JP2005151105A - ループアンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、無線通信媒体の位置や向きに関わらず、精度良く確実に磁界を付与して通信を可能とする、単一の素子からなるループアンテナを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、導体２と、導体２に設けられた複数の屈曲部と、導体２に信号電流を供給する給電部を有し、導体２が給電部を基点としてループ状に周回しているループアンテナ１であって、導体２が３次元空間を形成する構成とすることで、全ての次元に対して磁界を発生させて、無線通信媒体の位置や向きに関わらず通信を可能とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、棚や箱や籠などに収納される非接触ＩＣカードやＩＣタグなどの無線通信媒体に電力と送信データを供給し、無線通信媒体から受信データを取得する無線通信媒体処理装置に用いるのに最適であるループアンテナを提供することを目的とする。

認証や荷物の行き先振り分けなどのために、ＩＣカードやＩＣタグなどのＩＤコードをもった無線通信媒体と、この無線通信媒体のＩＤコード認証を行うための無線通信媒体処理装置が用いられることが多くなっている。通信搭載媒体が通信搭載媒体処理装置の通信範囲に存在すると、アンテナからの磁界により無線通信媒体が有するアンテナに誘起電圧が発生しこの電圧が整流され電力と送信データが供給される。電力が供給された無線通信媒体では搭載されたメモリ内から読み出されたデータに応じて、例えばアンテナに接続された負荷抵抗とスイッチとからなる変調回路にて、データの１、０に応じて、スイッチがオン、オフされる。このオン、オフにより、無線通信媒体の有するアンテナに対する負荷変動が生じ、この負荷変動が信号として通信媒体処理装置側のアンテナへ伝達される。伝達された信号は復調され、そのＩＤコード認証が実行される（例えば特許文献１、特許文献２参照）。

ここで、このような無線通信媒体を書籍や薬品、日用品などの商品に付し、この商品に対して無線通信媒体処理装置を用いることで商品在庫確認などが出来るようになる。

このため、商品管理のために無線通信媒体を商品に付して、これと通信を行うアンテナを有した無線通信媒体処理装置が用いられていた。
特開２０００−１６３５２３号公報

しかしながら従来の無線通信媒体処理装置に用いられるアンテナは、棒状のアンテナや平面アンテナであり、無線通信媒体との通信範囲が不十分である問題があった。例えば通常の棒状のロッドアンテナなどでは磁界の発生する範囲が３次元的ではなく、無線通信媒体の位置や向きによっては、磁界を受けることができず無線通信媒体との通信ができなくなるなどの問題があった。

特に、商品に無線通信媒体を付して棚や籠などにこれらを入れて商品管理などを行う場合に、従来のアンテナでは無線通信媒体の位置や向きによっては、磁界を供給することができず、無線通信媒体の認識ができなくなる問題があった。このため、棚や籠の中に存在する商品の精度の高い商品管理などができなくなる、あるいは商品管理を行うためには無線通信媒体の設置位置や向きなどに大きな制約が出るなどの問題があった。

本発明は、上記の課題に鑑み、商品管理などに最適に用いることができ、棚や籠に存在する無線通信媒体を精度高く認識できるようになるループアンテナを提供することを目的とする。

本発明は、導体と、導体に設けられた複数の屈曲部と、導体に信号電流を供給する給電部を有し、導体が給電部を基点としてループ状に周回しているループアンテナであって、導体が３次元空間を形成する構成とする。

このような構成にしたことにより、ループアンテナが発生する磁界が、３次元空間においてすべての軸方向に対して磁界を発生させることが可能となり、このループアンテナにより囲まれた空間内部に存在する無線通信媒体の位置や向きに関わらず磁界を及ぼすことが可能となり、無線通信媒体との通信を確実にすることができる。

ループアンテナを３次元空間において任意の軸から見たときに略コの字状や略Ｚ字状などの形状としたことで、このループアンテナにより作られる空間に存在する無線通信媒体の向きや位置に関わらず磁界を及ぼすことが可能となり、無線通信媒体との通信を確実にすることが可能となる。

また、導体の一部を弧状形状とすることで、ループアンテナの強度を高めることが可能となる。

更に、ループアンテナを種々の形状とすることで、これを用いる棚や箱、籠などの形状に合わせたループアンテナとすることが可能となる。

また、このループアンテナを棚状体や箱状体に格納して無線通信媒体処理装置を構成することで、棚状体や箱状体内部に存在する無線通信媒体の向きや位置に関係なく認識することが可能となり、商品の自動的な管理なども可能となる。

本発明の請求項１に記載の発明は、導体と、導体に設けられた複数の屈曲部と、導体に信号電流を供給する給電部を有し、導体が給電部を基点としてループ状に周回しているループアンテナであって、導体が３次元空間を形成することを特徴とするループアンテナであって、ループアンテナからの磁界がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の全ての３次元空間に対して及ぶことで、無線通信媒体の位置、向きに関わらず通信を可能とすることができる。

本発明の請求項２に記載の発明は、導体と、導体に信号電流を供給する給電部を有し、該導体が給電部を基点としてループ状に周回しているループアンテナであって、ループアンテナの開口面が３次元的に交差する異なる平面状に渡って存在することを特徴とするループアンテナであって、導体が３次元的に存在する形態を有し、ループアンテナからの磁界がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の全ての３次元空間に対して及ぶことで、無線通信媒体の位置、向きに関わらず通信を可能とすることができる。

本発明の請求項３に記載の発明は、導体と、導体に信号電流を供給する給電部を有し、該導体が給電部を基点としてループ状に周回しているループアンテナであって、ループアンテナの開口部が、第１の面と、第１の面の両端で互いに対向する第２の面と第３の面とを有することを特徴とするループアンテナであって、導体が３次元空間のいずれの象限においても存在することなり、ループアンテナからの磁界をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の全てに対して及ぼすことができるようになり、無線通信媒体の位置、向きに関わらず通信が可能となる。

本発明の請求項４に記載の発明は、導体と、導体に信号電流を供給する給電部を有し、該導体が給電部を基点としてループ状に周回しているループアンテナであって、導体において、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の全ての軸に沿う導体の部分が存在することを特徴とするループアンテナであって、導体が３次元空間のいずれの象限においても存在することなり、ループアンテナからの磁界をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の全てに対して及ぼすことができるようになり、無線通信媒体の位置、向きに関わらず通信が可能となる。

本発明の請求項５に記載の発明は、導体と、導体に信号電流を供給する給電部を有し、該導体が給電部を基点としてループ状に周回しているループアンテナであって、導体の任意の点から導体の他の部分に対して直線を引くことを導体全体にわたって行うことで形成される仮想空間の重心が、仮想空間内に存在することを特徴とするループアンテナであって、導体が３次元空間のいずれの象限においても存在する３次元空間に仮想空間を作る形態となり、ループアンテナからの磁界をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の全てに対して及ぼすことができるようになり、無線通信媒体の位置、向きに関わらず通信が可能となる。

本発明の請求項６に記載の発明は、導体と、導体に信号電流を供給する給電部を有し、該導体が給電部を基点としてループ状に周回しているループアンテナであって、導体が互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のすべてに対して磁界を及ぼすことを特徴とするループアンテナであって、無線通信媒体の位置、向きに関わらず磁界を及ぼすことができるようになる。

本発明の請求項７に記載の発明は、導体と、導体に信号電流を供給する給電部を有し、該導体が給電部を基点としてループ状に周回しているループアンテナであって、導体の形成する仮想空間の辺もしくは面もしくは対角線上に導体が形成されることを特徴とするループアンテナであって、強度を確保した上で３次元空間の全象限に導体が配置されたループアンテナを容易に実現することができる。

本発明の請求項８に記載の発明は、導体が、仮想空間の頂点の全てを結んで周回して形成されることを特徴とする請求項７に記載のループアンテナであって、強度を確保した上で３次元空間の全象限に導体が配置されたループアンテナを容易に実現することができる。

本発明の請求項９に記載の発明は、仮想空間が多面体空間であって、導体が、多面体空間において対向する二つの面と該対向面に挟まれる面をつなぐ外周辺に沿ってループが形成されていることを特徴とする請求項７に記載のループアンテナであって、強度を確保した上で３次元空間の全象限に導体が配置されたループアンテナを容易に実現することができる。

本発明の請求項１０に記載の発明は、導体が、多面体空間において対向する二つの面と該対向面に挟まれる面においてこれらの面の交線となる辺を除いた辺にそって形成されたことを特徴とする請求項７に記載のループアンテナであって、強度を確保した上で３次元空間の全象限に導体が配置されたループアンテナを容易に実現することができる。

本発明の請求項１１に記載の発明は、導体が、多面体空間における対向する面の辺と、該面の線対称となる辺を結ぶ対角線に沿ってループ状に形成されたことを特徴とする請求項７に記載のループアンテナであって、強度を確保した上で３次元空間の全象限に導体が配置されたループアンテナを容易に実現することができる。

本発明の請求項１２に記載の発明は、仮想空間が六面体であり、導体が互いに対向する第一の面と第二の面、および第一の面と第二の面に挟まれる第三の面の外殻となる外周に形成されていることを特徴とする請求項７に記載のループアンテナであって、強度を確保した上で３次元空間の全象限に導体が配置されたループアンテナを容易に実現することができる。

本発明の請求項１３に記載の発明は、導体が、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のいずれかの軸から見て略Σ字状であることを特徴とする請求項７に記載のループアンテナであ
って、強度を確保した上で３次元空間の全象限に導体が配置されたループアンテナを容易に実現することができる。

本発明の請求項１４に記載の発明は、導体が、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のいずれかの軸から見て略Ｍ字状であることを特徴とする請求項７に記載のループアンテナであって、強度を確保した上で３次元空間の全象限に導体が配置されたループアンテナを容易に実現することができる。

本発明の請求項１５に記載の発明は、導体が、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のいずれかの軸から見て略コの字状であることを特徴とする請求項７に記載のループアンテナであって、強度を確保した上で３次元空間の全象限に導体が配置されたループアンテナを容易に実現することができる。

本発明の請求項１６に記載の発明は、導体が、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のいずれかの軸から見て、略Ｚ字状であることを特徴とする請求項７に記載のループアンテナであって、強度を確保した上で３次元空間の全象限に導体が配置されたループアンテナを容易に実現することができる。

本発明の請求項１７に記載の発明は、導体がその一部において弓なりの弧状の部分を有することを特徴とする請求項１〜１６いずれか１記載のループアンテナであって、強度と耐衝撃性の強いループアンテナを形成することができる。

本発明の請求項１８に記載の発明は、ループアンテナが無線通信媒体との通信に用いられることを特徴とする請求項１〜１７いずれか１記載のループアンテナであって、無線通信媒体処理装置に最適なループアンテナとすることができる。

本発明の請求項１９に記載の発明は、ループアンテナが、ループアンテナにより作られる領域内に存在する無線通信媒体との通信を行うことを特徴とする請求項１〜１８いずれか１に記載のループアンテナであって、棚や箱などに格納された無線通信媒体処理装置に用いる最適なアンテナとすることができる。

本発明の請求項２０に記載の発明は、ループアンテナが、内部空間と該内部空間と外部空間をつなぐ開口部を有する構造体であって、無線通信媒体との間でデータの読み、もしくは書き、もしくは読み書きを行う無線通信媒体処理装置において用いられることを特徴とする請求項１〜１９いずれか１記載のループアンテナであって、無線通信媒体の位置、向きに関わらず通信が可能である、認識率の高い無線通信媒体処理装置を実現する最適なアンテナとすることができる。

本発明の請求項２１に記載の発明は、請求項１〜２０いずれか１記載のループアンテナと、ループアンテナを介して無線通信媒体との間でデータの読みもしくは書き、もしくは読み書きを行う読み書き部を有することを特徴とする無線通信媒体処理装置であって、箱や棚などに無線通信媒体が存在する場合に、精度と確実性の高い通信を可能とできる無線通信媒体処理装置を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

なお、本発明における無線通信媒体とは、例えば、非接触ＩＣカード、ＩＣタグ、ＩＤタグ、識別ラベル、ＲＦ−ＩＤタグ等の非接触で処理装置との通信を行うことができる媒体であり、その処理装置とは、これら無線通信媒体と通信を行う装置であり、いわゆる、リーダー、リーダーライター、読取／書込装置のことを示す。

（実施の形態１）
図１、図２、図３、図４、図５は本発明の実施の形態１におけるループアンテナの斜視図である。それぞれ、ループ状に周回された導体から形成されるループアンテナが表されている。

１はループアンテナであり、２は導体であり、３は対向する２つの対向面、４は対向面３に挟まれる面、５は交線、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８は導体の一部である。Ｈ_XはＸ軸方向に発生する磁界であり、Ｈ_YはＹ軸方向に発生する磁界であり、Ｈ_ZはＺ軸方向に発生する磁界である。また図１には表されていないが、導体２には給電部が接続されており、この給電部を基点としてループ状に周回して形成されている。また、給電部にはさらに読み書き部が接続されて、ループアンテナ１に対する信号電流の出力、あるいは信号の受信、復調が行われる。

また、ループアンテナ１はその導体が形成する仮想空間が３次元空間となるように、導体２の途中に複数の屈曲部を有して周回している。また、このように導体２が形成する仮想空間が３次元空間となるために、その仮想空間の持つ重心は、この３次元空間の領域内に存在し、平面状に存在はしない状態である。即ち、同一の平面上に導体の全てが存在しない形状を有しているループアンテナ１となっている。

また、屈曲部により折り曲げられていることで、導体２がループして作られるループアンテナ１の開口面も同一平面上にのみ存在するわけではなく、３次元空間上で相互に傾斜する異なる平面に渡って開口面が設けられることになる。更に、開口面が任意の第一の面と、これの両端で対向する第二の面、第三の面に存在する状態で導体２が形成されている。ここで、第一の面は挟まれる面４であり、第二の面と第三の面は対向面３が該当する。

また導体２上の導体の一部１１〜１８は例えば導体の一部１５、１７、１６、１８はＸ軸方向に沿って形成されており、導体の一部１３、１４はＹ軸に沿って形成され、導体の一部１１、１２はＺ軸に沿って形成されている。

なお、ループアンテナ１は六面体空間のみならず、他の多面体空間や、楕円球、球状空間であっても、配置されることができる。このため、ループアンテナ１は例えば棚などに用いられる内部空間と外部空間を結ぶ開口部を有している箱状体などに収納して用いられることができ、このような箱状体内部に存在する無線通信媒体との通信を容易にするものである。

導体２は信号電流を導電する材料で作られており、種々の金属などが用いられる。なお、屈曲部が生じるため強度などとのバランスを考慮して、スチール、ステンレス、アルミニウムなどが好適であるが、他の材料であってもよい。また、導体２には複数の屈曲部が設けられ、この屈曲部は二次元平面上で屈曲する屈曲部のみならず、三次元空間上で屈曲する屈曲部も含まれる。この複数の屈曲部が導体２において存在し、ループアンテナ１の導体２は３次元空間を通じて周回されることになる。即ち、ループアンテナ１の開口面は、同一の二次元平面状だけに存在するのではなく、これと傾斜した３次元空間にも開口面が存在することになる。即ち、導体２の屈曲により、ループアンテナ１の開口面が３次元空間に渡ることになる。このため、異なる軸方に対して開口された開口面が、ループアンテナ１の導体２の屈曲部をもつ周回により作られることになる。例えば、ループしている導体２に囲まれる空間は六面体空間などになり、例えば対向面３やこれに挟まれる面４が互いに傾斜して生成されることになる。これにより、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の全ての三次元空間のベクトル方向に対して、磁界を発生させることが可能となる。

また、導体２は図１に表されるように、導体２により囲まれる六面体空間の各頂点を結んだ上で、一筆書きとなるように周回してループ形状とされた形状を有している。これにより、導体の一部１１〜１８のいずれかが、必ずＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のいずれかをその方向ベクトルとすることになり、後で説明するようにＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の全ての三次元空間に磁界を発生させることが可能となる。

また導体２は、導体２により囲まれる六面体空間の任意の対向面３とこの対向面３に挟まれる面４の３つの面にまたがった外周辺を結んだ形状でもあり、これにより導体の一部１１〜１８のいずれかが、必ずＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のいずれかをその方向ベクトルとすることになる。このため、同様にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の全ての三次元空間に磁界を発生させることが可能となる。

同様に、導体２は任意の対向面３とこれに挟まれる面４において、その交線５を除いた各辺に導体の一部１１〜１８が存在する形状となっており、同様に導体の一部１１〜１８のいずれかが、必ずＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のいずれかをその方向ベクトルとする形状になっている。このため、同様にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の全ての三次元空間に磁界を発生させることが可能となる。

即ち、ループアンテナ１は、任意の空間における３次元ベクトルである、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の全てに磁界を及ぼすことのできるアンテナである。

次に、ループアンテナ１の無線通信媒体とのやり取り動作について説明する。

読み書き部から必要な信号電流がループアンテナ１へ供給される。供給された信号電流により導体２から磁界が発生する。このとき導体２はそれぞれ屈曲部間に存在する導体の一部である１１〜１８から形成されており、それぞれの導体の一部で信号電流ベクトルを基準とした渦上の磁界が発生する。即ち、導体の一部１１、１２、１３、１４よりＸ軸方向の磁界Ｈ_Xが発生する。導体の一部１１、１５、１７、及び１２、１６、１８よりＹ軸方向の磁界Ｈ_Yが発生する。同様に、導体の一部１４、１５、１６、及び１３、１７、１８よりＺ軸方向の磁界Ｈ_Zが発生する。

ここで、ループアンテナ１により囲まれる空間やその周辺にＩＣタグやＩＣカードなどの無線通信媒体が存在する場合には、この導体２から発生する磁界を受けて、無線通信媒体に組み込まれている内部アンテナに誘導起電力が生じる。これにより無線通信媒体に組み込まれているＩＣに電力と信号データが供給される。電力が供給された無線通信媒体などではでは搭載メモリからのデータに応じてスイッチと負荷回路からなる変調回路において負荷変動が発生し、この負荷変動が相互インダクタンスによりループアンテナ１へ伝達される。ループアンテナ１ではこの負荷変動を信号として受信して、受信信号として読み書き部に伝達される。読み書き部においてはこの信号を復調し、必要に応じて誤り検出なども行って信号を解析する。解析の結果、無線通信媒体が有しているＩＤコードなどを認証することが可能となる。

ここで、導体２から発生する磁界は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の全ての方向に対して発生しているので、無線通信媒体の向きや位置がどのようになっていても必ずいずれかの磁界が付加されることになる。例えば、導体２は屈曲して突出している導体の一部１１、１５、１７などから発生する磁界により、磁界の有効範囲がより広範囲となる。これにより、無線通信媒体の位置がいずれであっても磁界が確実に付与されることになる。また、導体２により発生する磁界が、Ｘ軸やＹ軸などの単一あるいは二軸方向だけである場合には、この磁界と平行となる向きに置かれている無線通信媒体への磁界の付与ができなかったが、ループアンテナ１はＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のいずれの方向に対しても磁界を発生させるため、無
線通信媒体の向きが、全ての方向の磁界と完全に平行になることはない。これにより、磁界が付与されなくなる無線通信媒体の向きがなくなり、ループアンテナ１により確実に無線通信媒体との通信ができるようになる。

このため、箱状体などの棚や籠に最適に用いられる、内部空間とこの内部空間と外部空間をつなぐ開口部を有している構造体の内部に、無線通信媒体を付した商品を置いた場合に、この無線通信媒体との通信によって商品管理などを行うことのできる、無線通信媒体処理装置などに用いるのに最適なループアンテナ１とすることができる。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のいずれにも磁界を付与することができるループアンテナ１であれば、箱状体などの内部に配置することで、内部空間に存在する無線通信媒体の位置や向きに関わらず磁界を及ぼすことが可能となり、通信精度と確実性を飛躍的に向上させることが可能となるものである。

なお、ループアンテナ１の外側に磁性体板を配置することで、磁界における閉回路を構成することが可能となり、磁界をループアンテナ１の内部空間に集中させることも可能となる。また、ループアンテナ１の導体２の周囲に電界シールドを配置することで、磁界は及ぼしつつも電界の漏洩を防止して、周囲に対する電界による影響を防止することが可能である。この電界シールドは、導体が袋状であって、くし型に形成されたものが用いられる。

図２には、導体２のループ形状が異なるループアンテナ１が表されている。５は基準辺である。また、図２のループアンテナ１はＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が図２にあらわされる向きにおかれたとした場合にはＺ軸方向から見て略Ｚ字状の形状を有している。

図２に表される導体２は、図１で表されたものと同様に複数の屈曲部を有し、３次元空間にその導体２が形成する領域空間が生成される。特に対向面３での線対称となる基準辺５を結ぶ対角線上に導体の一部１３、１４が形成され、対向面３の残りの辺上に導体の一部１１、１２、１５、１６、１７、１８が形成されている。これにより、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の全ての方向をもつ導体の一部が、導体２の各部分に形成されることになる。

このような導体２の形状を有するループアンテナ１であっても、導体の一部１１、１２、１３、１４によりＸ軸方向の磁界Ｈ_Xが発生し、導体の一部１１、１４、１７、及び１２、１６、１８によりＹ軸方向の磁界Ｈ_Yが発生し、導体の一部１４、１５、１６及び１３、１７、１８よりＺ軸方向の磁界Ｈ_Zが発生する。以上より、ループアンテナ１により形成される３次元領域において、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれに磁界を及ぼすことが可能となり、この領域内に存在する無線通信媒体の位置や向きに関わらず磁界を及ぼすことができる。これにより、無線通信媒体の位置、向きに関わらず精度高く通信を可能とすることができる。

図３には更に別の形状のループアンテナ１が示されている。

図３のループアンテナ１の導体２は、複数の屈曲部を有しており、３次元空間にその導体２が形成する領域空間が生成される。このとき、導体の一部２１、２２は対向面３と略平行となり対向面３の間にある面の辺の一部に形成され、Ｘ軸方向のベクトルを有する導体の分量が増加することになる。図３に表されるループアンテナ１では、導体の一部１１、１３、１４、及び１２、１９、２０によりＸ軸方向の磁界Ｈ_Xが発生する。また、導体の一部１１、１５、１７、および１２、１６、１８によりＹ軸方向の磁界Ｈ_Yが発生する。更に、導体の一部１４、１５、２２、及び１３、１７、１１、及び、１８、１９．２１、及び１６、２０、２２によりＺ軸方向の磁界Ｈ_Zが発生する。

図３に表されるループアンテナ１は図１や図２に表されるループアンテナ１と比較してＸ軸方向に対する磁界Ｈ_Xの発生範囲と磁界強度が高まるというメリットがある。このため、Ｘ軸に対して傾斜角を有する無線通信媒体に対する通信の確実性と精度が向上するメリットがある。勿論、図１、２のループアンテナ１と同じく、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の全てに対して磁界を及ぼすことが可能となるため、ループアンテナ１により作られる領域に存在する無線通信媒体の位置や向きに関わらず、通信の確実性と精度が向上するメリットがある。

図４には、更に別の形状のループアンテナ１が表されている。

図４に表されるループアンテナ１の導体２は、複数の屈曲部を有しており、３次元空間にその導体２が形成する領域空間が形成される。即ち、略同一平面上に形成される周回を有するループ状に周回した導体２を複数箇所において折り曲げることで形成されるものである。図４に表されるループアンテナ１では、その中央部を鈍角になるように緩く折り曲げて、その中央部の両側での途中部分を鋭角に折り曲げることで、Ｚ軸からみて略Σ字状の導体形状とすることができる。

ループアンテナ１では、図１〜３に表されたループアンテナ１と同様に、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｘ軸の全方向に対して磁界を及ぼすことができる。

導体の一部１１、１３、１４、及び１２、１９、２０よりＸ軸方向に対する磁界Ｈ_Xが発生する。導体の一部１１、１５、１７及び１２、１６、１８によりＹ軸に対する磁界Ｈ_Yが、導体の一部１４、１５、１４、１７、及び導体の一部１８、１９、１６、２０よりＺ軸方向に対する磁界Ｈ_Zが発生する。

このように発生する磁界により、ループアンテナ１の近傍、特にループアンテナ１により形成される領域内に存在する無線通信媒体の位置や向きに関わらず、その通信が確実になる。

図５にも、更に別の形状のループアンテナが表されている。

図５に表されるループアンテナ１の導体２も、複数の屈曲部により３次元空間における領域空間を形成する。Ｚ軸から見たときに、略Ｍ字状の形状を有するループアンテナである。図５に表されるループアンテナ１はＹ軸に対する屈曲部が多く、Ｚ軸方向に対して磁界を及ぼす導体の一部が多くなる。このため、Ｚ軸に対して発生する磁界Ｈ_Zの強度が大きくなり、Ｚ軸に対して傾斜する向きに存在する無線通信媒体との通信精度が向上するメリットがある。

ここで、導体の一部１１、１３、１４及び１２、１９、２０によりＸ軸方向に対する磁界Ｈ_Xが発生する。導体の一部１１、１５、１７及び１２．１６、１８、及び２１、２２によりＹ軸方向に対する磁界Ｈ_Yが発生する。更に、導体の一部１４、１５、１３、１７、１４、２２、１３，２１、１８、１９、１６、２０、１９、２１、２０、２２よりＺ軸方向に対する磁界Ｈ_Zが発生する。このように、ループアンテナ１によりＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の全てに対して磁界を発生させることができるため、ループアンテナ１により形成される領域空間に存在する無線通信媒体の位置、向きに関わらず、精度高く通信を行うことが可能となる。

これらの、ループアンテナ１は、その屈曲をもったループ形状により、六面体などの多面体や球体、楕円体などの領域を生成することができる。さらに、これらの生成された領域空間において、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の全てに対して磁界を及ぼすことも可能となるため、
これら領域空間に存在する無線通信媒体の位置、向きに関わらず、通信を行うことが可能となる。このため、ループアンテナ１は箱や棚、籠などの箱状体内部に配置され、この箱状体の内部空間に存在する無線通信媒体との通信を確実に行うことのできる、無線通信媒体処理装置に好適に用いられる。勿論、ループアンテナ１はこのような無線通信媒体処理装置に使用されるだけのものでは無い。

以上の構成により、導体の作る領域においてＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の全てに対して磁界を及ぼすことができるループアンテナを実現することができる。

（実施の形態２）
図６は本発明の実施の形態２における無線通信媒体処理装置の斜視図である。３０は箱状体、３１は読み書き部、３２は内部空間、３３は開口部である。箱状体３０は内部空間３２と外部空間を結ぶ開口部３３とから構成される構造体であり、図６では直方体が表されているが、これに限られず球体や立方体、多面体などであってもよい。このような箱状体３０により、内部に無線通信媒体を付した商品などを格納しておくことなどが可能であり、箱状体３０を単独で用いても良く、複数に重ねて使用してもよい。また開口部３３は図６に表されるように完全に開口していてもよく、開閉可能なドアや仕切り布などで隠されていてもよいものである。また、製造時には内部劣化防止のための蓋などが施されて流通し、実際の使用時にこの蓋を外して使用するなども良い。このような開口部３３の存在により、内部空間への商品の収納や内部空間３２からの商品の取出しなどが容易にできるものである。また、図６では開口部３３を前方に配置して、いわゆる棚としての使用にあわせたものであるが、開口部３３を上方に配置して、籠や箱として使用するのにあわせても良い。

ループアンテナ１は箱状体３０の内部に配置されており、内部空間３２に沿って配置されても良く、箱状体３０を形成する仕切り板の中に組み込まれていてもよい。ループアンテナ１の形状は図１〜５のいずれかで説明したもののいずれでも良く、３次元的な屈曲部を有してループ状に周回している導体から形成され、その領域空間において、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の全てに対して磁界を及ぼすことができるものであればよい。

箱状体３０を形成する仕切り板の材質は通常の強度を維持できればよいが、金属などの導電体で形成されると、ループアンテナ１の発する電磁波による渦電流が生じるために損失が発生するので、金属などの導電体以外の材料を用いるのが望ましい。

読み書き部３１は、無線通信媒体を起動させるために、無線通信媒体に対して電流とデータを与えるための処理と、無線通信媒体からのデータを受信し、受信データを復調して、例えばＩＤコードの認証や誤り検出などを行う機能を有している。この読み書き部３１の処理により、箱状体３０の内部空間３２に存在する無線通信媒体の認識が可能となり、例えば、ＩＣタグなどの無線通信媒体が付された商品が、商品棚として使われている箱状体３０の内部にどの程度残っているかなどの在庫管理が実現される。読み書き部３１は箱状体３０に組み込まれる。箱状体３０の内部空間３２に設置されてもよく、仕切り板の一部にはめ込まれても良く、箱状体３０の外部に設置されても良い。

ここで、実施の形態１で説明したとおり、ループアンテナ１はその導体２の形成する領域において、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の全てに対して磁界を及ぼすことができるため、この領域空間に存在する無線通信媒体に対して、その位置や向きに関わらず磁界を及ぼすことが可能である。

次に、この無線通信媒体処理装置の動作について無線通信媒体としてＩＣタグやＩＣカードを用いる場合について説明する。

まず、読み書き部３１から必要な信号電流がループアンテナ１へ供給される。供給された信号電流はループアンテナ１から磁界として発生し、箱状体３０の内部空間３２に例えばＩＣタグやＩＣカードが付された商品が存在している場合には、ループアンテナ１からの磁界を受けて、ＩＣタグやＩＣカードに組み込まれているアンテナに誘導起電力が生じる。これによりＩＣタグやＩＣカードに組み込まれているＩＣに電力と信号データが供給される。電力が供給されたＩＣタグなどではでは搭載メモリからのデータに応じてスイッチと負荷回路からなる変調回路において負荷変動が発生し、この負荷変動が相互インダクタンスによりループアンテナ１へ伝達される。ループアンテナ１ではこの負荷変動を信号として受信して、受信信号として読み書き部３１に伝達される。読み書き部３１においてはこの信号を復調し、必要に応じて誤り検出なども行ってＩＣタグなどからの信号を解析する。解析された結果を受けて、例えば箱状体３０の中にどのような商品がどの程度存在しているかを把握することができる。特に、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の全ての方向に対して磁界を及ぼすことのできるループアンテナ１が組み込まれていることで、内部空間３２に存在する無線通信媒体の向きや位置に関わらず認識することが可能となり、商品管理などを行うのに最適な無線通信媒体処理装置を構成することができる。

なお、誤認識を低下させるために、読み書き部３１において誤り検出と再送要求の処理や、誤り訂正などを行うことも好適である。誤り検出には巡回符号検査、パリティ検査、誤り訂正にはビタビ復号やリードソロモン復号などが好適である。

なお、読み書き部３１には復調したデータの送信や、ＩＣタグなどへ送信するデータの受信などに用いられる通信部を備えておくことも望ましい。これにより無線通信媒体処理装置のサーバーとなるホストマシンとの通信などが可能となって、より高度で利用価値の高いシステムを組み上げることができる。

以上より、箱状体を商品籠や商品棚として利用した場合に、適切に商品管理を行うことが可能となる。

例えば、商品が医薬品などの場合には、これらの商品に付するＩＣタグなどに、予めその名称、有効期限、納入日などを設定しておき、箱状体３０を医薬品収納棚として利用する場合には、医薬品の在庫管理が容易になり、例えば有効期限直前の薬をあらかじめ廃棄し、どの薬がどの程度残っているかを収納しているだけで確認できるようになる。同様に、商品を書籍や食料品などとした場合であっても同じである。このため、棚卸などの効率が非常に向上するメリットがある。

このとき箱状体３０を棚ではなく籠として利用した場合には、例えば買い物籠として利用して、買い物籠にＩＣタグなどの付された商品を入れるだけでその金額が計算されるなどが可能となる。この場合には買い物においてのサービスが向上することになる。

この場合でも、ループアンテナ１により、内部空間に存在する無線通信媒体の向きや位置に関わらず認識が可能となって、精度と確実性の高い処理が可能となる。

以上のような構成により、箱状体の無線通信媒体処理装置を棚や籠として利用することで、箱状体内部に存在する無線通信媒体との通信を可能とし、商品管理などに応用することができる。

また、設置された無線ユニットにより無線通信媒体処理装置で処理したデータを、サーバーなどのホストマシンに通信して、集中処理を可能としたり、サーバーからの命令を無線通信媒体処理装置に送信して、遠隔的な操作を可能とすることも好適である。

本発明は、導体と、導体に設けられた複数の屈曲部と、導体に信号電流を供給する給電部を有し、導体が給電部を基点としてループ状に周回しているループアンテナであって、導体が３次元空間を形成する構成であって、このような構成にしたことにより、ループアンテナが発生する磁界が、３次元空間においてすべての軸方向に対して磁界を発生させることが可能となり、このループアンテナにより囲まれた空間内部に存在する無線通信媒体の位置や向きに関わらず磁界を及ぼすことが可能となり、無線通信媒体との通信を確実にすることが必要な用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１におけるループアンテナの斜視図 本発明の実施の形態１におけるループアンテナの斜視図 本発明の実施の形態１におけるループアンテナの斜視図 本発明の実施の形態１におけるループアンテナの斜視図 本発明の実施の形態１におけるループアンテナの斜視図 本発明の実施の形態２における無線通信媒体処理装置の斜視図

符号の説明

１ ループアンテナ
２ 導体
３ 対向面
４ 挟まれる面
５ 交線
１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２ 導体の一部
３０ 箱状体
３１ 読み書き部
３２ 内部空間
３３ 開口部

Claims (21)

1. 導体と、
   前記導体に設けられた複数の屈曲部と、
   前記導体に信号電流を供給する給電部を有し、
   前記導体が前記給電部を基点としてループ状に周回しているループアンテナであって、前記導体が３次元空間を形成することを特徴とするループアンテナ。
2. 導体と、
   前記導体に信号電流を供給する給電部を有し、該導体が前記給電部を基点としてループ状に周回しているループアンテナであって、
   前記ループアンテナの開口面が３次元的に交差する異なる平面状に渡って存在することを特徴とするループアンテナ。
3. 導体と、
   前記導体に信号電流を供給する給電部を有し、該導体が前記給電部を基点としてループ状に周回しているループアンテナであって、
   ループアンテナの開口部が、第１の面と、前記第１の面の両端で互いに対向する第２の面と第３の面とを有することを特徴とするループアンテナ。
4. 導体と、
   前記導体に信号電流を供給する給電部を有し、該導体が前記給電部を基点としてループ状に周回しているループアンテナであって、
   前記導体において、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の全ての軸に沿う導体の部分が存在することを特徴とするループアンテナ。
5. 導体と、
   前記導体に信号電流を供給する給電部を有し、該導体が前記給電部を基点としてループ状に周回しているループアンテナであって、
   前記導体の任意の点から導体の他の部分に対して直線を引くことを導体全体にわたって行うことで形成される仮想空間の重心が、前記仮想空間内に存在することを特徴とするループアンテナ。
6. 導体と、
   前記導体に信号電流を供給する給電部を有し、該導体が前記給電部を基点としてループ状に周回しているループアンテナであって、
   前記導体が互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のすべてに対して磁界を及ぼすことを特徴とするループアンテナ。
7. 導体と、
   前記導体に信号電流を供給する給電部を有し、該導体が前記給電部を基点としてループ状に周回しているループアンテナであって、
   前記導体の形成する仮想空間の辺もしくは面もしくは対角線上に前記導体が形成されることを特徴とするループアンテナ。
8. 前記導体が、前記仮想空間の頂点の全てを結んで周回して形成されることを特徴とする請求項７に記載のループアンテナ。
9. 前記仮想空間が多面体空間であって、前記導体が、前記多面体空間において対向する二つの面と該対向面に挟まれる面をつなぐ外周辺に沿ってループが形成されていることを特徴
   とする請求項７に記載のループアンテナ。
10. 前記導体が、前記多面体空間において対向する二つの面と該対向面に挟まれる面においてこれらの面の交線となる辺を除いた辺にそって形成されたことを特徴とする請求項７に記載のループアンテナ。
11. 前記導体が、前記多面体空間における対向する面の辺と、該面の線対称となる辺を結ぶ対角線に沿ってループ状に形成されたことを特徴とする請求項７に記載のループアンテナ。
12. 前記仮想空間が六面体であり、前記導体が互いに対向する第一の面と第二の面、および前記第一の面と第二の面に挟まれる第三の面の外殻となる外周に形成されていることを特徴とする請求項７に記載のループアンテナ。
13. 前記導体が、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のいずれかの軸から見て略Σ字状であることを特徴とする請求項７に記載のループアンテナ。
14. 前記導体が、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のいずれかの軸から見て略Ｍ字状であることを特徴とする請求項７に記載のループアンテナ。
15. 前記導体が、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のいずれかの軸から見て略コの字状であることを特徴とする請求項７に記載のループアンテナ。
16. 前記導体が、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のいずれかの軸から見て、略Ｚ字状であることを特徴とする請求項７に記載のループアンテナ。
17. 前記導体がその一部において弓なりの弧状の部分を有することを特徴とする請求項１〜１６いずれか１記載のループアンテナ。
18. 前記ループアンテナが無線通信媒体との通信に用いられることを特徴とする請求項１〜１７いずれか１記載のループアンテナ。
19. 前記ループアンテナが、前記ループアンテナにより作られる領域内に存在する無線通信媒体との通信を行うことを特徴とする請求項１〜１８いずれか１に記載のループアンテナ。
20. 前記ループアンテナが、内部空間と該内部空間と外部空間をつなぐ開口部を有する構造体であって、無線通信媒体との間でデータの読み、もしくは書き、もしくは読み書きを行う無線通信媒体処理装置において用いられることを特徴とする請求項１〜１９いずれか１記載のループアンテナ。
21. 請求項１〜２０いずれか１記載のループアンテナと、
    前記ループアンテナを介して無線通信媒体との間でデータの読みもしくは書き、もしくは読み書きを行う読み書き部を有することを特徴とする無線通信媒体処理装置。

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