ＲＦタグ通信用アンテナ装置およびＲＦタグリーダライタ
【課題】１つまたは複数の不特定のＲＦタグとの一括通信が可能であるとともに、１つまたは複数の特定のＲＦタグとの選択通信において、当該ＲＦタグとより確実に通信を行うことができるＲＦタグ通信用アンテナ技術を提供する。
【解決手段】平板状の放射素子と、前記放射素子を収容し、前記放射素子にて発生する電界の電界強度が最も高くなる領域に対応する位置に標識部を有するアンテナ筐体と、を備える。
【解決手段】平板状の放射素子と、前記放射素子を収容し、前記放射素子にて発生する電界の電界強度が最も高くなる領域に対応する位置に標識部を有するアンテナ筐体と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触でＲＦタグと通信する、ＲＦタグリーダライタおよびそのアンテナに関し、特に、不特定のＲＦタグとの一括的な通信および特定のＲＦタグとの選択的な通信を行うことができるＲＦタグ通信用アンテナ技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムが注目され、例えば流通分野などにおいて導入が進んでいる。ＲＦＩＤシステムは、ＩＣチップとアンテナから成り、物品に付されるＲＦタグ（無線タグ、ＲＦＩＤタグとも称される）と、該ＲＦタグのICチップ内のメモリに記憶されている情報を非接触で読み取るとともに、該ＲＦタグのICチップ内のメモリに情報を非接触で書込むＲＦタグリーダライタ（以下、単にリーダライタとも称す）とから構成される。
【０００３】
ＲＦＩＤシステムにおける処理としては、例えば、店舗などでの棚卸業務における、複数のＲＦタグからの一括での情報読取処理が挙げられる（以下、一括読取と称す）。このとき、リーダライタは、数ｍの距離が離れた範囲に電波を放射し、複数の商品にそれぞれ付された不特定のＲＦタグと通信を実行して、各ＲＦタグに記憶されている情報を一括的に読み取る。また、ＲＦＩＤシステムにおける他の処理としては、１つまたは複数の特定のＲＦタグに対する読み取り、および書込み処理が挙げられる（以下、選択読取、および選択書込みと称す。また、これらを総称して選択通信と称す）。このとき、リーダライタは、特定のＲＦタグから選択的に情報を読み取り、または該ＲＦタグに対し、選択的に情報の書込みを実施する。
【０００４】
ここで、店舗などにおいては、周辺にＲＦタグが付された商品が多数存在する環境での選択書込み処理等が行われる場合がある。そして、このような環境においては、周辺のＲＦタグとの間で誤って通信が行われた結果、使用者の所望するＲＦタグとは異なるＲＦタグに情報が書込まれるなどの事態が生じ得る。よって、従来において、使用者は、一括的読み取り用のリーダライタと、該一括読取用リーダライタよりも電波の送信出力が小さく、指向性の範囲も狭い選択通信用リーダライタとを、業務に応じて使い分ける必要があった。また、選択通信を行う場合には、使用者は、リーダライタのアンテナ装置周辺から、通信対象でないＲＦタグを遠ざけるなどの処置を講じる必要があった。
【０００５】
そのため、周囲のＲＦタグとの一括通信（一括読取のほか、不特定のＲＦタグに対し、一括的に情報を書込む場合も含む）が可能であるとともに、選択通信を実施する場合にあっては使用者の所望する特定のＲＦタグと通信可能とするための技術が提案されている（例えば特許文献１）。具体的には、特許文献１では、リーダライタが備えるアンテナ装置において、一括通信用と選択通信用の、指向性の異なる２つのアンテナを備える構成とすることが提案されている。また、特許文献１では、通信の態様に応じて、アンテナの角度を調整して放射される電波の指向性を変化させるとともに、該アンテナ角度の変化に応じて電波の送信出力を変化させることも提案されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術による場合でも、使用者はアンテナ装置周辺から通信対象でないＲＦタグを遠ざける必要があるが、例えば作業の迅速性が求められる場合には当該処置は必ずしもとれないことがある。また、ＵＨＦ帯や２．４ＧＨｚ帯などの電波方式が用いられている場合には、周辺の環境や信号の変動により、アンテナ装置から一定の距離を空けたとしても通信対象でないＲＦタグとの通信が行われることがあった。
【０００７】
また、以上のような原因から読取や書込みに失敗した場合、使用者はその処理をやり直す必要があるが、誤って読取や書込みを行ったＲＦタグを特定するのは容易ではない。特に、書込みが行われる前のＲＦタグは、一般に製造メーカーで暫定で同じＩＤが付与されており、やり直し作業にはさらに手間が掛かる。
【０００８】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、１つまたは複数の不特定のＲＦタグとの一括通信が可能であるとともに、１つまたは複数の特定のＲＦタグとの選択通信において、当該ＲＦタグとより確実に通信を行うことができるＲＦタグ通信用アンテナ技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の一態様は、平板状の放射素子と、前記放射素子を収容し、前記放射素子にて発生する電界の電界強度が最も高くなる領域に対応する位置に標識部を有するアンテナ筐体と、を備えるＲＦタグ通信用アンテナ装置に関する。
【００１０】
また、本発明の一態様は、上記ＲＦタグ通信用アンテナ装置と、放射素子から放射される電波の送信出力を制御する送信出力制御部と、を備えるＲＦタグリーダライタに関する。
【発明の効果】
【００１１】
以上に詳述したように、本発明によれば、１つまたは複数の不特定のＲＦタグとの一括通信が可能であるとともに、１つまたは複数の特定のＲＦタグとの選択通信において当該ＲＦタグとより確実に通信を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態のＲＦタグリーダライタの斜視図である。
【図２】第１の実施形態のＲＦタグリーダライタのハードウェア構成を示すブロック図である。
【図３】第１の実施形態のＲＦタグリーダライタが有する無線部の回路構成図である。
【図４】図１のＡ−Ａ’線におけるアンテナ装置の断面図である。
【図５】第１の実施形態に係る放射素子および給電点の平面図である。
【図６】第１の実施形態における、電界強度の分布を示すためのグラフである。
【図７】第１の実施形態における電界強度の分布を示すためのグラフである。
【図８】第１の実施形態における、ＲＦタグとの通信に係る処理フローを示すための図である。
【図９】第１の実施形態における、処理指定画面の例示図である。
【図１０】第１の実施形態における、結果通知画面の例示図である。
【図１１】第１の実施形態における、ＲＦタグ配置指定画面の例示図である。
【図１２】第１の実施形態における、結果通知画面の例示図である。
【図１３】第１の実施形態における、結果通知画面の例示図である。
【図１４】第２の実施形態に係る、制限部材が装着されたアンテナ装置の斜視図である。
【図１５】他の実施形態に係る、アンテナ装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明では、ＲＦタグから読取、またはＲＦタグに書込みされる情報として、識別ＩＤを例に挙げて説明する。また、一括通信として、例えば棚卸などの業務で利用される一括読取を例に挙げて説明する。
【００１４】
図１は、第１の実施形態による、ＲＦタグリーダライタ１００の概要を示す斜視図である。第１の実施形態のリーダライタ１００は、アンテナ装置１と、リーダライタ本体３０とから構成されている。アンテナ装置１とリーダライタ本体３０とは、同軸ケーブル４０で接続されている。また、アンテナ装置１０は、アンテナ筐体１２と、筐体内部に収容されるパッチアンテナ１４とを備える。リーダライタ１００は、パッチアンテナから放射される電波を介して、ＲＦタグ（不図示）と通信を行う。
【００１５】
また、第１の実施形態において、アンテナ装置の筐体１２の外面には、標識部１６が設けられている。そして、第１の実施形態においては、リーダライタ１００は、標識部１６が示す領域でのみＲＦタグとの通信が可能である、選択読取または選択書込みに係る通信モードと、第１の通信モードよりも広い範囲でＲＦタグとの通信が可能な一括読取に係る通信モードとを有する。
【００１６】
まず、リーダライタ本体３０が備えるハードウェア構成について説明する。図２に示すように、リーダライタ本体３０は、制御部３１と、無線部３３と、入力部３５と、表示部３７と、インターフェース部３９と、を有する。また、バッテリおよびその充放電を制御する図１に示す電源部３２により、各ハードウェアおよびアンテナ装置１０へ電流が供給される。したがって、第１の実施形態のリーダライタ１００は、携帯型リーダライタとして構成されている。
【００１７】
制御部３１は、使用者からの入力に基づき、ＲＦタグとの通信や、ネットワークを通じてのＰＣ（Personal Computer, 不図示）などの外部機器との通信など、後述する記憶部３１１に記憶されているプログラムを実行することにより、リーダライタ１００における各種処理を行う役割を有している。例えば、後述するインターフェース部３９を介してＰＣから取得されたり、使用者から後述する入力部３５を介して入力された識別ＩＤがアンテナ装置１０から電波を介してＲＦタグに送出されるように、通信プロトコルに従って無線部３３を制御する。また、制御部３１は、以下に説明する記憶部３１１と、送信出力制御部３１５とを有する。
【００１８】
記憶部３１１は、取得した識別ＩＤや、該識別ＩＤを電波を介して送信したりするための通信プロトコル（例えば、ＩＳＯ１８０００−６に準拠したＲＦタグの通信プロトコル）のほか、後述する送信出力制御部３１１が用いる、一括読取、選択読取、選択書込みのいずれかの処理の形態に対応した送信出力の大きさについての情報である、出力情報が記憶されている。
【００１９】
送信出力制御部３１５は、記憶部３１１に記憶されている送信出力情報に基づき、該送信出力が示す送信出力でアンテナ装置から電波が放射されるように、後述する無線部３３を制御する。
【００２０】
ここで、第１の実施形態において、送信出力制御部３１５は、選択読取および選択書込みに係る出力情報（選択読取出力情報および選択書込み出力情報）に基づき後述する無線部３３を制御するときは、アンテナ筐体１２に設けられた標識部１６が示す領域に位置するＲＦタグとのみ通信可能である送信出力での電波をアンテナ装置１０から放射させる。また、一括読取に係る一括読取出力情報に基づき無線部３３を制御するとき、送信出力制御部３１１は、選択読取または選択書込みのときよりも大きい送信出力の電波をアンテナ装置１０から放射させる。
【００２１】
すなわち、第１の実施形態においては、送信出力制御部３１１が、選択読取および選択書込みに係る通信モードと、一括読取に係る通信モードとの切り換えを実施している。言い換えれば、送信出力制御部は、標識部が示す領域に位置するＲＦタグとのみ通信可能である送信出力での電波を放射させる第１の出力モードと、第１の出力モードよりも大きな送信出力での電波を放射させる第２の出力モードとを切り替え実行可能である。
【００２２】
なお、第１の実施形態においておける制御部３１は、具体的には、リーダライタ本体３０に実装されるＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭにより構成することができる。
【００２３】
また、送信出力の好適な値は、一括読取や選択通信などの処理の態様のほか、ＲＦタグの種類、処理を行う場所の通信環境（例えば、壁の材質、ＲＦタグが載置されている棚の材質、ＲＦタグが付された物品の材質、ＲＦタグの密集度など）に応じて変化する。そのため、送信出力が各処理に対して予め設定されている場合には、第１の実施形態のように、１つの処理に対して複数の出力情報を記憶されていることが、より好適な送信出力の設定が可能となるため、好ましい。第１の実施形態においては、一括読取を例に挙げて説明すると、一括読取出力情報Ａ、Ｂ，およびＣの、異なる送信出力を示す３種類の出力情報が記憶されている。
【００２４】
無線部３３は、アンテナ装置１０を介してＲＦタグと通信するための機能を備えているハードウェアである。無線部３３の詳細な回路構成図を図３に示す。
【００２５】
ここで、ＲＦタグがバッテリを持たないパッシブタグの場合には、無線部３３は、先ず、無変調キャリアをパワーアンプ３３１で増幅して、方向性結合器３３２を介してアンテナから電磁波を出力し、ＲＦタグを起動させる。ＲＦタグにデータを送信する場合には、通信プロトコルに従い符号化した信号について振幅変調器３３３にて振幅変調を行った後にパワーアンプ３３１で増幅し、次いで方向性結合器３３２を介してアンテナから電磁波を出力することにより、送信する。また、ＲＦタグから信号を受信する時には、リーダライタ１００から無変調キャリアを送信している状態で、ＲＦタグがアンテナ端のインピーダンスを制御（バックスキャッタ）し、これによって反射状態が変わり、これをリーダライタ１００のアンテナ装置で検出する。受信した電磁波信号は、方向性結合器３３２を介して直交復調され、同期クロック生成部Ｉ（３３４）およびＱ（３３５）にて同期クロックを生成し、プリアンブル検出部Ｉ（３３６）およびＱ（３３７）にて予め決められたプリアンブルを検出することによりデータの先頭を検出し、複合部Ｉ（３３８）およびＱ（３３９）にて復号して受信データを得る。また、誤り検出符号によって、エラー検出部Ｉ（３４１）およびＱ（３４２）にて誤りの有無を検出するようになっている。図３の場合には、直交復調の同相成分での復調と直交成分での復調のどちらかで誤りがなければ正しくデータを受信したと判定する構成である。また、制御部３１の送信出力制御部からの制御（具体的には、送信出力を設定するための送信出力設定信号の送出）により、パワーアンプ３３１にて送信出力が処理の形態に合わせて設定できるように構成されている。
【００２６】
入力部３５は、該入力部３５を用いて使用者がリーダライタ１００に指示を入力するためのハードウェアであり、具体的には押下により指示の入力が可能なボタン（キー）や、タッチパッドなどで構成することができる。
【００２７】
表示部（ディスプレイ）３７は、使用者にＲＦタグとの通信結果を示したり、指示入力を促すために用いることができるハードウェアであり、具体的にはＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ）等とすることができる。なお、表示部３７をタッチパネルセンサを搭載したグラフィカルディスプレイとして構成し、入力部３５と表示部３７とを一体化させてもよい。
【００２８】
インターフェース部３９は、ネットワークを介し、識別ＩＤが記憶されているＰＣなどの外部機器と通信を行うためのハードウェアである。
【００２９】
次に、本実施形態のアンテナ装置１０について説明する。
【００３０】
図１に示すように、アンテナ装置１０は、略矩形のアンテナ筐体１２と、該アンテナ筐体１２に収容されるパッチアンテナ１４とを備える。なお、第１の実施形態においてはアンテナ筐体１２には把持部材１９が設けられており、使用者が携帯しながらリーダライタ１００を使用する際に、アンテナ装置１０を把持しやすいように構成されている。しかしながら、当該把持部１９を設けない構成とすることも、もちろん可能である。
【００３１】
第１の実施形態において、パッチアンテナ１４は、公知の手法に従い構成することができ、後述するようにアンテナ筐体１２の標識部１６でのみＲＦタグの通信が可能であるとともに、送信出力を調整することで、例えば数ｍ離れた距離に放射された電波が届くようなアンテナ利得を有するように構成される。
【００３２】
ここで、第１の実施形態のパッチアンテナ１４の構成の理解をより容易とするために、図４に、図１のＡＡ’線に沿ったアンテナ装置１０の断面図を示す。図４に示すように、アンテナ筐体１２に収容されるパッチアンテナ１４は、誘電体層１４１と、誘電体層１４１の一方の主面に対向する平板状の地導体１４３と、誘電体層１４３の他方の側の主面に対向する、平板状の放射素子１４５とを備える。地導体１４３および放射素子１４５は、例えばアルミニウムや銅などの任意の導電性材料を用いて形成することができ、また、誘電体層１４１は、例えばセラミックスなどの誘電性材料を用いて形成することができるほか、空気層とすることもできる。
【００３３】
また、図４に示すように、地導体１４３および誘電体層１４１においては貫通穴４２が形成されており、リーダライタ本体３０に繋がる同軸ケーブル４０が該貫通穴４２に挿通されている。この同軸ケーブル４０の外部導体（ＧＮＤ）は地導体１４３と接続し、また、内部導体（真線）は放射素子１４５の誘電体層１４１と対向する面において該放射素子１４５と電気的に接続されている。そして、該放射素子１４１との接触点において給電点４４が形成され、該給電点４４を介して放射素子１４５に電流が供給されている。
【００３４】
ここで、第１の実施形態においては、図５に示すように、放射素子１４５は平面視にて矩形状の形状を有しており、該矩形状の平板の一辺に、中央に向かって凹むように切り欠き部１５（スリット）が形成されている。また、給電点４４は、平板上の切り欠き部１５が延びる方向における略中央に位置し且つ平板上の切り欠き部１５が延びる方向と直交する方向において平板の中央位置Ｍ０とは異なる位置に配置されている。
【００３５】
このように切り欠き部１５と給電点４４を配置することにより、電波の送信出力を調整すれば、切り欠き部の先端近傍（切り欠き部の所定箇所）において、電界強度が所定の閾値ｔを越える領域、言い換えれば電界強度が極大となる領域を生じさせることができる。当該領域は、従来の選択通信に用いられていた電波の伝播する領域よりも小さく、したがって当該領域にてＲＦタグとの通信を行うとすることにより、より確実なＲＦタグとの選択通信が可能となる。
【００３６】
パッチアンテナにおいては、給電点４４を平面視における放射素子の中心軸（例えば、図５におけるＸ０−Ｘ０’線、およびＹ０−Ｙ０’線の放射素子上の部分が相当）上の中央位置Ｍ０とは異なる位置に形成すると、該中心軸と平行な外周近傍で電流が多く流れることが知られている。また、該外周において放射素子中央に向かって切り欠き部を設けると、該切り欠き部の放射素子中央に最も近接する端部（以下単に切り欠き部先端という）近傍で電流が多く流れることが知られている。以上の作用効果は、このようなパッチアンテナの特性を利用し、送信出力を変化させることでＲＦタグとの通信可能な範囲を調節することにより、得られている。
【００３７】
第１の実施形態においては、図５に示すように、一方の中心軸に相当するＸ０−Ｘ０’線に沿って中央に向かうように１辺に切り欠き部１５を形成し、また、他方の中心軸に相当するＹ０−Ｙ０’線上の、中央位置とは異なる位置に給電点４４を設けている。第１の実施形態におけるＸ０−Ｘ０’線およびＹ１−Ｙ１’線に沿った電界強度分布を、図６および図７に示す。図５、図６および図７から理解されるように、切り欠き部１５および給電点４４を以上説明した配置で設けたことにより、第１の実施形態においては、切り欠き部１５先端近傍において、電界強度が所定の閾値ｔ以上となっている。さらに、Ｘ０−Ｘ０’線およびＹ１−Ｙ１’線の交点Ｍ１上において、電界強度が最大となっている。
【００３８】
なお、第１の実施形態においては、給電点４４および切り欠き部１５を図５に示す位置に設けているが、これらの位置は、以上説明した理由から当業者が公知技術に基づき適宜設定可能である。すなわち、切り欠き部１５と給電点４４の位置は図５で示す位置に限定されず、他の位置とすることができる。また、同様に、切り欠き部１５の数や大きさ（寸法）についても、公知技術に基づき、当業者が適宜設定できる。
【００３９】
また、電界強度の閾値ｔについては、使用されるＲＦタグの種類等の応じて、当業者が適宜設定可能である。
【００４０】
次に、アンテナ筐体１２について説明する。第１の実施形態において、アンテナ筐体１２は、パッチアンテナ１４を収容するのに十分な容積を有する、矩形状の成型体として構成されている。また、アンテナ筐体１２にはその外面に楕円形上の標識部が設けられており、該楕円は、内部に収容されるパッチアンテナ１４の放射素子１４５に設けられている、切り欠き部１５の先端近傍に対応している。言い換えれば、標識部１６は、切り欠き部１５の先端近傍に対応する位置を示している。
【００４１】
ここで、上述のとおり、第１の実施形態においては、電波の送信出力を調整することにより、切り欠き部１５先端近傍のみにて電界強度が所定の閾値以上となるようにすることができ、その結果、該先端近傍のみにてＲＦタグとの通信が可能であるようにすることができる。よって、切り欠き部１５先端部近傍に対応する位置を示す標識部１６をアンテナ筐体１２に設けることで、使用者は、選択通信の際のＲＦタグとの通信可能な領域を容易に認識することができる。
【００４２】
次に、第１の実施形態のリーダライタ１００による、一括読取、選択読取、または選択書込みに係る、ＲＦタグとの通信の処理フローを、図８を用いて説明する。なお、以下の説明においては、各処理における送信出力の大きさ（すなわち、各処理において送信出力制御部３１１がいずれの出力情報に基づき送信出力を制御するか）、および選択通信の際に通信を実行することになっているＲＦタグの数については、リーダライタ本体３０に予め設定されているものとする。
【００４３】
まず、Ａｃｔ１０１において、制御部３１は、実行する処理が一括読取、選択読取、または選択書込みのいずれであるかを示す処理指定情報を、使用者からの入力に基づき、取得する。具体的には、制御部３１は、図９に示すような処理指定画面５１を構成し、表示部３７に表示させる。使用者は、表示部３７に表示された処理指定画面５１に基づき、所望する処理を入力部３５を介して指定する。制御部３１は、当該入力部３５を介した使用者からの指定により、処理指定情報を取得する。
【００４４】
次に、Ａｃｔ１０２において、制御部３１は、取得した処理指定情報が一括読取を指定しているか、判定する。一括読取を指定している場合、Ａｃｔ１０３において、制御部３１の送信出力制御部３１５は、記憶部３１１に記憶されている一括読取出力情報に基づき、無線部３３に対し送信出力の設定を実施する。
【００４５】
次に、Ａｃｔ１０３において、制御部３１は、無線部３３を制御してアンテナ装置１０から一括読取に係る電波を放射させて一括読取を実施し、ＲＦタグにて保持されている情報（識別ＩＤ）を取得する。そして、Ａｃｔ１０５において、制御部３１は、処理が完了したことを通知する処理結果画面５３（図１０）を構成して表示部３７に表示させ、Ａｃｔ１０１に戻る。なお、実行された処理が当該一括読取、および後述の選択読取である場合には、制御部３１は、処理の完了とともに取得した識別ＩＤを処理結果画面にて表示し、使用者に通知する。また、識別ＩＤが取得できなかった場合は、図１０に示した内容に代えて、ＲＦタグとの通信に失敗したことを処理結果画面５３にて表示して、使用者に通知する。
【００４６】
一方、Ａｃｔ１０２において、処理指定情報が一括読取を指定していないと判定される場合、Ａｃｔ１０６に進み、制御部３１は、処理指定情報が選択読取を指定しているか、判定する。選択読取を指定している場合、Ａｃｔ１０７に進み、制御部３１の送信出力設定部は、記憶部３１５に記憶されている選択読取出力情報に基づき、無線部３３に対し送信出力の設定を実施する。
【００４７】
次に、Ａｃｔ１０８において、制御部３１は、ＲＦタグの標識部１６が示す領域への移動を促すとともに読取開始に関する使用者からの指示を取得するための図１１に示すような処理開始画面５５を構成して表示部３７に表示させる。次に、Ａｃｔ１０９に進み、制御部３１は、読取開始に関する情報を取得したか否か、判定する。使用者がＲＦタグをアンテナ筐体上の標識部１６が示す領域（本実施形態においては、楕円内部）に配置し、読取開始の指示を入力部３５を介して入力したとき、制御部３１は、読取開始に関する指示を取得し、Ａｃｔ１１０に進む。Ａｃｔ１１０において、制御部３１は、無線部３３を介してアンテナ装置１０から選択読取に係る電波を放射させ、選択読取処理を実施し、ＲＦタグに保持されている識別ＩＤを取得する。そして、Ａｃｔ１１１において、制御部３１は、処理完了の通知とともに取得した識別ＩＤを通知する処理結果画面５３を表示部３７に表示させ（図１０）、Ａｃｔ１０１に戻る。
【００４８】
ここで、選択読取を実行した結果、使用者が予め設定したＲＦタグの数よりも少ない、または多い数のＲＦタグからの読取が行われる場合がある。このとき、制御部３１は、設定したときよりも読取が行われたＲＦタグの数が少ないときは図１２に示すような処理結果画面５７を構成して表示部３７に表示させ、ＲＦタグの移動または送信出力設定を大きくすることを使用者に促す。一方、制御部３１は、設定したときよりも読取が行われたＲＦタグの数が多いときは図１３に示すような処理結果画面５９を構成して表示部３７に表示させ、送信出力設定を小さくすることを使用者に促す。
【００４９】
また、Ａｃｔ１０６において、処理指定情報が選択読取を指定しないと判定されるとき、制御部３１は、処理指定情報が選択書込みを指定していると判定する。そして、Ａｃｔ１１２に進み、制御部３１の送信出力設定部３１５は、記憶部３１１に記憶されている選択読取出力情報に基づき、無線部３３に対し送信出力の設定を実施する。
【００５０】
次に、Ａｃｔ１１３において、制御部３１は、ＲＦタグの標識部１６が示す領域への移動を促すとともに読取開始に関する使用者からの指示を取得するための図１１に示すような処理開始画面を構成して表示部３７に表示させる。次に、Ａｃｔ１１４に進み、制御部３１は、読取開始に関する指示を取得したか否か、判定する。使用者がＲＦタグをアンテナ筐体上の標識部１６が示す領域に配置し、読取開始指示を入力部３５を介して入力したとき、制御部３１は、読取開始に関する指示を取得してＡｃｔ１１５に進む。Ａｃｔ１１５において、制御部３１は、無線部３３を介してアンテナ装置１０から選択書込みに係る電波を放射させ、選択書込みを実施し、ＲＦタグに識別ＩＤを付与する。そして、Ａｃｔ１１６において、制御部３１は、書込みが完了したことをＲＦタグからのレスポンスに基づき確認し、読取処理の場合と同様に処理結果画面５３を構成して表示部３７に表示させる。
【００５１】
ここで、選択書込みを実行した結果、処理指定情報指定の際に使用者が設定したＲＦタグの数よりも少ない、または多い数のＲＦタグに対し書込みが行われる場合がある。このとき、制御部３１は、設定した数よりも少ないＲＦタグに書込みが行われたときは図１２に示すような処理結果画面５７を構成して表示部３７に表示させ、ＲＦタグの移動または送信出力設定を大きくすることを使用者に促す。一方、制御部３１は、設定した数より多くのＲＦタグに書込みが行われたときには、図１３に示すような処理結果画面５９を構成して表示部３７に表示させ、送信出力設定を小さくすることを使用者に促す。
【００５２】
以上、第１の実施形態のリーダライタ１００は、アンテナ装置１０から放射される電波の送信出力を変化させることにより、一括読取と、選択通信の両方の処理を行うことができる。また、送信出力を制御することにより、電界強度が所定の閾値以上になる領域を標識部が示す領域（放射素子に設けられたスリット先端の近傍）とすることができるため、選択通信の際に、使用者が所望するＲＦタグとの通信をより確実に実行することができる。
【００５３】
（第２の実施形態）
第２の実施形態において、リーダライタ１００は、第１の実施形態にて説明した構成に加えて、図１４に示すようにアンテナ装置１０に装着して用いる、制限部材６０を備える。該制限部材６０をアンテナ装置１０に装着することにより、標識部１６が示す領域以外の領域からの電波の筐体外への放射を、標識部１６が示す領域からの電波の筐体外への放射よりも制限することができる。当該制限部材６０は、例えば、図１４に示すように、金属を材料として構成し、標識部１６が示す位置近傍に開口部６２を設けた成型体とすることができる。また、他の態様とすることももちろん可能であり、例えば装着時にアンテナ筐体外面と対向する面が電波吸収処理（例えば電波吸収材の貼付）が施されたプラスチックを材料として構成し、標識部１６が示す位置近傍に対応する位置のみ開口部を設けるか、未処理のプラスチックで構成する成型体とすることができる。
【００５４】
第２の実施形態において、制限部材６０は、アンテナ装置１０（アンテナ筐体１２）の外面から離脱させることにより、標識部１６が示す領域以外の領域からの筐体１２外への電波の放射を制限する位置から制限しない位置に退避可能である構成としている。しかしながらアンテナ装置１０からの制限部材６０の退避については、アンテナ筐体表面からの脱離に限定されず、他の態様とすることも可能である。例えば、制限部材６０をヒンジを介してアンテナ筐体１２に連結させ、電波放射を制限する位置から制限しない位置に移動可能とする構成としてもよい（本明細書において、退避とは、位置の移動も含む概念である）。
【００５５】
（その他の実施形態）
以上、本発明について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の実施形態とすることも可能である。
【００５６】
例えば、第１の実施形態において、アンテナ装置１０の放射素子１４５は矩形であるが、その輪郭線の一部が中央に向けて凹むように延びる切り欠き部が形成されている平板状である限り特に限定されず、他の形状とすることもできる。この場合、給電点４４は、切り欠き部１５先端の近傍にて電流が多く流れる位置、言い換えれば送信出力を調整したときに切り欠き部１５先端近傍にて電界強度が所定の閾値以上とすることができる位置に配置される。
【００５７】
また、第１の実施形態において、標識部１６は、アンテナ筐体１２の外面に印刷された楕円形の模様としているがこれに限定されるものではない。例えば、筐体１２外面にくぼみや突起を形成させたり、シールを貼り付けたりすることにより設けることができる。また、その形状も特に限定されず、例えば図１５に示すように矢印とすることができる。図１５においては、破線で表した部分が切り欠き部１５先端近傍に対応した位置となる。なお、この場合、矢印が示す領域において電界強度が閾値ｔ以上となっていればよく、矢印自体の部分の領域においては電波が閾値以上となっていなくともよい。
【００５８】
さらに、第１の実施形態において、送信出力を制御するための出力情報は、リーダライタ本体３０内のＲＯＭやＲＡＭにより構成される記憶部３１１に記憶されている。しかしながら、これに限定されず、外部機器の記憶部に記憶され、必要に応じてインターフェース部３９を介して制御部３１が取得するようにしてもよい。
【００５９】
さらにまた、第１の実施形態において、アンテナ装置１０（アンテナ筐体１２）とリーダライタ本体３０とは分離して構成されているが、２つの筐体（アンテナ筐体１２と、リーダライタ本体３０の筐体）が連結されたり、１つの筐体内部のそれぞれの区画に、パッチアンテナ１４とリーダライタ本体３０のハードウェアとが収納されたりするようにして、一体化されていてもよい。
【００６０】
さらにまた、第１の実施形態においては、予め記憶されている出力情報に基づき送信出力を設定しているが、使用者が入力部３５を介して送信出力を設定するようにしてもよい。
【００６１】
本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他の様々な形で実施することができる。そのため、前述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する全ての変形、様々な改良、代替および改質は、すべて本発明の範囲内のものである。
【符号の説明】
【００６２】
１０ アンテナ装置、１２ アンテナ筐体、１４ パッチアンテナ、１５ 切り欠き部、１６ 標識部、１９保持部材、３０ リーダライタ本体、３１ 制御部、３３ 無線部、３５ 入力部、３７ 表示部、４０ 同軸ケーブル、４４ 給電点、６０ 制限部材、１００ ＲＦタグリーダライタ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６３】
【特許文献１】特開２００７−１１０６１１号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触でＲＦタグと通信する、ＲＦタグリーダライタおよびそのアンテナに関し、特に、不特定のＲＦタグとの一括的な通信および特定のＲＦタグとの選択的な通信を行うことができるＲＦタグ通信用アンテナ技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムが注目され、例えば流通分野などにおいて導入が進んでいる。ＲＦＩＤシステムは、ＩＣチップとアンテナから成り、物品に付されるＲＦタグ（無線タグ、ＲＦＩＤタグとも称される）と、該ＲＦタグのICチップ内のメモリに記憶されている情報を非接触で読み取るとともに、該ＲＦタグのICチップ内のメモリに情報を非接触で書込むＲＦタグリーダライタ（以下、単にリーダライタとも称す）とから構成される。
【０００３】
ＲＦＩＤシステムにおける処理としては、例えば、店舗などでの棚卸業務における、複数のＲＦタグからの一括での情報読取処理が挙げられる（以下、一括読取と称す）。このとき、リーダライタは、数ｍの距離が離れた範囲に電波を放射し、複数の商品にそれぞれ付された不特定のＲＦタグと通信を実行して、各ＲＦタグに記憶されている情報を一括的に読み取る。また、ＲＦＩＤシステムにおける他の処理としては、１つまたは複数の特定のＲＦタグに対する読み取り、および書込み処理が挙げられる（以下、選択読取、および選択書込みと称す。また、これらを総称して選択通信と称す）。このとき、リーダライタは、特定のＲＦタグから選択的に情報を読み取り、または該ＲＦタグに対し、選択的に情報の書込みを実施する。
【０００４】
ここで、店舗などにおいては、周辺にＲＦタグが付された商品が多数存在する環境での選択書込み処理等が行われる場合がある。そして、このような環境においては、周辺のＲＦタグとの間で誤って通信が行われた結果、使用者の所望するＲＦタグとは異なるＲＦタグに情報が書込まれるなどの事態が生じ得る。よって、従来において、使用者は、一括的読み取り用のリーダライタと、該一括読取用リーダライタよりも電波の送信出力が小さく、指向性の範囲も狭い選択通信用リーダライタとを、業務に応じて使い分ける必要があった。また、選択通信を行う場合には、使用者は、リーダライタのアンテナ装置周辺から、通信対象でないＲＦタグを遠ざけるなどの処置を講じる必要があった。
【０００５】
そのため、周囲のＲＦタグとの一括通信（一括読取のほか、不特定のＲＦタグに対し、一括的に情報を書込む場合も含む）が可能であるとともに、選択通信を実施する場合にあっては使用者の所望する特定のＲＦタグと通信可能とするための技術が提案されている（例えば特許文献１）。具体的には、特許文献１では、リーダライタが備えるアンテナ装置において、一括通信用と選択通信用の、指向性の異なる２つのアンテナを備える構成とすることが提案されている。また、特許文献１では、通信の態様に応じて、アンテナの角度を調整して放射される電波の指向性を変化させるとともに、該アンテナ角度の変化に応じて電波の送信出力を変化させることも提案されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術による場合でも、使用者はアンテナ装置周辺から通信対象でないＲＦタグを遠ざける必要があるが、例えば作業の迅速性が求められる場合には当該処置は必ずしもとれないことがある。また、ＵＨＦ帯や２．４ＧＨｚ帯などの電波方式が用いられている場合には、周辺の環境や信号の変動により、アンテナ装置から一定の距離を空けたとしても通信対象でないＲＦタグとの通信が行われることがあった。
【０００７】
また、以上のような原因から読取や書込みに失敗した場合、使用者はその処理をやり直す必要があるが、誤って読取や書込みを行ったＲＦタグを特定するのは容易ではない。特に、書込みが行われる前のＲＦタグは、一般に製造メーカーで暫定で同じＩＤが付与されており、やり直し作業にはさらに手間が掛かる。
【０００８】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、１つまたは複数の不特定のＲＦタグとの一括通信が可能であるとともに、１つまたは複数の特定のＲＦタグとの選択通信において、当該ＲＦタグとより確実に通信を行うことができるＲＦタグ通信用アンテナ技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の一態様は、平板状の放射素子と、前記放射素子を収容し、前記放射素子にて発生する電界の電界強度が最も高くなる領域に対応する位置に標識部を有するアンテナ筐体と、を備えるＲＦタグ通信用アンテナ装置に関する。
【００１０】
また、本発明の一態様は、上記ＲＦタグ通信用アンテナ装置と、放射素子から放射される電波の送信出力を制御する送信出力制御部と、を備えるＲＦタグリーダライタに関する。
【発明の効果】
【００１１】
以上に詳述したように、本発明によれば、１つまたは複数の不特定のＲＦタグとの一括通信が可能であるとともに、１つまたは複数の特定のＲＦタグとの選択通信において当該ＲＦタグとより確実に通信を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態のＲＦタグリーダライタの斜視図である。
【図２】第１の実施形態のＲＦタグリーダライタのハードウェア構成を示すブロック図である。
【図３】第１の実施形態のＲＦタグリーダライタが有する無線部の回路構成図である。
【図４】図１のＡ−Ａ’線におけるアンテナ装置の断面図である。
【図５】第１の実施形態に係る放射素子および給電点の平面図である。
【図６】第１の実施形態における、電界強度の分布を示すためのグラフである。
【図７】第１の実施形態における電界強度の分布を示すためのグラフである。
【図８】第１の実施形態における、ＲＦタグとの通信に係る処理フローを示すための図である。
【図９】第１の実施形態における、処理指定画面の例示図である。
【図１０】第１の実施形態における、結果通知画面の例示図である。
【図１１】第１の実施形態における、ＲＦタグ配置指定画面の例示図である。
【図１２】第１の実施形態における、結果通知画面の例示図である。
【図１３】第１の実施形態における、結果通知画面の例示図である。
【図１４】第２の実施形態に係る、制限部材が装着されたアンテナ装置の斜視図である。
【図１５】他の実施形態に係る、アンテナ装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明では、ＲＦタグから読取、またはＲＦタグに書込みされる情報として、識別ＩＤを例に挙げて説明する。また、一括通信として、例えば棚卸などの業務で利用される一括読取を例に挙げて説明する。
【００１４】
図１は、第１の実施形態による、ＲＦタグリーダライタ１００の概要を示す斜視図である。第１の実施形態のリーダライタ１００は、アンテナ装置１と、リーダライタ本体３０とから構成されている。アンテナ装置１とリーダライタ本体３０とは、同軸ケーブル４０で接続されている。また、アンテナ装置１０は、アンテナ筐体１２と、筐体内部に収容されるパッチアンテナ１４とを備える。リーダライタ１００は、パッチアンテナから放射される電波を介して、ＲＦタグ（不図示）と通信を行う。
【００１５】
また、第１の実施形態において、アンテナ装置の筐体１２の外面には、標識部１６が設けられている。そして、第１の実施形態においては、リーダライタ１００は、標識部１６が示す領域でのみＲＦタグとの通信が可能である、選択読取または選択書込みに係る通信モードと、第１の通信モードよりも広い範囲でＲＦタグとの通信が可能な一括読取に係る通信モードとを有する。
【００１６】
まず、リーダライタ本体３０が備えるハードウェア構成について説明する。図２に示すように、リーダライタ本体３０は、制御部３１と、無線部３３と、入力部３５と、表示部３７と、インターフェース部３９と、を有する。また、バッテリおよびその充放電を制御する図１に示す電源部３２により、各ハードウェアおよびアンテナ装置１０へ電流が供給される。したがって、第１の実施形態のリーダライタ１００は、携帯型リーダライタとして構成されている。
【００１７】
制御部３１は、使用者からの入力に基づき、ＲＦタグとの通信や、ネットワークを通じてのＰＣ（Personal Computer, 不図示）などの外部機器との通信など、後述する記憶部３１１に記憶されているプログラムを実行することにより、リーダライタ１００における各種処理を行う役割を有している。例えば、後述するインターフェース部３９を介してＰＣから取得されたり、使用者から後述する入力部３５を介して入力された識別ＩＤがアンテナ装置１０から電波を介してＲＦタグに送出されるように、通信プロトコルに従って無線部３３を制御する。また、制御部３１は、以下に説明する記憶部３１１と、送信出力制御部３１５とを有する。
【００１８】
記憶部３１１は、取得した識別ＩＤや、該識別ＩＤを電波を介して送信したりするための通信プロトコル（例えば、ＩＳＯ１８０００−６に準拠したＲＦタグの通信プロトコル）のほか、後述する送信出力制御部３１１が用いる、一括読取、選択読取、選択書込みのいずれかの処理の形態に対応した送信出力の大きさについての情報である、出力情報が記憶されている。
【００１９】
送信出力制御部３１５は、記憶部３１１に記憶されている送信出力情報に基づき、該送信出力が示す送信出力でアンテナ装置から電波が放射されるように、後述する無線部３３を制御する。
【００２０】
ここで、第１の実施形態において、送信出力制御部３１５は、選択読取および選択書込みに係る出力情報（選択読取出力情報および選択書込み出力情報）に基づき後述する無線部３３を制御するときは、アンテナ筐体１２に設けられた標識部１６が示す領域に位置するＲＦタグとのみ通信可能である送信出力での電波をアンテナ装置１０から放射させる。また、一括読取に係る一括読取出力情報に基づき無線部３３を制御するとき、送信出力制御部３１１は、選択読取または選択書込みのときよりも大きい送信出力の電波をアンテナ装置１０から放射させる。
【００２１】
すなわち、第１の実施形態においては、送信出力制御部３１１が、選択読取および選択書込みに係る通信モードと、一括読取に係る通信モードとの切り換えを実施している。言い換えれば、送信出力制御部は、標識部が示す領域に位置するＲＦタグとのみ通信可能である送信出力での電波を放射させる第１の出力モードと、第１の出力モードよりも大きな送信出力での電波を放射させる第２の出力モードとを切り替え実行可能である。
【００２２】
なお、第１の実施形態においておける制御部３１は、具体的には、リーダライタ本体３０に実装されるＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭにより構成することができる。
【００２３】
また、送信出力の好適な値は、一括読取や選択通信などの処理の態様のほか、ＲＦタグの種類、処理を行う場所の通信環境（例えば、壁の材質、ＲＦタグが載置されている棚の材質、ＲＦタグが付された物品の材質、ＲＦタグの密集度など）に応じて変化する。そのため、送信出力が各処理に対して予め設定されている場合には、第１の実施形態のように、１つの処理に対して複数の出力情報を記憶されていることが、より好適な送信出力の設定が可能となるため、好ましい。第１の実施形態においては、一括読取を例に挙げて説明すると、一括読取出力情報Ａ、Ｂ，およびＣの、異なる送信出力を示す３種類の出力情報が記憶されている。
【００２４】
無線部３３は、アンテナ装置１０を介してＲＦタグと通信するための機能を備えているハードウェアである。無線部３３の詳細な回路構成図を図３に示す。
【００２５】
ここで、ＲＦタグがバッテリを持たないパッシブタグの場合には、無線部３３は、先ず、無変調キャリアをパワーアンプ３３１で増幅して、方向性結合器３３２を介してアンテナから電磁波を出力し、ＲＦタグを起動させる。ＲＦタグにデータを送信する場合には、通信プロトコルに従い符号化した信号について振幅変調器３３３にて振幅変調を行った後にパワーアンプ３３１で増幅し、次いで方向性結合器３３２を介してアンテナから電磁波を出力することにより、送信する。また、ＲＦタグから信号を受信する時には、リーダライタ１００から無変調キャリアを送信している状態で、ＲＦタグがアンテナ端のインピーダンスを制御（バックスキャッタ）し、これによって反射状態が変わり、これをリーダライタ１００のアンテナ装置で検出する。受信した電磁波信号は、方向性結合器３３２を介して直交復調され、同期クロック生成部Ｉ（３３４）およびＱ（３３５）にて同期クロックを生成し、プリアンブル検出部Ｉ（３３６）およびＱ（３３７）にて予め決められたプリアンブルを検出することによりデータの先頭を検出し、複合部Ｉ（３３８）およびＱ（３３９）にて復号して受信データを得る。また、誤り検出符号によって、エラー検出部Ｉ（３４１）およびＱ（３４２）にて誤りの有無を検出するようになっている。図３の場合には、直交復調の同相成分での復調と直交成分での復調のどちらかで誤りがなければ正しくデータを受信したと判定する構成である。また、制御部３１の送信出力制御部からの制御（具体的には、送信出力を設定するための送信出力設定信号の送出）により、パワーアンプ３３１にて送信出力が処理の形態に合わせて設定できるように構成されている。
【００２６】
入力部３５は、該入力部３５を用いて使用者がリーダライタ１００に指示を入力するためのハードウェアであり、具体的には押下により指示の入力が可能なボタン（キー）や、タッチパッドなどで構成することができる。
【００２７】
表示部（ディスプレイ）３７は、使用者にＲＦタグとの通信結果を示したり、指示入力を促すために用いることができるハードウェアであり、具体的にはＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ）等とすることができる。なお、表示部３７をタッチパネルセンサを搭載したグラフィカルディスプレイとして構成し、入力部３５と表示部３７とを一体化させてもよい。
【００２８】
インターフェース部３９は、ネットワークを介し、識別ＩＤが記憶されているＰＣなどの外部機器と通信を行うためのハードウェアである。
【００２９】
次に、本実施形態のアンテナ装置１０について説明する。
【００３０】
図１に示すように、アンテナ装置１０は、略矩形のアンテナ筐体１２と、該アンテナ筐体１２に収容されるパッチアンテナ１４とを備える。なお、第１の実施形態においてはアンテナ筐体１２には把持部材１９が設けられており、使用者が携帯しながらリーダライタ１００を使用する際に、アンテナ装置１０を把持しやすいように構成されている。しかしながら、当該把持部１９を設けない構成とすることも、もちろん可能である。
【００３１】
第１の実施形態において、パッチアンテナ１４は、公知の手法に従い構成することができ、後述するようにアンテナ筐体１２の標識部１６でのみＲＦタグの通信が可能であるとともに、送信出力を調整することで、例えば数ｍ離れた距離に放射された電波が届くようなアンテナ利得を有するように構成される。
【００３２】
ここで、第１の実施形態のパッチアンテナ１４の構成の理解をより容易とするために、図４に、図１のＡＡ’線に沿ったアンテナ装置１０の断面図を示す。図４に示すように、アンテナ筐体１２に収容されるパッチアンテナ１４は、誘電体層１４１と、誘電体層１４１の一方の主面に対向する平板状の地導体１４３と、誘電体層１４３の他方の側の主面に対向する、平板状の放射素子１４５とを備える。地導体１４３および放射素子１４５は、例えばアルミニウムや銅などの任意の導電性材料を用いて形成することができ、また、誘電体層１４１は、例えばセラミックスなどの誘電性材料を用いて形成することができるほか、空気層とすることもできる。
【００３３】
また、図４に示すように、地導体１４３および誘電体層１４１においては貫通穴４２が形成されており、リーダライタ本体３０に繋がる同軸ケーブル４０が該貫通穴４２に挿通されている。この同軸ケーブル４０の外部導体（ＧＮＤ）は地導体１４３と接続し、また、内部導体（真線）は放射素子１４５の誘電体層１４１と対向する面において該放射素子１４５と電気的に接続されている。そして、該放射素子１４１との接触点において給電点４４が形成され、該給電点４４を介して放射素子１４５に電流が供給されている。
【００３４】
ここで、第１の実施形態においては、図５に示すように、放射素子１４５は平面視にて矩形状の形状を有しており、該矩形状の平板の一辺に、中央に向かって凹むように切り欠き部１５（スリット）が形成されている。また、給電点４４は、平板上の切り欠き部１５が延びる方向における略中央に位置し且つ平板上の切り欠き部１５が延びる方向と直交する方向において平板の中央位置Ｍ０とは異なる位置に配置されている。
【００３５】
このように切り欠き部１５と給電点４４を配置することにより、電波の送信出力を調整すれば、切り欠き部の先端近傍（切り欠き部の所定箇所）において、電界強度が所定の閾値ｔを越える領域、言い換えれば電界強度が極大となる領域を生じさせることができる。当該領域は、従来の選択通信に用いられていた電波の伝播する領域よりも小さく、したがって当該領域にてＲＦタグとの通信を行うとすることにより、より確実なＲＦタグとの選択通信が可能となる。
【００３６】
パッチアンテナにおいては、給電点４４を平面視における放射素子の中心軸（例えば、図５におけるＸ０−Ｘ０’線、およびＹ０−Ｙ０’線の放射素子上の部分が相当）上の中央位置Ｍ０とは異なる位置に形成すると、該中心軸と平行な外周近傍で電流が多く流れることが知られている。また、該外周において放射素子中央に向かって切り欠き部を設けると、該切り欠き部の放射素子中央に最も近接する端部（以下単に切り欠き部先端という）近傍で電流が多く流れることが知られている。以上の作用効果は、このようなパッチアンテナの特性を利用し、送信出力を変化させることでＲＦタグとの通信可能な範囲を調節することにより、得られている。
【００３７】
第１の実施形態においては、図５に示すように、一方の中心軸に相当するＸ０−Ｘ０’線に沿って中央に向かうように１辺に切り欠き部１５を形成し、また、他方の中心軸に相当するＹ０−Ｙ０’線上の、中央位置とは異なる位置に給電点４４を設けている。第１の実施形態におけるＸ０−Ｘ０’線およびＹ１−Ｙ１’線に沿った電界強度分布を、図６および図７に示す。図５、図６および図７から理解されるように、切り欠き部１５および給電点４４を以上説明した配置で設けたことにより、第１の実施形態においては、切り欠き部１５先端近傍において、電界強度が所定の閾値ｔ以上となっている。さらに、Ｘ０−Ｘ０’線およびＹ１−Ｙ１’線の交点Ｍ１上において、電界強度が最大となっている。
【００３８】
なお、第１の実施形態においては、給電点４４および切り欠き部１５を図５に示す位置に設けているが、これらの位置は、以上説明した理由から当業者が公知技術に基づき適宜設定可能である。すなわち、切り欠き部１５と給電点４４の位置は図５で示す位置に限定されず、他の位置とすることができる。また、同様に、切り欠き部１５の数や大きさ（寸法）についても、公知技術に基づき、当業者が適宜設定できる。
【００３９】
また、電界強度の閾値ｔについては、使用されるＲＦタグの種類等の応じて、当業者が適宜設定可能である。
【００４０】
次に、アンテナ筐体１２について説明する。第１の実施形態において、アンテナ筐体１２は、パッチアンテナ１４を収容するのに十分な容積を有する、矩形状の成型体として構成されている。また、アンテナ筐体１２にはその外面に楕円形上の標識部が設けられており、該楕円は、内部に収容されるパッチアンテナ１４の放射素子１４５に設けられている、切り欠き部１５の先端近傍に対応している。言い換えれば、標識部１６は、切り欠き部１５の先端近傍に対応する位置を示している。
【００４１】
ここで、上述のとおり、第１の実施形態においては、電波の送信出力を調整することにより、切り欠き部１５先端近傍のみにて電界強度が所定の閾値以上となるようにすることができ、その結果、該先端近傍のみにてＲＦタグとの通信が可能であるようにすることができる。よって、切り欠き部１５先端部近傍に対応する位置を示す標識部１６をアンテナ筐体１２に設けることで、使用者は、選択通信の際のＲＦタグとの通信可能な領域を容易に認識することができる。
【００４２】
次に、第１の実施形態のリーダライタ１００による、一括読取、選択読取、または選択書込みに係る、ＲＦタグとの通信の処理フローを、図８を用いて説明する。なお、以下の説明においては、各処理における送信出力の大きさ（すなわち、各処理において送信出力制御部３１１がいずれの出力情報に基づき送信出力を制御するか）、および選択通信の際に通信を実行することになっているＲＦタグの数については、リーダライタ本体３０に予め設定されているものとする。
【００４３】
まず、Ａｃｔ１０１において、制御部３１は、実行する処理が一括読取、選択読取、または選択書込みのいずれであるかを示す処理指定情報を、使用者からの入力に基づき、取得する。具体的には、制御部３１は、図９に示すような処理指定画面５１を構成し、表示部３７に表示させる。使用者は、表示部３７に表示された処理指定画面５１に基づき、所望する処理を入力部３５を介して指定する。制御部３１は、当該入力部３５を介した使用者からの指定により、処理指定情報を取得する。
【００４４】
次に、Ａｃｔ１０２において、制御部３１は、取得した処理指定情報が一括読取を指定しているか、判定する。一括読取を指定している場合、Ａｃｔ１０３において、制御部３１の送信出力制御部３１５は、記憶部３１１に記憶されている一括読取出力情報に基づき、無線部３３に対し送信出力の設定を実施する。
【００４５】
次に、Ａｃｔ１０３において、制御部３１は、無線部３３を制御してアンテナ装置１０から一括読取に係る電波を放射させて一括読取を実施し、ＲＦタグにて保持されている情報（識別ＩＤ）を取得する。そして、Ａｃｔ１０５において、制御部３１は、処理が完了したことを通知する処理結果画面５３（図１０）を構成して表示部３７に表示させ、Ａｃｔ１０１に戻る。なお、実行された処理が当該一括読取、および後述の選択読取である場合には、制御部３１は、処理の完了とともに取得した識別ＩＤを処理結果画面にて表示し、使用者に通知する。また、識別ＩＤが取得できなかった場合は、図１０に示した内容に代えて、ＲＦタグとの通信に失敗したことを処理結果画面５３にて表示して、使用者に通知する。
【００４６】
一方、Ａｃｔ１０２において、処理指定情報が一括読取を指定していないと判定される場合、Ａｃｔ１０６に進み、制御部３１は、処理指定情報が選択読取を指定しているか、判定する。選択読取を指定している場合、Ａｃｔ１０７に進み、制御部３１の送信出力設定部は、記憶部３１５に記憶されている選択読取出力情報に基づき、無線部３３に対し送信出力の設定を実施する。
【００４７】
次に、Ａｃｔ１０８において、制御部３１は、ＲＦタグの標識部１６が示す領域への移動を促すとともに読取開始に関する使用者からの指示を取得するための図１１に示すような処理開始画面５５を構成して表示部３７に表示させる。次に、Ａｃｔ１０９に進み、制御部３１は、読取開始に関する情報を取得したか否か、判定する。使用者がＲＦタグをアンテナ筐体上の標識部１６が示す領域（本実施形態においては、楕円内部）に配置し、読取開始の指示を入力部３５を介して入力したとき、制御部３１は、読取開始に関する指示を取得し、Ａｃｔ１１０に進む。Ａｃｔ１１０において、制御部３１は、無線部３３を介してアンテナ装置１０から選択読取に係る電波を放射させ、選択読取処理を実施し、ＲＦタグに保持されている識別ＩＤを取得する。そして、Ａｃｔ１１１において、制御部３１は、処理完了の通知とともに取得した識別ＩＤを通知する処理結果画面５３を表示部３７に表示させ（図１０）、Ａｃｔ１０１に戻る。
【００４８】
ここで、選択読取を実行した結果、使用者が予め設定したＲＦタグの数よりも少ない、または多い数のＲＦタグからの読取が行われる場合がある。このとき、制御部３１は、設定したときよりも読取が行われたＲＦタグの数が少ないときは図１２に示すような処理結果画面５７を構成して表示部３７に表示させ、ＲＦタグの移動または送信出力設定を大きくすることを使用者に促す。一方、制御部３１は、設定したときよりも読取が行われたＲＦタグの数が多いときは図１３に示すような処理結果画面５９を構成して表示部３７に表示させ、送信出力設定を小さくすることを使用者に促す。
【００４９】
また、Ａｃｔ１０６において、処理指定情報が選択読取を指定しないと判定されるとき、制御部３１は、処理指定情報が選択書込みを指定していると判定する。そして、Ａｃｔ１１２に進み、制御部３１の送信出力設定部３１５は、記憶部３１１に記憶されている選択読取出力情報に基づき、無線部３３に対し送信出力の設定を実施する。
【００５０】
次に、Ａｃｔ１１３において、制御部３１は、ＲＦタグの標識部１６が示す領域への移動を促すとともに読取開始に関する使用者からの指示を取得するための図１１に示すような処理開始画面を構成して表示部３７に表示させる。次に、Ａｃｔ１１４に進み、制御部３１は、読取開始に関する指示を取得したか否か、判定する。使用者がＲＦタグをアンテナ筐体上の標識部１６が示す領域に配置し、読取開始指示を入力部３５を介して入力したとき、制御部３１は、読取開始に関する指示を取得してＡｃｔ１１５に進む。Ａｃｔ１１５において、制御部３１は、無線部３３を介してアンテナ装置１０から選択書込みに係る電波を放射させ、選択書込みを実施し、ＲＦタグに識別ＩＤを付与する。そして、Ａｃｔ１１６において、制御部３１は、書込みが完了したことをＲＦタグからのレスポンスに基づき確認し、読取処理の場合と同様に処理結果画面５３を構成して表示部３７に表示させる。
【００５１】
ここで、選択書込みを実行した結果、処理指定情報指定の際に使用者が設定したＲＦタグの数よりも少ない、または多い数のＲＦタグに対し書込みが行われる場合がある。このとき、制御部３１は、設定した数よりも少ないＲＦタグに書込みが行われたときは図１２に示すような処理結果画面５７を構成して表示部３７に表示させ、ＲＦタグの移動または送信出力設定を大きくすることを使用者に促す。一方、制御部３１は、設定した数より多くのＲＦタグに書込みが行われたときには、図１３に示すような処理結果画面５９を構成して表示部３７に表示させ、送信出力設定を小さくすることを使用者に促す。
【００５２】
以上、第１の実施形態のリーダライタ１００は、アンテナ装置１０から放射される電波の送信出力を変化させることにより、一括読取と、選択通信の両方の処理を行うことができる。また、送信出力を制御することにより、電界強度が所定の閾値以上になる領域を標識部が示す領域（放射素子に設けられたスリット先端の近傍）とすることができるため、選択通信の際に、使用者が所望するＲＦタグとの通信をより確実に実行することができる。
【００５３】
（第２の実施形態）
第２の実施形態において、リーダライタ１００は、第１の実施形態にて説明した構成に加えて、図１４に示すようにアンテナ装置１０に装着して用いる、制限部材６０を備える。該制限部材６０をアンテナ装置１０に装着することにより、標識部１６が示す領域以外の領域からの電波の筐体外への放射を、標識部１６が示す領域からの電波の筐体外への放射よりも制限することができる。当該制限部材６０は、例えば、図１４に示すように、金属を材料として構成し、標識部１６が示す位置近傍に開口部６２を設けた成型体とすることができる。また、他の態様とすることももちろん可能であり、例えば装着時にアンテナ筐体外面と対向する面が電波吸収処理（例えば電波吸収材の貼付）が施されたプラスチックを材料として構成し、標識部１６が示す位置近傍に対応する位置のみ開口部を設けるか、未処理のプラスチックで構成する成型体とすることができる。
【００５４】
第２の実施形態において、制限部材６０は、アンテナ装置１０（アンテナ筐体１２）の外面から離脱させることにより、標識部１６が示す領域以外の領域からの筐体１２外への電波の放射を制限する位置から制限しない位置に退避可能である構成としている。しかしながらアンテナ装置１０からの制限部材６０の退避については、アンテナ筐体表面からの脱離に限定されず、他の態様とすることも可能である。例えば、制限部材６０をヒンジを介してアンテナ筐体１２に連結させ、電波放射を制限する位置から制限しない位置に移動可能とする構成としてもよい（本明細書において、退避とは、位置の移動も含む概念である）。
【００５５】
（その他の実施形態）
以上、本発明について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の実施形態とすることも可能である。
【００５６】
例えば、第１の実施形態において、アンテナ装置１０の放射素子１４５は矩形であるが、その輪郭線の一部が中央に向けて凹むように延びる切り欠き部が形成されている平板状である限り特に限定されず、他の形状とすることもできる。この場合、給電点４４は、切り欠き部１５先端の近傍にて電流が多く流れる位置、言い換えれば送信出力を調整したときに切り欠き部１５先端近傍にて電界強度が所定の閾値以上とすることができる位置に配置される。
【００５７】
また、第１の実施形態において、標識部１６は、アンテナ筐体１２の外面に印刷された楕円形の模様としているがこれに限定されるものではない。例えば、筐体１２外面にくぼみや突起を形成させたり、シールを貼り付けたりすることにより設けることができる。また、その形状も特に限定されず、例えば図１５に示すように矢印とすることができる。図１５においては、破線で表した部分が切り欠き部１５先端近傍に対応した位置となる。なお、この場合、矢印が示す領域において電界強度が閾値ｔ以上となっていればよく、矢印自体の部分の領域においては電波が閾値以上となっていなくともよい。
【００５８】
さらに、第１の実施形態において、送信出力を制御するための出力情報は、リーダライタ本体３０内のＲＯＭやＲＡＭにより構成される記憶部３１１に記憶されている。しかしながら、これに限定されず、外部機器の記憶部に記憶され、必要に応じてインターフェース部３９を介して制御部３１が取得するようにしてもよい。
【００５９】
さらにまた、第１の実施形態において、アンテナ装置１０（アンテナ筐体１２）とリーダライタ本体３０とは分離して構成されているが、２つの筐体（アンテナ筐体１２と、リーダライタ本体３０の筐体）が連結されたり、１つの筐体内部のそれぞれの区画に、パッチアンテナ１４とリーダライタ本体３０のハードウェアとが収納されたりするようにして、一体化されていてもよい。
【００６０】
さらにまた、第１の実施形態においては、予め記憶されている出力情報に基づき送信出力を設定しているが、使用者が入力部３５を介して送信出力を設定するようにしてもよい。
【００６１】
本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他の様々な形で実施することができる。そのため、前述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する全ての変形、様々な改良、代替および改質は、すべて本発明の範囲内のものである。
【符号の説明】
【００６２】
１０ アンテナ装置、１２ アンテナ筐体、１４ パッチアンテナ、１５ 切り欠き部、１６ 標識部、１９保持部材、３０ リーダライタ本体、３１ 制御部、３３ 無線部、３５ 入力部、３７ 表示部、４０ 同軸ケーブル、４４ 給電点、６０ 制限部材、１００ ＲＦタグリーダライタ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６３】
【特許文献１】特開２００７−１１０６１１号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の放射素子と、
前記放射素子を収容し、前記放射素子にて発生する電界の電界強度が最も高くなる領域に対応する位置に標識部を有するアンテナ筐体と、
を備えるＲＦタグ通信用アンテナ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＲＦタグ通信用アンテナ装置において、
前記放射素子には、所定形状の切り欠き部が形成されており、
前記放射素子にて発生する電界の電界強度が最も高くなる領域は、前記放射素子に形成されている前記切り欠き部の所定箇所に対応する領域であるＲＦタグ通信用アンテナ装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のＲＦタグ通信用アンテナ装置において、
前記切り欠き部は、前記放射素子の輪郭線の一部を中央に向けて凹ませるように延びるスリットであるＲＦタグ通信用アンテナ装置。
【請求項４】
請求項３のＲＦタグ通信用アンテナ装置において、
前記放射素子は、矩形状の平板の一辺に前記切り欠き部を形成したものであり、前記平板上の前記切り欠き部が延びる方向における略中央に位置し且つ前記平板上の前記切り欠き部が延びる方向と直交する方向において前記平板の中央位置とは異なる位置に位置する給電点を介して給電されるＲＦタグ通信用アンテナ装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のＲＦタグ通信用アンテナ装置と、
前記放射素子から放射される電波の送信出力を制御する送信出力制御部と、
を備えるＲＦタグリーダライタ。
【請求項６】
請求項５に記載のＲＦタグリーダライタにおいて、
前記送信出力制御部は、前記標識部が示す領域に位置するＲＦタグとのみ通信可能である送信出力での電波を放射させる第１の出力モードと、前記第１の出力モードよりも大きな送信出力での電波を放射させる第２の出力モードとを切り替え実行可能であるＲＦタグリーダライタ。
【請求項７】
請求項５または６に記載のＲＦタグリーダライタにおいて、
前記放射素子における前記標識部が示す領域以外の領域からの電波の前記筐体外への放射を、前記放射素子における前記標識部が示す領域からの電波の前記筐体外への放射よりも制限するとともに、前記標識部が示す領域以外の領域からの電波の前記筐体外への放射を制限する位置から制限しない位置に退避可能である制限部材をさらに備えるＲＦタグリーダライタ。
【請求項１】
平板状の放射素子と、
前記放射素子を収容し、前記放射素子にて発生する電界の電界強度が最も高くなる領域に対応する位置に標識部を有するアンテナ筐体と、
を備えるＲＦタグ通信用アンテナ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＲＦタグ通信用アンテナ装置において、
前記放射素子には、所定形状の切り欠き部が形成されており、
前記放射素子にて発生する電界の電界強度が最も高くなる領域は、前記放射素子に形成されている前記切り欠き部の所定箇所に対応する領域であるＲＦタグ通信用アンテナ装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のＲＦタグ通信用アンテナ装置において、
前記切り欠き部は、前記放射素子の輪郭線の一部を中央に向けて凹ませるように延びるスリットであるＲＦタグ通信用アンテナ装置。
【請求項４】
請求項３のＲＦタグ通信用アンテナ装置において、
前記放射素子は、矩形状の平板の一辺に前記切り欠き部を形成したものであり、前記平板上の前記切り欠き部が延びる方向における略中央に位置し且つ前記平板上の前記切り欠き部が延びる方向と直交する方向において前記平板の中央位置とは異なる位置に位置する給電点を介して給電されるＲＦタグ通信用アンテナ装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のＲＦタグ通信用アンテナ装置と、
前記放射素子から放射される電波の送信出力を制御する送信出力制御部と、
を備えるＲＦタグリーダライタ。
【請求項６】
請求項５に記載のＲＦタグリーダライタにおいて、
前記送信出力制御部は、前記標識部が示す領域に位置するＲＦタグとのみ通信可能である送信出力での電波を放射させる第１の出力モードと、前記第１の出力モードよりも大きな送信出力での電波を放射させる第２の出力モードとを切り替え実行可能であるＲＦタグリーダライタ。
【請求項７】
請求項５または６に記載のＲＦタグリーダライタにおいて、
前記放射素子における前記標識部が示す領域以外の領域からの電波の前記筐体外への放射を、前記放射素子における前記標識部が示す領域からの電波の前記筐体外への放射よりも制限するとともに、前記標識部が示す領域以外の領域からの電波の前記筐体外への放射を制限する位置から制限しない位置に退避可能である制限部材をさらに備えるＲＦタグリーダライタ。
【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】
【公開番号】特開２０１１−６６４９４（Ｐ２０１１−６６４９４Ａ）
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１３０８６（Ｐ２００９−２１３０８６）
【出願日】平成２１年９月１５日（２００９．９．１５）
【出願人】（０００００３５６２）東芝テック株式会社 (5,631)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１５日（２００９．９．１５）
【出願人】（０００００３５６２）東芝テック株式会社 (5,631)
【Ｆターム（参考）】
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