JP2007300409A - 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

Abstract

【課題】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。
【解決手段】このＸＹ軸アンテナ１１０は、Ｌ字状のフェライトコアＰ、Ｑ、Ｒ、Ｓをループ状に配置し、夫々の境界に導体３４、３９を配置し、導体３４を含んでフェライトコアＰ、ＳをまたぐようにコイルＡが配置され、同じく導体３９を含んでフェライトコアＰ、ＱをまたぐようにコイルＢが配置され、同じく導体３４を含んでフェライトコアＱ、ＲをまたぐようにコイルＣが配置され、同じく導体３９を含んでフェライトコアＲ、ＳをまたぐようにコイルＤが配置されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、トンネル型リーダライタ用アンテナに関し、さらに詳しくは、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸のアンテナのうち、特に、Ｘ、Ｙ軸のアンテナを薄型に構成する技術に関するものである。

近年、ＩＣカードと呼ばれる新しい情報記録媒体が、市場に広く出回っている。ＩＣカードとは、クレジットカード、銀行カード、ポイントカード等のカード状あるいはシート状の形状を備え、カード内、或いはカード上にＩＣが組み込まれている読み書き可能な記録媒体を総称した名称である。特に、非接触型ＩＣカードは、例えば、鉄道等の交通機関の駅構内への入退場時に使用される定期券、プリペイドカードとして多く使用されている。また、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）があり、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ＲＦタグを取り付けた荷物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管理情報を読み書きする場合、リーダライタのアンテナをＸ、Ｙ、Ｚ軸に配置した、所謂、トンネル型リーダライタ用アンテナが使用される。これは、トンネルの壁面内に３軸方向に磁界を発生させるアンテナを内蔵させ、荷物がこのトンネル内を通過する際に、荷物に取り付けられたＲＦタグの方向がどこに向いても、３軸のアンテナの何れかにより管理情報を読み取れるようにしたものである。図１１は、従来のトンネル型リーダライタ用アンテナの配置について説明する図である。図１１（ａ）ではＸ軸アンテナ６１が本体６０の両側面に備えられ、磁界６２がＸ軸方向に発生する様子を表している。また、図１１（ｂ）ではＹ軸アンテナ６３が本体６０の上下面に備えられ、磁界６４がＹ軸方向に発生する様子を表している。また、図１１（ｃ）ではＺ軸アンテナ６６が本体６０の内周面に備えられ、磁界６５がＺ軸方向に発生する様子を表している。そして、本体６０は堅牢な金属板により構成されることが多いため、各アンテナを金属板から離して配置する必要がある。そのため、本体６０の壁厚が必然的に厚くなり、トンネル内の開口を広くするとアンテナ本体が大きくなり、トンネル型リーダライタ用アンテナを小型化するためのネックとなっていた。

以上の通り、従来のトンネル型リーダライタ用アンテナは、Ｘ、Ｙ軸に磁界を交差するように発生させるために、Ｘ、Ｙ軸の夫々のアンテナを対向して配置し、且つ本体金属部の影響を低減するために本体の壁面から離してアンテナを配置しなければならず、壁厚を薄くすることができないといった問題があった。また、トンネル内の空間に有効に磁界を発生するために、アンテナに強い電流を流さなければならず、消費電力の増大と漏洩磁界が大きくなるといった問題がある。
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。

本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、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、を備えて構成され、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。
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。

請求項２は、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、を備えて構成され、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。
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。

請求項３は、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。
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。

請求項４は、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は、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たことを特徴とする。
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。

請求項５は、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軸及びＹ軸方向に磁界を生成するＸＹ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、前記ＸＹ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少なくとも２つ以上のコイルと、該コイルにより発生した磁界を前記内部空間のＸ軸及びＹ軸方向に放射する磁性部材と、磁性部材の端部間に配置した導体と、を備えて構成され、前記導体を介して対向配置された各磁性部材の端部間にまたがって前記コイルを配設したことを特徴とする。
Ｘ軸とＹ軸のアンテナユニットを個別に備え、それらを交互に配置しても非接触情報記録媒体に対して情報を読み書きすることができる。しかし、この場合、夫々のアンテナユニットに対して磁性部材とコイルが必要となり、部品代のコストが高くなる。そこで本発明では、一つの磁性部材にＸ軸とＹ軸のアンテナユニットを構成して、磁性部材を共用するものである。そのために、導体により遮断された磁性部材間をまたぐようにＸ軸及びＹ軸のコイルを配設するものである。

請求項６は、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軸及びＹ軸方向に磁界を生成するＸＹ軸アンテナユニットと、を備え、前記ＸＹ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少なくとも２つ以上のコイルと、該コイルにより発生した磁界を前記内部空間のＸ軸及びＹ軸方向に放射する磁性部材と、磁性部材の端部間に配置した導体と、を備えて構成され、前記導体を介して対向配置された各磁性部材の端部間にまたがって前記コイルを配設したことを特徴とする。
本発明は請求項５のトンネル型リーダライタ用アンテナが導体カバー内に収納されている点が異なり、その他は請求項５と同様である。

請求項７は、前記磁性部材及び導体は、前記Ｚ軸方向に板状に延在することを特徴とする。
請求項５、６の発明では、一つのコイルにより所定の範囲に磁界を発生させる必要がある。そのためには、磁性部材と導体を導体カバーの軸方向に幅広く形成する必要がある。
請求項８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であることを特徴とする。
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。

請求項９は、請求項１乃至６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。
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。

本発明によれば、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、このコイルにより発生した磁界を内部空間に放射する磁性部材と、を備えて構成され、Ｘ軸アンテナユニット及びＹ軸アンテナユニットをコイルの位置が９０度異なるように配置し、且つＺ軸方向に交互に配列したので、同じ構成のアンテナユニットを互いに９０度回転して交互に配列するだけでトンネル型のアンテナを構成することができ、アンテナそのものを小型化することができる。

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、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。

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）の構成を先に説明しておく。図２は、本発明のＩＣカード（ＲＦタグ）の構成を示すブロック図である。本実施形態の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、ループアンテナ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がループアンテナ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Ｘ軸アンテナユニット（以下、単にＸ軸アンテナと呼ぶ）の動作を説明する図である。尚、図３ではＺ軸アンテナユニット（以下、単にＺ軸アンテナと呼ぶ）を省略している。図３（ａ）のＸ軸アンテナ１０５はコ字状のフェライトコア（磁性部材）３１にコイル３３を巻回することにより、磁界３２がフェライトコア３１を伝播して端部から内部空間のＸ軸方向に放射し、磁界３２と直交する方向にＲＦタグ２００がある場合に、その記録情報をコイル３３により読み取る構造である。尚、磁界が外部に漏洩しないようにフェライトコア（磁性体）３１に近接して導体カバー３０により覆われている。図３（ｂ）のＸ軸アンテナ１０７はＸ軸の磁界を上下に分離する場合の図である。この構成は、図３（ａ）のコ字状のフェライトコア３１を導体３４を挟んで上下に配置されている。従って、コイル３３ａ、３３ｂに電流を流した場合、磁界３３ａ、３３ｂが発生するが、導体３４により各磁界は遮断され、コイル３３ａによる磁界３２ａは空間を伝播してループを形成し、コイル３３ｂによる磁界３２ｂは空間を伝播してループを形成する。これにより、空間を伝播する磁界が増加してＲＦタグとの交信の確率を高めることができる。

図４は本発明のＹ軸アンテナユニット（以下、単にＹ軸アンテナと呼ぶ）の動作を説明する図である。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ではＺ軸アンテナを省略している。図４（ａ）のＹ軸アンテナ１０６はコ字状のフェライトコア（磁性体）３１にコイル３３を巻回することにより、磁界３８がフェライトコア３１を伝播して端部から内部空間のＹ軸方向に放射し、磁界３８と直交する方向にＲＦタグ２００がある場合に、その記録情報をコイル３３により読み取る構造である。尚、磁界が外部に漏洩しないようにフェライトコア（磁性体）３３に近接して導体カバー３０により覆われている。図４（ｂ）のＹ軸アンテナ１０８はＹ軸の磁界を左右に分離する場合の図である。この構成は、図４（ａ）のコ字状のフェライトコア３１を導体３４を挟んで左右に配置されている。従って、コイル３３ａ、３３ｂに電流を流した場合、磁界３８ａ、３８ｂが発生するが、導体３４により各磁界は遮断され、コイル３３ａによる磁界３８ａは空間を伝播してループを形成し、コイル３３ｂによる磁界３８ｂは空間を伝播してループを形成する。これにより、空間を伝播する磁界が増加してＲＦタグとの交信の確率を高めることができる。

図５（ａ）は図３、図４のＸ軸アンテナとＹ軸アンテナを一体にしたＸＹアンテナユニット（以下、単にＸＹ軸アンテナと呼ぶ）の動作を説明する図である。尚、図５ではＺ軸アンテナを省略している。このＸＹ軸アンテナ１１０は、Ｌ字状のフェライトコアＰ、Ｑ、Ｒ、Ｓをループ状に配置し、夫々の境界に導体３４、３９を配置し、導体３４を含んでフェライトコアＰ、ＳをまたぐようにコイルＡが配置され、同じく導体３９を含んでフェライトコアＰ、ＱをまたぐようにコイルＢが配置され、同じく導体３４を含んでフェライトコアＱ、ＲをまたぐようにコイルＣが配置され、同じく導体３９を含んでフェライトコアＲ、ＳをまたぐようにコイルＤが配置されている。
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。

図６（ａ）は本発明の第１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り、図６（ｂ）は正面図である。同じ構成要素には図５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１１１は、内部空間４５を有した導体カバー４１と、図５に示すＸＹ軸アンテナ１１０と、導体カバー４１の内部にその内壁と非接触に配置されて導体カバー４１の軸方向に磁界を生成するＺ軸アンテナ４２と、ＸＹ軸アンテナ１１０とＺ軸アンテナ４２を保持する保持部材４０とを備えて構成され、ＸＹ軸アンテナ１１０は、高周波電流を流すことにより磁界を発生するコイルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄと、コイルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄにより発生した磁界を内部空間４５のＸ軸及びＹ軸方向に放射するフェライトコアＰ、Ｑ、Ｒ、Ｓと、フェライトコアＰ、Ｑ、Ｒ、Ｓ内を伝播する磁界を遮断する導体３４、３９と、を備えて構成される。そして、コイルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、導体３４、３９により遮断されたフェライトコアＰ、Ｑ、Ｒ、Ｓ間をまたぐように配設されている。また、フェライトコアＰ、Ｑ、Ｒ、Ｓ及び導体３４、３９は、導体カバー４１の軸方向に延在している。尚、導体カバー４１は、必ずしも必要なものではなく、無くても構わない。

図７は本発明の第２の実施形態に係るトンネル型アンテナの構成を模式的に示す斜視図である。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７では、アンテナの主要部のみを図示し、他の部分は省略している。このトンネル型アンテナ１３０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１０５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１０６と、を備え、Ｘ軸アンテナ１０５及びＹ軸アンテナ１０６は、高周波電流を流すことにより磁界を発生するコイル３３と、コイル３３により発生した磁界を内部空間に放射するフェライトコア３１と、を備えて構成されている。そして、Ｘ軸アンテナ１０５及びＹ軸アンテナ１０６をコイル３３の位置が９０度異なるよう配置し、且つＺ軸方向に交互に配列したものである。尚、導体カバー４１は、必ずしも必要なものではなく、無くても構わない。

図８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模式的に示す斜視図である。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８では、アンテナの主要部のみを図示し、他の部分は省略している。このトンネル型アンテナ１４０は、Ｘ軸アンテナ１０７及びＹ軸アンテナ１０８は、２つの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３４を配置したものである。尚、導体カバー４１は、必ずしも必要なものではなく、無くても構わない。

図９（ａ）は本発明の第２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１３０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１０５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１０６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１０５、Ｙ軸アンテナ１０６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１０５及びＹ軸アンテナ１０６は、高周波電流を流すことにより磁界を発生するコイル３３と、コイル３３により発生した磁界を内部空間に放射するフェライトコア３１と、を備えて構成されている。そして、Ｘ軸アンテナ１０５及びＹ軸アンテナ１０６をコイル３３の位置が９０度異なるよう配置し、且つＺ軸方向に交互に配列したものである。
（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。

図１０は本発明のトンネル型リーダライタの構成を示すブロック図である。このトンネル型リーダライタ１２０は、前述した本実施形態のアンテナ１１０と、アンテナ１１０を構成するＺ軸コイル４２、Ｘ軸コイルＡ、Ｃ及びＹ軸コイルＢ、Ｄの何れか一つを選択するコイル選択器４３と、コイル選択器４３により選択されたコイルから記録情報を読み取るリーダライタ１００と、コイル選択器４３及びリーダライタ１００を制御するＰＣ（制御手段）５０と、を備えて構成されている。そしてＰＣ５０は、Ｚ軸コイル４２、Ｘ軸コイルＡ、Ｃ及びＹ軸コイルＢ、Ｄを所定の順序により選択するようにコイル選択器４３を制御する。尚、ＰＣ５０はＸ、Ｙ、Ｚ軸コイルをランダムに選択するようにしても良い。

以上の通り本発明によれば、Ｘ軸アンテナ１０５及びＹ軸アンテナ１０６は、高周波電流を流すことにより磁界を発生するコイル３３と、このコイル３３により発生した磁界を内部空間に放射するフェライトコア３１と、を備えて構成され、Ｘ軸アンテナ１０５及びＹ軸アンテナ１０６をコイル３３の位置が９０度異なるように配置し、且つＺ軸方向に交互に配列したので、同じ構成のアンテナユニットを互いに９０度回転して交互に配列するだけでトンネル型のアンテナを構成することができる。
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、ＸＹ軸アンテナ１１０は、高周波電流を流すことにより磁界を発生する少なくとも２つ以上のコイルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄと、このコイルにより発生した磁界を内部空間のＸ軸及びＹ軸方向に放射するフェライトコアＰ、Ｑ、Ｒ、Ｓと、このフェライトコアＰ、Ｑ、Ｒ、Ｓ内を伝播する磁界を遮断する導体３４、３９と、を備えて構成され、導体３４、３９により遮断されたフェライトコアＰ、Ｑ、Ｒ、Ｓ間をまたぐようにコイルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを配設したので、コイルＡ、Ｂ、Ｃ、ＤとフェライトコアＰ、Ｑ、Ｒ、Ｓを共用することができて、部品コストを低減することができる。
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。

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。 （ａ）（ｂ）は本発明のＸ軸アンテナの動作を説明する図である。 （ａ）（ｂ）は本発明のＹ軸アンテナの動作を説明する図である。 （ａ）は図３、図４のＸ軸アンテナとＹ軸アンテナを一体にしたＸＹアンテナユニットの動作を説明する図、（ｂ）はＥ部拡大図、（ｃ）は（ａ）の変形実施形態の図である。 （ａ）は本発明の第１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、（ｂ）は正面図である。 本発明の第２の実施形態に係るトンネル型アンテナの構成を模式的に示す斜視図である。 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模式的に示す斜視図である。 （ａ）は本発明の第２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、（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。 本発明のトンネル型リーダライタの構成を示すブロック図である。 （ａ）〜（ｃ）は従来のトンネル型リーダライタ用アンテナの配置について説明する図である。

符号の説明

Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ Ｌ字状のフェライトコア、３４、３９ 導体、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ コイル、１１０ ＸＹ軸アンテナ

Claims (9)

1. 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、を備えて構成され、
   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。
2. 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、を備えて構成され、
   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。
3. 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。
4. 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は、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たことを特徴とする請求項１、２又は３に記載のトンネル型リーダライタ用アンテナ。
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軸及びＹ軸方向に磁界を生成するＸＹ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、
   前記ＸＹ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少なくとも２つ以上のコイルと、該コイルにより発生した磁界を前記内部空間のＸ軸及びＹ軸方向に放射する磁性部材と、磁性部材の端部間に配置した導体と、を備えて構成され、
   前記導体を介して対向配置された各磁性部材の端部間にまたがって前記コイルを配設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。
6. 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軸及びＹ軸方向に磁界を生成するＸＹ軸アンテナユニットと、を備え、
   前記ＸＹ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少なくとも２つ以上のコイルと、該コイルにより発生した磁界を前記内部空間のＸ軸及びＹ軸方向に放射する磁性部材と、磁性部材の端部間に配置した導体と、を備えて構成され、
   前記導体を介して対向配置された各磁性部材の端部間にまたがって前記コイルを配設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。
7. 前記磁性部材及び導体は、前記Ｚ軸方向に板状に延在することを特徴とする請求項５又は６に記載のトンネル型リーダライタ用アンテナ。
8. 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７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。
9. 請求項１乃至６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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