(57)【要約】【課題】スキャンアンテナから読み取りづらい位置にあるＲＦＩＤタグの読み取り漏れを防止するとともに、システム全体の規模もコンパクト可能で低コスト化も図れるタグ通信システム及びゲート装置を提供すること。【解決手段】ゲート８の一側にリーダライタ３及びスキャンアンテナ４を設置するとともに、反射板５Ａをゲート８の上側、反射板５Ｂをゲート８の他側、反射板５Ｃをゲート８の下側にそれぞれ設置する。【選択図】図１
2009003560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に付されたＲＦＩＤタグと無線通信を行うタグ通信システムであって、
前記ＲＦＩＤタグが受信するための電波を送信するとともに、送信する電波の方向を変化可能なスキャンアンテナと、
前記スキャンアンテナに接続され、前記スキャンアンテナと前記ＲＦＩＤタグとの間の通信制御を行うタグ通信装置と、
前記スキャンアンテナから送信される電波を前記ＲＦＩＤタグに向けて反射させる少なくとも１つの反射板と、を備えること
を特徴とするタグ通信システム。
【請求項２】
前記反射板は、
前記スキャンアンテナから送信される電波を前記ＲＦＩＤタグに向けて反射させるとともに、このＲＦＩＤタグに向けて反射させる反射波の反射方向を変化可能であることを特徴とする請求項１に記載のタグ通信システム。
【請求項３】
前記スキャンアンテナは、
前記対象物の出入口であるゲートの一側に設置され、
前記反射板は、
前記ゲートの上側、他側及び下側のうちの少なくとも１箇所に設置されていることを特徴とする請求項１あるいは２に記載のタグ通信システム。
【請求項４】
前記スキャンアンテナは、
前記対象物の出入口であるゲートの上側に設置され、
前記反射板は、
前記ゲートの一側あるいは両側に設置されていることを特徴とする請求項１あるいは２に記載のタグ通信システム。
【請求項５】
前記スキャンアンテナは、
前記対象物の出入口であるゲートの上側に設置され、
前記反射板は、
前記ゲートの下側に設置されていることを特徴とする請求項１に記載のタグ通信システム。
【請求項６】
前記反射板における前記対象物入出方向の長さは、
前記ゲートにおける前記対象物入出方向の奥行き長さより長いことを特徴とする請求項５に記載のタグ通信システム。
【請求項７】
前記スキャンアンテナは、
前記対象物が載置される台に設けられるとともに、電波を送信する方向を前記台の上方に設定され、
前記反射板は、
前記スキャンアンテナが送信する電波の送信方向に設けられることを特徴とする請求項１あるいは２に記載のタグ通信システム。
【請求項８】
対象物に付されたＲＦＩＤタグと無線通信を行うゲート装置であって、
前記対象物の出入口であるゲートと、
前記ゲートの上側に設置されたスキャンアンテナと、
前記ゲートの両側に設置された反射板と、からなること
を特徴とするゲート装置。
【請求項９】
対象物に付されたＲＦＩＤタグと無線通信を行うゲート装置であって、
前記対象物の出入口であるゲートと、
前記ゲートの一側に設置されたスキャンアンテナと、
前記ゲートの他側に設置された反射板と、からなること
を特徴とするゲート装置。
【請求項１０】
前記反射板は、
前記スキャンアンテナから送信される電波を前記ＲＦＩＤタグに向けて反射させるとともに、このＲＦＩＤタグに向けて反射させる反射波の反射方向を変化可能であることを特徴とする請求項８あるいは９に記載のゲート装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タグ通信システム及びゲート装置に関し、特に、アンテナ単独では読み取りづらい位置にあるＲＦＩＤタグと良好に通信できるタグ通信システム及びゲート装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、物流業界においては、ゲートにタグ通信装置であるリーダライタ及びアンテナを設置し、そこを通過するＳＫＵ（Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｋｅｅｐｉｎｇ  ＵｎｉｔあるいはＳｔｏｃｋ  Ｋｅｅｐｉｎｇ  Ｕｎｉｔ：パレットに積まれた荷物の塊）から各荷物に貼付されたＲＦＩＤタグを読み取って、荷物の入出庫管理を行うといういわゆるＲＦＩＤシステムが採用されている。
【０００３】
このＲＦＩＤシステムによれば、例えば、荷物の入出庫口であるゲートにアンテナが接続されたリーダライタを設置しておき、このアンテナから質問波を送信すると、このゲートを通過するＳＫＵから応答波が送信され、自動的にＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）などのデータを読み取ることが出来るので、従来に比べて物流業務の効率化を図ることが出来る。
【０００４】
ここで、ＲＦＩＤタグの読み取り漏れを少なくするべく、通信領域の広域化を図った、例えば、特許文献１に記載のタグ通信システムも考案されている。このタグ通信システムにおいては、送信する電波のビームをスキャンできるスキャンアンテナを用いることにより通信領域の広域化を図っている。更に、ビームのスキャン方向により特定される面が、最も強い反射波の生じる反射面と交わるように、ビームをスキャンすることにより、ビームの進行方向がスキャンによって反射面の方へ変化することになり、通信不能部分では、直接波の電波強度と反射面からの反射波の電波強度とが異なって、マルチパス干渉が抑えられ、タグ通信装置とＲＦＩＤタグとの通信が可能となり、通信不能部分の無い広い通信領域をカバーできるようにしている。このように、特許文献１に記載のタグ通信システムにおいては、電波のビームをスキャンし、かつ、マルチパス干渉を抑えるようにスキャンすることにより、通信不能部分を無くしつつ、通信領域の広域化を図り、ＲＦＩＤタグからの読み取り漏れをなくすようにしている。
【０００５】
しかしながら、このタグ通信システムにおいては、スキャンアンテナから見える位置にあるＲＦＩＤタグに対しては読み取り漏れを少なくすることが可能となるものの、他のワークで隠れた位置にあるＲＦＩＤタグについては、電波が届きにくく、読み取り漏れが生じやすいのであるが、このタグ通信システムによっても、この読み取り漏れを改善するには不十分なものであった。
【０００６】
また、スキャンアンテナを複数設置し、他のワークで隠れた位置にあるＲＦＩＤタグも読み取れるようにするような構成も考えられるが、複数のスキャンアンテナを設置すればシステム規模が大きくなりコスト増となるばかりでなく、マルチパス干渉も増大し、タグ間通信が良好に行えなくなるといった別の問題が生じてしまう。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２００８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、その目的は、スキャンアンテナから読み取りづらい位置にあるＲＦＩＤタグの読み取り漏れを防止するとともに、システム全体の規模もコンパクト可能で低コスト化も図れるタグ通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、対象物に付されたＲＦＩＤタグと無線通信を行うタグ通信システムであって、前記ＲＦＩＤタグが受信するための電波を送信するとともに、送信する電波の方向を変化可能なスキャンアンテナと、前記スキャンアンテナに接続され、前記スキャンアンテナと前記ＲＦＩＤタグとの間の通信制御を行うタグ通信装置と、前記スキャンアンテナから送信される電波を前記ＲＦＩＤタグに向けて反射させる少なくとも１つの反射板と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明は、スキャンアンテナによっては読み取りづらい位置にあるＲＦＩＤタグを読み取るためのタグ通信システムである。そのために、反射板を用いてスキャンアンテナから送信された電波を反射板により反射させ、読み取りづらい位置にあるＲＦＩＤタグに対し、この反射波を向ける。これにより、スキャンアンテナだけでは読み取りづらく、読み取り漏れのあるＲＦＩＤタグを無くすようにしている。
【００１１】
ここで、「対象物」とは、荷物、商品などの物品を意味するものであるが、人間や動物なども含む。例えば、対象物が人間の場合とは、複数の人間がゲートを通過する場合に、スキャンアンテナに近い者に付されたＲＦＩＤタグは読み取れるが、スキャンアンテナから離れた位置で、かつ複数の人に隠された場所を通過する人間に付されたＲＦＩＤタグは読み取りづらくなるので、この場合には、本発明が適用できる。
【００１２】
また、「付された」とは、例えば、対象物が荷物の場合にはＲＦＩＤタグを貼付する、荷札によりＲＦＩＤタグをくくりつける、など、要するに、対象物と一緒にＲＦＩＤタグが移動可能な状態に取り付けられている状態を意味するものであり、対象物次第で種々の形態が適用可能である。
【００１３】
「ＲＦＩＤタグ」としては、例えば、電池などの電源を有しておらず、リーダライタから電波で送電された電力によって回路が動作し、リーダライタと無線通信を行うパッシブタイプのＲＦＩＤタグや、電池などの電源を有するアクティブタイプのＲＦＩＤタグが含まれる。
【００１４】
「タグ通信装置」とは、例えば、ＲＦＩＤタグと通信可能なリーダライタあるいはリーダ、ライタである。
【００１５】
「スキャンアンテナ」は、例えば、電子的制御によって送信する電波のビームを高速にスキャン可能なフェーズドアレイアンテナからなり、複数のアンテナ素子と、この複数のアンテナ素子のそれぞれに接続された複数の位相器と、この複数の位相器のすべてに接続された１つの分配合成器から構成されている。分配合成器に入力された電波は、それぞれのアンテナ素子ごとの位相器に分配され、各位相器にて所望の位相変化がなされた後、各アンテナ素子から放射され、この際位相後の各電波がすべて同相となるような方向、すなわち正弦波の位相が一致する方向に強く電波が放射される。
【００１６】
また、上記複数のアンテナ素子は、例えば、パッチアンテナを直線状に配列したものや２次元配列されたものであってもよい。パッチアンテナから複数のアンテナを構成すれば、スキャンアンテナを薄く製造できるし、製造コストも低く抑えられるので好適である。また、複数のアンテナを２次元配列、例えば、複数のアンテナ素子を同一平面上に円形状、マトリクス状などに配列すれば、円を描くようにスキャンすることができる。
【００１７】
「反射板」は、スキャンアンテナからの電波を反射してＲＦＩＤタグに向けて進行させるものであり、電波が入来する面に金属仕上げ或いは電波反射剤の塗布による反射面が形成され、その反射面により電波を反射するように構成されている。要するに、この反射板は、スキャンアンテナからの電波をＲＦＩＤタグにむけて反射可能であれば、どのような材質、形状であってもよい。また、反射板の幅は電波の波長、又は波長の３／４，１／２の長さと同じ長さになると、反射面上で電磁波の共振現象が引き起されて減衰し、反射波の電力が低下してしまう。そこで、反射板の幅は電波の波長以上に設定するのが好ましい。更に、反射板の反射面は、平面形状，二次放物面，円柱面，楕円面などの形状など種々の形状で形成可能である。反射面の形状が二次放物面，円柱面，楕円面などの形状にすると、平面形状の反射面と比較すると、反射面からの反射波の拡散を最小限度に抑えることができる。その上、反射面が内側に凹んだ二次放物面であると、反射波が平行な放射特性を示すこととなる。反射面が内側に凹んだ円柱面，楕円面であると、反射波が集束する放射特性を示すこととなる。場合によっては、反射面の形状を外側に突出た二次放物面，円柱面及び楕円面などの形状にするようにしてもよい。
【００１８】
前記反射板は、前記スキャンアンテナから送信される電波を前記ＲＦＩＤタグに向けて反射させるとともに、このＲＦＩＤタグに向けて反射させる反射波の反射方向を変化可能であるように構成してもよい。
【００１９】
反射波の反射方向を変化させる構成としては、例えば、反射板の角度を変更可能な回転機構を設ける、あるいは、反射板の反射面を曲面にするなど種々の手法が適用可能である。スキャンアンテナで電波のビームの方向をスキャンさせていることから、反射面が曲面で形成されていれば、電波が反射する位置によって、反射波の反射方向を変えることが出来る。
【００２０】
スキャンアンテナ及び反射板の設置場所は以下のように種々考えられる。
【００２１】
例えば、前記スキャンアンテナは、前記対象物の出入口であるゲートの一側に設置され、前記反射板は、前記ゲートの上側、他側及び下側のうちの少なくとも１箇所に設置されているように構成してもよい。スキャンアンテナが、電波のビームをスキャンさせているので、反射板を１つ配置すればこの反射板により反射波が得られるが、複数反射板を配置すれば、配置した数だけ反射波が得られ、これにより通信領域の広域化およびＲＦＩＤタグが読み取り漏れの改善が図れる。
【００２２】
また、前記スキャンアンテナは、前記対象物の出入口であるゲートの上側に設置され、前記反射板は、前記ゲートの一側あるいは両側に設置されているように構成してもよい。
【００２３】
また、前記スキャンアンテナは、前記対象物の出入口であるゲートの上側に設置され、前記反射板は、前記ゲートの下側に設置されているように構成してもよい。
【００２４】
また、前記反射板における前記対象物入出方向の長さは、前記ゲートにおける前記対象物入出方向の奥行き長さより長くてもよい。
【００２５】
更に、本発明のタグ通信システムは、ゲートに設置される場合だけでなく、例えば、小売店などのレジ横にある購入する商品を載せる台に設置しても使用可能である。この場合は、例えば、前記スキャンアンテナは、前記対象物が載置される台に設けられるとともに、電波を送信する方向を前記台の上方に設定され、前記反射板は、前記スキャンアンテナが送信する電波の送信方向に設けられるように構成すればよい。
【００２６】
また、本発明は、対象物に付されたＲＦＩＤタグと無線通信を行うゲート装置であって、前記対象物の出入口であるゲートと、前記ゲートの上側に設置されたスキャンアンテナと、前記ゲートの両側に設置された反射板と、からなることを特徴とする。
【００２７】
また、本発明は、対象物に付されたＲＦＩＤタグと無線通信を行うゲート装置であって、前記対象物の出入口であるゲートと、前記ゲートの一側に設置されたスキャンアンテナと、前記ゲートの他側に設置された反射板と、からなることを特徴とする。
【００２８】
また、前記反射板は、前記スキャンアンテナから送信される電波を前記ＲＦＩＤタグに向けて反射させるとともに、このＲＦＩＤタグに向けて反射させる反射波の反射方向を変化可能であるように構成してもよい。
【発明の効果】
【００２９】
以上説明したように本発明によれば、スキャンアンテナにより送信する電波のビームをスキャンさせるとともに、このビームを反射板により対象物に向けて反射させるようにした。これにより、スキャンアンテナから読み取りづらい位置にあるＲＦＩＤタグの読み取り漏れを防止するとともに、システム全体の規模もコンパクト化でき、低コスト化も図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下、第１実施形態〜第４実施形態においては、本発明のタグ通信システムを、荷物の入出庫管理に適用した場合を示し、第５実施形態においては、本発明のタグ通信システムを、店舗のレジ横に設置し商品の購入金額計算に適用した場合を示す。但し、本発明のタグ通信システムは、これら実施形態に限定されるものではない。
【００３１】
＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態に係るタグ通信システムの概略構成を示す平面図、図２はＲＦＩＤタグの概略構成を示すブロック図、図３はリーダライタの概略構成を示すブロック図、図４はスキャンアンテナの概要を示す模式図、図５はスキャンアンテナのスキャンの状態を示す模式図である。
【００３２】
図１に示すように、本実施形態におけるタグ通信システム１は、リーダライタ（タグ通信装置）３、スキャンアンテナ４、反射板５Ａ〜５Ｃ（以下総称するときは「反射板５」と言う）からなり、パレット７に山積みにされた複数の荷物６Ａ〜６Ｆ（以下総称するときは「荷物６」と言う）の塊であるＳＫＵ６０の入出庫管理を行うものである。ＳＫＵ６０を構成する各荷物６Ａ〜６Ｆには、それぞれＲＦＩＤタグ２が貼付されており、スキャンアンテナ４から読み取りづらい位置にあるＲＦＩＤタグ２に対しては、反射板５を使用して電波を反射させ読み取るようにしている。以上が本実施形態におけるタグ通信システムの概要であるが、以下詳細に説明する。
【００３３】
図２に示すように、ＲＦＩＤタグ２は、アンテナ部２０と無線通信ＩＣ２１とを備える構成である。この種のＲＦＩＤタグ２としては、例えば、上述したパッシブタイプやアクティブタイプのものが使用される。
【００３４】
アンテナ部２０は、リーダライタ３からの電波を無線通信ＩＣ２１を動作させる電力源として受け取るものである。また、アンテナ部２０は、リーダライタ３から受信した電波を無線信号に変換して無線通信ＩＣ２１に送信するとともに、無線通信ＩＣ２１からの無線信号を電波に変換してリーダライタ３に送信するものである。アンテナ部２０には、アンテナ、共振回路などが使用される。
【００３５】
無線通信ＩＣ２１は、リーダライタ３からアンテナ部２０を介して受信した信号に基づいて、リーダライタ３からのデータを記憶したり、記憶されたデータをアンテナ部２０を介してリーダライタ３に送信したりするものである。この無線通信ＩＣ２１は、図２に示すように、電源部２１１、無線処理部２１２、制御部２１３、およびメモリ部２１４を備える構成である。
【００３６】
電源部２１１は、アンテナ部２０が電波を受信することにより発生する誘起電圧を整流回路にて整流し、電源回路にて所定の電圧に調整した後、無線通信ＩＣ２１の各部に供給するものである。電源部２１１には、ブリッジダイオード、電圧調整用コンデンサなどが使用される。
【００３７】
無線処理部２１２は、外部からアンテナ部２０を介して受信した無線信号を元の形式に変換し、変換したデータを制御部２１３に送信するとともに、制御部２１３から受信したデータを無線送信に適した形式に変換し、変換した無線信号をアンテナ部２０を介して外部に送信するものである。無線処理部２１２には、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ）変換回路、Ｄ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ  ｔｏ  Ａｎａｌｏｇ）変換回路、変復調回路、ＲＦ回路などが使用される。
【００３８】
制御部２１３は、無線通信ＩＣ２１内における上述した各種構成の動作を統括的に制御するものである。制御部２１３は、論理演算回路、レジスタなどを備え、コンピュータとして機能する。そして、各種構成の動作制御は、制御プログラムをコンピュータに実行させることによって行なわれる。このプログラムは、例えばメモリ部２１４のＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）などにインストールされたものを読み込んで使用する形態であってもよいし、リーダライタ３からアンテナ部２０および無線処理部２１２を介して上記プログラムをダウンロードしてメモリ部２１４にインストールして実行する形態であってもよい。
【００３９】
特に、制御部２１３は、リーダライタ３からアンテナ部２０および無線処理部２１２を介して受信したデータに基づいて、リーダライタ３からのデータをメモリ部２１４に記憶したり、メモリ部２１４に記憶されたデータを読み出して、無線処理部２１２およびアンテナ部２０を介してリーダライタ３に送信したりする。
【００４０】
メモリ部２１４は、上記したＲＯＭや、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ  ＲＡＭ）、ＦｅＲＡＭ（強誘電体メモリ）などの半導体メモリによって構成される。このメモリ部２１４に記憶される内容としては、上記した制御プログラム、およびその他各種のプログラム、ならびにＩＤなどの各種データが挙げられる。なお、無線通信ＩＣ２１は、リーダライタ３から送信される電波を電力源としているため、ＲＯＭなどの不揮発性メモリや、ＳＲＡＭ、ＦｅＲＡＭなどの消費電力の少ないメモリを使用することが望ましい。
【００４１】
次に、リーダライタ及びスキャンアンテナの構成について、図３〜５を参照して説明する。図３はリーダライタの概略構成を示すブロック図、図４はスキャンアンテナの概要を示す模式図、図５はスキャンアンテナのスキャンの状態を示す模式図である。なお、図３には、スキャンアンテナ４を介してＲＦＩＤタグ２と無線通信を行っている状態も併せて模式的に示されている。
【００４２】
リーダライタ３は、外部通信部３１、タグ通信制御部３２、送信部３３、受信部３４、スキャンアンテナ制御部３５を備えており、スキャンアンテナ４を接続し、ＲＦＩＤタグ２と無線通信可能に構成されている。
【００４３】
外部通信部３１は、リーダライタ３において読み出されたＲＦＩＤタグ２のＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）及びＲＦＩＤタグ２への書込みが成功したか否かを示す情報などのＲＦＩＤタグ２との通信結果を、パーソナルコンピュータ等の外部装置に送信したり、ＲＦＩＤタグ２に対する外部装置からの書込み情報（送信コマンド情報）や外部装置からのコマンド（命令）を受信するよう構成されている。また、外部装置とのインタフェース規格としては、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）、ＩＥＥ１３９４、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、などが挙げられる。
【００４４】
タグ通信制御部３２は、外部装置から外部通信部３１を介して送信された送信コマンド情報を受信し、送信部３３に送信する。また、タグ通信制御部３２には、図示しないスキャンパターンテーブルが格納されている。このスキャンパターンテーブルには、スキャンアンテナ４の各アンテナ素子４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃの電力と位相を定義したデータが含まれており、各アンテナ素子４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃについてそれぞれ定義された電力、位相を電気的に設定することで、スキャンアンテナ４のスキャンパターンが生成される。
【００４５】
すなわち、このスキャンパターンテーブルにより、スキャンアンテナ４のスキャン角が設定される。このスキャン角とは、図５に示すように、ブロードサイド方向（アンテナ素子４０Ａ、４０Ｂ、・・・４０Ｋの配列方向に垂直な方向）を基準に測定したビームＭの傾斜角である。本実施形態においては、図中右回り方向（α）を＋値とし、左周り方向（β）を−値としている。本実施形態においては、このスキャン角は、後述する反射板５Ａ〜５Ｃのそれぞれの方向と、荷物６Ａ〜６ＣにおけるＲＦＩＤタグ２が貼付されている面の方向に設定される。すなわち、図１に示すように、送信波ＳＷ１〜ＳＷ５それぞれの方向にスキャン角は設定される。なお、図５はスキャンアンテナ４におけるスキャンの仕方を説明するための模式図であるので、スキャン角はα、βと２値のみが記載されている。
【００４６】
また、タグ通信制御部３２は、スキャンテーブルからスキャン角情報を読み出すとともに、このスキャン角情報をスキャンアンテナ制御部３５に送信する。
【００４７】
送信部３３は、タグ通信制御部３２から送信される送信コマンド情報を無線送信に適した形式に変換し、変換した無線信号（送信コマンド）をスキャンアンテナ４を介して外部に送信するものであり、送信コマンド情報の変調、増幅などの処理を行なう。受信部３４は、外部からスキャンアンテナ４を介して受信した無線信号（受信データ）を元の形式に変換し、変換したデータをタグ通信制御部３２に送信するものであり、受信データの増幅、復調などの処理を行なう。
【００４８】
スキャンアンテナ制御部３５は、タグ通信制御部３２からスキャン角情報を受信するとともに、この受信したスキャン角情報に基づいてスキャン制御信号をスキャンアンテナ４に送信し、スキャンアンテナ４から放射される電波のビームＭの方向を制御するものである。
【００４９】
図４は、スキャンアンテナ４の概要を示す説明図である。このスキャンアンテナ４は、複数のアンテナ素子４０を直線状に配列し、各アンテナ素子４０に可変位相器（位相器）４１を接続した構成である。図５においては、アンテナ素子４０は３個であるが、アンテナ素子４０の個数は３個に限定されるものではない。また、このアンテナ素子４０は直線状配列に限定されるものではなく、２次元配列状に配置してもよい。このアンテナ素子４０の個数を増やすと、ビームＭの幅が細くなる。なお、この図４においては、このアンテナ素子４０の個数は任意の数としており、同図を参照して以下にスキャンアンテナ４におけるビーム方向のスキャンの方法について説明する。
【００５０】
全てのアンテナ素子４０Ａ、４０Ｂ、・・・４０Ｋが同じ位相で電波を送信する場合には、スキャンアンテナ４から放射される電波はブロードサイド方向（アンテナ素子４０Ａ、４０Ｂ、・・・４０Ｋの配列方向に垂直な方向）の平面波として伝搬する。一方、電波の伝播方向を、ブロードサイド方向から測って角度θ（ｒａｄ）だけ傾斜させるためには、次式を満たすように各アンテナ素子４０Ａ、４０Ｂ、・・・４０Ｋが送信する電波の位相をずらせばよい。
【００５１】
図４に示すように、送信または受信する電波の波長をλ（ｍ）とし、基準となるアンテナ素子４０Ａとｋ番目のアンテナ素子４０Ｋとの距離をｄｋ（ｍ）とし、図４に破線で示される等位相面のうち、基準となるアンテナ素子４０Ａを通る等位相面と、ｋ番目のアンテナ素子４０Ｋとの距離をｌｋ（ｍ）とすると、基準となるアンテナ素子４０Ａの位相に対するｋ番目のアンテナ素子４０Ｋの位相のずれψｋは次式となる。
【００５２】
［数式］
ψｋ＝（ｌｋ／λ）×２π＝（ｄｋ×sinθ／λ）×２π
【００５３】
このように、スキャンアンテナ４は、各位相器４１Ａ、４１Ｂ、・・・４１Ｋが、上式を満たすように信号の位相をずらすことにより、目的の方向に電波のビームＭを向けることができる。一方、電波を受信する場合には、各アンテナ素子４０Ａ、４０Ｂ、・・・４０Ｋの位相のずれを検出することにより、受信した電波の方向を判別することができる。本実施形態においては、このように構成されたスキャンアンテナ４に接続されたリーダライタ３が、ゲート８の一側に設けられている。
【００５４】
また、反射板５は、スキャンアンテナ４から送信された送信波ＳＷ１〜ＳＷ５を反射してＲＦＩＤタグ２に向けて進行させるものであり、送信波ＳＷ１〜ＳＷ５が入来する面に金属仕上げ或いは電波反射剤の塗布による反射面が形成され、その反射面により電波を反射するように構成されている。
【００５５】
本実施形態においては、反射板５はゲート８に設けられた３つの反射板５Ａ〜５Ｃからなり、反射板５Ａはゲート８の上側に、反射板５Ｂはリーダライタ３が設けられた一側に対向する他側に、反射板５Ｃはゲート８の下側にそれぞれ設けられている。更に、スキャンアンテナ４から送信された各送信波ＳＷ１、ＳＷ２及びＳＷ５が各反射板５Ａ〜５Ｃにより反射して荷物６に貼付されたＲＦＩＤタグ２に進行するように、それぞれの反射面の方向が設定されている。
【００５６】
図１に示す位置にスキャンアンテナ４を設置すると、荷物６Ａ及び６Ｄの上面に貼付されたＲＦＩＤ２、荷物６Ｄ〜６Ｆの側面に貼付されたＲＦＩＤタグ２、荷物６Ｃの側面に貼付されたＲＦＩＤタグ２は、スキャンアンテナ４により送信波をスキャンさせたとしても読み取りづらく、読み取り漏れを生じやすい。そこで、本実施形態においては、下記反射板５Ａ〜５Ｃをゲート８に設け、これら読み取り漏れの生じやすいＲＦＩＤタグ２の読み取り漏れの防止を図っている。
【００５７】
すなわち、図１においては、送信波ＳＷ１が反射板５Ａにより反射して反射波ＲＷ１がＳＫＵ６０の上面の方向へ向うよう、送信波ＳＷ２が反射板５Ｂにより反射して反射波ＲＷ２がＳＫＵ６０の荷物６Ｄ〜６Ｆが表出する面の方向へ向くよう、送信波ＳＷ５が反射板５Ｃにより反射して反射波ＲＷ５がＳＫＵ６０の荷物６Ｃに貼付されたＲＦＩＤタグ２の方向へ向くよう、各反射板５Ａ〜５Ｃの反射面の方向が設定される。なお、反射板５Ｃはゲート８の下側である床面に設置されているので、この場合は、スキャンアンテナ４の送信波ＳＷ５が反射板５Ｃに反射する位置を設定すればよい。
【００５８】
なお、本実施形態においては、反射板５Ａ、５Ｂは反射面が平らな面で形成し、反射面を可動させることなく固定状態でゲート８に取り付けているが、各反射板５Ａ、５Ｂに回転機構を設け、反射面の向きを変化可能に構成してもよい。このようにすれば、通信範囲の更なる拡大が図れ、読み取り漏れ防止の効果も増すこととなる。
【００５９】
次に、このように構成されたタグ通信システム１の動作説明を行う。リーダライタ３を起動させると、スキャンアンテナ４が、繰り返し図１に示す方向に送信波ＳＷ１〜ＳＷ５を送信する。すると、送信波ＳＷ１が反射板５Ａにより反射して反射波ＲＷ１となり、ＳＫＵ６０の上面側に進行する。同様に、送信波ＳＷ２が反射板５Ｂにより反射して反射波ＲＷ２となり、ＳＫＵ６０の上面側に進行する。同様に、送信波ＳＷ２が反射板５Ｂにより反射して反射波ＲＷ２がＳＫＵ６０の荷物６Ｄ〜６Ｆが表出する面の方向へ進行する。送信波ＳＷ５も同様に、反射板５Ｃにより反射して反射波ＲＷ５がＳＫＵ６０の荷物６Ｃに貼付されたＲＦＩＤタグ２の方向へ進行する。一方、送信波ＳＷ３及びＳＷ４は、いずれの反射板５Ａ〜５Ｃにも反射することなく、直接ＳＫＵ６０の方向へ向けて進行する。
【００６０】
なお、本実施形態においては、反射板５Ａ、５Ｂは固定されており、反射方向一定として説明したが、反射板５Ａ、５Ｂに回転機構を設け、随時反射面の面する方向を変化させるように構成する変形例も考えられる。この場合には、上記リーダライタの起動時に同時に反射板５Ａ、５Ｂを可動させるようにすればよい。
【００６１】
このように、本実施形態においては、スキャンアンテナ４を１つだけ設置し、このスキャンアンテナ４にとって読み取りづらい位置にあるＲＦＩＤタグ２に対しては、反射板５Ａ〜５Ｃによる反射波を利用して読み取るようにした。これにより、システム全体の規模もコンパクト化でき、低コスト化も図れ、通信可能領域の広域化も図れる。
【００６２】
上記第１実施形態においては、リーダライタ３及びスキャンアンテナ４をゲート８の一側に設置し、反射板５Ａを上側、反射板５Ｂを他側及び反射板５Ｃを下側に設置したが、リーダライタ３、スキャンアンテナ４及び反射板５は、以下のように設置してもよい。それぞれの構成の設置場所の変形例について、第２〜第４実施形態として説明する。なお、以下においては、スキャンアンテナ４、リーダライタ３、反射板５及びゲート８などの各構成は上記第１実施形態と同様なので、それぞれの構成の位置関係のみ説明し、各構成の説明および動作説明は省略する。
【００６３】
＜第２実施形態＞
図６は本発明の第２実施形態に係るタグ通信システム及び本発明の１の実施形態に係るゲート装置の概略構成を示す平面図である。以下においては、タグ通信システム１Ａについて説明するが、ゲート８と、ゲート８の上側に設置されたスキャンアンテナ４と、ゲート８の一側に両側に設置された反射板５Ｄ、５Ｅとから本発明のゲート装置が実現される。
【００６４】
本実施形態のタグ通信システム１Ａは、リーダライタ３及びスキャンアンテナ４をゲート８の上側に設置し、反射板５Ｄをゲート８の一側すなわち図６中ゲート８の左側、反射板５Ｅをゲート８の他側すなわち図６中ゲート８の右側に設置している。本実施形態においても、反射板５Ｄ及び反射板５Ｅは、固定状態でゲート８に取り付けられていても、図示しない回転機構とともに反射面を変化可能に取り付けられていてもよい。
【００６５】
本実施形態においても、リーダライタ３を起動させると、スキャンアンテナ４の送信波ＳＷ１〜ＳＷ４は図のようにスキャンする。すると、送信波ＳＷ１が反射板５Ｄにより反射して反射波ＲＷ１となり、ＳＫＵ６０の荷物６Ａ〜６Ｃが表出する面の方向へ進行する。同様に、送信波ＳＷ４が反射板５Ｅにより反射して反射波ＲＷ４となり、ＳＫＵ６０の荷物６Ｄ〜６Ｆが表出する面の方向へ進行する。一方、送信波ＳＷ２及びＳＷ３はいずれの反射板にも反射することなく、ＳＫＵ６０の上側面の方向へ進行する。
【００６６】
＜第３実施形態＞
図７は本発明の第３実施形態に係るタグ通信システム１Ｂの概略構成を示す側面図である。本実施形態においては、上記第２実施形態と同様に、リーダライタ３及びスキャンアンテナ４をゲート８の上側に設置するが、スキャンの方向を図示進行方向（矢印Ｘ）に繰り返しスキャンさせている点と、反射板５Ｆをゲート８の下側に設置している点が異なる。この場合、反射板５Ｆの長さＬ１（対象物入出方向の長さ）は、ゲート８の長さＬ２（対象物入出方向の奥行き長さ）よりも長く設定されている。これにより、ＳＫＵ６０の前後下方のＲＦＩＤタグ２（図７で言えば荷物６Ｃに貼付されたＲＦＩＤタグ２）、特に下方向を向いているＲＦＩＤタグ２との通信経路が構成され、通信可能領域の広域化が図れる。
【００６７】
本実施形態においても、リーダライタ３を起動すると、送信波ＳＷ１〜ＳＷ３は図のように送信され、ＳＷ１はＳＫＵ６０の上側、ＳＷ２はＳＫＵ６０の荷物６Ａ〜６Ｃの表出する面にそれぞれ進行し、ＳＷ３は反射板５Ｆに反射して反射波ＲＷ３となり、この反射波ＲＷ３により荷物６Ｃに貼付されたＲＦＩＤタグ２が読み取られる。
【００６８】
＜第４実施形態＞
図８は本発明の第４実施形態に係るタグ通信システム１Ｃ及び本発明の他の実施形態に係るゲート装置の概略構成を示す平面図である。なお、以下においては、タグ通信システム１Ｃについて説明するが、ゲート８と、ゲート８の一側に設置されたスキャンアンテナ４と、ゲート８の他側に設置された反射板５Ｇとから本発明の他の実施形態に係るゲート装置が実現される。本実施形態においては、上記第１実施形態と同様に、リーダライタ３及びスキャンアンテナ４をゲート８の一側すなわち図８中ゲート８の左側に設置するが、反射板５Ｇをゲート８の他側すなわちゲート８の右側及び反射板５Ｃをゲート８の下側に設置している点と、反射板５Ｇを図示しない回転機構を使用して回動可能に設置している点が上記第１実施形態と異なる。反射板５Ｇを回動可能、すなわち反射波の方向を変化可能にその反射面の向きを変化可能に構成している。これにより、上記第１実施形態と同様の通信領域を確保しつつ、反射板の個数を減らすことができる。
【００６９】
この場合、リーダライタ３及び反射板５Ｇに取り付けられた図示しない回転機構を起動させると、スキャンアンテナ４は図のように送信波ＳＷ１〜ＳＷ３を繰り返しスキャンさせるとともに、反射板５Ｇも反射面の方向が変化するよう繰り返し回動する。すると、送信波ＳＷ１は反射板５Ｇにより反射して反射波ＲＷ１１〜ＲＷ１３となり、ＲＷ１１はＳＫＵ６０の上側、ＲＷ１２はＳＫＵ６０の荷物６Ｄ〜６Ｆが表出する面に向かう方向へそれぞれ進行する。他方、ＲＷ１３は反射板５Ｃの方向に進行するとともに反射板５Ｃにより反射して反射波ＲＷ１３１となり荷物６Ｆの方向へ進行する。一方、ＳＷ２及びＳＷ３はＳＫＵ６０の荷物６Ａ〜６Ｃが表出する面に向かう方向へ進行する。
【００７０】
＜第５実施形態＞
本実施形態に係るタグ通信システム１Ｄは、タグ通信システム１Ｄを店舗のレジ横に設置し商品の購入金額計算に適用した場合である。
【００７１】
本実施形態においては、スキャンアンテナ４Ａを商品を載置する台９の中に設置し、この台９の上方に反射板５Ｈ及び反射板５Ｉをそれぞれ設置する。図９においては、台９の上にこれから購入しようとする商品（対象物）６Ｇ〜６Ｌが載置されている。なお、商品６Ｇ〜６ＬのそれぞれにはＲＦＩＤタグ２が貼付されており、スキャンアンテナ４Ａには上記と同様のリーダライタ３が接続されている。
【００７２】
本実施形態においては、例えば、店舗を開店する際にリーダライタ３を起動する。すると、スキャンアンテナ４からは送信波ＳＷ１〜ＳＷ４が図の方向に繰り返しスキャンすることとなる。この状態で、台９の上に購入しようとする商品６Ｇ〜６Ｌを載置すると、送信波ＳＷ１は反射板５Ｈにより反射して反射波ＲＷ１となり商品６Ｇ及び６Ｈの方向へ進行しそれぞれに貼付されたＲＦＩＤタグ２を読み取る。同様に、送信波ＳＷ３は反射板５Ｉにより反射して反射波ＲＷ３となり商品６Ｉの方向へ進行する。一方、送信波ＳＷ２及び送信波ＳＷ４はいずれの反射板５Ｈ、５Ｉにも反射せず、送信波ＳＷ２は商品６Ｊ及び６Ｋの方向へ進行しそれぞれに貼付されたＲＦＩＤタグ２を読み取り、ＳＷ４は商品６Ｌの方へ進行しこれに貼付されたＲＦＩＤタグ２を読み取る。
【００７３】
このように本実施形態に係るタグ通信システム１Ｄを店舗などのレジ横に設置された台９などに設置すれば、レジにより商品の代金を入力することなく、商品の合計代金を計算することが出来るので便利である。また、反射板５Ｈ及び５Ｉを使用することにより、フィールドホールの問題が解消し、より多くのＲＦＩＤタグ２と通信可能となり、通信領域の広域化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第１実施形態に係るタグ通信システムの概略構成を示す平面図。
【図２】ＲＦＩＤタグの概略構成を示すブロック図。
【図３】リーダライタの概略構成を示すブロック図。
【図４】スキャンアンテナの概要を示す模式図。
【図５】スキャンアンテナのスキャンの状態を示す模式図。
【図６】本発明の第２実施形態に係るタグ通信システムの概略構成を示す平面図。
【図７】本発明の第３実施形態に係るタグ通信システムの概略構成を示す側面図。
【図８】本発明の第４実施形態に係るタグ通信システムの概略構成を示す平面図。
【図９】本発明の第５実施形態に係るタグ通信システムの概略構成を示す平面図。
【符号の説明】
【００７５】
１、１Ａ〜１Ｄ  タグ通信システム
２    ＲＦＩＤタグ
３    リーダライタ（タグ通信装置）
４    スキャンアンテナ
５Ａ〜５Ｉ  反射板
６０  ＳＫＵ
６Ａ〜６Ｆ  荷物（対象物）
６Ｇ〜６Ｌ  商品（対象物）
７    パレット
８    ゲート
９    台
ＳＷ１〜ＳＷ４  送信波
ＲＷ１〜ＲＷ４  反射波
【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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