JP6613360B2 - Rfid方式および/またはrfid/em方式の盗難防止無線周波数検出装置 - Google Patents

Rfid方式および/またはrfid/em方式の盗難防止無線周波数検出装置 Download PDF

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Description

本発明は一般に、RFID方式および/またはRFID/EM複合方式の盗難防止機能を有する、新しいRFID検出装置に関する。
具体的には、本発明は、無線周波数識別技術を利用しており、パネルの両側でRFIDタグの通過を検出することのできる特定のアンテナを有する単一のパネルを備える、単一アンテナ式RFID検出装置(Radio Frequency Identification、無線周波数識別)に関する。
したがって、本発明は、現在、例えば図書館で使用されている、無線周波数検出システム(RFID)の分野に属する。
現今、セキュリティゲートを通過する製品の有効な検出を確実にするために、互いに向かい合って配置されて関連するパネル内に組み込まれた、少なくとも2つまたは3つのアンテナが、通例、使用される。
図書館での盗難の危険は、他の公共の場所と同じく、これまで、また現在も、図書または他の製品が事前の許可なくセーフティゲートを通過するときに検出することができる、「電磁気技術」に総括的に属するシステムによって管理・統制されている。
電磁気方式の技術では、製品のセキュリティゲートの通過を検出できるが、製品を識別することはできない。
近年、電磁気方式のシステム(EM)は無線周波数識別システム(RFID)に圧倒されつつあるが、その理由は、後者のシステムが効率に優り、パフォーマンスが最良で、通過する製品を正確に識別できることにある。
前記電磁気技術のシステムの最新のRFID技術での置き換えの段階が始まっているが、現在、非RFIDの電磁気技術で稼動している多数のシステムが世界中に設置され、使用されている。
例えば、図書館の分野では、現在、約20万の非RFIDシステムが利用されていると推定できる。
現在、盗難防止ドアは一般に、検出システムを収容するパネル内に組み込まれ、地面に固定された、少なくとも2つのアンテナにより形成されている。
何らかのラベル(RFID技術の場合は電子ラベル、電磁気技術の場合はバーコードラベル)が管理対象の製品に貼付され、前記ラベルが無効化されていない場合は、セキュリティゲートを通過する際に、警報を起動する。逆に、前記ラベルが無効化されている場合は、それらは一切、警報を起動しない。
盗難防止セキュリティゲートは通常、図書館、店舗、または一般的に、その内部で製品が管理されなければならない区域の出口に置かれる。
無線周波数識別による製品の自動検出は、従来のバーコードから進化した、資材または対象物を識別し、位置を特定し、または証明するために電波を使用する技術に基づく。
RDIFタグがアンテナの検出領域に入ると、前記タグは、認識に関する情報を提供するために必要なエネルギーを、磁気誘導によって受け取る。
RFID電子認識ラベルの内部に電源をもたない、いわゆるパッシブシステムは、一般に次の2つの要素で構成される。
a)トランスポンダ(電子ラベル)
b)対応するデジタル式読み出し/書き込みアンテナを有する無線周波数リーダ
トランスポンダ、または電子ラベルは、今度は、内部アンテナ、基本の変調回路を含む半導体マイクロチップ、およびメモリにより構成される。
このラベルは管理・認識の対象物(図書、マルチメディア製品、すなわちCD、DVD、カセットなど、またはその他のような)に結合される。
トランスポンダの動作を可能にするために必要なエネルギーは、「キャリア」と呼ばれる無線周波数電磁場から電磁誘導によって提供され、電磁場はアンテナのループを通過するときにDC電圧を生成するので、RFIDリーダによって前記電磁場が伝送される。
その結果、トランスポンダ(すなわち電子ラベル)に格納された情報が、ラベルが付けられた対象物または製品を正確に識別することができるリーダに伝送される。
例えば、13.56MHzに等しい周波数では、その範囲内で検出を行うことが可能な物理的距離は、数ミリメートルから約1〜2メートルまで、さまざまである。
前述のシステムはまた、電子ラベルのメモリにデジタルモードで書き記された情報によって盗難防止機能と共に使用され、よって、建物から出る許可を受け取るか、または、警報をON状態にトリガすることができる。
RFIDトランスポンダは一般に、次のいくつかの構成部品を組み入れた粘着ラベルの形に作られる小さな構成要素である。
−半導体メモリ、
−RF変調と伝送のための小型電子構成部品、
−アンテナとして働く、通常、アルミニウム製または銅製の、金属ループ
前記ループは、とても薄い、可撓性で非常にコンパクトな装置を得るために、特別な手順によって作られる。
一般的に言えば、RFIDリーダは、アンテナによって、トランスポンダにエネルギーを送り、次いで、磁気変調により受け取られた情報を読み出す無線周波数変調装置と結合された電子マイクロコントローラである。
盗難防止機能もまた有する前記ユニットは、デジタル情報を管理することができ、実際には、リーダは、いわゆる「キャリア」周波数を生成し、通常、ユニット内にインストールされているコンピュータプログラムによって制御される。
したがって、「キャリア」は、トランスポンダによって引き続いて再送される情報を読み出すことができるように前記トランスポンダにエネルギーを伝送するためにリーダによって生成される無線周波数であり、その一方で、「キャリア」信号の周期的な振幅変調を使用して伝送されるデータが符号化され、前記システムに通常使用される周波数は13.56MHzである。
リーダによって生成されるRF電磁場には、3つの役割がある。
−電磁誘導によってトランスポンダのアンテナ内に電力を生成する。
−信号伝送を同期させる。
−トランスポンダから伝送される信号を認識する。
リーダから放出される無線周波数の電磁場に影響される、より多数のトランスポンダを同時に読み取ることもまた可能であり、前記複数読み取りシステムは、いわゆる「アンチコリジョン」技術として知られる。
知られている構造によれば、盗難防止RFIDゲートは、その内部にそれぞれのアンテナが挿入されている、互いに向かい合って置かれた2つまたは複数のパネルに結合された、少なくとも2つの検出装置から形成されなければならない。
知られているRFIDセキュリティゲートでは、アンテナ内部に、その方向が変わらない、次のどちらかが可能である、(電磁場を生成する)電流が流れる。
−2つのアンテナの方向に対して平行な読み取り(添付の図2eに示される)を最適化し、これは、アンテナ内の同一方向を有する、アンテナ内の電流(図2eの「同相」電流)の循環によって得られる。
−直交方向の読み取り(図2f)を最適化し、これは、アンテナ内を逆方向に通過する電流(図2fの「位相反転」電流)により得られる。
したがって、知られている装置は、電子ラベルの特定の配置に対してのみ、優れた動作が可能である。
実際には、現行のRFID盗難防止装置には、個々のゲートのそれぞれを制御するために、アンテナを組み込んだ2つ以上のパネルの設置が必要であるという欠点がある。
この欠点は、アンテナパネルを複数設置しなければならないことから、設置およびシステムの費用が高額になることも暗示している。
さらに、現行の知られた装置は、連結された複数のパネルを必要とするため、別の幾何学配列を有する設置例に適合させることができない。
知られている装置のもう1つの制限は、検出システムを構成する複数のアンテナパネルの間に接続ケーブルを通すために適切な設備を提供する必要である。
アクセスドアの開口部に多数のアンテナを設置すると、多くの場合、深刻なロジスティック上の問題が発生することになるので、これらの欠点は特に顕在化する。
本発明は、知られている技術に属する前述の欠点をすべて克服することを目標とする。
本発明の主目的の1つは、前述の知られている装置に関して、セキュリティゲートの設置を単純化し、経済性を向上させることのできる無線周波数検出装置を提供することである。
この目標の中で、本発明のさらなる目的は、アンテナを収容する単一のパネルに対してどの位置にあるRFIDタグでも効率的に検出することのできる装置を提供することである。
さらなる目的は、知られているシステムの空間的な問題を解決する検出装置を提供することである。
本発明の別の目的は、すでに設置され、電磁気技術で、さらにはRFID技術でさえ運用されている検出システムを、運用することのできる検出装置を提供することである。
以下でさらに明らかになる前述の目標および目的は、添付の独立請求項1による無線周波数検出装置により得られる。
本発明による無線周波数検出装置のより詳細な特徴が、従属請求項に開示される。
本願のRFIDシステムは、知られているシステムの空間の典型的な問題を単純化し、解消するという点で有利である。
本発明による検出装置は、アンテナを収容した単一のパネルに対してどこに位置するRFIDタグでも3次元で検出できるように電磁場を発生させるという点で有利である。
本発明による無線周波数検出装置は、RFIDタグを3次元で、かつ、単一のアンテナパネルの両側で検出することを可能にするという点で、さらに有利である。前記装置の構造は、従来技術に対して設置費用の低減を可能にする。
本発明による装置は、例えば、出入り口、または一般に開口部が提供されたときに、設置の自由度をかなり大きくできるという点で、さらに有利である。
本発明は、例えば、知られている装置の設置に反して、別々のパネルの間にケーブルを通す必要がないので、設置の単純化が可能になるという点で、さらに有利である。
本発明は、RFID技術とEM技術とを同時に使用することができるので、「複合」運用の提供が可能になるという点で有利である。
実際、本発明によるRFIDシステムは電磁技術を使用するダブルおよびトリプルのアンテナシステムに重ね合わせることができ、よって、RFID盗難防止及び電磁気のラベルまたはタグの同時読み出しを得ることができる、効果的で経済的な複合システムが得られる。この結果を得るために、本発明は、すでに設置されている2つのアンテナのうちの1つに基づく「電磁気」システムに重ね合わせられる、RFID技術での単一のアンテナの使用に必要なものを与える。
本発明は、電磁気技術を組み込んで使用されるとき、以前から設置されているEM盗難防止ゲートを撤去することなく稼動させることを可能にするという点で有利である。
本発明は、検出システムの段階的アップグレード、特にRFID技術への段階的な移行の事例に適するという点で有利である。例えば、図書館では図書に対して、両方の前記セキュリティ技術(EMおよびRFID)のタグを同時に使用することができる。
本発明による発明では、RFID技術への段階的移行の間、すでに電磁気技術により保護されている製品を保有しておくことができるので、経済的な利点もまた得られる。
本発明は、電磁気技術に基づく既存のシステムと併用して、例えば、2つの異なる盗難防止技術を採用する図書館の間での図書の完全な交換を可能にするという点で、さらに有利である。
添付の図面に示される。本発明の好ましい実施形態の下記の説明から、本発明のさらなる特徴および利点が、より明らかになる。
前記図面は、下記の説明と併せて、本発明の原理を説明するために役立つ。
本発明による装置の全体図を示す。 本発明による装置の全体図を示す。 2本のアンテナを有する、知られている検出装置の設置例を示す。 3本のアンテナを有する、知られている検出装置の設置例を示す。 知られている検出装置の構造を示す。 知られている検出装置の構造例を示す。 知られている検出装置の動作を示す。 知られている検出装置の動作を示す。 本発明による装置の動作中の図を示す。 本発明による装置において生じる磁場の図を示す。 パッシブトランスポンダを使用して、RFID技術の動作原理を示す。 本発明による装置の技術的詳細を示す。 本発明による装置の別の技術的詳細を示す。 本発明の詳細な組み立て図を示す。 本発明による装置の上部の詳細を示す。 装置の上部を示す。 装置の下部の詳細を示す。 本発明による装置の可能な設置を示す。 本発明による装置のさらなる可能な設置を示す。 2つのゲートを有するEMシステムによる装置の適用例を示す。 2つのゲートを有するEMシステムによる装置の適用例を示す。 3つのゲートを有するEMシステムによる装置の適用例を示す。
添付図面を参照すると、本発明の目的である無線周波数検出装置が全体として参照符号10で示されている。
以下に記載され、添付図面に示される両面プリント回路の使用が、銅/アルミニウムでできた導電性のケーブルまたはロッドなどの、他の組み立て技術の使用を除外しないことに留意すべきである。
前記検出装置10は、中央に、通路12に対して平行に配置される横方向枝部14を有している。
添付の図1を特に参照すると、システムの全体図に、2つの通路12を監視するための、RFID技術によるアンテナの単一のパネル11が含まれている。この図では、検出装置10およびRFIDリーダ13は、プレキシガラス(Plexiglass)で作られた保護構造の内部に置かれている。
装置10のこの特定の構成により、1つのアンテナパネル11に組み込まれた単一の検出装置で、電子RFIDラベルまたはタグ22の検出を、前記ラベル22がゲートを通過する間にどこに置かれていても、効率的に得ることが可能になる。
特に、ラベル22の通過の3つの考え得る方向、すなわち
−検出装置と平行な方向
−検出装置に対して交軸方向
−通路に対して水平方向
に沿って、製品を検出することが可能である。
この検出の方法は、「3次元法」または「3D」と呼ばれる。
この結果は、図3aに示される回路のおかげで得られ、この回路の電流経路が装置10の2つのループに適切な電磁検出場を発生させる(図3b)からである。
特に、図3aには、導電回路を通って流れる電流の方向が示されている。
従来技術との、より明瞭で直接的な比較のために、現時点まで使用されている、知られているシステムが添付図面の図2aから図2fに示され、前記システムは、互いに向かい合って配置された少なくとも2枚のアンテナパネル11を有する。
特に、図2aに2枚のパネルの構成が示され、図2bに3枚のパネルの構成が示されており、図2cおよび図2dもまた、それぞれ、現在知られている検出装置の見取り図を示す。
図2eは知られている検出装置の動作を示し、2つのアンテナの間の同相電流の動きおよび、前記電流によって生成される磁場のパターンが示されている。同様に、図2fは知られている検出装置の動作を示し、2つのアンテナの間の反転位相の電流の動きおよび、その結果の磁場のパターンが示されている。
図2eと図2fは、理解しやすくするために、同じ機能を有する同じ要素を同じ参照番号で示している。
図3aを特に参照すると、好ましい実施形態によれば、装置10の主要構成要素は、
−RFIDデュアルループアンテナ、
−横方向枝部14、
−下側キャリブレーション部(固定調整)15、
−上側キャリブレーション部(可変調整)16、
−非誘導性分離要素25(図6a)、
−アンテナの一部を銅製リベット20で固定するための具体物(図5)、
−両面プリント回路に内蔵された、アンテナのいくつかの部分、
−RFIDリーダ13、
−RFIDケーブル17、
である。
装置10の構造は、銅または他の導電性材料で作られた2層のプリント回路により形成されており、それらの間に平行に置かれ、さらなる部品バー29bおよび29cによって横方向に接続された縦部品バー29aにより、閉回路を形成するように、構成されている。前記部品バー29aの横方向枝部14とのさらなる結合により、回路は共通の枝部を有する2つのループに分けられる。
よってシステム全体は、平行で、同じ方向でもある電流の通過を確実にするように中央の位置で電流が逆転する、ダブルループアンテナを備える。
この、装置10内部の電流経路は、図3bに概略的に示される、RFIDラベルまたはタグ22の通過を検出することができる、検出電磁場を生成する。
図3bに示される、アンテナの上側回路および下側回路に生じる検出電磁流は、中央の横方向枝部14内を平行かつ同時に電流が通過する結果として得られる。
さらに、中央の横方向枝部14に生じる電磁場の方向は、上側ループ内と下側ループ内のどちらにも磁気の流れを生じさせる一因になる。
回路の横方向枝部14ならびにキャリブレーション部15および16は、システムが効果的に機能することを可能にする革新的要素である。
横方向枝部14は、好ましくは両面プリント回路および両側に備わる非導電性の切開部21によって、同横方向枝部14での同時かつ同一方向の電流の通過を可能にする。
ところが、電流は、上側ループと下側ループとに対して、ある循環方向と、それとは逆の方向に流れる。
前述の特徴によって、約130cmから140cmの距離でRFIDタグの3次元読み取りが得られるような、検出電磁波の全体的配置を得ることができる。
前記横方向枝部14およびその他のアンテナ要素はまた、代替の実施形態によれば、銅/アルミニウムでできた導電性のケーブルおよびロッドなど、両面プリント回路について別の技術ではあるが、対応する接続ブリッジと共に平行な電流の通過ならびに、ある循環方向およびそれと逆の循環方向を上側ループおよび下側ループでそれぞれ有する関連する電流を生み出す技術で作られてもよい。
したがって、本発明によれば、検出装置10はダブルループ回路を形成する横方向枝部14を有する。前記横方向枝部14は2つのループに共通であり、2つのアンテナ枝部(銅製の両面プリント回路の両側)において、平行方向に沿って、かつ同一方向に沿って電流が通過するために備えられる。
この特徴により、電磁波の検出を不利にするであろう電流の経路が回避される。
図3aは、全体として、アンテナ回路内の電流および関連する対向電流を示す。
電気制御ユニットおよびRFIDリーダ13がパネル11の基部に置かれ、検出装置10は高周波ケーブル17を介してRFIDリーダ13に接続される。
リーダ13は、アンテナを用いて、RFIDラベルまたはタグにエネルギーを伝え、次に、前記ラベルまたはタグから受け取った情報を読み出す。
RFIDリーダ13は、システム全体を管理するための電子制御部分も収容しており、よって、電気ケーブルのみ、および、おそらくPCのEthernet(登録商標)ケーブルを必要とする。
2つの導電面での電流の平行な通過を可能にするので、銅製の両面プリント回路(29a、15、14)を使用することが好ましく、これによっても電磁場の産出を増加させる。
銅製の両面プリント回路(PCB)で作られた検出装置10の好ましい実施形態の例が、添付の図5に示されている。
特に、回路の個々の部分と横方向枝部14との間の接続は、プリント回路の2つの平行な面における電流の正確かつ平行な通過を得るように、好ましくは銅製リベット20と、銅層の、層の両方の導電性の側面でのエッチングとによって行われる(参照番号20、21)。
特に、層の両側の非導電性の切開部21により、中央の横方向枝部14に沿った平行な(かつ同一方向の)電流の通過が可能になる。
好ましくは、導電性リベット20が使用される。その他の締結技術は技術的に類似しており、同じ目的を達成するように使用することができる。
図5cは、層の両面の非導電性切開部21を詳細に示す。
その結果、非常に良好な装置を得ることが可能だが、しかしながら、同じ動作概念を維持しながら他の組み立て方法を使用することも可能であり、例えば、アルミニウム製の導電素子または銅製の可撓性導電材料を使用することが可能である。
添付の図3aをさらに参照すると、装置10は13.56MHzの周波数において適切なQ値でアンテナの電気的共振を可能にする特定の制御システムを備える。
特に、装置10には、固定下側キャリブレーション部15ならびに、可変容量素子および固定抵抗素子を有する上側RFキャリブレーション部16が備わる。
装置10の上部に置かれる上側キャリブレーション部16の例が添付の図6aに示されている。
上側キャリブレーション部16は、固定抵抗器26、固定キャパシタ27、および可変キャパシタ28で構成される。
導電ループ25を分離することを考慮した組み立て技法により、金属ループまたは類似の構造が近接して備えられる場合(例えばドアの金属フレーム)に、干渉の程度を低くすることができる。
図6aに詳細に示される、前記導電性の分離を提供するアンテナの上側部分の組み立て技法は他のアンテナによる電磁誘導を回避し、複合機能への本発明の適用を可能にする。
図6aに示される、導電性の分離を有するアンテナ上側部分の特別な組み立て技法により、アンテナを、電磁方式のアンテナなどの他の検出アンテナに重ね合わせるか、非常に制限された距離で並べて置くことが可能になり、よって、重要な適用例のために「複合的」動作状態(図9a、図9b、図9c)が得られる。
実際、前記導電性の分離がない場合は、2つのアンテナ(電磁方式のアンテナとRFIDアンテナ)の間に導電性の寄生的な誘導が生じて、その結果、前記アンテナの過熱および損傷をもたらすことがある。
最後に、本発明による無線周波数検出システム10は、その両側でRFID電子タグ22の通過を検出し、トリプル構成への置き換えに使用されてもよい。
RFIDタグ22が装置の検出ゾーンに入ると、磁気誘導を介して、製品の識別の詳細を提供するために必要なエネルギーを受け取り、そして、電子タグに格納された情報がリーダ13へ送信され、それにより、ラベルを貼付された対象物または製品を正確に特定することが可能になる。
本発明によるRFIDシステムはまた、パネル11に対してどのような位置に置かれた電子RFIDタグ22でも単一の検出装置10を使用して検出することも可能にする。
これらの結果は、検出装置10の特定の形状、および、横方向枝部14の使用により得られる電流経路によって得られる。
上側部分におけるループの分離25を伴うRFIDアンテナ技術はまた、EMスパイラルアンテナによる電磁誘導を防ぎ、よって誘導に起因する相互干渉および加温を回避することができ、また、同時複合動作を得ることができる(図9a、図9b、図9c)。
上記の説明により、本発明による無線周波数検出装置の特徴が明らかであるとともに、その結果の利点も明らかである。
最後に、添付の請求項1の保護範囲にすべて収まる、さまざまな実施形態によって前述の装置が実現可能であることは明らかである。
例えば、アンテナは、銅製の両面プリント回路に関して、どのような場合でも同じ電流の経路を得る、異なる導電性要素で組み立てられ得る。
また、本発明による装置を、例えば、それぞれ図8aおよび図8bに示されるようにガラス製ドア36または木製ドア37に組み込むこともできる。
また、この装置を、プレキシガラス(Plexiglass)または非導電性の木材などの別の材料の構造またはパネルに組み込むこともできる。
また、この装置を、複合機能を可能にするように、電磁技術を使用する他のアンテナおよびシステムに直接組み込み、かつ/または重ね合わせることもできる(図9a、図9b、図9c)。
最後に、本発明による装置は、例えば、小売りアウトレット店または他のタイプの公共の場所で、多くの適用を見得る。
このように考えられた発明は、どのような場合でも、添付の特許請求の範囲の保護範囲にすべて収まる、多数の修正および変形が可能である。
最後に、起こり得る要求にしたがって、また最新技術に照らして、すべての詳細は他の技術的等価要素に置き換えられてもよく、使用される材料ならびに形状および寸法は異なってもよい。

Claims (8)

  1. RFIDタグを検出するように構成された無線周波数検出装置であって、
    RFIDアンテナと、
    RFIDリーダ(13)と、
    接続ケーブル(17)と、
    横部品バー(29b、29c)と共に閉回路を形成する縦部品バー(29a)と
    を備え、
    当該検出装置がさらに、2つの隣接するループの間で前記横方向枝部(14)が共有されるダブルループ回路を形成するように、前記縦部品バー(29a)を接続する横方向枝部(14)を備える無線周波数検出装置であって、
    前記横方向枝部(14)に沿って同一方向に同時に電流が流れ、一方で前記隣接するループに沿って対向する方向に電流が巡回して流れるように、前記横方向枝部(14)が、両面プリント回路と、その両側に備わる非導電性の彫り込み(21)と、を含むことを特徴とする、無線周波数検出装置。
  2. 前記装置の下部に置かれた第1のキャリブレーション部(15)または固定チューナと、前記装置の上部に置かれた第2のキャリブレーション部(16)または可変チューナとを備え、それらが所与の共振周波数で動作する電気共振回路として構成されることを特徴とする、請求項1に記載の無線周波数検出装置。
  3. 電磁方式の装置に加えて前記装置を使用できるように、前記アンテナの上側部分に置かれた非誘導性の分離要素(25)を備えることを特徴とする、請求項1または2のいずれか1項に記載の無線周波数検出装置。
  4. 前記ダブルループ回路が導電性材料で作られた両面プリント回路によって形成されることを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載の無線周波数検出装置。
  5. リベット(20)によって互いに固定され、両方の導電面(21)上に銅層の彫り込みを有する、両面プリント回路を備えることを特徴とする、請求項1から4のいずれか1項に記載の無線周波数検出装置。
  6. 前記装置が単一のアンテナパネル(11)と組み込まれることを特徴とする、請求項1から5のいずれか1項に記載の無線周波数検出装置。
  7. 前記装置がセキュリティゲートに設置されることを特徴とする、請求項1から6のいずれか1項に記載の無線周波数検出装置。
  8. 前記装置がアクセスドアに設置されることを特徴とする、請求項1から7のいずれか1項に記載の無線周波数検出装置。
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