アクティブタグ
【課題】電池が埋め込まれたアクティブタグにおいて、長期間使用しないときにおける電池の浪費を抑制することを目的とする。
【解決手段】アクティブタグ２０００は、電池２５０とＬＦ受信回路２２０との間の配線路Ｌ１に挿入されたスイッチ２８０と、振動エネルギーを電力に変換する振動電力変換回路（発電回路）２７０と、振動電力変換回路２７０で発生した電力によってスイッチ２８０の開閉を制御するスイッチ制御回路２６０とを備える。
【解決手段】アクティブタグ２０００は、電池２５０とＬＦ受信回路２２０との間の配線路Ｌ１に挿入されたスイッチ２８０と、振動エネルギーを電力に変換する振動電力変換回路（発電回路）２７０と、振動電力変換回路２７０で発生した電力によってスイッチ２８０の開閉を制御するスイッチ制御回路２６０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクティブタグに関し、殊に、内蔵電池の長寿命化に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、部屋への入退室管理を行う個人認証システムとして、アクティブタグと、当該アクティブタグから送信される識別信号を受信して各アクティブタグの所有者の認証を行うリーダとから構成されるものがある。
【０００３】
そして、この個人認証システムの一部を構成するアクティブタグは、常時、内蔵電池からの電力供給を受けている。この内蔵電池は、タグ内に樹脂等で埋設されていて容易に交換することができないので、内蔵電池の寿命がタグの寿命に直結することとなる。そのため、内蔵電池の長寿命化が強く要請されている。
【０００４】
内蔵電池の長寿命化を図るための技術として、例えば、特許文献１の技術が知られている。
特許文献１に記載のアクティブタグは、リーダとの通信を行わない場合、リーダとの通信の開始、終了を制御するための制御信号を受信する受信回路だけを駆動させ、他の回路を停止させておくことで消費電力の低減を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−７２７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述のアクティブタグでは、製造が完了した状態において、送受信回路が内蔵電池に電気的に接続されている。これにより、製造直後から内蔵電池から送受信回路に電力供給が継続される。
従って、製造後、出荷までの間、長期間（例えば、数ヶ月）使用せずに倉庫等の保管するような場合には、アクティブタグの電池が浪費されてしまうこととなっていた。
【０００７】
本発明は上記事由に鑑みてなされたものであり、電池が埋め込まれたアクティブタグにおいて、長期間使用しないときにおける電池の浪費を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係るアクティブタグは、電池と無線回路との間の配線路に挿入されたスイッチと、振動エネルギーを電力に変換する発電回路と、発電回路で発生した電力によって前記スイッチの開閉を制御する制御回路とを備える。
【０００９】
また、本発明に係るアクティブタグは、発電回路が、圧電バイモルフ素子と、外部から振動が付加されると圧電バイモルフ素子を歪ませる歪付与手段とを含むものであってもよい。
【００１０】
また、本発明に係るアクティブタグは、制御回路が、発電回路が発生した電力でスイッチを閉じ、以後その状態を保持する自己保持回路であってもよい。
また、本発明に係るアクティブタグは、無線回路が、ＬＦ周波数帯で信号を受信する受信回路を含み、受信回路が、スイッチが開いた状態である場合において発電回路で発生した電力で作動し、制御回路が、外部装置から前記スイッチを閉じる旨の命令を受信回路で受信すると、前記スイッチを閉じるものであってもよい。
【００１１】
また、本発明に係るアクティブタグは、スイッチが閉じた状態では、制御部が電池からの電力で作動しており、スイッチが閉じた状態において、受信回路が外部装置からスイッチを開く旨の命令を受信すると、制御回路が、スイッチを開いて、電池と無線回路とを非接続状態とするものであってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本構成によれば、製造後の段階で電池と受信回路とを接続するスイッチを非接続状態にしておき、出荷後、使用する時にアクティブタグに振動エネルギーを加えてスイッチを接続状態に切り替えることができるので、製造後から出荷までの間における電池の浪費を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１に係るアクティブタグを含む個人認証システムの構成図である。
【図２】実施の形態１に係るアクティブタグ全体の概略斜視図である。
【図３】実施の形態１に係る振動電力変換回路の概略説明図である。
【図４】実施の形態１に係るスイッチ制御回路の構成図である。
【図５】実施の形態１で使用するデータの説明図である。
【図６】実施の形態１に係るアクティブタグの動作を示すフローチャートである。
【図７】実施の形態１に係るアクティブタグを含む個人認証システムの動作を示すシーケンス図である。
【図８】実施の形態２に係るアクティブタグを含む個人認証システムの構成図である。
【図９】実施の形態２で使用するデータの説明図である。
【図１０】実施の形態２に係るアクティブタグの動作を示すフローチャートである。
【図１１】実施の形態２に係るアクティブタグを含む個人認証システムの動作を示すシーケンス図である。
【図１２】実施の形態３に係るアクティブタグを含む個人認証システムの構成図である。
【図１３】実施の形態３に係るアクティブタグの動作を示すフローチャートである。
【図１４】実施の形態３に係るアクティブタグを含む個人認証システムの動作を示すシーケンス図である。
【図１５】変形例に係る振動電力変換部の概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜実施の形態１＞
＜１＞概要
アクティブタグは、リーダとともに、部屋への入退室管理を行う個人認証システムの一部を構成する。このアクティブタグは、リーダに対して自装置のＩＤ番号に関する情報を含む識別信号を送信する機能を有し、一方、リーダは、アクティブタグから送信された識別信号を受信してアクティブタグの所持者の認証を行う機能を有する。
【００１５】
ところで、本実施の形態に係るアクティブタグ２０００では、電池２５０とＬＦ受信回路２２０との間に外部から振動が加わると接続状態となるスイッチ２８０が設けてある。そして、このスイッチ２８０を製造終了の段階で非接続状態としておくことで、製造終了後、実際に使用されるまでの間における電池の消耗を抑制することができるという特徴がある。このスイッチ２８０は、光ＭＯＳリレーにより構成されており、製造後、外部から振動を加えて光ＭＯＳリレーの一部を構成する発光ダイオードを点灯させない限りオンすることがない。
【００１６】
＜２＞構成
以下、本実施の形態に係るアクティブタグ２０００を含む個人認証システムの概略を図１に示す。
【００１７】
個人認証システムは、図１に示すように、リーダ１０００と、アクティブタグ２０００とから構成される。
＜２−１＞リーダ
リーダ１０００は、入室が制限された部屋の入り口等に設置され、アクティブタグ２０００から当該アクティブタグ２０００自身のＩＤ番号に関する情報を含むＵＨＦ周波数帯（ＵＨＦ帯、例えば、４２６ＭＨｚ帯）の識別信号を受信すると、アクティブタグ２０００のＩＤ番号を照合して、当該アクティブタグ２０００の所持者の入室を許可できるか否かを判別する認証処理を行う。
【００１８】
また、リーダ１０００は、更に、アクティブタグ２０００に対して、これらのＵＨＦ送信回路２４０および制御回路２１０を起動させるために、ＬＦ周波数帯（ＬＦ帯、例えば、１３５ｋＨｚ帯）の起動信号を送信する機能や、接続状態にあるスイッチ２８０を非接続状態にするためのＬＦ帯のスイッチオフ信号を送信する機能も有する。
【００１９】
リーダ１０００は、ＬＦ送信回路１２０と、ＵＨＦ受信回路１３０と、これらの送受信回路１２０，１３０を制御する制御回路１１０とを含んでいる。
ＬＦ送信回路１２０は、ＬＦアンテナＡ１１を介してアクティブタグ２０００に起動信号を送信する。
【００２０】
ＵＨＦ受信回路１３０は、アクティブタグ２０００から発信され、アンテナＡ１２を介して受信したＵＨＦ信号を復調して得られたＩＤ番号を含む信号を制御回路１１０に入力する。
【００２１】
制御回路１１０は、ＣＰＵおよびメモリ（図示せず）を備え、ＬＦ送信回路１２０およびＵＨＦ受信回路１３０を制御する。そして、制御回路１１０は、アクティブタグ２０００を起動させるための起動信号を生成し、ＬＦ送信回路１３０に入力する。また、制御回路１１０は、ＵＨＦ受信回路１４０からアクティブタグ２０００のＩＤ番号に関する情報を含む識別信号が入力されると、認証処理を行った後、認証処理で得られたデータを、リーダ１０００に接続された上位装置（例えば、ＩＤ番号を管理するサーバ等）に送信する。
【００２２】
なお、リーダ１０００には、アクティブタグ２０００にスイッチオフ信号を送信するときにユーザが操作する操作釦（図示せず）が設けられている。そして、ユーザがこの操作釦を押下すると、ＬＦ送信回路１２０が、スイッチ２８０を開く旨の命令を内容とするスイッチオフ信号を送信する。
【００２３】
＜２−２＞アクティブタグ
アクティブタグ２０００は、従来のアクティブタグと同様に、ＬＦ受信回路２２０と、ＵＨＦ送信回路２４０と、ＵＨＦ送信回路２４０およびＬＦ受信回路２２０を制御する制御回路２１０と、電池２５０とを含むとともに、更に、振動電力変換回路２７０と、電池２５０とＬＦ受信回路２２０等との間の配線路Ｌ１に挿入されたスイッチ２８０と、スイッチ２８０のオンオフを制御するスイッチ制御部２６０とを備える。
【００２４】
アクティブタグ装置２０００は図２（ａ）に示すように、外観が矩形状をしていて、この矩形状ハウジング２００１内に上記回路が配置された回路基板２００２と電池２５０とを収納している。ハウジング２００１には、図２（ｂ）に示すように、一部に空隙２００１ｂが形成されており、回路基板２００２から延出した圧電バイモルフ素子２７０ａの自由端がこの空隙２００１ｂ内に延出されている。圧電バイモルフ素子２７０ａは振動電力変換回路２７０の一部をなすものであり、詳細は後述する。
【００２５】
なお、アクティブタグ２０００は、リーダ１０００からのＬＦ信号を受信するアンテナＡ２１として、３つの独立したコイル（図示せず）を互いに直交する形で配置してなる３軸構成のアンテナを備えている。これは、アクティブタグ２０００のリーダ１０００に対する向きによって受信感度が大きく変動するのを抑制するためである。
【００２６】
また、リーダ１０００にＵＨＦ信号を送信するためのアンテナＡ２２として、近くに人体があっても送信特性への影響が少ない微小ループアンテナを使用している。
＜２−２−１＞ＬＦ受信回路
以下、ＬＦ受信回路２２０の構成について図１を参照して説明する。
【００２７】
ＬＦ受信回路２２０は、受信したＬＦ信号に対して誤り検出処理を行った後に、当該ＬＦ信号の中に起動信号を示す起動パターンＷＡＫＥやスイッチオフ信号を示すスイッチオフパターンＤＯＦＦが存在するか否かを確認する起動制御部２２０ａを有する。また、ＬＦ受信回路２２０は、配線Ｌｏｆｆを介してスイッチ制御回路２６０に接続されている。
【００２８】
起動制御部２２０ａは、ＬＦ信号の中に起動パターンＷＡＫＥ（図５参照）が存在すると認識すると、受信したＬＦ信号が起動信号であると認識し、制御回路２１０およびＵＨＦ送信回路２４０を起動する。そして、起動制御部２２０ａは、更に、起動信号の中からリーダ１０００のＩＤ番号の情報を抽出して制御回路２１０に入力する。制御回路２１０は、リーダ１０００のＩＤ番号が入力されると、リーダ１０００に対してＵＨＦ送信回路２４０を介して識別信号を送信する。起動制御部２２０ａは、送信が完了すると、再び、制御回路２１０およびＵＨＦ送信回路２４０を停止する。これにより、アクティブタグ２０００全体の消費電力の低減を図っている。
【００２９】
また、起動制御部２２０ａは、ＬＦ信号の中にスイッチオフパターンＤＯＦＦ（図５参照）が存在すると認識すると、ＬＦ信号がスイッチオフ信号であると認識し、スイッチ制御回路２６０に電圧を入力する。
＜２−２−２＞ＵＨＦ送信回路
ＵＨＦ送信回路２４０は、ＵＨＦ帯の識別信号をアンテナＡ２２を介してリーダ１０００へＵＨＦ信号を送信する。この回路は従来技術と変わらないので詳細な説明は省略する。
＜２−２−３＞制御回路
制御回路２１０は、ＣＰＵおよびメモリ（図示せず）を備え、ＬＦ受信回路２２０およびＵＨＦ送信回路２４０の制御を行う。また、制御回路２１０は、アクティブタグ２０００のＩＤ番号等の識別情報を示す信号を生成してＵＨＦ送信回路２４０に入力する機能も有する。
＜２−２−４＞振動電力変換回路
振動電力変換回路２７０は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、積層型圧電バイモルフ素子である圧電バイモルフ素子２７０ａと、圧電バイモルフ素子２７０ａに接着された錘２７０ｃと、圧電バイモルフ素子２７０ａで発生した電気を蓄電する蓄電回路２７０ｆと、圧電バイモルフ素子２７０ａを支持する支持部材２７０ｈとから構成される。そして、錘２７０ｃと支持部材２７０ｈとから、外部から振動が付加されると前記圧電バイモルフ素子が歪み、それに対応した起電力を発生する。
【００３０】
圧電バイモルフ素子２７０ａは、より詳しくは図３（ａ）に示すように、短冊状をした金属板２７０ｂ３と、金属板２７０ｂ３と平面視で略同じ大きさに形成され且つ金属板２７０ｂ３を厚み方向の両面側に貼着された２枚の圧電セラミックス板２７０ｂ１，２７０ｂ２とからなる。２枚の圧電セラミックス板２７０ｂ１，２７０ｂ２と金属板２７０ｂ３との間の接着剤は、シート状のエポキシ樹脂（図示せず）であり、各セラミックス板２７０ｂ１，２７０ｂ２と金属板２７０ｂ３とは電気的に絶縁されている。なお、各圧電セラミックス板２７０ｂ１，２７０ｂ２の表面には、発生した電気を外部に出力するための電極２７０ｄ１,２７０ｄ２が形成されている。
【００３１】
錘２７０ｃは、圧電バイモルフ素子２７０ａの自由端側に接着固定されている。
支持部材２７０ｈは、回路基板２００２上に固定（図示せず）されており、圧電バイモルフ素子２７０ａのうち錘２７０ｃが設けられた部分がハウジング２００１の内部に形成された空隙２００１ｂ内に配置されている（図２（ｂ）参照）。
【００３２】
そして、アクティブタグ２０００に外部から振動が加えられると、図３（ｂ）に示すように、錘２７０ｃの慣性力によって圧電セラミックス板２７０ｂ１，２７０ｂ２が撓み、２つの電極２７０ｄ１，２７０ｄ２間に起電力が発生することになる。
【００３３】
蓄電回路２７０ｆは、図３（ｂ）に示すように、圧電バイモルフ素子２７０ａからの出力を整流するダイオードＤ２１，Ｄ２２と、ダイオードＤ２１，Ｄ２２から出力される電流を蓄電するコンデンサＣ２１，Ｃ２２とを含む。コンデンサＣ２１，Ｃ２２の直列回路の両端が、スイッチ制御回路２６０の入力端子Ｔｅ１１，Ｔｅ１２（図４参照）に接続されており、この直列回路の両端間電圧Ｖｆによってスイッチ制御回路２６０を駆動するようにしている。
【００３４】
ところで、このアクティブタグ２０００には、製造過程や保管時においても振動が加わってしまうことが想定される。例えば、工場内に設置されている装置等で恒常的に発生する振動などである。この段階で振動より発生した起電力によってスイッチ制御回路２６０が駆動されるのは避ける必要がある。
【００３５】
そのため、振動電力変換回路２７０は、予め製造過程や保管時に加わると想定される振動により圧電バイモルフ素子２７０ａで発生する起電力を実験的に算出しておき、製造過程や保管時に加わる振動によってはスイッチ２８０が閉じないように、コンデンサＣ２１，Ｃ２２の容量を調整してある、これにより、製造過程や保管時にアクティブタグ２０００に加わる振動では、振動電力変換回路２７０がスイッチ２８０をオン状態にするだけの電圧を出力しないことを担保している。但し、アクティブタグ２０００を持って強く振る等して大きな振動を加えると、スイッチ２８０は閉じる。
＜２−２−５＞スイッチ
以下、スイッチ２８０の構成について図１および図４を参照して説明する。
【００３６】
スイッチ２８０は、光ＭＯＳリレーを備えて構成され、電池２５０と制御回路２１０、ＬＦ受信回路２２０およびＵＨＦ送信回路２４０とを接続する配線路Ｌ１に挿入され、電池２５０から制御回路２１０等への電力供給をオンオフする。このスイッチ２８０は、製造終了の段階において開いた状態になっている。
【００３７】
スイッチ２８０は、図４に示すように、入力端子Ｔｅ２１，Ｔｅ２２間に接続された発光ダイオードＬＥＤと、発光ダイオードＬＥＤの光を受光すると起電力を発生するフォトダイオードを複数個直列に接続してなる光電変換素子ＰＤと、光電変換素子ＰＤの高電位側にゲートが接続され且つ低電位側にソースが接続されたＭＯＳＦＥＴからなるトランジスタＴｒ２と、トランジスタＴｒ２のゲートとドレインとの間に接続されたコンデンサＣ２と抵抗Ｒ２との直列回路とから構成される。そして、トランジスタＴr２のドレインとソースそれぞれが、スイッチ２８０の出力端子Ｔｅ２３，Ｔｅ２４に接続されている。このスイッチ２８０は、スイッチ制御回路２６０から発光ダイオードＬＥＤに電圧が入力されると、トランジスタＴｒ２がターンオンすることにより出力端子Ｔｅ２３，Ｔｅ２４間が導通状態となる（スイッチ２８０がオン状態）。また、スイッチ２８０は、スイッチ制御回路２６０からの電圧入力がなくなるとオフ状態で維持される。
＜２−２−６＞スイッチ制御回路
スイッチ制御回路２６０は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）により構成され、図４に示すように、振動電力変換回路２７０に接続される入力端子Ｔｅ１１，Ｔｅ１２それぞれがゲートおよびソースに接続されたＭＯＳＦＥＴからなるトランジスタＴｒ１と、トランジスタＴｒ１のゲート−ソース間に接続されたコンデンサＣ１と抵抗Ｒ１とからなる直列回路と、スイッチ制御回路２６０の高電位側の入力端子Ｔｅ１１と直列回路の高電位側との間に介挿されたダイオードＤとを備える。そして、トランジスタＴr１のゲートおよびドレインそれぞれが、出力端子Ｔｅ１４，Ｔｅ１５に接続されている。また、スイッチ２８０の一部を構成するトランジスタＴｒ２のソースとトランジスタＴｒ１のゲートとが、ゲートターンオフ型サイリスタＧＴＯを介して電気的に接続されている。ゲートターンオフ型サイリスタＧＴＯのゲートは入力端子Ｔｅ１３に接続されている。
【００３８】
ここにおいて、スイッチ制御回路２６０は、振動電力変換回路２７０から入力される電圧により一旦スイッチ２８０をオンさせると、電池２５０から入力される電圧をスイッチ２８０に印加し続ける。つまり、スイッチ制御回路２６０は、振動電力変換回路２７０が発生した電力でスイッチ２８０を閉じ、以後その状態を保持する自己保持回路を構成している。
【００３９】
一方、スイッチ２８０がオン状態において、ＬＦ受信回路２２０がスイッチオフ信号を受信すると、ＬＦ受信回路２２０から、信号線Ｌｏｆｆ（図１参照）を介して入力端子Ｔｅ１３に負電圧が入力される。このとき、ゲートターンオフ型サイリスタＧＴＯは、ターンオフし、スイッチ２８０への電圧入力が停止してスイッチ２８０がオフする。ここで、上述した配線Ｌｏｆｆは、入力端子Ｔｅ１３と接続される接続線と，入力端子Ｔｅ１２に接続される接続線とからなる。
＜２−２−７＞ハウジング
ハウジング２００１は、合成樹脂等により形成され、図２に示すように、回路基板２００２および電池２５０がハウジング２００１内部に収納されている。なお、本願のアクティブタグ（ハウジング２００１）は、手に持たず携行しやすくなるのはもちろん、手に持った場合の扱いやすさにも配慮して、日本で使われる所謂名刺カードのサイズに近しいように、ISO/ICE7810規格のID1に準拠するサイズに形成されている。
【００４０】
＜３＞信号フォーマット
以下、本実施の形態に係る個人認証システムで用いられる起動信号、識別信号およびスイッチオフ信号のパケット構造について、図５を用いて説明する。
【００４１】
＜３−１＞起動信号パケット
起動信号は、図５（ａ）に示すように、プリアンブルＰＲと、ユニークワードＵＷと、起動パターンＷＡＫＥと、リーダ１０００のＩＤ番号からなる識別情報ＩＤ１と、誤り検出符号ＣＲＣとから構成されるパケットである。
【００４２】
ここで、プリアンブルＰＲは、起動信号の始まりを示すビット列（同期符号）であり、ユニークワードＵＷは、いわゆるフレーム同期信号である。また、誤り検出符号ＣＲＣは、アクティブタグ２０００側で受信した起動信号に誤りが発生しているか否かを検出するためのビット列である。そして、起動パターンＷＡＫＥは、ＬＦ信号が起動信号であることを識別するためのビット列のパターンある。なお、リーダ１０００の識別情報ＩＤ１は、リーダ１０００の制御回路１１０に含まれるメモリ（図示せず）に予め記憶されている。
【００４３】
＜３−２＞識別信号パケット
識別信号は、図５（ｂ）に示すように、プリアンブルＰＲと、ユニークワードＵＷと、リーダ１０００のＩＤ番号からなる識別情報ＩＤ１と、アクティブタグ２０００のＩＤ番号からなる識別情報ＩＤ２と、誤り検出符号ＣＲＣとから構成されるパケットである。
【００４４】
識別情報ＩＤ１は、アクティブタグ２０００から発信された識別信号を受信したリーダ１０００が、受信した識別信号が自装置宛ての信号か否かを判別するために用いられる。また、識別情報ＩＤ２は、リーダ１０００が自装置宛てに送信された識別信号がどのアクティブタグ２０００から送信されたものかを識別するために用いられる。
【００４５】
ここで、プリアンブルＰＲは、識別信号の始まりを示すビット列（同期符号）であり、ユニークワードＵＷは、いわゆるフレーム同期信号である。また、誤り検出符号ＣＲＣは、リーダ１０００が受信した応答信号２０に誤りが発生しているか否かを検出するためのビット列である。なお、識別情報ＩＤ２は、アクティブタグ２０００の制御回路２１０に含まれるメモリ（図示せず）に予め記憶されている。
【００４６】
＜３−３＞スイッチオフ信号パケット
スイッチオフ信号は、図５（ｃ）に示すように、図５（ａ）と略同じ構成であり、電源オフパターンＤＯＦＦを含む点のみが相違するパケットである。電源オフパターンＤＯＦＦは、ＬＦ信号がスイッチ制御回路２６０にスイッチ２８０をオフさせるためのスイッチオフ信号であることを識別するためのものである。
【００４７】
＜４＞動作
本実施の形態に係るアクティブタグ２０００の動作について図６および図７に基づいて説明する。
【００４８】
アクティブタグ２０００は、製造が完了した後、スイッチは開いた状態になっている。
そして、このアクティブタグ２０００では、外部から振動が印加されると振動電力変換回路２７０からスイッチ制御回路２６０に電圧が出力される。この振動が印加される場合とは、例えば、アクティブタグ２０００を強く振ったような場合である。
【００４９】
振動電力変換回路２７０からスイッチ制御回路２６０に電圧が出力されると、スイッチ制御回路２６０のトランジスタＴｒ１がターンオンし、スイッチ制御回路２６０からスイッチ２８０に電圧が入力され（ステップＳ１）、スイッチ２８０がオンする（ステップＳ２）（図７のＴ１参照）。このとき、電池２５０から供給される電力によりＬＦ受信回路２２０だけが起動する（ステップＳ３）（図７のＴ２参照）。
【００５０】
そして、ＬＦ受信回路２２０は、リーダ１０００からアンテナＡ２１を介してＬＦ信号をいつでも受信できる状態で待機する（ステップＳ４）。
一方、リーダ１０００は、ＬＦ帯の起動信号を生成するとともに、常にアンテナＡ１１を介して外部に当該起動信号を送出している（図７のＴ２１参照）。従って、アクティブタグ２０００の所持者が、リーダ１０００からのＬＦ信号の到達範囲内に侵入すると、ＬＦ受信回路２２０が、起動信号を受信することになる。
【００５１】
その後、ＬＦ受信回路２２０が、リーダ１０００からＬＦ信号を受信すると（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、ＬＦ受信回路２２０の一部を構成する起動制御部２２０ａが、ＬＦ信号に起動パターンＷＡＫＥが存在するか否かを判断することにより、ＬＦ信号が起動信号であるか否かを判断する（ステップＳ５）
ステップＳ５において、起動制御部２２０ａは、ＬＦ信号が起動信号であると判断すると（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、制御回路２１０およびＵＨＦ送信回路２４０を起動する（ステップＳ６）（図７のＴ３参照）。
【００５２】
続いて、制御回路２１０が、アクティブタグ２０００の識別情報をＵＨＦ送信回路２４０に入力する。すると、ＵＨＦ送信回路２４０が、入力された識別情報を用いて変調したＵＨＦ帯の識別信号をリーダ１０００に送信する（ステップＳ７）。
【００５３】
一方、リーダ１０００では、アクティブタグ２０００から識別信号を受信すると、認証処理を行う（図７のＴ２２参照）。
そして、起動制御部２２０ａは、ＵＨＦ送信回路２４０がＵＨＦ信号の送信を完了したときに、制御回路２１０およびＵＨＦ送信回路２４０を再び停止させる（ステップＳ８）（図７のＴ４参照）。その後、再び、ステップＳ４に移行する。
【００５４】
一方、ステップＳ５において、起動制御部２２０ａは、ＬＦ信号が起動信号でないと判断すると（ステップＳ５：Ｎｏ）、続いて、ＬＦ信号にスイッチオフパターンＤＯＦＦが存在するか否かを判断することによりＬＦ信号がスイッチオフ信号か否かを判断する（ステップＳ９）。このスイッチオフ信号は、リーダ１０００が生成して送信する（図７のＴ２３参照）。
【００５５】
ステップＳ９において、起動制御部２２０ａは、ＬＦ信号がスイッチオフ信号でないと判断すると（ステップＳ９：Ｎｏ）、再び、ステップＳ４に移行する。
一方、ステップＳ９において、起動制御部２２０ａが、ＬＦ信号がスイッチオフ信号であると判断すると（ステップＳ９：Ｙｅｓ）、起動制御部２２０は、スイッチ制御回路２６０に信号線Ｌｏｆｆを介してスイッチ制御回路２６０に負電圧を入力する。そして、スイッチ制御回路２６０は、スイッチ２８０への電圧入力を停止することによりスイッチ２８０をオフにする（ステップＳ１０）（図７のＴ５参照）。
【００５６】
結局、本実施の形態に係るアクティブタグ２０００は、製造終了の段階で、光ＭＯＳリレーに電圧が入力されないようにしてスイッチ２８０を開いた状態としておけば、製造が完了してからアクティブタグ２０００に振動が加えられるまでの間（図７参照）、スイッチ２８０をオフ状態で維持することができる。
【００５７】
従って、アクティブタグ２０００の製造後、倉庫に保管しておき、アクティブタグ２０００を実際に使用するときにアクティブタグ２０００を振る等して振動を印加することで、スイッチ２８０をオンさせることが可能となる。これにより、製造後の段階で電池２５０とＬＦ受信回路２２０とを接続するスイッチ２８０を非接続状態にしておけば、製造後、出荷までの間、長期間（例えば、数ヶ月）倉庫等に保管するような場合であっても、電池２５０の浪費を抑制することができるという利点がある。
【００５８】
また、本実施の形態に係るアクティブタグ２０００は、スイッチ制御回路２６０が、ＬＦ受信回路２２０でスイッチ２８０をオフにする指示を内容とするスイッチオフ信号を受信すると、スイッチ２８０をオフする。これにより、スイッチ２８０をオンにした後においても、アクティブタグ２０００を使用しない場合にスイッチ２８０をオフにしておくことができるので、電池２５０の消耗を更に抑制することができる。
【００５９】
＜実施の形態２＞
＜１＞概要
本実施の形態に係るアクティブタグ２０００では、外部から振動が加わると、まず、ＬＦ受信回路２２０および制御回路２１０の両方を起動する。その後、ＬＦ受信回路２２０がスイッチオン信号を受信するまでスイッチ２８０を開いた状態で維持する。そして、スイッチオン信号を受信すると制御回路２１０がスイッチ２８０を閉じた状態にする。これにより、実施の形態１のように、制御回路２１０とは別個のＩＣで構成されたスイッチ制御回路を設ける必要がなくなり、部品点数の削減を図ることができる。更に、意図しない振動が加わってしまった場合であっても、電池の消耗を抑制することができる。
【００６０】
＜２＞構成
本実施の形態に係るアクティブタグ２０００は、図８に示すように、実施の形態１の構成と略同様であり、振動電力変換回路２７０がＬＦ受信回路２２０および制御回路２１０に接続されている点とスイッチ制御回路２６０がない点とが相違する。
【００６１】
このアクティブタグ２０００は、外部から振動が加わり、ＬＦ受信回路２２０および制御回路２１０が起動した後、ＬＦ受信回路２２０が、リーダ１０００からスイッチ２８０をオンにする指示を内容とするスイッチオン信号を受信すると、制御回路２１０からスイッチ２８０の入力端子Ｔｅ２１，Ｔｅ２２間に電圧が印加されスイッチ２８０がオン状態になる。
【００６２】
なお、実施の形態１と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
＜３＞信号フォーマット
以下、本実施の形態で用いられるスイッチをオンにする指示を内容とするスイッチオン信号のパケット構造について、図９を用いて説明する。なお、本実施の形態に係る個人認証システムにおいても起動信号、識別信号およびスイッチオフ信号を使用するが、これらのパケット構造は実施の形態１と同様なので説明を省略する。
【００６３】
スイッチオン信号は、図９に示すように、プリアンブルＰＲと、ユニークワードＵＷと、スイッチオンパターンＤＯＮと、リーダ１０００のＩＤ番号からなる識別情報ＩＤ１と、誤り検出符号ＣＲＣとから構成されるパケットである。
【００６４】
識別情報ＩＤ１は、スイッチ２８０をオンしようとするアクティブタグ２０００を特定するために用いられる。
ここで、プリアンブルＰＲは、起動信号の始まりを示すビット列（同期符号）であり、ユニークワードＵＷは、いわゆるフレーム同期信号である。また、誤り検出符号ＣＲＣは、アクティブタグ２０００側で受信した起動信号に誤りが発生しているか否かを検出するためのビット列である。そして、スイッチオンパターンＤＯＮは、ＬＦ信号がスイッチ制御回路２６０にスイッチ２８０をオンさせるためのスイッチオン信号であることを識別するためのビット列である。なお、リーダ１０００の識別情報ＩＤ１は、実施の形態１と同様に、リーダ１０００の制御回路１１０に含まれるメモリ（図示せず）に予め記憶されている。
【００６５】
＜動作＞
本実施の形態に係るアクティブタグ２０００の動作について、図１０および図１１に基づいて説明する。
【００６６】
本実施の形態に係るアクティブタグ２０００の動作は、実施の形態１と略同様であり、図１０および図１１における破線で囲んだ部分のみが実施の形態１と相違する。
なお、図１０におけるステップＳ５５乃至ステップＳ６１（ステップＳ５７およびステップＳ５９を除く）は、それぞれ図５におけるステップＳ４乃至ステップＳ１０と同じなので説明を省略する。
【００６７】
まず、外部から振動が加わると、振動電力変換回路２７０からＬＦ受信回路２２０に電力が供給され、ＬＦ受信回路２２０および制御回路２１０が起動する（ステップＳ５１）（図１１のＴ５１参照）。
【００６８】
その後、ＬＦ受信回路２２０は、リーダ１０００からアンテナＡ２１を介してＬＦ信号をいつでも受信できる状態で待機する（ステップＳ５２）。このとき、スイッチ２８０は、オフ状態で維持されている。
【００６９】
また、リーダ１０００は、ＬＦ帯のスイッチオン信号を生成するとともに、常にアンテナＡ１１を介して外部に当該起動信号を送出している（図１１のＴ１５１参照）。従って、アクティブタグ２０００の所持者が、リーダ１０００からのＬＦ信号の到達範囲内に侵入すると、ＬＦ受信回路２２０が、スイッチオン信号を受信することになる。
【００７０】
その後、ＬＦ受信回路２２０は、リーダ１０００からＬＦ信号を受信すると（ステップＳ５２：Ｙｅｓ）、受信したＬＦ信号にスイッチオンパターンＤＯＮが含まれるか否かを判断することによりＬＦ信号がスイッチオン信号であるか否かを判断する（ステップＳ５３）。
【００７１】
ステップＳ５３において、ＬＦ受信回路２２０は、受信したＬＦ信号がスイッチオン信号でないと判断すると（ステップＳ５３：Ｎｏ）、ステップＳ５２に移行し、再び、ＬＦ信号の受信待ち状態となる。
【００７２】
一方、ステップＳ５３において、ＬＦ受信回路２２０は、受信したＬＦ信号がスイッチオン信号であると判断すると（ステップＳ５３：Ｙｅｓ）、制御回路２１０がスイッチ２８０をオンする（ステップＳ５４）。その後、ステップＳ５５以降の処理を行う。
【００７３】
ステップＳ５７では、制御回路２１０は既に起動しているので、ＵＨＦ送信回路２４０だけを起動させる（図１１のＴ５３参照）。そして、ステップＳ５９では、制御回路２１０は、スイッチ２８０をオン状態に維持しておくために起動させておき、ＵＨＦ送信回路２４０のみを停止させる（図１１のＴ５４参照）。
【００７４】
結局、本実施の形態に係るアクティブタグ２０００は、製造が完了してからアクティブタグ２０００に振動が加わっただけでは、ＬＦ受信回路２２０および制御回路２１０を起動させるだけで、スイッチ２８０はオンしない（図１０参照）。
【００７５】
従って、アクティブタグ２０００の製造後、意図しない振動がアクティブタグ２０００に加わってしまった場合であっても、直ちにはスイッチ２８０がオンしないので、電池２５０の消耗を防ぐことができる。
【００７６】
また、スイッチ制御回路が不要となる分、実施の形態１に係るアクティブタグに比べて部品点数を削減することができ、コスト削減を図れる。
＜実施の形態３＞
＜１＞概要
本実施の形態に係るアクティブタグ２０００では、実施の形態２と同様に、外部から振動が加わると、まず、ＬＦ受信回路２２０だけを起動し、ＬＦ受信回路２２０がスイッチ２８０をオンにする指示（スイッチを閉じる旨の命令）を内容とするスイッチオン信号を受信するまでスイッチ２８０をオフ状態で維持する。これにより、意図しない振動が加わってしまって場合であっても、電池の消耗を抑制することができる。また、本実施の形態では、スイッチ２８０をオンするために制御回路２１０を駆動させる必要がないので、消費電力の低減を図ることができる。
【００７７】
＜２＞構成
本実施の形態に係るアクティブタグ２０００は、図１２に示すように、実施の形態１の構成と略同様であり、振動電力変換回路２７０がＬＦ受信回路２２０に接続されている点と、ＬＦ受信回路２２０からスイッチ制御回路２６０に配線Ｌｏｆｆとともに配線Ｌｏｎが接続されている点とが相違する。
【００７８】
アクティブタグ２０００では、外部から振動が加わると、ＬＦ受信回路２２０のみが起動する。そして、ＬＦ受信回路２２０は、リーダ１０００からスイッチオン信号を受信すると、配線Ｌｏｎを介してスイッチ制御回路２６０の入力端子Ｔｅ１１，Ｔｅ１２間に電圧を印加する（図４参照）。
【００７９】
なお、実施の形態１と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。また、本実施の形態で用いられるスイッチオン信号のフォーマットは、実施の形態２と同様なので説明を省略する。
【００８０】
＜３＞動作
本実施の形態に係るアクティブタグ２０００の動作について、図１３および図１４に基づいて説明する。
【００８１】
本実施の形態に係るアクティブタグ２０００の動作は、実施の形態１と略同様であり、図１３および図１４における破線で囲んだ部分のみが実施の形態１と相違する。
なお、図１３におけるステップＳ２５４乃至ステップＳ２６２は、それぞれ図５におけるステップＳ２乃至ステップＳ１０と同じなので説明を省略する。
【００８２】
まず、外部から振動が加わると、振動電力変換回路２７０からＬＦ受信回路２２０に電力が供給され、ＬＦ受信回路２２０が起動する（ステップＳ２５１）（図１４のＴ２５１参照）。
【００８３】
その後、ＬＦ受信回路２２０は、リーダ１０００からアンテナＡ２１を介してＬＦ信号をいつでも受信できる状態で待機する（ステップＳ２５２）。このとき、スイッチ２８０は、オフ状態で維持されている。
【００８４】
また、リーダ１０００は、ＬＦ帯のスイッチオン信号を生成するとともに、常にアンテナＡ１１を介して外部に当該起動信号を送出している（図１４のＴ２１５１参照）。従って、アクティブタグ２０００の所持者が、リーダ１０００からのＬＦ信号の到達範囲内に侵入すると、ＬＦ受信回路２２０が、スイッチオン信号を受信することになる。
【００８５】
その後、ＬＦ受信回路２２０は、リーダ１０００からＬＦ信号を受信すると（ステップＳ２５２：Ｙｅｓ）、受信したＬＦ信号にスイッチオンパターンＤＯＮが含まれるか否かを判断することによりＬＦ信号がスイッチオン信号であるか否かを判断する（ステップＳ２５３）。
【００８６】
ステップＳ２５３において、ＬＦ受信回路２２０は、受信したＬＦ信号がスイッチオン信号でないと判断すると（ステップＳ２５３：Ｎｏ）、ステップＳ２５２に移行し、再び、ＬＦ信号の受信待ち状態となる。
【００８７】
一方、ステップＳ２５３において、ＬＦ受信回路２２０は、受信したＬＦ信号がスイッチオン信号であると判断すると（ステップＳ２５３：Ｙｅｓ）、ＬＦ受信回路２２０から配線Ｌｏｎを介してスイッチ制御回路２６０に電圧が入力される。そして、スイッチ制御回路２６０のトランジスタＴｒ１がターンオンし、スイッチ制御回路２６０からスイッチ２８０に電圧が入力され（ステップＳ２５４）、スイッチ２８０がオンする（ステップＳ２５５）。その後、ステップＳ２５６以降の処理を行う。
【００８８】
結局、本実施の形態に係るアクティブタグ２０００は、製造が完了してからアクティブタグ２０００に振動が加わっただけでは、ＬＦ受信回路２２０を駆動させるだけで、スイッチ２８０はオンしない（図１４参照）。
【００８９】
従って、アクティブタグ２０００の製造後、意図しない振動がアクティブタグ２０００に加わってしまった場合であっても、直ちにはスイッチ２８０がオンしないので、電池２５０の消耗を防ぐことができる。
【００９０】
また、スイッチ制御回路２６０は、多用途の制御回路２１０に比べて消費電力が少ない。従って、スイッチ２８０をオンさせる際、制御回路２１０を起動させる必要がないので、実施の形態２に係るアクティブタグに比べて、消費電力の低減を図ることができる。
【００９１】
＜変形例＞
（１）前述の実施の形態１乃至３に係るアクティブタグ２０００では、振動電力変換回路２７０が、圧電バイモルフ素子２７０ａを用いて構成される例について説明したがこれに限定されるものではない。例えば、図１５に示すように、磁歪材料（例えば、Ｆｅ−Ｇａ系合金）を用いた振動発電素子２７１ａを備えた振動電力変換回路２７１であってもよい。
【００９２】
この振動電力変換回路２７１は、図１５（ａ）に示すように、振動発電素子２７１ａと、振動発電素子２７１ａで発生した電気を蓄電する蓄電回路２７０ｆと、振動発電素子２７１ａおよび蓄電回路２７０ｆを支持する支持部材２７０ｈとから構成される。
【００９３】
振動発電素子２７１ａは、磁歪材料を用いて形成された２本の棒状のコア２７１ｂ１，２７１ｂ２と、各コア２７１ｂ１，２７１ｂ２に巻回されたコイル２７１ａ１，２７１ａ２とからなる構造体を含む。また、当該構造体における支持部材２７０ｈに支持される側とは反対側の端部には、錘２７１ｃが設けられている。
【００９４】
ここで、支持部材２７０ｈは、実施の形態１および２と同様に、回路基板２００２上に固定されており、振動発電素子２７１ａのうち錘２７１ｃが設けられた部分がハウジング２００１の内部に形成された空隙２００１ｂ内に配置されている（図２（ｂ）参照）。
【００９５】
そして、図１５（ｂ）に示すように、錘２７１ｃに振動が加わると、コア２７１ｂ１，２７１ｂ２が撓み、各コイル２７１ｂ１，２７１ｂ２内部の磁束密度が変化して、各コイル２７１ｂ１，２７１ｂ２の両端間に起電力が発生することになる。
【００９６】
本変形例によれば、圧電セラミックスを用いた圧電バイモルフ素子に比べて、壊れにくく、加工性に優れ部品の小型化を図れるという利点がある。
（２）前述の実施の形態１乃至３に係るアクティブタグ２０００では、制御回路２１０およびＵＨＦ送信回路２４０が、電池２５０から供給される電力により駆動する例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、振動電力変換回路２７０から出力される電力を蓄電しておく蓄電部（図示せず）と、制御回路２１０およびＵＨＦ送信回路２４０への電力の供給元を電池２５０と蓄電部とで切り替える切替スイッチ（図示せず）とを備えるものであってもよい。
【００９７】
本変形例によれば、切替スイッチにより電力の供給元を電池２５０から蓄電部に適宜切り替えることにより、電池２５０の消費を低減することができる。
なお、本変形例では、制御回路２１０およびＵＨＦ送信回路２４０への電力の供給元の切り替えをリーダ１０００から送信される制御信号により行うようにしてもよい。これにより、アクティブタグ２０００本体に、切替スイッチを設ける必要がなくなるので、装置構成の簡素化を図ることができる。
【００９８】
（３）前述の実施の形態１乃至３では、スイッチ２８０が光ＭＯＳリレーにより構成される例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、スイッチ２８０を光ＭＯＳリレー以外のソリッドステートリレーにより構成してもよい。
【００９９】
（４）前述の実施の形態１乃至３では、アクティブタグ２０００の各構成が別個の回路で構成される例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、アクティブタグ２０００の複数の構成の全部又は一部を、１チップ又は複数チップの集積回路で実現してもよい。
【０１００】
本変形例によれば、アクティブタグ２０００の小型化を図ることができる。
（５）前述の実施の形態１乃至３で説明した制御回路２１０、ＬＦ受信回路２２０およびＵＨＦ送信回路２４０を含む各回路の機能を実現するための処理をＣＰＵに実行させる為のプログラムは、記録媒体に記録して頒布することもできる。この記録媒体としては、ＩＣカード、光ディスク、フレキシブルディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等がある。頒布されたプログラムは、機器におけるＣＰＵで読み取り可能なメモリ等に格納され、その機器のＣＰＵがそのプログラムを実行することにより前述の実施の形態１および２で示した各機能を実現できる。
【符号の説明】
【０１０１】
２１０ 制御回路
２２０ ＬＦ受信回路
２２０ａ 起動制御回路
２４０ ＵＨＦ送信回路
２５０ 電池
２６０ スイッチ制御回路
２７０ 振動電力変換回路（発電回路）
２２０ｂ，２８０ スイッチ
１０００ リーダ
２０００ アクティブタグ
Ｌ１ 配線路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクティブタグに関し、殊に、内蔵電池の長寿命化に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、部屋への入退室管理を行う個人認証システムとして、アクティブタグと、当該アクティブタグから送信される識別信号を受信して各アクティブタグの所有者の認証を行うリーダとから構成されるものがある。
【０００３】
そして、この個人認証システムの一部を構成するアクティブタグは、常時、内蔵電池からの電力供給を受けている。この内蔵電池は、タグ内に樹脂等で埋設されていて容易に交換することができないので、内蔵電池の寿命がタグの寿命に直結することとなる。そのため、内蔵電池の長寿命化が強く要請されている。
【０００４】
内蔵電池の長寿命化を図るための技術として、例えば、特許文献１の技術が知られている。
特許文献１に記載のアクティブタグは、リーダとの通信を行わない場合、リーダとの通信の開始、終了を制御するための制御信号を受信する受信回路だけを駆動させ、他の回路を停止させておくことで消費電力の低減を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−７２７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述のアクティブタグでは、製造が完了した状態において、送受信回路が内蔵電池に電気的に接続されている。これにより、製造直後から内蔵電池から送受信回路に電力供給が継続される。
従って、製造後、出荷までの間、長期間（例えば、数ヶ月）使用せずに倉庫等の保管するような場合には、アクティブタグの電池が浪費されてしまうこととなっていた。
【０００７】
本発明は上記事由に鑑みてなされたものであり、電池が埋め込まれたアクティブタグにおいて、長期間使用しないときにおける電池の浪費を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係るアクティブタグは、電池と無線回路との間の配線路に挿入されたスイッチと、振動エネルギーを電力に変換する発電回路と、発電回路で発生した電力によって前記スイッチの開閉を制御する制御回路とを備える。
【０００９】
また、本発明に係るアクティブタグは、発電回路が、圧電バイモルフ素子と、外部から振動が付加されると圧電バイモルフ素子を歪ませる歪付与手段とを含むものであってもよい。
【００１０】
また、本発明に係るアクティブタグは、制御回路が、発電回路が発生した電力でスイッチを閉じ、以後その状態を保持する自己保持回路であってもよい。
また、本発明に係るアクティブタグは、無線回路が、ＬＦ周波数帯で信号を受信する受信回路を含み、受信回路が、スイッチが開いた状態である場合において発電回路で発生した電力で作動し、制御回路が、外部装置から前記スイッチを閉じる旨の命令を受信回路で受信すると、前記スイッチを閉じるものであってもよい。
【００１１】
また、本発明に係るアクティブタグは、スイッチが閉じた状態では、制御部が電池からの電力で作動しており、スイッチが閉じた状態において、受信回路が外部装置からスイッチを開く旨の命令を受信すると、制御回路が、スイッチを開いて、電池と無線回路とを非接続状態とするものであってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本構成によれば、製造後の段階で電池と受信回路とを接続するスイッチを非接続状態にしておき、出荷後、使用する時にアクティブタグに振動エネルギーを加えてスイッチを接続状態に切り替えることができるので、製造後から出荷までの間における電池の浪費を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１に係るアクティブタグを含む個人認証システムの構成図である。
【図２】実施の形態１に係るアクティブタグ全体の概略斜視図である。
【図３】実施の形態１に係る振動電力変換回路の概略説明図である。
【図４】実施の形態１に係るスイッチ制御回路の構成図である。
【図５】実施の形態１で使用するデータの説明図である。
【図６】実施の形態１に係るアクティブタグの動作を示すフローチャートである。
【図７】実施の形態１に係るアクティブタグを含む個人認証システムの動作を示すシーケンス図である。
【図８】実施の形態２に係るアクティブタグを含む個人認証システムの構成図である。
【図９】実施の形態２で使用するデータの説明図である。
【図１０】実施の形態２に係るアクティブタグの動作を示すフローチャートである。
【図１１】実施の形態２に係るアクティブタグを含む個人認証システムの動作を示すシーケンス図である。
【図１２】実施の形態３に係るアクティブタグを含む個人認証システムの構成図である。
【図１３】実施の形態３に係るアクティブタグの動作を示すフローチャートである。
【図１４】実施の形態３に係るアクティブタグを含む個人認証システムの動作を示すシーケンス図である。
【図１５】変形例に係る振動電力変換部の概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜実施の形態１＞
＜１＞概要
アクティブタグは、リーダとともに、部屋への入退室管理を行う個人認証システムの一部を構成する。このアクティブタグは、リーダに対して自装置のＩＤ番号に関する情報を含む識別信号を送信する機能を有し、一方、リーダは、アクティブタグから送信された識別信号を受信してアクティブタグの所持者の認証を行う機能を有する。
【００１５】
ところで、本実施の形態に係るアクティブタグ２０００では、電池２５０とＬＦ受信回路２２０との間に外部から振動が加わると接続状態となるスイッチ２８０が設けてある。そして、このスイッチ２８０を製造終了の段階で非接続状態としておくことで、製造終了後、実際に使用されるまでの間における電池の消耗を抑制することができるという特徴がある。このスイッチ２８０は、光ＭＯＳリレーにより構成されており、製造後、外部から振動を加えて光ＭＯＳリレーの一部を構成する発光ダイオードを点灯させない限りオンすることがない。
【００１６】
＜２＞構成
以下、本実施の形態に係るアクティブタグ２０００を含む個人認証システムの概略を図１に示す。
【００１７】
個人認証システムは、図１に示すように、リーダ１０００と、アクティブタグ２０００とから構成される。
＜２−１＞リーダ
リーダ１０００は、入室が制限された部屋の入り口等に設置され、アクティブタグ２０００から当該アクティブタグ２０００自身のＩＤ番号に関する情報を含むＵＨＦ周波数帯（ＵＨＦ帯、例えば、４２６ＭＨｚ帯）の識別信号を受信すると、アクティブタグ２０００のＩＤ番号を照合して、当該アクティブタグ２０００の所持者の入室を許可できるか否かを判別する認証処理を行う。
【００１８】
また、リーダ１０００は、更に、アクティブタグ２０００に対して、これらのＵＨＦ送信回路２４０および制御回路２１０を起動させるために、ＬＦ周波数帯（ＬＦ帯、例えば、１３５ｋＨｚ帯）の起動信号を送信する機能や、接続状態にあるスイッチ２８０を非接続状態にするためのＬＦ帯のスイッチオフ信号を送信する機能も有する。
【００１９】
リーダ１０００は、ＬＦ送信回路１２０と、ＵＨＦ受信回路１３０と、これらの送受信回路１２０，１３０を制御する制御回路１１０とを含んでいる。
ＬＦ送信回路１２０は、ＬＦアンテナＡ１１を介してアクティブタグ２０００に起動信号を送信する。
【００２０】
ＵＨＦ受信回路１３０は、アクティブタグ２０００から発信され、アンテナＡ１２を介して受信したＵＨＦ信号を復調して得られたＩＤ番号を含む信号を制御回路１１０に入力する。
【００２１】
制御回路１１０は、ＣＰＵおよびメモリ（図示せず）を備え、ＬＦ送信回路１２０およびＵＨＦ受信回路１３０を制御する。そして、制御回路１１０は、アクティブタグ２０００を起動させるための起動信号を生成し、ＬＦ送信回路１３０に入力する。また、制御回路１１０は、ＵＨＦ受信回路１４０からアクティブタグ２０００のＩＤ番号に関する情報を含む識別信号が入力されると、認証処理を行った後、認証処理で得られたデータを、リーダ１０００に接続された上位装置（例えば、ＩＤ番号を管理するサーバ等）に送信する。
【００２２】
なお、リーダ１０００には、アクティブタグ２０００にスイッチオフ信号を送信するときにユーザが操作する操作釦（図示せず）が設けられている。そして、ユーザがこの操作釦を押下すると、ＬＦ送信回路１２０が、スイッチ２８０を開く旨の命令を内容とするスイッチオフ信号を送信する。
【００２３】
＜２−２＞アクティブタグ
アクティブタグ２０００は、従来のアクティブタグと同様に、ＬＦ受信回路２２０と、ＵＨＦ送信回路２４０と、ＵＨＦ送信回路２４０およびＬＦ受信回路２２０を制御する制御回路２１０と、電池２５０とを含むとともに、更に、振動電力変換回路２７０と、電池２５０とＬＦ受信回路２２０等との間の配線路Ｌ１に挿入されたスイッチ２８０と、スイッチ２８０のオンオフを制御するスイッチ制御部２６０とを備える。
【００２４】
アクティブタグ装置２０００は図２（ａ）に示すように、外観が矩形状をしていて、この矩形状ハウジング２００１内に上記回路が配置された回路基板２００２と電池２５０とを収納している。ハウジング２００１には、図２（ｂ）に示すように、一部に空隙２００１ｂが形成されており、回路基板２００２から延出した圧電バイモルフ素子２７０ａの自由端がこの空隙２００１ｂ内に延出されている。圧電バイモルフ素子２７０ａは振動電力変換回路２７０の一部をなすものであり、詳細は後述する。
【００２５】
なお、アクティブタグ２０００は、リーダ１０００からのＬＦ信号を受信するアンテナＡ２１として、３つの独立したコイル（図示せず）を互いに直交する形で配置してなる３軸構成のアンテナを備えている。これは、アクティブタグ２０００のリーダ１０００に対する向きによって受信感度が大きく変動するのを抑制するためである。
【００２６】
また、リーダ１０００にＵＨＦ信号を送信するためのアンテナＡ２２として、近くに人体があっても送信特性への影響が少ない微小ループアンテナを使用している。
＜２−２−１＞ＬＦ受信回路
以下、ＬＦ受信回路２２０の構成について図１を参照して説明する。
【００２７】
ＬＦ受信回路２２０は、受信したＬＦ信号に対して誤り検出処理を行った後に、当該ＬＦ信号の中に起動信号を示す起動パターンＷＡＫＥやスイッチオフ信号を示すスイッチオフパターンＤＯＦＦが存在するか否かを確認する起動制御部２２０ａを有する。また、ＬＦ受信回路２２０は、配線Ｌｏｆｆを介してスイッチ制御回路２６０に接続されている。
【００２８】
起動制御部２２０ａは、ＬＦ信号の中に起動パターンＷＡＫＥ（図５参照）が存在すると認識すると、受信したＬＦ信号が起動信号であると認識し、制御回路２１０およびＵＨＦ送信回路２４０を起動する。そして、起動制御部２２０ａは、更に、起動信号の中からリーダ１０００のＩＤ番号の情報を抽出して制御回路２１０に入力する。制御回路２１０は、リーダ１０００のＩＤ番号が入力されると、リーダ１０００に対してＵＨＦ送信回路２４０を介して識別信号を送信する。起動制御部２２０ａは、送信が完了すると、再び、制御回路２１０およびＵＨＦ送信回路２４０を停止する。これにより、アクティブタグ２０００全体の消費電力の低減を図っている。
【００２９】
また、起動制御部２２０ａは、ＬＦ信号の中にスイッチオフパターンＤＯＦＦ（図５参照）が存在すると認識すると、ＬＦ信号がスイッチオフ信号であると認識し、スイッチ制御回路２６０に電圧を入力する。
＜２−２−２＞ＵＨＦ送信回路
ＵＨＦ送信回路２４０は、ＵＨＦ帯の識別信号をアンテナＡ２２を介してリーダ１０００へＵＨＦ信号を送信する。この回路は従来技術と変わらないので詳細な説明は省略する。
＜２−２−３＞制御回路
制御回路２１０は、ＣＰＵおよびメモリ（図示せず）を備え、ＬＦ受信回路２２０およびＵＨＦ送信回路２４０の制御を行う。また、制御回路２１０は、アクティブタグ２０００のＩＤ番号等の識別情報を示す信号を生成してＵＨＦ送信回路２４０に入力する機能も有する。
＜２−２−４＞振動電力変換回路
振動電力変換回路２７０は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、積層型圧電バイモルフ素子である圧電バイモルフ素子２７０ａと、圧電バイモルフ素子２７０ａに接着された錘２７０ｃと、圧電バイモルフ素子２７０ａで発生した電気を蓄電する蓄電回路２７０ｆと、圧電バイモルフ素子２７０ａを支持する支持部材２７０ｈとから構成される。そして、錘２７０ｃと支持部材２７０ｈとから、外部から振動が付加されると前記圧電バイモルフ素子が歪み、それに対応した起電力を発生する。
【００３０】
圧電バイモルフ素子２７０ａは、より詳しくは図３（ａ）に示すように、短冊状をした金属板２７０ｂ３と、金属板２７０ｂ３と平面視で略同じ大きさに形成され且つ金属板２７０ｂ３を厚み方向の両面側に貼着された２枚の圧電セラミックス板２７０ｂ１，２７０ｂ２とからなる。２枚の圧電セラミックス板２７０ｂ１，２７０ｂ２と金属板２７０ｂ３との間の接着剤は、シート状のエポキシ樹脂（図示せず）であり、各セラミックス板２７０ｂ１，２７０ｂ２と金属板２７０ｂ３とは電気的に絶縁されている。なお、各圧電セラミックス板２７０ｂ１，２７０ｂ２の表面には、発生した電気を外部に出力するための電極２７０ｄ１,２７０ｄ２が形成されている。
【００３１】
錘２７０ｃは、圧電バイモルフ素子２７０ａの自由端側に接着固定されている。
支持部材２７０ｈは、回路基板２００２上に固定（図示せず）されており、圧電バイモルフ素子２７０ａのうち錘２７０ｃが設けられた部分がハウジング２００１の内部に形成された空隙２００１ｂ内に配置されている（図２（ｂ）参照）。
【００３２】
そして、アクティブタグ２０００に外部から振動が加えられると、図３（ｂ）に示すように、錘２７０ｃの慣性力によって圧電セラミックス板２７０ｂ１，２７０ｂ２が撓み、２つの電極２７０ｄ１，２７０ｄ２間に起電力が発生することになる。
【００３３】
蓄電回路２７０ｆは、図３（ｂ）に示すように、圧電バイモルフ素子２７０ａからの出力を整流するダイオードＤ２１，Ｄ２２と、ダイオードＤ２１，Ｄ２２から出力される電流を蓄電するコンデンサＣ２１，Ｃ２２とを含む。コンデンサＣ２１，Ｃ２２の直列回路の両端が、スイッチ制御回路２６０の入力端子Ｔｅ１１，Ｔｅ１２（図４参照）に接続されており、この直列回路の両端間電圧Ｖｆによってスイッチ制御回路２６０を駆動するようにしている。
【００３４】
ところで、このアクティブタグ２０００には、製造過程や保管時においても振動が加わってしまうことが想定される。例えば、工場内に設置されている装置等で恒常的に発生する振動などである。この段階で振動より発生した起電力によってスイッチ制御回路２６０が駆動されるのは避ける必要がある。
【００３５】
そのため、振動電力変換回路２７０は、予め製造過程や保管時に加わると想定される振動により圧電バイモルフ素子２７０ａで発生する起電力を実験的に算出しておき、製造過程や保管時に加わる振動によってはスイッチ２８０が閉じないように、コンデンサＣ２１，Ｃ２２の容量を調整してある、これにより、製造過程や保管時にアクティブタグ２０００に加わる振動では、振動電力変換回路２７０がスイッチ２８０をオン状態にするだけの電圧を出力しないことを担保している。但し、アクティブタグ２０００を持って強く振る等して大きな振動を加えると、スイッチ２８０は閉じる。
＜２−２−５＞スイッチ
以下、スイッチ２８０の構成について図１および図４を参照して説明する。
【００３６】
スイッチ２８０は、光ＭＯＳリレーを備えて構成され、電池２５０と制御回路２１０、ＬＦ受信回路２２０およびＵＨＦ送信回路２４０とを接続する配線路Ｌ１に挿入され、電池２５０から制御回路２１０等への電力供給をオンオフする。このスイッチ２８０は、製造終了の段階において開いた状態になっている。
【００３７】
スイッチ２８０は、図４に示すように、入力端子Ｔｅ２１，Ｔｅ２２間に接続された発光ダイオードＬＥＤと、発光ダイオードＬＥＤの光を受光すると起電力を発生するフォトダイオードを複数個直列に接続してなる光電変換素子ＰＤと、光電変換素子ＰＤの高電位側にゲートが接続され且つ低電位側にソースが接続されたＭＯＳＦＥＴからなるトランジスタＴｒ２と、トランジスタＴｒ２のゲートとドレインとの間に接続されたコンデンサＣ２と抵抗Ｒ２との直列回路とから構成される。そして、トランジスタＴr２のドレインとソースそれぞれが、スイッチ２８０の出力端子Ｔｅ２３，Ｔｅ２４に接続されている。このスイッチ２８０は、スイッチ制御回路２６０から発光ダイオードＬＥＤに電圧が入力されると、トランジスタＴｒ２がターンオンすることにより出力端子Ｔｅ２３，Ｔｅ２４間が導通状態となる（スイッチ２８０がオン状態）。また、スイッチ２８０は、スイッチ制御回路２６０からの電圧入力がなくなるとオフ状態で維持される。
＜２−２−６＞スイッチ制御回路
スイッチ制御回路２６０は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）により構成され、図４に示すように、振動電力変換回路２７０に接続される入力端子Ｔｅ１１，Ｔｅ１２それぞれがゲートおよびソースに接続されたＭＯＳＦＥＴからなるトランジスタＴｒ１と、トランジスタＴｒ１のゲート−ソース間に接続されたコンデンサＣ１と抵抗Ｒ１とからなる直列回路と、スイッチ制御回路２６０の高電位側の入力端子Ｔｅ１１と直列回路の高電位側との間に介挿されたダイオードＤとを備える。そして、トランジスタＴr１のゲートおよびドレインそれぞれが、出力端子Ｔｅ１４，Ｔｅ１５に接続されている。また、スイッチ２８０の一部を構成するトランジスタＴｒ２のソースとトランジスタＴｒ１のゲートとが、ゲートターンオフ型サイリスタＧＴＯを介して電気的に接続されている。ゲートターンオフ型サイリスタＧＴＯのゲートは入力端子Ｔｅ１３に接続されている。
【００３８】
ここにおいて、スイッチ制御回路２６０は、振動電力変換回路２７０から入力される電圧により一旦スイッチ２８０をオンさせると、電池２５０から入力される電圧をスイッチ２８０に印加し続ける。つまり、スイッチ制御回路２６０は、振動電力変換回路２７０が発生した電力でスイッチ２８０を閉じ、以後その状態を保持する自己保持回路を構成している。
【００３９】
一方、スイッチ２８０がオン状態において、ＬＦ受信回路２２０がスイッチオフ信号を受信すると、ＬＦ受信回路２２０から、信号線Ｌｏｆｆ（図１参照）を介して入力端子Ｔｅ１３に負電圧が入力される。このとき、ゲートターンオフ型サイリスタＧＴＯは、ターンオフし、スイッチ２８０への電圧入力が停止してスイッチ２８０がオフする。ここで、上述した配線Ｌｏｆｆは、入力端子Ｔｅ１３と接続される接続線と，入力端子Ｔｅ１２に接続される接続線とからなる。
＜２−２−７＞ハウジング
ハウジング２００１は、合成樹脂等により形成され、図２に示すように、回路基板２００２および電池２５０がハウジング２００１内部に収納されている。なお、本願のアクティブタグ（ハウジング２００１）は、手に持たず携行しやすくなるのはもちろん、手に持った場合の扱いやすさにも配慮して、日本で使われる所謂名刺カードのサイズに近しいように、ISO/ICE7810規格のID1に準拠するサイズに形成されている。
【００４０】
＜３＞信号フォーマット
以下、本実施の形態に係る個人認証システムで用いられる起動信号、識別信号およびスイッチオフ信号のパケット構造について、図５を用いて説明する。
【００４１】
＜３−１＞起動信号パケット
起動信号は、図５（ａ）に示すように、プリアンブルＰＲと、ユニークワードＵＷと、起動パターンＷＡＫＥと、リーダ１０００のＩＤ番号からなる識別情報ＩＤ１と、誤り検出符号ＣＲＣとから構成されるパケットである。
【００４２】
ここで、プリアンブルＰＲは、起動信号の始まりを示すビット列（同期符号）であり、ユニークワードＵＷは、いわゆるフレーム同期信号である。また、誤り検出符号ＣＲＣは、アクティブタグ２０００側で受信した起動信号に誤りが発生しているか否かを検出するためのビット列である。そして、起動パターンＷＡＫＥは、ＬＦ信号が起動信号であることを識別するためのビット列のパターンある。なお、リーダ１０００の識別情報ＩＤ１は、リーダ１０００の制御回路１１０に含まれるメモリ（図示せず）に予め記憶されている。
【００４３】
＜３−２＞識別信号パケット
識別信号は、図５（ｂ）に示すように、プリアンブルＰＲと、ユニークワードＵＷと、リーダ１０００のＩＤ番号からなる識別情報ＩＤ１と、アクティブタグ２０００のＩＤ番号からなる識別情報ＩＤ２と、誤り検出符号ＣＲＣとから構成されるパケットである。
【００４４】
識別情報ＩＤ１は、アクティブタグ２０００から発信された識別信号を受信したリーダ１０００が、受信した識別信号が自装置宛ての信号か否かを判別するために用いられる。また、識別情報ＩＤ２は、リーダ１０００が自装置宛てに送信された識別信号がどのアクティブタグ２０００から送信されたものかを識別するために用いられる。
【００４５】
ここで、プリアンブルＰＲは、識別信号の始まりを示すビット列（同期符号）であり、ユニークワードＵＷは、いわゆるフレーム同期信号である。また、誤り検出符号ＣＲＣは、リーダ１０００が受信した応答信号２０に誤りが発生しているか否かを検出するためのビット列である。なお、識別情報ＩＤ２は、アクティブタグ２０００の制御回路２１０に含まれるメモリ（図示せず）に予め記憶されている。
【００４６】
＜３−３＞スイッチオフ信号パケット
スイッチオフ信号は、図５（ｃ）に示すように、図５（ａ）と略同じ構成であり、電源オフパターンＤＯＦＦを含む点のみが相違するパケットである。電源オフパターンＤＯＦＦは、ＬＦ信号がスイッチ制御回路２６０にスイッチ２８０をオフさせるためのスイッチオフ信号であることを識別するためのものである。
【００４７】
＜４＞動作
本実施の形態に係るアクティブタグ２０００の動作について図６および図７に基づいて説明する。
【００４８】
アクティブタグ２０００は、製造が完了した後、スイッチは開いた状態になっている。
そして、このアクティブタグ２０００では、外部から振動が印加されると振動電力変換回路２７０からスイッチ制御回路２６０に電圧が出力される。この振動が印加される場合とは、例えば、アクティブタグ２０００を強く振ったような場合である。
【００４９】
振動電力変換回路２７０からスイッチ制御回路２６０に電圧が出力されると、スイッチ制御回路２６０のトランジスタＴｒ１がターンオンし、スイッチ制御回路２６０からスイッチ２８０に電圧が入力され（ステップＳ１）、スイッチ２８０がオンする（ステップＳ２）（図７のＴ１参照）。このとき、電池２５０から供給される電力によりＬＦ受信回路２２０だけが起動する（ステップＳ３）（図７のＴ２参照）。
【００５０】
そして、ＬＦ受信回路２２０は、リーダ１０００からアンテナＡ２１を介してＬＦ信号をいつでも受信できる状態で待機する（ステップＳ４）。
一方、リーダ１０００は、ＬＦ帯の起動信号を生成するとともに、常にアンテナＡ１１を介して外部に当該起動信号を送出している（図７のＴ２１参照）。従って、アクティブタグ２０００の所持者が、リーダ１０００からのＬＦ信号の到達範囲内に侵入すると、ＬＦ受信回路２２０が、起動信号を受信することになる。
【００５１】
その後、ＬＦ受信回路２２０が、リーダ１０００からＬＦ信号を受信すると（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、ＬＦ受信回路２２０の一部を構成する起動制御部２２０ａが、ＬＦ信号に起動パターンＷＡＫＥが存在するか否かを判断することにより、ＬＦ信号が起動信号であるか否かを判断する（ステップＳ５）
ステップＳ５において、起動制御部２２０ａは、ＬＦ信号が起動信号であると判断すると（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、制御回路２１０およびＵＨＦ送信回路２４０を起動する（ステップＳ６）（図７のＴ３参照）。
【００５２】
続いて、制御回路２１０が、アクティブタグ２０００の識別情報をＵＨＦ送信回路２４０に入力する。すると、ＵＨＦ送信回路２４０が、入力された識別情報を用いて変調したＵＨＦ帯の識別信号をリーダ１０００に送信する（ステップＳ７）。
【００５３】
一方、リーダ１０００では、アクティブタグ２０００から識別信号を受信すると、認証処理を行う（図７のＴ２２参照）。
そして、起動制御部２２０ａは、ＵＨＦ送信回路２４０がＵＨＦ信号の送信を完了したときに、制御回路２１０およびＵＨＦ送信回路２４０を再び停止させる（ステップＳ８）（図７のＴ４参照）。その後、再び、ステップＳ４に移行する。
【００５４】
一方、ステップＳ５において、起動制御部２２０ａは、ＬＦ信号が起動信号でないと判断すると（ステップＳ５：Ｎｏ）、続いて、ＬＦ信号にスイッチオフパターンＤＯＦＦが存在するか否かを判断することによりＬＦ信号がスイッチオフ信号か否かを判断する（ステップＳ９）。このスイッチオフ信号は、リーダ１０００が生成して送信する（図７のＴ２３参照）。
【００５５】
ステップＳ９において、起動制御部２２０ａは、ＬＦ信号がスイッチオフ信号でないと判断すると（ステップＳ９：Ｎｏ）、再び、ステップＳ４に移行する。
一方、ステップＳ９において、起動制御部２２０ａが、ＬＦ信号がスイッチオフ信号であると判断すると（ステップＳ９：Ｙｅｓ）、起動制御部２２０は、スイッチ制御回路２６０に信号線Ｌｏｆｆを介してスイッチ制御回路２６０に負電圧を入力する。そして、スイッチ制御回路２６０は、スイッチ２８０への電圧入力を停止することによりスイッチ２８０をオフにする（ステップＳ１０）（図７のＴ５参照）。
【００５６】
結局、本実施の形態に係るアクティブタグ２０００は、製造終了の段階で、光ＭＯＳリレーに電圧が入力されないようにしてスイッチ２８０を開いた状態としておけば、製造が完了してからアクティブタグ２０００に振動が加えられるまでの間（図７参照）、スイッチ２８０をオフ状態で維持することができる。
【００５７】
従って、アクティブタグ２０００の製造後、倉庫に保管しておき、アクティブタグ２０００を実際に使用するときにアクティブタグ２０００を振る等して振動を印加することで、スイッチ２８０をオンさせることが可能となる。これにより、製造後の段階で電池２５０とＬＦ受信回路２２０とを接続するスイッチ２８０を非接続状態にしておけば、製造後、出荷までの間、長期間（例えば、数ヶ月）倉庫等に保管するような場合であっても、電池２５０の浪費を抑制することができるという利点がある。
【００５８】
また、本実施の形態に係るアクティブタグ２０００は、スイッチ制御回路２６０が、ＬＦ受信回路２２０でスイッチ２８０をオフにする指示を内容とするスイッチオフ信号を受信すると、スイッチ２８０をオフする。これにより、スイッチ２８０をオンにした後においても、アクティブタグ２０００を使用しない場合にスイッチ２８０をオフにしておくことができるので、電池２５０の消耗を更に抑制することができる。
【００５９】
＜実施の形態２＞
＜１＞概要
本実施の形態に係るアクティブタグ２０００では、外部から振動が加わると、まず、ＬＦ受信回路２２０および制御回路２１０の両方を起動する。その後、ＬＦ受信回路２２０がスイッチオン信号を受信するまでスイッチ２８０を開いた状態で維持する。そして、スイッチオン信号を受信すると制御回路２１０がスイッチ２８０を閉じた状態にする。これにより、実施の形態１のように、制御回路２１０とは別個のＩＣで構成されたスイッチ制御回路を設ける必要がなくなり、部品点数の削減を図ることができる。更に、意図しない振動が加わってしまった場合であっても、電池の消耗を抑制することができる。
【００６０】
＜２＞構成
本実施の形態に係るアクティブタグ２０００は、図８に示すように、実施の形態１の構成と略同様であり、振動電力変換回路２７０がＬＦ受信回路２２０および制御回路２１０に接続されている点とスイッチ制御回路２６０がない点とが相違する。
【００６１】
このアクティブタグ２０００は、外部から振動が加わり、ＬＦ受信回路２２０および制御回路２１０が起動した後、ＬＦ受信回路２２０が、リーダ１０００からスイッチ２８０をオンにする指示を内容とするスイッチオン信号を受信すると、制御回路２１０からスイッチ２８０の入力端子Ｔｅ２１，Ｔｅ２２間に電圧が印加されスイッチ２８０がオン状態になる。
【００６２】
なお、実施の形態１と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
＜３＞信号フォーマット
以下、本実施の形態で用いられるスイッチをオンにする指示を内容とするスイッチオン信号のパケット構造について、図９を用いて説明する。なお、本実施の形態に係る個人認証システムにおいても起動信号、識別信号およびスイッチオフ信号を使用するが、これらのパケット構造は実施の形態１と同様なので説明を省略する。
【００６３】
スイッチオン信号は、図９に示すように、プリアンブルＰＲと、ユニークワードＵＷと、スイッチオンパターンＤＯＮと、リーダ１０００のＩＤ番号からなる識別情報ＩＤ１と、誤り検出符号ＣＲＣとから構成されるパケットである。
【００６４】
識別情報ＩＤ１は、スイッチ２８０をオンしようとするアクティブタグ２０００を特定するために用いられる。
ここで、プリアンブルＰＲは、起動信号の始まりを示すビット列（同期符号）であり、ユニークワードＵＷは、いわゆるフレーム同期信号である。また、誤り検出符号ＣＲＣは、アクティブタグ２０００側で受信した起動信号に誤りが発生しているか否かを検出するためのビット列である。そして、スイッチオンパターンＤＯＮは、ＬＦ信号がスイッチ制御回路２６０にスイッチ２８０をオンさせるためのスイッチオン信号であることを識別するためのビット列である。なお、リーダ１０００の識別情報ＩＤ１は、実施の形態１と同様に、リーダ１０００の制御回路１１０に含まれるメモリ（図示せず）に予め記憶されている。
【００６５】
＜動作＞
本実施の形態に係るアクティブタグ２０００の動作について、図１０および図１１に基づいて説明する。
【００６６】
本実施の形態に係るアクティブタグ２０００の動作は、実施の形態１と略同様であり、図１０および図１１における破線で囲んだ部分のみが実施の形態１と相違する。
なお、図１０におけるステップＳ５５乃至ステップＳ６１（ステップＳ５７およびステップＳ５９を除く）は、それぞれ図５におけるステップＳ４乃至ステップＳ１０と同じなので説明を省略する。
【００６７】
まず、外部から振動が加わると、振動電力変換回路２７０からＬＦ受信回路２２０に電力が供給され、ＬＦ受信回路２２０および制御回路２１０が起動する（ステップＳ５１）（図１１のＴ５１参照）。
【００６８】
その後、ＬＦ受信回路２２０は、リーダ１０００からアンテナＡ２１を介してＬＦ信号をいつでも受信できる状態で待機する（ステップＳ５２）。このとき、スイッチ２８０は、オフ状態で維持されている。
【００６９】
また、リーダ１０００は、ＬＦ帯のスイッチオン信号を生成するとともに、常にアンテナＡ１１を介して外部に当該起動信号を送出している（図１１のＴ１５１参照）。従って、アクティブタグ２０００の所持者が、リーダ１０００からのＬＦ信号の到達範囲内に侵入すると、ＬＦ受信回路２２０が、スイッチオン信号を受信することになる。
【００７０】
その後、ＬＦ受信回路２２０は、リーダ１０００からＬＦ信号を受信すると（ステップＳ５２：Ｙｅｓ）、受信したＬＦ信号にスイッチオンパターンＤＯＮが含まれるか否かを判断することによりＬＦ信号がスイッチオン信号であるか否かを判断する（ステップＳ５３）。
【００７１】
ステップＳ５３において、ＬＦ受信回路２２０は、受信したＬＦ信号がスイッチオン信号でないと判断すると（ステップＳ５３：Ｎｏ）、ステップＳ５２に移行し、再び、ＬＦ信号の受信待ち状態となる。
【００７２】
一方、ステップＳ５３において、ＬＦ受信回路２２０は、受信したＬＦ信号がスイッチオン信号であると判断すると（ステップＳ５３：Ｙｅｓ）、制御回路２１０がスイッチ２８０をオンする（ステップＳ５４）。その後、ステップＳ５５以降の処理を行う。
【００７３】
ステップＳ５７では、制御回路２１０は既に起動しているので、ＵＨＦ送信回路２４０だけを起動させる（図１１のＴ５３参照）。そして、ステップＳ５９では、制御回路２１０は、スイッチ２８０をオン状態に維持しておくために起動させておき、ＵＨＦ送信回路２４０のみを停止させる（図１１のＴ５４参照）。
【００７４】
結局、本実施の形態に係るアクティブタグ２０００は、製造が完了してからアクティブタグ２０００に振動が加わっただけでは、ＬＦ受信回路２２０および制御回路２１０を起動させるだけで、スイッチ２８０はオンしない（図１０参照）。
【００７５】
従って、アクティブタグ２０００の製造後、意図しない振動がアクティブタグ２０００に加わってしまった場合であっても、直ちにはスイッチ２８０がオンしないので、電池２５０の消耗を防ぐことができる。
【００７６】
また、スイッチ制御回路が不要となる分、実施の形態１に係るアクティブタグに比べて部品点数を削減することができ、コスト削減を図れる。
＜実施の形態３＞
＜１＞概要
本実施の形態に係るアクティブタグ２０００では、実施の形態２と同様に、外部から振動が加わると、まず、ＬＦ受信回路２２０だけを起動し、ＬＦ受信回路２２０がスイッチ２８０をオンにする指示（スイッチを閉じる旨の命令）を内容とするスイッチオン信号を受信するまでスイッチ２８０をオフ状態で維持する。これにより、意図しない振動が加わってしまって場合であっても、電池の消耗を抑制することができる。また、本実施の形態では、スイッチ２８０をオンするために制御回路２１０を駆動させる必要がないので、消費電力の低減を図ることができる。
【００７７】
＜２＞構成
本実施の形態に係るアクティブタグ２０００は、図１２に示すように、実施の形態１の構成と略同様であり、振動電力変換回路２７０がＬＦ受信回路２２０に接続されている点と、ＬＦ受信回路２２０からスイッチ制御回路２６０に配線Ｌｏｆｆとともに配線Ｌｏｎが接続されている点とが相違する。
【００７８】
アクティブタグ２０００では、外部から振動が加わると、ＬＦ受信回路２２０のみが起動する。そして、ＬＦ受信回路２２０は、リーダ１０００からスイッチオン信号を受信すると、配線Ｌｏｎを介してスイッチ制御回路２６０の入力端子Ｔｅ１１，Ｔｅ１２間に電圧を印加する（図４参照）。
【００７９】
なお、実施の形態１と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。また、本実施の形態で用いられるスイッチオン信号のフォーマットは、実施の形態２と同様なので説明を省略する。
【００８０】
＜３＞動作
本実施の形態に係るアクティブタグ２０００の動作について、図１３および図１４に基づいて説明する。
【００８１】
本実施の形態に係るアクティブタグ２０００の動作は、実施の形態１と略同様であり、図１３および図１４における破線で囲んだ部分のみが実施の形態１と相違する。
なお、図１３におけるステップＳ２５４乃至ステップＳ２６２は、それぞれ図５におけるステップＳ２乃至ステップＳ１０と同じなので説明を省略する。
【００８２】
まず、外部から振動が加わると、振動電力変換回路２７０からＬＦ受信回路２２０に電力が供給され、ＬＦ受信回路２２０が起動する（ステップＳ２５１）（図１４のＴ２５１参照）。
【００８３】
その後、ＬＦ受信回路２２０は、リーダ１０００からアンテナＡ２１を介してＬＦ信号をいつでも受信できる状態で待機する（ステップＳ２５２）。このとき、スイッチ２８０は、オフ状態で維持されている。
【００８４】
また、リーダ１０００は、ＬＦ帯のスイッチオン信号を生成するとともに、常にアンテナＡ１１を介して外部に当該起動信号を送出している（図１４のＴ２１５１参照）。従って、アクティブタグ２０００の所持者が、リーダ１０００からのＬＦ信号の到達範囲内に侵入すると、ＬＦ受信回路２２０が、スイッチオン信号を受信することになる。
【００８５】
その後、ＬＦ受信回路２２０は、リーダ１０００からＬＦ信号を受信すると（ステップＳ２５２：Ｙｅｓ）、受信したＬＦ信号にスイッチオンパターンＤＯＮが含まれるか否かを判断することによりＬＦ信号がスイッチオン信号であるか否かを判断する（ステップＳ２５３）。
【００８６】
ステップＳ２５３において、ＬＦ受信回路２２０は、受信したＬＦ信号がスイッチオン信号でないと判断すると（ステップＳ２５３：Ｎｏ）、ステップＳ２５２に移行し、再び、ＬＦ信号の受信待ち状態となる。
【００８７】
一方、ステップＳ２５３において、ＬＦ受信回路２２０は、受信したＬＦ信号がスイッチオン信号であると判断すると（ステップＳ２５３：Ｙｅｓ）、ＬＦ受信回路２２０から配線Ｌｏｎを介してスイッチ制御回路２６０に電圧が入力される。そして、スイッチ制御回路２６０のトランジスタＴｒ１がターンオンし、スイッチ制御回路２６０からスイッチ２８０に電圧が入力され（ステップＳ２５４）、スイッチ２８０がオンする（ステップＳ２５５）。その後、ステップＳ２５６以降の処理を行う。
【００８８】
結局、本実施の形態に係るアクティブタグ２０００は、製造が完了してからアクティブタグ２０００に振動が加わっただけでは、ＬＦ受信回路２２０を駆動させるだけで、スイッチ２８０はオンしない（図１４参照）。
【００８９】
従って、アクティブタグ２０００の製造後、意図しない振動がアクティブタグ２０００に加わってしまった場合であっても、直ちにはスイッチ２８０がオンしないので、電池２５０の消耗を防ぐことができる。
【００９０】
また、スイッチ制御回路２６０は、多用途の制御回路２１０に比べて消費電力が少ない。従って、スイッチ２８０をオンさせる際、制御回路２１０を起動させる必要がないので、実施の形態２に係るアクティブタグに比べて、消費電力の低減を図ることができる。
【００９１】
＜変形例＞
（１）前述の実施の形態１乃至３に係るアクティブタグ２０００では、振動電力変換回路２７０が、圧電バイモルフ素子２７０ａを用いて構成される例について説明したがこれに限定されるものではない。例えば、図１５に示すように、磁歪材料（例えば、Ｆｅ−Ｇａ系合金）を用いた振動発電素子２７１ａを備えた振動電力変換回路２７１であってもよい。
【００９２】
この振動電力変換回路２７１は、図１５（ａ）に示すように、振動発電素子２７１ａと、振動発電素子２７１ａで発生した電気を蓄電する蓄電回路２７０ｆと、振動発電素子２７１ａおよび蓄電回路２７０ｆを支持する支持部材２７０ｈとから構成される。
【００９３】
振動発電素子２７１ａは、磁歪材料を用いて形成された２本の棒状のコア２７１ｂ１，２７１ｂ２と、各コア２７１ｂ１，２７１ｂ２に巻回されたコイル２７１ａ１，２７１ａ２とからなる構造体を含む。また、当該構造体における支持部材２７０ｈに支持される側とは反対側の端部には、錘２７１ｃが設けられている。
【００９４】
ここで、支持部材２７０ｈは、実施の形態１および２と同様に、回路基板２００２上に固定されており、振動発電素子２７１ａのうち錘２７１ｃが設けられた部分がハウジング２００１の内部に形成された空隙２００１ｂ内に配置されている（図２（ｂ）参照）。
【００９５】
そして、図１５（ｂ）に示すように、錘２７１ｃに振動が加わると、コア２７１ｂ１，２７１ｂ２が撓み、各コイル２７１ｂ１，２７１ｂ２内部の磁束密度が変化して、各コイル２７１ｂ１，２７１ｂ２の両端間に起電力が発生することになる。
【００９６】
本変形例によれば、圧電セラミックスを用いた圧電バイモルフ素子に比べて、壊れにくく、加工性に優れ部品の小型化を図れるという利点がある。
（２）前述の実施の形態１乃至３に係るアクティブタグ２０００では、制御回路２１０およびＵＨＦ送信回路２４０が、電池２５０から供給される電力により駆動する例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、振動電力変換回路２７０から出力される電力を蓄電しておく蓄電部（図示せず）と、制御回路２１０およびＵＨＦ送信回路２４０への電力の供給元を電池２５０と蓄電部とで切り替える切替スイッチ（図示せず）とを備えるものであってもよい。
【００９７】
本変形例によれば、切替スイッチにより電力の供給元を電池２５０から蓄電部に適宜切り替えることにより、電池２５０の消費を低減することができる。
なお、本変形例では、制御回路２１０およびＵＨＦ送信回路２４０への電力の供給元の切り替えをリーダ１０００から送信される制御信号により行うようにしてもよい。これにより、アクティブタグ２０００本体に、切替スイッチを設ける必要がなくなるので、装置構成の簡素化を図ることができる。
【００９８】
（３）前述の実施の形態１乃至３では、スイッチ２８０が光ＭＯＳリレーにより構成される例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、スイッチ２８０を光ＭＯＳリレー以外のソリッドステートリレーにより構成してもよい。
【００９９】
（４）前述の実施の形態１乃至３では、アクティブタグ２０００の各構成が別個の回路で構成される例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、アクティブタグ２０００の複数の構成の全部又は一部を、１チップ又は複数チップの集積回路で実現してもよい。
【０１００】
本変形例によれば、アクティブタグ２０００の小型化を図ることができる。
（５）前述の実施の形態１乃至３で説明した制御回路２１０、ＬＦ受信回路２２０およびＵＨＦ送信回路２４０を含む各回路の機能を実現するための処理をＣＰＵに実行させる為のプログラムは、記録媒体に記録して頒布することもできる。この記録媒体としては、ＩＣカード、光ディスク、フレキシブルディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等がある。頒布されたプログラムは、機器におけるＣＰＵで読み取り可能なメモリ等に格納され、その機器のＣＰＵがそのプログラムを実行することにより前述の実施の形態１および２で示した各機能を実現できる。
【符号の説明】
【０１０１】
２１０ 制御回路
２２０ ＬＦ受信回路
２２０ａ 起動制御回路
２４０ ＵＨＦ送信回路
２５０ 電池
２６０ スイッチ制御回路
２７０ 振動電力変換回路（発電回路）
２２０ｂ，２８０ スイッチ
１０００ リーダ
２０００ アクティブタグ
Ｌ１ 配線路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池と無線回路との間の配線路に挿入されたスイッチと、
振動エネルギーを電力に変換する発電回路と、
前記発電回路で発生した電力によって前記スイッチの開閉を制御する制御回路とを備えることを特徴とするアクティブタグ。
【請求項２】
前記発電回路は、
圧電バイモルフ素子と、外部から振動が付加されると前記圧電バイモルフ素子を変形させる変形手段とを含んで構成される
ことを特徴とする請求項１記載のアクティブタグ。
【請求項３】
前記制御回路は、
前記発電回路が発生した電力で前記スイッチを閉じ、以後その状態を保持する自己保持回路である
ことを特徴とする請求項２記載のアクティブタグ。
【請求項４】
前記無線回路は、ＬＦ周波数帯で信号を受信する受信回路を含み、
前記受信回路は、前記スイッチが開いた状態である場合において前記発電回路で発生した電力で作動し、
前記制御回路は、前記受信回路が外部装置から前記スイッチを閉じる旨の命令を受信すると、前記スイッチを閉じる
ことを特徴とする請求項２記載のアクティブタグ。
【請求項５】
前記スイッチが閉じた状態では、前記制御回路は前記電池からの電力で作動しており、
前記スイッチが閉じた状態において、前記受信回路が前記外部装置からスイッチを開く旨の命令を受信すると、
前記制御回路は、前記スイッチを開いて、前記電池と前記無線回路とを非接続状態とする
ことを特徴とする請求項４記載のアクティブタグ。
【請求項１】
電池と無線回路との間の配線路に挿入されたスイッチと、
振動エネルギーを電力に変換する発電回路と、
前記発電回路で発生した電力によって前記スイッチの開閉を制御する制御回路とを備えることを特徴とするアクティブタグ。
【請求項２】
前記発電回路は、
圧電バイモルフ素子と、外部から振動が付加されると前記圧電バイモルフ素子を変形させる変形手段とを含んで構成される
ことを特徴とする請求項１記載のアクティブタグ。
【請求項３】
前記制御回路は、
前記発電回路が発生した電力で前記スイッチを閉じ、以後その状態を保持する自己保持回路である
ことを特徴とする請求項２記載のアクティブタグ。
【請求項４】
前記無線回路は、ＬＦ周波数帯で信号を受信する受信回路を含み、
前記受信回路は、前記スイッチが開いた状態である場合において前記発電回路で発生した電力で作動し、
前記制御回路は、前記受信回路が外部装置から前記スイッチを閉じる旨の命令を受信すると、前記スイッチを閉じる
ことを特徴とする請求項２記載のアクティブタグ。
【請求項５】
前記スイッチが閉じた状態では、前記制御回路は前記電池からの電力で作動しており、
前記スイッチが閉じた状態において、前記受信回路が前記外部装置からスイッチを開く旨の命令を受信すると、
前記制御回路は、前記スイッチを開いて、前記電池と前記無線回路とを非接続状態とする
ことを特徴とする請求項４記載のアクティブタグ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−１３３５４７（Ｐ２０１２−１３３５４７Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８４６１０（Ｐ２０１０−２８４６１０）
【出願日】平成２２年１２月２１日（２０１０．１２．２１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２１日（２０１０．１２．２１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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