JP6518621B2 - 近接無線通信用タグの読取装置および近接無線通信用タグの読取方法 - Google Patents

Description

本発明は、近傍無線通信用のＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）タグのリーダおよび近傍無線通信システムに関する。

近年、近傍無線通信用の技術が急速に発展し、駅の改札や、店舗での決済、建物の入退出管理や施錠など、非接触による情報通信技術が広く用いられるようになってきている。

特開２０１０−１５６７９６号公報

近傍無線通信においては、ＲＦＩＤタグの情報を読み取るためのリーダが、その通信範囲内に存在するＲＦＩＤタグとの間で情報のやりとりを行う。そのため、ＲＦＩＤタグのリーダがＲＦＩＤタグの情報を読み取ることのできる通信範囲広い方が、ＲＦＩＤタグの情報を読み取らせる際の使い勝手がよい。

本願の発明者は、ＲＦＩＤタグとの間の通信可能な範囲を広げるのみならず、その範囲内に存在するタグの位置が分かれば、近傍無線通信を利用した新たなプリケーションが提供できる可能性について認識するに至った。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、近傍無線通信の際の通信可能な範囲を広げるとともに、その範囲内に存在するタグの位置を検出する技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の近傍無線通信用のＲＦＩＤタグのリーダは、ＲＦＩＤタグに搬送波を送信するとともに、ＲＦＩＤタグが送信する搬送波を受信する送受信部を備える。送受信部は、ＲＦＩＤタグに送信するためのデータで変調された搬送波を生成する変調部と、ＲＦＩＤタグとの間でデータを送受信するためのアンテナを所定の範囲内に広がりを持って複数配置するとともに、当該複数のアンテナの中からデータの送受信に用いるひとつのアンテナを選択するアンテナ選択スイッチとを備える。ＲＦＩＤタグのリーダはさらに、アンテナ選択スイッチに選択させるアンテナを切り替えるアンテナ切替制御部と、ＲＦＩＤタグが送信する搬送波を複数のアンテナのうちのいずれかのアンテナが受信した場合に、アンテナ切替制御部がアンテナ選択スイッチに選択させているアンテナを示す情報を取得する検出部とを備える。

本発明の別の態様は、近傍無線通信システムである。この近傍無線通信システムは、１以上の近傍無線通信用のＲＦＩＤタグと、近傍無線通信用のＲＦＩＤタグのリーダと、ＲＦＩＤタグのリーダを制御するためのソフトウェアと、ＲＦＩＤタグのリーダと通信可能に接続し、ソフトウェアを実行する情報処理装置とを備える。ＲＦＩＤタグのリーダは、ＲＦＩＤタグに搬送波を送信するとともに、ＲＦＩＤタグが送信する搬送波を受信する送受信部を備える。送受信部は、ＲＦＩＤタグに送信するためのデータで変調された搬送波を生成する変調部と、１以上のＲＦＩＤタグとの間でデータを送受信するためのＲＦＩＤ用のアンテナを所定の範囲内に広がりを持って複数配置するとともに、当該複数のアンテナの中からデータの送受信に用いるひとつのアンテナを選択するアンテナ選択スイッチとを備える。ＲＦＩＤタグのリーダはさらに、アンテナ選択スイッチに選択させるアンテナを切り替えるアンテナ切替制御部と、１以上のＲＦＩＤタグのいずれかが送信する搬送波を、複数のアンテナのうちいずれかのアンテナが受信した場合に、アンテナ切替制御部がアンテナ選択スイッチに選択させているアンテナを示す情報を取得することで、搬送波を送信したＲＦＩＤタグの存在位置を検出するタグ検出部を備える。ソフトウェアは、アンテナ切替制御部を制御して、アンテナ選択スイッチが選択するアンテナの切替のタイミングを規定する切替パターンを設定する機能を情報処理装置に実現させる。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、コンピュータプログラム、データ構造、記録媒体などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば近傍無線通信の際の通信可能な範囲を広げるとともに、その範囲内に存在するタグの位置を検出する技術を提供することができる。

実施の形態に係る近傍無線通信システムの全体構成を模式的に示す図である。 実施の形態に係る情報処理装置とＲＦＩＤタグのリーダとの機能構成を模式的に示す図である。 実施の形態に係るアンテナが備えるコイルアンテナの配置の一例を模式的に示す図である。 実施の形態に係るＲＦＩＤタグのリーダを収納する筐体の天面を示す図である。 複数のＲＦＩＤタグが、実施の形態に係るＲＦＩＤタグのリーダの上に配置されている様子を示す図である。 実施の形態に係る情報処理装置が実行するソフトウェアによって生成されるゲーム画面の一例を模式的に示す図である。 実施の形態に係るＲＦＩＤタグのリーダが実行するアンテナ切り替え処理の流れを説明するフローチャートである。 実施の形態に係るＲＦＩＤタグの機能構成を模式的に示す図である。 実施の形態の変形例に係るアンテナが備えるコイルアンテナの配置の一例を模式的に示す図である。 図１０（ａ）−（ｄ）は、大きさの異なる４つのコイルアンテナを模式的に示す図である。 異なる大きさのコイルアンテナを用いる場合のコイルアンテナの配置例を模式的に示す図である。 図１２（ａ）−（ｄ）は、第３の変形例に係るコイルアンテナの配置例を説明するための図である。 第４の変形例に係るアンテナ選択スイッチの比較例を示す図である。 第４の変形例に係るアンテナ選択スイッチの構成を模式的に示す図である。 第５の変形例に係るＲＦＩＤタグのリーダが備えるタッチセンサの一例を模式的に示す図である。 第５の変形例に係るＲＦＩＤタグのリーダの断面を、ＲＦＩＤタグの断面とともに模式的に示す図である。 コイルアンテナとセンサモジュールとの大きさおよび位置の関係を模式的に示す図である。 第５の変形例に係るＲＦＩＤタグのリーダの機能構成を模式的に示す図である。 ＲＦＩＤタグのリーダの天板の外観の一例を模式的に示す図である。 タッチセンサを利用したアプリケーションの一例を示す図である。 図２１（ａ）−（ｃ）は、タッチセンサを利用したアプリケーションの別の例を示す図である。 メカニカルボタンをＲＦＩＤタグの天板に載置したときの様子を示す図である。 第６の変形例に係る検出対象物が、ＲＦＩＤタグのリーダの天板上に載置されている様子を示す図である。

本発明の実施の形態の概要を述べる。本発明の実施の形態に係る近傍無線通信システムは、ＲＦＩＤタグと通信するためのアンテナを複数備え、そのアンテナを切り替えながらＲＦＩＤタグと通信する。複数のアンテナのうちＲＦＩＤタグと通信したアンテナの位置から、ＲＦＩＤタグの存在位置を検出する。

図１は、実施の形態に係る近傍無線通信システム１００の全体構成を模式的に示す図である。実施の形態に係る近傍無線通信システム１００は、情報処理装置２００、近傍無縁通信用のＲＦＩＤタグのリーダ３００、および１以上の近傍無線通信用のＲＦＩＤタグ４００を含む。以下簡便のため、「近傍無縁通信用のＲＦＩＤタグのリーダ３００」および「近傍無線通信用のＲＦＩＤタグ４００」を、それぞれ「ＲＦＩＤタグのリーダ３００」、「ＲＦＩＤタグ４００」と記載する。

情報処理装置２００は、ＲＦＩＤタグのリーダ３００と通信可能に接続する。これは例えば既知のＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブル等による有線接続や、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等による無線接続技術を利用して実現できる。情報処理装置２００は図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリ等を備え、ＲＦＩＤタグのリーダ３００から取得したＲＦＩＤタグ４００の情報を利用したアプリケーションソフトウェアを実行したり、ＲＦＩＤタグのリーダ３００の一部の機能を制御したりする。情報処理装置２００の一例としては、例えばＰＣ（Personal Computer）や家庭用の据え置き型のゲーム機、あるいは携帯ゲーム機、スマートフォンやタブレットＰＣ等の携帯電子機器、業務用のアーケードゲーム機、あるいは現実世界の映像に仮想の映像を重畳して表示可能なメガネ型の表示デバイスを含むウェアラブルコンピュータ等があげられる。

図１に示す例では、符号４００ａから４００ｆで示す６つのＲＦＩＤタグ４００が図示されているが、ＲＦＩＤタグ４００の数は６つに限られず、これ以上でも以下でもよい。以下特に区別の必要がない限り、ＲＦＩＤタグ４００と総称する。

図２は、実施の形態に係る情報処理装置２００とＲＦＩＤタグのリーダ３００との機能構成を模式的に示す図である。情報処理装置２００は、ＲＦＩＤタグのリーダ３００と通信する通信部２０２を備え、情報処理装置２００を統括的に制御するオペレーティングシステム２０４の制御の下、ソフトウェア２０６を実行する。

ＲＦＩＤタグのリーダ３００は、通信部３０２、演算部３０３、送受信部３０６、および切替パターン記憶部３１６を備える。図２は、実施の形態に係る情報処理装置２００とＲＦＩＤタグのリーダ３００を実現するための機能構成を示しており、その他の構成は省略している。図２において、さまざまな処理を行う機能ブロックとして記載される各要素は、ハードウェア的には、ＣＰＵ、メインメモリ、その他のＬＳＩ（Large Scale Integration）で構成することができ、ソフトウェア的には、メインメモリにロードされたプログラムなどによって実現される。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組み合わせによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。

演算部３０３は、検出部３１４とアンテナ切替制御部３１２とを含む。演算部３０３は、既知のマイクロコンピュータを用いて実現されており、ＲＦＩＤタグ４００に送信するためのデータや、ＲＦＩＤタグ４００から受信したデータの処理を実行する。演算部３０３中の検出部３１４およびアンテナ切替制御部３１２については後述する。

送受信部３０６は、ＲＦＩＤタグ４００との間で情報の送受信を行う。これを実現するために、実施の形態に係る送受信部３０６は、変調部３０４、復調部３１８、１以上のアンテナ３０８、およびアンテナ選択スイッチ３１０を備える。

変調部３０４は、演算部３０３からＲＦＩＤタグに送信するためのデータを取得し、取得したデータでＲＦＩＤタグ４００との通信に用いる搬送波を変調する。復調部３１８は、ＲＦＩＤタグ４００から受信した搬送波に重畳されたデータを復調する。

以下、実施の形態に係る変調部３０４は、ＮＦＣ（Near Field Communication）の通信規格にしたがって搬送波を生成することを前提として説明する。このため、アンテナ３０８とＲＦＩＤタグ４００とは、ＮＦＣの通信規格にあった周波数（１３．５６ＭＨｚ）の搬送波を電磁誘導を利用して送受信する。しかしながら、ＮＦＣとは異なる別の通信規格にしたがう場合であっても本発明が成立することは、当業者であれば明らかである。

図２においては、符号３０８を付して総称しているが、実施の形態に係る送受信部３０６は複数のコイルアンテナを含む。各コイルアンテナは所定の範囲内に広がりを持って配置されており、それぞれＲＦＩＤタグと通信可能な通信範囲を有している。

図３は、実施の形態に係るアンテナ３０８が備えるコイルアンテナの配置の一例を模式的に示す図である。図３は、送受信部３０６は１６個のコイルアンテナを含み、各コイルアンテナの形状は矩形の場合の例を示している。一般に、コイルアンテナの形状が矩形の場合、ＲＦＩＤタグ４００との間で通信可能な通信範囲の形状もおおよそ矩形形状となる。図３に示すアンテナ３０８の配置例では、１から１６までの通し番号が振られた各矩形領域が、それぞれ１６個のコイルアンテナの通信範囲を示している。以下本明細書において、１から１６までの符号が振られた各矩形領域に対応するコイルアンテナを、それぞれコイルアンテナ１〜コイルアンテナ１６と呼ぶことがある。

図３に示す例では、各コイルアンテナの通信範囲は同様の広さを持ち、かつ各コイルアンテナの通信範囲に重複がないように隙間なく並べられている。結果として、送受信部３０６は、ひとつのコイルアンテナを用いる場合と比較して１６倍の広さの通信範囲を持つ。

上述したとおり、ＲＦＩＤタグのリーダ３００は、ＲＦＩＤタグ４００と通信するために、搬送波を変調したり復調したりするための電力を要する。ここでＲＦＩＤタグのリーダ３００が、例えば情報処理装置２００とＵＳＢケーブルで有線接続されており、情報処理装置から給電される場合は、ＲＦＩＤタグのリーダ３００は十分な電力供給が受けられる。しかしながら、ＲＦＩＤタグのリーダ３００と情報処理装置２００とが無線通信する場合には、ＲＦＩＤタグのリーダ３００はバッテリで駆動する。あるいは、情報処理装置２００自体がバッテリで駆動する場合には、ＲＦＩＤタグのリーダ３００と情報処理装置２００とが有線接続されていても、システム全体としてはバッテリで駆動することになる。

また、複数のコイルアンテナをＲＦＩＤタグ４００と同時に通信するためには、同時通信に使用するコイルアンテナの分だけ変調部３０４および復調部３１８も必要となり、コストもかかる。

そこで実施の形態に係るＲＦＩＤタグのリーダ３００は、アンテナ３０８が有する複数のコイルアンテナの中から、ＲＦＩＤタグのリーダとの間でデータの送受信に用いるひとつのアンテナを選択するアンテナ選択スイッチ３１０を備える。またアンテナ切替制御部３１２は、アンテナ選択スイッチ３１０に選択させるアンテナの切り替えを制御する。アンテナ選択スイッチ３１０は、例えば既知の高周波スイッチング素子を用いて実現できる。

ここでアンテナ切替制御部３１２は、アンテナ選択スイッチ３１０が選択するコイルアンテナの切替のタイミングを規定する切替パターンにしたがって、アンテナ選択スイッチに選択させるアンテナを切り替える。コイルアンテナの切替パターンは切替パターン記憶部３１６に格納されている。切替パターンが規定する切替パターンの例としては、複数のコイルアンテナを所定の時間間隔で順次切り替えながら選択することを規定するスキャンパターンである。スキャンパターンにしたがう場合、アンテナ切替制御部３１２は、図３に示す配置例においてコイルアンテナ１からコイルアンテナ１６に至るまで、循環的にＲＦＩＤタグ４００と通信するコイルアンテナを切り替えるようにアンテナ選択スイッチ３１０を制御する。

切替パターンが規定する切替パターンの別の例としては、複数のコイルアンテナのうちの一部のコイルアンテナから構成されるサブセットを順次切り替えながら選択することを規定するサブセット選択パターンである。図３に示す配置例において、「コイルアンテナから構成されるサブセット」とは、例えばコイルアンテナ１、２、５、６、９、１０、１３、および１４から構成される、通信範囲全体の左反面をカバーするコイルアンテナ群である。サブセット選択パターンにしたがう場合、アンテナ切替制御部３１２は、コイルアンテナ１、２、５、６、９、１０、１３、および１４の順に循環的にＲＦＩＤタグ４００と通信するコイルアンテナを切り替えるようにアンテナ選択スイッチ３１０を制御する。

このように、アンテナ切替制御部３１２が、ＲＦＩＤタグ４００と通信するコイルアンテナを時分割で切り替えるようにアンテナ選択スイッチ３１０を制御する。これにより、ＲＦＩＤタグ４００と通信するコイルアンテナは瞬間的には常にひとつのみであり、また搬送波の変調および復調に用いる変調部３０４および復調部３１８もそれぞれひとつで足りる。ＲＦＩＤタグ４００との間で通信可能な通信範囲を、送受信部３０６の通信範囲を全体として拡張しつつ、ＲＦＩＤタグのリーダ３００の消費電力抑制、コスト減、および軽量化を実現できる。

ところで、上述のアンテナ切替制御部３１２によるアンテナ選択スイッチ３１０の制御により、ＲＦＩＤタグ４００との間の通信範囲を拡大することができる。ここで、ＲＦＩＤタグ４００との間の通信範囲を拡大するのみならず、通信範囲内のいずれの位置にＲＦＩＤダグが存在するかを検出できると、その情報を情報処理装置２００が実行するアプリケーションソフトウェア等で利用することができるようになる。

そこで検出部３１４は、ＲＦＩＤタグ４００が送信する搬送波を複数のコイルアンテナのうちのいずれかのコイルアンテナが受信した場合に、アンテナ切替制御部３１２がアンテナ選択スイッチ３１０に選択させているアンテナを示す情報を取得する。ここで「アンテナを示す情報」とは、コイルアンテナを識別するために各コイルアンテナに一意に付された識別子であり、例えば図３を参照して上述した通し番号である。

検出部３１４は、アンテナ切替制御部３１２がアンテナ選択スイッチに３１０選択させているコイルアンテナの通し番号を用いて、複数のコイルアンテナが配置された上述の通信範囲におけるＲＦＩＤタグ４００の存在位置を特定する。具体的には、検出部３１４は図示しない記憶部中に図３に示すようなコイルアンテナの配置マップを保持しており、アンテナ切替制御部３１２から取得した通し番号に対応するコイルアンテナの配置マップにおける位置を取得する。例えばアンテナ切替制御部３１２から取得した通し番号が４番の場合、検出部３１４は、コイルアンテナの配置マップの右上の位置にＲＦＩＤタグ４００が存在すると判定する。このように、ＲＦＩＤタグ４００と通信したコイルアンテナの位置をもとにそのＲＦＩＤタグの位置を検出できる。

図４は、実施の形態に係るＲＦＩＤタグのリーダ３００を収納する筐体の天面を示す図であり、ＲＦＩＤタグのリーダ３００の筐体の天面を上面から見た場合の図である。図４に示す例では、アンテナ３０８に含まれる複数のコイルアンテナはＲＦＩＤタグのリーダ３００の筐体の天面に配置されている。図４において、１から１６までの通し番号が振られた各円形領域に、コイルアンテナが設置されている。すなわち、図４における１から１６までの通し番号が振られた円形領域は、図３における１から１６までの通し番号が振られた矩形領域に対応する。ＲＦＩＤタグ４００がＲＦＩＤタグのリーダ３００の筐体の天面に置かれると、その場所を通信範囲に含むコイルアンテナはＲＦＩＤタグ４００と通信することができる。

続いて、検出部３１４によるＲＦＩＤタグ４００の位置検出を利用したアプリケーションの一例を説明する。

図５は、複数のＲＦＩＤタグ４００が、実施の形態に係るＲＦＩＤタグのリーダ３００の上に配置されている様子を示す図である。図５においては、ＲＦＩＤタグ４００ａ〜４００ｅまでの５つのＲＦＩＤタグ４００が、ＲＦＩＤタグのリーダ３００の筐体の天面上に置かれている。ＲＦＩＤタグ４００ａ〜４００ｅは、それぞれ絵柄が記載されたカード形状の駒内に内蔵されている。しかしながら、ＲＦＩＤタグ４００は必ずしもカードに内蔵される必要はなく、この他にも例えばフィギュアの台座に設置されたり、将棋でいうところの駒に内蔵されたりするなどの種々の態様が考えられる。

図５に示す例では、図４における円形領域１にＲＦＩＤタグ４００ａ、図４における円形領域２にＲＦＩＤタグ４００ｂ、図４における円形領域７にＲＦＩＤタグ４００ｃおよび４００ｄ、図４における円形領域８にＲＦＩＤタグ４００ｅが置かれている。ここでアンテナ切替制御部３１２は、スキャンパターンにしたがい、円形領域１に対応するコイルアンテナ１から、円形領域１６に対応するコイルアンテナ１６に至るまで、循環的にＲＦＩＤタグ４００と通信するコイルアンテナを切り替えるようにアンテナ選択スイッチ３１０を制御したとする。このとき、コイルアンテナ１、２、７、および８は、ＲＦＩＤタグ４００から搬送波を受信する。

円形領域７には、ＲＦＩＤタグ４００ｃの上にＲＦＩＤタグ４００ｄが重ねて置かれている。しかしながら、実施の形態に係る実施の形態に係るコイルアンテナはＮＦＣの通信規格にしたがった搬送波を送受信するため、コイルアンテナ７は重ねて置かれたＲＦＩＤタグ４００ｃとＲＦＩＤタグ４００ｄとの両者とも独立に通信することができる。コイルアンテナ１、２、７、および８がＲＦＩＤタグ４００から受信した搬送波は復調部３１８においてデータ（以下、単に「ＲＦＩＤタグ４００のデータ」ということがある。）が分離される。分離されたデータは、検出部３１４が取得した位置情報（以下、単に「ＲＦＩＤタグ４００の位置情報」ということがある。）とともに、通信部３０２を介して情報処理装置２００に出力される。

実施の形態において、情報処理装置２００が実行するソフトウェア２０６は、ＲＦＩＤタグのリーダ３００から取得したＲＦＩＤタグ４００のデータと、その位置情報とを利用するアプリケーションソフトウェアであり、一例としてはゲームアプリケーションソフトウェアである。

図６は、実施の形態に係る情報処理装置２００が実行するソフトウェア２０６によって生成されるゲーム画面の一例を模式的に示す図であり、図５に示す５つのＲＦＩＤタグ４００のデータおよび位置情報をもとに、情報処理装置２００が実行するソフトウェア２０６が処理して生成された画面である。以下簡便のため、例えば「情報処理装置２００が実行するソフトウェア２０６が処理して生成」することを、単に「ソフトウェア２０６生成」と簡略化して記載する。なお、ソフトウェア２０６が生成したゲーム画面は、情報処理装置２００が備えるか、または情報処理装置２００と接続する表示部（図示せず）に表示される。

図６において符号３０１で示す平板は、ソフトウェア２０６が仮想の３次元空間内に生成した仮想のゲーム板であり、ＲＦＩＤタグのリーダ３００の天面に対応する画像である。図６は、チェスや将棋のような対戦型ボードゲームを想定したゲームの画面を例示する図である。ユーザはＲＦＩＤタグ４００を、いわば「駒」として動かしながら対戦する。

ソフトウェア２０６が取得するＲＦＩＤタグ４００のデータは、そのＲＦＩＤタグ４００の種類を特定するためのＩＤ（IDentifier）も含まれる。ソフトウェア２０６は、ＩＤをもとにＲＦＩＤタグ４００の種類に応じた画像を生成し、仮想のゲーム板３０１におけるＲＦＩＤタグ４００の存在位置に生成した画像を表示する。

なお、仮想のゲーム板３０１はソフトウェア２０６が生成する映像である。ソフトウェア２０６は必ずしも実在するＲＦＩＤタグのリーダ３００の天面を模倣して生成する必要はなく、例えば砂浜や草原、月面や海底洞窟など、舞台を自由に設定してゲーム画面を生成してもよい。また、ＲＦＩＤタグのリーダ３００は電磁場を用いて非接触でＲＦＩＤタグ４００と通信する。このため、ＲＦＩＤタグのリーダ３００の天面に絵柄を記載したシートを配置しても通信は保たれる。このとき、天面に配置するシートにもＲＦＩＤタグ４００を備えさせることで、ソフトウェア２０６は、シートの絵柄と同様の絵柄のゲーム画面を生成することもできる。

より具体的には、図５におけるＲＦＩＤタグ４００ａの種類は、チェスのポーンであり、円形領域１に置かれている。そこでソフトウェア２０６は、図６に示す仮想のゲーム板３０１における円形領域１に対応する位置に、ポーンの映像を生成する。図５におけるＲＦＩＤタグ４００ｅもＲＦＩＤタグ４００ａと同様にチェスのポーンであるから、ソフトウェア２０６は、図６に示す仮想のゲーム板３０１における円形領域８に対応する位置に、ポーンの映像を生成する。

ここで図５における円形領域７には、「大砲」を示すＲＦＩＤタグ４００ｃの上に、「人物」を示すＲＦＩＤタグ４００ｄが重ねて置かれている。そこでソフトウェア２０６は、図６に示す仮想のゲーム板３０１における円形領域７に対応する位置に、「大砲」の上に「人物」の映像を生成する。このように、ソフトウェア２０６は、ひとつのコイルアンテナが複数のＲＦＩＤタグ４００からデータを同時に受信した場合、それら複数のＲＦＩＤタグ４００からデータを独立に受信した場合と比較して、異なる映像を生成してもよい。これにより、例えばキャラクタにアイテムや魔法を装備させる演出や、ふたつのアイテムを合成ないし合体して新たなアイテムを生成する演出等、ゲーム性を高めるための演出が可能となる。

図７は、実施の形態に係るＲＦＩＤタグのリーダ３００が実行するアンテナ切り替え処理の流れを説明するフローチャートである。本フローチャートにおける処理は、例えばＲＦＩＤタグのリーダ３００の電源が投入されたときに開始する。

アンテナ切替制御部３１２は、コイルアンテナの切替のタイミングを規定する切替パターンを切替パターン記憶部から取得して設定する（Ｓ２）。アンテナ選択スイッチ３１０は、アンテナ切替制御部３１２の制御の下、複数のコイルアンテナの中から、ＲＦＩＤタグのリーダとの間でデータの送受信に用いるひとつのコイルアンテナを選択する（Ｓ４）。

変調部３０４は、検出部３１４が生成したコイルアンテナの検出に用いる検出信号で搬送波を変調し、選択したコイルアンテナに送信させる（Ｓ６）。検出信号を受信したＲＦＩＤタグ４００は、存在を知らせるための応答信号を送信する。選択しているコイルアンテナがＲＦＩＤタグ４００が送信した応答信号を受信した場合（Ｓ８のＹ）、検出部３１４は、検出部３１４中の図示しないアンテナ番号一時記憶部に搬送波を受信したコイルアンテナを識別するアンテナ番号を記憶する（Ｓ１０）。検出部３１４はまた、応答信号を元にその応答信号を送信したＲＦＩＤタグ４００にユニークデータの読み取り信号を送信し、そのＲＦＩＤタグ４００に書かれているユニークなデータを読み出す（Ｓ１２）。検出部３１４は、読み出したＲＦＩＤタグ４００のデータを一時記憶部に記憶する（Ｓ１４）。選択しているコイルアンテナがＲＦＩＤタグ４００が送信した搬送波を受信しない場合は（Ｓ８のＮ）、アンテナ番号を記憶する処理をスキップする。

なお、コイルアンテナの検出に用いる検出信号とは、例えばＩＳＯ１４４４３−Ａで規定されているＲＥＱＡコマンドであり、応答信号とは、例えばＩＳＯ１４４４３−Ａで規定されているＡＴＱＡレスポンスである。

切替パターンが規定する選択すべきコイルアンテナを一巡するまでの間（Ｓ１６のＮ）、ステップＳ４からステップＳ１４までの処理を繰り返し、搬送波を受信したコイルアンテナを識別するアンテナ番号およびＲＦＩＤタグ４００のデータを記憶する処理を継続する。切替パターンが規定する選択すべきコイルアンテナを一巡すると（Ｓ１６のＹ）、検出部３１４は、一時記憶したアンテナ番号を元にＲＦＩＤタグ４００の位置を検出する（Ｓ１８）。検出部３１４は、検出したＲＦＩＤタグ４００の位置を示すデータ含むＲＦＩＤタグ４００のデータを、通信部３０２に送信させる（Ｓ２０）。

通信部３０２が情報処理装置２００にデータを送信すると、本フローチャートにおける処理は終了する。ＲＦＩＤタグ４００は以上の処理を繰り返すことで、ＲＦＩＤタグ４００の位置検出を継続する。

ここで上述したとおり、図６に示すゲームの例において、ユーザはＲＦＩＤタグ４００を駒として動かす。このとき、例えばユーザがＲＦＩＤタグ４００を持ち上げてコイルアンテナの通信範囲外まで移動すれば、ソフトウェア２０６はその位置情報の変化からユーザがいずれのＲＦＩＤタグ４００の移動を望んでいるかを判定することができる。

しかしながら、ユーザが実際にＲＦＩＤタグ４００を動かす前であっても、ユーザがＲＦＩＤタグ４００に触れた時点でその触れたことを検出できれば、ソフトウェア２０６はその検出結果を用いてあらたな演出が可能となる。具体的には、ユーザがＲＦＩＤタグ４００に触れた旨のデータを取得した場合、ソフトウェア２０６は、対応する映像を仮想のゲーム板３０１から浮かせたり、振動させたりする映像を生成する等の演出が可能となる。

図８は、実施の形態に係るＲＦＩＤタグ４００の機能構成を模式的に示す図である。実施の形態に係るＲＦＩＤタグ４００は、復調部４０４、タグアンテナ４０８、変調部４１８、演算部４２０、伝送電力取得部４２２、およびタッチセンサ４２４を備える。

伝送電力取得部４２２は、タグアンテナ４０８を介してＲＦＩＤタグのリーダ３００から送られる伝送電力を取得する。ＲＦＩＤタグのリーダ３００から送られる伝送電力は一般に交流であるが、ＲＦＩＤタグ４００の各部は直流で動作する。そこで、伝送電力取得部４２２は交流を直流に変換する整流回路や、過大な電圧がかかることを防止する電圧制限回路等、既知の技術によって実現される。ＲＦＩＤタグ４００の各部は、伝送電力取得部２１２が取得した電力で動作する。なお図示はしないが、ＲＦＩＤタグ４００が電池等の電力供給源を備えるいわゆるアクティブタグの場合は、ＲＦＩＤタグ４００の各部はその電力で駆動してもよい。

タグアンテナ４０８は、ＲＦＩＤタグのリーダ３００中のアンテナ３０８が送信する搬送波を受信するとともに、ＲＦＩＤタグのリーダ３００に搬送波を送信する。タッチセンサ４２４は、ユーザによるＲＦＩＤタグの接触を検出する。タッチセンサ４２４は、抵抗膜方式や静電容量方式等、既知の検出技術を用いて実現できる。

演算部４２０は、タッチセンサ４２４が接触を検出した場合、検出を示す情報をデータ化する。変調部４１８は、タグアンテナ４０８を介してＲＦＩＤタグのリーダ３００に送信するために、演算部４２０が生成したデータやＲＦＩＤタグ４００の種類を示すデータで変調された搬送波を生成する。タグアンテナ４０８は演算部４２０が生成した搬送波をＲＦＩＤタグのリーダ３００に送信する。これにより、ソフトウェア２０６は、ＲＦＩＤタグのリーダ３００を介して各ＲＦＩＤタグ４００のタッチセンサが検出した情報を取得することができ、ユーザがＲＦＩＤタグ４００に触れた時点で映像に演出を加えることができる。

以上、ＲＦＩＤタグ４００のデータと、その位置情報とを利用するソフトウェア２０６の一例として、ボードゲームを想定したゲームのプリケーションソフトウェアを前提に説明した。ソフトウェア２０６が実現するゲームアプリケーションはボードゲームに限られず、別の例としてはいわゆる「モグラたたきゲーム」のようなものを想定してもよい。

実施の形態に係る近傍無線通信システム１００を用いると、モグラたたきゲームは例えば以下のような態様で実現できる。まず、モグラたたき用にハンマーを模した道具を用意し、ハンマーの頭部ないし鎚の部分にＲＦＩＤタグ４００を設置する。ソフトウェア２０６は、図６と同様に、ＲＦＩＤタグのリーダ３００の天面に対応する画像を生成して表示部に表示させる。この画像において、各円形領域に対応する位置が、「モグラ」の出てくる穴である。

ソフトウェア２０６はさらに、天面に対応する画像に加え、「モグラ」に相当する画像を周期的またはランダムに生成して表示部に表示させる。ユーザは表示部を観察し、「モグラ」が出現したときに、ＲＦＩＤタグのリーダ３００の天板において「モグラ」の出現した位置に対応する円形領域をハンマーを模した道具でたたく。ユーザがＲＦＩＤタグのリーダ３００の天板をたたくと、ＲＦＩＤタグのリーダ３００と道具に設置したＲＦＩＤタグ４００との距離が通信可能な距離まで近づくため、ソフトウェア２０６はユーザが天板をたたいたタイミングを知ることができる。ソフトウェア２０６は、「モグラ」を表示したタイミングと、ユーザが天板をたたいたタイミングとを比較して、モグラたたきに成功したか否かを判定する。

ここで、「モグラたたきゲーム」と前述した「ボードゲーム」とを比較すると、アンテナ切替制御部３１２は、「モグラたたきゲーム」を実行するときの方が、「ボードゲーム」を実行するときよりも、コイルアンテナの切り替え周期を早くする。すなわち、「ボードゲーム」においては、ユーザは駒の移動場所を考える等の理由により、ＲＦＩＤタグ４００を動かすのは数十秒から１分以上かかると考えられる。したがって、アンテナ切替制御部３１２は、コイルアンテナを１秒で一巡する程度の周期で切り替えれば足りる。

一方、「モグラたたきゲーム」は、少なくとも「モグラ」を表示する頻度と同程度の周期でコイルアンテナを一巡させる必要がある。「モグラ」の出現頻度が１秒から数秒に１回としても、コイルアンテナは１６個あるため、アンテナ切替制御部３１２は数十から数百ミリ秒でコイルアンテナを一巡するのが望ましい。

そこで、実施の形態に係るアンテナ切替制御部３１２は、通信部３０２を介して、ソフトウェア２０６を実行する情報処理装置２００から指令を受けて、切替パターンを変更自在に構成されている。具体例としては、アンテナ切替制御部３１２が例えば切替パターンとして上述したスキャンパターンを設定しているときは、ソフトウェア２０６からの指示により、コイルアンテナを切り替える時間間隔を変更する。別の例として、アンテナ切替制御部３１２が上述したサブセット選択パターンを設定しているときは、ソフトウェア２０６からの指示により、サブセットを構成するコイルアンテナを変更する。

このように、アンテナ切替制御部３１２が外部からの命令で切替パターンを変更することにより、近傍無線通信システム１００が実行するアプリケーションの要求仕様に柔軟に対応することができる。

以上述べたように、実施の形態に係る近傍無線通信システム１００によれば、近傍無線通信の際の通信可能な範囲を広げるとともに、その範囲内に存在するタグの位置を検出する技術を提供することができる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

（第１の変形例）
上記の図３に示す例では、各コイルアンテナの通信範囲は同様の広さを持ち、かつ各コイルアンテナの通信範囲に重複がないように隙間なく並べられている場合について説明した。コイルアンテナの配置方法はこれに限られない。以下変形例として、コイルアンテナの配置の別の例について説明する。

図９は、実施の形態の変形例に係るアンテナ３０８が備えるコイルアンテナの配置の一例を模式的に示す図である。図９に示す例において６個のコイルアンテナの形状および大きさは、図３に示す例における各コイルアンテナの形状および大きさと同様である。しかしながら、図９に示す例は、複数のコイルアンテナの少なくとも一部が、１以上の他のコイルアンテナの少なくとも一部と重複するように配置されている。この結果、複数のコイルアンテナの通信範囲の少なくとも一部が、１以上の他のアンテナの通信範囲の少なくとも一部と重複する。

図９における各番号は図３におけるコイルアンテナの通し番号に対応する。例えば図９における領域３５０は、コイルアンテナ１の通信範囲の一部である。一方、領域３５２は、コイルアンテナ１とコイルアンテナ２との通信範囲が重複する領域である。同様に、領域３５４はコイルアンテナ１、２、５、および６の通信範囲が重複している。以下同様であり、図９における各領域に記された番号は、その領域を通信範囲とするコイルアンテナの番号を意味する。

ここで、図９に示す例におけるコイルアンテナの通信範囲と図３に示す例におけるコイルアンテナの通信範囲とは同じ広さである。したがって、図９においてコイルアンテナ１の通信範囲は、領域３５０、３５２、３５４、および３５６で示す領域を合わせた領域である。図３に示す例では、ＲＦＩＤタグ４００が、領域３５０、３５２、３５４、および３５６で示す領域に接した場合、コイルアンテナ１とのみ通信可能となった。一方、図９に示す例では、ＲＦＩＤタグ４００が、領域３５０と接する場合はコイルアンテナ１とのみ通信可能であるが、領域３５２、３５４、または３５６に接する場合は、コイルアンテナ１とは異なる他のコイルアンテナとも通信可能となる。

例えばＲＦＩＤタグ４００がコイルアンテナ１、２、５および６の全てと通信可能な場合、検出部３１４は、そのＲＦＩＤタグ４００が領域３５４にあることを特定できる。このように、複数のコイルアンテナの通信範囲の少なくとも一部が、１以上の他のアンテナの通信範囲の少なくとも一部と重複するように配置することで、検出部３１４によるＲＦＩＤタグ４００の位置検出の分解能を向上することができる。すなわち、図３に示す例における位置検出の分解能は、ひとつのコイルアンテナの通信範囲と同等である。これに対し、図９に示す例は、図３に示す例と同じコイルアンテナを用いても、ＲＦＩＤタグ４００の位置検出の分解能は図３に示す例よりも細かくなる。より具体的には、図９に示す例は、図３に示す例と同じ１６個のコイルアンテナを用いて、７行７列の合わせて４９カ所の位置を検出できる。

ところで、図９に示す例は、アンテナ３０８の端の領域は、中央の領域と比較して、ＲＦＩＤタグ４００を検出する領域の面積が大きくなる。例えば、領域３５０の面積は、領域３５４の面積よりも大きい。ソフトウェア２０６が実現するアプリケーションによっては、アンテナ３０８全体として均一な分解能であることが求められる場合もある。そこで、アンテナ３０８全体として均一な分解能とするために、異なる大きさのコイルアンテナを用いてもよい。

図１０（ａ）−（ｄ）は、大きさの異なる４つのコイルアンテナを模式的に示す図である。図１０（ｄ）は、図３における各コイルアンテナと同じ大きさである。図１０（ａ）は、図３におけるコイルアンテナ１、４、１３、および１６の代わりに用いるコイルを示す。図１０（ｂ）は、図３におけるコイルアンテナ２、３、１４、および１５の代わりに用いるコイルを示す。図１０（ｃ）は、図３におけるコイルアンテナ５、８、９、および１２の代わりに用いるコイルを示す。コイルアンテナ６、７、１０、および１１は、図１０（ｄ）に示すコイルアンテナ、すなわち図３における各コイルアンテナと同じ大きさのコイルを用いる。

図１１は、異なる大きさのコイルアンテナを用いる場合のコイルアンテナの配置例を模式的に示す図であり、具体的には図１０（ａ）−（ｄ）に示すコイルアンテナを用いたコイルアンテナの配置例を示す図である。図１１における領域３５０’、３５２’、３５４’、および３５６’は、それぞれ図９における領域３５０、３５２、３５４、および３５６と対応する。図１１における領域３５４’の広さと図９における領域３５４の広さとは同じである。また、図１１における領域３５０’、３５２’、および３５６’の広さも、図９における領域３５４と同じとなる。これにより、図１１に示す例では、ＲＦＩＤタグ４００の位置検出の分解能は、アンテナ３０８全体として均一となる。

（第２の変形例）
上記の説明では、情報処理装置２００が実行するソフトウェア２０６が生成した仮想の３次元空間内に生成した仮想の映像を、表示部に表示する場合について説明したが、仮想の映像の提示方法はこれに限られない。

第２の変形例に係る近傍無線通信システム１００において、情報処理装置２００は、現実世界の映像に仮想の映像を重畳して表示可能なメガネ型の表示デバイス（図示せず）を含むウェアラブルコンピュータである。情報処理装置２００はソフトウェア２０６を実行することで、固体撮像素子が流し撮りする映像を表示することができる。情報処理装置２００はさらに、既知のＡＲ（Augmented Reality）技術を用いることで、固体撮像素子が撮像する映像の上に、仮想の映像を重畳して表示することができる。

第２の変形例に係る近傍無線通信システム１００のユーザは、メガネ型の表示デバイスを装着してＲＦＩＤタグのリーダ３００を観察する。このとき、ＲＦＩＤタグのリーダ３００の天板上にＲＦＩＤタグ４００が存在する場合、ソフトウェア２０６は、現実に存在するＲＦＩＤタグのリーダ３００の天板上の映像に重畳させるために、ＲＦＩＤタグ４００に応じて映像を生成する。これにより、ユーザは現実に存在するＲＦＩＤタグのリーダ３００とともに、その上に重畳された仮想の映像を楽しむことができ、ゲーム性を高めることができる。

（第３の変形例）
図９および図１１を参照して説明した例では、１つのコイルアンテナが、最大で９つの異なるタグを検出する必要がある。例えば図９に示す例において、コイルアンテナ１は、領域３５０、３５２、３５４、および３５６で示される４つの領域に置かれたタグを同時に検出する必要がある。同様に、例えば図１１に示す例においてコイルアンテナ１１は、９つの領域に置かれたタグを同時に検出する必要がある。また、図１１に示す例では各コイルアンテナの大きさが異なるため、コイルアンテナ毎にタグ検出の際に実行すべき処理が異なる。そこで、第３の変形例に係るＲＦＩＤタグ４００は、各コイルアンテナが検出すべきタグの数を減らし、かつ各コイルアンテナの大きさが均一となるように構成されている。

図１２（ａ）−（ｄ）は、第３の変形例に係るコイルアンテナの配置例を説明するための図である。図１２（ａ）は、同一形状のコイルアンテナが４行４列の合わせて１６個のコイルアンテナ１〜１６を並べて構成したアンテナを示す。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）を構成するコイルアンテナと同一形状のコイルアンテナを、３行４列の合わせて１２個（コイルアンテナａ〜ｌ）並べて構成したアンテナを示す。同様に図１２（ｃ）は、図１２（ａ）を構成するコイルアンテナと同一形状のコイルアンテナを、４行３列の合わせて１２個（コイルアンテナＡ〜Ｌ）並べて構成したアンテナを示す。

図１２（ｄ）は、第３の変形例に係るアンテナ３０８の配置例を模式的に示す図である。第３の変形例に係るコイルアンテナは、図１２（ａ）−（ｃ）に示すアンテナを３層重ねて構成されている。より具体的に、第３の変形例に係るコイルアンテナは、図１２（ａ）−（ｃ）に示すアンテナの中心（図中「×」で示す。）が一致するように重ねて構成される。

第３の変形例に係るアンテナ３０８がＲＦＩＤタグ４００を検出可能な範囲は、図１２（ａ）に示す１６個のコイルアンテナを並べた範囲と同じである。また、図１２（ｄ）に示す８×８＝６４の領域は、それぞれ重複しているコイルアンテナの組合せが異なる。したがって、第３の変形例に係るアンテナ３０８の分解能は、図１２（ｄ）に示す８×８＝６４の領域まで向上する。さらに、分解能はアンテナ３０８の全体として均一となり、各コイルアンテナの大きさも均一である。また、ひとつのコイルアンテナが検出する必要があるＲＦＩＤタグ４００の最大数を４つに抑えることができる。

なお、図１２では、図１２（ａ）−（ｃ）に示す合計４０個のアンテナを組み合わせて、６４個の領域においてＲＦＩＤタグを検出可能なアンテナ３０８を示したが、使用するアンテナの数は４０個に限られない。例えば、４×４＝１６個の領域においてＲＦＩＤタグを検出可能なアンテナ３０８を構成する場合は８個のコイルアンテナで足り、１０×１０＝１００個の領域においてＲＦＩＤタグを検出可能なアンテナ３０８を構成するためには、６５個のコイルアンテナを使用する。また、アンテナ３０８がＲＦＩＤタグ４００を検出可能な範囲の形は正方形に限らず、例えば長方形であってもよいし、またコイルアンテナを組み合わせて構成できればどのような形状であってもよい。

（第４の変形例）
上記では、アンテナ選択スイッチ３１０は、アンテナ３０８の中の１つのコイルアンテナと、１つのスイッチ回路とを１対１に対応付け、１つのスイッチ回路を選択することで１つのコイルアンテナを選択する場合について説明した。ここで、１つのコイルアンテナを選択する際には、コイルアンテナの入力側と出力側とを選択する必要がある。したがって、上記に示したアンテナ選択スイッチ３１０は、Ｎ個のコイルアンテナを選択可能にするために、２Ｎ個のスイッチ回路を要する。このため、アンテナ３０８を構成するコイルアンテナの数が増えるとスイッチ回路の数も増大し、回路規模やコストが増加する。

そこで第４の変形例に係るアンテナ選択スイッチ３１０は、第１スイッチ回路３３０と第２スイッチ回路３３２とを備え、第１スイッチ回路３３０が選択したスイッチと、第２スイッチ回路が選択したスイッチとの組合せによって、１つのコイルアンテナを特定する。以下、２つのスイッチ回路の組合せによるコイルアンテナの特定について説明する。

図１３は、第４の変形例に係るアンテナ選択スイッチ３１０の比較例を示す図である。図１３には、４行４列の１６個のコイルアンテナが示されている。図１３に示す例では、コイルアンテナの列はＡからＤまでの４つの大文字のアルファベットで示され、コイルアンテナの行はａからｄまでの４つの小文字のアルファベットで示される。このとき、図１３に示す１６個のコイルアンテナは、列を示す大文字のアルファベットと行を示す小文字のアルファベットの組合せによって一意に特定できる。例えば、図１３に示すコイルアンテナ８は、（Ｄ，ｂ）で特定できる。

第１スイッチ回路３３０は４つの端子Ａ〜Ｄを備え、コイルアンテナの列を選択するように各コイルアンテナと電気的に接続されている。一方、第２スイッチ回路３３２は４つの端子ａ〜ｄを備え、コイルアンテナの行を選択するように各コイルアンテナと電気的に接続されている。例えば、図１３に示すコイルアンテナ８を選択するためには、第１スイッチ回路３３０が端子Ｄを選択するとともに、第２スイッチ回路３３２が端子ｂを選択すればよい。なお、スイッチ選択部３３４は、アンテナ切替制御部３１２の制御の下、第１スイッチ回路３３０と第２スイッチ回路３３２とが選択する端子を切り換える。

ここで第１スイッチ回路３３０における端子の個数は４であり、第２スイッチ回路３３２における端子の個数も４である。したがって、図１３に示すように第１スイッチ回路３３０と第２スイッチ回路３３２との組合せでコイルアンテナを特定することで、１６個のコイルアンテナを４＋４＝８個のスイッチで特定することができる。

一般に、特定対象とするコイルアンテナの数をＡとしたとき、Ａは２つ約数ｍとｎとを用いてＡ＝ｍ×ｎと表せる。１≦ｉ≦ｍ、１≦ｊ≦ｎとするｍ＋ｎ個の数字の組合せ（ｉ，ｊ）はｍ×ｎ＝Ａ通り存在するため、Ａ個のコイルアンテナをそれぞれｍ＋ｎ個の数字の組合せ（ｉ，ｊ）で一意に割り当てることができる。その上で、第１スイッチ回路３３０をｍ個の端子を選択自在となるように構成し、かつ第２スイッチ回路３３２をｎ個の端子を選択自在となるように構成することにより、結果としてＡ個のコイルアンテナをｍ＋ｎ個のスイッチで特定することが可能となる。なお、第１スイッチ回路３３０のｍ個の端子は、ぞれぞれｎ個のコイルアンテナと並列に接続し、かつ、各端子が接続するコイルアンテナの組合せは互いに排他的である。同様に、第２スイッチ回路３３２のｎ個の端子は、ぞれぞれｍ個のコイルアンテナと並列に接続し、かつ、各端子が接続するコイルアンテナの組合せは互いに排他的となる。

図１３は、Ａ＝１６であり、ｍ＝ｎ＝４の場合の例を示す。ここで必ずしもｍ＝ｎである必要はなく、例えばｍ＝２、ｎ＝８であってもよい。この場合、１６個のコイルアンテナを２＋８＝１０個のスイッチで特定することができる。なお、ｍとｎとの値が近いほど、コイルアンテナを特定するために要するスイッチの数を少なくすることができる。したがって、ｍ、ｎは、ｍ×ｎ＝Ａの条件の下、｜ｍ−ｎ｜が最小となる数字の組合せを採用するのが好ましい。例えば、Ａ＝７２の場合、（ｍ，ｎ）＝（８，９）または（９，８）が好ましい。

なお、ｍ、ｎの選択は、実際のコイルアンテナの配置の仕方には依存しないことには留意すべきである。例えば、７２個のコイルアンテナが１８行４列の縦長に配置されている場合であっても、（ｍ，ｎ）＝（８，９）または（９，８）すなわち例えば第１スイッチ回路３３０が８個の端子を選択自在に構成し、第２スイッチ回路３３２が９個の端子を選択自在に構成し、かつ各コイルアンテナが第１スイッチ回路３３０において接続する端子と第２スイッチ回路３３２において接続する端子との組合せによって一意に特定されるように接続すればよい。またｍまたはｎのいずれかが１の場合は、図２に示した１つのコイルアンテナと、１つのスイッチ回路とを１対１で対応付ける場合と同様の構成となる。

ところで、アンテナ３０８を構成する各コイルアンテナはループ形状であり、ループを流れる電流に誘導される磁気を用いて通信する。ここで、例えば図１３に示す例においてコイルアンテナ１０を選択した場合を考える。具体的には、第１スイッチ回路３３０が端子Ｂを選択し、第２スイッチ回路３３２が端子ｃを選択した場合である。このとき、当然ながらコイルアンテナ１０に電流が流れ、磁界が誘導される。これにより、コイルアンテナ１０に近接するＲＦＩＤタグ４００と通信することができる。

一方、第１スイッチ回路３３０における選択中の端子Ｂから、第２スイッチ回路３３２における選択中の端子ｃに至るまでの電流経路もループ形状となり、アンテナとして機能しうる。この電流経路が構成するループはコイルアンテナ２、３、４、６、７および８を含む大きさとなる。このため、図１３に示す回路構成では、コイルアンテナ１０を選択すると、コイルアンテナ１０に近接するＲＦＩＤタグ４００のみならず、コイルアンテナ２、３、４、６、７および８を含む領域にあるＲＦＩＤタグ４００をも検知してしまう可能性がある。

そこで第４の変形例に係るアンテナ選択スイッチ３１０では、第１スイッチ回路３３０において接続する端子から、第２スイッチ回路３３２において接続する端子に至るまでの電流経路が構成するループ内に、他のコイルアンテナが含まないように、アンテナ選択スイッチと接続する。

図１４は、第４の変形例に係るアンテナ選択スイッチ３１０の構成を模式的に示す図である。第４の変形例に係るアンテナ選択スイッチ３１０は、第１スイッチ回路３３０、第２スイッチ回路３３２、およびスイッチ選択部３３４を備え、これらはそれぞれ図１３に示す第１スイッチ回路３３０、第２スイッチ回路３３２、およびスイッチ選択部３３４と同様である。

第４の変形例に係るアンテナ選択スイッチ３１０も、図１３に示すアンテナ選択スイッチ３１０の比較例と同様に、第１スイッチ回路３３０が選択する端子と第２スイッチ回路３３２が選択する端子との組合せによって、各コイルアンテナを一意に特定する。しかしながら、第４の変形例に係るアンテナ選択スイッチ３１０においては、第１スイッチ回路３３０における選択中の端子から、第２スイッチ回路３３２における選択中の端子に至るまでの電流経路が、図１３に示すアンテナ選択スイッチ３１０の比較例とは異なる。

より具体的には、図１４に示すように、コイルアンテナが配置されているエリア内において、アンテナ選択スイッチ３１０から各コイルアンテナの入出力端子を結ぶ電流経路は、互いに配線を共有することはなく、コイルアンテナ毎に専用の配線で接続される。コイルアンテナ毎の専用の配線を用いることで、各コイルアンテナの入力端子と出力端子とを接続する２本の配線を近接させることが可能となる。結果として、これらの配線が形成するループ内から他のコイルアンテナを排斥することが可能となり、またこれらの配線が擬似的なアンテナを構成することを抑制できる。

（第５の変形例）
上記では、ＲＦＩＤタグ４００がタッチセンサ４２４を備える場合について説明した。これに代えて、あるいはこれに加えて、第５の変形例に係るＲＦＩＤタグのリーダ３００は、タッチセンサを備える。

図１５は、第５の変形例に係るＲＦＩＤタグのリーダ３００が備えるタッチセンサ５００の一例を模式的に示す図である。図１５に示す例は、タッチセンサ５００は４行４列に配置された１６個のセンサモジュール５０２を備える。煩雑となることを防止するために、図１５において１つのセンサモジュールにのみ符号５０２を付しているが、以下特に区別する場合を除いて複数のセンサモジュールを「センサモジュール５０２」として総称する。

センサモジュール５０２は、例えば既知の静電容量方式のセンサを用いることで実現できる。既知の技術であるため詳細な説明は省略するが、センサモジュール５０２は縦方向の接触位置を検出する第１電極５０４と横方向の接触位置を検出する第２電極５０６とを備える。ユーザの指が直接、または導体を介してＲＦＩＤタグのリーダ３００の表面に触れたときに、各電極とＲＦＩＤタグのリーダ３００の表面との間の静電容量の変化を検出することで、センサモジュール５０２はその接触位置を検出する。

図１５に示すタッチセンサ５００はセンサモジュール５０２が４行４列に配置されており、例えば図１４に示すようにコイルアンテナが４行４列に配置されたアンテナ３０８と組み合わせて用いられる。詳細は後述するが、例えばＲＦＩＤタグ４００を内蔵する検出対象物（例えばカードやフィギュア等）に導体を内蔵させることにより、ＲＦＩＤタグのリーダ３００の表面に接触するオブジェクトの種類と、実際に接触したか否かの認識が可能となる。具体的には、アンテナ３０８がＲＦＩＤタグ４００と通信することで、オブジェクト内のＲＦＩＤタグ４００の種類を取得でき、タッチセンサ５００は検出対象物が実際にＲＦＩＤタグのリーダ３００の表面と接触したか否かを認識できる。

図１６は、第５の変形例に係るＲＦＩＤタグのリーダ３００の断面を、ＲＦＩＤタグ４００の断面とともに模式的に示す図である。図１６に示すように、第５の変形例に係るＲＦＩＤタグのリーダ３００は、その表面となる天板３４０に近接してアンテナ３０８が配置される。タッチセンサ５００の第１電極５０４および第２電極５０６と、天板３４０との間には、第１誘電体５１０、導体５０８、第２誘電体５１２の順番に積層されて配置される。

上述したように、タッチセンサ５００は第１電極５０４および第２電極５０６を含むため、仮に天板３４０とアンテナ３０８との間にタッチセンサ５００を配置すると、アンテナ３０８とＲＦＩＤタグ４００との通信が困難となる。このため、第５の変形例に係るＲＦＩＤタグのリーダ３００は、天板３４０、アンテナ３０８、タッチセンサ５００の順番に配置する構成となっている。また、アンテナ３０８とタッチセンサ５００との間に距離を設けるため、アンテナ３０８とタッチセンサ５００との間に第１誘電体５１０が挿入されている。

限定はしないが、一例として、天板３４０は縦の長さが３０ｃｍ、横の長さも３０ｃｍ程度の大きさである。この場合、図１５に示すように天板３４０の下部にセンサモジュール５０２を４行４列のに均等に配置すると、センサモジュール５０２の大きさはおおよそ２〜３ｃｍとなる。そうすると、ユーザの指が天板３４０に触れたときに、第１電極５０４と第２電極５０６とが同時に接触を検知できない場合が起こりうる。ユーザの指が触れる領域の大きさよりも、第１電極５０４や第２電極５０６が大きいからである。

そこで第５の変形例に係るＲＦＩＤタグのリーダ３００は、第１誘電体５１０と第１電極５０４および第２電極５０６との間に導体５０８が配置されている。これにより、第１電極５０４と第２電極５０６とが安定して接触を検知できるようになる。また、導体５０８と第１電極５０４や第２電極５０６とが接触してショートすることを防ぐため、導体５０８と第１電極５０４および第２電極５０６との間に第２誘電体５１２を備える。

図１７は、コイルアンテナとセンサモジュール５０２との大きさおよび位置の関係を模式的に示す図であり、図１７に示すように、円形のコイルアンテナの内部に収まるように、センサモジュール５０２の第１電極５０４と第２電極５０６とが配置される。また第１電極５０４と第２電極５０６とを被覆するように導体５０８が配置される。

図１８は、第５の変形例に係るＲＦＩＤタグのリーダ３００の機能構成を模式的に示す図である。第５の変形例に係るＲＦＩＤタグのリーダ３００は、図２に示すＲＦＩＤタグのリーダ３００と比較して、さらにタッチセンサ５００、タッチ検出部３６４、第１整合回路３６０、および第２整合回路３６２を備える。その他の構成要素は図２に示すＲＦＩＤタグのリーダ３００と同様であるが、タッチ検出部３６４と区別するために、図２における検出部３１４は図１８においてタグ検出部３１４と記載する。

タッチ検出部３６４は、タッチセンサ５００の各センサモジュール５０２における第１電極５０４および第２電極５０６の静電容量の変化をもとに、天板３４０における接触位置を検出する。タッチ検出部３６４が検出した接触位置は、通信部３０２を介して情報処理装置２００に送信される。

上述したとおり、ＲＦＩＤタグのリーダ３００は複数のコイルアンテナを備え、時分割で切替ながらＲＦＩＤタグ４００と通信する。このため、通信中のコイルアンテナ毎にインピーダンス等を整合する。これを実現するために、ＲＦＩＤタグのリーダ３００は第１整合回路３６０と第２整合回路３６２とを備える。ここで第１整合回路３６０は全てのコイルアンテナと接続しており、各コイルアンテナの性能を一括して調整する。これに対し、第２整合回路３６２は特定のコイルアンテナにのみ接続する。より具体的には、第２整合回路３６２は、第１整合回路３６０による性能調整よりも高い性能の調整を要するコイルアンテナに接続される。

上述したように、第５の変形例に係るＲＦＩＤタグのリーダ３００は、アンテナ３０８とタッチセンサ５００とが併存する。このため、アンテナ３０８とタッチセンサ５００との位置関係等によって、ＲＦＩＤタグ４００との間の通信性能が低下するコイルアンテナも存在しうる。第２整合回路３６２は、このような通信性能が他のコイルアンテナと比較して低下したコイルアンテナと接続される。

図１９は、ＲＦＩＤタグのリーダ３００の天板３４０の外観の一例を模式的に示す図である。図１９に示す例では、アプリケーション用のＲＦＩＤタグ４００が置かれるアプリケーション用載置エリア３４２と、汎用的なＲＦＩＤタグ４００が置かれる汎用載置エリア３４４を備える。アプリケーション用載置エリア３４２は、上述したアンテナ３０８が配置される。一方、汎用載置エリア３４４には、アンテナ３０８よりも高い通信性能が要求されるコイルアンテナが独立して配置される。

汎用載置エリア３４４に配置されるコイルアンテナは、多様なアンテナサイズや通信特性を持つ、例えばＩＣカードやＮＦＣ対応の携帯電話等の機器との通信が想定される。このため、汎用載置エリア３４４には上述したタッチセンサ５００は配置されず、またコイルアンテナに専用の第２整合回路３６２を接続することで、より高い通信性能を担保する。なお、アプリケーションの種類によっては、天板３４０に図柄等が描かれた専用のシートを被覆した状態で使用される。天板３４０に専用のシートを被覆したときに、汎用載置エリア３４４に対応する箇所にシートを識別するためのＲＦＩＤタグ４００を埋め込むことで、情報処理装置２００は適切なシートが被覆されているか否かを検出できる。

続いて、タッチセンサ５００を利用したアプリケーションについて説明する。

ＲＦＩＤは数ｍｍから数十ｍｍの通信距離があり、コイルアンテナに触れる前にＲＦＩＤタグ４００を認識する。コイルアンテナまたは天板３４０にＲＦＩＤタグ４００が実際に接触する前に、ＲＦＩＤタグ４００認識することになる。アクション系のアプリケーションの操作は触ったことを判別したいケースが存在するため、第５の変形例に係るＲＦＩＤタグのリーダ３００は、接触の検出にタッチセンサ５００を利用する。

図２０は、タッチセンサ５００を利用したアプリケーションの一例を示す図である。図２０に示す例は、上述した「モグラたたきゲーム」に用いられるハンマーを模した道具を示す図である。この道具はモグラをたたくためのハンマー部６００と、ユーザが把持するための持ち手部６０２とを含む。また、ハンマー部６００には、ＲＦＩＤタグ４００および導体６０４が取り付けられている。導体６０４は例えば導電性のゴムである。

ここで、持ち手部６０２も導体で構成されており、持ち手部６０２と導体６０４とは配線６０６を介して電気的に接続されている。このため、ユーザが持ち手部６０２を把持してハンマー部６００で天板３４０を叩くと、ユーザとセンサモジュール５０２とが電気的に接続し、タッチセンサ５００は接触を検知することができる。

図２１（ａ）−（ｃ）は、タッチセンサ５００を利用したアプリケーションの別の例を示す図である。より具体的に、図２１（ａ）−（ｃ）は、移動型のメカニカルボタン７００の構成を示す図である。また図２２は、図２１（ａ）−（ｃ）に示すメカニカルボタン７００をＲＦＩＤタグ４００の天板３４０に載置したときの様子を示す図である。

図２１（ａ）−（ｃ）はそれぞれ、メカニカルボタン７００を実現するための異なる構成を示している。図２１（ａ）に示す例では、メカニカルボタン７００は、変形自在な側面カバー７１０と上面カバー７０２とで覆われる空間内に、ＲＦＩＤタグ４００と弾性部材７０８とを収納してできている。上面カバー７０２は弾性部材７０８に接続されており、ユーザが上面カバー７０２を押下すると、弾性部材７０８の抵抗でクリック感を得ることができる。ＲＦＩＤタグ４００はメカニカルボタン７００の内側において、上面カバー７０２と接続している。

図２１（ｂ）に示すメカニカルボタン７００は、変形自在な側面カバー７１０と導電部材７０４とで覆われる空間内に、弾性部材７０８を収納してできている。図２１（ｂ）に示す例では、ＲＦＩＤタグ４００はメカニカルボタン７００の外側において、導電部材７０４と接続している。図２１（ｂ）に示すメカニカルボタン７００をユーザが押下すると、弾性部材７０８の抵抗でクリック感を得ることができる。同時に、導電部材７０４と天板３４０とが接触することで、タッチセンサ５００はタッチを検出することができる。

図２１（ｃ）に示すメカニカルボタン７００は、図２１（ａ）に示す例と同様に、変形自在な側面カバー７１０と上面カバー７０２とで覆われる空間内に、ＲＦＩＤタグ４００と弾性部材７０８とを収納してできている。また、ＲＦＩＤタグ４００はメカニカルボタン７００の内側において、上面カバー７０２と接続している。

図２１（ｃ）に示す例では、上面カバー７０２の外側と、ＲＦＩＤタグ４００の下側（天板３４０と接触する側）に、導電部材７０４が配置されているとともに、これらの導電部材が導線７０６を介して電気的に接続している。このため、図２１（ｃ）に示すメカニカルボタン７００をユーザが押下すると、ふたつの導電部材７０４および導線７０６を介してユーザの指が天板３４０と電気的に接続するため、タッチセンサ５００はタッチを検出することができる。

メカニカルボタン７００は移動可能であるため、図２２に示すように天板３４０上に自由に配置することができる。メカニカルボタン７００の種類は内蔵するＲＦＩＤタグ４００で行い、メカニカルボタン７００の押下の有無はタッチセンサ５００が担う。構造が単純であるため製造コストを抑えることができ、また耐久性がある。デザインの自由度を高めることも可能となる。

なお、タッチセンサ５００として静電容量方式を例に説明したが、タッチセンサ５００は静電容量方式に限られず、抵抗膜方式や圧力センサ、振動センサ、メカニカルスイッチ、光センサとＬＥＤとの組合せ等でも実現できる。特にタッチセンサ５００として圧力センサや振動センサを用いる場合、ＲＦＩＤタグのリーダ３００は、天板３４０、アンテナ３０８が配置され、圧力センサや振動センサ等のタッチセンサ５００の順番に積層されて配置される。

（第６の変形例）
上記では、ＲＦＩＤタグのリーダ３００の各検出対象物が、ＲＦＩＤタグ４００を１つのみ備える場合を主に説明した。第６の変形例においては、ＲＦＩＤタグのリーダ３００の検出対象物は複数のＲＦＩＤタグ４００を備える。

図２３は、第６の変形例に係る検出対象物８００が、ＲＦＩＤタグのリーダ３００の天板３４０上に載置されている様子を示す図である。図２３に示す例では、天板３４０上にカード型の検出対象物８００ａおよび検出対象物８００ｂが載置されている。検出対象物８００ａおよび検出対象物８００ｂは、それぞれ３つのＲＦＩＤタグ４００が内蔵されている。より具体的に、検出対象物８００ａはＲＦＩＤタグ４００ａ、ＲＦＩＤタグ４００ｂ、およびＲＦＩＤタグ４００ｃを備え、検出対象物８００ｂはＲＦＩＤタグ４００ｄ、ＲＦＩＤタグ４００ｅ、およびＲＦＩＤタグ４００ｆを備える。

図２３に例示するように、第６の変形例に係る検出対象物８００は、３以上のＲＦＩＤタグ４００が配置されている。ここで、各ＲＦＩＤタグ４００は、アンテナ３０８が検知できる距離、すなわちコイルアンテナの分解能よりも長くなるように距離を設けて配置される。これにより、アプリケーションを実現するソフトウェア２０６は、タグ検出部３１４が検出した各ＲＦＩＤタグ４００の存在位置をもとに、天板３４０に載置された検出対象物８００の向きないし回転角を判定することが可能となる。図２３は、検出対象物８００ａは時計方向に３０度ほど傾いており、検出対象物８００ａに記載されたＰの文字も傾いていることを示している。

ソフトウェア２０６はまた、タグ検出部３１４が検出した複数のＲＦＩＤタグ４００の存在位置をもとに、天板３４０に載置されたカード型の検出対象物８００の表裏を判定することもできる。図２３に示す例では、検出対象物８００ｂは検出対象物８００ａと比較して表裏が反転しており、検出対象物８００ｂに記載されたＰの文字も鏡文字となっている。なお、検出対象物８００の表裏を判定するためには、３以上のＲＦＩＤタグ４００が一直線上に並ばないように配置することが好ましい。より具体的には、任意の異なるふたつのＲＦＩＤタグ４００を通る直線上からずれた位置に他のＲＦＩＤタグ４００が存在するように配置される。

なお、検出対象物８００が例えばフィギュアのような立体的な物体の場合、天板３４０に載置される際に表裏は存在しない。このような場合、検出対象物８００は少なくとも２つのＲＦＩＤタグ４００を備えればよい。ソフトウェア２０６は、天板３４０に載置された３次元のときの立体的な検出対象物８００の傾きを判定ですることができる。

１００ 近傍無線通信システム、 ２００ 情報処理装置、 ２０２ 通信部、 ２０４ オペレーティングシステム、 ２０６ ソフトウェア、 ２１２ 伝送電力取得部、 ３００ リーダ、 ３０１ ゲーム板、 ３０２ 通信部、 ３０３ 演算部、 ３０４ 変調部、 ３０６ 送受信部、 ３０８ アンテナ、 ３１０ アンテナ選択スイッチ、 ３１２ アンテナ切替制御部、 ３１４ 検出部、 ３１６ 切替パターン記憶部、 ３１８ 復調部、 ３３０ 第１スイッチ回路、 ３３２ 第２スイッチ回路、 ３３４ スイッチ選択部、 ３４０ 天板、 ３４２ アプリケーション用載置エリア、 ３４４ 汎用載置エリア、 ３６０ 第１整合回路、 ３６２ 第２整合回路、 ３６４ タッチ検出部、 ４００ ＲＦＩＤタグ、 ４０４ 復調部、 ４０８ タグアンテナ、 ４１８ 変調部、 ４２０ 演算部、 ４２２ 伝送電力取得部、 ４２４，５００ タッチセンサ、 ５０２ センサモジュール、 ５０４ 第１電極、 ５０６ 第２電極、 ５０８ 導体、 ５１０ 第１誘電体、 ５１２ 第２誘電体、 ７００ メカニカルボタン、 ７０２ 上面カバー、 ７０４ 導電部材、 ７０８ 弾性部材、 ７１０ 側面カバー、 ８００ 検出対象物。

Claims (12)

1. 近接無線通信用タグの読取装置であって、
   近接無線通信用タグに搬送波を送信するとともに、近接無線通信用タグが送信する搬送波を受信する送受信部を備え、
   前記送受信部は、
   近接無線通信用タグに送信するためのデータで変調された搬送波を生成する変調部と、
   近接無線通信用タグとの間でデータを送受信するための複数のアンテナを備え、
   前記近接無線通信用タグの読取装置はさらに、
   前記近接無線通信用タグの位置を検知するセンサを備え、
   前記近接無線通信用タグの読取装置は前記送受信部を介して近接無線通信用タグの種類を取得し、
   前記近接無線通信用タグの読取装置は、通信部をさらに備え、
   前記近接無線通信用タグの位置を、前記通信部を介して情報処理装置に送信し、
   前記情報処理装置の表示部に画像を表示し、
   前記画像は、前記近接無線通信用タグの種類に応じた画像であり、
   複数の前記近接無線通信用タグが同じ位置に検知された場合、複数の前記近接無線通信用タグが異なる位置に検知された場合と比較して、異なる画像を前記表示部に表示する近接無線通信用タグの読取装置。
2. 前記近接無線通信用タグを載置するための天板をさらに備える請求項１に記載の近接無線通信用タグの読取装置。
3. 前記天板、前記アンテナ、前記センサの順番に積層して構成される請求項２に記載の近接無線通信用タグの読取装置。
4. 前記センサは、静電容量の変化をもとに前記天板における近接無線通信用タグの位置を検出する請求項２に記載の近接無線通信用タグの読取装置。
5. 前記天板における近接無線通信用タグの位置は、近接無線通信用タグが天板に接触した位置である請求項２から４のいずれかに記載の近接無線通信用タグの読取装置。
6. 前記複数のアンテナの中からデータの送受信に用いるひとつのアンテナを選択するアンテナ選択スイッチをさらに備える請求項１から５のいずれかに記載の近接無線通信用タグの読取装置。
7. 前記変調部は、ＮＦＣ（Near Field Communication）の通信規格にしたがって搬送波を生成する請求項１から６のいずれかに記載の近接無線通信用タグの読取装置。
8. 前記情報処理装置は、現実世界の映像に仮想の映像を重畳して表示可能なメガネ型の表示デバイスである請求項１に記載の近接無線通信用タグの読取装置。
9. 前記センサは、静電容量の変化をもとに前記天板におけるユーザの指の位置を検出する請求項２から５のいずれかに記載の近接無線通信用タグの読取装置。
10. 前記近接無線通信用タグを内蔵する検出対象物は、カードまたはフィギュアである請求項１から９のいずれかに記載の近接無線通信用タグの読取装置。
11. 前記検出対象物は、導体を内蔵する請求項１０に記載の近接無線通信用タグの読取装置。
12. 近接無線通信用タグの読取方法であって、
    近接無線通信用タグに搬送波を送信するとともに、近接無線通信用タグが送信する搬送波を受信するステップと、
    前記近接無線通信用タグの位置を検知するステップと、
    受信された搬送波から近接無線通信用タグの種類を取得し、前記近接無線通信用タグの種類に応じた画像を表示するステップとを備え、
    複数の前記近接無線通信用タグが同じ位置に検知された場合、複数の前記近接無線通信用タグが異なる位置に検知された場合と比較して、異なる画像を表示する近接無線通信用タグの読取方法。

Images