KR20010034102A

KR20010034102A - 자기 데이터 태깅

Info

Publication number: KR20010034102A
Application number: KR1020007007712A
Authority: KR
Inventors: 앤드류니콜라스 다메스; 제임스마크카슨 잉글랜드
Original assignee: 하위 앤드류 알. 엘.; 센텍 리미티드
Priority date: 1998-01-12
Filing date: 1999-01-12
Publication date: 2001-04-25
Also published as: EP1437680A1

Abstract

본 발명은 자기 층들의 자화용이축의 상대적 배향에 의해 데이터가 저장될 수 있도록 배열된 복수의 자기층을 포함하는 태그와 태그 판독 시스템에 관한 것으로, 하나의 태그 판독기는 여하한 태그 배향에서도 데이터가 판독될 수 있는 하나의 데이터 코딩 시스템을 가짐으로서, 광학적 바코드 라벨링 시스템을 대체할 수 있게 된다.

Description

자기 데이터 태깅{MAGNETIC DATA TAGGING}

다양한 형태의 제품 인식 또는 태그 표시에 대하여는 이미 잘 알려져 있다. 이러한 것으로는 광학 바코드, RFID(radio frequency identification:고주파 인식), EAS(electronic article security:전자제품 보안장치), 자기 데이터 기록장치 및 자기 센서들이 포함된다.

표준 인쇄 기술을 사용하여 제조가 용이하고 저비용인 이점으로 인해 광학 바코드가 널리 사용되고 있다. 그러나, 바코드 판독 시스템은 물품 태그위의 바코드와 판독기 사이에 직접적인 광로(a direct optical path)를 필요로 한다.

RFID는 동물 태그표지 및 공항의 수하물 라벨링을 포함하는 다양한 분야에 상업적으로 널리 사용되지만 비교적 고가의 기술에 해당한다. 이러한 기술은 유도형(inductive, 즉 교류자기형:a.c.magnetic)안테나에 부착된 하나의 실리콘 칩을 이용하는 것이다. 이 실리콘 칩은 하나의 프로세서와 데이터 저장장치와 함께 하나의 간단한 수신기와 송신기를 포함한다. 하나의 RFID태그가 하나의 외부 교류자기장(an external a.c. magnetic filed)에 의해 응답신호명령을 받는데(interrogated) 이 외부 교류자기장은 부가적으로 태그를 구동(power)시키는데도 사용될 수 있다. GEM 플러스, 텍사스 인스트루먼츠 및 필립스를 포함하는 다수의 RFID 장치 및 시스템 회사가 있다.

EAS(전자 제품 보안장치)는 안전 목적으로 소매품목들에 부착되어 있는 하나의 태그 또는 라벨의 응용분야에 관한 것이다. 태그가 부착되어 있으면 인터로게이션 시스템(interrogation system;응답신호명령 시스템)에 의해 검출되며, 검출된 경우 경보를 울리게 된다. 일반적으로 인터로게이션 시스템은 상점절도를 방지하기 위해 가게나 상점의 입구 근처에 놓이게 된다. 대부분의 EAS시스템들은 교류 자기장(유도)을 이용하고, 태그들은 능동 또는 불활성화된(active or de-activated)장치를 제공하는 특수 자성 물질을 포함하여 이루어진다.

자기 EAS 시스템의 이면의 개념은 자기 마커(marker)를 검출하는 방법이다. EAS시스템에 사용되는 자성물질로는 스핀 용융 물질로 된 리본들, 얇은 필름 물질 및 비정질 와이어와 같은 3가지 주된 형태가 있다. 자기 요소(magnetic element)를 검출하기 위해 사용되는 주된 물리적 특성으로는 3가지가 있다. 첫번째는 하나의 물질의 자기변형(magnetostrictive)특성을 이용하는 것이다 (가해진 자기장의 레벨로 길이가 바뀜). 자기요소를 그 고유공진주파수(natural mecahnically resonant frequency)에서 여기시키기 위해 하나의 인터로게이션 교류자기 인터로게이션자기장이 사용된다. 자기요소는 그것이 기계적으로 공진함으로서 방출하는 자장에 의해 검출된다. 이러한 것은 음향 자기 검출 수단(an acousto-magnetic detection means)으로 기술될 수 있는데, 예를 들면 미합중국 특허 제5,420,569호에 기계적으로 공명하는 자기 데이터 태그가 기술되어 있다.

사용된 두번째 효과는 자기 물질의 비선형 B-H 루프 특성이다. 하나의 공간적으로 균일한 직류(바이어스) 자기장이 인터로게이션 영역에 가해된다. 이것은 시간에 따라 (천천히) 변화한다. 하나의 교류자기장은, 전형적으로 수 kHz에서 동시에 가해진다. 태그가 직류 자기장에 의해 정확한 레벨에서 바이어스되는 경우, 수신기 수단에 의해 검출되는 인가 교류 자기장의 조파(harmonics)를 생성시킨다. 그 대신에, 전형적으로 약 200Hz의 단일 주파수가 태그에 인가되어 높은 조파(high order harmonics)를 검출한다. 이들 방법은 '조파 검출(harmonic detection)' 또는 'E.M.법' 이라고 말할 수 있을 것이다.

세번째 검출방법은 "바르크하우젠(Barkhausen)"효과를 사용하는 것이다. 하나의 직류 바이어스 자기장이 자기 요소에 인가되어, 시간에 따라 천천히 변화한다. 자성 물질은 물질내에서 정미자화(net magnetisation)(M)가 매우 비선형적으로 변화하는 특성을 갖는다. 인가된 자기장(H)의 작은 변동(variation)이 자화(M)에서는 큰(점프)변동을 일으킨다. 자화(M)는 하나의 자기 요소에 관한 것이고, 자속(B)은 자성물질에 가해지는 것을 알아야 한다. 코일내 빠른 속도의 자속변화에 의해 발생된 하나의 (emf) (블립, 'blip')을 검출하는 외부 코일에 의해 자기 요소의 정미 자화(M)에서의 크고 빠른 변화가 검출될 수 있다. 이러한 방법을 '바르크하우젠'효과라 하고, '가장 좋은(best)' 자기 물질은 하나의 스퀘어 B-H 루프를 갖는 것이다. 자기요소는 하나의 '블립'을 생성할 때, (+)에서부터 (-)포화에 이르기까지 효과적으로 변화한다. 예를 들면, 미합중국 특허 제4,660,025호에는 바르크하우젠 효과를 나타내는 자기물질로 된 리본 또는 하나의 단일 와이어에 기초한 하나의 EAS 자기 마커가 기술되어 있다.

다양한 형태의 공지된 EAS 마커에 대한 추가적인 예에 대하여 아래에서 간단하게 설명하기로 한다. 미합중국 특허 제4,960,651호에는 얇은 필름 자기 물질을 이용하는 하나의 EAS 마커가 기술되어 있다. 미합중국 특허 제5,083,112호에는 얇은 필름 물질로 된 하나의 적층 박판(a layered lamination)을 포함하는 하나의 EAS 자기 마커가 기술되어 있다. 적층구조의 목적은, 모든 얇은 필름들이 하나의 단일 존재로서(as a single entity) 역전하고(reverse) 그에 따라 하나의 샤프하고(sharp)쉽게 구별할 수 있는 응답을 생성하도록 모든 층들의 자화용이 축들(easy axis of magnetisation)이 배열되는 하나의 마커를 생성하는 것이다. 또한, 상기 특허에는, 층들이 서로서로 90°에서 자화용이축 방향으로 적층된, 하나의 2방향성(bi-directional) 마커가 기재되어 있다. 이렇게 함으로써 하나의 응답이 모든 인터로게이션 자기장 방향들에 대해 달성되게 한다. 미합중국 특허 제5,605,768호에는 하나의 평면부재위에 있는 평행한 와이어 부재들의 배열에 의해 데이터가 저장될 수 있는 하나의 대체 자기 EAS 마커에 대하여 기술하고 있으며, 그 자화용이축은 큰 바르크하우젠 효과를 생성하기 위해 와이어 부재들의 자화용이축에 대해 하나의 특정 각도로 배치되어 있다. 미합중국 특허 제5,005,001호에는 하나의 강자성 마커에 응답신호 명령을 하기 위해 하나의 회전 자기장을 사용하는 하나의 EAS 시스템에 대하여 기술하고 있다.

EAS 시스템에 사용하기 위한 태그들과는 대조적으로, 데이터 또는 인식 태그들은 그 배열이 데이터를 코드화하는, 다수의 개별(discrete) 자기 요소들을 구별하는 능력을 필요로 한다. 예를 들면, 미합중국 특허 제5,204,526호에는 자기 요소들이 그들의 상이한 포화보자력(coercivities)에 의해 구별될 수 있음이 기재되어 있다. 또 다른 예로서, 미합중국 특허 제5,594,229호에는 하나의 선형 자기장 경사도로(a linear magnetic field gradient)로 응답신호 명령을 받았을 때 하나의 특정한 표시(signature)를 생성하고, 그렇게 하여 위조품을 찾아내는데 사용될 수 있는 불규칙적으로 분산된 쌍안정(bistable) 자기 요소들을 다수 포함하여 구성되는 하나의 자기 태그를 기술하고 있다. PCT 공개공보 WO 96/31790호에는 자기적으로 활성인 영역이 얇은 띠 또는 선형 어레이의 형태를 갖고, 하나의 선형 공간 방향으로 휙 지나간(swept) 하나의 선형 자기장 경사도로 응답신호 명령을 받는, 하나의 자기 데이터 태그가 기술되어 있다. PCT 공개공보 WO 98/26312에는 평행 요소들의 하나의 선형 어레이로서 배열된 자성 물질의 리본으로 만들어지거나, 리본들이 하나의 원 또는 구의 직경으로 배열되는 하나의 '가로방향(transecting)' 배열로 만들어진 자기 데이터 태그가 기술되어 있다. 이러한 형태의 태그들의 단점은 그들이 상대적으로 큰 사이즈와 상대적으로 낮은 데이터 밀도를 갖는다는 것을 포함한다.

(발명의 요약)

본 발명에 의해, 인가된 하나의 자기장에 대하여 각 층이 하나의 지향성 응답을 나타내는 다수의 자성층들을 포함하여 구성되고, 각 층들의 지향성 응답의 상대적 배향(orientation)이 저장될 데이터를 정의하는,데이터를 저장하기 위한 하나의 자기 태그가 제공된다.

적층된 배열로 인해 상대적으로 높은 저장용량을 갖는 하나의 콤팩트하고 공간 효율적인 장치가 제공된다. 놀랍게도, 이러한 구조는 기술된 실시예의 층들 사이에서 유해한 자기간섭(magnetic interaction)을 매우 작게 나타낸다.

각 자성층은 하나의 비자성층위에 위치한 하나의 얇은 필름형 자성 물질을 포함하여 구성될 수 있으며, 그 결과 상대적으로 높은 데이터 저장용량을 갖는 콤팩트한 장치가 만들어질 수 있다.

본 발명의 태그는, 하나의 바이어스 자기장을 형성함으로써 프로그램가능하게 되도록, 하나의 하드 자성층을 추가로 포함할 수 있다. 개량된 에러 허용범위(error tolerence)를 유익하게 제공하면서 데이터의 저장을 함에 있어서, 인접 층들사이의 지향성 응답 배향의 각도 분리(angular separation)는 하나의 미리 정해진 수열(progression), 예를 들면 하나의 대수-갭 코드(a logarithmic-gap code)와 같은 하나의 증분수열(as an incremental progression)로 구성된다.

본 발명의 또 다른 양상에 의하면, 각각 하나의 인가된 자기장에 대하여 하나의 하나의 지향성 응답을 나타내는 복수의 소프트 자기 요소들을 포함하여 구성되고, 데이터를 저장하기 위해 프로그램가능한 자기 태그가 하나의 바이어스 자기장을 형성함으로써 프로그램 가능한 하나의 하드 자성층을 추가로 포함하여 구성된다. 데이터는 하드 자기 요소의 하나의 잔류자기장(remanence fields)의 방향에 따라 저장될 수 있다.

또한, 본 발명은 하드 자기 요소에 하나의 방향성 자기장을 인가하고 난후 자기장을 제거하는 단계를 포함하는 하나의 자기 태그를 프로그래밍하는 방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 인가된 하나의 자기장에 대하여 각각 하나의 지향성 응답을 나타내는, 복수의 자성층들을 각 층들의 지향성 응답의 상대적 배향이 저장될 데이터를 정의하도록 상호간에 하나의 각도배향으로 배열하는 단계를 포함하는 하나의 자기 데이터 태그의 제조방법을 또한 제공한다.

본 발명의 또 다른 양상에 의하면, 인가된 하나의 자기장에 대하여 각층이 하나의 지향성 응답을 나타내는, 복수의 대체로 평면인 자성층들을 포함하여 이루어진 하나의 자기 태그 쉬트를, 복수의 자기 태그를 만들기 위해 둘 또는 그 이상의 부분(section)으로 분할하는 단계를 포함하는 하나의 자기데이터 태그의 제조방법을 제공하는 것인 바, 여기서, 자성층들은 그 들의 각 지향성 응답들의 상대적 배향이 저장될 데이터를 정의하도록 상호간에 배향된다.

위의 구성은 모두 동일한 데이터 기호(signature)를 갖는 태그들을 생산하기 위한 대량제조에 있어 커다란 이점을 갖는데, 하나의 큰 태그 재료 쉬트로부터 다수의 저가 태그들을 반복하여 생산할(to clone)수 있는 능력을 제공하기 때문에 특히 그러하다.

또한, 본 발명에 의하면, 하나의 인터로게이션 볼륨에서 하나의 회전 자기장을 생성하는 수단과, 회전 자기장에 의해 정미 기전력이 코일 쌍들에 걸쳐 되지 않도록 각각 균형을 이루도록 배열되고, 인터로게이션 볼륨 주위에 배치된 제1 및 제2 수신 코일 쌍들을 포함하고, 인터로게이션 볼륨에서 하나의 자기 데이터 태그를 검출하기 위한 하나의 수신 코일 배열(arrangement)을 포함하여 구성되는 하나의 자기 데이터 태그 판독기가 제공된다.

또한, 본 발명은 자기장에 대하여 대체로 제로 커플링함으로써, 인터로게이션 평면(plane)에 하나의 회전 자기장을 생성하기 위한 하나의 얇고, 평평한 솔레노이드형의 송신 코일들과, 솔레노이드의 얇은 평면에 장착된 하나의 수신코일배열을 포함하는, 하나의 다층 자기 데이터 태그를 판독하기 위한 하나의 자기 태그 판독기를 제공한다.

본 발명에 의하면, 하나의 회전 인터로게이션 자기장을 사용하여 다층 자기 데이터 태그를 인터로게이션하는 하나의 방법을 추가로 제공하는 것으로, 여기서 태그의 각 층이 회전 인터로게이션의 360도 회전마다 2개의 응답들을 발생하며,그 응답들은 하나의 공칭갭(a nominal gap)에 의해 분리되고, 위의 방법은 동일한 층으로부터의 응답들사이의 갭의 응답들사이의 공칭갭으로부터의 편이(deviation)를 판정하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명에 의하면, 하나의 인가된 자기장에 대하여 각각 하나의 지향성 응답을 나타내는 복수의 자기요소를 포함하는 하나의 자기태그에 저장된 데이터를 판독하는 하나의 방법을 제공하는바, 여기서 각 요소들의 지향성 응답의 상대적 배향은 태그가 한 방향으로 판독될 때 데이터를 나타내는 하나의 코드 시퀀스와, 태그가 다른 방향에서 판독되었을 때 데이터를 나타내는 하나의 인버스 코드 시퀀스를 규정하며, 그 방법은 동일한 데이터 출력을 생성하기 위해 상기 코드 시퀀스와 인버스 코드시퀀스를 처리하는 단계를 포함하여 구성된다. 인터로게이션 볼륨에서 하나의 태그의 배향이 알려져 있지 않기 때문에, 어느 하나의 방향에서 읽혀진 코드들로부터 동일한 하나의 자기 태그로 하여금 인터로게이션 볼륨에서 여하한 쪽에도 놓여지도록 허용한다.

본 발명에 의하면, 하나의 인가된 자기장에 대하여 각각 하나의 지향성 응답을 나타내는 복수의 자기 요소를 포함하는 하나의 자기 데이터 태그를 판독하기 위한 장치를 더 제공하며, 이 장치는 태그를 판독하기 위한 하나의 인터로게이션 자기장을 생성하는 수단, 인터로게이션 자기장에 대한 태그의 응답을 검출하기 위한 수단 및 인터로게이션 자기장이 태그의 평면내에 있는 배향을 결정하는 수단을 포함하여 구성된다.

본 발명은 하나의 자기 태그(a magnetic tag)상에 데이터를 저장하는 분야에 관한 것으로, 오직 그러한 것은 아니지만 특히 광학 바코드를 대체하여 사용하기 위한 분야에 관한 것이다.

본 발명의 실시예를 예를 드는 방법으로 설명함에 있어서 참고로 할 첨부도면에 있어서,

도 1은 본 발명을 구성하는 구체적인 물품 나타내고,

도 2는 본 발명의 주요 요소와 어셈블리를 나타내고,

도 3은 '2-D' 실시예에서 사용된 전기적 코일의 배열을 나타내고,

도 4는 '2-D' 실시예의 인터로게이션 코일의 배열을 나타내고,

도 5는 하나의 수신 코일 세트를 나타내고,

도 6은 본 발명에 의해 생성된 자기장의 패턴을 나타내고,

도 7은 하나의 단일 자기 요소와 그것의 인터로게이션 자기장과의 상호작용을 나타내고,

도 8은 하나의 자기 요소를 포함하는 자기 재료의 B-H루프 특성을 나타내고,

도 9는 하나의 자기 요소로부터 검출된 신호를 나타내고,

도 10은 하나의 자기 데이터 태그를 나타내고,

도 11은 하나의 프로토타입 자기 데이터 태그로부터의 출력신호를 나타내고,

도 12는 하나의 자기 데이터 태그로부터 검출된 수신 신호를 나타내고,

도 13은 수신 전자회로의 하나의 개략도이고,

도 14는 하나의 교정(calibration)태그로부터의 출력을 나타내고,

도 15는 '송신' 전자 회로의 하나의 개략도이고,

도 16은 하나의 2-디지트 자기 데이터 태그의 하나의 다이어그램이고,

도 17은 자기 요소 배향 각도의 하나의 제조 허용파를 나타낸 표이고,

도 18은 코드 00-50용 태그에 사용된 하나의 절대 배향 각도 표이고,

도 19는 코드 51-99용 태그에 사용된 하나의 절대 배향 각도 표이고,

도 20은 볼륨에서 자기 데이터 태그를 대략으로 제조하는 하나의 방법을 도시한 도이고,

도 21은 단일면 판독기의 하나의 블럭도이고,

도 22는 하나의 단일면 안테나 어셈블리를 나타낸 도이고,

도 23은 도 22 어셈블리에 사용된 인쇄된 회로 수신 코일의 상세도이고,

도 24는 하나의 7층 태그로부터의 아날로그 출력 신호를 나타낸 도이고,

도 25는 하나의 판독기에 의해 사용된 하나의 '원뿔형'스캔의 다이아그램이고,

도 26은 단일면 판독기 처리 알고리즘의 하나의 플로우 챠트이고,

도 27은 프로세싱 알고리즘의 데이터 포착 부분을 나타낸 하나의 플로우 챠트이고,

도 28은 배향각도에 대한 데이터 변환용 하나의 플로우 챠트이고,

도 29는 2-디지트 태그-디코딩 알고리즘의 하나의 플로우 챠트이고,

도 30은 4-디지트 태그- 디코딩 알고리즘의 하나의 플로우 챠트이고,

도 31은 가변-길이 데이터-디코딩 알고리즘의 하나의 플로우 챠트이고,

도 32는 하나의 프로그램가능 태그를 나타낸 도이고,

도 33은 프로그램가능 태그의 판독과 관련된 자기 벡터 자기장을 도시한 도이고,

도 34는 프로그램가능 태그로부터 검출된 신호를 도시한 도이고,

도 35는 프로그램가능 태그 데이터를 디코딩하기 위한 하나의 플로우 챠트이고,

도 36은 하나의 프로그램가능 태그의 하나의 다른의 실시예를 나타낸 도이고,

도 37은 하나의 하나의 3-D 판독기 실시예의 수신 코일의 배열을 도시한 도이고,

도 38은 수신 코일의 구체적 배열을 도시한 도이고,

도 39는 3-D 판독기 실시예의 송신 코일의 배열을 도시한 도이고,

도 40은 송신 코일의 구체적 배열을 도시한 도이고,

도 41은 모든 코일의 구체적 배열을 도시한 도이고,

도 42는 하나의 '3-D' 판독기 시스템의 하나의 블럭 개략도이고,

도 43은 인터로게이션 드라이브 파형과 수신 신호를 도시한 도이고,

도 44는 처리에 사용된 콘볼루션 기능을 나타낸 도이고,

도 45는 3-D 디코드 처리 알고리즘의 하나의 중요 플로우 챠트이고,

도 46은 데이터 포착 알고리즘의 하나의 플로우 챠트이고,

도 47은 자기장 방향 알고리즘의 하나의 플로우 챠트이고,

도 48은 '블립' 검출 알고리즘의 하나의 플로우 챠트이고,

도 49는 최소화 알고리즘의 하나의 플로우 챠트이고,

도 50은 최적 갭 각도를 결정하기 위한 하나의 플로우챠트이고,

도 51은 하나의 판독기의 하나의 대체 자기장 생성 수단을 도시한 도이고, 그리고

도 52는 자기 데이터 태그의 하나의 대체 실시예를 나타낸 도이다.

도 1에 있어서, 본 발명에 의한 하나의 시스템은 하나의 자기 데이터 태그(1)와, 하나의 인터로게이션 유닛(2)과 하나의 케이블(4)에 의해 인터로게이션유닛에 연결된 프로세싱 전자장치(3)를 포함하여 구성된다. 도 2는 본 명세서 상에서 발명자에 의해 사용된 용어와 주요요소들을 설명하기 위해 사용된다. 태그(1)는 라벨 또는 태그된 물품(5)에 부착되고, 하나의 인터로게이션 볼륨(6)내에 위치한다. 태그(1)의 구조에 대해서는 아래에서 설명하기로 한다. 태그(1)는 '송신' 코일 세트(8)에 의해 발생된 자기장(7)에 의해 인터로게이션을 받게 된다. 인터로게이션(또는 송신) 자기장(7)에 대한 응답으로 태그(1)가 하나의 검출가능한 자기장 응답(9)을 생성한다. 자기장 응답(9)은 '수신'코일(10)에 의해 검출된다. 송신 코일(8)과 수신코일(10)은 안테나(11)라고 하는 하나의 어셈블리를 형성한다. 인터로게이션 볼륨(6)과 안테나(11)는 인터로게이션 유닛(2)을 포함하여 구성된다. 생성된 신호들은 전자 프로세싱(3)에 의해 처리되고, 태그에 저장된 데이터는 출력부(12)에 나타난다. 이 유닛은 전기 입력부(13)에 의해 전력이 공급된다.

2차원 개구 판독기(2-D Aperture Reader)

도 3은 하나의 '2차원 스캔방식 인터로게이션 시스템'의 개념을 도시한 것이다. 그러한 시스템은 배향이 대부분 하나의 평면에 있는 인터로게이션 볼륨(6)의 하나의 태그에 응답 신호 명령을 내릴 수 있다. 이러한 형태의 시스템은 간단한 형태이면서 인터로게이션 시스템 작동을 설명하기 위하여 주로 사용된다. 태그(1)는 2쌍의 '송신'코일(15와 16, 17과 18)에 의해 생성된 하나의 자기장에 의해 응답 신호 명령을 받는다. 송신 코일쌍(15와 16)은 하나의 H-자기장, H_y(19)를 생성한다. 이러한 자기장은 실질적으로 판독 개구부 전반에 걸쳐 균일하다. "균일하다(uniform)"는 용어는 하나의 벡터 자기장이 하나의 공간 볼륨에 대해 실질적으로 동일한 진폭과 방향을 갖는다는 것을 설명하기 위해 사용된다. 코일(18, 19)은 H_x방향(20)으로 하나의 자기장을 생성한다. 수신 코일(21, 22)은 둘 다, (하나의 충돌 자기장 벡터가 그에 따라 최대 기전력(emf)을 생성하는 벡터로 정의되는) 그들의 자기축(magnetic axis)이 각각 H_y와 H_x방향으로 배열되도록 배열된다.

각 수신 코일(21 또는 22)은 상이한 직경을 갖는 두 개의 짧은 솔레노이드 코일을 포함하여 구성된다. 이들 두 개의 솔레노이드는 도 5에서 부호 26과 27로 나타낸다. 하기에서 설명하는 실시예에서, 코일(26)은 직경 119mm, 길이 25mm이고, 0.355mm 직경의 에나멜처리된 구리선(ecw)이 60회 감긴 것이다. 코일(27)은 직경 86mm, 길이 25mm이고, 직경 0.355mm의 ecw가 110번 감긴 것이다. 두개의 코일(26, 27)은 결합된 수신 코일(22)이 되도록 직렬로 연결된다. 수신 코일(22)는 대략 1mH의 인덕턴스와 8옴의 저항을 갖는다. 코일(22)내에 들어맞는 코일(21)이 동일 중심점에 대하여 서로 직교하도록 하기 위해 다소 직경이 감소되었다 하더라도, 코일(21)은 유사하다.

이하에서 수신 코일의 동작에 대하여 설명하기로 한다. 코일(26,27)을 포함하는 수신 코일쌍(21)은, 송신 자기장(20)의 존재하에서 코일(26,27)에 의해 생성된 기전력이 동일하거나 정반대가 되도록 설계된다. 그러한 배열을 "균형유지(balanced)"라고 하고, 당해 기술분야의 경험자에게 자명한 다수의 기술에 의해 만들 수 있다. 그러한 방법은 코일간의 권선비의 다양한 변화, 둘러싸인 코일 영역내에서의 미세한 왜곡 또는 매우 작은 배향 변화들을 포함한다. 태그 또는 다른 자기 재료가 코일(27)내에 위치할 때, 그 투과 특성이 자기장 플럭스 라인으로 하여금 자기재료가 링크되도록 한다. 그 효과는 자기 재료가 없는 경우에 비해 더 많은 플럭스가 코일(27)내에 흐르도록 하는 것이다. 교류 자기장에 사용될 때 코일(21)의 출력 기전력은 링크된 플럭스의 변화율에 비례하고, 투과성을 갖는 자기 재료가 코일(27)내부에 놓이는 경우 코일(26,27)의 쌍으로부터 하나의 정미 출력 전압이 관찰된다. 이러한 특징은 공지이며, 자기재료의 특성을 나타내는데 사용되는 기구인 자력계(magnetometer)에 사용된다. 본 발명에서 사용되는 수신 코일(21 또는 22)의 특징은 그들이 송신 자기장에는 민감하지 않지만 태그 재료의 투과성 변화를 검출한다는 것이다. 수신 코일(21)이 "균형유지"를 통해 송신 자기장(20)에 민감하지 않은 반면, 수신코일의 자기축이 송신자기장(19)에 직각이기 때문에 수신코일(21)은 송신자기장(19)에도 민감하지 않다.

도 4를 참조하여 송신 코일의 동작에 대하여 설명하기로 한다. 송신코일들은 각 쌍이 하나의 직교 자기장을 생성하는 쌍 형태로 구성된다. 코일쌍(15,16)들은 전기적으로 직렬로 연결되어 있다. 예로서, 코일(15)은 1mm 에나멜처리된 구리선이 3층으로 90회 감겨 이루어지고, 길이 30mm, 직경 150mm의 하나의 짧은 솔레노이드이다. 코일 쌍(15,16)의 결합된 인덕턴스는 3.3mH이다. 코일쌍(15,16)은 그들의 자기축을 따라 110mm 떨어져 위치한다. 코일 개구부는 하나의 '둥근 사각형(round square)'이다. 이러한 구조는 두번째 코일 쌍(17,18)이 다른 송신 코일의 직경내로 유사하게 110mm 떨어져 위치하게 한다. 중요한 특징은 태그 주변에 생성된 자기장(19,20)은 균일하고 직교한다는 것이다. 각 코일 쌍에 의해 생성된 자기장은 약 2.75kA/m이다. 각 코일 쌍은 하나의 전류 파형에 의해 동작된다.

각 코일 쌍으로부터 하나의 H 자기장을 생성하도록 송신 전류 파형이 설계된다.

H_x=A·cos(ω·t)

H_y=A·sin(ω·t)

생성된 수득 자기장 벡터는 초당 ω라디안의 속도로 Z-축 주변을 스피닝(25)하면서 평면(23)에 대하여 수직인 균일한 자기장(24)이다. 실시예에 있어서, 상술한 ω는 약 144Hz로 세트된다(자기장은 360°로 초당 140회 회전한다). 이러한 주파수의 상부 레벨은 재료가 자성상태(magnetic state)를 플립(flip)하는 속도에 의해 세트된다. 하한선은 필요한 데이터 판독율 및 낮은 회전율(예를 들면, 20Hz)의 자기장에서의 바르크하우젠 점프와 스위칭 포인트 불안정성의 하나의 증가된 레벨에 의해 세트된다.

도 6은 한 세트의 송신 코일(15,16)에 대한 하나의 2차원 자기장 모델로부터의 출력을 도시한 것이다. 코일들은 그들의 자기 축을 따라 일정 거리(28)를 두고 물리적으로 이격되어 있다. 위의 모델에서, 하나의 연성 자기 차폐부(shield)(29)가 형성되어 있다. 코일의 이러한 구성은 하나의 "헬름홀츠(Helmholz)" 구성과 유사하다. 이러한 코일들은 인터로게이션 볼륨에 대해 벡터(24)를 포함하는 하나의 '균일한(uniform)'자기장을 생성한다.

자기 요소의 검출 방법(Method of detecting magnetic element)

하나의 단일 요소 데이터 태그의 동작에 대하여 도 7 및 도 8을 참조하여 설명하기로 한다. 태그 요소(30)재료는 하나의 PET 플라스틱 기판위에 자성물질을 물얇은 필름으로 스퍼터링 도포한 것이다. 벨기에 쥴테(Zulte,Belgium)의 IST에 의해 생산되고 아타란테(Atalante)라는 상호로 판매되는 재료가 가장 바람직하다(부품 번호 SPR97017A). 이러한 재료는 23 미크론의 PET 필름위에 스퍼터링된 0.9미크론의 자성물질을 갖는다. 하나의 실시예에서, 태그 요소(30)는 10㎟이다. 자성 물질의 부피는 수신된 신호레벨에 영향을 미친다. 자기 물질은 하나의 인가된 자기장의 방향에 태그 요소가 민감하도록 하는 특성을 갖는다. 특히 도 7에 도시된 바와 같이, 자기장(24)이 물질 배열 방향(31)에 직각인 하나의 '십자축(cross axis)'의 존재하에서 연성 자성 물질은 포화하지 않을 것이다. 도 8을 참조하여 물질 특성에 대하여 설명하기로 한다. 물질 포화 보자력(약 5A/m)이 극복될 때 까지 정렬 방향(31)을 따라 H-자기장이 인가될 때, 물질 자화(M)는 없다(B자기장은 물질에 의해 생성된다). 지점 (35)에서 자성재료는 자화를 생성하여 지점 (36)까지 빠르게 증가한다. 지점 (35)과 지점 (36)사이의 직선의 기울기가 태그의 투과성을 나타낸다(정렬방향의 물질 투과성은 직류에서 50,000이다). 태그는 높은 투과성을 가져야만 한다. 지점 (36)을 넘어서면 자성재료는 완전히 포화되고, 하나의 인가된 자기장이 지점 (37)까지 더 증가해도 더이상 자화를 생성하지 않는다. 참고로, 포화를 일으키는 하나의 인가된 H-자기장은 약 40A/m (참고로, 지구 자기장은 약 80A/m이다)이다. 자성재료는 우수한 지향성 특성을 갖는다. 십자축 포화 자기장은 자성재료 정렬방향(31)에 직각인 하나의 자기장이 포화를 일으킬 수 있는 값으로 정의된다. 이 값은 약 3kA/m이다. 예를 들어, 인가된 십자축 자기장방향이 1°회전하면, 자성재료 정렬 방향(31)에 하나의 성분이 생성된다. 만일 동작 자기장 레벨이 십자축 포화값인 3kA/m 바로 아래에 있고, 정확한 십자축으로부터 1°벗어나 배열되면 자성재료 배열 방향을 따라 하나의 대략 1/60^th또는 약 50A/m인 하나의 자기장이 생긴다. 이러한 자기장 레벨은 자성재료를 포화시키기에 충분하다. 이로써 태그 자기 요소가 하나의 민감한 자기장 배향 검출기로 만들어질 수 있음을 알 수 있다.

다시 말하면, 태그 요소는 재료는 하나의 자화용이축(easy-axis)(31)으로 도시된 바와 같이 하나의 지향성 특성을 갖는다. 자화용이축은 자성재료가 외부로부터 인가된 자기장에 의해 가장 용이하게 자화되는 축이라고 정의된다. 자화 용이 축에 직교하게 가해진 자기장은 자화 용이축 방향을 따라 제로 정미 성분(net component)을 가짐으로써, 요소에서 제로 자화(M)가 일어난다. 십자 자기장 포화점 은 자성재료가 포화되는 자화 용이축에 대하여 직교하는 자기장의 크기로 정의된다.

인터로게이션 시스템에 관한 태그 요소 판독 동작에 대하여 설명하기로 한다. 송신 자기장(24)은 144Hz의 속도로 회전하도록 만들어진다. 회전당 2번씩, 자기장(24)이 자성재료 정렬 방향 또는 자화용이축에 직교하고, 태그 요소의 자화는 하나의 영교차(zero crossing)를 갖게 된다. 나머지 모든 시간에서 태그 자성재료는 포화된채로 존재하게 된다. 자기장(24)이 재료정렬방향(31)에 수직인 방향으로 회전하기 때문에 태그재료는 지점 (33,34,35,36 및 37)을 통해 이동할 것이다. 다른 영교차는 B-H 루프의 나머지 부분을 완성한다. 인가된 송신 필드가 물질배열축(31)을 따라 분배되어(resolved) 지점 (34)에서 (36)을 통과하기 때문에 수신 코일 쌍들이 태그 요소의 자화의 변화(속도)를 검출할 수 있게 된다. 도 9는 본 발명에 의한 시스템의 수신된 신호 출력을 도시한 것이다. 축(39)은 수신회로(도 13에 도시)로부터 측정된 전압을 나타내고, 축(40)은 시간을 나타낸다. 선(41)은 하나의 송신 코일의 드라이브 전류 파형을 나타내는데, 송신 자기장의 하나의 완전한 360°'스핀'을 나타낸다. 선(42)은 송신 자기장이 물질 정렬 방향(31)에 직교하는 방향으로 통과함에따라 수신된 태그요소로부터의 '블립'을 나타낸 것이다. 송신 자기장 벡터(24)가 180°회전할 때 '블립'은 반복된다(43).

본 발명의 시스템에 의해 달성된 '분해능(블립폭)'은 태그 요소 재료(및 형태)의 하나의 함수이다. 특히, 물질 십자축 포화 자기장이 더 높아지고, 물질 투과성이 더 높아질 수록 더 우수한 각도 분해능이 달성된다. 다른 고려 사항은 송신 자기장 평면에 대한 태그요소의 평면의 방향, 표유(stray)직류와 교류 자기장 및 시스템 수신 작동 대역폭이다.

얇은 필름 자기층을 제조하는 방법과 다른 물질에 대한 자세한 내용은 미합중국 특허 제5,083,112호에 기술되어 있다.

멀티-요소 자기 데이터 태그(Multi-element Magnetic Data Tag)

도 10은 본 발명에 의한 하나의 멀티-요소 데이터 태그의 구조를 도시한 것이다. 하나의 정렬방향(45)을 갖는 자기필름의 사각형 조각(square piece)이 특정각도로 위치하고, 정렬 방향(47)을 가지고 하나의 유사한 물질 조각위에 자리잡고 있다. 예를 들면, 필름재료(44)는 앞서 설명한 단일 요소 태그에 사용된 것과 동일하다. 본 발명의 하나의 실시예에서, 각 비트 기회를 나타내는데 사용되는 각 변위(angular replacement)는 일정하게 3.75°이다. 유사하게, 필름 재료의 다른층들(48,49)이 다른 정렬 방향을 가지면서 포개지는 형태를 갖도록 태그에 부가된다. 도 10에 도시한 태그의 예에서, 데이터 '1'은 특정 정렬 방향에서 어떤 물질을 가지는 경우 표시되고, 물질을 가지지 않는 경우는 데이터 '0'으로 표시된다. 180°'데이터 코드' 공간에 걸친 3.75°간격은 48비트에 해당한다. 이론적 데이터 용량은 2⁴⁸-1 또는 2.4×10¹⁴코드이다.

실제에 있어서, 데이터 밀도는 더 작을 것이다. 송신 자기장에 대한 태그의 절대 회전 배향은 제어되지 않는다(시계방향 또는 반시계방향의 방향 모호성, 이러한 하나의 요인으로 인해 데이터 용량을 48만큼 감소시키고 다른 요인으로 인해 데이터 용량이 감소한다). 자동 클럭 복원(recovery)을 허용하는 코딩 스켐은 데이터상의 단기 '지터(jitter)'에 훨씬 많은 허용차를 부여한다. 제조된 재고 재료의 재료 정렬 방향의 재현성, 송신 자기장 정 회전속도의 수차(aberrations), 제조과정중의 층 정렬상의 에러, 외부 공급원으로부터의 인터로게이션 자기장에 대한 자기 간섭 및 인터로게이션 자기장 평면에 관한 태그의 '틸트(tilt)'는 주된 에러발생원이다. 10㎡ 넓이, 0.5mm의 두께를 갖는 프로토타입 태그로부터의 실제 측정치를 도 11에 나타낸다. 위 태그는 재료층들을 바인딩 접착하기 위한 "스프레이 장착(spray mount)"기법과 재료 방향들을 광 수동 배열(optical mannual alignment)로 맞추는 방법을 사용하여 태그를 제조한다. 하나의 원형부 측면부를 만들기 위해 태그를 트리밍하였다. 코딩 스켐은 1 내지 9,16 및 40의 비트 위치에 있는 물질로 위에서 기술한 바와 같다. '블립'(50)은 자성재료의 하나의 층을 나타내며, 이 요소는, 송신 필드가 180°회전한 후 하나의 유사한 응답(51)을 생성하고, 1초의 1/144 후 송신 필드가 완전한 1회전 후(after a full revolution)(52)에서 다시 응답을 생성한다.

수신 코일 배열(Receiver Coil Arrangement)

도 12는 수신 코일(21,22)에 의해 발생된 신호를 도시한 것이다. 태그요소 출력(53,54)은 수신 코일(21)에 의해 수신된다. 직교 수신코일(22)은 도면부호 (55)로 나타낸 출력을 생성한다. 코일들이 직교 상태이어서 각 채널에서 수신된 신호들은 코일 '방향 감도' 진폭(56a, 56b)에 의해 가감된다(weighted). 하나의 태그 판독기 인터로게이션 시스템은 일정한 진폭 신호를 얻기 위해 두개의 수신 채널을 '삼각법적(trigonometrically)'으로 결합하게 된다. 이것은 송신 자기장와 동일한 속도로 회전하고 그리고 순간 송신 자기장 방향에 직교하는 민감한 자기 축을 가지고 스피닝하는 하나의 수신 코일 배열(코일 26,27)을 효과적으로 합성한다.

프로세싱 전자장치(Processing Electronics)

실시예에서 사용된 수신 회로에 대하여는 도 13을 참조하고, 송신 회로에 대하여는 도 15를 참조하여 간단하게 설명하기로 한다. 도 13에서, 균형 수신 코일(26,27)은 (58)에서 하나의 출력 신호를 생성하기 위해 증폭 및 필터링 회로(57)에 연결되어 있다. 이러한 회로(57)의 특징은 약 300Hz에서 고역 필터(HPF)이면서 20kHz에서는 저역 필터(LPF)라는 것이다. 송신 자기장은 144Hz에서 회전하기 때문에 직류 커플링을 필요로 하지 않는다. HPF 특성은 원하지 않은 수신 코일의 불균형에 의해 발생된 송신기로부터 수신기로의 잔류오점호(residual break-through)를 제거하고, 또한 송신기대 수신기 아이솔레이션(transmitter to receiver isolation)을 개량하는 것이다. LPF 특성은 열적 및 전자적(증폭기)원인에 의해 발생되고 교류 자기 간섭에 의해 생기는 고주파 잡음을 제한해 주는 것이다. 최적 행태는 수신코일로부터의 열적 노이즈에 의해 제한되고, 외부 간섭으로부터 스크린되며, 송신기에 의해 유도된 태그 요소 임펄스 응답의 특징에 매치된 하나의 수신기 대역폭을 갖는 하나의 수신기이다. 실제로, 20㎑에서 하나의 LPF필터는 효과적인 평형(compromise)을 나타낸다. 회로(57)로부터의 수신기 이득은 약 50배이다. 직교 수신 코일 세트를 위해 회로가 반복된다.

수신 증폭기 출력(58)에서 직교 수신 방향 양쪽에 대하여 측정된 진폭을 도 14에 도시하였다. 태그는 22.5° 떨어져 위치한 8개층을 갖는 하나의 10mm 원형 눈금 태그이다. 도 11에 도시한 태그 응답은 피크가 약 50mV 이고, 시스템의 실효(rms) 노이즈출력은 7μV이다. 따라서, 신호 대 노이즈 비율이 약 65dB을 초과하는 것으로 검출된 하나의 태그가 프로토타입 시스템으로 수득된다(그에 비해 합리적인 데이터 에러율을 위해 대화채널에서 15dB이 보통 요구된다).

이러한 실시예와 관련하여 하기의 수신 신호들이 수신 회로로부터 수득되었다. : 22mm 직경 태그의 경우 130mV, 6㎟ 태그의 경우 30mV 및 2.5㎟의 경우 2mV

송신 드라이브 배열에 대하여는 도 15에 도시한다. 144Hz 신호를 발생시키는 교류 신호 공급원(59)이 약 90°위상차를 나타내도록 설계된 두개의 수동 회로망에 의해 분할되고 필터링된다. 표준 가정용 25W/채널 오디오 증폭기(60)는 두개의 직교 송신 코일쌍(15와 16, 17과 18)을 위한 드라이브를 제공한다. 증폭기가 필요로 하는 전류를 감소시킬 수 있도록 병렬 정합 캐패시터(61)를 부가한다. 드라이브 전류는 적합한 송신 자기장 레벨(즉, 재료용 교차 자기장 포화 레벨 아래)을 달성하도록 세트된다. 측정된 코일 드라이브 전압은 약 35V 피크-피크(peak-peak)이다. 이것은 약 3kA/m의 회전 송신 자기장 진폭을 야기하여, 약 4A rms의 전류를 발생하게 한다. 이러한 자기장 레벨의 상한은 교차축 방향에서 포화하는 태그 재료에 결정되는데 데이터를 코드화하는 급속한 자화 전이를 결과적으로 억제한다(consequence suppression). 이것은 아타란테 필름의 경우 약 4.5kA/m에서 일어난다. 하한은 전이가 덜 급속하기 때문에, 아울러 태그에서 다른 층들의 자화가 더 현저하게 되어 좁은 각도 갭을 더 넓게 만드는 것으로 나타나기 때문에 발생한다.

수신된 신호를 데이터로 디코딩하는 것은 데이터 처리에 의해 달성된다. 실시예에서, 수득된 두개의 수신 채널 신호는 라디오 스페어(Radio Spares)사로부터 구입 가능한 "피코스코프(PICOSCOPE)"에 의해 디지털화된다. 데이터 처리는 데이터 클럭을 필터 회복하고, 태그 데이터를 디코드하기 위해 선형 및 비선형 프로세싱을 실행하는, 매스 캐드(MathCAD)에서 이루어진다. 이 프로그램은 IBM PC에서 작동된다. 이들 기술은 당해 기술분야에서 이미 공지되어 있다.

태그로부터의 데이터 복원과 코딩 스켐은 공지 기술을 사용할 수 있다. 본 발명자가 제안한 것과 유사한 것들로는 광바코드데이터 엔코딩을 포함한다. 이들은 코드의 '뒤틀림(warping)'에 의해 발생된 수신 신호의 일그러짐(distortion)을 처리하도록 설계된다. 데이터가 아날로그 양으로 나타내지는 경우, 데이터용량은 정보이론(섀논, Shanon)에 의해 제한되게 되고, 신호 대 노이즈 비율 및 시스템 각도 분해능의 함수이다. 이들은 태그 구조와 시스템 작동 대역폭의 함수이다.

대체 태그 코딩 스켐(Alternative Tag Coding Schemes)

본 발명자들은 코딩 시스템의 선택에 영향을 미치는 다수의 에러원을 판단하고(measure) 설명하였다. 재료 및 태그의 제조는 이루어진 정렬 방향에 작은 변화(variations)를 초래함으로써, 단기간의 '데이터 지터(data jitter)'를 가져온다. 태그의 평면이 인터로게이션 시스템에서 틸트(tilt)되면, 주변상황(geometru of situation)이 측정된 태그 요소위치 상에 에러를 발생시킬 것이다. 이것은 간단한 주변(geometry)의 문제로서, 10°의 틸트는 1.5%의 피크 위치 변화를 가져온다. 20°의 틸트는 '블립' 각도 위치에서 6°의 피크 에러를 나타낸다. 에러는 송신 필드 회전율의 하나의 (공간위치) 조파이고 천천히 변화(vary)함을 알아야 한다. 하나의 가능한 해결책은, 하기에서 상세히 설명되는 것과 같이, 태그 요소 간격(spacing)의 기하학적 또는 다른 증분 수열을 이용하는 것이다. 예를 들면, 2비트 데이터는 3.75°, 5.5°,7.6°및 10.1°의 간격을 두고 위치한 요소들에 의해 코드될 수 있다. 이용할 수 있는 180°의 '데이터 스페이스'에 걸쳐 대략 20블럭이 코드화될 수 있다(40비트). 본 발명의 시스템이 직류 자기장에 상당히 내성이 있음(tolerance)을 보여줄 수 있을지라도, 직류 자기장은 발생 가능한 공간 조파 에러의 또 다른 공급원이다.

도 16은 두개의 10진수 디지트를 코드화 하기 위하여 하나의 '대수-갭(logarithmic gap)'코드를 사용하여 구성된 하나의 태그를 도시한 것이다. 이 태그는 직경 10mm인 4개층의 얇은 필름 '아타란테' 재질(62,63,64 및 65)로 구성된다. 필름 재질의 각 층은 하나의 PET 층(66)과 하나의 자기 정렬 방향(a magenetic alignment direction)(또는 종래 기술분야에서 "자화용이축"으로 알려져 있음)을 갖는 활성 자기층(67)으로 구성된다. 방향(69)은 하나의 수평면에 대해 재료 정렬 방향(material alignment direction)(68)이 투사될 것이다. 층들(63,64 및 65)은 재료정렬 방향 (70,71 및 72)을 갖는다. 층(67)은 층(65)에 비례하여 99°의 배향(73)으로 정렬된다. 다른 층들은 각도 17°와 43°각도에 있다. 시작점으로 층(65)을 사용하여 층사이의 상대적 각도로 정의되는 '갭(Gaps)'은 17°,26°및 56°이다. 자기 데이터 태그는 180°의 '데이터-스페이스'를 갖고, 81°갭(74)은 '큰갭(big gap)'이라고 칭한다. '큰갭'은 항상 가장 큰 갭이고, 데이터를 디코드하는 기준층(the reference layer)을 결정하는데 사용되는 하나의 상태이다.

연속되는 갭들 사이에서의 증가하는 증분은 태그를 제조하고, 판독할 때 생길 수 있는 에러를 분석함으로써 결정된다. '대수-갭'코드는 하나의 산술 및 기하수열의 조합이고, 앞서 설명한 주요(primary) 시스템 에러에 기초한다. 이들은 갭의 크기에 따라 상이한 역할(contribution)을 갖는다. 작은 갭에 있어서, 가장 두드러진 에러는 재료와 층 정렬(the material and layer alignment) 그리고 태그내의 다른 층들의 드라이브 필드와의 자기간섭과 관련된다. 이것이 최소 갭을 세트하고, 갭 사이의 최소 수용가능한 증분을 세트한다. 큰 갭에 있어, 주요 에러들은 틸트된 태그와 인터로게이션 필드 벡터의 일정하지 않은 회전율에 의해 야기된 기하학적 에러이다. 이러한 후자의 효과는 태그가 인터로게이션 볼륨의 중앙에 있지 않을 때, 그리고 판독기 송신 드라이버내 허용차에 의해 발생한다. 이들 큰 갭 에러들은 일차적으로 갭 크기에 비례한다. 가장 긴 태그는 이용가능한 180° 데이터 스페이스에 물리적으로 맞아야 한다는 최종 제약조건이 있다. 따라서, 가장 효율적인 코딩 스켐을 이루기 위해, 특히 큰 총 각도를 가져오는 코드들은 생략된다. 이렇게 함으로써 매우 큰 각도들이 데이터 용량을 단지 미미하게 감소시키면서 사용될 수 있게 한다. 이것은 코딩 스켐에서의 많은 세목과 복잡성(the detail and complexity)의 근원이다. 보다 낮은 데이터 용량 태그들은 앞서 설명한 에러에 대한 보다 나은 내성(tolerence)을 가짐으로써, 더 크게 증가하는 갭들을 가질 수 있다.

도 17은 도 16에서 도시한 태그에서 '갭'정의에 사용되는 제조데이터를 나타낸 것이다. 서로 다른 7개의 '갭' 상태(디지트)가 도시한 바와 같이 공칭 갭(with nominal gaps)으로 사용된다. 또한,제조 허용차와 유효 판독 데이터 허용차가 도시된다. 상태 6은 '큰-갭'이다. 상태 0 내지 5는 측정된 각 '갭'을 위한 데이터를 정의한다. 도 18과 19는 100개의 가능 코드에 대한 4개 층을 위해 필요한 절대 재료 정렬 방향을 나타낸다. 도 16에서 도시한 태그는 태그번호 77 이다. 세개의 '갭'상태는 '2','3' 및 '5'이다. 또한, 이 스켐은 역순 '갭' 시퀀스 '5,3,2'를 77로 디코드하는 것을 필요로하고, 이러한 특징은 하나의 태그가 인터로게이션 볼륨에서 어느쪽에나 위치하게 한다.

태그 제조방법(Tag Manufacturing Method)

데이터 태그의 데이터 내용은 제조과정에서 확정된다. 태그는 예를 들어 반으로 잘리는 것과 같이 세분화될 때 재료 정렬 방향이 바뀌지 않고, 판독시 두개의 태그가 동일한 데이터를 가지는 특성을 갖는다. 원가 절감 가능한 태그 제조는 필수적인 특징이고, 도 20에는 동일한 코드를 갖는 다수의 데이터 태그를 생산하는 하나의 방법을 나타내었다. 대략 1m 폭으로 연속되는 웹으로 제조된 재고 재료의 많은 시트(75)들이 25㎝×25㎝로 절단된다. 이 시트들은 배향 방향에 포함되는 필요 코드를 부여하기 위해 접착된다. 특정된 12㎛ 접착제층을 입히는 하나의 롤러 접착기로 영국, 에세스, 퍼플리트의 어드히시브 테크니컬 서비스(Adhesive Technical Service, Purfleet, Essex, UK)사로 부터 구입할 수 있는 액체 접촉 접착제 타입 AD2222를 입혀서 이층들을 접착한다. 이것은 건조가 허용되고, 층들은제도용 테이블과 정밀한 각도기를 사용하여 층들을 광학적으로 정렬된다. 적층된 시트는 적당한 다이 절단기를 이용하여 보다 작은 크기의 개개의 태그(76)들로 절단될 수 있다. 태그들은 이어서 '눈금' 판독기에서 측정되고, 측정된 기계적 정렬의 허용차가 체크된다. 태그의 형태는 원형, 정사각형, 직사각형, 육각형 또는 날카로운 각도를 갖지 않는 다른 형태로 될 수 있다. 형태를 제한하는 요인은 형태 투과성(shape permeability) 이고, 태그를 포함하는 자기 요소들은 요소의 형태에 의한 서로 다른 진폭 응답을 가질 수도 있다. 상기의 기본적 기술은 대형 제조에 적합하게 적용될 수 있다.

위에 대신하여, 맞춤형 태그를 주문에 의해 생산할 수 있다. 상기 기술은 특정 개별 태그를 제조하기 위해 보다 작은 재료 폭에 인가될 수 있다. 예를 들면, 하나의 큰 스풀위의 폭 1cm의 재료를 절단하여 필요한 코드로 프로그램된 기계에 의해 필요한 각도에 위치시킬 수 있다. 재료정렬 방향은 정렬 정확도를 개선하기 위해 각 개별 층에 대해 측정할 수 있다. 본 발명자는 '아타란테'필름의 열 압착 본딩이 가능하다는 사실을 발견하였다. 1㎠의 태그 층들은 270℃에서 약 3N/㎠의 힘을 사용하여 용착할 수 있다. 자성 물질은 이러한 온도에 의해 영향을 받지는 않는다.

단일면 판독기 실시예 (Single-sided reader Embodiment)

앞서 설명한 본 발명의 2차원(2-D) 개구 실시예는 코일로 둘러싸여 있는 하나의 인터로게이션내에 데이터 태그를 위치시켜야 한다는 단점이 있다. 이하에서 설명될 실시예는 에러가 검출되었을 때 판독 태그 데이터를 표시(display)하는 것을 피하기 위해 개량된 스캐닝 및 프로세싱 특징을 가지고 있다.

판독기(14)의 다른 실시예에서, 안테나(11)는 대체로 평면구조이고, 인터로게이션 볼륨이 안테나의 한 측면에 놓여 있는 경우에 대하여 설명하기로 한다. 틸트된 (잘못 정렬된) 태그를 검출하는 특징이 데이터의 판독 오류를 검출하고 피하기 위한 개선된 프로세싱 알고리즘과 결합되어 있다.

도 21에는 단일면 판독기 블럭도를 도시한다. 안테나(77)는 가변 이득 스테이지제어하(79)의 출력 레벨에서 하나의 스테레오 오디오 증폭기(78)에 의해 구동된다. 송신 신호 타이밍은 아날로그 필터링(82)에 앞서 130Hz 교류 전압으로 디지털 타이밍 회로(81)에 의해 버퍼된 마이크로 프로세서(80)에 의해 생성된다. 페이스 회로망(Phase network),(98,99)은 송신 드라이브 회로를 위해 직각 위상(quadrature)드라이브 파형을 제공한다. 안테나(77)는 동일한 저잡음 증폭기(100)에 의해 증폭되고 필터링 되는 두 개의 공간 배향 직각 위상 수신 출력을 제공한다. 각 수신 채널은 하나의 직각 위상 스플리터(splitter)(102, 103)에 의한 송신 파형으로 부터 파생된 사인 및 코사인 웨이팅(weighting) 신호에 의해 아날로그 믹서(101)에서 증배 된다. 두개의 수신채널이 하나의 아날로그 합산 증폭기 및 미분회로(104)에서 더해되고, 미분된다. 각 수신 채널용 웨이팅 함수 진폭들을 도 12에서 점선(56a,56b)으로 나타내었다. 그 결과 얻어진 신호(resultant signal)는 미분전에는 일정한 진폭(constant amplitude)에서 '블립'으로 구성된다. 미분은 '블립'피크를 영교차로 변환하는데 사용된다.

아날로그 신호는 하나의 송신 인터로게이션 자기장 회전(revolution)을 나타내는 1024개의 샘플로 하나의 ADC(105)에 의해 하나의 8비트의 분해능(resolution)으로 디지털화된다. 각 샘플은 약 0.352°의 회전에 상응한다. 디지털 신호는 하나의 8비트 8051군(family) 마이크로프로세서(80)에 의한 후속처리(subsequent processing)를 위해 하나의 FIFO(106)에서 버퍼된다. 태그 디코드 데이터가 LCD 디스플레이부(107)에 표시되고, 하나의 직렬 데이터 포트(108)를 경유한다.

도 22는 하나의 단일면 판독기 안테나(77)를 포함하는 부품들을 도시한 것이다. 안테나는 두 개의 수신기 안테나와 두 개의 직교 송신 안테나를 포함하여 구성된다. 송신 안테나는 뮤우-메탈(mu-metal)플레이트(111)에 감겨진 직교코일(109,110)을 포함하여 구성된다. 뮤우-메탈 플레이트는 70㎟, 1mm의 두께를 갖는다. 다른 실시예에서는 뮤우-메탈 플레이트 대신 4mm 두께의 페라이트 플레이트가 사용될 수 있다. 코일(109,110)들은 각각,도시된 바와 같이, 직교하게 감긴 총 220회 감긴 0.5mm 에나멜 코팅된 와이어의 세 개의 층으로 구성되어 있다. 수신 안테나는 송신 뮤우-메탈/코일 어셈블리의 어느 한 쪽면에 장착된 두개의 동일한 인쇄회로 기판(PCB)(112,113)을 포함하여 구성된다. 도 23은 PCB의 구리 패턴을 도시한 것이다. 각 PCB는 양쪽 면(114,115)상의 구리 트랙 패턴을 가지는 양면으로 되어 있다. 한쪽 면(114)에는 118로 나타낸 센스(sense)에 연결된 권선(116, 117)을 포함하고, 각각 25회분의 권선이 직렬로 연결된 '8자 형상'의 루프가 4극(quadrapole)을 형성한다. 방향(119)으로 교류자기장에 의해 유도된 기전력을 갖도록 루프(116,117)가 연결된다. PCB의 다른쪽 면(115)은, 면(114)과 동일하게 루프 권선(120,12)을 갖지만, 패턴이 90°회전되게 구성된다. 공간 감도를 갖는 두개의 동일한 수신 안테나를 형성하기 위해 두 개의 동일한 수신 PCB(112,113)가 서로 연결된다. 하나의 PCB(112)위의 한쪽 면(114)에 루프(116,117)를 포함하여 구성되는 '8자 형상'의 안테나는 두번째 PCB(113)위의 동일한 루프에 연결된다.

연결센스들이 그러한 방식으로 되어 있으므로, 송신코일의 한쪽면에 코일을 포함하여 구성되는 수신 안테나 채널에 어느 송신안테나(109 또는 110)로부터의 생성된 자기장이 제로 정미 전압을 유도한다. 이것은 물리적 대칭에 의해 성취된다. 수신안테나의 " 8자 " 형태(루프116 및117)는 균일한 H 자기장 간섭(멀리 떨어진 자기장 소스로 부터)을 거부한다. 루프(116,117)는 직교 방향의 다이폴(dipole)에 민감하지 않은 반면에, 방향(119)의 보드위의 다이폴에 민감한 것을 알 수 있다. 안테나(77)는 필요한 인터로게이션 자기장(7)을 합성하고, 인터로게이션 볼륨에 걸쳐 도 3에서 설명한 코일배열에 의해 얻어진 것과 같은 태그-유도된 자기장(9)에 대한 수신감도를 제공한다.

태그(1)들은 PCB평면(112)에 의해 정해지는 안테나 평면에 평행한 그들의 자기 요소와 함께 놓여진다. 활성판독 볼륨은 PCB(112)에 중앙이 맞춰지고 직경이 약 3cm인 영역이고, PCB(112 또는113)로 부터 약 1cm까지 뻗어 있다.

ADC(105)로의 아날로그 신호는 도 24에 도시되어 있고, 이것은 7층(4-디지트)데이터 태그를 위한 것이며, 360°의 송신 필드 회전을 나타낸다.

안테나(77)는 측면판 역할을 하는 PCB들과 함께 0.25㎜ 구리선이 송신 코일에 0.25㎜ 120회 감긴 세번째 인터로게이션 코일(112)을 포함한다. 이 코일은 마이크로프로세서의 제어하에서 하나의 표준 모터 스위치 IC(123)에 의해 전력이 공급된다. 전류는 어느 센스에나 흐를 수 있고 또는 중단될 수도 있다. 이러한 배열은 도 25에서 도시한 바와 같이 하나의 '원뿔형 스캔(conical scan)' 자기장 벡터를 생성하는데 사용된다. Z-방향의 코일(122)에 의해 생성된 균일 자기장은 순간자기장 인터로게이션 벡터(124)를 발생시켜 원(125)을 그리도록 한다. '원뿔형 스캔' 인터로게이션 자기장 벡터는 인터로게이션(x-y)면에 관한 태그 '틸트'가 아래에서 설명되는 바와 같이 결정되도록 허용 한다. 이러한 필드가 사용 불능(disabled)이 될 수 없을 지라도, 균일한 Z-축 자기장은 영구자석에 의해 생성될 수 있다. 예를 들면, 약 70㎟ 넓이, 0.5㎜두께의 이방성 결합 페라이트 시트가 필요한 원뿔형 스캔을 제공할 것이다. 코일(122)은 Z-방향에서 3A를 흘려서, 500A/m의 하나의 자기장을 생성한다.

단일면 판독기 처리 알고리즘(Single-Sided Reader Processing Algorithms)

본 발명의 실시예는 판독 오류 가능성을 감소시키기 위한 수신 신호의 처리에 있어서 다수의 특징을 가지고 있다. 이러한 특징은 프로세싱 알고리즘을 나타내는 플로우 챠트에 관한 도 26내지 도 31을 참조하여 설명하기로 한다. 이들 도면은 어레이 인덱스들이 바운드들내에 있도록 하는 것과 같은 자세한 표준 우수-작동(good practice) 프로그래밍 기술은 나타내지 않는다. 도면들은 지금까지 사용되어진 일반적 형태의 알고리즘을 도시한다. 모든 어레이들은 모난 괄호[]를 가진 요소들에 의해 표시되고, "0"부터 번호가 부여된다. 일부에서, 어레이 콘테츠는 표로 나타나 있다. 에러 취급은 명백히 도시되지 않았다. 에러로부터의 복원과 에러의 리포팅은 알고리즘이 수행되는 시스템의 하나의 상세한 함수이다.

도 24는 마이크로 프로세서 입력 데이터를 나타내고, 각 데이터 샘플은 약 0.352°간격으로 추출된 8비트 진폭으로 구성된다. 인터로게이션 자기장의 1회전(convolution) 당 추출된 샘플은 1024개이다.

도 26은 상위-레벨(top-level) 프로세싱을 나타낸 것이다. 이것은 버퍼된(FIFO) 데이터 수집 시스템으로부터 연속적으로 데이터를 판독하기 위해 작동하는 판독기를 나타낸다. 사용자가 프로그램 할 수 있는 다수의 추가기능이 있다.

도 27은 데이터 수집 과정을 나타낸 것이다. 데이터 디코딩 과정은, 데이터 값이 이용가능하게 되자마자 데이터 수집 FIFO로부터 데이터 값을 취하여, 실시간 으로 작동할 수 있다. 단일면 판독기의 실시예에서, 송신자기장등의 하나의 완전한 회전별로 1024개의 포인트가 있다. 차례로되어 있는(in sequence)마이너스 임계점 이하의 하나의 신호(a sinal below a negative threshold), 하나의 (-)-(+)교차 및 (+)임계점을 초과하는 하나의 신호를 찾는 매우 간단한 영교차 검출기가 사용된다. 이러한 순서가 발견되지 않으면, 수신된 과도현상(transient)은 무시된다. 영교차 시간-인덱스는 하나의 샘플 간격의 하나의 프랙션(fraction)에 내삽되고(interplaced), 하나의 어레이 POS에 연속되는 값들이 저장된다. 이러한 어레이는 짝수의 요소들을 포함하는 것으로 예상되며, 예를 들어, 하나의 7-층 태그에는 14개가(entries) 있을 것이다.

도 28은 미처리(raw) 영교차 시간 인덱스들을 각도 갭들로 변환하는 알고리즘을 나타낸 것이다. 각 자기층은 각 인터로게이션 자기장 회전을 위해 약 180°에서 두개의 영교차 신호를 생성하며, 이들은 함께 처리된다. 이를 두 값의 평균값은 감소된 외부 자기장으로부터의 효과를 갖는 하나의 값이 된다. 그 차이는 외부 자기장 레벨에 대한 정보를 제공한다. 이들 수치들은 (샘플수/회전에 기초하여)도(dgrees)로 변환되고 각각 GAP와 DEV어레이에 저장된다.

도 29내지 도31은 2-디지트, 4-디지트, 및 10-디지트 데이터 태그에 이르는 세개의 상이한 다른 디코딩 알고리즘을 나타낸 것이다. 모든 경우에 있어서, 처리의 첫번째 단계는 첫번째 요소가 가장 큰 것('빅-갭')일때까지 GAP어레이의 요소들 주변을 회전하는 것이다. 코딩 스켐에 의해 정의되는 바와 같이, 이것이 빅갭 기준(criteria)을 만족하는지를 하나의 체크(check)가 결정한다.

그리고 나서, 각 태그값 디코팅 알고리즘은 남아있는 모든 갭들을 갭사이즈들을 위한 도표화된 허용 값들(tabulated allowable values)과 비교한다. 표로부터 매칭 요소의 인덱스는 하나의 베이스-6(또는 베이스- 5)디지트를 제공한다. 2-디지트 스켐캠에서, 세개의 갭은, 0에서 215(10진수)에 걸친 하나의 단일 번호로 결합되는, 세개의 베이스-6 디지트를 제공한다. 216개 코드들중 가능한 몇개만이 허용되고 그 번호는 모든 유효한 순방향 및 역방향 베이스-6코드를 위한 값을 포함하는, 하나의 216개 요소 검색표를 인덱스 하기 위해 사용된다. 유효하지 않은 상태들은 플래그된 에러를 생성한다. 각 연속 베이스-6 넘버를 위해 "베이스-6(순방향)"칼럼과 "베이스-6(역방향)"칼럼을 찾고 이것을 첫번째 칼럼의 "태그번호" 상호 참조함으로써(cross-referencing), 도 18및 19의 표로부터 검색표를 만들 수 있다.

4-디지트 알고리즘에서, 첫번째 세개의 베이스-6디지트들은 하나의 (LH라 칭하는)번호를 제공하고, 두번째 세개의 베이스-6디지트의 순서는 두번째(RH라 칭하는)번호를 제공하도록 변환된다. 태그가 거꾸로 읽혀지면, LH와 RH가 명백히 바뀌게 된다. RH와 LH가 정의하는 각도의 물리적 길이에 의해 216개의 가능한 값을 분류하는(sort) 검색표를 통해 그들이 변환된다. 코딩은 값과 각도 양측면에서 RH가 항상 LH보다 적거나 같다고 정의하며, 그에 따라 필요한 경우 그들은 스와프된다(swapped). 이것은 태그가 거꾸로 읽혀지더라도, 올바른 태그값이 디코드된다는 것을 의미한다. 더 작은 번호는 오프세트 번호들의 하나의 어레이를 인덱스한다. 태그값은 이 오프셋트에 LH와 RH번호 사이에서 차이를 더 함으로서 생성된다.

10-디지트 알고리즘에서, 세개의 베이스-5 번호들의 각 세트가 하나의 2 디지트 십진수번호를 생성하는데 사용된다. 이들은 최종 십진수 태그 코드를 형성하기 위해 서로 연관된다(concatenated). 태그 코드의 디지트의 수는, 태그내 요소의 수에 따라, 항상 2와 10사이의 짝수이다.

판독 오류 억제 기술(False Read Suppression Techniques)

판독기는 판독 오류 개선을 개선하기 위해 사용되는 많은 특별한 특징들을 가지고 있는데, 이하에서 이들을 설명하기로 한다.

태그의 각층은, 태그가 수평이어서 올바르게 읽혀졌을때 (명목상으로)180°떨어진 두개의 블립을 생성한다. 하나의 직류 또는 교류 외부 간섭 자기장이 순간적인 인터로게이션 자기장 벡터를 왜곡하여 이들 블립들이 180°이격되지 않게 할 수도 있다. 프로세서는 블립의 간격을 체크하고 허용차를 4°이상으로 벗어나는 판독을 거부한다. '태그가 수평이다(tag is horizontal)'라는 것은 태그가 인터로게이션 자기장벡터의 회전축에 항상 직교하는 상태를 나타낸다.

하나의 코일(122)은 양 송신코일에 직교하고 송신 자기장 회전축의 방향에있는 하나의(직류) 자기장을 생성할 수 있다. 이것은, 도 25에서 도시된 바와 같이, 원뿔형 스캔을 만든다. 하나의 '수평이' 아닌 태그는 이러한 직류 자기장의 하나의 성분을 가져오게 될 것이고, 이러한 성분은 태그 각도의 수평으로부터의 경사도가 증가함으로써 증대된다. 이러한 성분의 효과는 검출된 갭 위치를 수정하는 것이다. 프로세서(80)는 각 층으로부터 블립들 사이의 갭 위치를 실증하여(validate), 갭 위치의 예상된 변화가 180°로부터 4°를 초과하면, 판독을 거부한다.

프로세서는, 인가된 직류 바이어스 자기장의 방향을 바꾸고 180°층 에러들의 변화를 모니터함으로써, 태그 틸트 또는/ 및 외부 자기장에 의해 발생된 '180°층 에러'들을 서로 구별한다.

송신 드라이브 자기장 레벨은 프로세서 제어하에서 제어가능하다. 이것은, 태그 판독 거리 및 재질이 변화하는데(vary)따라, 태그에 최적 인터로게이션 자기장이 생기게 한다.

드라이브 필드 레벨이 낮고 갭이 작으면, 각 태그층의 자화 다이폴은 태그의 인터로게이션 자기장방향을 부분적으로 바꿀 수 있다. 이것은 낮은 드라이브 레벨에서 갭들이 더 이격된다는 효과를 나타낸다. 크로스-자기장 포화레벨이 초과되어 태그가 기능을 멈춘다 하더라도, 더 큰 드라이브 자기장 레벨이 이러한 효과를 보상한다.

프로세서(80)는 판독 오류가 나타나지 않도록 하기 위한 다른 처리 특징들을 가지고 있다. 이러한 특징들은, 검출된 피크의 수가 태그 코딩 스켐에 대해 정확하고, 수신된 진폭이 정확하고, 수신된 신호 '형태(shape)'가 정확하다는 것을 체크한다 (예를 들어, 최소와 최대사이의 시간 및 "0"에 대한 대칭).

프로그램가능 데이터 태그(Programmable Data Tags)

앞서 언급한 데이터 태그는 읽기만 할 뿐이고, 데이터 내용은 제조과정에서 올려진다. 태그에 대한 또 다른 실시예는 하나의 프로그램가능하게 구성된 데이터 태그를 제공한다. 앞서 설명한 단일면 판독기는 아래에서 설명될 하나의 변경된 처리 알고리즘을 갖는 프로그램가능 태그를 판독할 수 있다.

도 32는, 태그(126)을 형성하기 위해 모두 접착된 3개층의 아탈란테 필름(127,128,129)과 하나의 하드 자기층(130)을 포함하여 구성되는, 하나의 프로그램가능 데이터 태그(126)를 나타낸다. 층(130)은 15㎛두께, 10㎜직경의 니켈로서 약 1000A/m의 잔류자속(remanence flux)을 제공한다. '아탈란테'필름 층(127)은 하나의 물질 정렬 방향(131)을 갖는다. 층(130)의 잔류자속의 방향은 360°의 배향 방향공간에 걸쳐 다양하게 변할 수 있다. 데이터 '프로그래밍'은, 바로뒤에 제거되기 마련인 규정배향(defined orientation that is subsequently removed)하나의 큰 외부 직류 자기장에 의해 영구 자기물질(130)을 자화함으로써 이루어진다.

상이한 자기물질은 상이한 프로그래밍 자기장을 필요로 한다. 니켈층은 약 3kA/m의 자기장을 필요로 한다. 낮은 포화보자력 페라이트층(예를 들면, 오디오 테이프)은 약 25kA/m를 필요로 한다. 이들 두 층은 모두, 필요한 배향으로 태그의 모서리에 자석을 설치하고 동일한 각 배향을 유지하지만 서로 이격됨으로써 좁은면을 횡단하여 자화된 하나의 표준 이방성 결합 페라이트 자석(75×50×20㎜)을 사용하여 간단하게 자화시킬 수 있다. 높은 포화ㅂ보자력의 바륨 페라이트도 사용될 수 있으며, 그것을 자화시키는데는 250KA/m를 필요로 하며, 이는 하나의 희토류 자석을 이용하여 용이하게 달성될 수 있다. 바륨 페라이트가 큰 자화자기장을 필요로 함에도 불구하고, 바륨페라이트의 장점은, 낮은 포화보자력 페라이트와는 달리, 등방성이고 지우기 어렵다는 것이다. 두께 40㎛ 이상부터 구입이 가능하기 때문에, 바쿰쉬멜즈(Vacuumschmelze)사로부터의 Cro-Vac가 더 큰 태그(예를 들면, 직경20㎜)에 적합하다.

태그의 구조는 신뢰할 수 있는 프로그램가능한 특징을 달성하기 위해 중요한 이슈이다. 특히, 하드자기층의 직경이 소프트 자기층의 직경보다 약 20% 초과하는 경우 가장 좋은 결과를 얻을 수 있다. 동일한 실질 자기장 레벨을 얻기 위해 요구되는 두께는 직경에 비례한다. 예를 들면, 40㎛두께의 하나의 고분자-결합 페라이트 층이 10㎜직경의 태그에 적합하다. 통상, 이러한 것은 표준 오디오 테이프의 세개층을 이용하여 성취된다. 이러한 경우에, 층들은 재질이 비등방성이기 때문에 서로 다른 각도로 적층되어야 한다.

도 33은 영구 자기 바이어스 층(130)으로부터 자기장(B_b)(132)와 하나의 물질 정렬 방향(131)을 갖는 하나의 단일 소프트 자기층(127)의 회전 인터로게이션자기장(24)(B_r)사이의 상호작용을 나타낸다. 물질 정렬 방향에 직교 방향은 F(134)로 나타낸다. 하드 자기 프로그램 가능한 방향 바이어스층과 F사이의 각도는 θ (135)로 나타낸다. 소프트층 플립(즉,'블립'이 검출되면)의 자화점인 F와 회전 자기장과 사이의 각도는 δ₁(136)이다.

태그(127)의 하나의 자기요소에 인가된 로컬 필드(local field)는 영구 자석에 의해 생성된 자기장과 인터로게이션 자기장(24)의 벡터합이다. 이것은 검출된 '블립'배향들을 변형되게(skew) 하여, (인터로케이션 자기장의 완전한 회전에 대해) 각 층에 대해 검출된 두개의 방향 180°이상 이격되지 않는 것이 일반적이다. 각 소프트층이 하드 자기 물질 바이어스층과 상이한 각도에 있기 때문에, 일반적으로 180°로부터의 편향이 태그내 각 소프트 자기층별로, 다르게 된다. 도 34는 효과를 도시한 것이다. 프로그램가능한 바이어스 자기장 없이, '블립'(137)은 태그(126)의 세개의 자기 요소중 하나이다. 하나의 프로그램 가능한 방향 바이어스 자기장을 인가함으로써,'블립'은, 원위치(139)로부터 약간 떨어진 새로운 위치(138)로 움직인다.

도 33을 참조하여 설명하면, 강도(B_b)의 하나의 정적 바이어스 자기장(static bias field)와 진폭(B_r)의 하나의 회전 인터로게이션 자기장이 있다. 자기요소층(127)의 자화는 이들 두 자기장의 벡터합이 물질 정렬방향(131)에 직교할 때 하나의 '블립'을 생성한다. 도 33에서, 합산된 수득자기장이 F에 평행일때, 이것은 A로 도시되고, 하나의 '블립'이 생성된다. θ는 바이어스 자기장과 물질 정렬 방향(F)에 대한 직각사이의 각도이고, δ₁은 물질 정렬(F)에 대한 직각과 라디알 벡터 자기장(B_r)의 각도 사이의 각도이다. 실제로 이것은 앞서 언급한 180°평면의 절반이다.

사인공식을 사용하면,

따라서

하나의 자기 데이터 태그는 적어도 2개의 물질층을 갖는다. 첫번째 층에 대해 각도(ø)에 있는 두번째 층에 대해 동일한 분석을 인가하면,

가 된다.

재배열하고,θ에 대해 풀면, 아래와 같다.

만일 δ₁과 δ₂가 작으면, 이것은 대략 아래와 같다.

태그가 '블립'을 생성하는 180°(2δ)로 부터의 편향을 측정함으로써, 하나의 (측정된) 각도 분리인 ø에 있는 두개의 태그요소(127,128)에 대해, 하나의 고정된 자료(첫번째 요소)에 상대적인 바이어스 자기장각도가 결정될 수 있을 것이다. 이 각도와 관련된 하나의 180°의 앰비규어티(ambiguity)가 있다. 완전한 180°를 커버하기 위해, δ₁〈 δ₂일때 요소들(127,128)은 상기 분석에서 스와프되어야만 한다.

도 35는 프로그램할 수 있는 데이터 태그를 디코드하기 위한 단일면 판독기 실시예에서 실행되는 디코드 알고리즘을 위한, 하나의 플로우 챠트로서 프로그램할 수 있는 자기층의 배향으로 부터 하나의 엑스트라 십진수 디지트가 어떻게 디코드될 수 있는지를 보여준다.

자기 하드층 방향용 자료는 태그의 여하한 2개의 요소사이의 가장 큰 각도 ø₁('빅갭')의 중간점으로써 채택된다. 본 실시예에서, 분석을 위해 사용된 2개의 태그 요소는 '빅갭'을 정의하는 요소들이다. 2-디지트 태그를 위한 근본적인(underlying) 코딩 스켐의 존재하에서 태그 머리 또는 꼬리를 결정하는 것이 불가능하기 때문에 90°의 추가적 앰비규어티가 도입된다. 엑스트라 프로그램가능한 십진수 디지트(0-9)는 90°를 10개의 9°와이드 빈으로 세분화함으로써 코드화 된다.

상기의 실시예는 8비트 내장 프로세서의 정수 연산(integer arithmetic)에서 수행될 수 있는 하나의 간단한 분석을 나타낸다. 더 복잡한 분석은 요소들 사이의 모든 가능한 쌍의 각도를 고려하고, θ를 결정할 하나의 바람직하게 가중된 평균을 취할 수도 있을 것이다. 이것은 정확한 해결은 아니지만, 간단한 내장 프로세서에 다시 적합할 것이다.

'빅갭'에 대하여 대칭인 코드가 금지되는 근본적인 코딩 스켐에 대한 작은 변경이 가능한 각도를 전체 180°범위로 회복시킨다. 이것은 코드를 2로 하거나, 동일한 수의 코드들에 대해 더 넓은 빈들(180°)을 허용 한다.

더 강력한 프로세서는 더 복잡한 분석을 수행할 수 있다. 수행하기에 가장 바람직한 분석은 하나의 최소화 과정(a minimisation process)을 사용하여 바이어스 자기장(B_b)의 2차원(2D)벡터를 결정하는 것이다. 각 소프트 자기 요소에 대해, 자화가 플립하는 회전 벡터(B_`)의 값이 2개 있다. B_b가 B_r의 각 값에 더해지는 경우 얻어진 두개의 벡터는 서로 정확하게 180°를 이루어야 한다. i번째 요소를 위한 180°로부터의 편향이 α_i이고,N개의 태그요소가 있는 경우, B_r의 최적값은 하기 식이 최소가 되었을 때이다.

벡터 B_b의 성분을 결정하는데 파우웰 법(Powell's method)과 같은 하나의 표준 멀티-변환 최소화 알고리즘(standard mult-variate minimisation algorithm)이 사용될 수 있다(Numerical Recipes in C 2nd edition Cambridge Uniersity Press, Section 10.5).

프로그램할 수 있는 태그 구조에 대한 변형이 가능하다. 도 36은 하나의 프로그램가능한 태그의 추가의 가능한 실시예를 도시한 것이다. 4개의 동일한 소프트 자기 요소들(140)이 하나의 하드-자기 층 (141)에 놓여진다. 자기요소(140)는 독일의 바쿰쉬멜쯔로부터 구입할 수 있는 20㎜ 길이의 비트로바크(Vitrovac)6025재료이다. 이것은 25㎛ 두께와 0.75㎜폭을 갖는 자기요소이다. 요소들(140)은 태그 코딩 스켐 (도 19에 태그 코드(77)을 도시하고 각도를 나타냄)에 의해 규정된 규정배향에 놓이도록 배치된다. 층(141)은 독일 바쿰쉬멜쯔로부터 구입할 수 있는 두께 45㎛, 직경23㎜의 Cro-Vac 하드 자기 층을 포함하여 구성된다. 다른 자기 요소물질 또는 물리적 정렬을 사용하는 태그에 관한 추가적 실시예는 미합중국 특허 제 5,083,112호에 나타난 자기요소의 사용을 포함한다.

3차원 판독기의 실시예(3-D Reader Embodiment)

앞서 설명한 판독기 실시예들은 하나의 평면(x-y)에 평행하게 놓여 있는 하나의 태그를 판독할 수 있다. 인터로게이션 볼륨에서 불규칙적으로 배향된 태그를 읽도록 하는 3차원 판독기 실시예에 대하여 아래에서 설명하기로 한다. 이 실시예는 하나의 세번째 직교 송신 코일과 하나의 세번째 직교 수신코일을 첨가한, 앞서 설명한 2차원 개구 판독기를 개량한 것이다. 송신 인터로게이션 자기장 벡터는 하나의 표준축(a normal axis)주변을 회전한다. 이러한 축은 이용가능한 배향 공간에 걸쳐 스캔된다. 수신신호들은, 태그의 평면에 송신 인터로게이션이 가장 가까운 배향을 찾기 위해 처리되고, 기록된 '블립'들이 데이터로 디코드된다.

실시예에서 사용된 코일에 대하여는 우선 수신코일의 구조을 설명하고 송신 코일 구조에 대해 설명한 후 설명 하기로 한다.

도 37과 38은 수신코일 배열을 나타낸다. 수신코일들은 직경 200㎜, 길이 400㎜의 원통형 틀(142)위에 설치된다. 도 37은 인터로게이션 구역의 태그 자기요소들과 결합하기 위해 사용된 3세트의 직교코일을 도시한 것이다. y-방향(143)에 대해, 수신코일 세트는 4개의 코일(144,145,146 및 147)을 포함하여 구성된다. 내부코일(145,146)은 틀(142)위에 놓이고 디벤션(148)으로 나타낸 것과 같이 x-방향을 따라 120㎜ 뻗어있다. 양 내부 코일들은 0.44㎜의 에나멜 처리된 구리선을 100회 권선하여 구성된다. 외부코일(144,147)은 0.44㎜의 에나멜 처리된 구리선을 58회 권선하여 구성되고 직경 260㎜의 두번째 동축 틀(co-axial former) (도시하지 않음)위에 감긴다. 코일들은 x-방향을 따라 156㎜ 뻗어있다. 4개의 코일들은 도시된 전기센스에 직렬로 연결되어, 균일한 자기장에 대한 제로 감도를 달성하기 위해 작은 기계적 재정렬에 의해 균형화된다. 도시된 하나의, 두번째 수신코일 세트 z -방향(149)의 태그에 발생된 자기장에 민감하다. 코일세트는 도시된 바와 같이, 90°회전된 코일 (144,145)(146,147)과 동일하다. x-방향(150)의 태그에 생성된 자기장에 민감한 세번째 코일세트는 두개의 솔레노이드 코일(151,152)을 포함하여 구성된다. 내부 코일(151)은 틀(142)위에 감긴 0.4㎜의 에나멜 처리된 구리선이 100회 권선하여 구성되고, 길이는 120㎜이다. 외부코일(152)은 260㎜ 직경의 두번째 동축 틀에 0.4㎜의 에나멜 처리된 구리선이 58회 감겨 구성되고 길이는 156㎜이다. 도 38은 내부 틀(142)과 외부 틀(153)에 감긴 모든 코일을 도시한 것이다.

도 39는 세개의 직교 송신 코일의 구조를 도시한 것이다. 코일들은 길이 370㎜, 직경 300㎜의 원통형 틀(154)에 감겨있다. y-방향의 균일한 자기장(155)가 4개의 코일(156,157,158,159)에 의해 생성된다. 코일(156,158)은 코일(15,16)과 유사한 하나의 '변형된 헬름홀쯔(Modified Helmholz)' 배열을 포함하여 구성된다. 코일(157,159)은 코일(157,159)로 부터 25°떨어진 하나의 자기축을 갖는 하나의 두번째 '개량된 헬름홀쯔'배열을 포함하여 구성된다. 두개의 '개량된 헬름홀쯔'코일 세트들은 y-방향(155)의 어느 한 면에 12.5°의 자기축들을 갖는다. 코일(156)은 1.44㎜의 에나멜 처리된 구리선이 50회 감겨 구성되고, 틀을 따라 길이 370㎜의 길이로 뻗어있다. 코일(156)이 틀(154)의 개구부를 너머로 연결할 때, 그것은 570㎜의 총코일 개구폭을 갖는 하나의 평평한 반원이다. 솔레노이드(x-방향)를 따라 놓여 있는 코일(156)의 두 모서리는 틀의 축중심에서 120° 로 마주보고 있다. 코일 (157,158,159)은 크기와 형상이 동일하다. 모형을 둘러싼 코일의 배향(154)은 앞서 설명한 바와 같다. 4개의 코일들은 설명한 센스에 직렬로 연결되어 있다. 하나의 두번째 송신코일 세트가 z-방향(160)으로 균일한 자기장을 생성한다. 이러한 세트는 도시한 바와 같이 하나의 직교 방향으로 배향된 동일한 4개의 코일을 포함한다. 마지막 송신코일은 코일 틀(136)에 1.4㎜의 에나멜 처리된 구리선이 260회 감겨 구성된 하나의 긴 솔레노이드 코일(162)로 구성된다. 이것은 x-방향(162)으로 균일한 자기장을 생성한다.

도 40은 세개의 직교방향에서 균일한 자기장을 생성하는 9개의 코일로 구성된 송신코일 배열을 나타낸 것이다. 도 41은 3차원 판독기 안테나의 실시예를 나타낸 것이다. 틀(154)위의 송신코일들은 수신코일 튜브(142)와 함께 공통축선상에 위치한다. 인터로게이션 볼륨(6)은 안테나의 가능한 태그 위치잡기에 대한 하나의 기계적 제약조건을 규정하는데 사용되는 또 하나의 190㎜의 ID 동축 튜브(도시하지 않음)에 의해 정의된다. 가장 높은 감도를 갖는 수직방향 지역은 10cm미만이고,판독기튜브의 축을 따라 10cm 또는 그 이상 떨어진 경우 정확하게 태그를 읽을 수 있게 된다.

도 42는 이러한 3차원 판독기 실시예의 블럭 다이아그램을 나타낸 것이다. 마일하우스(Meilhaus) ME 3000 PCI-버스데이타 수집 카드(163)는 하나의 다채널 16비트 분해능 ADC / DAC 설비를 제공한다. 이 카드는 윈도우 95로 구동되는 하나의 산업표준 IBM 호환성 PC에 장착된다. 소프트웨어 제어하에서, ADC / DAC카드(163)가 3개의 송신 여기 전압(excitation voltage)을 발생시킨다. 이들은, 3개의 1kW단일 채널 오디오 증폭기(165)에 의해 증폭되어, 도시된 공명 캐패시터를 갖는 세개의 직교 송신코일을 구동한다. 필요한 2.5kA/m 인터로게이션 자기장을 생성하기 위해 요구되는 구동전류는 3A rms이다. 송신기 전류는 전류 센스 레지스터(166)에 의해 감지되고, 100㎑의 샘플속도로 디지털화된다. 수신코일에 의해 태그로부터 검출된 신호들은 도 13에서 도시한 것과 유사한 수신회로(167)에 의해 증폭된다. 수신된 신호는 아날로그 멀티플라이어(168)의 신호 웨이팅 기능에 의해 다중화된다. 세개의 수신 채널들은 아날로그 가산기(169)에서 조합되고 미분되며 100㎑의 속도로 ADC카드(163)에 의해 디지털화된다.

도 43은 ADC에 의해 측정된 3개의 송신 전류 파형 (170,171,172)을 나타낸 것이다. 검출된 태그 응답(173)은 7-층 4-디지트 태그용으로 도시된 것이다. 도 43에서 타임분해능은 모든'블립'이 분해되게 허용하지 않는다. 송신 인터로게이션 자기장은 시간(174)에서 하나의 해상도를 완성한다. 인터로게이션 자기장'스캔'이 태그면에 가까와질 때, 14개의 '블립'이 있어야 한다.

신호 처리는 숫자(45,46,47,48,49)로 표시한 처리 알고리즘의 플로우 챠트를 참조하여 설명하기로 한다.

태그의 배향(면)이 알려지지 않은 경우, 하나가 태그면에 가깝게 될 때까지, 다수 인터로게이션 스캔이 서로 상이한 배향에서 수행될 수 있다. 하나의 스캔은 하나의 평면의 송신 자기장 벡터의 하나의 완전한 분해능으로 정의된다. 앞서 설명한 2차원 디코딩 알고리즘이 태그 데이터 값을 결정하기 위해 검출된 신호에 적용될 수 있다. 스캔면과 배치할 때, 가산기(169)의 아날로그 신호출력은 도 24에서 도시한 바와 같은 2차원 스캔신호와 동일하다.

연속 스캔이 본 실시예에서 사용된다. 이것은, 일정한 각속도로 노르말 벡터가 하나의 반구의 표면에 걸쳐 나선형으로 배열된, 하나의 명목 130㎐ 회전 자기장에 기초한 것이다 (이하, 나선형 스캔이라 한다.). 하나의 단일 7.7㎳ '스캔 주기(scan period)'에 대해, 이것은 하나의 단일면내의 하나의 스캔과 유사하다. '송신된' B 인터로게이션 자기장의 성분들을 위한 방정식은 아래와 같다.

여기서, t는 시간이고, ω는 140㎐스캔의 각도 주파수, ø=(상수)*ø, 그리고 θ= cos-¹(1-t/T)이다. T는 하나의 완전한 인터로게이션을 위한 총 시간이다.

도 43은 3개의 직교 자기장성분(170,171,172)과 도 4에서 스캔된 동일한 태그에서 반구의 반을 커버하는 하나의 나선형 스캔으로부터의 합성 태그신호(173)(composite tag signal)를 나타낸다. 이 도면에는 모두 명배하게 분해되지 않은 다수의 별개의 피크들이 있다.

도 45는 3차원-판독기 실시예를 위한 신호 처리의 바람직한 실시예에 대한 상위-레벨(top-level view)을 도시한 것이다. 일반적으로 알고리즘은 단일면 판독기 알고리즘과 유사하지만, 태그 자기 요소들사이의 '갭들'이 결정될 수 있는 지점에 이르기까지는 훨씬 더 많은 단계가 필요하다. 이러한 점으로부터, 도(29,30,31)의 태그-디코딩 알고리즘이 사용된다.

본 실시예의 모든 디코딩 스켐에 있어서의 첫번째 단계는 '블립들'의 시간-인덱스를 정확하게 결정하는 것이다. 이것을 도 46에 도시되어 있다. 이상적인 경우, 모든 '블립들'은 동일한 크기와 형태를 가질 것이다. 각 '블립'의 중앙의 영교차점은 인가된 자기장이 자기요소의 물질 정렬 방향을 따라 정미성분을 갖지 않은 지점이다. 검출 알고리즘이 이 시간을 결정하여야 한다.

영교차점들을 찾기 위해서는, 도 44에 도시한 바와 같이, 디지털 신호가 하나의 직사각형 함수(a rectangular function)로 표시된다(convolved). 콘볼루션기준 신호는, t=0에 대해 (+)(-)감도가 동일하고, 전체 폭이 약 80㎲인 대칭이다. 도 46에서, 콘볼루션 알고리즘은 어레이 CONV[i]가 수득된다.

본래의 파형의 '블립'들의 영교차점들은 주어진 하나의 임계값 이상의 피크들을 찾음으로써(convolved) 회전된 파형으로부터 추출된다. 정확한 영교차 시간이 원래의 샘플 데이터로 부터 인터폴레이트되도록 하면서, 피크의 위치가 본래의 원 영교차 데이터를 타임게이트 하는데 사용될 수 있다. 그 대신에, 더 정확한 시간이 콘볼브된 데이터의 피크 주변에 대한 2차 인터폴레이션을 이용하여 추출될 수 있다 (도 46에 플로우 다이아그램으로 도시한 바와 같음). 이들 인터폴레이트된 위치들은 어레이 INTERP[]에 저장된다.

디코딩 프로세스에서의 두번째 단계는 저항(166)들을 거쳐 샘플신호로부터의 '블립'들이 검출된 각 지점의 인터로게이션 자기장벡터를 계산하는 것이다. 이를 위한 플로우 다이아그램이 도 47에 도시된다. 이것은 INTERP 타임 인덱스에 상응하는 B[]벡터의 어레이를 제공한다. 태그면에서 움직이는 하나의 인터로게이션 자기장으로부터 블립이 거의 또는 전혀 검출되지 않지만, 하나의 태그 배향면 검출 알고리즘에 의해 생성된 하나의 평가(estimated) 노르말 벡터를 이용하여 태그면에 각 '블립'검출 각도가 투사된다.

태그 배향면 검출 알고리즘은 이러한 면의 초기값으로 시작한다. 이 값은 다수의 스캔에 걸쳐 나타난 가장 큰 진폭 '블립'을 검출함으로써 얻어진다. 인터로게이션 자기장 벡터가 동시에 모든 태그 자기요소들에 직교할 때 가장 큰 '블립'이 얻어진다. 이것은 도 42의 점(175)으로 도시된다. 도 47에서는 이 초기값이 벡터 NORM에 의해 표시됨을 나타낸다.

노르말 벡터가 정확하면, 주어진 태그요소를 위한 각'블립'이 동일선에 투사되여야 한다. 만일 틀리면, 투사된 '블립'들은 일렬로 되지 않는다. 표준 수치 최소화 루틴 (포우웰 법)이 태그 노르말 벡터를 찾는데 사용된다. 검출된 '블립'배향들은 이러한 응답을 생성한 태그내 특정 자기 요소와 결합한다. 블립의 측정된 배향은 표준 평가(normal estimate)를 이용하여 태그면에 투사된다. 각 태그 요소를 위해 검출된 투사 위치의 바리언스(variance) 합은 최소화 된다(즉, 각 요소에 대해, 태그면에 투사된 위치들이 가능한 한 가깝게 배열된다.). 도 49에 이러한 수행과정이 표시된다. 이것은 태그면 배향의 정확한 평가를 가져온다.

앞서 설명한 알고리즘의 일 부분은 어떤 '블립'들이 동일한 태그요소에 상응하는 가를 결정하는 것이다. 앞서 설명한 나선형 스캔 파형을 이용하면, 스캔에 대한 표준(the normal)이 약 30°의 태크 표준 내에 있을 때 각 태그 요소는 하나의 독특한(distinct) '블립'을 생성한다. 이 알고리즘은 태그 형태를 위한 요소들의 올바른 수를 포함하는 완전한 스캔(360°자기장회전)을 탐색한다 (따라서, 하나의 n-층 태그를 위해 하나의 '스캔'에 2n개의 '블립'이 존재). 이들은 하나의 7층 태그를 도시한 도 24의 신호들과 유사하게 보일 것이다. 연속적인 스캔이 발견되는 경우, 그들은 서로 연관된다. 360°스캔의 연속적인 시간 경과에 있어서(over a continous time series), 0번째, n번째, 2n번째, 3n번째 등의 '블립'들은 모두 동일한 요소에 상응한다. 유사하게, 1, n+1, 2n+1에서의 '블립'들은 다음 요소에 상응할 것이다. 도 48은 이러한 알고리즘의 수행을 나타낸다. INTERP 값의 어레이는 각 엔트리마다 얼마나 많은 뒤이은 값들이 하나의 반- 회전 (n/2샘플)에 해당하는가를 보기위해 분석된다. 이들은 새로운 어레이인'COUNT'에 저장된다. 그리고 나서 'COUNT' 그 자체는 N/2개 샘플의 두개의 연속 '섹션'이 동일한 COUNT값을 갖는 최대 값을 찾기 위해 분석된다. 알고리즘은 이 값이 태그 형태를 위한 정확한 수의 '블립'들임을 보장한다 (즉,층들의 수와 동일함). 최종적으로, 모든 그러한 섹션들은 섹션의 시작(START)과 종료(END)를 저장하는 어레이들에서 도표화 된다. 이들 어레이들은 복수의 (최대 n) 엔트리들을 갖고, 그들 값은 측정된 인터로게이션 자기장 B 벡터의 어레이를 인덱스 하는데 사용된다.

인터로게이트되는 태그용 '블립'의 올바른 수를 갖는 것으로 검출된 각'섹션'을 위해, 투사된 '블립'위치들의 바리안스가 합쳐진다. 이들 합계는 함께 더해지고, 각 섹션의 길이로 가중된다(weighted) (도48에서 어레이(W)로 표시됨). 이것은 최소화 알고리즘이 최소화하려는 합계이다. 도 49에서, VAR은 THETA와 PHI, 노르말 벡터의 방향각도의 함수로서 계산되고, 파우웰법을 사용하여 최소화된다.

태그배향이 일단 결정되면, 태그의 면에 가장 가까운 스캔의 섹션이 계산되고, '블립'위치들이 태그 면위에 이 섹션으로부터 투사된다. 그리고 나서, 태그요소들 사이의 상대적 각도들(갭들)이 분해되고, 도 29,30,31에 도시된 알고리즘을 이용하여 태그값이 결정된다. 도 50에 이것에 대한 상세한 알고리즘을 도시한다. 도 49에서 표시된 각 섹션을 위해, 스캔에 대한 로컬 노르말 벡터가 연속 B 벡터들을 함께 교차시킴으로써 계산되고, CROSS를 형성한다. 이것과 노르말 사이의 각도 (C) 는 이상적으로는 "0"이고, B벡터( 한 줄로 된 NGAPS)의 시리즈가 이러한 각도의 가장 작은 평균 값을 나타내는지를 관찰하기 위해 분석된다. 이것은 태그면에 가장 가까운 스캔의 섹션에 상응한다. 그후, 이러한 스캔에 해당하는 투사된 각들은 GAP값의 어레이로서 저장된다. 이것은 도29,30,31에서 도시한 표준 태그 디코딩 알고리즘으로 통과할 수 있다.

노르말 벡터의 결정과 그에 이은 요소들 사이의 각도갭의 계산에서 문제를 발생시키는 상황을 잘 이해하는 것이 중요하다. 상기 알고리즘들은 모든 태그 요소들이 독립적인 그러한 하나의 간단한 모델을 가정한 것이다. 실제, 각 요소로부터의 자기장은 인터로게이팅 자기장에 더해짐으로써, 태그에서 자기장을 더이상 정확하게 알 수 없게 된다. 이러한 효과는, 태그면의 인터로게이션 자기장의 크기가 작을때- 예를 들면, 스캔이 태그면에서 멀리 격리된 경우- 가장 현저하다. 이것은 투사된 자기장 벡터가 간단한 기하학적 모델이 되지 않게 한다.

하나의 가능한 대비책(workaround)은 태그면에서 멀리 떨어져 있는 스캔들로부터 데이터를 폐기하는 것이다 (여하튼 이것은 종종 겹침 신호를 갖는다.). 도 48에서, 이것은 노르말 벡터가 데이터를 스크린하는 초기 추정(initial guess)을 사용하여 이루어진다. 두번째 결과는, 완벽한 신호 대 노이즈 비율과 이상적으로 균일한 송신자기장가 있다 하더라도 최소화 프로세스에서 계산된 바리안스가 결코 없어지지 않는다는 것이다. 일반적으로 잔류값(residual value)이 이러한 비-이상적인 태그 행동(behaviour)의 결과인 것이다. 세번째 결과는, 태그 노르말 벡터가 작은 각도만큼 에러를 일으킬 수 있다는 것이다. 아주 작은 각(몇 도 정도)이 비-인접 블립들로부터 태그면위로 B 벡터들을 투사함으로써 계산되는 경우를 제외하고는, 이것은 일반적으로 중요하지 않다. 이것은 도 50에서 섹션을 선택함으로써 용이하게 해결될 수 있는데, 그것은 하나의 큰 갭에 뒤이어 즉시 시작되어여 한다(도50에 도시하지 않음).

추가적 설명(Further Details)

본 발명은 대부분 하나의 판독기 장치로 연속적으로 읽을 수 있는 아이템에 저 비용으로 부착될 수 있는 시스템에 관한 것이다. 라벨이나 태그는 작은 크기로 세분화되었을 때 유지되는 하나의 방향성을 갖는, 하나의 자기 필름 재료로 구성된다. 이 크기는 재료특성, 재료의 형태 및 요구되는 배향 측정 정확성에 의해 결정된다. '아탈란테'필름 재료는 약 2.5㎜ 직경을 갖는 태그로 기용할 것이다. 자성 물질을 더 얇게 코팅할수록 더 작은 태그를 얻을 수 있고, 자성 물질 특성의 개선은 투과성과 크로스-자기장 포화레벨을 개산할 수 있다. 유사하게, 대체 물질들이 태그가 낮은 동작 자기장 레벨로 기능할 수 있게 할 수도 있다. 데이터 내용은 태그를 포함하는 자기 요소들 사이의 상대적 배향각도에 의해 규정된다. 예를 들면, 진폭 정보에 의해 데이터를 코드화하는 다른 방법들도 가능하다. 검출된 진폭은 자성물질 특성,작동 자기장레벨, 인터로게이션 자기장 회전속도 및 재질 부피의 함수이다.

IST 로부터 구입할 수 있는 재료는 70㎝의 중심폭에 걸쳐서 그리고, 생산된 롤을 따라 자기정렬 방향(magnetic alignment direction)의 균일성이 우수하다. 이러한 방향은 제조과정에서의 자기장 패턴에 의해 규정된다. 한 개의 1㎛ 스퍼터(sputter)코트 층에 두개의 물질 정렬 방향을 갖는 재료가 롤의 모서리부분에서 발견되었고, 이것은 재고재료의 더 적은 층들로부터 태그를 제조하는 기회를 제공한다. 복수의 자기 배향축을 갖는 하나의 자기층을 가진 태그들이 가능한 실시예이다.

데이터는 태그의 자기요소의 상대적 방향 배향에 의해 코드화된다. 이들 요소들은 방향성 재료 특성으로 인해 검출되고 미분된다. 방향성 자기요소의 또 다른 형태들은 유니티카(Unitica), 앨라이드(Allied) 또는 바쿰쉬멜쯔(Vacuumschmelze) 로부터 구입 가능한 길고 가는 비정질 와이어 또는 스핀 멜트 합금을 포함한다.

자기요소의 존재 여부는, 하나의 회전하는 균일한 자기장의 존재하에서 (+)와(-)사이 (및 그 반대)의 상태를 스위치함으로써, 요소에 의해 생성된 속도의 변화율에 의해 검출된다. 종 래 기술분야에서 사용된 다른 검출 방법은 조파 검출(harmonic detection)이다. 몇몇 ㎑의 하나의 두번째 교류 주파수가 회전 인터로게이션 자기장 벡터에 인가된다. 그 회전 자기장 벡터가 물질 정렬 방향에 실질적으로 직교할 때, 추가의 교류 자기장이 태그 자화가 인가된 H-자기장으로 조절되도록 한다. 자기 물질은 매우 비-선형이고, 조파가 생성된다. 이들은 수신 코일에 의해 검출될 수 있다.

판독 장치는 수신코일 감도, 물리적 장애, 또는 프로세싱 알고리즘내 장치에 의해 주로 정해지는 인터로게이션 영역에 하나의 실질적으로 균일한 하나의 회전 자기장를 생성한다. 이 자기장은 인터로게이션 볼륨내의 하나 또는 그 이상의 자기요소의 배향을 결정할 수 있는데, 이 배향은 송신 자기장 벡터에 대한 직교 방향에 대하여 측정된다. 인터로게이션 자기장은 일정한 속도와 진폭으로 회전한다고 추정되고, 앞서 언급한 실시예에서 이것은 사인곡선 신호에 의해 구동되는 균일한 자기장을 생성하는 직교코일에 의해 달성된다. 비균일 자기장 생성의 효과는 송신벡터가 회전하는 진폭과 속도에 대한 일그러짐이고, 이것은 자기요소 배향을 결정함에 있어 에러를 일으킨다. 코딩스켐들은 실제 측정 에러를 예측하여 설계되고, 이들은 통상 1°미만이다. 이 '갭'코딩 스켐은, 상대적 배향에러가 중요하기 때문에 에러 허용차를 개선한다. 인터로게이션 회전 자기장 벡터에서 관찰되는 에러들은 조파 에러로써 분석될 수 있다. 첫번째 에러들은 공간에 걸쳐 자기장이 다양하기 때문에, 직교자기장 생성 수단과 직교자기장으부터의 편향사이의 진폭변화에 의해 발생한다. 또한, 직류자기 외부간섭은 순간 자기장 벡터를 일그러뜨린다. 멀티-요소태그들은 태그위의 실질 송신 자기장 벡터의 몇몇 측정점을 제공한다. 코딩 스켐들은 결정론적이고, 특정 배향 특성들이 태그에서 결합될 수 있다. 이용가능한 측정 데이터를 사용함으로써, 첫번째 순서의 송신 자기장 에러들은 보상될 수 있다.

요구되는 회전 송신 자기장 벡터를 또다른 코일 배열이 재생할 수 있다. 예를 들면, 120°로 떨어져 위치한 세개의 변형된 '헬름 홀쯔'코일 쌍을 갖는 하나의 3상 코일 배열이 회전 자기장 벡터를 생성한다. 이것은 모터 시스템에 공통되는 다상 배열까지 연장될 수 있다. 도 6은 하나의 자기 스크린을 갖는 2코일용의 하나의 자기장 모델을 나타낸다. 그 스크린은 2㎜두께로 어셈블리 주변에 둘러싸인 얇은 변합기 스틸로 구성된다. 코일 구조(geometry)는 하나의 균일한 자기장을 생성하기 위해 최적화된다. 실질적으로 균일한 자기장을 생성하는 코일의 다른 배열에 대하여 종래 기술에 이미 공지 되어 있다. 아날로그나 디지털 프로세싱을 이용하여 코일의 조합으로 부터 전기적으로 균일한 자기장을 합성할 수도 있다.

회전 자기장은 영구 자석을 물리적으로 회전함으로써 생성될 수 있다. 도 51은 하나의 실시예를 보여준다. 영구자석(176)은 일정한 각속도(177)로 회전한다. 숫자 '8' 모양의 하나의 직교 수신코일(178)이 태그(1)로부터 자기 응답을 검출한다.

수신 코일세트의 기능은, 송신 자기장 벡터에 의해 인터로게이트됨으로써 자기 요소에 생성된 자속에 대한 감도를 제공하는 것이다. 수신코일 세트는 요소들이 예상될 수 있는 어떤 배향에서도 태그 자기 요소에 대해 민감하다. 검출된 진폭은 요소배향에 민감하지 않은 것이 이상적이다. 또한, 수신코일은 송신 벡터와 외부 공급원으로부터 자기장을 검출한다. 이들 공급원으로 부터 유도된 신호들을 감소시키기 위해서 많은 종래의 기술들이 사용될 수 있다. 코일들은 외부 '원격-자기장(far-field)' 간섭에 관하여 '균형'을 이룬다. 일반적으로, 이것은 콰드라폴과 변수(variants)를 형성하기 위한 코일의 물리적 배열에 의해 달성된다. 그와 달리, 이러한 기능은 전기적으로 또는 신호 처리로 달성될 수 있다. 송신코일 과 마찬가지로 코일들이 직교방향으로 배열되는데 요건은 없다. 코일들은 어떠한 위치에도 위치할 수 있고, 적절하게 결합될 수 있다 . 3개 이상의 직교 수신코일들이 사용될 수 있다. 예를 들면, 다수의 '8'자 모양 수신코일이 표면에서 3차원 개구부 판독기를 둘러쌀 수 있다.

수신코일들은 자기장에 대한 감도를 제공한다. 유사한 센서들은 종래기술분야에서 공지된 홀-효과장치(Hall-effect device), SQUID들, 자기저항기 및 유사한 장치들을 포함한다.

3개의 축 주위의 송신 및 수신코일들의 기계적 배열들이 3차원 공간에서의 직교성과 송신대 수신의 분리를 제공하는 반면에, 나머지 기술들이 동일한 특징을 제공하기 위해 존재한다. 이들중 많은 기술들이, 다양한 비-직각축으로 부터의 신호를 혼합하고/또는 원하지 않는 송신 대 수신 누설 신호를 제거하는 효과를 (텐서 대수학-tentor algebra) - 을 사용하여 시뮬레이트 하는 신호 프로세싱을 사용한다.

송신코일들은 구동 증폭기들의 크기와 전력손실을 감소시키기 위해 하나의 PWM증폭기(D급)에 의해 구동될 수 있다. 그러한 방법들은 종래 기술분야에서 잘 알려져 있고 다양한 EAS 소매 안전 시스템으로 시현되어 왔다.

앞서 설명한 나선형 스캔은 주로 노르말 벡터가 나선형이 되는 2차원 평면 스캔이다. 하나의 단일 평면 2차원 스캔은 태그 배향에 대한 정보를 제공하지 않는다. 단일 원뿔형 스캔은 배향정보를 제공할 수 있다. 따라서, 하나의 원뿔형 스캔이 다른 방향으로 회전되는 스캔 방법이 안출될 수 있고, 이것이 태그 배향의 더욱 견고한 결정을 허용한다. 가장 빠른 스캔은 3개의 직각형, 원뿔형 스캔이 연속하여 실행되는 스캔이다. 그러나, 예를 들면 세개의 직교 스캔에 대해 노르말 각도가 45°인 태그의 경우, 이것이 모든 배향에서 항상 태그를 디코드 하는 것은 아니다. 이것은 두개의 매우 가까운 인접 태그들로부터의 '블립'들이 그들을 구별할 수 없게 겹쳐지기 때문이다. 원뿔형 스캔의 다른 조합들은 하나의 스캔면이 항상 충분히 가깝다는 것을 보장하도록 용이하게 구성될 수 있다

앞서 설명한 판독 시스템들은 인터로게이션 볼륨내의 복수의 자기 요소들의 원거리 검출과 배향 측정을 가능하게 한다. 본 발명의 시스템의 이러한 특징은 본 발명이 회전센서로 사용될 수 있게 한다. 예를 들면, 두개의 독립장치위에 장착된 두개의 자기요소사이에서의 상대적 배향이 측정될 수 있다. 적용 실시예는 트로크 센싱과 작은 벨브의 상태를 센싱하는 것을 포함한다.

본 발명에 의해 사용된 비교적 낮은 주파수는 작은 두께의 도체물질을 통해 태그를 검출할 수 있는 특유한 장점을 제공한다. 예를 들면, 금속으로 만들어진 나사 목부를 갖는 병의 상단에 태그가 적층되고 읽혀질 수 있다. 유사하게, 태그는 0.5㎜두께의 비자성 스테인레스 스틸 사이에 전자빙 용착되고 성공적으로 읽혀질 수 있다.

자기요소를 인터로게이팅하는 방법은 인터로게이션 자기장의 조파 발생에 의해 크게 영향을 받지 않는다. 따라서, 안테나 구조내의 높은 비선형 투과성 자성물질의 사용이 판독 시스템의 중량, 크기 및 전력소비를 감소시킬 수 있다.

판독 시스템은 인터로게이션 볼륨내에서 자기요소의 배향을 검출한다. 자기요소들은 서로 교차할 필요가 없다. 도 52에서 도시한 바와 같이, 태그에 관한 하나의 실시예에서, 직경 10㎜의 얇은 필름 재질 4조각(179,180,181,182)이 3.5m 직경 기판(183)의 주위에 균일하게 위치하고 있다. 이들 4개층들의 상대적 배향이 태그 데이터를 결정한다. 각층의 물질 정렬 방향들은 예를 들면, 화살표(184)로 표시된다. 층사이의 각도는 185로 나타낸다. 층(179,180,181)들은 층(182)에 대하여 각각 17°, 43°및 182°로 정렬 되어있다. 따라서 층들(182와 179)사이의 갭은 17°이고 층들(179와 180)사이의 갭은 26°이고, 층들 (180과 181) 사이의 갭은 56°이다. 도 17을 참조하면, 이들은 2디지트 코딩 스켐에 있어서 갭 상태(2,3,5)에 해당한다. 도 19를 참조하면, 이것은 태그 넘버 (77)로 디코드 한다.

본 발명의 실시예는 수직층이 겹쳐진 태그에서 관찰되는 자기요소 간섭 효과로 인한 어려움이 없다. 또 다른 실시예로, 단일 층필름 재료를 각 사이트(179∼180)에서 각층의 물질이 다른 정렬방향을 갖는 직경 10㎜의 2개 이상의 재료 층들을 가진 태그로 대체할 수 있다. 이것이 증가된 데이터 밀도를 유도한다. 데이터 밀도를 더 증가시키기 위해, 이 명세서에서 앞서 설명한 방법을 사용하여 하나의 프로그램가능한 하드 자기층을 각 사이트에 부가할 수 있다. 이러한 배열을 사용하면서, 앞서 설명한 개개의 프로그램가능한 자기 태그를 디코딩하는 방법들을 사용함으로써 각 사이트의 하드 자기층의 프로그램된 방향이 독특하게 결정될 수 있다. 이것은 앞서 설명한 다른 데이터 태그에서 관찰되는 180°대칭을 깨고 360°전체에 걸쳐 분포된 '블립'에 의해 데이터가 코드화되어 효과적인 데이터 캐패시티가 약 2배로 될수 있다는 것을 의미한다. 필름 자성 물질은 종래 기술분야에서 설명된 바와 같은 대체 지향성 자기 구조로 대체 되거나 두 개의 '물질 방향'을 나타내는 물질로 대체될 수 있다. 실시예는, 4개의 '사이트' 또는 원호상의 '사이트'에 한정되는 것은 아니고, 프로그램할 수 있는 하드자기층를 갖거나 갖지 않는 다층 태그들의 어레이로 확장될 수 있다. 태그 실시예에서 도시한 바와 같이, '사이트' 간격(spacing)은 '0'만큼 작을 수도 있고, 인터로게이션 볼륨 만큼 커질 수도 있다. 본 발명자는 하나의 요소 직경 정도의 하나의 간격이 '사이트'사이의 상호간섭 에러를 감소시키기에 충분하다고 판단하게 되었다.

태그는 예를 들면, CD 또는 은행권에 표시하는 모조방지용으로 사용될 수 있다. 라벨은 어떠한 코딩 스켐을 가질 필요는 없지만, 판독기에 의해 검출될 수 있는 특징의 조합을 가져야 한다.

태그는 매우 견고하여, 200℃를 초과하는 온도에도 견딘다. 한계는 아타란테 필름의 PET필름 안정성이다. 활성자기 물질은 예를 들면, 알루미늄과 같은 대체 물질위에 스퍼터링 코팅될 수 있다. 이렇게 함으로써 훨씬 더 우수한 열안정성을 제공하게된다.

인터로게이션 볼륨에서 한 번에 1개 이상의 태그를 판독하는 능력은 매우 우수한 특징이고, 이를 충돌방지(anti-collision) 태그 판독이라 부르기로 한다. 3차원-개구 판독기는, 개개의 태그들이 물리적으로 이격되고/또는 다른 배향에 있다고 할 때, 제공된 몇가지 기술의 조합에 의해 효과적인 충돌방지 판독을 달성하는 능력을 갖는다.

첫번째 기술은, 공지된 속도로 어퍼튜어를 통해 - 예를 들면, 콘베이어를 사용하여- 다중 태그(또는 태그된 아이템들)를 통과시키는 것을 포함한다. 태그들이 통과할 때, 각 태그의 다중 스캔을 허용하기에 충분하도록 콘베이어가 천천히 움직인다. 민감한 수신 구역을 통해 각 태그가 통과하기 때문에, 검출된 신호들의 진폭이 시간에 의존하는 특징을 갖는다 (즉, 0에서 최대에 이르고, 다시 0으로 내려감). 콘베이어의 길이 방향을 서로 다른 지점에 있는 태그들은 서로 시간에 있어 독특한 시간 변화 오프셋을 나타낸다.

따라서, 다중 태그들로부터의 신호들은, 수신된 신호를 프로세싱하고, 콘베이어의 속도와 일치하는 매칭시간 의존성을 가지는 신호들을 함께 모음으로서, 분될 수 있다. 이것은 어퍼튜어의 축을 따른 거리의 함수로써 효과적인 태그 분리를 제공한다.

동시에 어퍼튜어를 통과하는 상이한 배향을 갖는 태그들도 또한 분리될 수 있다. 이러한 경우에, 동일한 시간변이(variation)를 갖는 '블립'의 수는 하나의 신호태그로 부터 발생한 것들로서는 너무 클 것이다. 이러한 수의 '블립'을 생성하는데 요구되는 실제 태그의 수는 추정될 수 있다. 각 태그는 하나의 면에 놓여 있는 한 세트의 자기요소를 가지며, 하나의 회전 매트릭스(롤, 피치(pitch) 및 요(yaw))와 첫번째층에 대한 각층의 각도에 의해 모두 설명될 수 있다. 따라서, 하나의 7-층 태그는 세개의 배향각도와 여섯개의 평면(in-plane)각도에 의해 설명될 수 있다.

회전 인터로게이션 자기장의 그러한 태그들의 하나의 세트의 응답들은 예상될 수 있고, 측정된 응답에 대비될 수 있다. 현존하는 스켐에서와 같이, 측정된 데이터에 가장 잘 맞도록 하기 위해 앞서 설명한 태그 파라미터를 변경하는데 최소화 알고리즘이 사용될 수 있다. 만일 최소화가 수렴되면, 태그들은 디코드되고 분리될 수 있다. 그렇지 않은 경우에는, 잘못 스캔된 아이템들의 수와 그들의 적절한 위치를 나타내면서, 하나의 에러가 플래그될 수 있다.

요소들의 자화 효과를 포함하는 태그 응답의 하나의 모델은 충돌 예방 알고리즘과 결합될 수 있다. 이것은, 증가된 처리요건을 이용하여, 더 많은 스캔 데이터가 사용될 수 있게 하고,더 신뢰할 수 있는 디코딩을 이룰 수 있게 할 것이다.

모두 동시에 개구를 통과하고 동일한 배향을 갖는 태그들이, 예를 들어 개구내의 상이한 반경에 있음으로서 물리적으로 분리된다면, 변형된 시스템 구조를 이용하여 디코드될 수 있을 것이다. 수신코일 세트는 예를 들면, 반경의 함수로써 변하는 감도를 가지고 구성될 수 있다. 서로 다른 반지름에 있는 두 태그로부터의 신호 진폭은 다른 것이기 때문에 구별될 수 있다. 상이한 방향에서 감도가 변하는 수신 코일들의 조합은 개구 판독기로 결합될 수 있다. 이러한 경우에, 일부 유용한 정보를 버리기 때문에, 수신코일로부터의 신호들은 처리전에 하나의 단일 합성물로 조합되지 않을 것이다.

실제로, 위에서 설명된 충돌 예방 특징의 조합이 거의 모든 상황에서 기능을 발휘할 것이며, 예를 들면 두개의 태그들이 서로 적층(sandwitched)된 경우 등병리적 경우만이 제외될 것이다. 후자의 상황은 매우 드물 것이다. 중요한 특징은 어떤 몇개 품목들이 스캔될 수 없음을 디코딩 소프트웨어가 언제나 알려줄 수 있고, 태그가 부착된 품목을 스캔하지 못하고 우연히 놓쳐버릴 가능성이 매우 적다는 것이다. 후자의 경우, 재 스캐닝(re-scanning) 되기 전에 품목들을 물리적으로 재 배열함으로써 성공적 스캔을 할 수 있을 것이다.

태그 위치에 대한 추가 정보는 인터로게이션 볼륨내의 자기장의 경사도를 인가함으로써 인터로게이트될 수 있다. 그러한 시스템에 관하여는 PCT 공개공보 WO96/31790에 공지되어 있다. 이러한 정보는 태그의 충돌 방지를 증진시키기 위해 더 사용될 수 있다.

태그 또는 라벨들은, 광학 바코드와 유사하게, 제조 과정에서 실린 그들의 데이터를 갖는다. 따라서, 그들은 소매품 라벨링 산업에 적합하다. 우편물 또는 창고의 제품들에 표시를 할때, 용이하게 세분화되고, '복사제조되도록(cloned)' 태그가 '천공(perforation)'으로 만들어지는 우편물이나 창고물품들의 표지는 본 발명의 하나의 응용영역이다. 약품,시약병 및 면봉과 같은 소비성 약품의 마킹에도 사용할 수 있다.

Claims

하나의 인가된 자기장에 대하여 각 층이 하나의 지향성 응답을 나타내는 복수의 자기층을 포함하여 구성되고, 각 층들의 지향성 응답의 상대적 배향이 저장될 데이터를 규정하는, 데이터 저장용 자기태그(1).
제 1항에 있어서, 상기 각 자기층이 비-자기층위의 자기적으로 활성인 하나의 얇은 필름층을 포함하는, 자기태그.
제 1항 또는 제2항에 있어서, 각 자기층의 길이와 폭이 비교가능한,자기 태그.
제 3항에 있어서, 각 층이 실질적으로 정다각형의 형태인, 자기태그.
제1 또는 제2항에 있어서, 각 층이 디스크 형(disk-shaped)인, 자기태그.
제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 자기층들이 소프트 자기층들을 포함하고, 하나의 바이어스 자기장을 제공하도록 하나의 하드 자기층을 추가로 포함함으로써 상기 태그가 프로그램될 수 있도록 제조된, 자기 태그.
제 6항이 제 5항에 종속할 때, 상기 하드 자기층의 직경이 상기 소프트 자기층의 직경에 비해 약 20% 초과하는, 자기태그.
제1항 내지 제7항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 인접층들사이의 지향성 응답 배향의 각도분리가 하나의 미리 정해진 수열로 배열되는, 자기태그.
제8항에 있어서, 상기 수열이 하나의 증분수열인, 자기태그.
제 1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서, 각 층이 하나의 자화용이축을 포함함으로써 상기 층이 하나의 인가된 자기장 대하여 지향성 응답을 나타내는, 자기 태그.
하나의 인가된 자기장에 대하여 각각 지향성 응답을 나타내는 복수의 소프트 자기 요소를 포함하고, 하나의 바이어스 자기장(B_b)을 제공하기 위한 하나의 하드 자기층을 더 포함함으로써 자기 태그가 프로그램될 수 있게 제조된, 데이터 저장을 위한 프로그램 가능 자기 태그.
제11항에 있어서, 상기 데이터가 하드 자기요소에서 하나의 잔류자기장(a remanence field) 방향과 관련하여 저장되는, 프로그램 가능 자기태그.
제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 자기요소들이 복수의 경사진 자기층들을 포함하고, 각 층들의 지향성 응답의 상대적 배향이 저장될 데이터를 정의하는, 프로그램가능 자기태그.
상기 하드 자기 요소에 하나의 지향성 자기장을 인가하는 단계와 그 다음에 상기 자기장을 제거하는 단계를 포함하는, 청구항 제1항 내지 제13항 중 어느 하나의 항에 의한 자기 태그 프로그래밍방법.
각 층들의 지향성 응답의 상대적 배향이 저장될 데이터를 정의하도록 하나의 인가된 자기장에 대하여 각각 하나의 지향성 응답을 나타내는 복수의 자기 층들을 상호간의 각도 배향에 배열하는 단계를 포함하는, 자기 데이터 태그의 제조방법.
제15항에 있어서, 하나의 층 스택(stack)을 형성하기 위하여 층과 층을 점착시키는 단계를 포함하는, 자기 데이터 태그의 제조방법.
제15항에 있어서, 층들의 하나의 스택을 형성하기 위하여 층들을 서로 열압축 용착(welding)하는 단계를 포함하는, 자기 데이터 태그의 제조방법.
제15항 내지 제17항 중 어느 하나의 항에 있어서, 각각의 두 각도 위치들사이의 차이가 저장될 데이터를 나타내도록 하기 위해 하나의 각도 위치에 각 층을 배열하는 단계를 포함하는, 하나의 자기 데이터 태그의 제조방법.
제18항에 있어서, 데이터를 나타내는 각도 위치차이들의 하나의 주어진 시퀀스에 대하여, 시퀀스의 하나의 역전이 동일한 데이터를 나타내는, 자기 데이터 태그의 제조방법.
복수의 태그를 제공하기 위하여 2 또는 그 이상의 섹션으로 하나의 자기 태그 시트를 분할하는 단계를 포함하여 구성되고, 하나의 인가된 자기장에 대하여 각 각 하나의 지향성 응답을 나타내는 실질적으로 평면인 복수의 자기층들을 상기 시트가 포함하여, 각 지향성 응답들의 상대적 배향이 저장될 데이터를 나타내도록 상기 시트의 층들이 서로 배향되어 있는, 자기 데이터 태그의 제조방법.
하나의 인터로게이션 볼륨에서 하나의 회전 자기장을 생성하기 위한 수단과; 인터로게이션 볼륨 주위에 배치된 제1 및 제2 수신 코일 쌍을 포함하고, 각각의 코일들이 균형되게 배열되어 코일쌍들을 가로질러 회전자기장에 의해 정미기전력이 유도되지 않도록 인터로게이션 볼륨에서 하나의 자기 데이터 태그를 검출하기 위해 자기장 검출수단;을 포함하는, 자기 데이터 태그 판독기.
제21항에 있어서, 상기 회전 자기장 생성 수단이 하나의 회전 영구 자석을 포함하는, 자기 데이터 태그 판독기.
제21 또는 제22항에 있어서, 상기 회전 자기장이 실질적으로 하나의 주파수에있는, 자기 데이터 태그 판독기.
제23항에 있어서, 상기 주파수가 1kHz미만인, 자기 데이터 태그 판독기.
얇은 형상으로 된 전송코일, 하나의 회전 자기장을 생성하기 위한 편평 솔레노이드들 및 회전 자기장에 실질적으로 제로 결합하면서 솔레노이드들의 얇은 평면에 장착된 하나의 수신코일 배열을 포함하는, 하나의 다층 자기 데이터 태그를 판독하기 위한, 자기 태그 판독기.
제25항에 있어서, 상기 송신 솔레노이드들이 하나의 투과할 수 있는 코어에 설치된, 하나의 자기 태그 판독기.
제25 또는 제26항에 있어서, 솔레노이드들의 자기축들을 포함하는 평면에 대한 태그의 경사도를 결정하기 위한 수단을 더 포함하는, 자기 태그 판독기.
제27항에 있어서, 상기 경사도 검출수단이 하나의 원뿔형 스캔 자기장을 생성하기 위한 수단을 포함하는, 하나의 자기 태그 판독기.
태그의 각 층이 자기장의 360도 회전 마다 하나의 공칭갭에 의해 분리되는 두개의 응답을 생성하고, 동일층으로부터의 응답들사이의 공칭갭으로부터의 두개의 응답들사이의 갭의 편향을 결정하는 단계를 포함하는, 하나의 회전 인터로게이션 자기장을 이용한, 다층 자기 자기 데이터 태그의 인터로게이팅 방법.
제29항에 있어서, 공칭 갭이 180도인, 다층 자기 데이터 태그 인터로게이팅 방법.
제29항 또는 제30항에 있어서, 편향이 미리 정해진 하나의 임계값을 초과하면 인터로게이션 자기장으로부터의 하나의 출력 응답을 거절하는 단계를 더 포함하는, 다층 자기 데이터 태그 인터로게이팅 방법.
하나의 자기 데이터 태그를 포함하는 하나의 인터로게이션 볼륨에서 하나의 회전 자기장을 생성하는 단계와, 상기 데이터 태그를 포함하는 자기 층들의 상대적 배향들을 나타내는 하나의 신호를 수신하는 단계 및 태그에 인코드된 데이터를 디코드 하기 위해 신호를 디코딩하는 단계를 포함하는, 제1항 내지 제10항중 어느 하나의 항에 의한, 자기 데이터 태그 인터로게이팅 방법.
인가된 하나의 자기장에 대하여 각각 하나의 지향성 응답을 나타내고,태그가 한 방향에서 판독되었을 때 각 요소들의 지향성 응답의 상대적 배향이 상기 데이터를 나타내는 하나의 코드 시퀀스를 정의하는 복수의 자기요소들을 포함하는 상기 자기태그에 저장된 데이터를 판독함에 있어서, 하나의 데이터 출력을 생성하기 위해 상기 코드 시퀀스를 처리하는 단계를 포함하는, 자기 태그에 저장된 데이터 판독방법.
제33항에 있어서, 상기 태그가 다른 방향에서 판독될 때 상기 각 요소들의 지향성 응답들의 상대적 배향이 상기 데이터를 나타내는 하나의 역 코드 시퀀스를 정의하게 되어 있고, 동일한 데이터 출력을 생성하기 위해 상기 코드 시퀀스와 역 코드 시퀀스를 처리하는 단계를 포함하는, 자기 태그에 저장된 데이터 판독방법.
제33항 또는 제34항의 방법에 사용하기 위한 복수의 자기요소를 포함하는, 자기 데이터 태그.
하나의 자기 데이터 태그를 판독하기 위하여 하나의 인터로게이션 자기장를 생성하는 수단과;

상기 인터로게이션 자기장에 대한 상기 태그의 응답을 검출하는 수단; 및

태그의 배향을 결정하는 수단을 포함하여 구성되고, 하나의 인가된 자기장에 대하여 각각 하나의 지향성 응답을 나타내는 복수의 자기 요소들을 포함하고, 여하한 공간 배향에 배열된, 자기 데이터 태그를 판독하는 장치.
제36항에 있어서, 상기 검출수단이 상기 태그 응답을 검출할 수 있는 실질적 전체 영역에 걸쳐 하나의 균일한 인터로게이션 자기장을 생성하기 위한 하나의 코일 배열을 상기 생성수단이 포함하는, 자기 데이터 태그를 판독하는 장치.
제36항 또는 제37항에 있어서, 세개의 직교방향에서 하나의 균일한 인터로게이션 자기장을 생성하기 위한 수단을 포함하는, 자기 데이터 태그를 판독하는 장치.
제36항 내지 제38항 중 어느 하나의 항에 있어서, 시간에 관하여 순간 인터로게이션 자기장의 유도체의 하나의 방향으로 회전하는 하나의 태그 검출기 코일의 효과를 시뮬레이트 하기 위하여 상기 검출 수단에서 수신된 응답을 처리하는 수단을 더 포함하는, 하나의 자기 데이터 태그를 판독하는 장치.
제36항 내지 제39항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 인터로게이션 자기장의 방향을 모니터링하는 수단을 더 포함하는, 자기 데이터 태그를 판독하는 장치.
제36항 내지 제40항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 인터로게이션 자기장이 실질적으로 하나의 주파수에 있는, 자기 데이터 태그를 판독하는 장치.
제42항에 있어서, 상기 주파수가 1kHz 미만인, 자기 데이터 태그를 판독하는 장치.