JP2010041599A - 非接触通信装置およびアンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】別途の制御ケーブルを接続しなくとも、伝送ケーブル１本によって通信と共にアンテナ部の制御も可能とする非接触通信装置およびアンテナ装置を提供する。
【解決手段】指向方向を変更できるアンテナ部を備えて該アンテナ部により非接触通信を行う指向性可変アンテナと、該指向性可変アンテナに伝送ケーブルで接続されて該伝送ケーブルを介して通信用信号を送受信して通信制御を行うリーダライタとを備えた非接触通信装置であって、前記リーダライタに、前記アンテナ部の指向方向を切り替える指向方向切替用信号を前記通信用信号と共に前記伝送ケーブルを通じて送信する切替信号送信手段を備え、前記指向性可変アンテナに、前記指向方向切替用信号を検知して前記アンテナ部の指向方向を切り替えるアンテナ動作切替手段を備えた非接触通信装置。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば非接触ＩＣ媒体と非接触で通信するような非接触通信装置およびこの非接触通信装置に用いるアンテナ装置に関する。

従来、ＲＦ−ＩＤタグやＲＦ−ＩＤカード等と呼ばれる非接触ＩＣ媒体と、この非接触ＩＣ媒体に対して非接触で通信する非接触通信装置とが提供されている。この非接触通信装置は、非接触ＩＣ媒体と非接触通信を行うスキャンアンテナと、該スキャンアンテナと信号を送受信して通信制御するリーダライタとが設けられている。このスキャンアンテナとリーダライタは、同軸ケーブルなどの伝送ケーブルで接続され、両者間でＲＦ信号が送受信される。

一方、このような非接触通信装置として、非接触通信をする指向性を変更できるリーダが出願人より提案されている（特許文献１参照）。この特許文献１には、リーダライタの制御によってスキャンアンテナに備えられているアンテナ部の指向性を変化させることで、フィールドホールを減らすことができることが記載されている（段落［００８０］参照）。

ここで、アンテナ部は、リーダライタと伝送ケーブルで接続され、送信データが変調された変調信号をこの伝送ケーブルによってリーダライタとの間で送受信する。そして、アンテナ部の指向性を制御するためには、この伝送ケーブルに加えて、特許文献１の図１に示されるアンテナ指定信号２８を送信する制御ケーブルや、特許文献１の図７に示されるスキャン制御信号５４を送信する制御ケーブルが必要となる。

しかし、このようにケーブルが２本になると、スキャンアンテナとリーダライタを別々の場所に設置して接続するような場合に、接続作業が煩雑という問題点があった。
特開２００７−２９２７４４号公報

この発明は、上述した問題点に鑑み、別途の制御ケーブルを接続しなくとも、伝送ケーブル１本によって通信と共にアンテナ部の制御も可能とする非接触通信装置およびアンテナ装置を提供することを目的とする。

この発明は、指向方向を変更できるアンテナ部を備えて該アンテナ部により非接触通信を行う指向性可変アンテナと、該指向性可変アンテナに伝送ケーブルで接続されて該伝送ケーブルを介して通信用信号を送受信して通信制御を行うリーダライタとを備えた非接触通信装置であって、前記リーダライタに、前記アンテナ部の指向方向を切り替える指向方向切替用信号を前記通信用信号と共に前記伝送ケーブルを通じて送信する切替信号送信手段を備え、前記指向性可変アンテナに、前記指向方向切替用信号を検知して前記アンテナ部の指向方向を切り替えるアンテナ動作切替手段を備えた非接触通信装置であることを特徴とする。

前記指向方向切替用信号は、切り替えのみを示すトリガ信号、または、どの指向方向にするかを指示する指示信号など、少なくとも指向方向を切り替えて良いタイミングをアンテナ動作切替手段が認識可能な信号とすることができる。

また、前記指向方向切替用信号は、通信用信号の出力ＯＮ、出力ＯＦＦ、出力ＯＮと出力ＯＦＦの組み合わせ、通信用信号が出力ＯＦＦとなった時間、通信用信号に重畳する直流電圧の電圧差、通信用信号に重畳する直流電圧の立ち上がりまたは立ち下がり、通信用信号に重畳する直流電圧を振幅変調した信号、通信用信号に重畳する異なる周波数の信号など、通信用信号を損なわずに別系統の信号を付加する適宜の方法による信号とすることができる。

前記切替信号送信手段は、通信用信号の出力ＯＮ、出力ＯＦＦ、あるいは通信用信号を出力ＯＦＦとする時間を制御する通信用信号送信手段、通信用信号に重畳する直流電圧の電圧差の切り替え制御、通信用信号に重畳する直流電圧の立ち上がりまたは立ち下がり制御、通信用信号に重畳する直流電圧を振幅変調する制御を行う電圧制御手段、通信用信号に重畳する異なる周波数の信号を送信する指示用信号送信手段など、通信用信号を損なわずに別系統の信号を付加する適宜の方法による信号とすることができる。

前記アンテナ動作切替手段は、アンテナ部の指向方向を定める複数種類の位相パターンを不揮発性メモリ等の適宜の記憶手段に記憶しておきトリガ信号を受信する毎に予め定めた順番またはランダムに位相パターンを切り替える手段、あるいは、指向方向を指定する指示信号を受信して該指示信号に対応する位相パターンに切り替える手段など、指向方向を切り替える手段で構成することができる。

この発明により、別途の制御ケーブルを接続しなくとも、伝送ケーブル１本によって通信と共にアンテナ部の指向方向制御ができる非接触通信装置を提供することができる。また、指向性可変アンテナでの指向方向の切り替えタイミングを、リーダライタからの指示を受けてからとすることを確実にできる。このため、リーダライタが通信処理をしている最中に指向性可変アンテナが独立して指向方向を変化させて通信が切断されるといったことを防止できる。

この発明の態様として、前記リーダライタに、前記アンテナ部の指向方向を人間が認識可能に出力する出力手段を備えることができる。
前記出力手段は、画像を表示する液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等の画像表示手段、ＬＥＤなどの発光手段を複数備えて指向方向を示す発光表示手段、音声により通知する音声出力手段など、適宜の報知手段とすることができる。
この態様により、利用者は現在の指向方向を容易に認識することができる。

またこの発明の態様として、前記切替信号送信手段を、前記通信用信号の出力ＯＮと出力ＯＦＦの少なくとも一方によって指向方向の切り替えを指示する構成とし、前記アンテナ動作切替手段を、前記出力ＯＮと出力ＯＦＦの少なくとも一方を検知して前記アンテナ部の指向方向を切り替える構成とすることができる。

これにより、通信用信号の出力ＯＮや出力ＯＦＦを利用するという簡潔な構成で、伝送ケーブルを通じてのリーダライタの通信処理を妨げることなく該伝送ケーブルを通じてアンテナ部の指向方向を切り替えることを実現できる。

またこの発明の態様として、前記リーダライタの前記切替信号送信手段と前記伝送ケーブルの間に、前記通信用信号に直流電圧を重畳させる電力供給手段を備え、前記指向性可変アンテナの前記アンテナ動作切替手段を、前記通信用信号の出力を検知する電力検出部と、前記アンテナ部に送信する信号の位相を制御する位相制御部と、前記電力検出部が検知した前記通信用信号の出力ＯＮと出力ＯＦＦの少なくとも一方を前記指向方向切替用信号として前記位相制御部の制御を行う制御回路部とで構成することができる。

これにより、リーダライタは、簡便な構成で通信用信号に直流電圧の重畳と指向方向の切り替えのトリガとなる指向方向切替用信号を付加することができる。また、指向性可変アンテナは、簡便な構成で前記指向方向切替用信号を検知してアンテナ部の指向方向を切り替えるができる。

またこの発明の態様として、前記アンテナ動作切替手段を、前記通信用信号の出力を検知する電力検出部と、前記アンテナ部に送信する信号の位相を制御する位相制御部と、前記電力検出部が検知した前記通信用信号の出力ＯＮと出力ＯＦＦの少なくとも一方に基づいて前記位相制御部の制御を行う制御回路部と、前記伝送ケーブルから来る通信用信号の一部を整流し直流電圧を取り出して各部に供給する直流電圧取出部とを備えることができる。

これにより、指向性可変アンテナを用意すれば、既存のリーダライタにソフトウェアをインストールするだけで利用できる。

またこの発明は、指向方向を変更できるアンテナ部と、伝送ケーブルから受信する通信用信号の出力を検知する電力検出部と、前記アンテナ部に送信する信号の位相を制御する位相制御部と、前記電力検出部が検知した前記通信用信号の出力ＯＮと出力ＯＦＦの少なくとも一方に基づいて前記位相制御部の制御を行う制御回路部と、前記伝送ケーブルから受信する通信用信号の一部を整流し直流電圧を取り出して各部に供給する直流電圧取出部とを備えたアンテナ装置とすることができる。

これにより、リーダライタからの指示を受けて指向方向を変えられるアンテナ装置を提供することができる。

この発明により、別途の制御ケーブルを接続しなくとも、伝送ケーブル１本によって通信と共にアンテナ部の制御も可能とする非接触通信装置およびアンテナ装置を提供することができる。

この発明の一実施形態を以下図面と共に説明する。

図１は、ＲＦ−ＩＤタグやＲＦ−ＩＤカード等と呼ばれる非接触ＩＣ媒体との非接触通信を行う非接触通信システム１の構成を示すブロック図である。図２は、スキャンアンテナ３０の外観構成を示す斜視図である。

非接触通信システム１は、主にＰＣ２、リーダライタ１０、スキャンアンテナ３０により構成されている。リーダライタ１０とスキャンアンテナ３０は、同軸ケーブル２０で接続されており、この同軸ケーブル２０で接続されたリーダライタ１０とスキャンアンテナ３０により非接触通信装置５が構成されている。

ＰＣ２は、パーソナルコンピュータであり、マウスやキーボード等の入力手段、ＣＲＴディスプレイ等の表示手段、ＬＡＮカードなどの通信手段、ＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭ等で構成される制御手段、およびハードディスクなどで構成される記憶手段等、適宜の構成要素で構成されている。

リーダライタ１０は、ＲＦ送受信部１１と、該ＲＦ送受信部１１の後段に接続されたコンデンサ１２が設けられ、該コンデンサ１２の後段には同軸ケーブル２０が接続されている。また、リーダライタ１０には、直流電源１５と、該直流電源１５の後段に接続されたコイル１６が設けられ、該コイル１６の後段に同軸ケーブル２０が接続されている。従って、１本の同軸ケーブル２０から枝分かれし、一方にはコンデンサ１２とＲＦ送受信部１１がこの順で直列に接続され、他方にはコイル１６と直流電源１５がこの順で直列に接続されている。

ＲＦ送受信部１１は、コントロール部や変調部や増幅部などを有する適宜の回路構成に形成されており、スキャンアンテナ３０に対してコンデンサ１２を介してＲＦ信号の送受信を実行する。

直流電源１５は、交流電源４から供給される交流電源を平滑化して直流電圧とし、この直流電圧をコイル１６を介してＲＦ信号に重畳する。この重畳された信号は、同軸ケーブル２０を介してスキャンアンテナ３０に送信される。

また、リーダライタ１０は、ＬＡＮケーブル３を介してＰＣ２に接続されている。従って、ＰＣ２からＬＡＮケーブル３を介して制御信号を受け取ると、この制御信号に従ってＲＦ送受信部１１が動作を実行できる。

スキャンアンテナ３０は、アンテナ部３１、位相制御部３２、コンデンサ３３、コイル３５、ＲＦ電力検出器３９、表示器４１、及び制御回路部４０が設けられている。

前記アンテナ部３１には、後段に位相制御部３２が接続され、その後段にコンデンサ３３が接続され、このコンデンサ３３の後段に同軸ケーブル２０が接続されている。また、前記位相制御部３２には、制御回路部４０も接続されている。この制御回路部４０には、コンデンサ３３と同軸ケーブル２０との間で分岐してコンデンサ３３と並列に設けられるコイル３５が接続されている。また、同様に前記分岐部と同軸ケーブル２０との間で分岐してコンデンサ３３と並列に設けられるＲＦ電力検出器３９が制御回路部４０に接続されている。また、制御回路部４０には、表示器４１も接続されている。

アンテナ部３１は、指向方向を変更することができる。具体的には、例えば、指向方向を３５°〜−３５°まで調節可能な３素子アレーアンテナによりアンテナ部３１を構成することができる。また、この指向方向の変更は、複数設けられたアンテナ素子のそれぞれに対して給電する位相差を制御することによって実行する。指向方向としては、例えばパターン１（３５°，交信領域５１）、パターン２（０°，交信領域５２）、パターン３（−３５°，交信領域５３）の３方向とするなど、適宜の方向に設定することができる。

位相制御部３２は、複数の位相パターンを記憶しており、この位相パターンに従って、アンテナ部３１に設けられている複数のアンテナ素子のそれぞれに対して給電する位相差を制御する。これによって位相制御を行い、アンテナ部３１の指向方向を変化させる。

ＲＦ電力検出器３９は、同軸ケーブル２０から電力が供給されているか否か、すなわちアンテナ部３１から電波が出ているか否かを検知し、検知信号を制御回路部４０に送信する。

表示器４１は、図２に示すように複数のＬＥＤ４１ａ〜４１ｃで構成されている。この表示器４１は、ＬＥＤ４１ａ〜４１ｃのいずれか１つを点灯することで、アンテナ部３１の現在の指向方向を人間が認識できるように表示する。

制御回路部４０は、図１に示すように、同軸ケーブル２０からＲＦ電力検出器３９を介して受信する切替信号に従って、位相制御部３２に制御信号を送信してアンテナ部３１の指向方向を変化させる。また制御回路部４０は、この指向方向を変化させるために、制御回路部４０は、指向方向切替法則をメモリ等の記憶部に記憶している。なお、この実施例１では、制御回路部４０は、ＲＦ信号のＯＮ、ＯＦＦ、一定時間ＯＦＦまたはこれらの複数を切替信号として検知し、この切替信号を検知すると、指定方向切替法則（所定の順番、またはランダムなど）に従ってアンテナ部３１の指向方向を位相制御部３２に切り替えさせる。

なお、ＲＦ信号がＯＦＦとなっているＯＦＦ時間別にアンテナ部３１の指向方向を定めた指向方向切替設定を制御回路部４０の記憶部に記憶しておく構成としてもよい。この場合、制御回路部４０は、ＲＦ信号がＯＦＦとなった時間に対応する指向方向を指定方向切替設定に基づいて決定し、この決定した指向方向となるようにアンテナ部３１の指向方向を位相制御部３２に切り替えさせるとよい。このように構成した場合は、スキャンアンテナ３０にどの指向方向で非接触通信させるかリーダライタ１０が制御することができる。

図３は、非接触通信システム１の動作を説明するフローチャートである。
リーダライタ１０のＲＦ送受信部１１は、変数ｎに１を代入して該変数ｎを初期化し（ステップＳ１）、アンテナ部３１の指向性をセットするようにスキャンアンテナ３０に対して指示する（ステップＳ２）。この指示は、ＲＦ信号の出力ＯＮ、ＯＦＦ、または一定時間ＯＦＦなど、予め定めた適宜の信号によって行うとよい。この実施例では、一定時間ＯＦＦを行う場合について、以降の説明を行う。

スキャンアンテナ３０の制御回路部４０は、指向性セットの指示をＲＦ電力検出器３９により検知し、位相制御部３２に信号を送信してアンテナ部３１による指向方向をセットする（ステップＳ１１）。このとき、制御回路部４０は、表示器４１による指向方向の表示も、前記セットした指向方向を示す表示にセットする。

リーダライタ１０のＲＦ送受信部１１は、ＲＦ信号の送信を開始し（ステップＳ３）、非接触通信装置５と非接触ＩＣ媒体との間での通信を実行する（ステップＳ４）。

ＲＦ送受信部１１は、現在の指向方向におけるアンテナ部３１の交信領域内にある全ての非接触ＩＣ媒体と通信が完了するまで前記通信を続行する（ステップＳ５：Ｎｏ）。この全ての非接触ＩＣ媒体との通信は、アンチコリジョン（anti-collision）により行う。

交信領域内の全ての非接触ＩＣ媒体との通信が完了すると（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、ＲＦ送受信部１１は、ＲＦ信号を停止し（ステップＳ６）、アンテナ部３１の指向性を変更するようにスキャンアンテナ３０に対して指示する（ステップＳ７）。この指示は、ＲＦ信号のＯＮ、ＯＦＦ、または一定時間ＯＦＦなど、予め定めた適宜の信号によって行うとよい。

スキャンアンテナ３０の制御回路部４０は、指向性変更の指示をＲＦ電力検出器３９により検知し、位相制御部３２に信号を送信してアンテナ部３１による指向方向を変更する（ステップＳ１２）。このとき、指向方向の変更は、予め定められた順序に従って次の指向方向にセットする、あるいはランダムにセットするなど、定められた適宜の基準によって変更後の指向方向を定める。なお、指向方向の変更順などの設定は、制御回路部４０に設けた図示省略するメモリなどに記憶しておくと良い。また、このとき制御回路部４０は、表示器４１による指向方向の表示も、前記変更した指向方向を示す表示に変更する。

ＲＦ送受信部１１は、指向方向を変更させてからステップＳ３に処理を戻してステップＳ３〜Ｓ６までの通信動作を繰り返す。この通信動作を、全ての指向方向で実行することにより、アンテナ部３１の各指向方向で通信可能な領域をすべた合わせた交信領域全体について、そのどこかに存在する非接触ＩＣ媒体全てと通信することができる。

以上の構成および動作により、リーダライタ１０とスキャンアンテナ３０の間の接続に制御ケーブルを別途設けずとも、同軸ケーブル２０のみによって非接触ＩＣ媒体との通信とスキャンアンテナ３０の指向方向の切替を実現することができる。従って、従来のようにリーダライタ１０とスキャンアンテナ３０を同軸ケーブルと制御ケーブルの２本のケーブルで接続するといった手間を排除することができる。

スキャンアンテナ３０の指向方向の切替は、スキャンアンテナ３０が勝手に行うのではなくリーダライタ１０からの指示によって行うため、非接触ＩＣ媒体と非接触通信装置５との確実な通信を実現することができる。つまり、スキャンアンテナ３０が、リーダライタ１０の動作と独立して適宜のタイミングで勝手に指向方向を切り替えると、リーダライタ１０による通信途中で指向方向が切り替わって通信エラーとなる場合が生じる。このように通信エラーが生じた場合、交信領域内の全ての非接触ＩＣ媒体との通信が完了していないにも関わらず、別の交信領域に指向方向を変えてしまったことになる。これに対し、リーダライタ１０からの指示に従ったタイミングで指向方向を切り替えることにより、上述のように通信途中に指向方向を切り替えてしまうことを防止でき、確実な通信を実現できる。特に、交信領域内の非接触ＩＣ媒体が複数ある場合、アンチコリジョンにより全ての非接触ＩＣ媒体と通信完了する時間は、非接触ＩＣ媒体が存在する個数によって変わってくる。このような場合も、リーダライタ１０が全ての非接触ＩＣ媒体と通信完了してから指向方向の切替を指示でき、この指示を受けてスキャンアンテナ３０が指向方向を変更できる。このため、読取時間が短時間で完了すればすぐに次の指向方向を変更して次の交信領域で通信を行うことができ、読取時間が長時間であれば、全ての通信が完了するまで待ってから指向方向を変更できて、効率よく確実に各指向方向での通信を行うことができる。

また、スキャンアンテナ３０の制御回路部４０に、指向方向切替法則または指向方向切替設定を記憶しているため、同軸ケーブル２０を介して受け取る指向方向変更のための信号を単純なＯＮ／ＯＦＦによる信号とすることができる。これにより、簡潔な回路構成でリーダライタ１０からの指示に基づくスキャンアンテナ３０の指向方向の変更を実現することができる。

また、表示器４１を備えているため、スキャンアンテナ３０の指向方向がどの方向であるか、人間が目で見て確認することができる。従って、アンテナ部３１による交信の指向方向という人間の目に見えないものを、表示器４１によって視覚化することができる。これにより、スキャンアンテナ３０の設置の調整を容易にすることができる。

図４は、実施例２の非接触通信システム１ａの構成を示すブロック図である。
非接触通信装置５ａのリーダライタ１０ａは、実施例１の直流電源１５の代わりに、電圧制御部１７が設けられている。この電圧制御部１７は、通信用信号に重畳する直流電圧を複数種類の電圧に切り替えるものである。

スキャンアンテナ３０ａは、実施例１のＲＦ電力検出器３９が省略されており、それ以外は実施例１と同一である。なお、表示器（実施例１の表示器４１）については図示省略している。

その他の構成は実施例１と同一であるから、その詳細な説明を省略する。
このように構成された非接触通信システム１ａは、実施例１の図３で説明したフローチャートと同様に動作するが、ステップＳ２，Ｓ７での指向性セット、およびステップＳ１１，Ｓ１２での指向性変更指示の方法のみが異なる
すなわち、ステップＳ２では、電圧制御部１７がＲＦ信号に重畳する電圧の差によって指向性のセット指示を出す。
ステップＳ１１では、前記セット指示を受けたスキャンアンテナ３０ａが、受け取った電圧に対応する指向性をセットし、通信を開始する。詳述すると、制御回路部４０によって電圧を検知し、制御回路部４０は、検知した電圧に従って指向性を決定し、アンテナ部３１の指向性をこの決定した指向性に変化させる。

ステップＳ７では、電圧制御部１７がＲＦ信号に重畳する電圧の差によって指向性のセット指示を出す。
ステップＳ１２では、これを受けたスキャンアンテナ３０の制御回路部４０が、検知した電圧に従って指向性を決定し、アンテナ部３１の指向性をこの決定した指向性に変化させる。

以上の構成および動作により、実施例１と同一の作用効果を奏することができる。また、重畳する電圧を異ならせることができるため、アンテナ部３１が当該重畳された電圧を受け取ると、この電圧値に対応する指向方向に向けて交信領域５１〜５３を変更するようアンテナ部３１を制御することができる。

なお、この実施例では、電圧の差によって指向方向を変化させる構成としたが、直流電圧を利用した他の方法によって指向方向を変化させても良い。
例えば図５（Ａ）のタイミングチャートに示すように、ＲＦ信号に重畳する直流電圧の立ち上がりと立ち下がりによって指向方向を変化させてもよい。この場合、直流電圧が立ち上がると、図示するように例えばパターン１の指向方向とし、直流電圧が立ち下がるとＲＦ出力を停止すると良い。また、次に直流電圧が立ち上がると、今度はさきほどと異なるパターン２でＲＦ信号を送信すると良い。このパターン１〜３の順序は、数字の順でも良いし、ランダムに選択する構成にしてもよい。この場合でも、上述と同一の作用効果が得られる。またこのように直流電圧の立ち上がりや立ち下がりを利用することで、電圧を変化させる必要がなく、回路構成をシンプルにすることができる。

また、図５（Ｂ）のタイミングチャートに示すように、ＲＦ信号に重畳する直流電圧を振幅変調して指向方向を変化させてもよい。この場合、制御回路部４０は、振幅変調された直流電圧を受けて、図示するように例えばパターン１の指向方向とし、次に振幅変調された直流電圧を受けてパターン３の指向方向とするといったように、振幅変調の種類に応じた指向方向にすると良い。この場合でも、上述と同一の作用効果が得られる。

図６は、実施例３の非接触通信システム１ｂの構成を示すブロック図である。
非接触通信装置５ｂのリーダライタ１０ｂは、実施例１の構成に加えて、ＨＰＦ（ハイパスフィルター）１３、ＬＰＦ（ローパスフイルター）１４、およびスキャン制御用ＲＦ送受信部１８が設けられている。

ＨＰＦ１３は、同軸ケーブル２０がＲＦ送受信部１１と直流電源１５へ分岐する分岐部よりもＲＦ送受信部１１側に接続されている。
ＬＰＦ１４は、上記分岐部と同軸ケーブル２０との間に設けられた分岐の先に接続され、コイル１６と並列に接続されている。
スキャン制御用ＲＦ送受信部１８は、ＬＰＦ１４の前段に接続されている。

この構成により、リーダライタ１０ｂは、通信用信号として高周波を利用し、指向方向の制御用信号として低周波を使用することができる。すなわち、ＲＦ送受信部１１にて送受信される通信用信号は、ＨＰＦ１３によって高周波にされ、直流電源１５からコイル１６を介して供給される直流電圧が重畳される。スキャン制御用ＲＦ送受信部１８から送信される指向方向を切替制御する信号は、ＬＰＦ１４によって低周波にされ、通信用信号に直流電圧が重畳された信号にさらに重畳されて同軸ケーブル２０でスキャンアンテナ３０ｂへ送信される。

スキャンアンテナ３０ｂは、実施例１のスキャンアンテナ３０と比べて、ＲＦ電力検出器３９の代わりにＬＰＦ（ローパスフィルター）３６が設けられており、その他の構成要素は同一に構成されている。

このスキャンアンテナ３０ｂは、ＬＰＦ３６にて取り出した低周波成分により指向方向の制御用信号を得、この制御用信号に従って制御回路部４０が位相制御部３２を制御する。これによってアンテナ部３１の指向方向を制御する。
その他の構成は実施例１と同一であるから、その詳細な説明を省略する。

このように構成された非接触通信システム１ｂは、実施例１の図３で説明したフローチャートと同様に動作するが、ステップＳ２，Ｓ７での指向性セット、およびステップＳ１１，Ｓ１２での指向性変更指示の方法のみが異なる。

すなわち、ステップＳ２，Ｓ７では、スキャン制御用ＲＦ送受信部１８が低周波の制御用信号をＲＦ信号に重畳する。ステップＳ１１，Ｓ１２では、スキャンアンテナ３０の制御回路部４０は、この低周波成分をＬＰＦ３６によってＲＦ信号から分離取得して制御用信号を得、この制御用信号によって位相制御部３２を制御してアンテナ部３１の指向方向を変化させる。

以上の構成および動作により、実施例１と同一の作用効果を奏することができる。また、重畳する制御用信号を異ならせることができるため、アンテナ部３１が当該重畳された制御用信号を受け取ると、この制御用信号に対応する指向方向に向けて交信領域５１〜５３を変更するようアンテナ部３１を制御することができる。

なお、この実施例の場合、制御回路部４０に記憶されているプログラムを、リーダライタ１０から更新できるように構成してもよい。この場合、スキャン制御用ＲＦ送受信部１８から低周波によって新しいプログラムを送信し、制御回路部４０のメモリに記憶されている古いプログラムを新しいプログラムに書き換えれば良い。これにより、スキャンアンテナ３０を動作させるプログラムの更新が必要となった場合にリーダライタ１０から更新することができる。

図７は、実施例４の非接触通信システム１ｃの構成を示すブロック図である。
非接触通信装置５ｃのリーダライタ１０ｃは、実施例１の構成からコンデンサ１２、直流電源１５、およびコイル１６を削除して構成されている。すなわち、このリーダライタ１０ｃは、指向方向の制御のための特別な構成要素を持っておらず、既存のリーダライタと同様の構成に作製されている。

ＲＦ送受信部１１の適宜の記憶部には、スキャンアンテナ３０のアンテナ部３１の指向方向制御用プログラムが記憶されている。このプログラムは、ＲＦ送受信部１１から送信する通信用信号の出力ＯＮ、出力ＯＦＦ、または出力ＯＮと出力ＯＦＦの組み合わせによって指向方向制御用の制御信号を送信する。出力ＯＮと出力ＯＦＦの組合せでは、例えば出力ＯＦＦしてから出力ＯＮするまでのＯＦＦ時間を複数種類用意しておき、このＯＦＦ時間によって指向方向を特定するとった利用が可能である。

スキャンアンテナ３０ｃは、実施例１のスキャンアンテナ３０と比べて、コンデンサ３３がなく、コイル３５の変わりにＲＦ整流回路部３７および蓄電部３８が直列に設けられており、その他の構成要素は同一に構成されている。

このスキャンアンテナ３０ｃは、通信用信号の出力ＯＮや出力ＯＦＦをＲＦ電力検出器３９により検知し、この出力ＯＮや出力ＯＦＦによって制御回路部４０が位相制御部３２を制御する。これによってアンテナ部３１の指向方向を制御する。

また、ＲＦ整流回路部３７は、同軸ケーブル２０から供給される通信用信号の一部を整流して直流電圧を取り出す。そして、蓄電部３８は、取り出した直流電圧を蓄電し、動作を安定させる。

この蓄電部３８は、バッテリーとして各部への電力供給を継続して行う機能を有し、同軸ケーブル２０から供給される通信用信号がアンテナ部３１の指向方向の変更のために途切れた（出力ＯＦＦされた）場合でも、蓄電している電力によって継続して各部へ電力供給する。これにより、指向方向の変更のたびに制御回路部４０がＯＦＦとなって最初から動作を開始するといったことを防止し、連続動作を可能にしている。
その他の構成は実施例１と同一であるから、その詳細な説明を省略する。

このように構成された非接触通信システム１ｃは、実施例１の図３で説明したフローチャートと同様に動作するが、ステップＳ２，Ｓ７での指向性セット、およびステップＳ１１，Ｓ１２での指向性変更指示の方法のみが異なる。

すなわち、ステップＳ２，Ｓ７では、スキャン制御用ＲＦ送受信部１８が通信用信号の出力のＯＮまたはＯＦＦを実行する。スキャンアンテナ３０ｃの制御回路部４０は、ステップＳ１１，Ｓ１２にて、前記ＯＮまたはＯＦＦをＲＦ電力検出器３９により検知し、この検知によって位相制御部３２を制御してアンテナ部３１の指向方向を変化させる。

以上の構成および動作により、実施例１と同一の作用効果を奏することができる。また、リーダライタ１０ｃに既存のリーダライタを使用することができ、ソフトウェアの更新のみで対応することができる。

図８は、実施例５の非接触通信システム１ｄの構成を示すブロック図である。
リーダライタ１０ｄは、実施例１の構成に対してコンデンサ１２の代わりにＨＰＦ１３、コイル１６の代わりにＬＰＦ１４、直流電源１５の代わりにスキャン制御用ＲＦ送受信部１８を備えている。

この構成により、リーダライタ１０ｄは、通信用信号として高周波を利用し、指向方向の制御用信号として低周波を使用することができる。すなわち、ＲＦ送受信部１１にて送受信される通信用信号は、ＨＰＦ１３によって高周波にされ、スキャン制御用ＲＦ送受信部１８から送信される指向方向を切替制御する信号は、ＬＰＦ１４によって低周波にされ、通信用信号に重畳されて同軸ケーブル２０でスキャンアンテナ３０ｄへ送信される。

スキャンアンテナ３０ｄは、実施例１のスキャンアンテナ３０と比べて、コンデンサ３３の代わりにＨＰＦ３４、コイル３５の変わりにＲＦ整流回路部３７、およびＲＦ電力検出器３９の代わりにＬＰＦ３６が設けられており、その他の構成要素は同一に構成されている。

このスキャンアンテナ３０ｄは、ＬＰＦ３６にて取り出した低周波成分により指向方向の制御用信号を得、この制御用信号に従って制御回路部４０が位相制御部３２を制御する。これによってアンテナ部３１の指向方向を制御する。
その他の構成は実施例１と同一であるから、その詳細な説明を省略する。

このように構成された非接触通信システム１ｂは、実施例１の図３で説明したフローチャートと同様に動作するが、ステップＳ２，Ｓ７での指向性セット、およびステップＳ１１，Ｓ１２での指向性変更指示の方法のみが異なる。

すなわち、ステップＳ２，Ｓ７では、スキャン制御用ＲＦ送受信部１８が低周波の制御用信号をＲＦ信号に重畳する。ステップＳ１１，Ｓ１２では、スキャンアンテナ３０の制御回路部４０が、この低周波成分をＬＰＦ３６によってＲＦ信号から分離取得して制御用信号を得、この制御用信号によって位相制御部３２を制御してアンテナ部３１の指向方向を変化させる。

以上の構成および動作により、実施例１と同一の作用効果を奏することができる。また、重畳する制御用信号として複数種類の信号を使用できるため、アンテナ部３１が当該重畳された制御用信号を受け取ると、この制御用信号に対応する指向方向に向けて交信領域５１〜５３を変更するようアンテナ部３１を制御することができる。

なお、上述した各実施例におけるスキャンアンテナ３０の表示器４１の構成、および変化させる指向方向の設定は、適宜の構成および設定とすることができる。
例えば、図９（Ａ）の斜視図に示すように、印刷表示４２とＬＥＤ４１ａ〜４１ｅの組み合わせにより、パターン１〜パターン５（交信領域５１〜５５）の指向方向を表示してもよい。この場合、印刷表示４２は、図９（Ｂ）に示すように、角度表示文字４３と方向表示線４４を印刷しておくとよい。

これにより、ＬＥＤ４１ａ〜４１ｅのいずれか１つを点灯すれば、利用者は、印刷表示４２と合わせて視認し、現在の指向方向を容易に確認できる。また、図示の例では指向方向を５段階に設定しているが、この５段階のどの方向を現在の交信領域としているか利用者が容易に認識できる。

また、図１０（Ａ）に示すように表示器４１として液晶ディスプレイを備えても良い。この場合、液晶ディスプレイには、図１０（Ｂ）に示すように矢印４５と、角度４６を表示すればよい。

この場合も、利用者が指向方向を容易に認識することができる。また、指向方向の設定種類を利用者の希望によって３段階、５段階といったように異なる設定にする場合、ハードウェアを変更せずともソフトウェアの設定だけで対応でき、汎用性を増すことができる。

この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明の切替信号送信手段は、実施形態のＲＦ送受信部１１、電圧制御部１７、またはスキャン制御用ＲＦ送受信部１８に対応し、
以下同様に、
電力供給手段は、直流電源１５に対応し、
伝送ケーブルは、同軸ケーブル２０に対応し、
指向性可変アンテナおよびアンテナ装置は、スキャンアンテナ３０に対応し、
アンテナ動作切替手段は、位相制御部３２および制御回路部４０に対応し、
直流電圧取出部は、ＲＦ整流回路部３７に対応し、
電力検出部は、ＲＦ電力検出器３９に対応し、
出力手段は、表示器４１に対応し、
通信用信号は、ＲＦ信号に対応するが、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。

非接触通信システムの構成を示すブロック図。 スキャンアンテナの外観構成を示す斜視図。 非接触通信システムの動作を説明するフローチャート。 実施例２の非接触通信システムの構成を示すブロック図。 タイミングチャートの説明図。 実施例３の非接触通信システムの構成を示すブロック図。 実施例４の非接触通信システムの構成を示すブロック図。 実施例５の非接触通信システムの構成を示すブロック図。 表示器の他の構成例を示す説明図。 表示器の他の構成例を示す説明図。

符号の説明

５…非接触通信装置、１０…リーダライタ、１１…ＲＦ送受信部、１５…直流電源、１７…電圧制御部、１８…スキャン制御用ＲＦ送受信部、２０…同軸ケーブル、３０…スキャンアンテナ、３１…アンテナ部、３２…位相制御部、３７…ＲＦ整流回路部、３９…ＲＦ電力検出器、４０…制御回路、４１…表示器

Claims (6)

1. 指向方向を変更できるアンテナ部を備えて該アンテナ部により非接触通信を行う指向性可変アンテナと、該指向性可変アンテナに伝送ケーブルで接続されて該伝送ケーブルを介して通信用信号を送受信して通信制御を行うリーダライタとを備えた非接触通信装置であって、
   前記リーダライタに、前記アンテナ部の指向方向を切り替える指向方向切替用信号を前記通信用信号と共に前記伝送ケーブルを通じて送信する切替信号送信手段を備え、
   前記指向性可変アンテナに、前記指向方向切替用信号を検知して前記アンテナ部の指向方向を切り替えるアンテナ動作切替手段を備えた
   非接触通信装置。
2. 前記リーダライタに、前記アンテナ部の指向方向を人間が認識可能に出力する出力手段を備えた
   請求項１記載の非接触通信装置。
3. 前記切替信号送信手段を、前記通信用信号の出力ＯＮと出力ＯＦＦの少なくとも一方によって指向方向の切り替えを指示する構成とし、
   前記アンテナ動作切替手段を、前記出力ＯＮと出力ＯＦＦの少なくとも一方を検知して前記アンテナ部の指向方向を切り替える構成とした
   請求項１または２記載の非接触通信装置。
4. 前記リーダライタの前記切替信号送信手段と前記伝送ケーブルの間に、前記通信用信号に直流電圧を重畳させる電力供給手段を備え、
   前記指向性可変アンテナの前記アンテナ動作切替手段を、
   前記通信用信号の出力を検知する電力検出部と、
   前記アンテナ部に送信する信号の位相を制御する位相制御部と、
   前記電力検出部が検知した前記通信用信号の出力ＯＮと出力ＯＦＦの少なくとも一方に基づいて前記位相制御部の制御を行う制御回路部とで構成した
   請求項３記載の非接触通信装置。
5. 前記アンテナ動作切替手段を、
   前記通信用信号の出力を検知する電力検出部と、
   前記アンテナ部に送信する信号の位相を制御する位相制御部と、
   前記電力検出部が検知した前記通信用信号の出力ＯＮと出力ＯＦＦの少なくとも一方を前記指向方向切替用信号として前記位相制御部の制御を行う制御回路部と、
   前記伝送ケーブルから来る通信用信号の一部を整流し直流電圧を取り出して各部に供給する直流電圧取出部とを備えた
   請求項３記載の非接触通信装置。
6. 指向方向を変更できるアンテナ部と、
   伝送ケーブルから受信する通信用信号の出力を検知する電力検出部と、
   前記アンテナ部に送信する信号の位相を制御する位相制御部と、
   前記電力検出部が検知した前記通信用信号の出力ＯＮと出力ＯＦＦの少なくとも一方に基づいて前記位相制御部の制御を行う制御回路部と、
   前記伝送ケーブルから受信する通信用信号の一部を整流し直流電圧を取り出して各部に供給する直流電圧取出部とを備えた
   アンテナ装置。
   

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