(57)【要約】【課題】閉空間の大部分で一定以上の磁界強度が得られ、且つその範囲の境界を明確化できるようにする。【解決手段】磁界発生装置は、アンテナ１１（第１アンテナ）とアンテナ１２〜１５（第２アンテナ）と、第１アンテナと第２アンテナ（アンテナ）から磁界を発生させる制御装置２とを含む。第２アンテナ（１２〜１５）は、閉空間内の外部との境界（例えば壁）に沿って配置される。第２アンテナ（１２〜１５）は、第１アンテナ（１１）を挟むように配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界を放射する１以上の第１アンテナおよび磁界を放射し且つ第１アンテナの磁界強度の距離減衰特性より急峻な磁界強度の距離減衰特性を有する複数の第２アンテナを含み、
前記第２アンテナは、閉空間内の外部との境界に沿って配置され、且つ、
前記第２アンテナは、前記第１アンテナを挟むように配置される
ことを特徴とする磁界発生装置。
【請求項２】
前記第１アンテナはループ状の導体であり、
前記第２アンテナは２つのループ状の導体であり、且つ、前記第２アンテナの一方のループ状の導体に流れる電流の方向に対して逆方向の電流が前記第２アンテナの他方のループ状の導体に流れる
ことを特徴とする請求項１記載の磁界発生装置。
【請求項３】
磁界を放射し且つ前記第２アンテナの磁界強度の距離減衰特性より急峻な磁界強度の距離減衰特性を有する複数の第３アンテナを含み、
前記第３アンテナは、前記第２アンテナを挟むように配置される
ことを特徴とする請求項１または２記載の磁界発生装置。
【請求項４】
前記第１アンテナが、前記閉空間を構成する床面または天井面に配置され、
前記第２アンテナが、前記閉空間を構成する各壁面に配置される
ことを特徴とする請求項１または２記載の磁界発生装置。
【請求項５】
１つの前記第１アンテナと複数の前記第２アンテナが、前記閉空間を構成する床面に配置され、
別の１つの前記第１アンテナと別の複数の前記第２アンテナが、前記閉空間を構成する天井面に配置される
ことを特徴とする請求項１または２記載の磁界発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、閉空間の大部分で一定以上の磁界強度が得られ、且つその範囲の境界を明確化できる磁界発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０は、従来のループアンテナによる通信範囲と磁界強度の距離減衰特性を示す。
【０００３】
従来のループアンテナは、導線をループ状にしたアンテナであり、ループアンテナから放射する磁界強度の距離減衰特性は-60db/decである。例えば、このループアンテナを有する通信機器と、一定値ＴＨ以上の磁界強度が得られる範囲（通信範囲という）に存在する相手の通信機器とで通信を行う。
【０００４】
相手の通信機器の磁界の検出感度が低い場合、通信範囲は狭くなり、高い場合、通信範囲は広くなる。-60db/decでは、この通信範囲の変動が大きい。よって、同じ位置でも、ある相手の通信機器とでは通信できるのに、別の通信機器とでは通信できないことが容易に生じうる。つまり、通信範囲が不明確となる。
【０００５】
一方、特許文献１に記載のループアンテナは、磁界強度の距離減衰特性を-100db/decにでき、通信範囲の境界を明確にできる。しかし、境界の位置がループアンテナに近く、通信範囲を広くできない。
【０００６】
したがって、特許文献１に記載のループアンテナでは、例えば部屋などの閉空間の大部分を通信範囲とすることが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−２２３１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、閉空間の大部分で一定以上の磁界強度が得られ、且つその範囲の境界を明確化できる磁界発生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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の磁界発生装置は、磁界を放射する１以上の第１アンテナおよび磁界を放射し且つ第１アンテナの磁界強度の距離減衰特性より急峻な磁界強度の距離減衰特性を有する複数の第２アンテナを含み、前記第２アンテナは、閉空間内の外部との境界に沿って配置され、且つ、前記第２アンテナは、前記第１アンテナを挟むように配置されることを特徴とする。
【００１０】
例えば、前記第１アンテナはループ状の導体であり、前記第２アンテナは２つのループ状の導体であり、且つ、前記第２アンテナの一方のループ状の導体に流れる電流の方向に対して逆方向の電流が前記第２アンテナの他方のループ状の導体に流れる。
【００１１】
例えば、磁界放射装置は、磁界を放射し且つ前記第２アンテナの磁界強度の距離減衰特性より急峻な磁界強度の距離減衰特性を有する複数の第３アンテナを含み、前記第３アンテナは、前記第２アンテナを挟むように配置される。
【００１２】
例えば、前記第１アンテナが、前記閉空間を構成する床面または天井面に配置され、前記第２アンテナが、前記閉空間を構成する各壁面に配置される。
【００１３】
例えば、１つの前記第１アンテナと複数の前記第２アンテナが、前記閉空間を構成する床面に配置され、別の１つの前記第１アンテナと別の複数の前記第２アンテナが、前記閉空間を構成する天井面に配置される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の磁界発生装置によれば、閉空間の大部分で一定以上の磁界強度が得られ、且つその範囲の境界を明確化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１の磁界発生装置におけるアンテナ配置を示す上面図と磁界強度の距離減衰特性を示す。
【図２】第２アンテナの構成例を示す。
【図３】磁界発生装置を通信機器として使用する場合、相手の通信機器が通信を開始する際の判定のフローチャートである。
【図４】実施例２の磁界発生装置におけるアンテナ配置を示す上面図と磁界強度の距離減衰特性を示す。
【図５】実施例３の磁界発生装置におけるアンテナ配置を示す上面図を示す。
【図６】実施例４の磁界発生装置におけるアンテナ配置を示す上面図と磁界強度の距離減衰特性を示す。
【図７】実施例５の磁界発生装置におけるアンテナ配置を示す上面図を示す。
【図８】実施例６の磁界発生装置におけるアンテナ配置を示す上面図を示す。
【図９】実施例７の磁界発生装置におけるアンテナ配置を示す側面図と磁界強度の距離減衰特性を示す。
【図１０】従来のループアンテナによる通信範囲と磁界強度の距離減衰特性を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
［実施例１］
図１は、実施例１の磁界発生装置におけるアンテナ配置を示す上面図と磁界強度の距離減衰特性を示す。
【００１８】
磁界発生装置は、アンテナ１１（第１アンテナという）とアンテナ１２〜１５（それぞれ第２アンテナという）と、第１アンテナと第２アンテナ（アンテナと総称する）から磁界を発生させる制御装置２とを含む。
【００１９】
制御装置２は、図示しない信号線を介して、アンテナに電流を流し、アンテナから磁界を発生させる。
【００２０】
第２アンテナ（１２〜１５）は、閉空間（以下、部屋を想定する）内の外部（部屋の外）との境界（例えば壁）に沿って配置される。さらに、第２アンテナ（１２〜１５）は、第１アンテナ（１１）を挟むように配置される。例えば、第１アンテナは、部屋の中央付近に、第２アンテナは、部屋の４隅の近くに配置される。
【００２１】
例えば、アンテナは、部屋の床面に配置される。これにより、天井面や壁面ではアンテナを不要にできる。
【００２２】
第１アンテナ（１１）は、ループ状の導体であり、放射する磁界強度の距離減衰特性は例えば-60db/decである。
【００２３】
例えば、部屋は、図における縦方向の長さで3.6m、横方向の長さで4.5mである。例えば、第１アンテナの直径は80cm、第２アンテナの直径は20cmである。
【００２４】
図２は、第２アンテナの構成例を示す。
【００２５】
第２アンテナは、例えば、同一平面に配置された中心を同じくする複数Ｎ個のループ状の導体からなり、kを１以上N以下の整数として、第ｋのループ状の導体について、流れる電流をIｋ、巻き数をMｋ、半径をrｋとするとき、以下の条件を満たす。
【００２６】
【数１】
2017069672.tif 000003
【００２７】
図２は、Ｎ＝２の例である。例えば、ループ状の導体の径はそれぞれ1mmである。例えば、外側のループの直径は20cm、内側のループの直径は13cmである。Ｎ＝２であるから、電流Ｉ１とＩ２の向きは互いに逆である。
【００２８】
第２アンテナから放射する磁界強度の距離減衰特性は例えば-100db/decである。つまり、第２アンテナは、第１アンテナの距離減衰特性よりも急峻な距離減衰特性を有する。
【００２９】
図１に戻り、符号Ｂ１１は、直線Ａに沿った、第１アンテナ（１１）の磁界強度の距離減衰特性を示す。符号Ｂ１２、Ｂ１３は、直線Ａに沿った、第２アンテナ（１２、１３）の磁界強度の距離減衰特性を示す。
【００３０】
符号Ｃ１１は、第１アンテナ（１１）の磁界強度が値ＴＨ以上の範囲を示す。この範囲の直径は例えば3mである。符号Ｃ１２〜Ｃ１５は、第２アンテナ（１２〜１５）の磁界強度が値ＴＨ以上の範囲を示す。この範囲の図上下方向の長さは例えば1mである。
【００３１】
図３は、磁界発生装置を通信機器として使用する場合、相手の通信機器が通信を開始する際の判定のフローチャートである。
【００３２】
通信装置は、磁界発生装置から放射された磁界を磁界強度に変換し（S1）、磁界強度を予め設定された閾値ＴＨと比較する（S3）。磁界強度が閾値ＴＨ未満なら、ステップS1に戻る。磁界強度がが閾値ＴＨ以上なら、磁界発生装置（通信機器）との通信を開始し（S5）、これにて判定を終える。
【００３３】
図１に戻り、仮に、第２アンテナ（１２〜１５）を設けない場合、第１アンテナ（１１）の磁界強度が値ＴＨ以上となる範囲（比較例の通信範囲）は、符号Ｃ１１で示す範囲である。また、通信範囲を定める磁界強度の距離減衰特性は例えば-60db/decなので通信範囲が不明確となる。、
そこで、実施例１では、第２アンテナ（１２〜１５）を設けることで、第１アンテナ（１１）の磁界強度が値ＴＨ以上となる範囲（符号Ｃ１１で示す範囲）と、第２アンテナ（１２〜１５）の磁界強度が値ＴＨ以上となる範囲（符号Ｃ１２〜Ｃ１５で示す範囲）を合わせた範囲（実施例１の通信範囲）は、比較例の通信範囲（符号Ｃ１１で示す範囲）より広くなる。つまり、部屋の大部分で一定以上の磁界強度が得られる。換言すれば、部屋の中で通信できないデッドスペースを狭くできる。
【００３４】
また、実施例１の通信範囲とその範囲外との境界の少なくとも一部については、その境界部分を定める磁界強度の距離減衰特性は第２アンテナ（１２〜１５）によるもの（例えば-100db/dec）なので、通信範囲を明確化できる。
【００３５】
［実施例２］
図４は、実施例２の磁界発生装置におけるアンテナ配置を示す上面図と磁界強度の距離減衰特性を示す。
【００３６】
実施例１との差異は、第２アンテナの数を増やしたことである。つまり、アンテナ１２〜１９が第２アンテナである。また、符号Ｃ１２〜Ｃ１９は、第２アンテナ（１２〜１９）の磁界強度が値ＴＨ以上の範囲を示す。符号Ｂ１１、Ｂ１５、Ｂ１６は、直線Ａに沿った、アンテナ１１、１５、１６の磁界強度の距離減衰特性を示す。
【００３７】
実施例２によれば、第２アンテナの数を増やしたことで、デッドスペースをより狭くできる。
【００３８】
［実施例３］
図５は、実施例３の磁界発生装置におけるアンテナ配置を示す上面図を示す。
【００３９】
実施例１との差異は、部屋の形状が長方形となり、あわせて第１アンテナと第２アンテナの数を増やしたことである。つまり、アンテナ１１１、１１２が第１アンテナであり、アンテナ１１３〜１２４が第２アンテナである。
【００４０】
実施例３によれば、部屋の形状に合わせて第１アンテナを増やすことで、第２アンテナを徒に増やすことなく、部屋の大部分で一定以上の磁界強度が得られる。
【００４１】
［実施例４］
図６は、実施例４の磁界発生装置におけるアンテナ配置を示す上面図と磁界強度の距離減衰特性を示す。
【００４２】
実施例２との差異は、部屋の１つの隅が内側に折れ、その位置の第２アンテナを削減したことである。つまり、アンテナ１２〜１８が第２アンテナである。また、符号Ｃ１２〜Ｃ１８は、アンテナ１２〜１８の磁界強度が値ＴＨ以上の範囲を示す。また、符号Ｂ１２、Ｂ１３は、直線Ａに沿った、アンテナ１２、１３の磁界強度の距離減衰特性を示す。
【００４３】
実施例４によれば、部屋の形状に合わせて第２アンテナを配置することで、部屋の大部分で一定以上の磁界強度が得られる。
【００４４】
［実施例５］
図７は、実施例５の磁界発生装置におけるアンテナ配置を示す上面図を示す。
【００４５】
実施例１との差異は、磁界を放射し且つ第２アンテナの磁界強度の距離減衰特性より急峻な磁界強度の距離減衰特性を有する複数の第３アンテナを含み、第３アンテナは、第２アンテナを挟むように配置されることである。
【００４６】
第１アンテナはアンテナ１１１であり、第２アンテナはアンテナ１１２〜１１５であり、第３アンテナはアンテナ１１６〜１２６である。第３アンテナの径は例えば1mmである。
【００４７】
第３アンテナは、図２に示す第２アンテナと同様の構成を有する。例えば、外側のループの直径は10cm、内側のループの直径は6.5cmである。
【００４８】
符号Ｃ１１１〜Ｃ１２６は、アンテナ１１１〜１２６の磁界強度が値ＴＨ以上の範囲を示す。第３アンテナ（１１６〜１２６）の磁界強度が値ＴＨ以上の範囲の直径は例えば50cmである。
【００４９】
実施例５によれば、第３アンテナを設けることで、デッドスペースをより狭くできる。
【００５０】
［実施例６］
図８は、実施例６の磁界発生装置におけるアンテナ配置を示す上面図を示す。
【００５１】
実施例６は、第１アンテナ（１１１）が、部屋（閉空間）を構成する床面に配置され、第２アンテナ（１１２〜１２３）が、部屋（閉空間）閉空間を構成する各壁面に配置されることを特徴とする。符号Ｃ１１１〜Ｃ１２３は、アンテナ１１１〜１２３の磁界強度が値ＴＨ以上の範囲を示す。
【００５２】
実施例６によれば、第２アンテナを壁面に配置することで、床面へのアンテナの密集を防止できる。なお、第１アンテナ（１１１）は天井面に配置してもよい。
【００５３】
［実施例７］
図９は、実施例７の磁界発生装置におけるアンテナ配置を示す側面図と磁界強度の距離減衰特性を示す。
【００５４】
実施例７は、１つの第１アンテナ（１１）と複数の第２アンテナ（１５、１６）が、部屋（閉空間）を構成する床面に配置され、別の１つの第１アンテナ（１２）と別の複数の第２アンテナ（１３、１４）が、部屋（閉空間）を構成する天井面に配置されることを特徴とする。壁に別のアンテナ（１７、１８）を配置してもよい。
【００５５】
符号Ｃ１１〜Ｃ１８は、アンテナ１１〜１８の磁界強度が値ＴＨ以上の範囲を示す。また、符号Ｂ１１、Ｂ１５、Ｂ１６は、直線Ａに沿った、アンテナ１１、１５、１６の磁界強度の距離減衰特性を示す。
【００５６】
実施例７によれば、第１アンテナと第２アンテナを床面と天井面に配置することで、床面の近くにデッドスペースが生じるのを防ぎ、且つ、天井面の近くにデッドスペースが生じるのを防ぐことができる。
【００５７】
なお、閉空間は、部屋と称されるものに限らず、例えば、倉庫内の空間、体育館内の空間、劇場内の空間などであってもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１１〜１９、１１１〜１２６  アンテナ
Ｂ１１、Ｂ１２、Ｂ１３、Ｂ１５、Ｂ１６  磁界強度の距離減衰特性
Ｃ１１〜Ｃ１９、Ｃ１１１〜Ｃ１２６  磁界強度が値ＴＨ以上となる範囲（通信範囲）
２  制御装置
【図１】
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【図２】
2017069672.tif 000005
【図３】
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【図４】
2017069672.tif 000007
【図５】
2017069672.tif 000008
【図６】
2017069672.tif 000009
【図７】
2017069672.tif 000010
【図８】
2017069672.tif 000011
【図９】
2017069672.tif 000012
【図１０】
2017069672.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成28年9月8日(2016.9.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界を放射する１以上の第１アンテナおよび磁界を放射し且つ第１アンテナの磁界強度の距離減衰特性より急峻な磁界強度の距離減衰特性を有する複数の第２アンテナを含み、
前記第２アンテナは、閉空間内の外部との境界に沿って配置され、且つ、
前記第２アンテナは、前記第１アンテナを挟むように配置され、
前記第１アンテナと前記第２アンテナの磁界の放射面は、同一平面に配置され、複数の前記第２アンテナの磁界強度の距離減衰特性は同じである
ことを特徴とする磁界発生装置。
【請求項２】
前記第１アンテナはループ状の導体であり、
前記第２アンテナは２つのループ状の導体であり、且つ、前記第２アンテナの一方のループ状の導体に流れる電流の方向に対して逆方向の電流が前記第２アンテナの他方のループ状の導体に流れる
ことを特徴とする請求項１記載の磁界発生装置。
【請求項３】
磁界を放射し且つ前記第２アンテナの磁界強度の距離減衰特性より急峻な磁界強度の距離減衰特性を有する複数の第３アンテナを含み、
前記第３アンテナは、前記第２アンテナを挟むように配置され、
前記第２アンテナと前記第３アンテナの磁界の放射面は、同一平面に配置され、複数の前記第３アンテナの磁界強度の距離減衰特性は同じである
ことを特徴とする請求項１または２記載の磁界発生装置。
【請求項４】
磁界を放射する１以上の第１アンテナおよび磁界を放射し且つ第１アンテナの磁界強度の距離減衰特性より急峻な磁界強度の距離減衰特性を有する複数の第２アンテナを含み、
前記第１アンテナの磁界の放射面は、閉空間を構成する床面または天井面の上に配置され、
前記第２アンテナの磁界の放射面は、前記閉空間を構成する各壁面の上に配置され、
複数の前記第２アンテナの磁界強度の距離減衰特性は同じである
ことを特徴とする磁界発生装置。
【請求項５】
１つの前記第１アンテナと複数の前記第２アンテナが、前記閉空間を構成する床面に配置され、
別の１つの前記第１アンテナと別の複数の前記第２アンテナが、前記閉空間を構成する天井面に配置される
ことを特徴とする請求項１または２記載の磁界発生装置。