JP2012069034A - 携帯型ｒｆｉｄリーダ - Google Patents

Abstract

【課題】円偏波の電波を送信可能な携帯型ＲＦＩＤリーダにおいて、軸比をより適切に調整することができ、読み取りをより良好に行い得る構成を提供する。
【解決手段】携帯型ＲＦＩＤリーダ１は、円偏波の電波を放射可能に構成され、円偏波の軸比を変更可能な軸比可変アンテナ４０が用いられている。更に、鉛直方向に対するケース２の傾きに応じた計測値を取得する端末傾斜計測手段と、鉛直方向に対するＲＦＩＤタグ５０の傾きに応じた計測値を取得する媒体傾斜計測手段と、端末傾斜計測手段によって取得された計測値と、媒体傾斜計測手段によって取得された計測値とに基づき、軸比可変アンテナ４０から放射される円偏波の軸比を、ＲＦＩＤタグ５０に対するケースの傾斜状態に応じた値に変更する軸比調整手段とが設けられている。
【選択図】図５

Description

本発明は、携帯型ＲＦＩＤリーダに関するものである。

現在、ＲＦＩＤタグ等のＲＦＩＤタグを読み取るＲＦＩＤリーダとして、携帯型のものが広く提供されている。この種の携帯型ＲＦＩＤリーダは、様々な場所に持ち運ばれ、色々な姿勢、角度で使用されることが想定されるため、端末本体とＲＦＩＤタグ（ＲＦＩＤタグ等）との位置関係によって読み取り易さが変化しにくい構成が望まれている。

このような要望を解決するためには、偏波面をＲＦＩＤタグに合わせなくても良好に受信ができるよう、偏波面を円状に切り替える円偏波アンテナを用いることが有効である。なお、特許文献１には、ＲＦＩＤタグを読み取る無線リーダにおいて円偏波アンテナを用いた技術が開示されている。

特表２００９−５１６９４４公報

ところで、円偏波アンテナは、一般的には水平方向の利得と垂直方向の利得をほぼ等しくしており、軸比を極力小さくするように設計されている。円偏波アンテナを搭載した無線リーダでも同様であり、ＲＦＩＤタグがどのような向きであっても同様の読み取り性能を確保するように、上記のように設計されるのが一般的である。しかしながら、読み取りをより一層良好に行うためには、常に真円の円偏波を放射するのではなく、円偏波アンテナの軸比がＲＦＩＤタグとの位置関係に応じて最適化されることが望ましい。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、円偏波の電波を送信可能な携帯型ＲＦＩＤリーダにおいて、軸比をより適切に調整することができ、読み取りをより良好に行い得る構成を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、携帯型ＲＦＩＤリーダに係るものであり、円偏波の電波を放射可能に構成され、且つ前記円偏波の軸比を変更可能な軸比可変アンテナと、前記軸比可変アンテナを保持するケースと、前記軸比可変アンテナを介して送受信される電波を媒介としてＲＦＩＤタグを読み取る通信手段と、鉛直方向に対する前記ケースの傾きに応じた計測値を取得する端末傾斜計測手段と、鉛直方向に対する前記ＲＦＩＤタグの傾きに応じた計測値を取得する媒体傾斜計測手段と、前記端末傾斜計測手段によって取得された計測値と、前記媒体傾斜計測手段によって取得された計測値とに基づき、前記軸比可変アンテナから放射される前記円偏波の軸比を、前記ＲＦＩＤタグに対する前記ケースの傾斜状態に応じた値に変更する軸比調整手段と、を備えたことを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１に記載の携帯型ＲＦＩＤリーダにおいて、前記媒体傾斜計測手段が、前記ＲＦＩＤタグを撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって得られた撮像画像から、前記ＲＦＩＤタグの画像を認識する認識手段と、を備え、前記認識手段によって認識された前記ＲＦＩＤタグの画像に基づいて、鉛直方向に対する前記ＲＦＩＤタグの傾きに応じた計測値を取得している。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の携帯型ＲＦＩＤリーダにおいて、前記軸比可変アンテナが、水平方向の利得が垂直方向の利得以上となる楕円偏波の指向性特性を有し、前記軸比調整手段は前記軸比可変アンテナから放射される楕円偏波の軸比を調整可能とされている。

請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の携帯型ＲＦＩＤリーダにおいて、前記軸比可変アンテナが第１の給電点と第２の給電点とを備えた２点給電パッチアンテナによって構成されている。
更に、前記通信手段は、前記ＲＦＩＤタグに対する送信信号を出力する送信部を備え、前記軸比調整手段は、前記送信部によって出力された送信信号を、前記第１の給電点側への信号と、前記第２の給電点側への信号とに分配する電力分配回路と、前記電力分配回路によって前記第１の給電点側に分離された信号と前記第２の給電点側に分離された信号との位相差を調整する可変位相器と、前記端末傾斜計測手段によって取得された計測値と、前記媒体傾斜計測手段によって取得された計測値とに基づき、少なくとも前記第２の給電点に供給する電力を、前記ＲＦＩＤタグに対する前記ケースの傾斜状態に応じたレベルに減衰させる給電状態調整手段とを備えている。

請求項５の発明は、請求項４に記載の携帯型ＲＦＩＤリーダにおいて、前記軸比調整手段が、前記端末傾斜計測手段によって取得された計測値と、前記媒体傾斜計測手段によって取得された計測値とに応じた制御信号を生成する制御信号生成手段を備えている。
更に、前記制御信号生成手段によって生成された制御信号と、前記送信部によって生成された送信信号とが重畳して伝搬される共通伝搬路と、前記共通伝搬路にて伝搬される重畳信号から前記制御信号を分離して前記給電状態調整手段に分配する信号分離回路とが設けられている。

請求項１の発明では、円偏波の軸比を変更可能な軸比可変アンテナが用いられており、更に、鉛直方向に対するケースの傾きに応じた計測値を取得する端末傾斜計測手段と、鉛直方向に対するＲＦＩＤタグの傾きに応じた計測値を取得する媒体傾斜計測手段と、端末傾斜計測手段によって取得された計測値と、媒体傾斜計測手段によって取得された計測値とに基づき、軸比可変アンテナから放射される円偏波の軸比を、ＲＦＩＤタグに対するケースの傾斜状態に応じた値に変更する軸比調整手段が設けられている。
この構成によれば、ＲＦＩＤタグに対してケースがどのような傾きになっているかを適切に把握した上で、軸比可変アンテナから放射される円偏波の軸比をＲＦＩＤタグに対するケースの傾斜状態に応じた適切な値に調整し易くなる。

請求項２の発明では、媒体傾斜計測手段が、ＲＦＩＤタグを撮像する撮像手段と、撮像手段によって得られた撮像画像から、ＲＦＩＤタグの画像を認識する認識手段と、を備え、認識手段によって認識されたＲＦＩＤタグの画像に基づいて、鉛直方向に対するＲＦＩＤタグの傾きに応じた計測値を取得している。
このようにすると、ＲＦＩＤタグを実際に撮像した撮像画像に基づいてＲＦＩＤタグの傾きをより正確に把握することができるようになる。

請求項３の発明は、軸比可変アンテナが、水平方向の利得が垂直方向の利得以上となる楕円偏波の指向性特性を有し、軸比調整手段は軸比可変アンテナから放射される楕円偏波の軸比を調整可能とされている。この構成によれば、楕円偏波の指向性特性を有する軸比可変アンテナにおいて適切に軸比を調整することが可能となる。

請求項４の発明は、軸比可変アンテナが第１の給電点と第２の給電点とを備えた２点給電パッチアンテナによって構成されている。更に、通信手段は、ＲＦＩＤタグに対する送信信号を出力する送信部を備え、軸比調整手段は、送信部によって出力された送信信号を、第１の給電点側への信号と、第２の給電点側への信号とに分配する電力分配回路と、電力分配回路によって第１の給電点側に分離された信号と第２の給電点側に分離された信号との位相差を調整する可変位相器と、端末傾斜計測手段によって取得された計測値と、媒体傾斜計測手段によって取得された計測値とに基づき、少なくとも第２の給電点に供給する電力を、ＲＦＩＤタグに対するケースの傾斜状態に応じたレベルに減衰させる給電状態調整手段とを備えている。
このようにすると、複雑な構成を用いることなく、２点給電パッチアンテナの各給電点に対する給電状態の調整によって良好に軸比を変更できるようになる。

請求項５の発明は、軸比調整手段が、端末傾斜計測手段によって取得された計測値と、媒体傾斜計測手段によって取得された計測値とに応じた制御信号を生成する制御信号生成手段を備えている。更に、制御信号生成手段によって生成された制御信号と、送信部によって生成された送信信号とが重畳して伝搬される共通伝搬路と、共通伝搬路にて伝搬される重畳信号から制御信号を分離して給電状態調整手段に分配する信号分離回路とが設けられている。
このようにすると、軸比を制御するための制御信号を伝送するラインと、ＲＦＩＤタグに対する送信信号を伝送するラインを兼用して用いることができるようになり、装置構成の小型化及び部品点数の削減を図り易くなる。

図１（Ａ）は、第１実施形態に係る携帯型ＲＦＩＤリーダを概略的に例示する平面図であり、図１（Ｂ）はその側面図である。 図２は、第１実施形態に係る携帯型ＲＦＩＤリーダの電気的構成を概略的に例示するブロック図である。 図３（Ａ）は、図２の情報コード読取部を概略的に例示するブロック図であり、図３（Ｂ）は、図２の無線タグ処理部を概略的に例示するブロック図である。 図４は、第１実施形態に係る携帯型ＲＦＩＤリーダによって読み取られる無線タグの電気的構成を概略的に例示するブロック図である。 図５は、図３（Ｂ）の無線タグ処理部の具体的構成を例示するブロック図である。 図６（Ａ）は、電力分配回路の一例を示す説明図であり、図６（Ｂ）は電力分配回路の別例を示す説明図である。 図７（Ａ）は、軸比可変アンテナの外観（表面）を概略的に説明する説明図であり、図７（Ｂ）は、その裏面を概略的に説明する説明図であり、図７（Ｃ）、はその側面を概略的に説明する説明図である。 図８、図１の携帯型ＲＦＩＤリーダで行われる通信処理の流れを例示するフローチャートである。 図９は、図１の携帯型ＲＦＩＤリーダを用いて行われる読取操作の一例を説明する説明図である。 図１０は、図９とは異なる動かし方で操作した場合を説明する説明図である。 図１１（Ａ）は、携帯型ＲＦＩＤリーダの向きと検出される傾斜角度との関係を説明する説明図であり、図１１（Ｂ）は、ＲＦＩＤタグの向きと検出される傾斜角度との関係等を説明する説明図である。 図１２（Ａ）は、図８の通信処理で用いるマップデータを概念的に示す説明図であり、図１２（Ｂ）は、そのマップデータを補正した補正マップデータを示す説明図である。 図１３は、切替回路の変形例を示す説明図である。

[第１実施形態]
以下、本発明の携帯型ＲＦＩＤリーダを具現化した第１実施形態について、図面を参照して説明する。
（携帯型ＲＦＩＤリーダの全体構成）
まず、本発明の第１実施形態に係る携帯型ＲＦＩＤリーダ１の全体構成について説明する。なお、図１（Ａ）は、第１実施形態に係る携帯型ＲＦＩＤリーダを概略的に例示する平面図であり、図１（Ｂ）はその側面図である。図２は、第１実施形態に係る携帯型ＲＦＩＤリーダの電気的構成を概略的に例示するブロック図である。図３（Ａ）は、図２の情報コード読取部を概略的に例示するブロック図であり、図３（Ｂ）は、図２の無線タグ処理部を概略的に例示するブロック図である。図４は、第１実施形態に係る携帯型ＲＦＩＤリーダによって読み取られる無線タグの電気的構成を概略的に例示するブロック図である。

図１（Ａ）（Ｂ）に例示される携帯型ＲＦＩＤリーダ１は、長手状の外観をなしており、その一端側のほぼ半分の領域（キー操作部１１付近の領域）が把持領域とされ、ユーザによって把持されつつ使用される構成をなしている。この携帯型ＲＦＩＤリーダ１は、バーコードや二次元コードなどの情報コードを読み取る情報コードリーダとしての機能と、無線タグとの間で無線通信を行う無線タグリーダとしての機能とを備えており、ユーザによって携帯されて様々な場所で情報コードの読み取りや無線タグとの無線通信を行うことができるように構成されている。

図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、携帯型ＲＦＩＤリーダ１は長手状のケース２によって外郭が構成されている。このケース２は、各種部品（各種電気部品等）を収容するものであり、例えば樹脂材料などからなる複数のケース体（例えば、上ケース及び下ケースの２つのケース体）によって構成され、これらが結合した箱状形態をなしている。

また、図１に示すように、ケース２から露出する形態で様々な部品が取り付けられている。例えば、上面側には、小型液晶表示部などからなる表示部１０が設けられると共に、ＬＥＤ表示部や複数個の操作キー１１ａ（数字キーや機能キー等）を有するキー操作部１１などが設けられ、側部には、読取指示用のトリガスイッチ７が設けられている。

図２に示すように、携帯型ＲＦＩＤリーダ１のケース２内には、携帯型ＲＦＩＤリーダ１全体を制御する制御部８が設けられている。この制御部８は、マイコンを主体として構成され、メモリ１２と共に情報処理装置として機能するものであり、ＣＰＵ、システムバス、入出力インターフェース等を有している。

また、制御部８には、無線タグ処理部２０及び情報コード読取部３０がそれぞれ接続されている。情報コード読取部３０は、図３（Ａ）に示すように、ＣＣＤエリアセンサなどの固体撮像素子からなる受光センサ３３、結像レンズ３７、複数個のＬＥＤやレンズ等から構成される照明部３１などを備えた構成をなしており、制御部８と協働して読取対象物Ｒに付された情報コードＣ（バーコードやＱＲコード（登録商標）等）を読み取るように機能する。

この情報コード読取部３０では、情報コードの読み取りを行う場合、まず、制御部８から指令を受けた照明部３１にて照明光Ｌｆが出射され、この照明光Ｌｆが図示しないケースに形成された読取口（図示略）を通って読取対象物Ｒに照射されるようになっている。そして、照明光Ｌｆが情報コードＣにて反射した反射光Ｌｒは読取口を通って装置内に取り込まれ、結像レンズ３７を通って受光センサ３３に受光される。読取口と受光センサ３３との間に配される結像レンズ３７は、情報コードＣの像を受光センサ３３上に結像させる構成をなしており、受光センサ３３はこの情報コードＣの像に応じた受光信号を出力する。受光センサ３３から出力される受光信号は、画像データとしてメモリ１２（図２）に記憶され、デコード処理などに用いられるようになっている。なお、情報コード読取部３０には、受光センサ３３からの信号を増幅する公知の増幅回路や、その増幅された信号をデジタル信号に変換する公知のＡＤ変換回路等が設けられているがこれらの回路については図示を省略している。

無線タグ処理部２０は、アンテナ４０及び制御部８と協働してＲＦＩＤタグ５０（後述）との間で電磁波による通信を行い、ＲＦＩＤタグ５０に記憶されるデータの読み取り、或いはＲＦＩＤタグ５０へのデータの書き込みを行うように機能している。この無線タグ処理部２０は、公知の電波方式で伝送を行う回路として構成されており、図３（Ｂ）に示すように、送信回路２１、受信回路２２、切替回路２４などを有している。

送信回路２１は、キャリア発振器、符号化部、増幅器、送信部フィルタ、変調部などによって構成されており、キャリア発振器から例えば周波数９５３ＭＨｚのキャリア（搬送波）が出力される構成をなしている。また、符号化部は、制御部８に接続されており、当該制御部８より出力される送信データを符号化して変調部に出力している。変調部は、キャリア発振器からのキャリア（搬送波）、及び符号化部からの送信データが入力される部分であり、キャリア発振器より出力されるキャリア（搬送波）に対し、通信対象へのコマンド送信時に符号化部より出力される符号化された送信符号（変調信号）によってＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調された被変調信号を生成し、増幅器に出力している。増幅器は、入力信号（変調部によって変調された被変調信号）を所定のゲインで増幅し、その増幅信号を送信部フィルタに出力しており、送信部フィルタは、増幅器からの増幅信号をフィルタリングした送信信号を、切替回路２４を介してアンテナ４０に出力している。このようにしてアンテナ４０に送信信号が出力されると、その送信信号が電磁波として当該アンテナ４０より外部に放射される。

一方、アンテナ４０によって受信された電波信号は、切替回路２４を介して受信回路２２に入力される。この受信回路２２は、受信部フィルタ、増幅器、復調部、二値化処理部、複号化部などによって構成されており、アンテナ４０を介して受信された信号を受信部フィルタによってフィルタリングした後、増幅器によって増幅し、その増幅信号を復調部によって復調する。そして、その復調された信号波形を二値化処理部によって二値化し、復号化部にて復号化した後、その復号化された信号を受信データとして制御部８に出力している。なお、アンテナ４０や切替回路２４の具体的構成については後に詳述する。
なお、本実施形態では、制御部８及び無線タグ処理部２０が「通信手段」の一例に相当し、軸比可変アンテナ４０を介して送受信される電波を媒介としてＲＦＩＤタグ５０を読み取るように機能する。また、本実施形態では、送信回路２１が「送信部」の一例に相当し、ＲＦＩＤタグ５０に対する送信信号を出力するように機能する。

制御部８には、トリガスイッチ７、ＬＥＤ９、表示部１０、キー操作部１１、メモリ１２、外部インターフェース１３、傾斜センサ１７などが接続されている。更に、ケース２内には、電源となるバッテリ１５や電源部１６が設けられており、これらによって制御部８や各種電気部品に電力が供給されるようになっている。

制御部８に接続される傾斜センサ１７は、「端末傾斜計測手段」鉛直方向に対するケースの傾きに応じた計測値を取得するものである。この傾斜センサ１７は、例えば三軸加速度センサなど、端末の傾斜を検出し得る公知の傾斜センサによって構成され、本実施形態では、例えばケース２の長手方向（図１に示す矢印Ｌの方向）と鉛直方向とのなす角度θ１が三軸加速度センサの各軸方向の検出値に基づいて検出可能とされている。なお、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の加速度を検出し得る三軸加速度センサを端末内に配置し、この端末の基準方向（例えば長手方向）と鉛直方向とのなす角度を求める技術は公知であるので詳細は省略する。

なお、傾斜センサ１７からの出力（例えば三軸加速度センサの各軸方向の出力）は、図示しない増幅回路によって増幅された後、Ａ／Ｄコンバータによってデジタル信号に変換され、この信号が制御部８に入力されるようになっている。そして、この入力された検出値（角度θ１を特定し得る値）に基づいて制御部８が角度θ１を算出している。

（ＲＦＩＤタグの構成）
ここで、携帯型ＲＦＩＤリーダ１の読取対象となるＲＦＩＤタグ５０について説明する。
図４に示すように、ＲＦＩＤタグ５０は、アンテナ５１，電源回路５２，復調回路５３，制御回路５４，メモリ５５，変調回路５６などによって構成されている。電源回路５２は、アンテナ５１を介して受信した携帯型ＲＦＩＤリーダ１からの送信信号（キャリア信号）を整流、平滑して動作用電源を生成するものであり、その動作用電源を、制御回路５４をはじめとする各構成要素に供給している。

また、復調回路５３は、送信信号（キャリア信号）に重畳されているデータを復調して制御回路５４に出力している。メモリ５５は、ＲＯＭ，ＥＥＰＲＯＭ等の各種半導体メモリによって構成されており、制御プログラムやＲＦＩＤタグ５０を識別するための識別情報（タグＩＤ）、或いはＲＦＩＤタグ５０の用途に応じたデータなどが記憶されている。制御回路５４は、メモリ５５から上記情報やデータを読み出し、それを送信データとして変調回路５６に出力する構成をなしており、変調回路５６は、キャリア信号を当該送信データで負荷変調してアンテナ５１から反射波として送信するように構成されている。

また、本実施形態で用いられるＲＦＩＤタグ５０は、全体として長手状に構成されており、例えば、図９のように、ＲＦＩＤタグ５０自身の長手方向(以下、タグ方向ともいう)と水平方向（鉛直方向に対して直交する方向）とのなす角度が所定角度となるように配置されるようになっている。なお、図９の例では、箱状のコンテナＣｎの前面において横方向に延びるようにＲＦＩＤタグ５０が取り付けられており、コンテナＣｎの底面の方向とタグ方向とが略同方向となっている。つまり、コンテナＣｎを水平面に載置したときにＲＦＩＤタグ５０の長手方向（タグ方向）が水平方向に沿うように取り付けられている。

（軸比調整手段）
次に、本実施形態に係る携帯型ＲＦＩＤリーダ１の特徴の一つである軸比調整手段等について説明する。
図５は、図３（Ｂ）の無線タグ処理部の具体的構成を例示するブロック図である。図６（Ａ）は、電力分配回路の一例を示す説明図であり、図６（Ｂ）ハ電力分配回路の別例を示す説明図である。図７（Ａ）は、軸比可変アンテナの外観（表面）を概略的に説明する説明図であり、図７（Ｂ）は、その裏面を概略的に説明する説明図であり、図７（Ｃ）は、その側面を概略的に説明する説明図である。

本実施形態では用いられる軸比可変アンテナ４０は、円偏波の電波を放射可能に構成され、且つ円偏波の軸比を変更可能に構成されている。なお、円偏波アンテナにおいて軸比を変更する原理は公知であり、本発明では軸比が変更可能なアンテナであれば様々な構成のものを採用できるが、以下では、その一例として、図７に示すように軸比可変アンテナ４０が第１の給電点４１と第２の給電点４２とを備えた２点給電パッチアンテナによって構成され、各給電点への電力分配及び各給電点の位相を調整することで、アンテナから放射される円偏波の軸比を切り替える例を説明する。また、各給電点への電力分配及び各給電点に供給される電力の位相を調整する方法は公知の様々な方法を採用することができるが、以下では代表例として、水平方向の利得が垂直方向の利得以上となる楕円偏波の指向性特性を有するように設定された軸比可変アンテナ４０を例に挙げ、図５のような回路を用いて軸比を調整する方法について説明する。なお、軸比可変アンテナ４０の水平方向とは、ケース２の長手方向に対して所定の関係（例えば平行関係）をなす平面方向を意味しており、軸比可変アンテナ４０の垂直方向とはこの水平方向と直交する平面方向を意味している。本実施形態では、このような軸比可変アンテナ４０から放射される楕円偏波の軸比を後述する「軸比調整手段」によって調整可能とされている。

無線タグ処理部２０は、具体的には図５のような構成をなしており、上述の送信回路２１と、制御信号生成回路６２と、信号結合回路６３と、信号分離回路７１と、電力分配回路７２と、可変位相器７３と、可変減衰器７４とを備えている。そして、電力分配回路７２からの出力がパッチアンテナ（軸比可変アンテナ４０）の第１の給電点４１（以下、ＯＵＴ１とも称する）に接続され、可変減衰器７４からの出力が第２の給電点４２（以下ＯＵＴ２とも称する）に接続されている。

制御信号生成回路６２は、後述する通信処理によって生成された軸比を指示する信号（具体的には、可変位相器７３での位相変化量を指示する信号Ｆ１及び可変減衰器７４の減衰量を指示する信号Ｆ２）を所定周波数の信号に変換し、信号結合回路６３に出力している。なお、制御信号生成回路６２で生成、出力される制御信号は、軸比を指示する数ビットのデータをＲＦ帯よりも低い周波数帯の低周波信号で表わしたものであり可変位相器７３を制御する制御信号Ｆ１と可変減衰器７４を制御する制御信号Ｆ２を含んでいる。なお、制御信号Ｆ１とＦ２は、例えば異なる周波数帯の信号とされている。

信号結合回路６３は、送信回路２１にて生成された高周波（ＲＦ帯）の送信信号（送信データ）と、制御信号生成回路６２で生成された軸比を指示する信号（制御信号Ｆ１、Ｆ２）とをミキシングし、送信データと制御信号とが重畳した重畳信号を生成・出力している。

共通伝搬路８０は、例えば同軸ケーブルなどによって構成されており、制御信号生成回路６２（制御信号生成手段）によって生成された制御信号Ｆ１、Ｆ２と、送信回路２１（送信部）によって生成された送信信号Ｆ３とが重畳した重畳信号を信号分離回路７１に伝搬している。

信号分離回路７１は、共通伝搬路８０にて伝搬される重畳信号から制御信号Ｆ１、Ｆ２を分離して可変位相器７３及び可変減衰器７４（給電状態調整手段）に分配するように機能するものであり、例えば、異なる周波数の信号を分離する公知の周波数分離回路として構成されている。この信号分離回路７１は、制御信号生成回路６２にて生成された制御信号Ｆ１，Ｆ２を送信信号Ｆ３からそれぞれ分離して可変位相器７３及び可変減衰器７４に出力し、送信回路２１にて生成された送信信号Ｆ３を電力分配回路７２に出力している。

電力分配回路７２は、送信回路２１（送信部）によって出力された送信信号Ｆ３を、第１の給電点４１側への信号と、第２の給電点４２側への信号とに分配するように機能するものである。なお、本発明では、ＲＦ帯の信号を２つの経路の分配し得る回路であれば公知の様々な電力分配回路を用いることができるが、本実施形態では、例えば図６（Ａ）或いは図６（Ｂ）のような構成をなしている。例えば図６（Ａ）の電力分配回路７２では、ＣＭ結合回路７２ａのカップリング量によりＩＮ端子からの入力信号（送信信号Ｆ３）に対してＯＵＴ１側とＯＵＴ２側に所望の電力差（例えば６ｄｂ以上の電力差）を生成しつつ電力分配を行う。また、図６（Ｂ）は、Ｃ結合により電力分配を実現するものであり、コンデンサＣの容量値によりＯＵＴ１側とＯＵＴ２側に所望の電力差（例えば６ｄｂ以上の電力差）を生成しつつ電力分配を行っている。

可変位相器７３は、電力分配回路７２によって第１の給電点４１側に分離された信号と第２の給電点４２側に分離された信号との位相差を調整するように機能するものであり、ＭＳＬ（マイクロストリップライン）の線路長により位相差を生成する方式、或いは集中定数となるインダクタ等により位相差を生成する方式等の公知の可変位相器によって構成されている。この可変位相器７３は、制御信号Ｆ１に応じて位相を制御しており、例えばＯＵＴ１出力（即ち、第１の給電点４１への出力）とＯＵＴ２出力（即ち、第２の給電点４２への出力）の間の位相が９０度となるように制御している。

可変減衰器７４は、公知の可変減衰器によって構成されており、制御信号Ｆ２によって減衰量が制御され、ＯＵＴ１出力（即ち、第１の給電点４１への出力）とＯＵＴ２出力（即ち、第２の給電点４２への出力）との電力比が制御信号Ｆ２に対応する電力比となるようにＯＵＴ２側の電力を減衰させている。

以上のような構成により、制御信号Ｆ１、Ｆ２によって指定された電力比及び位相差となるようにＯＵＴ１（第１の給電点４１）とＯＵＴ２（第２給電端子）の出力が調整され、これにより、軸比可変アンテナ４０（２点給電パッチアンテナ）から出力される円偏波の軸比が調整されるようになっている。

（読取動作及び通信処理）
次に、携帯型ＲＦＩＤリーダ１を用いて行われる読取動作及び通信処理について説明する。
図８、図１の携帯型ＲＦＩＤリーダで行われる通信処理の流れを例示するフローチャートである。図９は、図１の携帯型ＲＦＩＤリーダを用いて行われる読取操作の一例を説明する説明図である。図１０は、図９とは異なる動かし方で操作した場合を説明する説明図である。図１１（Ａ）は、携帯型ＲＦＩＤリーダの向きと検出される傾斜角度との関係を説明する説明図であり、図１１（Ｂ）は、ＲＦＩＤタグの向きと検出される傾斜角度との関係等を説明する説明図である。

図８に示す通信処理は、例えば、所定物品に付されたＲＦＩＤタグ５０を読み取るときに行うものであり、以下の説明では、図９、図１０のように配されたＲＦＩＤタグ５０を読み取る場合を代表例として説明する。図９、図１０の例では、上述したように箱状のコンテナＣｎの前面において横方向に延びるようにＲＦＩＤタグ５０が取り付けられており、各コンテナＣｎに取り付けられるＲＦＩＤタグ５０の長手方向（タグ方向）がほぼ水平方向となっている。

本実施形態の携帯型ＲＦＩＤリーダ１では、例えばトリガスイッチ７が押圧されたときに図８の通信処理が開始され、まず、端末角度のセンシングを行っている（Ｓ１）。上述したように、携帯型ＲＦＩＤリーダ１では、傾斜センサ１７によって例えば鉛直方向とケース２の長手方向Ｌ１とのなす角度θ１を検出するように構成されており、Ｓ１ではこの角度θ１を取得している。なお、本実施形態では、図１１（Ａ）のように、ケース２の長手方向Ｌにおいて、表示部１０が設けられる側を前側、それとは反対側を後側としており（図１参照）、前側が鉛直上方を向く場合のθ１を０°、前側が鉛直下方を向く場合のθ１を１８０°としている。

その後、ＲＦＩＤタグ５０の向きを検出する処理を行う（Ｓ２）。Ｓ２の処理では、例えば所定の撮像開始条件が成立した時（例えば、所定操作時或いは所定の撮像タイミング到来時）に受光センサ３３によって撮像領域内の画像を撮像しており、ＲＦＩＤタグ５０が撮像領域内にある場合にこのＲＦＩＤタグ５０の画像が撮像されるようになっている。更に、Ｓ２では、得られた撮像画像に基づいてＲＦＩＤタグ５０の長手方向の向きを検出している。具体的には、公知の境界認識技術等を用いて撮像画像の中からＲＦＩＤタグ５０の画像領域を認識し、その認識されたＲＦＩＤタグ５０の画像領域において、ＲＦＩＤタグ５０の長手方向と画像の列方向（即ち画素の列方向）とのなす角度αを求める。そして、この角度αに基づいて水平方向とＲＦＩＤタグ５０の長手方向とのなす角度θ２を算出する。なお、本実施形態では、受光センサ３３の長手方向（即ち横方向に細長に並ぶ受光素子の当該横方向）が画素の列方向に対応している。

例えば、携帯型ＲＦＩＤリーダ１を所定方向に配置して撮像することを決めておく場合（例えば、長手方向Ｌを鉛直方向の向きに設定して撮像することが前提となる場合）には、撮像画像内におけるＲＦＩＤタグ５０の方向と画素列方向とのなす角度αを検出することで、このαに基づいて水平方向とＲＦＩＤタグ５０の長手方向とのなす角度θ２を算出することができる（θ２＝９０°−α）。例えば、図１１（Ｂ）における符号５０ａのようなタグ画像が得られた場合（なお、画素の列方向は、横方向（即ち９０°の方向））、画素列方向とＲＦＩＤタグ５０の長手方向とのなす角度αは９０°であるため、タグ長手方向と水平方向とのなす角度θ２は９０°となる。また、図１１（Ｂ）における符号５０ｂのようなタグ画像が得られた場合、画素列方向とＲＦＩＤタグ５０の長手方向とのなす角度αは０°であるため、タグ長手方向と水平方向とのなす角度θ２は０°となる。なお、本実施形態では、ＲＦＩＤタグ５０の長手方向において前後の向きを特定せずに上記θ２を算出している。

また、上記のように撮像時の携帯型ＲＦＩＤリーダ１の向きを決めておかない場合でも、撮像時の携帯型ＲＦＩＤリーダ１の上記角度θ１（傾斜センサ１７の検出値に基づいて算出される角度）と、撮像画像内におけるＲＦＩＤタグ５０の長手方向と画素列方向とのなす角度αに基づいて、水平方向とＲＦＩＤタグ５０の長手方向とのなす角度θ２を算出することもできる。

なお、本実施形態では、受光センサ３３及び制御部８が「媒体傾斜計測手段」の一例に相当し、鉛直方向に対するＲＦＩＤタグ５０の傾きに応じた計測値（上記θ２）を取得するように機能する。具体的には、受光センサ３３が「撮像手段」の一例に相当する。また、制御部８が「認識手段」の一例に相当し、受光センサ３３（撮像手段）によって得られた撮像画像から、ＲＦＩＤタグ５０の画像を認識するように機能する。そして、制御部８は、この認識されたＲＦＩＤタグ５０の画像に基づいて、鉛直方向に対するＲＦＩＤタグ５０の傾きに応じた計測値（即ち、鉛直方向とＲＦＩＤタグ５０の長手方向Ｌ２とのなす角度θ２）を取得している。

そして、このように得られた角度θ１とθ２とに基づいて、ＲＦＩＤタグ５０の長手方向Ｌ２と携帯型ＲＦＩＤリーダ１の長手方向Ｌとのなす角度θ３を算出し、このθ３が４５°以上か否かを判断する（Ｓ３）。即ち、図１０における上側の一点鎖線円の関係に近い場合（ＲＦＩＤタグ５０の長手方向Ｌ２の向きと携帯型ＲＦＩＤリーダ１の長手方向Ｌの向きが遠い場合）であるか否かを判断する。

図１０における上側の一点鎖線円の関係に近い場合には、図１２（Ａ）に示すマップデータに基づいて利得レベルＧａを算出する（Ｓ４）。一方、図１０における下側の一点鎖線円の関係に近い場合（ＲＦＩＤタグ５０の長手方向の向きと携帯型ＲＦＩＤリーダ１の長手方向Ｌの向きが近い場合）には、図１２のマップデータを９０°補正したマップデータ（図１２（Ｂ）のような補正データ）を生成し、そのマップデータに基づいて利得レベルＧａを算出する（Ｓ４）。図１２（Ｂ）のデータは、図１２（Ａ）の各端末角度から９０度を引いたデータであり、例えば図１２（Ａ）の端末角度９０°のときのデータは、この端末角度から９０°引いた０°のときのデータとするように補正している。同様に、図１２（Ａ）の端末角度１３５°のときのデータは、この端末角度から９０°引いた４５°のときのデータとするように補正している。

また、上記マップデータでは、デフォルトの軸比のときの、θ３の角度と利得レベル（ＲＦＩＤタグ５０との通信し易さの度合いを示す値）とが対応付けられており、上記のように算出されたθ３に基づいて利得レベルＧａを算出する。

なお、この例では、図１２（Ｂ）のような補正データを算出していたが、図１２（Ｂ）のような補正データを予め備えていてもよい。或いは、図１０のいずれの一点鎖線円の場合でも関係なくθ３の値に基づいて利得レベルを決定するようにしてもよい。

Ｓ４の後には、マップデータに基づいて軸比変更時の利得レベル（Ｇｂ）を算出する（Ｓ５）。例えば、θ３に対応する利得レベルＧａが、Ｓ３で選択されたマップデータにおいて最も高い利得レベルでない場合には、最も高い利得レベルに近づくように複数の軸比パターンの中から軸比を選択することを試み、その時の利得レベルを算出する。本実施形態では、例えば、予め複数の軸比のパターンが用意されており、例えば各軸比毎に図１２と同様のマップデータが用意され、角度毎に端末角度θ３に対応する利得レベルが設定されている。従って、Ｓ４で算出された利得レベルＧａが最高レベル（図１２では「５」）でない場合、用意された各軸比のマップデータのいずれか又は全てから端末角度θ３に対応する利得レベル（軸比が変更された場合の利得レベルＧｂ）を取得する。そして、軸比が変更された場合の利得レベルＧｂとＳ３、Ｓ４でマップデータに基づいて算出された利得レベルＧａとを比較し、いずれの軸比でもＧａがＧｂ以上であれば現状のまま読み取りを行い、ＧａがＧｂ未満となる軸比があれば、このような関係となる新たな軸比に変更して読み取りを行う。

なお、本実施形態では、制御部８、及び切替回路２４が「軸比調整手段」の一例に相当し、端末傾斜計測手段によって取得された計測値と、媒体傾斜計測手段によって取得された計測値とに基づき、軸比可変アンテナ４０から放射される円偏波の軸比を、ＲＦＩＤタグ５０に対するケースの傾斜状態に応じた値に変更するように機能する。

また、制御部８及び制御信号生成回路６２が「制御信号生成手段」の一例に相当し、端末傾斜計測手段によって取得された計測値と、媒体傾斜計測手段によって取得された計測値とに応じた制御信号を生成するように機能する。

また、電力分配回路７２及び可変減衰器７４が「給電状態調整手段」の一例に相当し、端末傾斜計測手段によって取得された計測値と、媒体傾斜計測手段によって取得された計測値とに基づき、少なくとも第２の給電点４２に供給する電力を、ＲＦＩＤタグ５０に対するケース２の傾斜状態に応じたレベルに減衰させるように機能する。

（第１実施形態の主な効果）
第１実施形態に係るＲＦＩＤタグリーダ１では、円偏波の軸比を変更可能な軸比可変アンテナ４０が用いられており、更に、鉛直方向に対するケースの傾きに応じた計測値を取得する端末傾斜計測手段と、鉛直方向に対するＲＦＩＤタグ５０の傾きに応じた計測値を取得する媒体傾斜計測手段と、端末傾斜計測手段によって取得された計測値と、媒体傾斜計測手段によって取得された計測値とに基づき、軸比可変アンテナ４０から放射される円偏波の軸比を、ＲＦＩＤタグ５０に対するケースの傾斜状態に応じた値に変更する軸比調整手段が設けられている。
この構成によれば、ＲＦＩＤタグ５０に対してケースがどのような傾きになっているかを適切に把握した上で、軸比可変アンテナ４０から放射される円偏波の軸比をＲＦＩＤタグ５０に対するケースの傾斜状態に応じた適切な値に調整し易くなる。

また、第１実施形態に係るＲＦＩＤタグリーダ１では、ＲＦＩＤタグ５０を撮像する撮像手段と、撮像手段によって得られた撮像画像から、ＲＦＩＤタグ５０の画像を認識する認識手段とが設けられ、認識手段によって認識されたＲＦＩＤタグ５０の画像に基づいて、鉛直方向に対するＲＦＩＤタグ５０の傾きに応じた計測値を取得している。
このようにすると、ＲＦＩＤタグ５０を実際に撮像した撮像画像に基づいてＲＦＩＤタグ５０の傾きをより正確に把握することができるようになる。

また、本実施形態では、軸比可変アンテナ４０が、水平方向の利得が垂直方向の利得以上となる楕円偏波の指向性特性を有し、軸比調整手段は軸比可変アンテナ４０から放射される楕円偏波の軸比を調整可能とされている。この構成によれば、楕円偏波の指向性特性を有する軸比可変アンテナ４０において適切に軸比を調整することが可能となる。

また、本実施形態では、軸比可変アンテナ４０が第１の給電点と第２の給電点とを備えた２点給電パッチアンテナによって構成されている。更に、通信手段は、ＲＦＩＤタグ５０に対する送信信号を出力する送信部を備え、軸比調整手段は、送信部によって出力された送信信号を、第１の給電点側への信号と、第２の給電点側への信号とに分配する電力分配回路と、電力分配回路によって第１の給電点側に分離された信号と第２の給電点側に分離された信号との位相差を調整する可変位相器と、端末傾斜計測手段によって取得された計測値と、媒体傾斜計測手段によって取得された計測値とに基づき、少なくとも第２の給電点に供給する電力を、ＲＦＩＤタグ５０に対するケースの傾斜状態に応じたレベルに減衰させる給電状態調整手段とを備えている。
このようにすると、複雑な構成を用いることなく、２点給電パッチアンテナの各給電点に対する給電状態の調整によって良好に軸比を変更できるようになる。

また、本実施形態では、軸比調整手段が、端末傾斜計測手段によって取得された計測値と、媒体傾斜計測手段によって取得された計測値とに応じた制御信号を生成する制御信号生成手段を備えている。更に、制御信号生成手段によって生成された制御信号と、送信部によって生成された送信信号とが重畳して伝搬される共通伝搬路と、共通伝搬路にて伝搬される重畳信号から制御信号を分離して給電状態調整手段に分配する信号分離回路とが設けられている。
このようにすると、軸比を制御するための制御信号を伝送するラインと、ＲＦＩＤタグ５０に対する送信信号を伝送するラインを兼用して用いることができるようになり、装置構成の小型化及び部品点数の削減を図り易くなる。

［第２実施形態］
次に第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態は切替回路の構成が第１実施形態と異なり、それ以外は第１実施形態と同様である。本実施形態でも、軸比可変アンテナ４０が、第１の給電点４１と第２の給電点４２とを備えた２点給電パッチアンテナによって構成されている。

本実施形態でも、ＲＦＩＤタグ５０に対する送信信号Ｆ３を出力する送信回路２１（送信部）が設けられ、第１実施形態と同様のＲＦ帯の信号Ｆ３が制御信号Ｆ１、Ｆ２と重畳されて信号分離回路２７１に入力されるようになっている。また、信号分離回路２７１は第１実施形態の信号分離回路７１と同様に公知の周波数分離回路によって構成されており、ＲＦ帯の信号Ｆ３を電力分配回路２７２に入力するようになっている。また、電力分配回路２７３は、第１実施形態の電力分配回路７２と同様の構成をなしている。これにより、ＲＦ帯の信号Ｆ３に基づく電力がスイッチＳＷ１側の経路と、スイッチＳＷ２側の経路に分配されるようになっている。

一方、制御部８は、第１実施形態と同様の方法で取得された角度θ１と、同じく第１実施形態と同様の方法で取得された角度θ２とに基づき、ＲＦＩＤタグ５０の長手方向と携帯型ＲＦＩＤリーダ１の長手方向とのなす角度θ３を求め、このθ３に基づいて、送信回路２１にて出力される送信信号Ｆ３の経路を、第１の給電点４１及び第２の給電点４２のいずれかに切り替えている。

具体的には、θ３が第１の角度範囲のときには、電力分配回路７２から直接出力される電力の経路をＯＵＴ１側に設定し、可変位相器７３から出力される電力の経路をＯＵＴ２側に設定する。即ち、θ３が第１の角度範囲のときには、制御信号Ｆ２に含まれる信号Ｆ２１、Ｆ２２がこのような指示を与える信号となる。また、θ３が第１の角度範囲から外れた第２の角度範囲のときには、電力分配回路７２から直接出力される電力の経路をＯＵＴ２側に設定し、可変位相器７３から出力される電力の経路をＯＵＴ１側に設定する。即ち、θ３が第２の角度範囲のときには、制御信号Ｆ２に含まれる信号Ｆ２１、Ｆ２２がこのような指示を与える信号となる。このようにすることで、θ３が第１の角度範囲のときと、第２の角度範囲のときとで位相を９０°切り替えることができるようになり、軸比を２段階に瞬時に切り替え得る構成を実現できる。

本実施形態の構成によれば、複雑な構成を用いることなく、２点給電パッチアンテナの各給電点に対する給電状態の切替及び位相の切替によって軸比を迅速に変更できるようになる。

［他の実施形態]
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

上記実施形態では、受光センサ３３によって撮像された画像に基づいてＲＦＩＤタグ５０の長手方向を特定していたが、このような方法に限られない。例えば、ＲＦＩＤタグ５０の長手方向を特定可能なデータ（例えば水平方向とＲＦＩＤタグ５０の長手方向とのなす角度θ２）をユーザが入力できるようにし、このような入力によってＲＦＩＤタグ５０の角度を取得してもよい。

上記実施形態では、図８のような軸比の変更方法を用いたが、このような方法に限られない。例えば、上記θ３の値に応じて対応する軸比を定めるようなテーブルデータを用意し、θ３が得られたときにテーブルデータを参照して対応する軸比を読み出し、設定するようにしてもよい。

１…携帯型ＲＦＩＤリーダ
２…ケース
８…制御部（認識手段、通信手段、媒体傾斜計測手段、軸比調整手段、制御信号生成手段）
１７…傾斜センサ（端末傾斜計測手段）
２０…無線タグ処理部（通信手段）
２１…送信回路（送信部）
２３…受光センサ（媒体傾斜計測手段、撮像手段）
２４…切替回路（軸比調整手段）
４０…軸比可変アンテナ
４１…第１の給電点
４２…第２の給電点
５０…ＲＦＩＤタグ
７１…信号分離回路
７２…電力分配回路（給電状態調整手段）
７３…可変位相器（軸比調整手段、位相調整手段）
７４…可変減衰器（給電状態調整手段）
８０…共通伝搬路

Claims (5)

1. 円偏波の電波を放射可能に構成され、且つ前記円偏波の軸比を変更可能な軸比可変アンテナと、
   前記軸比可変アンテナを保持するケースと、
   前記軸比可変アンテナを介して送受信される電波を媒介としてＲＦＩＤタグを読み取る通信手段と、
   鉛直方向に対する前記ケースの傾きに応じた計測値を取得する端末傾斜計測手段と、
   鉛直方向に対する前記ＲＦＩＤタグの傾きに応じた計測値を取得する媒体傾斜計測手段と、
   前記端末傾斜計測手段によって取得された計測値と、前記媒体傾斜計測手段によって取得された計測値とに基づき、前記軸比可変アンテナから放射される前記円偏波の軸比を、前記ＲＦＩＤタグに対する前記ケースの傾斜状態に応じた値に変更する軸比調整手段と、
   を備えたことを特徴とする携帯型ＲＦＩＤリーダ。
2. 前記媒体傾斜計測手段は、
   前記ＲＦＩＤタグを撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段によって得られた撮像画像から、前記ＲＦＩＤタグの画像を認識する認識手段と、
   を備え、
   前記認識手段によって認識された前記ＲＦＩＤタグの画像に基づいて、鉛直方向に対する前記ＲＦＩＤタグの傾きに応じた計測値を取得することを特徴とする請求項１に記載の携帯型ＲＦＩＤリーダ。
3. 前記軸比可変アンテナは、水平方向の利得が垂直方向の利得以上となる楕円偏波の指向性特性を有し、
   前記軸比調整手段は、前記軸比可変アンテナから放射される楕円偏波の軸比を調整可能とされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の携帯型ＲＦＩＤリーダ。
4. 前記軸比可変アンテナは、第１の給電点と第２の給電点とを備えた２点給電パッチアンテナからなり、
   前記通信手段は、前記ＲＦＩＤタグに対する送信信号を出力する送信部を備え、
   前記軸比調整手段は、
   前記送信部によって出力された送信信号を、前記第１の給電点側への信号と、前記第２の給電点側への信号とに分配する電力分配回路と、
   前記電力分配回路によって前記第１の給電点側に分離された信号と前記第２の給電点側に分離された信号との位相差を調整する可変位相器と、
   前記端末傾斜計測手段によって取得された計測値と、前記媒体傾斜計測手段によって取得された計測値とに基づき、少なくとも前記第２の給電点に供給する電力を、前記ＲＦＩＤタグに対する前記ケースの傾斜状態に応じたレベルに減衰させる給電状態調整手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の携帯型ＲＦＩＤリーダ。
5. 前記軸比調整手段は、前記端末傾斜計測手段によって取得された計測値と、前記媒体傾斜計測手段によって取得された計測値とに応じた制御信号を生成する制御信号生成手段を備え、
   更に、前記制御信号生成手段によって生成された制御信号と、前記送信部によって生成された送信信号とが重畳して伝搬される共通伝搬路と、
   前記共通伝搬路にて伝搬される重畳信号から前記制御信号を分離して前記給電状態調整手段に分配する信号分離回路と、
   が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の携帯型ＲＦＩＤリーダ。

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