(57)【要約】【課題】磁性体を検知できる検知空間を広くする。【解決手段】検知装置は、枠状に形成され交番磁界を発生する励磁コイル１１と、枠状に形成され前記励磁コイルを挟むように配置された第１及び第２の検知コイル１２、１３と、前記第１及び第２の検知コイル１２、１３から出力される各信号の差分信号に基づいて、前記励磁コイル１１及び前記第１及び第２の検知コイル１２、１３で形成された枠の内部を通過する磁性体の有無を検知する信号処理回路４０と、を備えている。【選択図】図１
2011047713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
枠状に形成され、前記枠の内部を通過する磁性体を磁化反転させる交番磁界を発生する交番磁界発生コイルと、
枠状に形成され前記交番磁界発生コイルを挟むように配置された第１及び第２のコイルと、
前記第１及び第２のコイルから出力される各信号の差分信号に基づいて、前記交番磁界発生コイル及び前記第１及び第２のコイルで形成された枠の内部を通過する磁性体の有無を検知する検知手段と、
を備えた検知装置。
【請求項２】
前記第１のコイルと前記第２のコイルは、前記差分信号において前記交番磁界発生コイルから発生される交番磁界による信号が相殺されるよう配置される
請求項１に記載の検知装置。
【請求項３】
前記第１のコイルと前記第２のコイルとの１巻きの形状、大きさが等しく、前記交番磁界発生コイルから前記第１のコイルまでの距離に対する前記交番磁界発生コイルから前記第２のコイルまでの距離が、前記第１のコイルの巻数の２乗に対する前記第２のコイルの巻数の２乗に等しい
請求項１に記載の検知装置。
【請求項４】
前記第１のコイル及び前記第２のコイルは、前記交番磁界発生コイルによって発生される磁界強度が前記磁性体の磁化反転強度以上となる領域内に配置された
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の検知装置。
【請求項５】
前記交番磁界発生コイル、前記第１及び第２のコイルは、長方形以外の多角形、楕円、真円のいずれか１つの枠状に形成されている
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の検知装置。
【請求項６】
第１及び第２のコイルは、交番磁界発生コイルの中心位置に対して点対称になるように配置される
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、大型のループコイルで構成され交流電流が供給されるとインタロゲーション領域が形成される送信アンテナと、マーカを含んだ物品がインタロゲーション領域を通過すると電気的応答が受信される１つ又は複数の受信アンテナと、を備え、受信アンテナを選択することでインタロゲーション領域の有効分を選択できる電子式物品監視システムが記載されている。
【０００３】
特許文献２には、幅の広い問い合わせ領域の両側部にそれぞれ設置され、幅の広い問い合わせ領域に送信し得るよう問い合わせ信号を発生する送信機に接続される第１及び第２の送信アンテナと、幅の広い問い合わせ領域の天井に隣接して前記送信機に接続される設置される第３のアンテナと、幅の広い問い合わせ領域の床領域内に設置される複数のアモルファスコア受信機アンテナと、を備え、複数のアモルファスコア受信機アンテナの各々の出力部は幅の広い問い合わせ領域内に配置された電子物品監視タグからの応答信号を検出する受信機に接続可能なシステムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３４２０６５号公報
【特許文献２】特開表２００６−５１５７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、簡易な構成で、磁性体を確実に検知できる検知装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明である検知装置は、枠状に形成され、前記枠の内部を通過する磁性体を磁化反転させる交番磁界を発生する交番磁界発生コイルと、枠状に形成され前記交番磁界発生コイルを挟むように配置された第１及び第２のコイルと、前記第１及び第２のコイルから出力される各信号の差分信号に基づいて、前記交番磁界発生コイル及び前記第１及び第２のコイルで形成された枠の内部を通過する磁性体の有無を検知する検知手段と、を備えている。
【０００７】
請求項２の発明である検知装置は、請求項１に記載の検知装置であって、前記第１のコイルと前記第２のコイルは、前記差分信号において前記交番磁界発生コイルから発生される交番磁界による信号が相殺されるよう配置される。
【０００８】
請求３の発明である検知装置は、請求項１に記載の検知装置であって、前記第１のコイルと前記第２のコイルとの１巻きの形状、大きさが等しく、前記交番磁界発生コイルから前記第１のコイルまでの距離に対する前記交番磁界発生コイルから前記第２のコイルまでの距離が、前記第１のコイルの巻数の２乗に対する前記第２のコイルの巻数の２乗に等しい。
【０００９】
請求項４の発明である検知装置は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の検知装置であって、前記第１のコイル及び前記第２のコイルは、前記交番磁界発生コイルによって発生される磁界強度が前記磁性体の磁化反転強度以上となる領域内に配置されている。
【００１０】
請求項５の発明である検知装置は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の検知装置であって、前記交番磁界発生コイル、前記第１及び第２のコイルは、長方形以外の多角形、楕円、真円のいずれか１つの枠状に形成されている。
【００１１】
請求項６の発明である検知装置は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の検知装置であって、第１及び第２のコイルは、交番磁界発生コイルの中心位置に対して点対称になるように配置されている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、磁性体が第１のコイルおよび第２のコイルが形成する枠の内部を通過しない場合に比較して、簡易な構成で、磁性体を確実に検知できる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比べて、前記差分信号から交番磁界発生コイルから発生される交番磁界による信号を取り除くための処理の負担を少なくすることができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、交番磁界発生コイル、第１及び第２のコイルのそれぞれの巻数と、交番磁界発生コイルから第１及び第２のコイルまでの距離と、の関係が規定されていない場合に比べて、磁性体の検知性能を落とすことなく、第１及び第２のコイルの配置位置の自由度を上げることができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、交番磁界発生コイルによって発生される磁界強度を考慮することなく第１及び第２のコイルが配置される場合に比べて、磁性体を確実に検出することができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比べて、検知の異方性を低減することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明によれば、第１及び第２のコイルと交番磁界発生コイルの中心位置との関係が規定されていない場合に比べて、磁性体の検知精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係る検知装置の構成を示す図である。
【図２】大バルクハウゼン効果を説明するための図である。
【図３】検知ゲートの構成を示す図である。
【図４】励磁コイルによって発生された磁界分布を示す図である。
【図５】（Ａ）トンネル型（本実施形態）の検知空間と（Ｂ）従来のパネル型の検知空間を比較する図である。
【図６】（Ａ）励磁コイルと第１の検知コイル及び第２の検知コイルとが一体形成の場合（本実施形態）、（Ｂ）検知コイルを個別に設置する場合における磁界発生空間と検知空間とを示す図である。
【図７】検知ゲートの他の形状を示す図である。
【図８】励磁コイルに対する第１の検知コイル及び第２の検知コイルを配置した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施の形態に係る検知装置の構成を示す図である。検知装置は、磁性体が通過したかを検知するための信号を出力する検知ゲート１０と、検知ゲート１０に対して交流の励磁電流を供給する励磁回路２０と、検知ゲート１０から出力された信号に基づいて検知信号を生成する検知回路３０と、検知回路３０で生成された検知信号に基づいて磁性体が通過したかを判定する信号処理回路４０と、を備えている。なお、磁性体は、大バルクハウゼン効果を有するものが好ましい。
【００２１】
検知ゲート１０は、交番磁界を発生する励磁コイル１１と、励磁コイル１１を挟むようにして配置された第１の検知コイル１２及び第２の検知コイル１３と、を備えている。励磁コイル１１は、励磁回路２０から供給される交流の励磁電流によって励磁され、交番磁界を発生する。
【００２２】
第１の検知コイル１２及び第２の検知コイル１３では、励磁コイル１１で発生された交番磁界によって交流電流が誘導されると共に、大バルクハウゼン効果を有する磁性体が交番磁界内に存在する場合は、急峻な磁化反転現象によってパルス電流が生じる。
【００２３】
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。大バルクハウゼン効果は、図２（Ａ）に示すＢ−Ｈ特性、つまり、ヒステリシスループがほぼ長方形で、保磁力（Ｈｃ）が比較的小さな材料、例えば、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｂ−Ｓｉからなるアモルファス磁性材料を交番磁界中においた際に、急峻な磁化反転が起きる現象である。このため、励磁コイル１１に励磁電流を流して交番磁界を発生させ、その交番磁界中に磁性体を置くと、磁化反転時に、磁性体の近傍に配置された第１の検知コイル１２及び第２の検知コイル１３にパルス状の電流が流れる。
【００２４】
例えば、励磁コイルにより図２（Ｂ）の上段に示す交番磁界が発生した場合、第１の検知コイル１２及び第２の検知コイル１３には、図２（Ｂ）の下段に示すようなパルス電流が流れる。
【００２５】
ただし、第１の検知コイル１２及び第２の検知コイル１３の電流には、交番磁界によって誘導される交流電流も含まれている。このため、パルス電流は、この交流電流に重畳されている。
【００２６】
また、磁性体の材料（磁性材料）としては、一般には永久磁石、例えば希土類系のネオジュウム（Ｎｄ）-鉄（Ｆｅ）-ボロン（Ｂ）を主成分としたもの、サマリウム（Ｓｍ）-コバルト（Ｃｏ）を主成分としたもの、アルニコ系のアルミ（Ａｌ）-ニッケル（Ｎｉ）-コバルト（Ｃｏ）を主成分としたもの、フェライト系のバリュウム（Ｂａ）又はストロンチウム（Ｓｒ）と酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）を主成分としたものや、その他に軟質磁性材料、酸化物軟質磁性材料等がある。上記大バルクハウゼン効果を起こす磁性材料としては、基本組成がＦｅ-Ｃｏ-ＳｉやＣｏ−ＦｅＮｉ系であるアモルファス磁性材料を用いることが好ましい。
【００２７】
磁性材料の形状は、大バルクハウゼン効果を起こすのに適した形状であれば特に限定されない。但し、大バルクハウゼン効果を起こすには、断面積に対応する長さが必要となってくることから、線状（ワイヤ状）や帯状であることが好ましく、ワイヤ状であることがより好ましい。
【００２８】
磁性材料がワイヤ状である場合には、大バルクハウゼン効果を起こすために必要な最小直径として１０μｍ以上であることが好ましい。また、最大直径としては特に限定はされないが、記録媒体（用紙）表面に磁性材料が露出することを抑制するために、その直径は記録媒体の厚みに依存し、例えば９０μｍ前後の厚さの記録媒体の場合には、６０μｍ以下が好ましく、５０μｍ以下がより好ましい。
【００２９】
磁性材料の長さとしては、大バルクハウゼン効果を起こすために必要な最小長さとして５ｍｍ以上が好ましい。アモルファス磁性材料の最大長については、内部に含有されたときに、記録媒体から露出されない程度の長さであればよく、特に限定はされないが、４３０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３０】
また、図１に示す検知回路３０は、検知ゲート１０の第１の検知コイル１２及び第２の検知コイル１３からそれぞれ出力された２つの信号の差動増幅出力を得る差動増幅器３１と、差動増幅器３１から出力された信号の波形性を整形して検知信号を出力する波形整形回路３２と、を備えている。差動増幅器３１は、第１の検知コイル１２及び第２の検知コイル１３からそれぞれ出力された２つの信号の差動を増幅することで、交番磁界によって発生した電流を相殺すると共に、大バルクハウゼン効果によって生じたパルス電流を増幅して出力する。波形整形回路３２は、差動増幅器３１からの信号の波形整形をして、ディジタル化された検知信号を信号処理回路４０へ供給する。
【００３１】
信号処理回路４０は、検知回路３０から出力された検知信号のレベルが閾値を超えたか否かを判定するか、あるいは検知信号の形状を磁性体による波形形状であるかどうかを相互相関法等により判定することで、磁性体の通過の有無を検知する。具体的には、信号処理回路４０は、検知信号のレベルが閾値を超えた場合、磁性体が検知ゲート１０の内部を通過したことをオペレータに報知するために、例えば、スピーカ５１に警告音を出力させ、又は、モニタ５２に警告を表示させる。
【００３２】
図３は、検知ゲート１０の構成を示す図である。検知ゲート１０は、上述した励磁コイル１１、第１の検知コイル１２及び第２の検知コイル１３に加えて、励磁コイル１１、第１の検知コイル１２及び第２の検知コイル１３のそれぞれを収納する筐体１４を更に備えている。
【００３３】
励磁コイル１１、第１の検知コイル１２及び第２の検知コイル１３は、ほぼ同一の矩形の枠状に形成され、筐体１４に覆われるように収納されている。そして、大バルクハウゼン効果を有する磁性体５１が埋め込まれた用紙５０を持ってユーザが検知ゲート１０の内部を通過すると、磁性体５１が検知ゲート１０の内部を通過したことが検知される。
【００３４】
用紙５０がたとえばある空間から持ち出してはならない重要書類である場合に、検知ゲート１０をその空間の出入り口に設置しておくことで、重要書類の持ち出しが制限される。
【００３５】
本実施形態の検知装置は磁性体５１の埋め込まれた用紙５０が通過したかを検知するものであるが、検知対象は用紙に限定されるものではなく、磁性体５１が付与された物体であれば何でもよい。磁性体５１は、大バルクハウゼン効果を起こすものが好ましい。
【００３６】
なお、検知ゲート１０（励磁コイル１１、第１の検知コイル１２及び第２の検知コイル１３）の枠の形状は、四角形に限定されるものではなく、三角形、その他の多角形、楕円形、円形であってもよい。
【００３７】
なお、第１の検知コイル１２及び第２の検知コイル１３は、同じ大きさであるのが好ましいが、少し大きさの異なる相似形であってもよい。また、励磁コイル１１と、第１の検知コイル１２及び第２の検知コイル１３とは、同じ大きさであるのが好ましいが、少し大きさの異なる相似形であってもよい。
【００３８】
ここで、図１に示すように、第１の検知コイルと第２の検知コイルの１巻きが同じ形状および大きさであるとき、第１の検知コイル１２から励磁コイル１１までの距離をＤ１、第２の検知コイル１３から励磁コイル１１までの距離をＤ２とし、第１の検知コイル１２の巻数をｎ１、第２の検知コイル１３の巻数をｎ２とすると、以下の式が成り立つのが好ましい。
Ｄ１／Ｄ２≒（ｎ１／ｎ２）２
よって、単位長さ当たりの巻数ｎ１とｎ２が同じである場合は、距離Ｄ１とＤ２はほぼ同じであるのが好ましい。このようにすることで、第１の検知コイル１２及び第２の検知コイル１３からそれぞれ出力された２つの信号の差分をとった場合に、交番磁界によって発生した電流はほぼ相殺される。第１の検知コイル１２及び第２の検知コイル１３の製造誤差、設置誤差等により、上の式の左辺と右辺を完全に一致させることは難しいので、ここでは、第１の検知コイル１２及び第２の検知コイル１３からそれぞれ出力された２つの信号の差分をまったく取らない場合に比べて、交番磁界によって発生した電流が９９％相殺される程度に一致していればよい。
【００３９】
図４は、Ｄ１＝Ｄ２＝５ｃｍの場合に励磁コイル１１によって発生された２Ｏｅ以上の磁界分布を示す図である。ここでは、磁性体５１の保持力が２Ｏｅ程度である場合における第１の検知コイル１２、第２の検知コイル１３の設置領域が示されている。この場合、図１に示す距離Ｄ１，Ｄ２は２５ｃｍ以下となる。
【００４０】
また、用紙５０に埋め込まれた磁性体（例えばワイヤー）５１の保磁力が例えば０．２Ｏｅ程度であれば、励磁コイル１１の磁界分布が０．２Ｏｅ以上となる領域が第１の検知コイル１２及び第２の検知コイル１３の設置範囲となる。すなわち、第１の検知コイル１２及び第２の検知コイル１３は、励磁コイル１１によって発生される磁界強度が磁性体５１の保磁力と同等又はそれ以上となる磁化反転強度以上の領域の範囲内に配置されるのが好ましい。
【００４１】
図５は、（Ａ）トンネル型（本実施形態）の励磁空間（励磁コイル１１の磁界により磁性体の磁化反転が可能な領域）と（Ｂ）従来のパネル型の励磁空間を鉛直方向上から見て比較する図である。パネル型とは、パネル上に形成した励磁コイルを両脇に設置し、その間を磁性体を保有したユーザが通過するものである。パネル型の場合、ユーザが通過する方向よりも、パネルに対し交差する方向に広く磁界が分布し、パネル側面の、磁性体を検知したい領域の外にまで励磁空間が広がってしまう。これに対して、トンネル型の場合、磁界はユーザが通過する方向に広く分布し、磁性体を検知したい領域の外にまで及んでしまう磁界は、パネル型に比べて少ない。
【００４２】
検知ゲート１０は、車椅子のユーザや、荷台を押しながら通過するユーザにとって、十分な通過幅があることが望まれる。従来のパネル型の場合、検知したい領域全部に励磁空間を及ばせるには、パネルを離して通過幅を広げるほど磁界強度を強める必要がある。これに対し、トンネル型の場合、パネル型と同様の通過幅を設定したとしても、パネル型ほど強い磁界は必要でない。
【００４３】
図６は、（Ａ）励磁コイル１１と第１の検知コイル１２及び第２の検知コイル１３とが一体形成の場合（本実施形態）、（Ｂ）検知コイルを個別に設置する場合における励磁空間と検知空間（実際に磁性体を検知できる空間）とを示す図である。同図（Ｂ）の場合、検知空間が変動すると共に、励磁コイル１１によって形成される励磁空間に対応した検知空間を得るには、複数の検知アンテナが必要になり、そのスペースも必要になる。一方、同図（Ａ）の場合、励磁空間と検知空間とがほぼ同じになった。
【００４４】
図７は、検知ゲート１０の他の形状を示す図である。上述の説明では、検知ゲート１０を構成する励磁コイル１１、第１の検知コイル１２及び第２の検知コイル１３は、矩形の枠状であったが、ここでは六角形の枠状に形成されている。このため、電流が誘起されると、その電流はＺ方向とＹ方向のそれぞれのベクトル成分を有しているので、検知の異方性が低減される。
【００４５】
また、枠の形状は、図３や図７に示すように、水平方向に延びる辺がもっとも鉛直方向下側にくるような形状であれば、もっとも鉛直方向下側に水平方向に延びる辺がない（たとえば、円や逆三角形）場合に比べて設置がしやすく、通過者が枠内を通過しやすい。
【００４６】
図８は、励磁コイル１１の中心位置に対して対称になるように第１の検知コイル１２及び第２の検知コイル１３を配置した状態を示す図である。すなわち、第１の検知コイル１２及び第２の検知コイル１３は、励磁コイル１１の中心位置に対して対称になっていれば、励磁コイル１１の面と平行に配置されてなくてもよい。
【００４７】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内で設計上の変更をされたものにも適用可能であるのは勿論である。
【符号の説明】
【００４８】
１１  励磁コイル
１２  第１の検知コイル
１３  第２の検知コイル
２０  励磁回路
３０  検知回路
３１  差動増幅器
３２  波形整形回路
４０  信号処理回路
【図１】
2011047713.tif 000003
【図２】
2011047713.tif 000004
【図３】
2011047713.tif 000005
【図４】
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【図５】
2011047713.tif 000007
【図６】
2011047713.tif 000008
【図７】
2011047713.tif 000009
【図８】
2011047713.tif 000010