(57)【要約】【課題】アンテナから離れた部位でも高い認識率が得られるようにする。【解決手段】タグ認識エリアＡを挟んでアンテナ２１と対向する位置に、アンテナ２１から放射された電波を反射させる電波反射板２３を設ける。そして、アンテナ２１から問合せ電波を発信している間、アンテナ２１と電波反射板２３との相対距離を変化させる。【選択図】      図１
2005184213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともタグ認識エリアを交信エリアとするアンテナを備え、このアンテナからの問合せ電波に対する無線タグからの応答電波を前記アンテナで受信して前記タグ認識エリア内に位置する無線タグを認識する無線タグ認識装置において、
前記タグ認識エリアを挟んで前記アンテナと対向する位置に置かれ、前記アンテナから放射された電波を反射させる電波反射板と、
前記アンテナから問合せ電波を発信している間、前記アンテナと前記電波反射板との相対距離を変化させる距離変化手段と、
を具備したことを特徴とする無線タグ認識装置。
【請求項２】
タグ認識エリア内の無線タグへの問合せ電波の発信及びこの問合せ電波に対する無線タグからの応答電波の受信をするアンテナと、
このアンテナより下方のタグ認識エリア内に固定され、前記無線タグが付着された物品を載置するためのテーブルと、
このテーブルを挟んで前記アンテナと対向する位置に設けられ、前記アンテナから放射された電波を反射させる電波反射板と、
この電波反射板を前記テーブルの下側で上下に昇降させる昇降手段と、
前記アンテナから問合せ電波を発信している間、前記昇降手段を動作させて前記電波反射板を上下動させる距離変化手段と、
前記アンテナで受信した応答電波から前記タグ認識エリア内に位置する無線タグを認識するタグ認識手段と、
を具備したことを特徴とする無線タグ認識装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電波を利用して非接触で無線タグを認識し、この無線タグのメモリに記憶された情報を読取ったりメモリに情報を書込んだりする無線タグ認識装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、固有のＩＤを記憶保持するとともに情報の書換可能なメモリを有し、非接触通信によりＩＤの読出しや任意の情報の書込み及び読出しができる無線タグが注目されている。無線タグは、小型のアンテナとＩＣチップとからなる小型軽量のもので、物品の表面に貼付されたり物品に埋め込まれたりして、物品に設けられる。ＩＣチップには、不揮発性のメモリと、前記アンテナで受信した電波（問合せ電波）に応答して前記メモリ内の情報を電波（応答電波）に変調し前記アンテナを介して発信させる制御回路とが設けられている。
【０００３】
一方、この種の無線タグを認識する装置、すなわち無線タグのＩＤを認識して情報の読取りや書込みを行う無線タグ認識装置は、例えば２，４５ＧＨｚのマイクロ波の電波送受信に対応したアンテナを接続している。そして、このアンテナから問合せ電波を発信し、この問合せ電波に対する無線タグからの応答電波を上記アンテナで受信することにより、交信エリア（タグ認識エリア）内に置かれた全ての無線タグを一括して認識するようになっている。換言すれば、アンテナの交信エリアから外れた無線タグの情報は認識することができない。そこで従来、アンテナの他に、このアンテナから放射された電波を反射させる放物曲線またはそれに類似した曲線の一部を含む電波反射板を設け、無線タグに照射されずに素通りした電波を電波反射板でその内方に反射させて、電波の散乱を防止し、アンテナからの電波を有効に利用するようにした技術が知られていた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２４９８７２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、アンテナに対向させて電波反射板を設置した場合、アンテナからの電波の電界強度は、反射波の波長の重なりによって増幅したり減衰したりする。このため、アンテナに近い部位ではアンテナから放射される電波の電界強度が高いので問題ないが、アンテナから離れた部位、つまり電波反射板に近い部位では、アンテナから放射される電波の電界強度が弱まる上、反射波によって電界強度がさらに減衰して無線タグの認識に必要な電界強度が得られなくなる領域が発生し、認識率が低下するという問題があった。
【０００５】
本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、その目的とするところは、アンテナから離れた部位でも高い認識率が得られる無線タグ認識装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、少なくともタグ認識エリアを交信エリアとするアンテナを備え、このアンテナからの問合せ電波に対する無線タグからの応答電波をアンテナで受信してタグ認識エリア内に位置する無線タグを認識する無線タグ認識装置において、タグ認識エリアを挟んでアンテナと対向する位置に、アンテナから放射された電波を反射させる電波反射板を設け、アンテナから問合せ電波を発信している間、アンテナと電波反射板との相対距離を変化させるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００７】
かかる手段を講じた本発明によれば、アンテナから離れた部位でも高い認識率が得られる無線タグ認識装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を用いて説明する。  
なお、この実施の形態は、スーパーマーケット等に構築され、買物籠に入れられた客買上商品に付された無線タグのメモリ情報を読取ることによって客買上商品の販売データを登録処理するようにした商品販売登録システムの無線タグ認識装置に本発明を適用した場合である。
【０００９】
図１は本実施の形態の要部構成を示すブロック図であり、無線タグ認識装置は、タグ認識処理部１０とタグ認識台２０とから構成されている。タグ認識処理部１０は、当該装置の上位機種（この実施の形態ではＰＯＳ端末３０）との間のデータ通信を司るホストインターフェイス１１、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等で構成されるコントローラ１２、コントローラ１２から与えられるデータを無線通信に適した変調信号に変調する変調部１３、変調信号を増幅処理して、タグ認識台２０に設けられたアンテナ２１から問合せ電波として発信させる送信部１４、アンテナ２１で受信した電波信号を増幅処理する受信部１５、増幅された電波信号からデータを復調してコントローラ１２に与える復調部１６及びコントローラ１２の制御により後述する昇降モータ２５の駆動，停止を切り換えるモータドライバ１７によって構成されている。
【００１０】
タグ認識台２０は、前記アンテナ２１と、このアンテナ２１より下側の空間に仮想的に設定されたタグ認識エリアＡ内に固定され、無線タグが付された物品（この実施の形態では商品）を載置するためのテーブル２２と、このテーブル２２を挟んでアンテナ２１と対向する位置に設けられ、アンテナ２１から放射される電波を反射させる電波反射板２３と、この電波反射板２３をテーブル２２の下側で上下に昇降させる昇降手段としての反射板昇降機構２４及び昇降モータ２５とから構成されている。
【００１１】
図２はタグ認識台２０の構造図であって、同図（ａ）は側面側から見た構造を模式的に示しており、同図（ｂ）は正面側から見た構造を模式的に示している。テーブル２２の後部中央より支柱２６が立設されており、この支柱２６の上端にアンテナ取付板２７が設けられている。アンテナ取付板２７は、テーブル２２の直上にテーブル面と平行に固定されている。そして、アンテナ取付板２７の下面に前記アンテナ２１が取付けられている。
【００１２】
テーブル２２の下には、前記アンテナ２１と対向するように電波反射板２３が設けられている。電波反射板２３は、図示しない昇降モータ２５の動力により伸縮する反射板昇降機構２４の上に配置されており、反射板昇降機構２４の伸縮により、図示矢印で示す如く、上下に垂直移動するものとなっている。
【００１３】
テーブル２２には、図示するように、客買上商品４１，４２，４３が収納された買物籠４０が置かれる。この状態で、タグ認識処理部１０を起動させると、アンテナ２１と各商品４１，４２，４３に付されている無線タグとが交信を行って、タグ認識処理部１０により無線タグが認識されるようになっている。
【００１４】
すなわち、タグ認識処理部１０のコントローラ１２は、上位機種であるＰＯＳ端末３０から起動指令を受けると、図３の流れ図に示す処理を実行する。先ず、ＳＴ（ステップ）１として問合せ電波に相当するデータ信号を変調部１３に与え、問合せ電波の発信を開始させる。また、ＳＴ２としてモータドライバ１７を介して昇降モータ２５の運転を開始させる。
【００１５】
これにより、変調部１３で変調され、送信部１４で増幅処理された問合せ電波がアンテナ２１からタグ認識エリアに向けて周期的に発信される。また、昇降モータ２５の回転により反射板昇降機構２４が伸張動作し、電波反射板２３が上昇，下降を繰返す。このとき、買物籠４０に収納された各商品４１，４２，４３にそれぞれ付された無線タグは、問合せ電波を必要充分な電界強度で受信すると動作し、メモリに記憶しているＩＤ，商品情報等のデータを応答電波として発信する。この応答電波はアンテナ２１で受信され、受信部１５及び復調部１６で復調されてコントローラ１２によって認識される。そして、コントローラ１２によって認識された各無線タグのデータは、ホストインターフェイス１１を介してＰＯＳ端末３０に送信され、そのデータ中の商品情報に基づいて客買上商品の販売データが登録処理される。
【００１６】
その後、コントローラ１２は、ＳＴ３としてＰＯＳ端末３０から認識終了指令があるのを待機する。そして、認識終了指令を受けたならば、ＳＴ４として問合せ電波に相当するデータ信号を止めて問合せ電波の発信を停止させる。また、コントローラ１２は、ＳＴ５として上昇または下降している電波反射板２３が予め設定されているホームポジションに到達するのを待機する。そして、例えば図示しないセンサからの信号によりホームポジションに到達したことを検知すると、ＳＴ６としてモータドライバ１７を介して昇降モータ２５の運転を停止させて、この処理を終了する。
【００１７】
ここに、コントローラ１２は、アンテナ２１から問合せ電波を発信している間、アンテナ２１と電波反射板２３との相対距離を変化させる距離変化手段、詳しくは、アンテナ２１から問合せ電波を発信している間、昇降手段（昇降モータ２５，反射板昇降機構２４）を動作させて電波反射板２３を上下動させることで、アンテナ２１と電波反射板２３との相対距離を変化させる距離変化手段を構成している。また、コントローラ１２は、アンテナ２１で受信した応答電波からタグ認識エリアＡ内に位置する無線タグを認識するタグ認識手段を構成している。
【００１８】
図４は、アンテナ２１から放射される電波の電界強度（縦軸）とアンテナ２１からの距離（横軸）との関係を示すグラフであり、図中実線Ｍは電波反射板２３が無いときを示し、破線Ｎは電波反射板２３がアンテナ２１から距離Ｄだけ離れた部位に位置しているときを示している。また、電界強度Ｐは、問合せ電波を受信した無線タグが正常に動作し得る最低の電界強度を示している。
【００１９】
図示するように、電波反射板２３が無い場合には、アンテナ２１から放射される電波の電界強度Ｐは、アンテナ２１からの距離が長くなるに連れて低下する。そして、所定の距離Ｄ２を越えると電界強度Ｐを下回る。ただし、この距離Ｄ２は、外部環境のノイズの影響を受けて前後に変動する。
【００２０】
一方、電波反射板２３を設けた場合には、アンテナ２１から放射される電波（進行波）に電波反射板２３からの反射波が重なり合うため、増幅と減衰を繰り返しながら低下する。そして、その増加率及び減衰率は、電波反射板２３の反射面に近ければ近いほど大きい。
【００２１】
図６は、ノイズの無い理想空間に本実施の形態のタグ認識台２０を設置した場合において、電波反射板２３の反射面から１波長（λ）の距離における進行波と反射波の合成波の波形変化を示すグラフであり、図中太実線Ｓ０は進行波の位相が０度のときを示し、細実線Ｓ１は進行波の位相が１５度のときを示し、太破線Ｓ２は進行波の位相が３０度のときを示し、細破線Ｓ３は進行波の位相が４５度のときを示し、一点鎖線Ｓ４は進行波の位相が９０度のときを示している。
【００２２】
図から明らかなように、合成波は、反射面から１／２波長の位置で振幅が最大となる。すなわち、電界強度が増幅される。逆に、反射面から１／４波長の位置と３／４波長の距離では振幅が“０”となる。すなわち、電界強度が減衰する。因みに、２．４５ＧＨｚマイクロ波の場合、波長は約１２ｃｍなので、電波反射板２３より約６ｃｍ前方の地点では電界強度が上がり、約３ｃｍと９ｃｍ前方の地点では電界強度が下がる。
【００２３】
図５は、図４において、アンテナ２１からの距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３（Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３）の地点における進行波の波形と、反射波の波形と、合成波の波形を示している。  
アンテナ２１に比較的近い距離Ｄ１の地点では、反射板２３が距離Ｄに位置することにより反射波の重なりによって電界強度が減衰するものの、その減衰率は小さく、アンテナ２１から放射された電波（進行波）の電界強度が十分に高いので、この地点に置かれた無線タグは、電波反射板２３の有無に係わらずアンテナ２１からの問合せ電波に確実に反応する。
【００２４】
アンテナ２１から遠く離れ、電波反射板２３が無いときの電界強度が電界強度Ｐに近づいた距離Ｄ２の地点では、反射波の重なりにより電界強度が減衰して電界強度Ｐより低くなるので、この地点に置かれた無線タグは問合せ電波に反応しない。ただし、電波反射板２３がなくても、外部のノイズや環境の影響により認識率は低い領域である。
【００２５】
アンテナ２１からさらに離れ、電波反射板２３が無いときの電界強度が電界強度Ｐより低い距離Ｄ３の地点では、反射波の重なりにより逆に電界強度が増幅して電界強度Ｐより高くなる。したがって、この地点に置かれた無線タグは電波反射板２３の効果によって問合せ電波に反応する。
【００２６】
さて、本実施の形態では、アンテナ２１から問合せ電波を発信している間、昇降モータ２５の運転により反射板昇降機構２４を動作させて電波反射板２３を上限昇降させることにより、アンテナ２１と電波反射板２３との相対距離Ｄを変化させている。これにより、反射波の重なりによって電界強度が進行波の電界強度よりも増幅される領域も上下方向に変動する。
【００２７】
例えば、今、図７（ａ）に示すように、電波反射板２３がテーブル２２の直ぐ下の最高位に位置しているとき、反射波の重なりによって電界強度が増幅して強電界となった領域Ｂがアンテナ２１とテーブル２２との略中間辺りに位置していたとする。この場合、買物籠４０（不図示）に収納された商品４１に付された無線タグ５１は領域Ｂ内に位置しているので確実に反応し、タグ認識処理部１０によって認識処理される。
【００２８】
この状態から、電波反射板２３は下降する。そして、同図（ｂ）に示すように、電波反射板２３が最高位から略半分ほど降下すると、領域Ｂもテーブル２２側に下降して、商品４２に付された無線タグ５２が領域Ｂ内に入る。これにより、無線タグ５２は確実に反応し、タグ認識処理部１０によって認識処理される。
【００２９】
さらに、電波反射板２３が下降して、同図（ｃ）に示すように、電波反射板２３が最下位に位置したとする。そうすると、領域Ｂはテーブル２２の直ぐ上まで下降する。このとき、商品４３に付された無線タグ５３が領域Ｂ内に位置するので確実に反応し、タグ認識処理部１０によって認識処理される。
【００３０】
このように、アンテナ２１とテーブル２２との間の略中間地点よりテーブル２２側のタグ認識エリアＡ１では、電波反射板２３の上下動に対応して強電界領域Ｂが上下動するので、このタグ認識エリアＡ１内に位置する無線タグを確実に認識することができる。また、アンテナ２１とテーブル２２との間の略中間地点よりアンテナ２１側のタグ認識エリアＡ２では、アンテナ２１から放射される電波（進行波）の電界強度が十分に高いので、このエリアＡ２内に位置する無線タグも確実に認識することができる。かくして、本実施の形態によれば、タグ認識エリアＡ（Ａ１＋Ａ２）内の無線タグの認識率を格段と向上させることができる。
【００３１】
特に、従来は認識率が低かったアンテナ２１から離れた部位でも、高い認識率が得られるので、非常に有益である。例えば、本実施の形態のように、買物籠４０に入れられた複数の商品にそれぞれ付された無線タグを非接触で一括読取する場合、テーブル２２の上に買物籠４０を載せるが、このとき、アンテナ２１とテーブル２２の距離が狭いと、買物籠４０を載せにくい上、商品が籠の上からはみ出しているときには載せられないおそれがある。これに対して、本実施の形態によれば、アンテナ２１から離れた部位の認識率を高めたので、アンテナ２１とテーブル２２の距離を長く設計することができ、前述したような問題を回避することができる。
【００３２】
なお、本発明は前記一実施の形態に限定されるものではない。  
例えば、前記実施の形態では、商品販売登録システムの無線タグ認識装置に本発明を適用した場合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、例えば郵袋に入れられた書留郵便物などに付された無線タグを一括読取するシステムの無線タグ認識装置に適用することも可能である。
【００３３】
また、前記実施の形態では、無線タグが付された物品を載置するためのテーブル２２の上方にアンテナ２１を配し、下方に電波反射板２３を配したが、下方にアンテナ２１を配し、上方に電波反射板２３を配してもよい。また、いずれか一方の側方にアンテナを配し、それと対向するもう一方の側方に電波反射板２３を配してもよい。ただし、商品販売登録システムの無線タグ認識装置に適用する場合には、テーブル２２の上方にアンテナ２１を配し、下方に電波反射板２３を配した方が、買物籠４０をテーブル２２に載せやすい上、チェックアウトカウンタのスペースを有効に利用できるので効果的である。
【００３４】
また、前記実施の形態では、アンテナ２１と電波反射板２３との相対距離を変化させるために電波反射板２３を移動させたが、例えば、支柱２６を伸縮自在としてアンテナ２１を移動させてもよい。また、移動機構は特に限定されるものではなく、ユーザの必要に応じて適宜変更して実施されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施の形態における要部構成を示すブロック図。
【図２】同実施の形態におけるタグ認識台の構造を示す側面模式図及び正面模式図。
【図３】同実施の形態におけるタグ認識処理部のコントローラが実行する制御手順の要部を示す流れ図。
【図４】同実施の形態においてアンテナから放射される電波の電界強度とアンテナからの距離との関係を示すグラフ。
【図５】アンテナからの各距離地点における進行波，反射波，合成波の波形の一例を示す模式図。
【図６】ノイズの無い理想空間での電波反射板の反射面から１波長の距離における進行波と反射波の合成波の波形変化を示すグラフ。
【図７】アンテナと電波反射板との相対距離の変化による強電界領域の位置変化を示す模式図。
【符号の説明】
【００３６】
１０…タグ認識処理部、１２…コントローラ、１７…モータドライバ、２０…タグ認識台、２１…アンテナ、２２…テーブル、２３…電波反射板、２４…反射板昇降機構、２５…昇降モータ。
【図１】
2005184213.tif 000003
【図２】
2005184213.tif 000004
【図３】
2005184213.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2005184213.tif 000008
【図７】
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