JP5933358B2 - 電子キーシステム、電子キー位置検出装置、および電子キー位置検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子キーシステム、電子キー位置検出装置、および電子キー位置検出方法に関し、特に電磁場を電子キーの位置検出に用いた電子キーシステム、電子キー位置検出装置、および電子キー位置検出方法に関する。

従来から、アンテナを用いたエリア判定装置が知られている。
たとえば、特許文献１（特開２０１１−１２７３６８号公報）には、通信マスタからのＩＤ返信要求に応答して電子キーが返信してきたＩＤコードによりＩＤ照合を行う電子キーシステムの通信エリア形成装置が記載されている。この装置は、通信マスタの送信アンテナとして形成され、軸方向が異なる向きに配置された少なくとも２つのアンテナ部材が設けられた複数軸一体アンテナを備える。この装置は、さらに、複数のアンテナ部材から各々個別に電波を単独送信させるとともに、アンテナ部材の複数から電波を同時送信させることにより、互いに指向性の異なる通信エリアを形成して、電子キーとのＩＤ照合を実行させる送信実行手段を備える（段落［０００９］を参照）。

また、特許文献２（特開２０１１−１４７１０４号公報）は、通信マスタからの問い合せに通信端末が応答して、これらが双方向通信する無線システムに使用される通信端末位置判定装置が記載されている。この装置は、通信マスタの送信アンテナとして形成され、軸方向が異なる向きに配置された少なくとも２つのアンテナ部材が設けられた複数軸一体アンテナと、ＩＤ照合の際に複数のアンテナ部材から各々個別に電波を送信させる個別送信実行手段と、一アンテナ部材からの電波を通信端末が受信した際の受信強度とを備える。この装置は、さらに、他アンテナ部材からの電波を通信端末が受信した際の受信強度とを取得する受信強度取得手段と、２つの受信強度の強度差を算出する強度差算出手段と、強度差から通信端末の位置を判定する位置判定手段とを備える。

特開２０１１−１２７３６８号公報 特開２０１１−１４７１０４号公報

上述の特許文献１および特許文献２に記載のエリア判定装置では、単一アンテナからの電磁波の強度、もしくは複数アンテナからの電磁界の強度の和や差が、ある閾値よりも大きいか小さいかでエリア判定を行なっている。

しかしながら、アンテナから出る電磁界はアンテナに近いほど強いため、アンテナ直近でエリア境界を作ることが非常に困難である。

それゆえに、本発明の目的は、アンテナ直近でエリア境界を作ることができる電子キーシステム、電子キー位置検出装置、および電子キー位置検出方法を提供することである。

本発明のある局面に係わる電子キーシステムは、電子キーの位置を検出する電子キー位置検出装置と、電子キーとからなる。電子キー位置検出装置は、エリア境界を境にして回転電磁場の方向の態様が変化するような回転電磁場を生成する回転電磁場生成部を含む。電子キー位置検出装置は、電子キーで検出された電磁場の方向に基づいて、電子キーの位置を検出する位置検出部を含む。電子キーは、電磁場の方向を検出して電子キー位置検出装置に通知する信号を出力する電磁場方向検出部を含む。

本発明によれば、アンテナ直近でエリア境界を作ることができる。

第１の実施形態の電子キーシステムの構成を表す図である。 図１の電子キーシステムを部屋や車両への入退出管理に使用する場合の電子キー位置検出装置１の配置を示す正面図である。 図１の電子キーシステムを部屋や車両への入退出管理に使用する場合の電子キー位置検出装置１の配置を示す上面図である。 第１の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす正面図である。 第１の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす上面図である。 回転電磁場生成部１７を上面から見た場合の電磁場の向きの時間変化を表す図である。 時計回りに電磁場が回転している場合には、電磁場のｘ成分とｙ成分の変化を表わす図である。 反時計回りに電磁場が回転している場合には、電磁場のｘ成分とｙ成分の変化を表わす図である。 第１の実施形態の電子キーシステムのエリア判定手順を表わすフローチャートである。 第２の実施形態の電子キーシステムの構成を表す図である。 第２の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす正面図である。 第２の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす上面図である。 回転電磁場生成部１１７を上面から見た場合の、第２の期間における電磁場の向きの時間変化を表す図である。 第３の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす正面図である。 第３の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす上面図である。 第４の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす正面図である。 第４の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす上面図である。 第５の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす正面図である。 第５の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす上面図である。 第６の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす正面図である。 第６の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす上面図である。 第７の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす正面図である。 第７の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす上面図である。 第８の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす正面図である。 第８の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす上面図である。 第９の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす正面図である。 第９の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす上面図である。 第１０の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす正面図である。 第１０の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす上面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態の電子キーシステムの構成を表す図である。

電子キーシステムは、電子キー位置検出装置１と、電子キー２とからなる。
電子キー位置検出装置１は、受信機１１と、回転電磁場生成部１７と、位置検出部１５とを備える。電子キー２は、電磁場方向検出部２１と、送信機２２とを備える。

回転電磁場生成部１７は、エリア境界を境にして回転電磁場の方向の態様が変化するような回転電磁場を生成する。回転電磁場生成部１７は、２極電磁場を生成する２極電磁場生成部１３と、２極電磁場と異なる位相の４極電磁場を生成する４極電磁場生成部１４とを含む。

４極電磁場生成部１４は、第１のアンテナ３１ａおよび第２のアンテナ３１ｂを含む。
２極電磁場生成部１３は、第３のアンテナ３２を含む。

第１のアンテナ３１ａには、基準となる位相の電流が流れる。第２のアンテナ３１ｂの電流が流れる方向は、第１のアンテナ３１ａの電流が流れる方向と平行である。第３のアンテナ３２の電流が流れる方向は、第１のアンテナ３１ａの電流が流れる方向および第２のアンテナ３１ｂの電流が流れる方向と直交である。

第２のアンテナ３１ｂに流れる電流の位相は、第１のアンテナ３１ａに流れる電流の位相と逆位相である。第３のアンテナ３２に流れる電流の位相は、第１のアンテナ３１ａおよび第２のアンテナ３１ｂに流れる電流の位相と異なる（たとえば、９０度相違する）。

図２および図３は、それぞれ、図１の電子キーシステムを部屋や車両への入退出管理に使用する場合の電子キー位置検出装置１の配置を示す正面図および上面図である。

図２および図３に示すように、回転電磁場生成部１７を含む電子キー位置検出装置１が扉の両側の壁のうちの一方の壁に取り付けられる。壁と扉がエリア境界を形成する。地表と垂直方向をｚ軸とし、壁に垂直方向をｙ軸とし、ｚ軸およびｙ軸に直交する軸をｘ軸とする。第１のアンテナ３１ａ、第２のアンテナ３１ｂ、および第３のアンテナ３２の重心を原点とする。エリア境界をｙ＝０とする。電子キー位置検出装置１によって、ユーザが保持する電子キー２の位置がエリア境界の内側（ｙ＞０）か、あるいは外側（ｙ＜０）であるかが判定される。

図４は、第１の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす正面図である。図５は、第１の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす上面図である。

第１の実施形態では、第１のアンテナ３１ａおよび第２のアンテナ３１ｂが、磁界型アンテナであるアンチヘルムホルツコイルである。第３のアンテナ３２が、磁界型アンテナであるバーアンテナである。

第１のアンテナ３１ａであるコイルの中心と第２のアンテナ３１ｂであるコイルの中心を結ぶ線分の中点を通り、当該線分に垂直な平面がエリア境界（ｙ＝０）となる。エリア境界に垂直な軸がｙ軸である。ｙ軸に垂直であって、第３のアンテナ３２であるバーアンテナのコアの中心軸がｘ軸である。ｙ軸およびｘ軸に垂直な軸がｚ軸である。

ＸＹ平面上で、第１のアンテナ３１ａの電流が流れる方向をｘ軸の正方向とし、第２のアンテナ３１ｂの電流が流れる方向をｘ軸の負方向とし、第３のアンテナ３２の電流の流れる方向をｙ軸の方向とする。

図４および図５では、第１のアンテナ３１ａと第２のアンテナ３１ｂの間に第３のアンテナ３２がある場合を示したが、これに限定するものではなく、第３のアンテナ３２が、第１のアンテナ３１ａ側または第２のアンテナ３１ｂ側にずれていてもよい。

図６は、回転電磁場生成部１７を上面から見た場合の電磁場の向きの時間変化を表す図である。図６におけるΦは４極電磁場を形成する第１のアンテナ３１ａの信号を、sin波で励磁した場合における時刻ｔ＝０を基準とした位相を表す。

図６（ａ）→図６（ｂ）→図６（ｃ）→図６（ｄ）→図６（ａ）・・・の順番に電磁場の向きが時間的に変化する。

図６に示すように、ｙ＞０（壁の内側）では時計回りの回転電磁場が発生し、ｙ＜０（壁の外側）では反時計周りの回転電磁場が発生する。すなわち、アンテナ直近（ｙ＝０）でエリア境界を形成している。

時計回りに電磁場が回転している場合には、図７のような順番で電磁場のｘ成分とｙ成分が変わる。反時計回りに電磁場が回転している場合には、図８のような順番で電磁場のｘ成分とｙ成分が変わる。なお、電子キー２の位置によって状態１〜８のどこから始まるか違うが、状態の変化の順番は変わらない。

再び、図１を参照して、電子キー２に含まれる電磁場方向検出部２１は、電子キー２の位置での電磁場の方向を検出して、送信機２２および電子キー位置検出装置１の受信機１１を通じて、検出した電磁場の方向を通知する信号を出力する。

電磁場方向検出部２１は、方向センサ２３と、電磁場センサ２４と、通知信号生成部２５とを含む。

方向センサ２３は、電子キー２が向いている方向を検出する。すなわち、電子キー２の長軸方向をｕ軸として、それに直交する軸をｗ軸、ｖ軸とした場合に、方向センサ２３は、（ｕ、ｗ、ｚ）の座標と、図２に示す部屋または車両の位置座標系である（ｘ、ｙ、ｚ）の座標との関係を検出する。方向センサ２３は、地磁気センサおよび加速度センサなどで構成される。

電磁場センサ２４は、電子キー２の所定の軸方向の電磁場を検出する。
通知信号生成部２５は、方向センサ２３で検出した方向に基づいて、検出した電磁場のｘ軸成分およびｙ軸の成分を算出して、ｘ軸成分が正か負か０かを表わす第１の信号と、ｙ軸成分が正か負か０かを表わす第２の信号を出力する。

位置検出部１５は、電子キー２で検出された電磁場の方向に基づいて、電子キー２がエリア境界の一方側にあるか、あるいは他方側にあるかを判定する。具体的には、位置検出部１５は、受信した第１の信号の時間変化および受信した第２の信号の時間変化で表わされる回転電磁場の向きが時計回りの場合に、電子キー２がエリア境界の一方側（ｙ＞０：壁の内側）にあると判定する。位置検出部１５は、受信した第１の信号の時間変化および受信した第２の信号の時間変化で表わされる回転電磁場の向きが反時計回りの場合に、電子キー２がエリア境界の他方側（ｙ＜０：壁の外側）にあると判定する。

電子キー２の送信機２２は、第１の信号および第２の信号と、電子キー２のＩＤコードを含んだ電磁波を電子キー位置検出装置１へ送信する。電子キー位置検出装置１の受信機１１は、第１の信号および第２の信号と、電子キー２のＩＤコードを含んだ電磁波を受信する。送信機２２および受信機１１は、ＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯の電波を送信する発信機、受信する受信機であってもよい。

（動作）
図９は、第１の実施形態の電子キーシステムのエリア判定手順を表わすフローチャートである。

図９を参照して、電子キー位置検出装置１の回転電磁場生成部１７が、エリア境界を境にして回転電磁場の方向の態様が変化するような回転電磁場を生成する（ステップＳ２０１）。

次に、電子キー２の電磁場方向検出部２１が、電磁場の方向を検出する（ステップＳ２０２）。

次に、電子キー２の電磁場方向検出部２１が、送信機２２および受信機１１を通じて電子キー位置検出装置１に電磁場の方向を表わす第１の信号および第２の信号を出力する（ステップＳ２０３）。

次に、電子キー位置検出装置１の位置検出部１５が、受信した第１の信号および第２の信号の時間変化のパターンに基づいて、電子キー２がエリア境界の一方側にあるか、あるいは他方側にあるかを判定する（ステップＳ２０４）。

以上のように、本実施の形態によれば、１対のコイルを逆相モードで励磁することによって、壁の内側では時計回りの回転電磁場を、壁の外側では反時計回りの回転電磁場を作り出し、電子キーで電磁場の方向を検出することで、電子キーの位置するエリアを判定することができる。

なお、第１の実施形態では、エリア境界を境にした出入り判定を行なうことを想定した。電子キーの向きが固定されている場合や、電子キーの動きが制限されている場合（たとえば工場のラインなど）では、回転電磁場発生部１７によって発生された回転電磁場の方向を検出するだけで位置に対応させることが可能である。すなわち、この場合には、位置検出部１５は、電子キー２で検出された電磁場の方向に基づいて、電子キー２の位置を検出する。

［第２の実施形態］
第１の実施形態では、方向センサを備えた電子キーを用いた場合のエリア判定について説明した。第２の実施形態では、方向センサを備えない電子キーを用いた場合のエリア判定について説明する。

図１０は、第２の実施形態の電子キーシステムの構成を表す図である。
電子キーシステムは、電子キー位置検出装置１０１と、電子キー１０２とからなる。

電子キー位置検出装置１０１は、受信機１１と、回転電磁場生成部１１７と、位置検出部１１５とを備える。電子キー１０２は、電磁場方向検出部１２１と、送信機２２とを備える。

回転電磁場生成部１１７は、エリア境界を境にして回転電磁場の方向の態様が変化するような回転電磁場を生成する。回転電磁場生成部１１７は、２極電磁場を生成する２極電磁場生成部１１３と、２極電磁場と異なる位相の４極電磁場を生成する４極電磁場生成部１１４とを含む。

４極電磁場生成部１１４は、第１のアンテナ３７ａおよび第２のアンテナ３７ｂを含む。２極電磁場生成部１３は、第３のアンテナ３２を含む。

第１のアンテナ３７ａには、基準となる位相の電流が流れる。第２のアンテナ３７ｂの電流が流れる方向は、第１のアンテナ３７ａの電流が流れる方向と平行である。第３のアンテナ３２の電流が流れる方向は、第１のアンテナ３７ａの電流が流れる方向および第２のアンテナ３７ｂの電流が流れる方向と直交する。

第１の期間では、第２のアンテナ３７ｂに流れる電流の位相が第１のアンテナ３７ａに流れる電流の位相と逆位相であり、第２の期間では、第２のアンテナ３７ｂに流れる電流の位相が第１のアンテナ３７ａに流れる電流の位相と同位相である。第１の期間と第２の期間は交互に繰り返される。第３のアンテナ３２に流れる電流の位相は、第１のアンテナ３７ａおよび第２のアンテナ３７ｂに流れる電流の位相と異なる（たとえば、９０度相違する）。

図１１は、第２の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす正面図である。図１２は、第２の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす上面図である。

第２の実施形態では、第１のアンテナ３７ａおよび第２のアンテナ３７ｂが、第１の期間では磁界型アンテナであるアンチヘルムホルツコイルとなり、第２の期間では磁界型アンテナであるヘルムホイツコイルとなる。このようにできるのは、一対のコイルの一方の電流の位相を基準として他方のコイルの電流を逆位相にすると一対のコイルがアンチヘルムホルツコイルを形成し、一対のコイルの一方の電流の位相を基準として他方のコイルの電流を同位相にすると一対のコイルがアンチヘルムホルツコイルを形成するからである。
第３のアンテナ３２は、第１の実施形態と同様に磁界型アンテナであるバーアンテナである。

第１のアンテナ３７ａであるコイルの中心と第２のアンテナ３７ｂであるコイルの中心を結ぶ線分の中点を通り、当該線分に垂直な平面がエリア境界（ｙ＝０）とする。エリア境界に垂直な軸がｙ軸である。ｙ軸に垂直であって、第３のアンテナ３２であるバーアンテナのコアの中心軸がｘ軸である。ｙ軸およびｘ軸に垂直な軸がｚ軸である。

ＸＹ平面上で、第１のアンテナ３７ａの電流が流れる方向をｘ軸の正方向とし、第２のアンテナ３７ｂの電流が流れる方向をｘ軸の負方向とし、第３のアンテナ３２の電流の流れる方向をｙ軸の方向とする。

図１１および図１２では、第１のアンテナ３７ａと第２のアンテナ３７ｂの間に第３のアンテナ３２がある場合を示したが、これに限定するものではなく、第３のアンテナ３２が、第１のアンテナ３７ａ側または第２のアンテナ３７ｂ側にずれていてもよい。

図１３は、回転電磁場生成部１１７を上面から見た場合の、第２の期間における電磁場の向きの時間変化を表す図である。図１３におけるΦは４極電磁場を形成する第１のアンテナ３７ａの信号を、sin波で励磁した場合における時刻ｔ＝０を基準とした位相を表す。

図１３（ａ）→図１３（ｂ）→図１３（ｃ）→図１３（ｄ）→図１３（ａ）・・・の順番に電磁場の向きが時間的に変化する。なお、第１の期間における電磁場の向きの時間変化は、第１の実施形態と同様に図６で示される。

図１３に示すように、ｙ＞０（壁の内側）でも、ｙ＜０（壁の外側）でも時計回りの回転電磁場が発生している。 つまり、ヘルムホルツコイルとバーアンテナを用いた場合、生成される回転電磁場の回転方向は位置に依存しない。

図１０に示す電磁場方向検出部１２１は、電子キー１０２の位置での電磁場の方向を検出して、送信機２２および電子キー位置検出装置１０１の受信機１１を通じて、検出した電磁場の方向を通知する信号を出力する。

電磁場方向検出部１２１は、電磁場センサ２４と、通知信号生成部１２５とを含む。
電磁場センサ２４は、電子キー１０２の所定の軸方向の電磁場を検出する。

通知信号生成部１２５は、検出した所定の方向の電磁場が正か負か０かを表わす第１の信号を出力する。

位置検出部１１５は、電子キー１０２で検出された電磁場の方向に基づいて、電子キー１０２がエリア境界の一方側にあるか、あるいは他方側にあるかを判定する。具体的には、位置検出部１１５は、第１の期間における第１の信号の時間変化のパターンと、第２の期間における第１の信号の時間変化のパターンが同一の場合に、電子キー１０２がエリア境界の一方側（ｙ＞０：壁の内側）にあると判定する。また、位置検出部１１５は、第１の期間における第１の信号の時間変化のパターンと、第２の期間における第１の信号の時間変化のパターンが異なる場合に、電子キー１０２がエリア境界の他方側（ｙ＜０：壁の外側）にあると判定する。

以上のように、本実施の形態によれば、一対のコイルを同相モードと逆相モードで時分割で交互に励磁することによって、壁の内側では各モードで回転方向が同一の回転電磁場を、壁の外側では各モードで回転方向が逆の回転電磁場を作り出し、電子キーで電磁場の時間変化のパターンを検出することによって、電子キーの位置するエリアを判定することができる。

［第３の実施形態］
図１４は、第３の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす正面図である。図１５は、第３の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす上面図である。

第３の実施形態では、第１のアンテナ３３ａおよび第２のアンテナ３３ｂが、磁界型アンテナである対抗逆向きバーアンテナである。第３のアンテナ３２が、第１の実施形態と同様に磁界型アンテナであるバーアンテナである。

第１のアンテナ３３ａであるコイルの中心と第２のアンテナ３３ｂであるコイルの中心を結ぶ線分の中点を通り、当該線分に垂直な平面がエリア境界（ｙ＝０）とする。エリア境界に垂直な軸がｙ軸である。ｙ軸に垂直であって、第３のアンテナ３２であるバーアンテナのコアの中心軸がｘ軸である。ｙ軸およびｘ軸に垂直な軸がｚ軸である。

ＸＹ平面上で、第１のアンテナ３３ａの電流が流れる方向をｘ軸の正方向とし、第２のアンテナ３３ｂの電流が流れる方向をｘ軸の負方向とし、第３のアンテナ３２の電流の流れる方向をｙ軸の方向とする。

本実施の形態によれば、アンテナの縦幅を抑えつつ、第１の実施形態と同様に回転電磁場を用いたエリア判定装置を実現することができる。

［第４の実施形態］
図１６は、第４の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす正面図である。図１７は、第４の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす上面図である。

第４の実施形態では、第１のアンテナ３３ａおよび第２のアンテナ３３ｂが、第３の実施形態と同様に、磁界型アンテナである対抗逆向きバーアンテナである。第３のアンテナ３４が、磁界型アンテナであるループアンテナである。

第１のアンテナ３３ａであるコイルの中心と第２のアンテナ３３ｂであるコイルの中心を結ぶ線分の中点を通り、当該線分に垂直な平面がエリア境界（ｙ＝０）とする。エリア境界に垂直な軸がｙ軸である。ｙ軸に垂直であって、第３のアンテナ３４であるループアンテナのコイルの中心軸がｘ軸である。ｙ軸およびｘ軸に垂直な軸がｚ軸である。

ＸＹ平面上で、第１のアンテナ３３ａの電流が流れる方向をｘ軸の正方向とし、第２のアンテナ３３ｂの電流が流れる方向をｘ軸の負方向とし、第３のアンテナ３４の電流の流れる方向をｙ軸の方向とする。

本実施の形態によれば、アンテナの横幅を抑えつつ、第１の実施形態と同様に回転電磁場を用いたエリア判定装置を実現することができる。

［第５の実施形態］
図１８は、第５の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす正面図である。図１９は、第５の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす上面図である。

第５の実施形態では、第１のアンテナ３５ａおよび第２のアンテナ３５ｂが、電界型アンテナである対抗逆向きダイポールアンテナである。第３のアンテナ３６が、電界型アンテナであるダイポールアンテナである。

第１のアンテナ３５ａの中心軸と第２のアンテナ３５ｂの中心軸を結ぶ線分の中点を通り、当該線分に垂直な平面がエリア境界（ｙ＝０）とする。エリア境界に垂直な軸がｙ軸である。ｙ軸に垂直であって、第３のアンテナ３６の中心軸がｘ軸である。ｙ軸およびｘ軸に垂直な軸がｚ軸である。

ＸＹ平面上で、第１のアンテナ３５ａの電流が流れる方向をｙ軸の正方向とし、第２のアンテナ３５ｂの電流が流れる方向をｙ軸の負方向とし、第３のアンテナ３６の電流の流れる方向をｘ軸の方向とする。

本実施の形態によれば、電界型アンテナを用いることによって、数十ＭＨｚ以上の周波数が高い領域にて、第１の実施形態と同様に回転電磁場を用いたエリア判定装置を実現することができる。

［第６の実施形態］
図２０は、第６の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす正面図である。図２１は、第６の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす上面図である。

第６の実施形態では、第１のアンテナ３１ａおよび第２のアンテナ３１ｂが、第１の実施形態と同様に、磁界型アンテナであるアンチヘルムホイツコイルである。第３のアンテナ３４が、第４の実施形態と同様に、磁界型アンテナであるループアンテナである。

第１のアンテナ３１ａであるコイルの中心と第２のアンテナ３１ｂであるコイルの中心を結ぶ線分の中点を通り、当該線分に垂直な平面がエリア境界（ｙ＝０）とする。エリア境界に垂直な軸がｙ軸である。ｙ軸に垂直であって、第３のアンテナ３４であるループアンテナのコイルの中心軸がｘ軸である。ｙ軸およびｘ軸に垂直な軸がｚ軸である。

ＸＹ平面上で、第１のアンテナ３１ａの電流が流れる方向をｘ軸の正方向とし、第２のアンテナ３１ｂの電流が流れる方向をｘ軸の負方向とし、第３のアンテナ３４の電流の流れる方向をｙ軸の方向とする。

本実施の形態によれば、フェライトなどの磁性体を用いないため、フェライトの飽和の問題を考慮しないで、第１の実施形態と同様に回転電磁場を用いたエリア判定装置を実現することができる。

［第７の実施形態］
図２２は、第７の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす正面図である。図２３は、第７の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす上面図である。

第７の実施形態では、第１のアンテナ３８ａおよび第２のアンテナ３８ｂが、第１の期間では磁界型アンテナである対抗逆向きバーアンテナとなり、第２の期間では磁界型アンテナである対抗同一向きバーアンテナとなる。このようにできるのは、一対のコイルの一方の電流の位相を基準として他方のコイルの電流を逆位相にすると一対のコイルが対抗逆向きバーアンテナを形成し、一対のコイルの一方の電流の位相を基準として他方のコイルの電流を同位相にすると一対のコイルが対抗同一向きバーアンテナを形成するからである。
第３のアンテナ３２が、第１の実施形態と同様に、磁界型アンテナであるバーアンテナである。

第１のアンテナ３８ａであるバーアンテナのコアの中心と第２のアンテナ３８ｂであるバーアンテナのコアの中心を結ぶ線分の中点を通り、当該線分に垂直な平面がエリア境界（ｙ＝０）とする。エリア境界に垂直な軸がｙ軸である。ｙ軸に垂直であって、第３のアンテナ３２であるバーアンテナのコアの中心軸がｘ軸である。ｙ軸およびｘ軸に垂直な軸がｚ軸である。

ＸＹ平面上で、第１のアンテナ３８ａの電流が流れる方向をｘ軸の正方向とし、第２のアンテナ３８ｂの電流が流れる方向をｘ軸の負方向とし、第３のアンテナ３２の電流の流れる方向をｙ軸の方向とする。

図２２および図２３では、第１のアンテナ３８ａと第２のアンテナ３８ｂの間に第３のアンテナ３２がある場合を示したが、これに限定するものではなく、第３のアンテナ３２が、第１のアンテナ３８ａ側または第２のアンテナ３８ｂ側にずれていてもよい。

本実施の形態によれば、アンテナの縦幅を抑えつつ、第２の実施形態と同様に回転電磁場を用いたエリア判定装置を実現することができる。

［第８の実施形態］
図２４は、第８の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす正面図である。図２５は、第８の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす上面図である。

第８の実施形態では、第１のアンテナ３８ａおよび第２のアンテナ３８ｂが、第７の実施形態と同様に、第１の期間では磁界型アンテナである対抗逆向きバーアンテナとなり、第２の期間では磁界型アンテナである対抗同一向きバーアンテナとなる。第３のアンテナ３４が、第４の実施形態と同様に、磁界型アンテナであるループアンテナである。

第１のアンテナ３８ａであるバーアンテナのコアの中心と第２のアンテナ３８ｂであるバーアンテナのコアの中心を結ぶ線分の中点を通り、当該線分に垂直な平面がエリア境界（ｙ＝０）とする。エリア境界に垂直な軸がｙ軸である。ｙ軸に垂直であって、第３のアンテナ３４であるループアンテナのコイルの中心軸がｘ軸である。ｙ軸およびｘ軸に垂直な軸がｚ軸である。

ＸＹ平面上で、第１のアンテナ３８ａの電流が流れる方向をｘ軸の正方向とし、第２のアンテナ３８ｂの電流が流れる方向をｘ軸の負方向とし、第３のアンテナ３４の電流の流れる方向をｙ軸の方向とする。

図２４および図２５では、第１のアンテナ３８ａと第２のアンテナ３８ｂの間に第３のアンテナ３４がある場合を示したが、これに限定するものではなく、第３のアンテナ３４が、第１のアンテナ３８ａ側または第２のアンテナ３８ｂ側にずれていてもよい。

本実施形態によれば、アンテナの横幅を抑えつつ、第２の実施形態と同様に回転電磁場を用いたエリア判定装置を実現することができる。

［第９の実施形態］
図２６は、第９の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす正面図である。図２７は、第９の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす上面図である。

第９の実施形態では、第１のアンテナ３９ａおよび第２のアンテナ３９ｂが、第１の期間では電界型アンテナである対抗逆向きダイポールアンテナであり、第２の期間では電界型アンテナである対抗同一向きダイポールアンテナである。第３のアンテナ３６が、第５の実施形態と同様に、電界型アンテナであるダイポールアンテナである。

第１のアンテナ３９ａの中心軸と第２のアンテナ３９ｂの中心軸を結ぶ線分の中点を通り、当該線分に垂直な平面がエリア境界（ｙ＝０）とする。エリア境界に垂直な軸がｙ軸である。ｙ軸に垂直であって、第３のアンテナ３６の中心軸がｘ軸である。ｙ軸およびｘ軸に垂直な軸がｚ軸である。

ＸＹ平面上で、第１のアンテナ３９ａの電流が流れる方向をｙ軸の正方向とし、第２のアンテナ３９ｂの電流が流れる方向をｙ軸の負方向とし、第３のアンテナ３６の電流の流れる方向をｘ軸の方向とする。

本実施形態によれば、電界形アンテナを用いることによって、数十ＭＨｚ以上の周波数が高い領域にて、第２の実施形態と同様に回転電磁場を用いたエリア判定装置を実現することができる。

［第１０の実施形態］
図２８は、第１０の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす正面図である。図２９は、第１０の実施形態における、第１のアンテナ、第２のアンテナおよび第３のアンテナの外観を表わす上面図である。

第１０の実施形態では、第１のアンテナ３７ａおよび第２のアンテナ３７ｂが、第２の実施形態と同様に、第１の期間では磁界型アンテナであるアンチヘルムホルツコイルとなり、第２の期間では磁界型アンテナであるヘルムホイツコイルとなる。第３のアンテナ３４が、第４の実施形態と同様に、磁界型アンテナであるループアンテナである。

第１のアンテナ３７ａであるコイルの中心と第２のアンテナ３７ｂであるコイルの中心を結ぶ線分の中点を通り、当該線分に垂直な平面がエリア境界（ｙ＝０）とする。エリア境界に垂直な軸がｙ軸である。ｙ軸に垂直であって、第３のアンテナ３４であるループアンテナのコイルの中心軸がｘ軸である。ｙ軸およびｘ軸に垂直な軸がｚ軸である。

ＸＹ平面上で、第１のアンテナ３７ａの電流が流れる方向をｘ軸の正方向とし、第２のアンテナ３７ｂの電流が流れる方向をｘ軸の負方向とし、第３のアンテナ３４の電流の流れる方向をｙ軸の方向とする。

図２８および図２９では、第１のアンテナ３７ａと第２のアンテナ３７ｂの間に第３のアンテナ３４がある場合を示したが、これに限定するものではなく、第３のアンテナ３４が、第１のアンテナ３７ａ側または第２のアンテナ３７ｂ側にずれていてもよい。

本実施の形態によれば、フェライトなどの磁性体を用いないため、フェライトの飽和の問題を考慮しないで、第２の実施形態と同様に回転電磁場を用いたエリア判定装置を実現することができる。

なお、上記の第１〜第１０の実施形態では、エリア境界を境にして回転電磁場の方向の態様が変化するような回転電磁場を生成する回転電磁場生成部１７として、２極電磁場を生成する２極電磁場生成部と、２極電磁場と異なる位相の４極電磁場を生成する４極電磁場生成部とを含むものとしたが、これに限定するものではない。その他の手段でエリア境界を境にして回転電磁場の方向の態様が変化するような回転電磁場を生成してもよい。

１，１０１ 電子キー位置検出装置、２，１０２ 電子キー、１１ 受信機、１３，１１３ ２極電磁場生成部、１４，１１４ ４極電磁場生成部、１５，１１５ 位置検出部、１７，１１７ 回転電磁場生成部、２１，１２１ 電磁場方向検出部、２２ 送信機、２３ 方向センサ、２４ 電磁場センサ、２５，１２５ 通知信号生成部、３１ａ，３３ａ，３５ａ，３７ａ，３８ａ，３９ａ 第１のアンテナ、３１ｂ，３３ｂ，３５ｂ，３７ｂ，３８ｂ，３９ｂ 第２のアンテナ、３２，３４，３６ 第３のアンテナ。

Claims (15)

1. 電子キーの位置を検出する電子キー位置検出装置と、電子キーとからなる電子キーシステムであって、
   前記電子キー位置検出装置は、
   エリア境界を境にして回転電磁場の方向の態様が変化するような回転電磁場を生成する回転電磁場生成部と、
   前記電子キーで検出された電磁場の方向に基づいて、前記電子キーの位置を検出する位置検出部を備え、
   前記電子キーは、
   前記電磁場の方向を検出して前記電子キー位置検出装置に通知する信号を出力する電磁場方向検出部を含む、電子キーシステム。
2. 前記回転電磁場生成部は、２極電磁場を生成する２極電磁場生成部と、前記２極電磁場と異なる位相の４極電磁場を生成する４極電磁場生成部とを含む、請求項１記載の電子キーシステム。
3. 前記４極電磁場生成部は、第１のアンテナおよび第２のアンテナを含み、
   前記２極電磁場生成部は、第３のアンテナを含み、
   前記第１のアンテナには、基準となる位相の電流が流れ、
   前記第２のアンテナは、電流が流れる方向が前記第１のアンテナと平行であり、
   前記第３のアンテナは、電流が流れる方向が前記第１および前記第２のアンテナと直交し、流れる電流の位相が前記第１のアンテナおよび前記第２のアンテナと異なる、請求項２記載の電子キーシステム。
4. 前記エリア境界の一方側の回転電磁場の方向が、前記エリア境界の他方側の回転電磁場の方向と逆方向である、請求項３記載の電子キーシステム。
5. 前記第２のアンテナに流れる電流の位相が前記第１のアンテナに流れる電流の位相と逆位相である、請求項４記載の電子キーシステム。
6. 前記電磁場方向検出部は、
   前記電子キーの所定の軸方向の電磁場を検出する電磁場センサと、
   前記電子キーが向いている方向を検出する方向センサと、
   前記エリア境界に垂直な軸を第１の軸、前記第１の軸に直交する軸を第２の軸としたときに、前記検出した方向に基づいて、前記検出した電磁場の前記第１の軸の成分および前記第２の軸の成分を算出して、前記第２の軸の成分が正か負か０かを表わす第１の信号と前記第１の軸の成分が正か負か０かを表わす第２の信号を出力する信号生成部とを含み、
   前記位置検出部は、前記第１の信号の時間変化および前記第２の信号の時間変化で表わされる回転電磁場の方向に基づいて、前記電子キーが前記エリア境界の一方側にあるか、あるいは他方側にあるかを判定する、請求項５記載の電子キーシステム。
7. 第１の期間において、前記エリア境界の一方側の回転電磁場の方向が、前記エリア境界の他方側の回転電磁場の方向と逆方向であり、
   第２の期間において、前記エリア境界の一方側の回転電磁場の方向が、前記エリア境界の他方側の回転電磁場の方向と同方向である、請求項３記載の電子キーシステム。
8. 前記第１の期間において、前記第２のアンテナに流れる電流の位相が前記第１のアンテナに流れる電流の位相と逆位相であり、
   前記第２の期間において、前記第２のアンテナに流れる電流の位相が前記第１のアンテナに流れる電流の位相と同位相である、請求項７記載の電子キーシステム。
9. 前記電磁場方向検出部は、
   前記電子キーの所定の軸方向の電磁場を検出する電磁場センサと、
   前記検出した電磁場が正か負か０かを表わす第１の信号を出力する信号生成部とを含み、
   前記位置検出部は、前記第１の期間における前記第１の信号の時間変化のパターンと、前記第２の期間における前記第１の信号の時間変化のパターンとが同一か否かに基づいて、前記電子キーが前記エリア境界の一方側にあるか、あるいは他方側にあるかを判定する、請求項８記載の電子キーシステム。
10. 前記第１のアンテナ、前記第２のアンテナおよび第３のアンテナは、磁界型アンテナである、請求項３記載の電子キーシステム。
11. 前記第１のアンテナ、前記第２のアンテナおよび第３のアンテナは、電界型アンテナである、請求項３記載の電子キーシステム。
12. 前記第１のアンテナ、前記第２のアンテナおよび第３のアンテナは、それぞれ単一のアンテナにて構成される、請求項３記載の電子キーシステム。
13. 前記第１のアンテナ、前記第２のアンテナおよび第３のアンテナは、前記エリア境界に近接して配置される、請求項３記載の電子キーシステム。
14. 電子キーの位置を検出する電子キー位置検出装置であって、
    エリア境界を境にして回転電磁場の方向の態様が変化するような回転電磁場を生成する回転電磁場生成部と、
    前記電子キーで検出された電磁場の方向に基づいて、前記電子キーの位置を検出する位置検出部を備える、電子キー位置検出装置。
15. 電子キー位置検出装置が、エリア境界を境にして回転電磁場の方向の態様が変化するような回転電磁場を生成するステップと、
    電子キーが、電磁場の方向を検出して前記電子キー位置検出装置に通知する信号を出力するステップと、
    前記電子キー位置検出装置が、前記電子キーで検出された電磁場の方向に基づいて、前記電子キーの位置を検出するステップとを備えた電子キー位置検出方法。
    

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