(57)【要約】【課題】種々の形態の情報保持媒体から電子情報を取得できる非接触通信装置及び玩具を提供する。【解決手段】玩具１０の非接触通信装置２０は、アンテナコイル２１と、アンテナコイル２１を介して情報保持媒体１００との間で伝達される信号を処理する信号処理回路２３が実装された回路基板２２とを備え、アンテナコイル２１は、第１コイルループ部２１１と、第１コイルループ部２１１の内側に配置された第２コイルループ部２１２と、を有し、第１コイルループ部２１１及び第２コイルループ部２１２は、直線ＣＬまわりに同じ方向に巻かれ且つ互いに直列に信号処理回路２３に接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子情報を保持する情報保持媒体との間で無線通信する非接触通信装置であって、
アンテナコイルと、
前記アンテナコイルを介して前記情報保持媒体との間で伝達される信号を処理する信号処理回路と、
を備え、
前記アンテナコイルは、第１コイルループ部と、前記第１コイルループ部の内側に配置された第２コイルループ部と、を有し、
前記第１コイルループ部及び前記第２コイルループ部は、前記第１コイルループ部及び前記第２コイルループ部を貫く直線まわりに同じ方向に巻かれ且つ互いに直列に前記信号処理回路に接続されている非接触通信装置。
【請求項２】
請求項１記載の非接触通信装置であって、
前記第１コイルループ部及び前記第２コイルループ部は、同一軸上に配置されている非接触通信装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の非接触通信装置であって、
前記第１コイルループ部及び前記第２コイルループ部は、互いに相似なループ形状を有する非接触通信装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項記載の非接触通信装置によって構成される通信部と、
動作部と、
前記動作部を動作させるための複数の動作データを前記電子情報に関連付けて記憶した記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記複数の動作データのうち前記通信部によって取得された前記電子情報に対応する動作データに基づいて前記動作部を動作させる制御部と、
を備える玩具。
【請求項５】
請求項４記載の玩具であって、
前記動作部は、音、光、表示、動きの少なくとも一つを含む演出を出力する玩具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子情報を保持する情報保持媒体との間で無線通信する非接触通信装置及び玩具に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＮＦＣ（Near field communication）として知られる比較的近距離の非接触通信では、一般に、非接触通信装置と情報保持媒体との間に形成される交流磁界を伝送媒体として信号が伝達される。
【０００３】
非接触通信装置及び情報保持媒体それぞれのアンテナは、一般に、ループコイルによって構成されている。非接触通信装置のアンテナコイルに交流電流が流されることによって交流磁界が形成され、この交流磁界によって情報保持媒体のアンテナコイルに誘導起電力が発生し、情報保持媒体のアンテナコイルに流れる電流で情報保持媒体のＩＣが駆動される。そして、情報保持媒体のＩＣに保持された電子情報が、交流磁界に乗せられて情報保持媒体のアンテナコイルから非接触通信装置のアンテナコイルに送信される。
【０００４】
非接触通信装置のアンテナコイルの口径は情報保持媒体のアンテナコイルの口径より大きく、非接触通信装置の通信可能領域は、アンテナコイルの口径やアンテナコイルに流れる電流にもよるが、アンテナコイルの口径を直径とする概ね球状の領域である。この領域内に情報保持媒体のアンテナコイルが配置される場合に、非接触通信装置と情報保持媒体との間に安定した通信が確立される。
【０００５】
非接触通信装置の通信可能領域を拡大するには非接触通信装置のアンテナコイルの口径を大きくすればよいが、情報保持媒体のアンテナコイルの口径に対して不釣り合いな程に非接触通信装置のアンテナコイルの口径が大きいと、情報保持媒体との間で通信が安定しない場合がある。特許文献１に記載されたアンテナ装置では、比較的小口径のアンテナ素子が複数並べられ通信可能領域の拡大が図られており、さらに領域内の各所での通信の安定化が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１６７１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
情報保持媒体のアンテナコイル及びＩＣは、これらが一体とされたタグの形態で情報保持媒体に設けられている。タグの形態には、例えばアンテナコイル及びＩＣがカードサイズの樹脂に封入されたカード型や、アンテナコイル及びＩＣがチップサイズの樹脂に封入されたチップ型などの種々の形態がある。アンテナコイルの口径はタグの形態に応じて異なり、アンテナコイルの周囲に形成される交流磁界の性質もまたタグの形態に応じて異なる。例えばカード型のタグのアンテナコイルでは、比較的に広い範囲におよぶ磁界が形成され、チップ型のタグのアンテナコイルでは、比較的に狭い範囲に集中する磁界が形成される。
【０００８】
非接触通信装置のアンテナコイルは、対象とする形態のタグに応じて設計され、異なる形態のタグとの間では、上記の磁界の性質の相違に起因して、通信不能となる又は通信可能領域が狭まる虞があった。特許文献１に記載されたアンテナ装置では、通信可能領域を拡大する観点から比較的小口径のアンテナ素子が複数並べられており、このアンテナ素子に対応した比較的小型のタグとの間の通信可能領域の拡大が図られるが、比較的大型のタグとの間での通信可能領域の拡大は望めない。また、アンテナ素子を複数使用するため、製造コストの増加が懸念される。
【０００９】
本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、種々の形態の情報保持媒体から電子情報を取得できる非接触通信装置及び玩具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】
【００１０】
本発明に係る非接触通信装置は、電子情報を保持する情報保持媒体との間で無線通信する非接触通信装置であって、アンテナコイルと、前記アンテナコイルを介して前記情報保持媒体との間で伝達される信号を処理する信号処理回路と、を備え、前記アンテナコイルは、第１コイルループ部と、前記第１コイルループ部の内側に配置された第２コイルループ部と、を有し、前記第１コイルループ部及び前記第２コイルループ部は、前記第１コイルループ部及び前記第２コイルループ部を貫く直線まわりに同じ方向に巻かれ且つ互いに直列に前記信号処理回路に接続されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る非接触通信装置においては、前記第１コイルループ部及び前記第２コイルループ部は、同一軸上に配置されてもよい。
【００１２】
また、本発明に係る非接触通信装置においては、前記第１コイルループ部及び前記第２コイルループ部は、互いに相似なループ形状を有してもよい。
【００１３】
また、本発明に係る玩具は、前記非接触通信装置によって構成される通信部と、動作部と、前記動作部を動作させるための複数の動作データを前記電子情報に関連付けて記憶した記憶部と、前記記憶部に記憶された前記複数の動作データのうち前記通信部によって取得された前記電子情報に対応する動作データに基づいて前記動作部を動作させる制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る玩具においては、前記動作部は、音、光、表示、動きの少なくとも一つを含む演出を出力してもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、種々の形態の情報保持媒体から電子情報を取得できる非接触通信装置及び玩具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態を説明するための、非接触通信装置及び玩具の斜視図である。
【図２】図１の玩具の機能ブロック図である。
【図３】（Ａ）は図１の第１コイルループ部によって形成される交流磁界の模式図であり、（Ｂ）は図１の第２コイルループ部によって形成される交流磁界の模式図であり、（Ｃ）は図１のアンテナコイルの周囲に形成される交流磁界の強度分布の模式図である。
【図４】情報保持媒体の一例の斜視図である。
【図５】（Ａ）は図１の玩具のアンテナコイルと図４の情報保持媒体のアンテナコイルとの関係を示す平面図であり、（Ｂ）は断面図である。
【図６】情報保持媒体の他の例の斜視図である。
【図７】（Ａ）は図１の玩具のアンテナコイルと図６の情報保持媒体のアンテナコイルとの関係を示す平面図であり、（Ｂ）は断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）について詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。また、図面は、符号の向きに見るものとする。
【００１８】
図１には、本発明の実施形態を説明するための、非接触通信装置及び玩具の一例を示す。
【００１９】
玩具１０は、電子情報を保持する情報保持媒体との間で電子情報を授受し、情報保持媒体から取得した電子情報に基づいて動作するものである。
【００２０】
玩具１０は、情報保持媒体との間で無線通信する非接触通信装置２０を備える。非接触通信装置２０は、玩具１０の外形を形成する図示省略の筐体に収容されている。非接触通信装置２０は、アンテナコイル２１と、アンテナコイル２１を介して情報保持媒体との間で伝達される信号を処理する信号処理回路が実装された回路基板２２とを有する。
【００２１】
アンテナコイル２１は、第１コイルループ部２１１と、第１コイルループ部２１１の内側に配置される第２コイルループ部２１２とを有する。第１コイルループ部２１１及び第２コイルループ部２１２は、第１コイルループ部２１１及び第２コイルループ部２１２を貫く直線ＣＬまわりに同じ方向に巻かれ、且つ互いに直列に回路基板２２の信号処理回路に接続されている。本例では、第１コイルループ部２１１及び第２コイルループ部２１２は、互いに相似な略円形状のループ形状を有し、直線ＣＬを中心軸として互いに同一軸上に且つ略同一平面上に配置されている。
【００２２】
図２は、玩具１０の機能ブロックを示す。
【００２３】
図２に示すように、玩具１０は、通信部３１、動作部３２、記憶部３３、制御部３４、電源部３５、及び操作部３６を有する。
【００２４】
通信部３１は、アンテナコイル２１及び回路基板２２に実装された信号処理回路２３を有する非接触通信装置２０によって構成され、情報保持媒体１００との間で信号を伝達する。動作部３２は、スピーカ等の発音体やＬＥＤ等の発光素子を含み、音及び光の少なくとも一方を含む演出を出力可能に構成されている。記憶部３３は、ＲＯＭ等を含み、動作部３２を動作させるための複数の動作データを、情報保持媒体１００に保持される電子情報に関連付けて記憶している。なお、動作部３２はほかに、表示媒体等による表示体やモータ等による動作機構等も含むことができる。
【００２５】
制御部３４は、ＣＰＵを主体として構成され、通信部３１、動作部３２、記憶部３３を統括して制御する。制御部３４は、記憶部３３に記憶された複数の動作データのうち、通信部３１によって情報保持媒体１００から取得される電子情報に対応する動作データに基づいて動作部３２を動作させる。
【００２６】
電源部３５は、通信部３１、動作部３２、記憶部３３、及び制御部３４に動作電力を供給する。操作部３６は、電源スイッチや、通信部３１による通信開始を制御部３４に指示するスイッチを含む。
【００２７】
玩具１０との間で通信する情報保持媒体１００は、アンテナコイル１０１及びＩＣ１０２を有しており、ＩＣ１０２には電子情報が保持されている。
【００２８】
玩具１０と情報保持媒体１００との間の通信は、以下のようにして行われる。
【００２９】
操作部３６のスイッチ操作によって通信開始の指示がなされると、玩具１０のアンテナコイル２１に交流電流が供給され、アンテナコイル２１の周囲に交流磁界が形成される。交流磁界に配置された情報保持媒体１００のアンテナコイル１０１には誘導起電力が発生して電流が流れ、アンテナコイル１０１が接続されたＩＣ１０２が駆動される。そして、ＩＣ１０２に保持された電子情報に基づいて変調された信号が交流磁界に乗せられて情報保持媒体１００のアンテナコイル１０１から玩具１０のアンテナコイル２１に送信され、アンテナコイル２１にて受信された信号が信号処理回路２３によって復調され、電子情報が取り出される。
【００３０】
図３は、アンテナコイル２１の周囲に形成される交流磁界の一例を示す。
【００３１】
アンテナコイル２１の周囲に形成される交流磁界は、第１コイルループ部２１１によって形成される交流磁界と、第２コイルループ部２１２によって形成される交流磁界とが合成されたものである。
【００３２】
第１コイルループ部２１１及び第２コイルループ部２１２は、上記のとおりに、直線ＣＬまわりに同じ方向に巻かれ且つ互いに直列に回路基板２２の信号処理回路２３に接続されていることから、第１コイルループ部２１１によって形成される交流磁界と第２コイルループ部２１２によって形成される交流磁界との位相は同じである。
【００３３】
したがって、第１コイルループ部２１１の内側且つ第２コイルループ部２１２の外側、即ち第１コイルループ部２１１及び第２コイルループ部２１２の非重畳領域では互いに弱め合い、第２コイルループ部２１２の内側領域、即ち第１コイルループ部２１１及び第２コイルループ部２１２の重畳領域では互いに強め合う。したがって、アンテナコイル２１の周囲に形成される交流磁界は、第１コイルループ部２１１の導体の近傍、及び第２コイルループ部２１２の内側領域にピークを有する磁界強度分布を呈する。
【００３４】
アンテナコイル２１の第１コイルループ部２１１及び第２コイルループ部２１２は、好ましくは、直線ＣＬを中心として同一軸上に配置される。これにより、アンテナコイル２１の周囲に形成される交流磁界の強度分布の軸対称性を高めることができ、通信感度分布を均一化できる。
【００３５】
また、第１コイルループ部２１１及び第２コイルループ部２１２は、好ましくは、互いに相似なループ形状を有する。これにより、アンテナコイル２１の周囲に形成される交流磁界の強度分布の軸対称性を高めることができ、通信感度分布を均一化できる。
【００３６】
また、好ましくは、第１コイルループ部２１１と第２コイルループ部２１２とは、ほぼ同一平面上に設けられるのが好ましい。
【００３７】
次に、図４から図７を参照して、玩具１０の使用例について説明する。
【００３８】
図４及び図５に示す情報保持媒体は、カード１００Ａであり、カード１００Ａには、アンテナコイル１０１Ａ及びＩＣ１０２Ａが一体とされたカード型タグ１０３Ａが埋め込まれて形成されている。
【００３９】
図５（Ａ）に示すように、カード１００Ａのカード型タグ１０３Ａに形成されているアンテナコイル１０１Ａは、カード１００Ａの縁部に沿ってループ状に形成された比較的大口径の回路パターンからなる。アンテナコイル１０１Ａの口径は、玩具１０のアンテナコイル２１の第１コイルループ部２１１の口径より小さく、第２コイルループ部２１２の口径より大きい。
【００４０】
図５（Ｂ）に示すように、アンテナコイル１０１Ａは、アンテナコイル２１の周囲に形成される交流磁界の強度分布において、第２コイルループ部２１２の内側領域のピークからは外れるが、第１コイルループ部２１１の導体の近傍のピーク内に配置され、玩具１０とカード１００Ａとの間に安定した通信が確立される。
【００４１】
図６及び図７に示す情報保持媒体は、フィギュア１００Ｂであり、フィギュア１００Ｂの足には、アンテナコイル１０１Ｂ及びＩＣ１０２Ｂが一体とされたチップ型タグ１０３Ｂが埋め込まれている。
【００４２】
図７（Ａ）に示すように、フィギュア１００Ｂのチップ型タグ１０３Ｂに形成されているアンテナコイル１０１Ｂの口径は、玩具１０のアンテナコイル２１の第１コイルループ部２１１の口径よりも小さく、さらに第２コイルループ部２１２の口径よりも小さい。
【００４３】
図７（Ｂ）に示すように、アンテナコイル１０１Ｂは、アンテナコイル２１の周囲に形成される交流磁界の強度分布において、第１コイルループ部２１１の導体の近傍のピークからは外れるが、第２コイルループ部２１２の内側領域のピーク内に配置され、玩具１０とフィギュア１００Ｂとの間に安定した通信が確立される。
【００４４】
以上、説明したとおり、非接触通信装置２０を備える玩具１０によれば、一組のアンテナコイル２１及び信号処理回路２３によって、種々の形態の情報保持媒体から電子情報を取得できる。
【００４５】
上述した非接触通信装置２０及び玩具１０では、アンテナコイル２１は、第１コイルループ部２１１と、第１コイルループ部２１１の内側に配置された第２コイルループ部２１２とを有する。そして、第１コイルループ部２１１及び第２コイルループ部２１２は、第１コイルループ部２１１及び第２コイルループ部２１２を貫く直線ＣＬのまわりに同じ方向に巻かれ且つ互いに直列に回路基板２２に接続されている。このため、種々の形態（大きさ）の情報保持媒体との間で読み込み及び書き込みの通信を確立することができる。
【００４６】
なお、本発明の非接触通信装置及び玩具は、前述した各実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形，改良等が可能である。例えば、玩具１０が情報保持媒体１００のＩＣ１０２に保持された電子情報を取得する例について説明したが、ＩＣ１０２が書き換え可能に構成され、玩具１０がＩＣ１０２に電子情報を書き込むように構成することもできる。
【符号の説明】
【００４７】
１０   玩具
２０   非接触通信装置
２１   アンテナコイル
２２   回路基板
２３   信号処理回路
３１   通信部
３２   動作部
３３   記憶部
３４   制御部
３５   電源部
３６   操作部
１００ 情報保持媒体
１００Ａ      カード
１００Ｂ      フィギュア
１０１ アンテナコイル
１０１Ａ      アンテナコイル
１０１Ｂ      アンテナコイル
１０３Ａ      カード型タグ
１０３Ｂ      チップ型タグ
２１１ 第１コイルループ部
２１２ 第２コイルループ部
ＣＬ   直線
【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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