JP2002543646A - 低出力の高周波識別読取装置 - Google Patents

低出力の高周波識別読取装置

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Abstract

(57)【要約】 高周波近接読取装置の実用的なバッテリ動作は、ＲＦＩＤ読取装置の感知範囲の活動を第２の検出器（例えば、受動赤外線検出器）でモニタし、第２の検出器により活動が検出されたときだけＲＦＩＤ読取装置に電力を供給することにより可能にされる。ＲＦＩＤ読取装置は、組み合わされたＲＦＩＤ読取装置及び第２の検出器の動作電力要求において正味の減少を達成する比較的低い電力消費のために選択された第２の検出器と比べて低いデューティサイクルに維持される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 ［発明の属する技術分野］ 本発明は制御されたアクセスシステムで識別タグと一緒に使用される高周波識
別読取装置に関し、更に詳細には、バッテリが電力を供給する動作に適した低出
力の近接読取装置に関する。
【０００２】 ［従来技術の様相］ 高周波識別システム（ＲＦＩＤ）は広く使用されるようになり、（通常、固定
した位置に設置された）読取装置、及び多くの携帯型識別タグを一般に含む。各
ＩＤタグは、読取装置からの高周波伝送により応答指令信号を送られるときに符
号化された応答を返す応答器ユニットを含む。前記読取装置は、読取装置の範囲
のどのＩＤタグからの高周波数応答も喚起するように設計された伝送を周期的に
送信する。前記タグ応答は符号化された識別データを含み、読取装置は前記符号
化された識別データに基づいて制御された施設へのアクセスを認めるか又は拒否
するかを決定する。ＲＦＩＤシステムは、自分の電源（例えば、バッテリ）を運
搬する能動タグ、又は電源を含まず代わりに読取装置ユニットが放射するエネル
ギーに完全に依存する受動タグを使用できる。受動タグ読取装置は、どのタグで
も活性化するエネルギーを送信することにより、読取装置の付近の受動タグの存
在を継続的に又は周期的にサーチする。受動タグは、読取装置により活性化され
ない限りその存在を知らせない。更に、タグによって電流に変換されるとき、受
動ＩＤタグは、タグの電子回路の動作を補助する十分な高周波電力を受信するこ
とを必要とする。従って、読取装置／タグシステムの動作範囲は読取装置によっ
て伝送された電力により決定される大きな範囲であり、活性化されるためにＩＤ
タグは読取装置の十分近くに近づかなければならない。このために、受動タグ読
取装置も近接読取装置として既知である。一般に、近接読取装置は比較可能な範
囲の能動タグＲＦＩＤ読取装置よりも実質的に大きな動作電力要求を有し、近接
読取装置に電力を供給する携帯型バッテリの開発はバッテリの過剰な電力消費に
より妨げられてきた。
【０００３】 動作電力要求が減少したＲＦＩＤ読取装置に対する継続的な必要性、更に詳細
には、携帯使用のためにバッテリによって適切に電力を供給される低出力の近接
読取装置に対する継続的な必要性が存在する。
【０００４】 ［発明の要約］ 本発明は、識別タグの存在を検出して照合するために動作するＲＦＩＤタグ読
取装置を含む低出力の高周波識別読取装置システム、及び読取装置の感知範囲の
内部への識別タグの起こり得る立ち入りを示すＲＦＩＤタグ読取装置の感知範囲
での変化を検出し、そのような変化に応答して使用可能信号を導出するために動
作する第２の検出器を提供することにより前記の必要性に対処する。そのような
変化を検出することにより、前記第２の検出器は感知範囲の内部への物体の立ち
入りを検出するように機能するが、そのような物体からの高周波数応答を喚起す
ることはしない。
【０００５】 電源が提供され、動作電力を前記ＲＦＩＤタグ読取装置及び前記第２の検出器
に供給する。検出器及び読取装置の各々は平均動作電力要件を有し、第２の検出
器は読取装置よりも実質的に小さい平均動作電力要件を有するように選択される
。通常、第２の検出器に給電する間、電力切替回路は電源からＲＦＩＤタグ読取
装置への電力を制限するか遮断する。ＲＦＩＤタグ読取装置への全動作電力は、
ＩＤタグの存在を検証するために使用可能信号に応答して限られた時間だけ電力
切替回路によって使用可能にされ、もしそうなら、前記制御された施設へのアク
セスを許可する。その結果、ＲＦＩＤ読取装置は第２の検出器と比較して低いデ
ューティサイクルに分類され、読取装置システムの全部の又は平均の動作電力は
、物理的変化（例えば、ＩＤタグの起こり得る存在を示す読取装置の感知範囲で
の動き）を検出するとすぐＲＦＩＤタグ読取装置を短時間だけ作動させることに
よって節約される。
【０００６】 本発明の低出力ＲＦＩＤタグ読取装置システムは特定の型のＲＦＩＤ読取装置
に限定されないが、動作電力要求が比較的高いという理由で近接又は受動タグ読
取装置が最も有用であることが分かる。このために、本発明の好ましい実施例で
は、ＲＦＩＤ読取装置は受動識別タグの存在を検出するように設計された近接読
取装置である。
【０００７】 前記第２の検出器は、特定の感知技術に限定されない。更に詳細には、ＲＦＩ
Ｄ読取装置のデューティサイクルを減少させ、代わりに第２の検出器に大部分の
時間依存することにより著しい節電が実現できるように、第２の検出器はＲＦＩ
Ｄ読取装置と比較して少ない電力を供給されるように選択しなければならない。
例えば、第２の検出器は、受動赤外線、誘導性、容量性、マイクロ波、及び超音
波検出器から成るグループから何の制限もなく選択できる。一般に、第２の検出
器は動作検出器として作動する。何故ならば、通常、動作検出器が応答する動作
検出器に対する変化は、ＩＤタグとは限らない物体の動きによりもたらされるか
らである。現在の好ましい第２の検出器は、読取装置の感知範囲の赤外線バック
グラウンドでの変化を感知するように設計された受動赤外線センサである。
【０００８】 節電は、ＲＦＩＤ読取装置の動作をほぼＩＤタグの存在を検証（即ち、もし感
知範囲に存在するなら、高周波呼び掛け信号を送信し、ＩＤタグからの応答を受
信して復号化すること、もしＩＤタグが検出されたら、アクセス制御機能（例え
ば、ドアを解錠すること、及び再び施錠すること）を実行すること）するのに必
要な時限に限定することにより最適化できる。タグ読み取り機能又はアクセス制
御機能が終了するとすぐ、タグ読取装置は使用不能又はオフ制御信号を電力制御
スイッチへ出力し、タグ読取装置を電力を制限された待ち状態に戻す。
【０００９】 また、本発明は感知範囲を有する高周波識別タグ読取装置を作動させる方法ま
で広がり、前記方法は、ＲＦＩＤ読取装置を待ち状態又はスリープモードにし、
感知範囲への物体の導入を検出し、もし感知範囲に存在すれば前記高周波読取装
置を少なくとも識別タグからの応答喚起するのに十分な比較的短い時間だけ活性
化するか又は起動し、及び前記高周波近接読取装置を前記待ち状態又はスリープ
モードに戻す諸ステップから成る。前記検出のステップは、感知範囲の物理的特
性の変化（例えば、ＲＦＩＤ読取装置の感知範囲のＩＤタグとは限らない物体の
位置の変化）を感知することを含む。位置の変化は、赤外線、誘導性、容量性、
超音波、又はマイクロ波感知によって検出される。
【００１０】 ［好ましい実施例の詳細な説明］ 図を参照すると、図１は一般に数字により示される低出力識別タグ読取装置シ
ステムをブロック線図の形態で図示する。読取装置システム１０は如何なるタイ
プでもよい高周波読取装置である高周波タグ読取装置１２を含むが、所与の理由
（大きな作動電力消費）のために、本発明は近接又は受動ＲＦＩＤタグ読取装置
に関して特に有用である。読取装置システム１０は、電力制御回路又はスイッチ
１６を通して読取装置１２に接続された電源１４により動作電力を供給される。
電源１４は交流電源でもよいが、通常はバッテリ電源である。何故ならば、本発
明の主な目的が読取装置システム１０の実用的なバッテリ動作を可能にすること
だからである。
【００１１】 タグ読取装置１２は（図２で鎖線により示される）高周波アンテナ１８を有し
、アンテナ１８は読取装置１２に十分近接したＩＤタグからの応答を喚起し、ど
のＩＤタグからの高周波応答信号も受信するように設計された呼び掛け信号を放
射する。タグ読取装置１２のアンテナ又はアンテナシステムは（図３で同心円弧
により図示される）感知範囲Ｓを有し、前記感知範囲Ｓの内部では、ＩＤ読取装
置はＩＤタグからの応答を喚起し、前記タグからの応答信号を受信することがで
きる。この感知範囲の外側では、呼び掛け信号の強度は応答を喚起するのに不十
分であるか、又はもし応答が喚起されたら、アンテナ１８における応答信号の強
度は弱すぎて読取装置１２で読み取れない。タグ読取装置１２の範囲はアンテナ
からの距離の観点からだけ制限されるのではなく、前記範囲はアンテナからの方
向によっても変化する。即ち、アンテナは特定方向での最大感度を有する指向性
パターンであり、その方向から逸れたら感度は減少する。更に、タグ読取装置の
指向性はアンテナ放射パターンだけではなく、読取装置の周囲の物理的環境によ
っても決定される。もし読取装置システム１０が図３のように壁Ｗに取り付けら
れたら、有効な感知範囲Ｓは壁の前の領域に限定される。何故ならば、たとえタ
グ読取装置の高周波電場が実際には前記壁を通り抜けて後ろまで拡がっていても
、ＩＤタグはその領域のみに存在し、壁の後ろには存在しないからである。従っ
て、図２及び図３のように、タグ読取装置１２の感知範囲は高周波信号放射及び
受信パターンによる範囲及び方向、並びに読取装置システム１０の周囲の物理的
環境により限定される。
【００１２】 本発明によると、ＲＦＩＤタグ読取装置１２の感知範囲Ｓと一般に重なり合う
視野Ｖを有する第２の検出器２０が提供される。現在の好ましい第２の検出器２
０は、検出器の視野内の赤外線バックグラウンドにおける変化（例えば、前記Ｐ
ＩＲ検出器の前の人体の動き）に反応して照明を点灯するために、ホームセキュ
リティシステムで一般に使用されるタイプの受動赤外線（ＰＩＲ）動作検出器で
ある。現在、このタイプのＰＩＲ検出器は、低価格で入手可能である。従来のア
プリケーションでは、ＰＩＲ検出器は、セキュリティアラームを起動するか照明
をオン・オフするために一般に使用される出力信号を駆動する。
【００１３】 本発明により第２の検出器２０として実施されるとき、ＰＩＲ検出器はＲＦＩ
Ｄ読取装置１２に対して図２及び図３のように配置されて位置決めされ、例えば
、ＲＦＩＤタグ読取装置１２の前で手でＩＤタグを振っていることを検出する。
第２の検出器の出力信号は、オン制御信号として電力制御切替回路１６に接続さ
れる。
【００１４】 タグ読取装置１２の初期の待ち状態では、電力制御スイッチ１６は切られてＲ
ＦＩＤ読取装置１２を不活性化する。動く物体（例えば、ＩＤタグ所有者の手）
が第２のＰＩＲ検出器２０により検出されるとき、第２の検出器の結果として生
じるオン制御信号が電力スイッチ１６を作動させて電源１４からＲＦＩＤ読取装
置１２に電力を供給し、それによりＲＦＩＤ読取装置を活性化する。現在の活性
化状態では、タグ読取装置１２は従来の方法で作動し、読取装置の範囲内のどの
ＩＤタグからの高周波数応答も喚起するように設計された高周波信号を送信し、
ＩＤタグからのどの高周波応答も受信する。一般に、タグ読取装置１２は、ＩＤ
タグを読み取るのに必要な時間だけオンにされたままである。もし適切な時間が
経過したら、どのＩＤタグ応答も読取装置の送信によっては喚起されず、読取装
置はオフ制御信号を電力制御スイッチに出力し、それにより電力を遮断して読取
装置を待ち状態に戻す。もし第２の検出器が実際に感知範囲ＳへのＩＤタグの立
ち入りを検出したら、タグ読取装置１２もアクセス制御機能を実行して（例えば
、電子ドアロックを開き、施設をロックされた状態に戻すことにより）保護され
た施設へのアクセスを可能にする。アクセス制御サイクルが完了するとすぐ、読
取装置はオフ制御信号を電力制御スイッチに出力して待ち状態に戻される。一般
に、タグ読取装置１２はマイクロプロセッサの制御下で作動し、適切な時間にお
けるオフ制御信号の出力は前記マイクロプロセッサの適切なプログラミングによ
り実施される。
【００１５】 電力制御スイッチ１６は、タグ読取装置への電力を完全に遮断するよりも、Ｒ
ＦＩＤ読取装置のいくつかの機能だけを一時停止するために作動する。タグ読取
装置１２を完全に停止させるのは望ましくない。何故ならば、マイクロプロセッ
サの特定の初期化機能は始動毎にすぐ再実行を必要とするからである。このため
に、オン制御信号が代わりに作動してＩＤタグを能動的に感知して読み取るのに
必要な特定の機能及びマイクロプロセッサのサブルーチンを喚起し、一方、マイ
クロプロセッサをタグ読取装置の待ち状態で低出力状態のままにする。即ち、タ
グ読取装置１２の待ち状態は、タグ読取装置の電力消費がＩＤタグを検出して読
み取るための通常動作要求より小さく限定された如何なる状態でもよい。
【００１６】 ＩＤタグ毎のＲＦＩＤ読取装置のオンになっている時間は、制御されたアクセ
スのタイプにより極めて短い（数秒のオーダ）。ＲＦＩＤ読取装置のオンになっ
ている時間をこの方法で制限することにより、ＲＦＩＤ読取装置のデューティサ
イクル（即ち、読取装置システム１０の作動時間に対するＲＦＩＤ読取装置１２
のオンになっている時間）を非常に小さくでき、それにより組み合わされたＲＦ
ＩＤ／ＰＩＲシステム１０の電力消費を大きく減少させ、そのような組み合わさ
れた読取装置の実用的なバッテリ動作をもたらす。前記組み合わされた読取装置
１０は携帯又は固定用途のどちらのためにパッケージされてもよく、どのハウジ
ングでも実用的及び美的要素に適合する。
【００１７】 受動赤外線検出器は受動ＲＦＩＤ検出器と比較して小さな電力を消費する。何
故ならば、ＰＩＲ検出器は信号を放射せず、むしろ温かい物体又は人体により放
出された放射の存在に応答するからである。しかし、第２の検出器の選択は赤外
線検出器に限定されない。他の動作感知技術が利用可能であり、本発明の目的に
適応できる。例えば、誘導性又は容量性型センサは、読取装置付近の環境中のイ
ンダクタンス又はキャパシタンスの変化を検出することにより、ＲＦＩＤ読取装
置の感知範囲への物体の立ち入りを検出するための第２の検出器２０として実施
できる。同様に、超音波及びマイクロ波動作センサが利用可能であり、前記受動
赤外線検出器２０と取り替えることができる。一般に、受動感知技術（例えば、
誘導性又は容量性）は通常、能動技術（例えば、マイクロ波又は超音波動作感知
）よりも好ましい。何故ならば、受動検出器は一般により少ない電力を消費する
からである。より高い感度及び信頼性のために、複数の第２の検出器２０が設置
されてＯＲ論理回路に接続されてもよく、もし複数の第２の検出器の何れかが活
性化されたら、ＲＦＩＤ読取装置がオンになる。また、複数の第２の検出器がＡ
ＮＤ論理回路に接続されてもよく、全ての第２の検出器が活性化されて読取装置
の不活性が減少した場合にのみ、ＲＦＩＤ読取装置がオンになる。
【００１８】 本発明の好ましい実施例が、例示及び理解しやすさのために記載され図示され
てきたが、本発明の請求の範囲から逸脱することなく、記載された実施例に対す
る多くの変更、置換、及び修正が可能であることは、当業者には明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による低電力消費高周波識別システムのブロック線図である。
【図２】 受動赤外線の第２の検出器を特徴とする本発明による低出力ＲＦＩＤ読取装置
システムである。
【図３】 ＲＦＩＤ感知範囲、及び重なり合う受動赤外線視野を図示する図２の低出力Ｒ
ＦＩＤ読取装置システムの平面図である。
【符号の説明】
１０ 読取装置システム １２ タグ読取装置 １４ 電源 １６ 電力制御スイッチ １８ アンテナ ２０ 受動赤外線検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 低電力の高周波近接読取装置であって、 前記読取装置の感知範囲に存在する識別タグからの高周波応答を喚起すること
    により、前記識別タグの存在を検出するために作動するタグ読取装置、 識別タグを含むが制限はされない物体の前記感知範囲への立ち入りを、前記物
    体からの高周波応答を喚起して前記検出に応答する使用可能制御信号を駆動する
    以外の手段により検出するために作動する第２の検出器、 動作電力を前記タグ読取装置及び前記第２の検出器に供給するための電源手段
    であって、前記検出器及び前記タグ読取装置が平均動作電力要求を各々有し、前
    記検出器が前記タグ読取装置より実質的に小さい平均動作電力要求を有するよう
    に選択された電源手段、及び 前記電源手段から前記タグ読取装置への電力を通常は制限し、前記使用可能制
    御信号に応答して限定された時間だけ前記タグ読取装置への電力を使用可能にす
    るために作動する電力制御スイッチから成り、 前記近接読取装置の動作電力が、タグ読取装置の感知範囲へ物体が立ち入った
    ときだけ前記タグ読取装置を作動させることによって節約されることを特徴とす
    る近接読取装置。
  2. 【請求項２】 前記タグ読取装置が、高周波呼び掛け信号を送信し前記タグ
    読取装置の前記感知範囲内の識別タグにより戻された応答を復号化するためのア
    ンテナに接続された送信回路及び受信回路を有することを特徴とする、請求項１
    に記載の読取装置。
  3. 【請求項３】 前記第２の検出器が動作検出器であることを特徴とする、請
    求項１に記載の読取装置。
  4. 【請求項４】 前記動作検出器が受動赤外線検出器であることを特徴とする
    、請求項３に記載の読取装置。
  5. 【請求項５】 前記第２の検出器が赤外線、誘導性、容量性、マイクロ波、
    及び超音波検出器から成るグループから選択されることを特徴とする、請求項１
    に記載の読取装置。
  6. 【請求項６】 前記限定された時間がほぼ高周波呼び掛け信号を送信し、前
    記感知範囲に存在する識別タグからの応答を受信して復号化するのに必要な時限
    であり、前記タグ読取装置によりアクセス制御機能を実行し、前記タグ読取装置
    の作動時間が実質的に最小化されることを特徴とする、請求項１に記載の読取装
    置。
  7. 【請求項７】 前記タグ読取装置がオフ制御信号を前記スイッチに供給して
    、前記タグ読取装置を電力が制限された状態に戻すことを特徴とする、請求項１
    に記載の読取装置。
  8. 【請求項８】 感知範囲を有する高周波近接読取装置を作動させる方法であ
    って、 前記高周波近接読取装置を待ち状態にし、 前記感知範囲への物体の導入を検出し、 もし前記感知範囲に存在するなら識別タグからの応答を喚起するのに一般に十
    分な時間だけ前記高周波読取装置を活性化し、前記高周波近接読取装置を前記待
    ち状態に戻す諸ステップから成る方法。
  9. 【請求項９】 前記検出のステップが赤外線バックグラウンド、マイクロ波
    反射率、超音波反射率、インダクタンス、及びキャパシタンスから成るグループ
    から選択された前記感知範囲の特性における変化を感知することから成ることを
    特徴とする、請求項８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 低電力の高周波近接読取装置であって、 前記読取装置の感知範囲に存在する識別タグからの高周波応答を喚起すること
    により、前記識別タグの存在を検出するために作動する近接ＲＥＩＤタグ読取装
    置、 前記感知範囲を見るために配向され、配置され、位置決めされ、それにより識
    別タグを含むが限定されない物体の前記感知範囲への立ち入りを検出し、前記検
    出に応答するオン制御信号を駆動する第２の受動赤外線検出器、 動作電力を前記タグ読取装置及び前記第２の検出器に供給するための電源手段
    であって、前記検出器及び前記タグ読取装置が平均動作電力要求を各々有し、前
    記第２の検出器が前記タグ読取装置より実質的に小さい動作電力要求を有するよ
    うに選択された電源手段、及び 前記電源手段から前記タグ読取装置への電力を通常は制限し、前記物体の前記
    感知範囲への立ち入りを検出するとすぐ前記タグ読取装置への電力を使用可能に
    し、それにより前記感知範囲の識別タグの存在をテストするために作動する電力
    制御スイッチから成り、 アクセス制御機能が終了するとすぐ、前記タグ読取装置はオフ制御信号を前記
    スイッチへ供給して、前記タグ読取装置を電力が制限された状態に戻し、 前記タグ読取装置を前記第２の検出器と比較して低いデューティサイクルで作
    動させることにより、近接読取装置の動作電力を節約することを特徴とする近接
    読取装置。
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