ＲＦＩＤタグ読取装置
【課題】読み取り範囲の広いＲＦＩＤタグの読取装置を提供する。
【解決手段】 制御ユニット１００はアンテナユニット２００を選択する制御信号を生成してアンテナユニット２００に伝送し、各アンテナユニット２００はアンテナ選択用制御信号に基づき、自身のアンテナユニット２００が選択されている場合には整合回路２１２のインピーダンス整合を図るとともに自身のアンテナユニット２００が選択されていない場合には整合回路２１２のインピーダンス整合を不整合に制御する。
【解決手段】 制御ユニット１００はアンテナユニット２００を選択する制御信号を生成してアンテナユニット２００に伝送し、各アンテナユニット２００はアンテナ選択用制御信号に基づき、自身のアンテナユニット２００が選択されている場合には整合回路２１２のインピーダンス整合を図るとともに自身のアンテナユニット２００が選択されていない場合には整合回路２１２のインピーダンス整合を不整合に制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物流などの分野で流通物に貼付されるＲＦＩＤタグから、該ＲＦＩＤタグに予め設定された固有識別子を非接触で読み取るＲＦＩＤタグ読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のＲＦＩＤタグ読取装置（以下単に「読取装置」と言う。）は、ＲＦＩＤタグとの通信用のアンテナと、該アンテナに接続した高周波回路とが必須の構成要素である。これらの構成要素は、読取装置の使用用途等に応じて種々の実装形態が採用される。例えば特許文献１に示すように、店舗の棚に陳列されている商品に貼付されているＲＦＩＤタグを読み取る事を目的とした場合には、棚板の上面又は底面に該棚板とほぼ同面積の薄型のアンテナユニットを付設する。高周波回路は棚の適当な箇所に付設した筐体に収容される。高周波回路とアンテナユニットとは所定の特性インピーダンスを有する同軸ケーブルで接続される。アンテナユニットは、ループアンテナと、インピーダンス整合を図る整合回路とを備えている。このような読取装置では、棚に陳列されている多数の商品についてＲＦＩＤタグの固有識別子を順次読み取り、読み取ったデータをコンピュータなどの機器に送信する。
【特許文献１】特開２００１−１１８０３７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述したように棚に陳列されている商品のＲＦＩＤタグを読み取る場合、棚のどの位置に置かれた商品のＲＦＩＤタグであるかを認識するために１つの棚に対して複数のアンテナユニットを並べて設置する必要がある。また、棚面積が大きいときにも同様に複数のアンテナユニットを並べて設置する場合がある。さらに、複数のアンテナユニットを並べる替わりに、１つのアンテナユニット内に複数のループアンテナを並べて設ける場合がある。このように複数のアンテナを有する場合、読取装置は各アンテナ毎に読取処理を順次繰り返す。
【０００４】
しかし、あるアンテナに対してＲＦＩＤタグとの通信のために給電を行うと、該アンテナに隣り合う他のアンテナが干渉して、所望のアンテナによる読み取り範囲が狭まってしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、読み取り範囲の広いＲＦＩＤタグの読取装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、ＲＦＩＤタグとの通信用の複数のアンテナと、ＲＦＩＤタグとの通信用信号を処理する高周波回路と、アンテナ及び高周波回路とを接続する信号線とを備えたＲＦＩＤタグの読取装置において、アンテナ選択用の制御信号を出力する制御手段と、高周波信号のアンテナに対するインピーダンス整合を図る整合手段と、制御手段による制御信号で選択されたアンテナに対して高周波信号のインピーダンス整合を整合させるとともに非選択のアンテナに対しては高周波信号のインピーダンス整合を非整合に制御する整合制御手段とを備え、一のアンテナに対して高周波信号のインピーダンス整合が図られている間は該アンテナと隣り合う他のアンテナに対しては高周波信号のインピーダンス整合を非整合にすることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、複数のアンテナのうち一のアンテナが選択されると当該アンテナのインピーダンス整合が図られ、該アンテナと隣り合う他のアンテナのインピーダンス整合は不整合となる。これにより、一のアンテナにより形成される電磁界が隣り合う他のアンテナと結合することを防止できる。このような結合は、一般的に一のアンテナにより形成される電磁界の形成範囲を狭める。したがって、本発明によれば、ＲＦＩＤタグの読み取り範囲の狭小化を防止できる。
【０００８】
なお、前記整合制御手段の具体的な動作の一例としては、整合手段における回路定数を変更するものが挙げられる。また、本発明の好適な態様の一例としては、整合手段・整合制御手段の組をアンテナ毎に設けたことを特徴とするものが挙げられる。さらに、本発明の好適な態様の他の例としては、複数のアンテナのうち同時に選択されるアンテナ数は１であることを特徴とするものが挙げられる。さらに、本発明の好適な態様の他の例としては、各アンテナはループアンテナからなるとともに一のアンテナのループの一部が隣り合うアンテナのループの一部と重なり合うように配置されていることを特徴とするものが挙げられる。
【０００９】
また、本発明の好適な態様の一例としては、さらに、高周波回路からアンテナに出力する高周波信号に前記制御信号を重畳する重畳手段と、信号線を介して重畳手段から入力された重畳信号を高周波信号及び制御信号に分離し、分離した高周波信号を前記整合回路に供給するとともに分離した制御信号を前記整合制御手段に供給する分離手段とを備えたことを特徴とするものが挙げられる。
【００１０】
本発明によれば、アンテナ選択用の制御信号を高周波信号を伝送する信号線に重畳させて伝送させているので、制御信号伝送用の信号線を別途設ける必要がない。これにより、設置性が向上する。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように本発明によれば、複数のアンテナのうち一のアンテナが選択されると当該アンテナのインピーダンス整合が図られ、該アンテナと隣り合う他のアンテナのインピーダンス整合は不整合となる。これにより、一のアンテナにより形成される電磁界が隣り合う他のアンテナと結合することを防止できる。このような結合は、一のアンテナにより形成される電磁界の形成範囲を狭める。したがって、本発明によれば、ＲＦＩＤタグの読み取り範囲の狭小化を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１の実施の形態）
本願発明の一実施の形態に係るＲＦＩＤタグの読取装置について図面を参照して説明する。図１はＲＦＩＤタグ読取装置の全体構成図、図２は制御ユニットの機能ブロック図である。
【００１３】
本実施の形態に係る読取装置は、ショーケース１に陳列されている商品１０に付設されているＲＦＩＤタグ１１から該ＲＦＩＤタグ１１の固有識別子としての固有番号を読み取る用途で用いるものとする。
【００１４】
ショーケース１は、商品１０を陳列するための複数段の商品棚２と、商品１０を冷却するための冷却機構（図示省略）とを備えている。冷却機構については従来周知のものと同様なのでここでは説明を省略する。各商品棚２の上面には、陳列されている商品１０のＲＦＩＤタグ１１と通信するための複数（本実施の形態では４つ）のアンテナユニット２００ａ〜２００ｄが設けられている。各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄは、各商品棚２の上面において左右方向に並んで配置されている。また、ショーケース１は、各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄと同軸ケーブル４００ａ〜４００ｄを介して接続した制御ユニット１００と、各制御ユニット１００を集中制御する集中制御装置３００とを備えている。制御ユニット１００は、接続する各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄを用いてＲＦＩＤタグ１１から該タグに予め設定されている固有番号を読み取る。集中制御装置３００は、各制御ユニット１００で読み取ったＲＦＩＤタグ１１の固有番号を集計し、該集計データを店舗に設置されたコンピュータ５０に送信する。本実施の形態に係るＲＦＩＤタグの読取装置は、前記制御ユニット１００と各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄとを同軸ケーブル４００ａ〜４００ｄで接続したものである。
【００１５】
制御ユニット１００は、図２に示すように、集中制御装置３００と接続するための通信インタフェイス１０１と、ＲＦＩＤタグ１１との通信を制御するタグ通信制御部１０２と、タグ通信制御部１０２の出力信号を高周波信号に変調する変調回路１１１と、搬送波を生成する発振回路１１２と、高周波信号を増幅する増幅回路１２０と、増幅回路１２０からの高周波信号に直流バイアスを印加する直流バイアス印加回路１３０とを備えている。また、制御ユニット１００は、各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄから受信した高周波信号を増幅する増幅回路１４０と、高周波信号から通信信号を復調する復調回路１１３とを備えている。さらに、制御ユニット１００は、アンテナユニット２００ａ〜２００ｄの選択用の制御信号を生成する制御信号生成部１５０を備えている。なお、前記変調回路１１１・復調回路１１３・発振回路１１２は、専用の通信用ＩＣ１１０に実装されている。
【００１６】
制御信号生成部１５０は、タグ通信制御部１０２からアンテナユニット２００ａ〜２００ｄの選択指示に基づきアンテナ選択用の制御信号を生成・送出する。該アンテナ選択用の制御信号は、各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄに対応した電圧値の直流信号であり、各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄに対応した電圧値はそれぞれ異なる値である。直流バイアス印加回路１３０は、制御信号生成部１５０による制御信号の電圧値で、増幅回路１２０からの高周波信号に直流バイアスを印加する。換言すれば、直流バイアス印加回路１３０は、制御信号を高周波信号に重畳させている。
【００１７】
次に各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄの構成について図３及び図４を参照して説明する。図３はアンテナユニットの内部の構造を説明する上面図、図４はアンテナユニットの機能ブロック図である。なお、各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄは同一であるため、図３及び図４では符号の添え字は省略した。
【００１８】
図３に示すように、アンテナユニット２００は、薄箱状の筐体２０１の内部に設けたループアンテナ２０２と、ループアンテナ２０２が接続された整合回路ユニット２１０とを備えている。ループアンテナ２０２は、例えば銅箔や銅線等の金属部材からなり、筐体２０１の内縁部にそって矩形を描くように配置されている。整合回路ユニット２１０にはコネクタ（図示省略）を介して同軸ケーブル４００が接続されている。
【００１９】
図４に示すように、整合回路ユニット２１０は、交流直流分離回路２１１と、整合回路２１２と、制御信号を識別する制御信号識別回路２１３と、整合回路２１２の定数制御を行うインピーダンス調整回路２１４とを備えている。
【００２０】
交流直流分離回路２１１は、制御ユニット１００から受信した信号を直流成分と交流成分とに分離する。分離された直流成分の電圧は、制御ユニット１００の直流バイアス印加回路１３０で印加されたバイアス値となる。このバイアス値は、前述したようにアンテナ選択用の制御信号の電圧値である。一方、分離された交流成分は、送信側の増幅回路１２０から出力された高周波信号である。したがって、交流直流分離回路２１１は、高周波信号とアンテナ選択用の制御信号の分離回路として機能する。
【００２１】
制御信号識別回路２１３は、交流直流分離回路２１１により分離されたアンテナ選択用制御信号が、自身のアンテナユニット２００を選択したものであるかを識別する。具体的には、各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄの制御信号識別回路２１３は、自身のアンテナユニットに対応する制御信号の電圧値を定数として保持しており、該電圧値とアンテナ選択用制御信号を比較回路等を用いて比較することにより識別処理を行う。
【００２２】
インピーダンス調整回路２１４は、制御信号識別回路２１３においてアンテナ選択用制御信号が自身のアンテナユニット２００に対応するものである場合には、ループアンテナ２０２のインピーダンス整合がとれるよう整合回路２１２の回路定数を制御する。一方、インピーダンス調整回路２１４は、制御信号識別回路２１３においてアンテナ選択用制御信号が自身のアンテナユニット２００に対応するものでない場合には、ループアンテナ２０２のインピーダンス整合が不整合となるよう整合回路２１２の回路定数を制御する。
【００２３】
次に、集中制御装置３００について図５を参照して説明する。図５は集中制御装置の機能ブロック図である。集中制御装置３００は、図５に示すように、制御ユニット１００と接続するための通信インタフェイス３０１と、コンピュータ５０と接続するための通信インタフェイス３０２と、各制御ユニット１００から受信したＲＦＩＤタグ１１の固有番号を集計してコンピュータ５０に送信する中継処理部３０３と、該中継処理部３０３において固有番号の集計処理で用いられる記憶部３０４とを備えている。中継処理部３０３は、接続する制御ユニット１００に対してデータ送信を順次要求し、各制御ユニット１００からＲＦＩＤタグ１１の固有番号を受信し、記憶部３０４に一時的に記憶する。そして、中継処理部３０３は、記憶部３０４に記憶されている情報をコンピュータ５０に送信する。ここで、中継処理部３０３は、記憶データに変更があった場合にのみ当該データをコンピュータ５０に送信する。すなわち、中継処理部３０３は、差分情報のみをコンピュータ５０に送信する。
【００２４】
次に、この読取装置におけるＲＦＩＤタグ１１の読み取り動作について説明する。まず、タグ通信制御部１０２は、制御信号生成部１５０に対してアンテナユニット２００ａ〜２００ｄの何れかを選択指示する。ここではアンテナユニット２００ａが選択されたものとする。タグ通信制御部１０２は、ＲＦＩＤタグ１１との通信用プロトコルに則って通信電文を出力する。タグ通信制御部１０２の出力信号は、変調回路１１１によって、発振回路１１２から供給される搬送波に変調される。変調回路１１１から出力される高周波信号は、増幅回路１２０により増幅される。一方、制御信号生成部１５０は、タグ通信制御部１０２からの選択指示に基づき、選択されたアンテナユニット２００ａに対応する電圧値の制御信号を出力する。これにより、増幅回路１２０からの高周波信号は、直流バイアス印加回路１３０においてアンテナ選択用制御信号の電圧値の分だけ直流バイアスがかけられる。直流バイアス印加回路１３０から出力される高周波信号は、同軸ケーブル４００を介して各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄに伝送される。なお、図６に増幅回路１２０から出力された高周波信号を示す。また、図７に制御信号生成部１５０から出力された制御信号を示す。また、図８は直流バイアス印加回路１３０から出力された伝送信号を示す。
【００２５】
各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄに伝送された高周波信号は、交流直流分離回路２１１において直流信号と交流信号に分離される。この直流信号は、前記直流バイアス印加回路１３０によって印加された直流バイアス、すなわちアンテナ選択用制御信号に相当する。そしてアンテナ選択用制御信号の電圧値はアンテナユニット２００ａ〜２００ｄの何れかに対応する。制御信号識別回路２１３は、このアンテナ選択用制御信号の電圧値に基づき自身のアンテナユニットに対応するものであるかを識別する。そして、自身のアンテナユニットが選択されていると識別された場合、インピーダンス調整回路２１４により整合回路２１２はループアンテナ２０２とのインピーダンス整合が図られる。一方、他のアンテナユニットが選択されていると識別された場合、インピーダンス調整回路２１４によって整合回路２１２はループアンテナ２０２とのインピーダンス整合が不整合となる。これにより、自身のアンテナユニットが選択されている場合、交流直流分離回路２１１において分離された高周波信号はループアンテナ２０２から放射される。一方、自身のアンテナユニットが選択されている場合、高周波信号のループアンテナ２０２から放射はＲＦＩＤタグ１１との通信が不可能な程度まで弱められる。
【００２６】
高周波信号を受信したＲＦＩＤタグ１１は、該高周波信号を電源として使用して動作し、応答信号を発する。この応答信号はアンテナユニット２００ａのループアンテナ２０２により受信される。ループアンテナ２０２が受信した応答信号は、整合回路２１２・交流直流分離回路２１１・同軸ケーブル４００を介して、受信側の増幅回路１４０に入力される。増幅回路１４０で増幅された高周波信号は復調回路１１３により復調される。復調された信号は、タグ通信制御部１０２に入力される。
【００２７】
以上のような動作により１つのアンテナユニット２００ａを用いたＲＦＩＤタグ１１との通信処理が完了する。タグ通信制御部１０２は、選択するアンテナユニット２００ａを他のアンテナユニット２００ｂ〜２００ｄに順次切り替えて上記処理を繰り返すことにより、全てのアンテナユニット２００ａ〜２００ｄを用いた通信処理を行うことができる。
【００２８】
ここで注目すべき点は、選択中のアンテナユニット２００ａ〜２００ｄと隣り合う他のアンテナユニット２００ａ〜２００ｄでは整合回路２１２のインピーダンス整合が不整合となっているため、選択中のアンテナユニット２００ａ〜２００ｄのループアンテナ２０２により形成される電磁界は、他のアンテナユニット２００ａ〜２００ｄのループアンテナ２０２による影響を受けづらいことにある。これにより各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄにおけるＲＦＩＤタグ１１の読み取り範囲の狭小化を防止できる。
【００２９】
このように本実施の形態に係るＲＦＩＤタグの読取装置によれば、複数のアンテナユニット２００ａ〜２００ｄを有する場合であっても、読み取り処理で用いるアンテナユニットと他のアンテナユニットとの干渉を防止できるので読み取り範囲の狭小化を防止できる。また、本実施の形態に係るＲＦＩＤタグの読取装置では、ＲＦＩＤタグ１１との通信用の高周波信号とアンテナ選択用制御信号とを１つの同軸ケーブル４００で伝送できるので設置作業性が向上する。
【００３０】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係るＲＦＩＤタグの読取装置について図９を参照して説明する。図９はアンテナユニットの機能ブロック図である。
【００３１】
本実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、アンテナユニットの構成にある。他の構成については第１の実施の形態と同様なので、ここでは相違点のみを説明する。
【００３２】
このアンテナユニット２００は、第１の実施の形態と同様に、ループアンテナ２０２と、整合回路ユニット２１０とを備えている。整合回路ユニット２１０は、交流直流分離回路２１１と、整合回路２１２と、制御信号を識別する制御信号識別回路２１３と、整合回路２１２とループアンテナ２０２との高周波帯域における電気的接続をオン・オフするスイッチ回路２１５と、スイッチ回路２１５を制御するスイッチ制御回路２１６とを備えている。交流直流分離回路２１１、制御信号識別回路２１３については第１の実施の形態と同様である。整合回路２１２は、スイッチ回路２１５によりループアンテナ２０２が接続された際にインピーダンス整合が図れるように調整されている。
【００３３】
スイッチ回路２１５は、例えばトランジスタなどのスイッチング素子を有しており、ループアンテナ２０２の両端子のうち両方又は片方の接続をオン・オフする。ここで接続を解除した際にはループアンテナ２０２の少なくとも一方の端子がオープンな状態となる。これはループアンテナ２０２とのインピーダンス整合を不整合にしたものと解釈できる点に注意されたい。
【００３４】
スイッチ制御回路２１６は、制御信号識別回路２１３においてアンテナ選択用制御信号が自身のアンテナユニット２００に対応するものである場合には、ループアンテナ２０２が接続されるようスイッチ回路２１５を制御する。一方、スイッチ制御回路２１６は、制御信号識別回路２１３においてアンテナ選択用制御信号が自身のアンテナユニット２００に対応するものでない場合には、ループアンテナ２０２との接続が断となるようスイッチ回路２１５を制御する。
【００３５】
本実施の形態に係るＲＦＩＤタグの読取装置によれば、第１の実施の形態と同様に、複数のアンテナユニット２００ａ〜２００ｄを有する場合であっても、読み取り処理で用いるアンテナユニットと他のアンテナユニットとの干渉を防止できるので読み取り範囲の狭小化を防止できる。また、本実施の形態に係るＲＦＩＤタグの読取装置では、ＲＦＩＤタグ１１との通信用の高周波信号とアンテナ選択用制御信号とを１つの同軸ケーブル４００で伝送できるので設置作業性が向上する。
【００３６】
なお上記スイッチ回路２１５はループアンテナ２０２の端子の両方又は片方を切断していたが、ループアンテナ２０２におけるループの中間点を切断するようにしてもよい。
【００３７】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態に係るＲＦＩＤタグの読取装置について図１０及び図１１を参照して説明する。図１０は制御ユニットの機能ブロック図、図１１はアンテナユニットの機能ブロック図である。
【００３８】
本実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、アンテナ選択用制御信号の伝送方法にある。他の構成については第１の実施の形態と同様なので、ここでは相違点のみを説明する。
【００３９】
制御ユニット１００は、図１０に示すように、集中制御装置３００と接続するための通信インタフェイス１０１と、ＲＦＩＤタグ１１との通信を制御するタグ通信制御部１０２と、タグ通信制御部１０２の出力信号を高周波信号に変調する変調回路１１１と、搬送波を生成する発振回路１１２と、高周波信号を増幅する増幅回路１２０とを備えている。また、制御ユニット１００は、各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄから受信した高周波信号を増幅する増幅回路１４０と、高周波信号から通信信号を復調する復調回路１１３とを備えている。さらに、制御ユニット１００は、アンテナユニット２００ａ〜２００ｄの選択用の制御信号を生成する制御信号生成部１５１を備えている。
【００４０】
制御信号生成部１５１は、タグ通信制御部１０２からアンテナユニット２００ａ〜２００ｄの選択指示に基づきアンテナ選択用の制御信号を生成・送出する。該アンテナ選択用の制御信号は、各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄに対応したデジタル信号である。制御信号生成部１５１の出力信号は、各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄに対応した制御信号用ケーブル４１０ａ〜４１０ｄにより、各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄに伝送される。なお、制御信号用ケーブル４１０ａ〜４１０ｄには、各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄ用の直流電源ライン（図示省略）が含まれる。すなわち、制御ユニット１００は、各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄに対して直流電源を供給している。
【００４１】
アンテナユニット２００の整合回路ユニット２１０は、図１１に示すように、整合回路２１２と、制御信号を識別する制御信号識別回路２１３と、整合回路２１２の定数制御を行うインピーダンス調整回路２１４とを備えている。整合回路２１２には同軸ケーブル４００が直接接続されている。また、制御信号識別回路２１３には制御信号用ケーブル４１０が直接接続されている。さらに、制御信号用ケーブル４１０に収容されている電源ラインは、制御信号識別回路２１３やインピーダンス調整回路２１４に接続されている。
【００４２】
制御信号識別回路２１３は、制御信号用ケーブル４１０により伝送されたデジタル化されたアンテナ選択用制御信号が、自身のアンテナユニット２００を選択したものであるかを識別する。
【００４３】
本実施の形態に係るＲＦＩＤタグ読取装置では、第１の実施の形態と比較して、制御ユニット１００とアンテナユニット２００間の配線量が多くなる一方で、制御ユニット１００やアンテナユニット２００の回路を簡素化できる。その他の作用・効果は第１の実施の形態と同様である。
【００４４】
なお、本実施の形態では、第１の実施の形態の変形例として説明したが、第２の実施の形態に係るＲＦＩＤタグの読取装置においても同様の変形を適用することができる。
【００４５】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態に係るＲＦＩＤタグの読取装置について図１２及び図１３を参照して説明する。図１２は制御ユニットの機能ブロック図、図１３はアンテナユニットの機能ブロック図である。
【００４６】
本実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、アンテナ選択用制御信号の伝送方法にある。また、本実施の形態が第３の実施の形態と異なる点は、アンテナユニットへの電源供給方法にある。他の構成については第１及び第３の実施の形態と同様なので、ここでは相違点のみを説明する。
【００４７】
制御ユニット１００は、図１２に示すように、集中制御装置３００と接続するための通信インタフェイス１０１と、ＲＦＩＤタグ１１との通信を制御するタグ通信制御部１０２と、タグ通信制御部１０２の出力信号を高周波信号に変調する変調回路１１１と、搬送波を生成する発振回路１１２と、高周波信号を増幅する増幅回路１２０と、増幅回路１２０からの高周波信号に直流バイアスを印加する直流バイアス印加回路１３１とを備えている。また、制御ユニット１００は、各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄから受信した高周波信号を増幅する増幅回路１４０と、高周波信号から通信信号を復調する復調回路１１３とを備えている。さらに、制御ユニット１００は、アンテナユニット２００ａ〜２００ｄの選択用の制御信号を生成する制御信号生成部１５１を備えている。
【００４８】
直流バイアス印加回路１３１は、増幅回路１２０からの高周波信号に直流バイアスを印加する。この直流バイアスの電圧値は、第１の実施の形態とは異なり所定の値である。該直流バイアスはアンテナユニット２００ａ〜２００ｄにおける電源として用いられる。
【００４９】
制御信号生成部１５１は、タグ通信制御部１０２からアンテナユニット２００ａ〜２００ｄの選択指示に基づきアンテナ選択用の制御信号を生成・送出する。該アンテナ選択用の制御信号は、各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄに対応したデジタル信号である。制御信号生成部１５１の出力信号は、各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄに対応した制御信号用ケーブル４２０ａ〜４２０ｄにより、各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄに伝送される。
【００５０】
アンテナユニット２００の整合回路ユニット２１０は、図１３に示すように、交流直流分離回路２１１と、整合回路２１２と、制御信号を識別する制御信号識別回路２１３と、整合回路２１２の定数制御を行うインピーダンス調整回路２１４とを備えている。整合回路２１２には同軸ケーブル４００が直接接続されている。また、制御信号識別回路２１３には制御信号用ケーブル４２０が直接接続されている。
【００５１】
交流直流分離回路２１１は、制御ユニット１００から受信した信号を直流成分と交流成分とに分離する。分離された直流成分の電圧は、制御ユニット１００の直流バイアス印加回路１３１で印加されたバイアス値となる。分離された直流信号は、制御信号識別回路２１３やインピーダンス調整回路２１４に電源として供給される。一方、分離された交流成分は、送信側の増幅回路１２０から出力された高周波信号であり、該高周波信号は整合回路２１２に入力される。
【００５２】
本実施の形態に係るＲＦＩＤタグ読取装置では、第１の実施の形態と比較して、制御ユニット１００とアンテナユニット２００間の配線量が多くなる一方で、制御ユニット１００やアンテナユニット２００の回路を簡素化できる。その他の作用・効果は第１の実施の形態と同様である。
【００５３】
なお、本実施の形態では、第１の実施の形態の変形例として説明したが、第２の実施の形態に係るＲＦＩＤタグの読取装置においても同様の変形を適用することができる。
【００５４】
以上本発明の実施の形態について詳述したが本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、上記各実施の形態では、読取装置の設置先としてショーケースについて説明したが、本願発明は使用用途は不問である。
【００５５】
また、上記各実施の形態では複数のアンテナユニット２００ａ〜２００ｄのうち１つのアンテナユニットのみを選択してたが、複数のアンテナユニットを同時に選択するようにしてもよい。ただし、この場合には、隣り合うアンテナユニットが同時に選択されないよう、各アンテナユニットを設定する必要がある。
【００５６】
また、上記実施の形態では、１つのアンテナユニット２００には１つのループアンテナ２０２のみ備えており、複数のアンテナユニット２００ａ〜２００ｄを商品棚２上に並設していたが、１つのアンテナユニット２００内に複数のループアンテナを設けるようにしてもよい。このような変形例について図１４及び図１５を参照して説明する。図１４及び図１５はアンテナユニットの内部の構造を説明する上面図である。なお、図１４では各ループアンテナ２０２の配置を明確にするために、実線・点線・一点鎖線・二点鎖線を用いている。同様に図１５では各ループアンテナ２０２の配置を明確にするために、実線・点線を用いている。
【００５７】
例えば図１４に示すアンテナユニット２００は、筐体２０１内にループアンテナ２０２と整合回路ユニット２１０の組を４つ配置している。各ループアンテナ２０２は、筐体２０１の底面をマトリクス状に４分割した各分割領域に配置されている。ここで、隣り合うループアンテナ２０２の少なくとも一部は互いに重なり合うように配置されている。なお、整合回路ユニット２１０は上記実施の形態と同様である。
【００５８】
また例えば図１５に示すアンテナユニット２００は、筐体２０１内にループアンテナ２０２と整合回路ユニット２１０の組を２つ配置している。各ループアンテナ２０２は、筐体２０１の底面を長手方向に２分割した各分割領域に配置されている。各ループアンテナ２０２は、中央部をねじることにより２つのループを形成した「８の字」形状となっている。このとき各ループにより形成される電磁界は互いに逆方向となっている。また、２つのループアンテナ２０２は、少なくとも一部が互いに重なり合うように配置されている。
【００５９】
図１４及び図１５に示したアンテナユニット２００は、図３で示したアンテナユニット２００と比較して、ループアンテナ２０２の配線が筐体２０１の中央部にも配置されているので、読み取り範囲が安定化するという利点を有する。
【００６０】
また、上記第１及び第２の実施の形態では、制御信号の重畳方法として、制御信号に対応する電圧値の直流バイアスを高周波回路にかける方法を例示したが、他の重畳方法を採用してもよい。例えば、振幅変調、周波数変調、高周波信号を所定期間停止させて該停止期間内にデジタル信号を伝送する方法など種々の方法が考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】第１の実施の形態に係るＲＦＩＤタグ読取装置の構成図
【図２】第１の実施の形態に係る制御ユニットの機能ブロック図
【図３】第１の実施の形態に係るアンテナユニットの内部構造を説明する上面図
【図４】第１の実施の形態に係るアンテナユニットの機能ブロック図
【図５】第１の実施の形態に係る集中制御装置の機能ブロック図
【図６】増幅回路の出力信号を説明する図
【図７】制御信号を説明する図
【図８】伝送信号を説明する図
【図９】第２の実施の形態に係るアンテナユニットの機能ブロック図
【図１０】第３の実施の形態に係る制御ユニットの機能ブロック図
【図１１】第３の実施の形態に係るアンテナユニットの機能ブロック図
【図１２】第４の実施の形態に係る制御ユニットの機能ブロック図
【図１３】第４の実施の形態に係るアンテナユニットの機能ブロック図
【図１４】他の例に係るアンテナユニットの内部構造を説明する上面図
【図１５】他の例に係るアンテナユニットの内部構造を説明する上面図
【符号の説明】
【００６２】
１０…商品、１１…ＲＦＩＤタグ、１００…制御ユニット、１０２…タグ通信制御部、１３０，１３１…直流バイアス印加回路、１５０，１５１…制御信号生成部、２００…アンテナユニット、２０２…ループアンテナ、２１０…整合回路ユニット、２１１…直流交流分離回路、２１２…整合回路、２１３…制御信号識別回路、２１４…インピーダンス調整回路、２１５…スイッチ回路、２１６…スイッチ制御回路、４００…同軸ケーブル、４１０，４２０…制御信号用ケーブル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物流などの分野で流通物に貼付されるＲＦＩＤタグから、該ＲＦＩＤタグに予め設定された固有識別子を非接触で読み取るＲＦＩＤタグ読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のＲＦＩＤタグ読取装置（以下単に「読取装置」と言う。）は、ＲＦＩＤタグとの通信用のアンテナと、該アンテナに接続した高周波回路とが必須の構成要素である。これらの構成要素は、読取装置の使用用途等に応じて種々の実装形態が採用される。例えば特許文献１に示すように、店舗の棚に陳列されている商品に貼付されているＲＦＩＤタグを読み取る事を目的とした場合には、棚板の上面又は底面に該棚板とほぼ同面積の薄型のアンテナユニットを付設する。高周波回路は棚の適当な箇所に付設した筐体に収容される。高周波回路とアンテナユニットとは所定の特性インピーダンスを有する同軸ケーブルで接続される。アンテナユニットは、ループアンテナと、インピーダンス整合を図る整合回路とを備えている。このような読取装置では、棚に陳列されている多数の商品についてＲＦＩＤタグの固有識別子を順次読み取り、読み取ったデータをコンピュータなどの機器に送信する。
【特許文献１】特開２００１−１１８０３７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述したように棚に陳列されている商品のＲＦＩＤタグを読み取る場合、棚のどの位置に置かれた商品のＲＦＩＤタグであるかを認識するために１つの棚に対して複数のアンテナユニットを並べて設置する必要がある。また、棚面積が大きいときにも同様に複数のアンテナユニットを並べて設置する場合がある。さらに、複数のアンテナユニットを並べる替わりに、１つのアンテナユニット内に複数のループアンテナを並べて設ける場合がある。このように複数のアンテナを有する場合、読取装置は各アンテナ毎に読取処理を順次繰り返す。
【０００４】
しかし、あるアンテナに対してＲＦＩＤタグとの通信のために給電を行うと、該アンテナに隣り合う他のアンテナが干渉して、所望のアンテナによる読み取り範囲が狭まってしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、読み取り範囲の広いＲＦＩＤタグの読取装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、ＲＦＩＤタグとの通信用の複数のアンテナと、ＲＦＩＤタグとの通信用信号を処理する高周波回路と、アンテナ及び高周波回路とを接続する信号線とを備えたＲＦＩＤタグの読取装置において、アンテナ選択用の制御信号を出力する制御手段と、高周波信号のアンテナに対するインピーダンス整合を図る整合手段と、制御手段による制御信号で選択されたアンテナに対して高周波信号のインピーダンス整合を整合させるとともに非選択のアンテナに対しては高周波信号のインピーダンス整合を非整合に制御する整合制御手段とを備え、一のアンテナに対して高周波信号のインピーダンス整合が図られている間は該アンテナと隣り合う他のアンテナに対しては高周波信号のインピーダンス整合を非整合にすることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、複数のアンテナのうち一のアンテナが選択されると当該アンテナのインピーダンス整合が図られ、該アンテナと隣り合う他のアンテナのインピーダンス整合は不整合となる。これにより、一のアンテナにより形成される電磁界が隣り合う他のアンテナと結合することを防止できる。このような結合は、一般的に一のアンテナにより形成される電磁界の形成範囲を狭める。したがって、本発明によれば、ＲＦＩＤタグの読み取り範囲の狭小化を防止できる。
【０００８】
なお、前記整合制御手段の具体的な動作の一例としては、整合手段における回路定数を変更するものが挙げられる。また、本発明の好適な態様の一例としては、整合手段・整合制御手段の組をアンテナ毎に設けたことを特徴とするものが挙げられる。さらに、本発明の好適な態様の他の例としては、複数のアンテナのうち同時に選択されるアンテナ数は１であることを特徴とするものが挙げられる。さらに、本発明の好適な態様の他の例としては、各アンテナはループアンテナからなるとともに一のアンテナのループの一部が隣り合うアンテナのループの一部と重なり合うように配置されていることを特徴とするものが挙げられる。
【０００９】
また、本発明の好適な態様の一例としては、さらに、高周波回路からアンテナに出力する高周波信号に前記制御信号を重畳する重畳手段と、信号線を介して重畳手段から入力された重畳信号を高周波信号及び制御信号に分離し、分離した高周波信号を前記整合回路に供給するとともに分離した制御信号を前記整合制御手段に供給する分離手段とを備えたことを特徴とするものが挙げられる。
【００１０】
本発明によれば、アンテナ選択用の制御信号を高周波信号を伝送する信号線に重畳させて伝送させているので、制御信号伝送用の信号線を別途設ける必要がない。これにより、設置性が向上する。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように本発明によれば、複数のアンテナのうち一のアンテナが選択されると当該アンテナのインピーダンス整合が図られ、該アンテナと隣り合う他のアンテナのインピーダンス整合は不整合となる。これにより、一のアンテナにより形成される電磁界が隣り合う他のアンテナと結合することを防止できる。このような結合は、一のアンテナにより形成される電磁界の形成範囲を狭める。したがって、本発明によれば、ＲＦＩＤタグの読み取り範囲の狭小化を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１の実施の形態）
本願発明の一実施の形態に係るＲＦＩＤタグの読取装置について図面を参照して説明する。図１はＲＦＩＤタグ読取装置の全体構成図、図２は制御ユニットの機能ブロック図である。
【００１３】
本実施の形態に係る読取装置は、ショーケース１に陳列されている商品１０に付設されているＲＦＩＤタグ１１から該ＲＦＩＤタグ１１の固有識別子としての固有番号を読み取る用途で用いるものとする。
【００１４】
ショーケース１は、商品１０を陳列するための複数段の商品棚２と、商品１０を冷却するための冷却機構（図示省略）とを備えている。冷却機構については従来周知のものと同様なのでここでは説明を省略する。各商品棚２の上面には、陳列されている商品１０のＲＦＩＤタグ１１と通信するための複数（本実施の形態では４つ）のアンテナユニット２００ａ〜２００ｄが設けられている。各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄは、各商品棚２の上面において左右方向に並んで配置されている。また、ショーケース１は、各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄと同軸ケーブル４００ａ〜４００ｄを介して接続した制御ユニット１００と、各制御ユニット１００を集中制御する集中制御装置３００とを備えている。制御ユニット１００は、接続する各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄを用いてＲＦＩＤタグ１１から該タグに予め設定されている固有番号を読み取る。集中制御装置３００は、各制御ユニット１００で読み取ったＲＦＩＤタグ１１の固有番号を集計し、該集計データを店舗に設置されたコンピュータ５０に送信する。本実施の形態に係るＲＦＩＤタグの読取装置は、前記制御ユニット１００と各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄとを同軸ケーブル４００ａ〜４００ｄで接続したものである。
【００１５】
制御ユニット１００は、図２に示すように、集中制御装置３００と接続するための通信インタフェイス１０１と、ＲＦＩＤタグ１１との通信を制御するタグ通信制御部１０２と、タグ通信制御部１０２の出力信号を高周波信号に変調する変調回路１１１と、搬送波を生成する発振回路１１２と、高周波信号を増幅する増幅回路１２０と、増幅回路１２０からの高周波信号に直流バイアスを印加する直流バイアス印加回路１３０とを備えている。また、制御ユニット１００は、各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄから受信した高周波信号を増幅する増幅回路１４０と、高周波信号から通信信号を復調する復調回路１１３とを備えている。さらに、制御ユニット１００は、アンテナユニット２００ａ〜２００ｄの選択用の制御信号を生成する制御信号生成部１５０を備えている。なお、前記変調回路１１１・復調回路１１３・発振回路１１２は、専用の通信用ＩＣ１１０に実装されている。
【００１６】
制御信号生成部１５０は、タグ通信制御部１０２からアンテナユニット２００ａ〜２００ｄの選択指示に基づきアンテナ選択用の制御信号を生成・送出する。該アンテナ選択用の制御信号は、各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄに対応した電圧値の直流信号であり、各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄに対応した電圧値はそれぞれ異なる値である。直流バイアス印加回路１３０は、制御信号生成部１５０による制御信号の電圧値で、増幅回路１２０からの高周波信号に直流バイアスを印加する。換言すれば、直流バイアス印加回路１３０は、制御信号を高周波信号に重畳させている。
【００１７】
次に各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄの構成について図３及び図４を参照して説明する。図３はアンテナユニットの内部の構造を説明する上面図、図４はアンテナユニットの機能ブロック図である。なお、各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄは同一であるため、図３及び図４では符号の添え字は省略した。
【００１８】
図３に示すように、アンテナユニット２００は、薄箱状の筐体２０１の内部に設けたループアンテナ２０２と、ループアンテナ２０２が接続された整合回路ユニット２１０とを備えている。ループアンテナ２０２は、例えば銅箔や銅線等の金属部材からなり、筐体２０１の内縁部にそって矩形を描くように配置されている。整合回路ユニット２１０にはコネクタ（図示省略）を介して同軸ケーブル４００が接続されている。
【００１９】
図４に示すように、整合回路ユニット２１０は、交流直流分離回路２１１と、整合回路２１２と、制御信号を識別する制御信号識別回路２１３と、整合回路２１２の定数制御を行うインピーダンス調整回路２１４とを備えている。
【００２０】
交流直流分離回路２１１は、制御ユニット１００から受信した信号を直流成分と交流成分とに分離する。分離された直流成分の電圧は、制御ユニット１００の直流バイアス印加回路１３０で印加されたバイアス値となる。このバイアス値は、前述したようにアンテナ選択用の制御信号の電圧値である。一方、分離された交流成分は、送信側の増幅回路１２０から出力された高周波信号である。したがって、交流直流分離回路２１１は、高周波信号とアンテナ選択用の制御信号の分離回路として機能する。
【００２１】
制御信号識別回路２１３は、交流直流分離回路２１１により分離されたアンテナ選択用制御信号が、自身のアンテナユニット２００を選択したものであるかを識別する。具体的には、各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄの制御信号識別回路２１３は、自身のアンテナユニットに対応する制御信号の電圧値を定数として保持しており、該電圧値とアンテナ選択用制御信号を比較回路等を用いて比較することにより識別処理を行う。
【００２２】
インピーダンス調整回路２１４は、制御信号識別回路２１３においてアンテナ選択用制御信号が自身のアンテナユニット２００に対応するものである場合には、ループアンテナ２０２のインピーダンス整合がとれるよう整合回路２１２の回路定数を制御する。一方、インピーダンス調整回路２１４は、制御信号識別回路２１３においてアンテナ選択用制御信号が自身のアンテナユニット２００に対応するものでない場合には、ループアンテナ２０２のインピーダンス整合が不整合となるよう整合回路２１２の回路定数を制御する。
【００２３】
次に、集中制御装置３００について図５を参照して説明する。図５は集中制御装置の機能ブロック図である。集中制御装置３００は、図５に示すように、制御ユニット１００と接続するための通信インタフェイス３０１と、コンピュータ５０と接続するための通信インタフェイス３０２と、各制御ユニット１００から受信したＲＦＩＤタグ１１の固有番号を集計してコンピュータ５０に送信する中継処理部３０３と、該中継処理部３０３において固有番号の集計処理で用いられる記憶部３０４とを備えている。中継処理部３０３は、接続する制御ユニット１００に対してデータ送信を順次要求し、各制御ユニット１００からＲＦＩＤタグ１１の固有番号を受信し、記憶部３０４に一時的に記憶する。そして、中継処理部３０３は、記憶部３０４に記憶されている情報をコンピュータ５０に送信する。ここで、中継処理部３０３は、記憶データに変更があった場合にのみ当該データをコンピュータ５０に送信する。すなわち、中継処理部３０３は、差分情報のみをコンピュータ５０に送信する。
【００２４】
次に、この読取装置におけるＲＦＩＤタグ１１の読み取り動作について説明する。まず、タグ通信制御部１０２は、制御信号生成部１５０に対してアンテナユニット２００ａ〜２００ｄの何れかを選択指示する。ここではアンテナユニット２００ａが選択されたものとする。タグ通信制御部１０２は、ＲＦＩＤタグ１１との通信用プロトコルに則って通信電文を出力する。タグ通信制御部１０２の出力信号は、変調回路１１１によって、発振回路１１２から供給される搬送波に変調される。変調回路１１１から出力される高周波信号は、増幅回路１２０により増幅される。一方、制御信号生成部１５０は、タグ通信制御部１０２からの選択指示に基づき、選択されたアンテナユニット２００ａに対応する電圧値の制御信号を出力する。これにより、増幅回路１２０からの高周波信号は、直流バイアス印加回路１３０においてアンテナ選択用制御信号の電圧値の分だけ直流バイアスがかけられる。直流バイアス印加回路１３０から出力される高周波信号は、同軸ケーブル４００を介して各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄに伝送される。なお、図６に増幅回路１２０から出力された高周波信号を示す。また、図７に制御信号生成部１５０から出力された制御信号を示す。また、図８は直流バイアス印加回路１３０から出力された伝送信号を示す。
【００２５】
各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄに伝送された高周波信号は、交流直流分離回路２１１において直流信号と交流信号に分離される。この直流信号は、前記直流バイアス印加回路１３０によって印加された直流バイアス、すなわちアンテナ選択用制御信号に相当する。そしてアンテナ選択用制御信号の電圧値はアンテナユニット２００ａ〜２００ｄの何れかに対応する。制御信号識別回路２１３は、このアンテナ選択用制御信号の電圧値に基づき自身のアンテナユニットに対応するものであるかを識別する。そして、自身のアンテナユニットが選択されていると識別された場合、インピーダンス調整回路２１４により整合回路２１２はループアンテナ２０２とのインピーダンス整合が図られる。一方、他のアンテナユニットが選択されていると識別された場合、インピーダンス調整回路２１４によって整合回路２１２はループアンテナ２０２とのインピーダンス整合が不整合となる。これにより、自身のアンテナユニットが選択されている場合、交流直流分離回路２１１において分離された高周波信号はループアンテナ２０２から放射される。一方、自身のアンテナユニットが選択されている場合、高周波信号のループアンテナ２０２から放射はＲＦＩＤタグ１１との通信が不可能な程度まで弱められる。
【００２６】
高周波信号を受信したＲＦＩＤタグ１１は、該高周波信号を電源として使用して動作し、応答信号を発する。この応答信号はアンテナユニット２００ａのループアンテナ２０２により受信される。ループアンテナ２０２が受信した応答信号は、整合回路２１２・交流直流分離回路２１１・同軸ケーブル４００を介して、受信側の増幅回路１４０に入力される。増幅回路１４０で増幅された高周波信号は復調回路１１３により復調される。復調された信号は、タグ通信制御部１０２に入力される。
【００２７】
以上のような動作により１つのアンテナユニット２００ａを用いたＲＦＩＤタグ１１との通信処理が完了する。タグ通信制御部１０２は、選択するアンテナユニット２００ａを他のアンテナユニット２００ｂ〜２００ｄに順次切り替えて上記処理を繰り返すことにより、全てのアンテナユニット２００ａ〜２００ｄを用いた通信処理を行うことができる。
【００２８】
ここで注目すべき点は、選択中のアンテナユニット２００ａ〜２００ｄと隣り合う他のアンテナユニット２００ａ〜２００ｄでは整合回路２１２のインピーダンス整合が不整合となっているため、選択中のアンテナユニット２００ａ〜２００ｄのループアンテナ２０２により形成される電磁界は、他のアンテナユニット２００ａ〜２００ｄのループアンテナ２０２による影響を受けづらいことにある。これにより各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄにおけるＲＦＩＤタグ１１の読み取り範囲の狭小化を防止できる。
【００２９】
このように本実施の形態に係るＲＦＩＤタグの読取装置によれば、複数のアンテナユニット２００ａ〜２００ｄを有する場合であっても、読み取り処理で用いるアンテナユニットと他のアンテナユニットとの干渉を防止できるので読み取り範囲の狭小化を防止できる。また、本実施の形態に係るＲＦＩＤタグの読取装置では、ＲＦＩＤタグ１１との通信用の高周波信号とアンテナ選択用制御信号とを１つの同軸ケーブル４００で伝送できるので設置作業性が向上する。
【００３０】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係るＲＦＩＤタグの読取装置について図９を参照して説明する。図９はアンテナユニットの機能ブロック図である。
【００３１】
本実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、アンテナユニットの構成にある。他の構成については第１の実施の形態と同様なので、ここでは相違点のみを説明する。
【００３２】
このアンテナユニット２００は、第１の実施の形態と同様に、ループアンテナ２０２と、整合回路ユニット２１０とを備えている。整合回路ユニット２１０は、交流直流分離回路２１１と、整合回路２１２と、制御信号を識別する制御信号識別回路２１３と、整合回路２１２とループアンテナ２０２との高周波帯域における電気的接続をオン・オフするスイッチ回路２１５と、スイッチ回路２１５を制御するスイッチ制御回路２１６とを備えている。交流直流分離回路２１１、制御信号識別回路２１３については第１の実施の形態と同様である。整合回路２１２は、スイッチ回路２１５によりループアンテナ２０２が接続された際にインピーダンス整合が図れるように調整されている。
【００３３】
スイッチ回路２１５は、例えばトランジスタなどのスイッチング素子を有しており、ループアンテナ２０２の両端子のうち両方又は片方の接続をオン・オフする。ここで接続を解除した際にはループアンテナ２０２の少なくとも一方の端子がオープンな状態となる。これはループアンテナ２０２とのインピーダンス整合を不整合にしたものと解釈できる点に注意されたい。
【００３４】
スイッチ制御回路２１６は、制御信号識別回路２１３においてアンテナ選択用制御信号が自身のアンテナユニット２００に対応するものである場合には、ループアンテナ２０２が接続されるようスイッチ回路２１５を制御する。一方、スイッチ制御回路２１６は、制御信号識別回路２１３においてアンテナ選択用制御信号が自身のアンテナユニット２００に対応するものでない場合には、ループアンテナ２０２との接続が断となるようスイッチ回路２１５を制御する。
【００３５】
本実施の形態に係るＲＦＩＤタグの読取装置によれば、第１の実施の形態と同様に、複数のアンテナユニット２００ａ〜２００ｄを有する場合であっても、読み取り処理で用いるアンテナユニットと他のアンテナユニットとの干渉を防止できるので読み取り範囲の狭小化を防止できる。また、本実施の形態に係るＲＦＩＤタグの読取装置では、ＲＦＩＤタグ１１との通信用の高周波信号とアンテナ選択用制御信号とを１つの同軸ケーブル４００で伝送できるので設置作業性が向上する。
【００３６】
なお上記スイッチ回路２１５はループアンテナ２０２の端子の両方又は片方を切断していたが、ループアンテナ２０２におけるループの中間点を切断するようにしてもよい。
【００３７】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態に係るＲＦＩＤタグの読取装置について図１０及び図１１を参照して説明する。図１０は制御ユニットの機能ブロック図、図１１はアンテナユニットの機能ブロック図である。
【００３８】
本実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、アンテナ選択用制御信号の伝送方法にある。他の構成については第１の実施の形態と同様なので、ここでは相違点のみを説明する。
【００３９】
制御ユニット１００は、図１０に示すように、集中制御装置３００と接続するための通信インタフェイス１０１と、ＲＦＩＤタグ１１との通信を制御するタグ通信制御部１０２と、タグ通信制御部１０２の出力信号を高周波信号に変調する変調回路１１１と、搬送波を生成する発振回路１１２と、高周波信号を増幅する増幅回路１２０とを備えている。また、制御ユニット１００は、各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄから受信した高周波信号を増幅する増幅回路１４０と、高周波信号から通信信号を復調する復調回路１１３とを備えている。さらに、制御ユニット１００は、アンテナユニット２００ａ〜２００ｄの選択用の制御信号を生成する制御信号生成部１５１を備えている。
【００４０】
制御信号生成部１５１は、タグ通信制御部１０２からアンテナユニット２００ａ〜２００ｄの選択指示に基づきアンテナ選択用の制御信号を生成・送出する。該アンテナ選択用の制御信号は、各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄに対応したデジタル信号である。制御信号生成部１５１の出力信号は、各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄに対応した制御信号用ケーブル４１０ａ〜４１０ｄにより、各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄに伝送される。なお、制御信号用ケーブル４１０ａ〜４１０ｄには、各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄ用の直流電源ライン（図示省略）が含まれる。すなわち、制御ユニット１００は、各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄに対して直流電源を供給している。
【００４１】
アンテナユニット２００の整合回路ユニット２１０は、図１１に示すように、整合回路２１２と、制御信号を識別する制御信号識別回路２１３と、整合回路２１２の定数制御を行うインピーダンス調整回路２１４とを備えている。整合回路２１２には同軸ケーブル４００が直接接続されている。また、制御信号識別回路２１３には制御信号用ケーブル４１０が直接接続されている。さらに、制御信号用ケーブル４１０に収容されている電源ラインは、制御信号識別回路２１３やインピーダンス調整回路２１４に接続されている。
【００４２】
制御信号識別回路２１３は、制御信号用ケーブル４１０により伝送されたデジタル化されたアンテナ選択用制御信号が、自身のアンテナユニット２００を選択したものであるかを識別する。
【００４３】
本実施の形態に係るＲＦＩＤタグ読取装置では、第１の実施の形態と比較して、制御ユニット１００とアンテナユニット２００間の配線量が多くなる一方で、制御ユニット１００やアンテナユニット２００の回路を簡素化できる。その他の作用・効果は第１の実施の形態と同様である。
【００４４】
なお、本実施の形態では、第１の実施の形態の変形例として説明したが、第２の実施の形態に係るＲＦＩＤタグの読取装置においても同様の変形を適用することができる。
【００４５】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態に係るＲＦＩＤタグの読取装置について図１２及び図１３を参照して説明する。図１２は制御ユニットの機能ブロック図、図１３はアンテナユニットの機能ブロック図である。
【００４６】
本実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、アンテナ選択用制御信号の伝送方法にある。また、本実施の形態が第３の実施の形態と異なる点は、アンテナユニットへの電源供給方法にある。他の構成については第１及び第３の実施の形態と同様なので、ここでは相違点のみを説明する。
【００４７】
制御ユニット１００は、図１２に示すように、集中制御装置３００と接続するための通信インタフェイス１０１と、ＲＦＩＤタグ１１との通信を制御するタグ通信制御部１０２と、タグ通信制御部１０２の出力信号を高周波信号に変調する変調回路１１１と、搬送波を生成する発振回路１１２と、高周波信号を増幅する増幅回路１２０と、増幅回路１２０からの高周波信号に直流バイアスを印加する直流バイアス印加回路１３１とを備えている。また、制御ユニット１００は、各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄから受信した高周波信号を増幅する増幅回路１４０と、高周波信号から通信信号を復調する復調回路１１３とを備えている。さらに、制御ユニット１００は、アンテナユニット２００ａ〜２００ｄの選択用の制御信号を生成する制御信号生成部１５１を備えている。
【００４８】
直流バイアス印加回路１３１は、増幅回路１２０からの高周波信号に直流バイアスを印加する。この直流バイアスの電圧値は、第１の実施の形態とは異なり所定の値である。該直流バイアスはアンテナユニット２００ａ〜２００ｄにおける電源として用いられる。
【００４９】
制御信号生成部１５１は、タグ通信制御部１０２からアンテナユニット２００ａ〜２００ｄの選択指示に基づきアンテナ選択用の制御信号を生成・送出する。該アンテナ選択用の制御信号は、各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄに対応したデジタル信号である。制御信号生成部１５１の出力信号は、各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄに対応した制御信号用ケーブル４２０ａ〜４２０ｄにより、各アンテナユニット２００ａ〜２００ｄに伝送される。
【００５０】
アンテナユニット２００の整合回路ユニット２１０は、図１３に示すように、交流直流分離回路２１１と、整合回路２１２と、制御信号を識別する制御信号識別回路２１３と、整合回路２１２の定数制御を行うインピーダンス調整回路２１４とを備えている。整合回路２１２には同軸ケーブル４００が直接接続されている。また、制御信号識別回路２１３には制御信号用ケーブル４２０が直接接続されている。
【００５１】
交流直流分離回路２１１は、制御ユニット１００から受信した信号を直流成分と交流成分とに分離する。分離された直流成分の電圧は、制御ユニット１００の直流バイアス印加回路１３１で印加されたバイアス値となる。分離された直流信号は、制御信号識別回路２１３やインピーダンス調整回路２１４に電源として供給される。一方、分離された交流成分は、送信側の増幅回路１２０から出力された高周波信号であり、該高周波信号は整合回路２１２に入力される。
【００５２】
本実施の形態に係るＲＦＩＤタグ読取装置では、第１の実施の形態と比較して、制御ユニット１００とアンテナユニット２００間の配線量が多くなる一方で、制御ユニット１００やアンテナユニット２００の回路を簡素化できる。その他の作用・効果は第１の実施の形態と同様である。
【００５３】
なお、本実施の形態では、第１の実施の形態の変形例として説明したが、第２の実施の形態に係るＲＦＩＤタグの読取装置においても同様の変形を適用することができる。
【００５４】
以上本発明の実施の形態について詳述したが本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、上記各実施の形態では、読取装置の設置先としてショーケースについて説明したが、本願発明は使用用途は不問である。
【００５５】
また、上記各実施の形態では複数のアンテナユニット２００ａ〜２００ｄのうち１つのアンテナユニットのみを選択してたが、複数のアンテナユニットを同時に選択するようにしてもよい。ただし、この場合には、隣り合うアンテナユニットが同時に選択されないよう、各アンテナユニットを設定する必要がある。
【００５６】
また、上記実施の形態では、１つのアンテナユニット２００には１つのループアンテナ２０２のみ備えており、複数のアンテナユニット２００ａ〜２００ｄを商品棚２上に並設していたが、１つのアンテナユニット２００内に複数のループアンテナを設けるようにしてもよい。このような変形例について図１４及び図１５を参照して説明する。図１４及び図１５はアンテナユニットの内部の構造を説明する上面図である。なお、図１４では各ループアンテナ２０２の配置を明確にするために、実線・点線・一点鎖線・二点鎖線を用いている。同様に図１５では各ループアンテナ２０２の配置を明確にするために、実線・点線を用いている。
【００５７】
例えば図１４に示すアンテナユニット２００は、筐体２０１内にループアンテナ２０２と整合回路ユニット２１０の組を４つ配置している。各ループアンテナ２０２は、筐体２０１の底面をマトリクス状に４分割した各分割領域に配置されている。ここで、隣り合うループアンテナ２０２の少なくとも一部は互いに重なり合うように配置されている。なお、整合回路ユニット２１０は上記実施の形態と同様である。
【００５８】
また例えば図１５に示すアンテナユニット２００は、筐体２０１内にループアンテナ２０２と整合回路ユニット２１０の組を２つ配置している。各ループアンテナ２０２は、筐体２０１の底面を長手方向に２分割した各分割領域に配置されている。各ループアンテナ２０２は、中央部をねじることにより２つのループを形成した「８の字」形状となっている。このとき各ループにより形成される電磁界は互いに逆方向となっている。また、２つのループアンテナ２０２は、少なくとも一部が互いに重なり合うように配置されている。
【００５９】
図１４及び図１５に示したアンテナユニット２００は、図３で示したアンテナユニット２００と比較して、ループアンテナ２０２の配線が筐体２０１の中央部にも配置されているので、読み取り範囲が安定化するという利点を有する。
【００６０】
また、上記第１及び第２の実施の形態では、制御信号の重畳方法として、制御信号に対応する電圧値の直流バイアスを高周波回路にかける方法を例示したが、他の重畳方法を採用してもよい。例えば、振幅変調、周波数変調、高周波信号を所定期間停止させて該停止期間内にデジタル信号を伝送する方法など種々の方法が考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】第１の実施の形態に係るＲＦＩＤタグ読取装置の構成図
【図２】第１の実施の形態に係る制御ユニットの機能ブロック図
【図３】第１の実施の形態に係るアンテナユニットの内部構造を説明する上面図
【図４】第１の実施の形態に係るアンテナユニットの機能ブロック図
【図５】第１の実施の形態に係る集中制御装置の機能ブロック図
【図６】増幅回路の出力信号を説明する図
【図７】制御信号を説明する図
【図８】伝送信号を説明する図
【図９】第２の実施の形態に係るアンテナユニットの機能ブロック図
【図１０】第３の実施の形態に係る制御ユニットの機能ブロック図
【図１１】第３の実施の形態に係るアンテナユニットの機能ブロック図
【図１２】第４の実施の形態に係る制御ユニットの機能ブロック図
【図１３】第４の実施の形態に係るアンテナユニットの機能ブロック図
【図１４】他の例に係るアンテナユニットの内部構造を説明する上面図
【図１５】他の例に係るアンテナユニットの内部構造を説明する上面図
【符号の説明】
【００６２】
１０…商品、１１…ＲＦＩＤタグ、１００…制御ユニット、１０２…タグ通信制御部、１３０，１３１…直流バイアス印加回路、１５０，１５１…制御信号生成部、２００…アンテナユニット、２０２…ループアンテナ、２１０…整合回路ユニット、２１１…直流交流分離回路、２１２…整合回路、２１３…制御信号識別回路、２１４…インピーダンス調整回路、２１５…スイッチ回路、２１６…スイッチ制御回路、４００…同軸ケーブル、４１０，４２０…制御信号用ケーブル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦＩＤタグとの通信用の複数のアンテナと、ＲＦＩＤタグとの通信用信号を処理する高周波回路と、アンテナ及び高周波回路とを接続する信号線とを備えたＲＦＩＤタグの読取装置において、
アンテナ選択用の制御信号を出力する制御手段と、
高周波信号のアンテナに対するインピーダンス整合を図る整合手段と、
制御手段による制御信号で選択されたアンテナに対して高周波信号のインピーダンス整合を整合させるとともに非選択のアンテナに対しては高周波信号のインピーダンス整合を非整合に制御する整合制御手段とを備え、
一のアンテナに対して高周波信号のインピーダンス整合が図られている間は該アンテナと隣り合う他のアンテナに対しては高周波信号のインピーダンス整合を非整合にする
ことを特徴とするＲＦＩＤタグ読取装置。
【請求項２】
前記整合制御手段は整合手段における回路定数を変更する
ことを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤタグ読取装置。
【請求項３】
整合手段・整合制御手段の組をアンテナ毎に設けた
ことを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤタグ読取装置。
【請求項４】
複数のアンテナのうち同時に選択されるアンテナ数は１である
ことを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤタグ読取装置。
【請求項５】
各アンテナはループアンテナからなるとともに一のアンテナのループの一部が隣り合うアンテナのループの一部と重なり合うように配置されている
ことを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤタグ読取装置。
【請求項６】
高周波回路からアンテナに出力する高周波信号に前記制御信号を重畳する重畳手段と、
信号線を介して重畳手段から入力された重畳信号を高周波信号及び制御信号に分離し、分離した高周波信号を前記整合回路に供給するとともに分離した制御信号を前記整合制御手段に供給する分離手段とを備えた
ことを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤタグ読取装置。
【請求項７】
前記分離手段・整合手段・整合制御手段の組をアンテナ毎に設けた
ことを特徴とする請求項６記載のＲＦＩＤタグ読取装置。
【請求項１】
ＲＦＩＤタグとの通信用の複数のアンテナと、ＲＦＩＤタグとの通信用信号を処理する高周波回路と、アンテナ及び高周波回路とを接続する信号線とを備えたＲＦＩＤタグの読取装置において、
アンテナ選択用の制御信号を出力する制御手段と、
高周波信号のアンテナに対するインピーダンス整合を図る整合手段と、
制御手段による制御信号で選択されたアンテナに対して高周波信号のインピーダンス整合を整合させるとともに非選択のアンテナに対しては高周波信号のインピーダンス整合を非整合に制御する整合制御手段とを備え、
一のアンテナに対して高周波信号のインピーダンス整合が図られている間は該アンテナと隣り合う他のアンテナに対しては高周波信号のインピーダンス整合を非整合にする
ことを特徴とするＲＦＩＤタグ読取装置。
【請求項２】
前記整合制御手段は整合手段における回路定数を変更する
ことを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤタグ読取装置。
【請求項３】
整合手段・整合制御手段の組をアンテナ毎に設けた
ことを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤタグ読取装置。
【請求項４】
複数のアンテナのうち同時に選択されるアンテナ数は１である
ことを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤタグ読取装置。
【請求項５】
各アンテナはループアンテナからなるとともに一のアンテナのループの一部が隣り合うアンテナのループの一部と重なり合うように配置されている
ことを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤタグ読取装置。
【請求項６】
高周波回路からアンテナに出力する高周波信号に前記制御信号を重畳する重畳手段と、
信号線を介して重畳手段から入力された重畳信号を高周波信号及び制御信号に分離し、分離した高周波信号を前記整合回路に供給するとともに分離した制御信号を前記整合制御手段に供給する分離手段とを備えた
ことを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤタグ読取装置。
【請求項７】
前記分離手段・整合手段・整合制御手段の組をアンテナ毎に設けた
ことを特徴とする請求項６記載のＲＦＩＤタグ読取装置。
【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】
【公開番号】特開２００９−２３０５１２（Ｐ２００９−２３０５１２Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７５７３９（Ｐ２００８−７５７３９）
【出願日】平成２０年３月２４日（２００８．３．２４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１９年度、経済産業省、地域新生コンソーシアム研究開発事業、産業再生法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００１８４５）サンデン株式会社 (1,791)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２４日（２００８．３．２４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１９年度、経済産業省、地域新生コンソーシアム研究開発事業、産業再生法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００１８４５）サンデン株式会社 (1,791)
【Ｆターム（参考）】
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