(57)【要約】  非接触通信装置と電子データの受け渡しを行う非接触通信において、低消費電力かつ、通信領域の広い非接触通信用Ｒ／Ｗ装置を提供する。非接触通信用Ｒ／Ｗ装置は、アンテナコイルと、共振周波数を設定する共振周波数設定部と、対向するアンテナコイルの共振周波数に対応した結合度を検出する結合度検出部とを備え、通信開始前の第１の期間に第１のレベルで搬送波を送信し、共振周波数を切り換えて結合度を検出し、その後、第２の期間でアンテナコイルが前記搬送波を第１のレベルよりも大きい第２のレベルで送信する。
2012053203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナコイルと、
前記アンテナコイルについて、周波数に対応した結合度を検出する結合度検出部と、
前記アンテナコイルの共振周波数を設定する共振周波数設定部と、を備え、
前記アンテナコイルに対向する他のアンテナコイルに対して所定周波数の搬送波を利用して通信を行う近距離無線通信装置であって、
第１の期間、前記アンテナコイルが前記搬送波を第１のレベルで送信するとともに、前記結合度検出部は、前記結合度が所定の結合度より高い周波数を検出し、検出した周波数を前記共振周波数設定部の共振周波数として設定し、
第２の期間、前記アンテナコイルが前記搬送波を前記第１のレベルよりも大きい第２のレベルで送信する近距離無線通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の近距離無線通信装置であって、
前記第２の期間に、前記他のアンテナコイルを備える他の近距離無線通信装置と前記搬送波を用いてデータ通信する近距離無線通信装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の近距離無線通信装置であって、
前記結合度検出部は、前記第１の期間に前記搬送波のレベルが第３のレベルより小さい場合、前記結合度が前記所定の結合度より高いとし、
前記第３のレベルは、前記第１のレベルより小さい近距離無線通信装置。
【請求項４】
請求項３に記載の近距離無線通信装置であって、
前記第１の期間に前記搬送波のレベルが、前記第３のレベルより大きい場合、前記データ通信を行わない近距離無線通信装置。
【請求項５】
請求項４に記載の近距離無線通信装置であって、
表示部を更に備え、
前記第１の期間に前記搬送波のレベルが、前記第３のレベルより大きい場合、前記表示部は前記他の非接触カードまたは非接触カード機能を搭載した近距離無線通信装置が通信領域に存在しない旨を表示する近距離無線通信装置。
【請求項６】
請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の近距離無線通信装置であって、
前記第１の期間に、前記共振周波数設定部は複数の共振周波数を設定し、
前記結合度検出部は前記搬送波のレベルが前記第３のレベルより小さく、かつ前記複数の共振周波数に対応する搬送波のレベルの中で一番レベルが小さい共振周波数を、前記所定の結合度より高い周波数とする近距離無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導等を利用し非接触で通信を行う非接触カードもしくは非接触カード機能を搭載した端末装置等の近距離無線通信装置、またはこれら近距離無線通信装置と電子データの受け渡しを行う非接触の通信機能を搭載した非接触通信用Ｒ／Ｗ装置等の近距離無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信相手と接触または密着する程度まで近接して通信を行う通信システムの開発要求が高まってきている。具体的には、電界または磁界の作用する、約１０ｃｍ以下の近接領域において、電界或いは磁界を利用して通信を行う通信システムである。このような通信システムは非接触カードと非接触通信用Ｒ／Ｗ装置を使用した電子決済サービスなど多様な用途として用いられている。非接触カードの複数枚同時読み取りへの対応または非接触カードのばらつきの影響で広い通信領域を確保するために最適な共振周波数が個々に異なることから、特定周波数に固定された共振周波数で通信を行う非接触通信用Ｒ／Ｗでは通信領域が狭まる。このため、共振周波数を可変する共振回路を備え、対向の非接触カードに適した共振周波数に設定して通信を行う非接触通信機能を搭載した近距離無線通信装置などが考えられている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本国特開２０００−１７２７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような非接触通信を行う近距離無線通信装置では、予め通信を行う対向となる非接触カードに適した共振周波数が分からない。従って、共振周波数を切替えて通信を行い、その際に受信した信号の大きさを判断し最適な共振周波数を選定し、選定した共振周波数に設定し通信を行う必要がある。このため、複数回の通信を行い通信に適した共振周波数の設定に時間が掛かるとともに、検出動作に必要な電力が大きくなるといった課題がある。【０００５】
本発明の目的は、通信に適した共振周波数を早く選定するとともに、低消費電力で検出し、共振周波数を設定することで通信領域の広い非接触通信機能を搭載した近距離無線通信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の近距離無線通信装置は、アンテナコイルと、前記アンテナコイルについて、周波数に対応した結合度を検出する結合度検出部と、前記アンテナコイルの共振周波数を設定する共振周波数設定部と、を備え、前記アンテナコイルに対向する他のアンテナコイルに対して所定周波数の搬送波を利用して通信を行う近距離無線通信装置であって、第１の期間、前記アンテナコイルが前記搬送波を第１のレベルで送信するとともに、前記結合度検出部は、結合度が所定の結合度より高い周波数を検出し、検出した周波数を前記共振周波数設定部の共振周波数として設定し、その後、第２の期間、前記アンテナコイルが前記搬送波を前記第１のレベルよりも大きい第２のレベルで送信する。【０００７】
さらに、前記第２の期間に、前記他のアンテナコイルを備える他の非接触カードや非接触カード機能を内蔵した近距離無線通信装置と前記搬送波を用いてデータ通信する。
この構成により、近距離無線通信装置は、アンテナコイルと対向となる他の近距離無線触通信装置との間で結合度の大きな状態で電磁誘導によるデータ通信が行えるため、広い通信領域で非接触通信を行うことができる。さらに、結合度を検出する際にデータ通信を行う信号レベルに比べて小さな信号レベルとすることで低消費電力化できる。【０００８】
また、本発明の近距離無線通信装置は、前記第１の期間に前記搬送波のレベルが第３のレベルより小さい場合、前記結合度が前記所定の結合度より高いとし、前記第３のレベルは、前記第１のレベルより小さい。【０００９】
この構成により、前記第３のレベルより小さい搬送波の場合に前記結合度判定部は結合度が高いと判定でき、対向となる他の近距離無線触通信装置との間で結合度の大きな状態で電磁誘導によるデータ通信が行えるため、広い通信領域で非接触通信を行うことができる。【００１０】
また、本発明の近距離無線通信装置は、前記第１の期間に前記搬送波のレベルが第３のレベルより大きい場合、前記データ通信を行わない。【００１１】
この構成により、対向となる他の近距離無線触通信装置と結合度の小さな状態ではデータ通信を行わないため無駄な電力を消費せず、低消費電力化できる。【００１２】
また、本発明の近距離無線通信装置は、表示部を備え、前記第１の期間に前記搬送波レベルが、前記第３のレベルより大きい場合、前記表示部は他の非接触カードまたは非接触カード機能を搭載した近距離無線通信装置が通信領域に存在しない旨を表示する。【００１３】
この構成により、他の非接触カードまたは非接触カード機能を搭載した近距離無線通信装置が通信可能な領域内に存在しないことを、前記近距離無線通信装置を操作する者が確認できる。【００１４】
また、本発明の近距離無線通信装置は、前記結合度検出は前記搬送波のレベルが前記第３のレベルより小さく、かつ前記複数の共振周波数に対応する搬送波のレベルの中で一番レベルが小さい共振周波数を、前記所定の結合度より高い周波数とする。
この構成により、設定可能な共振周波数の中で、一番結合度の高い周波数を見つけることができ、アンテナコイルと対向となる他の近距離無線通信装置との間で結合度の大きな状態で電磁誘導によるデータ通信が行えるため、広い通信領域で非接触通信を行うことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、共振周波数の異なる複数の近距離無線通信装置とのアンテナコイルの結合度を低消費電力で検出でき、結合度の高い周波数設定を利用し、広い通信領域で通信を行うことが可能な近距離無線通信装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る非接触通信用Ｒ／Ｗ装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態２に係る非接触通信用Ｒ／Ｗ装置の構成図
【図３】送信信号と受信信号を示すタイミングチャート
【図４】結合度検出動作に係る制御フローチャート
【図５】結合度検出動作における第１の期間での送信信号と受信信号を示すタイミングチャート
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明における実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係る非接触通信用Ｒ／Ｗ装置の構成図である。
【００１９】
非接触通信用Ｒ／Ｗ装置１００は、電磁誘導通信を行うためのアンテナコイル１と、アンテナコイル１の両端に接続され共振周波数を切替えて設定する共振周波数設定部２と、共振周波数設定部２を制御する共振回路制御部６と、第１の期間に搬送波信号を生成し送信する検出信号生成部４と、アンテナコイル１からの受信信号から対向となる非接触通信装置２００との周波数に対応したアンテナ結合度を検出する結合度検出部９と、通信を行う際の信号を生成する送信エンコード・変調部５と、受信信号処理を行う受信デコード・復調部８と、非接触通信用Ｒ／Ｗ装置１００における通信・回路制御を行う通信制御部７とから構成される。なお、共振周波数設定部２は、アンテナコイル１とＬＣの並列共振により共振周波数を調整するため、アンテナコイルの送信信号側の端子に並列のスイッチを配置し、各スイッチの片側に容量の異なる、もしくは容量の同じコンデンサを接続し、各コンデンサの片側をアンテナコイル１の受信信号側の端子に接続する構成である。
【００２０】
非接触通信装置２００は、電磁誘導通信を行うためのアンテナコイル２０と、アンテナコイル２０と共振回路を形成しデータの受信、送信、内部への記録などを行うＩＣチップ周辺回路２１とから構成される。
【００２１】
なお、ここで記載する非接触通信は１３．５６ ＭＨｚの搬送波周波数の信号を使用した電磁誘導方式による通信であり、通信の方式としてはＩＳＯ／ＩＥＣ１４４４３ ＴｙｐｅＡ、ＴｙｐｅＢ、ＦｅｌｉＣａ（ソニー株式会社の登録商標）、ＩＳＯ／ＩＥＣ１５６９３のタグ通信などの複数の方式の１つもしくは複数に適合したものである。
【００２２】
図４は非接触通信用Ｒ／Ｗ装置１００の結合度検出を行い通信開始するまでの結合度検出動作に係る制御フローチャートである。
図３は送信信号と受信信号を示すタイミングチャートである。Ｓ１は非接触通信用Ｒ／Ｗ装置１００が対向の非接触通信装置２００を検出するために送信する第１のレベルの搬送波、Ｓ２は通信を行うための第１のレベルより大きい第２レベルの搬送波、Ｓ３は対向の非接触通信装置２００に対するコマンド信号、Ｓ４は対向の非接触通信装置２００が応答信号を生成するための第２のレベルの負荷変調応答用搬送波、Ｓ１ａは対向の非接触通信装置２００が存在する場合にアンテナ間の結合度として非接触通信用Ｒ／Ｗ装置１００で受信される第１のレベルの搬送波の応答、Ｓ４ａは対向の非接触通信装置２００が応答した際に非接触通信用Ｒ／Ｗ装置１００で受信される負荷変調応答を示している。
【００２３】
図５は結合度検出動作における第１の期間での送信信号と受信信号を示すタイミングチャートである。Ｓ５は結合度を判定するため結合度検出部９に設定する閾値レベル、Ｔ１〜Ｔ６は第１のレベルの搬送波を送信した場合に共振周波数設定部２の設定を６段階で切り換えた状態の第１のレベルの搬送波の応答Ｓ１ａの信号を示している。
【００２４】
実施の形態１での非接触通信を行う際の一連の動作について図３、４、５を用いて説明する。
【００２５】
通信制御部７により結合度検出動作を開始すると、共振回路制御部６からの制御で検出信号生成部４は第１のレベルの搬送波を生成し、信号切替部３は検出信号生成部４の信号を選択するように切替え、アンテナコイル１の１つの端子（送信信号端子）に対し第１のレベルの搬送波Ｓ１を送信する。つぎに、共振回路制御部６は結合度検出部９に対して結合度判定用閾値データである第３のレベル（閾値Ｓ５）を設定する。閾値Ｓ５は前記第１のレベルより小さい値である。つぎに、共振回路制御部６は共振周波数設定部２に対して共振周波数の初期値として一番共振周波数が低くなる設定を行う。つぎに、アンテナコイル１の別の１つの端子（受信信号端子）からの信号を結合度検出部９により検出する。対向となる非接触通信装置２００のアンテナコイル２０と非接触通信用Ｒ／Ｗ装置１００のアンテナコイル１が１３．５６ ＭＨｚ帯の電磁誘導として結合度が大きい場合、アンテナコイル１からの信号は小さくなり、結合度が小さい場合、アンテナコイル１からの信号は大きくなる。結合度検出部９では結合度判定用閾値データである閾値Ｓ５と比較し、信号が閾値Ｓ５より小さい場合は、共振回路制御部６は信号切替部３を送信エンコード・変調部５の信号を選択するように切替えて、結合度検出動作を終了し、第２の期間として、前記アンテナコイルから前記第１のレベルよりも大きい第２のレベルの搬送波を送信することで通信を開始する。また、前記結合度検出部９で結合度判定用閾値データと比較し、信号が閾値Ｓ５より大きい場合には、共振回路制御部６は共振周波数設定部２の設定周波数が最大かどうかの判断を行い、最大でない場合は共振周波数設定部２の共振周波数の設定を１つ大きく設定し、前記同様に結合度検出部９での結合度の検出動作を行う。共振周波数設定部２で最大の周波数設定まで行い、結合度判定用閾値データより小さい信号が検出できなかった場合は通信を開始せず終了する。
【００２６】
結合度検出動作を第１の期間での送信信号と受信信号を示すタイミングチャートである図５を用いて説明する。検出信号生成部４で送信された第１のレベルの搬送波Ｓ１は、共振周波数設定部２の設定で初期値として一番共振周波数が低くなる設定の場合の結合度検出部９に入力される受信信号はＴ１で閾値Ｓ５より大きいため、共振周波数設定部２の設定を変更する。受信信号はＴ２で閾値Ｓ５より大きいため、前記同様に共振周波数設定部２の設定を変更する。受信信号Ｔ６で閾値Ｓ５より小さくなり、この状態の共振周波数が選定され前記第２のレベルの搬送波を送信し通信が開始される。なお、共振周波数設定部２で初期値として一番共振周波数が低くなる設定とすること、または共振周波数の設定を１つずつ大きく設定していくことは一例であり、結合度の大きな共振周波数を検出できれば、初期値設定、切替えの順番は特に規定するところではない。また、結合度検出部９は、搬送波のレベルが閾値Ｓ５より小さく、かつ複数の共振周波数に対応する搬送波のレベルの中で一番レベルが小さい共振周波数を、所定の結合度より高い場合の周波数としてもよい。
【００２７】
このように、本実施の形態によれば、非接触通信用Ｒ／Ｗ装置１００は対向となる非接触通信装置２００との間で結合度が大きい共振周波数を通信せずに検出することにより低消費電力で早い検出ができ、かつ、広い通信領域で通信を行うことができる。
【００２８】
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２に係る非接触通信用Ｒ／Ｗ装置の構成図である。
【００２９】
非接触通信用Ｒ／Ｗ装置１０１は、非接触通信用Ｒ／Ｗ装置１００に対して、結合度検出部９により検出された対向となる非接触通信装置２００との結合度を判断し、閾値Ｓ５より小さい場合に通信可能状態、閾値Ｓ５より大きい場合に通信不可能状態であることを判断し表示する表示部１０を追加した構成である。表示部１０は、第１の期間に搬送波のレベルが、閾値Ｓ５より大きい場合、他の非接触カードまたは非接触カード機能を搭載した他の近距離無線通信装置が非接触通信用Ｒ／Ｗ装置１０１の通信領域に存在しない旨を表示する。
【００３０】
このように、本実施の形態によれば、非接触通信用Ｒ／Ｗ装置１０１は対向となる非接触通信装置２００との間で結合度が小さい場合に通信が行えないことを表示部１０に表示することで、非接触通信用Ｒ／Ｗ装置１０１の操作者が通信できない状態であることを理解でき、信号送信による無駄な消費電力の発生を削減することができる。さらに、前記非接触通信用Ｒ／Ｗ装置１０１の操作者に対して、対向となる非接触通信装置２００を通信できる位置に移動させる旨の表示をさせることで、通信不可能状態を改善し通信ができる状態にする操作支援を行うことができる。
【００３１】
なお、上記の実施の形態１、２において、上述した実施の形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施し得るものである。
【００３２】
なお、本出願は、２０１０年１０月１９日出願の日本特許出願（特願２０１０−２３４３１１）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明にかかる近距離無線通信装置は電磁誘導を使用した非接触カード、または非接触カード機能を搭載した近距離無線通信装置と電子データの受け渡しを行う非接触による近距離無線通信を行うのに好適である。
【符号の説明】
【００３４】
１、２０  アンテナコイル
２  共振周波数設定部
３  信号切替部
４  検出信号生成部
５  送信エンコード・変調部
６  共振回路制御部
７  通信制御部
８  受信デコード・復調部
９  結合度検出部
１０  表示部
２１  ＩＣチップ周辺回路
１００、１０１  非接触通信用Ｒ／Ｗ装置
２００  非接触通信装置
Ｓ１  第１のレベルの搬送波
Ｓ１ａ  第１のレベルの搬送波の応答
Ｓ２  第２のレベルの搬送波
Ｓ３  コマンド信号
Ｓ４  第２のレベルの負荷変調応答用搬送波
Ｓ５  閾値
Ｓ４ａ  負荷変調応答
Ｔ１  共振周波数１設定時の第１のレベルの受信信号
Ｔ２  共振周波数２設定時の第１のレベルの受信信号
Ｔ３  共振周波数３設定時の第１のレベルの受信信号
Ｔ４  共振周波数４設定時の第１のレベルの受信信号
Ｔ５  共振周波数５設定時の第１のレベルの受信信号
Ｔ６  共振周波数６設定時の第１のレベルの受信信号
【図１】
2012053203.tif 000003
【図２】
2012053203.tif 000004
【図３】
2012053203.tif 000005
【図４】
2012053203.tif 000006
【図５】
2012053203.tif 000007
【国際調査報告】
2012053203.tif 000008
2012053203.tif 000009
2012053203.tif 000010
2012053203.tif 000011