(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のループアンテナを指向中心軸を一致させて直方体の所定空間の内部に所定の第１の間隔で配置したアンテナ手段と、
前記所定空間の内部で前記複数のループアンテナの両端側に前記所定の第１の間隔よりも狭い所定の第２の間隔を空けて配置され、所定の周波数に共振する共振回路を構成するループアンテナを備えた共振アンテナ回路手段と、
前記所定空間の内部で前記共振アンテナ回路手段の外側に配置された磁性体の板と、
前記磁性体の板と前記共振アンテナ回路手段との間に充填されたスペーサと、
前記アンテナ手段の複数のループアンテナを前記所定の周波数であり、任意の出力電力のキャリヤ信号で駆動すると共に、交流磁界から動作電力を得て起動するＩＤタグと通信し、前記ＩＤタグに記憶された情報を読取るアンテナ駆動手段と、
前記アンテナ駆動手段を制御し、出力電力が段階的に増加または減少するように前記出力電力を制御ながら前記ＩＤタグの読み取り動作を繰り返す制御手段と、
前記ＩＤタグからの信号を受信した１つあるいは複数のアンテナの位置およびその時の送信電力値から前記ＩＤタグの位置を推定する位置推定手段と
を備えたことを特徴とするＩＤタグ読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置、アンテナ駆動方法およびＩＤタグ読取装置に関するものであり、交流磁界や受信電波から動作電力を得て起動するＩＤタグと通信し、ＩＤタグに記憶された情報を読取るＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification：無線周波数識別）システムにおいて、特に細長い空間内の複数のＩＤタグに対するＩＤの検出をより高精度に行えるアンテナ装置、アンテナ駆動方法およびＩＤタグ読取装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、「ＩＳＯ／ＩＥＣ１５６９３」規格などで標準化されているの公知の電磁誘導方式のＩＤタグがある。そして、このＩＤタグへの電力供給および通信を行うためのアンテナおよびアンテナ装置として各種の方式が提案されている。例えばアンテナとしては２つのループアンテナをタグ配置空間を挟んで対面して配置し、同相駆動することにより均一な交流磁場を生成するアンテナ装置があり、また、このようなアンテナ装置を３組使用し、タグを囲んでそれぞれのアンテナ装置の軸が直交するように配置する構成も提案されている。【０００３】
また、アンテナの駆動方式においては、上記した３組のアンテナ装置を各軸ごとに順にオン／オフ切替駆動する３方位駆動方式、２次元平面上での２軸あるいは多軸交差アンテナ構成による２次元平面上での回転磁場生成方式などが提案されている。例えば、下記の特許文献には、１対の励磁コイル（アンテナ）を対面させて構成されるコイル装置を複数組使用した多軸交差アンテナ構成により２次元平面上で回転磁場を生成させるタグコイル励磁装置が開示されている。（但し、回転磁場の発生方法は本発明とは異なっている。）
【特許文献１】特開平１０−２００４５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
公知のＩＤタグは交流磁場によって電力を供給されて動作する。しかし、磁束に対してＩＤタグのアンテナが傾斜している場合や、複数個のＩＤタグが同じ方向で近接して重なっていることによってＩＤタグの共振周波数がずれた場合など、ＩＤタグに供給される電力が減少して検出し難くなる。従って交流磁場はある程度の強さが必要である。しかし、磁場が強すぎるとＩＤタグ内の回路が飽和して正常に通信できなくなってしまう。また、法律による規制があり、所定値以上の電界強度は発生できない。【０００５】
このようなＩＤタグを図書館や書店の本棚やＤＶＤ、ＣＤの陳列棚に適用しようとした場合には、下記のような問題点がある。本やＤＶＤにＩＤタグを装着する場合には、タグのアンテナ面は本やＤＶＤの面と並行であり、位置は本やＤＶＤの中央付近のほぼ所定の範囲内の領域に収めることができる。しかし、本棚や陳列棚は横長の空間であり、多数のＩＤタグが重なって存在する可能性が高いので、棚の両端にループアンテナを配置しても棚の中央部分では磁束密度の低下または共振周波数のずれが生じて電力が十分供給されず、ＩＤが読み取れないという問題点があった。【０００６】
本発明は、上記した従来技術の課題を解決し、細長い空間の中央付近の複数のＩＤタグに対するＩＤの検出をより確実に行えるアンテナ装置、アンテナ駆動方法およびＩＤタグ読取装置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】
【０００７】
本発明のアンテナ装置は、２個のループアンテナを指向中心軸を一致させて所定空間の両側に対面配置したアンテナ手段と、前記アンテナ手段を所定の周波数のキャリヤ信号で駆動するアンテナ駆動手段と、前記所定空間内に配置され、前記所定の周波数に共振する共振回路を構成するループアンテナを備えた共振アンテナ回路手段とを備えたことを主要な特徴とする。【０００８】
また、本発明のアンテナ装置は、複数のループアンテナを指向中心軸を一致させて直方体の所定空間の内部に所定の第１の間隔で配置したアンテナ手段と、前記アンテナ手段の複数のループアンテナを所定の周波数のキャリヤ信号で同時に駆動するアンテナ駆動手段と、前記所定空間の内部で前記複数のループアンテナの両端側に所定の第２の間隔を空けて配置され、前記所定の周波数に共振する共振回路を構成するループアンテナを備えた共振アンテナ回路手段とを備えたことを主要な特徴とする。また、前記したアンテナ装置において、前記所定空間の底面、両側面、裏面の内の少なくとも１面に磁性体の板が配置されている点にも特徴がある。【０００９】
また、前記したアンテナ装置において、前記アンテナ駆動手段は、アンテナを駆動する出力電力を制御する出力電力制御手段と、出力電力が段階的に増加または減少するように前記出力電力制御手段を制御ながらＩＤタグの読み取り動作を繰り返す制御手段とを備えた点にも特徴がある。【００１０】
また、本発明のアンテナ装置は、直方体の対向する２面のそれぞれの面ごとに配置された複数のループアンテナ手段と、前記直方体の中央部分において前記対向する２面と並行な成分を有する磁束が発生するように、前記複数のループアンテナ手段の少なくとも一部をそれぞれ同一あるいは異なる所望の位相で駆動するアンテナ駆動手段とを備えたことを主要な特徴とする。また、前記したアンテナ装置において、前記直方体の２面と直交し、対向する２面にもそれぞれループアンテナ手段を備えた点にも特徴がある。【００１１】
本発明のＩＤタグ読取装置は、前記したアンテナ装置を備え、更に、交流磁界から動作電力を得て起動するＩＤタグと通信し、ＩＤタグに記憶された情報を読取る通信手段と、ＩＤタグからの信号を受信した１つあるいは複数のアンテナの位置およびその時の送信電力値からＩＤタグの位置を推定する位置推定手段とを備えたことを主要な特徴とする。【００１２】
本発明のアンテナ駆動方法は、アンテナの駆動電力を最低に設定するステップ１、所定空間内に配置された複数のループアンテナに、ステップ１で設定した電力で同時にキャリヤ信号を供給して駆動するステップ２、前記所定空間内に配置されたＩＤタグと通信を行い、ＩＤ情報を読み取るステップ３、現在の駆動電力が予め設定した最大電力以上か否かを判定し、判定結果が否定の場合には駆動電力を１ステップ増加させてステップ２に戻るステップ４を含むことを主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のアンテナ装置によれば、対面アンテナから発射された電磁波は共振アンテナの共振により増幅され、アンテナから遠い棚の中央付近においてもＩＤタグに十分な電力が供給できるので、ＩＤ情報をより確実に検出可能となるという効果がある。また、ＩＤタグからの応答信号も共振アンテナにより増幅されるため、タグからの微弱な応答信号の受信精度も向上する。従って、本棚などの広い読取空間内に密集したＩＤタグを一括して読み取り可能となるという効果がある。【００１４】
また、本発明のアンテナ装置によれば、直方体の対向する２面のそれぞれの面ごとに複数のループアンテナを備え、前記複数のループアンテナの少なくとも一部をそれぞれ同一あるいは異なる所望の位相で駆動することにより、前記直方体の中央部分において前記対向する２面と並行な成分を有する磁束を発生させることができる。従って、例えば横長の棚の上下面にそれぞれ複数のアンテナを配置することにより、横長の空間内を仕切ることなく、棚の中央付近においてもＩＤタグに十分な電力が供給できるので、本棚などの広い読取空間内に密集したＩＤタグを一括して読み取り可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のＩＤタグ読取装置を含むシステム全体の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の共振アンテナ回路板１５の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明のＩＤタグ読取装置１０の実施例のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図４】アンテナ駆動回路４１の構成を示すブロック図である。
【図５】変調器６２、出力増幅器６４等の細部を示すブロック図である。
【図６】実施例１におけるＩＤタグの検出位置の特定方法を示す説明図である。
【図７】公知のＩＤタグの構成例を示すブロック図である。
【図８】本発明のＲＦＩＤタグ読み取り処理の内容を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施例２のアンテナの構成を示す正面図および側面図である。
【図１０】実施例２におけるアンテナの駆動パターンおよび発生する磁界を示す説明図である。
【図１１】実施例３における棚ユニットの構成を示す斜視図および正面図である。
【図１２】実施例３におけるＩＤタグ読取装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】実施例３における図書管理処理の内容を示すフローチャートである。
【図１４】実施例３におけるタグ位置検索処理の内容を示すフローチャートである。
【図１５】実施例３における図書館管理システム全体の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００１６】
１０…ＩＤタグ読み取り装置
１１…上位装置（ＰＣ）
１２…本棚
１３、１４…ループアンテナ
１５…共振アンテナ
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下実施例について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１８】
まず、本発明のＩＤタグ読み取り装置において読み取るＩＤタグについて説明する。図７は、公知のＩＤタグの構成例を示すブロック図である。ＩＤタグ５０はタグアンテナ５１およびＩＣ５２から成っており、ＩＣタグとも呼ばれる。ループ状のタグアンテナ５１はキャリア周波数に共振するＬＣ回路を構成している。そして、タグアンテナ５１を貫通する交流磁束の変化に基づきタグアンテナ５１に電力が励起される。従って、タグアンテナ５１のループ平面が磁場の磁束と垂直な方向に向いている場合に最大電力が得られるが、並行である場合には電力は得られない。【００１９】
電源回路５３はタグアンテナ５１に励起した電力から直流電源を生成し、各回路に供給する。制御・演算用論理回路５８は、電源回路５３から電源が供給されると、パワーオンリセット回路によってリセットされ、受信信号からクロックを抽出するクロック抽出回路５５から供給されるクロック信号に基づき、所定の動作を行う。【００２０】
データ復調回路５６はＩＤタグ読み取り装置から送信される信号を受信、復調して制御・演算用論理回路５８に出力する。制御・演算用論理回路５８は例えばＩＤタグ読み取り装置から応答指示命令が受信された場合には、所定のタイミングで記憶回路５９に予め記憶されている６４ビットのユニークなＩＤ（識別）情報をマンチェスタ符号化してデータ変調回路５７に出力する。【００２１】
データ変調回路５７は、制御・演算用論理回路５８から出力された送信データに基づき、タグアンテナ５１の負荷を変化させることにより信号を送信する。なお、このＩＤタグの構成は一例であって、本発明のアンテナ駆動方式は電磁誘導方式であれば公知の任意の構成のＩＤタグに適用可能である。【００２２】
次に、本棚に本発明を適用し、本に貼り付けられているＩＤタグのＩＤを読み取る場合の実施例について説明する。図１は、本発明のＩＤタグ読取装置を含むシステム全体の構成を示すブロック図である。横長の本棚１２の長手方向の両端にはループアンテナ１３、１４が配置されており、それぞれ本発明によるＩＤタグ読取装置１０に接続されている。ＩＤタグ読取装置１０は更にパソコン（ＰＣ）などの上位装置１１に接続されている。【００２３】
本棚１２の内部空間には、所定の間隔を置いて複数（図では３個）の共振アンテナ回路板１５が配置されている。各共振アンテナ回路板１５は、共振アンテナ回路板１５の面が両端のループアンテナ１３、１４の面と並行になるように本棚に固着される。中心軸は一致している方がよい。【００２４】
図２は、本発明の共振アンテナ回路板１５の構成を示すブロック図である。共振アンテナ回路板１５は、銅線あるいは銅板でできたループアンテナコイル３０およびコンデンサ３１を備えた薄い板である。ループアンテナコイル３０の内部空間３２はなるべく広い方がよく、中空であってもよい。【００２５】
ループアンテナコイル３０およびコンデンサ３１によって共振回路が構成されている。密集したＩＤタグが共振アンテナ回路板１５の近傍に存在する場合に共振回路の共振周波数が低下するので、このことを考慮し、共振回路の共振周波数をキャリヤ周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）より僅かに高めに設定しておくとよい。【００２６】
発明者は実験の結果、図示するような共振アンテナ回路板１５を図１に示すように棚に配置することにより、共振アンテナ回路板１５が無い場合に検出できなかったＩＤタグが検出できるようになることを発見した。この理由は、共振アンテナ回路板１５を配置することにより、両端のアンテナ１３、１４により生成される磁場の磁束が棚の中央付近において拡散せず、共振アンテナの共振により磁束密度が増加するためであるものと推定される。【００２７】
図３は、本発明のＩＤタグ読取装置１０の実施例のハードウェア構成を示すブロック図である。ＩＤタグ読取装置１０は大きくアンテナ装置４０と制御ブロック２０に分かれており、図示しない電源部からそれぞれに電力が供給される。【００２８】
アンテナ装置４０は、複数のループアンテナ１３、１４のそれぞれと対応してアンテナ駆動回路４１を備えている。発振器４２は例えば前記規格に基づいた１３．５６ＭＨｚのキャリヤ信号（デジタル信号：矩形波、実際にはキャリヤ周波数の整数倍のクロック信号も）を生成する。【００２９】
アンテナ駆動回路４１は、詳細は後述するが、発振器１２から供給されるキャリヤ信号から複数の位相のキャリヤ信号を生成し、制御ブロック２０の制御に基づき、それぞれのアンテナ１３、１４を所望の位相および電力のキャリヤ信号で駆動する。【００３０】
アンテナ１３、１４は、タグ配置空間である本棚１２を挟んで指向中心軸を一致させて対面して配置し、同相駆動することにより空間内に均一な磁場を生成するループアンテナである。それぞれのアンテナ１３、１４は例えば銅板あるいは銅パイプをリング状に巻いたものである。【００３１】
制御ブロック２０は、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、ＩＤタグとの送受信データを入出力するデータインターフェイス（Ｉ／Ｆ）回路２４、アンテナ装置４０を制御するための制御インターフェイス（Ｉ／Ｆ）回路２５、上位装置１１との通信のための外部インターフェイス（Ｉ／Ｆ）回路２６、内部回路を接続するバス等を備えている。ＣＰＵ２１はＲＯＭ２２に記憶されている制御プログラムに基づき、後述する処理を実行する。【００３２】
図４は、アンテナ駆動回路４１の構成を示すブロック図である。アンテナ駆動回路４１は、位相変換器６０、位相切替器６１、変調器６２、Ｄ／Ａ変換器６３、出力増幅器６４、受信増幅器６５、復調器６６を備えている。位相変換器６０は発振器４２から入力される例えば１３．５６ＭＨｚのキャリヤ信号の整数倍のクロック信号に基づき、例えば位相が０度、１８０度などの複数位相のキャリヤ信号（デジタル信号：矩形波）を出力する。【００３３】
位相変換器６０の内部構成は、例えばキャリヤの整数倍のクロック信号によってシフトされるシフトレジスタの直列入力にキャリヤ信号を入力し、出力としてシフトレジスタの所定段目の出力を取り出すものであってもよいし、クロック信号によって歩進するアドレスカウンタの値に従ってＲＯＭから各位相の波形情報を読み出すものであってもよい。【００３４】
位相切替器６１はゲート群からなり、制御ブロック２０からの位相制御情報に従って、位相変換器６０から出力される複数種類の位相のキャリヤ信号の中からアンテナ１３（１４）に供給するキャリヤ信号を選択する。なお、実施例１においては、アンテナ１３、１４は同相で駆動すればよいので、位相変換器６０および位相切替器６１は省略してもよい。【００３５】
変調器６２は制御ブロック２０からの変調データに基づき、キャリヤ信号を１０％〜１００％の変調度で振幅変調する。Ｄ／Ａ変換器６３は、変調されたキャリヤ信号をアナログ信号に変換し、出力増幅器６４はＤ／Ａ変換器６３から出力される信号を所望の電力に増幅し、アンテナ１３（１４）を駆動する。【００３６】
各アンテナ１３、１４の接続線はそれぞれのアンテナ１３、１４と対応する受信増幅器６５にも接続されている。復調器６６はＩＤタグからの信号の受信、復調、衝突検出を行い、受信データあるいは衝突検出信号を出力する。【００３７】
図５は、変調器６２、出力増幅器６４等の細部を示すブロック図である。変調器６２はＡＮＤゲート７３によって入力されたデジタルのキャリヤ信号と制御ブロック２０から出力されるデジタルの変調データとの論理積を取り、４ビットのキャリヤ信号を出力する。Ｄ／Ａ変換器６３はこの４ビットキャリヤ信号をＤ／Ａ変換し、所望の振幅の矩形波のキャリヤ信号を出力する。ＢＰＦ７０はキャリヤの基本周波数のみを通過させるバンドパスフィルタであり、ＢＰＦ７０を通すことにより、正弦波のキャリヤ信号が得られる。【００３８】
出力増幅器６４は位相調整器７１および電力増幅器７２を備えている。位相調整器７１は対面する１対のアンテナの位相を正確に揃えるためのものであるが、本発明の実施に必須の回路ではない。電力増幅器７２は制御ブロック２０からの出力制御信号に基づき、所望の電力でアンテナ１３を駆動する。【００３９】
次に、ＩＤタグ読取装置における読み取り動作について説明する。図８は、本発明のＩＤタグ読み取り処理の内容を示すフローチャートである。この処理は、例えば周期的にＣＰＵ２１により実行される。Ｓ１０においては、それぞれ所望の位相のキャリヤ信号が発生するように位相切替器６１を制御し、また駆動電力が最低となるように電力増幅器７２を制御する。なお、実施例１においては２つのアンテナ１３、１４は同位相で駆動される。【００４０】
Ｓ１１においては、公知のプロトコルに基づき、ＩＤタグからＩＤを読み取るためのコマンドを送出する。コマンドは符号化されてデータＩ／Ｆ２４を介して変調器６２に入力され、キャリヤが変調される。各ＩＤタグは例えば応答指示コマンドを受信すると、所定のタイミングでＩＤ情報を送信する。【００４１】
Ｓ１２においては、ＩＤタグ５０からの応答が有ったか否かが判定され、判定結果が否定の場合にはＳ１６に移行するが、肯定の場合にはＳ１３に移行する。Ｓ１３においては、複数のＩＤタグからの応答の衝突が有ったか否かが判定され、判定結果が否定の場合にはＳ１５に移行するが、肯定の場合にはＳ１４に移行する。【００４２】
なお、ＩＤタグは応答として固有のＩＤ情報を送信するが、マンチェスタ符号を使用しているので、複数のＩＤタグから応答があった場合にはデータ中の論理値０と１が重なった場合に０でも１でもない符号が受信されることにより復調器６６において衝突が検出できる。【００４３】
Ｓ１４においては、衝突が検出されたビット位置に基づき、応答するＩＤタグを限定させるコマンド、例えばその衝突ビット位置の論理値が１のＩＤタグのみ応答するように指示するコマンドを送出し、Ｓ１１に戻る。Ｓ１５においては、受信したＩＤ情報を保存し、該当するＩＤタグに対して、応答を停止させるコマンドを送出してＳ１１に戻る。【００４４】
Ｓ１６においては、アンテナ駆動電力が予め定められた最大値に達しているか否かが判定され、判定結果が否定の場合にはＳ１７に移行するが、肯定の場合にはＳ１８に移行する。Ｓ１７においては、アンテナ駆動電力が１ステップ増加するように電力増幅器７２を制御し、Ｓ１１に移行する。【００４５】
Ｓ１９においては、検出された全てのＩＤ情報から重複するデータを排除する。Ｓ２０においては、ＩＤ情報を上位装置へ出力する。以上のような処理によって、全てのＩＤ情報を読み取る。【００４６】
以上のように、最初は低電力でＩＤの読み取りを行い、読み取れたＩＤタグの応答を停止させ、段階的に電力を上げていくことにより、アンテナ近傍のＩＤタグが大電力によって通信不能となる問題を解決している。なお、最初に最大電力にて読み取りを開始し、段階的に電力を下げていってもよい。【００４７】
図６は、実施例１におけるＩＤタグの検出位置の特定方法を示す説明図である。図６（ｃ）は、棚を構成する材料が磁性体でも導電体でもない場合（図では点線で示されている）の例である。棚に２個のアンテナ８４および２個の共振アンテナ回路板８１が配置されているが、各アンテナ８４は左右の棚で兼用している。この場合には、アンテナ８４の近傍にあるＩＤタグは上下左右いずれの方向にあっても検出される可能性がある。従ってＩＤタグの位置は、検出されたアンテナの近傍にあるということのみが判明する。【００４８】
図６（ｂ）は、棚を構成する材料の内、水平に配置される棚板を鉄板のような磁性体かつ導電体で構成した場合（図では実線で示されている）の例であり、この場合には、アンテナ８４の近傍にあるＩＤタグは左右いずれかの方向のもののみ検出される可能性がある。従ってＩＤタグの位置は、検出されたアンテナと同じ高さの棚の検出されたアンテナの近傍にあるということが判明する。【００４９】
図６（ａ）は、棚を構成する材料の内、水平に配置される棚板および垂直に配置される支柱を鉄板のような磁性体かつ導電体で構成した場合（図では実線で示されている）の例であり、この場合には、アンテナ８４と同じ棚の中のＩＤタグのみ検出される可能性がある。従ってＩＤタグの位置は、検出されたアンテナと同じ棚の中にあることが判明する。但し、この場合には、各棚ごとに２個のアンテナ８０を備える必要がある。
【実施例２】
【００５０】
実施例１においては、読み取り領域内に共振アンテナ回路板１５を配置する例を開示したが、共振アンテナ回路板１５を配置するために棚あるいは少なくとも棚の前面が仕切られてしまうという課題がある。実施例２はこの課題を解決するものであり、棚の内部には何も配置せず、棚の壁面に配置した複数のアンテナ装置を所望の位相で同時に駆動することによって、棚の内部に所望の磁場を発生させるものである。【００５１】
図９は、本発明の実施例２のアンテナの構成を示す正面図および側面図である。図９（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。実施例２においては、棚の長手方向の両端に配置された実施例１のアンテナ１３、１４に相当するアンテナ９０、９１の他、棚の上面に４個のアンテナ９２〜９５、下面に４個のアンテナ９６〜９９、背面に４個のアンテナ１００〜１０３を備えている。【００５２】
上下の４組のアンテナ９２と９６、９３と９７、９４と９８、９５と９９はそれぞれ対面している。なお、これ以外に棚の正面の縁にそってアンテナを配置してもよい。また、背面のアンテナ１００〜１０３は省略可能である。更に、アンテナ９２、９５、９６、９９を省略して、中央部分にのみアンテナを配置してもよい。アンテナ駆動回路は実施例１と同様のアンテナ駆動回路４１をそれぞれアンテナと対応して設ければよい。【００５３】
図１０は、実施例２におけるアンテナの駆動パターンおよび発生する磁界を示す説明図である。なお、この図は棚を正面から見た図であり、背面のアンテナ１００〜１０３は省略してある。実施例１の棚において磁束密度が最も弱い箇所は棚の中央部分Ｐである。そこで、図１０（ａ）に示すように例えば上面のアンテナ９３を実線矢印で示すように基準位相に対して０度の位相で駆動し、これとは対向していない下面のアンテナ９８をやはり基準位相に対して０度の同じ位相で駆動する。【００５４】
すると、点Ｐにおいては、点線矢印で示すような斜め方向の磁界が発生する。この磁界は長手（左右）方向の成分も持っているので、ＩＤタグに電力を供給することができる。また、この時、両端のアンテナ９０、９１を同位相（０度）で駆動することにより、点Ｐの磁界は更に強くなる。【００５５】
図１０（ｂ）はアンテナ９３、９８を位相０度で、アンテナ９４、９７を位相１８０度で駆動した場合に発生する磁界を示しており、この場合には点Ｐに水平方向の磁界が発生する。また、この時、両端のアンテナ９０、９１を０度の同位相で駆動することにより、点Ｐの磁界は更に強くなる。なお、棚の中央部分に水平方向の磁界を発生させるためには、上下のアンテナは棚の中心に対して点対称に配置する方が好ましい。従って、上面および下面に配置するアンテナの数はそれぞれ偶数（実施例では４個）の方が好ましい。【００５６】
図１０（ｃ）は両端のアンテナ９０、９１を同位相で駆動すると共に、アンテナ９２〜９５を全て位相０度で、アンテナ９６〜９９を全て位相１８０度で、全て弱い電力で駆動した場合に発生する磁界を示しており、この場合には実施例１と同じように、両端のアンテナ９０、９１による磁束が広がるのを防止することができる。なお、図１０（ｃ）において、アンテナ９４、９５を位相１８０度、アンテナ９８、９９を位相０度で駆動するようにしてもよい。【００５７】
なお、実施例２においては、棚の上下に対向するアンテナを備えることにより上下方向の磁界を容易に発生できるので、例えば本棚に水平に置かれた本も容易に検出可能となる。また、実施例２の構成と実施例１の共振アンテナ回路板１５を組み合わせてもよい。
【実施例３】
【００５８】
実施例３は、３つ以上のアンテナを同時に駆動することによってより広い範囲を同時に読み取る例であり、例えば多数の棚からなる書架に被認識物である図書等が並んでいる図書館、資料室、書店、ＣＤ／ＤＶＤショップなどに適用可能なシステムである。【００５９】
図１１は、実施例３における棚ユニットの構成を示す斜視図および正面図である。棚ユニットは例えば木製の書架４１０の１つの棚に収納可能な大きさで作成された、複数のループアンテナを備えたユニットである。棚ユニットは例えば鉄板等の磁性体製の底板４０２、裏板４０３、両側の側板４０１を備えている。【００６０】
これらの鉄板により、この棚ユニットのアンテナを駆動した場合に他の棚ユニットのタグのＩＤを読み取ってしまう恐れが大幅に減少する。また、鉄板がある場合にはたとえ他のユニットのタグのＩＤを読み取ってしまった場合でも送信電力が大きくなるので、タグがどのユニットに存在するかが容易に判定可能となる。なお、鉄製の棚やキャビネットなど、底面、側面、背面のいずれかが鉄板等の磁性体製である場合には、その面と平行な面の鉄板は無くてもよい。【００６１】
ユニット内には、４個のループアンテナ４０５が等間隔（Ｌ２）で配置され、その両側に２個の共振アンテナ４０６がループアンテナの間隔より狭い間隔（Ｌ１）で配置されている。実施例３においては、両端にループアンテナを配置せず、共振アンテナ４０６とすることによって、隣接する棚のタグを読み取ってしまう恐れを減少させると共にアンテナ数を削減している。なお、ループアンテナ４０５の個数は必要に応じて任意数に増減可能である。また、ループアンテナ４０５の間に共振アンテナ４０６を追加してもよい。【００６２】
２個の共振アンテナ４０６と両端の鉄板４０１との間には隙間を空けるために発泡材等からなるスペーサ４０４が充填されている。共振アンテナ４０６を鉄板４０１に接近させすぎると共振アンテナの効果が減少してしまうので、これを防止するために、スペーサ４０４による隙間を設けている。【００６３】
図１２は、実施例３におけるＩＤタグ読取装置の構成を示すブロック図である。この実施例３においては、図１１に示した棚ユニット４個を１つのＩＤタグ読取装置２００によって制御する例について説明するが、制御する棚ユニットの数は任意である。書架４１０の各棚ユニットの各アンテナと接続されている複数の同軸ケーブル２０１はＩＤタグ読取装置２００内の同軸リレーからなるスイッチ２１５に接続されている。【００６４】
ＩＤタグ読取装置２００は、例えば棚ユニット内のアンテナ数と同じ数（４個）のアンテナ駆動回路４１を備えている。そして、スイッチ２１５は全て同じ制御信号によって切り替えられ、棚ユニット内の４個のアンテナが同時にアンテナ駆動装置４１に接続され、同相で駆動されて、それぞれＩＤタグを読み取る。電力は同一でもよいが、アンテナごとに電力を変えてもよい。アンテナ駆動回路４１や発振器４２の構成は実施例１と同一である。【００６５】
制御ブロック２０の構成も実施例１と同一であるが、後述する処理を行うために、ＬＡＮ３０３を介して接続されているＤＢサーバ３００に対して、読み取ったＩＤ情報（差分のみ）と共にＩＤを検出した棚番号あるいはアンテナ番号の情報およびその時の送信電力値の情報も送信される。【００６６】
図１５は、実施例３における図書館管理システム全体の構成を示すブロック図である。それぞれが所定個数（例えば４個）の棚ユニット４００を制御する、複数のＩＤタグ読取装置２００がＬＡＮ３０３に接続されている。なお、コントローラ３０４は図１２の制御ブロック２０、アンテナ駆動回路４１、発振器４２に相当する。【００６７】
ＬＡＮ３０３には、ＤＢ３０１を備えたＤＢサーバ３００およびユーザの操作に基づいてＤＢサーバ３００に処理を要求するＰＣ端末３０２も接続されており、ＩＤタグ読取装置２００やＤＢサーバ３００はそれぞれ後述する処理を行う。【００６８】
図１３は、実施例３における図書管理処理の内容を示すフローチャートである。この処理はＤＢサーバ３００において常時実行される。Ｓ３０においては、ＬＡＮを介していずれかのＩＤタグ読み取り装置２００からＩＤ更新データを受信したか否かが判定され、判定結果が否定の場合にはＳ３２に移行するが、肯定の場合にはＳ３１に移行する。【００６９】
Ｓ３１においては、受信したＩＤ更新情報に基づいてＤＢ３０１内のＩＤ位置情報を更新する。即ち、新たに検出されたＩＤ情報についてはＩＤ情報に検出された最新の時刻および棚番号、送信電力等のデータを追加し、前回検出されており、今回検出されなかったＩＤ情報については検出されなくなった時刻、棚番号等を追加する。【００７０】
なお、複数のＩＤタグ読取装置２００が書架を分担してスキャンした場合、境界付近にあるタグが２つのＩＤタグ読取装置２００においてそれぞれ読み取られ、ＤＢサーバ３００に送信される恐れがある。従って、ＩＤ位置情報の更新時には、他の棚ユニットにおいても検出されていないかチェックし、重複して検出されている場合には、送信電力の大きい方のデータを削除し、送信電力の小さい方のデータのみを残す。【００７１】
Ｓ３２においては、いずれかのクライアントＰＣ端末３０２から検索要求が有ったか否かが判定され、判定結果が否定の場合にはＳ３６に移行するが、肯定の場合にはＳ３３に移行する。Ｓ３３においては、ユーザが入力した図書名等の検索キーに基づき図書ＤＢを検索して予め登録されているＩＤ情報を取得する。【００７２】
Ｓ３４においては、ＤＢ３０１から取得したＩＤと対応する位置情報、即ち棚番号を取得する。Ｓ３５においては、検索結果を要求元のＰＣ端末に出力する。ＰＣ端末３０２においては、例えば表示装置の画面上に書架全体の図を表示し、推定したタグ位置を色を変えた四角い領域で表示する。【００７３】
Ｓ３６においては、いずれかのクライアントＰＣ端末３０２から統計情報の要求が有ったか否かが判定され、判定結果が否定の場合にはＳ３０に移行するが、肯定の場合にはＳ３７に移行する。Ｓ３７においては、例えばＤＢ内の記録データを統計処理し、在庫リスト、誤位置リスト、取り出し中リスト、本の稼働率（所定期間内に書架から何回あるいは何時間取り出されたか）等を算出、出力する統計処理が実行される。Ｓ３８においては、統計処理結果を要求元のＰＣ端末に出力する。【００７４】
図１４は、実施例３におけるタグ位置検索処理の内容を示すフローチャートである。この処理は、各ＩＤタグ読取装置２００において常時実行される。Ｓ４１においては、前回のスキャンから一定時間（例えば０〜数十秒）経過したか否かが判定され、判定結果が否定の場合にはＳ４１に戻るが、肯定の場合にはＳ４２に移行する。【００７５】
Ｓ４２においては、全棚スキャンが完了したか否かが判定され、判定結果が否定の場合にはＳ４３に移行するが、肯定の場合にはＳ４９に移行する。Ｓ４３においては、切替スイッチ２１５を制御して未読の棚に切り替える。Ｓ４４においては、全てのアンテナの送信電力を最小レベルに設定する。Ｓ４５においては、タグのＩＤ読み取り処理を実行する。即ち、実施例１の図８のＳ１１からＳ１５の処理を実行する。【００７６】
Ｓ４６においては、読み取ったＩＤ、送信電力、棚番号（およびアンテナ番号）、時刻等を記録する。Ｓ４７においては、送信電力が予め定められた最大値か否かが判定され、判定結果が否定の場合にはＳ４８に移行するが、肯定の場合にはＳ４２に移行する。Ｓ４８においては、全てのアンテナの送信電力を１ステップ上げ、Ｓ４５に移行する。【００７７】
Ｓ４９においては、ＩＤが重複するデータについて、送信電力が最低のもの以外を削除する。この処理および前記した複数のＩＤタグ読取装置２００間の重複削除処理は、タグが送信電力が最低で検出できた棚に存在するものと推定するものであり、ＩＤタグの位置を推定する位置推定手段に相当する。【００７８】
Ｓ５０においては、ＩＤが検出されたデータを全て保存する。Ｓ５１においては、前回のスキャン時のＩＤ検出データとの差分、即ち前回検出されておらず今回検出されたもの、前回検出されていて今回検出されなかったものを抽出する。Ｓ５２においては、差分データをＤＢサーバ３００に送信する。
以上のような構成および処理によって、図書館等における多数の図書がほぼリアルタイムに精度よく管理可能となる。【００７９】
以上実施例を説明したが、本発明には以下のような変形例も考えられる。実施例１においては、共振アンテナ回路板１５をアンテナと並行に配置する例を開示したが、共振アンテナ回路板１５を底面に配置する構成も考えられる。このようにすることによって、送受信アンテナと直交して読み取りにくいＩＤタグを読み取り易くすることが出来る。【００８０】
実施例２においては、アンテナごとに受信信号の強度を検出し、その時の送信電力パターンと合わせて検出されたＩＤタグの位置を推定してもよい。実施例２においては、直方体の長手方向の成分を有する磁界を生成する例を開示したが、例えば図１０に示した対向する２面に配置された４つのアンテナ９３、９４、９７、９８を使用し、アンテナ９３、９８を位相０度で、アンテナ９４、９７を位相９０度で駆動することにより、各アンテナの軸を含む平面内に回転磁界を生成することもできる。従って、例えばベルトコンベア上のＩＤタグを読み取る場合に、コンベアの移動方向と直角な面にアンテナを設置することなく、例えばコンベアの両側面に複数のアンテナを配置することにより、ＩＤを読み取ることができる。【００８１】
実施例２において、アンテナ９３と９７の間に長手方向の磁界を生成するためには、隣接していないアンテナ９２、９８を位相０度で、アンテナ９４、９６を位相１８０度で駆動するようにすればよい。【００８２】
実施例３において、例えば図書の検索を要求された時に該当するタグがＤＢに記録されている棚に有るか否か、再読み取りチェックを行なうようにしてもよい。また、アンテナ番号までデータを記録し、棚のその部分にあると推定されるかを表示するようにしてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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