JP2016024606A - ビーコン信号発信装置及びビーコン信号送受信システム - Google Patents

Abstract

【課題】近接通信を行うためには、ビーコン信号発信装置が発信するビーコン信号の発信出力を抑える必要があった。【解決手段】ビーコン装置１は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格によって規定されるアドバタイズ信号をビーコン信号として周期的に発信するビーコンモジュール１４と、ビーコンモジュール１４を収納する筐体１１と、を備える。そして、筐体１１内面の少なくともビーコンモジュール１４に対向する部分に導電性層１５が形成される。【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、ビーコン信号を発信するためのビーコン信号発信装置、ビーコン信号発信装置と通信端末とがビーコン信号を送受信するためのビーコン信号送受信システムに関する。

従来、近接通信を行う方法として、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）カードを使った無線通信システムが知られている（例えば、特許文献１を参照）。この特許文献１には、ＩＣカードと、リーダ／ライタで構成される非接触カードシステムについて開示されている。

また、他にも近接通信を行う方法として、ビーコン装置がビーコン信号を送信し、通信端末がビーコン信号を受信するための技術が知られている（例えば、特許文献２を参照）。
この特許文献２には、購買者が携帯する購買者側装置が販売店に近づいたことを販売者側装置がビーコン信号により検知して、販売者側装置と購買者側装置との間における通信を開始し、購買者側装置に商品宣伝等を行うデータ通信システムが提案されている。

特開平１０−１３３１２号公報 特開２０００−１３４１４７号公報

しかし、従来のビーコン信号発信装置は、不特定多数の通信端末に向けてビーコン信号を発信するのでビーコン信号の発信出力が大きく、ビーコン信号発信装置から遠い位置にある通信端末がビーコン信号発信装置からビーコン信号を受信してしまう。このため、ビーコン信号発信装置に近接した特定の通信端末を限定して双方向通信を行うことができなかった。

ビーコン信号発信装置が発信するビーコン信号の発信出力を抑えるために、ビーコン信号発信装置のファームウェアを書き換える方法がある。しかし、この方法では、１台ごとのビーコン信号発信装置にファームウェアの書き換え作業を行わなければならず、書き換えのためのコストが必要であった。

本発明はこのような状況に鑑みて成されたものであり、簡単な構成によってビーコン信号発信装置が発信するビーコン信号の発信出力を抑えることを目的とする。

本発明に係るビーコン信号発信装置は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格によって規定されるアドバタイズ信号をビーコン信号として周期的に発信する発信モジュールと、発信モジュールを収納する筐体と、を備える。そして、筐体内面の少なくとも発信モジュールに対向する部分に導電性層が形成される。

また、本発明に係るビーコン信号送受信システムは、ビーコン信号発信装置と、通信端末と、を備える。
ビーコン信号発信装置は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格によって規定されるアドバタイズ信号をビーコン信号として周期的に発信する発信モジュールと、発信モジュールを収納する筐体と、を有し、筐体内面の少なくとも発信モジュールに対向する部分に導電性層が形成される。
通信端末は、ビーコン信号発信装置からのビーコン信号を受信可能である。
そして、通信端末がビーコン信号発信装置に近接又は接触した時に、ビーコン信号発信装置から所定の距離だけ離れた位置における通信端末が受信するビーコン信号の受信信号強度が所定の閾値を超えるように導電性層が形成される。

本発明によれば、筐体内面の導電性層によりビーコン信号の発信出力が抑えられ、近接通信に適したビーコン信号発信装置を提供することが可能となる。

本発明の第１の実施の形態例に係るビーコン装置と通信端末との位置関係を示すコンビニエンスストアの店内の様子を示した説明図である。 本発明の第１の実施の形態例に係るビーコン装置の構成例を示す。図２Ａは、ビーコン装置の外観斜視図であり、図２Ｂは、ビーコン装置の分解斜視図である。 本発明の第１の実施の形態例に係るビーコンモジュールの構成例を示す分解斜視図である。 図２Ａ中のＡ−Ａ線で上カバーの一部を切断した断面を示す垂直断面図である。 図２Ａ中のＡ−Ａ線でビーコン装置を切断した断面を示す垂直断面図である。 本発明の第１の実施の形態例に係るビーコン信号の受信テストの例を示す。図６Ａは、ビーコン装置の上面図である。図６Ｂ〜図６Ｄは、ビーコン装置に近接させた通信端末の例を示す。 図６に示す各テストにおけるビーコン信号の受信信号強度の測定結果を示す一覧表である。 図６に示す各テストにおける、ビーコン装置からの通信端末の距離に対するビーコン信号の受信信号強度の例を示すグラフである。 図５に示したビーコン装置と同様に本発明の第２の実施の形態例に係るビーコン装置を切断した断面を示す垂直断面図である。

以下、本発明の第１の実施の形態例に係るビーコン信号発信装置について、図１〜図８を参照して説明する。
本明細書及び図面において、実質的に同一の機能又は構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。

［第１の実施の形態例］
図１は、ビーコン装置１と通信端末２との位置関係を示すコンビニエンスストア１０の店内の様子を示した説明図である。

コンビニエンスストア１０の店内には、テーブル６がある。テーブル６の後ろに店員５が立っており、テーブル６の手前に通信端末２（例えば、スマートフォン）を携帯するユーザ４が立っている。テーブル６には、商品の精算を行うために用いられるレジスター装置３が設置されている。このレジスター装置３の付近には、通信端末２に、２種類のビーコン信号を周期的に送信するビーコン装置１（ビーコン信号発信装置の一例）が設置されている（後述する図３を参照）。ビーコン装置１及び通信端末２を組み合わせて、ビーコン信号を送受信するためのビーコン信号送受信システムが構成される。

ユーザ４は、精算を希望する商品（不図示）をテーブル６に置く。そして、店員５が商品の商品価格をレジスター装置３に入力する。これにより、レジスター装置３のディスプレイ部３ａには、例えば、「３３０円」という商品価格が表示される。ユーザ４は、商品価格を精算するために通信端末２をビーコン装置１の上にかざす。これにより、通信端末２がビーコン装置１に近接又は接触する。すると、ビーコン装置１と通信端末２との間で所定の通信処理が行われ、商品の精算が行われる。この精算と並行して、店員５は商品を袋７に詰めてテーブル６に置く。精算が終了すると、ユーザ４は、袋７に入れられた商品を持ち帰ることができる。

＜ビーコン装置の構成例＞
図２は、ビーコン装置１の構成例を示す。図２Ａは、ビーコン装置１の外観斜視図であり、図２Ｂは、ビーコン装置１の分解斜視図である。

図２Ａに示すように、ビーコン装置１は、略直方体に形成される筐体１１を備える。筐体１１は、上カバー１２と、下カバー１３とを備え、上下に分離可能である。上カバー１２及び下カバー１３は、プラスチック材料（例えば、ＡＢＳ樹脂）を用いて形成される。

図２Ｂに示すように、上カバー１２は、下面が開口した箱状に形成されており、下カバー１３は、上面が開口した箱状に形成されている。下カバー１３の内部底面には、ビーコン信号を発信するビーコンモジュール１４（発信モジュールの一例）が設置されている。そして、上カバー１２及び下カバー１３を組み合わせた筐体１１がビーコンモジュール１４を収納する。

ビーコンモジュール１４は、筐体１１の底面に固定された基板１４ａの上面に設けられており、さらにビーコンモジュール１４の上に電池ホルダ１６が設けられている。基板１４ａの裏面は、下カバー１３の底面に固定されている。電池ホルダ１６は、一次電池又は二次電池である電池１７を保持している。

また、上カバー１２及び下カバー１３の内面には、例えば、スプレーガンにより均一に塗布された導電性材料からなる導電性層１５が形成されている。この導電性層１５は、筐体１１内面の少なくともビーコンモジュール１４に対向する部分に形成されることとなる。
導電性層１５に用いられる導電性材料には、例えば、導電性フィラーとして混入されたニッケル粉により導電性を有するアクリル樹脂（例えば、ドータイト（登録商標））がある。上カバー１２及び下カバー１３を組み合わせると、上カバー１２及び下カバー１３の内面に形成された導電性層１５がビーコンモジュール１４を収納する筐体１１の内部空間を密閉する。

＜ビーコンモジュールの構成例＞
図３は、ビーコンモジュール１４の構成例を示す。ここでは、下カバー１３から基板１４ａを電池ホルダ１６と共に取り外し、さらに基板１４ａと電池ホルダ１６を上下に分離した例を示す。

ビーコンモジュール１４は、第１ビーコン信号を発信する第１発信部１４ｂ１、第１終端抵抗１４ｃ１、第２ビーコン信号を発信する第２発信部１４ｂ２、第２終端抵抗１４ｃ２を備える。ビーコンモジュール１４の配線等は図示を省略する。

ビーコンモジュール１４は、通信端末２に対して、２種類のビーコン信号（第１ビーコン信号、第２ビーコン信号）を送信可能である。第１ビーコン信号は、第１発信部１４ｂ１から発信され、例えば、通信端末２のアプリケーションを起動するために用いられる。また、第２ビーコン信号は、第２発信部１４ｂ２から発信され、通信端末２で起動したアプリケーションに所定の処理（例えば、精算処理）を行わせるために用いられる。ビーコンモジュール１４と通信端末２との間で用いられる通信規格としては、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＢＬＥ（Bluetooth（登録商標） Low Energy）等の近距離無線通信規格が適している。本実施形態例では、ビーコンモジュール１４が周期的に発信するビーコン信号として、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格によって規定されるアドバタイズ信号が用いられる。

また、第１終端抵抗１４ｃ１は、第１発振部１４ｂ１がビーコン信号や他の高周波信号を大出力で発信しないようにするために第１発振部１４ｂ１に取付けられている。同様に第２終端抵抗１４ｃ２についても、第２発振部１４ｂ２がビーコン信号や他の高周波信号を大出力で発信しないようにするために第２発振部１４ｂ２に取付けられている。

＜ビーコンモジュールの構成例＞
図４は、図２Ａ中のＡ−Ａ線で上カバー１２の一部を切断した断面を示す。
導電性層１５は、筐体１１の内面のうち、少なくともビーコンモジュール１４がビーコン信号を発信する方向に位置する面（図４では、上カバー１２の上面）に形成される。こうして、上カバー１２の内側面に塗布された導電性層１５は、大部分のビーコン信号を反射し、一部のビーコン信号を通過させる。

図５は、図２Ａ中のＡ−Ａ線でビーコン装置１を切断した断面を示す。
ビーコンモジュール１４は、筐体１１の上方向にビーコン信号を発信しているが、筐体１１内の導電性層１５により多くのビーコン信号が乱反射する。導電性層１５によって反射されたビーコン信号は徐々に減衰していく。そして、ビーコン信号は、導電性層１５からわずかに漏れ出す。このため、上カバー１２の外部に漏れ出すビーコン信号の送信出力が抑えられ、通信端末２が受信するビーコン信号の受信信号強度（ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indication））が低下する。

なお、電池ホルダ１６に保持された電池１７が基板１４ａの上に設けられることにより、ビーコンモジュール１４が発信するビーコン信号は電池１７によって反射される。このため、電池１７によってもビーコン信号の発信出力が抑えられる。

＜ビーコン信号の受信テスト＞
図５に示したようにユーザが通信端末２を上カバー１２に近接又は接触させると、通信端末２は、ビーコン装置１からビーコン信号を受信できるが、上カバー１２から十分に離れた位置では通信端末２がビーコン信号を受信できないと想定される。このため、本出願人は、具体的にどのような距離、位置であればビーコン信号を良好に受信可能であるかをテストした。このテストの内容及び結果について、図６〜図８を参照して説明する。

図６は、ビーコン信号の受信テストの例を示す。図６Ａは、ビーコン装置１の上面図である。図６Ｂ〜図６Ｄは、ビーコン装置１に近接させた通信端末２の例を示す。
図７は、各テストにおけるビーコン信号の受信信号強度の測定結果を示す一覧表である。
図８は、各テストにおける、ビーコン装置１からの通信端末２の距離に対するビーコン信号の受信信号強度の例を示すグラフである。

本テストでは、図６Ａに示すように、上カバー１２の長手方向に沿って３箇所の近接ポイントＰ１〜Ｐ３を定めている。近接ポイントＰ３は、図２Ｂに示したようにビーコンモジュール１４が設置された位置のほぼ真上となる。そして、各近接ポイントＰ１〜Ｐ３に、通信端末２に内蔵される不図示の受信アンテナを近づけたときにおけるビーコン信号の受信信号強度を測定した。このテストで用いる通信端末２は、受信アンテナが受信したビーコン信号のＲＳＳＩ値を測定する機能を有している。

図６Ｂには、近接ポイントＰ１に通信端末２の受信アンテナを近接させるテスト１の様子が示される。図７に示すようにテスト１では、上カバー１２から上方への距離Ｌ１が３ｍｍであるときにビーコン信号のＲＳＳＩ値が「−８１ｄＢｍ」である。そして、距離Ｌ１を長くしていくと測定したＲＳＳＩ値が減少し、距離Ｌ１が２０ｍｍを超えるとＲＳＳＩ値が「−１００ｄＢｍ」以下となって測定不能となる。

図６Ｃには、近接ポイントＰ２に通信端末２の受信アンテナを近接させるテスト２の様子が示される。図７に示すようにテスト２では、上カバー１２から上方への距離Ｌ２が３ｍｍであるときにビーコン信号のＲＳＳＩ値が「−８２ｄＢｍ」である。そして、距離Ｌ２を長くしていくと測定したＲＳＳＩ値が減少し、距離Ｌ２が３０ｍｍを超えるとＲＳＳＩ値が「−１００ｄＢｍ」以下となって測定不能となる。

図６Ｄには、近接ポイントＰ３に通信端末２の受信アンテナを近接させるテスト３の様子が示される。図７に示すようにテスト３では、上カバー１２から上方への距離Ｌ３が３ｍｍであるときにビーコン信号のＲＳＳＩ値が「−８４ｄＢｍ」である。そして、距離Ｌ３を長くしていくと測定したＲＳＳＩ値が減少し、距離Ｌ３が７０ｍｍを超えるとＲＳＳＩ値が「−１００ｄＢｍ」以下となって測定不能となる。

ここで、本出願人は、テスト４は、導電性材料の塗布の有無によるビーコン信号の発信出力抑制の効果を測るため、ビーコン装置１の筐体１１の内面から導電性層１５を除いてテスト４を行った。
図８には、テスト１〜４毎に測定したビーコン信号のＲＳＳＩ値を、□、◇、△、×の記号でプロットし、各記号を、例えば最小二乗法により近似直線で表している。

図８のグラフに示すようにテスト１〜３では、いずれもビーコン装置１からの通信端末２の距離が３ｍｍ〜１００ｍｍの間で、ビーコン信号のＲＳＳＩ値が「−８０ｄＢｍ」〜「−１００ｄＢｍ」の範囲内で収まっている。

しかし、テスト４では、ビーコン装置１からの通信端末２の距離を１ｍｍ〜１０００ｍｍの間で変えても、ビーコン信号のＲＳＳＩ値が「−５０ｄＢｍ」〜「−８０ｄＢｍ」の範囲内にあり、テスト１〜３と比べてビーコン信号のＲＳＳＩ値が極めて高い。この結果よりビーコン信号のＲＳＳＩ値を下げるためには、テスト１〜３に示したように、導電性層１５が内面に形成された上カバー１２及び下カバー１３を組合せた筐体１１の内部にビーコンモジュール１４を収納することが有効であると言える。

さらに、図８に示すように通信端末２が、例えば、距離３０ｍｍで受信するときのビーコン信号のＲＳＳＩ値を、ビーコン装置１及び通信端末２が双方向通信を開始するための閾値として設ける。そして、通信端末２がビーコン装置１に近接又は接触した時に、ビーコン装置１から所定の距離だけ離れた位置における通信端末２が受信するビーコン信号の受信信号強度が所定の閾値を超えるように導電性層１５が形成される。

この例では、閾値を「−９７ｄＢｍ」としている。このため、ＲＳＳＩ値が「−９７ｄＢｍ」以上であれば、ビーコン装置１及び通信端末２が双方向通信を開始する。一方、ＲＳＳＩ値が「−９７ｄＢｍ」未満であれば、ビーコン装置１及び通信端末２は双方向通信を行わない。これにより、通信端末２をビーコン装置１に近接又は接触させなければ、通信端末２はビーコン装置１と双方向通信による所定の処理を行えないようにしている。

以上説明した第１の実施の形態例に係るビーコン装置１によれば、筐体１１の内面に導電性層１５を形成したことにより、筐体１１に収納されたビーコンモジュール１４が発信するビーコン信号の大部分は筐体１１から出なくなる。このため、通信端末２は、筐体１１に十分近づけられなければ、筐体１１からわずかに漏れ出したビーコン信号を受信できない。言い換えれば、筐体１１に近接させていない通信端末２は、ビーコン装置１からビーコン信号を受信することができない。このような構成をとることにより、近接通信にビーコン信号送受信システムを適用することが可能となり、例えば、ビーコン信号送受信システムを商品の精算処理における電子精算に用いることが可能となる。

また、ビーコン信号のＲＳＳＩ値に閾値を設けたことにより、ユーザが通信端末２をビーコン装置１に近接又は接触しなければ、ＲＳＳＩ値が閾値を超えず、ビーコン装置１及び通信端末２は双方向通信を開始しない。これにより、ビーコン装置１が双方向通信を行える通信端末２を限定することができる。

［第２の実施形態例］
次に、本発明の第２の実施形態例に係るビーコン装置１Ａについて説明する。
上述した第１の実施形態例に係るビーコン装置１では、筐体１１の内部が隈無く導電性層１５によって覆われるため、過剰にビーコン信号の発信出力を抑制してしまうことがある。しかし、筐体１１から導電性層１５を取り除くと、図８に示したように特定のユーザ以外のユーザが有する通信端末２が処理（例えば、精算処理）を行ってしまう。このため、所定の方向にだけビーコン信号を発信できることが望まれている。ここでは、第２の実施形態例に係るビーコン装置１Ａについて説明を行う。

＜ビーコン装置の構成例＞
図９は、図５に示したビーコン装置１と同様にビーコン装置１Ａを切断した断面を示す。
ビーコン装置１Ａは、筐体１１Ａの内部にビーコンモジュール１４及び電池ホルダ１６を備える。筐体１１Ａは、上カバー１２Ａ及び下カバー１３を備える。

導電性層１５は、筐体１１の内面のうち、少なくともビーコンモジュール１４がビーコン信号を発信する方向に位置する面（図９では、下カバー１２の底面）に形成される。しかし、上カバー１２Ａの内面のうち上側には導電性層１５が形成されていない。このため、筐体１１Ａの内部では、上カバー１２Ａの側面と、下カバー１３の側面及び底面が導電性層１５で覆われる。そして、ビーコン信号の発信方向は、上カバー１２Ａの上方にほぼ限定される。

第２の実施の形態例においては、ビーコンモジュール１４がビーコン信号を発信する方向を、下カバー１３の底面に向けている。これによりビーコンモジュール１４が発信するビーコン信号は、基板１４ａの下方となり、上カバー１２の上方に漏れ出すビーコン信号の発信出力を抑制することができる。

以上説明した第２の実施の形態例に係るビーコン装置１Ａによれば、筐体１１Ａの側面から発信されるビーコン信号の発信出力を抑制し、ビーコン信号の発信方向を筐体１１の上方に限定することができる。このため、上方からビーコン装置１Ａに近接又は接触させた通信端末２だけがビーコン装置１Ａと通信し、所定の処理を行うことができる。

［変形例］
なお、筐体１１の外側面をさらに電波遮蔽板で覆うことで、筐体１１の側面から発信されるビーコン信号の発信出力を抑制してもよい。
また、筐体１１の内面に導電性材料を塗布して導電性層１５を形成する代わりに、電波吸収材を筐体１１の内面又は外面に貼り付けてもよい。

また、本発明は上述した実施の形態例に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りその他種々の応用例、変形例を取り得ることは勿論である。
例えば、上述した実施の形態例は本発明を分かりやすく説明するために装置及びシステムの構成を詳細且つ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることは可能であり、更にはある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１…ビーコン装置、２…通信端末、１１…筐体、１２…上カバー、１３…下カバー、１４…ビーコンモジュール、１４ｂ１…第１発信部、１４ｂ２…第２発信部

Claims (8)

1. Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格によって規定されるアドバタイズ信号をビーコン信号として周期的に発信する発信モジュールと、
   前記発信モジュールを収納する筐体と、を備え、
   前記筐体内面の少なくとも前記発信モジュールに対向する部分に導電性層が形成される
   ビーコン信号発信装置。
2. 前記筐体は、略直方体に形成され、
   前記発信モジュールは、前記筐体の底面に配置され、前記筐体の内面のうち、少なくとも前記発信モジュールが前記ビーコン信号を発信する方向に位置する面に前記導電性層が形成される
   請求項１に記載のビーコン信号発信装置。
3. 前記導電性層は、塗布によって形成される
   請求項１又は２に記載のビーコン信号発信装置。
4. 前記発信モジュールには、終端抵抗が取付けられる
   請求項１に記載のビーコン信号発信装置。
5. Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格によって規定されるアドバタイズ信号をビーコン信号として周期的に発信する発信モジュールと、
   前記発信モジュールを収納する筐体と、を有し、
   前記筐体内面の少なくとも前記発信モジュールに対向する部分に導電性層が形成されるビーコン信号発信装置と、
   前記ビーコン信号発信装置からの前記ビーコン信号を受信可能な通信端末と、を備え、
   前記通信端末が前記ビーコン信号発信装置に近接又は接触した時に、前記ビーコン信号発信装置から所定の距離だけ離れた位置における前記通信端末が受信する前記ビーコン信号の受信信号強度が所定の閾値を超えるように前記導電性層が形成される
   ビーコン信号送受信システム。
6. 前記筐体は、略直方体に形成され、
   前記発信モジュールは、前記筐体の底面に配置され、前記筐体の内面のうち、少なくとも前記発信モジュールが前記ビーコン信号を発信する方向に位置する面に前記導電性層が形成される
   請求項５に記載のビーコン信号送受信システム。
7. 前記導電性層は、塗布によって形成される
   請求項５又は６に記載のビーコン信号送受信システム。
8. 前記発信モジュールには、終端抵抗が取付けられる
   請求項５に記載のビーコン信号送受信システム。

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