アンテナ装置およびＩＤタグ読取装置
【課題】広い空間の中央付近の複数のＩＤタグに対するＩＤの検出をより確実に行えるアンテナ装置およびＩＤタグ読取装置を提供すること。
【解決手段】ＩＤタグ読取装置１０は、ループをねじることによって形成された複数の小ループが連鎖した形状のループアンテナを複数個平面上にずらして配置したアンテナ装置と、複数のループアンテナをそれぞれ異なる位相で駆動し、かつ駆動する出力電力を制御可能なアンテナ駆動手段と、ＩＤタグと通信し、ＩＤタグに記憶された情報を読取る通信手段と、出力電力が段階的に増加または減少するように前記アンテナ駆動手段を制御ながら通信手段を制御してＩＤタグの読み取り動作を繰り返す制御手段とを備える。広い空間内をアンテナで仕切る必要がなく、本棚や陳列棚などの広い読取空間内に配置されたＩＤタグを読み取り可能となる。
【解決手段】ＩＤタグ読取装置１０は、ループをねじることによって形成された複数の小ループが連鎖した形状のループアンテナを複数個平面上にずらして配置したアンテナ装置と、複数のループアンテナをそれぞれ異なる位相で駆動し、かつ駆動する出力電力を制御可能なアンテナ駆動手段と、ＩＤタグと通信し、ＩＤタグに記憶された情報を読取る通信手段と、出力電力が段階的に増加または減少するように前記アンテナ駆動手段を制御ながら通信手段を制御してＩＤタグの読み取り動作を繰り返す制御手段とを備える。広い空間内をアンテナで仕切る必要がなく、本棚や陳列棚などの広い読取空間内に配置されたＩＤタグを読み取り可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置およびＩＤタグ読取装置に関するものであり、交流磁界や受信電波から動作電力を得て起動するＩＤタグと通信し、ＩＤタグに記憶された情報を読取るＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification：無線周波数識別）システムにおいて、特に広い空間内の複数のＩＤタグに対するＩＤの検出をより高精度に行えるアンテナ装置およびＩＤタグ読取装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、「ＩＳＯ／ＩＥＣ１５６９３」規格などで標準化されている公知の電磁誘導方式のＩＤタグがある。ＩＤタグは交流磁場によって電力を供給されて動作する。しかし、磁束に対してＩＤタグのアンテナが傾斜している場合や、複数個のＩＤタグが同じ方向で近接して重なっていることによってＩＤタグの共振周波数がずれた場合など、ＩＤタグに供給される電力が減少して検出し難くなる。従って交流磁場はある程度の強さが必要である。しかし、磁場が強すぎるとＩＤタグ内の回路が飽和して正常に通信できなくなってしまう。また、法律による規制があり、所定値以上の電界強度は発生できない。
【０００３】
このＩＤタグへの電力供給および通信を行うためのアンテナ装置として各種の方式が提案されている。例えば、本出願人が出願した下記の特許文献には、任意の向きの複数のＲＦＩＤタグに対するＩＤ検出をより高精度に行えるＩＤタグ読取装置が開示されている。このＩＤタグ読取装置においては、２個のループアンテナを対面配置した対面アンテナを３組備え、軸が互いに直交するように配置した３軸直交対面アンテナを備える。
【特許文献１】特開２００６−１９７５１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記したようなＩＤタグ読み取り装置を図書館や書店の本棚やＤＶＤ、ＣＤの陳列棚に適用しようとした場合には、下記のような問題点がある。即ち、本やＤＶＤにＩＤタグを装着する場合には、タグのアンテナ面は本やＤＶＤの面と並行であり、貼り付け位置は本やＤＶＤのほぼ所定の範囲内の領域に収めることができる。しかし、本棚や陳列棚は横長の空間であり、多数のＩＤタグが重なって存在する可能性が高いので、棚の側面にループアンテナを配置しても棚の中央部分では磁束密度の低下または共振周波数のずれが生じて電力が十分供給されず、ＩＤが読み取れないという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上記した従来技術の課題を解決し、広い空間の中央付近の複数のＩＤタグに対するＩＤの検出をより確実に行えるアンテナ装置およびＩＤタグ読取装置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】
本発明のアンテナ装置は、ループをねじることによって形成された複数の小ループが連鎖した形状のループアンテナであることを主要な特徴とする。
また、前記したアンテナ装置において、前記したループアンテナ装置を複数個備え、それぞれのループアンテナを平面上にずらして配置した点にも特徴がある。
【０００７】
また、前記したアンテナ装置において、前記ループアンテナは、略長方形に形成された前記小ループを直線状に並べて全体が長い長方形の形状をなし、各ループアンテナは前記長い長方形の長辺方向に等間隔にずらして配置されたものである点にも特徴がある。
また、前記したアンテナ装置において、前記ループアンテナは、任意の領域内に略長方形に形成された前記小ループを一筆書きで書ける形状に２次元的に配置した形状をなし、各ループアンテナは前記略長方形に対して斜めにずらして配置されたものである点にも特徴がある。
【０００８】
本発明のＩＤタグ読取装置は、前記したアンテナ装置と、前記アンテナ装置の複数のループアンテナをそれぞれ異なる位相で駆動し、かつ駆動する出力電力を制御可能なアンテナ駆動手段と、交流磁界から動作電力を得て起動するＩＤタグと通信し、ＩＤタグに記憶された情報を読取る通信手段と、出力電力が段階的に増加または減少するように前記アンテナ駆動手段を制御ながら通信手段を制御してＩＤタグの読み取り動作を繰り返す制御手段とを備えたことを主要な特徴とする。
【０００９】
また、前記したＩＤタグ読取装置において、前記アンテナ装置は３個のループアンテナを備えた請求項３に記載されたアンテナ装置であり、前記アンテナ駆動手段は３個のループアンテナ装置をそれぞれ相対的な位相が０度、６０度、１２０度となるように駆動する点にも特徴がある。
また、前記したＩＤタグ読取装置において、前記アンテナ装置は２個のループアンテナを備えた請求項３に記載されたアンテナ装置であり、前記アンテナ駆動手段は２個のループアンテナ装置をそれぞれ相対的な位相が０度、９０度となるように駆動する点にも特徴がある。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のアンテナ装置およびＩＤタグ読取装置によれば、以下のような効果がある。
（１）１つのアンテナで広い面積にわたってアンテナ線からタグまでの距離を短くすることができ、広範囲のタグを読み取れる。
【００１１】
（２）複数のループアンテナをずらして配置し、更に異なる位相で駆動することにより、広い面積にわたってＩＤタグに十分な電力が供給できるので、ＩＤ情報をより確実に検出可能となる。
（３）広い空間内をアンテナで仕切る必要がなく、中央付近においてもＩＤタグに十分な電力が供給できるので、本棚や陳列棚などの広い読取空間内に配置されたＩＤタグを読み取り可能となる。
（４）アンテナ線からタグまでの距離を短くすることができるので、タグが任意の方向を向いていても読み取る確率が高くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下実施例について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１３】
まず、本発明のＩＤタグ読み取り装置において読み取るＩＤタグについて説明する。図７は、公知のＩＤタグの構成例を示すブロック図である。ＩＤタグ５０はタグアンテナ５１およびＩＣ５２から成っており、ＩＣタグとも呼ばれる。ループ状のタグアンテナ５１はキャリア周波数に共振するＬＣ回路を構成している。そして、タグアンテナ５１を貫通する交流磁束の変化に基づきタグアンテナ５１に電力が励起される。従って、タグアンテナ５１のループ平面が磁場の磁束と垂直な方向に向いている場合に最大電力が得られるが、並行である場合には電力は得られない。
【００１４】
電源回路５３はタグアンテナ５１に励起した電力から直流電源を生成し、各回路に供給する。制御・演算用論理回路５８は、電源回路５３から電源が供給されると、パワーオンリセット回路によってリセットされ、受信信号からクロックを抽出するクロック抽出回路５５から供給されるクロック信号に基づき、所定の動作を行う。
【００１５】
データ復調回路５６はＩＤタグ読み取り装置から送信される信号を受信、復調して制御・演算用論理回路５８に出力する。制御・演算用論理回路５８は例えばＩＤタグ読み取り装置から応答指示命令が受信された場合には、所定のタイミングで記憶回路５９に予め記憶されている６４ビットのユニークなＩＤ（識別）情報をマンチェスタ符号化してデータ変調回路５７に出力する。
【００１６】
データ変調回路５７は、制御・演算用論理回路５８から出力された送信データに基づき、タグアンテナ５１の負荷を変化させることにより信号を送信する。なお、このＩＤタグの構成は一例であって、本発明のアンテナ駆動方式は電磁誘導方式であれば公知の任意の構成のＩＤタグに適用可能である。
【００１７】
次に、本棚に本発明を適用し、本に貼り付けられているＩＤタグのＩＤを読み取る場合の実施例について説明する。
図１は、本発明のＩＤタグ読取装置を含むシステム全体の構成を示すブロック図である。本棚１３には、例えばＩＤタグ５０が貼り付けられた本１８が収納されている。横長の本棚１３の底板１４には複数のループアンテナからなるアンテナ装置が収納されており、同軸ケーブル１２によってそれぞれＩＤタグ読取装置１０に接続されている。ＩＤタグ読取装置１０は更にパソコン（ＰＣ）などの上位装置１１に接続されている。
【００１８】
収納されている本１８に貼り付けられているＩＤタグ５０は、本棚の側面と平行に配置されるので、底面１４とは垂直となる。しかし、アンテナの導体の近傍や後述するような駆動方法による複数のアンテナによる合成磁界によって、底面１４と平行した磁界が発生するので、底面１４に配置されたアンテナによってＩＤタグ５０の読み取りが可能となる。なお、本発明の駆動方法によれば本１８が倒れていても読み取りは可能である。また、ＩＤタグ５０はなるべく本の下方に貼り付けた方が好ましい。
【００１９】
図２は、本発明の実施例１のアンテナ装置の構成を示す平面図である。アンテナ装置（底板）１４は、銅線あるいは銅板でできた３つのループアンテナ１５、１６、１７を備えている。ループアンテナ１５、１６、１７は、それぞれループを複数回途中でねじることによって形成された複数の小ループが連鎖した形状のループアンテナである。図２においては、連鎖する略長方形（正方形も含む。以下同じ）の小ループが直線状に６個形成され、全体が長い長方形の形状をなしている。
【００２０】
アンテナ装置は、底板１４内に３個のループアンテナ１５、１６、１７それぞれの位置を棚の長手方向にずらして配置してある。アンテナの位置のずれは、底板１４の長手方向における小ループの略長方形の幅を配置するアンテナの数で除算した長さに等しい。即ち、例えば底板１４の長手方向における略長方形の幅が１５センチメートルであり、アンテナの数が３個であれば、ずれの間隔は５センチメートルとする。このようにすれば、底板１４の長手方向におけるアンテナの導体の分布が均一となる。
【００２１】
なお、中央部分においては、ねじったアンテナの導体２本が１組となって配置されるのに対し、底板１４の端部においては、１本の導体のみが配置され、磁界が中央部分よりも弱くなる。そこで、底板１４の端部においては、底板１４の長手方向における小さな長方形の幅を中央部分よりも短くしてもよい。
【００２２】
図３は、本発明のＩＤタグ読取装置１０の実施例のハードウェア構成を示すブロック図である。ＩＤタグ読取装置１０は大きくアンテナ駆動装置４０と制御ブロック２０に分かれており、図示しない電源部からそれぞれに電力が供給される。アンテナ駆動装置４０は、複数のループアンテナ１５、１６、１７のそれぞれと対応してアンテナ駆動回路４１を備えている。発振器４２は例えば前記規格に基づいた１３．５６ＭＨｚのキャリヤ信号（デジタル信号：矩形波、実際にはキャリヤ周波数の整数倍のクロック信号も）を生成する。
【００２３】
アンテナ駆動回路４１は、詳細は後述するが、発振器１２から供給されるキャリヤ信号から複数の位相のキャリヤ信号を生成し、制御ブロック２０の制御に基づき、それぞれのアンテナ１５、１６、１７を所望の位相および電力のキャリヤ信号で駆動する。（実施例１においては、例えばアンテナ１５、１６、１７をそれぞれ６０度ずつ位相を変えて同時駆動する。）。
【００２４】
制御ブロック２０は、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、ＩＤタグとの送受信データを入出力するデータインターフェイス（Ｉ／Ｆ）回路２４、アンテナ駆動装置４０を制御するための制御インターフェイス（Ｉ／Ｆ）回路２５、上位装置１１との通信のための外部インターフェイス（Ｉ／Ｆ）回路２６、内部回路を接続するバス等を備えている。ＣＰＵ２１はＲＯＭ２２に記憶されている制御プログラムに基づき、後述する処理を実行する。
【００２５】
図４は、アンテナ駆動回路４１の構成を示すブロック図である。アンテナ駆動回路４１は、位相変換器６０、位相切替器６１、変調器６２、Ｄ／Ａ変換器６３、出力増幅器６４、受信増幅器６５、復調器６６を備えている。位相変換器６０は発振器４２から入力される例えば１３．５６ＭＨｚのキャリヤ信号の整数倍のクロック信号に基づき、例えば位相が０度、６０度、１２０度などの複数位相のキャリヤ信号（デジタル信号：矩形波）を出力する。
【００２６】
位相変換器６０の内部構成は、例えばキャリヤの整数倍のクロック信号によってシフトされるシフトレジスタの直列入力にキャリヤ信号を入力し、出力としてシフトレジスタの所定段目の出力を取り出すものであってもよいし、クロック信号によって歩進するアドレスカウンタの値に従ってＲＯＭから各位相の波形情報を読み出すものであってもよい。
【００２７】
位相切替器６１はゲート群からなり、制御ブロック２０からの位相制御情報に従って、位相変換器６０から出力される複数種類の位相のキャリヤ信号の中からアンテナ１５（１６、１７）に供給するキャリヤ信号を選択する。変調器６２は制御ブロック２０からの変調データに基づき、キャリヤ信号を１０％〜１００％の変調度で振幅変調する。
【００２８】
Ｄ／Ａ変換器６３は、変調されたキャリヤ信号をアナログ信号に変換し、出力増幅器６４はＤ／Ａ変換器６３から出力される信号を所望の電力に増幅し、アンテナ１５（１６、１７）を駆動する。各アンテナ１５、１６、１７の接続線はそれぞれのアンテナ１５、１６、１７と対応する受信増幅器６５にも接続されている。復調器６６はＩＤタグからの信号の受信、復調、衝突検出を行い、受信データあるいは衝突検出信号を出力する。
【００２９】
図５は、変調器６２、出力増幅器６４等の細部を示すブロック図である。変調器６２はＡＮＤゲート７３によって入力されたデジタルのキャリヤ信号と制御ブロック２０から出力されるデジタルの変調データとの論理積を取り、４ビットのキャリヤ信号を出力する。Ｄ／Ａ変換器６３はこの４ビットキャリヤ信号をＤ／Ａ変換し、所望の振幅の矩形波のキャリヤ信号を出力する。
【００３０】
ＢＰＦ７０はキャリヤの基本周波数のみを通過させるバンドパスフィルタであり、ＢＰＦ７０を通すことにより、正弦波のキャリヤ信号が得られる。出力増幅器６４は位相調整器７１および電力増幅器７２を備えている。位相調整器７１は本発明の実施に必須の回路ではない。電力増幅器７２は制御ブロック２０からの出力制御信号に基づき、所望の電力でアンテナ１３を駆動する。
【００３１】
図９は、本発明のＩＤタグの読み取り方法を示す説明図である。図９においては、ＩＤタグＰ、Ｑ（５０）および底板１４の長手方向の垂直断面を示している。図中のＡ、Ｂ、Ｃはそれぞれアンテナ１５、１６、１７の導体であり、棚の中央部分においては２本の導体の組に相当する。また、Ａの上部にバーの付いた記号（以下Ａバーと記す）を付した導体（図９においてはハッチングを施した○で示す）は導体Ａと接続されており、Ａと逆方向に電流が流れる導体を示している。
【００３２】
導体Ａ等の周囲に記載された矢印はある時点における磁界を示しており、図９の（ｂ）、（ｃ）は（ａ）の時点からそれぞれキャリヤの位相が６０度および１２０度進んだ時点における磁界の状態を示している。導線Ａの近傍にあるＩＤタグＰ（５０）は底面１４とは垂直となるが、導体Ａの近傍においては図示するような底面１４と平行し、ＩＤタグＰと直角な磁界が発生する。従って、底面１４に配置された導体ＡによってＩＤタグＰに電力が供給され、ＩＤタグＰの読み取りが可能となる。
【００３３】
しかし、ＩＤタグＱのようにＩＤタグが導体ＡおよびＡバーが形成する略長方形のちょうど中央付近にある場合には、導体Ａによって発生する磁界はＩＤタグＱと平行であり、導体ＡからＩＤタグＱには電力は供給されない。また、導体Ｂ、Ｃからも距離があり、磁界の方向も直角ではないので供給される電力は少なくなる。
【００３４】
そこで、本発明においては、位置をずらした３個の導体Ａ、Ｂ、Ｃををそれぞれ６０度ずつ位相を変えて同時駆動する。すると、（ｂ）の時点においては、導体Ｂ、Ｃに同じ方向の磁界が発生し、これらの磁界の合成磁界によってＩＤタグＱに十分な電力を供給可能となる。
【００３５】
また、３個の導体Ａ、Ｂ、Ｃを位相を６０度ずつ変えて同時駆動することにより、合成磁界は図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）と時間と共に底板１４上を長手方向に移動することになり、読み取り不能な位置が非常に減少すると共に読み取り可能な領域（底板１４からの距離）が増加する。
【００３６】
更に、本発明においては複数のアンテナを同時駆動することにより駆動するアンテナや駆動位相の切り替え時間が不要であり、ＩＤ検出の処理時間を短縮することができる。なお、検出距離や検出精度を向上させるために、必要に応じて、導体（アンテナ）を１個ずつあるいは２個ずつ同時に駆動するモードや複数の導体（アンテナ）を同相で駆動するモードを備えてもよい。
【００３７】
次に、ＩＤタグ読取装置における読み取り動作について説明する。
図８は、本発明のＩＤタグ読み取り処理の内容を示すフローチャートである。この処理は、例えば周期的にＣＰＵ２１により実行される。Ｓ１０においては、それぞれ所望の位相のキャリヤ信号が発生するように位相切替器６１を制御し、また駆動電力が最低となるように電力増幅器７２を制御する。なお、実施例１においては３つのアンテナ１５、１６、１７をそれぞれ６０度ずつ位相を変えて同時駆動する。
【００３８】
Ｓ１１においては、公知のプロトコルに基づき、ＩＤタグからＩＤを読み取るためのコマンドを送出する。コマンドは符号化されてデータＩ／Ｆ２４を介して変調器６２に入力され、キャリヤが変調される。各ＩＤタグは例えば応答指示コマンドを受信すると、所定のタイミングでＩＤ情報を送信する。Ｓ１２においては、ＩＤタグ５０からの応答が有ったか否かが判定され、判定結果が否定の場合にはＳ１６に移行するが、肯定の場合にはＳ１３に移行する。
【００３９】
Ｓ１３においては、複数のＩＤタグからの応答の衝突が有ったか否かが判定され、判定結果が否定の場合にはＳ１５に移行するが、肯定の場合にはＳ１４に移行する。なお、ＩＤタグは応答として固有のＩＤ情報を送信するが、マンチェスタ符号を使用しているので、複数のＩＤタグから応答があった場合にはデータ中の論理値０と１が重なった場合に０でも１でもない符号が受信されることにより復調器６６において衝突が検出できる。
【００４０】
Ｓ１４においては、衝突が検出されたビット位置に基づき、応答するＩＤタグを限定させるコマンド、例えばその衝突ビット位置の論理値が１のＩＤタグのみ応答するように指示するコマンドを送出し、Ｓ１１に戻る。Ｓ１５においては、受信したＩＤ情報を保存し、該当するＩＤタグに対して、応答を停止させるコマンドを送出してＳ１１に戻る。
【００４１】
Ｓ１６においては、アンテナ駆動電力が予め定められた最大値に達しているか否かが判定され、判定結果が否定の場合にはＳ１７に移行するが、肯定の場合にはＳ１８に移行する。Ｓ１７においては、アンテナ駆動電力が１ステップ増加するように電力増幅器７２を制御し、Ｓ１１に移行する。
【００４２】
Ｓ１９においては、検出された全てのＩＤ情報から重複するデータを排除する。Ｓ２０においては、ＩＤ情報を上位装置へ出力する。以上のような処理によって、全てのＩＤ情報を読み取ることができる。
以上のように、最初は低電力でＩＤの読み取りを行い、読み取れたＩＤタグの応答を停止させ、段階的に電力を上げていくことにより、アンテナ近傍のＩＤタグが大電力によって通信不能となる問題を解決している。なお、最初に最大電力にて読み取りを開始し、段階的に電力を下げていってもよい。
【実施例２】
【００４３】
実施例１においては、本発明を本棚に適用する例を開示したが、例えばＩＤタグが貼り付けられた文房具などの小箱が任意の向きで収納された広い正方形の箱の底板に第１実施例の構成を適用しようとすると、底板およびアンテナの導体の双方に垂直な方向を向いているＩＤタグが読み取れないという課題がある。実施例２はこの課題を解決するものであり、第１実施例のアンテナの組を、それぞれの向きが直角をなすように２組配置したものである。
【００４４】
図６は、本発明の実施例２のアンテナ装置の構成を示す平面図である。図６において、長方形の底板９０には、略長方形の小ループが横方向に連鎖する２個のループアンテナ９３、９４が長辺と平行な方向に略長方形の幅の半分だけ位置をずらして配置されている。また、略長方形の小ループが縦方向に連鎖する２個のループアンテナ９１、９２が短辺と平行な方向に略長方形の幅の半分だけ位置をずらして配置されている。
【００４５】
実施例２におけるアンテナの第１の駆動方式について説明する。第１の駆動方式においては、アンテナ９１、９２の内の１つおよびアンテナ９３、９４の内の１つをそれぞれ選択し、選択された２つのアンテナを同相にて同時駆動する。アンテナの組み合わせは、［９１，９４］［９１，９３］［９２，９４］［９２，９３］の４種類となり、それぞれの組み合わせについて、図８に示すように順次出力を増加させながら読み取りを行う。なお、駆動するアンテナの組み合わせ方や位相は任意に選択可能であり、それぞれの組み合わせで発生するヌル点（タグの読み出しが不能な位置）が異なるので、複数の組み合わせで読み取りを実施することにより相互に補完することができる。
【００４６】
実施例２におけるアンテナの第２の駆動方式について説明する。第２の駆動方式は、実施例１と同様に、２個のループアンテナ９３、９４をそれぞれ相対位相が０度および９０度となるような位相で同時駆動する。また、２個のループアンテナ９１、９２もそれぞれ相対位相が０度および９０度となるような位相で同時駆動する。４個のアンテナを同時駆動してもよいし、２個のループアンテナ９３、９４のみを駆動し、その後２個のループアンテナ９１、９２のみを駆動するようにしてもよい。
【００４７】
以上のような構成とすることにより、実施例２においては、底板から一定の距離内にあるＩＤタグであればＩＤタグが任意の方向を向いていても読み取ることができる。なお実施例２においては、縦方向および横方向にずらして配置するループアンテナの数をそれぞれ２個としているが、個数はそれぞれ２個以上の任意の整数個であってもかまわない。この場合、アンテナをずらす距離は略長方形の幅を個数で除算した距離とし、駆動位相は１８０度を個数で除算した角度ずつ位相をずらして駆動する。
【実施例３】
【００４８】
図１０は、本発明の実施例３のアンテナ装置の構成を示す平面図である。図１０（ａ）は実施例１の変形例である。図２に示す実施例１においては、ループをねじった部分においては、２本のアンテナの導体が隣接して配置されていたが、図１０（ａ）に示す例においては、底板の長辺に沿った部分においてループをねじり、底板の中央部分においては、例えばアンテナ９５の導体が１本づつ等間隔で配置されている。なおこの例においては、２個のアンテナ９５、９６をずらして配置してあるが、個数は３個以上でもよい。このような形状とすることにより、実施例１と較べて単位面積当たりのアンテナ導体の密度が増加する。
【００４９】
図１０（ｂ）は、連鎖する小ループを２次元的に配置したアンテナ９７、９８を斜めにずらして配置した例である。２個のループアンテナ９７、９８は、任意の形状（図１０（ｂ）では大きな長方形）の領域内に略長方形に形成された小ループを一筆書きで書ける任意の形状に２次元的に配置した形状をなし、各ループアンテナ９７、９８は略長方形に対して斜めにずらして配置されている。２個のループアンテナ９７、９８はそれぞれ相対位相が０度および９０度となるような位相で同時駆動される。なおアンテナの個数は３個以上でもよい。このような形状とすることにより、任意の形状および広さの底板に一定の面密度でアンテナを張り巡らせることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明のＩＤタグ読取装置を含むシステム全体の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１のアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【図３】本発明のＩＤタグ読取装置１０の実施例のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図４】アンテナ駆動回路４１の構成を示すブロック図である。
【図５】変調器６２、出力増幅器６４等の細部を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施例２のアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【図７】公知のＩＤタグの構成例を示すブロック図である。
【図８】本発明のＩＤタグ読み取り処理の内容を示すフローチャートである。
【図９】本発明のＩＤタグの読み取り方法を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施例３のアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０…ＩＤタグ読み取り装置
１１…上位装置（ＰＣ）
１２…伝送ケーブル
１３…本棚
１４…底板
１８…本
５０…ＩＤタグ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置およびＩＤタグ読取装置に関するものであり、交流磁界や受信電波から動作電力を得て起動するＩＤタグと通信し、ＩＤタグに記憶された情報を読取るＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification：無線周波数識別）システムにおいて、特に広い空間内の複数のＩＤタグに対するＩＤの検出をより高精度に行えるアンテナ装置およびＩＤタグ読取装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、「ＩＳＯ／ＩＥＣ１５６９３」規格などで標準化されている公知の電磁誘導方式のＩＤタグがある。ＩＤタグは交流磁場によって電力を供給されて動作する。しかし、磁束に対してＩＤタグのアンテナが傾斜している場合や、複数個のＩＤタグが同じ方向で近接して重なっていることによってＩＤタグの共振周波数がずれた場合など、ＩＤタグに供給される電力が減少して検出し難くなる。従って交流磁場はある程度の強さが必要である。しかし、磁場が強すぎるとＩＤタグ内の回路が飽和して正常に通信できなくなってしまう。また、法律による規制があり、所定値以上の電界強度は発生できない。
【０００３】
このＩＤタグへの電力供給および通信を行うためのアンテナ装置として各種の方式が提案されている。例えば、本出願人が出願した下記の特許文献には、任意の向きの複数のＲＦＩＤタグに対するＩＤ検出をより高精度に行えるＩＤタグ読取装置が開示されている。このＩＤタグ読取装置においては、２個のループアンテナを対面配置した対面アンテナを３組備え、軸が互いに直交するように配置した３軸直交対面アンテナを備える。
【特許文献１】特開２００６−１９７５１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記したようなＩＤタグ読み取り装置を図書館や書店の本棚やＤＶＤ、ＣＤの陳列棚に適用しようとした場合には、下記のような問題点がある。即ち、本やＤＶＤにＩＤタグを装着する場合には、タグのアンテナ面は本やＤＶＤの面と並行であり、貼り付け位置は本やＤＶＤのほぼ所定の範囲内の領域に収めることができる。しかし、本棚や陳列棚は横長の空間であり、多数のＩＤタグが重なって存在する可能性が高いので、棚の側面にループアンテナを配置しても棚の中央部分では磁束密度の低下または共振周波数のずれが生じて電力が十分供給されず、ＩＤが読み取れないという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上記した従来技術の課題を解決し、広い空間の中央付近の複数のＩＤタグに対するＩＤの検出をより確実に行えるアンテナ装置およびＩＤタグ読取装置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】
本発明のアンテナ装置は、ループをねじることによって形成された複数の小ループが連鎖した形状のループアンテナであることを主要な特徴とする。
また、前記したアンテナ装置において、前記したループアンテナ装置を複数個備え、それぞれのループアンテナを平面上にずらして配置した点にも特徴がある。
【０００７】
また、前記したアンテナ装置において、前記ループアンテナは、略長方形に形成された前記小ループを直線状に並べて全体が長い長方形の形状をなし、各ループアンテナは前記長い長方形の長辺方向に等間隔にずらして配置されたものである点にも特徴がある。
また、前記したアンテナ装置において、前記ループアンテナは、任意の領域内に略長方形に形成された前記小ループを一筆書きで書ける形状に２次元的に配置した形状をなし、各ループアンテナは前記略長方形に対して斜めにずらして配置されたものである点にも特徴がある。
【０００８】
本発明のＩＤタグ読取装置は、前記したアンテナ装置と、前記アンテナ装置の複数のループアンテナをそれぞれ異なる位相で駆動し、かつ駆動する出力電力を制御可能なアンテナ駆動手段と、交流磁界から動作電力を得て起動するＩＤタグと通信し、ＩＤタグに記憶された情報を読取る通信手段と、出力電力が段階的に増加または減少するように前記アンテナ駆動手段を制御ながら通信手段を制御してＩＤタグの読み取り動作を繰り返す制御手段とを備えたことを主要な特徴とする。
【０００９】
また、前記したＩＤタグ読取装置において、前記アンテナ装置は３個のループアンテナを備えた請求項３に記載されたアンテナ装置であり、前記アンテナ駆動手段は３個のループアンテナ装置をそれぞれ相対的な位相が０度、６０度、１２０度となるように駆動する点にも特徴がある。
また、前記したＩＤタグ読取装置において、前記アンテナ装置は２個のループアンテナを備えた請求項３に記載されたアンテナ装置であり、前記アンテナ駆動手段は２個のループアンテナ装置をそれぞれ相対的な位相が０度、９０度となるように駆動する点にも特徴がある。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のアンテナ装置およびＩＤタグ読取装置によれば、以下のような効果がある。
（１）１つのアンテナで広い面積にわたってアンテナ線からタグまでの距離を短くすることができ、広範囲のタグを読み取れる。
【００１１】
（２）複数のループアンテナをずらして配置し、更に異なる位相で駆動することにより、広い面積にわたってＩＤタグに十分な電力が供給できるので、ＩＤ情報をより確実に検出可能となる。
（３）広い空間内をアンテナで仕切る必要がなく、中央付近においてもＩＤタグに十分な電力が供給できるので、本棚や陳列棚などの広い読取空間内に配置されたＩＤタグを読み取り可能となる。
（４）アンテナ線からタグまでの距離を短くすることができるので、タグが任意の方向を向いていても読み取る確率が高くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下実施例について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１３】
まず、本発明のＩＤタグ読み取り装置において読み取るＩＤタグについて説明する。図７は、公知のＩＤタグの構成例を示すブロック図である。ＩＤタグ５０はタグアンテナ５１およびＩＣ５２から成っており、ＩＣタグとも呼ばれる。ループ状のタグアンテナ５１はキャリア周波数に共振するＬＣ回路を構成している。そして、タグアンテナ５１を貫通する交流磁束の変化に基づきタグアンテナ５１に電力が励起される。従って、タグアンテナ５１のループ平面が磁場の磁束と垂直な方向に向いている場合に最大電力が得られるが、並行である場合には電力は得られない。
【００１４】
電源回路５３はタグアンテナ５１に励起した電力から直流電源を生成し、各回路に供給する。制御・演算用論理回路５８は、電源回路５３から電源が供給されると、パワーオンリセット回路によってリセットされ、受信信号からクロックを抽出するクロック抽出回路５５から供給されるクロック信号に基づき、所定の動作を行う。
【００１５】
データ復調回路５６はＩＤタグ読み取り装置から送信される信号を受信、復調して制御・演算用論理回路５８に出力する。制御・演算用論理回路５８は例えばＩＤタグ読み取り装置から応答指示命令が受信された場合には、所定のタイミングで記憶回路５９に予め記憶されている６４ビットのユニークなＩＤ（識別）情報をマンチェスタ符号化してデータ変調回路５７に出力する。
【００１６】
データ変調回路５７は、制御・演算用論理回路５８から出力された送信データに基づき、タグアンテナ５１の負荷を変化させることにより信号を送信する。なお、このＩＤタグの構成は一例であって、本発明のアンテナ駆動方式は電磁誘導方式であれば公知の任意の構成のＩＤタグに適用可能である。
【００１７】
次に、本棚に本発明を適用し、本に貼り付けられているＩＤタグのＩＤを読み取る場合の実施例について説明する。
図１は、本発明のＩＤタグ読取装置を含むシステム全体の構成を示すブロック図である。本棚１３には、例えばＩＤタグ５０が貼り付けられた本１８が収納されている。横長の本棚１３の底板１４には複数のループアンテナからなるアンテナ装置が収納されており、同軸ケーブル１２によってそれぞれＩＤタグ読取装置１０に接続されている。ＩＤタグ読取装置１０は更にパソコン（ＰＣ）などの上位装置１１に接続されている。
【００１８】
収納されている本１８に貼り付けられているＩＤタグ５０は、本棚の側面と平行に配置されるので、底面１４とは垂直となる。しかし、アンテナの導体の近傍や後述するような駆動方法による複数のアンテナによる合成磁界によって、底面１４と平行した磁界が発生するので、底面１４に配置されたアンテナによってＩＤタグ５０の読み取りが可能となる。なお、本発明の駆動方法によれば本１８が倒れていても読み取りは可能である。また、ＩＤタグ５０はなるべく本の下方に貼り付けた方が好ましい。
【００１９】
図２は、本発明の実施例１のアンテナ装置の構成を示す平面図である。アンテナ装置（底板）１４は、銅線あるいは銅板でできた３つのループアンテナ１５、１６、１７を備えている。ループアンテナ１５、１６、１７は、それぞれループを複数回途中でねじることによって形成された複数の小ループが連鎖した形状のループアンテナである。図２においては、連鎖する略長方形（正方形も含む。以下同じ）の小ループが直線状に６個形成され、全体が長い長方形の形状をなしている。
【００２０】
アンテナ装置は、底板１４内に３個のループアンテナ１５、１６、１７それぞれの位置を棚の長手方向にずらして配置してある。アンテナの位置のずれは、底板１４の長手方向における小ループの略長方形の幅を配置するアンテナの数で除算した長さに等しい。即ち、例えば底板１４の長手方向における略長方形の幅が１５センチメートルであり、アンテナの数が３個であれば、ずれの間隔は５センチメートルとする。このようにすれば、底板１４の長手方向におけるアンテナの導体の分布が均一となる。
【００２１】
なお、中央部分においては、ねじったアンテナの導体２本が１組となって配置されるのに対し、底板１４の端部においては、１本の導体のみが配置され、磁界が中央部分よりも弱くなる。そこで、底板１４の端部においては、底板１４の長手方向における小さな長方形の幅を中央部分よりも短くしてもよい。
【００２２】
図３は、本発明のＩＤタグ読取装置１０の実施例のハードウェア構成を示すブロック図である。ＩＤタグ読取装置１０は大きくアンテナ駆動装置４０と制御ブロック２０に分かれており、図示しない電源部からそれぞれに電力が供給される。アンテナ駆動装置４０は、複数のループアンテナ１５、１６、１７のそれぞれと対応してアンテナ駆動回路４１を備えている。発振器４２は例えば前記規格に基づいた１３．５６ＭＨｚのキャリヤ信号（デジタル信号：矩形波、実際にはキャリヤ周波数の整数倍のクロック信号も）を生成する。
【００２３】
アンテナ駆動回路４１は、詳細は後述するが、発振器１２から供給されるキャリヤ信号から複数の位相のキャリヤ信号を生成し、制御ブロック２０の制御に基づき、それぞれのアンテナ１５、１６、１７を所望の位相および電力のキャリヤ信号で駆動する。（実施例１においては、例えばアンテナ１５、１６、１７をそれぞれ６０度ずつ位相を変えて同時駆動する。）。
【００２４】
制御ブロック２０は、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、ＩＤタグとの送受信データを入出力するデータインターフェイス（Ｉ／Ｆ）回路２４、アンテナ駆動装置４０を制御するための制御インターフェイス（Ｉ／Ｆ）回路２５、上位装置１１との通信のための外部インターフェイス（Ｉ／Ｆ）回路２６、内部回路を接続するバス等を備えている。ＣＰＵ２１はＲＯＭ２２に記憶されている制御プログラムに基づき、後述する処理を実行する。
【００２５】
図４は、アンテナ駆動回路４１の構成を示すブロック図である。アンテナ駆動回路４１は、位相変換器６０、位相切替器６１、変調器６２、Ｄ／Ａ変換器６３、出力増幅器６４、受信増幅器６５、復調器６６を備えている。位相変換器６０は発振器４２から入力される例えば１３．５６ＭＨｚのキャリヤ信号の整数倍のクロック信号に基づき、例えば位相が０度、６０度、１２０度などの複数位相のキャリヤ信号（デジタル信号：矩形波）を出力する。
【００２６】
位相変換器６０の内部構成は、例えばキャリヤの整数倍のクロック信号によってシフトされるシフトレジスタの直列入力にキャリヤ信号を入力し、出力としてシフトレジスタの所定段目の出力を取り出すものであってもよいし、クロック信号によって歩進するアドレスカウンタの値に従ってＲＯＭから各位相の波形情報を読み出すものであってもよい。
【００２７】
位相切替器６１はゲート群からなり、制御ブロック２０からの位相制御情報に従って、位相変換器６０から出力される複数種類の位相のキャリヤ信号の中からアンテナ１５（１６、１７）に供給するキャリヤ信号を選択する。変調器６２は制御ブロック２０からの変調データに基づき、キャリヤ信号を１０％〜１００％の変調度で振幅変調する。
【００２８】
Ｄ／Ａ変換器６３は、変調されたキャリヤ信号をアナログ信号に変換し、出力増幅器６４はＤ／Ａ変換器６３から出力される信号を所望の電力に増幅し、アンテナ１５（１６、１７）を駆動する。各アンテナ１５、１６、１７の接続線はそれぞれのアンテナ１５、１６、１７と対応する受信増幅器６５にも接続されている。復調器６６はＩＤタグからの信号の受信、復調、衝突検出を行い、受信データあるいは衝突検出信号を出力する。
【００２９】
図５は、変調器６２、出力増幅器６４等の細部を示すブロック図である。変調器６２はＡＮＤゲート７３によって入力されたデジタルのキャリヤ信号と制御ブロック２０から出力されるデジタルの変調データとの論理積を取り、４ビットのキャリヤ信号を出力する。Ｄ／Ａ変換器６３はこの４ビットキャリヤ信号をＤ／Ａ変換し、所望の振幅の矩形波のキャリヤ信号を出力する。
【００３０】
ＢＰＦ７０はキャリヤの基本周波数のみを通過させるバンドパスフィルタであり、ＢＰＦ７０を通すことにより、正弦波のキャリヤ信号が得られる。出力増幅器６４は位相調整器７１および電力増幅器７２を備えている。位相調整器７１は本発明の実施に必須の回路ではない。電力増幅器７２は制御ブロック２０からの出力制御信号に基づき、所望の電力でアンテナ１３を駆動する。
【００３１】
図９は、本発明のＩＤタグの読み取り方法を示す説明図である。図９においては、ＩＤタグＰ、Ｑ（５０）および底板１４の長手方向の垂直断面を示している。図中のＡ、Ｂ、Ｃはそれぞれアンテナ１５、１６、１７の導体であり、棚の中央部分においては２本の導体の組に相当する。また、Ａの上部にバーの付いた記号（以下Ａバーと記す）を付した導体（図９においてはハッチングを施した○で示す）は導体Ａと接続されており、Ａと逆方向に電流が流れる導体を示している。
【００３２】
導体Ａ等の周囲に記載された矢印はある時点における磁界を示しており、図９の（ｂ）、（ｃ）は（ａ）の時点からそれぞれキャリヤの位相が６０度および１２０度進んだ時点における磁界の状態を示している。導線Ａの近傍にあるＩＤタグＰ（５０）は底面１４とは垂直となるが、導体Ａの近傍においては図示するような底面１４と平行し、ＩＤタグＰと直角な磁界が発生する。従って、底面１４に配置された導体ＡによってＩＤタグＰに電力が供給され、ＩＤタグＰの読み取りが可能となる。
【００３３】
しかし、ＩＤタグＱのようにＩＤタグが導体ＡおよびＡバーが形成する略長方形のちょうど中央付近にある場合には、導体Ａによって発生する磁界はＩＤタグＱと平行であり、導体ＡからＩＤタグＱには電力は供給されない。また、導体Ｂ、Ｃからも距離があり、磁界の方向も直角ではないので供給される電力は少なくなる。
【００３４】
そこで、本発明においては、位置をずらした３個の導体Ａ、Ｂ、Ｃををそれぞれ６０度ずつ位相を変えて同時駆動する。すると、（ｂ）の時点においては、導体Ｂ、Ｃに同じ方向の磁界が発生し、これらの磁界の合成磁界によってＩＤタグＱに十分な電力を供給可能となる。
【００３５】
また、３個の導体Ａ、Ｂ、Ｃを位相を６０度ずつ変えて同時駆動することにより、合成磁界は図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）と時間と共に底板１４上を長手方向に移動することになり、読み取り不能な位置が非常に減少すると共に読み取り可能な領域（底板１４からの距離）が増加する。
【００３６】
更に、本発明においては複数のアンテナを同時駆動することにより駆動するアンテナや駆動位相の切り替え時間が不要であり、ＩＤ検出の処理時間を短縮することができる。なお、検出距離や検出精度を向上させるために、必要に応じて、導体（アンテナ）を１個ずつあるいは２個ずつ同時に駆動するモードや複数の導体（アンテナ）を同相で駆動するモードを備えてもよい。
【００３７】
次に、ＩＤタグ読取装置における読み取り動作について説明する。
図８は、本発明のＩＤタグ読み取り処理の内容を示すフローチャートである。この処理は、例えば周期的にＣＰＵ２１により実行される。Ｓ１０においては、それぞれ所望の位相のキャリヤ信号が発生するように位相切替器６１を制御し、また駆動電力が最低となるように電力増幅器７２を制御する。なお、実施例１においては３つのアンテナ１５、１６、１７をそれぞれ６０度ずつ位相を変えて同時駆動する。
【００３８】
Ｓ１１においては、公知のプロトコルに基づき、ＩＤタグからＩＤを読み取るためのコマンドを送出する。コマンドは符号化されてデータＩ／Ｆ２４を介して変調器６２に入力され、キャリヤが変調される。各ＩＤタグは例えば応答指示コマンドを受信すると、所定のタイミングでＩＤ情報を送信する。Ｓ１２においては、ＩＤタグ５０からの応答が有ったか否かが判定され、判定結果が否定の場合にはＳ１６に移行するが、肯定の場合にはＳ１３に移行する。
【００３９】
Ｓ１３においては、複数のＩＤタグからの応答の衝突が有ったか否かが判定され、判定結果が否定の場合にはＳ１５に移行するが、肯定の場合にはＳ１４に移行する。なお、ＩＤタグは応答として固有のＩＤ情報を送信するが、マンチェスタ符号を使用しているので、複数のＩＤタグから応答があった場合にはデータ中の論理値０と１が重なった場合に０でも１でもない符号が受信されることにより復調器６６において衝突が検出できる。
【００４０】
Ｓ１４においては、衝突が検出されたビット位置に基づき、応答するＩＤタグを限定させるコマンド、例えばその衝突ビット位置の論理値が１のＩＤタグのみ応答するように指示するコマンドを送出し、Ｓ１１に戻る。Ｓ１５においては、受信したＩＤ情報を保存し、該当するＩＤタグに対して、応答を停止させるコマンドを送出してＳ１１に戻る。
【００４１】
Ｓ１６においては、アンテナ駆動電力が予め定められた最大値に達しているか否かが判定され、判定結果が否定の場合にはＳ１７に移行するが、肯定の場合にはＳ１８に移行する。Ｓ１７においては、アンテナ駆動電力が１ステップ増加するように電力増幅器７２を制御し、Ｓ１１に移行する。
【００４２】
Ｓ１９においては、検出された全てのＩＤ情報から重複するデータを排除する。Ｓ２０においては、ＩＤ情報を上位装置へ出力する。以上のような処理によって、全てのＩＤ情報を読み取ることができる。
以上のように、最初は低電力でＩＤの読み取りを行い、読み取れたＩＤタグの応答を停止させ、段階的に電力を上げていくことにより、アンテナ近傍のＩＤタグが大電力によって通信不能となる問題を解決している。なお、最初に最大電力にて読み取りを開始し、段階的に電力を下げていってもよい。
【実施例２】
【００４３】
実施例１においては、本発明を本棚に適用する例を開示したが、例えばＩＤタグが貼り付けられた文房具などの小箱が任意の向きで収納された広い正方形の箱の底板に第１実施例の構成を適用しようとすると、底板およびアンテナの導体の双方に垂直な方向を向いているＩＤタグが読み取れないという課題がある。実施例２はこの課題を解決するものであり、第１実施例のアンテナの組を、それぞれの向きが直角をなすように２組配置したものである。
【００４４】
図６は、本発明の実施例２のアンテナ装置の構成を示す平面図である。図６において、長方形の底板９０には、略長方形の小ループが横方向に連鎖する２個のループアンテナ９３、９４が長辺と平行な方向に略長方形の幅の半分だけ位置をずらして配置されている。また、略長方形の小ループが縦方向に連鎖する２個のループアンテナ９１、９２が短辺と平行な方向に略長方形の幅の半分だけ位置をずらして配置されている。
【００４５】
実施例２におけるアンテナの第１の駆動方式について説明する。第１の駆動方式においては、アンテナ９１、９２の内の１つおよびアンテナ９３、９４の内の１つをそれぞれ選択し、選択された２つのアンテナを同相にて同時駆動する。アンテナの組み合わせは、［９１，９４］［９１，９３］［９２，９４］［９２，９３］の４種類となり、それぞれの組み合わせについて、図８に示すように順次出力を増加させながら読み取りを行う。なお、駆動するアンテナの組み合わせ方や位相は任意に選択可能であり、それぞれの組み合わせで発生するヌル点（タグの読み出しが不能な位置）が異なるので、複数の組み合わせで読み取りを実施することにより相互に補完することができる。
【００４６】
実施例２におけるアンテナの第２の駆動方式について説明する。第２の駆動方式は、実施例１と同様に、２個のループアンテナ９３、９４をそれぞれ相対位相が０度および９０度となるような位相で同時駆動する。また、２個のループアンテナ９１、９２もそれぞれ相対位相が０度および９０度となるような位相で同時駆動する。４個のアンテナを同時駆動してもよいし、２個のループアンテナ９３、９４のみを駆動し、その後２個のループアンテナ９１、９２のみを駆動するようにしてもよい。
【００４７】
以上のような構成とすることにより、実施例２においては、底板から一定の距離内にあるＩＤタグであればＩＤタグが任意の方向を向いていても読み取ることができる。なお実施例２においては、縦方向および横方向にずらして配置するループアンテナの数をそれぞれ２個としているが、個数はそれぞれ２個以上の任意の整数個であってもかまわない。この場合、アンテナをずらす距離は略長方形の幅を個数で除算した距離とし、駆動位相は１８０度を個数で除算した角度ずつ位相をずらして駆動する。
【実施例３】
【００４８】
図１０は、本発明の実施例３のアンテナ装置の構成を示す平面図である。図１０（ａ）は実施例１の変形例である。図２に示す実施例１においては、ループをねじった部分においては、２本のアンテナの導体が隣接して配置されていたが、図１０（ａ）に示す例においては、底板の長辺に沿った部分においてループをねじり、底板の中央部分においては、例えばアンテナ９５の導体が１本づつ等間隔で配置されている。なおこの例においては、２個のアンテナ９５、９６をずらして配置してあるが、個数は３個以上でもよい。このような形状とすることにより、実施例１と較べて単位面積当たりのアンテナ導体の密度が増加する。
【００４９】
図１０（ｂ）は、連鎖する小ループを２次元的に配置したアンテナ９７、９８を斜めにずらして配置した例である。２個のループアンテナ９７、９８は、任意の形状（図１０（ｂ）では大きな長方形）の領域内に略長方形に形成された小ループを一筆書きで書ける任意の形状に２次元的に配置した形状をなし、各ループアンテナ９７、９８は略長方形に対して斜めにずらして配置されている。２個のループアンテナ９７、９８はそれぞれ相対位相が０度および９０度となるような位相で同時駆動される。なおアンテナの個数は３個以上でもよい。このような形状とすることにより、任意の形状および広さの底板に一定の面密度でアンテナを張り巡らせることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明のＩＤタグ読取装置を含むシステム全体の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１のアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【図３】本発明のＩＤタグ読取装置１０の実施例のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図４】アンテナ駆動回路４１の構成を示すブロック図である。
【図５】変調器６２、出力増幅器６４等の細部を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施例２のアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【図７】公知のＩＤタグの構成例を示すブロック図である。
【図８】本発明のＩＤタグ読み取り処理の内容を示すフローチャートである。
【図９】本発明のＩＤタグの読み取り方法を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施例３のアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０…ＩＤタグ読み取り装置
１１…上位装置（ＰＣ）
１２…伝送ケーブル
１３…本棚
１４…底板
１８…本
５０…ＩＤタグ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ループをねじることによって形成された複数の小ループが連鎖した形状のループアンテナであることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のループアンテナ装置を複数個備え、それぞれのループアンテナを平面上にずらして配置したことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
前記ループアンテナは、略長方形に形成された前記小ループを直線状に並べて全体が長い長方形の形状をなし、各ループアンテナは前記長い長方形の長辺方向に等間隔にずらして配置されたものであることを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記ループアンテナは、任意の領域内に略長方形に形成された前記小ループを一筆書きで書ける形状に２次元的に配置した形状をなし、各ループアンテナは前記略長方形に対して斜めにずらして配置されたものであることを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
請求項２に記載のアンテナ装置と、
前記アンテナ装置の複数のループアンテナをそれぞれ異なる位相で駆動し、かつ駆動する出力電力を制御可能なアンテナ駆動手段と、
交流磁界から動作電力を得て起動するＩＤタグと通信し、ＩＤタグに記憶された情報を読取る通信手段と、
出力電力が段階的に増加または減少するように前記アンテナ駆動手段を制御ながら通信手段を制御してＩＤタグの読み取り動作を繰り返す制御手段と
を備えたことを特徴とするＩＤタグ読取装置。
【請求項６】
前記アンテナ装置は３個のループアンテナを備えた請求項３に記載されたアンテナ装置であり、
前記アンテナ駆動手段は３個のループアンテナ装置をそれぞれ相対的な位相が０度、６０度、１２０度となるように駆動することを特徴とする請求項５に記載のＩＤタグ読取装置。
【請求項７】
前記アンテナ装置は２個のループアンテナを備えた請求項３に記載されたアンテナ装置であり、
前記アンテナ駆動手段は２個のループアンテナ装置をそれぞれ相対的な位相が０度、９０度となるように駆動することを特徴とする請求項５に記載のＩＤタグ読取装置。
【請求項１】
ループをねじることによって形成された複数の小ループが連鎖した形状のループアンテナであることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のループアンテナ装置を複数個備え、それぞれのループアンテナを平面上にずらして配置したことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
前記ループアンテナは、略長方形に形成された前記小ループを直線状に並べて全体が長い長方形の形状をなし、各ループアンテナは前記長い長方形の長辺方向に等間隔にずらして配置されたものであることを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記ループアンテナは、任意の領域内に略長方形に形成された前記小ループを一筆書きで書ける形状に２次元的に配置した形状をなし、各ループアンテナは前記略長方形に対して斜めにずらして配置されたものであることを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
請求項２に記載のアンテナ装置と、
前記アンテナ装置の複数のループアンテナをそれぞれ異なる位相で駆動し、かつ駆動する出力電力を制御可能なアンテナ駆動手段と、
交流磁界から動作電力を得て起動するＩＤタグと通信し、ＩＤタグに記憶された情報を読取る通信手段と、
出力電力が段階的に増加または減少するように前記アンテナ駆動手段を制御ながら通信手段を制御してＩＤタグの読み取り動作を繰り返す制御手段と
を備えたことを特徴とするＩＤタグ読取装置。
【請求項６】
前記アンテナ装置は３個のループアンテナを備えた請求項３に記載されたアンテナ装置であり、
前記アンテナ駆動手段は３個のループアンテナ装置をそれぞれ相対的な位相が０度、６０度、１２０度となるように駆動することを特徴とする請求項５に記載のＩＤタグ読取装置。
【請求項７】
前記アンテナ装置は２個のループアンテナを備えた請求項３に記載されたアンテナ装置であり、
前記アンテナ駆動手段は２個のループアンテナ装置をそれぞれ相対的な位相が０度、９０度となるように駆動することを特徴とする請求項５に記載のＩＤタグ読取装置。
【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２００８−１０９３１７（Ｐ２００８−１０９３１７Ａ）
【公開日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２８９２９９（Ｐ２００６−２８９２９９）
【出願日】平成１８年１０月２５日（２００６．１０．２５）
【出願人】（３９７０５４３０３）セントラルエンジニアリング株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月２５日（２００６．１０．２５）
【出願人】（３９７０５４３０３）セントラルエンジニアリング株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
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