JP2010086480A

JP2010086480A - 認証システム

Info

Publication number: JP2010086480A
Application number: JP2008257775A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Komura; 晃弘小村; Masatoshi Sakashita; 昌敏坂下
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2008-10-02
Filing date: 2008-10-02
Publication date: 2010-04-15

Abstract

【課題】タグリーダーにタグをかざすタイプの認証システムにおいて、タグの読み取りエラーを防止する。
【解決手段】タグリーダー１０はかざし面１５にかざされたタグ３０から識別情報を読み取る。タグ３０は、ストラップ５８を取り付けるためのストラップ孔と、ストラップ孔から所定距離だけ離れた位置のＬＦアンテナ３６を備える。このため、ストラップ５８が取り付けられた側を持つユーザは、かざし面１５の正面にタグ３０のＬＦアンテナ３６を確実にかざすことができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、識別情報を記憶するタグと、かざし位置にかざされたタグから識別情報を読み取るタグリーダーを備え、識別情報に基づいて各種認証を行う認証システムに関する。

認証システムの一例として、入退室管理システムにおいてはゲート付近に設置されたタグリーダーと、ユーザーが携行するタグとから構成される。
タグリーダーとタグとはそれぞれアンテナを備えており、タグリーダーのかざし位置にタグがかざされると、タグリーダーからタグへと質問信号の送信、および質問信号を受信したタグからタグリーダーへと識別情報を含む応答信号の送信が双方のアンテナを介して行われる。

タグリーダーが受信した識別情報が予め登録された情報であれば、上位装置を介してゲートの開閉などの所定の動作が行われる。
なお、特許文献１においてはループアンテナ付きの点呼用ＩＣタグが開示されている。
実用新案登録312509号公報

従来の入退室管理システムにおいては、タグリーダーとタグの送受信を行うために、タグリーダーが交信可能な近接エリア（かざし位置）に、一定時間以上タグをかざす必要があるが、タグがかざし位置から物理的に離れていたり、タグをかざす角度によっては読み取りエラーが発生することがある。
入退室管理システムにおいては、ゲートの通行が損なわれないようスムーズな認証が望まれており、上記エラーを防ぐことが急務である。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、入退室管理システムなどタグリーダーにタグをかざすタイプの認証システムにおいて、タグの読み取りエラーを防止することを目的とする。

本発明に係る入退室管理システムは、タグとタグリーダーを備える認証システムであって、タグリーダーは、かざし位置にかざされたタグから識別情報を読み取る読み取り部を備え、タグは、ストラップを取り付けるための、ストラップ取り付け部と、当該タグの形状における最大長の半分より長い距離だけ前記ストラップ取り付け部から離れ当該タグ内部に配されたアンテナと、を備えることを特徴とする。

また、前記タグの形状は長筒状体であって、前記アンテナは、前記長筒状体の筒の高さの半分より長い距離だけ前記ストラップ取り付け部から離れた位置に配されているとしても構わない。
また、前記タグリーダーにおける前記読み取り部は、前記タグにおけるアンテナに電力を誘起するための磁界を生成するコイルアンテナを含み、当該タグリーダーにおけるコイルアンテナの巻回軸は水平方向であって、前記タグにおけるアンテナは、誘起された電力を用いて、自己の識別情報を無線送信するための磁界を生成するコイルアンテナであって、前記ストラップ取り付け部は、前記長筒状体の底面に設けられたストラップ孔からなるとしても構わない。

一般に、ストラップを取り付けた携帯品は、ストラップを取り付けた側がユーザーに握られやすい傾向にある。
本発明に係る入退室管理システムにおけるタグは、ストラップ取り付け部から所定距離だけ離れた位置にアンテナがあるので、ストラップ取り付け部側を握るユーザーは、このストラップ取り付け部から離れた部分をかざし位置にかざすことが通常と考えられる。このため、タグをタグリーダーのかざし位置にかざす際には、ユーザーは自然な操作感でタグリーダーのかざし位置に、このストラップ取り付け部から離れた位置にあるアンテナをより近くかつより長く滞留させることができる。

従って、タグリーダーとタグとの送受信に必要なエリアにタグを一定時間以上確実に収めることができ、読み取りエラーを防止することができる。
例えば、タグにとりつけたストラップでタグを首につり下げたユーザは、タグ中のストラップが付いていない側をタグリーダーに近づける動作を容易に行えるが、そのときストラップから離れた、つまりタグリーダーに近寄る側にアンテナが配されていることとなるため、タグとタグリーダー間の通信距離は短くなり（かざし位置に長い時間タグを滞留させることができ）、このためエラー発生の頻度を少なくできる。

この構成によれば、ストラップ孔は、長筒状体の底面に設けられているので、ストラップつり下げ時には、長筒状体の長手方向が鉛直方向と略一致する使用態様を期待することができる。しかも、タグリーダーにおけるコイルアンテナの巻回軸はこの底面の方向に対して平行であるのでストラップつり下げ時には、巻回軸は水平方向となる。
このため、水平方向を向くタグリーダーにおけるコイルアンテナと、タグにおけるコイルアンテナの巻回軸の方向とそろえることができる。従って、タグリーダーにタグをかざしたときに、電力の誘起や一連の通信を確実に行うことができる。

以下、本実施の形態について認証システムの一例である入退室管理システムを用いて説明する。
図１は、入退室管理システム１のシステム構成を示す図である。
入退室管理システム１は、ゲートコントローラ２、ＰＣ４、扉６、タグリーダー１０、タグ３０とを備えている。ゲートコントローラ２、ＰＣ４、扉６、タグリーダー１０の間はＲＳ−４８５規格に準拠したケーブルにより接続されている。

タグリーダー１０は扉６の例えば入口側の傍らの壁面に取り付けられている。タグリーダー１０は、制御部１２、ＬＦ送受信部１４、ＬＦアンテナ１６、暗号処理部１８、ＲＦ受信部２０を備えている。
制御部１２は、制御プログラムを実行するＣＰＵ、制御プログラムを格納するＲＯＭを含んで構成される。

ＬＦ送受信部１４は、コイルアンテナ型のＬＦアンテナ１６を含んでいる。
ＬＦ送受信部１４は、ＬＦアンテナ１６に誘導磁界を発生させてタグ３０のアンテナ３６と磁気結合させタグ３０の電力を誘起させる（この電力を誘起させる信号を「起動信号」という。）。加えて、この起動信号に重畳して、タグ３０の識別情報を問い合わせる信号（質問信号）を送信する。これらの信号はタグリーダー１０から、かざし面１５（図４参照）の正面に向けて、周期的に繰り返して送信されている。

また、ＬＦ送受信部１４は、タグ３０のアンテナ３６から、質問信号に対する応答であって、識別情報を含む信号（応答信号）を受信し、受信した識別情報を制御部１２に送る。
暗号処理部１８は、タグ３０へと送信する質問信号などの暗号処理を行う。
ＲＦ受信部２０はＲＦアンテナ２１を介して、タグ３０からのＲＦ信号を受信する。

ゲートコントローラ２は、ＬＦ送受信部１４やＲＦ受信部２０が受信した識別情報をタグリーダー１０から受け取り、その識別情報が入室許可ＩＤのリストと照らし合わせて一致すれば（認証成功）、扉６の施錠された電気錠６ａを一定時間解錠する。上記識別情報が入室許可ＩＤのリストに無ければ（認証失敗）、タグリーダーにその旨を回答する。また、ＰＣ４はゲートコントローラ２の認証に関するログを保存する。

タグ３０は、制御部３２、ＬＦ送受信部３４、ＬＦアンテナ３６、暗号処理部３８、ＲＦ送信部４０、電池４２を備えている。
制御部３２は、制御プログラムを実行するＣＰＵ、制御プログラムを格納するＲＯＭを含んで構成される。
ＬＦ送受信部３４は、コイルアンテナ型のＬＦアンテナ３６を含んでいる。

暗号処理部３８は、タグリーダー１０へと送信する応答信号などの暗号処理を行う。
ＲＦ送信部４０はＲＦアンテナ４１を介して、ＵＨＦ帯（300MHz-3GHz）にて識別情報を含めたＲＦ信号を送信する。ＲＦ送信部４０は、コイン型リチウムの電池４２を電源として動作する。ＲＦ送信部４０は、ＬＦ送受信部３４と比べて比較的広いエリアまで通信できるが、電池４２が切れている場合には動作しない。

図２は、タグ３０の外観図である。
（ａ）〜（ｆ）までは六面図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は右側面図、（ｅ）は背面図、（ｆ）は底面図である。また、（ｇ）は、電池カバー４６を開いた状態を示す右側面図である。
図２に示すように、タグ３０は平面視（図２（ａ））で陸上競技などにおけるトラック形状（競争路状）をした長筒状体であり、高さＨ（=63.0）、幅Ｗ(=30.0)、奥行きＤ(=10.0)である。

タグ３０は、長筒状体を構成する本体４４とこの本体４４の背面に配された電池カバー４６を備えている。本体および電池カバーは例えば合成樹脂材料からなる。
本体４４の正面には、ＲＦ送受信部４０を起動するための押しボタン４８、押しボタン４８の押下に連動して点灯するＬＥＤ５０が配されている。本体４４の背面には、電池カバー４６を固定する固定ネジ５２が配されている。また、本体４４の底面には、ストラップ孔５４、引っ掛け穴５６が位置している。

ストラップ孔５４は、Ｕ字管状をした貫通孔であり、ストラップ（つりひも）が挿通できるようになっている。また、孔の出入り口５４ａ，５４ｂは本体４４の底面（筒の高さ方向に端部である。）のトラック形状の長手方向に沿って設けられている。
固定ネジ５２を弛めた後で、底面の引っ掛け穴５６を支点とすることで。図２（ｇ）に示すように電池カバー４６が開けられる。

図３は、タグ３０を携行するユーザーとタグ３０を示す図である。
タグ３０の本体部４４の内部には、アンテナケース６０内に収納されたＬＦアンテナ３６が配置されている。
タグ３０のストラップ孔５４にはストラップ（ひも長さ60cm程度で首からつり下ろすタイプであり「ネックストラップ」とも呼ばれる。）５８が挿通されており、ユーザーはストラップ５８をつり下げることによりタグ３０を携行している。ストラップ孔５４の出入り口５４ａ，５４ｂは長筒状をしたタグ本体４４のトラック形状をした底面の長手方向に並んでいるので、ユーザーがストラップを挿通して首につり下げると、筒の高さ方向が鉛直方向と平行になり、ＬＦアンテナ３６の巻回軸は地面と平行な水平方向（タグ本体４４の底面も水平方向となる。）に向くこととなる。

さらに、ユーザーが壁面に取り付けられたタグリーダ１０に正対するとＬＦアンテナ３６の巻回軸は、その正対したタグリーダ１０の水平方向に平行に向くこととなる。
図３に示すように、ストラップ孔５４からＬＦアンテナ３６までの距離Ｌは、筒の高さＨの半分（Ｈ／２）より大きいという関係にある（Ｌ＞Ｈ／２）。
図４は、タグリーダー１０と、タグリーダー１０にかざすタグ３０の位置関係を示す図であり、（ａ）は正面から見た図、（ｂ）は左側面図である。

なお図４以降、タグリーダー１０の水平方向、垂直方向、奥行き方向をそれぞれＸ，Ｙ，Ｚとした３軸座標系を設定している。なお、Ｙ軸方向は重力の方向である鉛直方向と一致するようにして設置されているものとする。
図４に示すように、タグリーダー１０は、筐体の正面から見た中心位置上に、巻回軸が水平方向Ｙを向いたＬＦアンテナ１６を収納している。このＬＦアンテナ１６を囲む領域がタグリーダー１０のかざし面（読み取り面）１５である。このかざし面の前面の空中部分（この空中部分は「かざし位置」とも言える。）にタグ３０をかざすことでタグリーダー１０に読み取りを行わせる。

本実施の形態では、タグ３０のアンテナ３６の配置は、ストラップ孔５４から筒の高さの半分より遠い距離だけ離れている（Ｌ＞Ｈ／２）。
ユーザーは、ストラップ５８付きのタグ３０を持つ場合には、ストラップ５８が取り付けられた側を持つことが一般的であると考えられる。以降、本明細書では、タグ３０のストラップ５８が取り付けられる側を把持部６２と呼ぶ。

ユーザーがストラップ５８が取り付けられた側の把持部６２を持てば、把持部６２と反対側に配置されたＬＦアンテナ３６を、容易にかざし面１５の正面に近い位置にかざすことができる。また近い位置でかざすため、ＬＦアンテナ１６−ＬＦアンテナ３６間の交信可能なエリア内に、ＬＦアンテナ１６をより長い時間滞留させることができる。
ユーザーがＬＦアンテナ３６の位置を特に意識しなくとも、自然な感覚で読み取りを行わせることができることとなる。

また実施の形態の効果について、別の観点から説明すると、ユーザーが壁面に取り付けられたタグリーダ１０に正対するときには、ユーザーが首につり下げるタグ３０のＬＦアンテナ３６と、それに正対するタグリーダー１０側のＬＦアンテナ１６との両者の巻回軸は共に水平方向に同じ向きとなる。
このため、ユーザーは弧を描くようにしてタグ３０を持ち上げてタグリーダー１０の正面にかざすことで確実な読み取りが実現できる。

ストラップ孔の近くにＬＦアンテナを設けた例の図５と比較して実施の形態の効果をさらに説明する。
図５は、実施の形態とは異なり、ＬＦアンテナ１３６の位置は、ストラップ孔１５４から筒の高さの半分より近い距離だけ離れている（Ｌ＜Ｈ／２）タグ１３０を示す図である。

図５（ａ）（ｂ）に示すように、タグ１３０の構成は、ＬＦアンテナ１３６の位置が異なる以外は、タグ３０と同様であるためタグ３０と同様な部材には、下２ケタが同じ符号を附して説明を省略する。
図５（ｂ）に示すように、ユーザーがストラップ１５８が取り付けられた側の把持部６２を持てば、ＬＦアンテナ１３６はかざし面１５から下側の離れた位置となってしまうため、読み取りの精度の低くなってしまう。

仮に、ユーザーがＬＦアンテナ１３６の位置を把握していれば、かざし面１５の正面にタグ１３０のＬＦアンテナ１３６が位置するよう考えるであろうが、そのためには、不自然なタグ１３０の持ち方やかざす体勢を強いられてしまうと考えられる。
これに対して、図４に示すように、本実施の形態によれば、タグ３０のＬＦアンテナ３６は、ストラップ孔５４から離れているため、ユーザーはタグ３０のストラップ孔５４に近い把持部を自然に持つだけで、タグリーダー１０のかざし面１５の正面にタグ３０を容易にかざすことができる。

特に、その離れた距離が筒の高さの半分より大きいこと（Ｌ＞Ｈ／２）により、確実にＬＦアンテナ３６をストラップ孔５４から離して、タグ３０のストラップ孔５４付近にユーザーが手に持つための領域を確保することができる。
続いて、図４、図６、図７を参照しながら、タグリーダー１０におけるＬＦアンテナ１６とタグ３０におけるＬＦアンテナ３６との好適な位置関係について説明する。

図４、図６に示すように、実施の形態では、タグリーダー１０におけるＬＦアンテナ１６は水平方向に配置されていて、タグ３０におけるＬＦアンテナ３６は本体部４４の底面と平行な方向である。
この場合、本体部４４の底面のストラップ孔５４にストラップ５８を挿通して首につり下げた状態下では、タグ３０のＬＦアンテナ３６は水平方向を向くので、水平方向に向いたＬＦアンテナ１６と、巻回軸が平行に揃うこととなる（図６（ｂ））。

このため、ＬＦアンテナ３６はＬＦアンテナ１６の磁束により誘起されて応用信号の送信を確実に行うことができる。また、タグ３０を、タグ３０の奥行き方向に鉛直方向に対して多少斜めにかざしたとしても（図６（ｃ）、図６（ｄ））、双方のＬＦアンテナ１６，３６のコイルの巻回軸は依然として平行であるため同様に確実な読み取りを実現できる。

なお、ＬＦアンテナ１６，３６の巻回軸どうしが直交する位置関係でタグ３０をかざせば読み取り性能が落ちる（図６（ｅ））。しかし、このような位置関係は、タグ３０を不自然に回転させるなどの限定された状況下しか生じないので問題は少ない。
これに対して、図７はタグリーダーにおけるＬＦアンテナ１１７が鉛直方向に配置されいて、タグにおけるＬＦアンテナ１３７も首につり下げた状態下で鉛直方向に向いて配置されているとした場合である。

この場合、タグ３０のＬＦアンテナ１３７が真っ直ぐ鉛直方向を向いていれば、ＬＦアンテナ１１７，１３７の両コイルの巻回軸を平行にできるが（図７（ａ））、タグ３０が奥行き方向に少しでも斜めにしてかざすと、途端に読み取り性能が悪化する（図７（ｂ）、図７（ｃ）、図７（ｄ））。
＜補足＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の内容に限定されず、本発明の目的とそれに関連又は付随する目的を達成するための各種形態においても実施可能であり、例えば、以下であってもよい。
（１）タグ本体の形状
実施の形態では、平面視で競争路状をした長筒状体（図２（ａ））を例に挙げて説明したが、長筒状体であれば底面の形状は競争路状に限らず、楕円形、矩形（底面が矩形の場合は四角柱ともいえる。）、円形、多角形などであっても構わない。

また、長筒状体に限らず、板状体などの直方体などの形状や球体形状であってもよい。また、そのような形状の場合、少なくとも最大長の半分より長い距離だけストラップ孔から離れた位置にＬＦアンテナを配すれば同様な効果を得ることができる。
（２）ストラップ取り付けの態様
実施の形態では、ストラップ孔５４として、ストラップを孔に挿通して取り付ける例について説明したが、これに限らず部材どうしを係合させてストラップを取り付ける構成であっても構わない。例えば、タグ本体側のメス金具とストラップ側のオス金具とを嵌合させてストラップを取り付けるようにしても構わない。

入退室管理システムのシステム構成を示す図である。タグ３０の外観図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は右側面図、（ｅ）は背面図、（ｆ）は底面図である。（ｇ）は、電池カバー４６を開いた状態を示す右側面図である。タグ３０を携行するユーザーとタグ３０を示す図である。タグリーダー１０と、タグリーダー１０にかざすタグ３０の位置関係を示す図であり、（ａ）は正面から見た図、（ｂ）は左側面図である。図４同様に、タグリーダー１１０と、タグリーダー１１０にかざすタグ１３０の位置関係を示す図であり、（ａ）は正面から見た図、（ｂ）は左側面図である。ただし、タグ１３０のＬＦアンテナ１３６の位置が図４のタグ３０とは異なる。タグリーダー１０におけるＬＦアンテナ１６と、タグ３０におけるＬＦアンテナ３６との位置関係を示す図である。タグリーダーにおけるＬＦアンテナ１１７と、タグにおけるＬＦアンテナ１３７との位置関係を示す図である。

符号の説明

１０タグリーダー
１５かざし面（読み取り面）
１６タグリーダーのＬＦアンテナ
３０タグ
３６タグのＬＦアンテナ
４４本体
５４ストラップ孔
５８ストラップ（ネックストラップ）
６０アンテナケース
６２把持部

Claims

タグとタグリーダーを備える認証システムであって、
タグリーダーは、
かざし位置にかざされたタグから識別情報を読み取る読み取り部を備え、
タグは、
ストラップを取り付けるための、ストラップ取り付け部と、
当該タグの形状における最大長の半分より長い距離だけ前記ストラップ取り付け部から離れ当該タグ内部に配されたアンテナと、
を備えることを特徴とする認証システム。
前記タグの形状は長筒状体であって、
前記アンテナは、前記長筒状体の筒の高さの半分より長い距離だけ前記ストラップ取り付け部から離れた位置に配されている
ことを特徴とする請求項１に記載の認証システム。
前記タグリーダーにおける前記読み取り部は、前記タグにおけるアンテナに電力を誘起するための磁界を生成するコイルアンテナを含み、当該タグリーダーにおけるコイルアンテナの巻回軸は水平方向であって、
前記タグにおけるアンテナは、誘起された電力を用いて、自己の識別情報を無線送信するための磁界を生成するコイルアンテナであって、
前記ストラップ取り付け部は、前記長筒状体の底面に設けられたストラップ孔からなる
ことを特徴とする請求項２に記載の認証システム。