WO2008062829A1 - Sensor tag multiplane imaging system - Google Patents

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WO2008062829A1
WO2008062829A1 PCT/JP2007/072545 JP2007072545W WO2008062829A1 WO 2008062829 A1 WO2008062829 A1 WO 2008062829A1 JP 2007072545 W JP2007072545 W JP 2007072545W WO 2008062829 A1 WO2008062829 A1 WO 2008062829A1
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sensor
magnetic
metal
magnetic field
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Kunitaka Arimura
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Smart Co Ltd Korea
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SMART CO Ltd
Smart Co Ltd Korea
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    • H01Q7/06—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop with core of ferromagnetic material
    • H01Q7/08—Ferrite rod or like elongated core

Definitions

  • the present invention can read and write data, and can be modularized using an IC that can be contactlessly via a coil for reading an ID code or the like.
  • the tag or sensor When used as a tag, the tag or sensor is in contact with a metal surface.
  • a more difficult condition is that the metal is vertically and horizontally, and when used between metal, a magnetic field is generally used. Although it does not pass, the effect of the metal surface is used in reverse, and the magnetic field of the tag or sensor is confined in a certain space by using a multi-image, and the strength is increased several times.
  • the present invention relates to a technique for increasing the coupling between a sensor and a tag. Background art
  • Conventional IC tags generally have a shape in which a coil is wound in the circumferential direction where the thickness in the axial direction of the coil, that is, the magnetic field direction is thin, and this type of tag is affixed or placed on a metal surface. In other words, the magnetic field of the coil is canceled by the back electromotive force due to the image effect.
  • Patent Document 1 Utility Model Registration No. 3121577
  • the present invention can solve the above-mentioned problems by having the following configuration.
  • a sensor tag multifaceted image system characterized in that a magnetic path through which a magnetic field passes is formed in a space between metal surfaces.
  • a magnetic body wound with a coil is placed in a space formed by a metal surface, and the magnetic path is a magnetic path that is the return path of the magnetic field in the same direction as the axial direction through which the magnetic field of the magnetic body passes.
  • a multifaceted image method of the sensor 'tag characterized by arranging.
  • the sensor tag multifaceted image method described in (1), (3) V, misalignment, and the metal surface has a circular, elliptical, or polygonal cross section.
  • the sensor tag is characterized in that a space sandwiched between metal surfaces is formed into a cylindrical shape, and a current path is created in this cylindrical space so that no current closing occurs. Multifaceted image system.
  • a sensor tag multifaceted image method according to any one of (1) to (6), wherein the sensor tag has a multi-layered metal surface.
  • a metal film is formed by a method such as vapor deposition, painting, or coating on the surface of paper or plastic material through which a magnetic field passes.
  • a sensor's tag multifaceted image system characterized by sensing a tag in a state of being sandwiched between the metal surfaces.
  • a tag and a sensor wound with a coil are set as one set, and the set is connected to another set with a metal plate.
  • the sensor's tag multifaceted image system is characterized in that it is separated from each other and overlapped one after another across a number of similar sets and metal plates.
  • the sensitivity is increased by using a plurality of images of the metal surface, and a negative phase current is generated by the metal surface closed circuit.
  • a negative phase current is generated by the metal surface closed circuit.
  • ⁇ is a diagram explaining multiple images generated by the upper and lower metal surfaces
  • (b) and (c) are diagrams explaining the magnetic field in the space between the upper and lower metal surfaces
  • (d) Is a diagram for explaining a sensor tag separation method using upper and lower metal surfaces.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of a three-plane multiple image.
  • FIG. 5 (a) and (b) are explanatory diagrams for obtaining multiple images of another four surfaces that do not create a closed circuit due to metal surfaces.
  • [6] (a) and (b) are closed due to metal surfaces.
  • FIG. 11 is a diagram in the case where a return path is formed by a magnetic path so that the induced current becomes zero even when a reverse phase current is likely to be generated by the induced current.
  • FIG. 7 (a) and (b) are diagrams showing a case where a return magnetic path is provided even when there is no metal closed circuit so that a finite width metal plate can be used.
  • FIG. 8 (a), (b), and (c) are diagrams showing a case where a multiple image method is used for an object and identification is possible without tag interference.
  • FIG. 9 (a), (b), and (c) are diagrams showing a multiple image method when a solenoid coil is wound around a circular magnetic body.
  • FIG. 10 (a), (b), and (c) are diagrams showing a multiple image method using multiple cylindrical surfaces.
  • FIG. 11 (a) and (b) are diagrams showing a method of transmitting a magnetic field in a metal using a multi-cylindrical surface and a magnetic material (magnetic path).
  • FIG. 12 (a) and (b) are diagrams showing a case where the cylindrical surface is further increased.
  • FIG. 13 is a diagram showing a case where the sensor shown in FIG. 6 is applied to a card slot entrance of a door.
  • FIG. 14 A diagram showing a case where a metal tag is attached to a metal surface of a computer or the like and the multiple image method of the present invention is applied.
  • FIG. 15 (a) and (b) are diagrams for explaining a separation method for a large number of sensors, and (c), (d) and (e) are diagrams for explaining a separation method for many sensors and tags.
  • FIG. 16 (a) and (b) are diagrams showing a case where a sensor and a tag are confined in a multiple image space.
  • FIG. 17 A diagram of storage of thin files, cases, boxes, etc. and shelves managing these locations. 18] It is explanatory drawing of the sorting method of a storage shelf. Explanation of symbols
  • FIGS. 1 (a), (b), (c), (d) are explanatory views of the first embodiment of the present invention, and FIG. 1 (a) sandwiches a metal plate Mt and an insulating plate Ins. A metal plate Mt placed below is placed. Insulated
  • FIG. 1 (a ') shows a case where the bending portion where the coil is further elongated has a curvature.
  • FIG. (b) shows a case in which the metal plate is composed of a thin plate, and a coil is wound around the magnetic body (magnetic path) 6 so that the magnetic field passing through the magnetic body advances toward the back of the page. Indicates that it is flowing as shown by the arrow. In the space S sandwiched between metal surfaces, the magnetic field is in the direction of the arrow pointing toward you.
  • Metal plate (metal surface) M and M are open with a finite size.
  • Fig. 1 (c) is a cross-sectional view of the rectangular core of Fig. 1 (b) as seen from the side.
  • a coil (2) is wound around a magnetic body (magnetic path) 6, and current is passed through this! /, Shows the case.
  • Fig. 1 (b) shows the current and magnetic field when viewed from the A cross-section side of Fig. 1 (c)
  • Fig. 1 (d) shows the current and magnetic field as viewed from the C cross-section side of Fig. 1 (c). It is.
  • FIG. 1 (e) shows a case where the tag T is narrowed between two metal plates (metal surfaces) M 1 and M 2.
  • the inductance is about L 6 H. Inductance
  • the force S is adjusted to the value sandwiched between the metal surfaces S, the force that can avoid the decrease in sensitivity due to the deviation of the resonance frequency. it can.
  • the resonance frequency shifts to the higher side due to an increase in the stray capacitance.
  • Fig. 2 (a) shows the effect of a metal mirror, and the presence of metal plates (metal surfaces) M 1 and M
  • the magnetic field is shifted to only one side and does not appear on the other due to the metal surface, so the magnetic field is a force that is twice as strong (6 dB increase).
  • the magnetic field is confined between the two metals, so it is possible to condense and generate a strong magnetic field in these two spaces. Can be generated in the gap between the metal surfaces.
  • the upper and lower images can be easily understood from the fact that the upper and lower magnetic fields remain only on the left and right sides that have been canceled.
  • FIG. 2 (b) shows the tag and sensor in the case of Fig. 2 (a) as viewed from the side.
  • a magnetic field (magnetic path) 6 has a magnetic field penetrating from the right to the left inside the magnetic body (magnetic path) 6. Then, there is a magnetic field that passes from the left side to the right side before and behind the magnetic material. By cutting the metal plate close to the end of the magnetic material! / (CW part), a strong magnetic field appears outside, so that this magnetic field can be picked up and sensed.
  • Fig. 2 (c) shows this magnetic field distribution seen from above, and shows the space between the magnetic body (magnetic path) 6 and the metal plate (metal surface) M, M in Fig. 2 (b). The magnetic field distribution is shown.
  • magnetic fields H, H, and H are generated by the currents i, i, and i.
  • Fig. 2 (e) shows a coil or tag having such a structure as viewed from the side, and the connection with the tag or sensor can be taken out from the portion CW of the cut window on the metal surface. Similarly, magnetic field coupling can be performed by inserting a probe between metal surfaces.
  • a sensor coil and a tag are paired and placed under the same conditions in a space between two metal plates (metal surfaces) to create an independent sensor's tag coupling environment.
  • FIG. 3 shows a case where only one of the two metal plates placed in the state shown in FIG. 2 is connected so as to block along the corner of the magnetic body on which the coil is wound. . Therefore, only the left space is open, and the right magnetic field is reflected and concentrated only in the left space. This is the same state as when another pair of images are generated on the right side.
  • FIG. 4 further shows a metal plate (metal surface) M, M, and M so that the space left on the left side shown in FIG. Surface) M, M, M fitted
  • the magnetic field is the metal plate (metal surface) M, M, M surface and gold
  • Metal plate (metal surface) It passes through the gap formed between the surfaces of M, M, and M. In the figure, magnetism
  • the force S shown only in the body (magnetic path) is the same even when a coil is wound around the magnetic body as in Fig. 3, etc., so an example is omitted.
  • the magnetic force (magnetic path) 6 appears to be embedded in the metal, the two metal surfaces do not come into contact with each other. By passing, it is possible to sense the internal tag or sensor using the magnetic field of this gap. This is an application example of a metal embedded tag or a metal embedded sensor.
  • FIG. 5 (a) shows a left side of a magnetic body (magnetic path) 6 sandwiched between metal plates (metal surfaces) M and M and wound with a coil.
  • An electric potential is generated in the magnetic field, so that the magnetic field can pass through the gaps S 1, S 2, S 3 and S 2.
  • FIG. 5 (b) shows a case where the gap is only between the upper and lower metal plates and this gap is further narrowed.
  • Figures 5 (a) and 5 (b) are the forces described only for the magnetic material (magnetic path).
  • the upper and lower metal plates (metal surfaces) M and M are connected on both sides with the metal short-circuit surface Sh.
  • the electromotive force (induced current) induced by the middle magnetic path is IV.
  • Fig. 6 (b) shows the operation principle when Fig. 6 (a) is viewed from above.
  • the direction of the magnetic field that is, the direction of the axis is finite and does not want to be too long
  • a magnetic path is provided to connect the middle magnetic body and the magnetic body on both sides to allow the magnetic field to pass therethrough. Even if the direction is finite, the magnetic field bends along the magnetic path of a magnetic material with high permeability and is assembled symmetrically It turns back along the magnetic path on both sides and returns. Therefore, it can be applied to embed a thin sensor or tag in the hollow space. In this example, the effect can be improved by using only one side with magnetic paths on both sides.
  • FIGS. 7 (a) and 7 (b) show whether the magnetic path continues infinitely (which is fairly long d) and the metal surface is insulated or opened on both sides. Since there is no need to consider the depth, the case where the magnetic material is used as it is is shown. In general, there is a loss and the magnetic permeability is finite, so the magnetic field leaked along the way returns along the return magnetic path, so it is not possible to maintain the magnetic path for such a long distance.
  • the length d of the magnetic path of the magnetic field varies depending on the magnetic permeability of the magnetic material, the thickness and thickness of the magnetic path, the magnitude of current and power, and the like.
  • Fig. 7 (a) shows a cross-sectional view of the front
  • Fig. 7 (b) shows a top view.
  • FIG. 8 (a) is a diagram for explaining a state in which a tag is attached to a lower side of a plastic plate of paper or plastic having a thickness of several millimeters when viewed from the sensor side.
  • a tag T,---T to a paper or plastic plate P with a thickness of several millimeters, and applying a metal plate (metal surface) ⁇ on or below the tag.
  • Metal plate (metal surface) ⁇ on or below the tag.
  • Tag ⁇ can also be used by inserting it at the end of a plastic case or plate. In this case, it can be constituted by a plane.
  • FIG. 8 (b) shows a case where a tag T and a metal film M are attached below a document or a classification object P, coupled with a magnetic field emitted from a sensor (Sen) below, and a number of tags T,. ⁇ ⁇ , Indicates the case where T is read.
  • Tag T omits coil and IC. Since the tag T is placed vertically and the magnetic field is in the mode shown by the broken lines extending vertically and extending on both sides, the coil C on the sensor (sen) side is wound in a plane and the magnetic plate MP It is a structure that is mounted in a plane on top.
  • Matching portions Mtc for matching are attached to both ends of the coil to perform overall matching and resonance including the influence of the magnetic plate MP and the lower metal, and the influence of the tag and object on the upper side. I try to take it. There is a reader / writer R / W through the cable W at the end of the matching section Mtc. Beyond this is a computer that reads and manages.
  • the tag lies sideways, the magnetic field is generated horizontally to the left and right, and flows to the coil C vertically wound around the magnetic plate MP of the lower sensor (Sen). It is coupled with the magnetic field generated by the current I. IC for tag T is also omitted as a coil.
  • the tag T may lie down and be coupled to a horizontal magnetic field.
  • FIG. 9 shows an example in which a coil is wound around a cylindrical magnetic core.
  • Fig. 9 (b) shows a cylindrical image by bending the metal surface to surround the circumference of the cylinder. Is generated outside, and a flat gap through which a magnetic field passes is provided in the radial direction of the circle.
  • Fig. 9 (c) shows the case where the metal plate is divided into three
  • Fig. 9 (d) shows the case where it is divided into four.
  • FIGS. 10 (a), (b), and (c) show another embodiment. The case where a space that is the return path of the magnetic field is realized in a small curved space between the curved metal plates (metal surfaces) is shown.
  • the upper and lower metal plates sandwiching the magnetic body (magnetic path) 6 are ideally infinite planes, so no circular current is generated by the metal surfaces, and induced current A reverse-phase magnetic field is not generated.
  • a magnetic field is provided separately to prevent the magnetic field from spreading and to generate an electromotive force that cancels out the generation of a circular current. It is also possible to configure so that is not affected by the surrounding metal.
  • Fig. 10 (a) shows the upper and lower metal plates (metal surfaces) M, M sandwiching the magnetic body (magnetic path) 6 deformed.
  • the two cylinders are insulated, they are not closed.
  • the outer metal surface Even when a counterclockwise current flows, the current flows clockwise on the inner metal surface, and the effect of the induced current becomes zero.
  • the figure shows the force of making it cylindrical. It can be configured as an ellipse or a polygon if it has the same electrical function. This eliminates the need for an infinite plane and allows the magnetic field to be guided within a finite plane.
  • Fig. 10 (b) is a diagram in which a magnetic material (magnetic path) 6 'serving as a return path of the magnetic field is further added to the gap between the same cylinders to facilitate passage of the magnetic field.
  • Figure 10 (c) shows the case where both the excited magnetic material (magnetic path) 6 and the return magnetic path, or one of the magnetic paths has a larger cross section, making it easier for the magnetic field to pass.
  • Figures 10 (b) and 10 (c) are equivalent to the rounded flat plate in Fig. 7. With such a structure, the sensing signal can be transmitted to the length d of the magnetic path without requiring such a large space, and sensing inside the metal enables transmission of the signal through the metal. Monkey.
  • the magnetic path length d varies depending on the magnetic permeability of the magnetic material, the thickness and thickness of the magnetic path, the magnitude of current and power, the curvature of the circle, and the like.
  • FIG. 11 is an application of FIG. 10, and in the case where the magnetic path depth ds is relatively short as in FIG. 6, the magnetic material ( (Magnetic path) 6 ⁇ is added to show the continuity of the magnetic path. This allows magnetic fields to pass through metals without being adversely affected. For example, it is possible to take a method of piercing a metal with a round hole and embedding a U-shaped magnetic rod together with an inner metal plate (metal surface) M. Magnetic material (magnetic path) 6, 6 '
  • Fig. 11 (a) is a view from the front, and the right is a view from the side.
  • Metal body MB If a U-shaped magnetic tube is inserted in the gap, and the magnetic field travels back along the magnetic path.
  • Fig. 11 (b) shows an example in which a double cylinder penetrates the metal body MB and creates a magnetic field on the back side through the rod-shaped magnetic body in this gap, that is, it has a structure like a horseshoe magnet. Even a metal with a little thickness d can pass a magnetic field.
  • FIGS. 12 (a) and 12 (b) are examples in which a plurality of cylindrical planes are provided, and can be used as independent circuits or can be used as a 'J bottleneck. ing.
  • the cylinder can be configured in multiple stages in the same way.
  • Fig. 12 (b) shows the case of using a metal body by punching out as in the case of Fig. 11 (b).
  • the coil currents i and i are independent of each other.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating the use of the flat shape and sensor (MISEMAS) having the structure shown in FIG.
  • MISIS flat shape and sensor
  • FIG. 14 shows another application example of MISEMAS of the present invention.
  • Metal plate (metal surface)
  • the tag T When performing management by attaching a metal-compatible tag to a computer or metal surface having Mt, the tag T is sandwiched between metal walls. In such a state, general tags do not work.
  • a metal-compatible tag that couples to a magnetic field along the metal surface and a surface current perpendicular to the magnetic field, the influence of the metal plate or metal surface can be made positive.
  • the shelf may be wood or plastic. In some cases, it can be made of metal.
  • a plastic plate Ps is laid on the surface of the shelf on which the computer is placed, and a coil C is wound around a plate-like magnetic material having a thickness of about 10 mm below the plate.
  • a sensor (Sen) is placed on a metal shelf MS via a metal plate (metal surface).
  • a current I flows through the coil C, and a magnetic field H is generated by the current I! /.
  • a reader / writer R / W is attached to the end of the coil via a matching portion Mtc. Connected to the computer and managed!
  • Fig. 15 shows an application example in which individual objects with a width of about lmm to 10mm are selected and identified using MISEMAS. Discrimination between wide and solid objects with a width of 10 mm or more is possible because the leakage is reduced and the coupling becomes smaller.
  • the width is narrow, the magnetic flux is used to suppress the leakage of the magnetic field and increase the coupling. Since it is necessary to reduce the coupling with the neighbor while increasing ⁇ , simply increasing the magnetic flux does not solve the problem. In a situation where the interval and width are narrow, it is difficult to obtain the number of turns of the coil, so it is possible to increase the magnetic flux by providing a magnetic material in the center of the coil.
  • the distance between the sensor coil and the tag is reduced, and the magnetic field is concentrated and enhanced by the multiple image effect by the metal surface M, and the shield is simultaneously applied so that the adjacent sensor and tag are not coupled by the metal surface M. It can be carried out.
  • the magnetic field is induced by the magnetic path of the magnetic material, and the coupling between the coils can be facilitated even if the distance between the coils is long.
  • the magnetic field concentrates on the magnetic material and is difficult to spread outside, the leakage magnetic field is reduced, creating an environment that is easy to realize.
  • FIG. 15 (a) is a top view of an embodiment in the case where a long and narrow coil is etched on a printed circuit board PCB. Select a coil width and length that match the width of the target sensing element, and shield (shield) metal plate M so that there is no coupling between the respective coils SC, SC, SC,---SC
  • Each coil SC, SC, SC,---One end of the coil end of the SC is shared and grounded.
  • the other end is individually connected to the reader / writer R / W via a switching circuit and a matching circuit.
  • FIG. 15 (b) is a perspective view of FIG. 15 (a).
  • the metal surface M is placed up and down so as to fit into the slit of the printed circuit board PCB. It may be of an appropriate size so that the coupling circuit including the sensors and the sensor and the tag does not affect or receive other influences.
  • a connector CN that connects the coil terminals to the outside. In this way, by providing the sensor antenna individually, the position of the tag can be specified. This is different from the embodiment shown in FIGS.
  • a thin tag coil TC is attached to the bottom of a thin box B with a few mm width, and a sensor coil SC for sensing the tag is attached to the lower side of the box B, and shielding metal plates ⁇ ', ⁇ ' To shield the magnetic field leaking from the tag coil and sensor coil
  • FIG. 15 (d) is an explanatory diagram showing a sensor coil SC portion, a tag coil TC portion, and an IC portion connected to the tag coil. Coupling between the two coils is performed in a shielded space between two metal plates. Therefore, it can be separated from others.
  • Fig. 15 (e) differs from the previous example in that the sensor coil SC is also mounted on the side (rear) and the tag coil T
  • the figure shows the case where C is also attached to the outside (rear) and the metal shielding plate is also attached to the side (rear).
  • FIG. 16 (a) shows the case where the magnetic material SMg is used for the sensor coil and the magnetic material Tmg is used for the tag coil in order to concentrate the magnetic field of the sensor coil SC or tag coil TC or increase the magnetic flux.
  • the coupling between the sensor and the tag can be strengthened depending on whether the coils are close to each other or the magnetic materials are close to each other.
  • IC is attached to the tag coil TC.
  • Fig. 16 (b) shows an example in which the coils 2S and 2T are wound around the rectangular magnetic bodies 6S and 6T in a solenoid form, and the sensor Sen and the tag T are combined.
  • the sensor and tag can be strongly coupled.
  • the metal surface M can be small.
  • the number of sensors is small, there are cases where an expensive sensor with excellent characteristics is selected, and a sensor shown in Fig. 16 (b) is sometimes selected.
  • the tag shown in Fig. 16 (b) has a small force S, which is a little expensive, so there are cases where the tag with the flat coil shown in Fig. 16 (a) is selected. If you choose appropriately ,.
  • the metal plate may not be a continuous one due to the structure of the sensor and the tag. Even though the sensor side metal and the tag side metal are configured separately, even if there is a shielding effect, the magnetic field leaks from the gap between the discontinuous surfaces of the metal and the adjacent sensor coil or Because it is combined with the tag coil, you have to be careful!
  • FIG. 17 shows an example of a management shelf such as a thin file, case, or box F.
  • Figure 15 and Figure 16 The sensors shown in the figure are attached at the predetermined positions on the bottom and back of the shelf, and the tags are also placed at predetermined positions on the case such as files, CDs, DVDs, and boxes F according to the position of the sensors. Installed.
  • the ID of the specific file case box to be selected indicate the place where it is placed, for example, number 50, and turn on the indicator LED lamp below. You don't have to search for it.
  • Part or all of the partition plate SP is made of metal, so it can be used to support files, cases, boxes F, etc., and also separates the adjacent signal.
  • Such a shelf can be applied to various arrangement shelves.
  • the interval between sensors or tags becomes narrow, interference occurs and the accuracy becomes inaccurate due to unreadable or double reading.
  • the MISEMAS method of the present invention can select even a thin object.
  • FIG. 18 shows a block diagram for sensing a large number of tags by switching the sensors, and selecting necessary tags or objects to which the tags are attached from among the tags.
  • N sensors S There are N sensors S, and there are N tags T (that is, N objects) on the sensor S, and the terminals of this sensor are switched one after another by an electronic or mechanical switch SWC.
  • the signal is read by the reader / writer R / W and recorded in the control device (Cont) or computer PC.
  • This signal is also transmitted to the computer for recording and display.
  • the position of the sensor can be identified by the switch turned on! /, And this operation is recorded by the controller and the computer PC, so it can be selected.
  • the switch switching time and period are arbitrary, but must be longer than the read / write time of each tag. Generally 0.;! ⁇ 0.2 Can read and write within 2 seconds.
  • the switch may be switched.
  • MIEMAS multiple image method and separation method

Landscapes

  • Near-Field Transmission Systems (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Description

明 細 書
センサ ·タグの多面影像方式
技術分野
[0001] 本発明はデータの読み書きができ、 IDコード等を読み取るためのコイルを介して非 接触でできる ICを利用しモジュール化したり、タグとする時、タグやセンサが金属面に 接して用いる場合、著しく性能が落ちることを防ぐために金属面に沿った電流ゃ磁流 を用いる方式に関し、更に難しい条件として、金属が上下や左右にあり、金属に挟ま れて使用する場合、一般は磁界が通らなくなるが、このような金属面の影響を逆に利 用し、多面影像 (Multi— Image)により、タグやセンサの磁界を一定の空間に閉じ込 め、何倍かの強さに増強して、センサとタグ間の結合を大きくする技術に関する。 背景技術
[0002] 従来の ICタグは一般にコイルの軸方向、即ち磁界方向の肉厚が薄ぐ円周方向に コイルを巻く形状のものが多ぐこの形のものでは金属面の上に貼り付けたり置いたり すると、影像 (イメージ)効果により逆起電力によりコイルの磁界が打ち消される方向 になる。
[0003] これを改善するために磁気シートを金属面とコイルとの間に挿入し、磁界を逃し、金 属面の影響をできるだけ少なくする方式もとられている。また金属面電流を積極的に 利用し、影像 (イメージ）により倍となった磁束をコイルで結合させ、コイルに発生させ る電圧を 2倍にさせる方式も取られて!/、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] 本発明はこれらの ICタグやセンサが更に複数の金属面の間に挟まれた場合に、更 に条件が悪化するのが一般である力 複数の金属面により多重影像 (Multi— Imag e)が発生し、更に感度が上昇する。物理的に説明すると磁束が狭空間に凝縮され、 密になることにより、感度が上がることになる。更に隣との分離（Separation)が金属 面によって必然的に行われる。これを MISEMAS (Multi— Image Effect and Separation Method for Magnetic Sensor and Tag)と呼ぶ。
課題を解決するための手段
[0005] この発明は下記の構成を備えることにより上記課題を解決できるものである。
[0006] (1)平面あるいは湾曲する面の金属面に挟まれた空間にコイルを巻かれたセンサ あるいはタグが挟まれて!/、る状態にお!/、て、コイルの中を通る磁界と帰路となる磁界 が通過する空間を確保することを特徴とするセンサ'タグの多面影像方式。
[0007] (2)金属面に挟まれた空間に、磁界が通過する磁路を構成することを特徴とするセ ンサ 'タグの多面影像方式。
[0008] (3)金属面による空間の中にコイルを巻かれた磁性体が置かれており、該磁性体 の磁界が通る軸方向と同一の方向に磁界の帰路となる磁性体による磁路を配置する ことを特徴とするセンサ'タグの多面影像方式。
[0009] (4)前記（3)記載のセンサ'タグの多面影像方式において、コイルにより発生する誘 導電流が金属面による閉路を作る場合においても磁界の帰路となる磁性体を配置す ることにより、閉路の電流が打ち消し合うことにより、結果として金属面に沿って閉路と なる連続した電流が流れなくなることを特徴とするセンサ'タグの多面影像方式。
[0010] (5)前記（3)または（4)記載のセンサ'タグの多面影像方式において、磁界が往復 するための複数の磁性体が存在するとき、磁路の端部を互いに接続し、直接磁界の 帰路を作り、反対側の端部より磁界が空間に出やすくすることを特徴とするセンサ'タ グの多面影像方式。
[0011] (6)前記（1)なレ、し（3) V、ずれかに記載のセンサ ·タグの多面影像方式におレ、て、 金属面の断面が円、楕円、多角形に構成され、金属面に挟まれた空間が筒形で構 成され、この筒形の空間に磁界の帰路を作ることにより、電流の閉路が発生しないよ うに構成されることを特徴とするセンサ ·タグの多面影像方式。
[0012] (7)前記（1)乃至（6)いずれかに記載のセンサ'タグの多面影像方式において、多 層の金属面とすることを特徴とするセンサ'タグの多面影像方式。
[0013] (8)前記（1)乃至（5) V、ずれかに記載のセンサ'タグの多面影像方式におレ、て、既 存の構造でカードを揷入する開口部等に、該方式を応用することを特徴とするセンサ •タグの多面影像方式。 [0014] (9)前記（1)乃至（5)いずれかに記載のセンサ'タグの多面影像方式において、コ ンピュータゃ金型、部品等の金属面の間に挟まれたタグをセンシングする場合、該方 式を応用することを特徴とするセンサ'タグの多面影像方式。
[0015] (10)前記（1)乃至（5)いずれかに記載のセンサ'タグの多面影像方式において、 磁界の通る紙、プラスチック材の面に蒸着、塗装、コーティング等の方法により金属フ イルム等の金属面を構成し、この金属面の間に挟まれる状態のタグをセンシングする ことを特徴とするセンサ'タグの多面影像方式。
[0016] (11)前記（1)乃至（9)いずれかに記載のセンサ'タグの多面影像方式において、 周囲の金属面によりインダクタンスの変化を受けた状態において共振周波数をあら 力、じめ調整することを特徴とするセンサ'タグの多面影像方式。
[0017] (12)前記（1)乃至（4)いずれかに記載のセンサ'タグの多面影像方式において、 コイルを巻かれたタグやセンサを一組とし、金属板で当該組を他の組と分離し、同様 な多数の組と金属板を隔てて次々と重ねて行くことを特徴とするセンサ'タグの多面 影像方式。
[0018] (13)前記（1)乃至（12)いずれかに記載のセンサ'タグの多面影像方式において、 センサ.タグの多面影方式を用いたコンピュータシステム等の応用システムゃデバイ スを構築することを特徴とするセンサ'タグの多面影像方式。
発明の効果
[0019] 平面あるいは湾曲する金属面に挟まれた空間において、センサあるいはタグが存 在するとき、金属面による複数のイメージを利用して感度を上げ、かつ金属面閉路に よる逆相電流の発生を押さえることにより、感度の低下を押さえ、かつ多数のタグゃセ ンサを夫々を組として、分離することにより、完全にタグ間の干渉を押さえるだけでな ぐ多数のセンサの取付位置におけるタグの分離を自動的に行うことができる MISE MAS (Multi— Image Effect and Separation Method for Magnetic ¾e nsor and Tag)方式により、多数の難解な RFIDタグ並びに Sensorの応用を解決 している。
図面の簡単な説明
[0020] [図編, (a ' ) , (b) , (c) , (d) , (e)は本発明のセンサ'タグの多面影像方式の原 理を説明する図である。
園 2] ωは上下の金属面により多重に発生する影像を説明する図、（b) , (c)は上下 の金属面に挟まれた空間の磁界を説明する図、（d) , (e)は上下の金属面によるセン サ 'タグの分離方式を説明する図である。
[図 3]3面の多重影像の説明図である。
園 4]金属面による閉路を作らないで 4面の多重影像を得る説明図である。
[図 5] (a) , (b)は金属面による閉路を作らない別の 4面の多重影像を得る説明図であ 園 6] (a) , (b)は金属面による閉路があり、誘導電流により逆相電流が発生し易くな る場合でも、磁路による帰路を作り誘導電流が零となるようにした場合の図である。
[図 7] (a) , (b)は金属による閉路がない場合でも帰路となる磁路を設け、有限の幅の 金属板を使えるようにした場合を示す図である。
[図 8] (a) , (b) , (c)は物体に多重影像方式を利用し、タグの干渉なく識別を可能に した場合を示す図である。
[図 9] (a) , (b) , (c)は円形の磁性体にソレノイドコイルを巻いた場合による場合の多 重影像方式を示す図である。
[図 10] (a) , (b) , (c)は多重円筒面による多重影像方式を示す図である。
[図 11] (a) , (b)は多重円筒面と磁性体 (磁路）を用レ、て金属中に磁界を伝送する方 式を示す図である。
[図 12] (a) , (b)は更に円筒面を増やした場合を示す図である。
[図 13]図 6に示すセンサをドアのカード揷入口に応用した場合を示す図である。 園 14]コンピュータ等の金属面に金属タグを取付け、本発明の多重影像方式を応用 した場合を示す図である。
[図 15] (a) , (b)は多数のセンサの分離方式を説明する図、（c) , (d) , (e)は多数の センサとタグの分離方式を説明する図である。
[図 16] (a) , (b)は多重影像空間にセンサとタグを閉じ込めた場合を示す図である。
[図 17]薄いファイル、ケース、箱等の収納とこれらの場所を管理する棚の図である。 園 18]収納棚の選別方式の説明図である。 符号の説明
Ins 絶縁板
R コイル本体
C コイル
t 紙やプラスチックの厚み
SC， SC， SC， SC , ' . SC (センサ）コイル
1 2 3 n
TC, TC タグコィノレ
1
τ, T , · · ·τ タグ
R , R， R , R , · , R —般例としてのタグ
1 2 3 4 η
S， S， S， S 狭間
1 2 3 4
CW 金属面の切り口の窓の部分
MP 磁性体板
MS 金属棚
Mg 磁性体
M 金属面
Mtc 整合部
Mt 金属金属板 (金属面）
M〜M 金属板（金属面）
1 9
M 7 , M 7 , M , 7 遮蔽 (シールド)板
1 2 3 n
M 金属膜
1F
R/W リーダライタ
i， i〜i 電流
1 3
I 電流
S 空間
OP 開放
Sen センサ
IV, -IV/ 2 起電力
d 磁路の長さ ds 磁路の奥行
d 厚み
M
SP 仕切板
PB 台
P 対象物
Ps プラスチック板
PS 電力
MISEMAS センサ
handle 取手
H, H〜H 磁界
1 4
PCB プリント基板
CN コネクタき
B, F 箱
SWC スィッチ
Cont 制御装置
Dec 制御器
Sh 金属短絡面
W ケープノレ
MB 金属体
2S, 2T コィノレ
6S, 6T 角形磁性体
6， 6 ' , 6
1 " 磁性体 (磁路）
1 1
Mech 動作部
PS 電力
Key Cont 電気金属の制御を行う回路 g 接地
SMg, TMg 磁性体
発明を実施するための最良の形態 [0022] 以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
実施例
[0023] 次に本発明にかかるセンサ.タグの多面鏡方式（Multi— Image Effect and S eparation Method for Magnetic Sensor and Tag)の具体例を図面を参 照にして説明する。
[0024] 図 1の（a) , (b) , (c) , (d)は本発明の第一の実施例の説明図で、図 1 (a)は金属 板 Mtと絶縁板 Insを挟む形で下方に置かれた金属板 Mtが置かれている。絶縁さ
1 2
れた 2枚の金属板の間に角形のコイル 2が巻かれて、電流 iが流されている場合に示 す。
[0025] 図 1 (a' )はコイルが更に細長ぐ曲げ部分が曲率を持たせている場合を示す。図 1
(b)は金属板を薄い板で構成し、磁性体 (磁路）6にコイルを巻き、磁性体を通る磁界 が紙面の背後に向力 て進むような場合を示し、コイル 2の電流 iが矢印のように流れ ていることを示す。また金属面に挟まれた空間 Sでは磁界は手前に向う矢印の方向と なっている場合を示す。金属板（金属面） M , Mは有限の大きさで開放 OPされてい
1 2
るか無限に広レ、平面と等価であるとして!/、る。
[0026] 図 1 (c)は図 1 (b)の角形コアを横から見た断面図で、磁性体 (磁路）6にコイル 2が 巻かれ、これに電流が流されて!/、る場合を示す。図 1 (b)の場合は図 1 (c)の A断面 側からみた場合で、図 1 (d)の場合は図 1 (c)の C断面側からみた場合の電流や磁界 を例示するものである。
[0027] 図 1 (e)はタグ Tを 2枚の金属板（金属面） M , Mの間に狭めた場合を示す。磁性
1 2
体（磁路）6にコイル 2を巻き、 IC3をコイルの両端に接続している場合を示す。周波 数 f = 13. 56MHzを使用する場合は、数マイクロヘンリ程度のコイル 2の共振をとる ため、 ICの内蔵やキャパシティーを Cとするとき、コイルのインダクタンスを Lとし、次の 関係が成立するような条件をとればほぼ最大の結合を得ることができる。
[0028] 國
2 π f =——―——
V" L C
[0029] 具体的には C 22PFとするとき、インダクタンス L 6 H程度となる。インダクタン スは金属面の間に挟まれた状態での値に調整しておいた方力 S、共振周波数のずれ による感度の低下をまぬがれる力 片面金属板対応の調整を行っていれば充分に使 用できる。一般にコイルの近傍に金属面があるときは標遊容量の増加により共振周 波数は高い方に移る。
[0030] 図 2 (a)は金属面鏡の効果により、金属板（金属面） M , Mの存在により一個の磁
1 2
性体に巻かれたコイル本体 Rが存在するだけで多重反射（多重影像)効果により無 限に上下に I , 1 , · · · · , I , · · ·と次々に多数の無限に続く（実際には距離によつ
11 12 13
て影響は小さくなる)影像が現れることを示している。対向板 2枚の鏡の間に立ってみ ると無限に続く影響をみることができる。
[0031] 即ち物理的には一枚の金属板のみの場合、金属面により磁界は一方のみに片寄り 、他方には現れないため、磁界は 2倍の強さ（6dB上昇）となる力 更にもう一枚の金 属面により挟まれることにより、磁界は 2枚の金属の間に閉じ込められるので、この二 枚の空間に強い磁界を凝縮し発生させることができるので、磁界を打ち消すどころか 強い磁界を金属面の隙間に発生させることができるのである。上下のイメージにより 上下の磁界は打ち消された左右のみに磁界が残ることからも容易に理解することが できる。
[0032] 図 2 (b)は図 2 (a)の場合のタグやセンサを横から見た場合を示し、磁性体 (磁路）6 の内部には右から左へ貫く磁界を、この外側では磁性体の手前と後側では左側から 右側へ抜ける磁界が存在してレ、る。金属板を磁性体の端部に近!/、所で切る（CW部） ことにより、強い磁界は外部に現れるので、この磁界を拾いセンシングすることができ
[0033] 図 2 (c)には上部からみたこの磁界分布を示すもので、図 2 (b)の磁性体 (磁路）6と 金属板（金属面） M , Mに挟まれた空間の磁界の分布を示している。
1 2
[0034] 先に説明したように、コイルを巻かれた磁性体コアが単独で空間に存在するときは 3 60° の空間に磁界がほぼ均一に広がる力 金属面を 1枚置くことにより、この半分の 180° の空間に磁界が集められ、これにより 2倍の磁界が得られるようになった力 更 にもう一枚の金属板により、この二枚の金属板 (金属面）の空間の中に磁界が挟み込 まれる状態となり、磁界が減少するどころ力、集中し強い磁界が得られ、これを有効に 禾 IJ用すること力できる。コイルの中心軸に発生する磁界 Hのみならず、側面の磁界も 金属面の側面から漏れて来るのでこれを利用することもできる。
[0035] 図 2 (d)ではこれら閉じ込められた磁界は他に影響を及ぼさないので、更に同様の コイルやタグを多段に積むことにより、干渉のないかつ強力な夫々の磁界を構成でき るので、例えば一般例としてのコイルユニット R , R , R , R , · · · · , R等のコイル間
1 2 3 4 n
の干渉なしに同時に動作させることができる。コイルユニット Rに流れる電流を iとし、 これにより発生する磁界を Hとすると、他のコイルユニット R , R , Rについても同様
1 2 3 4
に i , i , iの電流により磁界 H , H , Hが発生する。
2 3 4 2 3 4
[0036] 図 2 (e)はこのような構造のコイルやタグを横側から見た場合で、タグやセンサとの 結合は金属面の切り口の窓の部分 CWから取り出すことができる。また、プローブを 同様に金属面の間に揷入することにより、磁界結合を行うことができる。
[0037] 後述のようにセンサコイルとタグを一対とし、二枚の金属板（金属面）に挟まれた空 間に同一の条件で置くことにより、独立したセンサ'タグの結合環境を作ることができ
[0038] 結合用の窓は磁性体コアの置き場所や方向によって種々の方法が取れる力 磁界 の向きによってタグやセンサの実際的な使用例について後図によって説明する。
[0039] 図のコイルに流れる電流 i , i , i , iにより発生する磁界 H , H , H , Hは図 2 (d)
1 2 3 4 1 2 3 4 と同様である。
[0040] 図 3は図 2のような状態に置かれた 2枚の金属板の一方のみをコイルが巻かれた磁 性体の角の部分に沿ってふさぐように接続した場合を示している。従って、開いてい るのは左方の空間のみとなり、右側の磁界は反射されて左の空間のみに集中される ことになる。これは右側にもう一対の影像が発生したものと同様の状態となる。
[0041] 図 4は、更に図 3に示す左側に残された空間を狭くするように金属板（金属面） M , M , Mの間に狭い空間を残し、接触しないように金属板（金属面） M , M , Mを嵌
2 3 4 5 6 め込んだ場合を示す。この場合には磁界は金属板（金属面） M , M , Mの面と金
1 2 3 属板（金属面） M , M , Mの面の間に生じた隙間を通ることになる。同図では磁性
4 5 6
体 (磁路）のみで示している力 S、図 3等と同じように磁性体にコイルを巻いた場合でも 同じであるので例を省略する。 [0042] これにより、あた力、も磁性体 (磁路）6が金属に埋め込まれている状態に見えても両 金属面が接触しないように構成されていることにより、この隙間を磁界が通ることにより 、内部のタグやセンサをこの隙間の磁界を使ってセンシングすることができる。金属 埋め込みタグや金属埋め込みセンサの応用例である。
[0043] 図 5 (a)は金属板（金属面） M , Mに挟まれ、コイルを巻いた磁性体 (磁路） 6の左
1 2
、右の空間に狭間 S , S , S , Sが生じるように金属板（金属面） M , M , M , M ,
1 2 3 4 4 5 6 7
M , Mを埋め込んだ場合を示す。金属間は短絡していないので、それぞれの間隙
8 9
には電位が生じ、従って磁界もこの狭間 S , S , S , Sを通過することができる。
1 2 3 4
[0044] 図 5 (b)は隙間を上下の金属板の間のみとし、この隙間を更に狭めた場合を示す。
図 2のように磁界の開口部が広くなるのを防ぐ目的で隙間を両側で狭くした場合に相 当する。図 5 (a) , (b)ともに磁性体 (磁路）のみで説明している力 この場合もコィノレ を用いた場合も同様なので省略してレ、る。
[0045] 次に図 6 (a)には上下の金属板（金属面） M , Mが両側で金属短絡面 Shで接続
1 2
短絡されており、円形電流が発生し、磁界の通過を打ち消すように動く場合には、中 心部の磁性体 (磁路）6のみでなぐ両側に帰路となる磁性体 (磁路）6' , 6〃 を配置 させることにより、コイルに流れる電流による起電力 IVを帰路の磁路による起電力 I V/2により、両側で打ち消すことにより、金属面閉路に沿って発生する誘導円形電 流による磁界が打ち消されることを防ぐこと力 Sできる。
[0046] 即ち、図に示すように真中の磁路による誘起される起電力（誘起電流）は IVである
1S 左側の磁路による起電力（誘起電流）は IV/2で、右のそれは IV/2となり、
[0047] [数 2]
I V I V
I V —— = 0
2 2
[0048] となるので、誘導円形電流は零となり、逆相電流は流れない。
[0049] 図 6 (b)には、図 6 (a)を上から見た場合の動作原理を示す。
[0050] 磁界の進む方向、即ち軸の方向が有限であまり長くしたくない場合、磁路を設けて 真中の磁性体と両側の磁性体を継ぎこの中を磁界を通させるので、磁気の軸方向が 有限でも磁界は透磁率の高い磁性体の磁路に沿って曲がって、左右対称に組んだ 両側の磁路に沿って曲がって戻って来てくれる。従って窪みの空間に薄形のセンサ やタグを埋め込む応用を行うことができる。この例では両側に磁路を設けた力 片側 のみでも効果を上げることもできる。
[0051] 図 7 (a) , (b)は、磁路が無限（可成り長い d)に続き、かつ金属面が両側とも絶縁さ れるか開放されているかを示す。奥行を考える必要がないので、磁性体をそのまま真 直ぐにのばして使用する場合を示す。一般にはロスがあるし、透磁率も有限であるの で途中で漏れた磁界は帰路の磁路をったつて戻って来るので、それ程長い距離の 磁路を保つことができない。磁性体の透磁率、磁路の厚み、太さ、電流や電力の大き さ等によって磁界の磁路の長さ dは変わる。図 7 (a)は前面の断面図を示し、図 7 (b) は上面図を示す。
[0052] 図 8 (a)はセンサ側から見た場合で、紙やプラスチックの数ミリの厚みの書類ゃプラ スチック板の下方にタグが取付けられている状態を説明する図である。図によると、紙 やプラスチック板 Pでできた数ミリの厚みのものにタグ T , - - -Tを取付け、タグの上ま たは下方に金属板 (金属面） Μを当て力 ことにより、互いの干渉を発生させないよう にすることができ、かつ先に説明したように金属板 (金属面） Μ , Μ , - - -Mにセパ レートされた状態と同じ条件を作ることができる場合を示している。タグ τはプラスチッ クのケースや板の先に挿入して用いることもできる。この場合には平面で構成できる。
[0053] 先の説明からも分かる通り、紙やプラスチックの厚み tは lmm〜5mm程度の薄くて も干渉がなぐ夫々のタグの識別をすることができた。
[0054] 図 8 (b)は、書類や分類対象物 Pの下方にタグ Tと金属膜 M が取付けられ、下方 にあるセンサ（Sen)から発せられる磁界と結合し、多数のタグ T , · · · , Tが読まれて いる場合を示す。タグ Tにはコイルと ICを省略している。タグ Tは縦に置かれ、磁界は 上下に垂直に向いて両側に広がる破線で示すようなモードであるので、センサ（sen) 側のコイル Cは平面的に巻かれており、磁性体板 MPの上に平面的に取付けられて いる構造となる。
[0055] コイルの両端には整合を取るための整合部 Mtcが取付けられ、磁性体板 MPや下 方の金属の影響や上方にのるタグや物体の影響を含めた全体の整合や共振をとる ようにしている。整合部 Mtcの先にはケーブル Wを介してリーダライタ R/Wがあり、 この先には読み取りや管理をするコンピュータが置かれている。
[0056] 図 8 (c)はタグ が横になつており、磁界が左右に水平に向いて発生し、下方のセ ンサ（Sen)の磁性体板 MPに縦に巻かれたコイル Cに流れる電流 Iにより発生する磁 界と結合している。タグ Tにもコイルとして ICは省略している。
[0057] 図 8 (b)のようにタグ Tが縦となり垂直の磁界と結合するように構成する場合もあるし
、図 8 (c)のようにタグ Tが横になり、水平の磁界と結合するように構成する場合があり
、どちらかを使う場合もあるが、図 8 (c)の方がセンサとの通信距離をやや大きくとれる こと力 Sでさる。
[0058] 次に僅かな例として、円筒の磁性体コアにコイルが巻かれている場合の例を図 9に 示す。
[0059] 円筒磁性体に対して平らな板は図 9 (a)のように隙間が大きくなるため、図 9 (b)は 円筒の円周を囲むように金属面を曲げて円筒状のイメージが外側に発生するように し、円の半径方向に磁界の通る平らな隙間を設けるようにしている。図 9 (c)は金属板 を 3分割した状態の場合、図 9 (d)は 4分割した状態の場合を示す。
[0060] 基本的には角形の磁性体コアによる場合と同じである力 角形の場合には曲面に する必要がなぐ平面で構成できるので作り易い。円筒の場合は特別な場合である。
[0061] 図 10 (a) , (b) , (c)には別の実施例を示す。曲面による金属板 (金属面）に挟まれ た空間に磁界の帰路となる空間を小さな湾曲する空間で実現する場合を示す。
[0062] 図 1、図 2に示すように磁性体 (磁路）6を挟む上下の金属板は、理想的には無限平 面であるため金属面により円形電流は発生せず、誘導電流による逆相の磁界が発生 することはない。
[0063] 図 6や図 7のように磁界の帰路を磁性体を別に設けることによって磁界が広がること を阻止し、かつ円形電流が発生しないように打ち消すような起電力を発生させること により、磁界が周囲の金属に影響を受けないように構成することもできる。
[0064] 図 10 (a)は磁性体 (磁路）6を挟む上下の金属板（金属面） M , Mを変形させ、同
1 2
心円の円筒状に構成し、磁界の帰路とする空間を構成した場合を示す。ちょうど図 1 の金属平板を丸めた場合と等価となってレ、る。
[0065] 2つの円筒は絶縁されているので閉路となることはない。また例えば外側の金属面 に反時計方向の電流が流れた場合でも内側の金属面に時計方向に電流が流れ、誘 導電流による影響が零となる。図は円筒形にしている力 電気的に同様な機能をもた せれば楕円でも多角形でも構成できる。これにより無限平面が必要なくなり有限の平 面内でも磁界を導くことができる。
[0066] 図 10 (b)は磁界の帰路となる磁性体 (磁路）6' を更に同一円筒の隙間に加えるこ とによって、磁界を通り易くしたものである。図 10 (c)は励振される磁性体 (磁路）6及 び帰路となる磁路両方とも、あるいは片方の磁路の断面を大きくとり、磁界が通り易く した場合を示す。図 10 (b)や図 10 (c)は図 7の平板を丸めた場合と等価になってい る。このような構造により、それ程大きな空間を要せずともセンシング用の信号を磁路 の長さ dに伝送でき、金属内部のセンシングゃ金属を通した信号の伝送を可能にす ること力 Sでさる。
[0067] 図 7の場合と同じように、磁性体の透磁率、磁路の厚み、太さ、電流や電力の大きさ 、円の曲率等によって磁路の長さ dは変わる。
[0068] 図 11は、図 10の応用で、図 6の場合のように磁路の奥行 dsが比較的短い場合に 磁路が短絡されたり、開放されたりしないように終端部で磁性体 (磁路）6〃 を加え、 磁路の連続を計っている場合を示す。これにより金属中でも磁界は金属に悪影響を 受けずに通過することができる。例えば金属を丸い穴を穿ち、 U形の磁性体棒を中 の金属板 (金属面） Mと共に埋め込む方式を取ることもできる。磁性体 (磁路）6, 6'
2
， Q" の何れかの部分にセンサコイルや ICタグ部を取付けてもよい。図 11 (a)の左図 は正面から見た所で、右は横から見た所である。金属体 MBの中に U字形の試験管 の底のような構造の円の大きさの異なる管を重ね、その隙間に U字形の磁性体磁路 を揷入した場合で、磁界は磁路伝って帰って来る。いわば馬蹄形磁石のような構造と なっている。図 11 (b)は金属体 MBを 2重円筒が貫き、この隙間の棒状磁性体を伝つ て裏側に磁界を作る例を示す。即ち、少し厚み d のある金属でも磁界を通すことが
M
できる例である。
[0069] 図 12 (a) , (b)は、円筒平面を更に複数にした場合の例で、独立した回路として用 いることもできるし、 'J帚路として用いることもできる ί列を示している。円筒においても平 面の図 2,図 3,図 6,図 7,図 8の例と同じように多段に構成できる例を示している。図 11 (a)の場合と同じく図 12 (a)は金属体に入る底が平らな円筒を更に一層増やした 例を横力 見た場合である。図 12 (b)は図 11 (b)の場合と同じように金属体を突き抜 けて利用する場合を示す。コイルの電流 i , iはそれぞれが独立しており、磁性体 (磁
1 2
路） 6 , 6 ' , 6 " も独立している。
[0070] 図 13は磁気カードや他のカードのスリットの長穴に本発明のセンサやタグを利用し て図 6のような構造の平形やセンサ（MISEMAS)を用いることにより、磁界を金属ス リット（Slit)の外に出すことができ、従って鍵の磁気カードの穴を利用して非接触の I Cカードと通信させることができる例を示す。
[0071] また、 ATMや券買機用の使用しない穴を用いることも可能となる。これにより、セン サとカードとの照合がリーダライタ R/Wを介して行われ、制御器 Decにより正否の判 定がなされ、電気金属の制御を行う回路 (Key Cont)によりモータ等の機械的な動 作部 Mechを制御し、鍵は開錠され取手 handleにより扉を開けることができる。電力 PSは商用電源からとってもよいし、一次電池や他のエネルギーによる得られてもよい
[0072] 図 14は本発明の MISEMASの他の応用例である。
[0073] 金属板（金属面） Mtを持つコンピュータや金属面等に金属対応タグを貼りつけて管 理を行う場合に、金属の壁の間にタグ Tが挟まれる状況になる。このような状態にお いては、一般のタグは動作しない。金属面に沿う磁界やこれと直角な面電流と結合 する金属対応タグを用いることにより、金属板や金属面の影響をプラスにすることが できる。
[0074] コンピュータとコンピュータの間にはマウスや電源を置くための台 PBを置き、タグ T の磁界を阻害しないようにする。棚は木でもプラスチックでもよい。場合によっては金 属でも構成できる。
[0075] コンピュータを置く棚の表面にはプラスチック板 Psが敷かれており、この下方に 10 mm前後の厚みの板状磁性体にコイル Cを巻!/、た。センサ（Sen)が金属板（金属面） を介して金属棚 MSの上に置かれている。コイル Cには電流 Iが流され、この電流 Iに よって磁界 Hが発生させられて!/、る。
[0076] コイルの端部には整合部 Mtcを介してリーダライタ R/Wが取付けられ、この先でコ ンピュータに接続され管理されて!/、る。
[0077] 図 15には幅の狭い lmm〜10mm程度の個別の物体を MISEMASを用いて選別 したり、識別したりする場合の応用例を示す。幅 10mm以上のものと幅の広い個体の 識別は漏洩が少なくなり、結合が小さくなるので可能である力 幅の狭い場合には磁 界の漏洩を押さえ乍ら、かつ結合を大きくするために磁束 φを増しながら隣との結合 を小さくしなければならないので、磁束を単純に大きくすることでは解決しない。間隔 や幅が狭い状況ではコイルのターン数等もとり難いので、コイルの中心部に磁性体を 設けて磁束を増やすことができる。
[0078] 従って、センサコイルとタグとの距離を近づけ、かつ金属面 Mによる多重影像効果 による磁界の集中と増強を行い、この金属面 Mにより隣のセンサやタグを結合しない ようにシールドを同時に行うことができる。センサコイルやタグのコイルとの距離が構 造上取り難い場合には、磁性体による磁路で磁界を誘導し、コイル間の距離が離れ ていてもコイル間の結合を容易にすることができるし、磁界が磁性体に集中し外に広 力 Sり難ぐよって漏洩磁界も減り、実現し易い環境を作る。
[0079] 図 15 (a)はプリント基板 PCBに細長いコイルをエッチングして構成した場合の実施 例の上面図である。 目的の検出体の幅に合わせたコイル幅と長さを選び、かつ夫々 のコイル SC , SC , SC , - - - SC間で結合がないように遮蔽 (シールド）金属板 M
1 2 3 n 1
' , M ' , M ' - - - M ' を設置し、漏洩や隣接コイルの結合を遮蔽する。
2 3 η
[0080] 夫々のコイル SC， SC， SC， - - - SCのコイル端部の片端は共通にし、接地 に
1 2 3 n
する等の方法をとり他端は個別にスイッチング回路や整合回路を経てリーダライタ R /Wに接続される。
[0081] 図 15 (b)は図 15 (a)の斜視図であり、遮蔽効果を大きくするために金属板 (金属面 ) Μ ' , M ' , · · · Μ ' を夫々のコイル SC , SC ' " じ に対して幅広ぐかつコィ
1 2 η 1 2 η
ルのついたプリント基板 PCBより高くとっている。金属面 Mはプリント基板 PCBのスリ ットに嵌め込まれるように上下に収まっている。センサ同士、センサとタグを含めた結 合回路が他の影響を及ぼしたり、受けたりしないような適当な大きさであればよい。基 板の下方にあるのはコイルの端子から外部に接続するコネクタ部 CNである。このよう にセンサアンテナを個別に設けることによってタグの位置まで特定できるので、単に 図 8や図 14の実施例とは異なる。
[0082] 図 15 (c)は薄い数 mm幅の箱 Bの下方に細長いタグコイル TCによるタグが取付け られ、この下方にタグをセンシングするセンサコイル SCが取付けられ、遮蔽金属板 Μ ' , Μ ' によりタグのコイルやセンサコイルから漏れる磁界を遮蔽している様子を
1 2
示す。
[0083] 図 15 (d)はセンサコイル SCの部分とタグコイル TCの部分とタグコイルに接続され た ICの部分を大きく示した説明図である。両コイル間の結合は二枚の金属板の遮蔽 された空間で行われる。従って他と分離することができる。
[0084] 図 15 (e)は先の例と異なり、センサコイル SCも側面（背面）に取付け、タグコイル T
Cも外側（背面）に取付けられ、金属遮蔽板も側面（背面）に取付けられている場合を 示す。
[0085] 図 16 (a)はセンサコイル SCやタグコイル TCの磁界を集中させたり、磁束を大きくし たりするためにセンサコイルに磁性体 SMgとタグコイルに磁性体 Tmgを用いた場合 を示す。コイル同士が近づくか、あるいは磁性体同士が近づくかによつて、センサとタ グの結合を強くすることできる。タグコイル TCには ICが取付けられている。
[0086] 図 16 (b)は角形磁性体 6S, 6Tにソレノイド形にコイル 2S, 2Tを巻いて、センサ Se nとタグ Tを組み合わせた場合の例で、この場合には小形にでき、かつセンサとタグと の結合も強力にできる。
[0087] 磁界は磁性体の周辺に集中するので、金属面 Mも小さくて済む。一般にセンサの 数は少ないので、高価でも特性が優れているものを選ぶ場合もあり、図 16 (b)のセン サを選ぶ場合もある。図 16 (b)のタグは小形である力 S、少々高価であるので、図 16 ( a)の平面形コイルによるタグを選ぶ場合もあり、夫々センサやタグの構造や形状は使 V、方により適当に選べばょレ、。
[0088] 金属板（金属面）はセンサとタグの構造により連続したものを用いずともよレ、。センサ 側の金属とタグ側の金属が夫々分かれて構成されてレ、ても遮蔽の効果はある力 さ もな!/、と金属の不連続面の隙間から磁界が漏れ、隣のセンサコイルやタグコイルと結 合するので気を付けなければいけな!/、。
[0089] 図 17は薄いファイルやケースや箱 F等の管理棚の実施例を示す。図 15や図 16に 示すようなセンサが棚の底や背面の所定の位置に取付けられており、そのセンサの 位置に合わせてファイルや CD, DVD等のケースや箱 F等の所定の位置にタグのコ ィルも取付けられている。今タグが 100個ある場合の例を考えると、選び出す特定の ファイルケース箱の IDを読み取って、置かれている場所を例えば 50番と示し、かつ 下方の表示用 LEDのランプが点灯するようにしておけば探す必要がなくなる。仕切 板 SPには一部または全部に金属を利用しているのでファイルやケース、箱 F等の支 えにもなるし、隣の信号との分離をする役目も行う。
[0090] このような棚は色々な整理棚に応用できる。一般にセンサ間やタグ間の間隔が狭く なって来ると干渉が起き、読めなくなったりダブルに読んだりして正確性がなくなるが 、本発明の MISEMAS方式は薄い物体でも選別が可能となる。
[0091] 図 18には多数のタグをセンサを切り換え乍らセンシングし、その中から必要なタグ あるいはタグが取付けられて!/、る物体を選び出すためのブロック図を示す。
[0092] センサ Sが N個あり、この上にタグ Tが N個（即ち物体が N個）あり、このセンサの端 子を次々に電子的あるいは機械的スィッチ SWCで切り換えて行き、この時の信号を リーダライタ R/Wで読んで行き、制御装置（Cont)やコンピュータ PCに記録する。
[0093] この信号はコンピュータにも伝送され、記録され表示される。何のセンサの位置か はスィッチがオンとなって!/、る部分で見分けがつき、この動作を制御器やコンビユー タ PCが記録しているので、選別することが可能になる。スィッチの切り換え時間や周 期は任意であるが、夫々のタグの読み書き時間より長くなければならない。一般に 0. ；!〜 0. 2秒内に読み書きできる。
[0094] 読み書きが終わったところでスィッチを切り換えを行って行けばよい。
[0095] 1秒間に 100〜400個を読めるタグやリーダの場合ははもっと早く切り換えることが できる。読み取り完了の信号を受けながら順次切り換えて行くことができる。
[0096] 必要なファイルをあらかじめコンピュータ PCにより選んでおけばその位置が照合し 選ばれた後、制御装置（Cont)によりその位置に相当する LEDが点燈する。若しファ ィルゃ箱等を自動的に取り出すようなメカニズムを取付ければ、これも自動的に行う こと力 Sでさる。
[0097] 以上のような一般に難しい干渉の起こり易い近接するセンサやタグの読み取りの場 合でも、本発明の多重影像法と分離方式 (MISEMAS)を使用することにより、セン サの設置やタグを取付けた物体の選別が可能となり、金属面電流や磁路の有効な利 用が可能となった。

Claims

請求の範囲
[1] 平面あるいは湾曲する面の金属面に挟まれた空間にコイルを巻かれたセンサある いはタグが挟まれて!/、る状態にお!/、て、コイルの中を通る磁界と帰路となる磁界が通 過する空間を確保することを特徴とするセンサ'タグの多面影像方式。
[2] 金属面に挟まれた空間に、磁界が通過する磁路を構成することを特徴とするセンサ •タグの多面影像方式。
[3] 金属面による空間の中にコイルを巻かれた磁性体が置かれており、該磁性体の磁 界が通る軸方向と同一の方向に磁界の帰路となる磁性体による磁路を配置すること を特徴とするセンサ ·タグの多面影像方式。
[4] 請求項 3記載のセンサ'タグの多面影像方式において、コイルにより発生する誘導 電流が金属面による閉路を作る場合においても磁界の帰路となる磁性体を配置する ことにより、閉路の電流が打ち消し合うことにより、結果として金属面に沿って閉路とな る連続した電流が流れなくなることを特徴とするセンサ'タグの多面影像方式。
[5] 請求項 3または 4記載のセンサ'タグの多面影像方式において、磁界が往復するた めの複数の磁性体が存在するとき、磁路の端部を互いに接続し、直接磁界の帰路を 作り、反対側の端部より磁界が空間に出やすくすることを特徴とするセンサ'タグの多 面影像方式。
[6] 請求項 1乃至 3いずれかに記載のセンサ'タグの多面影像方式において、金属面 の断面が円、楕円、多角形に構成され、金属面に挟まれた空間が筒形で構成され、 この筒形の空間に磁界の帰路を作ることにより、電流の閉路が発生しないように構成 されることを特徴とするセンサ'タグの多面影像方式。
[7] 請求項 1乃至 6いずれかに記載のセンサ'タグの多面影像方式において、多層の 金属面とすることを特徴とするセンサ'タグの多面影像方式。
[8] 請求項 1乃至 5いずれかに記載のセンサ'タグの多面影像方式において、既存の 構造でカードを揷入する開口部等に、該方式を応用することを特徴とするセンサ'タ グの多面影像方式。
[9] 請求項 1乃至 5いずれかに記載のセンサ'タグの多面影像方式において、コンビュ ータゃ金型、部品等の金属面の間に挟まれたタグをセンシングする場合、該方式を 応用することを特徴とするセンサ'タグの多面影像方式。
[10] 請求項 1乃至 5いずれかに記載のセンサ'タグの多面影像方式において、磁界の 通る紙、プラスチック材の面に蒸着、塗装、コーティング等の方法により金属フィルム 等の金属面を構成し、この金属面の間に挟まれる状態のタグをセンシングすることを 特徴とするセンサ'タグの多面影像方式。
[11] 請求項 1乃至 9いずれかに記載のセンサ'タグの多面影像方式において、周囲の 金属面によりインダクタンスの変化を受けた状態において共振周波数をあらかじめ調 整することを特徴とするセンサ'タグの多面影像方式。
[12] 請求項 1乃至 4いずれかに記載のセンサ'タグの多面影像方式において、コイルを 巻かれたタグやセンサを一組とし、金属板で当該組を他の組と分離し、同様な多数 の組と金属板を隔てて次々と重ねて行くことを特徴とするセンサ'タグの多面影像方 式。
[13] 請求項 1乃至 12いずれかに記載のセンサ'タグの多面影像方式において、センサ' タグの多面影方式を用いたコンピュータシステム等の応用システムやデバイスを構築 することを特徴とするセンサ'タグの多面影像方式。
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