JP4175336B2 - リーダライタ - Google Patents

Description

本発明は、ＲＦＩＤシステムを構成するリーダライタに関するものである。

従来、非接触ＩＣカードやＲＦタグのような非接触タグとリーダライタとからなり、その両者の間で、電磁誘導により、データの授受（双方向通信）および電力の供給ができるようになっているＲＦＩＤシステムが知られている。
このようなＲＦＩＤシステムでは、リーダライタは、リーダライタ近傍の１つのあるいは複数の非接触タグと通信することができるが、リーダライタ近傍から離れた非接触タグとほぼ同時に効率的に通信することができない。

このような不都合を解消するために、リーダライタの送信回路に対して複数のアンテナ回路を設け、送信回路と複数のアンテナ回路との間にそれぞれスイッチを設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
このように、リーダライタが複数のアンテナ回路を備える場合には、その複数のアンテナ回路に含まれる複数のアンテナコイルを、隣接または重ねて配置して使用したい場合が考えられる。この場合に、アンテナコイル同士が互いに干渉するという不都合が考えられる。

ここで、アンテナコイル同士の干渉とは、アンテナコイルを隣接または重ねて配置するような場合に、リーダライタの選択されたアンテナコイルに供給される送信電力が、選択されていない他のアンテナコイルに吸収されて、減少してしまう現象をいう。
この結果、リーダライタ側の選択されたアンテナコイルに供給される送信電力が、非接触タグの側のアンテナコイルに効率的に伝達されないという不具合がある。
特開２０００−３６０２０号公報

そこで、本発明の目的は、上記の点に鑑み、１つのリーダライタで複数のアンテナコイルを使用する場合に、選択されたアンテナコイルに供給される送信電力を非接触タグの側に効率的に伝達できるようにしたリーダライタを提供することにある。

上記の課題を解決し本発明の目的を達成するために、各発明は、以下のような構成からなる。
すなわち、第１の発明は、電磁誘導を利用して、非接触タグとの間で双方向通信を行うとともに、その非接触タグに対して電力の供給を行うリーダライタであって、前記非接触タグのアンテナコイルと電磁結合するためのアンテナコイルを含む複数のアンテナ回路と、前記複数のアンテナ回路が外部に送信すべき信号を増幅する第１の増幅回路と、前記第１の増幅回路と前記複数の各アンテナ回路との間にそれぞれ設けた複数の第１のスイッチと、前記複数の各アンテナ回路が受信した信号を増幅する第２の増幅回路と、前記第２の増幅回路と前記複数の各アンテナ回路との間にそれぞれ設けた複数の第２のスイッチと、前記複数の第１のスイッチのうちの所定の１つと、前記複数の第２のスイッチのうちの所定の１つとをそれぞれオンにする制御回路とを備え、前記複数のアンテナ回路に含まれる各アンテナコイルは、ループを有するとともにほぼ同一面内に隣接して配置され、かつ、前記各アンテナコイルのループは、隣接領域ができるだけ小さくなる形状からなる。

第２の発明は、第１の発明において、前記不狂うの各アンテナ回路に含まれる各アンテナコイルの形状は、円形である。
第３の発明は、第１の発明において、前記第１及び第２のスイッチは、それぞれインピーダンスの少ないリレー回路からなる。
第４の発明は、電磁誘導を利用して、非接触タグとの間で双方向通信を行うとともに、その非接触タグに対して電力の供給を行うリーダライタであって、 前記非接触タグのアンテナコイルと電磁結合するための第１と第２のアンテナコイルと、 前記第１と第２のアンテナコイルが外部に送信すべき信号をそれぞれ増幅する第１の増幅回路と、 前記第１の増幅回路と前記第１のアンテナコイルとの間の整合をとるとともに、回路構成が接地しないで使用する形式の第１の整合回路と、前記第１の増幅回路と前記第２のアンテナコイルとの間の整合をとるとともに、回路構成が接地しないで使用する形式の第２の整合回路と、前記第１の整合回路と前記第１のアンテナコイルとの間に設けた第１のスイッチと、前記第１の整合回路と前記第２のアンテナコイルとの間に設けた第２のスイッチと、前記第１と第２の各アンテナコイルが受信した信号を増幅する第２の増幅回路と、前記第２の増幅回路と前記第１のアンテナコイルとの間に設けた第３のスイッチと、前記第２の増幅回路と前記第２のアンテナコイルとの間に設けた第４のスイッチとを備え、前記第１と第３のスイッチと、前記第２と第４のスイッチとは制御回路により切り替えられ、前記第１と第３のスイッチがオンした時に、前記第１のアンテナ回路が受信した変調信号を前記増幅回路に供給し、前記第２と第４スイッチがオンした時に、前記第２のアンテナ回路が受信した変調信号を増幅回路に供給することを特徴とする。

このような構成からなる本発明によれば、１つのリーダライタで複数のアンテナコイルを使用する場合に、選択されたアンテナコイルに供給される送信電力を非接触タグの側に効率的に伝達できる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明のリーダライタの第１実施形態の構成を示す回路図である。
この第１実施形態に係るリーダライタ１は、電磁誘導により、図示しない非接触タグとの間で双方向通信を行うことができるとともに、その非接触タグに対して電力の供給を行うことができるものである。

このために、リーダライタ１は、図１に示すように、変調回路１１と、電力増幅回路１２と、複数のアンテナ回路１３、１４と、増幅回路１５と、復調回路１６と、制御回路１７とを備えている。
さらに、このリーダライタ１は、電力増幅回路１２とアンテナ回路１３、１４との間にスイッチ２１、２２が設けられ、増幅回路１５とアンテナ回路１３、１４との間にスイッチ２３、２４が設けられている。

変調回路１１は、発振回路（図示せず）からの搬送波を制御部１７から出力される送信データに応じて変調する回路である。電力増幅回路１２は、変調回路１１からの変調信号（変調波）を電力増幅してアンテナ回路１３またはアンテナ回路１４に出力する回路である。
アンテナ回路１３は、電力増幅回路１２で電力増幅された変調信号を例えば電波の形態で放射し、非接触タグ（図示せず）からの送信電波（変調波）を受信するようになっている。このために、アンテナ回路１３は、図１に示ように、コンデンサ１３１と、アンテナの内部抵抗１３２と、アンテナコイル１３３とが直列に接続され、コンデンサ１３１の一端側がスイッチ２１の一端側に接続され、アンテナコイル１３３の一端側が接地されている。

アンテナ回路１４は、アンテナ回路１３と同様の機能を有するものである。このため、アンテナ回路１４は、図１に示ように、コンデンサ１４１と、アンテナの内部抵抗１４２と、アンテナコイル１４３とが直列に接続され、コンデンサ１４１の一端側がスイッチ２２の一端側に接続され、アンテナコイル１４３の一端側が接地されている。
増幅回路１５は、アンテナ回路１３またはアンテナ回路１４の受信した非接触タグからの変調信号を増幅する回路である。復調回路１６は、増幅回路１５の出力から受信データを復調する回路である。

制御回路１７は、ホストコンピュータ（図示せず）の指示に基づき、リーダライタ１が非接触タグ（図示せず）との間で通信を行うために、送信データを変調回路１１に出力するとともに、受信データを復調回路１６から受け取るようになっている。
また、制御回路１７は、例えばホストコンピュータの指示に従い、スイッチ２１〜２４をオンオフ制御するオンオフ信号Ｓ１〜Ｓ４を生成し、そのオンオフ信号Ｓ１〜Ｓ４によりスイッチ２１〜２４のオンオフ制御を行うようになっている。

スイッチ２１〜２４は、ＭＯＳトランジスタ、リレー回路、またはアナログスイッチのような各種の電子スイッチが使用される。
ここで、スイッチ２１〜２４は、高速で頻繁に切り換える必要がないので、信号用のリレー回路が好適である。リレー回路は、オンオフ信号（スイッチング信号）による直流電流で励磁することにより接点をオンオフするものであり、接点部分に大きな寄生インピーダンス成分を持たない。このため、スイッチ回路の部分がアンテナコイル部の共振回路に与える影響を殆ど無視することができる。

次に、図１に示すアンテナコイル１３３、１４３の構成例について、図３を参照して説明する。
アンテナコイル１３３、１４３の各形状は、図３に示すように、それぞれ円形のコイルからなり、そのコイルの巻き数は１回でも複数回でも良い。ここで、アンテナコイル１３３、１４３の形状が円形であるということは、アンテナコイル１３３、１４３の隣接領域ができるだけ小さな形状であることを意味する。

なお、アンテナコイル１３３、１４３の各形状は、上記のように円形が最適であるが、８角形、１６角形、３２角形などであっても良い。
次に、アンテナコイル１３３、１４３の使用時の配置例について、図３および図４を参照して説明する。
図３は、アンテナコイル１３３、１４３などを、例えば同一平面内に、比較的接近した状態で、一列に配置した場合である。この例は、アンテナコイル１３３、１４３の他に、アンテナコイル１５３が追加された場合である。

図４は、アンテナコイル１３３、１４３などを、例えば同一平面内に、比較的接近した状態で、縦横方向に配置した場合である。この例は、アンテナコイル１３３、１４３の他に、アンテナコイル１５３、１６３が追加された場合である。
次に、このような構成からなる第１実施形態の動作例について説明する。
この第１実施形態では、アンテナ回路１３とアンテナ回路１４とを交互に使用するというように、選択的または独立的に使用する。

まず、アンテナ回路１３を選択して使用する場合には、制御回路１７がスイッチ２１とスイッチ２３をそれぞれオンする（閉じる）。このときには、変調回路１１は、搬送波を制御部１７から出力される送信データに応じて変調し、この変調信号を電力増幅回路１２に出力する。電力増幅回路１２は、その変調信号を電力増幅してアンテナ回路１３に出力する。アンテナ回路１３は、その電力増幅された変調信号を例えば電波の形態で放射する。

一方、アンテナ回路１３は、非接触タグ（図示せず）からの送信電波（変調波）を受信する。その受信信号は、増幅回路１５で増幅されて復調回路１６に出力される。復調回路１６は、増幅回路１５の出力から受信データを復調して制御回路１７に出力する。
次に、アンテナ回路１４を選択して使用する場合には、制御回路１７がスイッチ２２とスイッチ２４をそれぞれオンする。このときには、他の回路の動作は、アンテナ回路１３を選択して使用する場合と同様である。

ところで、この第１実施形態では、アンテナコイル１３３、１４３は、図３または図４に示すように、同一平面内に比較的接近した状態で配置されているが、その形状が円形である。すなわち、隣接するアンテナコイル１３３、１４３の形状が円形であるということは、アンテナコイル１３３、１４３の隣接領域ができるだけ小さな形状である。
このため、選択されているアンテナコイル１３３に供給される送信電力が、電磁誘導作用により選択されていないアンテナコイル１４３に誘起するのをできるだけ抑制することができる。これは、アンテナコイル１４３を選択し、アンテナコイル１３３を選択しない逆の場合も同様である。

従って、第１実施形態によれば、複数のアンテナコイル１３３、１３４を図３または図４に示すように配置して使用する場合に、選択されたアンテナコイルに供給される送信電力を、非接触タグの側のアンテナコイルにできるだけ効率的に伝達できる。

（第２実施形態）
図２は、本発明のリーダライタの第２実施形態の構成を示す回路図である。
この第２実施形態に係るリーダライタ１Ａは、電磁誘導により、図示しない非接触タグとの間で双方向通信を行うことができるとともに、その非接触タグに対して電力の供給を行うことができるものである。
このために、リーダライタイ１Ａは、図２に示すように、発振回路１０と、変調回路１１Ａと、複数の電力増幅回路１２Ａ，１２Ｂと、複数のアンテナ回路１３、１４と、増幅回路１５と、復調回路１６と、制御回路１７Ａとを備えている。

さらに、このリーダライタ１Ａは、電力増幅回路１２Ａ，１２の各入力側にスイッチ３１、３２が設けられ、増幅回路１５とアンテナ回路１３、１４との間にスイッチ３３、３４が設けられている。
発振回路１０は、所定の周波数の搬送波を発生する回路である。変調回路１１Ａは、発振回路１０からの搬送波を制御部１７Ａから出力される送信データに応じて変調する回路である。この変調回路１１Ａは、トランジスタと抵抗とから構成される。

電力増幅回路１２Ａは、変調回路１１Ａの変調波を電力増幅してアンテナ回路１３に出力する回路である。電力増幅回路１２Ｂは、変調回路１１Ａの変調波を電力増幅してアンテナ回路１４に出力する回路である。
アンテナ回路１３は、電力増幅回路１２Ａで電力増幅された変調信号を例えば電波の形態で放射し、非接触タグ（図示せず）からの送信電波（変調波）を受信するようになっている。このために、アンテナ回路１３は、図２に示ように、コンデンサ１３１と、アンテナの内部抵抗１３２と、アンテナコイル１３３とが直列に接続され、コンデンサ１３１の一端側が電力増幅回路１２Ａの出力側に接続され、アンテナコイル１３３の一端側が接地されている。

アンテナ回路１４は、アンテナ回路１３と同様の機能を有するものである。このため、アンテナ回路１４は、図２に示ように、コンデンサ１４１と、アンテナ内部抵抗１４２と、アンテナコイル１４３とが直列に接続され、コンデンサ１４１の一端側が電力増幅回路１２Ｂの出力側に接続され、アンテナコイル１４３の一端側が接地されている。
増幅回路１５は、アンテナ回路１３またはアンテナ回路１４の受信した非接触タグからの変調信号を増幅する回路である。復調回路１６は、増幅回路１５の出力から受信データを復調する回路である。

制御回路１７Ａは、ホストコンピュータ（図示せず）の指示に基づき、リーダライタ１Ａが非接触タグ（図示せず）との間で通信を行うために、送信データを変調回路１１Ａに対して出力するとともに、受信データを復調回路１６から受け取るようになっている。
また、制御回路１７Ａは、例えばホストコンピュータの指示に従い、スイッチ３１〜３4をオンオフ制御するオンオフ信号Ｓ１１〜Ｓ１４を生成し、そのオンオフ信号Ｓ１１〜Ｓ１４によりスイッチ３１〜３４のオンオフ制御を行うようになっている。

スイッチ３１、３２は、電力増幅回路１２Ａ，１２Ｂの入力側に設けられて大きな電力を扱わないので、ゲート回路で実現することができる。スイッチ３３、３４は、ＭＯＳトランジスタ、リレー回路、またはアナログスイッチのような各種の電子スイッチが使用できるが、寄生インピーダンスが少ないリレー回路が好ましい。
図２に示すアンテナコイル１３３、１４３の形状や配置例は、図１に示すアンテナコイル１３３、１４３と同様に、図３および図４のようになっている。

次に、このような構成からなる第２実施形態の動作例について説明する。
この第２実施形態では、アンテナ回路１３とアンテナ回路１４とを交互に使用するというように、選択的または独立的に使用する。加えてアンテナ回路１３とアンテナ回路１４を同時に使用する形態も含まれる。
まず、アンテナ回路１３を選択して使用する場合には、制御回路１７Ａがスイッチ３１、３４をそれぞれオンする。このときには、変調回路１１Ａは、発振回路１０からの搬送波を制御部１７Ａから出力される送信データに応じて変調し、この変調信号を電力増幅回路１２Ａに出力する。電力増幅回路１２Ａは、その変調信号を電力増幅してアンテナ回路１３に出力する。アンテナ回路１３は、その電力増幅された変調信号を例えば電波の形態で放射する。

一方、アンテナ回路１３は、非接触タグ（図示せず）からの送信電波（変調波）を受信する。その受信信号は、増幅回路１５で増幅されて復調回路１６に出力される。復調回路１６は、増幅回路１５の出力から受信データを復調して制御回路１７Ａに出力する。
次に、アンテナ回路１４を選択して使用する場合には、制御回路１７Ａがスイッチ３２、３３をそれぞれオンする。このときには、電力増幅回路１２Ａが電力増幅回路１２Ｂに置き換わって動作するが、それ以外の他の回路の動作は、アンテナ回路１３を選択して使用する場合と同様である。

同時にアンテナ回路１３とアンテナ回路１４を使用する場合には、増幅回路１５と復調回路１６をアンテナ回路１３およびアンテナ回路１４用に個別に用意すればよい（図示せず）。これにより、選択した複数のスイッチをオンにするように制御回路１７Ａを動作させれば、複数のリーダライタとアンテナで同時に双方向通信が可能となる。
ところで、この第２実施形態では、アンテナコイル１３３、１４３は、図３または図４に示すように、同一平面内に比較的接近した状態で配置されているが、その形状が円形である。従って、第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を実現できる。

（第３実施形態）
図５は、本発明のリーダライタの第３実施形態の構成を示す回路図である。
この第３実施形態に係るリーダライタ１Ｂは、電磁誘導により、図示しない非接触タグとの間で双方向通信を行うことができるとともに、その非接触タグに対して電力の供給を行うことができるものである。
このために、リーダライタイ１Ａは、図５に示すように、変調回路１１と、電力増幅回路１２と、複数の整合回路５１、５２と、アンテナコイル５３、５４と、増幅回路１５と、復調回路１６と、制御回路１７Ｂとを備えている。

さらに、このリーダライタ１Ａは、整合回路５１、５２と対応するアンテナコイル５３、５４との間にスイッチ６１、６２がそれぞれ設けられ、増幅回路１５とアンテナコイル５３、５４との間にスイッチ６３、６４が設けられている。
変調回路１１は、発振回路（図示せず）からの搬送波を制御部１７Ｂから出力される送信データに応じて変調する回路である。電力増幅回路１２は、変調回路１１からの変調波を電力増幅し、これを整合回路５１およびアンテナコイル５３、または整合回路５２およびアンテナコイル５４に出力するものである。

整合回路５１は、電力増幅回路１２とアンテナコイル５３とのインピーダンスの整合をとるとともに、アンテナコイル５３と共振回路を形成するための素子成分を含む回路である。この整合回路５１は、その回路構成が接地しないで使用する形式のものである。すなわち、整合回路５１は、回路構成の素子中に接地して使用するものを含まない。
整合回路５２は、電力増幅回路１２とアンテナコイル５４とのインピーダンスの整合をとるとともに、アンテナコイル５４と共振回路を形成するための素子成分を含む回路である。この整合回路５２は、その回路構成が接地しないで使用する形式のものである。すなわち、整合回路５２は、回路構成の素子中に接地して使用するものを含まない。

アンテナコイル５３は、電力増幅回路１２で電力増幅された変調信号を例えば電波の形態で放射し、非接触タグ（図示せず）からの送信電波（変調波）を受信するようになっている。このため、アンテナコイル５３は、その一端側が接地され、その他端側がスイッチ６１を介して整合回路５１の出力側に接続されるとともに、スイッチ６３を介して増幅回路１５の入力側に接続されている。

アンテナコイル５４は、アンテナコイル５３と同様の機能を備えている。このため、アンテナコイル５４は、その一端側が接地され、その他端側がスイッチ６２を介して整合回路５２の出力側に接続されるとともに、スイッチ６４を介して増幅回路１５の入力側に接続されている。
増幅回路１５は、アンテナコイル５３またはアンテナコイル５４の受信した非接触タグからの変調信号を増幅する回路である。復調回路１６は、増幅回路１５の出力から受信データを復調する回路である。

制御回路１７Ｂは、ホストコンピュータ（図示せず）の指示に基づき、リーダライタ１Ｂが非接触タグ（図示せず）との間で通信を行うために、送信データを変調回路１１に出力するとともに、受信データを復調回路１６から受け取るようになっている。
また、制御回路１７Ｂは、例えばホストコンピュータの指示に従い、スイッチ６１〜６４をオンオフ制御するオンオフ信号Ｓ２１〜Ｓ２４を生成し、そのオンオフ信号Ｓ２１〜Ｓ２４によりスイッチ６１〜６４のオンオフ制御を行うようになっている。

スイッチ６１〜６４は、ＭＯＳトランジスタ、リレー回路、またはアナログスイッチのような各種の電子スイッチが使用できる。
次に、このような構成からなる第３実施形態の動作例について説明する。
この第３実施形態では、アンテナコイル５３とアンテナコイル５４とを交互に使用するというように、選択的または独立的に使用する。

まず、アンテナコイル５３を選択して使用する場合には、制御回路１７Ｂがスイッチ６１とスイッチ６３をそれぞれオンする。このときには、変調回路１１は、搬送波を制御部１７Ｂから出力される送信データに応じて変調し、この変調信号を電力増幅回路１２に出力する。電力増幅回路１２は、その変調信号を電力増幅したのち、整合回路５１を介してアンテナコイル５３に出力する。アンテナコイル５３は、その電力増幅された変調信号を例えば電波の形態で放射する。

一方、アンテナコイル５３は、非接触タグ（図示せず）からの送信電波（変調波）を受信する。その受信信号は、増幅回路１５で増幅されて復調回路１６に出力される。復調回路１６は、増幅回路１５の出力から受信データを復調して制御回路１７Ｂに出力する。
次に、アンテナコイル５４を選択して使用する場合には、制御回路１７Ｂがスイッチ６２とスイッチ６４をそれぞれオンする。このときには、他の回路の動作は、アンテナ回路５３を選択して使用する場合と同様である。

ところで、この第３実施形態では、スイッチ６１、６３をオンしてアンテナコイル５３を選択使用する場合には、スイッチ６２、６４はオフしてアンテナコイル５４は開放した状態にある。このため、アンテナコイル５３、５４同士が隣接または重ねて配置されているような場合であっても、アンテナコイル５４には、アンテナコイル５３の動作に基づく誘導起電力が発生しない。しかも、アンテナコイル５４は、アンテナコイル５３に供給される送信電力を減衰させることがない。

これは、アンテナコイル５４を選択して使用し、アンテナコイル５３を選択しない逆の場合も同様である。
従って、第３実施形態によれば、複数のアンテナコイル５３、５４のそれぞれの形状、大きさ、配置状態などにかかわらず、選択したアンテナコイルを独立に駆動でき、また選択したアンテナコイルに供給される送信電力を、非接触タグの側のアンテナコイルに効率的に伝達できる。
（第４実施形態）
図６は、本発明のリーダライタの第４実施形態の構成を示す回路図である。

この第４実施形態に係るリーダライタ１Ｃは、電磁誘導により、図示しない非接触タグとの間で双方向通信を行うことができるとともに、その非接触タグに対して電力の供給を行うことができるものである。
この第４実施形態に係るリーダライタイ１Ｃは、図５に示すリーダライタ１Ｂの構成を基本とし、図５に示す整合回路５１、５２を、図６に示す整合回路５１Ａ，５２Ｂに置き換えたものである。

整合回路５１Ａは、電力増幅回路１２とアンテナコイル５３とのインピーダンスの整合をとるとともに、アンテナコイル５３と共振回路を形成するための素子成分を含む回路である。この整合回路５１Ａは、その回路構成が接地して使用する形式のものである。すなわち、整合回路５１Ａは、回路構成の素子中に接地して使用するものを含む。
また、整合回路５２Ａは、電力増幅回路１２とアンテナコイル５４とのインピーダンスの整合をとるとともに、アンテナコイル５４と共振回路を形成するための素子成分を含む回路である。この整合回路５２Ａは、その回路構成が接地して使用する形式のものである。すなわち、整合回路５２Ａは、回路構成の素子中に接地して使用するものを含む。

このように、整合回路５１Ａが接地されている場合には、スイッチ６１をオフにしてアンテナコイル５３を切り離しても、その整合回路５１Ａが電力増幅回路１２の負荷となってしまう不具合がある。このような不具合は、整合回路５２Ａについても同様である。
そこで、この第４実施形態では、電力増幅回路１２と整合回路５１Ａ，５２Ａとの間に、スイッチ６５、６６をそれぞれ設け、そのスイッチ６５、６６を制御回路１７Ｃのオンオフ信号Ｓ２５，Ｓ２６によりオンオフ制御するようにした。

この第４実施形態の他の部分の構成は、図５に示す第３実施形態の構成と同様であるので、同一の構成要素には同一符号を付してその説明を省略する。
このような構成からなる第４実施形態では、アンテナコイル５３とアンテナコイル５４とを交互に使用するというように、選択的または独立的に使用する。
すなわち、アンテナコイル５３を選択して使用する場合には、制御回路１７Ｃがスイッチ６５、６１、６３をそれぞれオンする。このときには、整合回路５２Ａが電力増幅回路１２の負荷にはならない。

一方、アンテナコイル５４を選択して使用する場合には、制御回路１７Ｃがスイッチ６６、６２、６４をそれぞれオンする。このときには、整合回路５１Ａが電力増幅回路１２の負荷にはならない。
従って、第４実施形態によれば、第３実施形態と同様の作用効果を実現することができる。
（実施形態の第１の適用例）
次に、図５または図６に示す第３または第４実施形態のリーダライタを、図書館に配置された複数の本棚の中から、非接触タグが付されている本（書籍）を検索するシステムに適応する場合について説明する。

この場合には、図５に示すアンテナコイル５３、５４に相当するアンテナコイルとして、図７に示すようなものを用意する。
すなわち、複数の本棚のうちの１つを検索するための本棚検索用アンテナコイル７１と、その各本棚中の分割された各ブロックを検索するための複数のブロック検索用アンテナコイル７２とからなる。

本棚検索用アンテナコイル７１は本棚全体を網羅するものであり、その本棚の大きさに合わせて所定のループ状に形成され、例えば本棚の背面側に配置されている。また、複数のブロック検索用アンテナコイル７２は、本に付されている非接触タグに応じた所定のループ状に形成され、例えば本棚の背面側に配置されている。従って、アンテナコイル７１と複数のアンテナコイル７２とは、そのループ面が重複した状態で配置されている。

このような構成からなる本を検索するシステムでは、まず、本棚検索用アンテナコイル７１を駆動することにより、複数の本棚のうちのから希望の本棚を検索することができる。そして、その本棚が特定され場合には、複数のアンテナコイル７２を選択的に使用していくことにより、その本棚のブロックのうちから希望している本があるブロック（場所）を特定することができる。

この場合には、図７に示すように、本棚検索用アンテナコイル７１と複数のブロック検索用アンテナコイル７２とでは、その大きさが異なる。従って、本棚検索用アンテナコイル７１は高出力のリーダライタで使用し、ブロック検索用アンテナコイル７２は低出力のリーダブロックで使用するというように、役割分担させるようにしても良い。
この例は、非接触タグが付された本が整列している本棚の面とアンテナコイルの面とが対向する場合であるが、他の適用例として非接触タグが付された本の検索以外にも適用できる。

例えば、非接触タグが付された物品や商品が乱雑に置かれた場合に、それを検出するシステムにも有効である。
（実施形態の第２の適用例）
次に、図５または図６に示す第３または第４実施形態のリーダライタを、宅配便仕分けシステムに適用する場合について説明する。

ベルトコンベア上を搬送される荷物に付されている非接触タグは、その付された向きが一定ではなく、またベルトコンベア上を搬送される荷物の向きも必ずしも一定ではない。このため、荷物に付された非接触タグの情報をリーダライタで読み取る場合に、そのリーダライタのアンテナコイルが１つでは、読み取りミスの可能性があり信頼性に欠ける恐れがある。

そこで、この場合には、図５に示すアンテナコイル５３、５４に相当するアンテナコイルとして、図８に示すようなものを用意するようにした。すなわち、例えば絶縁基板上に、導体をループ状に形成にさせた３つのアンテナコイル８１〜８３からなる検出器を用意するようにした。
この検出器では、アンテナコイル８１をほぼ水平方向に向けて配置させ、残りの２つのアンテナコイル８２、８３をアンテナコイル８１の左右両端からほぼ垂直方向に下方に向けてそれぞれ配置させ、３のアンテナコイル８１〜８３が、全体としてほぼコ字状に配置されるようにした。

そして、このような構成の検出器をベルトコンベアの真上に配置させ、そのベルトコンベア上を非接触タグを付した荷物が搬送される際に、その荷物が検出器内を通過できるようにした。これにより、リーダライタは３つのアンテナコイル８１〜８３を選択的に使用して非接触タグの情報を読み取ることができるので、読み取りミスがなくなり信頼性が向上する。

なお、買い物かごに入れられた商品に非接触タグを付し、その非接触タグの商品情報を読むシステムに適用することも可能である。この場合には、商品に付された非接触タグはその方向がまちまちであるが、その非接触タグの情報を読み取りミスをするおそれがある。しかし、図８に示すように、その複数のアンテナコイルを組み合わせて選択的に使用すれば、複数の方向から非接触タグの商品情報を確実に読み取ることができる。

本発明のリーダライタの第１実施形態の構成を示す回路図である。 本発明のリーダライタの第２実施形態の構成を示す回路図である。 第１実施形態または第２実施形態のアンテナコイルの形状、および配置例を示す平面図である。 第１実施形態または第２実施形態のアンテナコイルの形状、および他の配置例を示す平面図である。 本発明のリーダライタの第３実施形態の構成を示す回路図である。 本発明のリーダライタの第４実施形態の構成を示す回路図である。 第３または第４実施形態の第１の適用例に使用されるアンテナコイルの構成例を示す図である。 第３または第４実施形態の第１の適用例に使用されるアンテナコイルの他構成例を示す図である。

符号の説明

１、１Ａ〜１Ｃ・・・リーダライタ、１１、１１Ａ・・・変調回路、１２、１２Ａ，１２Ｂ・・・電力増幅回路、１３、１４・・・アンテナ回路、１５・・・増幅回路、１６・・・復調回路、１７、１７Ａ〜１７Ｃ・・・制御回路、２１〜２４、３１〜３４、６１〜６６・・・スイッチ、５１、５２、５１Ａ，５１Ｂ・・・整合回路、５３、５４・・・アンテナコイル。

Claims (8)

1. 電磁誘導を利用して、非接触タグとの間で双方向通信を行うとともに、その非接触タグに対して電力の供給を行うリーダライタであって、
   前記非接触タグのアンテナコイルと電磁結合するためのアンテナコイルを含む複数のアンテナ回路と、
   前記複数のアンテナ回路が外部に送信すべき信号を増幅する第１の増幅回路と、
   前記第１の増幅回路と前記複数の各アンテナ回路との間にそれぞれ設けた複数の第１のスイッチと、
   前記複数の各アンテナ回路が受信した信号を増幅する第２の増幅回路と、
   前記第２の増幅回路と前記複数の各アンテナ回路との間にそれぞれ設けた複数の第２のスイッチと、
   前記複数の第１のスイッチのうちの所定の１つと、前記複数の第２のスイッチのうちの所定の１つとをそれぞれオンにする制御回路とを備え、
   前記複数のアンテナ回路に含まれる各アンテナコイルは、ループを有するとともにほぼ同一面内に隣接して配置され、かつ、前記各アンテナコイルのループは、隣接領域ができるだけ小さくなる形状からなることを特徴とするリーダライタ。
2. 前記複数の各アンテナ回路に含まれる各アンテナコイルの形状は、円形であることを特徴とする請求項１に記載のリーダライタ。
3. 前記第１および第２のスイッチは、それぞれ寄生インピーダンスの少ないリレー回路からなることを特徴とする請求項１に記載のリーダライタ。
4. 電磁誘導を利用して、非接触タグとの間で双方向通信を行うとともに、その非接触タグに対して電力の供給を行うリーダライタであって、
   前記非接触タグのアンテナコイルと電磁結合するための第１と第２のアンテナコイルと、
   前記第１と第２のアンテナコイルが外部に送信すべき信号をそれぞれ増幅する第１の増幅回路と、
   前記第１の増幅回路と前記第１のアンテナコイルとの間の整合をとるとともに、回路構成が接地しないで使用する形式の第１の整合回路と、
   前記第１の増幅回路と前記第２のアンテナコイルとの間の整合をとるとともに、回路構成が接地しないで使用する形式の第２の整合回路と、
   前記第１の整合回路と前記第１のアンテナコイルとの間に設けた第１のスイッチと、
   前記第１の整合回路と前記第２のアンテナコイルとの間に設けた第２のスイッチと、
   前記第１と第２の各アンテナコイルが受信した信号を増幅する第２の増幅回路と、
   前記第２の増幅回路と前記第１のアンテナコイルとの間に設けた第３のスイッチと、
   前記第２の増幅回路と前記第２のアンテナコイルとの間に設けた第４のスイッチとを備え、
   前記第１と第３のスイッチと、前記第２と第４のスイッチとは制御回路により切り替えられ、前記第１と第３のスイッチがオンした時に、前記第１のアンテナ回路が受信した変調信号を前記増幅回路に供給し、前記第２と第４スイッチがオンした時に、前記第２のアンテナ回路が受信した変調信号を増幅回路に供給することを特徴とするリーダライタ。
5. 前記第１の増幅回路と前記第１の整合回路との間に第５のスイッチを設け、前記第１の増幅回路と前記題２の整合回路との間に第６のスイッチを設け、前記制御回路により前記第１と第３のスイッチがオンした時に、第５のスイッチもオンし、前記第２と第４のスイッチがオンした時に、第６のスイッチもオンすることを特徴とする請求項４に記載のリーダライタ。
6. 前記複数の第１のスイッチのうちの所定の１つと、前記複数の第２のスイッチのうちの所定の１つと、前記複数の第３のスイッチのうちの所定の１つとをそれぞれオンにする制御回路を、さらに備えたことを特徴とする請求項５に記載のリーダライタ。
7. 前記第１と第２のアンテナコイルは、一方が親アンテナコイル、他方がアンテナコイルとからなり、
   前記親アンテナコイルは、導体をループ状に形成させたものからなり、
   前記子アンテナコイルは、導体をループ状に形成させるとともに、前記親アンテナコイルのループの面積よりも相対的にループの面積が小さなものであることを特徴とする請求項５乃至請求項６のうちの何れか１の請求項に記載のリーダライタ。
8. 前記第１及び第２のアンテナコイルに加えて、第３のアンテナコイルを有し、前記第１、２及び３のアンテナコイルは、それぞれ導体をループ状に形成させた３つのアンテナコイルからなり、
   そのうちの１つをほぼ水平方向に向けて配置させ、残りの２つを前記水平方向に配置されるアンテナコイルの左右両端からほぼ垂直方向に向けてそれぞれ配置させ、
   ３のアンテナコイルは、全体としてほぼコ字状に配置されていることを特徴とする請求項５乃至請求項７のうちの何れか１の請求項に記載のリーダライタ。

Images