(57)【要約】【課題】必要な時に手軽にカードに記録されているデータを確認できる表示装置であって、ボタンを押すなどの操作を必要とせず、また、電池の消耗が少ないＩＣカード読み取り表示装置の提供。【解決手段】歩数計１（３Ｄ加速度センサーとデータ処理判定手段及びデータを読み取り可能に表示する表示手段を備えた携帯型電子機器）が備えた３Ｄ加速度センサー１１による姿勢検知機能を利用して、歩数計が読み取り姿勢にあることを検出する。読み取り姿勢が安定して所定時間（ｔ１）経過すると、時間（ｔ２）のスキャン待機状態となり、この間にカードの当接があると、その加速度変化を検出してリード状態となり、機器側ループアンテナに電流が供給され、カード側との通信を通じてデータが読み取られ、表示装置に表示される。【選択図】図３
2013206305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３Ｄ加速度センサーとデータ処理判定手段及びデータを読み取り、表示する表示手段を備えた携帯型電子機器に、カード側ループアンテナとデータ格納通信ＩＣを備えたカードに対応したカードリーダーとしての機能を付加し、前記電子機器のデータ処理判定手段を通常機器モードとリーダーモードに切り換え可能とし、リーダーモードでは、前記電子機器が備えた３Ｄ加速度センサーからの波形情報を利用して前記電子機器をリード状態へ自動的に移行させるとともに、非接触受動カードのデータ格納通信ＩＣから取得したデータ内容を前記電子機器の表示装置へ読み取り可能に表示し、リード状態へは、前記電子機器が静止状態にあるときの特定波形が、設定した所定時間継続したことを判定して移行することを特徴とするＩＣカード読み取り表示装置。
【請求項２】
リード状態へ自動的に移行する判定となる３Ｄ加速度センサーからの波形情報は、前記電子機器の姿勢に関するＸＹＺ３軸の加速度変化パターンとその後に続く基線状態持続時間の組み合わせであることを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード読み取り表示装置。
【請求項３】
前記電子機器は、携帯型歩数計であることを特徴とする請求項１又は２に記載のＩＣカード読み取り表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＩＣカードが保有するデータを読み取り、表示する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Suica,PASMO,Edy,WAON,nanaco(いずれも登録商標)などの交通、流通系カードは国内で１億枚以上の発行枚数があるといわれ、また、国内にとどまらず、アジア各国にも拡大し、利用数が急激に増加している。このような非接触受動系のＩＣカード（以下、単にカード）は内部に、ループアンテナとデータ格納通信ＩＣが組み込まれ、改札やレジなどのリーダー/ライターにかざすと、カードのコイルに誘起された電源でカードのＩＣが起動し、同時に１３．５６MHzのキャリア電波により、各種のデータが受け渡される。そして、必要に応じて、カードが保有するデータはリーダー/ライターの表示装置（以下、表示装置）に読み取り可能に表示される。このシステムは、国際規格ISO/IEC 14443、国内規格 Felica、および両規格の上位互換ISO/IEC 21481(NFC IP-2)に準拠する。
【０００３】
しかし、カードに記録されている残額、ポイントなどのデータは、リーダー/ライターにカードをかざして表示装置から読み取るか、レシートを保管しないと確認できない。また、現状のリーダー/ライターは駅や店舗に備え付けのものであったり、パソコンに接続するタイプであったりなど、大きくて持ち運びに不便である。このため、必要な時に手軽に確認できる手段が求められている。
【０００４】
特許文献１は、非接触ＩＣカードの携帯型読み取り装置を提案している。
【０００５】
この読み取り装置では、表示装置にカードをセットしてからボタンを押してループアンテナ（励起用コイル）に電流を流し、カード内のデータを読み取る操作を行っている。これはこの携帯型読み取り装置が小型で電池容量が小さく、改札口のリード/ライターのように、常時通電してカード側を励起可能な状態にしておくことができないためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−４８１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明は、必要な時に手軽にカードに記録されているデータを確認できる表示装置であって、ボタンを押すなどの操作を必要とせず、また、電池の消耗が少ないＩＣカード読み取り表示装置の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
３Ｄ加速度センサーとデータ処理判定手段及びデータを読み取り可能に表示する表示手段を備えた携帯型電子機器（例えば、歩数計や姿勢認識機能を有する携帯電話機  以下、前記電子機器という）にＩＣカード読み取り機能を持たせ、前記電子機器が備えた通常モード（歩数計ならば、歩数計モード）からリーダーモードに切り換え、リーダーモードでは前記電子機器をカードの読み取り表示装置として機能させる。前記電子機器は携帯用であって日常携行する小型の機器であるから、カードの読み取り表示機能を備えた前記の電子機器は、必要な時に手軽にカードのデータを確認できる手段となる。
【０００９】
前記の電子機器は、３Ｄ加速度センサーを備えるのであるから、機器自体が自己の姿勢
を検知できる。そして、通常モードでは、この機能を利用して例えば歩数（特定の加速度変化パターンの回数）を計数し、その結果を読み取り可能に表示するなどの機能を有している。
【００１０】
前記の電子機器が備えた３Ｄ加速度センサーによる姿勢検知機能を利用して、前記電子機器がカードのデータを読み取ろうとしている読み取り姿勢を検出し、リーダーとして機能する部分に備わる機器側ループアンテナ（励起用コイル）に電源を自動投入する。投入された電源は、機器側においてカードからのデータ読み取り（スキャン）終了後に遮断されるか、読み取り姿勢が所定時間持続する場合には設定した所定時間の経過後に自動的に遮断される
読み取り姿勢にあることは、３Ｄ加速度センサーによって検出されるＸＹＺ３軸それぞれの発信波形（加速度変化）の特徴と持続時間の組み合わせから判定する。
【００１１】
３Ｄ加速度センサーからの発信波形は、前記の電子機器をカード読み取り装置として機能させカード読み取り姿勢にしている場合と、通常モードで作動している場合、例えば、歩数計が歩いている人に携行されていたり、かばんに入れられていたり、あるいは机上に放置されていたりするときの発信波形とは明らかに異なる。
【００１２】
そこで、前記電子機器の３Ｄ加速度センサーが出力する発信波形のパターンから、前記の電子機器がカードのデータを読み取る姿勢にあるか否かを判定し、読み取り姿勢であるときにのみ、機器側ループコイルに通電してリード状態とし、カードからデータを獲得する。そして、電池の消耗を抑制するために、設定してある所定時間の後リード状態を終了させる。
【００１３】
前記電子機器がカードを読み取ろうとする読み取り姿勢にあることを判定する際に３Ｄ加速度センサーからの発信波形のパターンをどのように捉えるかはさまざまに考えられる。また、図８に例示するように、リードモードにあるスキャン待機中の歩数計にカードが当接されたことを検出するのに、そのときの加速度変化の波形を微分処理を利用した後退差分近似値と閾値と組み合わせて利用することもできる。
【００１４】
カードを読み取るための装置とするために、送受信機能とＩＣデータ表示機能を付加する機器は、例えば、歩数計や姿勢認識が可能な携帯電話機などであるがこれに限らない。基本的に、携帯できるものであって機器側ループアンテナ及びカードを読み取るための装置を組み込めるスペースと表示装置があればよい。
【００１５】
なお、従来、前記の電子機器が読み取り姿勢にあることを３Ｄ加速度センサーで検出し、その検出によってスイッチオンしてカードのデータを得るものはない。公知の読み取り装置は読み取りの際にその都度ボタンを押すか、常時リーダー側コイルを通電状態にした構成となっている。
【発明の効果】
【００１６】
いつも携帯している携帯型電子機器（前記の電子機器）によりカードのデータを手元で読み取れる便利さがある。
【００１７】
前記電子機器の通常モードからリーダーモードへの切換えは、カードに対して前記電子機器を読み取り姿勢とするか、前記電子機器にカードを当接するだけで、前記電子機器は、リード状態へ移行するから、手間を要しない。
【００１８】
リード状態は設定した所定時間で終了されるので、消耗電力の無駄が少ない。また、机上など静止した物の上に歩数計が放置されることがあり、前記の電子機器が読み取り状態
になることがあるが、この場合も、所定時間後に機器側ループアンテナへの通電が遮断されるから、電力の消耗は少ない。
【００１９】
単純なカードリーダーとして読み取り機能と表示を備えるだけの、装置として単一機能なものでなく、例えば、歩数計など本来の機能を有し、日常携行する小型の機器にカードリーダー機能を組み合わせてあるから、単一機器であることの無駄を省くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（イ）は、歩数計の平面図、（ロ）は正面図
【図２】機器としての歩数計側とＩＣカード側の機能を示すブロック図
【図３】歩数計におけるモード遷移の様子を示した図
【図４】カード読み取りフロー
【図５】（イ）は、歩数計モード時の発信波形、（ロ）は、前記(イ)の後退差分近似手法を説明する図
【図６】（イ）は、静止状態での読み取り時波形、（ロ）は、前記(イ)の後退差分近似手法を説明する図
【図７】回転後静止状態での読み取り時波形
【図８】後退差分近似手法によりリード状態へ移行する様子を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
常時、携帯し必要時に手元にあることが多く、また、その機能に３Ｄ加速度センサーを利用している前記電子機器として歩数計を利用する。これにカード読み取り機能を付加してＩＣカード読み取り表示装置とする。
【００２２】
このカード読み取り装置は、歩数計モードからリーダーモードとすればカードを読むときに自動的にリード状態となり、その都度、読み取りボタンなどを押す必要がない。
【００２３】
歩数計の機能・構成を兼用し、読み取り機能だけの単一機器となる無駄を避けることができる。
【実施例１】
【００２４】
図１（イ）（ロ）は、この実施例に係る歩数計１である。薄く矩形のケース２の表面に機能ボタン３と表示部４が設計されている。
【００２５】
歩数計１の機能ボタン３として読み取りボタン５と切替ボタン６及びメモリボタン７が設けられている。表示部４は小型の液晶表示装置である。
【００２６】
ケース２の内部には、歩数計制御機能と非接触受動型のカード８（図２）のデータを読み取り、表示するための制御部９が納められている。図２は、制御機能のブロック図であり、ＣＰＵ１０に対して３Ｄ加速度センサ−１１、リード/ライト回路（Ｒ/ＷＩＣ）１２、操作ボタン信号入力部１３、表示装置１４及び機器側ループアンテナ１５がバスを通じて接続されている。符号１６は制御クロックを作る振動子、符号１７は電源としてのコイン電池である。
【００２７】
カード８は、図２のようにカード側ループアンテナ１８とデータ格納通信ＩＣ１９を備え、データ格納通信ＩＣ１９にカード側ループアンテナ１８が接続されている。
【００２８】
この歩数計１は図３のように、歩数計モードを中心として時計モード及びリーダーモードの機能を備える。これらは前記の切替ボタン６を押すことで循環式に切り替えることができる。また、読み取りボタン５を押すことで時計モードあるいは歩数計モードからリー
ダーモードへ直接に移行できる。どのモードからでも機器としての歩数計１の姿勢によって、読み取り状態となり、また、カードと歩数計１との接触（当接）によって、歩数計をリード状態とすることができる。リード状態では、自動的にカード８のデータを読み取り、表示することができる。
【００２９】
なお、メモリボタン７は歩数計モードにおいて保存されている過去データを日単位で順次呼びだすためのボタンである。
【００３０】
歩数計モード、時計モードの機能を発揮させる原理と回路仕様は現在公知となっているものを利用し、これにリーダーモードとしての機能を付加する。
【００３１】
まず、ＣＰＵ１０に、３Ｄ加速度センサー１１と操作ボタン信号入力部及び表示装置１４を接続している歩数計モードと時計モードの機能構成部に、Ｒ/ＷＩＣ１２を加え、これに機器側ループアンテナ１５を接続する。
【００３２】
そしてＣＰＵ１０内の３Ｄ加速度センサー１１からの発信波形を判定する箇所に読み取り姿勢判定部をさらに設けて、３Ｄ加速度センサー１１からの発信波形があらかじめ定めた波形パターン、すなわち、歩数計１が読み取り姿勢にあることを意味する態様であるときに、ＣＰＵ１０からＲ/ＷＩＣ１２にループアンテナ励起信号が出され、機器側ループアンテナ１５にコイン電池１７から励起電流が流され、歩数計１とカード８間がスキャン待機状態（リード状態）となる。
【００３３】
なお、歩数計が備えた３Ｄ加速度センサー１１からは次のような発信波形信号を得られる。
【００３４】
図５（イ）は歩行中に携帯されているときの発信波形、図６（イ）は、歩数計を手に持ち、安定状態のときにカード８を歩数計１に当接させた（５回）場合の発信波形、図７はケース２のＹ軸に平行な辺を軸として回転させて安定状態になってからカード８を当接させた（５回）場合の発信波形である。
【００３５】
歩数計１を携帯して歩行しているときに歩数計１の３Ｄ加速度センサー１１からＣＰＵ１０に伝達される発信波形信号は図５（イ）のとおりであり、ＸＹＺの３軸ともに、短くかつ比較的規則的な時間間隔で大きな加速度変化がくりかえされている。この発信波形に図７に示すような設定した所定時間（ｔ１）の間静止状態となる部分は見出せない。なお、図５（ロ）は、後退差分近似手法により図５(イ)を表した図である。
【００３６】
実施例では、ＣＰＵ１０は、歩数計１が設定した所定時間（ｔ１）静止状態にあると、歩数計１は読み取り姿勢（歩数計１が、今、カード８を読み取ろうとしている状態）と判定し、スキャン待機状態となる。スキャン待機状態は、カードが歩数計に当接する、あるいは逆にカードに歩数計１が当接するなどして、歩数計１が備えた３Ｄ加速度センサー１１におけるＸＹＺ軸のいずれかに何らかの加速度変化が検出されるのを待つ状態である。
【００３７】
そして、この状態中に歩数計１がカード８に接触するなどして加速度変化があり、その変化値が設定した閾値以上であった場合に、リード状態となる。
【００３８】
リード状態は、機器側ループアンテナ１５とカード側ループアンテナ１８とが磁気結合し、カード側ループアンテナ１８に生じた誘起電力でデータ格納通信ＩＣが起動された状態であり、１３．５６ＭＨｚのキャリア電波を用いて機器側ループアンテナ１５とカード側ループアンテナ１８を通じて機器側とカード側間で通信が行われる。このとき、カード８側に格納されたデータが歩数計１によってスキャンされる。そして、歩数計１に受信さ
れたデータはＲ/ＷＩＣ１２を通じてＣＰＵ１０に伝達され、読み取り可能な表示データに処理されて表示装置に伝達される。これにより、カード８に格納されていた残額などのデータが表示装置に表示され、読み取ることができる。
【００３９】
歩数計１がカード８からデータを獲得するスキャン時に、制御部９が行う処理をフローとして表示すると図４となる。
【００４０】
カード８に当接したことを検知すると（ステップＳ１）、機器側ループアンテナ（一時コイル）に通電する（ステップＳ２）。これにより起動したカード８側のデータ格納通信ＩＣとの間で通信が行われカード８に記録されているデータ（ここでは残額情報）をスキャンし（ステップＳ３）、歩数計側に読み取る。読み取りに失敗した場合は表示部４に読み取り失敗のエラー表示をして（ステップＳ６）設定された所定時間後にリード状態を終了する（ステップＳ７）。リード状態の終了は、機器側ループアンテナの通電遮断と、歩数計モードへの復帰または、歩数計１のスリープ状態（表示ＯＦＦ）である。
【００４１】
一方、机上などに置かれた歩数計１にカード８をかざして、データを読み取ろうとするときは、歩数計１の姿勢は安定しているので、歩数計１の３Ｄ加速度センサー１１の発信波形は図６（イ）のように、ＸＹＺ軸ともにほぼ基線に沿った平坦なものとなる。
【００４２】
この状態のときにカード８を歩数計１に当接させると、ＸＹＺ軸に加速度の変化が同時に見られる（図６（イ）では５回の当接）。加速度の変化はカード８が当接した方向によって差があり、最も大きく変化する軸がある。そこで、このように、ほぼ基線に沿った平坦な波形が設定した所定時間ｔ１持続した後、ＸＹＺのいずれかの軸に関する加速度がその軸に設定した閾値を越えた場合にＣＰＵ１０に歩数計１は読み取り状態であると判断させ、歩数計１をリーダーモードとする（図６（ロ））。同時に、Ｒ/ＷＩＣ１２を通じて機器側ループアンテナ１５に通電する。これによりカード側ループアンテナは励起されてデータ格納通信ＩＣ１９が起動され、キャリア電波を媒体として歩数計１側と通信が行われる。そして、歩数計１の機器側としての機能によりカード８内のデータがスキャンされて、データが機器側に獲得される。そして、ＣＰＵ１０を通じて処理され、表示装置１４に読み取り可能な状態で表示される。
【００４３】
スキャンが可能なスキャン待機状態は、設定した所定時間ｔ２だけタイマーによって持続され、その後は機器側ループアンテナの通電が遮断される。したがって、所定時間ｔ２の間であれば、何度でもカード８のデータを読み取ることができる。
【００４４】
また、歩数計１を手に持ちカード８にかざしてカード８のデータを読み取ろうとすることもある。この場合、例えば、ケース２のＹ軸に平行な辺を軸として回転させてかざす場合であり、図７はその際の発信波形である。すなわち、Ｘ軸に関しては回転軸がＹ軸に平行である関係から、殆ど変化がなく、基線に沿ったままであり、Ｙ軸に関しては当初マイナス方向の加速度変化があった後、移動したその位置で安定状態となり、Ｚ軸に関してはプラス方向に変化があった後その位置で安定状態となっている。
【００４５】
この場合、３軸とも安定となる時期、換言すれば、加速度変化のない時期として時間（ｔ１）以上持続する箇所があり、この時間（ｔ１）の経過後リーダーモードの歩数計１はスキャン待機状態となる。スキャン待機状態は設定した時間（ｔ２）だけ持続して終了するが、この間に、歩数計１にカード８を当接したり、歩数計１をカード８に当接したりすると、ＸＹＺ軸のいずれかに加速度変化が生じ、３Ｄ加速度センサー１１からの発信波形が変化する。そして、その変化の大きさが設定してある閾値を超過したとき、リーダーモードの歩数計１はリード状態となり、前記のように、カード８のデータ格納通信ＩＣ１９を起動して、歩数計１とカード８との間で通信を開始し、カード８のデータが歩数計１側
に読み取られる。
【００４６】
以上、実施例について説明をした。機器としての歩数計が読み取り姿勢にあることを３Ｄ加速度センサー１１の発信波形から判定する際に、読み取り姿勢として採用する発信波形のパターンは上記のように机上での安定状態や、Ｙ軸に平行な軸を中心に回転した状態ばかりでなく、種々な姿勢を想定できる。しかし、いずれの場合も、リードモードとされている歩数計は、設定された時間（ｔ１）の安定時期を判定してスキャン待機状態となり、スキャン待機状態の継続中（設定された時間（ｔ２））にカード８が歩数計１に当接されると、リード状態となって、カード８のデータがスキャンされ、歩数計１側に読み取られる。
【符号の説明】
【００４７】
１  歩数計
２  ケース
３  機能ボタン
４  表示部
５  読み取りボタン
６  切替ボタン
７  メモリボタン
８  非接触受動型ＩＣガイド
９  制御部
１０  ＣＰＵ
１１  ３Ｄ加速度センサー
１２  Ｒ/ＷＩＣ
１３  操作ボタン信号入力部
１４  表示装置
１５  機器側ループアンテナ
１６  振動子
１７  コイン電池
１８  カード側ループアンテナ
１９  データ格納通信アンテナ
【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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【図８】
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