無給電ワイヤレス式センサモジュールおよびワイヤレス式物理量検出システム
【課題】従来の無給電ワイヤレス式センサモジュールに比べてセンサとしての感知幅を広くすることができる無給電ワイヤレス式センサモジュールおよびワイヤレス式物理量検出システムを提供する。
【解決手段】センサモジュール２００は、圧電効果によって表面弾性波を発生させる圧電基板２０２を備えている。圧電基板２０２は、絶縁層２０４で被覆された導電性基板２０５上に固定されている。圧電基板２０２上には、アンテナ２０８と圧電基板２０２との間で高周波信号と表面弾性波とを相互に変換する表面弾性波変換ＩＤＴ２０６と、サーミスタ２０９が接続されて同サーミスタ２０９のインピーダンス変化に応じて表面弾性波の反射率が変化する表面弾性波反射ＩＤＴ２０７とが互いに対向配置されている。表面弾性波変換ＩＤＴ２０６、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７およびサーミスタ２０９は、導電性基板２０５を介して互いに電気に接続されて共通電位が供給される。
【解決手段】センサモジュール２００は、圧電効果によって表面弾性波を発生させる圧電基板２０２を備えている。圧電基板２０２は、絶縁層２０４で被覆された導電性基板２０５上に固定されている。圧電基板２０２上には、アンテナ２０８と圧電基板２０２との間で高周波信号と表面弾性波とを相互に変換する表面弾性波変換ＩＤＴ２０６と、サーミスタ２０９が接続されて同サーミスタ２０９のインピーダンス変化に応じて表面弾性波の反射率が変化する表面弾性波反射ＩＤＴ２０７とが互いに対向配置されている。表面弾性波変換ＩＤＴ２０６、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７およびサーミスタ２０９は、導電性基板２０５を介して互いに電気に接続されて共通電位が供給される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信を用いて物理的に離れた場所における種々の物理量を無給電で検出することができる無給電ワイヤレス式センサモジュールおよび同無給電ワイヤレス式センサモジュールを備えたワイヤレス式物理量検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光、音、超音波（振動）、圧力、温度、湿度、ガス、電界または磁界などの各種物理量に応じたインピーダンスに変化するインピーダンス変化型センサを備えて、無給電およびワイヤレス（無線）でインピーダンス変化型センサの検出信号をホスト装置に出力することができる無給電ワイヤレス式センサモジュールがある。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、表面弾性波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）と高周波信号とを相互に変換する表面弾性波変換ＩＤＴ（Interdigital
Transducer）と、受光素子が接続された表面弾性波反射ＩＤＴとを圧電基板上で対向配置するとともに、表面弾性波変換ＩＤＴと表面弾性波反射ＩＤＴとの間で表面弾性波を往復伝播させた際における表面弾性波反射ＩＤＴの反射率の変化による表面弾性波の変化に基づいて受光素子が受光した光量を検出する無給電ワイヤレス式フォトセンサが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２６６８４６号公報
【０００５】
しかしながら、本発明者による実験によれば、上記特許文献１に記載した受光素子のようなインピーダンス変化型センサの両端子を表面弾性波反射ＩＤＴに接続した構成の無給電ワイヤレス式センサモジュール（図８参照）においては、インピーダンス変化型センサの共振現象によって反射係数Ｓ１１（ｄＢ）が二次曲線的に変化するため振幅が一意に定まるインピーダンスの幅が狭く、その結果、無給電ワイヤレス式センサモジュールにおけるセンサとしての感知幅が狭いという問題を知見した。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、従来の無給電ワイヤレス式センサモジュールに比べてセンサとしての感知幅を広くすることができる無給電ワイヤレス式センサモジュールおよび同無給電ワイヤレス式センサモジュールを備えたワイヤレス式物理量検出システムを提供することにある。
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載した本発明の特徴は、圧電効果を示す圧電体で構成されるとともに表面弾性波を伝播可能な圧電基板と、無線送信される駆動信号を受信するとともに応答信号を無線送信するために電波と高周波電気信号とを相互に変換するアンテナと、２つの第１櫛歯状電極のうちの一方がアンテナに接続された状態で前記２つの第１櫛歯状電極が圧電基板上で互いに対向配置されて高周波電気信号と表面弾性波とを相互に変換する表面弾性波変換手段と、外部から受ける物理量に応じてインピーダンスが変化するインピーダンス変化型センサと、２つの第２櫛歯状電極のうちの一方がインピーダンス変化型センサにおける一方の端子に接続された状態で前記２つの第２櫛歯状電極が圧電基板上で互いに対向配置されて表面弾性波変換手段によって励振された表面弾性波を反射する表面弾性波反射手段とを備え、表面弾性波変換手段における他方の第１櫛歯状電極、表面弾性波反射手段における他方の第２櫛歯電極およびインピーダンス変化型センサにおける他方の端子が、互いに電気的に接続されることにある。
【０００８】
このように構成した請求項１に記載した本発明の特徴によれば、無給電ワイヤレス式センサモジュールは、アンテナが接続されて高周波電気信号と表面弾性波とを相互に変換する表面弾性波変換手段、インピーダンス変化型センサ、および同インピーダンス変化型センサが接続されて表面弾性波変換手段が励振した表面弾性波を反射させる表面弾性波反射手段が、互いに電気的に接続されている。そして、この場合、表面弾性波変換手段、インピーダンス変化型センサ、および表面弾性波反射手段が互いに電気的に接続されている場合とは、直流的、交流的および／または高周波的に接続されていることを含むものである。これにより、本発明者の実験によれば、インピーダンス変化型センサの共振現象を抑えて反射係数Ｓ１１（ｄＢ）の二次曲線的変化範囲を狭めることができ、従来の無給電ワイヤレス式センサモジュールに比べてセンサとしての感知幅を約２０％増加させることができることを確認した。
【０００９】
また、請求項２に記載した本発明の他の特徴は、前記無給電ワイヤレス式センサモジュールにおいて、表面弾性波反射手段は、表面弾性波変換手段に対向する位置に設けられていることにある。
【００１０】
このように構成した請求項２に係る本発明の他の特徴によれば、無給電ワイヤレス式センサモジュールは、表面弾性波反射手段が表面弾性波変換手段に対向する位置に設けられている。これにより、表面弾性波変換手段と表面弾性波反射手段との間における表面弾性波の伝播損失を抑えて効率的に表面弾性波を伝播できるとともに無給電ワイヤレス式センサモジュールをコンパクトに構成することができる。
【００１１】
また、請求項３に記載した本発明の他の特徴は、前記無給電ワイヤレス式センサモジュールにおいて、さらに、圧電基板は、表面弾性波変換手段と表面弾性波反射手段との間における表面弾性波の伝搬領域の外側領域に、表面弾性波変換手段および／または表面弾性波反射手段への表面弾性波の反射を防止するための反射防止部を有することにある。
【００１２】
このように構成した請求項３に係る本発明の他の特徴によれば、無給電ワイヤレス式センサモジュールは、圧電基板における表面弾性波変換手段と表面弾性波反射手段との間の外側領域に表面弾性波の反射を防止するための反射防止部が設けられている。これにより、無給電ワイヤレス式センサモジュールは、圧電基板上における表面弾性波の多重反射を抑制することができ、表面弾性波変換手段による表面弾性波の検出精度を向上させることができる。
【００１３】
また、請求項４に記載した本発明の他の特徴は、前記無給電ワイヤレスセンサモジュールにおいて、反射防止部は、表面弾性波の伝搬方向に対して圧電基板の縁部が斜めに傾斜して形成されていることにある。
【００１４】
このように構成した請求項４に係る本発明の他の特徴によれば、無給電ワイヤレス式センサモジュールは、反射防止部が各表面弾性波の進行方向に対して圧電基板の縁部が斜めに延びて形成されている。これにより、簡単な構成で圧電基板上における表面弾性波の多重反射を抑制することができ、表面弾性波変換手段による表面弾性波の検出精度を向上させることができる。
【００１５】
また、請求項５に記載した本発明の他の特徴は、前記無給電ワイヤレスセンサモジュールにおいて、インピーダンス変化型センサは、物理量に応じて電荷を蓄える容量が変化する可変キャパシタ、物理量に応じてインダクタンスが変化する可変インダクタ、および物理量に応じて抵抗が変化する可変抵抗のうちの少なくとも１つを含むことことにある。すなわち、無給電ワイヤレスセンサモジュールにおけるインピーダンス変化型センサは、物理現象によってインピーダンスが変化する素子を広く採用することができる。
【００１６】
この場合、物理現象としては、例えば、光電効果（光電子放出効果、光伝導効果、光起電力効果など）、熱現象（ゼーベック効果、焦電効果など）、圧電現象、音（または振動）現象、磁気現象（ホール効果、磁気抵抗効果など）、電子放出効果（熱電子放出効果、電界放出効果など）、超伝導現象（ジョセフソン効果など）、化学現象（吸着現象、イオン移動など）がある。
【００１７】
また、光電効果を利用したインピーダンス変化型のセンサや素子としては、例えば、光導電セル、フォトダイオード、フォトトランジスタ、ＰＳＤ、太陽電池およびＵＶトロン（「炎センサ」ともいう）などがある。なお、この場合、「ＵＶトロン」とは、金属の光電効果とガス倍増効果を利用した紫外線センサであり、特に炎から出る微弱な紫外線も検出することができるものである。すなわち、インピーダンス変化型センサとしてＵＶトロンを用いることにより、無給電ワイヤレス炎検出器や火災報知器を構成することができる。
【００１８】
また、熱現象を利用したインピーダンス変化型のセンサや素子としては、例えば、熱伝対、サーモパイル、サーミスタ、量子型赤外線センサ、焦電温度センサおよび焦電形赤外線センサなどがある。また、圧電現象を利用したインピーダンス変化型のセンサや素子としては、例えば、圧電素子（ピエゾ素子）、加圧導電シート（ゴム）、トーションバー、ストレンゲージ（ロードセル）、ダイアフラムおよびマイクロフォン（圧電式）などがある。また、音現象または振動現象を利用したインピーダンス変化型のセンサや素子としては、例えば、マイクロフォン（電磁式）、振動センサおよび衝撃センサなどがある。また、磁気現象を利用したインピーダンス変化型のセンサや素子としては、例えば、ホール素子、ＭＲ素子および半導体磁気抵抗素子変位センサなどがある。また、電子放出効果を利用したインピーダンス変化型センサとしては、例えば、電離真空計などがある。また、超伝導現象を利用したインピーダンス変化型のセンサや素子としては、例えば、ＳＱＵＩＤ（超伝導量子干渉素子）などがある。また、化学現象を利用したインピーダンス変化型のセンサや素子としては、例えば、セラミック湿度センサ、半導体ガスセンサおよび固体電解質形酸素センサなどがある。そして、これらのインピーダンス変化型のセンサや素子は、単独でまたはこれらを適宜組み合わせて用いることができる。これらにより、請求項５に係る本発明の他の特徴によれば、幅広い種類の物理量を効率的に検出することができる。
【００１９】
また、請求項６に記載した本発明の他の特徴は、前記無給電ワイヤレスセンサモジュールにおいて、さらに、導電性を有する材料で構成されて少なくとも圧電基板上に配置される前記他方の第１櫛歯電極および前記他方の第２櫛歯電極に対して対向配置される導電性基板を備え、前記他方の第１櫛歯電極、前記他方の第２櫛歯電極および前記インピーダンス変化型センサにおける他方の端子が導電性基板を介して互いに電気的に接続されることにある。
【００２０】
このように構成した請求項６に係る本発明の他の特徴によれば、無給電ワイヤレス式センサモジュールは、導電性を有する材料で構成され、少なくとも圧電基板上に配置される前記他方の第１櫛歯電極と前記他方の第２櫛歯電極と間に対応する大きさおよび形状に形成されて圧電基板に対向配置される導電性を有する導電性基板を介して表面弾性波変換手段、表面弾性波反射手段およびインピーダンス変化型センサが電気的に接続される。これにより、スルーホールやワイヤボンディングなどにより、少なくとも圧電基板上に配置される表面弾性波変換手段と表面弾性波反射手段とを容易に電気的に接続することができる。また、導電性基板をインピーダンス変化型センサに達する大きさおよび／または形状に形成することにより、表面弾性波変換手段、表面弾性波反射手段およびインピーダンス変化型センサを容易に電気的に接続することができる。
【００２１】
また、本発明は無給電ワイヤレスセンサモジュールの発明として実施できるばかりでなく、無給電ワイヤレスセンサモジュールを備えた同無給電ワイヤレス式センサモジュールを備えたワイヤレス式物理量検出システムの発明としても実施できるものである。
【００２２】
具体的には、請求項６に示すように、物理量の検出対象に設置される請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載した無給電ワイヤレス式センサモジュールと、無給電ワイヤレス式センサモジュールに対して駆動信号を無線送信するとともに、無給電ワイヤレス式センサモジュールから無線送信される応答信号を受信して前記検出対象における物理量を検出するホスト装置とを備えるとよい。これによれば、上記無給電ワイヤレス式センサモジュールと同様な作用効果を期待することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る無給電ワイヤレス式センサモジュールを含むワイヤレス式物理量検出システム２００の構成を模式的に示した斜視図である。
【図２】本発明の変形例に係る無給電ワイヤレス式センサモジュールの構成の一部を模式的に示す平面図である。
【図３】本発明の他の変形例に係る無給電ワイヤレス式センサモジュールの構成の一部を模式的に示す平面図である。
【図４】本発明の他の変形例に係る無給電ワイヤレス式センサモジュールの構成の一部を模式的に示す平面図である。
【図５】（Ａ），（Ｂ）は本発明の他の変形例に係る無給電ワイヤレス式センサモジュールの構成の一部を模式的に示す図であり、（Ａ）は無給電ワイヤレス式センサモジュールの平面図であり、（Ｂ）は無給電ワイヤレス式センサモジュールの正面図である。
【図６】本発明の他の変形例に係る無給電ワイヤレス式センサモジュールの構成の一部を模式的に示す平面図である。
【図７】本発明の他の変形例に係る無給電ワイヤレス式センサモジュールの構成の一部を模式的に示す平面図である。
【図８】従来技術に係る無給電ワイヤレス式センサモジュールの構成の一部を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係る無給電ワイヤレス式センサモジュールの一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る無給電ワイヤレス式センサモジュール（以下、単に「センサモジュール」という）２００を含むワイヤレス式物理量検出システム１００の構成を模式的に示した斜視図である。なお、本明細書において参照する図は、本発明の理解を容易にするために一部の構成要素を誇張して表わすなど模式的に表している。このため、各構成要素間の寸法や比率などは異なっていることがある。このセンサモジュール２００は、ホスト装置３００から物理的に離れた場所で物理量（本実施形態においては温度）を検出するとともに検出した物理量に対応する電気信号を無線通信を介してホスト装置３００に出力する検出装置である。
【００２５】
（センサモジュール２００の構成）
ワイヤレス式物理量検出システム１００は、主として、センサモジュール２００とホスト装置３００とで構成されている。センサモジュール２００は、筐体２０１内に圧電基板２０２を備えている。筐体２０１は、センサモジュール２００を構成する圧電基板２０２を含む各種部品を収めるケースであり、金属材料や樹脂材料によって構成されている。
【００２６】
圧電基板２０２は、圧電効果によって表面弾性波（破線波線で示す）を発生させるとともに発生させた表面弾性波を伝搬する部品であり、表面弾性波の発生および伝搬が可能な素材で構成されている。より具体的には、圧電基板２０２は、圧電効果によって表面弾性波を発生させる圧電体（「圧電素子」ともいう）によって構成されている。この場合、圧電体としては、各種結晶体（例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、水晶、ランガサイト）や、圧電効果を示す高分子材料（例えば、ＰＶＤＦ）などを用いることができる。本実施形態においては、圧電基板２０２は、結晶体で構成されている。なお、表面弾性波（Surface Acoustic Wave：ＳＡＷ）とは、弾性体の表面を伝播する縦波および／または横波からなる波である。
【００２７】
この圧電基板２０２は、図示左右方向に延びる平行四辺形状の板状体に形成されている。本実施形態においては、圧電基板２０２は、約７ｍｍ×４ｍｍ×１ｍｍの大きさで形成されている。この圧電基板２０２の大きさや形状は、センサモジュール２００の使用場所、使用条件、および励振する表面弾性波（図１において破線波線で示す）の周波数などに応じて適宜決定されるものである。また、圧電基板２０２の厚さは、励振する表面弾性波の波長の１波長以上の厚さであればよいが、好ましくは同波長の３倍以上の厚さで構成するとよい。
【００２８】
圧電基板２０２における長手方向両端部には、反射防止部２０３ａ，２０３ｂが設けられている。反射防止部２０３ａ，２０３ｂは、後述する表面弾性変換ＩＤＴ２０６によって励振された表面弾性波および表面弾性波反射ＩＤＴ２０７によって反射された表面弾性波の表面弾性波変換ＩＤＴ２０６および表面弾性波反射ＩＤＴ２０７への反射を防止するための部分である。本実施形態においては、反射防止部２０３ａ，２０３ｂは、平行四辺形に形成された圧電基板２０２における長手方向両端部の互いに平行に延びる２つの斜辺によって構成されている。本実施形態においては、反射防止部２０３ａ，２０３ｂを構成する２つの斜辺は、圧電基板２０２の長辺に対して約６０°の角度で形成されている。
【００２９】
なお、圧電基板２０２は、前記圧電体と、表面弾性波を伝搬可能な基体とを組み合わせて構成することもできる。例えば、圧電基板２０２は、ＰＺＴなどの圧電セラミックスや酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などからなる圧電薄膜をガラス、シリコンまたは樹脂などからなる基板表面の全面または部分的に積層して構成することもできる。
【００３０】
この圧電基板２０２は、絶縁層２０４で被覆された導電性基板２０５上に固定されている。絶縁層２０４は、導電性基板２０５を筐体２０１内において電気的に絶縁して静電遮蔽するための誘電体層であり、高分子材料（例えば、ＢＣＢ、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂など）やセラミック材料で構成されている。なお、図１においては、導電性基板２０５の構成を明確に表すために導電性基板２０５の側面における絶縁層２０４を敢えて省略して示すとともに断面をハッチングで示している。また、導電性基板２０５は、後述する表面弾性波変換ＩＤＴ２０６、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７およびサーミスタ２０９に共通電位を供給するための導体で構成された板状の部材ある。本実施形態においては、導電性基板２０５は銅板によって構成されている。この導電性基板２０５は、絶縁層２０４によって筐体２０１内において完全に電気的に絶縁されて静電遮蔽された状態で固定されている。
【００３１】
一方、圧電基板２０２の図示上面には、長手方向両側に互いに対向した状態で表面弾性波変換ＩＤＴ２０６および表面弾性波反射ＩＤＴ２０７がそれぞれ設けられている。これらのうち、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６は、後述するアンテナ２０８から入力する高周波信号に対応する表面弾性波を圧電基板２０２に励振するとともに、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７によって反射された表面弾性波を受けて同受信した表面弾性波に対応する高周波信号を生成してアンテナ２０８に出力する電極である。すなわち、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６は、アンテナ２０８と圧電基板２０２との間で高周波信号と表面弾性波とを相互に変換する電極であり、本発明に係る表面弾性波変換手段に相当する。
【００３２】
また、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７は、前記表面弾性波変換ＩＤＴ２０６によって励振された表面弾性波を同表面弾性波変換ＩＤＴ２０６に向けて反射するための電極であり、本発明に係る表面弾性波反射手段に相当する。これらの表面弾性波変換ＩＤＴ２０６および表面弾性波反射ＩＤＴ２０７は、それぞれ２つの櫛歯状電極、具体的には、２つの第１櫛歯状電極２０６ａ，２０６ｂおよび２つの櫛歯状電極２０７ａ，２０７ｂがそれぞれ互いに対向配置されたＩＤＴ（Interdigital
Transducer）によって構成されている。
【００３３】
各２つの第１櫛歯状電極２０６ａ，２０６ｂおよび第２櫛歯状電極２０７ａ，２０７ｂは、圧電基板２０２に対して電圧を加えまたは受けることができる電極であり、正極（＋）側および負極（―）側の一対の櫛歯状の電極によって構成されている。具体的には、直線状に延びる基部から直交する方向に互いに平行に延びる複数の電極指によって構成された２つの櫛歯状の電極が、互いの電極指間に入り込んだ状態で形成されている。
【００３４】
これらの第１櫛歯状電極２０６ａ，２０６ｂおよび第２櫛歯状電極２０７ａ，２０７ｂのうち、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６を構成する第１櫛歯状電極２０６ａ，２０６ｂは、正極側の電極指と負極側の電極指との間隔Ｐが、励振する表面弾性波の波長の１／２の整数倍の長さに設定されている。本実施形態においては、第１櫛歯状電極２０６ａ，２０６ｂにおける各正極側の電極指と各負極側の電極指との間隔Ｐは、２つの第１櫛歯状電極２０６ａ，２０６ｂによって励振する表面弾性波の波長の１／２の長さに設定している。また、一対の櫛歯状電極２０６ａ，２０６ｂを構成する各電極指間の間隔λも、励振する表面弾性波の波長の整数倍の長さに設定されている。
【００３５】
一方、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７を構成する第２櫛歯状電極２０７ａ，２０７ｂは、必ずしも、各正極側の電極指と各負極側の電極指との間隔Ｐや材質などの構成を第１櫛歯状電極２０６ａ，２０６ｂと同一にする必要はないが、本実施形態においては、第２櫛歯状電極２０７ａ，２０７ｂは第１櫛歯状電極２０６ａ，２０６ｂと同一に構成されている。
【００３６】
また、第２櫛歯状電極２０７ａ，２０７ｂ（表面弾性波反射ＩＤＴ２０７）は、第１櫛歯状電極２０６ａ，２０６ｂ（表面弾性波変換ＩＤＴ２０６）に対して第１櫛歯状電極２０６ａ，２０６ｂが励振する表面弾性波の図示右側の伝搬方向上に配置される。この場合、第２櫛歯状電極２０７ａ，２０７ｂと第１櫛歯状電極２０６ａ，２０６ｂとの距離は、センサモジュール２００の仕様（使用条件、励振する表面弾性波の周波数など）に応じて適宜決定されるものであり、特に限定されるものではない。この場合、例えば、第１櫛歯状電極２０６ａ，２０６ｂと第２櫛歯状電極２０７ａ，２０７ｂとは、第１櫛歯状電極２０６ａ，２０６ｂによって励振される表面弾性波の振幅とは無関係に配置してもよいし、同表面弾性波の振幅が２つの第２櫛歯状電極２０７ａ，２０７ｂの電極指間に一致するように表面弾性波の波長の整数倍の間隔を介して配置することもできる。
【００３７】
これらの各２つずつの第１櫛歯状電極２０６ａ，２０６ｂおよび第２櫛歯状電極２０７ａ，２０７ｂは、Ａｌ，Ａｕ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｐｔなどの金属単体、これらの組み合わせ、またはこれらの合金によって構成されており、圧電基板２０２の長手方向に沿って表面弾性波を励振させる向き、具体的には、櫛歯状の電極指が圧電基板２０２の長手方向に直交する向きで設けられている。これらの各２つずつの第１櫛歯状電極２０６ａ，２０６ｂおよび第２櫛歯状電極２０７ａ，２０７ｂは、スパッタ法、フォトリソグラフィーなどにより圧電基板２０２の表面にそれぞれ形成される。
【００３８】
表面弾性波変換ＩＤＴ２０６を構成する２つの第１櫛歯状電極２０６ａ，２０６ｂは、一方の第１櫛歯状電極２０６ａがアンテナ２０８に接続されるとともに、他方の第１櫛歯状電極２０６ｂが導電性基板２０５に接続されている。アンテナ２０８は、ホスト装置３００から送信される電波（図１において破線屈曲線で示す）を高周波信号に変換して表面弾性波変換ＩＤＴ２０６に出力するとともに、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６によって生成された高周波信号を電波に変換して送信出力する送受信器である。なお、このアンテナ２０８と表面弾性波変換ＩＤＴ２０６における第１櫛歯状電極２０６ａとの間には、互いのインピーダンスを整合させるための図示しないインピーダンスマッチング回路が設けられている。
【００３９】
一方、表面弾性波変換ＩＤＴ２０７を構成する２つの櫛歯状電極２０７ａ，２０７ｂは、一方の第２櫛歯状電極２０７ａがサーミスタ２０９に接続されるとともに、他方の第２櫛歯状電極２０７ｂが導電性基板２０５に接続されている。サーミスタ２０９は、外部から受ける温度変化に対してインピーダンスが著しく変化するとともに同温度に対応する電気信号を出力する半導体素子である。このサーミスタ２０９は、一方の端子２０９ａが表面弾性波反射ＩＤＴ２０７を構成する第２櫛歯状電極２０７ａに接続されるとともに他方の端子２０９ｂが導電性基板２０５に接続された状態で、導電性基板２０５上に固定されている。
【００４０】
すなわち、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７およびサーミスタ２０９が導電性基板２０５を介してそれぞれ電気的に接続されている。これにより、センサモジュール２００は、センサモジュール２００の電気系全体が他の電気系、例えば、センサモジュール２００が設置される場所やホスト装置３００の電気系から浮いた所謂フローティング状態となっている。なお、図１においては、理解を容易にするために表面弾性波変換ＩＤＴ２０６、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７およびサーミスタ２０９は、導電性基板２０５に対してそれぞれ導線によって接続されている。しかし、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７およびサーミスタ２０９と導電性基板２０５との接続方法は、電気的に接続されていればよく、例えば、各種ボンディングやスルーホールによって接続することができる。
【００４１】
ホスト装置３００は、センサモジュール２００に対して表面弾性波変換ＩＤＴ２０６に高周波信号を供給するための駆動信号（電波）を送信するとともにセンサモジュール２００から送信される応答信号（電波）を受信して表面弾性波変換ＩＤＴ２０６によって生成された電気信号を解析する計算装置である。すなわち、本実施形態においては、このホスト装置３００は、物理的に離れた場所に設置されるセンサモジュール２００からの応答信号を解析してセンサモジュール２００の設置場所における物理量（本実施形態においては、温度）を計算する。なお、このホスト装置３００は、内蔵する各種回路を駆動するための電源を備え、または電源に接続されるように構成されている。
【００４２】
（センサモジュール２００の作動）
次に、上記のように構成したセンサモジュール２００の作動について説明する。センサモジュール２００の使用者は、センサモジュール２００をホスト装置３００から物理的な離れた場所であって温度測定の対象となる場所に設置する。この場合、センサモジュール２００は、電源を持たないとともにホスト装置３００からの駆動信号の送信がないため、作動停止状態にある。次いで、使用者は、ホスト装置３００の電源をＯＮにするとともにホスト装置３００の作動を開始させる。これにより、ホスト装置３００は、センサモジュール２００に表面弾性波変換ＩＤＴ２０６に高周波信号を供給してセンサモジュール２００からの応答信号を得るための駆動信号を送信する。この場合、ホスト装置３００は、駆動信号をバースト出力することにより、センサモジュール２００からの応答信号を検波し易くなる。
【００４３】
ホスト装置３００から送信された駆動信号は、センサモジュール２００のアンテナ２０８によって受信される。アンテナ２０８は、受信した電波（駆動信号）に対応する高周波信号に変換して表面弾性波変換ＩＤＴ２０６に出力する。表面弾性波変換ＩＤＴ２０６は、アンテナ２０８から出力された高周波信号に対応する表面弾性波を圧電基板２０２上に励振する。これにより、圧電基板２０２上に励振された表面弾性波は、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６の中心として反射防止部２０３ａ側および表面弾性波反射ＩＤＴ２０７側にそれぞれ伝搬する。これらのうち、反射防止部２０３ａ側に伝搬した表面弾性波は、反射防止部２０３ａによって圧電基板２０２の図示下側の長辺に向って反射する。これにより、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６から反射防止部２０３ａ側に伝搬した表面弾性波が再び表面弾性波変換ＩＤＴ２０６に戻ることが防止される。
【００４４】
一方、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７側に向って伝搬した表面弾性波は、一部が表面弾性波反射ＩＤＴ２０７によって表面弾性波変換ＩＤＴ２０６側に反射されるとともに、他の一部が表面弾性波反射ＩＤＴ２０７を通り抜ける。この場合、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７を通り抜けた表面弾性波は、反射防止部２０３ｂによって圧電基板２０２の図示上側の長辺に向って反射する。これにより、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７を通り抜けた表面弾性波が再び表面弾性波変換ＩＤＴ２０６に戻ることが防止される。
【００４５】
また、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７は、第２櫛歯状電極２０７ａに接続されたサーミスタ２０９のインピーダンスに応じた反射率によって表面弾性波を反射する。より具体的には、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７は、受けた表面弾性波に応じた高周波信号を生成してサーミスタ２０９に出力する。この場合、サーミスタ２０９は、サーミスタ２０９の周囲温度に応じたインピーダンスとなっている。このため、サーミスタ２０９に接続された表面弾性波反射ＩＤＴ２０７のインピーダンスがサーミスタ２０９のインピーダンスの変化に応じて変化する。すなわち、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７のインピーダンスは、サーミスタ２０９の周囲の温度に応じて変化する。
【００４６】
そして、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７から出力された高周波信号は、サーミスタ２０９および表面弾性波反射ＩＤＴ２０７のインピーダンス変化に応じて変化した後、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７によって表面弾性波に変換される。すなわち、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７における表面弾性波の反射率は、サーミスタ２０９の周囲温度に応じたものとなる。
【００４７】
したがって、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７は、サーミスタ２０９のインピーダンス（換言すれば、周囲温度）に応じた所定の反射率によって表面弾性波を反射させる。表面弾性波反射ＩＤＴ２０７によって所定の反射率で反射された表面弾性波は、圧電基板２０２上を表面弾性波変換ＩＤＴ２０６に向って伝搬する。表面弾性波変換ＩＤＴ２０６は、受信した表面弾性波に対応する高周波信号に変換するとともに同高周波信号をアンテナ２０８に出力する。アンテナ２０８は、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６から出力された高周波信号を電波（応答信号）に変換して送信する。アンテナ２０８から送信された応答信号は、ホスト装置３００によって受信される。
【００４８】
なお、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７は、表面弾性波を反射させる際、反射防止部２０３ｂ側にも表面弾性波を励振させる。この場合、反射防止部２０３ｂ側に伝搬した表面弾性波は、反射防止部２０３ｂによって圧電基板２０２の図示上側の長辺に向って反射する。これにより、表面弾性波用反射ＩＤＴ２０７から反射防止部２０３ｂ側に伝搬した表面弾性波が再び表面弾性波反射ＩＤＴ２０７に戻ることが防止される。
【００４９】
そして、ホスト装置３００は、受信した電波（応答信号）を高周波電気信号に変換した後、この高周波信号を解析することによりサーミスタ２０９の検出した温度を計算する。この場合、ホスト装置３００による信号の発信と受信との間には、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６と表面弾性波反射ＩＤＴ２０７との距離（伝搬経路長）や圧電基板２０２での伝搬速度に応じた遅延が生じる。したがって、ホスト装置３００は、この遅延時間を利用して受信信号を検波する。また、ホスト装置３００は、センサモジュール２００への送信信号をバースト出力した場合には、より精度良く受信信号を検波することができる。
【００５０】
次に、本発明者によるセンサモジュール２００のセンサとして感知幅の測定実験について説明する。本発明者は、本発明に係るセンサモジュール２００のセンサとして感知幅と
従来技術に係るセンサモジュール９０のセンサとして感知幅とを測定する実験を行なった。図８は、従来技術に係るセンサモジュール９０を示している。この従来技術に係るセンサモジュール９０は、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６における第１櫛歯状電極２０６ｂをアースに接続するとともに、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７における他方の櫛歯状電極である第２櫛歯状電極２０７ｂとサーミスタ２０９の他方の端子２０９ｂとを互いに接続した構成において本発明に係るセンサモジュール２００と相違する。
【００５１】
この測定結果により本発明者は、従来技術に係るセンサモジュール９０のセンサの感知幅に対して本発明に係るセンサモジュール２００のセンサとして感知幅が約２０％増加したことを確認した。すなわち、本発明に係るセンサモジュール２００によれば、従来技術に係るセンサモジュール９０に比べて検出対象となる物理量をより広範な範囲で検出することができる。このように、センサモジュール２００のセンサとして感知幅が約２０％増加する理由としては、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７およびサーミスタ２０９を互い接続して共通電位を供給することにより、サーミスタ２０９の共振を抑えることができたためと考えられる。
【００５２】
上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、センサモジュール２００（ワイヤレス式物理量検出システム１００）は、アンテナ２０８が接続されて高周波電気信号と表面弾性波とを相互に変換する表面弾性波変換ＩＤＴ２０６、インピーダンス変化型センサとしてのサーミスタ２０９および同サーミスタ２０９が接続されて表面弾性波変換ＩＤＴ２０６が励振した表面弾性波を反射させる表面弾性波反射ＩＤＴ２０７が、互いに電気的に接続されて共通電位となる導電性基板２０５に接続されている。これにより、本発明者の実験によれば、サーミスタ２０９の共振現象を抑えて従来の無給電ワイヤレス式センサモジュールに比べてセンサとしての感知幅を約２０％増加させることができる。
【００５３】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。なお、下記変形例の説明においては、参照する各図における上記実施形態と同様の構成部分に同じ符号または対応する符号を付すとともに直接関わらない部分については一部の構成を適宜省略して示して、それらの説明も省略する。また、各図において、破線矢印は表面弾性波を示す。
【００５４】
例えば、上記実施形態においては、センサモジュール２００は、サーミスタ２０９を備えることによりサーミスタ２０９の周囲温度に応じて表面弾性波反射ＩＤＴ２０７における表面弾性波の反射率を変化させるように構成した。すなわち、サーミスタ２０９が、本発明に係るインピーダンス変化型センサに相当する。しかし、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７における表面弾性波の反射率を変化させるためのインピーダンス変化型センサは、外部から受ける物理量の変化に応じてインピーダンスが変化するもの、すなわち、キャパシタ、インダクタンスまたは抵抗が変化する素子であれば、必ずしもサーミスタに限定されるものではない。すなわち、インピーダンス変化型センサは、光、音、超音波（振動）、圧力、温度、湿度、ガス、電界または磁界などの物理量に応じたインピーダンスとなるインピーダンス変換素子を用いることができる。この場合、例えば、温度検出であればサーミスタのほかサーモスタットや熱伝対、圧力検出であればストレンゲージ（ロードセル）や圧電素子（ピエゾ素子）、光検出であればフォトダイオードやフォトレジスタなどを用いることができる。なお、インピーダンス変化型センサは、前記した各種インピーダンス変換素子を単独で、またはこれらを適宜組み合わせて構成することができる。
【００５５】
また、上記実施形態においては、インピーダンス変化型センサであるサーミスタ２０９を圧電基板２０２および導電性基板２０５と同じ筐体２０１内に配置した。しかし、サーミスタ２０９などによって構成されるインピーダンス変化型センサは、これらを収める筐体２０１の外側に配置されていてもよい。
【００５６】
また、上記実施形態においては、センサモジュール２００におけるアンテナ２０８は、図１に示されるようにポール形のアンテナを採用している。しかし、アンテナ２０８は、ホスト装置３００との間で電波の送受信、すなわち、駆動信号の受信と応答信号の送信を行うことができる形式のものであれば、上記実施形態に限定されるものではない。すなわち、アンテナ２０８は、フィルム状やコイル状のアンテナを採用することができる。また、アンテナ２０８の配置位置も筐体２０１の外側であっても内側であってもよい。また、アンテナ２０８としてフィルム状のアンテナを採用した場合、このフィルム状のアンテナ２０８は、圧電基板２０２の表裏面や絶縁層２０４で被覆された導電性基板２０５の表裏面に貼り付けて設けることもできる。
【００５７】
また、上記実施形態においては、センサモジュール２００は、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７およびサーミスタ２０９を導電性基板２０５に接続することにより、これらの表面弾性波変換ＩＤＴ２０６、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７およびサーミスタ２０９を互いに電気的に接続して共通電位を供給するように構成した。しかし、センサモジュール２００は、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７およびサーミスタ２０９は互いに電気的に接続されて共通電位が供給されていればよく、必ずしも上記実施形態に限定されるものではない。
【００５８】
例えば、センサモジュール２００は、図２に示すように、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６の第１櫛歯状電極２０６ｂ、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７の第２櫛歯状電極２０７ｂおよびサーミスタ２０９の他方の端子２０９ｂを互いに直結することにより、これらの表面弾性波変換ＩＤＴ２０６、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７およびサーミスタ２０９に共通電位を供給するように構成することもできる。
【００５９】
また、上記実施形態においては、導電性基板２０５は、圧電基板２０２およびサーミスタ２０９を載置可能な大きさおよび形状に形成した。これにより、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７およびサーミスタ２０９を容易に電気的に接続することができる。しかし、導電性基板２０５は、導電性を有する材料で構成され、少なくとも圧電基板２０２上に配置される他方の第１櫛歯電極２０６ｂと他方の第２櫛歯電極２０７ｂ間に対応する大きさおよび形状に形成されて圧電基板２０２に対向配置されていれば、スルーホールやワイヤボンディングなどにより、少なくとも圧電基板２０２上に配置される表面弾性波変換ＩＤＴ２０６と表面弾性波反射ＩＤＴ２０７とを容易に電気的に接続することができる。なお、導電性基板２０５を構成する材料は、上記実施形態における銅材のほか電気を通すことができる材料（電気伝導率が高い材料）であれば特に限定されるものではない。例えば、導電性基板２０５の材料としては、アルミニウムなどの軽金属、金や銀などの貴金属、導電性セラミックおよび導電性高分子などを用いることができる。また、導電性基板２０５は、これらの材料を適宜組み合わせて構成することができるとともに、これらの材料と絶縁材料との組み合わせ、例えば、高周波回路で多用されるガラスエポキシ基板の両面に銅箔を設けて導電性基板２０５を構成することもできる。
【００６０】
また、上記実施形態においては、圧電基板２０２における長手方向両端部の２つの斜辺をそれぞれ反射防止部２０３ａ，２０３とした。しかし、反射防止部２０３ａ，２０３ｂは、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６および／または表面弾性波反射ＩＤＴ２０７から励振された表面弾性波の表面弾性波変換ＩＤＴ２０６および／または表面弾性波反射ＩＤＴ２０７への反射を防止することができれば、必ずしも上記実施形態に限定されるものではない。すなわち、反射防止部２０３ａ，２０３は、圧電基板２０２上における表面弾性波変換ＩＤＴ２０６と表面弾性波反射ＩＤＴ２０７との間における表面弾性波の伝搬領域の外側領域に設けられていればよい。この場合、反射防止部２０３ａ，２０３は、表面弾性波の進行方向の延長線上に設けるとよい。
【００６１】
例えば、反射防止部２０３ａ，２０３ｂは、図３に示すように、圧電基板２０２を図示左右方向に延びる略長方形状に形成するとともに、この略長方形状の圧電基板２０２における長手方向両端辺を連続する凹凸形状に形成することができる。これによれば、反射防止部２０３ａ，２０３ｂに達した表面弾性波を分散することができる。
【００６２】
また、例えば、図４に示すように、圧電基板２０２を図示左右方向に延びる長方形状に形成するとともに、この長方形状の圧電基板２０２上の対角線状に表面弾性波変換ＩＤＴ２０６と表面弾性波反射ＩＤＴ２０７とを互いに対向配置する。すなわち、長方形状に形成した圧電基板２０２における対角を反射防止部２０３ａ，２０３ｂとすることもできる。これによっても、反射防止部２０３ａ，２０３ｂに達した表面弾性波を分散することができる。また、この場合、圧電基板２０２の対角によって構成される反射防止部２０３ａ，２０３ｂを、前記変形例における図３に示した凹凸形状を採用することもできる。なお、上記実施形態および各変形例を含めて、圧電基板２０２における表面弾性波変換ＩＤＴ２０６と表面弾性波反射ＩＤＴ２０７と間の結晶の面方位は、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６と表面弾性波反射ＩＤＴ２０７と間で表面弾性波が効率的に伝搬する面方位、例えば、Ａ面サファイア基板を用いる場合には、六角柱形状のサファイア単結晶の（１１２０）の面方位で示される面方位が好適であり、Ｒ面サファイア基板を用いる場合には、サファイア単結晶の（０１１２）の面方位で示される面が表面となる面方位が好適である。
【００６３】
また、例えば、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、圧電基板２０２を図示左右方向に延びる長方形状に形成するとともに、この長方形状の圧電基板２０２における長手方向両端部の上面に吸振性を有する弾性体や粘性体（例えば、エポキシ樹脂、ゴム材、シリコンゴムおよびグリースなど）からなる反射防止部２０３ａ，２０３ｂを設けることもできる。この弾性体や粘性体によって構成される反射防止部２０３ａ，２０３ｂは、上記実施形態、前記図２および図３に示した各変形例における各反射防止部２０３ａ，２０３ｂに代えてまたは加えて用いることができることは、当然である。
【００６４】
また、上記実施形態および各変形例を含めて各反射防止部２０３ａ，２０３ｂは、反射防止部２０３ａおよび反射防止部２０３ｂのうちのいずれか一方で構成してもよいし、反射防止部２０３ａ，２０３ｂによって反射される表面弾性波の伝搬方向上に更に設けるようにしてもよい。
【００６５】
また、圧電基板２０２上における表面弾性波の反射を考慮する必要がない場合、例えば、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６によって変換された高周波信号の中から必要な高周波信号を各種演算処理にて抽出可能な場合などには、反射防止部２０３ａ，２０３ｂを省略することもできる。
【００６６】
また、上記実施形態においては、センサモジュール２００は、一組の表面弾性波変換ＩＤＴ２０６と表面弾性波反射ＩＤＴ２０７とを設けた。しかし、センサモジュール２００は、複数組の表面弾性波変換ＩＤＴ２０６と表面弾性波反射ＩＤＴ２０７とを設けることもできる。この場合、各組における表面弾性波の伝搬経路長を互いに異なるものとした所謂タグを用いることにより各組のごとの応答信号を区別するようにするとよい。
【００６７】
また、センサモジュール２００は、１つの表面弾性波変換ＩＤＴ２０６に対して２つ以上の表面弾性波反射ＩＤＴ２０７を設けて構成することができるとともに、１つの表面弾性波反射ＩＤＴ２０７に対して２つ以上の表面弾性波変換ＩＤＴ２０６を設けて構成することもできる。この場合、センサモジュール２００は、例えば、図６に示すように、１つの表面弾性波変換ＩＤＴ２０６に対して２つの表面弾性波の伝搬方向上にそれぞれ表面弾性波反射ＩＤＴ２０７を設けて構成することができる。この場合、２つの表面弾性波反射ＩＤＴ２０７には、それぞれサーミスタ２０９が設けられている。なお、この場合、２つの表面弾性波反射ＩＤＴ２０７に、互いに異なる物理量を検出するインピーダンス型センサを設けるようにしてもよい。
【００６８】
また、例えば、センサモジュール２００は、圧電基板２０２上における表面弾性波の伝搬経路上に表面弾性波を２方向に伝搬（例えば、入射した表面弾性波の一部を通過させるとともに他の一部を反射）させる反射体を設けて構成することもできる。これらの場合、２つの表面弾性波反射ＩＤＴ２０７に対応する２つの表面弾性波の伝搬経路長を互いに異ならせることにより２つの表面弾性波を区別して検出できるようにしておくとよい。
【００６９】
また、上記実施形態においては、ワイヤレス式物理量検出システム１００は、１つのセンサモジュール２００に対して駆動信号の無線送信および応答信号の無線受信を行なう構成とした。しかし、ワイヤレス式物理量検出システム１００は、１つのワイヤレス式物理量検出システム１００に対して複数のセンサモジュール２００に対して駆動信号の無線送信および応答信号の無線受信を行なう構成とすることもできる。
【００７０】
また、上記実施形態においては、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６と表面弾性波反射ＩＤＴ２０７とを互いに対向配置した。しかし、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６と表面弾性波反射ＩＤＴ２０７とは、互いに表面弾性波が往復伝搬できれば、必ずしも対向配置する必要はない。例えば、図７に示すように、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６によって励振される表面弾性波の伝搬経路上に表面弾性波の進行方向を変更する反射部２１０を設けることにより表面弾性波反射ＩＤＴ２０７を表面弾性波変換ＩＤＴ２０６に対して対向しない位置（図７においては、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６によって励振された表面弾性波の伝搬方向に対して直角方向）に自由に配置することもできる。この場合、圧電基板２０２の端面を直線状に形成することにより表面弾性波を反射することができるため、表面弾性波の進行方向を変更するための反射部２１０は、圧電基板２０２の端面を直線状に形成することにより形成することができる。また、この反射部２１０は、前記圧電基板２０２の端面を直線状に形成することに代えてまたは加えて第１櫛歯状電極２０６ａ，２０６ｂおよび第２櫛歯状２０７ａ，２０７ｂなどを電極で構成することもできる。
【００７１】
また、上記実施形態においては、ホスト装置３００は、センサモジュール２００に対して電波を送信する機能と受信する機能を共に兼ね備えて構成されている。すなわち、ホスト装置３００は、センサモジュール２００に対して駆動信号を無線送信するとともに同センサモジュール２００からの応答信号を無線受信する。しかし、ホスト装置３００は、駆動信号を無線送信する機能と応答信号を無線受信する機能とを別個の装置で構成されていてもよい。
【符号の説明】
【００７２】
９０…従来技術に係るセンサモジュール、
１００…ワイヤレス式物理量検出システム、
２００…無給電ワイヤレス式センサモジュール（センサモジュール）、２０１…筐体、２０２…圧電基板、２０３ａ，２０３ｂ…反射防止部、２０４…絶縁層、２０５…導電性基板、２０６…表面弾性波変換ＩＤＴ、２０６ａ，２０６ｂ…第１櫛歯状電極、２０７…表面弾性波反射ＩＤＴ、２０７ａ，２０７ｂ…第２櫛歯状電極、２０８…アンテナ、２０９…サーミスタ、２０９ａ，２０９ｂ…端子、２１０…反射部、
３００…ホスト装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信を用いて物理的に離れた場所における種々の物理量を無給電で検出することができる無給電ワイヤレス式センサモジュールおよび同無給電ワイヤレス式センサモジュールを備えたワイヤレス式物理量検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光、音、超音波（振動）、圧力、温度、湿度、ガス、電界または磁界などの各種物理量に応じたインピーダンスに変化するインピーダンス変化型センサを備えて、無給電およびワイヤレス（無線）でインピーダンス変化型センサの検出信号をホスト装置に出力することができる無給電ワイヤレス式センサモジュールがある。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、表面弾性波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）と高周波信号とを相互に変換する表面弾性波変換ＩＤＴ（Interdigital
Transducer）と、受光素子が接続された表面弾性波反射ＩＤＴとを圧電基板上で対向配置するとともに、表面弾性波変換ＩＤＴと表面弾性波反射ＩＤＴとの間で表面弾性波を往復伝播させた際における表面弾性波反射ＩＤＴの反射率の変化による表面弾性波の変化に基づいて受光素子が受光した光量を検出する無給電ワイヤレス式フォトセンサが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２６６８４６号公報
【０００５】
しかしながら、本発明者による実験によれば、上記特許文献１に記載した受光素子のようなインピーダンス変化型センサの両端子を表面弾性波反射ＩＤＴに接続した構成の無給電ワイヤレス式センサモジュール（図８参照）においては、インピーダンス変化型センサの共振現象によって反射係数Ｓ１１（ｄＢ）が二次曲線的に変化するため振幅が一意に定まるインピーダンスの幅が狭く、その結果、無給電ワイヤレス式センサモジュールにおけるセンサとしての感知幅が狭いという問題を知見した。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、従来の無給電ワイヤレス式センサモジュールに比べてセンサとしての感知幅を広くすることができる無給電ワイヤレス式センサモジュールおよび同無給電ワイヤレス式センサモジュールを備えたワイヤレス式物理量検出システムを提供することにある。
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載した本発明の特徴は、圧電効果を示す圧電体で構成されるとともに表面弾性波を伝播可能な圧電基板と、無線送信される駆動信号を受信するとともに応答信号を無線送信するために電波と高周波電気信号とを相互に変換するアンテナと、２つの第１櫛歯状電極のうちの一方がアンテナに接続された状態で前記２つの第１櫛歯状電極が圧電基板上で互いに対向配置されて高周波電気信号と表面弾性波とを相互に変換する表面弾性波変換手段と、外部から受ける物理量に応じてインピーダンスが変化するインピーダンス変化型センサと、２つの第２櫛歯状電極のうちの一方がインピーダンス変化型センサにおける一方の端子に接続された状態で前記２つの第２櫛歯状電極が圧電基板上で互いに対向配置されて表面弾性波変換手段によって励振された表面弾性波を反射する表面弾性波反射手段とを備え、表面弾性波変換手段における他方の第１櫛歯状電極、表面弾性波反射手段における他方の第２櫛歯電極およびインピーダンス変化型センサにおける他方の端子が、互いに電気的に接続されることにある。
【０００８】
このように構成した請求項１に記載した本発明の特徴によれば、無給電ワイヤレス式センサモジュールは、アンテナが接続されて高周波電気信号と表面弾性波とを相互に変換する表面弾性波変換手段、インピーダンス変化型センサ、および同インピーダンス変化型センサが接続されて表面弾性波変換手段が励振した表面弾性波を反射させる表面弾性波反射手段が、互いに電気的に接続されている。そして、この場合、表面弾性波変換手段、インピーダンス変化型センサ、および表面弾性波反射手段が互いに電気的に接続されている場合とは、直流的、交流的および／または高周波的に接続されていることを含むものである。これにより、本発明者の実験によれば、インピーダンス変化型センサの共振現象を抑えて反射係数Ｓ１１（ｄＢ）の二次曲線的変化範囲を狭めることができ、従来の無給電ワイヤレス式センサモジュールに比べてセンサとしての感知幅を約２０％増加させることができることを確認した。
【０００９】
また、請求項２に記載した本発明の他の特徴は、前記無給電ワイヤレス式センサモジュールにおいて、表面弾性波反射手段は、表面弾性波変換手段に対向する位置に設けられていることにある。
【００１０】
このように構成した請求項２に係る本発明の他の特徴によれば、無給電ワイヤレス式センサモジュールは、表面弾性波反射手段が表面弾性波変換手段に対向する位置に設けられている。これにより、表面弾性波変換手段と表面弾性波反射手段との間における表面弾性波の伝播損失を抑えて効率的に表面弾性波を伝播できるとともに無給電ワイヤレス式センサモジュールをコンパクトに構成することができる。
【００１１】
また、請求項３に記載した本発明の他の特徴は、前記無給電ワイヤレス式センサモジュールにおいて、さらに、圧電基板は、表面弾性波変換手段と表面弾性波反射手段との間における表面弾性波の伝搬領域の外側領域に、表面弾性波変換手段および／または表面弾性波反射手段への表面弾性波の反射を防止するための反射防止部を有することにある。
【００１２】
このように構成した請求項３に係る本発明の他の特徴によれば、無給電ワイヤレス式センサモジュールは、圧電基板における表面弾性波変換手段と表面弾性波反射手段との間の外側領域に表面弾性波の反射を防止するための反射防止部が設けられている。これにより、無給電ワイヤレス式センサモジュールは、圧電基板上における表面弾性波の多重反射を抑制することができ、表面弾性波変換手段による表面弾性波の検出精度を向上させることができる。
【００１３】
また、請求項４に記載した本発明の他の特徴は、前記無給電ワイヤレスセンサモジュールにおいて、反射防止部は、表面弾性波の伝搬方向に対して圧電基板の縁部が斜めに傾斜して形成されていることにある。
【００１４】
このように構成した請求項４に係る本発明の他の特徴によれば、無給電ワイヤレス式センサモジュールは、反射防止部が各表面弾性波の進行方向に対して圧電基板の縁部が斜めに延びて形成されている。これにより、簡単な構成で圧電基板上における表面弾性波の多重反射を抑制することができ、表面弾性波変換手段による表面弾性波の検出精度を向上させることができる。
【００１５】
また、請求項５に記載した本発明の他の特徴は、前記無給電ワイヤレスセンサモジュールにおいて、インピーダンス変化型センサは、物理量に応じて電荷を蓄える容量が変化する可変キャパシタ、物理量に応じてインダクタンスが変化する可変インダクタ、および物理量に応じて抵抗が変化する可変抵抗のうちの少なくとも１つを含むことことにある。すなわち、無給電ワイヤレスセンサモジュールにおけるインピーダンス変化型センサは、物理現象によってインピーダンスが変化する素子を広く採用することができる。
【００１６】
この場合、物理現象としては、例えば、光電効果（光電子放出効果、光伝導効果、光起電力効果など）、熱現象（ゼーベック効果、焦電効果など）、圧電現象、音（または振動）現象、磁気現象（ホール効果、磁気抵抗効果など）、電子放出効果（熱電子放出効果、電界放出効果など）、超伝導現象（ジョセフソン効果など）、化学現象（吸着現象、イオン移動など）がある。
【００１７】
また、光電効果を利用したインピーダンス変化型のセンサや素子としては、例えば、光導電セル、フォトダイオード、フォトトランジスタ、ＰＳＤ、太陽電池およびＵＶトロン（「炎センサ」ともいう）などがある。なお、この場合、「ＵＶトロン」とは、金属の光電効果とガス倍増効果を利用した紫外線センサであり、特に炎から出る微弱な紫外線も検出することができるものである。すなわち、インピーダンス変化型センサとしてＵＶトロンを用いることにより、無給電ワイヤレス炎検出器や火災報知器を構成することができる。
【００１８】
また、熱現象を利用したインピーダンス変化型のセンサや素子としては、例えば、熱伝対、サーモパイル、サーミスタ、量子型赤外線センサ、焦電温度センサおよび焦電形赤外線センサなどがある。また、圧電現象を利用したインピーダンス変化型のセンサや素子としては、例えば、圧電素子（ピエゾ素子）、加圧導電シート（ゴム）、トーションバー、ストレンゲージ（ロードセル）、ダイアフラムおよびマイクロフォン（圧電式）などがある。また、音現象または振動現象を利用したインピーダンス変化型のセンサや素子としては、例えば、マイクロフォン（電磁式）、振動センサおよび衝撃センサなどがある。また、磁気現象を利用したインピーダンス変化型のセンサや素子としては、例えば、ホール素子、ＭＲ素子および半導体磁気抵抗素子変位センサなどがある。また、電子放出効果を利用したインピーダンス変化型センサとしては、例えば、電離真空計などがある。また、超伝導現象を利用したインピーダンス変化型のセンサや素子としては、例えば、ＳＱＵＩＤ（超伝導量子干渉素子）などがある。また、化学現象を利用したインピーダンス変化型のセンサや素子としては、例えば、セラミック湿度センサ、半導体ガスセンサおよび固体電解質形酸素センサなどがある。そして、これらのインピーダンス変化型のセンサや素子は、単独でまたはこれらを適宜組み合わせて用いることができる。これらにより、請求項５に係る本発明の他の特徴によれば、幅広い種類の物理量を効率的に検出することができる。
【００１９】
また、請求項６に記載した本発明の他の特徴は、前記無給電ワイヤレスセンサモジュールにおいて、さらに、導電性を有する材料で構成されて少なくとも圧電基板上に配置される前記他方の第１櫛歯電極および前記他方の第２櫛歯電極に対して対向配置される導電性基板を備え、前記他方の第１櫛歯電極、前記他方の第２櫛歯電極および前記インピーダンス変化型センサにおける他方の端子が導電性基板を介して互いに電気的に接続されることにある。
【００２０】
このように構成した請求項６に係る本発明の他の特徴によれば、無給電ワイヤレス式センサモジュールは、導電性を有する材料で構成され、少なくとも圧電基板上に配置される前記他方の第１櫛歯電極と前記他方の第２櫛歯電極と間に対応する大きさおよび形状に形成されて圧電基板に対向配置される導電性を有する導電性基板を介して表面弾性波変換手段、表面弾性波反射手段およびインピーダンス変化型センサが電気的に接続される。これにより、スルーホールやワイヤボンディングなどにより、少なくとも圧電基板上に配置される表面弾性波変換手段と表面弾性波反射手段とを容易に電気的に接続することができる。また、導電性基板をインピーダンス変化型センサに達する大きさおよび／または形状に形成することにより、表面弾性波変換手段、表面弾性波反射手段およびインピーダンス変化型センサを容易に電気的に接続することができる。
【００２１】
また、本発明は無給電ワイヤレスセンサモジュールの発明として実施できるばかりでなく、無給電ワイヤレスセンサモジュールを備えた同無給電ワイヤレス式センサモジュールを備えたワイヤレス式物理量検出システムの発明としても実施できるものである。
【００２２】
具体的には、請求項６に示すように、物理量の検出対象に設置される請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載した無給電ワイヤレス式センサモジュールと、無給電ワイヤレス式センサモジュールに対して駆動信号を無線送信するとともに、無給電ワイヤレス式センサモジュールから無線送信される応答信号を受信して前記検出対象における物理量を検出するホスト装置とを備えるとよい。これによれば、上記無給電ワイヤレス式センサモジュールと同様な作用効果を期待することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る無給電ワイヤレス式センサモジュールを含むワイヤレス式物理量検出システム２００の構成を模式的に示した斜視図である。
【図２】本発明の変形例に係る無給電ワイヤレス式センサモジュールの構成の一部を模式的に示す平面図である。
【図３】本発明の他の変形例に係る無給電ワイヤレス式センサモジュールの構成の一部を模式的に示す平面図である。
【図４】本発明の他の変形例に係る無給電ワイヤレス式センサモジュールの構成の一部を模式的に示す平面図である。
【図５】（Ａ），（Ｂ）は本発明の他の変形例に係る無給電ワイヤレス式センサモジュールの構成の一部を模式的に示す図であり、（Ａ）は無給電ワイヤレス式センサモジュールの平面図であり、（Ｂ）は無給電ワイヤレス式センサモジュールの正面図である。
【図６】本発明の他の変形例に係る無給電ワイヤレス式センサモジュールの構成の一部を模式的に示す平面図である。
【図７】本発明の他の変形例に係る無給電ワイヤレス式センサモジュールの構成の一部を模式的に示す平面図である。
【図８】従来技術に係る無給電ワイヤレス式センサモジュールの構成の一部を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係る無給電ワイヤレス式センサモジュールの一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る無給電ワイヤレス式センサモジュール（以下、単に「センサモジュール」という）２００を含むワイヤレス式物理量検出システム１００の構成を模式的に示した斜視図である。なお、本明細書において参照する図は、本発明の理解を容易にするために一部の構成要素を誇張して表わすなど模式的に表している。このため、各構成要素間の寸法や比率などは異なっていることがある。このセンサモジュール２００は、ホスト装置３００から物理的に離れた場所で物理量（本実施形態においては温度）を検出するとともに検出した物理量に対応する電気信号を無線通信を介してホスト装置３００に出力する検出装置である。
【００２５】
（センサモジュール２００の構成）
ワイヤレス式物理量検出システム１００は、主として、センサモジュール２００とホスト装置３００とで構成されている。センサモジュール２００は、筐体２０１内に圧電基板２０２を備えている。筐体２０１は、センサモジュール２００を構成する圧電基板２０２を含む各種部品を収めるケースであり、金属材料や樹脂材料によって構成されている。
【００２６】
圧電基板２０２は、圧電効果によって表面弾性波（破線波線で示す）を発生させるとともに発生させた表面弾性波を伝搬する部品であり、表面弾性波の発生および伝搬が可能な素材で構成されている。より具体的には、圧電基板２０２は、圧電効果によって表面弾性波を発生させる圧電体（「圧電素子」ともいう）によって構成されている。この場合、圧電体としては、各種結晶体（例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、水晶、ランガサイト）や、圧電効果を示す高分子材料（例えば、ＰＶＤＦ）などを用いることができる。本実施形態においては、圧電基板２０２は、結晶体で構成されている。なお、表面弾性波（Surface Acoustic Wave：ＳＡＷ）とは、弾性体の表面を伝播する縦波および／または横波からなる波である。
【００２７】
この圧電基板２０２は、図示左右方向に延びる平行四辺形状の板状体に形成されている。本実施形態においては、圧電基板２０２は、約７ｍｍ×４ｍｍ×１ｍｍの大きさで形成されている。この圧電基板２０２の大きさや形状は、センサモジュール２００の使用場所、使用条件、および励振する表面弾性波（図１において破線波線で示す）の周波数などに応じて適宜決定されるものである。また、圧電基板２０２の厚さは、励振する表面弾性波の波長の１波長以上の厚さであればよいが、好ましくは同波長の３倍以上の厚さで構成するとよい。
【００２８】
圧電基板２０２における長手方向両端部には、反射防止部２０３ａ，２０３ｂが設けられている。反射防止部２０３ａ，２０３ｂは、後述する表面弾性変換ＩＤＴ２０６によって励振された表面弾性波および表面弾性波反射ＩＤＴ２０７によって反射された表面弾性波の表面弾性波変換ＩＤＴ２０６および表面弾性波反射ＩＤＴ２０７への反射を防止するための部分である。本実施形態においては、反射防止部２０３ａ，２０３ｂは、平行四辺形に形成された圧電基板２０２における長手方向両端部の互いに平行に延びる２つの斜辺によって構成されている。本実施形態においては、反射防止部２０３ａ，２０３ｂを構成する２つの斜辺は、圧電基板２０２の長辺に対して約６０°の角度で形成されている。
【００２９】
なお、圧電基板２０２は、前記圧電体と、表面弾性波を伝搬可能な基体とを組み合わせて構成することもできる。例えば、圧電基板２０２は、ＰＺＴなどの圧電セラミックスや酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などからなる圧電薄膜をガラス、シリコンまたは樹脂などからなる基板表面の全面または部分的に積層して構成することもできる。
【００３０】
この圧電基板２０２は、絶縁層２０４で被覆された導電性基板２０５上に固定されている。絶縁層２０４は、導電性基板２０５を筐体２０１内において電気的に絶縁して静電遮蔽するための誘電体層であり、高分子材料（例えば、ＢＣＢ、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂など）やセラミック材料で構成されている。なお、図１においては、導電性基板２０５の構成を明確に表すために導電性基板２０５の側面における絶縁層２０４を敢えて省略して示すとともに断面をハッチングで示している。また、導電性基板２０５は、後述する表面弾性波変換ＩＤＴ２０６、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７およびサーミスタ２０９に共通電位を供給するための導体で構成された板状の部材ある。本実施形態においては、導電性基板２０５は銅板によって構成されている。この導電性基板２０５は、絶縁層２０４によって筐体２０１内において完全に電気的に絶縁されて静電遮蔽された状態で固定されている。
【００３１】
一方、圧電基板２０２の図示上面には、長手方向両側に互いに対向した状態で表面弾性波変換ＩＤＴ２０６および表面弾性波反射ＩＤＴ２０７がそれぞれ設けられている。これらのうち、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６は、後述するアンテナ２０８から入力する高周波信号に対応する表面弾性波を圧電基板２０２に励振するとともに、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７によって反射された表面弾性波を受けて同受信した表面弾性波に対応する高周波信号を生成してアンテナ２０８に出力する電極である。すなわち、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６は、アンテナ２０８と圧電基板２０２との間で高周波信号と表面弾性波とを相互に変換する電極であり、本発明に係る表面弾性波変換手段に相当する。
【００３２】
また、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７は、前記表面弾性波変換ＩＤＴ２０６によって励振された表面弾性波を同表面弾性波変換ＩＤＴ２０６に向けて反射するための電極であり、本発明に係る表面弾性波反射手段に相当する。これらの表面弾性波変換ＩＤＴ２０６および表面弾性波反射ＩＤＴ２０７は、それぞれ２つの櫛歯状電極、具体的には、２つの第１櫛歯状電極２０６ａ，２０６ｂおよび２つの櫛歯状電極２０７ａ，２０７ｂがそれぞれ互いに対向配置されたＩＤＴ（Interdigital
Transducer）によって構成されている。
【００３３】
各２つの第１櫛歯状電極２０６ａ，２０６ｂおよび第２櫛歯状電極２０７ａ，２０７ｂは、圧電基板２０２に対して電圧を加えまたは受けることができる電極であり、正極（＋）側および負極（―）側の一対の櫛歯状の電極によって構成されている。具体的には、直線状に延びる基部から直交する方向に互いに平行に延びる複数の電極指によって構成された２つの櫛歯状の電極が、互いの電極指間に入り込んだ状態で形成されている。
【００３４】
これらの第１櫛歯状電極２０６ａ，２０６ｂおよび第２櫛歯状電極２０７ａ，２０７ｂのうち、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６を構成する第１櫛歯状電極２０６ａ，２０６ｂは、正極側の電極指と負極側の電極指との間隔Ｐが、励振する表面弾性波の波長の１／２の整数倍の長さに設定されている。本実施形態においては、第１櫛歯状電極２０６ａ，２０６ｂにおける各正極側の電極指と各負極側の電極指との間隔Ｐは、２つの第１櫛歯状電極２０６ａ，２０６ｂによって励振する表面弾性波の波長の１／２の長さに設定している。また、一対の櫛歯状電極２０６ａ，２０６ｂを構成する各電極指間の間隔λも、励振する表面弾性波の波長の整数倍の長さに設定されている。
【００３５】
一方、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７を構成する第２櫛歯状電極２０７ａ，２０７ｂは、必ずしも、各正極側の電極指と各負極側の電極指との間隔Ｐや材質などの構成を第１櫛歯状電極２０６ａ，２０６ｂと同一にする必要はないが、本実施形態においては、第２櫛歯状電極２０７ａ，２０７ｂは第１櫛歯状電極２０６ａ，２０６ｂと同一に構成されている。
【００３６】
また、第２櫛歯状電極２０７ａ，２０７ｂ（表面弾性波反射ＩＤＴ２０７）は、第１櫛歯状電極２０６ａ，２０６ｂ（表面弾性波変換ＩＤＴ２０６）に対して第１櫛歯状電極２０６ａ，２０６ｂが励振する表面弾性波の図示右側の伝搬方向上に配置される。この場合、第２櫛歯状電極２０７ａ，２０７ｂと第１櫛歯状電極２０６ａ，２０６ｂとの距離は、センサモジュール２００の仕様（使用条件、励振する表面弾性波の周波数など）に応じて適宜決定されるものであり、特に限定されるものではない。この場合、例えば、第１櫛歯状電極２０６ａ，２０６ｂと第２櫛歯状電極２０７ａ，２０７ｂとは、第１櫛歯状電極２０６ａ，２０６ｂによって励振される表面弾性波の振幅とは無関係に配置してもよいし、同表面弾性波の振幅が２つの第２櫛歯状電極２０７ａ，２０７ｂの電極指間に一致するように表面弾性波の波長の整数倍の間隔を介して配置することもできる。
【００３７】
これらの各２つずつの第１櫛歯状電極２０６ａ，２０６ｂおよび第２櫛歯状電極２０７ａ，２０７ｂは、Ａｌ，Ａｕ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｐｔなどの金属単体、これらの組み合わせ、またはこれらの合金によって構成されており、圧電基板２０２の長手方向に沿って表面弾性波を励振させる向き、具体的には、櫛歯状の電極指が圧電基板２０２の長手方向に直交する向きで設けられている。これらの各２つずつの第１櫛歯状電極２０６ａ，２０６ｂおよび第２櫛歯状電極２０７ａ，２０７ｂは、スパッタ法、フォトリソグラフィーなどにより圧電基板２０２の表面にそれぞれ形成される。
【００３８】
表面弾性波変換ＩＤＴ２０６を構成する２つの第１櫛歯状電極２０６ａ，２０６ｂは、一方の第１櫛歯状電極２０６ａがアンテナ２０８に接続されるとともに、他方の第１櫛歯状電極２０６ｂが導電性基板２０５に接続されている。アンテナ２０８は、ホスト装置３００から送信される電波（図１において破線屈曲線で示す）を高周波信号に変換して表面弾性波変換ＩＤＴ２０６に出力するとともに、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６によって生成された高周波信号を電波に変換して送信出力する送受信器である。なお、このアンテナ２０８と表面弾性波変換ＩＤＴ２０６における第１櫛歯状電極２０６ａとの間には、互いのインピーダンスを整合させるための図示しないインピーダンスマッチング回路が設けられている。
【００３９】
一方、表面弾性波変換ＩＤＴ２０７を構成する２つの櫛歯状電極２０７ａ，２０７ｂは、一方の第２櫛歯状電極２０７ａがサーミスタ２０９に接続されるとともに、他方の第２櫛歯状電極２０７ｂが導電性基板２０５に接続されている。サーミスタ２０９は、外部から受ける温度変化に対してインピーダンスが著しく変化するとともに同温度に対応する電気信号を出力する半導体素子である。このサーミスタ２０９は、一方の端子２０９ａが表面弾性波反射ＩＤＴ２０７を構成する第２櫛歯状電極２０７ａに接続されるとともに他方の端子２０９ｂが導電性基板２０５に接続された状態で、導電性基板２０５上に固定されている。
【００４０】
すなわち、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７およびサーミスタ２０９が導電性基板２０５を介してそれぞれ電気的に接続されている。これにより、センサモジュール２００は、センサモジュール２００の電気系全体が他の電気系、例えば、センサモジュール２００が設置される場所やホスト装置３００の電気系から浮いた所謂フローティング状態となっている。なお、図１においては、理解を容易にするために表面弾性波変換ＩＤＴ２０６、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７およびサーミスタ２０９は、導電性基板２０５に対してそれぞれ導線によって接続されている。しかし、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７およびサーミスタ２０９と導電性基板２０５との接続方法は、電気的に接続されていればよく、例えば、各種ボンディングやスルーホールによって接続することができる。
【００４１】
ホスト装置３００は、センサモジュール２００に対して表面弾性波変換ＩＤＴ２０６に高周波信号を供給するための駆動信号（電波）を送信するとともにセンサモジュール２００から送信される応答信号（電波）を受信して表面弾性波変換ＩＤＴ２０６によって生成された電気信号を解析する計算装置である。すなわち、本実施形態においては、このホスト装置３００は、物理的に離れた場所に設置されるセンサモジュール２００からの応答信号を解析してセンサモジュール２００の設置場所における物理量（本実施形態においては、温度）を計算する。なお、このホスト装置３００は、内蔵する各種回路を駆動するための電源を備え、または電源に接続されるように構成されている。
【００４２】
（センサモジュール２００の作動）
次に、上記のように構成したセンサモジュール２００の作動について説明する。センサモジュール２００の使用者は、センサモジュール２００をホスト装置３００から物理的な離れた場所であって温度測定の対象となる場所に設置する。この場合、センサモジュール２００は、電源を持たないとともにホスト装置３００からの駆動信号の送信がないため、作動停止状態にある。次いで、使用者は、ホスト装置３００の電源をＯＮにするとともにホスト装置３００の作動を開始させる。これにより、ホスト装置３００は、センサモジュール２００に表面弾性波変換ＩＤＴ２０６に高周波信号を供給してセンサモジュール２００からの応答信号を得るための駆動信号を送信する。この場合、ホスト装置３００は、駆動信号をバースト出力することにより、センサモジュール２００からの応答信号を検波し易くなる。
【００４３】
ホスト装置３００から送信された駆動信号は、センサモジュール２００のアンテナ２０８によって受信される。アンテナ２０８は、受信した電波（駆動信号）に対応する高周波信号に変換して表面弾性波変換ＩＤＴ２０６に出力する。表面弾性波変換ＩＤＴ２０６は、アンテナ２０８から出力された高周波信号に対応する表面弾性波を圧電基板２０２上に励振する。これにより、圧電基板２０２上に励振された表面弾性波は、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６の中心として反射防止部２０３ａ側および表面弾性波反射ＩＤＴ２０７側にそれぞれ伝搬する。これらのうち、反射防止部２０３ａ側に伝搬した表面弾性波は、反射防止部２０３ａによって圧電基板２０２の図示下側の長辺に向って反射する。これにより、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６から反射防止部２０３ａ側に伝搬した表面弾性波が再び表面弾性波変換ＩＤＴ２０６に戻ることが防止される。
【００４４】
一方、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７側に向って伝搬した表面弾性波は、一部が表面弾性波反射ＩＤＴ２０７によって表面弾性波変換ＩＤＴ２０６側に反射されるとともに、他の一部が表面弾性波反射ＩＤＴ２０７を通り抜ける。この場合、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７を通り抜けた表面弾性波は、反射防止部２０３ｂによって圧電基板２０２の図示上側の長辺に向って反射する。これにより、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７を通り抜けた表面弾性波が再び表面弾性波変換ＩＤＴ２０６に戻ることが防止される。
【００４５】
また、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７は、第２櫛歯状電極２０７ａに接続されたサーミスタ２０９のインピーダンスに応じた反射率によって表面弾性波を反射する。より具体的には、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７は、受けた表面弾性波に応じた高周波信号を生成してサーミスタ２０９に出力する。この場合、サーミスタ２０９は、サーミスタ２０９の周囲温度に応じたインピーダンスとなっている。このため、サーミスタ２０９に接続された表面弾性波反射ＩＤＴ２０７のインピーダンスがサーミスタ２０９のインピーダンスの変化に応じて変化する。すなわち、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７のインピーダンスは、サーミスタ２０９の周囲の温度に応じて変化する。
【００４６】
そして、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７から出力された高周波信号は、サーミスタ２０９および表面弾性波反射ＩＤＴ２０７のインピーダンス変化に応じて変化した後、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７によって表面弾性波に変換される。すなわち、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７における表面弾性波の反射率は、サーミスタ２０９の周囲温度に応じたものとなる。
【００４７】
したがって、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７は、サーミスタ２０９のインピーダンス（換言すれば、周囲温度）に応じた所定の反射率によって表面弾性波を反射させる。表面弾性波反射ＩＤＴ２０７によって所定の反射率で反射された表面弾性波は、圧電基板２０２上を表面弾性波変換ＩＤＴ２０６に向って伝搬する。表面弾性波変換ＩＤＴ２０６は、受信した表面弾性波に対応する高周波信号に変換するとともに同高周波信号をアンテナ２０８に出力する。アンテナ２０８は、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６から出力された高周波信号を電波（応答信号）に変換して送信する。アンテナ２０８から送信された応答信号は、ホスト装置３００によって受信される。
【００４８】
なお、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７は、表面弾性波を反射させる際、反射防止部２０３ｂ側にも表面弾性波を励振させる。この場合、反射防止部２０３ｂ側に伝搬した表面弾性波は、反射防止部２０３ｂによって圧電基板２０２の図示上側の長辺に向って反射する。これにより、表面弾性波用反射ＩＤＴ２０７から反射防止部２０３ｂ側に伝搬した表面弾性波が再び表面弾性波反射ＩＤＴ２０７に戻ることが防止される。
【００４９】
そして、ホスト装置３００は、受信した電波（応答信号）を高周波電気信号に変換した後、この高周波信号を解析することによりサーミスタ２０９の検出した温度を計算する。この場合、ホスト装置３００による信号の発信と受信との間には、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６と表面弾性波反射ＩＤＴ２０７との距離（伝搬経路長）や圧電基板２０２での伝搬速度に応じた遅延が生じる。したがって、ホスト装置３００は、この遅延時間を利用して受信信号を検波する。また、ホスト装置３００は、センサモジュール２００への送信信号をバースト出力した場合には、より精度良く受信信号を検波することができる。
【００５０】
次に、本発明者によるセンサモジュール２００のセンサとして感知幅の測定実験について説明する。本発明者は、本発明に係るセンサモジュール２００のセンサとして感知幅と
従来技術に係るセンサモジュール９０のセンサとして感知幅とを測定する実験を行なった。図８は、従来技術に係るセンサモジュール９０を示している。この従来技術に係るセンサモジュール９０は、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６における第１櫛歯状電極２０６ｂをアースに接続するとともに、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７における他方の櫛歯状電極である第２櫛歯状電極２０７ｂとサーミスタ２０９の他方の端子２０９ｂとを互いに接続した構成において本発明に係るセンサモジュール２００と相違する。
【００５１】
この測定結果により本発明者は、従来技術に係るセンサモジュール９０のセンサの感知幅に対して本発明に係るセンサモジュール２００のセンサとして感知幅が約２０％増加したことを確認した。すなわち、本発明に係るセンサモジュール２００によれば、従来技術に係るセンサモジュール９０に比べて検出対象となる物理量をより広範な範囲で検出することができる。このように、センサモジュール２００のセンサとして感知幅が約２０％増加する理由としては、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７およびサーミスタ２０９を互い接続して共通電位を供給することにより、サーミスタ２０９の共振を抑えることができたためと考えられる。
【００５２】
上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、センサモジュール２００（ワイヤレス式物理量検出システム１００）は、アンテナ２０８が接続されて高周波電気信号と表面弾性波とを相互に変換する表面弾性波変換ＩＤＴ２０６、インピーダンス変化型センサとしてのサーミスタ２０９および同サーミスタ２０９が接続されて表面弾性波変換ＩＤＴ２０６が励振した表面弾性波を反射させる表面弾性波反射ＩＤＴ２０７が、互いに電気的に接続されて共通電位となる導電性基板２０５に接続されている。これにより、本発明者の実験によれば、サーミスタ２０９の共振現象を抑えて従来の無給電ワイヤレス式センサモジュールに比べてセンサとしての感知幅を約２０％増加させることができる。
【００５３】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。なお、下記変形例の説明においては、参照する各図における上記実施形態と同様の構成部分に同じ符号または対応する符号を付すとともに直接関わらない部分については一部の構成を適宜省略して示して、それらの説明も省略する。また、各図において、破線矢印は表面弾性波を示す。
【００５４】
例えば、上記実施形態においては、センサモジュール２００は、サーミスタ２０９を備えることによりサーミスタ２０９の周囲温度に応じて表面弾性波反射ＩＤＴ２０７における表面弾性波の反射率を変化させるように構成した。すなわち、サーミスタ２０９が、本発明に係るインピーダンス変化型センサに相当する。しかし、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７における表面弾性波の反射率を変化させるためのインピーダンス変化型センサは、外部から受ける物理量の変化に応じてインピーダンスが変化するもの、すなわち、キャパシタ、インダクタンスまたは抵抗が変化する素子であれば、必ずしもサーミスタに限定されるものではない。すなわち、インピーダンス変化型センサは、光、音、超音波（振動）、圧力、温度、湿度、ガス、電界または磁界などの物理量に応じたインピーダンスとなるインピーダンス変換素子を用いることができる。この場合、例えば、温度検出であればサーミスタのほかサーモスタットや熱伝対、圧力検出であればストレンゲージ（ロードセル）や圧電素子（ピエゾ素子）、光検出であればフォトダイオードやフォトレジスタなどを用いることができる。なお、インピーダンス変化型センサは、前記した各種インピーダンス変換素子を単独で、またはこれらを適宜組み合わせて構成することができる。
【００５５】
また、上記実施形態においては、インピーダンス変化型センサであるサーミスタ２０９を圧電基板２０２および導電性基板２０５と同じ筐体２０１内に配置した。しかし、サーミスタ２０９などによって構成されるインピーダンス変化型センサは、これらを収める筐体２０１の外側に配置されていてもよい。
【００５６】
また、上記実施形態においては、センサモジュール２００におけるアンテナ２０８は、図１に示されるようにポール形のアンテナを採用している。しかし、アンテナ２０８は、ホスト装置３００との間で電波の送受信、すなわち、駆動信号の受信と応答信号の送信を行うことができる形式のものであれば、上記実施形態に限定されるものではない。すなわち、アンテナ２０８は、フィルム状やコイル状のアンテナを採用することができる。また、アンテナ２０８の配置位置も筐体２０１の外側であっても内側であってもよい。また、アンテナ２０８としてフィルム状のアンテナを採用した場合、このフィルム状のアンテナ２０８は、圧電基板２０２の表裏面や絶縁層２０４で被覆された導電性基板２０５の表裏面に貼り付けて設けることもできる。
【００５７】
また、上記実施形態においては、センサモジュール２００は、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７およびサーミスタ２０９を導電性基板２０５に接続することにより、これらの表面弾性波変換ＩＤＴ２０６、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７およびサーミスタ２０９を互いに電気的に接続して共通電位を供給するように構成した。しかし、センサモジュール２００は、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７およびサーミスタ２０９は互いに電気的に接続されて共通電位が供給されていればよく、必ずしも上記実施形態に限定されるものではない。
【００５８】
例えば、センサモジュール２００は、図２に示すように、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６の第１櫛歯状電極２０６ｂ、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７の第２櫛歯状電極２０７ｂおよびサーミスタ２０９の他方の端子２０９ｂを互いに直結することにより、これらの表面弾性波変換ＩＤＴ２０６、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７およびサーミスタ２０９に共通電位を供給するように構成することもできる。
【００５９】
また、上記実施形態においては、導電性基板２０５は、圧電基板２０２およびサーミスタ２０９を載置可能な大きさおよび形状に形成した。これにより、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６、表面弾性波反射ＩＤＴ２０７およびサーミスタ２０９を容易に電気的に接続することができる。しかし、導電性基板２０５は、導電性を有する材料で構成され、少なくとも圧電基板２０２上に配置される他方の第１櫛歯電極２０６ｂと他方の第２櫛歯電極２０７ｂ間に対応する大きさおよび形状に形成されて圧電基板２０２に対向配置されていれば、スルーホールやワイヤボンディングなどにより、少なくとも圧電基板２０２上に配置される表面弾性波変換ＩＤＴ２０６と表面弾性波反射ＩＤＴ２０７とを容易に電気的に接続することができる。なお、導電性基板２０５を構成する材料は、上記実施形態における銅材のほか電気を通すことができる材料（電気伝導率が高い材料）であれば特に限定されるものではない。例えば、導電性基板２０５の材料としては、アルミニウムなどの軽金属、金や銀などの貴金属、導電性セラミックおよび導電性高分子などを用いることができる。また、導電性基板２０５は、これらの材料を適宜組み合わせて構成することができるとともに、これらの材料と絶縁材料との組み合わせ、例えば、高周波回路で多用されるガラスエポキシ基板の両面に銅箔を設けて導電性基板２０５を構成することもできる。
【００６０】
また、上記実施形態においては、圧電基板２０２における長手方向両端部の２つの斜辺をそれぞれ反射防止部２０３ａ，２０３とした。しかし、反射防止部２０３ａ，２０３ｂは、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６および／または表面弾性波反射ＩＤＴ２０７から励振された表面弾性波の表面弾性波変換ＩＤＴ２０６および／または表面弾性波反射ＩＤＴ２０７への反射を防止することができれば、必ずしも上記実施形態に限定されるものではない。すなわち、反射防止部２０３ａ，２０３は、圧電基板２０２上における表面弾性波変換ＩＤＴ２０６と表面弾性波反射ＩＤＴ２０７との間における表面弾性波の伝搬領域の外側領域に設けられていればよい。この場合、反射防止部２０３ａ，２０３は、表面弾性波の進行方向の延長線上に設けるとよい。
【００６１】
例えば、反射防止部２０３ａ，２０３ｂは、図３に示すように、圧電基板２０２を図示左右方向に延びる略長方形状に形成するとともに、この略長方形状の圧電基板２０２における長手方向両端辺を連続する凹凸形状に形成することができる。これによれば、反射防止部２０３ａ，２０３ｂに達した表面弾性波を分散することができる。
【００６２】
また、例えば、図４に示すように、圧電基板２０２を図示左右方向に延びる長方形状に形成するとともに、この長方形状の圧電基板２０２上の対角線状に表面弾性波変換ＩＤＴ２０６と表面弾性波反射ＩＤＴ２０７とを互いに対向配置する。すなわち、長方形状に形成した圧電基板２０２における対角を反射防止部２０３ａ，２０３ｂとすることもできる。これによっても、反射防止部２０３ａ，２０３ｂに達した表面弾性波を分散することができる。また、この場合、圧電基板２０２の対角によって構成される反射防止部２０３ａ，２０３ｂを、前記変形例における図３に示した凹凸形状を採用することもできる。なお、上記実施形態および各変形例を含めて、圧電基板２０２における表面弾性波変換ＩＤＴ２０６と表面弾性波反射ＩＤＴ２０７と間の結晶の面方位は、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６と表面弾性波反射ＩＤＴ２０７と間で表面弾性波が効率的に伝搬する面方位、例えば、Ａ面サファイア基板を用いる場合には、六角柱形状のサファイア単結晶の（１１２０）の面方位で示される面方位が好適であり、Ｒ面サファイア基板を用いる場合には、サファイア単結晶の（０１１２）の面方位で示される面が表面となる面方位が好適である。
【００６３】
また、例えば、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、圧電基板２０２を図示左右方向に延びる長方形状に形成するとともに、この長方形状の圧電基板２０２における長手方向両端部の上面に吸振性を有する弾性体や粘性体（例えば、エポキシ樹脂、ゴム材、シリコンゴムおよびグリースなど）からなる反射防止部２０３ａ，２０３ｂを設けることもできる。この弾性体や粘性体によって構成される反射防止部２０３ａ，２０３ｂは、上記実施形態、前記図２および図３に示した各変形例における各反射防止部２０３ａ，２０３ｂに代えてまたは加えて用いることができることは、当然である。
【００６４】
また、上記実施形態および各変形例を含めて各反射防止部２０３ａ，２０３ｂは、反射防止部２０３ａおよび反射防止部２０３ｂのうちのいずれか一方で構成してもよいし、反射防止部２０３ａ，２０３ｂによって反射される表面弾性波の伝搬方向上に更に設けるようにしてもよい。
【００６５】
また、圧電基板２０２上における表面弾性波の反射を考慮する必要がない場合、例えば、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６によって変換された高周波信号の中から必要な高周波信号を各種演算処理にて抽出可能な場合などには、反射防止部２０３ａ，２０３ｂを省略することもできる。
【００６６】
また、上記実施形態においては、センサモジュール２００は、一組の表面弾性波変換ＩＤＴ２０６と表面弾性波反射ＩＤＴ２０７とを設けた。しかし、センサモジュール２００は、複数組の表面弾性波変換ＩＤＴ２０６と表面弾性波反射ＩＤＴ２０７とを設けることもできる。この場合、各組における表面弾性波の伝搬経路長を互いに異なるものとした所謂タグを用いることにより各組のごとの応答信号を区別するようにするとよい。
【００６７】
また、センサモジュール２００は、１つの表面弾性波変換ＩＤＴ２０６に対して２つ以上の表面弾性波反射ＩＤＴ２０７を設けて構成することができるとともに、１つの表面弾性波反射ＩＤＴ２０７に対して２つ以上の表面弾性波変換ＩＤＴ２０６を設けて構成することもできる。この場合、センサモジュール２００は、例えば、図６に示すように、１つの表面弾性波変換ＩＤＴ２０６に対して２つの表面弾性波の伝搬方向上にそれぞれ表面弾性波反射ＩＤＴ２０７を設けて構成することができる。この場合、２つの表面弾性波反射ＩＤＴ２０７には、それぞれサーミスタ２０９が設けられている。なお、この場合、２つの表面弾性波反射ＩＤＴ２０７に、互いに異なる物理量を検出するインピーダンス型センサを設けるようにしてもよい。
【００６８】
また、例えば、センサモジュール２００は、圧電基板２０２上における表面弾性波の伝搬経路上に表面弾性波を２方向に伝搬（例えば、入射した表面弾性波の一部を通過させるとともに他の一部を反射）させる反射体を設けて構成することもできる。これらの場合、２つの表面弾性波反射ＩＤＴ２０７に対応する２つの表面弾性波の伝搬経路長を互いに異ならせることにより２つの表面弾性波を区別して検出できるようにしておくとよい。
【００６９】
また、上記実施形態においては、ワイヤレス式物理量検出システム１００は、１つのセンサモジュール２００に対して駆動信号の無線送信および応答信号の無線受信を行なう構成とした。しかし、ワイヤレス式物理量検出システム１００は、１つのワイヤレス式物理量検出システム１００に対して複数のセンサモジュール２００に対して駆動信号の無線送信および応答信号の無線受信を行なう構成とすることもできる。
【００７０】
また、上記実施形態においては、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６と表面弾性波反射ＩＤＴ２０７とを互いに対向配置した。しかし、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６と表面弾性波反射ＩＤＴ２０７とは、互いに表面弾性波が往復伝搬できれば、必ずしも対向配置する必要はない。例えば、図７に示すように、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６によって励振される表面弾性波の伝搬経路上に表面弾性波の進行方向を変更する反射部２１０を設けることにより表面弾性波反射ＩＤＴ２０７を表面弾性波変換ＩＤＴ２０６に対して対向しない位置（図７においては、表面弾性波変換ＩＤＴ２０６によって励振された表面弾性波の伝搬方向に対して直角方向）に自由に配置することもできる。この場合、圧電基板２０２の端面を直線状に形成することにより表面弾性波を反射することができるため、表面弾性波の進行方向を変更するための反射部２１０は、圧電基板２０２の端面を直線状に形成することにより形成することができる。また、この反射部２１０は、前記圧電基板２０２の端面を直線状に形成することに代えてまたは加えて第１櫛歯状電極２０６ａ，２０６ｂおよび第２櫛歯状２０７ａ，２０７ｂなどを電極で構成することもできる。
【００７１】
また、上記実施形態においては、ホスト装置３００は、センサモジュール２００に対して電波を送信する機能と受信する機能を共に兼ね備えて構成されている。すなわち、ホスト装置３００は、センサモジュール２００に対して駆動信号を無線送信するとともに同センサモジュール２００からの応答信号を無線受信する。しかし、ホスト装置３００は、駆動信号を無線送信する機能と応答信号を無線受信する機能とを別個の装置で構成されていてもよい。
【符号の説明】
【００７２】
９０…従来技術に係るセンサモジュール、
１００…ワイヤレス式物理量検出システム、
２００…無給電ワイヤレス式センサモジュール（センサモジュール）、２０１…筐体、２０２…圧電基板、２０３ａ，２０３ｂ…反射防止部、２０４…絶縁層、２０５…導電性基板、２０６…表面弾性波変換ＩＤＴ、２０６ａ，２０６ｂ…第１櫛歯状電極、２０７…表面弾性波反射ＩＤＴ、２０７ａ，２０７ｂ…第２櫛歯状電極、２０８…アンテナ、２０９…サーミスタ、２０９ａ，２０９ｂ…端子、２１０…反射部、
３００…ホスト装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電効果を示す圧電体で構成されるとともに表面弾性波を伝播可能な圧電基板と、
無線送信される駆動信号を受信するとともに応答信号を無線送信するために電波と高周波電気信号とを相互に変換するアンテナと、
２つの第１櫛歯状電極のうちの一方が前記アンテナに接続された状態で前記２つの第１櫛歯状電極が前記圧電基板上で互いに対向配置されて前記高周波電気信号と前記表面弾性波とを相互に変換する表面弾性波変換手段と、
外部から受ける物理量に応じてインピーダンスが変化するインピーダンス変化型センサと、
２つの第２櫛歯状電極のうちの一方が前記インピーダンス変化型センサにおける一方の端子に接続された状態で前記２つの第２櫛歯状電極が前記圧電基板上で互いに対向配置されて前記表面弾性波変換手段によって励振された前記表面弾性波を反射する表面弾性波反射手段とを備え、
前記表面弾性波変換手段における他方の第１櫛歯状電極、前記表面弾性波反射手段における他方の第２櫛歯電極および前記インピーダンス変化型センサにおける他方の端子が、互いに電気的に接続されることを特徴とする無給電ワイヤレス式センサモジュール。
【請求項２】
請求項１に記載した無給電ワイヤレス式センサモジュールにおいて、
前記表面弾性波反射手段は、前記表面弾性波変換手段に対向する位置に設けられていることを特徴とする無給電ワイヤレス式センサモジュール。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載した無給電ワイヤレス式センサモジュールにおいて、さらに、
前記圧電基板は、
前記表面弾性波変換手段と前記表面弾性波反射手段との間における前記表面弾性波の伝搬領域の外側領域に、前記表面弾性波変換手段および／または前記表面弾性波反射手段への前記表面弾性波の反射を防止するための反射防止部を有することを特徴とする無給電ワイヤレス式センサモジュール。
【請求項４】
請求項３に記載した無給電ワイヤレス式センサモジュールにおいて、
前記反射防止部は、前記表面弾性波の伝搬方向に対して前記圧電基板の縁部が斜めに傾斜して形成されていることを特徴とする無給電ワイヤレス式センサモジュール。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載した無給電ワイヤレス式センサモジュールにおいて、
前記インピーダンス変化型センサは、前記物理量に応じて電荷を蓄える容量が変化する可変キャパシタ、前記物理量に応じてインダクタンスが変化する可変インダクタ、および前記物理量に応じて抵抗が変化する可変抵抗のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする無給電ワイヤレス式センサモジュール。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載した無給電ワイヤレス式センサモジュールにおいて、さらに、
導電性を有する材料で構成されて少なくとも前記圧電基板上に配置される前記他方の第１櫛歯電極および前記他方の第２櫛歯電極に対して対向配置される導電性基板を備え、
前記他方の第１櫛歯電極、前記他方の第２櫛歯電極および前記インピーダンス変化型センサにおける他方の端子が前記導電性基板を介して互いに電気的に接続されることを特徴とする無給電ワイヤレス式センサモジュール。
【請求項７】
物理量の検出対象に設置される請求項１ないし請求項６のうちのいずれか１つに記載した無給電ワイヤレス式センサモジュールと、
前記無給電ワイヤレス式センサモジュールに対して駆動信号を無線送信するとともに、前記無給電ワイヤレス式センサモジュールから無線送信される応答信号を受信して前記検出対象における前記物理量を検出するホスト装置とを備えたことを特徴とするワイヤレス式物理量検出システム。
【請求項１】
圧電効果を示す圧電体で構成されるとともに表面弾性波を伝播可能な圧電基板と、
無線送信される駆動信号を受信するとともに応答信号を無線送信するために電波と高周波電気信号とを相互に変換するアンテナと、
２つの第１櫛歯状電極のうちの一方が前記アンテナに接続された状態で前記２つの第１櫛歯状電極が前記圧電基板上で互いに対向配置されて前記高周波電気信号と前記表面弾性波とを相互に変換する表面弾性波変換手段と、
外部から受ける物理量に応じてインピーダンスが変化するインピーダンス変化型センサと、
２つの第２櫛歯状電極のうちの一方が前記インピーダンス変化型センサにおける一方の端子に接続された状態で前記２つの第２櫛歯状電極が前記圧電基板上で互いに対向配置されて前記表面弾性波変換手段によって励振された前記表面弾性波を反射する表面弾性波反射手段とを備え、
前記表面弾性波変換手段における他方の第１櫛歯状電極、前記表面弾性波反射手段における他方の第２櫛歯電極および前記インピーダンス変化型センサにおける他方の端子が、互いに電気的に接続されることを特徴とする無給電ワイヤレス式センサモジュール。
【請求項２】
請求項１に記載した無給電ワイヤレス式センサモジュールにおいて、
前記表面弾性波反射手段は、前記表面弾性波変換手段に対向する位置に設けられていることを特徴とする無給電ワイヤレス式センサモジュール。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載した無給電ワイヤレス式センサモジュールにおいて、さらに、
前記圧電基板は、
前記表面弾性波変換手段と前記表面弾性波反射手段との間における前記表面弾性波の伝搬領域の外側領域に、前記表面弾性波変換手段および／または前記表面弾性波反射手段への前記表面弾性波の反射を防止するための反射防止部を有することを特徴とする無給電ワイヤレス式センサモジュール。
【請求項４】
請求項３に記載した無給電ワイヤレス式センサモジュールにおいて、
前記反射防止部は、前記表面弾性波の伝搬方向に対して前記圧電基板の縁部が斜めに傾斜して形成されていることを特徴とする無給電ワイヤレス式センサモジュール。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載した無給電ワイヤレス式センサモジュールにおいて、
前記インピーダンス変化型センサは、前記物理量に応じて電荷を蓄える容量が変化する可変キャパシタ、前記物理量に応じてインダクタンスが変化する可変インダクタ、および前記物理量に応じて抵抗が変化する可変抵抗のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする無給電ワイヤレス式センサモジュール。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載した無給電ワイヤレス式センサモジュールにおいて、さらに、
導電性を有する材料で構成されて少なくとも前記圧電基板上に配置される前記他方の第１櫛歯電極および前記他方の第２櫛歯電極に対して対向配置される導電性基板を備え、
前記他方の第１櫛歯電極、前記他方の第２櫛歯電極および前記インピーダンス変化型センサにおける他方の端子が前記導電性基板を介して互いに電気的に接続されることを特徴とする無給電ワイヤレス式センサモジュール。
【請求項７】
物理量の検出対象に設置される請求項１ないし請求項６のうちのいずれか１つに記載した無給電ワイヤレス式センサモジュールと、
前記無給電ワイヤレス式センサモジュールに対して駆動信号を無線送信するとともに、前記無給電ワイヤレス式センサモジュールから無線送信される応答信号を受信して前記検出対象における前記物理量を検出するホスト装置とを備えたことを特徴とするワイヤレス式物理量検出システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２５５７０６（Ｐ２０１２−２５５７０６Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２８５６０（Ｐ２０１１−１２８５６０）
【出願日】平成２３年６月８日（２０１１．６．８）
【出願人】（３０４０２３３１８）国立大学法人静岡大学 (416)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月８日（２０１１．６．８）
【出願人】（３０４０２３３１８）国立大学法人静岡大学 (416)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]