JP2001127667A - 非接触型識別方式、質問器および応答器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路構成が単純で、小形、軽量、安価に構成
できる。さらに、交信エリアに金属体が存在しても、無
変調電磁波による交信であるため、交信への影響を緩和
できる。さらに、交信する環境（工場内、事務所内な
ど）に合わせて交信用電磁波の周波数を適宜せんたくで
きる。 【解決手段】 質問器３から応答器２に第1 の周波数の
無変調電磁波を送信し、応答器２から質問器３に第1 の
周波数と異なる第2 の周波数の無変調電磁波を返信して
交信するシステムである。 質問器３からの第1 の周波
数の送信は、電力増幅器５で増幅して送信し、応答器２
においては、受信周波数を整流して、発信回路１３駆動
用の直流電圧を得て、発振回路を動作させ、この発振周
波数の無変調電磁波を送信する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非接触型識別方
式、質問器および応答器に関する。

【０００２】

【従来の技術】応答器と質問器間で非接触に交信して情
報を収集し処理するデータキャリアシステムは、FA（Fa
ctory Automation）分野、流通分野、セキュリテイー
分野、交通レジャー分野、個別情報管理分野、畜産分野
など広く実用されている。マルチメデイア時代の到来に
より、さらにこの応用は、拡大の傾向にある。用途の拡
大に伴ない応答器の配置、設置、取着などの位置は種々
様々である。応答器と質問器間の交信に際しては、応答
装置に質問装置が交信可能領域に移動するか、または、
逆に応答装置が移動するか、双方が移動するか、何れに
しても、相対的に交信可能領域に移動して交信してい
る。

【０００３】そして、応答器（データキャリア）に多量
のデータ（情報）の収集を要求する交信も、あるが、対
象とする構体の存在の有無を検出するデータキャリアシ
ステムもある。さらに、特に移動する物体に取着される
データキャリアにおいては、移動、衝撃などにより破壊
しないこと、負荷（小形、軽量）とならないこと、存在
感の無い形状などが要求される。

【０００４】電磁波を使用して構体に含まれる情報を非
接触状態で識別するものとしては、共振タグ方式、非接
触データキャリア方式などがある。前者の共振タグ方式
は、質問器から発する電磁波信号の周波数に共振する回
路を応答器に設け、非接触状態でその存在を感知する方
式である。

【０００５】他方、後者の非接触データキャリア方式
は、ある周波数帯域の電磁波信号を利用し、応答器内メ
モリに記憶（収集）されているデータ（情報）を読み出
し、書き込みする方式である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記共振タグ方式は、
デバイスの製造面で共振回路をプリント回路で形成すれ
ば大量生産でき、内部に高価な半導体素子を全く使用し
なくても、形成できることから安価であるという特長を
有する。しかしながら、周囲の金属環境により共振タグ
回路の共振周波数や共振時インピーダンス等の共振特性
が大きく変化するため、金属体が近くにあると交信性能
が著しく劣化するという欠点を有する。

【０００７】他方、非接触データキャリア方式は、デー
タキャリア内にメモリを内蔵するため識別できるデータ
量が非常に多いという特長を有する。しかしながら、特
別に設計、製造する集積回路からなる半導体素子が比較
的高価であり、データキャリアから質問器への信号が微
弱である上に、複雑な変調方式を用いてデータ伝送を行
っているため、外乱ノイズに対し非常に弱いという課題
がある。

【０００８】本発明は、上記点に鑑みなされたもので、
高価な半導体素子を使用しなくても構成でき、応答器に
ついては簡素化され、安価な、小型化できる非接触型識
別方式を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、質問器から応答器への無変調電磁波の
周波数と、応答器から質問器への無変調電磁波の周波数
を異なる周波数の無変調電磁波で交信するようにした非
接触型識別方式を提供するものである。この方式用質問
器および応答器を提供するものである。

【００１０】即ち、この発明の非接触型識別方式は、請
求項１に記載されたように、例えば質問器および応答器
間で非接触に交信する非接触型識別方式において、質問
器から対象とする応答器に第1 の周波数の無変調電磁波
を非接触に送信する手段と、前記無変調電磁波を受信し
た応答器は前記無変調電磁波を整流した直流電圧で前記
第1 の周波数と異なる第2 の周波数を発振する発振回路
を駆動する手段と、前記発振回路出力の前記第2 の周波
数を無変調電磁波で質問器へ返信する手段とを備えた方
式である。

【００１１】この発明の非接触型識別方式は、請求項２
に記載されたように、例えば質問器および応答器間で非
接触に交信する非接触データキャリアの交信方式におい
て、質問器から対象とする応答器に第1 の周波数無変調
電磁波を非接触に送信する手段と、前記無変調電磁波を
受信した応答器は前記無変調電磁波を整流した直流電圧
で前記第1 の周波数と異なる第2 の周波数を発振する発
振回路を駆動する手段と、前記第1 の周波数を３０ＫＨ
乃至３００ＫＨｚの長波帯、３００ＫＨｚ乃至３ＭＨｚ
の中波帯、３ＭＨｚ乃至３０ＭＨｚの短波帯のうち一つ
の周波数帯内の周波数で送信した場合、前記第2 の周波
数は異なる周波数帯内の周波数で送信する手段とを備え
た方式である。

【００１２】この発明の質問器は、請求項３に記載され
たように、例えば対象とする応答器に相当するに第1 の
周波数を発振する発振回路、この発振回路出力を増幅し
た無変調電磁波をアンテナを介して送信する送信手段、
この送信手段により応答した応答器からの第2 の周波数
の無変調電磁波をアンテナを介して受信しヘテロダイン
検波する手段、この検波出力を基準値と比較し表示する
手段を備えたものである。

【００１３】この発明の応答器は、請求項４に記載され
たように、例えば予め定められた第1 の周波数で送信さ
れた信号波を受信する受信アンテナ回路と、この受信ア
ンテナ回路で受信した前記信号波を整流し直流電圧を出
力する整流回路と、この整流回路からの直流電圧が供給
されることにより予め定められた第2 の周波数を発振す
る発振器と、この発信器出力の第2 の周波数を送信する
送信アンテナ回路とを備えたものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の非接触型識別方式
の実施形態を図面を参照して説明する。先ず、非接触型
識別方式の構成を具体的に説明する。

【００１５】図１は、非接触型識別方式を説明するため
の回路構成図である。非接触型識別方式１は、応答器２
と質問器３とで構成される。この質問器３および応答器
２間で、非接触に無変調電磁波の交信を行う。この交信
手段は例えば図２に示す電磁誘導方式（誘導電磁界）で
ある。

【００１６】この電磁誘導方式は図２に示すもので、質
問器３と応答器２の送、受信アンテナは、ループコイル
３１同士または空芯コイル３２同士又はループ状コイル
３１と空芯コイル３２の組合わせにより、誘導電磁界を
伝達媒体として無変調電磁波を交信するものである。図
２では、後者のループ状コイル３１と空芯コイル３２の
組合わせを示している。

【００１７】即ち、ループ状コイル３１は質問器４の送
信用アンテナとし、空芯コイル３２は応答器２の受信用
アンテナとして構成した例である。これらアンテナ間の
間隔は、数十ｃｍ程度から２ｍ程度の距離を通信距離と
するものである。この方式は、雨、氷、塵埃、鉄粉、磁
気、油などがあっても影響を受けない特徴を有する。ア
ンテナの指向性がゆるやかで交信範囲が広い。さらに、
アンテナの大きさは任意の大きさに設計できる。などの
特徴を有する。

【００１８】まず、質問器３の構成を説明する。呼び出
しの対象とする応答器２に対して、予め定められた第1
の周波数例えば６０ＫＨｚの交流信号を出力する発振回
路（ＤＳＳモジュール）４が設けられている。この同一
周波数の応答器２は、1 個の場合や、複数個、多数個の
場合がある。多種の応答器の場合には、対応する割り当
て周波数の発振器を用意する。この実施形態では、1 種
の場合である。

【００１９】この選択された発振回路４の出力は無変調
で送信するのが特徴である。即ち、発振回路４の出力回
路には、十分なパワーを送信するため電力増幅器５が接
続されている。この電力増幅器５の出力回路には、上記
第1 の周波数に共振する送信アンテナ回路６例えばター
ン数１００のコイルアンテナとコンデンサの直列共振回
路が接続されて、質問器の送信系が構成されている。

【００２０】他方、質問器の受信系は、応答器２から送
信された第2 の周波数の電磁波を受信するための受信ア
ンテな回路７例えば２ｍｍ乃至７ｍｍ角の孔を有する網
状アンテナが設けられている。

【００２１】この受信アンテナ回路７の出力回路には、
所望値に増幅するための増幅器を介して受信機８例えば
スーパヘテロダイン受信機が接続されている。この受信
機８で受信し、スーパヘテロダイン検波した出力をコン
パレータ９に供給する。このコンパレータ９では、予め
定められた基準値と比較し、基準値以上であれば、表示
例えばブザー１０を鳴らし、予め定められた応答器２で
あることを表示する。このようにして、質問器３が構成
されている。

【００２２】次に、上記応答器２の構成を説明する。質
問器３から送信された第1 の周波数の無変調電磁波を受
信する受信アンテナ回路１１例えば例えば２ｍｍ乃至７
ｍｍ角の孔を有する網状アンテナが設けられている。こ
の受信アンテナ回路１１の出力回路には受信した無変調
電磁波を整流する整流回路１２例えば倍電圧整流回路が
接続されている。この整流回路１２の出力回路には、整
流された直流電圧を電源として予め定められた上記第2
の周波数を発振する発振回路１３が接続されている。

【００２３】この発振回路１３の出力は質問器３に対し
て無変調電磁波で返信するのが特徴である。この発振回
路１３の出力回路には、上記第2 の周波数を質問器３に
送信するための送信アンテナ回路１４例えばコイルアン
テナとコンデンサの直列共振回路が接続されている。こ
のようにして、応答器２が構成されている。

【００２４】このように構成されたデータキャリアシス
テム１の交信動作について、次に説明する。即ち、質問
器３から所望する応答器２を呼び出す。

【００２５】即ち、所望する応答器２の設定周波数であ
る第１の周波数例えば６０ＫＨｚを、発振回路４で発振
する。この発振周波数は、無変調の電磁波で送信する。
即ち、上記第1 の周波数を電力増幅器５で電力増幅し、
送信アンテナ回路６から送信する。この送信アンテナ回
路６の送信領域に存在する該当応答器２が存在すると、
その応答器２は送信波６０ＫＨｚに共振特性を有する受
信アンテナ回路１１を有し、これを受信する。

【００２６】このアンテナ回路１１で受信した信号波を
整流回路１２で整流し、出力に直流電圧を得る。この実
施形態では、倍電圧整流回路であるため、発振回路１３
を駆動するのに十分な直流電圧を出力する。この直流電
圧を発振回路１３に供給し、電源として発振動作させ
る。（この発振出力のパワーが質問器３で受信するのに
充分なように、上記質問器３の電力増幅器の出力を選択
する。）即ち、上記発振周波数は、第1 の周波数６０Ｋ
Ｈｚと異なる第2 の周波数１０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚ例
えば８０ＭＨｚを発振する。この発振出力を無変調電磁
波で、送信アンテナ回路１４から質問器３に返信する。
この無変調電磁波を質問器３の受信アンテナ回路７が受
信する。この受信信号波を中心周波数４ＭＨｚのスーパ
ーヘテロダイン受信機８で、スーパヘテロダイン検波す
る。この検波出力をコンパレータ９に供給して、基準値
と比較し、基準値以上であれば、表示例えばブザー１０
を駆動して、鳴らす。

【００２７】このようにして、質問器３は、応答器２の
存在を認識（識別）できる。上記表示手段としては、ブ
ザーに限らず表示機能を有すれば、光表示例えばＬＥＤ
を点灯させてもよいし、音と光両方で表示してもよい。

【００２８】この交信方式は、質問器３から応答器２へ
送信する電磁波の周波数と、応答器２から質問器３へ返
信する電磁波の周波数とは、異なる周波数を選択し、こ
れを無変調電磁波で交信することである。この手段によ
り、質問器３、応答器２共に、比較的高価で、設計技術
が高度で、回路構成を複雑にしていた変調器、復調器、
データ（情報）用メモリ、センサなどの回路を必要とし
ないため、回路構成が単純、小形、安価である。

【００２９】さらに、応答器にあるアンテナ回路の共振
特性と交信性能は、密接に関与し合っているもではない
ため、周辺に金属体が存在しても、その影響は共振タグ
方式と比べて大きく緩和される。

【００３０】さらにまた、無変調波で送・受信するた
め、変調波による交信方式よりも外乱ノイズによる交信
妨害を抑制することができる。

【００３１】さらにまた、使用環境に合わせて第1 およ
び第2 電磁波の周波数を適宜変更することもできる。

【００３２】さらにまた、上記効果から信頼性の高い交
信が可能である。

【００３３】上記交信の具体的実施形態は、電磁波の上
記周波数帯を３０ＫＨ乃至３００ＫＨｚの長波帯、３０
０ＫＨｚ乃至３ＭＨｚの中波帯、３ＭＨｚ乃至３０ＭＨ
ｚの短波帯に選択周波数を分割する。そして、上記第1
の周波数を上記周波数帯のうち一つの周波数帯内の周波
数を選択した場合、上記第2 の周波数は異なる周波数帯
内の周波数を選択することである。

【００３４】上記周波数帯域限定されるものでなく、質
問器３から応答器２へ送信する周波数と、応答器２から
質問器３へ送信する周波数間で誘導やビートの発生しな
い、周波数をそれぞれ選択すれば、同一帯域内で夫々選
択してもよい。例えば長波帯内で質問器３から応答器２
へ送信する周波数と、応答器２から質問器３へ送信する
周波数を選択してもよい。

【００３５】また、質問器３から応答器２へ送信する周
波数は、応答器２の発信回路を駆動するためのパワーを
送信する目的が主として存在するため、パワーの比較的
大きい波長の長い、即ち低周波数が比較的有効である。

【００３６】さらに、応答器２から質問器３へ送信する
周波数は、少ない電力で有効的に送信するためには、波
長の短い比較的高周波が有効的である。即ち、短波帯が
有効である。

【００３７】さらに、応答器２から質問器３へ送信する
周波数は、電気機器類から発生するノイズ対策が必要な
場合がある。この手段としては、１ＭＨｚ以上の電磁波
の周波数を選択することにより、外来ノイズ対策が可能
である。これは、実際に交信環境に存在する周囲電子機
器などからの周波数成分を分析したことによりわかった
ものである。

【００３８】即ち、１ＭＨｚ以上の周波数成分は、極め
て少ないか、無い状態であった。

【００３９】実施例 電波法に準拠しつつ質問器３の出力電界強度を高く設定
するため、質問器３からの送信電磁波の周波数を例えば
１２５ＫＨｚ、応答器２からの送信電磁波の周波数を１
ＭＨｚ以上の周波数で送信する。この結果、外乱ノイズ
の影響を受けることなく、安定した交信ができた。

【００４０】この非接触型識別方式は、例えば、缶ジュ
ースの生産ラインにおいて、目的とする種類の缶ジュー
スの全てに上記応答器２を添付しておき、ベルトライン
を流れる缶ジュース列のなかから、所望する缶ジュース
のみ選択するのに、本方式を適用すると、安価に、小形
にシステムを構成できる。

【００４１】さらに、図書館の図書管理に本システムを
適用することにより、図書の無断持ち出しの管理を実行
できる。即ち、各図書に上記応答器２を添付しておき、
閲覧者の出入り口を統一化しておくことにより、管理が
可能となる。即ち、上記出入り口に、質問器３を設定
し、出る閲覧者が到来する都度、質問器３から上記第1
の送信周波数を送信することにより、指定図書の未手続
きを自動的に管理できる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回路構成が単純で、小形、軽量、安価に構成できる。

【００４３】さらに、応答器にあるアンテナ回路の共振
特性と交信性能は密接に関与するものではないため、周
辺に金属体が存在しても共振タグ方式のように重大な影
響を受けることは無い。

【００４４】さらに、無変調電磁波で送受信するため、
変調電磁波による通信方式よりも外乱ノイズによる交信
妨害を抑制することができる。

【００４５】さらに、交信する環境（工場内、事務所内
など）に合わせて交信用電磁波の周波数を適宜選択でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施形態を説明するためのデ
ータキャリアシステムの回路構成図である。

【図２】図２は、図１の交信法の一実施形態を説明する
ための回路結線図である。

【符号の説明】

１…非接触型識別システム ２…応答器、 ３…質問器、 ４、１３…発振回路、 ５…電力増幅器、 ６，１４…送信アンテナ回路、 ７，１１…受信アンテナ回路、 ８…受信機、 ９…コンパレータ、 １０…ブザー、 １２…整流回路、 ３１…ループコイル、 ３２…空芯コイル、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 栄一 埼玉県川口市領家５丁目14番25号 東芝ケ ミカル株式会社川口工場内 (72)発明者 吉成 裕 埼玉県川口市領家５丁目14番25号 東芝ケ ミカル株式会社川口工場内 (72)発明者 中崎 泰貴 神奈川県川崎市麻生区百合丘１丁目16番地 ２ 有限会社インターナショナル ビジネ ス コネクションズ内 (72)発明者 田村 秀夫 神奈川県川崎市麻生区百合丘１丁目16番地 ２ 有限会社インターナショナル ビジネ ス コネクションズ内 Ｆターム(参考） 5K012 AB03 AB05 AC06 AC08 AC10 BA06

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 質問器および応答器間で非接触に交信す
   る非接触型識別方式において、 質問器から対象とする応答器に第１の周波数の無変調電
   磁波を非接触に送信する手段と、 前記無変調電磁波を受信した応答器は前記無変調電磁波
   を整流した直流電圧で前記第１の周波数と異なる第２の
   周波数を発振する発振回路を駆動する手段と、 前記発振回路出力の前記第２の周波数を無変調電磁波で
   質問器へ返信する手段とを具備してなることを特徴とす
   る非接触型識別方式。
2. 【請求項２】 質問器および応答器間で非接触に交信す
   る非接触型識別方式において、 質問器から対象とする応答器に第１の周波数の無変調電
   磁波を非接触に送信する手段と、 前記無変調電磁波を受信した応答器は前記無変調電磁波
   を整流した直流電圧で前記第１の周波数と異なる第２の
   周波数を発振する発振回路を駆動する手段と、 前記第１の周波数を３０ＫＨ乃至３００ＫＨｚの長波
   帯、３００ＫＨｚ乃至３ＭＨｚの中波帯、３ＭＨｚ乃至
   ３０ＭＨｚの短波帯のうち一つの周波数帯内の周波数で
   送信した場合、前記第２の周波数は異なる周波数帯内の
   周波数で送信する手段とを具備してなることを特徴とす
   る非接触型識別方式。
3. 【請求項３】 対象とする応答器に相当するに第１の周
   波数を発振する発振回路、 この発振回路出力を増幅した無変調電磁波をアンテナを
   介して送信する送信手段、 この送信手段により応答した応答器からの第２の周波数
   の無変調電磁波をアンテナを介して受信しヘテロダイン
   検波する手段、 この検波出力を基準値と比較し表示する手段を具備して
   なることを特徴とする質問器。
4. 【請求項４】 予め定められた第１の周波数で送信され
   た信号波を受信する受信アンテナ回路と、 この受信アンテナ回路で受信した前記信号波を整流し直
   流電圧を出力する整流回路と、 この整流回路からの直流電圧が供給されることにより予
   め定められた第２の周波数を発振する発振器と、 この発信器出力の第２の周波数を送信する送信アンテナ
   回路とを具備してなることを特徴とする応答器。