(57)【要約】    【課題】      携帯端末装置と無線通信ユニットとの距離の測定精度を高めること。    【解決手段】  携帯端末装置１００又はキーユニット２００から同一タイミングで送信された電波及び音波を受信し、電波で受信した受信ＩＤ２，ＩＤ４と音波で受信した受信ＩＤ１，ＩＤ３による到達時間の差を基に、キーユニット２００と携帯端末装置１００との間の距離を算出する。また、変調・音波送信部１１１，２１１に送出する送信ＩＤと送受信部・変復調部１１３，２１３に送出する送信ＩＤのタイミングを調整するタイミング制御部１１４，２１４を備える。  【選択図】      図１
2007019892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信ユニットとの間で電波による通信を行う無線通信手段と、
前記無線通信ユニットとの間で音波による通信を行う音波通信手段と、
前記無線通信ユニットから同一タイミングで送信された電波及び音波を受信し、受信した前記電波と前記音波による到達時間の差を基に、前記無線通信ユニットとの間の距離を算出する距離算出手段と、
算出した前記距離に基づいて無線認証を行う無線認証手段と
を備える携帯端末装置。
【請求項２】
前記無線認証手段は、
算出した前記距離に基づいて認証成立／認証不成立を判定し、認証成立時機器の使用制限を解除する制御を行う請求項１記載の携帯端末装置。
【請求項３】
前記無線通信ユニットに対し同一タイミングで電波及び音波を送信する制御を行うタイミング制御手段を備える請求項１記載の携帯端末装置。
【請求項４】
前記音波通信手段は、無線認証ＩＤとは異なる独自のコードを変調して音波による通信を行う請求項１記載の携帯端末装置。
【請求項５】
前記音波は、超音波を含む請求項１記載の携帯端末装置。
【請求項６】
携帯端末装置との間で電波による通信を行う無線通信手段と、
前記携帯端末装置との間で音波による通信を行う音波通信手段と、
前記携帯端末装置から同一タイミングで送信された電波及び音波を受信し、受信した前記電波と前記音波による到達時間の差を基に、前記携帯端末装置との間の距離を算出する距離算出手段と、
算出した前記距離に基づいて無線認証を行う無線認証手段と
を備える無線通信ユニット。
【請求項７】
前記無線認証手段は、
算出した前記距離に基づいて認証成立／認証不成立を判定し、認証結果を報知する制御を行う請求項６記載の無線通信ユニット。
【請求項８】
前記携帯端末装置に対し同一タイミングで電波及び音波を送信する制御を行うタイミング制御手段を備える請求項６記載の無線通信ユニット。
【請求項９】
前記音波通信手段は、無線認証ＩＤとは異なる独自のコードを変調して音波による通信を行う請求項６記載の無線通信ユニット。
【請求項１０】
前記音波は、超音波を含む請求項６記載の無線通信ユニット。
【請求項１１】
同一タイミングで送信された電波及び音波を受信するステップと、
受信した前記電波と前記音波による到達時間の差を基に、送信元機器との間の距離を算出する距離算出手段と、
算出した前記距離に基づいて無線認証を行うステップと
を有する無線認証距離測定方法。
【請求項１２】
同一タイミングで送信された電波及び音波を受信するステップと、受信した前記電波と前記音波による到達時間の差を基に、送信元機器との間の距離を算出する距離算出手段と、算出した前記距離に基づいて無線認証を行うステップとをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信ユニットとの間で無線信号を送受信して無線認証を行う携帯端末装置、無線通信ユニット、無線認証距離測定方法及び無線認証距離測定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話機には、盗難等による所有者以外の者の無断使用を防止する対策として、使用制限機能が付加されている。一般に、この使用制限機能は、所有者によるＩＤ、すなわち、暗証番号によって使用制限を解除することにより、通話を可能にするものである。暗証番号による使用制限及びその解除は、キーボードによる操作が必要であり、電話の都度、制限及び解除操作を必要としている。通話後、使用制限を行わなかった場合、その携帯電話機が盗難に遭うと、無制限に通話が行われるおそれがある。
【０００３】
特許文献１には、置き忘れや盗難により携帯電話機などの機器が所有者又は使用者の手元から離れると機器そのものを使用不能にするとともに、機器が一定距離以上離れたことを警告する機器の使用制限装置が開示されている。
図６は、無線認証通信を使用して携帯端末装置に使用制限をかける使用制限方法を説明する図である。
【０００４】
図６に示すように、携帯電話機などの携帯端末装置１０がユーザの手元から離れ認証距離から外れると携帯端末装置１０に使用制限をかけるとともに、ユーザ１が所持する無線通信ユニット（以下、キーユニットと呼ぶ）２０が置き忘れ警報を鳴らす。具体的には、キーユニット２０と携帯端末装置１０内の無線認証部間で無線信号を送受信して無線認証を行うシステムにおいて、認証不成立時に、携帯端末装置１０では無線認証部１１（図７参照）が使用制限信号を発行することによって予め任意に定めた機能の制限が行われ、キーユニット２０では無線認証部２１（図７参照）がユーザ通知手段を介して警報信号を発する。これにより、置き忘れや盗難を防止することができる。
【０００５】
図７は、図６の携帯端末装置の使用制限方法を実現するブロック図である。
【０００６】
図７において、携帯端末装置１０は、例えば携帯電話機／ＰＨＳ（Personal Handy-Phone System），ＰＤＡ（Personal Digital Assistants），ノート型ＰＣ，ＭＰ３プレーヤー，ＨＤＤプレーヤーなどの携帯端末機器である。ここでは、携帯電話機を例にとる。
【０００７】
携帯端末装置１０は、無線認証部１１及び無線通信・データ処理部１２を備え、無線通信・データ処理部１２は、無線通信手段１を介して携帯電話基地局１Ｂと無線通信を行うことで携帯電話機として機能する。
【０００８】
また、キーユニット２０は、無線認証部２１及びスピーカ等のユーザ通知手段２２を備える。
【０００９】
携帯端末装置１０及びキーユニット２０の無線認証部１１,２１は、無線通信手段２を介してそれぞれ相互に無線認証を行い、認証不成立時には携帯端末装置１０では、例えば携帯電話機の通話機能などの制限を行い、キーユニット２０ではユーザ通知手段２２により警報を鳴らす。
【００１０】
さらに、キーユニット２０の無線認証部２１と携帯端末装置１０の無線認証部１１とは、予め関連付けされたＩＤを所有し無線通信により互いの持つＩＤを交換することで互いが１対であることを把握し、かつ、無線通信手段２におけるＩＤ交換の電波の減衰量を無線認証部２１，１１における受信レベルから測定し通信距離を判断することで常時認証を行う。
【特許文献１】特開平１１−８８４９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、このような従来の無線認証を行う携帯端末装置にあっては、電波を用いた距離測定を行っていたため、環境条件や障害物により正確な距離を測定できない場合がある。
【００１２】
例えば、距離は無線通信信号の減衰量から想定しているため障害物や電波伝播環境条件に依存して減衰量が変化し、物理的に正確な距離を求められない。使用制限は、この距離測定の変化に影響される。具体的には、電波の空中伝播損失は、おおよそ距離の２乗に反比例するので１ｍの伝播損失と２ｍの伝播損失では約６ｄＢ（１／４倍）の電力差となる。ところが、６ｄＢ程度の電力差は、無線通信ユニットが装着される物体や伝播環境における反射物・障害物によって簡単に変動する値である。
【００１３】
無線認証における距離測定精度がよくないと、身に着けている状態（身体と無線認証ユニットの距離）が変わったためについさっきまで使用できたのに、急に使用できなくなったり、通信経路に障害物が現れたために使用が制限されてしまったりして利用者は心地よく使うことができない。
【００１４】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、携帯端末装置と無線通信ユニットとの距離の測定精度を高めることができ、無線認証の実効を図ることができる携帯端末装置、無線通信ユニット、無線認証距離測定方法及び無線認証距離測定プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の携帯端末装置は、無線通信ユニットとの間で電波による通信を行う無線通信手段と、前記無線通信ユニットとの間で音波による通信を行う音波通信手段と、前記無線通信ユニットから同一タイミングで送信された電波及び音波を受信し、受信した前記電波と前記音波による到達時間の差を基に、前記無線通信ユニットとの間の距離を算出する距離算出手段と、算出した前記距離に基づいて無線認証を行う無線認証手段とを備える構成を採る。
【００１６】
本発明の無線通信ユニットは、携帯端末装置との間で電波による通信を行う無線通信手段と、前記携帯端末装置との間で音波による通信を行う音波通信手段と、前記携帯端末装置から同一タイミングで送信された電波及び音波を受信し、受信した前記電波と前記音波による到達時間の差を基に、前記携帯端末装置との間の距離を算出する距離算出手段と、
算出した前記距離に基づいて無線認証を行う無線認証手段とを備える構成を採る。
【００１７】
本発明の無線認証距離測定方法は、同一タイミングで送信された電波及び音波を受信するステップと、受信した前記電波と前記音波による到達時間の差を基に、送信元機器との間の距離を算出する距離算出手段と、算出した前記距離に基づいて無線認証を行うステップとを有する。
【００１８】
別の観点から、本発明は、同一タイミングで送信された電波及び音波を受信するステップと、受信した前記電波と前記音波による到達時間の差を基に、送信元機器との間の距離を算出する距離算出手段と、算出した前記距離に基づいて無線認証を行うステップとをコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、携帯端末装置と無線通信ユニットとの距離の測定精度を高めることができ、無線認証の実効を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
（実施の形態）
図１は、本発明の一実施の形態に係る認証制御方法を用いる携帯端末装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態は携帯端末装置に携帯電話機を適用した例である。
【００２２】
図１において、１００は無線認証を行う携帯電話機（携帯端末装置）、２００は携帯端末装置１００と認証のための双方向無線通信を行うキーユニット（無線通信ユニット）である。
【００２３】
携帯電話機（携帯端末装置）１００は、キーユニット２００と無線認証を行い、認証不成立時に使用制限信号を出力する無線認証部１１０と、アンテナ１２１を有する無線通信・データ処理部１２２とを備える。
【００２４】
無線認証部１１０は、変調・音波送信部１１１、音波受信・復調部１１２、送受信部・変復調部１１３、タイミング制御部１１４、タイミング検出距離測定部１１５、携帯電話ＩＤ，キーユニットＩＤ，独自コードを記憶するメモリ１１６、及び認証判定部１１７を備えて構成される。
【００２５】
変調・音波送信部１１１は、送信信号（送信ＩＤ１）を変調し出力部１１１ａから音波として送信する。
【００２６】
音波受信・復調部１１２は、受信部１１２ａにより音波を受信し受信信号（受信ＩＤ１）に復調する。
【００２７】
送受信部・変復調部１１３は、送信信号（送信ＩＤ２）を変調しアンテナ１１３ａから電波として送信するとともに、アンテナ１１３ａからの電波を受信して受信信号（受信ＩＤ２）に復調する。
【００２８】
タイミング制御部１１４は、変調・音波送信部１１１に送出する送信ＩＤ１と送受信部・変復調部１１３に送出する送信ＩＤ２のタイミングを調整する。
【００２９】
タイミング検出距離測定部１１５は、音波受信・復調部１１２により音波で受信した受信ＩＤ１と送受信部・変復調部１１３により電波で受信した受信ＩＤ２の時間差を基に携帯端末装置１００とキーユニット２００の間の距離を算出する。
【００３０】
メモリ１１６は、認証を行うための携帯電話ＩＤ，キーユニットＩＤ，独自コードを記憶し、タイミング制御部１１４及び認証判定部１１７に出力する。上記独自コードは、他の無線認証との音の干渉を防ぐためのものである。他の無線認証との音の干渉を防ぐために、携帯端末装置１００とキーユニット２００との間で予め決めておいた独自のコードを変調する。
【００３１】
認証判定部１１７は、タイミング検出距離測定部１１５からの測定距離に基づいて認証成立／不成立を判定し、認証成立時には機器の使用制限を解除する使用制限解除信号を無線通信・データ処理部１２２に送出する。
【００３２】
また、無線通信・データ処理部１２２は、携帯端末装置１００のキャリア通信部とデータ処理部である。本実施の形態は、携帯端末装置１００を携帯電話機に適用した例であるため、携帯電話機本体の通信機能を示しているが、携帯端末装置１００が、ＰＤＡ，ノート型ＰＣ，ＭＰ３プレーヤー，ＨＤＤプレーヤーなどである場合はこの部分はこれら携帯機器の本体機能部となる。無線認証部１１０からの使用制限解除信号の受信により本体機能が使用可能となり、使用制限解除信号を受信しないか又は使用制限信号を受信したとき本体機能の一部又は全部の使用が制限される。
【００３３】
なお、図示は省略するが、携帯端末装置１００は、さらに外部出力部としてＬＣＤ表示部、ＬＥＤ発光部、スピーカ、バイブレータ、ＰＣＭコーディックを用いた音声合成出力部などを備える。
【００３４】
一方、キーユニット２００は、距離測定及び認証判定に関しては携帯端末装置１００と同様の構成を有する。すなわち、キーユニット２００は、携帯端末装置１００と無線認証を行い、認証不成立時、警報信号を出力する無線認証部２１０と、認証状態をＬＥＤ等で報知するとともに、認証不成立時には警報・発光などでユーザに注意を喚起するユーザ通知部２２０とを備える。
【００３５】
無線認証部２１０は、変調・音波送信部２１１、音波受信・復調部２１２、送受信部・変復調部２１３、タイミング制御部２１４、タイミング検出距離測定部２１５、携帯電話ＩＤ，キーユニットＩＤ，独自コードを記憶するメモリ２１６、及び認証判定部２１７を備えて構成される。
【００３６】
変調・音波送信部２１１は、送信信号（送信ＩＤ３）を変調し出力部２１１ａから音波として送信する。
【００３７】
音波受信・復調部２１２は、受信部２１２ａにより音波を受信し受信信号（受信ＩＤ３）に復調する。
【００３８】
送受信部・変復調部２１３は、送信信号（送信ＩＤ４）を変調しアンテナ２１３ａから電波として送信するとともに、アンテナ２１３ａからの電波を受信して受信信号（受信ＩＤ４）に復調する。
【００３９】
タイミング制御部２１４は、変調・音波送信部２１１に送出する送信ＩＤ１と送受信部・変復調部２１３に送出する送信ＩＤ２のタイミングを調整する。
【００４０】
タイミング検出距離測定部２１５は、音波受信・復調部２１２により音波で受信した受信ＩＤ３と送受信部・変復調部２１３により電波で受信した受信ＩＤ４の時間差を基にキーユニット２００と携帯端末装置１００との間の距離を算出する。
【００４１】
メモリ２１６は、認証を行うための携帯電話ＩＤ，キーユニットＩＤ，独自コードを記憶し、タイミング制御部２１４及び認証判定部２１７に出力する。
【００４２】
認証判定部２１７は、タイミング検出距離測定部２１５からの測定距離に基づいて認証成立／不成立を判定し、認証成立時には機器の使用制限を解除する使用制限解除信号を無線通信・データ処理部２２２に送出する。
【００４３】
ユーザ通知部２２０は、ＬＣＤ表示部、ＬＥＤ発光部、スピーカ、バイブレータなどを備える。
【００４４】
キーユニット２００の無線認証部２１０と携帯端末装置１００の無線認証部１１０とは、例えば３００ＭＨｚ帯の微弱無線周波数帯を使って低消費電力で双方向無線通信を行う通信モジュールにより構成される。
【００４５】
以下、上述のように構成された携帯端末装置及び無線通信ユニットの無線認証距離測定動作について説明する。
【００４６】
図２は、本無線認証距離測定方法に用いる携帯端末装置１００とキーユニット２００の間の距離算出の概念を説明する図である。
【００４７】
携帯端末装置１００及びキーユニット２００は、従来の電波による無線通信に加え、音波の無線通信を行う送受信部・変復調部１１３，２１３を備える。図２（ａ）に示すように、音波は媒体（空気）の温度に依存するが伝播速度は概略３５０ｍ／ｓであり、電波は媒体が空気であっても殆ど光速である。したがって、音波と電波を同時刻に送信した場合には、電波の到達時間を無視することができる。
【００４８】
図２（ｂ）に示すように、キーユニット２００と携帯端末装置１００との間で、一方が同時刻に音波と電波を送信し、他方が音波と電波を受信して音波と電波の到達時間差を求める。そして、到達時間差と音速と光速（電波の速度）から距離を求める。例えば、約２．８６ｍｓの時間差があると約１ｍの距離として求まる。
【００４９】
図１において、携帯端末装置１００及びキーユニット２００の無線認証部１１０，２１０は、それぞれ音波の送信を行う変調・音波送信部１１１，２１１と音波の受信を行う音波受信・復調部１１２，２１２を備え、電波による無線通信とは別に、携帯端末装置１００とキーユニット２００との音波通信を行う。
【００５０】
また、タイミング制御部１１４，２１４では、送信ＩＤのタイミングを調整することで、変調・音波送信部１１１，２１１と送受信部・変復調部１１２，２１２から送信される音波と電波の送信タイミングを同一にする。
【００５１】
さらに、タイミング検出・距離測定部１１５，２１５は、音波受信・復調部１１２，２１２により音波で受信した受信ＩＤ１，ＩＤ３と送受信部・変復調部１１３，２１３により電波で受信した受信ＩＤ２，ＩＤ４との時間差を基に、携帯端末装置１００とキーユニット２００との間の距離を算出する。
【００５２】
図３は、無線認証を行うための予め関連付けされたＩＤ交換方法及び独自のＩＤの交換方法を説明する図であり、図３（ａ）は電波で無線認証する場合、図３（ｂ）は音波で無線認証する場合、図３（ｃ）は音波のみで無線認証する場合の例である。
【００５３】
図３（ａ）に示すように、携帯端末装置（携帯電話機）１００はメモリ１１６に格納された携帯電話ＩＤを送信ＩＤ２としてキーユニット２００へ電波として送信する。また、距離を測定するための独自のコードを送信ＩＤ１としてキーユニット２００へ音波として送信する。同様にキーユニット２００は、メモリ２１６に格納されたキーユニットＩＤを送信ＩＤ４として携帯端末装置１００へ電波として送信する。また、距離を測定するための独自のコードを送信ＩＤ３として携帯端末装置１００へ音波として送信する。
【００５４】
携帯端末装置１００は、キーユニット２００の送信した送信ＩＤ４を受けて相手のキーユニットが予め関連付けされたキーユニットであることを認識する。また、キーユニット２００の送信した送信ＩＤ３と送信ＩＤ４の時間差から互いの距離を計算する。さらに、キーユニット２００も同様に携帯端末装置１００の送信した送信ＩＤ２を受けて相手の携帯端末装置が予め関連付けされた携帯端末装置であることを認識し、また、携帯端末装置１００の送信した送信ＩＤ１と送信ＩＤ２の時間差から互いの距離を計算する。図３（ｂ）に示す音波で無線認証する場合も独自コードを電波で、携帯電話ＩＤ及びキーＩＤを音波で置き換えた以外は図３（ａ）の電波で無線認証する場合と同様であり、いずれも電波と音波の時間差により距離を測定する。また、図３（ｃ）に示すように、音波のみで無線認証することも可能である。これらの例については後述する。但しこの場合は、音波の到達時間そのものを測定する必要がある。そのため携帯端末装置１００とキーユニット２００は、内部に相互に同期が取られた絶対時刻発生源を備え、この絶対時刻と音波の到達時間との時間差で距離を測る。
【００５５】
ところで、音波送信は、１対の関連付けがされていない他の携帯端末装置やキーユニットの送信音波との干渉を起こし、受信誤りを起こす可能性がある。そこで、本実施の形態では、音波送信については予め互いに関連付けした独自のコードを既知のデータとして、携帯端末装置１００及びキーユニット２００のメモリ１１６，２１６に記憶し、この独自のコードを送信ＩＤ・受信ＩＤとして用いて送受信する。
【００５６】
また、電波送信では、１対の予め関連付けされたＩＤ（携帯電話ＩＤとキーＩＤ）を送信ＩＤと受信ＩＤとして送信し、認証判定部１１７，２１７が受信で復調した受信ＩＤとを比較することで、互いが関連付けされた相手であるかを常時認証する。また、携帯端末装置１００側では、認証判定部１１７は、タイミング検出・距離測定部１１５が算出した距離情報と前記認証結果から無線通信・データ処理部１２２へ使用制限を指示する。また、キーユニット２００側では、認証判定部２１７は、タイミング検出・距離測定部２１５が算出した距離情報と前記認証結果からユーザ通知部２２０へ警報や報知を指示する。
【００５７】
独自コードは、認証で使用するＩＤ（携帯電話ＩＤやキーユニットＩＤ）をそのまま用いても良い。さらに、認証で使用するＩＤでは無く認証には関係ない独自のコードを送ることで、第三者による無線モニタにより独自のコードを解析されても被害は少ない。そこで、他の携帯端末装置やキーユニットの送信音波と一致しないで、かつ、復調時に分離可能な独自コードは複雑な暗号化技術は不要であり容易につくることができる。独自コードの例として、携帯電話機の製造メーカを番号化した数値と製造ＩＤ番号をあわせた数字は、２つと存在しない値として使用可能である。
【００５８】
次に、図４及び図５を参照して、音波の送信・受信と電波の送信・受信の構成及び動作の具体例について詳細に説明する。
【００５９】
図４は、変調・音波送信部１１１、音波受信・復調部１１２及び送受信部・変復調部１１３の構成を示す図である。
【００６０】
図４において、変調・音波送信部１１１は、ＡＳＫ変調部３０１、４０ｋＨｚの搬送波を発生する搬送波発生部３０２、アンプ３０３、及び超音波変換素子３０４を備えて構成される。
【００６１】
また、音波受信・復調部１１２は、超音波受信素子３０５、アンプ３０６、フィルタ３０７、ＡＳＫ復調部３０８、及び搬送波発生部３０２を備えて構成される。ここで搬送波発生部３０２は、変調・音波送信部１１１の搬送波発生部３０２と同じものを共用する。
【００６２】
一方、送受信部・変調復調部１１３は、ＦＳＫ変調部４０１、送信側のアンプ４０２、アンテナ・アンテナ共用機１１３ａ、受信側のアンプ４０３、フィルタ４０４、ＦＳＫ復調部４０５、３００ＭＨｚ搬送波を発生する搬送波発生部４０６、及び搬送波発生部４０６を備えて構成される。
【００６３】
まず、タイミング制御部１１４から引き渡される送信ＩＤを音波として送信する動作について説明する。
【００６４】
図４（ａ）に示すように、送信ＩＤは変調・音波送信部１１１で変調され音波に変換される。
【００６５】
送信ＩＤはＡＳＫ変調部３０１によりＡＳＫ変調され、搬送波を用いて４０ｋＨｚに変換される。その後アンプ３０３で増幅を行い、超音波変換素子３０４で電気信号を音波に変換し空中へ放出される。本実施の形態で４０ｋＨｚの超音波周波数帯を使用した理由は、距離測定通信を行う時に人間の耳に聞こえないようにすること、超音波変換素子が直径およそ１５ｍｍの小型で実現でき５Ｖ電源で駆動できる素子が存在し、小型低電圧という面で携帯電話機搭載に適しているためである。この超音波変換素子３０４を使用することでキーユニット２００と携帯電話機の認証通信距離に十分な数ｃｍから最大５ｍの到達距離を得ることができる。
【００６６】
次に、受信ＩＤを復調しタイミング制御部２１４へ引き渡す動作について説明する。
【００６７】
図４（ｂ）に示すように、受信ＩＤの復調は音波受信・復調部１１２で音波を復調する。
【００６８】
受信音波は超音波受信素子３０５で電気信号に変換される。電気信号はアンプ３０６で増幅を行い、復調目的の音波（送信音波）と異なる周波数帯域成分を除去するためにフィルタ３０７を通しＡＳＫ復調部３０８へ送られる。ＡＳＫ復調部３０８では、搬送波４０ｋＨｚを用いベースバンド周波数に変換後ＡＳＫ復調を行ことで受信ＩＤを得る。ここではＡＳＫ変調を行ったが送信ＩＤのデジタル変調と受信ＩＤのデジタル復調が可能な方式を代表して適用したものであり、他の方式例えばＦＳＫ変調を行っても良い。
【００６９】
一方、電波の送信・受信は送受信部・変調復調部１１３で行う。
【００７０】
図４（ｃ）に示すように、タイミング制御部１１４から引き渡される送信ＩＤはＦＳＫ変調部４０１によりＦＳＫ変調され搬送波３００ＭＨｚに変換される。その後、アンプ４０２で増幅を行い、アンテナ・アンテナ共用機１１３ａを通して電気信号を電波に変換し空中へ放出される。
【００７１】
受信ＩＤの復調は送受信・変調復調部１１３で電波を復調する。電気信号はアンプ４０３で増幅を行い、復調目的の電波（送信電波）と異なる周波数帯域成分を除去するためにフィルタ４０４を通しＦＳＫ復調部４０５に送られる。ＦＳＫ復調部４０５では、搬送波３００ＭＨｚを用いベースバンド周波数に変換後ＦＳＫ復調を行ことで受信ＩＤを得る。ここではＦＳＫ変調を行ったがＡＳＫ変調を行っても良い。
【００７２】
次に、タイミング制御部１１４とタイミング検出・距離測定部１１５の動作について説明する。
【００７３】
図５は、携帯端末装置１００及びキーユニット２００の各部の動作タイミングを示す図である。
【００７４】
図５では、携帯端末装置（ここでは携帯電話機）１００から送信ＩＤ１を音波で送信すると同時に送信ＩＤ２を電波で送信し、キーユニット２００で受信音波（＝携帯電話の送信音波）を受信ＩＤ３として復調すると同時に受信電波（＝携帯電話の送信電波）を受信ＩＤ４として復調する例を示す。
【００７５】
携帯端末装置１００のタイミング制御部１１４から送られる送信ＩＤ１，送信ＩＤ２は、図１における携帯端末装置１００の変調・音波送信部１１１内で生じる遅延時間（装置固定の値で既知とする）と送受信部・変調復調部１１３内で生じる遅延時間（装置固定の値で既知）との差を出力タイミング調整量だけ時間調整することで、送信音波と送信電波が同一タイミングで出力されるようにする。
【００７６】
送信音波と送信電波は、伝送路にて音波伝達時間と電波伝達時間の遅延を生じてキーユニット２００へ受信音波、受信電波として入力される。音波と電波の時間差が伝送路の距離を求めるパラメータであるが、送信ＩＤ１と送信ＩＤ２を復調しなければ時間差を求められない。そこで、本実施の形態では音波受信・復調部２１２内で生じる遅延時間（装置固定の値で既知とする）と送受信・変調復調部２１３回路内で生じる遅延時間（装置固定の値で既知とする）の２つの遅延量の差を求められる。受信タイミングの調整量として求められる。得られた受信ＩＤ３（＝送信ＩＤ１）と受信ＩＤ４（＝送信ＩＤ２）のタイミング差に受信タイミング差の調整量を補正することで、伝送路における音波と電波の時間差を求めることができる。
【００７７】
キーユニット２００から送信ＩＤ３を音波で送信すると同時に送信ＩＤ４を電波で送信し、携帯端末装置１００で受信音波（キーユニットの送信音波）を受信ＩＤ１として復調すると同時に受信電波（キーユニットの送信電波）を受信ＩＤ２として復調する場合も同様に動作する。
【００７８】
以上のように、本実施の形態によれば、携帯端末装置１００又はキーユニット２００から同一タイミングで送信された電波及び音波を受信し、電波で受信した受信ＩＤ２，ＩＤ４と音波で受信した受信ＩＤ１，ＩＤ３による到達時間の差を基に、キーユニット２００と携帯端末装置１００との間の距離を算出するので、従来の電波受信強度から推定していた距離測定方法に比べ、携帯端末装置１００とキーユニット２００との距離の測定精度を高めることができる。特に、キーユニット２００を装着する物体や身に着けている状態が変動する場合であっても、音波ではかかる変動の影響を受けにくいため、環境変化に関わらず精度良い距離測定を実現することができる。これにより、ユーザにとっては使い勝手の向上を図ることができ、また精度良い無線認証距離を基に、無線認証の実効を図ることができる。
【００７９】
ここで、音波を用いる本無線認証距離測定方法と従来の電波のみを用いる距離測定方法を適応的に用いることも可能である。例えば、電波の伝播環境が良好な場所で使用する場合や省電力モードなどでは、従来の電波のみを用いる距離測定方法に切り替えても良い。
【００８０】
また、変調・音波送信部１１１，２１１及び音波受信・復調部１１２，２１２で用いる音波は、超音波でもよい。超音波を用いると、送受信を行っている音が人間に聞こえないので騒音迷惑の防止になる。
【００８１】
さらにここまでは認証のＩＤ交換に電波を使用する例について説明したが、図３（ｂ）を用いて音波を使用する方法も可能であることを示す。例えば、携帯端末装置１００からキーユニット２００へ送信する経路においては、携帯端末装置１００内のタイミング制御部１１４が送出する送信ＩＤ１と送信ＩＤ２の内容である携帯電話ＩＤと独自コードを入れ替え、キーユニット２００側のタイミング検出部２１４で受け取る受信ＩＤ３と受信ＩＤ４を入れ替えることで容易に可能である。キーユニット２００から携帯電話１００へ送出する経路も同様に、送信ＩＤ３と送信ＩＤ４、受信ＩＤ１と受信ＩＤ２を入れ替えることで可能となる。
【００８２】
例えば、認証のＩＤ交換を音波で行い、電波通信手段を使用しないようにすることで、飛行機内や病院などのような電波の出力を制限された環境でも無線認証を行うことができる。この時、電波の通信を行わないために、電波と音波の時間差による距離測定を行えない。しかし、キーユニット２００と携帯端末装置１００のタイミング制御部２１４，１１４及びタイミング検出部２１５，１１５に絶対時刻の同期した時計を持たせる。図３（ｃ）お互いが送信する絶対時刻を決め、この絶対時刻に対する到達時間差から音波のみで距離を測定可能である。 
【００８３】
以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。例えば、携帯端末装置として携帯電話機に適用した例について説明しているが、携帯電話機に限らずＰＤＡ等の携帯情報端末、パーソナルコンピュータ又はその融合された装置、さらにはＭＰ３プレーヤー、ＨＤＤプレーヤー、携帯型ゲーム機などの携帯機器に適用可能である。
【００８４】
また、本実施の形態では携帯端末装置、無線通信ユニット及び無線認証距離測定方法という名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、携帯電話機、機器の使用制限装置、距離測定方法等であってもよいことは勿論である。
【００８５】
さらに、上記携帯端末装置及び無線通信ユニットを構成する各回路部、例えば無線認証部等の種類、数及び接続方法などは前述した実施の形態に限られない。
【００８６】
また、以上説明した携帯端末装置、無線通信ユニット及び無線認証距離測定方法は、これら携帯端末装置、無線通信ユニット及び無線認証距離測定方法を機能させるためのプログラムでも実現される。このプログラムはコンピュータで読み取り可能な記録媒体に格納されている。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明に係る携帯端末装置、無線通信ユニット及び無線認証距離測定方法は、無線通信ユニットとの間で無線信号を送受信して無線認証を行う携帯電話機などの携帯端末装置、認証制御システムの用途に有用である。また、無線認証距離測定プログラムとして携帯電話機などの携帯機器に組み込むことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の実施の形態に係る携帯端末装置及び無線通信ユニットの構成を示すブロック図
【図２】上記実施の形態に係る携帯端末装置とキーユニットの間の距離算出の概念を説明する図
【図３】上記実施の形態に係る携帯端末装置のＩＤ交換方法及び独自のＩＤの交換方法を説明する図
【図４】上記実施の形態に係る携帯端末装置の変調・音波送信部、音波受信・復調部及び送受信部・変復調部の構成を示す図
【図５】上記実施の形態に係る携帯端末装置及びキーユニットの各部の動作タイミングを示す図
【図６】無線認証通信を使用して携帯端末装置に使用制限をかける使用制限方法を説明する図
【図７】図６の携帯端末装置の使用制限方法を実現するブロック図
【符号の説明】
【００８９】
１００  携帯電話機（携帯端末装置）
１１０  無線認証部
１１１，２１１  変調・音波送信部
１１２，２１２  音波受信・復調部
１１３，２１３  送受信部・変復調部
１１３ａ  アンテナ・アンテナ共用機
１１４，２１４  タイミング制御部
１１５，２１５  タイミング検出距離測定部
１１６，２１６  メモリ
１１７，２１７  認証判定部
１２１  アンテナ
１２２  無線通信・データ処理部
２００  キーユニット（無線通信ユニット）
３０１  ＡＳＫ変調部
３０２,４０６  搬送波発生部
３０３,３０６,４０２,４０３  アンプ
３０４  超音波変換素子
３０５  超音波受信素子
３０７  フィルタ
３０８  ＡＳＫ復調部
４０１  ＦＳＫ変調部
４０５  ＦＳＫ復調部
【図１】
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【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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