KR20000048703A - 다층 자기 태그 - Google Patents

Abstract

자기 마커 또는 태그는 (a) 고투자성, 저보자력 및 비선형 B-H 특성에 의해 특징지워지는 제1 자기 재료, 및 (b) 영구적으로 자화될 수 있는 제 2 자기 재료를 포함하며, 상기 제1 및 제2 자기 재료는 서로 포개지고 유리하게 상접한다. 상기 제2 자기 재료는 바람직하게 중간 보자력으로 이루어진다. 제2 자기 재료의 선택된 영역은 제1 자기 재료를 자기적으로 분리된 구역으로 자기적으로 분할하도록 자화를 수행하며, 상기 자기적으로 분리된 구역의 길이 및/또는 자기화된 영역("갭")의 길이는 코드의 엘리먼트를 이룬다.

Description

다층 자기 태그 {MULTI-LAYER MAGNETIC TAG}

WO96/31790 및 WO/04338의 특허 출원에는 교번하는 그리고/또는 정적인 자기 필드들을 사용하여 신호를 보낼 수 있는 원격 식별 태그가 개시되어 있다. 질의에 응답하여, 태그들은 적절한 수신 장비에서 감지될 수 있는 자기 신호를 발한다. 그러한 태그들은 물품을 식별하거나 액세스를 제어하는 응용분야 등에 많이 사용된다.

WO96/31790에서 기술된 태그들 중에는, 고투자율, 저보자력, 스트립 형태의 "연성" 자기 합금, 와이어 또는 박막, 중간 크기의 보자력 층으로 중첩된 것들에 관한 엘리먼트를 포함하고 있다. 질의에 응답하여 고투자율 엘리먼트에 의하여 생성되는 자기 신호 또는 "서명"은 중간 크기 투자율의 "코딩" 층에 저장된 자화 패턴 및 고투자율 엘리먼트의 특성에 의하여 결정된다.

실제적인 구현에 있어서, 태그 코딩은, 예컨대, 태그를 제조하는 동안, 영구 자석의 배열을 사용하여 연속적인 코딩 층에 적절한 자화 패턴을 접촉, 또는 근접, 기록함으로써 행해진다. 이러한 방법은 동일한 코드를 갖는 많은 태그들을 생산해야 하는 경우에 특히 적당한 방법이다.

코드가 결코 변화할 필요가 없는 태그들을 제조하는데 적합한 다른 방식으로는, 고투자율 재료의 적절한 위치에 적절히 자화된 코딩 재료 피스를 부착하는 것이 있다.

또다른 방법으로서, 예컨대, 열전달 절차를 통하여 적절한 패턴으로 자화되지 아니한 중간크기 보자력의 재료 피스를 부착하고, 다음으로 전체의 구조물을 전체적으로 자화시키는 것을 들 수 있다.

정보를 자기 테이프에 기록하는 공지된 유형의 자기 기록 헤드를 사용하는 매우 편리한 장비가 있다. 이러한 장비를 사용하면, 균일한 비자화 코딩 층을 갖도록 제조된 태그들은 필요에 따라 각각 코딩된 패턴들을 갖는다. 이러한 것들은 항공 화물에 태그를 다는 등의 응용분야에서 특히 유용하게 사용되며, 이러한 응용분야에서는 각 태그에 포함될 상세한 정보(승객의 이름 등)를 미리 알 수 없다.

WO97/04338은 자기 마커 즉, 태그를 포함하는데, 이는 (a) 고투자율, 저보자율 및 비선형적인 B-H 특성을 갖는 제1 자화 재료, 및 (b) 불균일 패턴으로 영구 자화될 수 있는 제2 자화 재료를 포함한다.

본 발명은 자기 태그에 관한 것이고, 더 구체적으로는 데이터로 코드화될 수 있는 태그에 관한 것이다(다만, 여기에만 한정되는 것은 아니다).

도 1은 4개의 활성 세그먼트로 자기적 분할된 45㎜ 스트립 태그에 기록된 패턴의 보기를 도시하는 도면.

도 2는 활성 재료 세그먼트 단부의 개선된 한정을 갖는 실제 패턴의 보기를 도시하는 도면.

도 3은 활성 세그먼트상의 감소된 필드 변화를 갖는 도 2의 패턴에 대한 대안을 도시하는 도면.

본 발명은 마치 물리적으로 분리된 것처럼 영역들이 자기적으로 작용하도록 비교적 간단한 자기 기록에 의해 (연성 자기 재료의 연속층으로 형성된) 태그의 영역을 격리시키는 태그의 부분에 기록 패턴을 발생시킬 수 있는 구조의 자기 태그에 관한 것이다. 본 발명은 또한 격리 영역의 크기 및/또는 간격의 변화를 이용하여 그러한 태그로 데이터를 인코딩하는 방법을 개시하고 있다.

특히, 본 발명에 따르면, (a) 높은 투자성, 낮은 보자력 및 비선형 B-H 특성에 의해 특징지워지는 제1 자기 재료; 및 (b) 영구 자화될 수 있는 제2 자기 재료를 포함하는 자기 마커 또는 태그가 제공되며, 상기 제1 및 제2 자기 재료는 서로 포개진다. 유리하게, 상기 2개의 자기 재료는 실질적으로 상접한다. 이런 태그는 제2 자기 재료의 선택된 영역을 자화시킴으로써 정보로 인코딩될 수 있고; 자화된 영역은 이들이 접촉하는 제1 자기 재료의 특성을 파기시키고; 그결과 물리적 조건에서 재료가 연속되더라도 효율적으로 연성(제1) 자기 재료를 일련의 자기적으로 분리된 구역으로 분할시킨다. 편의를 위하여, 제2 자기 재료의 자화 영역은 이들이 접촉하고 있는 제1 자기 재료내의 자기 갭을 합성하는데 이들이 사용되기 때문에 여기에서 "갭"으로 참조된다.

바람직하게, 제2 자기 재료는 중간 보자력의 재료이다.

아래에서 설명한 바와 같이, 자화의 바람직한 기본 성질은 갭의 물리적인 크기에 의존한다.

상기 제1 자기 재료의 자기적으로 분리된 영역("활성 영역") 및 코드 엘리먼트를 구성하는 상기 제2 자기 재료의 자화된 영역("갭")의 길이는, 그들이 본 발명에서 태그내에 코딩된 정보를 발생시키는데 사용되기 때문에 "자기 코돈(codon)"으로 생각될 수 있다. 적합한 암호화 키가 정보를 기입 및/또는 판독하기 위하여 요구되며; 이것은 가능한한 간단하며 일반적인 수단에 의해 수행된다. 간단한 암호화 시스템이 본 명세서에서 예로서 설명된다.

실시예에 있어서, 제1 자기 재료내의 자기적으로 분리된 영역("활성 영역")의 길이는 일정한 반면에, 제2 자기 재료의 자화된 영역("갭")의 길이는 데이터 인코딩을 제공하기 위하여 변화된다. 예를 들어, 요구되는 경우에 활성 영역에 대하여 다른 길이를 사용하여, 뿐만 아니라/또는 그 대신에 갭에 대해 상이한 길이를 사용하는 것과 같은 다른 정렬 방식이 채택될 수도 있다.

따라서, 본 발명은 중간 보자력의 자기 재료로 이루어진 층이 오버레이된 연성의 자기 재료 층으로 이루어진 태그 상부에 자기적으로 기록된 패턴을 제공할 수 있다.

만족스러울 수 있는 상업적으로 이용가능한 다수의 재료들이 본 발명에 사용될 수 있다. 예를 들면, 제1 연성 자기 재료로서 사용하기에 적합한 재료는 상표명 "Atalante"로 벨기에의 IST에 의해 공급되는 박막 재료이다. 이는 PET 후면상에 지지되는 대략 1㎛의 두께를 가진 스퍼터링된 비결정 합금이다. 박막은 전형적으로 10⁵의 고유 투자율과 수 A/m의 낮은 주파수 보자력을 가진다.

적합한 코딩 재료-즉, 제2 자기 재료로 사용하기 위한 재료-는 100 내지 600에르스텟 범위의 보자력을 가진 미세하게 분할된 강자기 산화물이다. 적합한 재료는 예를 들면, 바스프(독일), 쿠르츠(독일) 및 TDK(일본)으로부터 구입할 수 있고, 일반적으로 자기 기록 매체를 제조하는데 사용된다.

WO96/3170에 개시된 플라잉 널(Flyong Null) 판독기에 의한 판독이 가능한 다중-비트 태그(라벨)의 가장 간단한 포맷은 자기 재료로 구성된 물리적으로 분리된 부품의 어레이로 구성되고, 정보는 금속 엘리먼트의 크기 및/또는 이들 사이의 거리로 인코딩된다.

이러한 설계에서, 신뢰성있게 검출할 수 있는 엘리먼트의 최소 길이는 판독기의 세부사항, 자기 재료의 고유 특성 및 엘리먼트의 형상에 의해 결정된다. 예를 들면, Atalante 박막으로부터 제조되는 간단한 라벨에 대해, GB9506909.2에 개시된 형태의 제2 고조파 검출기에서 검출하기 위한 임계 길이 3㎜ 폭을 가진 재료는 현재 5㎜ 내외이다. 이러한 크기의 1/2 길이는 무시할 수 있을 정도의 출력을 발생시킨다. 이는 엘리먼트의 형상 요인으로부터 발생되고, 재료의 비고유 투자율을 길이의 엘리먼트에 대해 대략 10⁵로부터 5㎜ 길이에 대해 5000 내외로 및 2.5㎜에 대해 이것의 절반 이하로 감소시킨다.

박막의 연속층으로부터 형성된 라벨에 대해, 검출을 요하는 재료가 있는 영역 사이의 공간이 판독기에 대해 자기적으로 불활성화되는 것으로 나타나질 필요가 있다. 이는 이러한 영역 상부에 놓이는 기록층을 적절하게 자화시킴으로써 행해진다.

만일 영역이 짧다면, 즉 활성 영역에 대해 최소 길이의 1/2이하라면, 이들이 실질적으로 불활성화 하도록 이들 상부에 간단한 균일 자화를 제공하기에 충분하다. 이러한 자화는 영역의 주 에지부가 바로 인접한 활성화 영역의 트레일링(trailing) 에지부와 같은 공간점에서 판독 시스템의 널에 의해 검색에 응답하는 것을 방지한다. 게다가, 널이 미리-자화된 영역 상부의 네트 필드가 0인 지점으로 이동할 때, 영역의 길이는 발생된 신호를 거의 무시할 수 있을 정도로 만든다.

하지만, 활성 영역에 대해 최소 길이와 비등하거나 또는 더 큰 영역에 대해, 간단한 균일 자화는 만족스러운 것이 아니다. 이는 자화된 영역이 판독기의 널이 이러한 영역 상부의 네트 필드가 0인 지점에 위치할 때이고, 이 지점에서 영역이 활성 영역으로부터 상부에 위치하는 신호를 발생시키고 원하는 신호를 변조시키기 때문이다.

보편적으로 적합하게 기록된 패턴은 일반적으로 패턴의 N극과 S극이 기껏해야 연성 자기 재료를 위한 최소 활성 길이의 절반만큼 분리되도록 공간 주파수를 가진 극성이 반전되는 간단한 반복 시퀀스이다. 이것은 패턴에 의해 오버레잉된 재료의 영역이 그 낮은 유효 투자율에 의해 중요한 신호를 발생시킬 수 있는 길이로 자기적으로 분리되는 것을 보장한다.

상기한 바와 같이 제조되고 중간 보자력 기록층으로 오버레잉된 Atalante 필름의 3mm 폭을 이용하는 레이블에 대해, 활성 세그먼트의 최소 길이는 전형적으로 5mm이다. 임의 길이의 불활성 영역을 표현하기 위해 기록된 패턴의 공간 파장은 5mm 보다 작을 것, 바람직하게는 2.5mm일 것을 필요로 한다.

바큠슈메르츠형 6025 비정형 스트립 1mm 폭 및 15㎛ 두께로 제조된 레이블에 대해 PCT/GB96/00823에 설명된 바와 같은 판독기의 최소 유효 활성 엘리먼트 길이는 약 10mm이고, 하부에 놓이는 영역으로부터 신호의 양호한 감쇠를 위해, 기록된 패턴의 공간 파장은 10mm 보다 작을 것, 바람직하게는 5mm일 것을 필요로 한다.

이러한 자화 패턴은 폭이 좁은 영구 자석의 가깝게 일정간격 배치된 어레이를 이용하여 생성될 수 있다. 또다른 기술은 상기한 바와 같은 임계 치수 보다 더욱 가깝게 일정간격 배치되고 폭이 좁은 세그먼트에 기록층을 증착하고, 이것들을 불활성화하기 위해 필요로 되는 태그의 영역에 균일하게 자화시키는 것이다. 또다른 대안 기술은 정보를 자기 테이프에 기록하는데 널리 이용되는 종래의 접촉식 자기 기록 방법을 이용하는 것이다. 이러한 방법은 수 ㎛의 공간 분해능을 용이하게 달성할 수 있고, 따라서 헤드를 이용하여 기록된 신호의 위상을 조절하므로써 불활성 세그먼트상에서 단부 상태를 날카롭게 한정하는 것이 용이하다. 이것은 블록의 정밀한 공간 종말점을 한정하는데 유용할 수 있다. 예로서 사인파형 바이어스 패턴은 사인 곡선의 제로 위상 보다는 90° 위상 포인트에서 시작 및 종료하도록 설정될 수 있고, 불활성되어야 하는 것으로 의도되는 세그먼트의 시작 및 종료에서 필드의 매우 급격한 상승을 나타낸다. 자화된 영역의 단부로부터 필드에 의해 야기된 활성 영역 상부의 나머지 바이어스가 한 단부로부터 다른 단부까지 균등한 극성 또는 반대 극성중의 하나로 되는 패턴을 프로그래밍하는 것도 단순하다.

멀티-비트 데이터 태그의 불활성 영역에 대한 적절한 패턴의 예는 아래의 도면에 나타나 있다. 모든 경우에 패턴은 각각의 단부에 "가드 밴드"를 포함한다. 이들 불활성 영역은 태그 구조에서의 활성 영역이 모두 마찬가지의 국부 자기 환경에 있으며, 판독기 시스템에 의해 측정된 바와 같은 세그먼트 길이의 일관성을 개선시킨다.

멀티-비트 플라잉 널 태그를 위한 대표적 코딩 체계

상기한 바와 같이 구성된 태그는 여러 방법을 이용하여 정보로 인코딩될 수 있다. 가장 단순한 방법은 본 발명의 초기 응용중의 하나에 설명되어 있다. 이것은 디지털 "1"을 나타내기 위해 활성 영역의 존재를, 그리고 디지털 "0"을 나타내기 위해 불활성 영역의 존재를 이용한다. 불활성 영역은 정의에 의해 태그 판독기에 의해 검출되지 않으므로 데이터가 시작 및 종료되었을 때 판독기에 지시하기 위해, 태그의 양 단부에 활성 영역을 추가할 것이 필요하다. 이것은 2진 표현을 이용한 문자 저장을 가능하게 한다. 예로서, 십진수 "6"은 11101에 의해 표현될 수 있고, 110은 6의 2진 표현이며, 리딩과 트레일링 "1"은 데이터의 시작과 끝을 표시한다. 이런 방법은 적용하기에 매우 간단하고, 특히 작은 비트 데이터 용량만을 가지는 태그에 특히 적당하다. 그러나 큰 데이터 용량 태그에서는 상기 방법이 바람직하지 않다. 왜냐하면, 데이터 워드가 보다 길어질 때, 코드가 긴 길이의 연속적인 "0"을 포함할 수 있는 특별한 단점이 있고, 이것은 디코딩시 문제를 유발하기 때문이다. 이들 문제점은 태그의 끝이 도달되는때를 결정하고, 판독기와 연관된 움직임을 가지는 태그 속도의 변화에 의해 유발된 신호 폭 변화를 수용하는 것을 포함한다.

큰 용량의 태그를 위한 로버스트 코딩 방법은 긴 길이의 연속적인 "0"을 생성하지 않고 본래 내장된 태그 속도 정보를 가진다는 것이다. 이것은 만약 주어진 데이터 용량의 태그가 모두 동일한 물리적 길이이면 실행시 매우 편리하다.

이들 기준 모두를 부합할 수 있는 코딩 방법을 허용하는 일반적인 방법은 인코딩 정보상에서 고정된 길이 활성 지역들 사이의 불활성 지역(갭)의 길이를 변화시키는 것을 바탕으로 한다.

상기 코딩 방법의 실제적인 일실시예가 하기에 기술될 것이다. 이런 방법에서 문자 블록은 4개의 활성 지역 및 3개의 불활성 지역으로 이루어진다. 활성 지역은 모두 일정한 길이이고, 제1 및 최종 지역이 고정된다. 중간의 두 개의 활성 지역의 위치는 가변할 수 있고, 블록의 총 물리적 길이를 일정하게 하는 제한을 사용하여 4개의 가능한 길이중 하나를 블록의 3개의 불활성 지역 각각에 할당하는 방법에 의해 형성된다. 갭 크기의 통상적인 세팅은 문자를 형성하는 3개의 갭의 합이 12.5 ㎜이도록 하는 제한을 가지고 5 ㎜의 활성 지역을 이용하여 1.5, 3.5, 5.5 및 7.5 ㎜이다. 이것은 다음과 같은 문자에 연관될 수 있는 12개의 가능한 변화를 제공한다.

역방향으로 판독할 때 문자 0-4는 문자 5-9에 해당하고, * 및 # 심볼은 회문이다. 이런 코딩 방법을 사용하여, 태그의 판독 방향은 시작 또는 정지 문자로서 * 또는 #을 사용함으로써 통상적으로 결정될 수 있다. 코드 보안을 강화하기 위하여, 모듈로-5 포맷에서 합계(checksum) 문자는 짝수 문자를 포함하는 수의 중앙에 배치될 수 있다. 이것은 방향(반전값이 5-9로서 판독됨) 및 데이터의 보전 양쪽의 정보를 제공한다.

태그의 속도 정보는 모든 제 3 활성 지역의 발생을 타이밍함으로써 태그 판독 장치에 의해 추출된다. 이들 지역은 문자 블록 간격에서 발생하고, 바람직하게 태그를 따라 매 27.5 ㎜로 균일하게 일정간격 배치된다.

물론, 갭 크기 및 활성 엘리먼트 길이의 다른 값이 사용될 수 있고, 동일한 원리가 다른 수의 갭 및 갭 크기 스텝을 가지는 방법에 적용될 수 있다. 예를 들어, 기술된 방법에 대한 간단한 확장은 9.5 ㎜의 제 5 스텝 크기 옵션을 형성하는 것이다. 3개의 불활성 지역을 포함하지만, 27.5 ㎜ 내지 29.5 ㎜ 사이의 총 길이로 연장된 블록을 사용하여, 18개의 단일 문자(2개의 회문을 포함)가 코딩될 수 있다는 것이 쉽게 도시된다. 이런 확장된 방법은 데이터를 십진 형태보다 16 진수 형태로 전환되게 하는 비용면에서 간단한 방법과 비교하여 주어진 전체 태그 길이에 대해 증가된 데이터 용량을 제공한다.

상기된 활성 엘리먼트에 대해 최소 길이로 제한하는 것이 고려될지라도, 일반적으로 유사한 방식으로 데이터를 인코드하기 위하여 갭 크기 대신 활성 엘리먼트의 길이를 변화시키는 방법을 사용하는 것이 가능하다. 가변 갭 크기 및 가변 활성 지역 길이의 결합을 사용하는 코딩 장치는 주어진 데이터 용량에 대해 전체적인 탭 길이를 최소화하는 측면에서 잠재적으로 효과적이다.

Claims (13)

1. (a) 고투자성, 저보자력 및 비선형 B-H 특성에 의해 특징지워지는 제1 자기 재료, 및

   (b) 영구적으로 자화될 수 있는 제 2 자기 재료를 포함하며,

   상기 제1 및 제2 자기 재료는 서로 포개지는 것을 특징으로 하는 자기 마커 또는 태그.
2. (a) 고투자성, 저보자력 및 비선형 B-H 특성에 의해 특징지워지는 제1 자기 재료, 및

   (b) 영구적으로 자화될 수 있는 제 2 자기 재료를 포함하며,

   상기 제1 및 제2 자기 재료는 서로 포개지고, 상기 제2 자기 재료의 선택된 영역은 상기 제1 자기 재료를 자기적으로 분리된 구역으로 자기적으로 구동하는 것과 같이 자화를 수행하며, 상기 자기적으로 분리된 구역 및/또는 상기 제2 자기 재료의 자기화된 영역("갭")은 코드의 엘리먼트를 이루고 있는 것을 특징으로 하는 자기 마커 또는 태그.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 2개의 자기 재료는 상접하는 것을 특징으로 하는 자기 마커 또는 태그.
4. 제 1항, 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 제2 자기 재료는 중간 보자력의 재료인 것을 특징으로 하는 자기 마커 또는 태그.
5. 제 1항, 제 2항, 제 3항 또는 제 4항에 있어서, (ⅰ) 상기 제1 자기 재료내의 자기적으로 분리된 구역("활성 영역")의 길이는 일정하며, (ⅱ) 상기 제2 자기 재료의 자화된 영역("갭")의 길이는 데이터의 인코딩을 제공하도록 변화하는 것을 특징으로 하는 자기 마커 또는 태그.
6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서, 상기 제2 자기 재료의 자화 부분(상기"갭")은 상기 태그가 판독될 때 검출될 수 있는 "활성 영역"의 최소 길이 보다 소정 "갭"의 길이가 작을 경우 균일한 것을 특징으로 하는 자기 마커 또는 태그.
7. 제 4항 또는 제 5항에 있어서, 상기 소정 "갭"의 길이 1_g는 태그가 판독될 때 검출될 수 있는 "활성 영역"의 최소 길이 L_a와 같거나 이보다 크며, 상기 제2 자기 재료의 자화 부분(상기 "갭")은 반복적으로 반전되는 극성으로된 패턴을 포함하며, 상기 패턴의 공간 주파수는 N극과 S극이 L_a보다 작은 간격 d를 가지도록 하는 것을 특징으로 하는 자기 마커 또는 태그.
8. 제 7항에 있어서, 상기 간격 d는 L_a/2보다 작은 것을 특징으로 하는 자기 마커 또는 태그.
9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서, 상기 제2 자기 재료의 자화 부분(상기 "갭")은 90°위상 포인트에서 시작하고 종료하는 사인파형 형태의 반복적으로 반전되는 극성으로된 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 마커 또는 태그.
10. 전술한 항중 어느 한항에 있어서, 상기 제2 자기 재료는 자기 기록 테이프 형태인 것을 특징으로 하는 자기 마커 또는 태그.
11. 청구항 1에 따른 타입의 자기 태그에서의 데이터 인코딩 방법에 있어서,

    상기 제2 자기 재료의 선택된 영역에 자기 패턴을 기록하여, 상기 제2 자기 재료의 선택된 영역이 일련의 자기적으로 분산된 구역내로 제1 자기 재료를 자기적으로 분할하는 것과 같이 자화를 수행하며, 상기 자기적으로 분리된 구역의 길이 및/또는 상기 제2 자기 재료의 자화된 영역("갭")의 길이는 코드의 엘리먼트를 이루는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제 11항에 있어서, 상기 자기 패턴은 자기 기록 헤드를 이용하여 기록되는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제 11항에 있어서, 상기 자기 패턴은 인접하게 배치되는 평행한 영구 자석 어레이를 사용하여 기록되는 것을 특징으로 하는 방법.