JP2002543646A5 - - Google Patents

Description

【書類名】 明細書
【発明の名称】 低出力の高周波識別読取装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】 低電力の高周波近接読取装置システムであって、
前記読取装置システム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する以外の手段により検出して前記検出に応答する使用可能制御信号を駆動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、
前記近接読取装置システムの動作電力が、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システム。
【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に記載の読取装置システム。
【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に記載の読取装置システム。
【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に記載の読取装置システム。
【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に記載の読取装置システム。
【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に記載の読取装置システム。
【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に記載の読取装置システム。
【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充分な時間だけ前記高周波読取装置を活性化し、及び
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。
【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。
【請求項１０】 低電力の高周波近接読取装置システムであって、
前記読取装置システム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、近接読取装置システムの動作電力を節約することを特徴とする近接読取装置システム。
【請求項１１】 低電力の高周波近接読取装置システムであって、
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、前記識別タグを検出するために作動するタグ読取装置、
前記タグ読取装置の前で手を振ることを含み、識別タグの立ち入り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する以外の手段により検出して前記検出に応答する使用可能制御信号を駆動するために動作検出器として作動する第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
もし前記使用可能制御信号に応答する前記感知範囲に存在するなら、通常は前記タグ読取装置を切られた状態に維持し、前記識別タグを検出するのに充分な限定された時間だけ前記識別タグからの高周波応答を喚起するように設計された高周波信号を送信するための前記タグ読取装置を活性化するために動作する電力制御スイッチから成ることを特徴とする近接読取装置システム。
【請求項１２】 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１１に記載の読取装置システム。
【請求項１３】 前記第２の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１１に記載の読取装置システム。
【請求項１４】 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１１に記載の読取装置システム。
【請求項１５】 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することを特徴とする、請求項１１に記載の読取装置システム。
【請求項１６】 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１１に記載の読取装置システム。
【請求項１７】 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、前記タグ読取装置が高周波放射を行うことから使用不可にされる待ち状態に維持し、
前記タグ読取装置の前記感知範囲と一般に重なり合う視野の内部で動作を検出し、
もし前記感知範囲に存在するなら、高周波信号を送信するための前記動作に応答して、識別タグからの応答を喚起するのに一般に充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。
【請求項１８】 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１７に記載の方法。
【請求項１９】 前記第２の検出器が、前記タグ読取装置の前記感知範囲と一般に重なり合う視野の内部で動作を検出するために作動することを特徴とする、請求項１１から１６の何れか１つに記載の読取装置システム。
【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充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タグは読取装置の充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、ＲＦＩＤ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ＲＦＩＤ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充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に充分近接した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充分であるか、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２０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ＰＩＲ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ＲＦＩＤ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ＲＦＩＤ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、ＲＦＩＤ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ＲＦＩＤ／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ＡＮＤ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ＲＦＩＤ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