読取装置、データキャリアシステムおよび読取装置の復調方法
【課題】幅広い共振周波数の非接触情報記憶媒体に対してもデータを確実に復調することができること。
【解決手段】非接触情報記憶媒体２０から送出される無線信号を受信して復調する読取装置１０において、非接触情報記憶媒体２０が備えたアンテナ２１に対する結合係数が異なるアンテナ１次コイル１１−１，アンテナ２次コイル１１−２，検出コイル１１ａと、アンテナ１次コイル１１−１，アンテナ２次コイル１１−２，検出コイル１１ａをそれぞれ接続し無線信号を復調する復調回路１７ａ〜１７ｃと、各復調回路１７ａ〜１７ｃからの出力をオア処理して復調出力するオア回路１８とを備える。
【解決手段】非接触情報記憶媒体２０から送出される無線信号を受信して復調する読取装置１０において、非接触情報記憶媒体２０が備えたアンテナ２１に対する結合係数が異なるアンテナ１次コイル１１−１，アンテナ２次コイル１１−２，検出コイル１１ａと、アンテナ１次コイル１１−１，アンテナ２次コイル１１−２，検出コイル１１ａをそれぞれ接続し無線信号を復調する復調回路１７ａ〜１７ｃと、各復調回路１７ａ〜１７ｃからの出力をオア処理して復調出力するオア回路１８とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、少なくとも非接触情報記憶媒体から送出される無線信号を受信して復調する読取装置、データキャリアシステムおよび読取装置の復調方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＣを内蔵した非接触情報記憶媒体から無線によって非接触で通信が可能なデータキャリアシステムが盛んに導入されている。たとえば、カードにＩＣを内蔵したＩＣカードを用いた交通ゲート入退装置や入退出室管理装置、ＩＣを内蔵したタグを物品に付けて物品管理を行う物流管理装置、腕時計にＩＣを内蔵したＩＣリストバンドを用いた入退出室管理装置など、様々な形状の非接触情報記憶媒体を用いたデータキャリアシステムがある。
【０００３】
図１６は、従来のデータキャリアシステムの概要構成を示すブロック図である。図１６に示すように従来のデータキャリアシステムは、読取装置１１０とこの読取装置１１０の読取対象となるデータを有する非接触情報記憶媒体２０とを有する。読取装置１１０は、キャリア信号発生部１１５が生成する所定のキャリア信号、たとえば１３．５６ＭＨｚのキャリア信号を増幅器１１６で増幅し、プリント基板１１１ａ上に形成されたループアンテナであるアンテナ１１１を介して磁界として出力する。
【０００４】
一方、非接触情報記憶媒体２０は、アンテナ１１１から出力された磁界を検出するループアンテナであるアンテナ２１とデータ処理ＩＣ２２とを有する。アンテナ２１の共振周波数は、並列接続されたコンデンサＣ２０によって調整される。ここで、非接触情報記憶媒体２０が読取装置１１０側のアンテナ１１１に対して十分な電磁誘導を引き起こす範囲内に位置する場合、アンテナ２１を介してデータ処理ＩＣ２２側に電力が供給される。非接触情報記憶媒体２０は、この状態で電力供給が行われるとともに、読み出し指示に対応したデータに応じて、デジタル信号処理部２３がスイッチＳＷをオン、オフし、これによって受信したキャリア信号を変調し、読取装置１１０側にアンテナ２１を介して送出する。
【０００５】
読取装置１１０側は、変調された無線信号を受信し、復調回路１１７によってデータを復調し、デジタル信号処理部１１３に出力し、この結果をコンピュータ１１４に送出する。なお、復調回路１１７は、アンテナ１１１で受信した無線信号を検波回路１１７ａが検波し、増幅回路１１７ｂがこの検波出力を増幅し、二値化回路１１７ｃが二値化したデジタルデータをデジタル信号処理部１１３に出力する。
【０００６】
なお、アンテナ１１１は、放射磁界を増大させるため、図１７に示すように、トランス結合した１次コイルと２次コイルとによって構成されるものがある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２２２４００号公報
【特許文献２】特開２００１−１０３１０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、従来のデータキャリアシステムでは、読取装置１１０が非接触情報記憶媒体２０側によって振幅変調された無線信号を復調することができない場合があった。ここで、この読取装置１１０側において復調できない場合について説明する。まず、図１８（ａ）に示す送信信号によってスイッチＳＷをオン、オフすると、キャリア信号が変調され、読取装置１１０側のアンテナ１１１には、図１８（ｂ）に示すアンテナ受信電圧が発生する。この振幅変調された信号は図１８（ｃ）に示すように、復調回路１１７によって検波、二値化されたデータとして復調される。
【０００９】
ここで、非接触情報記憶媒体２０側の共振周波数は、１３．５６ＭＨｚなどのキャリア周波数近傍に設定されるが、製造ばらつきによって幅をもつ。あるいは、積極的に、複数の非接触情報記憶媒体２０を識別可能とするために、１５〜１７ＭＨｚ帯に共振周波数を設定する場合もある（特許文献１参照）。このような場合、変調波を認識できないヌル点が発生する。
【００１０】
図１９に示すように、非接触情報記憶媒体２０側のアンテナ２１と読取装置１１０側のアンテナ１１１とは、それぞれループ面が対向するように配置され、図２０および図２１は、このときのアンテナ２１，１１１間の距離Ｌと信号電圧δＶ（＝Ｖａ−Ｖｂ）との関係を、非接触情報記憶媒体２０側の共振周波数ｆｃをパラメータとして示したものである。図９は、読取装置１１０を非接触情報記憶媒体２０の共振周波数が１３．５ＭＨｚの場合に最良の読取状態になるように設定した場合を示している。この場合、図２０に示すように、非接触情報記憶媒体２０側の共振周波数が１７ＭＨｚの場合、信号電圧δＶは正であり変調波を認識できるが、共振周波数が１５ＭＨｚの場合、ある距離Ｌで信号電圧δＶが零となり、変調波を認識できないヌル点ＰＰ１が発生する。同様に、図２１は、読取装置１１０を非接触情報記憶媒体２０の共振周波数が１５ＭＨｚの場合に最良の読取状態となるように設定した場合を示している。この場合も、共振周波数が１７ＭＨｚの場合に信号電圧δＶは正であり変調波を認識できるが、共振周波数が１３．５ＭＨｚの場合、ある距離Ｌで信号電圧δＶが零となり、変調波を認識できないヌル点ＰＰ２が発生する。すなわち、ある共振周波数に設定された読取装置１１０は、この設定された共振周波数以外の共振周波数をもつ非接触情報記憶媒体２０に対してヌル点が発生し、変調波を認識できず、復調することができない場合がある。したがって、幅広い共振周波数をもつ非接触情報記憶媒体２０に対してヌル点を形成しない読取装置１１０の出現が要望されていた。
【００１１】
この問題を解決するため、非接触情報記憶媒体２０からの受信信号の周波数特性に補正を加えるものがある（特許文献２参照）。図２２（ａ）は、ヌル点が生成された場合における受信信号の周波数特性を示している。この特許文献２による補正は、図２２（ｂ）に示すように、変調されたデータ成分が含まれるキャリア周波数の上側帯波のレベルを大きくし、下側帯波のレベルを小さくして受信するようにし、ヌル点が生成される場合であってもその後の補正処理によって復調できるようにしている。
【００１２】
しかし、図２２の状態とは異なる距離の場合に、図２３（ａ）に示す受信信号の周波数特性をもつ場合がある。この場合、上述したように上側帯波のレベルを大きくし、下側帯波のレベルを小さくする補正処理を施すと、図２３（ｂ）に示す受信信号の周波数特性になり、上側帯波と下側帯波のレベルが同じになって、復調できない場合が発生する。すなわち、上述した補正処理を行っても、距離Ｌが異なる位置で他の共振周波数に対して再びヌル点が生じ、確実に復調することができないという問題点があった。
【００１３】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、幅広い共振周波数の非接触情報記憶媒体に対してもデータを確実に復調することができる読取装置、データキャリアシステムおよび読取装置の復調方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる読取装置は、非接触情報記憶媒体から送出される無線信号を受信して復調する読取装置において、前記非接触情報記憶媒体が備えたアンテナに対する結合係数が異なる複数のアンテナと、前記複数のアンテナにそれぞれ接続され各アンテナが受信した前記無線信号を復調する複数の復調回路と、各復調回路からの出力をオア処理して復調出力するオア処理回路と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項２にかかる読取装置は、上記の発明において、前記複数の復調回路を有した復調手段は、前記複数のアンテナから入力される信号の全てあるいは一部を加算処理、減算処理、あるいは加減算処理を行う演算回路を備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項３にかかる読取装置は、上記の発明において、前記演算回路は、共振周波数をパラメータとしてアンテナから入力される信号電圧の距離依存性にヌル点を形成しないように加算処理、減算処理、あるいは加減算処理を行うことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項４にかかる読取装置は、上記の発明において、前記演算回路は、共振周波数をパラメータとしてアンテナから入力される信号電圧の距離依存性における信号電圧の絶対値が高くなるように加算処理、減算処理、あるいは加減算処理を行うことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項５にかかる読取装置は、上記の発明において、前記複数の復調回路を有した復調手段は、検波回路と、この検波回路によって検波された信号を増幅する増幅回路と、この増幅回路によって増幅された二値化回路とを有し、前記演算回路は、前記二値化回路の前段に設けられることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項６にかかる読取装置は、上記の発明において、前記複数の復調回路を有した復調手段は、検波回路と、この検波回路によって検波された信号を増幅する増幅回路と、この増幅回路によって増幅された二値化回路とを有し、前記演算回路は、前記増幅回路の前段に設けられることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項７にかかる読取装置は、上記の発明において、前記複数の復調回路を有した復調手段は、検波回路と、この検波回路によって検波された信号を増幅する増幅回路と、この増幅回路によって増幅された二値化回路とを有し、前記演算回路は、前記検波回路の前段に設けられることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項８にかかる読取装置は、上記の発明において、前記演算回路は、前記複数のアンテナから入力される信号を共用して減算処理、加算処理、あるいは加減算処理を行うことを特徴とする。
【００２２】
また、請求項９にかかる読取装置は、上記の発明において、前記複数のアンテナの少なくとも１つは、他のアンテナとトランス結合されたアンテナであることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１０にかかる読取装置は、上記の発明において、前記複数のアンテナの少なくとも１つは、送受信共用のアンテナであることを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１１にかかる読取装置は、上記の発明において、前記複数のアンテナの少なくとも１つは、受信専用のアンテナであることを特徴とする。
【００２５】
また、請求項１２にかかる読取装置は、上記の発明において、前記複数のアンテナの共振周波数は、前記非接触情報記憶媒体が備えたアンテナの共振周波数を含む近傍の異なる共振周波数であることを特徴とする。
【００２６】
また、請求項１３にかかるデータキャリアシステムは、非接触情報記憶媒体と、前記非接触情報記憶媒体からの無線信号を受信して復調する請求項１〜１２のいずれか一つに記載の読取装置と、を備えたことを特徴とする。
【００２７】
また、請求項１４にかかるデータキャリアシステムは、上記の発明において、前記非接触情報記憶媒体は、前記読取装置側から受信したキャリア信号を変調して前記読取装置側にデータを送信することを特徴とする。
【００２８】
また、請求項１５にかかる読取装置の復調方法は、非接触情報記憶媒体から送出される無線信号を受信して復調する読取装置の復調方法において、前記非接触情報記憶媒体が備えたアンテナに対する結合係数が異なる複数のアンテナにそれぞれ接続された複数の復調回路が、各アンテナが受信した前記無線信号を復調する復調ステップと、各復調回路からの出力をオア処理して復調出力するオア処理ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２９】
また、請求項１６にかかる読取装置の復調方法は、上記の発明において、前記復調ステップは、前記複数のアンテナから入力される信号の全てあるいは一部を加算処理、減算処理、あるいは加減算処理を行う演算ステップを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
この発明にかかる読取装置、データキャリアシステムおよび読取装置の復調方法では、非接触情報記憶媒体が備えたアンテナに対する結合係数が異なる複数のアンテナにそれぞれ接続された複数の復調回路が、各アンテナが受信した無線信号を復調し、オア処理回路が、各復調回路からの出力をオア処理して復調出力するようにしているので、幅広い共振周波数の非接触情報記憶媒体に対してもデータを確実に復調することができるという効果を奏する。
【００３１】
また、この発明にかかる読取装置、データキャリアシステムおよび読取装置の復調方法では、前記複数の復調回路を有した復調手段の演算回路が、前記複数のアンテナから入力される信号の全てあるいは一部を加算処理、減算処理、あるいは加減算処理を行い、アンテナから入力される信号電圧の距離依存性にヌル点を形成しないように、さらには信号電圧の絶対値を大きくしてオア処理回路に入力するようにしているので、一層、復調処理を確実に行うことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、この発明を実施するための最良の形態である読取装置、データキャリアシステムおよび読取装置の復調方法について説明する。
【００３３】
（実施の形態１）
まず、実施の形態１にかかる読取装置を備えたデータキャリアシステムについて説明する。図１は、この発明の実施の形態１にかかるデータキャリアシステムの構成を示す模式図である。図１に示すように、このデータキャリアシステムは、読取装置１０と非接触情報記憶媒体２０とを有し、それぞれが非接触で通信を行う。
【００３４】
読取装置１０は、大きくアンテナ系１１、アナログ処理を行う信号処理回路１２、デジタル信号処理部１３、およびコンピュータ１４を有する。アンテナ系１１は、図１６に示したアンテナ１１１に対応し、アンテナ１次コイル１１−１，アンテナ２次コイル１１−２および検出コイル１１ａを有する。アンテナ１次コイル１１−１とアンテナ２次コイル１１−２とは、図１７に示したように互いにトランス結合したループアンテナであり、物理的に別体で構成され、送受共用のアンテナである。一方、検出コイル１１ａは、受信専用のアンテナである。
【００３５】
信号処理回路１２は、キャリア信号発生器１５および増幅器１６を有し、キャリア信号発生器１５が発生した所定のキャリア信号を増幅器が増幅してアンテナ１次コイル１１−１に送出し、このアンテナ１次コイル１１−１およびこれにトランス結合したアンテナ２次コイル１１−２を介して、キャリア信号を無線信号として送出する。信号処理回路１２は、さらに復調部１７を有し、この復調部１７は、３つの復調回路１７ａ〜１７ｃおよびオア回路１８を有する。
【００３６】
復調回路１７ａ〜１７ｃは、アンテナ２次コイル１１−２，検出コイル１１ａ，アンテナ１次コイル１１−１にそれぞれ接続され、それぞれ検出された信号を復調する。オア回路１８は、各復調回路１７ａ〜１７ｃからの出力をオア処理し、その結果を最終的な復調出力としてデジタル信号処理部１３に出力する。
【００３７】
一方、非接触情報記憶媒体２０は、図１６で示した非接触情報記憶媒体２０と同じ構成、動作を行う。すなわち、アンテナ２１で受信したキャリア信号をダイオードＤ２およびコンデンサＣ２からなる整流回路によって電力を蓄積し、ＦＥＴなどによって実現されるスイッチＳＷをオン、オフすることによって受信したキャリア信号を変調しアンテナ２１を介して出力する。このキャリア信号に対する変調度は抵抗Ｒ２の値を設定することによって調整できる。
【００３８】
ここで、アンテナ１次コイル１１−１，アンテナ２次コイル１１−２，および検出コイル１１ａは、非接触情報記憶媒体２０のアンテナ２１に対する結合係数がそれぞれ異なって設定されている。図２および図３は、読取装置１０が検出する信号電圧δＶの距離Ｌ依存性を示し、図２が非接触情報記憶媒体２０の共振周波数が１３．５ＭＨｚのときであり、図３が非接触情報記憶媒体２０の共振周波数が１５ＭＨｚのときである。図２および図３において、非接触情報記憶媒体２０の共振周波数がいずれの場合であっても、読取装置１０側において復調不能となることがない。
【００３９】
たとえば、図２では、アンテナ２次コイル１１−２の特性曲線ＬＬ２は、ヌル点Ｐ１を生じるが、他のアンテナ１次コイル１１−１の特性曲線ＬＬ１および検出コイル１１ａの特性曲線ＬＬ３は、同じ距離Ｌのときにヌル点を生じておらず信号電圧δＶを検出でき、オア回路１８が、これらアンテナ１次コイル１１−１および検出コイル１１ａの信号電圧δＶの各復調結果のオア処理を行うことによって確実に復調を行うことができる。また、検出コイル１１ａにヌル点Ｐ２が生じるときも、アンテナ１次コイル１１−１およびアンテナ２次コイル１１−２の信号電圧δＶは零でないため、オア処理を施すことによって確実に復調を行うことができる。
【００４０】
同様に、図３では、アンテナ１次コイル１１−１，アンテナ２次コイル１１−２，検出コイル１１ａのそれぞれにヌル点Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６が生じているが、各距離Ｌにおいて他のアンテナの信号電圧δＶが零とならないため、オア処理を施すことによって確実に復調を行うことができる。
【００４１】
（実施の形態２）
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、送受信アンテナとして機能するアンテナ１次コイル１１−１およびアンテナ２次コイル１１−２の双方で受信した受信信号を復調回路１７ａ，１７ｃが復調処理するようにしていたが、この実施の形態２では、受信専用のアンテナのみによって受信信号の復調処理を行うようにしている。
【００４２】
図４は、この発明の実施の形態２にかかる読取装置の主要構成を示す模式図である。図４に示すように、この読取装置は、実施の形態１に示した読取装置１０の構成に、さらに検出コイル１１ｂ，１１ｃを付加し、３つの受信専用の検出コイル１１ａ〜１１ｃに接続された復調回路３７ａ〜３７ｃを設けた。この復調回路３７ａ〜３７ｃは、復調回路１７ａ〜１７ｃと同じ構成であり、復調回路１１７と同様に、検波回路１１７ａ，増幅回路１１７ｂ，二値化回路１１７ｃを有する。したがって、アンテナ１次コイル１１−１およびアンテナ２次コイル１１−２は、双方とも送信専用アンテナとして機能し、復調回路は接続されない。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００４３】
ここで、検出コイル１１ａ〜１１ｃは、実施の形態１と同様に非接触情報記憶媒体２０のアンテナ２１に対する結合係数がそれぞれ異なって設定されている。このため、実施の形態１と同様に、ある距離Ｌにおいてヌル点が発生する場合があるが、この距離Ｌにおいて他のアンテナの信号電圧δＶが零とはならないので、オア処理を行うことによって確実に復調することができる。
【００４４】
さらに、この実施の形態２では、送信アンテナと受信アンテナとを分離して構成したため、共用器などの構成を必要とせず、読取装置側の電力ロスを低減することができる。
【００４５】
なお、上述した復調回路１７ａ〜１７ｃあるいは復調回路３７ａ〜３７ｃは、いずれも３つの復調回路とする構成であったが、これに限らず、２つあるいは４つ以上の復調回路を設けてもよい。その場合、各復調回路が接続されるコイルの結合係数は異ならせる。
【００４６】
（実施の形態３）
つぎに、この発明の実施の形態３について説明する。上述した実施の形態１，２では、３つの復調回路１７ａ〜１７ｃを有した復調部１７あるいは３つの復調回路３７ａ〜３７ｃを有した復調部３７を用いていたが、この実施の形態３では、減算手段あるいは加算手段を用いることによって、さらに確実に復調処理ができるようにしている。
【００４７】
図５は、この発明の実施の形態３であるデータキャリアシステムの復調部の構成を示すブロック図である。図５に示すように、この復調部４０は、図１に示した復調部１７に対応する復調部であり、この復調部４０は、各復調回路１７ａ〜１７ｃと同じ構成をもつ復調回路４１と、減算部４４を有した復調回路４４と、オア回路１８とを有する。
【００４８】
復調回路４１は、図１６の復調回路１１７と同様に、それぞれ順次接続された検波回路４１ａ，増幅回路４１ｂ，二値化回路４１ｃを有し、復調回路１７ｃの機能を実現する。一方、復調回路４４は、アンテナ２次コイル１１−２からの信号を検波する検波回路４２ａと、検出コイル１１ａからの信号を検波する検波回路４３ａと、検波回路４２ａの出力を増幅する増幅回路４２ｂと、検波回路４３ｂの出力を増幅する増幅回路４３ｂと、増幅回路４２ｂの出力から増幅回路４３ｂの出力を減算する減算回路４４と、減算回路４４の出力をデジタル値に変換出力する二値化回路４２とを有する。
【００４９】
減算回路４４は、アンテナ２次コイル１１−２からのアナログ信号から、検出コイル１１ａからのアナログ信号を減算し、この減算結果を、二値化回路４２ｃを介してオア回路１８に出力するが、この減算出力にはヌル点を形成しない距離依存性を持たせることができる。
【００５０】
図６および図７は、読取装置１０が検出する信号電圧δＶの距離Ｌ依存性を示し、図６が非接触情報記憶媒体２０の共振周波数が１３．５ＭＨｚのときであり、図７が非接触情報記憶媒体２０の共振周波数が１５ＭＨｚのときである。ここで、特性曲線ＬＬ１０は、アンテナ２次コイル１１−２の特性曲線ＬＬ２から、検出コイル１１ａの特性曲線ＬＬ３を減算したものであり、減算回路４４から出力される信号電圧δＶに相当する。この場合、特性曲線ＬＬ３にはヌル点が形成されないため、確実に信号電圧δＶを読み取ることができる。また、図７に示した特性曲線ＬＬ２０も、減算回路４４から出力されるものであり、共振周波数が１５ＭＨｚのときであっても、信号電圧δＶにヌル点が形成されない。この結果、たとえば、共振周波数が１３．５ＭＨｚのとき、図６に示すアンテナ１次コイル１１−１の特性曲線ＬＬ１と、減算回路４４から得られる特性曲線ＬＬ１０とのオア処理によって復調されるが、この場合、オア回路１８に入力される復調結果のいずれにもヌル点が生じていないため、オア回路１８からの出力がヌルになることがない。また、共振周波数が１５ＭＨｚのときでも、減算処理を行うことによって、特性曲線上における３つのヌル点が１つのヌル点のみとなり、信頼性の高い復調処理が可能になる。すなわち、オア回路１８に入力される複数の復調結果のうちの少なくとも１つにヌル点のない距離依存性をもたせ、これによって復調処理の確実性を高めることができる。
【００５１】
特に、ヌル点が形成される特性曲線がある場合に、実施の形態１，２では、他の特性曲線がオア回路１８によって選択出力されるが、この他の特性曲線のヌル点の信号電圧が低い場合、上述した減算回路４４によって信号電圧を大きくすることができるので、復調処理の確実性を高めることができる。
【００５２】
図８および図９は、減算回路４４の具体的な構成を示す図である。減算回路４４は、図８に示すようにオペアンプ５１を用いた回路としてもよいし、図９に示す磁気回路としてもよい。図９に示した磁気回路では、磁性体コア５２を用いて磁気回路を形成し、入力側におけるコイル５２ａ、５２ｂの巻き方向を逆にすることによって減算処理を行っている。
【００５３】
なお、図５に示した復調部４０では、減算回路４４を用いていたが、これに限らず、減算回路４４に替えて加算回路を設けるようにしてもよい。特性曲線同士の加算処理によってもヌルのない特性曲線あるいは全体的に大きな復調値をもつ特性曲線を得ることができるからである。
【００５４】
図１０および図１１は、この加算回路の具体的な構成を示す図である。加算回路は、減算回路４４と同様に、図１０に示すようにオペアンプ５３を用いた回路としてもよいし、図１１に示す磁気回路としてもよい。図１１に示した磁気回路では、磁性体コア５２を用いて磁気回路を形成し、入力側におけるコイル５２ａ、５２ｂの巻き方向を同一方向とすることによって加算処理を行っている。
【００５５】
つぎに、この実施の形態３の変形例について説明する。図１２は、この発明の実施の形態３であるデータキャリアシステムの復調部の第１変形例を示す回路図である。図１２に示すように、この復調部５０は、減算回路５４を検波回路４２ａ，４３ａと増幅回路４２ｂとの間に設けている。
【００５６】
この復調部５０の構成によっても、図５に示した復調部４０と同じ作用効果を得ることができるとともに、さらに、増幅回路を１つ減らすことができ、構成が簡易になる。
【００５７】
図１３は、この発明の実施の形態３であるデータキャリアシステムの復調部の第２変形例を示す回路図である。図１３に示すように、この復調部６０は、復調回路４１と同じ構成の復調回路６１の前段に減算回路６４を設けている。換言すれば、検波回路４２ａ，４３ａの前段に減算回路６４を設けているため、復調部５０の構成から１つの検波回路を減らすことができるため、一層、簡易な構成になる。
【００５８】
図１４は、この発明の実施の形態３であるデータキャリアシステムの復調部の第３変形例を示す回路図である。図１４に示すように、この復調部７０は、図１３に示した復調回路４１の前段にさらに減算回路６３を設け、この減算回路６３がアンテナ１次コイル１１−１からの信号から、アンテナ２次コイル１１−２からの信号を減算し、この減算結果を復調回路４１が復調処理するようにしている。
【００５９】
この第３変形例では、減算回路が１つ増えるため、さらにヌル点のない特性曲線を得ることができるため、一層、復調処理の確実性を高めることができる。ここで、各特性曲線では、ヌル点のみに限らず、信号電圧δＶの値が大きくなるように減算処理あるいは加算処理を行うことができるため、この点からも復調処理の確実性を高めることができる。
【００６０】
なお、上述した実施の形態３およびその変形例では、いずれもアンテナ１次コイル１１−１、アンテナ２次コイル１１−２、および検出コイル１１ａの３つのアンテナからの信号入力に対する復調処理を行っていたが、これに限らず、２つのアンテナからの信号入力に対する復調処理時であっても、上述した減算回路あるいは加算回路を用いて、復調処理の確実性を高めることができる。
【００６１】
たとえば、図１５は、２つのアンテナからの信号入力に対して減算回路を適用した復調部の構成を示す図であり、この復調部８０では、アンテナ１次コイル１１−１からの信号とアンテナ２次コイル１１−２からの信号とを用いて復調処理を行っている。この復調部８０では、２つの復調回路４１，６１を設けるとともに、復調回路６１の前段に減算回路８４が設けられている。復調回路４１にはアンテナ１次コイル１１−１からの信号が入力され、復調回路４１は、この信号の復調処理を行ってオア回路１８に出力する。一方、減算回路８４には、アンテナ１次コイル１１−１からの信号とアンテナ２次コイル１１−２からの信号とが入力され、減算回路は、アンテナ１次コイル１１−１の信号から、アンテナ２次コイル１１−２の信号を減算し、その減算結果を復調回路６１に出力する。復調回路６１は、入力された減算結果を復調処理し、オア回路１８に出力する。このように、２つのアンテナからの信号入力であっても、減算回路あるいは加算回路を用いたオア処理を行うことができる。
【００６２】
なお、上述した実施の形態３では、減算回路あるいは加算回路を設けるようにしていたが、たとえば図１４に示すように２つの以上の減算回路を設ける場合には、減算回路と加算回路とを適宜組み合わせて構成するようにしてもよい。
【００６３】
また、上述した実施の形態３では、減算回路あるいは加算回路を実施の形態１に適用して説明したが、これに限らず、実施の形態２に適用することができる。この場合、実施の形態３に示した復調部を復調部３７に適用すればよい。
【００６４】
なお、上述した実施の形態３に示した減算回路あるいは加算回路は、２つの入力信号に対する減算処理あるいは加算処理を行うものであったが、これに限らず、３つ以上の入力信号に対する減算処理あるいは加算処理、さらには加減算処理を行うようにしてもよい。
【００６５】
また、上述した実施の形態１〜３では、いずれも読取装置（リーダ）１０として説明したが、これに限らず、読取装置１０は、非接触情報記憶媒体２０に対して書込を行うリーダライタであってもよい。また、読取装置１０は、コンピュータ１４に接続されて遠隔制御されるものとして説明したが、これに限らず、可搬型あるいは携帯型の読取装置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】この発明の実施の形態１にかかるデータキャリアシステムの構成を示す模式図である。
【図２】非接触情報記憶媒体の共振周波数が１３．５ＭＨｚに設定されている場合における図１に示した読取装置の各アンテナが受信する信号電圧の距離依存性を示す図である。
【図３】非接触情報記憶媒体の共振周波数が１５ＭＨｚに設定されている場合における図１に示した読取装置の各アンテナが受信する信号電圧の距離依存性を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２にかかる読取装置の主要構成を示す模式図である。
【図５】この発明の実施の形態３にかかるデータキャリアシステムの復調部の構成を示す回路図である。
【図６】減算処理を施した場合における共振周波数が１３．５ＭＨｚの信号電圧の距離依存性を示す図である。
【図７】減算処理を施した場合における共振周波数が１５ＭＨｚの信号電圧の距離依存性を示す図である。
【図８】オペアンプを用いて減算回路を実現した回路図である。
【図９】磁気回路を用いて減算回路を実現した回路図である。
【図１０】オペアンプを用いて加算回路を実現した回路図である。
【図１１】磁気回路を用いて加算回路を実現した回路図である。
【図１２】この発明の実施の形態３の第１変形例にかかるデータキャリアシステムの復調部の構成を示す回路図である。
【図１３】この発明の実施の形態３の第２変形例にかかるデータキャリアシステムの復調部の構成を示す回路図である。
【図１４】この発明の実施の形態３の第３変形例にかかるデータキャリアシステムの復調部の構成を示す回路図である。
【図１５】２つのアンテナ入力でに減算回路を適用した回路図である。
【図１６】従来のデータキャリアシステムの構成を示す模式図である。
【図１７】従来のトランス結合されたアンテナの構成を示す図である。
【図１８】従来のデータキャリアシステムにおける非接触情報記憶媒体から読取装置に送られる信号の遷移を示す図である。
【図１９】非接触情報記憶媒体のアンテナと読取装置のアンテナとの位置関係を示す図である。
【図２０】読取装置側のアンテナに誘起される信号電圧の距離依存性の一例を示す図である。
【図２１】読取装置側のアンテナに誘起される信号電圧の距離依存性の一例を示す図である。
【図２２】データ成分が含まれる上側帯波のレベルを大きくし、下側帯波のレベルを小さくする受信特性の補正を行ってヌル点を解消する状態を示すスペクトル図である。
【図２３】図１１に示した受信特性の補正を行ってもヌル点が生じる場合を示すスペクトル図である。
【符号の説明】
【００６７】
１０ 読取装置
１１ アンテナ系
１１ａ〜１１ｃ 検出コイル
１１−１ アンテナ１次コイル
１１−２ アンテナ２次コイル
１２ 信号処理回路
１３ デジタル信号処理部
１４ コンピュータ
１５ キャリア信号発生部
１６ 増幅器
１７，３７，４０，５０，６０，７０，８０ 復調部
１７ａ〜１７ｃ，３７ａ〜３７ｃ，４１，４２，４５，６１ 復調回路
１８ オア回路
２０ 非接触情報記憶媒体
２１ アンテナ
２２ データ処理ＩＣ
２３ デジタル信号処理部
４１ａ，４２ａ，４３ａ 検波回路
４１ｂ，４２ｂ，４３ｃ 増幅回路
４１ｃ，４２ｃ 二値化回路
４４，５４，６３，６４ 減算回路
５１，５３ オペアンプ
５２，５４ 磁性体コア
５２ａ，５２ｂ，５４ａ，，５４ｂ コイル
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ２０ コンデンサ
Ｄ２ ダイオード
Ｒ２ 抵抗
ＳＷ スイッチ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、少なくとも非接触情報記憶媒体から送出される無線信号を受信して復調する読取装置、データキャリアシステムおよび読取装置の復調方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＣを内蔵した非接触情報記憶媒体から無線によって非接触で通信が可能なデータキャリアシステムが盛んに導入されている。たとえば、カードにＩＣを内蔵したＩＣカードを用いた交通ゲート入退装置や入退出室管理装置、ＩＣを内蔵したタグを物品に付けて物品管理を行う物流管理装置、腕時計にＩＣを内蔵したＩＣリストバンドを用いた入退出室管理装置など、様々な形状の非接触情報記憶媒体を用いたデータキャリアシステムがある。
【０００３】
図１６は、従来のデータキャリアシステムの概要構成を示すブロック図である。図１６に示すように従来のデータキャリアシステムは、読取装置１１０とこの読取装置１１０の読取対象となるデータを有する非接触情報記憶媒体２０とを有する。読取装置１１０は、キャリア信号発生部１１５が生成する所定のキャリア信号、たとえば１３．５６ＭＨｚのキャリア信号を増幅器１１６で増幅し、プリント基板１１１ａ上に形成されたループアンテナであるアンテナ１１１を介して磁界として出力する。
【０００４】
一方、非接触情報記憶媒体２０は、アンテナ１１１から出力された磁界を検出するループアンテナであるアンテナ２１とデータ処理ＩＣ２２とを有する。アンテナ２１の共振周波数は、並列接続されたコンデンサＣ２０によって調整される。ここで、非接触情報記憶媒体２０が読取装置１１０側のアンテナ１１１に対して十分な電磁誘導を引き起こす範囲内に位置する場合、アンテナ２１を介してデータ処理ＩＣ２２側に電力が供給される。非接触情報記憶媒体２０は、この状態で電力供給が行われるとともに、読み出し指示に対応したデータに応じて、デジタル信号処理部２３がスイッチＳＷをオン、オフし、これによって受信したキャリア信号を変調し、読取装置１１０側にアンテナ２１を介して送出する。
【０００５】
読取装置１１０側は、変調された無線信号を受信し、復調回路１１７によってデータを復調し、デジタル信号処理部１１３に出力し、この結果をコンピュータ１１４に送出する。なお、復調回路１１７は、アンテナ１１１で受信した無線信号を検波回路１１７ａが検波し、増幅回路１１７ｂがこの検波出力を増幅し、二値化回路１１７ｃが二値化したデジタルデータをデジタル信号処理部１１３に出力する。
【０００６】
なお、アンテナ１１１は、放射磁界を増大させるため、図１７に示すように、トランス結合した１次コイルと２次コイルとによって構成されるものがある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２２２４００号公報
【特許文献２】特開２００１−１０３１０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、従来のデータキャリアシステムでは、読取装置１１０が非接触情報記憶媒体２０側によって振幅変調された無線信号を復調することができない場合があった。ここで、この読取装置１１０側において復調できない場合について説明する。まず、図１８（ａ）に示す送信信号によってスイッチＳＷをオン、オフすると、キャリア信号が変調され、読取装置１１０側のアンテナ１１１には、図１８（ｂ）に示すアンテナ受信電圧が発生する。この振幅変調された信号は図１８（ｃ）に示すように、復調回路１１７によって検波、二値化されたデータとして復調される。
【０００９】
ここで、非接触情報記憶媒体２０側の共振周波数は、１３．５６ＭＨｚなどのキャリア周波数近傍に設定されるが、製造ばらつきによって幅をもつ。あるいは、積極的に、複数の非接触情報記憶媒体２０を識別可能とするために、１５〜１７ＭＨｚ帯に共振周波数を設定する場合もある（特許文献１参照）。このような場合、変調波を認識できないヌル点が発生する。
【００１０】
図１９に示すように、非接触情報記憶媒体２０側のアンテナ２１と読取装置１１０側のアンテナ１１１とは、それぞれループ面が対向するように配置され、図２０および図２１は、このときのアンテナ２１，１１１間の距離Ｌと信号電圧δＶ（＝Ｖａ−Ｖｂ）との関係を、非接触情報記憶媒体２０側の共振周波数ｆｃをパラメータとして示したものである。図９は、読取装置１１０を非接触情報記憶媒体２０の共振周波数が１３．５ＭＨｚの場合に最良の読取状態になるように設定した場合を示している。この場合、図２０に示すように、非接触情報記憶媒体２０側の共振周波数が１７ＭＨｚの場合、信号電圧δＶは正であり変調波を認識できるが、共振周波数が１５ＭＨｚの場合、ある距離Ｌで信号電圧δＶが零となり、変調波を認識できないヌル点ＰＰ１が発生する。同様に、図２１は、読取装置１１０を非接触情報記憶媒体２０の共振周波数が１５ＭＨｚの場合に最良の読取状態となるように設定した場合を示している。この場合も、共振周波数が１７ＭＨｚの場合に信号電圧δＶは正であり変調波を認識できるが、共振周波数が１３．５ＭＨｚの場合、ある距離Ｌで信号電圧δＶが零となり、変調波を認識できないヌル点ＰＰ２が発生する。すなわち、ある共振周波数に設定された読取装置１１０は、この設定された共振周波数以外の共振周波数をもつ非接触情報記憶媒体２０に対してヌル点が発生し、変調波を認識できず、復調することができない場合がある。したがって、幅広い共振周波数をもつ非接触情報記憶媒体２０に対してヌル点を形成しない読取装置１１０の出現が要望されていた。
【００１１】
この問題を解決するため、非接触情報記憶媒体２０からの受信信号の周波数特性に補正を加えるものがある（特許文献２参照）。図２２（ａ）は、ヌル点が生成された場合における受信信号の周波数特性を示している。この特許文献２による補正は、図２２（ｂ）に示すように、変調されたデータ成分が含まれるキャリア周波数の上側帯波のレベルを大きくし、下側帯波のレベルを小さくして受信するようにし、ヌル点が生成される場合であってもその後の補正処理によって復調できるようにしている。
【００１２】
しかし、図２２の状態とは異なる距離の場合に、図２３（ａ）に示す受信信号の周波数特性をもつ場合がある。この場合、上述したように上側帯波のレベルを大きくし、下側帯波のレベルを小さくする補正処理を施すと、図２３（ｂ）に示す受信信号の周波数特性になり、上側帯波と下側帯波のレベルが同じになって、復調できない場合が発生する。すなわち、上述した補正処理を行っても、距離Ｌが異なる位置で他の共振周波数に対して再びヌル点が生じ、確実に復調することができないという問題点があった。
【００１３】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、幅広い共振周波数の非接触情報記憶媒体に対してもデータを確実に復調することができる読取装置、データキャリアシステムおよび読取装置の復調方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる読取装置は、非接触情報記憶媒体から送出される無線信号を受信して復調する読取装置において、前記非接触情報記憶媒体が備えたアンテナに対する結合係数が異なる複数のアンテナと、前記複数のアンテナにそれぞれ接続され各アンテナが受信した前記無線信号を復調する複数の復調回路と、各復調回路からの出力をオア処理して復調出力するオア処理回路と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項２にかかる読取装置は、上記の発明において、前記複数の復調回路を有した復調手段は、前記複数のアンテナから入力される信号の全てあるいは一部を加算処理、減算処理、あるいは加減算処理を行う演算回路を備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項３にかかる読取装置は、上記の発明において、前記演算回路は、共振周波数をパラメータとしてアンテナから入力される信号電圧の距離依存性にヌル点を形成しないように加算処理、減算処理、あるいは加減算処理を行うことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項４にかかる読取装置は、上記の発明において、前記演算回路は、共振周波数をパラメータとしてアンテナから入力される信号電圧の距離依存性における信号電圧の絶対値が高くなるように加算処理、減算処理、あるいは加減算処理を行うことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項５にかかる読取装置は、上記の発明において、前記複数の復調回路を有した復調手段は、検波回路と、この検波回路によって検波された信号を増幅する増幅回路と、この増幅回路によって増幅された二値化回路とを有し、前記演算回路は、前記二値化回路の前段に設けられることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項６にかかる読取装置は、上記の発明において、前記複数の復調回路を有した復調手段は、検波回路と、この検波回路によって検波された信号を増幅する増幅回路と、この増幅回路によって増幅された二値化回路とを有し、前記演算回路は、前記増幅回路の前段に設けられることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項７にかかる読取装置は、上記の発明において、前記複数の復調回路を有した復調手段は、検波回路と、この検波回路によって検波された信号を増幅する増幅回路と、この増幅回路によって増幅された二値化回路とを有し、前記演算回路は、前記検波回路の前段に設けられることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項８にかかる読取装置は、上記の発明において、前記演算回路は、前記複数のアンテナから入力される信号を共用して減算処理、加算処理、あるいは加減算処理を行うことを特徴とする。
【００２２】
また、請求項９にかかる読取装置は、上記の発明において、前記複数のアンテナの少なくとも１つは、他のアンテナとトランス結合されたアンテナであることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１０にかかる読取装置は、上記の発明において、前記複数のアンテナの少なくとも１つは、送受信共用のアンテナであることを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１１にかかる読取装置は、上記の発明において、前記複数のアンテナの少なくとも１つは、受信専用のアンテナであることを特徴とする。
【００２５】
また、請求項１２にかかる読取装置は、上記の発明において、前記複数のアンテナの共振周波数は、前記非接触情報記憶媒体が備えたアンテナの共振周波数を含む近傍の異なる共振周波数であることを特徴とする。
【００２６】
また、請求項１３にかかるデータキャリアシステムは、非接触情報記憶媒体と、前記非接触情報記憶媒体からの無線信号を受信して復調する請求項１〜１２のいずれか一つに記載の読取装置と、を備えたことを特徴とする。
【００２７】
また、請求項１４にかかるデータキャリアシステムは、上記の発明において、前記非接触情報記憶媒体は、前記読取装置側から受信したキャリア信号を変調して前記読取装置側にデータを送信することを特徴とする。
【００２８】
また、請求項１５にかかる読取装置の復調方法は、非接触情報記憶媒体から送出される無線信号を受信して復調する読取装置の復調方法において、前記非接触情報記憶媒体が備えたアンテナに対する結合係数が異なる複数のアンテナにそれぞれ接続された複数の復調回路が、各アンテナが受信した前記無線信号を復調する復調ステップと、各復調回路からの出力をオア処理して復調出力するオア処理ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２９】
また、請求項１６にかかる読取装置の復調方法は、上記の発明において、前記復調ステップは、前記複数のアンテナから入力される信号の全てあるいは一部を加算処理、減算処理、あるいは加減算処理を行う演算ステップを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
この発明にかかる読取装置、データキャリアシステムおよび読取装置の復調方法では、非接触情報記憶媒体が備えたアンテナに対する結合係数が異なる複数のアンテナにそれぞれ接続された複数の復調回路が、各アンテナが受信した無線信号を復調し、オア処理回路が、各復調回路からの出力をオア処理して復調出力するようにしているので、幅広い共振周波数の非接触情報記憶媒体に対してもデータを確実に復調することができるという効果を奏する。
【００３１】
また、この発明にかかる読取装置、データキャリアシステムおよび読取装置の復調方法では、前記複数の復調回路を有した復調手段の演算回路が、前記複数のアンテナから入力される信号の全てあるいは一部を加算処理、減算処理、あるいは加減算処理を行い、アンテナから入力される信号電圧の距離依存性にヌル点を形成しないように、さらには信号電圧の絶対値を大きくしてオア処理回路に入力するようにしているので、一層、復調処理を確実に行うことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、この発明を実施するための最良の形態である読取装置、データキャリアシステムおよび読取装置の復調方法について説明する。
【００３３】
（実施の形態１）
まず、実施の形態１にかかる読取装置を備えたデータキャリアシステムについて説明する。図１は、この発明の実施の形態１にかかるデータキャリアシステムの構成を示す模式図である。図１に示すように、このデータキャリアシステムは、読取装置１０と非接触情報記憶媒体２０とを有し、それぞれが非接触で通信を行う。
【００３４】
読取装置１０は、大きくアンテナ系１１、アナログ処理を行う信号処理回路１２、デジタル信号処理部１３、およびコンピュータ１４を有する。アンテナ系１１は、図１６に示したアンテナ１１１に対応し、アンテナ１次コイル１１−１，アンテナ２次コイル１１−２および検出コイル１１ａを有する。アンテナ１次コイル１１−１とアンテナ２次コイル１１−２とは、図１７に示したように互いにトランス結合したループアンテナであり、物理的に別体で構成され、送受共用のアンテナである。一方、検出コイル１１ａは、受信専用のアンテナである。
【００３５】
信号処理回路１２は、キャリア信号発生器１５および増幅器１６を有し、キャリア信号発生器１５が発生した所定のキャリア信号を増幅器が増幅してアンテナ１次コイル１１−１に送出し、このアンテナ１次コイル１１−１およびこれにトランス結合したアンテナ２次コイル１１−２を介して、キャリア信号を無線信号として送出する。信号処理回路１２は、さらに復調部１７を有し、この復調部１７は、３つの復調回路１７ａ〜１７ｃおよびオア回路１８を有する。
【００３６】
復調回路１７ａ〜１７ｃは、アンテナ２次コイル１１−２，検出コイル１１ａ，アンテナ１次コイル１１−１にそれぞれ接続され、それぞれ検出された信号を復調する。オア回路１８は、各復調回路１７ａ〜１７ｃからの出力をオア処理し、その結果を最終的な復調出力としてデジタル信号処理部１３に出力する。
【００３７】
一方、非接触情報記憶媒体２０は、図１６で示した非接触情報記憶媒体２０と同じ構成、動作を行う。すなわち、アンテナ２１で受信したキャリア信号をダイオードＤ２およびコンデンサＣ２からなる整流回路によって電力を蓄積し、ＦＥＴなどによって実現されるスイッチＳＷをオン、オフすることによって受信したキャリア信号を変調しアンテナ２１を介して出力する。このキャリア信号に対する変調度は抵抗Ｒ２の値を設定することによって調整できる。
【００３８】
ここで、アンテナ１次コイル１１−１，アンテナ２次コイル１１−２，および検出コイル１１ａは、非接触情報記憶媒体２０のアンテナ２１に対する結合係数がそれぞれ異なって設定されている。図２および図３は、読取装置１０が検出する信号電圧δＶの距離Ｌ依存性を示し、図２が非接触情報記憶媒体２０の共振周波数が１３．５ＭＨｚのときであり、図３が非接触情報記憶媒体２０の共振周波数が１５ＭＨｚのときである。図２および図３において、非接触情報記憶媒体２０の共振周波数がいずれの場合であっても、読取装置１０側において復調不能となることがない。
【００３９】
たとえば、図２では、アンテナ２次コイル１１−２の特性曲線ＬＬ２は、ヌル点Ｐ１を生じるが、他のアンテナ１次コイル１１−１の特性曲線ＬＬ１および検出コイル１１ａの特性曲線ＬＬ３は、同じ距離Ｌのときにヌル点を生じておらず信号電圧δＶを検出でき、オア回路１８が、これらアンテナ１次コイル１１−１および検出コイル１１ａの信号電圧δＶの各復調結果のオア処理を行うことによって確実に復調を行うことができる。また、検出コイル１１ａにヌル点Ｐ２が生じるときも、アンテナ１次コイル１１−１およびアンテナ２次コイル１１−２の信号電圧δＶは零でないため、オア処理を施すことによって確実に復調を行うことができる。
【００４０】
同様に、図３では、アンテナ１次コイル１１−１，アンテナ２次コイル１１−２，検出コイル１１ａのそれぞれにヌル点Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６が生じているが、各距離Ｌにおいて他のアンテナの信号電圧δＶが零とならないため、オア処理を施すことによって確実に復調を行うことができる。
【００４１】
（実施の形態２）
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、送受信アンテナとして機能するアンテナ１次コイル１１−１およびアンテナ２次コイル１１−２の双方で受信した受信信号を復調回路１７ａ，１７ｃが復調処理するようにしていたが、この実施の形態２では、受信専用のアンテナのみによって受信信号の復調処理を行うようにしている。
【００４２】
図４は、この発明の実施の形態２にかかる読取装置の主要構成を示す模式図である。図４に示すように、この読取装置は、実施の形態１に示した読取装置１０の構成に、さらに検出コイル１１ｂ，１１ｃを付加し、３つの受信専用の検出コイル１１ａ〜１１ｃに接続された復調回路３７ａ〜３７ｃを設けた。この復調回路３７ａ〜３７ｃは、復調回路１７ａ〜１７ｃと同じ構成であり、復調回路１１７と同様に、検波回路１１７ａ，増幅回路１１７ｂ，二値化回路１１７ｃを有する。したがって、アンテナ１次コイル１１−１およびアンテナ２次コイル１１−２は、双方とも送信専用アンテナとして機能し、復調回路は接続されない。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００４３】
ここで、検出コイル１１ａ〜１１ｃは、実施の形態１と同様に非接触情報記憶媒体２０のアンテナ２１に対する結合係数がそれぞれ異なって設定されている。このため、実施の形態１と同様に、ある距離Ｌにおいてヌル点が発生する場合があるが、この距離Ｌにおいて他のアンテナの信号電圧δＶが零とはならないので、オア処理を行うことによって確実に復調することができる。
【００４４】
さらに、この実施の形態２では、送信アンテナと受信アンテナとを分離して構成したため、共用器などの構成を必要とせず、読取装置側の電力ロスを低減することができる。
【００４５】
なお、上述した復調回路１７ａ〜１７ｃあるいは復調回路３７ａ〜３７ｃは、いずれも３つの復調回路とする構成であったが、これに限らず、２つあるいは４つ以上の復調回路を設けてもよい。その場合、各復調回路が接続されるコイルの結合係数は異ならせる。
【００４６】
（実施の形態３）
つぎに、この発明の実施の形態３について説明する。上述した実施の形態１，２では、３つの復調回路１７ａ〜１７ｃを有した復調部１７あるいは３つの復調回路３７ａ〜３７ｃを有した復調部３７を用いていたが、この実施の形態３では、減算手段あるいは加算手段を用いることによって、さらに確実に復調処理ができるようにしている。
【００４７】
図５は、この発明の実施の形態３であるデータキャリアシステムの復調部の構成を示すブロック図である。図５に示すように、この復調部４０は、図１に示した復調部１７に対応する復調部であり、この復調部４０は、各復調回路１７ａ〜１７ｃと同じ構成をもつ復調回路４１と、減算部４４を有した復調回路４４と、オア回路１８とを有する。
【００４８】
復調回路４１は、図１６の復調回路１１７と同様に、それぞれ順次接続された検波回路４１ａ，増幅回路４１ｂ，二値化回路４１ｃを有し、復調回路１７ｃの機能を実現する。一方、復調回路４４は、アンテナ２次コイル１１−２からの信号を検波する検波回路４２ａと、検出コイル１１ａからの信号を検波する検波回路４３ａと、検波回路４２ａの出力を増幅する増幅回路４２ｂと、検波回路４３ｂの出力を増幅する増幅回路４３ｂと、増幅回路４２ｂの出力から増幅回路４３ｂの出力を減算する減算回路４４と、減算回路４４の出力をデジタル値に変換出力する二値化回路４２とを有する。
【００４９】
減算回路４４は、アンテナ２次コイル１１−２からのアナログ信号から、検出コイル１１ａからのアナログ信号を減算し、この減算結果を、二値化回路４２ｃを介してオア回路１８に出力するが、この減算出力にはヌル点を形成しない距離依存性を持たせることができる。
【００５０】
図６および図７は、読取装置１０が検出する信号電圧δＶの距離Ｌ依存性を示し、図６が非接触情報記憶媒体２０の共振周波数が１３．５ＭＨｚのときであり、図７が非接触情報記憶媒体２０の共振周波数が１５ＭＨｚのときである。ここで、特性曲線ＬＬ１０は、アンテナ２次コイル１１−２の特性曲線ＬＬ２から、検出コイル１１ａの特性曲線ＬＬ３を減算したものであり、減算回路４４から出力される信号電圧δＶに相当する。この場合、特性曲線ＬＬ３にはヌル点が形成されないため、確実に信号電圧δＶを読み取ることができる。また、図７に示した特性曲線ＬＬ２０も、減算回路４４から出力されるものであり、共振周波数が１５ＭＨｚのときであっても、信号電圧δＶにヌル点が形成されない。この結果、たとえば、共振周波数が１３．５ＭＨｚのとき、図６に示すアンテナ１次コイル１１−１の特性曲線ＬＬ１と、減算回路４４から得られる特性曲線ＬＬ１０とのオア処理によって復調されるが、この場合、オア回路１８に入力される復調結果のいずれにもヌル点が生じていないため、オア回路１８からの出力がヌルになることがない。また、共振周波数が１５ＭＨｚのときでも、減算処理を行うことによって、特性曲線上における３つのヌル点が１つのヌル点のみとなり、信頼性の高い復調処理が可能になる。すなわち、オア回路１８に入力される複数の復調結果のうちの少なくとも１つにヌル点のない距離依存性をもたせ、これによって復調処理の確実性を高めることができる。
【００５１】
特に、ヌル点が形成される特性曲線がある場合に、実施の形態１，２では、他の特性曲線がオア回路１８によって選択出力されるが、この他の特性曲線のヌル点の信号電圧が低い場合、上述した減算回路４４によって信号電圧を大きくすることができるので、復調処理の確実性を高めることができる。
【００５２】
図８および図９は、減算回路４４の具体的な構成を示す図である。減算回路４４は、図８に示すようにオペアンプ５１を用いた回路としてもよいし、図９に示す磁気回路としてもよい。図９に示した磁気回路では、磁性体コア５２を用いて磁気回路を形成し、入力側におけるコイル５２ａ、５２ｂの巻き方向を逆にすることによって減算処理を行っている。
【００５３】
なお、図５に示した復調部４０では、減算回路４４を用いていたが、これに限らず、減算回路４４に替えて加算回路を設けるようにしてもよい。特性曲線同士の加算処理によってもヌルのない特性曲線あるいは全体的に大きな復調値をもつ特性曲線を得ることができるからである。
【００５４】
図１０および図１１は、この加算回路の具体的な構成を示す図である。加算回路は、減算回路４４と同様に、図１０に示すようにオペアンプ５３を用いた回路としてもよいし、図１１に示す磁気回路としてもよい。図１１に示した磁気回路では、磁性体コア５２を用いて磁気回路を形成し、入力側におけるコイル５２ａ、５２ｂの巻き方向を同一方向とすることによって加算処理を行っている。
【００５５】
つぎに、この実施の形態３の変形例について説明する。図１２は、この発明の実施の形態３であるデータキャリアシステムの復調部の第１変形例を示す回路図である。図１２に示すように、この復調部５０は、減算回路５４を検波回路４２ａ，４３ａと増幅回路４２ｂとの間に設けている。
【００５６】
この復調部５０の構成によっても、図５に示した復調部４０と同じ作用効果を得ることができるとともに、さらに、増幅回路を１つ減らすことができ、構成が簡易になる。
【００５７】
図１３は、この発明の実施の形態３であるデータキャリアシステムの復調部の第２変形例を示す回路図である。図１３に示すように、この復調部６０は、復調回路４１と同じ構成の復調回路６１の前段に減算回路６４を設けている。換言すれば、検波回路４２ａ，４３ａの前段に減算回路６４を設けているため、復調部５０の構成から１つの検波回路を減らすことができるため、一層、簡易な構成になる。
【００５８】
図１４は、この発明の実施の形態３であるデータキャリアシステムの復調部の第３変形例を示す回路図である。図１４に示すように、この復調部７０は、図１３に示した復調回路４１の前段にさらに減算回路６３を設け、この減算回路６３がアンテナ１次コイル１１−１からの信号から、アンテナ２次コイル１１−２からの信号を減算し、この減算結果を復調回路４１が復調処理するようにしている。
【００５９】
この第３変形例では、減算回路が１つ増えるため、さらにヌル点のない特性曲線を得ることができるため、一層、復調処理の確実性を高めることができる。ここで、各特性曲線では、ヌル点のみに限らず、信号電圧δＶの値が大きくなるように減算処理あるいは加算処理を行うことができるため、この点からも復調処理の確実性を高めることができる。
【００６０】
なお、上述した実施の形態３およびその変形例では、いずれもアンテナ１次コイル１１−１、アンテナ２次コイル１１−２、および検出コイル１１ａの３つのアンテナからの信号入力に対する復調処理を行っていたが、これに限らず、２つのアンテナからの信号入力に対する復調処理時であっても、上述した減算回路あるいは加算回路を用いて、復調処理の確実性を高めることができる。
【００６１】
たとえば、図１５は、２つのアンテナからの信号入力に対して減算回路を適用した復調部の構成を示す図であり、この復調部８０では、アンテナ１次コイル１１−１からの信号とアンテナ２次コイル１１−２からの信号とを用いて復調処理を行っている。この復調部８０では、２つの復調回路４１，６１を設けるとともに、復調回路６１の前段に減算回路８４が設けられている。復調回路４１にはアンテナ１次コイル１１−１からの信号が入力され、復調回路４１は、この信号の復調処理を行ってオア回路１８に出力する。一方、減算回路８４には、アンテナ１次コイル１１−１からの信号とアンテナ２次コイル１１−２からの信号とが入力され、減算回路は、アンテナ１次コイル１１−１の信号から、アンテナ２次コイル１１−２の信号を減算し、その減算結果を復調回路６１に出力する。復調回路６１は、入力された減算結果を復調処理し、オア回路１８に出力する。このように、２つのアンテナからの信号入力であっても、減算回路あるいは加算回路を用いたオア処理を行うことができる。
【００６２】
なお、上述した実施の形態３では、減算回路あるいは加算回路を設けるようにしていたが、たとえば図１４に示すように２つの以上の減算回路を設ける場合には、減算回路と加算回路とを適宜組み合わせて構成するようにしてもよい。
【００６３】
また、上述した実施の形態３では、減算回路あるいは加算回路を実施の形態１に適用して説明したが、これに限らず、実施の形態２に適用することができる。この場合、実施の形態３に示した復調部を復調部３７に適用すればよい。
【００６４】
なお、上述した実施の形態３に示した減算回路あるいは加算回路は、２つの入力信号に対する減算処理あるいは加算処理を行うものであったが、これに限らず、３つ以上の入力信号に対する減算処理あるいは加算処理、さらには加減算処理を行うようにしてもよい。
【００６５】
また、上述した実施の形態１〜３では、いずれも読取装置（リーダ）１０として説明したが、これに限らず、読取装置１０は、非接触情報記憶媒体２０に対して書込を行うリーダライタであってもよい。また、読取装置１０は、コンピュータ１４に接続されて遠隔制御されるものとして説明したが、これに限らず、可搬型あるいは携帯型の読取装置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】この発明の実施の形態１にかかるデータキャリアシステムの構成を示す模式図である。
【図２】非接触情報記憶媒体の共振周波数が１３．５ＭＨｚに設定されている場合における図１に示した読取装置の各アンテナが受信する信号電圧の距離依存性を示す図である。
【図３】非接触情報記憶媒体の共振周波数が１５ＭＨｚに設定されている場合における図１に示した読取装置の各アンテナが受信する信号電圧の距離依存性を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２にかかる読取装置の主要構成を示す模式図である。
【図５】この発明の実施の形態３にかかるデータキャリアシステムの復調部の構成を示す回路図である。
【図６】減算処理を施した場合における共振周波数が１３．５ＭＨｚの信号電圧の距離依存性を示す図である。
【図７】減算処理を施した場合における共振周波数が１５ＭＨｚの信号電圧の距離依存性を示す図である。
【図８】オペアンプを用いて減算回路を実現した回路図である。
【図９】磁気回路を用いて減算回路を実現した回路図である。
【図１０】オペアンプを用いて加算回路を実現した回路図である。
【図１１】磁気回路を用いて加算回路を実現した回路図である。
【図１２】この発明の実施の形態３の第１変形例にかかるデータキャリアシステムの復調部の構成を示す回路図である。
【図１３】この発明の実施の形態３の第２変形例にかかるデータキャリアシステムの復調部の構成を示す回路図である。
【図１４】この発明の実施の形態３の第３変形例にかかるデータキャリアシステムの復調部の構成を示す回路図である。
【図１５】２つのアンテナ入力でに減算回路を適用した回路図である。
【図１６】従来のデータキャリアシステムの構成を示す模式図である。
【図１７】従来のトランス結合されたアンテナの構成を示す図である。
【図１８】従来のデータキャリアシステムにおける非接触情報記憶媒体から読取装置に送られる信号の遷移を示す図である。
【図１９】非接触情報記憶媒体のアンテナと読取装置のアンテナとの位置関係を示す図である。
【図２０】読取装置側のアンテナに誘起される信号電圧の距離依存性の一例を示す図である。
【図２１】読取装置側のアンテナに誘起される信号電圧の距離依存性の一例を示す図である。
【図２２】データ成分が含まれる上側帯波のレベルを大きくし、下側帯波のレベルを小さくする受信特性の補正を行ってヌル点を解消する状態を示すスペクトル図である。
【図２３】図１１に示した受信特性の補正を行ってもヌル点が生じる場合を示すスペクトル図である。
【符号の説明】
【００６７】
１０ 読取装置
１１ アンテナ系
１１ａ〜１１ｃ 検出コイル
１１−１ アンテナ１次コイル
１１−２ アンテナ２次コイル
１２ 信号処理回路
１３ デジタル信号処理部
１４ コンピュータ
１５ キャリア信号発生部
１６ 増幅器
１７，３７，４０，５０，６０，７０，８０ 復調部
１７ａ〜１７ｃ，３７ａ〜３７ｃ，４１，４２，４５，６１ 復調回路
１８ オア回路
２０ 非接触情報記憶媒体
２１ アンテナ
２２ データ処理ＩＣ
２３ デジタル信号処理部
４１ａ，４２ａ，４３ａ 検波回路
４１ｂ，４２ｂ，４３ｃ 増幅回路
４１ｃ，４２ｃ 二値化回路
４４，５４，６３，６４ 減算回路
５１，５３ オペアンプ
５２，５４ 磁性体コア
５２ａ，５２ｂ，５４ａ，，５４ｂ コイル
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ２０ コンデンサ
Ｄ２ ダイオード
Ｒ２ 抵抗
ＳＷ スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触情報記憶媒体から送出される無線信号を受信して復調する読取装置において、
前記非接触情報記憶媒体が備えたアンテナに対する結合係数が異なる複数のアンテナと、
前記複数のアンテナにそれぞれ接続され各アンテナが受信した前記無線信号を復調する複数の復調回路と、
各復調回路からの出力をオア処理して復調出力するオア処理回路と、
を備えたことを特徴とする読取装置。
【請求項２】
前記複数の復調回路を有した復調手段は、前記複数のアンテナから入力される信号の全てあるいは一部を加算処理、減算処理、あるいは加減算処理を行う演算回路を備えたことを特徴とする請求項１に記載の読取装置。
【請求項３】
前記演算回路は、共振周波数をパラメータとしてアンテナから入力される信号電圧の距離依存性にヌル点を形成しないように加算処理、減算処理、あるいは加減算処理を行うことを特徴とする請求項２に記載の読取装置。
【請求項４】
前記演算回路は、共振周波数をパラメータとしてアンテナから入力される信号電圧の距離依存性における信号電圧の絶対値が高くなるように加算処理、減算処理、あるいは加減算処理を行うことを特徴とする請求項２または３に記載の読取装置。
【請求項５】
前記複数の復調回路を有した復調手段は、検波回路と、この検波回路によって検波された信号を増幅する増幅回路と、この増幅回路によって増幅された二値化回路とを有し、
前記演算回路は、前記二値化回路の前段に設けられることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の読取装置。
【請求項６】
前記複数の復調回路を有した復調手段は、検波回路と、この検波回路によって検波された信号を増幅する増幅回路と、この増幅回路によって増幅された二値化回路とを有し、
前記演算回路は、前記増幅回路の前段に設けられることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の読取装置。
【請求項７】
前記複数の復調回路を有した復調手段は、検波回路と、この検波回路によって検波された信号を増幅する増幅回路と、この増幅回路によって増幅された二値化回路とを有し、
前記演算回路は、前記検波回路の前段に設けられることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の読取装置。
【請求項８】
前記演算回路は、前記複数のアンテナから入力される信号を共用して減算処理、加算処理、あるいは加減算処理を行うことを特徴とする請求項２〜７のいずれか一つに記載の読取装置。
【請求項９】
前記複数のアンテナの少なくとも１つは、他のアンテナとトランス結合されたアンテナであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の読取装置。
【請求項１０】
前記複数のアンテナの少なくとも１つは、送受信共用のアンテナであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の読取装置。
【請求項１１】
前記複数のアンテナの少なくとも１つは、受信専用のアンテナであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の読取装置。
【請求項１２】
前記複数のアンテナの共振周波数は、前記非接触情報記憶媒体が備えたアンテナの共振周波数を含む近傍の異なる共振周波数であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の読取装置。
【請求項１３】
非接触情報記憶媒体と、
前記非接触情報記憶媒体からの無線信号を受信して復調する請求項１〜１２のいずれか一つに記載の読取装置と、
を備えたことを特徴とするデータキャリアシステム。
【請求項１４】
前記非接触情報記憶媒体は、前記読取装置側から受信したキャリア信号を変調して前記読取装置側にデータを送信することを特徴とする請求項１３に記載のデータキャリアシステム。
【請求項１５】
非接触情報記憶媒体から送出される無線信号を受信して復調する読取装置の復調方法において、
前記非接触情報記憶媒体が備えたアンテナに対する結合係数が異なる複数のアンテナにそれぞれ接続された複数の復調回路が、各アンテナが受信した前記無線信号を復調する復調ステップと、
各復調回路からの出力をオア処理して復調出力するオア処理ステップと、
を含むことを特徴とする読取装置の復調方法。
【請求項１６】
前記復調ステップは、前記複数のアンテナから入力される信号の全てあるいは一部を加算処理、減算処理、あるいは加減算処理を行う演算ステップを含むことを特徴とする請求項１５に記載の読取装置の復調方法。
【請求項１】
非接触情報記憶媒体から送出される無線信号を受信して復調する読取装置において、
前記非接触情報記憶媒体が備えたアンテナに対する結合係数が異なる複数のアンテナと、
前記複数のアンテナにそれぞれ接続され各アンテナが受信した前記無線信号を復調する複数の復調回路と、
各復調回路からの出力をオア処理して復調出力するオア処理回路と、
を備えたことを特徴とする読取装置。
【請求項２】
前記複数の復調回路を有した復調手段は、前記複数のアンテナから入力される信号の全てあるいは一部を加算処理、減算処理、あるいは加減算処理を行う演算回路を備えたことを特徴とする請求項１に記載の読取装置。
【請求項３】
前記演算回路は、共振周波数をパラメータとしてアンテナから入力される信号電圧の距離依存性にヌル点を形成しないように加算処理、減算処理、あるいは加減算処理を行うことを特徴とする請求項２に記載の読取装置。
【請求項４】
前記演算回路は、共振周波数をパラメータとしてアンテナから入力される信号電圧の距離依存性における信号電圧の絶対値が高くなるように加算処理、減算処理、あるいは加減算処理を行うことを特徴とする請求項２または３に記載の読取装置。
【請求項５】
前記複数の復調回路を有した復調手段は、検波回路と、この検波回路によって検波された信号を増幅する増幅回路と、この増幅回路によって増幅された二値化回路とを有し、
前記演算回路は、前記二値化回路の前段に設けられることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の読取装置。
【請求項６】
前記複数の復調回路を有した復調手段は、検波回路と、この検波回路によって検波された信号を増幅する増幅回路と、この増幅回路によって増幅された二値化回路とを有し、
前記演算回路は、前記増幅回路の前段に設けられることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の読取装置。
【請求項７】
前記複数の復調回路を有した復調手段は、検波回路と、この検波回路によって検波された信号を増幅する増幅回路と、この増幅回路によって増幅された二値化回路とを有し、
前記演算回路は、前記検波回路の前段に設けられることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の読取装置。
【請求項８】
前記演算回路は、前記複数のアンテナから入力される信号を共用して減算処理、加算処理、あるいは加減算処理を行うことを特徴とする請求項２〜７のいずれか一つに記載の読取装置。
【請求項９】
前記複数のアンテナの少なくとも１つは、他のアンテナとトランス結合されたアンテナであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の読取装置。
【請求項１０】
前記複数のアンテナの少なくとも１つは、送受信共用のアンテナであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の読取装置。
【請求項１１】
前記複数のアンテナの少なくとも１つは、受信専用のアンテナであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の読取装置。
【請求項１２】
前記複数のアンテナの共振周波数は、前記非接触情報記憶媒体が備えたアンテナの共振周波数を含む近傍の異なる共振周波数であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の読取装置。
【請求項１３】
非接触情報記憶媒体と、
前記非接触情報記憶媒体からの無線信号を受信して復調する請求項１〜１２のいずれか一つに記載の読取装置と、
を備えたことを特徴とするデータキャリアシステム。
【請求項１４】
前記非接触情報記憶媒体は、前記読取装置側から受信したキャリア信号を変調して前記読取装置側にデータを送信することを特徴とする請求項１３に記載のデータキャリアシステム。
【請求項１５】
非接触情報記憶媒体から送出される無線信号を受信して復調する読取装置の復調方法において、
前記非接触情報記憶媒体が備えたアンテナに対する結合係数が異なる複数のアンテナにそれぞれ接続された複数の復調回路が、各アンテナが受信した前記無線信号を復調する復調ステップと、
各復調回路からの出力をオア処理して復調出力するオア処理ステップと、
を含むことを特徴とする読取装置の復調方法。
【請求項１６】
前記復調ステップは、前記複数のアンテナから入力される信号の全てあるいは一部を加算処理、減算処理、あるいは加減算処理を行う演算ステップを含むことを特徴とする請求項１５に記載の読取装置の復調方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２００６−１４２８１（Ｐ２００６−１４２８１Ａ）
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１２８１２４（Ｐ２００５−１２８１２４）
【出願日】平成１７年４月２６日（２００５．４．２６）
【出願人】（０００２３７７１０）富士電機リテイルシステムズ株式会社 (1,851)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月２６日（２００５．４．２６）
【出願人】（０００２３７７１０）富士電機リテイルシステムズ株式会社 (1,851)
【Ｆターム（参考）】
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