JP2002535856A - 物品識別タグとこの物品識別タグの検出方法 - Google Patents

物品識別タグとこの物品識別タグの検出方法

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JP2002535856A
JP2002535856A JP2000593969A JP2000593969A JP2002535856A JP 2002535856 A JP2002535856 A JP 2002535856A JP 2000593969 A JP2000593969 A JP 2000593969A JP 2000593969 A JP2000593969 A JP 2000593969A JP 2002535856 A JP2002535856 A JP 2002535856A
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ティレン,カール
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エルエスオー コーポレイション ナームロゼ フェンノートシャップ
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Abstract

(57)【要約】 少なくとも1つの導電部材(31〜3n)を有する物品識別タグ(30)を検出する方法が提供される。導電部材の各々に関して、交流電流がその導電部材を通って流れることを引き起こさせる。この交流電流の周波数が変化させられ、導電部材のインピーダンスにおける対応する変化が監視される。インピーダンスの変化の不連続点が検出されて、交流電流の周波数が検出され、すなわち、この不連続点が現れる交流電流の周波数が検出される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 〔技術分野〕 本発明は、物品識別タグとこの物品識別タグの検出とに関する。更に特に、本
発明は、複数の導電部材を有する物品識別タグに関する。本発明は、さらに、こ
うした物品識別タグを検出する方法にも関する。
【0002】 〔従来の技術〕 様々な用途において、検出ゾーン内の物体の存在、識別情報または位置を非接
触方式で確実に検出することが必要とされている。例えば、一般的な例は、商品
の値札ラベル、生産ライン内での部品の識別、再生利用プラントにおける材料タ
イプの識別、または、例えば商店における電子物品監視である。
【0003】 用途によっては、物体または物品の存在を検出することで十分な場合がある。
この一例は単純な電子物品監視システムであり、このシステムは、保護されてい
る物品が検出ゾーンに運び込まれると直ちに警報信号を生じさせるように構成さ
れている。こうした単純な応用例は、磁気特性を有する細い金属ストリップまた
はワイヤの形である単一のセンサ要素を有するタグを使用する。このセンサ要素
は、センサ要素の物理的特性に影響を与える交流磁界に対してこのセンサ要素を
露出し円弧形の磁気発生装置/検出器によって、磁気的に検出することができる
。交流磁界がセンサ要素の双極子の磁気運動量の周期的切替を生じさせるという
事実が使用されることが多く、これはバルクハウゼン跳躍(Barkhause
n jumps)としても知られている。例えば、この種のタグは、US−A−
5 496 611とEP−A−0 710 923とEP−A−0 716
393とに開示されている。
【0004】 別の単要素タグ技術がWO97/29463とWO97/29464とに開示
されており、この特許文献では、各タグが非晶質または微小結晶質(nano−
crystalline)の金属合金のワイヤ状要素からなる。非晶質または微
小結晶質の金属合金の重要な特徴は、その合金の透磁率が交流磁気変調フィール
ドによって調節可能であるということである。タグが電磁問合せ信号によって励
磁される時に、巨大磁気インピーダンス(Giant Magnetoimpe
dance)として知られている物理的効果のために、このタグからの電磁応答
信号の振幅が磁気変調フィールドによって変調される。その応答信号の振幅の変
調を検出し、検出ゾーン内のタグの存在を判定するために使用される。同様の応
用例がWO98/36393に開示されており、この場合には、非常に細い非晶
質または微小結晶質ワイヤがセンサ要素として使用される。こうしたワイヤ(マ
イクロワイヤとしても知られている)は、30μm未満の直径、好ましくは5〜
15μmの直径を有する。
【0005】 上述の電子物品監視応用例はいずれも、遠隔検出可能な識別情報を各タグに与
えない。しかし、高度な応用例の場合には、例えば物品番号やシリアル番号や材
料コード等を表すこうした識別情報を、各タグが取り付けられたそれぞれの物品
に提供することが必要である。別の技術分野では、こうした識別情報は、バーコ
ード(例えば、EAN)、すなわち、光学読取り装置によってスキャンされるプ
リントされた白黒線パターンによって提供される。光学バーコードタグは、広い
コードスパン(code span)を提供するという点で有利であり、例えば
、EANバーコードは12桁の物品番号を表し、それによって理論的には10 個の異なったバーコード値というコードスパンを実現する。しかし、光学物品
識別システムは、その動作距離が極めて制限されているという重大な欠点を有す
る。バーコードタグは、そのバーコードの読取りが成功するためには光学読取り
装置の直ぐ近くを通過しなければならない。さらに、バーコードが光学手段によ
って読み取られるので、タグは対象物品の可視表面部分に取り付けられなければ
ならない。
【0006】 より遠距離の動作範囲を有する非光学的システムがWO88/01427に開
示されており、この場合には、非晶質強磁性材料で作られておりかつ互いに対し
て予め決められた角関係または予め決められた距離に配置されている磁気ひずみ
ストリップまたはリボンの形の幾つかのセンサ要素が、タグすなわちマーカに備
えられている。こうしたタグの識別情報が、個々のセンサ要素の予め決められた
相互関係とそれぞれのタイプとによって表されている。センサ要素は、磁気エネ
ルギーによって、力学的共振に対して励起可能である。共振するセンサ要素によ
って発生させられる磁気信号が磁気または誘導によって検出することができる。
しかし、光学バーコードシステムに比較して、WO88/01427のタグのコ
ードスパンは著しく制限されている。
【0007】 類似のシステムがWO93/14478に説明されており、この場合には、タ
グすなわちマーカには、それぞれの磁気センサ要素に各々が誘導結合されている
幾つかの電気共振回路が備えられている。各々の電気共振回路は、電気的に発振
するように励起され、その共振周波数は、外部磁界によって磁気要素の透磁率を
介して調節可能であり、幾つかの同一のタグの同時検出が可能にされる。
【0008】 要約して述べると、物体の非光学的な遠隔検出のための従来技術のタグは、各
タグの存在だけを検出可能にする単要素タイプ、または、各タグの識別情報が検
出されることも可能にする多要素タイプのどちらかである。単要素タグの方が設
計と製造が容易であり、したがって単価がより安い。一方、多要素タグは、(特
に力学的共振センサ要素の場合に)支持担体、および/または、(電気共振回路
センサ要素の場合に)容量性部品と誘導性部品を必要とする。当然のことながら
、このことは、単価がより高価であることを意味する。さらに、上述の多要素タ
グのコードスパン(それぞれ異なるコード値の個数)は、光学バーコードタグに
比較して明らかに劣っている。さらに、多要素タグが主に磁気リンクまたは誘導
リンクによって動作するので、検出システムの動作距離が(光学バーコードシス
テムよりは優れているが)極めて狭い。
【0009】 〔発明の概要〕 したがって、本発明の目的は、従来の公知のタグよりも著しく低いコストで物
品識別タグを提供することである。さらに明確に述べると、本発明は、光学バー
コードタグの優れた特徴(大きなコードスパン)と非光学的な多要素タグの優れ
た特徴(大きい動作距離)とを兼ね備えるタグを、非常に安いタグ単価で提供す
ることを目的とする。
【0010】 本発明のさらに別の目的は、上述の物品識別タグを検出する方法を提供するこ
とである。
【0011】 本発明の目的は、本発明の一つの特徴である新規の検出方法のおかげで、基本
的にあらゆる導電性材料がタグのセンサ要素のための材料として使用可能である
という発明着想によって実現されている。例えば、銅ワイヤまたはアルミニウム
ワイヤの断片が優れたタグを形成するだろう。あるいは、単純な鉄ワイヤまたは
鋼ワイヤのような磁性材料を使用してもよい。
【0012】 本発明の目的は、添付の特許の独立請求項によって実現される。さらに、本発
明の他の目的と特徴と利点とが、後述の詳細な説明と、図面と、従属請求項とか
ら明らかになるだろう。
【0013】 本発明を、次の添付図面を参照しながら、さらに詳細に説明する。 〔発明の詳細な説明〕 図1は、物体20に取り付けられているタグ30を検出して、その識別情報を
求めるための物品識別システムを示す。図1に示すシステムに類似したシステム
が、WO 97/29463、WO 97/29464、および、WO 98/
36393に詳細に開示されており、これらの特許文献のすべては本明細書に引
例として組み込んである。送信機アンテナ11と受信機アンテナ12とが検出ゾ
ーン10内に配置されている。送信機アンテナ11は出力段13に作動的に接続
されており、一方、出力段13は制御装置14に接続されている。この出力段は
様々な市販入手可能な駆動および増幅回路と、高周波数fHFの交流電流を発生
するための手段とを含み、この電流は、送信機アンテナ11に供給されると、送
信機アンテナ11を通って行ったり来たりして流れ、送信機アンテナの周りに高
周波数の電磁界を発生する。この電磁界は、さらに詳細に後述するように、検出
ゾーン10内でタグ30を励磁するために使用され、その結果として、タグは送
信機アンテナ11からの第1の電磁信号50の受信時に第2の電磁信号60を送
信し、この第2の電磁信号60は受信機アンテナ12によって受信され、対応す
る電気信号70に変換される。
【0014】 受信機アンテナ12は入力段15に作動的に接続されており、この入力段15
は、帯域フィルタ回路および増幅回路のような増幅機能および信号処理機能を有
する従来通りの手段を含む。さらに、入力段15は、受信信号70を復調して応
答信号80として制御装置14に供給するための手段も含む。
【0015】 したがって、送信機アンテナ11と受信機アンテナ12は、高周波数の電気信
号と電磁信号の間を公知の仕方で変換するという目的を有する。これらのアンテ
ナが、(全方向における最適な有効範囲を得るための)回転偏波を有する螺旋状
に形成されたアンテナ、または、この代わりに、従来通りの末端給電型(end
−fed)または中心給電型(center−fed)の半波ホイップアンテナ
であることが好ましいが、他の公知のアンテナタイプも同様に使用可能である。
【0016】 検出ゾーン10は、オプションとして、磁気変調フィールドHmodを発生さ
せるためのコイルのような手段16を備えてもよい。手段16は、駆動段17を
経由して制御装置14に接続されている。駆動段17は、手段16に供給される
変調電流を発生させるための手段を含み、磁気変調フィールドHmodを検出ゾ
ーン10の主要部分に発生する。磁気変調フィールドHmodは約500〜80
0Hzの周波数を有し、電磁励磁信号および応答信号は、例えば1.3GHzま
たは2.45GHzのようなGHz帯域内の周波数を有することができる。しか
し、これらの範囲の外側の周波数も使用可能である。
【0017】 上述のように、箱形の小包の形状である図1に概略的に示されている物体20
は、本発明によるタグ30を備えており、このタグ30は、さらに詳細に後述す
るように、タグ30の識別情報またはこのタグが取り付けられている物体20の
識別情報を提供する幾つかの導電部材31〜3n(図4)を含む。
【0018】 部材31〜3nは電磁的に検出可能である。オプションとして、図1の場合の
ように手段16が磁気変調フィールドHmodを発生させるために使用された時
には、部材31〜3nは、磁界によって透磁率が調節可能であり、かつ、巨大磁
気インピーダンスとして一般的に知られている効果によって高周波数インピーダ
ンスが上記透磁率に依存する磁気材料を含むことができる。この効果は、タグ3
0から送信されて信号70として受信機アンテナ12によって受信される第2の
電磁信号60の振幅の変調を引き起こす。この振幅は磁気変調フィールドHmo によって変調される。
【0019】 次に、本発明による検出方法を図2と図3とを参照しながら説明する。本発明
による方法は、導電体内で高周波数電気信号に対して生じる、そのものとしては
公知である表皮厚さ現象(skin−depth phenomenon)の新
規性のある使用に基づいている。表皮厚さは、高い周波数では電流の伝導が導体
の外側層すなわち表皮層内だけにおいて生じるという事実に関する一般的な名称
である。侵入厚さは、信号周波数と導体の電気抵抗および透磁率とに関係してい
る。
【0020】 図1に示されているセンサ30の部材31〜3n(図4)の中の任意の1つの
部材のような導電部材1を、図2に断面の形で示してある。導電部材1は半径R
と表皮厚さdとを有し、表皮厚さdは上述のように信号周波数に応じて変化する
。したがって、導電部材1の実効インピーダンスReff(図3)は、表皮層の
断面積S、すなわち、当該の信号周波数で電流が伝導される面積に関係している
。さらに明確に述べると、実効導体インピーダンスReff=S・ρcondu ctor であり、ここでρconductorは部材1の電気抵抗である。表皮
層の断面積Sが表皮厚さdに依存し、一方、表皮厚さdが信号周波数に依存する
ので、表皮厚さdが導電部材1の半径Rに達して等しくなるまでは信号周波数を
低下しないという条件において、実効導体インピーダンスReffは信号周波数
に応じて変化する。
【0021】 図3が、図1の送信機11によって送られる励磁信号50のような電磁高周波
数(HF)信号に対して露出される時の導電部材1の実効インピーダンスRef を示す。このHF周波数が十分に高い限りは(周波数f)、導電部材1の実
効インピーダンスReffは、図3に示すグラフの左端部分に示してある通りに
、連続した波形を有する。一方、表皮厚さdが導電部材1の半径Rに達して等し
くなる周波数fにHF周波数が低下させられる時には、部材1の実効インピー
ダンスReffは、HF周波数がさらに低下させられた場合でも、低下すること
を止める。したがって、図3に示されるように、d=Rである場合に、実効導体
インピーダンスとHF周波数との間の関係に不連続点が生じる。本発明によって
、この不連続点が、物品識別タグ30の検出および/またはこのタグの識別情報
の発見のために使用される。
【0022】 したがって、少なくとも1つの導電部材1を有する物品識別タグ30を検出す
る方法にしたがって、次の各ステップを行う。例えば、図1に示すシステムの励
磁信号50のような高周波数電磁界によって部材1を励磁することによって、交
流電流を部材1を通って流す。この交流電流の周波数は変化し、これに対応した
インピーダンスの変化を部材1に関して監視する。この対応して変化するインピ
ーダンスを、例えば、図1の受信機アンテナ12によって受信される応答信号6
0を介して監視することができる。その次に、変化するインピーダンスにおける
不連続点を検出し、この不連続点が現れる周波数を検出する。予め決められた直
径、予め決められた電気抵抗、または、予め決められた透磁率を有する導電部材
1を選択することによって、部材1の表皮厚さがこれらのパラメータ全てに依存
するので、(不連続点が現れる)この周波数を予め決定してもよく、識別情報を
部材1に与えるために使用してもよい。
【0023】 図4は、本発明によるタグ30の第1の実施形態を示す。タグ30は、それぞ
れの予め決められた直径φ〜φ、それぞれの予め決められた電気抵抗ρ
ρ、または、それぞれの予め決められた透磁率μr1〜μrnを有するn個の
導電部材31、32、・・・、3nを含む。これらのパラメータの組み合わせも
可能である。したがって、タグ30の導電部材31〜3nの各々は上述の予め決
められた特性の1つを有し、したがって、タグ30からの応答信号に不連続点が
現れる周波数も適切に定義される。図4のタグ30は、図1に示す電磁気物品監
視システムのような電磁気物品監視システムでの使用に特に適している。
【0024】 図5は、異なったそれぞれの直径φ、φ、φ、φを有する複数の相互
接続された部分を有するタグ34の第2の実施形態を示す。
【0025】 図6と図7は、本発明によるさらに別のタグ35、36をそれぞれに示す。図
6では、タグ35は、互いに異なったそれぞれの予め決められた直径、電気抵抗
および/または透磁率を有する5つの相互接続された部材を含む。図6では、タ
グ36が9つの互いに異なった相互接続された導電部材を含む。
【0026】 1つの導電部材だけしか含まないより単純なタグも、本発明によって使用でき
る。例えば、多くの店舗で使用される標準的な盗難防止用の誘導結合台座システ
ムの場合には、例えば一巻きのループの形に巻かれた銅ワイヤから成るタグが使
用されてもよい。タグの不連続点の周波数を通過する周波数偏移を有するFM変
調誘導励磁信号を印加することによって、AM変調されたタグ信号が台座のピッ
クアップコイルに受信される。銅ワイヤループの表皮厚さが励磁周波数に応じて
変化するので、このAM変調は、この銅ワイヤループのインピーダンスの変化の
結果として生じる。最大周波数から開始して、周波数が低下し表皮厚さが増大す
るにつれて、AM信号の振幅が増大する。しかし、表皮厚さが銅ワイヤの半径に
達する周波数では、ループのインピーダンスの低下が急に止まり、受信されるA
M信号にプラトー(すなわち、平坦領域)が現れる。こうした信号クリッピング
は、タグが盗難防止用の検出ゾーン内に存在することを表し、警報の起動のため
の判定基準となる。言い換えると、このクリッピング領域は、表皮厚さが導体の
半径を超える周波数区間を表す。
【0027】 様々な電子またはディジタル信号処理技術を、印加される交流信号の周波数変
調に関連した振幅変調(電圧降下)不連続点の周波数を正確に求めるために使用
してもよい。こうした技術の1つは、交流電圧降下の振幅復調と、それに続く不
連続点を検出するためのFM基準信号の減算とを伴う。
【0028】 本発明の利点の1つは、導体半径の検出基準が測定信号における不連続点を表
し、この不連続点は、例えばインダクタンスと反射と容量結合等における周波数
に関係した変化の結果として生じる測定信号の連続変化の特徴から容易に判別で
きる。
【0029】 中実の導電部材に代わる選択肢として、管状の導体を物品識別タグのために使
用してもよい。この場合には、管壁の厚さが不連続点を定義するだろう。例えば
ファッション産業に特に適している、こうした実施形態の1つが、金属被覆され
た合成繊維である。中実の導体よりも優れている管状導体の利点の1つは、表皮
厚さの飽和点が同じである場合に導体の全体積がより大きく、したがってより高
いタグ信号レベルを生じさせるということである。
【0030】 図4〜7に示す多部材タグの実施形態は、予め決められたそれぞれの直径、抵
抗および/または透磁率によって多部材タグに識別情報が与えられるので、間違
った警報が生じる可能性を低下させる一助となるだろう。
【0031】 さらに、非円形の横断面(例えば、長方形の横断面)を使用することによって
、間違った警報が生じる可能性を低下させることと、さらに別の情報コード化パ
ラメータを付加することとが可能である。この場合には、最小の寸法を不連続点
によって測定することができる。例えば長方形の横断面の場合には、厚さが不連
続点によって測定されるだろう。その次に、幅が、表皮厚さの二次的効果を使用
して、すなわち、(周波数の特定の変化に関係した)表皮厚さの特定の変化の場
合に、これに対応する実効インピーダンスの変化がこの幅に依存するということ
を使用して測定することができる。
【0032】 上述の個々の実施形態に関して説明した導電部材は様々な形状であってよく、
すなわち、例えばワイヤ、ストリップまたはリボンの形状であってよく、非磁性
金属(例えば、銅またはアルミニウム)、磁性金属(例えば、鉄)、金属合金(
例えば、鋼)、または、非晶質の金属合金のような様々の材料を含んでよい。
【0033】 上記では幾つかの実施形態を参照して本発明を説明してきた。しかし、当業者
には容易に理解されるように、上述の実施形態以外の他の実施形態も本発明の範
囲内で実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による方法とタグが適用できる物品識別システムを示す図である。
【図2】 本発明による方法の背景にある物理的基礎を示す説明図である。
【図3】 周波数による導電部材の実効導体インピーダンスの変化を示す図である。
【図4】 本発明によるタグを例示する第1の具体例の概略図である。
【図5】 異なった直径を有する導電タグの実施例を示す図である。
【図6】 異なった直径、電気抵抗、透磁率を有する5つの導電部材を相互接続した図で
ある。
【図7】 異なった特性を有する9つの導電部材を相互接続した図である。
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成12年2月13日(2000.2.13)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0009】 米国特許US‐A−4 350883は複数の金属線を有する物品識別タグの 検出方法を開示している。各金属線は異なった電気伝導率又は、ことによると異 なった磁気透磁率の一連の見本から選択される。該金属線はタグのコード又は識 別を行うマーキング素子又はコード素子として使われる。米国特許US‐A−4 350883ではタグを検出する時、金属線は高周波電磁波域に曝され、該周 波数は2つの異なる周波数間又は連続的に変化される。これに対応する応答信号 の変化が検出される。 [発明の概要] したがって、本発明の目的は、従来の公知のタグよりも著しく低いコストで物
品識別タグを提供することである。さらに明確に述べると、本発明は、光学バー
コードタグの優れた特徴(大きなコードスパン)と非光学的な多要素タグの優れ
た特徴(大きい動作距離)とを兼ね備えるタグを、非常に安いタグ単価で提供す
ることを目的とする。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2C005 MA18 MB01 MB10 NA09 5C084 AA09 BB21 CC35 DD08 EE01 EE07 FF10 GG07 GG71 GG74 HH03 5K012 AB03 AC06 AC08 AC10 BA02

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも1つの導電部材(31〜3n)を有する物品識別
    タグ(30)を検出する方法において、前記少なくとも1つの部材(31〜3n
    )の各々に対して、 交流電流を前記部材を通して流す段階と、 前記交流電流の周波数を変化させる段階と、 前記部材のインピーダンス(Reff)における対応する変化を監視する段階
    と、 前記インピーダンスの変化における不連続点を検出する段階と、 前記不連続点が現れる前記交流電流の周波数を検出する段階とを特徴とする方
    法。
  2. 【請求項2】 前記少なくとも1つの導電部材(31〜3n)の各々は、予
    め決められた直径(φ〜φ)、予め決められた電気抵抗(ρ〜ρ)、ま
    たは、予め決められた透磁率(μr1〜μrn)の1つを有し、前記予め決めら
    れた直径、抵抗または透磁率を、前記タグ(30)の識別に関する情報に対して
    マッピングする請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 交流電磁界に対して前記タグ(30)を露出することによっ
    て、前記交流電流を前記少なくとも1つの導電部材(31〜3n)内において誘
    導する請求項1または2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 磁界に対して前記タグ(30)を露出することによって、前
    記交流電流を前記少なくとも1つの導電部材(31〜3n)内において誘導する
    請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記少なくとも1つの導電部材(31〜3n)は、ワイヤ、
    ストリップまたはリボンの形状を有する細長い金属部材である請求項1から4の
    いずれか1項に記載の方法。
  6. 【請求項6】 前記細長い磁性部材(31〜3n)は、非磁性金属、好まし
    くは銅またはアルミニウムを含む請求項5に記載の方法。
  7. 【請求項7】 前記細長い金属部材は、磁性材料、好ましくは鉄、鋼または
    非晶質金属合金を含む請求項5に記載の方法。
  8. 【請求項8】 複数の導電部材(31〜3n)を含む物品識別タグ(30)
    において、前記導電部材(31〜3n)の各々は、固有の予め決められた直径(
    φ〜φ)、固有の予め決められた電気抵抗(ρ〜ρ)、または、固有の
    予め決められた透磁率(μr1〜μrn)の1つを有することを特徴とするタグ
  9. 【請求項9】 前記導電部材(31〜3n)は金属のワイヤ、ストリップま
    たはリボンで形成されている請求項8に記載のタグ。
  10. 【請求項10】 前記金属のワイヤ、ストリップまたはリボン(31〜3n
    )は、非磁性金属、好ましくは銅またはアルミニウムを含む請求項9に記載のタ
    グ。
  11. 【請求項11】 前記金属のワイヤ、ストリップまたはリボンは、磁性材料
    、好ましくは鉄、鋼または非晶質金属合金を含む請求項9に記載のタグ。
  12. 【請求項12】 前記導電部材(35、36)の少なくとも幾つかが互いに
    ガルバーニ接触を有する請求項8から11のいずれか1項に記載のタグ。
  13. 【請求項13】 前記導電部材(34)は、互いに異なった直径(φ〜φ )の部分を有する細長い要素によって形成されている請求項8から12のいず
    れか1項に記載のタグ。
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