JP4397325B2 - 非接触型データ記憶体のデータ処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、非接触データ記憶体を用いたデータ処理装置に関し、特に、応答感度の異なる複数種類の非接触データ記憶体を用いることができるデータ処理装置及び方法に関する。

従来から、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムとして、電波を用いたＩＤタグ（非接触ＩＤタグ）を食器やトレイに埋設して食堂の自動精算処理を行うようにしたシステムや、スキー場のリフト券等に応用したシステムなどが実現されている。近年、ＩＤタグが比較的安価になってきたこともあって、様々な分野への応用が研究され、実現されつつある。

非接触ＩＤタグを用いた食堂システムとして、例えば下記特許文献１に示されるものがある。この食堂システムは、料理が顧客に渡される際に、書込み台に置かれた食器のＩＤタグに所要のＩＤ情報を書込む書込手段と、顧客が料理をレジ精算する際に、読込み台に置かれたトレイのＩＤタグからＩＤ情報を読込む読込手段と、読込手段により読込んだＩＤ情報及び予め登録されている価格情報に基づき当該料理の価格を求めて料金を精算する精算手段とを具備したものである。
特開平８−１１５４７５号公報

上述のようなＩＤタグを用いた食堂システムに適用されるＩＤタグ読出装置は、同一の応答感度を有するＩＤタグを用い、そのＩＤタグを予めトレイ或いは食器に付けておき、ＩＤタグ読出装置の励起アンテナ（励磁アンテナ或いは励振アンテナとも言い）から一定周波数の電磁波を発射し、この電磁波の電磁誘導を利用してＩＤタグからのＩＤコードを非接触で読み出すようにしている。

このようなＩＤタグ読出装置では、読出領域を囲んで周回するように形成された励起アンテナを用いて磁界を発生するものが一般的であり、読出領域の位置によって磁界の強さが異なり、ＩＤタグが存在する位置によってはＩＤコードを認識できないことがあるので、ＩＤタグを付けた対象物の置き場所がある程度限定されていた。そのため、トレイ上の各食器に付されたＩＤタグを読み出すような広い検出エリアを要する食堂システムでは、食器の形状やトレイ上の置き場所を任意とすることができなかった。

本発明は上述のような事情から成されたものであり、本発明の目的は、広い検出エリアを必要とする装置において、検出エリア内のどの位置に非接触型データ記憶体があっても適切な磁界で励起を可能とする装置を提供することにある。

本発明は、データ記憶体から少なくともデータを読み出すために前記データ記憶体を乗せる載置台と、前記載置台の下方に配置され、読出領域を囲んで周回する励磁コイルから成る励起アンテナと、前記励磁コイルを励磁して前記データ記憶体に電源エネルギーを与える励磁手段と、前記励起コイルの周回する前記読出領域に配置される複数の受信アンテナと、前記受信アンテナを切り替えるアンテナ切替部と、前記アンテナ切替部を制御して使用する受信アンテナを切り替えるとともに、該使用する受信アンテナに対応付けて予め設定された励磁電流で前記励磁コイルを励磁する前記励磁手段を制御する制御部と、を備えた、非接触型データ記憶体を用いたデータ処理装置に関し、本発明の上記目的は、
前記複数の受信アンテナは、その存在する位置によって前記読出領域の中央部付近と外周領域とに予めグループ分けされ、かつ、前記中央部付近のグループの受信アンテナ用の励磁電流は、前記外周領域のグループの受信アンテナ用の励磁電流よりも強くなるように設定されるとともに、
前記制御部は、前記外周領域のグループの各受信アンテナについて予め設定された順に基づいて前記データ記憶体からのデータ読み出しを行った後に、前記中央部付近のグループの各受信アンテナについて予め設定された順に基づいて前記データ記憶体からのデータ読み出しを行うか、又は、その逆に、前記中央部付近のグループの各受信アンテナについてデータ読み出しを行った後に前記外周領域のグループの各受信アンテナについてデータ読み出しを行うように制御することを特徴とする、非接触型データ記憶体を用いたデータ処理装置によって達成される。

以上に説明したように、本発明によれば、読出領域のどの位置に非接触型データ記憶体が存在しても適切な磁界の下で当該データ記憶体を励起することが可能となり、励起アンテナの物理的な大きさに伴う各場所での電界分布特性の違いによる影響を回避することができる。

本発明では、非接触型データ記憶体のデータ処理装置において、励起アンテナに与える励磁電流の大きさ（強度）を可変できるようにすることで、非接触型データ記憶体に与える励磁用電界の強さを制御できるようにしており、励磁用アンテナの形状等に伴って読出領域内での場所によって生じる磁界の強さの違いに応じて読出領域を複数のエリアに分割し、各分割エリアに対応する受信アンテナを記憶しておき、励磁電流の大きさを段階的に変化させて、各分割エリアで励磁用電界がほぼ同一となる状態を順次発生させるようにしている。そして、そのときの励磁電流の大きさに対応する分割エリア内の受信アンテナからのデータを対象としてＩＤコードを読出すように制御することで、受信アンテナを介して入力される応答信号の強さが全ての受信アンテナでほぼ同一となるようにし、励起アンテナの物理的な大きさに伴う各場所での電界分布特性の違いによる影響を回避できるようにしている。

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例について詳細に説明する。始めに、本発明に係る非接触型データ記憶体について説明する。本発明に適用される非接触型データ記憶体は、固有の番号（ＩＤ番号）を有し、非接触的なアンテナの電磁結合により電力を受けた際には自らが特定の周波数でＩＤデータをシリアル出力するもので、ＲＦＩＤ素子若しくはトランスポンダ素子をＩＤ用のチップとしたデータキャリアであり、無電池方式のものに限らず、電池を内蔵したものも含まれる。

図１は本発明に適用される非接触型データ記憶体と、データ処理装置側のアンテナ部の構成の一例をそれぞれ示している。非接触型データ記憶体１０は、本例ではＩＤタグであり、同図に示すように、アンテナとして機能するコイル１１と、整流回路１２ａ，メモリのアクセス及び応答信号の変調機能を有するタグ制御回路１２ｂ及びＥＥＰＲＯＭ１２ｃから成るＩＣ部とで構成されている。本例ではＩＤタグ１０のメモリとしてＥＥＰＲＯＭを用い、書込コマンドによりデータを書込み可能な構成としている。

図２（Ａ）及び（Ｂ）は、ＩＤタグ１０の構造の一例を示しており、ＩＤタグ１０は周囲にコイル１１が巻き回してあり、その中にＩＣ部１２がある。本例では、円盤状の樹脂ホルダ１３の中央部に形成された円形の凹部にコイル１１とＩＣ部１２を配置し、その上部を樹脂モールド１４でカバーすることで、円盤状のＩＤタグ１０を形成している。なお、図２の例においてはＩＣ部１２が矩形であり、ＩＣ部１２の外周に環状のコイル１１を配設した例としているが、コイル１１とＩＣ部１２の形状や配置は用途に応じて適宜変更可能である。

後述する食堂のレジ精算システムでは、上記のようなＩＤタグ１０を食器に貼り付け或いは埋設しておき、食堂の食器トレイに載った状態で読出すようにしており、その実施例では固有の番号（例えば、２０〜４０ビット程度の固有のＩＤコード）をＥＥＰＲＯＭ１２ｃに書き込んでおき、読出しのみを行うようにしている。

ここで、ＩＤタグの読出しの原理について図１を参照して説明する。データ処理装置側のタグ読出部には励起アンテナ（励磁アンテナ）１２１が設けられており、励起アンテナ１２１に高周波電流を流すと、励起アンテナ１２１からの基本発振信号の電磁誘導によりタグ１０の内部に電源電圧が誘起されると共に基本クロックが誘起される。この電源の電力のもとに誘起された基本クロックに同期してＥＥＰＲＯＭ１２ｃの内容がタグ制御回路１２ｂによって読出され、変調器によって変調されたシリアル信号がアンテナコイル１１から出力され、データ処理装置側の受信アンテナ１１１で受信されるようになっている。タグ１０に記憶されているデータは本例ではＩＤのみで、初期書き込みにてＩＤを書き込み、その後は常に読出し専用で使用するようにしている。

次に、本発明に係るデータ処理装置の構成について説明する。

図３は、本発明に係るデータ処理装置の読出部の構成の一例をブロック図で示している。データ処理装置１００の読出部（リーダ）は、複数の制御ＣＰＵ１３０を備えており、受信アンテナ群の信号処理をグループ単位で並行して行うようにしている。本例では、読出領域を複数のエリアに分割し、各分割エリア内の受信アンテナ群をそれぞれ１グループとして、各グループの分割エリア内におけるＩＤタグの読出処理をそれぞれの制御ＣＰＵ１３０の制御の下に並行して実施する構成としている。

図３において、各受信部１１０は、当該グループの受信アンテナ１１１と、当該グループの各受信アンテナを切替えるアンテナ切替部１１２ａ、ＩＤタグからの応答信号（シリアル信号）を増幅する増幅部１１２ｂと、増幅後の信号を復調する復調部１１２ｃと、復調された応答信号をＩＤコードに変換するデコード部１１２ｄとで構成されている。一方、送信部（励磁部）１２０は、所定の発振周波数を与える発振部１２２ａと、励起アンテナに与える励磁電流を可変すると共に励磁電流のオン／オフを制御する電流制御部１２２ｂと、励振ドライバ１２２ｃと、励起アンテナ（励磁アンテナ）１２１とで構成されており、送信部１２０内の電流制御部１２２ｂでは、全体を制御する制御ＣＰＵ１３０ａからの指令に従い、指令された大きさの励磁電流を励起アンテナ１２１に与え、ＩＤタグの読出領域内に適切な磁界を生じさせるようにしている。本例では、データ処理装置１００の読出部全体の制御と送信部１２０の制御とを制御ＣＰＵ１３０ａ（以下、マスターＣＰＵと言う）で行い、後述する各分割エリアにおけるＩＤタグの読出制御をマスターＣＰＵ１３０ａと、その他の制御ＣＰＵ１３０ｂ（以下、スレーブＣＰＵと言う）で行う構成としている。

図４は、読出部の構成要素であるアンテナモジュールの構成の一例を示している。このアンテナモジュール１０１は、ＩＤタグを有する構造体（ＩＤタグ付きの食器等）を乗せる載置台の下方に配置される。ここでは、後述する食堂の精算システムに適用する場合を例としており、食堂で使用される食器トレイに合わせて矩形状としている。図４において、アンテナモジュール１０１は、導線を巻回して成るコイル１１１を受信アンテナ（タグリードアンテナ）として用い、各受信アンテナ１１１が互いに干渉しないように読出領域内に配置し、その受信アンテナ群を周回するように形成された矩形状の励磁コイルで成る励起アンテナ１２１を同一平面状に配置した構成としている。

図４の例では、アンテナモジュール１０１は６０個の受信アンテナ１１１を備えており、例えばＩＤタグの読出領域を４分割して４個の制御ＣＰＵ１３０で並行処理して読み出す場合は、分割した１つのエリア内に１５個の受信アンテナ１１１が含まれるように、長手方向又は短手方向に４分割、田の字型に４分割、或いは矩形を４段階に縮小して４分割するというように所定の形状で分割する。

図５はＩＤタグの読出領域１０２ａを長手方向に４分割した例を示している。データ処理装置１００では、各分割エリアＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４内の１５個の受信アンテナ１１１を１グループとして、前述のマスターＣＰＵ１３０ａと各スレーブＣＰＵ１３０ｂの合計４個の制御ＣＰＵによって、各グループ毎にＩＤタグの読出動作を制御する。ＩＤタグの読出しについては、４個の制御ＣＰＵには同じプログラムが内蔵されており、４グループの受信アンテナ郡をそれぞれ同じ要領と同じ速度でスキャンしていく。

ここで、読出対象となるＩＤタグの特性と、複数の特性を有するＩＤタグが混在した状態での本発明の読出方法について説明する。

使用中のＩＤタグが生産中止等により、入手困難となった時、システムに使用するＩＤタグを新しいものに切り替える必要が生じることがある。市場には同一変調方式且つ同一周波数で使用できるＩＤタグが数多く存在するが、磁界に関する感度及び一定磁界で励起した時の出力はそれぞれ異なっているのが実状である。このため、システムに使用するＩＤタグの種類の切り替え途中では、同一励起で、出力が異なるＩＤタグを混在して使用する必要が生じる。ＩＤタグには衝突防止機能が無く、磁界があればデータを送信し続けるが、このようなＩＤタグを使用する時は、励磁電流の大きさを制御することにより、タグ間の影響程度を少なくして個々のＩＤタグを読取ることが可能となる。

本発明では、制御部（マスターＣＰＵ１３０ａ）の制御の下で、励起アンテナ１２１に与える励磁電流の大きさを電流制御部１２２ｂを介して可変することで、ＩＤタグに与える励磁用電界の強さを制御できるようにしている。そして、本発明の参考例では、異なる応答感度を有するＩＤタグのタイプに応じて全体を段階的に可変して制御することで、複数種類のＩＤタグが混在した状態でもそれぞれのタグのＩＤコードを読出せるようにしている。

図６は、応答感度（磁界の感度，出力特性）が異なる２種類の非接触ＩＤタグａ，ｂの出力特性の例を示しており、縦軸Ｖは出力電圧を示し、横軸Ｈは磁界の強さを示している。タグａは、図６中の特性曲線に示すように、タグｂに比べて弱い磁界でも動作するとともに高い出力を呈することができる高感度／高出力タイプの非接触ＩＤタグである。一方、タグｂはタグａよりも強い磁界で動作し、出力が低いものである。図６中の相互干渉ラインとは、許容最低タグ間距離において、タグａ（又はｂ）の影響でタグｂ（又はa）が読めなくなる時のタグの出力レベルである。これらのタグａとタグｂが混在した状態で読出す場合には、例えば最初に弱い磁界をかけてタグａを読出し、次に相互干渉による影響が避けられる範囲で磁界を強くしてタグｂを読出すことにより、異なる特性をもつ２種類のタグの読出しを実現することができる。

図６の例では、タグａを読む時は、励磁電流１で励磁し、タグｂからの影響がないＡの磁界の下で読出し、次にタグｂを読む時は、励磁電流２で励磁することにより、タグａからの影響が少ないＢの磁界の下で読出すことにより、それぞれのタグのデータを読出すことができる。

上述のような励磁電流の大きさの制御機能を備えたデータ処理装置は、例えばＩＤタグを用いた食堂の自動精算システムに好適に提供することができる。すなわち、食堂では、非接触ＩＤタグを取り付けた食器を毎日使用する訳であるが、“配膳”→“食事に使用”→“洗浄乾燥”といったサイクルを繰り返し、ある期間が来ると食器自体の寿命により古くなったものは廃棄し、新しい食器と入れ替えるといったことが常に行われている。従って旧いタイプのＩＤタグは必然的に新しいタイプのＩＤタグに置き換わることになるが、全てを一気に置き換えることは資源の無駄となり、その過程において旧、新のタイプが混在することは経費の問題から避けられないということになる。本発明の参考例におけるデータ処理装置では、これらの新旧タイプのＩＤタグが混在した状態でもそれぞれのＩＤタグを読出すことが可能となる。

以下、本発明に係るデータ処理装置を食堂の自動精算システムに適用した場合を例として説明する。

セルフ方式の食堂では、通常メニュー選択コーナーで自分の好きな単品の食器（料理）を選択して取ったり、注文したりして食器をトレイに載せ、食前又は食後に精算するようにしている。本システムでは、食器に装着されたＩＤタグのＩＤ番号に応じてサーバにメニュー番号，メニュー名称，単価等が別途登録されている。本発明に係るデータ処理装置を備えた自動精算機（以下、「オートレジ端末機」と言う）では、各メニューに対応しているＩＤタグの読出データから支払い金額を計算すると共に、非接触ＩＤカードのデータから利用者を特定して決済情報をサーバへ送出して決済をする。決済用には利用者はプリペイドカード、社員ＩＤカード（非接触ＩＣカード，磁気カード等）を使用する。決済の形態としては、ポストペイド方式による決済と、読込専用の非接触ＩＤカード又は書換可能な非接触ＩＤカード（非接触ＩＣカード）をプリペイドカードとして利用した場合のプリペイド方式による決済とがあり、また、無人，有人の観点からは、決済用の無人レジでの決済と一般的なＰＯＳレジ（有人レジ）での決済とがある。

図７は、食堂用自動精算システムの全体構成の一例を示している。図７において、サーバ５００は、利用者を特定するＩＤに対応させてオーダデータ及び金額データを記憶し、決済情報等を集計及び管理する装置であり、ＬＡＮなどの通信ラインを介して他の装置と接続されている。トッピング端末６００は、ＩＤタグに対して価格変更が生じた際、新価格を登録するための端末であり、トッピングメニューに対応し、価値変更のあったタグコードを新価格とともにサーバ５００に通知する。オートレジ端末機２００は、利用料金を自動精算するための端末機であり、前述のデータ処理装置（以下、非接触ＩＤタグ読出装置と言う），サーバ５００とのデータ通信等を行うプロセッサ本体，カードリーダー等から構成されている。

オートレジ端末機２００には予めサーバ５００からＩＤに対応するメニュー名と価格等のデータがダウンロードされて記憶されている。メニューの追加、変更、値段設定変更があればその都度サーバ５００から変更箇所の差分或いは全部のデータのダウンロードを行う。オートレジ端末機２００では、載置台の上に乗せられたトレイ上の食器タグからＩＤコードを非接触ＩＤタグ読出装置により読出し、そのＩＤコードに対応する金額データ及び料理名称コード等をオーダ情報としてサーバ５００に通知する。その際、非接触ＩＤカード（以下、非接触ＩＣカードを例とし、ＩＣカードと言う）がポストペイドカードとして利用された場合は、ＩＣカードから読取った利用者のＩＤコードをサーバ５００に通知する。一方、プリペイドカードとしてＩＣカードが利用された場合は、オートレジ端末機２００でプリペイド残金の減算を行い、処理結果（決済情報）をサーバ５００に通知する。

決済端末３００は、プリペイドカードとしてＩＣカードが利用され、プリペイド残金が不足した場合などの料金の支払いに伴う精算と決済をする端末である。また、自己のＩＤ（利用者ＩＤ）に基づく照会機能として、支払いの明細や月内の利用額合計を表示する機能や、オーダの内容からカロリー値等の栄養値を計算して表示する機能を備えている。決済端末３００では、ＩＣカードのＩＤコードでサーバ５００からオーダ情報及び金額データをダウンロードし、決済処理を行う。決済端末３００では、プリペイドカードとして購入したＩＣカードを用いて支払う方法と社員用ＩＣカードを用いて支払う方法の他に、別システムで使用しているプリペイドカードによるプリペイド決済、磁気カードによるＩＤ決済、現金支払いによる現金決済がある。ＰＯＳレジ４００Ａは、オートレジ端末機２００や決済端末３００で異常が発生した場合の精算処理を行う有人レジであり、一般的なＰＯＳ端末４００が設置されている。このＰＯＳ端末４００では、決済端末３００と同様に、別システムで使用しているプリペイドカードによるプリペイド決済、磁気カードによるＩＤ決済、現金支払いによる現金決済による支払いが可能である。

以下、本発明を適用したオートレジ端末機２００の構成と動作例について詳細に説明する。

図８はオートレジ端末機２００の内部構成を図３に示した読出部の構成例に対応させて示している。図８において、オートレジ端末機２００は、前述のデータ処理装置（非接触ＩＤタグ読出装置）１００と、自動精算処理に係る全体の制御及び上位コンピュータとのデータ通信の制御を行うプロセッサ本体（パーソナルコンピュータ）２１１と、タッチパネル式の液晶ディスプレー２１２と、カード決済を行うためのカードリーダー２１３と、載置台に乗せられた食器トレイを検知するためのトレイ検知センサ２１４などから構成される。非接触ＩＤタグ読出装置１００の部分の構成は前述のデータ処理装置と同一構成のため、ここでは説明を省略する。

図９は、オートレジ端末機２００の主要部の構成を模式的に示している。全体制御用のプロセッサ本体２１１は、載置台１０２を有する非接触ＩＤタグ読出装置１００と、ＲＳ−２３２Ｃ等のインタフェースのケーブルによって接続されている。

図１０は、食堂に設置されるオートレジ端末機２００の主要部の外観構成の一例を示している。図１０において、利用者は、各種食器１を載せたトレイ２をトレイ載置台１０２上に置き、カードリーダーの読取部２１３ａの上方で非接触ＩＣカードをかざして利用料金を精算するようになっている。トレイ載置台１０２の下方には、前述の非接触ＩＤタグ読出装置のアンテナモジュール１０１が設けられており、トレイ２に載せられた各食器１に埋められたＩＤタグ１０のＩＤコードが読出され、各ＩＤコードに対応する金額データから求めた合計金額（請求金額）と各ＩＤコードに対応する料理名称（メニューの詳細）等が表示部２１２に表示される。

例えば、図９のような食器１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄがトレイ２上にある場合、オートレジ端末機２００のプロセッサ本体２１１は、非接触ＩＤタグ読出装置１００からの読出情報（ＩＤコード，当該受信アンテナのアンテナ番号或いは位置を特定する座標データ）に基づき、図１１（Ａ）に示すトレイ２上の各食器１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの位置を認識し、図１１（Ｂ）に示すにように、合計金額をディスプレー２１２上に表示すると同時に、ディスプレー２１２上の対応する位置に、各食器１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを示すシンボル画像１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄと共にそれぞれの料理名称と金額、カロリー計算値等を表示する。

ここで利用者はディスプレー２１２の表示を見て、支払いに同意する場合には非接触ＩＣカードを図１０中のカードリーダーの読取部２１３ａの上方でかざすことにより利用料金を精算する。オートレジ端末機２００では、図１０中の操作部の「ＯＫ」ボタン２１５ａの表示を点灯し、処理の終了を知らせる。これで利用者の精算は完了し、オートレジ端末機２００では、ポストペイドカードとしてＩＣカードが利用された場合には、カードリーダー２１３によってＩＣカードから読取った利用者のＩＤコード及びオーダ情報を決済情報としてサーバ５００に送信し、給与天引等により利用料金の決済をする。

上述のような構成において、本発明に係る非接触ＩＤタグ読出装置を備えたオートレジ端末機２００の動作例を詳細に説明する。

先ず、本発明の参考例におけるマスターＣＰＵの読出動作に係る制御例を図１２のフローチャートの流れに沿って説明する。

マスターＣＰＵ１３０ａ（制御ＣＰＵ１）では、載置台１０２の上にトレイ２が乗せられたか否かを反射型のトレイ検知センサ２１４により検知し（ステップＳ１）、トレイ２を検知したのであれば、励起アンテナ１２１に励磁する励磁電流として先ず第１の励磁電流１を設定する（ステップＳ２）。そして、各スレーブＣＰＵ１３０ｂに読出開始コマンド（第１の励磁電流１による読出開始指令）を送出し、マスターＣＰＵ１３０ａと各スレーブＣＰＵ１３０ｂの制御の下に第１段階の励磁磁界の強度下におけるＩＤタグの読出しを各グループの受信アンテナ群毎に一斉に開始する（ステップＳ３）。

本例では、読出領域を４つのエリアに分割し、各分割エリアに複数のアンテナを配設しておき、図５に示したように各分割エリアＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を１グループとして個々のグループをそれぞれマスターＣＰＵ１３０ａと各スレーブＣＰＵ１３０ｂで並行処理してタグの読出しを行う（ステップＳ４）。その際、当該分割エリア内の複数の受信アンテナ１１１の中から１つのアンテナを駆動対象として選択し、アンテナ切替部３０で各アンテナ１１１を順次切替えて駆動して当該アンテナからのＩＤコードを読出し、当該アンテナのアンテナ番号（或いは位置を特定する座標データ）をＩＤコードに付加し、読出情報として一時記憶する（ステップＳ５）。

マスターＣＰＵ１３０ａでは、上記ＩＤコードの読出し処理を自分のエリア内で指定された分の全受信アンテナについて行い（ステップＳ６）、別途、テーブル（後述の制御テーブル）で指定された所定のアンテナの処理が終了したのであれば、励起アンテナ１２１に励磁する励磁電流として第２の励磁電流２を設定して（ステップＳ７）、各スレーブＣＰＵ１３０ｂに読出開始コマンド（第２の励磁電流２による読出開始指令）を送出し、第２段階の励磁磁界の強度下におけるＩＤタグの読出しを各グループ単位で行う（ステップＳ８）。そして、上記ステップＳ４〜ステップＳ６と同様に、自分のエリア内の別途指定された全受信アンテナについてＩＤコードの読出処理を行い（ステップＳ９〜ステップＳ１１）、全受信アンテナの処理が終了したのであれば、他のグループ（各スレーブＣＰＵ１３０ｂ）の読出しが全て完了したか否かを後述する終了フラグによりチェックし（ステップＳ１２）、完了したのであれば、各スレーブＣＰＵ１３０ｂから読出情報を受信する（ステップＳ１３）。

上記ステップＳ５とＳ１０で読出したタグの読出情報は、１個のタグに対して隣接するアンテナ２〜３個で読まれておりデータが重複しており、更に、２段階の磁界の強度下においても該当アンテナにより同一ＩＤを読出している場合があるので、ＩＤコードの値とその位置情報（読出情報に含まれるアンテナ番号又は座標データ）を基に、同一ＩＤコードのデータが重複しているか否かを判断し、自分のエリア内での重複分（該当する受信アンテナ１１１の読出情報）を削除して整理する。また、上記ステップＳ１３において受信した各スレーブＣＰＵ１３０ｂの読出情報は、当該エリア内での重複分が同様に削除されて送信されてくる。マスターＣＰＵ１３０ａでは、自分のエリア内の分と各スレーブＣＰＵ１３０ｂで読出した分を合わせて、各ＣＰＵで読出した読出情報の中に複数のエリアにまたがって重複して読出しているものがあるかどうかをＩＤコードの値とその位置情報を基に判断し、重複分を削除して１個のタグに対して１個の読出情報となるように整理する。そして、整理後の各タグの読出情報を読出結果とし（ステップＳ１４）、読出動作を全て終了する。

次に、スレーブＣＰＵ１３０ｂにおける読出動作に係る制御例を図１３のフローチャートの流れに沿って説明する。なお、第１の励磁電流１を用いたＩＤタグの読出動作、第２の励磁電流２を用いたＩＤタグの読出動作、重複している読出情報の削除処理は、それぞれマスターＣＰＵ１３０ａの動作と同一であるため、簡略化して説明する。

各スレーブＣＰＵ１３０ｂでは、マスターＣＰＵ１３０ａからの第１の励磁電流１による読出開始コマンドを待ち、読出開始コマンドの受信によってＩＤタグの読出動作を一斉に開始する（ステップＳ２１）。第１段階の励磁磁界の強度下におけるＩＤタグの読出動作が完了すると（ステップＳ２２〜Ｓ２４）、読出終了フラグをオンにしてマスターＣＰＵ１３０ａからの読出開始コマンドを待ち、マスターＣＰＵ１３０ａから受信した第２の励磁電流２による読出開始コマンドにより、第２段階の励磁磁界の強度下におけるＩＤタグの読出動作を開始する（ステップＳ２５）。そして、その読出動作が完了すると（ステップＳ２６〜Ｓ２８）、第２段階における読出終了フラグをオンにすると共に、自分のエリア内の読出情報の重複分を削除して整理し（ステップＳ２９）、整理後の読出情報をマスターＣＰＵ１３０ａに送出し（ステップＳ３０）、当該スレーブＣＰＵ１３０ｂの読出動作を全て終了する。

上述のようにして読み出されたＩＤタグの読出情報は、マスタ制御ＣＰＵ１３０ａからプロセッサ本体２１１に送信される。オートレジ端末機２００内のプロセッサ本体２１１では、カードリーダー２１３によってＩＣカードから読取ったカードＩＤ利用者のＩＤコードとマスターＣＰＵ１３０ａからのＩＤタグ読出情報に基づいて前述の精算処理を行い、自動精算処理を終了する。

尚、上述のフローチャートの説明では記載していないが、図６のＩＤタグ特性図において、励磁電流２で励磁することにより、タグａとタグｂの両方が読出せることになるが、受信側の感度を下げることによりタグｂのみを受信するということも有効である。

次に、本発明について説明する。なお、データ処理装置（非接触ＩＤタグ読出装置）１００の構成及びその装置を備えたオートレジ端末機２００のハードウェア構成は、本発明の参考例と同一構成のため、説明を省略する。

広い検出エリアを必要とする装置、例えば本例のように食器トレイの大きさに合わせた読出領域を必要とする装置において、図４に示したアンテナモジュール１０１のように、その読出領域を囲んで周回する励起アンテナ１２１を用いて磁界を発生する場合、読出領域内のＩＤタグの存在場所によって磁界の強度が異なってくると言う問題が生じる。

図１４（Ａ）及び（Ｂ）は、読出領域内の各場所での磁界の強さの違いを例示したもので、読出領域を囲んで周回する励起アンテナ１２１を用いて所定の励磁電流で励磁した場合、同図（Ｂ）に示すように、励起アンテナ１２１の直近以降は、励起アンテナ１２１から遠ざかるにつれて磁界の強さが減少するという現象が起きる。図１４の横方向において適切な励磁の範囲は、図１４（Ｂ）中の適切励磁上限ＳＵと適切励磁下限ＳＬの範囲内であり、図１４（Ａ）の読出領域においてＡｘの範囲が該当する。図１４の縦方向においても同じ現象が起き、図１４（Ａ）の読出領域においてＡｙの範囲が適切励磁範囲となり、図１４（Ａ）中の破線枠内は適切励磁範囲外となる。このような磁界の下において、図１４（Ａ）に示すような位置にタグａおよびタグｂが存在する場合、タグａに対しては適切な磁界となっているが、タグｂに対しては適切な磁界となっていない。励起アンテナ１２１は本例では一つであり、１回の励起で、タグａおよびタグｂ双方に適切な磁界を提供することは不可能である。

そこで、タグａを読む時は弱磁界で、タグｂを読む時は強磁界でそれぞれ読むことにより、いずれのタグも適切な出力を期待することができる。すなわち、読出領域の破線枠外のエリアを弱励磁で読出し、破線枠内のエリアを強励磁で読出せば、適切な磁界の下で各エリアを読出すことが可能となる。

前述の本発明の参考例では、制御部（制御ＣＰＵ１）の制御の下で、励起アンテナに与える励磁電流の大きさをＩＤタグの感度に応じて電流制御部により変えることで、読出対象となるＩＤタグに与える励磁用電界の強さを調整し、異なる感度を有するＩＤタグの干渉を回避して当該感度のＩＤタグの読出しを行うようにしている。本発明では、読出領域内の各場所における磁界の強さを測定し、その磁界の強さの違いに応じて読出領域を分割しておき、制御部（制御ＣＰＵ１）の制御の下で、各分割領域の磁界の強さが一定となるように励起アンテナに与える励磁電流の大きさを順次可変し、当該分割領域内の受信アンテナを対象として読出しを順次行うことで、ほぼ同一の磁界強さの下で読出領域の全域を読出すようにしている。このように励磁電流を変化させることにより、広い検出エリアを必要とする装置において、検出エリア内のどの位置にタグがあっても適切な磁界で励起を可能としている。本例では、複数のＣＰＵにより並行処理するようにしており、並行処理用の前記各グループ毎の分割エリア（第１の分割エリア）と、上記磁界の強さに対応する分割エリア（第２の分割エリア）とは異なり、並行処理用の第１の分割エリアには、１つの制御ＣＰＵが処理する１グループについて上記第２の分割エリアが複数存在する場合がある。そこで、本発明では、次のような制御テーブルを用意してＩＤタグの読出しを制御する。

図１５は、本発明に用いる制御テーブルの一例を示している。６０個を４分割した１５個の受信アンテナ１１１からの読出処理を１グループとして、１つの制御ＣＰＵが１グループのＩＤタグの読出動作を制御する場合、図１５のように１５個の受信アンテナ1〜１５を弱励起用アンテナ（弱励起時の読出対象アンテナ）と、強励起用アンテナ（強励起時の読出対象アンテナ）とに分類し、各受信アンテナ１１１（1〜１５）について励起電流種別を認識するためのテーブルを用意しておく。なお、図１５中の1〜１５がアンテナ番号で、００はデータの終りを示している。また、本例では、図１４（Ａ）のように、読出領域を２分割し、破線枠内に受信アンテナ７〜１０が配置されている場合を例としている。この場合、強励起用すなわち、強磁界の励磁下で読出す番号は７，８，９，１０番の番号の受信アンテナである。

上記のテーブルは、本例では４ＣＰＵ分用意され、励起アンテナに励磁電流を２段階に分けて与え、それぞれの段階で読出処理を行う。読出制御の方法としては、例えば、マスターＣＰＵ用、スレーブＣＰＵ１，２，３用の合計４テーブルをマスターＣＰＵ１３０ａ側のメモリに備え、マスターＣＰＵ１３０ａが各スレーブＣＰＵ１３０ｂに読出し開始のコマンドと共に読出対象の受信アンテナの番号を送る。そして、スレーブＣＰＵ１３０ｂは受取ったアンテナの番号のみ読出す処理を実行する。

以下、本発明における読出動作について詳細に説明する。

先ず、マスターＣＰＵ１３０ａにおける読出動作に係る制御例を図１６及び図１７のフローチャートの流れに沿って説明する。

マスターＣＰＵ１３０ａでは、載置台１０２の上にトレイが乗せられたか否かを反射型のトレイ検知センサ２１４により検知し（ステップＳ３１）、トレイを検知したのであれば、励起アンテナ１２１に励磁する励磁電流として先ず弱励磁電流を設定する（ステップＳ３２）。そして、第１段階において読出対象となる弱励起用アンテナの番号を各ＣＰＵ用の制御テーブルから読出し、読出開始コマンド（弱励磁電流による読出開始指令）に読出対象のアンテナ番号の情報を含めて各スレーブＣＰＵ１３０ｂに送出し、マスターＣＰＵ１３０ａと各スレーブＣＰＵ１３０ｂの制御の下に弱励磁電流による第１段階のＩＤタグの読出しを、弱励起用アンテナを対象として各グループの受信アンテナ群毎に一斉に開始する（ステップＳ３３）。

マスターＣＰＵ１３０ａでは、弱励起用アンテナの先頭の番号をセットしてＩＤコードを読出す（ステップＳ３５）、そして、所定のアンテナが終了したか否かを制御テーブルにより判定し（ステップＳ３６）、終了していなければ次の弱励起用アンテナの番号をセットし、アンテナ切替部３０で当該アンテナに切替えて駆動し（ステップＳ３７）、次のアンテナからのＩＤコードを読出す。

マスターＣＰＵ１３０ａでは、上記ＩＤコードの読出処理を自分のエリア内の弱励起用の全受信アンテナについて行い、全受信アンテナの処理が終了したのであれば、他のグループ（各スレーブＣＰＵ１３０ｂ）の読出しが全て完了したか否かを後述する終了フラグによりチェックし（ステップＳ３８）、完了したのであれば、制御テーブルをサーチして次の段階での読出対象のアンテナがあるか否かをチェックし（ステップＳ３９）、無ければステップＳ４７に移行する。本例では、弱励起用と強励起用の２段階あり、強励起用アンテナがあるので、励起アンテナに励磁する励磁電流として強電流を設定して励起アンテナを駆動し（ステップＳ４０）、第２段階において読出対象となる強励起用アンテナの番号を各ＣＰＵ用の制御テーブルから読出し、読出開始コマンド（強励磁電流による読出開始指令）に読出対象のアンテナ番号の情報を含めて各スレーブＣＰＵ１３０ｂに送出し、強励磁電流による第２段階のＩＤタグの読出しを弱励起用アンテナを対象として各グループ単位で行う（ステップＳ４１）。

そして、上記ステップＳ３４〜ステップＳ３７と同様に、自分のエリア内の強励起用アンテナの全てについてＩＤコードの読出処理を行い（ステップＳ４２〜ステップＳ４５）、全ての強励起用アンテナの処理が終了したのであれば、他のグループ（各スレーブＣＰＵ１３０ｂ）の読出しが全て完了したか否かを後述する終了フラグによりチェックし（ステップＳ４６）、完了したのであれば、各スレーブＣＰＵ１３０ｂから読出情報を受信する（ステップＳ４７）。

マスターＣＰＵ１３０ａでは、本発明の参考例と同様に、同一ＩＤコードのデータが重複している分を全て削除して１個のタグに対して１個の読出情報となるように整理する。そして、整理後の各タグの読出情報を読出結果とし（ステップＳ４８）、読出動作を全て終了する。

次に、スレーブＣＰＵ１３０ｂにおける読出動作に係る制御例を図１８のフローチャートの流れに沿って説明する。なお、弱励磁電流を用いたＩＤタグの読出動作、強励磁電流を用いたＩＤタグの読出動作、重複している読出情報の削除処理は、それぞれマスターＣＰＵ１３０ａの動作と同一であるため、簡略化して説明する。

各スレーブＣＰＵ１３０ｂでは、マスターＣＰＵ１３０ａからの弱励磁電流による読出開始コマンドを待ち、読出開始コマンドの受信によってＩＤタグの読出動作を一斉に開始する（ステップＳ５１）。弱励磁電流による第１段階のＩＤタグの読出動作が完了すると（ステップＳ５２〜Ｓ５４）、読出終了フラグをオンにすると共に読出開始コマンド待ちのタイマーをセットし、マスターＣＰＵ１３０ａからの読出開始コマンドを待つ（ステップＳ５５）。タイムアウトの場合は、次の段階での読出対象のアンテナが無いものと判断し、ステップＳ６０に移行する。本例では、弱励起用と強励起用の２段階あり、マスターＣＰＵ１３０ａから受信した読出開始コマンドにより、強励磁電流による第２段階のＩＤタグの読出動作を開始する（ステップＳ５６）。そして、その読出動作が完了すると（ステップＳ５７〜Ｓ５９）、読出終了フラグをオンにすると共に、自分のエリア内の読出情報の重複分を削除して整理し（ステップＳ６０）、整理後の読出情報をマスターＣＰＵ１３０ａに送出し（ステップＳ６１）、当該スレーブＣＰＵ１３０ｂの読出動作を全て終了する。

以上の処理により、読出領域の全域で適切な磁界の下にＩＤタグを読出せるようになり、励起アンテナが発生する励磁用電界の場所による違いの影響を回避することができる。

なお、上述した実施の形態では、説明が複雑になるため本発明の参考例と本発明とを分けて説明したが、参考例及び本発明を組合せたものも本発明に含まれる。すなわち、例えば本発明によって適切な磁界とした当該エリアについて、参考例の励磁電流の制御方法を適用すれば良い。また、参考例では、応答感度が異なる２種類の非接触データ記憶体を対象とした場合を例として説明したが、２種類に限るものではない。また、フローチャートの流れは参考例及び本発明とも、第１段階と第２段階の順序を逆にしても良い。

本発明に係る非接触型データ記憶体の構成の一例を示すブロック図である。 図１の非接触型データ記憶体の構造の一例を示す平面図と側面図である。 本発明に係るデータ処理装置の読出部の構成の一例を示すブロック図である。 本発明に係るアンテナモジュールの構成の一例を示す斜視構造図である。 非接触型データ記憶体の読出領域の分割方法の一例を示す図である。 本発明の参考例に係るＩＤタグの出力特性の例を示す図である。 本発明を適用した食堂用自動精算システムの全体構成の一例を示すブロック図である。 本発明に係るオートレジ端末機の内部構成の一例を示すブロック図である。 本発明に係るオートレジ端末機の主要部の構成を模式的に示す図である。 本発明に係るオートレジ端末機の外観構成の一例を示す図である。 本発明に係るオートレジ端末機でのトレイ上の料理に対する表示例を示す図である。 本発明の参考例におけるデータ処理装置のマスターＣＰＵにおける動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の参考例におけるデータ処理装置のスレーブＣＰＵにおける読出動作の一例を示すフローチャートである。 本発明に係る読出領域内の各場所での磁界の強さの違いを示す図である。 本発明に用いる制御テーブルの一例を示す図である。 本発明におけるデータ処理装置のマスターＣＰＵにおける動作の一例を示すフローチャートである。 図１６のフローチャートの分図である。 本発明におけるデータ処理装置のスレーブＣＰＵにおける読出動作の一例を示すフローチャートである。

１ 食器
２ トレイ
１０ 非接触型データ記憶体（ＩＤタグ）
１１ アンテナコイル
１２ ＩＣチップ
１２ａ 整流回路
１２ｂ タグ制御回路
１２ｃ ＥＥＰＲＯＭ
１００ データ処理装置（非接触ＩＤタグ読出装置）
１０１ アンテナモジュール
１０２ 載置台
１１０ 受信部
１１１ 受信アンテナ
１１２ 読出回路
１１２ａ アンテナ切替部
１１２ｂ 増幅部
１１２ｃ 復調部
１１２ｄ デコード部
１２０ 送信部
１２１ 励起アンテナ
１２２ 発振制御回路
１２２ａ 発振部
１２２ｂ 電流制御部
１２２ｃ ドライバ
１３０ 制御ＣＰＵ
１３０ａ マスタ−ＣＰＵ
１３０ｂ スレーブＣＰＵ
２００ オートレジ端末機
２１１ プロセッサ本体
２１２ 液晶ディスプレー
２１３ カードリーダー
２１４ トレイ検知センサ
２１５ 操作部
３００ 決済端末（無人レジ用）
４００ 決済端末（有人レジ用）
５００ サーバ
６００ トッピング端末

Claims (1)

1. データ記憶体から少なくともデータを読み出すために前記データ記憶体を乗せる載置台と、
   前記載置台の下方に配置され、読出領域を囲んで周回する励磁コイルから成る励起アンテナと、
   前記励磁コイルを励磁して前記データ記憶体に電源エネルギーを与える励磁手段と、
   前記励起コイルの周回する前記読出領域に配置される複数の受信アンテナと、
   前記受信アンテナを切り替えるアンテナ切替部と、
   前記アンテナ切替部を制御して使用する受信アンテナを切り替えるとともに、該使用する受信アンテナに対応付けて予め設定された励磁電流で前記励磁コイルを励磁する前記励磁手段を制御する制御部と、
   を備えた、非接触型データ記憶体を用いたデータ処理装置であって、
   前記複数の受信アンテナは、その存在する位置によって前記読出領域の中央部付近と外周領域とに予めグループ分けされ、かつ、前記中央部付近のグループの受信アンテナ用の励磁電流は、前記外周領域のグループの受信アンテナ用の励磁電流よりも強くなるように設定されるとともに、
   前記制御部は、
   前記外周領域のグループの各受信アンテナについて予め設定された順に基づいて前記データ記憶体からのデータ読み出しを行った後に前記中央部付近のグループの各受信アンテナについて予め設定された順に基づいて前記データ記憶体からのデータ読み出しを行うか、又は、その逆に、前記中央部付近のグループの各受信アンテナについてデータ読み出しを行った後に前記外周領域のグループの各受信アンテナについてデータ読み出しを行い、
   さらに、前記各受信アンテナで読み取った前記データ記憶体からのデータが重複している場合は、該重複している分を削除し、前記データ記憶体に対して１個の読み出しデータとなるように制御することを特徴とする、非接触型データ記憶体を用いたデータ処理装置。
   

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