JP3776118B2 - 検出システムのためのトランスポンダ - Google Patents

Description

本発明は、所定の周波数を有する交流磁界を発生するための送信機と、受信機とを備え、トランスポンダが軟磁性材料から成る信号素子を備え、受信機には交流磁界の周波数のより高い高調波を検出する検出器が設けられており、交流磁界内にトランスポンダを入れることにより高調波を発生するようになっている検出システムのためのトランスポンダであって、信号素子が閉じた湾曲した形状となっているトランスポンダに関する。かかるタイプのトランスポンダは米国特許第4,074,249号に開示されている。
公知の検出システムは、交流電圧発生器と所定の周波数を発生するようにこの電圧発生器に接続されたコイルユニットとから成る送信機を備える。さらにこの検出、システムは受信機を備え、この受信機の受信コイルユニットは、送信機の送信コイルユニットに対抗して設置されている。受信コイルユニットは受信機の検出器に接続され、検出器は交流磁界の周波数のより高い高調波を検出するようにセットされている。公知のシステムで使用するための公知のトランスポンダは絶縁プラスチック材料の支持体を備え、この支持体に軟磁性材料の湾曲した信号素子またはストリップが固定されている。
トランスポンダを交流磁界内に入れると、トランスポンダは交流磁界の周波数の高調波を発生するよう磁界によって影響される。この高調波は、交流磁界内に、トランスポンダが存在することを表示する信号として、検出器によって検出される。
上記の公知のシステムで使用される信号素子は直線状の素子と比較して信号素子の平面（支持体）にて広範なレンジの配置で比較的良好な信号応答をするが、上記平面に垂直な方向にて方向の影響を受け易いという欠点を有する。
信号ワイヤの長手方向が交流磁界の磁力線に垂直となるよう信号ワイヤが位置していると、交流磁界の周波数のより高い高調波は全く発生しないか、より高い高調波の振幅は検出できないほど小さくなる。したがって、この検出システムは信号支持体が交流磁界に対して特定の配置となっている場合にかぎり、確実に作動する。
本発明の目的は充分大きい信号を発生しながら上記欠点を解消し、寸法をできるだけ最小とした、上記導入部に記載のタイプのトランスポンダを提供することにある。
この目的は、信号素子を閉じた、または開いた円形状とする本発明により達成される。
当業者であれば、信号素子を閉じたループとすることにより、信号素子の平面における若干方向に影響されなくなるという結果を解消できるということを予測できよう。
しかしながら、本発明の信号素子を円形とした結果、驚くことに信号の検出は発生した磁界に対するどんな方向にも方向の影響を受けなくなることが判った。
直線状または若干湾曲したストリップ状の公知の細長い信号素子は確実な検出を可能にするのに最小長さを有していなければならない。本発明は、予期しないある種の共振効果により、トランスポンダの最大長さを短くできるという利点を有する。
更に、本発明は、受信機によって受信された信号の周波数スペクトルがアンテナから離間して距離に応じて一定となるという利点を有する。距離が増すにつれて高調波の振幅しか比例的に小さくならない。
本発明を利用することにより、広いポート幅も使用できる。すなわち、許容できなくなる程度に検出の信頼性を損なうことなく、送信コイルユニットと受信コイルユニットとを広い離間距離に設置することができる。
本発明は更に、周波数選択的な測定が実施できるよう、多数の高調波が他の高調波よりも強力となり、この結果、ノイズに影響されにくい検出システムが得られるという別の利点も有する。
欧州特許出願第0260831号および米国特許第4,025,197号および同第4,075,618号では、いわゆる磁束コレクタを使用した信号素子、すなわちマーカーが開示されている。信号素子とは軟磁性材料の表面であり、これら表面の間に中間ストリップ材料が設けられている。磁束コレクタの機能は磁力線を収集し、かつその磁力線を中間ストリップ材料に等化させ、そのストリップ材料を飽和状態にすることである。従って、直線上のストリップと比較して信号の発生が増す。この原理の欠点は方向に影響されやすいことである。上記特許刊行物によれば、各々２つの磁束コレクタおよび中間ストリップ材料から成る多数の素子が六角形に配置されており、この形状により１つの平面でしか、方向による影響を若干制限できない。この原理の別の欠点は、磁束コレクタの面積が減少することである。同じ信号を発生するにはマーカーは大きな寸法を有していなければならず、しかしながらこれにより方向による影響を受け易くなる。
これと対照的に、本発明の円形の信号素子は信号発生を同一に保ちながら寸法をより小さくでき、一方、マーカーの製造の際に形状が簡単であるという利点がある。
従属請求項に本発明にかかわる信号素子の種々の実施例が記載されている。
図面を参照して、以下、本発明について説明する。図中、
第１図は、本発明に係わるトランスポンダを有する検出システムの略図を示し、
第２、３および４図は、本発明に係わるトランスポンダの信号素子の実施例を示し、
第５図は、直列に結合された第４図の多数の信号素子を示し、
第６図は、並列に結合された本発明に係わる２つの信号素子を示し、
第７図は、第４図の除勢可能な信号素子を示し、
第８図は、ＥＭおよびＲＦ検出に適当な本発明に係わるトランスポンダの一実施例を示す。
第１図は、公知の検出システムを略図で示す。この検出システムは、交流磁界を発生するための送信機と、交流磁界のひずみを受信するための受信機とを備える。基本的には、送信機は略図で表示された接続部３を有する送信コイルユニット１と交流電圧発生器５とから成る。前記交流電圧発生器５はオプションとしての増幅器を使用して送信コイル素子１の接続部３に接続される。空間９内において、例えば３００Ｈｚ以上の周波数の交流磁界が電磁手段により送信機から発生される。
この検出システムは受信機も備え、この受信機は基本的には接続部４を有する受信コイルユニット２と検出器６とから成る。受信コイルユニット２の接続部４に接続された検出器６は交流磁界の周波数の１つ以上の所定の高調波を検出するようにセットされている。
互いに対抗するように配置された送信コイルユニット１および受信コイルユニット２は、特定のポート距離を有するポートを空間９内に構成している。当然ながら送信コイルユニットと同じ平面に、例えば送信コイルユニット内、またはそのまわりに受信コイルユニットを設けることも可能である。
この検出システムでは、絶縁プラスチック材料から成る支持体、すなわち基板７から成る本発明にかかわるトランスポンダが使用される。基板７上には湾曲した形状の細長い信号素子８が固定されている。この信号素子は軟磁性材料から成るストリップまたはワイヤから構成できる。この材料はアモルファスが好ましいが、結晶質材料でもよい。
このトランスポンダを第１図に示されるようにポート内、すなわち２つのコイルユニット１と２との間に挿入すると、交流磁界の周波数よりも高い高調波が発生されるように交流磁界は信号要素によって影響を受ける。この高調波は受信コイルユニット２を介し検出器６によって検出される。
このタイプの検出システムは、万引きに対抗するため、例えば店の出口で使用される。しかしながら本発明にかかわるトランスポンダは交流磁界を発生し、信号素子によって生じる磁界のひずみを検出する他のタイプの検出システムでも同様に使用できる。
直線状または湾曲した信号ワイヤまたはストリップを有する公知のトランスポンダと対照的に、円形の信号要素を有するトランスポンダの配置は重要でないことが判った。トランスポンダを第１図に示す平面で９０度回転した場合でも、またトランスポンダの平面を９０度だけ回転しても、本発明に係わるトランスポンダを検出できる。従って、トランスポンダを検出できないような配置にすることは不可能である。
公知の直線状の信号素子の場合、信頼性の高い検出を可能とするには、所定の最低の長さが必要であることが判っている。しかしながら、本発明に係わるトランスポンダの場合、この最低長さは公知のトランスポンダの最低長さよりも短く、このことはトランスポンダを使用しなければならない小さい商品を検出しなければならない時に特に重要である。
本発明の前記利点は、特に第２〜５図に示される実施例で得られる。
第２図は基板７上に設けられた円形の信号要素を示す。この場合、円は閉じている。しかしながらこの円は１つ以上の位置で切断してもよく、切断点ごとに、ある距離離間した２つの自由端が得られる。
第４図に示された信号要素の実施例は円形部品１２とこの部品に接触する直線状のサブ素子１３とから成る。この直線状サブ素子１３は円１２に対して接線方向に延びる。円１２の同一点または異なる点から延びる２つ以上のサブ素子を使用することもできる。驚くことに、このような素子を使用することにより、信号の発生が改善されることが判った。
第４図は使用することが好ましい本発明に係わる信号素子の一実施例を示す。この信号素子は、円形のサブ素子１２と２つの直線状のサブ素子１３および１４から成る。前記サブ素子１３および１４は円１２に対して接線方向に延びるが、これらサブ素子を若干異なる配置にすることも可能である。
第２、３および４図においてラインとして示されている信号素子は、例えば蒸着により基板７上に設けられた軟磁性材料のストリップ状バンドから構成できる。
しかしながら、第２、３および４図に示された信号素子は、軟磁性ワイヤから最も簡単に製造できる。この軟磁性ワイヤは図示する形状に湾曲し、例えば接着または他の可能な方法により基板に固定し、所望する場合は絶縁保護層で被覆する。この湾曲されたワイヤは交点で接触させたり絶縁することが可能である。
更に、円形のサブ素子１２に３つ以上の直線状サブ素子１３および／または１４を設けることを考えつくことができる。
下記の表Ａは所定の送信周波数における前記素子の種々の位置における第４図の信号素子の種々の寸法に対する測定された高調波信号を示す。寸法の欄に記載の最初の数字は直径であり、２番目の数字は直線状サブ素子１３、１４の全長である。Ｐｏｓ１とは、信号素子の平面が交流磁界の磁力線に平行となり、一方、直線状サブ素子１３、１４の長手方向の前記磁力線を平行にするような交流磁界における位置を信号素子がとることを意味している。Ｐｏｓ２とは、信号素子の平面が磁力線に平行となるが、直線状サブ素子１３、１４の長手方向が前記磁力線に垂直となることを意味している。更に、Ｐｏｓ３とは、信号素子の表面が磁力線に垂直であることを意味している。
測定距離を２５ｃｍにして測定を実行した。
表には公知の直線状信号素子、すなわちエセルテ メト（Esselte Meto）３２およびチェックポイント２７も含まれる。
本発明に係わる信号素子は公知の直線状素子よりも方向の影響が少ないことが表から明らかに理解できる。
更に、１８×１８ｍｍの信号素子は所定の送信周波数で信号対寸法比が最良であることも、表より推定できる。
第５図は、直線状サブ素子１３および１４を介して多数の円形サブ素子１２が直列に結合された実施例を示す。
いわゆる３Ｄ検出が可能となるようにトランスポンダ内に互いに垂直な２つの別個の信号素子を、図示されていない態様に配置することも可能である。
他の高調波と比較して１４次の高調波およびそれに隣接する高調波が生じることも表から理解できる。これは、本発明の信号素子の形状によって生じた驚くべき特別な共振効果から生じた結果のようである。従って、極めて周波数選択的に測定を実行でき、この結果、ノイズに関連する問題はほとんど生じないという利点が得られる。
更に本発明に係わる信号素子は、検出器６と受信コイルユニットから成る受信機によって受信され、検出される信号の周波数スペクトルが送信および／または受信コイルユニットからの距離の関数として一定となるという利点も有する。距離が増すにつれて高調波の振幅だけが比例的に小さくなる。
公知の直線状信号素子を用いた場合よりも送信コイルユニットと受信コイルユニットとの間の、より広いポート幅を使用できることも判った。
第２〜５図は、１つの円形部品または２つの円形部品から成る信号素子を示す。３つ以上の円形サブ素子を有する信号素子も本発明の範囲内にある。このタイプの実施例は、第６図に例示されている。この場合、信号素子は円形サブ素子１２による直線状サブ素子１３、１４の他に円形サブ素子１６も備える。このような構造は、第４図に示された２つの信号素子のいわゆる並列結合と見なすことができる。本発明の別の可能な実施例として、径がより小さく、サブ素子１２内に設けられた補助的円形サブ素子１７がある。このような可能な実施例はそれ自体で使用が可能である。第６図は補助的円形サブ素子１６、１７および１８から成る２つの構造のいわゆる並列結合を示す。当然ながらこのような別の補助的手段および構造も、本発明の範囲内に入る。
第７図は信号素子を作動できないように（無効に）できる本発明に係わる信号素子の部の実施例を示す。この目的のために、軟磁性材料から成る多数のアイランド１５が信号素子１２、１３および１４に沿って配置され、これら素子から絶縁されている。これらアイランドを磁界によって磁化すると、信号素子１４は無効状態となり、よって検出できない。製造上の理由から、基板７上にランダムにアイランドを分散することも有利であり、当然ながらこのような無効化方法は本発明に係わる信号素子のどの実施例にも適用できる。
上記構造を利用することにより、識別技術を実現するために所定の高調波信号を発生することが可能である。
第８図は、以下、ＥＭ検出およびＲＦ検出とそれぞれ称す電磁波検出および高周波検出の双方に適当なトランスポンダを示す。
電気的に絶縁性の材料から成る基板７の一方の側に、円形のサブ素子１２と直線状のサブ素子１３および１４から成るＥＭ検出のための信号素子が配置されている。ＲＦ検出のため、反対側に導電性材料から成る表面１９が貼付されており、貫通接点２１により基板を通してサブ素子１２の表面２０に接続されている。信号素子１２、１３および１４は一方のコンデンサ表面としてのサブ素子１３および１４と、他方のコンデンサ表面としての表面１９から成るコンデンサに直列に接続された自己インダクタンスを有する。従って、この自己インダクタンスおよびコンデンサはＲＦ検出のための共振回路を形成する。
これまで説明した上記トランスポンダにより、使用するシステムから独立したユニバーサルトランスポンダが得られる。当然ながらこのタイプのトランスポンダでは本発明に係わる広範な構造の信号素子が可能である。

Claims (1)

1. 検出システムのためのトランスポンダであって、前記システムは、所定の周波数を有する交流磁界を発生する送信機および受信機を含み、トランスポンダは、軟磁性材料からなる信号素子を含み、受信機は、交流磁界の周波数の高調波を検出する検出器が設けられ、高調波は、交流磁界内にトランスポンダを入れることにより発生し、信号素子は、閉じた円形状を有し、少なくとも１つの直線状サブ素子は、軟磁性材料からなり円形状の１点から延びる一端および信号素子に接続された一端に対向し信号素子に電気的に接続されていない自由端を有する前記トランスポンダ。

Images