(57)【要約】【課題】低廉な構成で発熱を抑制可能なＲＦタグを提供する。【解決手段】所定の周波数を有する電波を受信するアンテナ部と、電波の受信にともなってアンテナ部を流れる電流と共振する共振容量を有する共振部と、共振部の出力を受けて直流を出力する整流部と、整流部の出力を電源として動作する処理部と、を有するＲＦタグであって、さらに、整流部の出力の電圧を計測する電圧モニタを有し、処理部は、電圧モニタが出力する電圧計測値に基づいて共振部の共振容量を変化させて共振部の出力を少なくとも低減させる電源制御信号を出力する電源制御部を含み、共振部は、電源制御信号に基づいて共振容量を変化させる第１の共振周波数変更手段を備える、ＲＦタグ。【選択図】図３
2011060176.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周波数を有する電波を受信するアンテナ部と、
前記電波の受信にともなって前記アンテナ部を流れる電流と共振する共振容量を有する共振部と、
前記共振部の出力を受けて直流を出力する整流部と、
前記整流部の出力を電源として動作する処理部と、を有するＲＦタグであって、
さらに、前記整流部の出力の電圧を計測する電圧モニタを有し、
前記処理部は、前記電圧モニタが出力する電圧計測値に基づいて前記共振部の前記共振容量を変化させて前記共振部の出力を少なくとも低減させる電源制御信号を出力する電源制御部を含み、
前記共振部は、前記電源制御信号に基づいて前記共振容量を変化させる第１の共振周波数変更手段を備える、ＲＦタグ。
【請求項２】
所定の周波数を有する電波を受信するアンテナ部と、
前記電波の受信にともなって前記アンテナ部を流れる電流と共振する共振容量を有する共振部と、
前記共振部の出力を受けて直流を出力する整流部と、
前記整流部の出力を電源として動作する処理部と、を有するＲＦタグであって、
さらに、温度センサを有し、
前記処理部は、前記温度センサが出力する温度計測値に基づいて前記共振部の前記共振容量を変化させて前記共振部の出力を少なくとも低減させる電源制御信号を出力する電源制御部を含み、
前記共振部は、前記電源制御信号に基づいて前記共振容量を変化させる第１の共振周波数変更手段を備える、ＲＦタグ。
【請求項３】
所定の周波数を有する電波を受信するアンテナ部と、
前記電波の受信にともなって前記アンテナ部を流れる電流と共振する共振容量を有する共振部と、
前記共振部の出力を受けて直流を出力する整流部と、
前記整流部の出力を電源として動作する処理部と、を有するＲＦタグであって、
さらに、前記整流部の出力の電圧を計測する電圧モニタを有し、
前記処理部は、前記電圧モニタが出力する電圧計測値に基づいて前記整流部の整流回路の切断および接続を制御する電源制御信号を出力する電源制御部を含み、
前記整流部は、前記電源制御信号に基づいて前記整流回路の切断および接続を行う第２の共振周波数変更手段を備える、ＲＦタグ。
【請求項４】
所定の周波数を有する電波を受信するアンテナ部と、
前記電波の受信にともなって前記アンテナ部を流れる電流と共振する共振容量を有する共振部と、
前記共振部の出力を受けて直流を出力する整流部と、
前記整流部の出力を電源として動作する処理部と、を有するＲＦタグであって、
さらに、温度センサを有し、
前記処理部は、前記温度センサが出力する温度計測値に基づいて前記整流部の整流回路の切断および接続を制御する電源制御信号を出力する電源制御部を含み、
前記整流部は、前記電源制御信号に基づいて前記整流回路の切断および接続を行う第２の共振周波数変更手段を備える、ＲＦタグ。
【請求項５】
さらに、前記電源制御信号を受けて保持し保持する電源制御信号を出力するレジスタと当該レジスタに電力を供給する保持用電源部とを備えた電源制御信号保持部を有し、
前記保持用電源部は、前記整流部が出力する直流から前記レジスタに供給する電力を蓄電する、請求項１ないし４のいずれかに記載のＲＦタグ。
【請求項６】
前記共振部、前記整流部、および、前記処理部が１つの半導体チップに形成される、請求項１ないし５のいずれかに記載のＲＦタグ。
【請求項７】
所定の周波数を有する電波を受信するアンテナ部と、
前記電波の受信にともなって前記アンテナ部を流れる電流と共振する共振容量を有する共振部と、
前記共振部の出力を受けて直流を出力する整流部と、
前記整流部の出力を電源として動作する処理部と、を有するＲＦタグであって、
さらに、前記アンテナ部と前記共振部との間に、前記アンテナ部を流れる電流が所定値以上の大きさになった場合に前記アンテナ部から前記共振部へ流れる電流を遮断する電流遮断手段を有する、ＲＦタグ。
【請求項８】
前記電流遮断手段は、電流ヒューズを含む、請求項７に記載のＲＦタグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＦＩＤ用途やセンサ用途等に用いるＲＦタグに関し、特に、パッシブ型のＲＦタグに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年においては、所定の周波数（例えば、１３．５６ＭＨｚ）の搬送波を受けて生成した電力により動作するＲＦタグ（パッシブ型、もしくは、無電池ＲＦタグ）が市販されている。ＲＦタグは、一般的に、ＲＦタグのリーダ／ライタから発せられた搬送波をアンテナで受け、アンテナのリアクタンスとタグに内蔵する容量との共振作用により受電電力を増幅した後、整流回路に変換されて得られる直流電源で動作する。
【０００３】
図１に従来のＲＦタグの構成例のブロック図を示す。ＲＦタグは、リーダ／ライタから電波を受け、また、リーダ／ライタに対し電波を発信するためのアンテナ部２０１、アンテナ部２０１の出力（交流）と共振することにより電力を増幅させるための共振部２０３、直流電流を出力するための整流部２０５を有し、整流部２０５の後段には、電圧を安定化させるためのレギュレータ２０７およびレギュレータ２０７からの出力によって動作する処理部２０９を有する。また処理部２０９は、データ処理機能を有するコントローラ２１１およびデータ保持機能を有するメモリ２１３が含まれる。メモリ２１３は、例えば、不揮発性メモリである。
【０００４】
図２は、図１に示される従来のＲＦタグの構成の一部を等価回路として表した図である。ＲＦタグは、リーダ／ライタのアンテナ４０１と交信するアンテナ部２０１として、リアクタンスを備えたアンテナ３０１を備え、リアクタンスとの共振作用に供される共振部２０３として、容量３０３を備え、交流を直流に変換して出力する整流部２０５として、ダイオードで構成された整流回路３０５を備える。
【０００５】
ＲＦタグが受ける電力（ＲＦタグにおいて生成される電力）は、リーダ／ライタ４０１が出力する電波の出力の大きさ、リーダ／ライタ４０１とＲＦタグとの距離、ＲＦタグ内部における共振作用によって決定される。当該電力の大きさはそれらの要因によって決定され、ＲＦタグが消費する電流の大きさには因らない。つまり、ＲＦタグが消費する電流が大きいときは、電圧が下がり、他方、ＲＦタグが消費する電流が小さいときは、電圧が上がる。
【０００６】
ＲＦタグが受けた受電電力（ＲＦタグ内部において生成された電力）は、何らかの方法で消費される必要がある。つまり、ＲＦタグの動作に要する電力が少なくて済む場合であっても大きな電力を受電した場合には、余剰の電力を何らかの方法で消費させる必要がある。
【０００７】
ＲＦタグは、通常、整流回路３０５を備え、さらに、当該整流回路３０５の後段にシャントレギュレータ回路２０７を備える。シャントレギュレータ回路２０７は、ＲＦタグの回路（コントローラ等）２０９がその動作に必要な電流を消費するときに、当該回路にかかる電圧を定電圧に保つ機能を有する。シャントレギュレータ２０７が降圧を行う際に生じる余剰な電力は、シャントレギュレータ２０７自身に備わった抵抗にて消費される。さらに、シャントレギュレータ２０７が消費する最大電力以上に入力される電力が大きい場合には、整流回路３０５の出力の電圧が上昇し、整流回路３０５を構成するダイオードに逆バイアス電圧以上の電圧がかかり、整流回路の逆バイアス方向に電流が流れ出す。ＲＦタグにおいては、回路にかかる電圧を一定にするためのシャントレギュレータ２０７に含まれる抵抗において消費される電力や、整流回路３０５の逆バイアス方向の電流によって消費される電力は、結果的に熱として放出される。
【０００８】
また、ＲＦタグとは別に、近年、半導体温度センサが実用化され、市場に流通するようになった。半導体温度センサは、その他の機能を有する半導体回路とオンチップ化でき、ＲＦタグ用半導体と組み合わせれば、リーダ／ライタと組み合わせて無線温度計ＲＦタグを実現できる。無線温度計ＲＦタグでは、所定の物体に貼り付けることにより、半導体温度センサが検知した温度情報をリーダ／ライタで読み取ることが可能である。
【０００９】
無線温度計ＲＦタグは、それを人体に貼り付けることにより無線体温計として利用できる。無線体温計は、病院内にて入院患者に常時貼り付けておき、検温時にリーダ／ライタで体温を読み取ることができるため、検温の度に体温計を患者に渡し一定時間経過後温度を確認するという２度手間の作業が不要になる。また、患者が眠っている場合にも、体温計のある箇所にリーダ／ライタを近づけるだけで体温を測定することができる。無線体温計として利用するためには、ＲＦタグを無電池タグとして構成してその大きさを小さく薄くすることが有効である。
【００１０】
しかしながら、ＲＦタグにおいては、回路にかかる電圧を一定にするためのシャントレギュレータに含まれる抵抗において消費される電力や、整流回路の逆バイアス方向の電流によって消費される電力は、結果的に熱として放出される。また、ＲＦＩＤタグは比較的小さい熱容量しか持たない。そのため、放出される熱が、温度センサ付ＲＦタグ（無線温度計ＲＦタグ）の温度センサ部へ影響を与えるという問題がある。このような観点から、無線温度計ＲＦタグは、その回路の動作により電流を消費して発熱し、温度センサの測定結果に影響を与えることで測定精度が悪化するため、ＲＦタグ自身の消費電力を少なくすることが求められている。また、大きな通信距離を確保する上でも、ＲＦタグ自身の消費電力は少ない方が望ましい。
【００１１】
また、無線温度計ＲＦタグを人体に貼り付けて体温計として利用する場合、ＲＦタグ自身が発熱すると、人体にやけどが生じるおそれがあり、さらに重大な事故にも繋がり得る点も問題である。例えば１３．５６ＭＨｚを利用する無線温度計ＲＦタグの場合、駅の自動改札機などは常時１３．５６ＭＨｚの電波を放出しているため、無線温度計ＲＦタグを貼り付けた人がそのまま自動改札機などに近づくことにより、ＲＦタグが共振を起こして発熱するおそれがある。
【００１２】
例えば、特許文献１（特開２００７−１１４９２５号公報）は、センサ機能を備えたＲＦタグおよびリーダ／ライタからなるシステムに関する。当該文献においては、センサの精度を上げるために、リーダ／ライタからの電波を間欠的に遮断することや、整流回路よりも後段の要素（回路）への電力の供給を遮断することや、アンテナのコイルとの間で共振するための容量に可変コンデンサを採用し、キャパシタンスを制御して共振周波数を変更することが述べられている。
【００１３】
特許文献１の発明は、ＲＦタグがリーダ／ライタからキャリア（搬送波）による電力供給を受け、当該電力がＲＦタグ内の回路において消費されることで発生する熱を抑制することを目的とする。
【００１４】
特許文献１では、例えば、リーダ／ライタからの電力供給を間欠的に遮断することでタグの温度上昇の抑制を行う（請求項１）。この場合、リーダ／ライタ側での制御が必要である。よって、この手法では、そのような制御に対応したリーダ／ライタの構成が必要である。だが、このような制御に対応していないリーダ／ライタが多く流通している現状において、上述した無線体温計の市中における意図しない温度上昇の抑制に対してその実効性は疑わしい。
【００１５】
また、特許文献１では、ＲＦタグ内部のレギュレータ等電源供給回路を制御する発明が記載される（請求項５）。しかしながら、実際にＲＦタグのアンテナが受けた電力は、何らかの手段により消費される。その実施例では、整流回路以降の一部又は全部の回路に対する電流供給を遮断しているが、余剰の電力は整流回路で消費されるため、温度上昇の抑制に対する寄与は限定的である。つまり、ＲＦタグのアンテナが受電する電力が変化しない限り、レギュレータの後段にある回路に対する電力供給路を切断すればその分、アンテナ端の電圧が上昇し、通常ダイオードで構成される整流回路に逆バイアスを越える電圧がかかって電流が流れ、この電流による発熱が生じる。
【００１６】
また、特許文献１では、その実施例で、アンテナのリアクタンスとの共振作用に供せられる容量としての可変コンデンサを制御し、共振周波数を変更することが述べられているが、具体的にどのように、容量を変更するのかは不明である。
【００１７】
仮に特許文献１の図９のように、共振に用いる可変コンデンサＣ１を、アンテナに接続される２つの端子間に設けた場合には、トリマコンデンサを機械的に制御するのは大掛かりである。また、可変コンデンサとして小さい多数の容量を設けて半導体スイッチで一部をオン／オフ制御する構成も考えられるが、アンテナの電位は整流回路で生成される基準接地に比べてプラスマイナス両方に振れ、タグに実装が容易な半導体スイッチで構成するのは難しい。
【００１８】
つまり、特許文献１が開示するところの、アンテナ両端に設けた可変コンデンサで共振をずらすという手法は、トランジスタスイッチによる実装が困難である。また、共振をずらせば、ＲＦタグ自身が動作するための電力供給も絶たれる。このことは、可変コンデンサを制御する信号を生成する回路の電源もオフになることになり、当該共振の制御が困難になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、上述の課題を鑑みてなされたものである。本発明は、低廉な構成で発熱を抑制可能なＲＦタグを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、その一態様においては、所定の周波数を有する電波を受信するアンテナ部と、電波の受信にともなってアンテナ部を流れる電流と共振する共振容量を有する共振部と、共振部の出力を受けて直流を出力する整流部と、整流部の出力を電源として動作する処理部と、を有するＲＦタグであって、さらに、整流部の出力の電圧を計測する電圧モニタを有し、処理部は、電圧モニタが出力する電圧計測値に基づいて共振部の共振容量を変化させて共振部の出力を少なくとも低減させる電源制御信号を出力する電源制御部を含み、共振部は、電源制御信号に基づいて共振容量を変化させる第１の共振周波数変更手段を備える、ＲＦタグである。
【００２１】
本発明は、その一態様においては、所定の周波数を有する電波を受信するアンテナ部と、電波の受信にともなってアンテナ部を流れる電流と共振する共振容量を有する共振部と、共振部の出力を受けて直流を出力する整流部と、整流部の出力を電源として動作する処理部と、を有するＲＦタグであって、さらに、温度センサを有し、処理部は、温度センサが出力する温度計測値に基づいて共振部の共振容量を変化させて共振部の出力を少なくとも低減させる電源制御信号を出力する電源制御部を含み、共振部は、電源制御信号に基づいて共振容量を変化させる第１の共振周波数変更手段を備える、ＲＦタグである。
【００２２】
本発明は、その一態様においては、所定の周波数を有する電波を受信するアンテナ部と、電波の受信にともなってアンテナ部を流れる電流と共振する共振容量を有する共振部と、共振部の出力を受けて直流を出力する整流部と、整流部の出力を電源として動作する処理部と、を有するＲＦタグであって、さらに、整流部の出力の電圧を計測する電圧モニタを有し、処理部は、電圧モニタが出力する電圧計測値に基づいて整流部の整流回路の切断および接続を制御する電源制御信号を出力する電源制御部を含み、整流部は、電源制御信号に基づいて整流回路の切断および接続を行うことによる第２の共振周波数変更手段を備える、ＲＦタグである。
【００２３】
本発明は、その一態様においては、所定の周波数を有する電波を受信するアンテナ部と、電波の受信にともなってアンテナ部を流れる電流と共振する共振容量を有する共振部と、共振部の出力を受けて直流を出力する整流部と、整流部の出力を電源として動作する処理部と、を有するＲＦタグであって、さらに、温度センサを有し、処理部は、温度センサが出力する温度計測値に基づいて整流部の整流回路の切断および接続を制御する電源制御信号を出力する電源制御部を含み、整流部は、電源制御信号に基づいて整流回路の切断および接続を行うことによる第２の共振周波数変更手段を備える、ＲＦタグである。
【００２４】
本発明の一態様においては、さらに、電源制御信号を受けて保持し保持する電源制御信号を出力するレジスタと当該レジスタに電力を供給する保持用電源部とを備えた電源制御信号保持部を有し、保持用電源部は、整流部が出力する直流からレジスタに供給する電力を蓄電することが好ましい。
【００２５】
本発明の一態様においては、共振部、整流部、および、処理部が１つの半導体チップに形成されることが好ましい。
【００２６】
本発明は、その一態様においては、所定の周波数を有する電波を受信するアンテナ部と、電波の受信にともなってアンテナ部を流れる電流と共振する共振容量を有する共振部と、共振部の出力を受けて直流を出力する整流部と、整流部の出力を電源として動作する処理部と、を有するＲＦタグであって、さらに、アンテナ部と共振部との間に、アンテナ部を流れる電流が所定値以上の大きさになった場合にアンテナ部から共振部へ流れる電流を遮断する電流遮断手段を有する、ＲＦタグである。
【００２７】
本発明の一態様においては、電流遮断手段は、電流ヒューズを含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明は、発熱を抑制可能なＲＦタグを低廉な構成で提供する、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】従来のＲＦタグの構成を示すブロック図
【図２】一部を等価回路で表現した従来のＲＦタグの構成を示す構成図
【図３】第１の実施の形態に係るＲＦタグのブロック図
【図４ａ】一部を等価回路で表現した第１の実施の形態にかかるＲＦタグの構成図
【図４ｂ】一部を等価回路で表現した第１の実施の形態にかかるＲＦタグの構成図
【図５ａ】一部を等価回路で表現した第１の実施の形態にかかるＲＦタグの構成図
【図５ｂ】一部を等価回路で表現した第１の実施の形態にかかるＲＦタグの構成図
【図６】一部を等価回路で表現した第１の実施の形態にかかるＲＦタグの構成図
【図７】第１の実施の形態に係るＲＦタグ変形例のブロック図
【図８】電源制御信号保持部を含んだＲＦタグの部分構成図
【図９】第２の実施の形態に係るＲＦタグのブロック図
【図１０】第２の実施の形態に係るＲＦタグ変形例のブロック図
【図１１】第３の実施の形態に係るＲＦタグのブロック図
【図１２】整流部にかかる部分の等価回路図
【図１３】ＣＭＯＳトランジスタによる整流部構成例と共振部への効果を示す図
【図１４】第３の実施の形態に係るＲＦタグ変形例のブロック図
【図１５】第４の実施の形態に係るＲＦタグのブロック図
【図１６】第４の実施の形態に係るＲＦタグ変形例のブロック図
【図１７】第５の実施の形態に係るＲＦタグのブロック図
【図１８】一部を等価回路で表現した第５の実施の形態に係るＲＦタグの構成図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００３１】
本発明の実施の形態は、ＲＦタグに関する。当該ＲＦタグは、低廉かつ簡潔に構成され、ＲＦタグ内部における電力消費に伴う発熱を抑制することができるＲＦタグである。第１ないし第４の実施の形態にかかるＲＦタグにあっては、整流部の後段にあって、当該整流部の出力を安定化させるレギュレータからの出力で動作する処理部回路によって制御される動作により発熱が抑制されるＲＦタグが示される。第５の実施の形態にかかるＲＦタグにあっては、処理部に上記制御にかかる構成を設けることを要さずに発熱がよく抑制されるＲＦタグが示される。
【００３２】
第１の実施の形態により、処理部回路が、整流部の出力にかかる電圧の高低に基づいて共振部の共振周波数を制御し、発熱を抑制するＲＦタグが提供される。
【００３３】
第２の実施の形態により、処理部回路が、温度センサが出力する温度値の高低に基づいて共振部の共振周波数を制御し、発熱を抑制するＲＦタグが提供される。
【００３４】
第３の実施の形態により、処理部回路が、整流部の出力にかかる電圧の高低に基づいて整流部の接続／切断を制御し、発熱を抑制するＲＦタグが提供される。
【００３５】
第４の実施の形態により、処理部回路が、温度センサが出力する温度値の高低に基づいて整流部の接続／切断を制御し、発熱を抑制するＲＦタグが提供される。
【００３６】
第５の実施の形態により、アンテナ部と共振部との間に配された電流遮断手段が、所定値以上の電流が流れたときにアンテナ部と共振部との間の接続を遮断することにより、発熱を抑制するＲＦタグが提供される。
【００３７】
本発明にかかる実施の形態によるＲＦタグは、いずれの形態においても、発熱を抑制する機能を有し、低廉な半導体スイッチで簡潔に構成可能である。そのため、当該ＲＦタグは、コスト面および構成のコンパクトさにおいて有利である。なお、本発明にかかる実施の形態によるＲＦタグは、いずれの形態においても、１つまたは複数の半導体集積回路で構成されたＲＦＩＣタグとして構成可能である。
【００３８】
本発明にかかる実施の形態によるＲＦタグは、いずれの形態においても、半導体温度センサと組み合わせて無線温度計ＲＦタグを構成することができ、医療機器として無線体温計として用いることができ、コスト面および構成のコンパクトさにおいて有利であるとともに、それ自身の発熱により人体にやけどを負わすおそれがない点において有利である。
【００３９】
本発明にかかる実施の形態によるＲＦタグは、いずれの形態においても、ＲＦＩＤタグとして物流分野において利用可能である。このような用途に関し、本発明にかかる実施の形態によるＲＦタグは、それ自身の発熱により火災等の事故を起こすおそれがない点において有利である。
【００４０】
＜第１の実施の形態＞
図３は、第１の実施の形態によるＲＦタグの構成を示すブロック図である。ＲＦタグは、リーダ／ライタ（図示せず。）からの搬送波を受けるアンテナ部１０１、アンテナ部１０１のリアクタンスと共振する容量（共振容量）を備えた共振部１０３、共振部１０３から出力される交流を整流し、後段へ直流を供給する整流部１０５、整流部１０５の出力の電圧を測定し測定結果を後述の処理部１０９の電源制御部１１５へ出力する電圧モニタ１０６、整流部１０５の出力する直流を受け、電圧を安定化（例えば、定電圧化）させて出力するレギュレータ１０７、レギュレータ１０７の出力を受けて動作する処理部１０９を有する。処理部１０９は、ＲＦタグの動作を制御するコントローラ１１１、例えば、不揮発性メモリといった、データを蓄積保持するメモリ１１３、および、電圧モニタ１０６の出力する電圧測定値に基づいて共振部１０３の容量を制御する電源制御部１１５を備える。
【００４１】
共振部１０３は、第１の共振周波数変更手段１０３ａを備える。第１の共振周波数変更手段１０３ａは、処理部１０９に含まれる電源制御部１１５から出力される電源制御信号１１７に基づいて共振部１０３の容量を変更し、もって、アンテナ部１０１のリアクタンスとの共振作用の程度を調整する。
【００４２】
アンテナ部１０１が（図示しない）リーダ／ライタから搬送波を受けると、共振部１０３との間で共振作用が生じ、共振作用によって増幅された電力が整流部１０５へ送られる。整流部１０５は、当該電力にかかる交流を直流に変換して出力する。ここで、電圧モニタ１０６は、整流部１０５の出力にかかる電圧をモニタリングして得た電圧値を、制御部１０９の電源制御部１１５へ送る。電源制御部１１５は、電圧値が所定の値以上になった場合に、電源制御信号１１７の信号レベルを変化させ、共振部１０３の第１の共振周波数変更手段１０３ａを動作させる。第１の共振周波数変更手段１０３ａの作用により共振部１０３の容量が変化すると、共振作用の程度は減ぜられ、整流部１０５へ供給される電力が減少する。このようにして、ＲＦタグ内部において生成される電力が抑えられ、もって、ＲＦタグ内部において生じる熱量が減少する。
【００４３】
図４ａは、共振部１０３および第１の共振周波数変更手段１０３ａの例を示す等価回路図である。共振部１０３は、可変コンデンサ３を有する。そして、第１の共振周波数変更手段１０３ａは、可変コンデンサ３の容量を、処理部１０９（の電源制御部１１５）が出力する電源制御信号１１７に基づいて変更する。可変コンデンサ３の容量が変更されることにより、アンテナ部１０１のリアクタンス１との共振作用の程度が変更され、そうすることによって、整流部５に供給される電力の大きさが変更される。
図４ｂは、図４ａの可変コンデンサ３を半導体回路として半導体チップ内に内蔵する場合の例を示す図である。半導体回路として可変コンデンサ３を構成する場合、可変コンデンサ３（図４ａ）は電圧により容量値を変化させる可変コンデンサ３ｃで構成することができる。この場合、第１の共振周波数変更手段１０３ａは、処理部１０９（の電源制御部）が出力する電源制御信号に基づいて、可変コンデンサ３ｃの電圧を制御することによって、共振部１０３（図３）の容量を変化させる。
【００４４】
図５ａは、図４ａの可変コンデンサ３を、半導体回路として構成する場合のもう一つの例を示す図である。半導体回路として可変コンデンサ３を構成する場合、可変コンデンサ３（図４ａ）は複数の固定容量を有するコンデンサ３ａおよびコンデンサ３ａに接続されるスイッチ３ｂとして構成することができる。この場合、第１の共振周波数変更手段１０３ａは、処理部１０９（の電源制御部）が出力する電源制御信号に基づいて、複数のスイッチ３ｂのオン／オフを制御することによって、共振部１０３（図３）の容量を変化させる。
【００４５】
図５ａのコンデンサ３ａおよびスイッチ３ｂは、半導体回路として半導体チップ内に内蔵することが可能である。この場合において、スイッチ３ｂをトランジスタで構成する場合には、差動の電位差がソース−ドレイン間にかかるように構成されればよい。
図５ｂは図５ａの可変コンデンサ３ａ、スイッチ３ｂを、半導体回路として構成する場合において、より容易で安価に製造しやすくした例を示す図である。図５ｂのコンデンサ３ａおよびスイッチ３ｂは、図５ａに比べて耐圧の小さいコンデンサ、スイッチで構成することが可能である。より耐圧の小さいコンデンサを使用可能な場合、半導体上に構成されるコンデンサは、層間膜をより薄くすることができ、面積あたりの容量が増え、結果としてチップ面積を小さく安価に製造することが可能である。
【００４６】
図６は、共振部１０３および第１の共振周波数変更手段１０３ａ（ともに図３）を、半導体回路として構成する場合の例を示す図である。本例においては、共振部１０３は、容量（コンデンサ）３ｃと、容量３ｃと並列に、接地電位を間に挟んで直列に接続される複数の容量３ｄと、によって構成される。そして、第１の共振周波数変更手段１０３ａは、容量３ｄと接地電位との間に配されるトランジスタスイッチ３ｅとして構成される。処理部１０９からの電源制御信号１１７は、当該トランジスタスイッチ３ｅに接続される。電源制御信号１１７によりトランジスタスイッチ３ｅのオン／オフが切り替えられ、（例えば、スイッチ３ｅがオン状態になると）共振部１０３の有する共振周波数が変化し、リアクタンス１との共振作用の程度が減ぜられ、ＲＦタグにおいて生成される電力が小さくなる。
【００４７】
電源制御信号１１７は、例えば、ロー・レベル（Ｌ）とハイ・レベル（Ｈ）とをとることができる。トランジスタスイッチ３ｅがＮ−ｃｈトランジスタであれば、電源制御信号１１７がＬレベルのときに容量３ｃおよび複数の容量３ｄによる合成容量がリアクタンス１とよく共振するように、容量３ｃおよび複数の容量３ｄの値を設定すればよい。そして、電源制御信号１１７がＨレベルのときに、当該合成容量が変化し、その共振周波数がずれることによって、ＲＦタグにおいて生成される電力を小さくすることができる。電力が低下すれば、当然に、ＲＦタグ内部において消費される電力も低下し、ＲＦタグの発熱量を抑制することが可能となる。
【００４８】
なお、トランジスタスイッチ３ｅによって共振部１０３の容量（容量３ｃおよび容量３ｄの合成容量）を変化させる場合、上記のように、トランジスタスイッチ３ｅがオン状態になることで合成容量が増大されるように構成することができるが、逆に、トランジスタスイッチ３ｅがオン状態になることで合成容量が低減されるように構成してもよい。
【００４９】
本実施の形態においては、共振周波数をずらす（変化させる）ための電源制御信号１１７は、アンテナ部１０１と共振部１０３との共振作用によって生成された信号（交流）を整流部１０５で直流化し、さらに、レギュレータ１０７で一定電圧化された出力で動作する処理部１０９において生成される。よって、本実施の形態にかかるＲＦタグは、リーダ／ライタの仕様とは無関係に、つまり、リーダ／ライタが自身の発する搬送波のパワーを制御することなしに、ＲＦタグの発熱を抑制することが可能である。
【００５０】
このように、本実施の形態においては、トランジスタスイッチ３ｅのオン／オフ状態を切り替えることによって共振部１０３の有する共振周波数を変化させ、ＲＦタグ内部において生成される電力を低減させ、発熱の抑制を図っている。したがって、リーダ／ライタから出力される電磁界が大きく、ＲＦタグ内部における電力消費による発熱量が大きくなるような場合であっても、ＲＦタグ内部において生成される電力が小さくなるので、ＲＦタグの発熱量を抑制することが可能である。
【００５１】
＜第１の実施の形態変形例＞
図７は、第１の実施の形態の変形例によるＲＦタグの構成を示すブロック図である。本変形例によるＲＦタグは、図３に示した第１の実施の形態によるＲＦタグが有する構成に加え、さらに、電源制御信号１１７を受けて保持するレジスタ１２３とレジスタ１２３の電源として機能する保持用電源部１２５とで構成される電源制御信号保持部１２１を有する。
【００５２】
図３ないし図６を参照して説明した第１の実施の形態では、共振部１０３（図３）の有する共振周波数をずらすことで、アンテナ部１０１が受信した搬送波から生成される電力の大きさを下げて発生する熱を抑制している。その一方で、共振部１０３の共振周波数をずらすことによりＲＦタグが利用可能な電力が低下することで、処理部１０９の電源制御部１１５は共振周波数をずらすための電源制御信号１１７を所望のレベル（例えば、Ｈレベル）に維持することが困難になる場合も考えられる。電源制御信号１１７が所定のレベル（例えば、Ｈレベル）を維持できなくなると、共振部１０３（図３）の共振周波数がもとに戻り、生成される電力が本来の大きさにまで回復する。そうすると電圧モニタ１０６が再び電圧の上昇を検知し、電力制御信号１１７が所定のレベル（例えば、Ｈレベル）になる。このようにして電力制御信号１１７がＨレベルとＬレベルとの間で頻繁に交代する状況が現れ、発熱の抑制効果が損なわれてしまう可能性がある。
【００５３】
そこで、本変形例においては、電源制御信号１１７を保持するための構成を、第１の共振周波数変更手段１０３ａと電源制御部１１５との間に介在させる構成を追加し、処理部１０９へ供給される電力が低下した場合における電源制御信号１１７の信号レベルの安定化を図っている。
【００５４】
図８は、本変形例における電源制御信号保持部１２１（図７）の構成を示す等価回路図である。このように、電源制御信号保持部１２１は、電源制御信号１１７のレベルを保持するレジスタ２３（１２３）が設けられる。そしてレジスタ２３に供給される電源である保持用電源部１２５として、容量２５ａと処理部１０９に供給される電源の電圧レベルが下がった場合に容量２５ａに保持される電気的エネルギが処理部１０９へ流出しないようにするためのダイオード２５ｂ（逆流防止用ダイオード）が設けられる。本変形例においては、第１の共振周波数変更手段１０３ａへ供給される電源制御信号１１７として、レジスタ１２３が保持する信号レベルが使用される。
【００５５】
このように電源制御信号保持部１２１を構成することにより、保持用電源部１２５に十分な電力が蓄えられている間は、レジスタ１２３の信号レベルは一定に保たれ、継続的に発熱が抑制され十分な放熱効果が期待できるようになる。やがて保持用電源部１２５に蓄えられた電気的エネルギは漏れ電流により徐々に減少し、レジスタ１２３が信号レベルを維持できなくなって電源制御信号１１７のレベルが（例えば、Ｌレベルに）戻り、共振部１０３（図７）の共振周波数がもとに戻る。なお、保持用電源部１２５の容量２５ａの大きさは、レジスタ１２３が信号レベルを維持することができる時間の長さに関係するから、放熱のための時間や発熱を抑制したい時間間隔等を考慮して適宜決定すればよい。
【００５６】
＜第２の実施の形態＞
図９は、第２の実施の形態によるＲＦタグの構成を示すブロック図である。本実施の形態によるＲＦタグは、図３に示した第１の実施の形態によるＲＦタグの構成から電圧モニタ１０６（図３）を省略し、代わりに、温度センサ１３１を追加した構成を有する。温度センサ１３１は、半導体温度センサでよく、処理部１０９ａと一体的に構成されてよい。
【００５７】
温度センサ１３１の出力、すなわち、温度測定値は、電源制御部１１５ａに入力される。電源制御部１１５ａは、温度測定値が所定の温度値以上になった場合に電源制御信号１１７を所定のレベル（例えば、Ｈレベル）に切り替える。
【００５８】
このようにして、本実施の形態によるＲＦタグにおいては、整流部１０５によって直流化され、さらに、レギュレータ１０７によって定電圧化された電力によって動作する温度センサ１３１および電源制御部１１５ａによる制御動作によって、共振部１０３の共振周波数が、温度に応じて変更され、もって、ＲＦタグの発熱が抑制される。
【００５９】
＜第２の実施の形態変形例＞
図１０は、第２の実施の形態の変形例によるＲＦタグの構成を示すブロック図である。本変形例によるＲＦタグは、図９に示したＲＦタグ（第２の実施の形態）に、さらに、レジスタ１２３および保持用電源部１２５を有する電源制御信号保持部１２１が追加された構成を有する。
【００６０】
このようにして、本変形例によるＲＦタグもまた、第１の実施の形態の変形例によるＲＦタグと同様、処理部１０９へ供給される電力が低下した場合における電源制御信号１１７の信号レベルの安定化を図っている。なお、レジスタ１２１および保持用電源部１２５の構成は、第１の実施の形態の変形例と関連して図８に示された構成と同様の構成でよい。
【００６１】
＜第３の実施の形態＞
図１１は、第２の実施の形態によるＲＦタグの構成を示すブロック図である。本実施の形態によるＲＦタグは、図３に示した第１の実施の形態によるＲＦタグの構成において、第１の共振周波数変更手段１０３ａに代えて、電源制御信号１１７に基づいて整流部１０５の整流回路を遮断したり接続したりすることにより動作する第２の共振周波数変更手段１０５ａを付加した構成を有する。第２の共振周波数変更手段１０５ａは、半導体回路として整流回路１０５と一体的に構成されてよい。
【００６２】
第２の共振周波数変更手段１０５ａは、処理部１０９の電源制御部１１５が出力する電源制御信号１１７が所定のレベル（例えば、Ｈレベル）にある場合に、整流部１０５の整流回路を短絡し、共振部１０３の共振容量の一部を無効にし、共振容量値を変更することで共振作用の程度を低減し、整流部１０５へ供給される電力が減少される。このようにして、ＲＦタグ内部において生成される電力が抑えられ、もって、ＲＦタグ内部において生じる熱量が減少する。
【００６３】
図１２（ａ）は、整流部１０５の整流回路の等価回路図である。このように表される整流回路をＣＭＯＳトランジスタを用いて実装する場合には、図１２（ｂ）のように各要素を構成すればよい。例えば、整流回路を構成するトランジスタ１０５ａは、ＮＭＯＳトランジスタで構成され、ゲートを接地している。ドレインが接地電位よりも高い電位にあるか、低い電位であってもその差がＮＭＯＳトランジスタのスレッショルド電圧以内の場合はオフ状態にあるが、ドレインの電位が接地電位よりもスレッショルド電圧を超えて低い場合、オンしダイオードとして機能する。
【００６４】
図１３は、図１２（ｂ）に示された整流回路に、第２の共振周波数変更手段１０５ａを追加した構成を示す図である。このように、第２の共振周波数変更手段１０５ａは、整流回路のダイオードを構成するトランジスタの１つ、または、複数のゲートに電源制御信号１１７を接続することにより、構成可能である。この場合、電源制御信号１１７がアクティブ（例えば、Ｈレベル）にあるときに整流回路１０５を短絡し、結果として共振部１０３にあるコンデンサの一部１０３ｂの両端を短絡することになり、共振周波数が変更される。
【００６５】
このように、本実施の形態によるＲＦタグにおいては、整流回路のダイオードとして機能するトランジスタのゲートの電位を、アンテナ部１０１と共振部１０３との共振作用によって生成された信号（交流）を整流部１０５で直流化し、さらに、レギュレータ１０７で一定電圧化された出力で動作する処理部１０９において生成される電源制御信号１１７によって制御する。電源制御信号１１７は、整流部１０５の出力にかかる電圧が所定の値以上であるか、否か、に基づいて変化する。よって、本ＲＦタグは、整流部１０５の出力の電圧の高低に従って、共振周波数を変更することにより、ＲＦタグの発熱を抑制することができる。
【００６６】
＜第３の実施の形態変形例＞
図１４は、第３の実施の形態の変形例によるＲＦタグの構成を示すブロック図である。本変形例によるＲＦタグは、図１１に示したＲＦタグ（第３の実施の形態）に、さらに、レジスタ１２３および保持用電源部１２５を有する電源制御信号保持部１２１が追加された構成を有する。
【００６７】
このようにして、本変形例によるＲＦタグもまた、第１および第２の実施の形態の変形例によるＲＦタグと同様、処理部１０９へ供給される電力が低下した場合における電源制御信号１１７の信号レベルの安定化を図っている。なお、レジスタ１２１および保持用電源部１２５の構成は、第１の実施の形態の変形例と関連して図８に示された構成と同様の構成でよい。
【００６８】
＜第４の実施の形態＞
図１５は、第４の実施の形態によるＲＦタグの構成を示すブロック図である。本実施の形態によるＲＦタグは、図１１に示した第３の実施の形態によるＲＦタグの構成から電圧モニタ１０６（図１１）を省略し、代わりに、温度センサ１３１を追加した構成を有する。温度センサ１３１は、半導体温度センサでよく、処理部１０９ａと一体的に構成されてよい。
【００６９】
温度センサ１３１の出力、すなわち、温度測定値は、電源制御部１１５ａに入力される。電源制御部１１５ａは、温度測定値が所定の温度値以上になった場合に電源制御信号１１７を所定のレベル（例えば、Ｈレベル）に切り替える。
【００７０】
このようにして、本実施の形態によるＲＦタグにおいては、整流部１０５によって直流化され、さらに、レギュレータ１０７によって定電圧化された電力によって動作する温度センサ１３１および電源制御部１１５ａによる制御動作によって、共振部１０３の共振周波数が、温度に応じて変更され、もって、ＲＦタグの発熱が抑制される。
【００７１】
＜第４の実施の形態変形例＞
図１６は、第４の実施の形態の変形例によるＲＦタグの構成を示すブロック図である。本変形例によるＲＦタグは、図１５に示したＲＦタグ（第４の実施の形態）に、さらに、レジスタ１２３および保持用電源部１２５を有する電源制御信号保持部１２１が追加された構成を有する。
【００７２】
このようにして、本変形例によるＲＦタグもまた、第１、第２、および、第３の実施の形態の変形例によるＲＦタグと同様、処理部１０９へ供給される電力が低下した場合における電源制御信号１１７の信号レベルの安定化を図っている。なお、レジスタ１２１および保持用電源部１２５の構成は、第１の実施の形態の変形例と関連して図８に示された構成と同様の構成でよい。
【００７３】
＜第５の実施の形態＞
図１７は、第５の実施の形態によるＲＦタグの構成を示すブロック図である。ＲＦタグは、リーダ／ライタ（図示せず。）からの搬送波を受けるアンテナ部１０１、アンテナ部１０１と共振部１０３との間の電流の大きさが所定値以上になるとその流れを遮断する機能を有する電流遮断手段１０２、アンテナ部１０１のリアクタンスと共振する容量を備えた共振部１０３、共振部１０３から出力される交流を整流し、後段へ直流を供給する整流部１０５、整流部１０５の出力する直流を受け、電圧を安定化（例えば、定電圧化）させて出力するレギュレータ１０７、レギュレータ１０７の出力を受けて動作する処理部１０９を有する。処理部１０９は、コントローラ１１１、および、メモリ１１３を備える。
【００７４】
図１８は、第５の実施の形態によるＲＦタグの電流遮断手段１０２を等価回路で表した図である。このように電流遮断手段１０２は、アンテナ１に流れる電流の大きさが所定値以上になると電気的接続性を切断する電流ヒューズ２を備える。電流ヒューズ２の作用によりアンテナ１と容量３との間の電気的接続性が絶たれることにより、容量３以降における電流の流れはなくなり、ＲＦタグの発熱が抑制される。
【００７５】
本実施の形態によるＲＦタグは、電流遮断手段１０２として電流ヒューズ２をアンテナ部１０１（アンテナ１）と共振部１０３（容量３）との間に設けたことにより、至極簡便な構成で、ＲＦタグの過剰な発熱を確実に防止することができる。例えば、ＲＦタグに半導体温度センサを追加して、人体に貼り付けて使用する無線体温計を構成するような場合、やけど防止の絶対安全策として有効である。
【００７６】
なお、本発明にかかる実施の形態によるＲＦタグにおいては、いずれも、半導体温度センサ等と組み合わせて構成することにより、無線温度計ＲＦタグを構成することができる。無線温度計ＲＦタグは、医療機器として人体に接して使用する無線体温計として使用することもできる。本実施の形態にかかるＲＦタグは、過剰な発熱を抑制する機能を備えており、無線体温計として使用される場合に、やけど防止等の観点から非常に有用である。
【００７７】
本発明にかかる第１ないし第４の実施の形態によるＲＦタグにおいては、処理部１０９に含まれるコントローラ１１１が、リーダ／ライタからのコマンドを受けて、電源制御部１１５（あるいは１１５ａ）に対し、電源制御信号１１７の信号レベルを変更する指示を出すように構成することも可能である。このように構成すれば、ＲＦタグは、整流部１０５の出力の電圧の高低、および／または、ＲＦタグ内部の温度の高低に基づく発熱抑制制御に加え、リーダ／ライタからの指示によって、発熱抑制制御をすることも可能である。
【００７８】
本発明にかかる第１ないし第５の実施の形態によるＲＦタグにかかる構成を組み合わせてもよい。例えば、電圧モニタ１０６および温度センサ１３１を備えることで、整流回路１０５の出力の電圧とＲＦタグの内部の温度とに基づいて、複合的な発熱抑制制御をすることも可能である。この場合、整流回路１０５の出力電圧およびＲＦタグの内部温度が共に所定値を上回ったときに発熱抑制制御を実行するようにしてもよいし、整流回路１０５の出力電圧およびＲＦタグの内部温度のいずれか一方が所定値を上回ったときに発熱抑制制御を実行するようにしてもよい。
【００７９】
本発明にかかる実施の形態によるＲＦタグにおいては、半導体上に構成された共振容量とスイッチにより、過剰な温度上昇につながる過大な電力を受けるとそれをＲＦタグ自身で検知し、あるいは、リーダ／ライタからのコマンドによる命令により、ＲＦタグの共振周波数をずらすことが可能である。共振周波数をずらすことにより、リーダ／ライタからタグが受ける受電電力が減少し、タグの消費電力を減らすことでＲＦタグ自身からの発熱を減らすことが可能となる。
【００８０】
本発明にかかる実施の形態によるＲＦタグにおいては、リーダ／ライタから受ける電力が大きくなって、ＲＦタグが過剰に発熱してＲＦタグ自身の温度が上昇し、ＲＦタグ内蔵の温度センサが検知する温度がある値以上になった場合に、受電電力を減じるための制御動作を行って発熱を抑えることが可能となる。
【００８１】
本発明にかかる実施の形態によるＲＦタグにおいては、共振周波数を変更した状態での受電電力が、共振周波数の変更を指示する信号の信号レベルを維持する電力よりも小さい場合であっても、共振周波数をずらした状態を一定時間維持し、共振周波数が元にも戻るまでの時間、放熱に寄与することが可能となる。
【００８２】
本発明にかかる実施の形態によるＲＦタグにおいては、ＣＭＯＳ型半導体上に構成された共振容量とスイッチにより、過剰な温度上昇につながる過大な電力を受けるとそれをＲＦタグ自身で検知し、あるいは、リーダ／ライタからのコマンドによる命令により、ＲＦタグの整流回路の一部トランジスタを短絡することにより、リーダ／ライタからＲＦタグが受ける受電電力が減少され、ＲＦタグの消費電力を減らすことでＲＦタグ自身からの発熱を減らすことが可能となる。
【００８３】
本発明にかかる実施の形態によるＲＦタグにおいては、アンテナに過大な電流が流れ、人体に貼り付けたＲＦタグ（無線体温計）が発熱することによるやけどを防止することが可能となる。また、物流管理用途等としてＲＦタグを人体以外の物品に貼り付けた場合も、発熱による火災や発煙を防止することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、無線温度計、ＲＦＩＤ等の用途に使用可能なＲＦタグを提供する。
【符号の説明】
【００８５】
１  ・・・  アンテナ
２  ・・・  電流ヒューズ
３  ・・・  コンデンサ（容量）
３ａ・・・  コンデンサ（容量）
３ｂ・・・  スイッチ
３ｃ・・・  コンデンサ（容量）
３ｄ・・・  コンデンサ（容量）
３ｅ・・・  トランジスタスイッチ
５  ・・・  整流回路
２３  ・・・  レジスタ
２５ａ・・・  コンデンサ（容量）
２５ｂ・・・  逆流防止用ダイオード
１１７  ・・・  電源制御信号
３０１  ・・・  アンテナ
３０３  ・・・  共振容量
３０５  ・・・  整流回路
４０１  ・・・  アンテナ（リーダ／ライタ）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８６】
【特許文献１】特開２００７−１１４９２５号公報
【図１】
2011060176.tif 000003
【図２】
2011060176.tif 000004
【図３】
2011060176.tif 000005
【図４ａ】
2011060176.tif 000006
【図４ｂ】
2011060176.tif 000007
【図５ａ】
2011060176.tif 000008
【図５ｂ】
2011060176.tif 000009
【図６】
2011060176.tif 000010
【図７】
2011060176.tif 000011
【図８】
2011060176.tif 000012
【図９】
2011060176.tif 000013
【図１０】
2011060176.tif 000014
【図１１】
2011060176.tif 000015
【図１２】
2011060176.tif 000016
【図１３】
2011060176.tif 000017
【図１４】
2011060176.tif 000018
【図１５】
2011060176.tif 000019
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
2011060176.tif 000022