(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号をアンテナに供給して測距用電波を生成し、前記測距用電波を第１のターゲットおよび第２のターゲットに送信する電波送信部と、
前記第１のターゲットが第１の反射率で前記測距用電波を反射して生成する第１の反射波と前記第２のターゲットが前記測距用電波を反射して生成する第２の反射波との第１の合成反射波を前記アンテナで受信して第１の受信信号を生成し、前記第１のターゲットが前記第１の反射率とは異なる第２の反射率で前記測距用電波を反射して生成する第３の反射波と前記第２のターゲットが前記測距用電波を反射して生成する第４の反射波との第２の合成反射波を前記アンテナで受信して第２の受信信号を生成する電波受信部と、
前記第１の受信信号と前記第２の受信信号とに基づいて、前記第１の受信信号中の前記第１の反射波に対応する信号成分と前記送信信号との位相差を求める位相差算出部とを有し、
前記位相差算出部が求めた前記位相差に対応する距離を算出する
距離測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の距離測定装置において、
前記位相差算出部は、前記第１の受信信号および前記第２の受信信号の振幅と、前記第１の受信信号と前記送信信号との第１の位相差と、前記第２の受信信号と前記送信信号との第２の位相差に基づいて、前記信号成分と前記送信信号との前記位相差を求めることを
特徴とする距離測定装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の距離測定装置において、
前記位相差算出部が求めた前記位相差に対応する前記距離を算出する距離算出部を有することを
特徴とする距離測定装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の距離測定装置において、
更に、複数のターゲットに前記測距用電波を送信し、
前記複数のターゲットから第３のターゲットを順次選択し、選択した前記第３のターゲットを前記第１のターゲットとして、前記位相差を順次求めることを
特徴とする距離測定装置。
【請求項５】
それぞれのＩＣタグが、受信したコマンドに含まれる識別子が割り当てられた識別子に一致する場合に、前記コマンドに含まれる測距用電波の変調回数に従って、前記測距用電波を第１の反射率で反射しその後第１の反射率とは異なる第２の反射率で前記測距用電波を反射することを周期的に繰り返す回路を有する
複数のＩＣタグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣタグの距離測定装置およびＩＣタグに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣタグは、自身の識別コードなどの情報が記録されたＩＣ（integrated circuit）とアンテナとを有し、電波を使ってリーダ/ライタ（reader/writer、以下Ｒ／Ｗと呼ぶ）と情報の送受信を行う装置である。ＩＣタグは、通常、商品等の物に装着され、装着された物の管理に用いられる。近年、ＩＣタグとＲ／Ｗの距離を測定することで、ＩＣタグを物の管理以外にも用いるという提案がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１０７７９２号公報
【特許文献２】特開２００１−９２８８５号公報
【特許文献３】特表２００２−５２５６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のICタグの距離測定方法は、例えば、Ｒ／Ｗが送信した電波の強度をＩＣタグが測定し、その強度からＩＣタグとＲ／Ｗの間の距離を特定するというものである。従って、従来の距離測定方法には、距離測定の精度が低いという問題があった。本発明は、このような問題を解決することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の問題を解決するために、本装置の一観点によれば、送信信号をアンテナに供給して測距用電波を生成し、前記測距用電波をターゲットＩＣタグおよび他のＩＣタグに送信する電波送信部と、前記ターゲットＩＣタグが第１の反射率で前記測距用電波を反射して生成する第１の反射波と前記他のＩＣタグが前記測距用電波を反射して生成する第２の反射波との第１の合成反射波を前記アンテナで受信して第１の受信信号を生成し、前記ターゲットＩＣタグが前記第１の反射率とは異なる第２の反射率で前記測距用電波を反射して生成する第３の反射波と前記他のＩＣタグが前記測距用電波を反射して生成する第４の反射波との第２の合成反射波を前記アンテナで受信して第２の受信信号を生成する電波受信部と、前記第１の受信信号と前記第２の受信信号とに基づいて、前記第１の受信信号中の前記第１の反射波に対応する信号成分と前記送信信号との位相差を求める位相差算出部とを有するＩＣタグの距離測定装置が提供される。 
【発明の効果】
【０００６】
本実施の形態によれば、距離測定装置とＩＣタグとの間の距離を高い精度で測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態１の距離測定装置の構成および動作を説明する図である（その１）。
【図２】実施の形態１の距離測定装置の構成および動作を説明する図である（その２）。
【図３】実施の形態１の距離測定装置の構成および動作を説明する図である（その３）。
【図４】実施の形態２の距離測定装置の構成図である。
【図５】振幅検出器の回路図の一例である。
【図６】ターゲットＩＣタグおよび他のＩＣタグの構成を説明する構成図である。
【図７】実施の形態２の距離測定装置の動作を説明するフローチャートである。
【図８】実施の形態２の距離測定装置が送信するコマンド信号の一例を説明する図である。
【図９】振幅検出器の出力の時間変化を説明する図である。
【図１０】ＩＣタグの動作を説明する等価回路図である。
【図１１】距離測定システムの一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。尚、図面が異なっても対応する部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
【０００９】
（実施の形態１）
図１〜３は、本実施の形態の距離測定装置２の構成および動作を説明する図である。本距離測定装置２は、図１に示すように、電波送信部４、電波受信部６、および位相差算出部８を有している。
【００１０】
電波送信部４は、発振器１０、電波送信回路１２、およびアンテナ１４を有している。発振器１０は、所定の周波数（例えば、１ＧＨｚ）の送信信号を生成し、電波送信回路１２に供給する。電波送信回路１２はこの送信信号を増幅して、アンテナ１４に供給する。アンテナ１４に供給された送信信号は測距用電波１６を生成し、この測距用電波１６は、ターゲットＩＣタグ１８（距離測定対象のＩＣタグ）および他のＩＣタグ２０に送信される。
【００１１】
図２に示すように、ターゲットＩＣタグ１８は、受信した測距用電波１６を第１の反射率で反射して第１の反射波２２を生成する。一方、他のＩＣタグ２０は測距用電波１６を所定の反射率（例えば、第１の反射率）で反射して、第２の反射波２４を生成する。第１の反射波２２と第２の反射波２４は、重なり合って第１の合成反射波２６になる。
【００１２】
更に、図３に示すように、ターゲットＩＣタグ１８は、第１の反射率とは異なる第２の反射率（例えば、第１の反射率の２５％の反射率）で測距用電波１６を反射して第３の反射波２８を生成する。同様に、他のＩＣタグ２０は、測距用電波１６を上記所定の反射率で反射して第４の反射波３０を生成する。第３の反射波２８と第４の反射波３０は重なり合って、第２の合成反射波３２になる。
【００１３】
図２に示すように、電波受信部６は、アンテナ１４と電波受信回路２２とを有している。アンテナ１４は、第１の合成反射波２６を受信して、第１の受信信号を生成する。生成された第１の受信信号は、電波受信回路２２に供給され増幅される。同様に、アンテナ１４は、図３に示すように、第２の合成反射波３２を受信して、第２の受信信号を生成する。生成された第２の受信信号は、電波受信回路２２に供給され増幅される。
【００１４】
位相差算出部８は、増幅された第１の受信信号および増幅された第２の受信信号に基づいて、第１の受信信号中の第１の反射波に対応する信号成分と送信信号との位相差を求める。この位相差は、アンテナ１４とターゲットＩＣタグ１８との間の距離に対応している。
【００１５】
ところで、発振器１０の生成する送信信号Ｓ０（ｔ）は、次式で表すことができる。
【００１６】
【数１】
0005834409.tif 000002
【００１７】
ここで、Ａは、振幅である。ωは、角振動数である。ｔは、時刻である。
【００１８】
一方、第１の合成反射波２６に対応する第１の受信信号Ｓ１（ｔ）は、次式で表すことができる。
【００１９】
【数２】
0005834409.tif 000003
【００２０】
ここで、式（２）の右辺第１項は、第１の反射波２２に対応する信号成分である。Ｒ１およびφ１は、この信号成分の振幅および位相（送信信号との位相差）である。式（２）の右辺第２項は、第２の反射波２４に対応する信号成分である。Ｒ２およびφ２は、第２の反射波２４に対応する信号成分の振幅および位相（送信信号との位相差）である。
【００２１】
同様に、第２の合成反射波３２に対応する第２の受信信号Ｓ２（ｔ）は、次式で表すことができる。
【００２２】
【数３】
0005834409.tif 000004
【００２３】
ここで、式（３）の右辺第１項は、第３の反射波２８に対応する信号成分である。Ｒ３およびφ３は、この信号成分の振幅および位相（送信信号との位相差）である。式（３）の右辺第２項は、第４の反射波３０に対応する信号成分である。Ｒ４およびφ４は、この信号成分の振幅および位相（送信信号との位相差）である。
【００２４】
今、距離測定の間、距離測定装置２、ターゲットＩＣタグ１８、および他のＩＣタグ２０は動かないものとするとする。すると、各信号成分の位相と振幅の間には、次の関係式が成立する。
【００２５】
【数４】
0005834409.tif 000005
【００２６】
ターゲットＩＣタグ１８は、第１の反射率で測距用電波を反射して第１の反射波を生成し、第２の反射率で測距用電波を反射して第３の反射波を生成する。従って、第１の反射波に対応する信号成分の振幅Ｒ１と第２の反射波に対応する信号成分の振幅Ｒ３とは、等しくはならない。
【００２７】
一方、他のＩＣターゲット２０は所定の反射率（一定値）で測距用電波を反射して、第２の反射波および第４の反射波を生成する。従って、第３の反射波に対応する信号成分の振幅Ｒ２と第４の反射波に対応する信号成分の振幅Ｒ４は等しくなる。
【００２８】
上述したように、距離測定の間、ターゲットＩＣタグ１８および距離測定装置２は動かないので、両装置の間隔は一定である。従って、φ１＝φ３となる。同様に、距離測定の間、他のＩＣタグ１８と距離測定装置２も動かないので、φ２＝φ４である。
【００２９】
従って、第１の受信信号Ｓ１（ｔ）と第２の受信信号Ｓ２（ｔ）の差分を求めることで、ターゲットＩＣタグ１８からの反射波に対応する信号だけを抽出することができる。
【００３０】
但し、第１の受信信号Ｓ１（ｔ）と第２の受信信号Ｓ２（ｔ）は、別々の時間に受信される。例えば、第１の受信信号Ｓ１（ｔ）は、受信期間［ｔ１,ｔ１＋Δｔ］で受信される。一方、第２の受信信号Ｓ２（ｔ）は、受信期間［ｔ２,ｔ２＋Δｔ］で受信される（ｔ１とｔ２は異なる。）。従って、両信号の受信期間が重なるように、一方の受信期間の原点を（２π／ω）の整数倍ずらしてから、第１の受信信号Ｓ１（ｔ）と第２の受信信号Ｓ２（ｔ）の差分を求める。もっともこの様にしても、計算結果は、Ｓ１（ｔ）−Ｓ２（ｔ）と変わらない。従って、以後、このように一方の受信時間ｔの原点をずらして得られる受信信号の差分（例えば、Ｓ１（ｔ）−Ｓ２（ｔ−２πｎ／ω）；ｎは整数）を、Ｓ１（ｔ）−Ｓ２（ｔ）で表すこととする。
【００３１】
【数５】
0005834409.tif 000006
【００３２】
式（５）は、このようにして得られる第１の受信信号Ｓ１（ｔ）と第２の受信信号Ｓ２（ｔ）の差分（以下、演算信号と呼ぶ）である。式（５）は、演算信号が、第１の受信信号Ｓ１（ｔ）中の第１の反射波２８に対応する信号成分R1sin(ωt1+φ１)と同じ位相を有することを示している。この位相φ１は、次式で表すことができる。
【００３３】
【数６】
0005834409.tif 000007
【００３４】
ここで、ｄは、ターゲットＩＣタグ１８と距離測定装置２（正確には、アンテナ１４）との間の距離である。λは、測距用電波の波長（＝２πｃ／ω、ｃは光速）である。尚、φ１の単位は、ｒａｄである。
【００３５】
式（６）から明らかなように、位相φ１は、ターゲットＩＣタグ１８と距離測定装置２の間の距離ｄに対応している。従って、位相φ１が分かれば、ターゲットＩＣタグ１８と距離測定装置２との間の距離ｄを算出することができる。距離ｄの算出には、次式が用いられる。
【００３６】
【数７】
0005834409.tif 000008
【００３７】
式（７）には、位相φ１の単位が（rad）の場合の算出式と、位相φ１の単位が度（°）の場合の算出式とが示されている。
【００３８】
位相φ１が９０°で送信信号の周波数ｆが１ＧＨｚの場合、距離ｄは、式（７）より３.７５ｃｍである。ここで、位相φ１の測定精度は、数度程度である。従って、距離ｄの測定精度は、１ｍｍ程度である。
【００３９】
距離測定装置２は、測距用電波１６の反射波が生成する受信信号と送信信号の位相差に基づいて、ターゲットＩＣタグ１８までの距離を測定する。このため、他のＩＣタグ２０や電波反射体からの反射波が受信電波に混在すると、距離測定の障害になる。しかし、本実施の形態の距離測定装置２は、第１の受信信号Ｓ１（ｔと第２の受信信号Ｓ２（ｔ）の差分を求めることで、このような問題を解決している。
【００４０】
ところで、送信信号の周波数が低い場合には、第１の受信信号Ｓ１（ｔ）および第２の受信信号Ｓ２（ｔ）をそれぞれアナログ・デジタル変換して、演算信号（＝Ｓ１（ｔ）−Ｓ２（ｔ））を求めることは容易である。しかし、送信信号の周波数ｆを高くして距離ｄの測定精度を高くしようとすると、受信信号のアナログ・デジタル変換は困難になる。
【００４１】
そこで、本実施の形態では、第１の受信信号Ｓ１（ｔ）および第２の受信信号Ｓ２（ｔ）それぞれの振幅および位相を測定し、これらの測定値に基づいて、演算信号の位相φ１を算出する。
【００４２】
【数８】
0005834409.tif 000009
【００４３】
【数９】
0005834409.tif 000010
【００４４】
式（８）は、第１の受信信号Ｓ１（ｔ）を、送信信号の位相差θ１を用いて表した式である。Ｐ１は、第１の受信信号Ｓ１（ｔ）の振幅である。同様に、式（９）は、第２の受信信号Ｓ２（ｔ）を、送信信号の位相差θ２を用いて表した式である。Ｐ２は、第２の受信信号Ｓ２（ｔ）の振幅である。
【００４５】
式（８）および（９）を用いると、演算信号は次式のように表すことができる。
【００４６】
【数１０】
0005834409.tif 000011
【００４７】
ここで、Ｐｃａｌおよびθｃａｌは、次式により算出されるパラメータである。
【００４８】
【数１１】
0005834409.tif 000012
【００４９】
【数１２】
0005834409.tif 000013
【００５０】
本実施の形態の位相算出部８は、まず、第１の受信信号Ｓ１（ｔ）の振幅Ｐ１および位相θ１を測定する。更に、位相算出部８は、第２の受信信号Ｓ２（ｔ）の振幅Ｐ２および位相θ２を測定する。
【００５１】
その後、位相算出部８は、式（１２）に基づいて、演算信号の位相θｃａｌを算出する。この位相θｃａｌは、上述したように、ターゲットＩＣタグ１８までの距離に対応している。
【００５２】
ところで、受信信号の振幅と位相の測定は、高周波帯（例えば、ＧＨ帯）においても容易である。従って、距離測定装置２によれば、ターゲットＩＣタグ１８までの距離の測定精度を高くすることができる。
【００５３】
因みに、演算信号の位相は、第１の反射波２２に対応する受信信号の位相であると同時に、第３の反射波２８に対応する信号成分と送信信号との位相差でもある。従って、位相差算出部８は、増幅された第１の受信信号Ｓ１（ｔ）および第２の受信信号Ｓ２（ｔ）に基づいて、第２の受信信号中の第２の反射波２８に対応する信号成分と送信信号との位相差を求める装置でもある。
【００５４】
（実施の形態２）
（１）構成
図４は、本実施の形態の距離測定装置２ａの構成図である。本距離測定装置２ａは、例えば、携帯端末に設けられるＲ／Ｗである。
【００５５】
距離測定装置２ａは、図４に示しように、発振器１０、プロセッサ３４、受信側フィルタ３６ａ、送信側直交ミキサ３８ａ、送信側増幅器４０ａ、サーキュレータ４２、およびアンテナ１４を有している。発振器１０およびアンテナ１４は、それぞれ実施の形態１の発振器およびアンテナと同じ機能を有している。プロセッサ３４、送信側フィルタ３６ａ、送信側直交ミキサ３８ａ、送信側増幅器４０ａ、およびサーキュレータ４２は、実施の形態１の電波送信回路１２として機能する。プロセッサ３４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とメモリとを有している。このメモリには、以下に説明する機能をＣＰＵに実現させるためのプログラムが記録されている。また、このメモリは、ＣＰＵが行う演算に用いられる。
【００５６】
また、距離測定装置２ａは、受信側増幅器４０ｂ、振幅検出器４４、および位相比較器４６を有している。サーキュレータ４２および受信側増幅器４０ｂは、実施の形態１の電波受信回路２２として機能する。振幅検出器４４、位相比較器４６、およびプロセッサ３４は、実施の形態１の位相算出部８として機能する。
【００５７】
また、距離測定装置２ａは、受信側フィルタ３６ｂ、受信側直交ミキサ３８ｂ、および復調器４８を有している。これらの装置は、ターゲットＩＣタグ１８および他のＩＣタグ２０からのデータを復調するために用いられる。
【００５８】
プロセッサ３４は、後述する距離算出部およびコマンド送出部の一部としても機能する。図４に示すように、プロセッサ３４は、ＬＡＮ(Local Area Network)５０に接続されている。ＬＡＮ５０は、例えば携帯端末内に設けられたネットワークであり、他のＣＰＵ等に接続されている。プロセッサ３４は、このＬＡＮ５０を介して他のＣＰＵ等と情報を送受信する。
【００５９】
図５は、振幅検出器４４の回路図の一例である。図５に示すように、振幅検出器４４は、増幅率０ｄＢの反転増幅器５４、第１のトランジスタ５６ａ、第２のトランジスタ５６ｂ、負荷抵抗５８、キャパシタ６０、およびアナログ・デジタル変換器７０を有している。第１のトランジスタ５６ａおよび第２のトランジスタ５６ｂは、略同じ閾値を有している。
【００６０】
入力端子７２に入力された入力信号は、第１のトランジスタ５６ａのゲートおよび反転増幅器５６ｂの入力に供給される。反転増幅器５６ｂは、入力信号の極性を反転し、第２のトランジスタ５６ｂのゲートに供給する。
【００６１】
図５に示すように、キャパシタ６０の一端は接地されている。キャパシタ６０の他端は、第１のトランジスタ５６ａおよび第２のトランジスタ５６ｂのソースに接続されている。この第１のトランジスタ５６ａは、キャパシタ６０の電圧と第１のトランジスタ５６ａの閾値の和が入力信号の最大値に達するまで、キャパシタ６０を充電する。同様に、第２のトランジスタ５６ｂは、キャパシタ６０の電圧と第２のトランジスタ５６ｂの閾値の和が反転増幅器５４の出力の最大値に達するまで、キャパシタ６０を充電する。一方、負荷抵抗５８は、キャパシタ６０を除々に放電する。
【００６２】
従って、キャパシタ６０の両端には、入力信号の最大値より第１および第２のトランジスタ５６ａ,５６ｂの閾値分低い電圧が発生する。アナログ・デジタル変換器７０は、この電圧をデジタル信号に変換して出力する。従って、振幅検出器４４は、入力信号の振幅に略等しいデータを出力端子７４から出力する。
【００６３】
位相検出器４６は、例えば、一対の入力信号を乗算して出力するアナログ乗算器およびその出力をアナログ・デジタル変換するアナログ・デジタル変換器を有している。従って、位相検出器４６は、周波数が略等しい一対の入力信号が供給されると、入力信号の位相差に比例するデジタル信号を出力する。
【００６４】
このような構成により、本距離測定装置２ａは、ターゲトＩＣタグ１８および他のＩＣタグ２０に測距用電波１６を送信し、ターゲトＩＣタグ１８との間の距離に対応する位相差を測定する（図１参照）。
【００６５】
図６は、ターゲットＩＣタグ１８および他のＩＣタグ２０（以下、ＩＣタグと呼ぶ）の構成を説明する構成図である。図６に示すように、ＩＣタグ１８,２０は、アンテナ７６、整流器７８、信号抽出回路８０、論理回路８２、およびトランジスタ８４を有している。
【００６６】
アンテナ７６は、距離測定装置２が送信した電波８６を受信し、整流器７８および信号抽出回路８０に供給する。整流器７８は、アンテナ７６が受信した信号を整流して直流電圧を生成し、信号抽出回路８０、論理回路８２、およびトランジスタ８４に供給する。信号抽出回路８０は、アンテナ７６が受信した信号を復調してデジタル信号を生成し、論理回路８２に入力する。論理回路８２は、入力されたデジタル信号に含まれるコマンドおよびデータに応答して、トランジスタ８４をＯＮ／ＯＦＦさせる。このＯＮ／ＯＦＦ動作によりアンテナ７６の反射率が変化して、反射波８８が変調される。
【００６７】
（２）動作
図７は、距離測定装置２ａの動作を説明するフローチャートである。距離測定装置２ａは、まずターゲットＩＣタグ１８にコマンド信号を送信する（Ｓ２）。図８は、距離測定装置２ａが送信するコマンド信号９０の一例を説明する図である。
【００６８】
コマンド信号９０は、同期信号９２、デリミッタ信号９４、データ信号９６、および誤りチェック信号（例えば、ＣＲＣ信号）９８を有している。データ信号９６は、ユーザＩＤ（identification）領域１００およびデータ/コマンド領域１０２を有している。
【００６９】
本距離測定装置２ａは、ユーザＩＤ領域１００を用いて、ターゲットＩＣタグに割り当てられたユーザＩＤを送信する。また、本距離測定装置２ａは、データ／コマンド領域１０２を用いて、ターゲットＩＣタグ１８にコマンドを送信する。コマンドの内容は、測距用電波に対する反射率を、第１の反射率と第２の反射率との間で交互に変化させよというものである。更に、本距離測定装置２ａは、データ／コマンド領域１０２を用いて、反射率を交互に変化させる回数（例えば、１００回）を送信する。尚、以下の説明では、第１の反射率は、第２の反射率より高いものとする。
【００７０】
コマンド信号９０に対応するデジタル信号は、プロセッサ３４により生成される。このデジタル信号は送信側フィルタ３６ａにより平滑化され、送信側直交ミキサ３８ａに入力される。送信側直交ミキサ３８ａは、このデジタル信号を用いて、発振器１０が生成した高周波信号（例えば、１ＧＨｚ）を直交変調してコマンド信号９０を生成する。生成されたコマンド信号９０は、送信側増幅器４０ａ、サーキュレータ４２、およびアンテナ１４により無線電波に変換され、ＩＣタグ１８,２０に送信される。
【００７１】
この無線電波を受信したターゲットＩＣタグ１８は、まずユーザＩＤ領域１００からユーザＩＤを検出する。ターゲットＩＣタグ１８は、検出したユーザＩＤと自己のＩＤが一致することを確認し、その後データ／コマンド領域１０２のコマンドおよびデータに従って、測距用電波１６に対する反射率を第１の反射率と第２の反射率に交互に変化させる。一方、他のＩＣタグ２０は、ユーザＩＤ領域１００から検出するユーザＩＤと自身のＩＤが一致しないので、測距用電波１６に対する反射率を所定の反射率（例えば、第１の反射率）に保持する。
【００７２】
すなわち、プロセッサ３４等は、測距用電波に対する反射率を第１の反射率にした後、反射率を第１の反射率値とは異なる第２の反射率値にするようにターゲットＩＣタグ１８に命令するコマンドを送出するコマンド送信部として機能する。ここで、プロセッサ３４等とは、プロセッサ３４、送信側フィルタ３６ａ、送信側直交ミキサ３８ａ、発振器１０、送信側増幅器４０ａ、サーキュレータ４２、およびアンテナ１４である。
【００７３】
次に、プロセッサ３４は、送信側直交ミキサ３８ａのＩチャネル（In-phase Channel、同相成分）およびＱチャネル（Q-phase Channel、直交成分）に所定の正電圧および０Ｖを入力して、発振器１０が生成する高周波信号（送信信号）と同相の正弦波信号を生成する。送信側増幅器４０ａ、サーキュレータ４２、およびアンテナ１４は、この正弦波信号を増幅して測距用電波１６を生成する。生成された測距用電波１６は、ターゲットＩＣタグ１８および他のＩＣタグ２０に送信される（Ｓ４）。
【００７４】
次に、プロセッサ３４は、受信信号の測定回数が所定の回数に達したか否かを判定する（Ｓ６）。測定回数が所定の回数に達しない場合は、次のＨｉ信号検出ステップ（Ｓ８）に進む。測定回数が所定の回数に達した場合には、測定を終了し位相計算ステップ（Ｓ２８）に進む。尚、上記所定の回数は、ターゲットＩＣタグが反射率を交互に変化させる回数と同数または当該回数より少ない数である。
【００７５】
上述したように、ターゲットＩＣタグ１８は、ステップＳ２のコマンド信号９０に応答して、測距用電波１６に対する反射率を周期的に増減させる。この反射率の変化に従って、距離測定装置２ａの受信信号の振幅も周期的に増減する。Ｈｉ信号検出ステップＳ８では、プロセッサ３４は、振幅検出器４４の出力に基づいて、受信信号レベルが高い状態（Ｈｉレベル）に達するタイミングを検出する。
【００７６】
図９は、振幅検出器４４の出力の時間変化を説明する図である。横軸は、時間である。縦軸は、電圧である。図９には、図５に示すキャパシタ６０の両端の電圧１０４、トランジスタ５６ａのゲートに供給される受信信号の電圧１０６、およびトランジスタ５６ｂのゲートに供給される反転増幅器５４の出力電圧１０８が示されている。図９には、第１のトランジスタ５６ａおよび第２のトランジスタ５６ｂの閾値Ｖｔｈも示されている。また、図９には、受信信号の振幅が増加するＨｉ信号受信期間および受信信号の振幅が減少するＬｏｗ信号受信期間も示されている。
【００７７】
第１のトランジスタ５６ａは、ゲートに供給される受信信号１０６がキャパシタ６０の両端の電圧１０４と第１のトランジスタ５６ａの閾値Ｖｔｈを超えている間導通し、キャパシタ６０を充電する。同様に、第２のトランジスタ５６ｂは、ゲートに供給される反転増幅器５４の出力電圧１０８がキャパシタ６０の両端の電圧１０４と第２のトランジスタ５６ｂの閾値Ｖｔｈを超えている間導通し、キャパシタ６０を充電する。ここで、上述したように、第１のトランジスタ５６ａと第２のトランジスタ５６ｂの閾値Ｖｔｈは略同じである。
【００７８】
従って、キャパシタ６０の両端の電圧１０４は、受信信号１０６の振幅（または、反転増幅器５４の出力電圧１０８の振幅）より閾値Ｖｔｈ分小さい値になる。振幅検出器４４は、キャパシタ６０の両端の電圧１０４をアナログ・デジタル変換して出力する。プロセッサ３４は、この出力を監視して、受信信号が高い状態（Ｈｉレベル）に達するタイミングを検出する（Ｓ８）。
【００７９】
プロセッサ３４は、受信信号がＨｉレベルに達するタイミングを検出すると、受信信号の振幅が安定するのに十分な時間（例えば、１μｓ）待機する（Ｓ１０）。
【００８０】
その後、プロセッサ３４は、振幅検出器４４および位相比較器４６の出力をメモリ（図示せず）に記録する（Ｓ１２）。この時メモリに記録されるデータは、Ｈｉレベルにおける受信信号（Ｈｉレベル受信信号）の振幅Ｐ１および位相θ１（発振器１０の生成する高周波信号とＨｉレベル受信信号との位相差）である。
【００８１】
Ｈｉ信号の振幅Ｐ１および位相θ１を記録すると、プロセッサ３４は、振幅検出器４４の出力を再び検出し、図９に示すように、検出した振幅がＨｉレベルにおける振幅から、所定の値分１０５（例えば３ステップ）以上減少したか否か判断する（Ｓ１４,Ｓ１６）。検出したデータが所定の値分減少したと判断した場合には、プロセッサ３４は、次のＬｏｗ信号検知ステップＳ１８に進む。所定の値分減少しなかったと判断した場合には、プロセッサ３４は、振幅検出ステップＳ１４に戻る。
【００８２】
Ｌｏｗ信号検出ステップＳ１８の間、プロセッサ３４は振幅検出器４４の出力を監視して、受信信号レベルが低い状態（Ｌｏｗレベル）に達するタイミングを検知する。その後、プロセッサ３４は、受信信号の振幅が安定するのに十分な時間（例えば、１μｓ）待機する（Ｓ２０）。
【００８３】
この待機時間が経過すると、プロセッサ３４は、振幅検出器４４および位相比較器４６の出力を検出しメモリ（図示せず）に記録する（Ｓ２２）。この時メモリに記録されるデータは、Ｌｏｗレベルにおける受信信号（Ｌｏｗレベル受信信号）の振幅Ｐ２および位相θ２（発振器１０の生成する高周波信号とＬｏｗレベル受信信号の位相差）である。
【００８４】
Ｌｏｗ信号の振幅Ｐ２および位相θ２を記録すると、プロセッサ３４は、振幅検出器４４の出力を再び検出し、検出した振幅がＬｏｗレベルにおける振幅から所定の値（例えば、３ステップ）以上増加したか否か判断する（Ｓ２４,Ｓ２６）。所定の値分増加したと判断した場合には、プロセッサ３４は、ステップＳ６に戻る。所定の値分増加しなかったと判断した場合、プロセッサ３４は、振幅検出ステップＳ２４に戻る。
【００８５】
ステップＳ６に戻り測定回数が所定の回数に達していると判断すると、プロセッサ３４は、位相差計算ステップＳ２８に進む。位相計算ステップＳ２８では、プロセッサ３４は、実施の形態１で説明した式（１２）とメモリに記録したデータに基づいて、演算信号の位相差θｃａｌを算出する。この時、プロセッサ３４は、メモリに記録された振幅Ｐ１,Ｐ２および位相θ１,θ２を平均化して、式（１２）の計算に用いる。従って、本実施の形態によれば、測定精度が向上する。
【００８６】
更に、プロセッサ３４は、次の距離計算ステップＳ３０で、位相差θｃａｌに対応する距離を算出する。この時、プロセッサ３４は、位相差計算ステップＳ２８で算出したθｃａｌを式（７）のφ１として用いて距離ｄを算出する。このように、プロセッサ３４は、第１の受信信号中の第１の反射波に対応する信号成分と送信信号との位相差に対応する距離を算出する距離算出部として機能する。
【００８７】
ところで、位相差計算ステップＳ２８で算出されるθｃａｌの範囲は、０〜３６０°である。従って、距離計算ステップＳ３０で算出される距離の範囲は、０ｍｍからλ／２（例えば、１５ｃｍ）までの範囲ある。ターゲットＩＣタグ１８が距離測定装置２ａからλ／２の整数倍以上離れている場合には、実際の距離よりこのλ／２の整数倍少ない距離が、距離測定装置２ａとターゲットＩＣタグ１８の距離として算出される。しかし、実施の形態３で説明するように、このような距離が算出されても、応用上問題にならない場合が多い。
【００８８】
図１０は、ＩＣタグ１８,２０の動作を説明する等価回路図である。図１０に示すように、ＩＣタグ１８,２０は、アンテン７６の等価回路１１０、整流器７８等の等価回路１１２、トランジスタ８４の等価回路１１４、および論理回路８２を有している。
【００８９】
アンテナ７６の等価回路１１０は、アンテナインピーダンス１１６（例えば、５０Ω）と信号源１１８を有している。アンテナインピーダンス１１６で消費される電力が反射波の電力である。等価回路１１２は、アンテナ７６およびトランジスタ８４を除く回路全体の等価回路である。等価回路１１２は、一つの負荷抵抗に単純化されている。この負荷抵抗の値は、例えば５０Ωである。トランジスタ８４の等価回路１１４は、ＯＮ抵抗１２０とスイッチ１２２を有している。ＯＮ抵抗１２０の値は、例えば１Ωである。
【００９０】
今、論理回路８２によりスイッチ１２２が閉じられると、アンテナの等価回路１１０には負荷抵抗１１２とＯＮ抵抗１２０が並列に接続された状態になる。この時、低抵抗のＯＮ抵抗１２０を介して、大電流がアンテナインピーダンス１１６に流れる。このため、アンテナ７６の反射率は高くなる。
【００９１】
一方、論理回路８２によりスイッチ１２２が開かれると、アンテナの等価回路１１０には負荷抵抗１１２のみが接続された状態になる。この時、高抵抗の負荷抵抗１１２を介して、微少電流がアンテナインピーダンス１１６に流れる。このため、アンテナ７６の反射率は低くなる。ＩＣタグ１９,２０は、このようにしてアンテナ７６の反射率を制御する。
【００９２】
（実施の形態３）
図１１は、距離測定システム１２４の一例を説明する図である。本距離測定システム１２４は、実施の形態２の距離測定装置２ａおよび複数のＩＣタグ１２６を有している。複数のＩＣタグ１２６は、図６を参照して説明したＩＣタグである。
【００９３】
図１１に示すように、距離測定装置２ａは、携帯端末１３０に設けられている。複数のＩＣタグ１２６は、携帯端末１３０のユーザの指および手首に装着されている。
【００９４】
距離測定装置２ａは、複数のＩＣタグ１２６にコマンド信号９０を送信して、複数のＩＣタグ１２６からターゲットＩＣタグを順次選択する。距離測定装置２ａは、ターゲットＩＣタグを選択するたびに、図７を参照して説明した手順（Ｓ４〜Ｓ３０）にしたがって、演算信号の位相差を求める。距離測定装置２ａは、この位相差に基づいて、複数のＩＣタグ１２６それぞれと距離測定装置２ａの位置（所定の位置）との間の距離を算出する。
【００９５】
携帯端末１３０は、距離測定装置２ａが測定した距離（または位相差）に基づいて、ユーザの手１２８の動きまたは形状に対応する命令を特定する。携帯端末１３０は、特定した命令に応答して動作する。従って、本距離測定システム１２４によれば、キーボードやタッチパネルによらず、携帯端末１３０を操作することができる。
【００９６】
ところで、距離測定システム１２４が算出する距離は、上述したように、測距用電波の波長の１／２の整数倍分、実際の距離と異なる場合がある。しかし、手の形状および動きは、ＩＣタグ間の相対的な距離から推定される。従って、測定距離が実際の距離と異なっていても問題はない。
【００９７】
尚、図１１に示すように、携帯端末１３０に更に別の距離測定装置２ｂを設けてもよい。このように複数の距離測定装置を設けることで、ユーザの手の形状および動きをより正確に特定することができる。
【００９８】
本実施の形態では、ターゲットＩＣタグは、複数のＩＣタグ１２６から選択される。しかし、ターゲットＩＣタグと他のＩＣタグは、固定されていてもよい。この場合、ターゲットＩＣタグのみが、反射率を変化させるためのコマンド信号に応答するようにプログラムされる。
【００９９】
本実施の形態では、距離測定装置２ａ,２ｂは、携帯端末１３０に設けられている。しかし、距離測定装置２ａ,２ｂは、他の情報処理装置（例えば、パーソナルコンピュータ）に設けられてもよい。
【０１００】
以上の実施の形態では、プロセッサ３４から送信側直交ミキサ３８ａに一定強度の電圧を入力して、周波数および振幅が一定の正弦波を生成している。しかし、発振器１０が生成する正弦波信号を直交ミキサ３８ａにより振幅変調して得られ信号を、送信信号として用いてもよい。但し、発振器１０が生成する正弦波信号の周期は、ターゲットＩＣタグが反射率を変化させる周期より十分長いことが好ましい。
【０１０１】
また、実施の形態１および２では、他のＩＣタグ２０は一つである。しかし、他のＩＣタグ２０は複数であってもよい。
【０１０２】
以上の実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【０１０３】
（付記１）
送信信号をアンテナに供給して測距用電波を生成し、前記測距用電波をターゲットＩＣタグおよび他のＩＣタグに送信する電波送信部と、
前記ターゲットＩＣタグが第１の反射率で前記測距用電波を反射して生成する第１の反射波と前記他のＩＣタグが前記測距用電波を反射して生成する第２の反射波との第１の合成反射波を前記アンテナで受信して第１の受信信号を生成し、前記ターゲットＩＣタグが前記第１の反射率とは異なる第２の反射率で前記測距用電波を反射して生成する第３の反射波と前記他のＩＣタグが前記測距用電波を反射して生成する第４の反射波との第２の合成反射波を前記アンテナで受信して第２の受信信号を生成する電波受信部と、
前記第１の受信信号と第２の受信信号とに基づいて、前記第１の受信信号中の前記第１の反射波に対応する信号成分と前記送信信号との位相差を求める位相差算出部とを有する
ＩＣタグの距離測定装置。
【０１０４】
（付記２）
付記１に記載の距離測定装置において、
前記位相差算出部は、前記第１の受信信号および前記第２の受信信号の振幅と、前記第１の受信信号と前記送信信号との位相差と、前記第２の受信信号と前記送信信号との位相差に基づいて、前記信号成分と前記送信信号との位相差を求めることを
特徴とするＩＣタグの距離測定装置。
【０１０５】
（付記３）
付記１または２に記載の距離測定装置において、
更に、前記信号成分と前記送信信号との位相差に対応する距離を算出する距離算出部を有することを
特徴とするＩＣタグの距離測定装置。
【０１０６】
（付記４）
付記１乃至３のいずれか１項に記載の距離測定装置において、
複数のＩＣタグに前記測距用電波を送信し、
前記複数のＩＣタグからＩＣタグを順次選択し、選択した前記ＩＣタグを前記ターゲットＩＣタグとして、前記信号成分と前記送信信号との位相差を順次求めることを
特徴とするＩＣタグの距離測定装置。
【０１０７】
（付記５）
測距用電波を第１の反射率で反射し、その後第１の反射率とは異なる第２の反射率で前記測距用電波を反射するターゲットＩＣタグと、
所定の反射率で前記測距用電波を反射する他のＩＣタグと、
送信信号をアンテナに供給して前記測距用電波を生成し、前記測距用電波を前記ターゲットＩＣタグと前記他のＩＣタグに送信する電波送信部と、前記ターゲットＩＣタグが前記第１の反射率で前記測距用電波を反射して生成する第１の反射波と前記他のＩＣタグが前記測距用電波を反射して生成する第２の反射波との第１の合成反射波を前記アンテナで受信して第１の受信信号を生成し、前記ターゲットＩＣタグが前記第２の反射率で前記測距用電波を反射して生成する第３の反射波と前記他のＩＣタグが前記測距用電波を反射して生成する第４の反射波との第２の合成反射波を前記アンテナで受信して第２の受信信号を生成する電波受信部と、前記第１の受信信号と前記第２の受信信号とに基づいて、前記第１の受信信号中の前記第１の反射波に対応する信号成分と前記送信信号との位相差を求める位相差算出部とを備えるＩＣタグの距離測定装置とを有する
ＩＣタグの距離測定装置システム。
【０１０８】
（付記６）
測距用電波を第１の反射率で反射し、その後第１の反射率とは異なる第２の反射率で前記測距用電波を反射する
ＩＣタグ。
【０１０９】
（付記７）
人の手に装着された複数のＩＣタグそれぞれと所定の位置との間の距離に対応する値を測定し、
前記距離に対応する値に基づいて、前記人の手の動きまたは形状に対応する命令を特定し、
特定された前記命令に基づいて情報処理装置を操作する
情報処理装置の操作方法。
【符号の説明】
【０１１０】
２・・・距離測定装置
４・・・電波送信部
６・・・電波受信部
８・・・位相差算出部
１８・・・ターゲットＩＣタグ
２０・・・他のＩＣタグ
【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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