JP2000046508A

JP2000046508A - 磁気マーカー検出システム

Info

Publication number: JP2000046508A
Application number: JP10216319A
Authority: JP
Inventors: Yoshinosuke Shimamura; 佳ノ助島村; Wataru Suenaga; 渉末永; Takahiko Tanji; 能彦丹治
Original assignee: Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: DIC Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-07-30
Filing date: 1998-07-30
Publication date: 2000-02-18

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の磁気マーカーを相互干渉なく充分な距
離から同時に検出することができ、場所や物の特定に利
用できる磁気マーカー検出システムを提供する。【解決手段】磁性金属板等に磁性粉を分散して形成さ
れる非磁性支持体上の乾燥塗膜と、変動する周波数の入
射交番磁界中の所定周波数で機械的に共振して磁束密度
及び透磁率が変化する磁歪性を有する金属が機械的に共
振しうるように積層された積層物からなり、金属板又は
乾燥塗膜にバイアス磁界に対応する磁気パターンが磁化
された時、入射交番磁界に対して、金属板又は乾燥塗膜
に磁化された磁気パターンに対応して磁束密度又は透磁
率が変化する所定周波数を識別信号として発生するよう
にした磁気マーカーと、磁気マーカーに固有の機械的共
振を発生させる周波数の電磁波を発射する送信部と、機
械的共振をする磁気マーカーが発射する電磁波の周波数
を検出する受信部とを備えた、磁気マーカー検出装置と
からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は磁気マーカー検出装
置を用いて、磁歪性金属を備えた磁気マーカーの位置あ
るいは情報などを遠隔検出するシステムに関するもので
あり、場所の特定、物の特定、測定の目印などに利用で
きるものである。

【０００２】

【従来の技術】遠隔検出システムに用いられるマーカー
としては、半導体メモリ素子と通信・メモリ制御要素と
周波数受発信装置要素から構成され位置情報等が記録さ
れた電磁誘導方式のマーカーや、ＬＣ共振回路マーカ
ー、磁歪性金属を振動子として用いたマーカーなどがあ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記誘
導式のマーカーやＬＣ共振回路マーカーを用いた遠隔検
出では、複数のマーカーが隣接している場合、マーカー
はその構成上相互干渉を生じるため、誤読の危険があ
る。

【０００４】一方、磁歪性金属を用いたマーカーの遠隔
検出では、送信電磁波に対して振動子の発射してくる電
磁波の位相差を検波し、その存在を検出している。

【０００５】しかしながら、位相検波の方法は送信電磁
波の発射出力レベルに比べて、磁歪性金属から発射され
る電磁波の入力レベルが非常に小さく出力位相を基準と
して入力位相を検波する事が困難であった。通常送信出
力と入力との信号レベルの比較は百万分の１程度であ
る。この送信出力によって受信部が飽和して微弱な入力
信号は検出できず、充分な検出距離と指向性を得ること
は容易ではなかった。特に、送信アンテナと受信アンテ
ナが分かれている場合は、送信電磁波による受信障害は
顕著であった。

【０００６】本発明は以上の点を鑑みて創案されたもの
で、複数の磁気マーカーを相互干渉なく、しかも充分な
距離を持って検出できる磁気マーカー検出システムを提
供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の第１の磁気マーカー検出システムは、磁性金
属板、または結合剤中に磁性粉を分散して形成される非
磁性支持体（Ｃ）上の乾燥塗膜（Ａ）と、変動する周波
数の入射交番磁界中の所定周波数で機械的に共振して、
磁束密度及び透磁率が変化する、磁歪性を有する金属
（Ｂ）が機械的に共振しうるように積層された積層物か
らなり、前記金属板または乾燥塗膜（Ａ）にバイアス磁
界に対応する磁気パターンが磁化された時に、前記入射
交番磁界に対して、金属板または乾燥塗膜（Ａ）に磁化
された磁気パターンに対応して磁束密度または透磁率が
変化する所定周波数を識別信号として発生するようにし
た磁気マーカー１と、磁気マーカー１に固有の機械的共
振を発生させる周波数の電磁波を発射する送信部と、機
械的共振をする前記磁気マーカーが発射する電磁波の周
波数を検出する受信部とを備えた本発明の第１の磁磁気
マーカー検出装置２（２Ａ）、とからなる。

【０００８】また、本発明の第２の磁気マーカー検出シ
ステムは、磁気マーカー検出装置２が、磁気マーカー１
に固有の機械的共振を発生させる周波数の電磁波を発射
する送信部と、機械的共振をする前記磁気マーカー１が
発信する電磁波を検出する受信部と、前記送信部が前記
電磁波を送信している間前記受信部を非活性にする手段
とを備えたものである（２Ｂ）。

【０００９】また、本発明の第３の磁気マーカー検出シ
ステムは、磁気マーカー検出装置２が、磁気マーカー１
に固有の機械的共振を発生させる周波数の電磁波を発射
する送信部と、機械的共振をする前記磁気マーカー１が
発信する電磁波を検出する受信部とを備え、前記送信部
と前記受信部とが同一のアンテナから構成されるととも
に、前記アンテナからの送信と受信とを切り替える切り
替え部を備えたものである（２Ｃ）。

【００１０】また、本発明の第４の磁気マーカー検出シ
ステムは、磁気マーカー検出装置２が、放電抵抗を備
え、送信から受信に切り替える際に前記放電抵抗を活性
化するものである（２Ｄ）。

【００１１】また、本発明の第５の磁気マーカー検出シ
ステムは、磁気マーカー検出装置２が、受信部が受信し
た磁気マーカー１の共振周波数を特定の周波数に変換す
る周波数変換部と、前記周波数変換部から出力された前
記特定の周波数をレベル検出する検出部とを備え、送信
部は互いに異なる複数の共振周波数の電磁波を送信する
ものである（２Ｅ）。

【００１２】また、本発明の第６の磁気マーカー検出シ
ステムは、磁気マーカー検出装置２が、送信する電磁波
の周波数と特定の周波数との差の周波数を発振する局部
発振部を備え、周波数変換部は受信した周波数に前記局
部発振部の発振する周波数を加えて前記特定の周波数と
するものである（２Ｆ）。

【００１３】また、本発明の第７の磁気マーカー検出シ
ステムは、磁気マーカー検出装置２が、局部発振部が１
つのダイレクトデジタルシンセサイザであって、送信す
る電磁波の周波数を発振するとともに、前記送信する電
磁波の周波数と特定の周波数との差の周波数を発振する
ものである（２Ｇ）。

【００１４】また、本発明の第８の磁気マーカー検出シ
ステムは、磁気マーカー検出装置２が、１つの共振周波
数の電磁波の送信と受信の１サイクルの動作を１０ｍｓ
以下で終了するものである（２Ｈ）。

【００１５】また、本発明の第９の磁気マーカー検出シ
ステムは、磁気マーカー検出装置２が、複数の異なる共
振周波数ごとに同調するコンデンサを備え、発振する共
振周波数に合わせて前記コンデンサを選択する手段を備
えたものである（２Ｉ）。

【００１６】また、本発明の第１０の磁気マーカー検出
システムは、磁気マーカー検出装置２が、複数の異なる
共振周波数のうち１つの共振周波数の電磁波の送信と受
信とを行った後、前記１つの共振周波数とは異なる共振
周波数の電磁波の送信と受信とを行うものである（２
Ｊ）。

【００１７】また、本発明の第１１の磁気マーカー検出
システムは、磁気マーカー検出装置２が、磁気マーカー
１を特定するとともに、その検出レベルを棒グラフで表
示する表示部を備えたものである（２Ｋ）。

【００１８】

【発明の実施の形態】上記構成により、本発明の第１の
磁気マーカー１は、金属板または乾燥塗膜（Ａ）にバイ
アス磁界に対応する磁気パターンが磁化された時に、前
記入射交番磁界に対して、金属板または乾燥塗膜（Ａ）
に磁化された磁気パターンに対応して磁束密度または透
磁率が変化する所定周波数を発生するので、磁気パター
ンにより、その所定周波数を制御することができる。

【００１９】さらに、本発明の第１の磁気マーカー検出
装置２（２Ａ）は、磁気マーカー１に固有の機械的共振
をさせる呼び掛け電磁波を発射して磁気マーカーを共振
状態に励起した状態でこの共振周波数を測定することに
より、磁気マーカーの存在を検出することができる。

【００２０】磁気マーカーの場合、この呼び掛け電磁波
を止めても機械的共振は短時間持続し、この間磁歪変化
により電磁波を発射し続ける。従って、この電磁波の周
波数を測定すれば、送信した電磁波との位相差を見なく
ても磁気マーカーを特定できる。即ち、送信電磁波の影
響を受けずに検出が可能になる。

【００２１】また、本発明の第２の磁気マーカー検出装
置２（２Ｂ）は、送信部が電磁波を送信中に受信部を非
活性状態として待機させるので、受信部が送信電磁波を
受信して飽和状態になることがなく、送信から受信に切
り替えた際、直ちに受信状態に入ることができ、受信時
に磁気マーカーの存在の検出を確実に行うことができ
る。

【００２２】また、本発明の第３の磁気マーカー検出装
置２（２Ｃ）は、切り替え部を備えることにより、１つ
のアンテナで送信と受信とを行うことができる。

【００２３】また、本発明の第４の磁気マーカー検出装
置２（２Ｄ）は、送信から受信に切り替える際に放電抵
抗を活性化するので、送信出力の残響による受信妨害を
防止することができる。

【００２４】また、本発明の第５の磁気マーカー検出装
置２（２Ｅ）は、周波数変換部を備えることにより、互
いに異なる複数の共振周波数の電磁波を受信しても１つ
の検出部で検出することができる。

【００２５】また、本発明の第６の磁気マーカー検出装
置２（２Ｆ）は、周波数変換部は受信した電磁波の周波
数に局部発振部の出力を加えて中間周波数とするので、
簡単な構成により、互いに異なる複数の共振周波数の電
磁波を受信しても１つの検出部で検出することができ
る。

【００２６】また、本発明の第７の磁気マーカー検出装
置２（２Ｇ）は、１つのダイレクトデジタルシンセサイ
ザを備えるだけで、互いに異なる複数の共振周波数の電
磁波を受信しても１つの検出部で検出することができ
る。

【００２７】また、本発明の第８の磁気マーカー検出装
置２（２Ｈ）は、１つの共振周波数の電磁波の送信と受
信の１サイクルの動作を１０ｍｓ以下で終了するので、
１つあるいは複数の周波数を短時間で検出することがで
きる。これにより、検出装置が高速で移動しながら磁気
マーカーを検出することができる。

【００２８】また、本発明の第９の磁気マーカー検出装
置２（２Ｉ）は、送信する電磁波の共振周波数に合わせ
て同調コンデンサを選択することにより、複数の共振周
波数を確実に送受信することができる。

【００２９】また、本発明の第１０の磁気マーカー検出
装置２（２Ｊ）は、互いに異なる複数の共振周波数のう
ち１つの共振周波数の電磁波の送信と受信とを行った
後、前記１つの共振周波数とは異なる共振周波数の送信
と受信とを行うことにより、複数の磁気マーカーを確実
に検出することができる。

【００３０】また、本発明の第１１の磁気マーカー検出
装置２（２Ｋ）は、各磁気マーカーの検出レベルを見や
すくすることができる。

【００３１】以下、本発明の一実施の形態について説明
する。一般に、磁気バイアスを与えられた略板状若しく
は棒状の磁歪性金属に機械的共振を発生させる特定され
た周波数の交流電界または交流磁界をあたえてその長手
方向に振動を生じさせると、磁気マーカーは共振周波数
では共振振幅が最大になる。同時に、この振動は交流電
磁界を除去しても短時間機械的共振状態にあり、これに
よって交流磁化を生じ電磁波として放出される。（菊地
喜充著、株式会社コロナ社発行、改訂増補「磁歪振動と
超音波」第３４頁〜第３６頁（４）磁歪送波器の原理、
参照）。

【００３２】図１（ａ）は、本発明の一実施の形態にお
ける磁気マーカー１の構成を示す図である。磁気マーカ
ー１は、磁性金属板、または結合剤中に磁性粉を分散し
て形成される非磁性支持体（Ｃ）上の乾燥塗膜（Ａ）
と、変動する周波数の入射交番磁界中の所定周波数で機
械的に共振して、磁束密度及び透磁率が変化する、磁歪
性を有する金属（Ｂ）が機械的に共振しうるように積層
された積層物からなり、前記金属板または乾燥塗膜
（Ａ）にバイアス磁界に対応する磁気パターンが磁化さ
れた時に、前記入射交番磁界に対して、金属板または乾
燥塗膜（Ａ）に磁化された磁気パターンに対応して磁束
密度または透磁率が変化する所定周波数を識別信号とし
て発生する。

【００３３】上記に示される磁気マーカー１の共振周波
数は、内包される金属（Ｂ）に固有のものであり、その
共振周波数ｆ_nは金属（Ｂ）の長さ、密度、ヤング率の
３つにより以下の数式１のように決定される。

【００３４】

【数１】数式１ｆ_n＝ｎ／２Ｌ・√（Ｅ／ρ）〔但し式中、ｎは整数、Ｌは金属（Ｂ）の長さ、Ｅは金
属（Ｂ）のヤング率、ρは金属（Ｂ）の密度であり、ｎ
は金属板または乾燥塗膜（Ａ）に磁化された磁気パタ−
ンにより決定できる。〕

【００３５】前記金属（Ｂ）が機械的に共振し得るよう
に積層され、さらに金属（Ｂ）が乾燥塗膜（Ａ）の発生
するバイアス磁界を受けるために、常に塗膜（Ａ）に近
接させておく必要がある。この状態を保つためには、金
属（Ｂ）を格納する空洞部を有する筐体が必要であり、
この空洞部は非磁性筐体（Ｄ）あるいは非磁性支持体
（Ｃ）で構成できる。

【００３６】具体的には、例えば金属（Ｂ）のストリッ
プの厚みより少し深い凹部を有する非磁性筐体の当該凹
部に、当該ストリップを置き、当該筐体の凹部以外の部
分と塗膜（Ａ）とを接着すれば、それらの内部に形成さ
れる空洞部に、金属（Ｂ）が機械的に共振可能となるよ
うに包埋できる。あるいは、当該金属（Ｂ）のストリッ
プよりも厚い接着シートを、当該金属（Ｂ）のストリッ
プの形状より少し大きくなるように打ち抜き、その内周
縁部を非粘接着性となるようにし、非磁性支持体（Ｃ）
を当該シートに貼り合わせて非磁性筐体として、当該筐
体の凹部以外の部分と塗膜（Ａ）とを接着すれば、前記
したのと同様に包埋できる。接着シートには両面接着シ
ートを使用することもできる。

【００３７】非磁性筐体（Ｄ）としては、公知慣用の合
成樹脂製プラスチックのものがいずれも使用できるが、
例えばポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ＡＢ
Ｓ、塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ
カーボネート、ポリアクリロニトリル、ＰＥＴ、ＰＢ
Ｔ、ＰＰＳ等があげられる。

【００３８】次に、非磁性支持体（Ｃ）として使用でき
る材料は、例えば、ポリエチレンフィルム、ポリプロピ
レンフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリ塩化ビニ
リデンフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、
ポリビニルアルコールフィルム、ポリエチレンテレフタ
レートフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリアク
リロニトリルフィルム、ナイロンフィルム、ポリスチレ
ンフィルム、エチレン酢酸ビニル共重合体フィルム、エ
チレンビニル共重合体フィルム等からなるプラスチック
フィルムまたはシート；若しくは紙、含浸紙；これらの
各材料からなる複合体が挙げられる。

【００３９】非磁性支持体（Ｃ）と非磁性筐体（Ｄ）と
を結合する際に用いる接着剤としては、例えば、塩化ビ
ニル−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重
合体、塩化ビニル−プロピオン酸共重合体、ゴム系樹
脂、シアノアクリレート樹脂、セルロース系樹脂、アイ
オノマー樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン樹
脂等が挙げられ、通常、５〜１０μmの厚さに形成す
る。

【００４０】また、粘着剤を用いても良く、塩化ビニル
樹脂、酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル／酢酸ビニル共重合
体、エチレン／酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル／プロ
ピオン酸共重合体、ゴム系樹脂、アクリル共重合体樹
脂、シアノアクリレート樹脂、セルロース系樹脂、アイ
オノマー樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン樹
脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリロニト
リルブタジエン樹脂、天然ゴム、ロジン等があげられ、
通常２０〜３０μｍの厚さに形成される。

【００４１】また、磁性金属板としては、例えば磁歪性
金属（Ｂ）より保磁力が高い平板状の硬質磁性材料のス
トリップを使用することが出来る。具体的には、ＳＡＥ
１０９５鋼、バイカロイ、アーノクロム、ステンレス
鋼、ニッケル、フェライト、軟鉄等などの強磁性材料の
薄体が使用できる。または、バリウムフェライトなどの
酸化鉄系の磁性粉などを練り込んだ成形加工物によるハ
ウジングを使用することが出来る。

【００４２】あるいは、磁性金属板の代わりに、結合剤
中に磁性粉を分散して形成される非磁性支持体（Ｃ）上
の乾燥塗膜（Ａ）を用いることができる。

【００４３】乾燥塗膜（Ａ）を形成するために用いるこ
とのできる磁性粉としては、飽和磁束密度が７０emu／g
以上の磁性粉を用いることが好ましく、乾燥塗膜（Ａ）
をより薄くするためには１００emu／g以上が特に好まし
い。

【００４４】前記磁性粉の具体例としては、酸化鉄系強
磁性粉末として酸化第二鉄、四三酸化鉄、Ｃｏ−被着の
酸化鉄、バリウムフェライト、ストロンチウムフェライ
ト、六方晶系酸化鉄等があげられる。

【００４５】化合物系強磁性粉末として、例えば、炭化
鉄、窒化鉄等が挙げられる。また、強磁性金属粉末とし
ては、強磁性粉末中の金属分が７５重量％以上であり、
かつ、金属分の８０重量％以上が少なくとも１種類の強
磁性金属または合金（例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ
−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｃｏ−Ｎｉ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｆｅ）
であり、この金属粉の２０重量％以下の範囲内で他の成
分（例えば、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐｂ、Ｓｅ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃ
ｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｂ、Ｙ、Ｍｏ、Ｒｈ、Ｒｄ、Ａｇ、Ｓ
ｎ、Ｓｂ、Ｐ、Ｂａ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ａｕ、Ｈｇ、
Ｓ、Ｂｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｚｎ、Ｔｅ）を含
有する合金が挙げられる。前記強磁性金属粉が小量の
水、水酸化物または酸化物を含んでもよい。

【００４６】これらの強磁性粉末の製造法は公知であ
り、本発明では、公知の方法に従って製造したものを用
いることができる。

【００４７】磁性粉を分散させて塗膜（Ａ）を得るのに
使用できる結合剤としては、例えば塩化ビニル−酢酸ビ
ニル共重合体、塩化ビニルおよび酢酸ビニルとビニルア
ルコール、無水マレイン酸またはアクリル酸との共重合
体、塩化ビニル−酢酸ビニリデン共重合体、塩化ビニル
−アクリロニトリル共重合体、スルホン酸基またはアミ
ノ基等の極性基を有する塩化ビニル系共重合体の如き塩
化ビニル系共重合体；ニトロセルロースの如きセルロー
ス誘導体；ポリビニルアセタール樹脂；アクリル樹脂；
ポリビニルブチラール樹脂；エポキシ樹脂；フェノキシ
樹脂；ポリウレタン樹脂；ポリエステルポリウレタン樹
脂；スルホン酸基等の極性基を有するポリウレタン樹
脂、ポリカーボネートポリウレタン系樹脂等が挙げられ
る。

【００４８】前記結合剤として用いる樹脂は単独で使用
することもできるが、塩化ビニル系樹脂とポリウレタン
系樹脂、セルロース誘導体とポリウレタン系樹脂のよう
に２種類以上の樹脂を組み合わせて使用することもでき
る。

【００４９】前記結合剤の使用量は、磁性粉１００重量
部当たり１５〜４０重量部の範囲が好ましい。

【００５０】また、塗膜（Ａ）を得るのに用いることの
できる分散剤としては、例えばレシチン、高級アルコー
ル、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、界
面活性剤等が挙げられる。これらの分散剤の使用量は、
磁性粉１００重量部当たり０．５〜３．０重量部の範囲
が好ましい。

【００５１】塗膜（Ａ）の厚さは、５〜１００μmの範
囲が好ましく、その残留磁束（単位幅当たり）は１〜２
５Mx／cmの範囲にあることが望ましい。

【００５２】尚、本発明の磁気マーカーの製造方法につ
いては、上記では、塗膜（Ａ）が設けられた非磁性支持
体において、金属（Ｂ）のストリップに非磁性支持体面
が直接対向する場合（好ましい態様）について詳述した
が、マーカー自体の可とう性、加工性、重量や高性能化
を考慮した場合、磁性金属板よりも上記塗膜（Ａ）を使
用することが好ましい。

【００５３】使用できる金属（Ｂ）としては、非晶質金
属、例えばメトグラス「２６０５ＳＣ」、「２６０５Ｃ
Ｏ」、「２８２６ＭＢ」、Ｖｉｔｒｏｖａｃ「４０４
０」、「４５３３」等があげられる。

【００５４】また、金属（Ｂ）の長さとしては、強い共
振エネルギーを得るためには長いほど良いが、金属
（Ｂ）の各部に与えられる送信電磁波強度の均一性の必
要、またマーカーとしての取り扱いの容易さから、長さ
は１０ｃｍ前後が好適である。

【００５５】さらに、この磁気マ−カ−を水分や外部の
衝撃から保護するため、非磁性筐体（Ｄ）あるいは非磁
性支持体（Ｃ）で用いることが出来るのと同様の、公知
慣用の合成樹脂で当該磁気マーカーを更に密封してもよ
い。

【００５６】次に、前出の数式１で表される共振周波数
ｆ_nは、金属（Ｂ）の基本周波数あるいは高調波を表
し、式中のｎは金属板または乾燥塗膜（Ａ）に磁化され
た磁気パターンにより決定される。

【００５７】さらに、磁気パターンによっては、金属
（Ｂ）を単一の周波数でなく、同時に複数の周波数で共
振させることもできる。

【００５８】識別信号として、単一の周波数のみでコー
ド化するか、これら複数の共振周波数の中から、二つの
周波数の組み合わせでコード化するか、三つの周波数の
組み合わせでコード化するか、あるいは四つの周波数の
組み合わせでコード化するなど適宜用途により選択する
ことにより、磁気マーカーの有無だけでなく、磁気マー
カーに記録媒体としての情報を持たせることが出来る。

【００５９】次に、図２（ａ）は本発明の一実施の形態
における磁気マーカー検出装置２の検出原理を示す図、
同（ｂ）は同装置にて検出される検出信号を示す図であ
る。図２において、アンテナ７より共振周波数の電磁波
を短時間送信し（）、磁気マーカー１を共振状態にさ
せる（）。ついで、送信を止めてこの共振状態の磁気
マーカー１から放出される電磁波をアンテナ７で受け、
その周波数を検出する（）。

【００６０】以上の１サイクルの検出動作は、アンテナ
が移動する場合、あるいは複数の周波数を検出する場合
を考えると、ある程度の短時間で終了する必要があり、
実使用に供するには１０ｍｓ以下が必要と考えられる。

【００６１】後述の実施例で作成した本発明の検出装置
は、１サイクルの検出時間が６ｍｓである。実施例で
は、この時間内にアンテナが２０ｃｍ移動しても磁気マ
ーカーの検出レベルは変わらなかったことから、検出す
る周波数が１つであればアンテナの移動速度は１２０Ｋ
ｍ／ｈまで可能であることになる。

【００６２】また、従来からある位相検波の方法では、
呼び掛け電磁波の発射出力レベルに比べて、磁気マーカ
ーから発射される電磁波の入力レベルが非常に小さく、
出力位相を基準として入力位相を検波する事が困難であ
った。通常送信出力と入力との信号レベルの比較は百万
分の１程度である。この送信出力によって受信部が飽和
して微弱な入力信号は検出できず、充分な検出距離と指
向性を得ることは容易ではなかった。特に、送信アンテ
ナと受信アンテナが分かれている場合は、送信電磁波に
よる受信障害は顕著である。

【００６３】一方、本発明の磁気マーカー検出装置２
は、磁気マーカーから発射される電磁波の共振周波数を
検出するので、上述の位相検波のような問題を解決する
ことができ、送信磁界の影響を受けずにマーカーの共振
周波数を検出することができる。

【００６４】以下、本発明の一実施の形態における磁気
マーカー検出装置について図面を参照しながら説明す
る。

【００６５】図３は、本発明の一実施の形態における磁
気マーカー検出装置２の構成図である。図３において、
１４は磁気マーカー検出装置の制御を司るマイクロプロ
セッサ（以下、ＭＰＵと呼ぶ）、４は各磁気マーカーの
共振周波数を発振するとともに、この共振周波数と中間
周波数との差の周波数を発振するダイレクトデジタルシ
ンセサイザ（以下、ＤＤＳと呼ぶ）、５は送信と受信と
を切り替える送受信切り替え部、６は送信増幅器、７は
送信および受信に使用するアンテナ、８は送信および受
信する共振周波数によって最適のコンデンサが選択され
る同調コンデンサ部、９は送信終了時（送信から受信へ
の切り替え時）に短時間活性化される放電抵抗、１０は
受信した信号を増幅する受信増幅部、１１は受信した周
波数を中間周波数に変換する中間周波数変換部、１２は
中間周波数以外のノイズを減衰させるフィルター部、１
３は増幅検波部、１５は表示部である。

【００６６】本実施の形態において、磁気マーカー検出
装置２の動作は次の様に行われる。ＭＰＵ１４はＤＤＳ
４に磁気マーカー１ａの共振周波数であるｆａを発振さ
せ、送受信切り替え部５を送信にして送信増幅器６で電
力増幅を行い、アンテナ７より出力する。このときアン
テナ７のリターン端子には同調コンデンサ部８にて送信
する周波数（この場合ｆａ）に最も適したコンデンサが
選択されて直列に接続される。

【００６７】こうして磁気マーカー１ａに電磁波が発射
され、もし共振範囲にあれば共振状態に入る。ついで受
信に入るが、このとき短時間放電抵抗９を活性化する。

【００６８】次に、ＤＤＳ４から中間周波数ｆｍ（例え
ば３．５８ＭＨｚ）と磁気マーカー１の共振周波数ｆａ
との差の周波数を発振させ、中間周波数変換部１１の局
部発振とする。同時に、送受信切り替え部５は受信にす
る。

【００６９】磁気マーカー１ａの共振による電磁波のエ
コー信号は、アンテナ７より受信増幅部１０へ入り信号
増幅される。このとき、同調コンデンサ部８は引き続き
同じ値が選択される。このエコー信号は、中間周波数変
換部１１で中間周波数に変換される。

【００７０】ついで、フィルター部１２で中間周波数ｆ
ｍ以外のノイズを減衰させる。さらに、増幅検波部１３
で受信レベルとし、ＭＰＵ１４のＡ／Ｄコンバータ入力
を介して取り込まれて演算処理がなされ、表示１５に表
示される。

【００７１】共振周波数の異なる複数の磁気マーカーを
検出する場合は、上記動作を各々の磁気マーカーの共振
周波数ｆについて、順次サイクリックに行う。

【００７２】なお、本実施の形態の磁気マーカー検出装
置にあっては、表示部１５は磁気マーカーを特定すると
ともに、その検出レベルを棒グラフで表示している。

【００７３】また、磁気マーカー１ａには電磁波を短時
間発射し、その発射終了はブリーダ電流を流すことによ
って行っている。また、アンテナ７には各共振周波数ご
との同調回路（同調コンデンサ部８）を設けている。ま
た、受信時は共振範囲にある各磁気マーカーの振動エコ
ーを効率よく弁別するため、ヘテロダイン方式によって
受信した信号を中間周波数信号に周波数変換して増幅検
波を行い、受信レベルとしてＭＰＵ１４のＡ／Ｄコンバ
ータ部に取り込み、判別処理を施して表示出力及び制御
出力を行っている。

【００７４】また、本実施の形態では、１つのアンテナ
を送受信双方に使用したが、送信アンテナと受信アンテ
ナとを別々に設けたり、さらにそれぞれを複数個設けて
もよい。

【００７５】

【実施例】次に、実施例にて本発明の効果を説明する。

【００７６】（磁気マーカーの作成例）保磁力１５５０
エルステッド、飽和磁束密度１２０ｅｍｕ／ｇのメタル
磁性粉「ＨＪ−８Ａ」（同和鉱業（株）製）１００重量
部、ポリ塩化ビニール共重合体「ＭＲ−１１０」（日本
ゼオン（株）製）１０重量部、ポリウレタン樹脂バイン
ダー「タケラックＥ−９００」（武田薬品工業（株）
製）５０重量部（固形分２５重量部）をニーダーにて混
練し、得られた混練物に、メチルエチルケトン、トルエ
ンおよびシクロヘキサノンの等重量混合液３００重量部
を加え、ボールミルにて分散して磁性塗料を得た。

【００７７】得られた磁性塗料を、厚さ５０μｍのＰＥ
Ｔフィルム上に乾燥後の塗布膜厚が２５μｍとなるよう
に塗布し、また、厚さ２４μｍのＰＥＴフィルム上に乾
燥塗布厚が１５μｍとなるように塗布し、磁界強度５０
００ガウスの磁場配向を加えて、結合剤樹脂中に分散し
た磁性粉の磁化容易軸を一方向にそろえて乾燥し、それ
ぞれ磁性面を貼り合わせて厚さ４０μｍの磁気層を有す
る乾燥塗膜を得た。

【００７８】次に、厚さ３０μｍのＦｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−
Ｂ系の「メトグラス２８２６ＭＢ」（アライド・シグナ
ル社製）を幅４ｍｍ、長さ７５ｍｍに裁断して、金属
（Ｂ）のストリップを作成した。

【００７９】次に、図１（ｂ）に示す寸法にて成形加工
により溝を持つポリカ−ボネ−ト材の非磁性筐体を作成
し、金属（Ｂ）のストリップを非磁性筐体の溝に１本格
納した。

【００８０】次に、磁性塗膜の作成例で得られた塗膜を
有する非磁性支持体を幅１０ｍｍ、長さ８５ｍｍのスト
リップ状に配向方向に沿って切り出し、厚さ５０μｍの
ＰＥＴフィルム面が金属（Ｂ）のストリップに面するよ
うにして、接着剤を用いて金属（Ｂ）のストリップが格
納されている非磁性筐体に貼り合わせて、磁気マーカー
を作成した。

【００８１】この磁気マーカーにおいて、金属（Ｂ）の
ストリップの端面部から、５次高調波が発生するように
７５／５ｍｍ間隔に矩形波パターンを、トラック幅１０
ｍｍにて磁気エンコーダーで塗膜の磁化が飽和するよう
に磁化した。これを磁気マーカー１ａとする。磁気マー
カー１ａの共振周波数は１４８ＫＨｚであった。

【００８２】同様に、金属（Ｂ）のストリップの端面部
から、６次高調波が発生するように７５／６ｍｍ間隔に
矩形波パターンを、トラック幅１０ｍｍにて磁気エンコ
ーダーで塗膜の磁化が飽和するように磁化した。これを
磁気マーカー１ｂとする。磁気マーカー１ｂの共振周波
数は１７７ＫＨｚであった。

【００８３】同様に、金属（Ｂ）のストリップの端面部
から、７次高調波が発生するように７５／７ｍｍ間隔に
矩形波パターンを、トラック幅１０ｍｍにて磁気エンコ
ーダーで塗膜の磁化が飽和するように磁化した。これを
磁気マーカー１ｃとする。磁気マーカー１ｃの共振周波
数は２０６ＫＨｚであった。

【００８４】（磁気マーカー検出機の作成例）次に、直
径１．０ｍｍの銅線を６ターン巻いて直径６０ｃｍの送
受信コイルを作成し、検出装置用のアンテナとした。

【００８５】送信コイルと受信コイルを併せ検出用アン
テナ７とし、図３に示すような構成を組み磁気マーカー
検出装置２を得た。この装置は、前記した２Ａ〜２Ｋの
全ての技術的構成を有しているものである。

【００８６】また、本検出装置において、１つの周波数
検出に必要な所用時間は６ｍｓであった。

【００８７】（実施例）図４のように、磁気マーカー１
ａ，１ｂ，１ｃとアンテナを６０ｃｍ離して設置した。
次に、アンテナ７を矢印方向に移動させながら、磁気マ
ーカー１ａ，１ｂ，１ｃの出力を測定した。このとき、
アンテナへの印加電圧は１００Ｖであった。結果を図５
に示す。

【００８８】また、磁気マーカー１ａを、検出判断レベ
ル３．０Ｖとして検出したときの、検出可能エリア（ア
ンテナの中心位置）を図６に示す。図６の(ａ)はマーカ
ー１ａを垂直に設置した場合、(ｂ)は水平に設置した場
合である。

【００８９】図５より明らかなように、磁気マーカー検
出装置は、磁気マーカー１ａ，１ｂ，１ｃから６０ｃｍ
離れていても、はっきりとそれぞれの周波数の異なる出
力を検出することが出来た。

【００９０】また，これらのマーカーを互いに接するよ
うに並べても、全く同様にそれぞれの出力を検出するこ
とができた。

【００９１】さらに、磁気マーカーに書き込む磁気パタ
ーンによっては、それぞれの磁気マーカーを複数の周波
数で共振させることもできるので，この組合せをコード
化することにより磁気マーカーの有無だけでなく、記録
媒体としての情報を持たせることが出来る。

【００９２】このように本発明のシステムは、従来の電
磁誘導方式のマーカーや、ＬＣ共振回路マーカーを検出
するシステムと異なり、隣接する複数のマーカーが相互
干渉を起こすことはない。

【００９３】また、本発明のシステムは周波数検波方式
のため、従来の位相検波方式と異なり、送信電磁波の影
響を受けずにマーカーを検出でき、充分な検出距離を得
ることができる。

【００９４】また、本実施例の結果で、図５より、検出
判断のスライスレベルを３．０Ｖとすると、マーカの前
後２０ｃｍ以内にアンテナがある時マーカーを検出でき
ることになる。即ち、１つの周波数の検出所要時間が６
ｍｓならば、その間アンテナが２０ｃｍ移動しても検出
可能であることを意味し、前述したように、その時のア
ンテナあるいはアンテナを備えた車輌の移動速度は１２
０Ｋｍ／ｈまで可能となる。（２つの周波数を検出しな
がら移動のときは６０Ｋｍ／ｈ、３つなら４０Ｋｍ／ｈ
となる）。

【００９５】このように本発明のシステムは、場所の特
定、物の特定、測定の目印などに利用できるものであ
り，さらには物や人の誘導、物品の管理や仕分け、カ−
ドやＩＤタグとしてのデータキャリアなどに利用できる
システムである。

【００９６】

【発明の効果】以上の説明・実施例から明らかなよう
に、本発明の第１の磁気マーカー検出システムは、磁気
マーカー１が、金属板または乾燥塗膜（Ａ）にバイアス
磁界に対応する磁気パターンが磁化された時に、前記入
射交番磁界に対して、金属板または乾燥塗膜（Ａ）に磁
化された磁気パターンに対応して磁束密度または透磁率
が変化する所定周波数を発生するので、磁気パターンに
より、その所定周波数を制御することができる。

【００９７】さらに、本発明の第１の磁気マーカー検出
装置２（２Ａ）は、磁気マーカー１に固有の機械的共振
をさせる呼び掛け電磁波を発射して磁気マーカーを共振
状態に励起した状態でこの共振周波数を測定することに
より、磁気マーカーの存在の検出及び識別を行うことが
できる。

【００９８】また、本発明の第２の磁気マーカー検出シ
ステムは、磁気マーカー検出装置２（２Ｂ）が、送信部
が電磁波を送信中に受信部を非活性状態として待機させ
るので、受信部が送信電磁波を受信して飽和状態になる
ことがなく、送信から受信に切り替えた際、直ちに受信
状態に入ることができ、受信時に磁気マーカーの存在の
検出を確実に行うことができる。

【００９９】また、本発明の第３の磁気マーカー検出シ
ステムは、磁気マーカー検出装置２（２Ｃ）が、切り替
え部を備えることにより、１つのアンテナで送信と受信
とを行うことができる。

【０１００】また、本発明の第４の磁気マーカー検出シ
ステムは、磁気マーカー検出装置２（２Ｄ）が、送信か
ら受信に切り替える際に放電抵抗を活性化するので、送
信出力の残響による受信妨害を防止することができる。

【０１０１】また、本発明の第５の磁気マーカー検出シ
ステムは、磁気マーカー検出装置２（２Ｅ）が、周波数
変換部を備えることにより、互いに異なる複数の共振周
波数の電磁波を受信しても１つの検出部で検出すること
ができる。

【０１０２】また、本発明の第６の磁気マーカー検出シ
ステムは、磁気マーカー検出装置２（２Ｆ）が、周波数
変換部は受信した電磁波の周波数に局部発振部の出力を
加えて中間周波数とするので、簡単な構成により、互い
に異なる複数の共振周波数の電磁波を受信しても１つの
検出部で検出することができる。

【０１０３】また、本発明の第７の磁気マーカー検出シ
ステムは、磁気マーカー検出装置２（２Ｇ）が、１つの
ダイレクトデジタルシンセサイザを備えるだけで、互い
に異なる複数の共振周波数の電磁波を受信しても１つの
検出部で検出することができる。

【０１０４】また、本発明の第８の磁気マーカー検出シ
ステムは、磁気マーカー検出装置２（２Ｈ）が、１つの
共振周波数の電磁波の送信と受信の１サイクルの動作を
１０ｍｓ以下で終了することにより、１つあるいは複数
の周波数を短時間で検出することができる。これによ
り、検出装置２あるいは磁気マーカー１が高速で移動し
ていても、磁気マーカーの位置・情報などを検出するこ
とができる。

【０１０５】また、本発明の第９の磁気マーカー検出シ
ステムは、磁気マーカー検出装置２（２Ｉ）が、送信す
る電磁波の共振周波数に合わせて同調コンデンサを選択
することにより、複数の共振周波数を確実に送受信する
ことができる。

【０１０６】また、本発明の第１０の磁気マーカー検出
システムは、磁気マーカー検出装置２（２Ｊ）が、互い
に異なる複数の共振周波数のうち１つの共振周波数の電
磁波の送信と受信とを行った後、前記１つの共振周波数
とは異なる共振周波数の送信と受信とを行うことによ
り、複数の磁気マーカーを確実に検出することができ
る。

【０１０７】また、本発明の第１１の磁気マーカー検出
システムは、磁気マーカー検出装置２（２Ｋ）が、検出
レベルを棒グラフで表示する表示部を備えているため、
各磁気マーカーの検出レベルを見やすくすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の磁気マーカーの構成図、
（ｂ）は本発明の磁気マーカーの筐体の寸法を表す図で
ある。

【図２】（ａ）は本発明の一実施の形態における磁気
マーカー検出装置の検出原理を示す図、（ｂ）は同装置
にて検出される検出信号を示す図である。

【図３】同装置の構成図である。

【図４】設置した磁気マーカーを検出する実施例を示
す図である。

【図５】磁気マーカーの出力の検出例を示す図であ
る。

【図６】磁気マーカーを検出判断レベル３．０Ｖとし
て検出したときの検出可能エリア（アンテナの中心位
置）を示す図で、(ａ)はマーカーを垂直に設置した場
合、(ｂ)は水平に設置した場合である。

【符号の説明】

１磁気マーカー (Ａ) 金属板あるいは乾燥塗膜 (Ｂ) 磁歪性金属 (Ｃ) 非磁性支持体 (Ｄ) 非磁性筐体１ａ磁気マーカー（１４８ｋＨｚ）１ｂ磁気マーカー（１７７ｋＨｚ）１ｃ磁気マーカー（２０６ｋＨｚ）２磁気マーカー検出装置４ダイレクトデジタルシンセサイザ（ＤＤＳ）５送受信切り替え部６送信増幅器７アンテナ８同調コンデンサ９放電抵抗１０受信増幅部１１中間周波数変換部１２フィルター部１３増幅検波部１４マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）１５表示部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者丹治能彦大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 2F063 AA03 BB03 BD15 BD20 CA01 CA08 CA40 DA01 DB05 EA20 EB30 GA01 GA56 LA01 LA04 LA06 LA19 MA05 NA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁性金属板、または結合剤中に磁性粉を
分散して形成される非磁性支持体（Ｃ）上の乾燥塗膜
（Ａ）と、変動する周波数の入射交番磁界中の所定周波
数で機械的に共振して、磁束密度及び透磁率が変化す
る、磁歪性を有する金属（Ｂ）が機械的に共振しうるよ
うに積層された積層物からなり、前記金属板または乾燥
塗膜（Ａ）にバイアス磁界に対応する磁気パターンが磁
化された時に、前記入射交番磁界に対して、金属板また
は乾燥塗膜（Ａ）に磁化された磁気パターンに対応して
磁束密度または透磁率が変化する所定周波数を識別信号
として発生するようにした磁気マーカー１と、磁気マー
カー１に固有の機械的共振を発生させる周波数の電磁波
を発射する送信部と、機械的共振をする前記磁気マーカ
ーが発射する電磁波の周波数を検出する受信部とを備え
た磁気マーカー検出装置２、とからなる磁気マーカー検
出システム。
【請求項２】磁気マーカー検出装置２が、磁気マ−カ
−１に固有の機械的共振を発生させる周波数の電磁波を
発射する送信部と、機械的共振をする前記磁気マ−カ−
１が発射する電磁波を検出する受信部と、前記送信部が
前記電磁波を発射している間前記受信部を非活性にする
手段とを備えた、請求項１記載の磁気マ−カ−検出シス
テム。
【請求項３】磁気マーカー検出装置２が、磁気マ−カ
−１に固有の機械的共振を発生させる周波数の電磁波を
発射する送信部と、機械的共振をする前記磁気マ−カ−
１が発射する電磁波を検出する受信部とを備え、前記送
信部と前記受信部とが同一のアンテナから構成されると
ともに、前記アンテナからの電磁波の送信と受信とを切
り替える切り替え部を備えた、請求項１または２記載の
磁気マ−カ−検出システム。
【請求項４】磁気マーカー検出装置２が、放電抵抗を
備え、送信から受信に切り替える際に前記放電抵抗を活
性化する、請求項３記載の磁気マ−カ−検出システム。
【請求項５】磁気マーカー検出装置２が、受信部が受
信した磁気マ−カ−１の共振周波数を特定の周波数に変
換する周波数変換部と、前記周波数変換部から出力され
た前記特定の周波数をレベル検出する検出部とを備え、
送信部は互いに異なる複数の共振周波数の電磁波を送信
する、請求項１から４のいずれかに記載の磁気マ−カ−
検出システム。
【請求項６】磁気マーカー検出装置２が、送信する電
磁波の周波数と特定の周波数との差の周波数を発振する
局部発振部を備え、周波数変換部は受信した電磁波の周
波数に前記局部発振部の発振する周波数を加えて前記特
定の周波数とする、請求項５記載の磁気マ−カ−検出シ
ステム。
【請求項７】磁気マーカー検出装置２が、局部発振部
が１つのダイレクトデジタルシンセサイザであって、送
信する電磁波の周波数を発振するとともに、前記送信す
る電磁波の周波数と特定の周波数との差の周波数を発振
する、請求項６記載の磁気マ−カ−検出システム。
【請求項８】磁気マーカー検出装置２が、１つの共振
周波数の電磁波の送信と受信の１サイクルの動作を１０
ｍｓ以下で終了する、請求項１から７のいずれかに記載
の磁気マ−カ−検出システム。
【請求項９】磁気マーカー検出装置２が、複数の異な
る共振周波数ごとに同調するコンデンサを備え、発振す
る共振周波数に合わせて前記コンデンサを選択する手段
を備えた、請求項１から８のいずれかに記載の磁気マ−
カ−検出システム。
【請求項１０】磁気マーカー検出装置２が、複数の異
なる共振周波数のうち１つの共振周波数の電磁波の送信
と受信とを行った後、前記１つの共振周波数とは異なる
共振周波数の電磁波の送信と受信とを行う、請求項１か
ら９のいずれかに記載の磁気マ−カ−検出システム。
【請求項１１】磁気マーカー検出装置２が、磁気マー
カー１を特定するとともに、その検出レベルを棒グラフ
で表示する表示部を備えた、請求項１から１０のいずれ
かに記載の磁気マーカー検出システム。