(57)【要約】【課題】複数の規格に対応することができるタグ及び該タグと交信するリーダ／ライタ並びに該タグを備えたＲＦＩＤシステムの提供。【解決手段】１つのタグ２内に複数のアンテナを配置し、それぞれのアンテナに異なる規格で動作するＩＣを接続したものであり、複数のアンテナを、大きな渦巻き状のアンテナの内側に小さいアンテナを配置したり、２つの渦巻き状のアンテナを並設したり、２つの渦巻き状アンテナを軟磁性材と導電材とを含むシールを介して対向させたり、渦巻き状のアンテナと平板状の磁芯に導線を巻回したアンテナとを組み合わせたり、平板状の磁芯に互いに直交するように導線を巻回したり、平板状の磁芯を２つ設け、各々に導線を巻回したアンテナを並設又は重ね合わせることにより、２つのアンテナの相互干渉を抑制し、近接型と近傍型等の異なる形態で使用できるＲＦＩＤシステムを構築できる。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触でリーダ又はリーダ／ライタとデータの交信を行うタグであって、
１つの前記タグ内に、複数のアンテナと、該複数のアンテナに接続される、異なる規格に準拠した複数のＩＣとを備えることを特徴とするタグ。
【請求項２】
非接触でリーダ又はリーダ／ライタとデータの交信を行うタグであって、
１つの前記タグ内に、渦巻き状の導線からなる２つのアンテナが同一平面状に配置され、前記２つのアンテナの各々には、異なる規格に準拠したＩＣが接続されていることを特徴とするタグ。
【請求項３】
前記２つのアンテナの内の一方のアンテナが、他方のアンテナの内側に配置されていることを特徴とする請求項２記載のタグ。
【請求項４】
前記２つのアンテナが、所定の間隔をあけて並べて配置されていることを特徴とする請求項２記載のタグ。
【請求項５】
非接触でリーダ又はリーダ／ライタとデータの通信を行うタグであって、
１つの前記タグ内に、渦巻き状の導線からなる２つのアンテナを備え、各々の前記アンテナは、導電材を軟磁性材で挟み込んだ３層構造の分離層を介して対向するように配置され、前記２つのアンテナの各々には、異なる規格に準拠したＩＣが接続されていることを特徴とするタグ。
【請求項６】
前記２つのアンテナは、アンテナ面に直交する方向から見て、該２つのアンテナの一部が相重なるように前記アンテナ面方向にずらして配置され、少なくとも前記相重なる領域に前記分離層が配設されていることを特徴とする請求項５記載のタグ。
【請求項７】
前記アンテナ面に直交する方向から見て、前記２つのアンテナに囲まれた領域の略中央部に、前記導電材が配設されていない孔が形成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載のタグ。
【請求項８】
前記導電材は、アルミの板又は箔、或いは、銅の板又は箔からなることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一に記載のタグ。
【請求項９】
前記導電材の厚さが、略５μｍ〜３００μｍ、好ましくは略８μｍ〜２０μｍに設定されていることを特徴とする請求項８記載のタグ。
【請求項１０】
非接触でリーダ又はリーダ／ライタとデータの通信を行うタグであって、
１つの前記タグ内に、渦巻き状の導線からなる２つのアンテナを備え、前記２つのアンテナは、アンテナ面に直交する方向から見て、該２つのアンテナの一部が相重なるように前記アンテナ面方向にずらして配置され、少なくとも前記相重なる領域に平板状の軟磁性材が配設され、前記２つのアンテナの各々には、異なる規格に準拠したＩＣが接続されていることを特徴とするタグ。
【請求項１１】
非接触でリーダ又はリーダ／ライタとデータの通信を行うタグであって、
１つの前記タグ内に、渦巻き状の導線からなる第１のアンテナと、平板状の軟磁性材からなる磁芯に導線を巻回した第２のアンテナとを備え、前記２つのアンテナの各々には、異なる規格に準拠したＩＣが接続されていることを特徴とするタグ。
【請求項１２】
前記第２のアンテナは、前記第１のアンテナの内側、かつ、前記平板状の磁芯の平面が前記第１のアンテナのアンテナ面に略平行になるように配置されていることを特徴とする請求項１１記載のタグ。
【請求項１３】
非接触でリーダ又はリーダ／ライタとデータの通信を行うタグであって、
１つの前記タグ内に、平板状の軟磁性材からなる磁芯に異なる方向に導線を巻回した２つのアンテナを備え、前記２つのアンテナの各々には、異なる規格に準拠したＩＣが接続されていることを特徴とするタグ。
【請求項１４】
非接触でリーダ又はリーダ／ライタとデータの通信を行うタグであって、
１つの前記タグ内に、平板状の軟磁性材からなる２つの磁芯の各々に導線を巻回した２つのアンテナを備え、前記２つのアンテナの各々には、異なる規格に準拠したＩＣが接続されていることを特徴とするタグ。
【請求項１５】
前記２つのアンテナは、各々のアンテナ軸が略平行又は略直交するように前記導線が巻回されていることを特徴とする請求項１４記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項１６】
前記軟磁性材が、軟磁性フレークまたは軟磁性粉末とプラスチックまたはゴムの複合材であることを特徴とする請求項５乃至１５のいずれか一に記載のタグ。
【請求項１７】
前記ＩＣは、ＩＳＯ１５６９３に準拠したＩＣとＩＳＯ１４４４３に準拠したＩＣとを含むことを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか一に記載のタグ。
【請求項１８】
請求項１乃至１７のいずれか一に記載のタグと交信するリーダ又はリーダ／ライタであって、
前記異なる規格に準拠したＩＣの各々とデータの交信を可能とする複数の信号処理部を備えることを特徴とするリーダ又はリーダ／ライタ。
【請求項１９】
請求項１乃至１７のいずれか一に記載のタグと、リーダ又はリーダ／ライタとを備えるＲＦＩＤシステムであって、
１つの前記タグ内に形成された複数のアンテナ及び異なる規格に準拠した複数のＩＣの各々により構成される複数の通信部を用い、作動距離又はデータの通信速度の異なる複数の形態でデータの交信を行うことを特徴とするＲＦＩＤシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、実装されたＩＣチップに対して非接触でデータの読み書きを行うことを特徴とするＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）システムに関し、特に、ＩＳＯ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｓｔａｎｄａｒｄ）／ＩＥＣ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）の規定に準拠した複数の規格に対応することができるタグ及び該タグと交信するリーダ又はリーダ／ライタ並びに該タグを備えたＲＦＩＤシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＣチップを備えたタグとリーダ／ライタ（又はリーダ）との間でデータの交信を行うＲＦＩＤシステムが普及している。このＲＦＩＤシステムは、タグ及びリーダ／ライタの各々に備えたアンテナを用いてデータの交信を行うため、タグをリーダ／ライタから数ｃｍ乃至数十ｃｍ離しても通信可能であり、また、汚れや静電気等に強いという長所から、工場の生産管理、物流の管理、入退室管理等の様々な分野に利用されるようになってきている。
【０００３】
このＲＦＩＤシステムで用いられるタグは、アンテナコイルとコンデンサとからなる共振回路と情報を記憶するＩＣとを備えており、ＲＦＩＤシステムに求められる性能（例えば、作動距離やデータの通信速度等）に応じてタグやリーダ／ライタが設計される。
【０００４】
具体的には、ＲＦＩＤシステムを機能で分類すると、ＩＤ認識用入退室・物の管理に用いられる近傍型（ＩＳＯ１５６９３）や、認証・精算用、電子乗車券用に用いられる近接型（ＩＳＯ１４４４３）等があり、近接型では通信速度は速い（１０６ｋｂｐｓ）が作動距離は短く（１０ｃｍ程度）、一方、近傍型では、通信速度（６．６７ｋｂｐｓ）は近接型に比べて遅いがタグの送信能力を上げて長距離通信（５０ｃｍ〜７０ｃｍ）を可能としており、各々の規格に合わせてタグのアンテナコイルの形状や使用するＩＣ、リーダ／ライタの信号処理回路等が設計されている（例えば特開平１４−１８３６８８号公報等）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１４−１８３６８８号公報（第２頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このようにＲＦＩＤシステムでは利用形態に合わせて作動距離や通信速度が規定されているため、近接型（又は近傍型）の規格で製造したタグを近傍型（又は近接型）として使用することはできず、複数の形態でＲＦＩＤシステムを利用する場合は、各々の規格に対応できるように製造されたタグ及びリーダ／ライタのセットを複数用意しなければならない。
【０００７】
このＲＦＩＤシステムは非接触でデータの交信が可能であることから、近年、様々な用途に利用されるようになってきており、今後も用途が拡大することが予想されるが、複数の用途にＲＦＩＤシステムを適用する場合、利用者は用途の数だけタグを用意しなければならならず不便であり、また、製造者にとっても用途毎にタグやリーダ／ライタを作らなければならず、効率的ではない。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、複数の規格に対応することができるタグ及び該タグと交信するリーダ／ライタ並びに該タグを備えたＲＦＩＤシステムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
ＩＳＯ１５６９３とＩＳＯ１４４４３は通信の方式が異なるため基本的には混信しない。しかし一つのタグに複数の共振回路であるアンテナを配置すれば２つの共振回路が近接するため相互に干渉し作動距離が短くなる。この相互の干渉は共振周波数の変化とＱ値の著しい低下である。共振周波数の変化は干渉した状態で所定の周波数となるようコンデンサの容量を変える等の対応は不可能ではないが、対応自体がまた干渉の程度を変化させるため実施は極めて困難であり、Ｑ値の著しい低下の防止はできない。この発明はコイルの相互の干渉を許容可能な範囲に納める下記の方法を提案している。
【００１０】
本発明のタグは、非接触でリーダ又はリーダ／ライタとデータの交信を行うタグであって、１つの前記タグ内に、複数のアンテナと、該複数のアンテナに接続される、異なる規格に準拠した複数のＩＣとを備えるものである。
【００１１】
また、本発明のタグは、非接触でリーダ又はリーダ／ライタとデータの交信を行うタグであって、１つの前記タグ内に、渦巻き状の導線からなる２つのアンテナが同一平面状に配置され、前記２つのアンテナの各々には、異なる規格に準拠したＩＣが接続されているものであり、前記２つのアンテナの内の一方のアンテナが、他方のアンテナの内側に配置されている構成、又は、前記２つのアンテナが、所定の間隔をあけて並べて配置されている構成とすることができる。
【００１２】
また、本発明のタグは、非接触でリーダ又はリーダ／ライタとデータの通信を行うタグであって、１つの前記タグ内に、渦巻き状の導線からなる２つのアンテナを備え、各々の前記アンテナは、導電材を軟磁性材で挟み込んだ３層構造の分離層を介して対向するように配置され、前記２つのアンテナの各々には、異なる規格に準拠したＩＣが接続されているものであり、前記２つのアンテナは、アンテナ面に直交する方向から見て、該２つのアンテナの一部が相重なるように前記アンテナ面方向にずらして配置され、少なくとも前記相重なる領域に前記分離層又は平板状の軟磁性材が配設されている構成、又は、前記アンテナ面に直交する方向から見て、前記２つのアンテナに囲まれた領域の略中央部に、前記導電材が配設されていない孔が形成されている構成とすることができる。
【００１３】
本発明においては、前記導電材は、アルミの板又は箔、或いは、銅の板又は箔からなり、前記導電材の厚さが、略５μｍ〜３００μｍ、好ましくは略８μｍ〜２０μｍに設定されている構成とすることもできる。
【００１４】
また、本発明のタグは、非接触でリーダ又はリーダ／ライタとデータの通信を行うタグであって、１つの前記タグ内に、渦巻き状の導線からなる第１のアンテナと、平板状の軟磁性材からなる磁芯に導線を巻回した第２のアンテナとを備え、前記２つのアンテナの各々には、異なる規格に準拠したＩＣが接続されているものであり、前記第２のアンテナは、前記第１のアンテナの内側、かつ、前記平板状の磁芯の平面が前記第１のアンテナのアンテナ面に略平行になるように配置されている構成とすることができる。
【００１５】
また、本発明のタグは、非接触でリーダ又はリーダ／ライタとデータの通信を行うタグであって、１つの前記タグ内に、平板状の軟磁性材からなる磁芯に異なる方向に導線を巻回した２つのアンテナを備え、前記２つのアンテナの各々には、異なる規格に準拠したＩＣが接続されているものである。
【００１６】
また、本発明のタグは、非接触でリーダ又はリーダ／ライタとデータの通信を行うタグであって、１つの前記タグ内に、平板状の軟磁性材からなる２つの磁芯の各々に導線を巻回した２つのアンテナを備え、前記２つのアンテナの各々には、異なる規格に準拠したＩＣが接続されているものであり、前記２つのアンテナは、各々のアンテナ軸が略平行又は略直交するように前記導線が巻回されていることが好ましい。
【００１７】
本発明においては、前記軟磁性材を、軟磁性フレークまたは軟磁性粉末とプラスチックまたはゴムの複合材とすることが好ましく、前記ＩＣは、ＩＳＯ１５６９３に準拠したＩＣとＩＳＯ１４４４３に準拠したＩＣとを含むことが好ましい。
【００１８】
また、本発明のリーダ又はリーダ／ライタは、上記記載のタグと交信するリーダ又はリーダ／ライタであって、前記異なる規格に準拠したＩＣの各々とデータの交信を可能とする複数の信号処理部を備えるものである。
【００１９】
また、本発明のＲＦＩＤシステムは、上記記載のタグと、リーダ又はリーダ／ライタとを備えるＲＦＩＤシステムであって、１つの前記タグ内に形成された複数のアンテナ及び異なる規格に準拠した複数のＩＣの各々により構成される複数の通信部を用い、作動距離又はデータの通信速度の異なる複数の形態でデータの交信を行うものである。
【００２０】
このように、本発明では、１つのタグの中に、複数の規格（例えば、ＩＳＯ１５６９３とＩＳＯ１４４４３の規定に準拠した規格）の各々に対応するように設計されたアンテナ及びＩＣの組を複数備え、各々のアンテナが相互干渉を抑制できるように配置されているため、１つのタグを複数の形態で利用することが可能となる。
【００２１】
また、リーダ／ライタに、複数の規格で動作するタグとデータの交信が可能な複数の信号処理部を設けることにより、１つのリーダ／ライタで複数のＲＦＩＤシステムを構築することができ、システムの汎用性、柔軟性を高めることができる。また、各々異なる形態で動作するリーダ／ライタが設置されている環境であっても、１つのタグを用いて複数のリーダ／ライタとデータ交信ができるため、各々の形態に適したタグを複数保持する必要がなくなり、利用者の利便性を高めることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明に係るＲＦＩＤタグは、その好ましい一実施の形態において、１つのタグ内に複数のアンテナを配置し、それぞれのアンテナにＩＳＯ１５６９３準拠のＩＣやＩＳＯ１４４４３準拠のＩＣ等の異なる規格に準拠したＩＣを接続したものであり、複数のアンテナを、大きな渦巻き状のアンテナコイルの内側に小さい渦巻き状のアンテナコイルを配置した構造（図２）、２つの渦巻き状のアンテナコイルを重ねることなく所定の間隔をあけて並設した構造（図３）、２つの渦巻き状アンテナコイルを軟磁性材と導電材と軟磁性材とからなるシールを介して対向させて重ね合わせた構造（図４）、２つの渦巻き状アンテナコイルの一部を軟磁性材又は導電材と軟磁性材よりなる上記シールを介してずらして重ね合わせた構造（図８）、渦巻き状のアンテナコイルと平板状の磁芯に導線を巻回したアンテナコイルとを組み合わせた構造（図９）、平板状の磁芯に互いに直交するように導線を巻回した構造（図１０）、平板状の磁芯を２つ設け、各々に導線を巻回したアンテナを互いのアンテナ軸が平行又は直交するように並設又は重ね合わせた構造（図１１乃至図１４）等とすることによって、２つのアンテナの相互干渉を抑制し、近接型と近傍型等の異なる形態で使用できるＲＦＩＤシステムを構築することができる。
【００２３】
【実施例】
上記した本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の実施例について説明する。
【００２４】
［実施例１］
まず、本発明の第１の実施例に係るタグ及びリーダ／ライタ並びにＲＦＩＤシステムについて、図１及び図２を参照して説明する。図１は、本発明のＲＦＩＤシステムの構成を模式的に示す図であり、図２は、第１の実施例に係るタグのアンテナコイルの構造を示す図である。
【００２５】
図１に示すように、本発明のＲＦＩＤシステム１は、リーダ／ライタ用アンテナ４を用いてデータの交信を行うリーダ／ライタ３（又はリーダ、以下、リーダ／ライタとして記述する。）と、カード型、ラベル型、シート型、スティック型等の様々な形状のタグ２とからなり、リーダ／ライタ３には、複数の形態（例えば、ＩＳＯ１５６９３に準拠した規格で動作する近接型とＩＳＯ１４４４３に準拠した規格で動作する近傍型等）で使用するために、送受信信号を変換するための通信回路や送受信信号をデコードするための演算処理回路等の信号処理回路を複数（図では第１信号処理部５ａ及び第２信号処理部５ｂの２組）備えている。なお、図では１つのリーダ／ライタに複数の信号処理部を設けているが、リーダ／ライタを形態毎に複数設ける構成としてもよい。
【００２６】
また、図２に示すように、本実施例のタグ２は、絶縁性のフィルム、基板等からなるベース板７上に２種類の渦巻き状のアンテナコイルと２種類のＩＣと（説明を簡略化するためにコンデンサ等の他の構成要素は省略する。以下の実施例も同様）を備えており、寸法の大きな渦巻き状の第１アンテナコイル８ａの内側に、寸法の小さな渦巻き状の第２アンテナコイル８ｂが配置されており、例えば、第１アンテナコイル８ａにはＩＳＯ１５６９３に準拠した第１ＩＣ９ａが接続されて第１通信部６ａを構成し、第２アンテナコイル８ｂにはＩＳＯ１４４４３に準拠した第２ＩＣ９ｂが接続されて第２通信部６ｂを構成し、１つのタグ２を用いて近傍型、近接型の２つの形態で動作可能としている。
【００２７】
なお、図では、渦巻き状の巻き線を２回巻回した構成としているが、アンテナコイルの構造は図の構成に限定されず、ベース板７上に各々の巻き線が交差しないように形成されていればよく、そのサイズ、形状、巻き数、線幅等はＲＦＩＤシステム１に要求される性能、規格等を勘案して適宜設定することができる。このアンテナコイルを形成する方法としては、表面が絶縁層に被覆された導電材をベース板７に貼り付けた構造や、絶縁フィルム等にアルミニウム箔や銅箔等の金属膜を形成し、エッチングや打ち抜き法等によって渦巻き状のアンテナコイルを形成する等、任意の手法を用いることができる。
【００２８】
上記構造のタグ２の性能を確認するために、第１のアンテナコイル８ａと第２のアンテナコイル８ｂの寸法（長さ及び幅）、巻数を変化させた場合の単独での作動距離と同時に動作させた場合の作動距離とを測定した。その結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
表１より、第１アンテナコイル８ａと第２アンテナコイル８ｂの寸法を同じにした場合（共に長さ７５ｍｍ、幅４５ｍｍ）、双方のアンテナが干渉して共に作動距離が極端に短くなっている。これに対して、第２アンテナコイル８ｂの寸法を小さくし、第１アンテナコイル８ａの内側に配置した場合は、単独で動作させた場合に比べて作動距離は小さいが、第１通信部６ａ（ＩＳＯ１５６９３）に関しては５５〜７０ｍｍ、第２通信部６ｂ（ＩＳＯ１４４４３）に関しては４〜８ｍｍの作動距離を確保することができ、１つのタグ２の中に複数のアンテナを共存させることが可能であることがわかる。
【００３１】
このように上記構造では、２つの共振回路の干渉は許容できる程度に止めることはできるが、ＩＳＯ１５６９３の作動距離を大きくするとＩＳＯ１４４４３の作動距離は短くなり、それぞれの最適条件でも作動距離は単独の場合に較べ短いという欠点はあるが、構造が簡単で製造が容易であり、２つのアンテナの領域を重ねることができるためタグ２を小さくできるという特徴がある。また、作動距離がもっとも長くなる方向が現在広く使用されている空芯コイルのタグと同じであるため、ＩＤカード等として使用する場合、使用者の習熟が容易である。
【００３２】
［実施例２］
次に、本発明の第２の実施例に係るＲＦＩＤタグについて、図３を参照して説明する。図３は、第２の実施例に係るタグのアンテナコイルの構造を示す図である。
【００３３】
第１の実施例では、第１アンテナコイル８ａの内側に第２アンテナコイル８ｂを設置したが、アンテナの相互干渉を抑制するため巻線は重ならない方が好ましい。そこで本実施例では、図３に示すように、ベース板７上に第１アンテナコイル８ａと第１ＩＣ９ａとを含む第１通信部６ａと、第２アンテナコイル８ｂと第２ＩＣ９ｂとを含む第２通信部６ｂとを所定の間隔（Ｗ）だけ離して並べて設置している。
【００３４】
なお、図では２つのアンテナコイルを略等しいサイズで対称となるように形成しているが、各々のアンテナコイルの構造は図の構成に限定されず、ベース板７上に各々の巻き線が交差しないように形成されていればよく、第１の実施例と同様に、そのサイズ、形状、巻き数、線幅、配置位置、製法等はＲＦＩＤシステムに要求される性能、規格等を勘案して適宜設定することができる。
【００３５】
上記構造のタグの性能を確認するために、長さ７５ｍｍ×幅４５ｍｍ、巻数２回の第１のアンテナコイル８ａと、長さ４５ｍｍ×幅２７ｍｍ、巻数４回の第２のアンテナコイル８ｂの巻き線が最も近づく部分の間隔（Ｗ）を変化させた場合の単独での作動距離と同時に動作させた場合の作動距離とを測定した。その結果を表２に示す。
【００３６】
【表２】
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【００３７】
表２より、第１アンテナコイル８ａと第２アンテナコイル８ｂの間隔が０ｍｍの場合は双方のアンテナが干渉して共に作動距離が極端に短くなっているが、間隔が増加するに従って作動距離が大きくなっていることがわかる。特に、間隔４０ｍｍでは単独で動作させる場合とほぼ同様の作動距離が得られており、第１の実施例よりもアンテナの相互干渉が抑制されていることが分かる。
【００３８】
この構造では、アンテナコイルを所定の間隔をあけて並べるためにアンテナの占有面積が大きくなり、タグ２の大きさが決まっている場合はアンテナコイルを小さくしなければならず、作動距離は多少小さくなるが、サイズの制限が厳しくない場合は良好な作動距離を得ることができ、また、既存のアンテナコイルの形状や構造を変更せずに使用できるため、タグ２のコストを低減できるという特徴がある。
【００３９】
［実施例３］
次に、本発明の第３の実施例に係るＲＦＩＤタグについて、図４乃至図７を参照して説明する。図４は、第３の実施例に係るタグのアンテナコイルの構造を示す図であり、図５は、本実施例の効果を説明するための図である。また、図６は、本実施例のタグに用いるシールの他の構造を示す図であり、図７は、本実施例で使用する軟磁性材の構造を模式的に示す図である。なお、本実施例は２つのアンテナコイルの干渉を抑制するために軟磁性材と導電材とを備えるシールを設けたことを特徴とするものである。
【００４０】
図４に示すように、本実施例のタグ２は、２枚のベース板７ａ、７ｂの各々に、第１アンテナコイル８ａと第１ＩＣ９ａとを含む第１通信部６ａと、第２アンテナコイル８ｂと第２ＩＣ９ｂとを含む第２通信部６ｂ（図示せず）とを設け、導電材１２を軟磁性材１１ａ及び１１ｂで挟み込んで形成したシール１０を介して２枚のベース板７ａ、７ｂを対向配置したものである。なお、本実施例においても各々のアンテナコイルの構造は図の構成に限定されず、そのサイズ、形状、巻き数、線幅、配置位置、製法等は任意に設定することができる。
【００４１】
ここで、シール１０を介在させることなく２枚のベース板７ａ、７ｂを対向するように配置した場合、図５（ｂ）に示すように第１アンテナコイル８ａの磁束１３ａと第２アンテナコイル８ｂの磁束１３ｂとが鎖交し干渉を起こしてしまうが、軟磁性材１１ａ／導電材１２／軟磁性材１１ｂからなるシール１０を介在させることにより、図５（ａ）に示すように、各々のアンテナコイルの磁束１３は軟磁性材１１ａまたは１１ｂ中を通り、その端面から略平行に抜けていくため、両アンテナコイルの磁束の鎖交を防止することができ、アンテナの相互干渉を抑制することができる。
【００４２】
ここでシール１０を介在させる構造の場合、アンテナコイルを重ね合わせることができるため、第２の実施例に比べてアンテナコイルの寸法を大きくすることができるが、一方、導電材１２がリーダ／ライタ３からの電波を遮蔽するために作動距離はやや小さくなる。その場合には、例えば、図６に示すように導電材１２の中央部（アンテナコイルの略中央部）に孔１４を設ける構造としたり、導電材１２の厚さを薄くする等の方法によりリーダ／ライタ３からの電波の遮蔽を緩和すれば作動距離を改善することができる。なお、軟磁性材１１ａ、１１ｂの中央部に孔を設けても作動距離は変わらない。このため軟磁性材１１ａ、１１ｂの節約のため中央部に孔を形成してもよく、また軟磁性材１１ａ、１１ｂと導電材１２とを積層した後、積層した材料を打ち抜き等の方法を用いて孔１４を設けても良い。
【００４３】
この導電材１２は３００μｍを超えると電波は全く通過しないため、導電材１２を回り込んだリーダ／ライタ３の電波のみがアンテナコイルに達することになるため作動距離は小さくなる。また、導電材１２がスパッタリング等により形成された極めて薄い膜（例えば０．１μｍ程度の膜）の場合はその抵抗の損失によりアンテナコイルの損失が増加する。上記の遮蔽効果と抵抗の損失及び材料の入手の容易さ等を勘案すると、導電材１２としては５μｍ〜３００μｍ、好ましくはアルミ箔として広範囲に使用されている８μｍ〜２０μｍ程度の厚さが適当である。
【００４４】
また、軟磁性材は、アモルファス合金、パーマロイ、電磁鋼、珪素鉄、センダスト合金、Ｆｅ−Ａｌ合金又は軟磁性フェライトの急冷凝固材、鋳造材、圧延材、鍛造材又は焼結材や、アモルファス箔又はアモルファス箔の積層材や、金属粉、カーボニル鉄粉、還元鉄粉、アトマイズ粉（純鉄、Ｓｉ、Ｃｒ、Ａｌ等を含む鉄、パーマロイ、Ｃｏ−Ｆｅ等）、アモルファス粉（Ｂ、Ｐ、Ｓｉ、Ｃｒ等を含む鉄、Ｃｏ、Ｎｉを水アトマイズして製造したもの）等の粒状の粉体若しくはフレークとプラスチック、ゴム等の有機物との複合材、又は上記粉体若しくはフレークを含む塗料の塗膜であっても良い。
【００４５】
上記複合材を製造する方法としては、射出成形、塗布、圧縮成形、圧延等を用いることができる。射出成形又は圧縮成形により形成された軟磁性材はフェライトにより形成されたものと比較して、強靭であるため薄くしても割れ難いという特徴がある。塗布の場合は、例えば、粒状粉体をアトラター、ボールミル、スタンプミル等で扁平化してフレークとした後、フレーク又は粒状粉体を含む塗料をフィルム上に塗布／乾燥を繰り返して形成することができ、その際、塗布中に磁場を印加することによりフレークを一定の方向に配向させることができ、特性を向上させることができる。
【００４６】
また、複合材におけるプラスチックとしては加工性の良い熱可塑性のプラスチックを用いたり、或いは耐熱性の良い熱硬化性のプラスチックを用いたりすることができ、また、絶縁性を有するアクリル、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリスチレン、エポキシ等の樹脂を用いることもできる。
【００４７】
上記各種材料、製法は、タグ２に求められる性能に応じて、適宜選択することができる。例えば、複合材の場合は、図７（ａ）に示すような構造となり、プラスチック、ゴム等の樹脂バインダー１６中に粉体、フレーク１５が分散され、その粉体若しくはフレーク１５が相互に絶縁されているため、軟磁性材全体としては導電性を有せず、高周波の電波を受けても渦電流損失を減少させることができ、本発明の構造に用いる材料として望ましい。また、アモルファス箔の積層材の場合は、図７（ｂ）に示すようにアモルファス箔１７と絶縁層１８とが交互に積層された構造となり、製造が容易であるがアモルファス箔１７での損失が大きいという問題がある。
【００４８】
上記構造のタグの性能を確認するために、導電材１２の厚さを変化させた場合及び孔１４を設けた場合の単独での作動距離と同時に動作させた場合の作動距離とを測定した。また、シール１０の効果を確認するためにシール１０無しのタグについても同様に測定した。その結果を表３に示す。なお、本実験では軟磁性材としてはフレークを含む複合材を使用し、圧延で厚さ０．５ｍｍに加工したものを用い、導電材１２にはアルミを用い、試料（Ａ）及び（Ｂ）は厚さ０．１ｍｍ、試料（Ｃ）は厚さ０．０１３ｍｍとした。また、試料（Ｂ）及び（Ｃ）に設ける孔１４の寸法は５５ｍｍ×２５ｍｍとした。
【００４９】
【表３】
2004213582.tif 000005
【００５０】
表３より、シール１０無しの試料では双方のアンテナとも作動距離は極端に短くなっているが、シール１０を介在させることにより作動距離が大幅に向上していることが分かる。また、導電材１２を全面に設けた試料（Ａ）に比べて、試料（Ａ）の導電材１２の略中心部に５５ｍｍ×２５ｍｍの孔１４を設けた試料（Ｂ）では動作距離が大きくなっており、更に、試料（Ｂ）の導電材１２の厚さを薄くした試料（Ｃ）では更に作動距離が大きくなっていることが分かる。
【００５１】
以上より、本実施例の構造では、タグ２が小さくても作動距離を比較的大きくすることができ、特に導電材１２に孔１４を設ければ作動距離は更に大きくすることができる。
【００５２】
［実施例４］
次に、本発明の第４の実施例に係るＲＦＩＤタグについて、図８を参照して説明する。図８は、第４の実施例に係るタグのアンテナコイルの構造を示す図である。
【００５３】
図８に示すように、本実施例のタグ２は、２枚のベース板７ａ、７ｂの各々に、第１アンテナコイル８ａと第１ＩＣ９ａとを含む第１通信部６ａと、第２アンテナコイル８ｂと第２ＩＣ９ｂとを含む第２通信部６ｂとを設け、各々のアンテナコイルをずらして配置し、かつ、アンテナコイルが重なる領域にのみ平板状の軟磁性材１１を配置したものである。なお、本実施例においても各々のアンテナコイルの構造は図の構成に限定されず、そのサイズ、形状、巻き数、線幅、配置位置、製法等は任意に設定することができる。また、第３の実施例と同等に、アンテナコイルが重なる領域に導電材１２を軟磁性材１１ａ及び１１ｂで挟み込んで形成したシール１０を配置する構成としてもよい。
【００５４】
上記構成では、磁束が鎖交する部分にのみ軟磁性材１１を設けているため、リーダ／ライタ３からの電波の遮蔽を抑制することができる。上記構造のタグの性能を確認するために、第１ベース板７ａに長さ４５ｍｍ×幅４５ｍｍ、巻数４回の第１アンテナコイル７ａを形成してＩＳＯ１５６９３に準拠した第１ＩＣ９ａを接続し、第２ベース板７ｂに長さ４５ｍｍ×幅４５ｍｍ、巻数３回の第２アンテナコイル７ｂを形成してＩＳＯ１４４４３に準拠した第２ＩＣ９ｂを接続し、各々のアンテナコイルをずらして対向させ、その間に１５ｍｍ×５０ｍｍの軟磁性材１１を配置した試料を作成し、その作動距離を測定した。その結果を表４に示す。なお、軟磁性材１１としてはＦｅ−Ｃｒ−Ｓｉ系のフレークとプラスチックからなる複合材を使用し、５０μｍのＰＥＴに厚さ１００μｍの複合材を塗布した塗布材を用いた。
【００５５】
【表４】
2004213582.tif 000006
【００５６】
表４より、第１通信部６ａの作動距離は２５０ｍｍ、第２通信部６ｂの作動距離は２３ｍｍであり、アンテナコイルの全面にシール１０を配置した第３の実施例に比べて、作動距離が更に改善されていることが分かる。
【００５７】
以上より、本実施例の構造では、第１乃至第３の実施例よりも作動距離を長くすることができ、タグ２をそれぞれの単独で動作させた場合と同等、即ちそれぞれのＩＣが空芯の渦巻き状アンテナに接続されたタグと同じ作動距離を持つことから最適の方法であると言える。また、作動距離がもっとも長くなる方向が現在広く使用されている空芯コイルのタグと同じであるため、ＩＤカード等として使用する場合、使用者の習熟が容易であるという特徴もあり、また、２つのＩＣの作動距離が最大となる方向が同じであるため、どちらのＩＣを作動させるかを意識すること無く使用することができる。
【００５８】
［実施例５］
次に、本発明の第５の実施例に係るＲＦＩＤタグについて、図９を参照して説明する。図９は、第５の実施例に係るタグのアンテナコイルの構造を示す図である。なお、本実施例はベース板に渦巻き状に形成したアンテナコイルと磁芯に導線を巻回して形成したアンテナコイルとを混在させたことを特徴とするものである。
【００５９】
図９に示すように、本実施例のタグ２は、ベース板７上に、渦巻き状の第１アンテナコイル８ａと第１ＩＣ９ａとを含む第１通信部６ａを設け、第１アンテナコイル８ａの内側に、平板状の軟磁性材料からなる磁芯１９に第２アンテナコイル８ｂを巻回し第２ＩＣ９ｂを接続した第２通信部６ｂを配置したものである。なお、本実施例においても各々のアンテナコイルの構造は図の構成に限定されず、そのサイズ、形状、巻き数、線幅、配置位置、製法等は任意に設定することができる。
【００６０】
上記構造のタグの性能を確認するために、長さ７５ｍｍ×幅４５ｍｍ、巻数２回の渦巻き状の第１アンテナコイル８ａにＩＳＯ１５６９３に準拠した第１ＩＣ９ａを接続し、第１アンテナコイル８ａの内側の略中央部に、幅４０ｍｍ×長さ２５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの複合材からなる磁芯１９に箔線を５回巻いて第２アンテナコイル８ｂを形成し、ＩＳＯ１４４４３に準拠した第２ＩＣ９ｂを接続した試料を作成し、その作動距離を測定した。その結果、第１通信部６ａ（ＩＳＯ１５６９３）の作動距離は２１０ｍｍであり、第２通信部６ｂ（ＩＳＯ１４４４３）の作動距離は２０ｍｍであり、第４の実施例に近い作動距離が得られることが分かった。
【００６１】
以上より、本実施例のように渦巻き状のアンテナと磁芯に導線を巻回したアンテナとを混在させる構造でもアンテナの相互干渉を抑制して各々の通信部の作動距離を大きくすることができる。また、このような構成では作動距離が最大となる方向が各々の通信部で略直交する方向となるため、所望のＩＣを作動させる方向を意識的に選定することができるという特徴がある。
【００６２】
［実施例６］
次に、本発明の第６の実施例に係るＲＦＩＤタグについて、図１０を参照して説明する。図１０は、第６の実施例に係るタグのアンテナコイルの構造を示す図である。なお、本実施例は平板状の磁芯に互いに直交する方向に導線を巻回してアンテナコイルを形成することを特徴とするものである。
【００６３】
図１０に示すように、本実施例のタグ２は、平板状の軟磁性材料からなる磁芯１９に、一の方向（図では手前から奥側に向かう方向）に第１アンテナコイル８ａを巻回して第１ＩＣ９ａを接続した第１通信部６ａと、直交する方向（図では左右方向）に第２アンテナコイル８ｂを巻回して第２ＩＣ９ｂを接続した第２通信部６ｂとを形成したものである。なお、本実施例においても各々のアンテナコイルの構造は図の構成に限定されず、そのサイズ、形状、巻き数、線幅、配置位置、製法等は任意に設定することができる。
【００６４】
上記構造のタグ２の性能を確認するために、幅４０ｍｍ×長さ４０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのフレークを含む複合材からなる磁芯１９に厚さ３５μｍ、幅１ｍｍの箔線を１０回巻いて第１アンテナコイル８ａを形成してＩＳＯ１５６９３に準拠した第１ＩＣ９ａを接続し、第１アンテナコイル８ａと直交する方向に、厚さ３５μｍ、幅１ｍｍの箔線を５回巻いて第２アンテナコイル８ｂを形成してＩＳＯ１４４４３に準拠した第２ＩＣ９ｂを接続した試料を作成し、その作動距離を測定した。その結果、第１通信部６ａ（ＩＳＯ１５６９３）の作動距離は１１５ｍｍであり、第２通信部６ｂ（ＩＳＯ１４４４３）の作動距離は１５ｍｍであった。
【００６５】
以上より、１つの磁芯に対して異なる方向に導線を巻回する本実施例の構造でもアンテナの相互干渉を抑制して各々の通信部の作動距離を大きくすることができると共に、作動距離が最大となる方向が直交するため、所望のＩＣを作動させる方向を意識的に選定することができる。例えば、作動距離が最も長い方向はタグ２の面に平行であるため、側面に矩形の空芯アンテナを配置したゲートを通過する場合、胸のポケットに第１通信部６ａのアンテナ軸を水平になる様に入れてゲートを通過すれば、作動距離が最も長い状態となるためポケットから取り出すことなくタグ２を検知することが可能である。
【００６６】
［実施例７］
次に、本発明の第７の実施例に係るＲＦＩＤタグについて、図１１乃至図１４を参照して説明する。図１１乃至図１４は、第７の実施例に係るタグのアンテナコイルの構造を示す図である。なお、本実施例は２つの平板状の磁芯の各々に導線を巻回してアンテナコイルを形成することを特徴とするものである。
【００６７】
図１１に示すように、本実施例のタグ２は、平板状の軟磁性材からなる第１磁芯１９ａに、第１アンテナコイル８ａを巻回し第１ＩＣ９ａを接続した第１通信部６ａと、同じく平板状の軟磁性材からなる第２磁芯１９ｂに第２アンテナコイル８ｂを巻回し第２ＩＣ９ｂを接続した第２通信部６ｂとを並べて配置したものである。なお、本実施例においても各々のアンテナコイルの構造は図の構成に限定されず、そのサイズ、形状、巻き数、線幅、配置位置、製法等は任意に設定することができる。
【００６８】
上記構造のタグの性能を確認するために、幅２０ｍｍ×長さ７０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのフレークを含む複合材からなる磁芯を２つ設け、その一方に厚さ３５μｍ、幅１ｍｍの箔線を１５回巻いて第１アンテナコイル８ａを形成してＩＳＯ１５６９３に準拠した第１ＩＣ９ａを接続し、他方に同じく厚さ３５μｍ、幅１ｍｍの箔線を８回巻いて第２アンテナコイル８ｂを形成してＩＳＯ１４４４３に準拠した第２ＩＣ９ｂを接続し、各々の磁芯を同一平面状に平行に並べて配置した試料を作成し、その作動距離を測定した。その結果、第１通信部６ａ（ＩＳＯ１５６９３）の作動距離は７５ｍｍであり、第２通信部６ｂ（ＩＳＯ１４４４３）の作動距離は１０ｍｍであった。
【００６９】
また、２つの磁芯を用いる構造の別の形態として、図１２に示すように、平板状の軟磁性材からなる第１磁芯１９ａに第１アンテナコイル８ａを巻回して第１ＩＣ９ａを接続した第１通信部６ａと、同様に平板状の軟磁性材からなる第２磁芯１９ｂに第２アンテナコイル８ｂを巻回し第２ＩＣ９ｂを接続した第２通信部６ｂとを重ね合わせるように配置することができる。
【００７０】
上記構造のタグの性能を確認するために、幅４０ｍｍ×長さ７０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのフレークを含む複合材を２つ設け、一方に厚さ３５μｍ、幅１ｍｍの箔線を１０回巻いて第１アンテナコイル８ａを形成してＩＳＯ１５６９３準拠の第１ＩＣ９ａを接続し、他方に厚さ３５μｍ、幅１ｍｍの箔線を５回巻いて第２アンテナコイル８ｂを形成してＩＳＯ１４４４３準拠の第２ＩＣ９ｂを接続し、両者を磁芯の面が対向するように重ね合わせた試料を作成し、その作動距離を測定した。その結果、第１通信部６ａ（ＩＳＯ１５６９３）の作動距離は１２０ｍｍであり、第２通信部６ｂ（ＩＳＯ１４４４３）の作動距離は１５ｍｍであった。
【００７１】
以上より、本実施例の構造では、２つの通信部間をシール１０等で分離しなくてもある程度の作動距離を確保することができる。この場合、図１２の構造の方がアンテナコイルの面積を大きくできるために作動距離を大きくすることができるが、磁芯を２枚重ねる必要があるためカード型タグとした場合に厚みが増すという欠点がある。いずれの形態のタグとするかはＲＦＩＤシステムに求められる性能や使用形態を勘案して設定することができる。
【００７２】
なお、図１１及び図１２では２つの磁芯の各々に同じ方向に箔線を巻回した構造としたが、各々の磁芯に直交する方向に箔線を巻回することもできる。例えば、互いに直交する方向に箔線を巻回したアンテナを重ね合わせる構造（図１３参照）や、互いに直交する方向に箔線を巻回したアンテナを同一平面状に平行に並べる構造（図１４参照）とすることもできる。このような構造の場合も２つの通信部間をシール１０等で分離しなくてもある程度の作動距離を確保することができ、また、アンテナの軸を直交させることにより、第６の実施例と同様に、所望のＩＣを動作させる方向を意識的に選定することができる。
【００７３】
なお、上記各実施例では、タグ２内に、第１アンテナコイル８ａと第１ＩＣ９ａとを含む第１通信部６ａと、第２アンテナコイル８ｂと第２ＩＣ９ｂとを含む第２通信部６ｂの２種類の通信部を設ける構造としたが、通信部は２種類に限定されず複数であればよく、各々の通信部の規格も近傍型（ＩＳＯ１５６９３）や近接型（ＩＳＯ１４４４３）に限定されず、任意の規格に準拠したものであればよい。また、上記実施例ではＲＦＩＤシステムに用いられるタグ用のアンテナについて記載したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、異なる規格で準拠したアンテナを複数配置することが求められる任意のシステムに適用することができる。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＲＦＩＤタグ及び該タグとデータ交信を行うリーダ／ライタ並びに該タグを備えたＲＦＩＤシステムによれば、同一のタグを用いて、異なる形態（例えば、近傍型（ＩＳＯ１５６９３）と近接型（ＩＳＯ１４４４３）等）でリーダ／ライタと通信することができる。
【００７５】
その理由は、タグのアンテナとして、大きな渦巻き状のアンテナの内側に小さい渦巻き状のアンテナを配置する構造（図２）、各々の形態に適したアンテナを所定の間隔をあけて並べて配置する構造（図３）、各々のベース板に形成したアンテナを軟磁性材／導電材／軟磁性材からなるシールを挟んで対向させる構造（図４）、各々のベース板に形成したアンテナをずらして対向させ、その間にシールを挿入する構造（図８）、渦巻き状のアンテナの内側に、平板状の磁芯に導線を巻回したアンテナを配置する構造（図９）、平板状の磁芯に互いに直交する方向に導線を巻回する構造（図１０）、２つの平板状の磁芯に同一方向又は直交する方向に導線を巻回したアンテナを同一平面状に並べて又は重ね合わせて配置する構造（図１１乃至図１４）とし、各々のアンテナに異なる規格に準拠したＩＣを接続することにより、アンテナの相互作用を抑制し、同一タグ内に異なる形態で動作する通信部を形成することができるからである。
【００７６】
そして、このようなタグと、異なる規格の信号を処理する信号処理部を備えたリーダ／ライタとを備えたＲＦＩＤシステムを用いることにより、例えば、近傍型又は近接型のいずれの形態でも使用することが可能となる。また、同一のタグにより、通信距離やアンテナ軸方向の違いを利用して異なるリーダ／ライタとデータの通信を行うことができ、利用形態に合わせて複数のタグやリーダ／ライタを用意する必要がなくなり、ＲＦＩＤシステムの汎用性、柔軟性、拡張性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＲＦＩＤシステムの構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係るタグの構造を示す平面図である。
【図３】本発明の第２の実施例に係るタグの構造を示す平面図である。
【図４】本発明の第３の実施例に係るタグの構造を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はＡ−Ａ′線における断面図である。
【図５】本発明の第３の実施例に係るタグの効果を説明するための図であり、（ａ）は本実施例のタグの磁束、（ｂ）は従来構造のタグの磁束を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施例に係るタグに用いるシールの他の構造を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はＢ−Ｂ′線における断面図である。
【図７】本発明に用いる軟磁性材の構造を模式的に示す図である。
【図８】本発明の第４の実施例に係るタグの構造を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はＣ−Ｃ′線における断面図である。
【図９】本発明の第５の実施例に係るタグの構造を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第６の実施例に係るタグの構造を示す斜視図である。
【図１１】本発明の第７の実施例に係るタグの構造を示す斜視図である。
【図１２】本発明の第７の実施例に係るタグの他の構造を示す斜視図である。
【図１３】本発明の第７の実施例に係るタグの他の構造を示す斜視図である。
【図１４】本発明の第７の実施例に係るタグの他の構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  ＲＦＩＤシステム
２  タグ
３  リーダ／ライタ
４  リーダ／ライタ用アンテナ
５  信号処理部
６ａ  第１通信部
６ｂ  第２通信部
７  ベース板
７ａ  第１ベース板
７ｂ  第２ベース板
８ａ  第１アンテナコイル（近傍型（ＩＳＯ１５６９３）用）
８ｂ  第２アンテナコイル（近接型（ＩＳＯ１４４４３）用）
９ａ  第１ＩＣ（近傍型（ＩＳＯ１５６９３）用）
９ｂ  第２ＩＣ（近接型（ＩＳＯ１４４４３）用）
１０  シール
１１、１１ａ、１１ｂ  軟磁性材
１２  導電材
１３、１３ａ、１３ｂ  磁束
１４  孔
１５  フレーク
１６  樹脂バインダー
１７  アモルファス箔
１８  絶縁層
１９  磁芯
１９ａ  第１磁芯
１９ｂ  第２磁芯
【図１】
2004213582.tif 000007
【図２】
2004213582.tif 000008
【図３】
2004213582.tif 000009
【図４】
2004213582.tif 000010
【図５】
2004213582.tif 000011
【図６】
2004213582.tif 000012
【図７】
2004213582.tif 000013
【図８】
2004213582.tif 000014
【図９】
2004213582.tif 000015
【図１０】
2004213582.tif 000016
【図１１】
2004213582.tif 000017
【図１２】
2004213582.tif 000018
【図１３】
2004213582.tif 000019
【図１４】
2004213582.tif 000020