FR2860625A1 - OPTICAL IDENTIFICATION LABEL ADDRESSABLE BY A PLAYBACK UNIT - Google Patents
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Abstract
L'étiquette comporte un circuit logique (5) connecté à au moins une cellule photovoltaïque (8), à un émetteur optique (7) et à une mémoire (6) contenant un code d'identification (ID). La cellule photovoltaïque (8) permet d'alimenter l'étiquette et de recevoir des signaux optiques codés (S3). L'étiquette est constituée par un empilement de couches disposé sur un support (4) et comportant des première (1), deuxième (2) et troisième zones (3). La première zone (1) forme la mémoire (6) et le circuit logique (5). La deuxième zone (2) forme l'émetteur optique (7). La troisième zone (3) est constituée par la cellule photovoltaïque (8). La deuxième zone (2) peut comporter plusieurs diodes (7) émettant de la lumière de couleurs différentes et le codage des informations peut, ainsi, être effectué par modulation de couleur. L'unité de lecture peut comporter une source de lumière permettant l'alimentation de l'étiquette par éclairement des cellules photovoltaïques (8). L'unité de lecture peut comporter une caméra.The tag comprises a logic circuit (5) connected to at least one photovoltaic cell (8), to an optical transmitter (7) and to a memory (6) containing an identification code (ID). The photovoltaic cell (8) makes it possible to supply the tag and to receive coded optical signals (S3). The label is formed by a stack of layers arranged on a support (4) and comprising first (1), second (2) and third zones (3). The first zone (1) forms the memory (6) and the logic circuit (5). The second zone (2) forms the optical transmitter (7). The third zone (3) consists of the photovoltaic cell (8). The second zone (2) can comprise several diodes (7) emitting light of different colors and the coding of the information can thus be carried out by color modulation. The reading unit may include a light source enabling the label to be supplied by illumination of the photovoltaic cells (8). The reading unit may include a camera.
Description
Etiquette optique d'identification adressable par une unité de lectureOptical identification tag addressable by a reader unit
Domaine technique de l'inventionTechnical field of the invention
L'invention concerne une étiquette optique d'identification adressable par une unité de lecture, l'étiquette comportant un circuit logique connecté à des moyens de réception de signaux optiques codés, des moyens d'émission optique, une mémoire contenant un code d'identification et à des moyens d'alimentation comportant au moins une cellule photovoltaïque. The invention relates to an identification tag that can be addressed by a reading unit, the tag comprising a logic circuit connected to coded optical signal reception means, optical transmission means, a memory containing an identification code. and power supply means comprising at least one photovoltaic cell.
État de la technique Traditionnellement, les étiquettes d'identification sans contact télé-alimentées fonctionnent par transmission d'ondes radiofréquence ( RFID: radio frequency identification ). Actuellement, la technique employée pour transmettre des informations d'une étiquette de type RFID vers une unité de lecture repose sur l'utilisation d'ondes porteuses (typiquement à 125kHz, 13,56MHz, 860MHz et 2,45GHz) et une modulation d'amplitude ou d'impédance avec un codage de type Manchester . Les protocoles utilisés mettent en oeuvre une liaison bidirectionnelle. State of the Art Traditionally, remote-powered contactless identification tags operate by radiofrequency transmission (RFID). Currently, the technique used to transmit information from an RFID tag to a reading unit is based on the use of carrier waves (typically at 125kHz, 13.56MHz, 860MHz and 2.45GHz) and a modulation of amplitude or impedance with Manchester encoding. The protocols used implement a bidirectional link.
Des systèmes d'identification par rayonnement optique ou infrarouge (IR) ont également été proposés et peuvent, en principe, être utilisés dans tout domaine où une identification de type RFID est utilisée et, en particulier, dans le domaine de la logistique, de la grande distribution, de la domotique, des réseaux capteurs répartis, etc..., avec cependant la nécessité de vue directe entre les étiquettes et l'unité de lecture associée. Optical or infrared (IR) radiation identification systems have also been proposed and can, in principle, be used in any field where RFID-type identification is used, and in particular in the field of logistics, large distribution, home automation, distributed sensor networks, etc., with however the need for direct view between the labels and the associated reading unit.
Les étiquettes utilisant des longueurs d'onde visible ou IR sont généralement réalisées en utilisant des macro-composants dont l'autonomie est assurée par une batterie. Labels using visible wavelengths or IR are generally realized using macro-components whose autonomy is provided by a battery.
Le document FR2701142 décrit un système d'identification permettant de retrouver des objets étiquetés à partir d'une unité de lecture émettant un signal IR. Une étiquette comporte une diode électroluminescente et un capteur IR permettant la communication entre l'unité de lecture et l'étiquette. L'étiquette io comporte deux sources d'alimentation, notamment une batterie et une cellule photovoltaïque permettant d'amplifier le signal issu du capteur IR. L'étiquette est ainsi complexe, relativement encombrante et lourde. Document FR2701142 describes an identification system making it possible to retrieve labeled objects from a reading unit emitting an IR signal. A tag includes a light emitting diode and an IR sensor for communication between the reader unit and the tag. The tag comprises two power sources, including a battery and a photovoltaic cell for amplifying the signal from the IR sensor. The label is thus complex, relatively bulky and heavy.
Objet de l'invention L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et, en particulier, de réaliser une étiquette optique d'identification de construction simple et de faible coût. OBJECT OF THE INVENTION The object of the invention is to remedy these drawbacks and, in particular, to produce a simple and low-cost construction identification optical tag.
Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que l'étiquette est constituée par un empilement de couches disposé sur un support et comportant des première, deuxième et troisième zones, la première zone formant la mémoire et le circuit logique, au moins une deuxième zone formant les moyens d'émission optique et au moins une cellule photovoltaïque constituant au moins une troisième zone et formant simultanément les moyens de réception des signaux optiques codés et les moyens d'alimentation. According to the invention, this object is achieved by the fact that the label consists of a stack of layers arranged on a support and comprising first, second and third zones, the first zone forming the memory and the logic circuit, at least a second zone forming the optical transmission means and at least one photovoltaic cell constituting at least one third zone and simultaneously forming the means for receiving the coded optical signals and the supply means.
Selon un développement de l'invention, chaque deuxième zone comporte trois diodes émettant de la lumière de couleurs différentes et le circuit logique comporte des moyens de contrôle sélectif des diodes, de manière à coder des informations par modulation de couleur. According to a development of the invention, each second zone comprises three diodes emitting light of different colors and the logic circuit comprises means for selectively controlling the diodes, so as to code information by color modulation.
Selon un autre développement de l'invention, la deuxième zone et la troisième zone sont adjacentes. According to another development of the invention, the second zone and the third zone are adjacent.
Selon un autre développement de l'invention, la deuxième zone comporte au 10 moins un élément d'affichage à cristaux liquides par absorption. According to another development of the invention, the second zone comprises at least one liquid crystal display element by absorption.
Selon un autre développement de l'invention, l'étiquette comporte une pluralité de deuxièmes zones associées respectivement à une pluralité de troisièmes zones et disposées selon une matrice. According to another development of the invention, the tag comprises a plurality of second zones respectively associated with a plurality of third zones and arranged in a matrix.
L'invention a également pour but un système d'identification comportant au moins une étiquette selon l'invention et une unité de lecture comportant un récepteur optique, un émetteur optique, un circuit de contrôle, une mémoire et une interface homme-machine. The invention also aims at an identification system comprising at least one label according to the invention and a reading unit comprising an optical receiver, an optical transmitter, a control circuit, a memory and a man-machine interface.
Selon un développement de l'invention, l'émetteur optique de l'unité de lecture comporte une source de lumière de puissance permettant l'alimentation de l'étiquette par éclairement des cellules photovoltaïques. According to a development of the invention, the optical transmitter of the reading unit comprises a power light source for supplying the label by illumination of the photovoltaic cells.
Selon un autre développement de l'invention, l'étiquette comportant une pluralité de deuxièmes zones et une pluralité de troisièmes zones, le récepteur optique de l'unité de lecture comporte une caméra. According to another development of the invention, the tag comprising a plurality of second zones and a plurality of third zones, the optical receiver of the reading unit comprises a camera.
Description sommaire des dessinsBrief description of the drawings
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 représente un mode de réalisation particulier d'une étiquette selon l'invention. Other advantages and features will emerge more clearly from the following description of particular embodiments of the invention given by way of non-limiting example and represented in the accompanying drawings, in which: FIG. 1 represents a particular embodiment a label according to the invention.
La figure 2 représente un mode de réalisation particulier d'une unité de lecture du système d'identification selon l'invention. FIG. 2 represents a particular embodiment of a reading unit of the identification system according to the invention.
Les figures 3 et 4 représentent deux modes de réalisation particuliers d'une étiquette selon l'invention, comportant une pluralité de deuxièmes zones et une pluralité de troisièmes zones respectivement associées. Figures 3 and 4 show two particular embodiments of a label according to the invention, comprising a plurality of second zones and a plurality of third respectively associated zones.
La figure 5 illustre schématiquement un mode de réalisation particulier d'un empilement constituant l'étiquette selon l'invention. FIG. 5 schematically illustrates a particular embodiment of a stack constituting the label according to the invention.
Description de modes particuliers de réalisation Description of particular embodiments
L'étiquette optique d'identification représentée à la figure 1 est constituée par un empilement de couches comportant une première zone 1, une deuxième zone 2 et deux troisièmes zones 3. L'empilement de couches est disposé sur un support 4. La première zone 1 forme un circuit logique 5 et une mémoire 6 (par exemple de type ROM, EEPROM...) contenant un code d'identification ID et connectée au circuit logique 5. La deuxième zone 2 forme trois diodes électroluminescentes 7 connectées au circuit logique 5 et émettant des signaux S1, éventuellement modulés. Les troisièmes zones 3 sont constituées par des cellules photovoltaïques 8 connectées au circuit logique 5 auquel elles transmettent des signaux électriques S2. The optical identification tag represented in FIG. 1 consists of a stack of layers comprising a first zone 1, a second zone 2 and two third zones 3. The stack of layers is placed on a support 4. The first zone 1 forms a logic circuit 5 and a memory 6 (for example of the ROM, EEPROM ... type) containing an identification code ID and connected to the logic circuit 5. The second zone 2 forms three light-emitting diodes 7 connected to the logic circuit 5 and transmitting signals S1, possibly modulated. The third zones 3 consist of photovoltaic cells 8 connected to the logic circuit 5 to which they transmit electrical signals S2.
Les cellules photovoltaïques 8 permettent simultanément l'alimentation de l'étiquette par absorption de lumière L et la réception de signaux optiques codés S3, portant de l'énergie et/ou de l'information. Ainsi, l'étiquette peut être alimentée par captage de la lumière ambiante si la luminosité ambiante est suffisante, ou par réception de lumière émise par une unité de lecture associé à l'étiquette. Le circuit logique 5 gère les différentes fonctions de I étiquette. The photovoltaic cells 8 simultaneously enable the supply of the label by light absorption L and the reception of coded optical signals S 3, carrying energy and / or information. Thus, the label can be powered by capturing ambient light if the ambient light is sufficient, or by receiving light emitted by a reading unit associated with the label. The logic circuit 5 manages the various functions of the tag.
L'intégration de la fonction d'alimentation et de la fonction de réception de signaux dans le même élément permet de réduire la taille de l'étiquette par rapport aux étiquettes optiques selon l'art antérieur. Par ailleurs, l'étiquette selon l'invention peut être réalisée au cours d'un seul procédé de fabrication, aboutissant à un dispositif tout intégré et d'une épaisseur très fine, par exemple en utilisant des techniques de couches minces connues de la microélectronique. The integration of the power function and the signal reception function in the same element makes it possible to reduce the size of the tag with respect to the optical tags according to the prior art. Furthermore, the label according to the invention can be produced in a single manufacturing process, resulting in an all-integrated device of very fine thickness, for example using thin film techniques known from microelectronics. .
La deuxième zone peut comporter plusieurs diodes électroluminescentes 7 émettant de la lumière de couleurs différentes et, de préférence, complémentaires. La deuxième zone peut également comporter des éléments d'affichage à cristaux liquides par absorption ( LCD: Iiquid crystal display ). The second zone may comprise a plurality of light-emitting diodes 7 emitting light of different and, preferably, complementary colors. The second zone may also include liquid crystal display elements (LCD: Iiquid crystal display).
Dans un mode de réalisation particulier, la deuxième zone 2 comporte trois diodes électroluminescentes 7 émettant de la lumière de couleurs différentes, par exemple du rouge, du vert et du bleu (RVB), et le circuit logique 5 comporte des moyens de contrôle sélectif des diodes électroluminescentes 7 comme représenté à la figure 1. Ainsi, les informations émises par l'étiquette peuvent être codées par modulation de couleur. Par exemple, le codage peut être réalisé par utilisation de combinaisons linéaires des trois couleurs RVB, codées chacune sur trois octets. Ainsi, une information correspondant à 24 bits peut être transmise. Si l'information est d'une taille supérieure à 24 bits, plusieurs jeux de diodes électroluminescentes 7 correspondant chacun à 24 bits peuvent être combinés. Par ailleurs, la couleur propre de la surface d'émission se superpose aux couleurs des signaux S1 émis par les diodes électroluminescentes 7, par exemple par des diodes électroluminescentes organiques ( OLED: organic Iight emitting diode ), ou par les éléments de type LCD. In a particular embodiment, the second zone 2 comprises three light-emitting diodes 7 emitting light of different colors, for example red, green and blue (RGB), and the logic circuit 5 comprises means for selectively controlling light emitting diodes 7 as shown in Figure 1. Thus, the information transmitted by the tag can be coded by color modulation. For example, the coding can be achieved by using linear combinations of the three RGB colors, each encoded in three bytes. Thus, information corresponding to 24 bits can be transmitted. If the information is larger than 24 bits, several sets of light emitting diodes 7 each corresponding to 24 bits can be combined. Moreover, the natural color of the emission surface is superimposed on the colors of the signals S1 emitted by the light-emitting diodes 7, for example by organic light-emitting diodes (OLEDs), or by the elements of the LCD type.
Si, pour des raisons de simplicité, chaque couleur (rouge, vert, bleu, etc...) n'est codée que sur un seul bit, l'information peut, par exemple, être codée par une séquence de signaux S1 successifs. Chacun des signaux S1 peut, par exemple, être codé par une superposition de plusieurs couleurs (rouge et vert, bleu et vert, etc...) ou par une seule couleur (rouge, vert, bleu, etc...). L'émission d'une superposition de toutes les couleurs, c'est-à-dire d'une lumière de couleur blanche, pendant une durée prédéterminée peut être utilisée au début et à la fin d'un message pour étalonner des paramètres du système, par exemple la puissance maximale d'émission et une durée unitaire des signaux S1. Ainsi, le codage peut également tenir compte des durées des signaux S1 et des intervalles entre les signaux S1. Un codage de type Manchester peut également être utilisé pour synchroniser les données reçues. If, for reasons of simplicity, each color (red, green, blue, etc.) is coded on only one bit, the information may, for example, be encoded by a sequence of successive signals S1. Each of the signals S1 may, for example, be coded by a superposition of several colors (red and green, blue and green, etc.) or by a single color (red, green, blue, etc.). Transmitting a superposition of all colors, i.e., white light, for a predetermined time can be used at the beginning and end of a message to calibrate system parameters , for example the maximum transmission power and a unit duration of the signals S1. Thus, the coding can also take into account the durations of the signals S1 and the intervals between the signals S1. Manchester encoding may also be used to synchronize the received data.
De préférence, la deuxième zone 2 et les troisièmes zones 3 constituées par les cellules photovoltaïques 8 sont adjacentes sur le support 4 comme représenté à la figure 1. Ainsi, une partie des composantes diffuses parasite de la lumière émise par la deuxième zone 2 est récupérée par les cellules photovoltaïques 8 des troisièmes zones 3, ce qui permet d'augmenter l'autonomie en énergie de l'étiquette. Preferably, the second zone 2 and the third zones 3 constituted by the photovoltaic cells 8 are adjacent to the support 4 as represented in FIG. 1. Thus, a part of the diffuse components parasite of the light emitted by the second zone 2 is recovered. by the photovoltaic cells 8 of the third zones 3, which increases the energy autonomy of the label.
Un système d'identification selon l'invention comporte au moins une étiquette optique d'identification et une unité de lecture optique. Les étiquettes du système d'identification communiquent avec l'unité de lecture par émission et réception de lumière. L'unité de lecture représentée à la figure 2 comporte un récepteur optique 9 constitué par une caméra, un émetteur optique 10, un circuit de contrôle 11, une mémoire 12 (par exemple de type ROM) et une interface homme-machine 13, par exemple un clavier ou un écran tactile. Le circuit de contrôle 11 gère les différentes fonctions de l'unité de lecture. Sur la figure 2, l'émetteur optique 10 est constitué par une pluralité de diodes électroluminescentes. Dans le mode réalisation représenté à la figure 2, l'émetteur optique 10 émet une lumière L suffisamment puissante pour pouvoir assurer l'alimentation de l'étiquette par éclairement des cellules photovoltaïques 8. An identification system according to the invention comprises at least one optical identification tag and an optical pickup unit. The tags of the identification system communicate with the reading unit by emission and reception of light. The reading unit represented in FIG. 2 comprises an optical receiver 9 constituted by a camera, an optical transmitter 10, a control circuit 11, a memory 12 (for example of the ROM type) and a man-machine interface 13, by example a keyboard or a touch screen. The control circuit 11 manages the various functions of the reading unit. In FIG. 2, the optical transmitter 10 is constituted by a plurality of light-emitting diodes. In the embodiment shown in FIG. 2, the optical transmitter 10 emits a light L which is sufficiently powerful to be able to supply the label with illumination of the photovoltaic cells 8.
Le récepteur optique 9 de l'unité de lecture peut également être constitué par des capteurs optiques, par exemple par des photodiodes, capables de recevoir les signaux optiques S1, éventuellement modulés, en provenance de l'étiquette. The optical receiver 9 of the reading unit may also consist of optical sensors, for example photodiodes, capable of receiving the optical signals S1, possibly modulated, from the tag.
La communication entre l'étiquette et l'unité de lecture peut être effectuée par modulation de lumière, soit par codage par symboles, soit par codage par différentes couleurs. Ainsi, l'étiquette reçoit, par l'intermédiaire des cellules photovoltaïques 8, des signaux optiques codés S3 émis par l'émetteur optique 10 de l'unité de lecture. En réponse, les cellules photovoltaïques transmettent des signaux électriques S2 (figure 1) au circuit logique 5. L'interprétation des signaux électriques S2 peut donner lieu à une lecture ou une écriture dans la mémoire 6 de l'étiquette. L'étiquette peut également répondre à l'unité de lecture en envoyant le signal S1, modulé par l'intermédiaire des diodes électroluminescentes 7. The communication between the label and the reading unit can be effected by light modulation, either by symbol coding or by coding by different colors. Thus, the tag receives, via the photovoltaic cells 8, coded optical signals S3 emitted by the optical transmitter 10 of the reading unit. In response, the photovoltaic cells transmit electrical signals S2 (FIG. 1) to the logic circuit 5. The interpretation of the electrical signals S2 can give rise to a reading or writing in the memory 6 of the tag. The tag can also respond to the reading unit by sending the signal S1, modulated via light-emitting diodes 7.
Sur les figures 3 et 4, l'étiquette comporte une pluralité de deuxièmes zones 2 associées respectivement à une pluralité de troisièmes zones 3 et disposées selon une matrice. Sur les figures 3 et 4, les deuxièmes zones 2a, 2b, etc... sont constituées par des éléments de type LCD ou de type OLED et envoient respectivement des signaux S1 a, S1 b, etc... Ainsi, chaque deuxième zone 2 correspond à un canal de transmission propre, ce qui permet d'augmenter le débit du transfert d'informations de l'étiquette vers l'unité de lecture. Chaque troisième zone 3a, 3b peut également recevoir des signaux optiques codés S3a, o S3b et correspond, ainsi, à un canal de transmission propre d'informations de l'unité de lecture vers l'étiquette. In FIGS. 3 and 4, the label comprises a plurality of second zones 2 associated respectively with a plurality of third zones 3 and arranged in a matrix. In FIGS. 3 and 4, the second zones 2a, 2b, etc. are constituted by elements of the LCD or OLED type and respectively send signals S1a, S1b, etc. Thus, each second zone 2 corresponds to a clean transmission channel, which makes it possible to increase the bit rate of the transfer of information from the label to the reading unit. Each third zone 3a, 3b can also receive coded optical signals S3a, o S3b and thus corresponds to a clean transmission channel of information from the reading unit to the label.
Sur la figure 4, les deuxième zones 2 émettent des signaux S1 de différentes couleurs. Ainsi, des informations sont transmises par codage de modulation de couleur et par l'intermédiaire d'une pluralité de canaux, ce qui correspond à une suite d'images en couleur, chaque troisième zone 3 correspondant à un pixel de l'image. In FIG. 4, the second zones 2 emit signals S1 of different colors. Thus, information is transmitted by color modulation coding and through a plurality of channels, which corresponds to a sequence of color images, each third zone 3 corresponding to a pixel of the image.
Dans le cas où l'étiquette comporte une pluralité de deuxièmes zones et une pluralité de troisièmes zones, comme représenté aux figures 3 et 4, le récepteur optique 9 de l'unité de lecture comporte, de préférence une caméra, permettant de distinguer les différents canaux de transmission, par exemple, par traitement d'image. In the case where the label comprises a plurality of second zones and a plurality of third zones, as represented in FIGS. 3 and 4, the optical receiver 9 of the reading unit preferably comprises a camera making it possible to distinguish the different transmission channels, for example, by image processing.
La figure 5 illustre un empilement de couches minces disposé sur un support 4 transparent, par exemple en verre, et comportant la première zone 1, la deuxième zone 2 et une troisième zone 3. La première zone 1 est illustrée par un seul transistor 14, du type transistor à couche mince ( TFT: thin film transistor ), qui peut, par exemple, être réalisé en poly-silicium. La deuxième zone 2 comporte une diode électroluminescente organique 15 constituée par plusieurs couches organiques 16 (16a, 16b, 16c). La troisième zone 3 comporte une cellule photovoltaïque 8 constituée par une diode photovoltaïque de type PIN, comportant une première couche semi-conductrice 17 avec des dopants de type N, une deuxième couche semi-conductrice 18 non-dopée et une troisième couche semi-conductrice 19 avec des dopants de type P. Les couches semi-conductrices 17 à 19 peuvent, par exemple, être réalisées par croissance et gravure de silicium amorphe hydrogéné. FIG. 5 illustrates a stack of thin layers disposed on a transparent support 4, for example made of glass, and comprising the first zone 1, the second zone 2 and a third zone 3. The first zone 1 is illustrated by a single transistor 14, of the thin film transistor (TFT) type, which may, for example, be made of poly-silicon. The second zone 2 comprises an organic light-emitting diode 15 consisting of several organic layers 16 (16a, 16b, 16c). The third zone 3 comprises a photovoltaic cell 8 constituted by a photovoltaic diode of the PIN type, comprising a first semiconductor layer 17 with N-type dopants, a second undoped semiconductor layer 18 and a third semiconductor layer 19 with P-type dopants. The semiconductor layers 17 to 19 may, for example, be made by growth and etching of hydrogenated amorphous silicon.
Sur la figure 5, la cellule photovoltaïque 8 et la diode OLED 15 sont disposées sur des couches transparentes conductrices 20, par exemple constituées par un matériau comportant de l'étain (Sn), de l'indium (In) et de l'oxygène (0) ( ITO: indium tin oxide ). Des contacts 21 sont respectivement disposés sur la cellule photovoltaïque 8 et sur la diode OLED 15. In FIG. 5, the photovoltaic cell 8 and the OLED diode 15 are disposed on transparent conductive layers 20, for example constituted by a material comprising tin (Sn), indium (In) and oxygen (0) (ITO: indium tin oxide). Contacts 21 are respectively arranged on the photovoltaic cell 8 and on the OLED diode 15.
L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers représentés. En particulier, la deuxième zone 2 de l'étiquette peut comporter toute sorte d'émetteur de rayonnement optique. The invention is not limited to the particular embodiments shown. In particular, the second zone 2 of the label may include any kind of optical radiation emitter.
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