JP4913513B2

JP4913513B2 - ３軸アンテナ、ローラコンベア装置及び情報読み取り装置

Info

Publication number: JP4913513B2
Application number: JP2006254873A
Authority: JP
Inventors: 康弘川越
Original assignee: Nippon Signal Co Ltd
Current assignee: Nippon Signal Co Ltd
Priority date: 2006-09-20
Filing date: 2006-09-20
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2026-09-20
Also published as: JP2008078930A

Description

本発明は、３軸アンテナ、ローラコンベア装置及び情報読み取り装置に関し、特に、ローラコンベア上に載置された物品に付された非接触情報記録媒体の向きや姿勢に関わりなく、非接触情報記録媒体に記録された記録データを電波として受信可能とする３軸アンテナ及びこの３軸アンテナを使用した情報読み取り装置に関するものである。

近年、非接触型ＩＣカードの一種として、構造的には非接触型ＩＣカードと全く同様であり、且つ識別番号及び履歴情報等に関する管理情報を記録したＲＦタグ（Radio Frequency tag）が広く使用されており、このＲＦタグの一種として郵便物あるいは荷物等を分類管理するために使用される非接触型ＲＦタグ（以下、単にＲＦタグと記す）が知られている。
従来例えば荷物に取り付けられたＲＦタグに記録された管理情報を、ベルトコンベアにより搬送しながらリーダライタにより読み書きする場合、リーダライタのアンテナが決まった位置に固定されているときは、搬送開始前に荷物に取り付けられたＲＦタグの位置を確認してＲＦタグがリーダライタのアンテナ側に向くように、人手により予め荷物の向きを設定する必要があった。また、このような煩雑な事前操作を行わずに管理情報を読み書きすることを可能ならしめようとする場合には、ＲＦタグに対する情報の読み書きに最も適すると予想される他の方向にもリーダライタのアンテナを複数設置する必要があった。

特許文献１の従来技術には、移動する応答器（ＩＣカード）に対して複数の質問器が同一信号を無線通信する質問器システムであって、複数の質問器をアンテナの通信可能領域を重複させて設けて通信可能領域を拡大し、各質問器のアンテナによる送受信を同期させることにより、質問器に他の質問器からの送信信号が受信されるといった干渉を防止する質問器システムについて開示されている。
特開２００３−２８３３６７公報

しかしながら、特許文献１に開示されている従来技術や、ベルトコンベアにより搬送しながらリーダライタにより管理情報を読み書きする従来方法にあっては、複数のアンテナを各方向に設置しなければならず、アンテナの設置個数の増大によるコスト増、広い設置スペースの確保という問題の他に、ＲＦタグを取り付けた物品を全てのアンテナの位置まで必ず搬送しなければならないために搬送距離が長大化するといった問題がある。
また、ベルトコンベアの場合は、ベルトが非磁性部材で構成されているため、アンテナからの磁束により渦電流損を発生したり、インダクタンスの変化による共振点のずれといった問題は少ないが、高重量物の搬送には適していない。このため高重量荷物を搬送する場合は、平行に配列された転動自在な多数の金属製ローラ上に荷物を乗せて運搬するローラコンベアが使用されることが多い。ローラコンベアを採用した場合に、ベルトコンベアの場合と同じ位置にアンテナを配置すると、ローラが金属製であるため、アンテナを貫通する磁束により渦電流を発生したり、インダクタンスが変化することで共振点がずれるといった問題が生じる。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、磁性部材をＨ型又はコ字状にして、各磁性部材の適所にループコイル巻き回して磁性部材の上端縁から３軸の磁界を発生させ、且つ磁性部材の間隔をローラコンベアを構成する金属製ローラの径よりも大きくして金属製ローラ間を跨ぐように磁界を発生させることにより、金属製のローラコンベアであっても下部にアンテナを配置することができ、磁束による渦電流の防止とインダクタンスの変化を低減した３軸アンテナを提供することを目的とする。

本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸に磁界を発生する３軸アンテナであって、対向配置された２個の縦型磁性部材、及び該２個の縦型磁性部材の対向面間を接続する横型磁性部材によって形成されたＨ型又はコ字状のコア、並びに前記各縦型磁性部材の上端縁に夫々接続された棒状磁性部材、を有したアンテナコアと、前記各棒状磁性部材の任意の位置に巻き回した第１及び第２のループコイルと、前記各縦型磁性部材の任意の位置に巻き回した第３及び第４のループコイルと、を備えたことを特徴とする。
本発明の３軸アンテナの形状はＨ型又はコ字状である。その形状を構成するために、２個の縦型磁性部材の対向面間を横型磁性部材によって接続してコアを形成し、各縦型磁性部材の上端縁に夫々棒状磁性部材を接続してアンテナコアとしたものである。そして棒状磁性部材の適所に第１及び第２のループコイルを巻き回し、また、各縦型磁性部材の適所に第３及び第４のループコイルを巻き回して３軸方向の磁界を発生させるものである。これにより、３軸の磁界が棒状磁性部材の上面から放射されるようになる。

請求項２は、前記第１及び第２のループコイルは夫々の位相を同相励磁することにより前記Ｘ軸に磁界を発生し、前記第３及び第４のループコイルは夫々の位相を同相励磁することにより前記Ｙ軸に磁界を発生し、夫々の位相を逆相励磁することにより前記Ｚ軸に磁界を発生することを特徴とする。
棒状磁性部材に巻き回されたループコイルは、棒状磁性部材の一方の端部から放射された磁束が他方の端部に入射して両端部間に磁束のループを形成することによりＸ軸の磁界を発生するように作用する。この作用を効率的に行なうために、位相を同相にする必要がある。また、縦型磁性部材に巻き回されたループコイルの位相を同相とすることにより、Ｚ軸に発生する磁界を相殺してＹ軸の磁界を効率よく発生することができる。また、縦型磁性部材に巻き回されたループコイルの位相を逆相とすることにより、Ｙ軸に発生する磁界を相殺してＺ軸の磁界を効率よく発生することができる。これにより、ループコイルに流す信号電流の向きを制御するだけで、ループコイルから３軸方向に効率よく磁界を発生することができる。

請求項３は、前記各棒状磁性部材の両端部が前記各縦型磁性部材の上端縁の両端部から突出するように構成したことを特徴とする。
Ｘ軸方向の磁界を効率よく発生させるためには、磁束が放射される面積が狭い方が磁束が集中する。そこで本発明では、各棒状磁性部材の両端部が各縦型磁性部材の上端縁の両端部から突出するように構成するものである。これにより、Ｘ軸方向の磁束が各棒状磁性部材の両端部から集中して放射させることができる。

請求項４は、前記第１及び第２のループコイルは、前記各棒状磁性部材の突出した両端部に分配して巻き回されることを特徴とする。
磁性部材は磁束をほとんど減衰させることなく伝播させることができる。従ってＸ軸の磁界を発生するためには、この棒状磁性部材にループコイルを巻き回す必要があるが、縦型磁性部材と接続している部分にはループコイルを巻き回すことができないので、各棒状磁性部材の突出した端部に巻き回す必要がある。またこのとき、一方の端部にのみ巻きまわしても磁界は発生するが、縦型磁性部材側に磁束が発生して効率よくＸ軸方向に発生することができない。そこで本発明では、ループコイルを各棒状磁性部材の突出した両端部に分配して巻き回すものである。これにより、磁束を棒状磁性部材側に効率よく伝播させることができる。

請求項５は、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の何れかの材料から構成されていることを特徴とする。
磁界を強める磁心部材は、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。このように磁性部材を目的により使い分けて最適な材料を選択することができる。

請求項６は、回転自在に支持された複数の金属ローラを備えたローラコンベアと、該金属ローラ間に配置される請求項１乃至５の何れか一項に記載の３軸アンテナと、を備えたローラコンベア装置であって、前記各棒状磁性部材の間隔は、前記金属ローラの直径よりも広く構成されていることを特徴とする。
本発明の３軸アンテナをローラコンベアに設置する場合、金属ローラによる磁界の影響を最小限にするために、磁界が発生する各棒状磁性部材の間隔を金属ローラより広くして、金属ローラを挟むように配置する必要がある。これにより、磁束による渦電流の防止とインダクタンスの変化を低減させることができる。

請求項７は、請求項１乃至５の何れか一項に記載の３軸アンテナと、該３軸アンテナを構成する各ループコイルの何れか１つを選択するループコイル選択器と、非接触情報記録媒体のアンテナを介して所定の変復調方式に基づく搬送電力の送信とデータの授受を行うリーダ又はリーダライタと、前記ループコイル選択器及び前記リーダ又はリーダライタを制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記ループコイル選択器により前記各ループコイルのうちの一つを一定時間毎に選択的に切り換え使用しながら、前記リーダ又はリーダライタにより前記非接触情報記録媒体のアンテナを介して、所定の変復調方式に基づく搬送電力の送信とデータの授受を行うことを特徴とする。
本発明は、本発明の３軸アンテナと、ループコイル選択器と、リーダ又はリーダライタと、制御手段と、を備え、制御手段は３軸アンテナを構成する各軸平面のループコイルをループコイル選択器により順次選択する。選択されたループコイルからは非接触情報記録媒体に記録された情報が読み込まれ、制御手段に記憶される。そして全てのループコイルによるデータの授受が終了するまで繰り返す。これにより、物品に付された非接触情報記録媒体の向きがどの方向に向いていても、確実に情報を読み取ることができる。

請求項８は、前記ループコイル選択器は、前記第３及び第４のループコイルが選択されたときに、前記Ｙ軸又はＺ軸に磁界を切り替えるための位相切替部を備えたことを特徴とする。
縦型磁性部材に巻き回されたループコイルはＹ軸とＺ軸の磁界を発生するために共通に使用される。そのときＹ軸の磁界を発生させるためには、各ループコイルを同相励磁する必要があり、Ｚ軸の磁界を発生させるためには、各ループコイルを逆相励磁する必要がある。そこで本発明では、ループコイル選択器内にＹ軸又はＺ軸に磁界を切り替えるための位相切替部を備えるものである。これにより、ループコイルを共通使用することが可能となり、部品コストを低減することができる。

本発明によれば、対向配置された２個の縦型磁性部材、及び２個の縦型磁性部材の対向面間を接続する横型磁性部材によって形成されたＨ型又はコ字状のコア、並びに各縦型磁性部材の上端縁に夫々接続された棒状磁性部材、を有したアンテナコアと、各棒状磁性部材の適所に巻き回した第１及び第２のループコイルと、各縦型磁性部材の適所に巻き回した第３及び第４のループコイルと、を備えて３軸アンテナを構成することにより、金属製のローラコンベアであっても下部にアンテナを配置することができ、磁束による渦電流の防止とインダクタンスの変化を低減することができる。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
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、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アンテナ９とを備えて構成されている。

次に、本構成によるリーダライタ１００の動作を説明する前に、ＩＣカード（ＲＦタグ）（非接触情報記録媒体）の構成を先に説明しておく。図２は、ＩＣカード（ＲＦタグ）の構成を示すブロック図である。このＩＣカード（ＲＦタグ）２００は、リーダライタ１００からの電力用搬送波によりデータの授受をするアンテナ２０と、書き込みコマンド読み出しコマンドを生成する送受信回路２１と、アンテナ２０からの電力用搬送波を受け、それを整流して直流電力に変換する電力生成回路２２と、制御用ファームウェアとデータの記憶を司るメモリ装置２３と、制御回路２６からの送信コマンドに搬送波を乗せて変調する変調器２４と、送受信回路２１からの搬送波データから２値化データに変換する検波器２５と、ＩＣカード（ＲＦタグ）２００の全体の動作を制御する制御回路２６から構成されている。

次に、図１と図２を併せて参照してそれぞれ単独の動作について説明する。リーダライタ１００は、図示しない電源が入れられると制御装置２のイニシャル動作後、メモリ装置３に記憶されたプログラムに従い動作を開始する。まず、初期化が行われる。次に、制御装置２は、ＩＣカード（ＲＦタグ）２００に供給する電力供給用信号と、ポーリング信号を交互に電力増幅器７から送信する。その信号は、アンテナ９から電磁波として外部に放射される。次に、ＩＣカード（ＲＦタグ）２００がリーダライタ１００に近接すると、アンテナ２０が電力供給用信号を受信し、電力生成回路２２によりその搬送波を整流して直流電力に変換して、ＲＦタグ内の全ての回路に供給する。電力を供給されて制御回路２６が駆動すると、メモリ装置２３に格納されたプログラムに従って、制御を開始する。
次に、制御回路２６は、まず送受信回路２１からコマンドを検波器２５で復調して２値化信号に変換し、そのコマンドを解析する。その結果自分が呼び出されていることを認識すると、レスポンスを変調器２４により変調して送受信回路２１を介してアンテナ２０から送信する。このレスポンスをリーダライタ１００がアンテナ９で受信して、検波復調器８で２値化コードに変換し、制御回路２により解析してＩＣカード（ＲＦタグ）２００が規格に合致したＩＣカード（ＲＦタグ）であると認識する。それにより、以後リーダライタ１００とＩＣカード（ＲＦタグ）２００の間でポーリングが行われる。

図３は本発明の一実施形態に係る３軸アンテナの構成を示す斜視図である。この３軸アンテナ１は、対向配置された２個の縦型磁性部材１０ａ、１０ｂ及び２個の縦型磁性部材１０ａ、１０ｂの対向面間を接続する横型磁性部材９によって形成されたＨ型のコア、並びに各縦型磁性部材１０ａ、１０ｂの上端縁１２に夫々接続された棒状磁性部材８ａ、８ｂを有したアンテナコア１１と、各棒状磁性部材８ａ、８ｂの両端部１４に巻き回した第１のループコイル４及び第２のループコイル５と、各縦型磁性部材１０ａ、１０ｂの適所に巻き回した第３のループコイル６及び第４のループコイル７と、を備えて構成されている。尚、コアはＨ型に限らず横型磁性部材９を底面１３と同一面にしたコ字状でも構わない。
本実施形態の３軸アンテナの形状はＨ型又はコ字状である。その形状を構成するために、２個の縦型磁性部材１０ａ、１０ｂの対向面間を横型磁性部材９によって接続してコアを形成し、各縦型磁性部材１０ａ、１０ｂの上端縁１２に夫々棒状磁性部材８ａ、８ｂを接続してアンテナコア１１としたものである。そして棒状磁性部材８ａ、８ｂの両端部１４に第１及び第２のループコイル４、５を巻き回し、また、各縦型磁性部材１０ａ、１０ｂの適所に第３及び第４のループコイル６、７を巻き回して３軸方向の磁界を発生させるものである。これにより、３軸の磁界が棒状磁性部材８ａ、８ｂの上面１５から放射されるようになる。

図４は各軸に発生する磁界の動きを説明する図である。図４（ａ）はＸ軸磁界の動きを説明する図、（ｂ）はＺ軸磁界の動きを説明する図、（ｃ）はＹ軸磁界の動きを説明する図である。尚、各図には必要なループコイルのみを記載し、他は省略している。同じ構成要素には図３と同じ参照番号を付して説明する。尚、図４（Ａ）に示すように各軸の方向を定義する。
図４（ａ）においては、第１のループコイル４と第２のループコイル５が同じ巻き数で且つ巻く方向も同じとする。この条件下で第１のループコイル４と第２のループコイル５の図示しないループコイルの始端から同位相の信号電流を流すと、同じ向きに磁束線２０ａと２０ｂが発生する（詳細は後述する）。このときＲＦタグ２００を構成するアンテナは磁束線２０ａと２０ｂ（Ｘ軸）に対して直交するように交差する。また、図４（ｂ）においては、第３のループコイル６と第４のループコイル７が同じ巻き数で且つ巻く方向も同じとする。この条件下で第３のループコイル６と第４のループコイル７の図示しないループコイルの始端から逆位相の信号電流を流すと、第４のループコイル７から第３のループコイル６の向きに磁束線２１が発生する（詳細は後述する）。このときＲＦタグ２００を構成するアンテナは磁束線２１（Ｚ軸）に対して直交するように交差する。尚、図４（ｂ−Ｂ）に縦型磁性部材１０ａ、１０ｂに伝播する磁束線の向きを示す。

また、図４（ｃ）においては、第３のループコイル６と第４のループコイル７が同じ巻き数で且つ巻く方向も同じとする。この条件下で第３のループコイル６と第４のループコイル７の図示しないループコイルの始端から同位相の信号電流を流すと、同じ向きに磁束線２２ａと２２ｂが発生する（詳細は後述する）。このときＲＦタグ２００を構成するアンテナは磁束線２２の（Ｙ軸）に対して直交するように交差する。尚、図４（ｃ−Ｃ）に縦型磁性部材１０ａ、１０ｂに伝播する磁束線の向きを示す。
即ち、棒状磁性部材８ａ、８ｂに巻き回されたループコイル４、５は、棒状磁性部材８ａ、８ｂの一方の端部から放射された磁束線が他方の端部に入射して両端部間に磁束のループ２０ａ、２０ｂを形成することによりＸ軸の磁界を発生するように作用する。この作用を効率的に行なうために、位相を同相にする必要がある。また、縦型磁性部材１０ａ、１０ｂに巻き回されたループコイル６、７の位相を同相とすることにより、Ｚ軸に発生する磁界を相殺してＹ軸の磁界を効率よく発生することができる。また、縦型磁性部材１０ａ、１０ｂに巻き回されたループコイル６、７の位相を逆相とすることにより、Ｙ軸に発生する磁界を相殺してＺ軸の磁界を効率よく発生することができる。これにより、ループコイルに流す信号電流の向きを制御するだけで、ループコイルから３軸方向に効率よく磁界を発生することができる。

また、Ｘ軸方向の磁界を効率よく発生させるためには、磁束線が放射される面積が狭いほうが磁束線が集中する。そこで本実施形態では、各棒状磁性部材８ａ、８ｂの両端部１４が各縦型磁性部材１０ａ、１０ｂの上端縁１２の両端部から突出するように構成するものである。これにより、Ｘ軸方向の磁束線２０ａ、２０ｂが各棒状磁性部材８ａ、８ｂの両端部から集中して放射させることができる。また、磁性部材は磁束をほとんど減衰させることなく伝播させることができる。従ってＸ軸の磁界を発生するためには、この棒状磁性部材８ａ、８ｂにループコイルを巻き回す必要があるが、縦型磁性部材１０ａ、１０ｂと接続している部分にはループコイルを巻き回すことができないので、各棒状磁性部材８ａ、８ｂの突出した端部１４に巻き回す必要がある。またこのとき、一方の端部にのみ巻きまわしても磁界は発生するが、縦型磁性部材１０ａ、１０ｂ側に磁束が発生して効率よくＸ軸方向に発生することができない。そこで本実施形態では、ループコイルを各棒状磁性部材の突出した両端部に分配して巻き回すものである。これにより、磁束線を棒状磁性部材８ａ、８ｂ側に効率よく伝播させることができる。

図５は各軸に発生する磁界の動きを模式的に説明する図である。図５（ａ）はＸ軸磁界の動きを説明する図、（ｂ）はＺ軸磁界の動きを説明する図、（ｃ）はＹ軸磁界の動きを説明する図である。同じ構成要素には図４と同じ参照番号を付して説明する。尚、●はループコイルの巻き始めを表している。図５（ａ）はＸ軸磁界発生コイルの図であり、「＋」極性の端子と「−」極性の端子間にループコイル４と５が同じ方向で並列に接続されている。ループコイル４は棒状磁性部材８ａの両端部にループコイル４ａ、４ｂを直列に分配して巻きまわしている。また、ループコイル５は棒状磁性部材８ｂの両端部にループコイル５ａ、５ｂを直列に分配して巻きまわしている。ここでループコイル４ａ、４ｂに矢印の方向に信号電流２５を流すと、そこには磁束線２０ａが発生し、ループコイル４ａ、４ｂ内を磁路とするループが形成される。同じくループコイル５ａ、５ｂに矢印の方向に信号電流２６を流すと、そこには磁束線２０ｂが発生し、ループコイル５ａ、５ｂ内を磁路とするループが形成される。

図５（ｂ）はＺ軸磁界発生コイルの図であり、「＋」極性の端子と「−」極性の端子間にループコイル６は●印が「＋」極性に接続され、ループコイル７は●印がスイッチ３０ａの接点ｃ、接点ｂを介して「−」極性に接続されている。ここでループコイル６に矢印の方向に信号電流２７を流すと、そこには磁束線２１ａが発生する。また、ループコイル７に矢印の方向に信号電流２８を流すと、そこには磁束線２１ｂが発生するが、この磁束線の向きは磁束線２１ａとは逆のため、結果的にＹ軸に発生する磁界を相殺して、ループコイル７の方向からループコイル６に流れる磁束線が発生する。

図５（ｃ）はＹ軸磁界発生コイルの図であり、「＋」極性の端子と「−」極性の端子間にループコイル６は●印が「＋」極性に接続され、ループコイル７は●印がスイッチ３０ａの接点ｃ、接点ａを介して「＋」極性に接続されている。ここでループコイル６に矢印の方向に信号電流２７を流すと、そこには磁束線２２ａが発生する。また、ループコイル７に矢印の方向に信号電流２９を流すと、そこには磁束線２２ｂが発生するが、この磁束線の向きは磁束線２２ａとは同じため、結果的にＺ軸に発生する磁界を相殺して、ループコイル６と７にＹ軸方向の磁界が発生する。

図６は本発明の３軸アンテナをローラコンベアに使用したローラコンベア装置について説明する図である。このローラコンベア装置１５０は、回転自在に支持された複数の金属ローラ２ａ、２ｂ、２ｃを備えたローラコンベア２と、金属ローラ２ｂを挟むように配置される３軸アンテナ１と、を備え手構成されている。そして各棒状磁性部材８ａ、８ｂの間隔は、金属ローラ２ｂの直径よりも広く構成されている。
即ち、本実施形態の３軸アンテナ１をローラコンベア装置１５０に設置する場合、金属ローラ２ａ、２ｂ、２ｃによる磁界の影響を最小限にするために、磁界が発生する各棒状磁性部材８ａ、８ｂの間隔を１本の金属ローラ２ｂより広くして、金属ローラ２ｂを挟むように配置する必要がある。これにより、磁束による渦電流の防止とインダクタンスの変化を低減させることができる。

図７は本発明の３軸アンテナを備えた情報読み取り装置のブロック図である。この情報読み取り装置１６０は、本発明の３軸アンテナ１と、３軸アンテナ１を構成する各ループコイルの何れか１つを選択するループコイル選択器３１と、ＲＦタグ２００のアンテナを介して所定の変復調方式に基づく搬送電力の送信とデータの授受を行うリーダライタ（Ｒ／Ｗ）１００と、ループコイル選択器３１及びＲ／Ｗ１００を制御するＰＣ（制御手段）５０と、を備えて構成されている。尚、ループコイル選択器３１は、第３及び第４のループコイル６、７が選択されたときに、Ｙ軸又はＺ軸に磁界を切り替えるための位相切替部３０を備えている。
そしてＰＣ５０は、ループコイル選択器３１により各ループコイル４〜７のうちの一つを一定時間毎に選択的に切り換え使用しながら、Ｒ／Ｗ１００によりＲＦタグ２００のアンテナを介して、所定の変復調方式に基づく搬送電力の送信とデータの授受を行う。

本実施形態では、本発明の３軸アンテナ１と、ループコイル選択器３１と、Ｒ／Ｗ１００と、ＰＣ５０と、を備え、ＰＣ５０は３軸アンテナ１を構成する各軸平面のループコイル４〜７をループコイル選択器３１により順次選択する。選択されたループコイルからはＲＦタグ２００に記録された情報が読み込まれ、ＰＣ５０に記憶される。そして全てのループコイルによるデータの授受が終了するまで繰り返す。これにより、物品に付されたＲＦタグ２００の向きがどの方向に向いていても、確実に情報を読み取ることができる。
また、縦型磁性部材１０ａ、１０ｂに巻き回されたループコイル６、７はＹ軸とＺ軸の磁界を発生するために共通に使用される。そのときＹ軸の磁界を発生させるためには、各ループコイルを同相励磁する必要があり、Ｚ軸の磁界を発生させるためには、各ループコイルを逆相励磁する必要がある。そこで本実施形態では、ループコイル選択器３１内にＹ軸又はＺ軸に磁界を切り替えるための位相切替部３０を備えるものである。これにより、ループコイルを共通使用することが可能となり、部品コストを低減することができる。この位相切替部３０はリレーによるメカ的な接点でも良いし、電子的に切り替えても構わない。

一般的なリーダライタの構成を示すブロック図である。ＩＣカード（ＲＦタグ）の構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態に係る３軸アンテナの構成を示す斜視図である。各軸に発生する磁束線の動きを説明する図である。各軸に発生する磁束線の動きを模式的に説明する図である。本発明の３軸アンテナをローラコンベアに使用したローラコンベア装置について説明する図である。３軸アンテナを備えた情報読み取り装置のブロック図である。

符号の説明

１３軸アンテナ、２ローラコンベア、４第１のループコイル、５第２のループコイル、６第３のループコイル、７第４のループコイル、８ａ、８ｂ棒状磁性部材、９横型磁性部材、１０ａ、１０ｂ縦型磁性部材、１１アンテナコア、１２上端縁、１４端部、１５０ローラコンベア装置、１６０情報読み取り装置

Claims

Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸に磁界を発生する３軸アンテナであって、
対向配置された２個の縦型磁性部材、及び該２個の縦型磁性部材の対向面間を接続する横型磁性部材によって形成されたＨ型又はコ字状のコア、並びに前記各縦型磁性部材の上端縁に夫々接続された棒状磁性部材、を有したアンテナコアと、
前記各棒状磁性部材の任意の位置に巻き回した第１及び第２のループコイルと、
前記各縦型磁性部材の任意の位置に巻き回した第３及び第４のループコイルと、を備えたことを特徴とする３軸アンテナ。
前記第１及び第２のループコイルは夫々の位相を同相励磁することにより前記Ｘ軸に磁界を発生し、前記第３及び第４のループコイルは夫々の位相を同相励磁することにより前記Ｙ軸に磁界を発生し、夫々の位相を逆相励磁することにより前記Ｚ軸に磁界を発生することを特徴とする請求項１に記載の３軸アンテナ。
前記各棒状磁性部材の両端部が前記各縦型磁性部材の上端縁の両端部から突出するように構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の３軸アンテナ。
前記第１及び第２のループコイルは、前記各棒状磁性部材の突出した両端部に分配して巻き回されることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の３軸アンテナ。
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の何れかの材料から構成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の３軸アンテナ。
回転自在に支持された複数の金属ローラを備えたローラコンベアと、該金属ローラ間に配置される請求項１乃至５の何れか一項に記載の３軸アンテナと、を備えたローラコンベア装置であって、
前記各棒状磁性部材の間隔は、前記金属ローラの直径よりも広く構成されていることを特徴とするローラコンベア装置。
請求項１乃至５の何れか一項に記載の３軸アンテナと、該３軸アンテナを構成する各ループコイルの何れか１つを選択するループコイル選択器と、非接触情報記録媒体のアンテナを介して所定の変復調方式に基づく搬送電力の送信とデータの授受を行うリーダ又はリーダライタと、前記ループコイル選択器及び前記リーダ又はリーダライタを制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記ループコイル選択器により前記各ループコイルのうちの一つを一定時間毎に選択的に切り換え使用しながら、前記リーダ又はリーダライタにより前記非接触情報記録媒体のアンテナを介して、所定の変復調方式に基づく搬送電力の送信とデータの授受を行うことを特徴とする情報読み取り装置。
前記ループコイル選択器は、前記第３及び第４のループコイルが選択されたときに、前記Ｙ軸又はＺ軸に磁界を切り替えるための位相切替部を備えたことを特徴とする請求項７に記載の情報読み取り装置。