磁気センサおよび物品位置推定装置
【課題】より単純なセンサを用いてＲＦＩＤタグ（物品）の２次元平面上の位置を推定できるようにする。
【解決手段】円周上の磁場の余弦荷重された１次フーリエ係数を算出する第１センサ１と、円周上の磁場の正弦荷重された１次フーリエ係数を算出する第２センサ２とを備える。
第１センサ１は、円周上に配置される複数のループコイルＣ１〜Ｃ１６を有し、各ループコイルＣ１〜Ｃ１６が配置された位置の偏角をθとしたとき、各ループコイルＣ１〜Ｃ１６の巻き数がｃｏｓθに比例し、該ｃｏｓθの値が負の位置にあるループコイルＣ１〜Ｃ４，Ｃ１４〜Ｃ１６は逆巻きとし、各ループコイルＣ１〜Ｃ１６が一本の線材５により結線されている。第２センサ２は、第１センサ１を９０度回転させて第１センサ１と実質的に同一平面に形成する。
【解決手段】円周上の磁場の余弦荷重された１次フーリエ係数を算出する第１センサ１と、円周上の磁場の正弦荷重された１次フーリエ係数を算出する第２センサ２とを備える。
第１センサ１は、円周上に配置される複数のループコイルＣ１〜Ｃ１６を有し、各ループコイルＣ１〜Ｃ１６が配置された位置の偏角をθとしたとき、各ループコイルＣ１〜Ｃ１６の巻き数がｃｏｓθに比例し、該ｃｏｓθの値が負の位置にあるループコイルＣ１〜Ｃ４，Ｃ１４〜Ｃ１６は逆巻きとし、各ループコイルＣ１〜Ｃ１６が一本の線材５により結線されている。第２センサ２は、第１センサ１を９０度回転させて第１センサ１と実質的に同一平面に形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＦＩＤタグの位置を推定するのに好適な磁気センサおよび物品位置推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、物品を識別・管理するのに微小な無線チップを搭載したＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグが利用されている。ＲＦＩＤタグは、内部のメモリにＩＤなどの情報を保有し、電波や電磁波で読み取り装置と交信する。ＲＦＩＤタグには、内部電池を備えたアクティブタグや、読み取り装置のアンテナからの非接触電力伝送により電池を持たずに半永久的に利用可能なパッシブタグがある。
【０００３】
物品を識別・管理するシステムの例として、例えば図書館において書籍に取り付けたＲＦＩＤタグと本棚に配置したＩＣ読取装置を用いて、書籍の所在を把握する書籍管理システムなどがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ＲＦＩＤタグ（物品）の位置を正確に推定する技術としては、識別無線タグからの信号強度と距離を関連付けたテーブルを予め用意し、これを参照して識別無線タグ検索装置から識別無線タグまでの距離を推定し、３点の距離推定値から２次元平面上の識別無線タグの位置を推定する手法などがある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２２８１４６号公報
【特許文献２】特開２００４−２９４４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献２に記載の技術は、２次元平面上に３つの識別無線タグ検索装置を配置し、３点の距離推定値を得て２次元平面上での識別無線タグの位置を推定する方法となっている。しかし、この方法の場合、３つの識別無線タグ検索装置を用意する必要があるため、設置場所の確保やシステムの大型化、コストの増加などの不都合がある。
【０００７】
本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであり、より単純なセンサを用いてＲＦＩＤタグ（物品）の２次元平面上の位置を推定できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の磁気センサは、円周上の磁場の余弦荷重された１次フーリエ係数を算出するための第１センサと、円周上の磁場の正弦荷重された１次フーリエ係数を算出するための第２センサとを備えるものである。
第１センサは、円周上に配置される複数のループコイルを有し、各ループコイルが配置された位置の偏角をθとしたとき、各ループコイルの巻き数がｃｏｓθに比例し、該ｃｏｓθの値が負の位置にあるループコイルは逆巻きとし、各ループコイルの出力が別個に取り出される。
また、第２センサは、第１センサの円周と同一径の円周上に配置される複数のループコイルを有し、各ループコイルが配置された位置の偏角をθとしたとき、各ループコイルの巻き数がｓｉｎθに比例し、該ｓｉｎθの値が負の位置にあるループコイルは逆巻きとし、各ループコイルの出力が別個に取り出され、第１センサと実質的に同一平面に形成されている。
【０００９】
また、本発明の物品位置推定装置は、第１センサと第２センサを有する磁気センサと、読み取り装置と、演算処理装置と、を備えるものである。
磁気センサの第１センサは、円周上に配置される複数のループコイルを有し、各ループコイルが配置された位置の偏角をθとしたとき、各ループコイルの巻き数がｃｏｓθに比例し、該ｃｏｓθの値が負の位置にあるループコイルは逆巻きとし、各ループコイルの出力が別個に取り出される。
磁気センサの第２センサは、第１センサの円周と同一径の円周上に配置される複数のループコイルを有し、各ループコイルが配置された位置の偏角をθとしたとき、各ループコイルの巻き数がｓｉｎθに比例し、該ｓｉｎθの値が負の位置にあるループコイルは逆巻きとし、各ループコイルの出力が別個に取り出され、該第１センサと実質的に同一平面に形成されている。
また、読み取り装置は、ＲＦＩＤタグにＩＤ情報を出力し、前記ＩＤ情報に該当するＲＦＩＤタグからの応答信号を受信する。
さらに、演算処理装置は、第１センサの出力を基に余弦荷重された１次フーリエ係数を算出する第１フーリエ係数取得部と、第２センサの出力を基に正弦荷重された１次フーリエ係数を算出する第２フーリエ係数取得部と、第１フーリエ係数取得部から出力された１次フーリエ係数と、第２フーリエ係数取得部から出力された１次フーリエ係数との比を算出し、１次フーリエ係数の比に基づいて、前記読み取り装置で応答信号が受信されたＲＦＩＤタグの当該磁気センサが含まれる平面上での偏角を推定する演算処理部と、を有する。
そして、読み取り装置が演算処理装置から指定されたＩＤ情報に該当するＲＦＩＤタグから応答信号を受信して演算処理装置の演算処理部へ送出し、磁気センサの第１センサおよび第２センサは、ＲＦＩＤタグが出力する応答信号に伴い生じる磁場の変化を検出して演算処理装置の第１フーリエ係数取得部および第２フーリエ係数取得部へ送出する。
【００１０】
本発明においては、円周上に複数のループコイルを配置し、かつ各ループコイルが配置された位置の偏角θに従い、各ループコイルの巻き数をｃｏｓθまたはｓｉｎθに比例させるようにして第１センサおよび第２センサを形成している。
このような構造の第１センサと第２センサから構成される磁気センサにより、各センサからの出力を検出して円周上の磁場のフーリエ係数（余弦荷重の和、正弦荷重の和として表される値）を直接得、特定のＲＦＩＤタグの磁気センサが含まれる２次元平面上での位置を推定できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、円周上にループコイルが配置された第１センサと第２センサとからなる簡単な構造の磁気センサを用いて、ＲＦＩＤタグ（物品）の２次元平面上の位置を推定できる。また磁気センサの構造が単純であるので、この磁気センサを用いて物品位置推定装置を安価に構築できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る物品位置推定装置の全体像を示す外観図である。
【図２】ＲＦＩＤタグが発生する磁場を説明するための概略図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る物品位置推定装置に用いられる磁気センサを示す外観図である。
【図４】図３の磁気センサに配置されたフェライトコアの側面図である。
【図５】Ａは、第１センサにおける銅線の巻回手順（前半）、Ｂは、第１センサにおける銅線の巻回手順（後半）を説明するための模式図である。
【図６】図３の磁気センサを構成する第１センサにおける銅線の巻き数および巻回方向の説明図である。
【図７】図３の磁気センサを構成する第２センサにおける銅線の巻き数および巻回方向の説明図である。
【図８】物品位置推定装置の詳細構成例を示すブロック図である。
【図９】リーダの内部構成例を示すブロック図である。
【図１０】ＲＦＩＤタグの内部構成を示すブロック図である。
【図１１】指定したＲＦＩＤタグの位置推定処理を示すフローチャートである。
【図１２】物品位置推定装置が備えるＧＵＩの説明図である。
【図１３】位置推定結果の一例を示すグラフである。
【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサ（第１例）の説明図である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサ（第２例）の説明図である。
【図１６】本発明の第３の実施の形態に係る物品位置推定装置の全体像を示す外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態の例について、添付図面を参照しながら説明する。説明は下記項目の順に行う。
１．第１の実施の形態（磁気センサを構成する第１センサと第２センサとで、フェライトコアを共用した例）
２．第２の実施の形態（磁気センサを構成する第１センサと第２センサとで、フェライトコアを共用しない例）
３．第３の実施の形態（２つの磁気センサを用いてＲＦＩＤタグの３次元位置を推定する例）
４．応用例
【００１４】
＜１．第１の実施の形態＞
［物品位置推定装置の全体構成］
本発明の第１の実施の形態は、１つの磁気センサを使用して、探索対象のＲＦＩＤタグの位置を推定する手法を実現するものである。磁気センサを構成する第１センサと第２センサとで、フェライトコア（鉄芯）を共用して所定位置にコイルを形成した構成としてある。
【００１５】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る物品位置推定装置の全体像を示す外観図である。
ＲＦＩＤタグの位置を推定するための物品位置推定装置１０は主に、磁気センサ３、読み取り装置（以下、「リーダ」と称する）４、リーダ４に接続されたリーダアンテナ（図示略）が埋め込まれたリーダアンテナ埋込み板１３、コンピュータ２０、表示装置３０を備える。
【００１６】
磁気センサ３は、後述する第１センサ１と第２センサ２から構成され、リーダアンテナ埋込み板１３に埋め込むか、もしくは磁気センサ３の上に天板１２を設置し、その天板１２の上にＲＦＩＤタグ１１−１〜１１−３を置くようにする。磁気センサ３をリーダアンテナ埋込み板１３に埋め込んだ場合、ＲＦＩＤタグを当該リーダアンテナ埋込み板１３の上に置けばよいので、天板１２は不要である。本実施の形態では、下の磁気センサ３が見やすいよう天板１２にアクリル板を用いているが、アクリル板に限るものではない。以下では、ＲＦＩＤタグ１１−１〜１１−３を総称する場合「ＲＦＩＤタグ１１」という。
【００１７】
リーダ４は、コンピュータ２０から指定されたＩＤ情報（識別情報）を、リーダアンテナ埋込み板１３に埋め込まれたリーダアンテナを介して全てのＲＦＩＤタグに送信し、特定のＲＦＩＤタグからの応答信号を検出するものである。
【００１８】
本実施の形態のＲＦＩＤタグ１１−１〜１１−３と、リーダアンテナ埋込み板１３に埋め込まれたリーダアンテナとの間の通信は、１３５ｋＨｚや１３.５６ＭＨｚなどの低周波数の電磁波を用いて行われる。ＲＦＩＤタグ１１−１〜１１−３は、リーダアンテナから無線で給電され、かつ指定されたＩＤ情報を持つＲＦＩＤタグのみリーダ４へ応答信号を返すことができる。
【００１９】
ここで用いられるＲＦＩＤタグ１１の姿勢は、図２に示すように、その内部のループコイルが、磁気センサ３が含まれるｘ−ｙ平面とほぼ平行に巻回されているものとする。なお、ＲＦＩＤタグが磁気センサ３と実質的に同一平面に含まれるのであれば、ＲＦＩＤタグの姿勢に依存せず位置推定が可能である。しかし、ＲＦＩＤタグが磁気センサ３と実質的に同一平面に含まれない場合は、ＲＦＩＤタグのループアンテナが磁気センサ３が含まれる平面と実質的に平行であることが必要である。
【００２０】
ＲＦＩＤタグからの応答によって生じる磁場のフーリエ係数を磁気センサ３で計測することにより、ｘ−ｙ平面上のＲＦＩＤタグの位置を特定できる。よって、物品に取り付けたＲＦＩＤタグからの応答の有無を調べることで、天板１２もしくはリーダアンテナ埋込み板１３に載置された複数の物品の位置を把握することが可能になる。またコンピュータ２０を用いて物品名やＩＤ情報等をキーワードに物品を検索することにより、特定の物品を検出し、その位置を特定することができる。なお、図１には記載していない、物品位置推定装置１０を構成するその他の構成要素は後述する。
【００２１】
［磁気センサの構成］
以下、本発明の磁気センサについて説明する。
本願の出願人は、特開２０１０−２５７１０号公報（以下、「特許公開公報」と称する）において、８の字コイル（グラディオメータ）を利用した磁気双極子推定法に代わり、円周上で面素がｃｏｓθで変化するコイル（センサ４１）とｓｉｎθで変化するコイル（センサ４２）を組み合わせて、磁場のフーリエ係数を計測できる磁気センサ（センサ４０）を提案している。
【００２２】
特許公開公報の段落００３３〜００３５に記載されているとおり、磁気センサの位置（原点Ｏ）を中心とするｘ−ｙ平面上の半径εの円を想定したとき、円周上の偏角θの位置における磁場Ｂｚ（εｃｏｓθ，εｓｉｎθ，０）に対し、ｃｏｓθおよびｓｉｎθの重みをかけ、それぞれ円周上で積分した量である式（１）、式（２）は、それぞれ円周上の磁場の１次フーリエ係数と呼ばれる。
【数１】
【数２】
【００２３】
このとき式（１）と式（２）の比を計算すると、式（３）のようになる。
【数３】
【００２４】
つまり、磁場のｘ微分、ｙ微分でなく、１次フーリエ係数の比をとることによっても、磁気センサの位置（原点Ｏ）を中心とした偏角θを求めることができる。
【００２５】
ところで、特許公開公報（段落００４６）に、円周上の磁場のフーリエ係数を求める方法として、微小ループコイル（センサ）をアレイ状（円周上）に並べ、センサ出力を基に計算した重みつき和から、離散フーリエ係数を求めることが記載されている。すなわち、同一の巻き数を持つすべての微小ループコイルの出力をいったん計算機に取り込んだ後、センサ出力を基に計算した重みつき和から、離散フーリエ係数を求めるというものであるが、微小ループコイルの数だけチャンネルがある。
【００２６】
また、特許公開公報（段落００４７他）において、上記の微小ループコイルのチャンネル数が増加することを避けるため、円周上で面素がｃｏｓθで変化するコイル、および、ｓｉｎθで変化するコイルの２つのコイルを作成することにより、磁場のフーリエ係数を出力する磁気センサを提案している。すなわち、この磁気センサは、コイル幅をｃｏｓθ，ｓｉｎθに比例して変化させるというものである。しかし、磁気センサのコイル幅をｃｏｓθ，ｓｉｎθに比例して変化させる方法は、感度がよいとは言えないため検出範囲が限定されてしまう。
【００２７】
これに対し、前者の微小ループコイル（センサ）をアレイ状（円周上）に並べ、センサ出力を基に計算した重みつき和から、離散フーリエ係数を求める方法において、各微小ループコイルの巻き数を調整しつつ1本の銅線で結線すれば、感度向上および検出範囲の拡大が期待でき、なおかつチャンネル数を増やさずにすむ。
【００２８】
そこで、円周上に等間隔に複数個の微小ループコイルを配置し、各々の巻き数を調整した複数個の微小ループコイルを本出願人が考案した方法により１本の銅線で結線して磁気センサを構成する。このとき、偏角θの位置における微小ループコイルの巻き数をｃｏｓθに比例するようにしておき、これらを結線することで、円周上磁場のフーリエｃｏｓ係数を出力する１チャンネルのセンサ（第１センサ）を形成する。ｃｏｓθが負になる位置では、線材を巻く回転方向を逆向きとする。
【００２９】
同様にして、偏角θの位置における微小ループコイルの巻き数をｓｉｎθに比例させた複数個のコイルを同じ円周上に等間隔に配置して結線することにより、円周上磁場のフーリエｓｉｎ係数を出力する１チャンネルのセンサ（第２センサ）を形成する。ｓｉｎθが負になる位置では、線材を巻く回転方向を逆向きとする。
【００３０】
フーリエｃｏｓ係数計測用の第１センサにおいて、偏角θの位置のフェライトコアにおける銅線の巻き数がＮｃｏｓθに比例しており、この位置におけるフェライトコアを通過する磁束がＮｃｏｓθの重み付きで検出され、合計としてΣｉ Ｂ（θｉ） ｃｏｓθｉに比例した誘導起電圧が出力として得られる。Ｎはθ＝９０度におけるコイル巻き数、ｉはフェライトコアの番号、Ｂｉは該当フェライトコアに発生した磁場の磁束密度である。
【００３１】
同様にして、フーリエｓｉｎ係数計測用の第２センサは、偏角θの位置のフェライトコアにおける銅線の巻き数がＮｓｉｎθに比例しており、この位置におけるフェライトコアを通過する磁束がＮｓｉｎθの重み付きで検出され、合計としてはΣｉ Ｂ（θｉ） ｓｉｎθｉに比例した誘導起電圧が出力として得られる。
【００３２】
これらは円周上の磁場Ｂ（θ）のフーリエｃｏｓ係数（式（１）参照）、フーリエｓｉｎ係数（式（２）参照）の近似値である。そして、これらフーリエｃｏｓ係数とフーリエｓｉｎ係数の比並びに磁場の強度から、磁気双極子としてのＲＦＩＤタグの偏角と動径位置、すなわち２次元位置を推定することができる。なお、演算処理の観点から微小ループコイルの間隔を等間隔としたが、必ずしも等間隔でなくてもよい。
【００３３】
次に、図３〜図７を参照して、本実施の形態の磁気センサ３について詳細に説明する。
図３は、磁気センサ３を示す外観図である。図４は、磁気センサ３に配置されたフェライトコアの側面図である。図５Ａは、第１センサにおける銅線の巻回手順（前半）、図５Ｂは、第１センサにおける銅線の巻回手順（後半）を説明するための模式図である。図６は、磁気センサ３を構成する第１センサにおける銅線の巻き数および巻回方向の説明図である。図７は、磁気センサ３を構成する第２センサにおける銅線の巻き数および巻回方向の説明図である。
【００３４】
図３の例では、磁気センサ３の一例として、直径１２０ｍｍの円周上にπ／８ごとに１６個のフェライトコアＣ１〜Ｃ１６を配置している。このフェライトコアＣ１〜Ｃ１６に対し、ｃｏｓθまたはｓｉｎθに比例する巻き数で銅線５を順に巻いていき、複数の微小ループコイルを有する第１センサ１と第２センサ２を形成している。ここでは、線材として銅線を使用しているが、導電特性が良いものであればこれに限られない。
【００３５】
第１センサ１と第２センサ２との間でフェライトコアＣを共用し、図４に示すように第１センサ１をフェライトコアＣの上部、第２センサ２を下部に巻いて第１センサ１と第２センサ２を実質的に同一の平面に形成している。なお、第１センサ１と第２センサ２との間でフェライトコアを共用しない構成も可能であるが、磁気センサ全体の高さが高くなるので、フェライトコアを共用したほうが好ましい。なお、第１センサ１と第２センサ２との上下関係はこの逆でもよい。
【００３６】
銅線５のフェライトコアに対する巻き数について説明する。
代表してフーリエｓｉｎ係数計測用の第２センサ２を例に説明すると、一本の銅線５を、偏角θ＝０度の位置のフェライトコアＣ１から巻き始め、偏角θの位置のフェライトコアにｓｉｎθに比例する巻き数で銅線５を巻きながら、偏角θ＝３６０度の位置のフェライトコアＣ１まで巻いていく（図５Ａ参照）。ここで、ｓｉｎθの場合、実際には巻き始めのフェライトコアＣ１におけるｓｉｎθ（巻き数）はゼロなので、フェライトコアＣ２から巻き始めてもよい。
【００３７】
次に、偏角θ＝３６０度の位置のフェライトコアＣ１から偏角θ＝０度の位置のフェライトコアＣ１まで円周に沿って順に、銅線５をフェライトコアＣ１６〜Ｃ１に巻かずに戻していく。このとき、偏角θ＝３６０度の位置のフェライトコアＣ１におけるｓｉｎθ（巻き数）はゼロなので、一つ手前のフェライトコアＣ１６で折り返す。これがフーリエｓｉｎ係数計測用の第２センサ２である。
【００３８】
なお、偏角θ＝３６０度の位置のフェライトコアから銅線５を戻していくとき、銅線５を各フェライトコア間の結線部分に螺旋状に巻き付けながら、フェライトコアＣ１６〜Ｃ１へと順に戻していく。何ら工夫をせず単に銅線５を戻していった場合、戻りの銅線５によってフェライトコアＣ１〜Ｃ１６が配置された円周と同じ大きさの一重のループコイルが形成される。この一重のループコイルによって本来のフーリエｃｏｓ係数およびフーリエｓｉｎ係数と関係のない磁場が計測され、ＲＦＩＤタグの正確な位置の推定の妨げになる恐れがある。そこで、銅線５を各フェライトコア間の結線部分に巻き付けながら戻すことによって、行きの銅線５と戻りの銅線５でツイストペア構造とし、本来のフーリエｃｏｓ係数およびフーリエｓｉｎ係数と関係のない磁場がノイズとして計測されないようにすることが好ましい。
【００３９】
同様にして、同じフェライトコアＣ１〜Ｃ１６に対し、ｃｏｓθに比例する巻き数で結線したフーリエｃｏｓ係数計測用の第１センサ１も用意する。第１センサ１は、フーリエｓｉｎ係数計測用の第２センサ２を、反時計回りに９０度回転させたものである。すなわち、第１センサ１では、偏角θ＝９０度の位置のフェライトコアＣ５から巻き始め、偏角θの位置のフェライトコアにｃｏｓθに比例する巻き数で銅線５を巻きながら、一周した偏角θ＝９０度の位置のフェライトコアＣ４まで巻いていき、その後円周に沿って順に巻き始めの位置まで戻す。
【００４０】
本実施の形態では、フーリエｃｏｓ係数計測用の第１センサ１の場合、偏角θ＝９０，２７０度のときは巻き数を０回、偏角θ＝０，１８０度のときは巻き数をＮ回（図６ではＮ＝１０としている）とし、位置θにおいてはＮｃｏｓθの値の整数部分を巻き数とする。負の巻き数は、銅線５を巻く方向を反転することで実現している。巻き数Ｎに比例してセンサ出力（感度）が上昇する。
【００４１】
フーリエｓｉｎ係数計測用の第２センサ２は、偏角θ＝０，１８０度のときは巻き数を０回、偏角θ＝９０，２７０度のときは巻き数をＮ回（図７ではＮ＝１０としている）としている。
ここで、第１センサ１を通過する合計の磁束Φｃｏｓは、フェライトコアＣ１〜Ｃ１６の各々を通過する磁束の和として、式（４−１）〜（４−３）のように表すことができる。
【数４】
同様にして、第２センサ２を通過する合計の磁束Φｓｉｎは、フェライトコアＣ１〜Ｃ１６の各々を通過する磁束の和として、式（５−１）〜（５−３）のように表すことができる。
【数５】
【００４２】
そして、式（６）に示すように、これらフーリエｃｏｓ係数とフーリエｓｉｎ係数の比をとることにより、ＲＦＩＤタグの偏角θが求められる。またＲＦＩＤタグの動径位置すなわち磁気センサ３との距離は、フーリエｃｏｓ係数とフーリエｓｉｎ係数に基づく磁場の強度から求められる。
【数６】
【００４３】
なお、本実施の形態では、磁気センサ３に１６個のフェライトコアを用いたが、この例に限られるものではない。例えばフェライトコアの個数を１６個から更に多くしてもよく、その場合、磁気センサ３により計測されるフーリエｃｏｓ係数およびフーリエｓｉｎ係数のより正確な近似値を取得できるので、ＲＦＩＤタグの位置をより精度よく推定することができる。
【００４４】
［物品位置推定装置の詳細構成］
図８は、物品位置推定装置１０の詳細構成例を示すブロック図である。図８において、図１に対応する部分には同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
物品位置推定装置１０は主に、磁気センサ３と、増幅器１６Ａ，１６Ｂと、Ａ／Ｄ変換器（以下、「ＡＤＣ」と称す）１７Ａ，１７Ｂと、コンピュータ２０と、表示装置３０と、操作部３１と、リーダ４とを備える。
【００４５】
増幅器１６Ａは第１センサ１と、増幅器１６Ｂは第２センサ２と接続しており、それぞれの増幅器に入力されたセンサ出力を適宜増幅して、それぞれ出力Ｖ１，Ｖ２として対応するＡＤＣ１７Ａ，１７Ｂに出力するものである。
【００４６】
ＡＤＣ１７Ａ，１７Ｂは、増幅器１６Ａ，１６Ｂから入力された出力Ｖ１，Ｖ２をアナログ信号からデジタル信号に変換し、それぞれフーリエｃｏｓ係数取得部２１Ａと、フーリエｓｉｎ係数取得部２１Ｂに出力するものである。なお、ＡＤＣ１７Ａ，１７Ｂは増幅器１６Ａ，１６Ｂの中に組み込まれていてもよいし、増幅器１６Ａ，１６ＢとＡＤＣ１７Ａ，１７Ｂがコンピュータ２０に内蔵されていてもよい。また磁気センサ３からの出力が十分に大きい場合には、増幅器１６Ａ，１６Ｂを削除してもよい。
【００４７】
コンピュータ２０は、演算処理装置の一例であり、主な機能として、フーリエｃｏｓ係数取得部２１Ａと、フーリエｓｉｎ係数取得部２１Ｂと、演算処理部２２と、メモリ２３とを備える。
【００４８】
このコンピュータ２０内の各機能ブロックは、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置がＲＯＭ（Read Only Memory）等に記録されている物品位置推定処理のためのプログラムを、ＲＡＭ（Random Access Memory）に読み出して実行することにより実現される。なお、同図に示す各機能ブロックはそれぞれ個別のプログラムによって実現してもよいし、複数の機能ブロックを１つのプログラムによって実現するようにしてもよい。さらにこの例に限られることなく、同図に示す機能ブロックをハードウェアによって実現してもよい。例えば、フーリエｃｏｓ係数取得部２１Ａ、フーリエｓｉｎ係数取得部２１Ｂを、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）といった専用のハードウェアを用いて実現してもよい。
【００４９】
フーリエｃｏｓ係数取得部２１Ａは、第１フーリエ係数取得部の一例であり、ＲＦＩＤタグが発生する磁場に基づいて磁気センサ３の各フェライトコア（微小ループコイル）を通過する磁束の変化により発生する誘導起電圧から、式（４−１）〜（４−３）で求められる１次フーリエｃｏｓ係数を取得するものである。
【００５０】
同様にフーリエｓｉｎ係数取得部２１Ｂは、第２フーリエ係数取得部の一例であり、ＲＦＩＤタグが発生する磁場に基づいて磁気センサ３の各フェライトコア（微小ループコイル）を通過する磁束により発生する電流に応じた誘導起電圧から、式（５−１）〜（５−３）で求められる１次フーリエｓｉｎ係数を取得するものである。
【００５１】
例えば検出したいフーリエｃｏｓ係数をＸとしたとき、フーリエｃｏｓ係数計測用の第１センサ１は、Ｘ・ｃｏｓ(２πｆｔ)という時間的に変化する交流信号(電圧信号)を出力する。ここで、ｆはＲＦＩＤタグの周波数（例えば１３５ｋＨｚ)である。フーリエｃｏｓ係数取得部２１Ａでは、第１センサ１が出力したＸ・ｃｏｓ(２πｆｔ)という交流信号から、振幅Ｘを取り出す。同様にして、フーリエｓｉｎ係数取得部２１Ｂも、第２センサ２が出力する交流信号からフーリエｓｉｎ係数を取り出す。
【００５２】
演算処理部２２は、フーリエ係数比取得部、物品位置推定部、通信部、画像処理部として機能するとともに、コンピュータ２０内の各機能ブロックを制御するものである。例えばこの演算処理部２２は、操作部３１を用いて入力されたもしくは任意のプログラムに従って自動的に抽出された物品名に対応づけられたＩＤ情報をリーダ４へ送出するとともに、リーダ４をそれに対するＲＦＩＤタグの応答信号を通じて受信する。このとき、物品名の入力機能やＲＦＩＤタグの位置等の表示機能等を有する、物品を検索するためのブラウザの画像処理を行う。
【００５３】
また演算処理部２２は、フーリエｃｏｓ係数取得部２１Ａ、およびフーリエｓｉｎ係数取得部２１Ｂにより計算された各々の１次フーリエ係数（磁場にｃｏｓまたはｓｉｎの各々の重みづけがなされたもの）を取得し、１次フーリエ係数比を計算する。そして、１次フーリエ係数比を基に、磁気センサ３の所定の径を基準とするＲＦＩＤタグの偏角を算出する。一例として所定の径は磁気センサ３の中心である原点ＯとフェライトコアＣ１を結ぶ線分とする。さらに、フーリエｃｏｓ係数とフーリエｓｉｎ係数に基づく磁場の強度から、磁気センサ３との距離を算出する。そして、算出した偏角と磁気センサ３との距離から２次元平面上のＲＦＩＤタグの位置を推定し、推定の結果をメモリ２３や表示装置３０へ出力する。
【００５４】
メモリ２３は半導体素子等からなる不揮発性の記録媒体であり、ＩＤ情報と物品名が対応づけられたデータベースおよび磁気センサ３により検出される磁束の強度とＲＦＩＤタグまでの距離との関係を記憶している。またメモリ２３に物品位置推定処理のためのプログラム（ブラウザを含む）を保存しておいてもよい。
【００５５】
図９は、リーダ４の内部構成の一例を示すブロック図である。
リーダ４は、リーダアンテナ４Ａと接続した通信部４Ｂと、制御部４Ｃを備える。制御部４Ｃは、通信部４Ｂに対しコンピュータ２０から指定されたＩＤ情報を持つＲＦＩＤタグを呼び出すよう制御指令を出す。通信部４Ｂは制御指令を受けると、リーダアンテナ埋込み板１３に埋め込まれたリーダアンテナ４Ａを通じて指定されたＩＤ情報に対する要求信号を無線で送出する。そして、送出したＩＤ情報に該当するＲＦＩＤタグから応答信号を受信した場合は、その旨をコンピュータ２０へ出力する。
【００５６】
図１０は、ＲＦＩＤタグ１１の内部構成の一例を示すブロック図である。
ＲＦＩＤタグ１１は、アンテナ１１Ａと、電源回路部１１Ｂと、通信部１１Ｃと、制御部１１Ｄと、メモリ１１Ｅを備える。メモリ１１ＥにＩＤ情報が格納される。通信部１１Ｃは、アンテナ１１Ａを介してリーダ４からの要求信号を受信する。制御部１１Ｄは通信部１１Ｃで受信した要求信号に含まれるＩＤ情報が自機に該当するか判定し、該当すると判定した場合はリーダ４にメモリ１１Ｅに格納されたＩＤ情報を送信する。電源回路部１１Ｂは、アンテナ１１Ａが受信した無線信号を利用して電力を生成し、各ブロック部へ供給するものである。
【００５７】
［物品位置推定装置の動作］
次に、物品位置推定装置１０の動作を、図１１のフローチャートを参照して説明する。
まずユーザがコンピュータ２０の電源を入れる、あるいは操作部３１を操作してコンピュータ２０にブラウザの実行指示を入力することにより、コンピュータ２０の演算処理部２２によりブラウザが実行され、ＲＦＩＤタグが貼り付けられた所望の物品を検索するための検索画面が表示装置３０に表示される。検索画面の一例を、図１２に示す。この検索画面では、物品名入力欄４１が設けられているが、ＲＦＩＤタグのＩＤ情報を直接入力できる欄を設けてもよい。
【００５８】
コンピュータ２０の演算処理部２２は、ブラウザが起動されると検索画面の物品名入力欄４１に物品名が入力されたか否かを判定する（ステップＳ１）。物品名の入力があるまでこの処理を繰り返す。
【００５９】
ステップＳ１の判定処理で物品名が入力されたと判定された場合、演算処理部２２は、入力された物品名をメモリ２３に保存されたデータベースで照合して候補物品を表示装置３０の画面上に列挙し、ユーザに選択を促す（ステップＳ２）。ユーザが操作部３１を操作して物品を選択した場合、演算処理部２２は、ユーザに選択された物品を検出する（ステップＳ３）。
【００６０】
そして、演算処理部２２は、選択された物品のＩＤ情報をリーダ４へ出力する。リーダ４は、コンピュータ２０から送られたＩＤ情報を、リーダアンテナ４Ａを通じて指定されたＩＤ情報に対する要求信号を無線で送出する（ステップＳ４）。この要求信号は物品位置推定装置１０の検出対象領域内の全てのＲＦＩＤタグに対して送信される。
【００６１】
ＩＤ情報が一致するＲＦＩＤタグがあれば、そのＲＦＩＤタグからＩＤ情報を含む応答信号が送信されるので、リーダ４は応答信号の有無によってＩＤ情報が一致するＲＦＩＤタグがあるか否かを判断できる。そこでリーダ４はＩＤ情報が一致するＲＦＩＤタグがあるか否かを判断し（ステップＳ５）、ＩＤ情報が一致するＲＦＩＤタグがある場合には、ステップＳ６の処理へ移行する。一方、ＩＤ情報が一致するＲＦＩＤタグがない場合には、ステップＳ９の処理へ移行する。
【００６２】
ステップＳ６では、リーダ４が、ＩＤ情報が一致するＲＦＩＤタグから応答信号を受信するとともに、磁気センサ３が、このとき発生する磁場を検出する（ステップＳ６）。
具体的には、ＩＤ情報が一致するＲＦＩＤタグがある場合、リーダ４は、ＩＤ情報が一致するＲＦＩＤタグが送出した応答信号を、リーダアンテナ４Ａを介して受信する。
それと並行して、磁気センサ３の第１センサ１では、ＩＤ情報が一致するＲＦＩＤタグが送出した応答信号に応じて発生する磁場のフーリエｃｏｓ係数に対応する誘導起電圧をそれぞれ検出する。同様にして第２センサ２では、対象ＲＦＩＤタグが送出した応答信号に応じて発生するフーリエｓｉｎ係数に対応する誘導起電圧をそれぞれ検出する。そして、磁気センサ３の第１センサ１および第２センサ２の各々で検出された誘導起電圧は、第１センサ出力および第２センサ出力として増幅器１６Ａ，１６Ｂ、ＡＤＣ１７Ａ，１７Ｂを介して、それぞれフーリエｃｏｓ係数取得部２１Ａおよびフーリエｓｉｎ係数取得部２１Ｂへ出力される。
【００６３】
続いて、リーダ４の制御部４Ｃは、当該ＲＦＩＤタグから受信した応答信号に含まれるＩＤ情報を検出し、コンピュータ２０へ送信する。
一方、コンピュータ２０のフーリエｃｏｓ係数取得部２１Ａは、ＡＤＣ１７Ａから第１センサ出力を取得し、円周上磁場のフーリエｃｏｓ係数を算出し、演算処理部２２へ出力する。同様にしてフーリエｓｉｎ係数取得部２１Ｂは、ＡＤＣ１７Ｂから第２センサ出力を取得し、円周上磁場のフーリエｓｉｎ係数を算出し、演算処理部２２へ出力する。
【００６４】
演算処理部２２は、フーリエｃｏｓ係数取得部２１Ａで算出されたフーリエｃｏｓ係数と、フーリエｓｉｎ係数取得部２１Ｂからで算出されたフーリエｓｉｎ係数からフーリエ係数比を計算し、その計算結果から磁気センサ３に対する対象ＲＦＩＤタグの２次元平面上の偏角θを求める。また、演算処理部２２は、フーリエｃｏｓ係数とフーリエｓｉｎ係数の大きさを基にメモリ２３のデータベースを参照して、磁気センサ３から対象ＲＦＩＤタグまでの２次元平面上の距離を取得する。
そして、偏角θと対象ＲＦＩＤタグまでの距離から対象ＲＦＩＤタグの位置、すなわち選択された物品の位置を推定する（ステップＳ７）。
【００６５】
演算処理部２２は、選択された物品の位置推定結果を表示装置３０へ出力し、検索画面に表示させる（ステップＳ８）。図１２の例では、選択したＩＤ情報を持つ物品の天板１２の上における位置が、座標系の第３象限に「×」印で示されている。
【００６６】
一方、ステップＳ５においてＩＤ情報が一致するＲＦＩＤタグがない場合、コンピュータ２０の演算処理部２２は、リーダ４から応答信号が送信されないことから検出対象領域内に該当するＲＦＩＤタグがないと判断する。そして、その旨を表示装置３０へ出力する（ステップＳ９）。ステップＳ８，Ｓ９の処理が終了後、このフローチャートの処理を終了する。
【００６７】
このようにブラウザを使用して物品（すなわちＲＦＩＤタグのＩＤ情報）を選択すると、選択した物品（ＲＦＩＤタグ）の位置を画面上で即座に視認できる。画面表示に加え、音声により位置を知らせるようにしてもよい。物品位置推定装置１０によるＲＦＩＤタグ一個当たりの位置推定処理時間は０．１秒以下なので、例えば、ステップＳ１において、複数の物品名を入力可能とする等により、１秒間に少なくとも１０個のＲＦＩＤタグの位置推定処理が可能である。それゆえ、ユーザに違和感をほとんど与えることなく、複数のＲＦＩＤタグの位置を推定してその位置を画面に表示させることができる。例えば本棚の各棚に収納した複数の書籍から所望の書籍の位置を推定できることを利用して、図書館などにおいて指定した書籍がその時に収納されている本棚、棚そしてその棚のどの位置にあるかを検索するサービスを提供できる。
【００６８】
［実験結果］
図１３は、ＲＦＩＤタグに見立てた複数の発信子を、偏角を一定にした状態で移動させ、物品位置推定装置１０を用いて各発信子の位置を推定した結果を示すグラフである。実験に用いた発信子の周波数は８ｋＨｚ、磁気センサ３の直径は１２０ｍｍである。
グラフからは、直径約１０００ｍｍの円形領域内において、特に良好な位置推定が行えており、磁気センサ３の中心から半径の８倍程度の領域で正確な位置推定が可能であることがわかる。ところで、磁気センサ３では検索対象物からの本来の信号にノイズが含まれ、検索対象物までの距離が遠くなるにつれて本来の信号に対してノイズが相対的に大きくなる。そのため、磁気センサ３の中心から半径の８倍程度を超えると位置推定の精度が落ちると考えられる。この課題に対して、本発明では、磁気センサの径を大きくする、及び／又は銅線の巻き数を増やすことで、容易に正確な位置推定が可能な領域を広げることができる。
【００６９】
上記実施の形態のように構成される本発明によれば、低周波（１３．５６ＭＨｚや１３５ｋＨｚ、あるいはそれ以下）のＲＦＩＤタグの応答信号として生成される磁場の空間的フーリエ係数を計測することで、ＲＦＩＤタグの二次元平面上の位置を推定する物品位置推定装置を提案することができる。これは、ＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯のＲＦＩＤタグを用いる手法と異なり、金属や人体などによる電波の反射、吸収体の影響を受けにくいという特徴がある。
【００７０】
また、図１３に示されるように、近接場を使うことで、反射の影響がなく、１０００−２０００ｍｍ四方程度の領域に対し、直径約１２０ｍｍ程度の一つの磁気センサ（平面型センサユニット）を用いて１０ｍｍ程度の精度で位置推定が可能である。
【００７１】
また、上記の結果、一つの磁気センサで、例えば机上での物品の位置推定を行うことができ、作業工程管理、薬品管理、貴重品管理、などの応用が可能である。
【００７２】
また、室内での物品探索に関しても、従来方法におけるリーダアンテナと同数程度の磁気センサを床下に配置することで、従来方法のような位置参照用タグを多数埋めることなく、金属や人体などによる電磁波の反射・吸収の影響が無い位置推定が可能である。
【００７３】
また、本実施の形態に係る磁気センサはフェライトコアに銅線を巻いただけの単純な構造であるため、極めて安価に物品位置推定装置を構築できる。
【００７４】
なお、本実施の形態では、フェライトコアを用いたが、磁気センサ３の出力が十分に大きい場合には、フェライトコアに代えて強磁性体でない木材や樹脂等を用い、微小ループコイルとして空芯コイルを形成してもよい。この場合、木材や樹脂材等は銅線を巻き付けて空芯コイルを形成するための支柱として機能する。
【００７５】
［変形例］
上述した実施の形態では、微小ループコイル間を結線することにより、２つという少ないチャンネル数の磁気センサを実現できるという効果がある。しかし、チャンネル数を増やしてもよい環境では、微小ループコイル間を結線せず、すべての微小ループコイルの出力をコンピュータに取り込み、その和をとってフーリエ係数を得る、という演算を行うようにしてもよい。
この場合でも、従来の荷重和計算が不要であり、実測値から演算を行うため、従来に比して演算処理を簡略化できる。また、各々の微小ループコイルの出力を加算してフーリエ係数を得るという単純な構成のため、小型化・コストダウンできる。
【００７６】
＜２．第２の実施の形態＞
［磁気センサの構成］
第２の実施の形態に係る磁気センサは、第１センサと第２センサとでフェライトコアを共用せず、第１センサ用のコイルと第２センサ用のコイルとを円周上に一つ置きに形成するようにしたものである。
【００７７】
図１４は、第２の実施の形態に係る磁気センサ（第１例）の説明図である。
図１４に示す例では、フェライトコアＣ１〜Ｃ１２の１２個のフェライトコアが設けられ、奇数番号のフェライトコアをフーリエｃｏｓ係数計測用、偶数番号のフェライトコアをフーリエｓｉｎ係数計測用としている。
【００７８】
図１５は、第２の実施の形態に係る磁気センサ（第２例）の説明図である。
図１５に示す例では、フェライトコアＣ１〜Ｃ２０の２０個のフェライトコアが設けられ、図１４の例と同様に、奇数番号のフェライトコアをフーリエｃｏｓ係数計測用、偶数番号のフェライトコアをフーリエｓｉｎ係数計測用としている。このように、フェライトコアの数を多くすると、フーリエｃｏｓ係数およびフーリエｓｉｎ係数のより正確な計測結果が得られ、位置測定の精度が向上する。
【００７９】
なお、図１４，図１５において、便宜の為、同一円周上を一点鎖線で示しているが、フーリエｃｏｓ係数計測用の第１センサとフーリエｃｏｓ係数計測用の第２センサとで、各々独立して結線している
【００８０】
本実施の形態では、円周３６０度（２π）をｎ＊４（ｎ：奇数）で分割して等間隔にフェライトコアを配置し、フェライトコアに対して交互に第１センサ用と第２センサ用に銅線を巻いていく。ここで、いずれのフェライトコアを第１センサまたは第２センサに用いるかは任意であるが、好ましくは偏角θ＝０度，１８０度のフェライトコアをフーリエｃｏｓ係数計測用に、偏角θ＝９０度，２７０度のフェライトコアをフーリエｓｉｎ係数計測用に割り当てる。このようにした場合、ｃｏｓθおよびｓｉｎθがそれぞれ１となるときの磁束が計測され、センサ出力（感度）が向上するとともにより正確にｃｏｓθ，ｓｉｎθの重み付けがされるので、位置推定の精度が向上する。
【００８１】
また、第１センサと第２センサでフェライトコアを共用するため、第１センサの銅線と第２センサの銅線との間で図４に示すような段差を設けていた。しかし、第２の実施の形態では、第１センサと第２センサでフェライトコアを共用せず、円周上において銅線を巻回する位置が異なるので、上記段差が必要ない。それゆえ、フェライトコア、もしくはフェライトコアを用いない場合でも銅線を巻回して形成されるコイルの高さが低くなるので、磁気センサ３の高さを低く抑えられる。したがって、天板１２とリーダアンテナ埋込み板１３との高さ（図１参照）、あるいは磁気センサをリーダアンテナ埋込み板１３に直接埋め込んだ場合のリーダアンテナ埋込み板１３の厚さを薄く抑えることができる。
【００８２】
＜３．第３の実施の形態＞
第３の実施の形態に係る物品位置推定装置は、２つの磁気センサを用いてＲＦＩＤタグの３次元位置を推定するようにしたものである。
【００８３】
第１の実施の形態において説明したように、ＲＦＩＤタグのループアンテナ（図２参照）が、磁気センサが含まれるｘ−ｙ平面と平行であるとき、ＲＦＩＤタグのｘ−ｙ平面に射影した位置を推定することができる（図１参照）。仮に磁気センサがｘ−ｙ平面と直交するｙ−ｚ平面上に設けられた場合は、ＲＦＩＤタグのループアンテナがｙ−ｚ平面と平行であるとき、ＲＦＩＤタグのｙ−ｚ平面に射影した位置を推定することができる。
【００８４】
そこで、第３の実施の形態では、ｘ−ｙ平面の磁気センサ３に加えてｙ−ｚ平面に磁気センサ３Ａを設けるとともに、一つの物品に２つのＲＦＩＤタグ１１−４，１１−５を貼り付け、２つの磁気センサと２つのＲＦＩＤタグを用いて、物品のそれぞれの平面における位置を推定する。この場合、物品に貼り付けたＲＦＩＤタグ１１−４は、ＲＦＩＤタグ１１−１〜１１−３と同様に、磁気センサ３が含まれるｘ−ｙ平面とループアンテナが平行である。他方、対象物品に貼り付けたもう一つのＲＦＩＤタグ１１−５は、磁気センサ３Ａが含まれるｙ−ｚ平面とループアンテナが平行である。
【００８５】
そして、磁気センサ３を用いてＲＦＩＤタグ１１−４のｘ−ｙ平面上の位置を推定し、また磁気センサ３Ａを用いてＲＦＩＤタグ１１−５のｙ−ｚ平面上の位置を推定することにより、ＲＦＩＤタグ１１−４，１１−５が設けられた物品の３次元空間上での位置を推定する。このように、２個のＲＦＩＤタグと２個の磁気センサを用いて直交する２つの２次元平面上での位置を推定し、その結果から３次元空間上での位置を推定することができる。
【００８６】
＜４．応用例＞
以下、本発明の磁気センサおよび物品位置推定装置の応用例（１）〜（４）を説明する。
【００８７】
［応用例（１）］
作業工程管理と自動ログ化：
工場の作業工程において、作業効率化を図るための一つの方法として、工具を所定の位置に置いておき、所定の順序で作業することが重要とされている。工具にＲＦＩＤタグを付けておくことにより、工具の有無に加え位置管理ができる。例えば誤った作業を行ったとき、誤った場所に工具を置いたときなど、表示装置で警告を出したり、工具から直接警告音が出るようにしたりできる。また工具に付けたＲＦＩＤタグから熟練者の作業ログを自動で取得することができ、作業の効率的なマニュアル化が図れる。
【００８８】
［応用例（２）］
薬品管理：
医療現場において、複数の人間が同じ薬品棚から薬品を取り出す場合、常に正しい薬品が正しい位置に置かれていることが、取り違えミスを防ぐ上で重要である。薬品瓶・薬品箱等にタグを付けておくことにより、薬品棚や移動ワゴン上の薬品のＩＤ、位置管理を行うことができ、薬品を誤った位置に戻したとき表示装置から警告を発することができる。なお、表示装置に代わる警告装置を薬品棚や移動ワゴンに設置してもよい。
【００８９】
［応用例（３）］
ショーケース内物品管理：
貴金属などを収納したショーケース内、商品が入った箱等にＲＦＩＤタグを貼っておく。何者かが商品を動かした場合、商品のＩＤとともに位置情報もわかるため、二重の情報を使って商品の管理ができる。
【００９０】
［応用例（４）］
室内物品探索：
例えば一畳程度の検出領域を持つ磁気センサとリーダアンテナを、部屋の広さに応じて複数個、床下に埋めておく。部屋の中で物品（リモートコントローラ、文具など）の在りかがわからないとき、コンピュータを用いて物品を検索する。複数リーダから物品のＩＤ情報を含む無線信号を送出し、コンピュータは応答があったリーダアンテナの位置から対象物品の場所を絞り、さらに絞り込んだ場所の中での正確な位置を磁気センサにより推定し、表示装置の画面上で知らせる。
【００９１】
以上、本発明の各実施の形態の例について説明したが、本発明は上記各実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含むことはいうまでもない。
【００９２】
例えば、上述した各実施の形態では、物品の磁気センサが含まれる２次元平面上での位置を推定するようにしたが、２次元平面上での位置に加え、当該物品の２次元平面に対する傾きを計測することができる。例えば図１６の例において、ＲＦＩＤタグ１１−４と同じループアンテナがｘ−ｙ平面と平行なＲＦＩＤタグを、ｘ−ｙ平面と垂直な直線上に２つ配置し、２つのＲＦＩＤタグ間の距離を予め測定しておく。そして、ｘ−ｙ平面に射影された２つのＲＦＩＤタグ間の距離と予め測定しておいた距離とから、ｘ−ｙ平面に対する２つのＲＦＩＤタグの傾き、すなわち物品の傾きが得られる。
【００９３】
なお、ループアンテナがｘ−ｙ平面と平行な２つのＲＦＩＤタグを、ｘ−ｙ平面上に並べて配置し、上記と同様にしてｘ−ｙ平面に対する２つのＲＦＩＤタグの傾きが得られる。ただし、この場合は、検出できる傾きの向きが限定されるので、検出できる傾きを限定した応用例に利用できる。
【００９４】
また、本明細書において、時系列的な処理を記述する処理ステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）をも含むものである。
【符号の説明】
【００９５】
１…第１センサ、２…第２センサ、３，３Ａ…磁気センサ、４…リーダ、４Ａ…リーダアンテナ、５…銅線、１０…物品位置推定装置、１１，１１−１〜１１−５…ＲＦＩＤタグ、１２…天板、１３…リーダアンテナ埋込み板、１６Ａ，１６Ｂ…増幅器、１７Ａ，１７Ｂ…アナログ／デジタル変換器、２０…コンピュータ、２１Ａ…フーリエｃｏｓ係数取得部、２１Ｂ…フーリエｓｉｎ係数取得部、２２…演算処理部、２３…メモリ、３０…表示装置、３１…操作部、Ｃ，Ｃ１〜Ｃ２０…フェライトコア
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＦＩＤタグの位置を推定するのに好適な磁気センサおよび物品位置推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、物品を識別・管理するのに微小な無線チップを搭載したＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグが利用されている。ＲＦＩＤタグは、内部のメモリにＩＤなどの情報を保有し、電波や電磁波で読み取り装置と交信する。ＲＦＩＤタグには、内部電池を備えたアクティブタグや、読み取り装置のアンテナからの非接触電力伝送により電池を持たずに半永久的に利用可能なパッシブタグがある。
【０００３】
物品を識別・管理するシステムの例として、例えば図書館において書籍に取り付けたＲＦＩＤタグと本棚に配置したＩＣ読取装置を用いて、書籍の所在を把握する書籍管理システムなどがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ＲＦＩＤタグ（物品）の位置を正確に推定する技術としては、識別無線タグからの信号強度と距離を関連付けたテーブルを予め用意し、これを参照して識別無線タグ検索装置から識別無線タグまでの距離を推定し、３点の距離推定値から２次元平面上の識別無線タグの位置を推定する手法などがある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２２８１４６号公報
【特許文献２】特開２００４−２９４４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献２に記載の技術は、２次元平面上に３つの識別無線タグ検索装置を配置し、３点の距離推定値を得て２次元平面上での識別無線タグの位置を推定する方法となっている。しかし、この方法の場合、３つの識別無線タグ検索装置を用意する必要があるため、設置場所の確保やシステムの大型化、コストの増加などの不都合がある。
【０００７】
本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであり、より単純なセンサを用いてＲＦＩＤタグ（物品）の２次元平面上の位置を推定できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の磁気センサは、円周上の磁場の余弦荷重された１次フーリエ係数を算出するための第１センサと、円周上の磁場の正弦荷重された１次フーリエ係数を算出するための第２センサとを備えるものである。
第１センサは、円周上に配置される複数のループコイルを有し、各ループコイルが配置された位置の偏角をθとしたとき、各ループコイルの巻き数がｃｏｓθに比例し、該ｃｏｓθの値が負の位置にあるループコイルは逆巻きとし、各ループコイルの出力が別個に取り出される。
また、第２センサは、第１センサの円周と同一径の円周上に配置される複数のループコイルを有し、各ループコイルが配置された位置の偏角をθとしたとき、各ループコイルの巻き数がｓｉｎθに比例し、該ｓｉｎθの値が負の位置にあるループコイルは逆巻きとし、各ループコイルの出力が別個に取り出され、第１センサと実質的に同一平面に形成されている。
【０００９】
また、本発明の物品位置推定装置は、第１センサと第２センサを有する磁気センサと、読み取り装置と、演算処理装置と、を備えるものである。
磁気センサの第１センサは、円周上に配置される複数のループコイルを有し、各ループコイルが配置された位置の偏角をθとしたとき、各ループコイルの巻き数がｃｏｓθに比例し、該ｃｏｓθの値が負の位置にあるループコイルは逆巻きとし、各ループコイルの出力が別個に取り出される。
磁気センサの第２センサは、第１センサの円周と同一径の円周上に配置される複数のループコイルを有し、各ループコイルが配置された位置の偏角をθとしたとき、各ループコイルの巻き数がｓｉｎθに比例し、該ｓｉｎθの値が負の位置にあるループコイルは逆巻きとし、各ループコイルの出力が別個に取り出され、該第１センサと実質的に同一平面に形成されている。
また、読み取り装置は、ＲＦＩＤタグにＩＤ情報を出力し、前記ＩＤ情報に該当するＲＦＩＤタグからの応答信号を受信する。
さらに、演算処理装置は、第１センサの出力を基に余弦荷重された１次フーリエ係数を算出する第１フーリエ係数取得部と、第２センサの出力を基に正弦荷重された１次フーリエ係数を算出する第２フーリエ係数取得部と、第１フーリエ係数取得部から出力された１次フーリエ係数と、第２フーリエ係数取得部から出力された１次フーリエ係数との比を算出し、１次フーリエ係数の比に基づいて、前記読み取り装置で応答信号が受信されたＲＦＩＤタグの当該磁気センサが含まれる平面上での偏角を推定する演算処理部と、を有する。
そして、読み取り装置が演算処理装置から指定されたＩＤ情報に該当するＲＦＩＤタグから応答信号を受信して演算処理装置の演算処理部へ送出し、磁気センサの第１センサおよび第２センサは、ＲＦＩＤタグが出力する応答信号に伴い生じる磁場の変化を検出して演算処理装置の第１フーリエ係数取得部および第２フーリエ係数取得部へ送出する。
【００１０】
本発明においては、円周上に複数のループコイルを配置し、かつ各ループコイルが配置された位置の偏角θに従い、各ループコイルの巻き数をｃｏｓθまたはｓｉｎθに比例させるようにして第１センサおよび第２センサを形成している。
このような構造の第１センサと第２センサから構成される磁気センサにより、各センサからの出力を検出して円周上の磁場のフーリエ係数（余弦荷重の和、正弦荷重の和として表される値）を直接得、特定のＲＦＩＤタグの磁気センサが含まれる２次元平面上での位置を推定できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、円周上にループコイルが配置された第１センサと第２センサとからなる簡単な構造の磁気センサを用いて、ＲＦＩＤタグ（物品）の２次元平面上の位置を推定できる。また磁気センサの構造が単純であるので、この磁気センサを用いて物品位置推定装置を安価に構築できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る物品位置推定装置の全体像を示す外観図である。
【図２】ＲＦＩＤタグが発生する磁場を説明するための概略図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る物品位置推定装置に用いられる磁気センサを示す外観図である。
【図４】図３の磁気センサに配置されたフェライトコアの側面図である。
【図５】Ａは、第１センサにおける銅線の巻回手順（前半）、Ｂは、第１センサにおける銅線の巻回手順（後半）を説明するための模式図である。
【図６】図３の磁気センサを構成する第１センサにおける銅線の巻き数および巻回方向の説明図である。
【図７】図３の磁気センサを構成する第２センサにおける銅線の巻き数および巻回方向の説明図である。
【図８】物品位置推定装置の詳細構成例を示すブロック図である。
【図９】リーダの内部構成例を示すブロック図である。
【図１０】ＲＦＩＤタグの内部構成を示すブロック図である。
【図１１】指定したＲＦＩＤタグの位置推定処理を示すフローチャートである。
【図１２】物品位置推定装置が備えるＧＵＩの説明図である。
【図１３】位置推定結果の一例を示すグラフである。
【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサ（第１例）の説明図である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサ（第２例）の説明図である。
【図１６】本発明の第３の実施の形態に係る物品位置推定装置の全体像を示す外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態の例について、添付図面を参照しながら説明する。説明は下記項目の順に行う。
１．第１の実施の形態（磁気センサを構成する第１センサと第２センサとで、フェライトコアを共用した例）
２．第２の実施の形態（磁気センサを構成する第１センサと第２センサとで、フェライトコアを共用しない例）
３．第３の実施の形態（２つの磁気センサを用いてＲＦＩＤタグの３次元位置を推定する例）
４．応用例
【００１４】
＜１．第１の実施の形態＞
［物品位置推定装置の全体構成］
本発明の第１の実施の形態は、１つの磁気センサを使用して、探索対象のＲＦＩＤタグの位置を推定する手法を実現するものである。磁気センサを構成する第１センサと第２センサとで、フェライトコア（鉄芯）を共用して所定位置にコイルを形成した構成としてある。
【００１５】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る物品位置推定装置の全体像を示す外観図である。
ＲＦＩＤタグの位置を推定するための物品位置推定装置１０は主に、磁気センサ３、読み取り装置（以下、「リーダ」と称する）４、リーダ４に接続されたリーダアンテナ（図示略）が埋め込まれたリーダアンテナ埋込み板１３、コンピュータ２０、表示装置３０を備える。
【００１６】
磁気センサ３は、後述する第１センサ１と第２センサ２から構成され、リーダアンテナ埋込み板１３に埋め込むか、もしくは磁気センサ３の上に天板１２を設置し、その天板１２の上にＲＦＩＤタグ１１−１〜１１−３を置くようにする。磁気センサ３をリーダアンテナ埋込み板１３に埋め込んだ場合、ＲＦＩＤタグを当該リーダアンテナ埋込み板１３の上に置けばよいので、天板１２は不要である。本実施の形態では、下の磁気センサ３が見やすいよう天板１２にアクリル板を用いているが、アクリル板に限るものではない。以下では、ＲＦＩＤタグ１１−１〜１１−３を総称する場合「ＲＦＩＤタグ１１」という。
【００１７】
リーダ４は、コンピュータ２０から指定されたＩＤ情報（識別情報）を、リーダアンテナ埋込み板１３に埋め込まれたリーダアンテナを介して全てのＲＦＩＤタグに送信し、特定のＲＦＩＤタグからの応答信号を検出するものである。
【００１８】
本実施の形態のＲＦＩＤタグ１１−１〜１１−３と、リーダアンテナ埋込み板１３に埋め込まれたリーダアンテナとの間の通信は、１３５ｋＨｚや１３.５６ＭＨｚなどの低周波数の電磁波を用いて行われる。ＲＦＩＤタグ１１−１〜１１−３は、リーダアンテナから無線で給電され、かつ指定されたＩＤ情報を持つＲＦＩＤタグのみリーダ４へ応答信号を返すことができる。
【００１９】
ここで用いられるＲＦＩＤタグ１１の姿勢は、図２に示すように、その内部のループコイルが、磁気センサ３が含まれるｘ−ｙ平面とほぼ平行に巻回されているものとする。なお、ＲＦＩＤタグが磁気センサ３と実質的に同一平面に含まれるのであれば、ＲＦＩＤタグの姿勢に依存せず位置推定が可能である。しかし、ＲＦＩＤタグが磁気センサ３と実質的に同一平面に含まれない場合は、ＲＦＩＤタグのループアンテナが磁気センサ３が含まれる平面と実質的に平行であることが必要である。
【００２０】
ＲＦＩＤタグからの応答によって生じる磁場のフーリエ係数を磁気センサ３で計測することにより、ｘ−ｙ平面上のＲＦＩＤタグの位置を特定できる。よって、物品に取り付けたＲＦＩＤタグからの応答の有無を調べることで、天板１２もしくはリーダアンテナ埋込み板１３に載置された複数の物品の位置を把握することが可能になる。またコンピュータ２０を用いて物品名やＩＤ情報等をキーワードに物品を検索することにより、特定の物品を検出し、その位置を特定することができる。なお、図１には記載していない、物品位置推定装置１０を構成するその他の構成要素は後述する。
【００２１】
［磁気センサの構成］
以下、本発明の磁気センサについて説明する。
本願の出願人は、特開２０１０−２５７１０号公報（以下、「特許公開公報」と称する）において、８の字コイル（グラディオメータ）を利用した磁気双極子推定法に代わり、円周上で面素がｃｏｓθで変化するコイル（センサ４１）とｓｉｎθで変化するコイル（センサ４２）を組み合わせて、磁場のフーリエ係数を計測できる磁気センサ（センサ４０）を提案している。
【００２２】
特許公開公報の段落００３３〜００３５に記載されているとおり、磁気センサの位置（原点Ｏ）を中心とするｘ−ｙ平面上の半径εの円を想定したとき、円周上の偏角θの位置における磁場Ｂｚ（εｃｏｓθ，εｓｉｎθ，０）に対し、ｃｏｓθおよびｓｉｎθの重みをかけ、それぞれ円周上で積分した量である式（１）、式（２）は、それぞれ円周上の磁場の１次フーリエ係数と呼ばれる。
【数１】
【数２】
【００２３】
このとき式（１）と式（２）の比を計算すると、式（３）のようになる。
【数３】
【００２４】
つまり、磁場のｘ微分、ｙ微分でなく、１次フーリエ係数の比をとることによっても、磁気センサの位置（原点Ｏ）を中心とした偏角θを求めることができる。
【００２５】
ところで、特許公開公報（段落００４６）に、円周上の磁場のフーリエ係数を求める方法として、微小ループコイル（センサ）をアレイ状（円周上）に並べ、センサ出力を基に計算した重みつき和から、離散フーリエ係数を求めることが記載されている。すなわち、同一の巻き数を持つすべての微小ループコイルの出力をいったん計算機に取り込んだ後、センサ出力を基に計算した重みつき和から、離散フーリエ係数を求めるというものであるが、微小ループコイルの数だけチャンネルがある。
【００２６】
また、特許公開公報（段落００４７他）において、上記の微小ループコイルのチャンネル数が増加することを避けるため、円周上で面素がｃｏｓθで変化するコイル、および、ｓｉｎθで変化するコイルの２つのコイルを作成することにより、磁場のフーリエ係数を出力する磁気センサを提案している。すなわち、この磁気センサは、コイル幅をｃｏｓθ，ｓｉｎθに比例して変化させるというものである。しかし、磁気センサのコイル幅をｃｏｓθ，ｓｉｎθに比例して変化させる方法は、感度がよいとは言えないため検出範囲が限定されてしまう。
【００２７】
これに対し、前者の微小ループコイル（センサ）をアレイ状（円周上）に並べ、センサ出力を基に計算した重みつき和から、離散フーリエ係数を求める方法において、各微小ループコイルの巻き数を調整しつつ1本の銅線で結線すれば、感度向上および検出範囲の拡大が期待でき、なおかつチャンネル数を増やさずにすむ。
【００２８】
そこで、円周上に等間隔に複数個の微小ループコイルを配置し、各々の巻き数を調整した複数個の微小ループコイルを本出願人が考案した方法により１本の銅線で結線して磁気センサを構成する。このとき、偏角θの位置における微小ループコイルの巻き数をｃｏｓθに比例するようにしておき、これらを結線することで、円周上磁場のフーリエｃｏｓ係数を出力する１チャンネルのセンサ（第１センサ）を形成する。ｃｏｓθが負になる位置では、線材を巻く回転方向を逆向きとする。
【００２９】
同様にして、偏角θの位置における微小ループコイルの巻き数をｓｉｎθに比例させた複数個のコイルを同じ円周上に等間隔に配置して結線することにより、円周上磁場のフーリエｓｉｎ係数を出力する１チャンネルのセンサ（第２センサ）を形成する。ｓｉｎθが負になる位置では、線材を巻く回転方向を逆向きとする。
【００３０】
フーリエｃｏｓ係数計測用の第１センサにおいて、偏角θの位置のフェライトコアにおける銅線の巻き数がＮｃｏｓθに比例しており、この位置におけるフェライトコアを通過する磁束がＮｃｏｓθの重み付きで検出され、合計としてΣｉ Ｂ（θｉ） ｃｏｓθｉに比例した誘導起電圧が出力として得られる。Ｎはθ＝９０度におけるコイル巻き数、ｉはフェライトコアの番号、Ｂｉは該当フェライトコアに発生した磁場の磁束密度である。
【００３１】
同様にして、フーリエｓｉｎ係数計測用の第２センサは、偏角θの位置のフェライトコアにおける銅線の巻き数がＮｓｉｎθに比例しており、この位置におけるフェライトコアを通過する磁束がＮｓｉｎθの重み付きで検出され、合計としてはΣｉ Ｂ（θｉ） ｓｉｎθｉに比例した誘導起電圧が出力として得られる。
【００３２】
これらは円周上の磁場Ｂ（θ）のフーリエｃｏｓ係数（式（１）参照）、フーリエｓｉｎ係数（式（２）参照）の近似値である。そして、これらフーリエｃｏｓ係数とフーリエｓｉｎ係数の比並びに磁場の強度から、磁気双極子としてのＲＦＩＤタグの偏角と動径位置、すなわち２次元位置を推定することができる。なお、演算処理の観点から微小ループコイルの間隔を等間隔としたが、必ずしも等間隔でなくてもよい。
【００３３】
次に、図３〜図７を参照して、本実施の形態の磁気センサ３について詳細に説明する。
図３は、磁気センサ３を示す外観図である。図４は、磁気センサ３に配置されたフェライトコアの側面図である。図５Ａは、第１センサにおける銅線の巻回手順（前半）、図５Ｂは、第１センサにおける銅線の巻回手順（後半）を説明するための模式図である。図６は、磁気センサ３を構成する第１センサにおける銅線の巻き数および巻回方向の説明図である。図７は、磁気センサ３を構成する第２センサにおける銅線の巻き数および巻回方向の説明図である。
【００３４】
図３の例では、磁気センサ３の一例として、直径１２０ｍｍの円周上にπ／８ごとに１６個のフェライトコアＣ１〜Ｃ１６を配置している。このフェライトコアＣ１〜Ｃ１６に対し、ｃｏｓθまたはｓｉｎθに比例する巻き数で銅線５を順に巻いていき、複数の微小ループコイルを有する第１センサ１と第２センサ２を形成している。ここでは、線材として銅線を使用しているが、導電特性が良いものであればこれに限られない。
【００３５】
第１センサ１と第２センサ２との間でフェライトコアＣを共用し、図４に示すように第１センサ１をフェライトコアＣの上部、第２センサ２を下部に巻いて第１センサ１と第２センサ２を実質的に同一の平面に形成している。なお、第１センサ１と第２センサ２との間でフェライトコアを共用しない構成も可能であるが、磁気センサ全体の高さが高くなるので、フェライトコアを共用したほうが好ましい。なお、第１センサ１と第２センサ２との上下関係はこの逆でもよい。
【００３６】
銅線５のフェライトコアに対する巻き数について説明する。
代表してフーリエｓｉｎ係数計測用の第２センサ２を例に説明すると、一本の銅線５を、偏角θ＝０度の位置のフェライトコアＣ１から巻き始め、偏角θの位置のフェライトコアにｓｉｎθに比例する巻き数で銅線５を巻きながら、偏角θ＝３６０度の位置のフェライトコアＣ１まで巻いていく（図５Ａ参照）。ここで、ｓｉｎθの場合、実際には巻き始めのフェライトコアＣ１におけるｓｉｎθ（巻き数）はゼロなので、フェライトコアＣ２から巻き始めてもよい。
【００３７】
次に、偏角θ＝３６０度の位置のフェライトコアＣ１から偏角θ＝０度の位置のフェライトコアＣ１まで円周に沿って順に、銅線５をフェライトコアＣ１６〜Ｃ１に巻かずに戻していく。このとき、偏角θ＝３６０度の位置のフェライトコアＣ１におけるｓｉｎθ（巻き数）はゼロなので、一つ手前のフェライトコアＣ１６で折り返す。これがフーリエｓｉｎ係数計測用の第２センサ２である。
【００３８】
なお、偏角θ＝３６０度の位置のフェライトコアから銅線５を戻していくとき、銅線５を各フェライトコア間の結線部分に螺旋状に巻き付けながら、フェライトコアＣ１６〜Ｃ１へと順に戻していく。何ら工夫をせず単に銅線５を戻していった場合、戻りの銅線５によってフェライトコアＣ１〜Ｃ１６が配置された円周と同じ大きさの一重のループコイルが形成される。この一重のループコイルによって本来のフーリエｃｏｓ係数およびフーリエｓｉｎ係数と関係のない磁場が計測され、ＲＦＩＤタグの正確な位置の推定の妨げになる恐れがある。そこで、銅線５を各フェライトコア間の結線部分に巻き付けながら戻すことによって、行きの銅線５と戻りの銅線５でツイストペア構造とし、本来のフーリエｃｏｓ係数およびフーリエｓｉｎ係数と関係のない磁場がノイズとして計測されないようにすることが好ましい。
【００３９】
同様にして、同じフェライトコアＣ１〜Ｃ１６に対し、ｃｏｓθに比例する巻き数で結線したフーリエｃｏｓ係数計測用の第１センサ１も用意する。第１センサ１は、フーリエｓｉｎ係数計測用の第２センサ２を、反時計回りに９０度回転させたものである。すなわち、第１センサ１では、偏角θ＝９０度の位置のフェライトコアＣ５から巻き始め、偏角θの位置のフェライトコアにｃｏｓθに比例する巻き数で銅線５を巻きながら、一周した偏角θ＝９０度の位置のフェライトコアＣ４まで巻いていき、その後円周に沿って順に巻き始めの位置まで戻す。
【００４０】
本実施の形態では、フーリエｃｏｓ係数計測用の第１センサ１の場合、偏角θ＝９０，２７０度のときは巻き数を０回、偏角θ＝０，１８０度のときは巻き数をＮ回（図６ではＮ＝１０としている）とし、位置θにおいてはＮｃｏｓθの値の整数部分を巻き数とする。負の巻き数は、銅線５を巻く方向を反転することで実現している。巻き数Ｎに比例してセンサ出力（感度）が上昇する。
【００４１】
フーリエｓｉｎ係数計測用の第２センサ２は、偏角θ＝０，１８０度のときは巻き数を０回、偏角θ＝９０，２７０度のときは巻き数をＮ回（図７ではＮ＝１０としている）としている。
ここで、第１センサ１を通過する合計の磁束Φｃｏｓは、フェライトコアＣ１〜Ｃ１６の各々を通過する磁束の和として、式（４−１）〜（４−３）のように表すことができる。
【数４】
同様にして、第２センサ２を通過する合計の磁束Φｓｉｎは、フェライトコアＣ１〜Ｃ１６の各々を通過する磁束の和として、式（５−１）〜（５−３）のように表すことができる。
【数５】
【００４２】
そして、式（６）に示すように、これらフーリエｃｏｓ係数とフーリエｓｉｎ係数の比をとることにより、ＲＦＩＤタグの偏角θが求められる。またＲＦＩＤタグの動径位置すなわち磁気センサ３との距離は、フーリエｃｏｓ係数とフーリエｓｉｎ係数に基づく磁場の強度から求められる。
【数６】
【００４３】
なお、本実施の形態では、磁気センサ３に１６個のフェライトコアを用いたが、この例に限られるものではない。例えばフェライトコアの個数を１６個から更に多くしてもよく、その場合、磁気センサ３により計測されるフーリエｃｏｓ係数およびフーリエｓｉｎ係数のより正確な近似値を取得できるので、ＲＦＩＤタグの位置をより精度よく推定することができる。
【００４４】
［物品位置推定装置の詳細構成］
図８は、物品位置推定装置１０の詳細構成例を示すブロック図である。図８において、図１に対応する部分には同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
物品位置推定装置１０は主に、磁気センサ３と、増幅器１６Ａ，１６Ｂと、Ａ／Ｄ変換器（以下、「ＡＤＣ」と称す）１７Ａ，１７Ｂと、コンピュータ２０と、表示装置３０と、操作部３１と、リーダ４とを備える。
【００４５】
増幅器１６Ａは第１センサ１と、増幅器１６Ｂは第２センサ２と接続しており、それぞれの増幅器に入力されたセンサ出力を適宜増幅して、それぞれ出力Ｖ１，Ｖ２として対応するＡＤＣ１７Ａ，１７Ｂに出力するものである。
【００４６】
ＡＤＣ１７Ａ，１７Ｂは、増幅器１６Ａ，１６Ｂから入力された出力Ｖ１，Ｖ２をアナログ信号からデジタル信号に変換し、それぞれフーリエｃｏｓ係数取得部２１Ａと、フーリエｓｉｎ係数取得部２１Ｂに出力するものである。なお、ＡＤＣ１７Ａ，１７Ｂは増幅器１６Ａ，１６Ｂの中に組み込まれていてもよいし、増幅器１６Ａ，１６ＢとＡＤＣ１７Ａ，１７Ｂがコンピュータ２０に内蔵されていてもよい。また磁気センサ３からの出力が十分に大きい場合には、増幅器１６Ａ，１６Ｂを削除してもよい。
【００４７】
コンピュータ２０は、演算処理装置の一例であり、主な機能として、フーリエｃｏｓ係数取得部２１Ａと、フーリエｓｉｎ係数取得部２１Ｂと、演算処理部２２と、メモリ２３とを備える。
【００４８】
このコンピュータ２０内の各機能ブロックは、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置がＲＯＭ（Read Only Memory）等に記録されている物品位置推定処理のためのプログラムを、ＲＡＭ（Random Access Memory）に読み出して実行することにより実現される。なお、同図に示す各機能ブロックはそれぞれ個別のプログラムによって実現してもよいし、複数の機能ブロックを１つのプログラムによって実現するようにしてもよい。さらにこの例に限られることなく、同図に示す機能ブロックをハードウェアによって実現してもよい。例えば、フーリエｃｏｓ係数取得部２１Ａ、フーリエｓｉｎ係数取得部２１Ｂを、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）といった専用のハードウェアを用いて実現してもよい。
【００４９】
フーリエｃｏｓ係数取得部２１Ａは、第１フーリエ係数取得部の一例であり、ＲＦＩＤタグが発生する磁場に基づいて磁気センサ３の各フェライトコア（微小ループコイル）を通過する磁束の変化により発生する誘導起電圧から、式（４−１）〜（４−３）で求められる１次フーリエｃｏｓ係数を取得するものである。
【００５０】
同様にフーリエｓｉｎ係数取得部２１Ｂは、第２フーリエ係数取得部の一例であり、ＲＦＩＤタグが発生する磁場に基づいて磁気センサ３の各フェライトコア（微小ループコイル）を通過する磁束により発生する電流に応じた誘導起電圧から、式（５−１）〜（５−３）で求められる１次フーリエｓｉｎ係数を取得するものである。
【００５１】
例えば検出したいフーリエｃｏｓ係数をＸとしたとき、フーリエｃｏｓ係数計測用の第１センサ１は、Ｘ・ｃｏｓ(２πｆｔ)という時間的に変化する交流信号(電圧信号)を出力する。ここで、ｆはＲＦＩＤタグの周波数（例えば１３５ｋＨｚ)である。フーリエｃｏｓ係数取得部２１Ａでは、第１センサ１が出力したＸ・ｃｏｓ(２πｆｔ)という交流信号から、振幅Ｘを取り出す。同様にして、フーリエｓｉｎ係数取得部２１Ｂも、第２センサ２が出力する交流信号からフーリエｓｉｎ係数を取り出す。
【００５２】
演算処理部２２は、フーリエ係数比取得部、物品位置推定部、通信部、画像処理部として機能するとともに、コンピュータ２０内の各機能ブロックを制御するものである。例えばこの演算処理部２２は、操作部３１を用いて入力されたもしくは任意のプログラムに従って自動的に抽出された物品名に対応づけられたＩＤ情報をリーダ４へ送出するとともに、リーダ４をそれに対するＲＦＩＤタグの応答信号を通じて受信する。このとき、物品名の入力機能やＲＦＩＤタグの位置等の表示機能等を有する、物品を検索するためのブラウザの画像処理を行う。
【００５３】
また演算処理部２２は、フーリエｃｏｓ係数取得部２１Ａ、およびフーリエｓｉｎ係数取得部２１Ｂにより計算された各々の１次フーリエ係数（磁場にｃｏｓまたはｓｉｎの各々の重みづけがなされたもの）を取得し、１次フーリエ係数比を計算する。そして、１次フーリエ係数比を基に、磁気センサ３の所定の径を基準とするＲＦＩＤタグの偏角を算出する。一例として所定の径は磁気センサ３の中心である原点ＯとフェライトコアＣ１を結ぶ線分とする。さらに、フーリエｃｏｓ係数とフーリエｓｉｎ係数に基づく磁場の強度から、磁気センサ３との距離を算出する。そして、算出した偏角と磁気センサ３との距離から２次元平面上のＲＦＩＤタグの位置を推定し、推定の結果をメモリ２３や表示装置３０へ出力する。
【００５４】
メモリ２３は半導体素子等からなる不揮発性の記録媒体であり、ＩＤ情報と物品名が対応づけられたデータベースおよび磁気センサ３により検出される磁束の強度とＲＦＩＤタグまでの距離との関係を記憶している。またメモリ２３に物品位置推定処理のためのプログラム（ブラウザを含む）を保存しておいてもよい。
【００５５】
図９は、リーダ４の内部構成の一例を示すブロック図である。
リーダ４は、リーダアンテナ４Ａと接続した通信部４Ｂと、制御部４Ｃを備える。制御部４Ｃは、通信部４Ｂに対しコンピュータ２０から指定されたＩＤ情報を持つＲＦＩＤタグを呼び出すよう制御指令を出す。通信部４Ｂは制御指令を受けると、リーダアンテナ埋込み板１３に埋め込まれたリーダアンテナ４Ａを通じて指定されたＩＤ情報に対する要求信号を無線で送出する。そして、送出したＩＤ情報に該当するＲＦＩＤタグから応答信号を受信した場合は、その旨をコンピュータ２０へ出力する。
【００５６】
図１０は、ＲＦＩＤタグ１１の内部構成の一例を示すブロック図である。
ＲＦＩＤタグ１１は、アンテナ１１Ａと、電源回路部１１Ｂと、通信部１１Ｃと、制御部１１Ｄと、メモリ１１Ｅを備える。メモリ１１ＥにＩＤ情報が格納される。通信部１１Ｃは、アンテナ１１Ａを介してリーダ４からの要求信号を受信する。制御部１１Ｄは通信部１１Ｃで受信した要求信号に含まれるＩＤ情報が自機に該当するか判定し、該当すると判定した場合はリーダ４にメモリ１１Ｅに格納されたＩＤ情報を送信する。電源回路部１１Ｂは、アンテナ１１Ａが受信した無線信号を利用して電力を生成し、各ブロック部へ供給するものである。
【００５７】
［物品位置推定装置の動作］
次に、物品位置推定装置１０の動作を、図１１のフローチャートを参照して説明する。
まずユーザがコンピュータ２０の電源を入れる、あるいは操作部３１を操作してコンピュータ２０にブラウザの実行指示を入力することにより、コンピュータ２０の演算処理部２２によりブラウザが実行され、ＲＦＩＤタグが貼り付けられた所望の物品を検索するための検索画面が表示装置３０に表示される。検索画面の一例を、図１２に示す。この検索画面では、物品名入力欄４１が設けられているが、ＲＦＩＤタグのＩＤ情報を直接入力できる欄を設けてもよい。
【００５８】
コンピュータ２０の演算処理部２２は、ブラウザが起動されると検索画面の物品名入力欄４１に物品名が入力されたか否かを判定する（ステップＳ１）。物品名の入力があるまでこの処理を繰り返す。
【００５９】
ステップＳ１の判定処理で物品名が入力されたと判定された場合、演算処理部２２は、入力された物品名をメモリ２３に保存されたデータベースで照合して候補物品を表示装置３０の画面上に列挙し、ユーザに選択を促す（ステップＳ２）。ユーザが操作部３１を操作して物品を選択した場合、演算処理部２２は、ユーザに選択された物品を検出する（ステップＳ３）。
【００６０】
そして、演算処理部２２は、選択された物品のＩＤ情報をリーダ４へ出力する。リーダ４は、コンピュータ２０から送られたＩＤ情報を、リーダアンテナ４Ａを通じて指定されたＩＤ情報に対する要求信号を無線で送出する（ステップＳ４）。この要求信号は物品位置推定装置１０の検出対象領域内の全てのＲＦＩＤタグに対して送信される。
【００６１】
ＩＤ情報が一致するＲＦＩＤタグがあれば、そのＲＦＩＤタグからＩＤ情報を含む応答信号が送信されるので、リーダ４は応答信号の有無によってＩＤ情報が一致するＲＦＩＤタグがあるか否かを判断できる。そこでリーダ４はＩＤ情報が一致するＲＦＩＤタグがあるか否かを判断し（ステップＳ５）、ＩＤ情報が一致するＲＦＩＤタグがある場合には、ステップＳ６の処理へ移行する。一方、ＩＤ情報が一致するＲＦＩＤタグがない場合には、ステップＳ９の処理へ移行する。
【００６２】
ステップＳ６では、リーダ４が、ＩＤ情報が一致するＲＦＩＤタグから応答信号を受信するとともに、磁気センサ３が、このとき発生する磁場を検出する（ステップＳ６）。
具体的には、ＩＤ情報が一致するＲＦＩＤタグがある場合、リーダ４は、ＩＤ情報が一致するＲＦＩＤタグが送出した応答信号を、リーダアンテナ４Ａを介して受信する。
それと並行して、磁気センサ３の第１センサ１では、ＩＤ情報が一致するＲＦＩＤタグが送出した応答信号に応じて発生する磁場のフーリエｃｏｓ係数に対応する誘導起電圧をそれぞれ検出する。同様にして第２センサ２では、対象ＲＦＩＤタグが送出した応答信号に応じて発生するフーリエｓｉｎ係数に対応する誘導起電圧をそれぞれ検出する。そして、磁気センサ３の第１センサ１および第２センサ２の各々で検出された誘導起電圧は、第１センサ出力および第２センサ出力として増幅器１６Ａ，１６Ｂ、ＡＤＣ１７Ａ，１７Ｂを介して、それぞれフーリエｃｏｓ係数取得部２１Ａおよびフーリエｓｉｎ係数取得部２１Ｂへ出力される。
【００６３】
続いて、リーダ４の制御部４Ｃは、当該ＲＦＩＤタグから受信した応答信号に含まれるＩＤ情報を検出し、コンピュータ２０へ送信する。
一方、コンピュータ２０のフーリエｃｏｓ係数取得部２１Ａは、ＡＤＣ１７Ａから第１センサ出力を取得し、円周上磁場のフーリエｃｏｓ係数を算出し、演算処理部２２へ出力する。同様にしてフーリエｓｉｎ係数取得部２１Ｂは、ＡＤＣ１７Ｂから第２センサ出力を取得し、円周上磁場のフーリエｓｉｎ係数を算出し、演算処理部２２へ出力する。
【００６４】
演算処理部２２は、フーリエｃｏｓ係数取得部２１Ａで算出されたフーリエｃｏｓ係数と、フーリエｓｉｎ係数取得部２１Ｂからで算出されたフーリエｓｉｎ係数からフーリエ係数比を計算し、その計算結果から磁気センサ３に対する対象ＲＦＩＤタグの２次元平面上の偏角θを求める。また、演算処理部２２は、フーリエｃｏｓ係数とフーリエｓｉｎ係数の大きさを基にメモリ２３のデータベースを参照して、磁気センサ３から対象ＲＦＩＤタグまでの２次元平面上の距離を取得する。
そして、偏角θと対象ＲＦＩＤタグまでの距離から対象ＲＦＩＤタグの位置、すなわち選択された物品の位置を推定する（ステップＳ７）。
【００６５】
演算処理部２２は、選択された物品の位置推定結果を表示装置３０へ出力し、検索画面に表示させる（ステップＳ８）。図１２の例では、選択したＩＤ情報を持つ物品の天板１２の上における位置が、座標系の第３象限に「×」印で示されている。
【００６６】
一方、ステップＳ５においてＩＤ情報が一致するＲＦＩＤタグがない場合、コンピュータ２０の演算処理部２２は、リーダ４から応答信号が送信されないことから検出対象領域内に該当するＲＦＩＤタグがないと判断する。そして、その旨を表示装置３０へ出力する（ステップＳ９）。ステップＳ８，Ｓ９の処理が終了後、このフローチャートの処理を終了する。
【００６７】
このようにブラウザを使用して物品（すなわちＲＦＩＤタグのＩＤ情報）を選択すると、選択した物品（ＲＦＩＤタグ）の位置を画面上で即座に視認できる。画面表示に加え、音声により位置を知らせるようにしてもよい。物品位置推定装置１０によるＲＦＩＤタグ一個当たりの位置推定処理時間は０．１秒以下なので、例えば、ステップＳ１において、複数の物品名を入力可能とする等により、１秒間に少なくとも１０個のＲＦＩＤタグの位置推定処理が可能である。それゆえ、ユーザに違和感をほとんど与えることなく、複数のＲＦＩＤタグの位置を推定してその位置を画面に表示させることができる。例えば本棚の各棚に収納した複数の書籍から所望の書籍の位置を推定できることを利用して、図書館などにおいて指定した書籍がその時に収納されている本棚、棚そしてその棚のどの位置にあるかを検索するサービスを提供できる。
【００６８】
［実験結果］
図１３は、ＲＦＩＤタグに見立てた複数の発信子を、偏角を一定にした状態で移動させ、物品位置推定装置１０を用いて各発信子の位置を推定した結果を示すグラフである。実験に用いた発信子の周波数は８ｋＨｚ、磁気センサ３の直径は１２０ｍｍである。
グラフからは、直径約１０００ｍｍの円形領域内において、特に良好な位置推定が行えており、磁気センサ３の中心から半径の８倍程度の領域で正確な位置推定が可能であることがわかる。ところで、磁気センサ３では検索対象物からの本来の信号にノイズが含まれ、検索対象物までの距離が遠くなるにつれて本来の信号に対してノイズが相対的に大きくなる。そのため、磁気センサ３の中心から半径の８倍程度を超えると位置推定の精度が落ちると考えられる。この課題に対して、本発明では、磁気センサの径を大きくする、及び／又は銅線の巻き数を増やすことで、容易に正確な位置推定が可能な領域を広げることができる。
【００６９】
上記実施の形態のように構成される本発明によれば、低周波（１３．５６ＭＨｚや１３５ｋＨｚ、あるいはそれ以下）のＲＦＩＤタグの応答信号として生成される磁場の空間的フーリエ係数を計測することで、ＲＦＩＤタグの二次元平面上の位置を推定する物品位置推定装置を提案することができる。これは、ＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯のＲＦＩＤタグを用いる手法と異なり、金属や人体などによる電波の反射、吸収体の影響を受けにくいという特徴がある。
【００７０】
また、図１３に示されるように、近接場を使うことで、反射の影響がなく、１０００−２０００ｍｍ四方程度の領域に対し、直径約１２０ｍｍ程度の一つの磁気センサ（平面型センサユニット）を用いて１０ｍｍ程度の精度で位置推定が可能である。
【００７１】
また、上記の結果、一つの磁気センサで、例えば机上での物品の位置推定を行うことができ、作業工程管理、薬品管理、貴重品管理、などの応用が可能である。
【００７２】
また、室内での物品探索に関しても、従来方法におけるリーダアンテナと同数程度の磁気センサを床下に配置することで、従来方法のような位置参照用タグを多数埋めることなく、金属や人体などによる電磁波の反射・吸収の影響が無い位置推定が可能である。
【００７３】
また、本実施の形態に係る磁気センサはフェライトコアに銅線を巻いただけの単純な構造であるため、極めて安価に物品位置推定装置を構築できる。
【００７４】
なお、本実施の形態では、フェライトコアを用いたが、磁気センサ３の出力が十分に大きい場合には、フェライトコアに代えて強磁性体でない木材や樹脂等を用い、微小ループコイルとして空芯コイルを形成してもよい。この場合、木材や樹脂材等は銅線を巻き付けて空芯コイルを形成するための支柱として機能する。
【００７５】
［変形例］
上述した実施の形態では、微小ループコイル間を結線することにより、２つという少ないチャンネル数の磁気センサを実現できるという効果がある。しかし、チャンネル数を増やしてもよい環境では、微小ループコイル間を結線せず、すべての微小ループコイルの出力をコンピュータに取り込み、その和をとってフーリエ係数を得る、という演算を行うようにしてもよい。
この場合でも、従来の荷重和計算が不要であり、実測値から演算を行うため、従来に比して演算処理を簡略化できる。また、各々の微小ループコイルの出力を加算してフーリエ係数を得るという単純な構成のため、小型化・コストダウンできる。
【００７６】
＜２．第２の実施の形態＞
［磁気センサの構成］
第２の実施の形態に係る磁気センサは、第１センサと第２センサとでフェライトコアを共用せず、第１センサ用のコイルと第２センサ用のコイルとを円周上に一つ置きに形成するようにしたものである。
【００７７】
図１４は、第２の実施の形態に係る磁気センサ（第１例）の説明図である。
図１４に示す例では、フェライトコアＣ１〜Ｃ１２の１２個のフェライトコアが設けられ、奇数番号のフェライトコアをフーリエｃｏｓ係数計測用、偶数番号のフェライトコアをフーリエｓｉｎ係数計測用としている。
【００７８】
図１５は、第２の実施の形態に係る磁気センサ（第２例）の説明図である。
図１５に示す例では、フェライトコアＣ１〜Ｃ２０の２０個のフェライトコアが設けられ、図１４の例と同様に、奇数番号のフェライトコアをフーリエｃｏｓ係数計測用、偶数番号のフェライトコアをフーリエｓｉｎ係数計測用としている。このように、フェライトコアの数を多くすると、フーリエｃｏｓ係数およびフーリエｓｉｎ係数のより正確な計測結果が得られ、位置測定の精度が向上する。
【００７９】
なお、図１４，図１５において、便宜の為、同一円周上を一点鎖線で示しているが、フーリエｃｏｓ係数計測用の第１センサとフーリエｃｏｓ係数計測用の第２センサとで、各々独立して結線している
【００８０】
本実施の形態では、円周３６０度（２π）をｎ＊４（ｎ：奇数）で分割して等間隔にフェライトコアを配置し、フェライトコアに対して交互に第１センサ用と第２センサ用に銅線を巻いていく。ここで、いずれのフェライトコアを第１センサまたは第２センサに用いるかは任意であるが、好ましくは偏角θ＝０度，１８０度のフェライトコアをフーリエｃｏｓ係数計測用に、偏角θ＝９０度，２７０度のフェライトコアをフーリエｓｉｎ係数計測用に割り当てる。このようにした場合、ｃｏｓθおよびｓｉｎθがそれぞれ１となるときの磁束が計測され、センサ出力（感度）が向上するとともにより正確にｃｏｓθ，ｓｉｎθの重み付けがされるので、位置推定の精度が向上する。
【００８１】
また、第１センサと第２センサでフェライトコアを共用するため、第１センサの銅線と第２センサの銅線との間で図４に示すような段差を設けていた。しかし、第２の実施の形態では、第１センサと第２センサでフェライトコアを共用せず、円周上において銅線を巻回する位置が異なるので、上記段差が必要ない。それゆえ、フェライトコア、もしくはフェライトコアを用いない場合でも銅線を巻回して形成されるコイルの高さが低くなるので、磁気センサ３の高さを低く抑えられる。したがって、天板１２とリーダアンテナ埋込み板１３との高さ（図１参照）、あるいは磁気センサをリーダアンテナ埋込み板１３に直接埋め込んだ場合のリーダアンテナ埋込み板１３の厚さを薄く抑えることができる。
【００８２】
＜３．第３の実施の形態＞
第３の実施の形態に係る物品位置推定装置は、２つの磁気センサを用いてＲＦＩＤタグの３次元位置を推定するようにしたものである。
【００８３】
第１の実施の形態において説明したように、ＲＦＩＤタグのループアンテナ（図２参照）が、磁気センサが含まれるｘ−ｙ平面と平行であるとき、ＲＦＩＤタグのｘ−ｙ平面に射影した位置を推定することができる（図１参照）。仮に磁気センサがｘ−ｙ平面と直交するｙ−ｚ平面上に設けられた場合は、ＲＦＩＤタグのループアンテナがｙ−ｚ平面と平行であるとき、ＲＦＩＤタグのｙ−ｚ平面に射影した位置を推定することができる。
【００８４】
そこで、第３の実施の形態では、ｘ−ｙ平面の磁気センサ３に加えてｙ−ｚ平面に磁気センサ３Ａを設けるとともに、一つの物品に２つのＲＦＩＤタグ１１−４，１１−５を貼り付け、２つの磁気センサと２つのＲＦＩＤタグを用いて、物品のそれぞれの平面における位置を推定する。この場合、物品に貼り付けたＲＦＩＤタグ１１−４は、ＲＦＩＤタグ１１−１〜１１−３と同様に、磁気センサ３が含まれるｘ−ｙ平面とループアンテナが平行である。他方、対象物品に貼り付けたもう一つのＲＦＩＤタグ１１−５は、磁気センサ３Ａが含まれるｙ−ｚ平面とループアンテナが平行である。
【００８５】
そして、磁気センサ３を用いてＲＦＩＤタグ１１−４のｘ−ｙ平面上の位置を推定し、また磁気センサ３Ａを用いてＲＦＩＤタグ１１−５のｙ−ｚ平面上の位置を推定することにより、ＲＦＩＤタグ１１−４，１１−５が設けられた物品の３次元空間上での位置を推定する。このように、２個のＲＦＩＤタグと２個の磁気センサを用いて直交する２つの２次元平面上での位置を推定し、その結果から３次元空間上での位置を推定することができる。
【００８６】
＜４．応用例＞
以下、本発明の磁気センサおよび物品位置推定装置の応用例（１）〜（４）を説明する。
【００８７】
［応用例（１）］
作業工程管理と自動ログ化：
工場の作業工程において、作業効率化を図るための一つの方法として、工具を所定の位置に置いておき、所定の順序で作業することが重要とされている。工具にＲＦＩＤタグを付けておくことにより、工具の有無に加え位置管理ができる。例えば誤った作業を行ったとき、誤った場所に工具を置いたときなど、表示装置で警告を出したり、工具から直接警告音が出るようにしたりできる。また工具に付けたＲＦＩＤタグから熟練者の作業ログを自動で取得することができ、作業の効率的なマニュアル化が図れる。
【００８８】
［応用例（２）］
薬品管理：
医療現場において、複数の人間が同じ薬品棚から薬品を取り出す場合、常に正しい薬品が正しい位置に置かれていることが、取り違えミスを防ぐ上で重要である。薬品瓶・薬品箱等にタグを付けておくことにより、薬品棚や移動ワゴン上の薬品のＩＤ、位置管理を行うことができ、薬品を誤った位置に戻したとき表示装置から警告を発することができる。なお、表示装置に代わる警告装置を薬品棚や移動ワゴンに設置してもよい。
【００８９】
［応用例（３）］
ショーケース内物品管理：
貴金属などを収納したショーケース内、商品が入った箱等にＲＦＩＤタグを貼っておく。何者かが商品を動かした場合、商品のＩＤとともに位置情報もわかるため、二重の情報を使って商品の管理ができる。
【００９０】
［応用例（４）］
室内物品探索：
例えば一畳程度の検出領域を持つ磁気センサとリーダアンテナを、部屋の広さに応じて複数個、床下に埋めておく。部屋の中で物品（リモートコントローラ、文具など）の在りかがわからないとき、コンピュータを用いて物品を検索する。複数リーダから物品のＩＤ情報を含む無線信号を送出し、コンピュータは応答があったリーダアンテナの位置から対象物品の場所を絞り、さらに絞り込んだ場所の中での正確な位置を磁気センサにより推定し、表示装置の画面上で知らせる。
【００９１】
以上、本発明の各実施の形態の例について説明したが、本発明は上記各実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含むことはいうまでもない。
【００９２】
例えば、上述した各実施の形態では、物品の磁気センサが含まれる２次元平面上での位置を推定するようにしたが、２次元平面上での位置に加え、当該物品の２次元平面に対する傾きを計測することができる。例えば図１６の例において、ＲＦＩＤタグ１１−４と同じループアンテナがｘ−ｙ平面と平行なＲＦＩＤタグを、ｘ−ｙ平面と垂直な直線上に２つ配置し、２つのＲＦＩＤタグ間の距離を予め測定しておく。そして、ｘ−ｙ平面に射影された２つのＲＦＩＤタグ間の距離と予め測定しておいた距離とから、ｘ−ｙ平面に対する２つのＲＦＩＤタグの傾き、すなわち物品の傾きが得られる。
【００９３】
なお、ループアンテナがｘ−ｙ平面と平行な２つのＲＦＩＤタグを、ｘ−ｙ平面上に並べて配置し、上記と同様にしてｘ−ｙ平面に対する２つのＲＦＩＤタグの傾きが得られる。ただし、この場合は、検出できる傾きの向きが限定されるので、検出できる傾きを限定した応用例に利用できる。
【００９４】
また、本明細書において、時系列的な処理を記述する処理ステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）をも含むものである。
【符号の説明】
【００９５】
１…第１センサ、２…第２センサ、３，３Ａ…磁気センサ、４…リーダ、４Ａ…リーダアンテナ、５…銅線、１０…物品位置推定装置、１１，１１−１〜１１−５…ＲＦＩＤタグ、１２…天板、１３…リーダアンテナ埋込み板、１６Ａ，１６Ｂ…増幅器、１７Ａ，１７Ｂ…アナログ／デジタル変換器、２０…コンピュータ、２１Ａ…フーリエｃｏｓ係数取得部、２１Ｂ…フーリエｓｉｎ係数取得部、２２…演算処理部、２３…メモリ、３０…表示装置、３１…操作部、Ｃ，Ｃ１〜Ｃ２０…フェライトコア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周上に配置される複数のループコイルを有し、各ループコイルが配置された位置の偏角をθとしたとき、各ループコイルの巻き数がｃｏｓθに比例し、該ｃｏｓθの値が負の位置にあるループコイルは逆巻きとし、各ループコイルの出力が別個に取り出される第１センサと、
第１センサの円周と同一径の円周上に配置される複数のループコイルを有し、各ループコイルが配置された位置の偏角をθとしたとき、各ループコイルの巻き数がｓｉｎθに比例し、該ｓｉｎθの値が負の位置にあるループコイルは逆巻きとし、各ループコイルの出力が別個に取り出される、第１センサと実質的に同一平面に形成された第２センサと、
を有する磁気センサ。
【請求項２】
前記第１センサの各ループコイルは１本の線材により結線され、また第２センサの各ループコイルは１本の線材により結線されている
請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項３】
第１センサの線材は、前記複数のループコイルを順番に形成しながら前記円周上を一周した後、各ループコイル間の結線部分に螺旋状に巻き付きながら巻き始めの位置に戻り、
第２センサの線材は、前記複数のループコイルを順番に形成しながら前記円周上を一周した後、各ループコイル間の結線部分に螺旋状に巻き付きながら巻き始めの位置に戻る
請求項２に記載の磁気センサ。
【請求項４】
第１センサおよび第２センサは、各ループコイルの中に支柱が設けられ、各ループコイルは該支柱に前記線材が巻き付けられて形成されている
請求項１〜３のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項５】
第１センサと第２センサとの間で各支柱を共用しており、第１センサと第２センサとで各ループコイルの前記支柱に形成される高さが異なる
請求項４に記載の磁気センサ。
【請求項６】
前記支柱は強磁性体からなり、該支柱が各ループコイルの鉄芯として機能する
請求項４又は５に記載の磁気センサ。
【請求項７】
第１センサと第２センサの各ループコイルが前記円周上に交互に配置されている
請求項１〜３のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項８】
第１センサと第２センサの各ループコイルは、円周をｎ＊４（ｎは奇数）で等間隔に分割した位置に交互に配置されている
請求項７に記載の磁気センサ。
【請求項９】
第１センサおよび第２センサは、各ループコイルの中に支柱が設けられ、各ループコイルは該支柱に前記線材が巻き付けられて形成されている
請求項７又は８のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項１０】
前記支柱は強磁性体からなり、該支柱が各ループコイルの鉄芯として機能する
請求項９に記載の磁気センサ。
【請求項１１】
円周上に配置される複数のループコイルを有し、各ループコイルが配置された位置の偏角をθとしたとき、各ループコイルの巻き数がｃｏｓθに比例し、該ｃｏｓθの値が負の位置にあるループコイルは逆巻きとし、各ループコイルの出力が別個に取り出される第１センサと、
第１センサの円周と同一径の円周上に配置される複数のループコイルを有し、各ループコイルが配置された位置の偏角をθとしたとき、各ループコイルの巻き数がｓｉｎθに比例し、該ｓｉｎθの値が負の位置にあるループコイルは逆巻きとし、各ループコイルの出力が別個に取り出される、該第１センサと実質的に同一平面に形成された第２センサと、
を有する磁気センサと、
ＲＦＩＤタグにＩＤ情報を出力し、前記ＩＤ情報に該当するＲＦＩＤタグからの応答信号を受信する読み取り装置と、
第１センサの出力を基に余弦荷重された１次フーリエ係数を算出する第１フーリエ係数取得部と、第２センサの出力を基に正弦荷重された１次フーリエ係数を算出する第２フーリエ係数取得部と、第１フーリエ係数取得部から出力された１次フーリエ係数と、第２フーリエ係数取得部から出力された１次フーリエ係数との比を算出し、１次フーリエ係数の比に基づいて、前記読み取り装置で応答信号が受信されたＲＦＩＤタグの当該磁気センサが含まれる平面上での偏角を推定する演算処理部とを有する演算処理装置と、
を備え、
前記読み取り装置が前記演算処理装置から指定されたＩＤ情報に該当するＲＦＩＤタグから応答信号を受信して前記演算処理装置の演算処理部へ送出し、前記磁気センサの第１センサおよび第２センサは、前記ＲＦＩＤタグが出力する応答信号に伴い生じる磁場の変化を検出して前記演算処理装置の第１フーリエ係数取得部および第２フーリエ係数取得部へ送出する
物品位置推定装置。
【請求項１】
円周上に配置される複数のループコイルを有し、各ループコイルが配置された位置の偏角をθとしたとき、各ループコイルの巻き数がｃｏｓθに比例し、該ｃｏｓθの値が負の位置にあるループコイルは逆巻きとし、各ループコイルの出力が別個に取り出される第１センサと、
第１センサの円周と同一径の円周上に配置される複数のループコイルを有し、各ループコイルが配置された位置の偏角をθとしたとき、各ループコイルの巻き数がｓｉｎθに比例し、該ｓｉｎθの値が負の位置にあるループコイルは逆巻きとし、各ループコイルの出力が別個に取り出される、第１センサと実質的に同一平面に形成された第２センサと、
を有する磁気センサ。
【請求項２】
前記第１センサの各ループコイルは１本の線材により結線され、また第２センサの各ループコイルは１本の線材により結線されている
請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項３】
第１センサの線材は、前記複数のループコイルを順番に形成しながら前記円周上を一周した後、各ループコイル間の結線部分に螺旋状に巻き付きながら巻き始めの位置に戻り、
第２センサの線材は、前記複数のループコイルを順番に形成しながら前記円周上を一周した後、各ループコイル間の結線部分に螺旋状に巻き付きながら巻き始めの位置に戻る
請求項２に記載の磁気センサ。
【請求項４】
第１センサおよび第２センサは、各ループコイルの中に支柱が設けられ、各ループコイルは該支柱に前記線材が巻き付けられて形成されている
請求項１〜３のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項５】
第１センサと第２センサとの間で各支柱を共用しており、第１センサと第２センサとで各ループコイルの前記支柱に形成される高さが異なる
請求項４に記載の磁気センサ。
【請求項６】
前記支柱は強磁性体からなり、該支柱が各ループコイルの鉄芯として機能する
請求項４又は５に記載の磁気センサ。
【請求項７】
第１センサと第２センサの各ループコイルが前記円周上に交互に配置されている
請求項１〜３のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項８】
第１センサと第２センサの各ループコイルは、円周をｎ＊４（ｎは奇数）で等間隔に分割した位置に交互に配置されている
請求項７に記載の磁気センサ。
【請求項９】
第１センサおよび第２センサは、各ループコイルの中に支柱が設けられ、各ループコイルは該支柱に前記線材が巻き付けられて形成されている
請求項７又は８のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項１０】
前記支柱は強磁性体からなり、該支柱が各ループコイルの鉄芯として機能する
請求項９に記載の磁気センサ。
【請求項１１】
円周上に配置される複数のループコイルを有し、各ループコイルが配置された位置の偏角をθとしたとき、各ループコイルの巻き数がｃｏｓθに比例し、該ｃｏｓθの値が負の位置にあるループコイルは逆巻きとし、各ループコイルの出力が別個に取り出される第１センサと、
第１センサの円周と同一径の円周上に配置される複数のループコイルを有し、各ループコイルが配置された位置の偏角をθとしたとき、各ループコイルの巻き数がｓｉｎθに比例し、該ｓｉｎθの値が負の位置にあるループコイルは逆巻きとし、各ループコイルの出力が別個に取り出される、該第１センサと実質的に同一平面に形成された第２センサと、
を有する磁気センサと、
ＲＦＩＤタグにＩＤ情報を出力し、前記ＩＤ情報に該当するＲＦＩＤタグからの応答信号を受信する読み取り装置と、
第１センサの出力を基に余弦荷重された１次フーリエ係数を算出する第１フーリエ係数取得部と、第２センサの出力を基に正弦荷重された１次フーリエ係数を算出する第２フーリエ係数取得部と、第１フーリエ係数取得部から出力された１次フーリエ係数と、第２フーリエ係数取得部から出力された１次フーリエ係数との比を算出し、１次フーリエ係数の比に基づいて、前記読み取り装置で応答信号が受信されたＲＦＩＤタグの当該磁気センサが含まれる平面上での偏角を推定する演算処理部とを有する演算処理装置と、
を備え、
前記読み取り装置が前記演算処理装置から指定されたＩＤ情報に該当するＲＦＩＤタグから応答信号を受信して前記演算処理装置の演算処理部へ送出し、前記磁気センサの第１センサおよび第２センサは、前記ＲＦＩＤタグが出力する応答信号に伴い生じる磁場の変化を検出して前記演算処理装置の第１フーリエ係数取得部および第２フーリエ係数取得部へ送出する
物品位置推定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−１８６５２２（Ｐ２０１１−１８６５２２Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４７８７４（Ｐ２０１０−４７８７４）
【出願日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【出願人】（５０４１３３１１０）国立大学法人電気通信大学 (383)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【出願人】（５０４１３３１１０）国立大学法人電気通信大学 (383)
【Ｆターム（参考）】
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