(57)【要約】それぞれ少なくとも２つの照会可能機構（６００、６１０、６２０）を含む複数のタグ（２００、２１０、２２０）に同時に照会を行うための複数タグ照会システム（１０）が記載され、そのシステム（１０）は、タグ（２００、２１０、２２０）を収容するための収容領域（５０）と、タグ（２００、２１０、２２０）に照会を行うための照会手段（１００、１１０、１５０、１６０、１７０）と、少なくとも、各タグの少なくとも２つの照会可能機構（６００、６１０、６２０）によって搬送される少なくとも情報とその中にある少なくとも２つの照会可能機構（６００、６１０、６２０）の空間的な位置特性とを判定し、照会可能機構（６００、６１０、６２０）の空間的特性に基づいて個々のタグ（２００、２１０、２２０）によって搬送される情報を特定するための処理手段（４０）とを含む。また本発明は、複数のタグに照会を行う方法も含む。
2004505477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ少なくとも２つの照会可能機構（６００、６１０、６２０）を含む複数のタグ（２００、２１０、２２０）に同時に照会を行うための複数タグ照会システム（１０）であって、該システム（１０）は、前記タグ（２００、２１０、２２０）を収容するための収容領域（５０）と、前記タグ（２００、２１０、２２０）に照会を行うための照会手段（１００、１１０、１５０、１６０、１７０）と、前記各タグの前記少なくとも２つの照会可能機構（６００、６１０、６２０）によって搬送される少なくとも情報とその中にある前記少なくとも２つの照会可能機構（６００、６１０、６２０）の空間的な位置特性とを判定し、前記照会可能機構（６００、６１０、６２０）の前記空間的特性に基づいて個々の前記タグ（２００、２１０、２２０）によって搬送される情報を特定するための処理手段（４０）とを含む複数タグ照会システム。
【請求項２】
前記照会手段（１００、１１０、１５０、１６０、１７０）は、向きを調整された磁界、超音波放射および電磁無線放射のうちの１つあるいは複数を用いることにより、前記タグ（２００、２１０、２２０）に照会を行うように動作することができる請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記照会手段（１００、１１０、１５０、１６０、１７０）は、前記タグ（２００、２１０、２２０）に向けて照会磁界を誘導するための送信手段（１１０、１５０）と、前記タグにおいて前記照会磁界が受信されるのに応じて、前記タグから出力される戻り磁界を受信するための受信手段（１６０、１７０、１００）とを含む請求項１もしくは２に記載のシステム。
【請求項４】
前記受信手段（１６０、４００ないし４５０、５００、５１０）は、前記タグ（２００、２１０、２２０）に向かって誘導される前記照会磁界に対して概ね応答せず、前記タグ（２００、２１０、２２０）から出力される前記戻り磁界に対して応答するように構成される請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記受信手段（１６０）は、前記照会磁界と前記戻り磁界とに応答する一対のトランスデューサを含む少なくとも１つのセンサを含み、前記トランスデューサは、前記対が、前記照会磁界に概ね応答せず、前記戻り磁界に応答するように逆相に構成される請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記受信手段（１６０）は、前記収容領域（５０）の周囲に配置される複数のセンサ（４００ないし４５０）を含み、前記処理手段（４０）は、前記センサにおいて戻り磁界が受信されるのに応答して前記センサ（４００ないし４５０）から生成される信号を処理するためのプロセッサ（１００）を含み、前記プロセッサ（１００）は前記信号の相対的な振幅を判定し、それにより前記収容領域（５０）内の前記タグ（２００、２１０、２２０）の前記照会可能機構（６００、６１０、６２０）の空間的な分布を計算するように動作することができる請求項３、４もしくは５に記載のシステム。
【請求項７】
前記照会手段（１１０、１５０、１６０、１７０）は、前記収容領域（５０）内の前記照会可能機構（６００、６１０、６２０）の位置に応じて、受信された信号の振幅を変更するために、前記収容領域（５０）内に準静的な磁界の勾配を適用するための磁界変更手段を含む請求項１ないし６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記システム（１０）は、前記領域（５０）を通って前記タグ（２００、２１０、２２０）を搬送するための移送手段を含む請求項１ないし７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
前記移送手段は、前記タグが前記領域（５０）を通って移送されるのに応じて、前記タグ（２００、２１０、２２０）を空間的に分布し直すための分布手段を含み、前記システムは前記空間的な再分布の前後に前記タグに照会を行うように動作することができる請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記移送手段は、その中を通って前記タグを移送するための、前記領域（５０）に関連付けられるコンベヤベルトを含む請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記システム（１０）は、前記領域（５０）を通って、連続してか、あるいは段階的かの少なくとも１つの方法で前記タグを移送するための制御手段（１００）を含む請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記送信手段（１５０）は、前記領域（５０）内の前記タグの角度の向きを測定するために、前記領域内で照会磁界の向きを調整するように構成される複数のトランスデューサ（４００ないし４５０）のうちの１つを含む請求項３、あるいはそれに直接的または間接的に従属する請求項のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記システムは、前記収容領域（５０）内の前記タグの機構の空間的な位置および角度の向きを測定するための手段を含み、前記システムはさらに、前記機構をクラスタにグループ化し、それにより前記クラスタから前記領域（５０）内に収容される前記タグの固有情報を特定するための計算手段を含む請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記計算手段は、前記領域において既に特定された１つあるいは複数のタグに対応する計算を実行する際に、前記照会手段から供給されるデータを破棄するように構成される請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
磁気タグに照会を行うように動作することができる請求項１ないし１４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記タグはそれぞれ、その相対的な角度の向きがタグ識別データを搬送するように構成される複数の機構を含み、前記システムは、前記機構の前記相対的な角度の向きを測定し、それにより前記タグを特定するように動作することができる請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記タグからの前記戻り磁界は、前記照会手段によって照合される際に、その中で発生する非線形の磁気的な効果に応答して前記機構によって生成される請求項１５もしくは１６に記載のシステム。
【請求項１８】
それぞれ少なくとも２つの照会可能機構（６００、６１０、６２０）を含む複数のタグ（２００、２１０、２２０）に同時に照会を行うための方法であって、前記方法は、照会領域（５０）を通って前記タグを移動させることと、前記照会領域（５０）において前記タグ（２００、２１０、２２０）に照会を行うことと、前記照会から、前記各タグの前記少なくとも２つの照会可能機構（６００、６１０、６２０）によって搬送される情報を判定することと、前記少なくとも２つの照会可能機構（６００、６１０、６２０）の空間的な位置特性を判定することと、前記照会可能機構（６００、６１０、６２０）の前記空間的な特性に基づいて前記個々のタグ（２００、２１０、２２０）によって搬送される情報を特定することとを含む方法。
【請求項１９】
（ａ）その照会に応答して前記タグ（２００、２１０、２２０）において生成される信号を受信するステップと、
（ｂ）前記タグ（２００、２１０、２２０）の前記機構（６００、６１０、６２０）の空間的な位置および角度の向きを特定するステップと、
（ｃ）前記空間的な位置に基づいて前記機構（６００、６１０、６２０）をクラスタにグループ化し、それにより前記機構が属する対応するタグ（２００、２１０、２２０）を判定するステップと、
（ｄ）各クラスタ内の前記機構（６００、６１０、６２０）の前記角度の向きから、それに関連付けられるタグ（２００、２１０、２２０）に符号化されたデータを判定し、それによりそれに関連付けられるタグ（２００、２１０、２２０）を特定するステップとを含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記方法はさらに、前記信号内の特性を、前記システムの動作パラメータと前記タグ（２００、２１０、２２０）の空間的な位置とに関連付けるステップと、前記タグ（２００、２１０、２２０）に含まれる機構の角度の向きを計算し、前記向きから前記タグ（２００、２１０、２２０）上に符号化されるデータを判定するために複数の連立方程式を解くステップとを含む請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数タグ照会システム、すなわち複数のタグに同時に照会を行うことができる照会システムに関する。また本発明は、そのシステムにおいてタグから受信される信号を処理して、その個々の固有情報を区別する方法にも関連する。
【０００２】
［発明の背景］
タグはコンパクトな装置であり、たとえばサイズが数ｍｍ〜数ｃｍ程度であり、搬送体、たとえば物体あるいは動物に取り付けられることができる。そのようなタグによって、それらの搬送体の空間的な位置が監視されるようになり、および／または搬送体の固有情報が判定されるようになる。さらに、タグは様々な分野、たとえば小売システム、家畜監視システムあるいは人的安全保護システムにおける用途が既に見いだされている。
【０００３】
タグに照会を行うためのシステムも知られている。たとえば、公開国際ＰＣＴ特許出願ＰＣＴ／ＧＢ９９／０００８１には、磁気データタグに照会を行うためのタグ読出しシステムが記載される。そのタグは、互いに組み立てられた磁性層からなる積重体を含む。各層は、それに関連付けられる、対応する容易軸を有する。その層は、容易軸に沿ってその層に磁界がかけられる際に、最も磁化されやすくなる。タグをデータで符号化するために、その積重体内の層は、互いに異なる方向に沿ってその個々の容易軸が存在するように向きを定められる。動作時に、読出しシステムは、その層の容易軸の角度の向きを判定することができ、それゆえ、タグからのデータを読み出すことができる。
【０００４】
上記の読出しシステムは、複数の磁気タグが照会領域内に同時に配置されるときに問題を生じる。そのシステムはその照会領域内に収容される層の角度の向きを判定することができるが、特定の層を特定のタグに関連付けることができない。たとえば、そのシステムがその照会領域内に、それぞれ８層を含む、３０個の磁気タグを与えられるとき、そのシステムは、２４０層の角度の向きを測定することになるが、これらの向きを対応するタグに相関させることはできないであろう。そのように相関させることができないことが、本発明が取り扱おうとしている問題を表している。
【０００５】
［発明の概要］
本発明の第１の態様によれば、それぞれ少なくとも２つの照会可能機構を含む、複数のタグに同時に照会を行うための複数タグ照会システムが提供され、そのシステムは、タグに照会を行うためのタグ照会手段と、少なくとも、各タグのその少なくとも２つの照会可能機構によって搬送される情報と、その中にあるその少なくとも２つの照会可能機構の空間的な位置特性とを判定し、かつ照会可能機構の空間特性に基づいて、個々のタグによって搬送される情報を特定するための処理手段とを収容するための収容領域を含む。
【０００６】
本発明は、タグの空間的な位置を判定することができるだけでなく、その角度の向き、それゆえその固有情報も判定できる点で有利である。
識別タグは、使用中に危険のない電磁界を用いて呼び掛けられることが好ましい。照会手段は、向きを調整された磁界、超音波放射および電磁無線放射のうちの１つあるいは複数を用いることにより、タグに照会を行うように動作できることが好ましい。向きを調整された磁界は、容易に生成されることができ、マイクロ波放射のような高周波数の放射に関連するマルチパスの問題を生じる恐れがないので、タグに照会を行うために特に好ましい。そのようなマルチパスの影響が存在しないことにより、タグ照会の信頼性が高くなる。
【０００７】
照会手段は、タグに向けて照会磁界を誘導するための送信手段と、タグにおいて照会磁界が受信されるのに応答して、タグから出力される戻り磁界を受信するための受信手段とを含むことが好ましい。
【０００８】
受信手段は、タグに向けて誘導される照会磁界に概ね応答せず、タグから出力される戻り磁界に対して応答するように構成されることがさらに好ましい。受信手段が照会磁界に概ね反応しないようにすることにより、その受信手段は、照会磁界によって覆い隠される（ｓｗａｍｐ）ことなく、タグにおいて生成される比較的弱い戻り磁界を受信できるようになり、それにより、タグを特定することに関連する信号処理要件が容易になる。
【０００９】
受信手段が照会磁界に概ね応答しないようにするために、その受信手段は、照会磁界と、戻り磁界とに応答する一対のトランスデューサを含む少なくとも１つのセンサを好ましくは含み、トランスデューサは、その対が照会磁界に概ね応答せず、戻り磁界に応答するように逆相で配列される。こうして、トランスデューサは、照会磁界に応答して、等しく、かつ逆相の信号を生成し、さらに戻り磁界に対して互いに異なる応答を与えるように動作できることが好ましい。
【００１０】
その受信手段は、その領域の周囲に配置される複数のセンサと、センサにおいて戻り磁界が受信されるのに応答して、センサから生成される信号を処理するための処理手段とを含むことが好ましく、処理手段は信号の相対的な振幅を判定し、それによりその領域内のタグの空間的な分布を計算するように動作することができる。
【００１１】
比較的多くの数のタグが、そのシステムによって呼び掛けられることになる領域内に同時に挿入されるとき、タグからの戻り磁界が不安定になる可能性がある。そのように不安定な状態は、システム雑音のような多数の原因から生じる。そのような不安定な状態を低減するために、照会手段は、タグを特定する際に、その領域内に準静的な磁界の勾配を適用し、曖昧さを低減するための磁界変更手段を含むことが好ましい。磁界の勾配を含むことは、タグを互いに区別する際に用いるための戻り磁界内により広範な情報を与えることができる点で有利である。
【００１２】
同様に、そのシステムは、タグを特定することに関してシステムを支援するために、その領域を通してタグを搬送するための移送手段を含むことが好ましい。再び、タグの空間的な位置を変更することにより、戻り磁界においてさらに多くの情報が提供される可能性があり、それを用いて、タグを特定する際の曖昧さを解消することができる。
【００１３】
しかしながら、状況によっては、タグは隣接する可能性があり、それによりタグそのものが曖昧になる場合がある。本発明人は、そのような曖昧さは、その領域内のタグを空間的に分布し直すことにより対処できることを理解している。こうして、移送手段は、タグがその領域を通って移送される際にそのタグを空間的に分布し直すための分布手段を含むことが好ましく、そのシステムは、空間的に分布し直す前、および分布し直した後にタグに照会を行うように動作することができる。分布し直す前後両方において、２つのタグが曖昧に並置されたままになる可能性は相対的に小さい。
【００１４】
移送手段は、その中を通ってタグを移送するための領域に関連付けられるコンベヤベルトを含むことが好ましい。そのようなコンベヤベルトは、そのシステムが小売の応用形態、たとえばスーパーマーケット内の料金清算所において用いられる際に特に実用的である。
【００１５】
そのシステムは、その領域を通って連続してか、段階的かの少なくとも一方の方法でタグを移送するための制御手段を含むことが好ましい。その領域を通ってタグを連続して移送することは、タグを特定することが、一連のタグ位置の場合の戻りデータをサンプリングすることによる場合に有利である。逆に、コンベヤベルトの段階的な動きは、処理手段が計算を実行し、タグを特定するのに時間がかかり、タグが特定されるまで照会領域からタグを動かすことが望ましくない状況において有利である。
【００１６】
送信手段は、その領域内のタグの角度の向きを測定するために、その領域内の照会磁界の向きを調整するように配列される１つあるいは複数のトランスデューサを含むことが好ましい。そのように磁界の向きを調整することは、タグが呼び掛けられる角度の向きに応答する構造を含むときに有利である。
【００１７】
上記の構造を測定する際に、そのシステムは、その領域内のタグの機構の空間的な位置および角度の向きを測定するための手段を含むことが好ましく、そのシステムはさらに、その機構をクラスタにグループ化し、それによりクラスタから、その領域内に含まれるタグの固有情報を特定するための計算手段を含む。そのようなクラスタの特定は、タグが、それに向けられた照会磁界に個別に応答する複数の構造を含むときに有利である。
【００１８】
多数のタグが、照会のために同時にその領域内に含まれるとき、システムへのデータ処理需要は著しく大きくなる可能性があり、そのシステムは存在するタグを特定するために大量の計算を実行する。データ処理の需要を低減するために、計算手段がその領域において既に特定されている１つあるいは複数のタグに対応する計算を実行する際に、照会手段から供給されるデータを破棄するように構成されることが好ましい。
【００１９】
本発明人は、そのシステムが磁気識別タグとともに用いるのに特に適していることがわかっている。したがって、そのシステムは磁気タグに照会を行うように動作できることが好ましい。
【００２０】
本発明の第２の態様によれば、それぞれ少なくとも２つの照会可能機構を含む、複数のタグに同時に照会を行うための方法が提供され、その方法は、照会領域を通してタグを移動させることと、照会領域内のタグに照会を行うことと、その照会から、各タグのその少なくとも２つの照会可能機構によって搬送される情報を判定することと、その少なくとも２つの照会可能機構の空間的な位置特性を判定することと、照会可能機構の空間的特性に基づいて、個々のタグによって搬送される情報を特定することとを含む。
【００２１】
その方法は、
（ａ）その照会に応答してタグにおいて生成される信号を受信するステップと、
（ｂ）そのタグの機構の空間的な位置および角度の向きを特定するステップと、
（ｃ）その空間的な位置に基づいてその機構をクラスタにグループ化し、それによりそれらが属する対応するタグを判定するステップと、
（ｄ）各クラスタ内のその機構の角度の向きから、その関連するタグ内に符号化された各クラスタデータを判定し、それによりその関連付けられたタグを特定するステップとを含むことが好ましい。
【００２２】
その方法はさらに、信号の特性を、そのシステムの動作パラメータおよびそのタグの空間的な位置に関連付けるステップと、そのタグ内に含まれる機構の角度の向きを計算し、その角度の向きから、タグ上に符号化されたデータを判定するために複数の連立方程式を解くステップとを含むことが好ましい。
【００２３】
上記の説明に記載される好ましい特徴のうちの任意の１つあるいは複数の特徴が、本発明の範囲から逸脱することなく、任意の組み合わせに組み合わされることができることは理解されよう。
【００２４】
ここで本発明の実施形態が、図面を参照しながら、単なる例示として説明されるであろう。
［発明の実施形態の説明］
図１を参照すると、複数タグ照会システムが全体として１０によって示される。システム１０は、一束のケーブル３０を介して関連する処理ユニット４０に接続されるリーダユニット２０を含む。リーダユニット２０は、呼び掛けられることになる１つあるいは複数のタグ、たとえばタグ６０を収容するための照会領域５０を含む。
【００２５】
必要に応じて、リーダユニット２０はさらに、物品を、それに取り付けられたタグとともに照会領域５０を通して搬送するためのコンベヤベルト（図示せず）を含む。動作時に、ベルトは、物品を連続した動きかあるいは段階的な動きで移送することができる。別法では、コンベヤベルトの代わりに、あるいはそれに加えて、シュートを用いることができる。さらに、必要に応じて、物品を移送するのを補助するために、流体、たとえば水流および／または空気流を用いることができる。
【００２６】
タグ６０は、たとえば図９に示されるような、互いに組み立てられる磁性層からなる積重体を含む。各層は、それに関連付けられる、対応する容易軸を有する。その層は、その容易軸に沿って層に磁界がかけられる際に、最も磁化されやすくなる。タグ６０をデータで符号化するために、積重体内の層は、その個々の容易軸が互いに異なる方向に沿って存在するように向きを定められる。
【００２７】
ここでシステム１０の動作の概要を説明する。照会信号を生成する処理ユニット４０に電源が供給される。照会信号は、一束のケーブル３０を介してリーダユニット２０に搬送される。リーダユニット２０では、照会信号によって、照会領域５０内に対応する合成照会磁界が生成されるようになる。その後、タグ６０が領域５０に挿入され、その中で照会磁界に暴露される。タグ６０の層の磁気ヒステリシス特性に起因して、タグ６０は照会磁界のうちの少なくともある量を、対応する応答磁界に結合し、その応答磁界がリーダユニット２０内で読み取られ、対応するピックアップ信号が生成される。ピックアップ信号は増幅され、その後、一束のケーブル３０を介して処理ユニット４０に搬送され、処理される。増幅されたピックアップ信号を処理することにより、処理ユニット４０は、タグ６０の層の相対的な向きと、照会領域５０内のタグ６０の空間的な位置とを判定する。
【００２８】
システム１０は、その相対的な角度の向きに加えて、タグ６０の層の空間的な位置を判定するため、システム１０は、照会領域５０に挿入される、たとえばタグ６０に類似の複数のタグに同時に照会を行うことができる。
【００２９】
システム１０は屋内で使用するためのコンパクトなシステムとして示されることは理解されよう。システム１０は、本発明の範囲から逸脱することなく、より大きな照会領域をサポートするように構成されることができる。たとえば、領域５０は工場の敷地あるいは建物の列にも対応することができる。
【００３０】
次に図２を参照すると、システム１０がより詳細に示される。処理ユニット４０は、データプロセッサ１００と、ドライバ増幅器ユニット１１０とを含む。プロセッサ１００は出力ポートＰ１において、ドライバユニット１１０の対応する入力ポートＱ１に接続される。データプロセッサ１００は、外部の装置（図示せず）、たとえば、取り付けられたタグによって特定可能な製造品の在庫管理をするための役割を果たすデータ管理システムに、特定されたタグ情報を通信するための外部データバス１２０を含む。
【００３１】
リーダユニット２０は、照会アセンブリ１５０と、上記の照会領域５０と、受信機アセンブリ１６０と、受信機増幅器ユニット１７０とを含む。照会アセンブリ１５０は、入力ポートＳ１において、一束のケーブル３０を介してドライバ増幅器ユニット１１０の出力ポートＱ２に接続される。さらに、受信機アセンブリ１６０は、その出力ポートＫ１において、受信機増幅器ユニット１７０の入力ポートＲ２に接続される。さらに、受信機増幅器ユニット１７０は、その出力ポートＲ１から一束のケーブル３０を介してデータプロセッサ１００の入力ポートＰ２に接続される。
【００３２】
照会アセンブリ１５０は３組、すなわちｘ軸の組、ｙ軸の組およびｚ軸の組の励磁コイルを含む。ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸は互いに直交するデカルト軸である。さらに、各組の励磁コイルは、照会領域５０の互いに向かい合う面上に配置される第１および第２の励磁コイルを含む。励磁コイルは後にさらに詳細に記載する。各励磁コイルは、それに関連付けられる、ドライバユニット１１０内のドライバ増幅器を有し、ドライバ増幅器は、交流電流成分を用いるだけでなく、照会領域５０内に磁界の勾配を生成するために概ね一定の電流成分も用いて、その関連する励磁コイルを駆動することができる。
【００３３】
同様に、受信機アセンブリ１６０は第１および第２のピックアップコイル配列を含む。
第１の配列は３組、すなわちｘ軸の組、ｙ軸の組およびｚ軸の組のピックアップコイルを含む。ピックアップコイルのためのｘ軸、ｙ軸およびｚ軸は、上記の励磁コイルのデカルト軸に対応する。各組のピックアップコイルは第１および第２のコイル対を含み、第１および第２の対は、図４に示されるように、照会領域５０の向かい合う面上に配置される。各ピックアップコイル対は、互いに同心円状に配置され、その主磁気軸が同一直線上に配置される第１および第２のピックアップコイルを含む。
【００３４】
受信機アセンブリ１６０内の第１の配列の各ピックアップコイル対は、直列に接続されるピックアップコイルを有し、各対は受信機増幅器ユニット１７０内の関連する受信機増幅器に接続される。さらに、各ピックアップコイル対は、類似のターン領域で製造されるピックアップコイルを有し、その対はその近傍で生成される磁界に応答し、そこから離れて生成される磁界、たとえば、励磁コイルによって生成される磁界およびリーダユニット２０内部に達する、遠方から干渉する磁界には概ね応答しないようになる。したがって、たとえば、それらのピックアップコイル対は、照会領域５０内に配置される際に、タグ６０内で生じる非線形の磁気プロセスから発生する、結合された磁界Ｈｎにのみ概ね応答する。必要に応じて、リーダユニット２０は、外側磁気シールド、たとえば、高い比透磁率のミューメタルシールドを設けられることが好ましい。
【００３５】
第２のピックアップコイル配列は、直交する１組の６個の勾配レシーバコイルを含む。後に説明されるように、付加的な１組の勾配コイルによって、システム１０は、照会領域５０内のタグ層の向きおよび位置を容易に判定できるようになる。第２の配列のコイルのうちの１つあるいは複数のコイルは４極コイルであることが好ましい。必要に応じて、６個以上の勾配レシーバコイルを設けることができる。しかしながら、６個以上の勾配コイルが設けられるとき、そのうちの少なくともいくつかは、互いに直交しない向きでシステム１０内に取り付けられるであろう。
【００３６】
ここで図２を参照しながら、システム１０の動作をさらに詳細に説明する。データプロセッサ１００は６個の照会信号Ｉｘ１、Ｉｘ２、Ｉｙ１、Ｉｙ２、Ｉｚ１、Ｉｚ２を生成する。これらの信号はドライバ増幅器ユニット１１０に出力され、ドライバ増幅器ユニット１１０では、それらの信号が増幅され、それぞれ対応する増幅された出力信号ＡＩｘ１、ＡＩｘ２、ＡＩｙ１、ＡＩｙ２、ＡＩｚ１、ＡＩｚ２が生成される。増幅された出力信号ＡＩｘ１、ＡＩｘ２、ＡＩｙ１、ＡＩｙ２、ＡＩｚ１、ＡＩｚ２は、それに関連付けられる励磁コイルに加えられる。こうして、出力信号ＡＩｘ１、ＡＩｘ２がｘ軸励磁コイルに加えられ、出力信号ＡＩｙ１、ＡＩｙ２がｙ軸励磁コイルに加えられ、出力信号ＡＩｚ１、ＡＩｚ２がｚ軸励磁コイルに加えられる。増幅された出力信号の結果として、対応する磁化電流がその個々の励磁コイル内に流れる。これらの磁化電流の結果として、その組がそれぞれ照会領域５０内の対応する磁界を生成する。すなわち、ｚ軸、ｙ軸およびｚ軸励磁コイルの結果として、それぞれｘ軸磁界成分Ｈｘ、ｙ軸磁界成分Ｈｙ、およびｚ軸磁界成分Ｈｚが生成される。これら３つの成分Ｈｘ、ＨｙおよびＨｚは照会領域５０の内部に達し、ベクトルとして合成され、全体的な合成照会磁界Ｈｆが与えられる。照会信号を変化させることにより、データプロセッサ１００は、照会領域５０内の任意の方向に合成磁界Ｈｆの向きを調整することができる。動作時に、データプロセッサ１００は、合成磁界Ｈｆの向きを反復的な３次元螺旋経路に調整し、タグ６０が全ての方向からの磁界Ｈｆによって呼び掛けられるようにする。他のステアリング経路も実現可能である。
【００３７】
合成磁界Ｈｆが、タグ６０の層の平面に対して分解されるときに、タグ６０の層において、タグ６０の磁気コーティングのＢ−Ｈヒステリシス特性に関連付けられる非線形な磁気的切替えが生じるようにするだけの十分な大きさを有する場合、タグ６０において、受信機アセンブリ１６０によって受信される磁界Ｈｎが生成される。タグ６０に対する、受信機アセンブリ１６０のピックアップコイル対の距離および向きに応じて、ピックアップコイルは、受信機増幅器ユニット１７０に搬送される対応するピックアップ信号を生成し、受信機増幅器ユニット１７０はピックアップ信号を増幅し、対応する増幅されたピックアップ信号を生成する。タグ６０の層の非線形な磁気的切替え特性から生じる、増幅されたピックアップ信号内のパルス状の信号成分の相対的な振幅は、受信機アセンブリ１６０に対する、照会領域５０内のタグ６０の層の空間的な位置を指示する。さらに、パルス状の信号成分の発生の時刻、および合成磁界Ｈｆの調整された方向に対するその大きさは、タグ６０の層の容易軸の相対的な角度の向きを計算するために、データプロセッサ１００によって用いられる。
【００３８】
したがって、タグ６０に類似の複数のタグが照会領域５０内に同時に挿入されるとき、データプロセッサ１００はタグに照会を行い、それらの層の空間的な位置、およびその相対的な角度の向きを判定することができる。タグの層の空間的な位置を判定する際に、データプロセッサ１００はあるアルゴリズムを適用し、概ね類似の空間的な位置を有する層を関連付け、それにより、それらが対応するタグの層であるものと推定する。そのようなアルゴリズムはクラスタ化アルゴリズムとして知られる。
【００３９】
図３には、システム１０によって検出されることになる、９個の磁性層２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃを含む照会領域５０が示される。システム１０は、これらの各層の角度の向きと、照会領域５０内のその空間的な位置とを判定することができる。その後、データプロセッサ１００は、照会領域５０を通して、多数の被検査体、たとえば被検査体２３０、２４０、２５０を効果的に掃引するクラスタ化アルゴリズムを適用する。データプロセッサ１００が、その被検査体が多数の層、たとえば図のように３つの層を含み、被検査体の周囲にタグを持たない空間的な境界部が存在することを特定するとき、データプロセッサ１００は、その被検査体をタグに相当するものと特定する。こうして、図３では、データプロセッサ１００は、照会領域５０内に３つのタグが存在し、各タグが３層の積重体を含むものと特定する。３つのタグは、層２００ａ、２００ｂ、および２００ｃを含む被検査体２３０内の第１のタグと、層２１０ａ、２１０ｂ、および２１０ｃを含む被検査体２４０内の第２のタグと、層２２０ａ、２２０ｂ、および２２０ｃを含む被検査体２５０内の第３のタグとを含む。図３には、層２００、２１０、２２０上の矢印によって表される、層に関連付けられる容易軸方向が示される。
【００４０】
図３から、被検査体２３０、２４０、２５０があまりにも小さくなる場合には、タグを特定し損ねる可能性があることは理解されよう。さらに、被検査体２３０、２４０、２５０および／またはその関連する空間的な境界部があまりにも大きくなる場合にも、特定し損ねる可能性がある。
【００４１】
システム１０は、曖昧さを手動で解消できるように、タグを特定し損ねる際に警報を発生するように構成されることができる。別法では、警報を用いて、領域５０内のタグを空間的に分布し直すようにすることができる。たとえば、コンベヤベルトを動かしてタグが転がるようにし、それにより領域５０内でタグが空間的に分布し直されるようにすることができる。
【００４２】
複数のタグが照会領域５０内に配置されるとき、３つ以上のタグが極めて近接して存在する状況が生じる可能性がある。そのような状況では、曖昧さが生じ、システム１０は、層をともにタグ層グループに誤って関連付けるようになる可能性があるか、あるいは照会領域５０においてタグの存在を特定し損なうようになる可能性がある。本発明人は、そのような曖昧さが生じる可能性があることを理解しており、それゆえそのような曖昧さに対処するための付加的な機構をシステム１０に設けている。
【００４３】
たとえば、リーダユニット２０は、照会領域５０を通って直線的な軌道で複数のタグを搬送するためのコンベヤベルトを含む。新たなタグが照会領域５０に入り、照会磁界Ｈｆがかけられるとき、対応する新たな信号ピークが、受信機増幅器ユニット１７０からデータプロセッサ１００に与えられる増幅された受信機信号内に同時に生じる。同様に、古いタグが照会領域５０から排出されるとき、その対応するピークは、受信機ユニット１７０からデータプロセッサ１００に与えられる信号から同時に消失する。したがって、照会領域５０内のタグ層の位置および向きを指示するデータをクラスタ化する際に、受信機ユニット１７０からの増幅された受信機信号においてピークが同時に発生し、その後消失することを監視することにより、データプロセッサ１００は曖昧さを解消することができる。
【００４４】
またシステム１０は、データプロセッサ１００内のタグ層を互いに正確にクラスタ化することを支援するための他の機構も組み込む。たとえば、ドライバユニット１１０内に収容される各ドライバ増幅器は、照会アセンブリ１５０内のその関連する励磁コイルに接続され、それにより励磁コイルを差動的に駆動することができる。さらに、上記の説明に記載されるように、各ドライバ増幅器は、磁化電流ＡＩをその関連する励磁コイルに供給することができ、その電流は、より遅く変動する準静的オフセット電流と、より急速に時間変動する、照会領域５０内の合成磁界Ｈｆの向きを調整することに関連するステアリング成分とを含む。準静的オフセット電流は、互いに向かい合う励磁コイルにおいて互いに異なる大きさのオフセット電流を用いることにより、システム１０によって照会領域５０内に対応する磁界の勾配を確立するために用いられることができる。そのような磁界の勾配は、システム１０の較正中に照会領域５０内で測定されることができる。タグが照会領域５０に入るとき、それらが磁界の勾配のどの領域に配置されるかに応じて、タグはその磁界Ｈｎに関連付けられるピークにそれぞれ反応する。こうして、コンベヤベルト上で照会領域５０を通ってタグを搬送すること、および領域５０内で確立される種々の磁界の勾配の場合に多数の信号ピーク測定を行うことのうちの１つあるいは両方によって、たとえば、ゆっくりと段階的に準静的な磁界の勾配を変更することにより、曖昧さが生じる状況が発生する際に、層を正確にクラスタ化できるようにするための付加情報をデータプロセッサ１００に与えることができる。
【００４５】
クラスタ化時の曖昧さは、磁気タグを取り付けられた複数の物体が照会領域５０内に同時に収容される場合に生じる可能性が高い。その物品によって、たとえば、磁界Ｈｆに歪みが生じ、磁界Ｈｎに応答して生成されるピックアップ信号の信号ピークの相対的な振幅に依存する空間的な位置の測定に混乱が生じる恐れがある。さらに、物品が互いに空間的に隣接するように、上記のコンベヤベルト上で接触する可能性がある。それにより、基本的にタグを区別することができない状況が生じることになるが、上記の関連する多数のサンプリングおよび磁界勾配アプローチとともにコンベヤベルトを用いることにより、そのような曖昧な状況の発生を大きく低減することができる。
【００４６】
システム１０の動作と、照会領域５０において多数のタグを区別するためのその能力とをさらに説明するために、ここで図４を説明する。図４には、照会領域５０の周囲における照会アセンブリ１５０の励磁コイルの配置が示される。照会領域５０は、関連する磁気タグを支持する物品がその中を通って矢印３１０によって指示される方向に、すなわち図のようにｚ軸に平行に左から右に搬送されるトンネル３００の形でシステム１０内に実装される。トンネル３００は比較的大きくすることができ、たとえば、２５ｃｍ〜３５ｃｍの範囲の公称直径と、３０ｃｍ〜５０ｃｍの範囲の長さとを有することができる。トンネル３００に適合できるようにするために、励磁コイルは、トンネル３００の直径に概ね類似の公称直径を有する概ね円形のリング状のコイルであることが好ましく、たとえばその直径は２５ｃｍ〜３５ｃｍの範囲内にあることが好ましい。
【００４７】
６個の励磁コイルは、ｚ軸方向において磁界Ｈｚを確立することに関連付けられる第１および第２のｚ軸励磁コイル３２０、３３０を含む。コイル３２０、３３０は、照会領域５０の互いに向かい合う面上に配置され、その磁気軸はｚ軸に沿って同一直線上に配置される。動作時に、第１および第２のｚ軸コイル３２０、３３０は、ドライバユニット１１０からそれぞれ与えられるドライバ信号ＡＩｚ１、ＡＩｚ２によって駆動される。
【００４８】
６個の励磁コイルはさらに、図４に示されるように、ｘ軸方向において磁界Ｈｘを確立することに関連付けられる第１および第２のｘ軸励磁コイル３４０、３５０を含む。コイル３４０、３５０は、照会領域５０の互いに向かい合う面上に配置され、その磁気軸はｘ軸に沿って同一直線上に配置される。動作時に、第１および第２のｘ軸コイル３４０、３５０は、ドライバユニット１１０からそれぞれ与えられるドライバ信号ＡＩｘ１、ＡＩｘ２によって駆動される。
【００４９】
６個の励磁コイルはさらに、図４に示されるように、ｙ軸方向において磁界Ｈｙを確立することに関連付けられる第１および第２のｙ軸励磁コイル３６０、３７０を含む。コイル３６０、３７０は、照会領域５０の互いに向かい合う面上に配置され、その磁気軸はｙ軸に沿って同一直線上に配置される。動作時に、第１および第２のｙ軸コイル３６０、３７０は、ドライバユニット１１０からそれぞれ与えられるドライバ信号ＡＩｙ１、ＡＩｙ２によって駆動される。
【００５０】
励磁コイル３２０〜３７０は、照会領域５０内に、より一様な磁界の分布を生成するために、ヘルムホルツタイプ構成に配置される。しかしながら、上記の説明に記載されるように、システム１０は、その中に挿入されるタグを区別できるようにするために、領域５０内に磁界の勾配を確立することができるように設計される。
【００５１】
図４では、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸は互いに直交し、システム１０のデカルト軸を定義する。
図５には、合成磁界Ｈｆを生成するための磁界Ｈｘ、Ｈｙ、Ｈｚのベクトル加法の図が示される。励磁コイルに対する増幅された駆動信号ＡＩを変更することにより、Ｈｘ、Ｈｙ、Ｈｚの大きさを変更することができ、それゆえ、合成磁界Ｈｆの大きさおよびステアリング方向を変更することができる。
【００５２】
データプロセッサ１００は、そこからドライバユニット１１０に出力される駆動信号を変更し、図６に示されるように、３次元の螺旋状に合成磁界Ｈｆの向きを調整する。こうして、磁界Ｈｆは、照会領域５０内の全ての角度を通って、開始位置Ｂ１から終了位置Ｂ２まで動かされる。データプロセッサ１００は、約１５０Ｈｚの周波数で、周期的に反復しながら螺旋経路内で繰返し、磁界Ｈｆを動かすように動作することができる。螺旋状に合成磁界Ｈｆの向きを調整することが記載されるが、別法では、必要に応じて他の態様で向きを調整することができ、たとえば、システム１０は、その層が、照会領域５０内のある特定の方向に向けられるタグを無視できるようになることは理解されよう。
【００５３】
システム１０の動作を説明するために、ここで受信機アセンブリ１６０がさらに詳細に説明され、その後に、照会領域５０内のタグからの信号ピークの生成を説明する。最後に、データプロセッサ１００において実行されるデータ処理を説明する。
【００５４】
図７を参照すると、受信機アセンブリ１６０の第１の配列のピックアップコイル対が示される。これらのピックアップコイル対は、励磁コイル３２０〜３７０と照会領域５０との間の照会領域５０の周囲に配置される。すなわち、そのピックアップコイル対は、励磁コイルよりも範囲およびサイズにおいて小さい。ピックアップコイル対は名目上、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸に概ね位置合わせされるが、これはシステム１０の動作のために不可欠ではない。
【００５５】
受信機アセンブリ１６０は、照会領域５０の互いに向かい合う面上に配置される第１および第２のｚ軸ピックアップコイル対４００、４１０を含む。対４００、４１０のピックアップコイルは、図７に示されるように、その主磁気軸がｚ軸に平行になるように位置合わせされる。第１の対４００のピックアップコイルは直列に接続され、出力Ｖｚ１を与える。さらに、第１の対４００のコイルは類似のターン領域を有し、対４００がそれに極めて近接して生成される磁界、たとえば領域５０内の１つあるいは複数のタグからの磁界に応答するが、励磁コイル３２０〜３７０によって生成される磁界、すなわちＨｘ、Ｈｙ、Ｈｚには概ね応答しないようにする。
【００５６】
同様に、第２の対４１０のピックアップコイルは直列に接続され、出力Ｖｚ２を与える。さらに、第２の対４１０のコイルは類似のターン領域を有し、対４１０がそれに極めて近接して生成される磁界、たとえば領域５０内の１つあるいは複数のタグからの磁界に応答するが、励磁コイル３２０〜３７０によって生成される照会磁界、すなわちＨｘ、Ｈｙ、Ｈｚには概ね応答しないようにする。
【００５７】
同様に、受信機アセンブリ１６０は、照会領域５０の互いに向かい合う面上に配置される第１および第２のｙ軸ピックアップコイル対４２０、４３０を含む。対４２０、４３０のピックアップコイルは、図７に示されるように、その主磁気軸がｙ軸に平行になるように位置合わせされる。第１の対４２０のピックアップコイルは直列に接続され、出力Ｖｙ１を与える。さらに、第１の対４２０のコイルは類似のターン領域を有し、対４２０がそれに極めて近接して生成される磁界、たとえば領域５０内の１つあるいは複数のタグからの磁界に応答するが、励磁コイル３２０〜３７０によって生成される照会磁界、すなわちＨｘ、Ｈｙ、Ｈｚには概ね応答しないようにする。同様に、第２の対４３０のピックアップコイルは直列に接続され、出力Ｖｙ２を与える。さらに、第２の対４３０のコイルは類似のターン領域を有し、対４３０がそれに極めて近接して生成される磁界、たとえば領域５０内の１つあるいは複数のタグからの磁界に応答するが、励磁コイル３２０〜３７０によって生成される照会磁界、すなわちＨｘ、Ｈｙ、Ｈｚには概ね応答しないようにする。
【００５８】
同様に、受信機アセンブリ１６０は、照会領域５０の互いに向かい合う面上に配置される第１および第２のｘ軸ピックアップコイル対４４０、４５０を含む。対４４０、４５０のピックアップコイルは、図７に示されるように、その主磁気軸がｘ軸に平行になるように位置合わせされる。第１の対４４０のピックアップコイルは直列に接続され、出力Ｖｘ１を与える。さらに、第１の対４４０のコイルは類似のターン領域を有し、対４４０がそれに極めて近接して生成される磁界、たとえば領域５０内の１つあるいは複数のタグからの磁界に応答するが、励磁コイル３２０〜３７０によって生成される照会磁界、すなわちＨｘ、Ｈｙ、Ｈｚには概ね応答しないようにする。同様に、第２の対４５０のピックアップコイルは直列に接続され、出力Ｖｘ２を与える。さらに、第２の対４５０のコイルは類似のターン領域を有し、対４５０がそれに極めて近接して生成される磁界、たとえば領域５０内の１つあるいは複数のタグからの磁界に応答するが、励磁コイル３２０〜３７０によって生成される照会磁界、すなわちＨｘ、Ｈｙ、Ｈｚには概ね応答しないようにする。
【００５９】
対４００〜４５０は互いに類似の構造を有する。図８には、ピックアップ対４００の概略図がより詳細に示される。対４００は、公称半径ｒ１を有する外側ピックアップコイル５００と、公称半径ｒ２を有する内側ピックアップコイル５１０とを含む。内側および外側コイルはリーダユニット２０内に同心円状に取り付けられ、その主磁気軸は図のように同一直線上に配置される。外側コイル５００はｎ１ターンを含み、各ターンは概ね面積Ａ１＝πｒ１２を包囲する。同様に、内側コイル５１０はｎ２ターンを含み、各ターンは概ね面積Ａ２＝πｒ２２を包囲する。対４００は以下のように構成される。
【００６０】
【数１】
2004505477.tif 000003
さらに、コイル５００、５１０は逆相で接続され、コイル５００、５１０に結合する、遠方で生成される磁界が、コイル５００、５１０内に厳密に逆相の電圧を生成し、それゆえ概ね信号を生成しないようにする。しかしながら、局部的に生成された磁界、たとえば、１つあるいは複数のタグからの磁界Ｈｎは２つのコイル５００、５１０に別々に結合し、結果として、対４００からの出力信号Ｖｚ１が生成される。
【００６１】
第２の配列のピックアップコイルは、第１の配列のピックアップコイルと同様に構成されることが好ましい。別法では、第２の配列のピックアップコイルは、第１の配列の場合のように逆相のコイル対ではなく単一のコイルとして構成されることができる。
【００６２】
図９を参照すると、タグ６０がさらに詳細に示される。タグ６０は、比較的低い磁界の強さで磁気的に飽和しやすい磁性材料からなる３つの磁性層６００、６１０、６２０の積重体を含み、たとえば、その層は約５Ａ／ｍの保磁力を有する。必要に応じて、タグ６０は４つ以上の層を含むように形成されることができることは理解されよう。３つの層はそれぞれ、それに関連付けられて、それに沿って最も容易に磁化される容易軸を有し、たとえば、層６００は、矢印６４０によって示されるような向きの容易軸を有する。
【００６３】
タグ６０を形成するとき、層６００、６１０、６２０は互いに対して相対的にその容易軸を向け、タグ６０上にその関連付けられる識別データを符号化するように互いに組み立てられる。層６００、６１０、６２０が組み立てられて積重体が構成された後、その積重体は保護プラスチック材料コーティングで封入され、タグ６０が形成される。
【００６４】
各層は、約１０ｍｍの直径を有する円板状であり、ＰＥＴプラスチックフィルム基板上に磁性材料の薄膜スパッタリングコーティングを含むことが好ましい。適当な磁性材料は、Ｚｕｌｔｅ、ＢｅｌｇｉｕｍのＩＳＦによって製造され、商品名「Ａｔａｌａｎｔｅ」、すなわち品番ＳＰＲ９７０１７Ａで市販される。ＩＳＦはその親会社であるＢｅｋａｅｒｔによって所有される。スパッタリングされたコーティングは、０．６μｍ〜１．５μｍ厚の範囲内にあることが好ましく、プラスチックフィルム基板は１５μｍ〜３０μｍの範囲内の厚みを有することが好ましい。
【００６５】
ここで図１０を参照すると、ベクトル矢印６５０によって示される合成磁界Ｈｆが示される。合成磁界Ｈｆの大きさは、層、たとえば照会領域５０内の別のタグの層６００および層７００内の磁気ヒステリシスに打ち勝つだけの十分な大きさに保持される。しかしながら、ＨＳＵＳが、層がその磁気状態を反転させるようにするために必要とされる磁界の強さである場合には、層６００は、以下の式が成り立つときにのみ、その磁気状態を反転させるであろう。
【００６６】
【数２】
2004505477.tif 000004
ここで、θ１は層６００の容易軸６４０と、合成磁界ベクトルＨｆ６５０との間の角度である。
【００６７】
同様に、層７００は、以下の式が成り立つときにのみ、その磁気状態を反転させるであろう。
【００６８】
【数３】
2004505477.tif 000005
ここで、θ２は層７００の容易軸７１０と、合成磁界ベクトルＨｆ６５０との間の角度である。
【００６９】
層６００、７００が非平行状態に向けられ、その軸が互いに異なる方向に向けられるとき、層６００、７００は、合成磁界Ｈｆが照会領域５０において向きを調整されるのに応じて、種々の時点において磁気状態を反転させることは理解されよう。
【００７０】
したがって、合成磁界Ｈｆが図１０に示されるように走査されるとき、磁界Ｈｆは、照会アセンブリ１５０の励磁コイル３２０〜３７０によって向きを調整され、最初に容易軸６４０に概ね一致し、その後容易軸７１０と一致するのに応じて、層６００が最初に磁気状態を反転させ、その後層７００が磁気状態を反転させるであろう。合成磁界Ｈｆがこれらの容易軸６４０、７１０に沿って加えられ、これらの軸に逆らって、Ｂ−Ｈヒステリシス特性を通して層６４０、７１０を反転させることが図６から理解されよう。そのようなヒステリシス状態の反転は、参照して本明細書に援用される上記の国際特許出願ＰＣＴ／ＧＢ９９／０００８１号に詳細に記載される。さらに、そのようなヒステリシス状態の磁気的な反転は、受信機アセンブリ１６０によって検出される磁界Ｈｎを引き起こす。
【００７１】
次に図１１を参照すると、それぞれ曲線８００、８１０において示されるような層６００、７００の容易軸に対して分解される磁界成分Ｈｆのグラフが示される。合成磁界Ｈｆは容易軸７１０の前に容易軸６４０に一致し、その結果として、ピックアップ信号内の対応するピークＬ１、Ｌ２は図１１に示されるように異なる時間間隔で生じることになることは図１０から理解されよう。データプロセッサ１００は、ピークＬ１、Ｌ２が生じる時刻を検出し、合成磁界Ｈｆのステアリング方向に関連してその時刻を用いて、層６００、７００の角度の向きを計算するようにプログラムされる。
【００７２】
ピークＬ１、Ｌ２に対応して受信機アセンブリ内のコイル対において生成されるピックアップ信号の相対的な強さは、データプロセッサ１００内のパルスピーク検出器に渡され、それらのピーク振幅が確立され、それにより照会領域５０内の層６００、７００の空間的な位置が確立される。ピックアップ信号の強さは、距離の三乗の逆数に比例して減少する。そのような関係は、ピックアップコイルからの信号内に存在する相対的なピーク振幅から、タグ層の空間的な位置を判定するために、データプロセッサ１００において実行されるソフトウェアにおいて考慮に入れられる。
【００７３】
オフセット電流で励磁コイル３２０〜３７０のうちの１つあるいは複数のコイルを別々に駆動することにより、磁界の勾配が照会領域５０に適用されるとき、磁界の勾配の方向および大きさによって変更される時刻において、ピックアップ信号内にピークが生じる。そのような変更された発生時刻は、データプロセッサ１００によって用いられ、照会領域５０内のタグの検出における曖昧さが解消される。さらに、照会領域５０を通ってタグが移動することは、ピックアップコイルに対してタグの空間的な位置が時間的に変化していることを意味しており、そのような時間的な変化は、タグの特定における曖昧さを解消するために、領域５０内のタグを特定するときにデータプロセッサ１００によって考慮される。
【００７４】
データプロセッサ１００は、領域５０内のタグの層の磁気的な非線形の切替えから生じる信号ピークから導出される振幅データにおいて、大量のデータ処理を実行することは上記から理解されよう。層の角度の向きおよびその空間的な位置を計算するために、システム１０は、結合された磁界Ｈｎに関連付けられる磁気ベクトルを計算する。
【００７５】
領域５０には、複数のタグ、すなわち全体としてｎ個の層が含まれる。指数ｉは、各層を個々に特定するために範囲１〜ｎを有する。非線形の磁気的な切替えイベントが層ｉにおいて生じ、対応する結合磁界Ｈｎｉが生成される。磁界Ｈｎｉは６つの変数、すなわち３つの双極子ベクトル座標ｗｘｉ、ｗｙｉ、ｗｚｉと３つの位置座標ｘｉ、ｙｉ、ｚｉとに分解されることができる。別法では、それは、スカラー双極子モーメントｍｉと、２つの双極子方位角θａ、θｂと、３つの位置座標ｘｉ、ｙｉ、ｚｉとに分解されることができる。層ｉの容易軸に対して分解される照会磁界Ｈｆが式２および式３に示されるような反転を引き起こすだけの十分な大きさを有するときに、層ｉが磁気状態を反転することになるので、結合された磁界Ｈｎは、合成磁界Ｈｆの方向に必ずしも一致しないであろう。
【００７６】
層ｉの磁気状態がそれぞれ反転する結果として、図１１のＬ１、Ｌ２に類似の対応する信号ピークが、受信機アセンブリ１６０の全てのピックアップコイルによって生成されるピックアップ信号において生じるようになる。各ピックアップコイルのピックアップ信号のピークの大きさは、ピックアップコイルに対する層ｉの空間的な座標と、層ｉに関連付けられる双極子モーメントに対するピックアップコイルの角度の向きとに依存するであろう。所与の空間的な位置のある特定の向きにおける双極子モーメントに対するピックアップコイル感度は、その双極子に関連付けられる磁気ベクトルと、その双極子の空間的な位置におけるピックアップコイルの感度を規定するベクトルとの間のベクトルドット積に比例する。たとえば、領域５０の周囲に配置される９つのピックアップコイルから９つのピックアップ信号が得られる場合には、データプロセッサは、９つの連立方程式を解き、双極子ベクトル座標ｗｘｉ、ｗｙｉ、ｗｚｉと３つの位置座標ｘｉ、ｙｉ、ｚｉとを計算する。１０個以上のピックアップコイルを用いることができ、１０個以上の対応するピックアップ信号が処理されて、ベクトルおよび位置座標を判定することができることは理解されよう。
【００７７】
ピックアップコイルを適切に設計することにより、連立方程式のための簡単な解の方程式を導出することができる。したがって、そのような解の方程式を用いるとき、層ｉ内の所与の磁気反転イベントの場合に、単に９つのピックアップ信号内の対応するピークの振幅を判定し、その後、これらの振幅を解の方程式に代入することにより、データプロセッサ１００において、双極子ベクトル座標ｗｘｉ、ｗｙｉ、ｗｚｉおよび位置座標ｘｉ、ｙｉ、ｚｉの計算を達成することができる。解の方程式を用いるそのようなアプローチは、信号ピークを対応する層に関連付けるために、データプロセッサ１００において相関プロセスを用いることが非常に好ましいが、そのような相関プロセスは、領域５０内の層の数が多くなる場合には計算上実用的ではない。
【００７８】
たとえば、受信機アセンブリ１６０の第２の配列の場合に１つあるいは複数の４極タイプのピックアップコイルを用いることにより、ピックアップコイルは以下の直接的な測定値を与えるように配列されることができる。
Ｅ１＝Ｈｘ；ｘ軸方向における結合された磁界
Ｅ２＝Ｈｙ；ｙ軸方向における結合された磁界
Ｅ３＝Ｈｚ；ｚ軸方向における結合された磁界
Ｅ４＝ΔＨｘ；ｘ軸方向における結合された磁界の勾配
Ｅ５＝ΔＨｙ；ｙ軸方向における結合された磁界の勾配
Ｅ６＝ΔＨｚ；ｚ軸方向における結合された磁界の勾配
Ｅ７＝Ｈｙｚ；ｚ方向ピックアップコイルにおいて分解されるようなｙ軸方向における結合された磁界
Ｅ８＝Ｈｘｚ；ｚ方向ピックアップコイルにおいて分解されるようなｘ軸方向における結合された磁界
Ｅ９＝Ｈｘｙ；ｙ方向ピックアップコイルにおいて分解されるようなｙ軸方向における結合された磁界
パラメータＥ１〜Ｅ９を式４〜６に代入することにより、位置座標ｘｉ、ｙｉ、ｚｉが容易に生成されるであろう。
【００７９】
【数４】
2004505477.tif 000006
【００８０】
照会磁界Ｈｆの走査の多数のサイクルの場合に、領域５０内の双極子ベクトル座標および位置座標を検査するために、データプロセッサ１００において多変数クラスタ化アルゴリズムが実行されることが好ましい。そのような多変数クラスタ化は、ベクトル座標および位置座標内の雑音に対処するために望ましい。必要に応じて、多数の走査サイクルの場合に雑音を低減するために、双極子ベクトル座標および位置座標に平均化を適用することができる。さらに、データプロセッサ１００は、照会磁界Ｈｆに応答して、磁気状態を同時に反転する３つ以上の層から生じる重なり合う信号ピークを特定するために、検査アルゴリズムも実行することが好ましい。そのような重なりが生じるとき、検査アルゴリズムはそのピークを無視するか、あるいは警報は発生する。検査アルゴリズムは、ピックアップ信号内で同時に発生する対応する信号ピーク間の一様な位相を検査するように動作することができる。
【００８１】
照会磁界Ｈｆの向きを調整することに関して、ピックアップ信号において信号ピークが生じる時刻によって、層の双極子モーメントに対する磁界Ｈｆの大きさが分解されるようになり、それにより、各層の場合にデータプロセッサ１００において保磁力パラメータが計算されるようになる。照会領域５０内の励磁およびピックアップコイルの磁気特性を予め較正することは、そのような保磁力を計算する際に有利である。層の相対的な角度の向きを用いてタグにデータを付与することに加えて、層間の相対的な保磁力の差が、タグにデータを付与するための別のアプローチである。第２の配列のピックアップコイルを用いて、各層において磁界Ｈｆを判定することができ、それにより、層の保磁力が判定できるようになる。
【００８２】
先に説明されたように、その後、図３を参照して先に記載されたように被検査体内のｘ、ｙ、ｚの空間的な座標を有する層を互いにグループ化するために、クラスタ化アルゴリズムが適用される。一旦、そのようなクラスタ化が適用されたなら、各クラスタの層が、クラスタに記録されるデータを生成するその相対的な角度の向きに対して、それゆえ層を含むタグの固有情報に対して解析される。領域５０内のタグの固有情報が特定されたとき、データプロセッサ１００は、外部データバス１２０を通して上記の外部装置まで対応する識別データを出力するように動作することができる。
【００８３】
式４に関連する連立方程式を解くことは、データプロセッサ１００によって提供される計算能力に負荷が集中することは理解されよう。処理要件を低減するために、データプロセッサ１００上で実行されるソフトウェアは、一旦、その関連付けられるタグが特定されたなら、信号ピークを無視するように構成されることができる。そのような特定された信号ピークの除去は計算に関する要件を低減し、それゆえシステム１０の応答性が改善される。
【００８４】
動作時にデータプロセッサ１００は以下の動作のうちの少なくとも１つを実行することは理解されよう。
（ａ）タグ識別データを生成するためにリアルタイムに計算を行うこと。
（ｂ）後続のオフライン処理のために、増幅されたピックアップ信号をサンプルとしてメモリに格納すること。
【００８５】
上記の説明において、データプロセッサ１００に、さらに多くの区別するためのデータを提供しようとするために、タグが隣接するように照会領域５０に挿入され、準静的な磁界の勾配を適用するにもかかわらず、検出の曖昧さが存在する可能性があることも理解されよう。そのような曖昧さに対処するために、タグを支持する物品を照会領域５０内で搬送するコンベヤベルトは、物品を空間的に分布し直し、タグが領域５０の第１の部分において第１の空間的な分布で呼び掛けられ、さらに領域５０の第２の部分において第２の空間的な分布でも呼び掛けられるように動作できることが好ましい。物品を空間的に分布し直すために、コンベヤベルトはたとえば、第１の部分から第２の部分まで物品を移送する際に、ベルト上で物品が転がるようにする部分的な障害物を含むことができる。そのように物品を転がすことにより、第１の部分において隣接するタグが第２の部分において互いに十分に分離されるようにし、データプロセッサ１００がクラスタ化アルゴリズムを実行する際に曖昧さを低減できるようになる。
【００８６】
領域５０においてタグが接触することに関しては、データプロセッサ１００が照会領域５０において全てのタグを正確に読み取ったことの確認として、システム１０に対して、たとえば画像解析を実行するコンピュータハードウエアに接続されるカメラを用いる視認検査を追加することができる。そのような視認検査によってタグの読取りの誤りを低減できるようになるが、そのような検査は、他の物品の存在によって視覚的に遮断される物品を特定できない。
【００８７】
タグ６０の向きが１８０°の方向に曖昧さを有することは上記の説明から理解されよう。したがって、タグ６０は、その関連する物品がたとえば直立しているか、転倒しているかを保証することができない。そのような曖昧さは視認検査によって解消されることができる。別法では、タグ６０に類似の２つのタグを物品上に含むことができる。タグのうちの一方がその物品の上側表面上に配置され、別のタグがシステム１０の裏側表面上に配置される場合には、システム１０は、２つのタグの空間的な位置から、その物体が転倒しているか否かを明らかに区別することができる。
【００８８】
本発明の範囲から逸脱することなく、上記の本発明の実施形態に対して多数の変更がなされることができることは理解されよう。
たとえば、本発明は磁気タグ技術に基づく実施形態を用いて記載されるが、本発明は、別の通信技術による他のタイプのタギングシステムにも同じく適用することができる。そのような他のタイプのシステムは、無線タギングシステム、たとえば「ブルートゥース」標準規格に準拠するマイクロ波タギングシステム、および超音波タギングシステムを含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による複数タグ照会システムの概略図である。
【図２】
図１のシステムをより詳細に示す概略図である。
【図３】
図１のシステムの照会領域内のクラスタ化を示す概略図である。
【図４】
図１のシステム内に収容される励磁コイルの概略図である。
【図５】
図４の励磁コイルによって生成される磁界のベクトル加法の図である。
【図６】
照会領域内のタグに照会を行うために、図１のシステム内で生成される合成磁界のある瞬間のステアリング方向の図である。
【図７】
図１のシステム内に収容されるピックアップコイル対の概略図である。
【図８】
２つの同心円状に取り付けられるピックアップコイルを含む、図７のピックアップコイル対の１つの図である。
【図９】
図１にシステムで用いるための磁気タグの図である。
【図１０】
図９のタグの２つの層に対する合成照会磁界Ｈｆの図である。
【図１１】
合成磁界Ｈｆによって呼び掛けられることに応答して、その磁気状態を反転する、図１０の２つの層の図である。
【図２】
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【図１１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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