Brevet FR2860625A1 — publié le 20050408

Etiquette optique d'identification adressable par une unité de lecture Domaine technique de l'invention L'invention concerne une étiquette optique d'identification adressable par une unité de lecture, l'étiquette comportant un circuit logique connecté à des moyens de réception de signaux optiques codés, des moyens d'émission optique, une mémoire contenant un code d'identification et à des moyens d'alimentation comportant au moins une cellule photovoltaïque. État de la technique Traditionnellement, les étiquettes d'identification sans contact télé-alimentées fonctionnent par transmission d'ondes radiofréquence ( RFID: radio frequency identification ). Actuellement, la technique employée pour transmettre des informations d'une étiquette de type RFID vers une unité de lecture repose sur l'utilisation d'ondes porteuses (typiquement à 125kHz, 13,56MHz, 860MHz et 2,45GHz) et une modulation d'amplitude ou d'impédance avec un codage de type Manchester . Les protocoles utilisés mettent en oeuvre une liaison bidirectionnelle. Des systèmes d'identification par rayonnement optique ou infrarouge (IR) ont également été proposés et peuvent, en principe, être utilisés dans tout domaine où une identification de type RFID est utilisée et, en particulier, dans le domaine de la logistique, de la grande distribution, de la domotique, des réseaux capteurs répartis, etc..., avec cependant la nécessité de vue directe entre les étiquettes et l'unité de lecture associée. Les étiquettes utilisant des longueurs d'onde visible ou IR sont généralement réalisées en utilisant des macro-composants dont l'autonomie est assurée par une batterie. Le document FR2701142 décrit un système d'identification permettant de retrouver des objets étiquetés à partir d'une unité de lecture émettant un signal IR. Une étiquette comporte une diode électroluminescente et un capteur IR permettant la communication entre l'unité de lecture et l'étiquette. L'étiquette io comporte deux sources d'alimentation, notamment une batterie et une cellule photovoltaïque permettant d'amplifier le signal issu du capteur IR. L'étiquette est ainsi complexe, relativement encombrante et lourde. Objet de l'invention L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et, en particulier, de réaliser une étiquette optique d'identification de construction simple et de faible coût. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que l'étiquette est constituée par un empilement de couches disposé sur un support et comportant des première, deuxième et troisième zones, la première zone formant la mémoire et le circuit logique, au moins une deuxième zone formant les moyens d'émission optique et au moins une cellule photovoltaïque constituant au moins une troisième zone et formant simultanément les moyens de réception des signaux optiques codés et les moyens d'alimentation. Selon un développement de l'invention, chaque deuxième zone comporte trois diodes émettant de la lumière de couleurs différentes et le circuit logique comporte des moyens de contrôle sélectif des diodes, de manière à coder des informations par modulation de couleur. Selon un autre développement de l'invention, la deuxième zone et la troisième zone sont adjacentes. Selon un autre développement de l'invention, la deuxième zone comporte au 10 moins un élément d'affichage à cristaux liquides par absorption. Selon un autre développement de l'invention, l'étiquette comporte une pluralité de deuxièmes zones associées respectivement à une pluralité de troisièmes zones et disposées selon une matrice. L'invention a également pour but un système d'identification comportant au moins une étiquette selon l'invention et une unité de lecture comportant un récepteur optique, un émetteur optique, un circuit de contrôle, une mémoire et une interface homme-machine. Selon un développement de l'invention, l'émetteur optique de l'unité de lecture comporte une source de lumière de puissance permettant l'alimentation de l'étiquette par éclairement des cellules photovoltaïques. Selon un autre développement de l'invention, l'étiquette comportant une pluralité de deuxièmes zones et une pluralité de troisièmes zones, le récepteur optique de l'unité de lecture comporte une caméra. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 représente un mode de réalisation particulier d'une étiquette selon l'invention. La figure 2 représente un mode de réalisation particulier d'une unité de lecture du système d'identification selon l'invention. Les figures 3 et 4 représentent deux modes de réalisation particuliers d'une étiquette selon l'invention, comportant une pluralité de deuxièmes zones et une pluralité de troisièmes zones respectivement associées. La figure 5 illustre schématiquement un mode de réalisation particulier d'un empilement constituant l'étiquette selon l'invention. Description de modes particuliers de réalisation L'étiquette optique d'identification représentée à la figure 1 est constituée par un empilement de couches comportant une première zone 1, une deuxième zone 2 et deux troisièmes zones 3. L'empilement de couches est disposé sur un support 4. La première zone 1 forme un circuit logique 5 et une mémoire 6 (par exemple de type ROM, EEPROM...) contenant un code d'identification ID et connectée au circuit logique 5. La deuxième zone 2 forme trois diodes électroluminescentes 7 connectées au circuit logique 5 et émettant des signaux S1, éventuellement modulés. Les troisièmes zones 3 sont constituées par des cellules photovoltaïques 8 connectées au circuit logique 5 auquel elles transmettent des signaux électriques S2. Les cellules photovoltaïques 8 permettent simultanément l'alimentation de l'étiquette par absorption de lumière L et la réception de signaux optiques codés S3, portant de l'énergie et/ou de l'information. Ainsi, l'étiquette peut être alimentée par captage de la lumière ambiante si la luminosité ambiante est suffisante, ou par réception de lumière émise par une unité de lecture associé à l'étiquette. Le circuit logique 5 gère les différentes fonctions de I étiquette. L'intégration de la fonction d'alimentation et de la fonction de réception de signaux dans le même élément permet de réduire la taille de l'étiquette par rapport aux étiquettes optiques selon l'art antérieur. Par ailleurs, l'étiquette selon l'invention peut être réalisée au cours d'un seul procédé de fabrication, aboutissant à un dispositif tout intégré et d'une épaisseur très fine, par exemple en utilisant des techniques de couches minces connues de la microélectronique. La deuxième zone peut comporter plusieurs diodes électroluminescentes 7 émettant de la lumière de couleurs différentes et, de préférence, complémentaires. La deuxième zone peut également comporter des éléments d'affichage à cristaux liquides par absorption ( LCD: Iiquid crystal display ). Dans un mode de réalisation particulier, la deuxième zone 2 comporte trois diodes électroluminescentes 7 émettant de la lumière de couleurs différentes, par exemple du rouge, du vert et du bleu (RVB), et le circuit logique 5 comporte des moyens de contrôle sélectif des diodes électroluminescentes 7 comme représenté à la figure 1. Ainsi, les informations émises par l'étiquette peuvent être codées par modulation de couleur. Par exemple, le codage peut être réalisé par utilisation de combinaisons linéaires des trois couleurs RVB, codées chacune sur trois octets. Ainsi, une information correspondant à 24 bits peut être transmise. Si l'information est d'une taille supérieure à 24 bits, plusieurs jeux de diodes électroluminescentes 7 correspondant chacun à 24 bits peuvent être combinés. Par ailleurs, la couleur propre de la surface d'émission se superpose aux couleurs des signaux S1 émis par les diodes électroluminescentes 7, par exemple par des diodes électroluminescentes organiques ( OLED: organic Iight emitting diode ), ou par les éléments de type LCD. Si, pour des raisons de simplicité, chaque couleur (rouge, vert, bleu, etc...) n'est codée que sur un seul bit, l'information peut, par exemple, être codée par une séquence de signaux S1 successifs. Chacun des signaux S1 peut, par exemple, être codé par une superposition de plusieurs couleurs (rouge et vert, bleu et vert, etc...) ou par une seule couleur (rouge, vert, bleu, etc...). L'émission d'une superposition de toutes les couleurs, c'est-à-dire d'une lumière de couleur blanche, pendant une durée prédéterminée peut être utilisée au début et à la fin d'un message pour étalonner des paramètres du système, par exemple la puissance maximale d'émission et une durée unitaire des signaux S1. Ainsi, le codage peut également tenir compte des durées des signaux S1 et des intervalles entre les signaux S1. Un codage de type Manchester peut également être utilisé pour synchroniser les données reçues. De préférence, la deuxième zone 2 et les troisièmes zones 3 constituées par les cellules photovoltaïques 8 sont adjacentes sur le support 4 comme représenté à la figure 1. Ainsi, une partie des composantes diffuses parasite de la lumière émise par la deuxième zone 2 est récupérée par les cellules photovoltaïques 8 des troisièmes zones 3, ce qui permet d'augmenter l'autonomie en énergie de l'étiquette. Un système d'identification selon l'invention comporte au moins une étiquette optique d'identification et une unité de lecture optique. Les étiquettes du système d'identification communiquent avec l'unité de lecture par émission et réception de lumière. L'unité de lecture représentée à la figure 2 comporte un récepteur optique 9 constitué par une caméra, un émetteur optique 10, un circuit de contrôle 11, une mémoire 12 (par exemple de type ROM) et une interface homme-machine 13, par exemple un clavier ou un écran tactile. Le circuit de contrôle 11 gère les différentes fonctions de l'unité de lecture. Sur la figure 2, l'émetteur optique 10 est constitué par une pluralité de diodes électroluminescentes. Dans le mode réalisation représenté à la figure 2, l'émetteur optique 10 émet une lumière L suffisamment puissante pour pouvoir assurer l'alimentation de l'étiquette par éclairement des cellules photovoltaïques 8. Le récepteur optique 9 de l'unité de lecture peut également être constitué par des capteurs optiques, par exemple par des photodiodes, capables de recevoir les signaux optiques S1, éventuellement modulés, en provenance de l'étiquette. La communication entre l'étiquette et l'unité de lecture peut être effectuée par modulation de lumière, soit par codage par symboles, soit par codage par différentes couleurs. Ainsi, l'étiquette reçoit, par l'intermédiaire des cellules photovoltaïques 8, des signaux optiques codés S3 émis par l'émetteur optique 10 de l'unité de lecture. En réponse, les cellules photovoltaïques transmettent des signaux électriques S2 (figure 1) au circuit logique 5. L'interprétation des signaux électriques S2 peut donner lieu à une lecture ou une écriture dans la mémoire 6 de l'étiquette. L'étiquette peut également répondre à l'unité de lecture en envoyant le signal S1, modulé par l'intermédiaire des diodes électroluminescentes 7. Sur les figures 3 et 4, l'étiquette comporte une pluralité de deuxièmes zones 2 associées respectivement à une pluralité de troisièmes zones 3 et disposées selon une matrice. Sur les figures 3 et 4, les deuxièmes zones 2a, 2b, etc... sont constituées par des éléments de type LCD ou de type OLED et envoient respectivement des signaux S1 a, S1 b, etc... Ainsi, chaque deuxième zone 2 correspond à un canal de transmission propre, ce qui permet d'augmenter le débit du transfert d'informations de l'étiquette vers l'unité de lecture. Chaque troisième zone 3a, 3b peut également recevoir des signaux optiques codés S3a, o S3b et correspond, ainsi, à un canal de transmission propre d'informations de l'unité de lecture vers l'étiquette. Sur la figure 4, les deuxième zones 2 émettent des signaux S1 de différentes couleurs. Ainsi, des informations sont transmises par codage de modulation de couleur et par l'intermédiaire d'une pluralité de canaux, ce qui correspond à une suite d'images en couleur, chaque troisième zone 3 correspondant à un pixel de l'image. Dans le cas où l'étiquette comporte une pluralité de deuxièmes zones et une pluralité de troisièmes zones, comme représenté aux figures 3 et 4, le récepteur optique 9 de l'unité de lecture comporte, de préférence une caméra, permettant de distinguer les différents canaux de transmission, par exemple, par traitement d'image. La figure 5 illustre un empilement de couches minces disposé sur un support 4 transparent, par exemple en verre, et comportant la première zone 1, la deuxième zone 2 et une troisième zone 3. La première zone 1 est illustrée par un seul transistor 14, du type transistor à couche mince ( TFT: thin film transistor ), qui peut, par exemple, être réalisé en poly-silicium. La deuxième zone 2 comporte une diode électroluminescente organique 15 constituée par plusieurs couches organiques 16 (16a, 16b, 16c). La troisième zone 3 comporte une cellule photovoltaïque 8 constituée par une diode photovoltaïque de type PIN, comportant une première couche semi-conductrice 17 avec des dopants de type N, une deuxième couche semi-conductrice 18 non-dopée et une troisième couche semi-conductrice 19 avec des dopants de type P. Les couches semi-conductrices 17 à 19 peuvent, par exemple, être réalisées par croissance et gravure de silicium amorphe hydrogéné. Sur la figure 5, la cellule photovoltaïque 8 et la diode OLED 15 sont disposées sur des couches transparentes conductrices 20, par exemple constituées par un matériau comportant de l'étain (Sn), de l'indium (In) et de l'oxygène (0) ( ITO: indium tin oxide ). Des contacts 21 sont respectivement disposés sur la cellule photovoltaïque 8 et sur la diode OLED 15. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers représentés. En particulier, la deuxième zone 2 de l'étiquette peut comporter toute sorte d'émetteur de rayonnement optique. Revendications 1. Etiquette optique d'identification adressable par une unité de lecture, l'étiquette comportant un circuit logique (5) connecté à des moyens de réception de signaux optiques codés (S3), des moyens d'émission optique (7), une mémoire (6) contenant un code d'identification (ID) et à des moyens d'alimentation comportant au moins une cellule photovoltaïque (8), étiquette caractérisée en ce qu'elle est constituée par un empilement de couches disposé sur un support (4) et comportant des première (1), deuxième (2) et troisième (3) zones, la première zone (1) formant la mémoire (6) et le circuit logique (5), au moins une deuxième zone (2) formant les moyens d'émission optique (7) et au moins une cellule photovoltaïque (8) constituant au moins une troisième zone (3) et formant simultanément les moyens de réception des signaux optiques codés et les moyens d'alimentation. 2. Etiquette selon la revendication 1, caractérisée en ce que la deuxième zone (2) comporte au moins une diode (7) émettant de la lumière. 3. Etiquette selon la revendication 2, caractérisée en que la deuxième zone (2) 20 comporte plusieurs diodes (7) émettant de la lumière de couleurs différentes. 4. Etiquette selon la revendication 1, caractérisée en ce que la deuxième zone (2) comporte au moins un élément d'affichage à cristaux liquides par absorption. 5. Etiquette selon la revendication 3, caractérisée en ce que chaque deuxième zone (2) comporte trois diodes (7) émettant de la lumière de couleurs différentes, le circuit logique (5) comportant des moyens de contrôle sélectif des diodes (7), de manière à coder des informations par modulation de couleur. 6. Etiquette selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la deuxième zone (2) et la troisième zone (3) sont adjacentes. 7. Etiquette selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comporte une pluralité de deuxièmes zones (2) associées respectivement à une pluralité de troisièmes zones (3) et disposées selon une matrice. 8. Système d'identification comportant au moins une étiquette selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte une unité de lecture comportant un récepteur optique (9), un émetteur optique (10), un circuit de contrôle (11), une mémoire (12) et une interface homme-machine (13). 9. Système d'identification selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'émetteur optique (10) de l'unité de lecture comporte une source de lumière de puissance permettant l'alimentation de l'étiquette par éclairement des cellules photovoltaïques (8). 10. Système d'identification selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que, l'étiquette comportant une pluralité de deuxièmes zones (2) et une pluralité de troisièmes zones (3), le récepteur optique (9) de l'unité de lecture comporte une caméra.