JP2015522187A - 磁気タグデバイス、磁気タグのためのリーダ、及び磁気タグに問い合わせる方法 - Google Patents

Abstract

一つ以上の磁界源を含む、磁気タグを生成するための磁気タグデバイスであって、一つ以上の磁界源による磁界の生成時に、磁気タグを表す所定のパターンを示す全体的な磁界を形成するために、それらのそれぞれの磁界が重ね合わさるように、一つ以上の磁界源が配される、磁気タグデバイス。本発明はさらに、磁気タグのためのリーダ、及び磁気タグに問い合わせる方法に関する。

Description

本発明は、磁気タグデバイス、磁気タグのためのリーダ、及び磁気タグに問い合わせる方法に関する。

先行技術において、“無線周波数識別タグ”（ＲＦＩＤタグ）が知られている。これらのデバイスは、例えば、店の品物等の対象の識別及び／又は位置確認のために、又は自動車車両識別のために用いられる。

例えば、特許文献１は、ＲＦＩＤタグを有するパッケージに問い合わせる方法を開示しており、パッケージ内部の複数の品目は各々それ自身のＲＦＩＤタグを有し、パッケージに関連したＲＦＩＤタグは複数の品目に関連したＲＦＩＤタグについての情報を含み、（ａ）パッケージに関連したＲＦＩＤタグに問い合わせて、パッケージ、及びパッケージ内の品目を識別する段階；（ｂ）実質的に同時にパッケージ内の品目に関連したＲＦＩＤタグに問い合わせて、品目を識別する段階；及び（ｃ）段階（ａ）及び（ｂ）において得られた情報を比較して、パッケージの内容を検証する段階、を含む。

ＲＦＩＤタグは典型的には、アンテナ、アナログ回路、デジタル回路、及び記憶手段を含む。さらに、それは、受動的、能動的、及び半能動的（又は、半受動的）ＲＦＩＤタグの間で区別される。受動的ＲＦＩＤタグは、応答信号を生成するために、及び、回路に電源を供給するために、質問機、又はリーダの無線信号によって提供されるエネルギーを排他的に使用する：そのため、それらは、内部電源を含まない。これとは逆に、応答のためのエネルギー、及び回路の電源の両方が、能動的ＲＦＩＤタグにおける小さなバッテリー等のエネルギー源によって提供される。半能動的応答機では、後方散乱係数のみが、バッテリーによって供給される電力によって制御される；しかしながら、応答のためのエネルギーは、質問機の無線信号からとられる。

いずれかの場合において、電磁場が質問機又はリーダによって生成されることは前提条件である。システムの範囲に関する要件によると、これは、対応するエネルギー消費につながる。また、電磁場は、ＲＦＩＤタグ以外のデバイスに干渉し得る。しかしながら、例えば、他のアプリケーションが影響を受け、乱され得るときなど、干渉が望ましくない状況があり得る。他の一つのシナリオでは、質問機の電磁場の検出を避けることが必要不可欠であり得る。従って、説明された不利な点が避けられ得るタグデバイス、及びそれを用いる方法に関する必要性が存在する。

欧州特許出願公開第１７７０５９２号明細書

そのため、本発明の目的は、磁気タグデバイス、磁気タグのためのリーダ、及び磁気タグに問い合わせる方法を提供することである。この目的は、添付の特許請求の範囲に従う装置、及び方法によって達成される。

“磁気タグ”（又は、以下において単純に“タグ”）との表現は、本明細書では、識別パターンとして用いられ得る構造を有する任意の種類の磁界を指すものとする。特に、パターンは、（以下で“リーダ”と呼ばれる）対応するように構成された読み込みデバイスによって識別されるのに適していなくてはならない。磁気タグを生成するように構成されたデバイスは、以下全体にわたって、“磁気タグデバイス”と表記される。さらに、本明細書の意味において“磁界”との表現は、（記号Ｂによって主に表記される物理学の文献において、“磁界密度”又は“磁束密度”とも時々示される）“磁気誘導”、及び、（記号Ｈによって主に表記される文献において、“補助磁界”又は“磁界強度”とも時々呼ばれる）“磁場”、両方に関する総称として用いられる。

本発明の一態様は、一以上の磁界源を含む、磁気タグを生成する磁気タグデバイスに関し、一以上の磁界源は、一以上の磁界源による磁界の生成時に、それらそれぞれの磁界が、磁気タグを表す所定のパターンを示す全体的な磁界を形成するために重ね合わせるように配される。

ここで、以下全体にわたって一般的であるがシンプルな語句を可能にするために、磁界の“重ね合わせ”、又は“重ねあわされた”磁界等の用語は、磁界が二つ以上の磁界源によって生成されること、又は、一つの磁界源のみが含まれる場合、場がこの単一の磁界源にのみよって生成されること、のいずれかを表記する。

磁気タグデバイスは、全体的な磁界の構造を操作するように構成された、磁化可能な材料、例えば、鉄、ニッケル、及び／又はコバルトを含み得る。

好ましくは、本発明による磁気タグの磁界源の各々は、少なくとも一つの永久磁石を含む。

本発明による磁気タグデバイスの一実施例によると、磁界源の内の少なくとも一つは、少なくとも一つの制御可能な磁石を含み；残りの磁界源の各々は、少なくとも一つの永久磁石を含む。

本発明の好ましい実施形態では、制御可能な磁石の各々は、電荷を移動するための少なくとも一つの手段、好ましくは伝導媒体、例えば、リード線、及び／又は誘導コイルを含む。

磁気タグデバイスは、制御可能な磁石を制御するために構成された制御手段、例えば、マイクロコントローラー、又はコンピューターを含み得る。制御手段は、様々な異なる磁気タグが生成され得るように、制御可能な磁石を制御するように構成され得る。制御手段は、磁気タグが、時間軸に沿って所定のパターンを示すように、制御可能な磁石を制御するように構成され得る。

本発明の好ましい実施形態によると、磁界源は棒磁石である。棒磁石は、例えば、直線に沿って巻かれたコイルを有する永久棒磁石、又は電磁石であり得る。

本発明の一実施形態では、磁界源は、仮想正多角形の角の上に配される。

好ましくは、磁界源は、磁界源の各々の磁気モーメントが、
ａ）仮想正多角形の中心点に向かって、又は
ｂ）仮想正多角形の中心点から離れて、向くように配される。

本発明の一実施形態は、磁気タグデバイスに関するものであり、仮想正多角形は、奇数の角を有し、任意の二つの隣接した磁界源の磁気モーメントの方向は、仮想正多角形の中心点へ向かうものと、離れるものとが交互である。

ここで、“二つの隣接した磁界源”との用語は、二つの磁界源、又は、より正確には：各々の磁界源の重心、若しくは幾何学的中心が、仮想正多角形の隣接した角の上に配されることを示すことになる。

本発明の磁気タグデバイスの好ましい実施形態によると、磁界源は、磁界源の一つに対して、他の磁界源の各々が平行、又は逆平行の何れかに向くように配される。

磁界源は、全ての磁界源の磁気モーメントの方向が平行であるように配され得る。

磁気タグデバイスの代替実施形態では、仮想正多角形は、奇数の角を有し、任意の二つの隣接した磁界源の磁気モーメントの方向は逆平行である。

本発明の一つの好ましい実施形態では、磁界源は、例えば仮想の規則的なマトリックスの格子点で平面マトリックスとして配され、好ましくは、磁界源の磁気モーメントは全て、平行、又は逆平行に向く。

“マトリックス”は、本明細書では、水平方向に幅、及び垂直方向に高さを有する基盤目配列内の位置のセットを指すことになり、配列は、水平方向、及び垂直方向の両方に沿って多数のセクションに細分化され、上記位置のセットは、垂直方向に沿ったセクションの端と、水平方向に沿ったセクションの端との全ての交点を含む。さらに、“規則的なマトリックス”は、上述の意味におけるマトリックスを指し、配列は、水平方向、及び垂直方向の両方に沿って、均等に区分された多数のセクションへと細分化される。

本発明の他の一つの態様は、本発明による磁気タグデバイスによって生成された磁気タグのためのリーダに関し、リーダは、磁気タグデバイスによって生成された全体的な磁界を測定するように構成された、少なくとも一つの磁気センサー、好ましくは二つの磁気センサーを含む。

少なくとも一つの磁気センサーは、磁針、及び／又はホール効果センサーを含み得る。

本発明の一つの好ましい実施形態はリーダに関するものであり、リーダは、ａ）測定された磁界の数値表現を生成するように；且つ、ｂ）多数の所定のパターンの磁界の数値表現と、測定された磁界の数値表現を比較するように構成された、評価ユニット、例えばマイクロコントローラー、又はマイクロチップを含む。

磁界の数値表現は、例えばサンプルであり得、（例えば、磁気タグの周りの仮想の箱、又は仮想の球によって画定された）磁気タグの周りの３次元空間をサンプリングする多数の点の各々に関して、磁界ベクトル（又は、その成分若しくはノルム）が割り当てられる。しかしながら、磁気タグの付近の２次元空間をサンプリングする多数の点の各々に関して、磁界ベクトル（又は、その成分若しくはノルム）が割り当てられることは、十分であり得る。その後、磁界の二つの数値表現は、サンプル点の各々に関して磁界ベクトル（又は、その成分若しくはノルム）を比較することによって容易に比較され得る。そのときに、内挿法、及び／又はアフィン変換が用いられることもあり得る。このように、測定された磁界の数値表現は、リーダに好ましくは記憶される所定の数値表現と容易に比較され得る。特に、リーダの許容誤差は、比較される二つのベクトルのノルム、又は二つのベクトル（の考慮される成分）の間の逸脱が、逸脱可能である最大値を選択することによって調節され得る。

通常は、制限された数の磁気センサーのみ、例えば一つ又は二つのセンサーがリーダにおいて用いられることになるので、サンプルは、磁界を通って、リーダを、且つそれによってセンサーを動かすことによって生成され、場の測定が異なる位置でとられ得るようになる。

リーダは、好ましくはモバイルフォン、又はスマートフォン、又はポータブルコンピューター、例えばタブレットコンピューターである。

本発明のさらなる態様は、本発明による磁気タグデバイスによって生成された磁気タグを問い合わせる方法に関するものであり、以下の段階を備える：
ａ）磁気タグを測定する段階；
ｂ）段階ａ）において測定された磁気タグの数値表現を生成する段階；
ｃ）磁界の多数の所定のパターンの数値表現と、段階ｂ）において生成された磁気タグの数値表現とを比較する段階。

磁気タグを測定する段階ａ）は、磁気タグを表す磁界内で、磁気センサー、例えば磁針又はホール効果センサーを動かす段階を含み得る。

代わりに、磁気タグを測定する段階ａ）は、二つ、又は三つ、又はそれ以上の磁気センサー、例えば磁針、及び／又はホール効果センサーによって、複数の位置で時間で磁界を測定する段階を含む。

好ましくは、段階ａ）からｃ）は、上述のような本発明によるリーダによって実施される。

本発明による磁気タグデバイスは、タグの付近のデバイスを制御するために用いられ得る。例えば、タグは、机又はテーブルの上に、机又はテーブルに、又は机又はテーブルの下に隠れて配され得る。さらに、モバイルフォン、又はスマートフォンは、リーダとして構成され得る。そして、電話が磁気タグの付近に持ってこられた際に、特定のアクションが起動され得る。例えば、ミーティングの間、電話の呼び出しの場合のうるさい音を切るために、影響を受けるタグの領域内でテーブルの上に電話が置かれ得る。他の一つの可能なアクションは、例えば、銀行の現金出納係の机で注目を集めることなく緊急通話をすることである。

磁気タグデバイス自身が外的に制御可能である場合、例えば、デバイスが少なくとも一つの電磁石を含む場合、電話のアクションもまた外的にトリガされ得る。特に、これは、タグを介した情報の伝達を可能にする。例えば、タグが、その中身を数えることができる“賢い”冷蔵庫と接続される際、この情報は、制御可能なタグによって処理され、表され得る。言い換えると、タグデバイスによって生成されたタグは、冷蔵庫における中身の“状態”に依存している。その後、タグは、モバイルフォン、又はスマートフォンに再び統合され得るリーダによって読まれ得る。最終的に、購入リストが、タブによって表される情報によって自動的に生成され得る。

磁気タグデバイス内で制御可能な磁石、つまり、（外的に）制御可能である磁界を備える磁石、例えば電磁石、を用いる際、時間軸によってそれを強化することによって磁気タグの複雑性を増加させることも可能である。言い換えると、タグを構成する磁界のパターンは、時間と共に変化する。

もちろん、当業者は、本発明による磁気タグ、好ましくはそのリーダによって可能な状態にされる、幅広い種類のさらなるアクションを考え得る。

他の態様、特徴及び優位点は、上述のまとめから、並びに、図面及び特許請求の範囲を含む以下の説明から明確になるであろう。

本発明による磁気タグデバイスの実施形態。 本発明による磁気タグデバイスの他の一つの実施形態。 本発明による磁気タグデバイスのさらに他の一つの実施形態。

図１及び２は、本発明による磁気タグデバイスの実施形態を示し、３つの棒磁石が（仮想の）円上に配され、それによって磁石の各々は、その隣接した磁石の両方に対して同一の距離を有する。言い換えると、磁石、又は、より正確には：その幾何学的中心は、正三角形の角の上に配される。棒磁石は、好ましくは永久磁石、又は電磁石である。

図１では、３つの棒磁石が、以下のように配される：磁石の内の二つの磁気モーメントは、Ｎ極が円の中心に向かうように向けられるが、残りの第３の磁石の磁気モーメントは、Ｓ極が円の中心に向かうように向けられる。もちろん、他の同様の実施形態は、Ｎ極（又はＳ極）が円の中心に向かうように全ての磁石の方向が選択されるという図１の実施形態を変形することによって容易に派生される。

しかしながら、図２では、棒磁石は、それぞれの磁気モーメントの全てが、互いに平行に向くように配される。同様の実施形態は、３つの棒磁石の内の一つの方向が反転されるようにそれを変更することによって、この実施形態から派生され得る。

図３は、本発明による磁気タグデバイスの実施形態を示し、４つの棒磁石が、（仮想の）円上に配され、それによって磁石の各々は、（円の線上に直接）その隣接した磁石の両方に対して同一の距離を有する。言い換えると、磁石、又は、より正確には：その幾何学的中心は、正方形の角の上に配される。棒磁石は、好ましくは永久磁石、又は電磁石である。さらに、２つの隣接した磁石は、Ｎ極が円の中心に向かうように向けられ、残りの２つの磁石は、Ｓ極が円の中心に向かうように向けられる。

図３からの変更は、容易に派生され得る：例えば、さらなる実施形態では、４つの磁石全てのＮ極が、円の中心に向けられる。他の一つの変更では、４つの磁石全てのＳ極が、円の中心に向けられる。さらに他の一つの実施形態では、任意の２つの隣接した磁気モーメントが、交互である。後者の場合は、２つの磁石の内のＮ極が円の中心に向けられ、他の２つの磁石のＳ極が円の中心に向けられる。

本発明は、図面、及び前述の説明において詳細に示され、説明されてきたが、このような図及び説明は、説明に役立つものであるか、例示的なものであり、非限定的であると考えられなくてはいけない。変化及び変更は、以下の特許請求の範囲の範疇内において当業者によって為され得ることが理解されるべきである。特に、本発明は、上述の、及び下記の異なる実施形態からの特徴の任意の組合せによってさらなる実施形態をカバーする。

さらに、特許請求の範囲における“含む”との語句は、他の構成要素、又は段階を排除するものではなく、且つ、単数形は、複数形を排除するものではない。単一のユニットは、特許請求の範囲において特定されるいくつかの特徴の機能を満たし得る。また、特性、又は値と関連した、“原則的に”、“約”、“およそ”、及び同様の用語は特に、特性を厳密に、又は値を厳密に、それぞれ定義する。特許請求の範囲における任意の引用符号は、範疇を制限するものとして解釈されるべきではない。

Claims (28)

1. 磁気タグを生成するための磁気タグデバイスであって、
   磁気タグデバイスが、モバイルフォン、スマートフォン、ポータブルコンピューター、又はタブレットコンピューターによって読み込み可能である磁気タグを生成するために構成されることを特徴とし、
   磁気タグデバイスが、一以上の磁界源を含み、一以上の磁界源は、一以上の磁界源による磁界の生成時に、磁気タグを表す所定の磁気識別パターンを示す全体的な磁界を形成するために、それらそれぞれの磁界が重なり合うように配される、磁気タグデバイス。
2. 全体的な磁界の構造を操作するように構成された、磁化可能な材料、例えば、鉄、ニッケル、及び／又はコバルトをさらに含む、請求項１に記載の磁気タグデバイス。
3. 磁界源の内の各々が、少なくとも一つの永久磁石を含む、請求項１又は２に記載の磁気タグデバイス。
4. 磁界源の内の少なくとも一つが、少なくとも一つの制御可能な磁石を含み、
   残りの磁界源の内の各々が、少なくとも一つの永久磁石を含む、請求項１から３の何れか一項に記載の磁気タグデバイス。
5. 制御可能な磁石の内の各々が、電荷を移動させるための少なくとも一つの手段を含む、請求項４に記載の磁気タグデバイス。
6. 電荷を移動させるための少なくとも一つの手段が、伝導媒体、例えば、リード線、及び／又は誘導コイルである、請求項５に記載の磁気タグデバイス。
7. 制御可能な磁石を制御するために構成された制御手段をさらに含む、請求項４から６の何れか一項に記載の磁気タグデバイス。
8. 制御手段が、マイクロコントローラー、又はコンピューターである、請求項７に記載の磁気タグデバイス。
9. 制御手段は、様々な異なる磁気タグを生成できるように、制御可能な磁石を制御するように構成される、請求項７又は８に記載の磁気タグデバイス。
10. 制御手段は、磁気タグが時間軸に沿った所定のパターンを示すように、制御可能な磁石を制御するように構成される、請求項７から９の何れか一項に記載の磁気タグデバイス。
11. 磁界源が棒磁石である、請求項１から１０の何れか一項に記載の磁気タグデバイス。
12. 磁界源が、仮想正多角形の角の上に配される、請求項１から１１の何れか一項に記載の磁気タグデバイス。
13. 磁界源は、磁界源の内の各々の磁気モーメントが、
    ａ）仮想正多角形の中心点に向かって、又は
    ｂ）仮想正多角形の中心点から離れて
    向くように配される、請求項１２に記載の磁気タグデバイス。
14. 仮想正多角形が、奇数の角を有し、任意の二つの隣接した磁界源の磁気モーメントの方向が、仮想正多角形の中心点に向かって、及び仮想正多角形の中心から離れて、交互である、請求項１３に記載の磁気タグデバイス。
15. 磁界源は、磁界源の内の一つに関して、他の磁界源の内の各々が平行、又は逆平行の何れかに向けられるように配される、請求項１２に記載の磁気タグデバイス。
16. 磁界源は、全ての磁界源の磁気モーメントの方向が平行であるように配される、請求項１５に記載の磁気タグデバイス。
17. 仮想正多角形が奇数の角を有し、任意の二つの隣接した磁界源の磁気モーメントの方向が逆平行である、請求項１５に記載の磁気タグデバイス。
18. 磁界源が、例えば、仮想の規則的なマトリックスの格子点で、平面マトリックスとして配され、好ましくは、磁界源の磁気モーメントが全て、平行、又は逆平行に向けられる、請求項１から１１の何れか一項に記載の磁気タグデバイス。
19. 請求項１から１８の何れか一項に記載の磁気タグデバイスによって生成される磁気タグを読み込むために構成されたリーダであって、リーダが、磁気タグデバイスによって生成された全体的な磁界を測定するために構成された、少なくとも一つの磁気センサー、好ましくは二つの磁気センサーを含み、リーダが、モバイルフォン、又はスマートフォン、又はポータブルコンピューター、又はタブレットコンピューターである、リーダ。
20. 少なくとも一つの磁気センサーが磁針を含む、請求項１９に記載のリーダ。
21. 少なくとも一つの磁気センサーがホール効果センサーを含む、請求項１９に記載のリーダ。
22. リーダが、
    ａ）測定された磁界の数値表現を生成するように、且つ
    ｂ）多数の所定のパターンの磁界の数値表現と、測定された磁界の数値表現を比較するように、構成された評価ユニットを含む、請求項１９から２１の何れか一項に記載のリーダ。
23. 評価ユニットが、マイクロコントローラー、又はマイクロチップである、請求項２２に記載のリーダ。
24. ａ）モバイルフォン、スマートフォン、ポータブルコンピューター、又はタブレットコンピューターによって磁気タグを測定する段階；
    ｂ）段階ａ）において測定された磁気タグの数値表現を生成する段階；
    ｃ）多数の所定のパターンの磁界の数値表現と、段階ｂ）において生成された磁気タグの数値表現を比較する段階、を備える、請求項１から１８の何れか一項に記載の磁気タグデバイスによって生成された磁気タグを問い合わせる方法。
25. 磁気タグを測定する段階ａ）が、磁気タグを表す磁界内で磁気センサーを動かす段階を含む、請求項２４に記載の方法。
26. 磁気センサーが、磁針、又はホール効果センサーである、請求項２５に記載の方法。
27. 磁気タグを測定する段階ａ）が、二つ、又は三つ、又はそれ以上の磁気センサー、例えば、磁針、及び／又はホール効果センサーによって、複数の位置で時間で磁界を測定する段階を含む、請求項２４に記載の方法。
28. 段階ａ）からｃ）が、請求項１９から２３の何れか一項に記載のリーダによって実施される、請求項２４から２７の何れか一項に記載の方法。

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