JP2006215870A - 無線周波数識別読み取り装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多数の無線識別タグ装置をスキャンし、効果的に、無線周波数タグ装置の位置を認識することができる多次元アンテナアレイを有する周波数識別読み取り装置を提供する。
【解決手段】電子回路方式を利用して、周波数識別装置のアンテナ、或いは、コイルを変更し、多次元のアンテナアレイを形成し、これにより、周波数識別技術のスキャン方式で、無線周波数識別タグ装置の識別コードを検出し、スキャン方式により、主動的に、無線周波数識別タグ装置の位置を認識する。
【選択図】図２

Description

本発明は、無線周波数識別読み取り装置に関するものであって、特に、多次元のアンテナアレイを有する無線周波数識別読み取り装置に関するものである。

周波数識別システムの製品は、幅広く、商品バーコード、物流管理、電子製品、生物医学センサー、機械組み立て等の工業、軍事、民生等に相関するアプリケーションに幅広く応用され、将来、大衆の生活に、革命的な影響を与えることは間違いない。この技術原理は、１８世紀中に、マクスウェルにより、電磁理論が提出され、既に、１００年を経過しているが、相関するアプリケーションは、近年になって、ようやく、多様性を持って、人類の生活中に融け込んでいる。周波数識別技術の発展により、製造工程と設計技術が発展し、更に、重要な要素は、新しいアプリケーションの提出にあり、例えば、中華民国特許の第００５６５８０２号で、「周波数識別タグを使用した物件のトラッキング、及び、管理のシステムと方法」が開示されていて、周波数識別の技術を、トラッキングと管理に応用したものである。

図１は、公知の幅広く使用されている周波数識別読取装置（RFID Reader）の回路図で、発射モジュール１１、信号受信モジュール１３、共振器１５、及び、マイクロプロセッサモジュール１７、からなる。発射モジュール１１は、安定した震盪源の震盪回路１０１と電力増幅器１０３から構成され、その主要功能は、キャリア信号を共振器１５に伝送することで、共振器１５は、アンテナ１０５（或いは、コイル）とコンデンサ１０７からなり、目的は、時変する電磁場を生成することで、これにより、周波数識別タグ装置６３の感応電圧を提供する。周波数識別タグ装置６３が充分な作業電圧を獲得した時、内部の識別コードは、電磁感応方式を利用して、周波数識別読取装置に送り返し、この時、信号受信モジュール１３を経て、この受信モジュール１３は、パッケージ検査器１０９と適当なフィルターと増幅功能の回路１１１からなり、主に、識別コードを変調させて、元の“ロジックゼロ”と“ロジック１”のデジタル信号に還元する。この還元されたデジタル信号は、マイクロプロセッサモジュール１７により処理され、マイクロプロセッサ１７は、主に、周波数識別読取装置全体の制御センターとなり、記録、判断、解読、異なるアプリケーションの相互制御を行う。

上述のような公知の周波数識別システムにおいて、共振器１５は、一つのアンテナ１０５に、若干の周波数識別タグ装置を合わせて、一（周波数識別システム読取装置）対多（周波数識別タグ装置）のシステムアプリケーションとするが、欠点は、このアンテナが発射する電磁場の範囲だけに、「動作」待ちをし、無線周波数識別タグ装置の接近を有するかどうか、主動的に探知することが出来ない。

本発明は、多次元のアンテナアレイを有する周波数識別読み取り装置を提供し、多数のアンテナを利用して、範囲が更に広い周波数識別タグ装置の識別コードを読み取ることを目的とする。

本発明は、多次元のアンテナアレイを有する周波数識別読み取り装置を提供し、多数のアンテナを利用して、スキャンの方式で、周波数識別タグの位置を能動認証することをもう一つの目的とする。

本発明において、共振器は、一次元から多次元空間のアンテナアレイと共鳴コンデンサからなり、制御器は、任意に、アンテナアレイ中のアンテナを選定して、発射モジュールから伝送されるキャリア周波数信号を受信して、選定したアンテナに電磁波を生成させる。これにより、アンテナアレイを「スキャン」して発射される電磁波の範囲が、周波数識別タグ装置を有するかを検出し、更に、制御器により、信号が受信モジュールに進入するのを識別して、マイクロプロセッサに、その識別コードと位置を記録させる。

本装置は、多数の無線識別タグ装置をスキャンし、効果的に、無線周波数タグ装置の位置を認識することができる。

本発明は多次元のアンテナアレイを有する周波数識別読み取り装置を提供し、周波数識別技術は、周波数識別タグ装置の応用において、制御器を利用して、アンテナアレイ中の任意の一つのアンテナを選択することにより、周波数識別タグ装置に対するスキャンの目的を達成し、アンテナアレイの周波数範囲内の周波数識別タグ装置を、能動的に捜査、スキャンし、且つ、周波数識別タグ装置の識別コードを記録する以外に、周波数識別タグ装置の存在位置を捜査、記録する。

まず、本発明の主要な構造を説明すると、図２は、本発明の回路図であって、共振器ユニット２１は、一次元から多次元空間排列のアンテナアレイ２０１と共鳴コンデンサ２０３からなり、一組の制御器２３は、電力増幅器２５、或いは、震盪源回路２７から提供されるキャリア周波数信号を選択し、アンテナアレイ２０１中のアンテナに伝送して、電磁場を生成する。感応範囲内に、周波数識別タグ装置があるかないかを検出し、周波数識別タグ装置が電磁場を感測すると、識別コード信号を生成し、識別コード信号は、制御器２３により、パッケージ検査器２９、フィルター、増幅功能の回路７１に進入し、マイクロプロセッサ７３に、その識別コードと位置を記録させる。周波数識別技術のスキャン方式を利用して、随意に、アンテナアレイ２０１を起動し、異なる空間に位置する周波数識別タグ装置の識別コードを記録して、能動的に捜査、スキャンする目的を達成する。これにより、周波数識別技術のスキャン方式によるアンテナアレイ２０１と制御器２３は、各アンテナに対し制御を実行して、スキャンし、公知技術である一（周波数識別システム読取装置）対多（周波数識別タグ装置）のシステムアプリケーションと比較すると、本発明のスキャン方法は、多（アンテナアレイスキャン）対多（周波数識別タグ装置）のシステムアプリケーションとして定義される。

この他、図２中のアンテナアレイ２０１は、一次元から多次元で、更に、図３の本発明の多次元のアンテナアレイの各種実施例図を参照すると、図３のAは、一次元のアンテナアレイの例で、制御器２３により、アンテナの起動を制御して、線的に、周波数識別タグ装置をスキャンする。図３のBは、二次元のアンテナアレイの例で、制御器２３により、アンテナの起動を制御して、線的に、周波数識別タグ装置をスキャンする。図３のCは、三次元のアンテナアレイの例で、制御器２３により、アンテナの起動を制御して、線的に、周波数識別タグ装置をスキャンし、以下、同様である。よって、本発明のアンテナアレイは、多種の次元の異なる形状の応用が可能で、アンテナアレイの配置方式は、応用によって異なる。

この他、図２中の制御器２３は、キャリア震盪源がアンテナアレイ２０１中のあるアンテナに進入するのを制御することを主な目的とし、アンテナを起動してスキャンする方式を達成する。その詳細は、図４の各種形式の制御器を示す図で示され、図４の（A）で示されるように、この制御器２３内部の二組のスイッチペアは、それぞれ、制御信号が「オン」と「オフ」を制御することを示し、制御信号が「オン」状態である時、キャリア震盪源が、制御されるアンテナに進入するのを許可する。反対に、制御信号が「オフ」状態である場合、キャリア震盪源が、制御されるアンテナに進入するのを許可しない。「オン」と「オフ」の状態は、あらゆる形式の信号により制御される。よって、詳細は、図４の（B）で示されるように、制御器２３中の若干のスイッチペアにより、異なる時間で、制御器２３を運用し、あるスイッチペアが開くと、スキャンの目的を達成する。スイッチペアSW＿１が「オン」状態で、残りのスイッチペアSW_２．．SW_Nが「オフ」である時、現在スキャンしているのは、スイッチペアSW_１が制御するアンテナ１の電磁波の範囲が、周波数識別タグ装置を有するかを表示し、装置がある場合、現在のアンテナ１の位置と識別コードを記録する。図５は、もう一つの形式の制御器を示す図である。制御器２３の制御入力信号は、図２中のマイクロプロセッサモジュール７３の信号を受信する以外に、異なる入力信号を受信することが出来、例えば、ユーザーインターフェース７７のユーザーの入力、センサー、或いは、その他の形式のトリガー信号を受信する。

上述のように、処理器２３は主に、数組の、制御信号の受信が可能なスイッチペアSW_１．．SW_Nから構成され、これらのスイッチペアSW_１．．SW_Nが、「オフ」状態の時に呈現するのは、高インピーダンスがキャリア震盪源の進入を拒絶することである。反対に、あるスイッチペアが「オン」状態である時、その主な目的は、キャリア震盪源を進入させることで、導通インピーダンスは、１００Kオームを超過してはならず、キャリア信号は、効果的に共振器２１のあるアンテナに進入できず、周波数識別タグ装置の運行に必要な電磁波強度が不足する。更に、図２の制御器２３は、キャリア信号をアンテナアレイ２０１に進入させるのを直接制御する以外に、図６で示されるもう一種の制御器のように、電力増幅器２５と結合し、「制御可能な電力増幅器３１」を形成し、受信端のスイッチ組［SW_１、SW_２．．SW_N］３３と合わせて、本発明の周波数識別技術によるスキャン方式を利用して、制御入力源も上述のように、マイクロプロセッサ７９、或いは、ユーザーインターフェース７７等の形式による制御方法である。

ある実施例が図７で示され、図７のAは、マルチメディアサウンド立体パズルを示す図で、各立体パズルユニット４１は、平面展開図が図７のBで示されるように、各面は、周波数識別タグ装置４５を貼接している。図７のAのパズル底板４３は本発明の実施例で、主に、二次元、或いは、三次元のアンテナアレイからなり、本発明のスキャン方式により、各アンテナ上に属する識別コードとその位置を受信して、パズル工程が正確かどうか判断し、全アンテナが受信した識別コードが正確である時、パズルが正確に完成したことを示し、パズルをした者にサウンドの奨励を提供する。この他、このスキャンと応用方式により、知能電子書籍を製作することもでき、周波数識別タグ装置により、「電子ペン」を製作し、その長所は、「電子ペン」は電池が不要で、電池による環境汚染とコストを減少すると共に、加工が容易であるという特徴を有する。アンテナによりスキャンが可能なので、現在の電池ペンの位置を知ることが出来、正確に、現在位置に関する相関情報を告知する。

もう一つの実施例は、公知のボードゲーム、或いは、ゲーム盤の電子化である。現在出回っている商品は、一般に、さいころ、ボード、カード、ゲーム用貨幣、コマ、及び、説明書、からなる。ゲームはゲーム説明に従って進行する。基本動作は、さいころを振って、その数字に合わせ、ボード上でコマを進め、止まった位置での指示に従うものである。本発明の技術を応用して、このボードゲームを電子化し、例えば、さいころは、上述の立体パズルユニット４１の方式を利用して、電子さいころを実現し、周波数識別システムにより、異なる識別コードの点数を読み取り、正確な点数を読み取って、コマが進むマス数を自動計算すると共に、ランプを点灯させるか、或いは、その他の方式により、遊戯者に告知する。この他、本発明の技術を応用し、ゲーム盤上の各マスに、アンテナアレイコマ底部を製作し、周波数識別タグを貼有して、さいころを投げて、進むマスを確定した時、遊戯者にコマの位置を告知する。制御器は、この時、アンテナを起動してスキャンを実行し、これにより、マイクロプロセッサに、どのコマがどのマスに行くのかを告知して、後続のゲームの相関規定を処理し、この方式は、本発明の周波数識別技術のスキャン方式を利用したものである。

もう一つの実施例は、反射神経をテストするもので、知能ゲームである。図８で示されるように、図８のAの機台８１と、図８のBのハンマー８３からなり、図８のAの機台８１中、表示装置８５、或いは、機械装置を有し、あるパターン８７を表示し、機械装置８５上に、本発明のアンテナアレイを若干放置する。図８のAのアンテナ８９は、アンテナアレイ中の一形態で、パターン８７は一回に、一個、或いは、複数個の方式で、ランダムに表示装置８５上に出現し、且つ、パターン８７が出現した時、所属領域のアンテナ８９も起動する。図８のBのハンマー８３の打ちつけ面に、周波数識別タグ９１を設置し、この遊戯方法は、パターン８７の出現時に、ハンマー８３により叩くもので、これにより、上述のように、パターン８７の出現時に、属するアンテナが起動して、「信号待ち」のハンマー８３により叩くので、この叩く工程で、アンテナが正確な識別コードを識別し、これも、本発明の周波数識別技術によるスキャン方式により実現する実施例である。更に、本遊戯は、周波数識別技術を利用し、若干のハンマー８３を製作して、その周波数識別タグ９１の識別コードは不相同で、よって、あるパターン８７がどのハンマー装置により叩かれたのかを判断する。このゲームは、同時に、複数の遊戯者が遊べる遊戯機台である。

本発明の周波数識別技術により実現したスキャン方式は、多次元のアンテナアレイのスキャン方式により、公知技術を改善し、主動方式を採用して、アンテナアレイの範囲の周波数識別タグの識別コードと位置をスキャンする新発明で、本発明の実施方式により、現在の周波数識別システム応用の深みを持たせ、更に、幅広くなる。

本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。

公知技術の構造を示した図である。 本発明の回路図である。 本発明多次元アンテナアレイの各種実施例を示す図である。 本発明の制御器（A）と（A）の詳細（B）を示す図である。 本発明のもう一つの型式の制御器を示す図である。 本発明の更にもう一つの制御器を示す図である。 本発明のマルチメディアオーディオ立体パズル構造を示す図である。 本発明の遊戯構造を示す図である。

符号の説明

１１…発射モジュール
１３…信号受信モジュール
１５…共振器
１７…マイクロプロセッサモジュール
１０１…震盪回路
１０３…電力増幅器
１０５…アンテナ
１０７…コンデンサ
１０９…エンベロープ検測器
１１１…フィルターと増幅功能の回路
２１…共振器ユニット
２３…制御器
２５…電力増幅器
２７…震盪源回路
２９…エンベロープ検測器
２０１…アンテナアレイ
２０３…共鳴コンデンサ
３１…制御可能な電力増幅器
３３…スイッチ組
４１…立体パズルユニット
４３…パズル底板
４５…周波数識別タグ装置
６３…周波数識別タグ装置
７１…フィルターと増幅功能の回路
７３…マイクロプロセッサモジュール
７７…ユーザーインターフェース
８１…機台
８３…ハンマー工具
８５…表示装置
８７…パターン
８９…アンテナ
９１…周波数識別タグ

Claims (19)

1. 多次元のアンテナアレイを有する無線周波数識別読み取り装置であって、
   キャリア周波数信号を生成する発射モジュールと、
   複数のアンテナと共鳴コンデンサを有し、前記アンテナと前記共鳴コンデンサは電気的に接続され、前記無線周波数識別タグ装置が発射する識別コード信号を受信する共振器モジュールと、
   前記識別コード信号を受信する受信モジュールと、
   前記共振器モジュールと前記発射モジュールの連接を制御し、任意のアンテナが前記キャリア周波数信号を受信して、電磁場を生成し、前記共振器モジュールと前記受信モジュールの接続を制御して、前記共振器モジュールに、前記識別コード信号を、前記受信モジュールに伝送させる制御器と、
   からなることを特徴とする装置。
2. 前記発射モジュールは、電力増幅器を有し、前記キャリア周波数信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記発射モジュールは、震盪源回路を有し、前記キャリア周波数信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 前記受信モジュールは、パッケージ検査、及び、フィルターと増幅功能の回路を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
5. 更に、前記制御器に連接されて、制御信号を前記制御器に送るマイクロプロセッサを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
6. 前記マイクロプロセッサは、更に、ユーザーインターフェースを含むことを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 前記アンテナは、少なくとも一つの次元空間を排列したアンテナアレイであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
8. 多次元のアンテナアレイを有する無線周波数識別読み取り装置であって、複数の無線周波数識別タグを有する複数の立体パズルと無線識別システムを形成し、
   表面に、前記立体パズルを有する機台と、
   キャリア周波数信号を生成する発射モジュールと、
   前記機台表面上に位置する複数のアンテナ、及び、共鳴コンデンサを有し、前記アンテナと前記共鳴コンデンサは電気的に接続し、前記無線周波数識別タグ装置が発射する識別コード信号を受信する共振器モジュールと、
   前記識別コード信号を受信する信号受信モジュールと、
   前記共振器モジュールと前記発射モジュールの連接を制御し、任意のアンテナが前記キャリア周波数信号を受信して、電磁場を生成し、前記共振器モジュールと前記受信モジュールの接続を制御して、前記共振器モジュールに、前記識別コード信号を、前記受信モジュールに伝送させる制御器と、
   からなることを特徴とする装置。
9. 前記発射モジュールは、電力増幅器を有し、前記キャリア周波数信号を生成することを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 前記発射モジュールは、震盪源回路を有し、前記キャリア周波数信号を生成することを特徴とする請求項８に記載の装置。
11. 前記受信モジュールは、パッケージ検査、及び、フィルターと増幅功能の回路を有することを特徴とする請求項８に記載の装置。
12. 更に、前記制御器に連接されて、制御信号を前記制御器に送るマイクロプロセッサを含むことを特徴とする請求項８に記載の装置。
13. 前記アンテナは、少なくとも一つの次元空間を排列したアンテナアレイであることを特徴とする請求項８に記載の装置。
14. 無線周波数識別読み取り装置の多次元アンテナアレイであって、
    電磁場を形成し、無線周波数識別タグの発射する識別コード信号を受信する数個のアンテナと、
    前記アンテナと電気的に接続し、前記電磁場を時変の電磁場にする共鳴コンデンサと、
    前記共振器モジュールを制御し、任意のアンテナが前記キャリア周波数信号を受信して、電磁場を生成し、前記識別コード信号を前記受信モジュールに伝送する制御器と、
    からなることを特徴とする装置。
15. 前記キャリア周波数信号は、発射モジュールから前記アンテナに伝送されることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
16. 前記受信モジュールは、パッケージ検査、及び、フィルターと増幅功能の回路を有することを特徴とする請求項１４に記載の装置。
17. 前記アンテナは、一次元空間を排列したアンテナアレイであることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
18. 前記アンテナは、二次元空間を排列したアンテナアレイであることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
19. 前記アンテナは、三次元空間を排列したアンテナアレイであることを特徴とする請求項１４に記載の装置。

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