JP4226572B2 - リーダライタ装置 - Google Patents
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Description
このようなシステムは、主要な構成として、ICチップやループアンテナを備えたICタグと、ループアンテナを備えてICタグとの無線通信を行うリーダライタ装置を有する。リーダライタ装置では、そのループアンテナにより、ICタグ内のICチップを駆動するための電力と質問データを常時又は間欠的に送信し、この電力と質問データを受信することができる範囲内にあるICタグからの応答データを得る。
電源を内蔵しない非接触型のICタグが電磁誘導型のリーダライタ装置と無線通信するためには、リーダライタ装置に含まれる送信アンテナにより発生する磁界が、ICタグ内部の回路を駆動するための起電力を発生することができる空間的な距離範囲内にあり、且つICタグに含まれるループアンテナのループ面を鎖交する方向性を持つ位置関係であることが必要である。
図6には、リーダライタ装置のループアンテナ41、当該ループアンテナ41から発生する磁界の方向、ICタグ42の面方向(ICタグのループアンテナの面方向)、及びこのときにおけるNull面(Null点の連続)の一例を示してある。
書籍にはICタグが貼付されており、このICタグのICチップには書籍の管理データが保存される。書籍の管理データとしては、例えば、タイトルや筆者やカテゴリ等の書籍情報や、貸出回数や貸出期間等の貸出履歴情報などが用いられる。
書籍が収納される書籍棚には、書籍に貼付されたICタグと通信するリーダライタ装置側のアンテナが各棚板に設置される。ICタグ及びリーダライタ装置のアンテナはそれぞれ指向性を有しており、ICタグのアンテナと棚板に設置されたアンテナとは互いの指向方向に適した配置とされる。利用者は、このような書籍管理システムを用いて、常時若しくは必要時において、特定の棚板に陳列されている書籍の検索や、特定の書籍の位置検索等、各種のサービスを受けることができる。
図7には、書籍管理システムの構成例を示してあり、具体的には、書棚51と、その棚板52と、棚板52に収容されたリーダライタ装置のループアンテナ(棚アンテナ)53と、ICタグ55を備えた書籍54を示してある。また、リーダライタ装置のループアンテナ53から発生する磁界の方向と、読取範囲(ループアンテナ53の面内に対応した範囲)を示してある。
ICタグ55を書籍54の表紙に貼付する場合には、一般に書籍54が棚板52に陳列された状態におけるICタグ55を鎖交する磁界方向は、棚板52のヨコ方向となる。
図8には、一般的な棚アンテナとして用いられるループアンテナ53、ICタグ55の面方向、及びこのときにおける当該ループアンテナ53による読取範囲と読取不可範囲の一例を示してある。
なお、リーダライタ装置の出力を上げて読取範囲を拡大しようとする場合には、上下の棚アンテナ若しくは周囲において隣接(近接)して運用しているリーダライタ装置に対して通信障害を与えてしまう可能性がある。
また、複数のICタグを棚アンテナに配して一括して読み取りしようとする場合には、全てのICタグの情報を読み取るに至る磁界の強さや方向性を棚板上に一様に形成することは困難である。
このため、例えば、図9に示されるように、ICタグ55の向きを棚板52のヨコ方向に固定した場合に、棚板52の全面を一様な読取範囲とするように、棚板52の全面に一様な方向性と強さを持つ磁界が形成されるようにして、所望の読取範囲を得ることが望まれる。また、必ずしも図9に示されるような磁界でなくとも、棚板52の全面に渡って良好な読取範囲を形成することが可能なものが望まれる。
なお、図11に示されるように、従来のループ形状の内側に折り返しを含んだパターンを有するアンテナ61を用いる場合には、折り返しの山と谷の部分でNull面が形成されることから、更に良好な形状を有するアンテナの開発が望まれる。
すなわち、前記アンテナは、同一或いは略同一な形状を有する複数のアンテナ要素が連接された形状に導線を形成して構成されている。また、前記アンテナ要素は、前記連接方向と垂直な軸に対して、非対称な形状を有する。
従って、アンテナにより発生する磁界や、その磁界において形成されるNull点或いはNull面に関して、前記非対象性により、良好な通信状態を実現することができる。
また、リーダライタ装置としては、例えば、書棚の棚板にアンテナを設けて書籍に付された識別体と通信するものや、或いは、他の物品に付された識別体と通信するものや、或いは、人により携帯されるICカードのような識別体と通信するものなど、種々なものが用いられてもよい。
また、非接触での通信としては、例えば、電磁誘導を用いた無線通信が用いられる。
また、アンテナ要素の形状としては、種々な形状が用いられてもよい。
また、連接される複数のアンテナ要素の数としては、種々な数が用いられてもよい。
すなわち、前記アンテナ要素は、前記連接方向とは非平行な線(つまり、平行ではない線)を組み合わせて構成された。
従って、連接方向と平行な線を用いずにアンテナ要素が構成されるため、連接方向と垂直な方向の磁界が発生しないアンテナを実現することができる。
なお、実際に導線でアンテナを形成する場合には、その一部や折り曲げ部分などで連接方向と平行な線が生じることもあり得ると考えられるが、このような部分が実際上で多少生じても、本発明は包含する。
すなわち、前記アンテナは、長方形の面に設けられる。また、前記複数のアンテナ要素は、前記長方形の長手方向に連接される。また、前記識別体に備えられたループアンテナの面が前記長方形の長手方向と垂直或いは略垂直となるように配置される。
従って、長方形の長手方向に複数のアンテナ要素が連接された形状を有するアンテナに対して、識別体のループアンテナの面が当該長手方向と垂直に配置される場合に、リーダライタ装置のアンテナと識別体のループアンテナとの間で良好な通信状態を実現することができる。
一構成例として、隣接するアンテナ要素の接続点のところにおいて、導線を撚った形状を有する。
他の一構成例として、隣接するアンテナ要素の接続点のところにおいて、導線を撚らない形状を有する。
一構成例として、アンテナ要素の形状は、連接方向と垂直な方向の線を含む。
一構成例として、アンテナ要素の形状は、連接方向と垂直な方向の線と、斜めの方向(連接方向ではなく且つ連接方向と垂直な方向でもない方向)の線から構成される。
他の構成例として、アンテナ要素は、扇形、五角形、半円、半楕円、或いはいずれかに似た形状を有する。
他の構成例として、アンテナ要素は、同一の形状を有する2つの山形を連接方向とは垂直な方向に間隔を開けて対向させ且つ対向する2つの山形の頂点を連接方向でずらして配置したものから構成される。
図1には、本例の書籍管理システムの一例を示してあり、主に、書棚の棚板1に収納されたリーダライタ装置のアンテナ2の形状例を示してある。
具体的には、図1には、書棚を構成する棚板1と、棚板1に収納されたリーダライタ装置のアンテナ2と、リーダライタ装置の制御部3と、書籍4と、書籍4に収納されたICタグ5を示してある。
なお、リーダライタ装置のアンテナ2の形状やその磁界や読取範囲を除いて、立体的な外観例は、概略的には、図7に示されるものと同様となる。
制御部3は、アンテナ2を用いて非接触でICタグ5に対して電力や質問データを送信する機能や、アンテナ2を用いて非接触でICタグ5から送信された応答データを受信する機能や、各種のデータをメモリに記憶する機能などを有している。
また、本例では、書籍4の表紙(の表側或いは裏側)に平面状のICタグ5が貼られており、当該表紙の面にICタグ5のループアンテナが収められている。
ICタグ5は、リーダライタ装置のアンテナ2から非接触で送信される電力や質問データを受信して当該質問データに対する応答データを非接触で送信するためのループアンテナや、識別情報を記憶するメモリや、通信の制御等を行う制御部などを有している。
書籍4が棚板1の上に収納された状態で、リーダライタ装置のアンテナ2から電力が無線送信されると、当該書籍4が有するICタグ5の電源がオンとなり、リーダライタ装置のアンテナ2から質問データが無線送信されると、当該ICタグ5がこれを受信して応答データを無線送信する。リーダライタ装置のアンテナ2はこの応答データを受信して、制御部3により処理する。
識別情報としては、例えば、タイトルや筆者やカテゴリ等の書籍情報や、貸出回数や貸出期間等の貸出履歴情報などがそのまま用いられてもよく、或いは、識別情報としては容量の少ない番号情報などが用いられて、識別情報と前記した書籍情報や貸出履歴情報などとの対応が外部のデータベースなどに記憶されていてもよく、この場合、例えば、リーダライタ装置の制御部3は、ICタグ5から読み取った識別情報を用いて外部のデータベースなどに対して当該識別情報に対応した書籍情報などを照会して、当該書籍情報などを取得する。
図1に示されるように、本例のアンテナ2では、アンテナパターン上に撚り施して、長方形の単一平面(本例では、棚板1の平面)上に複数の同一形状のループが連続して形成されている。この形状では、撚りを組み込んで複数のループが連続しており、ICタグ5のループ面に対して発生する磁界が直交若しくは略直交となる向きが支配的となるように、所望の磁界方向(本例では、図1において左右方向)に対して平行となる箇所が一切排除されたアンテナパターンを形成している。つまり、ICタグ5の読取方向と磁界が平行するアンテナパターンが全く無い。
図2(a)には、本例のアンテナ2に流される電流(往路、復路)の向きや、本例のアンテナ2により発生する磁界の向きや、形成されるNull面の一例を示してある。また、図2(b)には、発生する磁界が合成された結果(合成磁界)の一例を示してある。
このように、本例のアンテナ2では、(それぞれの部分において)ほぼ一様に同一方向の磁界を発生させることができ、例えば、ICタグ5の向きが固定されてアンテナ読取面が確保されるような場合に有効である。
それぞれの例では、長方形の棚板11の長手方向(図中における左右方向)に沿って、アンテナを構成する連続した同一形状のループが並んでおり、また、ICタグ12の向きや、アンテナに流れる電流の向き(矢印の向き)や、アンテナにより発生する磁界のNull面(点線)の例を示してある。
なお、アンテナを構成する連続した同一形状のループの個数や、このような同一形状のループを並べる方向(図中では、右から左への方向、或いは、左から右への方向)や、アンテナに流す電流の向きについては、任意の態様が用いられてもよい。
本例のアンテナ13では、同一或いは略同一な三角形を連続して並べた形状に導線が形成されている。隣り合う三角形においては、電流の向きにより示されるように、導線同士が交差するように折り曲げられている(撚られている)。
それぞれの三角形は、棚板11の左右の面やICタグ12の面と平行な1本の辺(線)a1と、その辺a1の両端のそれぞれから斜め方向に延ばされて頂点で交差する2本の辺(線)a2、a3から構成される。全体としては、辺a1と同様な複数の辺が棚板11上に平行に配置されており、これらそれぞれの辺の両端から隣の辺の中間点へ延びるように辺a2、a3と同様な2本の辺が設けられている。
本例のアンテナ13では、斜めの辺a2、a3により、Null点の部分をICタグ12の向きに対して斜めにしており、また、磁界にも寄与している。
また、3本の辺a1、a2、a3から構成される三角形は、本例では、二等辺三角形である。図中に示される角度θとしては、例えば、広すぎず狭すぎない程度が好ましく、45度くらいが好ましい。
本例のアンテナ14では、電流の向きにより示されるように、それぞれの三角形の頂点(辺a2と辺a3との交点のところ)において、図3(a)に示される場合とは反対の方向に導線が折り曲げられている。
なお、図3(a)に示されるように導線を撚った構成としても、図3(b)に示されるように導線を撚らない構成としても、ICタグ12の向きに対して平行ではなく斜めの向きのNull面を形成することで通信状態を良好にすることができるが、通常、図3(a)に示されるように導線を撚った構成の方が、磁界が強め合う効果や、Null面が少なくなって磁界の強度が強くなる効果が得られて、好ましい。
図4(b)には、図4(a)に示されるのと同様な形状において、図3(b)に示されるのと同様に導線を撚らない形状を有するアンテナ22の形状例を示してある。
これらのアンテナ21、22においても、ICタグ12の向きに対して斜めのNull面(点線)とすることができ、また、導線を撚ったアンテナ21の方がより好ましい。
図4(d)には、図4(c)に示されるのと同様な形状において、図3(b)に示されるのと同様に導線を撚らない形状を有するアンテナ24の形状例を示してある。
これらのアンテナ23、24においても、ICタグ12の向きに対して斜めのNull面(点線)とすることができ、また、導線を撚ったアンテナ23の方がより好ましい。
図4(f)には、図4(e)に示されるのと同様な形状において、図3(b)に示されるのと同様に導線を撚らない形状を有するアンテナ26の形状例を示してある。
これらのアンテナ25、26においても、ICタグ12の向きに対して斜めのNull面(点線)とすることができ、また、導線を撚ったアンテナ25の方がより好ましい。
図5(b)には、図5(a)に示されるのと同様な形状において、図3(b)に示されるのと同様に導線を撚らない形状を有するアンテナ32の形状例を示してある。
これらのアンテナ31、32においても、ICタグ12の向きに対して斜めのNull面(点線)とすることができ、また、導線を撚ったアンテナ31の方がより好ましい。
図5(d)には、図5(c)に示されるのと同様な形状において、図3(b)に示されるのと同様に導線を撚らない形状を有するアンテナ34の形状例を示してある。
これらのアンテナ33、34においても、ICタグ12の向きに対して斜めのNull面(点線)とすることができ、また、導線を撚ったアンテナ33の方がより好ましい。
本例のアンテナ35では、棚板11の短い辺の方向(図中における上下方向)で、辺b1、b2から成る一方の山形と辺c1、c2から成る他方の山形とが対向しており、これら両方の山形の頂点が長手方向でずれている。
このようなアンテナ35においても、ICタグ12の向きに対して斜めのNull面(点線)とすることができる。
ここで、本例では、書籍管理システムを例としたが、例えば、書籍以外の物品にICタグを付加する物品管理システムなどに適用することも可能である。
また、本例では、ICタグを例としたが、例えば、ICカードなどを用いることも可能である。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。
また、本発明に係るリーダライタ装置や識別体や識別体管理システムなどにおいて行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウエア資源においてプロセッサがROM(Read Only Memory)に格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウエア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー(登録商標)ディスクやCD(Compact Disc)−ROM等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム(自体)として把握することもでき、当該制御プログラムを当該記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。
Claims (2)
- ICチップを備えた識別対象との間でループアンテナを使用して電磁誘導作用により非接触通信を行い、前記識別対象が備える前記ICチップを駆動する電力を送信するリーダライタ装置であって、
前記ループアンテナは、1本の導線により構成される1つのアンテナであって同一形状或いは略同一形状のアンテナ要素を複数有する形状であり、
前記1本の導線により構成される複数のアンテナ要素は、その全てが一方向に連接された形状であり、かつ、前記一方向に沿って、前記複数のアンテナ要素が同一形状或いは略同一形状で連続するものであり、
前記複数のアンテナ要素のそれぞれは、前記複数のアンテナ要素の連接方向と平行な線を用いずに非平行な線を組み合わせ、前記連接方向と垂直な軸に対して非対称な形状に構成された、
ことを特徴とするリーダライタ装置。 - ICチップを備えた識別対象である書籍との間でループアンテナを使用して電磁誘導作用により非接触通信を行い、前記識別対象が備える前記ICチップを駆動する電力を送信するリーダライタ装置であって、
前記ループアンテナは、書籍がその上に置かれる長方形の書棚の棚板面に設けられ、1本の導線により構成される1つのアンテナであって同一形状或いは略同一形状のアンテナ要素を複数有する形状であり、
前記1本の導線により構成される複数のアンテナ要素は、その全てが前記長方形の棚板の長手方向に連接された形状であり、かつ、前記棚板の長手方向に沿って、前記複数のアンテナ要素が同一形状或いは略同一形状で連続するものであり、
前記複数のアンテナ要素のそれぞれは、前記複数のアンテナ要素の連接方向と平行な線を用いずに非平行な線を組み合わせて構成された、
ことを特徴とするリーダライタ装置。
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