アンテナ及び物品管理収納庫
【課題】ループコイルを磁心部材に巻回する場合、ループコイルを磁心部材の中心部分に集約して巻回することにより、隣接する磁心部材に磁界が伝達しないようにして、隣接アンテナ間の磁気結合を防止したアンテナを提供する。
【解決手段】このアンテナＡは、例えば板状の形状を有するフェライトコア（磁心部材）４２と、フェライトコア４２に所定回数巻回したループコイル４３と、を備えて構成されている。そして、ループコイル４３をフェライトコア４２に巻回する場合、フェライトコア４２の両端近傍部分を除いた中心部分に集約してループコイル４３を巻回するように構成したものである。
【解決手段】このアンテナＡは、例えば板状の形状を有するフェライトコア（磁心部材）４２と、フェライトコア４２に所定回数巻回したループコイル４３と、を備えて構成されている。そして、ループコイル４３をフェライトコア４２に巻回する場合、フェライトコア４２の両端近傍部分を除いた中心部分に集約してループコイル４３を巻回するように構成したものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ及び物品管理収納庫に関し、さらに詳しくは、隣接するアンテナ同士の磁気結合を防止するアンテナの構成とそのアンテナを備えた物品管理収納庫に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＣカードと呼ばれる情報記録媒体が市場に広く出回り、種々の用途に使用されている。ＩＣカードは、クレジットカード、銀行カード、ポイントカード等のカード状あるいはシート状の形状を備え、カード内にＩＣが組み込まれているものを総称した名称である。最近では、ＩＣカードと同様の原理で情報を記録するＲＦタグが、各種物品に付されて物品の種別や内容の判別、分類整理、在庫管理等の多様な分野において効率化に貢献している。例えば、物品の管理情報を記録したＲＦタグを取り付けた多数の物品を、管理収納部に収納して管理する場合、各収納部毎の管理情報を正確に読み取れることが必要条件である。即ち、各収納部毎に備えられたアンテナが当該収納部に収納された物品のみの管理情報を読み取り、他の（特に隣接する）収納部の物品の管理情報は読み取らないことが必要である。
【０００３】
図６（ａ）は、従来のアンテナによる管理情報の読み取り誤動作を説明する模式図である。説明を簡略化するためにアンテナが２個設けられている場合について説明する。アンテナＡはフェライトコア３２に等間隔に巻回したループコイル３３により構成され、同じくアンテナＢはフェライトコア３２に等間隔に巻回したループコイル３３により構成されている。そしてアンテナＡからは磁界３０が発生し、アンテナＢからは磁界３１が発生するものとする。そして、アンテナＡはＲＦタグ２００ａの管理情報を読み取り、アンテナＢはＲＦタグ２００ｂの管理情報を読み取るものとする。ここで、アンテナＡのループコイル３３に電流が流れると、磁界３０が発生し、ＲＦタグ２００ａのアンテナを横切って図示しないリーダライタと交信を行なう。しかし、磁界３０は隣接するアンテナＢのフェライトコア３４を磁路として伝達し、フェライトコア３４の端面から放射してＲＦタグ２００ｂにも磁界３０が横切ることになる。これにより、リーダライタはＲＦタグ２００ａと２００ｂに記録されている管理情報を読み取ることになり、どちらが正しい情報かを判断することができない。更に、リーダライタが積層型のＲＦタグを読み取る形式で無い場合、情報が重複して読み取りエラーを起こすこともある。そこで、従来では、図６（ｂ）のように、アンテナＡとＢの間に磁界を遮蔽する遮蔽部材３４を配置して、磁界３０と３１が互いに隣接するフェライトコアに伝達しないようにしている。
【０００４】
また従来技術として特許文献１には、書籍に取り付けられたＩＣカードと無線通信を行うリーダライタのループアンテナが書籍を収納するための各棚に組み込まれた物品管理棚において、物品管理棚は複数の棚により１つの架となる筐体を構成し、複数の棚の各々にループアンテナが設置されて、且つ複数の棚のうちの少なくとも一部の棚の下面に鉄板等の金属の電磁遮蔽物を設置するようにした物品管理棚について開示されている。
【特許文献１】特開２００２−６００２１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されている従来技術は、電磁結合を防止するために、少なくとも一部の棚の下面に鉄板等の金属の電磁遮蔽物を設置する必要があるため、物品管理棚のコストが高騰するといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑み、ループコイルを磁心部材に巻回する場合、ループコイルを磁心部材の中心部分に集約して巻回することにより、隣接する磁心部材に磁界が伝達しないようにして、隣接アンテナ間の磁気結合を防止したアンテナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、非接触情報記録媒体に対して情報をリード、又はライトするための電波を授受するアンテナであって、磁心部材と、該磁心部材に所定回数巻回した導電線から成るループコイルと、を備え、該ループコイルを前記磁心部材の軸方向両端近傍部分を除いた中心部分に集約して巻回するように構成したことを特徴とする。
本発明は磁界が磁心部材の軸方向に広がらないようにするために、ループコイルを磁心部材の中央部分に集約して巻回するものである。これにより、磁心部材から放射する磁界は軸方向に広がらずに、軸方向に直交する方向に広がるようになり、隣接するアンテナへの影響を最小限にすることができる。
【０００７】
請求項２は、非接触情報記録媒体に対して情報をリード、又はライトするための電波を授受するアンテナであって、磁心部材と、該磁心部材に所定回数巻回した導電線から成るループコイルと、を備え、前記磁心部材の軸方向長を前記ループコイルの軸方向長と略等しくなるように構成したことを特徴とする。
本発明は磁心部材の大きさを必要最小限にするために、ループコイルを巻回している部分のみに磁心部材を設けるものである。即ち、磁心部材は磁界の磁路として働くため、ループコイルが存在しない部分に磁心部材があると、その分横方向に磁界が広がることになる。そこで本発明では、ループコイルの巻き幅と同じ幅の磁心部材にして、不要な磁界の広がりを防ぐものである。
【０００８】
請求項３は、非接触情報記録媒体に対して情報をリード、又はライトするための電波を授受するアンテナであって、磁心部材と、該磁心部材に所定回数巻回した導電線から成るループコイルと、を備え、前記ループコイルは、前記磁心部材の軸方向中央部に集約して巻回した第１のループコイルと、該第１のループコイルの両端から突出した磁心部材に巻回した第２のループコイルとから成り、前記第１のループコイルの両端部と、各第２のループコイルの内側端部は電気的に接続されると共に、該接続部にタップを備えたことを特徴とする。
本発明は、磁心部材の軸方向全体に亘って巻回した第２のループコイルと、その第２のループコイルの中心部分からタップを取り出して始点と終点とする第１のループコイルを備え、磁界が放射される距離が異なるアンテナを構成するものである。
【０００９】
請求項４は、前記磁心部材は、フェライト、純鉄、珪素鋼、鉄・ニッケル合金又はダストコアであることを特徴とする。
磁界を強める磁心部材は、比透磁率が大きくヒステリシス現象の小さいものが良い。フェライトは高周波における鉄損が少なく、最大比透磁率や飽和特性が良い。また純鉄は、安価で比透磁率が大きい。また珪素鋼は、純鉄に比べて抵抗率、比透磁率が共に増加する。また鉄・ニッケル合金は、できるだけ大きい透磁率の磁心が必要なときに使用される。またダストコアは、高周波における比透磁率の減少を防ぐ。
【００１０】
請求項５は、非接触情報記録媒体を取り付けた物品を管理収納する物品管理収納庫であって、前記物品を物品単位に収納する収納部と、各収納部に備えられた請求項１乃至４の何れか一項に記載のアンテナと、該アンテナの何れか１つを選択する切替手段と、前記非接触情報記録媒体との間で所定の変復調方式に基づく搬送電力の送信とデータの授受を行うリーダライタと、前記切替手段及びリーダライタを制御する制御手段と、を備え、前記各アンテナは、該各アンテナから放射する磁力線が隣接するアンテナの前記磁心部材に伝播しない距離に夫々配置されることを特徴とする。
本発明では一般的な本棚タイプの収納部の使用を想定している。本発明が最も特徴とする点は、アンテナの間隔を狭めてもアンテナ間の干渉を最小限にするために、本発明のアンテナを備えて構成した点である。これにより、常に安定した情報の読み取り可能とすることができる。
【００１１】
請求項６は、前記アンテナを少なくとも２つ以上隣接して配置する場合、各磁心部材間に遮蔽部材を更に配置することを特徴とする。
本発明のアンテナを使う場合は、基本的に遮蔽部材は必要としないが、アンテナ間隔を更に狭める必要がある場合は、遮蔽部材を設ける必要がある。
【００１２】
請求項７は、前記遮蔽部材は、銅、若しくはアルミニュウムにより構成されていることを特徴とする。
磁力線は導体内を通過するときにジュール熱としてエネルギーが減衰する。その結果、磁力線が減衰する。従って、遮蔽部材の材料としては反磁性材料である銅、若しくはアルミニュウムが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、磁心部材と、磁心部材に所定回数巻回したループコイルと、を備え、ループコイルを磁心部材の軸方向両端近傍部分を除いた中心部分に集約して巻回するように構成したので、磁心部材から放射する磁界は軸方向に広がらずに、軸方向と直交する方向に広がるようになり、隣接するアンテナへの影響を最小限にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は、一般的なリーダライタの構成を示すブロック図である。このリーダライタ１００は、リーダライタ１００との間でデータの授受を行ってシステム全体を制御するＰＣ５０によって制御される。リーダライタ１００は、外部のＰＣ５０とのデータの通信プロトコルを司る送受信装置１と、リーダライタ１００全体の動作を制御する制御装置２と、制御装置２を動作させる手順を記録したファームウェアと読み取ったデータを格納するメモリ装置３と、制御装置２からのデータを搬送波に乗せて変調する変調器４と、操作コマンドを入力する入力装置５と、制御装置２により制御された情報を表示する表示装置６と、制御装置２からの交流信号である電力供給用信号と変調器４からの書き込みコマンドを電力増幅する電力増幅器７と、ループアンテナ９から受信した搬送波から２値化データに変換する検波復調器８と、図示しないＩＣカード（ＲＦタグ）との電力用搬送波とデータの授受をするループアンテナ９とを備えて構成されている。
【００１５】
次に、本構成によるリーダライタ１００の動作を説明する前に、ＩＣカード（ＲＦタグ）（非接触情報記録媒体）の構成を先に説明しておく。図２は、ＩＣカード（ＲＦタグ）の構成を示すブロック図である。このＩＣカード（ＲＦタグ）２００は、リーダライタ１００からの電力用搬送波によりデータの授受をするアンテナ２０と、書き込みコマンド読み出しコマンドを生成する送受信回路２１と、アンテナ２０からの電力用搬送波を受け、それを整流して直流電力に変換する電力生成回路２２と、制御用ファームウェアとデータの記憶を司るメモリ装置２３と、制御回路２６からの送信コマンドに搬送波を乗せて変調する変調器２４と、送受信回路２１からの搬送波データから２値化データに変換する検波器２５と、ＩＣカード（ＲＦタグ）２００の全体の動作を制御する制御回路２６から構成されている。
【００１６】
次に、図１と図２を併せて参照してそれぞれ単独の動作について説明する。リーダライタ１００は、図示しない電源が入れられると制御装置２のイニシャル動作後、メモリ装置３に記憶されたプログラムに従い動作を開始する。まず、初期化が行われる。次に、制御装置２は、ＩＣカード（ＲＦタグ）２００に供給する電力供給用信号と、ポーリング信号を交互に電力増幅器７から送信する。その信号は、ループアンテナ９から電磁波として外部に放射される。次に、ＩＣカード（ＲＦタグ）２００がリーダライタ１００に近接すると、アンテナ２０が電力供給用信号を受信し、電力生成回路２２によりその搬送波を整流して直流電力に変換して、ＩＣカード（ＲＦタグ）２００内の全ての回路に供給する。電力を供給されて制御回路２６が駆動すると、メモリ装置２３に格納されたプログラムに従って、制御を開始する。
【００１７】
次に、制御回路２６は、まず送受信回路２１からコマンドを検波器２５で復調して２値化信号に変換し、そのコマンドを解析する。その結果自分が呼び出されていることを認識すると、レスポンスを変調器２４により変調して送受信回路２１を介してアンテナ２０から送信する。このレスポンスをリーダライタ１００がループアンテナ９で受信して、検波復調器８で２値化コードに変換し、制御回路２により解析してＩＣカード（ＲＦタグ）２００が規格に合致したＩＣカード（ＲＦタグ）であると認識する。それにより、以後リーダライタ１００とＩＣカード（ＲＦタグ）２００の間でポーリングが行われる。
【００１８】
図３は本発明の第１の実施形態に係るアンテナの構成を示す斜視図である。このアンテナＡは、例えば板状の形状を有するフェライトコア（磁心部材）４２と、フェライトコア４２に所定回数巻回したループコイル４３と、を備えて構成されている。そして、ループコイル４３をフェライトコア４２に巻回する場合、ループコイル４３をフェライトコア４２の軸方向両端近傍部分を除いた中心部分に巻回するように構成したものである。尚、フェライトコア４２の形状は板状に限らず、棒状でも構わない。
【００１９】
次に、本発明のアンテナＡとＢを隣接して配置した場合の動作について説明する。尚、アンテナＡとＢは構成が同じである。本発明のアンテナＡ、Ｂは、ループコイル４３をフェライトコア４２の中心に集約して巻回している点が特徴である。即ち、ループコイル４３が空芯の場合、磁界はループコイル４３の端面から放射されてループコイル４３の巻き幅ｙにより決定する磁界ループが形成される。言い換えると、磁界の強さ（ループコイルの巻き数Ｔとループコイルに流れる電流Ａの積で一義的に決定する）が一定であれば、巻き幅ｙが小さい程ループコイル４３の縦方向に放射される磁界の距離は大きくなり、横方向の距離は小さくなる（縦方向に長い円状）。逆に、巻き幅ｙが大きい程ループコイル４３の縦方向に放射される磁界の距離は小さくなり、横方向の距離は大きくなる（横方向に長い円状）。尚、磁心部材にループコイルを巻回した場合は、上記の現象は維持されるが、磁界は空気より磁心部材の方が伝達しやすいため、磁心部材の形状に沿って磁路が形成されて、磁心部材の端面から磁界が放射される（詳細は後述する）。
【００２０】
従って、アンテナＡと全く同じ構成のアンテナＢが互いに隣接して配置された場合、互いのフェライトコア４２の間隔ｘを最適に保つことにより、相互の磁気結合を磁気遮蔽材を必要とせず防止することができる。即ち、アンテナＡの磁界４０はフェライトコア４２の端面から直ぐ上方向に放射され、ＲＦタグ２００ａを横切ってループを形成し、隣のアンテナＢのフェライトコア４２の端面に入射することはない。同様に、アンテナＢの磁界４１はフェライトコア４２の端面から直ぐ上方向に放射され、ＲＦタグ２００ｂを横切ってループを形成し、隣のアンテナＡのフェライトコア４２の端面に入射することはない。これにより、図示しないリーダライタに対してアンテナＡはＲＦタグ２００ａに記録されている情報のみを与え、アンテナＢはＲＦタグ２００ｂに記録されている情報のみを与える。
【００２１】
図４は本発明の第２の実施形態に係るアンテナの構成を示す図である。このアンテナＡは、板状の形状を有するフェライトコア（磁心部材）６０と、フェライトコア６０に所定回数巻回したループコイル６１と、を備えて構成されている。そして、フェライトコア６０の両端面に亘って等間隔にループコイル６１を巻回し、ループコイル６１の始端ａ及び終端ｂ間に形成されるＣＬ−Ａ（第２のループコイル）と、ＣＬ−Ａの中心部分を始端と終端とするＣＬ−Ｂ（第１のループコイル）と、を備えて構成される。尚、フェライトコア６０の形状は板状に限らず、棒状でも構わない。
【００２２】
次に、本発明のアンテナＡとＢを隣接して配置した場合の動作について説明する。尚、アンテナＡとＢは構成が同じであり、その境界に遮蔽部材６２を配置している。本発明のアンテナＡ、Ｂは、ループコイル６１を巻き数の異なる２種類のループコイルにより構成した点が特徴である。即ち、アンテナＡ、Ｂの夫々のＣＬ−Ａに電流が流れると、電流が一定の場合巻き数が多いので磁界が強くなり、アンテナＡから磁界６３ａとして放射される。磁界６３ａはフェライトコア６０の端面から放射するが、遮蔽部材６２により遮蔽されて上方向に放射され、ＲＦタグ２００ａ１を横切ってループを形成し、隣のアンテナＢのフェライトコア６０の端面に入射することはない。同様に、アンテナＢの磁界６４ａはフェライトコア６０の端面から放射するが、遮蔽部材６２により遮蔽されて上方向に放射され、ＲＦタグ２００ｂ１を横切ってループを形成し、隣のアンテナＡのフェライトコア６０の端面に入射することはない。これにより、図示しないリーダライタに対してアンテナＡはＲＦタグ２００ａ１に記録されている情報のみを与え、アンテナＢはＲＦタグ２００ｂ１に記録されている情報のみを与える。
【００２３】
また、アンテナＡ、Ｂの夫々のＣＬ−Ｂに電流が流れると、電流が一定の場合巻き数が少ないので磁界が弱くなり、アンテナＡから磁界６３ｂとして放射される。アンテナＡの磁界６３ｂはフェライトコア６０の端面から放射するが、遮蔽部材６２により遮蔽されて上方向に放射され、ＲＦタグ２００ａ２を横切ってループを形成し、隣のアンテナＢのフェライトコア６０の端面に入射することはない。同様に、アンテナＢの磁界６４ｂはフェライトコア６０の端面から放射するが、遮蔽部材６２により遮蔽されて上方向に放射され、ＲＦタグ２００ｂ２を横切ってループを形成し、隣のアンテナＡのフェライトコア６０の端面に入射することはない。これにより、図示しないリーダライタに対してアンテナＡはＲＦタグ２００ａ２に記録されている情報のみを与え、アンテナＢはＲＦタグ２００ｂ２に記録されている情報のみを与える。
【００２４】
この実施形態から分かるとおり、各アンテナのＣＬ−Ａを使用した場合は、アンテナからの距離が遠いＲＦタグと交信を行うことができる。一方、各アンテナのＣＬ−Ｂを使用した場合は、アンテナからの距離が近いＲＦタグと交信を行うことができる。尚、本実施形態ではループコイル６１の途中からＣＬ−Ｂを形成しているためコイルの巻き数が変化してしまうが、ＣＬ−ＡとＣＬ−Ｂを個別に巻回して、夫々の巻き数を同じにすることにより、異なった距離のＲＦタグの情報を個別に読むことができ、且つループコイルに流す電流を一定とすることができる。また、別の方法として、ＣＬ−Ｂを動作させるときは、磁界の強さがＣＬ−Ａと同じになるように電流を増加するようにしても良い。
【００２５】
図５は図４の実施形態の回路の一例を示す図である。同じ構成要素には図４と同じ参照番号を付して説明する。この回路では、ループコイルＡは、リーダライタ１００からの信号はＳＷ１とＳＷ２によりＣＬ−ＡとＣＬ−Ｂに切り替えられる。図ではＣＬ−Ａに接続された状態を示している。またループコイルＢは、リーダライタ１００からの信号はＳＷ３とＳＷ４によりＣＬ−ＡとＣＬ−Ｂに切り替えられる。図ではＣＬ−Ａに接続された状態を示している。
【００２６】
図６は本発明の実施形態に係るアンテナから放射される磁界の様子を説明する図である。尚、図６では従来のアンテナと比較するために、図６（ａ）、（ｂ）に従来のアンテナを併せて図示する。また、説明を簡略化するためにアンテナが２つの場合について説明し、各アンテナから放射される磁界は磁力線が１本として説明する。また、フェライトコアの端面からＲＦタグの端面までの距離をｄｎ（ｎ＝１〜３）、ＲＦタグと磁界が直交する面と磁界の最長距離をＤｎ（ｎ＝１〜３）として表す。
【００２７】
図６（ａ）のアンテナＡはフェライトコア３２に等間隔に巻回したループコイル３３により構成され、同じくアンテナＢはフェライトコア３２に等間隔に巻回したループコイル３３により構成されている。そしてアンテナＡからは磁界３０が発生し、アンテナＢからは磁界３１が発生するものとする。そして、アンテナＡはＲＦタグ２００ａの管理情報を読み取るためにあり、アンテナＢはＲＦタグ２００ｂの管理情報を読み取るためにあるものとする（以下、同様とする）。ここで、アンテナＡのループコイル３３に電流が流れると、磁界３０が発生し、ＲＦタグ２００ａのアンテナを横切って図示しないリーダライタと交信を行なう。しかし、磁界３０は隣接するアンテナＢのフェライトコア３４を磁路として伝達し、フェライトコア３４の端面から放射してＲＦタグ２００ｂにも磁界３０が横切ることになる。これにより、リーダライタはＲＦタグ２００ａと２００ｂに記録されている管理情報を読み取ることになり、どちらが正しい情報かを判断することができない。更に、リーダライタが積層型のＲＦタグを読み取る形式で無い場合、情報が重複して読み取りエラーを起こすこともある。
【００２８】
そこで、従来では、図６（ｂ）のように、アンテナＡとＢの間に磁界を遮蔽する遮蔽部材３４を配置して、磁界３０と３１が互いに隣接するフェライトコアに伝達しないようにしている。尚、磁心部材としてはフェライト以外に、純鉄、珪素鋼、鉄・ニッケル合金又はダストコアが使用され、遮蔽部材としては、銅、若しくはアルミニュウムが使用される。この場合、フェライトコアの端面からＲＦタグの端面までの距離ｄ１は最も近く、ＲＦタグと磁界が直交する面と磁界の距離Ｄ１は最も遠くなる。
【００２９】
図６（ｃ）は本発明の第１の実施形態に係るアンテナの動作を説明する図である。本実施形態は、遮蔽部材を使用しないで複数のアンテナを隣接して配置する場合である。同じ構成要素には図３と同じ参照番号を付して説明する。アンテナＡの磁界４０はフェライトコア４２の端面から直ぐ上方向に放射され、ＲＦタグ２００ａを横切ってループを形成し、隣のアンテナＢのフェライトコア４２の端面に入射しないように配置される。同様に、アンテナＢの磁界４１はフェライトコア４２の端面から直ぐ上方向に放射され、ＲＦタグ２００ｂを横切ってループを形成し、隣のアンテナＡのフェライトコア４２の端面に入射することはない。これにより、図示しないリーダライタに対してアンテナＡはＲＦタグ２００ａに記録されている情報のみを与え、アンテナＢはＲＦタグ２００ｂに記録されている情報のみを与える。即ち、図６（ａ）と同じ間隔でも本発明のアンテナの場合は遮蔽部材を必要とせず、隣接配置することができる。この場合、フェライトコアの端面からＲＦタグの端面までの距離ｄ２はｄ１より遠くなり、ＲＦタグと磁界が直交する面と磁界の距離Ｄ２はＤ１より近くなる。
【００３０】
図６（ｄ）は本発明の第２の実施形態に係るアンテナの動作を説明する図である。本実施形態ではアンテナＡとＢを更に近接するために、アンテナ間に遮蔽部材４４を更に配置したものである。これにより、アンテナＡ、Ｂを図６（ｃ）よりも近づけて配置することができ、これにより装置全体を小型に構成することができる。
図６（ｅ）は本発明の第３の実施形態に係るアンテナの動作を説明する図である。本実施形態ではアンテナとＲＦタグとの距離を長くするために、フェライトコア４７にループコイル４８を中心部分に集約して巻回した場合、フェライトコア４７の長さをループコイル４８の巻き始めから巻き終わりまでの巻き幅と略等しくなるように構成したものである。これにより、フェライトコア４７を最小限の大きさとすることができ、材料費が削減できると共に、フェライトコアの端面からＲＦタグの端面までの距離ｄ３を最も長くすることができる。この場合、フェライトコアの端面からＲＦタグの端面までの距離ｄ３はｄ２より遠くなり、ＲＦタグと磁界が直交する面と磁界の距離Ｄ３はＤ２より近くなる。以上のことから、図６（ｂ）、（ｃ）、（ｅ）との間にはｄ１＜ｄ２＜ｄ３、Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ３の関係が成立する。
【００３１】
図７は本発明の一実施形態に係る物品管理収納庫の構成図である。
この物品管理収納庫は、物品６８を物品単位に収納する収納部６５と、各収納部６５に備えられた図３から図６で説明した本発明のアンテナ６７と、アンテナ６７の何れか１つを選択するアンテナ切替器（切替手段）６６と、ＲＦタグ２００との間で所定の変復調方式に基づく搬送電力の送信とデータの授受を行うリーダライタ１００と、アンテナ切替器６６及びリーダライタ１００を制御するＰＣ（制御手段）５０と、を備えて構成される。尚、本実施形態では収納部６５が複数あり、縦方向をＡ〜Ｄで表し、横方向を１〜４で表し、夫々の交点（例えば、最上段の左端をＡ−１として示す）が１つの物品の収納部として指示される。
この実施形態においては、例えば、ＰＣ５０がアンテナ切替器６６を順次切り替えて行き、そのときのアンテナ６７から読み取られる物品に付されたＲＦタグ２００の情報を読むことにより、どの収納部にどのような物品が収納或いは未収納であるかをリアルタイムに管理することができる。当然、必要なときにアンテナ切替器６６を駆動して、その都度検索するようにしても良い。
【００３２】
図８は図７の物品管理収納庫の動作を更に詳しく説明するための機能ブロック図である。この図では説明を簡略化するために、収納部をＡ−１〜Ａ−４までとして表している。例えば、アンテナ切替器６６はＰＣ５０により制御され、電子的なスイッチ等で接点Ｘを介してリーダライタ１００と接続される。例えば、収納部Ａ−１に収納されている物品の情報を読む場合、ＰＣ５０がアンテナ切替器６６の接点をａに接続し、リーダライタ１００を起動して信号を接点Ｘ、接点ａを介してアンテナ６７に送信する。それにより、収納部Ａ−１に収納された物品に付されたＲＦタグ２００と交信して情報をリーダライタ１００が読み取ってＰＣ５０に伝える。ＰＣ５０では予め設定した接点ａと収納部Ａ−１との関係から収納部Ａ−１の物品の情報を把握することができる。以下同様にして、順次アンテナ切替器６６を切り替えることにより、全ての収納部に収納されている物品の情報を管理することができる。
【００３３】
以上の通り本発明によれば、棒状又は板状の形状を有するフェライトコア４２と、フェライトコア４２に所定回数巻回したループコイル４３と、を備え、ループコイル４３をフェライトコア４２の軸方向両端近傍部分を除いた中心部分に集約してループコイル４３を巻回するように構成したので、フェライトコア４２から放射する磁界は軸方向に広がらずに、軸方向と直交する方向に広がるようになり、隣接するアンテナへの影響を最小限にすることができる。
また、フェライトコア４７にループコイル４８を中心部分に集約して巻回した場合、フェライトコア４７の長さをループコイル４８の巻き始めから巻き終わりまでの巻き幅と略等しくなるように構成したので、フェライトコア４７のコストを低減すると共に、アンテナ間を更に近接して配置することができる。
また、棒状又は板状の形状を有するフェライトコア６０と、フェライトコア６０に所定回数巻回したループコイル６１と、を備え、フェライトコア６０の両端面に亘って等間隔にループコイル６１を巻回し、このループコイル６１の始端ａ及び終端間ｂに形成されるＣＬ−Ａと、このＣＬ−Ａの中心部分を始端ｃと終端ｄとするＣＬ−Ｂと、を備えたので、一つのループコイルで距離の異なる磁界を放射することができる。
【００３４】
また、磁心部材は、フェライト、純鉄、珪素鋼、鉄・ニッケル合金又はダストコアであるので、使用目的により部材の種類を選択することができる。
また、物品を物品単位に収納する収納部６５と、各収納部６５に備えられた本発明のアンテナ６７と、アンテナ６７の何れか１つを選択するアンテナ切替器６６と、ＲＦタグ２００との間で所定の変復調方式に基づく搬送電力の送信とデータの授受を行うリーダライタ１００と、アンテナ切替器６６及びリーダライタ１００を制御するＰＣ５０と、を備え、各アンテナから放射する磁力線が隣接するアンテナの磁心部材に伝播しない距離に夫々配置されるので、常に安定した情報の読み取り可能とすることができる。
また、アンテナを少なくとも２つ以上隣接して配置する場合、各磁心部材間に遮蔽部材を更に配置するので、更にアンテナを近接して配置することができる。
また、遮蔽部材としては反磁性材料である銅、鉄若しくはアルミニュウムを使用するので、比較的安価で且つ磁力線の減衰効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】一般的なリーダライタの構成を示すブロック図である。
【図２】ＩＣカード（ＲＦタグ）の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るアンテナの構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るアンテナの構成を示す図である。
【図５】本発明の図４の実施形態の回路の一例を示す図である。
【図６】（ａ）は従来のアンテナによる管理情報の読み取り誤動作を説明する模式図、（ｂ）はアンテナＡとＢの間に磁界を遮蔽する遮蔽部材を配置した図、（ｃ）は本発明の第１の実施形態に係るアンテナの動作を説明する図、（ｄ）は本発明の第２の実施形態に係るアンテナの動作を説明する図、（ｅ）は本発明の第３の実施形態に係るアンテナの動作を説明する図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る物品管理収納庫の構成図である。
【図８】本発明の図７の物品管理収納庫の動作を更に詳しく説明するための機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００３６】
Ａ、Ｂ アンテナ、４０、４１ 磁界、４２ フェライトコア、４３ ループコイル、４４、６２ 遮蔽部材、６５ 収納部、６６ アンテナ切替器、１００ リーダライタ、２００ ＲＦタグ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ及び物品管理収納庫に関し、さらに詳しくは、隣接するアンテナ同士の磁気結合を防止するアンテナの構成とそのアンテナを備えた物品管理収納庫に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＣカードと呼ばれる情報記録媒体が市場に広く出回り、種々の用途に使用されている。ＩＣカードは、クレジットカード、銀行カード、ポイントカード等のカード状あるいはシート状の形状を備え、カード内にＩＣが組み込まれているものを総称した名称である。最近では、ＩＣカードと同様の原理で情報を記録するＲＦタグが、各種物品に付されて物品の種別や内容の判別、分類整理、在庫管理等の多様な分野において効率化に貢献している。例えば、物品の管理情報を記録したＲＦタグを取り付けた多数の物品を、管理収納部に収納して管理する場合、各収納部毎の管理情報を正確に読み取れることが必要条件である。即ち、各収納部毎に備えられたアンテナが当該収納部に収納された物品のみの管理情報を読み取り、他の（特に隣接する）収納部の物品の管理情報は読み取らないことが必要である。
【０００３】
図６（ａ）は、従来のアンテナによる管理情報の読み取り誤動作を説明する模式図である。説明を簡略化するためにアンテナが２個設けられている場合について説明する。アンテナＡはフェライトコア３２に等間隔に巻回したループコイル３３により構成され、同じくアンテナＢはフェライトコア３２に等間隔に巻回したループコイル３３により構成されている。そしてアンテナＡからは磁界３０が発生し、アンテナＢからは磁界３１が発生するものとする。そして、アンテナＡはＲＦタグ２００ａの管理情報を読み取り、アンテナＢはＲＦタグ２００ｂの管理情報を読み取るものとする。ここで、アンテナＡのループコイル３３に電流が流れると、磁界３０が発生し、ＲＦタグ２００ａのアンテナを横切って図示しないリーダライタと交信を行なう。しかし、磁界３０は隣接するアンテナＢのフェライトコア３４を磁路として伝達し、フェライトコア３４の端面から放射してＲＦタグ２００ｂにも磁界３０が横切ることになる。これにより、リーダライタはＲＦタグ２００ａと２００ｂに記録されている管理情報を読み取ることになり、どちらが正しい情報かを判断することができない。更に、リーダライタが積層型のＲＦタグを読み取る形式で無い場合、情報が重複して読み取りエラーを起こすこともある。そこで、従来では、図６（ｂ）のように、アンテナＡとＢの間に磁界を遮蔽する遮蔽部材３４を配置して、磁界３０と３１が互いに隣接するフェライトコアに伝達しないようにしている。
【０００４】
また従来技術として特許文献１には、書籍に取り付けられたＩＣカードと無線通信を行うリーダライタのループアンテナが書籍を収納するための各棚に組み込まれた物品管理棚において、物品管理棚は複数の棚により１つの架となる筐体を構成し、複数の棚の各々にループアンテナが設置されて、且つ複数の棚のうちの少なくとも一部の棚の下面に鉄板等の金属の電磁遮蔽物を設置するようにした物品管理棚について開示されている。
【特許文献１】特開２００２−６００２１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されている従来技術は、電磁結合を防止するために、少なくとも一部の棚の下面に鉄板等の金属の電磁遮蔽物を設置する必要があるため、物品管理棚のコストが高騰するといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑み、ループコイルを磁心部材に巻回する場合、ループコイルを磁心部材の中心部分に集約して巻回することにより、隣接する磁心部材に磁界が伝達しないようにして、隣接アンテナ間の磁気結合を防止したアンテナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、非接触情報記録媒体に対して情報をリード、又はライトするための電波を授受するアンテナであって、磁心部材と、該磁心部材に所定回数巻回した導電線から成るループコイルと、を備え、該ループコイルを前記磁心部材の軸方向両端近傍部分を除いた中心部分に集約して巻回するように構成したことを特徴とする。
本発明は磁界が磁心部材の軸方向に広がらないようにするために、ループコイルを磁心部材の中央部分に集約して巻回するものである。これにより、磁心部材から放射する磁界は軸方向に広がらずに、軸方向に直交する方向に広がるようになり、隣接するアンテナへの影響を最小限にすることができる。
【０００７】
請求項２は、非接触情報記録媒体に対して情報をリード、又はライトするための電波を授受するアンテナであって、磁心部材と、該磁心部材に所定回数巻回した導電線から成るループコイルと、を備え、前記磁心部材の軸方向長を前記ループコイルの軸方向長と略等しくなるように構成したことを特徴とする。
本発明は磁心部材の大きさを必要最小限にするために、ループコイルを巻回している部分のみに磁心部材を設けるものである。即ち、磁心部材は磁界の磁路として働くため、ループコイルが存在しない部分に磁心部材があると、その分横方向に磁界が広がることになる。そこで本発明では、ループコイルの巻き幅と同じ幅の磁心部材にして、不要な磁界の広がりを防ぐものである。
【０００８】
請求項３は、非接触情報記録媒体に対して情報をリード、又はライトするための電波を授受するアンテナであって、磁心部材と、該磁心部材に所定回数巻回した導電線から成るループコイルと、を備え、前記ループコイルは、前記磁心部材の軸方向中央部に集約して巻回した第１のループコイルと、該第１のループコイルの両端から突出した磁心部材に巻回した第２のループコイルとから成り、前記第１のループコイルの両端部と、各第２のループコイルの内側端部は電気的に接続されると共に、該接続部にタップを備えたことを特徴とする。
本発明は、磁心部材の軸方向全体に亘って巻回した第２のループコイルと、その第２のループコイルの中心部分からタップを取り出して始点と終点とする第１のループコイルを備え、磁界が放射される距離が異なるアンテナを構成するものである。
【０００９】
請求項４は、前記磁心部材は、フェライト、純鉄、珪素鋼、鉄・ニッケル合金又はダストコアであることを特徴とする。
磁界を強める磁心部材は、比透磁率が大きくヒステリシス現象の小さいものが良い。フェライトは高周波における鉄損が少なく、最大比透磁率や飽和特性が良い。また純鉄は、安価で比透磁率が大きい。また珪素鋼は、純鉄に比べて抵抗率、比透磁率が共に増加する。また鉄・ニッケル合金は、できるだけ大きい透磁率の磁心が必要なときに使用される。またダストコアは、高周波における比透磁率の減少を防ぐ。
【００１０】
請求項５は、非接触情報記録媒体を取り付けた物品を管理収納する物品管理収納庫であって、前記物品を物品単位に収納する収納部と、各収納部に備えられた請求項１乃至４の何れか一項に記載のアンテナと、該アンテナの何れか１つを選択する切替手段と、前記非接触情報記録媒体との間で所定の変復調方式に基づく搬送電力の送信とデータの授受を行うリーダライタと、前記切替手段及びリーダライタを制御する制御手段と、を備え、前記各アンテナは、該各アンテナから放射する磁力線が隣接するアンテナの前記磁心部材に伝播しない距離に夫々配置されることを特徴とする。
本発明では一般的な本棚タイプの収納部の使用を想定している。本発明が最も特徴とする点は、アンテナの間隔を狭めてもアンテナ間の干渉を最小限にするために、本発明のアンテナを備えて構成した点である。これにより、常に安定した情報の読み取り可能とすることができる。
【００１１】
請求項６は、前記アンテナを少なくとも２つ以上隣接して配置する場合、各磁心部材間に遮蔽部材を更に配置することを特徴とする。
本発明のアンテナを使う場合は、基本的に遮蔽部材は必要としないが、アンテナ間隔を更に狭める必要がある場合は、遮蔽部材を設ける必要がある。
【００１２】
請求項７は、前記遮蔽部材は、銅、若しくはアルミニュウムにより構成されていることを特徴とする。
磁力線は導体内を通過するときにジュール熱としてエネルギーが減衰する。その結果、磁力線が減衰する。従って、遮蔽部材の材料としては反磁性材料である銅、若しくはアルミニュウムが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、磁心部材と、磁心部材に所定回数巻回したループコイルと、を備え、ループコイルを磁心部材の軸方向両端近傍部分を除いた中心部分に集約して巻回するように構成したので、磁心部材から放射する磁界は軸方向に広がらずに、軸方向と直交する方向に広がるようになり、隣接するアンテナへの影響を最小限にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は、一般的なリーダライタの構成を示すブロック図である。このリーダライタ１００は、リーダライタ１００との間でデータの授受を行ってシステム全体を制御するＰＣ５０によって制御される。リーダライタ１００は、外部のＰＣ５０とのデータの通信プロトコルを司る送受信装置１と、リーダライタ１００全体の動作を制御する制御装置２と、制御装置２を動作させる手順を記録したファームウェアと読み取ったデータを格納するメモリ装置３と、制御装置２からのデータを搬送波に乗せて変調する変調器４と、操作コマンドを入力する入力装置５と、制御装置２により制御された情報を表示する表示装置６と、制御装置２からの交流信号である電力供給用信号と変調器４からの書き込みコマンドを電力増幅する電力増幅器７と、ループアンテナ９から受信した搬送波から２値化データに変換する検波復調器８と、図示しないＩＣカード（ＲＦタグ）との電力用搬送波とデータの授受をするループアンテナ９とを備えて構成されている。
【００１５】
次に、本構成によるリーダライタ１００の動作を説明する前に、ＩＣカード（ＲＦタグ）（非接触情報記録媒体）の構成を先に説明しておく。図２は、ＩＣカード（ＲＦタグ）の構成を示すブロック図である。このＩＣカード（ＲＦタグ）２００は、リーダライタ１００からの電力用搬送波によりデータの授受をするアンテナ２０と、書き込みコマンド読み出しコマンドを生成する送受信回路２１と、アンテナ２０からの電力用搬送波を受け、それを整流して直流電力に変換する電力生成回路２２と、制御用ファームウェアとデータの記憶を司るメモリ装置２３と、制御回路２６からの送信コマンドに搬送波を乗せて変調する変調器２４と、送受信回路２１からの搬送波データから２値化データに変換する検波器２５と、ＩＣカード（ＲＦタグ）２００の全体の動作を制御する制御回路２６から構成されている。
【００１６】
次に、図１と図２を併せて参照してそれぞれ単独の動作について説明する。リーダライタ１００は、図示しない電源が入れられると制御装置２のイニシャル動作後、メモリ装置３に記憶されたプログラムに従い動作を開始する。まず、初期化が行われる。次に、制御装置２は、ＩＣカード（ＲＦタグ）２００に供給する電力供給用信号と、ポーリング信号を交互に電力増幅器７から送信する。その信号は、ループアンテナ９から電磁波として外部に放射される。次に、ＩＣカード（ＲＦタグ）２００がリーダライタ１００に近接すると、アンテナ２０が電力供給用信号を受信し、電力生成回路２２によりその搬送波を整流して直流電力に変換して、ＩＣカード（ＲＦタグ）２００内の全ての回路に供給する。電力を供給されて制御回路２６が駆動すると、メモリ装置２３に格納されたプログラムに従って、制御を開始する。
【００１７】
次に、制御回路２６は、まず送受信回路２１からコマンドを検波器２５で復調して２値化信号に変換し、そのコマンドを解析する。その結果自分が呼び出されていることを認識すると、レスポンスを変調器２４により変調して送受信回路２１を介してアンテナ２０から送信する。このレスポンスをリーダライタ１００がループアンテナ９で受信して、検波復調器８で２値化コードに変換し、制御回路２により解析してＩＣカード（ＲＦタグ）２００が規格に合致したＩＣカード（ＲＦタグ）であると認識する。それにより、以後リーダライタ１００とＩＣカード（ＲＦタグ）２００の間でポーリングが行われる。
【００１８】
図３は本発明の第１の実施形態に係るアンテナの構成を示す斜視図である。このアンテナＡは、例えば板状の形状を有するフェライトコア（磁心部材）４２と、フェライトコア４２に所定回数巻回したループコイル４３と、を備えて構成されている。そして、ループコイル４３をフェライトコア４２に巻回する場合、ループコイル４３をフェライトコア４２の軸方向両端近傍部分を除いた中心部分に巻回するように構成したものである。尚、フェライトコア４２の形状は板状に限らず、棒状でも構わない。
【００１９】
次に、本発明のアンテナＡとＢを隣接して配置した場合の動作について説明する。尚、アンテナＡとＢは構成が同じである。本発明のアンテナＡ、Ｂは、ループコイル４３をフェライトコア４２の中心に集約して巻回している点が特徴である。即ち、ループコイル４３が空芯の場合、磁界はループコイル４３の端面から放射されてループコイル４３の巻き幅ｙにより決定する磁界ループが形成される。言い換えると、磁界の強さ（ループコイルの巻き数Ｔとループコイルに流れる電流Ａの積で一義的に決定する）が一定であれば、巻き幅ｙが小さい程ループコイル４３の縦方向に放射される磁界の距離は大きくなり、横方向の距離は小さくなる（縦方向に長い円状）。逆に、巻き幅ｙが大きい程ループコイル４３の縦方向に放射される磁界の距離は小さくなり、横方向の距離は大きくなる（横方向に長い円状）。尚、磁心部材にループコイルを巻回した場合は、上記の現象は維持されるが、磁界は空気より磁心部材の方が伝達しやすいため、磁心部材の形状に沿って磁路が形成されて、磁心部材の端面から磁界が放射される（詳細は後述する）。
【００２０】
従って、アンテナＡと全く同じ構成のアンテナＢが互いに隣接して配置された場合、互いのフェライトコア４２の間隔ｘを最適に保つことにより、相互の磁気結合を磁気遮蔽材を必要とせず防止することができる。即ち、アンテナＡの磁界４０はフェライトコア４２の端面から直ぐ上方向に放射され、ＲＦタグ２００ａを横切ってループを形成し、隣のアンテナＢのフェライトコア４２の端面に入射することはない。同様に、アンテナＢの磁界４１はフェライトコア４２の端面から直ぐ上方向に放射され、ＲＦタグ２００ｂを横切ってループを形成し、隣のアンテナＡのフェライトコア４２の端面に入射することはない。これにより、図示しないリーダライタに対してアンテナＡはＲＦタグ２００ａに記録されている情報のみを与え、アンテナＢはＲＦタグ２００ｂに記録されている情報のみを与える。
【００２１】
図４は本発明の第２の実施形態に係るアンテナの構成を示す図である。このアンテナＡは、板状の形状を有するフェライトコア（磁心部材）６０と、フェライトコア６０に所定回数巻回したループコイル６１と、を備えて構成されている。そして、フェライトコア６０の両端面に亘って等間隔にループコイル６１を巻回し、ループコイル６１の始端ａ及び終端ｂ間に形成されるＣＬ−Ａ（第２のループコイル）と、ＣＬ−Ａの中心部分を始端と終端とするＣＬ−Ｂ（第１のループコイル）と、を備えて構成される。尚、フェライトコア６０の形状は板状に限らず、棒状でも構わない。
【００２２】
次に、本発明のアンテナＡとＢを隣接して配置した場合の動作について説明する。尚、アンテナＡとＢは構成が同じであり、その境界に遮蔽部材６２を配置している。本発明のアンテナＡ、Ｂは、ループコイル６１を巻き数の異なる２種類のループコイルにより構成した点が特徴である。即ち、アンテナＡ、Ｂの夫々のＣＬ−Ａに電流が流れると、電流が一定の場合巻き数が多いので磁界が強くなり、アンテナＡから磁界６３ａとして放射される。磁界６３ａはフェライトコア６０の端面から放射するが、遮蔽部材６２により遮蔽されて上方向に放射され、ＲＦタグ２００ａ１を横切ってループを形成し、隣のアンテナＢのフェライトコア６０の端面に入射することはない。同様に、アンテナＢの磁界６４ａはフェライトコア６０の端面から放射するが、遮蔽部材６２により遮蔽されて上方向に放射され、ＲＦタグ２００ｂ１を横切ってループを形成し、隣のアンテナＡのフェライトコア６０の端面に入射することはない。これにより、図示しないリーダライタに対してアンテナＡはＲＦタグ２００ａ１に記録されている情報のみを与え、アンテナＢはＲＦタグ２００ｂ１に記録されている情報のみを与える。
【００２３】
また、アンテナＡ、Ｂの夫々のＣＬ−Ｂに電流が流れると、電流が一定の場合巻き数が少ないので磁界が弱くなり、アンテナＡから磁界６３ｂとして放射される。アンテナＡの磁界６３ｂはフェライトコア６０の端面から放射するが、遮蔽部材６２により遮蔽されて上方向に放射され、ＲＦタグ２００ａ２を横切ってループを形成し、隣のアンテナＢのフェライトコア６０の端面に入射することはない。同様に、アンテナＢの磁界６４ｂはフェライトコア６０の端面から放射するが、遮蔽部材６２により遮蔽されて上方向に放射され、ＲＦタグ２００ｂ２を横切ってループを形成し、隣のアンテナＡのフェライトコア６０の端面に入射することはない。これにより、図示しないリーダライタに対してアンテナＡはＲＦタグ２００ａ２に記録されている情報のみを与え、アンテナＢはＲＦタグ２００ｂ２に記録されている情報のみを与える。
【００２４】
この実施形態から分かるとおり、各アンテナのＣＬ−Ａを使用した場合は、アンテナからの距離が遠いＲＦタグと交信を行うことができる。一方、各アンテナのＣＬ−Ｂを使用した場合は、アンテナからの距離が近いＲＦタグと交信を行うことができる。尚、本実施形態ではループコイル６１の途中からＣＬ−Ｂを形成しているためコイルの巻き数が変化してしまうが、ＣＬ−ＡとＣＬ−Ｂを個別に巻回して、夫々の巻き数を同じにすることにより、異なった距離のＲＦタグの情報を個別に読むことができ、且つループコイルに流す電流を一定とすることができる。また、別の方法として、ＣＬ−Ｂを動作させるときは、磁界の強さがＣＬ−Ａと同じになるように電流を増加するようにしても良い。
【００２５】
図５は図４の実施形態の回路の一例を示す図である。同じ構成要素には図４と同じ参照番号を付して説明する。この回路では、ループコイルＡは、リーダライタ１００からの信号はＳＷ１とＳＷ２によりＣＬ−ＡとＣＬ−Ｂに切り替えられる。図ではＣＬ−Ａに接続された状態を示している。またループコイルＢは、リーダライタ１００からの信号はＳＷ３とＳＷ４によりＣＬ−ＡとＣＬ−Ｂに切り替えられる。図ではＣＬ−Ａに接続された状態を示している。
【００２６】
図６は本発明の実施形態に係るアンテナから放射される磁界の様子を説明する図である。尚、図６では従来のアンテナと比較するために、図６（ａ）、（ｂ）に従来のアンテナを併せて図示する。また、説明を簡略化するためにアンテナが２つの場合について説明し、各アンテナから放射される磁界は磁力線が１本として説明する。また、フェライトコアの端面からＲＦタグの端面までの距離をｄｎ（ｎ＝１〜３）、ＲＦタグと磁界が直交する面と磁界の最長距離をＤｎ（ｎ＝１〜３）として表す。
【００２７】
図６（ａ）のアンテナＡはフェライトコア３２に等間隔に巻回したループコイル３３により構成され、同じくアンテナＢはフェライトコア３２に等間隔に巻回したループコイル３３により構成されている。そしてアンテナＡからは磁界３０が発生し、アンテナＢからは磁界３１が発生するものとする。そして、アンテナＡはＲＦタグ２００ａの管理情報を読み取るためにあり、アンテナＢはＲＦタグ２００ｂの管理情報を読み取るためにあるものとする（以下、同様とする）。ここで、アンテナＡのループコイル３３に電流が流れると、磁界３０が発生し、ＲＦタグ２００ａのアンテナを横切って図示しないリーダライタと交信を行なう。しかし、磁界３０は隣接するアンテナＢのフェライトコア３４を磁路として伝達し、フェライトコア３４の端面から放射してＲＦタグ２００ｂにも磁界３０が横切ることになる。これにより、リーダライタはＲＦタグ２００ａと２００ｂに記録されている管理情報を読み取ることになり、どちらが正しい情報かを判断することができない。更に、リーダライタが積層型のＲＦタグを読み取る形式で無い場合、情報が重複して読み取りエラーを起こすこともある。
【００２８】
そこで、従来では、図６（ｂ）のように、アンテナＡとＢの間に磁界を遮蔽する遮蔽部材３４を配置して、磁界３０と３１が互いに隣接するフェライトコアに伝達しないようにしている。尚、磁心部材としてはフェライト以外に、純鉄、珪素鋼、鉄・ニッケル合金又はダストコアが使用され、遮蔽部材としては、銅、若しくはアルミニュウムが使用される。この場合、フェライトコアの端面からＲＦタグの端面までの距離ｄ１は最も近く、ＲＦタグと磁界が直交する面と磁界の距離Ｄ１は最も遠くなる。
【００２９】
図６（ｃ）は本発明の第１の実施形態に係るアンテナの動作を説明する図である。本実施形態は、遮蔽部材を使用しないで複数のアンテナを隣接して配置する場合である。同じ構成要素には図３と同じ参照番号を付して説明する。アンテナＡの磁界４０はフェライトコア４２の端面から直ぐ上方向に放射され、ＲＦタグ２００ａを横切ってループを形成し、隣のアンテナＢのフェライトコア４２の端面に入射しないように配置される。同様に、アンテナＢの磁界４１はフェライトコア４２の端面から直ぐ上方向に放射され、ＲＦタグ２００ｂを横切ってループを形成し、隣のアンテナＡのフェライトコア４２の端面に入射することはない。これにより、図示しないリーダライタに対してアンテナＡはＲＦタグ２００ａに記録されている情報のみを与え、アンテナＢはＲＦタグ２００ｂに記録されている情報のみを与える。即ち、図６（ａ）と同じ間隔でも本発明のアンテナの場合は遮蔽部材を必要とせず、隣接配置することができる。この場合、フェライトコアの端面からＲＦタグの端面までの距離ｄ２はｄ１より遠くなり、ＲＦタグと磁界が直交する面と磁界の距離Ｄ２はＤ１より近くなる。
【００３０】
図６（ｄ）は本発明の第２の実施形態に係るアンテナの動作を説明する図である。本実施形態ではアンテナＡとＢを更に近接するために、アンテナ間に遮蔽部材４４を更に配置したものである。これにより、アンテナＡ、Ｂを図６（ｃ）よりも近づけて配置することができ、これにより装置全体を小型に構成することができる。
図６（ｅ）は本発明の第３の実施形態に係るアンテナの動作を説明する図である。本実施形態ではアンテナとＲＦタグとの距離を長くするために、フェライトコア４７にループコイル４８を中心部分に集約して巻回した場合、フェライトコア４７の長さをループコイル４８の巻き始めから巻き終わりまでの巻き幅と略等しくなるように構成したものである。これにより、フェライトコア４７を最小限の大きさとすることができ、材料費が削減できると共に、フェライトコアの端面からＲＦタグの端面までの距離ｄ３を最も長くすることができる。この場合、フェライトコアの端面からＲＦタグの端面までの距離ｄ３はｄ２より遠くなり、ＲＦタグと磁界が直交する面と磁界の距離Ｄ３はＤ２より近くなる。以上のことから、図６（ｂ）、（ｃ）、（ｅ）との間にはｄ１＜ｄ２＜ｄ３、Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ３の関係が成立する。
【００３１】
図７は本発明の一実施形態に係る物品管理収納庫の構成図である。
この物品管理収納庫は、物品６８を物品単位に収納する収納部６５と、各収納部６５に備えられた図３から図６で説明した本発明のアンテナ６７と、アンテナ６７の何れか１つを選択するアンテナ切替器（切替手段）６６と、ＲＦタグ２００との間で所定の変復調方式に基づく搬送電力の送信とデータの授受を行うリーダライタ１００と、アンテナ切替器６６及びリーダライタ１００を制御するＰＣ（制御手段）５０と、を備えて構成される。尚、本実施形態では収納部６５が複数あり、縦方向をＡ〜Ｄで表し、横方向を１〜４で表し、夫々の交点（例えば、最上段の左端をＡ−１として示す）が１つの物品の収納部として指示される。
この実施形態においては、例えば、ＰＣ５０がアンテナ切替器６６を順次切り替えて行き、そのときのアンテナ６７から読み取られる物品に付されたＲＦタグ２００の情報を読むことにより、どの収納部にどのような物品が収納或いは未収納であるかをリアルタイムに管理することができる。当然、必要なときにアンテナ切替器６６を駆動して、その都度検索するようにしても良い。
【００３２】
図８は図７の物品管理収納庫の動作を更に詳しく説明するための機能ブロック図である。この図では説明を簡略化するために、収納部をＡ−１〜Ａ−４までとして表している。例えば、アンテナ切替器６６はＰＣ５０により制御され、電子的なスイッチ等で接点Ｘを介してリーダライタ１００と接続される。例えば、収納部Ａ−１に収納されている物品の情報を読む場合、ＰＣ５０がアンテナ切替器６６の接点をａに接続し、リーダライタ１００を起動して信号を接点Ｘ、接点ａを介してアンテナ６７に送信する。それにより、収納部Ａ−１に収納された物品に付されたＲＦタグ２００と交信して情報をリーダライタ１００が読み取ってＰＣ５０に伝える。ＰＣ５０では予め設定した接点ａと収納部Ａ−１との関係から収納部Ａ−１の物品の情報を把握することができる。以下同様にして、順次アンテナ切替器６６を切り替えることにより、全ての収納部に収納されている物品の情報を管理することができる。
【００３３】
以上の通り本発明によれば、棒状又は板状の形状を有するフェライトコア４２と、フェライトコア４２に所定回数巻回したループコイル４３と、を備え、ループコイル４３をフェライトコア４２の軸方向両端近傍部分を除いた中心部分に集約してループコイル４３を巻回するように構成したので、フェライトコア４２から放射する磁界は軸方向に広がらずに、軸方向と直交する方向に広がるようになり、隣接するアンテナへの影響を最小限にすることができる。
また、フェライトコア４７にループコイル４８を中心部分に集約して巻回した場合、フェライトコア４７の長さをループコイル４８の巻き始めから巻き終わりまでの巻き幅と略等しくなるように構成したので、フェライトコア４７のコストを低減すると共に、アンテナ間を更に近接して配置することができる。
また、棒状又は板状の形状を有するフェライトコア６０と、フェライトコア６０に所定回数巻回したループコイル６１と、を備え、フェライトコア６０の両端面に亘って等間隔にループコイル６１を巻回し、このループコイル６１の始端ａ及び終端間ｂに形成されるＣＬ−Ａと、このＣＬ−Ａの中心部分を始端ｃと終端ｄとするＣＬ−Ｂと、を備えたので、一つのループコイルで距離の異なる磁界を放射することができる。
【００３４】
また、磁心部材は、フェライト、純鉄、珪素鋼、鉄・ニッケル合金又はダストコアであるので、使用目的により部材の種類を選択することができる。
また、物品を物品単位に収納する収納部６５と、各収納部６５に備えられた本発明のアンテナ６７と、アンテナ６７の何れか１つを選択するアンテナ切替器６６と、ＲＦタグ２００との間で所定の変復調方式に基づく搬送電力の送信とデータの授受を行うリーダライタ１００と、アンテナ切替器６６及びリーダライタ１００を制御するＰＣ５０と、を備え、各アンテナから放射する磁力線が隣接するアンテナの磁心部材に伝播しない距離に夫々配置されるので、常に安定した情報の読み取り可能とすることができる。
また、アンテナを少なくとも２つ以上隣接して配置する場合、各磁心部材間に遮蔽部材を更に配置するので、更にアンテナを近接して配置することができる。
また、遮蔽部材としては反磁性材料である銅、鉄若しくはアルミニュウムを使用するので、比較的安価で且つ磁力線の減衰効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】一般的なリーダライタの構成を示すブロック図である。
【図２】ＩＣカード（ＲＦタグ）の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るアンテナの構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るアンテナの構成を示す図である。
【図５】本発明の図４の実施形態の回路の一例を示す図である。
【図６】（ａ）は従来のアンテナによる管理情報の読み取り誤動作を説明する模式図、（ｂ）はアンテナＡとＢの間に磁界を遮蔽する遮蔽部材を配置した図、（ｃ）は本発明の第１の実施形態に係るアンテナの動作を説明する図、（ｄ）は本発明の第２の実施形態に係るアンテナの動作を説明する図、（ｅ）は本発明の第３の実施形態に係るアンテナの動作を説明する図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る物品管理収納庫の構成図である。
【図８】本発明の図７の物品管理収納庫の動作を更に詳しく説明するための機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００３６】
Ａ、Ｂ アンテナ、４０、４１ 磁界、４２ フェライトコア、４３ ループコイル、４４、６２ 遮蔽部材、６５ 収納部、６６ アンテナ切替器、１００ リーダライタ、２００ ＲＦタグ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触情報記録媒体に対して情報をリード、又はライトするための電波を授受するアンテナであって、
磁心部材と、該磁心部材に所定回数巻回した導電線から成るループコイルと、を備え、
該ループコイルを前記磁心部材の軸方向両端近傍部分を除いた中心部分に集約して巻回するように構成したことを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
非接触情報記録媒体に対して情報をリード、又はライトするための電波を授受するアンテナであって、
磁心部材と、該磁心部材に所定回数巻回した導電線から成るループコイルと、を備え、前記磁心部材の軸方向長を前記ループコイルの軸方向長と略等しくなるように構成したことを特徴とするアンテナ。
【請求項３】
非接触情報記録媒体に対して情報をリード、又はライトするための電波を授受するアンテナであって、
磁心部材と、該磁心部材に所定回数巻回した導電線から成るループコイルと、を備え、
前記ループコイルは、前記磁心部材の軸方向中央部に集約して巻回した第１のループコイルと、該第１のループコイルの両端から突出した磁心部材に巻回した第２のループコイルとから成り、前記第１のループコイルの両端部と、各第２のループコイルの内側端部は電気的に接続されると共に、該接続部にタップを備えたことを特徴とするアンテナ。
【請求項４】
前記磁心部材は、フェライト、純鉄、珪素鋼、鉄・ニッケル合金又はダストコアであることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のアンテナ。
【請求項５】
非接触情報記録媒体を取り付けた物品を管理収納する物品管理収納庫であって、
前記物品を物品単位に収納する収納部と、各収納部に備えられた請求項１乃至４の何れか一項に記載のアンテナと、該アンテナの何れか１つを選択する切替手段と、前記非接触情報記録媒体との間で所定の変復調方式に基づく搬送電力の送信とデータの授受を行うリーダライタと、前記切替手段及びリーダライタを制御する制御手段と、を備え、
前記各アンテナは、該各アンテナから放射する磁力線が隣接するアンテナの前記磁心部材に伝播しない距離に夫々配置されることを特徴とする物品管理収納庫。
【請求項６】
前記アンテナを少なくとも２つ以上隣接して配置する場合、各磁心部材間に遮蔽部材を更に配置することを特徴とする請求項５に記載の物品管理収納庫。
【請求項７】
前記遮蔽部材は、銅、若しくはアルミニュウムにより構成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の物品管理収納庫。
【請求項１】
非接触情報記録媒体に対して情報をリード、又はライトするための電波を授受するアンテナであって、
磁心部材と、該磁心部材に所定回数巻回した導電線から成るループコイルと、を備え、
該ループコイルを前記磁心部材の軸方向両端近傍部分を除いた中心部分に集約して巻回するように構成したことを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
非接触情報記録媒体に対して情報をリード、又はライトするための電波を授受するアンテナであって、
磁心部材と、該磁心部材に所定回数巻回した導電線から成るループコイルと、を備え、前記磁心部材の軸方向長を前記ループコイルの軸方向長と略等しくなるように構成したことを特徴とするアンテナ。
【請求項３】
非接触情報記録媒体に対して情報をリード、又はライトするための電波を授受するアンテナであって、
磁心部材と、該磁心部材に所定回数巻回した導電線から成るループコイルと、を備え、
前記ループコイルは、前記磁心部材の軸方向中央部に集約して巻回した第１のループコイルと、該第１のループコイルの両端から突出した磁心部材に巻回した第２のループコイルとから成り、前記第１のループコイルの両端部と、各第２のループコイルの内側端部は電気的に接続されると共に、該接続部にタップを備えたことを特徴とするアンテナ。
【請求項４】
前記磁心部材は、フェライト、純鉄、珪素鋼、鉄・ニッケル合金又はダストコアであることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のアンテナ。
【請求項５】
非接触情報記録媒体を取り付けた物品を管理収納する物品管理収納庫であって、
前記物品を物品単位に収納する収納部と、各収納部に備えられた請求項１乃至４の何れか一項に記載のアンテナと、該アンテナの何れか１つを選択する切替手段と、前記非接触情報記録媒体との間で所定の変復調方式に基づく搬送電力の送信とデータの授受を行うリーダライタと、前記切替手段及びリーダライタを制御する制御手段と、を備え、
前記各アンテナは、該各アンテナから放射する磁力線が隣接するアンテナの前記磁心部材に伝播しない距離に夫々配置されることを特徴とする物品管理収納庫。
【請求項６】
前記アンテナを少なくとも２つ以上隣接して配置する場合、各磁心部材間に遮蔽部材を更に配置することを特徴とする請求項５に記載の物品管理収納庫。
【請求項７】
前記遮蔽部材は、銅、若しくはアルミニュウムにより構成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の物品管理収納庫。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−２３５８９６（Ｐ２００７−２３５８９６Ａ）
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５８４６２（Ｐ２００６−５８４６２）
【出願日】平成１８年３月３日（２００６．３．３）
【出願人】（０００００４６５１）日本信号株式会社 (720)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月３日（２００６．３．３）
【出願人】（０００００４６５１）日本信号株式会社 (720)
【Ｆターム（参考）】
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