無指向性アンテナ及び情報読み取り装置
【課題】 Ｘ，Ｙ及びＺ軸平面のうちの２つの軸平面にそれぞれ配置された立体ループコイルと、１つの軸平面に沿って配置された平面ループコイルを一体形成して１つのアンテナブロックを構成し、各軸平面のループコイルを時分割で選択することにより、少ない面積で全方位のＲＦタグの電波を受信可能とした無指向性アンテナを提供する。
【解決手段】 この情報読み取り装置３００は、前述した無指向性アンテナ４０と、無指向性アンテナ４０を構成する各軸平面のループコイルを順次選択するループコイル選択器５２と、ＩＣカードのアンテナを介して、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非接触にて行うリーダ又はリーダライタ１００と、ループコイル選択器５２及びリーダ又はリーダライタ１００を制御するＰＣ５０と、を備えて構成される。
【解決手段】 この情報読み取り装置３００は、前述した無指向性アンテナ４０と、無指向性アンテナ４０を構成する各軸平面のループコイルを順次選択するループコイル選択器５２と、ＩＣカードのアンテナを介して、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非接触にて行うリーダ又はリーダライタ１００と、ループコイル選択器５２及びリーダ又はリーダライタ１００を制御するＰＣ５０と、を備えて構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無指向性アンテナ及び情報読み取り装置に関し、さらに詳しくは、非接触情報記録媒体の向きや姿勢に関わりなく、非接触情報記録媒体に記録された記録データを電波として受信可能とする無指向性アンテナ及びこの無指向性アンテナを使用した情報読み取り装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＣカードと呼ばれる新しい情報記録媒体が、市場に広く出回っている。ＩＣカードとは、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、或いはカード上にＩＣが組み込まれている読み書き可能な記録媒体を総称した名称である。特に、非接触型ＩＣカードは、例えば、鉄道等の交通機関の駅構内への入退場時に使用される定期券、プリペイドカードとして多く使用されている。また、非接触型ＩＣカードの一種として、構造的には非接触型ＩＣカードと全く同様であり、且つ識別番号及び履歴情報等に関する管理情報を記録したＲＦタグ（Radio Frequency tag）があり、このＲＦタグの一種として郵便物あるいは荷物等を分類管理するために使用される非接触型ＲＦタグ（以下、単にＲＦタグと記す）が知られている。
【０００３】
従来例えばＲＦタグを取り付けた荷物を、ベルトコンベアにより搬送しながらリーダライタにより管理情報を読み書きする場合、リーダライタのアンテナが決まった位置に固定されているときは、ベルトコンベアによる搬送開始前に荷物に取り付けられたＲＦタグの位置を確認してＲＦタグがリーダライタのアンテナ側に向くように、人手により予め荷物の向きを設定する必要があった。また、このような煩雑な事前操作を行わずに管理情報を読み書きすることを可能ならしめようとする場合には、ＲＦタグに対する情報の読み書きに最も適すると予想される他の方向にもリーダライタのアンテナを複数設置する必要があった。
【０００４】
このような問題を解決するために、特許文献１の従来技術には、移動する応答器（ＩＣカード）に対して複数の質問器が同一信号を無線通信する質問器システムであって、複数の質問器をアンテナの通信可能領域を重複させて設けて通信可能領域を拡大し、各質問器のアンテナによる送受信を同期させることにより、質問器に他の質問器からの送信信号が受信されるといった干渉を防止する質問器システムについて開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２８３３６７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や、ベルトコンベアにより搬送しながらリーダライタにより管理情報を読み書きする従来方法にあっては、複数のアンテナを各方向に設置しなければならず、アンテナの設置個数の増大によるコスト増、広い設置スペースの確保という問題の他に、ＲＦタグを取り付けた物品を全てのアンテナの位置まで必ず搬送しなければならないために搬送距離が長大化するといった問題がある。
【０００６】
本発明は、かかる課題に鑑み、Ｘ，Ｙ及びＺ軸平面のうちの２つの軸平面にそれぞれ配置された立体ループコイルと、１つの軸平面に沿って配置された平面ループコイルを一体形成して１つのアンテナブロックを構成し、各軸平面のループコイルを時分割で選択することにより、少ない面積で全方位のＲＦタグの電波を受信可能とした無指向性アンテナを提供することを目的とする。
また、他の目的は、アンテナブロックを構成する各軸平面のループコイルを選択する方法を工夫することにより、効率よくＲＦタグ情報を読み取ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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記録された記録データを電波として受信する無指向性アンテナであって、互いに直交し合うＸ軸平面、Ｙ軸平面及びＺ軸平面のうちの２つの軸平面に対して夫々直交する軸を有した２つの立体ループコイルと、他の１つの軸平面と平行に配置された平面ループコイルと、を備えたことを特徴とする。
本発明の無指向性アンテナの特徴は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸平面の２つの軸平面に立体ループコイルを配置し、残りの軸平面に沿って平面ループコイルを配置するものである。そして各立体ループコイルの軸が互いに直交するように構成し、平面ループコイルをその軸に対して平行に配置するものである。
【０００８】
請求項２は、前記立体ループコイルの端面形状は、矩形又は楕円形であることを特徴とする。
本発明の無指向性アンテナをできるだけ小型に構成するためには、全体の厚みを少なくする必要がある。そこで本発明では、立体ループコイルの端面形状を矩形又は楕円形とするものである。
【０００９】
請求項３は、請求項１又は２に記載の無指向性アンテナと、該無指向性アンテナを構成する各ループコイルの何れか１つを選択するループコイル選択器と、前記非接触情報記録媒体のアンテナを介して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又はリーダライタと、前記ループコイル選択器及び前記リーダ又はリーダライタを制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記ループコイル選択器により前記各ループコイルのうちの一つを一定時間毎に選択的に切り換え使用しながら、前記リーダ又はリーダライタにより前記非接触情報記録媒体のアンテナを介して、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ことを特徴とする。
本発明の情報読み取り装置は、本発明の無指向性アンテナと、これを構成する各ループアンテナを順次選択するループコイル選択器と、選択されたループコイルを介して非接触情報記録媒体に記録されたデータを読み書きするリーダ又はリーダライタと、これらを制御する制御手段と、を備え、制御手段がループコイル選択器を一定時間間隔により順次選択しながらリーダ又はリーダライタによりデータの授受を行なうものである。
【００１０】
請求項４は、前記制御手段は、前記ループコイル選択器により前記各軸平面のループコイルのうちの特定のループコイルの使用時間を長くすることを特徴とする。
Ｘ，Ｙ，Ｚ軸平面のうち、Ｚ軸平面が物理的に大地に対して平行な軸平面とすると、その軸平面と平行に非接触情報記録媒体のアンテナが近接される確率が高くなる。そのような場合、Ｚ軸平面からのデータの授受が最も多くなる。そこで本発明では、予めデータ授受の高い軸平面を決めておき、その軸平面を優先的に選択して、使用時間を長くするようにする。
【００１１】
請求項５は、前記各ループコイルからの前記記録データの授受回数を前記ループコイル毎に記録する授受回数記録手段を備え、前記制御手段は、前記ループコイル選択器により前記授受回数記録手段に記録された授受回数の多いループコイルから順次選択することを特徴とする。
本発明はループコイル毎にデータの授受回数を計数しておき、その授受回数が多いループコイルから選択して、順次少ないループコイルに移行するようにループコイル選択器を制御するものである。尚、授受回数記録手段は制御手段に備えても良いし、リーダ又はリーダライタに備えても構わない。
【００１２】
請求項６は、請求項１又は２に記載の複数の無指向性アンテナと、該無指向性アンテナを構成する各ループコイルの何れか１つを選択するループコイル選択器と、前記各無指向性アンテナの何れか一つを有効とするブロック選択器と、前記非接触情報記録媒体のアンテナを介して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又はリーダライタと、前記ループコイル選択器、ブロック選択器及び前記リーダ又はリーダライタを制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記ブロック選択器により前記各無指向性アンテナの何れか一つを選択し、該選択された無指向性アンテナを構成する各ループコイルを前記ループコイル選択器により順次選択する動作を前記各無指向性アンテナの全てに対して行ないながら、前記リーダ又はリーダライタにより前記非接触情報記録媒体のアンテナを介して、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ことを特徴とする。
本発明は、本発明の無指向性アンテナを複数備え、各無指向性アンテナの何れか１つを有効とするブロック選択器を更に備えたものである。即ち、ブロック選択器により１つの無指向性アンテナを有効とし、選択された無指向性アンテナを構成する各軸平面のループコイルをループコイル選択器により順次選択する。そして１つの無指向性アンテナの全てのループコイルによるデータの授受が終了すると、次の無指向性アンテナを有効として、この動作を各無指向性アンテナの全てに対して行なうものである。
【００１３】
請求項７は、前記制御手段は、前記ブロック選択器により前記各無指向性アンテナの何れか一つを選択し、該選択された無指向性アンテナを構成する各軸平面中の同じ軸平面のループコイルを前記ループコイル選択器により選択する動作を前記各無指向性アンテナの全てに対して行い、該動作が終了すると前記ループコイル選択器により他のループコイルを選択して前記動作を繰り返すことを特徴とする。
本発明は、ループコイル選択器により１つの軸平面のループコイルを選択して、この状態でブロック選択器により全ての無指向性アンテナを順次選択していく。一巡すると、ループコイル選択器により次の軸平面のループコイルを選択して前記と同じ動作を繰り返し、全ての軸平面の選択が終了するまで繰り返す。
【００１４】
請求項８は、前記各無指向性アンテナが隣接する部分に、シールド部材を配置したことを特徴とする。
複数の無指向性アンテナを隣接配置すると、ループコイルから発生した磁界が隣接する無指向性アンテナのループコイルに漏洩して、同時に複数の無指向性アンテナからデータが出力されてしまう。即ち、無指向性アンテナの位置により物品の位置を判断する場合には、正確に判断することができなくなってしまう。そこで本発明は、漏洩磁界を防止するために無指向性アンテナが隣接する部分に、シールド部材を配置するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸平面の何れか２つの軸平面に立体ループコイルを配置し、残りの軸平面に沿って平面ループコイルを配置する。そして各立体ループコイルの軸が互いに直交するように構成し、平面ループコイルをその軸に対して平行に配置するので、非接触情報記録媒体の向きに関わらず、この非接触情報記録媒体に記録された情報を電波として受信することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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、ＲＦ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。
【００１９】
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。
【００２０】
図３は本発明の無指向性アンテナの各軸平面のループコイルを分解し、ＩＣカードの向きと磁力線の関係を説明する図である。尚、説明の都合上、図３（ａ）の向きをＺ軸平面、図３（ｂ）の向きをＹ軸平面、図３（ｃ）の向きをＸ軸平面と呼ぶ。まずＺ軸平面では、ループコイル３１が平面上に構成されていると仮定すると、ループコイル３１に対して平行に配置されたＩＣカード２００ａに対して磁力線３０が略直角に交差するようになる。またＹ軸平面では、ループコイル３２はＺ軸平面に対して垂直に構成されているので、ＩＣカード２００ａに対して垂直に配置されたＩＣカード２００ｂに対して磁力線３３が略直角に交差するようになる。またＸ軸平面では、ループコイル３４はＺ軸平面に対して垂直に構成され、且つＹ軸平面に対して９０度回転しているので、ＩＣカード２００ｂに対して９０度回転したＩＣカード２００ｃに対して磁力線３５が略直角に交差するようになる。即ち、図３（ｄ）のように、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸平面のＸ，Ｙ軸平面に立体ループコイル３４、３２を配置し、残りのＺ軸平面に沿って平面ループコイル３１を配置する。そして各立体ループコイル３４、３２の軸が互いに直交するように構成し、平面ループコイル３１をその軸に対して平行に配置するので、ＩＣカード２００の向きに関わらず、このＩＣカード２００に記録された情報を電波として受信することができる。
【００２１】
即ち、Ｘ，Ｙ及びＺ軸平面のループコイル３４、３２、３１を一体に構成して無指向性アンテナ４０を構成すると、例えば、ＩＣカード２００ａに対してはループコイル３１により電波の授受が行なわれ、ＩＣカード２００ｂに対してはループコイル３２により電波の授受が行なわれ、ＩＣカード２００ｃに対してはループコイル３４により電波の授受が行なわれことになる。従って、ＩＣカード２００がどのような方向に配置されても、無指向性アンテナ４０により電波を授受することができる。尚、各ＩＣカードに磁力線が直角に交差した場合が、最も起磁力が大きくなり、効率よく電波の授受が行なわれるが、所定の角度になっても電波の授受は可能である。また、ＩＣカードが傾いた場合、異なる２つの軸平面のループコイルからの磁力線がＩＣカードと交差することがあるが、この場合は、双方のループコイルから情報を受信してＯＲ処理することが行われる。
【００２２】
図４は本発明の無指向性アンテナの各軸平面のループコイルを分解して説明する図である。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。図４（ａ）はＺ軸平面のループコイルの図であり、例えば、平面状に巻回したコイル線材３１ｂが保持部材３１ａにより保持され、保持部材３１ａの一部にコイル線材３１ｂの両端が外部に接続される接続部３１ｃを備えて構成される。また、図４（ｂ）はＹ軸平面のループコイルの図であり、例えば、平面状に巻回したコイル線材３２ｄが保持部材３２ａ〜３２ｃにより夫々保持され、保持部材３２ａと３２ｃの一部にコイル線材３２ｄの両端が外部に接続される接続部３２ｅを備えて構成される。また、図４（ｃ）はＸ軸平面のループコイルの図であり、例えば、平面状に巻回したコイル線材３４ｄが保持部材３４ａ〜３４ｃにより夫々保持され、保持部材３４ａと３４ｃの一部にコイル線材３４ｄの両端が外部に接続される接続部３４ｅを備え、図４（ｂ）のループコイル３２に対して９０度回転して構成される。
【００２３】
図５は本発明の無指向性アンテナの外観構成を示す斜視図である。この無指向性アンテナ４０は、樹脂等で構成され、内部の各軸平面のループコイルを保護して保持するカバー４１と、各ループコイルの両端と外部のループコイル選択器（後述）とを接続するコネクタ４３と、カバー４１の底部に取り付けられたブッシュ４４と、を備えて構成される。そして、読み取るＩＣカード又はＲＦタグを取り付けた物品は、設置部４２に載置して情報を読み取る。この実施形態では、例えば、ＲＦタグを取り付けた複数の物品を、向きを意識せずに設置部４２に載置しても、各軸平面のループコイルが時分割に切り替わって読み取ることができる。従って、ＲＦタグの向きがランダムな物品を袋に入れて設置部４２に載置するだけで、袋の中の情報を一括して読み取ることができる。また、無指向性アンテナ４０の外観形状としては、各軸平面の少なくとも２つの軸平面の端面形状を、矩形又は楕円形とすることにより、ブック形状に構成することができる。尚、端面形状とは、ループコイルの軸方向一端面側から見た形状をいう。
【００２４】
図６は本発明の第１の実施形態に係る情報読み取り装置のブロック図である。この情報読み取り装置３００は、前述した無指向性アンテナ４０と、無指向性アンテナ４０を構成する各ループコイル（以下、ＬＣと記す）を順次選択するループコイル選択器５２と、ＩＣカードのアンテナを介して、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非接触にて行うリーダ又はリーダライタ（以下、ＲＷと記す）１００と、ループコイル選択器５２及びＲＷ１００を制御するＰＣ（制御手段）５０と、を備えて構成される。
この情報読み取り装置３００のＰＣ５０は、ループコイル選択器５２により無指向性アンテナ４０を構成する各ＬＣ３４、３２、３１をのうちの一つを一定時間毎に選択的に切り換え使用しながら、ＲＷ１００によりＩＣカード２００のアンテナを介して、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非接触にて行うものである。
【００２５】
図７は第１の実施形態に係る情報読み取り装置のループコイル選択器の選択方法を説明するフローチャートである。図６を参照して説明する。尚、この説明では、説明を簡略化するために、１つのＩＣカードの情報を読む場合について説明する。図７（ａ）は、選択手順を等間隔に順次行なう方法である。例えば、イニシャルポイントとしてループコイル選択器５２はＸ軸平面ＬＣ３４を選択する（Ｓ１）。その状態でＰＣ５０がＲＷ１００を介してＸ軸平面ＬＣ３４から情報が読めるか否かをチェックし（Ｓ２）、読めればステップＳ７に進んでそのデータをＰＣ５０に取り込む（Ｓ７）。ステップＳ２でデータが読めなければ、ループコイル選択器５２はＹ軸平面ＬＣ３２を選択する（Ｓ３）。その状態でＰＣ５０がＲＷ１００を介してＹ軸平面ＬＣ３２から情報が読めるか否かをチェックし（Ｓ４）、読めればステップＳ７に進んでそのデータをＰＣ５０に取り込む（Ｓ７）。ステップＳ４でデータが読めなければ、ループコイル選択器５２はＺ軸平面ＬＣ３１を選択する（Ｓ５）。その状態でＰＣ５０がＲＷ１００を介してＺ軸平面ＬＣ３１から情報が読めるか否かをチェックし（Ｓ６）、読めればそのデータをＰＣ５０に取り込む（Ｓ７）。このステップで終了しても良いが、全ての軸平面で読めない場合もあるので、ステップＳ１に戻って動作を繰り返すようにしても良い。
【００２６】
図７（ｂ）は、選択手順に重み付けをして行う方法である。例えば、イニシャルポイントとしてループコイル選択器５２はＺ軸平面ＬＣ３１を選択する（Ｓ１０）。その状態でＰＣ５０がＲＷ１００を介してＺ軸平面ＬＣ３１から情報が読めるか否かをチェックし（Ｓ１１）、読めればステップＳ１７に進んでそのデータをＰＣ５０に取り込む（Ｓ１７）。ステップＳ１１でデータが読めなければ、Ｚ軸平面ＬＣ３１の読み取り動作をｎ回繰り返した後（Ｓ１２）、ループコイル選択器５２はＸ軸平面ＬＣ３４を選択する（Ｓ１３）。その状態でＰＣ５０がＲＷ１００を介してＸ軸平面ＬＣ３４から情報が読めるか否かをチェックし（Ｓ１４）、読めればそのデータをＰＣ５０に取り込む（Ｓ１７）。ステップＳ１４でデータが読めなければ、ループコイル選択器５２はＹ軸平面ＬＣ３２を選択する（Ｓ１５）。その状態でＰＣ５０がＲＷ１００を介してＹ軸平面ＬＣ３２から情報が読めるか否かをチェックし（Ｓ１６）、読めればそのデータをＰＣ５０に取り込む（Ｓ１７）。このステップで終了しても良いが、全ての軸平面で読めない場合もあるので、ステップＳ１０に戻って動作を繰り返すようにしても良い。
【００２７】
図７（ｃ）は、選択手順を学習して行う方法である。例えば、イニシャルポイントとしてループコイル選択器５２は最も読み取り回数の多い軸平面を選択する（Ｓ２１）。尚、読み取り回数はＰＣ５０のメモリに計数値を記憶するようにしておく。次にその状態でＰＣ５０がＲＷ１００を介して接続した軸平面から情報が読めるか否かをチェックし（Ｓ２２）、読めればその軸平面の計数値に１を加算して（Ｓ２７）、そのデータをＰＣ５０に取り込む（Ｓ２８）。次にループコイル選択器５２は２番目に読み取り回数の多い軸平面を選択する（Ｓ２３）。次にその状態でＰＣ５０がＲＷ１００を介して接続した軸平面から情報が読めるか否かをチェックし（Ｓ２４）、読めればその軸平面の計数値に１を加算して（Ｓ２７）、そのデータをＰＣ５０に取り込む（Ｓ２８）。次にループコイル選択器５２は３番目に読み取り回数の多い軸平面を選択する（Ｓ２５）。次にその状態でＰＣ５０がＲＷ１００を介して接続した軸平面から情報が読めるか否かをチェックし（Ｓ２６）、読めればその軸平面の計数値に１を加算して（Ｓ２７）、そのデータをＰＣ５０に取り込む（Ｓ２８）。このステップで終了しても良いが、全ての軸平面で読めない場合もあるので、ステップＳ２１に戻って動作を繰り返すようにしても良い。
【００２８】
図８は本発明の無指向性アンテナを複数配置した第２の実施形態に係る情報読み取り装置の構成を示す図である。この情報読み取り装置３１０は、複数の無指向性アンテナ４０（この例ではＡ〜Ｉ）が支持部材５６上に配置され、各無指向性アンテナが隣接する部分に磁界を遮断するシールド部材５５が備えられている。これにより、多数の物品や、大型の物品に取り付けられたＲＦタグの情報を一括して読み取ることができる。尚、情報の読み取りを正確に行なうためには、各無指向性アンテナＡ〜Ｉは隣接する部分の間隔を極力狭くする必要がある。
【００２９】
図９は本発明の第２の実施形態に係る情報読み取り装置のブロック図である。同じ構成要素には図６と同じ参照番号を付して説明する。この情報読み取り装置３２０は、前述の複数の無指向性アンテナ４０（この例ではＡ〜Ｉ）と、無指向性アンテナ４０を構成する各軸平面のループコイルを順次選択するループコイル選択器５２と、各無指向性アンテナＡ〜Ｉの何れか一つを有効とするブロック選択器５７と、ＩＣカード２００のアンテナを介して、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非接触にて行うＲＷ１００と、ループコイル選択器５２、ブロック選択器５７及びＲＷ１００を制御するＰＣ（制御手段）５０と、を備えて構成される。
この情報読み取り装置３２０のＰＣ５０は、ブロック選択器５７により各無指向性アンテナＡ〜Ｉの何れか一つを選択し、選択された無指向性アンテナを構成する各軸平面のループコイルをループコイル選択器５２により切り替える動作を、各無指向性アンテナの全てに対して行なうことにより、ＲＷ１００によりＩＣカード２００のアンテナを介して、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非接触にて行うものである。
【００３０】
図１０は第２の実施形態に係る情報読み取り装置の選択方法を説明するフローチャートである。図９を参照して説明する。尚、説明を簡略化するために、データが読めたか否かの判定を省略して説明する。図１０（ａ）は、各ブロック毎に全ての軸平面のデータを読み終わってから次のブロックを選択する方法である。即ち、ＰＣ５０はイニシャルとしてブロック選択器５７により最初のブロックが選択される（例えば、無指向性アンテナＡ）（Ｓ３１）。その状態でループコイル選択器５２により順次選択して各軸平面のデータをＲＷ１００により読み取る（Ｓ３２）。次に、ＰＣ５０はブロック選択器５７により次のブロックを選択する（例えば、無指向性アンテナＢ）（Ｓ３３）。そして最終ブロックになったかをチェックして（Ｓ３４）、最終ブロックでなければステップＳ３２に戻って繰り返す。
【００３１】
図１０（ｂ）は、各ブロック毎に同じ軸平面を読み終わってから次のブロックを選択し、ループコイル選択器により次の軸平面のＬＣを選択して繰り返す方法である。即ち、ＰＣ５０はイニシャルとしてブロック選択器５７により最初のブロックを選択する（例えば、無指向性アンテナＡ）（Ｓ４１）。その状態でループコイル選択器５２によりＸ軸平面のＬＣを選択してデータをＲＷ１００により読み取る（Ｓ４２）。次に、ＰＣ５０はブロック選択器５７により次のブロックを選択する（例えば、無指向性アンテナＢ）（Ｓ４３）。そして最終ブロック（例えば、無指向性アンテナＩ）になったかをチェックして（Ｓ４４）、最終ブロックでなければステップＳ４２に戻って繰り返す。ステップＳ４４で最終ブロックになると、ＰＣ５０はブロック選択器５７により最初のブロックを選択する（例えば、無指向性アンテナＡ）（Ｓ４５）。その状態でループコイル選択器５２によりＹ軸平面のＬＣを選択してデータをＲＷ１００により読み取る（Ｓ４６）。次に、ＰＣ５０はブロック選択器５７により次のブロックを選択する（例えば、無指向性アンテナＢ）（Ｓ４７）。そして最終ブロック（例えば、無指向性アンテナＩ）になったかをチェックして（Ｓ４８）、最終ブロックでなければステップＳ４６に戻って繰り返す。ステップＳ４８で最終ブロックになると、ＰＣ５０はブロック選択器５７により最初のブロックを選択する（例えば、無指向性アンテナＡ）（Ｓ４９）。その状態でループコイル選択器５２によりＺ軸平面のＬＣを選択してデータをＲＷ１００により読み取る（Ｓ５０）。次に、ＰＣ５０はブロック選択器５７により次のブロックを選択する（例えば、無指向性アンテナＢ）（Ｓ５１）。そして最終ブロック（例えば、無指向性アンテナＩ）になったかをチェックして（Ｓ５２）、最終ブロックでなければステップＳ５０に戻って繰り返す。ステップＳ５２で最終ブロックになると、ステップＳ４１に戻って繰り返す。
【００３２】
以上の通り本発明によれば、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸平面のＸ，Ｙ軸平面に立体ループコイル３４、３２を配置し、残りのＺ軸平面に沿って平面ループコイル３１を配置する。そして各立体ループコイル３４、３２の軸平面が互いに直交するように構成し、平面ループコイル３１をその軸平面に対して平行に配置するので、ＩＣカード２００の向きに関わらず、このＩＣカード２００に記録された情報を電波として受信することができる。
また、立体ループコイル３４、３２の端面形状は、矩形又は楕円形であるので、無指向性アンテナ４０の形状を小型で薄く構成することができる。
また、ＰＣ５０がループコイル選択器５２を一定時間間隔により順次選択しながらＲＷ１００によりデータの授受を行なうので、各軸平面のループコイルからのデータを均一に受信することができる。
【００３３】
また、予めデータ授受の高い軸平面を決めておき、その軸平面を優先的に選択して、使用時間を長くするようにするので、ＩＣカード２００に記録された情報を受信する確率を高めることができる。
また、ループコイル毎にデータの授受回数を計数しておき、その授受回数が多いループコイルから選択して、順次少ないループコイルに移行するようにループコイル選択器５２を制御するので、使用状況により変化する授受回数を学習することができる。
また、ブロック選択器５７により１つの無指向性アンテナ４０を有効とし、選択された無指向性アンテナ４０を構成する各軸平面のループコイルをループコイル選択器５２により順次選択する。そして１つの無指向性アンテナ４０の全てのループコイルによるデータの授受が終了すると、次の無指向性アンテナを有効として、この動作を各無指向性アンテナの全てに対して行なうので、各無指向性アンテナからのデータの有無を確定しながら位置を移動することができる。
【００３４】
また、ループコイル選択器５２により１つの軸平面のループコイルを選択して、この状態でブロック選択器５７により全ての無指向性アンテナＡ〜Ｉを順次選択し、一巡すると、ループコイル選択器５２により次の軸平面のループコイルを選択して前記と同じ動作を繰り返し、全ての軸平面の選択が終了するまで繰り返すので、とりあえず全体の状況を把握することができる。
また、各無指向性アンテナＡ〜Ｉが隣接する部分に、シールド部材５５を配置したので、ループコイルから発生した磁界が隣接する無指向性アンテナのループコイルに漏洩することを防止することができる。
【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】本発明の無指向性アンテナの各軸平面のループコイルを分解し、ＩＣカードの向きと磁力線の関係を説明する図である。
【図４】本発明の無指向性アンテナの各軸平面のループコイルを分解して説明する図である。
【図５】本発明の無指向性アンテナの外観構成を示す斜視図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る情報読み取り装置のブロック図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る情報読み取り装置のループコイル選択器の選択方法を説明するフローチャートである。
【図８】本発明の無指向性アンテナを複数配置した第２の実施形態に係る情報読み取り装置の構成を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る情報読み取り装置のブロック図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る情報読み取り装置の選択方法を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００３６】
３１ Ｚ軸平面ループコイル、３２ Ｙ軸平面ループコイル、３４ Ｘ軸平面ループコイル、４０ 無指向性アンテナ、４１ カバー、４３ コネクタ、４４ ブッシュ、５０ ＰＣ、５２ ループコイル選択器、５７ ブロック選択器、１００ リーダ又はリーダライタ、３００ 情報読み取り装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無指向性アンテナ及び情報読み取り装置に関し、さらに詳しくは、非接触情報記録媒体の向きや姿勢に関わりなく、非接触情報記録媒体に記録された記録データを電波として受信可能とする無指向性アンテナ及びこの無指向性アンテナを使用した情報読み取り装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＣカードと呼ばれる新しい情報記録媒体が、市場に広く出回っている。ＩＣカードとは、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、或いはカード上にＩＣが組み込まれている読み書き可能な記録媒体を総称した名称である。特に、非接触型ＩＣカードは、例えば、鉄道等の交通機関の駅構内への入退場時に使用される定期券、プリペイドカードとして多く使用されている。また、非接触型ＩＣカードの一種として、構造的には非接触型ＩＣカードと全く同様であり、且つ識別番号及び履歴情報等に関する管理情報を記録したＲＦタグ（Radio Frequency tag）があり、このＲＦタグの一種として郵便物あるいは荷物等を分類管理するために使用される非接触型ＲＦタグ（以下、単にＲＦタグと記す）が知られている。
【０００３】
従来例えばＲＦタグを取り付けた荷物を、ベルトコンベアにより搬送しながらリーダライタにより管理情報を読み書きする場合、リーダライタのアンテナが決まった位置に固定されているときは、ベルトコンベアによる搬送開始前に荷物に取り付けられたＲＦタグの位置を確認してＲＦタグがリーダライタのアンテナ側に向くように、人手により予め荷物の向きを設定する必要があった。また、このような煩雑な事前操作を行わずに管理情報を読み書きすることを可能ならしめようとする場合には、ＲＦタグに対する情報の読み書きに最も適すると予想される他の方向にもリーダライタのアンテナを複数設置する必要があった。
【０００４】
このような問題を解決するために、特許文献１の従来技術には、移動する応答器（ＩＣカード）に対して複数の質問器が同一信号を無線通信する質問器システムであって、複数の質問器をアンテナの通信可能領域を重複させて設けて通信可能領域を拡大し、各質問器のアンテナによる送受信を同期させることにより、質問器に他の質問器からの送信信号が受信されるといった干渉を防止する質問器システムについて開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２８３３６７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や、ベルトコンベアにより搬送しながらリーダライタにより管理情報を読み書きする従来方法にあっては、複数のアンテナを各方向に設置しなければならず、アンテナの設置個数の増大によるコスト増、広い設置スペースの確保という問題の他に、ＲＦタグを取り付けた物品を全てのアンテナの位置まで必ず搬送しなければならないために搬送距離が長大化するといった問題がある。
【０００６】
本発明は、かかる課題に鑑み、Ｘ，Ｙ及びＺ軸平面のうちの２つの軸平面にそれぞれ配置された立体ループコイルと、１つの軸平面に沿って配置された平面ループコイルを一体形成して１つのアンテナブロックを構成し、各軸平面のループコイルを時分割で選択することにより、少ない面積で全方位のＲＦタグの電波を受信可能とした無指向性アンテナを提供することを目的とする。
また、他の目的は、アンテナブロックを構成する各軸平面のループコイルを選択する方法を工夫することにより、効率よくＲＦタグ情報を読み取ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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記録された記録データを電波として受信する無指向性アンテナであって、互いに直交し合うＸ軸平面、Ｙ軸平面及びＺ軸平面のうちの２つの軸平面に対して夫々直交する軸を有した２つの立体ループコイルと、他の１つの軸平面と平行に配置された平面ループコイルと、を備えたことを特徴とする。
本発明の無指向性アンテナの特徴は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸平面の２つの軸平面に立体ループコイルを配置し、残りの軸平面に沿って平面ループコイルを配置するものである。そして各立体ループコイルの軸が互いに直交するように構成し、平面ループコイルをその軸に対して平行に配置するものである。
【０００８】
請求項２は、前記立体ループコイルの端面形状は、矩形又は楕円形であることを特徴とする。
本発明の無指向性アンテナをできるだけ小型に構成するためには、全体の厚みを少なくする必要がある。そこで本発明では、立体ループコイルの端面形状を矩形又は楕円形とするものである。
【０００９】
請求項３は、請求項１又は２に記載の無指向性アンテナと、該無指向性アンテナを構成する各ループコイルの何れか１つを選択するループコイル選択器と、前記非接触情報記録媒体のアンテナを介して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又はリーダライタと、前記ループコイル選択器及び前記リーダ又はリーダライタを制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記ループコイル選択器により前記各ループコイルのうちの一つを一定時間毎に選択的に切り換え使用しながら、前記リーダ又はリーダライタにより前記非接触情報記録媒体のアンテナを介して、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ことを特徴とする。
本発明の情報読み取り装置は、本発明の無指向性アンテナと、これを構成する各ループアンテナを順次選択するループコイル選択器と、選択されたループコイルを介して非接触情報記録媒体に記録されたデータを読み書きするリーダ又はリーダライタと、これらを制御する制御手段と、を備え、制御手段がループコイル選択器を一定時間間隔により順次選択しながらリーダ又はリーダライタによりデータの授受を行なうものである。
【００１０】
請求項４は、前記制御手段は、前記ループコイル選択器により前記各軸平面のループコイルのうちの特定のループコイルの使用時間を長くすることを特徴とする。
Ｘ，Ｙ，Ｚ軸平面のうち、Ｚ軸平面が物理的に大地に対して平行な軸平面とすると、その軸平面と平行に非接触情報記録媒体のアンテナが近接される確率が高くなる。そのような場合、Ｚ軸平面からのデータの授受が最も多くなる。そこで本発明では、予めデータ授受の高い軸平面を決めておき、その軸平面を優先的に選択して、使用時間を長くするようにする。
【００１１】
請求項５は、前記各ループコイルからの前記記録データの授受回数を前記ループコイル毎に記録する授受回数記録手段を備え、前記制御手段は、前記ループコイル選択器により前記授受回数記録手段に記録された授受回数の多いループコイルから順次選択することを特徴とする。
本発明はループコイル毎にデータの授受回数を計数しておき、その授受回数が多いループコイルから選択して、順次少ないループコイルに移行するようにループコイル選択器を制御するものである。尚、授受回数記録手段は制御手段に備えても良いし、リーダ又はリーダライタに備えても構わない。
【００１２】
請求項６は、請求項１又は２に記載の複数の無指向性アンテナと、該無指向性アンテナを構成する各ループコイルの何れか１つを選択するループコイル選択器と、前記各無指向性アンテナの何れか一つを有効とするブロック選択器と、前記非接触情報記録媒体のアンテナを介して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又はリーダライタと、前記ループコイル選択器、ブロック選択器及び前記リーダ又はリーダライタを制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記ブロック選択器により前記各無指向性アンテナの何れか一つを選択し、該選択された無指向性アンテナを構成する各ループコイルを前記ループコイル選択器により順次選択する動作を前記各無指向性アンテナの全てに対して行ないながら、前記リーダ又はリーダライタにより前記非接触情報記録媒体のアンテナを介して、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ことを特徴とする。
本発明は、本発明の無指向性アンテナを複数備え、各無指向性アンテナの何れか１つを有効とするブロック選択器を更に備えたものである。即ち、ブロック選択器により１つの無指向性アンテナを有効とし、選択された無指向性アンテナを構成する各軸平面のループコイルをループコイル選択器により順次選択する。そして１つの無指向性アンテナの全てのループコイルによるデータの授受が終了すると、次の無指向性アンテナを有効として、この動作を各無指向性アンテナの全てに対して行なうものである。
【００１３】
請求項７は、前記制御手段は、前記ブロック選択器により前記各無指向性アンテナの何れか一つを選択し、該選択された無指向性アンテナを構成する各軸平面中の同じ軸平面のループコイルを前記ループコイル選択器により選択する動作を前記各無指向性アンテナの全てに対して行い、該動作が終了すると前記ループコイル選択器により他のループコイルを選択して前記動作を繰り返すことを特徴とする。
本発明は、ループコイル選択器により１つの軸平面のループコイルを選択して、この状態でブロック選択器により全ての無指向性アンテナを順次選択していく。一巡すると、ループコイル選択器により次の軸平面のループコイルを選択して前記と同じ動作を繰り返し、全ての軸平面の選択が終了するまで繰り返す。
【００１４】
請求項８は、前記各無指向性アンテナが隣接する部分に、シールド部材を配置したことを特徴とする。
複数の無指向性アンテナを隣接配置すると、ループコイルから発生した磁界が隣接する無指向性アンテナのループコイルに漏洩して、同時に複数の無指向性アンテナからデータが出力されてしまう。即ち、無指向性アンテナの位置により物品の位置を判断する場合には、正確に判断することができなくなってしまう。そこで本発明は、漏洩磁界を防止するために無指向性アンテナが隣接する部分に、シールド部材を配置するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸平面の何れか２つの軸平面に立体ループコイルを配置し、残りの軸平面に沿って平面ループコイルを配置する。そして各立体ループコイルの軸が互いに直交するように構成し、平面ループコイルをその軸に対して平行に配置するので、非接触情報記録媒体の向きに関わらず、この非接触情報記録媒体に記録された情報を電波として受信することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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、ＲＦ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。
【００１９】
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。
【００２０】
図３は本発明の無指向性アンテナの各軸平面のループコイルを分解し、ＩＣカードの向きと磁力線の関係を説明する図である。尚、説明の都合上、図３（ａ）の向きをＺ軸平面、図３（ｂ）の向きをＹ軸平面、図３（ｃ）の向きをＸ軸平面と呼ぶ。まずＺ軸平面では、ループコイル３１が平面上に構成されていると仮定すると、ループコイル３１に対して平行に配置されたＩＣカード２００ａに対して磁力線３０が略直角に交差するようになる。またＹ軸平面では、ループコイル３２はＺ軸平面に対して垂直に構成されているので、ＩＣカード２００ａに対して垂直に配置されたＩＣカード２００ｂに対して磁力線３３が略直角に交差するようになる。またＸ軸平面では、ループコイル３４はＺ軸平面に対して垂直に構成され、且つＹ軸平面に対して９０度回転しているので、ＩＣカード２００ｂに対して９０度回転したＩＣカード２００ｃに対して磁力線３５が略直角に交差するようになる。即ち、図３（ｄ）のように、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸平面のＸ，Ｙ軸平面に立体ループコイル３４、３２を配置し、残りのＺ軸平面に沿って平面ループコイル３１を配置する。そして各立体ループコイル３４、３２の軸が互いに直交するように構成し、平面ループコイル３１をその軸に対して平行に配置するので、ＩＣカード２００の向きに関わらず、このＩＣカード２００に記録された情報を電波として受信することができる。
【００２１】
即ち、Ｘ，Ｙ及びＺ軸平面のループコイル３４、３２、３１を一体に構成して無指向性アンテナ４０を構成すると、例えば、ＩＣカード２００ａに対してはループコイル３１により電波の授受が行なわれ、ＩＣカード２００ｂに対してはループコイル３２により電波の授受が行なわれ、ＩＣカード２００ｃに対してはループコイル３４により電波の授受が行なわれことになる。従って、ＩＣカード２００がどのような方向に配置されても、無指向性アンテナ４０により電波を授受することができる。尚、各ＩＣカードに磁力線が直角に交差した場合が、最も起磁力が大きくなり、効率よく電波の授受が行なわれるが、所定の角度になっても電波の授受は可能である。また、ＩＣカードが傾いた場合、異なる２つの軸平面のループコイルからの磁力線がＩＣカードと交差することがあるが、この場合は、双方のループコイルから情報を受信してＯＲ処理することが行われる。
【００２２】
図４は本発明の無指向性アンテナの各軸平面のループコイルを分解して説明する図である。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。図４（ａ）はＺ軸平面のループコイルの図であり、例えば、平面状に巻回したコイル線材３１ｂが保持部材３１ａにより保持され、保持部材３１ａの一部にコイル線材３１ｂの両端が外部に接続される接続部３１ｃを備えて構成される。また、図４（ｂ）はＹ軸平面のループコイルの図であり、例えば、平面状に巻回したコイル線材３２ｄが保持部材３２ａ〜３２ｃにより夫々保持され、保持部材３２ａと３２ｃの一部にコイル線材３２ｄの両端が外部に接続される接続部３２ｅを備えて構成される。また、図４（ｃ）はＸ軸平面のループコイルの図であり、例えば、平面状に巻回したコイル線材３４ｄが保持部材３４ａ〜３４ｃにより夫々保持され、保持部材３４ａと３４ｃの一部にコイル線材３４ｄの両端が外部に接続される接続部３４ｅを備え、図４（ｂ）のループコイル３２に対して９０度回転して構成される。
【００２３】
図５は本発明の無指向性アンテナの外観構成を示す斜視図である。この無指向性アンテナ４０は、樹脂等で構成され、内部の各軸平面のループコイルを保護して保持するカバー４１と、各ループコイルの両端と外部のループコイル選択器（後述）とを接続するコネクタ４３と、カバー４１の底部に取り付けられたブッシュ４４と、を備えて構成される。そして、読み取るＩＣカード又はＲＦタグを取り付けた物品は、設置部４２に載置して情報を読み取る。この実施形態では、例えば、ＲＦタグを取り付けた複数の物品を、向きを意識せずに設置部４２に載置しても、各軸平面のループコイルが時分割に切り替わって読み取ることができる。従って、ＲＦタグの向きがランダムな物品を袋に入れて設置部４２に載置するだけで、袋の中の情報を一括して読み取ることができる。また、無指向性アンテナ４０の外観形状としては、各軸平面の少なくとも２つの軸平面の端面形状を、矩形又は楕円形とすることにより、ブック形状に構成することができる。尚、端面形状とは、ループコイルの軸方向一端面側から見た形状をいう。
【００２４】
図６は本発明の第１の実施形態に係る情報読み取り装置のブロック図である。この情報読み取り装置３００は、前述した無指向性アンテナ４０と、無指向性アンテナ４０を構成する各ループコイル（以下、ＬＣと記す）を順次選択するループコイル選択器５２と、ＩＣカードのアンテナを介して、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非接触にて行うリーダ又はリーダライタ（以下、ＲＷと記す）１００と、ループコイル選択器５２及びＲＷ１００を制御するＰＣ（制御手段）５０と、を備えて構成される。
この情報読み取り装置３００のＰＣ５０は、ループコイル選択器５２により無指向性アンテナ４０を構成する各ＬＣ３４、３２、３１をのうちの一つを一定時間毎に選択的に切り換え使用しながら、ＲＷ１００によりＩＣカード２００のアンテナを介して、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非接触にて行うものである。
【００２５】
図７は第１の実施形態に係る情報読み取り装置のループコイル選択器の選択方法を説明するフローチャートである。図６を参照して説明する。尚、この説明では、説明を簡略化するために、１つのＩＣカードの情報を読む場合について説明する。図７（ａ）は、選択手順を等間隔に順次行なう方法である。例えば、イニシャルポイントとしてループコイル選択器５２はＸ軸平面ＬＣ３４を選択する（Ｓ１）。その状態でＰＣ５０がＲＷ１００を介してＸ軸平面ＬＣ３４から情報が読めるか否かをチェックし（Ｓ２）、読めればステップＳ７に進んでそのデータをＰＣ５０に取り込む（Ｓ７）。ステップＳ２でデータが読めなければ、ループコイル選択器５２はＹ軸平面ＬＣ３２を選択する（Ｓ３）。その状態でＰＣ５０がＲＷ１００を介してＹ軸平面ＬＣ３２から情報が読めるか否かをチェックし（Ｓ４）、読めればステップＳ７に進んでそのデータをＰＣ５０に取り込む（Ｓ７）。ステップＳ４でデータが読めなければ、ループコイル選択器５２はＺ軸平面ＬＣ３１を選択する（Ｓ５）。その状態でＰＣ５０がＲＷ１００を介してＺ軸平面ＬＣ３１から情報が読めるか否かをチェックし（Ｓ６）、読めればそのデータをＰＣ５０に取り込む（Ｓ７）。このステップで終了しても良いが、全ての軸平面で読めない場合もあるので、ステップＳ１に戻って動作を繰り返すようにしても良い。
【００２６】
図７（ｂ）は、選択手順に重み付けをして行う方法である。例えば、イニシャルポイントとしてループコイル選択器５２はＺ軸平面ＬＣ３１を選択する（Ｓ１０）。その状態でＰＣ５０がＲＷ１００を介してＺ軸平面ＬＣ３１から情報が読めるか否かをチェックし（Ｓ１１）、読めればステップＳ１７に進んでそのデータをＰＣ５０に取り込む（Ｓ１７）。ステップＳ１１でデータが読めなければ、Ｚ軸平面ＬＣ３１の読み取り動作をｎ回繰り返した後（Ｓ１２）、ループコイル選択器５２はＸ軸平面ＬＣ３４を選択する（Ｓ１３）。その状態でＰＣ５０がＲＷ１００を介してＸ軸平面ＬＣ３４から情報が読めるか否かをチェックし（Ｓ１４）、読めればそのデータをＰＣ５０に取り込む（Ｓ１７）。ステップＳ１４でデータが読めなければ、ループコイル選択器５２はＹ軸平面ＬＣ３２を選択する（Ｓ１５）。その状態でＰＣ５０がＲＷ１００を介してＹ軸平面ＬＣ３２から情報が読めるか否かをチェックし（Ｓ１６）、読めればそのデータをＰＣ５０に取り込む（Ｓ１７）。このステップで終了しても良いが、全ての軸平面で読めない場合もあるので、ステップＳ１０に戻って動作を繰り返すようにしても良い。
【００２７】
図７（ｃ）は、選択手順を学習して行う方法である。例えば、イニシャルポイントとしてループコイル選択器５２は最も読み取り回数の多い軸平面を選択する（Ｓ２１）。尚、読み取り回数はＰＣ５０のメモリに計数値を記憶するようにしておく。次にその状態でＰＣ５０がＲＷ１００を介して接続した軸平面から情報が読めるか否かをチェックし（Ｓ２２）、読めればその軸平面の計数値に１を加算して（Ｓ２７）、そのデータをＰＣ５０に取り込む（Ｓ２８）。次にループコイル選択器５２は２番目に読み取り回数の多い軸平面を選択する（Ｓ２３）。次にその状態でＰＣ５０がＲＷ１００を介して接続した軸平面から情報が読めるか否かをチェックし（Ｓ２４）、読めればその軸平面の計数値に１を加算して（Ｓ２７）、そのデータをＰＣ５０に取り込む（Ｓ２８）。次にループコイル選択器５２は３番目に読み取り回数の多い軸平面を選択する（Ｓ２５）。次にその状態でＰＣ５０がＲＷ１００を介して接続した軸平面から情報が読めるか否かをチェックし（Ｓ２６）、読めればその軸平面の計数値に１を加算して（Ｓ２７）、そのデータをＰＣ５０に取り込む（Ｓ２８）。このステップで終了しても良いが、全ての軸平面で読めない場合もあるので、ステップＳ２１に戻って動作を繰り返すようにしても良い。
【００２８】
図８は本発明の無指向性アンテナを複数配置した第２の実施形態に係る情報読み取り装置の構成を示す図である。この情報読み取り装置３１０は、複数の無指向性アンテナ４０（この例ではＡ〜Ｉ）が支持部材５６上に配置され、各無指向性アンテナが隣接する部分に磁界を遮断するシールド部材５５が備えられている。これにより、多数の物品や、大型の物品に取り付けられたＲＦタグの情報を一括して読み取ることができる。尚、情報の読み取りを正確に行なうためには、各無指向性アンテナＡ〜Ｉは隣接する部分の間隔を極力狭くする必要がある。
【００２９】
図９は本発明の第２の実施形態に係る情報読み取り装置のブロック図である。同じ構成要素には図６と同じ参照番号を付して説明する。この情報読み取り装置３２０は、前述の複数の無指向性アンテナ４０（この例ではＡ〜Ｉ）と、無指向性アンテナ４０を構成する各軸平面のループコイルを順次選択するループコイル選択器５２と、各無指向性アンテナＡ〜Ｉの何れか一つを有効とするブロック選択器５７と、ＩＣカード２００のアンテナを介して、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非接触にて行うＲＷ１００と、ループコイル選択器５２、ブロック選択器５７及びＲＷ１００を制御するＰＣ（制御手段）５０と、を備えて構成される。
この情報読み取り装置３２０のＰＣ５０は、ブロック選択器５７により各無指向性アンテナＡ〜Ｉの何れか一つを選択し、選択された無指向性アンテナを構成する各軸平面のループコイルをループコイル選択器５２により切り替える動作を、各無指向性アンテナの全てに対して行なうことにより、ＲＷ１００によりＩＣカード２００のアンテナを介して、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非接触にて行うものである。
【００３０】
図１０は第２の実施形態に係る情報読み取り装置の選択方法を説明するフローチャートである。図９を参照して説明する。尚、説明を簡略化するために、データが読めたか否かの判定を省略して説明する。図１０（ａ）は、各ブロック毎に全ての軸平面のデータを読み終わってから次のブロックを選択する方法である。即ち、ＰＣ５０はイニシャルとしてブロック選択器５７により最初のブロックが選択される（例えば、無指向性アンテナＡ）（Ｓ３１）。その状態でループコイル選択器５２により順次選択して各軸平面のデータをＲＷ１００により読み取る（Ｓ３２）。次に、ＰＣ５０はブロック選択器５７により次のブロックを選択する（例えば、無指向性アンテナＢ）（Ｓ３３）。そして最終ブロックになったかをチェックして（Ｓ３４）、最終ブロックでなければステップＳ３２に戻って繰り返す。
【００３１】
図１０（ｂ）は、各ブロック毎に同じ軸平面を読み終わってから次のブロックを選択し、ループコイル選択器により次の軸平面のＬＣを選択して繰り返す方法である。即ち、ＰＣ５０はイニシャルとしてブロック選択器５７により最初のブロックを選択する（例えば、無指向性アンテナＡ）（Ｓ４１）。その状態でループコイル選択器５２によりＸ軸平面のＬＣを選択してデータをＲＷ１００により読み取る（Ｓ４２）。次に、ＰＣ５０はブロック選択器５７により次のブロックを選択する（例えば、無指向性アンテナＢ）（Ｓ４３）。そして最終ブロック（例えば、無指向性アンテナＩ）になったかをチェックして（Ｓ４４）、最終ブロックでなければステップＳ４２に戻って繰り返す。ステップＳ４４で最終ブロックになると、ＰＣ５０はブロック選択器５７により最初のブロックを選択する（例えば、無指向性アンテナＡ）（Ｓ４５）。その状態でループコイル選択器５２によりＹ軸平面のＬＣを選択してデータをＲＷ１００により読み取る（Ｓ４６）。次に、ＰＣ５０はブロック選択器５７により次のブロックを選択する（例えば、無指向性アンテナＢ）（Ｓ４７）。そして最終ブロック（例えば、無指向性アンテナＩ）になったかをチェックして（Ｓ４８）、最終ブロックでなければステップＳ４６に戻って繰り返す。ステップＳ４８で最終ブロックになると、ＰＣ５０はブロック選択器５７により最初のブロックを選択する（例えば、無指向性アンテナＡ）（Ｓ４９）。その状態でループコイル選択器５２によりＺ軸平面のＬＣを選択してデータをＲＷ１００により読み取る（Ｓ５０）。次に、ＰＣ５０はブロック選択器５７により次のブロックを選択する（例えば、無指向性アンテナＢ）（Ｓ５１）。そして最終ブロック（例えば、無指向性アンテナＩ）になったかをチェックして（Ｓ５２）、最終ブロックでなければステップＳ５０に戻って繰り返す。ステップＳ５２で最終ブロックになると、ステップＳ４１に戻って繰り返す。
【００３２】
以上の通り本発明によれば、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸平面のＸ，Ｙ軸平面に立体ループコイル３４、３２を配置し、残りのＺ軸平面に沿って平面ループコイル３１を配置する。そして各立体ループコイル３４、３２の軸平面が互いに直交するように構成し、平面ループコイル３１をその軸平面に対して平行に配置するので、ＩＣカード２００の向きに関わらず、このＩＣカード２００に記録された情報を電波として受信することができる。
また、立体ループコイル３４、３２の端面形状は、矩形又は楕円形であるので、無指向性アンテナ４０の形状を小型で薄く構成することができる。
また、ＰＣ５０がループコイル選択器５２を一定時間間隔により順次選択しながらＲＷ１００によりデータの授受を行なうので、各軸平面のループコイルからのデータを均一に受信することができる。
【００３３】
また、予めデータ授受の高い軸平面を決めておき、その軸平面を優先的に選択して、使用時間を長くするようにするので、ＩＣカード２００に記録された情報を受信する確率を高めることができる。
また、ループコイル毎にデータの授受回数を計数しておき、その授受回数が多いループコイルから選択して、順次少ないループコイルに移行するようにループコイル選択器５２を制御するので、使用状況により変化する授受回数を学習することができる。
また、ブロック選択器５７により１つの無指向性アンテナ４０を有効とし、選択された無指向性アンテナ４０を構成する各軸平面のループコイルをループコイル選択器５２により順次選択する。そして１つの無指向性アンテナ４０の全てのループコイルによるデータの授受が終了すると、次の無指向性アンテナを有効として、この動作を各無指向性アンテナの全てに対して行なうので、各無指向性アンテナからのデータの有無を確定しながら位置を移動することができる。
【００３４】
また、ループコイル選択器５２により１つの軸平面のループコイルを選択して、この状態でブロック選択器５７により全ての無指向性アンテナＡ〜Ｉを順次選択し、一巡すると、ループコイル選択器５２により次の軸平面のループコイルを選択して前記と同じ動作を繰り返し、全ての軸平面の選択が終了するまで繰り返すので、とりあえず全体の状況を把握することができる。
また、各無指向性アンテナＡ〜Ｉが隣接する部分に、シールド部材５５を配置したので、ループコイルから発生した磁界が隣接する無指向性アンテナのループコイルに漏洩することを防止することができる。
【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】本発明の無指向性アンテナの各軸平面のループコイルを分解し、ＩＣカードの向きと磁力線の関係を説明する図である。
【図４】本発明の無指向性アンテナの各軸平面のループコイルを分解して説明する図である。
【図５】本発明の無指向性アンテナの外観構成を示す斜視図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る情報読み取り装置のブロック図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る情報読み取り装置のループコイル選択器の選択方法を説明するフローチャートである。
【図８】本発明の無指向性アンテナを複数配置した第２の実施形態に係る情報読み取り装置の構成を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る情報読み取り装置のブロック図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る情報読み取り装置の選択方法を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００３６】
３１ Ｚ軸平面ループコイル、３２ Ｙ軸平面ループコイル、３４ Ｘ軸平面ループコイル、４０ 無指向性アンテナ、４１ カバー、４３ コネクタ、４４ ブッシュ、５０ ＰＣ、５２ ループコイル選択器、５７ ブロック選択器、１００ リーダ又はリーダライタ、３００ 情報読み取り装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触情報記録媒体に記録された記録データを電波として受信する無指向性アンテナであって、
互いに直交し合うＸ軸平面、Ｙ軸平面及びＺ軸平面のうちの２つの軸平面に対して夫々直交する軸を有した２つの立体ループコイルと、他の１つの軸平面と平行に配置された平面ループコイルと、を備えたことを特徴とする無指向性アンテナ。
【請求項２】
前記立体ループコイルの端面形状は、矩形又は楕円形であることを特徴とする請求項１に記載の無指向性アンテナ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の無指向性アンテナと、該無指向性アンテナを構成する各ループコイルの何れか１つを選択するループコイル選択器と、前記非接触情報記録媒体のアンテナを介して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又はリーダライタと、前記ループコイル選択器及び前記リーダ又はリーダライタを制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記ループコイル選択器により前記各ループコイルのうちの一つを一定時間毎に選択的に切り換え使用しながら、前記リーダ又はリーダライタにより前記非接触情報記録媒体のアンテナを介して、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ことを特徴とする情報読み取り装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記ループコイル選択器により前記各軸平面のループコイルのうちの特定のループコイルの使用時間を長くすることを特徴とする請求項３に記載の情報読み取り装置。
【請求項５】
前記各ループコイルからの前記記録データの授受回数を前記ループコイル毎に記録する授受回数記録手段を備え、
前記制御手段は、前記ループコイル選択器により前記授受回数記録手段に記録された授受回数の多いループコイルから順次選択することを特徴とする請求項３又は４に記載の情報読み取り装置。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の複数の無指向性アンテナと、該無指向性アンテナを構成する各ループコイルの何れか１つを選択するループコイル選択器と、前記各無指向性アンテナの何れか一つを有効とするブロック選択器と、前記非接触情報記録媒体のアンテナを介して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又はリーダライタと、前記ループコイル選択器、ブロック選択器及び前記リーダ又はリーダライタを制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記ブロック選択器により前記各無指向性アンテナの何れか一つを選択し、該選択された無指向性アンテナを構成する各ループコイルを前記ループコイル選択器により順次選択する動作を前記各無指向性アンテナの全てに対して行ないながら、前記リーダ又はリーダライタにより前記非接触情報記録媒体のアンテナを介して、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ことを特徴とする情報読み取り装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記ブロック選択器により前記各無指向性アンテナの何れか一つを選択し、該選択された無指向性アンテナを構成する各軸平面中の同じ軸平面のループコイルを前記ループコイル選択器により選択する動作を前記各無指向性アンテナの全てに対して行い、該動作が終了すると前記ループコイル選択器により他のループコイルを選択して前記動作を繰り返すことを特徴とする請求項６に記載の情報読み取り装置。
【請求項８】
前記各無指向性アンテナが隣接する部分に、シールド部材を配置したことを特徴とする請求項６又は７に記載の情報読み取り装置。
【請求項１】
非接触情報記録媒体に記録された記録データを電波として受信する無指向性アンテナであって、
互いに直交し合うＸ軸平面、Ｙ軸平面及びＺ軸平面のうちの２つの軸平面に対して夫々直交する軸を有した２つの立体ループコイルと、他の１つの軸平面と平行に配置された平面ループコイルと、を備えたことを特徴とする無指向性アンテナ。
【請求項２】
前記立体ループコイルの端面形状は、矩形又は楕円形であることを特徴とする請求項１に記載の無指向性アンテナ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の無指向性アンテナと、該無指向性アンテナを構成する各ループコイルの何れか１つを選択するループコイル選択器と、前記非接触情報記録媒体のアンテナを介して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又はリーダライタと、前記ループコイル選択器及び前記リーダ又はリーダライタを制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記ループコイル選択器により前記各ループコイルのうちの一つを一定時間毎に選択的に切り換え使用しながら、前記リーダ又はリーダライタにより前記非接触情報記録媒体のアンテナを介して、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ことを特徴とする情報読み取り装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記ループコイル選択器により前記各軸平面のループコイルのうちの特定のループコイルの使用時間を長くすることを特徴とする請求項３に記載の情報読み取り装置。
【請求項５】
前記各ループコイルからの前記記録データの授受回数を前記ループコイル毎に記録する授受回数記録手段を備え、
前記制御手段は、前記ループコイル選択器により前記授受回数記録手段に記録された授受回数の多いループコイルから順次選択することを特徴とする請求項３又は４に記載の情報読み取り装置。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の複数の無指向性アンテナと、該無指向性アンテナを構成する各ループコイルの何れか１つを選択するループコイル選択器と、前記各無指向性アンテナの何れか一つを有効とするブロック選択器と、前記非接触情報記録媒体のアンテナを介して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又はリーダライタと、前記ループコイル選択器、ブロック選択器及び前記リーダ又はリーダライタを制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記ブロック選択器により前記各無指向性アンテナの何れか一つを選択し、該選択された無指向性アンテナを構成する各ループコイルを前記ループコイル選択器により順次選択する動作を前記各無指向性アンテナの全てに対して行ないながら、前記リーダ又はリーダライタにより前記非接触情報記録媒体のアンテナを介して、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ことを特徴とする情報読み取り装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記ブロック選択器により前記各無指向性アンテナの何れか一つを選択し、該選択された無指向性アンテナを構成する各軸平面中の同じ軸平面のループコイルを前記ループコイル選択器により選択する動作を前記各無指向性アンテナの全てに対して行い、該動作が終了すると前記ループコイル選択器により他のループコイルを選択して前記動作を繰り返すことを特徴とする請求項６に記載の情報読み取り装置。
【請求項８】
前記各無指向性アンテナが隣接する部分に、シールド部材を配置したことを特徴とする請求項６又は７に記載の情報読み取り装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−２１４９２６（Ｐ２００７−２１４９２６Ａ）
【公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３０８７（Ｐ２００６−３３０８７）
【出願日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【出願人】（０００００４６５１）日本信号株式会社 (720)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【出願人】（０００００４６５１）日本信号株式会社 (720)
【Ｆターム（参考）】
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