JP2015065533A - 読み取りセンサー及び管理システム - Google Patents

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Abstract

【課題】磁界と電界との両方を用いて読み取り対象よりデータを取得可能にすることにより、簡易な構成で確実に読み取り対象よりデータを取得する。
【解決手段】読み取りセンサーは、誘電板20の第1の面20aに設けられ、電流が供給されることにより電磁波を発生して読み取り対象より非接触でデータを取得する帯状の導電素子30と、誘電板20の第1の面20aの裏面である第2の面を覆う金属板と、を有する。導電素子30は、直線状の第1の素子31と、直線状の第2の素子32と、から構成され、第1の素子31と第2の素子32とのなす角θ1が所定の鋭角になるように第1の素子31と第2の素子32とを第1の面20aに沿って一筆書き状に交互に接続した形状を有する。
【選択図】図3

Description

本発明は、無線タグ等に記憶されている情報を非接触で読み取るために用いられる読み取りセンサー及び管理システムに関する。
近年、物品管理棚に収納する物品に無線タグを取り付けて物品を管理する管理システムが知られている。このように無線タグにより物品を管理することができれば、物品の管理に要する人件費、労力及び作業時間を大幅に削減することができる。
かかる状況において、特許文献1は、収納する物品に備えられ、固有情報を記憶すると共に非接触で通信可能な無線タグと、磁界を用いて非接触で無線タグと通信するループアンテナと、ループアンテナを介して無線タグより取得した固有情報を管理する管理手段と、を有する管理システムを開示する。特許文献1に開示されている磁界を用いて無線タグと通信する方式は、一般に、距離の近い無線タグよりデータを取得する際に用いられる。
また、従来、ダイポールアンテナにより無線タグと電界を用いて通信するものが知られている。電界を用いて無線タグと通信する方式は、一般に、磁界を用いて無線タグと通信する方式に比べて、距離の遠い無線タグよりデータを取得する際に用いられる。
このように、従来は、無線タグよりデータを取得する際に、用途に応じて磁界と電界との何れか一方を用いて無線タグと通信している。
特開2003−72919号公報
しかしながら、従来の構成においては、磁界により無線タグと通信する方式及び電界により無線タグと通信する方式のうちの何れか一方の最適の方式を用いた場合であっても、データを取得できない無線タグが存在するという課題を有する。具体的には、磁界により無線タグと通信する方式では、距離の遠い無線タグからのデータを取得し難く、電界により無線タグと通信する方式では、距離の近い無線タグであっても、アンテナの最大放射方向から大きく外れる方向に存在する無線タグからのデータを取得し難いという課題を有する。
また、従来の構成においては、電界により無線タグと通信する方式において、データを取得できない無線タグを減らすためにはアンテナに細工を施す必要があり、アンテナ形状が複雑になるために製造コストが増大するという課題を有する。
本発明の目的は、磁界と電界との両方を用いて読み取り対象よりデータを取得可能にすることにより、簡易な構成で確実に読み取り対象よりデータを取得することができる読み取りセンサー及び管理システムを提供することである。
本発明に係る読み取りセンサーは、所定の誘電率を有する誘電板と、前記誘電板の第1
の面に設けられ、電流が供給されることにより電磁波を発生して読み取り対象より非接触でデータを取得する帯状の導電素子と、前記誘電板の前記第1の面の裏面である第2の面を覆う金属板と、を有する読み取りセンサーであって、前記導電素子は、直線状の第1の素子と、直線状の第2の素子と、から構成され、前記第1の素子と前記第2の素子とのなす角が所定の鋭角になるように前記第1の素子と前記第2の素子とを前記第1の面に沿って一筆書き状に交互に接続した形状を有する。
本発明に係る管理システムは、前記読み取りセンサーと、前記読み取りセンサーが前記読み取り対象より取得した情報を読み取る読取装置と、前記読取装置により読み取った情報を管理する端末装置と、を有する。
本発明によれば、磁界と電界との両方を用いて読み取り対象よりデータを取得可能にすることにより、簡易な構成で確実に読み取り対象よりデータを取得することができる。
本発明の第1の実施形態に係る読み取りセンサーの平面図である。 本発明の第1の実施形態に係る読み取りセンサーの底面図である。 本発明の第1の実施形態に係る読み取りセンサーのカバーを取り除いた状態の平面図である。 図3のA−A断面図である。 本発明の実施形態の変形例における読み取りセンサーの一部のカバーを取り除いた状態の平面図である。 本発明の実施形態における導電素子の電流及び磁界の向きを示す図である。 図6のB−B断面図である。 本発明の実施形態における導電素子を設けた誘電板の放射特性測定時における向きを示す図である。 本発明の実施形態における第1の素子及び第2の素子の数を異ならせた場合のX−Z平面における放射特性を示す図である。 本発明の実施形態における第1の素子及び第2の素子の数を異ならせた場合のY−Z平面における放射パターンを示す図である。 第1の素子と第2の素子とのなす角を5度にした際の誘電板の平面図である。 第1の素子と第2の素子とのなす角を8度にした際の誘電板の平面図である。 本発明の実施形態に係る管理システムのブロック図である。 本発明の実施形態に係る管理システムで用いる本棚の背面図である。 図14のC−C断面図である。
以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態に係る読み取りセンサー及び管理装置につき、詳細に説明する。なお、図中、X軸、Y軸及びZ軸は、3軸直交座標系を成し、Z軸の正方向を上方向とする。
<読み取りセンサーの全体構成>
本発明の実施形態に係る読み取りセンサー10の全体構成につき、図1から図4を参照しながら、以下詳細に説明する。
読み取りセンサー10は、誘電板20と、導電素子30と、金属板40と、カバー50と、切替器60と、接続線70と、接続線71と、を備えている。
誘電板20は、Z軸の正方向側から視て(平面視)矩形状である。誘電板20は、所定
の誘電率を有している。誘電板20は、読み取りセンサー10に物品を載置した際に物品に対する衝撃を和らげると共に、軽量化するために、発泡性を有する樹脂により形成されている。誘電板20は、例えばポリプロピレン(PP)又はポリエチレンテレフタレート(PET)により形成されている。
誘電板20は、物品とその物品を既に収納している棚との間に配置する場合もあるので、読み取りセンサー10を用いたことにより物品が収納できなくなる状態を回避するために、Z軸方向における厚みを極力薄くしている。誘電板20の厚みは、例えば5mmである。誘電板20は、Y軸方向(短手方向)の長さを、無線タグが設けられる物品を収納する棚の奥行きの深さに対応させている。
導電素子30は、帯状であり、誘電板20の第1の面20aに設けられていると共に、第1の面20aに沿ってジグザグ状に形成されている。導電素子30は、図1から図4の場合、複数設けられ、第1の面20aに所定間隔で配列して設けられている。本実施形態では、4つの導電素子30a、30b、30c、30dが、X軸方向(誘電板20の長手方向)に沿って、第1の面20aに所定間隔で配列して設けられている。なお、1つの誘電板20に設けられる導電素子30の数は、4つに限らず、1つ又は4つ以外の複数でもよく、読み取りセンサー10の用途に応じて適宜選択することができる。
導電素子30は、例えば、ポリエチレンテレフタレートにより形成されていると共に、誘電板20の第1の面20aに露出する面に銅箔を接着して構成されている。
導電素子30は、切替器60より電流が供給されることにより電磁波を発生し、読み取り対象である図示しない無線タグとの間で非接触で通信することにより、無線タグよりデータを取得する。
導電素子30は、距離の近い(例えば10mm離れた)無線タグと通信する場合には、磁界を用いて無線タグと通信する。この際、導電素子30は、誘電板20のY軸方向(幅方向)における幅Wの範囲内でジグザグ状に形成されているので、幅Wの範囲内におけるZ軸の正方向に存在する距離の近い無線タグより確実にデータを取得することができる。
導電素子30は、距離の遠い(例えば150mm離れた)無線タグと通信する場合には、電界を用いて無線タグと通信する。導電素子30は、電界を用いて無線タグと通信する場合にはダイポールアンテナとして機能し、例えばUHF帯を用いる。
従って、導電素子30は、距離の近い無線タグについては、磁界を用いてデータを取得するので、無線タグの存在する方向に関わらず確実にデータを取得することができる。また、導電素子30は、距離の遠い無線タグについては、電界を用いてデータを取得するので、確実にデータを取得することができる。なお、導電素子30の構成の詳細については後述する。
金属板40は、図4に示すように、第1の面20aの裏面である第2の面20bの全体を覆っている。金属板40は、導電素子30からの電界及び磁界のZ軸の負方向への拡散を遮蔽する。
カバー50は、図1及び図2に示すように、物品が載置される平面50aと、物品を収納する物品収納棚に対する取り付け面である底面50bと、を有している。底面50bには、図2に示すように、リブ51が設けられている。リブ51は、Z軸の負方向側から視て(底面視)長方形であり、Z軸の負方向に底面50bより突出すると共に、X軸方向(カバー50の長手方向)に沿って、底面50bに所定間隔で配列して設けられている。こ
れにより、カバー50は、誘電板20と切替器60とのZ軸方向における段差を小さくして、接続線70による切替器60と導電素子30との接続を容易にすることができると共に、切替器60と接続線70との断線を極力防ぐことができる。カバー50は、導電素子30及び金属板40を設けた誘電板20と、切替器60と、接続線70と、接続線71の一部と、を内部に収納している。カバー50には、切替器60と図示しない読取装置とを接続する接続線71を引き出すための図示しない挿通孔が形成されている。カバー50は、導電素子30と無線タグとの間で、非接触でデータを取得できるように、金属以外の材料により形成されている。カバー50は、例えば、ポリカーボネート(PC)、ポリ塩化ビニル(PVC)又はポリエチレン(PE)により形成されている。
切替器60は、アンテナ切替部であり、導電素子30に接続され、接続線71を介して図示しない電源から供給された電流を、接続線70を介して導電素子30に供給する。切替器60は、無線タグからのデータを、接続線70を介して導電素子30より取得し、導電素子30から取得した無線タグからのデータを、接続線71を介して図示しない読取装置に送出する。
接続線70は、導電素子30と切替器60とを接続している。接続線70は、導電素子30に対して電流を供給するための図示しない電流供給線と、導電素子30から読取装置にデータを送出するための図示しないデータ送出線と、を有している。
接続線71は、切替器60と読取装置とを接続している。接続線71は、導電素子30に対して電流を供給するための図示しない電流供給線と、導電素子30から読取装置にデータを送出するための図示しないデータ送出線と、を有している。
<導電素子の構成>
本発明の実施形態における導電素子30の構成につき、図3及び図4を参照しながら、以下詳細に説明する。
導電素子30a、30b、30c、30dは、全て同一構成を有している。導電素子30a、30b、30c、30dは、直線状の第1の素子31と、直線状の第2の素子32と、から構成されている。
導電素子30a、30b、30c、30dは、第1の素子31と第2の素子32とのなす角θ1(図3参照)が所定の鋭角になるように、第1の素子31と第2の素子32とを接続して形成されている。第1の素子31と第2の素子32とのなす角θ1は、例えば図3では19°である。なお、第1の素子31と第2の素子32とのなす角は、8°より大きく且つ20°以下の範囲に設定することができる。その理由については後述する。また、導電素子30a、30b、30c、30dの各々において、第1の素子31と第2の素子32とのなす角θ1は、全て同一であってもよいし、一部若しくは全て異なっていてもよい。
導電素子30a、30b、30c、30dは、第1の面20aに沿って第1の素子31と第2の素子32とを一筆書き状に交互に接続して形成されている。導電素子30a、30b、30c、30dでは、X−Y平面において、複数の第1の素子31が互いに平行に配置されていると共に、複数の第2の素子32が互いに平行に配置されている。導電素子30a、30b、30c、30dは、4つの第1の素子31と4つの第2の素子32とにより構成されている。なお、第1の素子31及び第2の素子32は、2つ以上且つ4つ以下であれば任意の数にすることができる。その理由については後述する。
導電素子30a、30b、30c、30dには、Y軸の負方向に凸となるように第1の
素子31と第2の素子32とが接続する接続部34aが形成されている。また、30a、30b、30c、30dには、Y軸の正方向に凸となるように第1の素子31と第2の素子32とが接続する接続部34bが形成されている。接続部34aは、X−Y平面において、Y軸の負方向の先端が湾曲した形状を有している。接続部34bは、X−Y平面において、Y軸の正方向の先端が湾曲した形状を有している。
図3に示すように、第1の素子31のX−Y平面における幅H1と、第2の素子32のX−Y平面における幅H2と、は、同一になっている。第1の素子31は、長手方向に沿って同一の幅H1を有している。第2の素子32は、長手方向に沿って同一の幅H2を有している。第1の素子31の長手方向における第2の素子32と接続していない端部31aは、X−Y平面において、先端が湾曲した形状を有している。第2の素子32の長手方向における第1の素子31と接続していない端部32aは、X−Y平面において、先端が湾曲した形状を有している。
第1の素子31の端部31a及び第2の素子32の端部32aは、切替器60と接続して切替器60より電流が供給される電流供給部である。従って、導電素子30a、30bは、第1の素子31の端部31aに供給された電流が端部31aからジグザグ形状に沿って導電素子30a、30bを流れることにより、磁界及び電界を形成する。又、導電素子30c、30dは、第2の素子32の端部32aに供給された電流が端部32aからジグザグ形状に沿って導電素子30c、30dを流れることにより、磁界及び電界を形成する。
導電素子30a、30bには、第1の素子31の端部31aの近傍に接続する摂動素子33aが設けられている。導電素子30c、30dには、第2の素子32の端部32aの近傍に接続する摂動素子33aが設けられている。摂動素子33aは、導電素子30a、30b、30c、30dにおける電流が供給される電流供給部の近傍に接続されている。ここで、電流供給部の近傍とは、摂動素子33aが接続される第1の素子31又は第2の素子32の長手方向の中央よりも電流供給部側を言う。
摂動素子33aは、図3に示すように、第1の素子31の側縁部31b又は第2の素子32の側縁部32bから、第1の素子31と第2の素子32との間に直線状に延設されている。摂動素子33aの長手方向の長さは、第1の素子31と第2の素子32とのなす角θ1、第1の素子31若しくは第2の素子32と摂動素子33aとのなす角θ2、及び第1の素子31及び第2の素子32の数等に応じて適宜変更することができる。
摂動素子33aと第1の素子31とのなす角θ2は、第1の素子31と第2の素子32とのなす角θ1よりも若干大きいが(θ2>θ1)、略同一である。摂動素子33aと第1の素子31とのなす角θ2は、図3では例えば20°である。これにより、図3に示すように、導電素子30a、30bに設けられている摂動素子33aは、第1の素子31との接続部から、摂動素子33aが接続している第1の素子31に対向する第2の素子32に徐々に近づくように延設されている。又、導電素子30c、30dに設けられている摂動素子33aは、第2の素子32との接続部から、摂動素子33aが接続している第2の素子32に対向する第1の素子31に徐々に近づくように延設されている。
摂動素子33aは、導電素子30a、30b、30c、30dの切替器60との接続部におけるインピーダンスの整合をとっている。これにより、導電素子30a、30bは、第1の素子31の端部31aを電流供給部にすることができると共に、導電素子30c、30dは、第2の素子32の端部32aを電流供給部にすることができる。
図3に示すように、導電素子30aは、X軸方向において、X軸の負方向の端部に配置
されている。導電素子30bは、X軸方向において、導電素子30aと導電素子30cとの間に配置されている。導電素子30cは、X軸方向において、導電素子30bと導電素子30dとの間に配置されている。導電素子30dは、X軸方向において、X軸の正方向の端部に配置されている。
導電素子30aと導電素子30bとは、所定の間隔R1を設けて第1の面20aに設けられている。導電素子30bと導電素子30cとは、所定の間隔R2を設けて第1の面20aに設けられている。導電素子30cと導電素子30dとは、所定の間隔R3を設けて第1の面20aに設けられている。間隔R1、間隔R2及び間隔R3は、全て同一(R1=R2=R3)であってもよいし、一部若しくは全て異なっていてもよい。間隔R1は、導電素子30aと導電素子30bとの間におけるZ軸の正方向に位置する無線タグからデータを確実に取得できる間隔に設定する。間隔R2は、導電素子30bと導電素子30cとの間におけるZ軸の正方向に位置する無線タグからデータを確実に取得できる間隔に設定する。間隔R3は、導電素子30cと導電素子30dとの間におけるZ軸の正方向に位置する無線タグからデータを確実に取得できる間隔に設定する。
導電素子30a、30b、30c、30dは、図3に示すように、Y軸方向において幅Wの範囲内に設けられている。
導電素子30a、30b、30c、30dは、X軸方向において隣り合う接続部34bを結ぶ直線L1が、誘電板20のY軸方向において互いに対向する二辺20c、20dに平行になるように、誘電板20に設けられている。また、導電素子30a、30b、30c、30dは、X軸方向において隣り合う接続部34aを結ぶ直線L2が、誘電板20のY軸方向において互いに対向する二辺20c、20dに平行になるように、誘電板20に設けられている。直線L1と直線L2との間隔は、幅Wと等しい。
直線L1と誘電板20の辺20cとの間隔R4(図4参照)を小さくするほど、誘電板20のY軸方向の長さの範囲内で、Y軸の正方向における無線タグからのデータ取得可能領域を広くすることができる。一方、間隔R4を小さくするほど、導電素子30と辺20cとの間の誘電板20の強度が低下する。また、直線L2と誘電板20の辺20dとの間隔R5を小さくするほど、誘電板20のY軸方向の長さの範囲内で、Y軸の負方向における無線タグからのデータ取得可能領域を広くすることができる。一方、間隔R5を小さくするほど、導電素子30a、30b、30c、30dと辺20dとの間の誘電板20の強度が低下する。従って、間隔R4及び間隔R5は、データ取得可能領域の確保と、誘電板20の強度の確保と、の両立を図ることができる距離に設定する。間隔R4と間隔R5とは、同一(R4=R5)であってもよいし、異なっていてもよい。図3及び図4の場合、間隔R4と間隔R5とは、異なっている。
導電素子30a、30b、30c、30dの各々は、図3に示すように、切替器60に接続されている。導電素子30aは、接続線70aにより切替器60に接続されている。導電素子30bは、接続線70bにより切替器60に接続されている。導電素子30cは、接続線70cにより切替器60に接続されている。導電素子30dは、接続線70dにより切替器60に接続されている。
誘電板20のX軸方向の左半分側に配置された導電素子30a、30bは、第1の素子31に給電されており、誘電板20のX軸方向の右半分側に配置された導電素子30c、30dは、第2の素子32に給電されている。具体的には、導電素子30a、30bは、第1の素子31の端部31aより電流が供給される。導電素子30c、30dは、第2の素子32の端部32aより電流が供給される。これに加えて、切替器60は、誘電板20のX軸方向の略中央に配置されている。これにより、各接続線70a、70b、70c、
70dは、切替器60からX軸方向の左右に分けて配線することができるので、互いに絡まり合うことなく、切替器60と各導電素子30a、30b、30c、30dとを接続することができる。
切替器60は、導電素子30a、30b、30c、30dの各々に対して、切り替えながら順次電流を供給する。切替器60は、導電素子30a、30b、30c、30dの各々で取得した、無線タグからのデータを、導電素子30a、30b、30c、30dの各々より、切り替えながら順次取得して、取得したデータを読取装置に出力する。
ここで、無線タグと通信する際に読み取りセンサー10に供給される電流量は、他の装置に対する干渉等を防ぐために、所定値以下に制限されている。本実施形態では、導電素子30a、30b、30c、30dは、4つに分けて誘電板20に設けられると共に、切替器60により切り替えて順次電流を供給されることにより、導電素子30a、30b、30c、30dを結合して1つの連続した導電素子として誘電板20に設ける場合に比べて、各導電素子30a、30b、30c、30dに供給される電流量を相対的に大きくすることができる。これにより、導電素子30a、30b、30c、30dは、磁界又は電界の強度を大きくすることができるので、無線タグからデータを確実に取得することができる。
<導電素子の変形例>
本発明の実施形態における導電素子30の変形例につき、図5を参照しながら、以下詳細に説明する。図5は、図3と比べて、第1の素子31と第2の素子32とのなす角θ1、及び第1の素子31と摂動素子33bとのなす角θ2を異ならせている。
図5に示すように、導電素子30eにおいて、第1の素子31と第2の素子32とのなす角θ1は、例えば20°であり、第1の素子31と摂動素子33bとのなす角θ2は、例えば38°である。
このように、導電素子30では、第1の素子31と第2の素子32とのなす角θ1、第1の素子31と第2の素子32との数、及び幅W等に応じて、第1の素子31と摂動素子33bとのなす角θ2を適宜変更することができる。
なお、導電素子30eの上記以外の構成は導電素子30a、30b、と同一構成であるので、その説明を省略する。
<読み取りセンサーの製造方法>
本発明の実施形態に係る読み取りセンサー10の製造方法につき、以下詳細に説明する。
まず、ポリエチレンテレフタレートにより形成した板状部材の表面に、接着剤により銅箔を貼り付ける。
次に、板状部材に貼り付けた銅箔を、導電素子30になる部分(ジグザグ状の部分)を残して、板状部材より剥がす。
これにより、板状部材が誘電板20となり、残った銅箔部分が導電素子30になる。
そして、誘電板20の導電素子30が設けられていない第2の面20bに、金属板40を取り付ける。
さらに、導電素子30の第1の素子31の端部31a及び第2の素子32の端部32aと、予め用意しておいた切替器60と、を接続線70a、70b、70c、70dにより各々接続することにより、読み取りセンサー10が完成する。
なお、上記の製造方法に限らず、ポリエチレンテレフタレートにより形成した板状部材と銅箔とを一体に形成し、エッチングにより銅箔を導電素子30になる部分を残して除去してもよい。また、銅板を打ち抜き加工して導電素子30を形成し、ポリエチレンテレフタレートにより形成した誘電板20上に導電素子30を貼り付けてもよい。
<導電素子により形成される磁界>
本発明の実施形態における導電素子により形成される磁界につき、図6及び図7を参照しながら、以下詳細に説明する。
導電素子30は、図6に示すように、切替器60を介して電流の供給を受けた際に、導電素子30に沿って電流Iが流れることにより、Z軸の正方向側から視て導電素子30を横切る方向の磁界Hを形成する。また、導電素子30は、図7に示すように、Y−Z平面において、導電素子30の周囲に半円状の磁界Hを形成する。
これにより、導電素子30は、磁界H内の無線タグから、磁界を用いてデータを取得することができる。
<第1の素子及び第2の素子の数を変えた際の放射特性>
本発明の実施形態における第1の素子及び第2の素子の数を変えた際の放射特性につき、図8から図10を参照しながら、以下詳細に説明する。図9及び図10では、使用周波数を920MHzにして測定を行った。
図9及び図10は、電界により無線タグからデータを取得するために電波の放射特性を測定したものである。ここで、導電素子30は、データ取得対象の無線タグに向けた指向性を有する電波を放射する必要がある一方で、データ取得対象の無線タグ以外の無線タグより誤ってデータを取得しないような指向性を有する電波を放射する必要がある。具体的には、導電素子30は、X−Z平面内に放射される電波の放射領域を広くすると共に、Y−Z平面内に放射される電波の放射領域を狭くするような指向性を有する。従って、導電素子30から放射される電波の指向性を、上記の指向性の条件を満たすように設定するために、図9及び図10における測定を行った。
図9及び図10では、金属板40を設けた状態で測定を行ったため、Z軸の負方向に沿って放射される電波の放射領域は極めて狭くなっていると共に放射強度も小さくなっている。なお、図9及び図10では、Z軸の負方向に沿った電波が多少放射されているが、読み取りセンサー10を載置する際に、導電素子30のZ軸の負方向側に配置される棚を金属製にすることにより、Z軸の負方向に放射される電波を棚により遮蔽することができる。
最初に、図8(a)に示す状態で誘電板20をX−Y平面と平行に配置した場合における、導電素子30のX軸方向及びZ軸方向の放射特性について、図9を参照しながら、以下詳細に説明する。なお、図9(a)、図9(b)、図9(c)及び図9(d)中で、円周方向は、放射波の角度(°)、径方向は、最大値を0dBとした時の各角度での相対値(dB)を各々示している。また、図9に示す放射特性では、切替器60と接続する第1の素子31における、辺20c、20dに平行且つ直線L1と直線L2とから等距離の直線と交わる点P(図5参照)の強度を中心にしている。
図9(a)は、2つの第1の素子31と2つの第2の素子32とを備える導電素子30−1において、第1の素子31と第2の素子32とのなす角が20°になるように第1の素子31と第2の素子32とを一筆書き状に交互に接続して形成した場合の放射特性を示す。
図9(b)は、3つの第1の素子31と3つの第2の素子32とを備える導電素子30−2において、第1の素子31と第2の素子32とのなす角が20°になるように第1の素子31と第2の素子32とを一筆書き状に交互に接続して形成した場合の放射特性を示す。
図9(c)は、4つの第1の素子31と4つの第2の素子32とを備える導電素子30−3において、第1の素子31と第2の素子32とのなす角が20°になるように第1の素子31と第2の素子32とを一筆書き状に交互に接続して形成した場合の放射特性を示す。即ち、図9(c)は、図5に示す導電素子30の放射特性を示す。
図9(d)は、5つの第1の素子31と5つの第2の素子32とを備える導電素子30−4において、第1の素子31と第2の素子32とのなす角が20°になるように第1の素子31と第2の素子32とを一筆書き状に交互に接続して形成した場合の放射特性を示す。
図9(a)の放射特性では、Z軸上におけるZ軸の正方向の強度が最大(0dB)であると共に、X軸上におけるX軸の正方向の強度が最大値よりも約12dB低下した。また、図9(b)の放射特性では、Z軸上におけるZ軸の正方向の強度が最大であると共に、X軸上におけるX軸の正方向の強度が最大値よりも約17dB低下した。従って、図9(a)及び図9(b)の場合には、導電素子30−1、30−2の点PのZ軸の正方向(以下、「点Pの直上方向」と記載する)及び点Pの直上方向の周辺に存在する無線タグより、データを取得することができたと共に、導電素子30−1、30−2のZ軸の正方向(以下、「導電素子の直上方向」と記載する)に存在する無線タグのうち、X軸方向における無線タグからのデータ取得可能領域を概ね広くすることができた。
図9(c)の放射特性では、図9(a)及び図9(b)の放射特性に比べて、Z軸上におけるZ軸の正方向の強度が約3dB低下した。また、図9(c)の放射特性では、図9(a)の放射特性に比べて、X軸上におけるX軸の正方向の強度が約3dB上昇し、図9(b)の放射特性に比べて、X軸上におけるX軸の正方向の強度が約8dB上昇した。従って、図9(c)の場合には、図9(a)及び図9(b)の場合に比べて、導電素子30−3の直上方向の無線タグよりデータを取得し難くなる一方で、導電素子30−3の直上方向に存在する無線タグのうち、X軸方向における無線タグからのデータ取得可能領域を広くすることができた。
図9(d)の放射特性では、図9(c)の放射特性に比べて、Z軸上におけるZ軸の正方向において強度が約3dB低下したと共に、X軸上におけるX軸の正方向において強度が約3dB低下した。また、図9(d)の放射特性では、放射波の角度が約15°において強度が急激に低下した。従って、図9(d)の場合には、図9(c)の場合に比べて、導電素子30−4の点Pの直上方向の周辺に存在する一部の無線タグよりデータを取得できなくなると共に、導電素子30−4の直上方向に存在する無線タグのうち、X軸方向における無線タグからのデータ取得可能領域を略同一の広さにすることができる。
なお、第1の素子31の数を1つにすると共に第2の素子32の数を1つにして、第1の素子31と第2の素子32とのなす角が20°になるように形成した導電素子の場合には、図示していないが、インピーダンスの整合をとることができず、読み取りセンサーと
しての機能を有さないことが確認された。
上記より、第1の素子31及び第2の素子32の数を増やすに従って、導電素子のX軸方向の無線タグからのデータ取得可能領域が広がる一方で、導電素子の直上方向の無線タグからのデータ取得可能領域が狭くなる傾向にあることが分かる。従って、第1の素子31と第2の素子32との数は、読み取りセンサーとしての機能を有すると共に導電素子の直上方向の無線タグよりデータを取得できる範囲である、2つ以上且つ4つ以下にすることが好ましい。
次に、図8(b)に示す状態で誘電板20をX−Y平面と平行に配置した場合における、導電素子30のY軸方向及びZ軸方向の放射特性について、図10を参照しながら、以下詳細に説明する。なお、図10(a)及び図10(b)中で、円周方向は、放射波の角度(°)、径方向は、最大値を0dBとした時の各角度での相対値(dB)を各々示している。また、図10に示す放射特性では、点P(図5参照)の強度を中心にしている。
図10(a)は、2つの第1の素子31と2つの第2の素子32とを備える導電素子30−1において、第1の素子31と第2の素子32とのなす角が20°になるように第1の素子31と第2の素子32とを一筆書き状に交互に接続して形成した場合の放射特性を示す。
図10(b)は、4つの第1の素子31と4つの第2の素子32とを備える導電素子30−3において、第1の素子31と第2の素子32とのなす角が20°になるように第1の素子31と第2の素子32とを一筆書き状に交互に接続して形成した場合の放射特性を示す。
図10(a)及び図10(b)の放射特性では、Z軸上におけるZ軸の正方向において強度が最大(0dB)であると共に、X軸上におけるX軸の正方向の強度が最大値より約23dB低下した。図9と図10とを比較すると、Y軸の強度は、X軸の強度に比べて、大幅に低下していることが分かる。従って、導電素子30−1、30−3のY軸方向に沿った無線タグからのデータ取得可能領域は、導電素子30−1、30−2、30−3、30−4のX軸方向に沿った無線タグからのデータ取得可能領域に比べて、第1の素子31及び第2の素子32の数に関わりなく狭くすることができた。
<第1の素子と第2の素子とのなす角を変えた際のデータ取得可能範囲>
本発明の実施形態における第1の素子と第2の素子とのなす角θ1を変えた際のデータ取得可能範囲につき、図11及び図12を参照しながら、以下詳細に説明する。
第1の素子と第2の素子とのなす角θ1を変えた際の特性は、使用周波数を920MHzにして測定を行った。第1の素子と第2の素子とのなす角θ1を変えた際の特性は、電界により無線タグからデータを取得するために測定したものである。なお、導電素子30から放射される電波の指向性に求められる条件は図8から図10において説明したものと同様である。
第1の素子31と第2の素子32とのなす角θ1が20度である導電素子30−5の場合には、導電素子30−5の直上方向に存在する無線タグのうち、X軸方向の端部の無線タグよりデータを取得し難いものの、導電素子30−5の直上方向に存在する略全ての無線タグよりデータを取得することができた。
第1の素子31と第2の素子32とのなす角θ1が25度である導電素子30−6の場合には、導電素子30−6の直上方向に存在する無線タグのうち、X軸の正方向の端部に
存在する無線タグよりデータを取得できなかった。
第1の素子31と第2の素子32とのなす角θ1が30度である導電素子30−7の場合には、導電素子30−7の直上方向に存在する無線タグのうち、点Pの直上方向及び点Pの直上方向の周辺に存在する無線タグであってもデータを取得できないものが存在した。
なお、図11に示す第1の素子31と第2の素子32とのなす角が5度の場合、及び図12に示す第1の素子31と第2の素子32とのなす角が8度の場合には、第1の素子31と第2の素子32との間隔が狭すぎるためにインピーダンスの整合をとることができず、読み取りセンサーとしての機能を有さなかった。
上記より、第1の素子31と第2の素子32とのなす角θ1を大きくするに従って、データを取得できる無線タグの数が減ることが分かった。第1の素子31と第2の素子32とのなす角θ1を20°にした際に、導電素子30−5のX軸方向の端部の無線タグよりデータを取得し難くなったことより、第1の素子31と第2の素子32とのなす角θ1を20°より大きくした場合には、データを取得できない無線タグが存在することが分かった。一方、第1の素子31と第2の素子32とのなす角を8°以下にするとセンサーとしての機能を有さないことが分かった。従って、第1の素子31と第2の素子32とのなす角θ1は、読み取りセンサーとしての機能を有すると共に、導電素子の直上方向に存在する無線タグよりデータを取得することができる範囲である、8度より大きく且つ20度以下にすることが好ましい。
<管理システムの構成>
本発明の実施形態に係る管理システム100の構成につき、図13から図15を参照しながら、以下詳細に説明する。なお、本実施形態においては、管理システム100を図書館等で書籍の管理を行うために用いる場合を例に説明する。
管理システム100は、読み取りセンサー10と、読取装置200と、端末装置300と、格納装置400と、電源部500と、を備えている。なお、読み取りセンサー10の構成については上記で説明しているので、その説明を省略する。
読取装置200は、読み取りセンサー10で取得した無線タグからのデータを読み取って端末装置300に出力する。
端末装置300は、読取装置200で読み取った無線タグの情報を管理して、管理結果を格納装置400に格納する。端末装置300は、例えば、据置型のパーソナルコンピュータ、持ち運び可能なノート型のパーソナルコンピュータ、タブレット型端末、又はスマートフォン等である。
電源部500は、読み取りセンサー10に対して電源を供給する。
本棚600は、書籍700a、700b、700c、700d、700eを格納すると共に、書籍700a、700b、700c、700d、700eを格納するための複数段の収納棚601a、601b、601c、601d、601eを有している。本棚600には、各収納棚601a、601b、601c、601d、601eに対応して、読取装置200が設けられている。
収納棚601a、601b、601c、601d、601eのZ軸の正方向側の上面の各々には、読み取りセンサー10が各々載置されている。読み取りセンサー10には、書
籍700a、700b、700c、700d、700eが縦置きで載置されている。
収納棚601aに収納されている書籍700aの各々には、書籍700aの書籍名及び著者名等の各書籍700固有の情報を記憶した無線タグ701aが取り付けられている。収納棚601aに載置された読み取りセンサー10は、無線タグ701aのID等の固有の情報を含むデータを無線タグ701aより非接触で取得する。
収納棚601aは、金属製である場合には、収納棚601aに載置された読み取りセンサー10の導電素子30からの、Z軸の負方向に向かう磁界及び電界を遮蔽することができる。これにより、収納棚601aは、読み取りセンサー10の金属板40によるZ軸の負方向に向かう磁界及び電界の遮蔽を補完することができる。この場合、金属板40は、収納棚601aにより遮蔽機能を補完されるため、第2の面20bの一部を覆っているだけでもよい。
なお、収納棚601b、601c、601d、601eは収納棚601aと同一構成であるので、その説明を省略する。
<管理システムの動作>
本発明の実施形態に係る管理システム100の動作につき、図1から図5、図13から図15を参照しながら、以下詳細に説明する。
まず、電源部500は、切替器60を介して、読み取りセンサー10の導電素子30に電流を供給する。
読み取りセンサー10の複数の導電素子30の各々は、切替器60により切り替えて順次電流を供給されることにより、順次電磁波を発生する。
無線タグ701は、導電素子30からの磁界又は電界による影響を受けて起動し、記憶している情報を含むデータを導電素子30に送信する。
具体的には、図14に示すように、書籍700aに取り付けられている無線タグ701a、書籍700cに取り付けられている無線タグ701c、書籍700dに取り付けられている無線タグ701d、及び書籍700eに取り付けられている無線タグ701eは、読み取りセンサー10の導電素子30に対して比較的近距離に存在するため、導電素子30からの磁界の影響を受けて起動する。
一方、図14に示すように、書籍700bに取り付けられている無線タグ701bは、書籍700bが上下逆さまに収納棚601bに収納されていることにより、読み取りセンサー10の導電素子30に対して比較的遠距離に存在するため、導電素子30からの電界の影響を受けて起動する。特に、百科事典等のサイズの大きな書籍700bが上下逆さまに収納されている場合には、無線タグ701bと導電素子30との距離は大きくなる。
従って、無線タグ701a、701b、701c、701d、701eは、導電素子30からの磁界及び電界の少なくとも一方の影響を受けて起動することにより、記憶している情報を含むデータを読み取りセンサー10に渡すことができる。
また、図15に示すように、収納棚601a、601b、601c、601d、601eのY軸方向の長さである奥行きが深い場合には、収納棚601a、601b、601c、601d、601eのY軸方向における書籍700a、700b、700c、700d、700eの収納位置にバラツキを生じる。この場合には、無線タグ701a、701b
、701c、701d、701eのY軸方向における位置にもバラツキを生じる。このため、読み取りセンサー10の誘電板20のY軸方向における長さは、収納棚601a、601b、601c、601d、601eの奥行きに一致していることが好ましい。また、誘電板20上の導電素子30が設けられる幅W(図3参照)は、収納棚601a、601b、601c、601d、601eの奥行きにできる限り近づけることが好ましい。
これにより、導電素子30a、30b、30c、30dは、収納棚601a、601b、601c、601d、601eのY軸方向において異なった収納位置に書籍700a、700b、700c、700d、700eが収納された場合であっても、書籍700a、700b、700c、700d、700eに取り付けられた無線タグ701a、701b、701c、701d、701eからのデータを確実に取得することができる。また、読み取りセンサー10と収納棚601a、601b、601c、601d、601eとのY軸方向における長さを略同一にすることにより、収納棚601a、601b、601c、601d、601eのY軸方向において異なった収納位置に書籍700a、700b、700c、700d、700eが収納された場合であっても、必ず読み取りセンサー10上に載置されるため、書籍700a、700b、700c、700d、700eを安定して綺麗に本棚600に収納することができる。
一方、導電素子30は、図10に示すように、Y軸方向におけるデータ取得可能領域を狭くしているため、本棚600に収納されていない書籍700a、700b、700c、700d、700eに取り付けられている無線タグ701a、701b、701c、701d、701eより誤ってデータを取得してしまうことを極力少なくすることができる。例えば、書籍700a、700b、700c、700d、700eを本棚600から取り出したユーザが、本棚600の目の前を通過したり本棚600の目の前で立ち止まったりした際に、読み取りセンサー10は、本棚600に収納されている書籍700a、700b、700c、700d、700eとして誤ってデータを取得してしまうことを極力少なくすることができる。
読み取りセンサー10は、導電素子30により無線タグ701から取得したデータを、切替器60を介して読取装置200に出力する。
読取装置200は、読み取りセンサー10から取得した、無線タグ701からのデータに含まれる情報を読み取って、端末装置300に出力する。
端末装置300は、読取装置200から入力された情報を管理して、管理結果を格納装置400に格納する。
管理システム100では、上記動作を定期的に行うことにより、書籍700の貸し出し状況を把握し、本棚600に対する誤収納をチェックして整理整頓することができる。
本実施形態によれば、導電素子30は、直線状の第1の素子31と、直線状の第2の素子32と、から構成され、第1の素子31と第2の素子32とのなす角θ1が所定の鋭角になるように第1の素子31と第2の素子32とを第1の面20aに沿って一筆書き状に交互に接続した形状を有することにより、磁界と電界との両方を用いて読み取り対象よりデータを取得可能にすることができるので、簡易な構成で確実に読み取り対象よりデータを取得することができる。
また、本実施形態によれば、電流が供給される電流供給部を有する第1の素子31又は第2の素子32の側縁部31b、32bから、第1の素子31と第2の素子32との間に直線状に延設される摂動素子33を更に有することにより、インピーダンスの整合をとる
ことができるので、無線タグとの通信を良好にすることができる。
また、本実施形態によれば、導電素子は、第1の素子31の長手方向における第2の素子32と接続していない端部31a、又は第2の素子32の長手方向における第1の素子31と接続していない端部32aから電流が供給されることにより、読み取りセンサーを大型化せずにアンテナ長を所望の長さにすることができる。
また、本実施形態によれば、誘電板20は、平面視矩形状であり、導電素子30は、第1の素子31と第2の素子32とを接続する接続部34a、34bを有し、隣り合う接続部34a、34bを結ぶ直線L1、L2が誘電板の対向する二辺20c、20dに平行になるように第1の面20aに設けられることにより、誘電板の長手方向と導電素子の電波の放射方向とを一致させることができる。
また、本実施形態によれば、所定の鋭角θ1は、8°より大きく且つ20°以下であることにより、第1の素子及び第2の素子を必要最小限の数にして、導電素子の上方に存在する無線タグより確実にデータを取得することができる。
また、本実施形態によれば、第1の素子31は、2つ以上且つ4つ以下であり、第2の素子32は、2つ以上且つ4つ以下であると共に、第1の素子31と同じ数であることにより、第1の素子及び第2の素子を必要最小限の数にして、導電素子の上方に存在する無線タグより確実にデータを取得することができる。
また、本実施形態によれば、導電素子30は、複数であり、第1の面20aに所定間隔で配列して設けられていることにより、導電素子に供給される電流を低減させることなく、広い範囲に位置する無線タグより確実にデータを取得することができる。
また、本実施形態によれば、導電素子30の各々に対して順次切り替えて電流を供給する切替器60を更に有することにより、導電素子を複数設けた場合であっても、互いに干渉することなく、広い範囲に位置する無線タグより確実にデータを取得することができる。
また、本実施形態によれば、誘電板20は、発泡性を有する樹脂により形成されることにより、導電素子の放射特性を低下させることなく、読み取り対象を取り付けた物品が載置される際の衝撃を緩和することができると共に軽量化することができる。
また、本実施形態によれば、誘電板20は、平面視矩形状であり、短手方向の長さを、無線タグが設けられる物品を収納する棚の奥行きの深さに対応させることにより、物品の収納状態にバラツキを生じる場合であっても、無線タグより確実にデータを取得することができる。
また、本実施形態によれば、読み取りセンサー10と、読み取りセンサー10が無線タグより取得した情報を読み取る読取装置200と、読取装置200により読み取った情報を管理する端末装置300と、を有することにより、無線タグより確実に情報を取得することができるので、正確な管理を行うことができる。
なお、本発明は、部材の種類、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。
例えば、読み取りセンサーを図書館等で書籍の管理をする際に用いたが、倉庫に収納さ
れる物品の管理や人の入退室管理等の非接触で読み取り対象からデータを取得するあらゆるシステムに適用することができる。
また、読み取りセンサーは、無線タグが記憶している情報を無線タグより取得したが、無線タグ以外の非接触で通信可能な任意の読み取り対象が記憶している情報を読み取り対象より取得することができる。
また、読み取りセンサーを収納棚に載置したが、用途に応じて、読み取りセンサーを側壁に取り付ける等、読み取りセンサーを種々の状態で設置することができる。
本発明に係る読み取りセンサー及び管理システムは、無線タグ等の読み取り対象の情報を非接触で読み取るのに好適である。
10 読み取りセンサー
20 誘電板
20a 第1の面
20b 第2の面
30 導電素子
30a 導電素子
30b 導電素子
30c 導電素子
30d 導電素子
30e 導電素子
31 第1の素子
31a 端部
32 第2の素子
32a 端部
33a 摂動素子
33b 摂動素子
34a 接続部
34b 接続部
40 金属板
50 ケース
60 切替器
70 接続線
70a 接続線
70b 接続線
70c 接続線
70d 接続線
71 接続線
100 管理システム
200 読取装置
300 端末装置
400 格納装置
600 本棚

Claims (11)

  1. 所定の誘電率を有する誘電板と、
    前記誘電板の第1の面に設けられ、電流が供給されることにより電磁波を発生して読み取り対象より非接触でデータを取得する帯状の導電素子と、
    前記誘電板の前記第1の面の裏面である第2の面を覆う金属板と、
    を有する読み取りセンサーであって、
    前記導電素子は、
    直線状の第1の素子と、直線状の第2の素子と、から構成され、前記第1の素子と前記第2の素子とのなす角が所定の鋭角になるように前記第1の素子と前記第2の素子とを前記第1の面に沿って一筆書き状に交互に接続した形状を有する、
    読み取りセンサー。
  2. 電流が供給される電流供給部を有する前記第1の素子又は前記第2の素子の側縁部から、前記第1の素子と前記第2の素子との間に直線状に延設される摂動素子を更に有する、
    請求項1記載の読み取りセンサー。
  3. 前記導電素子は、
    前記第1の素子の長手方向における前記第2の素子と接続していない端部、又は前記第2の素子の長手方向における前記第1の素子と接続していない端部から電流が供給される、
    請求項1又は2記載の読み取りセンサー。
  4. 前記誘電板は、
    平面視矩形状であり、
    前記導電素子は、
    前記第1の素子と前記第2の素子とを接続する接続部を有し、隣り合う前記接続部を結ぶ直線が前記誘電板の対向する二辺に平行になるように前記第1の面に設けられる、
    請求項1から3の何れかに記載の読み取りセンサー。
  5. 前記所定の鋭角は、
    8°より大きく且つ20°以下である、
    請求項1から4の何れかに記載の読み取りセンサー。
  6. 前記第1の素子は、
    2つ以上且つ4つ以下であり、
    前記第2の素子は、
    2つ以上且つ4つ以下であると共に、前記第1の素子と同じ数である、
    請求項1から5の何れかに記載の読み取りセンサー。
  7. 前記導電素子は、
    複数であり、前記第1の面に所定間隔で配列して設けられている、
    請求項1から6の何れかに記載の読み取りセンサー。
  8. 前記導電素子の各々に対して順次切り替えて電流を供給するアンテナ切替部を更に有する、
    請求項7記載の読み取りセンサー。
  9. 前記誘電板は、
    発泡性を有する樹脂により形成される、
    請求項1から8の何れかに記載の読み取りセンサー。
  10. 前記誘電板は、
    平面視矩形状であり、短手方向の長さを、読み取り対象が設けられる物品を収納する棚の奥行きの深さに対応させる、
    請求項1から9の何れかに記載の読み取りセンサー。
  11. 請求項1から10の何れかに記載の読み取りセンサーと、
    前記読み取りセンサーが前記読み取り対象より取得した情報を読み取る読取装置と、
    前記読取装置により読み取った情報を管理する端末装置と、
    を有する管理システム。
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