JP2003317052A - Icタグシステム - Google Patents

Icタグシステム

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JP2003317052A
JP2003317052A JP2002122904A JP2002122904A JP2003317052A JP 2003317052 A JP2003317052 A JP 2003317052A JP 2002122904 A JP2002122904 A JP 2002122904A JP 2002122904 A JP2002122904 A JP 2002122904A JP 2003317052 A JP2003317052 A JP 2003317052A
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plane
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metal surface
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村 國 孝 有
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SMART CARD KK
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    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/077Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
    • G06K19/07749Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card
    • G06K19/07771Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card the record carrier comprising means for minimising adverse effects on the data communication capability of the record carrier, e.g. minimising Eddy currents induced in a proximate metal or otherwise electromagnetically interfering object

Abstract

(57)【要約】 【課題】 対象の物体が金属でもプラスチックのような
絶縁体や誘電体でも支障なく安定性よく貼り付くICタ
グを用いて入出力で非接触結合するためのコイルを備え
る応答機システムを構築する。 【解決手段】 応答機が付着する部分がほぼ平面か内側
に湾曲する曲面を有し、この平面と同一方向のコンポー
ネントとこの平面と垂直な方向のコンポーネントをもつ
コイルを構成し、この平面と平行な方向でコイル線と直
角な方向の磁界によりコイルに電圧を誘起させICに電
力を供給する構造とし、更に、コイル及びコアの部分に
円筒型、角型、半円筒型の断面のフェライトコアを用
い、信号を送受信するための送受信装置を備えることを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、データの読み書
き、IDコード等を読みとるためコイルを介して非接触
でできるICをモジュール化し、一般に使用不可能な金
属面に貼り付けられる構造のICタグとこれを送受信す
る送受信装置を備えたICタグシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】従来のICタグは一般にコイルの軸方向
即ち磁界の方向の肉厚が薄くコイン形にコイルを巻く形
状のものが多く、この形のものでは金属面の上に貼り付
けたり、置いたりするとミラー効果により逆起電力が発
生しコイルによる磁界は発生しない。また円形フェライ
トにコイルを巻いてカプセル状にしたものもあるが断面
が円形であるので物に貼り付けるには線状になり、貼り
付くだけですぐに剥離してしまうし、金属面に流れる面
状電流、面状磁界を有効に鎖交させるには円形コイルで
は不適当である。また高周波電磁界の電界形のアンテナ
では金属面に近い所では、面に平行する電界は零に近
く、誘起電圧は発生しないので使用することが不可能で
ある。
【0003】従って今迄の円形、四角、フィルム状のタ
グやモジュールは電磁界が有効に動作できないため、金
属面に貼り付けて使用することができない形のものばか
りである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ICタグを
金属面に安定して貼り付けることができ、金属面に流れ
る電流や磁界を有効に利用し、この面電流によって発生
する磁界によりコイルに電圧を発生させ、この電圧・電
流によりICに電力を供給させたり、信号の送受を行う
ことができるようにすることである。相手の物体が金属
でなくてプラスチックでも外部機器より発生する電磁界
により、当該コイルに誘起する電圧は発生するので問題
なく使用することができる。このように相手の物体が金
属でもプラスチックのような絶縁体や誘電体でも支障な
く安定性よく貼りついて使用できるようにすることが目
的である。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の目的を達成する
ために、請求項1に記すように、外部機器から振動エネ
ルギーの入力に対して非接触で応答して新たな信号を発
生するICを備え、入出力で非接触結合するためのコイ
ルを備える応答機において、当該応答機が付着する部分
がほぼ平面か内側に湾曲する曲面を有し、この平面と同
一方向のコンポーネントとこの平面と垂直な方向のコン
ポーネントをもつ線輪(コイル)を構成し、この平面と
平行な方向で線輪(コイル)線と直角な方向の磁界によ
り当該線輪(コイル)に電圧を誘起させICに電力を供
給する構造を特徴とする。
【0006】請求項2に記すように、請求項1において
線輪のコアの部分にフェライトを用いることを特徴とす
る。
【0007】請求項3に記すように、請求項1において
線輪及びそのコアの部分が角型やカマボコ型や台形の断
面のフェライトを用いることを特徴とする。
【0008】請求項4に記すように、当該タグより発生
する金属面に平行な磁界を受信するための受信コイル面
が当該タグと同様に金属面と直角となり、コイル軸が金
属面と平行となることを特徴とする。
【0009】請求項5に記すように、請求項1〜4のI
Cタグと結合し、信号を送信するための送受信装置を備
えたICタグシステムであることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】次に本発明にかかるICタグシス
テムの具体例を図面を参照して説明する。
【0011】図1の(a)、(b)、(c)、(d)は
本発明の第一の実施の形態によるICタグの斜視図で、
(a)はICタグの内部の構造を説明するためのもので
角形のコア6の周囲に線輪(コイル)2を巻き磁界を作
るように構成している。コアの線輪の巻いていない部分
には基板5を介して基板5の上にICチップ3とコンデ
ンサ4等が載っている。コイルが電界を受け、誘起電圧
を発生させるとこの電流は整流されICに供給されIC
回路を動作させる。
【0012】また書き込み信号が重畳されている場合に
は、検波されてICに書き込み信号として印加される。
【0013】読み出し信号を得る場合には、誘起電圧に
よりICに電力が印加されるとICに書き込まれたデー
タ信号が線輪を励振して線輪の内部に磁界を発生させ
る。(b)はプラスチックのケース1で上蓋1−1と下
蓋1−2に別けられ、(a)のタグ本体を収容する。
(c)は上蓋1−1がカマボコ形をしている場合を示
す。(d)は上蓋1−1がカマボコ形に湾曲していて、
下蓋1−2が凹形となるように湾曲している場合を示
す。(b)、(c)の例は平面に対応する場合の例で、
(d)の場合に管や缶等のように円筒形をしている金属
体に貼りつける場合を示す。
【0014】図2は従来の一般のタグを示すもので、
(a)はコイン形あるいはボタン形のタグで薄く平らな
線輪(コイル)2の中心部に基板5の上にICチップ3
とコンデンサ4等が配置されている場合を示す。(b)
は(a)のタグを収容するケースで完成されたタグはこ
のような形状をしている。
【0015】図3は円筒状カプセルに納められているタ
グの例を示す。
【0016】図4は高周波数を利用したタグの例で先の
例が磁界を受けて線輪に誘起電圧を発生させる例と異な
り、電界形アンテナを用いる例でダイボールアンテナを
用いているタグの例である。
【0017】図5は本発明の実施例の形態を示すもの
で、(a)は図1(a)のタグの構造と同じ物であるが
コアとしてフェライトを用いている場合を示す。(イ)
は正面からタグをみた場合の図で、(ロ)は斜視図であ
る。(b)はタグを収める収容箱を示す。(ハ)は収容
箱が上下に開けられている場合を示す。(ニ)は収容箱
が閉じている場合を示す。(c)の実施例は厚みを増さ
ないように基板5の上に実装されているICチップ3、
コンデンサ4等をコア6の上に置かずに横に並べている
場合を示す。(d)はこれをモールドあるいはプラスチ
ックケースに収容した場合を示す。(e)はフェライト
コア6の形状を一部のみ薄く構成し、基板5やICチッ
プ3が載るスペースを作っている場合を示す。(f)は
タグをモールドあるいはケースに収容した場合を示す。
【0018】図6には円筒金属等の湾曲する曲面に対応
するタグの例で、コア6の断面が円筒の断面の曲率と合
うように曲がっている場合を示す。断面図が(イ)で、
(ロ)は斜視図である。(b)は線輪の断面は4角であ
るが巻き方向が湾曲している場合を示す。
【0019】図7にはループが金属面Mと平行して面近
くd≠0に置かれている場合、ループ電流がミラー効果
により打ち消される方向となり、発生する磁界も打ち消
される方向となることを示す。この現象により、タグに
よる電流からは磁界が殆ど発生せず、従って信号が弱く
通信が殆ど行えない。
【0020】図8(a)、(b)、(c)の場合には円
形ループあるいはコイルが金属面に垂直でこの円形ルー
プあるいはコイルの軸方向が金属面と平行な場合を示
す。(a)は円形コイルを円筒形に巻いた場合の斜視図
で、このコイルの電流Iによる磁界Hが発生する場合を
示す。金属面の面電流iとこれによる面磁界の中にコイ
ルを置いた場合にも同様にコイルに誘起電圧や電流が発
生する。(b)はコイルの電流Iと磁界Hがどのように
面磁界と結合したり、あるいは発生したりしているかを
模型的に示す。逆起電力及び、位相は省略している。
(c)は金属面Mのミラー効果(イメージ)により、金
属面の反対側に発生するコイル電流は金属面に平行な要
素は打ち消し合い、垂直な要素は加え合って円形閉コイ
ルの電流の方向は同じように正面からみると左回りとな
り磁界は手前向きに加えられる方向に発生する。このよ
うなことから金属面に貼りつけるタグはコイルの軸方向
が金属面と平行でなければならないことがわかる。しか
るに円形断面のコイルは金属平面と接する部分が点であ
るため金属面に沿う磁界と鎖交する量が小さい為に円形
コイルに発生する電圧電流は小さい。
【0021】図9はこの欠陥を補うべく、線輪(コイ
ル)の一辺が直線で断面が四角となる角形コイル、しか
も金属面と接触する接触面を大きくとれるように長くと
り、金属と垂直な方向(高さ)を短くした矩形断面のコ
イルの本発明の実施例を示す。(a)は金属面Mに密着
する線輪の線の長さが長いため鎖交する磁界Hが多くな
ることを示す。また面電流iによる誘起電流Iも大きく
なる。(b)にはコイルに誘起される電流Iは磁束鎖交
数が多くなることを模型的に示している。電流Iによっ
て面磁界をより多く発生させることができるという見方
もできる。(c)はこのような角形線輪のミラー効果
(イメージ)により金属面の存在が磁界を倍にする効果
があることを示す。これにより、今まで金属面の存在が
悪影響を与えていたものを逆に有効にすることができる
ことが分かる。
【0022】図10にはタグ1を貼りつける対象がどん
なものがあるかを例示したもので、(a)は金属板Mに
貼りつける場合で金属板の加工の管理、部品の管理等に
用いられることができる。(b)は金属箱B等に貼りつ
ける場合で機器の番号メンテナンス選別等に用いること
ができる。(c)は部品や工具類Tに貼りつけた場合を
示し、部品の管理や履歴等を得ることができる。(d)
は円筒状金属の缶やパイプの選別、管理に用いた場合で
ある。このように対象物が金属であってもプラスチック
であっても自由に選別ができるので商品のより分けや選
別・決済の目的等に用いることもできる。
【0023】図11には本発明のICタグのセンサの検
出部の説明をするものでICタグ1の上部にセンサコイ
ル(シールドコイルまたはループ)LSを当てICタグ
のコイルによって発生する磁界を拾う構造を示す。
【0024】図12にはICタグのコイルの断面にセン
サLSを近づけコイルから発生する磁界を拾い中がケー
ブルとなっているP及びケーブルCaを介してセンサL
sでとらえる信号をリーダ/ライタR/Wに伝送する構
造となっている。
【0025】図13はセンサコイルあるいはプローブと
なるコイルあるいはループの構造を示すもので(a)の
ようにコイルを何回も巻いて電圧を得てもよいし、
(b)のようにシールドループ状にしてこれをカバーし
誘導ノイズ等を除去する方法等もある。
【0026】図14は複数のICタグ#1‥‥#N個あ
る時にこれをケースの中あるいは大きくコイルの中で選
別する場合を示している。(a)は大きなコイルの枠の
内部に複数のICタグを配置した場合で、(b)は複数
のタグ#1‥‥#Nに対応して陰の部分が発生したり、
信号の衝突が発生しないように複数のセンサコイルを配
置している場合を示す。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、従来より難しくて
不可能だった金属面用ICタグ用としてタグを配置する
ことをICにした本発明のICタグ及びシステムで金属
面やプラスチック面に貼りつけることができるタグによ
り、金属面を有するあらゆる物の管理や選別、決済がI
Cを利用し、デジタル管理のできることとなり大幅に向
上するようになりOA、FA、決済等多用途に利用でき
る発明である。
【0028】請求項1〜3迄はICタグを具体的に実現
している。
【0029】請求項4はICタグの送受信センサを実現
している。
【0030】請求項5はICタグと通信管理する装置を
実現し、どのようにICタグを用いることができるか説
明している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のICタグの構造を分かりやすく説明す
るための斜視図である。
【図2】従来の各種のタグである。
【図3】従来の各種のタグである。
【図4】従来の各種のタグである。
【図5】本発明の実施の形態を示す説明図である。
【図6】円形あるいは湾曲部を持つ平面に対応する形状
のタグの説明図である。
【図7】金属面と平行な従来の方法によるコイルが何故
に通信不能あるいは難しいのかを説明する図である。
【図8】本発明と同じようにループを利用した場合を示
す。
【図9】本発明のICタグで安定性をよくし、更に性能
を向上できる説明図である。
【図10】ICタグを貼りつける対象物の説明図であ
る。
【図11】ICタグの信号の送受信に用いる結合用プロ
ーブとICタグの関係を示す。
【図12】ICタグの信号の送受信に用いる結合用プロ
ーブの別の結合の仕方と、信号検出、管理装置を示す。
【図13】結合器即ちコイルの構造の説明図である。
【図14】ICタグが複数ある場合のセンサ結合器との
関係を示す説明図である。
【符号の説明】
1 ICタグを収容する本体 1−1 ICタグ収容箱上蓋 1−2 ICタグ収容箱下蓋 2 線輪(コイル) 2−1 送受信コイル 3 ICチップ 4 コンデンサ等の部品 5 基板 6 コア B 箱(Box) C 円筒管、缶 Ca ケーブル H 磁界 I コイル電流 i 金属面電流 LS 結合用シールドコイル(ループ) M 金属板(面) P センサコイル固定棒(ポール) R/W リーダライタ装置 T 部品工具

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外部機器から振動エネルギーの入力に対
    して非接触で応答して新たな信号を発生するICを備
    え、入出力で非接触結合するためのコイルを備える応答
    機において、当該応答機が付着する部分がほぼ平面か内
    側に湾曲する曲面を有し、この平面と同一方向のコンポ
    ーネントとこの平面と垂直な方向のコンポーネントをも
    つ線輪(以下コイル)を構成し、この平面と平行な方向
    でコイル線と直角な方向の磁界により当該コイルに電圧
    を誘起させ、ICに電力を供給する構造を特徴とするI
    Cタグシステム。
  2. 【請求項2】 請求項1において線輪のコアの部分にフ
    ェライトを用いることを特徴とするICタグシステム。
  3. 【請求項3】 請求項1においてコイル及びそのコアの
    部分が角型やカマボコ型や台形の断面のフェライトコア
    を用いることを特徴とするICタグシステム。
  4. 【請求項4】 当該タグより発生する金属面に平行な磁
    界を受信するための受信コイル面が当該ICタグと同様
    に金属面と直角となり、コイル軸が金属面と平行となる
    ことを特徴とするICタグシステム。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のICタグと結合し、信号
    を送受信するための送受信装置を備えたことを特徴とす
    るICタグシステム。
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