JP2011096248A - Ｒｆｉｄベースのリーダ機 - Google Patents

Abstract

【課題】ＵＨＦ帯域のＲＦＩＤリーダ機でＲＦＩＤタグを認識する時、近距離認識が可能であり、認識誤動作を最小化できるＲＦＩＤベースのリーダ機を提供する。
【解決手段】リーダ機１００を、出入り口の両側に一定の距離をおいて設置されるゲートフレーム１０１、ゲートフレームの内側に垂設される包絡面形態の反射板１３０、反射板に配列されて、ＲＦＩＤタグ１から送出されるタグ情報を受信するアレイアンテナ１５０、及びアレイアンテナの動作を制御し、アレイアンテナに受信されたタグ情報をタグデータに変換するＲＦＩＤリーダ部１７０を含む構成とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）リーダ機に係り、特に、ＵＨＦ帯域のＲＦＩＤシステムにおいて接近距離を認識するためのＲＦＩＤベースのリーダ機に関するものである。

ＲＦＩＤとは、一定の周波数帯域で無線でデータをやり取りする無線認識システムに適用されて、製品に関する各種の情報を取り込んでいる電子チップのことをいう

このようなＲＦＩＤシステムは、データを保存するＲＦＩＤタグと、電波を送受信する送信アンテナ及び受信アンテナを通じてＲＦＩＤタグに保存されているデータを読み出したり該当のＲＦＩＤタグに所定データを記録するリーダ部（reader）と、で構成される。ＲＦＩＤは、その用途によって、図書管理ＲＦＩＤ、出入り管理ＲＦＩＤ、物品管理ＲＦＩＤ、物流／配送用ＲＦＩＤ、生産品管理ＲＦＩＤ、倉庫物品管理ＲＦＩＤなどに分類される。

ＲＦＩＤに基づく図書管理システムによれば、ＲＦＩＤのタグにタグ識別子（例えば、タグＩＤ）が記録され、これをＲＦＩＤ受信機に接近させると、ＲＦＩＤタグに構成されたアンテナを通じて、該当のＲＦＩＤタグに保存されているタグ識別子がＲＦＩＤ受信機に転送されることで、ＲＦＩＤタグが認識される。

このようなＲＦＩＤ受信機は、事業場内の特定施設への図書、物品、人などの出入りを管理するために該当施設の出入り口に設置することが一般的である。

図１は、一般的なＲＦＩＤリーダ機を示す図で、同図のＲＦＩＤリーダ機は、ゲートフレーム１０、ゲートアンテナ１１、及び監視用カメラ１５などを含んでなる。

図１に示すように、ゲートフレーム１０にアンテナ１１が設置されて、ＲＦＩＤタグ１付きの物体や人が通過するとそれを認識するようになっている。

なお、監視用カメラ１５がさらに取り付けられており、ＲＦＩＤの機能を倍加させることができる。例えば、監視用カメラ１５が取り付けられているため、通過する物体がどのようなものかイメージ化し、認識不可能なＲＦＩＤタグ１がゲートを通過する場合にも、それをさらにデータ化する機能があるため、監視効果を増大させることができる。

このようなＲＦＩＤシステムを用いる物品及び図書盗難防止システムは、ＨＦ帯域（１３．５６ＭＨｚ）を用いるシステムが主であったが、最近では、ＵＨＦ帯域（８６０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ）を用いるＲＦＩＤ応用分野へと次第に市場が拡大してきつつある。ＵＨＦ帯域のＲＦＩＤは、有効認識距離が５ｍ以上であってもタグ認識が可能なことから、物流、流通、保安、在庫履歴管理などを含む社会全般の分野に適用されている。しかし、近年、ＢＤＳ（Burglar Detecting System）を目的とするＲＦＩＤゲートでは、上記のような遠距離認識ではなく近距離認識のみが必要とされている。

もし、ＢＤＳゲートに設置されているアンテナがゲートの広い範囲に存在するタグまで認識すると、誤動作につながるわけである。そこで、ＲＦＩＤ用ゲートアンテナにおいて、狭い領域のみを認識できるような技術が要求されている。
現在、ＵＨＦ帯域（８６０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ）のＲＦＩＤシステムでは、具体的なアンテナの形態や機能が明示または規格化されておらず、ＵＨＦ帯域のＲＦＩＤアンテナとして一般の単一パッチアンテナを使用する場合、電波の放射角度が大きいため、監視領域以外におけるＲＦＩＤタグまで余分に認識することがあり、その対策が急務である。

本発明は、ＵＨＦ帯域のＲＦＩＤリーダ機でＲＦＩＤタグを認識する時に、近距離認識が可能であり、認識誤動作を最小化できるＲＦＩＤベースのリーダ機を提供することを課題とする。

本発明が達成しようとする技術的課題は、以上で言及した技術的課題に制限されるものではなく、言及されていない別の技術的課題は、以下の記載から、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者にとっては明らかになるであろう。

本発明の一実施例によるＲＦＩＤベースのリーダ機は、出入り口の両側に一定の距離をおいて設置されるゲートフレーム、前記ゲートフレームの内側に垂設される包絡面形態の反射板、前記反射板に配列されて、ＲＦＩＤタグから送出されるタグ情報を受信するアレイアンテナ、及び前記アレイアンテナの動作を制御し、前記アレイアンテナに受信されたタグ情報をタグデータに変換するＲＦＩＤリーダ部を含むことができる。

本発明の一実施例の一態様によれば、前記反射板は、複数の曲げ部を有する包絡面形態を有し、前記曲げ部間の平面にアンテナがそれぞれ配置されることができる。

本発明の一実施例の一態様によれば、前記反射板は、複数のブロックからなり、前記ゲートフレームの長さ方向に設けられることができる。

本発明の一実施例の一態様によれば、前記ゲートフレームに設けられて、ゲートに接近する物体を感知する接近センサー、及び前記接近センサーから物体が感知されると、前記ＲＦＩＤリーダ部の動作を制御し、前記ＲＦＩＤリーダ部から伝達されるタグデータを分析して、ＲＦＩＤタグの出入り状態を判断する制御部をさらに含むことができる。

本発明の一実施例の一態様によれば、前記アレイアンテナは、複数の小型アンテナで構成され、各小型アンテナは、反射板にマトリクス状に配置することができる。

本発明の一実施例の一態様によれば、前記複数の小型アンテナは、ＲＦＩＤリーダ部により順次に動作することができる。

本発明の一実施例の一態様によれば、前記接近センサーは、光センサー、高周波発振型接近センサー、または静電容量型接近センサーのいずれかとすることができる。

以上説明した通り、本発明は、ＵＨＦ帯域のＲＦＩＤリーダ機において包絡面形態の反射板とアレイアンテナを用いているため、ＲＦＩＤタグを認識する時に、近距離認識が可能であり、認識誤動作を最小化するとともに、ゲート外部に与える干渉を減らし、ゲート内部の認識率を極大化させたことができる。

一般のＲＦＩＤゲートリーダ機を示す図である。 本発明によるＲＦＩＤリーダ機を示す構成ブロック図である。 本発明の実施例によるＲＦＩＤリーダ機を示す図である。 それぞれ、本発明による反射板及びアレイアンテナを示す正面図である。 それぞれ、本発明による反射板及びアレイアンテナを示す平面図である。 本発明によるビームの放射パターンをそれぞれ示す図である。 本発明によるビームの放射パターンをそれぞれ示す図である。

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の好適な実施例について詳細に説明する。図面中、同一の構成要素には、可能な限り同一の参照符号を付する。なお、本発明の要旨を曖昧にする公知機能及び構成についての説明は適宜省略するものとする。

図２は、本発明によるＲＦＩＤベースのリーダ機を示す構成ブロック図であり、図３は、本発明の実施例によるＲＦＩＤベースのリーダ機を示す図である。図示のように、リーダ機１００は、ゲートフレーム１０１、接近センサー１１０、反射板１３０、アレイアンテナ１５０、ＲＦＩＤリーダ部１７０、及び制御部１９０を含んでなる。

図２及び図３に示すように、ゲートフレーム１０１は、出入り口の両側に一定の距離をおいて設置される。

接近センサー１１０は、ゲートフレーム１０１に取り付けられて、ゲートに接近する物体を感知する。接近センサー１１０として、発光ダイオードと受光素子からなる光センサー、検出物体の電子誘導現象を用いる高周波発振型接近センサー、及び検出物体とグラウンド間の静電容量変化を用いる静電容量型接近センサーを挙げることができる。

反射板１３０は、ゲートフレーム１０１の内側に垂直に設置される包絡面形態の反射板である。反射板１３０は、一つのブロックで構成されても良いが、複数のブロックからなり、ゲートフレーム１０１の長さ方向に垂直に設置されても良い。

アレイアンテナ１５０は、反射板１３０に一定の間隔で配列されて、ＲＦＩＤタグ１から送出されるタグ情報を受信する小型アンテナで、本発明では、ビーム幅を減らす目的で、複数の小型アンテナ１５０を反射板１３０にマトリクス状に配列する。本実施例では、アレイアンテナ１５０を包絡面形態の反射板１３０に配列するものとしたが、反射板を使用せずに、アレイアンテナ１５０をゲートフレーム１０１に包絡面形態に配列することもできる。

本実施例では、各ゲートフレーム１０１に３個の反射板１３０を設置し、各反射板１３０に４×２個の小型アンテナ１５０を設置する。アレイアンテナ１５０は、リ―ドするタグの方向によって円形偏波アンテナまたは線形偏波アンテナとすることができる。

ＲＦＩＤリーダ部１７０は、反射板１３０に設置されたアレイアンテナ１５０とケーブル１６０を介してそれぞれ接続されてその動作を制御し、アレイアンテナ１５０に受信されたタグ情報をタグデータに変換する。

制御部１９０は、接近センサー１１０から物体が感知されると、ＲＦＩＤリーダ部１７０の動作を制御し、ＲＦＩＤリーダ部１７０から伝達されるタグデータを分析してＲＦＩＤタグ１の出入り状態を判断する。

ＲＦＩＤリーダ部１７０は、普段はスリープモード（Sleep Mode）にあり、タグ１付きの物体や人がゲートに接近する時にのみ制御部１９０の制御によって動作する。

上記のように、本発明によるリーダ機では、ＵＨＦ帯域の小型ＲＦＩＤアンテナ１５０をゲートフレーム１０１に取りつけて、ゲートを通過するタグ１を認識する。このようなゲートに図１のような一般のアンテナを適用すると、アンテナ放射パターンのビーム幅が広いため、ゲート領域外に存在するタグを認識し、誤動作を誘発することがある。そこで、本発明では、このような問題点に鑑みて、アレイアンテナ１５０を包絡面形態の反射板１３０に設置することで、検知不要な外部のタグを認識することを防止している。

本発明による反射板１３０とアレイアンテナ１５０は、図４ａ及び図４ｂの正面図及び平面図に示すように、包絡面形態に構成されている。

同図に示すように、反射板１３０は、複数の曲げ部１３１を有する包絡面形態に構成されており、各曲げ部１３１間の平面１３５に小型アンテナ１５０がそれぞれ配置される。

このようにアレイアンテナ１５０を本発明に適用すると、図５に示すように、ビーム幅が小さくなるため、アンテナから放射される電磁波がゲート外に漏れることが防止され、ゲート外部のＲＦＩＤタグが認識されることを防止することができる。

また、反射板１３０が包絡面になっており、図６に示すように、相対向するアレイアンテナ１５０から放射される電磁波がゲート外に漏れることを減らし、かつ、タグ１からの後方散乱するタグ信号をゲート内に集中させることで、ＲＦＩＤリーダ部１７０でのタグ認識率を増大させることができる。

このように構成されたリーダ機は、ゲートフレーム１０１に複数のアレイアンテナ１５０及びＲＦＩＤリーダ部１７０が内蔵されており、各ゲートフレーム１０１に内蔵されているＲＦＩＤリーダ部１７０は互いに同期化されており、同時にタグ１を読み取ることなく順次にそれぞれ動作する。ＲＦＩＤリーダ部１７０で同時にタグ１を読み取ると、ＲＦＩＤリーダ部１７０間の干渉により認識率が低下し、よって、順次に動作する必要がある。

また、ゲートの前面に接近センサー１１０を取り付け、接近センサー１１０から接近物体が感知されるときにのみ、制御部１９０が、スリープモードにあるＲＦＩＤリーダ部１７０を動作させるため、ＲＦＩＤリーダ部１７０の過負荷や電力消耗を減らすことができる。もちろん、ＲＦＩＤリーダ部１７０は、タグ１の応答がないまで動作し、以降、再びスリープモードに戻る。

本発明に適用されたゲートは、外部への干渉は少なく、ゲート内部での認識率は高める構造となっているため、ＲＦＩＤ近距離認識機能を一層強化させることができる。

このようなリーダ機は、ＲＦＩＤを用いる電子式物品監視システム（EAS；Electronic Article surveillance）及び図書館のＢＤＳ（Burglar Detecting System）等を含め、１〜２ｍ内外の近距離ＲＦＩＤシステムに適合しており、その他ゲート応用分野にも適切に用いることができる。

以上の本発明の好適な実施例は例示的なもので、当該技術分野における通常の知識を有する当業者にとっては、本発明の技術的思想内で様々な修正、変更及び付加が可能であることは明らかである。したがって、このような修正、変更及び付加は、添付の特許請求の範囲及びその均等範囲に含まれるものと解釈すべきである。

１００ リーダ機
１０１ ゲートフレーム
１１０ 接近センサー
１３０ 反射板
１３１ 曲げ部
１３５ 平面
１５０ アレイアンテナ（小型アンテナ）
１７０ ＲＦＩＤリーダ部
１９０ 制御部

Claims (7)

1. 出入り口の両側に一定の距離をおいて設置されるゲートフレームと、
   前記ゲートフレームの内側に垂設される包絡面形態の反射板と、
   前記反射板に配列されて、ＲＦＩＤタグから送出されるタグ情報を受信するアレイアンテナと、
   前記アレイアンテナの動作を制御し、前記アレイアンテナに受信されたタグ情報をタグデータに変換するＲＦＩＤリーダ部と、
   を含むＲＦＩＤベースのリーダ機。
2. 前記反射板は、複数の曲げ部を有する包絡面形態を有し、前記曲げ部間の平面にアンテナがそれぞれ配置される、請求項１に記載のＲＦＩＤベースのリーダ機。
3. 前記反射板は、複数のブロックからなり、前記ゲートフレームの長さ方向に設置される、請求項１に記載のＲＦＩＤベースのリーダ機。
4. 前記ゲートフレームに取り付けられて、ゲートに接近する物体を感知する接近センサーと、
   前記接近センサーから物体が感知されると、前記ＲＦＩＤリーダ部の動作を制御し、前記ＲＦＩＤリーダ部から伝達されるタグデータを分析してＲＦＩＤタグの出入り状態を判断する制御部と、
   をさらに含む、請求項１に記載のＲＦＩＤベースのリーダ機。
5. 前記アレイアンテナは、複数の小型アンテナで構成され、各小型アンテナは反射板にマトリクス状に配置される、請求項１に記載のＲＦＩＤベースのリーダ機。
6. 前記複数の小型アンテナは、ＲＦＩＤリーダ部により順次動作する、請求項５に記載のＲＦＩＤベースのリーダ機。
7. 前記接近センサーは、光センサー、高周波発振型接近センサー、または静電容量型接近センサーのいずれかである、請求項４に記載のＲＦＩＤベースのリーダ機。