(57)【要約】【課題】記憶された情報、表裏、および回転方向の情報の識別を可能とする携帯型無線通信装置を提供する。【解決手段】本発明の一実施形態によれば、ループ状に配置された第１のアンテナと、第１のアンテナと電気的に接続され、第１のアンテナの周りに複数設けられた第２のアンテナと、第１のアンテナおよび第２のアンテナと電気的に接続されたＩＣチップと、第１のアンテナおよび第２のアンテナの少なくともいずれかの近くに配置された磁石と、を含み、第２のアンテナおよび磁石は、第１のアンテナが配置された平面に設けられ、第２のアンテナは、上記平面に対して直交して配置される、携帯型無線通信装置が、提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ループ状に配置された第１のアンテナと、
前記第１のアンテナと電気的に接続され、前記第１のアンテナの周りに複数設けられた第２のアンテナと、
前記第１のアンテナおよび前記第２のアンテナと電気的に接続されたＩＣチップと、
前記第１のアンテナおよび前記第２のアンテナの少なくともいずれかの近くに配置された磁石と、
を含み、
前記第２のアンテナおよび前記磁石は、前記第１のアンテナが配置された平面に設けられ、前記第２のアンテナは、前記平面に対して直交して配置される、
携帯型無線通信装置。
【請求項２】
前記第２のアンテナの大きさは、前記第１のアンテナよりも小さい、
請求項１に記載の携帯型無線通信装置。
【請求項３】
前記第２のアンテナの巻き数は、前記第１のアンテナの巻き数よりも多い、
請求項１または２に記載の携帯型無線通信装置。
【請求項４】
前記携帯型無線通信装置は、
断面視において、第１面と、前記第１面と反対側の第２面とを有し、
前記第１面側の磁力と、前記第２面側の磁力とは異なる、
請求項１乃至３のいずれか一に記載の携帯型無線通信装置。
【請求項５】
前記磁石は、２つ以上配置される、
請求項１乃至４のいずれか一に記載の携帯型無線通信装置。
【請求項６】
前記磁石は、前記第２のアンテナの内側に配置される、
請求項１乃至５のいずれか一に記載の携帯型無線通信装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一の携帯型無線通信装置と、リーダ／ライタと、磁気センサと、を含む情報識別装置。
【請求項８】
さらに近接センサを含む、請求項７に記載の情報識別装置。
【請求項９】
請求項１乃至６のいずれか一の携帯型無線通信装置と、
前記携帯型無線通信装置から送信された第１情報を識別する第１情報識別部、前記携帯型無線通信装置の表裏を識別する表裏識別部、前記携帯型無線通信装置の回転方向を識別する回転識別部、前記第１情報に基づいて第２情報を生成する第２情報生成部、および前記第２情報を送信する送信部、を含む入力装置と、
受信した前記第２情報に基づいた信号を出力する出力部を含む出力装置と、
を含む、通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は携帯型無線通信装置、情報識別装置、および通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、非接触方式の近距離通信技術を利用した情報伝達方法が飛躍的に普及し、様々な分野で利用されるに至っている。非接触方式の近距離通信では、集積回路が搭載された半導体素子とアンテナを基本構造とする携帯型の無線通信装置が用いられる。リーダ／ライタによる電磁誘導、または電波によってアンテナに電力が誘起され、これによって電源を有しない様々な素子を含む集積回路（ＩＣ）チップが駆動される。ＩＣチップは、ＩＣチップ内に組み込まれた情報の読出し、ＩＣチップ内への情報の書き込み、命令の生成と送信、リーダ／ライタからの命令の受信など、種々のプロセスを実行する。このような無線通信装置は、一般的にはＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）と呼ばれるが、その形状や用途によって多様な名称が付与されている。例えばＩＣタグ、無線タグ、ＲＦタグ、ＩＣカードなどとも呼ばれる。
【０００３】
記憶される情報の多様性や無線通信装置自体の優れた携帯性に起因し、商品管理や個人識別、セキュリティ対策、電子乗車券、遊戯用カード、商取引決裁などの手段として、無線通信装置は幅広く利用されている。例えば特許文献１では、携帯型の無線通信装置を用いた通信システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２１４１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、非接触情報媒体（チップ、カード、コイン等）のうち、非接触情報媒体内部の情報の取得は上記の通り無線通信を行うことで可能である。一方で、非接触情報媒体の外側の情報（具体的には非接触情報媒体の表側あるいは裏側の情報及び回転角度の情報など）を取得するには画像認識を行うなどの他の手法を用いて識別する必要があった。
【０００６】
上記課題を鑑み、本発明は、記憶された情報、表裏の情報、および回転方向の情報の識別を可能とする携帯型無線通信装置を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態によれば、ループ状に配置された第１のアンテナと、第１のアンテナと電気的に接続され、第１のアンテナの周りに複数設けられた第２のアンテナと、第１のアンテナおよび第２のアンテナと電気的に接続されたＩＣチップと、第１のアンテナおよび第２のアンテナの少なくともいずれかの近くに配置された磁石と、を含み、第２のアンテナおよび磁石は、第１のアンテナが配置された平面に設けられ、第２のアンテナは、上記平面に対して直交して配置される、携帯型無線通信装置が、提供される。
【０００８】
上記携帯型無線通信装置において、第２のアンテナの大きさは、第１のアンテナよりも小さくてもよい。
【０００９】
上記携帯型無線通信装置において、第２のアンテナの巻き数は、第１のアンテナの巻き数よりも多くてもよい。
【００１０】
上記携帯型無線通信装置において、携帯型無線通信装置は、断面視において、第１面と、第１面と反対側の第２面とを有し、第１面側の磁力と、第２面側の磁力とは異なってもよい。
【００１１】
上記携帯型無線通信装置において、磁石は、２つ以上配置されてもよい。
【００１２】
上記携帯型無線通信装置において、磁石は、第２のアンテナの内側に配置されてもよい。
【００１３】
本発明の一実施形態によれば、上記携帯型無線通信装置と、リーダ／ライタと、磁気センサと、を含む情報識別装置が提供される。
【００１４】
上記情報識別装置において、さらに近接センサを含んでもよい。
【００１５】
本発明の一実施形態によれば、上記携帯型無線通信装置と、携帯型無線通信装置から送信された第１情報を識別する第１情報識別部、携帯型無線通信装置の表裏を識別する表裏識別部、携帯型無線通信装置の回転方向を識別する回転識別部、第１情報に基づいて第２情報を生成する第２情報生成部、および第２情報を送信する送信部、を含む入力装置と、受信した第２情報に基づいた信号を出力する出力部を含む出力装置と、を含む、通信システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態の情報識別装置の斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態の携帯型無線通信装置のアンテナ部の上面図および断面図である。
【図３】本発明の一実施形態の携帯型無線通信装置のアンテナ部における磁力線を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施形態の携帯型無線通信装置のアンテナ部における磁力線を示す模式図である。
【図５】本発明の一実施形態の携帯型無線通信装置およびリーダ／ライタのブロック図である。
【図６】本発明の一実施形態の磁気センサのブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態の携帯型無線通信装置およびリーダ／ライタの断面図である。
【図８】本発明の一実施形態の携帯型無線通信装置およびリーダ／ライタの駆動状態を示す断面図である。
【図９】本発明の一実施形態の携帯型無線通信装置およびリーダ／ライタの駆動状態を示す断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態の携帯型無線通信装置および磁気センサの駆動状態を示す断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態の携帯型無線通信装置のアンテナ部の変形例を示す上面図および断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態の携帯型無線通信装置のアンテナ部の変形例を示す上面図および断面図である。
【図１３】本発明の一実施形態の携帯型無線通信装置のアンテナ部の変形例を示す上面図および断面図である。
【図１４】本発明の一実施形態の携帯型無線通信装置のアンテナ部の変形例を示す上面図および断面図である。
【図１５】本発明の一実施形態の通信システムの斜視図である。
【図１６】本発明の一実施形態の通信システムの通信方法である。
【図１７】本発明の一実施形態の通信システムの機能ブロック図である。
【図１８】本発明の一実施形態の携帯型無線通信装置の具体例である。
【図１９】本発明の一実施形態の携帯型無線通信装置の具体例である。
【図２０】本発明の一実施形態の携帯型無線通信装置の具体例である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本出願で開示される発明の各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００１８】
なお、本実施形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号または類似の符号（数字の後に−１、−２等を付しただけの符号）を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なったり、構成の一部が図面から省略されたりする場合がある。
【００１９】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の一実施形態の携帯型無線通信装置（以下、ＩＣタグと記す）およびＩＣタグを含む情報識別装置について説明する。
【００２０】
図１は、情報識別装置５００の模式図である。情報識別装置５００は、ＩＣタグ１００およびリーダ／ライタ３００（リーダ／ライタ３００−１およびリーダ／ライタ３００−２）、および磁気センサ４００を含む。なお、リーダ／ライタ３００−１およびリーダ／ライタ３００−２は、特に区別する必要がない場合、リーダ／ライタ３００として説明する。
【００２１】
（１−１．ＩＣタグの構成）
図１に示すように、ＩＣタグ１００は、ＩＣチップ１１０、アンテナ部１３０、支持部１４０および磁石１７０を含む。ＩＣチップ１１０、アンテナ部１３０および磁石１７０は、支持部１４０の表面または内部に設けられる。ＩＣチップ１１０とアンテナ部１３０とは電気的に接続される。
【００２２】
ＩＣチップ１１０は、リーダ／ライタ３００（後述）からの命令に従い、信号を生成するように構成される。信号は、アンテナ部１３０によってリーダ／ライタ３００へ送信される。
【００２３】
支持部１４０は、ＩＣチップ１１０、アンテナ部１３０および磁石１７０を支持する機能を有する。支持部１４０には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）または紙などの材料が用いられる。支持部１４０は、第１面１４０Ａおよび第２面１４０Ｂ（後述する図２（Ｂ）にて記載）を有する。第２面１４０Ｂは、第１面１４０Ａの反対側に設けられた面である。支持部１４０の厚さは、数百μｍから数ｃｍの間で目的に応じて適宜選択される。
【００２４】
（１−２．アンテナ部および磁石の構成）
アンテナ部１３０は、第１のアンテナ１３１および第２のアンテナ１３３を有する。第１のアンテナ１３１および第２のアンテナ１３３は、電磁誘導方式のアンテナであり、ループアンテナとも呼ばれる。第１のアンテナ１３１および第２のアンテナ１３３に囲まれた領域を通過する磁束密度の変化に応じた大きさの起電力（電圧）がアンテナ部１３０に発生する。この起電力はＩＣチップ１１０に与えられ、ＩＣチップ１１０が駆動する。アンテナ部１３０は、例えば短波（ＨＦ）や極超短波（ＵＨＦ）の周波数帯域で共振するように構成される。具体的には、短波は１３．５６ＭＨｚの周波数帯域に相当する。また、極超短波は、８６０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの周波数帯域に相当する。
【００２５】
第１のアンテナ１３１および第２のアンテナ１３３には、磁性を有する導電体である磁性体が用いられる。磁性を有する導電体としては、例えば鉄（Ｆｅ）が用いられる。なお、第１のアンテナ１３１および第２のアンテナ１３３として、鉄が用いられる例を示したが、これに限定されない。例えば、第１のアンテナ１３１および第２のアンテナ１３３は、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、フェライトなどを含んでもよい。また、磁性を有する導電体は、単体でもよいし、合金でもよい。また、磁性を有する導電体にホウ素を含んでもよい。また、磁性体に限定されずに、アルミニウム、銀、金などの抵抗率が低い材料、チタンニッケル合金などの形状記憶合金、さらにステンレスなどが第１のアンテナ１３１および第２のアンテナ１３３に用いられてもよい。
【００２６】
磁石１７０は、二つの極（磁極）を持ち、双極性の磁場を発生させる機能を有する。磁石１７０は、第１のアンテナ１３１および前記第２のアンテナ１３３の少なくともいずれかの近くに配置される。図１に示すように、磁石１７０は、例えば第１のアンテナ１３１の内側に２つ配置される。磁石１７０のうち、磁石１７０Ｎは、Ｎ極を上側にして配置される。磁石１７０Ｓは、Ｓ極を上側にして配置される。磁石１７０には、フェライトなどの保磁力の高い硬磁性体材料が用いられる。
【００２７】
なお、磁石１７０には、フェライトのほか、鉄、コバルトなどの強磁性材料のほか、フェライト磁石、ネオジム鉄ボロン合金、アルミニッケルコバルト合金（アルニコ）、サマリウムコバルト合金、鉄白金合金、コバルト白金などの硬磁性体材料が用いられてもよい。硬磁性体材料は、磁極の向きを特定の方向に固定することができるため、磁石の材料として望ましい。
【００２８】
図２（Ａ）は、アンテナ部１３０の上面図である。図２（Ｂ）は、アンテナ部１３０の上面図Ａ１−Ａ２間の断面図である。
【００２９】
図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、第１のアンテナ１３１は、ループ状に配置される。なお、第１のアンテナ１３１は、図２（Ａ）に示す形状に限定されず、複数回巻く構成でもよい。第２のアンテナ１３３は、第１のアンテナ１３１の周りに複数個配置される。この例では、第１のアンテナ１３１の外側に６つの第２のアンテナ１３３が等間隔で配置される。また、第２のアンテナ１３３は、第１のアンテナ１３１よりも小さいものが用いられる。第１のアンテナ１３１と、第２のアンテナ１３３とは電気的に接続される。この例では、第１のアンテナ１３１および複数の第２のアンテナ１３３は、１本の配線を加工成型することで構成されている（具体的には、一筆書きのように構成される）。このとき、第２のアンテナ１３３の一（第２のアンテナ１３３Ａ）と第２のアンテナの他の一（第２のアンテナ１３３Ｂ）とを結ぶ部分が第１のアンテナ１３１となる。この構造とすることで、第１のアンテナ１３１にリーダ/ライタ３００からの磁場が影響して誘導電流が流れる。さらに、この誘導電流が第１のアンテナ１３１に接続されている第２のアンテナ１３３に流れ、第２のアンテナ１３３から磁場が発生する。
【００３０】
また、図２（Ｂ）に示すように、第２のアンテナ１３３の中心１３３Ｃおよび磁石１７０は、第１のアンテナ１３１が配置された平面１３１Ｓに設けられる。また、第２のアンテナ１３３は、第１のアンテナ１３１の平面１３１Ｓに対して直交して配置される。この配置とすることにより、詳細は後述するが支持部１４０の第１面１４０Ａ側と第２面１４０Ｂ側との間で磁力の差を設ける上でより大きな効果を得ることができる。
【００３１】
なお、上記の構成に限定されずに、第２のアンテナ１３３は配置されてもよい。例えば、第２のアンテナ１３３の中心１３３Ｃおよび磁石１７０は、平面１３１Ｓから離れて配置されてもよい。また、第２のアンテナ１３３は、製造工程等の影響などにより、第２のアンテナ１３３は、第１のアンテナ１３１の平面１３１Ｓに対して略直交して配置されてもよい。この場合の略直交するとは、直交した状態から１度以上２０度以下で上側または下側に傾斜した状態をいう。また、第２のアンテナ１３３は、必ずしも等間隔ではなく局在して配置されてもよい。
【００３２】
図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、第２のアンテナ１３３は、第１のアンテナ１３１よりも小さい。この場合、第２のアンテナ１３３の磁場（磁力）を高めるために、第２のアンテナ１３３の巻き数は、第１のアンテナ１３１の巻き数よりも多いほうが望ましい。これにより、第２のアンテナ１３３における磁場（磁力）が高められる。
【００３３】
図３は、アンテナ部１３０における磁力線を示す模式図である。図３に示すように、平面１３１Ｓより上方の領域Ｒ１において、第１のアンテナ１３１の磁力線Ｍ１３１は、下方向に向いているのに対して、第２のアンテナ１３３の磁力線Ｍ１３３は上方向に向いている。そのため、第１のアンテナ１３１の磁力線Ｍ１３１と、第２のアンテナ１３３の磁力線Ｍ１３３とが領域Ｒ１において干渉する。したがって、領域Ｒ１においては、第１のアンテナ１３１の磁力線Ｍ１３１が邪魔される。一方、平面１３１Ｓより下方の領域Ｒ２において、第１のアンテナ１３１の磁力線Ｍ１３１および第２のアンテナ１３３の磁力線Ｍ１３３は、ともに下方向に向いている。したがって、領域Ｒ２においては、第１のアンテナ１３１の磁力線Ｍ１３１が邪魔されない。つまり、図４に示すように、アンテナ部１３０において、平面１３１Ｓより上方、つまり支持部１４０の第１面１４０Ａ側の磁気特性と、平面１３１Ｓより下方、つまり支持部１４０の第２面１４０Ｂ側の磁気特性は非対称であり、異なっているということができる。
【００３４】
（１−３．ＩＣチップの構成）
次に、図５（Ａ）に、ＩＣチップ１１０の構成例を示す。
【００３５】
ＩＣチップ１１０は、主な構成として、電圧リミット回路１１１、整流回路１１３、復調回路１１５、変調回路１１７、制御回路１１９、記憶部１２１、および抵抗１２３などを有することができる。
【００３６】
電圧リミット回路１１１は、アンテナ部１３０において過大な電圧が誘起された場合に入力される電圧からＩＣチップ１１０を保護する機能を有する。過大な電圧が誘起された場合、発生する電流のうち不要な部分は抵抗１２３を用いて熱に変換され、外部へ放出される。
【００３７】
整流回路１１３は、アンテナ部１３０において誘起される交流電流を直流電流へ変換する機能を有する。整流回路１１３により直流となった電源電圧は、ＩＣタグ１００を構成するすべての回路に供給される。
【００３８】
復調回路１１５は、リーダ／ライタ３００から入力される搬送波に重ねられた情報（信号）を１または０の信号列に変換する機能を有する。
【００３９】
制御回路１１９は、リーダ／ライタ３００間の送受信、命令の解釈、記憶部１２１からの情報の読出しや記憶部１２１への書込みなどを制御する機能を有する。制御回路１１９は種々の論理回路によって構成される。制御回路１１９には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などが用いられてもよい。
【００４０】
また、制御回路１１９は、リーダ／ライタ３００から受信した命令に対する返答を生成し、このデータを変調回路１１７へ送る。変調回路１１７は、送信するデータに基づいて搬送波を変調し、送信用の信号を生成する。生成された信号は、搬送波としてアンテナ部１３０から送信される。
【００４１】
記憶部１２１には、データを記憶するためのメモリ素子が備えられる。記憶部１２１には、固有の情報や書き換え可能な様々な情報が保存される。
【００４２】
（１−４．リーダ／ライタの構成）
図５（Ｂ）にリーダ／ライタ３００の構成例を示す。リーダ／ライタ３００は、制御回路３１０、記憶部３１３、変調回路３２０、送信回路３３０、アンテナ３４０、受信回路３５０、復調回路３６０、および発振回路３７０などを含む。
【００４３】
制御回路３１０は、リーダ／ライタ３００全体を制御するものであり、受信したデータやコマンドの解釈、データの記憶部３１３への書き込み、記憶部３１３からのデータの読出し、受信した命令に適合する返答の生成などを行う。
【００４４】
変調回路３２０は、制御回路３１０から送られる命令やデータを発振回路３７０で生成された搬送波に重ねて変調する。変調された搬送波は送信回路３３０へ送られ、信号の増幅、不要な周波数の減衰などを行い、送信すべき周波数のみを取り出す。このように処理された信号がアンテナ３４０を介してＩＣタグ１００へ送信される。
【００４５】
受信回路３５０は、アンテナ３４０によって受信されたＩＣタグ１００から送信される搬送波を受信する機能を有する。受信回路３５０は、搬送波に含まれるノイズを取り除き、必要な信号を増幅する。増幅された信号は復調回路３６０へ送られ、必要な命令やデータへ復調される。
【００４６】
発振回路３７０は、交信するために必要な搬送波を生成する機能を有する。搬送波として、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波が生成される。
【００４７】
（１−５．磁気センサの構成）
図６に磁気センサ４００の構成例を示す。磁気センサ４００は、検知素子４１０、フィルタ回路４２０、制御回路４３０、および記憶部４４０などを含む。
【００４８】
検知素子４１０は、磁石１７０の磁界を検知する機能を有する。検知素子４１０には、例えばホール素子が用いられる。ホール素子は、固体に電流を流した状態で固体表面に対し垂直に磁界を加えたとき、電流方向及び磁界方向それぞれに対して垂直な電圧を発生するホール効果を利用した検知素子である。なお、検知素子には、ホール素子のほかに磁気抵抗（ＭＲ）素子が用いられてもよい。
【００４９】
フィルタ回路４２０は、検知素子で得られた電圧信号のうち、ノイズをカットする機能を有する。フィルタ回路４２０には、抵抗素子、容量素子、インダクタのいずれか一以上を含むローパスフィルタが用いられる。
【００５０】
制御回路４３０は、フィルタ回路４２０を経て得られた電圧信号などの情報を記憶部４４０への書込み、または外部への出力を制御する機能を有する。制御回路４３０は種々の論理回路によって構成される。制御回路４３０には、ＣＰＵなどが用いられる。
【００５１】
（１−６．情報識別装置５００の動作）
次に、情報識別装置５００の動作について、説明する。図７は、情報識別装置５００の断面図である。ＩＣタグ１００の第１面（支持部１４０の第１面１４０Ａ）には、構造体１５０が設けられる。ＩＣタグ１００の第２面（支持部１４０の第２面１４０Ｂ）には、構造体１６０が設けられる。構造体１５０および構造体１６０は、凹凸または模様を有し、それぞれ異なる視認性を有する。ＩＣタグ１００の第２面側に磁気センサ４００、リーダ／ライタ３００−１およびリーダ／ライタ３００−２が設けられる。
【００５２】
リーダ／ライタ３００−１およびリーダ／ライタ３００−２において、同一の方向に磁場が発生する。なお、ＩＣタグ１００とリーダ／ライタ３００−１との距離Ｌ１と、ＩＣタグ１００とリーダ／ライタ３００−２との距離Ｌ２とは異なり、距離Ｌ２は距離Ｌ１よりも長い。つまり、リーダ／ライタ３００−１は、リーダ／ライタ３００−２よりもＩＣタグ１００の近くに配置されるといえる。これにより、リーダ／ライタ３００−１とリーダ／ライタ３００−２との間でＩＣタグ１００との送受信において差が生じる。
【００５３】
なお、リーダ／ライタ３００−１およびリーダ／ライタ３００−２により生じる磁界が、磁気センサ４００に影響を与える場合がある。この場合、磁気センサ４００にフィルタ回路（例えばローパスフィルタ）を設けることにより、磁気センサ４００周辺のリーダ／ライタ３００−１およびリーダ／ライタ３００−２により生じる磁界の影響を除去してもよい。
【００５４】
図８および図９は、リーダ／ライタ３００−１およびリーダ／ライタ３００−２を駆動させたときのＩＣタグ１００の情報識別方法を説明する断面図である。
【００５５】
図８に示すように、ＩＣタグ１００の第２面（支持部１４０の第２面１４０Ｂ）を下側にした状態で、リーダ／ライタ３００−１またはリーダ／ライタ３００−２を駆動させる。リーダ／ライタ３００−１またはリーダ／ライタ３００−２が駆動すると、リーダ／ライタ３００−１またはリーダ／ライタ３００−２から搬送波３８０がＩＣタグ１００に送られる。このとき、ＩＣタグ１００には磁力線Ｍ１３１Ｂが発生する。図４において示したように、磁力線Ｍ１３１ＢはＩＣタグ１００の第１面側よりも第２面側に強い磁場を生じる。例えば、ＩＣタグ１００の近くに配置されたリーダ／ライタ３００（リーダ／ライタ３００−１）を駆動させる。このとき、ＩＣタグ１００とリーダ／ライタ３００−１との送受信が可能であることが識別される。次に、ＩＣタグ１００から離れて配置されたリーダ／ライタ３００（リーダ／ライタ３００−２）を駆動させる。このとき、ＩＣタグ１００とリーダ／ライタ３００−２との送受信が可能であることが識別される。上記により、ＩＣタグ１００に記憶された情報とともにＩＣタグ１００の第２面が下側に配置されている（ＩＣタグ１００が表の状態で配置されている）ことが、識別される。
【００５６】
一方、図９に示すように、ＩＣタグ１００のうち第１面１４０Ａを下側にした状態でリーダ／ライタ３００−１またはリーダ／ライタ３００−２を駆動させた場合、磁力線Ｍ１３１Ｂよりも弱い磁力線Ｍ１３１Ａが発生する。このとき、図９において、ＩＣタグ１００の近くに配置されたリーダ／ライタ３００−１との送受信が可能であるが、ＩＣタグ１００から離れて配置されたリーダ／ライタ３００−２との送受信はできない。したがって、ＩＣタグ１００に記憶された情報とともに第１面１４０Ａが下側に配置されている（ＩＣタグ１００が裏の状態で配置されている）ことが、識別される。
【００５７】
なお、ＩＣタグ１００の表裏の識別を行った後に、ＩＣタグ１００に近いリーダ／ライタ３００−１を用いてＩＣタグ１００の存否確認を常時行ってもよい。これにより何度もＩＣタグ１００の表裏の判定を行う必要がなく、識別（反応）速度を高めることができる。なお、リーダ／ライタ３００−１により送受信ができない場合には、ＩＣタグ１００がない（抜き取られた）と識別される。このとき、ＩＣタグ１００の識別がまた初めから行われる。
【００５８】
図１０は、磁気センサ４００を駆動させたときのＩＣタグ１００の情報識別方法を説明する断面図である。
【００５９】
図１０に示すように、磁気センサ４００は、ＩＣタグ１００に内蔵された磁石１７０から発生する磁界Ｍ１７０を検出する。このとき、磁気センサ４００は、磁石１７０の位置関係に応じて異なる信号（電圧）を検出する。これにより、磁気センサ４００は、ＩＣタグ１００の基準位置からの回転方向を識別することができる。
【００６０】
以上より、本実施形態を用いることにより、ＩＣタグ１００に記憶された情報のみならず、ＩＣタグ１００の第１面および第２面の情報、さらにはＩＣタグ１００の回転方向の情報も同時に取得することできる。また、従来であれば媒体の表裏の情報および回転方向の情報を識別するために、画像認識などの別の方法を用いる必要があったが、本実施形態を用いることにより媒体の表裏の情報および回転方向の情報を容易に取得することができる。
【００６１】
なお、情報識別装置５００は、さらに近接センサを含んでもよい。近接センサには、光を用いるフォトダイオードのほか、超音波を用いる超音波センサを用いてもよい。また、磁気センサ４００の磁界により近接検知を行ってもよい。近接検知を行うことにより、精度よく情報識別を行うことができる。
【００６２】
以下に、本実施形態で説明した携帯型無線通信装置の変形例について説明する。
【００６３】
（変形例１）
本実施形態においては、２つの磁石１７０が第１のアンテナ１３１の中心に対して均等に配置される例を示したが、これに限定されない。図１１（Ａ）は、アンテナ部１３０−１の上面図であり、図１１（Ｂ）は、アンテナ部１３０−１のＡ１−Ａ２間の断面図である。図１２（Ａ）は、アンテナ部１３０−２の上面図であり、図１２（Ｂ）は、アンテナ部１３０−２のＡ１−Ａ２間の断面図である。図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）、図１２（Ａ）、および図１２（Ｂ）に示すように、例えば、２つの磁石１７０のうち一方（例えば、磁石１７０Ｓ）が第１アンテナ１３１の中心に配置されてもよい。また、このとき磁石１７０の他方（例えば、磁石１７０Ｎ）は、第１のアンテナ１３１の内側でもよいし（図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）参照）、外側でもよい（図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）参照）。これにより、磁石１７０Ｓの位置を基準として磁石１７０Ｎの位置が変化することにより、ＩＣタグ１００の回転方向を識別することができる。
【００６４】
（変形例２）
また、本実施形態においては、ＩＣタグ１００に磁石１７０が２つ配置される例を示したが、これに限定されない。図１３（Ａ）は、アンテナ部１３０−３の上面図であり、図１３（Ｂ）は、アンテナ部１３０−３のＡ１−Ａ２間の断面図である。図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）に示すように、磁石１７０は、３つ以上配置されてもよい。磁石１７０が３つ配置されることにより、磁石１７０が２つ配置される場合よりも精度よくＩＣタグ１００の回転方向を識別することができる。
【００６５】
（変形例３）
また、本実施形態においては、２つの磁石１７０が第１のアンテナ１３１の内側に配置される例を示したが、これに限定されない。図１４（Ａ）は、アンテナ部１３０−４の上面図であり、図１４（Ｂ）は、アンテナ部１３０−４のＡ１−Ａ２間の断面図である。図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）に示すように、２つの磁石１７０は、第２のアンテナ１３３の内側に配置されてもよい。このとき、磁石１７０は、第２のアンテナ１３３の芯として用いることができる。これにより、第２のアンテナ１３３の磁界が強められ、ＩＣタグ１００の表裏面の識別がより高精度に行われる。
【００６６】
＜第２実施形態＞
本実施形態では、第１実施形態で説明したＩＣタグを用いた通信システムについて説明する。なお、第１実施形態で説明したＩＣタグ、リーダ／ライタおよび磁気センサの構造、機能は、適宜援用される。また、説明の関係上、ＩＣタグ、リーダ／ライタおよび磁気センサの有する機能を一部追加または省略して説明する場合がある。
【００６７】
図１５は、通信システム８００の斜視図である。通信システム８００は、ＩＣタグ１００、プレート４８０、入力装置６００、および出力装置７００を含む。
【００６８】
ＩＣタグ１００は、ＩＣタグ１００を保有するユーザによってプレート４８０上に配置される。プレート４８０は、格子状の模様を有している。ＩＣタグ１００は、プレート４８０上においてユーザによって自由に移動可能とすることができる。具体的には、ＩＣタグ１００は、表面（図７の支持部１４０の第１面１４０Ａ）を上側にして配置されてもよいし、裏面（図７の支持部１４０の第１面１４０Ｂ）を上側にして配置されてもよい。また、ＩＣタグ１００は、同じ場所でユーザによって回転されてもよい。
【００６９】
入力装置６００は、第１実施形態で説明したリーダ／ライタ３００および磁気センサ４００を含む。入力装置６００は、図１５に示すようにプレート４８０と同様の形状を有している。このとき、入力装置６００において、リーダ／ライタ３００および磁気センサ４００は、格子（ブロック）毎に分けて配置されてもよい。これにより、各ブロックに配置されたときのＩＣタグ１００の情報が入力装置６００に入力される。
【００７０】
出力装置７００は、通信部７０１、制御部７０３、記憶部７０５、および映像出力部７０７を有する。通信部７０１は、配線６９５などを用いて入力装置６００で取得された情報（信号）を受け取る。制御部７０３は、通信部７０１で受け取った信号を出力可能な信号に変換し、変換した信号を出力、記憶するなどの制御を行う。信号は、記憶部７０５に記憶されるが、外部サーバを用いて記憶されてもよい。映像出力部７０７は、外部に対して得られた信号を映像として出力する。図１５において、映像出力部７０７は、信号を映像として出力している。なお、映像出力部７０７は、映像以外に音声やその他の情報を出力してもよい。
【００７１】
図１６は、通信システム８００における通信方法を説明するフローチャートである。
【００７２】
まず、入力装置６００において、ＩＣタグ１００が近接したことを検知した（Ｓ１０５０）ときに、アンテナ（図５（Ｂ）のアンテナ３４０）から磁界が発生する（Ｓ１１００）。磁界は、搬送波として入力装置６００からＩＣタグ１００に送信される。なお、磁界にはリーダ／ライタ３００の保有する情報が含まれていてもよい。
【００７３】
次に、ＩＣタグ１００が入力装置６００からの搬送波を受信すると、ＩＣタグ１００は、電磁誘導により生じる誘導電流により起動する（Ｓ２０００）。起動したＩＣタグ１００は、記憶部（図５（Ａ）の記憶部１２１）に記憶されているＩＣタグ１００の識別情報（第１情報という場合がある）を入力装置６００に対して送信する（Ｓ３０００）。
【００７４】
次に、入力装置６００は、ＩＣタグ１００の情報識別処理を行う（Ｓ４０００）。
【００７５】
上記情報識別処理において、入力装置６００は、はじめにＩＣタグ１００から送信された第１情報を識別する（Ｓ４１００）。これにより、プレート４８０に配置されたＩＣタグ１００の種類などが特定されるとともに、ＩＣタグ１００の存否が識別される（Ｓ４２００）。また、入力装置６００は、上述したようにプレート４８０に設けられた格子と同じ形状を有するブロックを有している。それぞれのブロックには、リーダ／ライタ３００が配置されているため、ＩＣタグ１００がどのブロックに配置されているかを識別することができる。なお、リーダ／ライタ３００が各ブロックに配置されなくても、ＩＣタグ１００の位置を把握することができる場合には、必ずしもブロックごとにリーダ／ライタ３００が配置されなくてもよい。なお、ＩＣタグ１００の位置が変更となった場合には、再度存否識別が行われてもよい。
【００７６】
次に、ＩＣタグ１００の表裏識別処理を行う（Ｓ４３００）。これにより、ＩＣタグ１００の表面および裏面のいずれが上側（ユーザ側）を向いているかが識別される。
【００７７】
次に、ＩＣタグ１００の回転方向の識別処理を行う（Ｓ４４００）。回転方向の識別処理は、磁気センサ４００を用いて行われる。なお、磁気センサ４００は、リーダ／ライタ３００と合わせて、各ブロックに配置されることで、より高精度でＩＣタグ１００の回転方向を識別することができる。
【００７８】
上記において得られた情報をもとに、入力装置６００は、ＩＣタグ１００に内蔵された情報に基づいて位置情報、表裏情報および回転方向の情報を組み合わせた情報（第２情報）を生成する（Ｓ５０００）。生成された第２情報は、入力装置６００から出力装置７００に送信される（Ｓ６０００）。
【００７９】
出力装置７００は、受信した第２情報（信号）を出力可能な信号に変換して、情報を出力する（Ｓ７０００）。なお、第２情報（信号）がそのまま出力可能である場合には、信号の変換を行わなくてもよい。
【００８０】
以上の通信方法により、ＩＣタグ１００の情報が出力装置７００により出力される。上記通信方法では、ＩＣタグ１００の情報を、画像認識を行わなくても取得することができる。画像認識を行う場合、画像を取得した後の解析に時間がかかるため、出力が遅れる場合がある。しかしながら、上記通信方法の場合、画像認識が不要となるため、速い応答（出力）が可能となる。
【００８１】
また、上記通信方法の場合、ＩＣタグ１００の位置を変えることで応答するリーダ／ライタ３００が変わる。つまり、ＩＣタグ１００はスイッチとしての機能を果たすことができる。
【００８２】
図１７は、上記処理フローに関連した通信システム８００の機能ブロック図である。
【００８３】
図１７において、通信システム８００は、起動部１０１および第１情報送信部１０２を含むＩＣタグ１００、近接検知部６０５、磁界発生部６１０、第１情報識別部６２０、表裏識別部６３０、回転識別部６４０、第２情報生成部６５０および送信部６６０を含む入力装置６００、ならびに受信部７１０および出力部７２０を含む出力装置７００を備える。
【００８４】
ＩＣタグ１００において、起動部１０１は、入力装置からの磁界を受信して起動する機能を有する。したがって、起動部１０１は、上記の通信処理におけるＳ２０００の処理を実現する機能である。
【００８５】
第１情報送信部１０２は、ＩＣタグ１００の情報（第１情報）を送信する機能を有する。したがって、第１情報送信部１０２は、上記の通信処理におけるＳ３０００の処理を実現する機能である。
【００８６】
入力装置６００において、磁界発生部６１０は、近接したＩＣタグ１００に対して磁界を発生し、送信する機能を有する。したがって、磁界発生部６１０は、上記の通信処理におけるＳ１１００の処理を実現する機能である。
【００８７】
第１情報識別部６２０は、ＩＣタグ１００から送信された第１情報を識別する機能を有する。したがって、第１情報識別部６２０は、上記の通信処理におけるＳ４１００の処理を実現する機能である。
【００８８】
表裏識別部６３０は、ＩＣタグ１００の表裏を識別する機能を有する。したがって、表裏識別部６３０は、上記の通信処理におけるＳ４３００の処理を実現する機能である。
【００８９】
回転識別部６４０は、ＩＣタグ１００の回転方向を識別する機能を有する。したがって、回転識別部６４０は、上記の通信処理におけるＳ４４００の処理を実現する機能である。
【００９０】
第２情報生成部６５０は、ＩＣタグ１００の内蔵された第１情報に基づいて位置情報、表裏の情報および回転方向を組み合わせた情報（第２情報）を生成する機能を有する。したがって、第２情報生成部６５０は、上記の通信処理におけるＳ５０００の処理を実現する機能である。
【００９１】
送信部６６０は、ＩＣタグ１００の第２情報を出力装置７００に送信する機能を有する。したがって、送信部６６０は、上記の通信処理におけるＳ６０００の処理を実現する機能である。
【００９２】
出力部７２０は、受信部７１０が入力装置６００の送信部６６０から受信したＩＣタグ１００の第２情報に基づいて情報（信号）を出力する機能を有する。したがって、出力部７２０は、上記の通信処理におけるＳ７０００の処理を実現する機能である。
【００９３】
なお、通信システム８００において、近接検知部６０５は、必ずしも設けなくてもよい。近接検知部６０５は、ＩＣタグ１００が入力装置６００に近接したことを検知する機能を有する。近接検知部６０５は、上記の通信処理におけるＳ１０５０の処理を実現する機能である。
【００９４】
また、通信システム８００において、存否識別部６２５は、必ずしも設けなくてもよい。存否識別部６２５は、ＩＣタグ１００がプレート４８０上に存在することを識別する機能を有する。存否識別部６２５は、上記の通信処理におけるＳ４２００の処理を実現する機能である。
【００９５】
上記通信システムを用いることにより、ＩＣタグ１００の表裏・回転方向の識別が可能となるとともに応答速度の速い通信が可能となる。
【００９６】
＜第３実施形態＞
本実施形態では、第１実施形態において説明したＩＣタグ１００を搭載した具体例について説明する。
【００９７】
図１８および図１９は、ＩＣタグ１００を搭載した携帯可能な媒体を説明する図である。ＩＣタグ１００は、例えば、商品管理や個人識別、セキュリティ対策、電子乗車券、遊戯用カード、商取引決裁などの様々な場面において用いられる。図１８（Ａ）は、トランプ１０００の模式図である。図１８（Ｂ）は、ＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）カード２０００の模式図である。図１９（Ａ）は、コイン３０００の模式図である。図１９（Ｂ）は、スマートフォン４０００の模式図である。図１９（Ｃ）は、人形が配置された台座５０００の模式図である。
【００９８】
これらの媒体において、ＩＣタグ１００は、リーダ／ライタ３００および磁気センサ４００を介して、記憶された情報に加えて各媒体の表面および裏面の情報、さらに回転方向の情報を得ることができる。
【００９９】
本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
【０１００】
また、上述した各実施形態によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと理解される。
【０１０１】
（変形例）
なお、本発明の第１実施形態においては、側面に比べて広い領域を有する第１面および第２面を有する支持体に設けられたＩＣタグについて説明したが、これに限定されない。ＩＣタグ１００は、サイコロ６０００のような６面体でもよいし（図２０（Ａ）参照）、円錐７０００（図２０（Ｂ）参照）、多角錐などの構造の支持体に設けられてもよい。
【０１０２】
また、本発明の第１実施形態では、第２のアンテナ１３３がすべて第１のアンテナ１３１の外側に配置された例を示したが、これに限定されない。第２のアンテナ１３３は、第１のアンテナ１３１の内側と外側にそれぞれ設けられてもよい。また、第１のアンテナ１３１の内側に設けられた第２のアンテナ１３３と、外側に設けられた第２のアンテナ１３３とは、同じ大きさでもよいし、異なる大きさとしてもよい。これにより、アンテナ部の磁力を制御することができる。
【０１０３】
また、第２のアンテナ１３３は、すべて第１のアンテナ１３１の内側に設けられてもよい。これにより、本発明の効果を得ながら、アンテナ部１３０の面積を小さくすることができる。
【０１０４】
また、アンテナ部１３０の作製の都合に応じて、第１のアンテナ１３１および第２のアンテナ１３３は矩形状を有してもよい。
【０１０５】
なお、本発明の第１実施形態では、ＩＣタグ１００の表裏の情報を識別する際に２つのリーダ／ライタ３００を用いる例を示したが、これに限定されない。例えば、ＩＣタグ１００を適宜上下反転させることで、表裏の情報を識別してもよい。
【０１０６】
本発明の第２実施形態において、プレート４８０と入力装置６００は、それぞれ別々に設けられた例を説明したが、これに限定されない。例えば、プレート４８０の裏側（ＩＣタグ１００が配置されない側）に入力装置６００が配置されてもよい。
【符号の説明】
【０１０７】
１００・・・ＩＣタグ，１０１・・・起動部，１０２・・・情報送信部，１１０・・・チップ，１１１・・・電圧リミット回路，１１３・・・整流回路，１１５・・・復調回路，１１７・・・変調回路，１１９・・・制御回路，１２１・・・記憶部，１２３・・・抵抗，１３０・・・アンテナ部，１３１・・・アンテナ，１３３・・・アンテナ，１３３Ｃ・・・中心，１４０・・・支持部，１５０・・・構造体，１６０・・・構造体，１７０・・・磁石，３００・・・リーダ／ライタ，３１０・・・制御回路，３１３・・・記憶部，３２０・・・変調回路，３３０・・・送信回路，３４０・・・アンテナ，３５０・・・受信回路，３６０・・・復調回路，３７０・・・発振回路，３８０・・・搬送波，４００・・・磁気センサ，４１０・・・検知素子，４２０・・・フィルタ回路，４３０・・・制御回路，４４０・・・記憶部，４８０・・・プレート，５００・・・情報識別装置，６００・・・入力装置，６０５・・・近接検知部，６１０・・・磁界発生部，６２０・・・情報識別部，６２５・・・存否識別部，６３０・・・表裏識別部，６４０・・・回転識別部，６５０・・・情報生成部，６６０・・・送信部，６９５・・・配線，７００・・・出力装置，７０１・・・通信部，７０３・・・制御部，７０５・・・記憶部，７０７・・・出力部，７１０・・・受信部，７２０・・・出力部，８００・・・通信システム，１０００・・・トランプ，２０００・・・ＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）カード，３０００・・・コイン，４０００・・・スマートフォン，５０００・・・人形が配置された台座，６０００・・・サイコロ，７０００・・・円錐
【図１】
2019057834.tif 000003
【図２】
2019057834.tif 000004
【図３】
2019057834.tif 000005
【図４】
2019057834.tif 000006
【図５】
2019057834.tif 000007
【図６】
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【図７】
2019057834.tif 000009
【図８】
2019057834.tif 000010
【図９】
2019057834.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2019057834.tif 000015
【図１４】
2019057834.tif 000016
【図１５】
2019057834.tif 000017
【図１６】
2019057834.tif 000018
【図１７】
2019057834.tif 000019
【図１８】
2019057834.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
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