(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
子局が親局から発射されたエネルギー伝播を受信し、受信したエネルギー伝播から前記子局が動作するための電力を得て前記親局とデータの読み書きのための通信を行うように構成された通信システムにおいて、前記親局が前記子局と通信を開始したときに前記親局が発射するエネルギー伝播の強さを通信開始前より大きくするようにし、前記親局が前記子局に対するデータの読み書きを終了したときに前記親局が発射するエネルギー伝播の強さを前記通信開始時の強さより小さくするようにしたことを特徴とする通信システム。
【請求項２】
エネルギー伝播として電波を用い、前記子局を電池を備えていない非接触式ＩＣカードとし、前記親局をＩＣカード読み書き装置とする請求項１記載の通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、子局が親局により発射されたエネルギー伝播を受信し、受信したエネルギー伝播から子局が動作するための電力を得て親局と通信を行うように構成された通信システムの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従来のこの種の通信システムの一例を示すブロック図である。親局としてのＩＣカード読み書き装置２は、子局としての非接触式ＩＣカード８に対する読み書き装置で、非接触式ＩＣカード８と無線通信を行うことにより非接触式ＩＣカード８内に内蔵されているメモリの内容の読み取りや書き込みを行う装置で、それらの記憶内容を処理するパソコン等の上位装置１と接続されており、上位装置１からの指示で動作するような構成になっている。制御回路３は送信回路３Ａと受信回路３Ｂを含み、それぞれデータの送信と受信をも行う。同様に、非接触式ＩＣカード８内の制御回路７にもメモリや送信回路、受信回路（いずれも図示せず）が含まれている。
【０００３】
また、非接触式ＩＣカード８が動作するための電力は非接触式ＩＣカード８がＩＣカード読み書き装置２に近づいた（例えば数ｃｍの距離）時にＩＣカード読み書き装置２からの電波を受信し、その受信した電波の電力で電源を得て、動作するような構成となっている。
【０００４】
図７は図６に示された電源回路６の回路例を示す。図７において、ＩＣカード読み書き装置２の電力送信及びデータ送受信用のアンテナコイル４から発射された電波は、電力受信及びデータ送受信用のアンテナコイル５とコンデンサ１４とで構成された共振回路１３で受信され、その得られた電圧はダイオード９で整流され、コンデンサ１０に貯えられる。コンデンサ１０の電圧は、制御回路７が動作可能な電圧レベルであるかどうかを電圧監視回路１２により判断される。電圧監視回路１２は、動作可能な電圧レベルであると判断した場合にはトランジスタ１１をオンにスイッチングさせて、制御回路７に電力を供給する。これにより、制御回路７は動作を開始して、ＩＣカード読み書き装置２と通信が可能となる。
【０００５】
図８は非接触式ＩＣカード８の読み取り位置を示す断面図である。非接触式ＩＣカード８は位置８ａ、位置８ｂ、位置８ｃと移動し、電力供給可能エリア１５及びその近傍を通過する。電力供給可能エリア１５は、ＩＣカード読み書き装置２に内蔵されているアンテナコイル４から発射される電波によって非接触式ＩＣカード８に対し電力が供給可能なエリアを示している。非接触式ＩＣカード８が位置８ａから位置８ｂに移動することによりコンデンサ１０に貯えられる電圧が増加する。この電圧が規定電圧レベルに達すると、電圧監視回路１２がトランジスタ１１をオンにし、コンデンサ１０から非接触式ＩＣカード８の制御回路７に電力が供給されることによって、非接触式ＩＣカード８の制御回路７が動作を開始し、ＩＣカード読み書き装置２との通信を開始する。
【０００６】
また、従来、電波を用いてデータの送受信を行う非接触式ＩＣカードの電源に関する提案として特開平８ー６９５１３号公報がある。この公報では、電池内蔵式のカードと電池レス式のカードの長所を融合させ、電池の寿命ひいてはカードの寿命を延ばし、かつ、長い通信距離が得られるようにするために、受信する電波が強い場合には、電源として、受信した電波から電力を得て充電されるコンデンサを用い、受信する電波が弱い場合には、電源として、一次電池を用いるようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ＩＣカード読み書き装置２のアンテナコイル４から発射される電波は四方八方に発射され、その一部を非接触式ＩＣカード８のアンテナコイル５で受信するため、電力伝送の効率としては非常に悪いものになっている。また、非接触式ＩＣカード８がＩＣカード読み書き装置２に何時近づけられるかが不明なため、ＩＣカード読み書き装置２のアンテナコイル４から常時電波を出力させなければならず、非接触式ＩＣカード８と通信していない場合でもＩＣカード読み書き装置２が電力を消費するという不具合がある。
【０００８】
さらに、図８に示されるように、非接触式ＩＣカード８が電力供給可能エリア１５に入って、ＩＣカード読み書き装置２との通信を開始した後、非接触式ＩＣカード８は位置８ｃに移動することになるため、図７のコンデンサ１０の電圧が減少し、電圧監視回路１２により制御回路７への電力供給が遮断される。したがって、非接触式ＩＣカード８が電力供給可能エリア１５及びその近傍を通過する場合、その電力供給可能エリア１５が小さいものであると、制御回路７は一旦動作可能になるものの、即動作不可能な状態になり、通信が途中で中断されるという大きな問題がある。そして、その際に、非接触式ＩＣカード８の内部メモリに書き込み動作を行っていた場合は、書き込みが途中で終了し、信頼性上大きな問題がある。
【０００９】
特開平８ー６９５１３号公報にて提案されたものは、一次電池を使用しているために、非接触式ＩＣカードが大型となり、また、一次電池の寿命を考慮した使い方をしなければならない等の問題がある。。
（発明の目的）
本発明の目的は、子局が親局から発射されたエネルギー伝播を受信し、受信したエネルギー伝播から子局が動作するための電力を得て親局とデータの読み書きのための通信を行うように構成された通信システムにおいて、親局の消費電力を低く抑えることができると共に、通信の信頼性を向上させることができる通信システムを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、子局が親局から発射されたエネルギー伝播を受信し、受信したエネルギー伝播から前記子局が動作するための電力を得て前記親局とデータの読み書きのための通信を行うように構成された通信システムにおいて、前記親局が前記子局と通信を開始したときに前記親局が発射するエネルギー伝播の強さを通信開始前より大きくするようにし、前記親局が前記子局に対するデータの読み書きを終了したときに前記親局が発射するエネルギー伝播の強さを前記通信開始時の強さより小さくするようにしたことを特徴とするものである。
【００１１】
なお、本発明における「エネルギー伝播」は、電波、静電誘導、電磁誘導を含む用語として使用されるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態による通信システム全体は、図６に示される従来のものと同一であり、親局としてＩＣカード読み書き装置２が用いられ、子局として非接触式ＩＣカード８が用いられる。非接触式ＩＣカード８の使い方としては、人間が非接触式ＩＣカード８をＩＣカード読み書き装置２にかざすことを想定している。なお、エネルギー伝播の形態としては電波を用いている。
【００１３】
図１は本発明の実施の一形態におけるＩＣカード読み書き装置２の制御回路３の一部を示すブロック図であり、電力の送信とデータの送信を同一のアンテナで構成する場合の例である。
【００１４】
データ発生回路２１から出力されるデータにより、発振回路２２の搬送波は変調回路２３において変調され、低電力用増幅回路２４あるいは高電力用増幅回路２５で増幅され、それぞれ低電力送信用アンテナコイル２６、高電力送信用アンテナコイル２７にて外部に電波として放出される。低電力用増幅回路２４、高電力用増幅回路２５は同時には動作せず、切換回路２８により後述するようにどちらか一方が選択され、動作するような構成となっている。
【００１５】
非接触式ＩＣカード８が発射した電波は受信用アンテナコイル２９により受信され、増幅回路３０により増幅され、復調回路３１により復調される。このようにして、非接触式ＩＣカード８から読み取られたデータはデータ処理回路３２にて処理され、その処理結果に応じて切換回路２８及びデータ発生回路２１が制御される。
【００１６】
図２は低電力送信用アンテナコイル２６、高電力送信用アンテナコイル２７の配置の例を示した外観図で、低電力送信用アンテナコイル２６の外側に高電力送信用アンテナコイル２７が同心円状に配置されている。なお、受信用アンテナコイル２９の図示は省略されている。
【００１７】
図３は、切換回路２８による低電力用増幅回路２４と高電力用増幅回路２５の切換動作等を示すフローチャートである。ステップ１にてＩＣカード読み書き装置２の電源がオンになると、高電力用増幅回路２５を動作させずに、低電力用増幅回路２４のみを動作させる。これにより、図４に示されるように、電力供給可能エリア１５ａが構成される。その後、非接触式ＩＣカード８が近づいて、電力供給可能エリア１５ａに入る位置８ｂに移動すると、前述したように、非接触式ＩＣカード８はＩＣカード読み書き装置２から電力の供給を受け、ＩＣカード読み書き装置２と通信を開始する。この通信開始の時点で、非接触式ＩＣカード８は、通信が可能になったことを知らせる制御コードの電波を発射するので、ＩＣカード読み書き装置２はこの制御コードの電波を受信し、データ処理回路３２が通信開始を識別して、切換回路２８にそれを知らせる。切換回路２８はステップ３にて非接触式ＩＣカード８が近づいてきたことを判定し、ステップ４にて低電力用増幅回路器２４の動作を停止させ、高電力用増幅回路２５を動作させる。このことにより、図４に示されるように、電力供給可能エリア１５ａが電力供給可能エリア１５ｂへと広がり、従来では通信が不可能だった位置８ｃでの通信も可能となる。
【００１８】
ステップ５にてデータ処理回路３２は非接触式ＩＣカード８との間で必要なデータの読み書き動作を行い、ステップ６にて読み書き動作の終了を判定すると、ステップ２に戻り、再び、高電力用増幅回路２５の動作を停止させて、低電力用増幅回路２４を動作させる。これで、初期状態に戻り、次の非接触式ＩＣカードとの通信に備えることができる。図５はこの時の消費電力の推移を示した図で、通信時間Ｔ１  及び通信時間Ｔ２  の時の消費電力Ｗは通信していない時の消費電力Ｗ０  と比べて大きくなっている。
【００１９】
以上のように、非接触式ＩＣカード８がかなりの速度で移動しているとしても、非接触式ＩＣカード８への電力供給の時間を従来と比べて比較的長くとることができるので、読み書きを確実に行うことができ、信頼性を向上させることができる。また、通信していない時の消費電力Ｗ０  を小さくすることができるので、省エネルギタイプとすることができる。
【００２０】
本実施の形態では、電力送信用或いは電力受信用とデータ送受信用のアンテナコイルを共用している例を説明したが、電力送信用或いは電力受信用とデータ送受信用のアンテナコイルを別々に設けても良い。
【００２１】
また、親局としてＩＣカード読み書き装置を用い、子局として非接触式ＩＣカードを用いているが、それには限定されない。
【００２２】
以上は実施の形態として電波による電力の送受信を示したが、静電誘導や電磁誘導による電力の送受信を用いても同等の効果が得られることは明白である。
【００２３】
本発明の用途としては自動改札装置等が好適である。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、子局が親局から発射されたエネルギー伝播を受信し、受信したエネルギー伝播から前記子局が動作するための電力を得て前記親局とデータの読み書きのための通信を行うように構成された通信システムにおいて、前記親局が前記子局と通信を開始したときに前記親局が発射するエネルギー伝播の強さを通信開始前より大きくするようにし、前記親局が前記子局に対するデータの読み書きを終了したときに前記親局が発射するエネルギー伝播の強さを前記通信開始時の強さより小さくするようにしたから、親局の消費電力を低く抑えることができると共に、通信の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である通信システムのＩＣカード読み書き装置の制御回路の一部を示すブロック図である。
【図２】図１の低電力送信用アンテナコイルと高電力送信用アンテナコイルの配置の一例を示す平面図である。
【図３】図１の切換回路による切換動作等を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の一形態である通信システムのＩＣカード読み書き装置による電力供給可能エリアの変化及び非接触式ＩＣカードの移動軌跡を示す図である。
【図５】本発明の実施の一形態である通信システムのＩＣカード読み書き装置の消費電力の推移を示す図である。
【図６】従来形と本発明の実施の一形態とに共通して用いられる通信システムの概要を示すブロック図である。
【図７】図６の電源回路の一例を示す回路図である。
【図８】従来の通信システムのＩＣカード読み書き装置に対する非接触式ＩＣカードの移動軌跡を示す図である。
【符号の説明】
２  ＩＣ読み書き装置
３  制御回路
４  アンテナコイル
５  アンテナコイル
６  電源回路
７  制御回路
８  非接触式ＩＣカード
１５ａ，１５ｂ  電力供給可能エリア
２１  データ発生回路
２２  発振回路
２４  低電力用増幅回路
２７  高電力用増幅回路
２６  低電力送信用アンテナコイル
２７  高電力送信用アンテナコイル
２８  切換回路
２９  受信用アンテナコイル
３０  増幅回路
３１  復調回路
３２  データ処理回路
【図１】
0003557342.tif 000002
【図２】
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【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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