WO2008062828A1

WO2008062828A1 - Système d'amélioration de champ équipé d'un résonateur

Info

Publication number: WO2008062828A1
Application number: PCT/JP2007/072544
Authority: WO
Inventors: Kunitaka Arimura
Original assignee: Smart Co., Ltd.
Priority date: 2006-11-21
Filing date: 2007-11-21
Publication date: 2008-05-29
Also published as: US20090315680A1; JP2008129850A; JP4422712B2; US8305217B2

Description

明細書

共振器付フィールド改善システム

技術分野

[0001] 本発明は共振器付フィールド改善システムに関し、 RFID (Radio Frequency Id entification)や非接触式 ICカードの利用分野の中で、センサとタグ間の通信を行う場合の通信状況を改善するための、簡単で効果的な方式を提示する。

背景技術

[0002] 従来のセンサやタグは、コイルによる連続する微小ループアンテナに電流を流し、磁界や電界を作り、センサやタグや非接触 ICカード間の通信を行っていた。

[0003] しかるに、周囲の誘電体や磁性体や金属の影響を受けて共振周波数がずれて感度が落ちたり、場合によっては、負荷が大きい場合にはローデッド Qが小さくなり、感度が低下した。金属による逆相電流で打ち消されたり、磁路がふさがれたり、磁界が曲がったりすることにより、磁界が低下したり、電界が低下したりして、通信条件が悪化することが一般的である。磁性体による磁路を確保することを一般的に行っている 1S 充分ではない。コイルアンテナ間の相互作用により共振周波数が大幅にずれることもある。このような場合には一般には共振周波数が低くなる。

特許文献 1 :実用新案登録第 3121577号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] ところで、共振周波数がずれたり、ローデッド Qが下がったり、磁界が乱れたり、弱くなった時、所望の磁界や電界を強めたりすることができれば、通信し易くなり、通信距離も伸び、時に金属対応の磁性体を用いたセンサやタグの改善には大きな効果があり、これらセンサやタグの感度を改善したり通信を改善したりするのに役立つ。

[0005] 以上のことから、本発明は、センサやタグや非接触式 ICカード間の通信環境を改善することのできる共振器付フィールド改善システムを提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 [0006] 本発明は、上述の目的を達成するために、共振器付フィールド改善システムを次の

(1)〜（； 15)に示すとおりのものとする。

[0007] (l) RFIDのセンサや ICタグや非接触式 ICカードに用いるシステムにおいて、センサゃタグや非接触式 ICカードに付加的に共振器を備えることを特徴とする共振器付フィールド改善システム。

[0008] (2)前記（1)に記載の共振器付フィールド改善システムにおいて、センサやタグや非接触式 ICカードに直接共振器を取り付け、センサやタグや非接触式 ICカードの性能を改善することを特徴とする共振器付共振器付フィールド改善システム。

[0009] (3)前記（1)に記載の共振器付フィールド改善システムにおいて、共振器がコィノレと、コンデンサと、力なることを特徴とする共振器付フィールド改善システム。

[0010] (4)前記（1)な!/、し (3)の!/、ずれかに記載の共振器付フィールド改善システムにお

V、て、共振器のコイルに磁性体が添えられて!/、ることを特徴とする共振器付フィールド改善システム。

[0011] (5)前記（1)に記載の共振器付フィールド改善システムにおいて、共振器が約 1/

2波長あるいは約 1波長の線状、板状等の分布容量とインダクタンスによる共振器であることを特徴とする共振器付フィールド改善システム。

[0012] (6)前記（1)な!/、し（5)の!/、ずれかに記載の共振器付フィールド改善システムにおいて、共振器の形状が、円、楕円、多角形、棒状等であることを特徴とする共振器付フィールド改善システム。

[0013] (7)前記（1)に記載の共振器付フィールド改善システムにおいて、共振器のコイルやアンテナがプラスチックフィルムに印刷ある!/、はエッチングある!/、は蒸着されて!/、ることを特徴とする共振器付フィールド改善システム。

[0014] (8)前記（1)に記載の共振器付フィールド改善システムにおいて、共振器がプラスチックフィルムやプラスチックパッケージやセラミックパッケージで封止されていることを特徴とする共振器付フィールド改善システム。

[0015] (9)前記（1)に記載の共振器付フィールド改善システムにおいて、コンデンサがプラスチックフィルムを挟んだ薄!/、金属面電極等で構成されて!/、ることを特徴とする共振器付フィールド改善システム。 [0016] (10)前記（1)に記載の共振器付フィールド改善システムにおいて、共振器を支えるプラスチックフィルムの片面に粘着性の糊が添加され、これをシリコン紙で覆われていることを特徴とする共振器付フィールド改善システム。

[0017] (11)前記（1)に記載の共振器付フィールド改善システムにおいて、使用周波数に共振を取る場合と、場の影響により共振周波数が低い方に動いている場合は、共振器の共振周波数を使用周波数よりやや高めに調整し、場の共振周波数が高い方に動いている場合には、共振周波数を使用周波数よりやや低めに調整し、総合で共振を取ることを特徴とする共振器付フィールド改善システム。

[0018] (12)前記（1)に記載の共振器付フィールド改善システムにおいて、共振器に磁性体を加えたり、誘電体や金属箔等を加えたりすることを特徴とする共振器付フィールド改善システム。

[0019] (13)前記（1)に記載の共振器付フィールド改善システムにおいて、適当な大きさと数の共振器をセンサやタグの近傍に配置したり、一部や全部に密着させることを特徴とする共振器付フィールド改善システム。

[0020] (14)前記（1)、（2)、（3)、（5)、（11)のいずれかに記載の共振器付フィールド改善システムにおいて、金属面対応を行うために磁性体を用いたり、コイルの中心軸が金属面と平行となるように構成することを特徴とする共振器付フィールド改善システム

[0021] (15)前記（1)ないし（14)のいずれかに記載の共振器付フィールド改善システムにおいて、共振器を用いたセンサやタグを用いて、コンピュータ制御や記録管理携帯端末等を行うことを特徴とする共振器付フィールド改善システム。

発明の効果

[0022] 本発明によれば、センサあるいは RFIDタグあるいは非接触式 ICカードあるいはこれらの間に共振回路を付加することにより、センサ、タグ、非接触式 ICカード間の通信を著しく改善する効果が発揮できた。本発明はまた、金属対応のセンサやタグにも有効に応用でき、共振器をタグや非接触式 ICカード間にばら撒くことにより、通信環境を改善する効果を持つ。

図面の簡単な説明 [図 1]タグに共振器を用いた場合を示す図

[図 2]センサコイルに共振器を用いた場合を示す図

[図 3]センサコイルを共振回路付磁性体の上に取り付けた場合を示す図

[図 4]共振器の応用例を示す図

[図 5]従来の金属対応タグに本発明の共振器を応用した例を示す図

[図 6]磁性体棒による共振器 (共振回路)の例を示す図

[図 7]金属対応センサやタグに共振器を用いた場合を示す図

[図 8]周波数が高い UHF帯のセンサやタグに応用した共振器の例を示す図

[図 9]金属対応センサに共振器を取り付けた例を示す図

[図 10]金属対応センサに共振器や共振回路を用いた例を説明する図

[図 11]金属対応の磁性体タグに用いた場合の例を示す図

[図 12]共振回路をシートで構成し、後でセンサやタグに添加できるように、シートの裏側にのりを塗り、シリコン樹脂等を塗った紙を貼っておき、接着時にシリコン紙をはずし、センサやタグに接着するように構成した場合を示す図

[図 13]センサやタグに取り付けたり添えられたりする共振器や共振回路の等価回路を示す図

[図 14]複数のタグがある場合の例を示す図

[図 15]センサあるいはタグの前後に、破線で示す共振器や共振回路を配列する場合の例を示す図

[図 16]磁性体棒にセンサとタグが取り付けられている場合の例を示す図

[図 17]金属面対応磁性体偏心コイルによるセンサあるいはタグの磁界が改善されることの説明図

[図 18]従来のセンサやタグの磁界が共振器により改善されることの説明図

[図 19]共振特性の比較を示す図

[図 20]本発明の共振器によるセンサの改善により金属板対応センサシステムを構築した場合を示す図

[図 21]本発明の共振器によるタグの改善により金属板対応タグシステムを構築した場 [図 22]本発明の共振器を用いて、多数のタグが存在する電磁界を改善するセンサ、タグシステムの ί列を示す図

符号の説明

1 タグの本体

1' 基板

2 コイル

2' センサコィノレ

3 IC

4 共振器を載せたプラスチックシート (プラスチックフィルム）

5 共振器コイル

5 誘導的コイル

6 磁性体

7 コンデンサ

8 共振器、共振回路

9 のり

10 シリコン樹脂等を塗った紙

15 磁性体に巻いたコイル

17 コンデンサ

22 , 22' センサコィノレの端子

C 非接触式 ICカード

CB 制御回路

Η , Η 磁界

1 2

MS 金属面、金属板

P プラスチックカバー

PCB 基板

RC 共振器

R/W リーダライタ

T, T , T タグ発明を実施するための最良の形態

[0025] 以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。

実施例

[0026] 本発明は、センサやタグ間の通信距離が短かったり、結合し難い所で、センサあるいはタグ、あるいは両方共に感度が高くなるように、磁界の強度あるいは電流の強度を増すような機能を与える力、、通信を行う方向の磁界を強めることにより、センサゃタグの通信感度を向上させたり通信距離を伸ばしたりする実用的かつ効果的な方法で、共振器をセンサあるいはタグに密着させたり、近傍に置いたり、センサやタグの中間に設置することにより、磁界を散らさずに集中させる。これにより通信感度を上昇させる方法である。

[0027] 以下、図に沿って説明する。

[0028] 図 1は、タグに共振器を用いた場合を示す。

[0029] タグ Tの本体 1の中にコイル 2が巻かれており、 IC3がコイルの両端に設置されている · 合不す。

[0030] この近傍、あるいは密着して、共振器 8のプラスチックフィルム 4の上にコイル 5が形成され、コンデンサ 7がコイル 5の両端に接続され、 LCの共振回路を構成している。

[0031] 共振回路はロスがないので、高い Qを示すことができ、かつ、もともとずれているタグ Tの共振周波数を所望の共振周波数に合わせることができるので、タグ Tの感度を上げること力 Sできる。図 1では説明のため、タグ Tと共振器 8は少し離してある力 S、両者を密着させて使用すること力 Sできる。共振器の電流により、磁界は増強され感度が上昇する。

[0032] 図 2は、センサコイルに共振器を用いた場合を示す。

[0033] タグの場合と同じように、センサコイル 2' の近傍、あるいは密着して共振回路 8が設置されている場合を示す。一般にセンサコイルは、基板 1' 上でコイルを形成しているものが多い。この基板 1' の表面の、コイルの中心部に共振器 8を設置する訳である力センサコイル 2' と共振器のコイル 5が近過ぎると、お互いに結合して、互いの共振周波数を狂わせる。勿論結合が強レ、即ち相互インダクタンスが大き!/、場合でも、総合で共振周波数が合って、最大の電磁界が得られるように調整すればよい。 [0034] センサコイル 2' を励振するための端子は 22と 22' である。

[0035] 図 3は、センサコイルを共振回路付磁性体の上に取り付けた場合を示す。センサコィル 2' で励振された磁界が、磁性体 6の磁路に沿って通過するとき、両端の磁路にコイル 15とコンデンサ 17による共振回路を構築して、中央部と側方に強い磁路を発生させる例である。磁性体 6に巻かれた共振回路の電流により、強い磁界を発生させること力 Sでき、したがって、センサコイル 2' により発生する磁界を更に増強させることができるので、コイル 2' の中心軸に沿った垂直の強い磁界が得られる。磁性体の外側を巻くようなコイルと、これに合ったコンデンサによる共振回路を用いているので、ここでは共振回路とした力この共振回路は磁性体にはめ込む方法でも作ることができるので、これを一体としてみれば、共振器として見ること力 Sできる。

[0036] 磁性体の側方に磁界を逃がすことができるので、下方に金属面があった場合により効果的であり、金属面の悪い影響は受け難い。また、直接金属面上に置かれるときは、磁性体に巻いたコイル 15のイメージ効果により、更に感度を上げることができる。磁性体を用い、金属面対応としたプロメタルセンサやタグについて、更に図 5や図 9、図 10、図 11等で述べる。

[0037] 図 4は、共振器の応用例を示す。図 4 (a)は、タグの本体 1のコイル 2の更に内側に、共振器コイル 5を巻き、コンデンサ 7により、共振器を構成する場合を示す。 ICチップを 3に示す。

[0038] 図 4 (b)は、センサコイル^ 力 S端子 22と 22' により給電され、このコイル^ が磁性体 6の上に直接あるいはプラスチック等を介して載せられて!/、る場合を示す。

[0039] センサコイル 2' の上に共振回路（共振器コイル 5,コンデンサ 7)が構成されたブラスチックシート 4がセンサ回路の上に貼り付けられる。この場合も、直接あるいはブラスチック等の絶縁体や誘電体を介して貼り付ける場合も有る。

[0040] 上部にある共振器は、取り付けた状態で共振を取るようにする。

[0041] 特殊な場合、下方に共振器を取り付け、金属板の代わりとし、金属板と同様な効果を持たせることもできる。例えば、 13. 56MH帯で用いる場合、上の共振回路の共

2

振周波数を 14〜； 14. 2MHとし、下の共振回路の共振周波数を 13〜 13. 3MHに

2 2 調整する。 [0042] 磁性体を挟んで、容量的と誘導的な共振器を用い、垂直磁界を励振することができる。図では、夫々の共振器がセンサコイル 2' や磁性体 6と離して描かれてある力それぞれ貼り付けられる構造のものでょレ、。

[0043] センサコイル 2' 、共振器コイル 5は磁性体 6に直接触れる接近した状態では、インダクタンスの値にかなり影響し、少しの距離の差でも変動するので、あまり密着して用いない方がよいが、密着するならば、最初からしつ力、り固定してインダクタンスが変動しな!/、ようにすること力不安定さを無くす上で重要である。

[0044] 図 4 (c)は、図 3に対応し、タグに磁性体 6と共振回路（共振器コイル 5,コンデンサ 7 )を用い、金属面上や金属面に近い所でも感度が上るようにした場合である。タグの本体 1を磁性体 6の上に貼り、両側に共振回路（コイル 15とコンデンサ 17による）を構成し、側方に磁界を逃がしたり励振したりする場合を示して!/、る。

[0045] 図 5は、従来にもある金属対応タグに本発明の共振器を応用した例を示す。図 5は、従来の金属対応タグ等のように、磁性体シート 6を、コイル 2、 ICチップ 3を含むタグ 1に、更に共振回路 8を構成するコイル 5とコンデンサ 7を含むプラスチックシート 4を追加した場合の構成を示す。金属面を Mで示す。

[0046] 図 5 (a)は斜視図で、図 5 (b)は横から見た場合を示す。図 5 (b)からも分る通り、共振回路 8を構成するプラスチックシート 4がタグの本体 1の上に添加される。タグの本体 1の下方には磁性体シート 6が貼られており、一般的には裏にアルミ箔が貼られ、金属面に載せられた場合でもインダクタンスの大きな変化が生じないようにしている。

[0047] 図 6には、磁性体棒による共振器の例を示す。図 6 (a)は、磁性体丸棒にコイル 5を巻き、コイル 5の両端にコンデンサ 7を取り付け共振を取り、これを磁界の通路に置き磁界を強めるもので、磁性体 6の比透磁率 rの大きさと共振電流の大きさの両方で磁界を強める効果を持つ。この場合、比透磁率が大きければ、磁性体 6の断面積が小さくても磁束密度は増加でき、したがって小形に実現することができる。

[0048] 図 6 (b)は、比較的長い角形磁性体によるセンサの場合で、離れた位置のタグのコィル 2と ICチップ 3の情報を、途中の共振回路（共振器コイル 5,コンデンサ 7)により増幅させ、磁性体により磁界の結合を強くし、センサコイル 2' に伝える場合を示している。この場合などは、センサは離れた磁性体に巻かれている力 S、同一の磁性体でも良い。

[0049] 図 7は、金属対応センサやタグに共振器を用いた場合を示す。センサやタグは金属面 Mの上に載せてある。図 7 (a)は垂直磁界が出易いように、水平磁路 6を曲げ、垂直磁路を構成している場合で、この垂直部や水平部、共振回路を設ける場合を示す。

[0050] 図 7 (a)では、垂直磁路にコイル 5とコンデンサ 7による共振回路を設けた場合を示している。

[0051] 図 7 (b)では、同様に垂直突起部のあるセンサやタグの、垂直突起部にコィノレ 5とコンデンサ 7による共振回路を設けた場合を示す。

[0052] 図 7 (c)は、金属埋込センサやタグの場合を示す。同様に中央部の垂直突起部にコイル 5とコンデンサ 7による共振回路を設けた場合を示す。

[0053] 図 8は、周波数が高い UHF帯のセンサやタグに応用した共振器の例を示す。図中左のアンテナ TX, RXは送受信アンテナで、右側のアンテナはタグ Tである。タグ丁のそばに分布定数による半波長 (ループの場合は 1波長）に近い共振器が置かれ、電界ゃ磁界を強めている場合を示す。この場合は、八木 ·宇田アンテナに用いられる導波器や反射器の原理とほぼ同じ原理を用い、置く場所や位相を考慮する必要がある

[0054] 図 9には金属対応センサに共振器を取り付けた例を示す。磁性体 6と励振するセンサコイル^ が金属面 Mに対して垂直面になっており、金属面で発生するイメージは磁界を 2倍にする働きがある。

[0055] 図 9 (a)に示すように、コイル 2' の左側の磁性体面の広い部分 6— 3は垂直磁界が出易い部分で、この部分に共振回路 8を構成するコイル 5とコンデンサ 7により、更に垂直磁界が強化される。即ち、タグや非接触式 ICカードの磁界と結合し易いような磁界を形成する。いわゆるフィールドフォーメーション (磁界形成）をなす働きをする。更に磁性体の端部 6— 1側には多くの水平成分の磁界が励振され、この水平磁界は一般には垂直磁界に対して無効に働くため効率を低下させる傾向にあった力垂直成分を励振する共振回路があるため、こちらにエネルギーが奪われ有効な垂直成分のみ励振され、 5割近くの感度向上が得られる結果を得た。この説明は図 17で詳しく説明する。図 9 (b)には、共振回路を構成するコイル 15とコンデンサ 17を磁性体 6そのものに巻き、センサコイル 2' により発生する磁界をそのまま励振することにより磁界を補う働きをする。

[0056] 図 9 (a)の構造と (b)の構造を組み合せて用いると、図 9 (a)の場合より性能はやや上昇する。図 9 (a)と図 9 (b)を比較すると、図 9 (a)の方が図 9 (b)より優っている。図 9 (a)の方が垂直磁界分布をきれいにするフィールドフォーメーションを行う動作が有効に行われているためである。

[0057] 図 10には、更に金属対応センサに共振器や共振回路を用いた例を説明する。

[0058] 図 10 (a)には、図 9 (a)と同じ構成のセンサを示す力、共振器 8の共振回路（共振器コイル 5,コンデンサ 7)を磁性体 6の上に直接載せるのではなぐ紙、プラスチックや誘電体 εや薄い絶縁体を挟んで載せる場合を示している。

[0059] 共振回路のコイル 5が磁性体 6に接近すると、少しの変化でもインダクタンスが急変し共振が取れにくいので、少し磁性体 6から離す方が安定であり、誘電体の誘電率を用い、共振周波数を制御する場合にも適している。誘電率をあまり持たせたくない場合には、誘電率が 1に近いものを用いるとよい。

[0060] 図 10 (b)には、図 9に示す共振回路の置く場所や置く方法を混成させ、更に図の左側の、磁性体 6の端部 6—1に共振回路 (誘導的コイル 15' ,誘導的コイル用コンデンサ 17' )を追加し、この共振器の電流が誘導的になるようにし、磁界がこの端部に漏れなレ、ように阻止するようにした場合を示す。

[0061] センサコイル 2' に近い右側の共振回路（共振器コイル 15,コンデンサ 17)は、磁界に誘導させる電流を流して、コイルの中を流れる磁界が強化されるように動作させる。図 4 (b)の下方のコイル 5' ，コンデンサ 7' による共振回路のと上方のコイル 5, コンデンサ 7による共振回路の役割と似た動作である。

[0062] したがって共振回路は 3個取り付けてある力夫々は別々の役割を持って!/、る。磁性体 6の面に平行に置かれた共振回路のコイル 5は、垂直磁界を励振し、かつフィールドフォーメーションを行う役割を持ち、給電されたセンサコイル 2' に近い共振回路 (コイル 15,コンデンサ 17)は導磁的な動作とし、左端の共振回路（コイル 15' ,コンデンサ 17' )は、コイル 15' を通過する磁界を打ち消すような磁界を発生させる。この磁界が強すぎると励振される箬の磁界が打ち消されるので注意を要する。

[0063] このように、右側にセンサコイル 2' があり、右側から給電されているので左右非対称の構造となり、したがってコイル 15, コンデンサ 17の共振回路と、コイル 15' , コンデンサ 17' の共振回路とは、異なった特性や機能を持っている。

[0064] 一方、図 3の場合には、左右の共振回路はほぼ同様の特性と機能を持っている。

[0065] また、図 4 (c)のタグに応用した場合も同様に左右の共振回路（コイル 15,コンデンサ 17)は、同様の特性や機能を持っている。センサとタグは動作機能は同様で給電部に相当する位置に ICのチップが取り付くことにより、タグとなったりする。

[0066] 図 11は、金属対応の磁性体タグに用いた場合の例を示す。

[0067] 磁性体 6にコイル 2を巻き、このコイル 2の両端に IC3が接続されている。したがってコイルの軸方向に磁界が発生し易ぐこの方向に磁性体が伸びている。もともとコィノレ 2は片端に巻かれているので、磁性体 6の中心部でも垂直磁界が発生し易くなつている力この部分に更に垂直磁界を励振する共振回路（コイル 5,コンデンサ 7)を設置している。図 10 (a)でも説明したように、絶縁体を置くことにより、磁性体による変動の影響を少なくし、共振周波数を安定して製造し易くするためにも、絶縁体部分があつた方がよいし、セラミックで構成し、この上にコイル 5とチップコンデンサ 7を取り付け、 I C3も同様に取り付ければ、ハイブリッド ICのように、同時に回路を組むことができ、量産に適する。セラミックを用いなくてもこのような回路を構成することはできる力図 11 の方が量産し易い。金属対応とした場合、共振（同調)周波数を狂わせないためにも、最初から金属板 MSを添わせてある。

[0068] 図 12には共振回路 8をプラスチックシート 4で構成し、後でセンサやタグに添加できるように、プラスチックシート 4の裏側にのり 9を塗り、シリコン樹脂等を塗った紙 10を貼っておき、接着時にシリコン紙をはずし、センサやタグに接着するように構成した場合を示す。一般のコイル形タグを作る工程と同じ方法により、 ICを載せる代わりにチップコンデンサ 7を載せ大量に作成する。

[0069] 図 12 (a)は、接着できる共振器 8 (コイル 5,コンデンサ 7による）付プラスチックシート 4の例を示す。

[0070] 図 12 (b)は、プラスチックフィルム 4の表裏の電極 EPにより構成されるコンデンサとスルーホール SHによって、表裏のコイルが接続されて!/、るインダクタンスによる共振器の例を示す。スルーホールによらないで、表面と裏面両面それぞれ 2個の電極によりコンデンサを構成し結合することもできる。

[0071] 図 13には、センサやタグに取り付けたり添えられたりする共振器や共振回路の等価回路を示す。

[0072] 図 13 (a)は、左側のセンサや本体 1の共振回路と、この本体 1のそばに添えられた共振器 8の共振回路のコイル 5、あるいは磁性体に巻かれたコイル 15に対応した、コンデンサ 7、 17による共振回路を示している。

[0073] タグの場合には、コイル 2に IC3が接続されており、センサの場合には、コイル 2' の両端子 22、 22' が給電部となり、 IC3にコンデンサが接続されているのは、 ICの端子の等価的な容量である。力、つこ（ )に入って!/、る数字は、センサとして応用する場合に対応している。

[0074] 図 13 (b)は、図 10 (b)の構造のセンサの例としてあげている力同図コイル 2' の両端に ICを接続し、 ICタグとして用いる場合もある。

[0075] 付加する共振回路は 3個用いている力この機能や用いる個数は、適宜目的に応じて選択して用いればよい。上の共振回路は平面的な共振回路を示し、右下の 2個の共振回路は磁性体に巻く共振回路を示し、磁界を誘導する電流により、コイルの中心の励振磁界と同相となるように、より強いエネルギーを与えるようにする場合と、金属面と等価な電流を流しコイルの中心の励振磁界を打ち消すようにするかは、使用する目的や場合によって異なるが、一般的な目的は、より強くなる磁界を励振する目的に使う方が多い。

[0076] 図 14には、複数のタグがある場合の例を示す。複数のタグがある場合、複数の共振回路 8 (コイル 5,コンデンサ 7)を適切に配置し、磁界を強める働きをする目的に使用するもので、先に説明もしたように、左端のセンサから発せられた磁界を途中で強め、更に遠くに到達するようにする目的や、センサやタグの磁界を強める動作をする目的や、タグが複数個あることにより干渉が起き、夫々のタグが他のタグに邪魔することを防ぐように、あるいは単体が容量的な電流を流し、誘導的な磁界を緩和したり、全体として共振状態が保たれる環境となるように調整する役目を持たせることもできる。共振器 8の配置の仕方は任意で図のように 1つおきあるいは複数個おきに用いても良い。

[0077] 特に多数タグをほぼ同時に検出するアンティコリジョン方式の検出時等に、ずれた所から元に戻し、感知し易くする場合等にも、大変役に立つ。

[0078] 図 15は、センサあるいはタグの前後に、破線で示す共振器や共振回路 8, 8' を配列する場合の例を示す。例えば、図 4 (b)の例は、センサの上に共振回路のコイル 5 とコンデンサ 7があり、センサの下にもう一つの共振回路のコイル 5' とコンデンサ 7' がある。このような場合の例である。

[0079] 図 4 (b)は、センサの例で示してあるが、図 15のセンサコイルの両端の端子 22, 22 ' に IC3を接続した場合には ICタグの例となる。図 15の左方の破線の中は、 ICの回路の等価回路を示している。

[0080] 図 16は、磁性体の丸棒や角棒 6, 6' にセンサとタグが取り付けられている場合の例を示す。例えば、図 6 (b)の例の中央にセンサコイル 2' があり、給電端子 22, 22 ' で給電され、磁性体 6の先にタグ用コイル 2と IC3が接続されている。上の磁界を均一にするため、少しはなれた所に両側に共振回路のコイル 5とコンデンサ 7が取り付けられている例を示している。この上にもタグが結合できるように均一な磁界を作って V、る。下方に金属面を置き金属対応のセンサとすることができる。

[0081] 図 6 (b)は角形磁性体であった力図 16に示すような丸角磁性体であったり、角形の磁性体であっても、同様な効果を持つ。共振回路が複数あることにより、センサとタグとの距離をもっと取ること力 Sできる。また、タグ自体（コイル 2、 IC3)を同じ磁性体棒に取り付けず、離して用いることもできる。同一の磁性体に取付けられたコイル 5とコンデンサ 7の共振回路や、コイル 15とコンデンサ 17の共振回路により強められた磁界ゃ電界により、センサとタグが交信し易くなることが共振回路を用いる目的である。

[0082] 図 17は、金属面対応磁性体偏心コイルによるセンサあるいはタグの磁界が改善されることの説明図である。

[0083] 同図では、金属面上に置かれた、磁性体 6の偏心励磁コイルによる磁界の凡その分布を示す。図 17 (a)に示すように、片端にコイルを寄せることにより、磁性体 6中心部に垂直磁界を発生させることができることは先の出願でも述べている力 S、励振された磁界は左端の磁性体 6の端部からもかなり漏れるので、中心部のみに垂直磁界を作ることはできない。

[0084] 一方、図 17 (b)に示すように、共振回路 8のコイル 5により、励振された磁界は強力に垂直磁界を発生させる。

[0085] 磁性体 6端部に発生させたり、散っていた磁界を吸収集中させ、磁性体 6の中心部に強!/、垂直磁界を発生させることができることを説明する図である。前述の説明にも述べたフィールドフォーメーション (磁界成形)効果である。

[0086] 図 18は、従来のセンサやタグの磁界が共振器により改善されることの説明図である

。従来のセンサやタグのコイルの磁界と、この磁界の向きと同方向に取り付けた共振回路により磁界が改善されて!/、ることを示す。

[0087] 図 18 (a)は、一般のセンサやタグのコイルの磁界だとする。

[0088] 図 18 (b)は、共振回路 8 (コイル 5,コンデンサ 7)をセンサやタグのコイル 2 (2' )に近付けた場合、共振回路 8に流れる電流により、より多くの磁界が発生する様子を示す。

[0089] 図 18 (c)には、センサやタグのコイル 2 (2' )力も離れるにしたがって広がる磁界を共振回路 8 (コイル 5,コンデンサ 7)により集中させる機能を持つ場合を示す。

[0090] 図 18 (その場合には、センサコイルやタグコイルに発生する磁界と同じ形状の磁界であるため、共振回路の共振電流が大きければ大きい程、即ち Qが高い程大きな効果があるが、帯域との兼ね合いや、安定度、巻数等との兼ね合いとなる。

[0091] 図 18 (c)の場合には、適当な位置に共振回路 8を設置することにより、中心軸に磁界を集中させ到達距離を伸ばすことができる。このように、共振器や共振回路を磁界増強に用いることができる。

[0092] 図 19には、共振特性の比較を示す。図 19には、一般のセンサやタグの共振特性による磁界の強さを Gに、共振回路を加えたときに共振点近くで磁界が H— Hだけ

2 1 強くなる共振特性を Rで示す。

[0093] 図 17のような、フィールドフォーメーションによる垂直磁界が強くなる現象は、単なる共振特性のみによるのではない。共振特性が鋭くなるのみでなぐむしろ垂直磁界成分そのものを全体に増加させる効果がある。 [0094] 図 20は、本発明の共振器によるセンサの改善により金属板対応センサシステムを構築した場合を示す。金属板対応の磁性体センサに応用し、非接触式 ICカードじとの通信距離を伸ばしたり、通信条件を改善する効果を利用し、アクセスコントロールシステムや、機械の制御や、種々の管理制御に用いることができるようにしたものであ

[0095] センサ（Sensor)には共振回路 8が取り付けられ、センサコイル 2' の入/出力は、基板 PCBを介して金属板 Mの裏側に配線される場合もあるし、リーダライタ R/Wと共にスィッチボックスを利用して制御回路 CBに導かれることもある。図では、制御や、記録の管理用として、コンピュータを用いている。コンピュータより先は、様々な用途があるが、種々の機能のメカニズム Maを制御することができる。センサには、状態を示す LEDやブザーが取り付けられ認識し易くする方が良い。また、破線で示すブラスチックカバー Pで覆われて!/、ること力 S多!/、。

[0096] 図 21は、本発明の共振器によるタグの改善により金属板対応タグシステムを構築した場合を示す。磁性体を用いた金属板対応タグ Tの磁性体 6の上面に、垂直磁界を励振するコイル 5とコンデンサ 7とからなる共振回路により、 IC3にコイル 2を介して電力を供給し、 IC3の信号をコイル 2と共振回路のコイル 5を介してセンサ（Sensor A nt)に伝送される。

[0097] この信号は、リーダライタ R/Wによって読まれ、 PCに伝送される。 PCに記録され保存されたり、所定の作業を行うことができる。 R/Wによまれた信号は有線や無線ジグビー，ブルートウス、特定小電力等のような方法によって伝送することができる。

[0098] 図 22は、本発明の共振器を用いて、多数のタグが存在する電磁界を改善するセンサ、タグシステムの ί列を示す。

[0099] 同図は、多数のタグ Τ , Τ · · · ·Τが使用される環境において、共振器や共振回路

1 2 η

を使用する例を示す。

[0100] 例えば、本やファイルが多数棚に載せられているとき、タグ Τがそれぞれの本ゃファィルに取り付けられ、その中にあるものを識別や選別をしたり、あるいは取り出されたものを識別したりする場合、センサアンテナ（Sensor Ant)をタグの下や横で識別，選別する場合、タグ間の結合により共振周波数がずれるのを補正し、タグ T , T · · · · がそれぞれ干渉したり、誘導的に動作したりして読みづらくなるのを防ぐことができる。この場合、共振器を、タグや物に設置し、センサ'タグ間の通信距離を伸ばしたり、タグを共振状態を改善することにより、センサ'タグ間の通信環境を良好にしたりする効果を持つ。センサアンテナ（Sensor Ant)も自由に動かすことができるので、共振器 RCも所々に多数設置して、何処でも通信状態の良い環境を作っている。センサアンテナ（Sensor Ant)とリーダライタ R/Wとは有線で接続している力リーダライタ R/Wとコンピュータは、ブルートウス、ジグビーや NFCや特定小電力等のような無泉で fiうことあでさる。

リーダライタ R/Wで読まれた信号は、コンピュータで管理、表示する。

Claims

請求の範囲

[1] RFIDのセンサや ICタグや非接触式 ICカードに用いるシステムにおいて、センサやタグや非接触式 ICカードに付加的に共振器を備えることを特徴とする共振器付フィ一ルド改善システム。

[2] 請求項 1に記載の共振器付フィールド改善システムにお!/、て、センサやタグや非接触式 ICカードに直接共振器を取り付け、センサやタグや非接触式 ICカードの性能を改善することを特徴とする共振器付共振器付フィールド改善システム。

[3] 請求項 1に記載の共振器付フィールド改善システムにおいて、共振器がコイルと、コンデンサと、力、らなることを特徴とする共振器付フィールド改善システム。

[4] 請求項 1ないし 3のいずれかに記載の共振器付フィールド改善システムにおいて、共振器のコイルに磁性体が添えられていることを特徴とする共振器付フィールド改善システム。

[5] 請求項 1に記載の共振器付フィールド改善システムにおいて、共振器が約 1/2波長あるいは約 1波長の線状、板状等の分布容量とインダクタンスによる共振器であることを特徴とする共振器付フィールド改善システム。

[6] 請求項 1ないし 5のいずれかに記載の共振器付フィールド改善システムにおいて、共振器の形状が、円、楕円、多角形、棒状等であることを特徴とする共振器付フィールド改善システム。

[7] 請求項 1に記載の共振器付フィールド改善システムにおいて、共振器のコイルゃァンテナがプラスチックフィルムに印刷あるいはエッチングあるいは蒸着されて!/、ることを特徴とする共振器付フィールド改善システム。

[8] 請求項 1に記載の共振器付フィールド改善システムにお!/、て、共振器がプラスチックフィルムやプラスチックパッケージやセラミックパッケージで封止されていることを特徴とする共振器付フィールド改善システム。

[9] 請求項 1に記載の共振器付フィールド改善システムにおいて、コンデンサがプラスチックフィルムを挟んだ薄!/、金属面電極等で構成されて!/、ることを特徴とする共振器付フィールド改善システム。

[10] 請求項 1に記載の共振器付フィールド改善システムにおいて、共振器を支えるブラスチックフィルムの片面に粘着性の糊が添加され、これをシリコン紙で覆われていることを特徴とする共振器付フィールド改善システム。

[11] 請求項 1に記載の共振器付フィールド改善システムにおいて、使用周波数に共振を取る場合と、場の影響により共振周波数が低い方に動いている場合は、共振器の共振周波数を使用周波数よりやや高めに調整し、場の共振周波数が高い方に動いている場合には、共振周波数を使用周波数よりやや低めに調整し、総合で共振を取ることを特徴とする共振器付フィールド改善システム。

[12] 請求項 1に記載の共振器付フィールド改善システムにお!/、て、共振器に磁性体を加えたり、誘電体や金属箔等を加えたりすることを特徴とする共振器付フィールド改善システム。

[13] 請求項 1に記載の共振器付フィールド改善システムにおいて、適当な大きさと数の共振器をセンサやタグの近傍に配置したり、一部や全部に密着させることを特徴とする共振器付フィールド改善システム。

[14] 請求項 1、 2、 3、 5、 11のいずれかに記載の共振器付フィールド改善システムにおいて、金属面対応を行うために磁性体を用いたり、コイルの中心軸が金属面と平行となるように構成することを特徴とする共振器付フィールド改善システム。

[15] 請求項 1ないし 14のいずれかに記載の共振器付フィールド改善システムにおいて、共振器を用いたセンサやタグを用いて、コンピュータ制御や記録管理携帯端末等を行うことを特徴とする共振器付フィールド改善システム。