(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に穴を開けた金属と、
前記穴の内部に設置され、交流磁界を通信媒体とし、通信用のアンテナコイルと、半導体メモリ等の記憶素子と、送受信回路、及びこれらを制御する回路部分からなる電磁誘導型のワイヤレスＩＣタグと
からなり、
前記穴の開口面の左右一方の側から該開口面を横切り前記穴の内部に入って前記開口面の左右他方の側から外部へ出る、前記開口面を往復する磁力線を利用して通信を行う電磁誘導型ワイヤレスＩＣタグ装置であって、
前記アンテナコイルは、前記金属の表面に対してほぼ平行に設置された、少なくとも１回以上巻いてある、中心点で導線が交差する８の字形状のコイルからなり、
前記開口面の左右一方の側から前記穴の内部に入った磁力線が前記８の字形状のコイルの一方の閉曲線内の面を前記穴の内部に向かって貫き、
かつ前記開口面の左右他方の側から前記穴の外へ出ようとする磁力線が前記８の字形状のコイルの他方の閉曲線内の面を前記穴の外部に向かって貫くようにした
事を特徴とする電磁誘導型ワイヤレスＩＣタグ装置。
【請求項２】
表面に穴を開けた金属と、
前記穴の内部に設置され、交流磁界を通信媒体とし、通信用のアンテナコイルと、半導体メモリ等の記憶素子と、送受信回路、及びこれらを制御する回路部分からなる電磁誘導型のワイヤレスＩＣタグと
からなり、
前記穴の開口面の左右一方の側から該開口面を横切り前記穴の内部に入って前記開口面の左右他方の側から外部へ出る、前記開口面を往復する磁力線を利用して通信を行う電磁誘導型ワイヤレスＩＣタグ装置であって、
前記アンテナコイルは、前記金属の表面に対してほぼ平行に設置された、少なくとも１回以上巻いてある２つのコイルからなり、
該２つのコイルは、同一平面上に配置され、コイルの配置される平面に垂直で、前記２つのコイルを貫く同じ方向の磁界の時間変化に対して、一方のコイルの誘導電流が、他方のコイルの誘導電流に逆向きになるように、それらが電気的に接続されており、
前記開口面の左右一方の側から前記穴の内部に入った磁力線が前記一方のコイルを前記穴の内部に向かって貫き、
かつ前記開口面の左右他方の側から前記穴の外へ出ようとする磁力線が前記他方のコイルを前記穴の外部に向かって貫くようにした
事を特徴とする電磁誘導型ワイヤレスＩＣタグ装置。
【請求項３】
表面に穴を開けた金属と、
前記穴の内部に設置され、交流磁界を通信媒体とし、通信用のアンテナコイルと、半導体メモリ等の記憶素子と、送受信回路、及びこれらを制御する回路部分からなる電磁誘導型のワイヤレスＩＣタグと
からなり、
前記穴の開口面の左右一方の側から該開口面を横切り前記穴の内部に入って前記開口面の左右他方の側から外部へ出る、前記開口面を往復する磁力線を利用して通信を行う電磁誘導型ワイヤレスＩＣタグ装置であって、
前記アンテナコイルは、前記金属の表面に対してほぼ平行に設置された、少なくとも１回以上巻いてある２つのコイルからなり、
一方のコイルは他方のコイルが存在する平面に対して角度をなした平面に配置され、前記穴の内部で前記２つのコイルを同時に貫く磁力線の時間変化に対して、該２つのコイルの誘導電流が同じ向きになるように、それらが電気的に接続されており、
前記開口面の左右一方の側から前記穴の内部に入った磁力線が前記一方のコイルを前記穴の内部に向かって貫き、
かつ前記開口面の左右他方の側から前記穴の外へ出ようとする磁力線が前記他方のコイルを前記穴の外部に向かって貫くようにした
事を特徴とする電磁誘導型ワイヤレスＩＣタグ装置。
【請求項４】
表面に穴を開けた金属と、
前記穴の内部に設置され、交流磁界を通信媒体とし、通信用のアンテナコイルと、半導体メモリ等の記憶素子と、送受信回路、及びこれらを制御する回路部分からなる電磁誘導型のワイヤレスＩＣタグと
からなり、
前記穴の開口面の左右一方の側から該開口面を横切り前記穴の内部に入って前記開口面の左右他方の側から外部へ出る、前記開口面を往復する磁力線を利用して通信を行う電磁誘導型ワイヤレスＩＣタグ装置であって、
前記アンテナコイルは、前記金属の表面に対してほぼ平行に設置された１つのソレノイドからなり、
該ソレノイドは、
前記開口面の左右一方の側から前記穴の内部に入った磁力線が該ソレノイドの一端に入り、
かつ前記開口面の左右他方の側から前記穴の外へ出ようとする磁力線が該ソレノイドの他端から出るように、
長さ方向の中央部で折れ曲がっている
事を特徴とする電磁誘導型ワイヤレスＩＣタグ装置。
【請求項５】
表面に穴を開けた金属と、
前記穴の内部に設置され、交流磁界を通信媒体とし、通信用のアンテナコイルと、半導体メモリ等の記憶素子と、送受信回路、及びこれらを制御する回路部分からなる電磁誘導型のワイヤレスＩＣタグと
からなり、
前記穴の開口面の左右一方の側から該開口面を横切り前記穴の内部に入って前記開口面の左右他方の側から外部へ出る、前記開口面を往復する磁力線を利用して通信を行う電磁誘導型ワイヤレスＩＣタグ装置であって、
前記アンテナコイルは、前記金属の表面に対してほぼ平行に設置された１つのソレノイドからなり、
該ソレノイドは、
前記開口面の左右一方の側から前記穴の内部に入った磁力線が該ソレノイドの一端に入り、
かつ前記開口面の左右他方の側から前記穴の外へ出ようとする磁力線が該ソレノイドの他端から出るように、
長さ方向に曲線を描いている
事を特徴とする電磁誘導型ワイヤレスＩＣタグ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＩＣメモリを利用した電磁誘導型ワイヤレスＩＣタグ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
次世代のデータキャリアとして注目されているＩＣメモリを利用したデータキャリア（以後ＩＣタグと呼ぶ）システムは、従来の磁気テープによるカード等に比べ大きなメモリ容量を有することや、データの解読や偽造がしにくいといった安全性の高さが特徴となっている。とりわけ、読み取り器と接触することなく通信できるワイヤレスＩＣタグシステムは、ＩＣタグに記憶された情報の読み取り動作が簡単であるため、近年急速に普及しつつある。これらの中で、長波帯で電磁誘導を利用するシステムでは、ＩＣタグの動作に必要な電力を読取り器から供給する事が可能で、かつ１ｍ程度の通信距離が確保できるため、利用範囲は非常に広く、各方面へのシステムの導入が検討されている。
【０００３】
従来の電磁誘導型ワイヤレスＩＣタグでは、そのアンテナコイルには図５（ａ）に示すような平面形状のスパイラルコイル７１や、図５（ｂ）に示すようなシリンダー形状のソレノイダルコイル７２が１つ用いられ、読み取り器から発せられる磁界の力線７３に、アンテナコイル面が直交するように配置する事で、通信を行なっていた。しかしながら、電磁誘導型ワイヤレスＩＣタグが各方面で使われるようになると、磁力線の分布が、必ずしも図５（ａ），（ｂ）に示すような単純なもので無い場合も生じる。例えば、マンホール管理のためにマンホール鉄蓋にＩＣタグを設置する等、金属板に開けた穴の中にワイヤレスＩＣタグを設置する場合、図６で示すように、穴の内部では板表面に直角な方向の磁界は急激に減衰するため、ＩＣタグの通信には使えない。一方、金属板表面に平行な方向の磁界は、穴の内部に於いても大きな強度で存在でき、穴内部に設置したＩＣタグとの通信では、接線方向の磁界を利用する必要がある。しかしながら、穴の内部での磁力線の分布は金属の影響を受け、図７（ａ）に示すように、金属１の表面に開けた穴２の開口面では一本の磁力線４が往復して横切る等複雑であり、従来のように単一のアンテナコイルを用いた電磁誘導型ワイヤレスＩＣタグ３では、コイル面が穴２の側壁面と対向するように配置する必要が生じ、穴２をある程度以上深く開けなければならず、電磁誘導型ワイヤレスＩＣタグ３の設置に手間や費用がよりかかるといった問題が生じていた。また、図７（ｂ）に示すように、ソレノイドのようにある程度長さのあるコイルを用いた電磁誘導型ワイヤレスＩＣタグ３′では、金属１の表面に開けた穴２の内部の磁力線４による磁界分布が複雑なため、必ずしも効率良く磁界を捕らえていなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、金属に開けた穴の内部においても、深い穴を開けずに高い通信能力を維持できる電磁誘導型ワイヤレスＩＣタグ装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による電磁誘導型ワイヤレスＩＣタグ装置は、金属に開けた穴の内部でも大きな強度で存在する磁界の磁力線の分布に合わせ、８の字状のコイル、あるいは折れ曲がったソレノイドといった形状のコイルを採用している事、あるいは、複数のコイルを用い、それらを磁力線の向きにあわせて配置し、誘導電流が最大となるように電気的に接続している事を最も主要な特徴とする。
従来の電磁誘導型ワイヤレスＩＣタグでは、アンテナコイルに一つのコイルを用いており、単純な磁力線の分布下においての通信に適した形状をしていた。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態例を詳細に説明する。
図１（ａ），（ｂ）に本発明の第１の実施形態例として、８の字状コイルを用いた電磁誘導型ワイヤレスＩＣタグを、金属に開けた穴に設置する例を示す。１０は金属、２０は金属に開けた穴、３０１は電磁誘導型ワイヤレスＩＣタグ、４０は穴内部の磁力線、３１は８の字型アンテナコイル、３２はＩＣメモリ，制御回路，送受信回路等からなる回路部、１０１，１０２はコイルに生じる誘導電流であり、８の字型アンテナコイル３１と回路部３２は、電気的に接続されている。８の字型アンテナコイル３１の巻き数は、１ターン以上であれば問題ない。
【０００７】
前記穴２０の開口部付近では、磁力線４０は、例えば穴２０の左側から開口面を横切り穴２０の内部に入ると、右側から穴２０の外へ出るように、開口面を往復する。よって、８の字型アンテナコイル３１の左側の閉曲面と右側の閉曲面では、磁力線が貫く方向は逆になり、誘導電流１０１，１０２は矢印の方向になる。しかしながら、８の字型アンテナコイル３１は８の字の中心で交差しているため、誘導電流１０１，１０２は同じ方向になり、大きな信号が取り出せる事になる。また、８の字型アンテナコイル３１の左右の閉曲面を互いに多少傾けても、電磁誘導型ワイヤレスＩＣタグ３０１の通信能力に大きな変化を伴う事無く、多少厚みが増える一方で、直径の小さい電磁誘導型ワイヤレスＩＣタグ３０１が実現できる。
【０００８】
図２（ａ），（ｂ）は本発明の第２の実施形態例として、複数のコイルを用いた、電磁誘導型ワイヤレスＩＣタグを、金属に開けた穴に設置する例を、２個のコイルを用いた場合で示す。１０は金属、２０は金属に開けた穴、３０２，３０３は電磁誘導型ワイヤレスＩＣタグ、３２はＩＣメモリ，制御回路，送受信回路等からなる回路部、３３は２個のコイルからなるアンテナコイル、４０は穴内部の磁力線、５１，５２はアンテナコイル３３を構成する各コイルであり、コイル５１とコイル５２は同一平面上に設置してあり、同一方向の磁界の時間変化に対する誘導電流が互いに逆向きになるように、電気的に接続されている。３４は２個のコイルからなるアンテナコイル、５３，５４はアンテナコイル３４を構成する各コイルであり、コイル５３とコイル５４は互いに角度を持った平面上に設置してあり、２つのコイル５３，５４を同時に貫く方向の磁界の時間変化に対する誘導電流が、互いに同じ向きになるように電気的に接続されている。１０３，１０４，１０５，１０６は各コイル５１，５２，５３，５４に生じる誘導電流である。
【０００９】
本実施形態例においても、穴２０の開口部付近で磁力線４０は、穴２０の左側から開口面を横切り穴２０の内部に入り、右側から穴２０の外へ出るように開口面を往復する。よって、図２（ａ）で示す様に、コイル５１とコイル５２では、磁力線が貫く方向は逆になるため、アンテナコイル３３の全体で生じる誘導電流１０３と誘導電流１０４は同じ方向になり、大きな信号が取り出せる事になる。
【００１０】
また、図２（ｂ）で示す様に、電磁誘導型ワイヤレスＩＣタグ３０３の２つのコイル５３，５４を多少傾けて設置した場合においても、穴２０の内部で２つのコイル５３，５４を同時に貫く磁力線４０の時間変化に対して、生じる誘導電流１０５，１０６は同じ向きになり、大きな信号が取り出せる事になる。
【００１１】
図３（ａ）に本発明の第３の実施形態例として、折れ曲がったソレノイドを用いた電磁誘導型ワイヤレスＩＣタグの例を示す。図３（ａ）において、１０は金属、２０は金属に開けた穴、３０４は電磁誘導型ワイヤレスＩＣタグ、３２はＩＣメモリ，制御回路，送受信回路等からなる回路部、３５は１つの折れ曲がったソレノイドを用いたアンテナコイル、４０は穴内部の磁力線であり、図３（ｂ）に示す３６は曲線を描いたソレノイドを用いたアンテナコイルである。
【００１２】
図３（ａ）に示すように、穴２０の内部において、折れ曲がったソレノイド３５は磁力線４０の分布に近い形状をしているため、同じ巻き数のソレノイド３５でも、通常の直線状のものと比べ、効率良く磁界を受信出来ることになる。また、ソレノイド３５の代わりに、図３（ｂ）に示すような、曲線を描いたソレノイド３６を用いても、穴２０の内部の磁力線４０を効率良く捕らえられる事は、言うまでもない。
【００１３】
図４（ａ）に本発明の第４の実施形態例として、３つのソレノイドをアンテナコイルに用いた電磁誘導型ワイヤレスＩＣタグの場合を示す。図４（ａ）において、１０は金属、２０は金属に開けた穴、３０５は電磁誘導型ワイヤレスＩＣタグ、３２はＩＣメモリ，制御回路，送受信回路等からなる回路部、３７は３つのソレノイドを用いたアンテナコイル、４０は穴内部の磁力線、５５，５６，５７はアンテナコイル３７を構成する各ソレノイドである。図４（ｂ）に示す６０，６１，６２はそれらソレノイド５５，５６，５７の断面の法線、６３は法線６０と法線６１の交点、６４は法線６２と法線６３の交点であり、ソレノイド５５とソレノイド５６は交点６３から各ソレノイド５５，５６へ向かう方向の磁界の時間変化に対して、ソレノイド５６とソレノイド５７は交点６４から各ソレノイド５６，５７へ向かう方向の磁界の時間変化に対して、それぞれ誘導電流が逆向きになるように接続されている。
【００１４】
本実施形態例においても、各ソレノイド５５，５６，５７は穴２０の内部の磁力線４０に沿って配置されているため、磁力線４０はソレノイド５５→交点６３→ソレノイド５６→交点６４→ソレノイド５７の順でソレノイド５５，５６，５７を貫くため、各ソレノイド５５，５６，５７で生じる誘導電流は同じ向きになり、大きな信号が取り出せる事になる。
【００１５】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、ワイヤレスＩＣタグのアンテナコイルに、８の字状のコイルや複数の平面上のコイルを用いる事で、厚さの薄いコイルにおいても、一つの平面を往復する磁力線を効率良く捕らえる事が出来る。あるいは、折れ曲がったソレノイドや複数のソレノイドを曲線上に配置する事で、曲線を描いた磁力線を、効率良く捕らえる事が出来る。また、複数のコイルで生じる誘導電流が互いに増幅するように、複数のコイルを電気的に接続する事で、小さな磁界の時間変化でも、大きな信号として受信する事が出来る。
【００１６】
したがって、金属に開けた穴の内部に於いても、金属に深い穴を開ける事無く、穴に設置したＩＣタグと通信が可能となる電磁誘導型ワイヤレスＩＣタグが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態例を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態例を示す断面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態例を示す断面図である。
【図４】本発明の第４の実施形態例を示す断面図である。
【図５】従来の電磁誘導型ワイヤレスＩＣタグシステムでの、磁力線とアンテナコイルの関係を示す説明図である。
【図６】従来の金属板に開けた穴の中にワイヤレスＩＣタグを設置した場合の穴の内部での磁界強度の深さ依存性を示す特性図である。
【図７】従来の電磁誘導型ワイヤレスＩＣタグを金属に開けた穴の内部に設置した例を示す断面図である。
【符号の説明】
１，１０…金属、２，２０…金属に開けた穴、３，３０１，３０２，３０３，３０４，３０５…電磁誘導型ワイヤレスＩＣタグ、４，４０…磁力線、３１…８の字型アンテナコイル、３２…ＩＣメモリ，制御回路，送受信回路等からなる回路部、３３…同一平面内にある２つのコイルを用いたアンテナコイル、３４…お互いに傾いた平面上の２つのコイルを用いたアンテナコイル、３５…途中で折れ曲がったソレノイド、３６…曲線を描いたソレノイド、３７…３つのソレノイドを用いたアンテナコイル、５１〜５４…アンテナコイルを構成するコイル、５５〜５７…ソレノイド、６０〜６２…ソレノイド断面の法線、６３，６４…法線の交点。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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