JP4548661B2 - Ｒｆｉｄタグ読取りシステム - Google Patents

Description

本発明は、物品管理棚用アンテナに関し、特に、ＲＦＩＤタグを添付した物品を整列して棚板の上に載置する物品管理棚の棚板表面にアンテナラインをループ状に配置して構成した物品管理棚用アンテナに関する。

ＲＦＩＤタグを用いた物品管理棚は、従来から知られている（例えば、特許文献１および２参照）。図８は物品管理棚の従来例の構造を示す斜視図、図９は、図８で示されるリーダライタによって発生される磁気について説明する図、図１０は、図８で示されるリーダライタによるループアンテナの駆動のための接続関係を説明する図、図１１は、書籍へのＩＣカード（ＲＦＩＣタグ）および共振カードの添付状態を説明する図、図１２は、図１１のＩＣカードの構造を説明する図、図１３は、ループアンテナのアンテナラインが発生する磁気の方向と、ＩＣカードおよび共振カードの添付方向との関係を説明する図、図１４は、ＩＣカードの読み取りを説明する図、図１５はアンテナ切替器の従来例を示す図である。

図８の物品管理棚５００は、外筺５０の内部に３枚の棚板５１，５２，５３を有している。棚板５１，５２，５３の表面（上面あるいは下面）にはループアンテナ６１，６２，６３が配設されている。さらに、外筺５０の上面にはリーダライタ７０およびアンテナ切替器７９が配置されている。リーダライタ７０は、アンテナ切替器７９を介してループアンテナ６１，６２，６３に順次に接続される。アンテナ切替器７９の従来例としては図１５に示されるようなものがあり、この場合、リーダライタ７０からの制御信号によってスイッチ１６ａ，１６ｂ，・・・の何れかを選択し、選択したスイッチを介して駆動信号を出力し、該当するループアンテナを駆動する。

そして、例えば、棚板５１，５２，５３上の物品のＲＦＩＤの情報読み取り時において、リーダライタ７０は、アンテナ切替器７９を介してループアンテナ６１に接続され、ループアンテナ６１を駆動して棚板５１に載置された物品のＲＦＩＤの情報を読み取る。ループアンテナ６１による読み取り完了後、リーダライタ７０は、アンテナ切替器７９を介してループアンテナ６２に切り替え接続され、ループアンテナ６２を駆動して棚板５２に載置された物品のＲＦＩＤの情報を読み取る。読み取り完了後、リーダライタ７０は、アンテナ切替器７９を介してループアンテナ６３に切り替え接続され、ループアンテナ６２を駆動して棚板５３に載置された物品のＲＦＩＤの情報を読み取り、要求に応じて、このような動作を繰り返す。

上述の例において、ループアンテナ６１，６３は、ワンループであるが、ループアンテナ６２は、中央付近で１８０度捻られたツーループを有している。この場合に、図９（ａ）に示されるように、ループアンテナ６２にのみ電流を流すと、各ループに磁気φ１またはφ２が生成される。この生成された磁気φ１，φ２は、ループアンテナ６３を通過するとき、相互に打ち消し合うので、ループアンテナ６３を通過する磁気はゼロとなり、ループアンテナ６３に何の影響も与えない。

上述のことは、図９（ｂ）に示されるように、ループアンテナ６３にのみ電流を流した場合も同様であって、ループアンテナ６３によって生成された磁気φ０は、ループアンテナ６２を通過するとき、ループアンテナ６２の各ループに磁気φ１，φ２を生成する。しかし、これらの磁気φ１，φ２は、相互に打ち消しあうので、ループアンテナ６２を通過する磁気の影響はゼロとなり、ループアンテナ６２に何の影響も与えない。この関係は、ループアンテナ６１においても同様であって、リーダライタ７０がアンテナ切替器７９を介してループアンテナ６１，６２，６３の何れかを順次に切り替えて駆動する場合、その駆動は他に影響を与えずに独立して実行することができる。

上述のループアンテナ６１とリーダライタ７０とが接続された関係は、図１０の回路図に示されている。ループアンテナ６１は、同調回路７１と、同軸ケーブル７２と、コネクタ７３を介してリーダライタ７０に接続されている。同調回路７１は、回路基板の上に配置されたトランス７１ａおよびコンデンサ７１ｂから構成され、ループアンテナ６１との共振を図っている。この場合、他の接続方法としては、同調回路７１までをリーダライタ７０と一体とし、ループアンテナ６１とは別体となるように構成し、別体となったループアンテナ６１の両端、および、同調回路７１の両端にそれぞれ接続端子を設け、切り離し可能に接続するのも好ましい。

また、図８の物品管理棚５００の棚板に載置される物品が書籍８０である場合、通常においては、書籍８０の背表紙８１が図８で示される手前にくるように前方から後方に向けて（奥行き方向に向けて）入れられるものとする。この場合、図１１に示されるように、背表紙８１にＩＣカード８２を、表紙に共振カード８３を添付する例が多い。このＩＣカード８２には、図１２に示されるように、ＩＣチップ８２ａと、カードアンテナ８２ｂとが組み込まれている。このような状況の下で、背表紙にＩＣカード８２が添付された本が図１３に示されるように棚板の上に整列された場合、ループアンテナによる磁界はアンテナラインの円周方向に発生する。したがって、磁界はＩＣカード８２の平面、すなわち、その平面に平行に展開するカードアンテナ８２ｂに直角に交差し、リーダライタ７０の読み取り書き込みに有利となる。
特開２００４−１４０５１３号公報 特開２００１−３４８１１号公報

しかし、ＩＣカード（ＲＦＩＤタグ）を添付する物品が薄い物になって、それに添付するＩＣカードを背表紙ではなく表紙（図１３で共振カードが添付されている面）に添付しなければならなくなった場合に、ループアンテナからの磁界がカードアンテナを通過しにくくなり、リーダライタの読み取り書き込みが良好に行えない場合が発生するという問題がある。アンテナラインとＩＣカードとの関係を上方から見た図１４を用いて簡単に説明する。通常は、アンテナラインとＩＣカード平面の向きは同じであるが、図１４（ａ）のようにアンテナラインがＩＣカードに直角に交差する向きになると、アンテナラインが発生する磁界はＩＣカードを通過しにくくなる。しかし、図１４（ｂ）のように磁界がＩＣカードをななめに通過すればリーダライタの読み取り書き込みが良好に行える。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、ＩＣカード（ＲＦＩＤタグ）を添付する物品が薄い物になって、それに添付するＩＣカードを背表紙でなく表紙（図１３で共振カードが添付されていた面）に添付しなければならなくなってもループアンテナからの磁界がカードアンテナを通過することができ、リーダライタの読み取り書き込みが良好に行える物品管理棚用アンテナを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係る物品管理棚用アンテナは、ＲＦＩＤタグを添付した物品を整列して棚板の上に載置する物品管理棚の棚板表面にアンテナラインをループ状に配置して構成した物品管理棚用アンテナであって、アンテナラインの少なくとも一部から発生される磁界が前記ＲＦＩＤタグを斜めに通過するようにアンテナラインを配置している。

このような構成によれば、ＲＦＩＤタグを添付した薄い物品を整列して物品管理棚の棚板の上に載置した場合に、ＲＦＩＤタグが奥行き方向に平行になってしまってもアンテナラインの磁界がＲＦＩＤタグを斜めに通過するのでリーダライタの読み書きは良好に実行することができる。通常の物品の場合もアンテナラインの磁界はＲＦＩＤタグを斜めに通過するのでリーダライタの読み書きに問題がない。一つの簡単な方法としては、物品を物品管理棚の棚板の上に整列させたときに、ＲＦＩＤタグが並ぶ位置を通るアンテナラインを斜めに通るように傾斜して配置することが考えられる。

また、この発明は、ＲＦＩＤタグを添付した物品を整列して棚板の上に載置する物品管理棚の棚板表面にアンテナラインをループ状に配置して構成した物品管理棚用アンテナであって、前記アンテナラインは、第１の辺と第２の辺が向かい合い、第３の辺と第４の辺が向かい合い、第１の辺の一端に第３の辺が、第１の辺の他端に第４の辺が設けられ、さらに第２の辺の一端に第３の辺が、第２の他端に第４の辺が設けられて構成され、第１の辺の長さが第２の辺の長さより短いことを特徴とする。

さらに、この発明は、前記棚板に複数独立して前記ループアンテナを設け、独立した前記アンテナの一部を駆動させ、前記駆動させたアンテナと隣り合うアンテナは駆動させないことを特徴とする。

以上に詳述したように本発明によれば、ＲＦＩＤタグを添付した薄い物品を整列して物品管理棚の棚板の上に載置した場合に、ＲＦＩＤタグが奥行き方向に平行（例えば、図１４（ａ））になってしまってもアンテナラインの磁界がＲＦＩＤタグを斜めに通過するのでリーダライタの読み書きは良好に実行することができる。通常の物品の場合もアンテナラインの磁界はＲＦＩＤタグを斜めに通過するのでリーダライタの読み書きに問題がない。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、この発明の物品管理棚用アンテナの実施の形態１を示す平面図、図２（ａ）は、この発明の物品管理棚用アンテナの実施の形態２を示す斜視図、図２（ｂ）は、図２（ａ）の平面図である。図３ないし図７は、この発明の物品管理棚用アンテナの実施の形態３ないし７を示す平面図である。

図１の実施の形態１においては、棚板１１にワンループのループアンテナ２１が配置されている。ループアンテナ２１を構成している４本のアンテナラインのうち図１で示される棚板１１の上方の縁に沿って延びるアンテナラインを後部アンテナライン２１ｂとする。そのように呼称する理由は、図１で示される棚板１１を物品管理棚に組み込んだときには、棚板１１の上方の縁が後部になり、下方の縁が前部になるように設定しているからである。なお、説明を明瞭にするために、上述した棚板１１が物品管理棚に組みつけられた後においては、物品は棚板１１の前部から後部に向けて（奥行き方向に向けて）載置され、物品に添付されたＲＦＩＤタグ（あるいは、ＩＣカード）は、この場合、アンテナライン２１ａ上にかかるように、棚板１１の前方の位置に位置付けられるものとする。

上述の呼称の方法は、図１で示される棚板１１の下方の縁、左側縁、右側縁に沿って延びるアンテナラインについても適用し、各アンテナラインは、前部アンテナライン２１ａ，左側部アンテナライン２１ｃ，右側部アンテナライン２１ｄと称する。これらの後部アンテナライン２１ｂ、左側部アンテナライン２１ｃ、右側部アンテナライン２１ｄは、従来のものと同様に棚板１１の外縁に平行になるように配置されているが、前部アンテナライン２１ａは、載置されるであろう物品のＲＦＩＤタグの位置に合わせて、棚板１１の前縁に対して斜めになるように配置されている。

すなわち、ループアンテナ２１のみの構造について換言すれば、ループアンテナ２１は、平面上に四辺形に配置される４本の直線的なアンテナライン２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄから構成されている。この場合、後部アンテナライン２１ｂの両端からは、左側部アンテナライン２１ｃと、右側部アンテナライン２１ｄが直角に延び出している。ただし、左側部アンテナライン２１ｃは、右側部アンテナライン２１ｄよりも短い。さらに、前部アンテナライン２１ａは、左側部アンテナライン２１ｃと、右側部アンテナライン２１ｄとの先端を結ぶように延びており、後部アンテナライン２１ｂに対して傾斜している。

上述のように、前部アンテナライン２１ａは、棚板１１の前縁に斜めになるように配置されていることにより、前部アンテナライン２１ａの発生する磁気の方向が奥行き方向（棚板１１の前部から後部に向かう方向）と平行にならず、奥行き方向に対して一定の傾斜角を有することとなる。したがって、物品が物品管理棚に載置されたときに、物品に添付されたＲＦＩＤタグが物品管理棚の奥行き方向に平行になって前縁に沿って並んだとしても、前部アンテナライン２１ａの発生する磁気は、ＲＦＩＤタグのアンテナ展開面と交差し、ＲＦＩＤタグのアンテナを通過するのでリーダライタはループアンテナ２１を介してＲＦＩＤタグと信号の授受を良好に行うことができる。

この例では、説明が容易に理解されるように、アンテナラインの配置について棚板の外縁と関連付けて説明したが、必ずしも外縁と関連をもつ必要があるわけではなく、また直線に限らず物品管理棚に物品が整列載置されたときに、読み取りに関連するアンテナラインが発生する磁気が物品に添付されたＲＦＩＤタグのアンテナ展開面に対して、所定の角度をもって交差するように配置することにより、上述のような磁気に関する特徴を持たせるようにすることが重要である。

図２の実施の形態２においては、棚板１２に３つのループアンテナ２５，２６，２７が縦方向にループを形成し、奥行き方向に対しては斜めで、相互には平行になるように配置されている。この場合、ループアンテナ２５，２６，２７はそれぞれ独立しているので、リーダライタは、ループアンテナ２５，２６，２７の何れを駆動するかについて、アンテナ切替器（従来例と同じものでかまわない）を介して自在に選択できる。

上述の駆動に関して例えば、棚板１２上の物品のＲＦＩＤの情報読み取り時において、リーダライタは、アンテナ切替器を介して、例えば、ループアンテナ２５に接続され、接続されたループアンテナ２５を駆動して棚板１２（ループアンテナ２５の上）に載置された物品のＲＦＩＤの情報を読み取る。ループアンテナ２５による読み取り完了後、リーダライタは、アンテナ切替器を介してループアンテナ２６に接続され、ループアンテナ２６を駆動して棚板１２（ループアンテナ２６の上）に載置された物品のＲＦＩＤの情報を読み取る。読み取り完了後、リーダライタは、アンテナ切替器を介してループアンテナ２７に接続され、ループアンテナ２７を駆動して棚板１２（ループアンテナ２７の上）に載置された物品のＲＦＩＤの情報を読み取る。
また、アンテナ切替器を用いずに、ループアンテナ２６のみ駆動させ、ループアンテナ２５，２７からＲＦＩＤの情報を読み取っても良い。アンテナ２６を駆動させることにより、アンテナ２５，２７は共振し、アンテナ２５，２６上のＲＦＩＤを読み取ることができる。

図３の実施の形態３においては、棚板１３に形成されたループアンテナ３３の後部アンテナライン３３ｃは、後縁に沿って真っ直ぐに延びているが、前部のアンテナラインについては、真ん中を頂点に山形状をなすように両側にアンテナライン３３ａ、３３ｂが傾斜している。図１のものに比較し、アンテナライン３３ａ、３３ｂの傾斜の角度を大きくしようとする場合に柔軟に対応できる。図４の実施の形態４においては、棚板１４に形成されたループアンテナ３４の前部は３つの山形状のアンテナライン３４ａ，３４ｂ，３４ｃとなるように形成されている。この場合、図３のものよりさらに、アンテナラインの傾斜の角度を柔軟に調節できる。

図５の実施の形態５においては、棚板１５に３つのループアンテナ３５，３６，３７が水平方向にループを形成し、奥行き方向に対して斜め平行になるように配置されている。これらのループアンテナ３５，３６，３７は、図２の実施の形態２のループアンテナ２５，２６，２７に対応する位置にループアンテナ３５，３６，３７を水平に配置したものである。この場合にも、ループアンテナ３５，３６，３７はそれぞれ独立しているので、リーダライタは、ループアンテナ３５，３６，３７の何れを駆動するかについては、アンテナ切替器を介して自在に選択できる。

上述の図５の駆動に関連して例えば、棚板１５の上の物品のＲＦＩＤの情報読み取り時に、リーダライタは、アンテナ切替器を介して、例えば、ループアンテナ３５に接続され、接続されたループアンテナ３５を駆動して棚板１５に載置された物品のＲＦＩＤの情報を読み取る。ループアンテナ３５による読み取り完了後、リーダライタは、アンテナ切替器を介してループアンテナ３６に接続され、ループアンテナ３６を駆動して棚板１５に載置された物品のＲＦＩＤの情報を読み取る。読み取り完了後、リーダライタは、アンテナ切替器を介してループアンテナ３７に接続され、ループアンテナ３７を駆動して棚板１５に載置された物品のＲＦＩＤの情報を読み取る。
また、アンテナ切替器を用いずに、ループアンテナ３６のみ駆動させ、ループアンテナ３５，３７からＲＦＩＤの情報を読み取っても良い。アンテナ３６を駆動させることにより、アンテナ３５，３７は共振し、アンテナ３５，３６上のＲＦＩＤを読み取ることができる。

図６の実施の形態６においては、棚板１６に平行して鋸歯状波のように延びる２本のアンテナライン４１，４２が先端で接続されてループアンテナ４０を形成している。この場合、アンテナライン４１，４２の何れかがより強く働くので動作不具合の確率が低下する。

図７の実施の形態７においては、図１のループアンテナ２１と同様な形状のループアンテナ４５と、それの左右を逆転させた形状のループアンテナ４６とを重ねて一組のループアンテナとして働くように形成している。この場合も、ループアンテナ４５，４６の何れかがより強く働くので動作不具合の確率が低下する。

図８の実施の形態８においては、互いに並行するアンテナライン４７，４８の端部から他のアンテナラインの端部に対して、アンテナライン４９，５０がクロスするような形状をとする。
これにより、ＲＦＩＤのアンテナ面と斜めに交差することができるため、ＲＦＩＤ情報を読み取ることができる。

本発明の物品管理棚用アンテナの実施の形態１を示す平面図である。 （ａ）は、本発明の物品管理棚用アンテナの実施の形態２の構造を示す斜視図である。 （ｂ）は、（ａ）の平面図である。 本発明の物品管理棚用アンテナの実施の形態３を示す平面図である。 本発明の物品管理棚用アンテナの実施の形態４を示す平面図である。 本発明の物品管理棚用アンテナの実施の形態５を示す平面図である。 本発明の物品管理棚用アンテナの実施の形態６を示す平面図である。 本発明の物品管理棚用アンテナの実施の形態７を示す平面図である。 本発明の物品管理棚用アンテナの実施の形態８を示す平面図である。 物品管理棚の従来例を示す構成図である。 （ａ），（ｂ）は、図８の物品管理棚に用いられているループアンテナの動作を説明するための図である。 図８のリーダライタとループアンテナとの接続関係を説明するための回路図である。 図８の物品管理棚に載置されるのが書籍である場合にＩＣカードはどのように添付されるかを説明する図である。 図１１で用いられるＩＣカードの内部構造を説明するための図である。 （ａ），（ｂ）は、図１１の書籍に添付されたＩＣカードとループアンテナの生成する磁界との関係を説明するための図である。 （ａ）は、従来のループアンテナのアンテナラインおよびそれが発生する磁界と、ＩＣカードとの関係を上方から見て説明するための図である。 （ｂ）は、（ａ）を変形して、アンテナラインの発生する磁界がＩＣカードを斜めに通過すればリーダライタの読み取り書き込みが良好に行えるであろうという考えを説明する図である。 アンテナ切替器の従来例を示す図である。

符号の説明

１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７ 棚板、２１，２５，２６，２７，３３，３４，３５，３６，３７，４０，４５，４６ ループアンテナ、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ，４１，４２ アンテナライン。

Claims (3)

1. 物品に添付されるＲＦＩＤタグを、前記物品を整列して長方形の棚板の上に載置する物品管理棚の棚板表面にループアンテナを配置して構成した物品管理棚用アンテナを用いて読み取るＲＦＩＤタグ読取りシステムであって、
   前記ループアンテナは棚板の表面に対して平行な４本のアンテナラインから構成され、第１と第２のアンテナラインが向かい合い、第３と第４のアンテナラインが向かい合い、第１のアンテナラインの一端に第３のアンテナラインが、第１のアンテナラインの他端に第４のアンテナラインが設けられ、さらに第２のアンテナラインの一端に第３のアンテナラインが、第３のアンテナラインの他端に第４のアンテナラインが設けられ、第３のアンテナラインは前記棚板の第１の辺に対して平行で、第４のアンテナラインは前記第１の辺に向かい合う第２の辺に対して非平行であり、
   前記ＲＦＩＤタグを添付した物品は、前記ＲＦＩＤタグのアンテナ面が前記ループアンテナの面に対して垂直で、前記第１のアンテナラインと第２のアンテナラインの間に位置し、前記棚板の第１の辺から第２の辺に向かう方向に対して平行となるように整列され、
   前記第４のアンテナラインから発生する磁界が前記ＲＦＩＤタグのアンテナを斜めに通過するように前記ループアンテナが配置される
   ことを特徴とするＲＦＩＤタグ読取りシステム。
2. 請求項１記載のＲＦＩＤタグ読取りシステムにおいて、
   前記ループアンテナに加えて、前記棚板の第１の辺の方向を左右方向とした場合に前記ループアンテナの左右を逆転させた形状を有する第２のループアンテナを、前記ループアンテナに重なる位置に備え、
   前記ループアンテナを駆動するときには、前記第２のループアンテナを駆動させないように、駆動するアンテナを切り替える
   ことを特徴とするＲＦＩＤタグ読取りシステム。
3. 物品に添付されるＲＦＩＤタグを、前記物品を整列して長方形の棚板の上に載置する物品管理棚の棚板表面にループアンテナを配置して構成した物品管理棚用アンテナを用いて読み取るＲＦＩＤタグ読取りシステムであって、
   前記ループアンテナは棚板の表面に対して平行な４本のアンテナラインから構成され、第１と第２のアンテナラインが向かい合い、第１のアンテナラインの一端に第３のアンテナラインが、第１のアンテナラインの他端に第４のアンテナラインが設けられ、さらに第２のアンテナラインの一端に第３のアンテナラインが、第３のアンテナラインの他端に第４のアンテナラインが設けられ、第３及び第４のアンテナラインは互いにクロスするように形成され、
   前記ＲＦＩＤタグを添付した物品は、前記ＲＦＩＤタグのアンテナ面が前記ループアンテナの面に対して垂直で、前記第１のアンテナラインと第２のアンテナラインの間に位置し、前記棚板の第１の辺から第２の辺に向かう方向に対して平行となるように整列され、
   前記第３及び第４のアンテナラインから発生する磁界が前記ＲＦＩＤタグのアンテナを斜めに通過するように前記ループアンテナが配置される
   ことを特徴とするＲＦＩＤタグ読取りシステム。

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