JP3861692B2

JP3861692B2 - Ｒｆｉｄタグ読取装置

Info

Publication number: JP3861692B2
Application number: JP2002001433A
Authority: JP
Inventors: 信之寺浦
Original assignee: Denso Wave Inc
Current assignee: Denso Wave Inc
Priority date: 2002-01-08
Filing date: 2002-01-08
Publication date: 2006-12-20
Anticipated expiration: 2022-01-08
Also published as: JP2003204286A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＲＦＩＤタグに記憶されている情報を電波信号（電磁信号）を介して読み取る機能を備えたＲＦＩＤタグ読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のＲＦＩＤタグ読取装置（いわゆるタグリーダ）は、ＲＦＩＤタグに電力用の電波信号とデータ用の電波信号を送信すると共に、ＲＦＩＤタグから送信された電波信号を受信するように構成されている。このＲＦＩＤタグ読取装置は、電波を用いてＲＦＩＤタグの情報を読み取る構成であるので、環境ノイズの影響を受ける。特に、手持ち式（携帯型）のＲＦＩＤタグ読取装置は、いろいろな場所で使用されるので、強い環境ノイズを受けるおそれがあり、高い耐ノイズ性が要求される。ここで、環境ノイズの影響を受けないようにする対策としては、ＲＦＩＤタグ読取装置の受信回路にバンドパスフィルタを設け、このバンドパスフィルタにより、受信信号の中から信号の周波数成分以外の周波数成分を除去するようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来構成の場合、環境ノイズの中に信号の周波数と同じ周波数のノイズが存在すると、このノイズを上記バンドパスフィルタによって除去することができないという問題点があった。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、環境ノイズの中に信号の周波数と同じ周波数のノイズが存在する場合でも、そのノイズを除去することができるＲＦＩＤタグ読取装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明においては、ＲＦＩＤタグとの間で信号を送受信するコイル状の信号用アンテナを備えると共に、環境ノイズを受信するコイル状のノイズ用アンテナを備え、このノイズ用アンテナの外径寸法を前記信号用アンテナの内径寸法よりも小さく構成し、前記ノイズ用アンテナの総断面積を前記信号用アンテナの総断面積と等しくなるように構成し、前記ノイズ用アンテナの巻回方向を前記信号用アンテナの巻回方向と反対向きに構成し、更に、前記ノイズ用アンテナを、前記信号用アンテナの内部に配置し、且つ、両者がほぼ平行となるように配置し、加えて、前記ノイズ用アンテナの中心軸が、前記信号用アンテナの中心軸と一致しないように構成すると共に、前記ノイズ用アンテナと前記ＲＦＩＤタグとの間の距離が、前記信号用アンテナと前記ＲＦＩＤタグとの間の距離よりも長くなるように構成した。
【０００６】
この構成において、環境ノイズの中に信号の周波数と同じ周波数のノイズが存在する場合、そのノイズは、信号用アンテナとノイズ用アンテナにそれぞれ受信される。そして、信号用アンテナに受信されたノイズの受信信号の位相と、ノイズ用アンテナに受信されたノイズの受信信号の位相は、逆位相となる。また、ノイズ源は、２つのアンテナの距離に比べて十分大きな距離があるので、信号用アンテナに受信されたノイズの受信信号の強度と、ノイズ用アンテナに受信されたノイズの受信信号の強度はほぼ等しくなる。従って、信号用アンテナに受信されたノイズの受信信号と、ノイズ用アンテナに受信されたノイズの受信信号が互いに相殺されることから、該ノイズを除去できる。
【０００７】
また、上記構成によれば、前記ノイズ用アンテナの中心軸が、前記信号用アンテナの中心軸と一致しないように構成したので、ノイズ用アンテナに受信される信号（即ち、逆位相信号）の強度が、信号用アンテナに受信された信号の強度よりもかなり小さくなる。これにより、信号成分の相殺を極力小さくすることができる。更に、ノイズ用アンテナとＲＦＩＤタグとの間の距離が、信号用アンテナとＲＦＩＤタグとの間の距離よりも長くなるように構成したので、ノイズ用アンテナに受信される信号の強度が、信号用アンテナに受信された信号の強度よりもより一層小さくなり、信号成分の相殺をより一層小さくすることができる。
【０００８】
請求項２の発明によれば、前記信号用アンテナから前記ＲＦＩＤタグへ信号を送信するときは、前記ノイズ用アンテナを前記信号用アンテナから切り離すように構成したので、前記ノイズ用アンテナから不要な電波の放射を防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を手持ち式のＲＦＩＤタグ読取装置に適用した一実施例について、図１ないし図６を参照しながら説明する。まず、図１は手持ち式のＲＦＩＤタグ読取装置１とＲＦＩＤタグ２とを示す上面図である。図２は上記ＲＦＩＤタグ読取装置１の部分側面図である。
【００１１】
ＲＦＩＤタグ読取装置１の本体の図１中の下部半部は、ユーザーが手で把持する部分であり、この部分の上面にはキー操作部３が配設されている。このキー操作部３には、複数の操作キーが設けられている。そして、ＲＦＩＤタグ読取装置１の本体の図１中の上部部分の上面には、例えば液晶ディスプレイからなる表示部４が配設されている。
【００１２】
また、ＲＦＩＤタグ読取装置１の本体の中間部の右側面部には、読取開始を指示するための操作スイッチ５が設けられている。更に、ＲＦＩＤタグ読取装置１の本体の図１中の上端部が読取部６であり、この読取部６をＲＦＩＤタグ２に対向させて読取を実行するように構成されている。上記読取部６の内部には、図１及び図２に示すように、ＲＦＩＤタグ２との間で信号を送受信するコイル状の信号用アンテナ７が配設されている。
【００１３】
この信号用アンテナ７は、ほぼ長円形状に巻回されたコイルで構成されており、上記読取部６の端面部に沿ってほぼ平行に配置されている。上記信号用アンテナ７の大きさは、上記読取部６の内部にほぼ一杯に配置される程度の大きさである。そして、上記信号用アンテナ７の中心軸は、ＲＦＩＤタグ読取装置１の中心軸と一致するように構成されている。
【００１４】
また、上記読取部６の内部には、図１及び図２に示すように、環境ノイズを受信するコイル状のノイズ用アンテナ８が配設されている。このノイズ用アンテナ８は、ほぼ長円形状に巻回されたコイルで構成されており、その大きさは上記信号用アンテナ７の大きさよりも小さい。即ち、ノイズ用アンテナ８の外径寸法を、信号用アンテナ７の内径寸法よりも小さく構成している。そして、ノイズ用アンテナ８は、上記信号用アンテナ７の内部に位置し、且つ、両者がほぼ平行になるように配置されている。更に、上記ノイズ用アンテナ８の中心軸は、上記信号用アンテナ７の中心軸、即ち、ＲＦＩＤタグ読取装置１の中心軸と一致しないようにずらして配置されている。
【００１５】
この構成の場合、ノイズ用アンテナ８の総断面積は、信号用アンテナ７の総断面積と等しくなるように構成されている。具体的には、ノイズ用アンテナ８の断面積をＳｎ、ノイズ用アンテナ８の巻回数をＮｎとすると共に、信号用アンテナ７の断面積をＳｓ、信号用アンテナ７の巻回数をＮｓとすると、次の式
Ｓｎ×Ｎｎ＝Ｓｓ×Ｎｓ
が成立するように構成されている。
【００１６】
そして、２つのアンテナ７、８の総断面積を等しく構成したので、上記２つのアンテナ７、８が同じ強さの環境ノイズ（電波）等を受信した場合、受信信号の起電力（即ち、強度）が等しくなる。
【００１７】
更に、ノイズ用アンテナ８の巻回方向は、信号用アンテナ７の巻回方向と反対向きになるように構成されている。これにより、上記２つのアンテナ７、８が同じ周波数の環境ノイズ（電波）等を受信した場合、受信信号の位相が逆位相となる。
【００１８】
尚、ＲＦＩＤタグ２の内部には、図１に示すように、コイル状の送受信アンテナ２１とＩＣチップ（図示しない）が配設されている。この場合、ＲＦＩＤタグ２にＲＦＩＤタグ読取装置１の読取部６を対向させて近接させると共に、ＲＦＩＤタグ２の送受信アンテナ２１の中心軸とＲＦＩＤタグ読取装置１の信号用アンテナ７の中心軸とを一致させると、ＲＦＩＤタグ２とＲＦＩＤタグ読取装置１との間の信号の送受信が良好に実行されるようになっている。
【００１９】
さて、図３は、ＲＦＩＤタグ読取装置１の電気的構成を示す機能ブロック図である。この図３において、ＣＰＵ部９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等で構成されており、キー操作部３より与えられる操作信号に応じてＲＦＩＤタグ読取装置１の動作を制御するように構成されている。このＣＰＵ部９は、送信データを送信部１０に出力して変調を行わせ、送信部１０は、被変調信号をアンテナ切替部１１を介して信号用アンテナ７に出力するように構成されている。
【００２０】
上記アンテナ切替部１１においては、ノイズ用アンテナ８を信号用アンテナ７に直列接続する回路状態と、ノイズ用アンテナ８を信号用アンテナ７から切り離した回路状態とを切替えることが可能なように構成されている。この場合、送信部１０から信号用アンテナ７へ信号を出力するとき（即ち、送信時）は、ノイズ用アンテナ８を信号用アンテナ７から切り離した回路状態に切替えられるように構成されている。また、受信時は、ノイズ用アンテナ８を信号用アンテナ７に直列接続した回路状態に切替えられるように構成されている。
【００２１】
そして、信号用アンテナ７及びノイズ用アンテナ８が受信した信号は、アンテナ切替部１１及び受信部１２を介して信号処理部１３に与えられる。この信号処理部１３は、受信信号の復調及び復号化を行い、復号化した受信データをＣＰＵ部９に出力するように構成されている。また、ＣＰＵ部９は、アンテナ切替部１１に制御信号を与えることにより、ノイズ用アンテナ８を信号用アンテナ７に直列接続する回路状態と、ノイズ用アンテナ８を信号用アンテナ７から切り離した回路状態とを選択的に切替制御することが可能な構成となっている。
【００２２】
次に、本実施例の作用について、図４ないし図６も参照して説明する。図６は、ＣＰＵ部９がＲＦＩＤタグ２の情報を読み取る処理を実行する場合の制御内容を示すフローチャートである。まず、ＣＰＵ部９は、アンテナ切替部１１に制御信号を与えることによって、信号用アンテナ７からノイズ用アンテナ８を切り離す（ステップＳ１）。続いて、電力信号を信号用アンテナ７からＲＦＩＤタグ２へ送信する（ステップＳ２）。
【００２３】
そして、ステップＳ３へ進み、ＣＰＵ部９は、アンテナ切替部１１に制御信号を与えることによって、信号用アンテナ７にノイズ用アンテナ８を直列に接続する。続いて、ステップＳ４へ進み、ＲＦＩＤタグ２から送信された信号を信号用アンテナ７とノイズ用アンテナ８で受信する。このとき、信号用アンテナ７とノイズ用アンテナ８は、環境ノイズも一緒に受信するように構成されている。
【００２４】
ここで、環境ノイズは、遠方から到来して信号用アンテナ７とノイズ用アンテナ８に受信されるのであるから、これら信号用アンテナ７とノイズ用アンテナ８に受信される環境ノイズの受信信号の強度はほぼ同じになる。尚、図４において、Ｓｎは信号用アンテナ７で受信した環境ノイズの強度を示し、Ｓｓは信号用アンテナ７で受信した信号の強度を示す。
【００２５】
そして、信号用アンテナ７の巻回方向とノイズ用アンテナ８の巻回方向が反対方向であるから、信号用アンテナ７とノイズ用アンテナ８に受信される環境ノイズの受信信号の位相は、逆位相となる。従って、信号用アンテナ７とノイズ用アンテナ８に受信される環境ノイズの受信信号は互いに相殺される。つまり、環境ノイズを除去することができる。
【００２６】
これに対して、ＲＦＩＤタグ２から送信された信号は、ＲＦＩＤタグ２からの距離が長くなるほど減衰すると共に、ＲＦＩＤタグ２の送受信アンテナ２１の中心軸からずれるほど減衰する。このため、図５に示すように、ノイズ用アンテナ８に受信される上記信号の受信信号の強度Ｖａは、信号用アンテナ７に受信される上記信号の受信信号の強度Ｖｂよりもかなり小さくなる。この場合、本実施例においては、ノイズ用アンテナ８の中心軸が、信号用アンテナ７の中心軸と一致しないように構成したので、ノイズ用アンテナ８に受信される信号の強度Ｖａを、信号用アンテナに受信された信号の強度Ｖｂよりもより一層小さくすることができる。
【００２７】
そして、信号用アンテナ７とノイズ用アンテナ８に受信される上記信号の受信信号の位相は、逆位相となる。この結果、信号用アンテナ７とノイズ用アンテナ８に受信される上記信号の受信信号の相殺を極力小さくすることができ、上記信号を確実に受信することが可能となる。上記図５に示すように、（Ｖｂ−Ｖａ）が、受信（検出）信号の強度となる。
【００２８】
このような構成の本実施例によれば、環境ノイズの中に信号の周波数と同じ周波数のノイズが存在する場合、そのノイズは、信号用アンテナ７とノイズ用アンテナ８にそれぞれ受信される。そして、信号用アンテナ７に受信されたノイズの受信信号の位相と、ノイズ用アンテナ８に受信されたノイズの受信信号の位相は、逆位相となる。また、信号用アンテナ７に受信されたノイズの受信信号の強度と、ノイズ用アンテナ８に受信されたノイズの受信信号の強度は、ほぼ等しくなる。従って、信号用アンテナ７に受信されたノイズの受信信号と、ノイズ用アンテナ８に受信されたノイズの受信信号が互いに相殺されることから、該環境ノイズを確実に除去することができる。
【００２９】
また、上記実施例では、図５に示すように、ノイズ用アンテナ８の中心軸が、信号用アンテナ７の中心軸と一致しないように構成したので、ノイズ用アンテナ８に受信される信号（即ち、逆位相信号）の強度が、信号用アンテナ７に受信された信号の強度よりもかなり小さくなる。これにより、信号成分（ＲＦＩＤタグ２から送信された信号）の相殺を極力小さくすることができる。
【００３０】
更に、上記実施例においては、信号用アンテナ７からＲＦＩＤタグ２へ信号（電力信号等）を送信するときは、ノイズ用アンテナ８を信号用アンテナ７から切り離すように構成したので、ノイズ用アンテナ８から不要な電波の放射を防止することができ、信号用アンテナ７から出力される信号の強度が低下することを防止できる。
【００３１】
尚、上記実施例では、信号用アンテナ７からＲＦＩＤタグ２へ信号を送信するときに、ノイズ用アンテナ８を信号用アンテナ７から切り離すように構成したが、これに代えて、ノイズ用アンテナ８を信号用アンテナ７に接続したままにする構成としても良い。このように構成した場合、図７に示すように、ノイズ用アンテナ８及び信号用アンテナ７から出力される信号の強度は、信号用アンテナ７だけから出力される信号の強度よりも少し小さくなるが、ＲＦＩＤタグ２へ送信する上では何の支障もない。この図７において、曲線Ｐ１は信号用アンテナ７だけから出力される信号の強度（第１の実施例）を示し、曲線Ｐ２はノイズ用アンテナ８及び信号用アンテナ７から出力される信号の強度を示している。
【００３２】
また、上記構成の場合、信号用アンテナ７が第１の信号用アンテナ及び第１のアンテナを構成し、ノイズ用アンテナ８が第２の信号用アンテナ及び第２のアンテナを構成している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すＲＦＩＤタグ読取装置並びにＲＦＩＤタグの上面図
【図２】ＲＦＩＤタグ読取装置の部分側面図
【図３】ＲＦＩＤタグ読取装置のブロック図
【図４】信号用アンテナの受信信号を示す特性図
【図５】ＲＦＩＤタグからの信号の強度の減衰を示す特性図
【図６】フローチャート
【図７】本発明の変形例を示すものであり、信号用アンテナだけから出力される信号の強度と、ノイズ用アンテナ及び信号用アンテナから出力される信号の強度を示す特性図
【符号の説明】
１はＲＦＩＤタグ読取装置、２はＲＦＩＤタグ、７は信号用アンテナ（第１のアンテナ）、８はノイズ用アンテナ（第２のアンテナ）、９はＣＰＵ部、１０は送信部、１１はアンテナ切替部、１２は受信部、１３は信号処理部を示す。

Claims

ＲＦＩＤタグとの間で信号を送受信するコイル状の信号用アンテナを備えて成るＲＦＩＤタグ読取装置において、
環境ノイズを受信するコイル状のノイズ用アンテナを備え、
前記ノイズ用アンテナの外径寸法を前記信号用アンテナの内径寸法よりも小さく構成すると共に、
前記ノイズ用アンテナの総断面積を前記信号用アンテナの総断面積と等しくなるように構成し、
前記ノイズ用アンテナの巻回方向を前記信号用アンテナの巻回方向と反対向きに構成し、
前記ノイズ用アンテナを、前記信号用アンテナの内部に配置し、且つ、両者がほぼ平行となるように配置し、更に、前記ノイズ用アンテナの中心軸が、前記信号用アンテナの中心軸と一致しないように構成すると共に、前記ノイズ用アンテナと前記ＲＦＩＤタグとの間の距離が、前記信号用アンテナと前記ＲＦＩＤタグとの間の距離よりも長くなるように構成したことを特徴とするＲＦＩＤタグ読取装置。
前記ノイズ用アンテナは、前記信号用アンテナから前記ＲＦＩＤタグへ信号を送信するときは、前記信号用アンテナから切り離され、前記ＲＦＩＤタグから信号を前記信号用アンテナが受信するときは、前記信号用アンテナに接続されるように構成されていることを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤタグ読取装置。