(57)【要約】  本発明の実施形態は、製造工程中に本質的な不規則性に基づいてタグを読み取って照合する方法を提供する。当該方法は、前記タグの本質的に不規則なフィーチャの第１の読取値を取得するために第１の読取装置を用いる工程と、少なくとも前記タグの前記本質的に不規則なフィーチャの第２の読取値を取得するために第２の読取装置を用いる工程と、を備える。当該方法はさらに、前記第１の読取値と前記第２の読取値とをマッチングする工程と、一又は複数の合格基準を決定する工程とを含む。前記合格基準の少なくとも１つは前記第１の読取値と前記第２の読取値とが所定の閾値内でマッチングするか否かに基づくものである。前記合格基準が満たされたときには当該タグは合格とされ、当該タグのフィンガープリントが記憶される。当該方法はさらに、既知の本質的に不規則なタグの読取値を取得する工程と、前記読取値を用いて前記読取装置のフィーチャを測定する工程と、本質的に不規則なタグを読み取るときに用いるために、前記測定されたフィーチャを記憶する工程と、を備える。
2014501402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製造工程中に本質的な不規則性に基づいてタグを読み取って照合する方法であって、
前記タグの本質的に不規則なフィーチャの第１の読取値を取得するために第１の読取装置を用いる工程と、
少なくとも前記タグの前記本質的に不規則なフィーチャの第２の読取値を取得するために第２の読取装置を用いる工程と、
前記第１の読取値と前記第２の読取値とをマッチングする工程と、
一又は複数の合格基準であって、前記合格基準の少なくとも１つは前記第１の読取値と前記第２の読取値とが所定の閾値内でマッチングするか否かに基づくもの、を決定する工程と、
前記合格基準が満たされたときに前記タグを合格とする工程と、
前記タグが合格とされた場合に当該タグのフィンガープリントを記憶する工程と、
を備える方法。
【請求項２】
一又は複数の合格基準を決定する工程は、個別の読取装置に基づいて合格基準を決定する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
個別の読取装置に基づいて合格基準を決定する工程は、前記第１の読取値と前記第２の読取値の少なくとも１つにおける信号の強度に基づいて合格基準を決定する工程を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
個別の読取装置に基づいて合格基準を決定する工程は、前記第１の読取値と前記第２の読取値の少なくとも１つにおける信号の複雑さに基づいて合格基準を決定する工程を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
合格とされなかったタグを不合格とする工程をさらに含む請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
タグを不合格とする工程は、生産フローを停止することなく前記タグを除去する工程を備える請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記タグを除去する工程は、前記タグに不合格と印を付ける工程、前記タグを裁断する工程、前記タグを打ち抜く工程、及び吸引法を用いてタグを除去する工程のうちの一又は複数の含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記タグを不合格とする工程は、データベースに当該不合格とされたタグを記録する工程を備える、請求項５ないし請求項７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記合格基準が満たされない場合に、少なくとも前記タグの前記本質的に不規則なフィーチャの第３の読取値を取得するために第３の読取装置を用いる工程と、
前記第３の読取値を前記第１の読取値及び前記第２の読取値とマッチングする工程と、
一又は複数の追加的な合格基準であって、前記追加的な合格基準の少なくとも１つは前記第１の読取値と前記第３の読取値とが前記所定の閾値内でマッチングするか否か又は前記第２の読取値と前記第３の読取値とが前記所定の閾値内でマッチングするか否かに基づくもの、を決定する工程と、
前記追加的な合格基準が満たされたときに前記タグを合格とする工程と、  
前記タグが合格とされた場合に、前記第１の読取値と前記第３の読取値とが前記所定の閾値内でマッチングする場合には前記第１の読取値に基づいて当該タグのフィンガープリントを記憶し、前記第２の読取値と前記第３の読取値とが前記所定の閾値内でマッチングする場合には前記第２の読取値に基づいて当該タグのフィンガープリントを記憶する工程と、
を備える、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも前記タグの前記本質的に不規則なフィーチャの第３の読取値を取得するために第３の読取装置を用いる工程と、
前記第３の読取値を前記第１の読取値及び前記第２の読取値とマッチングする工程と、
前記第１の読取値と前記第３の読取値とが前記所定の閾値内でマッチングするか否かに基づいて合格基準を決定する工程と、
前記第２の読取値と前記第３の読取値とが前記所定の閾値内でマッチングするか否かに基づいて合格基準を決定する工程と、
をさらに備える、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の読取装置、前記第２の読取装置、及び前記第３の読取装置の動作を確認する工程をさらに備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の読取装置、前記第２の読取装置、及び前記第３の読取装置の動作を確認する工程は、前記第１の読取装置、前記第２の読取装置、及び前記第３の読取装置のうちの１つが他の２つの読取装置と異なる読取値を提供するか否かを決定する工程を備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の読取装置、前記第２の読取装置、及び前記第３の読取装置からの読取値が所定の閾値内にある条件の範囲をカバーするように、前記第１の読取装置、前記第２の読取装置、及び前記第３の読取装置の条件を変化させる工程をさらに備える、請求項１０ないし１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の読取装置、前記第２の読取装置、及び前記第３の読取装置の条件を変化させる工程は、これらの読取装置の少なくとも１つの使用期間、温度条件、構造、及び構成部品のうちの少なくとも１つを変化させる工程を備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記条件を変化させる工程は、現場で使用される条件の期待範囲をカバーするように前記条件を変化させる工程を備える、請求項１３又は請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記条件を変化させる工程は、前記第１の読取装置、前記第２の読取装置、及び前記第３の読取装置の各々を互いにオフセットさせる工程を備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の読取装置、前記第２の読取装置、及び前記第３の読取装置の各々を互いにオフセットさせる工程は、前記第１の読取装置、前記第２の読取装置、及び前記第３の読取装置の各々を一定のオフセット量だけオフセットおさせる工程を備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
他人誤受入率及び本人拒否率の許容誤差を用いて前記一定のオフセット量を決定する工程をさらに備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記一定のオフセット量を用いて使用される読取装置の最少数を決定する工程をさらに備える、請求項１７又は請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
本質的に不規則なタグの読取装置をその生産中に検査し特徴付ける方法であって、
既知の本質的に不規則なタグの読取値を取得する工程と、
前記読取値を用いて前記読取装置のフィーチャを測定する工程と、
本質的に不規則なタグを読み取るときに用いるために、前記測定されたフィーチャを記憶する工程と、
を備える方法。
【請求項２１】
前記測定されたフィーチャを記憶する工程は、前記測定されたフィーチャをデータベースに記憶する工程を備える、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記測定されたフィーチャを記憶する工程は、前記測定されたフィーチャを前記読取装置に記憶する工程を備える、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
製造工程中に本質的な不規則性に基づいてタグを読み取って照合する方法であって、
前記タグの本質的に不規則なフィーチャのすくなくとも２つの読取値を取得するために、少なくとも２つの読取装置を用いる工程と、
前記少なくとも２つの読取値のうちの少なくとも１つを、前記少なくとも２つの読取値のうちの少なくとも１つの他の読取値とマッチングさせる工程と、
一又は複数の合格基準であって、前記合格基準の少なくとも１つは前記マッチングが所定の閾値内か否かに基づくもの、を決定する工程と、
前記合格基準が満たされたときに前記タグを合格とする工程と、
前記タグが合格とされた場合に当該タグのフィンガープリントを記憶する工程と、
を備える方法。
【請求項２４】
前記少なくとも２つの読取値のうちの少なくとも１つを、前記少なくとも２つの読取値のうちの少なくとも１つの他の読取値とマッチングさせる工程は、前記少なくとも２つの読取値の各々を前記少なくとも２つの読取値のうちの少なくとも１つの他の読取値とマッチングさせる工程を備える、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記２つの読取値のうちの各々を、前記少なくとも２つの読取値のうちの少なくとも１つの他の読取値とマッチングさせる工程は、前記少なくとも２つの読取値の各々を前記少なくとも２つの読取値のうちの他の全ての読取値とマッチングさせる工程を備える、請求項２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１０年１２月１６日に米国特許商標庁に出願された米国仮出願第６１／４２３，６３５号に基づく優先権を主張し、当該出願の内容は全体としてあらゆる目的のために本出願に組み込まれる。
【０００２】
本発明の実施形態は、本質的な不規則性に基づく認証及び識別のためのフィーチャを含むタグ並びにかかるタグのための読み取り装置の分野に関連する。具体的には、本発明は、かかるタグを読み取り、大量生産の環境においてタグ読み取り装置を評価することに関する。
【背景技術】
【０００３】
例えば、バーコード、光学文字、無線自動識別（ＲＦＩＤ）、磁気ストライプもしくは光学ストライプ、及び識別や認証のための前記以外の物体などの識別フィーチャ（ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｆｅａｔｕｒｅ）が、識別、認証、及びトラッキングや追跡のために用いられている。近年、物体を一意に識別するため、及び、偽造防止用に物体の認証のプルーフを提供するために、物体の「本質的な不規則性（ｉｎｈｅｒｅｎｔ  ｄｉｓｏｒｄｅｒ）」に基づくフィーチャを単独で又は他の識別フィーチャと組み合わせて利用した技術が用いられている。「本質的な不規則性（ｉｎｈｅｒｅｎｔ  ｄｉｓｏｒｄｅｒ）」に基づくフィーチャは、不規則な素材（ｄｉｓｏｒｄｅｒｅｄ  ｍａｔｅｒｉａｌ）に基づくフィーチャであり、不規則性を有する構造が物体を特定するために用いられる。不規則な素材は、物体の一部分であってもよいし、物体に添付されるタグの一部分であってもよい。また、不規則な素材には、不規則な膜、不規則な合成物、又は不規則な構造が含まれても良い。
【０００４】
識別や認証のために本質的な不規則性を使用した例が多数存在する。例えば、英国ロンドンにあるＩｎｇｅｎｉａ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｉｍｉｔｅｄは、紙の繊維における本質的な不規則性を用いてその紙を一意に特定するシステムを説明している。この本質的な不規則性は、レーザースペックル干渉を用いてマッピングされる。この技術に関するより詳しい説明は、国際出願公開公報ＷＯ２００６／０１６１１４に記載されている。
【０００５】
本質的な不規則性を用いる他の従来技術は、フランスのモントーバンにあるＮｏｖａｔｅｃに譲渡された米国特許７，３８０，１２８に記載されている。この特許では、識別及び認証のために、透明なポリマー内のランダムな気泡を使用する。このポリマー内の３次元配置を読み取るためには光学的な方法が用いられる。この情報を用いて、複製が困難ないし不可能な「気泡タグ」のための固有の署名が提供される。
【０００６】
識別及び認証のために本質的な不規則性を用いた上記以外の技術には、ランダムに分布させた量子ドット又はナノバーコードを用いるもの、不規則なパターンで配置された磁気粒子を含むインクを用いるもの、クレジットカードの磁気ストライプのランダムな「ジッター（ｊｉｔｔｅｒ）」を用いるもの、及び人間の目には見えないタガント粒子を物体上でランダムに分布させたもの（国際出願公開公報ＷＯ２００５／１０４００８）が含まれる。
【０００７】
磁性粒子、磁化可能な粒子、導電性粒子、半導電性粒子、光学活性粒子や光学的に識別可能な粒子が、本出願人であるビルケアテクノロジーズ及びシンガポール科学技術研究庁によって報告されている。これらの技術については、国際出願公開公報ＷＯ２００５／００８２９４、ＷＯ  ２００６／０７８２２０、ＷＯ  ２００７／１３３１６４、ＷＯ２００７／１３３１６３、及びＷＯ２００９／１０５０４０にさらに説明されている。
【０００８】
光学的効果、磁気的効果、及び磁気光学効果に基づく様々な信号検出システムが、上述した本質的に不規則なフィーチャを読み取るために用いられている。本質的に不規則なフィーチャについての情報は、読み取られると、読み取り装置自体又はバックエンドのコンピュータシステムにおいて処理され、識別や認証用に当該情報が用いられる。
【０００９】
識別及び認証のために本質的な不規則性に基づくタグを使用するために、タグの「フィンガープリント（ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ）」を読み取ってデータベースに格納しておくことができる。これは、典型的にはタグの生産時に行われるが、後から、例えば、タグが物体に付されるときに読み取りと格納を行うことも可能である。このデータベースは、タグを読み取って照合する際に参照される。大量生産環境においては、高速に一貫した方法で生産されるタグを読み取ることが望ましい。同様に、かかるタグが大量生産される場合には、タグの読み取りに関して一貫した性能を有する読取装置を提供することが望まれる。
【発明の開示】
【００１０】
実施形態に従って、本氏的な不規則性に基づいて生産中にタグを読み取って認証する方法が提供される。当該方法は、前記タグの本質的に不規則なフィーチャ（ｉｎｈｅｒｅｎｔ  ｄｉｓｏｒｄｅｒ  ｆｅａｔｕｒｅ）の第１の読取値を取得するために第１の読取装置を用いる工程と、前記タグの本質的に不規則なフィーチャの第２の読取値を取得するために第２の読取装置を用いる工程と、を備える。前記第１の読取値は、前記第２の読取値とマッチングされ、一又は複数の合格基準が決定される。この合格基準の少なくとも１つは前記第１の読取値と前記第２の読取値とが所定の閾値内でマッチングするか否かに基づくものである。当該合格基準が見たれると、当該タグは合格とされ、当該タグのフィンガープリントが記録される。
【００１１】
一部の実施形態において、一又は複数の合格基準を決定する工程は、一又は複数の合格基準を決定する工程は、個別の読取値又は個別の読取値の各々、例えば、前記第１の読取値と前記第２の読取値の少なくとも１つにおける信号の強度又は複雑さに基づいて合格基準を決定する工程を含む。
【００１２】
一部の実施形態において、当該方法ｊは、合格とされなかったタグを不合格とする工程をさらに備える。タグを不合格とする工程は、生産フローを停止することなく前記タグを除去する工程を備える当該タグの除去は、例えば、当該タグに不合格と印を付けること、当該タグを裁断すること、当該タグを打ち抜くこと、又は、例えば吸引法を用いてタグを除去することによりタグをまとめて（ｏｎ  ｔｈｅ  ｆｌｙ）除去することによって実現される。不合格のタグは、データベースに記録されてもよい。
【００１３】
一部の実施形態において、合格基準の一又は複数が満たされない場合には、第３の（又はそれ以上の）読取装置を用いて、タグの本質的な不規則性の第３の（又はそれ以上の）読取値を取得することができる。第３の読取値は、前記第１の読取値及び前記第２の読取値とマッチングされ、一又は複数の追加的な合格基準が決定される。追加的な合格基準の少なくとも１つは、前記第１の読取値と前記第３の読取値とが前記所定の閾値内でマッチングするか否か又は前記第２の読取値と前記第３の読取値とが前記所定の閾値内でマッチングするか否かに基づくものである。この追加的な合格基準が満たされた場合には、当該タグは合格とされ、当該タグの第１の読取値に基づくフィンガープリントは、第１の読取値と第３の読取値が前記所定の閾値内で一致するときに記録される。第２の読取値に基づくタグのフィンガープリントは、第２の読取値と第３の読取値が前記所定の閾値内で一致するときに記録される。代替的に、１以上の読取値が記録されてもよい。
【００１４】
一部の実施形態において、当該方法は、第３の（又はそれ以上の）読取装置を用いて、タグの本質的に不規則なフィーチャの第３の（又はそれ以上の）読取値を取得する工程と、当該読取値の一部又は全部を互いとマッチングする工程と、を備える。合格基準は、互いにマッチングされる読取値が前記所定の閾値内で一致するか否かに基づいて決定される。一部の実施形態において、３つ以上の読取装置を用いてもよい。使用される読取装置の数によらず、読取値の一部又は全てに含まれる読取値が互いにマッチングされる。
【００１５】
前記第１の読取装置、前記第２の読取装置、及び前記第３の読取装置の動作を確認してもよい。この確認は、前記第１の読取装置、前記第２の読取装置、及び前記第３の読取装置の１つが他の２つの読取装置と大きく異なる読取値を提供しているか否かを決定することによりなされ得る。
【００１６】
一部の実施形態において、前記第１の読取装置、前記第２の読取装置、及び前記第３の読取装置の条件は、前記第１の読取装置、前記第２の読取装置、及び前記第３の読取装置からの読取値が所定の閾値内にある条件の範囲をカバーするように変更される。条件を変更することは、前記第１の読取装置、前記第２の読取装置、及び前記第３の読取装置として異なる使用期間の読取装置を使用すること、及び／又は、前記第１の読取装置、前記第２の読取装置、及び前記第３の読取装置の各々について温度条件を変更すること、又は、当該性能の差分が、現場で使用される読取装置の性能の期待範囲をカバーし又は把握するように、性能に既知の差分がある読取装置を使用することを含む。  
【００１７】
前記読取装置の条件を変化させる工程は、前記第１の読取装置、前記第２の読取装置、及び前記第３の読取装置の各々を互いにオフセットさせる工程を備えてもよい。一部の実施形態において、読取装置は、一定の距離だけ互いにオフセットされる。この一定の距離は、他人誤受入率及び本人拒否率の許容誤差を用いて決定される。また、この一定の距離は、タグの製造工程において用いられる読取装置の最少数を決定するために用いられてもよい。
【００１８】
他の実施形態において、本質的に不規則なタグの読取装置を生産中に試験し特徴付ける方法が提供される。当該方法は、既知の本質的に不規則なタグの読取値を取得する工程と、当該読取値を用いて当該読取装置の特徴が測定される。当該測定された特徴は、例えばデータベースや読取装置に記憶され、本質的に不規則なタグを読み取る際に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
図面において、同じ部分を示すために、異なる図においても概して類似の参照記号が用いられる。図面は必ずしも正確な寸法で記載されておらず、一般的には、本発明の原理を説明する際に強調がなされている。以下の詳細な説明において、本発明の様々実施形態が以下の添付図面を参照して説明される。
【００２０】
【図１】生産中に単一の読取ヘッドが通過する本質的に不規則なタグを示す。
【００２１】
【図２】図１の本質的に不規則なタグの上を読取ヘッドを通過させることによって得られる信号を示す。
【００２２】
【図３】同一の本質的に不規則なタグの２つの隣接する読取値から得られる信号を示す。
【００２３】
【図４】生産工程中に本質的に不規則なタグを読み取るために用いられる４つの隣接する読取ヘッドの構成を示す。
【００２４】
【図５】同一の本質的に不規則なタグの複数の隣接する読取値から得られるデータのグラフを示す。
【００２５】
【図６】読取値と、同一の本質的に不規則なタグの隣接する読取値の全てとの間の相関のプロットを示す。
【００２６】
【図７】図６のプロットの合格閾値を示す。
【００２７】
【図８】生産ラインにおける読取ヘッドの中心間の最大間隔を示す。
【００２８】
【図９】図８に示した間隔に基づく図６のプロットの相関閾値を示す。
【００２９】
【図１０】本質的に不規則なタグの複数の読取値から成る表面を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本質的な不規則性に基づくタグ及びその読み取り装置の大量生産には多くの課題がある。このようなタグは、予測できるパターンではなく、本質的な不規則性に基づいているので、一度の読み取りで、生産中にタグが正しく読み取られたか否かを知る客観的な方法は存在しない。このような困難性は、事前に信号の内容が分かっている他のタグでは生じないであろうが、本質的に不規則な系では根本的な問題である。例えば、清算ラインの読取装置がタグを読取、当該タグが基本的な閾値基準、例えば、閾値以上に４つのピークを有しており当該信号の最大強度が第２の閾値（この閾値については以下で詳述する）以上であるという基準に合格したとする。この読取値に基づけば、当該タグは良好なものに思われるが、当該タグは本質的な不規則性に基づくものであるため、かかる読取値や閾値基準を満たすことは、当該タグの読取値が良好で繰り返し可能であり、当該タグが合格とされるべきことを示すものとしては不適切である。読取装置に大きな汚れがあり、タグの実際のピークの数は４ではなく１０であったとしたらどうなるのか？このことを知る術がなければ、このタグは合格とされ発送されるが、現場での読取値は初期読取値と大きく異なる可能性が高いので、現場では初期読取値と一致しないかもしれない。同様に、読取ヘッドが損耗し始めている場合には、不合格とされたタグの不合格の判断は正しかったのか否か、また、読取ヘッドの問題のせいでより多くの不合格が存在するのかを知ることは難しい。
【００３１】
異なる読取装置間でのずれに起因するなどして他の問題も生じ得る。このずれによって、タグの読取値が読取装置ごとに完全に異なることも起こり得る。タグのフィンガープリントは、本質的に不規則であるため、第１の配置による読取値に基づいて、第２の配置で得られる読取値を予測する方法は存在しない。
【００３２】
同様に、読取装置を大量生産する際には、個別の読取装置の測定を行い、各読取装置についてオフセット値をフィンガープリントのマッチングを行うサーバに記憶して当該オフセットが把握できるようにし、マッチングのスピードや正確性を向上させることが重要となり得る。
【００３３】
図１は、タグ１００を示す。このタグ１００においては、多数の磁性粒子１０２が非磁性又は弱磁性の媒体内に不規則に分散され、不規則にフィンガープリント素材１０４を形成している。読取ヘッド１０６は、経路１０８に沿ってタグ１００を横切っており、スワイプするときのフィンガープリント上の読取ヘッドの動きを示している。経路１０８は、生産工程中に、タグを読み取って照合するために用いられる読取ヘッドの経路も表している。粒子１０２は、フィンガープリント素材１０４とは光学的に異なっており、読取ヘッド１０６は光学的な変化を検知することができる。粒子１０２は、粒子ではなく凹み等のフィーチャであってもよい。粒子１０２は、図示のものと実質的に異なる形状であってもよく、例えば、繊維のように長いアスペクト比を有するものでもよく、複雑な形状（例えば、破片、フラクタル、又は雪片等）を有していても良い。本明細書においては「粒子」という語が用いられ、実施例においては粒子や磁性粒子に頻繁に言及されるが、本発明の原理は、概して任意の種類の不規則フィーチャに適用されることを意図している。粒子（又は他のフィーチャ１０２）の材料に応じて、読取ヘッド１０６は、異なる物理的フィーチャ、例えば、導電性、硬度、反射率、極性、磁場強度、及び蛍光を検出するために変更され得る。多くの実施例において不規則素材の上をスワイプされる読取ヘッドが説明されるが、同一の原理は他の種類のセンサー、例えば、多数のセンサーが線形に配置されているリニアセンサーやＣＣＤアレイ等のエリアセンサーにも適用され得ることに留意されたい。
【００３４】
また、図１の粒子は、読取トラックの幅に比べて小さく示されているが、これは図示の便宜上のものに過ぎない。一部の実施形態においては、粒子は、読取トラックの幅より大きくても、読取トラックに重なっていても良く、それ以外にも図１に示されたのと異なるように構成され得る。
【００３５】
本明細書においては「フィンガープリント素材（ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ  ｍａｔｅｒｉａｌ）」及び「不規則素材（ｄｉｓｏｒｄｅｒｅｄ  ｍａｔｅｒｉａｌ）」という語は、当該素材や当該素材が取り付けられたり埋め込まれたりするタグや物体を認証するために用いられる本質的に不規則な構造（ｉｎｈｅｒｅｎｔｌｙ  ｄｉｓｏｒｄｅｒｅｄ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有する素材を示すために用いられる。これらの語には、複合材料（図１を参照して上述した例等）が含まれる。識別子として不規則な素材を使用することは、本質的に不規則な人間のフィンガープリント（指紋）を用いて人間を識別することにある意味似ているという事実があるため、「フィンガープリント（ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ）」という語が簡明さと明確さのために用いられている。本明細書においては「タグ」という語が用いられているが、本発明は、他の状況、例えば、フィンガープリント素材が価値のある物体やＩＤカード等に直接取り付けられたり埋め込まれたりしている場合にも適用される。したがって、「タグ」という語は、フィンガープリント素材が実際に取り付けられたり、もしくは取り付けが可能な価値のある物体や商品、又は、フィンガープリントやフィンガープリント素材が埋め込まれ得る価値のある物体や商品を指すために用いられ得る。
【００３６】
図２は、図１の読取ヘッド１０６が図１のタグ１００の上を通過するときに得られる信号を示す。図２に示されている信号２００は、条件に適合したもので、ピーク総数等の観点から定められる基本的な基準に合格する可能性があるが、この読取が本当に正確であって当該タグを示しているか否かを、この読取値のみから知ることは不可能である。  
【００３７】
したがって、本発明の一実施形態に従って、生産ラインにおいて、又は、製造、品質管理、発送、もしくは販売プロセスにおける、最終ユーザによってタグの提供、使用、及び／又は照合がなされる前の他の段階で、少なくとも１つの追加的な読取値が取得され、第１の読取値が実際にタグからの信号を正しく表現していることを確かめるために、当該追加の読取値が第１の読取値と比較される。これらの２つの読取値が所定の閾値以上で一致していれば、当該タグは合格とされ、当該タグの「フィンガープリント」がデータベースに記録される。このフィンガープリントは、読取値のうちの任意の１つや読取値を合成したものでもよく、又は、読取値の一又は複数から抽出又は計算されたフィンガープリントであってもよい。
【００３８】
読取値が一致しない場合には、これらの読取値の一方又は両方を第３の読取ヘッドで取得される当該タグの第３の（又はそれ以上の）読取値と比較し、これらの読取値の１つが当該第３の読取値と一致する場合には合格とされ、他の読取値のうちどれが正確で反復可能な読取値であったのかを示すという選択肢がある。また、タグは、現在の閾値において２つの読取値が一致しない場合に不合格とされてもよい。実際には、照合に用いられる異なる読取ヘッドは、一次ヘッドと使用期間が異なり、全ての読取ヘッドが同レベルの機械的損耗、電子的バーンイン、一般的な使用を経験するものではない。
【００３９】
一部の実施形態において、生産ラインの読取ヘッドは、大量生産において継続的に超過使用されることにより、飽和状態にあったりオーバーヒートして（熱くなって）いる可能性もある。これらの点は監視され、限界に到達した場合には補償される。
【００４０】
生産ラインシステムは、読取ヘッドの動作の統計的（又はそれ以外の）チェックも含むことができる。これにより、ヘッドの交換時期が示される。例えば、システムが同一の経路に沿って読み取りを行っている４つの読取ヘッドを備えるものとする。１つの読み取りヘッドが他の読取ヘッドと一貫して異なっている場合には、当該ヘッドに問題があり、交換されるべきと理解することができる。「一貫した」動作の測定は様々な方法で実施される。１つの例は、あるヘッドが、２０回の連続した読み取りにおいて５回以上、他のヘッドの対応する閾値の外にある場合に、当該ヘッドは疑わしいものと考えられ、システムは、オペレータの介入や検査のためにアラートを発することができる。
【００４１】
同一の生産ラインモジュールにおけるずれや変化を探すために、時折再読み取りされる事前特徴付けがなされた所定長さの（一巻きの）フィンガープリントを用いて、校正用の稼働が実行されてもよい。同様に、一部の実施形態において、生産に用いられる全ての読取ヘッドは、校正のために「ゴールデンサンプル（ｇｏｌｄｅｎ  ｓａｍｐｌｅ）」と比較されてもよい。また、全ての読取ヘッドはわずかにオフセットされていてもよいので、一部の実施形態では、わずかなデータのシフトや一致するデータの全領域を超えた読み取りも可能である。
【００４２】
不規則タグの生産ラインでの複数回の読み取りの他の機能は、故意に、互いにオフセットされ、又は、互いに異なるものであってもよい。例えば、読み取り装置がわずかに異なる動作をする場合等、読み取り装置が既知の許容誤差範囲を有している場合に、大部分の読取装置からの読取値が正確にマッチングされるように、閾値範囲をカバーし、データサーバへの記憶のために十分に異なる読取値を取得するために、生産ラインにおいて複数の読取ヘッドを用いることができる。一部の実施形態において、複数の読取値をデータサーバに保存するのではなく、１つの読取値のみを、読取値の選択された側面において許容され及び／又は測定される変化のデータとともに記憶することもできる。
【００４３】
読み取り装置又は全システムの許容誤差に関連する例について、図３を参照して、以下で説明する。読取装置によって読み取られる情報のトラックは、常に完全に位置合わせされているとは限らない。読み取り中に見られるピークは、図３に示すように変化し得る。グラフ３００は、同一のタグの２つの隣接する読取値から得られた信号を示す。第１の読取値からのデータは、第１のプロット３０２で表されており、第２の読取値からのデータは、第２のプロット３０４で表されている。図示のとおり、データは似ているが、個々のピークは変化している。一部の場合には、第１のプロット３０２のピークは、第２のプロット３０４の対応するピークよりも高いが、他の場合には、第２のプロット３０４のピークが、第１のプロット３０２の対応するピークよりも高くなっている。このことは、一部の磁性粒子にとっては、シフトによって経路が粒子より遠くなってしまう（これによりピークは弱くなる）一方、他の粒子にとっては、そのシフトによって、経路がより近くなる（これによりピークは強くなる）ので、理解可能である。タグは不規則なので、ピークのＸ軸位置においてシフトがある場合には、第１の読取値に基づいて、シフトが何を引き起こすか、すなわち、どのピークが強くなるか、どのピークが弱くなるか、どのピークが完全になくなってしまうか、どの新しいピークが発生するかを予測することは不可能である。
【００４４】
本発明の一実施形態に従って、生産ラインは、例えば、４つの隣接する読取ヘッドを有するように組み立てられる。各読取ヘッドは、隣接する経路に追随するが、隣り合う読取ヘッドの経路からわずかにシフトするように構成されるこのような構成が図４に示されている。図４では、４つの読取ヘッド４０６ａないし４０６ｄが、同じタグのシフトしているが隣接している４つの経路４０８ａないし４０８ｄを読み取るために用いられる。このタグは、フィンガープリント素材１０４と、不規則に分散された粒子１０２を備えている。
【００４５】
一部の実施形態において、各読取ヘッド４０６ａないし４０６ｄ間のシフトは、図４に図示されているものほど大きくはない。図４においては、図示の便宜上、大きな間隔が示されている。一般に、最も近く隣り合っている読取値間で読み取られる重複領域が存在する。重複する部分があれば、４つの読取値を比較して、合格基準を得ることができる。本明細書で説明されているように、重複は、必ずしも物理的な経路における重複を意味するものではなく、隣接する読取値から読み取られた信号の少なくとも一部分が不規則素材の同一の部分によって影響を受けるということを意味する点に留意されたい。
【００４６】
合格基準の例には以下のものがある。
【００４７】
１．個別の読取値基準：全ての読取値が十分な強度及び複雑さ、例えば、所定の閾値を超える十分な数のピークがある信号を返す。
【００４８】
２．  相互相関基準各読取値からの信号は、所定の閾値内の最も近い隣り合う読取値から得られる信号と一致しなければならない。すなわち、
・合格マッチング閾値以上でＲ１はＲ２と一致する。
・合格マッチング閾値以上でＲ２はＲ３と一致する。
・合格マッチング閾値以上でＲ３はＲ４と一致する。
ここで、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、図４に示されている読取ヘッド４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、及び４０６ｄから取得されるデータ又は信号を表す（ただし、上記のとおり、図４は、実際にはあまり見られない、重複領域がほとんど又は全く存在しない読取装置を示していることを除く）。「一致する」という語は、好適なマッチングアルゴリズムに従って、所定の閾値レベル内で相関することを意味する。当業者であれば、多くの好適なマッチングアルゴリズムや相関アルゴリズムが存在し、当該技術分野において広く知られていることを理解するであろう。
【００４９】
タグが上述した２つの広い合格基準のいずれか１つを満たさない場合には、当該タグは不合格となる（又は、既に述べたように再処理される）。
【００５０】
タグが不合格となった場合には、本発明の実施形態に従った多くの取り扱い方法がある。例えば、不合格となったタグは、印が付けられ、裁断され、又は打ち抜かれる。より望ましくは、不合格となったタグは、大量生産環境の生産の流れを止めることなく除去される（すなわち、不合格タグが誤って発行されないようにする）。
【００５１】
不合格のタグは、データベースに記録されてもよい。これにより、不合格タグが除去されたことを追加的に確認できる。例えば、不合格タグの数は、データベースに記された数と一致しなければならない。
【００５２】
読取ヘッド４０６ａないし４０６ｄ間で読取値はやや異なると予測されるとしても、個々のヘッドがオペレータの介入を必要とする問題を抱えているか否かを示す各読取ヘッドに関するリアルタイムの統計情報を得ることが可能な場合がある。例えば、読取ヘッド４０６ｃが隣接する読取ヘッド（４０６ｂ及び４０６ｄ）とうまく一致しない場合には、オペレータは当該プロセスを停止し（又は当該プロセスは自動的に停止され）、当該読取ヘッド４０６ｃを検査し変更するように指示されてもよい。
【００５３】
この実施例に基づいて、ａ）生産ラインで使用される読取ヘッドの最小数、及びｂ）それらの読取ヘッドがどの程度離間していればよいか、を選択する本発明の実施形態に従った方法を決定することができる。物理的な距離又は「スペース」は、図示の便宜のために用いられているが、当業者であれば、同じ原理が読取装置間の任意の差分、例えば、読取装置の使用年数、読取装置間の許容誤差等の前記以外の差に適用され得ることを理解するであろう。したがって、本明細書において読取装置間の物理的な分離を説明するために用いられている「距離」、「空間」、及び「オフセット」等の語は、同一のタグから類似するがわずかに異なる信号を読み取る異なる読取装置となる読取装置間の任意の差分を意味することが理解される。
【００５４】
これらのパラメータを選択する例示的な方法の第１の工程として、オフセットを有する読取値の差分が確立される。図５は、同一のタグについて、複数の隣接する読取値を用いて取得されたデータのグラフ５００を示す（各隣接する読取値間の経路は、ごくわずかに、例えば１０マイクロメータ程度、変更される）。
【００５５】
複数の隣接する読取値は、複数のタグにわたって繰り返される。複数のタグは、多数の基準のうちの任意のもの、例えば、既定のタグ数、選択された期間中に読み取られたタグ、特定の生産工程に関連する全てのタグ、当該読取装置によって読み取られる全てのタグ、又はこれら以外の基準、に基づいて選択されてもよい。各読取値は、上述のとおり、所望のマッチングアルゴリズム及び／又は相関アルゴリズムを用いて、同一のタグからの他の読取値と比較される。その後、プロット６００で示されている情報に対応する情報が計算される。
【００５６】
図６は、タグから読み取られたデータの全てについて、読取値と同一タグに関して隣接する読取値の全てとの間の相関のプロット６００を示す。グラフ６００は、読取値間の距離（Ｘ軸６０６上）に対してプロットされた相関の程度を百分率で示す（Ｙ軸６０２上）。図示のとおり、全てのデータ（妥当な理由があるならば偽の異常値を除外することもあり得る）が、最も良い相関６０８と最も悪い相関６１０の間の包絡線６０６に含まれている。読取値間の距離がゼロの場合（Ｘ軸６０４上でゼロの場合）には、本質的に同一の測定なので、当該読取値間のマッチングは非常に高く、１００％やそれに近いこともありえると予測される。しかしながら、読取値間の距離が増加するにつれて（すなわち、Ｘ軸６０４上の位置がゼロから正又は負の方向に離れるにつれて）、マッチングは減少する。しかしながら、統計的には、同じ距離のシフトについて、一部の読取値は他の読取値よりもよくマッチし、プロット６００内の包絡線６０６で示されるように、データは（最も良い６０８と最も悪い６１０との間で）広がり始める妥当な（ｓｅｎｓｉｂｌｅ）基準を選択することにより、包絡線を得ることができる。例えば、「妥当な（ｓｅｎｓｉｂｌｅ）」基準は、データの９９．９９７％が包絡線内に含まれる必要があることである。この基準を定義するために、数百万もの読取値は必ずしも必要とされない点に留意されたい。なぜならば、統計的に関連するサンプル寸法が得られれば、標準偏差を用いて包絡線を推定することができるためである。
【００５７】
多くの場合、図６のプロット６００は、Ｘ軸において対称であるため、データの半分のみを考慮すれば足りる。しかしながら、明瞭さのために、図６及び後続の図には、全体のプロットが示されている。
【００５８】
プロット６００等のグラフ（又はプロット６００内に示されたデータ）を用いて、意図されている用途に応じて、合理的な相関レベルが設定され得る。「合理的な（ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ）」相関レベルは、以下で詳述するように、システムが達成することとされている他人誤受入率及び本人拒否率に基づいて計算され得る。例えば、あるシステムについて、「マッチング成功」の応答を現場の読取装置に返すために、９５％の相関が必要と定められたとする。この相関レベル（安全係数を考慮して９６％であってもよい）は、プロット６００上にプロットされ得る。図７は、合格閾値７０２を示す。
【００５９】
これに基づいて、距離が大きくなると（９９．９９９７％の信頼性の範囲内では）２つの読取値が所望の閾値以上で一致することを補償できなくなるように、隣接する読取値間の距離が決められる。この距離は、図７において距離「Ｄ」７０４で示されている。距離Ｄ７０４は、最も悪い相関６１０に基づいて（すなわち、包絡線６０６内で）測定される。これは、２つの隣接する読取値がＤユニット未満離れている場合には、それらの値は設定された合格閾値以上でマッチすることが９９．９９９７％確かであり、距離Ｄ以上離れている場合には、このことを保証できないということを意味する。
【００６０】
このことは、生産ラインの１つの経路に沿って読み取り、その信号をサーバに保存する場合には、その読取値からいずれかの方向に距離Ｄの範囲内でずれた任意の後続の読取値は、９９．９９９７％の信頼性で定義された合格閾値以上で一致することを意味する。これに基づいて、以下の図８に示すように、生産ラインにおいて読取ヘッドを離間させることができる。
【００６１】
図８は、生産ラインにある読取ヘッド８０２ａ、８０２ｂ、８０２ｃ、及び８０２ｄ間の最大間隔を示す。ここで、各読取ヘッドは、隣接する読取ヘッドから２Ｄの距離だけ離れている。この配置により、９９．９９９７％の信頼性で、２つの隣接する読取ヘッド間で経路を追跡している任意の読取ヘッドは、所望の相関値以上で当該２つの隣接する読取ヘッドのいずれか１つとマッチングする。よって、図８に示すように離間している４つの読取ヘッド８０２ａないし８０２ｄは、総距離が８Ｄ以内（又は経路の中心から±４Ｄ以内）にある任意の隣接する経路に沿っている任意の読取値は、システムによって確実に正しくマッチングされる。
【００６２】
この場合、読取ヘッドは、システム全体について考慮されているＤユニットではなく２Ｄユニットだけ離れているため、生産ラインにおける２つの読取ヘッド間のマッチングの合格基準は、システム全体について定義された全体として９５％の相関と同じである。しかしながら、図９に示すように、プロット６００に基づいて、生産ラインにある読取ヘッド間の適切なマッチング閾値を見つけることができる。図９は、距離２Ｄにおける相関閾値９０２を示す。図９は、生産ラインにおける相関閾値の大きな落ち込みを示しているが、これは一般には実際に起こるものではない。図９に示されている落ち込みは、図示及び説明の便宜のために強調されたものである。このことは、生産ラインにある２つの読取ヘッドについての適切な相関閾値は、包絡線の内側が軸から２Ｄユニットの距離にある位置に基づいて計算されるため、システム全体の相関閾値よりも低いことを意味する。
【００６３】
このことを用いて、生産ラインにおいて使用されるべきヘッドの最少数を決定することができる。しかしながら、より高い確度が必要な場合には、より多くのヘッドを用いることができる。当然ながら、追加的な読取ヘッドを使用する場合には、追加的なデータ処理能力及び記憶容量が必要になる。
【００６４】
大量生産においては、現場で読み取られるものより多くのデータ点の（高解像度の）フィンガープリントを記憶することにより、マッチングアルゴリズムがデータを補間し現場の読取装置からの信号の信頼性を高めることができるようにすることが好ましい。追加の解像度は、必要となる記憶装置に対する高い要求やフィンガープリントの期待される使用プロファイルを考慮に入れて検討する必要がある。例えば、高セキュリティ用途は、将来においてマッチング閾値を向上させる能力を必要とする可能性があり、高品質・高解像度の基準データに依存することになる。追加の解像度は、高性能化された読取ヘッドを備え高解像度の画像や信号を提供することができる将来的に現場で使用可能な読取装置からの信号をマッチングするためにも用いることができる。
【００６５】
上記の例においては、互いに平行な経路のみを考慮した。本発明の一部の実施形態においては、タグの読取中に追跡される経路は、互いに平行である必要はない。  
本明細書において説明された概念は、かかる状況を包含するように拡張され得る。
【００６６】
また、生産ラインからの読取値の各々は、サーバに保存され、現場の読取装置から信号を受けたときにマッチングのために利用できるものである。空間的な要件を減らすために、多くの技術を利用することができる。例えば、一部の実施形態において、１つの署名のみを記憶し、ピークの変化を記すことができる。
【００６７】
一部の実施形態において、（複数の読取値から成る）表面を記憶又は生成することにより平行でない読取値を取り扱うことができる。１つの例が図１０に示されてる。図１０は、複数の読取値から成る表面１００２を示す。この図に基づいて、表面１００２に沿った任意の経路に追随する読取値がマッチングされ得る。状況に応じて、一部の実施形態においては、マッチングを表面１００２に沿った直線状の経路に限定することが望ましい。
【００６８】
タグの生産中にタグを特徴付けることに加えて、読取装置も、その生産中に試験され特徴付けられる。例えば、読取装置の重要な部分を配送前に測定し、正確なマッチングのためにこれらの読取値をマッチングサーバやデータベースに記憶してもよい。これに代えて、読取値を読取装置自体の内部に記憶し、信号とともに送信したり、信号処理のために読取装置で用いるようにしてもよい。例えば、光学的フィーチャ及びその光学的フィーチャと不規則な関係で配置された本質的に不規則な磁性フィーチャを両方とも読み取る読取装置においては、当該読取装置内の光学センサと磁性センサとの間のオフセットは、測定されて、生産工程の間に（すなわち、配送前に）、各読取装置に記憶される。
【００６９】
上記のとおり、他人誤受入率（ＦＡＲ）及び本人拒否率（ＦＲＲ）は、アナログ認識システムにおいて考慮されるべきものである。例えば、自動化された人間の生体指紋認識システムは、他人誤受入（別の諮問が誤って一致するとされる場合）及び本人拒否（正しい指紋が拒否される場合）を有する。これは、様々な要因に基づき、とりわけ読取値の品質に基づくものである（汚れていない指からの人間の指紋の最初の読取値が、指が汚れていたり指に切り傷がある場合の後続の読取値とマッチングされる場合を考慮されたい）。したがって、本明細書において説明された不規則マッチングシステム等のシステムは、意図される用途に応じて様々なＦＡＲやＦＲＲレベルを考慮して設計される。例えば、システムは、０．０００１％未満のＦＡＲ及び他欧する０．０００４％未満のＦＲＲを要求されてもよい。この値は、用途のセキュリティ及び許容されるコストや歩留まり損失によって決められる。一般に、ＦＲＲやＦＡＲの要件が厳しくなると、例えば、より原核な閾値によってより多くのタグが不合格とされるので、システムを構築して維持するためのコストが高くなる。完全にＦＲＲ分析及びＦＡＲ分析を行うことにより、（上述したように）読取値間の許容されるマッチング閾値を計算することが可能となる。システムは、用途に応じて異なるＦＡＲやＦＲＲの要件を備えることができる。例えば、非常に高いセキュリティが必要な商品や非常に高価な商品に、本質的に不規則なタグが用いられる場合には、ＦＡＲやＦＲＲの基準は、非常に厳格になる。しかしながら、本質的に不規則なタグが低価格の大量生産品に用いられる場合には、読取装置やタグにおける歩留まり損失に関連するコストを最小化するために、ＦＡＲ及びＦＲＲの要件は緩和されてもよい。
【００７０】
上記の本発明の様々な実施形態は、上述した空間的なずれを超えて拡張され得るものである。同一の概念は、読取値が様々な要因で変わる任意のシステムでも機能する。これらの要因は、例えば、異なる読取装置間の性能における本質的な相違に起因するものであったり、読取装置の角度のずれや、異なる読取装置による読取値の間での不完全なマッチングを引き起こす前記以外の不確実性に起因するものである。読取値における差分を引き起こす例は、読取装置に用いられる部品の性能における差分、例えば用いられるセンサーにおける差分である。このようなセンサーの差分は、センサーの製造において本質的であることもあるし、異なるサプライヤーからのセンサーが用いられる場合に起こることもある。より極端な例においては、フィンガープリント素材を読み取るために用いられる読取装置は、異なる製造者から提供され、互いに異なる動作をする読取装置であることもある。
【００７１】
具体的な実施形態を参照して本発明を説明したが、当業者であれば、特許請求の範囲で定義される本発明の趣旨や範囲から逸脱することなく形状や詳細についての様々な変更をなしえることが理解できるであろう。本発明の範囲は、特許請求の範囲に基づいて定められ、特許請求の範囲と均等な意味及び範囲に入る全ての変更を包含するものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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2014501402.tif 000015
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