JP2002183657A - コード情報検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の課題は、移動体通信などに用いられる
コード情報表示体を長尺化して広い範囲で情報検出がで
きるよう、情報表示体および検出装置に関する好適な構
成方法、および情報量の増加手段を提供することであ
る。 【解決手段】本発明は、移動体通信等に応用する情報表
示体を広幅面に設置しても確実にセンサで情報を検出で
きるようにするため、長尺のループ状導体から成る共振
構造の情報表示体を分割しても検出磁界分布特性が変化
しないことに着目したものである。この手段で各分割領
域の導体ループあるいは非磁性導体ループが、ある周波
数に共振する構成法で、磁界照射に対応した分割領域内
でうず電流が拡散したり減衰することなく効果的に発生
するように構成し、高感度の磁界検出を可能にしてい
る。また、分割された同心的、もしくは非同心的に配置
した各ループ状導体に異なった周波数で共振するように
し、複数個の磁界検出素子もしくは一体化した磁界検出
素子で磁界分布を検出するという手段で、情報量の増加
を図っている。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は情報検出装置に関す
る。

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従
来、コード情報検出装置としてバーコードがある。これ
は、各種のバーコードを通常光学的な手段で読み取るシ
ステムである。しかし、この光学的な方式では、背景光
の問題から屋外や苛酷な環境では利用することが出来な
いという問題がある。このため導体や磁性体を用いて耐
環境性を高めたバーコードも提案されているが、これら
はバーコード表示体における各コード幅を検出する方法
である。しかも、これら導体や磁性体を用いたバーコー
ドに磁界を照射する場合、磁界分布が閉ループを形成す
るという磁界の本質的な性質によって、磁界が距離と共
に減衰発散し、十分な距離、あるいは高さを保って表示
体情報を検出することが困難であった。この技術的な障
壁を取り除くために、公知の方法では（特願平６−３２
４０８４）磁界検出素子の左右に磁界発生用の励磁コイ
ルを配置し、右側の励磁コイルと左側の励磁コイルで
は、磁界検出素子側で磁界の向きが互いに反対になるよ
う励磁し、この磁界で導体平板から成る表示体に磁界を
照射し、表示体で発生するうず電流に基づく反磁界と励
磁コイルからの発生磁界とで合成された本システム固有
の磁界を検出することで、隣接した表示板の中心間の距
離を測定する方法をとっている。すなわち、導体表示板
と磁界検出装置が一体となり固有の磁界検出を行ない、
一対の導体表示板の中心間の距離をもって１ビットとす
る手段をとっている。さらにこの方式は、図１に示すよ
うに磁界検出感度を高めるために、表示体を平板導体か
らループ状導体にコンデンサを付加した共振構造に改善
されている（特願平１０−３７８０７６）。これは従来
の方式のように、コード表示体側に電源や磁界発生源で
ある磁石等を装備しない方式である。この方式は、照射
磁界が発散するという磁界の本質的な性質から、磁界検
出素子とコード表示体間の距離が十分に取れない際の磁
界検出、つまりコード情報を確実に検出するためには有
効な手段であった。しかし、この共振構造の表示体を自
動車等の移動体通信に応用する場合、路面に設置するた
めにはコード幅に対し、長いループを構成する必要があ
る。しかし、ループ長を長くすると導体ループの抵抗が
増加し、共振構造といえども十分な感度が得られなくな
り表示体から磁界検出素子までの距離や高度が得られな
くなるという問題が発生する。本発明は、この問題を解
決するためにループ状導体の幅に対する長さ方向（以
下、長尺方向と記述）を一つの回路でありながら電気的
に独立するように分割し、各分割ループであらかじめ設
定した周波数に共振する構成法をとることによって、磁
界検出感度を低下させることなく、長い情報表示体を構
成する手段をとる。ここで導体ループを分割すること
は、電気的に長尺ループの幅方向に相互の結合をはかる
ことである。このように構成すると、検出素子がこのル
ープの結合箇所、つまり２つのループ間の境界上を横切
っても、また斜めに横切っても十分な感度で本装置固有
の合成分布磁界を検出できる点に本発明の課題解決の大
きな意義がある。また、本発明では、銅や真鍮材のよう
な非磁性導体が磁界分布を乱さず透過する性質に着目
し、ループ情報表示体の導体ループを同心的または非同
心的に集中して構成し、検出情報量を効率よく増加する
ことを解決課題としている。

【課題を解決するための手段】上記のように、ループ状
の導体表示体を広い路面を走行する自動車などの移動体
に応用しようとすると、長尺の表示体が必要となる。し
かし、従来の方法では、ループを長尺にすればループに
発生するうず電流が導体抵抗で減衰し、また広く拡散す
るため、この反磁界が利用できず、その結果、励磁界と
の合成磁界を検出出来なくなると言う問題を生ずる。ま
た、孤立した情報表示体ループをループ長尺軸方向に並
べても隣接ループ間の境界上を検出素子が横切った場合
情報検出の精度が劣化することが生ずる。この問題を解
決するために、本発明の請求項１では、図３に示すよう
に、長尺の導体ループ状表示体を分割して、各分割ルー
プを固有の周波数の励磁界に共振する構造とすることに
よって、ループ表示体が長尺になっても検出感度を高く
維持できるような手段をとっている。このように表示体
を構成しても、情報検出装置が分割された各領域の境界
をセンシングしても、またこの長尺コードを斜めにセン
シングしても情報を検出できる点に本課題の解決手段と
しての特徴がある。また請求項２は、図７の実施例に示
すように、各分割導体ループを異なった周波数で共振で
きるように構成し、各導体ループで位置検出などが出来
る長尺の情報表示体を構成する手段をとっている。ま
た、請求項３および４では、それぞれ図８および図１１
に示すように、各分割領域のループ内に同心的および非
同心的に非磁性体導体ループを配置してたもので、分割
領域の各ループの共振特性を異なった周波数で共振する
ように設計するという手段で、表示体の情報量を拡張し
複数ビット検出できる手段を講じている。本請求項の発
明は、銅や真鍮材のような非磁性導体が磁界分布を乱さ
ず、また透過する性質に着目したもので、この性質に基
づけば、外部磁界で共振する構造の受動型ループ情報表
示体の各導体ループを同心的または非同心的に近接して
構成する手段が可能となり、検出情報量を効率よく増加
することの問題が解決できる。すなわち、このような材
料で導体ループを構成しても、励磁磁界に対する渦電流
の発生には変化がなく、うず電流による反磁界を利用し
た磁気検出装置が実現できる。従来、磁気式バーコード
方式によるものでは、情報量を増加させるためにコード
表示体のコード数を増やし全コード長を長くする必要が
あったが、本発明の手段でコード長が短くても多くの情
報が出せるよう解決している。

【発明の実施形態】〔第１の実施形態例〕図１は、本発
明に関連する従来の実施例（特願平６−３２４０８４、
特願平１０−３７８０７６）で、ループ状導体（１）と
コンデンサ（２）で構成された共振構造の情報表示体
（７−ａ，ｂ）を同図上部の磁界検出装置（６）を用い
て検出したい置実施例である。磁界検出装置（６）は、
磁界検出素子（５）の左側に左側励磁コイル（３）、右
側に右側励磁コイル（４）を配置した構成である。この
磁界検出装置（６）が情報表示体（７）の長尺方向に直
角に移動することで、情報表示体（７−ａ，ｂ）を読み
取ると、図２に示すような磁束密度分布が検出される。
図２は、一つの情報表示体を検出装置（６）で読み取っ
た場合の解析的に求めた磁界検出器のコード位置に対す
る磁束最大値で規格化した磁束分布密度を表している。
情報検出装置（６）で読み取った場合は、この磁束分布
に比例する電圧が検出される。第２図中センシング高と
は情報表示体と磁界検出素子（５）間の高さである。同
図２に示すように、点Ｐで常に検出磁界が０となる。こ
のＰ点で磁界が０となるのは、図１に示す情報表示体
（７−ａ，ｂ）の点線（８）で示した中心で生じる。複
数の表示体を配置して磁界検出をしても同一波形が周期
的に検出される。したって、はじめのＰ点と次のＰ点間
の距離を１ビットとするコード構成が可能となる。公知
の発明はこのような原理によって情報を検出していた。
本発明は、このような構成の情報表示体を自動車等の走
行する路面に適用しようとすると、情報表示体（７）の
幅に対して、長尺の情報表示体が必要となる。この場
合、単純に情報表示体を長くしたのでは、左右の励磁コ
イル（３）、（４）から照射された磁界によりループ状
導体（１）に発生するうず電流が減衰、または拡散し、
強い反磁界が得られなくなる。この結果、図２に示した
ような波形が検出できなくなりＰ点の識別が出来なくな
る。このような問題を解決のために、本発明は第３図に
示すように、長尺のループ状導体を分割し、各導体ルー
プにコンデンサ（２）を付加し、共振回路を構成し、各
分割導体ループ（９−ａ^〜ｄ）で、ある周波数に共振す
る構造をとっている。分割することで、うず電流が磁界
照射に対応した分割領域内で発生するため、拡散するこ
となく、またループ回路抵抗による減衰も少なく高感度
の磁界検出が可能となる。図４は，図３の等価電気回路
であり、インダクタンス（１０）、キャパシタンス（１
１）、抵抗（１２）から成っている。なお、この構成
で、磁界がコンクリートなどの絶縁体を透過することが
出来るため、この導体ループは、これらの材料内に埋め
込み耐環境的な面から保護構造をとることが出来る。こ
の場合、コンデンサ（２）として、導体ループを保護す
るコンクリート材や誘電体材を利用してコンデンサを形
成することも可能で、実際には、共振導体ループとその
保護材料からの構成が可能で、至って簡単でしかも耐候
性の点で有利な構成となる。勿論この場合、磁界検出方
法は上記の公知の方法だけに限定されるものではない。
図５に本発明の２つの分割した導体ループ（９）を持つ
場合の磁界検出の実験結果を示す。同図は、各分割導体
ループ（９）のインダクタンス、キャパシタンス、抵抗
値を一定に保ち、各領域で一定の周波数で共振するよう
設計した実施例である。センシング高３０ｃｍでも、良
好な磁界検出特性が得られている。この実験は、図６に
示すように磁界検出装置（６）が情報表示体に対し、同
図のｘ軸方向、つまりｙ軸から約８０度の角度で移動す
る時の磁界検出特性である。このように、この方法では
導体ループ分割領域の境界（１３）上を磁界検出装置
（６）でセンシングしても、斜めにセンシングしても、
図２に示した特性が得られるという実用上の顕著な特徴
がある。 〔第２の実施形態例〕図７は、請求項２の各分割導体ル
ープ（９−ａ，ｂ，ｃ−−）が異なった周波数で共振す
る場合の一実施例で、道路の路面（１４）のセンターラ
イン（１５）に沿って異なった周波数で共振するループ
状表示体を道路に埋設した一実施例である。すなわち、
導体ループの長尺方向をセンターラインに沿って設置し
たものである。これは、本発明のコード情報検出法が、
情報表示体に対していかなる角度でも、また導体ループ
分割領域の境界（１３）上をセンシングしても情報を検
出できるという特徴を生かした実施例である。これによ
って、センターライン（１５）上の（情報表示体上）ど
こを横切ったか、その位置が判定出来る。とくに、ＧＰ
Ｓによる位置情報と併用すれば、位置の精度は格段に向
上させることが出来る。このような設置形態をとれば、
走行車両がセンターラインを超えた場合、車両側の磁界
検出装置が情報を検出し警告を発するシステムや移動体
の走行状況を制御するシステムを構成することが可能と
なる。 〔第３の実施例〕次に請求項３に関する本発明の長尺分
割同心形状の非磁性導体ループ状情報表示体（１６）を
用いた一実施構成例を図８に示す。同図では、分割され
た各ループ状導体に同心的に異なった周波数で共振する
非磁性体ループ状導体（１６−ａ^〜ｃ）を配置し、複数
個の磁界検出素子，もしくは一体化した磁界検出素子で
磁界分布を検出し、情報量を増加させた一実施例であ
る。本実施例では、３個の導体ループからなる例を示し
ている。また、図９および１０に同心的に２つの導体ル
ープを異なった周波数で磁界検出した実験データを示
す。同図９は同心導体ループ内側の磁界検出特性であ
り、周波数４９９．８ＫＨｚで励振したものであり、図
１０は外側導体ループの磁界検出特性であり励振周波数
は２９６．８ＫＨｚである。これら、同心的に配置され
る導体ループは、平面的な構成や立体的に積み重ねる方
法をとることが出来る。 〔第４の実施例〕請求項４の例として、磁界に感応する
非磁性導体ループ状情報表示体（１６）を複数個非同心
的に近接して重ねるように配置し、かつこれら各ループ
から成る情報表示体を異なった周波数の磁界照射で共振
するように構成し、これを一組の単位情報表示体（１７
−Ａ）とし、これを基準にして、この単位情報体を複数
個、距離を隔てて配列し、前記基準単位情報体と複数個
距離を隔てて配列置された後続の単位情報表示体（１７
−Ｂ）との検出周波数の相互関係から情報が検出できる
よう構成した場合の一実施例を図１１に示す。この実施
例は単位情報体を２つ用いた場合を示している。この場
合、一つの磁界検出装置で、異なった周波数の共振磁界
を検出できるよ磁界検出器を構成しておけば、単位情報
表示体（１７−Ａ）の先頭から非磁性導体ループ（１６
−ａ）がｆ_１で共振し、（１６−ｂ）がｆ_２で共振し、
さらに，（１６−ｃ）がｆ_３で共振するように構成した
上で、この先頭の単位情報表示体（１７−Ａ）の共振順
序は固定し、後続の単位情報表示体（１７−Ｂ）では、
この共振周波数の組み合わせ順序を変えることによっ
て、単位情報表示体（１７−Ａ）と後続の単位情報表示
体（１７−Ｂ）との相互情報関係から情報を判定できる
情報検出システムが構成できる。勿論、１つの単位情報
表示体（１７−Ａ）において多数の導体ループを重ねて
配置すれば、多くの情報が得られることは言うまでもな
い。

【発明の効果】本発明は、上記で指摘したように、コー
ド情報表示体を長尺化し、かつ情報量を増加させた方法
を提供するもので、移動体通信等に広く適用できる効果
を有する。また、磁界検出方式でありコンクリートや構
造物の中に埋設して設置でき、降雪時や雨天などにおけ
る耐環境性や機械的強度も大きいという実施効果があ
る。また、移動体側に個別周波数で共振する磁界検出装
置を複数個搭載したり、一つの磁界検出装置で複数の周
波数を検出したり、表示体の構成形態を変更したり、こ
の情報検出装置は相互に組み合わせることによって、さ
らに効果的に実施することも、また変形実施も可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の磁気式情報表示体の磁界検出基本原理を
説明するための図。

【図２】従来の磁気式情報表示体の磁界検出基本原理を
説明する理論解析特性。

【図３】本発明の長尺のループ表自示体を分割した一実
施れを示す図。

【図４】図３の等価電気回路。

【図５】本発明の共振構造の分割導体ループをもちた実
験による磁界検出特性。

【図６】図５の場合の磁界検出方向を示す図。

【図７】本発明のループ状分割導体表示体を異なった周
波数で共振する構造を道路で実施した場合の一実施例。

【図８】本発明の非磁性導体ループによる同心構造分割
表示体の一実施例。

【図９】本発明の非磁性導体ループによる同心構造分割
表示体の実験による磁界検出特性。

【図１０】本発明の非磁性導体ループによる同心構造分
割表示体の実験による磁界検出特性。

【図１１】非磁性導体ループ状情報表示体を複数個非同
心的に重ねるように配置した本発明の一実施例。

【符号の説明】

１−−−ループ状導体、 ２−−−コンデンサ ３−−−左側励磁コイル ４−−−右側励磁コイル ５−−−磁界検出素子 ６−−−磁界検出装置 ７−ａ−−−情報表示
体 ７−ｂ−−−情報表示体 ８−−−点線 ９−ａ，９−ｂ，９−ｃ，９−ｄ−−−分割導体ループ １０−−−インダクタンス １１−−−キャパシタ
ンス １２−−−抵抗、 １３−−−導体ループ分割
領域の境界 １４−−−道路の路面 １５−−−センターライン １６−ａ，１６−ｂ，１６−ｃ−−−非磁性体ループ状
導体 １７−Ａ−−−単位情報表示体 １７−Ｂ−−−後続の単位情報表示体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁界に感応するループ状導体から成る情報
   表示体に、磁界照射と検出機能を備えた情報検出装置で
   検出するシステムにおいて、長尺の共振型構造の情報表
   示体を分割して、各ループが同一周波数で共振できるよ
   うに構成し、情報検出の高感度化を達成することを特徴
   とする情報検出装置。
2. 【請求項２】請求項１の情報表示体の構成に置いて、分
   割された各ループ状表示体を複数の異なる共振周波数で
   共振するように構成し、長尺の情報表示体を実現し、磁
   界検出装置を用いて多数の情報を検出できることを特徴
   とする検出装置。
3. 【請求項３】磁界に感応する非磁性導体から成るループ
   状情報表示体を同心的に構成し、複数の周波数で共振す
   るように構成し、情報量を増加させたことを特徴とする
   情報検出装置。
4. 【請求項４】磁界に感応する非磁性導体から成るループ
   状情報表示体を複数個非同心的に重ねるように配置し、
   かつこれら各ループから成る情報表示体を異なった周波
   数の磁界照射で共振するように構成し、これを一組の単
   位情報表示体とし、これを基準にして、この単位情報体
   を複数個距離を隔てて配列し、前記単位情報体を基準と
   し、距離を隔てて複数個配列置された後続の単位情報表
   示体との検出周波数の相互関係から情報が検出できるよ
   う構成した情報検出装置を用いて情報量を増加させたこ
   とを特徴とする情報検出装置。