JP2013073390A

JP2013073390A - 可搬送受信機、設置送受信機、及び通信システム

Info

Publication number: JP2013073390A
Application number: JP2011211418A
Authority: JP
Inventors: Yohei Meguro; 洋平目黒
Original assignee: NEC Embedded Products Ltd
Current assignee: NEC Embedded Products Ltd
Priority date: 2011-09-27
Filing date: 2011-09-27
Publication date: 2013-04-22
Anticipated expiration: 2031-09-27
Also published as: JP5725555B2

Abstract

【課題】向きの情報を容易に把握することができる可搬送受信機１、設置送受信機２、及び、可搬送受信機１の向きの情報を容易に把握することができる通信システムを提供する。
【解決手段】設置側アンテナ２１を備え、該設置側アンテナ２１に沿って、一方向に延在する設置側磁束通路２３を形成する一対の設置側磁性体２２を対向配置してなる設置送受信機２を対象として使用され、該設置送受信機２との間で無線通信を行う可搬側アンテナ１１を備えた可搬送受信機１であって、前記可搬側アンテナ１１に沿って、一方向に延在する可搬側磁束通路１３を形成する一対の可搬側磁性体１２を対向配置してなることを特徴とする可搬送受信機１。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＩＣカードをはじめとする可搬送受信機、リーダライタをはじめとする設置送受信機、及び、可搬送受信機と通信して情報を読み取る通信システムに関するものである。

近年、ＩＣカードなどに記録されたＩＤ（識別情報）をＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ、無線）によって読み取るＲＦＩＤ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）が広く普及してきている。具体的には、ＩＣカードは、リーダライタとの間で電波を用いてデータ通信され、ＩＣカードにはデータの読み込み及び書き込みがされる。ＲＦＩＤを用いたシステム（ＲＦＩＤシステム）では、非接触で認証を行うことができ、例えば、電車の自動改札や商品購入の支払い時などの電子マネーなどに使用されている。

ＲＦＩＤシステムとして、例えば特許文献１では、アンテナコイルと、アンテナコイルに生じる反射電力を検出する検出部と、反射電力の変化を判別する判別部を備えたリーダライタにより可搬記録媒体の内容を読み書きするシステムが提案されている。上述したＲＦＩＤシステムでは、アンテナコイルを使用した電磁誘導による通信方法が用いられている。

特開２０１０−１５４１５号公報

ところで、アンテナ（アンテナコイル）を用いたＲＦＩＤシステムでは、リーダライタでＩＣカードを検出する際に、ＩＣカードの面における面内の向きには関係なく情報を読み取りすることが可能である。つまり、リーダライタに対して、カードをどの方向にかざしても情報を読み取ることができる。

物流においてもＲＦＩＤシステムは広く使用されるようになってきており、例えば、商品ごとにＩＣカード（タグ）を貼り付けておき、商品の仕分けや商品の出荷を管理するような用途にも適用されている。しかしながら、商品の配置された向きの情報を知りたい場合には、上述したようにＩＣカードの情報はどの方向からでも情報が読み込まれてしまうので、商品の向きを容易に特定することが困難であった。特に、梱包された商品の場合、開封しなければ商品の向きを確認することができず、物流の遅延が生じていた。

この発明は前述した事情に鑑みてなされたものであって、向きの情報を容易に把握することができる可搬送受信機、設置送受信機、及び、可搬送受信機の向きの情報を容易に把握することができる通信システムを提供することを目的とする。

前述の課題を解決するために、本発明の可搬送受信機は、設置側アンテナを備え、該設置側アンテナに沿って、一方向に延在する設置側磁束通路を形成する一対の設置側磁性体を対向配置してなる設置送受信機を対象として使用され、該設置送受信機との間で無線通信を行う可搬側アンテナを備えた可搬送受信機であって、前記可搬側アンテナに沿って、一方向に延在する可搬側磁束通路を形成する一対の可搬側磁性体を対向配置してなることを特徴している。

本発明の可搬送受信機によれば、可搬側アンテナに沿って、一方向に延在する可搬側磁束通路を形成する一対の可搬側磁性体が対向配置されているので、無線通信する際に、可搬側磁性体と設置側磁性体が平行となるように対向配置された場合には、可搬送受信機と設置送受信機が通信を行うことができる。一方、可搬側磁性体と設置側磁性体が垂直となるように対向配置された場合には、可搬送受信機と設置送受信機は通信を行うことができなくなっており、可搬側磁性体と設置側磁性体の配置の関係によって、通信の有無を認識することができる。こうすることによって、通信の有無により、可搬送受信機の配置されている向きを容易に把握することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る（ａ）ＩＣカード、（ｂ）リーダライタ、の斜視図である。可搬側磁性体と設置側磁性体が平行に対向配置された場合の、ＩＣカードとリーダライタの作用を説明するための説明図である。可搬側磁性体と設置側磁性体が平行に対向配置された場合の、ＩＣカードとリーダライタの通信方法を説明するフロー図である。可搬側磁性体と設置側磁性体が垂直に対向配置された場合の、ＩＣカードとリーダライタの作用を説明するための説明図である。可搬側磁性体と設置側磁性体が垂直に対向配置された場合の、ＩＣカードとリーダライタの通信方法を説明するフロー図である。

以下に、本発明の実施の形態について添付した図面を参照して説明する。
本発明の実施形態は、ＩＣカード（可搬送受信機）及び無線通信を用いてＩＣカードの情報をリーダライタ（設置送受信機）で読み取る通信システムに関するものである。

まず、本発明の実施形態のＩＣカード１について説明する。
ＩＣカード１は、図１（ａ）で示すように、基板１０と、基板１０に埋没された可搬側アンテナ１１と、可搬側アンテナ１１の内部領域を挟んで設けられた一対の可搬側磁性体１２と、を有している。

基板１０は、可搬側アンテナ１１及び可搬側磁性体１２が設けられるものである。この基板１０は、破損しないように硬質の樹脂で構成されたものである。なお、基板１０には、図示しないＩＣチップが埋め込まれている。

可搬側アンテナ１１は、例えば、銅、アルミニウム、銀などの薄板や箔等からなるものであり、本実施形態では、一平面上において、四角形に巻回されたコイルとして構成されている。この可搬側アンテナ１１は、導体部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを備えている。なお、この可搬側アンテナ１１の形状は、円形状でも、三角形状であってもよい。
この可搬側アンテナ１１は、例えば、１３．５６ＭＨｚや１３５ｋＨｚ帯等の電磁誘導方式を利用した通信方法（ＲＦＩＤ）により、後述するリーダライタ２と無線通信をすることができるようになっている。

可搬側磁性体１２は、可搬側アンテナ１１の内部領域の範囲を挟んで対向する位置、すなわち、導体部１１ａ、１１ｃに沿って２つ設けられている。可搬側磁性体１２は、強磁性体であり、高い透磁率を有する材料から構成される。高透磁率の材料としては、例えば、鉄、コバルト、ニッケルなどの磁性材料や、パーマロイ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系のアモルファス金属などを使用できる。
上述のように可搬側アンテナ１１と可搬側磁性体１２が配置されると、可搬側アンテナ１１の導体部１１ｂ、１１ｄの内外方向、すなわち、可搬側磁性体１２、１２間の一方向に延在する帯状の領域に可搬側磁束通路１３が形成されたものとなる。

なお、図１（ａ）は、ＩＣカード１の原理構成を示すものであり、上記のＩＣカード１の構成要素である基板１０、可搬側アンテナ１１、可搬側磁性体１２は、例えば、樹脂性のカード内に一体的に埋没された構成とされる。

次に、リーダライタ２について説明する。
リーダライタ２は、図１（ｂ）で示すように、台座２０と、台座２０の上部に埋没された設置側アンテナ２１と、設置側アンテナ２１の内部領域を挟んで設けられた一対の設置側磁性体２２と、を有している。

台座２は、設置側アンテナ２１及び設置側磁性体２２が配置されるリーダライタ２の土台であり、用途に応じて、最適な形状のものを選択すればよい。
設置側アンテナ２１は、例えば、銅、アルミニウム、銀などの薄板や箔等からなるものであり、本実施形態では、一平面上において、四角形に巻回されたコイルとして構成されている。この設置側アンテナ２１は、導体部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄを備えている。なお、この設置側アンテナ２１の形状は、円形状でも、三角形状であってもよい。

設置側磁性体２２は、設置側アンテナ２１の内部領域の範囲を挟んで対向する位置、すなわち、導体部２１ａ、２１ｃに沿って２つ設けられている。設置側磁性体２２は、強磁性体であり、高い透磁率を有する材料を用いればよい。高透磁率の材料として、例えば、鉄、コバルト、ニッケルなどの磁性材料や、パーマロイ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系のアモルファス金属などを使用できる。
上述のように設置側アンテナ２１と設置側磁性体２２が配置されると、設置側アンテナ２１の導体部２１ｂ、２１ｄの内外方向、すなわち、設置側磁性体２２、２２間の一方向に延在する帯状の領域に設置側磁束通路２３が形成されたものとなる。

リーダライタ２は、ＩＣカード１と後述する方法で無線通信をすることができ、ＩＣカード１との通信情報を記憶または出力できるようになっている。

次に、上述のように構成されたＩＣカード１とリーダライタ２を用いた通信システムの通信方法について説明する。
まず、ＩＣカード１とリーダライタ２を、図２で示すように、可搬側磁性体１２と設置側磁性体２２が平行になるように対向配置した場合の通信について、図３のフロー図を用いて説明する。

まず、ＩＣカード１をリーダライタ２の上方に配置すると（Ｓ１１）、リーダライタ２の設置側アンテナ２１から生じる磁界（磁束）は、次のようになる。設置側アンテナ２１の内方の磁束が導体部２１ｂ、２１ｄの間から上方に向かい、ＩＣカード１の可搬側アンテナ１１の磁束通路１３の内方において、可搬側磁性体１２、１２の間を通り、導体部１１ｂ、１１ｄを巻回して下方へ向かい、またこれらの方向と逆の経路を経て下方へ向かう。（Ｓ１２）

このような磁束通路１３を通る交番磁界によって、ＩＣカード１の可搬側アンテナ１１には起電力が生じ（Ｓ１３）、これにより図示しないＩＣチップに電流が流れて、ＩＣチップに記憶されている情報を反射電力として設置側送受信機２の設置側アンテナ２１側へ供給する（Ｓ１４）。そして、設置側送受信機２は、この反射電力を捕捉してＩＣカード１の情報を読み取る（Ｓ１５）。このように、可搬側磁性体１２を設置側磁性体２２と平行方向に配置した場合には、設置側送受信機２の設置側アンテナ２１から発せられる交番磁界に基づいて、ＩＣカード１内の情報を読み取ることができる。

次に、ＩＣカード１とリーダライタ２を、図４で示すように、可搬側磁性体１２と設置側磁性体２２が垂直になるように配置した場合の通信方法について、図５のフロー図を用いて説明する。
まず、ＩＣカード１をリーダライタ２の上方に配置すると（Ｓ２１）、設置側アンテナ２１から生じる磁界（磁束）は、設置側磁束通路２３から上方に向かうが、ＩＣカード１の可搬側磁性体１２によって磁気シールドされる。そのため、可搬側アンテナ１１には起電力が生じることが抑えられ、ＩＣチップの情報が設置側アンテナ２１へ供給されることがない（Ｓ２３）。このように、可搬側磁性体１２を設置側磁性体２２と垂直に配置した場合には、ＩＣカード１とリーダライタ２の間で通信は行われない。

上述のように、リーダライタ２に対し、ＩＣカード１を特定の向きにしたときのみ無線通信を行い、情報を読み取ることができ、それ以外の向きにした場合には、情報の読み取りを行わない。これによって、設置側送受信機２は、ＩＣカード１の向きを判断することができる。

上記の読み取りでは、可搬側磁性体１２と設置側磁性体２２の配置が、平行又は垂直に配置された場合について説明したが、可搬側磁性体１２に対し一定の範囲内に配置した場合には、設置側アンテナ２１の磁束によって情報の読み取りが可能である。したがって、可搬側磁性体１２と設置側磁性体２２を平行に配置した場合だけでなく、ある基準の方向に対し一定の範囲内で配置すればよい。

本実施形態のＩＣカード１によれば、可搬側アンテナ１１に一対の可搬側磁性体１２が設けられた構成としているので、無線通信する際に、可搬側磁性体１２と設置側磁性体２２が平行となるように対向配置された場合には、ＩＣカード１とリーダライタ２が無線通信を行うことができる。一方、可搬側磁性体１２と設置側磁性体２２が垂直となるように対向配置された場合には、ＩＣカード１とリーダライタ２は通信を行うことができなくなっており、可搬側磁性体１２と設置側磁性体２２の配置の関係によって、通信の有無を認識することができる。このようにして、ＩＣカード１とリーダライタ２の通信の有無により、ＩＣカード１の配置されている向きを正確かつ容易に把握することが可能となる。また、通信の有無のみによって、ＩＣカード１の向きを判別できるので、短時間でＩＣカード１の向きを把握することができる。

また、本実施形態では、可搬側アンテナ１１に可搬側磁性体１２を設けた簡易な構成のＩＣカード１としているので、低コストで製造が可能である。

また、本実施形態では、可搬側アンテナ１１は、平面状に形成され基板１０に埋没されている構成とされているので、可搬側アンテナ１１が外力により破損したり、腐食したりすることを抑制することができる。

また、本実施形態では、可搬側アンテナ１１と設置側アンテナ２１の通信は、ＲＦを用いた電磁誘導方式による無線通信で行われているので、ＩＣカード１に起電力を発生させ、情報を送受信させることができる。

以上、本発明の一実施形態であるＩＣカード及び通信システムについて説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

なお、上記実施の形態では、可搬側アンテナ及び設置側アンテナを平面状としたが、電波の送受信がやりとり可能な形状であれば、平面状でなくてもよい。

また、上記実施の形態では、ＩＣカードがリーダライタの上方に配置されて無線通信の有無によりＩＣカードの向きを把握する場合について説明したが、無線通信の有無が判断できる場所であれば、ＩＣカードが配置される場所は、リーダライタの斜め上方や横などであってもよい。

また、上記実施の形態では、ＩＣカードがリーダライタの上方に配置されて、ＩＣカードの向きを把握する場合について説明したが、例えば、商品や荷物などにＩＣカードを貼り付けておき、商品や荷物の向きを把握する構成としてもよい。

また、上記実施の形態では、ＩＣカードの一方の面に可搬側磁性体が配置される場合について説明したが、ＩＣカードの両面に可搬側磁性体が平行に配置されてもよい。このような構成の場合には、ＩＣカードの裏表面に関係なく、リーダライタとの通信の有無を把握し、ＩＣカードの向きを正確に特定できる。

また、上記実施の形態では、可搬送受信機がカード形状の場合について説明したが、タグ、ラベル、キーホルダ形状などであってもよい。

１ＩＣカード（可搬送受信機）
２リーダライタ（設置送受信機）
１１可搬側アンテナ
１２可搬側磁性体
１３可搬側磁束通路
２１設置側アンテナ
２２設置側磁性体
２３設置側磁束通路

Claims

設置側アンテナを備え、該設置側アンテナに沿って、一方向に延在する設置側磁束通路を形成する一対の設置側磁性体を対向配置してなる設置送受信機を対象として使用され、該設置送受信機との間で無線通信を行う可搬側アンテナを備えた可搬送受信機であって、
前記可搬側アンテナに沿って、一方向に延在する磁束通路を形成する一対の可搬側磁性体を対向配置してなることを特徴とする可搬送受信機。
請求項１において、前記可搬側アンテナが平面状に形成されるとともにカードに埋没されていることを特徴とする可搬送受信機。
請求項１において、前記設置送受信機との送受信方式が電磁誘導方式であることを特徴とする可搬送受信機。
可搬側アンテナを備え、該可搬側アンテナに沿って、一方向に延在する可搬側磁束通路を形成する一対の可搬側磁性体を対向配置してなる可搬送受信機を対象として使用され、該可搬送受信機との間で無線通信を行う設置側アンテナを備えた設置送受信機であって、
前記設置側アンテナに沿って、一方向に延在する磁束通路を形成する一対の設置側磁性体を対向配置してなることを特徴とする設置送受信機。
設置側アンテナを備え、該設置側アンテナに沿って、一方向に延在する設置側磁束通路を形成する一対の設置側磁性体を対向配置してなる設置送受信機と、
可搬側アンテナを備え、該可搬側アンテナに沿って、一方向に延在する可搬側磁束通路を形成する一対の可搬側磁性体を対向配置してなる可搬送受信機と、を有する通信システムであって、
前記設置送受信機と、前記可搬送受信機との間で無線通信を行うことを特徴とする通信システム。