JP2002507436A - リモート識別用自動照準リーダ・システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 物品（３０）を識別するための方法および装置が開示されている。この方法は、（ａ）識別すべき複数の物品（３０）であって、それぞれが少なくとも一部（３８）に光アクティブ材料を含む物品（３０）を準備するステップ；（ｂ）賦活ソース（５２）からの光を用いて、それぞれの物品（３０）ごとに、少なくともその一部（３８）を照明するステップ；（ｃ）前記光アクティブ材料からのエミッション（５６）を検出することにより、前記少なくとも一部（３８）のロケーション（５０）を識別するステップ；（ｄ）前記識別したロケーション（５０）に励起ソース（４４）をポイントするステップ；および、（ｅ）前記励起ソース（４４）からの光を用いて、前記識別したロケーション（５０）内の少なくとも一部（３８）を照明するステップ；を包含する。続くステップにおいて、前記励起ソース（４４）からの光に応答した、光アクティブ材料からの情報がエンコーディングされたエミッション（６２）を検出する。オプションのステップ（ｇ）として、検出したエミッション（６２）に基づいて物品（３０）をソーティングする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （関連出願に対する相互参照） これに添えて、３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ §１１９（ｅ）の下にＷｉｌｌｉａｍ Ｇ
ｏｌｔｓｏｓ（ウィリアム・ゴルトソス）により１９９７年１１月２５日に出願
された同時係属の仮特許出願第６０／０６６，８３７号「Ｓｅｌｆ−Ｔａｒｇｅ
ｔｉｎｇ Ｒｅａｄｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｆｏｒ Ｒｅｍｏｔｅ Ｉｄｅｎｔｉ
ｆｉｃａｔｉｏｎ」（リモート識別用自動照準リーダ・システム）から優先権を
請求する。この仮特許出願は、参照によりここに全面的に織り込まれている。 （発明の分野） 本発明は、概して物品を識別するための光学ベースの方法および装置に関し、
特に、光学コーディングされた物品を識別するための方法および装置に関する。 （発明の背景） 米国特許第５，４４８，５８２号においては、エミッション相（染料分子等）
および散乱相（ＴｉＯ_２等）を有するものとしてマルチフェーズ・ゲイン・メデ
ィアが開示されている。また、いくつかの実施例では、第３のマトリクス相も備
えられている。マトリクス相に適した材料には、ソルベント、ガラス、および高
分子が含まれている。このゲイン・メディアは、特定のポンプ・パルス・エネル
ギを超えると崩壊するレーザ様のスペクトル線幅を提供することが示されている
。開示されているゲイン・メディアは、複数波長コードを用いたオブジェクトの
エンコーディングに適しており、また高分子および織布を含めて各種のサブスト
レート材料への使用に適している。

【０００２】 産業上の第一級の問題は、大量のアイテムを選別し、識別し、カウントし、お
よび／またはソーティングしなければならないことにある。今日的な方法は、広
範なスペクトルのソリューションをカバーする。巨視的かつ視覚的に識別し得る
アイテムに適用可能な１つのソリューションは、グループ内の多くのアイテムの
中からアイテムの本質的な特徴を識別することによって、あるいはアイテムに組
み込まれた視覚的に読み取り可能なコーディング・システムによって、作業員が
連続的にアイテムを選択するマニュアル・プロセスを伴う。選択したアイテムは
、人的労力もしくは運搬手段を用いて、共通の属性を有するアイテムをストアす
るロケーションもしくはその先の処理を行うロケーションに送られる。棚卸しの
コントロールに関心が向けられているケースにおいては、作業員によるある種の
直接的なマニュアル動作を通じて、あるいは選択済みのアイテムをカウント・デ
バイスに通過させて自動的に、選択済みのアイテムをカウントし、作表が行われ
る。

【０００３】 産業ランドリー業界を例にとれば、レンタル衣類は、未洗濯のままソーティン
グされていないグループとして返却される。作業員は、単一の衣類を選択し、そ
の衣類をハンガーに掛け、続いてコンベヤに乗せて、複数の保管エリアの１つに
それを送る。それぞれの衣類に適した保管エリアは、衣類に付された、通常は襟
の内側に付けられた人間可読コード、すなわち１つの保管ロケーションにあるす
べての衣類に共通する属性を識別するコードに基づいて複数の保管エリアの中か
ら選ばれる。通常、この属性には、たとえば曜日、ルート番号、あるいはエンド
・ユーザ名等が含まれる。同様に、リネン・サプライ業界においては、リネンが
、大きなソーティングされていないグループとしてランドリーに引き渡される。
作業員は、グループから個別のリネン・アイテムを選択し、それらの特徴、たと
えば色、形、および／またはサイズ等によってそれぞれのアイテムを識別する。
選択され識別されたアイテムは、続いて特定の洗濯処方による洗濯のための適切
なエリアに送られる。

【０００４】 すでに明らかであろうが、アイテム（たとえばリネンおよび／または衣類アイ
テム）の識別、カウント、ソーティング、および作表を行うための手作業による
労働は、多くの限界を伴う。処理スループットにおける限界は、特にここで注目
する点である。ランドリーの中には、１回の８時間作業シフトにおいて１００，
０００点もしくはそれを超える個別アイテムを処理しなければならないところも
ある。作業員には、各アイテムに関する複数のタスク（たとえば各アイテムの識
別、カウント、およびソーティング）が要求されることから、通常の作業員が８
時間シフトにおいて処理できるアイテム数はかなり限られる。さらに、各アイテ
ムに対して複数のタスクをマニュアルで実行しなければならないという負担が、
識別、ソーティング、およびカウントのプロセスに誤りを招くことになる。

【０００５】 以上の概要に示されるマニュアル・プロセスにおける限界を取り除き、あるい
は少なくとも最小化するための努力として、自動化ソリューションが模索されて
いる。従来の自動化プロセスは、個別アイテムの識別、カウントおよびソーティ
ングに必要な労働力を最小化し、その精度を向上するために開発されている。た
とえば、ランドリーではバーコード・ラベル（通常はインターリーブド・ツー・
オブ・ファイブ記号表記法）および無線周波（ＲＦ）チップが採用されて、この
目的を達成している。しかしながらこれらのテクニックは、特にラベルおよびチ
ップが過酷な産業用ランドリー環境にさらされることから長命ではない。それに
加えて、バーコード付きのラベルを採用したソリューションは、ラベルがバーコ
ード読み取りデバイスに対して適正に位置合わせされていないとき、つまりその
視野に入っていないとき、時間を浪費するという欠点があり、大型のアイテムに
おいては、付けられたラベルを見つけ出すことが極めて困難であることも少なく
ない。一方、ＲＦチップには位置合わせの問題がないが、耐久性が立証されてい
ないことおよびコストが高いことがＲＦチップの問題となる。

【０００６】 先に参照した同時係属の米国特許出願第０８／８４２，７１６号には、アイテ
ムを識別する代替方法が開示されている。この代替方法においては、パッチ、ラ
ベルおよびスレッド（縫い糸）等の形で光アクティブ材料を衣類およびリネンに
取り付けることができる。それぞれが、たとえば明確かつ固有に識別できる狭帯
域レーザ発光を有する材料を適切に選択すれば、それを使用して光学的に識別可
能なコードを構成することができる。このコードは、衣類、リネン、およびその
他の物品の識別を可能にする。一実施例においては、２本ないしはそれ以上の繊
維もしくはスレッド、すなわち以下においてＬａｓｅｒＴｈｒｅａｄ^ＴＭ（レー
ザースレッド）と呼ぶスレッドが検出可能なエミッションをもたらし、衣類、リ
ネンおよびその他の物品に組み込んで、光学的にこれらの物品に情報をエンコー
ドすることができる。たとえば、ＬａｓｅｒＴｈｒｅａｄ^ＴＭ（レーザースレッ
ド）を衣類のラベルに組み込めば、処理の間にレンタル衣類を固有識別し、ある
いはその特徴を固有識別することができる。同様にＬａｓｅｒＴｈｒｅａｄ^ＴＭ （レーザースレッド）をリネンの縁に、たとえばテーブル・リネンの縁縫いに縫
い込み、リネンおよび／またはその特徴を固有識別することも考えられる。

【０００７】 先に参照した同時係属の米国特許出願に示しているように、ＬａｓｅｒＴｈｒ
ｅａｄ^ＴＭ（レーザースレッド）を、たとえば特定の波長、パルス・エネルギ、
およびパルス持続時間を有するレーザによって励起すると、レーザ様の発光が得
られる。一般に、必要となる励起レーザは、可視スペクトルの赤領域から青領域
までの波長を有し、たとえば、ＬａｓｅｒＴｈｒｅａｄ^ＴＭ（レーザースレッド
）に向けて約１０ナノ秒のパルスを照射したとき、１平方センチメートル当たり
約１０ミリジュール台の放射エネルギ密度が得られる。励起ソースの例としては
、たとえば、フラッシュランプ・ポンプ‐Ｑスイッチ‐周波数２逓倍Ｎｄ：ＹＡ
Ｇレーザ、ダイオード・ポンプ‐Ｑスイッチ‐周波数２逓倍Ｎｄ：ＹＡＧレーザ
、およびその他の基本的にＮｄ：ＹＡＧレーザもしくは他のレーザ・クリスタル
に関連する非線形デバイスから導かれるソースが挙げられる。

【０００８】 しかしながら、たとえばＬａｓｅｒＴｈｒｅａｄ^ＴＭ（レーザースレッド）等
の光アクティブ材料の励起に適した市販励起ソースは、コスト高になる可能性を
有する。このため、励起パルス・エネルギの効率を最大化する識別システムの設
計が重要になることにここで気づかれよう。さらに、評価すべき物品内に組み込
まれた光アクティブ材料の位置ならびに方向を厳密にコントロールすることによ
って励起パルス・エネルギの効率を最大化できることもわかる。厳密なコントロ
ールが維持されていれば、一定方向に向けた鋭い励起ビームを、評価すべき物品
内に組み込まれた光アクティブ材料に、予測可能な確度をもって照射することが
可能になる。一方、光アクティブ材料の位置ならびに方向のコントロールを緩和
するのであれば、物品内に組み込まれた光アクティブ材料をロケートし、それに
より励起ビームを指向させて当該材料を励起するための照準システムが必要にな
る。

【０００９】 前述したように、被評価物品内に組み込まれた光アクティブ材料の位置ならび
に方向を厳密にコントロールするということは、各種処理作業の間には特に困難
を伴う。たとえば、当該材料を含む物品の領域が土で汚れ、あるいはその他のも
のによって覆われており、光アクティブ材料の放射が妨げられることがある。以
上のことから本件発明者は、物品の選別、識別、カウントおよびオプションとし
てのソーティングを行うのための処理を伴う照準システムおよび識別システムを
使用することが有利であるとの認識を得た。

【００１０】 （発明の目的および利点） 前述ならびにその他の問題を解決する、物品を識別し、オプションとしてその
ソーティングを行うための改良された方法ならびに装置を提供することを本発明
の第１の目的ならびに利点とする。 また、物品から検出されたエミッションに基づいて物品を識別するための改良
された方法ならびに装置を提供することを本発明の別の目的ならびに利点とする
。

【００１１】 さらに、物品の中に、もしくはその表面に組み込まれた発光材料の捕捉、当該
発光材料に対する励起の指向、および当該発光材料のエミッションの検出を包含
し、物品の識別および（オプションとして）ソーティングを行う、物品識別のた
めの方法ならびに装置を提供することを本発明のさらに別の目的ならびに利点と
する。

【００１２】 このほかの本発明の目的および利点は、図面の考察ならびに続く説明からより
明らかなものとなるであろう。 （発明の要約） 以上ならびにその他の問題は、本発明の具体化に従った方法および装置によっ
て解決され、その目的および利点も明らかになるであろう。

【００１３】 本発明の方法は、（ａ）識別すべき複数の物品であって、それぞれが少なくと
も一部に光アクティブ材料を含む物品を準備するステップ；（ｂ）賦活ソースか
らの光を用いて、それぞれの物品ごとに、少なくともその一部を照明するステッ
プ；（ｃ）前記光アクティブ材料からのエミッションを検出することにより、前
記少なくとも一部のロケーションを識別するステップ；（ｄ）前記識別したロケ
ーションに励起ソースをポイントするステップ；（ｅ）前記励起ソースからの光
を用いて、前記識別したロケーション内の少なくとも一部を照明するステップ；
および、（ｆ）前記励起ソースからの光に応答した、前記光アクティブ材料から
の狭帯域レーザ様エミッションまたは２次エミッションを検出するステップ；を
包含する。検出したレーザ様エミッションまたは２次エミッションに基づけば、
物品をソーティングするオプションのステップも達成することができる。検出し
たレーザ様エミッションまたは２次エミッションは、処理作業間に物品の少なく
とも１つの特徴を識別するための情報を、光学コードの形式で伝達する。

【００１４】 本発明によれば、物品を識別するための装置が、当該装置の視野を通って各物
品を運搬するためのデバイスを備える。この視野内にある物品は、その少なくと
も一部が賦活ソースの生成した光により照明される。本発明においては、この少
なくとも一部が光アクティブ材料を含んでいる。光アクティブ材料は、賦活ソー
スからの光に応答して、蛍光エミッションを放出する。所定のデバイスが、この
光アクティブ材料からのエミッションを検出することにより、前記少なくとも一
部のロケーションを識別する。励起ソースは、スレッショルド・フルエンスを超
える光を生成する。ポインティング・デバイスは、この励起ソースからの光が前
述の識別したロケーション内の少なくとも一部を照明すべく、励起ソースを識別
したロケーションに指向する。前述の光アクティブ材料は、励起ソースからの光
に応答して狭帯域レーザ様エミッションまたは２次エミッションを放出する。こ
の光アクティブ材料からの狭帯域レーザ様エミッションまたは２次エミッション
は、光学検出器によって検出される。検出されたレーザ様エミッションまたは２
次エミッションは、物品の少なくとも１つの特徴を識別するための光学コード伝
達する。その後、この少なくとも１つの特徴を使用して物品の識別を行い、オプ
ションとしてそのソーティングを行う。

【００１５】 以上ならびにその他の本発明の特徴は、続く図面を参照した発明の詳細な説明
から一層明らかなものとなるであろう。 （発明の詳細な説明） これにおいては、Ｎａｂｉｌ Ｍ． Ｌａｗａｎｄｙ（ナビル・Ｍ・ラワンデ
ィ）によって１９９５年９月５日に取得された米国特許第５，４４８，５８２号
「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｕｒｃｅｓ Ｈａｖｉｎｇ ａ Ｓｔｒｏｎｇｌｙ Ｓ
ｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｇａｉｎ Ｍｅｄｉｕｍ Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ Ｌａｓｅ
ｒ−Ｌｉｋｅ Ａｃｔｉｏｎ」（レーザ様の動作を提供する強散乱ゲイン・メデ
ィアを有する光源）の開示が参照により全面的に織り込まれている。

【００１６】 本発明は、スペクトル的にまた時間的に崩壊するエミッション、あるいは２次
エミッションを呈するようなレーザ様エミッションを採用することができる。２
次エミッションは、励起ソースからのエネルギの吸収から直接的に生じる光アク
ティブ材料からの任意の発光となり得る。ここでは、蛍光ならびに燐光の両方を
包含する意味で２次エミッションと呼ぶこともある。

【００１７】 したがって、本発明の開示が、蛍燐光体粒子、染料（散乱を伴わない）および
半導体材料等のレーザ様アクションを呈しない材料によってコーディングされた
物品の識別に使用可能であることを当初より認識しておく必要がある。特に適し
たタイプの半導体材料は、製造パラメータによって波長がチューニングできる光
を放射する極めて良好な構造を形成すべく製造される。

【００１８】 このようなことから本発明は、その一側面において、参照として示した米国特
許第５，４４８，５８２号に開示されているように、励起エネルギのソースによ
って励起されたメディアから得られるレーザ様アクションまたはその他のエミッ
ションを呈する能力を持った光学ゲイン・メディアを使用する。光学ゲイン・メ
ディアは、注目波長において実質的に透明なたとえば高分子またはサブストレー
ト等のマトリクス相；およびクロム染料または蛍燐光体等の電磁エネルギの放射
および増幅相から構成することができる。一部の実施例においては、光学ゲイン
・メディアが、マトリクス相内の酸化物の粒子および／または散乱中心等の、高
い反射率コントラストの電磁エネルギ散乱相からなる。

【００１９】 本発明の開示内容においては、可能性としては散乱粒子またはサイトとの組み
合わせから発光し、レーザ・アクションに符合する電気光学特性、すなわち入力
ポンプ・エネルギがスレッショルド・レベルを超えるとスペクトル線幅の崩壊お
よび時間的崩壊をともに示すレーザ様エミッションを呈することが可能な染料ま
たはその他の材料を使用することができる。

【００２０】 さらに別の側面においては、すでに示したように本発明は、励起ソースからの
エネルギの吸収に直接起因する光アクティブ材料からの任意の発光とすることが
できる２次エミッションを使用する。２次エミッションには、蛍光エミッション
および燐光エミッションの両方を含めることができる。 本発明は、たとえば衣類またはリネン等の物品の構成に適用することが可能で
あり、それにおいて当該物品は、さらにその少なくとも一部が、スレッショルド
・フルエンスを超えるポンプ・エネルギに応答して狭帯域（たとえば約３ｎｍ）
光学放射エミッションを提供するゲイン・メディアを含む。この狭帯域光学放射
エミッションは、当該物品の識別（および可能性としてはソーティング）を可能
にする。

【００２１】 スレッド等の細長いフィラメント構造、たとえばＬａｓｅｒＴｈｒｅａｄ^ＴＭ （レーザースレッド）に、電磁エネルギの放射および増幅を行う材料を含ませる
。電磁エネルギを放射および増幅する材料は、可能性としては散乱との相互作用
において、前述のようにレーザ様エミッションを提供する。本発明の一実施例に
おいては、たとえば直径が約５〜５０μｍの１本ないしは複数本の細長いフィラ
メント構造が衣類またはリネンの少なくとも一部の領域に、あるいはその中に配
置される。複数のエミッション波長を備えることも可能であり、これにより衣類
またはリネンをエンコーディングすることができる。

【００２２】 本発明の別の側面においては、１ないしは複数のコアの周囲に析出された光学
ゲイン・メディア薄膜を使用する構造が、前述したようなレーザ様エミッション
を提供する。この構造は、ビーズ、ディスク、および球を含む各種の幾何学的外
形を有することができる。ビーズ、ディスク、および球は、物品に組み込まれ、
処理作業の間、物品の識別およびオプションとしてのソーティングを可能にする
。たとえば、同一出願人により発明者をＮａｂｉｌ Ｍ． Ｌａｗａｎｄｙ（ナ
ビル・Ｍ・ラワンディ）として１９９８年５月２日に出願された同時係属の仮特
許出願第６０／０８６，１２６号「Ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ Ｍｉｃｒｏ−Ｌａ
ｓｉｎｇ Ｂｅａｄｓ Ｆｏｒ Ｃｏｍｂｉｎａｔｏｒｉａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔ
ｒｙ ａｎｄ Ｏｔｈｅｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」（組み合わせ化学およ
びその他の応用のための円筒形マイクロレージング・ビーズ）には、本発明のこ
の側面の実践に適したマイクロレージング円筒形ビーズが開示されている。この
仮特許出願については、本件にも参照を通じて全面的に織り込まれている。

【００２３】 図７Ａを参照すると、マイクロレージング円筒形ビーズ構造２０の拡大斜視図
が示されている。このマイクロレージング円筒形ビーズ構造２０は、閉じた２次
元スラブ導波管に等価であり、共振モードをサポートする円筒誘電体シートから
なる。１０^６を超えるＱ値を伴うモードが、厚さ約１〜２μｍ、直径（Ｄ）約５
〜５０μｍのアクティブ・レイヤを用いて可能になる。図７Ｂは、図７Ａに示し
たマイクロレージング円筒形ビーズ構造２０の拡大断面図である。コア領域２２
は、ゲイン・メディア・レイヤまたは領域２４および遮断レイヤまたは領域２６
によって包まれている。ゲイン・メディア・レイヤ２４は、コア領域２２より、
また遮断レイヤ２６より高い反射率を有する。このコア領域２２には、複数のゲ
イン・メディア・レイヤおよび複数の遮断レイヤが巻かれている。コア領域２２
は、金属性、重合性、または散乱性とすることができる。ゲイン・メディア・レ
イヤ２４は、好ましくはコア２２周囲に析出された、複数の特性エミッション波
長を提供する１ないしは複数の光学ゲイン・メディア薄膜とする。

【００２４】 多数の実施例からすでに明らかであろうが、レーザ様または２次エミッション
を放出し得る光学ゲイン・メディアは、物品の識別に使用することができる。こ
の種の物品は、限定する意図ではないが、リネン、あるいは衣類、または包括的
に各種タイプの織布とすることができる。 後述するように本発明は一側面において、捕捉システム、ポインティング・シ
ステム、励起システム、および検出システムを含む識別（および可能性としては
ソーティング）システムを提供する。本発明のこの側面によれば、識別システム
により、被評価物品に配置された光アクティブ材料をロケートし（つまり捕捉し
）、捕捉した材料に励起ソースをポイントして励起エミッションをそれに指向し
、励起エミッションに対する当該材料からの光学応答（レーザ様エミッションま
たは２次エミッション）を検出することが可能になる。このように「サーチ、ポ
イント、照射および検出」システムは、処理作業の間における物品の識別を可能
にする。

【００２５】 ここで、識別に続いて識別済みの物品をソーティングし、あるいは他の物品か
ら区別しておくことが望ましいとして物品の識別が行われることにも注意された
い。その場合、任意の適切なタイプのディバータ、マニピュレータ、あるいはソ
ータ装置をこの識別システムに接続し、識別済み（または未識別の）物品のその
後の処理に作用を及ぼすことができる。しかしながら、本発明の実践には、ソー
ティングを実行する必要はなく、また識別済みオブジェクトを個別に分別、ある
いは他のオブジェクトから分ける必要もない。

【００２６】 図８および図９は、物品のリモート識別用自動照準リーダ・システム、すなわ
ち前述した「サーチ、ポイント、照射および検出」システムを示す。これにおい
ては、図８に示されるように、たとえば衣類、リネン、織布その他のコーディン
グされた材料等の物品３０が、リモート識別デバイス３４の捕捉フィールド３２
を通過するとき識別される。本発明の一実施例においては、移動レールまたはコ
ンベヤ３６等の運搬手段によって、矢印「Ａ」を用いて示した方向に向かって多
数の物品３０が捕捉フィールド３２内に通される。

【００２７】 本発明によれば、物品３０は、光アクティブ材料を含む領域３８を少なくとも
１つ有している。すでに示したように、光アクティブ材料は、たとえば処理作業
間の物品３０の識別およびオプションとしてはソーティングといった目的のため
に物品３０を光学的にエンコーディングすることができる。例示するならば、こ
の少なくとも１つの領域３８は、物品３０に縫い付け、のり付け、あるいはその
他の手段を用いて取り付け、もしくは接着を行ったラベルとすることができる。
概要を前述した各種の実施例から明らかであろうが、物品３０の光学コーディン
グおよび識別は、励起に応答してこの少なくとも１つの領域３８から得られる固
有レーザ様エミッションまたは２次エミッションの検出によってなされる。

【００２８】 図９は、図８に示した自動照準リーダ・システムの概略ブロック図である。図
９は、リーダ・システムにおける４つの基本的な機能側面を強調して示している
。４つの機能側面とは、目標捕捉、ポインティング、励起、および受光または検
出をそれぞれ実行するための目標捕捉デバイス４０、ポインティング・デバイス
４２、励起デバイス４４、受光または検出デバイス４６であり、自動照準リーダ
・システム３４の「サーチ、ポイント、照射および検出」特性に対応している。

【００２９】 目標捕捉は、被評価物品３０に取り付けられた光アクティブ材料の発光特性を
使用して、物品３０においてもっとも明るい、もしくはエミッションがもっとも
強いエリアをロケートする。この場合、物品３０の領域５０が、励起に応答して
１ないしは複数の特定範囲の波長の発光もしくは蛍光エミッションをもたらす。 図９においては、適当な賦活ソース５２にレンズ５４もしくはその他の手段を
使用して、好ましくは発散性のビーム・パターン５３を生成し、それによりリー
ダ・システム３４の捕捉フィールドを照明する。その結果、当該フィールドを通
過する物品３０に取り付けられている光アクティブ材料が、賦活ソース５２から
のエミッションにより励起される。前述したようにこの光アクティブ材料は、励
起に応答して１ないしは複数の特定範囲の波長の発光もしくは蛍光エミッション
をもたらす。すでに明らかであろうが、適当な賦活ソース５２は、被評価物品に
組み込まれた蛍光材料の特性ならびにその適用に応じて選択される。望ましくは
、光アクティブ材料がどのような方向を向いている場合にもその検出が保証され
るべくビーム５３を充分に広くする。

【００３０】 賦活ソース５２の好例としては、たとえばＸ線放射源、キセノン・フラッシュ
ランプ、蛍光ランプ、白熱ランプ、および広角発散レーザ・ビーム等が挙げられ
る。一実施例においては、励起デバイス４４の変更を通じて賦活ソース５２が構
成される。 これに関して図１を参照すると、励起モードの間は、励起レーザ・ソース１か
らのエミッションがビーム・パス７に沿って、ポインティング・システムに向け
て伝播される。捕捉モード間は、可動ミラー５を差し入れ、励起ソースのエミッ
ションをビーム・パス８に沿ってリダイレクトすることによって賦活ソースが、
同じ励起から構成される。ミラー５は、ミラー５が支持された駆動アーム４が取
り付けられた回転シャフト３を備えるアクチュエータ２によって駆動されてビー
ム・パス７内に割り込む。アクチュエータ２は、ソレノイド、ガルバノメータ、
その他ミラー５をビーム７内に介入させ、離脱させることができる任意のデバイ
スとすることが可能であり、好ましくはそれがリーダ・コントロール・エレクト
ロニクスからの電気コマンドによってなされるものとする。ビームは、ビーム・
パス８に沿って偏向された後、モード・スクランブル・クリスタル１０の入力面
１１に指向される。具体的な設計要件に応じて、ビームがミラー６から直接クリ
スタル表面１１に指向されることもあれば、レンズ９を介して焦点し、すべての
ビームをクリスタル表面１１に入力させる必要が生じることもある。モード・ス
クランブル・クリスタル１０はライト・パイプであり、好ましくは捕捉視野の形
状に等しい断面形状を有するものとする（つまり、視野を方形に設計するのであ
れば、クリスタルの断面形状も方形にする）。好ましい一実施態様においては、
このクリスタルのすべての側面を鏡面に仕上げ、クリスタル内部を伝播する光の
側面への入射がすべて内部全反射によって反射されるようにする。それに代えて
、金属製または誘電性のコーティングを用いてクリスタル１０の側面をコーティ
ングすることにより、高い反射係数をそれに持たせてもよい。入力面１１は、こ
の入力面に入射する光がクリスタル１０内のランダムな方向に向かって散乱され
るべくマイクロ・グリットを使用して研磨する。この波面のスクランブルによっ
て、クリスタルの側面からの多数回にわたる内部反射の後、クリスタル１０のボ
リュームが光により一様に満たされる。クリスタル１０の出力面に到達した光の
分布は出力面全体にわたって一様であり、クリスタルの断面形状に等しい形状を
有する。この光は、広角かつランダムな角度範囲でクリスタル１０から出るが、
その上限は、クリスタルおよび周囲の媒体（通常は空気）の屈折率によって決定
される。クリスタル１０から出た光は、レンズ１２によって集光され、捕捉シス
テム１４の目標エリア上に投射される。この投射レンズ１２によって、クリスタ
ル１０を出た光は、目標エリアを実質的に覆う投射光線１３となる。

【００３１】 リーダ・システムの通常モードの動作は次のようになる。まず、ミラー５がビ
ーム・パス８内に介挿される。捕捉視野内において物品が検知されると励起ソー
スがトリガされ、一様な照明が目標エリアを包み、したがって物品もそれに覆わ
れる。この一様な照明によって物品上のコーディングされた材料が蛍光発光し、
捕捉カメラによって検知される。続いてミラー５がビーム・パス８から退避され
、ポインティング・システムに対して、もっとも明るい蛍光を検出した方向への
ポインティングが指示される。ポインティング・システムの目標エリア内におい
て物品が検知されると、励起ソースが再度トリガされ、鋭い励起ビームがコーデ
ィングされた材料に照射される。コーディングされたエミッションが検出され、
解析されると、ミラー５が再びビーム・パス８内に介挿され、次のサイクルを反
復する準備が整う。

【００３２】 概して適切な賦活ソース５２とは、そのエミッションが光アクティブ材料によ
って吸収され、当該光アクティブ材料内に検出可能な蛍光発光を導く充分な光エ
ネルギを有する電磁波放射源であると理解されたい。たとえば前述したＬａｓｅ
ｒＴｈｒｅａｄ^ＴＭ（レーザースレッド）が被評価物品３０に組み込まれる実施
例の場合であれば、ＬａｓｅｒＴｈｒｅａｄ^ＴＭ（レーザースレッド）が、キセ
ノン・フラッシュランプから放射される可視光を吸収して蛍光発光を生じること
から、フィルタによって狭スペクトル化されたエミッションを有するキセノン・
フラッシュランプが賦活ソース５２として適している。光アクティブ材料が組み
込まれた位置で物品３０が自己発光する別の実施態様においては、賦活ソース５
２が必要なくなる。この種の自己発光物品には、たとえば生物発光および化学発
光の物品が含まれる。

【００３３】 光アクティブ材料からの発光もしくは蛍光エミッションは、誘導される場合と
内在する場合のいずれであっても、目標捕捉システム４０の、たとえばイメージ
ング電子カメラ・システム５６によって検出される。カメラ・システム５６の視
野は、好ましくは賦活ソース５２の発散ビーム・パターン５３と同一もしくはそ
れより小さいものとする。本質において、カメラ・システム５６の視野５５は、
リーダ・システム３４の捕捉フィールド３２を定義する。

【００３４】 一実施例においては、光アクティブ材料からの蛍光エミッションが、実質的に
蛍光エミッションを通過させ、物品３０から鏡面反射された、あるいは拡散され
た励起エミッションを大きく減衰させるフィルタに通される。賦活ソース５２と
カメラ５６の間に複数の適切なフィルタを配置することによって、すなわち通過
帯域が一致しない複数のフィルタを配置することによって、物品３０を照射した
後に、カメラ５６が賦活ソース５２からの１次エミッションを検出することが防
止される。イメージング・カメラ・システム５６からの電気信号は、コンピュー
タもしくは専用画像処理エレクトロニクス４１によって解析され、視野５５内に
おいて物品３０からもっとも強いエミッションが検出されたエリア５０のロケー
ションが決定される。この目的には、従来の画像取り込みおよび処理ソフトウエ
アを使用することができる。

【００３５】 ここで、捕捉フィールド３２内に物品３０があるとき、単一の蛍光セクション
しか存在し得ない応用においては、イメージング・カメラ・システム５６に代え
て、たとえば位置検出センサ等の上記以外のイメージング検出器を使用し得るこ
とに注意が必要である。 視野内において、もっとも強いエミッションのある物品３０のエリア５０のロ
ケーションを指定する情報が目標捕捉システム４０から、つまりカメラ・システ
ム５６または処理エレクトロニクス４１から、ビーム・ポインティング・システ
ム４２に渡される。ビーム・ポインティング・システム４２は、このロケーショ
ン情報を処理し、それに応答して励起デバイス４４からのエミッション６０を調
整または指向して、物品３０のもっともエミッションの強いエリア５０に実質的
に照射する。

【００３６】 ここで、本発明によれば、ポインティング・システム４２が応答の速いビーム
操作デバイス５８を有し、それが目標捕捉システム４０からのロケーション情報
（たとえば電気コントロール信号）に応答することを理解されたい。また、ポイ
ンティング・システム４２が音響光学ビーム検出器、回転ポリゴン・ミラー、レ
ンズ（マイクロレンズ・アレイ）トランスレータ、共振ガルバノメータ・スキャ
ナおよびホログラフ・スキャナ、またはこれらの任意の組み合わせを備え得るこ
とをここで理解する必要がある。

【００３７】 ポインティング・システム４２の一実施例においては、２軸ビーム操作ポイン
ティング・システムが２つの非共振ガルバノメータ・スキャナを備え、それぞれ
のスキャナ・シャフトにはミラーが取り付けられる。第１のスキャナは一方の軸
に沿ってビームを偏向し、励起ソースからのエミッションを第２のスキャナ・ミ
ラーに指向する。第２のスキャナの回転軸は、第１のスキャナの軸に直交する方
向に向けられているため、励起エミッションを物品に指向することが可能になり
、独立した２軸に沿って実質的に捕捉システム４０の捕捉フィールド全体をスキ
ャンすることができる。ミラーの反射特性としては、励起システムの高いスルー
プットを確保する一方、物品３０に取り付けられた光アクティブ材料からの２次
エミッションまたはレーザ発光エミッションに高いスループットをもたらすもの
が指定される。好ましくは、励起波長において高いエネルギ密度のダメージ・ス
レッショルドを有するミラーとする。

【００３８】 またポインティング・システム４２には、励起ソース４４から物品３０に向か
って伝播するエミッション６０と、受光デバイス４６に向かって伝播する光アク
ティブ材料からのレーザ様エミッション６２を結合するダイプレクサ５９も備わ
る。 図２はポインティング・システムの立面図を示し、図３はその側面図を示す。
ビーム・パスＡは、ダイプレクサ５９から始まり、コーディングされた物品から
受光される光と逆方向に伝播する励起ビームを含む。ビームＡは、第１のミラー
Ｍ１によって反射されてビームＢを、あるいはミラーＭ１が回転していればビー
ムＣを形成する。ミラーＭ１は、第１のガルバノメータＧＶ１のシャフトＳ１上
にマウントされている。シャフトＳ１の軸は、通常ビーム・パスＡと直交してマ
ウントされる。ＧＶ１は、リーダ・コントロール・エレクトロニクスからの電気
信号に応答してミラーＭ１を回転する。ビームＢまたはビームＣは、第２のミラ
ーＭ２によって反射されてビームＤを、あるいはミラーＭ２が回転していればビ
ームＥを形成する。ミラーＭ２は、第２のガルバノメータＧＶ２のシャフトＳ２
上にマウントされており、Ｓ２の回転軸は、Ｓ１と直交して配置され、通常はビ
ームＡを含む平面と同じ平面内に置かれる。ＧＶ２は、リーダ・コントロール・
エレクトロニクスからの電気信号に応答してミラーＭ２を回転する。ミラーＭ１
は、目標エリア内の平面に投影されたオリジナルのビーム・パスに平行なライン
に沿ってビームＡを偏向する。ミラーＭ２は、目標エリア内の平面に投影された
オリジナルのビーム・パスに垂直、かつ通常はビームＢに平行なラインに沿って
ビームＡを偏向する。このようにミラーＭ１およびＭ２の駆動によって、ビーム
Ａを目標エリアＴＡ内の指定スポットに偏向させることができる。

【００３９】 ダイプレクサ５９は、フォトンに備わる３つの特性のいずれか１つを使用して
共線上における互いに逆方向となる光ビームの伝播を可能にする、従来からある
多くのデバイスのいずれかを用いて具体化することができる。３つの特性とは偏
光面、波長および運動量である。つまり、偏向ビーム・スプリッタ（偏光面を使
用する場合）、ダイクロイック・ミラー（波長を使用する場合）、および当分野
においてサーキュレータと呼ばれている自由空間ノン・レシプロカル・エレメン
ト（運動量を使用する場合）としてダイプレクサ５９を具体化することができる
。別の好適な実施例は、ビーム・スプリッタと呼ばれる部分反射ミラーであり、
このデバイスによる損失が全体的なシステム設計において許容範囲内に収まる場
合には、その使用を選択することができる。

【００４０】 受光システム４６のエレメント６６は、ダイプレクサ５９に等しい機能を有す
るが、通常は上記の３種類のデバイスのうち、それに使用されていないデバイス
から構成される。一実施例においては、たとえば、ダイプレクサ５９をダイクロ
イック・ミラーとし、エレメント６６を偏向ビーム・スプリッタとする。要する
にこのエレメント６６は、コヒーレント・ソースまたは較正ソース６４の出力を
、ポインティング・デバイス４２から受光デバイス４６に渡された共線ビームに
加算する。なお、このコヒーレント・ソース６４の出力の加算は、リーダ・シス
テム３４の較正オペレーション・モード間に実行される。

【００４１】 較正オペレーション・モードの間は、コヒーレント・ソース６４の出力が共線
ビームに加えられることから、ポインティング・システム４２によって決定され
る指向ポジションを、捕捉デバイス４０によって検出される、もっともエミッシ
ョンの強いエリア５０に較正することができる。一実施例においては、コヒーレ
ント・ソース６４が、たとえばレーザ・ダイオード、ヘリウム・ネオン・レーザ
またはその他の適切な、捕捉デバイス４０のカメラ・システム５６によって検出
可能な放射エネルギの放射源から構成される。

【００４２】 好ましい較正プロセスにおいては、較正オペレーションの間、カメラ・システ
ム５６の視界５５内に平板ターゲットが載置され、コヒーレント・ソース６４か
らの光の一部が、励起ソースの光６０と同じ直線上を伝播し、平板ターゲットで
散乱された光６２がカメラ・システム５６に受光される。これによりデータ・テ
ーブルが作成されて、捕捉システム４０のコンピュータまたは専用画像処理エレ
クトロニクス４１にストアされる。このデータ・テーブルのエントリは、検出さ
れる物品３０のもっともエミッションの強いエリア５０と固有の対応関係を有し
、かつポインティング・システム４２により指向されるポジションと固有の対応
関係を有している。リーダ・システム３４の通常オペレーション・モードの間、
すなわち較正モードがオフのとき、したがってコヒーレント・ソース６４がオフ
のときは、このデータ・テーブルが使用されて、ポインティング・システム４２
の、励起ソースのエミッション６０を指向するための適切なポジションが決定さ
れる。つまり、捕捉フィールド内のもっともエミッションの強いエリア５０のポ
ジションと、データ・テーブル内の対応するエントリを比較することによって、
ポインティング・システム４２用に関連づけられた指向ポジションが決定される
。

【００４３】 ここで、本発明装置の側面図をより詳細に表した図４を参照して較正をさらに
詳しく説明する。なおこの図においては、説明の簡略化のために捕捉システム（
ＡＳ）（およびそれに関連づけされた視野（ＦＯＶ１））およびポインティング
・システム（ＰＳ）（およびそれに関連づけされた視野（ＦＯＶ２））を充分に
離隔して示している。好ましい実施例においては、これらの２つの視野を可能な
限りオーバーラップさせて、捕捉と励起の間に生じる可能性がある運搬手段上の
物品の望ましくない動きによって招かれる照準誤差を最小にする。捕捉システム
のイメージング・カメラによって検出されるもっとも明るい蛍光発光のポジショ
ンは、カメラ視野内における直交する２つの角度に対応する。カメラと蛍光発光
エリアの間に仮想線を引くと、この仮想線は、カメラの中心軸となす角度を用い
て記述することができる。これらの角度の一方、Ａ１は、物品の速度ベクトルと
カメラを含む平面、つまり紙面と平行な面内の角度となる。他方の角度は、前述
の面と直交する、コンベヤを幅方向に横切るラインおよびカメラを含む平面、つ
まり紙面に垂直な面内の角度となる。ポインティング・システムの視野内にある
物品のポジションについても同様な角度（たとえばＡ２）を導くことができる。
これらの角度が視野内において等しくないとき（つまりＡ１＝Ａ２とならないと
き）、パララックス誤差が生じてポインティング・システムＰＳが誤ったエリア
をポイントすることになる。したがって、これらの角度を保存することも本発明
の重要な側面の１つになっている。これは特に、コンベヤ上の物品が必ずしもコ
ンベヤ・ベルト平面内になくてもよいことから重要になる。実際、山積みされた
後においては、物品が３次元的特性を持つ傾向が強くなる。

【００４４】 図５は、視野内の角度が保存されていないとき、パララックスによってポイン
ティング誤差を生じる状態を示している。 図５において、捕捉システム（ＡＳ）がもっとも明るい蛍光発光のエリアＦを
ロケートし、このエリアを目標エリアＴＡの平面内のポイント（Ｐ）にマップす
る。フラットな物品であれば、ポイントＦはポイントＴＡに一致する。ところで
、この実施例のポインティング・システムは、紙面に平行な平面内において励起
エミッションをポイントするためのスキャニング・ミラーを有していない。それ
に代えてこのシステムは、物品が移動して目標ポイントＴＰがポインティング・
システムの直下に位置するまで待機する。その位置になったとき、目標ポイント
ＴＰは目標エリアＴＡの平面内のポイントに一致するが、物品上の望ましい目標
ポイントＤＴＰからエミッションがずれてしまう。これは、捕捉システムによっ
て測定された目標角度Ａ１がポインティング・システムによって保存されていな
いからであり、そのために生じたパララックス誤差である。

【００４５】 しかしながら、物品がコンベヤ上に平坦に置かれる一実施例においては、この
タイプのシステム構成によって、望ましいポイントを指向することが可能になり
、スキャニング・ミラーを１つ省略できるという利点ももたらされる。 以上から明らかであろうが、もっとも強い蛍光発光のエリアに対応する角度が
、ポインティング・システムのミラーをポインティングするコマンドとして使用
されることから、ポインティング角度を正確に再現するために、図４における捕
捉角度Ａ１をポインティング角度Ａ２に符合させる較正プロシージャを実行する
必要がある。この較正プロシージャは、較正プロシージャの間、捕捉システムと
ポインティング・システムの光軸を一致させる追加の装置を使用する。図６Ａに
好ましい実施例を示す。

【００４６】 図６Ａに示した較正装置は、部分反射ビーム・スプリッタＢＳ（ペリクル・ビ
ーム・スプリッタとも呼ばれる）、ミラーＭ、およびミラーＭならびにビーム・
スプリッタＢＳに関してカメラ５６およびポインティング・システムＰＳを正確
に心合わせした姿勢に保持するためのジグからなる。この装置は、ポインティン
グ・システムＰＳの回転軸を正確にカメラ・レンズ（Ｌ）のひとみに一致させる
ことによって機能する。このアライメントにおいて、ポインティング・システム
からの任意の光線Ｒ１は、光線Ｒ２として目標エリアに伝播し、目標エリアから
反射されてパスＲ２に沿って戻り、光線Ｒ３としてカメラ５６に入射する。光線
Ｒ３とカメラ５６の光軸がなす角度は、光線Ｒ１とポインティング・システムの
光軸がなす角度に一致する。この光線Ｒ１は、レシーバ（受光装置）内のコヒー
レント・ソース（図９に示した較正ソース６４）から得られる。

【００４７】 較正プロシージャの間は、たとえば光線Ｒ１の方向にコヒーレント・ソースを
ポイントするコマンド信号がポインティング・ミラーに与えられ、目標エリアか
ら散乱されたコヒーレント・ソースの光が光線Ｒ３としてカメラ５６によって検
出される。これにより、ポインティング・ミラーに与えるコマンド信号と、捕捉
カメラ５６において検出されるポジションをマップすることができる。そこで、
ミラーに与えるコマンド信号と、カメラ５６において検出された対応するポジシ
ョンの間に考えられる組み合わせをすべて網羅するテーブルを作成する。この較
正プロシージャが完了した後は、較正テーブルを逆に使用し、カメラ５６におい
て検出されたポジションから、ミラーに与える固有のコマンド信号を求めれば、
正確に同一の視野角を再現することができる。

【００４８】 図６Ｂに示した表１は、較正プロシージャの間に作成される較正テーブルのサ
ブセットを示している。値ＶｘおよびＶｙは、ポインティング・ミラーに送られ
る電圧であり、表内のそれぞれの電圧値が交差するエントリは、反射されたソー
スの光を検出したカメラのｘピクセル値およびｙピクセル値である。図６Ｃに示
した表２は、表１から求めたものであり、通常オペレーション・モードの間に使
用される。すなわち、明るい蛍光発光エリアが検出されると、その蛍光発光を検
出したピクセルのｘピクセル値およびｙピクセル値を使用し、ポインティング・
ミラーに与えるコマンド電圧ＶｘおよびＶｙを決定する。

【００４９】 すでに述べたように、光アクティブ材料、たとえばＬａｓｅｒＴｈｒｅａｄ^{Ｔ Ｍ} （レーザースレッド）の励起は、励起ソース４４によってもたらされる。した
がって適切な励起ソース４４は、注目する物品３０の光アクティブ材料の要件か
ら決定される。たとえばＬａｓｅｒＴｈｒｅａｄ^ＴＭ（レーザースレッド）の場
合であれば、波長、パルス・エネルギ、パルス持続時間を含めた一定の特性を持
つレーザの出力にさらされると励起を生じる。一般に、必要な励起レーザは、可
視スペクトルの赤領域から青領域までの波長を有し、それをたとえば、Ｌａｓｅ
ｒＴｈｒｅａｄ^ＴＭ（レーザースレッド）に向けて約１０ナノ秒のパルスとして
照射したとき、１平方センチメートル当たり約１０ミリジュール台の放射エネル
ギ密度が得られる。励起ソースの例としては、たとえば、フラッシュランプ・ポ
ンプ‐Ｑスイッチ‐周波数２逓倍Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、ダイオード・ポンプ‐Ｑ
スイッチ‐周波数２逓倍Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、およびその他の基本的にＮｄ：Ｙ
ＡＧレーザもしくは他のレーザ・クリスタルに関連する非線形デバイスから導か
れるソースが挙げられる。ポインティング誤差（すなわち、励起ソース４４の指
向誤り）、および捕捉システム４０の視野５５を通って移動する物品の多様性に
対するシステムの許容範囲を広げるために、好ましくは励起ビーム６０を発散性
にして、リーダのイメージングおよびポインティングの分解能より大きいスポッ
トを物品上に照射する。

【００５０】 本発明の一実施例によれば、光アクティブ材料が励起ソース４４によって励起
されて、光学コーディングを提供すべく蛍光発光するが、レーザ・ソース以外の
ソース４４を用いることも可能である。この場合のソースは、スペクトル解析に
適切な高い信号対ノイズ比を検出器にもたらすものが選択される。たとえば、こ
の種のソースとして、スペクトル的にフィルタリングを施し、実質的にコリメー
トしたキセノン・フラッシュランプを用いることができる。

【００５１】 前述したようにポインティング・システム４２は、光アクティブ材料からの２
次エミッションまたはレーザ・エミッション６２を集光し、ビーム操作デバイス
５８およびダイプレクサ５９を介して受光システム４６に導く。一実施例におい
ては、この受光システム４６が、受光したエミッションをスペクトル解析するた
めの分散エレメントを備える。たとえば、受光システム４６は、受光したエミッ
ションを、格子スペクトル計およびたとえばＣＣＤアレイ等のマルチチャンネル
検出エレメントに接続された光ファイバに結合することができる。それに代えて
、受光システム４６に、１つの軸上でスペクトル解析を行い、その軸に直交する
軸に沿ってエミッションの空間的なイメージングを行うイメージング・スペクト
ル計を備えることも考えられる。その後は、コンピュータまたは専用電子プロセ
ッサを使用し、エミッションのスペクトル上の特性および／または空間的な特性
を解析し、評価している物品のアイデンティティの表示を出力する。

【００５２】 すでに明らかであろうが、物品３０のもっとも明るい蛍光発光エリア５０をロ
ケートするために行う、カメラ・システム５６からの視野データの取り込み、お
よび捕捉システム４０内におけるそのデータの処理には、有限量の時間を必要と
する。この間にも物品３０は、リーダ・システム３４の捕捉フィールド３２を通
って移動し得る。この移動の結果として生じる物品の変位を考慮しない限り、ポ
インティング・システム４２は、誤ったロケーション、すなわち過去に（変位前
に）物品３０のもっとも明るい蛍光発光エリア５０であるとして検出されたロケ
ーションに励起ソース４４からのエミッションを指向してしまう。したがって、
検査間の物品３０の変位を考慮することも本発明の範囲に含まれている。たとえ
ば、一実施例においては、捕捉システム４０が、少なくとも、もっとも明るい蛍
光発光エリア５０のロケーションを取り込み、処理するために必要となる時間、
およびポインティング・システム４２が励起ソース４４からのエミッション６０
を指向し、機械的に安定するまで必要となる時間に相当する距離だけ、リーダ・
システム３４の残りのシステムから物理的に離隔される。この距離が、個別の実
装ファクタ、たとえば捕捉フィールド３２内で物品３０を移動させるコンベヤ・
デバイス３６の速度等によって異なるものとなることは明らかであろう。

【００５３】 一例として挙げる実施態様においては、捕捉システム４０およびポインティン
グ・システム４２が、捕捉フィールド３２を通過する物品の移動を検出するため
に備えられた第１のセンサによって付勢され、励起システム４４および受光シス
テム４６が第２のセンサによって付勢される。本発明のこの実施例によれば、第
１のセンサと第２のセンサの位置調整により、物品３０の移動に起因して生じる
誤差が最小になり、さらにはそれが実質的に除去される。

【００５４】 一実施例においては、リーダ・システム３４が、静止した捕捉フィールド内に
ある複数の物品を識別する。この実施例においては、それぞれの物品のサイズが
捕捉フィールドより小さく、捕捉フィールド内にランダムに散乱されていること
もあり、あるいは逆に、隣接する物品との接触を避けて規則正しく載置されてい
ることもある。物品の規則正しい分離は、たとえば区分けトレーを使用すること
によって達成できる。捕捉フィールド内のすべての物品は、たとえば賦活ソース
５２等の励振ソースからの単一のパルスを用いて同時に照明することができる。
この単一パルスは、捕捉フィールド内にあるすべての物品の蛍光発光を励起する
充分なエネルギを有する。前述の説明から明らかになろうが、物品が自己蛍光性
であってもよい。

【００５５】 この実施例においては、目標捕捉アルゴリズムが、物品からの、あらかじめ決
定している明るさのスレッショルド値を超えたすべての検出可能な光エミッショ
ンを識別する。捕捉システムによって検出される目標のロケーションは、逐次、
ポインティング・システム、励起システム、および受光システムに渡され、捕捉
フィールド内の物品の識別ならびにオプションとしてそのソーティングが行われ
る。

【００５６】 好ましい一実施例においては、ポインティング・システムが励起システムから
のエミッションを指向し、光アクティブ材料からの応答を受光システムに渡す。
しかしながら当業者であれば、本発明の範囲においてそれ以外の実施態様が可能
であることを理解されよう。たとえば、ポインティング・システムを介した励起
システムの指向のみが行われ、受光システムが、それとは別に捕捉フィールド全
体を監視し、光アクティブ材料の応答を収集する実施例、もしくはそれを逆にし
た実施例も考えられる。また別の実施例においては、捕捉システム、励起システ
ム、および受光システムを、それぞれポインティング・システムを介して指向す
ることもできる。

【００５７】 好ましい実施例に関して説明を行ってきたが、これらの開示内容から当業者で
あれば多数の変形が可能であることは理解されよう。たとえば、本発明の開示は
、いずれかの特定タイプの物品の識別ならびにオプションとしてのソーティング
に限定されることを意図していない。すなわち当業者であれば、本発明の開示内
容が、非常に多くの識別アプリケーションに使用できることに気づかれるであろ
う。

【００５８】 広い範囲のコーディングされた材料に対して本発明のリーダ・システムの適用
が希望され、１つの励起ソース波長ではすべての材料の励起に充分でないことも
起こり得る。そのような場合は、複数の波長を含むべく励起ソースを適合させる
ことができる。一実施例においては、第２の波長を、非線形光学処理を通じて（
たとえばストークス・シフティングを通じて）第１の波長から生成し、前述した
ダイプレクサ・デバイスの１つを使用して、これら２つの波長を共線上に導く。
２本のビームは、好ましくは共線上にあり、同じポインティング・システムを通
過することができる。

【００５９】 さらに、コーディングされた材料以外の物品の特性検出が望まれることもある
。たとえば、コーディングされた材料が備えられている物品の色が判断できると
有用であると考えられる。その場合の実施態様においては、好ましい実施例のス
ペクトル計に加えて、リーダのレシーバ内に適切な検出器を組み込み、物品の他
の特徴を判断する。この追加の検出器（１ないしは複数）の光軸は、ダイプレク
サ・エレメントを使用してレシーバの光軸と共線上に導くことができる。また追
加の検出器（１ないしは複数）の視野を、スペクトル計の視野より実質的に広く
し、コーディングされた材料のロケーション近傍のロケーションにおいて物品の
その他の特性が測定できると望ましい。

【００６０】 本発明の好ましい実施例におけるリーダ・デバイスは、２次元の視野内にある
目標を（エリア・カメラによって）捕捉し、２次元の視野内にある目標を（２次
元ポインティング・システムによって）励起／検出する。しかしながら、１次元
に限定した捕捉能力（ライン・スキャン・カメラにより）、あるいはポイント検
出（単一エレメント、非イメージング検出器）および、１次元に機能限定したポ
インティング・システム（単一軸スキャナ）、またはポイント励起／スペクトル
検出（スキャナを用いない）を考えるのであれば、別の実施例を提供することも
可能になる。さらに、各種の組み替えも可能である。前者のタイプ（単一軸スキ
ャニング）のリーダ・システムは、コーディングされた材料が、運搬手段の移送
方向と平行な方向に沿って物品の既知のロケーションに備えられている場合に特
に適している。その場合は、コンベヤの動きをスキャナの機能として使用するこ
とができる。この構成はパララックス誤差（図５参照）の影響を受けるため、物
品が運搬手段の平面内にある場合に適用可能性がもっとも高くなる。またこのア
プローチでは、連続出力または、少なくとも運搬手段の速度を考慮した、移送方
向に沿って適切な空間分解能を提供し得る反復レートで出力を提供する能力を有
した賦活ソースを使用する。後者のタイプ（スキャナを用いない）のリーダ・シ
ステムは、物品上のコーディングされた材料のロケーションが、物品の２つの軸
に関して既知である場合に適用することができる。前の場合と同様な態様におい
て、リーダ・システムが運搬手段による物品の移動を使用し、スキャニング機能
が提供される。

【００６１】 本発明の別の実施例は、物品上のコードが、複数の分かれたロケーションに分
散している場合に適用され、それにおける離隔距離は、ポインティング・システ
ムの空間的分解能より大きい。たとえば、光学コードが複数の波長を必要とする
ため、複数のコーディング材料を共通のロケーションに備えることが容易でない
場合がこれに該当する例として挙げられる。その場合は、捕捉システムが、物品
上におけるそれぞれのコンポーネント材料のロケーションを識別する。続いてリ
ーダ・システムは、逐次物品上のそれぞれの材料をポイントし、励起し、さらに
それからの光学波長を検出した後、検出した個別の波長を適切に組み合わせ、あ
るいはつなげることによってコードを「組み立てる」。

【００６２】 以上、好ましい実施例を示し、それに関して本発明を説明してきたが、当業者
であれば、本発明の範囲ならびに真意を逸脱することなく、その形態ならびに詳
細において変更が可能であることを理解されよう。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に従って構成された励起ソースを示す。

【図２】 本発明に従ったビーム・ポインティング・システムの立面図である。

【図３】 図２に示したビーム・ポインティング・システムの側面図である。

【図４】 本発明に従った較正テクニックを説明するために有用な図である。

【図５】 本発明に従った較正テクニックを説明するために有用な図である。

【図６Ａ】 捕捉システムとポインティング・システムの光軸を一致させるために使用され
る較正関連の装置を示すブロック図である。

【図６Ｂ】 較正関連のテーブルの一例を示す。

【図６Ｃ】 較正関連のテーブルの一例を示す。

【図７Ａ】 本発明に従った物品への組み込みに適したマイクロレージング円筒形ビーズ構
造の拡大斜視図である。

【図７Ｂ】 図７Ａに示したマイクロレージング円筒形ビーズ構造の拡大断面図である。

【図８】 本発明に従って動作する識別システムの一例を示すブロック図である。

【図９】 図８に示した識別システムの自動照準リーダをより詳細に示したブロック図で
ある。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年３月２５日（２０００．３．２５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── 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，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(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，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ Ｆターム(参考） 3F015 AA06 JC12 JC17 JC22 5B072 CC01 CC33 5F072 AB02 AK10 JJ20 KK05 KK12 KK15 MM20 PP01 PP07 QQ02 RR01 RR03 YY20

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物品を識別する方法であって： 複数の物品であって、それぞれが少なくとも一部に光アクティブ材料を含む物
   品を準備するステップ； 賦活ソースからの光を用いて、それぞれの物品ごとに、少なくともその一部を
   照明するステップ； 前記光アクティブ材料からのエミッションを検出することにより、前記少なく
   とも一部のロケーションを識別するステップ； 前記識別したロケーションに励起ソースをポイントするステップ； 前記励起ソースからの光を用いて、前記識別したロケーション内の少なくとも
   一部を照明するステップ；および、 前記励起ソースからの光に応答した、前記光アクティブ材料からの、識別用に
   エンコーディングされたエミッションを検出するステップ； を包含することを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 前記光アクティブ材料は、サブストレート材料および電磁エ
   ネルギを放射し増幅する材料を備えたレーザ様エミッションを提供するためのス
   レッドからなることを特徴とする前記請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 前記スレッドが前記物品に縫い込まれることを特徴とする前
   記請求項２記載の方法。
4. 【請求項４】 前記スレッドを含むパッチを備え、該パッチが前記物品に取
   り付けられることを特徴とする前記請求項２記載の方法。
5. 【請求項５】 前記光アクティブ材料は、レーザ様エミッションを提供する
   ためのビーズ構造からなることを特徴とする前記請求項１記載の方法。
6. 【請求項６】 前記賦活ソースは、電磁波ソースからなり、そのエミッショ
   ンが前記光アクティブ材料に吸収され、かつ該光アクティブ材料から検出可能な
   エミッションを引き出す充分なエネルギを有することを特徴とする前記請求項１
   記載の方法。
7. 【請求項７】 前記光アクティブ材料は、前記励起ソースからの光によって
   励起されると、賦活ソースからの光によって励起されたときより実質的に明るい
   エミッションを出力し、その結果、高い信号対ノイズ比をもって前記識別用にエ
   ンコーディングされたエミッションのスペクトル解析が達成されることを特徴と
   する前記請求項１記載の方法。
8. 【請求項８】 さらに、初期較正ステップであり、 光を生成する較正ソースを準備するステップ； 前記較正ソースからの光の一部を、前記励起ソースからの光、および該励起ソ
   ースからの光に対する前記光アクティブ材料からの応答とともに伝播させるステ
   ップ；および、 ポイントする方向を、エミッションを受け取った方向に関連づけるための較正
   テーブルを構成するステップ； からなる初期較正ステップを含むことを特徴とする前記請求項１記載の方法。
9. 【請求項９】 さらに、前記検出したエミッションに基づいて物品のソーテ
   ィングを行うステップを含むことを特徴とする前記請求項１記載の方法。
10. 【請求項１０】 前記検出したエミッションは、前記物品の少なくとも１つ
    の特徴を識別するための光学コードからなることを特徴とする前記請求項１記載
    の方法。
11. 【請求項１１】 物品を識別する方法であって： 複数の自己エミッション物品であって、それぞれが少なくとも一部に光アクテ
    ィブ材料を含む物品を準備するステップ； それぞれの物品ごとに、前記光アクティブ材料からのエミッションを検出する
    ことにより、少なくとも一部のロケーションを識別するステップ； 前記識別したロケーションに励起ソースをポイントするステップ； 前記励起ソースからの光を用いて、前記識別したロケーション内の少なくとも
    一部を照明するステップ； 前記励起ソースからの光に応答した、前記光アクティブ材料からの識別用にエ
    ンコーディングされたエミッションを検出するステップ；および、 前記検出した、識別用にエンコーディングされたエミッションに基づいて前記
    物品のそれぞれを識別するステップ； を包含することを特徴とする方法。
12. 【請求項１２】 前記自己エミッション物品は、生物発光物品および化学発
    光物品のうちの一方からなることを特徴とする前記請求項１１記載の方法。
13. 【請求項１３】 物品を識別する装置において： それぞれの前記物品の少なくとも一部であって、光アクティブ材料を包含する
    少なくとも一部を照明するための光を生成する賦活ソース； 前記賦活ソースからの光に応答した前記光アクティブ材料からのエミッション
    を検出することによって、前記少なくとも一部のロケーションを識別するための
    第１の検出器； 光を生成するための励起ソース； 前記励起ソースからの前記光が前記識別したロケーション内の前記少なくとも
    一部を照明すべく、前記励起ソースを前記識別したロケーションにポイントする
    ためのポインティング・システム；および、 前記励起ソースからの前記光に応答した前記光アクティブ材料からの、情報が
    エンコードされたエミッションを検出するための第２の検出器； を備えることを特徴とする装置。
14. 【請求項１４】 前記賦活ソースは、放射源からなり、そのエミッションが
    前記光アクティブ材料に吸収され、かつ該光アクティブ材料から検出可能なエミ
    ッションを引き出す充分なエネルギを有することを特徴とする前記請求項１３記
    載の装置。
15. 【請求項１５】 前記第１の検出器は、電子カメラからなることを特徴とす
    る前記請求項１３記載の装置。
16. 【請求項１６】 前記励起ソースは、レーザからなることを特徴とする前記
    請求項１３記載の装置。
17. 【請求項１７】 前記励起ソースは、フラッシュランプ・ポンプ‐Ｑスイッ
    チ周波数２逓倍Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、ダイオード・ポンプ‐Ｑスイッチ周波数２
    逓倍Ｎｄ：ＹＡＧレーザおよび、Ｎｄ：ＹＡＧレーザおよびその他のレーザ・ク
    リスタルを含む非線形デバイスから導かれるデバイスのうちの１つからなること
    を特徴とする前記請求項１３記載の装置。
18. 【請求項１８】 前記ポイントするための手段は、少なくとも１つの自由度
    を有するビーム操作デバイスからなることを特徴とする前記請求項１３記載の装
    置。
19. 【請求項１９】 さらに、前記装置の視野を通って前記物品を移動させるた
    めのコンベヤを含むことを特徴とする前記請求項１３記載の装置。
20. 【請求項２０】 さらに、前記第１の検出器の出力と前記ポインティング・
    システムのコントロール入力を関連づけるための較正サブシステムを備えること
    を特徴とする前記請求項１３記載の装置。