(57)【要約】【課題】複雑な回路を必要としない低コストの電子識別ラベルを提供すること。【解決手段】外部場から電子識別ラベル(402)の共振回路(410)へエネルギーを結合するステップ(705)を含む、電気識別ラベルからリーダ／ライタ(101)へ情報を伝達する方法。該方法はまた、電子識別ラベル(402)が周期的に一定量の結合エネルギーを蓄積し(710)放出することを含み、該周期により、電子識別ラベル(402)に関する情報をリーダ／ライタへ伝達する。【選択図】図２
2005276150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子識別ラベル(402)からの情報をリーダ／ライタ(101)に伝達する方法であって、
外部場からのエネルギーを前記電子識別ラベル(402)の共振回路(410)に結合し(705)、
前記電子識別ラベル(402)が一定量の結合エネルギーを周期的に蓄積し及び放出し(710)、
該蓄積及び放出の周期によって前記電子識別ラベル(402)に関する情報が前記リーダ／ライタ(101)に伝達される、
という各ステップを含む、電子識別ラベル(402)からの情報をリーダ／ライタ(101)に伝達する方法。
【請求項２】
前記リーダ／ライタ(101)が外部場生成装置(140)を励起させ、
前記電子識別ラベル(402)が前記一定量の結合エネルギーを周期的に蓄積し放出する際に生じる、前記外部場生成装置(140)の入力インピーダンスの単位時間当たりの変化を、前記リーダ／ライタ(101)がカウントする(715)、
という各ステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記周期的な蓄積及び放出ステップ(710)が、前記電子識別ラベル(402)に関連するエネルギー蓄積素子(170)内の少なくとも１つのコンデンサ(250)に電荷を蓄積するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記周期的な蓄積及び放出ステップ(710)が、抵抗器(220)を切り替えて、前記電子識別ラベル(402)に関連する前記エネルギー蓄積素子(170)に結合させるステップを更に含み、該抵抗器(220)が、アースに対する導電性トレースである、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記抵抗器(220)を前記エネルギー蓄積素子に結合して該エネルギー蓄積素子の実質的に完全な放出を生じさせるステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記外部場からのエネルギーを前記電子識別ラベル(402)の第２の共振回路(440)に結合し(720)、
前記電子識別ラベル(402)が、前記第２の共振回路(440)に結合された一定量のエネルギーを周期的に蓄積し及び放出し(725)、
前記電子識別ラベル(402)が前記第２の共振回路(440)に結合されたエネルギーを蓄積し及び放出する周期により、前記電子識別ラベル(402)に関する情報を伴うタイミング情報が前記リーダ／ライタ(101)に伝達される、
という各ステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
第１及び第２の共振回路(410,440)と、
対応する前記第１及び第２の共振回路(410,440)に結合されて、該共振回路(410,440)に結合されたエネルギーを蓄積する、第１及び第２のエネルギー蓄積素子(430,630)と、
前記第１及び第２の共振回路(410,440)とそれに対応する前記第１及び第２のエネルギー蓄積素子(430,630)との間に配置された第１及び第２のスイッチング素子(420,620)と、
対応する前記第１及び第２のスイッチング素子(420,620)により、対応する共振回路(410,440)に対して周期的に結合され及び切り離される第１及び第２の回路素子(415,445)とを含み、
前記第２の回路素子(445)が前記第２の共振回路(440)に結合され及び切り離される速度と、前記第１の回路素子(415)が前記第１の共振回路(410)に結合され及び切り離される速度との比率により、電子識別ラベル(602)からリーダ／ライタに情報が伝達される、
電子識別ラベル(602)。
【請求項８】
前記第１及び第２のエネルギー蓄積素子(430,630)の少なくとも一方がコンデンサ(250)である、請求項７に記載の電子識別ラベル。
【請求項９】
前記第１及び第２のスイッチング素子(420,620)の少なくとも一方が少なくとも１つのトランジスタ(215)を含む、請求項７に記載の電子識別ラベル。
【請求項１０】
前記第１及び第２の回路素子(415,445)の少なくとも一方が抵抗器であり、前記第１及び第２のスイッチング素子(420,620)の少なくとも一方が、周期的に前記抵抗器を前記対応するエネルギー蓄積素子に結合することにより、前記対応するエネルギー蓄積素子(430,630)からエネルギーのかなりの部分が除去される、請求項７に記載の電子識別ラベル。
【請求項１１】
電子識別ラベル(402)に対して第１の周波数のエネルギーを放射する場生成装置(140)と、
前記第１の周波数における前記電子識別ラベル(402)のQの変化を検知するセンサ(130)と、
電子識別ラベル(402)に対して第２の周波数のエネルギーを放射する場生成装置(141)と、
前記第２の周波数における前記電子識別ラベル(402)のQの変化を検知するセンサ(131)と、
前記第１及び第２の周波数におけるQのそれぞれの変化数を求めて、該２つの数を比較する、プロセッサ(110)と
を含む、電子識別ラベルに用いられるリーダ／ライタ。
【請求項１２】
前記第１の周波数における前記電子識別ラベル(402)のQの変化が、前記第１の周波数で動作する前記場生成装置(140)の入力インピーダンスの変化として測定される、請求項１１に記載のリーダ／ライタ。
【請求項１３】
前記プロセッサ(110)が、前記第１の周波数におけるQの変化数を使用して、前記第２の周波数におけるQの変化数が測定されるデータフレームを求める、請求項１１に記載のリーダ／ライタ。
【請求項１４】
前記プロセッサ(110)が、前記第２の周波数におけるQの変化数を利用して、前記電子識別ラベル(402)に関する情報を抽出する、請求項１１に記載のリーダ／ライタ。
【請求項１５】
場生成装置(140)から一定量のエネルギーを受容する共振回路(410)と、
前記共振回路(410)から受容したエネルギーを一定周期で蓄積し及び放出するエネルギー蓄積素子(430)と、
前記周期を表す信号を受信し、該周期から導出されるビットレートでコードを出力するメモリ素子(640)とを含み、
前記周期が、前記場生成装置(140)から前記電子識別ラベル(602)までの結合距離の関数である、
電子識別ラベル(602)。
【請求項１６】
前記メモリ素子(640)から出力される前記コードを利用して、第２の共振回路(440)に対する抵抗素子(415)の結合及び切り離しが制御される、請求項１５に記載の電子識別ラベル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子識別ラベル及びそのためのリーダ／ライタに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの生産財及び商品流通環境において、迅速に、かつ、ユーザの介入を最小限にとどめて、特定の品目またはパッケージに関する情報を確認することが必要とされている。例えば、製造環境では、組立段階から顧客に対する特定部品の配送まで、ずっと部品を監視していなければならない。こうした監視機能を実施するための技術は、集中的な労働を必要とする手動でのプロセスから、統一製品コード（UPC）ラベルを走査するバーコードリーダを伴う光学走査、及び無線識別（RFID）領域へと発展してきた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
光学走査システムの場合、バーコードリーダは、UPCを含む紙ラベルにより反射される低パワーレーザ信号を生成する。その反射信号は、コンピュータによる解釈が可能なディジタル情報へと変換される。しかし、光学走査システムの場合、低パワーレーザ信号及びその反射信号が透過する光学素子が汚れる可能性があり、頻繁な保守が必要になる。更に、UPCラベルは、バーコードがバーコードリーダに対して見える状態になっていないと読みとることができないので、ラベルをパッケージの外表面に貼り付ける必要がある。これらの要素は、光学バーコード走査システムのコストを増大させるものとなり、産業及び商業環境における受け入れが制限されることになる。
【０００４】
また、RFIDシステムの場合には、受動的なレスポンダ（passive responder）が、リーダ／ライタ装置により生成されたエネルギーを受容する。該レスポンダは、リーダ／ライタ装置から受容したエネルギーの存在に応じてメッセージを生成する。しかし、これらのシステムは、受動的なレスポンダに複雑な回路要素を組み込むことを必要とし、このためにコストが上昇し、RFIDシステムの受け入れが制限されることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
図１は、本発明の実施形態による、電子識別ラベルの基本単位すなわち「セル」と、電子識別ラベルセルについて機能するリーダ／ライタのブロック図である。図１において、リーダ／ライタ100の信号生成器120は、場生成装置（field-generating device）140に結合される第１の周波数の信号を生成する。図１の実施形態の場合、信号生成器120は、10〜20MHzの範囲の信号を生成するが、その用途の特定の要求に応じて、10MHz未満または20MHzを超える周波数を用いるのを阻止するものは何もない。ある実施形態の場合、信号生成器120は、最新のRFIDシステムに従ってほぼ13.56MHzの信号を生成する。
【０００６】
図１の実施形態の場合、場生成装置140は、１つ又は２つ以上のインダクタその他の誘導素子を含む磁界生成器である。場生成装置140はまた、信号生成器120により生成される周波数で時間の経過と共に変動する磁界を生成する、他の任意のタイプの磁界生成装置を表すものとすることが可能である。図１の場合、場生成装置140は、電子識別ラベルセル105の外部で該セルから結合距離「D」だけ離して配置されている。この結合距離「D」は、2〜20センチメートルを表すものであるが、本発明の他の実施形態では、この範囲外の結合距離を利用することも可能である。
【０００７】
電子識別ラベルセル105には、共振回路150、整流器160、エネルギー蓄積素子170、スイッチング素子180及び181、及び回路素子190が含まれている。図１の実施形態の場合、場生成装置140が共振回路150の共振周波数またはそれに近い周波数の信号を生成すると、一定量のエネルギーが無線方式で共振回路150に結合され、蓄積される。共振回路150に結合されるエネルギー量は、結合距離（D）、共振回路150のQ（quality factor）、及び場生成装置140により生成される磁界の強度によって決まる。
【０００８】
共振回路150が共振すると、エネルギーが整流器160を介してエネルギー蓄積素子170に伝達される。エネルギー蓄積素子170が所定量の結合エネルギーを蓄積すると、スイッチング素子180が起動し、その結果として回路素子190が共振回路150に結合される。図１の実施形態の場合、回路素子190は、共振回路150のQに顕著なまたはかなりの影響を及ぼす抵抗器とすることが可能である。共振器150のQが影響を受けると、インピーダンスセンサ130が、共振回路150の、場生成装置140から無線方式で受けるエネルギーを蓄積する能力の変化を検知する。
【０００９】
スイッチング素子180が回路素子190を切り替えて共振回路150に結合させると、スイッチング素子181が、エネルギー蓄積素子170内に蓄積されたエネルギーを実質的に放出させる働きをする。エネルギー蓄積素子170内に蓄積されたエネルギーが実質的に放出されると、スイッチング素子180は、その元の状態に戻り、その結果として回路素子190が共振回路150から切り離される。スイッチング素子181もまた開放状態に戻り、その結果として、エネルギー蓄積素子170がアースから分離される。
【００１０】
回路素子190が共振回路150から切り離されると、共振回路は、場生成装置140から無線方式でエネルギーを受けることが可能な、以前のQの高い状態に戻る。共振回路150のQの変化は、リーダ／ライタ100のインピーダンスセンサ130によって検知される。プロセッサ110は、該インピーダンスセンサ130を介して、回路素子190が共振回路150に結合され及び該共振回路150から切り離される周期を求めることが可能となる。
【００１１】
スイッチング素子180は、エネルギー蓄積素子170の出力に生じる特定の電圧に応答する１つ又は２つ以上のトランジスタを利用することが可能である。このため、例えば、エネルギー蓄積素子170が、共振回路150からほんの僅かな量のエネルギーしか結合されなかった後に大きな電圧を生じることが可能なものである場合には、スイッチング素子180は、より頻繁に回路素子190と共振回路150との結合及び切り離しを行うことになる。また、エネルギー蓄積素子170が、大きな電圧を生成するために長時間を要する場合には、スイッチング素子180は、より少ない頻度で回路素子190と共振回路150との結合及び切り離しを行うことになる。
【００１２】
したがって、図１の実施形態の場合、共振回路150のQの単位時間当たりの変化の数は、エネルギー蓄積素子170の容量によって影響される。この実施形態では、共振回路150のQにおけるこれら単位時間当たりの変化（これらの変化がインピーダンスセンサ130により検知されプロセッサ110により処理されるため）が、電子識別ラベルセル105に関する情報をリーダ／ライタ100に伝達する。
【００１３】
図１の実施形態では、プロセッサ110に必要とされるのは、場生成装置140の入力インピーダンスの変化を時間の関数としてカウントする機能を備えることだけである。本発明の他の実施形態（図４ａ等）では、プロセッサ110は、第１のインピーダンスセンサから受信した単位時間当たり変化数と第２のインピーダンスセンサから受信した単位時間当たり変化数とを比較することが必要になる可能性がある。図４ａの実施形態では、第１のインピーダンスセンサから受信した単位時間当たり変化数は、第２のインピーダンスセンサの単位時間当たり変化数を測定することができるデータフレームを提供する。本発明の更に別の実施形態（図７ａ等）では、プロセッサ110は、第１の電子識別ラベルセルから受信したタイミングまたはクロック情報を利用して、第２の電子識別ラベルセルから受信した入力インピーダンスの変化によって伝達される一連の２進数を復号化することが必要になる可能性がある。
【００１４】
図１の共振回路150は、場生成装置140等の無線結合装置からの比較的小さな周期的刺激を利用して大きな電流及び／又は電圧振幅が回路内で達成されるものであれば、任意のあらゆる並列または直列共振回路とすることが可能である。前記刺激は、回路の固有周波数と同じかまたはほぼ同じ周期を有することが可能である。従って、共振回路150は、大きな電流及び／又は電圧振幅を生成するよう適当に結合された少なくとも１つの集中素子コンデンサ（lumped element capacitor）及び少なくとも１つのインダクタを含む直列または並列共振回路を用いて実施することが可能である。他の実施形態では、共振回路150に、所望の周波数で共振を生じるのに十分な寄生容量を含む単一インダクタだけしか含まれない場合もあり得る。本発明の更に別の実施形態は、伝送線路の開放及び短絡セクションが共振回路として機能する、マイクロ波及びミリメートル波マイクロストリップ及びストリップライン回路のような共振構造を含むことが可能である。
【００１５】
図２は、本発明の一実施形態による電子識別ラベルのセルの回路図である。図２において、インダクタ205及びコンデンサ210は、図１の場生成装置140のような外部エネルギー源から所定の周波数のエネルギーを無線方式で受容する並列共振回路を形成する。該共振回路がエネルギーを吸収する際に、一定量のエネルギーが整流器160及び抵抗器235を介して１つ又は２つ以上のコンデンサ250に結合される。コンデンサ250にエネルギーが蓄積されるため、コンデンサの平行なプレート間の電圧が上昇する。電圧が所定のレベルを超えると、トランジスタ215がアクティブ（オン）状態に遷移し、その結果として、抵抗器220がインダクタ205及びコンデンサ210により形成される共振回路に結合される。トランジスタ215がアクティブになると、抵抗器230を介してトランジスタ240に伝送される電流によって、トランジスタ240がアクティブ状態に遷移し、その結果としてコンデンサ250に蓄積されたエネルギーをほぼ又は少なくとも部分的に消散させる導電経路が形成される。抵抗器245はコンデンサ250のエネルギー放出速度を制限する。コンデンサ250が十分にエネルギーを放出すると、トランジスタ215は、非アクティブ（オフ）状態に戻り、その結果として、インダクタ205及びコンデンサ210により形成される共振回路から抵抗器220が切り離される。次いで、該共振回路は、該共振回路のQの一層高い状態に見合ったエネルギーを受容して蓄積し始める。
【００１６】
図２には、インダクタ205及びコンデンサ210により形成される共振回路からのエネルギーを蓄積する多数のコンデンサ250が示されている。該コンデンサ250の個々の値が小さい場合、または、極めて少数のコンデンサ250しか存在しない場合には、該コンデンサ250が、トランジスタ215をターンオンさせるのに十分な電圧を得て抵抗器220を共振回路に結合させるために、ほんの少量のエネルギーが存在すればよい。逆に、コンデンサ250の個々の値がより大きい場合、又はより多数のコンデンサ250が存在する場合には、トランジスタ215をターンオンさせるのに十分な電圧を得て抵抗器220を共振回路に結合させるために、より多量のエネルギーが必要となる。したがって、コンデンサ250の総合的な値を使用して、インダクタ205及びコンデンサ210により形成される共振回路に抵抗器220が結合され及び切り離される単位時間当たりの率を制御することが可能である。全キャパシタンスの値が小さければ蓄積及び放出は迅速になり、全キャパシタンスの値が大きいと蓄積及び放出がより低速で行われるものと予測することが可能である。
【００１７】
図２はまた、トランジスタ215,240をバイポーラ接合トランジスタとして示している。しかし、本発明の他の実施形態では、接合及び金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ、絶縁ゲート接合トランジスタ等のような他のさまざまなタイプのスイッチング素子を用いることが可能である。更に、図２は、整流器160をブリッジ整流器として示しているが、交流電流信号を直流信号に変換する他の整流器トポロジを利用することも可能である。
【００１８】
図２の実施形態に関連する一実施形態では、抵抗器220が僅かな量の抵抗しか提供しないことが望ましい可能性がある。実際、本発明の代替的な実施形態では、アースへの単一の導電性トレースだけを利用して、この小さな抵抗を実現することが可能である。次いで、この少量の抵抗は、共振回路のQ全体を最も大きく変化させ、このため、図１のリーダ／ライタ100等のリーダ／ライタが共振回路のエネルギー吸収における大きな変化を検知することが可能になる。従って、本書で解説した実施形態では、共振回路に対して結合され及び切り離される「抵抗器」の一般的な定義は、トレースの全長及び断面積の関数として最小限の抵抗しか示さない導電性トレースを含むよう考慮されている。
【００１９】
これまでの図１及び図２の解説では、場生成装置（140）から電子識別ラベルセル（105,200）へと結合される単位時間当たりエネルギー量と、電子識別ラベルセルから場生成装置を離隔する距離「D」（図１の）との間に存在する関係については取り扱っていない。後述するように、場生成装置からの結合距離「D」で共振回路が受容するエネルギーは、共振回路のQに変化が生じる単位時間当たりの変化率に影響を及ぼすものとなる。
【００２０】
図３は、本発明の一実施形態による図１のリーダ／ライタに結合される場生成装置（140）の入力インピーダンスを表す波形のグラフである。図３の場合、波形330は場生成装置140の入力インピーダンスの変化を表している。波形330の高い値及び低い値は、場生成装置に結合された共振回路のQの変化を反映している。
【００２１】
図１の結合距離「D」が長くなるか、場生成装置140から生じる場の強度が低下すると、図１及び図２の共振回路に結合される単位時間当たりのエネルギー量が減少するので、周期「P」は長くなるものと予測することができる。共振回路に結合されるエネルギー量が減少することによって、関連エネルギー蓄積素子に結合されるエネルギー量も相応じて減少することになる。この結果、更に、関連エネルギー蓄積素子が、回路素子（抵抗器220のような）を共振回路に結合する、スイッチング素子の起動に十分なエネルギーを蓄積するのに必要な時間が延長されることになる。
【００２２】
同様に、図１の結合距離「D」が短くなるか、場生成装置140から生じる場の強度が増すと、図１及び図２の共振回路に結合される単位時間当たりのエネルギー量が増大するので、周期「P」は短くなるものと予測することができる。共振回路に結合されるエネルギー量が増大することによって、関連エネルギー蓄積素子に結合されるエネルギー量も相応じて増大することになる。この結果、更に、関連エネルギー蓄積素子が、回路素子を共振回路に結合する、スイッチング素子の起動に十分なエネルギーを蓄積するのに必要な時間が短縮されることになる。
【００２３】
図３には、極めて規則的な高状態及び低状態を有し、これらの状態間が急激な遷移によって分離された、波形が示されているが、実際には、この波形並びに本書において図示し説明する他の波形は、遥かに挙動が不規則なものである可能性がある。
【００２４】
図４ａは、本発明の実施形態による２つの電子識別ラベルセルを含む電子識別ラベルのブロック図である。図４ａの場合、電子識別ラベル400には、図２において解説の電子識別ラベルセルの少なくとも２つが含まれている。場生成装置140,141は、それぞれ、結合距離D1,D2を介して第１の共振回路410及び第２の共振回路440にエネルギーを結合する。
【００２５】
リーダ／ライタ101の場生成装置140,141は、それぞれ信号生成器120,121に結合される。信号生成器120,121により生成される周波数は、場生成装置とそれに隣接する共振回路との交差結合を最小限に抑えるのに十分なだけ離れている。インピーダンスセンサ130,131は、場生成装置140,141のうち対応するほうの入力インピーダンスを検知して、これらのインピーダンスをプロセッサ110に伝える。
【００２６】
電子情報ラベル402のエネルギー蓄積素子430は、第１の共振回路410から結合された一定量のエネルギーを蓄積する。エネルギー蓄積素子430に所定量のエネルギーが蓄積されたことに応じて、スイッチング素子420が抵抗器415と第１の共振回路410との結合及び切り離しを実施する。エネルギー蓄積素子430の出力はまた、抵抗器417を介して、エネルギー蓄積素子から少なくとも部分的にエネルギーを放出させる働きをするスイッチング素子422に結合される。抵抗器415が第１の共振器410に結合されると、場生成装置140の入力インピーダンスの変化として検知可能な形で、共振回路のQが低下する。インピーダンスセンサ130が入力インピーダンスの変化を検知し、この情報をプロセッサ110に伝達する。
【００２７】
同様な方法で、第２の共振回路440は、場生成装置141から結合されたエネルギーを受容する。その結合されたエネルギー量はエネルギー蓄積素子460を介して蓄積される。所定量のエネルギーが蓄積素子460に蓄積されたとき、スイッチング素子450がアクティブになって抵抗器445を第２の共振回路440の中に結合する。一方、第２の抵抗器445は第２の共振回路440に結合され、スイッチング素子452が抵抗器447を介してエネルギー蓄積素子460を放電させる。第２の共振回路440への抵抗器445の結合は、場生成装置141の入力インピーダンスの変化として検知され得るように、第２の共振回路のQを減じる。インピーダンスセンサ131は、この入力インピーダンスの変化を検知し、この情報をプロセッサ110に伝達する。
【００２８】
図４ａの実施形態の場合、エネルギー記憶素子430は、エネルギー蓄積素子460より遥かに容量が少なくなるよう考慮されている。更に、距離D1,D2は、少なくともほぼ等しくなるよう考慮されており、場生成装置140,141は、生成する場の強度がほぼ等しいが、これは、第１及び第２の共振回路に結合される単位時間当たりのエネルギーがほぼ等しくなることを表している。こうした環境下において、抵抗器415と第１の共振回路410との結合及び切り離しは、抵抗器445と第２の共振回路440との結合及び切り離しよりも頻繁に行われる。したがって、例えば、エネルギー蓄積素子430のエネルギー蓄積容量が、エネルギー蓄積素子460のエネルギー蓄積容量の1／10であり、第１及び第２の共振回路410,440が受容する単位時間当たりのエネルギー量がほぼ等しい場合には、インピーダンスセンサ130による第１の共振回路410のQ変化の測定は、インピーダンスセンサ131による第２の共振回路440のQ変化の測定に対して10倍の頻度で行われることになる。次いで、プロセッサ110は、場生成装置140の入力インピーダンスの変化と場生成装置141の入力インピーダンスの変化を比較する。この比較のため、場生成装置140の入力インピーダンスの変化を使用して、場生成装置141の入力インピーダンスの変化を測定することができるデータフレームが構成される。
【００２９】
図４ｂは、本発明の一実施形態による図４ａのリーダ／ライタのインピーダンスセンサによって読み取られる時間の関数として入力インピーダンスを表した一対の波形のグラフである。図４ｂにおいて、波形480は、時間の関数として急速に生じる入力インピーダンスの変化を示している。図４ｂはまた、時間の関数としてより緩やかに生じる入力インピーダンスの変化を示す波形481を含んでいる。従って、波形480は、図４ａの場生成装置140の入力インピーダンスの変化を表すことができ、一方、波形481は、図４ａの場生成装置141の入力インピーダンスの変化を表すことができる。図４ｂから分かるように、波形481には、入力インピーダンスの遷移数をカウントすることが可能な、データフレームとして利用可能なタイミング情報を伝達する開始マーカ482と終了マーカ483が含まれている。
【００３０】
図４ａに示すように２つ以上の電子識別ラベルを用いると、リーダ／ライタ101は、ラベルから場生成装置140,141を分離する距離（D1,D2）にかかわらず、電子識別ラベル420から情報を受信することが可能になる。本書において前述したように、場生成装置と電子識別ラベルとの間の距離が長くなるにつれて、共振回路のQが「高」から「低」に変化し、「高」に戻る周期も長くなることが予測できる。このため、リーダ／ライタによるデータフレームの構成を可能にするタイミング情報を提供する電子識別ラベルセルを利用することによって、構成されたデータフレームに関連して、第２の識別ラベルセルからのデータを測定することが可能になる。
【００３１】
図４ａ及び図４ｂには、２つの電子識別ラベルセルだけしか示されていない。しかし、電気活性インクを用いて紙またはプラスチック基板上に印刷するインクジェット印刷装置によって、極めて低いコストで、電子識別ラベル420上により多くのセルを配置することが可能である。更に、図４ｂの波形480には、波形481のデータフレーム内にほんの少数の「パルス」しか示されていないが、データフレーム内において数ダース、数百、または、1000以上ものパルスを生じる電子識別ラベルセルの利用を妨げるものは何もない。
【００３２】
上述のように、インクジェット印刷技法を利用して、複数セルを備えた電子識別ラベルを製造することが可能である。こうしたラベルの製作においては、紙またはプラスチック基板上に標準的な数のコンデンサ250を印刷することが可能である。しかし、この標準的な構成では、当初から整流器160に結合されているコンデンサ250はごく僅かしか存在せず又は全く存在しない。次いで、やはり電気活性インクのインクジェット印刷を利用して、導電性トレース間を適切に接続することにより、各ラベル毎に、特定の数のコンデンサ250を整流器に結合するように、個別の修正を施すことが可能である。代替的な実施形態では、電子識別ラベルの製造中に、最初に全てのコンデンサ250が整流器160に接続される。このラベルは、その後に、特定の用途による必要性に応じて、適当な数の接続を切断するよう個別に修正を施すことが可能である。
【００３３】
図５は、本発明のもう１つの実施形態による電子識別ラベルセルを示す回路図である。図５では、インダクタ205及びコンデンサ210によって並列共振回路が形成されている。該共振回路に結合されたエネルギーは整流器160によってコンデンサ526に結合される。コンデンサ526の両端間の電圧が適当な値に達すると、トランジスタ516,518は、非安定マルチバイブレータの動作に従ってアクティブ状態と非アクティブ状態との間で交互に切り替えられる。図５の回路では、各トランジスタに関連するアクティブ状態及び非アクティブ状態の期間は、相対するトランジスタに関連する抵抗器及びコンデンサのRC時定数の影響を受ける。このため、この実施形態では、トランジスタ516は、抵抗器510及びコンデンサ524のRC時定数に影響される期間にわたりアクティブ状態にスイッチされる。トランジスタ516が「オン」になると、トランジスタ514も（抵抗器504を介して）「オン」になり、抵抗器502は、インダクタ205,210の共振回路に対して結合され及び切り離される。トランジスタ516は、抵抗器522及びコンデンサ508のRC時定数に影響される期間にわたり「オフ」にスイッチされる。抵抗器506,512は、それぞれトランジスタ516,518に電流制限を提供する。更に、抵抗器502は、アースへの単一の導電性トレースを用いて得られる抵抗のような極めて小さな抵抗しか呈さないものとすることが可能である。
【００３４】
このため、図５の回路では、抵抗器502と共振回路との結合及び切り離しの周期は、コンデンサ522,524のエネルギー蓄積容量によって制御される。エネルギーの単位時間当たりの蓄積及び放出速度に影響を及ぼすこれらのコンデンサの値を制御することによって、図５の電子識別ラベルセルは、セルに関する情報をリーダ／ライタ100に伝達することが可能である。用途によっては、これは図２の回路よりも信頼性の高い回路を提供することが可能である。
【００３５】
図６は、本発明のもう１つの実施形態による電子識別ラベルセルのブロック図である。図６の実施形態では、スイッチング素子(520)は、図２のトランジスタ215のようなトランジスタとすることが可能なものであり、抵抗器517を直列共振回路に結合させて、インダクタ210及びコンデンサ205により形成される直列共振回路のQに影響を与えるものである。エネルギー蓄積素子430、スイッチング素子422、及び抵抗器417は、本発明の前述の実施形態において実施される機能と同様の機能を果たす。
【００３６】
上述の本発明の実施形態では、抵抗器または他の回路要素と第１及び／又は第２の共振回路を結合し及び切り離して、共振回路からアースへの電流経路を形成することにより、共振回路のQに影響を与えることが可能であった。しかし、本発明の他の実施形態には、共振回路の素子間の接続を開放させるスイッチング素子を利用することにより、共振回路のリアクタンス素子間に電流が流れないようにすることが可能なものもある。
【００３７】
図７ａは、本発明のもう１つの実施形態による電子識別ラベル(602)のブロック図である。図７ａの場合、場生成装置140,141は、それぞれ、第１の共振回路410,440の結合距離内に配置されている。リーダ／ライタ605は、場生成装置140,142とインターフェイスして、図４ａのリーダ／ライタ101が果たす機能と同様の多くの機能を果たす。第１の共振回路410、整流器160、エネルギー蓄積素子430、スイッチング素子420、スイッチング素子422、及び抵抗器415,417は、図４ａに関連して解説の機能と同様の機能を果たす。
【００３８】
図７ａには、第２の共振回路440、もう１つの整流器160、エネルギー蓄積素子630、スイッチング素子620、及びメモリ素子640も含まれている。エネルギーが第１の共振回路410に結合されると、エネルギー蓄積素子430の出力がメモリ素子640に伝達される。図４ａの解説において前述したように、第１の共振回路410に関連したセルのような第１の電子識別ラベルセルを用いてタイミング情報を生成することが可能である。しかし、図７ａの実施形態の場合には、エネルギー蓄積素子430の時変出力も、メモリ素子640に対するクロック入力として利用される。従って、抵抗器と第１の共振回路410との結合及び切り離しの周期（エネルギー記憶素子430の周期的蓄積及び放出から生じる）も、メモリ素子640の動作を制御するクロック入力として利用される。
【００３９】
図７ａの実施形態の場合、メモリ素子640は、2進数による所定の、おそらくは、固有のコードを出力する直列メモリ素子、状態マシン、または、他の論理素子（または、素子グループ）を表している。コード化出力は、抵抗器445と第２の共振回路440を結合及び切り離しするスイッチング素子620に入力される。図７ｂには、クロック入力を表した波形、並びにリーダ／ライタ605のインピーダンスセンサによって検知されるメモリ素子640の出力が示されている。
【００４０】
図７ｂの場合、波形681は、場生成装置140の時変入力インピーダンスを表している。波形680は、場生成装置141の時変入力インピーダンスを表しており、波形681の立ち上がりエッジで刻時される。この図から明らかなように、波形681は、メモリ素子640のディジタル出力に関する結合及び切り離し周期を決める基準クロックトして機能する。
【００４１】
図７ａまたは図７ｂには示されていないが、メモリ素子640には、スイッチング素子420からの基準クロック信号を分割して、波形681の周期に基づく波形680の周期の比を提供する分割回路（divider circuit）を含むことが可能である。典型的な２分割回路（divide-by-two circuit）の場合、波形681は、波形680により提供される各２進数毎に結合及び切り離しの２つの周期を含む。また、４分割回路の場合には、波形681は、波形680により提供される各２進数毎に結合及び切り離しの４つの周期を含む。
【００４２】
図８は、本発明の実施形態に従って、電子識別ラベルからリーダ／ライタに情報を伝達する方法のフローチャートである。図４ａの装置は図８の方法を実施するのに適している。図８の方法は、リーダ／ライタが電子識別ラベル外部の場生成装置を励起するステップ700から開始される。この方法では、引き続き、リーダ／ライタによって生成する外部場からのエネルギーが電子識別ラベル内の共振回路に結合されるステップ705が実施される。ステップ710では、電子識別ラベルがエネルギーを蓄積及び放出する周期を利用して、電子識別ラベルに関する情報がリーダ／ライタに伝達される。ステップ710には、電子識別ラベルに関連した蓄積素子内のコンデンサに電荷を蓄積するステップを含むことが可能である。ステップ710は更に、抵抗素子を切り替えてエネルギー蓄積素子に結合させるステップを含むことが可能である。抵抗素子をエネルギー蓄積素子に結合することにより、エネルギー蓄積素子の少なくともかなりのエネルギー放出、また、おそらくは、ほぼ完全なエネルギー放出を生じさせることが可能である。
【００４３】
この方法では、引き続き、電子識別ラベルが、周期的に、エネルギー蓄積素子にある量のエネルギーを蓄積し、蓄積された前記量のエネルギーを放出する際に生じる、外部場生成装置の入力インピーダンスの変化を記録するステップを含む、ステップ715が実施される。この方法では、引き続き、外部場からのエネルギーが電子識別ラベルの第２の共振回路に結合されるステップ720が実施される。ステップ725では、第２の共振回路に結合されたエネルギーが、周期的に蓄積され、放出される。ステップ725における、第２の共振回路によるエネルギーの蓄積及び放出周期によって、リーダ／ライタにタイミング情報が伝達される。このタイミング情報に添えて、ステップ710における電子識別ラベルに関する情報をリーダ／ライタに伝達することも可能である。この方法は、ステップ725の第２の共振回路から伝達されるタイミング情報を利用して、リーダ／ライタがデータフレームの開始及び終了マーカを作成するステップ730で完了する。
【００４４】
実施形態によっては、ステップ700〜730の全てを必要とするわけではないものもあり得る。実施形態によっては、電子識別ラベルからリーダ／ライタに情報を伝達する方法に、外部場からのエネルギーを電子識別ラベルの共振回路に結合するステップ(705)と、電子識別ラベルがある量の結合エネルギーを周期的に蓄積し、放出するステップ(710)だけしか含まないことも可能であり、この場合、蓄積及び放出の周期によって、電子識別ラベルに関する情報がリーダ／ライタに伝達される。
【００４５】
図９は、本発明の一実施形態による電子識別ラベルの問い合わせ処理方法に関するフローチャートである。図４ａの装置は、図９の方法を実施するのに適している。この方法は、電子識別ラベルが場生成装置の結合距離内に配置されるステップ800から開始される。電子識別ラベルには、第１と第２の共振周波数で動作する第１及び第２の共振回路を含むことが可能であり、更に、追加共振周波数で動作する追加共振回路を含むことも可能である。
【００４６】
この方法では、引き続き、第１の共振周波数で動作する場生成装置の入力インピーダンスの変化をカウントするステップ、並びに、第２の共振周波数で動作する場生成装置の入力インピーダンスの変化をカウントするステップを含む、ステップ805が実施される。ステップ805では、抵抗器をスイッチして、第１の共振回路の素子と並列に結合することによって、第１及び第２の共振回路の一方または両方に結合される場生成装置の入力インピーダンスに変化を生じさせることが可能である。ステップ805には、抵抗器をスイッチして、第１及び第２の共振回路の一方または両方に結合し、ほぼ同時に、対応する共振回路に結合された蓄積素子に蓄積されているエネルギーを放出するステップを含むことも可能である。この方法では、引き続き、第１の共振周波数で動作する場生成装置の入力インピーダンスの変化数と、第２の共振周波数で動作する場生成装置の入力インピーダンスの変化数を比較するステップを含む、ステップ810が実施される。
【００４７】
図１０は、本発明のもう１つの実施形態に従って電子識別ラベルからリーダ／ライタに情報を伝達する方法に関するフローチャートである。図７ａの装置は図１０の方法を実施するのに適している。図１０の方法は、外部場から電子識別ラベルの共振回路にエネルギーを結合するステップを含む、ステップ900から開始される。この方法では、引き続き、周期に従って、第１の共振回路に結合されたある量のエネルギーを蓄積し、放出するステップを含む、ステップ905が実施される。この方法では、引き続き、周期を表す信号がメモリ素子に伝達されるステップ910が実施される。ステップ915では、外部場から結合されたエネルギーが、電子識別ラヴェルの第２の共振回路に伝達される。一定量の結合エネルギーがメモリ素子に供給される。ステップ915では、第２の共振回路に対する抵抗器の結合及び切り離しが、外部場を生成する装置に対する入力インピーダンスに作用する。ステップ920では、メモリ素子が、周期を表す信号によってクロックされる複数の２進数を出力する。ステップ920におけるメモリ素子の出力を用いて、第２の共振回路に対する抵抗の結合及び切り離しが制御される。
【００４８】
実施形態によっては、ステップ900〜920の全てが必要というわけではない。実施形態によっては、電子識別ラベルの問い合わせ処理方法には、外部場から電子識別ラベルの共振回路にエネルギーを結合するステップ（ステップ900）、周期に従って、共振回路に結合されたある量のエネルギーを蓄積し、放出するステップ（905）、その周期を表す信号をメモリ素子に伝達するステップ（ステップ910）、及び、メモリ素子が、その周期を表す信号によって刻時される複数の2進数を出力するステップ（920）だけしか含まないことも可能である。
【００４９】
最後に、本発明は、とりわけ、上述の望ましい実施形態及び代替実施形態に関連して示され、解説されてきたが、当業者には明らかなように、付属の請求項において定義された本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、多くの変更を加えることが可能である。本発明に関するこの解説は、本明細書において解説の要素の新規の組み合わせ及び自明のものではない組み合わせを含むものと理解すべきであり、本願または後願において、これらの要素の新規の組み合わせ及び自明のものではない組み合わせについて請求することが可能である。以上の実施形態は、例証のためのものであって、本願または後願において請求することができる、可能性のある全ての組み合わせにとって不可欠な単一の特徴または要素はない。請求項において「ある」または「第１の」要素またはその同等物の記述がある場合、こうした請求項は、１つ又は２つ以上のこうした要素の組み込みを含むものと理解すべきであって、２つ以上のこうした要素を必要とするわけでもないし、あるいは、排除するものでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態による電子識別ラベルの基本単位すなわち「セル」、及び該電子識別ラベルセルに関して機能するリーダ／ライタのブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による電子識別ラベルセルの回路図である。
【図３】本発明の一実施形態による図１のリーダ／ライタに結合された場生成装置の入力インピーダンスを表す波形のグラフである。
【図４ａ】本発明の一実施形態による2つの電子識別ラベルセルを含む電子識別ラベルのブロック図である。
【図４ｂ】本発明の一実施形態による図4aのリーダ／ライタのインピーダンスセンサによって読み取られる入力インピーダンスを時間の関数として表した1対の波形のグラフである。
【図５】本発明のもう１つの実施形態による電子識別ラベルのダイアグラムである。
【図６】本発明のもう１つの実施形態による電子識別ラベルセルのブロック図である。
【図７ａ】本発明のもう１つの実施形態による電子識別ラベルセルのブロック図である。
【図７ｂ】本発明の一実施形態による図７ａのリーダ／ライタのインピーダンスセンサによって読み取られる入力インピーダンスを時間の関数として表した1対の波形のグラフである。
【図８】本発明の一実施形態に従って、電子識別ラベルからリーダ／ライタに情報を伝達する方法に関するフローチャートである。
【図９】本発明の一実施形態による電子識別ラベルの問い合わせ処理方法に関するフローチャートである。
【図１０】本発明のもう１つの実施形態に従って、電子識別ラベルからリーダ／ライタに情報を伝達する方法に関するフローチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
101  リーダ／ライタ
110  プロセッサ
130、131  センサ
140、141  場生成装置
170  エネルギー蓄積素子
220  抵抗器
250  コンデンサ
402  電子識別ラベル
410  第１の共振回路
415  第１の回路要素
420  第１のスイッチング素子
430  第１のエネルギー蓄積素子
440  第２の共振回路
445  第２の回路素子
602  電子識別ラベル
620  第２のスイッチング素子
630  第２のエネルギー蓄積素子
640  メモリ素子
【図１】
2005276150.tif 000003
【図２】
2005276150.tif 000004
【図３】
2005276150.tif 000005
【図４Ａ】
2005276150.tif 000006
【図４Ｂ】
2005276150.tif 000007
【図５】
2005276150.tif 000008
【図６】
2005276150.tif 000009
【図７Ａ】
2005276150.tif 000010
【図７Ｂ】
2005276150.tif 000011
【図８】
2005276150.tif 000012
【図９】
2005276150.tif 000013
【図１０】
2005276150.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成17年8月8日(2005.8.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2005276150.tif 000015
【図２】
2005276150.tif 000016
【図３】
2005276150.tif 000017
【図４ａ】
2005276150.tif 000018
【図４ｂ】
2005276150.tif 000019
【図５】
2005276150.tif 000020
【図６】
2005276150.tif 000021
【図７ａ】
2005276150.tif 000022
【図７ｂ】
2005276150.tif 000023
【図８】
2005276150.tif 000024
【図９】
2005276150.tif 000025
【図１０】
2005276150.tif 000026