JP2004086597A - リーダライタシステムの質問器システム - Google Patents

Abstract

【課題】管理エリアの出入口のゲート間隔をループアンテナの通信距離より長い距離としても通信を行うことができるように複数のゲートを配置し、その際に各ゲートのループアンテナ同士の干渉を防ぐことができ、また、質問器に接続される複数のループアンテナの各ループアンテナ間の干渉を抑えることで任意のループアンテナ同士を近接して配置できる質問器システムを提供することを目的とする。
【解決手段】移動可能な情報通信体である応答器と誘導磁界による通信を行う質問器とを備え、これら応答器と質問器が任意の管理エリア内に配置されたリーダライタシステムにおいて、前記質問器に接続された複数のループアンテナと、これら複数のループアンテナは前記管理エリアの出入口付近に配置されたゲートの各々に内装され、これら複数のゲートのうち少なくとも１つのゲートの片側面にシールド板を備えたことを特徴とする。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動可能な情報通信体である応答器と誘導磁界による通信を行う質問器とを備えたリーダライタシステムの質問器システムに関し、特にこの質問器システムを出入口ゲートに使用する際のアンテナ間での干渉を防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣカードやＩＤタグ等といった移動可能な応答器が広く実用化されており、リーダライタシステムの質問器との間で無線通信をすることにより、応答器のメモリに記録された各種情報を質問器との間で交換するシステムが実現されている。
【０００３】
例えば、クレジットカード等とほぼ同様な大きさのカード基板にマイクロコンピュータチップとメモリチップ等を埋設して構成したＩＣカードは、金融、流通、交通、医療等の種々な分野において実用化が図られている。このようなＩＣカードを用いたＩＣカードシステムでは、例えば質問器からＩＣカードに対して電磁誘導により電力を電送供給し、ＩＣカードは当該ＩＣカードに記憶されているデータを電磁誘導により送信し、質問器が受信することでＩＣカードの情報を得る、というように質問器とＩＣカードとの間で非接触な無線通信により情報通信が為されるものである。
【０００４】
ＩＤタグはＩＣカードの機能を簡素化し、物品に容易に添付することができるようなタグ状の応答器であり、例えば物品管理システムでの物品の所在状況管理などに利用される。
なお、ＩＤタグ等他の応答器はＩＣカードと類似するので、これらＩＤタグ等を含めてＩＣカードと総称して以下説明する。
【０００５】
また、質問器は、無線信号（電波）を送受信するアンテナ、ＩＣカードに対してアンテナから電力や情報を無線送信する電波電力供給送信機能、ＩＣカードから無線送信される情報をアンテナにより受信するデータ受信機能等を備えている。
一方、ＩＣカードは、無線信号を送受信するアンテナ、質問器から無線送信される電力や情報をアンテナにより受信する機能、質問器に対してアンテナから情報を無線送信する機能、識別情報等を格納するメモリ等を備えている。
また、質問器やＩＣカードのアンテナには、電磁誘導による無線通信とするために導電線によるループアンテナが用いられているのが一般的である。
【０００６】
ＩＣカードの普及が進むに連れて、レンタルビデオ店、衣料品店、図書館等でＩＣカードを用いた物品管理システムの導入が増えており、特に、質問器のアンテナを店舗の出入り口付近に配し、盗難及び万引きを防止するためのゲートアンテナとして使用するケースが多くなってきている。次にこのようなゲートアンテナについて説明する。
【０００７】
図６は、従来のゲートアンテナシステムの一例を示す外観斜視図である。この図において、ゲート１３ａ、１３ｂとそれらに内装されたループアンテナ１１ａ、１１ｂが、２台一組で出入口を成し、分配合成器１２に接続されてさらに質問器１４に接続されて、ゲートアンテナシステムが構成される。
ゲート１３ａ、１３ｂの間をＩＣカード（応答器）が移動すると、ループアンテナ１１ａ、１１ｂからの送信をＩＣカードが受信し、ＩＣカードが自己の記憶している情報を送信してループアンテナ１１ａ、１１ｂが受信する。この受信した無線信号は分配合成器１２で合成され、質問器１４に電送される。
【０００８】
上述のようなゲート１３ａ、１３ｂの間を人が通過できる程度の間隔を開けて向い合わせて配置する構造とし、応答器を備えた物品を持つ人がこのゲート間を通過することにより、応答器が出入口（ゲート間）を通過する旨を質問器が把握することができるものであり、盗難防止用のゲートアンテナとすることできる。
例えば、特開２００１−９７５１０号には、上述したゲートアンテナを用いたリーダライタシステムによる物品管理システムを開示している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のゲートアンテナによるリーダライタシステムでは、ゲート間の距離を各ゲートのループアンテナから送信される磁界が届く距離をＩＣカードが通過する必要があり、そのために出入口間隔を磁界の届く距離より長くとることが出来ないという問題点があった。
【００１０】
そこで本発明は、上記従来の問題点に鑑みて為されたもので、移動可能な情報通信体である応答器と誘導磁界による通信を行う質問器とを備え、これら応答器と質問器が任意の管理エリア内に配置されたリーダライタシステムにおいて、管理エリアの出入口のゲート間隔をループアンテナの通信距離より長い距離としても通信を行うことができるように複数のゲートを配置し、その際に各ゲートのループアンテナ同士の干渉を防ぐことができるリーダライタシステムの質問器システムを提供することを目的とする。
また、質問器に接続される複数のループアンテナの各ループアンテナ間の干渉を抑えることで任意のループアンテナ同士を近接して配置できる質問器システムを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記従来の問題点を解決するため請求項１記載の発明は、移動可能な情報通信体である応答器と誘導磁界による通信を行う質問器とを備え、これら応答器と質問器が任意の管理エリア内に配置されたリーダライタシステムにおいて、前記質問器に接続された複数のループアンテナと、これら複数のループアンテナは前記管理エリアの出入口付近に配置されたゲートの各々に内装され、これら複数のゲートのうち少なくとも１つのゲートの片側面にシールド板を備えたことを特徴とするリーダライタシステムの質問器システムであって、複数のゲートのループアンテナ同士の磁界発生による干渉を防ぐことができる。
【００１２】
上記従来の問題点を解決するため請求項２記載の発明は、前記請求項１記載の質問器システムであって、前記シールド板は、前記ループアンテナのループの外周よりも大きな外周、若しくは、ループアンテナのループによる面積よりも大きな面積であることを特徴とし、シールド板による干渉防止をより有効な構成とすることができる。
【００１３】
上記従来の問題点を解決するため請求項３記載の発明は、前記請求項１または請求項２記載の質問器システムであって、前記シールド板と前記ループアンテナは、少なくとも約１センチメートル離れた間隔を有することを特徴とし、質問器システムが使用する無線周波数帯の調整を簡易化することができ、アンテナの特性の劣化を少なくすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施の形態であるゲートアンテナシステムの一例を示す外観斜視図である。この図において、ゲート１３ａ及び１３ｂとそれらに設置されたループアンテナ１１ａ及び１１ｂと、各ゲートの向かい合う面とは反対の面、即ち外側の面に備えられたシールド板１５ａ及び１５ｂと、が、出入口を成し、分配合成器１２に接続されてさらに質問器１４に接続されて、ゲートアンテナシステムが構成される。
【００１５】
ゲート１３ａ、１３ｂの間をＩＣカード（応答器）が移動すると、ループアンテナ１１ａ、１１ｂからの送信をＩＣカードが受信し、ＩＣカードが自己の記憶している情報を送信してループアンテナ１１ａ、１１ｂが受信する。この受信した無線信号は分配合成器１２で合成され、質問器１４に電送される。
ここで、ループアンテナ１１ａまたは１１ｂ、または１１ａ及び１１ｂによる磁界は、シールド板１５ａ及び１５ｂにより遮られるために、他の情報通信機器への干渉が起こり難くなる。また、同様にゲートの外側からの磁界もゲートの間に入り難いため、他の情報通信機器からの干渉が起こり難くなる。
【００１６】
図３及び図４は、本発明に関するループアンテナとシールド板の説明図である。
図３（ａ）はループアンテナによる磁界発生の模式図を示す。図３（ａ）では、導電線によりループを構成していて、そのループに電流が流れることにより磁界を発生することで電磁誘導による通信領域が作られる原理を説明している。
図３（ｂ）は導電線のループアンテナとシールド板の平面図及び側面図（真横から見た図）を示す。図３（ｂ）に示すようなループアンテナとシールド板をゲートに設置する。また、その際ループアンテナとシールド板の間の距離を約１センチメートル離しておく。
【００１７】
図４（ａ）は側面（真横）から見たループアンテナによる磁界発生の模式図を示す。ここでは、シールド板が無いためにループアンテナのループ面の両側に磁界が発生してしまう。
図４（ｂ）は図４（ａ）にシールド板を備えた場合の側面（真横）から見たループアンテナによる磁界発生の模式図を示す。このようなシールド板により磁界の発生する領域はシールド板の無い側の片側だけとなる。
【００１８】
図５は、単体のループアンテナから発生する磁界強度分布の測定データ示す。
この図では、ループアンテナのループ面をＸ軸、ループ面に対する垂直方向をＹ軸とし、シールド板が無い状態でのループアンテナから発生する磁界発生の様子を磁界強度の単位（Ａ／ｍ）で現しているものである。
【００１９】
例えば、ゲートにループアンテナを内装し、シールド板が無い場合に、ゲートの片側だけを考えると、図４（ａ）のようにループの左右に同じ磁界が発生する。
そこで、図４（ｂ）に示すように、金属板（鉄板、銅板等）でシールドすることにより、金属板のループアンテナの無い側の面への磁界を遮断することができる。
このシールド板は、図３（ｂ）に示すように、ループアンテナのループの外周よりも大きな外周、若しくは、ループアンテナのループによる面積よりも大きな面積でなければ完全にシールドできない。
ここで、シールド板を突き抜ける磁界も発生するが、そのような磁界の場合、右ネジの法則によって、シールド板上に渦電流が生じ、この渦電流が磁界を打ち消す方向に働くため金属板側の面では、シールド効果が現れる。そのため、シールド板としては、銅板や網状の金属導体が有効である。
【００２０】
さらに、ループアンテナとシールド板の間隔を、約１ｃｍ（センチメートル）以上空けておくと有効である。これは、ループアンテナは、使用する周波数によって調整しなくてはならないが、シールドとなる金属板がループアンテナと近い距離にある場合は、目的の周波数に調整することが難しく、アンテナの特性を劣化させる原因になるためである。この約１センチメートルの間隔とすることで、質問器システムが使用する無線周波数帯を微調整しなくともよいため調整そのものを簡易化することができ、アンテナの特性の劣化を少なくするものである。
【００２１】
つぎに、客数の多い店舗の場合には管理エリアが広く、その出入口も広くしておくことが望ましい。そのような場合、前述した図１のような一組のゲートアンテナだけでは通行の流れを妨げてしまうことから、ゲートアンテナを複数組並べて配置し、出入口のスペースを大きくすることにより解消できる。
【００２２】
図７は、本発明の実施の形態であるゲートアンテナシステムを複数並べた場合の一例を示す外観斜視図である。この図において、ゲート１３ａ及び１３ｂとそれらに内装されたループアンテナ１１ａ及び１１ｂと、が、複数並べて配置されて出入口を成し、各々のゲートの組が分配合成器１２に接続されてさらに質問器１４に接続されて、ゲートアンテナシステムが構成される。
こうした場合、ＩＣカードが添付された物品を所持した顧客がゲートアンテナの間を通過する時にＩＣカードと無線通信を行うために質問器から電磁波を発生しているが、その電磁波は前述した図４（ａ）のようにＩＣカードが通過するゲートアンテナ１３ａ、１３ｂの間だけではなく、隣のゲートアンテナ１３ａにも発生する。そのため、隣り合ったゲートアンテナ間で干渉を起こし受信エラーになる可能性がある。
【００２３】
そこで、この受信エラーを避けるため技術を説明する。
図８は、本発明の実施の形態であるゲートアンテナシステムを複数並べた場合の一例を示す外観斜視図である。この図において、ゲート１３ａ及び１３ｂとそれらに内装されたループアンテナ１１ａ及び１１ｂと、が、複数並べて配置されて出入口を成し、各々のゲートの組が分配合成器１２に接続されて、これが切替器８６に接続されてさらに質問器１４に接続されて、ゲートアンテナシステムが構成される。
このように質問器１つを切替器によって複数のゲートの組が同時に動作しないように動作することで、各ループアンテナ１１ａ、１１ｂの組は同時に動作しない。そのため１つのループアンテナの組が動作している場合に他のループアンテナに干渉を及ぼすことも、他のループアンテナから干渉されることがない。
【００２４】
しかしながら、この場合でも、通行量が多くなると、処理速度を速くする必要があるため、切替を行っている間に応答器が通過してしまう、即ち、ゲートが動作していない状態での通過による応答器の検出漏れが発生するという可能性がある。このことは、ゲートの数が増える程、切替動作の速度を速くする必要がある。
【００２５】
そこで、この切替動作を行わない場合の技術を説明する。
図２は、本発明の実施の形態であるゲートアンテナシステムを複数並べた場合の別の一例を示す外観斜視図である。この図において、ゲート１３ａ及び１３ｂと、それらに設置されたループアンテナ１１ａ及び１１ｂと、各ゲートの向かい合う面とは反対の面、即ち外側の面に備えられたシールド板１５ａ及び１５ｂと、が、複数並べて配置されて出入口を成し、各々のゲートの組が分配合成器１２に接続されて、さらに質問器１４に接続されて、ゲートアンテナシステムが構成される。
【００２６】
このようにシールド板を各ゲートの組の外側の面に設置することにより、複数のゲートの組を近接して設置することができる。また、複数のゲートの各ループアンテナの切替動作を行う必要がなく、それぞれを同時に動作出力することができるため、切替の処理速度を考慮する必要がない。
このことにより、複数のループアンテナを同時に使用できるような質問器システムとすることができる。
【００２７】
なお、図２においてシールド板は、ゲートの組が隣り合う面の片側のみでも互いに干渉を及ぼし難くなるため、必要な場所だけに設置してもよい。この図２で例えば左から２つめのゲート１３ｂ（即ち、左側のゲートの組の右側ゲートの組と隣接するゲート）にのみシールド板１５があるだけで、左側のゲートの組と右側のゲートの組とが互いの磁界による影響をほぼ受けないこととなる。
【００２８】
以上、詳細に説明してきたことより、移動可能な情報通信体である応答器と誘導磁界による通信を行う質問器とを備え、これら応答器と質問器が任意の管理エリア内に配置されたリーダライタシステムにおいて、前記質問器に接続された複数のループアンテナと、これら複数のループアンテナは前記管理エリアの出入口付近に配置されたゲートの各々に内装され、これら複数のゲートのうち少なくとも１つのゲートの片側面にシールド板を備えたことを特徴とするリーダライタシステムの質問器システムを構成することにより本願の目的を達成することができる。
さらには、このシールド板は導電性を有する金属の金属板、または、導電性を有する金属による網板状のものが有効であり、且つ、ループアンテナの成す外周よりも大きな外周、若しくは、ループアンテナのループの面積よりも大きな面積であることがより有効である。さらに、シールド板は、複数のゲートのうちの隣り合うゲートに磁界の影響を及ぼさない片側面だけでも良い。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、移動可能な情報通信体である応答器と誘導磁界による通信を行う質問器とを備え、これら応答器と質問器が任意の管理エリア内に配置されたリーダライタシステムにおいて、管理エリアの出入口のゲート間隔をループアンテナの通信距離より長い距離としても通信を行うことができるように複数のゲートを配置し、その際に各ゲートのループアンテナ同士の干渉を防ぐことができるリーダライタシステムの質問器システムを提供することができる。
【００３０】
また、質問器に接続される複数のループアンテナの各ループアンテナ間の干渉を抑えることで任意のループアンテナ同士を近接して配置できる質問器システムを提供することができる。
さらに本願によると、ゲートを通過する通行量が多い場合に、質問器の切替動作を行う必要がなく、応答器の検出漏れを防ぐことができるという効果がある。
【００３１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態であるゲートアンテナシステムの一例を示す外観斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態であるゲートアンテナシステムを複数並べた場合の別の一例を示す外観斜視図である。
【図３】本発明に関するループアンテナとシールド板の説明図であり、図３（ａ）はループアンテナによる磁界発生の模式図を示し、図３（ｂ）は導電線のループアンテナとシールド板の平面図及び側面図（真横から見た図）を示す。
【図４】本発明に関するループアンテナとシールド板の説明図であり、図４（ａ）は側面（真横）から見たループアンテナによる磁界発生の模式図を示し、図４（ｂ）は図４（ａ）にシールド板を備えた場合の側面（真横）から見たループアンテナによる磁界発生の模式図を示す。
【図５】単体のループアンテナから発生する磁界強度分布の測定データ示す。
【図６】従来のゲートアンテナシステムの一例を示す外観斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態であるゲートアンテナシステムを複数並べた場合の一例を示す外観斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態であるゲートアンテナシステムを複数並べた場合の一例を示す外観斜視図である。
【符号の説明】
１１ａ、１１ｂ…ループアンテナ、
１３ａ、１３ｂ…ゲート、
１５ａ、１５ｂ…シールド板、
１２…分配合成器、　１４…質問器、　８６…切替器

Claims (3)

1. 移動可能な情報通信体である応答器と誘導磁界による通信を行う質問器とを備え、これら応答器と質問器が任意の管理エリア内に配置されたリーダライタシステムにおいて、
   前記質問器に接続された複数のループアンテナと、
   これら複数のループアンテナは前記管理エリアの出入口付近に配置されたゲートの各々に内装され、
   これら複数のゲートのうち少なくとも１つのゲートの片側面にシールド板を備えたことを特徴とするリーダライタシステムの質問器システム。
2. 前記シールド板は、前記ループアンテナのループの外周よりも大きな外周、若しくは、ループアンテナのループによる面積よりも大きな面積であることを特徴とする、前記請求項１記載の質問器システム。
3. 前記シールド板と前記ループアンテナは、少なくとも約１センチメートル離れた間隔を有することを特徴とする、前記請求項１または請求項２記載の質問器システム。

Images