JP2008071129A - 無線ｉｃタグ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザの使い勝手を向上し得る無線ＩＣタグ装置を実現すること。
【解決手段】外部から送信される電磁波を受信して誘導起電力を発生する受信アンテナＡ１、Ａ２と、発生した誘導起電力により生じる電力を充電及び放電可能な第１キャパシタＣ１、第２キャパシタＣ２と、第１キャパシタＣ１、第２キャパシタＣ２毎に設けられ、電力の充電と放電とを切り替える第１スイッチ回路１６ａ、第２スイッチ回路１６ｂと、誘導起電力が発生している間、一方のキャパシタに電力が充電されるよう指示し、他方のキャパシタに充電された電力を放電するよう指示する制御部１０と、を備える無線ＩＣタグ装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、無線ＩＣタグ装置に関する。

近年、誘導電磁界又は電波（以下、電磁波）により生じる誘導起電力を用いて、メモリに記憶されているデータの読み出しや書き込みのために通信を行う非接触のＲＦＩＤ（Radio Frequency-IDentification）タグと称される無線ＩＣタグ装置が広く普及している。

無線ＩＣタグ装置が動作する電力を誘導起電力のみから得ることは、データの送信を行う際、電力不足による通信可能エリアが狭まるという欠点があった。

そこで、データの送信をＯＮ／ＯＦＦ切り替えする切替スイッチと、切替スイッチがＯＦＦ状態のときにリーダからの無線電波をアンテナで受信して得られた生成電力を充電する充電部と、切替スイッチがＯＮ状態に切り替わったときに充電部で充電された電力を送信回路へ供給する制御回路とを備えた充電式の無線ＩＣタグ装置が開示されている（特許文献１参照）。
特開２００５−２５０５４５号公報

しかしながら、上述したような従来の充電式の無線ＩＣタグ装置は、切替スイッチが押しボタン式であり、ユーザが当該押しボタン式の切替スイッチを操作することによりＯＮ／ＯＦＦ状態が切り替わるものであるため、ユーザは常にデータを送信中又は受信中であるかを意識しなくてはならず、ユーザにとって煩雑な作業であり、使い勝手のよいものではない。また、無線ＩＣタグ装置の一種として、電池内臓型のアクティブタグが知られているが、電池交換が必要となるため、使い勝手のよいものではない。

本発明の課題は、ユーザの使い勝手を向上し得る無線ＩＣタグ装置を実現することである。

請求項１記載の発明は、外部から送信される電磁波を受信して誘導起電力を発生する受信アンテナと、前記受信アンテナにより発生した誘導起電力を充電する複数のキャパシタと、前記複数のキャパシタのそれぞれに対応して設けられ、前記キャパシタ毎に流れる電流方向を切り替えて前記キャパシタの充電又は放電の切り替えを行うスイッチング手段と、前記電磁波の受信中に、前記複数のキャパシタのうち少なくともいずれか一つのキャパシタを充電すると共に、前記複数のキャパシタのうち少なくともいずれか一つのキャパシタを放電させる制御信号を前記スイッチング手段に出力する制御手段と、前記キャパシタの放電電力を内部回路に供給する供給手段と、を備える無線ＩＣタグ装置であること、を特徴としている。

請求項１記載の発明によれば、電磁波の受信中、即ち、誘導起電力が発生している間、当該誘導起電力を充電するキャパシタが少なくとも一つ存在し、また、充電された誘導起電力を放電するキャパシタが少なくとも一つ存在するため、ユーザが関知することなく誘導起電力に充電された電力を加えることができ、データの送信を行う際、電力不足による通信可能エリアが狭まるという問題を解消でき、ユーザの使い勝手を向上し得る自動充電式の無線ＩＣタグ装置を実現することができる。

以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、この発明にはこの実施の形態に限定されるものではない。また、この発明の実施の形態は、発明の最も好ましい形態を示すものであり、この発明の用語はこれに限定されない。

[実施の形態１]
以下、図を参照して本発明の実施の形態１を詳細に説明する。
まず、構成を説明する。
図１に、無線ＩＣタグ装置１の概略構成ブロック図を示す。

図１に示すように、無線ＩＣタグ装置１は、制御部１０、記憶部１１、クロック生成部１２、変調回路部１３、送信波形生成回路部１４、送信アンテナ１５、電源回路部１６等から構成されており、各部は電気的に接続されていると共に、電源回路部１６から電力の供給を受けて駆動される。

制御部１０は、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）等から構成されており、記憶部１１の所定領域を作業領域として、記憶部１１に記憶されている各種制御プログラムやデータに基づいて各種処理を実行し、上記各部に制御信号を送って無線ＩＣタグ装置１の動作全般を統括的に制御する。

記憶部１１は、制御部１０により実行される各種制御処理プログラム及びこれらプログラムで使用される各種データ等が予め記憶されている領域と、当該制御処理プログラムや各種データが展開される領域とを有する記録媒体である。記憶部１１は、磁気的、光学的記録媒体又は半導体等の電気的に消去及び書き換えが可能な不揮発性メモリで構成されており、無線ＩＣタグ装置１に固定的に設けられたもの又は着脱自在に装着されるものである。例えば、ＦｅＲＡＭ（Ferroelectric Random Access Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）等を挙げることができる。

クロック生成部１２は、電源回路部１６から電力の供給を受けると、一定周期のクロック信号を発生して制御部１０に出力する。制御部１０は、クロック生成部１２により生成されるクロック信号に基づいて、各種動作のタイミング調整を行う。

変調回路部１３は、外部に送信する信号を変調する回路であり、例えば、周波数偏移変調（ＦＳＫ；Frequency Shift Keying）回路により構成される。

送信波形生成回路部１４は、変調回路部１３により変調された信号を送信アンテナ１５を介して外部に送信する波形に生成する回路であり、例えば、パルス波形を生成するトランジスタ等を用いたパルス回路を挙げることができる。

送信アンテナ１５は、アンテナコイル等から構成されており、送信波形生成回路部１４により生成された信号を外部に送信する。

電源回路部１６は、外部から送信される電磁波により誘導起電力を発生し、当該誘導起電力を各部に供給すると共に、電磁波に基づく信号を制御部１０に出力する。

図２に、本実施の形態１における電源回路部１６の概略構成回路図を示す。
図２に示すように、電源回路部１６は、受信アンテナ素子Ａ１、Ａ２、アンテナコイルＬ１、Ｌ２、第１キャパシタＣ１、第２キャパシタＣ２、第１スイッチ回路１６ａ、第２スイッチ回路１６ｂ、ダイオードＤ１ａ、Ｄ１ｂ、Ｄ２ａ、Ｄ２ｂ、Ｄ５等から構成されている。また、電源回路部１６は、無線ＩＣタグ装置１の各部に誘導起電力及び第１キャパシタＣ１又は第２キャパシタＣ２の放電電力を内部回路に供給する供給手段としての線路により各部と接続されている。

受信アンテナ素子Ａ１、Ａ２及びアンテナコイルＬ１、Ｌ２は、外部から送信される電磁波を受信して誘導起電力を発生させる受信アンテナである。受信アンテナ素子Ａ１は、アンテナコイルＬ１と直列に接続され、受信アンテナ素子Ａ２は接地されたアンテナコイルＬ２と直列に接続されており、受信アンテナ素子Ａ２から受信アンテナ素子Ａ１の方向に電流が流れる方向にダイオードＤ５が接続されている。

第１キャパシタＣ１と第２キャパシタＣ２は、発生した誘導起電力を充電するキャパシタであり、発生した誘導起電力の電流方向に対して互いに並列に接続されている。

第１キャパシタＣ１は、ダイオードＤ１ａ、Ｄ１ｂを介して第１スイッチ回路１６ａ及び第１スイッチ回路１６ａの入力側に接続されたアンテナコイルＬ１と接続されており、第２キャパシタＣ２は、ダイオードＤ２ａ、Ｄ２ｂを介して第２スイッチ回路１６ｂ及び第２スイッチ回路１６ｂの入力側に接続されたアンテナコイルＬ１と接続されている。

第１スイッチ回路１６ａは、互いにキャリアの導通方向が異なるトランジスタとしての
ｎチャネル形ＭＯＳＦＥＴ（以下、ｎＭＯＳスイッチ素子という）Ｍ１ａ及びｐチャネル形ＭＯＳＦＥＴ（以下、ｐＭＯＳスイッチ素子という）Ｍ１ｂからなるトランジスタスイッチ（ＣＭＯＳ；Complementary Metal Oxide Semiconductor）で構成される。ｎＭＯＳスイッチ素子Ｍ１ａのドレイン電極Ｄ及びｐＭＯＳスイッチ素子Ｍ１ｂのドレイン電極ＤはアンテナコイルＬ１と接続され、ｎＭＯＳスイッチ素子Ｍ１ａのゲート電極Ｇ及びｐＭＯＳスイッチ素子Ｍ１ｂのゲート電極Ｇには、制御部１０内の後述するフリップフロップ回路１０ａの出力信号Ｑが入力される。従って、第１スイッチ回路１６ａは、出力信号Ｑに応じて第１キャパシタＣ１に流れる電流方向を切り替えて第１キャパシタＣ１の充電又は放電の切り替えを行うスイッチング手段としての機能を実現している。
なお、第１スイッチ回路１６ａは、ＣＭＯＳに限らない。

ｎＭＯＳスイッチ素子Ｍ１ａは、ダイオードＤ１ａを介して第１キャパシタＣ１と直列に接続されている。詳しくは、ｎＭＯＳスイッチ素子Ｍ１ａのソース電極ＳがｎＭＯＳスイッチ素子Ｍ１ａから第１キャパシタＣ１の方向に電流が流れるようにダイオードＤ１ａのアノードと接続され、ダイオードＤ１ａのカソードに第１キャパシタＣ１が接続されている。

ｐＭＯＳスイッチ素子Ｍ１ｂは、ダイオードＤ１ｂを介して第１キャパシタＣ１と直列に接続されている。詳しくは、ｐＭＯＳスイッチ素子Ｍ１ｂのソース電極Ｓが第１キャパシタＣ１からｐＭＯＳスイッチ素子Ｍ１ｂの方向に電流が流れるようにダイオードＤ１ｂのカソードと接続され、ダイオードＤ１ａのアノードに第１キャパシタＣ１が接続されている。

第２スイッチ回路１６ｂは、互いにキャリアの導通方向が異なるトランジスタとしてのｎＭＯＳスイッチ素子Ｍ２ａ及びｐＭＯＳスイッチ素子Ｍ２ｂからなるトランジスタスイッチ（ＣＭＯＳ）で構成される。ｎＭＯＳスイッチ素子Ｍ２ａのドレイン電極Ｄ及びｐＭＯＳスイッチ素子Ｍ２ｂのドレイン電極ＤはアンテナコイルＬ１と接続され、ｎＭＯＳスイッチ素子Ｍ２ａのゲート電極Ｇ及びｐＭＯＳスイッチ素子Ｍ２ｂのゲート電極Ｇには、制御部１０内の後述するフリップフロップ回路１０ａの出力信号Ｑの反転信号／Ｑが入力される。従って、第２スイッチ回路１６ｂは、出力信号／Ｑに応じて第２キャパシタＣ２に流れる電流方向を切り替えて第２キャパシタＣ２の充電又は放電の切り替えを行うスイッチング手段としての機能を実現している。
なお、第２スイッチ回路１６ｂは、ＣＭＯＳに限らない。

ｎＭＯＳスイッチ素子Ｍ２ａは、ダイオードＤ２ａを介して第２キャパシタＣ２と直列に接続されている。詳しくは、ｎＭＯＳスイッチ素子Ｍ２ａのソース電極ＳがｎＭＯＳスイッチ素子Ｍ２ａから第２キャパシタＣ２の方向に電流が流れるようにダイオードＤ２ａのアノードと接続され、ダイオードＤ２ａのカソードに第２キャパシタＣ２が接続されている。

ｐＭＯＳスイッチ素子Ｍ２ｂは、ダイオードＤ２ｂを介して第２キャパシタＣ２と直列に接続されている。詳しくは、ｐＭＯＳスイッチ素子Ｍ２ｂのソース電極Ｓが第２キャパシタＣ２からｐＭＯＳスイッチ素子Ｍ２ｂの方向に電流が流れるようにダイオードＤ２ｂのカソードと接続され、ダイオードＤ２ａのアノードに第２キャパシタＣ２が接続されている。

制御部１０は、クロック生成部１２により生成されるクロック信号に基づく信号を入力信号Ｓ、Ｒとするフリップフロップ回路１０ａを備え、外部から送信される電磁波の受信中、即ち、電源回路部１６が誘導起電力を生じさせている間は、入力信号Ｓ、Ｒに応じて出力される出力信号Ｑ、／Ｑを電源回路部１６に出力することにより、第１キャパシタＣ１及び第２キャパシタＣ２のうち、いずれか一方を充電させ、他方を放電させると共に、充電されるキャパシタと放電するキャパシタとを予め定められた間隔で順次交互に切り替える制御信号としての出力信号Ｑ、／Ｑを出力する制御手段としての機能を実現する。

フリップフロップ回路１０ａは、本実施の形態１においては、ＲＳフリップフロップ回路を例として挙げて説明するが、これに限らない。

なお、ＲＳフリップフロップ回路の出力信号Ｑの反転信号は、Ｑに上線を引いた記号で示すのが一般的であるが、本実施の形態の明細書中においては、便宜上、Ｑの前に斜線（／）を加えた「／Ｑ」として示すこととした。

次に、本実施の形態１の動作を説明する。
図３に、本実施の形態１における充放電処理のフローチャートを示し、図４に本実施の形態１におけるタイミングチャートを示す。

図３に示す充放電処理は、制御部１０及び記憶部１１の協働によるソフトウエア処理により電源回路部１６において実現される処理である。なお、本処理は、外部から電磁波を受信している間、実行されるものである。

まず、受信アンテナ素子Ａ１、Ａ２が電磁波を受信して誘導起電力を発生したとき(図４に示す時刻ｔ０のとき)、フリップフロップ回路１０ａの入力信号Ｒ、Ｓが初期化（Ｓ＝０、Ｒ＝０）される（ステップＳ１）。

入力信号Ｒ、Ｓが初期化された後（図４に示す時刻ｔ１のとき）、クロック信号に応じて入力信号Ｓが０から１の状態に変わると、出力信号／Ｑが０の状態を保持しつつ出力信号Ｑが０から１の状態に変わる（ステップＳ２）。

出力信号Ｑが１、出力信号／Ｑが０の状態となることから、第１キャパシタＣ１に接続されているｎＭＯＳスイッチ素子Ｍ１ａがＯＮ、ｐＭＯＳスイッチ素子Ｍ１ｂがＯＦＦ、第２キャパシタＣ２に接続されているｎＭＯＳスイッチ素子Ｍ２ａがＯＦＦ、ｐＭＯＳスイッチ素子Ｍ２ｂがＯＮの状態となり、第１キャパシタＣ１は、誘導起電力に応じた電力の充電状態となる（ステップＳ３）。

ステップＳ２後、クロック信号に応じて所定時間経過後（図４に示す時刻ｔ２のとき）、入力信号Ｓが１から０の状態に変わる。このとき、出力信号Ｑ、／Ｑは、現状の状態を維持している（ステップＳ４）。

更に、クロック信号に応じて所定時間経過後（図４に示す時刻ｔ３のとき）、入力信号Ｒが０から１の状態に変わると、出力信号Ｑが１から０の状態に変わり、出力信号／Ｑが０から１の状態に変わる（ステップＳ５）。

出力信号Ｑが０、出力信号／Ｑが１の状態となることから、第１キャパシタＣ１に接続されているｎＭＯＳスイッチ素子Ｍ１ａがＯＦＦ、ｐＭＯＳスイッチ素子Ｍ１ｂがＯＮ、第２キャパシタＣ２に接続されているｎＭＯＳスイッチ素子Ｍ２ａがＯＮ、ｐＭＯＳスイッチ素子Ｍ２ｂがＯＦＦの状態となり、第１キャパシタＣ１は充電状態から放電状態に切り替わり、第２キャパシタＣ２は誘導起電力に応じた電力の充電状態となる（ステップＳ６）。

ステップＳ５後、クロック信号に応じて所定時間経過後（図４に示す時刻ｔ４のとき）、入力信号Ｒが１から０の状態に変わる。このとき、出力信号Ｑ、／Ｑは、現状の状態を維持している（ステップＳ７）。

更に、クロック信号に応じて所定時間経過後（図４に示す時刻ｔ５のとき）、入力信号Ｓが０から１の状態に変わると、出力信号Ｑが０から１の状態に変わり、出力信号／Ｑが１から０の状態に変わる（ステップＳ８）。

出力信号Ｑが１、出力信号／Ｑが０の状態となることから、第１キャパシタＣ１に接続されているｎＭＯＳスイッチ素子Ｍ１ａがＯＮ、ｐＭＯＳスイッチ素子Ｍ１ｂがＯＦＦ、第２キャパシタＣ２に接続されているｎＭＯＳスイッチ素子Ｍ２ａがＯＦＦ、ｐＭＯＳスイッチ素子Ｍ２ｂがＯＮの状態となり、第１キャパシタＣ１は放電状態から充電状態に切り替わり、第２キャパシタＣ２は充電状態から放電状態に切り替わる（ステップＳ９）。

ステップＳ８後、クロック信号に応じて所定時間経過後（図４に示す時刻ｔ６のとき）、入力信号Ｓが１から０の状態に変わる。このとき、出力信号Ｑ、／Ｑは、現状の状態を維持し（ステップＳ１０）、ステップＳ５に戻る。

本実施の形態１によれば、電磁波の受信中、即ち、誘導起電力が発生している間、当該誘導起電力を充電するキャパシタが少なくとも一つ存在し、また、充電された誘導起電力を放電するキャパシタが少なくとも一つ存在するため、ユーザが関知することなく誘導起電力に充電された電力を加えることができ、データの送信を行う際、電力不足による通信可能エリアが狭まるという問題を解消でき、ユーザの使い勝手を向上し得る自動充電式の無線ＩＣタグ装置を実現することができる。

また、誘導起電力の電流方向に対して並列に接続されたキャパシタ（第１キャパシタＣ１、第２キャパシタＣ２）に、印加される電圧に対してキャリアの導通方向が異なるｎＭＯＳスイッチ素子及びｐＭＯＳスイッチ素子をそれそれぞれ直列に接続することにより、電力がキャパシタに充電される経路と放電する経路とを分けることができ、電流の衝突を防止することができ、充放電切替時の安全性を向上し得ることできる。

更に、充電されるキャパシタと放電するキャパシタとを予め定められた間隔で交互に切り替えることにより、常に充電可能なキャパシタを確保できるため、発生した誘導起電力を効率よく充電することができる。

[実施の形態２]
以下、図を参照して本発明の実施の形態２を詳細に説明する。
まず、構成を説明する。
本実施の形態２における無線ＩＣタグ装置１の概略構成ブロック図は、実施の形態１の電源回路部１６が電源回路部１７になる以外は略同様であるため、図示及び説明は省略する。

図５に、本実施の形態２における電源回路部１７の概略構成回路図を示す。
図５に示す電源回路部１７において、図２に示す実施の形態１の電源回路部１６と同様の部分には同様の番号を付して説明は省略し、異なる部分のみ説明する。

図５に示すように、電源回路部１７は、受信アンテナ素子Ａ１、Ａ２、アンテナコイルＬ１、Ｌ２、第１キャパシタＣ１、第２キャパシタＣ２、二次電池１７ａ、第１スイッチ回路１６ａ、第２スイッチ回路１６ｂ、第３スイッチ回路１７ｂ、ダイオードＤ１ａ、Ｄ１ｂ、Ｄ２ａ、Ｄ２ｂ、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６、等から構成されている。また、電源回路部１７は、無線ＩＣタグ装置１の各部に誘導起電力及び第１キャパシタＣ１、第２キャパシタＣ２又は二次電池１７ａの放電電力を内部回路に供給する供給手段としての線路により各部と接続されている。

二次電池１７ａは、発生した誘導起電力を充電する二次電池であり、例えば、ニッカド電池やニッケル水素電池、リチウムイオン電池等を挙げられる。二次電池１７ａは、第１キャパシタＣ１及び第２キャパシタＣ２に対して並列に接続されている。

二次電池１７ａは、ダイオードＤ３、Ｄ４を介して第３スイッチ回路１７ｂ及び第３スイッチ回路１７ｂの入力側に接続されたダイオードＤ６を介してアンテナコイルＬ１と接続されている。

第３スイッチ回路１７ｂは、互いにキャリアの導通方向が異なるトランジスタとしてのｎＭＯＳスイッチ素子Ｍ３及びｐＭＯＳスイッチ素子Ｍ４からなるトランジスタスイッチ（ＣＭＯＳ）で構成される。ｎＭＯＳスイッチ素子Ｍ３のドレイン電極Ｄ及びｐＭＯＳスイッチ素子Ｍ４のドレイン電極ＤはダイオードＤ６を介してアンテナコイルＬ１と接続され、ｎＭＯＳスイッチ素子Ｍ３のゲート電極Ｇには、制御部１０から出力される第１制御信号Ｃｎｔ１が入力され、ｐＭＯＳスイッチ素子Ｍ４のゲート電極Ｇには制御部１０から出力される第２制御信号Ｃｎｔ２が入力され、第１制御信号Ｃｎｔ１及び第２制御信号Ｃｎｔ２に応じて二次電池１７ａへの電力の充電と放電とを切り替える電池スイッチング手段としての機能を実現している。
なお、第３スイッチ回路１７ｂは、ＣＭＯＳに限らない。

ｎＭＯＳスイッチ素子Ｍ３は、ダイオードＤ３を介して二次電池１７ａと直列に接続されている。詳しくは、ｎＭＯＳスイッチ素子Ｍ３のソース電極ＳがｎＭＯＳスイッチ素子Ｍ３から二次電池１７ａの方向に電流が流れるようにダイオードＤ３のアノードと接続され、ダイオードＤ３のカソードに二次電池１７ａが接続されている。

ｐＭＯＳスイッチ素子Ｍ４は、ダイオードＤ４を介して二次電池１７ａと直列に接続されている。詳しくは、ｐＭＯＳスイッチ素子Ｍ４のソース電極Ｓが二次電池１７ａからｐＭＯＳスイッチ素子Ｍ４の方向に電流が流れるようにダイオードＤ４のカソードと接続され、ダイオードＤ４のアノードに二次電池１７ａが接続されている。

制御部１０は、クロック生成部１２により生成されるクロック信号に基づく信号を入力信号Ｓ、Ｒとするフリップフロップ回路１０ａを備え、外部から送信される電磁波の受信中、即ち、電源回路部１７が誘導起電力を生じさせている間は、入力信号Ｓ、Ｒに応じて出力される出力信号Ｑ、／Ｑを電源回路部１７に出力することにより、第１キャパシタＣ１及び第２キャパシタＣ２のうち、いずれか一方を充電させ、他方を放電させると共に、充電されるキャパシタと放電するキャパシタとを予め定められた間隔で順次交互に切り替える制御信号としての出力信号Ｑ、／Ｑを出力する制御手段としての機能を実現する。

また、制御部１０は、電源回路部１７から検出される電圧（以下、検出電圧Ｖ_０）を監視しており、電磁波の受信中（電源回路部１７が誘導起電力を生じさせている間）、誘導起電力が生じてから検出電圧Ｖ_０が予め定められた動作限界電圧Ｖ_ｉよりも大きい場合は、第１キャパシタＣ１又は第２キャパシタＣ２から放電される電力が二次電池に充電させる制御信号としての第１制御信号Ｃｎｔ１及び第２制御信号Ｃｎｔ２を電源回路部１７に出力する制御手段を実現する。

動作限界電圧Ｖ_ｉは、例えば、制御部１０を駆動させるために必要とされる最低電圧値を設定することができ、無線ＩＣタグ装置１の各部の構成や制御部１０の構成に応じて定められる値である。

次に、本実施の形態２の動作を説明する。
図６に、本実施の形態２における充放電処理のフローチャートを示し、図７に本実施の形態２におけるタイミングチャートを示す。

図６に示す充放電処理は、制御部１０及び記憶部１１の協働によるソフトウエア処理により電源回路部１７において実現される処理である。なお、本処理は、外部から電磁波を受信している間、実行されるものである。

まず、受信アンテナ素子Ａ１、Ａ２が電磁波を受信して誘導起電力を発生したとき(図７に示す時刻ｔ１０のとき)、フリップフロップ回路１０ａの入力信号Ｒ、Ｓが初期化（Ｓ＝０、Ｒ＝０）、第１制御信号Ｃｎｔ１及び第２制御信号Ｃｎｔ２が初期化（Ｃｎｔ１＝０、Ｃｎｔ２＝１）される（ステップＳ１１）。

入力信号Ｒ、Ｓ、第１制御信号Ｃｎｔ１及び第２制御信号Ｃｎｔ２が初期化された後（図７に示す時刻ｔ１１のとき）、クロック信号に応じて入力信号Ｓが０から１の状態に変わると、出力信号／Ｑが０の状態を保持しつつ出力信号Ｑが０から１の状態に変わる（ステップＳ１２）。

出力信号Ｑが１、出力信号／Ｑが０の状態となることから、第１キャパシタＣ１に接続されているｎＭＯＳスイッチ素子Ｍ１ａがＯＮ、ｐＭＯＳスイッチ素子Ｍ１ｂがＯＦＦ、第２キャパシタＣ２に接続されているｎＭＯＳスイッチ素子Ｍ２ａがＯＦＦ、ｐＭＯＳスイッチ素子Ｍ２ｂがＯＮの状態となり、第１キャパシタＣ１は、誘導起電力に応じた電力の充電状態となる（ステップＳ１３）。

ステップＳ１２後、クロック信号に応じて所定時間経過後（図７に示す時刻ｔ１２のとき）、入力信号Ｓが１から０の状態に変わる。このとき、出力信号Ｑ、／Ｑは、現状の状態を維持している（ステップＳ１４）。

更に、クロック信号に応じて所定時間経過後（図７に示す時刻ｔ１３のとき）、入力信号Ｒが０から１の状態に変わると共に、出力信号Ｑが１から０の状態、出力信号／Ｑが０から１の状態に変わり、また、第１制御信号Ｃｎｔ１が０から１の状態に変わる（ステップＳ１５）。

出力信号Ｑが０、出力信号／Ｑが１の状態となることから、第１キャパシタＣ１に接続されているｎＭＯＳスイッチ素子Ｍ１ａがＯＦＦ、ｐＭＯＳスイッチ素子Ｍ１ｂがＯＮ、第２キャパシタＣ２に接続されているｎＭＯＳスイッチ素子Ｍ２ａがＯＮ、ｐＭＯＳスイッチ素子Ｍ２ｂがＯＦＦの状態となり、第１キャパシタＣ１は充電状態から放電状態に切り替わり、第２キャパシタＣ２は誘導起電力に応じた電力の充電状態となる。また、第１制御信号Ｃｎｔ１及び第２制御信号Ｃｎｔ２が１の状態となることから、二次電池１７ａに接続されているｎＭＯＳスイッチ素子Ｍ３がＯＮ、ｐＭＯＳスイッチ素子Ｍ４がＯＦＦ状態となり、二次電池１７ａが第１キャパシタＣ１から放電された電力の充電状態となる（ステップＳ１６）。

ステップＳ１５後、クロック信号に応じて所定時間経過後（図７に示す時刻ｔ１４のとき）、入力信号Ｒが１から０の状態に変わる。このとき、出力信号Ｑ、／Ｑは、現状の状態を維持している（ステップＳ１７）。

更に、クロック信号に応じて所定時間経過後（図７に示す時刻ｔ１５のとき）、入力信号Ｓが０から１の状態に変わると、出力信号Ｑが０から１の状態に変わり、出力信号／Ｑが１から０の状態に変わる（ステップＳ１８）。

出力信号Ｑが１、出力信号／Ｑが０の状態となることから、第１キャパシタＣ１に接続されているｎＭＯＳスイッチ素子Ｍ１ａがＯＮ、ｐＭＯＳスイッチ素子Ｍ１ｂがＯＦＦ、第２キャパシタＣ２に接続されているｎＭＯＳスイッチ素子Ｍ２ａがＯＦＦ、ｐＭＯＳスイッチ素子Ｍ２ｂがＯＮの状態となり、第１キャパシタＣ１は放電状態から充電状態に切り替わり、第２キャパシタＣ２は充電状態から放電状態に切り替わる。また、第１制御信号Ｃｎｔ１及び第２制御信号Ｃｎｔ２が１の状態を保持していることから、二次電池１７ａに接続されているｎＭＯＳスイッチ素子Ｍ３がＯＮ、ｐＭＯＳスイッチ素子Ｍ４がＯＦＦ状態を保持し、二次電池１７ａが第２キャパシタＣ２から放電された電力の充電状態となる（ステップＳ１９）。

ステップＳ１８後、クロック信号に応じて所定時間経過後（図７に示す時刻ｔ１６のとき）、入力信号Ｓが１から０の状態に変わる。このとき、出力信号Ｑ、／Ｑは、現状の状態を維持する（ステップＳ２０）。

更に、クロック信号に応じて所定時間経過後（図７に示す時刻ｔ１７のとき）、入力信号Ｒが０から１の状態に変わると共に、出力信号Ｑが１から０の状態、出力信号／Ｑが０から１の状態に変わる（ステップＳ２１）。

検出電圧Ｖ_０が動作限界電圧Ｖ_ｉ以下であるか否かが判別され（ステップＳ２２）、検出電圧Ｖ_０が動作限界電圧Ｖ_ｉ以下でないと判別された場合（ステップＳ２２；Ｎｏ）、ステップＳ１６に戻る。

検出電圧Ｖ_０が動作限界電圧Ｖ_ｉ以下であると判別された場合（ステップＳ２２；Ｙｅｓ）、図７の時刻ｔ１８に示すように、第１制御信号Ｃｎｔ１は１から０に変わり、第２制御信号Ｃｎｔ２は１から０に変わる（ステップＳ２３）。

検出電圧Ｖ_０が動作限界電圧Ｖ_ｉ以下であると判別された場合とは、外部から送信される電磁波を受信アンテナ素子Ａ１、Ａ２が受信することにより発生していた誘導起電力が発生されなくなった、即ち、外部から電磁波が送信されなくなった場合であり、外部との通信が行われなくなった状態である。

第１制御信号Ｃｎｔ１及び第２制御信号Ｃｎｔ２が０の状態となることから、二次電池１７ａに接続されているｎＭＯＳスイッチ素子Ｍ３がＯＦＦ、ｐＭＯＳスイッチ素子Ｍ４がＯＮ状態となり、二次電池１７ａは放電状態となり、二次電池１７ａに充電された電力が無線ＩＣタグ装置１の各部に供給される（ステップＳ２４）。

なお、ステップ２２は、本実施の形態２の充放電処理とは別に、当該充放電処理が実行されている間、常に検出電圧Ｖ_０が動作限界電圧Ｖ_ｉ以下であるか否かを判別し、検出電圧Ｖ０が動作限界電圧Ｖｉ以下であると判別した場合において、当該充放電処理に対してステップＳ２３に移行するよう指示する処理を設けてもよい。

本実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果を得られると共に、電磁波の受信中、即ち、誘導起電力が発生している間、ユーザが関知することなく二次電池に電力を充電することができるため、電池交換を必要としない自動充電式のアクティブタグとしての無線ＩＣタグ装置を実現することができる。

無線ＩＣタグ装置１の概略構成ブロック図である。 本実施の形態１における電源回路部１６の概略構成回路図である。 本実施の形態１における充放電処理のフローチャートである。 本実施の形態１におけるタイミングチャートである。 本実施の形態２における電源回路部１７の概略構成回路図である。 本実施の形態２における充放電処理のフローチャートである。 本実施の形態２におけるタイミングチャートである。

符号の説明

１ 無線ＩＣタグ装置
１０ 制御部
１０ａ フリップフロップ回路
１１ 記憶部
１２ クロック生成部
１３ 変調回路部
１４ 送信波形生成回路部
１５ 送信アンテナ
１６ 電源回路部
１６ａ 第１スイッチ回路
１６ｂ 第２スイッチ回路
１７ 電源回路部
１７ａ 二次電池
１７ｂ 第３スイッチ回路
Ａ１、Ａ２ 受信アンテナ素子
Ｃ１ 第１キャパシタ
Ｃ２ 第２キャパシタ
Ｄ ドレイン電極
Ｄ１ａ、Ｄ１ｂ、Ｄ２ａ、Ｄ２ｂ、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６ ダイオード
Ｇ ゲート電極
Ｓ ソース電極
Ｌ１、Ｌ２ アンテナコイル

Claims (4)

1. 外部から送信される電磁波を受信して誘導起電力を発生する受信アンテナと、
   前記受信アンテナにより発生した誘導起電力を充電する複数のキャパシタと、
   前記複数のキャパシタのそれぞれに対応して設けられ、前記キャパシタ毎に流れる電流方向を切り替えて前記キャパシタの充電又は放電の切り替えを行うスイッチング手段と、
   前記電磁波の受信中に、前記複数のキャパシタのうち少なくともいずれか一つのキャパシタを充電すると共に、前記複数のキャパシタのうち少なくともいずれか一つのキャパシタを放電させる制御信号を前記スイッチング手段に出力する制御手段と、
   前記キャパシタの放電電力を内部回路に供給する供給手段と、
   を備えることを特徴とする無線ＩＣタグ装置。
2. 前記キャパシタは、前記誘導起電力の電流方向に対して並列に接続されており、
   前記スイッチング手段は、印加される電圧に対して互いにキャリアの導通方向が異なるトランジスタを前記キャパシタに対してそれぞれ直列に接続して構成されていること、
   を特徴とする請求項１記載の無線ＩＣタグ装置。
3. 前記制御手段は、充電される前記キャパシタと放電する前記キャパシタとを予め定められた間隔で交互に切り替える制御信号を前記スイッチング手段に出力すること、
   を特徴とする請求項１又は２記載の無線ＩＣタグ装置。
4. 前記誘導起電力を充電する二次電池と、
   前記二次電池に流れる電流方向を切り替えて前記二次電池の充電又は放電の切り替えを行う電池スイッチング手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記電磁波の受信中に、前記複数のキャパシタから放電される電力を充電する制御信号を前記電池スイッチング手段に出力すること、
   を特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の無線ＩＣタグ装置。

Images