JP2009146324A - 磁界発生装置、物品監視装置及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】励磁コイルのインダクタンスに影響を与える部材が存在する場合においても、電波の及ぶ領域を一定の範囲に保つことができる物品監視装置を提供する。
【解決手段】物品監視装置１０は、所定の強度の振動磁界を発生する磁界発生装置１２と、この振動磁界により形成される監視領域に入る被検知物を検知する検知装置４０とを有する。磁界発生装置１２は、バイポーラ電源１６、アンテナ部１８、電流検出部２０及び制御部１４を有する。バイポーラ電源１６は、周波数制御部２２から出力される信号を入力し、この信号に対応する電流をアンテナ部１８に対して供給する。電流検出部２０は、アンテナ部１８に流れる電流値を検出する。制御部１４は、アンテナ部１８により発信される電波の強度が所定値を保つように制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、磁界発生装置、物品監視装置及びプログラムに関する。

この種の物品監視装置の実現方法として、例えば、電波の位相変化を利用したＲＦ方式、磁界の変化を利用した磁気方式などが提案されている。従来から、いずれの方式においても物品監視装置では、信号を送信する送信アンテナと、信号を受信する受信アンテナとが使用されている。

特許文献１では、送信アンテナに鉄板などが隣接して送信が妨害されたり、あるいは送信アンテナを切断して送信アンテナに流れる電流が小さくなると、警報を発する盗難監視装置が開示されている。

特開平９−２７００７７号公報

本発明は、励磁コイルのインダクタンスに影響を与える部材が存在する場合においても、電波の及ぶ領域を一定の範囲に保つことができる磁界発生装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る磁界発生装置は、電波を発信する電波発信部と、前記電波発信部により発信される電波の強度が所定値を保つように制御する制御手段とを有する。

請求項２に係る磁界発生装置は、前記電波発信部に流れる電流値を検出する電流検出手段をさらに有し、前記制御手段は、前記電流検出手段により検出される電流値が所定値を保つように制御する。

請求項３に係る磁界発生装置においては、前記電波発信部は、励磁コイルと、コンデンサとを有し、前記制御手段は、前記電波発信部を動作させるための電流を供給する電源に入力される信号の周波数を制御する周波数制御部を有する。

請求項４に係る物品監視装置は、電波を発信する電波発信部と、前記電波発信部により発信される電波の強度が所定値を保つように制御する制御手段とを有する磁界発生装置と、前記電波の及ぶ領域内の被検知物を検知する検知装置とを有する。

請求項５に係る物品監視装置は、前記電波発信部に流れる電流値を検出する電流検出手段をさらに有し、前記制御手段は、前記電波発信部を動作させるための電流を供給する電源に入力される信号の周波数を制御する周波数制御部を有し、前記電流検出手段により検出される電流値が所定値を保つように該周波数制御部により制御し、前記検知装置は、磁性部材が生じる磁化反転を検知する。

請求項６に係るプログラムは、コンピュータ及び電波を発信する電波発信部を含む磁界発生装置において、前記電波発信部に流れる電流値を入力する入力ステップと、前記入力された電流値と記憶されている電流値とに基づいて、前記電波発信部により発信される電波の強度が所定値を保つように制御する制御ステップとを前記磁界発生装置のコンピュータに実行させる。

請求項１に係る本発明によれば、励磁コイルのインダクタンスに影響を与える部材が存在する場合においても、電波の及ぶ領域を一定の範囲に保つことができる。

請求項２に係る本発明によれば、請求項１に係る本発明の効果に加えて、本構成を用いない場合に比較して容易に取得できる情報を用いて制御を行うことができる。

請求項３に係る本発明によれば、請求項２に係る本発明の効果に加えて、コンデンサの静電容量の制御や電源電圧の制御を行う場合に比較して、コストや消費電力を抑えた上で、電波の強度を一定に保つことができる。

請求項４に係る本発明によれば、励磁コイルのインダクタンスに影響を与える部材が存在する場合においても、電波の及ぶ領域を一定の範囲に保つことができ、その範囲内での被検知物を検知することができる。

請求項５に係る本発明によれば、請求項４に係る本発明の効果に加えて、コンデンサの静電容量の制御や電源電圧の制御を行う場合に比較し、コスト及び消費電力を抑えた上で、電波の強度を一定に保つことができ、電源に入力される信号の周波数が変更されても、被検知物を検知することができる。

請求項６に係る本発明によれば、励磁コイルのインダクタンスに影響を与える部材が存在する場合においても、監視領域を一定の範囲に保つことができる。

図１は、本発明の実施形態に係る物品監視装置１０を示す図である。
図１に示すように、物品監視装置１０は、所定の強度の振動磁界を発生する磁界発生装置１２と、この振動磁界により形成される監視領域に入る被検知物を検知する検知装置４０とを有する。物品監視装置１０は、例えば、建物、部屋、オフィス、店舗など所定の領域の出入口に設けられている。なお、図中の矢印Ａで示される破線は、物品監視装置１０の監視領域を模式的に示す。

本実施形態の場合、物品監視装置１０において、検知装置４０は、磁界発生装置１２により発生された磁界の変化を検知する。より具体的には、検知装置４０は、図示しない検知コイルを有し、この検知コイルにより、被検知物が磁界に入ることにより生じる磁化反転を検知する。即ち、検知装置４０は、大バルクハウゼン効果により被検知物を検知する。被検知物は、大バルクハウゼン効果を示す磁性ワイヤーなどの磁性部材が漉き込まれた例えば紙、タグなどである。なお、検知装置４０は、後述する磁界発生装置１２に含まれていてもよい。

図２は、大バルクハウゼン効果を説明するための図である。
図２（Ａ）は、Ｂ−Ｈ（磁束密度−磁界）特性を示す。大バルクハウゼン効果は、図２（Ａ）に示すようなＢ−Ｈ（磁束密度−磁界）特性、つまり、ヒステリシスループがほぼ長方形である特性を有し、保磁力（Ｈｃ）が比較的小さな材料（例えば、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｂ−Ｓｉにより構成されるアモルファス磁性材料）がＨｃを超える振幅を有する磁界中に置かれた際に、急峻な磁化反転が起きる現象である。

大バルクハウゼン効果を有する磁性材料を含む被検知物が、磁界発生装置１２により発生された磁界中に置かれると、磁化反転時に、パルス状の電流が検知コイルに流れる。例えば、図２（Ｂ）の上段に示すような磁界が磁界発生装置１２により発生された場合、検知コイルには、図２（Ｂ）の下段に示すようなパルス電流が流れる。

検知コイルには、磁界発生装置１２による磁界によって誘導される交流電流も流れている。このため、パルス電流は、交流電流に重畳されて検出される。

図３は、本発明の実施形態に係る磁界発生装置１２の構成を示す図である。
図３に示すように、磁界発生装置１２は、バイポーラ電源１６、アンテナ部１８、電流検出部２０及び制御部１４を有する。磁界発生装置１２は、このような構成要素により、電波を発信し、前記発信される電波の強度が所定値を保つように制御する。

磁界発生装置１２において、バイポーラ電源１６は、アンテナ部１８を動作させるための交流電流を供給する電源である。具体的には、バイポーラ電源１６は、後述する制御部１４から出力される信号を入力し、この信号の周波数に対応する電流をアンテナ部１８に対して供給する。

アンテナ部１８は、励磁コイル及びコンデンサを有し、励磁コイルは、振動磁界を発生する。また、アンテナ部１８は、共振回路を構成し、電波を発信する。即ち、アンテナ部１８は、電波発信部を構成する。ここで、インダクタンスＬ及び静電容量Ｃを用いると、アンテナ部１８により構成される共振回路の共振周波数ｆは、次式で与えられる。

電流検出部２０は、アンテナ部１８に流れる電流値を検出し、検出された電流値を制御部１４に対して出力する。電流検出部２０は、例えば、カレントトランス（電流変成器）により実現される。

制御部１４は、アンテナ部１８により発信される電波の強度が所定値を保つように制御する。具体的には、制御部１４は、電流検出部２０により検出される電流値が所定値を保つように制御する。本実施形態では、制御部１４は、周波数制御部２２を有し、周波数制御部２２は、電流検出部２０により検出される電流値に基づいて、バイポーラ電源１６に入力される信号の周波数を制御する。

図４は、周波数制御部２２の詳細な構成を示す図である。
図４に示すように、周波数制御部２２は、電流電圧変換部２４、Ａ／Ｄ変換部２６、ＣＰＵ２８、メモリ３０、ＰＷＭ（パルス幅変調/Pulse Width Modulation）３２、積分回路３４及び電圧周波数変換部３６を有する。周波数制御部２２は、このような構成により、アンテナ部１８に流れる電流値を入力し、前記入力された電流値と記憶されている電流値とに基づいて、アンテナ部１８により発信される電波の強度が所定値を保つように制御する。

周波数制御部２２において、電流電圧変換部２４は、電流検出部２０により検出される電流値を入力し、この電流値に対応する電圧値に変換する。Ａ／Ｄ変換部２６は、変換後の電圧値に対してＡ／Ｄ変換を施す。

ＣＰＵ２８は、電圧値に対応する電流値をメモリ３０に格納し、検出された電流値と、メモリ３０に記憶されている電流値とが一致するようにＰＷＭ３２を制御する。より具体的には、検出された電流値と記憶されている電流値（初期電流値）とを比較し、これらの電流値の差が閾値を超える場合には、電流値の差が閾値以内になるようにＰＷＭ３２のデューティー比を制御する。なお、ＣＰＵ２８では、このような処理を行うプログラムが実行される。

ＰＷＭ３２は、ＣＰＵ２８の制御により、パルス波のデューティー比（オンとオフとの比）を変化する。したがって、電圧のハイ出力（例えば、５Ｖ、３．３Ｖなど）が一定時間内で出力される割合が、ＣＰＵ２８により制御される。

積分回路３４は、ＰＷＭ３２により出力される電圧を平滑化する。
電圧周波数変換部３６は、積分回路３４により平滑化された電圧を周波数信号に変換し、この信号をバイポーラ電源１６に対して出力する。したがって、ＣＰＵ２８により制御された周波数の信号が、バイポーラ電源１６に入力される。

図５は、本発明の実施形態に係る磁界発生装置１２の全体動作（Ｓ１０）を示すフローチャートである。
図５に示すように、磁界発生装置１２がオンになると、ステップ１００（Ｓ１００）において、交流電流が、バイポーラ電源１６によりアンテナ部１８に対して供給され、アンテナ部１８を流れる電流値が、電流検出部２０により検出される。

ステップ１０２（Ｓ１０２）において、検出された電流値は、周波数制御部２２に対して出力され、初期電流値としてメモリ３０に格納される。

電流がアンテナ部１８に流れると、磁界発生装置１２は、所定の範囲の監視領域を形成する。被検知物が監視領域に入った場合、磁化反転が生じる。この磁化反転は、検知装置４０により検知される。

さらに、ステップ１０４（Ｓ１０４）において、アンテナ部１８を流れる電流が、電流検出部２０により検出され、周波数制御部２２に対して出力される。

ステップ１０６（Ｓ１０６）において、周波数制御部２２のＣＰＵ２８は、検出された電流値と、メモリ３０に記憶されている初期電流値とを比較し、これらの電流値の差が予め決められた閾値以内であるか否かを判定する。電流値の差が閾値以内である場合、磁界発生装置１２は、Ｓ１０４の処理に戻る。

一方、電流値の差が閾値を超える場合、ステップ１０８（Ｓ１０８）において、ＣＰＵ２８は、電流値の差が閾値以内になるようにＰＷＭ３２のデューティー比を変更する。その後、磁界発生装置１２は、Ｓ１０４の処理に戻る。

例えば、鉄板などの金属がアンテナ部１８付近に存在すると、励磁コイルのインダクタンスＬが大きくなり、共振周波数が低域に変位し、バイポーラ電源１６の周波数と共振周波数との間にずれが生じる場合、検出される電流値と初期電流値との差が大きくなり、閾値を超えることがある。

したがって、励磁コイルのインダクタンスＬが変化する事象が発生した場合においても、バイポーラ電源１６に入力される信号の周波数が制御されることにより、監視領域の範囲は、初期状態と同様の範囲に維持される。

なお、制御部１４は、電流振幅（電源電圧の振幅）を制御することにより、電波の強度が所定値を保つように制御してもよい。この場合、制御部１４は、周波数制御部２２の代わりに、バイポーラ電源１６の電流振幅を制御する電流振幅制御部を有する。

また、本発明に係る物品監視装置１０において、被検知物は、大バルクハウゼン効果式タグに限定されず、例えば、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグ、磁気音響式タグ、電波式タグ等であってもよい。例えば、被検知物がＲＦＩＤタグである場合、物品監視装置１０は、特定周波数の電波をタグに送信するアンテナと、タグ内の起電力を発生させタグ内のＩＣチップに記録された情報を読み取る検知センサーとを有する。また例えば、被検知物が電波式タグである場合、物品監視装置１０は、特定周波数の電波をタグに送信するアンテナと、タグの共振により弱まった送信電波を受信するアンテナと、吸収された電波エネルギーを検知する検知回路とを有する。

本発明の実施形態に係る物品監視装置１０を示す図である。 大バルクハウゼン効果を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る磁界発生装置１２の構成を示す図である。 周波数制御部２２の詳細な構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る磁界発生装置１２の全体動作（Ｓ１０）を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 物品監視装置
１２ 磁界発生装置
１４ 制御部
１６ バイポーラ電源
１８ アンテナ部
２０ 電流検出部
２２ 周波数制御部
２４ 電流電圧変換部
２６ Ａ／Ｄ変換部
２８ ＣＰＵ
３０ メモリ
３２ ＰＷＭ
３４ 積分回路
３６ 電圧周波数変換部
４０ 検知装置

Claims (6)

1. 電波を発信する電波発信部と、
   前記電波発信部により発信される電波の強度が所定値を保つように制御する制御手段と
   を有する磁界発生装置。
2. 前記電波発信部に流れる電流値を検出する電流検出手段をさらに有し、
   前記制御手段は、前記電流検出手段により検出される電流値が所定値を保つように制御する
   請求項１に記載の磁界発生装置。
3. 前記電波発信部は、励磁コイルと、コンデンサとを有し、
   前記制御手段は、前記電波発信部を動作させるための電流を供給する電源に入力される信号の周波数を制御する周波数制御部を有する
   請求項２に記載の磁界発生装置。
4. 電波を発信する電波発信部と、
   前記電波発信部により発信される電波の強度が所定値を保つように制御する制御手段と
   を有する磁界発生装置と、
   前記電波の及ぶ領域内の被検知物を検知する検知装置と
   を有する物品監視装置。
5. 前記電波発信部に流れる電流値を検出する電流検出手段をさらに有し、
   前記制御手段は、前記電波発信部を動作させるための電流を供給する電源に入力される信号の周波数を制御する周波数制御部を有し、前記電流検出手段により検出される電流値が所定値を保つように該周波数制御部により制御し、
   前記検知装置は、磁性部材が生じる磁化反転を検知する
   請求項４に記載の物品監視装置。
6. コンピュータ及び電波を発信する電波発信部を含む磁界発生装置において、
   前記電波発信部に流れる電流値を入力する入力ステップと、
   前記入力された電流値と記憶されている電流値とに基づいて、前記電波発信部により発信される電波の強度が所定値を保つように制御する制御ステップと
   を前記磁界発生装置のコンピュータに実行させるプログラム。

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