(57)【要約】【課題】チップカードは、チップカード内のデータによって識別するために、本（１１）等の対象物の平面支持体上に固定されること、および携帯型リーダは、カードのデータを読取るために、アンテナを備えることを特徴とする非接触読取システムの提供。【解決手段】リーダ（１６）のアンテナは、大きなサイズの渦巻きと直列に配置された小さな渦巻きから成り、これらの渦巻きは同心であり、同一の巻き方向を有する。アンテナから所与の距離で、アンテナに対し平行なアンテナが生成する電磁界の成分（Ｈ）の最大値が得られる。アンテナによって放射された電磁信号のチップカードによる受信は、アンテナがカードから所与の距離で、カードの支持体に関して垂直の位置に配置されたときに、最大となる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触読取システムにおいて、非接触スマートカード（１４）を備え、各スマートカードは、スマートカードのチップ内に含む識別データによって対象物（１１）を識別する目的でこの対象物上に配置され、また、前記システムは、モバイル式リーダ（１６）を備え、前記リーダ（１６）は、前記識別データを読取るためのアンテナを主に装備し、その際、各スマートカードは、前記対象物の平坦な支持体に固定される、非接触読取システムであって、
前記システムは、前記リーダのアンテナが、大径の１ターン（２６）と直列の少なくとも１つの小径のターン（２４）が固定された平坦なアンテナ支持体から成り、前記ターンは、同心で、同一の巻き方向を有し、それによって、前記アンテナ支持体がスマートカードの前記平坦な支持体に対して垂直に配置されたときに、前記アンテナ支持体に平行なアンテナが生成した電磁界の成分（Ｈ）の最大値を得て、前記アンテナによって送信される電磁信号のスマートカードによる受信を最大とすることを特徴とする非接触読取システム。
【請求項２】
前記小径のターン（２４）および前記大径のターン（２６）は、円形ターンであることを特徴とする請求項１に記載の非接触読取システム。
【請求項３】
大径の円形ターンの径と小径の円形ターンの径との間の比は、２から３の間であることを特徴とする請求項２に記載の非接触読取システム。
【請求項４】
前記リーダは、直列の３つの簡単なアンテナを含み、各アンテナは、大きなターン（２６）と直列の小さなターン（２４）を備え、アンテナワイヤーは、結果として生じるアンテナが対称となることを重視し、かつ半径対称性（図５）に従って均一分布の電磁界を得るように巻付けされることを特徴とする請求項３に記載の非接触読取システム。
【請求項５】
前記非接触スマートカードは、垂直面等の所定の平面に対し実質的に平行である対象物の平坦な支持体に固定されることを特徴とする請求項１、２、３、または４に記載の非接触読取システム。
【請求項６】
前記対象物は、図書館の棚に配置される本であることを特徴とする請求項５に記載の非接触読取システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触チップカード、スマートカード、およびスマートカードのチップが含む情報をリーダで読み取ることができるように、電磁結合によってカードに必要なエネルギーを供給するリーダを使用するシステムに関し、特に、対象物上に配置されるスマートカード用の非接触読取システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、非接触型トランシーバシステムが、多くの用途で広く使用されている。これらの用途の１つが、非接触スマートカードであり、例えば公共交通分野等の各種分野において多く使用されている。スマートカードは、支払いの手段としても発達している。
【０００３】
非接触カードとそれに関連したリーダとの間での情報のやり取りは、その非接触カードに収容されたアンテナとリーダ内に位置するもう１つのアンテナとの間の遠隔電磁結合によって達成される。情報の展開、記録および処理のために、非接触カードは、メモリーゾーンおよびマイクロプロセッサとして作動するチップを装備し、アンテナに接続される。
【０００４】
非接触スマートカードの重要性を増しつつある別の用途は、本、ディスク（ＣＤ  ＲＯＭまたはＤＶＤ）等の販売またはレンタル用に設計された対象物を識別するための使用である。この用途において、各対象物上に配置された非接触カードのチップは、対象物の識別データをメモリに含み、このことによって、対象物にインデックスを付けて、買い手（販売の場合）または加入者（レンタルの場合）が入手するときに対象物を識別することができる。
【０００５】
図書館の棚に配置された本の表紙に配置された読取ラベルのためのシステムが市販されている。このシステムでは、携帯型リーダに、平坦な支持体上に配置された読取アンテナが含まれる。
【０００６】
読取り中、平坦な支持体は、読取るラベルに対し平行に保持され、リーダのアンテナが提供する電磁界は、 ラベル面に対し厳密に垂直にされる。したがって、主に使用されるのは、アンテナの先端部の磁力線である。そのためには、アンテナの先端を本の綴じ目に非常に近く、すなわち約１ｃｍの距離に維持することが必要となる。綴じ目は必ずしも一列に揃ってはいない場合、本のなかには、後ろへずれて遠すぎてしまい本の前をリーダが通ったときに検出されないものもある。そのためアンテナは、本の綴じ目が棚でどのような位置にあっても識別されるように綴じ目を覆わなければならず、実行速度だけでなくリーダの効率が制限される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上の理由から、本発明の主な目的は、棚に置かれ、識別用の非接触カードが取り付けられた対象物を読取るためのシステムを提供することにある。このシステムにおいて、識別用に使用される携帯型リーダのアンテナは、非接触カードの平面に対し垂直に保持され、読取り中の対象物と接触または接触に近い状態にならない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このように、本発明の目的は、非接触読取システムにおいて、非接触スマートカードを備え、各スマートカードは、スマートカードのチップ内に含む識別データによって対象物を識別する目的でこの対象物上に配置され、また、システムは、モバイル式リーダを備え、リーダは、前記識別データを読取るためのアンテナを主に装備し、その際、各スマートカードは、前記対象物の平坦な支持体に固定される、非接触読取システムを提供することである。リーダのアンテナは、大径の１ターンと直列の少なくとも１つの小径のターンが固定された平坦なアンテナ支持体から成り、これらのターンは、同心で、同一の巻き方向を有し、それによって、前記アンテナ支持体がスマートカードの平坦な支持体に対して垂直に配置されたときに、アンテナ支持体に平行なアンテナが生成した電磁界の成分（Ｈ）の最大値を得て、アンテナによって送信される電磁信号のスマートカードによる受信を最大とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の意図、目的および特徴は、添付図面を併用したときに、下記の説明からいっそう明らかになる。下に説明する本システムは、本発明の好適な用途において使用され、何か特定の本を探しているときか、在庫調査中のどちらかに、図書館または書店で本を識別する。図１に示したこの用途において、本１０は、棚１２に並んで配置されている。本１１のような各本は、所定の位置で表紙に配置された非接触カード１４を有する。非接触カードは、裏表紙に配置されてもよいことに留意されたい。この非接触カードは、リーダとデータをやり取りするためのアンテナを取り付けられたスマートカードである。チップは、それが配置された本の識別を含むだけでなく、本の内容についての情報、または図書館の場合では、その本を借りた人の識別を含むこともできる。
【００１０】
非接触カードを読取るために使用されるリーダは、アンテナ支持体１６を伴ったリーダである。アンテナ支持体１６は、好適実施形態においては、円形で、本の背に対して平行である。実際には、この場合には垂直面である非接触カードが配置された表紙の面に対して垂直である。リーダは、リーダが本の綴じ目に対して平行に移動されるときに、操作者の手に保持されるハンドル１８も備える。ケーブル２０が、リーダを処理ユニット２２に接続し、カード１４によって送信されたデータを収集する。この通信は、ハンドル１８内に配置された送信機と処理ユニット２２の入力部の受信機を使用して無線で行うことも可能であることに留意されたい。
【００１１】
本発明にかかるリーダの実施形態を図２に示す。このようなアンテナには、大きな１ターン２６と直列の小さな１ターン２４が含まれ、この２ターンは、図では矢印によって示した方向と同一方向に巻付けられている。Ｌ１が大きな１ターンのインダクタンスの場合、Ｌ２は、小さな１ターンのインダクタンスであり、Ｍは、この２ターン間の相互インダクタンスである。従って、総インダクタンスは、
Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２＋Ｍ
となる。
【００１２】
ターン２４および２６の２ターンは、独立していてもよく、同方向に巻付けられるのであれば平行に配置されてもよいことに留意されたい。しかしこの場合、結果として生じるインダクタンスは、２つのインダクタンスの和ではなく、２つのインダクタンスの小さい方より小さくなることもあり得る。共振に非常に近いと仮定すると、電磁界の同一値を得るために、より大きな電流を通さねばならず、同様の結果を得るために、より多くのエネルギーが必要になる。
【００１３】
直列の２つのターンが生成した電磁力線は、各々のターンが生成した磁力線の合力であり、図３に示されている。小径のターン２４は、磁力線２８を生成し、大径のターン２６は、Ｘ軸で表したアンテナ支持体から同一距離ｄ（縦座標）での磁力線２８より強い磁力線３０を生成する。２つのターンの巻付け方向は同一であるため、磁力線２８および磁力線３０も同一方向、例えば時計回り、にある。結果として、すべてのポイントごとに、アンテナ支持体の面に対して平行な成分Ｈを有する電磁界Ｈが存在する。電磁界Ｈは、２つのターンにより生じた同一方向の成分の和であり、そのため２つの成分の各々よりはるかに強い値を有する。アンテナに対し垂直な成分については、アンテナ支持体に対し垂直な２つの成分の場合、２つのターンが互いに打ち消し合うために、２つのターンの間では小さいことに留意されたい。
【００１４】
図４は、アンテナ支持体に対し平行な半径状の成分Ｈの値を、２つのターンに共通した中心Ｏからの距離Ｄの関数として表す。比較のために、曲線３２は、小さなターンはなく１つの大きなターンのみがある場合の成分Ｈの値を表す。この値は、測定がターンに近ければ近いほど、大きくなる。このためターンの真上に曲線の最大値があり、これはこの位置で磁力線が水平になるためである（図３の線３０）。
【００１５】
もう１つの曲線３４は、アンテナが図２に示した大きなターン２６と直列の小さなターン２４の構造を有するときのアンテナ支持体に平行な半径状の成分Ｈの値である。この場合、成分Ｈの値は、大小のターンそれぞれが放射した電磁界であるために、前述したように計算される。結果として、２つのターンの中心から急速に大きくなる曲線３４となる。
【００１６】
効率的な読取を得るために重要なパラメータは、成分Ｈの値が閾値Ｈ１以上の値を有さねばならないことであり、閾値Ｈ１は、リーダとスマートカードとの間で維持されるべき最短距離を決定する。この距離、すなわち読取りに都合のよい距離を５ｃｍと仮定すると、閾値Ｈ１は図４に示した水平な直線に相当する。図から分かるように、値Ｈ１は、大きなターン２６の両側に伸びる大きな間隔Ｌ間になる。他方、小さなターンが存在しない場合、値Ｈ１は、間隔ｌ間となり、これは十分に効率的な読取を提供することができない。
【００１７】
ターンは、本発明を実施するために、（同心のままではあるが）長方形の形状を有することもできるが、円形が最も適した形状であることが明らかになる。長方形のターンで良好な読取効率を得るために、操作者は、スマートカードに対し平行な位置にリーダのハンドルを維持しなくてはならない。他方では、円形形状を有し、そのため半径対称性であるターンでは、ハンドルがカードに対して平行でない場合であっても円形ターンは常に同一の電磁力線を生成するので、リーダのハンドルの位置によって読取に大きな違いがないことは明らかである。
【００１８】
できるだけ最良の効率を得るために、大きなターンの径と小さなターンの径との間の比を最小２から最大３の間に維持することが重要である。この比は、動作ゾーン（図４のＬ）の広さとアンテナの範囲とのトレードオフを行うのに役立つ。この様式では、この比が２に近づくほど、動作ゾーンは狭くなるが、アンテナの範囲は広がる。反対に、この比が３に近づくのにつれ、動作ゾーンは広くなるが、アンテナの範囲は狭まる。
【００１９】
好適実施形態において、図２に示したように、リーダのアンテナは、数個の簡単なアンテナ（１つの小さなターンと直列の１つの大きなターン）で構成される。この様式では、リーダのアンテナは、図５に示した方法で作製することができる。この実施形態において、アンテナワイヤー４０は、３／４ターン超を時計回りに巻付けられ、次に小径のターン４２が続く。この小さなターンに、３／４ターン超の大径の巻線が続き、次により小さなターン４６が続く。このターン４６に、３／４ターン超の大径４８の巻線が続き、これはさらに小さなターン５０と直列している。最後に、ターン５０に３／４ターン超の大径５２の巻線が続き、最初の巻線の始点、すなわち電力供給源５４に戻る。電力供給源５４について、この実施形態の形が、均一な動作のために擬似対称な誘導負荷を得るのに役立つ。この具体的な実施態様においては、図２に示したような３つの簡単なアンテナを直列に配置することは、アンテナが非接触システムの動作周波数に容易に同調することができるインダクタンス値を得るのに役立つ。インダクタンス値が高すぎる場合、アンテナを動作周波数に同調することは、困難であるか、不可能である。加えて、本実施形態の形は、十分に高い値である電磁界と妥当なサイズのリーダとの良好なトレードオフを行うのに役立つ。
【００２０】
すでに述べたように、本発明にかかるシステムは、書店または図書館にある本の識別に関する。例えば、図書館では、リーダは、良好なエルゴノミクスを提供し、また既知の照会先からタイトルまたは巻を検索するための使用を容易にする。このため、正しい本を検出するとただちに音を鳴らすブザーを設けることができる。例えば、増加する整理番号に基づいた本の順序付けを調べることによって、本が適切に配置されているか確認することもできる。本を棚から取り出さずに、その本に関連したデータを調べることもできる。ディスク（ＣＤ  ＲＯＭまたはＤＶＤ）に同じ類の使用をすることもできることに留意されたい。
【００２１】
このようなシステムによって、製品をストックし、１日の終わりに棚でリストアップし、購入時にレジで検出する店舗または施設に製品が入ってきたときに、製品を照合する全ての用途が可能となる。
【００２２】
本発明にかかるリーダは、リーダのアンテナ面に対し垂直な面と完全に平行であるスマートカードに特によく適合するが、リーダのアンテナは、アンテナ面に対し垂直でないスマートカードにも使用することができる。リーダのデザインにより、識別されるどのような対象物間にも通すことができ、特に、衣料品店の衣服の間に入れることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】各々に非接触型カードを装備する本が置かれた図書館の棚の前のリーダを示した本発明にかかる読取システムを表す図である。
【図２】直列の小さな１ターンおよび大きな１ターンで構成された本発明にかかるリーダのアンテナを表す図である。
【図３】本発明にかかるリーダによって放射される電磁力線を示す図である。
【図４】一方は従来のリーダによって放射された電磁界の値を、他方は本発明にかかるリーダによって放射された電磁界の値を表す図である。
【図５】本発明にかかるシステムにおいて使用されるリーダの好適実施形態を表す図である。
【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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【国際調査報告】
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