JP5090922B2 - Ｒｆｉｄデバイスからｅａｓの機能を検出するｅａｓ読み取り装置 - Google Patents

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Description

関連出願に対する相互参照
本出願は、米国法35U.S.C.§119 仮出願No.60/629,571(出願日2004年11月18日、タイトル:「統合された13.56MHzのEAS/RFIDデバイス」)に基づき、優先権を主張するものであり、ここで参照することにより全ての内容はここに取込まれるものである。
本発明の技術分野
この発明は、RFIDの指定周波数13.56MHzにおいてEAS/RFIDの両機能を遂行できる能力を有する電子物品監視(EAS)システムと無線識別(RFID)システムとを統合したシステムに係るものである。そして、本発明は、特に、RFIDデバイスのRFID機能を起動させることなく、RFIDの指定周波数13.56MHzにおいてRFIDデバイスからのEAS検出信号を検出することができる能力を持ったデバイスに関係する。
RFID技術の出現により、多くの小売業者はRFIDタグによる商品のタグ化(例えば、アイテム単位、ケース単位、あるいはパレット単位で)を検討している。同時に、電子物品監視(EAS)技術とそのデバイスは万引きを減少させることと、いわゆる「シュリンケージ(万引きなどによって商品が盗まれて、在庫数が減少すること)」に決定的な効果があることが証明されてきている。RFIDデバイスもまた、在庫管理、商品棚管理、無線による即読等のような、EAS技術において知られている機能に加えた更なる利点と能力を備えていると考えられている。しかしながら、これまでにも知られているEASとRFIDのデバイス(あるいはタグ、またはラベル)を統合させたものに関してはいくつかの問題点が存在している。かかる問題点とは、以下のようなものである。
コスト−統合したEAS/RFIDタグまたはラベルは、通常2種類のデバイス、2種類の別の読み取り器、あるいは2種類の不活性化器が必要になるので、小売業者や製造業者にとって一般に高価なものとなる。
サイズ−統合した形態のEAS/RFIDタグまたはラベルは、一般的にはサイズが大きいものとなり、物理的にオーバーラップすることにより性能が低下することになる。
干渉−干渉の問題が生じる。オーバーラップした場合に生じる干渉の問題を低減させるために特別な設計上の配慮をしない場合には、デバイスがオーバーラップすることによりEASとRFIDの両方、あるいはいずれか片方の機能の性能が低下することになる。
コスト、サイズ、およびオーバーラップされることにより生じる性能の低下と干渉の問題については、共有出願であって同時係属している仮出願No.60/628,303(出願日:2004年11月15日、タイトル:「EAS/RFID統合ラベルまたは統合タグ」)においてこのような問題を解決するための取り組みが行われ、解決されている。
そして、この出願の全ての内容は、参照することによりここに取込まれるものである。
以上のような背景にあるとしても、EAS物品検出信号としてRFIDデバイスから発せられる信号を読み取ることができる13.56MHzのEAS読み取り装置に対するニーズは依然として存在している。更に、EAS物品検出信号としてRFIDデバイスから発せられる信号を読み取ることができるEAS読み取り装置を備えた13.56MHzのEASとRFIDの統合した検出システムに対するニーズも依然として存在している。
発明の概要
ここで開示する発明の一つの目的は、RFIDラベルまたはデバイスに結合されたEAS読み取り装置を備えることによってEASの機能を遂行できるようにすることにある。また、回路の共振によってRFIDデバイスが存在することを検出することができるEASとRFIDの統合されたシステムを提供することも、ここで開示する発明の一つの目的である。
ここで開示する発明の別の目的は、従来のEAS読み取り装置とEASラベルを組合せたシステムよりも大きな検出距離や大きな読み取り可能範囲を実現した、RFIDシステムと統合したEAS読み取り装置を提供することである。ここで開示する発明は、システムを非常にシンプルにすることによってサイズを小さくし、コストを下げたラベルを利用できるように設定されたEAS検出システムにも関係するものである。
また、ここで開示する発明は、無線識別(RFID)タグと通信可能なように設定された読み取り装置を備えた、電子物品監視(EAS)システムのための読み取り装置に関するものでもある。この読み取り装置は、あるエネルギ・レベルを持った電磁エネルギのバーストを起こさせるように設定されている。この電磁エネルギのバーストは、読み取り装置の読み取り範囲内に配置されているRFIDタグの運用周波数においておこなわれるものであり、電磁エネルギがバーストするエネルギ・レベルは、電磁エネルギのバーストの発生を中断させた後、RFIDタグからリング・ダウン信号を発生させるのに十分なレベルのものである。そして、読み取り装置はRFIDタグから受信したリング・ダウン信号を検出し、この読み取り装置によってリング・ダウン信号を検出することは、EASの機能として解釈されるようになっている。この読み取り装置は、励振器、第一の信号ゲートを経由して励振器に結合された送信機、送信機に結合された送信機アンテナ、フロント・エンドを備えた受信機アンテナ、および第二の信号ゲートを経由して受信機のフロント・エンドに結合された信号検出器を備えている。そして、この励振器は、電磁エネルギのバーストを起こさせるものである。この励振器は、パルス波形および連続波形を発振する励振器の仲の一つであっても良い。EAS読み取り装置は、基本周波数である13.65MHzにおいて電磁エネルギのバーストを起こさせるものである。この電磁エネルギのバーストは、EAS読み取り装置の読み取り可能範囲内において、RFIDタグからの信号を誘発する。第一の信号ゲートは送信機を停止(オフ状態にすること)し、第二の信号ゲートは受信機がRFIDタグからの信号を受信できるようにするために受信機を有効(オン状態)にする。信号検出器は、RFIDタグからの信号を検出すると、信号検出器に結合された警報装置を作動させる。
この電磁エネルギは、読み取り装置から30m離れた位置において、84dbμV/mの最大フィールド強度を有している。そして、この電磁エネルギは、基本周波数に対して±7KHzの周波数範囲で変動する。あるいは、この電磁エネルギは、読み取り装置から30m離れた位置において、50.5dbμV/mの最大フィールド強度を有している。そして、この電磁エネルギは、基本周波数に対して±150KHzの周波数範囲で変動する。あるいは更に、この電磁エネルギは、読み取り装置から30m離れた位置において、40.5dbμV/mの最大フィールド強度を有している。そして、この電磁エネルギは、基本周波数に対して±450KHzの周波数範囲で変動する。又、更に、この電磁エネルギは、読み取り装置から30m離れた位置において、29.5dbμV/mの最大フィールド強度を有している。そして、この電磁エネルギは、基本周波数に対して±450KHz以上の周波数範囲で変動する。
本発明は、無線識別(RFID)タグから電子物品監視(EAS)の機能を検出する方法にも関係する。この方法には、RFIDタグと通信することができるように設定された読み取り装置を提供するステップが含まれている。そして、この読み取り装置は、ある読み取り範囲を持っている。この方法は、読み取り装置からあるエネルギ・レベルを持った電磁エネルギのバーストを発生させるステップを更に備えている。この電磁エネルギのバーストは、読み取り装置の読み込み可能な範囲内に配置されたRFIDの運用周波数において行なわれるように設定されている。このエネルギ・レベルは、電磁エネルギのバーストの発生を中断させるた後で、RFIDタグからのリング・ダウン信号を発生させるのに十分なレベルのものである。この方法では、少なくとも読み込み可能範囲内の空間領域にバーストを送信し、読み取り装置の読み取り可能領域内において、RFIDタグが存在することを示す、RFIDタグからのリング・ダウン信号が受信されているかどうかを検出するようになっている。読み取り装置によってリング・ダウン信号を検出することは、EASの機能として解釈されている。
少なくとも読み込み可能範囲内の空間領域にバーストを送信するステップには、読み取り装置に結合された送信機を経由し、送信アンテナを介して当該バーストを送信し、読み取り装置の送信機を停止(オフ状態に)するステップを含めるようにしても良い。読み取り装置の読み取り可能範囲内にあるRFIDタグから信号が受信されたかどうかということを検出するステップには、読み取り装置の受信アンテナに結合された受信機を受信可能な状態にするステップを含めるようにしても良い。
読み取り装置の読み取り可能範囲内にあるRFIDから信号を受信した場合、当該方法に、警報を発するステップを含めるようにしておくこともできる。読み取り装置の読み取り可能範囲内にあるRFIDから信号を受信しなかった場合、当該方法には、予め決められた時間間隔だけ待つステップと、読み取り装置からあるエネルギ・レベルの電磁エネルギのバーストを発生させるステップと、を含めるようにしても良い。そして、この電磁エネルギのバーストは、読み取り装置の読み取り可能範囲内に配置されたRFIDタグの運用周波数に合わせた周波数になっているものである。このエネルギ・レベルは、電磁エネルギのバーストの発生を中断させるRFIDタグからのリング・ダウン信号を発生させるのに十分なレベルのものである。もし、読み取り装置の読み取り可能範囲内に配置されたRFIDタグから受信機を経由して信号が受信されると、この方法に、更に、警報を発するステップを含めるようにしても良い。そして、もし、読み取り装置の読み取り可能範囲内に配置されたRFIDタグからの信号が受信されない場合、この方法は、受信機を停止させ、予め決められた時間だけ待ち、読み取り装置から、あるエネルギ・レベルの電磁エネルギのバーストを発生させるステップを繰り返すようにしたステップを含むようになっている。そして、この電磁エネルギのバーストは、読み取り装置の読み取り可能範囲内に配置されたRFIDタグの運用周波数に合わせた周波数になっているものである。このエネルギ・レベルは、電磁エネルギのバーストの発生を中断させた後、RFIタグからのリング・ダウン信号を発生させるのに十分なレベルのものである。
この方法では、約13.56MHzの基本周波数において電磁エネルギのバーストを発生させるようになっている。この方法は、読み取り装置から30m離れた位置において84dbμV/mの最大フィールド強度を有する電磁エネルギによって実行されるようになっている。そして、この電磁エネルギは、基本周波数に対して±7KHzの周波数範囲で変動する。あるいは、この方法は、読み取り装置から30m離れた位置において50.5dbμV/mの最大フィールド強度を有する電磁エネルギによって実行されるようになっている。そして、この電磁エネルギは、基本周波数に対して±150KHzの周波数範囲で変動する。更に、この方法は、読み取り装置から30m離れた位置において40.5dbμV/mの最大フィールド強度を有する電磁エネルギによって実行されるようになっている。そして、この電磁エネルギは、基本周波数に対して±450KHzの周波数範囲で変動する。また、この方法は、読み取り装置から30m離れた位置において29.5dbμV/mの最大フィールド強度を有する電磁エネルギによって実行されるようになっている。そして、この電磁エネルギは、基本周波数に対して±450KHz以上の周波数範囲で変動する。
発明を実施するための好ましい実施の形態
本発明にかかる実施例を十分に理解してもらうために、ここでは、その内容を詳細に説明している。しかしながら、当業者であれば、このような詳細な説明がなくとも本発明にかかる種々の実施例について、現に実行することができるであろう。本発明の種々の形態の実施例が不明瞭になってしまうのを避けるために、他の例、公知の方法、手順、構成要素、および回路についてはここでは詳細に説明していない。ここで開示する特定の構造的な、そして機能的な詳細な説明は、代表的なものであって、本発明の範囲を限定するものではないことを理解いただけるであろう。
ここで開示する発明に関し、明細書中に「一つの実施例」、または「ある実施例」と述べているのは、以下のことを意味するものである。即ち、実施例に関連して記述されている特定の技術的特徴、構造、あるいは特性は、少なくとも一つの実施例に含まれるものである、ということである。明細書中のあちこちに現れる「一つの実施例において」という表現は、すべて特定の実施例に限定したものではないという意味である。
ある実施例においては、派生物と一緒に「結合された」、「接続された」という用語を使って説明している。例えば、二つまたはそれ以上の要素が互いに、直接的に物理的、電気的に接触している状態を示すために、ある実施例では、「接続された」という用語を使用している。別の例として、二つまたはそれ以上の要素が、直接的に物理的、電気的に接触している状態を示すために、ある実施例では、「結合された」という用語を使用している。しかしながら、「結合された」という用語は、二つまたはそれ以上の要素が、互いに直接的に接触しているものではなく、互いに協働したり、または相互作用を及ぼす状態にあることを示すために使用されることもある。実施例としては、ここで説明しているものに限定されるものではない。
ここで開示している事項は、RFIDラベルを用いて、EASの機能を実行するための装置、および方法にかかるものである。このようなアプローチに基づき、二つの機能を達成するために、一つのラベルを使用することにより、コストとサイズの顕著な節約を可能ならしめるものである。RFIDの機能は、例えば、製造工程の管理、商品の輸送、棚卸し、チェック・アウトのための物品の確認、返品等のロジステック活動のために使用される。EASの機能は店舗の出口等における万引き防止のために使用されるものである。
13.56MHzを使用したシステムにおけるRFIDラベルは、共振回路中に電圧を誘起することになる電磁エネルギを捕捉するために、Qファクターが35から65までの値を有するフロント・エンドの共振回路を備えている。RFIDの機能を作動させるために、誘起電圧がRFIDの機能が始動するしきい電圧と等しいか、それを越える誘起電圧が生じるようにするために、最小限のフィールド条件が要求される。ここで開示されるEASシステムは、RFIDラベルの共振回路の共振のみを検出するように設計されている。共振回路の応答が入力磁場に比例するものであり、最小のフィールド条件についての要求がないため、かかるシステムの検出可能距離や読み取り可能領域は大きくすることができる。その結果、同一のRFIDタグがEASおよびRFIDの両方のアプリケーション用としての二つの用途をもったデバイスとして使用することが可能となる。
図について詳細に説明すると、全体を通じ、同じ部品には、同じ引用番号を付してある。図1は13.56MHzを使用した一般的なRFIDデバイスまたはセキュリティ・タグ、あるいはラベル100の外観図を示したものである。セキュリティ・タグ100は典型的には、二つの主要な部分から構成されている。一つは、フレキシブルな基材102の上にマウントされた平坦な誘起エレメントまたはアンテナ104である。フレキシブルな基材102は、プラスチックまたは紙のような材料で作ることができる。RFIDの統合した回路(IC)またはチップ108は、直接的に、あるいはリード・フレーム106を介して平坦な誘起エレメントまたはアンテナ104の上に取り付けられている。セキュリティ・タグ、またはラベル100には、ICまたはチップ108の上にマウントされたカバー材料110が備えられている。
図2に最も良く示されているように、一般のRFIDセキュリティ・システム200には、セキュリティ・タグ100が備えられている。ICまたはチップ108には、平坦な誘起エレメントまたはアンテナ104(L2)と共に、共振回路212を形成するために、回路に組み込まれたキャパシタ204(C2)が備えられている。回路に組み込まれたキャパシタ204(C2)は、共振回路212が適切な周波数を持つように調整するために、共振回路212の中に十分なキャパシタンスが存在しない場合にのみ必要となるものである。したがって、そうでない場合には、キャパシタC2は省略することができる。
RFIDシステム200には、RFID読み取り装置202も含まれている。RFID読み取り装置202には、直列接続されたインダクタL1とキャパシタC1を備えた同調回路208を含まれている。キャパシタC1は、同調回路208のキャパシタンスが十分でない場合にのみ、周波数を調整するために必要になるものである。そして、同調回路208のキャパシタンスが十分な場合には、キャパシタC1は省くことができる。RFID読み取り装置202は、交流電流により、RFIDセキュリティ・タグ100の共振回路アンテナ212に電磁気的に結合した同調回路208を通じて、パルスまたは連続波形(CW)のRFパワーを発生することができるように設定されている。RFIDセキュリティ・タグ100からの相互に連成したCW RF電磁気パワーは磁気フィールド214を介してRFID読み取り装置202に結合するようになっている。
RFIDセキュリティ・タグ100は、連成したCW RF電磁気パワー214を、RFIDデバイス100を運転駆動するために使用される半導体IC108の論理回路で消費される直流信号用の電力として変換するための電力変換回路でもある。同調回路208の共振周波数は13.56MHzになるように設定されており、クオリティ・ファクタQは、RFIDセキュリティ・タグまたはラベル100の構造に依存するものであるが、30から70の範囲になるように設定されている。
RFIDデバイスあるいはセキュリティ・タグ100には、RFID情報を記憶し、問合せ信号210に応答して記録されている情報を通信することができるようにするためにメモリを含めるようになっている。このRFID情報にはRFIDデバイス100で使用されているメモリの中に記憶できるものであればどのようなタイプの情報でも含めることができる。RFID情報の例として、タグのユニークな識別子、システムのユニークな識別子、モニターされる対象物の識別子、等がある。RFID情報のタイプとその量については、ここでは限定されるものではない。
一般的な運用において、RFIDデバイス100の共振回路212がRFID読み取り装置202の同調回路208に近接して置かれた場合、交流(AC)電圧ViがRFIDデバイス100の共振回路212のターミナルT1とT2の間に発生する。共振回路212に生じるこの交流(AC)電圧Viは直流(DC)電圧に整流され、この整流された電圧の大きさがしきい値電圧VTに達するとRFIDデバイス100が起動する。RFIDデバイス100が一旦起動すると、RFIDデバイス100は、応答信号216を形成するためにRFID読み取り装置202の問合せ信号210を変調することによりメモリレジスタ内に記憶していたデータを送る。そのとき、RFIDデバイス100は応答信号216をRFID読み取り装置202へ送信するか、後方散乱させる。RFID読み取り装置202は応答信号216を受信し、その信号をRFIDデバイス100からの情報を表す連続したデータのビットストリームに変換する。
図2に示すRFIDシステム200は、RFID読み取り装置202がRFIDデバイス100に誘導電磁場214によって結合されているため、高周波(HF)のRFIDシステムであると考えられている。
上述したRFIDデバイスまたはセキュリティ・タグ100の共振回路212を流れるフロント・エンド電流は、13.56MHzの搬送周波数を有するものであって、電磁エネルギを捕捉するために、約35から65までの範囲のQファクターを有している。このQファクタによって、共振回路の共振周波数における電圧と電流が設定され、当業者であれば、共振回路212の特定の形態に基づいて算出することができるものである。アンテナのバンド幅はQファクタに対する共振周波数の比を取込むことにより算出することができる。
受動型タイプのRFIDデバイス100のIC108に記憶されているコードを検出するRFIDシステム200においては、電磁放射214は、搬送周波数13.56MHzで送信されなければならない。
更に、送信された波形は、検出領域Z1の中において、RFIDタグ/ラベルとの間に通信チャンネルを形成するためにエンコードされる。RFIDデバイス100は、RFID読み取り装置202から距離d1だけ物理的に離れた位置にある。検出領域Z1は、インダクタL1を基点として有効距離Z1の位置における仮想上の面として定義される。有効距離Z1は、もし距離d1が読み取り可能範囲Z1より小さいか等しい距離にあれば、RFID読み取り装置202がRFIDデバイス100を起動させるために必要なしきい電圧VTを誘起させるようになっている読み取り可能範囲として定義される。読み取り可能範囲Z1は、他のファクタにも関係するが、同調回路208から出される電磁放射214の強度に依存している。従って、電磁放射214の強度は、読み取り可能範囲Z1の大きさを決定することになる。
EASシステムとしてのアプリケーションにおいては、RFIDデバイス100の内部に記憶されたコードを読み取る必要は無く、共振回路212の応答だけを検出することにより、RFIDデバイス100の存在を検出することが本質的に必要となる機能である。後で詳述するように、共振回路212の応答だけを検出する際には、共振回路212のターミナルT1とT2の間に最小誘起電圧、即ち、しきい電圧VTが必要になるわけではない。従って、EASシステムとしてのアプリケーションにおいては、RFIDデバイスの存在を検出することは、より都合の良いものとなり得る。
特に、ここで開示する有用な実施例であって、EASシステムとRFIDシステムとを統合したシステムが図3に示されている。EASシステムとRFIDシステムとを統合したシステム300(以下、EAS/RFID統合システムと呼ぶ)には、RFIDデバイスあるいはセキュリティ・タグ100と共振回路212が含まれている。EAS/RFID統合システムは、13.56MHzを運用周波数帯として持ったRFIDデバイス100を使用して運用するように設定されている。しかしながら、RFIDシステム100は、与えられた環境で実行するために、別のRF周波数スペクトラムを使用して運用するようにしても良い。実施例としては、ここに記載されたものに限定される訳ではない。図3に示すように、EAS/RFID統合システム300は複数のノードを含むことができる。ここで使用する「ノード」という用語は、情報に関係する信号を処理することができるシステム、エレメント、モジュール、コンポーネント、ボード、あるいはデバイスを表すものである。この信号は、例えば、電気信号、光学的信号、音響信号、および/または化学的信号を指すものである。
特に、EAS/RFID統合システム300は、直列接続されたインダクタL1とキャパシタC1から成る同調回路208を備えたRFID読み取り装置202が、直列接続されたインダクタL3とキャパシタC3から成る同調回路308を備えたEAS読み取り装置302によって置き換えられているという点で、図2に示すRFIDシステムとは異なるものである。前にも述べたことであるが、キャパシタC3は、適当な周波数に調整するために必要となる、同調回路308のキャパシタンスが充分でない場合に限り必要となるものであり、そうでなければ、キャパシタC3は省略することができる。
RFID読み取り装置の場合と同様に、EAS読み取り装置302は、交流電流の作用によってRFIDセキュリティ・タグ100の共振回路アンテナ212に電磁的に結合されている同調回路308にパルスまたは連続波形(CW)のRFパワーを発生するように設定されている。相互に結合された、RFIDデバイス100からのCW RF電磁パワーは、磁気フィールドまたはバースト314を介してEAS読み取り装置302に結合されている。
RFIDセキュリティ・タグ100には、RFIDの機能を実行するために使用されている半導体IC108の論理回路で消費するために、結合されたCW RF電磁パワーあるいはバースト314の一部を直流信号パワーに変換するパワー・コンバータ回路が備えられている。しかし、EAS読み取り装置302が、RFIDセキュリティ・タグ100の共振回路212のターミナルT1とT2の間に、しきい電圧VTを越える電圧Viを誘起させることができ、バースト314のエネルギー・レベルがRFIDデバイス100からリング・ダウン信号316を発生させるのに充分なレベルであるとしても、読み取り装置302はRFIDタグから受信したリング・ダウン信号316を検出し、そのリング・ダウン信号316をEASの機能やEASの応答信号、あるいは物品検出信号として解釈するようになっている。従って、一般的な運用状態においては、RFIDデバイス100の共振回路212がEAS読み取り装置302の同調回路308に近い位置にある場合(即ち、共振回路212と同調回路308が距離d2だけ離されており、交流(AC)電圧ViがRFIDデバイス100の共振回路212に発生し、共振回路212に生じたAC電圧Viが直流(DC)電圧に整流されるような状態にある場合)、EAS読み取り装置302はしきい電圧VTを越えたとしてもRFIDデバイス100を起動させない。この場合、EAS読み取り装置302はRFIDデバイス100を起動させるコマンド・コードを送信することはない。従って、RFIDデバイス100は起動されないので、問い合わせ信号210は発生しない。
RFIDの機能を起動させることは必要ないので、EAS読み取り装置302から発せられる電磁フィールド314の結果として、インダクタ104(L2)内に電流が流れ、磁気フィールドが誘起されることによってEAS物品検出信号316だけを発生させるための非常に小さい電力だけが必要になる。この電力は、電磁エネルギ314のバーストの発生後、読み取り可能領域内Z2においてRFIDタグからリング・ダウン信号316を発生させるのにのみ必要なものである。従って、誘起電圧ViはRFIDの機能を起動させるための起動電圧VTよりもはるかに小さい電圧となる。
RFIDの機能は、通常RFIDデバイスまたはセキュリティ・タグの中に存在している。更に、共振回路212もRFIDデバイス100の中に常に存在している。典型的には、リング・ダウン信号316は、物品のEASの状態いかんに関わらず、例えば、その商品の支払いが済んだものか、済んでいないものかに関わらず、RFIDデバイス100によって発生されるものである。共有の米国仮特許出願No.60/630,351(出願日2004年11月23日、タイトル「EAS/RFID統合デバイスの不活動化デバイス」)、現在出願中のPCT出願(代理人整理番号No.F-TP-00013US/WO)(タイトル「EAS/RFID統合デバイスとその不活動化デバイス」)では、EAS/RFID統合検出システムにおいてRFIDデバイス100のリング・ダウン信号316の発生をコントロールすることに関し生じる問題を取り扱っている。そして、これら二つの出願の全ての内容は、ここで参照することよってここに組み入れられるものである。
既に説明したように、RFIDデバイス100はEAS読み取り装置302から距離d2だけ物理的に離れた位置に置かれている。検出領域Z2はインダクタL2から発信され有効距離d2の位置にある仮想的な面として定義される。この有効距離d2は、もし距離d2が読み取り可能領域Z2より小さいか等しいとき、EAS読み取り装置302がEAS物品検出信号316を読み取ることができるようになっている読み取り可能領域として定義される。
読み取り可能領域Z2は、他のファクタも関係するが、同調回路308から発せられる電磁フィールドの放射314の強度に依存する。従って、電磁フィールドの放射314の強度は読み取り可能領域Z2を決定することになる。共振回路212と308の応答は、入力される磁気フィールドまたはバースト314に比例することになるので、EAS/RFID統合システム300の読み取り可能領域Z2を大きくすることができる。そして、最小のフィールドに関する要求は存在しない。その結果、同じタグをEASとRFIDの両方のアプリケーション用として二つの目的を持ったものとして使用することができる。
EAS読み取り装置302は磁気フィールドあるいはバースト314を介してRFIDデバイス100に誘導的に結合されているので、図3に示すEAS/RFID統合システム300は、高周波(HF)EAS/RFID統合システムであると考えられている。
図4は、ここで開示するEAS読み取り装置302の一つの実施例の系統図を示したものである。更に詳細に説明すると、EAS読み取り装置302はパルス波形または連続波形(CW)のバースト送信314を行う励振器402を備えており、この励振器402は、第一の信号ゲート404を経由して送信機406に結合されている。EAS読み取り装置302には、更に送信アンテナ408が備えられており、送信機406はこの送信アンテナ408に結合されている。電磁エネルギのバースト送信314は、13.56MHzにおいて行われ、この周波数は、米国においてRFID送受信のために指定された周波数である。
EAS読み取り装置302は、信号316を受信する受信アンテナ422を更に備えている。この受信アンテナ422は受信機フロント・エンド424に結合されている。次に、受信機フロント・エンド424は、第二の信号ゲート426を経由して信号検出器428に結合されている。典型的には、信号検出器428は更にアラーム430に結合されている。第二の信号ゲート426は第一の信号ゲート404が有効(オン状態)になっている時には、停止(オフ状態)されている。逆に、第二の信号ゲート426は第一の信号ゲート404が停止状態(オフ状態)になっている時には、有効化(オン状態)されている
図3,4,5,及び6Aから6Cには無線識別(RFID)デバイスのタグあるいはラベル100から電子物品監視(EAS)機能を検出するための方法500が開示されている。更に詳細に説明すると、この方法500には、時間toから時間t1の間に、EAS読み取り装置302から、電磁エネルギ314のバーストの発生後、読み取り可能領域Z2内において、RFIDデバイス100からリング・ダウン信号316を発生させるのに十分なエネルギ・レベル「e1」で電磁エネルギ314のバーストを発生させるためのステップ502が含まれている。バースト314は少なくとも読み取り可能領域Z2内の空間領域に送信され、この送信は、EAS読み取り装置302の送信機406を経由して送信機アンテナ408を介して行われる。この方法では、時間T1において、EAS読み取り装置302の送信機406を停止するステップ504が含まれている。そしてこれと同時に、または所定の時間遅れを設けて、EAS読み取り装置302の受信アンテナに結合された受信機424を起動状態にするステップ506が実行される。この方法500は、更にEAS読み取り装置302の読み取り可能領域Z2内において、RFIDタグ100から発せられる信号316が受信機424を経由して受信されているかどうかを検出器428によって検出するステップ508を含んでいる。そしてこの信号316は、RFIDデバイス100の存在を示す減衰信号、または「リング・ダウン」信号の形で与えられるものである。「リング・ダウン」信号316は送信信号314のバーストによって誘起される減衰信号である。そしてこの信号316は、EAS読み取り装置302によってEASの応答信号または物品監視信号として解釈されるものである。
もし、EAS読み取り装置302の読み取り可能領域Z2内において、RFIDタグ100から発せられる信号316が受信機424を経由して受信されている場合、この方法500には、更にアラームを発するステップ510が含まれている。もし、EAS読み取り装置302の読み取り可能領域Z2内において、RFIDタグ100から発せられる信号が受信されていない場合、この方法500には、受信機424を停止するステップ512が含まれている。そして、所定の時間間隔の後、あるいは、同時であっても良いが、電磁エネルギ314のバーストの発生後、読み取り可能領域Z2内において、RFIDデバイス100からリング・ダウン信号316を発生させるのに十分なエネルギ・レベル「e1」でEAS読み取り装置302から電磁エネルギのバースト314を発生させるためのステップ502が再び実行される。一つの実施例においては、前にも説明したように電磁エネルギのバースト314は13.56MHzで行われ、これは米国においてRFIDの基本周波数として指定されているものである。
一つの実施例においては、送信アンテナ408と受信アンテナ422は、一つのアンテナに統合されている。そしてこの統合されたアンテナは、バースト信号314とEAS応答信号316を交互にあるいは同時に送信しかつ受信できるようになっている。
EAS読み取り装置302は、しきい電圧VTよりも低い誘起電圧ViにおいてEAS物品検出信号316を検出することができるので、読み取り可能領域Z2は読み取り可能領域Z1より大きい。
受動的なRFIDデバイス100から戻されたEAS物品検出信号316を検出するためのEAS/RFID統合システム300においては、一つの実施例として、電磁放射314が搬送周波数13.56MHzで送信される。
EASの機能がRFIDの機能に適合するものであるためには、EAS読み取り装置とRFID統合デバイスを統合したシステム300は、権限のある監督官庁によって課せられる要求を満たすようになっていなければならない。かかる監督官庁の要求の例としては、エネルギ放射は、13.56MHzから±7kHzの範囲内に収まっていることが要求される。
従って、ここで開示するEAS/RFID統合システム300の誘起電圧Viが低いものであったとしても、エネルギ放射は、図7に示すように±7kHzの範囲内に収まっていることが要求される。周波数領域の限界は、図7の線分700によって示されている。13.56MHzを中心として、EAS読み取り装置302から30メータの距離のところで電界フィールド強度または信号強度「e」がバンド幅±7kHz以内,±150kHz以内,±450kHz以内,および±450kHz以上において、それぞれ84,50.5,40.5,及び29.5デシベル・マイクロボルト/メートル(dbμV/m)を超えることは許されていない。法的規制の例を以下の表1に示す。
Figure 0005090922
 法的規制のスペクトラム内にフイットさせるために、電磁エネルギのバースト314とEAS物品検出信号316の送信は、もしあったとしても変調の程度が低く、シングル・トーンに近いものである必要がある。例えば、連続波形(CW)あるいは、長いパルスであって低い繰り返し数のパルス・システムであれば、かかる要求に適合することができる。
図7は約60ヘルツのパルス繰り返し数、即ち60パルス/秒であり、実際のパルス継続時間がおおよそ2.5msであって、約13.56MHzの電磁エネルギのパルス波形を持ったパルス・システムの周波数スペクトラム710を示したものである。利用できるパルスの継続時間は、パルス繰り返し数の逆数、即ち1/60／パルス=0.0167秒=16.7msに一致するので、パルス・システムのデューティ・サイクルは(実際のパルス継続時間)/(利用できるパルスの継続時間)=2.5ms/16.7ms=約15%に等しくなる。約15%のデューティ・サイクルで、かかる波形710によって発生するエネルギ側波帯は例示した周波数領域の限界700よりも下にある。
異なった読み取り装置のハードウエアを用いることによって、受動的なEAS/RFIDマーカー100はEASデバイスとRFIDデバイスの両方として使用することができるか、あるいはEASとRFIDの両方の機能を実行することができる。
図3に示すように、当業者であれば、EAS読み取り装置302は別の装置で置き換える必要がなく、少なくともRFIDとEASを結合した読み取り装置320を備えた多機能装置の一部として組み入れても良いということが理解できるであろう。従って、読み取り装置320はEASの機能と、RFIDデバイス100のRFIDの機能の両方を読み取ることができるようになっている。
図7に示した法的規制の例の観点から、励振器402は13.56MHzの基本周波数において、電磁エネルギ「e」を発生させる。方法500の一つの実施例において、電磁エネルギ「e」は読み取り装置302から30m離れた位置において84dbμV/mの最大フィールド強度「e1」を有し、その電磁エネルギ「e」は13.56MHzの基本周波数に対して±7kHzの周波数範囲内において変動する。方法500の一つの実施例において、電磁エネルギ「e」は読み取り装置302から30m離れた位置において50.5dbμV/mの最大フィールド強度「e1」を有し、その電磁エネルギ「e」は13.56MHzの基本周波数に対して±150kHzの周波数範囲内において変動する。
方法500の一つの実施例において、電磁エネルギ「e」は読み取り装置302から30m離れた位置において40.5dbμV/mの最大フィールド強度「e1」を有し、その電磁エネルギ「e」は13.56MHzの基本周波数に対して±450kHzの周波数範囲内において変動する。
方法500の一つの実施例において、電磁エネルギ「e」は読み取り装置302から30m離れた位置において29.5dbμV/mの最大フィールド強度「e1」を有し、その電磁エネルギ「e」は13.56MHzの基本周波数に対して±450kHz以上の周波数範囲内において変動する。
当業者であれば、ここで開示する発明は13.56MHzの基本周波数で運用されているRFIDデバイスからEASの機能を読み取るEAS読み取り装置にかかるものであるが、このEAS読み取り装置302は、他の指定された基本周波数で運用されているRFIDデバイスからEASの機能を読み取ることができるように設定できることについては容易に理解できる事項である。実施例としては、ここに開示するものに限定されるものではない。
まとめとして、ここで開示する発明は、RFIDセキュリティ・タグあるいはラベルに内臓され、誘電結合された共振回路のアンテナによって発生した信号を認識することによって、EASの機能を実行することができる、EAS読み取り装置あるいはEASとRFIDを結合した読み取り装置にかかるものである。このようなアプローチをとれば、一つのラベルを使用することによって二つの機能を実現することができるという顕著な効果が得られる。RFIDの機能は、製造プロセスの管理、商品の輸送、棚卸、チェック・アウトのためのアイテム確認、返品管理等の業務管理に使用することができる。更に、EASの機能は、店舗出口において商品の万引き防止のために使用することができる。更に、EAS機能の読み取り可能範囲は、EASタグやラベルが存在することを読み取ることができる範囲を超えて拡張することもできる。
以上、説明したように、RFIDコンポーネントの応答に基づいてRFIDデバイスの存在を検出するためのハードウェアを用いてシステムを構築することができる。かかるシステムは大きな検出領域を持ったものであると考えられる。更に、自動読み取り、チェック・アウト、在庫管理等のような全ての必要な機能を保持している一方、同一のRFIDタグで店舗の出口において追加的なESAの機能を果たすことができる。更に、ここで開示した発明では、タグやマーカーを以下に説明するような利点を有するように設計することができる。(1)統合したEASとRFIDの機能を持つこと。(2)設置コストと運用コストを低減すること(一つのEASとRFIDを結合したシステムと、別々のシステムの関係において)。(3)統一されたシステム設計のもとで、二つの機能を果たすシステムであること。
本発明の実施例における、ある特定の特徴点について、ここで説明したが、当業者であれば、このほかにも多くの改良や、置き換え、変更、同等物による置換が可能である。従って、添付する特許請求の範囲に記載された発明は、本発明の技術的思想に含まれる全ての改良や変更をカバーしているものとして理解すべきである。
実施例にかかる主題は、本明細書の結論部分であるクレームに明記されている。しかし、構成と、対象物、特徴点、およびそれらの利点と関係づけられた操作方法の両方に関係する実施例は、以下に示す図を参照しながら詳細な説明を読むことにより、もっとも良く理解されるものである。
図1は、一般的なRFIDタグまたはラベルのデバイスの外観図を示したものである。 図2は、RFIDデバイスに結合された一般的なRFID読み取り装置の系統図を示したものである。 図3は、本発明にかかるものであって、RFIDデバイスに使用されるEAS読み取り装置の系統図を示したものである。 図4は、図3に示すEAS読み取り装置の機能ブロック図を示したものである。 図5は、本発明にかかるものであって、RFIDタグからEASの機能を検出する方法を示したダイヤグラムを表したものである。 図6Aは、本発明にかかるものであって、EAS読み取り装置によって発生したEASバースト信号と時間の関係を理想化した上でグラフ上にプロットしたものを示したものである。 図6Bは、本発明にかかるものであって、EAS読み取り装置によって検出されたものであり、EAS読み取り装置の読み取り可能範囲内にあるRFIDタグからの応答信号と時間の関係を理想化した上でグラフ上にプロットしたものを示したものである。 図6Cは、本発明にかかるものであって、EAS読み取り装置の受信機の有効状態/停止状態と時間の関係をグラフ上にプロットしたものである。 図7は、13.56MHzで送信されたパルス状フィールドの結果生じる側波帯を示すためにグラフ上にプロットしたものである。

Claims (18)

  1. 電子物品監視装置(EAS)の読み取りシステムにおいて、
    無線識別(RFID)タグと通信できるように設定された読み取り装置であって、
    当該読み取り装置が、送信機と受信機を備え、あるエネルギ・レベルの電磁エネルギのバーストを発生させるように設定されており、当該電磁エネルギのバーストが、読み取り装置の読み取り可能範囲内に位置するRFIDタグの運用周波数において行なわれ、当該エネルギ・レベルが、電磁エネルギのバーストの発生を中断させた後に、RFIDタグからリング・ダウン信号を発生させるのに充分なものであり、
    RFIDタグの共振回路の電圧が所定のしきい電圧を超えた後、当該読み取り装置はRFIDタグを起動させる信号を送信することなく読み取り装置の送信機を停止状態にし、更に読み取り装置の受信機を起動させ、
    当該読み取り装置が受信機を通じてRFIDタグから受信したリング・ダウン信号を検出し、このリング・ダウン信号の検出が、EASの機能の一つとして当該読み取り装置に認識されるようになっていることを特徴とするシステム。
  2. 請求項1に記載された電子物品監視装置(EAS)の読み取りシステムであって、当該読み取り装置が、
    励振器と、
    第一の信号ゲートを経由して当該励振器と連結された送信機と、
    当該送信機に連結された送信機アンテナと、
    フロント・エンドを備えた受信機アンテナと、
    第二の信号ゲートを経由して受信機のフロント・エンドに連結された信号検出器とを備え、
    当該励振器が電磁エネルギのバーストを発生させることを特徴とするシステム。
  3. 請求項2に記載された電子物品監視装置(EAS)の読み取りシステムであって、前記励振器は、パルス波形と連続波形を発振する励振器の中の一つであることを特徴とするシステム。
  4. 請求項2に記載された電子物品監視装置(EAS)の読み取りシステムであって、前記第一の信号ゲートは、前記第二の信号ゲートが受信機を停止させている間、前記バーストを送信するための送信機を有効にすることを特徴とするシステム。
  5. 請求項1に記載された電子物品監視装置(EAS)の読み取りシステムであって、前記EAS読み取り装置が約13.56 MHzの基本周波数において、電磁エネルギのバーストを発生させることを特徴とするシステム。
  6. 請求項2に記載された電子物品監視装置(EAS)の読み取りシステムであって、前記励振器が約13.56 MHzの基本周波数において、電磁エネルギのバーストを発生させることを特徴とするシステム。
  7. 請求項2に記載された電子物品監視装置(EAS)の読み取りシステムであって、前記第一の信号ゲートは送信機を停止させ、前記第二の信号ゲートはRFIDタグからの信号を受信する受信機を有効にすることを特徴とするシステム。
  8. 請求項7に記載された電子物品監視装置(EAS)の読み取りシステムであって、前記信号検出器がRFIDタグからの信号を検出することを特徴とするシステム。
  9. 請求項8に記載された電子物品監視装置(EAS)の読み取りシステムであって、前記信号検出器がRFIDタグからの信号を検出したときに、当該信号検出器に連結された警報機を作動させることを特徴とするシステム。
  10. 請求項5に記載された電子物品監視装置(EAS)の読み取りシステムであって、前記電磁エネルギは読み取り装置から30 m離れた位置において84 dbμV/mの最大フィールド強度を有し、当該電磁エネルギは基本周波数に対して±7kHzの周波数範囲内において変動することを特徴とするシステム。
  11. 請求項5に記載された電子物品監視装置(EAS)の読み取りシステムであって、前記電磁エネルギは読み取り装置から30 m離れた位置において50.5 dbμV/mの最大フィールド強度を有し、当該電磁エネルギは基本周波数に対して±150 kHzの周波数範囲内において変動することを特徴とするシステム。
  12. 請求項5に記載された電子物品監視装置(EAS)の読み取りシステムであって、前記電磁エネルギは読み取り装置から30 m離れた位置において40.5 dbμV/mの最大フィールド強度を有し、当該電磁エネルギは基本周波数に対して±450 kHzの周波数範囲内において変動することを特徴とするシステム。
  13. 請求項5に記載された電子物品監視装置(EAS)の読み取りシステムであって、前記電磁エネルギは読み取り装置から30 m離れた位置において29.5 dbμV/mの最大フィールド強度を有し、当該電磁エネルギは基本周波数に対して±450 kHz以上 の周波数範囲内において変動することを特徴とするシステム。
  14. 無線識別(RFID)タグから電子物品監視(EAS)の機能を利用する方法であって、当該方法が、
    送信機と受信機を備え、RFIDタグと通信できるように設定された読み取り装置を提供するステップであって、当該読み取り装置が、ある読み取り可能範囲を有しているステップと、
    当該読み取り装置からあるエネルギ・レベルの電磁エネルギのバーストを発生させるステップであって、当該電磁エネルギのバーストが当該読み取り装置の読み取り可能範囲内に配置されたRFIDタグの運用周波数において発生されたものであり、かつ当該エネルギ・レベルが、電磁エネルギのバーストの発生を中断させた後に、RFIDタグからリング・ダウン信号を発生させるのに充分なものであるステップと、
    少なくとも読み取り可能範囲内の空間領域に当該バーストを送信するステップと、
    RFIDタグを起動させる信号を送信することなく読み取り装置の送信機を停止状態にするステップと、
    当該読み取り装置の受信機を起動させるステップと、
    読み取り装置の読み取り可能範囲内にあるRFIDタグから、RFIDタグが読み取り可能範囲内に存在することを示すリング・ダウン信号が、当該受信機を通じて受信されたか否かについて検出するステップであって、当該リング・ダウン信号の検出がEASの機能の一つとして当該読み取り装置に認識されるようになっているステップと
    から成ることを特徴とする方法。
  15. 請求項14に記載の方法であって、もし、読み取り装置の読み取り可能範囲内にあるRFIDタグから、リング・ダウン信号が受信された場合に、
    警報を発するステップを更に備えていることを特徴とする方法。
  16. 請求項14に記載の方法であって、もし、読み取り装置の読み取り可能範囲内にあるRFIDタグから、リング・ダウン信号が受信されなかった場合に、
    所定の時間間隔だけ待つステップと、
    読み取り装置から、あるエネルギ・レベルにある電磁エネルギのバーストを発生させるステップであって、当該電磁エネルギのバーストが当該読み取り装置の読み取り可能範囲内に配置されたRFIDタグの運用周波数において発生されたものであり、かつ当該エネルギ・レベルが、電磁エネルギのバーストの発生を中断させた後に、RFIDタグからリング・ダウン信号を発生させるのに充分なものであるステップと、
    を更に備えることを特徴とする方法。
  17. 請求項14に記載の方法であって、
    もし、読み取り装置の読み取り可能範囲内にあるRFIDタグから、受信機によってリング・ダウン信号が受信された場合に、当該方法は、警報を発するステップを更に含み、
    もし、読み取り装置の読み取り可能範囲内にあるRFIDタグから、リング・ダウン信号が受信されなかった場合に、当該方法は、
    所定の時間間隔だけ待つステップと
    読み取り装置から、あるエネルギ・レベルにある電磁エネルギのバーストを繰り返して発生させるステップであって、当該電磁エネルギのバーストが当該読み取り装置の読み取り可能範囲内に配置されたRFIDタグの運用周波数において発生されたものであり、かつ当該エネルギ・レベルが、電磁エネルギのバーストの発生を中断させた後に、RFIDタグからリング・ダウン信号を発生させるのに充分なものであるステップ
    を備えていることを特徴とする方法。
  18. 請求項14に記載の方法であって、前記電磁エネルギのバーストが約13.56 MHzの基本周波数において発生させられることを特徴とする方法。
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