JP2011060133A

JP2011060133A - Ｒｆタグリーダライタ

Info

Publication number: JP2011060133A
Application number: JP2009210895A
Authority: JP
Inventors: Sadatoshi Oishi; 禎利大石
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 2009-09-11
Filing date: 2009-09-11
Publication date: 2011-03-24
Also published as: US20110063086A1

Abstract

【課題】、ＲＦタグリーダライタによるＲＦタグの読み取りタイミングの制御を行うにあたり、光学センサ等の特別なセンサを付加することなく実現することができ、且つ周波数の利用効率の低下を抑制することのできる技術を提供する。
【解決手段】所望の信号を送信する送信用アンテナと、通信対象であるＲＦタグから送信される電波を受信する受信用アンテナと、前記送信用アンテナから放射される電波の反射波の前記受信用アンテナにおける受信強度を判定するリターンロス判定部と、前記リターンロス判定部にて判定されるリターンロスの値をトリガとしてＲＦタグの読取動作を開始させる読取制御部と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＲＦタグ（ＲＦＩＤ：Radio Frequency Identification）を読み取るＲＦタグリーダライタに関し、特に、ＲＦタグリーダライタにおけるＲＦタグの読み取りタイミングの制御に関する。

従来、スーパーマーケット等におけるバックヤード側と売場（店舗）側との間での商品の出入を管理する技術として、バックヤード側と売場の出入り口に設置されたＲＦタグリーダライタとアンテナゲートを使用する構成が知られる（例えば、特許文献１を参照。）。

ＲＦタグとバーコードラベルが添付された商品は、アンテナゲートを通過するとき、ＲＦタグリーダライタによって、ＲＦタグに書き込まれている商品情報を読み取られる。このようにして読み取られた情報は、店舗サーバに送信され、店舗内の在庫管理などに利用される。

また、一般的なＲＦタグリーダライタでは、サーキュレータ等を用いることによりアンテナを送受信に共用するが、このような構成におけるアンテナの故障などによる過大入力に対して受信回路を保護する技術が知られている（例えば、特許文献２を参照。）。

上記従来技術では、売場とバックヤード間で商品の入出を管理するために、光学センサ等により商品の入出を検知し、ＲＦタグリーダライタからの信号の送信を制御する必要があった。もちろん、光学センサ等を使用せず、ＲＦタグリーダライタによって常時ＲＦタグを読み取る動作を実行することも考えられるが、このような手法は周波数の利用効率の低下を招き、他のＲＦタグリーダライタとの干渉等の弊害を生じるおそれがある。

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、ＲＦタグリーダライタによるＲＦタグの読み取りタイミングの制御を行うにあたり、光学センサ等の特別なセンサを付加することなく実現することができ、且つ周波数の利用効率の低下を抑制することのできる技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様は、所望の信号を送信する送信用アンテナと、通信対象であるＲＦタグから送信される電波を受信する受信用アンテナと、前記送信用アンテナから放射される電波の反射波の前記受信用アンテナにおける受信強度を判定するリターンロス判定部と、前記リターンロス判定部にて判定されるリターンロスの値をトリガとしてＲＦタグの読取動作を開始させる読取制御部と、を備えるＲＦタグリーダライタに関する。

以上に詳述したように、本発明によれば、、ＲＦタグリーダライタによるＲＦタグの読み取りタイミングの制御を行うにあたり、光学センサ等の特別なセンサを付加することなく実現することができ、且つ周波数の利用効率の低下を抑制することのできる技術を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態によるＲＦタグリーダライタを利用した物品管理システムの概略を示す図である。本発明の第１の実施の形態によるＲＦタグリーダライタの回路の概略構成を示す図である。本発明の第１の実施の形態によるＲＦタグリーダライタ１の動作について説明するためのグラフである。本発明の第１の実施の形態によるＲＦタグリーダライタ１の動作について説明するためのフローチャートである。本発明の第２の実施の形態によるＲＦタグリーダライタ１’の回路の概略構成を示す図である。

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。

（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態によるＲＦタグリーダライタを利用した物品管理システムの概略を示す図である。

図１に示すように、本実施の形態によるＲＦタグリーダライタ１は、例えば、それぞれにＲＦタグが付されている商品２が保管されているバックヤードと、バックヤードに保管されている商品２が陳列される売場との間のゲートに配置される。

このような位置に配置されたＲＦタグリーダライタ１により、ゲートを通過する商品２
に付されているＲＦタグ２ｔを読み取り、当該商品がバックヤード側から売場側に移動したことを把握することが可能となる。

以下、本実施の形態によるＲＦタグリーダライタ１の詳細について説明する。

図２は、本発明の第１の実施の形態によるＲＦタグリーダライタの回路の概略構成を示す図である。

同図に示すように、本発明の第１の実施の形態によるＲＦタグリーダライタ１は、アンテナ１０１（送信用アンテナおよび受信用アンテナに相当）、サーキュレータ１０２、カプラ１０３、パワーディテクタ１０４、受信回路１０５、送信回路１０６、パワーアンプ１０７、制御回路１０８、発振器１０９、Ａ／Ｄコンバータ１１０およびＲＦスイッチ１１２を備えてなる構成となっている。

本実施の形態によるＲＦタグリーダライタ１では、サーキュレータ１０２を用いることにより、単一のアンテナ１０１を、ＲＦタグ２ｔに対して信号を送信するための送信用のアンテナと、ＲＦタグ２ｔから返信されてくる信号を受信するための受信用のアンテナとに兼用可能としている。

本実施の形態によるＲＦタグリーダライタ１の送信系は、送信回路１０６とパワーアンプ１０７により構成されている。また、受信系は、カプラ１０３、パワーディテクタ１０４および受信回路１０５により構成されている。発振器１０９は、送信回路１０６と受信回路１０５に供給され、送信回路１０６と受信回路１０５は制御回路１０８により制御されている。また、制御回路１０８は、パワーアンプ７のゲインを制御し、ＲＦタグリーダライタ１の送信パワーを任意に設定することができる。

送信回路１０６が出力した信号は、パワーアンプ１０７で、３１ｄＢｍ程度に増幅され、サーキュレータ１０２を介してアンテナ１０１から送信される。本来ならば、アンテナ１０１とサーキュレータ１０２の間にＬＰＦ（ＬｏｗＰａｓｓＦｉｌｔｅｒ）が挿入され不要な高調波を抑制するが、ここでは説明を省略する。

アンテナ１０１で受信した信号と、アンテナ１０１の不整合や故障による送信信号の反射波は、サーキュレータ１０２とカプラ１０３とＲＦスイッチ１１２を介して受信回路１０５に回り込む。カプラ１０３は、サーキュレータ１０２から受信回路１０５へ向かう信号の一部を分波し、この分波信号はパワーディテクタ１０４に入力される。パワーディテクタ１０４は、例えばショットキー・ダイオード（Ｓｃｈｏｔｔｋｙｄｉｏｄｅ）で構成され、入力された信号の電力に応じた電圧を出力する。パワーディテクタ１０４の出力信号はＡ／Ｄコンバータ１１０でデジタル信号に変換され、制御回路１０８に入力される。

ＲＦスイッチ１１２は、受信回路１０５を保護するために設けられており、制御回路１０８により制御され、通常はＯＮ状態となっている。アンテナ１０１の不整合や故障により送信信号の反射波が大きくなり、Ａ／Ｄコンバータ１１０によりデジタル信号に変換されたパワーディテクタ１０４の出力信号が規定値を超えると、制御回路１０８はＲＦスイッチ１１２をＯＦＦにし、受信回路１０５の入力ラインを遮断する。

次に、本実施の形態によるＲＦタグリーダライタ１の動作について、図３に示すグラフと図４に示すフローチャートを用いて説明する。図３の上段のグラフは「ＲＦタグリーダライタの送信出力の大きさ」と「時間」の関係を示しており、図３の下段のグラフは「パワーディテクタにて検出される信号強度」と「時間」の関係を示している。

まず、ＲＦタグリーダライタ１の制御回路１０８は、パワーアンプ７のゲインを制御し、送信パワーが例えば１０ｄＢｍになるように設定する（ＡＣＴ１０１）。

次に、ＲＦタグリーダライタ１の送信回路１０６は、検出用信号（１）として、例えば１０マイクロ秒〜１００マイクロ秒程度の無変調パルスを発生させる。この検出用信号（１）は、パワーアンプ１０７で増幅してからサーキュレータ１０２を介してアンテナ１０１から送信される（ＡＣＴ１０２）。

なお、運用する地域の規格により、検出用信号を送信する前に他局の送信を監視するキャリアセンスを行う場合もあるが、本発明の構成とは直接関係がないため、図４のフローチャートには記載していない。

ここで、アンテナ１０１の近傍に商品や障害物がなければ、送信部から受信部に回り込む信号強度は最小となる。従って、パワーディテクタ１０４の出力は閾値以下となり（ＡＣＴ１０３，Ｎｏ）、所定時間が経過したら、再度、検出用信号（２）を送信する（ＡＣＴ１０２）。

検出用信号（３）を送信したとき、アンテナ１０１の近傍に物品２０が存在すると、検出用信号（３）の無変調パルスは物品２０で反射され、パワーディテクタ１０４の出力信号は閾値を超える（ＡＣＴ１０３）。このように、制御回路１０８およびパワーディテクタ１０４は、リターンロス判定部としての機能を有しており、アンテナ１０１から放射される電波の反射波のアンテナ１０１における受信強度を判定する。

また、アンテナ１０１に物品２０が密着するような場合は、アンテナ１０１のインピーダンスが大きく変化するため、アンテナ１０１の不整合による反射が大きくなる。このような場合にも、パワーディテクタ１０４の出力信号は閾値を超える（ＡＣＴ１０３，Ｙｅｓ）。

続いて、制御回路１０８（読取制御部に相当）は、パワーディテクタ１０４の出力信号（リターンロス）が閾値を超えたと判定したことをトリガとして送信パワーを例えば最大の３０ｄＢｍに設定し（ＡＣＴ１０４）、ＲＦタグの読み取り動作を開始させる（ＡＣＴ１０５）。このように、リターンロスの判定のためにアンテナ１０１から放射される電波は、ＲＦタグリーダライタ１におけるＲＦタグ読取時に放射される電波よりも電波強度が低く設定されている。

以上のように、受信系を保護するために備えられたパワーディテクタ１０４と、検出用信号としての短時間の無変調パルスを用いることで、光学センサなどのセンサを特別に設けることなく、実際に商品の移動に応じた、ＲＦタグリーダライタ１によるＲＦタグの読み取り動作の開始タイミングの制御を実現することができる。

なお、リターンロスの判定のためにアンテナ１０１から放射される電波の周期は、読み取り対象となるＲＦタグが付される商品が、バックヤードと売場との間を平均的にどの程度の速度で移動するかを基準として決定されることが好ましい。

例えば、商品の移動速度が商品を持って歩く人の歩速（毎秒１〜１．５ｍ）であり、アンテナの検出可能な範囲が２０ｃｍであるとき、リターンロス検出用の電波は１００ｍｓ以下の周期で送信することが望ましい。もちろん、リターンロス検出用の電波の周期やデューティ比等は、ＲＦタグリーダライタの実際の使用環境に応じて適宜設定変更可能であることは言うまでもない。

（第２の実施の形態）
続いて、本発明の第２の実施の形態について説明する。

本発明の第２の実施の形態は、上述した第１の実施の形態の変形例である。以下、第１の実施の形態にてすでに説明した部分と同様な機能を有する部分には同一符号を付し、説明は省略する。

図５は、本発明の第２の実施の形態によるＲＦタグリーダライタ１’の回路の概略構成を示す図である。

本発明の第２の実施の形態によるＲＦタグリーダライタ１’は、送信回路６とパワーアンプ７の間に可変アッテネータ１１をさらに備えている。この可変アッテネータ１１の減衰量は制御回路１０８で制御され、パワーアンプ１０７に入力される電力を可変することで、ＲＦタグリーダライタ１'の送信パワーを任意に設定することができる。図５に示す回路構成では、パワーアンプ１０７のゲインは固定される。

（第３の実施の形態）
続いて、本発明の第３の実施の形態について説明する。

本発明の第３の実施の形態は、上述した各施の形態の変形例である。以下、第１の実施の形態にてすでに説明した部分と同様な機能を有する部分には同一符号を付し、説明は省略する。

上述の各実施の形態では、判定されるリターンロスの値が閾値を上回ったときにＲＦタグの読取動作を開始させる構成となっているが、必ずしもこれに限られるものではない。本実施の形態では、制御回路１０８（読取制御部に相当）は、パワーディテクタ１０４の出力信号（リターンロス）が閾値を下回ったと判定したことをトリガとして送信パワーを例えば最大の３０ｄＢｍに設定し、ＲＦタグの読み取り動作を開始させる。

バックヤードと売場の間を移動する商品もしくは当該商品を運搬する際に利用するコンテナ等の外装が、電波を吸収する特性を有している場合、バックヤードと売場の間のゲートを通過したときに検出される電波反射強度は、必ずしも増加するとは限らず、減少することが考えられる。そこで、本実施の形態では、このように商品が通過することによってむしろ電波反射強度が低下するケースに対応可能な構成を例示している。

上述のように、送受信部がアンテナを共用するＲＦタグリーダライタは、受信系を保護するため、自己が送信する電波の反射波を測定する手段を備えている。そこで、上述の各実施の形態によるＲＦタグリーダライタでは、所定の間隔で間欠的に無変調パルスを送信し、反射波の大きさをパワーディテクタで測定することで読み取り対象物の存在を検出する構成を採用している。これにより、商品の移動を検知するために光学センサなどの特別なセンサを用いることなく、効率的にＲＦタグの読み取り動作を開始させることができる。

本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他の様々な形で実施することができる。そのため、前述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する全ての変形、様々な改良、代替および改質は、すべて本発明の範囲内のものである。

１ＲＦタグリーダライタ、１０１アンテナ、１０２サーキュレータ、１０３カプラ、１０４パワーディテクタ、１０５受信回路、１０６送信回路、１０７パワーアンプ、１０８制御回路、１０９発振器、１１０Ａ／Ｄコンバータ、１１２ＲＦスイッチ。

特開２００３−１２８２１３号公報

特開２００８−０２８６３８号公報

Claims

所望の信号を送信する送信用アンテナと、
通信対象であるＲＦタグから送信される電波を受信する受信用アンテナと、
前記送信用アンテナから放射される電波の反射波の前記受信用アンテナにおける受信強度を判定するリターンロス判定部と、
前記リターンロス判定部にて判定されるリターンロスの値をトリガとしてＲＦタグの読取動作を開始させる読取制御部と、
を備えるＲＦタグリーダライタ。
請求項１に記載のＲＦタグリーダライタにおいて、
前記送信用アンテナと前記受信用アンテナは、単一のアンテナによって構成されているＲＦタグリーダライタ。
請求項１または2に記載のＲＦタグリーダライタにおいて、
前記読取制御部は、前記リターンロス判定部にて判定されるリターンロスの値が閾値を上回ったときにＲＦタグの読取動作を開始させるＲＦタグリーダライタ。
請求項１または2に記載のＲＦタグリーダライタにおいて、
前記読取制御部は、前記リターンロス判定部にて判定されるリターンロスの値が閾値を下回ったときにＲＦタグの読取動作を開始させるＲＦタグリーダライタ。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のＲＦタグリーダライタにおいて、
前記リターンロス判定部は、前記送信用アンテナから放射される無変調波の反射波の前記受信用アンテナにおける受信強度を判定するＲＦタグリーダライタ。
請求項１〜５のいずれか１項に記載のＲＦタグリーダライタにおいて、
前記リターンロス判定部によるリターンロスの判定のために前記送信用アンテナから放射される電波は、前記ＲＦタグリーダライタにおけるＲＦタグ読取時に放射される電波よりも電波強度が低いＲＦタグリーダライタ。