JP5868877B2 - 無線タグ通信装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、無線タグ通信装置及びプログラムに関する。

従来、店舗や倉庫、オフィス等では、無線タグを用いることで商品や機器等の物品の管理を行っている。近時では、物品に無線タグを貼付し、この無線タグに記憶された情報を、無線タグ通信装置を用いて非接触で読み取ることで、物品の存在を検出するシステムが使われ始めている。係るシステムは、短時間で複数の無線タグの情報を取得できるため、各種作業の効率化等の点で注目されている。

また、従来、複数の無線タグの中から特定のＩＤ番号（識別情報）を持つ無線タグを探索する方法が開示されている。係る方法では、多数の物品に其々異なる識別情報を記憶した無線タグを貼付しておき、探索を所望する無線タグの識別情報を無線タグ読取装置に設定することで、その無線タグを探索することが可能となっている。

ところで、従来の無線タグ通信装置では、特定の方向に極大の指向性を有するアンテナを介して無線タグの電波を受信している。このような無線タグ通信装置では、無線タグ通信装置の送信出力や無線タグ通信装置と無線タグとの位置関係によって、読み取り可能な方向や範囲が異なってくる。例えば、無線タグ読取装置の送信出力が大きい時は、アンテナの指向性が小さい方向にある近くの無線タグも読み取ることが可能である。この場合、利用者は、無線タグが指向性の極大方向にあると誤認識してしまう可能性があった。このような事情から、探索対象の無線タグを効率的に探索することが可能な技術が望まれている。

実施形態の無線タグ通信装置は、指向性アンテナと、通信手段と、撮像手段と、第１検出手段と、第２検出手段と、推定手段と、表示制御手段とを備える。通信手段は、前記指向性アンテナを用いて特定の無線タグと通信を行う。撮像手段は、前記指向性アンテナの指向性極大方向を撮像する。第１検出手段は、自装置の向きを検出する。第２検出手段は、前記無線タグと前記通信手段との通信状態を検出する。推定手段は、前記第１検出手段及び前記第２検出手段の検出値に基づき、自装置に対する前記無線タグの存在位置を推定する。表示制御手段は、前記撮像手段が撮像した撮像画像を表示するとともに、当該撮像画像上での前記存在位置に対応する位置にマーカー画像を重畳表示する。また、推定手段は、前記第２検出手段の検出値が前記無線タグと通信可能なことを示す場合に、前記指向性アンテナの送信出力を段階的に低下させながら、前記無線タグの存在位置を絞り込む。

図１は、本実施形態に係る無線タグ通信装置の使用環境の一例を説明するための図である。 図２は、本実施形態に係る無線タグ通信装置の表示面側を示す図である。 図３は、本実施形態に係る無線タグ通信装置のアンテナ面側を示す図である。 図４は、図３に示したアンテナの構成例を示す模式図である。 図５は、図３に示したアンテナの指向性の一例を示す図である。 図６は、本実施形態に係る無線タグ通信装置の要部構成を示すブロック図である。 図７は、図６に示した無線タグ通信部及び通信制御部の構成例を示すブロック図である。 図８は、対象タグの読み取り動作を説明するためのタイミングチャートである。 図９は、読取可能範囲の導出に係るテーブル情報の一例を示す図である。 図１０は、図６に示した探索部が表示部に表示する画面の一例を示す図である。 図１１は、図６に示した探索部が表示部に表示する画面の一例を示す図である。 図１２は、図６に示した探索部が表示部に表示する画面の一例を示す図である。 図１３は、図６に示した探索部が表示部に表示する画面の一例を示す図である。 図１４は、図６に示した探索部が表示部に表示する画面の一例を示す図である。 図１５は、対象タグの探索に係る探索処理の手順を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、無線タグ通信装置及びプログラムの実施形態を詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、一実施形態であって、その構成や仕様等を限定するものではない。

図１は、本実施形態に係る無線タグ通信装置１０の使用環境の一例を説明するための図である。同図において、物品１は商品や機器である。物品１は複数個存在しており、当該物品１の各々に無線タグ２が貼付されている。無線タグ２の記憶部３には、自己の無線タグ２と他の無線タグ２とを識別可能な識別情報４が格納されている。無線タグ通信装置１０は、各物品１に付加された無線タグ２と交信し、特定の識別情報４を有した無線タグ２の存在位置、つまり物品１の存在位置を探索する。

図２、図３は、無線タグ通信装置１０の外観構成の一例を示す図である。ここで、図２は、無線タグ通信装置１０の表示面側を示す図であり、図３は、当該表示面に対応するアンテナ面側を示す図である。無線タグ通信装置１０は、携帯可能なＲＦＩＤリーダ等であって、本体部１１と、表示部１２と、入力部１３と、アンテナ１４と、撮像部１５とを有している。

表示部１２は、液晶パネル等の表示デバイスである。入力部１３は、キーボードやポインティングデバイス等の入力デバイスである。なお、表示部１２をタッチパネル構成とすることで、当該タッチパネルを入力部１３として用いる形態としてもよい。

アンテナ１４は、特定の方向に極大の指向性を有する平面パッチアンテナ等の指向性アンテナである。図４は、アンテナ１４の構成例を示す模式図である。同図では、アンテナ筐体１４１の内部に、板状の誘電体１４２を固定し、この誘電体１４２のアンテナ面１４３側に放射器１４４を設け、その反対の背面側にグランド１４５を設けている。また、アンテナ１４は、図４、図５に示すように、アンテナ面１４３の中心から略０度を指す方向Ｄ１で利得が最大となり、０度から外れるほど利得が減少する指向性を有している。利用者は、無線タグ通信装置１０のアンテナ面１４３を任意の方向に向け、無線タグ２の探索を行う。

図４に戻り、撮像部１５は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有した撮像デバイスである。ここで、撮像部１５の撮像方向Ｄ２は、アンテナ１４の利得が極大となる指向性極大方向（方向Ｄ１）と略同一方向に向けられているものとする。

図６は、無線タグ通信装置１０の要部構成を示すブロック図である。無線タグ通信装置１０は、上述した表示部１２、入力部１３、アンテナ１４及び撮像部１５を備えるとともに、通信部１６、電源部１７、無線タグ通信部１８、センサ１９及び制御部２０を備えている。

通信部１６は、通信回線Ｎを介して接続される上位機器５との通信を司る。上位機器５は、各物品に貼付された識別情報や、当該識別情報に対応した物品に関する物品情報等を格納している。無線タグ通信装置１０は、通信部１６を介して上位機器５から識別情報や物品情報を取得できるようになっている。なお、通信回線Ｎは有線、無線を問わないものとする。

電源部１７は、バッテリと当該バッテリの充電及び放電を制御する制御回路等を有する（何れも図示せず）。無線タグ通信部１８は、アンテナ１４と協働することで、無線により無線タグ２と通信し、当該無線タグ２の記憶部３に格納された識別情報４等を受信する。なお、無線タグ通信部１８の詳細については後述する。

センサ１９は、無線タグ通信装置１０が向いている方向を検出するものである。センサ１９は、方位センサや角度センサ、速度／加速度センサ等のセンサ装置とともに、当該センサ装置の検出値に基づき無線タグ通信装置１０の向きを算出する算出部を含む。

制御部２０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)を主体に構成され、無線タグ通信装置１０の動作を統括的に制御する。また、制御部２０は、ＲＯＭ(Read Only Memory)やＲＡＭ(Random Access Memory)等の記憶媒体からなる記憶部２１を有する。記憶部２１には、制御部２０（ＣＰＵ）が使用するプログラムや設定データ等が予め格納されている。また、記憶部２１は、探索の対象とする無線タグ２の識別情報４を保持する。なお、探索対象の識別情報４を設定する方法は特に問わないものとする。例えば、入力部１３を介して入力する形態としてもよいし、上位機器５から取得した識別情報４を設定する形態としてもよい。

また、制御部２０は、機能部として、通信制御部３０と、探索部４０とを有する。通信制御部３０は、無線タグ通信部１８を制御し、無線タグ２との通信を行う。ここで、図７は、無線タグ通信部１８及び通信制御部３０の構成例を示すブロック図である。

図７に示すように、無線タグ通信部１８は、送信部５１と、方向性結合器５２と、受信部５３と、ローパスフィルタ５４とを備える。送信部５１、受信部５３及びローパスフィルタ５４は、方向性結合器５２に接続されている。ローパスフィルタ５４は、アンテナ１４が接続されている。また、通信制御部３０は、データの送信を制御する送信制御部３１と、データの受信を制御する受信制御部３２と、データの受信状態を検出する受信状態検出部３３と、送受信に要した時間を計測する時間計測部３４とを、機能部として有する。

送信制御部３１は、探索の対象となる無線タグ２（以下、対象タグという）の識別情報４を指定することで、当該識別情報４に対応する対象タグとの通信を繰返し行う。ここで、識別情報４の指定は、例えば、ＩＳＯ１８０００−６ＣのＳｅｌｅｃｔコマンドを用いて行うことができる。また、送信制御部３１は、探索部４０からの指示に応じて、後述する電力増幅器５１５を制御することで、アンテナ１４からの送信出力を調整する。

無線タグ通信部１８の送信部５１は、符号化部５１１、ＰＬＬ(Phase Locked Loop)部５１２、振幅変調部５１３、バンドパスフィルタ５１４及び電力増幅器５１５を備えている。

符号化部５１１は、通信制御部３０の送信制御部３１から出力されるデータの送信信号を符号化する。ＰＬＬ部５１２は、振幅変調部５１３にローカルキャリア信号を供給する。振幅変調部５１３は、ＰＬＬ部５１２からのローカルキャリア信号を、符号化部５１１にて符号化された送信信号で振幅変調する。バンドパスフィルタ５１４は振幅変調部５１３で振幅変調された送信信号から、不要な成分を除去する。電力増幅器５１５は、通信制御部３０からの指示に応じた増幅率で、バンドパスフィルタ５１４を通過した送信信号を増幅する。電力増幅器５１５は、増幅した送信信号を方向性結合器５２に供給する。

方向性結合器５２は、サーキュレータ等の方向性結合器である。方向性結合器５２は、送信部５１からの送信信号を、ローパスフィルタ５４を介してアンテナ１４に供給する。アンテナ１４に供給された送信信号は、このアンテナ１４から電波として放射される。

無線タグ２は、アンテナ１４から放射された電波を受信すると起動する。起動した無線タグ２は、無変調信号に対してバックスキャッタ変調を行うことにより、無線タグ２の記憶部３に格納された識別情報４等の情報を無線タグ通信装置１０に無線送信する。

アンテナ１４は、無線タグ２からの信号を受信する。ローパスフィルタ５４は、アンテナ１４で受信された信号から不要な高周波成分を除去して、方向性結合器５２に供給する。方向性結合器５２は、アンテナ１４で受信された信号、すなわち無線タグ２からの信号を受信部５３に供給する。

受信部５３は、第１生成部５３１、第２生成部５３２、第１処理部５３３、第２処理部５３４及び受信レベル検出部５３５を備えている。

第１生成部５３１は、第１ミキサ５３１ａと、ローパスフィルタ５３１ｂと、２値化回路５３１ｃとを有する。第２生成部５３２は、第２ミキサ５３２ａと、ローパスフィルタ５３２ｂと、２値化回路５３２ｃと、位相シフト器５３２ｄとを有する。

受信部５３は、方向性結合器５２からの受信信号を、第１ミキサ５３１ａと第２ミキサ５３２ａとに入力する。また、受信部５３は、送信部５１のＰＬＬ部５１２からのローカルキャリア信号を、第１ミキサ５３１ａと位相シフト器５３２ｄとに入力する。位相シフト器５３２ｄは、ローカルキャリア信号の位相を９０度シフトして、第２ミキサ５３２ａに供給する。

第１ミキサ５３１ａは、受信信号とローカルキャリア信号とを混合して、ローカルキャリア信号と同相成分のＩ信号を生成する。Ｉ信号は、ローパスフィルタ５３１ｂを介して２値化回路５３１ｃに供給される。ローパスフィルタ５３１ｂは、Ｉ信号から不要な高周波成分を除去して、符号化されたデータ成分を取り出す。２値化回路５３１ｃは、ローパスフィルタ５３１ｂを通過した信号を２値化する。

第２ミキサ５３２ａは、受信信号と９０度位相がシフトされたローカルキャリア信号とを混合して、ローカルキャリア信号と直交成分のＱ信号を生成する。Ｑ信号は、ローパスフィルタ５３２ｂを介して２値化回路５３２ｃに供給される。ローパスフィルタ５３２ｂは、Ｑ信号から不要な高周波成分を除去して、符号化されたデータ成分を取り出す。２値化回路５３２ｃは、ローパスフィルタ５３２ｂを通過した信号を２値化する。

第１処理部５３３は、第１同期クロック生成部５３３ａ、第１プリアンブル検出部５３３ｂ、第１復号部５３３ｃ及び第１エラー検出部５３３ｄを有する。また、第２処理部５３４は、第２同期クロック生成部５３４ａ、第２プリアンブル検出部５３４ｂ、第２復号部５３４ｃ及び第２エラー検出部５３４ｄを有する。

受信部５３は、第１生成部５３１の２値化回路５３１ｃで２値化したＩ信号を、第１処理部５３３の各部（第１同期クロック生成部５３３ａ、第１プリアンブル検出部５３３ｂ、第１復号部５３３ｃ、第１エラー検出部５３３ｄ）にそれぞれ供給する。また、受信部５３は、第２生成部５３２の２値化回路５３２ｃで２値化したＱ信号を、第２処理部５３４の各部（第２同期クロック生成部５３４ａ、第２プリアンブル検出部５３４ｂ、第２復号部５３４ｃ、第２エラー検出部５３４ｄ）にそれぞれ供給する。ここで、第１処理部５３３と第２処理部５３４とは、その動作が共通である。そのため、以下では第１処理部５３３について説明し、第２処理部５３４の説明は省略する。

第１同期クロック生成部５３３ａは、２値化回路５３１ｃからの２値化信号と同期したクロック信号を常時生成し、生成したクロック信号を、通信制御部３０の受信制御部３２、第１プリアンブル検出部５３３ｂ、第１復号部５３３ｃ及び第１エラー検出部５３３ｄに供給する。

第１プリアンブル検出部５３３ｂは、第１同期クロック生成部５３３ａからのクロック信号を基に、Ｉ信号の先頭に付されているプリアンブルを検出する。プリアンブルが検出されると、第１プリアンブル検出部５３３ｂは、通信制御部３０の受信制御部３２に検出信号を出力する。

受信制御部３２は、プリアンブル検出信号を受信すると、第１復号部５３３ｃに復号開始の指令信号を供給する。第１復号部５３３ｃは、第１同期クロック生成部５３３ａからのクロック信号に同期して、２値化回路５３１ｃからの２値化信号をサンプリングする。そして、受信制御部３２から復号開始の指令を受けると、そのサンプリングした２値化信号を復号する。復号されたデータは、受信制御部３２に供給される。

受信制御部３２は、復号されたデータを第１エラー検出部５３３ｄに供給する。第１エラー検出部５３３ｄは、復号されたデータのチェックコードからエラーの有無を検出する。そして、その検出結果を示すデータを受信制御部３２に供給する。受信制御部３２は、少なくともＩ信号或いはＱ信号の一方で誤りが無い場合、正しくデータを受信したと判定する構成になっている。正しく受信した受信データは、無線タグ通信装置１０の記憶部２１（ＲＡＭ）等に格納される。

受信レベル検出部５３５は、ローパスフィルタ５３１ｂを通過したＩ信号の振幅と、ローパスフィルタ５３２ｂを通過したＱ信号の振幅とをそれぞれ検出する。そして、大きい方の振幅の値を、受信レベルとして通信制御部３０に通知する。なお、振幅の代わりに、両信号のベクトルの大きさ（｛Ｉ²＋Ｑ²｝^1/2)を、受信レベルとして通知してもよい。

受信状態検出部３３は、受信レベル検出部５３５からの受信レベルに基づき、所定時間の間の通信成功率を受信状態として検出する。ここで、通信成功率の検出（算出）方法は特に問わないものとするが、例えば下記式（１）を用いて算出してもよい。
通信成功率＝正しくデータを受信した回数／(正しくデータを受信した回数＋エラーを検出した回数) …（１）

ここで、図８を用いて、受信状態検出部３３の動作例について説明する。図８は、対象タグの読み取り動作を説明するためのタイミングチャートである。同図では、ＩＳＯ１８０００−６ｔｙｐｅＣのプロトコルに準拠した例を示している。なお、１ラウンドあたりのスロット数を“１”として説明する。

図８において、記号［Ｓ］、［Ｑ］、［Ｒ］、［Ａ］、［ＩＤ］は、何れも通信データを示している。各通信データの先頭には、データの先頭を示すプリアンブル符号が含まれる。また、［Ｓ］を除く各通信データには、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）符号等の誤り検出符号が含まれており、受信側でエラーを検出できる。また、記号“○”は、識別情報［ＩＤ］の受信成功を意味している。また、記号“×”は、識別情報［ＩＤ］の受信失敗を意味している。

まず、無線タグ通信部１８は、無変調のキャリア信号をアンテナ１４から電波として送信する。次に、無線タグ通信部１８は、Ｓｅｌｅｃｔコマンド［Ｓ］、続いてＱｕｅｒｙコマンド［Ｑ］を送信し、１番目のラウンドＲ１を開始する。Ｓｅｌｅｃｔコマンド［Ｓ］は、探索対象である対象タグだけが応答するように、対象タグの識別情報４を指定している。

対象タグ以外の無線タグが、このＳｅｌｅｃｔコマンド［Ｓ］、Ｑｕｅｒｙコマンド［Ｑ］を受信した場合、他の無線タグは、自身の識別情報とは異なる識別情報４が指定されていると判断して、応答信号［Ｒ］を送信しない。なお、１番目のラウンドＲ１は、対象タグに十分な電波が届いていない等の理由により、応答信号［Ｒ］の受信待機中にタイムアウトを検出した場合を示している。

無線タグ通信部１８は、ラウンドＲ１のＳｅｌｅｃｔコマンド［Ｓ］の送信開始から、所定時間ｔ１が経過すると、ラウンドＲ１と同様にＳｅｌｅｃｔコマンド［Ｓ］、Ｑｕｅｒｙコマンド［Ｑ］を送信することで、２番目のラウンドＲ２を開始する。ここで、２番目のラウンドＲ２は、無線タグ通信装置１０が対象タグから識別情報［ＩＤ］を正常に受信した場合を示している。

以降、無線タグ通信部１８は、Ｓｅｌｅｃｔコマンド［Ｓ］の送信開始から所定時間ｔ１が経過すると、Ｓｅｌｅｃｔコマンド［Ｓ］、Ｑｕｅｒｙコマンド［Ｑ］を送信することで、次のラウンドを順次開始する。なお、ラウンドＲ５、ラウンドＲ６、およびラウンドＲ８は、無線タグ通信装置１０がＡｃｋコマンド［Ａ］を送信した後、識別情報［ＩＤ］の待機中に受信タイムアウトを検出した場合を示している。

受信状態検出部３３は、各ラウンドにおいて識別情報［ＩＤ］を正しく受信したか否かを検出するとともに、所定ラウンド分での通信成功率を算出する。例えば、直近４ラウンド分の通信成功率を算出する場合、ラウンドＲ４で算出する通信成功率は、ラウンドＲ１からラウンドＲ４までの受信可否結果から７５％となる。また、ラウンドＲ５で算出する通信成功率は、ラウンドＲ２からラウンドＲ５までの［ＩＤ］受信可否結果から７５％となる。以下のラウンドにおいても、受信状態検出部３３は、同様に通信成功率を算出する。

図７に戻り、時間計測部３４は、送信制御部３１及び受信制御部３２の制御により、対象タグとの間でデータの送受信に要した時間（以下、応答時間という）を、ラウンド毎に計測する。ここで、計測される応答時間は、自装置と対象タグとの間の離間距離に関係し、応答時間が短いほど離間距離が近いことを意味する。なお、時間の計測にはＲＴＣ（Real Time Clock）等の計時手段を用いるものとする。

図６に戻り、探索部４０は、センサ１９や通信制御部３０から得られる各種の情報に基づいて対象タグの存在位置を推定し、その存在位置を撮像部１５で撮像された画像とともに表示部１２に表示する。

具体的に、探索部４０は、存在位置の推定の開始に際し、送信制御部３１を制御することで、アンテナ１４の送信出力値を設定する。具体的に、探索部４０は、送信出力の最大値を設定する。なお、送信出力値は、入力部１３を介して入力された値を用いてもよいし、記憶部３に予め記憶された後述するテーブル情報（図９参照）を用いてもよい。

また、探索部４０は、対象タグの識別情報４を通信制御部３０に設定することで、当該通信制御部３０に対象タグとの通信を行わせる。なお、対象タグの識別情報４は、入力部１３を介して入力されてもよいし、記憶部２１に予め格納しておいてもよいし、通信部１６を介して上位機器５から取得する形態としてもよい。

また、探索部４０は、送信出力に最大値を設定した状態で、受信状態検出部３３で検出される通信成功率に基づき、自装置が対象タグと通信可能な位置にあるか否かを判定する。ここで、探索部４０は、例えば、通信成功率と所定の閾値（例えば７０％）とを比較し、閾値以上であれば通信可能な位置にあると判定する。なお、通信成功率が閾値未満の場合には、探索位置の変更を促す表示を表示部１２に表示させるものとする。

また、探索部４０は、対象タグとの通信が可能な位置にある場合、自装置と対象タグとの間の離間距離を推定する。ここで、離間距離の推定方法は特に問わないものとする。例えば、時間計測部３４で計測される応答時間に基づいて、自装置と対象タグとの間の離間距離を推定してもよい。なお、離間距離の推定方法はこれに限らず、例えば、受信レベルの値に基づいて推定してもよい。

また、探索部４０は、対象タグとの通信が可能な場合、自装置に対する対象タグの存在方向を推定する。ここで、存在方向の推定方法は特に問わないものとするが、例えば、アンテナ１４を左右に振った際の受信レベルの変化量から推定する方法を採用してもよい。以下、この推定方法について説明する。

まず、探索部４０は、アンテナ１４の送信出力を段階的に低下させることで、アンテナ１４により読み取り可能な範囲（以下、読取可能範囲という）を絞り込む。読取可能範囲は、例えば、下記式（２）を用いて導出することができる。
Ｐｏ×ｆ（θ）−ｄ≧Ｐｔ …（２）

上記式（２）において、Ｐｏはアンテナ１４の送信出力、ｆ（θ）は角度θにおけるアンテナ１４の利得（図５参照）、ｄはアンテナ１４のアンテナ面１４３から想定する読取距離Ｌまでの減衰量、Ｐｔは対象タグとの通信に要するパワーである。ここで、読取距離Ｌは、後述するテーブル情報（図９参照）に格納された送信出力に対応する所定値であってもよいし、先に求めた対象タグとの離間距離であってもよい。

なお、読取可能範囲は、上記式（２）を用いて算出する形態に限らず、図９に示すように、送信出力及び読取距離の組と読取可能範囲とを対応付けたテーブル情報等を用いて導出する形態としてもよい。

ここで、図９は、読取可能範囲の導出に係るテーブル情報の一例を示す図である。同図に示すように、テーブル情報Ｔ１には、送信出力及び読取距離の各組と対応付けて、読取可能範囲が定められている。ここで、読取可能範囲は、１８０度や１２０度等の角度で表され、アンテナ面１４３の正面方向（Ｄ１方向）を中央値とした角度範囲を意味する。なお、テーブル情報Ｔ１は、記憶部２１等に格納されているものとする。

探索部４０は、通信成功率が閾値以上となる状態を維持しながら、アンテナ１４の送信出力を低下させていくことで、アンテナ１４による読取可能範囲を絞り込んでいく。また、探索部４０は、センサ１９で検出される自装置の方向を、つまりアンテナ１４の正面方向を基準方向として記憶部２１に保持する。

さらに、探索部４０は、送信出力を低下させた状態で、自装置（アンテナ１４）を左右方向に振ることを指示する画面を表示部１２に表示させる。利用者により自装置が左右方向に振られるとアンテナ１４の読取可能範囲も左右に変位する。そこで、探索部４０は、その際に得られた受信レベルの変化量に基づき、自装置（アンテナ面１４３）に対する無線タグ２の存在方向を推定する。

具体的には、基準方向から無線タグ通信装置１０（アンテナ１４）を左方向に振った際に、受信レベルが極大となった場合には、その極大となった左方向に対象タグが存在すると推定する。また、基準となる位置から無線タグ通信装置１０（アンテナ１４）を右方向に振った際に、受信レベルが極大となった場合には、その極大となった右方向に対象タグが存在すると推定する。また、左右両方向に振った際に、電波強度が下降した場合には、基準方向に対象タグが存在すると推定する。なお、左右両方向に振っても電波強度が変化しなかった場合には、読取可能範囲を絞りきれていない可能性があるため、利用者に基準方向への移動を促す画面を表示させる。

探索部４０は、離間距離及び存在方向を推定すると、自装置と対象タグとの相対的な位置関係を示す相対位置情報を記憶部２１等に保持する。なお、相対位置情報は、自装置の変位位置から対象タグの存在位置を特定可能であれば、そのデータ形式は特に問わないものとする。例えば、相対位置情報は、基準方向における自装置の位置と、対象タグの位置との関係をベクトルや座標で表したものであってもよい。また、相対位置情報は、自装置の移動に伴い更新してもよい。

また、探索部４０は、上記相対位置情報とセンサ１９の検出値とに基づき、撮像部１５で撮像された撮像画像内での対象タグの存在位置に対応する位置に、マーカー画像を重畳表示させる。ここで、撮像画像内での対象タグの存在位置に対応する領域の特定方法は、特に問わないものとする。例えば、以下に説明する特定方法を用いて特定する形態としてもよい。

まず、撮像部１５が撮像する範囲（撮像範囲）内において、読取可能範囲の各々が占める範囲を予め計測し、設定データとして記憶部２１に格納しておく。次いで、上記した送信出力の調整等により自装置に対する対象タグの存在位置を推定する。そして、上記の設定データに基づき、そのときの読取可能範囲内での存在位置に対応する位置（領域）を、撮像範囲内から特定する。

なお、本実施形態では、自装置に対する対象タグの存在方向を左右方向（実空間における水平方向）としているが、高さ方向（実空間における垂直方向）についても推定する形態としてもよい。この場合、左右方向と同様、アンテナ１４の読取可能範囲を上下方向に振らせる等することで推定することが可能である。また、高さ方向の推定を行わない場合には、予め定めた高さ方向（例えば仰角１５度等）を用いる等してもよい。

図１０は、探索部４０が表示部１２に表示する画面の一例を示す図である。同図に示すように、探索部４０は、表示部１２の画面内において、撮像部１５で撮像された撮像画像Ｇ１上に、円形のマーカー画像Ｇ２を透過表示している。ここで、撮像画像Ｇ１内でのマーカー画像Ｇ２の中心Ｃの配置位置は、対象タグの存在位置に対応している。

また、マーカー画像Ｇ２の大きさ（半径Ｒ）は、自装置と対象タグとの離間距離に関係しており、離間距離が小さいほど半径Ｒが小さくなるよう設定される。ここで、離間距離に伴う半径Ｒの縮小又は拡大率は、例えば、上述した読取可能範囲における離間距離Ｌ’での弦の長さや円弧の長さに基づくものであってもよい。

例えば、弦の長さを用いる場合、下記式（３）で求めることができる。
２Ｌ’×ｓｉｎ（φ／２） …（３）
また、円弧の長さを用いる場合、下記式（４）で求めることができる。
Ｌ’×φ …（４）
なお、上記式（３）、（４）において、φは読取可能範囲の角度を意味する（ただし、φは弧度法で測った角度）。

無線タグ通信装置１０の利用者は、マーカー画像Ｇ２に向かって歩いていくと、自装置と対象タグとの離間距離は小さくなる。そのため、探索部４０は、図１１に示すように、離間距離の縮小量に応じて半径Ｒを小さくすることで、マーカー画像Ｇ２の表示を更新する。

なお、探索部４０は、自装置と対象タグとの離間距離が所定の閾値以下となった場合には、図１２に示すように、マーカー画像Ｇ２に対応付けて対象タグを発見した旨のメッセージを示した第１指示画像Ｇ３を表示してもよい。また、他の表示形態としては、マーカー画像Ｇ２の中心位置（中心点）のみを表示することで、対象タグの存在位置をピンポイントで表してもよい。

このように、探索部４０は、対象タグの存在位置をマーカー画像Ｇ２で示すことで、無線タグ通信装置１０の利用者に対し、対象タグが存在すると推定される距離及び方向を提示する。これにより、無線タグ通信装置１０の利用者は、表示部１２を見ながら対象タグが実空間のどのあたりにあるのか容易に把握することができるため、対象タグの探索を効率的に行うことができる。また、表示部１２と実空間との間における視線の移動を減らすことができるため、利用者の利便性を向上させることができる。

なお、自装置と対象タグとの離間距離に伴うマーカー画像Ｇ２の表示方法は、上記例に限らないものとする。例えば、自装置と対象タグとの離間距離に応じて、半径Ｒを縮小するとともに、マーカー画像Ｇ２の表示色を切り替える形態としてもよい。また、この形態を採用する場合、図１３に示すように、各地点でのマーカー画像Ｇ２を重ねて表示することで、対象タグへの移動履歴を色分けにより表してもよい。

また、自装置の向きが変更した等により、撮像部１５の撮像画像内から対象タグの存在位置が消失した場合には、図１４に示すように、現在の自装置の向きを基準に、対象タグの存在方向を指示する第２指示画像Ｇ４を表示してもよい。これにより、撮像部１５の撮像範囲から対象タグが外れた場合に、何れの方向に対象タグがあるかを利用者に提示することができるため、対象タグの探索の効率化を図ることができる。

さらに、利用者（自装置）の向きが対象タグの存在方向と一致又は相違した場合に、マーカー画像Ｇ２の大きさや形状、表示色等を変える表示効果を施すことで、両方向の一致又は相違を利用者に報知する形態としてもよい。これにより、自装置の向きが対象タグの存在方向と一致又は相違した場合に、その旨を利用者に報知することができるため、対象タグの探索の効率化を図ることができる。

以下、図１５を参照して、本実施形態の無線タグ通信装置１０の動作について説明する。ここで、図１５は、対象タグの探索に係る探索処理の手順を示すフローチャートである。なお、この手順は、記憶部２１に格納されたプログラムによって制御される。

利用者は無線タグ通信装置１０を携帯し、任意の場所において入力部１３から探索作業の開始を指示する操作を行うとプログラムが起動する。プログラムが起動すると、探索部４０は、入力部１３等を介して入力された対象タグの識別情報４を、通信制御部３０に設定する(ステップＳ１１)。

次に、探索部４０は、読取距離を設定する（ステップＳ１２）。続いて、探索部４０は、ステップＳ１２で設定した読取距離に応じて、アンテナ１４の送信出力の初期値（最大値）を、通信制御部３０を介して設定する（ステップＳ１３）。続いて、制御部２０は、通信制御部３０と協働することで、対象タグの読み取りを開始する（ステップＳ１４）。

探索部４０は、通信制御部３０（受信状態検出部３３）で算出された通信成功率と所定の閾値とを比較する（ステップＳ１５）。ここで、通信成功率が閾値未満の場合（ステップＳ１５；Ｎｏ）、探索部４０は、探索位置の変更を促す情報を表示部１２に表示させ（ステップＳ１６）、ステップＳ１５に再び戻る。

一方、通信成功率が閾値以上の場合（ステップＳ１５；Ｙｅｓ）、探索部４０は、自装置から対象タグまでの離間距離を推定する（ステップＳ１７）。ここで、探索部４０は、例えば、通信制御部３０（時間計測部３４）で計測された応答時間に基づいて、自装置から対象タグまでの離間距離を推定する。

続いて、探索部４０は、自装置に対する対象タグの存在方向を推定する（ステップＳ１８）。ここで、探索部４０は、例えば、通信成功率が閾値以上となる送信出力の最低値を維持したまま、アンテナ１４の読取可能範囲を左右方向に振らせることで、自装置の基準方向に対する対象タグの存在方向を推定する。なお、探索部４０は、ステップＳ１７及びＳ１８で推定した離間距離及び存在方向を、相対位置情報として記憶部２１に保持する。

次に、探索部４０は、相対位置情報とセンサ１９の検出値とに基づき、撮像部１５で撮像された撮像画像内での対象タグの存在位置に対応する位置に、マーカー画像を重畳表示させる（ステップＳ１９）。

次いで探索部４０は、センサ１９の検出値に基づき、自装置の向きに変更があったか否かを判定する（ステップＳ２０）。ここで、向きの変更が検出されない場合には（ステップＳ２０；Ｎｏ）、ステップＳ２３に移行する。

また、ステップＳ２０において、向きの変更が検出された場合には（ステップＳ２０；Ｙｅｓ）、探索部４０は、撮像部１５の撮像範囲内に対象タグの存在位置が包含されるか否かを判定する（ステップＳ２１）。ここで、対象タグの存在位置が撮像範囲内にある場合には（ステップＳ２１；Ｙｅｓ）、ステップＳ２３に移行する。一方、対象タグの存在位置が撮像範囲外にある場合には（ステップＳ２１；Ｎｏ）、探索部４０は、現在の自装置の向きを基準に、対象タグが存在する方向を示す第２指示画像を表示部１２に表示させ（ステップＳ２２）、ステップＳ２３に移行する。

なお、自装置の向きが対象タグの存在方向と一致又は相違した時に、表示効果を施すことで両方向の一致又は相違を利用者に報知してもよい。

続くステップＳ２３において、探索部４０は、自装置から対象タグまでの離間距離に変更があったか否かを判定する（ステップＳ２３）。ここで、離間距離に変更がない場合には（ステップＳ２３；Ｎｏ）、ステップＳ２５に移行する。離間距離に変更があった場合（ステップＳ２３；Ｙｅｓ）、探索部４０は、マーカー画像の大きさを、離間距離の変更量に応じて変更（拡大又は縮小）し（ステップＳ２４）、ステップＳ２５に移行する。

次に、探索部４０は、自装置と対象タグとの間の離間距離が所定の閾値以内か否かを判定する（ステップＳ２５）。ここで、離間距離が閾値を上回る場合には（ステップＳ２５；Ｎｏ）、ステップＳ２７に移行する。離間距離が閾値以内の場合には（ステップＳ２５；Ｙｅｓ）、対象タグを発見した旨の第１指示画像を表示部１２に表示させ（ステップＳ２６）、ステップＳ２７に移行する。

続いて、探索部４０は、入力部１３等を介して、対象タグの探索を終了する指示がなされたか否かを判定する（ステップＳ２７）。ここで、探索の終了指示が確認されない場合には（ステップＳ２７；Ｎｏ）、ステップＳ２０に再び戻る。また、探索の終了指示が入力された場合には（ステップＳ２７；Ｙｅｓ）、探索部４０は、本処理を終了する旨を表示部１２に表示した後(ステップＳ２８)、本処理を終了する。

以上のように、本実施形態の無線タグ通信装置１０は、撮像部１５が撮像した撮像画像内において、対象タグが存在すると推定される領域にマーカー画像を表示する。これにより、無線タグ通信装置１０の利用者は、表示部１２を見ながら対象タグが実空間のどのあたりにあるのか容易に把握することができるため、対象タグの探索を効率的に行うことができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、追加、組み合わせ等を行うことができる。また、上記実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、上記実施形態では、円形のマーカー画像を表示する形態を説明したが、マーカー画像の形状は円形に限らないものとする。

上記実施形態の無線タグ通信装置１０で実行されるプログラムは、ＲＯＭ等の記録媒体に予め組み込まれて提供されるものとするが、これに限らないものとする。例えば、上記実施形態の無線タグ通信装置１０で実行されるプログラムを、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。

さらに、上記実施形態の無線タグ通信装置１０で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、上記実施形態の無線タグ通信装置１０で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。

上記実施形態の無線タグ通信装置１０で実行されるプログラムは、上述した各処理を行うモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはプロセッサが上記ＲＯＭからプログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、主記憶装置上に生成されるようになっている。

１０…無線タグ通信装置、１１…本体部、１２…表示部、１３…入力部、１４…アンテナ、１５…撮像部、１６…通信部、１７…電源部、１８…無線タグ通信部、１９…センサ、２０…制御部、２１…記憶部、３０…通信制御部、４０…探索部

特開２０１１−２３７９４１号公報

Claims (6)

1. 指向性アンテナと、
   前記指向性アンテナを用いて特定の無線タグと通信を行う通信手段と、
   前記指向性アンテナの指向性極大方向を撮像する撮像手段と、
   自装置の向きを検出する第１検出手段と、
   前記無線タグと前記通信手段との通信状態を検出する第２検出手段と、
   前記第１検出手段及び前記第２検出手段の検出値に基づき、自装置に対する前記無線タグの存在位置を推定する推定手段と、
   前記撮像手段が撮像した撮像画像を表示するとともに、当該撮像画像上での前記存在位置に対応する位置にマーカー画像を重畳表示する表示制御手段と、
   を備え、
   前記推定手段は、前記第２検出手段の検出値が前記無線タグと通信可能なことを示す場合に、前記指向性アンテナの送信出力を段階的に低下させながら、前記無線タグの存在位置を絞り込む無線タグ通信装置。
2. 前記表示制御手段は、自装置と前記無線タグとの間の離間距離に応じて、前記マーカー画像の大きさを拡大又は縮小する請求項１に記載の無線タグ通信装置。
3. 前記表示制御手段は、自装置と前記無線タグとの間の離間距離が所定の閾値以下となった場合に、前記無線タグを発見した旨の情報を表示する請求項１又は２に記載の無線タグ通信装置。
4. 前記表示制御手段は、前記無線タグの存在位置が前記撮像手段の撮像範囲に包含されない場合に、現在の自装置の向きを基準に前記無線タグの存在する方向を指示する指示画像を表示する請求項１〜３の何れか一項に記載の無線タグ通信装置。
5. 前記表示制御手段は、自装置の向きと前記無線タグの存在方向とが一致又は相違した場合に、その旨を報知する画像効果を施す請求項１〜４の何れか一項に記載の無線タグ通信装置。
6. 指向性アンテナと、前記指向性アンテナの指向性極大方向を撮像する撮像手段と、自装置の向きを検出する第１検出手段と、を備えた無線タグ通信装置のコンピュータを、
   前記指向性アンテナを用いて特定の無線タグと通信を行う通信手段と、
   前記無線タグと前記通信手段との通信状態を検出する第２検出手段と、
   前記第１検出手段及び前記第２検出手段の検出値に基づき、自装置に対する前記無線タグの存在位置を推定する推定手段と、
   前記撮像手段が撮像した撮像画像を表示するとともに、当該撮像画像上での前記存在位置に対応する位置にマーカー画像を重畳表示する表示制御手段と、
   して機能させ、
   前記推定手段は、前記第２検出手段の検出値が前記無線タグと通信可能なことを示す場合に、前記指向性アンテナの送信出力を段階的に低下させながら、前記無線タグの存在位置を絞り込むプログラム。

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