無線タグ通信装置
【課題】リーダを定置する設置面が金属製、非金属製の如何にかかわらず、無線タグとの無線通信に高い通信効率を確保する。
【解決手段】リーダ１は、底面３Ａを所定の設置面Ｆに接して定置される筐体２と、底面から距離ｈだけ離して設けられ、無線タグに対し、無線通信により情報送受信を行うためのアンテナ１３と、周波数ｆｃの搬送波を生成する搬送波発生部１３２を含む高周波回路１３１とを有する。底面３Ａを金属設置面に接して定置したときのアンテナの共振周波数をｆｍ、非金属設置面に接して定置したときのアンテナの共振周波数をｆｏとしたとき、ｆｏ＜ｆｃ＜ｆｍの関係を満たすように、搬送波発生部１３２による搬送波の周波数ｆｃと、アンテナの底面からの離間距離ｈとを、互いに関連づけて設定する。
【解決手段】リーダ１は、底面３Ａを所定の設置面Ｆに接して定置される筐体２と、底面から距離ｈだけ離して設けられ、無線タグに対し、無線通信により情報送受信を行うためのアンテナ１３と、周波数ｆｃの搬送波を生成する搬送波発生部１３２を含む高周波回路１３１とを有する。底面３Ａを金属設置面に接して定置したときのアンテナの共振周波数をｆｍ、非金属設置面に接して定置したときのアンテナの共振周波数をｆｏとしたとき、ｆｏ＜ｆｃ＜ｆｍの関係を満たすように、搬送波発生部１３２による搬送波の周波数ｆｃと、アンテナの底面からの離間距離ｈとを、互いに関連づけて設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部と通信可能な無線タグと、無線通信により情報送受信可能な無線タグ通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、無線通信では、その通信に用いられるアンテナの周波数特性に最も適する周波数（＝共振周波数）を用いることで、信頼性を向上できることが知られている。これは特に、通信距離が長い場合に有効である。無線タグとの通信を行う無線タグ通信装置において、上記のような共振周波数に配慮したものとして、例えば特許文献１に記載のものがある。
【０００３】
この従来技術では、無線タグ通信装置を無線タグに近接させて通信させるとき、無線タグ通信装置の装置アンテナのインダクタンスが、無線タグのタグアンテナとの間の相互誘導により増大することから、その増大分を予め見込んで予め装置アンテナの共振周波数を低めに設定している。
【特許文献１】特開２０００−１４８９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、無線タグの利用の拡大によってその用途は多種多様となっており、それらの用途に応じて無線タグと通信を行う無線タグ通信装置の使用態様も多様になっている。例えばオフィスや家庭などで、スチールデスク、パソコンラック、メタルラック・棚などの金属製の設置面に無線タグ通信装置を設置して使用したいというニーズが生じつつある。
【０００５】
しかしながら、上記のような金属設置面に無線タグ通信装置を設けた場合には、装置アンテナの共振周波数が金属の影響を受けて変動する。逆に、非金属設置面に無線タグ通信装置を設けた場合には、そのような影響を受けないため共振周波数は変動しない。したがって、このような共振周波数の変動を前提としていずれの場合でも比較的良好な通信効率を得たい場合には、装置アンテナの本来の共振周波数の設定（無線タグ通信装置を金属設置面にも非金属設置面に置かない単体での設定）において何らかの工夫が必要になる。
【０００６】
上記従来技術においては、このような金属設置面及び非金属設置面に係わる共振周波数の変動については特に配慮されていなかった。
【０００７】
本発明の目的は、金属設置面及び非金属設置面のいずれに設置した場合でも、良好な通信特性を確保することができる、無線タグ通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、第１の発明は、機器外郭を構成し、底面を所定の設置面に接して定置される筐体と、前記底面に沿うようにかつ前記底面から距離ｈだけ離して設けられ、情報を記憶するＩＣ回路部と情報の送受信を行うタグアンテナとを備えた無線タグに対し、無線通信により情報送受信を行うためのアンテナと、前記無線タグへの電力供給を行うための周波数ｆｃの搬送波を生成する搬送波送信手段を含み、前記無線タグと情報の送受信を行う高周波回路とを有する無線タグ通信装置であって、前記底面を金属からなる前記設置面に接して定置したときの前記アンテナの共振周波数をｆｍ、前記底面を非金属からなる前記設置面に接して定置するか、若しくは、前記底面を前記設置面から離間させ前記無線タグ通信装置単体の状態としたときの、前記アンテナの共振周波数をｆｏ、としたとき、ｆｏ＜ｆｃ＜ｆｍの関係を満たすように、前記高周波回路の搬送波送信手段による前記搬送波の周波数ｆｃと、前記アンテナの前記底面からの離間距離ｈとを、互いに関連づけて設定したことを特徴とする。
【０００９】
本願第１発明の無線タグ通信装置においては、高周波回路の搬送波送信手段で生成した搬送波を、アンテナより無線タグに送信して無線タグに電力を供給し、これによって無線タグと無線通信によって情報送受信を行う。
【００１０】
ここで、アンテナには、それぞれ固有の共振周波数があり、上記無線通信時においては、その共振周波数と前述の搬送波の周波数とが一致するほど（近いほど）、通信効率が高くなる。また、上記アンテナの共振周波数は、無線タグ通信装置が金属の設置面に配置される等で金属に近い場合には、その金属による通信干渉の影響を受け共振周波数の値が変動し、金属のない場合に比べて金属がある場合には共振周波数が高くなる。また、そのときの変動幅（共振周波数が高くなる値）は、アンテナと金属との距離に応じて増減し、アンテナと金属とが近くなるほど共振周波数がより大きく変化する（高くなる）。
【００１１】
そこで、本願第１発明においては、筐体の底面を設置面に接する形で用いられることを念頭に、アンテナを底面に沿うようにすることで底面からの距離（言い換えれば設置面からの距離、以下同様）をある程度の範囲内でなるべく一定にする。そしてさらに、アンテナを底面から距離ｈだけ離すことによって、設置面が金属であった場合であっても上記アンテナの共振周波数の変動幅（非金属設置面に定置したとき又は設置面から離間したときの共振周波数ｆｏと金属設置面に定置したときの共振周波数ｆｍとの差、｜ｆｍ−ｆｏ｜）を一定の範囲内に抑制することができる。
【００１２】
そして、このような距離ｈの設定によって、非金属設置面に定置したとき（又は設置面から離間したとき）の共振周波数ｆｏと、金属設置面に定置したときの共振周波数ｆｍとの差を限られた範囲内に抑制した状態の中で、搬送波送信手段の搬送波ｆｃの周波数を、その限られた範囲内、すなわち、ｆｏ＜ｆｃ＜ｆｍとなるように設定する。
【００１３】
このように設定することで、非金属設置面に定置したとき（又は設置面から離間したとき）における共振周波数ｆｏと搬送波周波数ｆｃとの差を比較的小さくできると共に、金属設置面に定置したときの共振周波数ｆｍと搬送波周波数ｆｃとの差も比較的小さくできる。
【００１４】
以上のようにして、本願第１発明においては、共振周波数の変動幅｜ｆｍ−ｆｏ｜）を規定するアンテナの離間距離ｈの設定と、その変動幅｜ｆｍ−ｆｏ｜の範囲内となるような搬送波周波数ｆｃの設定とを互いに関連づけて行う。そして、このような設定により、非金属設置面に定置したとき（又は設置面から離間したとき）と金属設置面に定置したときのいずれの場合でも、共振周波数と搬送波周波数とを比較的近くすることができるので、高い通信効率を確保することができる。
【００１５】
第２発明は、上記第１発明において、ｆｃ＝（ｆｏ＋ｆｍ）／２の関係を満たすように、前記搬送波の周波数ｆｃと、前記アンテナの離間距離ｈとを、互いに関連づけて設定したことを特徴とする。
【００１６】
搬送波周波数ｆｃを、非金属設置面に定置したとき（又は設置面から離間したとき）の共振周波数ｆｏと金属設置面に定置したときの共振周波数ｆｍの中間値（この例では平均値）に設定することにより、いずれの場合でも、搬送波周波数ｆｃと共振周波数ｆｏ，ｆｍとの差を確実に小さくすることができる。この結果、確実に高い通信効率を確保することができる。
【００１７】
第３発明は、上記第１発明において、横軸に周波数、縦軸にアンテナゲインをとり表した線図において、前記底面を金属からなる前記設置面に接して定置したときの前記アンテナの共振周波数ｆｍの特性を表す第１特性線と、前記底面を非金属からなる前記設置面に接して定置するか、若しくは、前記底面を前記設置面から離間させ前記無線タグ通信装置単体の状態としたときの、前記アンテナの共振周波数ｆｏの特性を表す第２特性線と、の交点の周波数が、前記搬送波の周波数ｆｃと一致するように、前記搬送波の周波数ｆｃと、前記アンテナの離間距離ｈとを、互いに関連づけて設定したことを特徴とする。
【００１８】
これにより、非金属設置面に定置したとき（又は設置面から離間したとき）の搬送波周波数ｆｃでのアンテナゲインの値と、金属設置面に定置したときの搬送波周波数ｆｃでのアンテナゲインの値が一致する。すなわち、このような搬送波ｆｃの値とすることで、上記いずれの場合でも同一のアンテナゲインを得ることができる。したがって、高い通信効率を、安定的に確保することができる。
【００１９】
第４発明は、上記第１乃至第３発明のいずれかにおいて、前記アンテナの前記底面からの離間距離ｈを、８．５［ｍｍ］≦ｈ≦１５．８［ｍｍ］となるように構成したことを特徴とする。
【００２０】
アンテナの離間距離ｈの最小値を８．５［ｍｍ］とすることにより、非金属設置面に定置したとき（又は設置面から離間したとき）の共振周波数ｆｏと、金属設置面に定置したときの共振周波数ｆｍとの変動幅を、比較的小さな範囲内に確実に抑制することができる。また、アンテナの離間距離ｈの最大値を１５．８［ｍｍ］とすることにより、装置の過度な大型化を防止することができる。
【００２１】
第５発明は、上記第１乃至第４発明のいずれかにおいて、前記搬送波周波数ｆｃ、前記共振周波数ｆｍ、及び前記共振周波数ｆｏが、ｆｃ＝１３．５６［ＭＨｚ］ｆｍ＝１３．６５［ＭＨｚ］ｆｏ＝１３．１０［ＭＨｚ］となるように構成したことを特徴とする。
【００２２】
これにより、非金属設置面に定置したとき（又は設置面から離間したとき）の共振周波数ｆｏと金属設置面に定置したときの共振周波数ｆｍとの変動幅を０．５５［ＭＨｚ］と小さくすることができる。そして、ＲＦＩＤの分野で一般的である汎用の搬送波周波数ｆｃ＝１３．５６［ＭＨｚ］を用いつつ、その搬送波周波数ｆｃと共振周波数ｆｏとの差を０．４６［ＭＨｚ］、搬送波周波数ｆｃと共振周波数ｆｍとの差を０．０９［ＭＨｚ］、といずれも小さくすることで、確実に高い通信効率を確保することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、金属設置面及び非金属設置面のいずれに設置した場合でも、良好な通信特性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２５】
図１に、本実施形態の無線タグ通信装置であるリーダ１の外観構造を示す。また図２に、リーダ１の蓋４を取り外した状態を示し（煩雑防止のため図２ではケーブル６の図示を省略している）、図３にさらに図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す。これら図１、図２、及び図３に示すように、リーダ１は、機器外郭を構成する小型の筐体２を備え、使用者が適宜の設置面に設置（定置）して使用可能に構成されている（設置面に載置した状態で筐体２を手で把持して使用することも可能）。筺体２の前部（図１、図２中上側）には、電源用・信号送受用のケーブル６を筺体２内に引き込むための開口部５が設けられている。
【００２６】
筐体２は、前端側が幅方向に開口した長方形の浅い皿状の下ケース３と、この下ケース３上に取り付けられる長方形の平板状の蓋４とを備えている。下ケース３は、リーダ１を上記設置面に載置する際に設置面に接触する底面３Ａ（筐体の底面）を備えており、この例では蓋４に対し後端側が上昇する向きに傾斜している。蓋４の前部には、下方向に湾曲して下ケース３の前端の上記開口を塞ぐ鍔部４ａが形成されている。
【００２７】
ケーブル６を筐体２内に引き込む上記開口部５は、鍔部４ａの下部の幅方向右側（図１参照）に設けられている。下ケース３の前端の開口内側の幅方向中央には、蓋４の鍔部４ａを挿通したクリップ７を装着するための取付部４ｂが設けられている。クリップ７は、鍔部４ａに倣った湾曲形状を備えており、蓋４の上面部に延びるように取付部４ｂに装着される。なお、クリップ７は、上下を反転して取り付けることにより、下ケース３の下面側に位置させることができる（図示省略）。
【００２８】
下ケース３の底部には、下ケース３の前部左側隅部を除く隅部、すなわち前部右側隅部、後部右側隅部、後部左側隅部に、蓋４をねじ止めするための円柱状の第１ボス部８ａ、第２ボス部８ｂ、第３ボス部８ｃがそれぞれ設けられている。蓋４を下ケース３に被せ、下ケース３のボス部８ａ〜８ｃに対応する蓋４のボス部を重ね合わせ、下ケース３のボス部８ａ〜８ｃに設けられた貫通孔９に下ケース３の下面から図示しないねじを挿入して、ねじを蓋４のボス部に設けられたねじ孔に螺合することにより、蓋４が下ケース３に取り付けられる。
【００２９】
また、筐体２内には、制御基板１２と、制御基板１２に電気的に接続されたアンテナ１３とが設けられている。制御基板１２は、高周波回路１３１（後述の図４参照）等の電子回路を実装した四角形状の電子回路基板である。この制御基板１２は、下ケース３の上記取付部４ｂに接触する位置から下ケース３の中央部近くにわたり、下ケース３の底部寄りの位置に蓋４の上面部と平行に設置されている。また、制御基板１２は、この例では、その右側（図１、図２中右側）の前端近くを下ケース３の上記第１ボス部８ａの側面に接触させて、下ケース３の左側（図１、図２中右側）の左壁部３ｂ側に寄せて配置されている。この結果、制御基板１２と下ケース３の右壁部３ａとの間には、上記ケーブル６を敷設する空間１４が形成されている。
【００３０】
アンテナ１３は、アンテナ導体１３ａが矩形状のループコイルをなすように設けられた長方形状の板体で、制御基板１２よりも上方の高さ位置に制御基板１２と平行に設置されている（図３参照）。この結果、アンテナ１３は、下ケース３の底面３Ａに対し（この例ではやや傾きながら）沿うような位置関係となり、底面３Ａまでの距離ｈが所定の範囲（ｈ１≦ｈ≦ｈ２；後述の図５参照）となる。また、このアンテナ１３は、制御基板１２の中央部上方から、下ケース３の後壁部３ｃ近くの第２ボス部８ｂ、第３ボス部８ｃに接触する位置にわたって、配置されている。
【００３１】
下ケース３の前端の右側部には、蓋４の鍔部４ａの下部右側の上記開口部５に位置する１対のガイド突起１６が設けられている（図２参照）。パソコン等の外部の電気機器１３０（後述の図４参照）に連結された上記ケーブル６は、ガイド突起１６の間を通って筐体２内に引き込まれている。そしてケーブル６は、下ケース３の底部を制御基板１２の右辺部及び後辺部に沿って這うように敷設され、ケーブル６の先端に設けられたコネクタ１５（後述の図４参照）及び制御基板１２の後辺部左側の位置に設けられた基板側コネクタ１３５（後述の図４参照）を介して、制御基板１２に接続されている。
【００３２】
図４に、上記リーダ１の機能的構成を示す。リーダ１は、筺体２内に、上記制御基板１２と、通信対象である無線タグ回路素子Ｔｏ（例えば無線タグラベルや無線タグカード等からなる無線タグ（図示省略）に備えられている）との間で無線通信により情報の送受を行う上記アンテナ１３とを備えている。制御基板１２には、上記アンテナ１３により、上記無線タグ回路素子Ｔｏのタグアンテナ１５１を介しＩＣ回路部１５０へ無線通信によりアクセスすると共に、その無線タグ回路素子Ｔｏから読み出された信号を処理する高周波回路１３１と、高周波回路１３１を含むリーダ１全体の制御を行う制御回路１３３と、情報が記憶されるメモリ１３４と、上記基板側コネクタ１３５とを有している。高周波回路１３１には、無線タグ回路素子Ｔｏへの電力供給を行うための周波数ｆｃの搬送波を生成する搬送波発生部１３２（搬送波送信手段）が備えられている。なお、ケーブル６の他端はこの例ではパソコン１３０に接続され、リーダ１はケーブル６を介しパソコン１３０から電源供給される。
【００３３】
図５に、リーダ１の使用時の状態を示す。リーダ１は、図５に示すように、主として、筐体２の下ケース３の底面３Ａを設置面Ｆ上に接触させつつ設置面Ｆに定置して使用される。本実施形態のリーダ１では、このように定置して使用する際、筐体２の底面が接する設置面Ｆが金属製であるか、非金属製であるかにかかわらず、無線タグ回路素子Ｔｏとの無線通信に高い通信効率を確保できるようにしている。そのために、アンテナ１３の底面３Ａからの離間距離ｈ（前述の理由により、最大値ｈ＝ｈ１、最小値ｈ＝ｈ２、すなわちｈ１≦ｈ≦ｈ２となる）と、搬送波発生部１３２により生成される搬送波の周波数ｆｃとを、互いに関係付けて設定している。以下、その詳細を説明する。
【００３４】
図６に、アンテナ１３の等価回路を示す。アンテナ１３は、制御基板１２からの給電端子１８,１８間に接続されたアンテナコイル１３ａ（インダクタンス値Ｌ）に線路損失としての抵抗１３ｂ（抵抗値Ｒ）、共振用のコンデンサ１３ｃ（キャパシタンスＣ）を直列接続した形で表される。この場合アンテナ１３の共振周波数ｆは、
ｆ＝１／２π√（ＬＣ）
と数式化される。したがって、アンテナ１３には、上記アンテナコイル１３ａのインダクタンスＬ、コンデンサ１３ｃのキャパシタンスＣにより定まる固有の共振周波数がある。
【００３５】
上記無線通信時においては、このアンテナ１３の共振周波数ｆと前述の搬送波の周波数ｆｃとが一致するほど（近いほど）、通信効率が高くなる。また、アンテナの共振周波数ｆは、リーダ１が金属の設置面Ｆに配置される場合には、その金属による通信干渉の影響を受け共振周波数ｆの値が変動し、（金属のない場合に比べて）共振周波数ｆが高くなる。また、そのときの変動幅（共振周波数ｆが高くなる値）は、アンテナ１３と金属の設置面Ｆとの距離に応じて増減し、アンテナ１３と設置面Ｆとが近くなるほど共振周波数ｆがより大きく変化する（高くなる）。
【００３６】
そこで、本実施形態では、リーダ１が底面３Ａを設置面Ｆに接する形で用いられることを念頭に、アンテナ１３の底面３Ａからの離間距離ｈ（言い換えれば設置面Ｆからの距離）をある程度の範囲内（この例ではｈ１≦ｈ≦ｈ２）で一定にする。これにより、リーダ１を非金属の設置面Ｆに定置したとき（又は設置面Ｆから十分に離間したとき）の共振周波数ｆｏと、リーダ１を金属の設置面Ｆに定置したときの共振周波数ｆｍとの差｜ｆｍ−ｆｏ｜が一定の範囲内となるようにする。そして、このようなアンテナ１３の離間距離ｈの設定に対応して、高周波回路１３２で生成されアンテナ１３から発射される搬送波の周波数ｆｃを、ｆｏ＜ｆｃ＜ｆｍの範囲で設定する。
【００３７】
図７に、アンテナの周波数対利得の特性曲線を示す。図７の横軸はアンテナ１３の共振周波数を示し、図７の縦軸はアンテナ１３から発射される搬送波の利得（アンテナゲイン）を示す。破線で表した曲線ｋ１（第１特性線）は、リーダ１の底面３Ａを金属の設置面Ｆに接して定置したとき（以下適宜、単に「金属設置面への定置時」という）のアンテナ１３の共振周波数ｆｍの特性を表している。実線で表した曲線ｋ２（第２特性線）は、リーダ１の底面３Ａを非金属の設置面Ｆに接して定置したとき（若しくは底面３Ａを設置面Ｆから十分に離間させたリーダ１単体の状態としたとき。（以下適宜、これらを総称して単に「非金属設置面への定置時」という））の、アンテナの共振周波数ｆｏの特性を表している（第２特性線）。なお、このときのアンテナ１３の離間距離ｈは、ｈ１＝８．５ｍｍ、ｈ２＝１５．８ｍｍとし、アンテナ１３の搬送波周波数ｆｃは、ｆｃ＝１３．５６［ＭＨｚ］（ピーク値）に設定している。
【００３８】
図７に示すように、アンテナ１３の金属設置面への定置時の共振周波数ｆｍ＝１３．６５［ＭＨｚ］（ピーク値）、非金属設置面への定置時の共振周波数ｆｏ＝１３．１０［ＭＨｚ］（ピーク値）となっている。前述のように搬送波周波数ｆｃ＝１３．５６［ＭＨｚ］であるから、前述のｆｏ＜ｆｃ＜ｆｍの関係となっていることがわかる。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態においては、リーダ１の非金属設置面への定置時のアンテナ１３の共振周波数ｆｏと、金属設置面への定置時のアンテナ１３の共振周波数ｆｍとの差を限られた範囲（上記の例では０．５５［ＭＨｚ］）内に抑制するとともに、その状態で、搬送波周波数ｆｃを共振周波数ｆｏと共振周波数ｆｍとの間の周波数に設定する。これにより、リーダ１を非金属の設置面Ｆに定置したとき（又は設置面Ｆから十分に離間させたとき）における共振周波数ｆｏと搬送波周波数ｆｃとの差を比較的小さくできる（上記の例では０．４６［ＭＨｚ］）とともに、リーダ１を金属の設置面Ｆに定置したときの共振周波数ｆｍと搬送波周波数ｆｃとの差も比較的小さくできる（上記の例では０．０９［ＭＨｚ］）。これにより、設置面Ｆが金属の場合も非金属の場合も確実に高い通信効率を確保することができる。
【００４０】
また、本実施形態では特に、搬送波周波数ｆｃとして、ｆｃ＝１３．５６［ＭＨｚ］を用いている。これにより、ＲＦＩＤの分野で一般的である汎用の搬送波周波数を用いつつ、その搬送波周波数ｆｃと共振周波数ｆｏ，ｆｍとの差をいずれも小さくすることができる。
【００４１】
また本実施形態では特に、アンテナ１３の離間距離ｈの最小値ｈ１を８．５［ｍｍ］とすることで、共振周波数ｆｏ〜ｆｍの変動幅小さな範囲内に抑制できるとともに、最大値ｈ２を１５．８［ｍｍ］とすることにより、リーダ１の過度な大型化を防止することができる。
【００４２】
なお、以上の実施形態では、アンテナ１３の離間距離ｈと搬送波周波数ｆｃとを、互いに関係付けて設定し、搬送波周波数ｆｃ＝１３．５６［ＭＨｚ］に対し、金属設置面への定置時の共振周波数ｆｍ＝１３．６５［ＭＨｚ］、非金属設置面への定置時の共振周波数ｆｏ＝１３．１０［ＭＨｚ］とした。しかし、本発明はこれに限られず、アンテナ１３の搬送波周波数ｆｃが金属設置面の共振周波数ｆｍと非金属設置面の共振周波数ｆｏとの中間値（算術平均）となるよう、すなわちｆｃ＝（ｆｏ＋ｆｍ）／２の関係を満たすように、アンテナ１３の離間距離ｈを、搬送波周波数ｆｃに対して関係付けて設定するようにしてもよい（参考までに、図７に示すｆｍ＝１３．６５［ＭＨｚ］、ｆｏ＝１３．１０［ＭＨｚ］の条件では、搬送波周波数ｆｃの値は、１３．３７５［ＭＨｚ］となる。図７参照）。
【００４３】
この場合においても、前述のｆｏ＜ｆｃ＜ｆｍの関係が成立していることから、実施形態と同様、金属設置面への定置時及び非金属設置面への定置時のいずれの場合でも、搬送波周波数ｆｃと共振周波数ｆｏ，ｆｍとの差を小さくでき、確実に高い通信効率を確保することができる。
【００４４】
さらには、上記図７の周波数対利得の特性曲線において、前述の第１特性線ｋ１と第２特性線ｋ２との交点Ｐの周波数が、搬送波周波数ｆｃと一致するように、アンテナ１３の離間距離ｈを、搬送波周波数ｆｃに対して関連づけて設定するようにしてもよい（参考までに、図７に示すｆｍ＝１３．６５［ＭＨｚ］、ｆｏ＝１３．１０［ＭＨｚ］の条件では、搬送波周波数ｆｃの値は、１３．３８［ＭＨｚ］となる。図７参照）。
【００４５】
この変形例によれば、搬送波周波数ｆｃでのアンテナ１３のアンテナゲインの値が、リーダ１の非金属設置面への定置時と、金属設置面への定置時とで一致する（同一の値Ｘとなる。図７参照）。すなわち、このような搬送波周波数ｆｃの値とすることで、リーダ１を非金属の設置面Ｆに定置したときと金属の設置面Ｆに定置したときのいずれの場合でも、同一のアンテナゲインを得ることができる。したがって、高い通信効率を、安定的に確保することができる。
【００４６】
以上、本発明の実施形態を説明した。その他、一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態に係るリーダを示す平面図である。
【図２】リーダの蓋を取り外した状態の平面図である。
【図３】図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ断面によるリーダの縦断面図である。
【図４】リーダの機能的構成を示すブロック図である。
【図５】リーダの使用を示す縦断面図である。
【図６】リーダに設けられたアンテナの等価回路図である。
【図７】アンテナの周波数対利得の特性曲線を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４８】
１ リーダ（無線タグ通信装置）
２ 筐体
６ ケーブル
１２ 制御基板
１３ アンテナ
１３１ 高周波回路
１３２ 搬送波発生部（搬送波送信手段）
１５０ ＩＣ回路部
１５１ タグアンテナ
Ｔo 無線タグ回路素子
Ｆ 設置面
ｆｃ 搬送波周波数
ｆｍ アンテナの共振周波数
ｆｏ アンテナの共振周波数
ｈ アンテナの離間距離
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部と通信可能な無線タグと、無線通信により情報送受信可能な無線タグ通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、無線通信では、その通信に用いられるアンテナの周波数特性に最も適する周波数（＝共振周波数）を用いることで、信頼性を向上できることが知られている。これは特に、通信距離が長い場合に有効である。無線タグとの通信を行う無線タグ通信装置において、上記のような共振周波数に配慮したものとして、例えば特許文献１に記載のものがある。
【０００３】
この従来技術では、無線タグ通信装置を無線タグに近接させて通信させるとき、無線タグ通信装置の装置アンテナのインダクタンスが、無線タグのタグアンテナとの間の相互誘導により増大することから、その増大分を予め見込んで予め装置アンテナの共振周波数を低めに設定している。
【特許文献１】特開２０００−１４８９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、無線タグの利用の拡大によってその用途は多種多様となっており、それらの用途に応じて無線タグと通信を行う無線タグ通信装置の使用態様も多様になっている。例えばオフィスや家庭などで、スチールデスク、パソコンラック、メタルラック・棚などの金属製の設置面に無線タグ通信装置を設置して使用したいというニーズが生じつつある。
【０００５】
しかしながら、上記のような金属設置面に無線タグ通信装置を設けた場合には、装置アンテナの共振周波数が金属の影響を受けて変動する。逆に、非金属設置面に無線タグ通信装置を設けた場合には、そのような影響を受けないため共振周波数は変動しない。したがって、このような共振周波数の変動を前提としていずれの場合でも比較的良好な通信効率を得たい場合には、装置アンテナの本来の共振周波数の設定（無線タグ通信装置を金属設置面にも非金属設置面に置かない単体での設定）において何らかの工夫が必要になる。
【０００６】
上記従来技術においては、このような金属設置面及び非金属設置面に係わる共振周波数の変動については特に配慮されていなかった。
【０００７】
本発明の目的は、金属設置面及び非金属設置面のいずれに設置した場合でも、良好な通信特性を確保することができる、無線タグ通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、第１の発明は、機器外郭を構成し、底面を所定の設置面に接して定置される筐体と、前記底面に沿うようにかつ前記底面から距離ｈだけ離して設けられ、情報を記憶するＩＣ回路部と情報の送受信を行うタグアンテナとを備えた無線タグに対し、無線通信により情報送受信を行うためのアンテナと、前記無線タグへの電力供給を行うための周波数ｆｃの搬送波を生成する搬送波送信手段を含み、前記無線タグと情報の送受信を行う高周波回路とを有する無線タグ通信装置であって、前記底面を金属からなる前記設置面に接して定置したときの前記アンテナの共振周波数をｆｍ、前記底面を非金属からなる前記設置面に接して定置するか、若しくは、前記底面を前記設置面から離間させ前記無線タグ通信装置単体の状態としたときの、前記アンテナの共振周波数をｆｏ、としたとき、ｆｏ＜ｆｃ＜ｆｍの関係を満たすように、前記高周波回路の搬送波送信手段による前記搬送波の周波数ｆｃと、前記アンテナの前記底面からの離間距離ｈとを、互いに関連づけて設定したことを特徴とする。
【０００９】
本願第１発明の無線タグ通信装置においては、高周波回路の搬送波送信手段で生成した搬送波を、アンテナより無線タグに送信して無線タグに電力を供給し、これによって無線タグと無線通信によって情報送受信を行う。
【００１０】
ここで、アンテナには、それぞれ固有の共振周波数があり、上記無線通信時においては、その共振周波数と前述の搬送波の周波数とが一致するほど（近いほど）、通信効率が高くなる。また、上記アンテナの共振周波数は、無線タグ通信装置が金属の設置面に配置される等で金属に近い場合には、その金属による通信干渉の影響を受け共振周波数の値が変動し、金属のない場合に比べて金属がある場合には共振周波数が高くなる。また、そのときの変動幅（共振周波数が高くなる値）は、アンテナと金属との距離に応じて増減し、アンテナと金属とが近くなるほど共振周波数がより大きく変化する（高くなる）。
【００１１】
そこで、本願第１発明においては、筐体の底面を設置面に接する形で用いられることを念頭に、アンテナを底面に沿うようにすることで底面からの距離（言い換えれば設置面からの距離、以下同様）をある程度の範囲内でなるべく一定にする。そしてさらに、アンテナを底面から距離ｈだけ離すことによって、設置面が金属であった場合であっても上記アンテナの共振周波数の変動幅（非金属設置面に定置したとき又は設置面から離間したときの共振周波数ｆｏと金属設置面に定置したときの共振周波数ｆｍとの差、｜ｆｍ−ｆｏ｜）を一定の範囲内に抑制することができる。
【００１２】
そして、このような距離ｈの設定によって、非金属設置面に定置したとき（又は設置面から離間したとき）の共振周波数ｆｏと、金属設置面に定置したときの共振周波数ｆｍとの差を限られた範囲内に抑制した状態の中で、搬送波送信手段の搬送波ｆｃの周波数を、その限られた範囲内、すなわち、ｆｏ＜ｆｃ＜ｆｍとなるように設定する。
【００１３】
このように設定することで、非金属設置面に定置したとき（又は設置面から離間したとき）における共振周波数ｆｏと搬送波周波数ｆｃとの差を比較的小さくできると共に、金属設置面に定置したときの共振周波数ｆｍと搬送波周波数ｆｃとの差も比較的小さくできる。
【００１４】
以上のようにして、本願第１発明においては、共振周波数の変動幅｜ｆｍ−ｆｏ｜）を規定するアンテナの離間距離ｈの設定と、その変動幅｜ｆｍ−ｆｏ｜の範囲内となるような搬送波周波数ｆｃの設定とを互いに関連づけて行う。そして、このような設定により、非金属設置面に定置したとき（又は設置面から離間したとき）と金属設置面に定置したときのいずれの場合でも、共振周波数と搬送波周波数とを比較的近くすることができるので、高い通信効率を確保することができる。
【００１５】
第２発明は、上記第１発明において、ｆｃ＝（ｆｏ＋ｆｍ）／２の関係を満たすように、前記搬送波の周波数ｆｃと、前記アンテナの離間距離ｈとを、互いに関連づけて設定したことを特徴とする。
【００１６】
搬送波周波数ｆｃを、非金属設置面に定置したとき（又は設置面から離間したとき）の共振周波数ｆｏと金属設置面に定置したときの共振周波数ｆｍの中間値（この例では平均値）に設定することにより、いずれの場合でも、搬送波周波数ｆｃと共振周波数ｆｏ，ｆｍとの差を確実に小さくすることができる。この結果、確実に高い通信効率を確保することができる。
【００１７】
第３発明は、上記第１発明において、横軸に周波数、縦軸にアンテナゲインをとり表した線図において、前記底面を金属からなる前記設置面に接して定置したときの前記アンテナの共振周波数ｆｍの特性を表す第１特性線と、前記底面を非金属からなる前記設置面に接して定置するか、若しくは、前記底面を前記設置面から離間させ前記無線タグ通信装置単体の状態としたときの、前記アンテナの共振周波数ｆｏの特性を表す第２特性線と、の交点の周波数が、前記搬送波の周波数ｆｃと一致するように、前記搬送波の周波数ｆｃと、前記アンテナの離間距離ｈとを、互いに関連づけて設定したことを特徴とする。
【００１８】
これにより、非金属設置面に定置したとき（又は設置面から離間したとき）の搬送波周波数ｆｃでのアンテナゲインの値と、金属設置面に定置したときの搬送波周波数ｆｃでのアンテナゲインの値が一致する。すなわち、このような搬送波ｆｃの値とすることで、上記いずれの場合でも同一のアンテナゲインを得ることができる。したがって、高い通信効率を、安定的に確保することができる。
【００１９】
第４発明は、上記第１乃至第３発明のいずれかにおいて、前記アンテナの前記底面からの離間距離ｈを、８．５［ｍｍ］≦ｈ≦１５．８［ｍｍ］となるように構成したことを特徴とする。
【００２０】
アンテナの離間距離ｈの最小値を８．５［ｍｍ］とすることにより、非金属設置面に定置したとき（又は設置面から離間したとき）の共振周波数ｆｏと、金属設置面に定置したときの共振周波数ｆｍとの変動幅を、比較的小さな範囲内に確実に抑制することができる。また、アンテナの離間距離ｈの最大値を１５．８［ｍｍ］とすることにより、装置の過度な大型化を防止することができる。
【００２１】
第５発明は、上記第１乃至第４発明のいずれかにおいて、前記搬送波周波数ｆｃ、前記共振周波数ｆｍ、及び前記共振周波数ｆｏが、ｆｃ＝１３．５６［ＭＨｚ］ｆｍ＝１３．６５［ＭＨｚ］ｆｏ＝１３．１０［ＭＨｚ］となるように構成したことを特徴とする。
【００２２】
これにより、非金属設置面に定置したとき（又は設置面から離間したとき）の共振周波数ｆｏと金属設置面に定置したときの共振周波数ｆｍとの変動幅を０．５５［ＭＨｚ］と小さくすることができる。そして、ＲＦＩＤの分野で一般的である汎用の搬送波周波数ｆｃ＝１３．５６［ＭＨｚ］を用いつつ、その搬送波周波数ｆｃと共振周波数ｆｏとの差を０．４６［ＭＨｚ］、搬送波周波数ｆｃと共振周波数ｆｍとの差を０．０９［ＭＨｚ］、といずれも小さくすることで、確実に高い通信効率を確保することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、金属設置面及び非金属設置面のいずれに設置した場合でも、良好な通信特性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２５】
図１に、本実施形態の無線タグ通信装置であるリーダ１の外観構造を示す。また図２に、リーダ１の蓋４を取り外した状態を示し（煩雑防止のため図２ではケーブル６の図示を省略している）、図３にさらに図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す。これら図１、図２、及び図３に示すように、リーダ１は、機器外郭を構成する小型の筐体２を備え、使用者が適宜の設置面に設置（定置）して使用可能に構成されている（設置面に載置した状態で筐体２を手で把持して使用することも可能）。筺体２の前部（図１、図２中上側）には、電源用・信号送受用のケーブル６を筺体２内に引き込むための開口部５が設けられている。
【００２６】
筐体２は、前端側が幅方向に開口した長方形の浅い皿状の下ケース３と、この下ケース３上に取り付けられる長方形の平板状の蓋４とを備えている。下ケース３は、リーダ１を上記設置面に載置する際に設置面に接触する底面３Ａ（筐体の底面）を備えており、この例では蓋４に対し後端側が上昇する向きに傾斜している。蓋４の前部には、下方向に湾曲して下ケース３の前端の上記開口を塞ぐ鍔部４ａが形成されている。
【００２７】
ケーブル６を筐体２内に引き込む上記開口部５は、鍔部４ａの下部の幅方向右側（図１参照）に設けられている。下ケース３の前端の開口内側の幅方向中央には、蓋４の鍔部４ａを挿通したクリップ７を装着するための取付部４ｂが設けられている。クリップ７は、鍔部４ａに倣った湾曲形状を備えており、蓋４の上面部に延びるように取付部４ｂに装着される。なお、クリップ７は、上下を反転して取り付けることにより、下ケース３の下面側に位置させることができる（図示省略）。
【００２８】
下ケース３の底部には、下ケース３の前部左側隅部を除く隅部、すなわち前部右側隅部、後部右側隅部、後部左側隅部に、蓋４をねじ止めするための円柱状の第１ボス部８ａ、第２ボス部８ｂ、第３ボス部８ｃがそれぞれ設けられている。蓋４を下ケース３に被せ、下ケース３のボス部８ａ〜８ｃに対応する蓋４のボス部を重ね合わせ、下ケース３のボス部８ａ〜８ｃに設けられた貫通孔９に下ケース３の下面から図示しないねじを挿入して、ねじを蓋４のボス部に設けられたねじ孔に螺合することにより、蓋４が下ケース３に取り付けられる。
【００２９】
また、筐体２内には、制御基板１２と、制御基板１２に電気的に接続されたアンテナ１３とが設けられている。制御基板１２は、高周波回路１３１（後述の図４参照）等の電子回路を実装した四角形状の電子回路基板である。この制御基板１２は、下ケース３の上記取付部４ｂに接触する位置から下ケース３の中央部近くにわたり、下ケース３の底部寄りの位置に蓋４の上面部と平行に設置されている。また、制御基板１２は、この例では、その右側（図１、図２中右側）の前端近くを下ケース３の上記第１ボス部８ａの側面に接触させて、下ケース３の左側（図１、図２中右側）の左壁部３ｂ側に寄せて配置されている。この結果、制御基板１２と下ケース３の右壁部３ａとの間には、上記ケーブル６を敷設する空間１４が形成されている。
【００３０】
アンテナ１３は、アンテナ導体１３ａが矩形状のループコイルをなすように設けられた長方形状の板体で、制御基板１２よりも上方の高さ位置に制御基板１２と平行に設置されている（図３参照）。この結果、アンテナ１３は、下ケース３の底面３Ａに対し（この例ではやや傾きながら）沿うような位置関係となり、底面３Ａまでの距離ｈが所定の範囲（ｈ１≦ｈ≦ｈ２；後述の図５参照）となる。また、このアンテナ１３は、制御基板１２の中央部上方から、下ケース３の後壁部３ｃ近くの第２ボス部８ｂ、第３ボス部８ｃに接触する位置にわたって、配置されている。
【００３１】
下ケース３の前端の右側部には、蓋４の鍔部４ａの下部右側の上記開口部５に位置する１対のガイド突起１６が設けられている（図２参照）。パソコン等の外部の電気機器１３０（後述の図４参照）に連結された上記ケーブル６は、ガイド突起１６の間を通って筐体２内に引き込まれている。そしてケーブル６は、下ケース３の底部を制御基板１２の右辺部及び後辺部に沿って這うように敷設され、ケーブル６の先端に設けられたコネクタ１５（後述の図４参照）及び制御基板１２の後辺部左側の位置に設けられた基板側コネクタ１３５（後述の図４参照）を介して、制御基板１２に接続されている。
【００３２】
図４に、上記リーダ１の機能的構成を示す。リーダ１は、筺体２内に、上記制御基板１２と、通信対象である無線タグ回路素子Ｔｏ（例えば無線タグラベルや無線タグカード等からなる無線タグ（図示省略）に備えられている）との間で無線通信により情報の送受を行う上記アンテナ１３とを備えている。制御基板１２には、上記アンテナ１３により、上記無線タグ回路素子Ｔｏのタグアンテナ１５１を介しＩＣ回路部１５０へ無線通信によりアクセスすると共に、その無線タグ回路素子Ｔｏから読み出された信号を処理する高周波回路１３１と、高周波回路１３１を含むリーダ１全体の制御を行う制御回路１３３と、情報が記憶されるメモリ１３４と、上記基板側コネクタ１３５とを有している。高周波回路１３１には、無線タグ回路素子Ｔｏへの電力供給を行うための周波数ｆｃの搬送波を生成する搬送波発生部１３２（搬送波送信手段）が備えられている。なお、ケーブル６の他端はこの例ではパソコン１３０に接続され、リーダ１はケーブル６を介しパソコン１３０から電源供給される。
【００３３】
図５に、リーダ１の使用時の状態を示す。リーダ１は、図５に示すように、主として、筐体２の下ケース３の底面３Ａを設置面Ｆ上に接触させつつ設置面Ｆに定置して使用される。本実施形態のリーダ１では、このように定置して使用する際、筐体２の底面が接する設置面Ｆが金属製であるか、非金属製であるかにかかわらず、無線タグ回路素子Ｔｏとの無線通信に高い通信効率を確保できるようにしている。そのために、アンテナ１３の底面３Ａからの離間距離ｈ（前述の理由により、最大値ｈ＝ｈ１、最小値ｈ＝ｈ２、すなわちｈ１≦ｈ≦ｈ２となる）と、搬送波発生部１３２により生成される搬送波の周波数ｆｃとを、互いに関係付けて設定している。以下、その詳細を説明する。
【００３４】
図６に、アンテナ１３の等価回路を示す。アンテナ１３は、制御基板１２からの給電端子１８,１８間に接続されたアンテナコイル１３ａ（インダクタンス値Ｌ）に線路損失としての抵抗１３ｂ（抵抗値Ｒ）、共振用のコンデンサ１３ｃ（キャパシタンスＣ）を直列接続した形で表される。この場合アンテナ１３の共振周波数ｆは、
ｆ＝１／２π√（ＬＣ）
と数式化される。したがって、アンテナ１３には、上記アンテナコイル１３ａのインダクタンスＬ、コンデンサ１３ｃのキャパシタンスＣにより定まる固有の共振周波数がある。
【００３５】
上記無線通信時においては、このアンテナ１３の共振周波数ｆと前述の搬送波の周波数ｆｃとが一致するほど（近いほど）、通信効率が高くなる。また、アンテナの共振周波数ｆは、リーダ１が金属の設置面Ｆに配置される場合には、その金属による通信干渉の影響を受け共振周波数ｆの値が変動し、（金属のない場合に比べて）共振周波数ｆが高くなる。また、そのときの変動幅（共振周波数ｆが高くなる値）は、アンテナ１３と金属の設置面Ｆとの距離に応じて増減し、アンテナ１３と設置面Ｆとが近くなるほど共振周波数ｆがより大きく変化する（高くなる）。
【００３６】
そこで、本実施形態では、リーダ１が底面３Ａを設置面Ｆに接する形で用いられることを念頭に、アンテナ１３の底面３Ａからの離間距離ｈ（言い換えれば設置面Ｆからの距離）をある程度の範囲内（この例ではｈ１≦ｈ≦ｈ２）で一定にする。これにより、リーダ１を非金属の設置面Ｆに定置したとき（又は設置面Ｆから十分に離間したとき）の共振周波数ｆｏと、リーダ１を金属の設置面Ｆに定置したときの共振周波数ｆｍとの差｜ｆｍ−ｆｏ｜が一定の範囲内となるようにする。そして、このようなアンテナ１３の離間距離ｈの設定に対応して、高周波回路１３２で生成されアンテナ１３から発射される搬送波の周波数ｆｃを、ｆｏ＜ｆｃ＜ｆｍの範囲で設定する。
【００３７】
図７に、アンテナの周波数対利得の特性曲線を示す。図７の横軸はアンテナ１３の共振周波数を示し、図７の縦軸はアンテナ１３から発射される搬送波の利得（アンテナゲイン）を示す。破線で表した曲線ｋ１（第１特性線）は、リーダ１の底面３Ａを金属の設置面Ｆに接して定置したとき（以下適宜、単に「金属設置面への定置時」という）のアンテナ１３の共振周波数ｆｍの特性を表している。実線で表した曲線ｋ２（第２特性線）は、リーダ１の底面３Ａを非金属の設置面Ｆに接して定置したとき（若しくは底面３Ａを設置面Ｆから十分に離間させたリーダ１単体の状態としたとき。（以下適宜、これらを総称して単に「非金属設置面への定置時」という））の、アンテナの共振周波数ｆｏの特性を表している（第２特性線）。なお、このときのアンテナ１３の離間距離ｈは、ｈ１＝８．５ｍｍ、ｈ２＝１５．８ｍｍとし、アンテナ１３の搬送波周波数ｆｃは、ｆｃ＝１３．５６［ＭＨｚ］（ピーク値）に設定している。
【００３８】
図７に示すように、アンテナ１３の金属設置面への定置時の共振周波数ｆｍ＝１３．６５［ＭＨｚ］（ピーク値）、非金属設置面への定置時の共振周波数ｆｏ＝１３．１０［ＭＨｚ］（ピーク値）となっている。前述のように搬送波周波数ｆｃ＝１３．５６［ＭＨｚ］であるから、前述のｆｏ＜ｆｃ＜ｆｍの関係となっていることがわかる。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態においては、リーダ１の非金属設置面への定置時のアンテナ１３の共振周波数ｆｏと、金属設置面への定置時のアンテナ１３の共振周波数ｆｍとの差を限られた範囲（上記の例では０．５５［ＭＨｚ］）内に抑制するとともに、その状態で、搬送波周波数ｆｃを共振周波数ｆｏと共振周波数ｆｍとの間の周波数に設定する。これにより、リーダ１を非金属の設置面Ｆに定置したとき（又は設置面Ｆから十分に離間させたとき）における共振周波数ｆｏと搬送波周波数ｆｃとの差を比較的小さくできる（上記の例では０．４６［ＭＨｚ］）とともに、リーダ１を金属の設置面Ｆに定置したときの共振周波数ｆｍと搬送波周波数ｆｃとの差も比較的小さくできる（上記の例では０．０９［ＭＨｚ］）。これにより、設置面Ｆが金属の場合も非金属の場合も確実に高い通信効率を確保することができる。
【００４０】
また、本実施形態では特に、搬送波周波数ｆｃとして、ｆｃ＝１３．５６［ＭＨｚ］を用いている。これにより、ＲＦＩＤの分野で一般的である汎用の搬送波周波数を用いつつ、その搬送波周波数ｆｃと共振周波数ｆｏ，ｆｍとの差をいずれも小さくすることができる。
【００４１】
また本実施形態では特に、アンテナ１３の離間距離ｈの最小値ｈ１を８．５［ｍｍ］とすることで、共振周波数ｆｏ〜ｆｍの変動幅小さな範囲内に抑制できるとともに、最大値ｈ２を１５．８［ｍｍ］とすることにより、リーダ１の過度な大型化を防止することができる。
【００４２】
なお、以上の実施形態では、アンテナ１３の離間距離ｈと搬送波周波数ｆｃとを、互いに関係付けて設定し、搬送波周波数ｆｃ＝１３．５６［ＭＨｚ］に対し、金属設置面への定置時の共振周波数ｆｍ＝１３．６５［ＭＨｚ］、非金属設置面への定置時の共振周波数ｆｏ＝１３．１０［ＭＨｚ］とした。しかし、本発明はこれに限られず、アンテナ１３の搬送波周波数ｆｃが金属設置面の共振周波数ｆｍと非金属設置面の共振周波数ｆｏとの中間値（算術平均）となるよう、すなわちｆｃ＝（ｆｏ＋ｆｍ）／２の関係を満たすように、アンテナ１３の離間距離ｈを、搬送波周波数ｆｃに対して関係付けて設定するようにしてもよい（参考までに、図７に示すｆｍ＝１３．６５［ＭＨｚ］、ｆｏ＝１３．１０［ＭＨｚ］の条件では、搬送波周波数ｆｃの値は、１３．３７５［ＭＨｚ］となる。図７参照）。
【００４３】
この場合においても、前述のｆｏ＜ｆｃ＜ｆｍの関係が成立していることから、実施形態と同様、金属設置面への定置時及び非金属設置面への定置時のいずれの場合でも、搬送波周波数ｆｃと共振周波数ｆｏ，ｆｍとの差を小さくでき、確実に高い通信効率を確保することができる。
【００４４】
さらには、上記図７の周波数対利得の特性曲線において、前述の第１特性線ｋ１と第２特性線ｋ２との交点Ｐの周波数が、搬送波周波数ｆｃと一致するように、アンテナ１３の離間距離ｈを、搬送波周波数ｆｃに対して関連づけて設定するようにしてもよい（参考までに、図７に示すｆｍ＝１３．６５［ＭＨｚ］、ｆｏ＝１３．１０［ＭＨｚ］の条件では、搬送波周波数ｆｃの値は、１３．３８［ＭＨｚ］となる。図７参照）。
【００４５】
この変形例によれば、搬送波周波数ｆｃでのアンテナ１３のアンテナゲインの値が、リーダ１の非金属設置面への定置時と、金属設置面への定置時とで一致する（同一の値Ｘとなる。図７参照）。すなわち、このような搬送波周波数ｆｃの値とすることで、リーダ１を非金属の設置面Ｆに定置したときと金属の設置面Ｆに定置したときのいずれの場合でも、同一のアンテナゲインを得ることができる。したがって、高い通信効率を、安定的に確保することができる。
【００４６】
以上、本発明の実施形態を説明した。その他、一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態に係るリーダを示す平面図である。
【図２】リーダの蓋を取り外した状態の平面図である。
【図３】図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ断面によるリーダの縦断面図である。
【図４】リーダの機能的構成を示すブロック図である。
【図５】リーダの使用を示す縦断面図である。
【図６】リーダに設けられたアンテナの等価回路図である。
【図７】アンテナの周波数対利得の特性曲線を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４８】
１ リーダ（無線タグ通信装置）
２ 筐体
６ ケーブル
１２ 制御基板
１３ アンテナ
１３１ 高周波回路
１３２ 搬送波発生部（搬送波送信手段）
１５０ ＩＣ回路部
１５１ タグアンテナ
Ｔo 無線タグ回路素子
Ｆ 設置面
ｆｃ 搬送波周波数
ｆｍ アンテナの共振周波数
ｆｏ アンテナの共振周波数
ｈ アンテナの離間距離
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器外郭を構成し、底面を所定の設置面に接して定置される筐体と、
前記底面に沿うようにかつ前記底面から距離ｈだけ離して設けられ、情報を記憶するＩＣ回路部と情報の送受信を行うタグアンテナとを備えた無線タグに対し、無線通信により情報送受信を行うためのアンテナと、
前記無線タグへの電力供給を行うための周波数ｆｃの搬送波を生成する搬送波送信手段を含み、前記無線タグと情報の送受信を行う高周波回路と
を有する無線タグ通信装置であって、
前記底面を金属からなる前記設置面に接して定置したときの前記アンテナの共振周波数をｆｍ、
前記底面を非金属からなる前記設置面に接して定置するか、若しくは、前記底面を前記設置面から離間させ前記無線タグ通信装置単体の状態としたときの、前記アンテナの共振周波数をｆｏ、
としたとき、
ｆｏ＜ｆｃ＜ｆｍ
の関係を満たすように、
前記高周波回路の搬送波送信手段による前記搬送波の周波数ｆｃと、
前記アンテナの前記底面からの離間距離ｈとを、互いに関連づけて設定した
ことを特徴とする無線タグ通信装置。
【請求項２】
請求項１記載の無線タグ通信装置において、
ｆｃ＝（ｆｏ＋ｆｍ）／２
の関係を満たすように、
前記搬送波の周波数ｆｃと、前記アンテナの離間距離ｈとを、互いに関連づけて設定した
ことを特徴とする無線タグ通信装置。
【請求項３】
請求項１記載の無線タグ通信装置において、
横軸に周波数、縦軸にアンテナゲインをとり表した線図において、
前記底面を金属からなる前記設置面に接して定置したときの前記アンテナの共振周波数ｆｍの特性を表す第１特性線と、前記底面を非金属からなる前記設置面に接して定置するか、若しくは、前記底面を前記設置面から離間させ前記無線タグ通信装置単体の状態としたときの、前記アンテナの共振周波数ｆｏの特性を表す第２特性線と、の交点の周波数が、前記搬送波の周波数ｆｃと一致するように、
前記搬送波の周波数ｆｃと、前記アンテナの離間距離ｈとを、互いに関連づけて設定した
ことを特徴とする無線タグ通信装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の無線タグ通信装置において、
前記アンテナの前記底面からの離間距離ｈを、
８．５［ｍｍ］≦ｈ≦１５．８［ｍｍ］
となるように構成した
ことを特徴とする無線タグ通信装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の無線タグ通信装置において、
前記搬送波周波数ｆｃ、前記共振周波数ｆｍ、及び前記共振周波数ｆｏが、
ｆｃ＝１３．５６［ＭＨｚ］
ｆｍ＝１３．６５［ＭＨｚ］
ｆｏ＝１３．１０［ＭＨｚ］
となるように構成したことを特徴とする無線タグ通信装置。
【請求項１】
機器外郭を構成し、底面を所定の設置面に接して定置される筐体と、
前記底面に沿うようにかつ前記底面から距離ｈだけ離して設けられ、情報を記憶するＩＣ回路部と情報の送受信を行うタグアンテナとを備えた無線タグに対し、無線通信により情報送受信を行うためのアンテナと、
前記無線タグへの電力供給を行うための周波数ｆｃの搬送波を生成する搬送波送信手段を含み、前記無線タグと情報の送受信を行う高周波回路と
を有する無線タグ通信装置であって、
前記底面を金属からなる前記設置面に接して定置したときの前記アンテナの共振周波数をｆｍ、
前記底面を非金属からなる前記設置面に接して定置するか、若しくは、前記底面を前記設置面から離間させ前記無線タグ通信装置単体の状態としたときの、前記アンテナの共振周波数をｆｏ、
としたとき、
ｆｏ＜ｆｃ＜ｆｍ
の関係を満たすように、
前記高周波回路の搬送波送信手段による前記搬送波の周波数ｆｃと、
前記アンテナの前記底面からの離間距離ｈとを、互いに関連づけて設定した
ことを特徴とする無線タグ通信装置。
【請求項２】
請求項１記載の無線タグ通信装置において、
ｆｃ＝（ｆｏ＋ｆｍ）／２
の関係を満たすように、
前記搬送波の周波数ｆｃと、前記アンテナの離間距離ｈとを、互いに関連づけて設定した
ことを特徴とする無線タグ通信装置。
【請求項３】
請求項１記載の無線タグ通信装置において、
横軸に周波数、縦軸にアンテナゲインをとり表した線図において、
前記底面を金属からなる前記設置面に接して定置したときの前記アンテナの共振周波数ｆｍの特性を表す第１特性線と、前記底面を非金属からなる前記設置面に接して定置するか、若しくは、前記底面を前記設置面から離間させ前記無線タグ通信装置単体の状態としたときの、前記アンテナの共振周波数ｆｏの特性を表す第２特性線と、の交点の周波数が、前記搬送波の周波数ｆｃと一致するように、
前記搬送波の周波数ｆｃと、前記アンテナの離間距離ｈとを、互いに関連づけて設定した
ことを特徴とする無線タグ通信装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の無線タグ通信装置において、
前記アンテナの前記底面からの離間距離ｈを、
８．５［ｍｍ］≦ｈ≦１５．８［ｍｍ］
となるように構成した
ことを特徴とする無線タグ通信装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の無線タグ通信装置において、
前記搬送波周波数ｆｃ、前記共振周波数ｆｍ、及び前記共振周波数ｆｏが、
ｆｃ＝１３．５６［ＭＨｚ］
ｆｍ＝１３．６５［ＭＨｚ］
ｆｏ＝１３．１０［ＭＨｚ］
となるように構成したことを特徴とする無線タグ通信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２９０２５１（Ｐ２００９−２９０２５１Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３７４０４（Ｐ２００８−１３７４０４）
【出願日】平成２０年５月２７日（２００８．５．２７）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２７日（２００８．５．２７）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
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