(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
データキャリアが取り付けられた物品を複数載置する載置台と、
前記物品を通過させるための開口部が設けられたアンテナコイルを有し、前記載置台に対して揺動自在に軸支されるアンテナ部と、
前記アンテナ部を介して前記データキャリアと通信する識別部と、
を備えた非接触識別システムであって、
前記載置台に載置された複数の前記物品が前記アンテナコイルの前記開口部を通過するように前記アンテナ部が前記載置台に対して揺動することによって、前記データキャリアと前記アンテナコイルとの距離および前記データキャリアの表面が定義する平面と前記開口部が定義する平面のなす角度を変更して、前記複数の物品と前記アンテナコイルとの間で通信する
ことを特徴とする非接触識別システム。
【請求項２】
物品に取り付けられたデータキャリアと、開口部を有するアンテナコイルとの間で通信を行うことにより前記物品を識別する非接触識別方法であって、
前記物品を載置台に複数載置するステップと、
前記載置台に対して揺動自在に軸支されている前記アンテナコイルを前記載置台に載置された複数の物品が前記開口部を通過するように該軸の回りに揺動させて、前記データキャリアと前記アンテナコイルとの距離および前記データキャリアの表面が定義する平面と前記開口部が定義する平面のなす角度を変更して、前記複数の物品と前記アンテナコイルとの間で通信するステップと、
を含むことを特徴とする非接触識別方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物流システム，物品管理システム等の非接触識別システム，この非接触識別システムに用いられるアンテナコイル及び非接触識別方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の物流システム又は物品管理システムとしては、たとえば、図書館において図書の貸出，返却処理を行う図書管理システムがある。
【０００３】
このようなシステムでは、図書館が管理する図書に管理用のタグ（データキャリア）を貼付等によって固定しておき、貸出又は返却手続を行う際には、識別装置のアンテナに近接する所定の位置に図書を載置する。識別装置のアンテナとタグとの間では、例えば、特許第２６８３３０５号に開示されているような通信方法によってデータの送受信を行う。すなわち、識別装置のアンテナからは所定周波数の搬送波を変調して生成された送信信号をタグに送信する。タグでは、識別装置のアンテナから送信された信号に基づいて、データの読み出し／書き込みを行うとともに電力の供給を受ける。識別装置のアンテナから送信された信号に対して、タグのアンテナの負荷インピーダンスを読み出されたデータに応じて変化させることにより、タグから識別装置のアンテナに所望のデータを送出する、いわゆるロードスイッチング方式によって通信を行うことができる。
【０００４】
このようにしてアンテナとタグとの間で通信を行い、必要な情報を識別装置がアンテナを介して取得することにより図書の貸出又は返却手続を行うようになっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術の場合には、下記のような問題が生じていた。
【０００６】
複数冊の図書が積み重ねられた場合には、図書に固定されたタグも複数枚が、ある間隔をおいて積み重ねられる。このように配置された複数枚のタグを固定されたアンテナとの間で通信を行う際に、アンテナからの距離が長くなり通信距離が不足するタグが現れる。図９に、固定されたアンテナコイルが発生する磁力線を示す。このような磁界が生じている場合に、アンテナコイルに対してある間隔を隔てＡ部，Ｂ部，Ｃ部，Ｄ部，Ｅ部に配置された複数のタグ（タグはアンテナコイルに平行に配置されているものとする。）と鎖交する磁界の強さは各部における磁界ベクトルの大きさで表される。ここで、タグがＡ部にある場合には、アンテナコイル内部で発生する最大磁界がタグと鎖交するため、タグに供給されるエネルギーは最大となる。Ｂ部、Ｃ部とアンテナコイルに直交する方向にアンテナコイルから遠ざかるにつれて磁界の強さが弱まるためタグに供給されるエネルギーは弱くなる。また、Ｄ部、Ｅ部とアンテナコイルに平行な方向にアンテナコイルの中央位置から遠ざかるにつれてタグと鎖交する磁界成分が減っていくため、タグに供給されるエネルギーは弱くなる。図１０は、このような各位置でのタグへの電力供給レベルの差を振幅の差として表したものである。このように、固定したアンテナに対して、ある距離をもって配置された複数のタグのうちには通信距離が不足するタグが現れる。このため、全てのタグを正確に読み取ることができなかった。
【０００７】
また、図書に固定されたタグ同士の干渉によりタグの共振周波数が下がるため、複数枚のタグを一度に正確に読み取ることができないという問題もあった。
【０００８】
その対策として、予めタグの共振周波数を高めに設定しておく方法が知られているが、この場合には識別装置のアンテナの共振周波数とタグの共振周波数とのずれが生じるため通信距離が大きく低下してしまうという問題が生じ、結果として、多数の図書を積み重ねて読み取ることができないという問題があった。
【０００９】
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、複数のタグとの間で確実に通信を行うことができる非接触識別システム及びアンテナコイルを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、データキャリアが取り付けられた物品を複数載置する載置台と、前記物品を通過させるための開口部が設けられたアンテナコイルを有し、前記載置台に対して揺動自在に軸支されるアンテナ部と、前記アンテナ部を介して前記データキャリアと通信する識別部と、を備えた非接触識別システムであって、前記載置台に載置された複数の前記物品が前記アンテナコイルの前記開口部を通過するように前記アンテナ部が前記載置台に対して揺動することによって、前記データキャリアと前記アンテナコイルとの距離および前記データキャリアの表面が定義する平面と前記開口部が定義する平面のなす角度を変更して、前記複数の物品と前記アンテナコイルとの間で通信することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、物品に取り付けられたデータキャリアと、開口部を有するアンテナコイルとの間で通信を行うことにより前記物品を識別する非接触識別方法であって、前記物品を載置台に複数載置するステップと、前記載置台に対して揺動自在に軸支されている前記アンテナコイルを前記載置台に載置された複数の物品が前記開口部を通過するように該軸の回りに揺動させて、前記データキャリアと前記アンテナコイルとの距離および前記データキャリアの表面が定義する平面と前記開口部が定義する平面のなす角度を変更して、前記複数の物品と前記アンテナコイルとの間で通信するステップと、を含むことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を説明する。
【００２０】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照して、第１の実施形態に係る非接触識別システムについて説明する。
【００２１】
図１は非接触識別システムのうち識別装置の全体構成を模式的に示す図であり、図２は同装置の各部の構成の概略を示すブロック図である。
【００２２】
識別装置１は、主として、アンテナ部２，アンプ部３，コントローラ部４及びＰＣ（パーソナルコンピュータ）５からなる。
【００２３】
図３にアンテナ部２の構成を示す。アンテナ部２は、アンテナコイル１０とマッチング回路１１からなる。アンテナコイル１０は略ロの字形をなす金属パイプ又は線材によって形成される。アンテナコイル１０の両端部は互いに平行に外方に延伸され、マッチング回路１１を経て、同軸ケーブルによってアンプ部３に接続される。なお、マッチング回路１１はアンテナコイル１０とのケーブル長が短い場合には、マッチング回路１１をアンプ部３側に含めた構成とすることもできる。この場合には、アンテナ部２はアンテナコイル１０部分のみによって形成される。マッチング回路１１は、アンプ部３と接続するフィーダーのインピーダンスとアンテナコイル１０のインピーダンスをマッチングさせる回路であり、アンテナコイル１０から延伸された両信号線間に２つの容量可変なコンデンサＣ１，Ｃ２が直列に接続され、両コンデンサＣ１，Ｃ２の接合部が接地された構成を有する。図４に示すように、アンテナコイル１０及びマッチング回路１１は、略ロの字形のアンテナフレーム１２に支持されており、アンテナフレーム１２は寄生容量の影響を避けるために誘電率の低い材料にて形成する。アンテナコイル１０及びアンテナフレーム１２の中央部には、通信対象であるタグが取り付けられた図書が貫通し得る開口部１３が形成されている。
【００２４】
アンプ部は３、主として、変調回路１５，送信部１６，受信部１７，復調回路１８及び入出力ＩＦ（インターフェース）１９からなる。変調回路１５は、コントローラ部４のＣＰＵ２０から出力された送信すべきデータ又はコマンドに応じて図示しない発振回路において生成された高周波を変調する。送信部１６では、変調回路１５において変調された信号を図示しない増幅回路によって増幅し、アンテナコイル１０を駆動する。アンテナ部２に受信された信号は、受信部１７を介して復調回路１８において復調される。入出力ＩＦ１９は、コントローラ部４との間での信号の伝送制御を行う。
【００２５】
コントローラ部４は、主として、ＣＰＵ２０，メモリ２１，入出力ＩＦ２２，２３からなる。ＣＰＵ２０はタグ３０へのデータの書き込み又は読み取りを制御する。メモリ２１は、タグ３０との通信を制御するプログラムや処理に用いられるデータ等を格納する。入出力ＩＦ２２は、アンプ部３との間での信号の伝送制御を行い、入出力ＩＦ２３は上位機器であるＰＣ５との信号の伝送制御を行う。
【００２６】
ＰＣ５は、主として、ディスプレイ等の表示部，キーボード等の入力部，演算処理及び判断処理を行うＣＰＵ，プログラムやデータが格納されるＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）及びＲＯＭ（リードオンリメモリ）等の記憶部，ＨＤ（ハードディスク）等の補助記憶装置を含む。コントローラ部４に対する制御、タグから得られたデータの処理、種々の情報の表示等を行う。ＰＣ５とコントローラ部４との間では、例えば、シリアルインターフェースであるＲＳ２３２Ｃに従って信号の伝送を行う。
【００２７】
図５は非接触識別システムのうちタグ（データキャリア）の構成の概略を示すブロック図である。タグ３０は、主として、アンテナコイル３１，送受信部３２，電源回路３３，復調回路３４，変調回路３５，メモリ制御部３６及びメモリ３７からなる。アンテナコイル３１によって受信された識別装置１からの信号は、送受信部３２を介して電源回路３３に出力され、装置各部を駆動するための電力が取り出される。また、アンテナコイル３１によって受信された識別装置１からの信号は、送受信部３２を介して復調回路３４に出力され、復調された信号はメモリ制御部３６に送られる。メモリ制御部３６はバスによってメモリ３７と接続され、コントローラ部４から与えられたコマンド又はデータに従ってメモリ３７にデータを書き込み又は読み出す。メモリ３７から読み出されたデータは、変調回路３５を介して送受信部３２に送られ、アンテナコイル３１を駆動する。ロードスイッチング方式で識別装置との通信を行う場合であれば、抵抗とＦＥＴ等のスイッチング素子とが直列に接続した変調回路を構成し、これをアンテナコイル３１に並列に接続し、スイッチング素子によってアンテナコイルの負荷を変化させることにより、データを識別装置へ送信する。
【００２８】
本システムを用いた物品の識別方法について説明する。
【００２９】
まず、タグが取り付けられた図書４０を複数冊まとめて所定位置に載置する。このとき、タグは図書の背表紙等に貼付等されており、表紙に平行に互いにある間隔を隔てて配置される。
【００３０】
次に、図６に示すように、アンテナコイル３１中央の開口部１３を積み重ねられた図書４０が貫通するように、アンテナ部２を、積み重ねた図書４０の上方から下方に向けて移動させる。
【００３１】
このようにすれば、いずれの図書４０に取り付けられたタグ３０も、アンテナコイル１０の移動に伴って、アンテナコイル１０面内あるいはアンテナコイル１０の中央部近傍のアンテナコイル１０に直交する方向の成分が大きい磁界と鎖交する。従って、タグ３０にはその位置にかかわらず、所要のエネルギーが供給されるため、いずれのタグ３０も正確に読み取ることができる。また、タグ同士が干渉して共振周波数がずれるような場合でも、アンテナコイル１０の移動により、個々のタグ３０とアンテナコイル１０との結合が高くなるので、それぞれのタグ３０を正確に読み取ることができる。
【００３２】
このようにすれば、図書に貼付されたバーコードをハンディスキャナを使って読み取る場合のような手作業が不要となり、複数冊の図書の貸出又は返却処理を一度に行うことができる。
【００３３】
アンテナ部２の移動は、操作者がアンテナ部２を手で保持した状態で移動させるようにしてもよいし、駆動手段としてのモータと連動するピニオンをアンテナ部２に設け、噛合するラックをテーブル等に設け、これらのアンテナ移動手段によってアンテナ部２を移動させるようにしてもよい。
【００３４】
また、アンテナコイル１０を固定しておき、物品移動手段としての可動テーブルの上に図書を積み重ね、可動テーブルの移動に伴って図書がアンテナコイル１０の開口部１３を通過するようにすることもできる。
【００３５】
（第２の実施形態）
図７に、第２の実施形態に係る非接触識別システムのアンテナ部２を示す。第１の実施形態と同様の構成については、同様の符号を用いて説明を省略する。
【００３６】
第１の実施形態では、アンテナ部２を載置面にほぼ平行に保ちながら、移動させているが、本実施形態では、アンテナフレーム１２の端部が丁番（案内手段）１４によって揺動自在に支持されている。
【００３７】
以下、本システムを用いた物品の識別方法について説明する。
【００３８】
まず、タグが取り付けられた図書４０を複数冊まとめて所定位置に載置する。この場合、読み取り可能なタグ３０の数は、図書４０を載置した状態でアンテナ部２を開閉できるだけの数に限られる。
【００３９】
図書４０を載置した状態で、開いたアンテナ部２を矢印の方向に閉じる。このとき、積み重ねられた図書４０はアンテナコイル１０中央の開口部１３を貫通するように配置されている。
【００４０】
いずれの図書４０に取り付けられたタグ３０も、アンテナ部２を閉じる過程で、アンテナコイル１０面内あるいはアンテナコイル１０の中央部近傍のアンテナコイル１０に直交する方向の成分が大きい磁界と鎖交する。このとき、タグ３０に直交する方向の磁界ベクトルの成分は、タグ３０とアンテナコイル１０とのなす角度によって異なる。
【００４１】
アンテナ部２の移動方向は、上述の閉じる方向と逆に、載置面に平行な状態からアンテナ部２を開く方向に移動させるようにしてもよい。
【００４２】
（第３の実施形態）
図８に、第３の実施形態に係る非接触識別システムのアンテナ部２を示す。第１の実施形態と同様の構成については、同様の符号を用いて説明を省略する。
【００４３】
第１の実施形態では、アンテナ部２を載置面にほぼ平行に保持しながら移動させているが、本実施形態では、アンテナコイル１０は傾斜して配置されている。
【００４４】
アンテナコイル１０は、使用者の手前側が低くなるように傾斜して支持台４１の上端面４１ａに保持されている（ここで、アンテナ部２は、アンテナコイル１０と支持台４１とから構成される）。支持台４１には、アンテナコイル１０に囲まれた上面部分に開口部を有する凹部４２が形成されている。アンテナコイル１０は、支持台４１の上端面４１ａに設けられている場合に限られず、支持台４１の内部に埋め込まれていてもよい。また、支持台４１は凹部４２を囲む壁状部材から構成されているが、面状の延長を有する支持台のパネルの一部をくり抜いて凹部４２を形成してもよい。
【００４５】
以下、本システムを用いた物品の識別方法について説明する。
【００４６】
使用者は、タグ３０が取り付けられた図書４０を複数冊積み重ねておき、積み重ねられた図書４０を支持台４１の前面あるいは上面側から凹部に差し入れ、底面の所定位置に載置する。図書４０を凹部の底面に載置する過程で、図書に取り付けられたタグとアンテナコイル１０によって発生する磁界が鎖交するので、アンテナコイル１０によってタグの情報を読み取ることができる。
【００４７】
上記実施形態では、アンテナコイル１０の形状は略ロの字形であるが、中央に開口部を有するような形状であれば円形等でもよく、アンテナコイル１０の形状はこれらに限られない。
【００４８】
また、上記実施形態では、タグ３０が図書４０に固定されている場合について説明したが、ビデオテープ，ＣＤ（コンパクトディスク），ＤＶＤ等を貸出・返却する場合にも適用することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、データキャリアが複数枚ある間隔で配置されている場合でも、識別装置のアンテナコイルの磁界の最も強い開口部をデータキャリアが通過するので、すべてのデータキャリアとの通信距離が不足することが無く、確実に通信を行うことができる。また、データキャリア同士が近接して共振周波数がずれる場合でも、アンテナコイルの磁界の最も強い開口部をデータキャリアを通過させることにより、アンテナコイルと各データキャリアとの結合が強くなるので、各データキャリアと確実に通信を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施形態に係る非接触識別システムの識別装置の全体構成を示す図である。
【図２】図２は本発明の実施形態に係る非接触識別システムの識別装置の各部の構成の概略を示す図である。
【図３】図３はアンテナ部の構成を示す図である。
【図４】図４はアンテナ部の外観構成を示す図である。
【図５】図５は本発明の実施の形態に係る非接触識別システムのタグの構成の概略を示す図である。
【図６】図６は本発明の第１の実施形態に係る非接触識別システムの使用状態を示す図である。
【図７】図７は本発明の第２の実施形態に係る非接触識別システムの使用状態を示す図である。
【図８】図８は本発明の第３の実施形態に係る非接触識別システムの使用状態を示す図である。
【図９】図９は固定されたアンテナコイルが発生する磁力線を模式的に示した図である。
【図１０】図１０は異なる位置でのタグへの電力供給レベルの差を示した図である。
【符号の説明】
１    識別装置
２    アンテナ部
３    アンプ部
４    コントローラ部
５    ＰＣ
１０  アンテナコイル
１１  マッチング回路
１２  アンテナフレーム
１３  開口部
３０  タグ
４０  図書
４１  支持台
【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】
0003797072.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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