(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触でタグに備えられたＩＣよりコード情報を読みとるコード認識装置
であって、タグからの応答コードを受信するために導線を巻回した複数のセンスアンテナと、前記センスアンテナの周囲に配置され、前記タグへの励振電磁波を出力する励振アンテナと、前記複数のセンスアンテナからの応答信号を順次切り替えて受け入れる切替手段と、前記センスアンテナから切替手段を経て受信された応答信号を認識する受信手段と、前記励振アンテナに所定の発振周波数を与える発振手段と、前記受信手段で認識された応答信号を復調する復調手段と、前記切替手段と発振手段とを制御するとともに、前記復調手段で得られた復調信号を上位インターフェースに通知する制御手段とからなり、
前記センスアンテナは、導線からなる複数個の巻回体を平面基板上で平面方向に配置するとともに、該巻回体は前記平面基体上において周辺近傍に配置されたものより中央近傍に配置されたものが導体の巻回数を大きくしたことを特徴とするコード認識装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、非接触でタグの記憶手段に記憶されたコード情報を読み取るシステムにおいて、特に複数のタグの識別性を向上させる技術に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
駅の改札口、スキー場、ゴルフ場等の施設において、ユーザーが所持、あるいは身に付けている電子タグを非接触で検知して当該タグ内部のＩＣに記録された情報を読みとる技術、いわゆるコンタクトレスＩＤ認識技術の研究がなされている。
【０００３】
この中でも特に、コントローラのアンテナから一定周波数（１００〜４００ｋＨｚ）の電磁波を発射し、この電磁波の電磁誘導を利用してタグ内で作動電力を生成し、ＩＣに格納されたＩＤコードをコントローラ側に返信するＲＦ・ＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）方式の実用化が進められている。
【０００４】
上記ＲＦ・ＩＤ方式は、コントローラの読取り範囲が最大数ｍｍ〜１，０００ｍｍ程度で、かつタグの外部からの電磁誘導で発電を行うため数バイト程度のコードデータしか送信できないという難点はあるものの、電池の交換が不要なため衣服や身回品に埋設させたり縫い込んで使用することができるため、今後の利用分野の拡大が期待されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のこの種のＲＦ・ＩＤ方式では、コントローラのアンテナの認識エリア内に複数のタグが存在した場合、各タグのＩＣからの応答信号が混信してコントローラ側でのＩＤ認識が困難になったり、通信条件の良好なタグからの応答信号のみしか認識できない場合が多かった。
【０００６】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＲＦ・ＩＤ方式において、コントローラの認識エリア内に複数のタグが存在している場合にも個々のタグの識別が可能な技術を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、タグからの応答コードを受信するために導線を巻回した複数のセンスアンテナと、前記センスアンテナの周囲に配置され、前記タグへの励振電磁波を出力する励振アンテナと、前記複数のセンスアンテナからの応答信号を順次切り替えて受け入れる切替手段と、前記センスアンテナから切替手段を経て受信された応答信号を認識する受信手段と、前記励振アンテナに所定の発振周波数を与える発振手段と、前記受信手段で認識された応答信号を復調する復調手段と、前記切替手段と発振手段とを制御するとともに、前記復調手段で得られた復調信号を上位インターフェースに通知する制御手段とで構成したコード認識装置において、前記センスアンテナは、導線からなる複数個の巻回体を平面基板上で平面方向に配置するとともに、該巻回体は当該平面基体上において周辺近傍に配置されたものより中央近傍に配置したものについて導体の巻回数を大きくしたものである。
【００１１】
【作用】
巻回体は平面方向に並べて配置することで認識性が高まることが本発明者の研究で明らかになった。また励振アンテナの内側にセンスアンテナを配置した場合、このセンスアンテナは中央近傍のものよりも、周辺近傍に配置されたものが励振アンテナの影響を受けやすいことがわかった。そこで、本発明者は、励振アンテナからの励振電波の乱れを防止するために平面基板上において、周辺近傍に配置したセンスアンテナの巻回数を中央近傍のそれよりも少なくした。
【００１３】
すなわち、励振アンテナ近傍でタグが認識された場合には励振アンテナ近傍なので比較的強い発振が可能であるため、その応答信号を受けるセンスアンテナの巻回数が少なくても感度に問題はない。
【００１４】
このように平面基体上での巻回体の配置部位により巻回数を変更することにより、検出感度の不均一が是正される。
なお、複数の巻回体への励振および受信は切替回路で切り替えてスキャンさせるようにし、この切替回路は制御回路で制御することとした。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
図１は、本発明のコード認識装置の構成を示すブロック図である。このコード認識装置１は、コントローラ部２と、スキャナ部３と、アンテナ部４とで構成されている。コントローラ部２は制御回路５を中心に復調回路６および上位インターフェース７を有している。また、スキャナ部３は、発振回路８と受信回路１０と切替回路１１とで構成されている。アンテナ部４は励振アンテナ１２と複数のセンスアンテナ１３とで構成されている。
【００１６】
以下、各構成の詳細を説明する。
（発振回路８）
スキャナ部３に設けられている発振回路８は内蔵されたコンデンサＣと、後述の励振アンテナのＬ（コイル）とでＬＣ直列発振を行うようになっている。ここでの発振周波数は４００ｋＨｚ以下とする。この発振はタグに対して電磁誘導による電力供給を行うとともに、タグの中のＩＣの基本クロックを与えるために機能する。したがって、発振は単純な正弦波で十分である。なおこの発振回路８の作動は制御回路５によって制御されている。
（励振アンテナ１２）
前記発振回路８に接続された励振アンテナ１２は、複数のタグ１５に対して電磁誘導による電力供給を行う機能を有している。本実施例において、励振アンテナ１２は、図２に示すように、センスアンテナ１３の周囲を囲むように前記平面基体１６の周縁近傍に配置した。なお、励振アンテナ１２は銅線またはニクロム線からなる導線を合成樹脂等で絶縁被膜したものを用いることができる。
（センスアンテナ１３）
センスアンテナ１３は、図２に示すように、平面基体１６上に配置された複数の巻回体として構成されている。センスアンテナ１３の単体は、たとえば銅線またはニクロム線からなる導線を合成樹脂等で絶縁被膜したものを複数巻回し、合成樹脂等の絶縁物からなる平面基体１６上に固定している。なお、本実施例において、平面基体１６は縦４４０ｍｍ、横５９０ｍｍの合成樹脂基板を用いた。また、センスアンテナ１３の直径は約５３ｍｍとし、巻回数は中央近傍のもので数十ターンとし、周辺部はそれよりも数ターン少なくした。
【００１７】
なお、図２では同一の構成からなるセンスアンテナ１３を平面基体１６上にマトリクス方向に配列させたが、平面方向に隙間無く配列させてもよい。さらにセンスアンテナ１３の巻回数は平面基体１６の中央よりも周辺近傍のものについて巻回数を増加させて周辺近傍の検出感度を向上させてもよい。
【００１８】
さらに、図３に示すように、中央に配置されるセンスアンテナ１３ａ（直径：ｌ２）と、周辺近傍に配置されるセンスアンテナ１３ｂ（直径：ｌ２）とで巻回直径を変更してもよい。
（切替回路１１）
切替回路１１は、アナログマルチプレクサで構成されている。この切替回路１１において、複数のセンスアンテナ１３のそれぞれに所定アドレスが割り当てられており、制御回路５からの切替アドレス（読み出しアドレス）信号に従ってこの切替回路１１から各センスアンテナ１３の受信信号が取り出される。したがって、切替アドレスはセンスアンテナ１３の数だけ割り当てられている。
（受信回路１０）
前述の励振アンテナ１２は、その検知エリア内にタグ１５が存在しない場合には、一定の周波数で発振しており、各センスアンテナ１３から検出される信号（基本発振信号）も一定である。しかし、検知エリア内にタグ１５が存在している場合にはその応答信号が混信されてセンスアンテナ１３で検知される。
【００１９】
この２つの信号は周波数が異なるため、受信回路１０は基本発振信号について減衰を行い、応答信号は増幅させる機能を有している。
（復調回路６）
コントローラ部２内に設けられた復調回路６は、応答信号から基本発振周波数の１／１０および１／８の信号のみを取り出す機能を有している。たとえば基本発振周波数を１００ｋＨｚとした場合、１０ｋＨｚと１２．５ｋＨｚとを取り出すことになる。
【００２０】
ここで応答信号の周波数の１／１０の成分（この例では１０ｋＨｚ）が”１”、１／８の成分（この例では１２．５ｋＨｚ）が”０”として２値信号として認識される。
【００２１】
復調回路６内の増幅器（図示せず）によってこれらの周波数成分のみが増幅される。
そして、復調回路６にはＦＳＫ（周波数電圧変換器）を有しており、このＦＳＫにて２値化信号（読取りコード）が得られる。
（制御回路５）
制御回路５は、ＲＯＭまたはＲＡＭを備えた８ビットまたは１６ビット処理のＣＰＵ（中央演算処理装置）からなり、前述の切替回路１１への切替アドレスの送出を行うとともに、復調回路６で復調された読取りコードを読み出す機能を有している。
（上位インターフェース７）
上位インターフェース７は、たとえばＲＳ−２３２Ｃ等のシリアルインターフェースで構成されており、上位コンピュータとの通信を行う機能を有している。（タグの構成）
図４に示すように、タグ１５は、アンテナ２１として機能するコイルＬと、整流回路２２と、タグ制御回路２３と、メモリ２４とで構成されている。
【００２２】
メモリ２４はＲＯＭで構成されており、２０〜４０ビット程度の固有のＩＤコードが記録されている。
タグ制御回路２３は、メモリ２４からのデータ読取りと応答信号の変調とを行う機能を有している。
【００２３】
アンテナ２１を構成するコイルＬは、前述の励振アンテナ１２からの基本発振信号の電磁誘導により電源とクロック信号を受信する。クロック信号はタグ制御回路２３に与えられ、電源は整流回路２２を通じて直流電圧（ＤＣ）に整流されてタグ制御回路２３を動作させる。
【００２４】
タグ制御回路２３が動作電力を与えられると、このタグ制御回路２３はメモリ２４からデータ（ＩＤコード）を読み出して応答信号を生成し、アンテナ２１に送出する。そしてアンテナ２１からはコード認識装置１側のセンスアンテナ１３に対して応答信号が出力されるようになっている。
（読取りタイミング）
図６は本実施例での制御回路５のセンスアンテナ１３からの読取りタイミングを示すチャート図である。
【００２５】
同図に示すように、制御回路５が発生するトリガ信号（開始トリガ）によって読取りが開始され、制御回路５からは切替回路１１に対して切替アドレスが所定の周期で出力される。この切替アドレスにしたがって、復調回路６には各センスアンテナ１３からの読取りデータが入力される。このような処理が切替アドレスの数（ここでは１〜ｎ）、すなわちセンスアンテナの個数（ｎ個）だけ繰り返されると制御回路５から読取り終了を示すトリガ信号（終了トリガ）が出力されて１周期の読取りを完了する。
【００２６】
なおこのとき、指定された切替アドレスで規定されたセンスアンテナ１３からの読取りデータが存在しない場合、つまり当該センスアンテナの検知エリア内にタグ１５が存在しない場合には切替アドレスの読取り時間を短縮またはスキップさせて次の切替アドレスに移行させてもよい。図６においてはサイクルＳ２の時間に読取りコード（データ）が存在せずこれに該当する。
【００２７】
このような短縮またはスキップ処理は制御回路内のＲＯＭで容易に制御することができる。このように、読取り時間の短縮またはスキップを行うことにより、１周期の読取り時間を短縮することができ、効率的なタグ認識が可能となる。
（本実施例を適用した入退場管理システム）
図５は、本システムを利用した入退場管理システムを示すブロック図である。同図は、たとえば国際会議等における会議場への入退場を管理するためのシステムである。国際会議では一般に、ＶＩＰ、随行員、ＳＰ、報道関係者等の職種により入場できる区域が制限されている。同図の例では、ゲート（２７ａ，２７ｂ，２７ｃ）毎にスキャナ（３ａ，３ｂ，３ｃ）が設置されており、このスキャナからのアンテナ（４ａ，４ｂ，４ｃ）により入退出者のネームプレートに埋め込まれたタグ１５あるいはＩＤカード形式のタグ１５が識別可能となっている。
【００２８】
これらのゲート（２７ａ，２７ｂ，２７ｃ）は区域毎の入退出口に設けられており、スキャナ（３ａ，３ｂ，３ｃ）からの入退場の際の読取り情報がコントローラ（２ａ，２ｂ，２ｃ）を通じて管理コンピュータ２５に収集され、これが管理コンピュータ２５のデータベース２６に記録される。
【００２９】
ゲート（２７ａ，２７ｂ，２７ｃ）毎のスキャナ（３ａ，３ｂ，３ｃ）でのタグ１５からのＩＤ識別に際して、本実施例では前述のようにアンテナ（４ａ，４ｂ，４ｃ）の検知エリアに複数のタグ１５が存在していたとしても、これらは、各コントローラ（２ａ，２ｂ，２ｃ）の１回のスキャンでほぼ同時に識別することができるため、会議の開始または終了時に大量の人員がゲートを通過する際にも効率的にＩＤ認識を行うことができる。
【００３０】
また、管理コンピュータ２５ではどの人物がどの区域に居るかが把握でき、呼び出し、伝言または問い合わせを容易に行うことができる。また、その区域は許可されていないレベルのＩＤ保持者がゲート（２７ａ，２７ｂまたは２７ｃ）を通過しようとした場合、スキャナ（３ａ，３ｂまたは３ｃ）で読みとられたタグ１５のＩＤコードが管理コンピュータ２５のデータベース２６と参照され、管理コンピュータ２５の判断により該当するゲート（２７ａ，２７ｂまたは２７ｃ）に対して通知することにより、当該ゲート（２７ａ，２７ｂまたは２７ｃ）が直ちに遮断されこのＩＤ保持者の当該ゲートからの入場を阻止するようになっている。
【００３１】
この例は、国際会議を例にしたが、空港特別待合室や野球場、球技場、競馬場、スキー場、ゴルフ練習場等でも応用できる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、励振アンテナの内側にセンスアンテナを配置し、このセンスアンテナについて導体からなる複数個の巻回体を用いることにより、個々の巻回体毎にタグとの通信が可能となるため、センスアンテナの検知エリア内に複数のタグが存在していも混信を生じることなく個々のタグの識別が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコード認識装置の構成を示すブロック図
【図２】平面基体上の励振アンテナとセンスアンテナとの配置状態を示す平面図
【図３】平面基体上の励振アンテナとセンスアンテナとの配置状態を示す平面図
【図４】タグの構成を示すブロック図
【図５】本発明を応用したシステム構成を示すブロック図
【図６】実施例における制御回路での読取りタイミングを示すチャート図
【符号の説明】
１・・・コード認識装置、
２・・・コントローラ部、
３・・・スキャナ部、
４・・・アンテナ部、
５・・・制御回路、
６・・・復調回路、
７・・・上位インターフェース、
８・・・発振回路、
１０・・・受信回路、
１１・・・切替回路、
１２・・・励振アンテナ、
１３・・・センスアンテナ、
１３ａ・・・センスアンテナ、
１３ｂ・・・センスアンテナ、
１５・・・タグ、
１６・・・平面基体、
２１・・・アンテナ、
２２・・・整流回路、
２３・・・タグ制御回路、
２４・・・メモリ、
２５・・・管理コンピュータ、
２６・・・データベース、
【図１】
0003632110.tif 000002
【図２】
0003632110.tif 000003
【図３】
0003632110.tif 000004
【図４】
0003632110.tif 000005
【図５】
0003632110.tif 000006
【図６】
0003632110.tif 000007