応答器
【課題】応答信号強度の低下を抑止しつつ２種類以上の応答信号を生成させる。
【解決手段】質問器２００からユーザの所在を問合せる無線信号が発信された時に、応答器１００のスイッチをオフ状態にすると、応答器は第１の応答無線信号ｘをその発信元の質問器に返信する。一方、応答器のスイッチをオン状態にすると、応答器は第２の応答無線信号ｙをその発信元の質問器に返信する。すなわち、この応答器は、スイッチのオン／オフに応じて、バッテリレスで２種類の応答無線信号を切り替えて返信することができる。
【解決手段】質問器２００からユーザの所在を問合せる無線信号が発信された時に、応答器１００のスイッチをオフ状態にすると、応答器は第１の応答無線信号ｘをその発信元の質問器に返信する。一方、応答器のスイッチをオン状態にすると、応答器は第２の応答無線信号ｙをその発信元の質問器に返信する。すなわち、この応答器は、スイッチのオン／オフに応じて、バッテリレスで２種類の応答無線信号を切り替えて返信することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、応答信号を返信する応答器に関する。
【背景技術】
【０００２】
質問器から電磁波などの問合せ信号が送信されると、自身のＩＤを示す応答信号をバッテリレスで生成し、質問器に返信する応答器がある。この応答器は、特に移動体装置などに備えられ、通信対象である移動体装置を非接触で識別するシステムなどに利用されている。例えば、特許文献１に記載された応答器は、電磁波が送信されるとこの電磁波を単一パルスに変換し、その単一パルスを順次遅延させて特有のパルス列を生成し、応答信号として返信するようになっている。また、特許文献２、特許文献３、特許文献４、及び非特許文献１に記載された応答器は、無線信号が送信されると圧電基板に弾性表面波を発生させ、その弾性表面波が圧電基板上に設けられた各々の反射器に反射して戻ってきた伝搬時間の差により特有の応答信号を生成し、返信するようになっている。
【特許文献１】特開平０７−１７４８４５号公報
【特許文献２】特表平０９−５０８９７４号公報
【特許文献３】特開２００４−１９１３３４号公報
【特許文献４】特表平０７−５０２６１３号公報
【非特許文献１】Programmable Reflectors for SAW-ID-Tags(1993 ULTRASONICS SYMPOSIUM) p125-130
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、この種の応答器によって複数のＩＤを示す応答信号を生成するには、最低でも２つ以上の反射器が必要になる。例えば、特許文献２では、一連の反射器に加えて大きな反射器を備えることにより、ＩＤを示す応答信号と存在確認用の応答信号とを生成している。
【０００４】
図１５は、媒体６０上に２つの反射器５０ｐ及び５０ｑを直列に配置した応答器１００の構成を示す図である。この応答器１００は、媒体６０、反射器５０ｐ及び５０ｑの他に、アンテナ１０、弾性表面波素子４０などを備える。図示せぬ質問器２００から問合せ無線信号が送信されると、アンテナ１０はその問合せ無線信号から得られる電気信号Ｓ１を弾性表面波素子４０に供給する。アンテナ１０から電気信号Ｓ１が供給されると、弾性表面波素子４０は弾性表面波を励起させ、励起された弾性表面波素子４０は媒体６０により伝搬される。この弾性表面波が弾性表面波素子４０から距離ａだけ離れた反射器５０ｐに到達すると、反射器５０ｐは到達した弾性表面波の成分の一部を透過させて残りの成分を伝搬元へ反射させるようになっている。続いて、反射器５０ｐにより透過された弾性表面波の成分が弾性表面波素子４０から距離ｂだけ離れた反射器５０ｑに到達すると、反射器５０ｑは、反射器５０ｐと同様に、到達した弾性表面波の成分の一部を透過させて残りの成分を伝搬元へ反射させる。
【０００５】
弾性表面波素子４０は、自らが励起した弾性表面波が反射器５０ｐ及び５０ｑを経由して戻ってきた時に、その弾性表面波の大きさに応じた電気信号を発生してアンテナ１０へ供給する。アンテナ１０は、その電気信号を応答無線信号として発信する。弾性表面波素子４０に問合せ無線信号の電気信号Ｓ１が供給されてから、第１の応答無線信号の電気信号Ｓ２が発生されるまでの時間長は、図１６に示すように、弾性表面波素子４０と反射器５０ｐとの間の距離ａの２倍の距離２ａと搬送波の速度の積により求まる時間長となり、第２の応答無線信号の電気信号Ｓ３が発生されるまでの時間長は、弾性表面波素子４０と反射器５０ｑとの間の距離ｂの２倍の距離２ｂと搬送波の速度の積により求まる時間長となる。しかしながら、図１５に示す構成では、反射器５０ｐと反射器５０ｑとが弾性表面波の伝搬方向に対して直列に配置されているため、反射器５０ｑにより反射される弾性表面波は、反射器５０ｐにより反射される弾性表面波に比べて小さくなる。これにより、第２の応答無線信号Ｓ３の強度は、第１の応答無線信号Ｓ２の強度よりも小さくなってしまうという問題があった。
【０００６】
この問題は、反射器の数が多くなるほど、顕著になる。以下の数１は、反射器の数と最後段に配置された反射器により透過された弾性表面波（以下、「出力側透過波」と記す）電力との関係を示す式である。
【数１】
Ｂ＝出力側透過波電力
Ｐ＝反射器に到達する弾性表面波の電力
Ｒ＝反射率
ｎ＝反射器の段数
上記数１によれば、反射器の数が多くなるほど、出力側透過波電力は小さくなることがわかる。
【０００７】
また、以下の数２は、反射器の数と各反射器に反射されて弾性表面波素子に戻ってくる弾性表面波の合計電力（以下、「入力側反射波」と記す）との関係を示す式である。
【数２】
Ｃ＝入力側反射電力
Ｐ＝反射器に到達する弾性表面波の電力
Ｒ＝反射率
ｎ＝反射器の段数
上記数２によれば、反射器の数が多くなるほど、入力側反射波電力は大きくなることがわかる。
【０００８】
図１７は、発明者らが実験にて求めた反射器の数ｎと反射率、及び反射器の数ｎと透過率との各々の関係を示す図である。反射率は、弾性表面波素子が励起させた弾性表面波の電力の内、入力側反射波電力の割合を示すものであり、透過率は、弾性表面波素子が励起させた弾性表面波の電力の内、出力側透過波電力の割合を示すものである。図１７に示す内容によれば、透過率は、反射器の数が多くなるほど低くなる。一方、反射率は、反射器の数が多くなるほど高くなっていく。しかし、反射率は、ｎ＞２００になると、その勾配が徐々に緩やかになっていく。これは、多数の反射器が設けられた場合、反射器の配置位置が後段になる程、前段の反射器に比べて反射される弾性表面波電力が減衰し、それに伴い応答信号が弱くなることを示す。
【０００９】
この応答信号が弱くなることを回避するために、多数の反射器を設ける際は、それらの反射器を弾性表面波の伝搬方向に対して直列ではなく、並列に配置する方法も取り得るが、その場合は、同程度の信号を得ようとすると、これらの反射器が配置される媒体は必然的に大きくなり、応答器の小型化の要望に反する結果を招いてしまう。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、応答信号強度の低下を抑止しつつ２種類以上のＩＤの応答信号を生成することができる応答器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】
【００１０】
本発明の好適な態様である応答器は、弾性表面波を伝搬する媒体と、無線信号と電気信号を相互変換するアンテナと、前記アンテナと第１の電線により繋がれ、その第１の電線を介して電気信号の供給を受けた時に弾性表面波を励起させて前記媒体上を伝搬させるべく当該媒体に設置された素子であって、当該媒体上を自らに向かって伝搬されてくる弾性表面波が自らに到達した時に前記第１の電線を介して前記アンテナへ電気信号を供給すると共に当該到達した弾性表面波の一部を反射させる第１の弾性表面波素子と、前記第１の弾性表面波素子と第２の電線により繋がれ、その第２の電線を介して電気信号の供給を受けた時に弾性表面波を励起させて前記媒体上を伝搬させるべく当該媒体に設置された素子であって、当該媒体上を自らに向かって伝搬されてくる弾性表面波が自らに到達した時に前記第２の電線を介して前記アンテナへ電気信号を供給すると共に当該到達した弾性表面波の一部を反射させる一又は複数の第２の弾性表面波素子と、前記第２の電線の結線の有無を切り替えるスイッチとを備える。
この態様において、前記アンテナと前記第１の弾性表面波素子との間のインピーダンスを整合させる整合回路を前記アンテナと第１の弾性表面波素子の間に介挿させてもよい。このような形態も、本願に含むものとする。
【００１１】
これらの態様において、前記複数の弾性表面波素子の各々は、バスバーに複数の電極子の一端を連結させてなる櫛形電極であり、それらの電極指が平行になるように前記媒体上に並べられていてもよい。
また、前記弾性表面波を吸収減衰する部材を前記弾性表面波素子と前記媒体の端辺の間に備え付けてもよい。
さらに、前記媒体の端辺の一部又は全部と前記電極指が平行にならないように前記複数の弾性表面波素子が並べられてもよい。
【００１２】
これらの態様において、前記弾性表面波素子から前記媒体を伝搬されてくる弾性表面波が自身に到達した時に、到達した弾性表面波の一部を反射させる反射器を更に備えてもよい。
また、前記反射器は、開放型の電極であってもよいし、前記反射器は、短絡型の電極であってもよい。さらに、前記反射器は、櫛形電極であってもよいし、前記反射器は、ＰＮ構造の電極であってもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、応答信号強度の低下を抑止しつつ２種類以上の応答信号を生成させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
＜実施形態＞
まず、本発明の本実施形態にかかる信号応答システムの特徴について図１を参照して概説しておく。図に示すように、このシステムは、室内に備え付けた質問器２００と、その室内に入室する各ユーザにそれぞれ携帯させる複数の応答器１００とからなる。質問器２００は、ユーザの所在を問合せる無線信号（以下、「問合せ無線信号」と呼ぶ）を室内に向けて所定時間長毎に発信し、その問合せ無線信号に応じて各ユーザの応答器１００から返信されてくる無線信号（以下、「応答無線信号」と呼ぶ）の応答態様、具体的には、応答無線信号の返信に要した時間長を解析することにより、応答無線信号の発信元の応答器１００に割り当ててあるＩＤを識別する。そして、各応答器１００は、問合せ無線信号から各々に固有の応答無線信号を生成するための素子である弾性表面波素子に加えてスイッチを搭載しており、弾性表面波素子の作用を受けて生成する応答無線信号の応答態様をスイッチのオン／オフに応じて切り替え可能とする。
【００１５】
このように、応答器１００からバッテリレスでしかも２種類の応答無線信号を切り替えて返信できるようなシステムを構築した場合、その用途は多岐に渡ることが期待される。例えば、スイッチをオフ状態にして返信される第１の応答無線信号ｘによりその発信元の質問器２００を携帯するユーザの入室自体を検出した後、オン状態にして返信される第２の応答無線信号ｙにより、入室したユーザからのある特定メッセージ（室内照明の点灯指示）を検出する如くである。
以下、このシステムの中核をなす機器である応答器１００の特徴的な構成について説明する。
【００１６】
（応答器１００の構成）
応答器１００の構成について説明する。図２はスイッチオフ状態の応答器１００の構成を、図３はスイッチオン状態の応答器１００の構成をそれぞれ示している。なお、スイッチをオンにした場合、実際はアンテナからの信号が弾性表面波素子４０ｑにも伝搬されるため、弾性表面波素子４０ｑから出射され弾性表面波素子４０ｐで反射する弾性表面波もあるが、ここでは図が煩雑になるのを避けるため、便宜上弾性表面波素子４０ｐからアンテナに返される弾性表面波のみを記載する。発明の説明においても、一方の弾性表面波素子からアンテナに返される弾性表面波に焦点をしぼって説明する。
両図に示すように、応答器１００は、弾性表面波を伝搬する媒体６０の上に、アンテナ１０と、スイッチ２０と、２つの弾性表面波素子４０ｐ及び４０ｑと、整合回路３０ｐ及び３０ｑとを配設してなる。なお、特に区別の必要がない場合は、弾性表面波素子４０ｐ、４０ｑを総称して「弾性表面波素子４０」と記し、整合回路３０ｐ及び３０ｑを総称して「整合回路３０」と記す。なお、図において矢印は弾性表面波の動きを概略的に示したものである。
【００１７】
これら各部について説明する。媒体６０は、弾性表面波（ＳＡＷ：surface acoustic wave）を励起、伝搬可能な材質よりなる圧電基板である。また、この媒体６０上を伝搬する弾性表面波は、媒体６０の表面に沿って伝搬される性質を持つ。
アンテナ１０は、無線信号と電気信号を相互変換する。具体的に説明すると、このアンテナ１０は、質問器２００から受信した問合せ無線信号を電気信号に変換し、電線を介して自器内に導く。また、自器内で発生された電気信号を応答無線信号に変換して発信する。
スイッチ２０は、アンテナ１０から整合回路３０ｐ及び３０ｑの各々へ繋がる電線のうち、整合回路３０ｑへと繋がる電線の結線の有無を切り替える。つまり、このスイッチ２０がオフとなっている間は、アンテナ１０と整合回路３０ｐのみとの結線が確保される一方、スイッチ２０がオンとなると、アンテナ１０と整合回路３０ｐ及び３０ｑの両者との結線が確保されることになる。
【００１８】
弾性表面波素子４０ｐ及び４０ｑは、電気信号の供給を受けた時に弾性表面波を励起させて媒体６０を伝搬させるべくその媒体６０上に並べられた２つの櫛形電極である。具体的に説明すると、これらの弾性表面波４０ｐ及び４０ｑの各々は、バスバー１１の両端に２つの電極指１３及び１４の一端をそれぞれ連結させてなる第１の電極と、別のバスバー１２の略中央に１つの電極指１５の一端を連結させてなる第２の電極とを組み合わせてなる。そして、両弾性表面波素子４０は、互いの電極指１３〜１５同士が平行に並ぶようにａの距離を開けて配置されており、自身と対抗するもう一方の素子から媒体６０を伝搬されてくる弾性表面波が自身に到達した時に電気信号を発生すると共に、到達した弾性表面波の成分の一部を透過させて残りの成分を伝搬元へ反射させるようになっている。
整合回路３０ｐ及び３０ｑは、アンテナ１０から両弾性表面波素子４０の各々へ供給される電気信号の周波数を弾性表面波素子４０の共振周波数に近づけるべく、アンテナ１０と両弾性表面波素子４０の間に介挿された定インピーダンス回路である。
【００１９】
（応答器１００の作用）
応答器１００の作用について、スイッチ２０がオフであるときの作用から順を追って説明する。上述したように、スイッチ２０がオフである間は、アンテナ１０から整合回路３０ｑへ繋がる電線は結線されていないので、アンテナ１０が問合せ無線信号から得た電気信号Ｓ１は整合回路３０ｐを経由して弾性表面波素子４０ｐのみに供給される。電気信号Ｓ１の供給を受けた弾性表面波素子４０ｐは媒体６０に弾性表面波を励起し、励起された弾性表面波は媒体６０上をその伝搬特性に依存した一定の速度で伝搬していく。そして、この弾性表面波は、弾性表面波素子４０ｐから距離ａだけ離れた弾性表面波素子４０ｑへ到達する。弾性表面波素子４０ｑへの到達に要する時間長は、距離ａと搬送波の速度の積により求まる時間長である。
【００２０】
弾性表面波素子４０ｑは自身に到達した弾性表面波の成分の一部を透過させる一方、残りの成分を弾性表面波素子４０ｐに向かって反射させる。すると、今度は、反射された弾性表面波が、弾性表面波素子４０ｑから距離ａだけ離れた弾性表面波素子４０ｐへ到達する。弾性表面波素子４０ｐは、自らが励起した弾性表面波が弾性表面波素子４０ｑを経由して戻ってきた時に電気信号Ｓ２を発生してアンテナ１０へ供給し、アンテナ１０はその電気信号Ｓ２を応答無線信号として発信するのである。ここで、弾性表面波素子４０ｐに問合せ無線信号の電気信号Ｓ１が供給されてから、応答無線信号の電気信号Ｓ２が発生されるまでの時間長は、図４に示すように、両弾性表面波素子４０ｐ及び４０ｑの間の弾性表面波の往復に要する時間長、つまり、弾性表面波素子４０ｐと４０ｑの間の距離ａの２倍の距離２ａと搬送波の速度の積により求まる時間長である。
【００２１】
よって、弾性表面波素子４０ｐと４０ｑの間の距離ａを異にする各応答器１００を各ユーザにそれぞれ携帯させた上で、距離ａの２倍の距離２ａの伝搬に要する時間長を示すパラメータを各応答器１００に固有の第１のＩＤのテーブルとして取り纏めておき、問合せ無線信号の発信タイミングから応答無線信号の受信タイミングまでに要した時間長を質問器２００で計測するようにすれば、スイッチ２０をオフにした状態でその応答無線信号を発信してきている応答器１００がどのユーザの物かを一意に特定可能である。
【００２２】
一方、スイッチ２０がオンになると、アンテナ１０から整合回路３０ｑに繋がる電線も結線されるので、アンテナ１０が問合せ無線信号から得た電気信号Ｓ１は、整合回路３０ｐを経由して弾性表面波素子４０ｐへと供給されると共に、整合回路３０ｑを経由して弾性表面波素子４０ｑへも供給される。電気信号Ｓ１の供給を受けた弾性表面波素子４０ｐ及び４０ｑは、媒体６０に弾性表面波を励起し、励起された弾性表面波の各々は媒体６０上を伝搬していく。そして、弾性表面波素子４０ｐは、弾性表面波素子４０ｑが励起させた弾性表面波が自身に到達した時に電気信号Ｓ２を発生してアンテナ１０へ供給すると共に、その弾性表面波を弾性表面波素子４０ｑに向かって反射させる。一方、弾性表面波素子４０ｑも同様に、弾性表面波素子４０ｐが励起させた弾性表面波が自身に到達した時に電気信号Ｓ２を発生してアンテナ１０へ供給すると共に、その弾性表面波を弾性表面波素子４０ｐに向かって反射させる。図５に示すように、一方の弾性表面波素子４０から他方の弾性表面波素子４０への弾性表面波の到達に要する時間長は、両者の距離ａと搬送波の速度の積により求まる。アンテナ１０は、弾性表面波素子４０ｐと４０ｑとから供給される電気信号Ｓ２を応答無線信号として発信する。
【００２３】
その後、弾性表面波素子４０ｐ、４０ｑによって反射された弾性表面波は、各々の励起元の弾性表面波素子４０ｐ、４０ｑへ到達する。図５に示すように、一方の弾性表面波素子４０で励起された弾性表面波が他方の弾性表面波素子４０を経由してその励起元へ到達するまでに要する時間長は、両者の距離ａの２倍の距離２ａと搬送波の速度の積により求まる時間長である。弾性表面波素子４０ｐ及び４０ｑは、自らが励起した弾性表面波が対向する素子を経由して戻ってきた時に電気信号Ｓ３を再び発生してアンテナ１０へ供給する。アンテナ１０は、弾性表面波素子４０ｐと４０ｑとから供給される電気信号Ｓ３を応答無線信号として再び発信する。
【００２４】
よって、弾性表面波素子４０ｐと４０ｑとの間の距離ａを異にする各応答器１００を各ユーザにそれぞれ携帯させた上で、距離ａの伝搬に要する時間長とその２倍の距離２ａの伝搬に要する時間長とを示すパラメータを各応答器１００に固有の第２のＩＤのテーブルとして取り纏めておき、問合せ無線信号の発信タイミングから応答無線信号の受信タイミングまでに要した時間長を質問器２００で計測するようにすれば、スイッチ２０をオンにした状態でその応答無線信号を発信してきている応答器１００がどのユーザの物かを一意に特定可能である。
【００２５】
＜他の実施形態＞
本発明は、種々の変形実施が可能である。
上記実施形態において、応答器１００は、弾性表面波を伝搬する媒体６０の上に２つの弾性表面波素子４０ｐ及び４０ｑを設けたが、３つ以上の弾性表面波素子４０を設けてもよい。図６及び図７は、媒体６０の上に３つの弾性表面波素子４０ｐ、４０ｑ、及び４０ｒを設けた応答器１００の構成を示す図である。図６及び図７に示す構成が上記図２及び図３に示す実施形態と異なる点は、弾性表面波素子４０ｒを設けた点と、整合回路３０ｒ及びスイッチ２０ｒを設けた点である。整合回路３０ｒは、アンテナ１０と弾性表面波素子４０ｐ及び４０ｒの両弾性表面波素子４０の間に介挿された定インピーダンス回路である。スイッチ２０ｒは、アンテナ１０から整合回路３０ｒへと繋がる電線の結線の有無を切り替える。なお、上記図２及び図３に示す実施形態で説明した「スイッチ２０」は、説明の便宜上「スイッチ２０ｑ」として説明する。
【００２６】
この応答器１００の作用を、スイッチ２０ｑ及び２０ｒが共にオフであるとき、スイッチ２０ｒだけがオンであるとき、スイッチ２０ｑだけがオンであるとき、及びスイッチ２０ｑ及び２０ｒが共にオンであるときの各々について順を追って説明する。まず、スイッチ２０ｑ及び２０ｒがオフである間は、アンテナ１０が問合せ無線信号から得た電気信号Ｓ１は整合回路３０ｐを経由して弾性表面波素子４０ｐのみに供給される。電気信号Ｓ１の供給を受けた弾性表面波素子４０ｐは媒体６０に弾性表面波を励起し、励起された弾性表面波は媒体６０上をその伝搬特性に依存した一定の速度で伝搬していく。そして、この弾性表面波は、弾性表面波素子４０ｐから距離ａだけ離れた弾性表面波素子４０ｒ、及び弾性表面波素子４０ｐから距離ｂだけ離れた弾性表面波素子４０ｑへ到達する。弾性表面波素子４０ｑ及び４０ｒは、到達した弾性表面波の成分の一部を透過させる一方、残りの成分を弾性表面波ｐに向かって反射させる。なお、図８や図９から明確なように、応答信号が重ならないように、ａ≠ｂ、２ａ≠ｂ、ａ≠２ｂの各条件をすべて満たす必要がある。
【００２７】
弾性表面波素子４０ｐは、自らが励起した弾性表面波が弾性表面波素子４０ｑ及び４０ｒを経由して戻ってきた時に各々電気信号Ｓ２及びＳ３を発生してアンテナ１０へ供給し、アンテナ１０はそれらの電気信号Ｓ２及びＳ３を応答無線信号として発信する。ここで、弾性表面波素子４０ｐに問合せ無線信号の電気信号Ｓ１が供給されてから、応答無線信号の電気信号Ｓ２が発生されるまでの時間長は、図８に示すように、弾性表面波素子４０ｐと４０ｒとの間の距離ａの２倍の距離２ａと搬送波の速度の積により求まる時間長であり、電気信号Ｓ３が発生されるまでの時間長は、弾性表面波素子４０ｐと４０ｑとの間の距離ｂの２倍の距離２ｂと搬送波の速度の積により求まる時間長である。
【００２８】
スイッチ２０ｒだけをオンにすると、アンテナ１０が問合せ無線信号から得た電気信号Ｓ１は、整合回路３０ｐを経由して弾性表面波素子４０ｐへと供給されると共に、整合回路３０ｒを経由して弾性表面波素子４０ｒへも供給される。電気信号Ｓ１の供給を受けた弾性表面波素子４０ｐ及び４０ｒは、媒体６０に弾性表面波を励起し、励起された弾性表面波の各々は媒体６０上を伝搬していく。そして、弾性表面波素子４０ｐは、弾性表面波素子４０ｒが励起させた弾性表面波が自身に到達した時に電気信号Ｓ２を発生してアンテナ１０へ供給すると共に、その弾性表面波を弾性表面波素子４０ｒに向かって反射させる。一方、弾性表面波素子４０ｒも同様に、弾性表面波素子４０ｐが励起させた弾性表面波が自身に到達した時に電気信号Ｓ２を発生してアンテナ１０へ供給すると共に、その弾性表面波を弾性表面波素子４０ｐに向かって反射させる。図９に示すように、一方の弾性表面波素子４０から他方の弾性表面波が励起させた弾性表面波の到達に要する時間長は、両者の距離ａと搬送波の速度の積により求まる。アンテナ１０は、弾性表面波素子４０ｐと４０ｒとから供給される電気信号Ｓ２を応答無線信号として発信する。
【００２９】
その後、弾性表面波素子４０ｒ、４０ｐによって反射された弾性表面波は、各々の励起元の弾性表面波素子４０ｐ、４０ｒへ到達する。図９に示すように、弾性表面波素子４０ｐで励起された弾性表面波が弾性表面波素子４０ｒを経由してその励起元へ到達するまでに要する時間長、及び弾性表面波素子４０ｒで励起された弾性表面波が弾性表面波素子４０ｐを経由してその励起元へ到達するまでに要する時間長は、両者の距離ａの２倍の距離２ａと搬送波の速度の積により求まる時間長である。弾性表面波素子４０ｐ及び４０ｒは、自らが励起した弾性表面波が戻ってきた時に電気信号Ｓ３を再び発生してアンテナ１０へ供給する。アンテナ１０は、弾性表面波素子４０ｐと４０ｒとから供給される電気信号Ｓ３を応答無線信号として再び発信する。
【００３０】
さらに、弾性表面波素子４０ｐにより励起された弾性表面波が弾性表面波素子４０ｑを経由してその励起元へ到達するまでに要する時間長は、両者の距離ｂの２倍の距離２ｂと搬送波の速度の積により求まる時間長である。弾性表面波素子４０ｐは、自らが励起した弾性表面波が弾性表面波素子４０ｑを経由して戻ってきた時に電気信号Ｓ４を再度発生してアンテナ１０へ供給する。アンテナ１０は、弾性表面波素子４０ｐから供給される電気信号Ｓ４を応答無線信号として再度発信する。
【００３１】
同様に、スイッチ２０ｑだけをオンにすると、ｂの時間長だけ経過したタイミング、２ａの時間長だけ経過したタイミング、及び２ｂの時間長だけ経過したタイミングで応答無線信号が発信される。また、スイッチ２０ｑ及びｐを共にオンにすると、ａの時間長だけ経過したタイミング、ｂの時間長だけ経過したタイミング、２ａの時間長だけ経過したタイミング、及び２ｂの時間長だけ経過したタイミングで応答無線信号が発信される。
このように、上記図６及び図７が示す応答器１００の構成によると、４種類の応答無線信号を生成することができる。
【００３２】
上記実施形態において、アンテナ１０と各弾性表面波素子４０の間には整合回路３０が介挿されたが、アンテナ１０から両弾性表面波素子４０の各々へ供給される電気信号の周波数が弾性表面波素子４０の共振周波数に近い場合、整合回路３０は設けなくてもよい。
【００３３】
上記実施形態において、弾性表面波素子４０は櫛形電極であったが、これに限定しない。例えば、ダブル構造の櫛形電極であってもよい。
【００３４】
上記図２及び図３に示す実施形態において、弾性表面波素子４０ｐの弾性表面波素子４０ｑと対面する面の背面に、一の面が向かい合うようにｂの距離だけ離して反射器５０を配置してもよい。この反射器５０は、電気的に接続されていない櫛形電極であり、弾性表面波素子４０から媒体６０を伝搬されてくる弾性表面波が自身に到達した時に、到達した弾性表面波の成分の一部を透過させて残りの成分を伝搬元へ反射させる。
図１０及び図１１は、図２及び図３に示す上記実施形態の構成に反射器５０を加えた応答器１００の構成を示す図であり、図１０はスイッチオフ状態の応答器１００の構成を、図１１はスイッチオン状態の応答器１００の構成をそれぞれ示している。この応答器１００の作用は、スイッチ２０がオフである間は、上述した図６に示した構成の応答器１００と同様になり、スイッチ２０がオフである間は、上述した図７に示した構成の応答器１００と同様になる。よって、その詳細な説明を割愛する。
【００３５】
また、図１０及び図１１の変形例にかかる応答器１００は、弾性表面波素子４０と同様の部材である櫛形電極を反射器５０として用いていたが、図１２（ａ）に示す開放型の電極、図１２（ｂ）に示す短絡型の電極、または図１２（ｃ）に示すＰＮ構造の電極でこれを代用してもよい。
【００３６】
上記実施形態においてスイッチ２０は、切り替えられることにより、オン状態またはオフ状態のどちらか一つの状態をとるスイッチであった。このスイッチは、バイメタルを用いたスイッチやヒューズなどであってもよい。
【００３７】
上記実施形態において、弾性表面波素子４０ｐ及び４０ｑは、自らに到達した弾性表面波の成分の一部を透過させるため、透過された弾性表面波の成分がの媒体６０のチップ端面（エッジ）より反射する現象が生じ得る。この端面より戻ってくる反射信号と反射器より戻ってくる信号の区別は付けにくく、ノイズとなってしまう恐れがあるため、ＳＮ比を向上すべく、チップ端面より反射してくる信号を防ぐ仕組みを応答器１００に搭載さてもよい。
【００３８】
チップ端面より反射してくる信号を防ぐ仕組みを取り入れた変形例の態様としては、以下の２つが想定できる。
１つ目は、図１３に示すように、表面弾性波を吸収減衰する部材を表面弾性波素子４０ｐ及びｑと媒体６０の端辺の間に備え付ける態様である。図に示すように、この変形例では、媒体６０の左右両端面の内側に、吸音材２１及び２２を備え付けている。この変形例によると、表面弾性波素子４０ｐ及び４０ｑを透過した表面弾性波が媒体の両端面まで到達しても、その成分が吸音材２１及び２２に吸収されて反射されないため、ＳＮ比を向上させることが可能である。
【００３９】
２つ目は、図１４に示すように、媒体６０の端辺の一部又は全部と弾性表面波を励起させる電極指１３乃至１５が平行にならないように複数の弾性表面波素子４０ｐ及びｑを並べる態様である。図に示すように、この変形例では、媒体６０の表面を台形状としている。そして、弾性表面波素子４０ｐ及びｑの電極指１３乃至１５は媒体６０表面の左端面と平行になっているものの、右端面に対しては平行になっていない。このため、弾性表面波素子４０ｑを透過して媒体６０表面の右端面に到達した表面弾性波の成分の多くは下方向に反射されることになるため、ＳＮ比を向上させることが可能である。もちろん、このような端面の処理は、図１４における左端面にも施すことが好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】応答システムの特徴を示す図である。
【図２】スイッチオフ状態の応答器の構成である（実施形態）。
【図３】スイッチオン状態の応答器の構成である（実施形態）。
【図４】スイッチオフ状態の電気信号を示す図である（実施形態）。
【図５】スイッチオン状態の電気信号を示す図である（実施形態）。
【図６】両スイッチオフ状態の応答器の構成である（他の実施形態）。
【図７】スイッチ２０ｒのみオン状態の応答器の構成である（他の実施形態）。
【図８】両スイッチオフ状態の電気信号を示す図である（他の実施形態）。
【図９】スイッチ２０ｒのみオン状態の電気信号を示す図である（他の実施形態）。
【図１０】反射器５０を設けたオフ状態の応答器の構成である（他の実施形態）。
【図１１】反射器５０を設けたオン状態の応答器の構成である（他の実施形態）。
【図１２（ａ）】開放型の電極の形状を示す図である（他の実施形態）。
【図１２（ｂ）】短絡型の電極の形状を示す図である（他の実施形態）。
【図１２（ｃ）】ＰＮ構造の電極の形状を示す図である（他の実施形態）。
【図１３】チップ端面にて反射する信号を防ぐ応答器の構成である（他の実施形態）。
【図１４】チップ端面にて反射する信号を防ぐ応答器の構成である（他の実施形態）。
【図１５】従来の応答器の構成である。
【図１６】従来の応答器が発生する電気信号を示す図である。
【図１７】反射器の数と、反射率及び透過率との各々の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０…アンテナ、１１、１１ｐ、１１ｑ、１２、１２ｐ、１２ｑ…バスバー、１３、１３ｐ、１３ｑ、１４、１４ｐ、１４ｑ、１５、１５ｐ、１５ｑ…電極指、２０、２０ｑ、２０ｒ…スイッチ、２１、２２…吸音材、３０、３０ｐ、３０ｑ、３０ｒ…整合回路、４０、４０ｐ、４０ｑ、４０ｒ…弾性表面波素子、５０、５０ｐ、５０ｑ…反射器、６０…媒体、１００…応答器、２００…質問器。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、応答信号を返信する応答器に関する。
【背景技術】
【０００２】
質問器から電磁波などの問合せ信号が送信されると、自身のＩＤを示す応答信号をバッテリレスで生成し、質問器に返信する応答器がある。この応答器は、特に移動体装置などに備えられ、通信対象である移動体装置を非接触で識別するシステムなどに利用されている。例えば、特許文献１に記載された応答器は、電磁波が送信されるとこの電磁波を単一パルスに変換し、その単一パルスを順次遅延させて特有のパルス列を生成し、応答信号として返信するようになっている。また、特許文献２、特許文献３、特許文献４、及び非特許文献１に記載された応答器は、無線信号が送信されると圧電基板に弾性表面波を発生させ、その弾性表面波が圧電基板上に設けられた各々の反射器に反射して戻ってきた伝搬時間の差により特有の応答信号を生成し、返信するようになっている。
【特許文献１】特開平０７−１７４８４５号公報
【特許文献２】特表平０９−５０８９７４号公報
【特許文献３】特開２００４−１９１３３４号公報
【特許文献４】特表平０７−５０２６１３号公報
【非特許文献１】Programmable Reflectors for SAW-ID-Tags(1993 ULTRASONICS SYMPOSIUM) p125-130
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、この種の応答器によって複数のＩＤを示す応答信号を生成するには、最低でも２つ以上の反射器が必要になる。例えば、特許文献２では、一連の反射器に加えて大きな反射器を備えることにより、ＩＤを示す応答信号と存在確認用の応答信号とを生成している。
【０００４】
図１５は、媒体６０上に２つの反射器５０ｐ及び５０ｑを直列に配置した応答器１００の構成を示す図である。この応答器１００は、媒体６０、反射器５０ｐ及び５０ｑの他に、アンテナ１０、弾性表面波素子４０などを備える。図示せぬ質問器２００から問合せ無線信号が送信されると、アンテナ１０はその問合せ無線信号から得られる電気信号Ｓ１を弾性表面波素子４０に供給する。アンテナ１０から電気信号Ｓ１が供給されると、弾性表面波素子４０は弾性表面波を励起させ、励起された弾性表面波素子４０は媒体６０により伝搬される。この弾性表面波が弾性表面波素子４０から距離ａだけ離れた反射器５０ｐに到達すると、反射器５０ｐは到達した弾性表面波の成分の一部を透過させて残りの成分を伝搬元へ反射させるようになっている。続いて、反射器５０ｐにより透過された弾性表面波の成分が弾性表面波素子４０から距離ｂだけ離れた反射器５０ｑに到達すると、反射器５０ｑは、反射器５０ｐと同様に、到達した弾性表面波の成分の一部を透過させて残りの成分を伝搬元へ反射させる。
【０００５】
弾性表面波素子４０は、自らが励起した弾性表面波が反射器５０ｐ及び５０ｑを経由して戻ってきた時に、その弾性表面波の大きさに応じた電気信号を発生してアンテナ１０へ供給する。アンテナ１０は、その電気信号を応答無線信号として発信する。弾性表面波素子４０に問合せ無線信号の電気信号Ｓ１が供給されてから、第１の応答無線信号の電気信号Ｓ２が発生されるまでの時間長は、図１６に示すように、弾性表面波素子４０と反射器５０ｐとの間の距離ａの２倍の距離２ａと搬送波の速度の積により求まる時間長となり、第２の応答無線信号の電気信号Ｓ３が発生されるまでの時間長は、弾性表面波素子４０と反射器５０ｑとの間の距離ｂの２倍の距離２ｂと搬送波の速度の積により求まる時間長となる。しかしながら、図１５に示す構成では、反射器５０ｐと反射器５０ｑとが弾性表面波の伝搬方向に対して直列に配置されているため、反射器５０ｑにより反射される弾性表面波は、反射器５０ｐにより反射される弾性表面波に比べて小さくなる。これにより、第２の応答無線信号Ｓ３の強度は、第１の応答無線信号Ｓ２の強度よりも小さくなってしまうという問題があった。
【０００６】
この問題は、反射器の数が多くなるほど、顕著になる。以下の数１は、反射器の数と最後段に配置された反射器により透過された弾性表面波（以下、「出力側透過波」と記す）電力との関係を示す式である。
【数１】
Ｂ＝出力側透過波電力
Ｐ＝反射器に到達する弾性表面波の電力
Ｒ＝反射率
ｎ＝反射器の段数
上記数１によれば、反射器の数が多くなるほど、出力側透過波電力は小さくなることがわかる。
【０００７】
また、以下の数２は、反射器の数と各反射器に反射されて弾性表面波素子に戻ってくる弾性表面波の合計電力（以下、「入力側反射波」と記す）との関係を示す式である。
【数２】
Ｃ＝入力側反射電力
Ｐ＝反射器に到達する弾性表面波の電力
Ｒ＝反射率
ｎ＝反射器の段数
上記数２によれば、反射器の数が多くなるほど、入力側反射波電力は大きくなることがわかる。
【０００８】
図１７は、発明者らが実験にて求めた反射器の数ｎと反射率、及び反射器の数ｎと透過率との各々の関係を示す図である。反射率は、弾性表面波素子が励起させた弾性表面波の電力の内、入力側反射波電力の割合を示すものであり、透過率は、弾性表面波素子が励起させた弾性表面波の電力の内、出力側透過波電力の割合を示すものである。図１７に示す内容によれば、透過率は、反射器の数が多くなるほど低くなる。一方、反射率は、反射器の数が多くなるほど高くなっていく。しかし、反射率は、ｎ＞２００になると、その勾配が徐々に緩やかになっていく。これは、多数の反射器が設けられた場合、反射器の配置位置が後段になる程、前段の反射器に比べて反射される弾性表面波電力が減衰し、それに伴い応答信号が弱くなることを示す。
【０００９】
この応答信号が弱くなることを回避するために、多数の反射器を設ける際は、それらの反射器を弾性表面波の伝搬方向に対して直列ではなく、並列に配置する方法も取り得るが、その場合は、同程度の信号を得ようとすると、これらの反射器が配置される媒体は必然的に大きくなり、応答器の小型化の要望に反する結果を招いてしまう。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、応答信号強度の低下を抑止しつつ２種類以上のＩＤの応答信号を生成することができる応答器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】
【００１０】
本発明の好適な態様である応答器は、弾性表面波を伝搬する媒体と、無線信号と電気信号を相互変換するアンテナと、前記アンテナと第１の電線により繋がれ、その第１の電線を介して電気信号の供給を受けた時に弾性表面波を励起させて前記媒体上を伝搬させるべく当該媒体に設置された素子であって、当該媒体上を自らに向かって伝搬されてくる弾性表面波が自らに到達した時に前記第１の電線を介して前記アンテナへ電気信号を供給すると共に当該到達した弾性表面波の一部を反射させる第１の弾性表面波素子と、前記第１の弾性表面波素子と第２の電線により繋がれ、その第２の電線を介して電気信号の供給を受けた時に弾性表面波を励起させて前記媒体上を伝搬させるべく当該媒体に設置された素子であって、当該媒体上を自らに向かって伝搬されてくる弾性表面波が自らに到達した時に前記第２の電線を介して前記アンテナへ電気信号を供給すると共に当該到達した弾性表面波の一部を反射させる一又は複数の第２の弾性表面波素子と、前記第２の電線の結線の有無を切り替えるスイッチとを備える。
この態様において、前記アンテナと前記第１の弾性表面波素子との間のインピーダンスを整合させる整合回路を前記アンテナと第１の弾性表面波素子の間に介挿させてもよい。このような形態も、本願に含むものとする。
【００１１】
これらの態様において、前記複数の弾性表面波素子の各々は、バスバーに複数の電極子の一端を連結させてなる櫛形電極であり、それらの電極指が平行になるように前記媒体上に並べられていてもよい。
また、前記弾性表面波を吸収減衰する部材を前記弾性表面波素子と前記媒体の端辺の間に備え付けてもよい。
さらに、前記媒体の端辺の一部又は全部と前記電極指が平行にならないように前記複数の弾性表面波素子が並べられてもよい。
【００１２】
これらの態様において、前記弾性表面波素子から前記媒体を伝搬されてくる弾性表面波が自身に到達した時に、到達した弾性表面波の一部を反射させる反射器を更に備えてもよい。
また、前記反射器は、開放型の電極であってもよいし、前記反射器は、短絡型の電極であってもよい。さらに、前記反射器は、櫛形電極であってもよいし、前記反射器は、ＰＮ構造の電極であってもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、応答信号強度の低下を抑止しつつ２種類以上の応答信号を生成させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
＜実施形態＞
まず、本発明の本実施形態にかかる信号応答システムの特徴について図１を参照して概説しておく。図に示すように、このシステムは、室内に備え付けた質問器２００と、その室内に入室する各ユーザにそれぞれ携帯させる複数の応答器１００とからなる。質問器２００は、ユーザの所在を問合せる無線信号（以下、「問合せ無線信号」と呼ぶ）を室内に向けて所定時間長毎に発信し、その問合せ無線信号に応じて各ユーザの応答器１００から返信されてくる無線信号（以下、「応答無線信号」と呼ぶ）の応答態様、具体的には、応答無線信号の返信に要した時間長を解析することにより、応答無線信号の発信元の応答器１００に割り当ててあるＩＤを識別する。そして、各応答器１００は、問合せ無線信号から各々に固有の応答無線信号を生成するための素子である弾性表面波素子に加えてスイッチを搭載しており、弾性表面波素子の作用を受けて生成する応答無線信号の応答態様をスイッチのオン／オフに応じて切り替え可能とする。
【００１５】
このように、応答器１００からバッテリレスでしかも２種類の応答無線信号を切り替えて返信できるようなシステムを構築した場合、その用途は多岐に渡ることが期待される。例えば、スイッチをオフ状態にして返信される第１の応答無線信号ｘによりその発信元の質問器２００を携帯するユーザの入室自体を検出した後、オン状態にして返信される第２の応答無線信号ｙにより、入室したユーザからのある特定メッセージ（室内照明の点灯指示）を検出する如くである。
以下、このシステムの中核をなす機器である応答器１００の特徴的な構成について説明する。
【００１６】
（応答器１００の構成）
応答器１００の構成について説明する。図２はスイッチオフ状態の応答器１００の構成を、図３はスイッチオン状態の応答器１００の構成をそれぞれ示している。なお、スイッチをオンにした場合、実際はアンテナからの信号が弾性表面波素子４０ｑにも伝搬されるため、弾性表面波素子４０ｑから出射され弾性表面波素子４０ｐで反射する弾性表面波もあるが、ここでは図が煩雑になるのを避けるため、便宜上弾性表面波素子４０ｐからアンテナに返される弾性表面波のみを記載する。発明の説明においても、一方の弾性表面波素子からアンテナに返される弾性表面波に焦点をしぼって説明する。
両図に示すように、応答器１００は、弾性表面波を伝搬する媒体６０の上に、アンテナ１０と、スイッチ２０と、２つの弾性表面波素子４０ｐ及び４０ｑと、整合回路３０ｐ及び３０ｑとを配設してなる。なお、特に区別の必要がない場合は、弾性表面波素子４０ｐ、４０ｑを総称して「弾性表面波素子４０」と記し、整合回路３０ｐ及び３０ｑを総称して「整合回路３０」と記す。なお、図において矢印は弾性表面波の動きを概略的に示したものである。
【００１７】
これら各部について説明する。媒体６０は、弾性表面波（ＳＡＷ：surface acoustic wave）を励起、伝搬可能な材質よりなる圧電基板である。また、この媒体６０上を伝搬する弾性表面波は、媒体６０の表面に沿って伝搬される性質を持つ。
アンテナ１０は、無線信号と電気信号を相互変換する。具体的に説明すると、このアンテナ１０は、質問器２００から受信した問合せ無線信号を電気信号に変換し、電線を介して自器内に導く。また、自器内で発生された電気信号を応答無線信号に変換して発信する。
スイッチ２０は、アンテナ１０から整合回路３０ｐ及び３０ｑの各々へ繋がる電線のうち、整合回路３０ｑへと繋がる電線の結線の有無を切り替える。つまり、このスイッチ２０がオフとなっている間は、アンテナ１０と整合回路３０ｐのみとの結線が確保される一方、スイッチ２０がオンとなると、アンテナ１０と整合回路３０ｐ及び３０ｑの両者との結線が確保されることになる。
【００１８】
弾性表面波素子４０ｐ及び４０ｑは、電気信号の供給を受けた時に弾性表面波を励起させて媒体６０を伝搬させるべくその媒体６０上に並べられた２つの櫛形電極である。具体的に説明すると、これらの弾性表面波４０ｐ及び４０ｑの各々は、バスバー１１の両端に２つの電極指１３及び１４の一端をそれぞれ連結させてなる第１の電極と、別のバスバー１２の略中央に１つの電極指１５の一端を連結させてなる第２の電極とを組み合わせてなる。そして、両弾性表面波素子４０は、互いの電極指１３〜１５同士が平行に並ぶようにａの距離を開けて配置されており、自身と対抗するもう一方の素子から媒体６０を伝搬されてくる弾性表面波が自身に到達した時に電気信号を発生すると共に、到達した弾性表面波の成分の一部を透過させて残りの成分を伝搬元へ反射させるようになっている。
整合回路３０ｐ及び３０ｑは、アンテナ１０から両弾性表面波素子４０の各々へ供給される電気信号の周波数を弾性表面波素子４０の共振周波数に近づけるべく、アンテナ１０と両弾性表面波素子４０の間に介挿された定インピーダンス回路である。
【００１９】
（応答器１００の作用）
応答器１００の作用について、スイッチ２０がオフであるときの作用から順を追って説明する。上述したように、スイッチ２０がオフである間は、アンテナ１０から整合回路３０ｑへ繋がる電線は結線されていないので、アンテナ１０が問合せ無線信号から得た電気信号Ｓ１は整合回路３０ｐを経由して弾性表面波素子４０ｐのみに供給される。電気信号Ｓ１の供給を受けた弾性表面波素子４０ｐは媒体６０に弾性表面波を励起し、励起された弾性表面波は媒体６０上をその伝搬特性に依存した一定の速度で伝搬していく。そして、この弾性表面波は、弾性表面波素子４０ｐから距離ａだけ離れた弾性表面波素子４０ｑへ到達する。弾性表面波素子４０ｑへの到達に要する時間長は、距離ａと搬送波の速度の積により求まる時間長である。
【００２０】
弾性表面波素子４０ｑは自身に到達した弾性表面波の成分の一部を透過させる一方、残りの成分を弾性表面波素子４０ｐに向かって反射させる。すると、今度は、反射された弾性表面波が、弾性表面波素子４０ｑから距離ａだけ離れた弾性表面波素子４０ｐへ到達する。弾性表面波素子４０ｐは、自らが励起した弾性表面波が弾性表面波素子４０ｑを経由して戻ってきた時に電気信号Ｓ２を発生してアンテナ１０へ供給し、アンテナ１０はその電気信号Ｓ２を応答無線信号として発信するのである。ここで、弾性表面波素子４０ｐに問合せ無線信号の電気信号Ｓ１が供給されてから、応答無線信号の電気信号Ｓ２が発生されるまでの時間長は、図４に示すように、両弾性表面波素子４０ｐ及び４０ｑの間の弾性表面波の往復に要する時間長、つまり、弾性表面波素子４０ｐと４０ｑの間の距離ａの２倍の距離２ａと搬送波の速度の積により求まる時間長である。
【００２１】
よって、弾性表面波素子４０ｐと４０ｑの間の距離ａを異にする各応答器１００を各ユーザにそれぞれ携帯させた上で、距離ａの２倍の距離２ａの伝搬に要する時間長を示すパラメータを各応答器１００に固有の第１のＩＤのテーブルとして取り纏めておき、問合せ無線信号の発信タイミングから応答無線信号の受信タイミングまでに要した時間長を質問器２００で計測するようにすれば、スイッチ２０をオフにした状態でその応答無線信号を発信してきている応答器１００がどのユーザの物かを一意に特定可能である。
【００２２】
一方、スイッチ２０がオンになると、アンテナ１０から整合回路３０ｑに繋がる電線も結線されるので、アンテナ１０が問合せ無線信号から得た電気信号Ｓ１は、整合回路３０ｐを経由して弾性表面波素子４０ｐへと供給されると共に、整合回路３０ｑを経由して弾性表面波素子４０ｑへも供給される。電気信号Ｓ１の供給を受けた弾性表面波素子４０ｐ及び４０ｑは、媒体６０に弾性表面波を励起し、励起された弾性表面波の各々は媒体６０上を伝搬していく。そして、弾性表面波素子４０ｐは、弾性表面波素子４０ｑが励起させた弾性表面波が自身に到達した時に電気信号Ｓ２を発生してアンテナ１０へ供給すると共に、その弾性表面波を弾性表面波素子４０ｑに向かって反射させる。一方、弾性表面波素子４０ｑも同様に、弾性表面波素子４０ｐが励起させた弾性表面波が自身に到達した時に電気信号Ｓ２を発生してアンテナ１０へ供給すると共に、その弾性表面波を弾性表面波素子４０ｐに向かって反射させる。図５に示すように、一方の弾性表面波素子４０から他方の弾性表面波素子４０への弾性表面波の到達に要する時間長は、両者の距離ａと搬送波の速度の積により求まる。アンテナ１０は、弾性表面波素子４０ｐと４０ｑとから供給される電気信号Ｓ２を応答無線信号として発信する。
【００２３】
その後、弾性表面波素子４０ｐ、４０ｑによって反射された弾性表面波は、各々の励起元の弾性表面波素子４０ｐ、４０ｑへ到達する。図５に示すように、一方の弾性表面波素子４０で励起された弾性表面波が他方の弾性表面波素子４０を経由してその励起元へ到達するまでに要する時間長は、両者の距離ａの２倍の距離２ａと搬送波の速度の積により求まる時間長である。弾性表面波素子４０ｐ及び４０ｑは、自らが励起した弾性表面波が対向する素子を経由して戻ってきた時に電気信号Ｓ３を再び発生してアンテナ１０へ供給する。アンテナ１０は、弾性表面波素子４０ｐと４０ｑとから供給される電気信号Ｓ３を応答無線信号として再び発信する。
【００２４】
よって、弾性表面波素子４０ｐと４０ｑとの間の距離ａを異にする各応答器１００を各ユーザにそれぞれ携帯させた上で、距離ａの伝搬に要する時間長とその２倍の距離２ａの伝搬に要する時間長とを示すパラメータを各応答器１００に固有の第２のＩＤのテーブルとして取り纏めておき、問合せ無線信号の発信タイミングから応答無線信号の受信タイミングまでに要した時間長を質問器２００で計測するようにすれば、スイッチ２０をオンにした状態でその応答無線信号を発信してきている応答器１００がどのユーザの物かを一意に特定可能である。
【００２５】
＜他の実施形態＞
本発明は、種々の変形実施が可能である。
上記実施形態において、応答器１００は、弾性表面波を伝搬する媒体６０の上に２つの弾性表面波素子４０ｐ及び４０ｑを設けたが、３つ以上の弾性表面波素子４０を設けてもよい。図６及び図７は、媒体６０の上に３つの弾性表面波素子４０ｐ、４０ｑ、及び４０ｒを設けた応答器１００の構成を示す図である。図６及び図７に示す構成が上記図２及び図３に示す実施形態と異なる点は、弾性表面波素子４０ｒを設けた点と、整合回路３０ｒ及びスイッチ２０ｒを設けた点である。整合回路３０ｒは、アンテナ１０と弾性表面波素子４０ｐ及び４０ｒの両弾性表面波素子４０の間に介挿された定インピーダンス回路である。スイッチ２０ｒは、アンテナ１０から整合回路３０ｒへと繋がる電線の結線の有無を切り替える。なお、上記図２及び図３に示す実施形態で説明した「スイッチ２０」は、説明の便宜上「スイッチ２０ｑ」として説明する。
【００２６】
この応答器１００の作用を、スイッチ２０ｑ及び２０ｒが共にオフであるとき、スイッチ２０ｒだけがオンであるとき、スイッチ２０ｑだけがオンであるとき、及びスイッチ２０ｑ及び２０ｒが共にオンであるときの各々について順を追って説明する。まず、スイッチ２０ｑ及び２０ｒがオフである間は、アンテナ１０が問合せ無線信号から得た電気信号Ｓ１は整合回路３０ｐを経由して弾性表面波素子４０ｐのみに供給される。電気信号Ｓ１の供給を受けた弾性表面波素子４０ｐは媒体６０に弾性表面波を励起し、励起された弾性表面波は媒体６０上をその伝搬特性に依存した一定の速度で伝搬していく。そして、この弾性表面波は、弾性表面波素子４０ｐから距離ａだけ離れた弾性表面波素子４０ｒ、及び弾性表面波素子４０ｐから距離ｂだけ離れた弾性表面波素子４０ｑへ到達する。弾性表面波素子４０ｑ及び４０ｒは、到達した弾性表面波の成分の一部を透過させる一方、残りの成分を弾性表面波ｐに向かって反射させる。なお、図８や図９から明確なように、応答信号が重ならないように、ａ≠ｂ、２ａ≠ｂ、ａ≠２ｂの各条件をすべて満たす必要がある。
【００２７】
弾性表面波素子４０ｐは、自らが励起した弾性表面波が弾性表面波素子４０ｑ及び４０ｒを経由して戻ってきた時に各々電気信号Ｓ２及びＳ３を発生してアンテナ１０へ供給し、アンテナ１０はそれらの電気信号Ｓ２及びＳ３を応答無線信号として発信する。ここで、弾性表面波素子４０ｐに問合せ無線信号の電気信号Ｓ１が供給されてから、応答無線信号の電気信号Ｓ２が発生されるまでの時間長は、図８に示すように、弾性表面波素子４０ｐと４０ｒとの間の距離ａの２倍の距離２ａと搬送波の速度の積により求まる時間長であり、電気信号Ｓ３が発生されるまでの時間長は、弾性表面波素子４０ｐと４０ｑとの間の距離ｂの２倍の距離２ｂと搬送波の速度の積により求まる時間長である。
【００２８】
スイッチ２０ｒだけをオンにすると、アンテナ１０が問合せ無線信号から得た電気信号Ｓ１は、整合回路３０ｐを経由して弾性表面波素子４０ｐへと供給されると共に、整合回路３０ｒを経由して弾性表面波素子４０ｒへも供給される。電気信号Ｓ１の供給を受けた弾性表面波素子４０ｐ及び４０ｒは、媒体６０に弾性表面波を励起し、励起された弾性表面波の各々は媒体６０上を伝搬していく。そして、弾性表面波素子４０ｐは、弾性表面波素子４０ｒが励起させた弾性表面波が自身に到達した時に電気信号Ｓ２を発生してアンテナ１０へ供給すると共に、その弾性表面波を弾性表面波素子４０ｒに向かって反射させる。一方、弾性表面波素子４０ｒも同様に、弾性表面波素子４０ｐが励起させた弾性表面波が自身に到達した時に電気信号Ｓ２を発生してアンテナ１０へ供給すると共に、その弾性表面波を弾性表面波素子４０ｐに向かって反射させる。図９に示すように、一方の弾性表面波素子４０から他方の弾性表面波が励起させた弾性表面波の到達に要する時間長は、両者の距離ａと搬送波の速度の積により求まる。アンテナ１０は、弾性表面波素子４０ｐと４０ｒとから供給される電気信号Ｓ２を応答無線信号として発信する。
【００２９】
その後、弾性表面波素子４０ｒ、４０ｐによって反射された弾性表面波は、各々の励起元の弾性表面波素子４０ｐ、４０ｒへ到達する。図９に示すように、弾性表面波素子４０ｐで励起された弾性表面波が弾性表面波素子４０ｒを経由してその励起元へ到達するまでに要する時間長、及び弾性表面波素子４０ｒで励起された弾性表面波が弾性表面波素子４０ｐを経由してその励起元へ到達するまでに要する時間長は、両者の距離ａの２倍の距離２ａと搬送波の速度の積により求まる時間長である。弾性表面波素子４０ｐ及び４０ｒは、自らが励起した弾性表面波が戻ってきた時に電気信号Ｓ３を再び発生してアンテナ１０へ供給する。アンテナ１０は、弾性表面波素子４０ｐと４０ｒとから供給される電気信号Ｓ３を応答無線信号として再び発信する。
【００３０】
さらに、弾性表面波素子４０ｐにより励起された弾性表面波が弾性表面波素子４０ｑを経由してその励起元へ到達するまでに要する時間長は、両者の距離ｂの２倍の距離２ｂと搬送波の速度の積により求まる時間長である。弾性表面波素子４０ｐは、自らが励起した弾性表面波が弾性表面波素子４０ｑを経由して戻ってきた時に電気信号Ｓ４を再度発生してアンテナ１０へ供給する。アンテナ１０は、弾性表面波素子４０ｐから供給される電気信号Ｓ４を応答無線信号として再度発信する。
【００３１】
同様に、スイッチ２０ｑだけをオンにすると、ｂの時間長だけ経過したタイミング、２ａの時間長だけ経過したタイミング、及び２ｂの時間長だけ経過したタイミングで応答無線信号が発信される。また、スイッチ２０ｑ及びｐを共にオンにすると、ａの時間長だけ経過したタイミング、ｂの時間長だけ経過したタイミング、２ａの時間長だけ経過したタイミング、及び２ｂの時間長だけ経過したタイミングで応答無線信号が発信される。
このように、上記図６及び図７が示す応答器１００の構成によると、４種類の応答無線信号を生成することができる。
【００３２】
上記実施形態において、アンテナ１０と各弾性表面波素子４０の間には整合回路３０が介挿されたが、アンテナ１０から両弾性表面波素子４０の各々へ供給される電気信号の周波数が弾性表面波素子４０の共振周波数に近い場合、整合回路３０は設けなくてもよい。
【００３３】
上記実施形態において、弾性表面波素子４０は櫛形電極であったが、これに限定しない。例えば、ダブル構造の櫛形電極であってもよい。
【００３４】
上記図２及び図３に示す実施形態において、弾性表面波素子４０ｐの弾性表面波素子４０ｑと対面する面の背面に、一の面が向かい合うようにｂの距離だけ離して反射器５０を配置してもよい。この反射器５０は、電気的に接続されていない櫛形電極であり、弾性表面波素子４０から媒体６０を伝搬されてくる弾性表面波が自身に到達した時に、到達した弾性表面波の成分の一部を透過させて残りの成分を伝搬元へ反射させる。
図１０及び図１１は、図２及び図３に示す上記実施形態の構成に反射器５０を加えた応答器１００の構成を示す図であり、図１０はスイッチオフ状態の応答器１００の構成を、図１１はスイッチオン状態の応答器１００の構成をそれぞれ示している。この応答器１００の作用は、スイッチ２０がオフである間は、上述した図６に示した構成の応答器１００と同様になり、スイッチ２０がオフである間は、上述した図７に示した構成の応答器１００と同様になる。よって、その詳細な説明を割愛する。
【００３５】
また、図１０及び図１１の変形例にかかる応答器１００は、弾性表面波素子４０と同様の部材である櫛形電極を反射器５０として用いていたが、図１２（ａ）に示す開放型の電極、図１２（ｂ）に示す短絡型の電極、または図１２（ｃ）に示すＰＮ構造の電極でこれを代用してもよい。
【００３６】
上記実施形態においてスイッチ２０は、切り替えられることにより、オン状態またはオフ状態のどちらか一つの状態をとるスイッチであった。このスイッチは、バイメタルを用いたスイッチやヒューズなどであってもよい。
【００３７】
上記実施形態において、弾性表面波素子４０ｐ及び４０ｑは、自らに到達した弾性表面波の成分の一部を透過させるため、透過された弾性表面波の成分がの媒体６０のチップ端面（エッジ）より反射する現象が生じ得る。この端面より戻ってくる反射信号と反射器より戻ってくる信号の区別は付けにくく、ノイズとなってしまう恐れがあるため、ＳＮ比を向上すべく、チップ端面より反射してくる信号を防ぐ仕組みを応答器１００に搭載さてもよい。
【００３８】
チップ端面より反射してくる信号を防ぐ仕組みを取り入れた変形例の態様としては、以下の２つが想定できる。
１つ目は、図１３に示すように、表面弾性波を吸収減衰する部材を表面弾性波素子４０ｐ及びｑと媒体６０の端辺の間に備え付ける態様である。図に示すように、この変形例では、媒体６０の左右両端面の内側に、吸音材２１及び２２を備え付けている。この変形例によると、表面弾性波素子４０ｐ及び４０ｑを透過した表面弾性波が媒体の両端面まで到達しても、その成分が吸音材２１及び２２に吸収されて反射されないため、ＳＮ比を向上させることが可能である。
【００３９】
２つ目は、図１４に示すように、媒体６０の端辺の一部又は全部と弾性表面波を励起させる電極指１３乃至１５が平行にならないように複数の弾性表面波素子４０ｐ及びｑを並べる態様である。図に示すように、この変形例では、媒体６０の表面を台形状としている。そして、弾性表面波素子４０ｐ及びｑの電極指１３乃至１５は媒体６０表面の左端面と平行になっているものの、右端面に対しては平行になっていない。このため、弾性表面波素子４０ｑを透過して媒体６０表面の右端面に到達した表面弾性波の成分の多くは下方向に反射されることになるため、ＳＮ比を向上させることが可能である。もちろん、このような端面の処理は、図１４における左端面にも施すことが好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】応答システムの特徴を示す図である。
【図２】スイッチオフ状態の応答器の構成である（実施形態）。
【図３】スイッチオン状態の応答器の構成である（実施形態）。
【図４】スイッチオフ状態の電気信号を示す図である（実施形態）。
【図５】スイッチオン状態の電気信号を示す図である（実施形態）。
【図６】両スイッチオフ状態の応答器の構成である（他の実施形態）。
【図７】スイッチ２０ｒのみオン状態の応答器の構成である（他の実施形態）。
【図８】両スイッチオフ状態の電気信号を示す図である（他の実施形態）。
【図９】スイッチ２０ｒのみオン状態の電気信号を示す図である（他の実施形態）。
【図１０】反射器５０を設けたオフ状態の応答器の構成である（他の実施形態）。
【図１１】反射器５０を設けたオン状態の応答器の構成である（他の実施形態）。
【図１２（ａ）】開放型の電極の形状を示す図である（他の実施形態）。
【図１２（ｂ）】短絡型の電極の形状を示す図である（他の実施形態）。
【図１２（ｃ）】ＰＮ構造の電極の形状を示す図である（他の実施形態）。
【図１３】チップ端面にて反射する信号を防ぐ応答器の構成である（他の実施形態）。
【図１４】チップ端面にて反射する信号を防ぐ応答器の構成である（他の実施形態）。
【図１５】従来の応答器の構成である。
【図１６】従来の応答器が発生する電気信号を示す図である。
【図１７】反射器の数と、反射率及び透過率との各々の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０…アンテナ、１１、１１ｐ、１１ｑ、１２、１２ｐ、１２ｑ…バスバー、１３、１３ｐ、１３ｑ、１４、１４ｐ、１４ｑ、１５、１５ｐ、１５ｑ…電極指、２０、２０ｑ、２０ｒ…スイッチ、２１、２２…吸音材、３０、３０ｐ、３０ｑ、３０ｒ…整合回路、４０、４０ｐ、４０ｑ、４０ｒ…弾性表面波素子、５０、５０ｐ、５０ｑ…反射器、６０…媒体、１００…応答器、２００…質問器。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性表面波を伝搬する媒体と、
無線信号と電気信号を相互変換するアンテナと、
前記アンテナと第１の電線により繋がれ、その第１の電線を介して電気信号の供給を受けた時に弾性表面波を励起させて前記媒体上を伝搬させるべく当該媒体に設置された素子であって、当該媒体上を自らに向かって伝搬されてくる弾性表面波が自らに到達した時に前記第１の電線を介して前記アンテナへ電気信号を供給すると共に当該到達した弾性表面波の一部を反射させる第１の弾性表面波素子と、
前記第１の弾性表面波素子と第２の電線により繋がれ、その第２の電線を介して電気信号の供給を受けた時に弾性表面波を励起させて前記媒体上を伝搬させるべく当該媒体に設置された素子であって、当該媒体上を自らに向かって伝搬されてくる弾性表面波が自らに到達した時に前記第２の電線を介して前記アンテナへ電気信号を供給すると共に当該到達した弾性表面波の一部を反射させる一又は複数の第２の弾性表面波素子と、
前記第２の電線の結線の有無を切り替えるスイッチと
を備えた応答器。
【請求項２】
請求項１に記載の応答器において、
前記アンテナと前記第１の弾性表面波素子との間のインピーダンスを整合させる整合回路を前記アンテナと弾性表面波素子の間に介挿させた
応答器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の応答器において、
前記複数の弾性表面波素子の各々は、バスバーに複数の電極子の一端を連結させてなる櫛形電極であり、それらの電極指が平行になるように前記媒体上に並べられている
応答器。
【請求項４】
請求項３に記載の応答器において、
前記弾性表面波を吸収減衰する部材を前記弾性表面波素子と前記媒体の端辺の間に備え付けた
応答器。
【請求項５】
請求項３に記載の応答器において、
前記媒体の端辺の一部又は全部と前記電極指が平行にならないように前記複数の弾性表面波素子が並べられた
応答器。
【請求項６】
請求項１乃至５に記載の応答器において、
前記弾性表面波素子から前記媒体を伝搬されてくる弾性表面波が自身に到達した時に、到達した弾性表面波の一部を反射させる反射器
を更に備えた応答器。
【請求項７】
請求項６に記載の応答器において、
前記反射器は、開放型の電極である
応答器。
【請求項８】
請求項６に記載の応答器において、
前記反射器は、短絡型の電極である
応答器。
【請求項９】
請求項６に記載の応答器において、
前記反射器は、櫛形電極である
応答器。
【請求項１０】
請求項６に記載の応答器において、
前記反射器は、ＰＮ構造の電極である
応答器。
【請求項１】
弾性表面波を伝搬する媒体と、
無線信号と電気信号を相互変換するアンテナと、
前記アンテナと第１の電線により繋がれ、その第１の電線を介して電気信号の供給を受けた時に弾性表面波を励起させて前記媒体上を伝搬させるべく当該媒体に設置された素子であって、当該媒体上を自らに向かって伝搬されてくる弾性表面波が自らに到達した時に前記第１の電線を介して前記アンテナへ電気信号を供給すると共に当該到達した弾性表面波の一部を反射させる第１の弾性表面波素子と、
前記第１の弾性表面波素子と第２の電線により繋がれ、その第２の電線を介して電気信号の供給を受けた時に弾性表面波を励起させて前記媒体上を伝搬させるべく当該媒体に設置された素子であって、当該媒体上を自らに向かって伝搬されてくる弾性表面波が自らに到達した時に前記第２の電線を介して前記アンテナへ電気信号を供給すると共に当該到達した弾性表面波の一部を反射させる一又は複数の第２の弾性表面波素子と、
前記第２の電線の結線の有無を切り替えるスイッチと
を備えた応答器。
【請求項２】
請求項１に記載の応答器において、
前記アンテナと前記第１の弾性表面波素子との間のインピーダンスを整合させる整合回路を前記アンテナと弾性表面波素子の間に介挿させた
応答器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の応答器において、
前記複数の弾性表面波素子の各々は、バスバーに複数の電極子の一端を連結させてなる櫛形電極であり、それらの電極指が平行になるように前記媒体上に並べられている
応答器。
【請求項４】
請求項３に記載の応答器において、
前記弾性表面波を吸収減衰する部材を前記弾性表面波素子と前記媒体の端辺の間に備え付けた
応答器。
【請求項５】
請求項３に記載の応答器において、
前記媒体の端辺の一部又は全部と前記電極指が平行にならないように前記複数の弾性表面波素子が並べられた
応答器。
【請求項６】
請求項１乃至５に記載の応答器において、
前記弾性表面波素子から前記媒体を伝搬されてくる弾性表面波が自身に到達した時に、到達した弾性表面波の一部を反射させる反射器
を更に備えた応答器。
【請求項７】
請求項６に記載の応答器において、
前記反射器は、開放型の電極である
応答器。
【請求項８】
請求項６に記載の応答器において、
前記反射器は、短絡型の電極である
応答器。
【請求項９】
請求項６に記載の応答器において、
前記反射器は、櫛形電極である
応答器。
【請求項１０】
請求項６に記載の応答器において、
前記反射器は、ＰＮ構造の電極である
応答器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２（ａ）】
【図１２（ｂ）】
【図１２（ｃ）】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２（ａ）】
【図１２（ｂ）】
【図１２（ｃ）】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００７−３２７８２５（Ｐ２００７−３２７８２５Ａ）
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１５８６０３（Ｐ２００６−１５８６０３）
【出願日】平成１８年６月７日（２００６．６．７）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月７日（２００６．６．７）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
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