JP5209250B2 - アクセス規制システム - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前置き部分に記載のアクセス規制システムに関する。

そのようなアクセス規制システムは、例えばスキーのリフトのために使用されている。そこでは、それぞれの進入路が、有効なトランスポンダによって動かされる回転バーまたは同様の阻止部材によって閉鎖される。スキーヤーによる保持位置にかかわらずトランスポンダを確実に読み出すことができるよう、それぞれの進入路が、相対するアンテナを有している２つの読み取り装置によって監視されている。２つのアンテナ・コイルの磁気結合を防止するため、多重動作においては、２つの読み取り装置が交互に駆動される（RFID‐Handbook, Carl Hanser Verlag, Vienna‐Munich、第２版、１９９９年、３３３頁を参照）。２つの読み取り装置によって生じるコストの他に、多重動作は、やりとりの時間がより長くなることにつながる。さらに、それぞれのアンテナ・コイルの磁界の強度は、距離が大きくなるにつれて指数関数的に減少するため、公知の装置の読み取りの信頼性は、とくにはトランスポンダが例えばスキーヤーの体で覆われている場合に、進入路の中央に近付くにつれて望ましい信頼性から大きくかけ離れてしまう。

独国特許第DE 10 2004 013 965 B3号明細書から、阻止部材が基本の位置においては入り口を開放しており、アクセス許可の無効の読み取りと同時に対人センサによって何者かが検出された場合にのみ、入り口を閉鎖するアクセス規制装置が知られている。有効なアクセス許可を持たない被検出者が阻止部材へと到達するよりも前に、阻止部材が閉鎖位置をとることができるよう、第１のアンテナ・コイルが、阻止部材の手前のより大きな距離に設けられており、さらに有効なアクセス許可を持たない者が、有効なアクセス許可を持つ後続の第２の者によって入り口が開放されるまで阻止部材の前で待つことがないよう、第２のアンテナ・コイルがより小さな距離に設けられている。一方が他方の後方に配置されているアンテナ・コイルが、進入路の全幅を捕捉するために、対として進入路の両側に配置されている。しかしながら、公知の装置の読み取りの信頼性は、依然として望ましい信頼性から大きくかけ離れている。
独国特許第DE 10 2004 013 965 B3号明細書 RFID‐Handbook, Carl Hanser Verlag, Vienna‐Munich、第２版、1999年、333頁

本発明の課題は、簡潔な構造のアクセス規制システムであって、トランスポンダを短いやりとりの時間で確実に読み取ることができるアクセス規制システムを提供することにある。

これは、本発明に従って、請求項１に特徴付けられるアクセス規制システムによって達成される。本発明の好都合な実施の形態が、従属請求項に記載されている。

本発明によれば、アクセス許可を有するトランスポンダを読み出すために、少なくとも２つのアンテナ・コイルが、対向する両側、すなわち進入路の左側および右側に設けられ、あるいは例えばスキーのリフトへと複数の進入路が設けられる場合には、それぞれの進入路に設けられる。２つのアンテナ・コイルは、読み取り装置によって同時に、すなわち同期して駆動される。

それぞれのアンテナ・コイルによって生成される高周波の磁界が、トランスポンダ・コイルの内側を通過する。周波数は、例えば１３５キロヘルツ以下または１３．５６メガヘルツであってよい。トランスポンダ・コイルにおける誘導によって電圧が生成され、トランスポンダのデータ記憶媒体（マイクロチップ）の電源ならびに読み取り装置とトランスポンダとのあいだのデータの伝達は、この電圧にもとづく。

読み取り装置の２つのアンテナ・コイルが、同位相で駆動される場合、進入路の両側のアンテナ・コイルのそれぞれの磁界が重ね合わせられることで、進入路を横方向に横断して延びる磁力線がもたらされる。したがって、トランスポンダ・コイルのコイル表面が進入路と平行に配置され、すなわち読み取り装置のアンテナ・コイルと平行に配置されているときに、トランスポンダ・コイルを通過する磁力線の数が最大になり、結果としてトランスポンダの電力消費、したがって読み取りの信頼性が、最大値を達成する。

一方で、このような磁力線の経路において、トランスポンダ・コイルのコイル表面が進入路に対して直角に配置され、すなわち読み取り装置のアンテナ・コイルに対して直角に配置されると、トランスポンダ・コイルを通過する磁力線がなくなり、あるいはなくならないまでもきわめて少なくなるため、電力消費ならびに読み取りの信頼性が極小に達する。

同位相の動作モードと対照的に、逆位相の動作モードにある２つのアンテナ・コイルのそれぞれの磁界の重ね合わせは、とくには２つのアンテナ・コイルの間の進入路の中央を進入路と平行に延びる磁力線をもたらさす。したがって、トランスポンダ・コイルのコイル表面が進入の方向に対して直角に対して配置され、すなわちアンテナ・コイルに平行に配置される場合に、最大数の磁力線がトランスポンダ・コイルを通過し、これによって最大の読み取り信頼性が達成される。

したがって、本発明によれば、各対の２つのアンテナ・コイルが、読み取り装置によって同時に、しかしながら交互に同位相または逆位相のいずれかで駆動される。

その後、進入路においてトランスポンダが検出されたときの動作モード、すなわち最初に応答した動作モードが、読み取りのやりとりが完了するまで維持される。すなわち、例えばトランスポンダが、トランスポンダ・コイルが進入路に平行に位置するように保持されている場合には、２つのアンテナ・コイルが同位相の動作モードであるときにトランスポンダが検出されて読み出され、一方で、例えばトランスポンダ・コイルが進入路に対して直角であるように保持されているトランスポンダは、アンテナ・コイルが逆位相の動作モードであるときに検出されて読み出される。

やりとりの時間を短縮するために、アクセス許可データならびに随意によるさらなるアプリケーション・データへのオンライン・アクセスを用意することが好都合である。この目的のために、アクセス許可データならびに随意によるさらなるアプリケーション・データを、例えばトランスポンダのチップのシリアル番号などといった明確な参照と一緒に、読み取り装置に接続されたデータベースに保存することができ、したがってこの参照のみを、読み取り装置のアンテナ・コイルによってトランスポンダから読み出せばよい。

本発明は、進入路またはそれぞれの進入路が、有効なアクセス許可を有するトランスポンダが読み取り装置によって読み出された後で有効にされる回転バーまたは同様の阻止部材で閉鎖されるアクセス規制装置に使用することが可能である。阻止システムは、例えば閉鎖時に赤色へと変化し、開放時に緑色へと変化する交通信号を有することができ、あるいは回転バーまたは同様の阻止部材を有することができる。しかしながら、本発明は、入り口が開放される「ゲート開放」の基本位置を有しており、阻止手段が、アクセス許可の無効の読み取りおよび対人センサによる人物の検出の場合にのみアクセスを阻止する独国特許第DE 10 2004 013 965B3号に一致するアクセス規制装置に、とくに適していることが分かっている。ここで、第１および第２のアンテナ・コイル対が、進入の方向において一方が他方の後方に配置されており、第１のアンテナ・コイル対および／または第２のアンテナ・コイル対によるアクセス許可の有効または無効の読み取りに応じて、阻止システムを駆動することができる。

ここで、それぞれのアンテナ・コイル対について読み取り装置を設けることができ、あるいは２つのアンテナ・コイル対を交互に駆動するただ１つの読み取り装置が設けられる。

２つ以上のアクセス・バリアが設けられる場合、アクセス・バリアは、好ましくは、並列および非同期の様相で動作させられる。これにより、バリア間のマルチプレクサがもはや不要になり、これはかなりの時間の節約を意味する。

本発明による規制システムは、例えば輸送装置に使用することができ、とくにはスキー場の輸送装置に使用することが可能である。例えば建物、スタジアム、公共の水泳プール、および同様の施設など、他の用途に適していることは明らかである。

以下において、添付の図面を参照しつつあくまで例として本発明をさらに詳しく説明する。

図１によれば、アクセス規制装置が、矢印５の方向に通過する進入路４を妨げるための阻止部材１として、２つのバリア・アーム２、３を備える回転星状体（turning star）を有している。阻止部材１は、水平線に対して傾けられている軸６を中心として回転可能である。２つのバリア・アーム２、３のそれぞれは、回転の軸６と約４５°の角度を囲んでおり、互いには約１２０°の角度を囲んでいる。図１は、バリア・アーム２、３を「ゲート開放」の基本位置に示しており、この位置において、バリア・アーム２、３は、入り口４を開放している。阻止部材１を矢印７に従って回転させることで、バリア・アーム２が、図１に破線で示されている位置２’へと回転させられ、入り口５が閉鎖される。２つのバリア・アーム２、３の代わりに、回転軸６と約４５°の角度を囲んでおり、阻止位置２’へと回転させることができるただ１つのバリア・アームを設けてもよい。このバリア・アームは、選択肢として、常に通過の方向に回転可能（閉鎖‐開放）であってよく、あるいは２方向に動かすことができる。

図１および２によれば、ハウジング８、９、１０、１１のそれぞれに、アンテナ・コイル１２、１３、１４、または１５がそれぞれ配置されている。進入路４の両側に配置されたアンテナ・コイル１２および１３が、第１のアンテナ・コイル対を形成しており、アンテナ・コイル１４および１５が、第２のアンテナ・コイル対を形成している。アンテナ・コイル１２〜１５は、ＨＦケーブル１６、１７、１８、１９を介して統合読み取り装置２０へと接続されている（図２）。しかしながら、アンテナ・コイル対１２および１３またはアンテナ・コイル対１４および１５が、それぞれ読み取り装置を有してもよい。

読み取り装置２０が、阻止部材１を動作させる。進入の方向５にある第１のアンテナ・コイル対１２、１３によって、入り口４を通過するユーザが保持しているトランスポンダ２２のマイクロチップ２１（図５）に保存されているアクセス許可が読み取られる。

第１のアンテナ・コイル対１２、１３によって有効なアクセス許可が読み取られた場合、阻止部材１は開放位置のままであり、すなわち進入路４の傍らのバリア・アーム２および３が下方を向いている。一方、アクセス許可が無効であると読み取られた者が第１のアンテナ・コイル対１２、１３と対人センサ２３（例えば、光バリア）を通過した場合、バリア・アーム２が、図１に破線によって示されている阻止位置２’へと回転させられる。その後に、バリア・アーム２’の前に立つユーザが、有効なアクセス許可を有する第２のユーザが後続するときに阻止部材１を通過してしまうことがないよう、有効な読み取りなくして対人センサ２３が何者かを検出した後に、第１のアンテナ・コイル対１２、１３が無効にされ、第２のアンテナ・コイル対１４、１５が、動作状態へと切り替えられる。

このとき、後続の者のアクセス許可は検出されない。代わりに、バリア・アーム２’の前に立つ者のアクセス許可について、第２のチェックがアンテナ・コイル対１４、１５によって行われる。アンテナ・コイル対１４、１５によって実行される第２のチェックの助けによって有効なアクセス許可が検出された場合、アンテナ・コイル対１２、１３が、動作状態となるように切り替えられ、アンテナ・コイル対１４、１５が、非動作となるように切り替えられ、阻止部材１が、再び開放位置へと回転させられる。

図５によれば、ＲＦＩＤトランスポンダ２２が、実質的に、データ記憶媒体としてマイクロチップ２１を備えるアンテナ・コイルまたはトランスポンダ・コイル２４で構成されている。

動作状態へと切り替えられているアンテナ・コイル対１２および１３または１４および１５が、読み取り装置２０によって高周波の磁界を生成する。ここで、アンテナ・コイル対１２および１３またはアンテナ・コイル対１４および１５、それぞれとトランスポンダ２２との間の誘導結合が強いほど、より多くの磁力線が、トランスポンダ・コイル２４の内側２５を通過する。

動作状態へと切り替えられているアンテナ・コイル対１２および１３について図３に示されているように、読み取り装置２０によって２つのアンテナ・コイル１２、１３が同位相で駆動されると、進入路４の両側のアンテナ・コイル１２、１３のそれぞれの磁界が重ね合わせられ、進入路４に対して実質的に直角に延びる磁力線２６となる。

すなわち、トランスポンダ２２、したがってトランスポンダ・コイル２４が、図３に示されているように進入路５に平行かつアンテナ・コイル１２、１３と平行に配置されるとき、最大数の磁力線２６がトランスポンダ２４の内側を通過し、したがってトランスポンダ２２の電力消費、すなわち読み取りの信頼性が、最大値を達成する。

一方で、図３による磁力線の経路２６においては、トランスポンダ・コイル２４が進入方向に対して直角に配置される場合、すなわちアンテナ・コイル１２、１３に直角に配置される場合に、トランスポンダ・コイル２４を通過する磁力線２６がなくなり、あるいはなくならないまでもきわめてわずかになるため、電力の消費、すなわち読み取りの信頼性が極小となる。

同位相の動作モードと対照的に、図４による逆位相の動作モードにおいては、２つのアンテナ・コイル１２、１３のそれぞれの磁界の重ね合わせによって、とくに２つのアンテナ・コイル１２および１３の間の進入路４の中央を進入路４により平行に延びる磁力線２７がもたらされる。したがって、トランスポンダ・コイル２４が進入方向５に対して直角に配置される場合、すなわちアンテナ・コイル１２、１３に平行に配置される場合に、最大数の磁力線２７がトランスポンダ・コイル２４の内側２５を通過し、その結果、読み取りの信頼性が最大値に達する。

したがって、本発明によれば、２つのアンテナ・コイル１２、１３が、読み取り装置２０によって同時に、しかしながら交互に同位相または逆位相で駆動される。

図６に示した回路構成においては、図１および２の第１の２つのアンテナ・コイル１２および１３のための２つの並列な発振回路３０、３１のみが、ダイオード・スイッチ３３の一方の極３２へと接続されて示されているが、ダイオード・スイッチ３３の他方の極３４には、図１および２による第２の２つのアンテナ・コイル１４および１５を備える並列回路（図示せず）が接続される。スイッチ３３の極３４へと接続される２つのアンテナ・コイル１４および１５の発振回路の回路は、図６に示されているとおりスイッチ３３の極３２へと接続されている２つの並列な発振回路３０、３１と同じやり方で構成される。ダイオード・スイッチ３３は、破線によって示されている制御線３５を介して、読み取り装置の送受信用電子機器２９によって駆動される。

図６によれば、読み取り装置２０の送受信用電子機器２９とスイッチ３３との間に、駆動部３６が設けられている。スイッチ３３の極３２が、コンデンサ３８を介して、アンテナ・コイル１２の並列発振回路３０および並列なスイッチド・キャパシタ３９に接続されている。対照的に、アンテナ・コイル１３とコンデンサ４１とで構成されている第２の並列発振回路３１のコンデンサ４０は、１８０°の位相スイッチ４４を介してスイッチ３３の極３２へと接続可能である。

位相スイッチ４４は、ダイオード・スイッチ４５で構成され、その一方の極４６が並列発振回路３０に直接接続される一方で、他方の極４７は、１８０°の位相反転のための２つのコイル４９、５０を有しているトランス４８を介して、並列発振回路３１へとつながっている。ダイオード・スイッチ４５を切り替えることで、２つの発振回路３０、３１の同位相の動作モードを、逆位相の動作モードへと切り替えることができる。

アクセス規制装置の動作時、ダイオード・スイッチ４５が、破線によって示されている制御線５１を介して送受信用電子機器２９によって駆動されて、極４６、４７の間を恒久的に往復切り替えされる。送受信用電子機器２９がトランスポンダ２２を検出すると、トランスポンダ２２が検出されたときの動作モードが、読み取りのやりとりが完了するまで維持され、すなわち送受信用電子機器２９とトランスポンダ２２との間のデータ交換が完了するまで維持される。

すなわち、図３に従って、トランスポンダ２２が例えば横ポケットに保持されており、したがってトランスポンダ・コイル２４が進入の方向５に整列しており、すなわちアンテナ・コイル１２、１３と平行であるときは、結果としてトランスポンダ２２が、同位相の動作モードにおいて検出され、すなわちダイオード・スイッチ４５が極４６へと接続されているときに検出され、この動作モードが読み取りのやりとりが完了するまで維持される。一方で、図４に従って、トランスポンダ・コイル２４を備えるトランスポンダ２２が例えば胸ポケットに保持されている場合には、結果としてトランスポンダ２２が、逆位相の動作モードにおいて検出され、すなわちダイオード・スイッチ４５が極４７へと接続されている状態で検出され、逆位相の動作モードがデータ交換のあいだ維持される。やりとりの終了後、制御線５１を介して、ダイオード・スイッチ４５の往復切り替えが続けられる。

「ゲート開放」動作のアクセス規制システムを有する進入路の斜視図を示しているが、回転式の阻止装置に隣接するアンテナ・コイル対の１つのアンテナ・コイルは省略されている。 図１による進入路の概略の平面図を示しているが、回転式の阻止装置は省略されている。 図１による装置の２つの対向するアンテナ・コイルの断面を、同位相または逆位相の動作モードにおける磁力線の経路とともに示している。 図２による装置の２つの対向するアンテナ・コイルの断面を、同位相または逆位相の動作モードにおける磁力線の経路とともに示している。 トランスポンダ・コイルの平面図を示している。 本発明によるアクセス規制システムのための回路構成の一実施の形態を示している。

符号の説明

１ 阻止部材
２ バリア・アーム
４ 進入路
５ 進入方向
６ 回転軸
７ 矢印
８ ハウジング
１２ アンテナ・コイル対
１３ アンテナ・コイル
１４ アンテナ・コイル対
１６ ケーブル
２０ 装置
２１ マイクロチップ
２２ トランスポンダ
２３ 対人センサ
２４ トランスポンダ
２４ トランスポンダ・コイル
２５ 内側
２６ 磁力線
２７ 磁力線
２９ 送受信用電子機器
３０ 並列発振回路
３１ 並列発振回路
３２ 極
３３ ダイオード・スイッチ
３４ 極
３５ 制御線
３６ 駆動部
３８ コンデンサ
３９ スイッチド・キャパシタ
４０ コンデンサ
４１ コンデンサ
４４ 位相スイッチ
４５ ダイオード・スイッチ
４６ 極
４７ 極
４８ トランス
４９ コイル
５１ 制御線

Claims (7)

1. アクセス規制システムであって、
   少なくとも１つの進入路（４）を有しており、該進入路は、進行方向（５）に並んだアンテナ・コイル（１２〜１５）を互いに対向する対に配置して備えており、
   前記対になったアンテナ・コイル対（１２、１３または１４、１５）は、ユーザによって保持され、アンテナ・コイル（１２〜１５）と結合することができるトランスポンダ・コイル（２４）を有しているトランスポンダ（２２）を読み出すために、読み取り装置（２０）によって駆動されるものであり、
   阻止システム（１）を有しており、該阻止システムは基本の位置においては入り口を開放しており、アクセス許可の無効の読み取りおよび対人センサ（２３）による人物の検出の場合にのみ入り口を閉鎖するものであり、
   前記阻止システム（１）は、第１のアンテナ・コイル対（１２、１３）および／または第２のアンテナ・コイル対（１４、１５）によるアクセス許可の有効または無効の読み取りに応じて動かすことができるものであり、
   対において互いに対向している前記アンテナ・コイル（１２、１３または１４、１５）は、同時に、しかしながら交互に同位相または逆位相の動作モードで駆動され、
   ユーザによって保持された前記トランスポンダ（２２）を読み出すために、前記トランスポンダ（２２）を検出した一方の動作モードが、読み出しのやりとりが完了するまで維持され、
   前記それぞれのアンテナ・コイル（１２〜１５）は高周波の磁界を生成して前記トランスポンダ・コイル（２４）に電圧を誘導生成し、前記トランスポンダ（２２）のデータ記憶手段用の、および、前記読み取り装置（２０）と前記トランスポンダ（２２）との間のデータの伝達用の電源を提供するものであり、
   前記アンテナ・コイル対（１２、１３または１４、１５）が、同位相の動作モードにあり、かつ前記トランスポンダ・コイル（２４）の面が進入路（４）方向に広がっているとき、前記トランスポンダ（２２）の消費電力が最大となり、
   前記アンテナ・コイル対（１２、１３または１４、１５）が、逆位相の動作モードにあり、かつ前記トランスポンダ・コイル（２４）の面が進入方向（５）に方向に対して直角に配置されるとき、前記トランスポンダ・コイル（２４）の内側を最大数の磁力線が通過する
   ことを特徴とすることを特徴とするアクセス規制システム。
2. 前記同位相および逆位相の動作モードのあいだの切り替え、ならびに前記トランスポンダ（２２）の検出時のそれぞれの動作モードの維持のために、前記アンテナ・コイル対の一方のアンテナ・コイル（１２〜１５）が、前記読み取り装置（２０）の送受信用電子機器（２９）によって駆動される１８０°の位相スイッチ（４４）にて駆動されることを特徴とする請求項１に記載のアクセス規制システム。
3. １８０°の前記位相スイッチ（４４）が、ダイオード・スイッチ（４５）を有していることを特徴とする請求項２に記載のアクセス規制システム。
4. 前記ダイオード・スイッチ（４５）が、トランス（４８）によって１８０°位相を反転させるように一方の前記アンテナ・コイル（１２〜１５）を駆動することを特徴とする請求項３に記載のアクセス規制システム。
5. 前記読み取り装置（２０）が、前記トランスポンダ（２２）から識別データを読み出し、
   データベースが、アクセス許可データへのオンライン・アクセスのために設けられていることを特徴とする請求項１に記載のアクセス規制システム。
6. 前記阻止システム（１）が、阻止部材によって形成されていることを特徴とする請求項1に記載のアクセス規制システム。
7. 少なくとも２つのアクセス・バリアの場合に、アクセス・バリアが互いに並列かつ非同期で動作させられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のアクセス規制システム。

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