JPWO2007043626A1

JPWO2007043626A1 - 電磁誘導型ｒｆｉｄタグおよびアクセス装置

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Publication number: JPWO2007043626A1
Application number: JP2007539987A
Authority: JP
Inventors: 福田　薫; 薫福田; 秋久櫻井; 均西野; 孝明高嶋
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 2005-10-14
Filing date: 2006-10-12
Publication date: 2009-04-16
Anticipated expiration: 2026-10-12
Also published as: WO2007043626A1; EP1944878A4; TW200802115A; US20090167498A1; EP1944878B1; EP1944878A1; JP4639234B2; CN101283521A; CN101283521B

Abstract

【課題】本発明は、金属を含む物品と共に使用される電磁誘導型ＲＦＩＤタグ、およびそれにアクセスするための装置を提供する。【解決手段】本発明の電磁誘導型ＲＦＩＤタグは、それぞれが端面を有する２つの端部を有する磁芯部材と、磁芯部材に巻き付けられたアンテナコイルと、アンテナコイルに接続されたＩＣチップとを含み、端面の一方に入射する磁束の向きに対し、他方から出射する磁束の向きがほぼ１８０度とされる。かかる特徴により、周囲の金属の影響を受けることなく、高い読み取り精度で情報を読み取ることが可能になる。また、ＲＦＩＤタグにアクセスする装置は、それぞれが端面を有する２つの端部を有する磁芯部材と、磁芯部材に巻き付けられたアンテナコイルと、アンテナコイルに接続された制御部とを含み、端面の一方に入射する磁束の向きに対し、他方から出射する磁束の向きがほぼ１８０度とされる。かかるアクセス装置は、本発明のＲＦＩＤタグと組み合わせて使用するのが望ましい。

Description

本発明は、電磁誘導型ＲＦＩＤタグ、およびそれにアクセスするための装置に関し、特に金属を含む物品と共に使用される電磁誘導型ＲＦＩＤタグ、およびそれにアクセスするための装置に関する。

情報のネットワーク化に伴い、ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）タグ・システムの利用が急速に普及、発展してきた。しかし、まだまだ解決しなければならない課題の１つに、金属を含む物品へのＲＦＩＤタグの適用がある。通常のＲＦＩＤタグでは、その前面はおろか、背面あるいは周囲に金属があると、磁界も電波も金属に反射または吸収されてしまうため、ＲＦＩＤタグからの情報を正確に読み取ることができない。

長波帯（１３５ｋＨｚ以下）を使うＲＦＩＤタグでは、磁界の一部が金属のすき間を抜けて外部に漏れるので、情報を読み取ることができると言われている。しかし、長波帯（１３５ｋＨｚ以下）は周囲の電磁波ノイズの影響を受けやすく、実用的ではない。

特許文献１は、棒状の磁芯部材に導線を巻き付けたシリンダ状のアンテナコイルの周囲に磁束漏洩路を形成したＲＦＩＤタグを開示するものである。アンテナコイルの周囲に設けられた磁束漏洩路を通る漏洩磁束を利用することで、周囲を金属で覆われた状態のＲＦＩＤタグの通信が可能になる。

特許文献２は、磁芯部材を使用せず、導線を渦巻き状に巻回した平盤状のアンテナコイルと金属との間にアモルファス磁性体シートを配置したＲＦＩＤタグを開示するものである。磁界はアモルファス磁性体シート表面に沿って誘導されるので、金属に近接して取り付けられた状態のＲＦＩＤタグの通信が可能になる。

特許文献３は、可撓性の磁芯部材を使用したシリンダ状のアンテナコイルを有するＲＦＩＤタグを開示するものである。金属物品に凹部を設けて、その凹部に前述のＲＦＩＤタグを収容することで、物品の上部から電波を出すことができるので、金属に取り付けられたＲＦＩＤタグの通信が可能になる。
特開２００２−２０８８７６号特開２００２−２０８８１４号特開２００２−２６１５２４号

しかし、従来の金属対応ＲＦＩＤタグでは、工場内のように機械等から発生する電磁ノイズの影響が大きいところでは、その影響を受けて通信ができず十分な読み取り精度が得られない場合があった。また、ＲＦＩＤタグを物品に取り付ける際に、磁束漏洩路を設けたり、アモルファス磁性シートを配置したりするための空間が必要であった。特に金属に埋め込むには磁束の帰路を確保するためにアンテナよりもさらに大きな空間が必要であり、小型化が困難であった。
図１（ａ）は、従来のＲＦＩＤタグが金属表面に取り付けられたときの磁路を示す概念図である。ＲＦＩＤタグは読み取り装置側のアンテナが発生する磁界により起電力を得る。ＲＦＩＤタグに電流が流れるとタグ・アンテナ周囲にも磁界が発生し、それによってＲＦＩＤタグが取り付けられた金属に電流が流れる。ところが、この金属に流れる電流はタグ・アンテナの磁界を打ち消す方向に流れる渦電流であり、結果的にＲＦＩＤタグと読み取り装置との間の磁路が形成されず、ＲＦＩＤタグを認識できない。ＲＦＩＤタグと金属との間の距離ｄ２がある距離（ここの例では１５ｍｍ）より小さいと、ＲＦＩＤタグと読み取り装置との間の距離ｄ１を０ｍｍにしても認識できない場合があった。一方、図１（ｂ）のように、ｄ２がその距離より離れていれば（ここの例では１５ｍｍ以上であれば）、磁路が形成され、ＲＦＩＤタグが認識可能となった。

本発明の目的は、金属を含む物品に適用可能な電磁誘導型ＲＦＩＤタグを提供することである。特に、アンテナサイズ以上のスペースを取らずに、金属を含む物品に埋め込んでも金属の影響をほとんど受けずに通信可能な小型化された電磁誘導型ＲＦＩＤタグを提供することである。

本発明の他の目的は、金属を含む物品に適用された電磁誘導型ＲＦＩＤタグのＩＣチップに含まれる情報にアクセスするための装置を提供することである。この装置は、一般に読み取り装置、リーダ、リーダ／ライタ、またはスキャナとして知られている。本発明は、ＩＣチップに含まれる情報を読み取り／書き込みいずれの場合にも適用でき、読み取りまたは書き込みを含めて、「アクセス」という。本発明は、工場内の電磁ノイズの影響を除外するために金属筐体中に設けられても、筐体の金属の影響をほとんど受けずに磁路を形成することができるアクセス装置を提供する。

本発明のさらに他の目的は、金属を含む物品と共に使用することができ、物品の情報に関連付けられる電磁誘導型ＲＦＩＤタグにアクセスし、当該物品の情報を管理するＲＦＩＤタグ・システムを提供することである。本発明のさらに他の目的は、金属を含む物品の情報を管理する方法を提供することである。

本発明の電磁誘導型ＲＦＩＤタグは、２つの端部を有する磁芯部材であって、これら２つの端部はそれぞれ端面を有し、一方の端面に入射する磁束の向きに対し、他方の端面から出射する磁束の向きが実質的に１８０度とされる磁芯部材と、磁芯部材に巻き付けられたアンテナコイルと、アンテナコイルに接続されたＩＣチップとを含む。
本発明の一態様において、上記電磁誘導型ＲＦＩＤタグは、金属を含む物品に埋め込まれ、磁芯部材の２つの端部の端面は、物品の表面とほぼ同一の面に配置されることを特徴とする。
磁芯部材は、Ｕ字型またはコの字型、あるいは、２つの端面を横切る方向に沿ってその中心を通る断面がＥ字型の磁性体であることが望ましい。

本発明の電磁誘導型ＲＦＩＤタグにアクセスする装置は、２つの端部を有する磁芯部材であって、２つ端部はそれぞれ端面を有し、一方の端面に入射する磁束の向きに対し、他方の端面から出射する磁束の向きが実質的に１８０度とされる磁芯部材と、磁芯部材に巻き付けられたアンテナコイルと、アンテナコイルに接続された制御部とを含む。本発明のアクセス装置は、本発明の電磁誘導型ＲＦＩＤタグにアクセスするのに適している。

本発明のＲＦＩＤシステムは、（ａ）２つの端部を有する磁芯部材と、磁芯部材に巻き付けられたアンテナコイルと、アンテナコイルに接続されたＩＣチップとを含み、２つの端部はそれぞれ端面を有し、一方の端面に入射する磁束の向きに対し、他方の端面から出射する磁束の向きが実質的に１８０度とされる電磁誘導型ＲＦＩＤタグと、（ｂ）２つの端部を有する磁芯部材と、磁芯部材に巻き付けられたアンテナコイルと、アンテナコイルに接続された制御部とを含み、２つ端部はそれぞれ端面を有し、一方の端面に入射する磁束の向きに対し、他方の端面から出射する磁束の向きが実質的に１８０度とされる、電磁誘導型ＲＦＩＤタグ（ａ）にアクセスする装置とを含んで構成される。このアクセス装置（ｂ）の磁芯部材の端面が、ＲＦＩＤタグ（ａ）の磁芯部材の端面と向かい合ったとき、アクセス装置（ｂ）の磁芯部材とＲＦＩＤタグ（ａ）の磁芯部材とが磁路を形成して、アクセス装置（ｂ）が物品の情報に精度良くアクセスできる。

本発明のＲＦＩＤタグを用いた物品管理方法は、物品に、本発明の電磁誘導型ＲＦＩＤタグを取り付けるステップであって、このＲＦＩＤタグは、２つの端部を有する磁芯部材と、磁芯部材に巻き付けられたアンテナコイルと、アンテナコイルに接続されたＩＣチップとを含み、２つの端部はそれぞれ端面を有し、一方の端面に入射する磁束の向きに対し、他方の端面から出射する磁束の向きが実質的に１８０度とされるものである、ステップと、
本発明のＲＦＩＤタグにアクセスする装置を用意するステップであって、このアクセス装置は、２つの端部を有する磁芯部材と、磁芯部材に巻き付けられたアンテナコイルと、アンテナコイルに接続された制御部とを含み、２つ端部はそれぞれ端面を有し、一方の端面に入射する磁束の向きに対し、他方の端面から出射する磁束の向きが実質的に１８０度とされるものである、ステップと、
物品に取り付けられたＲＦＩＤタグとアクセス装置とを近接させるステップであって、アクセス装置の磁芯部材の端面とＲＦＩＤタグの磁芯部材の端面とが近接して両磁芯部材間で磁路を形成すると、アクセス装置は、物品に取り付けられたＲＦＩＤタグにアクセスできるステップと
を含む。

本発明の前記並びに他の目的及び本発明の特徴は、次の詳細な説明を添付図面と共に読むことで、より完全に明確なものとなるであろう。ただし、図面はもっぱら説明のためのものであり、この発明の範囲を限定するものではない。

以下図面に基づいて、本発明を詳細に説明する。
図２は、本発明のＲＦＩＤタグ１０、及び、ＲＦＩＤタグの情報にアクセスする装置２０である、例えばリーダを示す概略図である。本発明のＲＦＩＤタグ１０は、物品に関する情報（例えば、物品の識別番号など）を記憶するＩＣチップ１１と、ＩＣチップに接続されたアンテナコイル１２とを備える。アンテナコイル１２は、被覆された銅などの導線であればよく、磁芯部材１３に巻き付けられている。アンテナコイル１２を流れる電流により生じた磁束３０は、アンテナコイル１２が巻き付けられた磁芯部材１３の内部に集中され、よって磁芯部材１３により誘導される。図２に示す磁芯部材１３は、Ｕ字型をしており、２つの端部１４ａ、１４ｂを有する。２つの端部１４ａ、１４ｂのそれぞれの端面１５ａ、１５ｂは、リーダ２０がアクセスする方向に向けられ、磁束３０が入射する面（図２では１５ｂ）および出射する面（図２では１５ａ）が実質的に同じ平面になるよう誘導する。通常、ＲＦＩＤタグ１０のアンテナコイル１２に流れる電流は交流であり、それぞれの端面１５ａ、１５ｂは、電流の向きの切り替わりに従って、交互に入射面／出射面となる。なお、端面１５ａ、１５ｂはかならずしも平面である必要はなく、他に、凸面、凹凸面、または必要に応じて傾斜面であってもよい。磁芯部材１３の２つ端部１４ａおよび１４ｂを区別する必要がない場合、まとめて、符号１４として表すことがある。磁芯部材１３の２つの端面１５ａおよび１５ｂについても、同様に、まとめて符号１５として表すことがある。
一方、アクセス装置２０は、制御部２１と、制御部２１に接続されたアンテナコイル２２とを備える。制御部２１は電源及び整合回路を含むが、さらにアンプや通信を制御する回路などの通常アクセス装置で使用されているいかなる部品、回路または素子を含むことができる。制御部については、当業者によく知られているので、ここでは詳細な説明を割愛する。本発明のアクセス装置２０もまた、同様のＵ字型磁芯部材２３を備える。制御部２１の電源からアンテナコイル２２に供給された電流は磁界を発生し、磁束３０は磁芯部材２３によりＲＦＩＤタグ１０の方向に向かって、やはり入射面（図２では２５ａ）および出射面（図２では２５ｂ）が同じ平面になるように誘導される。ここでも、交流電流のため、入射面／出射面は交互に切り替わる。アクセス装置２０の磁芯部材２３の端部および端面についても、以下、まとめて符号２４および符号２５で表すことがある。

ＩＣチップ１１に記憶される物品情報は、アクセス装置２０を介して、通常の情報処理装置３５及び情報記憶装置３６で処理され、または記憶される。すなわち、ＩＣチップ１１に記憶される物品情報は、少なくとも物品の識別子情報を含み、識別子情報は、リーダなどのアクセス装置２０に読み取られ、通信回線またはネットワーク（図示せず）を通じて、または直接接続される情報処理装置３５に送られる。情報処理装置３５には情報記憶装置３６が接続されており、情報処理装置３５は、アクセス装置から送られた識別子情報と情報記憶装置３６内の情報とを比較し、入力された識別子情報に関連する情報を出力する、入力された識別子情報に関連する情報を更新するなどの処理を行う。ＩＣチップ１１は、識別子情報以外に、物品名、製造日、製造者などの具体的な情報を含むこともできる。情報処理装置と情報記憶装置は、サーバーシステムとストレージシステムのように別の装置でもよく、両方を含む、例えば１台のパーソナルコンピュータであってもよい。

図２は、アクセス装置であるリーダ２０とＲＦＩＤタグ１０（以下、単に「タグ」とも言う。）とが最も精度よく通信可能な状態に配置されたところを示している。リーダ２０の磁芯部材２３の端面２５とタグ１０の磁芯部材１３の端面１５とがそれぞれ向かい合った位置に配置されると、リーダ２０の磁芯部材２３とタグ１０の磁芯部材１３が閉じた磁路３０を形成するので、磁束の漏れが極めて少なく、最も精度よく通信することができる。このとき、リーダ２０の磁芯部材２３とタグ１０の磁芯部材１３は接触している必要はなく、リーダ２０の制御部２１により供給される電力の大きさによるが、数ｃｍないし数十ｃｍ離れていても通信可能である。周囲のノイズの影響などを考慮すると、リーダ２０の磁芯部材２３とタグ１０の磁芯部材１３との間の距離は１０ｃｍ以内であることが望ましい。本発明の磁芯部材を含むタグ１０およびリーダ２０は、リーダ２０の磁芯部材２３の端面２５とタグの磁芯部材の端面１５とが真向かいに配置されていなくても通信可能であるが、真向かいに配置されたときが最も通信精度が高い。

本発明のＲＦＩＤタグ１０の通信は、電磁誘導方式を用いるものである。電磁誘導方式は、リーダ２０の制御部２１からアンテナコイル２２に供給された電流によって磁界が発生し、かかる磁界が電磁誘導によりタグ１０のアンテナコイル１２に電流を発生させ、それによってＩＣチップ１１が起動される。本発明では、リーダ２０およびタグ１０の磁芯部材２３および１３が磁路３０を形成し、磁束の流れを誘導する。本発明の磁芯部材を採用したタグの構成は、いかなる物品にも用いることができるが、特に、従来のＲＦＩＤタグでは十分な読み取り精度が得られなかった金属を含む物品に適用することができる。本発明のＲＦＩＤタグ１０は、タグの背面または周囲に金属が存在していても、磁芯部材１３による磁路３０が磁束の流れを誘導するので、ＩＣチップ１１に記憶される情報へのアクセスにおいては、金属の影響をほとんど受けない。このことは、タグ１０だけでなく、リーダ２０においても有利である。磁芯部材２３が磁束の流れを読み取り面２５に誘導するので、読み取り面以外を金属で覆うことが可能となるからである。リーダ２０のアンテナコイル２２を覆う金属は、周囲のノイズに対するシールドとなるので、読み取り精度の向上に貢献する。

タグ１０およびリーダ２０の磁芯部材１３および２３は、それぞれ、鉄、コバルト、ニッケル、及びこれらの合金、酸化鉄、酸化クロム、パーマロイ、フェライトなどの磁性体を含む材料から形成される。磁芯部材は、これら材料のバルクから成形してもよく、これらの材料の粉末又はフレークをプラスチック、セラミック、ゴムなどの複合材と混合して、焼結、モールド、硬化など、通常の磁性体コアを形成する方法で成形してもよい。

タグ１０およびリーダ２０の磁芯部材１３および２３の大きさに特に制限はないが、ＩＣチップ１１を起動させるためには少なくとも１Ｖ、好ましくは２Ｖ以上の電圧が必要であること、加工や取付のしやすさといったことを考慮すると、磁束の入出面における長い方の幅Ｗ１（図３）が数ｍｍないし数ｃｍであるのが適当である。詳細には、磁芯部材の端面１５または２５は、その形状に特に制限はないが、端面の面積が大きいほど読み取り精度が向上するので、その直径または辺の長さが少なくとも１ｍｍより大きいことが望ましい。漏洩の小さい磁路を形成するためには、磁芯部材の２つの端部の端面は同じ面積であることが望ましい。また、磁芯部材の２つの端部の間の距離Ｗ２（図３）は、読み取り面に水平な方向における読み取り範囲に関係し、１０ｃｍ以下であるが好ましく、下限は端部同志が絶縁されていればほとんど近接していてもよい。好ましくは、３ｍｍ以上３ｃｍ以下の範囲である。

タグ１０およびリーダ２０の磁芯部材１３および２３の形状は、Ｕ字型又はコの字型であることが好ましい。図３にＵ字型又はコの字型の磁芯部材の形状のいくつかの実施例を示す。これらの形状の特徴は、それぞれ同じ方向に向けられた２つの端部を有する点にある。同じ方向に向いた端部とすることで、読み取り面内で、一方の端面に入射する磁束の向きに対し、もう一方の端面から出射する磁束の向きをほぼ１８０度とすることができ、リーダおよびタグの磁芯部材間で、閉じた磁路を形成するのが容易になる。入射磁束の向きに対し、出射磁束の向きが１８０度に近いほど、閉じた磁路を形成するのが容易になり、読み取り精度の向上が期待できるが、１８０度から±１０度程度のずれがあっても、金属を含む物品への適用において、磁束の流れを有効に誘導することができる。ここに示した磁芯部材の形状は、あくまでも例示であり、これら以外の、上述した特徴を有するいかなる形状も取りうることを当業者なら理解されるであろう。
高い読み取り精度を得るために重要なことは、タグの磁芯部材とリーダの磁芯部材が、漏洩の小さい磁路を形成することである。そのためには、リーダの読み取り面における磁芯部材の端面の大きさ及び２つの端部間の距離が、タグの読み取り面におけるそれらとほぼ同じであることが好ましい。リーダの磁芯部材と同じものをタグの磁芯部材として使用することができる。

本発明のＲＦＩＤタグは、図４に示すように、物品４０に埋め込んで使用することができる。かかる物品４０は金属製あるいは金属を含む物品であってもよい。図２では、ＩＣチップ１１は磁芯部材１３の凸部に配置されているが、図４では、磁芯部材１３の凹部に配置されている。ＩＣチップ１１は、アンテナコイル１２に接続できる場所であれば、どこに配置してもよい。タグ１０と物品４０との間は、電気的に絶縁されていればよく、適当なプラスチック、ガラスなどの非導電性材料を介在させることが好ましい。タグが、物品と電気的に絶縁されて配置できるならば、タグと物品との間は空気であってもよい。
図４に示すように、タグ１０を物品４０に埋め込んで使用する場合、タグ１０の磁芯部材１３の端面１５は、物品４０の表面４１と同一面であってもよく、物品４０の表面４１から１０ｍｍ程度内側であってもよい。好適には、端面１５が物品の表面から０〜３ｍｍ内側に位置するように配置される。タグ１０の磁芯部材１３の端部１４が物品４０の表面４１より外側に延びていても通信可能だが、磁芯部材１３に巻き付けられたアンテナコイル１２が金属を含む物品４０の表面４１より外にあると、タグが付けられた個々の物品間でインダクタンスが異なり、十分な読み取り精度が得られないおそれがある。また、磁芯部材１３が物品表面４１より突出していると、リーダ２０など他の物品と接触するなどして破損するおそれがある。リーダ２０についても、図５に示すようにリーダ２０の磁芯部材２３の端面２５は、リーダ２０の読み取り表面２８に対し０〜１０ｍｍ内側に位置するよう配置される。好適には、０〜３ｍｍ内側に位置するよう配置される。前述したように、本発明のリーダ２０は金属を含む筐体内に配置することができ、それによって周囲の電磁波ノイズの影響を減少することができる。

タグの磁芯部材１３は、２つの端部を有し、２つの端部のそれぞれの端面１５ａおよび１５ｂが同一面にあるのが好ましいが、２つの端面１５ａおよび１５ｂが同一面になく、段差を有していてもよい。この場合、図６に示すように、リーダ２０の磁芯部材も、２つの端部の端面２５ａおよび２５ｂ間に段差を有し、このリーダ２０の磁芯部材の端面２５ａおよび２５ｂの段差がタグの磁芯部材の段差と相補的であるようにする。タグの磁芯部材とリーダの磁芯部材との間の距離およびリーダから供給される電力の大きさを制御することで、図６（ａ）のように、タグ１０’の磁芯部材１３’の長い端部１６ａの端面１５ａとリーダ２０の磁芯部材２３’の短い端部２６ａの端面２５ａとが向かい合い、タグ１０’の磁芯部材１３’の短い端部１６ｂの端面１５ｂとリーダ２０’の磁芯部材２３’の長い端部２６ｂの端面２５ｂとが向かい合う位置に配置されたとき通信可能となり、一方、図５（ｂ）のようにタグ１０’の磁芯部材１３’の長い端部１６ａの端面１５ａとリーダ２０’の磁芯部材２３’の長い端部２６ｂの端面２５ｂが向かい合う位置に配置されたとき通信困難となるので、タグの取り付けられた物品４５の向きが特定できる。

金属を含む物品に本発明のタグを取り付けるとき、特に物品中に埋め込むときは、近傍の金属の影響を受け、アンテナコイルのインダクタンスが小さくなってしまうことがある。インダクタンスの値が変化すると、共振周波数が変化するので、リーダのアンテナの周波数と共振しなくなってしまうおそれがある。タグのアンテナコイルの巻き数を調整することで、周波数をチューニングすることができる。タグのアンテナコイルの巻き数は、計算によっても、試験によっても求めることができる。

図７は、磁芯部材５３の形状の他の実施例を示す。この形状の特徴は、磁束の入射端部と出射端部とが同じ方向に延びていることで、読み取り面内の一方の端面に入射する磁束の向きに対し、他方の端面から出射する磁束の向きを１８０度とすることができ、リーダおよびタグの磁芯部材間で閉じた磁路を形成するのが容易になる点では、前述のＵ字型またはコの字型の磁芯部材と同じだが、２つの端面を横切る方向Ａ−Ａ‘（図７（ｂ））に沿ってその中心を通る断面がＥ字型（図７（ｃ））になる点で異なる。典型的には、円形の底部５６の中心付近に垂直に延びる第１の端部５４ａと、その周囲にドーナツ状の端面５５ｂを形成する円環状の、底部５６から垂直に延びる第２の端部５４ｂとを有し、第１の端部５４ａの底部側にアンテナコイル５２が巻き付けられるポットコア型の磁芯部材５３とするのが好ましい。ポットコア型の磁芯部材５３を用いたときの磁束を図６中に線５８で示す。かかる形状とすることで、タグが取り付けられた物品が、読み取り面内で回転していずれの向きでリーダに近接しても、精度良く情報を読み取ることができる。従って、Ｕ字型またはコの字型の磁芯部材を用いた実施例では、リーダの磁芯部材の２つの端面を横切る断面に対し、タグの磁芯部材のそれが一致しない場合、特に約９０度ずれた場合に読み取り精度の低下が生じたが、ポットコア型の磁芯部材を用いた実施例では読み取り精度の低下は生じない。

図８は、２つの端面を横切る方向に沿ってその中心を通る断面がＥ字型になる磁芯部材の形状のいくつかの実施例を示す。ここに示した磁芯部材の形状は、あくまでも例示であり、これ以外の形状を取りうることを当業者なら理解されるであろう。いずれのＥ字型磁芯部材もまん中に延びる第１の端部の底部側にアンテナコイルが巻き付けられ、第１の端部が磁束の入射端面（出射端面）のときには、その周囲に配置される第２の端部が磁束の出射端面（入射端面）になる。Ｅ字型の磁芯部材においても、漏洩の小さい磁路を形成するために、第１の端部の端面と第２の端部の端面とはほぼ同じ面積であることが望ましい。リーダまたはタグのいずれか一方にＥ字型の磁芯部材を用い他方にＵ字型の磁芯部材を用いることは、それぞれの磁芯部材の２つの端部間の距離がほぼ同じであれば可能である。しかし、磁束の漏洩が極めて小さい磁路を形成するためには、リーダの読み取り面における磁芯部材の端面の面積が、タグの読み取り面におけるそれとほぼ同じであることが好ましいので、リーダ、タグの両方にＥ字型磁芯部材を用いることが最も好ましい。かかる条件を満たしていれば、端面の形状は、円形、矩形、またはその他の形状であってもよい。

図９は、本発明のＲＦＩＤシステムを用いて、物品を管理する方法を示すフローチャートである。本発明のＲＦＩＤシステムは、生体、食品を含むいかなる物品にも取り付けることができるが、特に金属を含む物品に取り付けることができる点で有利である。まず、本発明のＲＦＩＤタグが用意され（Ｓ１０１）、そして、アクセス装置が用意される（Ｓ１０２）。アクセス装置は、本発明の２つの端部を有する磁芯部材と、磁芯部材に巻き付けられたアンテナコイルと、アンテナコイルに接続された制御部とを含み、２つ端部はそれぞれ端面を有し、一方の端面に入射する磁束の向きに対し、他方の端面から出射する磁束の向きが実質的に１８０度とされる、アクセス装置であることが望ましいが、これに限らない。必要に応じて、情報処理装置および情報記憶装置といった周辺装置も用意される。Ｓ１０１で用意されたＲＦＩＤタグを物品に取り付ける（Ｓ１０３）。ＲＦＩＤタグは物品の表面に貼付することもでき、ストラップなどで物品に結びつけることもでき、また、上述したように物品に埋め込むこともできる。また、物品に直接取り付けることができない場合は、その物品を含む容器に取り付けてもよい。Ｓ１０１で用意されたＲＦＩＤタグのＩＣチップには、すでに物品に関連する識別子情報といった情報が記憶されていても、記憶されていなくてもよい。物品に関連する情報には、上述の識別子情報以外にも、いかなる情報をも含むことができる。

物品を管理するにあたり、Ｓ１０３で物品に取り付けられた本発明のＲＦＩＤタグと、Ｓ１０２で用意されたアクセス装置とを近接させる（Ｓ１０４）。このステップは、所定の位置に配置されたアクセス装置に向かって物品が移動してもよく、逆に物品に向かってアクセス装置を移動してもよい。アクセス装置は、アクセス装置に含まれる制御部からアンテナコイルに電流が供給され、アンテナコイルに磁界が発生する。タグとアクセス装置が適当な配置で十分に近接すると、アクセス装置のアンテナコイルに発生した磁界が、電磁誘導によりＲＦＩＤタグのアンテナコイルに電流を発生させることができ、ＲＦＩＤタグとアクセス装置との間に磁路が形成される（Ｓ１０５）。そうすると、ＲＦＩＤタグのアンテナコイルに電流が発生し、それによってＩＣチップが起動されるので、ＩＣチップと情報の授受を行うことができるようになる（Ｓ１０６およびＳ１０７）。読み取られた情報は、アクセス装置を介して、アクセス装置に接続された情報処理装置に入力されて処理される。かかる処理は、情報処理装置によって通常に行われている処理でよく、ここでは詳細な説明を割愛する。

本発明の物品管理方法は、金属を含む物品を管理することができるので、工場での生産工程の管理に適用することができる点で有用である。特に、本発明のＵ字型またはコの字型、あるいはＥ字型磁芯部材を含み、金属筐体を有するアクセス装置は、周辺の電磁波ノイズの影響を受けにくいので、さらに有利である。さらに本発明の物品管理方法は、金属を含む物品の在庫管理、配送管理に適用することができる。

本発明を、図面に基づいて特定の実施の形態について説明したが、本発明の技術範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記の実施の形態に、そのような種々の変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。従って、そのような変更または改良を加えた形態も当然に本発明の技術的範囲に含まれる。

（ａ）従来のＲＦＩＤタグを金属表面に取り付けたときの様子、および、（ｂ）従来のＲＦＩＤタグを金属表面から１５ｍｍ以上距離を置いて取り付けたときの様子を示す概念図である。本発明のＲＦＩＤタグおよびアクセス装置（リーダ）を含むＲＦＩＤシステムを示す概念図である。本発明のＲＦＩＤタグおよびアクセス装置に適用されるＵ字型またはコの字型磁芯部材の形状の例を示す概念図である。本発明のＲＦＩＤタグを物品に埋め込んだところを示す概念図である。本発明の、筐体を含むアクセス装置を示す概略図である。本発明のＲＦＩＤタグおよびアクセス装置を含むＲＦＩＤシステムの他の実施例を示す概念図である。本発明のＲＦＩＤタグおよびアクセス装置に適用されるポットコア型磁芯部材を示す（ａ）概略図、（ｂ）上面図、および（ｃ）（ｂ）のＡ−Ａ’で示す線で切ったときの断面図である。本発明のＲＦＩＤタグおよびアクセス装置に適用されるＥ字型磁芯部材の形状の例を示す概念図である。本発明のＲＦＩＤシステムを用いて物品を管理する方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ＲＦＩＤタグ
１１ＩＣチップ
１２アンテナコイル
１３磁芯部材
１４ａ、１４ｂ端部
１５ａ端面（出射面）
１５ｂ端面（入射面）
２０アクセス装置またはリーダ
２１制御部
２２アンテナコイル
２３磁芯部材
２４ａ、２４ｂ端部
２５ａ端面（入射面）
２５ｂ端面（出射面）
３５情報処理装置
３６情報記憶装置

【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの端部を有する磁芯部材であって、前記２つの端部はそれぞれ端面を有し、一方の端面に入射する磁束の向きに対し、他方の端面から出射する磁束の向きが実質的に１８０度とされ、前記２つの端部の一方の端面ともう一方の端面とは同一面になく、端面間に段差を有する、磁芯部材と、
前記磁芯部材に巻き付けられたアンテナコイルと、
前記アンテナコイルに接続されたＩＣチップと
を含む電磁誘導型ＲＦＩＤタグ。
【請求項２】
前記ＲＦＩＤタグは、金属を含む物品に埋め込まれ、前記磁芯部材の前記２つの端部の前記端面は、前記物品の表面側に配置される、請求項１に記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項３】
前記磁芯部材はＵ字型、コの字型、および同心円状のポットコア型から選択される形状を有する、請求項１に記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項４】
前記２つの端部間の距離は１０ｃｍ以下で、互いに絶縁されている、請求項１に記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項５】
前記２つの端部の前記端面の面積が実質的に等しい、請求項１に記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の電磁誘導型ＲＦＩＤタグにアクセスする装置であって、
２つの端部を有する磁芯部材であって、前記２つの端部はそれぞれ端面を有し、一方の端面に入射する磁束の向きに対し、他方の端面から出射する磁束の向きが実質的に１８０度とされ、前記２つの端部の一方の端面ともう一方の端面とは同一面になく、端面間に段差を有し、該段差は前記ＲＦＩＤタグの前記端面間の段差と相補的である、磁芯部材と、
前記磁芯部材に巻き付けられたアンテナコイルと、
前記アンテナコイルに接続された制御部と
を含む、アクセス装置。
【請求項７】
前記アクセス装置の前記磁芯部材の前記２つの端部間の距離は、前記ＲＦＩＤタグの前記磁芯部材の前記２つの端部間の距離とほぼ等しい、請求項６に記載のアクセス装置。
【請求項８】
前記アクセス装置の前記磁芯部材の２つの端面と前記ＲＦＩＤタグの前記磁芯部材の２つの端面のそれぞれの間の距離と、前記アクセス装置から供給する電力とに基づいて前記アクセス装置と前記ＲＦＩＤタグの通信を制御する、請求項６に記載のアクセス装置。
【請求項９】
前記アクセス装置の前記磁芯部材の２つの端面と前記ＲＦＩＤタグの前記磁芯部材の２つの端面とが近接し、かつ近接した前記２つの端面のそれぞれの間の距離がほぼ等しいときに、両磁芯部材間で磁路が形成され、前記アクセス装置と前記ＲＦＩＤタグが通信可能となる、請求項６に記載のアクセス装置。
【請求項１０】
２つの端部を有するＵ字型またはコの字型の磁芯部材であって、前記２つの端部はそれぞれ端面を有し、一方の端面に入射する磁束の向きに対し、他方の端面から出射する磁束の向きが実質的に１８０度とされ、前記２つの端部の一方の端面ともう一方の端面とは同一面になく、端面間に段差を有する、磁芯部材と、前記磁芯部材に巻き付けられたアンテナコイルと、前記アンテナコイルに接続されたＩＣチップとを含む、電磁誘導型ＲＦＩＤタグと、
２つの端部を有するＵ字型またはコの字型の磁芯部材であって、前記２つの端部はそれぞれ端面を有し、一方の端面に入射する磁束の向きに対し、他方の端面から出射する磁束の向きが実質的に１８０度とされ、前記２つの端部の一方の端面ともう一方の端面とは同一面になく、端面間に段差を有し、該段差は前記ＲＦＩＤタグの前記端面間の段差と相補的である、磁芯部材と、前記磁芯部材に巻き付けられたアンテナコイルと、前記アンテナコイルに接続された制御部とを含む、前記電磁誘導型ＲＦＩＤタグにアクセスする装置とを含み、
前記ＲＦＩＤタグの前記磁芯部材の前記２つの端部間の距離は前記アクセス装置の前記磁芯部材の前記２つの端部間の距離とほぼ等しい、ＲＦＩＤシステム。
【請求項１１】
前記ＲＦＩＤタグは物品に取り付けられ、
前記アクセス装置の前記磁芯部材の２つの端面と前記ＲＦＩＤタグの前記磁芯部材の２つの端面とが近接し、かつ近接した前記２つの端面のそれぞれの間の距離がほぼ等しいときに、両磁芯部材間で磁路が形成され、前記アクセス装置は、前記物品に取り付けられた前記ＲＦＩＤタグにアクセスできる、請求項１０に記載のＲＦＩＤシステム。
【請求項１２】
前記物品は金属を含み、
前記ＲＦＩＤタグは前記物品に埋め込まれ、前記ＲＦＩＤタグの前記磁芯部材の前記端面は、前記物品の表面側に配置される、請求項１１に記載のＲＦＩＤシステム。
【請求項１３】
前記物品に関連する情報を記憶する記憶装置と、
前記記憶装置と前記アクセス装置との間に接続されて、前記情報を処理する情報処理装置と、
をさらに含む、請求項１０に記載のＲＦＩＤシステム。
【請求項１４】
物品を管理する方法であって、
電磁誘導型ＲＦＩＤタグを用意するステップであって、前記ＲＦＩＤタグは、２つの端部を有するＵ字型またはコの字型の磁芯部材であって、前記２つの端部はそれぞれ端面を有し、一方の端面に入射する磁束の向きに対し、他方の端面から出射する磁束の向きが実質的に１８０度とされ、前記２つの端部の一方の端面ともう一方の端面とは同一面になく、端面間に段差を有する、磁芯部材と、前記磁芯部材に巻き付けられたアンテナコイルと、前記アンテナコイルに接続されたＩＣチップとを含む、ステップと、
前記ＲＦＩＤタグにアクセスする装置を用意するステップと、
物品に電磁誘導型ＲＦＩＤタグを取り付けるステップと、
前記物品に取り付けられた前記ＲＦＩＤタグと前記アクセス装置とを近接させるステップと、
前記ＲＦＩＤタグと前記アクセス装置との間に磁路が形成されて、前記アクセス装置が前記物品に取り付けられたＲＦＩＤタグにアクセス可能になるステップと
を含む、方法。
【請求項１５】
前記アクセス装置は、２つの端部を有するＵ字型またはコの字型の磁芯部材であって、前記２つの端部はそれぞれ端面を有し、一方の端面に入射する磁束の向きに対し、他方の端面から出射する磁束の向きが実質的に１８０度とされ、前記２つの端部の一方の端面ともう一方の端面とは同一面になく、端面間に段差を有し、該段差は前記ＲＦＩＤタグの前記端面間の段差と相補的であり、前記アクセス装置の前記磁芯部材の前記２つの端部間の距離は前記ＲＦＩＤタグの前記磁芯部材の前記２つの端部間の距離とほぼ等しい、磁芯部材と、前記磁芯部材に巻き付けられたアンテナコイルと、前記アンテナコイルに接続された制御部とを含み、前記アクセス装置の前記磁芯部材の２つの端面と前記ＲＦＩＤタグの前記磁芯部材の２つの端面とが近接し、かつ近接した前記２つの端面のそれぞれの間の距離がほぼ等しいときに、両磁芯部材間で磁路が形成される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記物品は金属を含み、
前記ＲＦＩＤタグは前記物品に埋め込まれ、前記ＲＦＩＤタグの前記磁芯部材の前記端面は、前記物品の表面側に配置される、請求項１４または１５に記載の方法。

Claims

２つの端部を有する磁芯部材であって、前記２つの端部はそれぞれ端面を有し、一方の端面に入射する磁束の向きに対し、他方の端面から出射する磁束の向きが実質的に１８０度とされる磁芯部材と、
前記磁芯部材に巻き付けられたアンテナコイルと、
前記アンテナコイルに接続されたＩＣチップと
を含む、電磁誘導型ＲＦＩＤタグ。
前記ＲＦＩＤタグは、金属を含む物品に埋め込まれ、前記磁芯部材の前記２つの端部の前記端面は、前記物品の表面とほぼ同一の面に配置される、請求項１に記載のＲＦＩＤタグ。
前記磁芯部材は、Ｕ字型またはコの字型の磁性体である、請求項１に記載のＲＦＩＤタグ。
前記磁芯部材は、前記２つの端面を横切る方向に沿ってその中心を通る断面がＥ字型の磁性体である、請求項１に記載のＲＦＩＤタグ。
前記２つの端部間の距離は１０ｃｍ以下で、互いに絶縁されている、請求項１に記載のＲＦＩＤタグ。
前記２つの端部の前記端面の面積が実質的に等しい、請求項１に記載のＲＦＩＤタグ。
電磁誘導型ＲＦＩＤタグにアクセスする装置であって、
２つの端部を有する磁芯部材であって、前記２つ端部はそれぞれ端面を有し、一方の端面に入射する磁束の向きに対し、他方の端面から出射する磁束の向きが実質的に１８０度とされる磁芯部材と、
前記磁芯部材に巻き付けられたアンテナコイルと、
前記アンテナコイルに接続された制御部と
を含む、装置。
前記ＲＦＩＤタグは、請求項１ないし６のいずれかに記載のＲＦＩＤタグである、請求項７に記載の装置。
２つの端部を有する磁芯部材と、前記磁芯部材に巻き付けられたアンテナコイルと、前記アンテナコイルに接続されたＩＣチップとを含み、前記２つの端部はそれぞれ端面を有し、一方の端面に入射する磁束の向きに対し、他方の端面から出射する磁束の向きが実質的に１８０度とされる電磁誘導型ＲＦＩＤタグと、
２つの端部を有する磁芯部材と、前記磁芯部材に巻き付けられたアンテナコイルと、前記アンテナコイルに接続された制御部とを含み、前記２つ端部はそれぞれ端面を有し、一方の端面に入射する磁束の向きに対し、他方の端面から出射する磁束の向きが実質的に１８０度とされる前記電磁誘導型ＲＦＩＤタグにアクセスする装置とを含む、ＲＦＩＤシステム。
前記ＲＦＩＤタグは物品に取り付けられ、
前記アクセス装置の前記磁芯部材の端面と前記ＲＦＩＤタグの前記磁芯部材の端面とが近接して両磁芯部材間で磁路が形成されたとき、前記アクセス装置は、前記物品に取り付けられた前記ＲＦＩＤタグにアクセスできる、請求項９に記載のＲＦＩＤシステム。
前記物品は金属を含み、
前記ＲＦＩＤタグは前記物品に埋め込まれ、前記ＲＦＩＤタグの前記磁芯部材の前記端面は、前記物品の表面とほぼ同一の面に配置される、請求項１０に記載のＲＦＩＤシステム。
前記ＲＦＩＤタグの前記磁芯部材の前記２つの端部間の距離と、前記アクセス装置の前記磁芯部材の前記２つの端部間の距離とがほぼ等しい、請求項９に記載のＲＦＩＤシステム。
前記ＲＦＩＤタグの前記磁芯部材は、Ｕ字型またはコの字型をしており、前記２つ端部の一方の端面ともう一方の端面とは同一面になく、端面間に段差を有しており、
前記アクセス装置の前記磁芯部材は、Ｕ字型またはコの字型をしており、前記２つの端部の一方の端面ともう一方の端面との端面間の段差は、前記ＲＦＩＤタグの前記端面間の段差と相補的である、請求項９に記載のＲＦＩＤシステム。
前記物品に関連する情報を記憶する記憶装置と、
前記記憶装置と前記アクセス装置との間に接続されて、前記情報を処理する情報処理装置と、
をさらに含む、請求項１０に記載のＲＦＩＤシステム。
物品を管理する方法であって、
電磁誘導型ＲＦＩＤタグを用意するステップであって、前記ＲＦＩＤタグは、２つの端部を有する磁芯部材と、前記磁芯部材に巻き付けられたアンテナコイルと、前記アンテナコイルに接続されたＩＣチップとを含み、前記２つの端部はそれぞれ端面を有し、一方の端面に入射する磁束の向きに対し、他方の端面から出射する磁束の向きが実質的に１８０度である、ステップと、
前記ＲＦＩＤタグにアクセスする装置を用意するステップと、
物品に電磁誘導型ＲＦＩＤタグを取り付けるステップと、
前記物品に取り付けられた前記ＲＦＩＤタグと前記アクセス装置とを近接させるステップと、
前記ＲＦＩＤタグと前記アクセス装置との間に磁路が形成されて、前記アクセス装置が前記物品に取り付けられたＲＦＩＤタグにアクセス可能になるステップと
を含む、方法。
前記アクセス装置は、２つの端部を有する磁芯部材と、前記磁芯部材に巻き付けられたアンテナコイルと、前記アンテナコイルに接続された制御部とを含み、前記２つ端部はそれぞれ端面を有し、一方の端面に入射する磁束の向きに対し、他方の端面から出射する磁束の向きが実質的に１８０度であり、前記アクセス装置の前記磁芯部材の端面と前記ＲＦＩＤタグの前記磁芯部材の端面とが近接して両磁芯部材間に前記磁路が形成される、請求項１５に記載の方法。
前記物品は金属を含み、
前記ＲＦＩＤタグは前記物品に埋め込まれ、前記ＲＦＩＤタグの前記磁芯部材の前記端面は、前記物品の表面とほぼ同一の面に配置される、請求項１５または１６に記載の方法。