(57)【要約】  本発明は２つのインテリジェント・デバイス（１０、２０、３０）間にデータ接続を自動確立するための通信装置に関するものである。この装置は送信発振器（５０）の一部を成す非接触データ交換を行うためのコイル（１３、２３、３３）、インテリジェント・デバイス（１０、２０、３０）のコイル（１３、２３、３３）とデータ処理コンポーネント（１１、２１）とに接続され、コイル（１３、２３、３３）を介して検索信号を送信し、別のインテリジェント・デバイス（１０、２０、３０）から応答を受信する通信素子（１２、２２）、送信発振器（５０）の特性を監視し、特性の変化を確認すると制御信号を出力する計測手段（１４、２４）、および計測手段（１４、２４）と通信素子（１２、２２）とに接続され、計測手段（１４、２４）から制御信号を受信すると通信素子（１２、２２）をオンにする切替手段（１５、２５）を有している。
2007500461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インテリジェント・デバイス間にデータ接続を確立するための通信装置であって、
送信発振器（５０）の一部を成す非接触データ交換を行うためのコイル（１３、２３、３３）、
インテリジェント・デバイス（１０、２０、３０）の前記コイル（１３、２３、３３）とデータ処理コンポーネント（１１、２１）とに接続され、該コイル（１３、２３、３３）を介して検索信号を送信し、別のインテリジェント・デバイス（１０、２０、３０）から応答を受信する通信素子（１２、２２）、
前記送信発振器（５０）の特性を監視し、該特性の変化を確認すると制御信号を出力する計測手段（１４、２４）、および
前記計測手段（１４、２４）と通信素子（１２、２２）とに接続され、前記計測手段（１４、２４）から制御信号を受信すると前記通信素子（１２、２２）をオンにする切替手段（１５、２５）
を有して成ることを特徴とする装置。
【請求項２】
スイッチ（４７）を介し、前記送信発振器（５０）に組立部品（５２）が接続でき、該組立部品により前記送信発振器（５０）の帯域幅が増大することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記組立部品（５２）が抵抗体であることを特徴とする請求項２記載の装置。
【請求項４】
スイッチ（４７）を介し、前記送信発振器（５０）に組立部品（５１）が接続でき、該組立部品により前記送信発振器（５０）の共振周波数が変化することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記組立部品（５１）により前記共振周波数が低下することを特徴とする請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記組立部品（５１）がコンデンサから成ることを特徴とする請求項４記載の装置。
【請求項７】
前記計測手段（１４）の計測周波数が所定の周波数領域にわたり掃引可能であることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記切替手段（１５、２５）が前記計測手段（１４、２４）を周期的にオンオフするタイム・コントローラ（４５）を有して成ることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項９】
前記タイム・コントローラ（４５）によって前記計測手段（１４、２４）がオンにされる期間がオフにされる期間より短いことを特徴とする請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記計測手段（１４、２４）が周期的にオンにされた期間中に計測した値を記憶することを特徴とする請求項８記載の装置。
【請求項１１】
計測した値がこれまでオンにされた期間中に記憶した計測値の平均値から逸脱した場合、前記計測手段（１４、２４）から切替手段（１５、２５）に制御信号が出力されることを特徴とする請求項８記載の装置。
【請求項１２】
前記インテリジェント・デバイス（１０、２０、３０）をオンにした当初、前記通信素子（１２、２２）がオン、前記計測手段（１４、２４）がオフであることを特徴とする請求項８記載の装置。
【請求項１３】
前記計測手段（１４、２４）が少なくとも一時的に前記コイル（１３、２３、３３）に結合され、第１発振信号を生成する第１発振器（６０）、および第２発振信号を生成する第２発振器（６２）を有して成ることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１４】
前記計測手段（１４、２４）が、前記第１および第２発振信号または該信号から得られる信号間の位相関係に基づいて、前記切替手段（１５、２５）を制御する信号を生成する回路部品（６４、６５、６６、６７）を有して成ることを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
送信発振器（５０）の一部を成すコイル（１３、２３、３３）を使用するよう構成された通信素子をオンにすることにより、同様に通信素子（１２、２２）およびコイル（１３、２３、３３）を有して成るインテリジェント・デバイス（１０、２０、３０）との間にデータ接続を自動確立する方法であって、
計測手段（１４、２４）により、前記送信発振器（５０）のパラメータを監視するステップ、
前記パラメータが変化したとき制御信号を生成するステップ、および
前記制御信号により切替手段（１５、２５）を介して前記通信素子（１２、２２）をオンにするステップ
の各ステップを有して成ることを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記計測手段（１４、２４）が計測ユニット（４６）を有して成り、前記特性を監視する間、該計測ユニット（４６）によって所定の周波数領域にわたり計測周波数を掃引することを特徴とする請求項１５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はデータ伝送を行うよう構成された２つのインテリジェント・デバイスが接近することによって誘発されるデータ接続を通信素子によって自動的に確立する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インテリジェント・デバイス間にデータ接続を自動確立する構想は“Near Field Communication”（ＮＦＣ）と呼ばれる仕様ＥＣＭＡ/ＴＣ３２/ＴＧ１９/２００３/１２によって知られている。前記構想の目的はインテリジェント・デバイス間のデータ接続をできるだけ簡略化することである。前記構想により、ＮＦＣプロトコルを実行する２つのインテリジェント・デバイスが一般に０．２メートル未満の距離に接近するとデータ接続が自動的に確立される。検索モードにおいて、イニシエータと呼ばれる１つのインテリジェント・デバイスが検索照会を送信し、ターゲットと呼ばれる別のインテリジェント・デバイスがそれに応答する。このデータ交換に引き続き２つのインテリジェント・デバイスは、その後当該インテリジェント・デバイスのデータ処理コンポーネント間で実行するデータ交換のデータ伝送モードについて合意する。
【０００３】
検索モードにおいて、検索照会を繰り返し送信することにより、別のインテリジェント・デバイスがＮＦＣプロトコルの応答範囲内に存在していることが検知される。検索照会におけるパラメータは、送信周波数１３．５６ＭＨｚ、磁場強度が１．５Ａ／ｍ〜７．５Ａ／ｍである。直ちにＮＦＣプロトコルを実行できる状態にあるインテリジェント・デバイスは、前記最低の磁場強度において、比較的大きな電力を恒常的に消費する。エネルギー源に限りがあるデバイス、特に電池式のデバイスにおいては、見込み耐用期間の短縮につながる。この好ましくない影響を緩和するため、ユーザーが切り替えることによりＮＦＣユニットが検索モードに切り替わる切替手段をインテリジェント・デバイスに設けることができる。しかし、これは少なくとも切替機能を個別に動作させる必要があるため、操作を容易にするというＮＦＣ構想の目的に多少なりとも反している。
【０００４】
ＩＳＯ/ＩＥＣ標準１４４４３およびＩＳＯ/ＩＥＣ標準１５６９３に読取装置が別のインテリジェント・デバイス（非接触型チップカード/無線ＩＣタグ・トランスポンダ）とデータ接続する方法が記載されている。この場合、インテリジェント・デバイスが読取装置の応答範囲内に入るまで、ＲＥＱＵＥＳＴという強電界（例えば、ＩＳＯ標準１４４４３によれば、１．５〜７．５Ａ/ｍ）の検索信号が読取装置から定期的に送信される。
【０００５】
トランスポンダによって動作し、切替処理が開始されない限りほとんどエネルギーを消費しない切替手段が特許文献１に開示されている。切替が行われるデバイスが、検知モードにおいて略無負荷の純粋な発振回路として動作する発振回路の一部を構成するコイルを有している。発振回路の共振周波数が周波数監視手段によって監視される。トランスポンダ・コイルを有するトランスポンダが検知コイルに接近すると、発振回路の共振周波数が変化する。これが周波数監視手段によって検知されると、切替信号が生成され、切替が行われるデバイスをオンにする。この提案は検知モードからデータ伝送モードへの直接変換、即ち、主として切替コンポーネントとして機能するコイルによって、インテリジェント・デバイスを直接単段式にオンにすることに焦点が当てられている。
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２ ０６ ６７６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、インテリジェント・デバイス間にデータ接続を自動確立するためのエネルギー消費が少なく使い勝手を損なわない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】
【０００７】
前記課題はメイン・クレームの特徴を有する装置によって解決される。本発明の通信装置は、検索信号を送信するためのコイルを備えた通信素子を有して成り、前記コイルを用いて構成された送信発振器の特性変化が計測手段によって検知されて始めて信号検索モードが開始される。送信発振器および計測手段がほとんどエネルギーを消費せず、別のインテリジェント・デバイスが前記コイルの応答範囲に入った場合に限り、対応するインテリジェント・デバイスの存在を検知するための検索信号を出力すればよい。従って、通信装置に必要なエネルギーを大幅に削減できる。従って、本発明はエネルギー源が限られているインテリジェント・デバイス、例えば、電池式のデバイスに特に適している。本発明の通信装置を備えたインテリジェント・デバイスは永続的に検索照会を送信するデバイスと同様に扱うことができるため特に有益である。特別な操作がユーザーに要求されることはない。本発明の通信装置を使用することによって、別のインテリジェント・デバイスの存在を検知した場合、データ接続の確立を中断する必要がないことも有益である。
【０００８】
有益な開発成果において、通信素子がオンにされた後のデータ伝送において、オーム抵抗が発振回路に付加され、それにより送信発振器の帯域幅が増大する一方クオリティー・ファクターが低下する。
【０００９】
通信装置の別の有益な開発成果において、通信素子がオンにされた後、適切なコンポーネントを付加することにより発振回路の共振周波数が変化する。これにより、同様にデータ接続を自動確立するよう構成された検索モードにある別のインテリジェント・デバイスに妨害を与えることがない。  
本発明の通信装置の別の好ましい実施の形態において、計測手段が一定期間毎にのみ動作する。これにより、通信装置のエネルギー消費が更に減少する。この定期動作を実現するために通信装置がタイム・コントローラを有し、計測結果をそれまでの計測結果の平均値と比較することにより評価することが好ましい。
【００１０】
計測手段が発振信号を発生する２つの発振器を有し、そのうちの１つが前記コイルに接続されていることが好ましい。また、前記発振信号またはそれから得られる信号間の位相関係に基づいて、切替手段を制御する信号を生成する回路部品を有することもできる。これにより、比較的容易に送信発振器を正確に監視でき、前記コイルの応答範囲に存在する別のデバイスを確実に確認できる。  
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１２】
図１はそれぞれの実施の形態におけるインテリジェント・デバイス１０、２０、３０を示す図である。これらのデバイスはすべてコイル１３、２３、３３を介して別のインテリジェント・デバイス１０、２０、３０の１つとデータ交換を行うデバイスである。以下、インテリジェント・デバイス１０、２０、３０を単にデバイスと言った場合、基本的にデータ処理コンポーネント１１、２１、３１および通信装置１、２、３から成る同様の構造を有しているものとする。
【００１３】
データ処理コンポーネント１１、２１、３１がデバイス１０、２０、３０の知能を実質的にもたらすと共に、データ処理を実行する中央処理装置を構成している。更に、データ処理コンポーネント１１、２１、３１によって、デバイス１０、２０、３０の外形が実質的に決定される。図１に示すように、デバイス１０、２０、３０は、例えば、携帯用コンピュータ１１、または携帯電話２１の形態を成すか、あるいは、例えば、非接触型チップカード３０に形成されたチップ３１を有して成る無線ＩＣタグのトランスポンダとして実現することができる。現時点では可能な設計態様の種類についてはまだ最終化されていない。図示の他に、デバイス１０、２０、３０は、例えば、腕時計のような日用品、または電子部品を備えたジャケットのような衣類に組み込むことができると共に、発券システムまたはアクセス・システムの読取装置として固定的に設置することもできる。
【００１４】
通信装置１、２、３はそれぞれ通信素子１２、２２、通信素子１２、２２に接続されているコイル１３、２３、３３、コイル１３、２３、３３に接続されている計測手段１４、２４およびデータ処理コンポーネント１１、２１、通信素子１２、２２と計測手段１４、２４とに接続されている切替手段１５、２５を有している。実際の実装においては、通信装置１、２、３は原則としてデータ処理コンポーネント１１、２１の１つのユニットとして構成され、例えば、携帯用コンピュータ１１、または携帯電話２１のハウジングに収容されているか、あるいはチップカード３０のチップ３１に一体化されている。
【００１５】
通信素子１２、２２の機能はコイル１３、２３、３３の応答範囲内に別のデバイス１０、２０、３０が存在しているか否かを確認することである。通信素子１２、２２はソフトウェア・プログラムのルーチンを実行する手段を有し、独立して形成することができる。別のデバイス１０、２０、３０が検知されると、通信素子１２、２２はそのデバイスに対しデータ接続を自動的に確立し、当該デバイスのデータ処理コンポーネント１１、２１、３１とその後行うデータ交換のデータ伝送モードを設定する。特に好ましい実施の形態において、通信素子１２、２２は前記仕様ＥＣＭＡ/ＴＣ３２−ＴＧ１９/２００３/１２に記載のＮＦＣプロトコル、または、例えば、ＩＳＯ/ＩＥＣ標準１４４４３、ＩＳＯ/ＩＥＣ標準１５６９９、およびＩＳＯ/ＩＥＣ標準１８０００−３に記載の非接触伝送プロトコルを実行する。
【００１６】
コイル１３、２３、３３は一般的なものであり、当業者周知の方法によって対応するデバイス１０、２０、３０と非接触データ交換を行う。一般に、前記コイルはチップカード３０の形態が示すように、デバイス１０、２０、３０に一体化されている。通信装置１、２、３において、コイル１３、２３、３３は、デバイス１０、２０、３０の動作状態に応じて予め定められた固有の共振周波数で発振する送信発振器５０の一部を構成している。
【００１７】
計測手段１４、２４はコイル１３、２３、３３に接続され、コイル１３、２３、３３を用いて構成された送信発振器５０の特性を検知する。前記計測手段は、特に、前記独国特許出願公開第１０２ ０６ ６７６号明細書に記載の種類のものであってよい。
【００１８】
切替手段１５、２５は通信素子１２、２２および計測手段１４、２４をオンオフする。通信素子１２、２２および計測手段１４、２４のいずれか一方または両方が、データ処理コンポーネント１１、２１を介して間接的にオンオフされる。また、切替手段１５、２５は計測手段１４、２４の１つの素子の接続および切り離しに利用される。更に、切替手段１５、２５は、デバイス１０、２０、３０の別のコンポーネント（図示せず）の切替にも利用される。
【００１９】
図２はデバイス１０、２０、３０の簡略等価回路を示す図である。データ処理コンポーネント１１、２１、従ってデバイス１０、２０の外観が、デバイス１０、２０の主電源４１をオンオフするためのオン/オフ・スイッチ４０で示されている。主電源４１は、特に、電池または蓄電池であってよい。固定設置された読取装置も主電源４１から主電圧を得ることができる。スイッチ４０の必要性はデバイスの形態に依存し、一部の実施の形態、例えば、チップカード３０の形態においては省略できる。その場合、デバイス３０は常にオンとされるか、またはスイッチ４０と同等の機能を有する当該設計に対応したメカニズムによってオンにされる。
【００２０】
切替手段１５、２５はそれぞれアクチュエータ４３、および任意としてタイム・コントローラ４５によって駆動される２つのスイッチ４２、４４を有している。アクチュエータ４３およびタイム・コントローラは主電源４１に接続されている。第１スイッチ４２が主電源４１と通信素子１２、２２との間に配され、第２スイッチ４４が主電源４１と計測手段１４、２４との間に配されている。第２スイッチ４４はアクチュエータ４３に接続され、そこから切替信号を受信するタイム・コントローラ４５を介して動作する。第１スイッチ４２によって通信素子１２、２２だけでなく、接続線１４６が示すようにデバイス１０、２０、３０の別のコンポーネント（図示せず）もオンオフできる。切替手段１５、２５のすべてのコンポーネントを回路やソフトウェア・プログラムとして個別に実現できる。アクチュエータ４３およびタイム・コントローラ４５が一定の知能を有し、ソフトウェア・プログラムのルーチンを実行するよう設計されていることが好ましい。
【００２１】
計測手段１４、２４の心臓部は切替手段１５、２５のスイッチ４４によってオンオフ可能な計測ユニット４６である。計測ユニット４６は切替手段１５、２５、アクチュエータ４３、およびスイッチ４７を介してコイル１３、２３にも接続されている。スイッチ４７はアクチュエータ４３によって動作する。これにより、コイル１３、２３が計測ユニット４６または通信素子１２、２２に接続される。コイル１３、２３は通信素子１２、２２にも接続されている。切替手段１５、２５同様、計測手段１４、２４のコンポーネントは回路やソフトウェア・プログラムとして個別に実現できる。また、計測ユニット４６が一定の知能を有し、ソフトウェア・プログラムのルーチンを実行するよう設計されていることが好ましい。特にエネルギー源に制約があるデバイスの実施の形態、例えば、チップカード３０の形態においては計測手段を省略できる。その場合、デバイス３０は別のデバイス１０、２０によって検知されるが、自身で別のデバイス１０、２０、３０を検知することはできない。
【００２２】
コイル１３、２３と並列に配されているのがコンデンサ４８であり、コイル１３、２３と共に送信発振器５０を構成している。送信発振器５０はスイッチ４７を介して通信素子１２、２２、または計測ユニット４６に接続可能である。送信発振器５０から見て、スイッチ４７の後方に別のコンデンサ５１および抵抗体５２を送信発振器５０に対し並列に配することができる。コンデンサ５１および抵抗体５２はスイッチ４７を介して送信発振器５０に付加できる。コンデンサ５１によって送信発振器５０の共振周波数が変更され、抵抗体５２によって帯域幅が増大される一方発振回路のクオリティー・ファクターが低下する。前記受動部品４７、４９、５１、５２は個別部品とすることができるが、外部に対して同等の効果を有する組立部品の形態を成すこともできる。
【００２３】
充分な量のエネルギー源を有するデバイス１０、２０に特に適した別の実施の形態において、計測ユニット４６が所定の周波数範囲を連続的に掃引する周波数掃引手段として構成される。前記所定の周波数範囲には別のデバイス１０、２０、３０に同調する少なくとも１つの周波数が含まれている。
【００２４】
図３はデバイス１０、２０、３０の第１の動作モードを示している。図２の等価回路が示すように、前記デバイスは任意として送信発振器５０に影響を与えるコンデンサ５１および抵抗体５２を有している。
【００２５】
ステップ１００において、例えば、主電源４１を動作させるスイッチ４０をオンにすることにより、デバイス１０、２０、３０の動作が開始する。前記スイッチ・オン動作により、アクチュエータ４３もオンにされ、それによりスイッチ４７がセットされてコイル１３、２３、３３がスイッチ４７を介して通信素子１２、２２に接続される。また、スイッチ４７がセットされることにより、ステップ１０２において抵抗体５２、またコンデンサ５１が存在している場合にはステップ１０４において、それぞれ送信発振器５０の側に切り替わる。
【００２６】
抵抗体５２が接続されると送信発振器５０のクオリティー・ファクターＱが低下するが、クオリティー・ファクターＱと帯域幅Ｂとの関係がＢ≒１/Ｑで与えられるため、データ伝送に利用可能な帯域幅Ｂが増大する。
【００２７】
コンデンサ５１が接続されると、送信発振器５０の共振周波数が低下し、データ伝送に適した送信周波数、例えば、１３．５６ＭＨｚにセットされる。前記変更により、その後のデータ伝送および通信装置１、２、３の動作が、近傍に存在し検知モード、即ち、高い共振周波数で動作している同種のデバイス１０、２０、３０からの磁界の干渉を受けることがない。
【００２８】
更に、ステップ１０６において、アクチュエータ４３により通信素子１２、２２がオンにされる。これにより通信素子１２、２２が検索モードになり、コイル１３、２３、３３を介して検索信号を周期的に送信し、コイル１３、２３、３３の応答範囲に存在している可能性がある別のデバイス１０、２０、３０からの応答を受信する。
【００２９】
コイル１３、２３、３３の応答範囲に別のデバイス１０、２０、３０が存在している場合、そのデバイスは検索信号に反応して応答を返す。その結果、通信素子１２、２２により通信装置１、２、３がデータ伝送モードにされる。即ち、ステップ１０８において、通信素子１２、２２は適切なプロトコル、例えば、前記プロトコル（ＮＦＣ、ＩＳＯ/ＩＥＣ標準１４４４３等）を用いて、応答を返したデバイス１０、２０、３０のデータ処理コンポーネント１１、２１、３１との間にデータ接続を確立する。
【００３０】
データ接続が確立されると、ステップ１１０において、データ処理コンポーネント１１、２１、３１は、コイル１３、２３、３３を介し、データ接続を確立した対応するデータ処理コンポーネント１１、２１、３１と周知の方法によってデータ交換を行う。
【００３１】
アクチュエータ４３は、ステップ１１０において、当該デバイス１０、２０、３０のデータ処理コンポーネント１１、２１、３１間のデータ交換が終了するのを待つ。データ交換の終了はデータ処理コンポーネント１１または通信素子１２から対応する信号を受信することにより検知される。あるいは、アクチュエータ４３自身が周期的にチェック・ステップを実行することによっても検知できる。スイッチ４２とは無関係に通信素子１２、２２をタイム・コントローラ４５およびアクチュエータ４３に接続できる。
【００３２】
データ交換が終了すると、通信装置１、２、３はアクチュエータ４３によって検知モードに切り替えられる。
【００３３】
このため、アクチュエータ４３は、ステップ１１６において、スイッチ４２を切り替えて通信素子１２、２２を主電源４１から切り離す。
【００３４】
更に、アクチュエータ４３は、スイッチ４７を動作させて計測ユニット４６を送信発振器５０に接続する。また、このスイッチ動作により、抵抗体５２および任意としてのコンデンサ５１が、それぞれステップ１２０、１２２において、送信発振器５０から切り離される。抵抗体５２が切り離されることにより、送信発振器５０が、理想的にはコイル１３、２３、３３のインダクタンス、発振回路のコンデンサ４８、およびコイル１３、２３、３３の入力抵抗によって決まる無負荷のクオリティー・ファクターＱ０となる。クオリティー・ファクターＱ０が向上することにより、検知モードにおいて別のデバイス１０、２０、３０の存在を検知する検知範囲が広がる。
【００３５】
任意としてのコンデンサ５１を切り離すことにより、発振回路５０の周波数、従って計測ユニット４６の計測周波数が高くなり、例えば、１３．５６ＭＨｚ〜１７ＭＨｚの範囲にセットされる。これにより、計測ユニット４６が通信モード（即ち、伝送モード）にある近傍の別のインテリジェント・デバイスの影響をまったく、またはそれほど強く受けない。そうでないと、別の読取装置からの信号がインテリジェント・デバイスの接近であると誤解される恐れがあるので、このような別の読取装置からの信号の検知を減少させることは有益である。同様に、データ伝送モードにある近傍のデバイス１０、２０、３０の動作が検知モードによって妨害を受けることがない。
【００３６】
更に、アクチュエータ４３は、ステップ１２４において、検知モード・スイッチ４４を動作させて計測ユニット４６をオンにする。
【００３７】
その結果、計測ユニット４６により送信発振器５０の特性が監視される。例えば、計測ユニット４６により送信発振器５０が共振状態にあるときの同調周波数が監視される。この状態において、別のデバイス１０、２０、３０のコイル１３、２３、３３がコイル１３、２３、３３の検知範囲に入ると、送信発振器５０の共振周波数が変化し、それがステップ１３２において計測ユニット４６によって検知される。別の方法として、共振状態にある送信発振器５０のインピーダンスを評価/計測することもできる。
【００３８】
計測ユニット４６は、監視していた発振回路の特性変化を検知すると、それに対応する制御信号をアクチュエータ４３に送り、アクチュエータ４３によりステップ１０２以降のステップが再度実行され、検索またはデータ伝送モードが開始される。
【００３９】
計測ユニット４６により発振回路の周波数が掃引される場合には、掃引される周波数範囲全体にわたり発振回路の特性が監視される。掃引される周波数範囲にはデータ接続を確立できる特定の種類のデバイスの少なくとも１つの共振周波数が含まれている。このようなデバイス３０の共振周波数が、例えば、１３．５６ＭＨｚの場合には、掃引範囲を、例えば、１３〜１８ＭＨｚとすることができる。掃引周波数範囲における任意の周波数の発振回路特性が変化すると、計測ユニット４６から制御信号がアクチュエータ４３に送られ、ステップ１０２以降のステップが実行される。
【００４０】
図４は図２に基づいて構成された通信装置を動作させる別の方法を示す図である。この方法は図３の動作モードに代わる方法、またはそれに追加する方法とすることもできる。図４の方法はデバイス１０、２０、３０が図２に示すタイム・コントローラ４５を有していることを前提としている。
【００４１】
この場合も、例えば、主電源４１を動作させるスイッチ４０をオンにすることにより、デバイス１０、２０の動作が開始する。
【００４２】
その結果、まず通信装置１、２、３が検索モードになる。ステップ２０２において、アクチュエータ４３が通信素子１２、２２をオンにする。その後ステップ２０４において、通信素子１２、２２は周期的に検索信号を出力して別のデバイス１０、２０、３０がコイル１３、２３、３３の応答範囲に存在しているか否かをチェックする。
【００４３】
ステップ２０４における検索信号の出力に続いて別のデバイス１０、２０、３０から応答があった場合には、通信装置１、２、３はそのデバイス１０、２０、３０とデータ接続を確立した後にデータ伝送モードに切り替わり、ステップ２０８において、当該デバイス１０、２０、３０とデータ交換を行う。
【００４４】
検索信号に対して応答がなければ、アクチュエータ４３は、ステップ２０６において、再度通信素子１２、２２をオフにする。
【００４５】
また、アクチュエータ４３によって、タイム・コントローラ４５が動作し、それにより、ステップ２１０において、スイッチ４４が駆動され、計測ユニット４６が所定の期間周期的にオンオフされる。その結果、ステップ２１２において、計測ユニット４６により監視発振回路特性が計測され計測値が記憶される。ステップ２１４において、これまでに計測され記憶されている計測値から平均値が求められる。
【００４６】
ステップ２１２で取得した計測値が、ステップ２１６において、前記平均値と比較される。計測値が平均値に一致する場合には、別のデバイス１０、２０、３０が送信発振器５０の検知範囲に存在していないことを意味する。その結果、計測ユニット４６は機能を停止し、ステップ２１８において、タイム・コントローラ４５によりオフにされる。その後、計測ユニット４６はオフのままとなり、タイム・コントローラ４５は、ステップ２２０において、所定のオフ時間が経過するのを待つ。オフ時間は計測ユニット４６が計測を行うオン時間より長く設定されることが好ましい。
【００４７】
ステップ２２２において、待ち時間の間、例えばスイッチ４０を動作させることによりデバイス１０、２０全体をオフにすることができる。この場合、ステップ２２４において動作シーケンスが終了する。
【００４８】
デバイス全体をオフにしない状態で、所定のオフ時間が経過すると、タイム・コントローラ４５によりスイッチ４４が動作し、再度計測ユニット４６がオンにされ、ステップ２１０以降のステップが繰り返される。
【００４９】
ステップ２１６におけるチェックにおいて、計測値が平均計測値に一致しない場合にはステップ２２６において、別のデバイス１０、２０、３０が発振回路５０の検知範囲に存在していることを意味する。その結果、計測ユニット４６から対応する制御信号がアクチュエータ４３に送られ、アクチュエータ４３により通信装置１、２、３が検索モードに切り替わる。アクチュエータ４３はステップ２２８においてスイッチ４４を動作させて計測ユニット４６をオフにし、ステップ２３０においてスイッチ４２を動作させて通信素子１２、２２をオンにする。
【００５０】
通信素子１２、２２によりデータ伝送モードに切り替わった後、ステップ２０８において、当該デバイスのデータ処理コンポーネント間でデータ交換が行われる。
【００５１】
図５はＰＬＬ回路を用いた計測ユニット４６の回路実装の第１の実施の形態を示す図である。ＰＬＬは“フェーズ・ロック・ループ”の略であり、基準周波数を有する信号に対し別の信号の周波数をセットすることにより、信号間の位相関係を永続的に保持することを意味する。計測ユニット４６の第１の実施の形態は、周波数ｆ１の信号を発振して整数またはバイナリ分周器として構成可能であり、分周係数Ｎを用いて分周を行う第１分周器６１に供給する第１発振器６０を備えている。コイル１３、２３が第１発振器６０に接続されていることが破線で示してある。前記コイルは図２に示すようなスイッチ４７および共通接地によって接続可能である。実際の実装は使用する発振回路の回路設計および通信素子１２、２２（送信機の最終段）の回路設計に依存する。従って、この発振器回路は、コイル１３、２３（交流電圧側）の一端を接地できる、例えば、コルピッツ発振回路である。この場合、例えば、図２のようにコイルの一端が計測ユニット４６に接続されるようにスイッチ４７を構成すればよい。
【００５２】
発振回路６０の別の実施の形態において、コイルの第２接続端側が接地される代わりに電源電圧に接続される(例えば、コルピッツ回路の変形)。この場合、第２スイッチ４７ｂ（図示せず）が必要となる。
【００５３】
同様に、コイルの２つの接続端を接続する必要がある発振回路が知られている。この場合も、コイル１３、２３を計測ユニット４６と通信素子１２、２２間で切替接続するための第２スイッチ４７ｂ（図示せず）を付加する必要がある。
【００５４】
図を分かり易くするため、図５では図２に示す計測ユニット４６の個々のコンポーネントにエネルギーを供給する接続が省略されているため、計測ユニット４６をオンオフするスイッチ４４と計測ユニット４６との間の接続も省略されている。
【００５５】
更に、計測ユニット４６は分周係数Ｍを用いて分周を行う第２分周器６３に周波数ｆ２の信号を供給する第２発振器６２を備えている。第２分周器６３は第１分周器６１と同様に構成され、出力側が位相比較器６４の入力に接続されている。位相比較器６４の別の入力に第１分周器６１の出力が接続されている。位相比較器６４の後に電圧Ｕを第２発振器６２および電圧微分回路６６の入力に供給するローパス・フィルター６５が接続されている。電圧微分回路６６の出力側が図２のアクチュエータ４３に切替電圧Ｕｓを供給するスレッシュホールド・スイッチ６７の入力に接続されている。計測ユニット４６のコンポーネント６０、６１、６２、６３、６４、および６５により、変形ＰＬＬ回路が構成されている。前記回路の動作は別のコンポーネント６６および６７に関連して以下更に詳細に説明する。
【００５６】
第１発振器６０はＬＣ発振器であり、コイル１３、２３が周波数を固定するインダクタＬとして使用される。周波数を固定するコンデンサＣを適切な寸法にすることにより、第１発振器６０は別のデバイス１０、２０、３０の不在時における検知モードにおいて使用される送信周波数で発振を開始する。任意として、コンデンサ５１を用いて周波数を高くすることができる。第１分周器６１は第１発振器６０によって生成された周波数ｆ１の信号を分周係数Ｎにより分周することにより、周波数ｆ１/Ｎの信号を生成する。前記分周は有益ではあるが必須ではない。従って、第１分周器６１を省略するかまたは分周係数Ｎを１とすることができる。
【００５７】
第２発振器６２は電圧制御発振器として構成されている。従って、第２発振器６２によって生成される信号の周波数ｆ２は供給電圧Ｕに依存する。周波数ｆ２の信号は第２分周器６３により周波数ｆ２/Ｍの信号に変換される。第１分周器６１同様、第２分周器６３を省略するかまたは分周係数Ｍを１とすることもできる。分周器６１および６３の出力信号は位相比較器６４に入力される。位相比較器６４は入力された信号を比較して位相シフトに応じた信号をローパス・フィルター６５に出力する。ローパス・フィルター６５は高周波信号成分を抑圧して第２発振器６２の制御に適した電圧Ｕを出力する。ＰＬＬ回路の制御特性により、第２発振器６２の周波数ｆ２がｆ２＝ｆ１×Ｍ/Ｎとなるよう自動調整されると共に、２つの発振器６０および６２が位相ロックされる。
【００５８】
好ましい実施の形態において、第１分周器６１の分周係数ＮがＮ＞１とされ、第２分周器６３の分周係数ＭがＭ＝１とされる。これにより、第２発振器６２が第１発振器６０より低い周波数で発振する。従って、デバイス１０、２０、３０が自身の信号によって妨害されることがない。例えば、Ｎ＝２に対し、第２発振器６２の周波数ｆ２を６．７８ＭＨｚとすることができる。分周器６１および６３の分周係数ＮおよびＭを、例えば、Ｍ/Ｎ＝５/６のように、非整数関係とすることが特に好ましい。これにより、第２発振器６２の周波数ｆ２を特に弊害をもたらす第２周波数ｆ２の調波およびコイル１３、２３に対する第２発振器６２の寄生放射による同一周波数干渉が発生しない周波数とすることができる。ここで、比Ｍ/Ｎを１より小さくするかまたは大きくするは重要ではない。
【００５９】
計測ユニット４６が調整済み状態、即ち、２つの分周器６１および６３の信号が位相ロック状態にあるとき、ローパス・フィルター６５から出力される電圧Ｕが一定となる。別のデバイス１０、２０、３０がコイル１３、２３に接近すると、別のデバイス１０、２０、３０の誘導結合インピーダンスの影響により、第１発振器６０の位相、および任意として周波数が変化する。従って、位相比較器６４の２つの入力信号の位相がシフトする。これにより、ローパス・フィルター６５の出力電圧Ｕが変化し、それにより２つの発振器６０および６２の信号が再度位相ロックするまで、第２発振器６２の信号周波数ｆ２および位相が変化する。このようにして第２発振器６２の周波数ｆ２が再調整される。図６を参照して、これに関連した別のデバイス１０、２０、３０の検知方法を詳細に説明する。
【００６０】
図６は別のデバイス１０、２０、３０が接近したときの計測手段内における複数の信号パターンを示す図である。すべての信号パターンを直接比較できるよう、時刻ｔを同一尺度で横座標に示してある。図６の上部に示す線図は、ローパス・フィルター６５の出力電圧Ｕの時間的変化を示している、即ち、電圧Ｕが縦座標にプロットしてある。中央の線図は電圧微分回路６６によって決定されスレッシュホールド・スイッチ６７に出力される電圧Ｕの経時変化ｄＵ/ｄｔを縦座標にプロットしたものである。下部の線図はスレッシュホールド・スイッチ６７による切替電圧Ｕｓを縦座標にプロットしたものである。
【００６１】
機能ブロック６６、６７の１つの設計例を図８に示す。
【００６２】
この場合、Ｒ４、Ｒ５、およびＣ２によりローパス・フィルターが構成され、それによりＵの平均部分電圧が大きな時定数（例えば、１秒）を持ってアンプＶ１の（−）入力に生じる。同様に、Ｕの部分電圧がＲ１、Ｒ２、およびＲ３を介してアンプＶ１の（＋）入力に生じる。
【００６３】
コイル１３、２３、３３が接近することにより、電圧Ｕが、例えば、急激に低下すると、（＋）入力の電圧が一瞬（−）入力の電圧より低くなる。これにより、（−）入力の電圧が新しい（平均）値に落ち着くまでの間、切替電圧Ｕｓが発生する。
【００６４】
コイル１３、２３、３３が接近したとき、電圧Ｕを上昇させることも低下させることもできる。実際の動作は使用回路（図５、７）および現実的な回路実装に依存する。
【００６５】
時刻ｔ＝ｔ１に別のデバイスが接近すると、これまで一定であったローパス・フィルター６５の電圧Ｕが前記のように変化する。このことが、その後も維持される電圧Ｕの急激な上昇として図６の上部の線図に示してある。電圧Ｕの変化が比較的小さいため、電圧Ｕそのものではなく、その経時変化ｄＵ/ｄｔによってスレッシュホールド・スイッチ６７が駆動される。中央の線図が示すように、電圧の経時変化ｄＵ/ｄｔは、時刻ｔ＝ｔ１の直後に、その後の処理に非常に適する顕著な最大値を示す。この最大値は水平破線で示すスレッシュホールド・スイッチ６７の反応閾値を越えている。これにより、スレッシュホールド・スイッチ６７が反応し、下部の線図に示す矩形パルスを生成する。電圧Ｕの立ち上がり傾斜およびスレッシュホールド・スイッチ６７の信号処理時間のために、切替電圧Ｕｓの矩形パルスは時刻ｔ＝ｔ１後僅かに遅延して立ち上がる。この矩形パルスは計測ユニット４６からアクチュエータ４３に出力され更に処理される。
【００６６】
図７はＰＬＬ回路を用いた計測ユニット４６の回路実装の第２の実施の形態を示す図である。この構成は第１の実施の形態とよく似ている。しかし、計測ユニット４６の第１の実施の形態と異なり、第２発振器６２が電圧制御発振器ではなく、定周波水晶発振器として構成されている。本実施の形態では、第１発振器６０が電圧制御ＬＣ発振器として構成されている。この場合、第１周波数ｆ１が電圧に依存するキャパシタンスによって調整され、このキャパシタンスとコイル１３、２３のインダクタンスとによって第１発振器６０の周波数ｆ１が決まる。発振器６０および６２の構成が異なるため、ローパス・フィルター６５の出力が第１発振器６０の入力に接続されている。第２発振器６２には信号が入力されない。構成が異なる計測手段の第２の実施の形態は以下のように動作する。
【００６７】
第１の実施の形態で説明した制御メカニズムと同様のメカニズムにより、第１発振器６０の周波数ｆ１が一定値に調整され、第２発振器６２、および分周器６１、６３の分周係数Ｎ、Ｍによって固定される。従って、周波数ｆ２および分周係数Ｎ、Ｍを適切に選択することにより、第１発振器６０を検知モードにおいて使用する送信周波数に対応する周波数ｆ１で発振させることができる。別のデバイス１０、２０、３０が接近することにより誘導結合インピーダンスの影響を受けても、第１発振器６０の周波数ｆ１は変化しない。しかし、別のデバイス１０、２０、３０が接近すると、第１発振器６０が電圧Ｕにより再調整され、それにより第１発振器６０の離調が補償されるため、電圧Ｕに検知可能な変化が生じる。電圧Ｕに基づき、前記方法によりアクチュエータ４３を駆動する信号が生成される。
【００６８】
図２によれば、計測ユニット４６と通信素子１２、２２は独立した回路コンポーネントとして実装されている。従って、計測ユニット４６と通信素子１２、２２との間でコイル１３、２３を切替接続するスイッチ４７は高電圧、高性能仕様でなければならない。共振状態にある電圧のオーバーシュートにより、時には数１００Ｖにもなる非常に高いＲＦ電圧がコイル１３、２３に発生し得る。送信出力にも依存するが、高信号を安定的に切り替えるためには複雑かつ高価な回路が必要な場合もある。従って、本発明の別の実施の形態において、動作基点、出力信号の増幅度、およびフィードバックを適切に切り替えることにより、トランジスター回路として構成されていることが好ましい通信素子の最終段が第１発振器６０または第２発振器６２としても利用される。このような最終段は適切なフィードバックを与えることにより容易に発振する。
【００６９】
計測ユニット４６は非常に小さな位相変化も検知できるので応答性に優れている。計測ユニット４６およびコイル１３、２３を相応な寸法とすることにより、最大数メートル離れた別のデバイス１０、２０、３０を検知できる。これにより、例えば、計測ユニット４６を販売品の盗難防止に利用できる。この場合、スレッシュホールド・スイッチ６７によって生成された切替電圧Ｕｓを用いて警報信号を発することができる。例えば、発振回路を有し、チップを有さない、一般に８．２ＭＨｚの周波数領域を使用するＲＦラベルを販売品に取り付けることができる。同様に、音響磁気式ラベルも使用可能であり、この場合の周波数領域は一般に６０ｋＨｚ未満である。
【００７０】
同種の対応通信素子の存在が確認されて初めて通信素子をオンにし、その通信素子とデータ接続を自動確立するという基本的な考えを維持しつつも多くの実施の形態が可能である。従って、これまで説明してきた構成と異なる同一機能を有するインテリジェント・デバイス１０、２０、３０が可能である。とりわけ、これまで説明してきたコンポーネントをそれに対応した動作をする別の組立部品または回路に置換できる。また、説明のために選択した通信素子、切替手段、計測手段、およびデータ処理コンポーネントのようなインテリジェント・デバイスの機能は任意に分類したものであり、機能に影響を与えることなく別の方法によって分類することもできる。特に、アクチュエータ４３、タイム・コントローラ４５、および計測ユニット４６はデバイス１０、２０、３０の中央処理装置において全面的または部分的にソフトウェアで実現できる。本発明を適度に簡略化することも可能である。例えば、検索モードにおける送信発振器５０の共振周波数を変更せず、それに必要なコンデンサ５１を省略することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】データ接続を自動確立するインテリジェント・デバイスの構成を示す図。
【図２】通信装置の簡略等価回路図。
【図３】通信装置の動作フロー図。
【図４】タイム・コントローラを有する通信装置の動作フロー図。
【図５】ＰＬＬ回路を用いた計測手段の回路実装の第１の実施の形態を示す図。
【図６】別のデバイスが接近したときの計測手段内における複数の信号パターンを示す図。
【図７】ＰＬＬ回路を用いた計測手段の回路実装の第２の実施の形態を示す図。
【図８】図５または図７の機能ブロックである、電圧微分回路およびスレッシュホールド・スイッチの回路実装を示す図。
【符号の説明】
【００７２】
１、２、３          通信装置
１０、２０、３０    インテリジェント・デバイス
１１、２１、３１    データ処理コンポーネント
１２、２２          通信素子
１３、２３、３３    コイル
１４、２４          計測手段
１５、２５          切替手段
４３                アクチュエータ
４６                計測ユニット
５０                送信発振器
６０、６２          発振器
６１、６３          分周器
６４                位相比較器
６５                ローパス・フィルター
６６                微分回路
６７                スレッシュホールド・スイッチ
【図１】
2007500461.tif 000003
【図２】
2007500461.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007500461.tif 000006
【図５】
2007500461.tif 000007
【図６】
2007500461.tif 000008
【図７】
2007500461.tif 000009
【図８】
2007500461.tif 000010
【国際調査報告】
2007500461.tif 000011
2007500461.tif 000012
2007500461.tif 000013
2007500461.tif 000014
2007500461.tif 000015
2007500461.tif 000016