JP4910613B2 - リーダライタ - Google Patents

Description

本発明は、ＩＣタグと無線によって通信可能なリーダライタに係り、特に通信可能な範囲を視覚によって認識できるようにしたものに関する。

ＩＣタグ（ＲＦ−ＩＤタグ）のリーダライタでは、通信範囲を広げることに力が注がれてきている。特に、ＵＨＦ帯（３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ）の電波を用いるものでは、数ｍ先のＩＣタグと通信可能であり、最近では、遠方、広範囲のタグとどれだけ通信できるかについて技術開発がなされている。

ところが、通信範囲が広がると、本来通信することを期待していないＩＣタグとまで通信してしまうという不具合を生ずる。ハンディタイプのリーダライタでは、通信したいＩＣタグの存在位置方向に狙いを定めて読み書きのための操作を行うので、ユーザはそのＩＣタグとだけ通信しているものと思い込み勝ちで、期待していないＩＣタグと通信してしまうことの弊害は大きい。これを防止するためには、例えば、特許文献１に開示されている技術を用いて通信範囲（電波の放射範囲）を絞り込むことが考えられる。
特開平３−２３４６１７号公報

しかしながら、通信範囲を絞っても、具体的にどの範囲にあるＩＣタグと通信するのかは、ユーザは認識できない。例えば、リーダライタを通信したいＩＣタグの方を向けたつもりでも、実際には、絞られた通信範囲がＩＣタグからずれている場合もある。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、通信可能な範囲を視覚によって認識することができるリーダライタを提供することにある。

上記課題を解決するために請求項１の手段を採用することができる。
この手段によると、ユーザが通信したいタグ付き物品を撮影手段により撮影し、そのタグ付き物品を表示画面に表示させる。すると、そのタグ付き物品までの距離が測定される。次に、ユーザの操作により、表示画面に表示された範囲内において、通信したいタグ付き物品を含む範囲を通信範囲として設定すると、その通信範囲の実際の大きさが求められる。そして、タグ付き物品までの距離、通信範囲の実際の大きさに基づいて、アンテナの指向性およびアンテナの電波出力が調整されると共に、通信可能な範囲が表示画面に表示される。

請求項２の手段によれば、画角調整、例えばズームレンズのズーミング操作で表示画面に表示される範囲を変えることによって通信範囲を設定できるので、通信範囲の設定操作が容易となる。
請求項３の手段によれば、表示画面上のタッチパネルに２点を指定するだけで通信範囲をその２点間を直径とする円の範囲に定めることができる。
請求項４の手段によれば、表示画面上のタッチパネルに円を描くことにより、その手書き円の外接円を通信範囲として定めることができる。

請求項５の手段によれば、電波の指向性および電波出力の調整によっては、通信範囲として設定された範囲を通信可能な範囲として絞り込むことができない場合、これを報知するので、現在の状況では、通信したいと思ったタグ付き物品と通信できないことを事前に知り得、タグ付き物品に近付くなどして対処することができる。。
請求項６の手段によれば、反射器の角度を調整することによって容易に電波の指向性を調整することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を、ハンディタイプのリーダライタに適用して図１ないし図８に基づき説明する。図２に示すように、ハンディタイプのリーダライタ１は、手持部２の前部に本体部３を設けてなる。手持部２の上面側には、操作手段としての複数のキースイッチ４が設けられ、本体部３の上面側には、表示手段としての例えば液晶ディスプレイの表示画面５が設けられている。

本体部３には、撮影手段としてのカメラ６、アンテナ７、レーザ光投射器８が設けられている。これらカメラ６の撮影方向と、アンテナ７からの電波の放射方向と、レーザ光投射器８から放射されるレーザ光の放射方向は、同じ方向、即ち本体部３の前方に定められている。カメラ６は、集光用レンズとしてズームレンズ（図示せず）を使用しており、そのズームレンズの焦点距離（画角）は、ズームレンズの図示しない調整リングを回転操作することによって変えることができるようになっている。ズームレンズによる撮影像は、撮像素子としての例えばＣＣＤエリアセンサ（図示せず）上に結像され撮影画像とされる。そして、ＣＣＤエリアセンサにより撮影された画像データ、レバー操作により調節されたズームレンズの画角θのデータは、図１に示す制御回路（制御手段）９に入力される。

アンテナ７は、図４にも示すように、電波を放射するアンテナ素子１０と、このアンテナ素子１０から放射された電波を前方に反射する反射器１１とからなる。反射器１１は、例えばパラボラ型で、その広がり角ψは可変となっている。ここで、反射器１１の広がり角ψを可変とする構成の一例を説明するに、反射器１１は、例えば複数の反射片１２から構成され、各反射片１２は、一端側が本体部３に設けられた軸１３に回動可能に支持されている。これら反射片１２の外側には、調整機構１４のリング１５が前後方向にスライド可能に設けられ、このリング１５には、本体部３にスライド可能に支持されたスライドバー１６が連結されている。

スライドバー１６には、ラック１７が形成され、このラック１７には、ピニオン１８が噛合されている。ピニオン１８は、モータ１９によって正逆回転駆動され、正転時にはスライドバー１６を前進させ、逆転時にはスライドバー１６を後退させる。そして、スライドバー１６の前進、後退に伴ってリング１５が反射片１２を窄めたり、拡げたりすることにより、反射器１１の広がり角が小さくなったり大きくなったり変化する。

このようなアンテナ７は、ＲＦ−ＩＤタグと通信するためのもので、図１に示すように、そのアンテナ素子１０は、送受信部２０を介して制御回路９に接続されている。制御回路９は、ＲＦ−ＩＤタグへの送信データを送受信部２０に送る。送受信部２０は、制御回路９から送られた送信データを変調してアンテナ素子１０から送信する。このときのアンテナ素子１０からの送信出力は、送受信部２０が有する出力調整手段としての増幅器２１の増幅率によって変えることができるようになっており、これにより送信信号の届く距離を変えることができるようにしている。

また、ＲＦ−ＩＤタグから送信された送信信号は、アンテナ素子１０によって受信され、送受信部２０により復調されて制御回路９に入力される。制御回路９は、ＲＦ−ＩＤタグからの送信データを解読し、解読結果に基づき所定を処理を行うようになっている。

レーザ光投射器８は、レーザ光の投射を主制御回路９によって制御される。このレーザ光投射器８から投射されるレーザ光は、カメラ６のズームレンズがどのような焦点距離（画角θ）に調節されても、当該ズームレンズの撮影領域を通るように、その投射方向が設定されている。レーザ光投射器８から放射されたレーザ光は、撮影対象物に当てられると、小さな明るい円となって投射部分を照らす。このレーザ光により照らされた明るい円をレーザポイントということとする。

制御回路９は、レーザ光が照射された撮影対象物までの距離を、レーザポイントの大きさを基にして検出する。従って、レーザ光投射器８と制御回路９とは、測距手段を構成する。レーザポイントにより測距する構成は次の通りである。即ち、レーザ光投射器８から放射されたレーザ光は、程度は小さいが拡散する。このため、図５に示すように、カメラ６の撮影対象物にレーザ光を照射したとき、遠距離にある程、そのレーザポイントＬｐの大きさは大きくなる。制御回路９は、カメラ６から撮影画像データを取得したとき、レーザポイントを検出して、その大きさを画素数によって検出する（レーザポイント検出手段）。この場合、カメラ６のＣＣＤエリアセンサにより撮影されたレーザポイントは、周囲よりも明度が高く、且つ円形であることによって検出するようにしている。

そして、制御回路９は、レーザポイントの大きさ（画素数）と距離との関係をデータベース化して図示しないメモリ（記憶手段）に記憶している。制御装置９は、レーザポイントの大きさを検出した後、データベースから距離を検索し、その検索した距離を撮影対象物までの距離として検出するようになっている。

次に、上記のように構成したリーダライタ１により物品に付されたＲＦ−ＩＤタグと通信する場合の作用を図３に示すフローチャートをも参照しながら説明する。
リーダライタ１を手に持ち、キースイッチ４を操作して電源を投入する。すると、カメラ６による撮影が開始されると共に、レーザ光投射器８からレーザ光が放射される。そして、カメラ６による撮影画像は、表示画面５の表示画面に表示される（以上、図３のステップＳ１〜３）。

ユーザは、図６に示すように、本体部３を通信したいＲＦ−ＩＤタグ付き物品２２の方に向け、その通信したいＲＦ−ＩＤタグ付き物品２２を撮影対象物としてカメラ６により撮影する。このとき、通信したいＲＦ−ＩＤタグ付き物品２２にレーザ光が当たるようにし、また、当該ＲＦ−ＩＤタグ付き物品２２までの距離が長い場合には、カメラ６のズームレンズの画角を調整して通信しようとするＲＦ−ＩＤタグ付き物品２２が大きく映る（通信対象範囲を狭める）ようにする。ここで、後述するように、本実施形態では、表示画面５に表示された範囲が通信対象範囲となるようにアンテナ７の指向性および出力が調整されるようになっており、ズームレンズの画角を調整ことによって表示画面５に映る範囲を調整する手段は、通信対象範囲設定手段に相当する。

通信したいＲＦ−ＩＤタグ付き物品２２を表示画面に映し出すと、制御回路９は、カメラ６の画角θを取得し（ステップＳ４）、続いてレーザポイントの画素数を取得して表示画面中央に映し出された部分までの距離ｙを演算する（ステップＳ５）。次に、制御回路９は、画角θと距離ｙとを用いて表示画面に映し出されている通信対象範囲の実際の大きさを演算する（ステップＳ６：実範囲演算手段）。この通信範囲の実際の大きさは、この実施形態では、縦方向長さｚと横方向長さｗとで表すものとする。

表示画面に写された通信範囲の実際の大きさｚ，ｗは、次のようにして求めることができる。図８に示すように、ズームレンズによる直接的な撮影範囲は円Ａの範囲で、この円Ａの半径ｒ、つまりズームレンズにより直接的な撮影範囲Ａの実際の半径ｒは、図６に示すように、画角がθ、撮影対象物までの距離がｙのときｒ＝ｙ・tanθ/2 で求めることができる。この円形の撮影範囲Ａを、例えば、図７に示すような縦横寸法がａ，ｂである表示画面５に映し出すのであるから、表示画面５の対角線ｄと、この対角線ｄの中点を通る画面５の横軸ｅとのなす角をδとすると、表示画面５に映し出された撮影対象範囲の実際の縦方向長さｚは、ｚ＝２ｒ・sin δ＝２ｙ．tanθ/2・sin δ＝（２sin δ）ｙ． tanθ/2で求まり、横方向寸法ｗは、ｗ＝２r・cos δ＝２ｙ・tanθ/2・cos δ＝（２cos δ）ｙ・tanθ/2で求めることができる。

このようにして撮影範囲の実際の大きさｚ，ｗを演算すると、次に制御回路９は、撮影対象範囲の実際の大きさｚ，ｗに基づいてアンテナ７の指向角φを決定し（ステップＳ７）、その指向角φを実現する反射器１１の広がり角ψを決定する（ステップＳ８）。そして、制御回路９は、モータ１９を駆動してスライドバー１６を移動させて反射器１１の広がり角をψにする（ステップＳ９：通信範囲設定手段）。

この後、制御回路９は、表示画面の左右方向の端に写っている部分までの距離ｙΦを求める（ステップＳ１０）。なお、ｙΦを求める式は図３に記載されている。そして、制御回路９は、アンテナ７の出力ＰｙΦを図３に示す式により決定し（ステップＳ１１）、次に送受信部２０の増幅器２１の増幅率を制御して決定した出力ＰｙΦとなるようにアンテナ素子１０から電波信号を出力する（ステップＳ１２）。ここで、図３のステップＳ１１のＰｙΦを求める式において、Ｔｗ［ｄＢｍ］はＲＦ−ＩＤタグが反応する最小の電力（既知）、ＡΦ［ｄＢｉ］はΦ方向のアンテナ利得、λ［ｃｍ／ｓ］／ｆ［Ｈｚ］は波長である。

次に、制御回路９は、電波信号にリードコマンド信号を重畳して送信する（ステップＳ１３）。すると、撮影対象物つまりＲＦ−ＩＤタグ付き物品２２に付されたＲＦ−ＩＤタグ（ＩＣタグ）２３が自身の識別情報としてＩＤ番号を返信情報として送信する。リーダライタ１のアンテナ７は、ＲＦ−ＩＤタグ２３から送信された返信情報を受信し、制御回路９は、このアンテナ７が受信した返信情報からＩＤ番号を取得して図示しないメモリ（記憶手段）に記憶する（ステップＳ１４）。

このようにリードコマンド信号が送信された場合に返信情報を送信するＲＦ−ＩＤタグ２３は、リードコマンド信号の送信領域が、表示画面５に表示されている領域全体を対象とした広さであるため、電波信号の出力がやや大きい。この場合の電波信号の送信範囲を図６にＨ１で示した。このため、ユーザが当初通信したいと思っていたＲＦ−ＩＤタグ付き物品２２よりも遠い場所に別のＲＦ−ＩＤタグ付き物品が存在すると、その物品のＲＦ−ＩＤタグも返信情報を送信することがある。このように当初通信したいと思っていたＲＦ−ＩＤタグ付き物品２２よりも遠い場所にＲＦ−ＩＤタグ付き物品が存在した場合に、その遠い場所にあるＲＦ−ＩＤタグとの通信を避けるために、本実施形態では、アンテナ７の指向性を狭め、且つ電波出力を弱めて２回目のリードコマンド信号を送信するようにしている。

即ち、制御回路９は、第１回目のリードコマンド送信を行い、ＲＦ−ＩＤタグ２３から返信情報を取得した後、アンテナ７の指向角φを最小に決定し、その最小の指向角φminとなる反射器１１の広がり角ψminを決定する（ステップＳ１５）。そして、制御回路９は、モータ１９を駆動して反射器１１を広がり角ψminとし（ステップＳ１６）、次いでアンテナ素子１０からの出力を当初通信したいとＲＦ−ＩＤタグ付き物品２２が存する距離ｙにまで届く程度の大きさＰminに決定する（ステップＳ１７）。

その後、制御回路９は、出力Ｐminとなるように増幅器２１の増幅率を制御してアンテナ７から電波信号を出力し（ステップＳ１８）、その電波信号にリードコマンド信号を重畳して送信する（ステップＳ１９）。この場合の２回目のリードコマンド信号の送信範囲を図６にＨ２で示した。この２回目のリードコマンド信号の送信は、反射器１１の向きを上下左右に変えることにより、表示画面に表示されている通信可能領域内の複数ポイントに向って電波を放射するように構成しても良い。この第２回目のリードコマンド信号の送信により、前後（遠近）方向の通信範囲が当初通信したいと思ったＲＦ−ＩＤタグ付き物品２２に絞られた状態でリードコマンド信号が送られるので、今度は、当初通信したいと思っていたＲＦ−ＩＤタグ付き物品２２のＲＦ−ＩＤタグ２３だけから返信情報が送信される。

ＲＦ−ＩＤタグ付き物品２２のＲＦ−ＩＤタグ２３から送信された返信情報は、アンテナ７に受信される（ステップＳ２０）。そして、制御回路９は、第２回目のリードコマンド信号の送信により得られたＩＤ番号を、第１回目のリードコマンド信号の送信の際に取得したＩＤ番号と照合して一致するＩＤ番号があるかないかを判断する（ステップＳ２１）。そして、一致したＩＤ番号があれば（ステップＳ２１で「ＹＥＳ」）、制御回路９は、そのＩＤ番号を指定したコマンド信号を送信して当該ＩＤ番号のＲＦ−ＩＤタグ２３と通信するようになる（ステップＳ２２）。このときのアンテナ７の指向性および出力は、第１回目のリードコマンド信号の送信時と同じでも良いし、第２回目のリードコマンド信号の送信時と同じであっても良い。

このときのアンテナ７の指向性および出力が第１回目のリードコマンド信号の送信時と同じである場合には、制御回路９は、表示画面５をそのままとし、当該表示画面５に表示された範囲そのものが通信可能範囲を示す。従って、表示画面５がそのまま通信可能領域を表示することとなる（通信範囲指標手段）。また、ＲＦ−ＩＤタグ２３と通信するとこのアンテナ７の指向性および出力が第２回目のリードコマンド信号の送信時と同じであった場合には、制御回路９は、送信可能領域を例えば図７にＱで示す円を表示し、この円Ｑを通信可能領域を表示する指標とする（通信範囲指標手段）。

このように本実施形態によれば、ＲＦ−ＩＤタグ２３と通信できる範囲を表示画面５で確認できるので、表示画面５に通信したいＲＦ−ＩＤタグ付き物品２２が映るようにしながらリーダライタ１の向きを調整すれことにより、そのＲＦ−ＩＤタグ付き物品２２と確実に通信できるようになる。

この場合、２回目のリードコマンド信号を通信したいＲＦ−ＩＤタグ付き物品２２が存在する距離にぎりぎり届く程度の指向性および出力でもってアンテナ７から送信して当該ＲＦ−ＩＤタグ付き物品２２（ＲＦ−ＩＤタグ２３）の識別番号を確認し、以後、その識別番号を持ったＲＦ−ＩＤタグ付き物品２２と通信するので、その後に１回目のリードコマンド信号と同様の広い通信可能領域を持った電波信号としても、当初通信したと思ったＲＦ−ＩＤタグ付き物品２２と確実に通信することができる。

（第２の実施形態）
図９は本発明の第２の実施形態を示す。この実施形態が上述の第１の実施形態と異なるところは、表示画面にタッチパネルを設け、１回目のリードコマンド信号を送信する際のアンテナ７の指向角φと、出力Ｐを決定する基となる通信対象範囲を、タッチパネルの２点をタッチすることで設定するようにしたところが異なる。

即ち、ユーザが表示画面に表示されたカメラ６の撮影画像を見て、通信したいと思うＲＦ−ＩＤタグ付き物品２２の上下両側或いは左右両側の２点をタッチする。すると、制御回路９は、その２点ｐ１，ｐ１を直径とする円ｑを表示画面上に描いて通信対象範囲を表示すると共に、その円ｑで囲まれた範囲内を通信範囲とするようにアンテナ７の指向性、出力を設定する。
このようにすれば、カメラ６のレンズにズームレンズを用いなくとも済む。
（その他の実施形態）
本発明は上記し且つ図面に示す実施例に限定されるものではなく、以下のような拡張或いは変更が可能である。
通信するＲＦ−ＩＤタグ付き物品との距離は、光式距離センサや超音波式距離センサによって計測するものであっても良い。
アンテナ７の指向性や出力の調整によっても、通信したいＲＦ−ＩＤタグ付き物品をアンテナ７の通信範囲とすることができない場合があるが、この場合には、その旨をスピーカによる音声や表示画面への表示により報知したり、或いは、もっと近付いてください、というように通信可能となるような対応の仕方を報知したりするようにしても良い（報知手段）。

本発明の第１の実施形態を示すもので、電気的構成のブロック図 手持式リーダライタの斜視図 リードライト時の制御内容を示すフローチャート アンテナの指向性を変えるための構成を示す概略的な断面図 対象物までの距離を測定するための説明図 通信したいＲＦ−ＩＤタグ付き物品とリーダライタの関係を示す平面図 ＲＦ−ＩＤタグ付き物品を表示した表示画面を示す平面図 表示画面に示された範囲の縦横長さを演算するための説明図 本発明の第２の実施形態を示す表示画面の平面図

符号の説明

図面中、１はリーダライタ、５は表示画面、６はカメラ（撮影手段、通信対象範囲設定手段）、７はアンテナ、８はレーザ光投射器（測距手段）、９は制御回路（測距手段、実範囲演算手段、通信範囲設定手段、通信範囲指標手段）、１０はアンテナ素子、１１は反射器、２０は送受信部、２２はＲＦ−ＩＤタグ付き物品、２３はＲＦ−ＩＤタグ（ＩＣタグ）である。

Claims (6)

1. ＩＣタグと無線によって通信可能で、その通信のためのアンテナを備えたリーダライタにおいて、
   前記アンテナからの電波の放射方向を撮影する撮影手段と、
   前記撮影手段よる撮影画像を表示する表示画面と、
   前記撮影手段によって撮影された撮影対象物までの距離を測定する測距手段と、
   前記撮影手段により前記ＩＣタグが付されたタグ付き物品を撮影対象物として撮影したとき、前記表示画面に表示された範囲内であってユーザ操作に基づいた範囲を通信対象範囲として設定する通信対象範囲設定手段と、
   前記表示画面上における前記通信対象範囲の大きさ、前記撮影手段の画角および前記測距手段により測定した距離に基づいて、前記通信対象範囲の実際の大きさを演算する実範囲演算手段と、
   前記通信対象範囲内の前記タグ付き物品に付された前記ＩＣタグと無線通信するために、前記実範囲演算手段により演算された前記通信対象範囲の実際の大きさおよび前記測距手段により測定された距離に基づいて前記アンテナの指向性および前記アンテナの電波出力を調整することにより、前記アンテナの通信可能範囲を、前記通信対象範囲と一致するように定める通信範囲設定手段と、
   前記通信範囲設定手段により設定された前記アンテナの前記通信可能範囲を前記表示画面に表示する通信範囲指標手段と
   を具備してなるリーダライタ。
2. 前記通信対象範囲設定手段は、
   前記撮影手段を画角調整可能に構成し、前記表示画面に表示された前記撮影手段の撮影領域内の所定領域を前記通信対象範囲として設定することを特徴とする請求項１記載のリーダライタ。
3. 前記通信対象範囲設定手段は、
   前記表示画面に設けられたタッチパネルと、
   前記タッチパネルの２点がタッチされたとき、その２点を通り、その２点間の間隔を直径とする円を前記撮影対象範囲として定める撮影対象範囲演算手段と
   から構成されていることを特徴とする請求項１記載のリーダライタ。
4. 前記通信対象範囲設定手段は、
   前記表示画面に設けられたタッチパネルと、
   前記タッチパネルにループ線が描かれたとき、そのループ線に外接する円を前記撮影対象範囲として定める撮影対象範囲演算手段と
   から構成されていることを特徴とする請求項１記載のリーダライタ。
5. 前記通信範囲調整手段による前記アンテナの指向性および前記アンテナの電波出力の調整によっては、前記撮影対象物を前記アンテナの通信可能範囲に含ませ得ないとき、これをユーザに報知する報知手段が設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のリーダライタ。
6. 前記アンテナは、電波を放射するアンテナ素子と、このアンテナ素子から放射された電波を反射する角度調節可能な反射器とを備え、
   前記通信範囲設定手段は、前記反射器の角度を調節することにより、前記アンテナの指向性を調整する構成であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のリーダライタ。

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