JP3632110B2 - Code recognition device - Google Patents
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Description
【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、[0001]
[Industrial application fields]
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is effective when applied to a technique for improving the identifiability of a plurality of tags in a system that reads code information stored in a tag storage means without contact.
[0002]
[Prior art]
A technology that detects the electronic tag that a user owns or wears in a facility such as a ticket gate of a station, a ski resort, or a golf course, and reads information recorded in an IC inside the tag, so-called contact Research on less ID recognition technology has been conducted.
[0003]
Among these, in particular, an electromagnetic wave having a constant frequency (100 to 400 kHz) is emitted from the antenna of the controller, and the operation power is generated in the tag using the electromagnetic induction of the electromagnetic wave, and the ID code stored in the IC is sent to the controller side. The RF / ID (Radio Frequency IDentification) method for replying has been put into practical use.
[0004]
Although the above-mentioned RF / ID method has a difficulty in that only a few bytes of code data can be transmitted because the maximum reading range of the controller is about several mm to 1,000 mm and power generation is performed by electromagnetic induction from the outside of the tag. Since it is not necessary to replace the battery, it can be used by being embedded or sewn in clothing or personal items, and the field of use is expected to expand in the future.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional RF / ID method of this type, when there are a plurality of tags in the recognition area of the controller antenna, the response signals from the ICs of the tags interfere with each other, making it difficult for the controller to recognize the ID. In many cases, only response signals from tags with good communication conditions can be recognized.
[0006]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to identify individual tags even when a plurality of tags exist in the recognition area of the controller in the RF / ID method. Is to provide new technology.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes a plurality of sense antennas wound with conductive wires to receive a response code from a tag, an excitation antenna that is arranged around the sense antenna and outputs an excitation electromagnetic wave to the tag, and the plurality of the plurality of sense antennas. Switching means for sequentially switching and receiving response signals from the sense antenna; receiving means for recognizing a response signal received from the sense antenna via the switching means; oscillating means for giving a predetermined oscillation frequency to the excitation antenna; Code recognition comprising a demodulating means for demodulating the response signal recognized by the receiving means, and a control means for controlling the switching means and the oscillating means, and for notifying the demodulated signal obtained by the demodulating means to the host interface in the apparatus, the sense antenna is configured to place in the plane direction a plurality of windings made of conductors on a flat substrate Take-wound body is obtained by increasing the number of turns of the conductor for those disposed in the vicinity of the center than those disposed in the vicinity of the periphery on the plane substrate.
[0011]
[Action]
The inventor's research has revealed that the recognizability is enhanced by arranging the wound bodies side by side in the plane direction. It was also found that when the sense antenna is arranged inside the excitation antenna, the sense antenna arranged near the periphery is more susceptible to the influence of the excitation antenna than the one near the center. In view of this, the present inventor has made the number of turns of the sense antenna arranged in the vicinity of the periphery on the planar substrate smaller than that in the vicinity of the center in order to prevent disturbance of the excitation radio wave from the excitation antenna.
[0013]
That is, when a tag is recognized in the vicinity of the excitation antenna, since it is in the vicinity of the excitation antenna, relatively strong oscillation is possible. Therefore, there is no problem in sensitivity even if the number of turns of the sense antenna that receives the response signal is small.
[0014]
In this manner, the nonuniformity of detection sensitivity is corrected by changing the number of windings depending on the arrangement part of the wound body on the flat substrate.
It should be noted that excitation and reception of a plurality of wound bodies are switched by a switching circuit and scanned, and this switching circuit is controlled by a control circuit.
[0015]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the code recognition apparatus of the present invention. The code recognition device 1 includes a
[0016]
Details of each component will be described below.
(Oscillation circuit 8)
The
(Excitation antenna 12)
The
(Sense antenna 13)
As shown in FIG. 2, the
[0017]
In FIG. 2, the
[0018]
Furthermore, as shown in FIG. 3, the winding diameter may be changed between the sense antenna 13a (diameter: l2) disposed in the center and the sense antenna 13b (diameter: l2) disposed in the vicinity of the periphery.
(Switching circuit 11)
The switching circuit 11 is composed of an analog multiplexer. In the switching circuit 11, a predetermined address is assigned to each of the plurality of
(Receiving circuit 10)
The
[0019]
Since these two signals have different frequencies, the receiving
(Demodulation circuit 6)
The
[0020]
Here, a 1/10 component (10 kHz in this example) of the frequency of the response signal is recognized as “1”, and a 1/8 component (12.5 kHz in this example) is recognized as “0” as a binary signal.
[0021]
Only these frequency components are amplified by an amplifier (not shown) in the
The
(Control circuit 5)
The
(Upper interface 7)
The host interface 7 is configured by a serial interface such as RS-232C, for example, and has a function of communicating with the host computer. (Tag structure)
As shown in FIG. 4, the
[0022]
The
The
[0023]
The coil L constituting the
[0024]
When the
(Reading timing)
FIG. 6 is a chart showing the read timing from the
[0025]
As shown in the figure, reading is started by a trigger signal (start trigger) generated by the
[0026]
At this time, when there is no read data from the
[0027]
Such shortening or skip processing can be easily controlled by the ROM in the control circuit. Thus, by shortening or skipping the reading time, the reading time for one cycle can be shortened, and efficient tag recognition becomes possible.
(Entry / exit management system to which this embodiment is applied)
FIG. 5 is a block diagram showing an entrance / exit management system using this system. This figure is a system for managing entry / exit to / from a conference hall in an international conference, for example. International conferences generally limit the area where they can enter depending on the type of job, such as VIP, attendant, SP, and media. In the example of the figure, a scanner (3a, 3b, 3c) is installed for each gate (27a, 27b, 27c), and the name plate of the person entering / exiting is provided by an antenna (4a, 4b, 4c) from this scanner. The embedded
[0028]
These gates (27a, 27b, 27c) are provided at the entrance / exit of each zone, and reading information at the time of entry / exit from the scanner (3a, 3b, 3c) is passed through the controller (2a, 2b, 2c). The data is collected by the
[0029]
When identifying the ID from the
[0030]
Further, the
[0031]
In this example, an international conference is taken as an example, but it can also be applied to an airport special waiting room, a baseball field, a ball game field, a racetrack, a ski resort, a golf driving range, and the like.
[0032]
【The invention's effect】
According to the present invention, by arranging a sense antenna inside the excitation antenna and using a plurality of winding bodies made of conductors for the sense antenna, it becomes possible to communicate with the tag for each winding body. Therefore, even if a plurality of tags exist in the detection area of the sense antenna, individual tags can be identified without causing interference.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a code recognition device according to the present invention. FIG. 2 is a plan view showing an arrangement state of an excitation antenna and a sense antenna on a flat substrate. FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a tag. FIG. 5 is a block diagram showing a system configuration to which the present invention is applied. FIG. 6 is a chart showing a read timing in a control circuit in an embodiment. Figure [Explanation of symbols]
1 ... code recognition device,
2 ... Controller part,
3 ... scanner part,
4 ... Antenna part,
5 ... Control circuit,
6 ... demodulation circuit,
7: Upper interface,
8: Oscillator circuit,
10: Receiving circuit,
11 ... switching circuit,
12 ... Excitation antenna,
13 ... sense antenna,
13a ... sense antenna,
13b ... sense antenna,
15 ... tag,
16 ... planar substrate,
21 ... Antenna,
22 ... Rectifier circuit,
23. Tag control circuit,
24 ... Memory,
25 ... management computer,
26 ... Database,
Claims (1)
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。A code recognition device that reads code information from an IC provided in a tag in a non-contact manner, and is arranged around a plurality of sense antennas wound with conductive wires to receive a response code from the tag. , An excitation antenna that outputs an excitation electromagnetic wave to the tag, a switching unit that sequentially switches and receives response signals from the plurality of sense antennas, and a reception unit that recognizes a response signal received from the sense antenna via the switching unit Oscillating means for applying a predetermined oscillation frequency to the excitation antenna, demodulating means for demodulating the response signal recognized by the receiving means, and the switching means and the oscillating means, and obtained by the demodulating means. Control means for notifying the demodulated signal to the host interface ,
In the sense antenna, a plurality of winding bodies made of conductive wires are arranged in a plane direction on a flat substrate, and the winding bodies are arranged near the center rather than those arranged near the periphery on the flat substrate. A code recognizing device characterized in that an object has increased the number of windings of a conductor .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11598195A JP3632110B2 (en) | 1995-05-15 | 1995-05-15 | Code recognition device |
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