JP2000231609A - Ｉｄタグ用リーダライタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 送信アンテナの共振周波数ずれによる共振電
流の減少を防止できるようにする。 【解決手段】 送信アンテナ３３と共に直列共振回路３
７をなす共振用コンデンサ回路３９は、基準コンデンサ
４０と複数の単位回路４２からなる補正用回路４１とを
並列接続して構成されている。各単位回路４２はコンデ
ンサ４２ａとコンデンサ４２ｂとを直列接続すると共
に、コンデンサ４２ｂにスイッチ４２ｃを並列接続して
構成されている。この場合、コンデンサオンオフコント
ロール回路４８のレジスタ４８ａのビットパターンに応
じてスイッチ４２ｃをオンすることにより単位回路４２
の静電容量を高めることができるので、ＭＰＵ２８は、
レジスタ４８ａのビットパターンを変更することにより
共振用コンデンサ回路３９の静電容量を調整することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＤタグに対して
データの読書きを行う読書き手段を備えたＩＤタグ用リ
ーダライタに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、移動体の識別システムとして、
電波を利用したリモートＩＤシステムが供されている。
このものは、コントローラとＩＤタグとの間で電波によ
る通信を行い、離れた位置にあるＩＤタグのデータを読
取ったり、ＩＤタグにデータを書込んだりするものであ
る。

【０００３】このようなリモートＩＤシステムは、配送
システム、在庫管理システム、販売システムなど種々の
システムに応用することが考えられている。その一例と
して、例えば回転すし店の集計システムがある。このシ
ステムの概要は、すしを載せる皿に埋め込んだＩＤタグ
に、すしの種類、作った時刻、売値などデータを記憶し
ておき、客が食事を終えたとき、すしの皿を重ねた状態
でＩＤタグ用リーダライタにより各皿のＩＤタグと通信
することによりすしの料金を集計するというものであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＩＤタ
グ用リードライタの送信アンテナを構成するコイルは周
辺環境や内蔵する基板との相互作用によりインダクタン
スが変化する。このコイルの共振周波数はインダクタン
スと共振用のコンデンサにより定まるため、インダクタ
ンスが変化したときはそれに伴って送信アンテナの共振
周波数が変動してしまう。このように送信アンテナの共
振周波数が変動してしまうと、Ｑ値が大きい場合、共振
電流が縮小し、ＩＤタグへ給電する電力が減少して通信
性能が悪化してしまう。この場合、送信出力を上げれば
通信性能は向上するものの、それでは消費電力が増大し
てしまう。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、送信アンテナの共振周波数が変動した
場合であっても、送信出力を上げることなく共振電流が
減少して通信性能が悪化してしまうことを防止できるＩ
Ｄタグ用リーダライタを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、送信アンテナに送信信号を供給すると、送信アンテ
ナからＩＤタグに電波が送信されるので、読書き手段に
よりＩＤタグに対してデータの読書きを行うことができ
る。

【０００７】ところで、送信アンテナを構成するコイル
は周辺環境や内蔵する基板との相互作用によりインダク
タンスが変化する。このコイルの共振周波数はインダク
タンスと共振用コンデンサにより定まるため、インダク
タンスの変化により送信アンテナの共振周波数が変動し
てしまう。

【０００８】ここで、送信同調ずれ判定手段は、送信ア
ンテナの共振周波数と送信アンテナの共振周波数との周
波数ずれを検出する。このとき、読書き手段は、送信同
調ずれ判定手段が判定した周波数ずれが許容範囲を上回
っていたときは、共振周波数変更手段により送信アンテ
ナの共振周波数を変更する。そして、送信同調ずれ判定
手段が検出した周波数ずれが許容範囲内となったときは
ＩＤタグに対する読書きを実行する。これにより、送信
アンテナに最大の共振電流が流れた共振同調状態でＩＤ
タグに対する読書きを行うことができるので、送信アン
テナの通信領域が低下してしまうことを防止できる。

【０００９】請求項２の発明によれば、送信アンテナは
共振用コンデンサと共に直列共振回路を構成するコイル
からなるので、共振同調状態ではコイルの両端の信号波
形の位相ずれは９０°であるのに対して、共振同調状態
から外れるに従ってコイルの両端の信号波形の位相ずれ
は９０°から外れるようになる。これにより、送信同調
ずれ判定手段は、コイルの両端の信号波形のずれに基づ
いて周波数ずれを求めることができる。

【００１０】請求項３の発明によれば、共振用コンデン
サは接続パターンに応じて異なる静電容量を呈する複数
の補正用コンデンサから構成されているので、共振周波
数変更手段は、コンデンサの接続パターンを変更するこ
とにより共振用コンデンサの静電容量を変更して送信ア
ンテナの共振周波数を変更することができる。

【００１１】請求項４の発明によれば、複数の補正用コ
ンデンサの接続パターンはレジスタのビットパターンに
対応しているので、共振周波数変更手段は、レジスタに
所定のビットパターンを書込むことにより補正用コンデ
ンサの接続パターンを変更することができる。

【００１２】請求項５の発明によれば、カウント手段
は、レジスタのビットパターンを周波数ずれが許容範囲
内となるビットパターンとなるようにクロックの入力に
応じてレジスタ値を増減するので、コンデンサの接続パ
ターンを連続的に変更することができ、送信アンテナの
共振周波数を送信信号の周波数に短時間で一致させるこ
とができる。

【００１３】請求項６の発明によれば、記憶手段には送
信アンテナの周波数ずれと当該送信アンテナの共振電流
の大きさとの関係が記憶されているので、共振周波数変
更手段は、送信同調ずれ判定手段が検出した周波数ずれ
に対応して記憶手段に記憶されている共振電流を読出す
ことにより必要とする共振電流を得るための送信アンテ
ナの共振周波数を認識し、送信アンテナの共振周波数を
変更することにより共振電流を制御することができる。

【００１４】請求項７の発明によれば、複数のＩＤタグ
と通信する場合に最大の共振電流で通信したときは、全
てのＩＤタグと通信することができるものの、その通信
に要する消費電力は大きくなる。従って、読書き手段
は、予め設定された小さな共振電流で通信し、順次共振
電流を大きくして最後に最大の共振電流で通信するの
で、内蔵バッテリの消耗を低減して動作時間を長くする
ことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に基づいて説明する。なお、この実施の形態は、回転
すし店の集計システムに適用したものである。ここで、
回転すし店とは、次のようなシステムの店である。

【００１６】店内にはループ状のコンベアが設けられ、
そのコンベアに沿ってテーブルおよび客席が設けられて
いる。すしは皿に載せられ、コンベアによって客席へと
運ばれる。客は、コンベアによって運ばれてくる皿のう
ちから、好みのすしが載せられている皿を取り、食べ終
えた後の皿は順にテーブル上に重ね置いて行く。店側で
は、すしをその売値に応じた色或いは模様の皿に載せる
ので、客は、重ね置いた皿と枚数とから店に支払うべき
おおよその金額を知ることができるようになっている。
食事を終えた後は、店員によって皿の枚数が色或いは模
様別に数えられ、店に支払うべき金額が決定される。

【００１７】さて、図２に示すように、すしを載せる皿
１は、例えばＡＢＳ樹脂などのプラスチック製のもの
で、その内部には、ＩＤタグ２が埋め込まれている。こ
のＩＤタグ２は、図３に示すように、電波信号を送受信
するためのアンテナ用コイル３と、共振コンデンサ４
と、制御用ＩＣ５と、平滑部６とから構成され、共振コ
ンデンサ４、制御用ＩＣ５および平滑部６はプリント配
線基板７上に搭載されている。

【００１８】上記制御用ＩＣ５は、制御部としてのＭＰ
Ｕ（マイクロプロセッサユニット）８の他、整流部９、
変復調部１０、メモリ部１１などを構成する半導体素子
をワンチップ化したものである。また、平滑部６は、図
示はしないが平滑コンデンサ、ツェナーダイオードなど
を有している。

【００１９】そして、上記アンテナ用コイル３は、共振
コンデンサ４と並列に接続されて共振回路を構成し、外
部機器であるリーダライタから所定の高周波数の電力用
電波信号が送信されてくると、これを受信して整流部９
に送信する。整流部９は、平滑部６と共に動作用電源回
路を構成するもので、共振回路から送信されてきた電力
用電波信号を整流し、平滑部６により平滑化し且つ一定
電圧の直流電力（動作用電力）にしてＭＰＵ８などに供
給する。

【００２０】リーダライタから送信されてくるデータな
どの信号は、電力用電波信号に重畳して送信されるよう
になっており、その信号は、変復調部１０により復調さ
れてＭＰＵ８に与えられる。ＭＰＵ８は、メモリ部１１
が有するＲＯＭに記憶された動作プログラムに従って動
作するもので、変復調部１０から入力される信号に応じ
た処理を実行し、受信したデータをメモリ部１１が有す
るＥＥＰＲＯＭなどの消去可能な不揮発性メモリに書き
込んだり、メモリ部１１からデータを読み出して変復調
部１０により変調し、アンテナ用コイル３から電波信号
として送信したりする。

【００２１】この皿１のＩＤタグ２と通信するリーダラ
イタとしては、図４に示す手持式リーダライタ１２があ
る。この手持式リーダライタ１２は、握り部を兼用する
操作部１３、例えば液晶からなる表示部１４などを備え
ており、また、動作用電源として電池１５（図５参照）
を内蔵している。操作部１３には、例えば複数のキース
イッチ１６が設けられ、これらキースイッチ１６によ
り、動作内容を指示したり、集計に必要な基礎的デー
タ、例えば皿１の種類別単価などを入力したりするよう
になっている。この操作部１３には、上記のキースイッ
チ１６群に加えて、集計処理を指示するための集計用キ
ースイッチ１７が設けられている。

【００２２】手持式リーダライタ１２は、その電気的構
成を示す図５のように、主制御部１８およびリモート制
御部１９（読書き手段、共振周波数変更手段に相当）を
備えている。そして、主制御部１８には、前記キースイ
ッチ１６群および集計用キースイッチ１７がスイッチ回
路２０を介して接続されていると共に、前記表示部１４
および上位装置（例えばパソコン）との間でデータの授
受を行う通信部２１などが接続されている。このスイッ
チ回路２０は、操作されたキースイッチに応じた信号を
主制御部１８に送信するものである。また、リモート制
御部１９はＩＤタグ２との間のデータ通信を担当するも
のであり、ＩＤタグ２との間で電波信号を送受信するア
ンテナ部２２、およびブザーなどの発音部２３が接続さ
れている。

【００２３】図６は手持式リーダライタ１２の主制御部
１８の構成を概略的に示している。この図６において、
主制御部１８は、ＭＰＵ２４、動作プログラムを記憶し
たＲＯＭ２５、データを一時的に記憶するＲＡＭ２６、
リモート制御部１９との通信を実行する通信部２７など
から構成されている。ＭＰＵ２４は、データを処理した
り、周辺機器を制御したりするもので、リモート制御部
１９或いはスイッチ回路２０から送られてくる信号に応
じた処理を実行すると共に、その実行中の処理内容或い
は処理結果などを表示器１４に表示するように構成され
ている。

【００２４】また、図７はリモート制御部１９の構成を
概略的に示している。この図７において、ＭＰＵ２８、
動作プログラム及び後述するデータベースを記憶したＲ
ＯＭ２９、データを一時的に記憶するＲＡＭ３０、主制
御部１８との通信を実行する通信部３１などから構成さ
れている。このＭＰＵ２８は、ＩＤタグ２との通信を制
御すると共に、発音部２３の制御を行うもので、ＩＤタ
グ２との通信を行う際には、まず、キャリア信号を送信
部３２で変調して電力用電波信号として送信アンテナ３
３から送信し、その後、送信すべきデータを電力用電波
信号に重畳するように送信部３２で変調して送信アンテ
ナ３３から送信する。

【００２５】ＩＤタグ２から発信された電波信号につい
ては、これを受信用アンテナ３４により受信し、受信部
３５で復調してデータとして弁別する。そして、リモー
ト制御部１９のＭＰＵ２８は、受信部３５で復調された
データをＲＡＭ３０に一時的に記憶し、その後、そのデ
ータを通信部３１を介して主制御部１８側に送信するよ
うになっている。このリモート制御部１９による制御の
下で行われるＩＤタグ２との通信において、通信モード
がマルチモードとしてのマルチリードモードにある場合
には、その通信の実行中、リモート制御部１９は、発音
部２３を駆動して「ピッ、ピッ」という動作音を発する
ように制御する。

【００２６】なお、上記マルチリードモードとは、アン
テナ部２２による通信エリアに存在する全てのＩＤタグ
２と通信するモードをいう。通信モードは、このマルチ
リードモードの他、シングルリードモード、シングルラ
イトモードがある。このシングルリードモードとは、Ｉ
Ｄタグ２のＩＤ番号を指定して当該ＩＤ番号のＩＤタグ
からデータを読み取るためのモードであり、シングルラ
イトモードとは、ＩＤタグ２のＩＤ番号を指定して当該
ＩＤ番号のＩＤタグ２にデータを書き込むためのモード
である。

【００２７】さて、リモート制御部１９の送信部３２に
は送信アンテナ３３の共振周波数を送信信号の周波数に
自動的に同調させる自動同調機能が備えられており、以
下、送信部３２の自動同調機能について説明する。

【００２８】まず、自動同調の原理について説明する。
図８に示すようなコイルＬとコンデンサＲとからなる直
列共振回路においてはコイルＬ（送信アンテナ３３に相
当）の両端の電圧差が送信出力となるので、送信周波数
と共振周波数とが一致した共振同調時のときは、直列共
振回路には最大電流が流れて送信出力は最大となり、こ
のときのコイルＬの両端の信号波形の位相ずれは９０°
である。これに対して、送信信号と共振信号との周波数
がずれた共振非同調時のときは、図８中に破線で示すよ
うにコイルＬの一端の電圧は共振同調時に比較して低下
しており、このときのコイルＬの両端の信号波形の位相
ずれは９０°から外れている。このため、コイルＬから
の送信出力は共振同調時に比較して低下してしまう。

【００２９】ここで、コイルＬの両端電圧の位相差と送
信出力との関係を示す図９において、位相差が９０°の
ときに送信出力が最大となると共に、位相差が９０°か
らずれる程送信出力が低下していることが分る。また、
コイルＬの両端の位相ずれと送信出力（共振電流）との
間に相関関係があることが分る。従って、位相ずれを許
容範囲内に調節することにより共振電流が十分な送信出
力となる送信アンテナ３３の共振周波数に調整すること
が可能となり、自動同調を実現することができる。

【００３０】図１は送信部３２の構成を概略的に示して
いる。この図１において、送信部３２の送信回路３６は
直列共振回路３７と第１のレベル変換回路３８とに接続
されており、所定周波数の基準信号（送信信号）を直列
共振回路３７と第１のレベル変換回路３８とに出力す
る。この直列共振回路３７は送信アンテナ３３と共振用
コンデンサ回路３９とを直列接続して構成されている。

【００３１】共振用コンデンサ回路３９は基準用コンデ
ンサ４０と補正用回路４１とを並列接続して構成されて
おり、共振用コンデンサ回路３９全体の静電容量は基準
用コンデンサ４０の静電容量と補正用回路４１の静電容
量とを加算した値となっている。この補正用回路４１は
第１〜第ｎの単位回路４２を複数並列接続してなるもの
で、１つの単位回路４２は、コンデンサ４２ａ（補正用
コンデンサに相当）とコンデンサ４２ｂ（補正用コンデ
ンサに相当）とを直列接続すると共に当該コンデンサ４
２ｂにスイッチ４２ｃを並列接続して構成されている。
従って、各単位回路４２のスイッチ４２ｃのオンオフ状
態に応じて補正用回路４１全体の静電容量、ひいては共
振用コンデンサ回路３９の静電容量が決定されるように
なっている。

【００３２】ここで、各単位回路４２においてコンデン
サ４２ａ及びコンデンサ４２ｂの静電容量を同一の静電
容量である例えば２Ｃに設定すると、スイッチ４２ｅの
オフ状態では単位回路４２の静電容量はＣとなり、スイ
ッチ４２ｃのオン状態では単位回路４２の静電容量は２
Ｃとなるので、スイッチ４２のオンにより単位回路４２
の静電容量をＣから２ＣにＣだけ高めることができる。

【００３３】さて、上記補正用回路４１を第１〜第６の
単位回路４２から構成した場合には、第１〜第６の単位
回路４２における各コンデンサ４２ａ，４２ｂの静電容
量は６４Ｃ，３２Ｃ、１６Ｃ、８Ｃ、４Ｃ、２Ｃという
関係にそれぞれ設定されている。従って、第１〜第６の
単位回路４２のスイッチ４２ｃがそれぞれ独立してオン
した状態では補正用回路４１全体の静電容量は３２Ｃ、
１６Ｃ、８Ｃ、４Ｃ、２ｃ、１Ｃずつ増加することにな
る。このことは、各単位回路４２のスイッチ４２ｃのオ
ンオフ状態の組合せパターンに応じて補正用回路４１全
体の静電容量を０〜６３Ｃの範囲で１Ｃ単位で調整する
ことができることを意味している。

【００３４】この場合、補正用回路４１は、第１の単位
回路４２のスイッチ４２ｃをオンした状態で直列共振回
路３７が共振同調状態となるように設計されている。こ
れは、補正用回路４１の周波数調整可能範囲の中心に直
列共振回路３７の共振周波数を設計値として設定するこ
とにより補正用回路４１の静電容量を増加或いは減少さ
せる際に周波数の増減補正を有効に発揮させるためであ
る。

【００３５】なお、上記構成の共振用コンデンサ回路３
９には分圧回路４３が並列接続されている。この分圧回
路４３はコンデンサ４３ａとコンデンサ４３ｂとを直列
接続してなり、そのコンデンサ４３ａとコンデンサ４２
ｂとの共通接続点の電圧レベルを第２のレベル変換回路
４４に出力するもので、共振用コンデンサ回路３９の静
電容量に影響を与えないように小さな静電容量のものが
用いられている。

【００３６】第１，第２のレベル変換回路３８，４４は
入力信号を二値化信号に変換するもので、その二値化信
号を排他的論理和回路４５に出力する。排他的論理和回
路４５は、第１，第２のレベル変換回路３８，４４から
入力する二値化信号の排他的論理和を位相差電圧変換回
路４６に出力する。この排他的論理和回路４５は送信回
路３６からの基準信号と直列共振回路３７の共振信号と
の位相差を示す位相差信号を出力するもので、両方の信
号の位相が一致しないときは位相差の大きさ及び位相差
方向を示すパルス状の位相差信号を出力する。

【００３７】位相差電圧変換回路４６は、排他的論理和
回路４５から出力される位相差信号を位相差及び位相差
方向を示す電圧に変換して送信同調ずれ判定回路４７
（送信同調ずれ判定手段に相当）に出力する。

【００３８】送信同調ずれ判定回路４７は、位相差電圧
変換回路４６から出力される電圧に基づいて送信同調ず
れ及びずれ方向をＣ（コンデンサ）オンオフコントロー
ル回路４８（カウント手段に相当）に出力する。このＣ
オンオフコントロール回路４８は、補正用回路４１の単
位回路４２のスイッチ４２ｃのオンオフを制御すること
により送信アンテナ３３の両端の信号位相差がなくなる
ように直列共振回路３７の静電容量を調整する。

【００３９】ここで、上記Ｃオンオフコントロール回路
４８はレジスタ４８ａを有して構成されている。このレ
ジスタ４８ａは補正用回路４１の第１〜第６の単位回路
４２に対応した６ビットから構成されており、対応する
ビットのオンオフに応じて補正用回路４１における対応
するスイッチ４２ｃがオンオフするようになっている。
この場合、Ｃオンオフコントロール回路４８は、ＭＰＵ
２８からビットパターンが与えられたときは、そのビッ
トパターンとなるようにクロックの入力に応じてレジス
タ４８ｃのカウント値を増減することにより補正用回路
４１の静電容量を連続的に調整するようになっている。

【００４０】一方、手持式リーダライタ１２には省電力
モードが設定されている。この省電力モードとは皿１に
内蔵されたＩＤタグ２と通信を行う際に消費電力を抑制
した状態で通信を実行するものである。つまり、上述し
た自動同調の結果、最大電力でＩＤタグ２と通信を行う
ことによりアンテナ部２２による最大通信エリアでもっ
てＩＤタグ２と通信可能となるものの、それでは消費電
力が大きく電池１５の消耗が大きいことから、電池１５
の消耗を抑制するために送信電力を抑制するのである。
このように送信電力を抑制するには、送信回路３６から
の送信信号の電力を抑制することにより可能であるもの
の、それでは送信回路３６の構成が複雑化してコストが
上昇することから、本実施の形態では、次のようにして
送信電力を抑制するようにした。

【００４１】即ち、手持式リーダライタ１２のリモート
制御部１９のＲＯＭ２９には図１０に示すデータテーブ
ルが記憶されている。このデータテーブルには、基準省
電力モード、省電力モード１、省電力モード２、最大電
力モードに対応して所定の数値が設定されている。ここ
で、基準省電力モード、省電力モード１及び省電力モー
ド２とは直列共振回路３７に流れる電流を抑制した状態
でＩＤタグ２との通信を行うモードであり、最大電力モ
ードとは直列共振回路３７に最大電流が流れる共振同調
状態でＩＤタグ２との通信を行うモードである。この場
合、データテーブルに記憶されている数値は最大電流時
の補正用回路４１における静電容量のずれを示してい
る。つまり、補正用回路４１の第１の単位回路４２にお
けるコンデンサの静電容量を６４Ｃとした場合、補正用
回路４１の静電容量は、基準省電力モードでは最大電流
時における静電容量から６Ｃ低下するように設定され、
省電力モード１においては最大電流時における静電容量
から４Ｃ低下するように設定され、省電力モード２にお
いては最大電流時における静電容量から２Ｃ低下するよ
うに設定され、最大電力モードにおいては最大電流時に
おける静電容量となるように設定されている。

【００４２】このような補正用回路４１の静電容量の調
整により、基準省電力モードにおける共振周波数は最大
電流時における共振周波数からのずれが最大となり、続
いて省電力モード１、省電力モード２の順になる。そし
て、最大電力モードにおける共振周波数は、最大電流時
における共振周波数と一致している。

【００４３】図１１はＣオンオフコントロール回路４８
が有するレジスタ４８ａに書込まれるビットパターンの
一例を示している。この図１１において、自動同調によ
り最大電流時（共振同調時）のレジスタ４８ａのビット
パターンが例えば「１０００００」であった場合は、基
準省電力モードを実行するには最大電流時における補正
用回路４１の静電容量から６Ｃ低下させればよいので、
レジスタ４８ａのビットパターンを「１０００００」か
ら「６」を減算した「０１１０１０」とする。また、省
電力モード１を実行するには最大電流時における補正用
回路４１の静電容量から４Ｃ低下させればよいので、レ
ジスタ４８ａのビットパターンを「１０００００」から
「４」を減算した「０１１１００」とする。また、省電
力モード２を実行するには最大電流時における補正用回
路４１の静電容量から２Ｃ低下させればよいので、レジ
スタ４８ａのビットパターンを「１０００００」から
「２」を減算した「０１１１１１」とする。そして、最
大電力モードを実行するには最大電流時における補正用
回路４１の静電容量とすればよいので、レジスタ４８ａ
のビットパターンを「１０００００」とする。

【００４４】次に上記構成の作用を図１２及び図１３に
示すフローチャートをも参照しながら説明する。なお、
図１２及び図１３は手持式リーダライタ１２の集計動作
のみを示しており、他の動作は説明の簡単化のために省
略する。

【００４５】食事を済ませた客の支払金額を集計するた
めに、図４に示すように手持式リーダライタ１２を客の
テーブル上に積まれている皿１に向けた状態で集計用キ
ースイッチ１７を操作する。

【００４６】すると、その集計用キースイッチ１７に応
じた信号がスイッチ回路２０から主制御部１８に入力さ
れるので、そのＭＰＵ２４がスイッチ回路２０から入力
された信号を解読する。この場合、スイッチ回路２０か
らの入力信号は集計指令信号であり（Ｓ１０１：ＹＥ
Ｓ）、これは客の食べ終えた全ての皿１のＩＤタグ２と
通信することを指令しているので、リモート制御部１９
のＭＰＵ２８は、ＩＤタグ２との通信を開始するために
Ｃオンオフコントロール回路４８のレジスタ４８ａに初
期ビットパターンをセットしてから（Ｓ１０２）、基準
信号の供給を開始する（Ｓ１０３）。つまり、Ｃオンオ
フコントロール回路４８のレジスタ４８ａに例えば「１
０００００」をセットする。これにより、補正用回路４
１の第１の単位回路４２のスイッチ４２ｃのみがオンし
た状態となり、補正用回路４１の静電容量が静電容量補
正可能範囲の中間に調整されるようになるので、その状
態で送信回路３６から所定周期の基準信号が出力され
る。この結果、直列共振回路３７が基準信号により共振
状態となる。

【００４７】ところで、直列共振回路３７は送信回路３
６からの基準信号の出力に応じて最大電流で共振状態
（共振同調状態）となるように設計されているものの、
手持式リーダライタ１２の送信アンテナ３３は周辺環境
や内蔵する基板との相互作用によりインダクタンスが変
化することがある。この送信アンテナ３３の共振周波数
は自己インダクタンスと共振用コンデンサ４１とにより
定まるため、インダクタンスの変化により送信アンテナ
３３の共振周波数が変動してしまうことがある。このよ
うに送信アンテナ３３の共振周波数が変動してしまう
と、Ｑ値が大きい場合、共振電流が減少してしまい、そ
れに伴ってＩＤタグ２への給電電力が減少して通信性能
が悪化してしまう。この場合、送信出力を上げれば通信
性能は向上するものの、それでは消費電力が増大してし
まうことになる。

【００４８】そこで、本実施の形態では、次のようにし
て送信出力を上げることなく送信アンテナ３３の共振電
流が低下してしまうことを防止するようにしている。即
ち、リモート制御部１９のＭＰＵ２８は、送信部３２の
送信同調ずれ判定回路４７による判定結果に基づいて送
信アンテナ３３の両端の信号位相差を検出することによ
り、その位相差が基準範囲内かを判定する（Ｓ１０
５）。このとき、基準信号と共振信号とが許容範囲を上
回る位相差を生じている場合は、共振同調状態の最大電
流時でないと判断し（Ｓ１０５：ＮＯ）、Ｃオンオフコ
ントロール回路４８のレジスタ４８ａに次の組合せを示
すビットパターンをセットする（Ｓ１１６）。この場
合、送信同調ずれ判定回路４７は、基準信号と共振信号
との位相差に基づいて基準信号と共振信号の周波数のず
れ及びずれ方向を判断するので、ＭＰＵ２８は、そのず
れを解消するようにＣオンオフコントロール回路４８の
レジスタ４８ａのビットパターンを変更する。

【００４９】このとき、Ｃオンオフコントロール回路４
８は、ＭＰＵ２８の指令によりビットパターンが与えら
れたときは、そのビットパターンとなるようにクロック
の入力に応じてレジスタ４８ａを指令値となるように増
減する。これにより、補正用回路４１のスイッチのオン
オフパターンが短時間で切換えられて直列共振回路３７
の共振電流が最大電流となる周波数に急速に接近するよ
うになる。そして、位相差が所定の範囲内となったとき
は、共振同調状態の最大電流となったと判断し（Ｓ１０
５：ＹＥＳ）、現在のＣオンオフコントロール回路４８
のレジスタ４８ａのビットパターンをＲＡＭ３０に記憶
する（Ｓ１０６）。

【００５０】さて、上述したような共振同調状態の最大
電流時にＩＤタグ２の読取を行った場合は、アンテナ部
２２による通信エリアに位置する全てのＩＤタグ２、つ
まり重ねられた全ての皿１のＩＤタグ２の読取を行うこ
とができるものの、それではＩＤタグ２の全てを読取る
までの消費電力が大きくなり、電池１５の消耗が大きい
ことから、本実施の形態では次のようにしてＩＤタグ２
の読取り動作における消費電力を抑制するようにしてい
る。

【００５１】即ち、ＭＰＵは、ＩＤタグ２の読取を実行
する際は、まず、基準消費電力モードを実行する（Ｓ１
０７）。この基準消費電力モードでは、共振同調時に記
憶したビットパターン「１０００００」から「６」を減
数したビットパターン「０１１０１０」をＣオンオフコ
ントロール回路４８のレジスタ４８ａに書込む。これに
より、補正用回路４１の静電容量が最大電流時から６Ｃ
だけ少なくなるので、直列共振回路３７の周波数が共振
周波数から大きくずれることになり、それだけ手持式リ
ーダライタ１２の送信出力が最大電流時から低下して通
信可能エリアが減少する。この結果、図１４に示すよう
に手持式リーダライタ１２の通信可能エリアに位置する
皿１の枚数が少なくなる。

【００５２】続いて、上述したスイッチ回路２０からの
集計指令信号がマルチリードコマンドかを判定する（Ｓ
１０８）。このとき、集計指令信号はマルチリードコマ
ンドであるので（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、主制御部１８の
ＭＰＵ２４は、通信可能エリアに位置する全てのＩＤタ
グ２と通信を行うためにマルチリードモードでの通信指
令をリモート制御部１９に送信する。

【００５３】すると、リモート制御部１９のＭＰＵ２８
は、マルチリードモードによる通信を開始し（Ｓ１０
９）、つまり、電力用電波信号を送信すると共に発音部
（ブザー）２３を駆動し、次いで、電力用電波信号に重
畳してマルチリードコマンド信号を送信する（Ｓ１１
０）。

【００５４】従って、電力用電波信号の送信と同時に発
音部２３が「ピッ、ピッ」という動作音を発するので、
店員は集計動作が開始されたことを知り、手持式リーダ
ライタ１２を動かさないように固定する。

【００５５】一方、マルチリードモードでの通信開始に
より、皿１のＩＤタグ２側では、その電力用電波信号を
アンテナ用コイル３により受け、その電波信号を整流部
９および平滑部６で整流平滑化して一定電圧の直流電力
に変換し、ＭＰＵ８などの動作用電力として供給する。

【００５６】動作用電力の供給により、各皿１のＩＤタ
グ２のＭＰＵ８は動作を開始し、送信されてきたコマン
ドの種類を判別する。この場合、送信されてきたコマン
ドはマルチリードコマンドであるから、アンテナ部２２
による通信エリアに位置するＩＤタグ２は、ＭＰＵ８が
メモリ部１１からＩＤ番号と皿１の種類などのデータを
読み出し、これを変復調部１０で変調してアンテナ用コ
イル３から送信する動作を行う。

【００５７】上述のようにして各ＩＤタグ２から送信さ
れた電波信号は、手持式リーダライタ１２の受信用アン
テナ３４により受信され、その受信信号は、受信部３５
で復調され、復調されたデータはＲＡＭ３０に一時的に
記憶される（Ｓ１１１）。このようなＩＤタグ２から発
信された電波信号の受信は、アンテナ部２２による通信
エリアに存在する全ての皿１のＩＤタグ２からの電波信
号を受信するまで行われる（図１４参照）。

【００５８】ここで、アンテナ部２２による通信エリア
に存在する全ての皿１のＩＤタグ２からの電波信号を受
信したか否かの判断は、例えば、次のようにして行われ
る。すなわち、図１５に示すように、リモート制御部１
９のＭＰＵ２８は、マルチリードコマンドを一定の時間
をおいて繰り返し送信し、このマルチリードコマンドの
送信区間を例えば１０のタイムスロットに分割してい
る。

【００５９】一方、ＩＤタグ２のＭＰＵ８は、マルチリ
ードコマンドを受信すると、これに応答する信号を送信
するタイムスロットの位置を、まず自身のＩＤ番号の１
の位の位置に決定する。例えば、アンテナ部２２による
通信エリア内に３個のＩＤタグ２ａ，２ｂ，２ｃが存在
し、それらのＩＤ番号がそれぞれ１２１，１３２，１４
２であったとすると、それら３個のＩＤタグ２ａ，２
ｂ，２ｃはタイムスロットの数をそれぞれ１，２，２に
決定する。

【００６０】このため、リモート制御部１９から第１回
のマルチリードコマンドが発信されると、これに対する
応答信号を、ＩＤタグ２ａは第１のタイムスロットで発
信、ＩＤタグ２ｂ，２ｃは第２のタイムスロットで発信
する。第１のタイムスロットで発信するＩＤタグ２は１
個のＩＤタグ２ａだけであるから、そのＩＤタグ２ａか
らの発信された電波信号はリモート制御部１９に受信さ
れ、ＩＤタグ２ａはリモート制御部１９から受信した旨
の信号を受け取る。しかしながら、ＩＤタグ２ｂ，２ｃ
は共に第２のタイムスロットで発信するので、その応答
信号は衝突し、リモート制御部１９に受信されない。

【００６１】リモート制御部１９から２回目のマルチリ
ードコマンドが送信されると、ＩＤタグ２ｂ，２ｃは、
今度は発信するタイムスロットの位置をＩＤ番号の１０
の位の数の位置に決定、つまりＩＤ番号１３２のＩＤタ
グ２ｂはタイムスロットの数を３に決定し、ＩＤ番号１
４２のＩＤタグ２ｃはタイムスロットの数を４に決定す
る。このため、ＩＤタグ２ｂ，２ｃの応答信号は、第２
回目のマルチリードコマンド発信後の第３のタイムスロ
ットと第４のタイムスロットで発信される。この場合、
第３および第４のタイムスロットで発信するＩＤタグ２
はそれぞれ１個だけであるから、そのＩＤタグ２ｂ，２
ｃから発信された電波信号はリモート制御部１９に受信
され、ＩＤタグ２，２ｂはリモート制御部１９から受信
した旨の信号を受け取る。

【００６２】次に、リモート制御部１９から３回目のマ
ルチリードコマンドが送信される。すると、３個のＩＤ
タグ２ａ，２ｂ，２ｃは、既に応答信号を受信した旨の
信号を受けているので、３回目のマルチリードコマンド
に応答することはない。従って、リモート制御部１９
は、３回目のマルチリードコマンドの送信から１０タイ
ムスロット分の時間が経過するまでに応答信号を受信し
なかったことにより、アンテナ部２２による通信エリア
内に存在する全てのＩＤタグ２と通信したと判断する。

【００６３】上述したようにして基準省電力モードにお
いて全ての読取り可能なＩＤタグ２の読取りを完了した
ときは（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、省電力モード１を実行し
ていないことを確認してから（Ｓ１１３：ＮＯ）、省電
力モード１を実行した状態で（Ｓ１１９）、マルチリー
ドモードを実行する（Ｓ１０９〜）。つまり、共振同調
時の最大電流時に記憶したビットパターン「１００００
０」から４を減数したビットパターン「０１１０１０」
をＣオンオフコントロール回路４８のレジスタ４８ａに
書込む。これにより、補正用回路４１の静電容量が基準
省電力モード時に比較して２Ｃだけ大きくなり、それだ
け直列共振回路３７の共振信号の周波数が共振周波数に
接近して電流が増加するので、送信アンテナ３３の送信
出力が上昇して通信可能エリアが拡大する。この結果、
アンテナ部２２による通信エリアに位置するＩＤタグ２
の数が増加する（図１４参照）。

【００６４】この省電力モード１では、基準省電力モー
ドと同様にして、アンテナ部２２による通信エリアに位
置する全ての読取り可能なＩＤタグ２の読取りをマルチ
リードモードで実行する。このとき、先の基準省電力モ
ードにより通信済みとなったＩＤタグ２は省電力モード
１においては通信を実行しないので、省電力モード１で
のＩＤタグ２との通信時間は短くて済む。

【００６５】省電力モード１の実行により通信可能な全
てのＩＤタグ２の読取りが終了したときは（Ｓ１１２：
ＹＥＳ）、省電力モード２を実行していないことを確認
してから（Ｓ１１４：ＮＯ）、省電力モード２を実行し
た状態で（Ｓ１２０）、マルチリードモードを実行する
（Ｓ１０９〜）。つまり、共振同調時の最大電流時に記
憶したビットパターン「１０００００」から２を減数し
たビットパターン「０１１０１０」をＣオンオフコント
ロール回路４８のレジスタ４８ａに書込む。これによ
り、補正用回路４１の静電容量が省電力モード１時に比
較して２Ｃだけ大きくなり、それだけ直列共振回路３７
の共振信号の周波数が共振周波数に接近して電流が増加
するので、送信アンテナ３３の送信出力がさらに上昇し
て通信可能エリアが拡大する。この結果、アンテナ部２
２による通信エリアに位置するＩＤタグ２の数がさら増
加する。

【００６６】省電力モード２の実行により通信可能な全
てのＩＤタグ２の読取りが完了したときは（Ｓ１１２：
ＹＥＳ）、最大電力モードを実行していないことを確認
してから（Ｓ１１５：ＮＯ）、最大電力モードを実行し
た状態で（Ｓ１２１）、マルチリードモードを実行する
（Ｓ１０９〜）。つまり、共振同調状態の最大電流時に
記憶したビットパターン「１０００００」をＣオンオフ
コントロール回路４８のレジスタ４８ａに書込む。これ
により、補正用回路４１の静電容量が基準省電力モード
時に比較して２Ｃだけ大きくなり、それだけ直列共振回
路３７の共振信号の周波数が共振周波数に接近して電流
が増加するので、送信アンテナ３３の送信出力がさらに
上昇して通信可能エリアが拡大する。この結果、アンテ
ナ部２２による通信エリアに全てのＩＤタグ２が位置す
るようになる。

【００６７】従って、最大電力モードによるＩＤタグ２
の読取りが終了したときは、重ねられた皿１に内蔵され
た全てのＩＤタグ２のタグデータの読取りを行うことが
できる。

【００６８】そして、全ての皿１のＩＤタグ２から電波
信号を受信し終えると（Ｓ１１５：ＹＥＳ）、リモート
制御部１９のＭＰＵ２８はマルチリードでの通信を終了
すると共に、発音部２３の駆動を停止する。このため、
発音部２３が「ピッ、ピッ」という発音動作を停止する
ので、店員は集計動作が終了したことを知る。

【００６９】なお、主制御部１８は、集計用キースイッ
チ１７の操作以外の操作でリモート制御部１９に通信を
実行させる場合、そのモードは、シングルリードモード
或いはシングルライトモードであるから（Ｓ１０８：Ｎ
Ｏ）、リモート制御部１９はシングルリードコマンド或
いはシングルライトコマンドを送信し（Ｓ１１７）、指
定されたＩＤ番号のＩＤタグ２はリモート制御部１９に
データを送信したり、リモート制御部１９からデータを
受信したりする（Ｓ１１８）。

【００７０】このような本実施の形態のものによれば、
手持式リーダライタ１２の自動同調機能により基準信号
の周波数と直列共振回路３７の共振信号の周波数とのず
れを求め、そのずれを解消して共振電流が最大となるよ
うに補正用回路４１の静電容量を調整するようにしたの
で、直列共振回路３７の共振周波数が設計値からずれて
しまった場合でも、基準信号の送信出力を高めることな
くアンテナ部２２による通信エリアが低下してしまうこ
とを防止して、重ねられた皿１に内蔵された全てのＩＤ
タグ２からタグデータを確実に読取ることができる。

【００７１】しかも、ＩＤタグ２との通信を実行する際
は、補正用回路４１の静電容量を調整することにより共
振同調状態の最大電流時の共振周波数から共振周波数を
ずらした低電力状態でＩＤタグ２との通信を実行すると
共に、通信エリアに位置している通信可能な全てのＩＤ
タグ２との通信が終了する毎に共振周波数を最大電流時
の共振周波数に順に近付けた低電力状態でＩＤタグ２と
の通信を実行し、最終的に最大電流時の共振周波数の最
大電力でＩＤタグ２との通信を実行するようにしたの
で、全てのＩＤタグ２と最大電力で通信を実行する構成
に比較して、全てのＩＤタグ２との通信が終了するまで
のを消費電力を抑制することができる。

【００７２】また、Ｃオンオフコントロール回路４８の
レジスタ４８ａのビットパターンに基づいて補正用回路
４１の静電容量を調整するようにしたので、補正用回路
４１の静電容量を簡単に調整することができる。

【００７３】さらに、補正用回路４１の静電容量を第１
の単位回路４２のコンデンサの静電容量の１／６４毎に
細かく制御することができるので、直列共振回路３７の
共振電流が最大となるように補正用回路４１の静電容量
を精度よく調整することができる。

【００７４】また、図１２に示すフローチャートでは、
送信アンテナ３３の共振周波数を送信周波数に一致させ
る手段として、ＭＰＵが周波数ずれが基準範囲内かを判
定してビットパターンをセットする方法を示したが、Ｍ
ＰＵを介することなく実施することも可能である。即
ち、判定回路４７の増方向及び減方向の二つの出力信号
をアップダウンカウンタの入力として定められた周期の
クロックによりカウントしていくものである。この場
合、図１に示したコンデンサオンオフコントロール回路
４８はアップダウンカウンタを用いて構成される。

【００７５】なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施
例に限定されるものではなく、以下のような拡張或いは
変更が可能である。ＩＤタグ２を設ける対象物品として
は、すしの皿１に限られず、衣類、宝石類、配送する荷
物など、広く適用できる。支払金額の集計用に限られ
ず、棚卸し、配送先の管理など、広く適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における手持式タグリー
ダの送信部の電気的構成を示す概略図

【図２】ＩＤタグを内蔵した皿の斜視図

【図３】ＩＤタグの電気的構成を示すブロック図

【図４】手持式リーダライタによる読書き状態を示す図

【図５】手持式リーダライタの電気的構成を示すブロッ
ク図

【図６】主制御部の電気的構成を示すブロック図

【図７】リモート制御部の電気的構成を示すブロック図

【図８】共振回路の共振状態を説明するための回路図及
び信号波形図

【図９】コイルの両端の信号位相差と送信出力との関係
を示す図

【図１０】各モードに対応した数値を記憶したテーブル
を示す図

【図１１】各モードとビットパターンとの対応関係を示
す図

【図１２】手持式リーダライタの動作を示すフローチャ
ート（その１）

【図１３】手持式リーダライタの動作を示すフローチャ
ート（その２）

【図１４】手持式リーダライタによる複数のＩＤタグに
対する通信過程を示す模式図

【図１５】マルチリードモードによる通信タイミングを
示す図

【符号の説明】

２はＩＤタグ、１２は手持式リーダライタ、１７は集計
用キースイッチ、１８は主制御部、１９はリモート制御
部（読書き手段、共振周波数変更手段）、３７は直列共
振回路、３２は送信部、３３は送信アンテナ、３９は共
振用コンデンサ回路、４７は送信同調ずれ判定回路（送
信同調ずれ判定手段）、４８はコンデンサオンオフコン
トロール回路（カウント手段）、４８ａはレジスタであ
る。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3E042 AA04 BA17 5B058 CA15 KA40 YA01 5J070 AK40 BC06 BC29 BC36 9A001 CC05 CC09 JZ52 JZ53 JZ54 KK31

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＩＤタグに対してデータの読書きを行う
   読書き手段を備えたＩＤタグ用リーダライタにおいて、 送信アンテナの共振周波数と当該送信アンテナに供給さ
   れる送信信号との周波数ずれを検出する送信同調ずれ判
   定手段と、 前記送信アンテナの共振周波数を変更する共振周波数変
   更手段とを備え、 前記読書き手段は、前記送信同調ずれ判定手段が検出し
   た周波数ずれが許容範囲内となるように前記共振周波数
   変更手段により前記送信アンテナの共振周波数を変更し
   た状態で読書きを実行することを特徴とするＩＤタグ用
   リーダライタ。
2. 【請求項２】 前記送信アンテナは、共振用コンデンサ
   と共に直列共振回路を構成するコイルからなり、 前記送信同調ずれ判定手段は、前記コイルの両端の信号
   波形の位相ずれに基づいて周波数ずれを求めることを特
   徴とする請求項１記載のＩＤタグ用リーダライタ。
3. 【請求項３】 前記共振用コンデンサは、接続パターン
   に応じて異なる静電容量を呈するように設けられた複数
   の補正用コンデンサから構成され、 前記共振周波数変更手段は、前記補正用コンデンサの接
   続パターンを変更することにより前記送信アンテナの共
   振周波数を変更することを特徴とする請求項１または２
   記載のＩＤタグ用リーダライタ。
4. 【請求項４】 ビットパターンが書替え可能なレジスタ
   を備え、 前記補正用コンデンサは、前記レジスタのビットパター
   ンに対応して接続パターンが変更されるように設けら
   れ、 前記共振周波数変更手段は、前記レジスタに所定のビッ
   トパターンを書込むことにより前記コンデンサの接続パ
   ターンを変更することを特徴とする請求項３記載のＩＤ
   タグ用リーダライタ。
5. 【請求項５】 前記レジスタのビットパターンを周波数
   ずれが許容範囲内となるビットパターンとなるようにク
   ロックの入力に応じてレジスタ値を増減するカウント手
   段を備えたことを特徴とする請求項４記載のＩＤタグ用
   リーダライタ。
6. 【請求項６】 前記送信アンテナの周波数ずれと当該送
   信アンテナの共振電流の大きさとの対応関係を記憶した
   記憶手段を備え、 前記共振周波数変更手段は、前記送信同調ずれ判定手段
   が検出した周波数ずれに対応して前記記憶手段に記憶さ
   れている共振電流を読出すことにより十分な送信出力と
   なる共振電流を得るための送信アンテナの共振周波数を
   認識し、前記送信アンテナの共振周波数を変更すること
   により共振電流を制御することを特徴とする請求項１乃
   至５の何れかに記載のＩＤタグ用リーダライタ。
7. 【請求項７】 前記読書き手段は、複数のＩＤタグと通
   信する場合、予め設定された小さな共振電流で通信し、
   順次共振電流を大きくして最後に最大の共振電流で通信
   することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の
   ＩＤタグ用リーダライタ。