(57)【要約】【課題】構成が簡単であり、ジェスチャを利用して確実に認証を行うことができる、通信機器間の認証方法を提供する。【解決手段】第１の通信機器１０と第２の通信機器２０とを含む複数の通信機器の間で、通信の対象となる通信機器を特定して通信のための接続を行う、通信機器間の認証方法であって、第１の通信機器１０は、第２の通信機器２０が送信する信号を受信し、受信した信号の強度の変化と位相の変化とから、第２の通信機器２０の位置の変化に関する第１の変位情報を検出し、第１の変位情報を予め定められた第１の保持情報と比較して第１の判定を行ない、第１の判定の結果に基き第２の通信機器２０を通信の対象として特定することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の通信機器と第２の通信機器とを含む複数の通信機器の間で、通信の対象となる通信機器を特定して通信のための接続を行う、通信機器間の認証方法であって、
前記第１の通信機器は、前記第２の通信機器が送信する信号を受信し、
受信した信号の強度の変化と位相差の変化とから、前記第２の通信機器の位置の変化に関する第１の変位情報を検出し、
前記第１の変位情報を予め定められた第１の保持情報と比較して第１の判定を行ない、
前記第１の判定の結果に基き前記第２の通信機器を通信の対象として特定することを特徴とする認証方法。
【請求項２】
前記第１の変位情報は、前記第１の通信機器に対する前記第２の通信機器の、相対的な距離の変化と相対的な方向の変化とに関する、数値化された情報であることを特徴とする、請求項1に記載の認証方法。
【請求項３】
前記第１の通信機器は、複数のアンテナ素子を有する第１のアレーアンテナを備え、
前記第１のアレーアンテナの隣り合うアンテナ素子の間隔は、前記第２の通信機器が送信する信号の波長の２分の１以下であることを特徴とする、請求項1または請求項２に記載の認証方法。
【請求項４】
前記第１の通信機器と前記第２の通信機器とは、至近距離通信機能を有し、
前記第１の通信機器は、電源がオンになると至近距離通信モードとなり、
前記第２の通信機器との認証に関する通信を、至近距離通信によって行うことを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の認証方法。
【請求項５】
前記第１の通信機器は、前記第２の通信機器を保持しながら振舞う所定のジェスチャを、ユーザに要求するための問い合わせメッセージを前記第２の通信機器に送信し、
前記第２の通信機器は、前記第１の通信機器から受信した前記問い合わせメッセージに基いて、ユーザに前記所定のジェスチャを要求し、
前記第１の通信機器は、前記所定のジェスチャに伴う前記第２の通信機器の位置の変化から、前記第１の変位情報を検出することを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の認証方法。
【請求項６】
前記第２の通信機器は、前記第１の通信機器が送信する信号を受信し、
受信した信号の強度の変化と位相差の変化とから、前記第１の通信機器の位置の変化に関する第２の変位情報を検出し、
前記第２の変位情報を予め定められた第２の保持情報と比較して第２の判定を行ない、
前記第２の判定の結果に基き前記第１の通信機器を通信の対象として特定し、
前記第１の通信機器と前記第２の通信機器とのうち少なくとも一方の通信機器が他方の通信機器を通信の対象として特定することによって、前記第１の通信機器と前記第２の通信機器との認証が成立することを特徴とする、請求項１に記載の認証方法。
【請求項７】
前記第１の変位情報は、前記第１の通信機器に対する前記第２の通信機器の、相対的な距離の変化と相対的な方向の変化とに関する、数値化された情報であり、
前記第２の変位情報は、前記第２の通信機器に対する前記第１の通信機器の、相対的な距離の変化と相対的な方向の変化とに関する、数値化された情報であることを特徴とする、請求項６に記載の認証方法。
【請求項８】
前記第１の通信機器は、複数のアンテナ素子を有する第１のアレーアンテナを備え、
前記第１のアレーアンテナの隣り合うアンテナ素子の間隔は、前記第２の通信機器が送信する信号の波長の２分の１以下であり、
前記第２の通信機器は、複数のアンテナ素子を有する第２のアレーアンテナを備え、
前記第２のアレーアンテナの隣り合うアンテナ素子の間隔は、前記第１の通信機器が送信する信号の波長の２分の１以下であることを特徴とする、請求項６または請求項７に記載の認証方法。
【請求項９】
前記第１の通信機器が送信するときは前記第２の通信機器は受信し、
前記第２の通信機器が送信するときは前記第１の通信機器は受信し、
前記第１の通信機器と前記第２の通信機器とは、それぞれ時間分割で互いに送信と受信とを繰り返すことを特徴とする、請求項６ないし請求項８のいずれかに記載の認証方法。
【請求項１０】
前記第１の通信機器の位置の変化と前記第２の通信機器の位置の変化とは、ユーザが前記第１の通信機器と前記第２の通信機器とを保持しながら振舞う所定のジェスチャによってなされ、
前記所定のジェスチャは、前記第１の通信機器と前記第２の通信機器とが互いにユーザの近傍空間の一点を中心とした、略点対称な動きとなるようなジェスチャであることを特徴とする、請求項６ないし請求項９のいずれかに記載の認証方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の通信機器の間で、通信の対象となる通信機器を特定して通信のための接続を行う、通信機器間の認証方法に関し、特に、構成が簡単であり、ジェスチャによって確実に認証を行うことのできる、通信機器間の認証方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話や高機能の携帯情報端末（以下、スマートフォンと略称)のような通信端末と通信機能を備えたパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと略称）との間や、スマートフォンどうしのような通信端末間といった、複数の通信機器の間において、これらの通信機器を連携させてデータの転送等の無線通信を行う場面が増えてきている。その際、複数の通信機器の間で通信の対象となる通信機器を特定し、対象となった通信機器の間で通信のための接続を行う、いわゆるペアリングとよばれる認証処理（以下、認証と略称）が必要となる。この認証を簡単な操作で行うための方法として、ユーザがこれらの通信機器を保持しながら振舞う所定のジェスチャによって通信の対象となる通信機器を特定する認証方法が注目されている。このような認証方法としては、例えば特許文献１や特許文献２のような方法が提案されている。
【０００３】
特許文献１では、たとえば図１６に示すような、第１の携帯電話（通信機器）と第２の携帯電話（通信機器）とを備える通信システムにおける認証方法が提案されている。この方法では、第１の携帯電話と第２の携帯電話との間のハグ状態を検出し、ハグ状態にあることが検出されたとき、第１の携帯電話と第２の携帯電話とは互いを通信の対象として特定している。そして、第１の携帯電話と第２の携帯電話との間でデータを転送するためのデータ転送チャネルを開いている。第１の携帯電話と第２の携帯電話とは、このようにして認証を行っている。ハグ状態とは、「第１の携帯電話と第２の携帯電話とが互いに近くにあり、互いに対して特定のパターンの動作をしている」状態のことである。
【０００４】
第１の携帯電話と第２の携帯電話との間のハグ状態を検出する方法としては、例えば以下の方法が提案されている。まず、第１の方法では、第１の携帯電話内の加速度センサによって第１の携帯電話の加速度（動作状態）を検出している。そして、検出した加速度を予め設定した加速／減速プロファイルと比較することにより、ハグ状態かどうかを判定している。また、第２の方法では、第１の携帯電話が第２の携帯電話からの受信信号の電磁界強度を測定することによって第１の携帯電話の第２の携帯電話との相対的な距離の変化（動作状態）を検出している。そして、受信信号の電磁界強度の時間変化を予め設定した時間関数と比較することにより、ハグ状態かどうかを判定している。
【０００５】
特許文献２では、たとえば図１７に示すような、送信装置（通信機器）と受信装置（通信機器）とを備える通信システムにおける認証方法が提案されている。図１７の左側（ａ）のフローチャートは、送信装置側の手順を示すフローチャートである。図１７の右側（ｂ）のフローチャートは、受信装置側の手順を示すフローチャートである。この方法では、送信装置は、所定の周波数の音波信号（または電磁波信号）をプローブ信号として出力している。そして、受信装置は、受信したプローブ信号の周波数のドップラーシフト（周波数の変化）量から、送信装置の加速度（動作状態）を検出し、送信装置が受信装置に向かって移動したか否かを判定している。そして、受信装置は、その判定結果に基づき、送信装置を通信の対象として特定し、送信装置と受信装置との接続を確立している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−５２０５４６
【特許文献２】特開２００９−１５９０６６
【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に示す第１の方法では、第１の携帯電話内の加速度センサによって第１の携帯電話の加速度（動作状態）を検出しているので、加速度センサのような特殊な素子が必要であり、装置の構成が複雑になる。そして、このような特殊な素子を備えていない通信機器とは認証が行えない。
【０００８】
特許文献１に示す第２の方法では、第１の携帯電話が第２の携帯電話からの受信信号の電磁界強度を測定することによって第１の携帯電話の第２の携帯電話との相対的な距離の変化（動作状態）を検出している。この方法では、加速度センサのような特殊な素子は不要である。しかしながら、受信信号の電磁界強度のみによって動作状態を検出しているので、第１の携帯電話と第２の携帯電話との相対的な距離の変化しか特定できない。その結果、近付くか遠ざかるかのどちらかに検出できる動作の方向が制限されるので、ジェスチャ動作を正確に検出できず、誤判定を生じやすい。
【０００９】
特許文献２に示す方法では、受信装置は、周波数のドップラーシフト（周波数の変化）量から送信装置の加速度（動作状態）を検出しているので、受信装置に向かう方向や受信装置から離れる方向への加速度（動作状態）については比較的高い精度で検出できる。しかしながら、送信装置は自装置に向かう方向に対して垂直の方向に移動した場合、ドップラーシフト（周波数の変化)では移動の方向を特定できない。その結果、検出できる動作の方向が制限されるので、ジェスチャ動作を正確に検出できず、誤判定を生じやすい。
【００１０】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、構成が簡単であり、ジェスチャを利用して確実に認証を行うことができる、通信機器間の認証方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この課題を解決するために、請求項１に記載の認証方法は、第１の通信機器と第２の通信機器とを含む複数の通信機器の間で、通信の対象となる通信機器を特定して通信のための接続を行う、通信機器間の認証方法であって、前記第１の通信機器は、前記第２の通信機器が送信する信号を受信し、受信した信号の強度の変化と位相差の変化とから、前記第２の通信機器の位置の変化に関する第１の変位情報を検出し、前記第１の変位情報を予め定められた第１の保持情報と比較して第１の判定を行ない、前記第１の判定の結果に基き前記第２の通信機器を通信の対象として特定することを特徴とする。
【００１２】
この認証方法では、第１の通信機器は、第２の通信機器が送信する信号を受信し、受信した信号の強度の変化と位相差の変化とから、第２の通信機器の位置の変化に関する第１の変位情報を検出している。そのため、加速度センサのような特殊な素子は不要となり、簡単な構成で認証を行うことができる。また、第１の通信機器は、受信した信号の強度の変化だけでなく位相差の変化も利用しているので、より複雑な位置の変化を検出することができる。例えば、第１の通信機器に対する第２の通信機器の相対的な距離の変化だけでなく、相対的な方向の変化も検出することもできる。その結果、第２の通信機器の位置の変化をより正確に検出することができるので、誤判定が少なくなる。したがって、この認証方法では、構成が簡単であり、ジェスチャを利用して確実に認証を行うことができる。
【００１３】
請求項２に記載の認証方法は、請求項１に記載の認証方法において、前記第１の変位情報は、前記第１の通信機器に対する前記第２の通信機器の、相対的な距離の変化と相対的な方向の変化とに関する、数値化された情報であることを特徴とする。
【００１４】
この認証方法では、第１の変位情報は、第１の通信機器に対する第２の通信機器の、相対的な距離の変化と相対的な方向の変化とに関する情報である。そのため、第１の通信機器は、距離の変化と方向の変化という動作状態を判断しやすい情報によって、所定のジェスチャがなされたかどうかを判断することができる。しかも、第１の変位情報は、いわゆるアナログの電気信号ではなく、デジタル的に数値化された情報である。そのため、検出の精度を高くするために補正を行ったり、他の情報と比較し易いように加工したりすることが容易である。
【００１５】
請求項３に記載の認証方法は、請求項１または請求項２に記載の認証方法において、前記第１の通信機器は、複数のアンテナ素子を有する第１のアレーアンテナを備え、前記第１のアレーアンテナの隣り合うアンテナ素子の間隔は、前記第２の通信機器が送信する信号の波長の２分の１以下であることを特徴とする。
【００１６】
この認証方法では、第１の通信機器は、複数のアンテナ素子を有する第１のアレーアンテナを備えている。そのため、第２の通信機器が送信する信号を受信するとき、隣り合うアンテナ素子の間隔に対応して位相のずれた複数の信号を受信することができる。このような信号の位相差から信号の到来する方向を推定することができる。また、第１のアレーアンテナの隣り合うアンテナ素子の間隔は、第２の通信機器が送信する信号の波長の２分の１以下である。そのため、信号の到来する方向を一義的に推定することができるので、方向の推定が容易である。このような第１のアレーアンテナを用いることにより、第１の通信機器は、受信した信号の位相差の変化から、第１の通信機器に対する第２の通信機器の相対的な方向の変化を容易に検出することができる。
【００１７】
請求項４に記載の認証方法は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の認証方法において、前記第１の通信機器と前記第２の通信機器とは、至近距離通信機能を有し、前記第１の通信機器は、電源がオンになると至近距離通信モードとなり、前記第２の通信機器との認証に関する通信を、至近距離通信によって行うことを特徴とする。
【００１８】
この認証方法では、第１の通信機器と第２の通信機器とは、至近距離通信機能を有し、第１の通信機器は、第２の通信機器との認証に関する通信を、至近距離通信によって行っている。そのため、第１の通信機器と第２の通信機器以外に他の通信機器を備えた通信システムにおいて、他の通信機器が第１の通信機器の近くに存在するような場合でも、他の通信機器への電磁波の影響を低減することができる。しかも、第１の通信機器は、電源がオンになると至近距離通信モードとなるので、認証のための操作を開始する前に、ユーザが毎回至近距離通信モードに設定する必要がなく、操作が簡単になる。
【００１９】
請求項５に記載の認証方法は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の認証方法において、前記第１の通信機器は、前記第２の通信機器を保持しながら振舞う所定のジェスチャを、ユーザに要求するための問い合わせメッセージを前記第２の通信機器に送信し、前記第２の通信機器は、前記第１の通信機器から受信した前記問い合わせメッセージに基いて、ユーザに前記所定のジェスチャを要求し、前記第１の通信機器は、前記所定のジェスチャに伴う前記第２の通信機器の位置の変化から、前記第１の変位情報を検出することを特徴とする。
【００２０】
この認証方法では、第１の通信機器は、第２の通信機器を保持しながら振舞う所定のジェスチャを、ユーザに要求するための問い合わせメッセージを第２の通信機器に送信している。そして、第２の通信機器は、第１の通信機器から受信した問い合わせメッセージに基いて、ユーザに所定のジェスチャを要求している。そのため、第１の通信機器と第２の通信機器以外に他の通信機器を備えた通信システムにおいて、認証の対象となる通信機器が複数存在し、複数のジェスチャによる認証が必要となるような場合でも、第１の通信機器と第２の通信機器との間で認証を行うためのジェスチャをユーザが間違えることがない。
【００２１】
請求項６に記載の認証方法は、請求項１に記載の認証方法において、前記第２の通信機器は、前記第１の通信機器が送信する信号を受信し、受信した信号の強度の変化と位相差の変化とから、前記第１の通信機器の位置の変化に関する第２の変位情報を検出し、前記第２の変位情報を予め定められた第２の保持情報と比較して第２の判定を行ない、前記第２の判定の結果に基き前記第１の通信機器を通信の対象として特定し、前記第１の通信機器と前記第２の通信機器とのうち少なくとも一方の通信機器が他方の通信機器を通信の対象として特定することによって、前記第１の通信機器と前記第２の通信機器との認証が成立することを特徴とする。
【００２２】
この認証方法では、第１の通信機器だけでなく、第２の通信機器も、第１の通信機器が送信する信号を受信し、受信した信号の強度の変化と位相差の変化とから、第１の通信機器の位置の変化に関する第２の変位情報を検出し、第２の変位情報を予め定められた第２の保持情報と比較して第２の判定を行ない、第２の判定の結果に基き第１の通信機器を通信の対象として特定している。そして、第１の通信機器と第２の通信機器とのうち少なくとも一方の通信機器が他方の通信機器を通信の対象として特定することによって、第１の通信機器と第２の通信機器との認証が成立するようになっている。そのため、第１の通信機器と第２の通信機器とのうちの一方が通信の対象の特定に失敗しても、他方が成功すれば、第１の通信機器と第２の通信機器との認証が成立する。その結果、より確実に認証を行うことができる。
【００２３】
請求項７に記載の認証方法は、請求項６に記載の認証方法において、前記第１の変位情報は、前記第１の通信機器に対する前記第２の通信機器の、相対的な距離の変化と相対的な方向の変化とに関する、数値化された情報であり、前記第２の変位情報は、前記第２の通信機器に対する前記第１の通信機器の、相対的な距離の変化と相対的な方向の変化とに関する、数値化された情報であることを特徴とする。
【００２４】
この認証方法では、第１の変位情報は、第１の通信機器に対する第２の通信機器の、相対的な距離の変化と相対的な方向の変化とに関する情報である。そして、第２の変位情報は、第２の通信機器に対する第１の通信機器の、相対的な距離の変化と相対的な方向の変化とに関する情報である。そのため、第１の通信機器と第２の通信機器とは、距離の変化と方向の変化という動作状態を判断しやすい情報によって、所定のジェスチャがなされたかどうかを判断することができる。しかも、第１の変位情報と第２の変位情報とは、いわゆるアナログの電気信号ではなく、デジタル的に数値化された情報である。そのため、検出の精度を高くするために補正を行ったり、他の情報と比較し易いように加工したりすることが容易である。
【００２５】
請求項８に記載の認証方法は、請求項６または請求項７に記載の認証方法において、前記第１の通信機器は、複数のアンテナ素子を有する第１のアレーアンテナを備え、前記第１のアレーアンテナの隣り合うアンテナ素子の間隔は、前記第２の通信機器が送信する信号の波長の２分の１以下であり、前記第２の通信機器は、複数のアンテナ素子を有する第２のアレーアンテナを備え、前記第２のアレーアンテナの隣り合うアンテナ素子の間隔は、前記第１の通信機器が送信する信号の波長の２分の１以下であることを特徴とする。
【００２６】
この認証方法では、第１の通信機器は、複数のアンテナ素子を有する第１のアレーアンテナを備えている。そのため、第２の通信機器２０が送信する信号を受信するとき、隣り合うアンテナ素子の間隔に対応して位相のずれた少なくとも２つの信号を受信することができる。このような信号の位相差から信号の到来する方向を推定することができる。しかも、第１のアレーアンテナの隣り合うアンテナ素子の間隔は、第２の通信機器が送信する信号の波長の２分の１以下である。そのため、信号の到来する方向を一義的に推定することができるので、方向の推定が容易である。このような第１のアレーアンテナを用いることにより、第１の通信機器は、受信した信号の位相差の変化から、第１の通信機器に対する第２の通信機器の相対的な方向の変化を容易に検出できる。
【００２７】
同様に、第２の通信機器は、複数のアンテナ素子を有する第２のアレーアンテナを備えている。しかも、第２のアレーアンテナの隣り合うアンテナ素子の間隔は、第１の通信機器が送信する信号の波長の２分の１以下である。このような第２のアレーアンテナを用いることにより、第２の通信機器は、受信した信号の位相差の変化から、第２の通信機器に対する第１の通信機器の相対的な方向の変化を容易に検出できる。
【００２８】
請求項９に記載の認証方法は、請求項６ないし請求項８のいずれかに記載の認証方法において、前記第１の通信機器が送信するときは前記第２の通信機器は受信し、前記第２の通信機器が送信するときは前記第１の通信機器は受信し、前記第１の通信機器と前記第２の通信機器とは、それぞれ時間分割で互いに送信と受信を繰り返すことを特徴とする。
【００２９】
この認証方法では、第１の通信機器と第２の通信機器とは、それぞれ時間分割で互いに送信と受信を繰り返している。そのため、第１の通信機器と第２の通信機器とは、それぞれ継続的に受信した信号の強度と位相とをモニタすることができる。その結果、検出漏れによる誤判定を少なくすることができる。また、第１の通信機器と第２の通信機器とは、同じ周波数を使用して送信と受信とを行うことができる。そのため、第１の通信機器と第２の通信機器とは、同じ周波数を用いた演算条件で受信した信号が到来する方向を推定することができる。その結果、第１の変位情報および第２の変位情報の検出が容易となる。
【００３０】
請求項１０に記載の認証方法は、請求項６ないし請求項９のいずれかに記載の認証方法において、前記第１の通信機器の位置の変化と前記第２の通信機器の位置の変化とは、ユーザが前記第１の通信機器と前記第２の通信機器とを保持しながら振舞う所定のジェスチャによってなされ、前記所定のジェスチャは、前記第１の通信機器と前記第２の通信機器とが互いにユーザの近傍空間の一点を中心とした、略点対称な動きとなるようなジェスチャであることを特徴とする。
【００３１】
この認証方法では、第１の通信機器の位置の変化と第２の通信機器の位置の変化とは、ユーザが第１の通信機器と第２の通信機器とを保持しながら振舞う所定のジェスチャによってなされ、所定のジェスチャは、第１の通信機器と第２の通信機器とが互いにユーザの近傍空間の一点を中心とした、略点対称な動きとなるようなジェスチャである。そのため、第１の通信機器に対する第２の通信機器の相対的な距離の変化は、第２の通信機器だけが移動した場合と比較してほぼ２倍の変化となる。また、第２の通信機器に対する第１の通信機器の相対的な距離の変化は、第１の通信機器だけが移動した場合と比較してほぼ２倍の変化となる。その結果、ユーザのジェスチャが小さな動きであっても、第１の変位情報および第２の変位情報の検出が容易となる。さらに、第１の変移情報と、第２の変移情報とは、距離の変化がほぼ同じで方向の変化が逆方向の類似した情報となる。その結果、類似した第１の変移情報と第２の変移情報とを利用してジェスチャの判定を行うことができるので、判定が簡単になる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の認証方法では、第１の通信機器は、第２の通信機器が送信する信号を受信し、受信した信号の強度の変化と位相差の変化とから、第２の通信機器の位置の変化に関する第１の変位情報を検出している。そのため、加速度センサのような特殊な素子は不要となり、簡単な構成で認証を行うことができる。また、第１の通信機器は、受信した信号の強度の変化だけでなく位相差の変化も利用しているので、より複雑な位置の変化を検出することができる。例えば、第１の通信機器に対する第２の通信機器の相対的な距離の変化だけでなく、相対的な方向の変化も検出することもできる。その結果、第２の通信機器の位置の変化をより正確に検出することができるので、誤判定が少なくなる。したがって、この認証方法では、構成が簡単であり、ジェスチャを利用して確実に認証を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る通信システムの構成を示す説明図である。
【図２】図１に示す通信機器の配置を模式的に示す説明図である。
【図３】図１に示す第１の通信機器の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るジェスチャ動作の例を示す説明図である。
【図５】本発明に係る信号の到来方向の推定原理を示す説明図である。
【図６】図５に示す角度θと位相差Δφとの関係を示す説明図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る認証の手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態に係る通信システムの構成を示す説明図である。
【図９】図８に示す通信機器の配置を模式的に示す説明図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る認証の手順を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る通信システムの構成を示す説明図である。
【図１２】図１１に示す通信機器の配置を模式的に示す説明図である。
【図１３】図１１に示す第２の通信機器の構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第３実施形態に係るジェスチャ動作の例を示す説明図である。
【図１５】本発明の第３実施形態に係る認証の手順を示すフローチャートである。
【図１６】特許文献１（特開２００６−５２０５４６）に係る認証の手順を示すフローチャートである。
【図１７】特許文献２（特開２００９−１５９０６６）に係る認証の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００３５】
まず、本実施形態に係る認証方法を適用する通信システムの構成について、図１および図２を用いて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る通信システムの構成を示す説明図である。図２は、図１に示す通信機器の配置を模式的に示す説明図である。図２（ａ）は側面図であり、図２（ｂ）は上面図である。
【００３６】
図１および図２に示すように、本実施形態に係る通信システム１００は、第１の通信機器１０と第２の通信機器２０とを備えている。ユーザ４０は、第２の通信機器２０を左手（図２（ａ）の左側）に保持して、第１の通信機器１０の手前（図２（ｂ）の下側）に立っている。第１の通信機器１０と第２の通信機器２０は、このようにしてほぼ向かい合うように配置されている。
【００３７】
第１の通信機器１０としては、例えばスマートフォンやＰＣのように、大量のデータを無線通信によって高速で無線転送するような通信機器が使用される。第２の通信機器２０としては、例えばスマートフォンや携帯電話のような通信端末が使用される。第１の通信機器１０と第２の通信機器２０とは、連携してデータの転送等の無線通信を行うことができる。そして、無線通信を行う際に、互いが通信の対象であることを特定して通信のための接続を行う、いわゆるペアリングとよばれる認証処理（認証）を、ユーザ４０が第２の通信機器２０を保持しながら振舞う所定のジェスチャによって行うことができる。
【００３８】
第１の通信機器１０は、アンテナ部１１と送信部１２と受信部１３とを備えている。送信部１２と受信部１３とは、それぞれ図示せぬ信号処理回路に接続されている。そして、アンテナ部１１と送信部１２と受信部１３とによって所定の無線通信を行っている。第１の通信機器１０は、さらに、情報検出部１４と情報保持部１５と情報判定部１６とを備えている。そして、情報検出部１４と情報保持部１５と情報判定部１６とによって認証を行っている。第２の通信機器２０は、アンテナ部２１と送信部２２と受信部２３とを備えている。送信部２２と受信部２３とは、それぞれ図示せぬ信号処理回路に接続されている。そして、アンテナ部２１と送信部２２と受信部２３とによって所定の無線通信を行っている。
【００３９】
次に、第１の通信機器１０について、図３を用いてもう少し詳しく説明する。図３は、図１に示す第１の通信機器の構成を示すブロック図である。
【００４０】
まず、アンテナ部１１について説明する。図３に示すように、アンテナ部１１は、複数のアンテナ素子１１ａを有するアレーアンテナ１１ｂ（第１のアレーアンテナ）と、送信時と受信時とで接続の切換えを行う切替え回路１１ｃと、を備えている。アレーアンテナ１１ｂの隣り合うアンテナ素子１１ａの間隔（以下、素子間隔と略称)は、第２の通信機器２０が送信する信号の波長の２分の１以下に設定されている。
【００４１】
切換え回路１１ｃは、アンテナ素子１１ａと送信部１２と受信部１３との接続を送信時と受信時とで切換えている。送信時には、複数のアンテナ素子１１ａのうちの１つのアンテナ素子１１ａが送信部１２と接続される。アンテナ素子１１ａは、送信部１２から出力される電気信号を他の通信機器へ送信する電磁波の信号（以下、送信信号と略称）に変換する。受信時には、アンテナ素子１１ａと送信部１２との接続が解除される。そして、複数のアンテナ素子１１ａが受信部１３と接続される。複数のアンテナ素子１１ａは、他の通信機器から受信した電磁波の信号（以下、受信信号と略称）を受信部１３に入力する電気信号に変換する。このとき、複数のアンテナ素子１１ａは、信号が到来する方向（以下、到来方向と略称)に対応して位相のずれた複数の信号を受信する。
【００４２】
アンテナ部１１は、このようにして、送信部１２から出力される電気信号を他の通信機器への送信信号に変換している。そして、他の通信機器からの受信信号を受信部１３に入力する電気信号に変換している。受信部１３は、信号の到来方向に対応して位相のずれた複数の信号を複数のアンテナ素子１１ａから入手している。
【００４３】
次に、情報検出部１４について説明する。情報検出部１４は、強度変化検出部１４ａと位相変化検出部１４ｂと演算部１４ｃとを備えている。そして、受信部１３と接続されて、受信部１３から受信信号の強度と位相とに関する情報を入手している。強度変化検出部１４ａは、受信信号の強度に関する情報をモニタし、受信信号の強度の変化を検出している。位相変化検出部１４ｂは、信号の到来方向に対応して位相のずれた複数の信号から、受信信号の位相差に関する情報をモニタし、受信信号の位相差の変化を検出している。演算部１４ｃは、強度変化検出部１４ａが検出した強度変化の情報と位相変化検出部１４ｂが検出した位相差変化の情報とから第１の変位情報を演算している。情報検出部１４では、このようにして第１の変位情報を検出している。
【００４４】
第１の変位情報は、第１の通信機器１０に対する第２の通信機器２０の実際の位置の変化に関する情報である。本実施形態では、第１の変位情報は、ユーザ４０が振舞う所定のジェスチャに伴う、第１の通信機器１０に対する第２の通信機器２０の相対的な距離の変化と相対的な方向の変化とに関する情報が使用されている。そして、第１の変位情報は、いわゆるアナログの電気信号ではなく、デジタル的に数値化された情報であり、検出の精度を高くするために補正されていたり、他の情報と比較し易いように情報が加工されていたりしても構わない。
【００４５】
次に、情報保持部１５について説明する。情報保持部１５は、予め定められた第１の保持情報を保持している。このような情報の保持は、例えばハードディスク装置のような記録装置に記録させる方法や、記憶用半導体のような記憶装置に記憶させる方法や、所定の手順に従って毎回演算するような方法等によって、可能である。
【００４６】
第１の保持情報は、第１の変位情報と比較するための情報である。本実施形態では、第１の保持情報は、所定のジェスチャとして予想される、第１の通信機器１０に対する第２の通信機器２０の相対的な距離の変化と相対的な方向の変化とに関する情報が使用されている。そして、第１の保持情報は、第１の変位情報と同様、デジタル的に数値化された情報である。
【００４７】
次に、情報判定部１６について説明する。情報判定部１６は、比較部１６ａと判定部１６ｂとを備えている。そして、情報判定部１６は、情報検出部１４と接続されて第１の変位情報を入手している。また、情報保持部１５と接続されて第１の保持情報を入手している。比較部１６ａは、入手した第１の変位情報と第１の保持情報とを比較している。判定部１６ｂは、比較部１６ａで行った比較結果から、所定のジェスチャがなされたかどうかを判断し、そして、第２の通信機器２０との接続の可否を判定している。
【００４８】
ここで、本実施形態では、比較部１６ａは、所定のジェスチャに伴う実際の位置変化と、所定のジェスチャとして予想される位置の変化とを比較している。そして、判定部１６ｂは、実際の位置の変化と予想される位置の変化との差が所定の範囲より小さい場合に、所定のジェスチャがなされたと判断し、「接続可」と判定している。また、そうでない場合に、「接続不可」と判定している。情報判定部１６は、このようにして第２の通信機器２０との接続の可否を判定している。
【００４９】
次に、ユーザ４０が振舞うジェスチャについて、図２および図４を用いて説明する。図４は、本発明の第１実施形態に係るジェスチャ動作の例を示す説明図である。図２に示すように、ユーザ４０は、第２の通信機器２０を左手（図２（ａ）の左側）に保持して、第１の通信機器１０の手前（図２（ｂ）の下側）に立っている。第２の通信機器２０からは信号が送信され、その信号を第１の通信機器１０が受信している。そして、図４に示すように、ユーザ４０は、第２の通信機器２０を左側に振り下ろすようなジェスチャを振舞っている。
【００５０】
ユーザ４０のこのようなジェスチャに伴い、第２の通信機器２０の位置が変化する。そして、第１の通信機器１０に対する第２の通信機器２０の相対的な距離と相対的な方向とが変化する。その変化に対応して、第１の通信機器１０が第２の通信機器２０から受信する信号の強度および位相差も変化する。このとき、第１の通信機器１０は、アンテナ部１１のアレーアンテナ１１ｂを用いて第２の通信機器２０が送信する信号を受信しているので、受信信号の強度の変化と位相差の変化とを検出することができる。そして、受信信号の強度の変化と位相差の変化とから、第１の通信機器１０に対する第２の通信機器２０の相対的な距離の変化と相対的な方向の変化とを推定することもできる。
【００５１】
次に、受信信号の位相差の変化から第１の通信機器１０に対する第２の通信機器２０の相対的な方向の変化を検出する方法について、図５を用いて説明する。図５は、本発明に係る信号の到来方向の推定原理を示す説明図である。図５は、アレーアンテナ１１ｂが、２つのアンテナ素子１１ａを有している場合の例である。
【００５２】
図５に示すように、第１の通信機器１０のアレーアンテナ１１ｂは、２つのアンテナ素子１１ａを有している。２つのアンテナ素子１１ａは、Ｙ軸方向（図５の上方向）に沿って配置され、２つのアンテナ素子１１ａの先端はＸ軸方向（図５の右方向）に向けられている。そして、アレーアンテナ１１ｂは、第２の通信機器２０が送信する波長λの電磁波の信号を受信している。アレーアンテナ１１ｂの素子間隔ｄは、波長λの２分の１以下に設定されている。信号の到来方向は、Ｘ軸方向よりＹ軸方向側に角度θだけ傾いている。
【００５３】
２つのアンテナ素子１１ａは、素子間隔ｄと角度θと波長λとに対応して、それぞれ位相のずれた信号を受信する。２つのアンテナ素子１１ａが受信する信号の位相をそれぞれφ１、φ２とすると、位相φ１と位相φ２との位相のずれ（以下、位相差と略称）Δφは、Δφ＝（２πｄ／λ）ｓｉｎθとして表せる。この式を利用すれば、受信信号の位相差Δφから角度θを推定し、そして、信号の到来方向を推定することができる。
【００５４】
ここで、角度θと位相差Δφとの関係について、図６を用いて説明する。図６は、図５に示す角度θと位相差Δφとの関係を示す説明図である。図６（ａ）は、素子間隔ｄが波長λの２分の１以下である（ｄ≦λ／２）場合の説明図である。図６（ｂ）は、比較例として示す、素子間隔ｄが波長λの２分の１より大きい（ｄ＞λ／２）場合の説明図である。
【００５５】
素子間隔ｄが波長λの２分の１以下である（ｄ≦λ／２）場合、図６（ａ）に示すように、−π／２〜＋π／２の範囲での角度θの変化に対して、位相差Δφは−π〜＋πの範囲内でいわゆるサインカーブとよばれる曲線を描いて変化する。そして、任意の位相差Δφ１に対して角度θ１が１対１で対応している。そのため、受信信号の位相差Δφから一義的に角度θを推定することができ、その結果、信号の到来方向を容易に推定することができる。
【００５６】
しかし、もしも素子間隔ｄが波長λの２分の１より大きい（ｄ＞λ／２）場合、図６（ｂ）に示すように、角度θの変化に対する位相差Δφの変化率が増大する。そして、−π／２〜＋π／２の範囲での角度θの変化に対して、位相差Δφは−π〜＋πの範囲を超えて変化する。そのため、ある角度θ１に対応する位相差Δφ１と、角度θ１とは異なる角度θ２に対応して、かつ、Δφ２＝Δφ１＋２πとなるような位相差Δφ２と、が同時に存在する場合が発生する。このような位相差Δφ１と位相差Δφ２とを区別することはできないので、位相差Δφから一義的に角度θを推定することができない。そのため、受信信号の位相差Δφから、信号の到来方向を推定することは困難となる。したがって、素子間隔ｄは、波長λの２分の１以下である（ｄ≦λ／２）ことが望ましい。
【００５７】
第１の通信機器１０では、以上のような原理を利用して、受信信号の位相差から第１の通信機器１０に対する第２の通信機器２０の相対的な方向を推定している。そして、受信信号の位相差の変化から第１の通信機器１０に対する第２の通信機器２０の相対的な方向の変化を検出している。なお、受信信号の強度の変化から第１の通信機器１０に対する第２の通信機器２０の相対的な距離の変化を検出する方法については、公知であるので説明を省略する。
【００５８】
次に、認証の手順について、図７を用いて説明する。図７は、本発明の第１実施形態に係る認証の手順を示すフローチャートである。
【００５９】
図７に示すように、まず、第２の通信機器２０は、第１の通信機器１０に信号を送信する（ステップＳ１)。次に、ステップＳ１に対応して、第１の通信機器１０は、第２の通信機器２０からの信号を受信する（ステップＳ２)。なお、ユーザ４０が振舞う所定のジェスチャに伴い、第１の通信機器１０が受信する信号の強度と位相とは変化する。
【００６０】
次に、情報検出部１４の強度変化検出部１４ａは、受信信号の強度の変化を検出する（ステップＳ３）。次に、情報検出部１４の位相変化検出部１４ｂは、受信信号の位相差の変化を検出する（ステップＳ４）。次に、情報検出部１４の演算部１４ｃは、受信信号の強度の変化と位相差の変化とから第１の変位情報を演算する（ステップＳ５）。次に、情報判定部１６の比較部１６ａは、第１の変位情報を第１の保持情報と比較する（ステップＳ６）。次に、情報判定部１６の判定部１６ｂは、ステップＳ６での比較結果から第２の通信機器２０との接続の可否を判定するための第１の判定を実施する（ステップＳ７）。
【００６１】
ステップＳ７で得られた第１の判定結果が「ＯＫ」（ペアリング可）の場合、第１の通信機器１０は、第２の通信機器２０に第１の判定結果を送信する（ステップＳ８）。次に、第１の通信機器１０は、第２の通信機器２０を通信の対象として特定する（ステップＳ９）。
【００６２】
ステップＳ８に対応して、第２の通信機器２０は、第１の通信機器１０から第１の判定結果を受信する（ステップＳ１０）。次に、第２の通信機器２０は、第１の通信機器１０を通信の対象として特定する（ステップＳ１１）。そして、第１の通信機器１０と第２の通信機器２０との間で認証が成立してデータの無線転送が開始される。
【００６３】
第１の通信機器１０と第２の通信機器２０とは、以上のような手順に従って認証を行っている。
【００６４】
次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態に係る認証方法では、第１の通信機器１０は、第２の通信機器２０が送信する信号を受信し、受信した信号の強度の変化と位相差の変化とから、第２の通信機器２０の位置の変化に関する第１の変位情報を検出している。そのため、加速度センサのような特殊な素子は不要となり、簡単な構成で認証を行うことができる。また、第１の通信機器１０は、受信した信号の強度の変化だけでなく位相差の変化も利用しているので、より複雑な位置の変化を検出することができる。例えば、第１の通信機器１０に対する第２の通信機器２０の相対的な距離の変化だけでなく、相対的な方向の変化も検出することもできる。その結果、第２の通信機器２０の位置の変化をより正確に検出することができるので、誤判定が少なくなる。したがって、この認証方法では、構成が簡単であり、ジェスチャを利用して確実に認証を行うことができる。
【００６５】
また、本実施形態に係る認証方法では、第１の変位情報は、第１の通信機器１０に対する第２の通信機器２０の、相対的な距離の変化と相対的な方向の変化とに関する情報である。そのため、第１の通信機器１０は、距離の変化と方向の変化という動作状態を判断しやすい情報によって、所定のジェスチャがなされたかどうかを判断することができる。しかも、第１の変位情報は、いわゆるアナログの電気信号ではなく、デジタル的に数値化された情報である。そのため、検出の精度を高くするために補正を行ったり、他の情報と比較し易いように加工したりすることが容易である。
【００６６】
また、本実施形態に係る認証方法では、第１の通信機器１０は、複数のアンテナ素子１１ａを有するアレーアンテナ１１ｂ（第１のアレーアンテナ）を備えている。そのため、第２の通信機器２０が送信する信号を受信するとき、隣り合うアンテナ素子１１ａの間隔に対応して位相のずれた複数の信号を受信することができる。このような信号の位相差から信号の到来する方向を推定することができる。また、アレーアンテナ１１ｂの隣り合うアンテナ素子１１ａの間隔は、第２の通信機器２０が送信する信号の波長の２分の１以下である。そのため、信号の到来する方向を一義的に推定することができるので、方向の推定が容易である。このようなアレーアンテナ１１ｂを用いることにより、第１の通信機器１０は、受信した信号の位相差の変化から、第１の通信機器１０に対する第２の通信機器２０の相対的な方向の変化を容易に検出することができる。
【００６７】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、第１実施形態と共通する部分については、同じ符号をつけて説明は省略する。
【００６８】
まず、本実施形態に係る認証方法を適用する通信システムの構成について、図８および図９を用いて説明する。図８は、本発明の第２実施形態に係る通信システムの構成を示す説明図である。図９は、図８に示す通信機器の配置を示す説明図である。図９（ａ）は側面図であり、図９（ｂ）は上面図である。
【００６９】
図８および図９に示すように、本実施形態に係る通信システム２００は、第１の通信機器１０と第２の通信機器２０と第３の通信機器３０とを備えている。ユーザ４０は、第２の通信機器２０を左手（図９（ａ）の左側）に保持して、第１の通信機器１０の手前（図９（ｂ）の下側）に立っている。第１の通信機器１０と第２の通信機器２０は、このようにしてほぼ向かい合うように配置されている。第３の通信機器３０は、第１の通信機器１０の右側（図９（ａ）の右側）に配置されている。なお、第１の通信機器１０と第２の通信機器２０との距離は数センチメートル程度の至近距離となっている。第１の通信機器１０と第３の通信機器３０との距離は、第１の通信機器１０と第２の通信機器２０との距離よりも遠くなっている。
【００７０】
第１の通信機器１０としては、例えばスマートフォンやＰＣのような通信機器が使用される。第２の通信機器２０および第３の通信機器３０としては、例えばスマートフォンや携帯電話のような通信端末が使用される。第１の通信機器１０と第２の通信機器２０とは、連携してデータの転送等の無線通信を行うことができる。そして、無線通信を行う際に、ユーザ４０が第２の通信機器２０を保持しながら振舞う所定のジェスチャによって認証を行うことができる。同様に、第１の通信機器１０と第３の通信機器３０とも、連携してデータの転送等の無線通信を行うことができる。そして、無線通信を行う際に、ユーザ４０が第３の通信機器３０を保持しながら振舞う所定のジェスチャによって認証を行うことができる。本実施形態では、第１の通信機器１０と第２の通信機器２０とが通信を行い、第１の通信機器１０と第３の通信機器３０とは通信を行わない場合の認証方法について説明する。
【００７１】
第１の通信機器１０は、アンテナ部１１と送信部１２と受信部１３とを備えている。送信部１２と受信部１３とは、それぞれ図示せぬ信号処理回路に接続されている。そして、アンテナ部１１と送信部１２と受信部１３とによって所定の無線通信を行っている。第１の通信機器１０は、さらに、情報検出部１４と情報保持部１５と情報判定部１６とを備えている。そして、情報検出部１４と情報保持部１５と情報判定部１６とによって認証を行っている。第２の通信機器２０は、アンテナ部２１と送信部２２と受信部２３とを備えている。送信部２２と受信部２３とは、それぞれ図示せぬ信号処理回路に接続されている。そして、アンテナ部２１と送信部２２と受信部２３とによって所定の無線通信を行っている。第３の通信機器３０は、第２の通信機器２０と同様に、アンテナ部３１と送信部３２と受信部３３とを備えている。送信部３２と受信部３３とは、それぞれ図示せぬ信号処理回路に接続されている。そして、アンテナ部３１と送信部３２と受信部３３とによって所定の無線通信を行っている。
【００７２】
第１の通信機器１０と第２の通信機器２０とは、通常の通信機能に加えて、至近距離通信機能を備えている。至近距離通信とは、数センチメートルから数十センチメートル程度の至近距離で通信を行うために、通常の通信時と比べて送信電力を低くして行う通信のことである。
【００７３】
第１の通信機器１０は、電源がオンになると至近距離通信モードとなり、第２の通信機器２０との認証に関する通信を、至近距離通信によって行っている。そして、至近距離通信時には、第１の通信機器１０は、通常の通信時と比べて送信電力を低くして通信を行っている。そのため、第３の通信機器３０が第１の通信機器１０の近くに存在するような場合でも、第３の通信機器３０への電磁波の影響を低減することができる。
【００７４】
次に、ユーザ４０が振舞うジェスチャについて説明する。本実施形態では、第１の通信機器１０と第２の通信機器２０との間で認証を行うためのジェスチャについては、第１実施形態で説明した内容と同じである。しかしながら、本実施形態に係る通信システム２００では、第１の通信機器１０と第２の通信機器２０の他に第３の通信機器３０が存在し、第３の通信機器３０も第１の通信機器１０との間で認証を行うことができる。
【００７５】
そのため、第１の通信機器１０と第２の通信機器２０との間で認証を行うときに、誤って第１の通信機器１０と第３の通信機器３０との間でも認証が成立することがないように、第１の通信機器１０と第２の通信機器２０との間で認証を行うときと、第１の通信機器１０と第３の通信機器３０との間で認証を行うときとで、異なるジェスチャを使用している。そして、その際にユーザ４０が複数のジェスチャのうちどちらのジェスチャをすればよいかを間違えないように、ユーザ４０が保持した通信機器からユーザ４０に所定のジェスチャを要求するようになっている。
【００７６】
次に、認証の手順について、図１０を用いて説明する。図１０は、本発明の第２実施形態に係る認証の手順を示すフローチャートである。
【００７７】
図１０に示すように、まず、第１の通信機器１０の電源がオンとなり、第１の通信機器１０は、至近距離通信モードとなる（ステップＳ２１）。次に、第１の通信機器１０は、所定のジェスチャをユーザ４０に要求するための問い合わせメッセージを、第２の通信機器２０に送信する（ステップＳ２２）。
【００７８】
ステップＳ２２に対応して、第２の通信機器２０は、至近距離通信モードとなる（ステップＳ２３）。次に、第２の通信機器２０は、第１の通信機器１０から問い合わせメッセージを受信する（ステップＳ２４）。次に、第２の通信機器２０は、問い合わせメッセージに基いてユーザ４０に所定のジェスチャを要求する（ステップＳ２５）。次に、第２の通信機器２０は、第１の通信機器１０に信号を送信する（ステップＳ２６）。
【００７９】
ステップＳ２６に対応して、第１の通信機器１０は、第２の通信機器２０から信号を受信する（ステップＳ２７）。なお、ユーザ４０が振舞う所定のジェスチャに伴い、第１の通信機器１０が受信する信号の強度と位相とは変化する。
【００８０】
次に、情報検出部１４の強度変化検出部１４ａは、受信信号の強度の変化を検出する（ステップＳ２８）。次に、情報検出部１４の位相変化検出部１４ｂは、受信信号の位相差の変化を検出する（ステップＳ２９）。次に、情報検出部１４の演算部１４ｃは、受信信号の強度の変化と位相差の変化とから第１の変位情報を演算する（ステップＳ３０）。次に、情報判定部１６の比較部１６ａは、第１の変位情報を第１の保持情報と比較する（ステップＳ３１）。次に、情報判定部１６の判定部１６ｂは、ステップＳ３１での比較結果から第２の通信機器２０との接続の可否を判定するための第１の判定を実施する（ステップＳ３２）。
【００８１】
ステップＳ３２で得られた第１の判定結果が「ＯＫ」（ペアリング可）の場合、第１の通信機器１０は、第２の通信機器２０に第１の判定結果を送信する（ステップＳ３３）。次に、第１の通信機器１０は、第２の通信機器２０を通信の対象として特定する（ステップＳ３４）。
【００８２】
ステップＳ３３に対応して、第２の通信機器２０は、第１の通信機器１０から第１の判定結果を受信する（ステップＳ３５）。次に、第２の通信機器２０は、第１の通信機器１０を通信の対象として特定する（ステップＳ３６）。そして、第１の通信機器１０と第２の通信機器２０との間で認証が成立してデータの無線転送が開始される。
【００８３】
第１の通信機器１０と第２の通信機器２０とは、以上のような手順に従って認証を行っている。
【００８４】
次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態に係る認証方法では、第１の通信機器１０と第２の通信機器２０とは、至近距離通信機能を有し、第１の通信機器１０は、第２の通信機器２０との認証に関する通信を、至近距離通信によって行っている。そのため、第１の通信機器１０と第２の通信機器２０以外に第３の通信機器３０を備えた通信システム２００において、第３の通信機器３０が第１の通信機器１０の近くに存在するような場合でも、第３の通信機器３０への電磁波の影響を低減することができる。しかも、第１の通信機器１０は、電源がオンになると至近距離通信モードとなるので、認証のための操作を開始する前に、ユーザが毎回至近距離通信モードに設定する必要がなく、操作が簡単になる。
【００８５】
また、本実施形態に係る認証方法では、第１の通信機器１０は、第２の通信機器２０を保持しながら振舞う所定のジェスチャを、ユーザ４０に要求するための問い合わせメッセージを第２の通信機器２０に送信している。そして、第２の通信機器２０は、第１の通信機器１０から受信した問い合わせメッセージに基いて、ユーザ４０に所定のジェスチャを要求している。そのため、第１の通信機器１０と第２の通信機器２０以外に第３の通信機器３０を備えた通信システム２００において、認証の対象となる通信機器が複数存在し、複数のジェスチャによる認証が必要となるような場合でも、第１の通信機器１０と第２の通信機器２０との間で認証を行うためのジェスチャをユーザ４０が間違えることがない。
【００８６】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、第１実施形態と共通する部分については、同じ符号をつけて説明は省略する。
【００８７】
まず、本実施形態に係る認証方法を適用する通信システムの構成について、図１１および図１２を用いて説明する。図１１は、本発明の第３実施形態に係る通信システムの構成を示す説明図である。図１２は、図１１に示す通信機器の配置を示す説明図である。図１２（ａ）は側面図であり、図１２（ｂ）は上面図である。
【００８８】
図１１および図１２に示すように、本実施形態に係る通信システム３００は、第１の通信機器１０と第２の通信機器２０とを備えている。ユーザ４０は、第１の通信機器１０を右手（図１２（ａ）の右側）に、第２の通信機器２０を左手（図１２（ａ）の左側）に、保持して立っている。第１の通信機器１０と第２の通信機器２０は、このようにユーザ４０の左右に配置されている。
【００８９】
第１の通信機器１０および第２の通信機器２０としては、例えばスマートフォンのような通信機器が使用される。第１の通信機器１０と第２の通信機器２０とは、連携してデータの転送等の無線通信を行うことができる。そして、無線通信を行う際に、ユーザ４０が第１の通信機器１０と第２の通信機器２０とを保持しながら振舞う所定のジェスチャによって認証を行うことができる。
【００９０】
第１の通信機器１０は、アンテナ部１１と送信部１２と受信部１３とを備えている。送信部１２と受信部１３とは、それぞれ図示せぬ信号処理回路に接続されている。そして、アンテナ部１１と送信部１２と受信部１３とによって所定の無線通信を行っている。第１の通信機器１０は、さらに、情報検出部１４と情報保持部１５と情報判定部１６とを備えている。そして、情報検出部１４と情報保持部１５と情報判定部１６とによって認証を行っている。第２の通信機器２０は、アンテナ部２１と送信部２２と受信部２３とを備えている。送信部２２と受信部２３とは、それぞれ図示せぬ信号処理回路に接続されている。そして、アンテナ部２１と送信部２２と受信部２３とによって所定の無線通信を行っている。第２の通信機器２０は、さらに、情報検出部２４と情報保持部２５と情報判定部２６とを備えている。そして、情報検出部２４と情報保持部２５と情報判定部２６とによって認証を行っている。
【００９１】
第１の通信機器１０と第２の通信機器２０とは、時間分割で通信を行う、いわゆる時分割通信機能を有している。そのため、第１の通信機器１０と第２の通信機器２０とが通信する場合、第１の通信機器１０が送信するときは第２の通信機器２０は受信し、第２の通信機器２０が送信するときは第１の通信機器１０は受信し、第１の通信機器１０と第２の通信機器とは、それぞれ時間分割で互いに送信と受信とを繰り返している。そして、第１の通信機器１０と第２の通信機器２０とは、同じ周波数を使用して送信と受信とを行っている。
【００９２】
次に、第２の通信機器２０について、図１３を用いてもう少し詳しく説明する。図１３は、図１１に示す第２の通信機器の構成を示すブロック図である。
【００９３】
まず、アンテナ部２１について説明する。図１３に示すように、アンテナ部２１は、複数のアンテナ素子２１ａを有するアレーアンテナ２１ｂ（第２のアレーアンテナ）と、送信時と受信時とで接続の切換えを行う切替え回路２１ｃと、を備えている。アレーアンテナ２１ｂの隣り合うアンテナ素子２１ａの間隔（以下、素子間隔と略称)は、第１の通信機器１０が送信する信号の波長の２分の１以下に設定されている。アンテナ部２１の機能については、アンテナ部１１の機能と同様であるので説明を省略する。
【００９４】
次に、情報検出部２４について説明する。情報検出部２４は、強度変化検出部２４ａと位相変化検出部２４ｂと演算部２４ｃとを備えている。そして、受信部２３と接続されて、受信部２３から受信信号の強度と位相とに関する情報を入手している。強度変化検出部２４ａは、受信信号の強度に関する情報をモニタし、受信信号の強度の変化を検出している。位相変化検出部２４ｂは、受信信号の位相差に関する情報をモニタし、受信信号の位相差の変化を検出している。演算部２４ｃは、強度変化検出部２４ａが検出した強度変化の情報と位相変化検出部２４ｂが検出した位相差変化の情報とから第２の変位情報を演算している。情報検出部２４では、このようにして第２の変位情報を検出している。
【００９５】
第２の変位情報は、第２の通信機器２０に対する第１の通信機器１０の実際の位置の変化に関する情報である。本実施形態では、第２の変位情報は、ユーザ４０が振舞う所定のジェスチャに伴う、第２の通信機器２０に対する第１の通信機器１０の相対的な距離の変化と相対的な方向の変化とに関する情報が使用されている。そして、第２の変位情報は、いわゆるアナログの電気信号ではなく、デジタル的に数値化された情報であり、検出の精度を高くするために補正されていたり、他の情報と比較し易いように情報が加工されていたりしても構わない。
【００９６】
次に、情報保持部２５について説明する。情報保持部２５は、予め定められた第２の保持情報を保持している。このような情報の保持は、例えばハードディスク装置のような記録装置に記録させる方法や、記憶用半導体のような記憶装置に記憶させる方法や、所定の手順に従って毎回演算するような方法等によって、可能である。
【００９７】
第２の保持情報は、第２の変位情報と比較するための情報である。本実施形態では、第２の保持情報は、所定のジェスチャとして予想される、第２の通信機器２０に対する第１の通信機器１０の相対的な距離の変化と相対的な方向の変化とに関する情報が使用されている。そして、第２の保持情報は、第２の変位情報と同様、デジタル的に数値化された情報である。
【００９８】
次に、情報判定部２６について説明する。情報判定部２６は、比較部２６ａと判定部２６ｂとを備えている。そして、情報判定部２６は、情報検出部２４と接続されて第２の変位情報を入手している。また、情報保持部２５と接続されて第２の保持情報を入手している。比較部２６ａは、入手した第２の変位情報と第２の保持情報とを比較している。判定部２６ｂは、比較部２６ａで行った比較結果から、所定のジェスチャがなされたかどうかを判断し、そして、第１の通信機器１０との接続の可否を判定している。
【００９９】
次に、ユーザ４０が振舞うジェスチャについて、図１２および図１４を用いて説明する。図１４は、本発明の第３実施形態に係るジェスチャ動作の例を示す説明図である。図１２に示すように、ユーザ４０は、第１の通信機器１０を右手（図１２の右側)に、第２の通信機器２０を左手（図１２の左側)に保持して立っている。第１の通信機器１０からは信号が送信され、その信号を第２の通信機器２０が受信している。また、第２の通信機器２０からは信号が送信され、その信号を第１の通信機器１０が受信している。そして、図１４に示すように、ユーザ４０は、第１の通信機器１０を右上から右下に振り下ろし、それとほぼ同時に第２の通信機器２０を左下から左上に振り上げるようなジェスチャを振舞っている。ユーザ４０のこのようなジェスチャに伴い、第１の通信機器１０と第２の通信機器２０とは、互いにユーザ４０の正面付近（近傍空間）の一点を中心とした、略点対称な動きをするようになる。
【０１００】
このとき、第１の通信機器１０に対する第２の通信機器２０の相対的な距離の変化は、第２の通信機器２０だけが移動した場合と比較してほぼ２倍の変化となる。また、第２の通信機器２０に対する第１の通信機器１０の相対的な距離の変化は、第１の通信機器１０だけが移動した場合と比較してほぼ２倍の変化となる。その結果、ユーザ４０のジェスチャが小さな動きであっても、第１の変位情報および第２の変位情報の検出が容易となる。
【０１０１】
さらに、第１の通信機器１０に対する第２の通信機器２０の相対的な距離の変化と、第２の通信機器２０に対する第１の通信機器１０の相対的な距離の変化とは、お互いにほぼ同じ大きさの変化となる。そして、第１の通信機器１０に対する第２の通信機器２０の相対的な方向の変化と、第２の通信機器２０に対する第１の通信機器１０の相対的な方向の変化とは、お互いに逆方向の変化となる。そのため、第１の変移情報と、第２の変移情報とは、距離の変化がほぼ同じで方向の変化が逆方向の類似した情報となる。その結果、類似した第１の変移情報と第２の変移情報とを利用してジェスチャの判定を行うことができるので、判定が簡単になる。
【０１０２】
次に、認証の手順について、図１５を用いて説明する。図１５は、本発明の第３実施形態に係る認証の手順を示すフローチャートである。
【０１０３】
図１５に示すように、まず、第１の通信機器１０は、第２の通信機器２０に信号を送信するとともに、第２の通信機器２０から信号を受信する（ステップＳ４１)。なお、ユーザ４０が振舞う所定のジェスチャに伴い、第１の通信機器１０が受信する信号の強度と位相差とは変化する。
【０１０４】
次に、情報検出部１４の強度変化検出部１４ａは、受信信号の強度の変化を検出する（ステップＳ４２）。次に、情報検出部１４の位相変化検出部１４ｂは、受信信号の位相差の変化を検出する（ステップＳ４３）。次に、情報検出部１４の演算部１４ｃは、受信信号の強度の変化と位相差の変化とから第１の変位情報を演算する（ステップＳ４４）。次に、情報判定部１６の比較部１６ａは、第１の変位情報を第１の保持情報と比較する（ステップＳ４５）。次に、情報判定部１６の判定部１６ｂは、ステップＳ４５での比較結果から第２の通信機器２０との接続の可否を判定するための第１の判定を実施する（ステップＳ４６）次に、第１の通信機器１０は、第２の通信機器２０に第１の判定結果を送信するとともに、第２の通信機器２０から第２の判定結果を受信する（ステップＳ４７）。
【０１０５】
ステップＳ４６で得られた第１の判定結果が「ＯＫ」（接続可）の場合、第１の通信機器１０は、第２の通信機器２０を通信の対象として特定する（ステップＳ４８）。そして、第１の通信機器１０と第２の通信機器２０との間で認証が成立してデータの無線転送が開始される。
【０１０６】
ステップＳ４６で得られた第１の判定結果が「ＮＧ」（接続不可）で、ステップＳ４７で得られた第２の判定結果が「ＯＫ」（接続可）の場合も、第１の通信機器１０は、第２の通信機器２０を通信の対象として特定する（ステップＳ４８）。そして、第１の通信機器１０と第２の通信機器２０との間で認証が成立してデータの無線転送が開始される。
【０１０７】
ステップＳ４６で得られた第１の判定結果が「ＮＧ」（接続不可）で、ステップＳ４７で得られた第２の判定結果も「ＮＧ」（接続不可）の場合、第１の通信機器１０と第２の通信機器２０との認証は不成立となり、第１の通信機器１０は、ステップＳ４１に戻って、再び、第２の通信機器２０との送受信を繰り返す。
【０１０８】
本実施形態では、図１５に示すように、第１の通信機器１０とほぼ同時に、第２の通信機器２０も第１の通信機器１０との認証を行っている。まず、ステップＳ４１に対応して、第２の通信機器２０は、第１の通信機器１０に信号を送信するとともに、第１の通信機器１０から信号を受信する（ステップＳ５１)。
【０１０９】
次に、情報検出部２４の強度変化検出部２４ａは、受信信号の強度の変化を検出する（ステップＳ５２）。次に、情報検出部２４の位相変化検出部２４ｂは、受信信号の位相差の変化を検出する（ステップＳ５３）。次に、情報検出部２４の演算部２４ｃは、受信信号の強度の変化と位相差の変化とから第２の変位情報を演算する（ステップＳ５４）。次に、情報判定部２６の比較部２６ａは、第２の変位情報を第２の保持情報と比較する（ステップＳ５５）。次に、情報判定部２６の判定部２６ｂは、ステップＳ５５での比較結果から第１の通信機器１０との接続の可否を判定するための第２の判定を実施する（ステップＳ５６）次に、ステップＳ４７に対応して、第２の通信機器２０は、第１の通信機器１０に第２の判定結果を送信するとともに、第１の通信機器１０から第１の判定結果を受信する（ステップＳ５７）。
【０１１０】
ステップＳ５７で得られた第１の判定結果が「ＯＫ」（接続可）の場合、第２の通信機器２０は、第１の通信機器１０を通信の対象として特定する（ステップＳ５８）。そして、第１の通信機器１０と第２の通信機器２０との間で認証が成立してデータの無線転送が開始される。
【０１１１】
ステップＳ５７で得られた第１の判定結果が「ＮＧ」（接続不可）で、ステップＳ５６で得られた第２の判定結果が「ＯＫ」（接続可）の場合も、第２の通信機器２０は、第１の通信機器１０を通信の対象として特定する（ステップＳ５８）。そして、第１の通信機器１０と第２の通信機器２０との間で認証が成立してデータの無線転送が開始される。
【０１１２】
ステップＳ５７で得られた第１の判定結果が「ＮＧ」（接続不可）で、ステップＳ５６で得られた第２の判定結果も「ＮＧ」（接続不可）の場合、第１の通信機器１０と第２の通信機器２０との認証は不成立となり、第２の通信機器２０は、ステップＳ５１に戻って、再び、第１の通信機器１０との送受信を繰り返す。
【０１１３】
第１の通信機器１０と第２の通信機器２０とは、以上のような手順に従って認証を行っている。そして、第１の通信機器１０と第２の通信機器２０とのうち、どちらか一方の通信機器が他方の通信機器を通信の対象として特定できれば、第１の通信機器１０と第２の通信機器２０との認証が成立するようになっている。
【０１１４】
次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態に係る認証方法では、第１の通信機器１０だけでなく、第２の通信機器２０も、第１の通信機器１０が送信する信号を受信し、受信した信号の強度の変化と位相差の変化とから、第１の通信機器１０の位置の変化に関する第２の変位情報を検出し、第２の変位情報を予め定められた第２の保持情報と比較して第２の判定を行ない、第２の判定の結果に基き第１の通信機器１０を通信の対象として特定している。そして、第１の通信機器１０と第２の通信機器２０とのうち少なくとも一方の通信機器が他方の通信機器を通信の対象として特定することによって、第１の通信機器１０と第２の通信機器２０との認証が成立するようになっている。そのため、第１の通信機器１０と第２の通信機器２０とのうちの一方が通信の対象の特定に失敗しても、他方が成功すれば、第１の通信機器１０と第２の通信機器２０との認証が成立する。その結果、より確実に認証を行うことができる。
【０１１５】
また、本実施形態に係る認証方法では、第１の変位情報は、第１の通信機器１０に対する第２の通信機器２０の、相対的な距離の変化と相対的な方向の変化とに関する情報である。そして、第２の変位情報は、第２の通信機器２０に対する第１の通信機器１０の、相対的な距離の変化と相対的な方向の変化とに関する情報である。そのため、第１の通信機器１０と第２の通信機器２０とは、距離の変化と方向の変化という動作状態を判断しやすい情報によって、所定のジェスチャがなされたかどうかを判断することができる。しかも、第１の変位情報と第２の変位情報とは、いわゆるアナログの電気信号ではなく、デジタル的に数値化された情報である。そのため、検出の精度を高くするために補正を行ったり、他の情報と比較し易いように加工したりすることが容易である。その結果、第１の通信機器１０と第２の通信機器２０との接続の可否の判定が容易となる。
【０１１６】
また、本実施形態に係る認証方法では、第１の通信機器１０は、複数のアンテナ素子１１ａを有するアレーアンテナ１１ｂ（第１のアレーアンテナ）を備えている。そのため、第２の通信機器２０が送信する信号を受信するとき、素子間隔に対応して位相のずれた少なくとも２つの信号を受信することができる。このような信号の位相差から信号の到来する方向を推定することができる。しかも、アレーアンテナ１１ｂの素子間隔は、第２の通信機器２０が送信する信号の波長の２分の１以下である。そのため、信号の到来する方向を一義的に推定することができるので、方向の推定が容易である。このようなアレーアンテナ１１ｂを用いることにより、第１の通信機器１０は、受信した信号の位相差の変化から、第１の通信機器１０に対する第２の通信機器２０の相対的な方向の変化を容易に検出できる。
【０１１７】
同様に、第２の通信機器２０は、複数のアンテナ素子２１ａを有するアレーアンテナ２１ｂ（第２のアレーアンテナ）を備えている。しかも、アレーアンテナ２１ｂの素子間隔は、第１の通信機器１０が送信する信号の波長の２分の１以下である。このようなアレーアンテナ２１ｂを用いることにより、第２の通信機器２０は、受信した信号の位相差の変化から、第２の通信機器２０に対する第１の通信機器１０の相対的な方向の変化を容易に検出できる。
【０１１８】
また、本実施形態に係る認証方法では、第１の通信機器１０と第２の通信機器２０とは、それぞれ時間分割で互いに送信と受信を繰り返している。そのため、第１の通信機器１０と第２の通信機器２０とは、それぞれ継続的に受信した信号の強度と位相とをモニタすることができる。その結果、検出漏れによる誤判定を少なくすることができる。また、第１の通信機器１０と第２の通信機器２０とは、同じ周波数を使用して送信と受信とを行うことができる。そのため、第１の通信機器１０と第２の通信機器２０とは、同じ周波数を用いた演算条件で受信した信号が到来する方向を推定することができる。その結果、第１の変位情報および第２の変位情報の検出が容易となる。
【０１１９】
また、本実施形態に係る認証方法では、第１の通信機器１０の位置の変化と第２の通信機器２０の位置の変化とは、ユーザ４０が第１の通信機器１０と第２の通信機器２０とを保持しながら振舞う所定のジェスチャによってなされ、所定のジェスチャは、第１の通信機器１０と第２の通信機器２０とが互いにユーザ４０の正面付近（近傍空間）の一点を中心とした、略点対称な動きとなるようなジェスチャである。そのため、第１の通信機器１０に対する第２の通信機器２０の相対的な距離の変化は、第２の通信機器２０だけが移動した場合と比較してほぼ２倍の変化となる。また、第２の通信機器２０に対する第１の通信機器１０の相対的な距離の変化は、第１の通信機器１０だけが移動した場合と比較してほぼ２倍の変化となる。その結果、ユーザ４０のジェスチャが小さな動きであっても、第１の変位情報および第２の変位情報の検出が容易となる。
【０１２０】
さらに、第１の通信機器１０に対する第２の通信機器２０の相対的な距離の変化と、第２の通信機器２０に対する第１の通信機器１０の相対的な距離の変化とは、お互いにほぼ同じ大きさの変化となる。そして、第１の通信機器１０に対する第２の通信機器２０の相対的な方向の変化と、第２の通信機器２０に対する第１の通信機器１０の相対的な方向の変化とは、お互いに逆方向の変化となる。そのため、第１の変移情報と、第２の変移情報とは、距離の変化がほぼ同じで方向の変化が逆方向の類似した情報となる。その結果、類似した第１の変移情報と第２の変移情報とを利用してジェスチャの判定を行うことができるので、判定が簡単になる。
【０１２１】
以上、本発明の第１実施形態と第２実施形態と第３実施形態とについて説明してきたが、本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することができる。
【０１２２】
例えば、第１実施形態において、第１の通信機器１０は、アレーアンテナ１１ｂ以外の手段によって信号の到来方向を推定しても構わない。例えば、アレーアンテナ１１ｂの代わりに用途の異なる２つのアンテナを利用し、それぞれが受信した信号の強度や位相を補正して信号の到来方向の推定に使用しても構わない。その場合、アレーアンテナ１１ｂは不要となり、より構成を簡単にすることができる。
【０１２３】
また、例えば、第１実施形態において、第１の通信機器１０は複数のマイクを備え、第２の通信機器２０は少なくとも１つのスピーカを備え、電磁波の信号ではなく音波の信号を用いて、認証に関する通信を行っても構わない。そして、音波の信号の強度の変化と位相差の変化とから、第１の変移情報を検出しても構わない。その場合も、アレーアンテナ１１ｂは不要となり、より構成を簡単にすることができる。
【０１２４】
また、例えば、第１実施形態において、第１の通信機器１０では、アレーアンテナ１１ｂが有するアンテナ素子１１ａの数をさらに多くし、例えば３つ、または、それ以上としても構わない。そして、例えば３つのアンテナ素子１１ａが三角形の３つの頂点上に位置するような配置となっていても構わないし、４つのアンテナ素子１１ａが四角形の４つの頂点上に位置するような配置となっていても構わない。その場合、信号が到来する方向をさらに正確に推定することが可能となる。
【０１２５】
また、例えば、第１実施形態において、第１の変移情報は、所定のジェスチャに伴う、実際の信号の強度の変化量と位相差の変化量とであり、第１の保持情報は、所定のジェスチャから予想される、信号の強度の変化量と位相差の変化量との予想値であっても構わない。簡単なジェスチャ動作であれば、このような第１の変移情報と第１の保持情報とによって所定のジェスチャがなされたかどうかを判断することも可能である。
【０１２６】
また、例えば、第１実施形態において、第１の変移情報は、複数の時間における第２の通信機器２０の位置の変化に関する情報であっても構わない。その場合、複数の動作を組み合わせた複雑なジェスチャに対応した認証が可能となる。
【符号の説明】
【０１２７】
１０  第１の通信機器
２０  第２の通信機器
３０  第３の通信機器
１１  ２１  ３１  アンテナ部
１１ａ  ２１ａ  アンテナ素子
１１ｂ  ２１ｂ  アレーアンテナ
１１ｃ  ２１ｃ  切換え回路
１２  ２２  ３２  送信部
１３  ２３  ３３  受信部
１４  ２４  情報検出部
１４ａ  ２４ａ  強度変化検出部
１４ｂ  ２４ｂ  位相変化検出部
１４ｃ  ２４ｃ  演算部
１５  ２５  情報保持部
１６  ２６  情報判定部
１７ａ  ２７ａ  比較部
１７ｂ  ２７ｂ  判定部
４０  ユーザ
１００  ２００  ３００  通信システム
【図１】
2014086790.tif 000003
【図２】
2014086790.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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