JP4653691B2 - トンネル型リーダライタ用アンテナ及びトンネル型リーダライタ - Google Patents
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Description
本発明は、かかる課題に鑑み、コイルから発生する磁界をトンネル内の空間に有効に通過させるために、磁性体により磁路を形成し、その磁路内に磁界を遮断する導体を設け、導体を含む磁性体間に各コイルを設けることにより、X、Y軸の磁性体を共用すると共に、導体カバー壁面と磁性体間を接近して構成することが可能となり、小型化と省電力を可能としたトンネル型リーダライタ用アンテナを提供することを目的とする。
本発明は、X軸方向に磁界を生成するX軸アンテナユニットと、Y軸方向に磁界を生成するY軸アンテナユニットと、Z軸方向に磁界を生成するZ軸アンテナユニットと、を備え、内部空間に非接触情報記録媒体が配置されると、前記アンテナユニットの何れかにより記録情報が読み書きされる構成である。そして、X軸及びY軸のアンテナユニットは、同一の構成のアンテナユニットを90度角度を異ならせて交互に配置するものである。また、アンテナユニットは、磁性部材の切り欠き部の端部から多くの磁界が内部空間に放射される。従って、切り欠き部の端部が多いほうが多くの磁界が放射され、非接触情報記録媒体に対して情報を読み書きする確率を高めることができる。そこで本発明では、2つの磁性部材の切り欠き端部同士を対向させ、その間に導体を配置することにより、2つの切り欠き部からの磁界を分離して内部空間に放射させるものである。
本発明は、導体カバーの軸方向に磁界を生成するZ軸アンテナユニットと、X軸方向に磁界を生成するX軸アンテナユニットと、Y軸方向に磁界を生成するY軸アンテナユニットと、を備え、夫々のアンテナユニットが導体カバー内に収納されている。そして内部空間に非接触情報記録媒体が配置されると、前記アンテナユニットの何れかにより記録情報が読み書きされる構成である。そして、X軸及びY軸のアンテナユニットは、同一の構成のアンテナユニット90度角度を異ならせて交互に配置するものである。また、アンテナユニットは、磁性部材の切り欠き部の端部から多くの磁界が内部空間に放射される。従って、切り欠き部の端部が多いほうが多くの磁界が放射され、非接触情報記録媒体に対して情報を読み書きする確率を高めることができる。そこで本発明では、2つの磁性部材の切り欠き端部同士を対向させ、その間に導体を配置することにより、2つの切り欠き部からの磁界を分離して内部空間に放射させるものである。
磁性部材がループ状に形成されると、その内部を伝播する磁界は外部に出ることができない。トンネル型のリーダライタでは、トンネル内を通過する非接触情報記録媒体に対して情報を読み書きするので、磁界がトンネルの内部空間に放射される必要がある。そこで本発明では、磁性部材の一部に切り欠き部を設け、この切り欠き部から内部空間に磁界が放射するように構成した。尚、欠き部を有したループ形状とは、例えば、コ字状、Cの字状、Uの字状等の形状を指す。
磁界を強める磁性部材は、比透磁率が大きくヒステリシス現象の小さいものが良い。フェライトは高周波における鉄損が少なく、最大比透磁率や飽和特性が良い。また純鉄は、安価で比透磁率が大きい。また珪素鋼は、純鉄に比べて抵抗率、比透磁率が共に増加する。また鉄・ニッケル合金は、できるだけ大きい透磁率の磁心が必要なときに使用される。またダストコアは、高周波における比透磁率の減少を防ぐ。
各軸のアンテナユニットは同時に駆動されると、磁界が合成され、読み取りできるRFタグの向きが制限される。そこで、同時に異なる軸のアンテナユニットが駆動されないように、アンテナユニット選択器を備える。そしてアンテナユニット選択器により選択された一つのアンテナユニットからの情報を読み書きするリーダ又はリーダライタを備え、それらを制御するPC等の制御手段を備えてトンネル型リーダライタを構成するものである。
図1は、一般的なリーダライタの構成を示すブロック図である。このリーダライタ100は、リーダライタ100との間でデータの授受を行ってシステム全体を制御するPC50によって制御される。リーダライタ100は、外部のPC50とのデータの通信プロトコルを司る送受信装置1と、リーダライタ100全体の動作を制御する制御装置2と、制御装置2を動作させる手順を記録したファームウェアと読み取ったデータを格納するメモリ装置3と、制御装置2からのデータを搬送波に乗せて変調する変調器4と、操作コマンドを入力する入力装置5と、制御装置2により制御された情報を表示する表示装置6と、制御装置2からの交流信号である電力供給用信号と変調器4からの書き込みコマンドを電力増幅する電力増幅器7と、ループアンテナ9から受信した搬送波から2値化データに変換する検波復調器8と、図示しないICカード(RFタグ)との電力用搬送波とデータの授受をするループアンテナ9とを備えて構成されている。
そして、例えば磁界bを発生させるためには、コイルBに電流を流すことにより、フェライトコアP、Qを磁路として伝播し、フェライトコアPの端部から空間に放射してフェライトコアQの端部に到達して磁界ループを形成する。このとき、フェライトコアP、Q間では図5(b)のE部拡大図のように、磁界bはフェライトコアQを伝播して導体39を乗り越えてフェライトコアPに到達して、完全に磁路が遮断されることはない。以下、同様にして磁界aはコイルAに電流を流したときに発生し、磁界cはコイルCに電流を流したときに発生し、磁界dはコイルDに電流を流したときに発生する。従って、各コイルは後述するように、互いに対向するコイルに同時に電流を流すように制御される。また図5(c)のように、フェライトコアRと導体34b、39bを省略してもX軸及びY軸の磁界a、bを放射することができる。
(b)は本発明の第3の実施形態に係るトンネル型アンテナの構成を示す斜視図である。同じ構成要素には図7、図8と同じ参照番号を付して説明する。このトンネル型アンテナ140は、図示しない導体カバーの内部に配置されてX軸方向に磁界を生成するX軸アンテナ107と、導体カバーの内部に配置されてY軸方向に磁界を生成するY軸アンテナ108と、導体カバーの内部に配置されてZ軸方向に磁界を生成するZ軸アンテナ42と、X軸アンテナ107、Y軸アンテナ108及びZ軸アンテナ42を保持する保持部材40とを備え、X軸アンテナ107及びY軸アンテナ108は、2つの磁性部材33a、33bを夫々の切り欠き端部同士が対向するように離間配置し、各切り欠き端部の間に磁界を遮断する導体34を配置したものである。
また、フェライトコアは、内部空間に磁界を放射するために、フェライトコアの一部に切り欠き部を有するので、内部空間に磁界が放射するまで、磁路が確保されて導体カバーとフェライトコアの距離を短縮することができる。
また、X軸アンテナ107及びY軸アンテナ108の夫々の磁性部材の切り欠き部の端部を対向して配置させ、切り欠き部の端部の間に磁界を遮断する導体34を配置したので、2つの切り欠き部からの磁界を分離して内部空間に放射させることができる。
また、磁性部材は、フェライト、純鉄、珪素鋼、鉄・ニッケル合金又はダストコアであるので、使用目的により部材を選択することができる。
また、本発明のトンネル型リーダライタは、各軸のアンテナユニットを個別に駆動するので、情報を正確に且つ確実に読み書きすることができる。
Claims (5)
- 内部空間に位置する非接触情報記録媒体に対して情報の読み書きを行うトンネル型リーダライタ用アンテナであって、
X軸方向に磁界を生成するX軸アンテナユニットと、Y軸方向に磁界を生成するY軸アンテナユニットと、Z軸方向に磁界を生成するZ軸アンテナユニットと、のうちの少なくとも一つを備え、
前記X軸アンテナユニット及びY軸アンテナユニットは、高周波電流を流すことにより磁界を発生するコイルと、該コイルにより発生した磁界を前記内部空間に放射する磁性部材と、を夫々備えて構成され、2つの前記磁性部材を夫々の切り欠き端部同士が対向するように離間配置し、各切り欠き端部の間に磁界を遮断する導体を配置し、
前記X軸アンテナユニット及び前記Y軸アンテナユニットを前記各コイルの位置が90度異なるよう配置し、前記Z軸方向に交互に配列したことを特徴とするトンネル型リーダライタ用アンテナ。 - 内部空間に位置する非接触情報記録媒体に対して情報の読み書きを行うトンネル型リーダライタ用アンテナであって、
前記内部空間を有した導体カバーと、
該導体カバーの内部にその内壁と電気的に非接触に配置されて該導体カバーの軸方向に磁界を生成するZ軸アンテナユニットと、前記導体カバーの内部に配置されてX軸方向に磁界を生成するX軸アンテナユニットと、前記導体カバーの内部に配置されてY軸方向に磁界を生成するY軸アンテナユニットと、を備え、
前記X軸アンテナユニット及びY軸アンテナユニットは、高周波電流を流すことにより磁界を発生するコイルと、該コイルにより発生した磁界を前記内部空間に放射する磁性部材と、を夫々備えて構成され、2つの前記磁性部材を夫々の切り欠き端部同士が対向するように離間配置し、各切り欠き端部の間に磁界を遮断する導体を配置し、
前記X軸アンテナユニット及び前記Y軸アンテナユニットを前記各コイルの位置が90度異なるよう配置し、且つ前記導体カバーの軸方向に交互に配列したことを特徴とするトンネル型リーダライタ用アンテナ。 - 前記磁性部材は、前記内部空間に磁界を放射するために、その一部に切り欠き部を有したループ形状を備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載のトンネル型リーダライタ用アンテナ。
- 前記磁性部材は、フェライト、純鉄、珪素鋼、鉄・ニッケル合金又はダストコアであることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載のトンネル型リーダライタ用アンテナ。
- 請求項1乃至4の何れか一項に記載のトンネル型リーダライタ用アンテナと、該トンネル型リーダライタ用アンテナを構成する前記X軸、Y軸及びZ軸アンテナユニットの何れか一つを選択するアンテナユニット選択器と、該アンテナユニット選択器により選択されたアンテナユニットから前記非接触情報記録媒体に対して情報の読み書きを行うリーダ又はリーダライタと、前記アンテナユニット選択器及びリーダ又はリーダライタを制御する制御手段と、を備えたことを特徴とするトンネル型リーダライタ。
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