ルを参照することにより位相ずれに基づいて共振電流を
求め、その共振電流が十分な送信出力となる共振周波数
を認識することができる。従って、斯様にして認識した
共振周波数となるように送信周波数を調整することによ
り自動同調を実現することができる。

【００３０】図１０は送信部３２の構成を概略的に示し
ている。この図１０において、送信部３２は、送信回路
３６と送信アンテナ共振周波数変更回路５２とから構成
されており（図１参照）、以下、送信アンテナ共振周波
数変更回路５２について説明する。即ち、送信回路３６
は直列共振回路３７と第１のレベル変換回路３８とに接
続されており、所定周波数の基準信号（送信信号）を直
列共振回路３７と第１のレベル変換回路３８とに出力す
る。この直列共振回路３７は送信アンテナ３３と共振用
コンデンサ回路３９とを直列接続して構成されている。

【００３１】共振用コンデンサ回路３９は基準用コンデ
ンサ４０と補正用回路４１とを並列接続して構成されて
おり、共振用コンデンサ回路３９全体の静電容量は基準
用コンデンサ４０の静電容量と補正用回路４１の静電容
量とを加算した値となっている。この補正用回路４１は
第１〜第ｎの単位回路４２を複数並列接続してなるもの
で、１つの単位回路４２は、コンデンサ４２ａ（補正用
コンデンサに相当）とコンデンサ４２ｂ（補正用コンデ
ンサに相当）とを直列接続すると共に当該コンデンサ４
２ｂにスイッチ４２ｃを並列接続して構成されている。
従って、各単位回路４２のスイッチ４２ｃのオンオフ状
態に応じて補正用回路４１全体の静電容量、ひいては共
振用コンデンサ回路３９の静電容量が決定されるように
なっている。

【００３２】ここで、各単位回路４２においてコンデン
サ４２ａ及びコンデンサ４２ｂの静電容量を同一の静電
容量である例えば２Ｃに設定すると、スイッチ４２ｃの
オフ状態では単位回路４２の静電容量はＣとなり、スイ
ッチ４２ｃのオン状態では単位回路４２の静電容量は２
Ｃとなるので、スイッチ４２のオンにより単位回路４２
の静電容量をＣから２ＣにＣだけ高めることができる。

【００３３】さて、上記補正用回路４１を第１〜第６の
単位回路４２から構成した場合には、第１〜第６の単位
回路４２における各コンデンサ４２ａ，４２ｂの静電容
量は６４Ｃ，３２Ｃ、１６Ｃ、８Ｃ、４Ｃ、２Ｃという
関係にそれぞれ設定されている。従って、第１〜第６の
単位回路４２のスイッチ４２ｃがそれぞれ独立してオン
した状態では補正用回路４１全体の静電容量は３２Ｃ、
１６Ｃ、８Ｃ、４Ｃ、２ｃ、１Ｃずつ増加することにな
る。このことは、各単位回路４２のスイッチ４２ｃのオ
ンオフ状態の組合せパターンに応じて補正用回路４１全
体の静電容量を０〜６３Ｃの範囲で１Ｃ単位で調整する
ことができることを意味している。

【００３４】この場合、補正用回路４１は、第１の単位
回路４２のスイッチ４２ｃをオンした状態で直列共振回
路３７が共振同調状態となるように設計されている。こ
れは、補正用回路４１の周波数調整可能範囲の中心に直
列共振回路３７の共振周波数を設計値として設定するこ
とにより補正用回路４１の静電容量を増加或いは減少さ
せる際に周波数の増減補正を有効に発揮させるためであ
る。

【００３５】なお、上記構成の共振用コンデンサ回路３
９には分圧回路４３が並列接続されている。この分圧回
路４３はコンデンサ４３ａとコンデンサ４３ｂとを直列
接続してなり、そのコンデンサ４３ａとコンデンサ４３
ｂとの共通接続点の電圧レベルを第２のレベル変換回路
４４に出力するもので、共振用コンデンサ回路３９の静
電容量に影響を与えないように小さな静電容量のものが
用いられている。

【００３６】第１，第２のレベル変換回路３８，４４は
入力信号を二値化信号に変換するもので、その二値化信
号を排他的論理和回路４５に出力する。排他的論理和回
路４５は、第１，第２のレベル変換回路３８，４４から
入力する二値化信号の排他的論理和を位相差電圧変換回
路４６に出力する。この排他的論理和回路４５は送信回
路３６からの基準信号と直列共振回路３７の共振信号と
の位相差を示す位相差信号を出力するもので、両方の信
号の位相が一致しないときは位相差の大きさ及び位相差
方向を示すパルス状の位相差信号を出力する。

【００３７】位相差電圧変換回路４６は、排他的論理和
回路４５から出力される位相差信号を位相差及び位相差
方向を示す電圧に変換して送信同調ずれ判定回路４７
（送信同調ずれ判定手段に相当）に出力する。

【００３８】送信同調ずれ判定回路４７は、位相差電圧
変換回路４６から出力される電圧に基づいて送信同調ず
れ及びずれ方向をＣ（コンデンサ）オンオフコントロー
ル回路４８（カウント手段に相当）に出力する。このＣ
オンオフコントロール回路４８は、補正用回路４１の単
位回路４２のスイッチ４２ｃのオンオフを制御すること
により送信アンテナ３３の両端の信号位相差がなくなる
ように直列共振回路３７の静電容量を調整する。

【００３９】ここで、上記Ｃオンオフコントロール回路
４８はレジスタ４８ａを有して構成されている。このレ
ジスタ４８ａは補正用回路４１の第１〜第６の単位回路
４２に対応した６ビットから構成されており、対応する
ビットのオンオフに応じて補正用回路４１における対応
するスイッチ４２ｃがオンオフするようになっている。
この場合、Ｃオンオフコントロール回路４８は、ＭＰＵ
２８からビットパターンが与えられたときは、そのビッ
トパターンとなるようにクロックの入力に応じてレジス
タ４８ａのカウント値を増減することにより補正用回路
４１の静電容量を連続的に調整するようになっている。

【００４０】一方、リモート制御部１９は送信信号の周
波数スキャン機能を有して構成されており、以下、その
周波数スキャン機能について説明する。図１はリモート
制御部１９のＭＰＵ２８による周波数スキャン機能の構
成を概略的に示している。この図１において、リモート
制御部１９には送信周波数変更回路５１（送信周波数変
更手段に相当）が設けられており、ＭＰＵ２８からの指
令に基づいて送信回路３６の送信周波数をＦb0〜Ｆbmの
範囲でスキャン可能となっている。この場合、送信回路
３６の送信周波数は段階的に調整されるようになってお
り、その周波数はＦbiで示される。この周波数Ｆbiは次
の理由から設定されている。

【００４１】つまり、図４に示すように皿１が多数枚重
ねられた状態では、皿１に内蔵されたＩＤタグ２のアン
テナ用コイル３の相互インダクタンスにより、ＩＤタグ
２の共振周波数が設計値から変動し、その変動範囲は重
ねられた皿１の中央に位置する皿１に内蔵されたＩＤタ
グ２が最も大きく変動する。これは、重ねられた皿１の
中央に位置するＩＤタグ２では、上下に位置するＩＤタ
グ２の数が最も多く、それらの相互インダクタンスの影
響を最も大きく受けるからである。

【００４２】ここで、図１に示すように重ねられた皿１
の最上位（最下位）の皿１に内蔵されたＩＤタグ２の共
振周波数をＦ１、最上位（最下位）から２番目以降の皿
に内蔵されたＩＤタグ２の共振周波数をＦ２、Ｆ３…
…、中央に位置する皿に内蔵されたＩＤタグ２の共振周
波数をＦｎと設定すると、設計値の共振周波数からのず
れは小さい順に、Ｆ１＜Ｆ２＜………＜Ｆｎとなる。

【００４３】さて、重ねられた皿１に内蔵された全ての
ＩＤタグ２と通信するには、送信アンテナ３３から全て
のＩＤタグ２と十分に通信可能な大きさで且つ全てのＩ
Ｄタグ２の共振周波数を含んだ送信信号を出力する必要
がある。このような条件を満足するには、図１１に示す
ようにＩＤタグ２との通信に十分な送信出力を得ること
ができる送信アンテナ３３の有効帯域幅Ｂ内に全てのＩ
Ｄタグ２の共振周波数を含んでいる必要がある。

【００４４】しかしながら、上述したように重ねられた
皿１の中央に位置するＩＤタグ２では共振周波数が送信
アンテナ３３の帯域幅Ｂから大きく外れて変動している
場合があるので、図１２に示すように送信アンテナ３３
の共振周波数を複数設定することにより十分に大きな送
信出力を得ることができる周波数調整可能範囲を広範囲
にわたって設定し、その周波数調整可能範囲に全てのＩ
Ｄタグ２の共振周波数が含まれるようにすればよい。

【００４５】この場合、図１２に示すように周波数調整
可能範囲の両脇にも十分な送信出力を得ることができる
送信周波数が存在するものの、余裕を見込んで、周波数
調整可能範囲内に全てのＩＤタグ２の共振周波数が含ま
れるように設定するのが望ましい。

【００４６】このような条件を満足するには、次の式を
満足するように設定すればよい。この場合、ｋ枚の皿１
を重ねたときに中央に位置する皿１が最上位（最下位）
の皿１からｎ番目で、そのＩＤタグ２の共振周波数がＦ
ｎ、ＩＤタグ２が１個だけのときの共振周波数をＦ0 、
送信アンテナ３３から十分な送信出力を出力することが
できる有効帯域幅をＢとすると、ｎ＝ＩＮＴ（ｋ＋１）／２Ｆb0＜Ｆ0 、Ｆbm＞Ｆn Ｆbi−Ｆbi-1＜Ｂこのように設定することにより、図１３に示すように十
分に大きな送信出力が得られる送信アンテナ３３の周波
数調整可能範囲内に全てのＩＤタグ２の共振周波数を含
むことができるので、送信アンテナ３３の共振周波数を
順にＦb0，Ｆb1，Ｆb2，……Ｆbmと調整することにより
全てのＩＤタグ２と通信可能となる。

【００４７】尚、図１０に示した共振用コンデンサ回路
３９は特定の送信周波数に対応して設けられているもの
であり、本実施の形態のように送信周波数が段階的に複
数設定されている場合には、それぞれの送信周波数に対
応して共振用コンデンサ回路が設けられている。

【００４８】次に上記構成の作用を図１４に示すフロー
チャートをも参照しながら説明する。なお、図１４は手
持式リーダライタ１２の集計動作のみを示しており、他
の動作は説明の簡単化のために省略する。

【００４９】食事を済ませた客の支払金額を集計するた
めに、図４に示すように手持式リーダライタ１２を客の
テーブル上に積まれている皿１に向けた状態で集計用キ
ースイッチ１７を操作する。

【００５０】すると、その集計用キースイッチ１７に応
じた信号がスイッチ回路２０から主制御部１８に入力さ
れるので、そのＭＰＵ２４がスイッチ回路２０から入力
された信号を解読する。この場合、スイッチ回路２０か
らの入力信号は集計指令信号であり（Ｓ１０１：ＹＥ
Ｓ）、これは客の食べ終えた全ての皿１のＩＤタグ２と
通信することを指令しているので、リモート制御部１９
のＭＰＵ２８は、ＩＤタグ２との通信を開始するために
Ｃオンオフコントロール回路４８のレジスタ４８ａに初
期ビットパターンをセットしてから（Ｓ１０２）、基準
信号の供給を開始する（Ｓ１０３）。つまり、Ｃオンオ
フコントロール回路４８のレジスタ４８ａに例えば「１
０００００」をセットする。これにより、基準信号の周
波数に対応した補正用回路４１の第１の単位回路４２の
スイッチ４２ｃのみがオンした状態となり、補正用回路
４１の静電容量が静電容量補正可能範囲の中間に調整さ
れるようになるので、その状態で送信回路３６から所定
周期の基準信号が出力される。この結果、直列共振回路
３７が基準信号により共振状態となる。

【００５１】ところで、直列共振回路３７は送信回路３
６からの基準信号の出力に応じて最大電流で共振状態
（共振同調状態）となるように設計されているものの、
手持式リーダライタ１２の送信アンテナ３３は周辺環境
や内蔵する基板との相互作用によりインダクタンスが変
化することがある。この送信アンテナ３３の共振周波数
は自己インダクタンスと共振用コンデンサ４１とにより
定まるため、インダクタンスの変化により送信アンテナ
３３の共振周波数が変動してしまうことがある。このよ
うに送信アンテナ３３の共振周波数が変動してしまう
と、Ｑ値が大きい場合、共振電流が減少してしまい、そ
れに伴ってＩＤタグ２への給電電力が減少して通信性能
が悪化してしまう。この場合、送信出力を上げれば通信
性能は向上するものの、それでは消費電力が増大してし
まうことになる。

【００５２】そこで、本実施の形態では、次のようにし
て送信出力を上げることなく送信アンテナ３３の共振電
流が低下してしまうことを防止するようにしている。即
ち、リモート制御部１９のＭＰＵ２８は、送信部３２の
送信同調ずれ判定回路４７による判定結果に基づいて送
信アンテナ３３の両端の信号位相差を検出することによ
り基準信号と共振信号との位相差を検出し（Ｓ１０
４）、その位相差が基準範囲内かを判定する（Ｓ１０
５）。このとき、基準信号と共振信号とが許容範囲を上
回る位相差を生じている場合は、共振同調状態の最大電
流時でないと判断し（Ｓ１０５：ＮＯ）、Ｃオンオフコ
ントロール回路４８のレジスタ４８ａに次の組合せを示
すビットパターンをセットする（Ｓ１１３）。この場
合、送信同調ずれ判定回路４７は、基準信号と共振信号
との位相差に基づいて基準信号と共振信号の周波数のず
れ及びずれ方向を判断するので、ＭＰＵ２８は、そのず
れを解消するようにＣオンオフコントロール回路４８の
レジスタ４８ａのビットパターンを変更する。このと
き、Ｃオンオフコントロール回路４８は、ＭＰＵ２８の
指令によりビットパターンが与えられたときは、そのビ
ットパターンとなるようにクロックの入力に応じてレジ
スタ４８ａを指令値となるように増減する。これによ
り、補正用回路４１のスイッチのオンオフパターンが短
時間で切換えられて直列共振回路３７の共振電流が最大
電流となる周波数に急速に接近するようになる。そし
て、位相差が所定の範囲内となったときは、共振同調状
態の最大電流となったと判断する（Ａ１０５：ＹＥ
Ｓ）。

【００５３】さて、皿１が重ねられた状態では、皿１に
内蔵されたＩＤタグ２の共振周波数は相互インダクタン
スにより設計値の共振周波数から変動してしまう。特に
重ねられた皿１の中央に位置する皿１になる程、皿１に
内蔵されたＩＤタグ２の共振周波数の変動が大きくな
る。このため、手持式リーダライタ１２との共振同調状
態がずれてしまうので、ＩＤタグ２が手持式リーダライ
タ１２から給電される電力が低下してしまって通信性能
が悪化してしまうことから、本実施の形態では次のよう
にして共振周波数が変動してしまったＩＤタグ２からタ
グデータを確実に読取ることができるようにしている。

【００５４】即ち、リモート制御部１９のＭＰＵ２８
は、ＩＤタグ２の読取を実行する際は、まず、周波数ス
キャン可能範囲の最低周波数Ｆb0を送信回路３６にセッ
トしてから、上述したような自動同調を実行する。これ
により、図４に示すように共振周波数Ｆb となる送信信
号が出力される。このとき、共振周波数Ｆｂの送信信号
において送信アンテナ３３の帯域幅Ｂ内に１個だけのＩ
Ｄタグ２の共振周波数が位置しているので、１枚の皿１
だけであっても、その皿１に内蔵されたＩＤタグ２と通
信することができる。

【００５５】続いて、上述したスイッチ回路２０からの
集計指令信号がマルチリードコマンドかを判定する（Ｓ
１０６）。このとき、集計指令信号はマルチリードコマ
ンドであるので（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、主制御部１８の
ＭＰＵ２４は、通信可能エリアに位置する全てのＩＤタ
グ２と通信を行うためにマルチリードモードでの通信指
令をリモート制御部１９に送信する。

【００５６】すると、リモート制御部１９のＭＰＵ２８
は、マルチリードモードによる通信を開始し（Ｓ１０
７）、つまり、電力用電波信号を送信すると共に発音部
（ブザー）２３を駆動し、次いで、電力用電波信号に重
畳してマルチリードコマンド信号を送信する（Ｓ１０
８）。

【００５７】従って、電力用電波信号の送信と同時に発
音部２３が「ピッ、ピッ」という動作音を発するので、
店員は集計動作が開始されたことを知り、手持式リーダ
ライタ１２を動かさないように固定する。

【００５８】一方、マルチリードモードでの通信開始に
より、皿１のＩＤタグ２側では、その電力用電波信号を
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、ＭＰＵ８などの動作用電力として供給する。

【００５９】動作用電力の供給により、各皿１のＩＤタ
グ２のＭＰＵ８は動作を開始し、送信されてきたコマン
ドの種類を判別する。この場合、送信されてきたコマン
ドはマルチリードコマンドであるから、アンテナ部２２
による通信エリアに位置するＩＤタグ２は、ＭＰＵ８が
メモリ部１１からＩＤ番号と皿１の種類などのデータを
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から送信する動作を行う。

【００６０】上述のようにして各ＩＤタグ２から送信さ
れた電波信号は、手持式リーダライタ１２の受信用アン
テナ３４により受信され、その受信信号は、受信部３５
で復調され、復調されたデータはＲＡＭ３０に一時的に
記憶される（Ｓ１０９）。このようなＩＤタグ２から発
信された電波信号の受信は、アンテナ部２２による通信
エリアに存在する全ての皿１のＩＤタグ２からの電波信
号を受信するまで行われる（図１４参照）。

【００６１】ここで、アンテナ部２２による通信エリア
に存在する全ての皿１のＩＤタグ２からの電波信号を受
信したか否かの判断は、例えば、次のようにして行われ
る。すなわち、図１５に示すように、リモート制御部１
９のＭＰＵ２８は、マルチリードコマンドを一定の時間
をおいて繰り返し送信し、このマルチリードコマンドの
送信区間を例えば１０のタイムスロットに分割してい
る。

【００６２】一方、ＩＤタグ２のＭＰＵ８は、マルチリ
ードコマンドを受信すると、これに応答する信号を送信
するタイムスロットの位置を、まず自身のＩＤ番号の１
の位の位置に決定する。例えば、アンテナ部２２による
通信エリア内に３個のＩＤタグ２ａ，２ｂ，２ｃが存在
し、それらのＩＤ番号がそれぞれ１２１，１３２，１４
２であったとすると、それら３個のＩＤタグ２ａ，２
ｂ，２ｃはタイムスロットの数をそれぞれ１，２，２に
決定する。

【００６３】このため、リモート制御部１９から第１回
のマルチリードコマンドが発信されると、これに対する
応答信号を、ＩＤタグ２ａは第１のタイムスロットで発
信、ＩＤタグ２ｂ，２ｃは第２のタイムスロットで発信
する。第１のタイムスロットで発信するＩＤタグ２は１
個のＩＤタグ２ａだけであるから、そのＩＤタグ２ａか
らの発信された電波信号はリモート制御部１９に受信さ
れ、ＩＤタグ２ａはリモート制御部１９から受信した旨
の信号を受け取る。しかしながら、ＩＤタグ２ｂ，２ｃ
は共に第２のタイムスロットで発信するので、その応答
信号は衝突し、リモート制御部１９に受信されない。

【００６４】リモート制御部１９から２回目のマルチリ
ードコマンドが送信されると、ＩＤタグ２ｂ，２ｃは、
今度は発信するタイムスロットの位置をＩＤ番号の１０
の位の数の位置に決定、つまりＩＤ番号１３２のＩＤタ
グ２ｂはタイムスロットの数を３に決定し、ＩＤ番号１
４２のＩＤタグ２ｃはタイムスロットの数を４に決定す
る。このため、ＩＤタグ２ｂ，２ｃの応答信号は、第２
回目のマルチリードコマンド発信後の第３のタイムスロ
ットと第４のタイムスロットで発信される。この場合、
第３および第４のタイムスロットで発信するＩＤタグ２
はそれぞれ１個だけであるから、そのＩＤタグ２ｂ，２
ｃから発信された電波信号はリモート制御部１９に受信
され、ＩＤタグ２，２ｂはリモート制御部１９から受信
した旨の信号を受け取る。

【００６５】次に、リモート制御部１９から３回目のマ
ルチリードコマンドが送信される。すると、３個のＩＤ
タグ２ａ，２ｂ，２ｃは、既に応答信号を受信した旨の
信号を受けているので、３回目のマルチリードコマンド
に応答することはない。従って、リモート制御部１９
は、３回目のマルチリードコマンドの送信から１０タイ
ムスロット分の時間が経過するまでに応答信号を受信し
なかったことにより、アンテナ部２２による通信エリア
内に存在する全てのＩＤタグ２と通信したと判断する。

【００６６】なお、１個のＩＤタグ２とのみ通信を行う
場合は、上述のようにマルチリードモードを実行するに
してもＩＤタグ２とは１回の通信のみが行われるのみで
ある。

【００６７】上述したようにして送信周波数がＦb0にお
いて全ての読取り可能なＩＤタグ２の読取りを完了した
ときは（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、送信周波数をＦb1に変更
してから自動同調を実行した状態でマルチリードモード
を実行する（Ｓ１１６〜）。これにより、送信アンテナ
３３の帯域幅Ｂに重ねられた皿１の最上位及び最下位の
皿１に内蔵されたＩＤタグ２の共振周波数Ｆ１が位置す
るようになるので、そのＩＤタグ２と通信可能となる。

【００６８】従って、通信アンテナ２２の通信エリアに
位置する全ての読取り可能なＩＤタグ２の読取りをマル
チリードモードで実行する。このとき、先の基準周波数
Ｆb0により通信済みとなったＩＤタグ２は今回の読取り
動作においては通信を実行することはない。

【００６９】このような読取り動作の繰返しにより重ね
られた皿１に内蔵されたＩＤタグ２を順に読取ることが
できるものであり、最終的には、送信回路３６の周波数
スキャン範囲の最高周波数Ｆbmで読取り動作を実行する
ことにより、重ねられた皿１の中央に位置する皿２に内
蔵されたＩＤタグ２からタグデータを読取ることができ
る。

【００７０】従って、周波数スキャンによるＩＤタグ２
の読取りが終了したときは、重ねられた皿１に内蔵され
た全てのＩＤタグ２のタグデータの読取りを行うことが
できる。

【００７１】そして、全ての皿１のＩＤタグ２から電波
信号を受信し終えると（Ｓ１１１：ＹＥＳ）、リモート
制御部１９のＭＰＵ２８はマルチリードでの通信を終了
すると共に、発音部２３の駆動を停止する（Ｓ１１
２）。このため、発音部２２が「ピッ、ピッ」という発
音動作を停止するので、店員は集計動作が終了したこと
を知る。

【００７２】なお、主制御部１８は、集計用キースイッ
チ１７の操作以外の操作でリモート制御部１９に通信を
実行させる場合、そのモードは、シングルリードモード
或いはシングルライトモードであるから（Ｓ１０６：Ｎ
Ｏ）、リモート制御部１９はシングルリードコマンド或
いはシングルライトコマンドを送信し（Ｓ１１４）、指
定されたＩＤ番号のＩＤタグ２はリモート制御部１９に
データを送信したり、リモート制御部１９からデータを
受信したりする（Ｓ１１５）。

【００７３】このような本実施の形態のものによれば、
周波数スキャン回路５１により送信回路３６の送信周波
数を順にスキャンさせることにより送信出力が十分な送
信周波数調整可能に全てのＩＤタグ２の共振周波数が含
まれるようにしたので、皿１を重ねることによりＩＤタ
グ２の共振周波数が変動してしまった場合であっても、
全てのＩＤタグのタグデータを確実に読取ることができ
る。

【００７４】また、送信回路３６の送信周波数を送信ア
ンテナ３３の共振周波数に自動的に同調させる自動同調
機能を持たせるようにしたので、送信アンテナ３３の共
振周波数が変動してしまった場合であっても、共振電流
が最大の状態でＩＤタグ２と通信することができる。従
って、アンテナ部２２による通信エリアが低下してしま
うことを防止して、重ねられた皿１に内蔵された全ての
ＩＤタグからタグデータを確実に読取ることができる。

【００７５】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。ＩＤタグ２を設ける対象物品として
は、すしの皿１に限られず、衣類、宝石類、配送する荷
物など、広く適用できる。支払金額の集計用に限られ
ず、棚卸し、配送先の管理など、広く適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における手持式リーダラ
イタの機能を示す概略図

【図２】ＩＤタグを内蔵した皿の斜視図

【図３】ＩＤタグの電気的構成を示すブロック図

【図４】手持式リーダライタによる読書き状態を示す図

【図５】手持式リーダライタの電気的構成を示すブロッ
ク図

【図６】主制御部の電気的構成を示すブロック図

【図７】リモート制御部の電気的構成を示すブロック図

【図８】共振回路の共振状態を説明するための回路図及
び信号波形図

【図９】コイルの両端の信号位相差と送信出力との関係
を示す図

【図１０】手持式リーダライタの送信部の電気的構成を
示す概略図

【図１１】送信アンテナの有効帯域幅を示す図

【図１２】送信アンテナの周波数調整可能範囲を示す図

【図１３】送信アンテナの周波数調整可能範囲とタグ共
振周波数との関係を示す図

【図１４】手持式リーダライタの動作を示すフローチャ
ート

【図１５】マルチリードモードによる通信タイミングを
示す図

【図１６】送信周波数Ｆb0における送信出力を示す図

【図１７】送信周波数Ｆb1における送信出力を示す図

【符号の説明】

２はＩＤタグ、１２は手持式リーダライタ、１７は集計
用キースイッチ、１８は主制御部、１９はリモート制御
部（読書き手段、共振周波数変更手段）、３７は直列共
振回路、３２は送信部、３３は送信アンテナ、３９は共
振用コンデンサ回路、４７は送信同調ずれ判定回路（送
信同調ずれ判定手段）、４８はコンデンサオンオフコン
トロール回路（カウント手段）、４８ａはレジスタ、５
１は周波数スキャン回路（送信周波数変更手段）であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＩＤタグに対してデータの読書きを行う
読書き手段を備えたＩＤタグリーダライタにおいて、送信アンテナの送信周波数を変更する送信周波数変更手
段を備え、前記読書き手段は、前記ＩＤタグとの通信が可能となる
送信周波数において有効帯域幅が前記ＩＤタグの共振周
波数変動範囲をカバーするように前記送信周波数変更手
段により送信周波数を順に変更しながら読書きを実行す
ることを特徴とするＩＤタグ用リーダライタ。
【請求項２】送信アンテナの共振周波数と当該送信ア
ンテナに供給される送信信号との周波数ずれを検出する
送信同調ずれ判定手段と、前記送信アンテナの共振周波数を変更する共振周波数変
更手段とを備え、前記読書き手段は、前記送信同調ずれ判定手段が検出し
た周波数ずれが許容範囲内となるように前記共振周波数
変更手段により前記送信アンテナの共振周波数を変更し
た状態で読書きを実行することを特徴とする請求項１記
載のＩＤタグ用リーダライタ。
【請求項３】前記送信アンテナは、共振用コンデンサ
と共に直列共振回路を構成するコイルからなり、前記送信同調ずれ判定手段は、前記コイルの両端の信号
波形の位相ずれに基づいて周波数ずれを求めることを特
徴とする請求項２記載のＩＤタグ用リーダライタ。
【請求項４】前記共振用コンデンサは、接続パターン
に応じて異なる静電容量を呈するように設けられた複数
の補正用コンデンサから構成され、前記共振周波数変更手段は、前記補正用コンデンサの接
続パターンを変更することにより前記送信アンテナの共
振周波数を変更することを特徴とする請求項１乃至３の
何れかに記載のＩＤタグ用リーダライタ。
【請求項５】ビットパターンが書替え可能なレジスタ
を備え、前記補正用コンデンサは、前記レジスタのビットパター
ンに対応して接続パターンが変更されるように設けら
れ、前記共振周波数変更手段は、前記レジスタに所定のビッ
トパターンを書込むことにより前記コンデンサの接続パ
ターンを変更することを特徴とする請求項４記載のＩＤ
タグ用リーダライタ。
【請求項６】前記レジスタのビットパターンを変更す
るときは、そのビットパターンとなるようにクロックの
入力に応じてレジスタ値を増減するカウント手段を備え
たことを特徴とする請求項５記載のＩＤタグ用リーダラ
イタ。
【請求項７】前記送信アンテナの周波数ずれと当該送
信アンテナの共振電流の大きさとの対応関係を記憶した
記憶手段を備え、前記共振周波数変更手段は、前記送信同調ずれ判定手段
が検出した周波数ずれに対応して前記記憶手段に記憶さ
れている共振電流を読出すことにより十分な送信出力と
なる共振電流を得るための送信アンテナの共振周波数を
認識し、前記送信アンテナの共振周波数を変更すること
により共振電流を制御することを特徴とする請求項１乃
至６の何れかに記載のＩＤタグ用リーダライタ。