CN101046842A - 光学通信系统、光读出器以及读取信息的方法 - Google Patents

光学通信系统、光读出器以及读取信息的方法 Download PDF

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Abstract

一种光通信系统，包括至少一个光学ID标签以及至少一个光读出器。识别信息在光学ID标签与光读出器之间用光作为通信介质进行通信。光学ID标签包括：存储单元，用于存储识别信息；反射单元，用于反射入射方向的入射光；以及调制单元，用于基于在存储单元中存储的识别信息调制所反射的光。光读出器包括：随机数产生单元，用于产生随机数；发光单元，用于发出具有对所产生的随机数特定的振荡频率的光；光电转换单元，用于对在发射方向上入射的被反射的光进行光电转换；提取单元，用于从因光电转换所产生的信号提取具有振荡频率的信号成分；以及解调单元，用于对信号成分进行解调。

Description

光学通信系统、光读出器以及读取信息的方法
相关申请的交叉引用
本发明包含有关在2006年3月28日递交到日本专利局的日本专利申请JP 2006-089009的主题，该专利申请全文在此被引作参考。
技术领域
本发明涉及光学通信系统、光读出器以及读取信息的方法。本发明优选用于从小型无线IC芯片中读取识别信息。
背景技术
最近，射频识别(RFID)作为代替条形码来识别或管理物品的技术已经引起了人们的注意。
在RFID中，对物品特定的识别信息存储于称为无线IC标签(或无线IC芯片)的小型无线设备中，这些物品基于识别信息而被识别和管理。
目前已经提出多种从无线IC标签中或从无线IC标签所传送的无线信号中读取识别信息的读出器。一些读出器与无线IC标签进行光学通信，以传送并接收识别信息(例如，日本未审查专利申请公开No.2006-11948)。
在日本未审查专利申请公开No.2006-11948中公开的技术中，各光读出器包括光读出单元，该光读出单元发出光束至各光学ID标签并接收从光学ID标签所反射的光学信号，以读出对光学ID标签特定的识别信息。
光学ID标签包含：存储器，存储有特定的识别信息；光转换器，根据存储于存储器中的识别信息调制从光读出器中发出的光束，然后将调制后的光束转换成光学信号；光反射器，反射入射方向上的光束调制之后的光学信号。
用在日本未审查专利申请公开No.2006-11948中公开的技术，被设置彼此邻近具有一定间隔的多个光学ID标签可以从远程位置识别，从而光读出器可以用来以与远程控制器一样的方式读取关于光学ID标签的识别信息。
发明内容
然而，具有上述结构的光学ID标签存在如下问题：如果以相近的入射角发射多条光束，那么识别信息就不被传送至以所述相近的入射角发射了光束的光读出器，或者不同条识别信息被同时发送至光读出器，因为被反射的光束会聚在入射方向(拥塞(congestion)状态)。
因此，期望提供一种光学通信系统、光读出器以及读取信息的方法，其能够适当地传递识别信息。
根据本发明的一个实施例，一种光学通信系统包括：至少一个光学ID标签以及至少一个光读出器。识别信息在光学ID标签与光读出器之间用光作为通信介质进行传递。光学ID标签包括：存储单元，用于存储识别信息；反射单元，用于反射入射方向的入射光；以及调制单元，用于基于在存储单元中存储的识别信息调制反射光。光读出器包括：随机数产生单元，用于产生随机数；发光单元，用于发出具有对所产生的随机数特定的振荡频率的光；光电转换单元，用于对在发射方向上入射的被反射的光进行光电转换；提取单元，用于从光电转换所产生的信号中提取具有所述振荡频率的信号成分；以及解调单元，用于对信号成分进行解调。
在这个光学通信系统中，光读出器可以提取作为反馈光从目标光学ID标签返回的反射光上的识别信息，即使作为反馈光从目标光学ID标签返回的反射光与来自其它光学ID标签的光拥塞在一起，其中光学ID标签用光读出器发射的光辐照。从而，光读出器可以读出光学通信系统的目标光学ID标签中存储的识别信息，即使其它光学ID标签也存在于目标光学ID标签附近且光以与目标光学ID标签的入射角近似的入射角入射到其它光学ID标签上。
根据本发明的另一实施例，用光作为通信介质与存储有识别信息的光学ID标签通信的光读出器包括：随机数产生单元，用于产生随机数；发光单元，用于发出具有对所产生的随机数特定的振荡频率的光；光电转换单元，用于对在从发光单元发出的进入光学ID标签的发射方向上的光由光学ID标签所反射的且基于识别信息调制的反射光进行光电转换；提取单元，用于从光电转换所产生的信号中提取具有所述振荡频率的信号成分；以及解调单元，用于对该信号成分进行解调。
光读出器可以提取作为反馈光从目标光学ID标签返回的反射光上的识别信息，即使作为反馈光从目标光学ID标签返回的反射光与来自其它光学ID标签的光拥塞在一起，其中光学ID标签用光读出器发射的光辐照。从而，光读出器可以读出目标光学ID标签中存储的识别信息，即使其它光学ID标签也存在于目标光学ID标签附近且光以与目标光学ID标签的入射角近似的入射角入射到其它光学ID标签上。
根据本发明的又一实施例，一种用光作为通信介质读取存储在光学ID标签中的识别信息的方法包括如下步骤：在随机数产生单元中产生随机数；在发光单元中发出具有对所产生的随机数特定的振荡频率的光；在提取单元中从对反射光进行光电转换所产生的信号中提取具有所述振荡频率的信号成分，该反射光是在从发光单元发射进入光学ID标签中的发射方向上的光由光学ID标签所反射的，而且该反射光基于识别信息而被调制；以及在解调单元中对该信号成分进行解调。
用所述读取识别信息的方法，光读出器可以提取作为反馈光从目标光学ID标签返回的反射光上的识别信息，即使作为反馈光从目标光学ID标签返回的反射光与来自其它光学ID标签的光拥塞在一起，其中光学ID标签用光读出器发射的光辐照。从而，光读出器可以读出目标光学ID标签中存储的识别信息，即使其它光学ID标签也存在于目标光学ID标签附近且光以与目标光学ID标签的入射角近似的入射角入射到其它光学ID标签上。
根据本发明，光读出器可以读出存储于目标光学ID标签中的识别信息，即使其它光学ID标签存在于该目标光学ID标签附近且光以与目标光学ID标签的入射角近似的入射角入射到其它光学ID标签上。因此，可以实现能够适当传递识别信息的光学通信系统、光读出器、以及读取信息的方法。
附图说明
图1显示根据本发明的实施例的光学通信系统的整体结构的例子；
图2是显示根据本发明的实施例的光学ID标签的结构的一个例子的方框图；
图3是显示根据本发明的实施例的调制过程的流程图；
图4A和4B示意性地显示发射光及反馈光之间的光量变化；
图5A和5B显示根据本发明的实施例光学ID标签如何被容纳；
图6是显示根据本发明的实施例的光读出器的结构的一个例子的方框图；
图7是显示根据本发明的实施例的光读出器中信息提取单元的结构的一个例子的方框图；
图8是显示根据本发明的实施例的提取信息过程的流程图；
图9是示意性地显示反馈光的拥塞。
具体实施方式
现在将参照附图详细描述本发明的实施例。
光学通信系统的结构
图1显示了根据本发明的实施例的光学通信系统的整体结构的例子。光学通信系统1包括多个光学ID标签以及多个光读出器。每个光学ID标签被标以光学ID标签2i(“i”等于1，2，3，……，或m(m为整数))，而每个光读出器被标以光读出器3j(“j”等于1，2，3，……，或n(n为整数))。
光学ID标签2i被提供用于目标物品。关于目标物品的识别信息被记录于光学ID标签2i。
具体地，例如，当光学ID标签21至2m被用于管理物品时，光学ID标签2i被提供用于各物品，且关于物品的制作信息，例如物品的序列号以及制作日期作为识别信息存储于光学ID标签2i中。
当光学ID标签21至2m被用于提供信息时，光学ID标签2i被提供用于各广告媒体，且关于广告媒体的供给信息(例如广告媒体相关公司网页的统一资源定位器(URL))以及关于做广告物品的信息被作为识别信息存储于光学ID标签2i。
光学ID标签2i反射光束L1(用光束L1在其发射方向上辐照光学ID标签2i)并基于存储于光学ID标签2i中的识别信息调制光束L1，然后返回调制所得到的反射光L2。
光读出器3j被制作为专用移动终端或者被安装在移动终端中，例如移动电话或个人数字助理。光读出器3j被分配给每个用户。
为了读出存储于光学ID标签2i中的识别信息，用户指示光读出器3j向目标光学ID标签2i发射光束L1。
在这种情况下，光读出器3j提取光学ID标签2i中的识别信息，该识别信息叠加在从光束L1被发射向的光学ID标签2i返回的反射光L2上。
如上所述，在光学通信系统1中，用户可以用光读出器3j作为远程控制器。
光学ID标签的结构
现在将描述光学ID标签21至2m的结构的一个例子。因为光学ID标签21至2m具有相同的结构，所以为了方便起见现在将参照图2描述光学ID标签21的结构的一个例子。
参照图2，光学ID标签21包括光接收器11、电子存储设备12、反射光转换单元13、以及存储器14。反射光转换单元13包括光学单元21以及调制电路22。在光学单元21中，依次设置有反射镜板21a、液晶显示器(LCD)21b、以及偏振片21c。调制电路22与LCD连接21b以及存储器14连接。
例如，当用从光读出器31发出的光束L1辐照光学ID标签21时，光接收器11对光束L1进行光电转换。电子存储设备12存在在光电转换中感应的电压，而且，如果所存储的电压超过预定阈值，则提供电压给反射光转换单元13中的调制电路22。
图3是显示调制电路22中进行的调制过程的流程图。在调制电路22接收电子存储设备12提供的电压之后，在步骤SP0，调制电路22开始调制过程。在步骤SP1，通过将调制电路22提供的电压用作驱动电压而启动调制电路。在步骤SP2，调制电路22从存储器14读出识别信息。
在步骤SP3，调制电路22根据依据调制方法(例如曼彻斯特编码(Manchester Encoding))从存储器14中读出的识别信息，从对电子存储设备12提供的电压进行调制，并将调制结果提供给光学单元21中的LCD 21b。在LCD 21b中，液晶分子的取向随着根据识别信息变化的电压而变化。
调制电路22继续改变LCD 21b中液晶分子的取向直至停止从电子存储设备12提供电压。在步骤SP4，调制电路22确定是否停止从电子存储设备12提供电压。如果调制电路22确定停止从电子存储设备12提供电压，则在步骤SP5，调制电路22终止调制过程。
在反射光转换单元13中的光学单元21中，仅仅从光读出器31发出的光束L1中的某些偏振分量通过偏振片21c。在偏振片21c中过滤掉的光从反射镜板21a入射方向反射进入反射镜板21a(即，朝向目标光读出器31)。
从反射镜板21a入射方向所反射的光根据LCD 21b中的液晶分子的取向而改变其偏振态。符合该偏振态的量的光经偏振片21c发射作为反射光L2。
因此，如果每单位时间预定量的光束L1从光读出器31发射进入反射光转换单元13，如图4A中的例子所示，那么来自光束L1辐照的光学ID标签21的反射光L2随着存储器14中存储的识别信息而改变，如图4B中的例子所示。
如上所述，当停止电压供给时，光学ID标签21根据存储器14中存储的识别信息改变从光读出器31发出的光束L1的反射光L2的量，并将识别信息叠加在反射光L2上，以将识别信息传送至光读出器31。
在根据本发明的这个实施例的光学ID标签21中，光接收器11、电子存储设备12、反射光转换单元13、以及存储器14容纳于由树脂制作的薄盒(thin case)中。从而可以防止灰尘和湿气进入盒中从而用户易于携带包含于盒子中的光学ID标签21。
具体地，例如，如图5A和5B所示，电子存储设备12提供在薄的矩形盒BD中的基片BS上的预定位置，光接收器11提供在基片BS的一个表面(光束L1入射的表面)上的预定位置。光学单元21提供在基片BS的中心部分中，靠近光接收器11。调制电路22和存储器14提供在基片BS的另一表面上的预定位置，作为IC芯片CP。
在图5A和5B中所示的结构中，从光读出器3j发出的光束L1入射到盒子BD厚度方向上的仅仅一个表面上，从而与IC芯片CP和光学单元21都提供在基片BS的同一表面的情况相比，可以确保光学单元21和光接收器11有较大的安装面积。
光读出器的结构
现在将描述光读出器31至3n的结构的几个例子。由于光读出器31至3n具有相同的结构，所以为了方便起见现在将参照图6描述光读出器31的结构的一个例子。
参照图6，光读出器31包括控制电路30、输入单元31、输出单元32、以及信息提取单元33。输入单元31、输出单元32以及信息提取单元33与控制电路30连接。控制电路30控制整个光读出器31。输入单元31接收对应于用户操作的各种指令。输出单元32响应指令和用户操作而可视听地显示过程的内容。信息提取单元33发射光束L1并提取叠加于光束L1的反馈光上的识别信息。
控制电路30是一个微型计算机，包括中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机访问存储器(RAM)、时钟发生器、以及闪速存储器。
当输入单元31接收指令以读出识别信息时，控制电路30经信息提取单元33提取记录在光学ID标签2中的识别信息，以存储识别信息于闪速存储器中并经输出单元32显示识别信息的内容。
图7是根据本发明的一个实施例的信息提取单元33的结构的一个例子的方框图。参照图7，信息提取单元33包括传输处理部41以及接收处理部42。
传输处理部41包括随机数产生器51、信号发生器52、放大器53、以及发光二极管(LED)54。随机数产生器51响应控制电路30(图6)提供的各控制指令产生随机数，并将所产生的随机数提供给信号发生器52。
信号发生器52包括表示随机数与振荡频率之间的对应的表。信号发生器52基于这个表选择与随机数产生器51所提供的随机数对应的振荡频率，并提供所选定的振荡频率值给接收处理部42。
另外，信号发生器52产生具有选定的振荡频率的信号并将该产生的信号经放大器53提供给LED 54。结果，LED 54发出具有与随机数对应的振荡频率的光束L1(图6)。
在上述方式中，每当接收控制指令时传输处理部41可以发出具有不同振荡频率的光束L1。
接收处理部42包括光电二极管(PD)55、检测器56、带通滤波器(BPF)57、以及解调电路58。PD 55对反射光L2(图6)进行光电转换，并将光电转换最后得到的交流信号提供给检测器56，其中所述反射光L2是光学ID标签2所反射的，且在所述反射光上叠加有识别信息。
检测器56检测所述交流信号并将所检测的交流信号的包络提供给BPF 57作为被检波信号。
BPF 57设定从传输处理部41中信号发生器52所提供的信号的振荡频率值。BPF 57从检测器56所提供的被检波信号中提取具有所述设定的振荡频率的信号成分，并将所提取的信号成分提供给解调电路58。
解调电路58对BPF 57所提供的信号分量进行与光学ID标签2的调制电路22(图2)中一样的调制方法相对应的解调处理，并将解调最后所得到的识别信息提供给控制电路30(图6)。所述标识信息存储于控制电路30(图6)中的闪速存储器中。
用上述方式，接收处理部42可以从传输处理部41所发射的光束L1(图6)的反射光L2(图6)中提取叠加在反射光L2上的识别信息。
提取信息的过程
图8是显示上述光读出器31的控制电路30中提取信息的过程的流程图。假设光读出器31被定向于光学ID标签21到2m中的光学ID标签21(图1)，即，光读出器31从光学ID标签21中读取识别信息。
如图9中所示，例如也假设光学ID标签22和光学ID标签23邻近光学ID标签21，而且光读出器32和33以与光读出器31的入射角近似的入射角从光学ID标签22和23读出识别信息。
参照图8，在控制电路30从输入单元31接收读出识别信息的指令之后，然后在步骤SP10，控制电路30开始提取信息的过程。在步骤SP11，控制电路30控制随机数产生器51(图7)以产生随机数并控制信号发生器52(图7)以发射具有与所产生的随机数对应的振荡频率的信号，以使传输处理部41(图7)中的LED 54发射具有与所述随机数对应的振荡频率的光束L1(图6)。
光学ID标签21用光束L1辐照并返回其上叠加有光学ID标签21中存储的识别信息的反射光L21。如图9中所示，反射光L21与从光学ID标签22和23入射到光读出器32和33的反射光束L22和L23拥塞在一起。结果，与反射光束L22和L23拥塞在一起的反射光L21入射到光读出器31中。
在步骤S12，控制电路30对步骤SP11中在发射方向上入射的反射光L21进行光电转换。在步骤SP13，控制电路30控制接收处理部42(图7)，以便基于光电转换的结果从信号成分中提取识别信息，所述信号成分具有步骤SP11中发射的光束L1的振荡频率而且其上叠加有识别信息。
在步骤SP14，控制电路30控制输出单元32以显示所提取的识别信息的内容。在步骤SP15，控制电路30结束提取信息过程。
如上所述，控制电路30发出具有与随机数相对应的振荡频率的光束L11，并从所接收的反射光L21中具有该振荡频率的信号成分中提取识别信息。从而，即使反射光L21与反射光束L22和L23拥塞在一起，也可以正确地获取目标光学ID标签21中存储的识别信息并可以显示所获取的识别信息。
操作和有益效果
在上述的结构中，光学通信系统1中的光读出器3j根据读操作产生随机数并经LED 54(图7)发射具有对所产生的随机数特定的振荡频率的光束。
光读出器3j在PD 55(图7)中对反射光进行光电转换，其中所述反射光是在从LED 54发射进入预定的光学ID标签2i的发射方向上的光从光学ID标签2i反射的而且被基于识别信息调制。光读出器3j经BPF 57(图7)从光电转换最后所得到的信号中提取具有振荡频率的信号成分，并在解调电路58(图7)中解调所述信号成分。
因此，即使作为反馈光从目标光学ID标签21返回的反射光与来自光学ID标签22和23(图9)的反射光拥塞在一起，光读出器3j也可以提取叠加在作为反馈光从目标光学ID标签21返回的反射光上的识别信息。
结果，在光学传输系统1中，光读出器31可以读出存储于目标光学ID标签21中存储的识别信息，即使光学ID标签22和23位于光学ID标签21附近而且光学ID标签22和23用光以与光学ID标签21的入射角近似的入射角来辐照，例如，如果光学ID标签2i提供在悬挂于列车上的广告招贴画上且多种用户同时用它们自己的光读出器3j读出存储于光学ID标签2i中的识别信息。结果，可以减少对光学通信系统1中光学ID标签2i的设置的亮度限制。
用上述结构，可以实现能够适当传递识别信息的光学通信系统1，而无论光学ID标签2i如何设置或者光读出器3j所读出的光学ID标签2i的状态。
本领域的技术人员应该明白，根据设计要求以及其它因素可能存在各种修改、组合、子组合以及变形，这些都在所附权利要求书或其等同替换的保护范围内。

Claims (8)

1.一种光学通信系统，包括：
至少一个光学ID标签；以及
至少一个光读出器，
其中识别信息在光学ID标签与光读出器之间用光作为通信介质进行传递，
其中光学ID标签包括：
存储单元，用于存储识别信息；
反射单元，用于反射入射方向的入射光；以及
调制单元，用于基于存储单元中存储的识别信息调制反射光，以及
其中光读出器包括：
随机数产生单元，用于产生随机数；
发光单元，用于发出具有对所产生的随机数特定的振荡频率的光；
光电转换单元，用于对在发射方向上入射的被反射的光进行光电转换；
提取单元，用于从光电转换所产生的信号中提取具有所述振荡频率的信号成分；以及
解调单元，用于对所述信号成分进行解调。
2.一种光读出器，其用光作为通信介质与存储有识别信息的光学ID标签通信，该光读出器包括：
随机数产生单元，用于产生随机数；
发光单元，用于发出具有对所产生的随机数特定的振荡频率的光；
光电转换单元，用于对在从发光单元发出的进入光学ID标签的发射方向上的光由光学ID标签所反射的且基于识别信息调制的反射光进行光电转换；
提取单元，用于从光电转换所产生的信号中提取具有所述振荡频率的信号成分；以及
解调单元，用于对该信号成分进行解调。
3.根据权利要求2所述的光读出器，
其中光电转换单元对从在多个用发光单元发出的光辐照的相邻光学ID标签中一个随机的光学ID标签所返回的反射光进行光电转换。
4.根据权利要求2所述的光读出器，
其中随机数产生单元每当响应读取操作而接收用输入单元输入的指令时产生随机数。
5.根据权利要求2所述的光读出器，还包括：
指示单元，用于指示由解调单元而最后解调得到的识别信息。
6.一种用光作为通信介质读取存储在光学ID标签中的识别信息的方法，包括如下步骤：
在随机数产生单元中产生随机数；
在发光单元中发出具有对所产生的随机数特定的振荡频率的光；
在提取单元中从对反射光进行光电转换所产生的信号中提取具有所述振荡频率的信号成分，该反射光是在从发光单元发射进入光学ID标签中的发射方向上的光由光学ID标签所反射的，而且该反射光基于识别信息而被调制；以及
在解调单元中对该信号成分进行解调。
7.一种光学通信系统，包括：
至少一个光学ID标签；以及
至少一个光读出器，
其中识别信息在光学ID标签与光读出器之间用光作为通信介质进行传递，
其中光学ID标签包括：
存储单元，其中存储识别信息；
反射单元，其反射入射方向的入射光；以及
调制单元，用于基于在存储单元中存储的识别信息调制反射光，以及
其中光读出器包括：
随机数产生单元，其产生随机数；
发光单元，其发出具有对所产生的随机数特定的振荡频率的光；
光电转换单元，其对在发射方向上入射的被反射的光进行光电转换；
提取单元，其从光电转换所产生的信号中提取具有所述振荡频率的信号成分；以及
解调单元，用于对该信号成分进行解调。
8.一种光读取器，其用光作为通信介质与存储有识别信息的光学ID标签进行通信，该光读取器包括：
随机数产生单元，其产生随机数；
发光单元，其发出具有对所产生的随机数特定的振荡频率的光；
光电转换单元，其对在从发光单元发出的进入光学ID标签的发射方向上的光由光学ID标签所反射的且基于识别信息调制的反射光进行光电转换；
提取单元，其从光电转换所产生的信号中提取具有所述振荡频率的信号成分；以及
解调单元，其对该信号成分进行解调。
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