(57)【要約】【課題】無線タグを利用して、構成が簡単で低コストの距離検知装置を提供する。【解決手段】距離検知装置Ｓは、識別情報が異なる複数のＩＣチップＴ１〜Ｔｎと回路のインピーダンスを変える素子Ｒ１〜Ｒｎとを備える無線タグ１と、この無線タグ１と交信する検出装置１０とから成り、距離検知装置Ｓから出力される検知信号に基づいてコンピュータ等の制御装置２０が設備機器・装置３０を動作させる。回路Ｑ１〜Ｑｎのインピーダンスを異ならせることによりＩＣチップＴ１〜Ｔｎの応答可能距離が互いに異なるよう設定する。検出装置１０が受信した応答信号の識別情報に基づき応答したＩＣチップを特定して、当該ＩＣチップに設定した応答可能距離から無線タグ１の検出装置１０からの距離を知ることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波の送受信機能を備える検出装置と、該検出装置から発信される質問信号に対し応答信号を返信する機能を持つ無線タグとから成り、前記無線タグは、生成する応答信号に含まれる識別情報が互いに異なっている複数のＩＣチップと、各ＩＣチップの応答可能距離がそれぞれ異なるように設定する手段とを備え、前記無線タグの検出装置からの距離に応じ、応答信号を返信し得るＩＣチップが規定されるように設定されていることを特徴とする距離検知装置。
【請求項２】
前記各ＩＣチップが、前記検出装置と交信するためのタグアンテナに並列に接続され、各ＩＣチップごとに回路のインピーダンスを異ならせる素子を接続することにより、前記ＩＣチップそれぞれの応答可能距離が異なるように設定した請求項１に記載の距離検知装置。
【請求項３】
前記ＩＣチップがそれぞれ組み込まれる回路ごとに、当該回路とタグアンテナ回路との接続をＯＮ・ＯＦＦ制御するスイッチを設けた請求項２に記載の距離検知装置。
【請求項４】
前記ＩＣチップを組み込んだ回路のいずれかと、タグアンテナ回路とを選択的に接続するスイッチを設けた請求項２に記載の距離検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線タグを用いた距離検知手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線タグあるいはトランスポンダを用いて無線信号により距離を検知する手段が従来いくつか提案されている。例えば特許文献１には、二つの自動車に取り付けたトランスポンダの位置をＧＰＳを用いて割り出すことにより、当該二つの自動車の相対位置及び車間距離を検出することが記載されている。特許文献２には、送信機から送信される周波数が順次変化する信号と、これを受信したトランスポンダから返信される応答信号との位相の変化率を検出することで、送信機からトランスポンダまでの距離を算出することが記載されている。さらに特許文献３には、信号送受信機が質問信号をトランスポンダへ送信してからトランスポンダが返信した応答信号を受信するまでの時間、及び、この信号伝播速度に基づいて、信号送受信機とトランスポンダとの距離を測定することが記載されている。
【特許文献１】特開平５−８７５８４号公報
【特許文献２】特開平８−３６０５４号公報
【特許文献３】特開２００３−２７９６４８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記特許文献１乃至３に記載される距離検知手段は、特別の装置や、精度の高い検知手段を必要としている。すなわち、特許文献１の技術はＧＰＳ装置が不可欠であり、特許文献２では送信信号と受信信号との間の位相の変化率を検知する手段が必要であり、特許文献３では信号送受信時間を検出し得る高精度の計時手段が必要である。このように従来の距離検知手段は、コスト高をもたらすものであった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、構造が簡単で安価な距離検知装置を提供するものであって、その特徴とするところは、電波の送受信機能を備える検出装置と、該検出装置から発信される質問信号に対し応答信号を返信する機能を持つ無線タグとから成り、前記無線タグは、生成する応答信号に含まれる識別情報が互いに異なっている複数のＩＣチップと、各ＩＣチップの応答可能距離がそれぞれ異なるように設定する手段とを備え、前記無線タグの検出装置からの距離に応じ、応答信号を返信し得るＩＣチップが規定されるように設定したことである。
【０００５】
また前記距離検知装置において、前記ＩＣチップそれぞれの応答可能距離が異なるように設定する手段としては、前記各ＩＣチップを、前記検出装置と交信するためのタグアンテナに並列に接続し、各ＩＣチップごとに回路のインピーダンスを異ならせる素子を接続することが考えられる。
【０００６】
検出装置は、無線タグへ質問信号を送信すると共に、無線タグから返信される応答信号を受信し、応答信号に含まれる識別情報を解析して、所定の検知信号を出力するものである。無線タグは、検出装置から送信される質問信号を利用して電力を生起させ、ＩＣチップ内の記憶部に保持した情報に基づき質問信号を変調し、応答信号を生成して送信する機能を有するものであり、記憶部に保持される識別情報が応答信号に含まれる。本発明の無線タグは、複数のＩＣチップを内蔵するから、識別情報が異なる複数の応答信号を返信する能力を有している。
【０００７】
ＩＣチップごとに応答可能距離が異なるよう設定するため、各ＩＣチップの回路インピーダンスを異ならせる素子とは、抵抗・コイル・コンデンサー等のいずれか、又は、これらの組み合わせが挙げられる。
【０００８】
なお前記ＩＣチップがそれぞれ組み込まれる回路ごとに、当該回路とタグアンテナ回路との接続をＯＮ・ＯＦＦ制御するスイッチを設けてもよい。
【０００９】
あるいは前記ＩＣチップを組み込んだ回路のいずれかと、タグアンテナ回路とを選択的に接続するスイッチを設けることも可能である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る距離検知装置における無線タグは、識別情報が互いに異なっている複数のＩＣチップそれぞれの応答可能距離が互いに異なるように設定されている。それ故、検出装置からの質問信号に対し返信された応答信号の識別情報を解析するだけで、応答信号を返信したＩＣチップが特定され、その応答距離から、無線タグと検出装置との距離を知ることができる。従って本発明によれば、ＧＰＳのような特別な装置や精度の高い検知手段を必要とすることがないので、距離検知装置を低コストで提供できる。
【００１１】
前記距離検知装置の無線タグにおいて、ＩＣチップが組み込まれる回路ごとに当該回路とタグアンテナ回路との接続をＯＮ・ＯＦＦ制御するスイッチを設けた場合には、特定のＩＣチップのみ応答信号を返信可能に設定できる。すなわち、無線タグの検出装置からの距離が所定値のときだけ、応答信号が返信されるから、特定距離のみを検知するシステムを構築できる。
【００１２】
またＩＣチップを組み込んだ回路のいずれかと、タグアンテナ回路とを選択的に接続するスイッチを設けた場合には、応答信号が返信される無線タグの検出装置からの距離は１種類となるから、単一の距離を検知するシステムが構築される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（第１の実施形態）
本発明に係る距離検知装置Ｓの概要を図１に示す。同距離検知装置Ｓは、識別情報を互いに異ならせた複数のＩＣチップＴ１〜Ｔｎを備える無線タグ１と、該無線タグ１と電波信号を介して交信する検出装置１０とから成り、この距離検知装置Ｓから出力される検知信号に基づいて、コンピュータ等の制御装置２０が、所定の設備機器・装置３０を動作させるように設定されている。
【００１４】
無線タグ１及び検出装置１０それぞれに設けられる電波交信用のタグアンテナ２，リーダーアンテナ１１は、電波を効率よく受信するため、平面内においてコイル状に巻回した面ループ状形態が採用される。但し各アンテナ２，１１の形態は、交信に使用する電波の周波数や強度等に基づき変更することが可能であり、例えば棒状・パッチ状（素子状）・複合パッチ状・面状・スロット状・螺旋状・パターン状等、状況に応じ適宜採用することが可能である。
【００１５】
本例の無線タグ１は、図２に示すように、基板Ｃ上において、保持する識別情報が互いに異なっているＩＣチップＴ１〜Ｔｎと、回路抵抗（インピーダンス）を異ならせる素子Ｒ１〜Ｒｎとを組み込んだ複数の回路Ｑ１〜Ｑｎを、タグアンテナ２に並列に接続して成る。回路抵抗（インピーダンス）を設定する素子Ｒ１〜Ｒｎは、抵抗・コイル・コンデンサーのいずれか、又は、これらの組み合わせから構成される。なお無線タグ１の全体形状は、板状のほか、棒状・円盤状・直方体状なども可能である。
【００１６】
前記回路Ｑ１〜Ｑｎのインピーダンスを互いに異ならせることにより、検出装置１０の質問信号に対するＩＣチップＴ１〜Ｔｎの応答可能距離が互いに異なるよう設定することができる。無線タグ１と検出装置１０との距離に応じ、無線タグ１が受ける質問信号の電波強度が決定されるが、ある電波強度に対し、インピーダンスが大きい回路Ｑｘでは、応答信号の生成に必要な電力が発生しないため応答信号は返信されず、インピーダンスが所定値以下である回路のＩＣチップのみ応答信号を返信する。従って、検出装置１０から送信される質問信号の電波強度を考慮して、回路Ｑ１〜Ｑｎのインピーダンスを適宜設定することにより、各ＩＣチップＴ１〜Ｔｎの応答可能距離を任意に設定することが可能である。それ故、本発明の距離検知装置は、検出装置１０が受信した応答信号の識別情報に基づき、応答したＩＣチップを特定し、当該ＩＣチップに設定した応答可能距離から、無線タグ１の検出装置１０からの距離を知ることができる。
【００１７】
ＩＣチップＴの内部構造は、図３に例示する如く、無線通信インターフェースを介してタグアンテナ２の回路と接続される受信部及び送信部、受信電波により電力を発生させる電源生成部、電波の復調・変調を制御するＭＰＵ等から成る制御部、識別情報その他のデータを保持する不揮発性メモリ等から成る記憶部などより構成されている。上記無線通信インターフェース・受信部・送信部は、一体に構成される場合もある。また、記憶部を読み取り専用のメモリで構成してもよいが、所望により保持情報の更新又は変更等の書換を可能とする場合は、基板に外部通信インターフェースを備えることが望ましい。
【００１８】
前記距離検知装置Ｓの使用例を図４に示す。本例は自動扉ｄ１〜ｄ３の開閉制御システムに利用するものであって、人が所持する無線タグによって当該人の位置を検知し、対応位置にある自動扉ｄ１〜ｄ３を開閉するよう構成したものである。検出装置１０から前記扉ｄ１，ｄ２，ｄ３までの距離を、それぞれα，β，γとする。無線タグ１（図２参照）には、識別情報が異なる少なくとも６個のＩＣチップＴ１〜Ｔ６が備えられ、各ＩＣチップＴ１〜Ｔ６が組み込まれる回路Ｑ１〜Ｑ６のインピーダンスを素子Ｒ１〜Ｒ６によって変えることにより、各ＩＣチップＴ１〜Ｔ６の応答可能距離をそれぞれＬ１〜Ｌ６となるように設定する。但し、Ｌ１＜α＜Ｌ２＜Ｌ３＜β＜Ｌ４＜Ｌ５＜γ＜Ｌ６である。
【００１９】
検出装置１０は常時又は断続的に質問信号を出力しているものとする。また、検出装置１０の応答信号読み取り範囲は、図示するとおり、扉ｄ１〜ｄ３の周辺に限定されるよう指向性を持たせることが望ましい。
【００２０】
前記無線タグを所持する人が、検出装置１０から距離Ｌ６より遠い位置に在るとき、すなわち無線タグの最大応答可能距離Ｌ６の外側に位置するとき、無線タグは応答信号を返信しないため、検出装置１０が検知信号を出力することがない。人が扉ｄ３の近傍に到達すると、扉ｄ３の距離γはＬ５＜γ＜Ｌ６であるので、無線タグのＩＣチップＴ１〜Ｔ６のうち、応答可能距離がＬ６であるＩＣチップＴ６だけが応答信号を検出装置１０へ返信する。検出装置１０は応答信号に基づく検知信号を制御装置２０へ出力し、制御装置２０は識別情報を解析して、応答信号を返信したＩＣチップＴ６を特定し、その応答可能距離から無線タグの位置がＬ５とＬ６との間であることを検知し、扉ｄ３を開放操作する。
【００２１】
引き続き人が移動して、扉ｄ３を通過し、Ｌ５とＬ４との間に到達すると、ＩＣチップＴ６に加えて、応答可能距離がＬ５であるＩＣチップＴ５が応答信号の返信を開始する。検出装置１０は、ＩＣチップＴ５，Ｔ６から返信される二つの応答信号に基づき、検知信号を制御装置２０へ出力し、制御装置２０は、検知信号の識別情報に基づいて応答信号を返信したＩＣチップＴ５，Ｔ６を特定し、その応答可能距離から無線タグの位置が、Ｌ５よりも検出装置１０に接近した位置であることを検知し、その結果、扉ｄ３を閉止操作する。
【００２２】
同様にして、人が扉ｄ２の近傍に到達すると、扉ｄ２の距離γはＬ３＜β＜Ｌ４であるから、応答可能距離がＬ４以上であるＩＣチップＴ４，Ｔ５，Ｔ６がいずれも応答信号を返信し、検出装置１０がこれら応答信号に基づいて出力する検知信号により、無線タグがＬ３とＬ４との間に位置していることを検知し、制御装置２０が扉ｄ２を開放操作する。さらに人が移動して扉ｄ２を通過しＬ３とＬ２との間に到達したならば、応答可能距離がＬ３以上である４つのＩＣチップＴ３〜Ｔ６が応答信号を返信するようになる。それ故、４つの応答信号に基づいて検出装置１０が出力する検知信号により、応答信号を返信したＩＣチップがＴ３〜Ｔ６であることを特定し、その応答可能距離から無線タグ位置がＬ３よりも検出装置１０に接近していることを検知し、その結果、制御装置２０が扉ｄ２を閉止操作する。
【００２３】
さらに人が扉ｄ１の近傍に到達すると、扉ｄ１の距離αがＬ１＜α＜Ｌ２であることから、応答可能距離がＬ２以上であるＩＣチップＴ２〜Ｔ６が応答信号を返信する結果、無線タグがＬ１とＬ２との間に位置していることが検知され、制御装置２０が扉ｄ１を開放操作する。そして人が扉ｄ１を通過し、Ｌ１よりも検出装置１０に接近したならば、ＩＣチップＴ１〜Ｔ６全部が応答信号を返信することにより、無線タグ位置がＬ１よりも検出装置１０に接近していることを検知し、制御装置２０が扉ｄ１を閉止操作する。
【００２４】
本実施形態に係る距離検知装置は、特別な装置や高精度の検知手段を用いずに、１個の無線タグと１個の検出装置（リーダー）だけの簡単な構成により、検出装置１０を基準として距離を検知することが可能である。
【００２５】
なお前記は、遠方から人が検出装置１０へ向かって接近するときに、扉ｄ１〜ｄ３を自動開閉する場合について説明したものであるが、反対に、人が検出装置１０の近傍から遠ざかる方向へ移動する場合にあっても、同様に扉ｄ１〜ｄ３の自動開閉制御を行うことができる。また、無線タグは人が所持・携行する場合のほか、自動車・オートバイ・自転車等の乗り物に装着することも考えられる。
【００２６】
（第２の実施形態）
無線タグ１は、図５に示すように、識別情報がそれぞれ異なっているＩＣチップＴ１〜Ｔｎと、回路インピーダンスを変化させて応答可能距離を設定する素子Ｒ１〜Ｒｎとを直列に接続した回路Ｑ１〜Ｑｎそれぞれに、回路のＯＮ・ＯＦＦ制御をするスイッチＳＷ１〜ＳＷｎを設ける構成が考えられる。
【００２７】
かかる構成の無線タグ１は、スイッチＳＷ１〜ＳＷｎを操作して、応答可能な回路を適宜選択することにより、無線タグの応答距離を修正することが可能である。前記回路Ｑ１〜Ｑｎに組み込んだＩＣチップＴ１〜Ｔｎの応答可能距離がそれぞれＬ１，Ｌ２，…Ｌｎに設定されているものとする。図４に示すような扉ｄ１〜ｄ３の開閉制御システムにおいて、例えば２番目の扉ｄ２を省略した場合を想定する。この場合、応答可能距離がＬ４，Ｌ５に設定されているＩＣチップＴ４，Ｔ５は動作不要なので、スイッチＳＷ４及びＳＷ５を操作することにより、回路Ｑ４及び回路Ｑ５をＯＦＦにすることができる。
【００２８】
（第３の実施形態）
無線タグ１は、図６に示すように、識別情報がそれぞれ異なっているＩＣチップＴ１〜Ｔｎと、回路インピーダンスを変化させて応答可能距離を設定する素子Ｒ１〜Ｒｎとを直列に接続した回路Ｑ１〜Ｑｎのいずれか一つを、切替スイッチで選択可能にする構成も考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るものであって、距離検知装置の概略構成を示す図面である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るものであって、距離検知装置に使用する無線タグを示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るものであって、無線タグにおけるＩＣチップの概略構成を示すブロック図である。
【図４】本発明に係る距離検知装置の使用例を示す図面である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るものであって、距離検知装置に使用する無線タグを示すブロック図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係るものであって、距離検知装置に使用する無線タグを示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３０】
Ｓ…距離検知装置  １…無線タグ  ２…タグアンテナ  １０…検出装置  １１…リーダーアンテナ  ２０…制御装置  Ｑ１〜Ｑｎ…回路  Ｒ１〜Ｒｎ…抵抗（インピーダンス）素子  Ｔ１〜Ｔｎ…ＩＣチップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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