特開 2024-84963 光検知用タグおよび光検知システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024084963

(43)【公開日】2024-06-26

(54)【発明の名称】光検知用タグおよび光検知システム

(51)【国際特許分類】

   G06K 19/07 20060101AFI20240619BHJP

   G06K 7/10 20060101ALI20240619BHJP

   G08C 17/00 20060101ALI20240619BHJP

【ＦＩ】

G06K19/07 170

G06K19/07 230

G06K7/10 244

G08C17/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022199192

(22)【出願日】2022-12-14

(71)【出願人】

【識別番号】504157024

【氏名又は名称】国立大学法人東北大学

(74)【代理人】

【識別番号】100143834

【弁理士】

【氏名又は名称】楠 修二

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 明

【テーマコード（参考）】

2F073

【Ｆターム（参考）】

2F073AA11

2F073AA19

2F073AA40

2F073AB01

2F073AB04

2F073BB01

2F073BC02

2F073CC03

2F073CC12

2F073CD11

2F073DD02

2F073DE02

2F073DE06

2F073DE13

2F073EE01

2F073FF01

2F073FG01

2F073FG02

2F073FH07

2F073FH20

2F073GG01

2F073GG05

2F073GG07

2F073GG09

(57)【要約】

【課題】材料費を低減可能で、容易に光を検知することができる光検知用タグおよび光検知システムを提供する。
【解決手段】光検知用タグ１１は、ＩＣチップ３４を有し、信号を送信可能に設けられたＲＦＩＤタグ２１と、ＲＦＩＤタグ２１に設けられた減光フィルタ２２とを有し、外部からの照射光が、減光フィルタ２２を通してＩＣチップ３４の素子に照射するよう設けられている。光検知システム１０は、１または複数の光検知用タグ１１と、無線通信により、ＲＦＩＤタグ２１からの信号を受信可能に設けられたリーダライタ１２とを有している。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＩＣチップを有し、信号を送信可能に設けられたＲＦＩＤタグと、
前記ＲＦＩＤタグに設けられた減光フィルタとを有し、
外部からの照射光が、前記減光フィルタを通して前記ＩＣチップの素子に照射するよう設けられていることを
特徴とする光検知用タグ。

【請求項2】

前記ＩＣチップは、基板と、前記基板の一方の表面に形成された、前記素子の集積体から成る集積回路とを有し、
前記減光フィルタは、前記基板の前記集積回路側に配置されていることを
特徴とする請求項１記載の光検知用タグ。

【請求項3】

前記基板の前記集積回路とは反対側の表面を覆うよう設けられた反射防止層を有することを特徴とする請求項２記載の光検知用タグ。

【請求項4】

前記照射光が所定の閾値を超える放射照度で前記減光フィルタに照射されたとき、前記ＲＦＩＤタグからの前記信号の送信が停止するよう構成されていることを特徴とする請求項１記載の光検知用タグ。

【請求項5】

前記減光フィルタは、あらかじめ求めておいた前記減光フィルタの透過率と前記閾値との関係に基づいて、放射照度の所望の閾値に対応して選択された透過率を有していることを特徴とする請求項４記載の光検知用タグ。

【請求項6】

前記減光フィルタを覆い、前記照射光を、前記減光フィルタを通して前記素子に集光するよう設けられた集光レンズを有することを特徴とする請求項１記載の光検知用タグ。

【請求項7】

請求項１乃至６のいずれか１項に記載の１または複数の光検知用タグと、
無線通信により、前記ＲＦＩＤタグからの前記信号を受信可能に設けられたリーダライタとを、
有することを特徴とする光検知システム。

【請求項8】

前記照射光としてレーザー光を、前記減光フィルタを通して前記素子に照射可能に設けられたレーザー光源を有していることを特徴とする請求項７記載の光検知システム。

【請求項9】

請求項４または５記載の複数の光検知用タグと、
無線通信により、前記ＲＦＩＤタグからの前記信号を受信可能に設けられたリーダライタとを有し、
各光検知用タグの前記減光フィルタは、同じ透過率を有していることを
特徴とする光検知システム。

【請求項10】

前記リーダライタに接続された解析手段を有し、
各光検知用タグは、互いに異なる場所に設置され、
前記解析手段は、前記リーダライタによる各光検知用タグからの前記信号の受信の有無に基づいて、前記閾値を超える放射照度を有する前記照射光の分布を求めるよう構成されていることを
特徴とする請求項９記載の光検知システム。

【請求項11】

一体的に設けられた請求項４または５記載の複数の光検知用タグと、
無線通信により、前記ＲＦＩＤタグからの前記信号を受信可能に設けられたリーダライタとを有し、
各光検知用タグの前記減光フィルタは、互いに異なる透過率を有していることを
特徴とする光検知システム。

【請求項12】

前記リーダライタに接続された解析手段を有し、
前記解析手段は、前記リーダライタによる各光検知用タグからの前記信号の受信の有無に基づいて、前記照射光の放射照度を求めるよう構成されていることを
特徴とする請求項１１記載の光検知システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光検知用タグおよび光検知システムに関する。

【背景技術】

【0002】

ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）技術は、対象物に取り付けられたＲＦＩＤタグとリーダライタとの間で、電磁界や電波を用いて非接触で識別情報等のデータの送受信を行い、それらのデータによって認証を行う技術であり、非接触型ＩＣカードや無線ＩＣタグなどに広く利用されている。ＲＦＩＤ技術では、リーダライタにより、複数のＲＦＩＤタグの識別情報等を一括で受信することができ、受信したデータがどのＲＦＩＤタグからのものであるかを判別することができる。また、リーダライタからの電波をエネルギー源とすることにより、電池や外部電源を使用せずに識別情報等をリーダライタに送信することができるパッシブ型のＲＦＩＤタグも開発されている。

【0003】

従来、ＲＦＩＤ技術を利用したシステムとして、各種のセンサーをＲＦＩＤタグに取り付けることにより、各種計測を行うものがあり、光センサーをＲＦＩＤタグに取り付けた光検知システムも開発されている（例えば、特許文献１参照）。

【0004】

また、光検知システムではないが、光の検知を行うものとして、ＲＦＩＤタグのＩＣチップに外部からの光が照射されるよう窓を設け、その窓を通して閾値を超える強度の光がＩＣチップに照射されると、ＲＦＩＤタグからの応答がリーダライタに送信されず、その窓を通して閾値を下回る強度の光がＩＣチップに照射されると、ＲＦＩＤタグが正常に動作して、ＲＦＩＤタグからの応答がリーダライタに送信されるよう構成された光感知式のシステムがある（例えば、特許文献２参照）。

【0005】

また、ＲＦＩＤタグを光センサーとして使用するものとして、ＲＦＩＤタグのＩＣチップの表面を覆うよう設けられた感知材料を有し、その感知材料が、ＲＦＩＤタグを取り囲む環境の特性や条件に応じて光をフィルタリングする可変光フィルタを成しているものもある（例えば、特許文献３参照）。このセンサーによれば、感知材料を通してＩＣチップに光を照射することにより、ＩＣチップの動作に影響を与えることができるため、ＲＦＩＤタグからの信号を解析することにより、ＲＦＩＤタグを取り囲む環境の特性や条件を検出することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】国際公開ＷＯ２０２０／１４４９６６号

【特許文献2】欧州特許出願公開第２３３３７０１号明細書

【特許文献3】国際公開ＷＯ２０１３／１６５６１０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１に記載の光検知システムでは、ＲＦＩＤタグ側に、光センサーや、光センサーからのデータを取得するための回路が必要になるため、材料費が嵩むと共に、構成も複雑になるという課題があった。特許文献２に記載の光感知式のシステムでは、窓を通してＲＦＩＤタグのＩＣチップに光を照射するため、その照射される光の強度や放射照度を制御するのが困難であるという課題があった。特許文献３に記載のＲＦＩＤタグを利用した光センサーでは、感知材料が、ＲＦＩＤタグを取り囲む環境の特性や条件を反映するものである必要があり、高い感度が要求されるため、材料費が嵩むという課題があった。

【0008】

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、材料費を低減可能で、容易に光を検知することができる光検知用タグおよび光検知システム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】

【0009】

本発明に係る光検知用タグは、ＩＣチップを有し、信号を送信可能に設けられたＲＦＩＤタグと、前記ＲＦＩＤタグに設けられた減光フィルタとを有し、外部からの照射光が、前記減光フィルタを通して前記ＩＣチップの素子に照射するよう設けられていることを特徴とする。

【0010】

本発明に係る光検知システムは、本発明に係る１または複数の光検知用タグと、無線通信により、前記ＲＦＩＤタグからの前記信号を受信可能に設けられたリーダライタとを、有することを特徴とする。

【0011】

本発明に係る光検知用タグは、本発明に係る光検知システムの光検知用タグとして好適に使用される。本発明に係る光検知用タグおよび光検知システムは、ＲＦＩＤタグに外部から光が照射されると、その照射光の放射照度が減光フィルタにより低減されて、ＩＣチップの素子に照射される。ここで、ＩＣチップの素子は光の影響を受けやすいため、素子に照射された光の放射照度に応じて、ＲＦＩＤタグからの信号の送信が停止する。このため、ＲＦＩＤタグから信号が送信されている場合には、ＩＣチップの素子に照射された光の放射照度の上限がわかり、減光フィルタの透過率から照射光の放射照度の上限がわかる。また、ＲＦＩＤタグから信号が送信されていない場合には、ＩＣチップの素子に照射された光の放射照度の下限がわかり、減光フィルタの透過率から照射光の放射照度の下限がわかる。

【0012】

このように、本発明に係る光検知用タグおよび光検知システムは、ＲＦＩＤタグからの信号の送信の有無のみにより、ＲＦＩＤタグに照射される照射光の放射照度の範囲を検出することができる。本発明に係る光検知用タグおよび光検知システムは、減光フィルタを使用することにより、光センサーや、その光センサーからのデータを取得するための回路が不要であり、また、高感度の材料やセンサーも不要である。このように、本発明に係る光検知用タグおよび光検知システムは、材料費を低減可能で、容易に光を検知することができる。本発明に係る光検知用タグおよび光検知システムは、透過率の異なる減光フィルタを使用することにより、ＩＣチップの素子に照射される照射光の放射照度を容易に制御することができ、所望の範囲の放射照度の光を検知することができる。

【0013】

本発明に係る光検知用タグおよび光検知システムで、前記ＩＣチップは、基板と、前記基板の一方の表面に形成された、前記素子の集積体から成る集積回路とを有し、前記減光フィルタは、前記基板の前記集積回路側に配置されていることが好ましい。この場合、ＩＣチップが集積回路を有しているため、より光の影響を受けやすい。ＩＣチップは、集積回路を有する市販のものであってもよい。また、ＲＦＩＤタグおよびリーダライタは、ＲＦＩＤ技術を利用するものであればいかなるものであってもよく、市販のものであってもよい。ＲＦＩＤタグが市販のものから成る場合には、外部からの光の影響を受けやすいものであることが好ましく、例えば、SMARTRAC社製のＲＦＩＤタグ「Dogbone（ＩＣチップ：Axzon社製「Magnus-S3」）」や、オン・セミコンダクター社製のＲＦＩＤタグ「SPS1T001PET（ＩＣチップ：Axzon社製「Magnus-S3」）」が好ましい。

【0014】

本発明に係る光検知用タグおよび光検知システムで、照射光は、太陽光であってもよく、照明の光などであってもよい。また、本発明に係る光検知用タグおよび光検知システムは、前記基板の前記集積回路とは反対側の表面を覆うよう設けられた反射防止層を有することが好ましい。この場合、反射防止層により、照射光が照射される面（ＩＣチップの集積回路側の表面）の裏面側からの光や反射光の影響を抑えることができる。

【0015】

本発明に係る光検知用タグは、前記照射光が所定の閾値を超える放射照度で前記減光フィルタに照射されたとき、前記ＲＦＩＤタグからの前記信号の送信が停止するよう構成されていることが好ましい。この場合、ＲＦＩＤタグから信号が送信されているときには、照射光の放射照度がその閾値以下であることがわかる。また、ＲＦＩＤタグから信号が送信されていないときには、照射光の放射照度がその閾値より大きいことがわかる。

【0016】

また、この場合、前記減光フィルタは、あらかじめ求めておいた前記減光フィルタの透過率と前記閾値との関係に基づいて、放射照度の所望の閾値に対応して選択された透過率を有していることが好ましい。減光フィルタの透過率と閾値との関係をあらかじめ求めておくことにより、所望の範囲の放射照度の光を検知できる減光フィルタを選択することができる。また、ＲＦＩＤタグのＩＣチップの製造ロットの違い等により、照射光に対するＩＣチップの感受性が異なった場合であっても、減光フィルタの透過率を変えることにより、所望の閾値にすることができる。

【0017】

本発明に係る光検知用タグは、前記減光フィルタを覆い、前記照射光を、前記減光フィルタを通して前記素子に集光するよう設けられた集光レンズを有していてもよい。この場合、集光レンズにより、素子に集められる光の放射照度を高めることができる。このため、集光レンズがないときに比べて低い放射照度で、ＲＦＩＤタグからの信号の送信を停止させることができる。

【0018】

本発明に係る光検知システムは、前記照射光としてレーザー光を、前記減光フィルタを通して前記素子に照射可能に設けられたレーザー光源を有していてもよい。この場合、レーザー光は指向性が高いため、レーザー光源を、レーザー光が減光フィルタを通して素子に照射するよう設定しておくことにより、レーザー光の光路を遮る動きをする対象物の動作を検知することができる。

【0019】

本発明に係る光検知システムは、複数の本発明に係る光検知用タグと、無線通信により、前記ＲＦＩＤタグからの前記信号を受信可能に設けられたリーダライタとを有し、各光検知用タグの前記減光フィルタは、同じ透過率を有していてもよい。この場合、前記リーダライタに接続された解析手段を有し、各光検知用タグは、互いに異なる場所に設置され、前記解析手段は、前記リーダライタによる各光検知用タグからの前記信号の受信の有無に基づいて、前記閾値を超える放射照度を有する前記照射光の分布を求めるよう構成されていてもよい。これらの場合、例えば、受信可能な光検知用タグのＲＦＩＤタグの識別番号も利用することにより、閾値を超える放射照度を有する照射光の分布や、閾値より小さい放射照度を有する照射光の分布を求めることができる。これにより、例えば、太陽光や照明の光などの当たる場所を制御するために使用することができ、農業分野等に応用することができる。

【0020】

本発明に係る光検知システムは、一体的に設けられた複数の本発明に係る光検知用タグと、無線通信により、前記ＲＦＩＤタグからの前記信号を受信可能に設けられたリーダライタとを有し、各光検知用タグの前記減光フィルタは、互いに異なる透過率を有していてもよい。この場合、前記リーダライタに接続された解析手段を有し、前記解析手段は、前記リーダライタによる各光検知用タグからの前記信号の受信の有無に基づいて、前記照射光の放射照度を求めるよう構成されていてもよい。これらの場合、例えば、受信可能な光検知用タグのＲＦＩＤタグの識別番号も利用することにより、照射光の放射照度を求めることができる。これにより、照射光の放射照度をより狭い範囲で求めることができ、光量計として使用することもできる。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、材料費を低減可能で、容易に光を検知することができる光検知用タグおよび光検知システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の実施の形態の光検知システムを示す側面図である。

【図2】本発明の実施の形態の光検知用タグを示す（ａ）正面図、（ｂ）背面図、（ｃ）ＩＣチップおよびその近傍を拡大した正面図、（ｄ）減光フィルタを取り外した状態の、ＩＣチップおよびその近傍を拡大した背面図、（ｅ）ＩＣチップおよびその近傍を拡大した断面図である。

【図3】本発明の実施の形態の光検知システムの、疑似太陽光源を用いた測定系を示す側面図である。

【図4】図３に示す測定系で、減光フィルタ無し、リーダライタのＵＨＦ帯外付けアンテナを直線偏波型とし、ＩＣチップの集積回路側に疑似太陽光をオン・オフしながら照射したときの（ａ）リーダーＲＳＳＩ、（ｂ）センサーコードＳの値の変化を示すグラフである。

【図5】図３に示す測定系で、減光フィルタ無し、リーダライタのＵＨＦ帯外付けアンテナを直線偏波型とし、ＩＣチップのＳｉ基板側（集積回路とは反対側）に疑似太陽光をオン・オフしながら照射したときの（ａ）リーダーＲＳＳＩ、（ｂ）センサーコードＳの値の変化を示すグラフである。

【図6】図３に示す測定系で、減光フィルタ無し、リーダライタのＵＨＦ帯外付けアンテナを円偏波型とし、ＩＣチップの集積回路側に疑似太陽光をオン・オフしながら照射したときの（ａ）リーダーＲＳＳＩ、（ｂ）センサーコードＳの値の変化を示すグラフである。

【図7】図３に示す測定系で、減光フィルタ無し、リーダライタのＵＨＦ帯外付けアンテナを直線偏波型とし、ＲＦＩＤタグをオン・セミコンダクター社製の「SPS1T001PET（ＩＣチップ：Axzon社製「Magnus-S3」）」に変えて、ＩＣチップの集積回路側に疑似太陽光をオン・オフしながら照射したときの（ａ）リーダーＲＳＳＩ、（ｂ）センサーコードＳの値の変化を示すグラフである。

【図8】図３に示す測定系で、減光フィルタ無し、リーダライタのＵＨＦ帯外付けアンテナを直線偏波型とし、ＲＦＩＤタグを（ａ）エイリアンテクノロジー（Alien Technology）社製の「ALN-9745（Slimline、ＩＣチップ：「Higgs4」）」、（ｂ）エイリアンテクノロジー（Alien Technology）社製の「ALN-9954（ＩＣチップ：「Higgs9」）」、（ｃ）エイリアンテクノロジー（Alien Technology）社製の「ALN-9874（ＩＣチップ：「HiggsEC」）」に変えて、ＩＣチップの集積回路側に疑似太陽光をオン・オフしながら照射したときのリーダーＲＳＳＩの値の変化を示すグラフである。

【図9】本発明の実施の形態の光検知用タグの、ＩＣチップの集積回路のみに光が当たるよう、穴を開けた黒色ビニールテープを貼り付けた変形例を示す、減光フィルタを取り外した状態の、ＩＣチップおよびその近傍を拡大した背面図である。

【図10】本発明の実施の形態の光検知用タグの、対象物に取り付けたときの対象物からの反射光を防ぐための黒色両面接着テープを貼り付けた変形例を示す、（ａ）正面図、（ｂ）背面図、（ｃ）断面図、（ｄ）ＩＣチップおよびその近傍を拡大した背面図、（ｅ）ＩＣチップおよびその近傍を拡大した断面図である。

【図11】図１０に示す変形例の光検知用タグ（図中の「黒バック」）および黒色両面接着テープを外した光検知用タグ（図中の「白バック」）の、図３に示す測定系で、減光フィルタをND-2.0、リーダライタのＵＨＦ帯外付けアンテナを直線偏波型とし、ＩＣチップの集積回路側に疑似太陽光をオン・オフしながら照射したときの（ａ）リーダーＲＳＳＩ、（ｂ）センサーコードＳの値の変化を示すグラフである。

【図12】図１０に示す変形例の光検知用タグの、図３に示す測定系で、（ａ）減光フィルタ無し、（ｂ）減光フィルタをND-0.3、（ｃ）ND-0.6、（ｄ）ND-1.2、（ｅ）ND-1.5、（ｆ）ND-2.0とし、リーダライタのＵＨＦ帯外付けアンテナを直線偏波型とし、ＩＣチップの集積回路側に疑似太陽光をオン・オフしながら照射したときのセンサーコードＳの値の変化を示すグラフである。

【図13】図１２の結果を利用して求めた、放射照度の閾値と減光フィルタの透過率との関係を示すグラフである。

【図14】本発明の実施の形態の光検知システムの、レーザー光源を用いた測定系を示す側面図である。

【図15】図１４に示す測定系で、減光フィルタ無し、リーダライタのＵＨＦ帯外付けアンテナを円偏波型とし、ＩＣチップの集積回路側にレーザー光をオン・オフしながら照射したときの（ａ）リーダーＲＳＳＩ、（ｂ）センサーコードＳの値の変化を示すグラフである。

【図16】図１４に示す測定系で、減光フィルタ無し、リーダライタのＵＨＦ帯外付けアンテナを円偏波型とし、ＩＣチップの集積回路側にレーザー光を照射して、手の動きでレーザー光を遮断したときの（ａ）リーダーＲＳＳＩ、（ｂ）センサーコードＳの値の変化を示すグラフである。

【図17】図１０に示す光検知用タグに、ＩＣチップの集積回路に光を集めるための集光レンズを取り付けた変形例を示す、（ａ）背面図、（ｂ）集光レンズおよびその近傍を拡大した背面図、（ｃ）集光レンズおよびその近傍を拡大した、一部を切り欠いた平面図である。

【図18】図１７に示す変形例の光検知用タグの、図３に示す測定系で、減光フィルタ無し、リーダライタのＵＨＦ帯外付けアンテナを直線偏波型とし、ＩＣチップの集積回路側に疑似太陽光を照射して、測定開始から２分後に集光レンズを取り外したときの（ａ）リーダーＲＳＳＩ、（ｂ）センサーコードＳの値の変化を示すグラフである。

【図19】複数の本発明の実施の形態の光検知用タグを一体的に設けた変形例を示す（ａ）背面図、（ｂ）断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、図面および実施例等に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
図１乃至図１９は、本発明の実施の形態の光検知用タグおよび光検知システムを示している。
図１に示すように、光検知システム１０は、光検知用タグ１１とリーダライタ１２とを有している。

【0024】

図２に示すように、光検知用タグ１１は、ＲＦＩＤタグ２１と減光フィルタ（ＮＤフィルタ）２２とを有している。ＲＦＩＤタグ２１は、絶縁基材３１とインピーダンス整合部３２と１対のアンテナ部３３とＩＣチップ３４とを有している。

【0025】

絶縁基材３１は、透明であり、薄い矩形板状を成している。
インピーダンス整合部３２は、薄い導体の薄膜から成り、平面形状がほぼ矩形枠状を成し、内側に矩形状の開口部３２ａを有している。インピーダンス整合部３２は、絶縁基材３１の一方の表面の中央部に、長さ方向および幅方向が絶縁基材３１の長さ方向および幅方向に沿うよう設けられている。また、インピーダンス整合部３２は、一方の長辺の中央部に、その中央部を切断するよう設けられた所定の幅の切欠き３２ｂを有している。インピーダンス整合部３２は、切欠き３２ｂを挟んだ１対の端部の、開口部３２ａとは反対側に、その１対の端部との間に間隔を開けて、その１対の端部に対応してそれぞれ配置された１対の固定部３２ｃを有している。

【0026】

１対のアンテナ部３３は、薄い導体の薄膜から成り、絶縁基材３１の一方の表面に設けられている。各アンテナ部３３は、それぞれ一端が、インピーダンス整合部３２の他方の長辺の中央部に、電気的に接続されている。一方のアンテナ部３３は、他端が絶縁基材３１の長さ方向に沿って、絶縁基材３１の一方の端部に向かって伸びるよう設けられ、他方のアンテナ部３３は、他端が絶縁基材３１の長さ方向に沿って、絶縁基材３１の他方の端部に向かって伸びるよう設けられている。

【0027】

ＩＣチップ３４は、正方形のＳｉ基板３４ａと、Ｓｉ基板３４ａの一方の表面に形成された、微小なトランジスタやダイオード等の素子の集積体からなる集積回路３４ｂとを有している。ＩＣチップ３４は、集積回路３４ｂが露出したベアチップから成っている。ＩＣチップ３４は、絶縁基材３１の一方の表面の、インピーダンス整合部３２の切欠き３２ｂを挟んだ１対の端部および１対の固定部３２ｃの上に取り付けられている。ＩＣチップ３４は、Ｓｉ基板３４ａの一方の表面、すなわち集積回路３４ｂの素子が取り付けられた面を、インピーダンス整合部３２の側に向けて取り付けられている。ＩＣチップ３４は、集積回路３４ｂが、インピーダンス整合部３２および各アンテナ部３３に電気的に接続されている。

【0028】

ＲＦＩＤタグ２１は、ＩＣチップ３４からの識別情報等の信号を、電波を用いた無線通信により、非接触でアンテナ部３３から送信可能に設けられている。また、ＲＦＩＤタグ２１は、各アンテナ部３３から各種のデータを受信可能になっている。なお、図２に示す具体的な一例では、ＲＦＩＤタグ２１は、市販のSMARTRAC社製「Dogbone」から成り、ＩＣチップ３４は、市販のAxzon社製「Magnus-S3」から成っている。また、絶縁基材３１は、ＰＥＴフィルムから成っている。また、インピーダンス整合部３２および各アンテナ部３３は、Ａｌの薄膜から成っている。インピーダンス整合部３２およびアンテナ部３３は、絶縁基材３１の一方の表面に、スパッタリングでＡｌを製膜後、フォトリソグラフィー等でパターニングして形成されている。

【0029】

減光フィルタ２２は、ＩＣチップ３４よりやや大きい正方形を成し、所定の透過率を有している。減光フィルタ２２は、絶縁基材３１の他方の表面の、ＩＣチップ３４に対応する位置に取り付けられている。すなわち、減光フィルタ２２は、絶縁基材３１およびインピーダンス整合部３２を挟んで、ＩＣチップ３４の集積回路３４ｂの側を覆うよう取り付けられている。

【0030】

光検知用タグ１１は、絶縁基材３１の他方の表面側に、外部から光が照射されたとき、その照射光が、減光フィルタ２２を通して、インピーダンス整合部３２の切欠き３２ｂを挟んだ１対の端部および１対の固定部３２ｃの隙間から、ＩＣチップ３４の集積回路３４ｂの素子に照射するようになっている。これにより、素子の動作の基本となっているp-n接合面に光が照射されるため、素子の動作に影響が生じてしまう。特に、光検知用タグ１１は、照射光が所定の閾値を超える放射照度で減光フィルタ２２に照射されたとき、ＲＦＩＤタグ２１からの信号の送信が停止するよう構成されている。

【0031】

これに対し、光検知用タグ１１は、絶縁基材３１の一方の表面側に、外部から光が照射されたときには、その照射光がＩＣチップ３４のＳｉ基板３４ａの他方の表面側に当たり、集積回路３４ｂの素子には当たらないため、素子の動作にはほとんど影響がない。このため、図１に示すように、光検知用タグ１１は、減光フィルタ２２の側から光が当たるよう、絶縁基材３１の一方の表面側をベースプレート５０や壁などに貼り付けて使用される。なお、市販のＲＦＩＤタグ２１は、通常、絶縁基材３１の他方の表面に粘着剤層を設け、その粘着剤層によって、対象物へ貼付するようになっている。このため、通常の方法で使用する限りにおいては、ＩＣチップ３４の集積回路３４ｂには光が照射されることはない。

【0032】

図１に示すように、リーダライタ１２は、市販のリーダライタ１２から成り、ＵＨＦ帯外付けアンテナ２３を有している。リーダライタ１２は、光検知用タグ１１のＲＦＩＤタグ２１から、通信距離ＣＬの間隔をあけて配置されており、光検知用タグ１１のＲＦＩＤタグ２１との間で、無線通信により、各種のデータを送受信可能に設けられている。特に、リーダライタ１２は、ＲＦＩＤタグ２１からの識別情報等の信号を受信可能になっている。

【0033】

次に、作用について説明する。
光検知用タグ１１および光検知システム１０は、ＲＦＩＤタグ２１に外部から光が照射されると、その照射光の放射照度が減光フィルタ２２により低減されて、ＩＣチップ３４の素子に照射される。このとき、照射光が所定の閾値を超える放射照度で減光フィルタ２２に照射されると、ＲＦＩＤタグ２１からの信号の送信が停止する。このため、リーダライタ１２に対して、ＲＦＩＤタグ２１から信号が送信されている場合には、照射光の放射照度がその閾値以下であることがわかる。また、ＲＦＩＤタグ２１から信号が送信されていないときには、照射光の放射照度がその閾値より大きいことがわかる。

【0034】

このように、光検知用タグ１１および光検知システム１０は、ＲＦＩＤタグ２１からの信号の送信の有無のみにより、ＲＦＩＤタグ２１に照射される照射光の放射照度の範囲を検出することができる。光検知用タグ１１および光検知システム１０は、減光フィルタ２２を使用することにより、光センサーや、その光センサーからのデータを取得するための回路が不要であり、高感度の材料やセンサーも不要である。このように、光検知用タグ１１および光検知システム１０は、材料費を低減可能で、容易に光を検知することができる。光検知用タグ１１および光検知システム１０は、透過率の異なる減光フィルタ２２を使用することにより、ＩＣチップ３４の素子に照射される照射光の放射照度を容易に制御することができ、所望の範囲の放射照度の光を検知することができる。

【0035】

なお、光検知用タグ１１および光検知システム１０で、照射光は、太陽光であってもよく、照明の光などであってもよい。ＲＦＩＤタグ２１およびリーダライタ１２は、図２に示すものに限らず、ＲＦＩＤ技術を利用するものであればいかなるものであってもよい。

【0036】

以下に、図１に示す光検知システム１０や、図２に示す光検知用タグ１１などを用いて、各種の実験を行った。実験で使用した主な材料、装置、ソフトウェアは、以下の通りである。

【0037】

［材料］
（１）ＩＣチップ：Axzon社；Magnus-S3
（２）ＵＨＦ帯ＲＦＩＤタグ：Avery Dennison Smartrac社；Temperature Sensor Dogbone、周波数帯:ＵＨＦ 860～960 MHz
（３）黒色ビニールテープ： ３Ｍ製； 117 BLA 50X20、厚さ；0.2ｍｍ
（４）黒色両面接着テープ：Nitto製； No. 5605BN、厚さ；0.05ｍｍ
（５）減光フィルタ（ＮＤフィルタ）：FUJIFILM製；富士フィルム光学フィルタ、ND-0.3（透過率；56.58％）、ND-0.6（透過率；24.55％）、ND-0.9（透過率；16.63％）、ND-1.2（透過率；8.02％）、ND-1.5（透過率；3.85％）、ND-2.0（透過率；1.47％）、ND-3.0（透過率；0.05％）、厚さ；いずれも略90μｍ
（６）プラスチック集光レンズ：LEDジェネリック；3WハイパワーLED用集光レンズ、集光角度；30度、サイズ；外形13mm、内径8mm、高さ9.5mm
（７）放射導体形成用銅テープＢ：３Ｍ製；導電性片面銅箔テープ Ｃｕ-３５Ｃ、軟質圧延銅箔、厚さ略０．０３５ｍｍ、テープ幅略５ｍｍ、導電性粒子分散アクリル系粘着剤
（８）伸縮性Ａｇペースト：ナミックス株式会社製；ＸＥ１８１Ｇ
（９）発泡スチロールレンガ：ダイソー製；白色、２４５×１２０×６２ｍｍ

【0038】

［装置］
（１０）ＵＨＦ帯ＲＦＩＤリーダライタ：タカヤ株式会社製；ＵＴＲ－Ｓ２０１、特定小電力無線局タイプ、送信周波数；９１６．８ＭＨｚ～９２３．２ＭＨｚ（１８チャンネル）、送信出力；１０ｄＢｍ（１０ｍＷ）～２４ｄＢｍ（２５０ｍＷ）、インターフェース；ＵＳＢインターフェース基板ＴＲ３－ＩＦ－Ｕ１Ｃ
（１１）ＵＨＦ帯外付けアンテナ（直線偏波型）：タカヤ株式会社製；ＵＴＲ－ＵＡ１７０９－１
（１２）ＵＨＦ帯外付けアンテナ（円偏波型）：Ｔｉｍｅｓ－７社製；Ａ５０２０
（１３）疑似太陽光源：ＡＢＥＴ社；１０５００
（１４）電磁シャッターコントローラー：駿河精機製； SHUTTER CONTROLLER F77-６、RS232Cインターフェース
（１５）電磁シャッター：駿河精機製；F77-4
（１６）レンズ：シグマ光機製；合成石英球面両凸レンズ SLSQ-50B-150P、外形；50ｍｍφ、焦点距離；151.3mm
（１７）ミラー：シグマ光機製；アルミ平面ミラー TFAN-80C12-4、外形；80ｍｍφ
（１８）パワーメータ：Ｏｐｈｉｒ社；パワーメータディスプレイ Ｎｏｖａ
（１９）パワーメータヘッド：Ｏｐｈｉｒ社；高感度 サーマルセンサー １２Ａ－Ｐ―ＳＨ
（２０）Ｈｅ－Ｎｅレーザー：UniPhase製；Model 1137P、波長；632.8nm、出力；7mW、ビーム拡がり角；1.00mrad

【0039】

［ソフトウェア］
（２１）ＵＨＦ帯ＲＦＩＤリーダライタ用自作ソフトウェア
（２２）グラフ処理ソフト：WaveMetrics社；Igor Pro

【0040】

（２１）については、常にデータ表示を行い、光検知用タグ１１から送信される情報の経時変化を連続的にモニターできるよう、ＲＦＩＤリーダライタ用のソフトウェアを自作した。すなわち、タカヤ株式会社ＵＴＲ通信プロトコルｖｅｒ１．１５とシリアルポート制御モジュールＥａｓｙＣｏｍｍとを用いて、Microsoft Excelから、ＲＦＩＤリーダライタの制御およびデータ取得を行うソフトウェアをExcel Visual Basic（Excel VBA）で開発した。ＩＣチップ３４（Magnus-S3）からのリーダーＲＳＳＩの取得は、タカヤ株式会社ＵＴＲ通信プロトコルに従って行った。ＩＣチップ３４（Magnus-S3）からのセンサーコードＳの取得は、RFmicron社の資料（ＡＮ００２Ｆ４０：Reading Magnus-S Sensors）で公開されているメモリーバンク（ＲＥＳＥＲＶＥＤ）、ワードアドレス（Ｃ_ｈ）、およびビット数（９）の情報に従って行った。

【0041】

自作したソフトウェアでは、センサーコードＳの値については、１よりも小さい場合と、５００よりも大きい場合とを異常値として判断し、それらの場合の値が０と表示されるようにしている。また、リーダーＲＳＳＩの値については、－１００よりも小さい場合と、－１よりも大きい場合とを異常値として判断し、それらの場合の値が０と表示されるようにしている。なお、これらの異常値の範囲は、上記の場合に限定されず、測定環境にあわせて調整することができる。

【0042】

なお、以下の実験では、光検知用タグ１１のＲＦＩＤタグ２１からリーダライタ１２が受信する情報は、リーダーＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）およびセンサーコードＳとした。リーダーＲＳＳＩは、リーダライタ１２がＲＦＩＤタグ２１から受信している電力に関わる値である。リーダーＲＳＳＩの値は、インピーダンス整合部３２とＩＣチップ３４の内部インピーダンスとの値が同等であるようなインピーダンス整合が取れている条件下ほど大きくなる。

【0043】

リーダーＲＳＳＩの単位は、dBm（デシベルミリワット）であり、リーダーＲＳＳＩ強度の目安として、－３０dBm～－４０dBmで無線接続は安定し、－６０dBm以下では、無線接続が不安定になる場合がある。なお、リーダーＲＳＳＩが強すぎる場合には、その電力を受けたＩＣチップ３４が加熱されるため、通信が不安定化したり、センサーコードＳの値に影響が出たりする場合がある。

【0044】

センサーコードＳは、ＵＨＦ入力で観測したＲＦＩＤタグ２１のインピーダンスに関わる値である。ＲＦＩＤタグ２１のインピーダンス整合部３２は、ＩＣチップ３４とループ回路を形成しており、開口部３２ａの形状や大きさ等を調整して、複素インピーダンスの虚部（リアクタンス）を制御することにより、各アンテナ部３３とＩＣチップ３４との間での信号の入出力におけるインピーダンス整合を担っている。インピーダンス整合部３２のインピーダンス値は、周囲環境の影響を受けて変動するが、或る種のＩＣチップ３４は、ＩＣが信号を受信するのに最適なインピーダンス値にオートチューニングする機能を有しているため、インピーダンスのオートチューニングに係る値をセンサーコードＳとして、リーダライタ１２に送信している。

【0045】

センサーコードＳの値は、ＲＦＩＤタグ２１のインピーダンス整合部３２がフリースペース（空気中）にある場合には、２５０前後であり、インピーダンス整合部３２が、誘電率の大きな水分を多量に含む物質に接触した場合には減少し、水滴等に接触した場合には０に近い値となる。

【実施例0046】

［疑似太陽光源を用いた光照射下での測定］
図３に、ＲＦＩＤタグ２１へ光照射を行いながら、リーダライタ１２でＲＦＩＤタグ２１のＩＣチップ３４からの信号を受信するための測定系を示す。光源として疑似太陽光源（ソーラーシミュレーター）５１を用い、電磁シャッター５２を介して、アパーチャー（虹彩絞り）５３、ミラー５４およびレンズ５５によって、放射照度を１００ｍＷ／ｃｍ^２に調整すると共に光路調整を行い、ベースプレート５０上に設置したＲＦＩＤタグ２１に光照射を行った。光路調整では、照射光が、ＩＣチップ３４を中心として、１００ｍＷ／ｃｍ^２の放射照度で円形になるようにした。なお、１００ｍＷ/ｃｍ^２の放射照度は、太陽電池の評価においては１ＳＵＮとも定義される基準となる照度で、地上での標準的な太陽光（ＡＭ１．５）に相当する。

【0047】

ベースプレート５０は、白色の発泡スチロールレンガ（２４５×１２０×６２ｍｍ）から成っている。空気を多量に含んだ発泡スチロールは、低誘電性の素材であり、ＲＦＩＤタグ２１を貼付した場合にも、フリースペースの空気中と同様な特性となるため、ＲＦＩＤタグ２１への影響を無視することができる。光照射では、ミラー５４で２０度前後の角度で上向きの光路にすることにより、リーダライタ１２のＵＨＦ帯外付けアンテナ２３からのＵＨＦ波と、ベースプレート５０上に設置したＲＦＩＤタグ２１との空間に、できるだけアパーチャー５３やレンズ５５が入らないようにした。なお、ＵＨＦ波は、電波の回り込み特性を有しているため、送受信空間中にある障害物の影響を受けづらくなっている。

【0048】

電磁シャッター５２は、ＲＳ２３２ＣインターフェースによってＰＣに接続されており、ＰＣ上のプログラムによって、一定間隔で開閉を行えるようになっている。これにより、ベースプレート５０上に設置したＲＦＩＤタグ２１に対し、一定間隔のオン・オフで光照射を行った。以下の実験では、３０秒間隔でオン・オフしながら光照射を行っている。

【0049】

実験では、ベースプレート５０上に設置したＲＦＩＤタグ２１とリーダライタ１２のＵＨＦ帯外付けアンテナ２３の表面との距離（通信距離）ＣＬを、１５０ｃｍとした。ＵＨＦ帯外付けアンテナ２３は、直線偏波型および円偏波型のものを選択的に用いた。直線偏波型のものを用いたときには、直線偏波方向が床面に対して平行になるように設置した。また、ＲＦＩＤタグ２１を、長手方向が床面に平行になるようにベースプレート５０に取り付けた。

【0050】

また、連続的に放射照度を変化させるときには、アパーチャー（虹彩絞り）５３の開閉つまみの位置を、ＰＣ制御自動ステージで連続的に移動させて行った。なお、あらかじめ、アパーチャー５３の開閉つまみの位置の移動に伴う放射照度の変化を、ＲＦＩＤタグ２１を設置する位置に置いたパワーメータで測定し、開閉つまみの位置と放射照度との関係を検量線として求めておいた。

【0051】

［ＩＣチップの集積回路側に光照射した場合；減光フィルタ無し；直線偏波型アンテナ］
図３に示す測定系で、ＲＦＩＤタグ２１のＩＣチップ３４の集積回路３４ｂの側に、１００ｍＷ／ｃｍ^２の疑似太陽光をオン・オフしながら照射したときの、リーダーＲＳＳＩおよびセンサーコードＳの値の変化を測定した。その結果を、図４に示す。なお、実験では、リーダライタ１２のＵＨＦ帯外付けアンテナ２３を直線偏波型とし、減光フィルタ２２を取り外している。

【0052】

図４に示すように、光を照射したとき（光照射がオンのとき）、ＲＦＩＤタグ２１のＩＣチップ３４の素子に光が照射され、ＩＣチップ３４とリーダライタ１２との間の信号の送受信が停止するため、リーダーＲＳＳＩおよびセンサーコードＳの値は、０となることが確認された。また、光の照射がないとき（光照射がオフのとき）、正常な送受信状態となるため、リーダーＲＳＳＩおよびセンサーコードＳは正常値になることが確認された。このように、図４では、光照射のオン・オフによるリーダーＲＳＳＩおよびセンサーコードＳの値の変化が、再現性よく観測されている。

【0053】

［ＩＣチップのＳｉ基板側に光照射した場合；減光フィルタ無し；直線偏波型アンテナ］
図３に示す測定系で、ＲＦＩＤタグ２１のＩＣチップ３４のＳｉ基板３４ａの側（集積回路３４ｂとは反対側）に、１００ｍＷ／ｃｍ^２の疑似太陽光をオン・オフしながら照射したときの、リーダーＲＳＳＩおよびセンサーコードＳの値の変化を測定した。その結果を、図５に示す。なお、実験では、リーダライタ１２のＵＨＦ帯外付けアンテナ２３を直線偏波型とし、減光フィルタ２２を取り外している。図５に示すように、光照射をオン・オフしても、リーダーＲＳＳＩおよびセンサーコードＳの信号はほとんど変化しないことが確認された。

【0054】

［ＩＣチップの集積回路側に光照射した場合；減光フィルタ無し；円偏波型アンテナ］
図３に示す測定系で、リーダライタ１２のＵＨＦ帯外付けアンテナ２３を直線偏波型から円偏波型に変えて、ＲＦＩＤタグ２１のＩＣチップ３４の集積回路３４ｂの側に、１００ｍＷ／ｃｍ^２の疑似太陽光をオン・オフしながら照射したときの、リーダーＲＳＳＩおよびセンサーコードＳの値の変化を測定した。その結果を、図６に示す。なお、実験では、減光フィルタ２２を取り外している。図６に示すように、リーダーＲＳＳＩおよびセンサーコードＳの値は、ＵＨＦ帯外付けアンテナ２３の偏波特性にはよらず、図４と同様の変化をすることが確認された。

【0055】

［各種のＲＦＩＤタグのＩＣチップの集積回路側に光照射した場合；減光フィルタ無し；直線偏波型アンテナ］
図３に示す測定系で、ＲＦＩＤタグ２１を、（Ａ）オン・セミコンダクター社製の「SPS1T001PET（ＩＣチップ：Axzon社製「Magnus-S3」）」、（Ｂ）エイリアンテクノロジー（Alien Technology）社製の「ALN-9745（Slimline、ＩＣチップ：「Higgs4」）」、（Ｃ）エイリアンテクノロジー（Alien Technology）社製の「ALN-9954（ＩＣチップ：「Higgs9」）」、（Ｄ）エイリアンテクノロジー（Alien Technology）社製の「ALN-9874（ＩＣチップ：「HiggsEC」）」にそれぞれ変えて実験を行った。実験では、（Ａ）～（Ｄ）の各ＲＦＩＤタグ２１のＩＣチップ３４の集積回路３４ｂの側に、１００ｍＷ／ｃｍ^２の疑似太陽光をオン・オフしながら照射したときの、リーダーＲＳＳＩおよびセンサーコードＳの値の変化を測定した。各ＲＦＩＤタグ２１での実験結果を、図７、図８（ａ）～（ｃ）に示す。なお、実験は、ＲＦＩＤタグ２１の種類以外は、図４の場合と同様の条件で行った。また、（Ｂ）～（Ｄ）のＲＦＩＤタグ２１には、オートチューニング機能がなく、センサーコードＳの計測はできないため、図８（ａ）～（ｃ）では、リーダーＲＳＳＩの値の変化のみを示している。

【0056】

図７に示すように、（Ａ）のＲＦＩＤタグ２１を用いた場合には、光照射がないときのセンサーコードＳの値が異なっているが、それ以外は図４と同様の変化を示すことが確認された。このことから、（Ａ）のＲＦＩＤタグ２１も、光照射がオンのときには、ＩＣチップ３４の集積回路３４ｂの素子に光が照射されており、その影響が生じていることがわかる。なお、光照射がないときのセンサーコードＳの値が、図４の値と異なっているのは、インピーダンス整合部３２の形状が異なっているためであると考えられる。

【0057】

図８（ａ）～（ｃ）に示すように、（Ｂ）～（Ｄ）のＲＦＩＤタグ２１を用いた場合には、光を照射しても（光照射をオンにしても）、リーダーＲＳＳＩの値は、光の照射がないとき（光照射がオフのとき）の値からほとんど変化せず、ほぼ一定であることが確認された。このことから、（Ｂ）～（Ｄ）のＲＦＩＤタグ２１では、ＩＣチップ３４の集積回路３４ｂの素子に光が照射されても、その影響をほとんど受けないことがわかる。以上の結果から、市販のＲＦＩＤタグ２１でも、種類によって、光照射のオン・オフによりリーダーＲＳＳＩやセンサーコードＳの値が変化するものと、変化しないものとがあり、光検知用タグ１１として使用できるものと使用できないものとがあることがわかる。

【実施例0058】

［ＩＣチップの集積回路のみに光照射した場合；減光フィルタ無し；直線偏波型アンテナ］
光照射では、ＩＣチップ３４だけではなく、インピーダンス整合部３２にも光が照射されている。そこで、図９に示すように、インピーダンス整合部３２への光照射の影響を除くために、ＲＦＩＤタグ２１の絶縁基材３１の他方の表面に、ＩＣチップ３４に対応する位置に２．３ｍｍφの穴を開けた黒色ビニールテープ５６を貼り付けた。こうして、図３に示す測定系で、ＩＣチップ３４のみに光が当たるようにした状態で、その他は図４の場合と同様の条件で実験を行った。その結果、光照射のオン・オフに伴い、図４と全く同じリーダーＲＳＳＩおよびセンサーコードＳの変化が確認された。このことから、光照射によるリーダーＲＳＳＩおよびセンサーコードＳの変化は、ＩＣチップ３４の集積回路３４ｂの素子に光が照射されることにより起こっているといえる。