JP7201379B2

JP7201379B2 - 無線タグ読取装置

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Publication number: JP7201379B2
Application number: JP2018187454A
Authority: JP
Inventors: 誠也岸本
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 2018-10-02
Filing date: 2018-10-02
Publication date: 2023-01-10
Anticipated expiration: 2038-10-02
Also published as: JP2020056681A; US10776590B2; US20200104555A1

Description

本発明の実施形態は、無線タグ読取装置に関する。

従来、物品ごとに取り付けられたＲＦＩＤ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグなどの無線タグから情報を読み取る読取装置が存在する。

この種の読取装置は、ＲＦＩＤタグが取り付けられた物品を格納するための金属などで構成された収容箱を備える。収容箱内には、ＲＦＩＤタグの情報を無線通信により読み取る無線タグリーダとリーダ用のアンテナが配置されている。さらに、読取装置は、アンテナ駆動部を備え、アンテナ駆動部によりアンテナの位置を変更することができる。

アンテナから読取装置内に放射される電磁波は、金属で構成された収容箱の外部に漏れることはない。そのため、読取装置は、装置内に格納された複数の物品のそれぞれに付された所望のＲＦＩＤタグから情報を一括して読み取ることができる。他方、読取装置は、装置外の物品に付された所望のＲＦＩＤタグ以外のＲＦＩＤタグから情報を読み取ることはない。

特開２０１５－２０７１１８号公報

しかしながら、上述した読取装置は、所望のＲＦＩＤタグ以外のＲＦＩＤタグから情報を読み取ることを防ぐために、電磁波を遮蔽する専用の収容箱を必要とする。このため、読取装置の全体規模が大きくなるとともに、読取装置の設置にも制限が生じる。

上記の課題を解決するために、所望の無線タグの情報を登録可能にする無線タグ読取装置を提供する。

実施形態に係る無線タグ読取装置は、アンテナと、駆動部と、検出部と、記憶部と、処理部とを備える。前記アンテナは、無線タグからの応答波を受信する。前記駆動部は、所定領域と鉛直方向に対向する範囲内で水平方向に前記アンテナの位置を変更する。前記検出部は、前記アンテナが受信した前記応答波の位相を検出する。前記記憶部は、前記アンテナが前記応答波を受信した位置毎に、前記位相を示す情報を記憶する。前記処理部は、前記アンテナが前記応答波を受信した２以上の位置のそれぞれに関連する前記位相を示す情報を複数のグループのそれぞれに割り当てる。前記処理部は、第１のグループに割り当てられた前記位相を示す情報に基づいて前記第１のグループにおける前記応答波の第１の位相差及び第２のグループに割り当てられた前記位相を示す情報に基づいて前記第２のグループにおける前記応答波の第２の位相差を算出する。前記処理部は、前記第１の位相差に基づいて前記第１のグループへの前記応答波の第１の到来方向及び前記第２の位相差に基づいて前記第２のグループへの前記応答波の第２の到来方向を推定する。前記処理部は、前記第１の到来方向及び前記第２の到来方向に基づいて前記無線タグが前記所定領域内に存在するか否かを判定する。

実施形態に係る無線タグ読取装置を例示する概略図である。実施形態に係る無線タグ読取装置を例示するブロック図である。実施形態に係る無線タグ読取装置のアンテナの位置を例示する図である。実施形態に係る無線タグ読取装置の仮想アンテナを例示する図である。実施形態に係る無線タグ読取装置の複数の仮想アンテナ間における応答波の位相差を例示する図である。実施形態に係る無線タグ読取装置によるＲＦＩＤタグの位置推定の一例を示す図である。実施形態に係る無線タグ読取装置によるＲＦＩＤタグの位置推定の別の例を示す図である。実施形態に係る無線タグ読取装置によるＲＦＩＤタグの読取処理の一例を示すフローチャートである。実施形態に係る無線タグ読取装置によるＲＦＩＤタグの読取処理の別の例を示すフローチャートである。

以下、実施形態について図面を参照して説明する。
無線タグ読取装置１の構成について説明する。
図１は、無線タグ読取装置１を例示する概略図である。例えば、無線タグ読取装置１は、販売登録または検品業務などの物品Ｐの登録に利用するための装置である。例えば、無線タグ読取装置１は店舗内または倉庫内に設置される。

無線タグ読取装置１は、載置台２に設置される。載置台２は、ＲＦＩＤタグＴが取り付けられた１以上の物品Ｐを置くことが可能な台である。載置台２は、水平な上面２１と、上面２１とは反対の下面２２を備える。物品Ｐは、棚などに収容され、載置台２の上面２１上で鉛直方向に並べられて置かれていてもよい。ＲＦＩＤタグＴは、樹脂製のベース上に情報を記憶可能な記憶部を有するチップとアンテナを備える。ＲＦＩＤタグＴは、無線タグの一例である。

無線タグ読取装置１は、載置台２の上面２１上に置かれた物品Ｐに取り付けられたＲＦＩＤタグＴから情報を読み取る。無線タグ読取装置１は、ＲＦＩＤタグＴに記録されているＲＦＩＤタグＴに固有のタグＩＤなどの識別情報及びその他の情報を読み取る。

無線タグ読取装置１は、後述するように、ＲＦＩＤタグＴが載置台２の上面２１上の所定領域Ａ内に存在するか否かを判定する。所定領域Ａは、一点鎖線で示されている。所定領域Ａは、載置台２の上面２１上の水平方向及び鉛直方向の組み合わせで規定される３次元の仮想的な領域である。所定領域Ａの大きさ及び形状は任意に設定可能である。所定領域Ａは、無線タグ読取装置１がＲＦＩＤタグＴから読み取った情報を登録するか否かを切り分けるための領域である。所定領域Ａ内に存在するＲＦＩＤタグＴは、登録を要する所望のタグである。所定領域Ａよりも外に存在するＲＦＩＤタグＴは、登録を要しないタグである。

ＲＦＩＤタグＴが所定領域Ａ内に存在する場合、無線タグ読取装置１は、ＲＦＩＤタグＴから読み取ったＲＦＩＤタグＴの情報を登録する。これにより、無線タグ読取装置１は、ＲＦＩＤタグＴが取り付けられている物品Ｐを登録することができる。他方、ＲＦＩＤタグＴが所定領域Ａよりも外に存在する場合、無線タグ読取装置１は、ＲＦＩＤタグＴから読み取ったＲＦＩＤタグＴの情報を破棄する。これにより、無線タグ読取装置１は、ＲＦＩＤタグＴが取り付けられている物品Ｐを登録することはない。

図２は、無線タグ読取装置１を例示するブロック図である。
無線タグ読取装置１は、アンテナ１１と、無線タグ通信機器１２と、台座１３と、支持体１４と、駆動装置１５と、処理装置１６を備える。

アンテナ１１は、載置台２の下面２２側に位置する。アンテナ１１は、載置台２の下面２２側から上面２１側に向けて電磁波を放射する。例えば、アンテナ１１は、パッチアンテナまたはシーケンシャルアレイなどの円偏波を放射するアンテナであるが、アンテナの機能及び形状は限定されない。

アンテナ１１は、以下に例示するように、ＲＦＩＤタグＴからの応答波を受信する。ここで、ＲＦＩＤタグＴは、アンテナ１１から放射される電磁波で電力の供給を受け、活性化する。ＲＦＩＤタグＴは、応答波を発する。これにより、アンテナ１１は、ＲＦＩＤタグＴからの応答波を受信する。応答波は、ＲＦＩＤタグＴに記録されているタグＩＤなどの識別情報及びその他の情報を含む情報を伝搬する。

なお、アンテナ１１は、載置台２の下面２２側に位置しているが、これに限定されない。アンテナ１１は、載置台２の上面２１側であって、水平方向に電磁波を放射するように位置していてもよい。無線タグ読取装置１は、１つのアンテナ１１を備えるように構成されるだけでなく、２以上のアンテナを備えるように構成されていてもよい。

無線タグ通信機器１２は、アンテナ１１と電気的に接続されている。無線タグ通信機器１２は、ＲＦＩＤタグＴと通信するために、アンテナ１１を介して電磁波を放射する。無線タグ通信機器１２は、アンテナ１１を介してＲＦＩＤタグＴと通信し、アンテナ１１で受信した応答波を受け取る。無線タグ通信機器１２は、応答波で伝搬された情報を復調し、ＲＦＩＤタグＴに記録されているタグＩＤなどの識別情報及びその他の情報を含む情報を得る。これにより、無線タグ通信機器１２は、ＲＦＩＤタグＴからＲＦＩＤタグＴの情報を読み取る。無線タグ通信機器１２は、ＲＦＩＤタグＴの情報を処理装置１６へ送る。例えば、無線タグ通信機器１２は、リーダライタである。

無線タグ通信機器１２は、位相検出器１２１を備える。位相検出器１２１は、アンテナ１１が受信した応答波の位相を検出する。位相検出器１２１は、応答波の位相を示す情報を処理装置１６へ送る。応答波の位相を示す情報は、位相情報ともいう。例えば、位相検出器１２１は、ＲＦＩＤタグＴの情報に関連付けて位相情報を処理装置１６へ送る。例えば、位相検出器１２１は、フェイズディテクタである。位相検出器１２１は、アナログ回路またはデジタル回路で構成されていてもよい。これに代えて、位相検出器１２１は、無線タグ通信機器１２に搭載されている図示しない検波器で得られる信号情報から演算することで応答波の位相を得てもよい。位相検出器１２１の構成は限定されない。位相検出器１２１は、位相検出部の一例である。

台座１３は、アンテナ１１を固定する部材である。台座１３は、アンテナ１１を固定した状態で水平に移動可能に構成されている。
支持体１４は、台座１３を固定する部材である。支持体１４は、台座１３を固定した状態で水平に移動可能に構成されている。

駆動装置１５は、支持体１４と機械的に接続されている。駆動装置１５は、処理装置１６の制御に基づいて支持体１４を動かす。駆動装置１５は、アンテナ１１が所定領域Ａと鉛直方向に対向する範囲内で移動するように支持体１４を動かす。例えば、駆動装置１５は、アンテナ１１の位置が載置台２の上面２１における所定領域Ａの仮想面と対向する範囲内で移動するように支持体１４を動かす。これにより、駆動装置１５は、アンテナ１１の位置を変更することができる。

駆動装置１５は、支持体１４の移動に伴って移動するアンテナ１１の位置を示す情報を得る。アンテナ１１の位置を示す情報は、アンテナ１１の位置情報ともいう。例えば、アンテナ１１の位置情報は、任意の位置を基準とした座標を示す情報などであるが、これに限定されない。駆動装置１５は、アンテナ１１の位置情報を処理装置１６へ送る。例えば、駆動装置１５は、モータなどで構成されている。なお、駆動装置１５は、電動式であっても手動式であってもよく、駆動形式は限定されない。駆動装置１５は、駆動部の一例である。

処理装置１６は、無線タグ通信機器１２及び駆動装置１５と電気的に接続されている。処理装置１６は、無線タグ読取装置１の動作の制御及び各種情報の処理を実行する装置である。処理装置１６は、処理部の一例である。
処理装置１６は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）１６１と、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）１６２と、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）１６３と、記憶装置１６４を備える。

ＣＰＵ１６１は、ＲＯＭ１６２または記憶装置１６４に予め記憶されているプログラムを実行することにより、無線タグ読取装置１の動作の制御及び各種情報の処理を実行する。ＣＰＵ１６１は、プロセッサの一例である。ＣＰＵ１６１は、処理部の一例でもある。

ＣＰＵ１６１は、以下に例示する処理を実行する。
ＣＰＵ１６１は、予め定められたアンテナ１１の位置の移動経路に基づく移動指示を駆動装置１５へ出力し、駆動装置１５を制御する。ＣＰＵ１６１は、駆動装置１５の制御により、アンテナ１１の位置を変更する。例えば、ＣＰＵ１６１は、アンテナ１１の移動と停止を繰り返しながらアンテナ１１の位置を変更する。

ＣＰＵ１６１は、無線タグ通信機器１２を制御し、無線タグ通信機器１２から位相情報及びＲＦＩＤタグＴの情報を取得する。ここでは、例えば、ＣＰＵ１６１は、アンテナ１１の停止位置でアンテナ１１を介して電磁波を放射する。無線タグ通信機器１２がアンテナ１１で受信された応答波の位相を検出した場合、ＣＰＵ１６１は、無線タグ通信機器１２から位相情報及びＲＦＩＤタグＴの情報を取得する。ＣＰＵ１６１は、位相情報及びＲＦＩＤタグＴの情報を記憶装置１６４に保存する。

ＣＰＵ１６１は、アンテナ１１が応答波を受信した位置を特定する。ここでは、例えば、ＣＰＵ１６１は、無線タグ通信機器１２から位相情報を受け取ることにより、アンテナ１１が応答波を受信したと判断する。ＣＰＵ１６１は、位相情報の受け取りに応じて、駆動装置１５からアンテナ１１の位置情報を受け取る。ＣＰＵ１６１は、駆動装置１５から受け取ったアンテナ１１の位置情報をアンテナ１１が応答波を受信した位置を示す情報として取得する。アンテナ１１が応答波を受信した位置は、受信位置ともいう。受信位置を示す情報は、受信位置情報ともいう。ＣＰＵ１６１は、位相情報及びＲＦＩＤタグＴの情報に関連付けて受信位置情報を記憶装置１６４に保存する。

ＣＰＵ１６１は、後述するＲＦＩＤタグＴの位置推定処理により、ＲＦＩＤタグＴが所定領域Ａ内に存在するか否かを判定する。ＣＰＵ１６１は、ＲＦＩＤタグＴが所定領域Ａ内に存在するか否かの判定結果に応じて、ＲＦＩＤタグＴの情報の登録の要否を判定する。ＲＦＩＤタグＴが所定領域Ａ内に存在する場合、ＣＰＵ１６１は、ＲＦＩＤタグＴから読み取ったＲＦＩＤタグＴの情報を登録する。他方、ＲＦＩＤタグＴが所定領域Ａよりも外に存在する場合、ＣＰＵ１６１は、ＲＦＩＤタグＴから読み取ったＲＦＩＤタグＴの情報を破棄する。

ＲＯＭ１６２は、各種プログラム及びデータを記憶する記憶媒体である。
ＲＡＭ１６３は、各種プログラムを一時的に記憶したり、アプリケーションプログラムの実行に必要なデータや実行結果などを格納したりする記憶媒体である。

記憶装置１６４は、各種プログラム及びデータを記憶する装置である。例えば、記憶装置１６４は、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）及びＳＳＤ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＤｒｉｖｅ）などで構成される。

記憶装置１６４は、受信位置情報を記憶する。記憶装置１６４は、受信位置毎に、位相情報を記憶する。記憶装置１６４は、受信位置毎に、ＲＦＩＤタグＴの情報を記憶する。位相情報及びＲＦＩＤタグＴの情報は、受信位置情報に関連付けられている。

次に、ＣＰＵ１６１によるアンテナ１１の位置の変更例について説明する。
図３は、アンテナ１１の位置を例示する図である。
ＣＰＵ１６１は、駆動装置１５を介して、アンテナ１１が所定領域Ａと鉛直方向に対向する範囲内で移動するように支持体１４を動かす。位置３１～３４は、受信位置を指す。また、位置３１～３４は、受信位置と鉛直方向に対向する所定領域Ａの位置を指すこともある。位置３１及び位置３２は、所定領域Ａの水平方向における第１の端部に対応する。第１の端部は、所定領域Ａの水平方向において外縁を含む領域である。位置３１は、位置３２よりも水平方向において所定領域Ａの外縁に近い。

位置３３及び位置３４は、所定領域Ａの水平方向における第１の端部とは異なる第２の端部に対応する。第２の端部は、所定領域Ａの水平方向において外縁を含む領域である。例えば、第２の端部は、第１の端部に含まれる所定領域Ａの外縁と対向する外縁を含み、第１の端部と対向する位置にある。位置３４は、位置３３よりも水平方向において所定領域Ａの外縁に近い。

記憶装置１６４は、位置３１～３４のそれぞれについて、受信位置情報、位相情報及びＲＦＩＤタグＴの情報を関連付けて記憶する。ここでは、説明の簡略化のために、一方向に並ぶ４つの受信位置が示されているが、受信位置はこれらに限定されない。受信位置は、水平方向における所定領域Ａの端部に対応する位置以外の位置であってもよい。

図４は、受信位置における仮想アンテナを例示する図である。

アンテナ１１は、図４に示す位置３１～３４で応答波を受信する。ＣＰＵ１６１がアンテナ１１の位置を位置３１～３４に変更することは、無線タグ読取装置１が位置３１～３４のそれぞれに仮想アンテナ４１～４４を備えるのと等価である。

ＣＰＵ１６１は、２以上の受信位置のそれぞれに関連する位相情報を複数のグループのそれぞれに割り当てる。ここでは、例えば、ＣＰＵ１６１は、記憶装置１６４に記憶されている受信位置情報及び受信位置情報に関連付けられている位相情報を参照する。ＣＰＵ１６１は、近接する２以上の受信位置のそれぞれに関連する位相情報をグループ化し、複数のグループを構成する。

図４に示す例では、ＣＰＵ１６１は、位置３１に関連する位相情報と位置３２に関連する位相情報を第１のグループ５１に割り当てる。これにより、ＣＰＵ１６１は、所定領域Ａの水平方向における第１の端部に対応する２以上の受信位置のそれぞれに関連する位相情報を第１のグループ５１に割り当てる。なお、ＣＰＵ１６１は、端部に対応する位置以外の任意の２以上の受信位置のそれぞれに関連する位相情報を第１のグループ５１に割り当ててもよい。なお、ＣＰＵ１６１は、３以上の受信位置のそれぞれに関連する位相情報を第１のグループ５１に割り当ててもよい。

図４に示す例では、ＣＰＵ１６１は、位置３３に関連する位相情報と位置３４に関連する位相情報を第２のグループ５２に割り当てる。これにより、ＣＰＵ１６１は、所定領域Ａの水平方向における第２の端部に対応する２以上の受信位置のそれぞれに関連する位相情報を第２のグループ５２に割り当てる。なお、ＣＰＵ１６１は、端部に対応する位置以外の任意の２以上の受信位置のそれぞれに関連する位相情報を第２のグループ５２に割り当ててもよい。なお、ＣＰＵ１６１は、３以上の受信位置のそれぞれに関連する位相情報を第２のグループ５２に割り当ててもよい。

次に、ＣＰＵ１６１による各グループへの応答波の到来方向の推定例について説明する。
ＣＰＵ１６１は、以下に例示するように、複数の仮想アンテナ間における応答波の位相差に基づいて各グループへの応答波の到来方向を推定する。

図５は、図４に示す各グループにおける応答波の位相差を例示する図である。
第１のグループ５１について説明する。
第１のグループ５１は、位置３１の仮想アンテナ４１が受信した応答波の位相情報及び位置３２の仮想アンテナ４２が受信した応答波の位相情報が割り当てられている。仮想アンテナ４１は、仮想アンテナ４２とは異なる位置にある。応答波は、仮想アンテナ４１よりも仮想アンテナ４２に早く到来する。そのため、仮想アンテナ４１が受信する応答波の位相と仮想アンテナ４２が受信する応答波の位相には差が生じる。ＣＰＵ１６１は、仮想アンテナ４２が受信した応答波の位相を基準とする。ＣＰＵ１６１は、仮想アンテナ４１が受信した応答波の位相を、仮想アンテナ４２が受信した応答波の位相に対してφ_１分遅れたものとして観測する。

φ_１は、第１のグループ５１における応答波の第１の位相差である。ここでは、仮想アンテナ４１で受信される応答波の位相が仮想アンテナ４２で受信される応答波の位相に対して遅れている場合、第１の位相差φ１は、正の値とする。反対に、仮想アンテナ４１で受信される応答波の位相が仮想アンテナ４２で受信される応答波の位相に対して進んでいる場合、第１の位相差φ_１は、負の値とする。

ＣＰＵ１６１は、第１のグループ５１に割り当てられた位相情報に基づいて第１の位相差φ_１を算出する。ＣＰＵ１６１は、仮想アンテナ４１の受信位置に関連する位相情報及び仮想アンテナ４２の受信位置に関連する位相情報に基づいて第１の位相差φ_１を算出する。

第１の位相差φ_１は、到来角θ_１に対して以下の関係がある。到来角θ_１は、応答波の到来方向の一例である。

ここで、λは、使用する無線システムにおける波長である。ｄ_１は、仮想アンテナ４１の位置３１から仮想アンテナ４２の位置３２までの距離である。

到来角θ_１は、第１のグループ５１において鉛直方向と応答波の到来方向によって形成される鋭角である。ＣＰＵ１６１は、到来角θ_１に基づいて、鉛直方向に対する応答波の到来方向の第１の傾きを推定する。第１の傾きは、第１のグループ５１における鉛直方向に対する応答波の到来方向の傾きである。

上述のように、仮想アンテナ４１で受信される応答波の位相が仮想アンテナ４２で受信される応答波の位相に対して遅れている場合、第１の位相差φ_１は正の値としている。第１の位相差φ_１が正の値である場合、到来角θ_１は、式（１）から求まるように、正の値となる。到来角θ_１が正の値である場合、ＣＰＵ１６１は、第１の傾きを、鉛直方向に対して所定領域Ａ内への傾きと推定する。

上述のように、仮想アンテナ４１で受信される応答波の位相が仮想アンテナ４２で受信される応答波の位相に対して進んでいる場合、第１の位相差φ_１は負の値としている。第１の位相差φ_１が負の値である場合、到来角θ_１は、式（１）から求まるように、負の値となる。到来角θ_１が負の値である場合、ＣＰＵ１６１は、第１の傾きを、鉛直方向に対して所定領域Ａの外への傾きと推定する。

このように、ＣＰＵ１６１は、第１の位相差φ_１に基づいて第１のグループ５１への応答波の第１の到来方向を推定する。典型例では、ＣＰＵ１６１は、式（１）を用いて到来角θ_１を算出することで、第１の到来方向を推定する。

第２のグループ５２について説明する。
第２のグループ５２は、位置３３の仮想アンテナ４３が受信した応答波の位相情報及び位置３４の仮想アンテナ４４が受信した応答波の位相情報が割り当てられている。仮想アンテナ４３は、仮想アンテナ４４とは異なる位置にある。応答波は、仮想アンテナ４４よりも仮想アンテナ４３に早く到来する。そのため、仮想アンテナ４３が受信する応答波の位相と仮想アンテナ４４が受信する応答波の位相には差が生じる。ＣＰＵ１６１は、仮想アンテナ４４が受信した応答波の位相を基準とする。ＣＰＵ１６１は、仮想アンテナ４３が受信した応答波の位相を、仮想アンテナ４４が受信した応答波の位相に対してφ_２分進んだものとして観測する。

φ_２は、第２のグループ５２における応答波の第２の位相差である。ここでは、仮想アンテナ４３で受信される応答波の位相が仮想アンテナ４４で受信される応答波の位相に対して遅れている場合、第２の位相差φ_２は、正の値とする。反対に、仮想アンテナ４３で受信される応答波の位相が仮想アンテナ４４で受信される応答波の位相に対して進んでいる場合、第２の位相差φ_２は、負の値とする。

ＣＰＵ１６１は、第２のグループ５２に割り当てられた位相情報に基づいて第２の位相差φ_２を算出する。ＣＰＵ１６１は、仮想アンテナ４３の受信位置に関連する位相情報及び仮想アンテナ４４の受信位置に関連する位相情報に基づいて第２の位相差φ_２を算出する。

第２の位相差φ_２は、到来角θ_２に対して以下の関係がある。到来角θ_２は、応答波の到来方向の一例である。

ここで、λは、使用する無線システムにおける波長である。ｄ_２は、仮想アンテナ４３の位置３３から仮想アンテナ４４の位置３４までの距離である。

到来角θ_２は、第２のグループ５２において鉛直方向と応答波の到来方向によって形成される鋭角である。ＣＰＵ１６１は、到来角θ_２に基づいて、鉛直方向に対する応答波の到来方向の第２の傾きを推定する。第２の傾きは、第２のグループ５２における鉛直方向に対する応答波の到来方向の傾きである。

上述のように、仮想アンテナ４３で受信される応答波の位相が仮想アンテナ４４で受信される応答波の位相に対して遅れている場合、第２の位相差φ_２は正の値としている。第２の位相差φ_２が正の値である場合、到来角θ_２は、式（２）から求まるように、正の値となる。到来角θ_２が正の値である場合、ＣＰＵ１６１は、第２の傾きを、鉛直方向に対して所定領域Ａの外への傾きと推定する。

上述のように、仮想アンテナ４３で受信される応答波の位相が仮想アンテナ４４で受信される応答波の位相に対して進んでいる場合、第２の位相差φ_２は負の値としている。第２の位相差φ_２が負の値である場合、到来角θ_２は、式（２）から求まるように、負の値となる。到来角θ_２が負の値である場合、ＣＰＵ１６１は、第２の傾きを、鉛直方向に対して所定領域Ａ内への傾きと推定する。

このように、ＣＰＵ１６１は、第２の位相差φ_２に基づいて第２のグループ５２への応答波の第２の到来方向を推定する。典型例では、ＣＰＵ１６１は、式（３）を用いて到来角θ_２を算出することで、第２の到来方向を推定する。

次に、ＣＰＵ１６１によるＲＦＩＤタグＴが所定領域Ａ内に存在するか否かの判定例について説明する。
ＣＰＵ１６１は、以下に例示するように、第１の到来方向及び第２の到来方向に基づいてＲＦＩＤタグＴが所定領域Ａ内に存在するか否かを判定する。

まず、ＣＰＵ１６１による第１の位置推定処理について説明する。
図６は、第１の位置推定処理によるＲＦＩＤタグＴの位置推定の一例を示す図である。

ＣＰＵ１６１は、複数のグループにおける応答波の到来方向の推定結果の中から、任意の２つのグループにおける推定結果を抽出する。ここでは、ＣＰＵ１６１は、上述の第１の端部に関連する第１のグループ５１における第１の到来方向の推定結果を抽出するものとする。第１の到来方向の推定結果は、到来角θ_１に関する情報を含む。同様に、ＣＰＵ１６１は、上述の第２の端部に関連する第２のグループ５２における第２の到来方向の推定結果を抽出するものとする。第２の到来方向の推定結果は、到来角θ_２に関する情報を含む。図６は、到来角θ_１が正の値であり、到来角θ_２が負の値の例を示す。

Ｈは、鉛直方向における載置台２の上面２１からＲＦＩＤタグＴまでの距離である。Ｄは、水平方向における第１のグループ５１から第２のグループ５２までの距離である。Ｄは、第１のグループ５１に関連する仮想アンテナと第２のグループ５２に関連する仮想アンテナとの間の最短距離でもよい。Ｄは、第１のグループ５１に関連する仮想アンテナ４２から第２のグループ５２を構成する仮想アンテナ４４までの距離でもよい。

Ｈは、Ｄ、到来角θ_１及び到来角θ_２を用いて以下のように表すことができる。

Ｘ_１は、鉛直方向に沿って第１のグループ５１を載置台２の上面２１に投影した位置から鉛直方向に沿ってＲＦＩＤタグＴを載置台２の上面２１に投影した位置までの距離である。例えば、Ｘ_１は、第１のグループ５１に関連する仮想アンテナ４２を載置台２の上面２１に投影した位置からＲＦＩＤタグＴを載置台２の上面２１に投影した位置までの距離であってもよい。

Ｘ_１は、Ｈと到来角θ_１を用いて以下のように表すことができる。

Ｘ_２は、鉛直方向に沿って第２のグループ５２を載置台２の上面２１に投影した位置から鉛直方向に沿ってＲＦＩＤタグＴを載置台２の上面２１に投影した位置までの距離である。例えば、Ｘ_２は、第２のグループ５２に関連する仮想アンテナ４４を載置台２の上面２１に投影した位置からＲＦＩＤタグＴを載置台２の上面２１に投影した位置までの距離であってもよい。

Ｘ_２は、Ｈと到来角θ_２を用いて以下のように表すことができる。

ＣＰＵ１６１は、第１の到来方向及び第２の到来方向に基づいてＲＦＩＤタグＴの鉛直方向における位置を推定する。ここでは、ＣＰＵ１６１は、式（３）を用いてＨを算出することで、ＲＦＩＤタグＴの鉛直方向における位置を推定する。

ＣＰＵ１６１は、ＲＦＩＤタグＴの鉛直方向における位置に基づいてＲＦＩＤタグＴが所定領域Ａ内に存在するか否かを判定する。ここでは、ＣＰＵ１６１は、Ｈが鉛直方向の閾値未満か否かを判定する。鉛直方向の閾値は、鉛直方向における上面２１から所定領域Ａの境界までの距離である。Ｈが鉛直方向の閾値未満である場合、ＣＰＵ１６１は、鉛直方向において、ＲＦＩＤタグＴが所定領域Ａ内に存在すると判定する。Ｈが鉛直方向の閾値以上である場合、ＣＰＵ１６１は、鉛直方向において、ＲＦＩＤタグＴが所定領域Ａの外に存在すると判定する。

このように、ＣＰＵ１６１は、第１の位置推定処理によりＲＦＩＤタグＴの鉛直方向における位置を推定することができる。ＣＰＵ１６１は、鉛直方向において、ＲＦＩＤタグＴが所定領域Ａ内に存在するか否かを判定することができる。

ＣＰＵ１６１は、第１の到来方向及び第２の到来方向に基づいてＲＦＩＤタグＴの水平方向における位置を推定する。ここでは、ＣＰＵ１６１は、式（４）及び式（５）を用いてＸ_１及びＸ_２を算出することで、ＲＦＩＤタグＴの水平方向における位置を推定する。

ＣＰＵ１６１は、ＲＦＩＤタグＴの水平方向における位置に基づいてＲＦＩＤタグＴが所定領域Ａ内に存在するか否かを判定する。ここでは、例えば、ＣＰＵ１６１は、Ｘ_１とＸ_２の和が水平方向の閾値未満か否かを判定する。水平方向の閾値は、水平方向における所定領域Ａの対向する境界間の距離である。Ｘ_１とＸ_２の和が水平方向の閾値未満である場合、ＣＰＵ１６１は、水平方向において、ＲＦＩＤタグＴが所定領域Ａ内に存在すると判定する。Ｘ_１とＸ_２の和が水平方向の閾値以上である場合、ＣＰＵ１６１は、水平方向において、ＲＦＩＤタグＴが所定領域Ａの外に存在すると判定する。

このように、ＣＰＵ１６１は、第１の位置推定処理によりＲＦＩＤタグＴの水平方向における位置を推定することができる。ＣＰＵ１６１は、推定方向において、ＲＦＩＤタグＴが所定領域Ａ内に存在するか否かを判定することができる。

次に、ＣＰＵ１６１による第２の位置推定処理について説明する。
図７は、第２の位置推定処理によるＲＦＩＤタグＴの位置推定の一例を示す図である。

ＣＰＵ１６１は、複数のグループにおける応答波の到来方向の推定結果の中から、上述の第１の端部に関連する第１のグループ５１における第１の到来方向の推定結果を抽出する。第１の到来方向の推定結果は、到来角θ_１及び第１の傾きに関する情報を含む。同様に、ＣＰＵ１６１は、上述の第２の端部に関連する第２のグループ５２における第２の到来方向の推定結果を抽出する。第２の到来方向の推定結果は、到来角θ_２及び第２の傾きに関する情報を含む。

ＣＰＵ１６１は、第１の傾き及び第２の傾きに基づいてＲＦＩＤタグＴが所定領域Ａ内に存在するか否かを判定する。例えば、ＣＰＵ１６１は、到来角θ_１及び到来角θ_２の符号の組み合わせに基づいてＲＦＩＤタグＴが所定領域Ａ内に存在するか否かを判定する。到来角θ_１及び到来角θ_２の符号の組み合わせは、第１の傾きが所定領域Ａ内への傾きか否か及び第２の傾きが所定領域Ａ内への傾きか否かの組み合わせに相当する。

到来角θ_１及び到来角θ_２が異符号である場合、ＣＰＵ１６１は、水平方向において、ＲＦＩＤタグＴが所定領域Ａ内に存在すると判定する。到来角θ_１及び到来角θ_２が異符号である場合は、第１の傾きが所定領域Ａ内への傾きであり、かつ、第２の傾きが所定領域Ａ内への傾きである場合である。

到来角θ_１及び到来角θ_２が同符号である場合、ＣＰＵ１６１は、水平方向において、ＲＦＩＤタグＴが所定領域Ａの外に存在すると判定する。到来角θ_１及び到来角θ_２が同符号である場合は、第１の傾きが所定領域Ａの外への傾きであり、かつ、第２の傾きが所定領域Ａ内への傾きである場合である。または、到来角θ_１及び到来角θ_２が同符号である場合は、第１の傾きが所定領域Ａ内への傾きであり、かつ、第２の傾きが所定領域Ａの外への傾きである場合である。

このように、ＣＰＵ１６１は、第２の位置推定処理によりＲＦＩＤタグＴの水平方向における位置を推定することができる。ＣＰＵ１６１は、水平方向において、ＲＦＩＤタグＴが所定領域Ａ内に存在するか否かを判定することができる。

ＣＰＵ１６１によるＲＦＩＤタグＴの読取処理について説明する。
図８は、ＣＰＵ１６１による第１の位置推定処理を用いたＲＦＩＤタグＴの読取処理を例示する示すフローチャートである。

ＣＰＵ１６１は、ＲＦＩＤタグＴの読取を開始するか否かを判断する（Ａｃｔ１０１）。ＣＰＵ１６１は、ＲＦＩＤタグＴの読取を開始しないと判断した場合（Ａｃｔ１０１、Ｎｏ）、ＲＦＩＤタグＴの読取開始指示が入力されるまで待機する。

ＣＰＵ１６１は、ＲＦＩＤタグＴの読取を開始すると判断した場合（Ａｃｔ１０１、Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１６１は、各部を制御し、ＲＦＩＤタグＴの読取を開始する。

ＣＰＵ１６１は、無線タグ通信機器１２から位相情報を取得する（Ａｃｔ１０２）。Ａｃｔ１０２では、ＣＰＵ１６１は、位相情報及びＲＦＩＤタグＴの情報を記憶装置１６４に保存する。

ＣＰＵ１６１は、駆動装置１５から受信位置情報を取得する（Ａｃｔ１０３）。Ａｃｔ１０３では、ＣＰＵ１６１は、位相情報及びＲＦＩＤタグＴの情報に関連付けて受信位置情報を記憶装置１６４に保存する。

ＣＰＵ１６１は、移動指示を駆動装置１５へ出力し、アンテナ１１の位置を移動させる（Ａｃｔ１０４）。ＣＰＵ１６１は、アンテナ１１の位置の移動が終了したか否かを判断する（Ａｃｔ１０５）。ＣＰＵ１６１は、アンテナ１１の位置の移動が終了していないと判断した場合（Ａｃｔ１０５、Ｎｏ）、Ａｃｔ１０２の処理を再び実行する。

ＣＰＵ１６１は、アンテナ１１の位置の移動が終了したと判断した場合（Ａｃｔ１０５、Ｙｅｓ）、位相情報を複数のグループのそれぞれに割り当てる（Ａｃｔ１０６）。

ＣＰＵ１６１は、各グループに割り当てられた位相情報に基づいて、各グループにおける位相差を算出する（Ａｃｔ１０７）。Ａｃｔ１０７では、例えば、ＣＰＵ１６１は、第１のグループ５１における第１の位相差φ_１を算出する。ＣＰＵ１６１は、第２のグループ５２における第２の位相差φ_２を算出する。

ＣＰＵ１６１は、各グループにおける位相差に基づいて、各グループへの応答波の到来方向を推定する（Ａｃｔ１０８）。Ａｃｔ１０８では、例えば、ＣＰＵ１６１は、第１の位相差φ_１に基づいて第１のグループ５１への応答波の第１の到来方向を推定する。ＣＰＵ１６１は、第２の位相差φ_２に基づいて第２のグループ５２への応答波の第２の到来方向を推定する。

ＣＰＵ１６１は、２以上のグループへの応答波の到来方向に基づいて、上述の第１の位置推定処理によりＲＦＩＤタグＴの位置を推定する（Ａｃｔ１０９）。Ａｃｔ１０９では、例えば、ＣＰＵ１６１は、上述の第１の位置推定処理によりＲＦＩＤタグＴの鉛直方向における位置を推定する。これに代えて、または、これとともに、ＣＰＵ１６１は、上述の第１の位置推定処理によりＲＦＩＤタグＴの水平方向における位置を推定する。

ＣＰＵ１６１は、ＲＦＩＤタグＴの位置が閾値未満か否かを判断する（Ａｃｔ１１０）。Ａｃｔ１１０では、例えば、ＣＰＵ１６１は、ＲＦＩＤタグＴの鉛直方向における位置に関連するＨを鉛直方向の閾値と比較する。これに代えて、または、これとともに、ＣＰＵ１６１は、ＲＦＩＤタグＴの水平方向における位置に関連するＸ_１とＸ_２の和を水平方向の閾値と比較する。

ＲＦＩＤタグＴの位置が閾値未満である場合（Ａｃｔ１１０、Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１６１は、ＲＦＩＤタグＴが所定領域Ａ内に存在すると判定する（Ａｃｔ１１１）。Ａｃｔ１１１では、例えば、Ｈが鉛直方向の閾値未満である場合、ＣＰＵ１６１は、鉛直方向において、ＲＦＩＤタグＴが所定領域Ａ内に存在すると判定する。Ｘ_１とＸ_２の和が水平方向の閾値未満である場合、ＣＰＵ１６１は、水平方向において、ＲＦＩＤタグＴが所定領域Ａ内に存在すると判定する。Ｈが鉛直方向の閾値未満かつＸ_１とＸ_２の和が水平方向の閾値未満である場合、ＣＰＵ１６１は、ＲＦＩＤタグＴが所定領域Ａ内に存在すると判定する。

ＣＰＵ１６１は、ＲＦＩＤタグＴの読取を終了するか否かを判断する（Ａｃｔ１１２）。ＣＰＵ１６１は、ＲＦＩＤタグＴの読取を終了すると判断した場合（Ａｃｔ１１２、Ｙｅｓ）、読取処理を終了する。ＣＰＵ１６１は、ＲＦＩＤタグＴの読取を終了しないと判断した場合（Ａｃｔ１１２、Ｎｏ）、Ａｃｔ１０２の処理を再び実行する。

ＲＦＩＤタグＴの位置が閾値未満ではない場合（Ａｃｔ１１０、Ｎｏ）、ＣＰＵ１６１は、Ａｃｔ１１２の処理を実行する。例えば、Ｈが鉛直方向の閾値以上である場合、ＣＰＵ１６１は、鉛直方向において、ＲＦＩＤタグＴが所定領域Ａの外に存在すると判定する。Ｘ_１とＸ_２の和が水平方向の閾値以上である場合、ＣＰＵ１６１は、水平方向において、ＲＦＩＤタグＴが所定領域Ａの外に存在すると判定する。

図９は、ＣＰＵ１６１による第２の位置推定処理を用いたＲＦＩＤタグＴの読取処理を例示する示すフローチャートである。
Ａｃｔ２０１～Ａｃｔ２０８、Ａｃｔ２１０及びＡｃｔ２１１は、上述のＡｃｔ１０１～Ａｃｔ１０８、Ａｃｔ１１１及びＡｃｔ１１２と同様であるので、説明を省略する。

Ａｃｔ２０９について説明する。
ＣＰＵ１６１は、各グループへの到来角が異符号か否かを判断する（Ａｃｔ２０９）。Ａｃｔ２０９では、例えば、ＣＰＵ１６１は、到来角θ_１及び到来角θ_２が異符号か否かを判断する。

到来角θ_１及び到来角θ_２が異符号である場合（Ａｃｔ２０９、Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１６１は、水平方向において、ＲＦＩＤタグＴが所定領域Ａ内に存在すると判定する（Ａｃｔ２１０）。到来角θ_１及び到来角θ_２が異符号ではない場合（Ａｃｔ２０９、Ｎｏ）、ＣＰＵ１６１は、Ａｃｔ２１１の処理を実行する。到来角θ_１及び到来角θ_２が異符号ではない場合、ＣＰＵ１６１は、水平方向において、ＲＦＩＤタグＴが所定領域Ａの外に存在すると判定する。

実施形態によれば、無線タグ読取装置１は、応答波の第１の到来方向及び第２の到来方向に基づいてＲＦＩＤタグＴが所定領域Ａ内に存在するか否かを判定することができる。

無線タグ読取装置１は、ＲＦＩＤタグＴと通信するために、アンテナ１１を介して電磁波を放射する。無線タグ読取装置１は、読み落とすＲＦＩＤタグＴの数を最小化するために、無線タグ通信機器１２からアンテナ１１へ供給する電力をなるべく強く設定する。これは、無線タグ読取装置１が読み取りたいＲＦＩＤタグＴがどこに配置されているのか不明だからである。そのため、無線タグ読取装置１は、登録を要しないタグと通信可能である場合も、この登録を要しないタグの情報を読み取る。

無線タグ読取装置１は、専用の収容室を使用することなく、応答波の第１の到来方向及び第２の到来方向に基づいて、ＲＦＩＤタグＴが所定領域Ａ内に存在するか否かを判定することができる。そのため、無線タグ読取装置１は、ＲＦＩＤタグＴが所定領域Ａ内に存在するか否かに応じて、登録を要する所望のタグの情報か否かを判定することができる。

実施形態によれば、無線タグ読取装置１は、第１の到来方向及び第２の到来方向に基づいてＲＦＩＤタグＴの鉛直方向における位置を推定することができる。無線タグ読取装置１は、ＲＦＩＤタグＴの鉛直方向における位置に基づいてＲＦＩＤタグＴが所定領域Ａ内に存在するか否かを判定することができる。

これにより、無線タグ読取装置１は、専用の収容室を使用することなく、鉛直方向において、ＲＦＩＤタグＴが所定領域Ａ内に存在するか否かを判定することができる。

実施形態によれば、無線タグ読取装置１は、第１の到来方向及び第２の到来方向に基づいてＲＦＩＤタグＴの水平方向における位置を推定することができる。無線タグ読取装置１は、ＲＦＩＤタグＴの水平方向における位置に基づいてＲＦＩＤタグＴが所定領域Ａ内に存在するか否かを判定することができる。

これにより、無線タグ読取装置１は、専用の収容室を使用することなく、水平方向において、ＲＦＩＤタグＴが所定領域Ａ内に存在するか否かを判定することができる。

実施形態によれば、無線タグ読取装置１は、第１の傾き及び第２の傾きに基づいてＲＦＩＤタグＴが所定領域Ａ内に存在するか否かを判定することができる。

実施形態によれば、無線タグ読取装置１は、第１の傾き及び第２の傾きの組み合わせに基づいてＲＦＩＤタグＴが所定領域Ａ内に存在するか否かを判定することができる。

これにより、無線タグ読取装置１は、専用の収容室を使用することなく、水平方向において、ＲＦＩＤタグＴが所定領域Ａ内に存在するか否かをより正確に判定することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したがこれらの実施形態は、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。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施す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、変更を行うことができる。これら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。

１…無線タグ読取装置、２…載置台、１１…アンテナ、１２…無線タグ通信機器、１３…台座、１４…支持体、１５…駆動装置、１６…処理装置、２１…上面、２２…下面、３１…位置、３２…位置、３３…位置、３４…位置、４１…仮想アンテナ、４２…仮想アンテナ、４３…仮想アンテナ、４４…仮想アンテナ、１２１…位相検出器、１６１…ＣＰＵ、１６２…ＲＯＭ、１６３…ＲＡＭ、１６４…記憶装置、Ａ…所定領域、Ｐ…物品、Ｔ…ＲＦＩＤタグ。

Claims

無線タグからの応答波を受信するアンテナと、
所定領域と鉛直方向に対向する範囲内で水平方向に前記アンテナの位置を変更する駆動部と、
前記アンテナが受信した前記応答波の位相を検出する検出部と、
前記アンテナが前記応答波を受信した位置毎に、前記位相を示す情報を記憶する記憶部と、
前記アンテナが前記応答波を受信した２以上の位置のそれぞれに関連する前記位相を示す情報を複数のグループのそれぞれに割り当て、第１のグループに割り当てられた前記位相を示す情報に基づいて前記第１のグループにおける前記応答波の第１の位相差及び第２のグループに割り当てられた前記位相を示す情報に基づいて前記第２のグループにおける前記応答波の第２の位相差を算出し、前記第１の位相差に基づいて前記第１のグループへの前記応答波の第１の到来方向及び前記第２の位相差に基づいて前記第２のグループへの前記応答波の第２の到来方向を推定し、前記第１の到来方向及び前記第２の到来方向に基づいて前記無線タグが前記所定領域内に存在するか否かを判定する処理部と、
を備える無線タグ読取装置。
前記所定領域は、水平面上に規定された領域であり、
前記処理部は、前記第１の到来方向及び前記第２の到来方向に基づいて鉛直方向における前記水平面から前記無線タグまでの距離を推定し、鉛直方向における前記水平面から前記無線タグまでの距離に基づいて前記無線タグが前記所定領域内に存在するか否かを判定する、請求項１に記載の無線タグ読取装置。
前記所定領域は、水平面上に規定された領域であり、
前記処理部は、前記第１の到来方向及び前記第２の到来方向に基づいて鉛直方向に前記第１のグループを前記水平面に投影した位置から鉛直方向に前記無線タグを前記水平面に投影した位置までの第１の距離及び鉛直方向に前記第２のグループを前記水平面に投影した位置から鉛直方向に前記無線タグを前記水平面に投影した位置までの第２の距離を推定し、前記第１の距離及び前記第２の距離に基づいて前記無線タグが前記所定領域内に存在するか否かを判定する、請求項１に記載の無線タグ読取装置。
前記処理部は、前記所定領域の水平方向における第１の端部に対応する前記アンテナが前記応答波を受信した２以上の位置のそれぞれに関連する前記位相を示す情報を前記第１のグループに割り当て、前記所定領域の水平方向における第２の端部に対応する前記アンテナが前記応答波を受信した２以上の位置のそれぞれに関連する前記位相を示す情報を前記第２のグループに割り当て、前記第１のグループにおける鉛直方向に対する前記第１の到来方向の第１の傾き及び前記第２のグループにおける鉛直方向に対する前記第２の到来方向の第２の傾きを推定し、前記第１の傾き及び前記第２の傾きに基づいて前記無線タグが前記所定領域内に存在するか否かを判定する、請求項１に記載の無線タグ読取装置。
前記処理部は、前記第１の傾きが前記所定領域内への傾きか否か及び前記第２の傾きが前記所定領域内への傾きか否かの組み合わせに基づいて前記無線タグが前記所定領域内に存在するか否かを判定する、請求項４に記載の無線タグ読取装置。