JP4275063B2 - 同一性を識別する安全ラベルを有する対象物 - Google Patents

Description

本発明は、特にＣＤやＤＶＤなどの光データ担体である安全性を高めるべきおよび／または同一性を識別すべき対象物に取り付けるための、安全性を高めるおよび／または同一性を識別するラベルに関する。更に、本発明はそのようなラベルの作製と利用、およびそのようなラベルを付けた光データ担体に関する。

無線周波数技術は、同一性の識別または盗難防止のためにその利用が広がっている。盗難防止の分野では、簡単で特に低価格で製作できるラベルが使用されることが多い。
これ等のラベルには、安全にすべき商店の出口部分に、それに応じて固有周波数に同調させてある送信電磁場の中に進入した時、吸収作用が生じる一つの共振発振回路がある。
この吸収作用は記録され、例えば警報を発するために使用される。同一性を識別する分野では、例えばいわゆる無線周波数の同一性識別（ＲＦＩＤ）法が適当なラベル（いわゆるＲＦＩＤタグ）を付けた対象物の同一性を識別するためや、アクセス管理のために利用されている。
この場合ラベルは、簡単な一つの共振発振回路だけでなく、むしろ、例えば対象物に固有な吸収特性を設定できるように、一つの共振発振回路が対応するチップに結合されている。このように、ラベルを備えた対象物が送信電磁場内に進入したことを判別できるだけでなく、特有の情報をラベルから直接読み取ることもできる。この情報は、例えば送信電磁場内にある特有の吸収作用から検出できる。

その場合、放射される送信出力がラベルを作動させるのに使用される、つまりラベルに固有なエネルギー源がない、いわゆる受動ラベルの間を区別している。いわゆる、能動ラベルには、一つの固有なエネルギー源、大抵はラベルを作動させる一つの電池がある。これらの受動ラベルは、本出願に関連して特に興味深い。なぜなら、これ等の受動ラベルは非常に低コストで作製できるからである。受動的なＲＦＩＤラベルも、例えばその中にあるチップが個々にプログラム作成可能であり個別化できる。この意味で、例えばＥＥＰＲＯＭ−ＲＦＩＤのＥＥＰＲＯＭが電気的に消去可能でプログラム可能な読み出し専用メモリに適している。

このような無線周波数法で問題となるのは、良好に、つまり、広範囲にそしてできる限り選択的に認識する共振発振回路が高い品質（Ｑ値）をもっているという事実である。その場合、送信電磁場内でのラベルの吸収作用は、送信電磁場内の擾乱やその中にある対象物による不均一性などの外的作用やラベルの吸収特性の乱れによる影響をなるべく少なくすることが望ましい。

それ故、本発明の課題は、識別用ラベルを備えた対象物を無線方式で電磁波放射によって識別するための、当該対象物との相互作用による妨害をできるだけ受けないようなラベルを提供することである。その点で本発明は照射される電磁波信号を受信するために一つ以上のアンテナを備えたラベルに関する。

本発明はこの課題を、前記ラベルが該ラベルの共振特性に当該対象物によって引き起こされる漂遊容量の影響を防止する手段を備えるという形で解決する。
即ち、驚くべきことに、識別されるべき対象物によって引き起こされる妨害は、多くの場合、該ラベルの振動回路と対象物の間にいわゆる容量結合が発生することに起因することが明らかになっている。当該対象物が金属製の構成要素を持っている場合、これは特に生じやすい。この容量結合が発生すると、その結果、振動回路の固有周波数、ないしはラベルの全吸収挙動が狂わされる、すなわち、いわゆる「離調」が起こることになる。さて、この有害な吸収挙動の狂いを、驚くほど簡単な、しかも効率の良い方法で、対象物におけるこの漂遊容量をラベルから遮蔽するか、あるいはその影響を最小化する形で減少せしめること、あるいは除去することさえできるのである。

前記漂遊容量の種類、強度及び特性は、当然、使用される周波数によって決まる。周波数が高くなるほど、漂遊容量の影響は劇的になる。それに相応して、本発明の第１の実施形態により、無線周波数領域、中でも１０-２０ＭHz領域の電磁信号（rｆ信号）の場合には、漂遊容量の遮蔽を特に有効に使用できることが明らかになる。特に受動ラベルの場合にこれが当てはまる。

本発明の第２の実施形態では、対象物は光データ媒体、特にコンパクトディスク(ＣＤ)あるいはダブル多目的ディスク(ＤＶＤ)、あるいは例えばミニディスクのような磁気光学的データ媒体(ＭＯ)に関わるものである。
光データ媒体の場合、漂遊容量は特にデータ媒体の金属製反射層に起因する。すなわち、在来技術のラベルがその種のデータ媒体に添付されるならば、離調のずれが特に強まり、修正不可能になると予想し得るであろう。しかし驚くべきことに、そのような対象物の場合にも、容量結合の遮蔽、もしくはその影響の最小化が可能であることが明らかになっている。

前記ラベルは特に、ラベルを持つデータ媒体が、該データ媒体の読み取りの際に妨害となるようなアンバランス状態を示さないような態様で添付される。
本発明の別の好ましい一実施形態では、容量結合を阻止する（または少なくとも低下させる）ための手段は、ラベルの当該対象物に向いた側に配置された、誘電作用を持つ追加の層として形成されている。特に（好ましい形態がそうであるように）、この層がきわめて小さな誘電率ε_r、例えばε_r が２．５未満の領域内、特に好ましくはε_r が２未満の領域内である場合には、所望の効果が非常に簡単に、かつ低コストで得られる。その場合、前記誘電性層は、思いがけないことに、できるだけ低い誘電率を持つ簡単な紙の層であっても良い。層の厚さは好ましくは５０-１５０μm 、特に好ましくは１００μm前後の範囲である。

本発明の別の好ましい一実施形態のように、容量結合を低下させるための手段は、ラベルの共振発振回路のキャパシタンスを高めることであっても良い。その場合、コイルのインダクタンスを調整することにより、ラベルの共振周波数は実質的に一定に保たれる。共振周波数を一定に保ちつつインダクタンスを低下せしめてキャパシタンスを高めることにより、漂遊容量が振動回路の共振挙動におよぼす見かけの影響が比較的小さくなるという結果がもたらされる。特に既存技術によるＲＦＩＤラベルの場合における通例のように、共振発振回路のキャパシタンスがチップ内に一体化されていて、それより大きくできない場合には、チップの外側に追加の外部キャパシタンスを並列に装着することによってキャパシタンスを増大させることができる。その場合、増大によって得られる合計キャパシタンスは、好ましくは８０-１５０pＦ、特に好ましくは１００pＦ前後の範囲である。
それに対して、チップ内に一体化されているキャパシタンスが５０pＦを超える値に達することは稀であり、その場合、５０pＦの場合でさえ、チップ面積のほぼ半分を必要とする。

所望のキャパシタンス増大値は、それによって生じる電波インピーダンスもしくはインピーダンスレベル（共振発振回路のキャパシタンスに対するインダクタンスの比の平方根から計算される）を介して間接的に表現することもでき、その値は200Ω未満、特に100Ω未満でなければならない。

以上、対象物に起因する漂遊容量の影響を少なくするための手段（複数）について解説したが、これらの手段を互に組み合わせて有利に使用することもできる。

この他に、本発明は上述の誘電層付きラベルにおいて、現存するラベルの当該対象物に向いた側に一つの追加の誘電層が貼り付けられることを特徴とする誘電層付きラベルの製造方法にも関する。

更に本発明は、上述のラベルを光データ媒体（特にＣＤ又はＤＶＤ）、あるいはＭＯのような磁気光学的データ媒体に、盗難防止及び／又は識別のために使用することにも関する。

同様に、上述のラベルを備えた光データ媒体（特にＣＤ又はＤＶＤ）あるいはＭＯのような磁気光学的データ媒体、更には上述のラベルを光データ媒体に添付する方法も、本発明に属する。

ラベルのその他の実施形態、ラベルの製作方法、ラベルの応用、ラベル付きのデータ媒体、及びラベル付きデータ媒体の製作方法は、従属請求項中に見られる。

以下、図面に関連して実施例に基づき、本発明をより詳しく説明する。その場合、これ等の例では一つのＣＤしか装着していない。

ＦＲＩＤラベルを備えたＣＤおよびＤＶＤからなる図書収集部を装備することに関して、例示的に本発明を説明する。

図書館の自動的な貸出システムには、来館者が自動的な記載場所で品物を処理できるように、どの物品にもＲＦＩＤラベルを一つ付ける必要がある。規則通りに記帳された品物は貸出区域から持ち出すことが許される。未削除の物品がなくなることを防止するため、出口付近にゲートシステムが装備されている。このゲートシステムはＲＦＩＤラベルの中の情報を読み取り、未削除の状態では警報を作動させる。

ＣＤもしくはＤＶＤでは、ＣＤ上の反射膜が金属を含んでおり、ＲＦＩＤラベルの機能に悪影響を及ぼすという問題が生じる。更に、このラベルは出口で確実に読み取ることができるはずである。つまり、送信器は、利用者を通過させることのできるゲートで、対象物の同一性を識別できる状態にもなっている必要がある。即ち、再生装置中のデータ担体利用にラベルが影響を与えないことになる。

研究では、ＣＤの光反射膜の導電度が意外にも十分低いため、この領域に機能性がある柔軟なＦＲＩＤラベルを適当に合わせて貼り付けできることが示されている。即ち、使用するちょうど１３．５６ＭHzの高周波領域では、電磁遮蔽が不可能となる程度にＣＤの金属膜によるシールドが強力になることが実際に予測されている。ＣＤまたはＤＶＤの製造プロセスで既にＲＦＩＤを、例えば金属膜のない領域のＣＤの中心穴の周りに導入するか、あるいはＲＦＩＤを付けるため、後で余白部分を開けるか、あるいは後でフライス加工する兆しは、今までそうした先入観により存在していたに過ぎない。

図１は、ＲＦＩＤラベル６を表側３に貼り付けたＣＤ１を示す。このラベル６はＣＤの中心穴５を取り囲み、ＣＤの透明な、つまり金属膜のない中央領域４も剥き出しにしている。ＣＤ１上のラベル６の形状と位置は、ＣＤや再生装置内のＣＤの回転に関してアンバランスが生じないようにされている。ここでは、ラベルの形状は特に長方形にされている。それは、ラベルを作製するのに望ましいからである。このラベルの幅は５０ｍｍであり、長さが９６ｍｍである。中心穴は直径が２５ｍｍである。

図２は、図１の断面指示線Ａ−Ａから見たＣＤの垂直中心断面を示す。ここでは、金属膜７が認められるが、この膜は漂遊容量に対する主軸となるように示されている。ラベル６とＣＤ１の間には、ラベルをＣＤから容量的に準絶縁する層１０がある。この層１０は、誘電率ε_ｒが２．５以下、好ましくは実に２以下の材料で作製されている。ポリエチレン、ポリプロピレンとＰＶＣのようなプラスチックおよび単純な紙が考えられる。品質８０ｇ／ｍｍ²の紙が特に適していることが立証されている。その場合、例えばアクリル接着剤など、誘電率が低く、高周波で誘電損失の少ない接着剤を使用して、この層（紙）１０を先ずラベル６に貼り付け、次いで、場合によっては同じ接着剤を使用して、全体をＣＤの上に貼り付ける。この層の厚さは約１００μmの範囲内にあるので、ＣＤの表面上のラベル６の全高さが好ましくは５００μm 以下になる。

漂遊容量の影響をできる限り小さく維持するため、ラベル内の共振発振回路のインピーダンスはできる限り低くすべきである。これに応じて、固定されたチップの容量に対して外部の付加的な容量を並列接続すると有利である。図３は、ここに説明するラベルで、例えば使用されているような共振発振回路を示す。このラベル６には、アルミニウムのパターン導線を裏側（破線で表示されている）と表側（実線で表示され、ハッチングにされている）に有するフォイル１５がある。これ等のパターン導線はコイル１３とコンデンサ１１を有する一つのＬＣ共振発振回路を形成し、このコンデンサは両方の貫通接点１４を経由して表側から裏側に接続されている。パターン導線の中には、特別な情報に関与する一つのチップ１２が組み込まれている。元のラベルのコンデンサには導線１１ａがあるだけで、付加的な導線１１ｂを表側と裏側に付けて、キャパシタンス作用のある新しい領域が生じ、この領域は漂遊容量の影響を低減するために必要な値にキャパシタンスを高めている。その場合、パターン導線はＣＤの外側の縁部のところで１０ｍｍまで近接させないことに注意すべきである。

この種のラベルには、特にＣＤの中心にのみ装着されている小さなコイルと比べて、読取距離がより大きい、つまり送信器とラベルは読取時に互いに更に離れているという利点がある。典型的には、送信器とラベルを付けた対象物の間の距離が少なくとも４０ｃｍになり、送信器が二つである場合、これは出力通路が少なくとも８０ｃｍの広さにできることを意味する。更に、簡単な接着によりラベルを後で取り付けることができ、ＣＤにアンバランスが生じることがなく、フライス加工を必要としない。

ラベルを貼り付けたＣＤの正面図 図１のＡ−Ａ線から見たＣＤの断面図 付加的なコンデンサを有する共振発振回路の模式図

符号の説明

１…光データ担体（ＣＤ）
２…１の外側の縁部
３…光データ担体（ＣＤ）の表側
４…光データ担体の透明な領域
５…光データ担体内の中心穴
６…ラベル
７…ＣＤ上の金属膜
８…光データ担体の下側（光読取側）
９…光データ担体の回転軸
１０…誘電層
１１…コンデンサ
１１ａ…従来のコンデンサ
１１ｂ…付加的なコンデンサ
１２…チップ
１３…コイル導線
１４…貫通接点
１５…フォイル材料

Claims (7)

1. 無線方式で電磁波放射によって識別されるラベルを有する対象物であり、前記ラベルは周波数 10-20 ＭＨｚの領域で入力する電磁波信号の受信アンテナを備えた少なくとも一つの共振回路よりなるものであって、
   前記対象物は、金属製反射層を備えた光学又は電磁光学的データ媒体であり、
   前記ラベルは、読み出しの際の回転に関してアンバランス状態を示さないような態様で前記金属製反射層区域内の前記データ媒体に添付され、
   前記ラベルは、前記データ媒体の前記金属反射層から生じる共振特性上の漂遊容量を減じるために、 2.5 より小さい誘電率ε及び 50-150 μ m の範囲内の厚さを有し、かつ、前記データ媒体側に配置された誘電活性層を有することを特徴とする無線方式で電磁波放射によって識別されるラベルを有する対象物。
2. 前記対象物は、ＣＤ、ＤＶＤ又はＭＯであることを特徴とする請求項 1 記載の対象物。
3. 前記ラベルは、前記ＣＤ、前記ＤＶＤ又は前記ＭＯの中心穴の周りを取り囲んでいることを特徴とする請求項２記載の対象物。
4. 前記誘電活性層は、紙の層である請求項 1 記載の対象物。
5. 前記ラベルは、ＲＦＩＤラベルであって、キャパシタンスが一体化された集積回路よりなり、前記データ媒体の前記金属反射層から生じる共振特性上の漂遊容量を減じるために、前記ＲＦＩＤラベルは前記集積回路の外部にキャパシタンス活性領域を有することを特徴とする請求項 1 記載の対象物。
6. 前記共振回路のインピーダンスは、 200 オームより小さいことを特徴とする請求項１記載の対象物。
7. 前記共振回路の全静電容量は、 80-150 ｐＦの範囲内であることを特徴とする請求項１記載の対象物。

Images