JP2002506300A - 対象物の多次元電子識別 - Google Patents

対象物の多次元電子識別

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JP2002506300A
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マーシュ，マイケル，ジョン，カミル
ハドソン，トレバー，メレディス
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トロリー スキャン （プロプリエタリー） リミッテッド
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Abstract

(57)【要約】 予め定めた読取りボリュームを通過する複数のランダムに配置された、対象物をベースとするトランスポンダ（１８、２０、２２）を識別するための識別システムが提供される。読取り装置（１０）は、それぞれ異なる偏極を有する複数の問合せ及びエネルギー付与フィールド（２９）を前記読取りボリューム内に順次送信するように配置されたマルチ送受信アンテナアレイ（１２、１４、１６）を備えている。各トランスポンダ（１２、１４、１６）は、前記問合せ及びエネルギー付与フィールドの少なくとも１つによって給電されるように配置され、かつ、各トランスポンダは、トランスポンダ（２０）の識別信号の送信成功又は不成功を記録し、その記録を当該トランスポンダへの給電がない状態で保持するように構成された短期記憶モジュール（３０）を含む。この短期記憶モジュールは、前記読取りボリューム内でエネルギー付与フィールドの１つによる前記トランスポンダへの給電の予想される中断よりも長い保持時間を有する。最小の記憶保持時間は、典型的には、問合せサイクルの間に前記問合せ及びエネルギー付与フィールド（２９）の全てを１つずつ順次送信するために要する時間である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の背景 本発明は、対象物（オブジェクト）の多次元電子識別に関する。
【０００２】 無線周波数識別システムにおいては、識別すべき物品に取り付けられるトラン
スポンダの形をした複数の対象物の識別性(identity)を読み取り、識別情報をデ
ィスプレイ又はコンピュータ・ネットワークに伝送するために、読取り装置(rea
der)が一般に使用されている。この読取り装置とトランスポンダとの間の通信は
電磁的手段によって行われ、これによって読取り装置と照準の合わないトランス
ポンダでも識別される。常に、複数のトランスポンダはランダムに方向づけられ
ているので、単一のエネルギー偏極を持つ単一の読取り装置がトランスポンダの
全てを検出することは不可能である。単一の読取り装置の放射パターンには、反
射面等からの干渉パターンに起因するヌル(null)又はデッドゾーンも発生する。
【０００３】 偏極の相違とヌル又はデッドゾーンに関わる問題は、一般に、エネルギー付与
フィールドにより、通常はそのようなエネルギー付与フィールドが存在する間、
トランスポンダが給電されるという受動型トランスポンダシステムの場合に発生
する。これは、トランスポンダが一旦成功裏に識別されると効果的に不能動化さ
れ、読取りボリューム内の他のトランスポンダからの送信と干渉しないようにす
るシステムの場合に、一層顕著である。このタイプのトランスポンダシステムは
、米国特許第5,751,570号、米国特許第5,124,699号、及びマーシュ他に付与され
た南アフリカ特許第93／6267号に記述されている。
【０００４】 マーシュ他に付与された米国特許第5,519,381号には、１つの問合せボリュー ムにおける複数のトランスポンダに給電するために、異なる周波数で少なくとも
２つの異なる問合せ信号を同時に使用するシステムが記述されている。当該異な
る周波数は異なる角度から放射されてもよく、それによって、デッドスポット及
び偏極を補償することができる。ハインリヒ他に付与された米国特許第5,850,18
1号は、ランダムに選択された周波数で電磁フィールドをパルス化することによ り、複数のトラスポンダに変換された電力を供給するシステムについて述べてい
る。その電磁フィールドは、切替工程で生ずるスペクトルノイズを抑制するため
に、周波数変更の間、短時間停止される。複数のトランスポンダは、パルス間で
周波数が切替えられる間、各トランスポンダの作動電圧のレベルを維持するため
にエネルギーの蓄えを使用する。
【０００５】 生産コストを低減するためには、トランスポンダの電子部品を単一の集積回路
に組み込む必要がある。その結果、トランスポンダは、エネルギー付与フィール
ドを解除した状態で搭載（オンボード）されるエネルギー貯蔵容量を制限してき
た。貯蔵キャパシタのようなオンボード電源がない場合は、そのようなトランス
ポンダは揮発性を持ち、次の読取りセッションの開始に際してエネルギー付与フ
ィールドが再構築されたとき、特にエネルギー付与フィールドの再構築が先の読
取りセッションの後比較的早く行われたときでさえ、電力をリセットしてしまう
。このため、多重問合せフィールドが利用されている場合は1つのトランスポン ダが誤って何度も読み取られる可能性がある。
【０００６】 発明の概要 本発明の第１の態様は、予め定められた読取りゾーンを有する少なくとも１つ
の読取り装置と複数の対象物とを備えた識別システムであって、 前記読取り装置は、前記読取りゾーンに第１の問合せ及びエネルギー付与フィ
ールドを送信する第１の送信手段と、少なくとも１つの対象物からの識別信号を
受信して識別するように構成された受信手段とを含み、 各対象物は前記エネルギー付与フィールドによって給電されるように構成され
、記憶手段と、対象物それ自体を識別する識別信号を前記読取り装置へ送信する
ように構成された送信手段とを含み、前記記憶手段は、前記識別信号の送信成功
又は不成功を記録し、その記録を、前記読取りゾーン内で前記エネルギー付与フ
ィールドによる前記対象物への給電の予想される中断のいずれよりも長い時間、
前記対象物への給電がない状態で保持するように構成される。
【０００７】 本発明の好ましい形態では、前記読取り装置は、第２の問合せ及びエネルギー
付与フィールドを送信する第２の送信手段と、問合せサイクル中に前記第１及び
第２の問合せフィールドを順次送信する循環手段とを含み、前記給電の予想され
る中断は、前記問合せサイクル中、前記対象物が給電されない最大可能時間に相
当する。
【０００８】 好都合な例では、前記読取り装置が少なくとも３つの送信手段を含む。これら
の送信手段は、少なくとも３つの対応する問合せ及びエネルギー付与フィールド
を、識別すべき複数の対象物が含まれる予め定めたボリュームに送信する。送信
は、当該ボリューム内の対象物の可能な向きと位置の全てをカバーするのに十分
な、種々の偏極軸及び／又は読取り位置を用いて、前記問合せ及びエネルギー付
与フィールドの全てを１つずつ順次送信するために要する時間を含む問合せサイ
クルの時間周期で行われる。
【０００９】 一般的に、前記対象物は、問合せ及びエネルギー付与フィールドを受信してい
る間、給電されるだけの受動型トランスポンダである。
【００１０】 有利な例において、前記送信手段は、方向付けられ且つ偏極した複数の送信ア
ンテナと、予め定められた周波数の搬送波信号で前記送信アンテナを順次付勢す
るために前記送信アンテナに接続された少なくとも１つの送信機とを具備し、前
記受信手段は、同様に方向付けられ且つ偏極した複数の整合受信アンテナと、前
記複数の対象物からの識別信号を受信するように前記複数の受信アンテナに接続
された少なくとも１つの受信機とを含み、前記読取り装置は、入ってくる識別信
号を処理し復号化するためのプロセッサ手段を備えている。
【００１１】 前記循環手段は、好ましくは、前記送信機を前記送信アンテナ間で順次切替え
る第１切替手段と、前記受信機を前記受信アンテナ間で順次切替える第２切替手
段と、前記第１及び第２切替手段を一斉に操作する切替制御ユニットを含み、い
かなる瞬間でも、整合した送信アンテナと受信アンテナが同様に偏極した信号を
送受信するように操作可能である。
【００１２】 本発明は、読取り装置により複数の対象物を識別する方法にも及ぶものであり
、この方法は、 問合せサイクルの間、対象物への給電及び問合せをするために、前記読取り装
置から第１の問合せ及びエネルギー付与フィールドを送ること、 前記第１の問合せフィールドに応答して、少なくとも１つの対象物から識別信
号を送信すること、 前記読取り装置で前記識別信号を受信し、該信号が正確に受信されたかどうか
を決定すること、及び 前記対象物においてその識別信号の送信成功又は不成功を記録し、その記録を
前記対象物への給電の予想される中断のどれよりも長い期間、前記対象物への給
電がない状態で保持すること を含む。
【００１３】 上記方法は、好ましくは、前記読取り装置から前記第１の問合せ及びエネルギ
ー付与フィールドを送ることにより、前記問合せ及びエネルギー付与サイクルを
開始するステップと、前記問合せサイクル中いかなる問合せフィールドによって
も前記対象物が給電されない最大可能時間に相当する、前記給電の予想される中
断の時間周期で、前記読取り装置から第２の問合せ及びエネルギー付与フィール
ドを送るステップとを含む。
【００１４】 有利な例では、識別すべき複数の対象物が含まれる予め定めたボリュームに多
重問合せフィールドが送信される。送信は、当該ボリューム内の対象物の可能な
向きと位置の全てをカバーするのに十分な、種々の偏極軸及び／又は読取り位置
を用いて、前記問合せ及びエネルギー付与フィールドの全てを１つずつ順次送信
するために要する時間を少なくとも含む最大可能時間周期で行われる。
【００１５】 前記方法は、少なくとも前記問合せサイクルの期間中、送信成功を保存した記
録を使用して前記識別信号の次の送信を阻止するステップと、前記問合せサイク
ルの期間中、送信不成功を保存した記録を使用して前記識別信号の次の送信を許
可するステップとを含む。
【００１６】 好都合には、前記問合せフィールドは、前記問合せ及びエネルギー付与サイク
ルの間、順次循環され、各対象物は、エネルギー付与フィールドによってエネル
ギー付与されている間、給電されるだけであり、前記記憶手段は、送信成功の記
録を保持する限り、前記問合せサイクル中に受信するその後の問合せフィールド
によって再充電されるように構成されている。
【００１７】 本発明の別の観点によれば、予め定められた読取りゾーンを有する少なくとも
１つの読取り装置と複数の対象物ベースのトランスポンダとを備えた識別システ
ムのための受動型トランスポンダが提供される。このトランスポンダは、前記読
取り装置からの複数のエネルギー付与フィールドのうちの少なくとも１つによっ
て、問合せサイクルの間に給電され且つ問合されるように構成されると共に、リ
セット可能な短期記憶手段と、トランスポンダそれ自体を識別するための識別信
号を前記読取り装置へ送信するように構成された送信手段とを含み、前記記憶手
段は、前記識別信号の送信成功又は送信不成功を記録し、その記録を、前記問合
せサイクル中、前記読取りゾーン内の前記対象物への給電の予想される中断のど
れよりも長い時間、エネルギー付与フィールドを介する前記対象物への給電がな
い状態で保持するように構成されている。
【００１８】 前記短期記憶手段は、好ましくは、前記識別信号の送信成功を記録し、少なく
とも前記問合せサイクルの持続している間、前記識別信号の次の送信を阻止する
ためにその記録を保持するように作動する。
【００１９】 前記トランスポンダは、好都合には、給電及び問合せフィールドを受信してい
る間だけ前記トランスポンダを作動させる給電信号を生成するためのオンボード
給電手段を含む。
【００２０】 前記トランスポンダは、一般的には、前記短期記憶手段に接続された制御論理
回路を含み、前記短期記憶手段は、前記制御論理回路からのメモリ設定信号に応
答し、前記制御論理手段は、前記短期記憶手段からのメモリ状態信号に応答し、
前記メモリ設定信号は、前記識別信号の送信成功に応じて前記制御論理回路によ
って生成され、前記メモリ状態信号は、前記制御論理回路を介して、前記期間、
前記トランスポンダが前記識別信号を引き続いて送信するのを阻止するように構
成される。
【００２１】 前記短期記憶手段は、前記期間に比例した所定の時定数を有するＲＣ回路と、
前記ＲＣ回路からの信号を入力し且つ前記メモリ状態信号を出力するコンパレー
タ手段とを含み、前記メモリ状態信号は、前記ＲＣ回路からの信号がある基準値
以下に下がったとき状態を変更するように構成される。
【００２２】 前記メモリ設定信号は、好都合には、問合せサイクル中、前記トランスポンダ
が問合せ信号を介して給電される毎に生成され、少なくとも、前記トランスポン
ダへの給電がなくなると直ちに開始する期間中、前記識別信号の送信を阻止する
ものとする。
【００２３】 前記制御論理回路は、一般的には、前記メモリ状態信号に応答するラッチ手段
を含み、該ラッチ手段は、前記識別信号の送信成功に応答して前記メモリ設定信
号を生成するように構成され、且つ前記メモリ状態信号が短期メモリのセット状
態を示している間、前記トランスポンダの出力を不能にするように構成される。
【００２４】 実施の形態 図１は、３つの八木アンテナ１２、１４及び１６を備えた読取り装置又はイン
タロゲータ１０を示している。これらのアンテナは、異なる方向に向けられたト
ランスポンダ１８、２０及び２２が、前記アンテナの少なくとも１つの実効読取
り範囲又はエネルギー付与フィールド内に入るように、配置されている。アンテ
ナ１２は水平方向に偏極し、且つＸ軸２４に沿って配置され、アンテナ１４は水
平方向に偏極し、且つＹ軸２６に沿って配置され、アンテナ１６は垂直方向に偏
極し、且つＹ軸２６に沿って配置されている。Ｚ軸２８は、この書面に垂直に伸
びている。トランスポンダ１８はＸ軸２４に沿って、トランスポンダ２０はＹ軸
２６に沿って、トランスポンダ２２はＺ軸２８に沿って、それぞれ置かれている
。アンテナ１２の実効問合せフィールド又は読取り範囲は、楕円形の軌跡２９で
表わされる。実効読取り範囲は、読取りアンテナ１２に対して正確なアンテナ偏
極を持ついかなるトランスポンダも、その回路への供給電力として十分なエネル
ギーを集めることができる範囲として定義される。従って、トランスポンダ１８
は、アンテナ１４によって放射されたエネルギー付与フィールドからエネルギー
を受け取る。同様に、トランスポンダ２０はアンテナ１２から、トランスポンダ
２２はアンテナ１６から受け取る。これらのアンテナの位置関係、アンテナの偏
極、そしてアンテナの数も、トランスポンダを用いる特定の応用に依存する。上
記３つのアンテナは、３つの問合せフィールドを発生するように配置され、それ
らの組合せにより、トランスポンダを通過させる所定の３次元問合せボリューム
を規定する。
【００２５】 読取り装置１０は、３つのアンテナ１２、１４、１６の相互間で問合せフィー
ルドを循環させる。各アンテナは、それ自体の送信器及び受信器を持つことがで
きる。或いは、読取り装置が、アンテナ間の切替を行うＲＦスイッチを用いるこ
とができる。電磁フィールドの周波数は各アンテナで同一であるのが好ましいが
、各アンテナで異なっていてもよい。読取りサイクルの長さは、各トランスポン
ダ内の短期記憶素子の記憶保持時間によって決められる。
【００２６】 図２は、このような短期記憶素子３０の概略回路図を示している。トランスポ
ンダが十分長い時間給電されないと、キャパシタＣは電荷を持たない。トランス
ポンダへの給電が始められたとき、キャパシタＣにかかる電圧はVrefより低いの
で、メモリ状態信号としてのコンパレータＵ１の出力３２はＬ（低）である。供
給電力の増大に伴い、入力切替制御ライン３４上のメモリ設定信号が上昇してい
く。メモリ状態信号がＬのとき、トランスポンダロジック（論理回路）３５は、
トランスポンダが保存したデータを送信可能とする。また、トランスポンダロジ
ック３５は、制御ライン３４上のメモリ設定信号をＨ（高）に保持する。
【００２７】 トランスポンダは、そのプロトコルに従って自身のコードを送信する。トラン
スポンダが自身の識別信号を成功裏に送信した場合、及び／又は読取り装置がそ
れを成功裏に読取った場合、トランスポンダは自身のプロトコルによって定義さ
れた方法を用いて非応答状態に置かれる。トランスポンダロジック３５は、前記
メモリ設定信号を低くすることにより、レジスタＲ１を介してトランジスタＱ１
をオンにする。このため、キャパシタＣは、トランジスタＱ１、ダイオードＤ１
及びレジスタＲ２を介して充電される。キャパシタＣは、ダイオードＤ１及びト
ランジスタＱ１を介して、電圧Ｖ＋より電圧降下分低い電圧に充電される。これ
はVrefよりも高いので、コンパレータＵ１の出力が生ずる。この出力３２で示さ
れるメモリ状態信号は高いので、トランスポンダロジック３５は蓄積されたデー
タの送信を不可とする。
【００２８】 電力が短時間除かれると、トランスポンダ回路は機能を停止する。キャパシタ
Ｃは、レジスタＲ３によって徐々に放電される。キャパシタＣの電圧が依然とし
てVrefより高い状態で、電力が再び供給されたとき、出力３２は依然としてＨで
、トランスポンダロジック３５は、トランスポンダがデータを送信するのを不可
としている。また、トランスポンダロジック３５は、入力制御ライン３４上のメ
モリ設定信号を低くすることでキャパシタＣを再び充電する。しかしながら、キ
ャパシタＣの電圧がVref以下に落ちた後に電力が再供給されたときは、メモリ状
態信号が低いので、トランスポンダロジック３５はトランスポンダのデータを再
度送信可能とする。メモリ設定信号が高く保持されることで、キャパシタＣは再
び充電されなくなる。
【００２９】 キャパシタＣ及びレジスタＲ３の時定数は、Vrefになるまで放電するのに読取
りサイクル時間よりも長い時間、通常２秒かかるように設定されているが、例え
ば５秒以内にVref以下まで放電したならば、再びトランスポンダからの読取りが
可能になる。キャパシタＣは5ｐＦの標準値を持ち、レジスタＲ３はＩＴΩの値 を持つ。損失ＦＥＴトランジスタのようなＩＣ等価抵抗素子を用いるのが適切で
あろう。読取りサイクルの時間は、読取り装置又はインタロゲータ１０が全問合
せサイクルを通じて循環するのに要する時間であり、全問合せサイクルにおいて
は、３つのアンテナ１２、１４及び１６の全てが、相互に異なる向きに配置され
た複数のトランスポンダを通過するような問合せボリュームをカバーするように
順次作動する。キャパシタＣの小さな値は、キャパシタＣが比較的小さい領域を
占めていることを意味する。それ故、短期記憶素子全体をトランスポンダ回路の
他の部分と共に単一の集積回路に集積することができる。
【００３０】 図３は、読取り装置からのエネルギー付与又は問合せフィールドの循環する信
号波形を示す。波形１２Ａは、アンテナ１２のエネルギー付与フィールドを示し
、波形１４Ａは、アンテナ１４のエネルギー付与フィールドを示し、波形１６Ａ
は、アンテナ１６のエネルギー付与フィールドを示している。エネルギー付与フ
ィールドは、初めにアンテナ１２を起動する。時間Tcyc/3後、アンテナ１２をオ
フにしてアンテナ１４を起動し、更に時間2Tcyc/3後、アンテナ１４をオフにし てアンテナ１６を起動し、その後、再びアンテナ１２を起動する。こうして循環
が行われる。読取り装置が全アンテナを循環する時間は、Tcycで与えられる。波
形１８Ａは、トランスポンダ１８を作動させる動作電圧を示す。このトランスポ
ンダ１８は、アンテナ１４のエネルギー付与フィールドからエネルギーを第１に
受け取るように位置決めされている。符号４０で示すように、アンテナ１４のエ
ネルギー付与フィールド１４Ａ１が生起すると、トランスポンダ１８のアンテナ
はエネルギー付与フィールドからエネルギーを集め、エネルギー付与フィールド
を整流して平滑化し、このトランスポンダの動作電圧４１を生成する。符号４２
で示すように、アンテナ１４のエネルギー付与フィールドがなくなると、トラン
スポンダ１８の動作電圧４１は直ちにゼロに落ちる。
【００３１】 波形１８Ｂは、トランスポンダ１８用のキャパシタＣにおける電圧を示してい
る。キャパシタＣは充電されていないので、トランスポンダ１８は初め応答状態
にあり、そのデータを読取り装置に送信できる。符号４４の時点でトランスポン
ダ１８は読取り装置によって成功裏に読取られ、非応答状態になる。キャパシタ
Ｃは充電され、その結果、このトランスポンダはデータを前記読取り装置に送信
できない。４６で、動作電圧がゼロに落ちると、キャパシタＣは時定数Ｒ３Ｃに
よって決定される速度で放電を始める。前記読取り装置が他の２つのアンテナ１
６及び１２を通って循環してから、トランスポンダ１８には波形１４Ａ２を介し
て電力が再び供給される。キャパシタＣにおける電圧は依然としてVrefよりも高
い。４８において、動作電圧が上昇することにより、キャパシタＣは再び充電さ
れる。このようにして、前記トランスポンダは非応答状態で維持される。もし、
エネルギー付与フィールドがTcycよりも長い時間除外されているなら、キャパシ
タＣは、更に放電を続け、その電圧がVref以下にまで低下する。破線で示すよう
に、時間Tcyc+T2の時点である符号４９の時点でVref以下になる。その後にエネ ルギー付与フィールドが再び加えられると、このトランスポンダはそのデータを
再び送信可能になっている。符号４９Ａで示すように、Ｒ３Ｃの出力電圧よりも
Vrefの方が高いからである。Tcycすなわち読取りサイクル時間は、各問合せパル
スの持続時間が１秒であることから、一般的に３秒である。
【００３２】 図面において、Tretは応答装置の記憶保持時間である。これは、符号４６の時
点、すなわち、アンテナ１４の第１エネルギー付与フィールドが解除されて、ト
ランスポンダ１８の動作電圧４１がゼロに低下する時点で開始し、時軸上の点４
９まで続く。この例では、Tret = 2/3Tcyc + T2である。より一般的には、N個の
異なるアンテナから順次送信されているN個の問合せフィールドの場合、各問い 合わせフィールドは互いに重複せず、同一時間Ｔだけ継続するならば、サイクル
時間Tcyc =ｎTであり、理論上の最小保持時間Tret = T (n-1) である。時間が同
一でない場合は、理論上の最小保持時間は、より短い持続時間を有する問合せフ
ィールドの最小送信時間分短い総サイクル時間と等しくなる。回路素子の値の変
動や温度変化等を許容するために、時間T2のような付加時間を理論上の最小記憶
保持時間に加えて、短期メモリの時定数が計算される。より一般的に表現すれば
、許容される最小保持時間は、少なくとも、トランスポンダが読取りゾーンを通
過するときに問合せサイクル内のどの問合せフィールドもトランスポンダに電力
を供給しない最大可能時間である。この実施例では、この不能動化されたトラン
スポンダに再び送信を許可するのに充分なキャパシタＣの放電時間は、一般に3.
5秒から5秒の範囲である。
【００３３】 上述した３つのアンテナを持つ読取り装置は、スーパーマーケットのトロリー
の内容物を読取るというような利用に適している。スーパーマーケットのトロリ
ーでは、購入された各製品がトランスポンダを組み込んでいる。精算カウンタで
は、このトロリーは、図１に示した方法で、３つ又はそれ以上の問合せフィール
ドを発生させるように配置された３本又はそれ以上のアンテナによって生成され
た問合せボリュームの中を通過させられる。一般的に、３つのフィールドは相互
に直角である。このトロリーの中にランダムに並べられたトランスポンダは、一
般的にはＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のいずれともそれぞれ整合していないが、偏極した信
号の１つを受信するのに最適な整合軸を必ず有している。更に詳細には、各アン
テナの整合軸は、このトランスポンダによって受信される特定の偏極した問合せ
信号を決定する主ベクトルにより、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各ベクトルに分解できる
。多くの場合、特に、あるトランスポンダが２以上の問合せフィールドに接近す
るか或いはトランスポンダが２以上の問合せフィールドに応答するような対角線
方向を持つ場合、短期記憶素子３０がなければ、当該トランスポンダは、１回の
問合せサイクル中に２度読取られる可能性がある。このように、この短期記憶素
子３０は、ある特定のサイクル中に１つのトランスポンダが種々の問合せフィー
ルドによってエネルギーを付与されたりエネルギーを除去されたとしても、その
特定のサイクル中にそのトランスポンダが１度だけ読取られることを確実にして
いる。
【００３４】 図４に示すように、金属製の箱型トラック５０の内部を走査するための使用例
では、金属壁により反射されたエネルギー信号と本来のエネルギー信号とが干渉
して、トラック５０内に低エネルギーゾーンを生じさせる。アンテナ５２及び５
４はそれぞれ、低エネルギーゾーン５６及び５８を持つ。これらのゾーンは、ア
ンテナの位置に依存し、異なる位置に配置されたアンテナに対して異なるものと
なる。この読取り中に異なるアンテナの組を切り替えていくことで、１回の読取
りサイクルを完了するのに要する時間が前記短期記憶素子の記憶保持期間よりも
短い限り、この読取り装置は、このトラックの全内容物をエネルギー付与フィー
ルドで充分に解明できる。また、このシステムは、１つの読取り装置自体の範囲
よりも大きいボリュームを占めている複数の物品を、そのボリュームの外側周囲
に複数の読取りアンテナを置き、その読取り装置が１つの読取りサイクル内で全
てのアンテナから走査することにより、読取るのに用いることができる。
【００３５】 そのボリュームを囲むこれらのアンテナは、そのボリュームの周囲で走査して
もよく、また、そのボリューム内でランダムに方向付けられた複数のトランスポ
ンダを効果的にカバーするため、予め定められたパスに沿って回転又は移動して
もよい。極端な例だが、単一の送信／受信アンテナ又は送信／受信アンテナの１
組をそのボリュームの周囲で走査するか、或いはその逆に走査してもよい。
【００３６】 図５を参照すると、代表的な読取り装置又はインタロゲータ１０のブロック図
が示されている。送信アンテナ１２Ｂと受信アンテナ１２Ｃは、向き及び偏極が
同じであり、送信アンテナ１４Ｂ及び１６Ｂとそれぞれ対応する受信アンテナ１
４Ｃ及び１６Ｃもまた同様である。送信器６２は、915 ＭＨzの標準動作周波数 で搬送波信号を与える。送信器６２の出力は、送信スイッチ６４により送信器ア
ンテナ１２Ｂ、１４Ｂ及び１６Ｂとの間で切り換えられる。そのスイッチがセッ
トされるアンテナは、電磁問合せ又はエネルギー付与フィールドとしての搬送波
信号を放射し、この電磁問合せ又はエネルギー付与フィールドは、アンテナに関
連するトランスポンダの向きに従って、トランスポンダ１８、２０及び２２のう
ちの１つ以上を起動するために用いられる。トランスポンダは、後方散乱変調を
用いて通信するが、その変調信号は、どのアンテナが放射中であるかにより、対
応する受信アンテナ１２Ｃ、１４Ｃ、１６Ｃのうちの１つによって受信される。
受信スイッチ６６は、受信信号を受信アンテナから受信器６８へ送る。この受信
器は受信信号をプロセッサ７０に送り、該プロセッサは入ってきたデータを復号
化する。スイッチ制御ユニット７２はプロセッサ７０によって制御され、更に、
送信スイッチ６４と受信スイッチ６６の両方を同時に制御するように構成されて
いる。従って、送信スイッチ６４が送信アンテナ１２Ｂを介して送信するように
セットされると、受信スイッチ６６は、対応する受信アンテナ１２Ｃが受信器に
接続されるように同時にセットされる。復号化されたデータは、プロセッサ７０
により、通信リンク７４を介してコンピュータ７５へ送信される。
【００３７】 図６は、標準的なトランスポンダ２０の概略ブロック図である。トランスポン
ダのデータ又はコードは、データメモリモジュール８０に格納される。アンテナ
８２は、エネルギー付与フィールド２９からエネルギーを集める。無線周波数(R
F)モジュール８４は、集められたエネルギーを整流し、キャパシタ８６を用いて
フィルタリングすることで、エネルギー付与フィールドが作動している時間、ト
ランスポンダ回路にＤＣ動作電圧を与える。キャパシタは約5pFの値を持つが、 この値は小さいため、エネルギーフィールドが除去された後トランスポンダを起
動し続けることができない。トランスポンダが読取り装置に接近すると、ツェナ
ーダイオード８８或いは同様な素子から成る過電圧保護装置が動作電圧を制限す
る。発振器９０は、トランスポンダ回路にクロック信号９２を与える。
【００３８】 トランスポンダに最初にパワーが供給されると、「読取り成功」ラッチ９４が
クリアされ、メモリ設定信号３４Ａを生じさせる。短期記憶素子３０内のキャパ
シタＣの電圧はゼロで、メモリ状態信号３２ＡがＬであるから、「読取り成功」
ラッチ９４はクリアされた状態を維持する。「読取り成功」ラッチ９４の出力は
Ｌであり、ラッチ９４からのエネーブル信号９９により、マンチェスタ・エンコ
ーダ９８の出力が可能化される。
【００３９】 擬似乱数発生器１００は、ランダムな遅延時間を計る。この遅延時間が終わる
と、擬似乱数発生器１００はトリガ信号１０２を制御ロジック３５へ送る。これ
により、制御ロジックは、次のようにしてトランスポンダのデータ送信を始める
。すなわち、制御ロジック３５は、移動クロック信号１０４をデータメモリ８０
に送信し、データメモリ８０は、その内部からデータ１０６を順次出力する。マ
ンチェスタ・エンコーダ９８では、データ１０６とクロック信号９２との排他的
論理和が演算される。このマンチェスタ・エンコーダ９８の出力は、変調器１０
８を駆動する。変調器１０８は、アンテナの負荷を変化させることにより、マン
チェスタ・エンコーダでコード化されたトランスポンダデータで、アンテナから
の後方散乱を変調させる。全てのトランスポンダデータが送信されると、制御ロ
ジック３５は移動クロック１０４を停止する。
【００４０】 読取り装置１０は、このトランスポンダの識別データを成功裏に受信してデコ
ードできると、読取りが成功したことをプロトコルを用いて前記トランスポンダ
に送信する。或いは、この読取り装置からの「割込み」信号がないことにより、
トランスポンダ識別信号が成功裏に送信されたことを「伝える」ようにしてもよ
い。こうして識別信号が成功裏に送信且つ受信されたことにより、「読取り成功
」ラッチ９４がセットされる。この「読取り成功」ラッチ９４のセットによって
、メモリ設定信号３４ＡがＬになるので、キャパシタＣが充電される。「読取り
成功」ラッチ９４の出力が生ずることにより、マンチェスタ・エンコーダの出力
を不可とし、前記トランスポンダがそのデータを再度送信することを阻止する。
【００４１】 エネルギー付与フィールドが短時間除去された後再び供給されるならば、「読
取り成功」ラッチ９４の前記状態は失われる。しかしながら、短期記憶素子３０
のキャパシタＣはまだ充電されている。前記パワーが再び供給されたとき、キャ
パシタＣの電荷により、メモリ状態信号３２Ａが発生して、「読取り成功」ラッ
チ９４をセットする。これで「読取り成功」ラッチ９４の出力が生じ、マンチェ
スタ・エンコーダの出力を不可とし、前記トランスポンダがそのデータを送信す
ることを阻止する。また、メモリ設定信号３４ＡがＬになるので、キャパシタＣ
は再び充電される。こうしてトランスポンダに対する電力供給を短時間除去する
ことができ、かつ、このトランスポンダは成功裏に読取りされたことを「覚えて
いる」。
【００４２】 本発明の主な利点の１つは、エネルギー付与フィールドから全てのエネルギー
を導出し、そのエネルギー付与フィールドによってエネルギーを与えられる時間
作動するだけの受動型トランスポンダの寸法上の利点が保持されることである。
その結果、前記キャパシタ８６は、前記トランスポンダがエネルギーを与えられ
ている時間、単にＤＣ電圧を供給する平滑機能を実行するだけの大きさに縮小さ
れる。前記短期メモリの記憶条件も、１回の問合せサイクルの間、短期メモリが
成功裏に読取られたかどうかさえ記憶すればよい程度まで減少される。その問合
せサイクルの間、この短期メモリは、前記トランスポンダが、このタイプのトラ
ンスポンダと関連付けられたパワーオン・リセット信号に応答するのを、効果的
に阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 読取り装置と、この読取り装置から送られた問合せフィールド内にあって相互
に異なる方向に向けられた３つのトランスポンダとを示す図。
【図２】 各トランスポンダの一部分を形成している短期記憶素子の回路図。
【図３】 複数の問合せサイクルと一のトランスポンダにおける短期記憶素子からの代表
的応答とを示す一連の信号波形図。
【図４】 本発明の方法を用いてトラックの内部を走査するときにヌルを回避する方法を
示す図。
【図５】 本発明の読取り装置の概略ブロック図。
【図６】 本発明のトランスポンダの概略ブロック図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，Ｇ Ｈ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ハドソン，トレバー，メレディス 南アフリカ，2194，ランドバーグ，ランド パークエクステンション ４，６ スラン グコップ アベニュー Ｆターム(参考） 5B035 BB09 CA11 CA23 5B058 CA17 5B072 CC06 CC39 5J070 AD02 AF03 AK15 BC06 【要約の続き】 （２９）の全てを１つずつ順次送信するために要する時 間である。

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 所定の読取りゾーンを規定する少なくとも１つの読取り装置と複数の対象物と
    を備えた識別システムであって、 前記読取り装置は、前記読取りゾーンに第１の問合せ及びエネルギー付与フィ
    ールドを送信する第１の送信手段と、少なくとも１つの対象物からの識別信号を
    受信して識別するように構成された受信手段とを含み、 各対象物は、前記エネルギー付与フィールドによって給電されるように構成さ
    れると共に、記憶手段と、対象物それ自体を識別する識別信号を前記読取り装置
    へ送信するように構成された送信手段とを含み、前記記憶手段は、前記識別信号
    の送信成功又は不成功を記録し、その記録を、前記読取りゾーン内における前記
    エネルギー付与フィールドによる前記対象物への給電の予想される中断のいずれ
    よりも長い時間、前記対象物への給電がない状態で保持するように構成されてい
    ることを特徴とする識別システム。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の識別システムにおいて、前記読取り装置は、第２の問合せ及び
    エネルギー付与フィールドを送信する第２の送信手段と、問合せサイクルの間、 前記第１及び第２の問合せフィールドを順次送信する循環手段とを含み、前記 給電の予想される中断は、前記問合せサイクル中に前記対象物が給電されない最
    大可能時間に相当することを特徴とする識別システム。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の識別システムにおいて、前記読取り装置は少なくとも３つの送
    信手段を含み、これらの送信手段は、前記問合せサイクルの間、識別すべき複数
    の対象物が含まれる予め定めたボリュームの中に、少なくとも３つの夫々対応す
    る問合せ及びエネルギー付与フィールドを、当該ボリューム内の対象物の可能な
    向きと位置の全てをカバーするのに十分な、互いに異なる複数の偏極軸及び／又
    は読取り位置を用いて、前記問合せ及びエネルギー付与フィールドの全てを１つ
    ずつ順次送信するために要する時間を含む問合せサイクルの時間周期で、送信す
    るように構成されていることを特徴とする識別システム。
  4. 【請求項４】 請求項２又は３記載の識別システムにおいて、前記対象物は、問合せ及びエネ
    ルギー付与フィールドを受信している間給電されるだけの受動型トランスポンダ
    であることを特徴とする識別システム。
  5. 【請求項５】 請求項２乃至４のいずれか記載の識別システムにおいて、前記送信手段は、方
    向付けられ且つ偏極した複数の送信アンテナと、予め定められた周波数の搬送波
    信号で前記送信アンテナを順次付勢するために前記送信アンテナに接続された少
    なくとも１つの送信機とを具備し、前記受信手段は、同様に方向付けられ且つ偏
    極した複数の整合受信アンテナと、前記複数の対象物からの識別信号を受信する
    ように前記複数の受信アンテナに接続された少なくとも１つの受信機とを含み、
    前記読取り装置は、入ってくる識別信号を処理し復号化するためのプロセッサ手
    段を備えていることを特徴とする識別システム。
  6. 【請求項６】 請求項５記載の識別システムにおいて、前記循環手段は、前記送信機を前記送
    信アンテナ間で順次切替える第１切替手段と、前記受信機を前記受信アンテナ間
    で順次切替える第２切替手段と、前記第１及び第２切替手段を一斉に操作する切
    替制御ユニットを含み、いかなる瞬間でも、整合した送信アンテナと受信アンテ
    ナが同様に偏極した信号を送受信するように操作可能であることを特徴とする識
    別システム。
  7. 【請求項７】 読取り装置により複数の対象物を識別する方法であって、 １回の問合せサイクルの間に、対象物への給電及び問合せをするために、前記
    読取り装置から第１の問合せ及びエネルギー付与フィールドを送ること、 前記第１の問合せフィールドに応答して、少なくとも１つの対象物から識別信
    号を送信すること、 前記読取り装置で前記識別信号を受信し、該信号が正確に受信されたかどうか
    を決定すること、及び 前記対象物においてその識別信号の送信成功又は不成功を記録し、その記録を
    前記対象物への給電の予想される中断のいずれよりも長い時間、前記対象物への
    給電がない状態で保持すること を含む方法。
  8. 【請求項８】 請求項７記載の方法において、前記読取り装置から前記第１の問合せ及びエネ
    ルギー付与フィールドを送ることにより、前記問合せ及びエネルギー付与サイク
    ルを開始するステップと、前記問合せサイクル中いかなる問合せフィールドによ
    っても前記対象物が給電されない最大可能時間に相当する、前記給電の予想され
    る中断の時間周期で、前記読取り装置から第２の問合せ及びエネルギー付与フィ
    ールドを送るステップとを含む方法。
  9. 【請求項９】 請求項８記載の方法において、多重問合せフィールドが、識別すべき複数の対
    象物が含まれる予め定めたボリューム内に当該ボリューム内の対象物の可能な向
    きと位置の全てを事実上カバーするのに十分な、種々の偏極軸及び／又は読取り
    位置を用いて、少なくとも前記問合せ及びエネルギー付与フィールドの全てを１
    つずつ順次送信するために要する時間を少なくとも含む最大可能時間周期で、送
    信されることを特徴とする方法。
  10. 【請求項１０】 請求項７乃至９のいずれか記載の方法において、少なくとも前記問合せサイク
    ルが持続している間、前記保存した送信成功の記録を使用して前記識別信号の次
    の送信を阻止するステップと、前記問合せサイクルの間、前記保存した送信不成
    功の記録を使用して前記識別信号の次の送信を許可するステップとを含む方法。
  11. 【請求項１１】 請求項１０記載の方法において、前記複数の問合せフィールドは、前記問合せ
    及びエネルギー付与サイクルの間順次循環され、各対象物は、エネルギー付与フ
    ィールドによってエネルギー付与されている間、給電されるだけであり、前記記
    憶手段は、前記送信成功の記録を保持する限り、前記問合せサイクル中に受信す
    るその後の問合せフィールドによって再充電されるように構成されている方法。
  12. 【請求項１２】 予め定められた読取りゾーンを有する少なくとも１つの読取り装置と複数の対
    象物ベースのトランスポンダとを備えた識別システムのための受動型トランスポ
    ンダであって、前記読取り装置からの複数のエネルギー付与フィールドのうちの
    少なくとも１つによって、問合せサイクルの間に給電され且つ問合されるように
    構成されると共に、リセット可能な短期記憶手段と、トランスポンダそれ自体を
    識別するための識別信号を前記読取り装置へ送信するように構成された送信手段
    とを含み、前記記憶手段は、前記識別信号の送信成功又は送信不成功を記録し、
    その記録を、前記問合せサイクル中、前記読取りゾーン内の前記対象物への給電
    の予想される中断のいずれよりも長い時間、エネルギー付与フィールドを介する
    前記対象物への給電がない状態で保持するように構成されているトランスポンダ
    。
  13. 【請求項１３】 請求項１２記載のトランスポンダにおいて、前記短期記憶手段は、前記識別信
    号の送信成功を記録し、少なくとも前記問合せサイクルの持続している間、前記
    識別信号の次の送信を阻止するためにその記録を保持するように作動するトラン
    スポンダ。
  14. 【請求項１４】 請求項１２又は１３記載のトランスポンダにおいて、給電及び問合せフィール
    ドを受信する期間だけ前記トランスポンダを作動させる給電信号を生成するため
    のオンボード給電手段を含むトランスポンダ。
  15. 【請求項１５】 請求項１４記載のトランスポンダにおいて、前記短期記憶手段に接続された制
    御論理回路を含み、前記短期記憶手段は、前記制御論理回路からのメモリ設定信
    号に応答し、前記制御論理手段は、前記短期記憶手段からのメモリ状態信号に応
    答し、前記メモリ設定信号は、前記識別信号の送信成功に応じて前記制御論理回
    路によって生成され、前記メモリ状態信号は、前記制御論理回路を介して、前記
    期間、前記トランスポンダが前記識別信号を引き続いて送信するのを阻止するよ
    うに構成されるトランスポンダ。
  16. 【請求項１６】 請求項１５記載のトランスポンダにおいて、前記短期記憶手段は、前記期間に
    比例した所定の時定数を有するＲＣ回路と、前記ＲＣ回路からの信号を入力し且
    つ前記メモリ状態信号を出力するコンパレータ手段とを含み、前記メモリ状態信
    号は、前記ＲＣ回路からの信号がある基準値以下に下がったとき状態を変更する
    ように構成されるトランスポンダ。
  17. 【請求項１７】 請求項１５又は１６記載のトランスポンダにおいて、前記メモリ設定信号は、
    問合せサイクル中、前記トランスポンダが問合せ信号を介して給電される毎に生
    成され、少なくとも、前記トランスポンダへの給電がなくなると直ちに開始する
    期間中、前記識別信号の送信を阻止するものとするトランスポンダ。
  18. 【請求項１８】 請求項１７記載のトランスポンダにおいて、前記制御論理回路は、前記メモリ
    状態信号に応答するラッチ手段を含み、該ラッチ手段は、前記識別信号の送信成
    功に応答して前記メモリ設定信号を生成するように構成され、且つ前記メモリ状
    態信号が短期メモリのセット状態を示している間、前記トランスポンダの出力を
    不能にするように構成されるトランスポンダ。
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