(57)【要約】【課題】簡単な回路構成で磁性体による磁界変化に伴う電気信号を検出することができる検出方法と、このような検出方法に用いられる検出装置を得る。【解決手段】磁性体の評価を行うための検出装置２０は、磁界発生装置２２を含む。磁界発生装置２２は、２つの励磁コイル２２ａ，２２ｂで構成されるヘルムホルツコイルを含み、駆動装置２４によって均一な交流磁界を発生させる。均一な交流磁界内に２つのセンサ２６ａ，２６ｂを配置する。そして、一方のセンサ２６ａ側に感磁性被検知体３０を置き、その磁化状態の変化に伴う磁界変化をセンサ２６ａ，２６ｂから出力させる。センサ２６ａ，２６ｂからの電気信号の出力の差を検知することにより、均一な交流磁界による電気信号を相殺するとともに、感磁性被検知体２０の磁化状態の変化による磁界変化に対応した電気信号を検出する。【選択図】図２
2005308573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界の変化を電気信号として出力させるための２つのセンサに実質的に等しい交流磁界を印加する工程、
前記交流磁界内の２つの前記センサの一方側に片寄って磁性体を挿入する工程、および
前記交流磁界内において前記磁性体による磁界の変化に伴う２つの前記センサからの電気信号の出力の差を検知する工程を含む、磁性体による磁界変化に伴う電気信号の検出方法。
【請求項２】
均一な交流磁界を発生させるための磁界発生装置、
前記磁界発生装置によって発生する交流磁界内に置かれて前記交流磁界内の磁界の変化を電気信号として出力させるための２つのセンサ、および
２つの前記センサからの電気信号の出力の差を検知するための検知装置を含む、磁性体による磁界変化に伴う電気信号の検出装置。
【請求項３】
前記磁界発生装置としてヘルムホルツコイルが用いられる、請求項２に記載の検出装置。
【請求項４】
２つの前記センサは同じ特性を有する検出コイルであり、２つの前記検出コイルから出力される電気信号が逆位相となるようにして２つの前記検出コイルが接続されることにより、２つの前記検出コイルからの電気信号の出力の差が前記検知装置によって検知される、請求項２または請求項３のいずれかに記載の検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、磁性体による磁界変化に伴う電気信号の検出方法およびそれに用いられる検出装置に関し、特にたとえば、電子物品監視システムなどに用いられる磁性タグ用の強磁性体を評価するための磁性体による磁界変化に伴う電気信号の検出方法およびそれに用いられる検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、百貨店、スーパーマーケット、小売店、図書館、展示場などにおいて、物品が無断で持ち出される被害が急増している。このような物品の無断持ち出しや盗難を防止するために、物品に線状あるいは帯状の感磁性被検知体を有する磁性タグを貼着し、物品が検知領域を通過する際に、磁性タグの感磁性被検知体による磁界変化を検出して警報を発する電子物品監視システムが採用されている。
【０００３】
磁性タグ１は、図５に示すように、シート状の基材２を含む。基材２の一方面上には、オーバーコート層３が形成され、このオーバーコート層３内に感磁性被検知体４が保持されている。ここで用いられる感磁性被検知体４としては、パーマロイ、センダスト等の高透磁率材料、Ｃｏ−Ｂ系、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ系、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｂ系、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｂ系、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｐ−Ｂ系、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｂ系、Ｆｅ−Ｂ系、Ｆｅ−Ｍｏ−Ｂ系、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｍｏ−Ｂ−Ｓｉ系等の非晶質金属材料、Ｆｅ−Ｓｉ系、Ｎｉ−Ｆｅ系等の大バルクハウゼンジャンプを示す金属材料、ソフトフェライト等の酸化物材料などの比較的弱い外部磁界の変化で磁化状態が変化する、いわゆる軟磁性の各種磁性材料を用いることができる。また、基材２の地方面上には、接着層５が形成され、接着層５上に剥離紙６が仮着されている。この磁性タグ１を使用する際には、剥離紙６が接着層５から剥離され、磁性タグ１が物品に貼着される。
【０００４】
このような磁性タグ１が貼着された物品が検知領域を通過するとき、感磁性被検知体４によって確実に警報が発せられる必要があるため、感磁性被検知体４あるいは作製された磁性タグ１の評価が行われる。このような評価を行うための評価装置についての文献はほとんど見当たらないが、電子物品監視システムに用いられる監視装置を磁性タグ１の評価に応用することが考えられる。このような監視装置として、たとえば図６に示すように、送信アンテナ７および受信アンテナ８を含む監視装置が開示されている。監視装置は、送信制御回路９を含み、送信制御回路９において呼び掛け信号波形が形成される。この呼び掛け信号波形が出力増幅器１０で増幅されて、アンテナ駆動信号が形成される。そして、アンテナ駆動信号が送信アンテナ７に入力されることにより、呼び掛け信号としての交流磁界が発生させられる。
【０００５】
また、受信アンテナ８では、送信アンテナ７の呼び掛け信号による磁界の変化が交流信号として出力される。ここで、送信アンテナ７と受信アンテナ８との間に磁性タグ１が挿入されると、感磁性被検知体４の磁化状態の変化により、送信アンテナ７からの呼び掛け信号による磁界に変化が生じ、受信アンテナ８から磁界の変化に対応する電気信号が出力される。受信アンテナ８から出力される電気信号は、受信回路１１において、呼び掛け信号に対応する電気信号と感磁性被検知体４による磁界の変化に対応する電気信号とに分離される。そして、感磁性被検知体４による磁界の変化に対応する電気信号が検出されることにより、磁性タグ１の存在が検出される。このような監視装置において、呼び掛け信号をパルス状の交流信号とすることにより、確実に磁性タグ１の存在を検出することができることが示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−６２５３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような監視装置においては、図７に示すように、受信アンテナから呼び掛け信号に対応した交流信号Ａが出力される。そして、たとえば保磁力の非常に小さい感磁性被検知体を有する磁性タグが磁界内に挿入されたとき、呼び掛け信号としての交流磁界が０になる時点（正確には、交流磁界が０になった後、０に近い逆符号の値になる時点）で感磁性被検知体が磁化反転を起こし、受信アンテナから磁化反転に対応した電気信号Ｂが出力される。この磁化反転に対応した電気信号Ｂを取り出すために、呼び掛け信号に対応した電気信号Ａと磁化反転に対応した電気信号Ｂとを分離するためのフィルタリングが必要となる。上述のようなパルス状の呼び掛け信号を採用した場合であっても、受信アンテナからは呼び掛け信号に対応する電気信号が出力されるため、フィルタリングは不可欠である。このようなフィルタリングのために、受信回路内にフィルタリング回路を設ける必要があり、複雑な回路構成となってしまう。
【０００８】
それゆえに、この発明の主たる目的は、簡単な回路構成で磁性体による磁界変化に伴う電気信号を検出することができる検出方法と、このような検出方法に用いられる検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、磁界の変化を電気信号として出力させるための２つのセンサに実質的に等しい交流磁界を印加する工程と、交流磁界内の２つのセンサの一方側に片寄って磁性体を挿入する工程と、交流磁界内において磁性体による磁界の変化に伴う２つのセンサからの電気信号の出力の差を検知する工程とを含む、磁性体による磁界変化に伴う電気信号の検出方法である。
実質的に等しい交流磁界内において、２つのセンサによって磁界の変化を電気信号として出力し、これらのセンサからの電気信号の出力の差をとることにより、実質的に等しい交流磁界による電気信号の出力が相殺され、ほぼ０に近い出力となる。この状態において、２つのセンサの一方側に片寄って磁性体を挿入する（置く）ことにより、交流磁界によって磁性体の磁化状態に変化が起こり、磁性体の磁化状態の変化による磁界変化に伴う出力信号が交流磁界による出力に重畳して、２つのセンサから出力される。このとき、磁性体は２つのセンサの一方側に片寄って挿入されるため、磁性体に近いセンサからは大きい出力が得られ、磁性体から遠いセンサからは小さい出力が得られる。そのため、２つのセンサからの出力の差をとっても、磁性体の磁化状態の変化による磁界変化に伴う出力は０にならない。このように、２つのセンサからの出力の差を測定することにより、実質的に等しい交流磁界による出力を相殺し、磁性体の磁化状態の変化による磁界変化に伴う電気信号を検出することができる。
【００１０】
また、この発明は、均一な交流磁界を発生させるための磁界発生装置と、磁界発生装置によって発生する交流磁界内に置かれて交流磁界内の磁界の変化を電気信号として出力させるための２つのセンサと、２つのセンサからの電気信号の出力の差を検知するための検知装置とを含む、磁性体による磁界変化に伴う電気信号の検出装置である。
磁界発生装置によって均一な交流磁界を発生し、交流磁界内に置かれた２つのセンサからの電気信号の出力の差を検知することにより、均一な交流磁界による電気信号は相殺される。そして、２つのセンサの一方側に片寄って磁性体を挿入することにより、上述の方法により、磁性体の磁化状態の変化による磁界の変化に伴う電気信号を検知装置によって検知することができる。
このような検出装置において、磁界発生装置として、均一な磁界を発生させることができるヘルムホルツコイルを用いることができる。
また、２つのセンサとして、同じ特性を有する検出コイルを用いることができ、これらの検出コイルから出力される電気信号が逆位相となるようにして２つの検出コイルを接続することにより、２つの検出コイルからの電気信号の出力の差を検知装置によって検知することができる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、２つのセンサからの電気信号の出力の差をとることにより、実質的に等しい交流磁界により現れる電気信号を相殺することができるため、センサから出力される実質的に等しい交流磁界による電気信号と、磁性体の磁化状態の変化による磁界変化に伴い現れる電気信号とを分離する必要がない。そのため、センサの出力を検知するための検知装置に、フィルタリングを行うための回路を設ける必要がなく、簡単な回路構成とすることができる。
また、この検出装置では、実質的に等しい交流磁界内に挿入された磁性体の磁化状態の変化による磁界変化を検出することができるため、電子物品監視システムに用いられる感磁性被検知体の評価のみならず、たとえば磁性タグを本装置のセンサに近接させるタイプの電子物品監視システム、あるいは容器内に隠された刃物などを検出するための金属探知機としても使用することができる。
【００１２】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための最良の形態の説明から一層明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、この発明の磁性体による磁界変化に伴う出力の検出方法に用いられる検出装置の一例を示す図解図である。検出装置２０は、均一な交流磁界を発生させることができる磁界発生装置２２を含む。このような磁界発生装置２２としては、たとえばヘルムホルツコイルなどを用いることができる。ヘルムホルツコイルは、半径ａの円形コイル２つを平行に同軸におき、距離をａに等しくとったものであり、一様な磁界を得るために用いられる。このようなヘルムホルツコイルを得るために、磁界発生装置２２は、２つの励磁コイル２２ａ，２２ｂが、平行にかつ同軸に配置される。
【００１４】
磁界発生装置２２によって均一な交流磁界を発生させるために、駆動装置２４が励磁コイル２２ａ，２２ｂに接続される。駆動装置２４は、発振回路と増幅回路とを含む。発振回路では、たとえば正弦波などの均一な交流信号が発振させられ、この交流信号が増幅回路において電力増幅されて駆動信号が得られる。得られた駆動信号が励磁コイル２２ａ，２２ｂに与えられ、磁界発生装置２２内に均一な交流磁界が形成される。なお、駆動装置２４で形成される駆動信号としては、正弦波信号に限らず、三角波信号やのこぎり波信号などであってもよい。
【００１５】
２つの励磁コイル２２ａ，２２ｂの間には、２つのセンサ２６ａ，２６ｂが配置される。これらのセンサ２６ａ，２６ｂによって、磁界発生装置２２内における磁界の変化に対応する電気信号が出力される。センサ２６ａ，２６ｂとしては、たとえば同じ特性を有する検出コイルが用いられる。そして、２つの検出コイルの極性が逆となるように接続することにより、センサ２６ａ，２６ｂから得られる電気信号の出力の差を得ることができる。センサ２６ａ，２６ｂの電気信号の出力の差は、検知装置２８で検知される。このように、検知装置２８には、センサ２６ａ，２６ｂの電気信号の出力の差が入力されるため、検知装置２８においては足し算回路や引き算回路などを必要としない。
【００１６】
この検出装置２０では、磁界発生装置２２によって発生する均一な交流磁界により、２つのセンサ２６ａ，２６ｂから均一な交流信号が出力される。ここでは、センサ２６ａ，２６ｂとして同じ特性を有する検出コイルが用いられているため、センサ２６ａ，２６ｂから同じ出力の電気信号が得られる。そして、２つの検出コイルの極性が逆となるように接続されていることにより、センサ２６ａ，２６ｂの出力の差が検知装置２８に入力されるため、検知装置２８で検知される電気信号はほぼ０となる。
【００１７】
ここで、図２に示すように、たとえば一方のセンサ２６ａ側に感磁性被検知体３０が挿入されると、磁界発生装置２２による交流磁界により、感磁性被検知体３０の磁化状態が変化する。たとえば感磁性被検知体３０が、保持力０に近い磁性体である場合、図３に示すように、磁界発生装置２２内の交流磁界が０になった後０に近い逆符合の値になる時点で、感磁性被検知体３０が磁化反転する。感磁性被検知体３０が磁化反転すると、その近傍における磁界に変化が生じ、磁界変化に対応してセンサ２６ａ，２６ｂから電気信号が出力される。
【００１８】
感磁性被検知体３０は、一方のセンサ２６ａ側に挿入されているため、センサ２６ａ近傍における感磁性被検知体３０の磁化反転による磁界変化が大きく、他方のセンサ２６ｂ近傍における該磁界変化は小さい。そのため、感磁性被検知体３０の磁化反転に伴って、一方のセンサ２６ａから大きい電気信号が出力され、他方のセンサ２６ｂから小さい電気信号が出力される（図２の場合、センサ２６ｂの電気信号は０に近い）。したがって、センサ２６ａ，２６ｂの電気信号の出力の差をとることにより、検知装置２８において、感磁性被検知体３０の磁化反転に伴う電気信号としての出力を検知することができる。
【００１９】
図４は、検知装置２８で検知される電気信号（電圧）を示す波形図である。図４において、磁界発生装置２２によって発生する均一な交流磁界により、センサ２６ａ，２６ｂから出力される電気信号の出力の差として、正弦波信号Ａが検知されているが、この正弦波信号Ａはほぼ０に近いものである。そして、感磁性被検知体３０が一方のセンサ２６ａ側に挿入されると、交流磁界が０となった後０に近い逆符合の値になる時点で感磁性被検知体３０が磁化反転を起こし、それによる磁界変化がセンサ２６ａ，２６ｂから電気信号として出力される。検知装置２８においては、センサ２６ａ，２６ｂからの電気信号の出力の差が検知されるが、感磁性被検知体２０は一方のセンサ２６ａ側に挿入されているため、センサ２６ａ，２６ｂの電気信号の大きさに差があり、検知装置２８では、交流磁界による電気信号Ａに比べて非常に大きい電気信号Ｂが検知される。
【００２０】
このように、この検出装置２０では、磁界発生装置２２によって発生する交流磁界による電気信号はほとんど検知装置２８に入力されず、感磁性被検知体３０の磁化反転による磁界変化に伴う電気信号のみが検知装置２８に入力される。したがって、検知装置２８内において、交流磁界による電気信号と、感磁性被検知体３０の磁化反転による磁界変化に伴う電気信号とを分離するためのフィルタリング回路を設ける必要がなく、簡単な回路構成とすることができる。また、磁界発生装置２２による交流磁界による電気信号がほとんど検知されないため、感磁性被検知体３０の磁化反転による磁界変化に伴う電気信号を正確に検知することができ、感磁性被検知体３０やそれを用いた磁性タグなどの評価を正確に行うことができる。また、この検出装置２０を用いて感磁性被検知体に用いる磁性体による電気信号の出力を評価することにより、感磁性被検知体用磁性体のロットの良否判定を行うことができる。
【００２１】
この検出装置２０を用いることにより、感磁性被検知体３０やそれを用いた磁性タグなどの評価を正確に行うことができるため、電子物品監視システムにおいて、確実に物品の不法な持ち出しを検出することができる磁性タグを得ることができる。また、この検出装置２０は、感磁性被検知体３０を有する磁性タグをセンサ２６ａあるいは２６ｂに近接するタイプの電子物品監視システムとして用いることができる。
【００２２】
この検出装置２０によって、磁性体の磁化状態の変化による磁界変化に伴う電気信号を検知することができるが、上述のように、磁性体の磁化反転等の磁化状態の変化に伴う磁界変化に限られるものではない。たとえば、均一な交流磁界内に磁性体を挿入することにより、磁性体に渦電流が発生し、この渦電流によって生じる磁界変化であっても、検出装置２０によって検出することができる。
【００２３】
したがって、たとえば容器内に入った小型の刃物などを発見することができ、このような刃物の持ち込みが規制されているエリア内に、刃物が持ち込まれることを未然に防止することができる。また、郵便物の封筒を開封することなく、封筒内の金属物の存在を確認することができる。このように、この検出装置２０は、小型の金属探知機としても使用することができる。
【００２４】
このように、交流磁界による磁性体の磁化状態の変化に伴う磁界が、均一な交流磁界に重畳されて、磁性体の周辺の磁界が変化する。そして、２つのセンサ２６ａ，２６ｂによって磁界変化による電気信号が差動方式によって検知されることにより、磁性体による微小な磁界変化も検出することができ、そして、その磁界変化を容易に検知することができ、検出装置２０の小型化が可能である。なお、磁性体は、２つのセンサ２６ａ，２６ｂのいずれか一方の側に片寄って挿入すれば検出することができ、その挿入位置を厳密に特定する必要はない。
【００２５】
また、センサ２６ａ，２６ｂとしては、検出コイルに限らず、たとえばホール素子などを用いて磁界変化を電気信号に変換し、その出力を差動回路を通して検知装置２８で検知してもよい。このように、磁界変化を電気信号に変換できるものであれば、センサ２６ａ，２６ｂとして使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の検出装置の一例を示す図解図である。
【図２】図１に示す検出装置に感磁性被検知体を挿入した状態を示す図解図である。
【図３】図１に示す検出装置に挿入される感磁性被検知体のＢ−Ｈ曲線を示す特性図である。
【図４】図１に示す検出装置に感磁性被検知体を挿入したときに検出装置の検知装置で検知される電気信号（電圧）を示す波形図である。
【図５】電子物品監視システムに用いられる磁気タグの一例を示す断面図である。
【図６】電子物品監視システムに用いられる従来の監視装置を示す図解図である。
【図７】磁性タグを貼着した物品が監視装置を通過するときに検知される電気信号を示す波形図である。
【符号の説明】
【００２７】
２０  検出装置
２２  磁界発生装置
２２ａ，２２ｂ  励磁コイル
２４  駆動装置
２６ａ，２６ｂ  センサ
２８  検知装置
３０  感磁性被検知体
【図１】
2005308573.tif 000003
【図２】
2005308573.tif 000004
【図３】
2005308573.tif 000005
【図４】
2005308573.tif 000006
【図５】
2005308573.tif 000007
【図６】
2005308573.tif 000008
【図７】
2005308573.tif 000009