JPH11316807A - データ通信装置 - Google Patents
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- Devices For Checking Fares Or Tickets At Control Points (AREA)
- Near-Field Transmission Systems (AREA)
Abstract
て、タグの方向にかかわらずデータ通信を行えるように
すること。 【解決手段】 物品を搬送する搬送経路上に通信領域1
4を設ける。通信領域14のタグの入口側の開口面から
所定角度傾けてxy平面受信ループコイルL20,L2
1を配置する。受信ループコイルL20,L21の出力
を夫々検波した後、加算回路35で加算する。こうすれ
ばタグ13の面が第1の面と平行な状態からz軸方向に
沿ってどの方向に回転しても、データ通信が行える。
Description
回数券システム等の非接触識別システムに用いられるデ
ータ通信装置に関するものである。
いられる物品識別システムや電子回数券システム等にお
いては、物品を識別して管理するシステムが必要とな
る。そこで特開平1−163991号のように識別対象物にメ
モリを有するタグ(データキャリア又はIDカードとも
いう)を設け、電磁誘導によって非接触データ伝送を行
い、タグに必要な情報を書込んだり、必要に応じてその
情報を読出すようにした識別システムが提案されてい
る。このようなタグは荷物やパレット等に取付けられ、
又は使用者が所持しており、荷物等の搬送経路や入退室
ゲートの側方に配置されたデータ通信装置からタグに必
要なデータを書込み又は読出すように構成される。
は、データ通信装置は送信用アンテナコイル,受信用ア
ンテナコイルと制御部から成り立っており、送受信アン
テナコイルは一体に形成されたコイルユニットや2つの
コイルを兼用させたものもある。そして従来の識別シス
テムでは、送受信アンテナコイルとタグとを対向させて
データ通信を行っている。このような場合に通信距離を
大きくするには送受信アンテナコイルの形状を大きくす
るか、送信時のパワーを大きくする必要がある。しかし
タグ側での受信エネルギーは送受信アンテナコイルから
タグまでの距離の3乗に反比例するため、通信距離を大
きくするためには送信電力を大幅に大きくしなければな
らなくなり、実用上十分な距離が得られないという欠点
があった。
アンテナコイルと受信アンテナコイルを1組としてこれ
を2組使用し、互いに同軸上で対向させるようにしてア
ンテナコイルを配置し、通信領域を拡大するようにした
構成が示されている。これは図26に示すように、リー
ドライトヘッド200に平面状の平行なアンテナコイル
201,202を接続する。各アンテナ内には送信コイ
ル203と受信コイル204とが夫々同軸に封入されて
いる。このようにすればこれらのアンテナコイル20
1,202の間では比較的広い範囲でタグ205との間
の通信が可能となる。
な従来の識別システムによれば、図27(a)に示すよ
うに2つのアンテナコイル201,202の面とタグ2
05のコイルが設けられる面とがほぼ平行であれば、比
較的広い範囲で通信ができるが、図27(b)に示すよ
うにタグの面がこれと垂直方向であれば通信領域が狭く
なり、タグとの通信がほとんどできなくなるという欠点
があった。従って例えば物流システム等において物品に
タグを取付けてベルトコンベア上等を搬送する場合に
は、タグが取付けられる向きが一定していなければ通信
を行うことができず、応用範囲が限られてしまうという
欠点があった。
てなされたものであって、通信領域内ではタグの向きに
かかわらず通信できるようにすることを目的とする。
は、タグとの間で電磁誘導により非接触データ通信を行
うデータ通信装置であって、互いに平行な第1,第2の
面で囲まれる領域を通信領域とすると、前記第1,第2
の面に対して夫々所定角度傾け、前記通信領域を形成す
る面に沿って巻かれた互いに対称な第1グループの受信
ループコイルと、前記第1グループの受信ループコイル
からの出力によって前記通信領域にあるタグからの信号
を受信する受信部と、前記通信領域に配置された複数の
送信コイルと、前記送信コイルを駆動する送信部と、を
有することを特徴とするものである。
磁誘導により非接触データ通信を行うデータ通信装置で
あって、互いに平行な第1,第2の面で囲まれる領域を
通信領域とし、前記第1,第2の面に対して所定角度傾
け、前記通信領域を形成する面に沿って巻かれた互いに
対称な第1グループの受信ループコイルと、前記第1グ
ループの各受信ループコイルを前記通信領域の第1の面
に垂直な軸に沿って90°回転させた位置に、通信領域
を形成する面に沿って巻かれた第2グループの受信ルー
プコイルと、前記第1,第2グループの受信ループコイ
ルからの出力によって前記通信領域にあるタグからの信
号を受信する受信部と、前記通信領域に配置された複数
の送信コイルと、前記送信コイルを駆動する送信部と、
を有することを特徴とするものである。
のデータ通信装置において、前記各グループ毎の夫々の
受信ループコイルで構成される面が互いに直交するよう
に配置されたことを特徴とするものである。
いずれか1項のデータ通信装置において、前記各グルー
プの受信ループコイルは、夫々互いに対称な2つの受信
ループコイルを1組として、受信ループコイルの夫々に
互いに平行な複数組の受信ループコイルを前記通信領域
に沿って所定間隔を隔てて配置したことを特徴とするも
のである。
いずれか1項のデータ通信装置において、前記各グルー
プの受信ループコイルは、通信領域の第1,第2の面の
少なくとも一方の面に沿ってその端部を折り曲げて形成
したことを特徴とするものである。
タ通信装置において、前記受信部は、前記第1グループ
の各受信ループコイルの出力を夫々検波する検波回路
と、前記各検波回路の出力を加算する加算回路と、を有
することを特徴とするものである。
タ通信装置において、前記受信部は、前記夫々のグルー
プの各受信ループコイルの出力を夫々検波する検波回路
と、前記各検波回路の出力を各グループ毎に夫々加算す
る加算回路と、を有することを特徴とするものである。
いずれか1項のデータ通信装置において、前記受信部
は、前記各受信ループコイルの出力を夫々検波する検波
回路と、前記各検波回路の出力レベルの高い検波回路の
出力を選択する選択回路と、を有することを特徴とする
ものである。
タ通信装置において、前記受信部は、前記第1グループ
の一方の受信ループコイルの出力の位相を反転するπ位
相シフト手段と、前記一方の受信ループコイルの出力を
前記π位相シフト手段を介して入力し、他方の受信ルー
プコイルの出力を直接入力して加算する第1の加算回路
と、前記夫々の受信ループコイルの出力を直接入力して
加算する第2の加算回路と、を有することを特徴とする
ものである。
ータ通信装置において、前記受信部は、前記各グループ
の受信ループコイルの各グループ毎に設けられ、各グル
ープの一方の受信ループコイルの出力の位相を反転する
π位相シフト手段と、前記各グループ毎に、前記一方の
受信ループコイルの出力を前記π位相シフト手段を介し
て入力し、他方の受信ループコイルの出力を直接入力し
て加算する第1,第2の加算回路と、前記夫々の受信ル
ープコイルの出力を直接入力して加算する第3の加算回
路と、を有することを特徴とするものである。
のいずれか1項のデータ通信装置において、前記受信部
は、前記各グループの受信ループコイル毎に設けられ、
各グループのうち一方の受信ループコイルの出力の位相
をπ/2シフトするπ/2位相シフト手段と、各グルー
プ毎に前記受信ループコイルの出力を直接及び前記π/
2位相シフト手段を介して加算する加算回路と、を有す
ることを特徴とするものである。
及び10のいずれか1項のデータ通信装置において、前
記受信部は、前記各加算回路の出力を復号化する復号化
回路と、前記復号化回路の出力のうち受信信号強度の高
い加算回路より出力される復号化出力を選択する選択回
路と、を有することを特徴とするものである。
2のデータ通信装置において、前記送信部は、断続的に
送信コイルを駆動するものであり、前記受信部は、前記
受信ループコイルの出力と受信部との間に接続され、前
記送信部より送信コイルを駆動する間に前記受信ループ
コイルの端部を開放状態とするスイッチ回路を有するこ
とを特徴とするものである。
3のデータ通信装置において、前記通信領域の外周部を
シールド材料で被うと共に、前記通信領域の第1,第2
の面に枠状シールド部を形成したことを特徴とするもの
である。
データ通信装置において、前記通信領域とシールド材料
との間を高透磁率の磁性材料から成る筐体で被ったこと
を特徴とするものである。
2のいずれか1項のデータ通信装置において、各受信ル
ープコイルは、前記通信領域の第1又は第2の面に沿っ
て巻回方向を逆転させたノイズキャンセル用ループを有
することを特徴とするものである。
6,9のいずれか1項のデータ通信装置において、前記
データ通信装置は、前記通信領域内で前記タグの方向を
チルトさせるチルト機構を有することを特徴とするもの
である。
データ通信装置において、前記チルト機構は、通信領域
に前記タグが進入した後に駆動することを特徴とするも
のである。
ータ通信装置において、前記複数組の受信ループコイル
は、夫々独立して形成され、その出力を加算する加算を
有することを特徴とするものである。
電磁誘導により非接触データ通信を行うデータ通信装置
であって、互いに直交するxyz平面に含まれる3軸の
ループコイルから成り、各軸に対して夫々45°の角度
に形成された開口部よりタグを通過させる受信ループコ
イルと、前記第1グループの受信ループコイルからの出
力によって前記通信領域にあるタグからの信号を受信す
る受信部と、前記通信領域に配置された複数の送信コイ
ルと、前記送信コイルを駆動する送信部と、を有するこ
とを特徴とするものである。
の形態によるデータ通信装置とこれに接続される送信ア
ンテナ及び受信アンテナを示す図である。本実施の形態
による識別システムのデータ通信装置は、搬送経路11
上を搬送される物品12にタグ13を張り付け、電磁誘
導によりタグ13のデータを読取り、又はタグ13に情
報を書込むものである。図1において搬送方向を−y軸
とし、破線で示す直方体状の部分はタグ13とデータ通
信を行う搬送経路11上の通信領域14とする。この通
信領域14を形成する各面のうち搬送経路11と垂直な
入口側、及び出口側を夫々第1,第2の面14a,14
bとする。図3(a)はこの通信領域14に設けられる
送信コイルを示している。送信コイルはこの直方体状の
通信領域14の各面、即ちyz平面上の直方体の両側に
設けられるx軸送信コイルL1とL2、又通信領域の入
口側及び出口側の面14a,14bに沿って設けられる
y軸送信コイルL3,L4、及び上面と下面に夫々設け
られるz軸送信コイルL5,L6によって構成されてい
る。図2に示すようにIDコントローラ21から出力さ
れる送信データTxDは符号化回路22により符号化さ
れ、変調回路23で変調信号に変換される。変調信号は
アンテナ選択回路24を介して送信ドライバ回路25,
26,27のいずれかに選択的に信号が与えられる。そ
して送信ドライバ回路25,26,27によって、x軸
方向の送信コイルL1,L2とy軸方向の送信コイルL
3,L4及びz軸方向の送信コイルL5,L6が順次駆
動されることとなる。
うに3軸の対向アンテナを用いることなく、図3(b)
に示すように通信領域14の側面と上面に沿ってL字形
に形成した送信コイルL7を用いてもよい。更にL字形
の送信コイルL7の側面に平面状のループアンテナL8
を加え、これらを45°の位相差をもって同時に駆動す
るようにしてもよい。
成について図1を用いて説明する。この実施の形態で
は、直方体状の通信領域14の入口側の第1の面14
a、及び出口側の第2の面14bに約45°の角度でz
軸に平行に対称な2つのxy平面受信ループコイルL2
0,L21を設ける。図4はこの直方体状の通信領域1
4を上から見た図である。受信ループコイルL20,L
21は通信領域14を形成する他の4面に沿ってループ
状に形成され、2つの受信ループコイルL20,L21
のなす面を直角とする。これらの2つのループコイルを
第1グループの受信ループコイルとする。これらの受信
ループコイルL20,L21と送信コイルL1〜L6と
が第1,第2の面14a,14bを開放した角筒状の図
示しないフレーム内に封入されている。
1に示すように夫々受信アンプ31,32に接続され
る。受信アンプ31,32はフィルタと増幅器を有して
おり、増幅出力は夫々検波回路33,34に与えられ
る。検波回路33,34は各ループコイルで受信した信
号を検波するものであり、検波出力は加算回路35によ
り加算される。この加算出力は復号化回路36に与え
る。復号化回路36は加算した信号を復号化し、受信信
号RxDとしてIDコントローラ21に出力するもので
ある。
1とタグ13との通信について図4,図5を用いて説明
する。まず図4(a),図5(a)に示すようにタグ1
3のコイルの面がx軸に垂直方向、即ちタグ13がyz
平面にある場合には、タグのコイル面の法線方向はx軸
であるため、タグから放射される磁束は受信ループコイ
ルL20,L21の双方と鎖交する。従って受信ループ
コイルL20,L21の双方で誘導電流が生じる。図5
の受信ループコイルの矢印は電流方向を示しており、こ
のとき受信ループコイルL20,L21を図5(a)に
示すように接続しておくと、タグからの誘導電流が打ち
消されることとなる。従って図1に示すように2つの受
信ループコイルからの出力を夫々独立して増幅検波し、
検波出力を加算回路35で加算する。又図4(b),図
5(b)に示すようにタグ13のコイル面の法線方向が
y軸方向である場合には、その磁束により受信ループコ
イルL20,L21の双方に鎖交する。このとき図5
(b)に示すように2つの受信ループコイルを接続して
おくと、タグからの誘導電流は加算されることとなる。
一方図4(c),図6に示すようにタグ13の法線方向
がx軸から45°傾いてタグ13の面と受信ループコイ
ルL20の面とが一致している場合には、受信ループコ
イルL21からの出力は得られないが、受信ループコイ
ルL20から出力が得られることとなる。又タグ13の
面が受信ループコイルL21の面と一致していれば、受
信ループコイルL21のみから出力が得られる。このよ
うにタグ13は図4(a)に示す状態からz軸方向に沿
ってどのように回転しても、2つの受信ループコイルL
20,L21から受信信号を得ることができる。
L2等と同軸に、図7に示すように従来の受信コイルL
11,L12を対向して配置した場合の受信コイルL1
1,L12に得られる受信感度と、図1に示すように第
1,第2の面14a,14bから45°傾けた2つの受
信ループコイルL20,L21で得られる受信感度とを
比較する。図7に示す2つの対向型受信コイルL11,
L12と図1の2つの受信ループコイルL20,L21
とで形成される立方体を同一の大きさの立方体とし、各
辺が2aの正方形とする。この場合には対向型の受信コ
イルL11,L12の一辺は2aの正方形となり、受信
ループコイルL20,L21は2√2a×2aの長方形
となる。ここで各受信コイルに電流Iを流した場合にタ
グの位置に生じる磁界強度を算出することによって、タ
グが発生する磁束と受信ループコイルとの鎖交量とは相
互結合の持つ対称性があることから、受信感度を比較す
ることができる。ここではタグのコイルの面積は受信コ
イル等に比べて十分小さく、夫々の受信ループコイルが
中心点で生じる磁界強度はタグのコイルの範囲内で均一
として算出する。従来の対向型受信コイルの磁界強度で
は、受信コイルL11,L12が作る磁束は受信コイル
に流す電流をIとすると、x軸方向の成分となり、その
磁界強度Hpは次式で与えられる。 Hp=2I/√3πa
0,L21の中心部に作る磁束は2つの磁界の合成成分
のx軸方向に作る磁界とすると、磁界強度Hrは次式で
与えられる。 Hr=3I/√3πa このように磁界強度比は1.5となり、本発明による受
信ループコイルは中心での受信感度は約1.5倍優れて
いることがわかる。しかも前述したようにタグがどの方
向を向いていてもほぼ同一の受信感度で受信できるとい
う優れた特徴がある。
明する。図8(a),(b)は第2の実施の形態による
受信ループコイル部分の斜視図及び上面図である。送信
部及び受信側の信号処理部は前述した第1の実施の形態
と同一であるので、説明を省略する。この実施の形態で
はxy平面受信ループコイルL20とL21との成す角
度を90°以下とし、開口面側と受信ループコイルL2
0,L21との角度θを45°以上としたものである。
こうすれば受信ループコイルの面がy軸方向に近づくた
め、タグ13のコイル面の法線がx方向を向いていると
きに双方の受信ループコイルの対向面積が増え、鎖交磁
束も増えることとなる。従ってタグ13がx軸方向に向
いている場合の受信感度を高くすることができる。又角
度θを45°以下とすれば、タグ13がy軸方向を向い
ている場合の受信感度を高くすることができる。
明する。送信部及び受信側の信号処理部は前述した第1
の実施の形態と同一であるので、説明を省略する。本実
施の形態は図9に示すように、対称なxy平面受信ルー
プコイルL20−1と受信ループコイルL21−1とを
1組の受信ループコイルとすると、4組の受信ループコ
イルL20−1,L21−1〜L20−4,L21−4
を所定の間隔を隔ててy軸方向に配置する。こうして通
信領域14をy軸方向に拡大すると共に、受信感度を向
上させるようにしたものである。こうすれば広い範囲で
の通信が可能となり、搬送経路11を搬送される物品1
2の搬送速度が大きい場合や、書込み又は読出しのデー
タ量が多い場合にも、確実に通信することができる。
明する。送信部及び受信側の信号処理部は前述した第1
の実施の形態と同一であるので、説明を省略する。本実
施の形態は図10に示すように、通信領域が一定の範囲
Lに限定されている場合に受信ループコイルL20−1
〜L20−3,L21−1〜L21−3の間隔を限定範
囲L内にとどめるために、その一部を折り曲げて第1,
第2の面に沿うように構成したものである。この場合に
は複数個のループアンテナを用いても限定範囲L内に受
信ループコイルをとどめることができる。
によるデータ通信装置の受信ループコイルの構成を示す
斜視図、図11(b)はその上面図である。この実施の
形態によるデータ通信装置の送信部については第1の実
施の形態と同一であるので、詳細な説明を省略する。又
この実施の形態では第1の実施の形態と同一部分は同一
符号を付している。この実施の形態では通信領域14に
前述した第1の実施の形態と同様に第1グループのxy
平面受信データコイルL20,L21を設け、これをy
軸方向に沿って90°回転させた第2グループの受信ル
ープコイル、即ちyz平面受信ループコイルL22,L
23を設けたものである。又これに接続される受信部は
図12に示すように、受信ループコイルL20,L21
の出力は前述した第1の実施の形態と同様に、夫々受信
アンプ31,検波回路33及び受信アンプ32,検波回
路33に与えられ、加算回路35によって加算される。
又yz平面の受信ループコイルL22,L23は夫々フ
ィルタ及び増幅器から成る受信アンプ41,42に接続
される。各受信アンプ41,42ではループコイルL2
2,L23に得られる受信出力が増幅され、検波回路4
3,44を介して加算回路45に与えられる。加算回路
35,45の出力は加算回路46によって加算され、更
に加算出力が復号化回路47に与えられる。復号化回路
47の出力は受信データRxDとしてIDコントローラ
21に加えられる。
向がxy平面上のどの向きを向いていても図5,図6に
示すように受信ループコイルL20,L21によって受
信可能であり、更に受信ループコイルL22,L23に
よってコイル面の法線がyz平面のどの向きであっても
これと同様に受信が可能である。更にタグコイルの法線
がxy平面もしくはyz平面に対して傾いている場合に
は、受信ループコイルL20〜L23の全てに誘導電圧
が発生する。従ってこれらの出力を加算回路35,45
及び46で加算することによって、タグの向きによらず
全方向での受信が可能となる。
13〜図15を用いて説明する。本実施の形態では送信
部及び受信部の受信ループコイルの構成については、第
5の実施の形態と同様である。本実施の形態では第1,
第2グループの受信ループコイルL20〜L23の出力
を夫々スイッチ回路51〜54に接続する。スイッチ回
路51〜54は受信制御パルス発生回路55からのタイ
ミング信号G1により、送信回路が動作していないタイ
ミングで各受信ループコイルの出力を受信アンプ31,
32,41,42に入力するものである。受信アンプ3
1,32,41,42はフィルタ及び増幅器を有してお
り、受信制御パルス発生回路55からのタイミング信号
G2によりスイッチ回路51〜54からの各受信ループ
コイルの出力をフィルタリング及び増幅するものであ
る。増幅出力は夫々検波回路33,34,43,44に
与えられる。検波回路33,34,43,44はタイミ
ング信号G3によってその増幅出力を検波し、復号化回
路56〜59に出力するものである。又復号化回路56
〜59は各検波回路の出力を夫々復号化するものであ
り、その出力はデータ選択回路60に与えられる。デー
タ選択回路60は各復号化回路の出力のうち有効で誤り
のない復号化データRxD、又は最も入力レベルの高い
受信ループコイルからの信号を復号したデータRxDを
選択して、IDコントローラ21に出力するものであ
る。
1〜54を示す回路図である。各スイッチ回路51〜5
4は同一の構成を有しているため、スイッチ回路51に
ついて説明する。スイッチ回路はスイッチング用のFE
TJ1とこのFETJ1を動作させるトランジスタQ
1,MOSFETM1を含んで構成されている。スイッ
チ回路51は受信制御パルス発生回路55から入力され
るタイミング信号G1により送信のタイミングでジャン
クションFETJ1をオフとし、その他のタイミングで
FETJ1をオン状態として受信ループコイルを次段の
受信アンプに接続するものである。
のタイムチャートを用いて説明する。図15(a)は図
2に示す符号化回路22から変調回路23に出力される
パルス幅変調信号PWMを示しており、図15(b)は
これによっていずれかの送信コイルより送出される送信
波形を示している。又図15(c)はこの送信に応じて
受信ループコイルに得られる受信波形を示しており、図
15(d)は受信制御パルス発生回路55から出力され
るタイミング信号G1である。本図に示すように断続的
に送信し、送信が停止している間の残響の有無によって
信号を受信する残響制御方式によるデータ通信装置で
は、残響停止期間にスイッチ回路51〜54のタイミン
グ信号G1がHレベルとなる。そしてこのタイミング信
号G1よりわずかに狭いタイミング信号G2の間に受信
アンプ31,32,41,42を動作させることによ
り、図15(f)に示す出力が得られる。更にこれより
狭いタイミング信号G3によって検波及び復号化するこ
とにより、図15(h)に示す検波波形及び復号化デー
タRxDが得られる。データ選択回路60はこのうち誤
りのない復号化データを選択して出力するものである。
16を用いて説明する。本実施の形態では受信ループコ
イルL20の出力をそのまま加算回路61に入力し、ル
ープコイルL20の出力をπ位相シフト回路62を介し
て加算回路61に入力する。又受信ループコイルL2
0,L21の出力を直接加算回路63に入力する。加算
回路61,63はこれらの入力を加算するもので、加算
出力は受信アンプ64,65によってフィルタリング及
び増幅する。そして検波回路66,67により各出力を
検波し、x軸方向の受信信号,y軸方向の受信信号とし
て出力するものである。これらの検波出力は夫々復号化
回路によって復号化して誤りのない復号化データRxD
を選択して出力してもよく、又検波回路66,67の出
力を加算して復号化してもよい。
にタグ13のコイル面の法線方向がy軸方向に等しけれ
ば、受信ループコイルL20,L21の出力は同相とな
るため、大きなレベルで同相の出力が得られ、これをそ
のまま加算することによって加算回路63よりy軸方向
の信号が得られる。又タグ13の法線方向がx軸方向で
あれば、図5(a)に示すように2つのループコイルL
20,L21の信号は逆相で打ち消されるため、加算回
路63には出力が得られない。このときπ位相シフト回
路62によって位相を反転させることによって、加算回
路61の出力に高いレベルの信号が得られる。このため
x軸方向とy軸方向との受信信号を独立して得ることが
できる。これらは第6の実施の形態と同様に独立して復
号化し、データ選択回路によって誤りのない信号を選択
して復号化データRxDとする。又z軸方向を信号を得
るためには、図11に示すように第2グループの受信ル
ープコイルL22,L23を用いて、一方のループコイ
ルの出力をπ位相シフト回路を介して加算することによ
って、z軸方向の受信出力を得ることができる。この場
合にはx軸,y軸更にz軸の受信信号を夫々独立して得
ることができる。この場合も夫々独立して復号化し、デ
ータ選択回路により1つの復号化データを選択する。又
各軸の受信信号をそのまま加算して復号化してもよい。
明する。この実施の形態では図17に示すようにπ位相
シフト回路に代えてπ/2位相シフト回路71を用いた
ものであり、加算回路61は受信ループコイルL20の
出力及びπ/2位相シフト回路71の出力を加算する。
受信アンプ64はこの出力を増幅し、検波回路66を介
して検波するものである。前述したように2つのxy平
面受信ループコイルL20,L21からの出力として常
に同一又は逆位相の出力が得られる。このため一方の出
力をπ/2だけ位相シフトすることにより、加算回路6
1には常にπ/2だけ位相がずれた信号が入力される。
従ってこれを加算することによって振幅レベルの高い信
号が得られる。
に、受信ループコイルL20の出力IN1と受信ループ
コイルL21の出力IN2が反転している場合には、π
/2位相シフト回路71の出力は図18(c)に示す信
号IN3となる。従って図18(a),(c)の信号を
加算することによって、図18(d)に示すように元の
位相からπ/4だけずれた√2倍の出力が得られる。こ
のためxy平面において高感度で受信が可能となる。又
この場合には1組の受信アンプ及び検波回路によって信
号を得ることができる。更に図11に示すように第2グ
ループの受信ループコイルL22,L23を用いること
によって、yz平面でも同様にして受信することができ
る。
19を用いて説明する。この実施の形態では受信ループ
コイルは図11に示すようにxy平面受信ループコイル
L20,L21とyz平面受信ループコイルL22,L
23を用いる。そして第7の実施の形態と同様に、π位
相シフト回路62を用いてx軸の受信出力を取り出し、
復号化回路68によって復号化する。又yz平面受信ル
ープコイルL22,L23の一方をπ位相シフト回路8
1を介して加算回路82で加算し、z軸の受信出力を取
り出す。そして受信アンプ83を介して検波回路84に
よって検波し、復号化回路85により復号化する。こう
すればz軸の受信出力を得ることができる。全ての受信
ループコイルL20〜L23を加算回路86によって加
算し、y軸の受信出力を取り出す。そして受信アンプ8
7を介して検波回路88で検波する。そしてその出力を
復号化回路89によって復号化する。データ選択回路9
0はこれらの復号化回路の出力のうち正常に受信できた
出力のみを選択して、受信データRxDとして出力す
る。こうすれば第5の実施の形態と同様に、タグ13の
方向にかかわらずタグ13からの信号を受信することが
できる。この場合各軸毎に独立して復号化することなく
検波出力を加算して復号化してもよい。又一定レベル以
上のS/N比の信号を選択的に加算し復号化するように
してもよい。こうすれば信号が得られていない軸方向の
受信出力は加算されていないため、S/N比を向上する
ことができる。
図20を用いて説明する。この実施の形態では図20に
示すように、タグの通過する第1の面14a,第2の面
14bの開口部以外の部分を被うように、アルミニウム
等の金属板によって筐体状に構成したシールド101を
施したものである。この場合には両側の開口部にはタグ
が通過する部分を除いて、枠状のシールド部材102を
設けておく。こうすれば開口部より外部ノイズの侵入を
軽減することができる。
説明する。図21は受信アンテナ部の構成を示す概略図
であり、開口部から見た受信ループコイル部分を示して
いる。本実施の形態は送信コイル,受信ループコイルを
収納したフレーム100の外周部に前述したシールド1
01を設けると共に、フレーム100とシールド材との
間に一定の間隙を設けて筒状の高磁性材料から成る磁路
となる筐体103を設けたものである。この筐体はフェ
ライトやアモルファスシートで構成するものとする。こ
うすればシールド101への鎖交磁束量が減少して損失
が小さくなるため、受信感度の低下を抑制することがで
きる。
図22を用いて説明する。この実施の形態ではxy平面
受信ループコイルL21と連続させて開口部分にキャン
セル用のループを形成したものである。受信ループコイ
ルL20やL22,L23についてもこのような巻線を
設けるが、図22では記載を省略して示している。この
キャンセルループL21−Cは通信領域の第1の面14
aに沿って設け、受信ループコイルL21とは巻く方向
を図示のように逆方向とする。このようなキャンセルル
ープを設けることによって、外部からのノイズとなる磁
束が侵入した場合にも、外部ノイズは開口部のキャンセ
ルループL21−C及び通信領域の開口面から斜めに配
置された受信ループコイルL21とほぼ同時に鎖交し、
その電流方向が逆位相となるため誘導電流を打ち消すこ
とができる。しかし通信領域14内のタグ13からの信
号成分は受信ループコイルL21とのみ鎖交するため、
受信ループコイルとの端部より信号成分を得ることがで
きる。
図23を用いて説明する。この実施の形態では第1の実
施の形態等と同様に、2つのxy平面受信ループコイル
L20,L21を用いるが、図23では省略している。
このためタグ13のコイル面がz軸と平行であれば全て
の方向を検出することができるが、タグのコイル面の法
線がz軸方向にあれば検出することができなくなる。そ
のため通信領域14内でタグ13に付された荷物をチル
ト式のコンベアを介して少なくとも45°傾けるものと
する。即ち押圧部111〜113は通信領域内で搬送台
上の荷物12を押圧して傾けるチルト機構である。こう
すればタグ13のコイル面の法線方向がz軸方向であっ
た場合にも、タグを傾けたときにデータ通信を行うこと
ができる。尚この押圧部111〜113は通信領域14
にタグが入ったことを検知して動作させるようにしても
よい。
図24を用いて説明する。この実施の形態では第3の実
施の形態等と同様に、y軸方向に複数組の受信ループコ
イルを用いて通信領域をy軸方向に広げる場合に、各受
信ループコイルを最小単位、例えば1ターンで構成し、
各受信ループコイルを加算回路121,122によって
加算したものである。y軸方向に通信領域を広げる場合
には、複数の受信ループコイルL20−1〜L20〜n
を用いてこれらのコイルを1つの巻線で構成してもよ
い。しかし送受信を同時に行うデータ通信装置では、送
信コイルからの影響により受信コイルには高い電圧が誘
起される。従って最小ターン数で多数の受信ループコイ
ルを用いることが好ましい。この場合には各受信ループ
コイルを独立させ、夫々の出力をそのまま加算回路12
1,122で加算することが好ましい。こうすれば受信
ループコイルに誘起される送信の回り込み電圧が分圧さ
れて小さくなるため、受信回路の保護を容易に行うこと
ができる。
る受信ループコイルの構成を示す概略図である。この実
施の形態では受信ループコイルをx軸及びy軸とx軸と
に垂直な3軸方向の受信ループコイルL30〜L32を
用いて構成する。この場合にはタグ13の搬送経路13
1は各軸から45°傾いた方向を搬送ラインとする。図
25(b)はy軸方向から見た受信ループコイルL30
〜L31とタグ13の搬送経路131を示している。こ
の場合には3つの受信ループコイルの出力を第1の実施
の形態と同様に検波した後加算してもよく、2つの受信
ループコイルの出力をπ/2位相シフト回路を介して加
算し、各軸毎の出力を得るようにしてもよい。更にこれ
らの出力の全てを加算して復号化することもできる。
は直方体状としているが、第1,第2の面を被うもので
あれば円柱状など他の形状の通信領域としてもよいこと
はいうまでもない。
方式について説明しているが、他の各実施の形態におい
ても残響制御方式を用いることができることはいうまで
もない。又残響制御方式以外に他の種々の方式、例えば
送信側では無変調キャリアを連続して送信し、タグ側で
は送信データに応じて受信アンテナのインピーダンスを
変化させることにより応答するロードスイッチング方式
によっても、データ伝送を行うことができる。
1,6,9の発明によるデータ通信装置は、タグのコイ
ル面が第1の面に平行な状態から第1の面に垂直な所定
の軸に沿ってどの方向に回転しても、データ通信を行う
ことができる。更に請求項2〜20のデータ通信装置に
よれば、タグの方向がいずれの方向であっても通信領域
内で非接触データ通信を行うことができるという効果が
得られる。又請求項1〜20の発明では、従来の対向型
の受信ループコイルを用いた場合に比べて、受信の信号
強度を高くすることができるという効果が得られる。更
に請求項4,5の発明では、通信領域を第1,第2の面
の間を広げるように拡大することができる。又請求項1
4〜16の発明では、外部からのノイズを少なくするこ
とができるという効果も得られる。
置の受信部の構成を示す図である。
構成を示す図である。
テナの構成を示す斜視図である。
る。
示す斜視図(その1)である。
示す斜視図(その2)である。
ある。
示す斜視図及び上面図である。
イルを示す斜視図である。
コイルを示す斜視図及び上面図である。
コイルの斜視図及び上面図である。
の構成を示すブロック図である。
装置の受信部の構成を示すブロック図である。
チ回路の一例を示す回路図である。
示すタイムチャートである。
装置の受信部の構成を示す図である。
装置の受信部の構成を示すブロック図である。
波形を示す波形図である。
装置の受信部の構成を示すブロック図である。
信装置の通信領域を示す斜視図である。
信装置の通信領域を開口部から見た断面図である。
信装置の受信ループコイルを示す図である。
信装置とこれに取付けられるチルト機構を示す概略図で
ある。
信装置の受信ループコイルと受信信号処理部の一部分を
示す図である。
信装置の受信ループコイルの概略図である。
信装置のリードライトヘッドとアンテナコイルを示す斜
視図である。
場合の通信領域を示す図である。
波回路 35,45,46,61,63,82,86,121,
122 加算回路 36,47,68,85,89 復号化回路 51〜54 スイッチ回路 60,90 データ選択回路 62,81 π位相シフト回路 71 π/2位相シフト回路 101 シールド 103 筐体 111〜113 押圧部 L1〜L8 送信コイル L20,L21,L20−1〜L20−4,L21−1
〜L21−4 xy平面受信ループコイル L22,L23 yz平面受信ループコイル L21−C キャンセルループ L30〜L32 受信ループコイル
Claims (20)
- 【請求項1】 タグとの間で電磁誘導により非接触デー
タ通信を行うデータ通信装置であって、 互いに平行な第1,第2の面で囲まれる領域を通信領域
とすると、前記第1,第2の面に対して夫々所定角度傾
け、前記通信領域を形成する面に沿って巻かれた互いに
対称な第1グループの受信ループコイルと、 前記第1グループの受信ループコイルからの出力によっ
て前記通信領域にあるタグからの信号を受信する受信部
と、 前記通信領域に配置された複数の送信コイルと、 前記送信コイルを駆動する送信部と、を有することを特
徴とするデータ通信装置。 - 【請求項2】 タグとの間で電磁誘導により非接触デー
タ通信を行うデータ通信装置であって、 互いに平行な第1,第2の面で囲まれる領域を通信領域
とし、前記第1,第2の面に対して所定角度傾け、前記
通信領域を形成する面に沿って巻かれた互いに対称な第
1グループの受信ループコイルと、 前記第1グループの各受信ループコイルを前記通信領域
の第1の面に垂直な軸に沿って90°回転させた位置
に、通信領域を形成する面に沿って巻かれた第2グルー
プの受信ループコイルと、 前記第1,第2グループの受信ループコイルからの出力
によって前記通信領域にあるタグからの信号を受信する
受信部と、 前記通信領域に配置された複数の送信コイルと、 前記送信コイルを駆動する送信部と、を有することを特
徴とするデータ通信装置。 - 【請求項3】 前記各グループ毎の夫々の受信ループコ
イルで構成される面が互いに直交するように配置された
ものであることを特徴とする請求項1又は2記載のデー
タ通信装置。 - 【請求項4】 前記各グループの受信ループコイルは、
夫々互いに対称な2つの受信ループコイルを1組とし
て、受信ループコイルの夫々に互いに平行な複数組の受
信ループコイルを前記通信領域に沿って所定間隔を隔て
て配置したことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1
項記載のデータ通信装置。 - 【請求項5】 前記各グループの受信ループコイルは、
通信領域の第1,第2の面の少なくとも一方の面に沿っ
てその端部を折り曲げて形成したことを特徴とする請求
項1〜4のいずれか1項記載のデータ通信装置。 - 【請求項6】 前記受信部は、 前記第1グループの各受信ループコイルの出力を夫々検
波する検波回路と、 前記各検波回路の出力を加算する加算回路と、を有する
ことを特徴とする請求項1記載のデータ通信装置。 - 【請求項7】 前記受信部は、 前記夫々のグループの各受信ループコイルの出力を夫々
検波する検波回路と、 前記各検波回路の出力を各グループ毎に夫々加算する加
算回路と、を有することを特徴とする請求項2記載のデ
ータ通信装置。 - 【請求項8】 前記受信部は、 前記各受信ループコイルの出力を夫々検波する検波回路
と、 前記各検波回路の出力レベルの高い検波回路の出力を選
択する選択回路と、を有することを特徴とする請求項1
〜5のいずれか1項記載のデータ通信装置。 - 【請求項9】 前記受信部は、 前記第1グループの一方の受信ループコイルの出力の位
相を反転するπ位相シフト手段と、 前記一方の受信ループコイルの出力を前記π位相シフト
手段を介して入力し、他方の受信ループコイルの出力を
直接入力して加算する第1の加算回路と、 前記夫々の受信ループコイルの出力を直接入力して加算
する第2の加算回路と、を有することを特徴とする請求
項1記載のデータ通信装置。 - 【請求項10】 前記受信部は、 前記各グループの受信ループコイルの各グループ毎に設
けられ、各グループの一方の受信ループコイルの出力の
位相を反転するπ位相シフト手段と、 前記各グループ毎に、前記一方の受信ループコイルの出
力を前記π位相シフト手段を介して入力し、他方の受信
ループコイルの出力を直接入力して加算する第1,第2
の加算回路と、 前記夫々の受信ループコイルの出力を直接入力して加算
する第3の加算回路と、を有することを特徴とする請求
項2記載のデータ通信装置。 - 【請求項11】 前記受信部は、 前記各グループの受信ループコイル毎に設けられ、各グ
ループのうち一方の受信ループコイルの出力の位相をπ
/2シフトするπ/2位相シフト手段と、 各グループ毎に前記受信ループコイルの出力を直接及び
前記π/2位相シフト手段を介して加算する加算回路
と、を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか
1項記載のデータ通信装置。 - 【請求項12】 前記受信部は、 前記各加算回路の出力を復号化する復号化回路と、 前記復号化回路の出力のうち受信信号強度の高い加算回
路より出力される復号化出力を選択する選択回路と、を
有することを特徴とする請求項7,9及び10のいずれ
か1項記載のデータ通信装置。 - 【請求項13】 前記送信部は、断続的に送信コイルを
駆動するものであり、 前記受信部は、前記受信ループコイルの出力と受信部と
の間に接続され、前記送信部より送信コイルを駆動する
間に前記受信ループコイルの端部を開放状態とするスイ
ッチ回路を有することを特徴とする請求項1〜12記載
のデータ通信装置。 - 【請求項14】 前記通信領域の外周部をシールド材料
で被うと共に、前記通信領域の第1,第2の面に枠状シ
ールド部を形成したことを特徴とする請求項1〜13記
載のデータ通信装置。 - 【請求項15】 前記通信領域とシールド材料との間を
高透磁率の磁性材料から成る筐体で被ったことを特徴と
する請求項14記載のデータ通信装置。 - 【請求項16】 各受信ループコイルは、前記通信領域
の第1又は第2の面に沿って巻回方向を逆転させたノイ
ズキャンセル用ループを有するものであることを特徴と
する請求項1〜12のいずれか1項記載のデータ通信装
置。 - 【請求項17】 前記データ通信装置は、前記通信領域
内で前記タグの方向をチルトさせるチルト機構を有する
ものであることを特徴とする請求項1,6,9のいずれ
か1項記載のデータ通信装置。 - 【請求項18】 前記チルト機構は、通信領域に前記タ
グが進入した後に駆動するものであることを特徴とする
請求項17記載のデータ通信装置。 - 【請求項19】 前記複数組の受信ループコイルは、夫
々独立して形成され、その出力を加算する加算を有する
ことを特徴とする請求項4記載のデータ通信装置。 - 【請求項20】 タグとの間で電磁誘導により非接触デ
ータ通信を行うデータ通信装置であって、 互いに直交するxyz平面に含まれる3軸のループコイ
ルから成り、各軸に対して夫々45°の角度に形成され
た開口部よりタグを通過させる受信ループコイルと、 前記第1グループの受信ループコイルからの出力によっ
て前記通信領域にあるタグからの信号を受信する受信部
と、 前記通信領域に配置された複数の送信コイルと、 前記送信コイルを駆動する送信部と、を有することを特
徴とするデータ通信装置。
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JP12465798A JP3711745B2 (ja) | 1998-05-07 | 1998-05-07 | データ通信装置 |
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JP12465798A Expired - Fee Related JP3711745B2 (ja) | 1998-05-07 | 1998-05-07 | データ通信装置 |
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-
1998
- 1998-05-07 JP JP12465798A patent/JP3711745B2/ja not_active Expired - Fee Related
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