リーダライタ用アンテナ及び物品管理システム
【課題】 物品に取り付けたＩＣタグの向きに関わらず、ＩＣタグの情報を読み取ることができるリーダライタ用アンテナと物品管理システムを提供する。
【解決手段】 ＩＣタグ３１と、ＩＣタグ３１との間で通信を行うリーダライタ１００を用いて管理棚１１に収納された物品を管理する物品管理システム１０において、リーダライタ用アンテナ９を管理棚１１の背面板１４に組み込むことによりＩＣタグ３１との間で無線通信を行うようにした。このとき、リーダライタ用アンテナ９は、ループアンテナを連鎖状に配列して構成されるアンテナ部を複数備え、これら複数のアンテナ部９ａ、９ｂを同一平面上で、且つ、連鎖方向にずらして配置するようにした。
【解決手段】 ＩＣタグ３１と、ＩＣタグ３１との間で通信を行うリーダライタ１００を用いて管理棚１１に収納された物品を管理する物品管理システム１０において、リーダライタ用アンテナ９を管理棚１１の背面板１４に組み込むことによりＩＣタグ３１との間で無線通信を行うようにした。このとき、リーダライタ用アンテナ９は、ループアンテナを連鎖状に配列して構成されるアンテナ部を複数備え、これら複数のアンテナ部９ａ、９ｂを同一平面上で、且つ、連鎖方向にずらして配置するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触型のＩＣタグとの間でデータの授受を行うリーダライタに好適なリーダライタ用アンテナと、このリーダライタ用アンテナを備えた物品管理システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣタグとリーダライタを用い、無線通信により物品の管理を行う物品管理システムは、ＩＣタグとリーダライタとの間を非接触に保ちながらも物品に関する情報を送受することができるため、いわゆるバーコードによる管理に比べて、物品の管理を簡単に行うことができるため、種々の物品管理システムに適用されている。
特許文献１には、図書館などに適用して好適な物品管理棚として、物品に取り付けられたＩＣカードと無線通信を行うリーダライタのアンテナ部が前記物品を収納するための複数の棚に、それぞれ組み込まれた物品管理棚において、アンテナ部は隣接する棚で互いに磁束を相殺するよう異なる形状とされ、例えば３段の棚板を有する場合、一段目の棚板に配置されるループアンテナをワンループアンテナとし、二段目の棚板に配置されるループアンテナをツーループアンテナとし、三段目の棚板に配置されるループアンテナをフォーループアンテナにしたものが開示されている。
【特許文献１】特開２００２−０２９１７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記したような物品管理棚にループアンテナを形成した場合は、物品に取り付けるＩＣタグの向きによっては管理棚に取り付けたループアンテナによりＩＣタグの情報を読み取ることができない場合がある。
これを図７に示すループアンテナの磁界とＩＣタグの配置関係を示した図を用いて説明する。
図７（ａ）（ｂ）に示すように、ある平面５０上にループアンテナ５１を形成した場合、ループアンテナ５１の電磁界の向きは図示するように平面５０と交差する方向となる。このため、図７（ａ）に示すようにループアンテナ５１を形成した平面５０に対して水平方向にＩＣタグ６０を配置した場合は、ＩＣタグ６０がループアンテナ５０の磁界と交差するため、ループアンテナ５１が接続されているリーダライタにおいてＩＣタグ６０の情報を容易に読み取ることができる。これに対して、図７（ｂ）に示すようにループアンテナ５１を形成した平面５０に対して直交方向にＩＣタグ６０を配置した場合は、ＩＣタグ６０がループアンテナ５０の磁界と平行になるため、ＩＣタグ６０の情報を読み取るのが困難になるという欠点があった。
つまり、物品管理システムにおいては、物品に取り付けるＩＣタグの向きによっては管理棚に取り付けたループアンテナによりＩＣタグの情報を読み取ることができなくなる。
このため、例えば管理棚に収容したファイルなどを収納するためホルダの背面にＩＣタグが取り付けられている場合は、ＩＣタグの情報を容易に読み取ることができるようにリーダライタ用ループアンテナを管理棚の背面板（ホルダ背面のＩＣタグと平行）に取り付けていた。しかし、書籍等のように管理棚の背面板に設けたループアンテナと平行な面を有していない物品を収納する場合には、物品に付されたＩＣタグがループアンテナと直交した姿勢となり、ＩＣタグの情報を読み取ることが困難になる。このような場合には、リーダライタ用ループアンテナの取り付け場所を変更する必要があり、管理棚を改造する必要が生じる。
そこで、本発明は上記したような点を鑑みてなされたものであり、物品に取り付けたＩＣタグの向きに関わらず、ＩＣタグの情報を読み取ることができるリーダライタ用アンテナと、そのようなリーダライタ用アンテナを用いた物品管理システム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】
【０００４】
上記目的を達成するため、請求項１記載のリーダライタ用アンテナは、物品に取り付けられるＩＣタグとの間で通信を行うリーダライタに用いるリーダライタ用アンテナであって、複数のループアンテナを連鎖状に配列すると共に、隣接し合う各ループアンテナの対向し合う線状エレメント間に、各線状エレメント同士を立体的且つＸ字状に絶縁交差させた交差連結部により構成されるアンテナ部を設けたことを特徴とする。
また請求項２記載のアンテナは、前記アンテナ部を複数備え、前記複数のアンテナ部の前記交差連結部が互いに重ならないように立体的にずらして配置したことを特徴とする。
また請求項３記載のリーダライタ用アンテナは、連鎖方向に対する前記ループアンテナの長さと前記交差連結部の長さとの比を略２：１に設定することで、前記アンテナ部の電波放射面に対して直交方向に配置されているＩＣタグの読み取り範囲を広くしたことを特徴とする。
また請求項４記載のリーダライタ用アンテナは、前記交差連結部を複数形成することで、前記アンテナ部の電波放射面に対して直交方向に配置されているＩＣタグの読み取り範囲を広くしたことを特徴とする。
また請求項５記載の物品管理システムの発明は、ＩＣタグを取り付けた物品の管理を行う物品管理システムにおいて、請求項１記載のリーダライタ用アンテナが設けられた管理棚と、前記リーダライタ用アンテナにより前記ＩＣタグとの間で通信を行うリーダライタと、前記リーダライタ用アンテナに備えられている複数のアンテナ部を切り替えるアンテナ切替手段と、前記アンテナ切替手段の制御を行う切替制御手段と、を備えることを特徴とする。
また請求項６記載の物品管理システムの発明は、前記切替制御手段は、前記アンテナ切替手段を制御して前記複数のアンテナを交互に切り替えることを特徴とする。
また請求項７記載の物品管理システムの発明は、前記リーダライタ用アンテナは、前記管理棚の背面板または棚板に設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のリーダライタ用アンテナによれば、ループアンテナを連鎖状に配列して構成されるアンテナ部を複数備え、これらのアンテナ部を同一平面上で、且つ、連鎖方向にずらして配置したことで、ＩＣタグの向きに関わらず、情報を読み取ることができるようになる。
本発明の物品管理システムによれば、ＩＣタグとの間で通信を行うリーダライタを用いて管理棚に収納された物品を管理する物品管理システムとして、請求項１記載のリーダライタ用アンテナを管理棚の背面板に組み込むようにしたことで、物品に取り付けられたＩＣタグの向きに関わらず、情報を読み取ることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るリーダライタ用アンテナを適用した物品管理システムの構成を示した図である。
この図１に示す物品管理システム１０は、ホルダ３０の背面に貼付されたＩＣタグ（図示しない）の管理情報を読み書きするためのリーダライタ用アンテナ９を有する管理棚（什器）１１と、ＩＣタグに対して管理情報の読み書きを行うリーダライタ１００と、このリーダライタ１００を制御するＰＣ（制御手段）５０とを備えて構成される。リーダライタ１００は、管理棚１１内に備えられたリーダライタ用アンテナ９とケーブル１２を介して接続されている。
リーダライタ用アンテナ９は２つのアンテナ部９ａ、９ｂにより形成されている。なお、リーダライタ用アンテナ９の構成については後述する。
切替回路（アンテナ切替手段）１５は、外部から切り替え可能なスイッチにより構成され、例えばＰＣ５０又はリーダライタ１００によりリーダライタ用アンテナ９に設けられている２つのアンテナ部９ａ、９ｂの切り替え制御が行われている。またこの例では複数のホルダ３０は管理棚１１の上下の収容スペースを区切る棚板１３の上部に収納され、ホルダ３０の背面に貼付されたＩＣタグ（図示しない）に記録されている情報を管理棚１１の上側収容スペースの背面板１４に取り付けられたリーダライタ用アンテナ９により読み取る構成となっている。
また管理棚１１の下部側収容スペース内についても上記同様、棚板１３が設けられ、背面板１４にはリーダライタ用アンテナ９が取り付けられている。
なお、図１に示す管理棚１１の構成はあくまでも一例であり、棚の段数は任意に設定可能である。
【０００７】
次に、図２〜図４を用いて上記した物品管理システム１０の管理棚１１に備えられる本実施の形態に係るリーダライタ用アンテナの構成を説明する。
図２は本実施の形態に係るリーダライタ用アンテナの基本構成を示した図である。この図２（ａ）（ｂ）に示すアンテナ部９ａは、金属などからなる背面板１４の面上に絶縁された状態で４つのループアンテナ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄが連なって形成されている。ループアンテナ１８ａと１８ｂの交差部１９ａ、ループアンテナ１８ｂと１８ｃの交差部１９ｂ、及びループアンテナ１８ｃと１８ｄの交差部１９ｃは、それぞれ立体的に交差するように形成されている。
即ち、隣接し合うループアンテナ１８ａと１８ｂの対向する線状のエレメント１６ａと１７ｂ同士、及びエレメント１６ｂと１７ａ同士は、夫々交差連結部１９ａによって電気的に接続されている。即ち、平行に対向し合う各エレメント１６ａと１７ｂ及び１６ｂと１７ａの中間部適所に設けた交差連結部１９ａは、線状のエレメントをＸ字状に交差させると共に交差部では互いに電気的に絶縁するように構成されている。
同様に、隣接し合うループアンテナ１８ｂと１８ｃの対向するエレメント同士は交差連結部１９ｂによって電気的に接続され、ループアンテナ１８ｃと１８ｄの対向するエレメント同士は交差連結部１９ｃによって電気的に接続されている。即ち、平行に対向し合う各エレメントの中間部適所に設けた交差連結部は、線状のエレメントをＸ字状に交差させると共に交差部では互いに電気的に絶縁するように構成されている。
このようにアンテナ部９ａを形成した場合は、隣り合うループアンテナ同士により図示するような磁界を形成することになる。したがって、このようなアンテナ部９ａをリーダライタ１００に適用すれば、例えば図２（ａ）に示すようにＩＣタグ３１がアンテナ部９ａと直交するように配置されている場合においてもＩＣタグ３１から情報を読み取ることができるようになる。ただし、ＩＣタグ３１が、例えば交差連結部１９ｂの上方位置（ＩＣタグ３１ａと示した位置）に存在する場合はＩＣタグから情報を読み取ることができるものの、ＩＣタグ３１がループアンテナ部１８ｂの上方位置（ＩＣタグ３１ｂと示した位置）に存在する場合はＩＣタグから情報を読み取ることができない。
【０００８】
もちろん図２（ｂ）に示すように、ＩＣタグ３１がアンテナ部９ａと平行に配置されている場合においても、ＩＣタグ３１から情報を読み取ることができるが、ＩＣタグ３１がループアンテナ部１８ｂの上方位置（ＩＣタグ３１ｃと示した位置）に存在する場合はＩＣタグから情報を読み取ることができるものの、ＩＣタグ３１が交差連結部１９ｂの上方位置（ＩＣタグ３１ｄと示した位置）に存在する場合はＩＣタグから情報を読み取ることができなくなる。
そこで、本実施の形態のリーダライタ用アンテナ９においては、上記図２に示したようなＩＣタグ３１から情報を読み取ることができない領域が発生しないように、上記図２に示したようなアンテナ部９ａを複数枚（例えば２枚）用意して、同一平面上に絶縁した状態で重ね、さらに連鎖方向にアンテナ部９ａをずらしてアンテナ部９ａを互い違いに配置することでＩＣタグ３１から情報を読み取ることができない領域が発生しないようにしている。
またこのとき、アンテナ部９ｂの交差連結部１９の幅（長さ）が狭過ぎると、電波放射面（アンテナ面）の直交方向に発生する磁界の幅が狭く、アンテナ部９ａの電波放射面に対して直交するように配置されているＩＣタグ３１から情報を読み取ることができる範囲が狭くなってしまう。
そこで、本実施の形態のリーダライタ用アンテナ９においては、交差連結部１９の幅（長さ）を広くして、アンテナ面に対して直交するように配置されているＩＣタグ３１から情報を読み取ることができる範囲を広くするようにしている。例えばアンテナ部９ａの連鎖方向に対するループアンテナ部１８の長さａと交差連結部１９の長さｂの比を略２：１に設定することで、アンテナ部９ａの電波放射面に対して直交方向に配置されているＩＣタグ３１の読み取り範囲を広くするようにしている。
なお、交差連結部１９の長さは任意に設定可能であり、例えば２枚のアンテナ部９ａ、９ｂをずらして配置したときにアンテナ部９ａ、９ｂのアンテナ面に対して水平、垂直方向に配置されているＩＣタグ３１から最も情報を読み取ることができる幅（長さ）に設定すればよいものである。
また、このような交差連結部１９を複数設けることで、アンテナ面に対して直交方向に配置されているＩＣタグの３１の読み取り可能範囲を増やすようにしている。
つまり、本実施の形態のリーダライタ用アンテナ９は、複数の交差連部１９を設けたうえで、各交差連結部１９の幅（長さ）を適正に設定した２枚のアンテナ部９ａ、９ｂの交差連結部１９が重ならないように連鎖方向にずらして配置するようにしている。
【０００９】
図３は、上記のようにして構成されるリーダライタ用アンテナ９の一構成例を示した図である。この図３に示す例では、アンテナ部９ａとアンテナ部９ｂのアンテナ形状が異なっているが、アンテナ部９ｂは、アンテナ部９ａの交差連結部１９が互い違いになるように連鎖方向にずらして配置したのと同等の機能を有するアンテナをアンテナ部９ａと同一平面サイズで実現したものである。
そして、このようにして形成したリーダライタ用アンテナ９をリーダライタ１００に接続する場合はリーダライタ１００とリーダライタ用アンテナ９との間に切替回路１５を設け、切替回路１５によりリーダライタ用アンテナ９を構成する２つのアンテナ部９ａ、９ｂを交互に切り替ることで、リーダライタ用アンテナ９のアンテナ面に対してＩＣタグ３１が水平、垂直方向の２方向に配置されている場合でもＩＣタグ３１から情報を読み取ることができるようになる。
ここで、図４を用いて本実施の形態に係るリーダライタ用アンテナの基本的な構成についてさらに説明しておく。
本実施の形態のようにアンテナを形成する場合は、各ループアンテナの形状は、図４（ａ）に示すようにクロス点に対して両側のループ面積が等しくなるとき最も効率がよいアンテナ２０を構成することができる。つまり無駄のない磁束の流れや漏洩電界のキャンセル効果などが最も効率よく得られるアンテナ２０を構成することができる。したがって、図４（ａ）に示すアンテナ２０を図４（ｂ）に示すように組み合わせることで、図４（ｃ）に示すような本実施の形態のリーダライタ用アンテナを形成することができる。なお、この場合の各ループアンテナの長さｘは任意に設定することが可能である。また、リーダライタ用アンテナを形成するにあたって組み合わせるループアンテナの数も任意に設定することが可能である。なお、本実施の形態では、クロス点に対して両側のループ面積が等しくなるようにループアンテナを形成する場合を例に挙げたが、これはあくまでも一例であり、その形状は用途によって任意に変更可能である。
【００１０】
図５を用いて本実施の形態の物品管理システムに用いられるリーダライタと被接触型ＩＣタグの基本的な構成及びその動作について説明しておく。
図５は、ＩＣタグ用リーダライタの構成を示すブロック図である。この図５に示すＩＣタグ用リーダライタ１００は、外部にあるリーダライタ１００に対してデータの授受を行ってシステム全体を制御するコンピュータ（ＰＣ）５０によって制御される。リーダライタ１００は、外部のコンピュータ５０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、変調器４からの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。
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、対を成すＩＣタグの構成を説明しておく。図６は、ＩＣタグの構成を示すブロック図である。ＩＣ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ループアンテナ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、ループアンテナ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。なお、変調方式としては、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）の他にＰＳＫ（Phase Shift Keying）方式、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying）方式などがある。
【００１１】
次に、図５と図６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タグ２００に電力を供給するためにコマンド送信時は変調器４で変調を行い、ＩＣタグ２０からのレスポンス受信時は無変調とした信号を電力増幅器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タグ２００がリーダライタ１００に近接すると、ループアンテナ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、タグ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。
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を介してループアンテナ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タグ２００が規格に合致した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タグ２００との間でデータの授受が行われることになる。
【００１２】
なお、本実施の形態では、リーダライタ用アンテナ９として２つのアンテナ部９ａ、９ｂの交差連結部１９が重ならないようにをずらして配置するものとして説明したが、３枚以上のアンテナ部をずらして配置することももちろん可能である。その場合にも３枚以上のアンテナ部の交差連結部が重ならないように立体的にずらして配置すればよい。
また、アンテナ部９ａは必ずしも複数設ける必要はなく、水平、垂直方向の２方向に配置されているＩＣタグ３１から情報を読み取ることができれば、１つのアンテナ部９ａによりリーダライタ用アンテナ１０を構成することも可能である。
また、各線状エレメント同士を立体的且つＸ字状に絶縁交差させた交差連結部とは、厳密な意味のＸ字状であることを意味せず、対向し合う線状エレメント同士の一部が交差している構成を全て含むものである。
また、これまで説明した本実施の形態においては、リーダライタ用アンテナ９を管理棚１１の背面板１４、１５に配置する場合を例に挙げて説明したが、例えば棚板１３などに設けることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係るリーダライタ用アンテナを適用した物品管理システムの構成図である。
【図２】本実施の形態に係るリーダライタ用アンテナの基本構成を示した図である。
【図３】本実施の形態に係るリーダライタ用アンテナの構成を示した図である。
【図４】本実施の形態に係るリーダライタ用アンテナの構造を示した図である。
【図５】ＩＣタグ用リーダライタの構成を示したブロック図である。
【図６】ＩＣタグの構成を示すブロック図である。
【図７】ループアンテナの磁界とＩＣタグの配置関係を示した図である。
【符号の説明】
【００１４】
１ 送受信装置、２ 制御装置、３ メモリ装置、４ 変調器、５ 入力装置、６ 表示装置、７ 電力増幅器、８ 検波復調器、９ リーダライタ用アンテナ、１０ 物品管理システム、１１ 管理棚（什器）、１２ ケーブル、１３ 棚板、１４ １５ 背面板、１５ 切替回路、１７ ベース、２１ 送受信回路、２２ 電力生成回路、２３ メモリ装置、２４ 変調器、２５ 検波器、２６ 制御回路、３０ ホルダ、３１ ＩＣタグ、５０ ＰＣ（制御手段）、１００ リーダライタ、２００ ＩＣタグ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触型のＩＣタグとの間でデータの授受を行うリーダライタに好適なリーダライタ用アンテナと、このリーダライタ用アンテナを備えた物品管理システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣタグとリーダライタを用い、無線通信により物品の管理を行う物品管理システムは、ＩＣタグとリーダライタとの間を非接触に保ちながらも物品に関する情報を送受することができるため、いわゆるバーコードによる管理に比べて、物品の管理を簡単に行うことができるため、種々の物品管理システムに適用されている。
特許文献１には、図書館などに適用して好適な物品管理棚として、物品に取り付けられたＩＣカードと無線通信を行うリーダライタのアンテナ部が前記物品を収納するための複数の棚に、それぞれ組み込まれた物品管理棚において、アンテナ部は隣接する棚で互いに磁束を相殺するよう異なる形状とされ、例えば３段の棚板を有する場合、一段目の棚板に配置されるループアンテナをワンループアンテナとし、二段目の棚板に配置されるループアンテナをツーループアンテナとし、三段目の棚板に配置されるループアンテナをフォーループアンテナにしたものが開示されている。
【特許文献１】特開２００２−０２９１７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記したような物品管理棚にループアンテナを形成した場合は、物品に取り付けるＩＣタグの向きによっては管理棚に取り付けたループアンテナによりＩＣタグの情報を読み取ることができない場合がある。
これを図７に示すループアンテナの磁界とＩＣタグの配置関係を示した図を用いて説明する。
図７（ａ）（ｂ）に示すように、ある平面５０上にループアンテナ５１を形成した場合、ループアンテナ５１の電磁界の向きは図示するように平面５０と交差する方向となる。このため、図７（ａ）に示すようにループアンテナ５１を形成した平面５０に対して水平方向にＩＣタグ６０を配置した場合は、ＩＣタグ６０がループアンテナ５０の磁界と交差するため、ループアンテナ５１が接続されているリーダライタにおいてＩＣタグ６０の情報を容易に読み取ることができる。これに対して、図７（ｂ）に示すようにループアンテナ５１を形成した平面５０に対して直交方向にＩＣタグ６０を配置した場合は、ＩＣタグ６０がループアンテナ５０の磁界と平行になるため、ＩＣタグ６０の情報を読み取るのが困難になるという欠点があった。
つまり、物品管理システムにおいては、物品に取り付けるＩＣタグの向きによっては管理棚に取り付けたループアンテナによりＩＣタグの情報を読み取ることができなくなる。
このため、例えば管理棚に収容したファイルなどを収納するためホルダの背面にＩＣタグが取り付けられている場合は、ＩＣタグの情報を容易に読み取ることができるようにリーダライタ用ループアンテナを管理棚の背面板（ホルダ背面のＩＣタグと平行）に取り付けていた。しかし、書籍等のように管理棚の背面板に設けたループアンテナと平行な面を有していない物品を収納する場合には、物品に付されたＩＣタグがループアンテナと直交した姿勢となり、ＩＣタグの情報を読み取ることが困難になる。このような場合には、リーダライタ用ループアンテナの取り付け場所を変更する必要があり、管理棚を改造する必要が生じる。
そこで、本発明は上記したような点を鑑みてなされたものであり、物品に取り付けたＩＣタグの向きに関わらず、ＩＣタグの情報を読み取ることができるリーダライタ用アンテナと、そのようなリーダライタ用アンテナを用いた物品管理システム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】
【０００４】
上記目的を達成するため、請求項１記載のリーダライタ用アンテナは、物品に取り付けられるＩＣタグとの間で通信を行うリーダライタに用いるリーダライタ用アンテナであって、複数のループアンテナを連鎖状に配列すると共に、隣接し合う各ループアンテナの対向し合う線状エレメント間に、各線状エレメント同士を立体的且つＸ字状に絶縁交差させた交差連結部により構成されるアンテナ部を設けたことを特徴とする。
また請求項２記載のアンテナは、前記アンテナ部を複数備え、前記複数のアンテナ部の前記交差連結部が互いに重ならないように立体的にずらして配置したことを特徴とする。
また請求項３記載のリーダライタ用アンテナは、連鎖方向に対する前記ループアンテナの長さと前記交差連結部の長さとの比を略２：１に設定することで、前記アンテナ部の電波放射面に対して直交方向に配置されているＩＣタグの読み取り範囲を広くしたことを特徴とする。
また請求項４記載のリーダライタ用アンテナは、前記交差連結部を複数形成することで、前記アンテナ部の電波放射面に対して直交方向に配置されているＩＣタグの読み取り範囲を広くしたことを特徴とする。
また請求項５記載の物品管理システムの発明は、ＩＣタグを取り付けた物品の管理を行う物品管理システムにおいて、請求項１記載のリーダライタ用アンテナが設けられた管理棚と、前記リーダライタ用アンテナにより前記ＩＣタグとの間で通信を行うリーダライタと、前記リーダライタ用アンテナに備えられている複数のアンテナ部を切り替えるアンテナ切替手段と、前記アンテナ切替手段の制御を行う切替制御手段と、を備えることを特徴とする。
また請求項６記載の物品管理システムの発明は、前記切替制御手段は、前記アンテナ切替手段を制御して前記複数のアンテナを交互に切り替えることを特徴とする。
また請求項７記載の物品管理システムの発明は、前記リーダライタ用アンテナは、前記管理棚の背面板または棚板に設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のリーダライタ用アンテナによれば、ループアンテナを連鎖状に配列して構成されるアンテナ部を複数備え、これらのアンテナ部を同一平面上で、且つ、連鎖方向にずらして配置したことで、ＩＣタグの向きに関わらず、情報を読み取ることができるようになる。
本発明の物品管理システムによれば、ＩＣタグとの間で通信を行うリーダライタを用いて管理棚に収納された物品を管理する物品管理システムとして、請求項１記載のリーダライタ用アンテナを管理棚の背面板に組み込むようにしたことで、物品に取り付けられたＩＣタグの向きに関わらず、情報を読み取ることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るリーダライタ用アンテナを適用した物品管理システムの構成を示した図である。
この図１に示す物品管理システム１０は、ホルダ３０の背面に貼付されたＩＣタグ（図示しない）の管理情報を読み書きするためのリーダライタ用アンテナ９を有する管理棚（什器）１１と、ＩＣタグに対して管理情報の読み書きを行うリーダライタ１００と、このリーダライタ１００を制御するＰＣ（制御手段）５０とを備えて構成される。リーダライタ１００は、管理棚１１内に備えられたリーダライタ用アンテナ９とケーブル１２を介して接続されている。
リーダライタ用アンテナ９は２つのアンテナ部９ａ、９ｂにより形成されている。なお、リーダライタ用アンテナ９の構成については後述する。
切替回路（アンテナ切替手段）１５は、外部から切り替え可能なスイッチにより構成され、例えばＰＣ５０又はリーダライタ１００によりリーダライタ用アンテナ９に設けられている２つのアンテナ部９ａ、９ｂの切り替え制御が行われている。またこの例では複数のホルダ３０は管理棚１１の上下の収容スペースを区切る棚板１３の上部に収納され、ホルダ３０の背面に貼付されたＩＣタグ（図示しない）に記録されている情報を管理棚１１の上側収容スペースの背面板１４に取り付けられたリーダライタ用アンテナ９により読み取る構成となっている。
また管理棚１１の下部側収容スペース内についても上記同様、棚板１３が設けられ、背面板１４にはリーダライタ用アンテナ９が取り付けられている。
なお、図１に示す管理棚１１の構成はあくまでも一例であり、棚の段数は任意に設定可能である。
【０００７】
次に、図２〜図４を用いて上記した物品管理システム１０の管理棚１１に備えられる本実施の形態に係るリーダライタ用アンテナの構成を説明する。
図２は本実施の形態に係るリーダライタ用アンテナの基本構成を示した図である。この図２（ａ）（ｂ）に示すアンテナ部９ａは、金属などからなる背面板１４の面上に絶縁された状態で４つのループアンテナ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄが連なって形成されている。ループアンテナ１８ａと１８ｂの交差部１９ａ、ループアンテナ１８ｂと１８ｃの交差部１９ｂ、及びループアンテナ１８ｃと１８ｄの交差部１９ｃは、それぞれ立体的に交差するように形成されている。
即ち、隣接し合うループアンテナ１８ａと１８ｂの対向する線状のエレメント１６ａと１７ｂ同士、及びエレメント１６ｂと１７ａ同士は、夫々交差連結部１９ａによって電気的に接続されている。即ち、平行に対向し合う各エレメント１６ａと１７ｂ及び１６ｂと１７ａの中間部適所に設けた交差連結部１９ａは、線状のエレメントをＸ字状に交差させると共に交差部では互いに電気的に絶縁するように構成されている。
同様に、隣接し合うループアンテナ１８ｂと１８ｃの対向するエレメント同士は交差連結部１９ｂによって電気的に接続され、ループアンテナ１８ｃと１８ｄの対向するエレメント同士は交差連結部１９ｃによって電気的に接続されている。即ち、平行に対向し合う各エレメントの中間部適所に設けた交差連結部は、線状のエレメントをＸ字状に交差させると共に交差部では互いに電気的に絶縁するように構成されている。
このようにアンテナ部９ａを形成した場合は、隣り合うループアンテナ同士により図示するような磁界を形成することになる。したがって、このようなアンテナ部９ａをリーダライタ１００に適用すれば、例えば図２（ａ）に示すようにＩＣタグ３１がアンテナ部９ａと直交するように配置されている場合においてもＩＣタグ３１から情報を読み取ることができるようになる。ただし、ＩＣタグ３１が、例えば交差連結部１９ｂの上方位置（ＩＣタグ３１ａと示した位置）に存在する場合はＩＣタグから情報を読み取ることができるものの、ＩＣタグ３１がループアンテナ部１８ｂの上方位置（ＩＣタグ３１ｂと示した位置）に存在する場合はＩＣタグから情報を読み取ることができない。
【０００８】
もちろん図２（ｂ）に示すように、ＩＣタグ３１がアンテナ部９ａと平行に配置されている場合においても、ＩＣタグ３１から情報を読み取ることができるが、ＩＣタグ３１がループアンテナ部１８ｂの上方位置（ＩＣタグ３１ｃと示した位置）に存在する場合はＩＣタグから情報を読み取ることができるものの、ＩＣタグ３１が交差連結部１９ｂの上方位置（ＩＣタグ３１ｄと示した位置）に存在する場合はＩＣタグから情報を読み取ることができなくなる。
そこで、本実施の形態のリーダライタ用アンテナ９においては、上記図２に示したようなＩＣタグ３１から情報を読み取ることができない領域が発生しないように、上記図２に示したようなアンテナ部９ａを複数枚（例えば２枚）用意して、同一平面上に絶縁した状態で重ね、さらに連鎖方向にアンテナ部９ａをずらしてアンテナ部９ａを互い違いに配置することでＩＣタグ３１から情報を読み取ることができない領域が発生しないようにしている。
またこのとき、アンテナ部９ｂの交差連結部１９の幅（長さ）が狭過ぎると、電波放射面（アンテナ面）の直交方向に発生する磁界の幅が狭く、アンテナ部９ａの電波放射面に対して直交するように配置されているＩＣタグ３１から情報を読み取ることができる範囲が狭くなってしまう。
そこで、本実施の形態のリーダライタ用アンテナ９においては、交差連結部１９の幅（長さ）を広くして、アンテナ面に対して直交するように配置されているＩＣタグ３１から情報を読み取ることができる範囲を広くするようにしている。例えばアンテナ部９ａの連鎖方向に対するループアンテナ部１８の長さａと交差連結部１９の長さｂの比を略２：１に設定することで、アンテナ部９ａの電波放射面に対して直交方向に配置されているＩＣタグ３１の読み取り範囲を広くするようにしている。
なお、交差連結部１９の長さは任意に設定可能であり、例えば２枚のアンテナ部９ａ、９ｂをずらして配置したときにアンテナ部９ａ、９ｂのアンテナ面に対して水平、垂直方向に配置されているＩＣタグ３１から最も情報を読み取ることができる幅（長さ）に設定すればよいものである。
また、このような交差連結部１９を複数設けることで、アンテナ面に対して直交方向に配置されているＩＣタグの３１の読み取り可能範囲を増やすようにしている。
つまり、本実施の形態のリーダライタ用アンテナ９は、複数の交差連部１９を設けたうえで、各交差連結部１９の幅（長さ）を適正に設定した２枚のアンテナ部９ａ、９ｂの交差連結部１９が重ならないように連鎖方向にずらして配置するようにしている。
【０００９】
図３は、上記のようにして構成されるリーダライタ用アンテナ９の一構成例を示した図である。この図３に示す例では、アンテナ部９ａとアンテナ部９ｂのアンテナ形状が異なっているが、アンテナ部９ｂは、アンテナ部９ａの交差連結部１９が互い違いになるように連鎖方向にずらして配置したのと同等の機能を有するアンテナをアンテナ部９ａと同一平面サイズで実現したものである。
そして、このようにして形成したリーダライタ用アンテナ９をリーダライタ１００に接続する場合はリーダライタ１００とリーダライタ用アンテナ９との間に切替回路１５を設け、切替回路１５によりリーダライタ用アンテナ９を構成する２つのアンテナ部９ａ、９ｂを交互に切り替ることで、リーダライタ用アンテナ９のアンテナ面に対してＩＣタグ３１が水平、垂直方向の２方向に配置されている場合でもＩＣタグ３１から情報を読み取ることができるようになる。
ここで、図４を用いて本実施の形態に係るリーダライタ用アンテナの基本的な構成についてさらに説明しておく。
本実施の形態のようにアンテナを形成する場合は、各ループアンテナの形状は、図４（ａ）に示すようにクロス点に対して両側のループ面積が等しくなるとき最も効率がよいアンテナ２０を構成することができる。つまり無駄のない磁束の流れや漏洩電界のキャンセル効果などが最も効率よく得られるアンテナ２０を構成することができる。したがって、図４（ａ）に示すアンテナ２０を図４（ｂ）に示すように組み合わせることで、図４（ｃ）に示すような本実施の形態のリーダライタ用アンテナを形成することができる。なお、この場合の各ループアンテナの長さｘは任意に設定することが可能である。また、リーダライタ用アンテナを形成するにあたって組み合わせるループアンテナの数も任意に設定することが可能である。なお、本実施の形態では、クロス点に対して両側のループ面積が等しくなるようにループアンテナを形成する場合を例に挙げたが、これはあくまでも一例であり、その形状は用途によって任意に変更可能である。
【００１０】
図５を用いて本実施の形態の物品管理システムに用いられるリーダライタと被接触型ＩＣタグの基本的な構成及びその動作について説明しておく。
図５は、ＩＣタグ用リーダライタの構成を示すブロック図である。この図５に示すＩＣタグ用リーダライタ１００は、外部にあるリーダライタ１００に対してデータの授受を行ってシステム全体を制御するコンピュータ（ＰＣ）５０によって制御される。リーダライタ１００は、外部のコンピュータ５０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、変調器４からの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。
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、対を成すＩＣタグの構成を説明しておく。図６は、ＩＣタグの構成を示すブロック図である。ＩＣ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ループアンテナ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、ループアンテナ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。なお、変調方式としては、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）の他にＰＳＫ（Phase Shift Keying）方式、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying）方式などがある。
【００１１】
次に、図５と図６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タグ２００に電力を供給するためにコマンド送信時は変調器４で変調を行い、ＩＣタグ２０からのレスポンス受信時は無変調とした信号を電力増幅器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タグ２００がリーダライタ１００に近接すると、ループアンテナ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、タグ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。
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を介してループアンテナ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タグ２００が規格に合致した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タグ２００との間でデータの授受が行われることになる。
【００１２】
なお、本実施の形態では、リーダライタ用アンテナ９として２つのアンテナ部９ａ、９ｂの交差連結部１９が重ならないようにをずらして配置するものとして説明したが、３枚以上のアンテナ部をずらして配置することももちろん可能である。その場合にも３枚以上のアンテナ部の交差連結部が重ならないように立体的にずらして配置すればよい。
また、アンテナ部９ａは必ずしも複数設ける必要はなく、水平、垂直方向の２方向に配置されているＩＣタグ３１から情報を読み取ることができれば、１つのアンテナ部９ａによりリーダライタ用アンテナ１０を構成することも可能である。
また、各線状エレメント同士を立体的且つＸ字状に絶縁交差させた交差連結部とは、厳密な意味のＸ字状であることを意味せず、対向し合う線状エレメント同士の一部が交差している構成を全て含むものである。
また、これまで説明した本実施の形態においては、リーダライタ用アンテナ９を管理棚１１の背面板１４、１５に配置する場合を例に挙げて説明したが、例えば棚板１３などに設けることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係るリーダライタ用アンテナを適用した物品管理システムの構成図である。
【図２】本実施の形態に係るリーダライタ用アンテナの基本構成を示した図である。
【図３】本実施の形態に係るリーダライタ用アンテナの構成を示した図である。
【図４】本実施の形態に係るリーダライタ用アンテナの構造を示した図である。
【図５】ＩＣタグ用リーダライタの構成を示したブロック図である。
【図６】ＩＣタグの構成を示すブロック図である。
【図７】ループアンテナの磁界とＩＣタグの配置関係を示した図である。
【符号の説明】
【００１４】
１ 送受信装置、２ 制御装置、３ メモリ装置、４ 変調器、５ 入力装置、６ 表示装置、７ 電力増幅器、８ 検波復調器、９ リーダライタ用アンテナ、１０ 物品管理システム、１１ 管理棚（什器）、１２ ケーブル、１３ 棚板、１４ １５ 背面板、１５ 切替回路、１７ ベース、２１ 送受信回路、２２ 電力生成回路、２３ メモリ装置、２４ 変調器、２５ 検波器、２６ 制御回路、３０ ホルダ、３１ ＩＣタグ、５０ ＰＣ（制御手段）、１００ リーダライタ、２００ ＩＣタグ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品に取り付けられるＩＣタグとの間で通信を行うリーダライタに用いるリーダライタ用アンテナであって、
複数のループアンテナを連鎖状に配列すると共に、隣接し合う各ループアンテナの対向し合う線状エレメント間に、各線状エレメント同士を立体的且つＸ字状に絶縁交差させた交差連結部により構成されるアンテナ部を設けたことを特徴とするリーダライタ用アンテナ。
【請求項２】
前記アンテナ部を複数備え、前記複数のアンテナ部の前記交差連結部が互いに重ならないように立体的にずらして配置したことを特徴とする請求項１に記載のリーダライタ用アンテナ。
【請求項３】
連鎖方向に対する前記ループアンテナの長さと前記交差連結部の長さとの比を略２：１に設定することで、前記アンテナ部の電波放射面に対して直交方向に配置されているＩＣタグの読み取り範囲を広くしたことを特徴とする請求項１または２に記載のリーダライタ用アンテナ。
【請求項４】
前記交差連結部を複数形成することで、前記アンテナ部の電波放射面に対して直交方向に配置されているＩＣタグの読み取り範囲を広くしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のリーダライタ用アンテナ。
【請求項５】
ＩＣタグを取り付けた物品の管理を行う物品管理システムにおいて、請求項１記載のリーダライタ用アンテナが設けられた管理棚と、前記リーダライタ用アンテナにより前記ＩＣタグとの間で通信を行うリーダライタと、前記リーダライタ用アンテナに備えられている複数のアンテナ部を切り替えるアンテナ切替手段と、前記アンテナ切替手段の制御を行う切替制御手段と、を備えることを特徴とする物品管理システム。
【請求項６】
前記切替制御手段は、前記アンテナ切替手段を制御して前記複数のアンテナを交互に切り替えることを特徴とする請求項５に記載の物品管理システム。
【請求項７】
前記リーダライタ用アンテナは、前記管理棚の背面板または棚板に設けられていることを特徴とする請求項５又は６に記載の物品管理システム。
【請求項１】
物品に取り付けられるＩＣタグとの間で通信を行うリーダライタに用いるリーダライタ用アンテナであって、
複数のループアンテナを連鎖状に配列すると共に、隣接し合う各ループアンテナの対向し合う線状エレメント間に、各線状エレメント同士を立体的且つＸ字状に絶縁交差させた交差連結部により構成されるアンテナ部を設けたことを特徴とするリーダライタ用アンテナ。
【請求項２】
前記アンテナ部を複数備え、前記複数のアンテナ部の前記交差連結部が互いに重ならないように立体的にずらして配置したことを特徴とする請求項１に記載のリーダライタ用アンテナ。
【請求項３】
連鎖方向に対する前記ループアンテナの長さと前記交差連結部の長さとの比を略２：１に設定することで、前記アンテナ部の電波放射面に対して直交方向に配置されているＩＣタグの読み取り範囲を広くしたことを特徴とする請求項１または２に記載のリーダライタ用アンテナ。
【請求項４】
前記交差連結部を複数形成することで、前記アンテナ部の電波放射面に対して直交方向に配置されているＩＣタグの読み取り範囲を広くしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のリーダライタ用アンテナ。
【請求項５】
ＩＣタグを取り付けた物品の管理を行う物品管理システムにおいて、請求項１記載のリーダライタ用アンテナが設けられた管理棚と、前記リーダライタ用アンテナにより前記ＩＣタグとの間で通信を行うリーダライタと、前記リーダライタ用アンテナに備えられている複数のアンテナ部を切り替えるアンテナ切替手段と、前記アンテナ切替手段の制御を行う切替制御手段と、を備えることを特徴とする物品管理システム。
【請求項６】
前記切替制御手段は、前記アンテナ切替手段を制御して前記複数のアンテナを交互に切り替えることを特徴とする請求項５に記載の物品管理システム。
【請求項７】
前記リーダライタ用アンテナは、前記管理棚の背面板または棚板に設けられていることを特徴とする請求項５又は６に記載の物品管理システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−２５３６３（Ｐ２００６−２５３６３Ａ）
【公開日】平成１８年１月２６日（２００６．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２０３７６８（Ｐ２００４−２０３７６８）
【出願日】平成１６年７月９日（２００４．７．９）
【出願人】（０００００４６５１）日本信号株式会社 (720)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月２６日（２００６．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月９日（２００４．７．９）
【出願人】（０００００４６５１）日本信号株式会社 (720)
【Ｆターム（参考）】
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