JP5049085B2 - Ｉｃタグリーダ・ライタ - Google Patents

Description

本発明は、ＩＣタグに対するライタ機能およびリーダ機能を備え、ＵＨＦ帯の電波を利用して上記ＩＣタグとの間で無線通信して情報の書き込み・読み出しを行うＩＣタグリーダ・ライタに関する。

近時、ＩＣタグを利用した物品管理システムの普及が目覚ましく、種々の産業分野で活用されている。この種の物品管理システムにて用いらるれＩＣタグリーダ・ライタは、一般的には９５０ＭＨz帯の電波（ＵＨＦ）を用いて上記ＩＣタグとの間で無線通信し、ＩＣタグへの情報書き込み（ライト機構）やＩＣタグからの情報読み出し（リード機能）を行うように構成されている。

ちなみにＩＣタグリーダ・ライタに組み込まれるアンテナとしては、ＩＣタグの取り付け姿勢（ＩＣタグに組み込まれたアンテナの向き）が一様でないこともあって、一般的には円偏波型のアンテナが用いられる[例えば特許文献１,２を参照]。
特開２００７−１２９４１６号公報 特開２００６−３１１２３９号公報

しかしながら複数のパッチ導体を用いて構成される円偏波型のアンテナは、一般的には大きくて重い板状体として構成されるので、ハンディ型のＩＣタグリーダ・ライタに組み込むには工夫を要する。しかもこの種の円偏波型のアンテナは、ダイポールアンテナ等の直線偏波型のアンテナに比較してアンテナ利得が小さいので、ＩＣタグとの間で確実に無線通信する上で問題がある。この為、ＩＣタグリーダ・ライタの取り扱い性に課題が残されている。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、アンテナ装置の構成を工夫することで、その取り扱い性の向上を図った実用性の高いＩＣタグリーダ・ライタを提供することにある。

上述した目的を達成するべく本発明に係るＩＣタグリーダ・ライタは、ＩＣタグに対するライタ機能およびリーダ機能を備えたリーダ・ライタ本体と、このリーダ・ライタ本体に装着されて前記ＩＣタグとの間での無線通信に供されるアンテナ装置とを備えたものであって、
特に前記アンテナ装置は、偏波面の向きを互いに異ならせて設けた複数のアンテナ素子と、前記リーダ・ライタ本体からの制御を受けて上記複数のアンテナ素子に択一的に給電するアンテナ切り替え回路とを具備し、
前記複数のアンテナ素子は、それぞれ例えば導電性を有する弾性素材を用いて構成される楕円型のループアンテナからなり、該ループアンテナの給電点が設けられた長軸方向の一端側（ループ端）をアンテナ取り付け部として、そのループ面を一方向に揃え、且つ上記長軸方向の向きを互いに交差させて前記リーダ・ライタ本体に装着されたものであることを特徴としている。

また前記複数のアンテナ素子を、そのアンテナ取り付け部を固定して支持する基台としてのアンテナ支持体を介して前記リーダ・ライタ本体に着脱自在に装着するようにし、前記アンテナ切り替え回路を上記アンテナ支持体に内蔵される回路ユニットとして前記複数のアンテナ素子と共に前記アンテナ支持体に一体に組み込むことが望ましい。

上記構成のＩＣタグリーダ・ライタによれば、リーダ・ライタ本体に装着されるアンテナ装置が、偏波面の向きを互いに異ならせて設けた複数のアンテナ素子と、前記リーダ・ライタ本体からの制御を受けて上記アンテナ素子を択一的に使用するアンテナ切り替え回路とを備えるので、仮にＩＣタグとの間で送受信する電波の偏波面にずれがあっても前記複数のアンテナ素子の切り替えによって偏波面を合わせて前記ＩＣタグとの間で確実に電波を送受信することが可能である。

しかも円偏波を用いることがない分、そのアンテナ利得を高めてＩＣタグとの間で安定に無線通信することができる。また従来一般的な板状の円偏波アンテナとは異なるので、線状の複数のアンテナ素子を用いるといえども該アンテナ素子のリーダ・ライタ本体への装着が容易であり、しかも軽量なので、ハンディ型のリーダ・ライタ本体の取り扱い性を妨げることがない等の実用上多大なる効果が奏せられる。

更には前記複数のアンテナ素子として、例えば導電性を有する弾性素材を用いて構成される楕円型のループアンテナを用いれば、仮にアンテナ素子が障害物に接触したとしても、その撓みによりアンテナ素子の破損を防止することができる。また複数のアンテナ素子をアンテナ支持体を介してリーダ・ライタ本体に着脱自在に装着可能な構造としておくことで、そのメンテナンス等を簡易に行うことを可能とする等の効果も奏せられる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係るＩＣタグリーダ・ライタについて説明する。
このＩＣタグリーダ・ライタは、例えば９５０ＭＨz帯の電波（ＵＨＦ）を用いてＩＣタグ（図示せず）との間で無線通信し、上記ＩＣタグへの情報書き込みや該ＩＣタグからの情報読み出しを行うものである。このＩＣタグリーダ・ライタは手により把持して使用されるハンディ型のものであって、例えば図１にその概略構成を示すように、ＩＣタグに対するライタ機能およびリーダ機能を備えたリーダ・ライタ本体１０と、このリーダ・ライタ本体１０に装着されたアンテナ装置２０とを備えて構成される。

ちなみにリーダ・ライタ本体１０は、液晶等からなるディスプレイ１１と複数の操作キーボタン１２とをその前面部に備え、内部にライト機能やリード機能、通信機能等を備えたマイクロプロセッサ（図示せず）等を組み込んで構成される。これらの機能を備えて構成されるリーダ・ライタ本体１０が担う基本的な役割は、前述した特許文献１,２等に詳しく紹介される通りである。

一方、上記リーダ・ライタ本体１０に装着されたアンテナ装置２０は、この実施形態においては直線偏波面の向きを互いに異ならせて設けた線状の第１および第２のアンテナ素子２１,２２と、後述するように前記リーダ・ライタ本体１０からの制御を受けて上記アンテナ素子２１,２２を択一的に使用するアンテナ切り替え回路２３とを備えて構成される。ちなみに上記複数のアンテナ素子（アンテナ素子２１,２２）は、例えば略１波長の長さを有する導電性の線状弾性素材を円弧状に曲げて構成された楕円型のループアンテナからなる。

これらのアンテナ素子（ループアンテナ）２１,２２は、そのループの長軸方向の一端側（ループ端）を給電点とし、且つこの一端側（ループ端）をアンテナ取り付け部としてアンテナ支持体２４に取り付けられている。特にこれらのループアンテナ２１,２２は、そのループ面を一方向に揃え、且つループの長軸方向の向きを直角に交差させて前記アンテナ支持体２４に取り付けられることで、各アンテナ素子２１,２２がそれぞれ形成する直線偏波面が互いに直交するように設定されている。そして上記第１および第２のループアンテナ２１,２２は、前記アンテナ支持体２４に組み込まれた前記アンテナ切り替え回路２３を介して選択的に給電されることで機能し、これによってアンテナ装置２０として偏波面の向き（偏波角）が選択的に設定されるようになっている。

尚、第１および第２のアンテナ素子２１,２２およびアンテナ切り替え回路２３は、上述した如くアンテナ支持体２４に組み込まれることで、１つのユニット化されたアンテナ装置２０として構築されており、図２に示すように前述したリーダ・ライタ本体１０の背面側に着脱可能に装着して使用される。ちなみにアンテナ装置２０のリーダ・ライタ本体１０への装着は、アンテナ支持体２４に設けた係合突起２４ａをリーダ・ライタ本体１０の背面に設けた嵌合部１３に嵌め込むことで位置決めし、この状態で前記アンテナ支持体２４をリーダ・ライタ本体１０に螺子止めすることによって行われる。これによってアンテナ装置２０とそのリーダ・ライタ本体１０との電気的接続も同時に行われることは言うまでもない。

さて前記アンテナ装置２０は、電気的には図３にその概略構成を示すように、アンテナ切り替え回路（スイッチ回路）２３を介して前記第１および第２のアンテナ素子２１,２２に対する給電を選択的に切り替えるように構成される。特に上記アンテナ切り替え回路（スイッチ回路）２３は、前記リーダ・ライタ本体１０からの制御を受けてスイッチ動作し、これによって前記第１および第２のアンテナ素子２１,２２に対する給電を選択的に切り替えるように構成される。

具体的には前記アンテナ切り替え回路２３は、図４に示すようにＩＣ２５として実現され、抵抗やコンデンサ等の電子回路部品と共に高周波回路基板に搭載されてアンテナ支持体２４に組み込まれる。ちなみに上記ＩＣ２５は、前記リーダ・ライタ本体１０から供給される電源［＋Ｖ］を受けて動作し、また制御端子Ｖcontに加えられる制御電圧に応じて、ＲＦ端子と２系統のアンテナ接続端子ＯＵＴ１,ＯＵＴ２との間の接続を選択的に切り替えるように構成される。

このＩＣ２５の上記アンテナ接続端子ＯＵＴ１,ＯＵＴ２に前述した第１および第２のアンテナ素子２１,２２がそれぞれ接続され、また前記ＲＦ端子に前記リーダ・ライタ本体１０に設けられた図示しない無線送受信回路（ＲＦ回路）がそれぞれ接続される。そして前記第１および第２のアンテナ素子２１,２２を介してリーダ・ライタ本体１０と図示しないＩＣタグとの間の電波（ＵＨＦ）を用いた情報通信が実行される。

尚、この例においては、前述したアンテナ素子２１,２２を選択的に切り替える為の制御電圧は、リーダ・ライタ本体１０側からＲＦ信号に重畳させて与えられるようになっており、アンテナ装置２０においては上記ＲＦ信号に重畳された制御電圧をトランジスタＴＲにて検出して前記ＩＣ２５に与えるものとなっている。またリーダ・ライタ本体１０においては、例えば一方のアンテナ素子を用いてＩＣタグに対してコマンドを送信して該ＩＣタグからの応答を待ち、予め設定した時間を経過しても上記ＩＣタグからの応答が得られないときに前記制御電圧を切り替え、これによって使用するアンテナ素子を変更するものとなっている。

換言すればリーダ・ライタ本体１０は、一方のアンテナ素子を用いてＩＣタグとの間での情報通信を試み、情報通信ができなかったときにはＩＣタグとの間で偏波面のずれがあると判断する。そしてこの場合には、上記一方のアンテナ素子から他方のアンテナ素子に切り替えることでＩＣタグリーダ・ライタ側での偏波面の向きを９０°変更し、これによってＩＣタグ側との間での偏波面の整合性を取る。そして偏波面を整合させて安定な通信状況を確立した上でＩＣタグとの間の情報通信を実行し、これによってＩＣタグへの情報の書き込み、若しくはＩＣタグからの情報の読み出しを実行することになる。

かくして上述した如く構成されたＩＣタグリーダ・ライタによれば、直線偏波型のアンテナ素子２１,２２を用いているので、従来一般的なＩＣタグリーダ・ライタで用いられている円偏波アンテナに比較して、そのアンテナ利得を十分高くしてＩＣタグとの間で安定で確実な情報通信を行うことができる。しかも偏波面の向きのずれに起因してＩＣタグとの間での良好な情報通信を行うことができないような場合には、上記アンテナ素子２１,２２を選択的に切り替えてその偏波面の向きを９０°変更するので、簡易にして効果的にＩＣタグのアンテナとの間での偏波面を整合させ、該ＩＣタグとの間での確実な情報通信を行うことが可能となる。

しかも円偏波アンテナを用いる場合に比較してアンテナ装置２０自体の軽量化を図り、ひいては該アンテナ装置２０をリーダ・ライタ本体１０に装着したＩＣタグリーダ・ライタの軽量化を図ることができるので、その取り扱い性を大きく向上させることができる。更には第１および第２のアンテナ素子２１,２２を電気的に切り替えて使用するだけなので、ＩＣタグリーダ・ライタの把持姿勢を一定に保ちながら該ＩＣタグリーダ・ライタを操作することができ、その取り扱いの容易化を図り得る等の効果が奏せられる。

更には前述したようにリーダ・ライタ本体１０に対してアンテナ装置２０を着脱自在に設けておけば、これらのメンテナンスを簡易に行うことが可能となる。また第１および第２のアンテナ素子２１,２２を導電性の弾性素材にて形成しておけば、ＩＣタグリーダ・ライタの使用時に、仮にアンテナ素子２１,２２を構造物にぶつけたとしても、該アンテナ素子２１,２２の撓みによってその衝撃を吸収することができ、アンテナ素子２１,２２自体の破損も防止することが可能となる。従ってこのような点でも、その取り扱い性の向上を図ることが可能となる。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば第１および第２のアンテナ素子としては、図５(ａ)に示すように２本のモノポールアンテナを用いても良く、或いは図５(ｂ)に示すように２組のダイポールアンテナを直角に交差させて用いるようにしても良い。また第３のアンテナ素子を準備し、これらの第１〜第３のアンテナ素子を６０°の角度を隔てて配置して選択的に用いることも可能であり、更には第４のアンテナ素子を準備し、これらの第１〜第４のアンテナ素子を４５°の角度を隔てて配置して選択的に用いることも可能である。しかし実用的には偏波面の向きを９０°異ならせて設けた第１および第２のアンテナ素子２２,２３を備えれば十分である。

また第１および第２のアンテナ素子２１,２２をマニュアル操作によって切り替えることも可能であり、第１および第２のアンテナ素子２１,２２による電波の受信強度を互いに比較し、受信強度の高い方のアンテナ素子を用いることも可能である。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の一実施形態に係るＩＣタグリーダ・ライタの外観構成を示す図。 図１に示すＩＣタグリーダ・ライタにおけるリーダ・ライタ本体へのアンテナ装置の取り付け構造を示す図。 アンテナ装置の概略的な概略構成図。 アンテナ切り替え回路を含むＩＣと第１および第２のアンテナ素子との接続回路構成を示す図。 本発明の別の実施形態に係るアンテナ装置の構成例を示す図。

符号の説明

１０ リーダ・ライタ本体
２０ アンテナ装置
２１ 第１のアンテナ素子
２２ 第２のアンテナ素子
２３ アンテナ切り替え回路
２４ アンテナ支持体
２５ ＩＣ（アンテナ切り替え回路）

Claims (3)

1. ＩＣタグに対するライタ機能およびリーダ機能を備えたリーダ・ライタ本体と、このリーダ・ライタ本体に装着されて前記ＩＣタグとの間での無線通信に供されるアンテナ装置とを備えたハンディ型のＩＣタグリーダ・ライタであって、
   前記アンテナ装置は、偏波面の向きを互いに異ならせて設けた複数のアンテナ素子と、前記リーダ・ライタ本体からの制御を受けて上記複数アンテナ素子に択一的に給電するアンテナ切り替え回路とを具備し、
   前記複数のアンテナ素子は、それぞれ楕円型のループアンテナからなり、該ループアンテナの給電点が設けられた長軸方向の一端側をアンテナ取り付け部として、そのループ面を一方向に揃え、且つ上記長軸方向の向きを互いに交差させて前記リーダ・ライタ本体に装着されたものであることを特徴とするＩＣタグリーダ・ライタ。
2. 前記楕円型ループアンテナは、導電性を有する弾性素材からなる請求項１に記載のＩＣタグリーダ・ライタ。
3. 前記複数のアンテナ素子は、そのアンテナ取り付け部が固定されるアンテナ支持体を介して前記リーダ・ライタ本体に着脱自在に装着されるものであって、
   前記アンテナ切り替え回路は、上記アンテナ支持体に組み込まれたものである請求項１に記載のＩＣタグリーダ・ライタ。

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