(57)【要約】【課題】複数枚のＲＦＩＤカードを同じ向きで重ねても使用できるようにすること。【解決手段】一台のリーダ・ライタ２０と、複数枚のＲＦＩＤカード３０、３０、…とを備えたＲＦＩＤシステム１０において、すべてのカード３０、３０、…を同じ向きに揃えて重ねたときに、カードの厚み方向Ｔから見て各カードのアンテナ３３、３３、…の向きが互いに重なり合わないような位置に配置する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣチップとアンテナが内蔵されたＲＦＩＤカードを複数枚備え、外部のリーダ・ライタから放射された電波により上記各ＲＦＩＤカードに対して非接触でデータの送受信を行うＲＦＩＤシステムにおいて、上記複数枚のＲＦＩＤカードを同じ向きに揃えて重ねたときに、カードの厚み方向から見て各カードのアンテナの向きが互いに重なり合わないように配置してあることを特徴とするＲＦＩＤシステム。
【請求項２】
上記ＲＦＩＤカードのアンテナはＩＣチップを中心に同一直線上に延びる一対の直線状エレメントからなるダイポールアンテナであり、各カードのダイポールアンテナの向きがＩＣチップを基点として互いに異なる角度で回転させてずらしてあることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤシステム。
【請求項３】
上記ＲＦＩＤカードのアンテナはＩＣチップを中心に同一直線上に延びる一対の直線状エレメントからなるダイポールアンテナであり、各カードのダイポールアンテナの向きが一方側の直線状エレメントの端部を基点として互いに異なる角度で回転させてずらしてあることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤシステム。
【請求項４】
上記ＲＦＩＤカードのアンテナはＩＣチップの両端にループ状エレメントが接続されたコイルアンテナであり、各カードのコイルアンテナがカード平面上で縦、横、斜めのいずれかの方向へ互いにずらして配置してあることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部のリーダ・ライタから放射された電波によりＲＦＩＤカードに対して非接触でデータの送受信を行うＲＦＩＤシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば交通、金融、あるいは流通業界において、図６に示すようなＲＦＩＤカード１とリーダ・ライタ４を用いて各種のデータ通信を行うデータキャリアシステム、いわゆるＲＦＩＤシステムが多用されている。
【０００３】
ＲＦＩＤカード１にはＩＣチップ２とアンテナ３からなるＲＦＩＤタグが内蔵されており、リーダ・ライタ４はコントローラとアンテナを備えている。このシステムでは、リーダ・ライタ４のコントローラで制御された電波をそのアンテナから送信し、送信された電波をＲＦＩＤカード１のアンテナ３で受信することで、リーダ・ライタ４とＲＦＩＤカード１との間で非接触によるデータの送受信が行われる。
【０００４】
上記のようなＲＦＩＤシステムにおいて、ＲＦＩＤカード１に内蔵されるＩＣチップ２とアンテナ３からなるＲＦＩＤタグは、一般にカードごとに異なる仕様ではなく、所定サイズで設計されて所定位置に配置されている。そのため、図６（ｂ）に示すように、複数枚のＲＦＩＤカード１、１、…を同じ向きで重ね合わせて使用した場合、リーダ・ライタ４において読み取り不良が発生することがある。
【０００５】
すなわち、ＲＦＩＤカード１、１、…間においてそれぞれのアンテナ３、３、…が近接して重なり合うことにより、通信可能領域がほぼ同じになり、アンテナ間で互いに電波干渉が起こる。これにより、データの読み取りができないか、又はその読み取り率が非常に低くなるという事態が生じてしまう。その原因は、例えばリーダ・ライタ４のアンテナからカードＸに対して電波を放射した場合、放射された電波が、カードＸのアンテナ３ｘに重なったカードＹやＺのアンテナ３ｙや３ｚに遮られて減衰してしまい、カードＸのアンテナ３ｘで捕捉できなくなるためであると考えられる。
【０００６】
このように、従来のＲＦＩＤシステムにあっては、同種類のＲＦＩＤカード１、１、…を同じ向きに複数枚重ねて使用することができないという問題があった。特に、カードの厚みが数ミリ程度以下と薄く、アンテナ３、３間の距離が短いと上記のような電波干渉は顕著となる。
【０００７】
なお、下記の特許文献１には、カードの両面にアンテナを備え、表面側のアンテナと裏面側のアンテナの配置をずらした構成が開示されているが、このカード状アンテナにおいては、カードごとにアンテナの位置を変えるわけではなく、同種類のカードを重ね合わせた場合にはアンテナどうしの位置が重なってしまうので、上記の問題を解決することはできない。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１９５９２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述した従来の問題を解決するためになされたものであり、複数枚のＲＦＩＤカードを同じ向きに揃えて重ねて使用しても、リーダ・ライタから各カードに対して確実にデータの送受信を行うことができるＲＦＩＤシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明は、ＩＣチップとアンテナが内蔵されたＲＦＩＤカードを複数枚備え、外部のリーダ・ライタから放射された電波により上記各ＲＦＩＤカードに対して非接触でデータの送受信を行うＲＦＩＤシステムにおいて、上記複数枚のＲＦＩＤカードを同じ向きに揃えて重ねたときに、カードの厚み方向から見て各カードのアンテナの向きが互いに重なり合わないように配置してあることを特徴とする。
【００１１】
本発明において、複数のＲＦＩＤカードごとにアンテナの向きが重なり合わないようにするための具体的な構成としては各種考えられるが、例えば、各カードのアンテナとしてＩＣチップを中心に同一直線上に延びる一対の直線状エレメントからなるダイポールアンテナで構成し、各カードのダイポールアンテナの向きについてＩＣチップを基点として互いに異なる角度で回転させてずらす構成や、一方側の直線状エレメントの端部を基点として互いに異なる角度で回転させてずらす構成を採用することができる。
【００１２】
また、アンテナの形状はダイポールアンテナに限らず、ループ状エレメントからなるコイルアンテナであってもよく、各カードのコイルアンテナをカード平面上の縦、横、斜めのいずれかの方向へ互いにずらして配置する構成を採用することもできる。
【発明の効果】
【００１３】
上述した構成から明らかなように、本発明によれば、複数枚のＲＦＩＤカードを同じ向きに揃えて重ねて使用した場合であっても、各カードのアンテナが互いに重なり合うことがなく、アンテナどうしが相互に電波干渉しなくなるため、リーダ・ライタから各カードに対して確実にデータの送受信を行うことができるという効果が得られる。特に、カードの厚みが数ミリ程度以下と薄く、アンテナ間の距離が近接している場合には電波干渉が起こりやすいので有効であり、例えば同種類のカードをまとめて管理する場合でもデータの読み取りや書き込みが可能になるので利便性が高い。
【００１４】
また、ＲＦＩＤカードのアンテナをカードの平面上で所定角度ずつ回転させてずらして配置することにより、３６０度の範囲内で読み取り及び書き込みが可能になるため、一度に通信可能なカードの枚数を大幅に増やすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明に係るＲＦＩＤシステムにおいて使用されるＲＦＩＤカードの構成を示す平面図、図２は同カードの構成を示す断面図、図３は同カードの使用時の状態を示す説明図、図４は同カードの他の構成例を示す平面図である。
【００１７】
図１〜４に示すように、このＲＦＩＤシステム１０は、少なくとも一台のリーダ・ライタ２０と複数枚のＲＦＩＤカード３０、３０、…を備えて構成されている。本実施形態のＲＦＩＤカード３０は、所要形状に成形された基材３１の上にＩＣチップ３２と小型のアンテナ３３が実装されたＲＦＩＤタグ３４を有し、そのＲＦＩＤタグ３４の外周を合成樹脂からなる外装パッケージ３５で被覆して所定厚みに成形したものである（図２参照）。
【００１８】
また、同カード３０のデータ通信方式は、周波数がＵＨＦ（９５６ＭＨｚ）〜マイクロ波（２．４５ＧＨｚ）帯域の電波を利用する電波方式を採用している。つまり、図３に示すように、このＲＦＩＤカード３０を使用したＲＦＩＤシステム１０は、外部のリーダ・ライタ２０のコントローラで制御された所定周波数の電波をリーダ・ライタ２０に内蔵されたアンテナから送信し、その送信された電波をＲＦＩＤカード３０のアンテナ３３で受信することにより、リーダ・ライタ２０と複数枚のＲＦＩＤカード３０、３０、…との間で各種データの送受信が非接触で行われる。
【００１９】
ここで、まずはＲＦＩＤカードの構成を詳しく説明する。
【００２０】
基材３１は、絶縁性の材料で構成されており、例えば上質紙、コート紙、あるいは合成紙等の各種紙類を使用することができる。
【００２１】
ＩＣチップ３２は、図３に示すリーダ・ライタ２０との間で行われるデータ通信を制御する通信回路と、通信したデータを読み書き可能に格納するメモリとを備えたＣＭＯＳチップである。また、メモリにＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリを用いることにより、バッテリレスタイプのデータキャリアとして利用できる。
【００２２】
アンテナ３３は、ＩＣチップ３２に電気的に接続される導電性の皮膜からなり、例えば銀ペースト、黒鉛、あるいはカーボン等を含有した導電性インキを使用し、そのインキを基材３１の上にパターン印刷することにより、アンテナ３３を構成するエレメントが形成される。なお、エレメントの形状は各種考えられるが、後述する直線状エレメントが好適である。
【００２３】
外装パッケージ３５は、耐熱性及び耐水性に優れた合成樹脂で構成されている。具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、あるいはポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の合成樹脂を切削法で成膜してフィルム状にし、それをＲＦＩＤタグ３４の表裏面から重ね合わせて熱圧着することにより、ＲＦＩＤタグ３４の外周が被覆される。なお、上記の合成樹脂を加熱溶融させ、型内で加圧してＲＦＩＤタグ３４の外周を樹脂モールドしてもよい。
【００２４】
本実施形態のＲＦＩＤシステム１０では、カードＡ、Ｂ、Ｃの３枚のＲＦＩＤカード３０を備えており、すべてのカードを同じ向きに揃えて重ねた状態で使用しても、各カード３０、３０、…とリーダ・ライタ２０との間の通信状態に影響を与えることなく、確実にデータの送受信を行うことができるようにした。そのための構成として、３枚のカードＡ〜Ｃを同じ向きで重ねたとき、カードの厚み方向Ｔから見て各カードのアンテナ３３、３３、…の向きが互いに重なり合わないような位置に配置してある。つまり、カードごとにそのアンテナエレメントの向きが異なっているのが特徴である。
【００２５】
図１（ａ）に示すように、カードＡにおいて、アンテナ３３ａのパターン形状はダイポールアンテナ形状であり、ＩＣチップ３２を中心にして同一直線上に延びる一対の直線状エレメント３３−１、３３−２を有している。このカードＡのアンテナ３３ａは、ＲＦＩＤタグの幅方向Ｗに対して平行になるように配置してある。
【００２６】
なお、一対の直線状エレメント３３−１、３３−２を合わせたダイポールアンテナの全長Ｌは半波長（λ／２）、つまり、利用する電波の周波数がＵＨＦ（９５６ＭＨｚ）であれば約１５７ｍｍ前後、マイクロ波（２．４５ＧＨｚ）であれば、約６２ｍｍ前後に設定される。
【００２７】
一方、図１（ｂ）に示すように、カードＢのアンテナ３３ｂのパターン形状は一対の直線状エレメント３３−１、３３−２を有するダイポールアンテナ形状であり、アンテナの全長ＬについてはカードＡと同じであるが、その向きがカードＡのアンテナ３３ａに対してずれた位置に配置されている。つまり、カードＢの直線状エレメント３３−１、３３−２はＲＦＩＤタグの幅方向Ｗに対して平行にはなっておらず、カードＡのアンテナ３３ａの位置（図中破線で示す）に対し、ＩＣチップ３２を基点として右方向に所定角度α（本実施形態では３０度）で回転させて傾いた状態で配置されている。この回転角度は、リーダ・ライタ２０による読み取り及び書き込みが可能となる範囲内であればよい。
【００２８】
さらに、図１（ｃ）に示すように、カードＣにおいても、アンテナ３３ｃのパターン形状はダイポールアンテナ形状であり、その全長ＬはカードＡ及びＢと同じであるが、その向きがカードＡ、Ｂのアンテナ３３ａ、３３ｂのいずれに対してもずれた位置に配置されている。つまり、カードＣの直線状エレメント３３−１、３３−２もＲＦＩＤタグの幅方向Ｗに対して平行ではなく、カードＡのアンテナ３３ａの位置（図中破線で示す）に対し、ＩＣチップ３２を基点として右方向に所定角度β（本実施形態では６０度）で回転させて傾いた状態で配置されている。
【００２９】
以上が本実施形態におけるＲＦＩＤカードの構成であるが、次にこのカードを使用したＲＦＩＤシステムの作用を説明する。
【００３０】
図３に示すように、カードＡ、Ｂ、及びＣについて、すべてのカードの表裏と向きが同じになるように揃えて重ね合わせたとき、カードの厚み方向Ｔから見ると、カードＡのアンテナ３３ａに対し、カードＢのアンテナ３３ｂとカードＣのアンテナ３３ｃはそれぞれ重なり合っていない。すなわち、カードＡ、Ｂ、及びＣの向きが同じでも、アンテナ３３ａ、３３ｂ、３３ｃどうしは互いにずれた配置関係になることが分かる。
【００３１】
そのため、すべてのカードＡ〜Ｃを重ね合わせた状態でリーダ・ライタ２０を通過させた場合でも、各カードのアンテナは重ならず、互いの通信可能領域が重複しないので、通信効率を低下させる要因であったアンテナどうしの電波干渉が避けられる。これは、リーダ・ライタ２０のアンテナからカードＡに対して電波を放射した場合、その放射された電波が、リーダ・ライタ２０のアンテナに近いカードＢのアンテナ３３ｂやカードＣのアンテナ３３ｃで遮られて減衰してしまうことがなく、カードＡのアンテナ３３ａへ確実に到達するためである。
【００３２】
よって、リーダ・ライタ２０のアンテナから送信される電波をカードＡ、Ｂ、Ｃのアンテナ３３ａ、３３ｂ、３３ｃがそれぞれ受信することが可能になるので、リーダ・ライタ２０からカードＡ〜Ｃのいずれのカードに対しても確実にデータの送受信を行うことができる。特に、カードの厚みが数ミリ程度以下と薄く、アンテナ間の距離が短いような場合には電波干渉が起こりやすいので、本発明を利用すると有効である。
【００３３】
また、ＲＦＩＤカード３０のアンテナ３３をカードの平面上で所定角度ずつ回転させてずらして配置することにより、３６０度の範囲内で読み取り及び書き込みが可能になるため、一度に通信可能なカードの枚数を大幅に増やすことができる。
【００３４】
なお、カードの厚み方向Ｔから見て各カードのアンテナ３３、３３、…が互いに重なり合わないように配置する構成として、本実施形態ではＩＣチップ３２を基点として異なる角度で回転させてずらす構成を採用したが、これに替えて、図４に示すような構成を採用してもよい。同図に示す構成は、アンテナ３３のパターン形状をダイポールアンテナ形状としたままで、アンテナ３３の端部を基点としてカードごとに異なる角度で回転させてずらす構成である。
【００３５】
図４（ａ）に示すように、カードＤのアンテナ３３ｄは、図１に示したカードＡのアンテナ３３ａの位置（図中破線で示す）に対し、一方側の直線状エレメント３３−１の端部を基点として、図中左方向に所定角度α（本実施形態では３０度）で回転させて傾いた状態で配置されている。
【００３６】
また、図４（ｂ）に示すように、カードＥのアンテナ３３ｅは、同カードＡのアンテナ３３ａの位置（図中破線で示す）に対し、一方側の直線状エレメント３３−１の端部を基点として、図中右方向に所定角度β（本実施形態では３０度）で回転させて傾いた状態で配置されている。
【００３７】
このような構成であっても、図４（ｃ）に示すように、各カードの表裏と向きが同じになるように揃えて重ね合わせたとき、カードの厚み方向Ｔから見ると、カードＡのアンテナ３３ａに対してカードＤのアンテナ３３ｄとカードＥのアンテナ３３ｅはそれぞれ重なり合わず、互いにずれた位置関係になる。よって、各カード間におけるアンテナどうしの電波干渉が回避され、リーダ・ライタ２０からカードＡ、Ｄ、Ｅのいずれのカードに対しても確実にデータの送受信を行うことができる。
【００３８】
上述した実施形態では、ＲＦＩＤカード３０のアンテナ形状としてダイポールアンテナを適用した例について説明したが、替わりに、図５に示すようなコイルアンテナを適用することも可能である。
【００３９】
すなわち、図５（ａ）に示すカードＦでは、アンテナ３３ｆはＩＣチップ３２の両端に接続されるループ状エレメント３３−３を有しており、このループ状エレメント３３−３からなるコイルアンテナがカード平面上の略中央に配置してある。
【００４０】
それに対し、図５（ｂ）に示すカードＧにおいて、アンテナ３３ｇはコイルアンテナであり、コイルのサイズや巻数は同じであるが、その位置がカードＦのアンテナ３３ｆに対してずれた位置にある。つまり、カードＧのアンテナ３３ｇの位置は、カードＦのアンテナ３３ｆの位置（図中破線で示す）を基準にしてカード平面上で右斜め上方向へ向かって所定距離を平行移動させて配置してある。
【００４１】
さらに、図５（ｃ）に示すカードＨでは、アンテナ３３ｈもサイズや巻数が等しいコイルアンテナであるが、その位置をカードＦ、Ｇのアンテナ３３ｆ、３３ｇのいずれに対してもずれた位置にある。つまり、カードｈのアンテナ３３ｈの位置は、カードＦのアンテナ３３ｆの位置（図中破線で示す）を基準にしてカード平面上で反対の左斜め下方向へ向かって所定距離を平行移動させて配置してある。
【００４２】
これにより、図５（ｄ）に示すように、カードＦ、Ｇ、Ｈの３枚のカードを同じ向きに揃えて重ね合わせた場合、カードの厚み方向Ｔから見てアンテナ３３ｆ、３３ｇ、３３ｈの位置（それぞれを図中実線、一点鎖線、二点鎖線で示す）が互いに重なり合わずにずれた位置関係になる。したがって、すべてのカードＦ〜Ｈを重ね合わせて使用しても、アンテナどうしの電波干渉が避けられ、リーダ・ライタ２０からカードＦ〜Ｈのいずれのカードに対しても確実にデータの送受信を行うことができる。
【００４３】
なお、コイルアンテナのずらし方については、この例に限らず、アンテナどうしが互いに重なり合わなければ、カード平面上で縦、横、斜めのいずれの方向にずらしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係るＲＦＩＤシステムにおいて使用されるＲＦＩＤカードの構成を示す平面図。
【図２】同カードの（ii）−（ii）線断面図。
【図３】同カードの使用時の状態を示す説明図。
【図４】同カードの他の構成例を示す平面図。
【図５】同カードのさらに他の構成例を示す平面図、及び使用時の状態を示す説明図。
【図６】従来のＲＦＩＤカードの使用時における不具合を示す説明図。
【符号の説明】
【００４５】
１０  ＲＦＩＤシステム
２０  リーダ・ライタ
３０  ＲＦＩＤカード
３１  基材
３２  ＩＣチップ
３３  アンテナ
３３−１、３３−２  直線状エレメント
３３−３  ループ状エレメント
３４  ＲＦＩＤタグ
３５  外装パッケージ
Ｌ  アンテナの全長
Ｔ  カードの厚み方向
Ｗ  ＲＦＩＤタグの幅方向
【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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