JP3797072B2 - 非接触識別システム,非接触識別方法及びアンテナコイル - Google Patents
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Description
【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
Claims (2)
- 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。 - 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。
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