JP2000510618A - 物品監視システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 検出ゾーン（１８）における物品の存在を検出する物品監視システムが、検出ゾーン又はその近傍における電磁無線周波信号をそれぞれ送信及び受信する少なくとも１つの送信器手段（１１，１３）及び少なくとも１つの受信器手段（１２，１５）を具備する。各物品には、該送信器手段から信号を受信したとき該受信器手段に電磁無線周波応答信号を送信するトランスポンダとして動作するセンサ又はマーカ（２０）が設けられる。さらに、該システムは、該検出ゾーン（１８）に低周波変調磁界を生成する駆動手段（１７）を有するコイル配置（１６）と、該送信器手段（１１，１３）、該受信器手段（１２，１５）及び該コイル配置（１６，１７）に作用的に接続されたコントローラ（１４）と、を有する。各センサ（２０）は、振幅が該変調磁界によって変調された応答信号を送信するように調整され、かつ、該受信器手段は、該振幅変調された応答信号を受信し復調するように調整されている。該コントローラ（１４）は、該検出ゾーン（１８）に関する該センサ（２０）の位置を決定するとき、該コイル配置（１６，１７）に変調信号（ｉ_mod）を供給し、該受信器手段（１２，１５）から復調信号（ｉ_demod）を受信し、かつ、該復調信号（ｉ_demod）を使用するように調整されている。

Description

【発明の詳細な説明】 物品監視システム 技術分野 本発明は、検出ゾーンにおける物品の存在を検出するための物品監視システム であって、検出ゾーン内あるいはその近辺における無線周波電磁信号をそれぞれ 送信しかつ受信するための、少なくとも１個の送信手段と少なくとも１個の受信 手段を具備し、各物品には、前記送信手段から信号を受信した場合、無線周波電 磁応答信号を前記受信手段に送信するためのトランスポンダとして動作するセン サが設けられた物品監視システムに関する。 従来技術の説明 所定の領域内で物品あるいは対象物をモニタするための簡単でかつ信頼性の高 い監視システムの必要性が、種々のビジネスおよび工業的応用の分野において、 長年に渡って指摘されている。一般的な例では、電子的な商店盗品防止システム があり、多くの異なる種類のシステムが利用可能である。 一般的な種類の電子物品監視システムによれば、各物品には、磁気を帯びた薄 い金属のストリップを有する小さなラベルまたはマーカが取り付けられている。 商店の出口の両側には、アーク型の磁界生成手段が配置され、その間に磁界を生 成する。上記のように盗品防止ラベルを備えた物品がこのアーク間に搬入される と、金属ストリップは磁界によって影響を受け、この金属ストリップ中に検出可 能な物理的変化が発生する。交流磁界が金属ストリップ中の磁気双極子モーメン トを周期的に切り換えると言う事実を利用することは 、一般的である。あるいはまた、材料および大きさを選択することによって、こ の金属ストリップは機械的に共振するように強制される。これらの物理的変化は アークによって誘導的に検出され、窃盗の試みが登録される。この検出は誘導手 段によって行われるので、この種の盗品防止システムは、検出範囲が数メートル しか及ばないと言う欠点を有し、そのため盗品防止用アークを互いに近接して配 置する必要があり、それ故商店の出入口は狭く、かつ顧客に対して“不便”なも のとならざるを得ない。 更に、より進んだタイプの種々の盗品防止システムが既に周知である。例えば 、米国特許第５０３０９４０号は、電子式物品監視システムを開示している。所 望の物品をマークし、かつ盗難防止するために電子ラベルを使用する。このよう な電子ラベルは無線周波トランスポンダタイプであり、例えば、アンテナ、バッ テリの様な電源、さらに例えばある種の半導体ダイオードの様な非線形回路を含 んでいる。トランスポンダは、このアンテナを介して監視ゾーンにおける送信器 によって送信された第１の高周波電磁信号を受信し、かつ監視ゾーンに静電界を 生成する実質的により低い周波数の第２の信号を同様に受信する。この静電界を 変化させることによって、非線形回路のある特性が影響を受ける。この内の最も 重要なものは電気的リアクタンスである。リアクタンスにおけるこの変化は電源 によって増幅される。アンテナは非線形回路に接続され、それによって、上記に 従って受信された２個の信号からなる応答信号が送信される。修正された応答信 号が上記のようにして監視ゾーンにおける受信器によって検出されると、このシ ステムは監視ゾーン中に物品が存在することを決定し、その結果として適切な警 報信号を発生する。このようなシステムの欠点は、センサの複雑性のためにユニ ット当たりの価格が高くなることであり、この結果、このシステム は例えば、商店における大量の物品監視に適さない。更に、例えばこの品物とセ ンサを内部を金属ホイルで被覆したバッグのような金属製の入れ物内に入れるこ とによって、（検出防止のために）静電界を極めて簡単に遮蔽することができる 。更に、品物およびセンサを例えば脇の下のような人体部分の間に置く事によっ て、静電界の主な部分を遮蔽することができる。 通常、上述したような基本的な盗難防止応用の為には、監視ゾーンにおいてト ランスポンダまたはセンサが存在することのみを決定することが求められるが、 その同定またはゾーン中での正確な位置の決定は求められない。しかしながらこ のような決定は、例えば物品価格のラベル付けの様な類似の技術分野では重要で ある。この目的のための方法および装置が、ＷＯ９３／１４４７８に開示されて いる。センサまたはトランスポンダとして作用するラベルは、アンテナと、所謂 ＬＣ回路と呼ばれる誘導および容量手段を有する少なくとも一個の電気共振回路 を備えている。この共振回路は、励起手段によって送信されかつセンサのアンテ ナを介して受信される電磁エネルギによって、励起されて自己発振する。ラベル にアモルファスの磁性素子を設けかつこの素子の透磁率を外部の均質でないバイ アス磁界によって制御することによって、この共振回路の共振周波数を同様に制 御することができる。これはこの素子の透磁率における変化が共振回路の誘導的 特性に影響するためである。上述したような原因によって、共振回路から送信さ れた応答信号の周波数は、問題のセンサの現在の位置におけるバイアス磁界の大 きさおよび方向に依存するようになる。その結果、その応答信号が異なる磁気バ イアスレベルによって周波数領域中で分離されているため、監視ゾーンに存在す る同一のセンサを複数個同時に検出することが可能である。或いは、均質でない バイアス磁界がわかっていれば、所定の センサに対する３次元位置における“後戻り”(backwards)の計算が、検出した 周波数値によって可能となる。複数のラベルおよび／またはアモルファス磁気素 子を互いに予め決められた位置に配置する事によって、所定のコード空間を得る ことができ、この場合応答信号は例えば物品に割り当てられた物品番号を示す。 検出範囲を長くすると言う要求と、検出を高い信頼性で行うと言う要求即ち、 非検出と同様に誤警報のリスクを最小とすることを結び合わせる事は、上述した 周知の物品監視システムでは困難であることが証明されている。例えば米国特許 第５０３０９４０号を参照して説明した様な、比較的長い検出範囲を有するシス テムでは、意図する検出ゾーン外に位置する物品にシステムからの問い合わせ信 号が到達すると言う事実上のリスクが存在する。この場合、このような物品はそ の信号に応答し、誤った警報を発生する。商店等におけるこのよう状況の不便さ は容易に想像ができる。即ち、商店の出口である意図された検出ゾーン近くで保 護物品を携帯する、商店内の善良な顧客が、全く不本意に盗難防止警報をトリガ する対象と成りうる。一方、このような誤った警報は、金属アーク間で誘導的に 検出する上述のタイプのシステムではあまり起こらないが、しかしその代わりに 比較的大きくかつ嵩高い検出アークを互いに近接して一階の一平面上に配置する 必要があるという欠点を有しており、その結果商店の出入口が狭く、かつ不便な ものとなる。 発明の要約 本発明の目的は、数メートルの幅の検出ゾーンを監視することが可能な様に十 分に長い検出範囲と、同時に十分に定義された検出ゾーンを有しかつ誤警報のリ スクが最小である物品監視システムを提供することである。 本発明のその他の目的は、監視する物品が位置する検出ゾーン内の特定の部分 のより詳細な検出能力を備えた、検出ゾーンの細分化機能を提供することである 。 本発明の更にその他の目的は、検出ゾーン内の部分間と同様、検出ゾーン中に およびその外に移転される監視物品の検出を可能とすることである。 これらの目的は、添付の請求の範囲に於ける独立項の、特徴部分に従った構成 を有する物品監視システムによって達成される。本発明の好ましい実施例は、後 続の従属項に規定されている。 図面の簡単な説明 本発明を添付の図面を参照して、以下により詳細に説明する。 図１は、本発明にかかる物品監視システムのブロック図を構成的に示し、 図２および３は、本発明の１実施例に従って使用される物理的効果を説明する ための図であり、 図４および５は、本発明にかかる変調磁界の伝搬を構成的に説明し、 図６は本発明の１実施例に使用される電気回路を説明するブロック図であり、 図７は本発明の１実施例にかかる動作を構成的に説明するブロック図であり、 図８は本発明の１実施例にかかるコイル配置の構成的な上面図であり、 図９は本発明の他の実施例にかかるコイル配置の構成的な側面図であり、 図１０は図９にかかるコイル配置の構成的な上面図であり、さら に、 図１１は図９および図１０にかかるコイル配置の変形例の構成的上面図である 。 発明の詳細な説明 図１は、本発明にかかる物品監視システムを説明する構成ブロック図を開示す る。例示のために、以下の説明全体に渡って、本発明を商店において使用される 盗難防止システムとして説明する。しかしながら以下の詳細な説明を読む全ての 者にとって、本発明にかかる物品監視システムを、純粋な盗難防止用以外に使用 しうることは明らかである。 符号１０は、商店の出口近くに位置する、商店の一部分を示す。模範的な顧客 が店から出る途中で出口領域１０に足を踏み入れる前に、その客は何らかのタイ プのキャッシュデスクを既に通過し、そこで店を回っている間にピックアップし た物品に対する支払いを行っているものと推測される。各顧客が実際にその客の 物品全て、あるいは少なくとも一部または全てに対して正当に支払ったかどうか をチェックする目的で、その店の提供物品中の入手可能な物品にはそれぞれに、 トランスポンダタイプのセンサ２０が設けられており、その詳細を以下に示す。 品物についてその支払いをする場合、センサ２０は、通常の方法でキャッシュデ スクにおいて取り除かれあるいは非活性化される。取り除かれていないかあるい は非活性化されていない全てのセンサ２０は、本発明の物品監視システムによっ て以下に示すようにして検出される。明瞭化の理由で、センサ２０が取り付けら れた物品、およびその物品を支払うことなく店外に違法に持ち出そうとする人間 の何れも、図１には示していない。 送信器アンテナ１１および受信器アンテナ１２は、出口領域１０ に配置されている。送信器アンテナ１１は出力段１３に作用的に接続され、この 段１３は次に制御装置１４に接続されている。出力段１３は、通常の種々の駆動 および増幅回路を、高周波電流ｉ_HFを発生する手段と同様に含んでいる。この電 流ｉ_HFは送信器アンテナ１１に供給された場合、アンテナを通って交番方向に流 れその結果送信器アンテナの回りに周知の方法で周波数ｆ_HFの高周波電磁信号を 発生し、この信号は波動伝搬によってアンテナから異なる方向に搬送される。以 下に更に詳細に示す様に、これらの電磁信号はトランスポンダまたはセンサ２０ を励起するために使用され、上記トランスポンダまたはセンサは送信器アンテナ からの電磁エネルギを受信した場合電磁応答信号を送信し、さらに上記電磁応答 信号は受信器アンテナ１２によって受信される。好ましくは、周波数ｆ_HFは、例 えば１００ＭＨｚと２ＧＨｚの間の無線周波数範囲内で選択される。 受信器アンテナ１２は入力段１５に作用的に接続され、バンドパスフィルタお よび増幅回路の様な通常の増幅器および信号処理手段を含んでいる。更に、入力 段１５は制御装置１４に接続され、かつ以下に示す様にして受信され処理された 信号を上記制御装置１４に送出する様に構成される。 そのため、送信器アンテナ１１は受信器アンテナ１２と同様に、高周波電気信 号と電磁信号間の通常の変換器として構成される。このアンテナは例えば、通常 のエンドフェッドまたはセンタフェッドの半波ホイップアンテナとして構成され るが、しかしその他のタイプの一般的なアンテナも等しく可能である。更により 進歩したタイプのアンテナを使用する事も可能であり、このようなアンテナは例 えば回転極性あるいは平面極性を有する電磁界を生成することが可能で、それに よって実用上の性質、例えば反射、吸収または出口領域でのセンサの方向依存性 、に基づく問題を制御する機会を与える 。更に１個以上の送信器アンテナ１１および受信器アンテナ１２をそれぞれ使用 することができる。 更に、制御装置１４は少なくとも１個の警報装置（図１には示されていない） に作用的に接続されており、それによって以下に示す様にしてセンサ２０の存在 を検出した場合は常に、通常の警報信号が視覚的および／または音響的に発生す る。この制御装置はハードウエアのみによって実現が可能であるが、しかし以下 に示す信号解析はソフトウエア、即ち、制御装置において実行される１個または それ以上のコンピュータプログラム、によって実行されるので、ある種のコンピ ュータを使用することが好ましい。従って、以下では、この制御装置は、物品監 視システムのその他のユニットと通信するために必要なインターフェースを備え た通常のパーソナルコンピュータであると仮定される。 更に、磁界生成手段１６が出口領域１０に配置され、この手段は天井の真下か 、または天井と屋根の間のコイル配置として形成されることが好ましい。この配 置は、コイル配置１６全体をその店の顧客によってより気づかれないものあるい は見えないものとすると言う、審美上の利点を有し、その結果商店の出口の審美 的な外見の設計に当たって、より高い自由度を提供する。本発明の物品監視シス テムにおけるこのコイル配置は、従って、検出アークを垂直に配置した前述の通 常のシステムとは反対に、水平に配置される。 本発明の基本的な実施例によれば、磁界生成手段１６は銅線のような電気的導 体からなり、この導体はコイル枠の回りに１回又は複数回巻回されている。好ま しくは、そのコイル配置は、基本的には、顧客の通過を監視すべき出口エリア１ ０の全体を、以下に記載の変調磁界に露出させるのに充分な大きさの矩形に形成 されている。本発明の一実施例によれば、そのコイル配置は、選択的に、以下に 記載のように互いにある程度重なり合う互いに隣接して配置された複数のコイル からなる。そのコイル配置の長さおよび幅の寸法は数メートルのオーダであり、 それにより、検出ゾーン内の異なる位置の間の磁界強度の変化が最小になり、そ れは健康のために有利であり、検出ゾーン内の異なる位置で受信された信号強度 の相違を最小化することになる。コイル配置１６の実質的に直下の容積１８は、 このシステムの検出ゾーン、即ち、顧客が店を去る時に通過するゾーンを形成す る。本発明により、以下に記載のように、大きいが良く定められた（数デシメー トルだけの「内側」と「外側」のそれぞれの状態の間の遷移と結合した数メート ルの広さの）検出ゾーンが可能である。店の出口エリア１０は、顧客が、品物の 配達の場合であろうとなかろうと、コイル配置１６の下および検出ゾーン１８を 通過する以外の他の方法で店を出るというリスクを最小にするように設計しなけ ればならないことは当然である。 コイル配置１６は駆動段１７を介してコントローラ１４に接続されている。駆 動段１７は低周波変調電流ｉ_modの生成手段を備え、その低周波変調電流はコイ ルに供給されてコイルの回りに低周波変調磁界Ｈ_modを生成し、その低周波変調 磁界Ｈ_modの伝播により検出ゾーン全体だけではなくこのゾーンの外側のあるエ リアも変更され、これは多少なりとも不可欠である。変調電流は、一般的な式： ｉ_mod（ｔ）＝ｆ（ｔ）にしたがって、時間の関数として、知られた振幅の変化 で与えられる。その最も基本的な形態において、変調電流は、 ｉ_mod（ｔ）＝Ａｓｉｎ（２πｆ_modｔ） にしたがう純粋正弦波に対応している。ただし、Ａは通常のように電流の振幅を 表しｆ_modはその周波数を表すが、より複雑な数学的関数も可能である。 電流ｉが直線の電気的導体に供給されると、磁界が発生し、その磁界の強さＨ は、 Ｈ＝ｉ／２πｒ にしたがってこの電流に線型に依存する。ただし、ｒは導体までの距離である。 こうして、上記のように生成された変調磁界Ｈ_modは、変調電流ｉ_modに従って変 化する。例えばＨ_modの周波数は１００〜１０００Ｈｚの間で選択できる。 本発明による物品監視システムにおいてはすべてのセンサ２０は、センサから の電磁無線周波応答信号がコイル配置１６により生成された変調磁界により制御 され又は変調されるような特性を持っている。実際にそのような制御可能な特性 をどのようにして得るかは、本出願人により以前に出願された“Sensor for rem ote detection of objects”という名称のスウェーデン特許出願第9600528-5号 に充分に開示されている。この出願は未だ公開はされていない。以下では、セン サは、例示として上記特許出願に開示の種類のものと仮定するが、限定をするこ とは意図していない。他のタイプのセンサも、以下に記載する機能的要求を満た す限り、使用可能である。 上記特許出願によれば、各センサは好ましくは磁気的性質をもつアモルファス 材料のワイヤ状の要素で提供される。このワイヤ状要素に適切な材料は例えば、 アモルファス合金Co_68,1Fe_4,4Si_12,5B₁₅又はCo_70,5Fe_4,5Si₁₅B₁₀のいずれかであ る。この両者は主要成分がコバルトである。その要素は、例えば、液体で満たさ れたガラスチューブの内部のような、誘電体環境に配置され、その要素は入力電 磁信号の受信アンテナとして作用するとともに電磁応答信号を送信する送信アン テナとして作用する。ワイヤ状の要素の物質的性質は、その透磁率μ_rが、次に 記載する方法で、その要素の主方向に沿う磁界強度に依存する、というものであ る。 図２は上記による材料の透磁率μ_rが変調磁界の磁界強度にどのように依存し ているかを示すグラフである。図の下部で、後者の正弦波変化が示されている。 この変化により、μ_rの瞬間値が、変調磁界の変化によりあたかも点ＡとＢの間 でグラフに沿うようにして遷移する。しかしながら、グラフはｙ軸に関して対称 的なので（即ち、μ_rは｜Ｈ｜の関数なので）、μ_rはＨの２倍の速さで変化する 。図３にしたがって変調磁界Ｈ_modに一定のオフセット成分Ｈ_offsetを加えるこ とにより、μ_rは変調磁界と同じ周波数で値Ａ’とＢ’の間で変化させられる。 オフセット成分Ｈ_offsetは変調電流ｉ_modに直流成分を加えることにより生成で きる。これに代えて、Ｈ_offsetは、常に存在している地球からの磁界で表しても よい。 上記の制御可能な透磁率は各センサ２０からの振幅変調応答信号を生成するた めに使用される。その要素の電気的インピーダンスはワイヤ状の要素における所 謂磁気インピーダンス効果による要素の材料の透磁率μ_rに依存しており、上記 に従う透磁率が変調磁界とともに変化するので、センサからの応答信号の振幅も 同じ周波数で変化する。 各瞬間に、変調磁界は、検出ゾーン１８の内側の、いくぶん垂直な方向（即ち 、コイル配置１６の直下方向）で、コイル配置のほぼ直接的な外側方向を有し、 本発明の一実施例によれば、この事実は、センサ２０を検出するとき、センサが 検出ゾーン１８の内側に配置されているか（そして警報の生成の動機付けとなる か）、又はゾーンの外側（誤り警報の生成の危険を避けるためにそこでは警報は 生成されるべきではない）か、を判定することを可能にするために用いられる。 図３のグラフを考察することにより、以下に記載するように、これが可能である 理由が理解できる。 オフセット成分Ｈ_offset、と変調磁界Ｈ_modは、検出ゾーン１８の 内側の下方に実質的に垂直な方向を持つと推定される。結果としての変調磁界は 図面の右下にグラフにより表されており、それは値Ｈ_offsetの回りの正弦波の関 数として変化する。磁界強度が、図３に矢印で示したように、その平均値からそ の最大値まで変化すると、透磁率μ_rは、やはり矢印で示したように、その平均 値から最大値Ｂ’に向けて減少し、再び増加し始め、上記したように正弦波にし たがって、磁界の変化に追随する。他方で、Ｈ_offsetとＨ_modは検出ゾーン１８ の外側では反対方向を持ち、それはＨ_offsetの値が負であるとして見ることがで きる（図３の左下部の−Ｈ_offset）。正弦波のグラフの最左端（最右端のグラフ についての記載に対応して）がその最大値に向けて増大すると、μ_rは最初に増 大する。即ち、透磁率における正弦波の変化が最右端のグラフについてと異なる 位相で開始する。この透磁率における正弦波の変化（したがってセンサからの応 答信号の振幅における変化）は、センサがゾーン１８の内側に配置されているか 外側に配置されているかによって、互いに１８０°だけ位相が常にオフセットさ れている。 以下に記載のように、入力段１５で受信信号を復調した後に、変調電流ｉ_mod と復調応答信号ｉ_demodとの間の相対的な位相φが検出基準として使用できる。 φ＝０°→センサは検出ゾーン１８の内側に配置されている。 φ＝１８０°→センサは検出ゾーン１８の外側に配置されている。 図４は時間のある瞬間における変調磁界の磁界ベクトルの方向を概略的に示し ている。明らかに、検出ゾーンの内側のある位置（断面で図示されているコイル 配置１６の直下）における磁界ベクトルは、下方の垂直方向に沿って実質的に方 向付けられているが、検出ゾーン１８の外側の任意の位置の磁界ベクトルは実質 的に上向きに 方向付けられている。 図５は図４の磁界ベクトルのｚ成分、即ち、垂直成分を示している。ｚ成分が 下方に向かっている、大きいメインローブは、検出ゾーン１８の実質的に全体を カバーしているが、上方に向かうｚ成分を有するサイドローブは検出ゾーンの外 側に存在している。 上記の物品監視システムの機能を実現する可能な方法を図６のブロック図を参 照して記載する。次いで、図７を参照して、特定の検出方法のより詳細な分析が 続く。 電圧制御発振器（ＶＣＯ）３０は直流電圧Ｖ_contを介して周知の方法で高周波 信号を生成する。その高周波信号の周波数は、実際的な理由のために、分周回路 ３１により元の周波数の半分に分周され、次いでその信号の搬送周波数ｆ_HFの成 分がフィルタ３２によりバンドパスフィルタリングされて送信アンテナ１１に供 給される。センサ２０から送信された無線周波応答信号は受信アンテナ１２で受 信されてバンドパスフィルタ３３でフィルタリングされ、ミキサ回路３４の入力 に供給される。ミキサ回路３４は第２の入力に、分周回路３３からの出力信号を 受けて、受信アンテナ１２に受信された高周波信号を振幅復調する。こうして復 調された信号は、増幅器３６およびロウパスフィルタ３７に供給される前に、フ ィルタ回路３５によりフィルタリングされる。 同時に、コントローラ１４は、上記のように駆動段１７を介してコイル配置１ ６を制御する。ここで、駆動段１７は正弦波生成器１７ａと電力増幅器１７ｂと を備え、正弦波生成器１７ａにより供給された変調電流ｉ_modは同期復調回路３ ８の第１の入力に供給され、その第２の入力に受信信号ｉ_demodを受け、その受 信信号は上記にしたがって振幅復調され、増幅されフィルタリングされている。 同期復調回路３８は、以下に記載のように、その２つの信号を混合 し、かつその結果の信号をロウパスフィルタリングするようになっており、それ により、直流成分が得られ、その符号（正又は負）は、以下に記載のように、所 与のセンサ検出ゾーン１８の内側に配置されているか外側に配置されているかを 判定するために使用される。 さて、検出方法を図７により詳細に記載する。ここで、上記のコンポーネント には前のパーツと同一の参照番号を付してある。以下の信号が図７によるシステ ム内に存在する。 Ｓ₁＝Ａ₁ｃｏｓ（ω₁ｔ）は、送信された高周波信号（搬送波）である。 Ｓ₂＝Ａ₂ｃｏｓ（ω₂ｔ）ｃｏｓ（ω₁ｔ＋φ₁）は、センサからの振幅変調さ れた応答信号である。 Ｓ₃＝Ａ₁’ｃｏｓ（ω₁ｔ＋φ₂）＋Ａ₂’ｃｏｓ（ω₂ｔ）ｃｏｓ（ω₁ｔ＋φ₁ ）は、受信信号であり、送信された高周波搬送信号と変調された応答信号とに基 づく成分を含んでいる。 Ｓ₄＝Ａ₃ｃｏｓ（ω₂ｔ）は、変調磁界を生成するための低周波信号である。 上記により、信号Ｓ₁およびＳ₃は入力段１５において混合されて、以下に従っ て信号Ｓを得る。 S=S₁xS₃=A₁A₁'cos(ω₁t)cos(ω₁t+φ₂) +A₁A₂'cos(ω₁t)cos(ω₂t)cos(ω₂t+φ₁) =(1/2)A₁A₁'[cos(2ω₁t+φ₂)+cos(φ₂)] +(1/2)A₁A₂'cos(ω₂t)[cos(2ω₁t+φ₁)+cos(φ₁)] ω₁とそのハーモニクスをフィルタリングした後に、以下の式が得られる。 S'=(1/2)A₁A₁'cos(φ₂)+(1/2)A₁A₂'cos(ω₂t)cos(φ₁) 上記の式において、ｃｏｓ（φ₁）およびｃｏｓ（φ₂）はアン テナに対するセンサ位置に依存しており、第２項はω₂、即ち、変調電流の（角 ）周波数の関数である。同期復調はＳ₁’およびＳ₄を混合することにより行われ る。 S"=S₁'xS₄=(1/2)A₁A₁'A₃cos(φ₂)cos(ω₂t) +(1/2)A₁A₂'A₃cos(φ₁)cos(ω₂t)cos(ω₂t) =(1/2)A₁A₁'A₃cos(φ₂)cos(ω₂t) +(1/4)A₁A₂'A₃cos(φ₁)cos(2ω₂t) +(1/4)A₁A₂'A₃cos(φ₁) 次いでこれをフィルタリングして、 Ｓ⁽³⁾＝(1/4)Ａ₂’Ａ₃ｃｏｓ（φ₁） を得る。 この直流成分の値はコントローラ１４により連続的に分析されて、この値から いくつかの結論が得られる。例えば、出口エリア１０にセンサ２０が全く存在し ない場合は、Ａ₂’＝０であり、Ｓ⁽³⁾＝０でもある。この結果、Ｓ⁽³⁾＝０であ る限り、警報の理由はない。他方で、Ｓ⁽³⁾が０ではない所定しきい値に到達す ると、少なくとも１つのセンサの存在が示される。上記の変調磁界の方向依存性 の故に、センサがゾーンの内側に配置されているか外側に配置されているかに依 存して、ファクタＡ₃はそれぞれ正又は負であり、こうしてＳ⁽³⁾の符号を適切な 警報条件にする。このシステムに固有の検出セキュリティは、Ｓ⁽³⁾の値を十分 に長い時間の間及び／又は十分大きいマージンにより変位させるように要求する ことにより増大する。このセキュリティは、以下に記載のシステムの増強された 実施例によりさらに改善できる。 上記の同期復調に代えて、検出ゾーン内のセンサの存在を判定するために信号 処理の他の適切なタイプが使用できる。ＦＦＴやＤＦＴのような従来の周波数解 析は、実際に適切であるように思われる 。 本発明の一実施例によれば、検出ゾーンの異なる部分に同時にすべて存在する 複数のセンサの各々の検出を容易にするために、検出ゾーン１８は異なるセクタ に分割される。そのような処理は、問題となっている店の出口が、例えば、５〜 １５メートルといった広い出口を備えている場合に、特に望まれる。数人の顧客 がそのような出口を同時に通過し、それらの顧客の誰でもセンサを設けられた物 品を運ぶときは常に、上記の基本的実施例に対応するシステムはセンサの存在を 検出した警報を出す。すると、その窃盗をしようとした人が顧客のうちのどの一 人かはただちには分からないので、その検出ゾーン内の残りの顧客にとって最も 不愉快な状況が出現する。 そのような不愉快な状況は、図８による人間の目に見える異なるセクタに検出 ゾーンを仕切ることにより避けることができる。図８は、上からみた店の出口に 対応する、広い検出ゾーン１８を概略的に示している。顧客の歩行方向は「北」 、即ち、図面の下から上である。ここで、磁界生成手段１６は複数のコイル１６ ａ、１６ｂ、１６ｃからなるコイル配置により表されており、それらのコイルは 隣接して配置されて、検出ゾーン１８の全体をカバーしている。上記の場合と同 様に、各コイルはコントローラ１４に作用的に接続されてコントローラ１４はコ イル配置の動作を制御し、それにより第１のコイル１６ａは第１の周波数ｆ₁で 変調磁界を生成し、次のコイル１６ｂは第２の周波数ｆ₂で動作し、等々となる 。受信応答信号が復調されると、復調信号の周波数の内容により、コントローラ は、問題のセンサが配置されているセクタを判定できる。あるセクタ内に存在す るセンサは、回りのセンサから発生する変調磁界によっても影響されるが、磁界 強度は距離に依存しているので、受信され復調された応答信号は「正しい」周波 数（例えば、センサが第１ のセクタに配置されている場合は、ｆ₁）でより強力である。判定されたセクタ は次いで、例えば、問題のセクタの上の天井に配置されたランプを点灯すること により、望むように表示される。さらに、二人の顧客がそれぞれのセクタを通っ てそれぞれ保護された物品を搬送している、というやや異常な状態も検出可能で ある。各センサは受信され復調された信号内の周波数成分を通してその存在を表 すからである。 上記のように各コイル配置をそれ自身の周波数で常に駆動する代わりに、別の 実施例として他の駆動方法も可能である。その場合は、コントローラ１４は、第 １の時間間隔Δｔ₁の間に第１のコイル配置が活性状態、即ち、変調磁界を生成 し、残りのコイル配置は非活性状態であるように、異なるコイル配置を制御する 。続く時間間隔Δｔ₂の間に、次のコイル配置が活性状態になる、等々である。 この処理は連続的に繰り返され、時間間隔は任意に短く選択される。ただし、変 調サイクルの十分な数が各期間に間に経過しなければならないという制限がある 。およそ１０〜１００ｍｓの時間間隔が約５００Ｈｚの変調周波数にために適切 であることがわかった。コントローラは次いで、信号が受信された特定の期間（ Δｔ₁，Δｔ₂，・・・）を登録することにより、検出ゾーン１８内のどこかのセン サ２０から受信された応答信号に対する正しいセクタを判定する。 本発明の他の実施例によれば、例えば、図９に示されるように、異なるセクタ が互いにある程度重なって配置される。かかる配置は、以下に記載されるように 、（顧客が店を出ていくときの歩行方向に関して）実質的により狭い検出ゾーン を可能にするという顕著な利益を有しており、それによって誤った警報のおそれ を減少させる。さらに、この配置は、コントローラ１４に受信され利用可能とな る情報に、一つの付加的な情報の次元を与える。この新しい次元は 、電流センサの位置履歴であり、すなわち、コントローラは、検出ゾーン内の異 なるセクタ間でのセンサの移動の方向を検出する機会を今や有している。 図９において、店の出口の部分に相当する検出ゾーン１８ａ，１８ｂは、側面 図として概略的に示される。コイル配置１６の一部である２つのコイル１６ａ， １６ｂは、店の床のような大地面２１上の一定の高さのところに配置される。図 ９からわかるように、一方のコイル１６ａは、他方のコイル１６ｂのわずかに上 に、第１のコイルに対して部分的重なりｄを有して配置される。図９の状況は、 概略的性質のみについてのものであり、したがって、ｄとコイル１６ａ，１６ｂ それぞれとの間の大きさの関係は、関連しているとみなされるべきでないことに 留意されたい。この２つのコイルは、店の出口を通って出ていく顧客が、まず、 第１のコイル１６ａに属する検出セクタ１８ａを通り、次いで、重なりゾーン２ ５を通り、最後に、第２のコイル１６ｂに属する検出ゾーン１８ｂを通るように 、すなわち図９における右から左への方向に進むように、配置される。したがっ て、コイル１６ａ，１６ｂは、異なるコイルがお互いの近くに配置されるのが好 ましい図８の状況と対照的に、この場合、検出ゾーンにて（顧客の進む方向に関 して）お互いの後ろに配置される。しかしながら、本発明の範囲内で、これらの 異なる代替例を組み合わせ、検出ゾーンをその長手方向及び横方向にセクタ化し 、図１０に概略的に示されるようにしてもよい。 交互にコイルの一方を駆動し他方を非活性化することによって、前述したよう に、センサ２０が瞬間的に置かれている特定のセクタを検出することが可能とな る。コイルの重なりのため、顕著に増大した検出精度が以下の説明的な例によっ て利用可能となる。 センサ２０を設けられている物品が、良心的でない個人によって 店から外へと移動されつつあると仮定されたい。まず、センサ２０は、図９の右 の位置、検出セクタ１８ａの内側に達するであろう。短時間の間、コイル１６ａ が活性状態のとき、コントローラは、セクタ１８ａの内側のセンサの存在を検出 し、これは記号“＋”によって表される。次いで、コイル１６ｂが活性状態とな り、コントローラは、センサがセクタ１８ｂの外側にあると判定することができ 、これは記号“−”によって表される。この手順が連続的に繰り返されるため、 この状況は、コントローラ１４によって検出される一連の状態対、 “＋− ＋− ＋− ＋− ＋− ＋− ＋− ・・・” として記述されうる。 センサが重なりゾーン２５に達すると、セクタ１８ａの内側のセンサの存在は 、依然として、検出サイクルの最初の半分の間、検出され、すなわち状態“＋” となる。しかしながら、センサは今やセクタ１８ｂの内側にも存在しているため 、検出サイクルの第２の半分の間も状態“＋”を与える。かくして、次のシーケ ンス、 “＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ・・・” が得られる。 最後に、センサが重なりゾーン２５全体を通り抜け、図９の最も左の位置にあ るときには、次のシーケンス、 “−＋ −＋ −＋ −＋ −＋ −＋ −＋ ・・・” が得られる。 かくして、上述のコイル配置及び駆動方法によって、検出ゾーン１８における センサ２０の移動を検出することが可能となる。特に、顕著に高い度合いの検出 セキュリティを得ることが可能であり、これは、警報信号が発せられる前に、上 記状態シーケンスの少なくともいくつか又は全てが必ず検出されているというよ うな方法で、 警報条件が選択されうるからである。その代わりに、警報信号を発する前に状態 シーケンス“＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ・・・”を要求することのみによって、顕 著に縮小された検出ゾーンとすることが可能となる。実際に、その場合、検出ゾ ーン１８は重なりゾーン２５のみに縮小され、重なりゾーン２５は例えば数デシ メートルほどの非常に狭いものとすることができる。重なり配置を有することの 更に他の利益は、信号Ｓ⁽³⁾に関する上記の表現における因子ｃｏｓ（φ₁）によ って課せられるポテンシャル問題の排除である。前述のように、φ₁は、アンテ ナ１１及び１２に対するセンサの位置に依存する。ｃｏｓ（φ₁）は、正値及び 負値をとりうるので、上述の基本的実施例は、いくつかの状況において、センサ がゾーンの内側又は外側のいずれに存在するかを決定するときに問題を有する可 能性がある。しかしながら、この問題は、直ぐ上で説明した配置による差動動作 方法によって排除され、すなわち、各種信号成分間の差（又は成分の変化）が警 報条件として使用される。 短時間間隔の間、交互に各コイルを駆動する代わりに、異なる周波数（前述の 方法を参照のこと）で各コイルを同時に駆動することが同様に可能であり、その 場合、応答信号に対する異なるコイルからの影響は、結果として時間領域よりむ しろ周波数領域において分離される。 他の実施例によれば、上述の説明に類似した重なり対としてコイルが配置され る。しかしながら、この場合、各コイル対における両コイルは、同一の周波数を 有する電流を変調することによって駆動されるが、代わりに、個々の変調電流の 振幅間の関係が時間とともに変化し、それによって、個々のコイルからの変調磁 界寄与もまた、検出ゾーンの所与の位置について時間とともに変化する。例えば 、特定の時点において、第１のコイルの電流振幅が０．２Ｉに等し い一方、第２のコイルの電流振幅が０．８Ｉに等しい。他の時点において、それ らの状態は、それぞれ０．４Ｉ及び０．６Ｉとなる。したがって、これらの電流 振幅の合計が一定となる一方、これら２つのコイル間の分配が時間とともに変化 する。上記によれば、個々のコイルの下での磁界は本質的に垂直方向を有する一 方、コイルのちょうど外側の近傍領域の磁界は異なる実質的に水平の方向を有す る。したがって、センサが両コイルの下（すなわち重なりゾーンの内側）にある 限り、両磁界の寄与は垂直方向を有する。たとえ寄与の大きさが時間で変化して も、２つの合計は上記に従って常に一定であり、このことは上記によって復調さ れる応答信号が一定値を有することを意味する。しかしながら、センサが重なり ゾーンの外側へ移動されるとき、センサは一方のコイルの下ではあるが他方のコ イルの外側に位置するため、２つの磁界の寄与はもはや同一の方向を有しない。 したがって、磁界ベクトルは次いで前後に回転し、センサはもはや一定の結果と しての磁界ベクトルを経験しない。変化する振幅を有する復調された応答信号が これによって得られる。これは、センサからの応答信号の第２の「重畳」振幅変 調として記述されてもよく、この振幅変調は、センサが重なりゾーン内にある限 り現れないが、センサが重なりゾーンを離れるや否や現れる。上述の磁界の画(f ield picture)は、例えば、コイル対の一方のコイルを他方に対して一定の位相 推移で駆動することによって得られる可能性がある。 次いで、本発明及びその各種実施例の説明の終わりとして、本発明者が開発手 続中に直面したいくつかの実際的な問題を、それらの問題に対する解決案ととも に簡単に説明する。 異なるコイルが異なる周波数で駆動せしめられる、セクタ化された検出ゾーン についての問題は、一方のコイルからの磁界が隣接す るコイル内にある程度誘導され、それによってセクタの形成がはっきりしたもの でなくなるということである。さらに、一般建物における最大許容磁界強度に関 する適用規則を考慮しなければならない。複数の周波数を使用するとき、全ての 周波数における磁界強度が加算されなければならず、こうして得られる合計の磁 界強度は、所与の最大値を超えることを許されず、そのため、各周波数での、す なわち各コイルからの利用可能な磁界強度が本質的に制限される。かくして、い くつかの理由により、システムにおける周波数の数を最小限に抑えることが適当 となる。必要な周波数の数を５０％低減する一つの方法は、コイル対の一方のコ イルを特定の周波数で駆動する一方、その対の隣接するコイルを同一の周波数で はあるが９０。の位相推移を有して駆動することである。そのとき、駆動信号は 直交するため、上述の問題は排除される。さらに、周波数をより低くすることは 、駆動電子装置をより単純なものにするという利益をもたらす。相互に他方に対 して特定の位相差を有するコイル対を駆動することによって、センサが２つのコ イル間を通過するとき、対応する位相差を受信応答信号に記録するようにしても よく、これはセンサが一方のセクタ又は他方のセクタのいずれに存在するのかを 決定するために使用されることができる。 特定の状況においては、受信され復調される信号が、特定のセクタに帰するこ とができず言わば２つ以上のセクタに整合する信号成分を含む際に、曖昧さとい う更なる問題が生ずる可能性がある。かかる状況が生ずるのは、センサが、ある 方向を有し、あるセクタの外側のある位置にあって変調磁界ベクトルにさらされ ており、そのベクトルが、センサが隣接セクタの内側にあるとしたときと全く同 一の応答信号を引き起こすものである場合である。その状況は、図１０により詳 細に示されており、同図は、隣接して配置された３つ の検出セクタからなるコイル配置の上面図を開示している。各セクタは、それぞ れ、一対のコイル１６ａ−ｂ、１６ａ’−ｂ’及び１６ａ”−ｂ”からなる。各 コイル対における２つのコイルは、上述のように、相互に他方に対して一定の重 なりを有して配置されており、それぞれの重なりゾーン２５、２５’、２５”は 、上記と同様の方法で形成される。図示されているように、各重なりゾーンは、 個々のコイル対のわずかに外側に延び、上記した曖昧さの問題がこれらの領域で 起こる可能性がある。上述のように、変調磁界は、個々の重なりゾーンの中央部 分において垂直に向けられる。しかしながら、延びた先の部分では、磁界は、本 質的に水平の方向を有している。 次いで、例えば重なりゾーンの２５’の中央部分にて垂直方向にセンサ２０を 維持する実験を想像することによって、あたかも重なりゾーンの２５’の延びた 先の部分のいずれかで水平方向にセンサが維持されている場合と同一の応答信号 を得る。したがって、曖昧さの問題は、図１０の線を付された領域内で起こる。 これらの問題は、図１１に示されるように、水平面において相互に他方に対して 一定の回転をするように隣接セクタ／コイル対を方向づけることによって回避す ることができ、それによって、特定の重なりゾーン２５’から延びる部分が、隣 接する重なりゾーン２５及び２５”のそれぞれ中央部分に達するのが避けられる 。 本発明の好適な実施例に関する上述の説明は、実施例とのみみなされるべきで ある。他の実施例は、添付された請求の範囲にて定義された本発明の範囲にある 上述の実施例から逸脱する可能性がある。 特に、たとえコイル配置１６；１６ａ，１６ｂ，１６ｃ；１６ａ−ｂ，１６ａ ’−ｂ’，１６ａ”−ｂ”が、監視建物の天井又は屋 根のレベル に配置されているとして記載されていても、代わりに、大地のレベル にコイル配置を配置することが可能であり、そのため、検出ゾーンが、前述した ようにコイル配置の下ではなく、コイル配置の上の本質的に真っ直ぐな容積によ って形成されることは、理解されるべきである。さらに、上述の選択肢を組み合 わせること、すなわち、検出ゾーンの上及び下にコイルを配置することが可能で ある。そのような配置は、検出ゾーン全体にわたって本質的に等しい強度の変調 磁界を呈するという利益を有するであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＡ，ＪＰ，ＵＳ 【要約の続き】_mod ）を供給し、該受信器手段（１２，１５）から復調 信号（ｉ_demod）を受信し、かつ、該復調信号 （ｉ_demod）を使用するように調整されている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．検出ゾーン（１８）における物品の存在を検出する物品監視システムであ って、検出ゾーン又はその近傍における電磁無線周波信号をそれぞれ送信及び受 信する少なくとも１つの送信器手段（１１，１３）及び少なくとも１つの受信器 手段（１２，１５）を具備し、各物品には該送信器手段から信号を受信したとき 該受信器手段に電磁無線周波応答信号を送信するトランスポンダとして動作する センサ（２０）が設けられ、 該検出ゾーン（１８）に低周波変調磁界を生成する駆動手段（１７）を有する コイル配置（１６）、及び、 該送信器手段（１１，１３）、該受信器手段（１２，１５）及び該コイル配置 （１６，１７）に作用的に接続されたコントローラ（１４）、を具備し、 各センサ（２０）は、振幅が該変調磁界によって変調された応答信号を送信す るように調整され、 該受信器手段（１２，１５）は、該振幅変調された応答信号を受信し復調する ように調整され、かつ、 該コントローラ（１４）は、該検出ゾーン（１８）に関する該センサ（２０） の位置を決定するとき、該コイル配置（１６，１７）に変調信号（ｉ_mod）を供 給し、該受信器手段（１２，１５）から復調信号（ｉ_demod）を受信し、かつ、 該復調信号（ｉ_demod）を使用するように調整されていることを特徴とする物品 監視システム。 ２．該コントローラ（１４）は、該検出ゾーン（１８）に関する該センサ（２ ０）の位置を決定するとき、該変調信号と該復調信号と（ｉ_mod，ｉ_demod）の間 の位相についての情報を使用するよう に調整されていることを特徴とする、請求項１に記載の物品監視システム。 ３．該コントローラ（１４）は、該決定されたセンサ位置又はその結果につい ての視覚的及び／又は音響的表示をする警報装置に作用的に接続されていること を特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の物品監視システム。 ４．該コイル配置（１６）は、大地面（２１）と平行に水平に配置されている ことを特徴とする、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の物品監視 システム。 ５．該コイル配置（１６）は、本質的に矩形のコイルによって構成され、コイ ル枠と該枠の回りに１回以上巻かれた電気導体とを具備し、大地面の上の一定レ ベルに配置されており、該検出ゾーン（１８）は、該コイルと該下に横たわる大 地面（２１）との間の本質的に平行でエピペディック(epipedic)な容積によって 形成されることを特徴とする、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載 の物品監視システム。 ６．該コントローラ（１４）は、該復調信号（ｉ_demod）が、ある特定の時点 において該変調信号（ｉ_mod）に対しどのような位相にあるかを決定し、それに よって該センサ（２０）が該検出ゾーン（１８）の内側にあることを表示し、そ してこの場合には、該警報装置によって警報信号を生成するように調整されてい ることを特徴とする、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の物品監 視システム。 ７．該コイル配置（１６）は、複数の隣接して配置されたコイル（１６ａ，１ ６ｂ，１６ｃ）であって、個々のコイル（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ）と下に横た わる大地面（２１）との間に個々の検出セクタ（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）を形 成するものを具備すること を特徴とする、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の物品監視シス テム。 ８．該コントローラ（１４）及び該駆動手段（１７）は、各検出セクタ（１８ ａ，１８ｂ，１８ｃ）に異なる周波数の変調磁界を生成するために、該個々のコ イル（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ）に異なる周波数の変調信号を供給するように調 整されていることを特徴とする、請求項７に記載の物品監視システム。 ９．該コントローラ（１４）及び該駆動手段（１７）は、個々の時間間隔の間 、個々のコイル（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ）に順番に変調信号を供給するように 調整されていることを特徴とする、請求項７に記載の物品監視システム。 １０．該コントローラ（１４）は、該復調信号（ｉ_demod）から各コイルに関 する信号成分を分離するように調整されているとともに、これらの信号成分から 該センサ（２０）が存在するセクタを決定するように調整されていることを特徴 とする、請求項８又は請求項９に記載の物品監視システム。 １１．該コイル（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ；１６ａ−ｂ，１６ａ’−ｂ’，１ ６ａ”−ｂ”）のうちの少なくとも２つは、相互に他方に対して重なり（ｄ）を 有して配置され、それによってともに、該重なり領域（ｄ）と下に横たわる大地 面との間の容積によって形成される重なりセクタ（２５）を形成し、該コントロ ーラ（１４）は、前記少なくとも２つのコイルからの信号成分を連続的に比較し 、該重なりセクタに関する該センサ（２０）の位置を決定し、及び／又は該セン サの移動の方向を検出することを特徴とする、請求項１０に記載の物品監視シス テム。 １２．該コントローラ（１４）は、前記重なりコイル対（１６ａ，１６ｂ，１ ６ｃ；１６ａ−ｂ，１６ａ’−ｂ’，１６ａ”−ｂ” ）に変調信号を供給するように調整されており、各コイル対において個々のコイ ルによって生成される変調磁界の結果としての磁界ベクトルは、該重なりセクタ （２５）の内側では任意の位置で一定の方向を有し、該セクタの外側では変化す る方向を有することを特徴とする、請求項１１に記載の物品監視システム。 １３．該コイル（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ；１６ａ−ｂ，１６ａ’−ｂ’，１ ６ａ”−ｂ”）のうちの少なくとも２つは、水平面において相互に他方に対して ある一定の回転をして配置されていることを特徴とする、請求項７から請求項１ １までのいずれか１項に記載の物品監視システム。 １４．該検出ゾーン（１８）は、店の出口の少なくとも一部によって構成され ていることを特徴とする、請求項１から請求項１３までのいずれか１項に記載の 物品監視システム。 １５．前記センサ（２０）は、アモルファス磁気材料の要素からなり、前記要 素の透磁率は、該要素の主方向に沿う該変調磁界の磁界強度に依存することを特 徴とする、請求項１から請求項１４までのいずれか１項に記載の物品監視システ ム。