JP2007036674A - アダプタコイルおよび通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】非接触ＩＣタグ１とリーダ装置４間との通信を効率良く行なえ、また通信領域や通信可能方向を拡大できるアダプタコイルおよびそれを用いた通信システムを提供する。
【解決手段】非接触ＩＣタグ１とリーダ装置４間の通信を行うためのアダプタコイルであって、コンデンサ１６と少なくとも２個以上のコイルとが接続され、共振周波数がリーダ装置の搬送周波数である共振回路を構成し、１つのコイル１５が非接触ＩＣタグ１と通信し、他の１つのコイル１４がリーダ装置４と通信することを特徴とするアダプタコイル。
【選択図】図１

Description

本発明は、非接触ＩＣタグとリーダ装置間の通信を行うための非接触ＩＣタグとリーダ装置間に配置されるアダプタコイルおよびそれを用いた通信システムに関する。

近年、非接触ＩＣタグを利用した商品が市場に提供され、販売店では在庫管理、支払い管理や万引き防止等、またメーカーや流通過程では、商品品質管理（混入等）、在庫管理等に利用され、実用化が進んでいる。特に非接触ＩＣタグでは、リーダ装置またはリーダ／ライタ装置（以下まとめてリーダ装置と言う）との間を無線通信でデータの送受が出来、上記の作業が非常に効率良く実行できるため、今後も普及が見込まれている。

図７は、非接触ＩＣタグとリーダ装置との通信を模式的に示した説明図である。図で、非接触ＩＣタグ１は、コイル状のアンテナ２とＩＣチップ３で構成される。リーダ装置４はコイル状のアンテナコイル５とリーダモジュール６、電源７等から構成される。非接触ＩＣタグ１は、リーダ装置４のアンテナコイル５から発生する磁束８を受けて、電磁誘導の原理により自己発電をして自らの機能回路を備えたＩＣチップ３を起動し、リーダ装置４側へ情報を送る。リーダ装置４は、制御管理システム１７からその動作を受け非接触ＩＣタグとの通信を行なう。２つのコイル状アンテナ（アンテナコイル）は図では説明のため、横方向に並べてあるが、実際には縦方向に並べて配置し、使用している。これは、この方が電磁誘導による起電力が効率良く得られること、また、高周波ではコイル間は電磁波で送信が行われ、この場合、コイルの縦方向に電波が送信されるためである。さらに本願では、コイル状のアンテナ（アンテナコイル）については、通信システムの周波数（リーダの搬送周波数）が低く電磁波で通信せず、電磁誘導で通信する場合でもコイル状のアンテナ（アンテナコイル）と呼ぶことにする。

上記のように実用化が進むにつれ、非接触ＩＣタグとリーダ装置間との通信を行う上で問題が生じている。図８は、商品（図示せず）に添付された非接触ＩＣタグ１とリーダ装置４とで通信を行うところを模式的に示した説明図である。図では、非接触ＩＣタグ１の添付された商品が大量に列状に並んでおりこれをリーダ装置４と、これに接続されたアンテナコイル５とで通信するものである。リーダ装置４は全体を制御する制御管理システム１７に接続されている。

従来の非接触ＩＣタグとリーダ装置との通信システムでは、通信距離は、非接触ＩＣタグ、リーダ装置の性能で決まり、また、それぞれの設置環境にも依存するため、採用した非接触ＩＣタグとリーダ装置、設置環境で決まる通信領域に合わせてシステムの運用を行う必要がある。したがって図８のように非接触ＩＣタグ１が大量に並んでいるような場合の通信領域を改善するためには、非接触ＩＣタグの大型化、リーダアンテナの大型化、リーダ装置の出力アップ等、ハードの変更を含めて大幅なシステム改築が必要となる。

図９は、搬送ロール９で搬送されている商品や製品（図示せず）に添付された非接触ＩＣタグ１と、アンテナコイル５の接続されたリーダ装置とで通信を行うところを模式的に示した説明図である。図のように、リーダ装置４側のアンテナコイル５と非接触ＩＣタグ１との間に金属製の搬送ロール９があって、リーダ装置４側のアンテナコイル５がロール溝より大きい場合、ロール上を搬送される商品や製品に固定された非接触ＩＣタグ１とリーダ装置側のアンテナコイル５との間に、搬送ロール９が位置する形となる。標準状態であれば問題なく通信できる距離であっても、非接触ＩＣタグおよびリーダ装置が金属の影響を受けることで、通信距離が減少し、通信不能に陥る。

図１０は、非接触ＩＣタグのアンテナ１と、リーダ装置に接続されたアンテナコイル５の通信を行うための配置を模式的に示した説明図である。リーダ装置側４のアンテナコイル５の軸方向と非接触ＩＣタグ１のアンテナコイル２の軸方向を同じ方向にする位置関係でなければ、非接触ＩＣタグ１の読取ができない。このため、ＩＣタグ側のアンテナ２もしくはリーダ装置側４のアンテナコイル５の向きが一定で固定の場合、他方のアンテナの向きを合わせる必要があり、それが出来ない場合は、通信は出来ない。

図１１は、アンテナが一体化したリーダ１０と非接触ＩＣタグ１との通信時の、アンテナコイル１１の配置を示した説明図である。ハンディ型や小型のリーダ１０では、アンテナコイル１１は、筐体１２内にあらかじめ組み込まれ、一体となっていることが多く、そのアンテナ形状も小さい。そのため、読取領域１３の範囲も狭い。

公知の文献として、先行の出願は次ぎの通りである。
特願２００５−１５８９２２

本願は、このような問題を解決するもので、非接触ＩＣタグとリーダ装置間との通信を効率良く行なえ、また通信領域や通信可能方向を拡大できるアダプタコイルおよびそれを用いた通信システムを提供することを課題とする。

本発明は係る課題に鑑みなされたもので、請求項１の発明は、非接触ＩＣタグとリーダ装置間の通信を行うためのアダプタコイルであって、コンデンサと少なくとも２個以上のコイルとが接続され、共振回路を構成したことを特徴とするアダプタコイルとしたものである。

本発明の請求項２の発明は、非接触ＩＣタグとリーダ装置間の通信を行うためのアダプタコイルであって、コンデンサと少なくとも２個以上のコイルとが接続され、共振周波数がリーダ装置の搬送周波数である共振回路を構成し、１つのコイルが非接触ＩＣタグと通信し、他の１つのコイルがリーダ装置と通信することを特徴とするアダプタコイルとしたものである。

本発明の請求項３の発明は、複数の非接触ＩＣタグが列状に配置され、非接触ＩＣタグと通信する１つのコイルが列状の領域を覆う形状であることを特徴とする請求項１または２に記載のアダプタコイルとしたものである。

本発明の請求項４の発明は、通信を行なう１つのコイルの軸と、他の１つのコイルの軸とが、同軸でない配置となっていることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載のアダプタコイルとしたものである。

本発明の請求項５の発明は、非接触ＩＣタグとリーダ装置間の通信を行う通信システムであって、請求項１〜４いずれか１項に記載のアダプタコイルを非接触ＩＣタグとリーダ装置の間に配置し、１つのコイルが非接触ＩＣタグと通信し、他の１つのコイルがリーダ装置と通信することを特徴とする通信システムとしたものである。

本発明は、以上のような構成であるから、非接触式ＩＣタグとリーダ装置間との通信を
効率良く行なえ、また通信領域や通信可能方向を拡大できるアダプタコイルおよびそれを用いた通信システムとすることが出来る。

本願発明のアダプタコイルおよびそれを用いた通信システムの実施の形態例を説明する。図１は、本発明のアダプタコイルを用いた非接触ＩＣタグと、リーダ装置とで行なう通信システムの例を模式的に示した説明図である。図で本発明のアダプタコイルは、非接触ＩＣタグ１とリーダ装置４間の通信を行うためのアダプタコイルであって、コンデンサ１６と少なくとも２個以上のコイル１４、１５とが接続され、共振回路を構成している。また、共振回路の共振周波数がリーダ装置４の搬送周波数であり、１つのコイル１５が非接触ＩＣタグ１と通信し、他の１つのコイル１４がリーダ装置４と通信する。また本発明の通信システムは、このアダプタコイルを非接触ＩＣタグ１とリーダ装置４の間に配置し、１つのコイル１５が非接触ＩＣタグ１と通信し、他の１つのコイル１４がリーダ装置４と通信することによって、非接触ＩＣタグ１とリーダ装置４間の通信を行う通信システムである。

また、本発明のアダプタコイルの第２の例は、複数の非接触ＩＣタグが列状に配置されている場合に利用するもので、非接触ＩＣタグと通信する１つのコイルが列状の領域を覆う形状であるアダプタコイルである。図２は、本のアダプタコイルの例を用いた通信を模式的に示した説明図である。図で、本例のアダプタコイルは、図８で示したような列状に並んだ非接触ＩＣタグ１を覆うサイズの形状をした第１コイル１５と、リーダ装置４のアンテナコイル５を覆う形状をした第２コイル１４と、コンデンサ（図示せず）とが直列に接続され、共振回路を構成したものである。共振周波数は、リーダ装置の搬送周波数となっており、タグと第１コイル、第２コイルとリーダ装置により、図８のようなタグとリーダの配置でも通信可能となっている。

図３は、本発明のアダプタコイルの第３の例を用いた通信を模式的に示した説明図である。図で示すように、搬送ロール９で搬送されている商品や製品（図示せず）に添付された非接触ＩＣタグ１と、アンテナコイル５の接続されたリーダ装置との間に本例のアダプタコイルを配置したものである。アダプタコイルは、第１コイル１４と第２コイル１５およびコンデンサ１６とが直列に並んだＬＣ共振回路からなる。その共振周波数は、使用する非接触ＩＣタグ１とリーダ装置との通信システムの搬送周波数に設定する。第１コイル１４はそのコイル形状をリーダ側のアンテナコイル５の形状とほぼ等しく形成し、その設置は、リーダアンテナコイル５の近傍に位置させる。第２コイル１５は、金属製ロール９の間隔よりも小さなサイズに形成し、その設置は、ロール９間として、さらにロール９上面近傍に位置させる。

このアダプタコイルを利用することにより、図９のようなタグとリーダ装置の配置でも通信可能となっている。アダプタコイルを上記（図３）のように配置することによって、非接触ＩＣタグ１側から見た場合に、非接触ＩＣタグ１に対してリーダ装置のアンテナコイル５を近づけた効果が得られ、通信状態劣化による通信不能を改善し、通信を可能とする。アダプタコイルの第１コイル１４をリーダアンテナコイル５とほぼ等しいサイズとして、リーダアンテナコイル５近傍に配置することによって、リーダ装置側のアンテナコイル５からの磁束をアダプタコイルで効率よく受けることができる。なおかつ、アダプタコイルの第２コイル１５を金属製ロール９のロール幅より小さいサイズとして、ロール９間に配置することで、ロール９上を流れる非接触ＩＣタグ１との距離を近づけることがでる。

図４に本発明の第４の例を示す。第１コイル１４はリーダ装置側のアンテナコイル５の軸方向と同一の軸方向を向くように設置させる。一方、第２コイル１５は、リーダ装置側
のアンテナコイル５の軸方向には関係なく、読み取ろうとする非接触ＩＣタグ１のアンテナ２の軸方向を向くように設置させる。第１コイル１４と第２コイル１５は、直列に接続する。直列のコイルに対して、使用する非接触ＩＣタグ１とリーダ装置との通信システムの搬送周波数に共振周波数が設定される容量を持つコンデンサ１６を接続し、ＬＣ共振回路を形成させる。その２つのアンテナの軸方向を合うように出来なくても通信可能となっている。

本例のアダプタコイルのように、２つのコイルの軸方向を同軸で無く、異なった方向にすることによって、その一方を非接触ＩＣタグのアンテナと同一軸方向、もう一方をリーダ装置のアンテナと同一軸方向にすることで、図１０のようにタグとリーダ装置の配置を、非接触ＩＣタグとリーダ装置のそれぞれのアンテナ軸方向を一致して、同軸とすることができなくても、通信を可能とする。

図５に本発明の第５の例を示す。アダプタコイルは、第１コイル１４と第２コイル１５およびコンデンサ１６とが直列に並んだＬＣ共振回路からなる。その共振周波数は、使用する非接触ＩＣタグ１とリーダ装置との通信システムの搬送周波数に設定する。第１コイル１４は、ハンディリーダ１０の内蔵アンテナ１１とほぼ同サイズに形成する。第２コイル１５は、リーダ内蔵のコイル１１よりも大きな面積をもつサイズで形成する。非接触ＩＣタグ１読取時は、ハンディリーダ１０のアンテナ１１とアダプタコイルの第１アンテナ１４とを同軸方向にてお互いを近づける状態する。アダプタコイルの第２コイル１５は、読み取ろうとする非接触ＩＣタグ１のアンテナ２と同軸方向に設置する。

本例のように非接触ＩＣタグ１とリーダ１０のアンテナ１１間にアダプタコイルを介在させることによって、図１１のようなアンテナ組み込み型の小型ハンディリーダ等で読取領域が狭い場合でも、リーダ１０側からみて、その通信領域を拡大させる効果が得られる。

以上のように、本発明のアダプタコイルの１つのコイル１５をリーダ装置のアンテナコイルの軸にあわせ、他の１つのコイル１４を非接触ＩＣタグ１のアンテナコイル２の軸に合わせるように配置することによって、非接触ＩＣタグ１の通信領域の拡大、通信可能方向の多軸化ができる（図６）。また、コイルを分割し、３つ以上にコイルを増やして非接触ＩＣタグやリーダ装置のアンテナコイルとの通信に利用しても良い。

本発明のアダプタコイルを用いた非接触ＩＣタグとリーダ装置との通信の実施の形態例を模式的に示した説明図である。 本発明のアダプタコイルの第２の例を用いた通信を模式的に示した説明図である。 本発明のアダプタコイルの第３の例を用いた通信を模式的に示した説明図である。 本発明のアダプタコイルの第４の例を用いた通信を模式的に示した説明図である。 本発明のアダプタコイルの第５の例を用いた通信を模式的に示した説明図である。 本発明のアダプタコイルの第６の例を用いた通信を模式的に示した説明図である。 非接触ＩＣタグとリーダ装置との通信の従来例を模式的に示した説明図である。 商品に添付された非接触ＩＣタグとリーダ装置とで通信を行う従来例を模式的に示した説明図である。 搬送ロールで搬送されている非接触ＩＣタグとリーダ装置とで通信を行う従来例を模式的に示した説明図である。 非接触ＩＣタグのアンテナと、リーダ装置に接続されたアンテナコイルの通信を行うための配置の従来例を模式的に示した説明図である。 アンテナが一体化したリーダとタグとの通信時の、アンテナの配置の従来例を示した説明図である。

符号の説明

１・・・・非接触ＩＣタグ
２・・・・タグ用アンテナコイル
３・・・・ＩＣチップ
４・・・・リーダ装置
５・・・・リーダ装置用アンテナコイル
６・・・・リーダモジュウル
７・・・・電源
８・・・・磁束
９・・・・金属性搬送ロール
１０・・・小型リーダ装置
１１・・・アンテナコイル
１２・・・筐体
１３・・・読取領域
１４・・・第１コイル
１５・・・第２コイル
１６・・・コンデンサ
１７・・・制御管理システム

Claims (5)

1. 非接触ＩＣタグとリーダ装置間の通信を行うためのアダプタコイルであって、コンデンサと少なくとも２個以上のコイルとが接続され、共振回路を構成したことを特徴とするアダプタコイル。
2. 非接触ＩＣタグとリーダ装置間の通信を行うためのアダプタコイルであって、コンデンサと少なくとも２個以上のコイルとが接続され、共振周波数がリーダ装置の搬送周波数である共振回路を構成し、１つのコイルが非接触ＩＣタグと通信し、他の１つのコイルがリーダ装置と通信することを特徴とするアダプタコイル。
3. 複数の非接触ＩＣタグが列状に配置され、非接触ＩＣタグと通信する１つのコイルが列状の領域を覆う形状であることを特徴とする請求項１または２に記載のアダプタコイル。
4. 通信を行なう１つのコイルの軸と、他の１つのコイルの軸とが、同軸でない配置となっていることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載のアダプタコイル。
5. 非接触ＩＣタグとリーダ装置間の通信を行う通信システムであって、請求項１〜４いずれか１項に記載のアダプタコイルを非接触ＩＣタグとリーダ装置の間に配置し、１つのコイルが非接触ＩＣタグと通信し、他の１つのコイルがリーダ装置と通信することを特徴とする通信システム。