WO2008105103A1 - リーダライタ装置 - Google Patents

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WO2008105103A1
WO2008105103A1 PCT/JP2007/054106 JP2007054106W WO2008105103A1 WO 2008105103 A1 WO2008105103 A1 WO 2008105103A1 JP 2007054106 W JP2007054106 W JP 2007054106W WO 2008105103 A1 WO2008105103 A1 WO 2008105103A1
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WO
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antenna
reader
loop
writer
resonance frequency
Prior art date
Application number
PCT/JP2007/054106
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English (en)
French (fr)
Inventor
Yoshinori Tanaka
Osamu Furuya
Noriho Tanaka
Original Assignee
Hitachi Kokusai Electric Inc.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Kokusai Electric Inc. filed Critical Hitachi Kokusai Electric Inc.
Priority to JP2008510347A priority Critical patent/JP4657348B2/ja
Priority to PCT/JP2007/054106 priority patent/WO2008105103A1/ja
Publication of WO2008105103A1 publication Critical patent/WO2008105103A1/ja

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • H01Q7/005—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop with variable reactance for tuning the antenna
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/2208—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems
    • H01Q1/2216—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems used in interrogator/reader equipment

Definitions

  • the present invention uses a loop antenna to perform non-contact communication with an object to be identified such as an IC card or an IC tag to read data from the identified object (read operation) or to the object to be identified. More particularly, the present invention relates to a reader / writer device that performs data writing operations (ratite operations) or both reading and writing operations, and more particularly to a reader / writer device that effectively uses a plurality of loop antennas.
  • a non-contact reader / writer system using an IC card or IC tag is generally called an RF-ID system, and has been put into practical use as a transportation card system or an article management system.
  • the main components are a contactless IC tag with a loop antenna on the IC chip and no built-in power supply, and wireless communication with a loop antenna.
  • a reader / writer device is provided. The reader / writer device uses the loop antenna to transmit the power to drive the IC chip in the IC tag and the query data constantly or intermittently, and the IC tag exists within a range where the power and the query data can be received. The response data from is received.
  • the loop antenna of the IC tag is referred to as a tag antenna
  • the loop antenna of the reader / writer device is indicated when it is referred to as a loop antenna without particularly indicating which one is provided.
  • the magnetic field generated by the transmission antenna (loop antenna) of the reader / writer device generates an electromotive force for driving the circuit inside the IC connector. It is necessary to have a positional relationship within a spatial distance range in which the tag antenna can be connected and having a directivity that links the loop surfaces of the tag antenna.
  • N u 1 1 point there is a position where the magnetic field does not link spatially even if the distance force S is sufficiently small. This is called N u 1 1 point.
  • N u 1 1 points there is a position where the magnetic field does not link spatially even if the distance force S is sufficiently small.
  • N u 1 1 points there is a position where the magnetic field does not link spatially even if the distance force S is sufficiently small.
  • N u 1 1 point there is called N u 1 1 point.
  • one or more N u 1 points exist in one loop antenna +.
  • N u 1 1 points may be continuous, creating a flat unread range (unread area) that cannot be used every time the loop antenna and the evening antenna communicate.
  • Figures 7 (a) and (b) show the reading range (reading area) generated by the loop antenna when a uniform reading area with a fixed reading direction of the IC tag is generated by one loop antenna. And an example of the unread range is shown.
  • Fig. 7 (a) shows the orientation of the 10 tags 6 4 &, 6 4 b, the desired reading range 6 1 by the loop antenna, the desired IC tag reading direction 6 2, and the desired magnetic field direction 6 3 An example of the relationship is shown.
  • Fig. 7 (b) shows one loop antenna 7 1, magnetic field 7 2 by loop antenna 7 1, loop antenna 7 1 by reading interlinkage magnetic field 7 1 reading range 7 3 a, 7 3 b, magnetic field N u 1 1
  • An example of the arrangement direction of the unread range 7 4 of the loop antenna 7 1 and the IC tags 7 5 a, 7 5 b, and 7 5 c is shown.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2 0 0 2-6 0 0 2
  • the conventional non-contact type reader / writer system has a problem that it is difficult to secure a sufficient reading range by using a plurality of loop antennas in a reader / writer apparatus. It was.
  • the present invention has been made to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a reader / writer device that can effectively use a plurality of loop antennas.
  • the reader / writer according to the present invention performs non-contact communication using a loop antenna with the following configuration.
  • a plurality of loop antennas are provided, and the communication means switches and selects a loop antenna to be used for non-contact communication from the plurality of loop antennas.
  • resonance frequency changing means for changing the resonance frequency of each of the plurality of loop antennas is provided, and the control means for the plurality of loop antennas with respect to the resonance frequency of the loop antenna used for non-contact communication
  • the resonance frequency changing means is controlled so that the resonance frequencies of other loop antennas (that is, loop antennas not used for non-contact communication) are made different.
  • the resonance frequency of other loop antennas can be made different from the resonance frequency of the loop antenna used for non-contact communication. Even in an arrangement where there is an influence, such an influence can be reduced or eliminated, and a plurality of loop antennas can be used effectively.
  • various numbers may be used as the number of the plurality of loop antennas.
  • various arrangements may be used as the arrangement of the plurality of loop antennas.
  • the arrangement is such that the two loop antennas are adjacent to each other so as to influence each other.
  • they can be provided close to each other, and more than two loop antennas can be provided in a similar arrangement.
  • each loop antenna may be used as the shape and size of each loop antenna.
  • various modes may be used as a mode for switching a loop antenna used for non-contact communication from among a plurality of loop antennas.
  • a signal for example, power or power
  • the connection state between each loop antenna and the signal supply unit is switched on and off so that the signal is not supplied to the loop antenna that is not used for non-contact communication.
  • a mode in which a signal is always supplied to all loop antennas by simply changing the resonance frequency may be used.
  • an identification object such as an IC card or an IC tag carried by a person or attached to an object is used.
  • Non-contact communication includes, for example, transmission of power from the reader / writer device to the identified object, transmission of data from the reader / writer device to the identified object, and transmission of data from the identified object to the reader / writer device. One or more of the transmissions are done.
  • various modes may be used as a mode for changing the resonance frequency of each of the plurality of loop antennas.
  • a mode in which the resonance frequency is individually changed for each loop antenna is used.
  • a mode in which the resonance frequencies of several loop antennas are collectively changed may be used.
  • the resonance frequencies of the loop antennas that are not used for non-contact communication may be the same or different.
  • Various configurations may be used as a configuration for changing the resonance frequency of the loop antenna.
  • a configuration in which a bias voltage applied to a pin diode or a variable capacitance diode is controlled using a pin diode or a variable capacitance diode. Can be used.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a reader / writer apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of an antenna device.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a change in the resonance frequency of the loop antenna.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a matrix arrangement of loop antennas according to the first example of the present invention.
  • FIGS. 5 (a) and 5 (b) are diagrams showing an example of the arrangement of loop antennas corresponding to different directions according to the second embodiment of the present invention.
  • FIGS. 6 (a) to 6 (d) are diagrams for explaining an example of multiple connection arrangement of a plurality of loop antennas according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 (a) and (b) are diagrams for explaining the unread range of the loop antenna.
  • FIG. 8A is a diagram showing a configuration example of an antenna switch
  • FIG. 8B is a diagram showing a configuration example of an antenna switching circuit.
  • FIG. 9 is a diagram showing a configuration example of the matching circuit.
  • FIG. 10 is a diagram showing another configuration example of the reader / writer device.
  • FIG. 11 is a diagram showing another configuration example of the reader / writer device.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of a loop unit of the antenna pattern according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of the positional relationship between two antenna patterns.
  • Figure 14 shows (1) an example of the antenna pattern and current, (2) an example of the antenna pattern and magnetic field, and (3) an example of the antenna pattern and magnetic field intensity distribution.
  • FIG. 14 shows (1) an example of the antenna pattern and current, (2) an example of the antenna pattern and magnetic field, and (3) an example of the antenna pattern and magnetic field intensity distribution.
  • FIG. 15 (1) shows an example of the reading area and non-reading area of antenna # 1, and (2) shows an example of the reading area and non-reading area of antenna # 2.
  • (3) is a diagram showing an example of a reading range by antenna # 1 and antenna # 2.
  • Fig. 16 shows (1) an example of reading characteristics at the antenna end by a reader / writer antenna, and (2) shows multiple IC tags by a reader / writer antenna. (3) is a diagram showing an example of reading characteristics of multiple IC tags by a reader / writer antenna.
  • FIG. 17 is a diagram showing a configuration example of the reader / writer control device. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 shows a configuration example of a non-contact type reader / writer device provided in a non-contact type reader / writer system according to an embodiment of the present invention.
  • the reader / writer device of this example includes a host system 1, a reader / writer control device 2, an antenna switch 3, and two antenna devices A1 and A2.
  • the radio frequency signal (RF signal) is transmitted between the reader / writer control device g2 and the antenna devices A 1 and A2, the coaxial between the reader / writer control device 2 and the antenna switch 3 is about 0.4 m.
  • the antenna switch 3 is connected to each antenna device Al and A 2 by a coaxial cable of about 3 m.
  • Each antenna device A 1 and A 2 includes a matching circuit (matching circuit) B 1 and B 2, a harmonic circuit C 1 and C 2, a resonance frequency switching circuit (SW circuit) D 1 and D 2, and an antenna coil ( Loop antenna coil) E1 and E2.
  • a matching circuit matching circuit
  • B 1 and B 2 a harmonic circuit
  • SW circuit resonance frequency switching circuit
  • E1 and E2 an antenna coil
  • This example shows the case where contactless communication is performed between the reader / writer device and the IC tag attached to the article.
  • the host system 1 is a host system of the reader / writer control device 2 and is composed of, for example, a personal computer (PC), etc., and controls the reader / writer device of this example in an integrated manner.
  • PC personal computer
  • Reader / writer controller 2 uses antenna devices A 1 and A2 It performs communication operations including reading information (reading) and writing information to the Ic tag (writing).
  • the host system 1 and the reader / writer control device 2 change the antenna devices A 1 and A 2 having the antenna switch 3 and the loop antenna to switch between the antenna devices A 1 and A 2 that perform communication operations.
  • switching signals output from the host system 1 or the reader / writer control device 2 to the antenna switching device 3 and the antenna devices A 1 and A 2 are indicated by broken lines.
  • such a function may be mainly provided in the host system 1, or may be mainly provided in the reader / writer control device 2, or the host system 1 and the reader / writer control. Functions may be distributed to the device 2.
  • FIG. 17 is a block diagram showing the configuration of the reader / writer control device 2.
  • the reader / writer control device 2 includes a transmission system block 1 7 0 1, a reception system block 1 7 0 2, a control unit 1 7 0 3, an interface 1 7 0 4 with an upper PC 1, an antenna switch An interface 1 7 0 5 for transmitting an antenna switching signal to 3 and a coupler 1 7 0 6 for transmitting and receiving an RF signal between the antenna switching unit 3 are provided.
  • Transmitter block 1 7 0 1 is an oscillator that generates a carrier wave of 1 3.5 6 MHz, for example. 1 7 1 1, modulator 1 7 1 2, and transmission AM P (amplifier) 1 7 1 3 Send to switch 3. '
  • the reception block 1 7 0 2 amplifies the response data received from the antenna switch 3 by the reception AM P 1 7 1 4 and demodulates it by the demodulator 1 7 0 5.
  • the control unit 1703 has a CPU (not shown) and a ROM (not shown) for storing programs and a RAM (not shown) for storing data, and exchanges data with the host PC 1. In addition to the above, it controls the creation and transmission of question data, the reception and analysis of response data, and the generation and transmission of termination switch signals.
  • the operation of reading the information of the IC tag is performed according to the following procedure.
  • the power to drive the IC chip in the IC tag is sent from the loop antenna of the reader / writer to the IC tag.
  • a question message is sent to the IC tag as necessary.
  • the IC tag receives the power transmitted from the reader / writer, drives the IC chip in the IC tag, and transmits a response message to the reader / writer.
  • the reader / writer receives the response data from the Ic tag and reads the information as its contents.
  • the antenna switch 3 has a function of switching and selecting the antenna device to be used from the two antenna devices A 1 and A 2 based on the switching signal from the host system 1 and the reader / writer control device 2. For example, the antenna device to be used and the reader / writer control device 2 are connected, while the other antenna device and the reader / writer control device 2 are switched so as to be disconnected (not connected).
  • Each antenna device A 1 and A 2 has a similar function.
  • FIG. 8 (a) shows a configuration example of the antenna switch 3.
  • the antenna switch 3 in this example is configured by using two antenna switching circuits (SW circuits) 101 and 102.
  • a radio frequency (RF) signal to be transmitted is input from the reader / writer control device 2 to each antenna switching circuit 101, 102, and an antenna switching signal for switching control. Is entered.
  • the antenna switching circuits 101 and 102 correspond to the antenna devices A 1 and A 2, respectively.
  • the reader / writer control device 2 and the antenna devices A 1 and A 2 During this period, the RF signal connection state is switched on and off.
  • Figure 8 (b) shows the schematic configuration of the antenna switching circuits 101 and 102 ! It is.
  • the antenna switching circuit 1 0 1, 1 0 2 in this example is configured by connecting a capacitor 1 1 1, a pin diode 1 1 2, and a capacitor 1 1 3 in series. By controlling the bias voltage of the pin diode 1 1 2, it functions as a switch, and the output port of the RF line is switched.
  • -Matching circuits B1 and B2 are for circuit matching, that is, matching the impedance of the antenna device side circuit and the impedance of the antenna switch side circuit.
  • the tuning circuits C 1 and C 2 tune the circuit, that is, adjust the resonance frequency of the antenna to a desired frequency.
  • the antenna coils E l and E 2 are coils that constitute a loop antenna.
  • the resonance frequency switching circuits D 1 and D 2 are configured to switch the antenna coil by switching the circuit constants of the tuning circuits C 1 and C 2, for example, based on the resonance frequency switching signal from the host system 1 or the reader / writer control device 2. It has a function to switch the resonance state of El and E2.
  • different signals may be used as the antenna switching signal to the antenna switch 3 and the resonance frequency switching signals to the resonance frequency switching circuits D 1 and D 2, respectively, or a common signal for two or more. May be used. That is, the same control signal can be used for the antenna switching signal and the frequency switching signal. In this way, antenna switching and frequency switching can be performed at the same timing, and the circuit configuration can be simplified.
  • FIG. 2 shows an internal configuration example of each antenna device A 1, A 2.
  • the configuration shown in the figure includes an inductor of the antenna coil 13 constituting the loop antenna, This is a series resonant circuit in which a pin diode 12 and a capacitor 11 of a resonant element are connected in series.
  • Antenna coils E 1 and E 2 are formed by the antenna coil 13
  • resonance frequency switching circuits D 1 and D 2 are formed by the pin diode 1 2
  • a tuning circuit C 1 and 2 are formed by the capacitor 1 1 and the pin diode 1 2.
  • C 2 is configured.
  • the matching circuits B 1 and B 2 are omitted.
  • the bias voltage applied to both terminals of the Pin diode 12 is controlled according to the resonance frequency switching signal that is a control signal from the reader / writer control device 2 side.
  • the pin diode 12 appears to have a capacitance when a reverse bias voltage is applied or when the bias voltage is 0 V. For this reason, in this case, the resonance frequency of the antenna coil 13 (loop antenna) shifts (for example, shifts from the reference 1 3.56 MHz to about 24 MHz, for example). Thus, the resonance state of the loop antenna can be controlled.
  • FIG. 9 shows a configuration example of the matching circuits B 1 and B 2.
  • the matching circuits B 1 and B 2 in this example are matching circuits using a transformer. Specifically, a coil 1 2 1 with n 1 turns is provided on the reader / writer control device 2 side (primary side), and n turns on the antenna coils E 1 and E 2 side (secondary side). Two coils 1 and 2 are provided, and by adjusting the turns ratio of this transformer, the force of matching the impedance mismatching between the reader / writer controller 2 side and the antenna coils E 1 and E 2 side is performed.
  • Fig. 3 shows an example of changes in the resonance frequency of the loop antenna.
  • the pin diode 1 2 constituting the resonant frequency switching circuit D 1 and D 2 is connected to By controlling the bias voltage applied, the resonance frequency of the loop antenna can be changed.
  • a characteristic 21 that resonates at frequency 1 and a characteristic 22 that resonates at frequency 2 are shown. In this way, it is possible to switch between states having different resonance frequencies.
  • the bias voltage control is used to control a desired frequency different from the reference, for example, 13.5 6 MHz, for example, It is possible to resonate the loop antenna at a frequency of 24 MHz or more with a difference of 10 MHz or more.
  • the antenna switching device 3 switches the antenna device to be used from among the antenna devices A 1 and A 2, for example, the resonance frequency switching circuit (SW circuit D 1 or SW circuit) of the unused antenna device.
  • D 2) is controlled to shift its resonance frequency from the reference value. For example, even in the conventional positional relationship that may cause close coupling, a plurality of loop antennas (a plurality of antenna coils E 1 and E 2) are arranged. It can be placed.
  • the resonance frequency switching circuit of the antenna device it is also possible to control the resonance frequency switching circuit of the antenna device to be used so that only the resonance frequency of the antenna to be used matches the reference value of 13.5 6 MHz. is there.
  • a pin diode as shown in FIG. 2 is used as the resonance frequency switching circuit, a forward voltage is applied only to the pin diode of the antenna device to be used.
  • changing only the resonant frequency of the antenna to be used is useful for reducing the current consumed by the pin diode when there are three or more antennas to be switched.
  • the loop antenna that is in the communication operation state is resonated at a desired frequency, and the loop antenna that is not in the communication operation state is shared at another frequency
  • the resonance state of the plurality of antenna devices is controlled so as to vibrate.
  • the reader / writer device of the present example has a frequency shift function by the pin diode 12 and can shift multiple resonance frequencies of loop antennas other than the loop antenna during communication operation to different frequencies. It is possible to avoid degradation of antenna characteristics due to resonance at the same frequency caused by close coupling between the loop antennas.
  • the R F-ID system it is possible to reduce reading defects by arranging a plurality of loop antennas side by side in a range where reading is desired.
  • the above-described problems can be solved by making the resonance frequency of the loop antenna that performs the communication operation different from the resonance frequency of the loop antenna that does not perform the communication operation.
  • the resonance frequencies of all two or more loop antennas other than the loop antenna during communication operation are shifted to different frequencies.
  • the case where the communication operation for reading is performed by one loop antenna is shown.
  • two or more loop antennas are provided. It is possible to read with the other loop antenna and not with the other loop antenna.
  • the loop antenna that performs reading and the loop antenna that does not perform reading differ from each other. Resonate with frequency.
  • an article management system consisting of a reader / writer device, which is an inductive read / write communication facility, and an IC tag activated by a signal from the reader / writer device.
  • the configuration of this example can be applied to a loop antenna that is connected to the reader / writer device and used in a stem or the like.
  • By arranging multiple loop antennas it is possible to expand the spatial (planar) range in which the Ic tag can receive and respond to signals in the desired orientation from the magnetic field transmitted from the reader / writer device. it can. Thereby, for example, it is possible to communicate in a space (plane) determined by a plurality of loop antennas arranged in an arbitrary range with a plurality of IC tag forces.
  • a method of arranging a plurality of loop antennas provided in the reader / writer device for example, a method of arranging a plurality of loop antennas adjacent to or close to each other in a limited space (plane) can be used.
  • the reader / writer control device 2 and the number of loop antennas are configured to be one-to-multiple (n), that is, a plurality of reader / writer control devices 2 are divided into n pieces. An antenna device is connected.
  • the individual loop antennas can be prevented from being tightly coupled, and reading can be performed by each individual loop antenna.
  • the performance can be fully exhibited. For example, one or some loop antennas that can be read even if they are in a distance or direction that would cause multiple loop antennas to lose their characteristics in the past.Other loop antennas that do not read It is possible to avoid being affected by
  • the range in which data can be transmitted to and received from the IC tag by arranging multiple loop antennas on the reader / writer device side.
  • Expansion of simultaneous communication with multiple IC tags, and expansion of IC tag location search In the configuration as in this example, for example, a plurality of loop antennas can be arranged and communicated without providing an electromagnetic shield such as an iron plate.
  • the antennas of the antenna devices A l and A 2 are used.
  • the loop antenna is configured by the coils E l and E 2, and the host system 1, reader / writer controller 2 and antenna switcher 3 switch the antenna devices A 1 and A 2 and contactlessly communicate with the IC tag.
  • the communication means is configured by the function of performing tuning, and each of the antenna devices A 1 and A 2 is provided with tuning circuits C 1 and C2 and resonant frequency switching circuits Dl and D2 (in this example,
  • the resonance frequency changing means is configured by the function of the pin diode 12), and the host system 1, the reader / writer control device 2, and the antenna switch 3 control the bias voltage of the pin diode 12 to control each antenna.
  • the control means is configured by the function of controlling the resonance frequency of the devices A 1 and A 2.
  • FIG. 1 Another configuration example of the reader / writer device as shown in FIG. 1 is shown.
  • FIG. 10 shows another configuration example of the reader / writer device. Components similar to those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals.
  • the reader / writer device of this example includes a host system 1, a reader / writer control device 2, an antenna switch 131, and an antenna device G1.
  • the reader / writer controller 2 and the antenna switch 131 are connected by a coaxial cable of about 0.4 m, and the antenna switch 131 and the antenna device G1 are connected by a coaxial cable of about 2 m.
  • the RF signal is transmitted through the coaxial cable.
  • control signals for antenna switching and resonance frequency switching are output from the host system 1 or the reader / writer control device 2 and supplied to the antenna switcher and the antenna device. These switching signals are indicated by broken lines in FIG.
  • a plurality of antenna devices Gl, G2,... Can be connected to one antenna switch 131.
  • the antenna device G1 includes an internally switched antenna internal switching circuit (SW circuit) 13 2, a first antenna system matching circuit B 1, a tuning circuit C l, a resonant frequency switching circuit (SW circuit) D l, Antenna coil E l and the second antenna system match Circuit B 2, tuning circuit C 2, resonance frequency switching circuit (SW circuit) D 2, and antenna coil E 2.
  • SW circuit internally switched antenna internal switching circuit
  • one antenna device is provided with a plurality of antenna systems. Then, the antenna switch 1 3 1 outside the antenna device determines the connection status with each antenna device G 1, G 2,... Based on the control from the host system 1 or the reader / writer controller 2. Switching, the antenna internal switching circuit 1 3 2 in the antenna device switches the connection state with each antenna system based on the control from the host system 1 or the reader / writer control device 2.
  • FIG. 11 shows another configuration example of the reader / writer device. Constituent parts similar to those shown in FIG. 1 and FIG. 10 are given the same reference numerals.
  • the reader / writer device of this example includes a host system 1, a reader / writer control device 2, a master antenna switch 14 1, a slave antenna switch 1 4 2, and an antenna device G 1.
  • the reader / writer controller 2 and the antenna switch 1 4 1 are connected by a coaxial cable of about 0.4 m.
  • the antenna switch 14 1 and the antenna switch 1 of the slave are connected.
  • 4 2 is connected with a coaxial cable of about lm, and the slave antenna switch 14 2 and the antenna device G 1 are connected with a coaxial cable of about 3 m.
  • the RF signal is transmitted by the coaxial cable.
  • 'It is also possible to connect multiple antenna devices to one slave antenna switch 1 4 2.
  • the internal configuration of the antenna device G 1 is the same as that shown in FIG.
  • the master antenna switch 14 1 is connected to each slave antenna switch 1 4 2 based on the control from the host system 1 or the reader / writer controller 2.
  • the slave antenna switch 1 4 2 switches the connection state with each antenna device G 1 based on the control from the host system 1 or the reader / writer control device 2.
  • FIG. 4 shows an example of a matrix arrangement of a plurality of loop antennas as an example of a specific arrangement of a plurality of loop antennas provided in the reader / writer apparatus.
  • FIG. 4 shows 30 loop antennas F1 to F30. It is. A large number of these loop antennas F 1 to F 30 are arranged in a matrix such that a plurality of loop antennas F 1 to F 30 are arranged in the vertical direction and a plurality in the heel direction.
  • an I C tag 3 2 storing identification information (for example, a a a a) in a memory is attached to the article 31 and used.
  • the host system 1 and the reader / writer control device 2 perform the reading operation using only one loop antenna and do not perform the reading operation using another loop antenna. Then, the reader / writer device communicates with the IC tag 32 located at a position where it can communicate with the loop antenna that performs the reading operation, and the identification information stored in the IC tag 32. Receive. In this case, the host system 1 can grasp that the IC tag 32 corresponding to the identification information received by the loop antenna that performs the reading operation exists at a position where the loop antenna can communicate, The position of the IC tag 3 2 can be detected.
  • the reader / writer device detects the IC tag 32 located at a position where communication can be performed by each loop antenna by switching a plurality of loop antennas one by one in order according to a predetermined order. Can be grasped.
  • the host system 1 or the reader / writer control device 2 stores, for example, information (position information) for specifying a position where communication can be performed by each loop antenna and identification information of the IC tag 3 2 to be managed in a memory.
  • processing for article management IC tag management
  • processing for storing location information and identification information in association with each other is performed.
  • FIGS. 5 (a) and 5 (b) an example of a specific arrangement of a plurality of loop antennas according to direction is shown as an example of a specific arrangement of a plurality of loop antennas provided in the reader / writer apparatus.
  • Fig. 5 (a) shows six loop antennas 41a, 41b, 42a, 42b, 43a, 43, which are the elements for constructing one set of antennas in this example.
  • b is disassembled.
  • these six loop antennas 41a, 41b, 42a, 42b, 43a, 43b are connected to these six loop antennas 41a, 41b, 42 a, 42 b, 43 a, 43 b are combined to form a cube.
  • the IC tag With such a set of antennas, the IC tag can be read in multiple directions, and the reading range as a whole can be expanded.
  • only one loop antenna performs a reading operation, or a pair of loop antennas facing each other (that is, loop antennas 41 a and 41 b or loop antennas 42 a and 42 b, or loop antennas 4 3 a, 43 b, etc., are used to cause the reading operation to be performed by two loop antennas.
  • FIGS. 6 (a) to (d) a plurality of loops provided in the reader / writer device
  • an example of a specific arrangement of the loop antennas an example of a multiple connection arrangement of a plurality of loop antennas is shown.
  • FIG. 6 (a) shows an example of a single loop antenna 51 and a magnetic field generated thereby.
  • the loop antenna alone generates a magnetic field along the antenna pattern, and the magnetic field is null (Nu 1 1) at the center of the loop. For this reason, in this example, in order to generate a uniform magnetic field in a wide area, a plurality of loop antennas are regularly arranged so as to compensate for the Nu 1 1 section. '
  • a plurality of loop antennas 51a, 51b, 51c, ',, similar to those shown in Fig. 6 (a) are prepared.
  • FIG. 6 (b) shows the influence between the loop antennas which the respective loop antennas 51a, 51b, 51c,.
  • the loop antennas 5 la, 51 b, 51 c,... Having the same shape or the like are used.
  • a plurality of loop antennas 51 a, 51 b, 51 c,... are arranged at equal intervals in a line along the same side direction, and two adjacent loop antennas (for example, loop antenna 51 a and the loop antenna 51 b, etc.) are arranged so that they overlap each other by half of the loop surface.
  • time-series switching control is performed for a plurality of loop antennas 51 a, 51 b, 51 c,... In a combination that avoids coupling between loop antennas. As a result, it is possible to avoid the coupling between the loop antennas and to fully exhibit the performance of the individual loop antennas 51 a, 51 b, 51 c,.
  • times t 1, t 2, t 3 and t 4 are equally spaced times, and (i), U i), (iii) and (i V) in FIG.
  • the switching control is repeated again in the same order (i), (ii), (iii), (iV). That is, the loop antenna 51a, the adjacent loop antenna 51b, the adjacent loop antenna 51c, and the adjacent loop antenna 51d, in that order, periodically corresponding to the corresponding loop antenna and the odd number of loop antennas.
  • Switching control is performed so that the loop antennas separated by only one (3, 5, and so on) are turned on.
  • the resonance frequencies of other loop antennas differ for the loop antennas 51a, 51b, 51c,... With respect to the resonance frequency of the loop antenna used for non-contact communication.
  • a loop over a wide area that is artificially generated by the entire loop antennas 51a, 51b, 51c, ... is shown.
  • An example of such a magnetic field is shown.
  • a pseudo-uniform magnetic field is generated in a wide area along the direction in which a plurality of loop antennas 5 la, 5 1 b, 5 1 c,.
  • the conductor means a long linear conductor, and includes a conductor printed on a substrate.
  • Fig. 12 shows an example of the loop unit (antenna element) of the antenna pattern of the loop antenna of this example.
  • a plurality of loop units (antenna elements) of the same shape are formed by bending and intersecting one conductor.
  • the horizontal direction is the connection (connection) direction of multiple antenna elements.
  • Each antenna element has a vertically long hexagonal shape excluding the vicinity of the connection point with the adjacent antenna element, and at the same time, the conductors cross each other near the connection point with the adjacent antenna element. Thus, it has a shape in which triangular peaks protrude in the horizontal direction.
  • the angle of the upper and lower protrusions is 90 degrees, and the other two The angle is 45 degrees.
  • the hexagon is a line-symmetric shape with the vertical line connecting the upper and lower ends as the axis of symmetry.
  • the length of the hexagon in the vertical direction is 1700 mm.
  • the lateral distance d 1 between the conductors is 35 mm.
  • the distance d 2 in the horizontal direction between the adjacent vertical conductors of the adjacent antenna elements is the same as the distance d 1.
  • Each antenna element is a region surrounded by a loop antenna conductor, and forms a loop opening inner region including a hexagonal inner region.
  • the shape of the inner area of the loop opening of each antenna element is the same, and the above-mentioned d 1 which is the distance in the horizontal direction of the inner area of the loop opening is 1 Z 2 of the horizontal distance (pitch) between adjacent antenna elements. ing.
  • a polygonal continuous loop having a short length in the direction of connection is formed that intersects and connects on a plane.
  • the antenna pattern is composed of conducting wires in the “vertical” direction and the “oblique (45 ° inclination)” direction.
  • the antenna pattern of the loop unit (antenna element) forming the loop antenna does not overlap, and the horizontal length d 1 with respect to the inside of each loop and the section sandwiched between the loops Have the same length d 2.
  • the hexagonal antenna element is projected at the top and bottom, and the upper and lower ends are formed of slanted conductors.
  • the upper and lower ends are horizontal lines (that is, vertically long)
  • the magnetic field spreads above the conductor at the upper end (and downward at the lower end), and the detection range of IC tags and the like can be widened.
  • FIG. 13 shows an example of the positional relationship when two antenna patterns are arranged. Each antenna pattern is formed by a single conductor.
  • the two loop antennas 1 and 2 are overlapped in one limited plane.
  • the loop opening inner regions of the two loop antennas are overlapped with each other so as not to overlap as much as possible.
  • the area where the antenna 1 loop opening inner region overlaps with the antenna 2 loop opening inner region is smaller than the non-overlapping area.
  • the area of the overlapping part is 1/3 of the inner area of the loop opening or 1Z4 or less.
  • the spacing between the NULL lines is constant. As a result, less power is supplied to the antenna and the efficiency is better than when the spacing between the NULL lines is not constant. This is because a portion where the interval between the NULL lines is large requires a large amount of power to secure a predetermined reading range, but that power is excessive for a portion where the interval between the NULL lines is small.
  • the NULL points are overlapped between the two loop antennas 1 and 2 in a positional relationship.
  • FIG. 14 (1), (2), and (3) show examples of the antenna pattern of this example, the generated magnetic field, and the reading area.
  • Figure 14 (1) shows an example of the antenna pattern of this example and the current that flows through it (outward and return paths).
  • Fig. 14 (2) shows an example of the antenna pattern of this example and the magnetic field generated by it.
  • the reading direction of the IC tag is the horizontal direction.
  • Fig. 14 (3) shows an example of the antenna pattern of this example and the intensity distribution of the magnetic field generated thereby.
  • Figure 14 (3) shows areas where the magnetic field (transverse component) is weak and strong.
  • the direction is intermittently staggered in the horizontal direction.
  • a section that can be read is formed by a strong magnetic field.
  • the section that can be read is a section that has a magnetic field that is dominant in the horizontal direction with respect to the desired reading plane.
  • the section that cannot be read is A section having a magnetic field in which the direction perpendicular to the reading plane is dominant.
  • the reading area is a section including the loop outer region between adjacent loops and the portion closest to the antenna pattern.
  • the unread area is the vertical straight section at the center of the loop (antenna element) in which the vertical component magnetic field is generated.
  • the non-reading area is regularly formed intermittently with respect to the desired reading plane, so another antenna with the same pattern is prepared and two antennas are prepared. It is preferable to overlap each other so that the insides of the loop openings do not overlap (as much as practically possible) and switch the respective antennas.
  • a magnetic field having a component perpendicular to the plane is generated in any adjacent loop opening inner region of the antenna # 1 and the loop opening outer region between the antenna # 1.
  • the magnetic field in the inner area of the loop opening of antenna # 1 The field is prevented from generating an electromotive force at the other antenna # 2.
  • the outer area of the loop opening of antenna # 1 coincides with the inner area of the loop opening in the antenna pattern of the other antenna # 2, but the direction of the magnetic field generated from the loop of the left and right antenna # 1 is reversed, and the other In the loop of antenna # 2, the magnetic field cancels out. Therefore, the magnetic field in the outer region of the loop opening of antenna # 1 also suppresses generation of electromotive force in the other antenna.
  • FIGS. 15 (1), (2), and (3) An example of the operation of switching between two loop antennas will be described with reference to FIGS. 15 (1), (2), and (3).
  • FIG. 15 (1) shows an example of the reading area and non-reading area of antenna # 1, and also shows the magnetic field and the non-reading area of antenna # 2.
  • Fig. 15 (2) shows an example of the reading area and unreading area of antenna # 2, and also shows the magnetic field and the unreading area of antenna # 1.
  • FIG. 15 (3) shows an example of the total reading range by antenna # 1 and antenna # 2.
  • Fig. 1 it is possible to switch the use of multiple loop antennas (in this example, two loop antennas) and to change the resonance frequency of the antennas used and not used. This can be realized using a simple configuration.
  • an antenna device of a reader / writer device that accommodates two loop antennas # 1 and # 2 as in this example is prepared. These two loop antennas # 1, # 2 It is installed on a single plane because of the positional relationship for interpolating the NU LL points that are generated in.
  • the antenna switching method described with reference to Fig. 1 etc. enables communication with IC tags without interfering with each other to read information. It has the function to perform.
  • the reader / writer device in this example has two loop antennas # 1, #
  • FIGS. 16 (1), (2), and (3) show an example of the reading characteristics of the reader / writer antenna of this example.
  • FIG. 16 (1) shows an example of reading characteristics at the antenna end of the reader / writer antenna.
  • FIG. 16 (2) shows an example of reading characteristics of a plurality of IC tags by the reader / writer antenna.
  • Fig. 16 (3) shows an example of the reading characteristics of multiple IC tags using a reader / writer antenna.
  • the reader / writer antenna of this example can supply a sufficiently strong magnetic field to the IC tag in the immediate vicinity of the antenna end in the desired reading direction (in this example, the horizontal direction). Even so, it is possible to intermittently form a uniform magnetic field on the plane without increasing the output of the reader / writer, and the communication quality is good.
  • the reader / writer antenna of this example is evenly stretched on the plane of the desired long horizontal reading area, and in order to compensate each other's non-reading area by switching operation, it follows the reading direction. It is possible to form a uniform reading area on a flat surface that can read a plurality of IC tags at once (for example, see Fig. 15).
  • the loop antenna pattern is a narrow antenna pattern that is sufficiently close to the desired reading direction (for example, FIG. 12 to FIG. 14). (See also the figure.)) A strong horizontal magnetic field can be generated uniformly near the plane. For example, it is possible to read multiple IC tags.
  • the reader / writer antenna of this example can form a uniform reading area by switching a plurality of antennas (see also Fig. 15 for example).
  • the influence of the magnetic field in the vertical direction of the loop antenna plane can be suppressed by the cross connection of the loops.
  • the antenna is vertically moved at a relatively close distance without a shield plate. It is possible to install and operate in layers.
  • a non-contact communication is performed by an electromagnetic induction action using a loop antenna with an object to be identified including a 1 C chip, and power for driving the IC chip included in the object to be identified is transmitted.
  • a reader / writer device comprising a plurality of loop antennas and the plurality of loop antennas.
  • a communication means for performing contactless communication by switching a loop antenna to be used for contactless communication from among the loop antennas, a resonance frequency changing means for changing a resonance frequency of each of the plurality of loop antennas, and When transmitting the power for driving the IC chip, the resonance frequency of the loop antenna used for the non-contact communication is different from the resonance frequency of the loop antenna not used for the non-contact communication for the plurality of loop antennas.
  • a reader / writer device comprising: control means for controlling the resonance frequency changing means;
  • the first antenna of the plurality of loop antennas is configured by a single conductor and has an antenna element having the same shape or substantially the same shape.
  • the second antenna is configured by a single conductor and has a plurality of antenna elements having the same shape or substantially the same shape as the antenna elements of the first antenna, and a plurality of antenna elements of the second antenna.
  • the antenna element has a shape connected in the same direction as the connection direction of the first antenna, and the conductors intersect at the connection point of adjacent antenna elements.
  • the position of the first antenna and the second antenna is approximately along the antenna connecting direction with respect to the pitch (interval) P 1 between the antenna elements in the connecting direction of the first antenna.
  • P Reader-ready device that is offset.
  • the plurality of antenna elements having the same shape or substantially the same shape as the antenna elements of the first antenna, and the plurality of antenna elements of the second antenna are in the same direction as the connection direction of the first antenna.
  • the antenna elements of the second antenna have a shape formed by combining lines that are non-parallel to the connection direction of the plurality of antenna elements, and the antenna in the connection direction of the first antenna A reader / writer device in which the positions of the first antenna and the second antenna are shifted by about 0.5 P 1 along the connecting direction of the antenna with respect to the pitch (interval) P 1 between the elements. . .
  • a reader / writer that performs non-contact communication by an electromagnetic induction action using a loop antenna with an object to be identified having an IC chip, and transmits electric power for driving the IC chip included in the object to be identified.
  • a plurality of loop antennas, a communication means for performing contactless communication by switching a loop antenna used for contactless communication from the plurality of loop antennas, and a resonance frequency of each of the plurality of loop antennas The resonance frequency changing means for changing the resonance frequency of the loop antenna used for the non-contact communication and the resonance frequency of the loop antenna not used for the non-contact communication are different for the plurality of loop antennas.
  • a reader / writer device comprising: control means for controlling the resonance frequency changing means; (7) A reader / writer that performs non-contact communication with an object to be identified including an IC chip by electromagnetic induction using a loop antenna and transmits electric power for driving the IC chip included in the object to be identified.
  • a plurality of antenna devices, an antenna switch, and a reader / writer control device each of the plurality of antenna devices having one antenna coil and a predetermined resonance frequency of the antenna coil.
  • a resonance frequency switching circuit for switching between a value of 1 and a predetermined second value, and the resonance frequency switching signal received from the reader / writer control device sets the resonance frequency of the antenna coil to the predetermined first value or
  • the antenna switching unit is used for non-contact communication by an antenna switching signal received from the reader / writer control device.
  • the tena device and the reader / writer control device are connected, and the antenna device not used for non-contact communication and the reader / writer control device are disconnected.
  • the reader / writer control device is identified.
  • the antenna signal output from the reader / writer controller is generated by generating a transmission signal to be transmitted to the body, transmitting it to the identified object via the antenna device, and reading the received signal received from the identified object via the antenna device.
  • the antenna device that is connected to the reader / writer control device is selected from the plurality of antenna devices according to the signal, and the resonance frequency of the antenna coil is set by the resonance frequency switching signal output from the reader / writer control device.
  • a reader / writer device that switches to either the value 1 or the second value (for example, corresponding to the configuration of FIG. 1).
  • the reader / writer device according to (7), wherein the predetermined first value of the resonance frequency of the antenna coil is 13.56 MHz, and the predetermined second value is A reader / writer device that differs from the first value by 10 MHz or more (see, for example, FIGS. 1, 2, and 3).
  • Each reader / writer device further includes a matching circuit, and the matching circuit and the antenna switch are connected by a coaxial cable.
  • Non-contact communication is performed with an electromagnetic induction effect using a loop antenna with an object to be identified including an Ic chip, and power for driving the IC chip included in the object to be identified is transmitted.
  • a method for identifying an object to be identified using non-contact communication in a reader / writer device that selects and switches a loop antenna to be used for non-contact communication from among a plurality of loop antennas; Differentiating the resonance frequency of the loop antenna used and the resonance frequency of the loop antenna not used for non-contact communication, transmitting power for driving the IC chip included in the identification target,
  • a method for identifying an identified object comprising: receiving a response signal from the identified object; and identifying and specifying the identified object.
  • the configurations of the system and the devices according to the present invention are not necessarily limited to those described above, and various configurations may be used.
  • the present invention can also be provided as, for example, a method or method for executing the processing according to the present invention, a program for realizing such a method or method, or a recording medium for recording the program.
  • various devices and systems can be provided.
  • the application field of the present invention is not necessarily limited to the above-described fields, and the present invention can be applied to various fields.
  • a processor in a hardware resource including a processor and a memory is used.
  • a configuration that is controlled by executing a control program stored in ROM (R ead Only Memory) may be used.
  • each functional means for executing the processing is independent hardware. It may be configured as a circuit.
  • the present invention can be read by a computer such as a floppy disk (CD) (ROM) —ROM that stores the above control program. It can also be understood as a recordable recording medium or the program (itself), and the processing according to the present invention can be performed by inputting the control program from the recording medium to a computer and causing the processor to execute it.
  • a computer such as a floppy disk (CD) (ROM) —ROM that stores the above control program.
  • ROM floppy disk
  • ROM floppy disk
  • the processing according to the present invention can be performed by inputting the control program from the recording medium to a computer and causing the processor to execute it.
  • the loop antenna used for the non-contact communication when performing the non-contact communication by switching the loop antenna used for the non-contact communication from among the plurality of loop antennas, the loop antenna used for the non-contact communication. For example, even in an arrangement where there is an influence between the loop antennas in the past, the influence is reduced. Thus, a plurality of loop antennas can be used effectively.

Abstract

ループアンテナを使用して非接触通信を行うリーダライタ装置で、複数のループアンテナを効果的に使用する。通信手段１、２、３が複数のループアンテナＥ１、Ｅ２の中から非接触通信に使用するループアンテナを切り替えて非接触通信を行うに際して、複数のループアンテナのそれぞれの共振周波数を変化させる共振周波数変化手段Ｃ１、Ｄ１、Ｃ２、Ｄ２を備え、制御手段１、２、３が、複数のループアンテナについて、非接触通信に使用するループアンテナの共振周波数に対して、他のループアンテナの共振周波数を異ならせるように、共振周波数変化手段を制御する。

Description

リーダライタ装置 技術分野
本発明は、ループアンテナを用いて I Cカードや I Cタグなどの被識別体と の間で非接触通信を行い、 被識別体明からデータを読み取る動作 （リード動作)、 又 は、 被識別体へデータを書き込む動作 （ラ田イト動作)、 或いは、 読み取りと書き込 みの両方の動作を行うリーダライ夕装置に関し、特に、複数のループアンテナを効 果的に使用するリーダライタ装置に関する。 背景技術
例えば、 I Cカード或いは I Cタグなどを用いた非接触型リーダライタシス テムは、 一般に R F— I Dシステムと呼ばれており、 交通カードシステムや、 物品 管理システムなどに実用化されている。
一例として、 I Cタグを用いた非接触型リーダライ夕システムでは、主要な構 成として、 I Cチップにループアンテナを備えて電源を内蔵しない非接触型の I C タグと、ループアンテナを備えて無線通信を行うリーダライタ装置を有する。 リー ダライタ装置ではそのループアンテナにより、 I Cタグ内の I Cチップを駆動する 電力と質問データを常時又は間欠に送信し、当該電力及び当該質問データを受信す ることができる範囲内に存在する I Cタグからの応答データを受信して得る。
以下では、説明の便宜上から、 I Cタグのループアンテナをタグアンテナと言 レ また、特にいずれに備えられているかを示さずにループアンテナと言う場合に はリーダライタ装置のループアンテナを示す。
ここでは、 1 3 . 5 6 MH zの周波数を使用する電磁誘導型のリーダライタ 装置及びそのループアンテナと I cタグについて説明する。
電源を内蔵しない I Cタグがリーダライ夕装置と無線通信するためには、リー ダライタ装置が有する送信アンテナ（ループアンテナ） が発生する磁界が、 I C夕 グ内部の回路を駆動するための起電力を発生することができる空間的距離範囲内 にあり、且つタグアンテナのループ面を鎖交する方向性を持つ位置関係であること が必要となる。
しかしながら、 1つのループアンテナと 1枚の I Cタグについては、その距離 力 S十分に小さくとも、空間的に磁界が鎖交しない方向性を持つ位置が存在する。 こ れを N u 1 1点という。通常、 N u 1 1点は 1つのループアンテナに 1つ以上存在+ する。ループアンテナの形状によっては N u 1 1点が連続し、ル一プアンテナと夕 グアンテナが通信するごとのできない平面的な不読範囲（不読エリア）が形成され てしまう。
第 7図 （a )、 ( b ) には、 I Cタグの読取方向を固定した一様な読取エリア を 1つのループアンテナにより生成しようした場合に、ループアンテナに生成され る読取範囲 （読取エリア） 及び不読範囲の例を示してある。
第 7図 （a ) には、 1〇タグ6 4 &、 6 4 bの配置方向、 ループアンテナによ る所望の読取範囲 6 1、所望の I Cタグ読取方向 6 2、所望の磁界方向 6 3の関係 の一例を示してある。
第 7図 （b ) には、 1つのループアンテナ 7 1、 ループアンテナ 7 1による磁 界 7 2、 鎖交磁界によるループアンテナ 7 1の読取範囲 7 3 a、 7 3 b、磁界 N u 1 1によるループアンテナ 7 1の不読範囲 7 4、 I Cタグ 7 5 a、 7 5 b , 7 5 c の配置方向の例を示してある。
第 7図 （b ) に示されるように、 任意の空間に I Cタグの読取方向を固定した 一様な読取範囲を生成する場合に、 1つのループアンテナ 7 1で読取範囲を生成し ようとすると、 1 ( 夕グ7 3 &、 7 3 b、 7 3 cに対して磁界が N u 1 1となる不 読範囲 7 4ができてしまう。
ここで、一様な読取範囲を確保するために、或るループアンテナにできる不 読範囲に対して別のループアンテナによって読み取りを行うようにする構成が考 えられる。
しかしながら、複数のループアンテナが近傍に存在する配置や、方向によって ループアンテナ同士の結合が強くなること （この状態を密結合と言う） により、 ァ ンテナとして機能しなくなる特性となり、例えば、個々のループアンテナのいずれ かに対しては読み取り可能な位置にあるはずの L Cタグを読み取ることができな くなつてしまう。
このように、従来の方式では、限られた空間に複数のループアンテナを近傍の 距離や同じ方向で配置す'ることができなかった。
特許文献 1
特開 2 0 0 2— 6 0 0 2 1号公報 発明の開示
上述のように、従来の非接触型リ一ダライタシステムでは、 リーダライ夕装 置において、複数のループアンテナを使用して十分な読取範囲を確保することが困 難であるといつた不具合があつた。
本発明は、 このような従来の課題を解決するために為されたもので、複数のル 一プアンテナを効果的に使用することができるリ一ダライタ装置を提供すること を目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係るリ一ダライタ装置では、次のような 構成により、 ループアンテナを使用して非接触通信を行う。
すなわち、複数のループアンテナを備え、通信手段が前記複数のループアンテ ナの中から非接触通信に使用するループアンテナを切り替えて選択し非接触通信 を行う。 この場合に、前記複数のループアンテナのそれぞれの共振周波数を変化さ せる共振周波数変化手段を備え、制御手段が、前記複数のループアンテナについて、 前記非接触通信に使用するループアンテナの共振周波数に対して、他のループアン テナ（つまり、非接触通信に使用しないループアンテナ） の共振周波数を異ならせ るように、 前記共振周波数変化手段を制御する。
この場合、例えば、非接触通信に使用するアンテナの共振周波数を変化させる こと、 或いは、 非接触通信に使用しないアンテナの共振周波数を変化させること、 の少なくともいずれか一方が行われる。 .
従って、複数のループアンテナについて、非接触通信に使用するループアンテ ナの共振周波数に対して、他のループアンテナの共振周波数を異ならせることが佇 われるため、例えば、従来においてはループアンテナ間での影響があるような配置 においても、 このような影響を低減すること乃至無くすことができ、複数のループ ァンテナを効果的に使用することができる。
ここで、複数のループアンテナの数としては、種々な数が用いられてもよい。 また、複数のループアンテナの配置としては、種々な配置が用いられてもよく、 例えば、共振周波数を異ならせない場合には互いに影響を及ぼすような配置で、 2 個のループアンテナを隣接させて或いは近接させて設けることが可能であり、更に、 同様な配置で、 3個以上のループアンテナを'設けることも可能である。
また、それぞれのループアンテナの形状や大きさなどとしては、種々な態様が 用いられてもよい。
また、複数のループアンテナの中から非接触通信に使用するループアンテナ を切り替える態様としては、 種々な態様が用いられてもよく、 例えば、非接触通信 に使用するループアンテナへ信号（例えば、 電力や質問データの信号） を供給する 一方、 非接触通信に使用しないループアンテナへは当該信号を供給しないように、 各ループアンテナと信号供給部との接続状態をオンオフ切替するような態様を用 いることができ、或いは、共振周波数を変化させるだけで、 全てのループアンテナ へ常に信号を供給する状態としておくような態様が用いられてもよい。
また、 リーダライ夕装置の非接触通信の相手としては、 例えば、 人により携帯 される或いは物に付される I Cカードや I Cタグなどの被識別体が用いられる。
また、非接触通信としては、 例えば、 リーダライ夕装置から被識別体への電力 の送信や、 リーダライ夕装置から被識別体へのデータの送信や、被識別体からリー ダライ夕装置へのデータの送信の'うちの 1以上が行われる。
また、複数のループアンテナのそれぞれの共振周波数を変化させる態様とし ては、 種々な態様が用いられてもよく、 例えば、 1個ずつのループアンテナについ て個別に共振周波数を変化させる態様が用いられてもよく、或いは、幾つかのル一 プアンテナの共振周波数をまとめて変化させるような態様が用いられてもよい。
また、非接触通信に使用しないループアンテナが 2個以上ある場合、非接触通 信に使用しない各ループアンテナの共振周波数は同一であってもよく或いは異な つてもよい。
また、ループアンテナの共振周波数を変化させるための構成としては、種々な 構成が用いられてもよく、例えば、 p i nダイオード或いは可変容量ダイオードを 用いて、それに印加するバイアス電圧を制御するような構成を用いることができる。
また、種々な状況に応じて各ループアンテナの共振周波数を制御する仕方とし ては、例えば、予めリーダライ夕装置のメモリなどにデ一夕として或いはプロダラ ムなどとして設定される。 図面の簡単な説明
第 1図は、本発明の実施例に係るリ一ダライタ装置の構成例を示す図である。 第 2図は、 アンテナ装置の構成例を示す図である。
第 3図は、 ループアンテナの共振周波数の変化の一例を示す図である。 第 4図は、本発明の第 1実施例に係るループアンテナの行列配置の一例を示 す図である。
第 5図は、 （a) 及び （b) は本発明の第 2実施例に係る方向別に対応した ループアンテナの配置の一例を示す図である。
第 6図は、 （a) 〜 （d) は本発明の第 3実施例に係る複数ループアンテナ の多重連結配置の一例を説明するための図である。
第 7図は、 （a) 及び （b) はループアンテナの不読範囲を説明するための 図である。 ，
第 8図は、 （a) はアンテナ切替器の構成例を示す図であり、 （b) はアンテ ナ切替回路の構成例を示す図である。
第 9図は、 マッチング回路の構成例を示す図である。
第 10図は、 リーダライタ装置の他の構成例を示す図である。
第 11図は、 リーダライタ装置の他の構成例を示す図である。
第 12図は、本発明の第 4実施例に係るアンテナパターンのループ単位の一 例を示す図である。
第 13図は、 2つのアンテナパターンの位置関係の一例を示す図である。 第 14図は、 （1) はアンテナパターンと電流の一例を示す図であり、 （2) はアンテナパターンと磁界の一例を示す図であり、 （3) はアンテナパターンと磁 界強度分布の一例を示す図である。
第 15図は、 （1) はアンテナ # 1の読取エリア及び不読エリアの一例を示 す図であり、 （2) はアンテナ #2の読取エリア及び不読エリアの一例を示す図で あり、 （3) はアンテナ # 1及びアンテナ #2による読取範囲の一例を示す図であ る。
第 16図は、 （1) はリーダライタアンテナによるアンテナ端における読取 特性の一例を示す図であり、 （2) はリーダライタアンテナによる複数の I Cタグ の読取特性の一例を示す図であり、 （3) はリーダライタアンテナによる多重の I Cタグの読取特性の一例を示す図である。
第 17図は、 リーダライ夕制御装置の構成例を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明に係る実施例を図面を参照して説明する。
第 1図には、本発明の一実施例に係る非接触型リーダライ夕システムに設けら れる非接触型のリーダライタ装置の構成例を示してある。
, 本例のリーダライタ装置は、 上位システム 1と、 リーダライタ制御装置 2と、 アンテナ切替器 3と、 2個のアンテナ装置 A1、 A2を備えている。
リ一ダライタ制御装 g2とアンテナ装置 A 1、 A2との間で、無線周波数信号 (RF信号） を伝送するため、 リーダライ夕制御装置 2とアンテナ切替器 3との間 は約 0. 4mの同軸ケーブルで接続されており、 アンテナ切替器 3と各アンテナ装 置 Al、 A 2との間はそれぞれ約 3 mの同軸ケーブルで接続されている。
各アンテナ装置 A 1、 A 2は、 整合回路 （マッチング回路） B l、 B 2と、 同 調回路 C l、 C2と、 共振周波数切替回路 （SW回路） Dl、 D2と、 アンテナコ ィル （ループアンテナのコイル） E l、 E 2を備えている。
ここで、本例では、 2個のアンテナ装置 A 1、A2を切り替える構成を示すが、 他の構成例として、 3個以上のアンテナ装置を切り替える構成が用いられてもよい。
本例では、リーダライ夕装置と物品などに付された I Cタグとの間で非接触 通信を行う場合を示す。
上位システム 1は、 リーダライタ制御装置 2の上位のシステムであり、例えば パーソナルコンピュータ （PC) などから構成されており、 本例のリーダライ夕装 置を統括的に制御する。
リーダライ夕制御装置.2は、 アンテナ装置 A 1、 A2を使用して、 I Cタグか らの情報の読み取り （リード） 動作や、 I cタグへの情報の書き込み （ライト） 動 作を含む通信動作を行う。
' 本例では、上位システム 1及びリーダライタ制御装置 2は、通信動作を行うァ ンテナ装置 A 1、 A 2を切り替えるために、アンテナ切替器 3及びループアンテナ を有する各アンテナ装置 A 1、 A 2に対して切替信号を出力する機能を有している。 第 1図において、上位システム 1又はリーダライタ制御装置 2から、アンテナ切替 器 3やアンテナ装置 A 1、 A 2に向けて出力される切替信号を、 破線にて示す。 なお、 このような機能は、 例えば、 主に上位システム 1に備えられてもよく、 或 レ、は、 主にリーダライタ制御装置 2に備えられてもよく、或いは、 上位システム 1 とリーダライタ制御装置 2に機能が分散されてもよい。 ' 第 1 7図はリーダライタ制御装置 2の構成を示すプロック図である。
リ一ダライタ制御装置 2は、送信系プロック 1 7 0 1と、受信系プロック 1 7 0 2と、制御部 1 7 0 3と、上位 P C 1 とのインタフェース 1 7 0 4と、 アンテ ナ切替器 3へアンテナ切替信号を送出するためのインタフェース 1 7 0 5と、アン テナ切替器 3との間で R F信号を送受するための結合器 1 7 0 6を備えている。送 信系ブロック 1 7 0 1は例えば 1 3 . 5 6 MH zの搬送波を発振する発振器 1 7 1 1と変調器 1 7 1 2と送信 AM P (増幅器） 1 7 1 3により質問データをアンテナ 切替器 3へ送出する。 '
受信系ブロック 1 7 0 2は、アンテナ切替器 3から受信した応答データを受信 AM P 1 7 1 4により増幅して復調部 1 7 0 5により復調する。
制御部 1 7 0 3は、 C P U (図示せず） やプログラムを格納する R OM '(図 示せず）、 データを記憶する R AM (図示せず） を備え、 上位 P C 1 とのデータの やりとりを行うとともに、質問データの作成や送信、応答データの受信や分析処理、 了ンテナ切替信号の生成や送信などの制御を行う。
ここで、 I Cタグの情報を読み取る動作は、 次の手順で行われる。 リーダライタのループアンテナから I Cタグに向けて、 I Cタグ内の I Cチッ プを駆動する電力が送信される。 このとき、 必要に応じ、 I Cタグに対し質問デ一 夕が送信される。
I Cタグは、前記リ一ダライタから送信された電力を受信して、 I Cタグ内の I Cチップを駆動し、 リーダライ夕に向けて応答デ一夕を送信する。
リーダライ夕は、前記 I cタグからの応答デ一夕を受信し、その内容である情 報を読み取る。
以上の動作を、 アンテナ装置 A 1を用いて行った後、 アンテナ装置 A 2に切替 えて同様の動作を行う。
アンテナ切替器 3は、上位システム 1及びリーダライタ制御装置 2からの切 替信号に基づいて、 2個のアンテナ装置 A 1、 A 2の中から使用するアンテナ装置 を切り替えて選択する機能を有しており、例えば、使用するアンテナ装置とリーダ ライタ制御装置 2とを接続する一方、他のアンテナ装置とリ一ダライタ制御装置 2 とが非接続 （接続されない状態） となるように切り替える。
各アンテナ装置 A 1、 A 2は同様な機能を有している。
第 8図 （a) には、 アンテナ切替器 3の構成例を示してある。
本例のアンテナ切替器.3は、 2個のアンテナ切替回路（SW回路） 101、 1 02を用いて構成されている。
各アンテナ切替回路 101、 102には、 リーダライタ制御装置 2から例えば 送信対象となる無線周波数（RF : Rad i o F r e quen cy) の信号が入 力されるとともに、 切替制御のためのアンテナ切替信号が入力される。 また、 各ァ ンテナ切替回路 101、 102は、 それぞれ、 各アンテナ装置 A 1、 A 2と対応し ており、 アンテナ切替信号に応じて、 リーダライタ制御装置 2と各アンテナ装置 A 1、 A 2との間において、 RF信号の接続状態をオンオフ切替する。
第 8図 （b) には、 アンテナ切替回路 101、 102の概略的な構成 !!を示 してある。
本例のアンテナ切替回路 1 0 1、 1 0 2は、 コンデンサ 1 1 1と、 p i nダイ オード 1 1 2と、 コンデンサ 1 1 3を直列に接続して構成されている。そして、 p i nダイオード 1 1 2のバイアス電圧を制御することで、 スィッチとして機能し、 R Fラインの出力ポートの切替が行われる。
なお、 このような切替制御の構成としては、 例えば、 アンテナ装置 A l、 A 2 の共振周波数切替回路（S W回路） D l、 D 2と同様な構成を用いることが可能で め 。 - マッチング回路 B l、 B 2は、 回路の整合、 即ち、 アンテナ装置側回路のィ ンピ一ダンスとアンテナ切替器側回路のインピ ダンスの整合を取るものである。 同調回路 C l、 C 2は、 回路を同調させる、 即ち、 アンテナの共振周波数を所望 の周波数に調整するものである。
アンテナコイル E l、 E 2は、 ループアンテナを構成するコイルである。
共振周波数切替回路 D l、 D 2は、上位システム 1又はリーダライ夕制御装置 2からの共振周波数切替信号に基づいて、例えば同調回路 C 1、 C 2の回路定数な どを切り替えることにより、 アンテナコイル E l、 E 2の共振状態を切り替える機 能を有している。
なお、アンテナ切替器 3へのアンテナ切替信号及び各共振周波数切替回路 D 1、 D 2への共振周波数切替信号としては、それぞれ、異なる信号が用いられてもよく、 或いは、 2以上について共通な信号が用いられてもよい。 つまり、 アンテナ切替信 号と周波数切替信号に同一の制御信号を用いることができる。 このようにすれば、 アンテナ切替と周波数切替を同一タイミングで行うことができ、しかも回路構成を 簡素化できる。
第 2図には、 各アンテナ装置 A l、 A 2の内部の構成例を示してある。
図示の構成は、ループアンテナを構成するアンテナコイル 1 3のインダクタと、 p i nダイオード 1 2と、共振素子のコンデンサ 1 1を直列に接続した直列共振回 路となっている。
なお、 アンテナコイル 1 3によりアンテナコイル E 1、 E 2が構成され、 p i nダイオード 1 2により共振周波数切替回路 D 1、 D 2が構成され、 コンデンサ 1 1及び p i nダイオード 1 2により同調回路 C 1、 C 2が構成される。 また、 第 2 図では、 マッチング回路 B l、 B 2については省略してある。
各アンテナ装置 A 1、 A 2では、 リーダライタ制御装置 2側からの制御信号 である共振周波数切替信号に応じて、 P i nダイオード 1 2の両端子に与えるバイ ァス電圧を制御する。
p i nダイオード 1 2は、順バイアス電圧が印加される場合には、 あたかもィ ンピ一ダンス = 0のよう 'に見える。
一方、 p i nダイオード 1 2は、逆バイアス電圧が印加される場合や、或いは、 バイアス電圧が 0 Vである場合には、キャパシタンスを持つように見える。 このた め、 この場合には、 アンテナコイル 1 3 (ループアンテナ） の共振周波数がシフト する （例えば、 基準となる 1 3 . 5 6 MH zから例えば、 約 2 4 MH zへシフトす る） ことにより、 ループアンテナの共振状態を制御することができる。
第 9図には、 マッチ グ回路 B l、 B 2の構成例を示してある。
本例のマッチング回路 B 1、 B 2は、トランスを用いた整合回路となっている。 具体的には、 リーダライ夕制御装置 2側（1次側） に巻き数 n 1のコイル 1 2 1が設けられているとともに、 アンテナコイル E l、 E 2側（2次側） に巻き数 n 2のコイル 1 2 2が設けられており、 このトランスの巻き数比を調整することで、 リーダライタ制御装置 2側とアンテナコイル E 1、 E 2側のインピーダンスミスマ ツチングを合わせ込むこと力行われる。
第 3図には、 ループアンテナの共振周波数の変化の一例を示してある。 本例では、共振周波数切替回路 D 1、 D 2を構成する p i nダイオード 1 2に 印加するバイァス電圧を制御することにより、ループアンテナの共振周波数を変化 させることができる。 図示の例では、 周波数 1に共振する特性 2 1と、 周波数 2に共振する特性 2 2を示してあり、このように共振周波数が異なる特性の状態を 切り替えることができる。
このように、逆バイアス電圧時における p i nダイオード 1 2で発生するキヤ パシ夕ンスを利用して、 バイアス電圧制御により、 基準となる例えば 1 3 . 5 6 M H zとは別の所望の周波数、例えば 1 0 MH z以上の差のある 2 4 MH z以上の周 波数でループアンテナを共振させることが可能となる。
本例のリ一ダライタ装置では、ァンテナ切替器 3により各ァンテナ装置 A 1、 A 2の中から使用するアンテナ装置を切り替え、例えば使用しないアンテナ装置の 共振周波数切替回路（S W回路D 1又はS W回路D 2 ) を制御してその共振周波数 を基準値からずらす構成により、例えば、従来においては密結合を起こし得るよう な位置関係でも、 複数のループアンテナ （複数のアンテナコイル E 1、 E 2 ) を配 置することが可能となる。
もちろん、上記とは逆に、使用するアンテナ装置の共振周波数切替回路を制 御して、使用するアンテナの共振周波数のみを基準値である 1 3 . 5 6 MH zに合 わせることも可能である。 このとき、共振周波数切替回路として、 第 2図のような p i nダイオードを用いている場合には、使用するアンテナ装置の p i nダイォ一 ドのみに順電圧を印加することになる。 このように、使用するアンテナの共振周波 数のみを変更するやり方は、切替対象のアンテナが 3以上の多数ある場合に、 p i nダイォードによる消費電流を低減するうえで有用となる。
具体的には、一のアンテナ装置のループアンテナにより I Cタグの情報を読 み取るための通信動作時に、他のアンテナ装置のループアンテナとの距離乃至方向 に依存して発生する密結合を回避するために、通信動作状態にするループアンテナ を所望の周波数で共振させ、通信動作状態に無いループアンテナを別の周波数で共 振させるように、 複数のアンテナ装置の共振状態を制御する。
以上のように、本例のリ一ダライタ装置では、 p i nダイオード 1 2による 周波数シフト機能を備え、通信動作中のループアンテナ以外のループアンテナの共 振周波数を異なる周波数へシフ卜させることにより、複数のループアンテナ間での 密結合に起因して生じる同一周波数での共振によるアンテナ特性劣化を回避する ことができる。 これにより、 例えば、 R F— I Dのシステムにおいて、 読み取りを 希望する範囲に複数のループアンテナを並べて配置することにより、読み取り不良 を低減させることができる。 - 特に、リーダライタのループアンテナから I Cタグに向けて電力を送信する ことにより I Cタグの読み取り動作を開始する際に、同一の共振周波数を有するル —プアンテナが複数近^して存在すると、アンテナ特性が劣化して十分な電力を I Cタグに送信することができない。本願発明によれば、通信動作を行わせるループ アンテナと通信動作を行わないループアンテナの共振周波数を異ならせることに より、 上記した不具合を解決できる。
なお、 3個以上のループアンテナを配置する場合には、 例えば、通信動作中 のループアンテナ以外の 2個以上の全てのループアンテナの共振周波数を異なる 周波数へシフトさせる。
また、本例では、 1個のループアンテナにより読み取りのための通信動作を行 う場合を示したが、他の構成例として、 3個以上のループアンテナが備えられてい るときに、 2個以上のループアンテナにより読み取りを行い、他のループアンテナ により読み取りを行わないようなことも可能であり、このような構成では、例えば、 読み取りを行うループアンテナ、読み取りを行わないループアンテナともに、互い に異なる周波数に共振させる。
一例として、誘導式の読み書き通信設備であるリーダライタ装置と、 当該リ 一ダライタ装置からの信号により起動される I Cタグから構成される物品管理シ ステムなどにおいて、当該リーダライタ装置に接続等されて使用されるループアン テナに本例の構成を適用することが可能である。複数のループアンテナの配置によ り、リーダライタ装置から送信される磁界による信号を I cタグが所望の方位で受 信して応答送信することができる空間（平面） 的範囲を拡張することができる。 こ れにより、例えば、複数の I Cタグ力 任意の範囲内に配置された複数のループア ンテナによって決定される空間 （平面） 内で、 通信することが可能である。
また、リ一ダライタ装置に備えられる複数のル一プアンテナの配置の仕方とし ては、 例えば、 限られた空間 （平面） 内に隣接又は近接に複数配置する仕方を用い ることができる。 また、 本例では、 リーダライ夕制御装置 2とループアンテナの構 成台数が 1対複数 （n ) の形態を有し、 つまり、 1個のリーダライタ制御装置 2に 対して複数である n個のアンテナ装置が接続される。
従って、 Φ例のリーダライ夕装置では、複数のループアンテナを近接阛で設 置しても、個々のループアンテナが密結合を起こさないようにすることができ、且 つ個々のループアンテナ単独による読取性能を十分に発揮させることができる。例 えば、従来においては複数のループアンテナが特性を崩してしまうような距離若し くは方向となる配置関係にあっても、読み取りする 1個又は一部のループアンテナ 力 読み取りしない他のループアンテナによる影響を受けないようにすることがで さる。
このように、本例では、 リ一ダライタ装置と I Cタグとが非接触で送受信する システムにおいて、リーダライ夕装置側に複数のループアンテナを配置することで、 I Cタグとの間で送受信可能な範囲の拡張や、複数の I Cタグとの同時通信の拡張 や、 I Cタグの位置探索の拡張などが可能となる。 また、 本例のような構成では、 例えば、鉄板などの電磁遮蔽物を設けなくとも、複数のループアンテナを配置して 通信することができる。
なお、本例のリーダライ夕装置では、 各アンテナ装置 A l、 A 2のアンテナ コイル E l、 E 2によりループアンテナが構成されており、上位システム 1やリー ダライタ制御装置 2やアンテナ切替器 3が各ァンテナ装置 A 1、 A 2を切り替えて I Cタグとの間で非接触通信を行う機能により通信手段が構成されており、各アン テナ装置 A 1、 A 2に設けられて共振周波数を変化させる同調回路 C 1、 C2や共 振周波数切替回路 Dl、 D2 (本例では、 特に、 p i nダイオード 12) の機能に より共振周波数変化手段が構成されており、上位システム 1やリーダライ夕制御装 置 2やアンテナ切替器 3が p i nダイオード 12のバイアス電庄を制御して各ァ ンテナ装置 A 1、 A 2の共振周波数を制御する機能により制御手段が構成されてい る。
ここで、 第 1図に示したようなリーダライタ装置の他の構成例を示す。
第 10図には、 リーダライ夕装置の他の構成例を示してある。 なお、 第 1図に 示される構成部と同様な構成部については、 同一の符号を付してある。
本例のリーダライタ装置は、 上位システム 1と、 リーダライタ制御装置 2と、 アンテナ切替器 131と、 アンテナ装置 G1を備えている。
リーダライ夕制御装置 2とアンテナ切替器 131との間は約 0.4mの同軸ケ —ブルで接続されており、アンテナ切替器 131とアンテナ装置 G1との間は約 2 mの同軸ケーブルで接続されており、該同軸ケーブルにより R F信号が伝送される。
また、上位システム 1又はリーダライ夕制御装置 2から、 アンテナ切替及び共 振周波数切替のための制御信号が出力され、アンテナ切替器やアンテナ装置に供給 される。 これらの切替信号は、 第 10図において破線で示している。
なお、 1個のアンテナ切替器 131に複数のアンテナ装置 Gl、 G2、 ···を 接続することも可能である。
アンテナ装置 G1には、 内部切替のアンテナ内部切替回路（SW回路） 13 2と、 第 1のアンテナ系であるマッチング回路 B 1、 同調回路 C l、 共振周波数切 替回路 （SW回路） D l、 アンテナコイル E lと、 第 2のアンテナ系であるマッチ ング回路 B 2、 同調回路 C 2、 共振周波数切替回路 （S W回路） D 2、 アンテナコ ィル E 2を備えている。
このように、本例では、 1個のアンテナ装置に複数のアンテナ系を備えている。 そして、アンテナ装置の外部にあるアンテナ切替器 1 3 1が上位システム 1 又はリ一ダライタ制御装置 2からの制御に基づいて各ァンテナ装—置 G 1、 G 2、 · · · との接続状態を切り替え、アンテナ装置の内部にあるアンテナ内部切替回路 1 3 2 が上位システム 1又はリ一ダライタ制御装置 2からの制御に基づいて各ァンテナ 系との接続状態を切り替える。
第 1 1図には、 リ一ダライタ装置の他の構成例を示してある。 なお、 第 1図 や第 1 0図に示される構成部と同様な構成部については、同一の符号を付してある。
本例のリーダライタ装置は、 上位システム 1と、 リーダライ夕制御装置 2と、 マスタのアンテナ切替器 1 4 1と、スレーブのアンテナ切替器 1 4 2と、 アンテナ 装置 G 1を備えている。
リーダライタ制御装置 2とマス夕のアンテナ切替器 1 4 1との間は約 0 . 4 m の同軸ケーブルで接続されており、マス夕のアンテナ切替器 1 4 1とスレーブのァ ンテナ切替器 1 4 2との間は約 l mの同軸ケーブルで接続されており、スレーブの アンテナ切替器 1 4 2とァ.ンテナ装置 G 1との間は約 3 mの同軸ケーブルで接続 されており、 これらの同軸ケーブルにより、 R F信号が伝送される。
なお、 1個のマス夕のアンテナ切替器 1 4 1に複数のスレーブのアンテナ切替 器を接続することも可能である。
'また、 1個のスレーブのアンテナ切替器 1 4 2に複数のアンテナ装置を接続す ることも可能である。
アンテナ装置 G 1の内部構成は、 第 1 0図に示されるものと同様である。 本例では、マスタのアンテナ切替器 1 4 1が上位システム 1又はリーダライタ 制御装置 2からの制御に基づいてそれぞれのスレーブのアンテナ切替器 1 4 2と の接続状態を切り替え、スレーブのアンテナ切替器 1 4 2が上位システム 1又はリ —ダライタ制御装置 2からの制御に基づいて各アンテナ装置 G 1との接続状態を 切り替える。
実施例 1
Figure imgf000019_0001
第 4図には、リ一ダライ夕装置に備えられる複数のループアンテナの具体的な 配置の例として、 複数のループアンテナの行列配置の一例を示してある。
具体的には、 1組の上位システム 1及びリ一ダライタ制御装置 2に対して多数 のアンテナ装置が接続されており、第 4図では、 3 0個のループアンテナ F 1〜F 3 0を示してある。 これら多数のループアンテナ F 1〜F 3 0は、縦方向に複数並 ベられ且つ橫方向に複数 ベられるといったように行列状に配置されている。
また、識別情報（例えば、 a a a aなど）をメモリに記憶した I Cタグ 3 2が、 物品 3 1に付されて使用されている。
上位システム 1及びリーダライタ制御装置 2は、例えば、 いずれか 1個のル ープアンテナのみにより読取動作を行い、他のループアンテナによる読取動作を行 わないようにする。 すると、 リーダライタ装置は、 読取動作を行うループアンテナ との間で通信することが可能な位置に存在する I Cタグ 3 2との間で通信を行い、 当該 I Cタグ 3 2に記憶された識別情報を受信する。 この場合、上位システム 1で は、読取動作を行うようにしたループアンテナにより受信した識別情報に対応した I Cタグ 3 2が当該ループアンテナにより通信可能な位置に存在することを把握 することができ、 I Cタグ 3 2の位置検知を行うことができる。
一例として、 リーダライ夕装置では、所定の順序に従って複数のループアン テナを 1個ずつ順に切り替えて読取動作させていくことにより、それぞれのループ アンテナにより通信可能な位置に存在する I Cタグ 3 2を検出して把握すること ができる。 上位システム 1或いはリーダライ夕制御装置 2は、例えば、各ループアンテナ により通信可能な位置を特定する情報（位置情報） や、管理対象となる I Cタグ 3 2の識別情報などをメモリに記憶しており、位置情報と識別情報とを対応付けて記 憶する処理など、 物品管理 （I Cタグ管理） のための処理を行う。
実施例 2
本発明の第 2実施例を説明する。
第 5図（a)、 (b) には、 リーダライ夕装置に備えられる複数のループアンテ ナの具体的な配置の例として、複数のループアンテナの方向別対応配置の一例を示 してある。
具体的には、 第 5図 （a) には、 本例の 1組のアンテナを構成するための要素 となる 6個のループアンテナ 41 a、 41 b, 42 a、 42 b、 43 a, 43 bを 分解して示してある。 第 5図 （b) に示されるように、 これら 6個のループアンテ ナ 41 a、 41 b、 42 a, 42 b、 43 a、 43 bが、 これら 6個のループアン テナ 41 a、 41 b、 42 a, 42 b, 43 a, 43 bの面により立方体を形成す るように、 組み合わされる。
このような 1組のアンテナでは、 I Cタグに対して、多方向で読み取りを行 うことが可能であり、 全体として読取範囲を拡張することができる。
例えば、本例の 1組のアンテナでは、 1個のループアンテナのみに読取動作を させる態様、 或いは、 向かい合う一対のループアンテナ （つまり、 ループアンテナ 41 a、 41 b、 又は、 ループアンテナ 42 a, 42 b、 又は、 ループアンテナ 4 3 a、 43bといったように、 2個のループアンテナ） に読取動作をさせる態様が 用いられる。
実施例 3
本発明の第 3実施例を説明する。
第 6図 （a) 〜 （d) を参照して、 リーダライタ装置に備えられる複数のルー プアンテナの具体的な配置の例として、複数のループアンテナの多重連結配置の一 例を示す。
第 6図 （a) には、 単体である 1個のループアンテナ 51及びそれにより生成 される磁界の一例を示してある。
第 6図 （a) に示されるように、 ループアンテナ単体では、 アンテナパターン に沿った磁界が生成され、 ループ中央では磁界がヌル（Nu 1 1) となる。 このた め、本例では、広域の一様な磁界を生成するために、 Nu 1 1区間を補償する形で、 複数のループアンテナを規則的に配置する。 '
第 6図 （b) に示されるように、 本例では、 第 6図 （a) に示されるのと同 様な複数のループアンテナ 51 a、 51 b、 51 c、 '， ，を用意して、第 6図（c) 及び第 6図（d)に示されるように、これら複数のループアンテナ 51 a、 51 b、 51 c、 · · ·を多重に並列に連結して配置する。 ·
ここで、 第 6図 （b) には、 それぞれのループアンテナ 51 a、 51 b、 51 c、 ' · ·が受けるループアンテナ間の影響を示してある。
また、 本例では、 各ループアンテナ 5 l a、 51 b、 51 c、 · · ·としては 形状などが同一のもの （本例では、 全く同一のもの） が用いられている。 そして、 複数のループアンテナ 51 a、 51 b, 51 c、 · ■ ·が、 同じ辺の方向に沿って 一列に等間隔で並べられており、 隣接する 2個のループアンテナ （例えば、 ループ アンテナ 51 aとループアンテナ 51 b、など）がループ面の半分又はその程度だ け重なるように配置されている。
この場合、 同一の共振周波数を有するループアンテナ間では、互いに結合す ることから、 例えば、 全てのループアンテナ 51 a、 51 b、 51 c、 ' * 'へ同 時に給電すると、 個々のループアンテナの性能を十分に発揮することができない。
そこで、本例では、ループアンテナ間の結合を回避する組み合わせで複数のル ープアンテナ 51 a、 51 b、 51 c、 · · ·について時系列的な切替制御を行い、 これにより、 ループアンテナ間の結合を回避して、 個々のループアンテナ 51 a、 51 b、 51 c、 · · ·の性能を十分に発揮させることを実現する。
具体的には、 或る時間 （時刻） t 1では第 6図 （c) (i) に示されるよう にル プアンテナ 51 a、 51 e、 51 i、 · · ·へ給電するように切り替え、 他 の時間 （時刻） t 2では第 6図 （c) ( i i) に示されるようにループアンテナ 5 1 b、 51 f、 51 j、 · · ·へ給電するように切り替え、 更に他の時間 （時刻） t 3では第 6図 （c) ( i i i ) に示されるようにループアンテナ 51 c、 51 g、 · · ·へ給電するように切り替え、 更に他の時間 （時刻） t 4では第 6図 （c) ( i v) に示されるようにループアンテナ 51 d、 51 h, · · ·へ給電するよう に切り替える態様で、 時系列切替制御を行う。第 6図（c) ( i ) 〜 （i V) には、 このような時系列切替制御により、各ループアンテナ 5 l a、 51 b、 51 ο、· · · で生成される磁界の一例を示してある。
ここで、例えば、時間 t 1、 t 2、 t 3、 t 4は等間隔な時間であり、 また、 第 6図 （c) の （i)、 U i)、 （i i i)、 （i V) の順に切替制御することが行わ れた後に、 再び同様に （ i)、 （ i i)、 （ i i i)、 （ i V) の順に切替制御すること が繰り返して行われる。 つまり、 ループアンテナ 51 a、 それに隣接するループア ンテナ 51 b、それに隣接するループアンテナ 51 c、それに隣接するループアン テナ 51 dの順に、周期的に、該当するループアンテナ及びそれに対してループア ンテナ奇数個分 （つまり、 1個分、 3個分、 5個分、 · · ·） だけ間を挟んで離隔 したループアンテナがオンとなるように切替制御する。 また、複数のループアンテ ナ 51 a、 51 b、 51 c、 · · ·について、 非接触通信に使用するループアンテ ナの共振周波数に対して、 他のループアンテナの共振周波数が異ならされる。
第 6図 （d) には、 このような時系列切替制御の結果として、 複数のループ アンテナ 51 a、 51 b、 51 c、 · · ·の全体で擬似的に生成される広域の空間 にわたる一様な磁界の一例を示してある。 第 6図 （d) に示されるように、 本例で は、 複数のループアンテナ 5 l a、 5 1 b、 5 1 c、， · ·が並べられる方向に沿 つた擬似的に一様な磁界が広域に生成される。
本例のようなアンテナ構成により、リーダライタ装置により I Cタグからの情 報を読み取ることが可能な範囲を広くすることが可能である。
実施例 4
本発明の第 4実施例を説明する。
なお、 本実施例では、 導線とは、 長い線状の導体という意味であり、 基板に印 刷された導体も含む。 ·
本例では、物品管理システムなどに使用することが可能なリーダライ夕（RW) 装置のループアンテナの構成例を示す。.
第 1 2図には、本例のループアンテナのアンテナパターンのループ単位（ァ ンテナ要素） の一例を示してある。
本例では、 1本の導線を折り曲げ交差させることにより、 同一形状のループ単 位 （アンテナ要素） を複数形成している。
第 1 2図では、 横方向を複数のアンテナ要素の連接 （連結） 方向としてある。 各アンテナ要素は、 隣接するアンテナ要素との接続点付近を除くと、縦長の六 角形の形状を有しており、 れとともに、 隣接するアンテナ要素との接続点の付近 では、導線同士が交差して、横方向に三角形の山が突起するような形状を有してい る。
また、各アンテナ要素の上端及び下端の部分に形成される三角形、すなわち六 角形の上下のそれぞれで形成される突起部の三角形では、上下の突起部の角度が 9 0度であり他の 2つの角度が 4 5度となっている。
また、六角形は、その上下端を結ぶ縦線を対称軸とした線対称の形状となって いる。
また、六角形の縦方向の長さは 1 7 0 mmであり、六角形の縦方向の 2本の 導線部の間の横方向の距離 d 1は 3 5 mmである。 また、隣り合うアンテナ要素の 最も近い縦方向の導線部の間の横方向の距離 d 2は前記距離 d 1と同じである。
また、各アンテナ要素はループアンテナ導線で囲まれた領域であって、六角形 の内部の領域を含む、 ループ開口内部領域を形成している。
各アンテナ要素のループ開口内部領域の形状は同一形状であり、ループ開口 内部領域の横方向の距離である上記 d 1は、隣接するアンテナ要素の横方向の間隔 (ピッチ) の 1 Z 2となっている。
このように、 本例のループアンテナでは、 平面上に交差して連結する、 連結方 向の長さが短い多角形の連続ループが形成されている。
また、 本例のループアンテナでは、 第 1 2図を例とすると、 アンテナパターン を 「縦」 方向と 「斜め （4 5 ° 傾斜)」 方向の導線部で構成した。 本例では、 アン テナ要素において 「横」 方向の導線部がなく、 すべて、 アンテナ要素の連接方向に 非平行となっている。
また、 本例のループアンテナでは、 ループアンテナを形成するループ単位（ァ ンテナ要素）のアンテナパターンが重ならず、個々のループの内側に対する横の長 さ d 1と各ループ間に挟まれた区間の長さ d 2が同じである。
ここで、本例のアンテナ要素では、六角形のアンテナ要素の上下で突起させ て上下の端を斜めの導線で構成していることから、例えば、上下の端を横線とする 場合（つまり、 縦長の四角形のような形状とする場合） と比べて、 上端では導線の 上方（及び下端では下方） に磁界が広がり、 I Cタグ等の検知範囲を広くすること ができる。 '
第 1 3図には、 2つのアンテナパターンを配置した場合における、 これらの 位置関係の一例を示してある。各アンテナパターンは、それぞれ 1本の導線により 形成されている。
本例では、アンテナパターン 1のループ開口内部領域とアンテナパターン 2の ループ開口内部領域とが交互に並ぶように、 2つのアンテナパターン 1、 2を横方 向 （アンテナ要素の連接方向） に距離 d l (=d 2) だけずらして配置してある。
このように、 本例のループアンテナでは、 2つのループアンテナ 1、 2を限 られた 1平面内で重ね合わせてある。
また、本例のループアンテナでは、 2つのループアンテナがそれぞれ持つル一 プ開口内部領域が可能な限り重畳しない位置関係で重ね合わせてある。
第 13図で示すように、ァンテナ 1のループ開口内部領域とァンテナ 2の ループ開口内部領域とが重なる部分の面積が、重ならない部分の面積よりも小さい。 重なる部分の面積は、ループ開口内部領域の 1/3あるいは 1Z4以下となってい る。
本例のような構成では、 ループ面（ループ開口内部領 ϊ^) とループ外部領域の幅 が同じであるため、 NULL線の間隔が一定となる。 これにより、 NULL線の間 隔が一定でない場合に比べて、アンテナに供給する電力が少なくてすみ効率が良い。 NULL線の間隔が大きい部分では、所定の読取範囲を確保するのに大きな電力を 要するが、その電力では NULL線の間隔が小さい部分には過剰な電力となるから である。
また、 本例のループアンテナでは、 2つのループアンテナ 1、 2の間でそれぞ れの NULL点を補間する位置関係で重ね合わせてある。
第 14図 （1)、 （2)、 (3) を参照して、 本例のアンテナパターンにより形 成される磁界について説明する。 第 14図 （1)、 （2)、 (3) には、 本例のアンテ ナパターンや、 生成される磁界や、 読取エリアの例を示してある。
第 14図 （1) には、 本例のアンテナパターンとそれに流れる電流 （往路及び 復路） の一例を示してある。
第 14図 （2) には、本例のアンテナパターンとそれにより発生する磁界の一 例を示してある。本例では、図において、 I Cタグの読み取り方向が横方向となる。 第 1 4図（3 ) には、 本例のアンテナパターンとそれにより発生する磁界の強 度分布の一例を示してある。 第 1 4図 （3 ) には、 磁界 （横成分） が弱いエリアと 強いエリアが示されている。
, このように、 本例では、 アンテナパターンに流れる電流から、所望とする長 方形 （横方向を長辺とする） の平面には、 横方向で、 断続的に方向が互い違いとな る、 局部的に強い磁界により読取が可能な区間が形成される。
また、 形成される読取が可能な区間 （読取エリア） は、 所望とする読取平面に 対して横方向が支配的な磁界を持つ区間であり、 反対に、 読取ができない区間 （不 読エリア） は、 読取平面に対して垂直方向が支配的な磁界を持つ区間である。
ループ単位（アンテナ要素） で見たときには、 隣り合うアンテナ要素間の隣 接した導線パターンは同じ向きの磁界を発生するため、アンテナ要素間の領域は横 方向の磁界が支配的になる。 この結果、読取エリアは隣り合う各ループ間のループ 外部領域及びアンテナパターン直近部分を含む区間となる。
逆に、 不読エリアは垂直成分の磁界が発生するループ（アンテナ要素） の中央 の縦直線区間となる。
ここで、本例の 1つのアンテナパターンでは、所望とする読取平面に対して 規則的に不読エリアが断続して形成されるため、同じパターンのアンテナをもう一 つ用意して、 2つのアンテナのループ開口内部同士が（実用上で可能な程度で） 重 畳しないように重ね合わせて、それぞれのアンテナを切替動作させることが好まし い。
1つのアンテナ # 1が動作しているときには、該アンテナ # 1の任意の隣り 合うループ開口内部領域とその間にあるループ開口外部領域で平面に対して垂直 成分の磁界が発生する。
アンテナ # 1のループ開口内部領域は、他方のアンテナ # 2のアンテナパター ンのループ開口外部領域と一致するため、アンテナ # 1のループ開口内部領域の磁 界が他方のアンテナ # 2で起電力を発生することを抑える。
また、 アンテナ # 1のループ開口外部領域は、他方のアンテナ # 2のアンテナ パターンにおいてループ開口内部領域と一致するが、左右のアンテナ # 1のループ から発生する磁界の向きが逆方向になり、他方のアンテナ # 2におけるループでは 磁界が相殺される形となるため、アンテナ # 1のループ開口外部領域の磁界も他方 のアンテナで起電力を発生することを抑える。
このようなことにより、 パワーロスの低減を図ることができる。
第 1 5図 （1 )、 （2 )、 ( 3 ) を参照して、 2つのループアンテナを切り替え て使用する動作の一例を示す。
第 1 5図 （1 ) には、 アンテナ # 1の読取エリア及び不読エリアの一例を示し てあり、 その磁界や、 アンテナ # 2の不読エリアも示してある。
第 1 5図（2 ) には、 アンテナ # 2の読取エリア及び不読エリアの一例を示し てあり、 その磁界や、 アンテナ # 1の不読エリアも示レてある。
第 1 5図 （3 ) には、 アンテナ # 1及びアンテナ # 2による総合的な読取範囲 の一例を示してある。
本例では、 2つのループアンテナ # 1、 # 2間の干渉をさらに抑えるために、 読取動作をしていないループアンテナの共振周波数をシフトさせる機能を備える ことで、 より精度の高い読取性能を持つ、横方向に長い読取エリアを有する薄型平 面状アンテナを実現する。
ここで、 複数のループアンテナ （本例では、 2つのループアンテナ） を切り替 えて使用して、使用するアンテナと使用しないアンテナの共振周波数を異ならせる ことは、例えば、第 1図などに示されるような構成を用いて実現することができる。
具体例を示す。
まず、本例のような 2つのループアンテナ # 1、 # 2を収容したリーダライタ 装置のアンテナ装置を準備する。 これら 2つのループアンテナ # 1、 # 2は、互い に生成してしまう NU L L点を補間する位置関係で、 1つの平面上に設置されてい る。
これらの 2つのループアンテナ # 1、 # 2について、第 1.図などを参照して説 明したようなアンテナ切替方式により、互いに干渉させることなく I Cタグとの通 信を行い情報の読み取りなどを行う機能を備える。
このような 2つのループアンテナ # 1、 # 2の切替読取動作により、長方形の 長辺方向を読取方向とした、 一様な読取エリアを形成することができる。
また、 例えば、 2つのループアンテナ # 1、 # 2を 1枚の基板で構成した薄型 平面状のリ一ダライタアンテナを提供することも可能である。
このように、 本例のリーダライタ装置では、 2つのループアンテナ # 1、 #
2に対して、上位の装置から切替読取制御を行うことで、所望とする平面の全てに おいて I Cタグとの通信が可能となり、第 1 2図〜第 1 4図に示されるような形状 のアンテナパターンと第 1図などを参照して説明したアンテナ切替方式とを組み 合わせることにより、長方形の長辺方向を読取方向とした良好なアンテナを実現す ることができる。
ここで、第 1 2図〜第 1 5図を参照して説明したアンテナ構成により得られ る効果の例を示す。
第 1 6図 （1 )、 （2 )、 ( 3 ) には、 本例のリーダライ夕アンテナの読取特性の 一例を示してある。
第 1 6図（1 ) には、 リーダライタアンテナによるアンテナ端における読取特 性の一例を示してある。
第 1 6図（2 ) には、 リーダライタアンテナによる複数の I Cタグの読取特性 の一例を示してある。
第 1 6図 （3 ) には、 リーダライ夕アンテナによる多重の I Cタグの読取特性 の一例を示してある。 本例のリーダライ夕アンテナでは、 所望の読取方向 （本例では、 横方向） に 対して、 アンテナ端の直近で十分強い磁界を I Cタグへ供給することができ、例え ば、サイズが小さい I Cタグであっても、 リーダライタの出力を上げることなく平 面上に一様な磁界を断続的に形成することができて、 通信品質が良い。
また、本例のリーダライ夕アンテナは、所望とする横に長い読取エリアの平面 上に一様に張られており、 切替動作することで互いの不読エリアを補償するため、 読取方向に則している複数の I Cタグを一括して読み取ることが可能な、平面上に 一様な読取エリアを形成することができる （例えば、 第 1 5図も参照。）。
また、 本例のリーダライ夕アンテナでは、 ループアンテナのパターンは、 所 望の読取方向に対して十分に密な間隔の狭いアンテナパターンとなっているため (例えば、第 1 2図〜第' 1 4図も参照。）、平面付近で横方向の強い磁界を均一に生 成することができ、例えば、多重した複数の I C夕グを読み取ることも可能である。
また、本例のリーダライ夕アンテナでは、複数のアンテナを切り替える方式に より、 一様な読取エリアを形成することができる （例えば、 第 1 5図も参照。）。
また、本例のリーダライ夕アンテナでは、 2つのループアンテナを 1つの基 板 （例えば、 t 0 . 5程度） で実現することも可能となる。
また、 本例のリーダライ夕アンテナでは、 ループの交差連結により、 ループア ンテナ平面の垂直方向に対する磁界の影響を抑えることができ、例えば、 同アンテ ナをシールド板無しに、比較的近い距離で上下に重ねて設置して動作させることが 可能となる。
(本発明に係る構成例）
以下で、 本発明に係る構成例を示す。
( 1 ) 1 Cチップを備えた被識別体との間で、ループアンテナを使用して電磁誘導 作用により非接触通信を行い、前記被識別体が備える前記 I Cチップを駆動する電 力を送信するリーダライ夕装置であって、複数のループアンテナと、前記複数のル ープアンテナの中から非接触通信に使用するループアンテナを切り替えて非接触 通信を行う通信手段と、前記複数のループアンテナのそれぞれの共振周波数を変化 させる共振周波数変化手段と、前記被識別体に対し前記 I Cチップを駆動する電力 を送信する際に、前記複数のループアンテナについて、前記非接触通信に使用する ループアンテナの共振周波数と、前記非接触通信に使用しないループアンテナの共 振周波数とが異なるように、前記共振周波数変化手段を制御する制御手段と、 を備 えたリーダライタ装置。
( 2 ) 上記 （1 ) に記載のリーダライ夕装置であって、 前記複数のループアンテナ の内の第 1のアンテナは、 1本の導線により構成されるとともに同一形状或いは略 同一形状のアンテナ要素を複数有する形状であり、前記複数のアンテナ要素は一;^ 向に連接された形状であり、隣接するアンテナ要素の接続点のところにおいて導線 同士が交差した形状であり、 前記複数のループアンテナの内の第 2のアンテナは、 1本の導線により構成されるとともに前記第 1のアンテナのアンテナ要素と同一 形状或いは略同一形状のアンテナ要素を複数有する形状であり、前記第 2のアンテ ナの複数のアンテナ要素は前記第 1のアンテナの連接方向と同一方向に連接され た形状であり、隣接するァンテナ要素の接続点のところにおいて導線同士が交差し た形状であり、 前記第 1のアンテナの連接方向におけるアンテナ要素間のピッチ (間隔） P 1に対して、 前記第 1のアンテナと前記第 2のアンテナの位置が、 アン テナの連接方向に沿って約 0 . 5 P 1ずれているようにしたリーダライ夕装置。 ( 3 ) 上記 （1 ) に記載のリーダライ夕装置であって、 前記複数のループアンテナ の内の第 1のアンテナは、 1本の導線により構成されるとともに同一形状或いは略 同一形状のアンテナ要素を複数有する形状であり、前記複数のアンテナ要素は一方 向に連接された形状であり、前記第 1のアンテナのアンテナ要素は前記複数のアン テナ要素の連接方向とは非平行な線を組み合わせて構成された形状であり、前記複 数のループアンテナの内の第 2のアンテナは、 1本の導線により構成されるととも に前記第 1のアンテナのアンテナ要素と同一形状或いは略同一形状のアンテナ要 素を複数有する形状であり、前記第 2のアンテナの複数のアンテナ要素は前記第 1 のアンテナの連接方向と同一方向に連接された形状であり、前記第 2のアンテナの ァンテナ要素は前記複数のァンテナ要素の連接方向とは非平行な線を組み合わせ て構成された形状であり、前記第 1のアンテナの連接方向におけるアンテナ要素間 のピッチ（間隔） P 1に対して、 前記第 1のアンテナと前記第 2のアンテナの位置 が、 アンテナの連接方向に沿って約 0 . 5 P 1ずれているようにしたリーダライ夕 装置。 .
( 4 ) 上記 （2 ) に記載のリーダライ夕装置であって、 前記第 1のアンテナのアン テナ要素と前記第 2のアンテナのアンテナ要素が、前記複数のアンテナ要素の連 ¾ 方向とは非平行な線を組み合わせて構成された形状であるリーダライタ装置。
( 5 ) 上記 （2 ) 又は上記 ( 3 ) に記載のリーダライタ装置であって、 前記第 1の ァンテナのアンテナ要素を構成する導線が形成するァンテナ要素内側のループ開 口内部領域と、前記第 2のアンテナのァンテナ要素を構成する導線が形成するアン テナ要素内側のループ開口内部領域とが重なる部分の面積が、重ならない部分の面 積よりも小さいように配置されたリーダライ夕装置。
( 6 ) I Cチップを備えた被識別体との間で、ループアンテナを使用して電磁誘導 作用により非接触通信を行い、前記被識別体が備える前記 I Cチップを駆動する電 力を送信するリーダライ夕装置であって、複数のループアンテナと、前記複数のル ープアンテナの中から非接触通信に使用するループアンテナを切り替えて非接触 通信を行う通信手段と、前記複数のループアンテナのそれぞれの共振周波数を変化 させる共振周波数変化手段と、前記複数のループアンテナについて、前記非接触通 信に使用するループアンテナの共振周波数と、前記非接触通信に使用しないループ アンテナの共振周波数とが異なるように、前記共振周波数変化手段を制御する制御 手段と、 を備えたリーダライタ装置。 ( 7 ) I Cチップを備えた被識別体との間で、ループアンテナを使用して電磁誘導 作用により非接触通信を行い、前記被識別体が備える前記 I Cチップを駆動する電 力を送信するリーダライ夕装置であって、複数のアンテナ装置と、 アンテナ切替器 と、 リーダライタ制御装置とを備え、 前記複数のアンテナ装置のそれぞれは、 1つ のアンテナコイルと、アンテナコイルの共振周波数を所定の第 1の値と所定の第 2 の値に切り替えるための共振周波数切替回路 を有し、前記リーダライタ制御装置 から受信した共振周波数切替信号により、アンテナコイルの共振周波数を前記所定 の第 1の値又は第 2の値に切り替えるものであり、前記アンテナ切替器は、前記リ 一ダライタ制御装置から受信したアンテナ切替信号により、非接触通信に使用する ァンテナ装置とリ一ダライタ制御装置を接続状態にするとともに、非接触通信に使 用しないアンテナ装置とリ一ダライタ制御装置を非接続状態にするものであり、前 記リーダライタ制御装置は、被識別体に送信する送信信号を生成しアンテナ装置を 介して被識別体に送信し、アンテナ装置を介して被識別体から受信した受信信号を 読み取るものであり、リーダライ夕制御装置から出力されるァンテナ切替信号によ り、複数のアンテナ装置の中からリーダライタ制御装置と接続状態になるアンテナ 装置を選択し、 リ一ダライタ制御装置から出力される共振周波数切替信号により、 アンテナコイルの共振周波数を前記第 1の値又は前記第 2の値のいずれかに切り 替えるようにしたリーダライタ装置 （例えば、 第 1図の構成に対応)。
( 8 ) 上記 （7 ) に記載のリーダライタ装置であって、 前記アンテナコイルの共振 周波数の前記所定の第 1の値が 1 3 . 5 6 MH zであり、 前記所定の第 2の値が、 前記第 1の値と 1 0 MH z以上異なっているリーダライ夕装置 （例えば、 第 1図、 第 2図、 第 3図参照)。
( 9 ) 上記（7 ) に記載のリーダライタ装置であって、 前記アンテナ切替信号と前 記共振周波数切替信号を同一信号としたリ一ダライタ装置。
( 1 0 ) 上記（7 ) に記載のリーダライ夕装置であって、 前記アンテナ装置のそれ ぞれが更にマッチング回路を有し、該マッチング回路と前記アンテナ切替器とを同 軸ケーブルにより接続するようにしたリーダライ夕装置。
( 1 1 ) I cチップを備えた被識別体との間で、ループアンテナを使用して電磁誘 導作用により非接触通信を行い、前記被識別体が備える前記 I Cチップを駆動する 電力を送信するリーダライタ装置における非接触通信を用いた被識別体の識別方 法であって、複数のループアンテナの中から非接触通信に使用するループアンテナ を選択して切り替えるステップと、前記非接触通信に使用するループアンテナの共 振周波数と、前記非接触通信に使用しないループアンテナの共振周波数とを異なら せるステップと、前記被識別体が備える前記 I Cチップを駆動する電力を送信する ステップと、前記被識別体から応答信号を受信するステップと、前記被識別体を識 別し特定するステップと、 を有する被識別体の識別方法。
ここで、本発明に係るシステムや各装置などの構成としては、必ずしも以上 に示したものに限られず、 種々な構成が用いられてもよい。 また、 本発明は、 例え ば、本発明に係る処理を実行する方法或いは方式や、 このような方法や方式を実現 するためのプログラムや当該プログラムを記録する記録媒体などとして提供する ことも可能であり、また、種々な装置やシステムとして提供することも可能である。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、 本 発明は、 種々な分野に適用することが可能なものである。
また、本発明に係るシステムや各装置などにおいて行われる各種の処理として は、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウエア資源においてプロセッサが
R OM (R e a d O n l y M e m o r y ) に格納された制御プログラムを実行 することにより制御される構成が用いられてもよく、 また、例えば当該処理を実行 するための各機能手段が独立したハードウェア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピ一 （登録商標）ディ スクゃ C D (C o m p a c t D i s c ) —R OM等のコンピュータにより読み取 り可能な記録媒体や当該プログラム （自体） として把握することもでき、 当該制御 プログラムを当該記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させる ことにより、 本発明に係る処理を遂行させることができる。
産業上の利用可能性
以上説明したように、本発明に係るリーダライ夕装置によると、複数のルー プアンテナの中から非接触通信に使用するループアンテナを切り替えて非接触通 信を行うに際して、非接触通信に使用するループアンテナの共振周波数に対して他 のループアンテナの共振周波数を異ならせるように制御することとしたため、例え ば、従来においてはループアンテナ間での影響があるような配置においても、 この ような影響を低減すること乃至無くすことができ、複数のループアンテナを効果的 に使用することができる。

Claims

1 . I Cチップを備えた被識別体との間で、ループアンテナを使用して電磁誘導作 ,用により非接触通信を行い、前記被識別体が備える前記 I Cチップを駆動する電力 を送信するリーダライ夕装置であって、 複数のループアンテナと、
請
前記複数のループアンテナの中から非接触通信に使用するループアンテナを 切り替えて非接触通信を行う通信手段と、 前記複数のループアンテナのそれぞれの共振周波数を変化させる共振周波数 変化手段と、 囲 前記被識別体に対し前記 I Cチップを駆動する電力を送信する際に、前記複数 のループアンテナについて、前記非接触通信に使用するループアンテナの共振周波 数と、前記非接触通信に使用しないループアンテナの共振周波数とが異なるように、 前記共振周波数変化手段を制御する制御手段と、
を備えたリーダライタ装置。
2 . 請求の範囲第 1項に記載のリーダライタ装置であって、 前記複数のループアンテナの内の第 1のアンテナは、 1本の導線により構成さ れるとともに同一形状或いは略同一形状のアンテナ要素を複数有する形状であり、 前記複数のアンテナ要素は一方向に連接された形状であり、隣接するアンテナ要素 の接続点のところにおいて導線同士が交差した形状であり、 前記複数のループアンテナの内の第 2のアンテナは、 1本の導線により構成さ れるとともに前記第 1のアンテナのアンテナ要素と同一形状或いは略同一形状の アンテナ要素を複数有する形状であり、前記第 2のアンテナの複数のアンテナ要素 は前記第 1のアンテナの連接方向と同一方向に連接された形状であり、隣接するァ ンテナ要素の接続点のところにおいて導線同士が交差した形状であり、 前記第 1のアンテナの連接方向におけるアンテナ要素間のピッチ（間隔） P 1 に対して、前記第 1のアンテナと前記第 2のアンテナの位置が、 アンテナの連接方 向に沿って約 0 . 5 P 1ずれているようにしたリーダライタ装置。
3 . 請求の範囲第 1項に記載のリーダライタ装置であって、
前記複数のループアンテナの内の第 1のアンテナは、 1本の導線により構成さ れるとともに同一形状或いは略同一形状のアンテナ要素を複数有する形状であり、 前記複数のアンテナ要素は一方向に連接された形状であり、
前記第 1のアンテナのアンテナ要素は前記複数のアンテナ要素の連接方向と は非平行な線を組み合わせて構成された形状であり、
前記複数のループアンテナの内の第 2のアンテナは、 1本の導線により構成さ れるとともに前記第 1のァンテナのアンテナ要素と同一形状或いは略同一形状の アンテナ要素を複数有する形状であり、前記第 2のアンテナの複数のアンテナ要素 は前記第 1のアンテナの連接方向と同一方向に連接された形状であり、前記第 2の ァンテナのアンテナ要素は前記複数のアンテナ要素の連接方向とは非平行な線を 組み合わせて構成された形状であり、
前記第 1のアンテナの連接方向におけるアンテナ要素間のピッチ（間隔） P 1 に対して、前記第 1のアンテナと前記第 2のアンテナの位置が、 アンテナの連接方 向に沿って約 0 . 5 P 1ずれているようにしたリ一ダライタ装置。
4. 請求の範囲第 2項に記載のリーダライタ装置であって、
前記第 1のアンテナのアンテナ要素と前記第 2のアンテナのアンテナ要素が、 前記複数のアンテナ要素の連接方向とは非平行な線を組み合わせて構成された形 状であるリーダライ夕装置。
5 . 請求の範囲第 2項又は請求の範囲第 3項に記載のリ一ダライタ装置であつて、 前記第 1のアンテナのアンテナ要素を構成する導線が形成するアンテナ要素 内側のループ開口内部領域と、前記第 2のアンテナのアンテナ要素を構成する導線 が形成するアンテナ要素内側のループ開口内部領域とが重なる部分の面積が、重な らない部分の面積よりも小さいように配置されたリーダライ夕装置。
6 . I Cチップを備えた被識別体との間で、ループアンテナを使用して電磁誘導作 用により非接触通信を行い、前記被識別体が備える前記 I Cチップを駆動する電力 を送信するリ一ダライ夕装置であつて、
複数のループアンテナと、
前記複数のループアンテナの中から非接触通信に使用するループアンテナを 切り替えて非接触通信を行う通信手段と、 .
前記複数のループアンテナのそれぞれの共振周波数を変化させる共振周波数 変化手段と、
前記複数のループアンテナについて、前記非接触通信に使用するループアンテ ナの共振周波数と、前記非接触通信に使用しないループアンテナの共振周波数とが 異なるように、 前記共振周波数変化手段を制御する制御手段と、
を備えたリーダライ夕装置。
7 . I Cチップを備えた被識別体との間で、ループアンテナを使用して電磁誘導作 用により非接触通信を行レ ^、前記被識別体が備える前記 I Cチップを駆動する電力 を送信するリ一ダライ夕装置であつて、
複数のアンテナ装置と、 アンテナ切替器と、 リーダライ夕制御装置とを備え、 前記複数のアンテナ装置のそれぞれは、 1つのアンテナコイルと、 アンテナコ ィルの共振周波数を所定の第 1の値と所定の第 2の値に切り替えるための共振周 波数切替回路とを有し、前記リーダライ夕制御装置から受信した共振周波数切替信 号により、アンテナコイルの共振周波数を前記所定の第 1の値又は第 2の値に切り ' 替えるものであり、
前記アンテナ切替器は、前記リーダライ夕制御装置から受信したアンテナ切替 信号により、非接触通信に使用するアンテナ装置とリーダライタ制御装置を接続状 態にするとともに、非接触通信に使用しないアンテナ装置とリ一ダライ夕制御装置 を非接続状態にするものであり、
前記リーダライ夕制御装置は、被識別体に送信する送信信号を生成しアンテナ 装置を介して被識別体に送信し、アンテナ装置を介して被識別体から受信した受信 信号を読み取るものであり、リーダライ夕制御装置から出力されるアンテナ切替信 号により、複数のアンテナ装置の中からリーダライ夕制御装置と接続状態になるァ ンテナ装置を選択し、リーダライタ制御装置から出力される共振周波数切替信号に より、アンテナコイルの共振周波数を前記第 1の値又は前記第 2の値のいずれかに 切り替えるようにしたリーダライ夕装置。 '
8 . 請求の範囲第 7項に記載のリーダライタ装置であって、
前記アンテナコイルの共振周波数の前記所定の第 1の値が 1 3 . 5 6 MH zで あり、
前記所定の第 2の値が、前記第 1の値と 1 0 MH z以上異なっているリ一ダラ イタ装置。
9 . 請求の範囲第 7項に記載のリーダライタ装置であって、
前記アンテナ切替信号と前記共振周波数切替信号を同一信号としたリーダラ イタ装置。
1 0 . 請求の範囲第 7項に記載のリーダライ'夕装置であって、
前記アンテナ装置のそれぞれが更にマッチング回路を有し、該マッチング回路 と前記ァンテナ切替器とを同軸ケーブルにより接続するようにしたリ一ダライタ 装置。
1 1 . 1 Cチップを備えた被識別体との間で、ループアンテナを使用して電磁誘導 作用により非接触通信を行い、前記被識別体が備える前記 I Cチップを駆動する電 力を送信するリーダライタ装置における非接触通信を用いた被識別体の識別方法 であって、 複数のループアンテナの中から非接触通信に使用するループアンテナを選択 して切り替えるステップと、
前記非接触通信に使用するループアンテナの共振周波数と、前記非接触通信に 使用しないループアンテナの共振周波数とを異ならせるステップと、
前記被識別体が備える前記 I Cチップを駆動する電力を送信するステップと、 前記被識別体から応答信号を受信するステツプと、
前記被識別体を識別し特定するステツプと、
を有する被識別体の識別方法。 .
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