(57)【要約】【課題】ＩＣタグの交信距離の校正を簡易に行って、現場環境と交信範囲との整合をとり、交信範囲を表示する。【解決手段】予め、リーダライタ１の出力強度を最小にして、リーダライタ１とＩＣタグ３との距離を最大交信距離としたときのＩＣタグ３の最小動作電力Ｒｔｓと、そのときにリーダライタ１がＩＣタグ３から受信した応答波の受信電力である基準受信電力Ｒｒｗｓとを、予め実測しておく。次に、リーダライタの出力強度Ｐｒｗおよびアンテナ利得Ｇａｎｔを、式（４）に適用して、この出力強度Ｐｒｗのときの推定最大交信距離Ｄ’ｍａｘが算出される。また、受信電力Ｒｒｗと基準受信電力Ｒｒｗｓとを式（５）に適用して、補正距離ｄが算出される。そして、アンテナ２とＩＣタグ３との交信距離Ｄが、式（６）を用いて算出される。【選択図】 図４
2011123692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッシブ型ＩＣタグを読み取るリーダライタに備えられ、前記リーダライタの読み取り範囲を表示するＩＣタグ交信範囲表示装置であって、
前記パッシブ型ＩＣタグの最小動作電力Ｒｔｓおよび前記リーダライタのアンテナ利得Ｇａｎｔを記憶する記憶部と、
前記リーダライタの出力強度Ｐｒｗの設定値に対して、その設定された出力強度Ｐｒｗと、前記記憶部からアンテナ利得Ｇａｎｔおよび最小動作電力Ｒｔｓとを取得し、アンテナ利得Ｇａｎｔ、最小動作電力Ｒｔｓ、および前記リーダライタの使用時の出力強度Ｐｒｗを式（４）に適用して、前記リーダライタと前記パッシブ型ＩＣタグとの最大の交信距離である推定最大交信距離Ｄ’ｍａｘを算出する交信距離演算部と
を備えることを特徴とするＩＣタグ交信範囲表示装置。
【数３】
2011123692.tif 000008
ただし、ｃは光速、πは円周率、ｆは交信周波数である。
【請求項２】
前記ＩＣタグ交信範囲表示装置は、さらに、
前記アンテナ利得Ｇａｎｔの指向特性を角度ごとに前記記憶部に記憶しており、
前記交信距離演算部が、前記角度ごとのアンテナ利得Ｇａｎｔを前記式（４）に適用して、角度ごとの推定最大交信距離Ｄ’ｍａｘとして算出される交信範囲を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載のＩＣタグ交信範囲表示装置。
【請求項３】
前記ＩＣタグ交信範囲表示装置は、さらに、
前記パッシブ型ＩＣタグからの応答の受信電力Ｒｒｗを求める検波部と、
前記パッシブ型ＩＣタグが最小動作電力Ｒｔｓになっているときに、前記リーダライタが前記パッシブ型ＩＣタグからの応答を受信した受信電力を基準受信電力Ｒｒｗｓとして記憶する記憶部と、を備え、
前記交信距離演算部が、前記検波部によって求められた受信電力Ｒｒｗおよび前記基準受信電力Ｒｒｗｓを式（５）に適用して、補正距離ｄを算出し、前記推定最大交信距離Ｄ’ｍａｘおよび前記補正距離ｄを式（６）に適用して、前記リーダライタと前記読み取り対象のパッシブ型ＩＣタグとの交信距離Ｄを算出する
ことを特徴とする請求項１に記載のＩＣタグ交信範囲表示装置。
【数６】
2011123692.tif 000009
【請求項４】
前記ＩＣタグ交信範囲表示装置は、さらに、
前記読み取り対象のパッシブ型ＩＣタグを含む周辺を撮影する撮像部と、
前記撮像部によって撮影された画像と、前記交信範囲とを表示する表示部と、
前記撮像部によって撮影された画像の距離スケールと、前記算出された交信距離Ｄのスケールとを整合させて、前記撮像部によって撮影された画像と前記交信範囲とを合成して前記表示部に表示する画面表示処理部と
を備えることを特徴とする請求項３に記載のＩＣタグ交信範囲表示装置。
【請求項５】
前記ＩＣタグ交信範囲表示装置は、さらに、
前記リーダライタの出力強度が最小である最小出力強度Ｐｒｗｓのときに、前記読み取り対象のパッシブ型ＩＣタグとの交信距離が最大となる最大交信距離Ｄｍａｘの位置における前記パッシブ型ＩＣタグへの到達電力である最小動作電力Ｒｔｓを、前記最小出力強度Ｐｒｗｓ、前記アンテナ利得Ｇａｎｔ、および前記最大交信距離Ｄｍａｘを式（３）に適用して算出する
ことを特徴とする請求項１に記載のＩＣタグ交信範囲表示装置。
【数２】
2011123692.tif 000010
【請求項６】
前記最大交信距離Ｄｍａｘを、前記リーダライタと前記パッシブ型ＩＣタグとの間を所定の距離に設定して、交信成功回数をカウントし、前記所定の距離ごとに前記交信成功回数を交信の繰り返し回数で除算して求めた交信成功率が、前記所定の距離を徐々に遠くしていったときに、前記記憶部に予め記憶されている交信成功率の閾値を初めて下回る直前のその所定の距離として決定する処理部
を備えることを特徴とする請求項５に記載のＩＣタグ交信範囲表示装置。
【請求項７】
パッシブ型ＩＣタグを読み取るリーダライタに備えられ、前記リーダライタの読み取り範囲を表示するＩＣタグ交信範囲表示装置で用いられるＩＣタグ交信範囲表示方法であって、
前記ＩＣタグ交信範囲表示装置は、前記パッシブ型ＩＣタグの最小動作電力Ｒｔｓおよび前記リーダライタのアンテナ利得Ｇａｎｔを記憶する記憶部と、演算処理を行う交信距離演算部と、を備え、
前記交信距離演算部が、前記リーダライタの出力強度Ｐｒｗの設定値に対して、その設定された出力強度Ｐｒｗと、前記記憶部からアンテナ利得Ｇａｎｔおよび最小動作電力Ｒｔｓとを取得し、アンテナ利得Ｇａｎｔ、最小動作電力Ｒｔｓ、および前記リーダライタの使用時の出力強度Ｐｒｗを前記式（４）に適用して、前記リーダライタと前記パッシブ型ＩＣタグとの最大の交信距離である推定最大交信距離Ｄ’ｍａｘを算出する
ことを特徴とするＩＣタグ交信範囲表示方法。
【請求項８】
前記ＩＣタグ交信範囲表示装置は、さらに、前記アンテナ利得Ｇａｎｔの指向特性を角度ごとに前記記憶部に記憶しており、
前記交信距離演算部が、前記角度ごとのアンテナ利得Ｇａｎｔを前記式（４）に適用して、角度ごとの推定最大交信距離Ｄ’ｍａｘとして算出される交信範囲を算出する
ことを特徴とする請求項７に記載のＩＣタグ交信範囲表示方法。
【請求項９】
前記ＩＣタグ交信範囲表示装置は、さらに、前記パッシブ型ＩＣタグからの応答波の受信電力Ｒｒｗを求める検波部と、前記パッシブ型ＩＣタグが最小動作電力Ｒｔｓになっているときに、前記リーダライタが前記パッシブ型ＩＣタグからの応答波を受信した受信電力を基準受信電力Ｒｒｗｓとして記憶する記憶部と、を備え、
前記交信距離演算部が、前記検波部によって求められた受信電力Ｒｒｗおよび前記基準受信電力Ｒｒｗｓを前記式（５）に適用して、補正距離ｄを算出し、前記推定最大交信距離Ｄ’ｍａｘおよび前記補正距離ｄを前記式（６）に適用して、前記リーダライタと前記読み取り対象のパッシブ型ＩＣタグとの交信距離Ｄを算出する
ことを特徴とする請求項７に記載のＩＣタグ交信範囲表示方法。
【請求項１０】
前記ＩＣタグ交信範囲表示装置は、さらに、前記読み取り対象のパッシブ型ＩＣタグを含む周辺を撮影する撮像部と、前記撮像部によって撮影された画像と、前記交信範囲とを表示する表示部と、画面表示処理部とを備え、
前記画面表示処理部が、前記撮像部によって撮影された画像の距離スケールと、前記算出された交信距離Ｄのスケールとを整合させて、前記撮像部によって撮影された画像と前記交信範囲とを合成して前記表示部に表示する
ことを特徴とする請求項９に記載のＩＣタグ交信範囲表示方法。
【請求項１１】
前記ＩＣタグ交信範囲表示装置は、さらに、前記リーダライタの出力強度が最小である最小出力強度Ｐｒｗｓのときに、前記読み取り対象のパッシブ型ＩＣタグとの交信距離が最大となる最大交信距離Ｄｍａｘの位置における前記パッシブ型ＩＣタグへの到達電力である最小動作電力Ｒｔｓを、前記最小出力強度Ｐｒｗｓ、前記アンテナ利得Ｇａｎｔ、および前記最大交信距離Ｄｍａｘを前記式（３）に適用して算出する
ことを特徴とする請求項７に記載のＩＣタグ交信範囲表示方法。
【請求項１２】
前記ＩＣタグ交信範囲表示装置は、前記最大交信距離Ｄｍａｘを、前記リーダライタと前記パッシブ型ＩＣタグとの間を所定の距離に設定して、交信成功回数をカウントし、前記所定の距離ごとに前記交信成功回数を交信の繰り返し回数で除算して求めた交信成功率が、前記所定の距離を徐々に遠くしていったときに、前記記憶部に予め記憶されている交信成功率の閾値を初めて下回る直前のその所定の距離として決定する
ことを特徴とする請求項１１に記載のＩＣタグ交信範囲表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッシブ型ＩＣタグ（以降、ＩＣタグと称す。）の交信範囲を表示する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
リーダライタとＩＣタグとの交信（ＩＣタグの読み取り）ができるためには、リーダライタが、ＩＣタグに向かって電波を発射し、そのＩＣタグから返ってきた応答波を復調できる必要がある。すなわち、ＩＣタグに必要な電力が供給されない状態、例えば、リーダライタの出力が不足している場合や、ＩＣタグとリーダライタとの距離が遠すぎる場合には、交信ができなくなる。
【０００３】
交信範囲を表示するためには、リーダライタとＩＣタグとの間の交信距離が明らかになっている必要がある。一般的に、交信距離を理論計算によって算出しようとしても、ＩＣタグの応答性能が公開されておらず計算できないことが多い。もし公開されていても理論計算すると現実の交信距離よりずっと長い方向にズレて算出される傾向がある。そこで、特許文献１には、予めリーダライタの出力強度ごとにＩＣタグと交信可能な交信距離を実測しておき（すなわち、交信距離の校正を行っておき）、リーダライタの出力強度を変化させてＩＣタグと交信可能になる出力強度を測定し、その交信可能な出力強度を交信距離に換算して交信距離を求めることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−７１５１６号公報（段落００９４、図１４（ａ）参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
リーダライタを用いてＩＣタグの読み取りを行う実際の現場では、現場のどの範囲がＩＣタグと交信可能なのかをリーダライタのユーザに表示することによって、作業効率を向上させることができると考えられる。しかしながら、ＩＣタグの交信距離は、公開されていないことが多く、もし公開されていても特定のリーダライタにおいての交信距離を参考値として公開していることが多い。また、ＩＣタグの種類や型式によってまちまちであることが想定される。そこで、特許文献１のように、リーダライタの出力強度を変えつつＩＣタグの交信距離を実測することが考えられる。
【０００６】
しかし、実際の現場において、読み取り作業の前に、リーダライタの出力強度を変えつつ、ＩＣタグの交信距離を実測しているのでは、手間も時間も掛かってしまうという問題がある。また、前記問題とは別に、ＩＣタグの交信範囲を表示するためには、表示する範囲が、現場環境（物の配置等）のスケールと整合させる必要もある。
【０００７】
そこで、本発明では、ＩＣタグの交信距離を算出可能にするとともに、算出した交信距離と現場環境の距離との整合をとって、現場環境に応じた交信範囲を表示することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明は、まず、読み取り対象となるＩＣタグに対して、リーダライタの出力強度を最小にして、ＩＣタグとの最大の交信距離（最大交信距離）およびその最大交信距離のときにリーダライタがＩＣタグから受信する応答波の受信電力（以降、基準受信電力と称す。）を実測するとともに、その最大交信距離のときのＩＣタグへの到達電力（ＩＣタグが動作可能な最小動作電力；以降、最小動作電力と称す。）を計算により推定する。すなわち、最大交信距離と出力強度と最小動作電力との間の関係式は理論的に生成できるので、最大交信距離と出力強度とが分かれば、最小動作電力を推定することができる。次に、実際の現場でリーダライタの出力を使用したい出力強度に設定したとき、前記関係式にその出力強度と最小動作電力とを代入することによって、その出力強度に対応して推定される最大交信距離（推定最大交信距離）を算出する。そして、実際の現場でリーダライタが受信した受信電力から基準受信電力を減算した差分が、推定最大交信距離よりもＩＣタグがリーダライタに近くに位置していることに起因するものとして、その近くなった距離を補正距離として算出する。すなわち、リーダライタから読み取り対象のＩＣタグまでの交信距離は、推定最大交信距離から補正距離を減算して算出される。なお、交信範囲は、アンテナの正面だけでなく、アンテナの指向性を考慮して、算出される。また、現場環境を撮影した画像上で、その画像に写っているＩＣタグまでの画像上の距離と算出した交信距離とを整合させて、交信範囲を画像に合成表示する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ＩＣタグの交信距離の校正を簡易に行って、現場環境と交信範囲との整合をとり、交信範囲を表示することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態におけるリーダライタの適用例を示す図である。
【図２】出力強度と交信距離とＩＣタグへの到達電力との関係を示す図である。
【図３】（ａ）は、リーダライタの出力強度最小時の最大交信距離とＩＣタグへの到達電力（最小動作電力）との関係を示す図であり、（ｂ）は、最大交信距離の測定例を示す図である。
【図４】受信電力の増加分と補正距離との関係を示す図である。
【図５】アンテナ指向性を示す図である。
【図６】（ａ）は、アンテナの放射角度と利得の関係を示す図であり、（ｂ）は、交信範囲を示す図である。
【図７】ＩＣタグ交信範囲表示装置を含むリーダライタの構成の一例を示す図である。
【図８】ＩＣタグ交信範囲表示処理の流れを示す図である。
【図９】初期設定の処理の流れを示す図である。
【図１０】交信範囲表示の処理の流れを示す図である。
【図１１】読み取り対象のＩＣタグを含む周辺の画像の撮影状態の例を示す図である。
【図１２】ステップＳ１００６で表示される画像の例を示す図である。
【図１３】ステップＳ１０１１で表示される画像の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明を実施するための形態（以降、「本実施形態」と称す。）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
はじめに、本実施形態におけるＩＣタグ交信範囲表示装置を含むリーダライタの適用例について、図１を用いて説明する。リーダライタ１は、入力されたデータを変調して、アンテナ２を介して、電波を発射する。リーダライタ１は、その電波を受信したＩＣタグ３（パッシブ型ＩＣタグ）から応答波を受信して、その応答波に含まれるデータを取得する。リーダライタ１の電波に対してＩＣタグ３が応答できる範囲は、リーダライタ１の出力強度、アンテナ２の利得（指向性を含む）、およびＩＣタグ３の応答性能等に依存して、交信範囲４のように定まる。仮に、図１に示すように交信範囲４が表示された場合、リーダライタ１を使用するユーザは、その交信範囲４に入っているＩＣタグ３ａ，３ｂが、リーダライタ１と交信可能であることを知ることができる。
【００１３】
また、ユーザは、この交信範囲４の表示を見て、次に、どの場所に移動すれば、効率良く次の交信範囲４を設定できるかを推測することができる。例えば、図１に示すように、ユーザは、破線で示した位置に移動した場合、交信範囲４がオーバーラップするエリアをわずかにして、ＩＣタグ３ｃ，３ｄと交信可能になることを予測できる。仮に、交信範囲４の精度が粗かったとしても、交信範囲４が目安として分かる場合と分からない場合とでは、作業効率は大きく異なるものと推測できる。一般的に、ＩＣタグ３の応答性能は、メーカや型式によって異なるだけでなく、公開されていないため、交信範囲４のエリアを、ユーザは知ることができない。そこで、本実施形態では、この交信範囲４を表示する機能を備えたリーダライタ１について説明する。
【００１４】
＜フレームワーク＞
まず、アンテナ２とＩＣタグ３との交信距離Ｄを計算によって算出するための基本的な考え方について、図２を用いて説明する。リーダライタ１、アンテナ２、およびＩＣタグ３の組において、リーダライタ１の出力強度Ｐｒｗおよびアンテナ２のアンテナ利得Ｇａｎｔのときに、交信距離Ｄと、アンテナ２から交信距離Ｄだけ離れたＩＣタグ３に到達する到達電力Ｒｔとの関係は、式（１）のように表される。また、リーダライタ１の出力強度Ｐｒｗ、アンテナ２のアンテナ利得Ｇａｎｔ、および交信距離Ｄが分かっている場合に、到達電力Ｒｔを算出する場合には、式（１）を変形して、式（２）のように表される。
【数１】
2011123692.tif 000003
ここで、ｆは交信周波数、ｃは光速、πは円周率である。
【００１５】
次に、交信距離の校正を行う過程として、図３（ａ）に示すように、リーダライタ１の出力強度を最小にして（最小出力強度Ｐｒｗｓ）、ＩＣタグ３と実際に交信を行って、最大の交信距離（最大交信距離Ｄｍａｘ）およびリーダライタ１がＩＣタグ３から受信する応答波の受信電力（基準受信電力Ｒｒｗｓ）を実測する。このときの到達電力（最小動作電力Ｒｔｓ）は、式（２）に、最小出力強度Ｐｒｗｓ、最大交信距離Ｄｍａｘ、およびアンテナ利得Ｇａｎｔを代入して、式（３）のように表される。
【数２】
2011123692.tif 000004
また、図３（ａ）に示すように、リーダライタ１の出力強度が最小出力強度Ｐｒｗｓであって最大交信距離Ｄｍａｘのときに、リーダライタ１がＩＣタグ３から受信する応答波の電力を基準受信電力Ｒｒｗｓと表す。
【００１６】
最大交信距離の測定については、図３（ｂ）を用いて説明する。リーダライタ１の出力強度は、技術基準適合証明の試験や出荷検査等によって予め分かっている。そこで、リーダライタ１の出力強度を最小に設定して、図３（ｂ）に示すように、リーダライタ１に接続したアンテナ２から、ＩＣタグ３を、予め決めておいた交信距離の増加分ずつ遠ざけては、その位置において交信成功率（交信成功回数／試行回数の百分率）を実測する。なお、図３（ｂ）では、例として、交信距離の増加分を１０ｃｍずつとした場合を示している。また、図３（ｂ）では、ＩＣタグ３をリーダライタ１およびアンテナ２から遠ざけるように表しているが、リーダライタ１およびアンテナ２をＩＣタグ３から遠ざけるようにしてもよい。
【００１７】
図３（ｂ）に示す表には、測定結果の例を示している。表中では、交信距離（ｃｍ）が１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０と増加するにしたがって、交信成功率（％）は、１００，１００，１００，９０，４０，７０，６０となっている。ここで、最大交信距離Ｄｍａｘを、「安定的に交信できること」を指標として定義することとする。「安定的に交信できること」とは、交信距離を長くしていったときに、交信成功率が、予め決めておいた閾値を連続して上回る距離のことである。図３（ｂ）に示す表では、閾値を５０％とした場合、交信距離が１０ｃｍ〜４０ｃｍの間は、交信成功率が閾値５０％以上を保っている。しかし、交信距離が５０ｃｍのときに、交信成功率が４０％となって、閾値５０％を下回っている。したがって、最大交信距離Ｄｍａｘは４０ｃｍと決定される。なお、図３（ｂ）では、交信距離の増加分を１０ｃｍずつとしたが、これ以外の増加分であってもよい。また、閾値を５０％としたが、これ以外の値であってもよい。
【００１８】
一般的に、ＩＣタグ３をアンテナ２から遠ざけていくと、ＩＣタグ３が動作するのに必要な電力が不足して、動作できなくなる。図３（ｂ）に示すように、リーダライタ１の出力強度が最小出力強度Ｐｒｗｓの場合に、アンテナ２から最も遠く離れて、ＩＣタグ３が動作できる位置の距離を最大交信距離Ｄｍａｘとする。なお、リーダライタ１の出力強度を最小にして実測をする利点は、現場環境の影響によって読み取りができなくなるヌル点の発生を小さくすること、かつ、最大交信距離が短くなり、測定がスピーディに行えること、である。
【００１９】
次に、実際の現場では、リーダライタ１の出力を使用したい出力強度に設定して、ＩＣタグ３の読み取り作業が行われるので、その読み取り作業の過程における交信距離の算出について、図４を用いて説明する。図４に示すように、リーダライタ１の出力強度Ｐｒｗは、最小出力強度値Ｐｒｗｓ以上に設定される。この場合には、アンテナ２とＩＣタグ３との間の最大の交信可能な距離（推定最大交信距離Ｄ’ｍａｘ）は、式（１）に、出力強度Ｐｒｗ、アンテナ利得Ｇａｎｔ、および最小動作電力Ｒｔｓ（図３参照）を代入することによって算出され、式（４）のように表される。
【数３】
2011123692.tif 000005
【００２０】
通常、ＩＣタグ３の読み取りを行うときには、ＩＣタグ３は、推定最大交信距離Ｄ’ｍａｘに等しいかまたはアンテナ２により近い交信距離Ｄの場所に位置している。すなわち、Ｄ≦Ｄ’ｍａｘである。ここで、推定最大交信距離Ｄ’ｍａｘと交信距離Ｄとの差分（補正距離ｄ）は、ＩＣタグ３を発信源としたときの、図４に示す受信電力Ｒｒｗから図３に示す基準受信電力Ｒｒｗｓを減算した差分に対応するものとする。すなわち、補正距離ｄは式（５）のように表される。
【数４】
2011123692.tif 000006
【００２１】
したがって、図４における交信距離Ｄは、式（６）のように表され、式（４）の推定最大交信距離Ｄ’ｍａｘ、および式（５）の補正距離ｄを式（６）に代入することによって算出される。
【数５】
2011123692.tif 000007
【００２２】
以上より、実際の現場において、リーダライタ１の出力を使用したい出力強度に設定して、ＩＣタグ３の読み取り作業を行う場合、アンテナ２の正面方向の読み取り対象のＩＣタグ３までの交信距離を、式（６）を用いて算出することができる。
【００２３】
次に、アンテナ２から発射される電波は、広がりを持っているので、アンテナ２の正面方向以外の交信範囲の算出について、図５および図６を用いて説明する。図５に、リーダライタ１のアンテナ指向性の一例を示す。図５の横軸は、アンテナ２の正面方向を角度０度としたときの角度（度）を表し、縦軸は、利得（ｄＢ）を表す。利得は、角度０度のときを０（ｄＢ）として表現している。そして、利得の特性は、一般的に、角度０度のときが最も利得が大きく、角度の絶対値が大きくなるにしたがって、利得が低下する。
【００２４】
図６（ａ）は、アンテナ利得Ｇａｎｔを表形式で表したものである。そして、図６（ｂ）は、交信範囲を表している。すなわち、角度ごとに、式（４）を用いて推定最大交信距離Ｄ’ｍａｘを算出し、その推定最大交信距離Ｄ’ｍａｘから補正距離ｄを減算することによって、交信距離Ｄを算出する。そして、角度ごとに算出された交信距離Ｄの値を滑らかな曲線で結ぶことによって、交信範囲（図６（ｂ）のドットが付されているエリア）を定める。なお、図６（ａ）では、７つの角度を記載しているが、角度の数は、７以外であっても構わない。また、図６（ａ）に記載した角度以外の角度を用いても構わない。
【００２５】
以上より、実際の現場において、リーダライタ１の出力を使用したい出力強度に設定して、ＩＣタグ３の読み取り作業を行う場合、リーダライタ１の交信範囲を算出することができる。
【００２６】
＜ＩＣタグ交信範囲表示装置を含むリーダライタの構成＞
次に、本実施形態におけるＩＣタグ交信範囲表示装置を含むリーダライタ１（以降、単に、リーダライタ１と称す。）の構成について、図７を用いて説明する（適宜図１参照）。リーダライタ１は、ＩＣタグ３を読み取る基本動作として、送信系ではデータ入力を変調する変調部２３、所定の周波数に変換する送信系ＲＦ（Radio Frequency）回路部２２、送信系ＲＦ回路部２２の出力をサーキュレータ（または方向性結合器）２１からアンテナ２に送出し、またＩＣタグからの応答波を受ける受信系では、アンテナ２が受信した信号を受信系ＲＦ回路部２４に出力するサーキュレータ（または方向性結合器）２１、サーキュレータ（または方向性結合器）２１から出力された信号を所定の周波数に変換する受信系ＲＦ回路部２４、および受信系ＲＦ回路部２４から出力される信号を復調して識別データを出力する復調部２５を備える。
【００２７】
さらに、本実施形態では、リーダライタ１が交信範囲４を算出して、現場で撮影した画像にその交信範囲４を合成して表示するためのＩＣタグ交信範囲表示装置５の構成として、検波部２６、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換部２７、処理部３０、撮像部４０、および表示部５０を備える。検波部２６は、受信電力を求める。Ａ／Ｄ変換部２７は、検波部２６のアナログ信号をディジタル信号に変換する。
【００２８】
処理部３０は、制御回路部３１、交信距離演算部３２、画面表示処理部３３、および記憶部３４を備える。処理部３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）および主記憶装置に相当する。制御回路部３１は、処理部３０内の各部３２，３３の処理制御、および撮像部４０および表示部５０の制御を司る。交信距離演算部３２は、Ａ／Ｄ変換部２７の出力を受け付け、前記した式（１）〜式（６）の演算を含む交信範囲の演算を実行する。画面表示処理部３３は、撮像部４０によって撮影された画像と交信距離演算部３２の演算結果である交信範囲とを合成して表示部５０に出力する。記憶部３４は、Ａ／Ｄ変換部２７の出力、撮像部４０が撮影した画像、交信距離演算部３２の演算結果等を記憶する。
【００２９】
撮像部４０は、読み取り対象のＩＣタグ３を含む周囲の読み取り現場を撮影し、画像を生成する。なお、撮像部４０が生成した画像は、制御回路部３１を介して記憶部３４に記憶される。
表示部５０は、画面表示処理部３３によって生成された画像データを表示する。
【００３０】
次に、リーダライタ１の処理の流れについて、図８〜図１０を用いて説明する。図８に示すように、リーダライタ１における処理は、大きく初期設定の処理（ステップＳ８０１）および交信範囲表示の処理（ステップＳ８０２）の２ステップに分けられる。それらのステップの詳細については後記するが、初期設定の処理（ステップＳ８０１）では、図３（ａ）に示す最小出力強度Ｐｒｗｓ、最大交信距離Ｄｍａｘ、およびＩＣタグ３の最小動作電力Ｒｔｓの間の関係を明らかにする。そして、交信範囲表示の処理（ステップＳ８０２）では、図４に示す、推定最大交信距離Ｄ’ｍａｘ、補正距離ｄ、および交信距離Ｄを算出する。また、ステップＳ８０２では、後記するように、算出した交信距離Ｄに基づいて、読み取り対象となるＩＣタグの周辺を撮影した画像に交信範囲（交信可能な範囲）を合成して表示する処理が行われる。
【００３１】
次に、図９を用いて、リーダライタ１の初期設定の処理の詳細について説明する（適宜図３，７参照）。ステップＳ９０１では、リーダライタ１の処理部３０は、表示部５０に表示した設定メニューから、ユーザによって操作された「初期設定の処理」の選択を受け付ける。ステップＳ９０２では、リーダライタ１の処理部３０は、図３（ｂ）を用いて説明した最大交信距離の測定用の初期値の入力を受け付ける。具体的には、図３（ｂ）を用いて説明した最大交信距離の測定において、測定開始の交信距離、すなわち、最初にＩＣタグ３をセットする交信距離を受け付ける。また、交信成功率を算出するために、交信成否測定の繰返し回数を受け付ける。また、図３（ｂ）では交信距離の増加幅を１０ｃｍキザミとして説明したが、この交信距離の増加幅を受け付ける。
【００３２】
ステップＳ９０３では、リーダライタ１の処理部３０は、最小出力設定を受け付ける。ステップＳ９０４では、リーダライタ１は、アンテナ２の前方の所定の距離に設置されたＩＣタグ３に電波を発射し、交信成功回数をカウントするとともに、リーダライタ１の検波部２６において求めた受信電力を取得し、そのカウントした交信成功回数および取得した受信電力を記憶部３４に記憶する。そして、ステップＳ９０５では、交信成否測定が繰返し回数まで実行されたか否かが判定される。繰返し回数まで実行されていない場合（ステップＳ９０５でＮｏ）、処理はステップＳ９０４へ戻る。また、繰り返し回数まで実行された場合（ステップＳ９０５でＹｅｓ）、処理はステップＳ９０６へ進む。
【００３３】
ステップＳ９０６では、処理部３０は、記憶部３４に記憶した交信成功回数を繰返し回数で除算して交信成功率を算出し、その交信成功率が閾値以上か否かを判定する。交信成功率が閾値以上の場合（ステップＳ９０６でＹｅｓ）、ステップＳ９０７では、処理部３０は、現在の交信距離を最大交信距離として記憶部３４に記憶するとともに、ステップＳ９０４において記憶部３４に記憶しておいたリーダライタ１の受信電力の平均値を算出して、その受信電力の平均値を基準受信電力として記憶部３４に記憶する。なお、処理部３０は、基準受信電力を記憶した後、個々に測定されたリーダライタ１の受信電力を削除する。そして、ステップＳ９０８では、処理部３０は、ＩＣタグ３とリーダライタ１との交信距離が、交信距離の増加分だけ遠くに変更する指示を表示部５０に表示し、ユーザに交信距離の変更を指示する。そして、処理は、ステップＳ９０４へ戻る。
【００３４】
また、交信成功率が閾値未満の場合（ステップＳ９０６でＮｏ）、ステップＳ９０９では、交信距離演算部３２が、ステップＳ９０７において記憶部３４に記憶した最大交信距離を式（３）に適用して、ＩＣタグ３の最小動作電力Ｒｔｓを算出し、記憶部３４に記憶する。ステップＳ９０９を終了したとき、初期設定の処理は終了する。
【００３５】
次に、交信範囲表示の処理の詳細について、図１０を用いて説明する（適宜図７参照）。ステップＳ１００１では、リーダライタ１の処理部３０は、表示部５０に表示した設定メニューから、ユーザによって操作された「交信範囲表示の処理」の選択を受け付ける。ステップＳ１００２では、リーダライタ１の処理部３０は、ユーザによって操作されるリーダライタ１の出力設定を受け付ける。ステップＳ１００３では、交信距離演算部３２は、記憶部３４に記憶してある最大交信距離および基準受信電力を読み出す。ステップＳ１００４では、交信距離演算部３２は、式（４）を用いて、リーダライタ１の出力値に対応する推定最大交信距離Ｄ’ｍａｘを、角度ごとに算出する。
【００３６】
ステップＳ１００５では、処理部３０は、読み取り対象のＩＣタグ３を含む周辺の画像の撮影を指示するメッセージを表示部５０に表示し、そのメッセージに応じてユーザによって撮像部４０を介して撮影された画像を記憶部３４に記憶する。ここで、読み取り対象のＩＣタグ３を含む周辺の画像の撮影の状態の一例について、図１１を用いて説明する。リーダライタ１とＩＣタグ３との間の交信距離Ｄを、撮影画像で表現できるようにするために、撮像部４０の向きを斜め下向きにしてリーダライタ１に装着し、アンテナ２の真下が撮影画像の縁になるようにする。そして、撮像部４０の画角（画角の境界を破線表示）には９０度以上のものを用いることによって、ＩＣタグ３を含む周辺の画像を撮影することができる。
【００３７】
図１０に戻って、ステップＳ１００６では、画面表示処理部３３が、表示部５０にカーソルを表示し、図示しないカーソル操作部によってカーソルを操作し（例えば、トラックボールやジョグダイヤル等）、撮影した画像内の読み取り対象のＩＣタグ３に合わせたカーソルの座標を取得する。ここで、ステップＳ１００６の詳細について、図１２を用いて説明する。図１２に示すように、画面表示処理部３３がカーソル６０を画面中央に表示する。そして、ユーザがカーソルを操作して、ＩＣタグ３にカーソルを移動させ、その位置でクリックすると、画面表示処理部３３が、クリックされたカーソルの座標を読み取る。
【００３８】
図１０に戻って、ステップＳ１００７では、リーダライタ１から、画像内でカーソルを合わせたＩＣタグ３に向けて電波を発射する。ステップＳ１００８では、交信距離演算部３２は、リーダライタ１の検波部２６において求めた受信電力を取得し、その取得した受信電力を記憶部３４に記憶する。ステップＳ１００９では、交信距離演算部３２は、ステップＳ１００８において取得した受信電力と基準受信電力とを式（５）に適用して補正距離を算出し、その補正距離とステップＳ１００４において算出した推定最大交信距離とを式（６）に適用して交信距離を算出する。
【００３９】
ステップＳ１０１０では、画面表示処理部３３は、画像の表示スケールと交信距離とを整合する。この整合の方法については、後記する。そして、ステップＳ１０１１では、画面表示処理部３３は、画像に交信範囲を合成して表示部５０に表示する。表示の具体例を、図１３に示す。図１３には、アンテナ２の位置を表す点と、ＩＣタグ３と、交信範囲４とが表示される。
【００４０】
ここで、画像の表示スケールと交信距離との整合の方法について、図１３を用いて説明する。画像上の交信距離は、アンテナ２の点とＩＣタグ３との距離で表される。例えば、図１３の破線が正方形の目盛を表しているものとして、例えば、目盛を１とする画像上の交信距離は、ピタゴラスの定理より算出でき、√（１２＋５．５２）＝５．５９となる。そして、実際の交信距離は、ステップＳ１００９で算出された交信距離Ｄであるので、表示の縮尺率αは、５．５９／Ｄとなる。すなわち、角度ごとの推定最大交信距離に対しても、表示の縮尺率αを乗算して、画像上の交信範囲を算出することができる。
【００４１】
以上、実施形態では、初期設定の過程において、交信範囲を算出するときのキーとなるＩＣタグ３の最小動作電力Ｒｔｓを算出する。具体的には、リーダライタ１とＩＣタグ３との間で、リーダライタ１の出力強度を最小にして、最大交信距離Ｄｍａｘを実測し、実測によって求めた最大交信距離Ｄｍａｘ、リーダライタ１の最小出力強度Ｐｒｗｓ、アンテナ利得Ｇａｎｔを式（３）に適用することによって、ＩＣタグ３の最小動作電力Ｒｔｓを求める。また、最大交信距離ＤｍａｘのときにＩＣタグ３から受信するリーダライタ１の受信電力を基準受信電力Ｒｒｗｓとして実測しておく。
【００４２】
次に、交信範囲表示の処理の過程において、リーダライタ１の出力を使用する出力強度Ｐｒｗに設定したとき、最小動作電力Ｒｔｓ、リーダライタ１の出力強度Ｐｒｗ、およびアンテナ利得Ｇａｎｔを式（４）に適用することによって、推定最大交信距離Ｄ’ｍａｘを算出する。また、交信範囲を算出するためには、アンテナの指向性を考慮する必要があり、角度ごとのアンテナ利得Ｇａｎｔを式（４）に適用して角度ごとの推定最大交信距離Ｄ’ｍａｘを算出し、交信範囲を形成する。
【００４３】
また、読み取り対象となるＩＣタグ３を含む画像を撮影して、その撮影した画像上に交信範囲を合成して表示するために、ＩＣタグ３までの画像上の距離と交信距離Ｄとの整合をとる。この際、交信距離Ｄは、推定最大交信距離Ｄ’ｍａｘから、リーダライタ１が受信した受信電力Ｒｒｗと基準受信電力Ｒｒｗｓとを式（５）に適用することによって算出される補正距離ｄを減算することによって算出される。そして、この交信距離Ｄと、画像上のＩＣタグ３までの距離との縮尺率を算出して、この縮尺率を推定最大交信距離Ｄ’ｍａｘに乗算することによって、画像上の距離と交信距離Ｄとの整合をとる。最終的には、リーダライタ１は、撮影した画像と交信範囲を合成して、表示部５０に表示する。
【００４４】
このように、リーダライタ１の出力を最小出力強度にしたケースだけにおいて実測すれば、ＩＣタグ３の最小動作電力Ｒｔｓを算出することができ、その算出した最小動作電力Ｒｔｓを用いて、任意の出力強度における交信範囲を算出することができる。すなわち、特許文献１に記載のように、出力強度ごとに交信距離を実測する手間を低減することができ、ＩＣタグの交信距離の校正を簡易に行うことができるようになる。また、現場環境を撮影した画像と交信範囲とのスケールの整合をとることによって、現場環境を撮影した画像上に交信範囲を表示することが可能となる。
【００４５】
なお、図７では、ＩＣタグ交信範囲表示装置５は、リーダライタ１に内蔵されるように記載したが、外付けであっても構わない。また、実施形態では、交信範囲４を画像上に表示するように記載したが、読み取り対象のＩＣタグ３までの交信距離Ｄおよび推定最大交信距離Ｄ’ｍａｘを数値で表示部５０に表示しても構わない。また、最小動作電力Ｒｔｓを求めるときに、リーダライタ１の出力強度を最小に設定したが、これに限られなくてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１    リーダライタ
２    アンテナ
３    ＩＣタグ
４    交信範囲
５    ＩＣタグ交信範囲表示装置
２６  検波部
２７  Ａ／Ｄ変換部
３０  処理部
３１  制御回路部
３２  交信距離演算部
３３  画面表示処理部
３４  記憶部
４０  撮像部
５０  表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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