(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の媒体側コイルを有する媒体との間でデータ通信を行うデータ通信装置であって、
複数のコイルが配列された面と、
前記複数のコイルのそれぞれについて、その位置を示す位置情報を記憶する位置情報記憶手段と、
前記複数のコイルのそれぞれに対応して設けられ、オンにされると、対応するコイルに電流を流し、オフにされると、対応するコイルに電流を流さない複数のスイッチと、
前記複数のスイッチがそれぞれオンにされることによって電流が流された各コイルのインダクタンスを検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した検出結果に応じて、前記面に置かれた前記媒体の媒体側コイルと重なるコイル群を選択し、前記位置情報記憶手段の記憶内容から各コイル群間の距離を求め、当該距離に基づいて、前記媒体側コイル毎に、選択されたコイル群から少なくとも一つの前記コイルを特定する特定手段と、
前記特定手段が特定したコイルに電流を流して、当該コイルと前記媒体側コイルとの間に生じる磁界結合により、データ通信を行う通信手段と
を具備することを特徴とするデータ通信装置。
【請求項２】
前記媒体側コイルの配置パターンと、データ通信に用いる通信チャネルとの対応関係を記憶する配置パターン記憶手段を具備し、
前記通信手段は、前記検出手段が検出した検出結果と前記位置情報記憶手段の記憶内容から、前記複数の媒体側コイルの配置パターンを認識し、当該配置パターンと配置パターン記憶手段の記憶内容に基づいて、前記特定手段が特定した各々のコイルに前記通信チャネルを割り当て、割り当てた通信チャネル別にデータ通信を行う
ことを特徴とする請求項１に記載のデータ通信装置。
【請求項３】
前記媒体側コイルは、当該媒体側コイル毎に固有の識別信号を発信しており、
前記媒体側コイルを識別する識別信号と、データ通信に用いる通信チャネルとの対応関係を記憶する識別信号記憶手段と、
前記特定手段が特定したコイルを介して、当該コイルと重なる媒体側コイルが発信する前記識別信号を受け取る信号受取手段と
を具備し、
前記通信手段は、前記信号受取手段が受け取った識別信号と識別信号記憶手段の記憶内容に基づいて、記特定手段が特定したコイルに前記通信チャネルを割り当て、割り当てた通信チャネル別にデータ通信を行う
ことを特徴とする請求項１に記載のデータ通信装置。
【請求項４】
前記通信手段は、前記特定手段によって特定された各々の前記コイルと、当該コイルに重なる各々の前記媒体側コイルとの間で、時分割多元接続によりデータ通信を行う
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のデータ通信装置。
【請求項５】
前記通信手段は、前記特定手段によって特定された各々の前記コイルと、当該コイルに重なる各々の前記媒体側コイルとの間で、周波数分割多元接続によりデータ通信を行う
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のデータ通信装置。
【請求項６】
前記媒体は、データ通信の誤りを検出して媒体側コイルから誤り検出信号を送信しており、
前記通信手段は、前記媒体が送信する誤り検出信号を受信した場合に、前記特定手段によって特定された各々の前記コイルと、当該コイルに重なる各々の前記媒体側コイルとの間で、時分割多元接続又は周波数分割多元接続の少なくとも一方によりデータ通信を行う
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のデータ通信装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のデータ通信装置と、
前記データ通信装置との間でデータ通信を行う媒体と
を具備することを特徴とするデータ通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁界結合を用いてデータ通信を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
データ通信に磁界結合を利用する技術が種々開発されている。この技術は、非接触の物体間におけるデータ通信を、より高速かつ低消費電力にする可能性があり、近年、注目されている。
【０００３】
例えば、特許文献１にはＬＳＩチップ内の層間通信に磁界結合を利用した無線通信方式を採用する発明が開示されている。また、特許文献２には隣接チャネル間のクロストークを抑えるためのコイルの配置を最適化する技術が開示されている。そして、非特許文献１にはコイルの共振周波数に合わせた交流電流を流し、直列に接続した抵抗での電圧降下を測定することにより、インダクタンス変化を検出する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−２２８９８１号公報
【特許文献２】特開２００６−６６４５４号公報
【非特許文献１】T. Sekitani, M. Takamiya, Y. Noguchi, S. Nakano, Y. Kato, K. Hizu, H. Kawaguchi, T. Sakurai, and T. Someya, "A Large-Area Flexible Wireless Power Transmission Sheet Using Printed Plastic MEMS Switches and Organic Field-Effect Transistors ," IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM), San Francisco, USA, pp. 287 - 290, Dec. 2006.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述の技術において、データ通信を行う物体同士の相対位置は固定されている。そのため、当該物体の位置が少しでもずれると通信ができなくなるという問題点がある。
【０００５】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁界結合でデータ通信を行う際に、任意の相対位置に置かれた物体間のデータ通信を可能にする技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するため、本発明に係るデータ通信装置は、複数の媒体側コイルを有する媒体との間でデータ通信を行うデータ通信装置であって、複数のコイルが配列された面と、前記複数のコイルのそれぞれについて、その位置を示す位置情報を記憶する位置情報記憶手段と、前記複数のコイルのそれぞれに対応して設けられ、オンにされると、対応するコイルに電流を流し、オフにされると、対応するコイルに電流を流さない複数のスイッチと、前記複数のスイッチがそれぞれオンにされることによって電流が流された各コイルのインダクタンスを検出する検出手段と、前記検出手段が検出した検出結果に応じて、前記面に置かれた前記媒体の媒体側コイルと重なるコイル群を選択し、前記位置情報記憶手段の記憶内容から各コイル群間の距離を求め、当該距離に基づいて、前記媒体側コイル毎に、選択されたコイル群から少なくとも一つの前記コイルを特定する特定手段と、前記特定手段が特定したコイルに電流を流して、当該コイルと前記媒体側コイルとの間に生じる磁界結合により、データ通信を行う通信手段とを具備することを特徴とする。
【０００７】
上述の態様において、好ましくは、前記媒体側コイルの配置パターンと、データ通信に用いる通信チャネルとの対応関係を記憶する配置パターン記憶手段を具備し、前記通信手段は、前記検出手段が検出した検出結果と前記位置情報記憶手段の記憶内容から、前記複数の媒体側コイルの配置パターンを認識し、当該配置パターンと配置パターン記憶手段の記憶内容に基づいて、前記特定手段が特定した各々のコイルに前記通信チャネルを割り当て、割り当てた通信チャネル別にデータ通信を行うとよい。
また、好ましくは、前記媒体側コイルは、当該媒体側コイル毎に固有の識別信号を発信しており、前記媒体側コイルを識別する識別信号と、データ通信に用いる通信チャネルとの対応関係を記憶する識別信号記憶手段と、前記特定手段が特定したコイルを介して、当該コイルと重なる媒体側コイルが発信する前記識別信号を受け取る信号受取手段とを具備し、前記通信手段は、前記信号受取手段が受け取った識別信号と識別信号記憶手段の記憶内容に基づいて、記特定手段が特定したコイルに前記通信チャネルを割り当て、割り当てた通信チャネル別にデータ通信を行うとよい。
また、好ましくは、前記通信手段は、前記特定手段によって特定された各々の前記コイルと、当該コイルに重なる各々の前記媒体側コイルとの間で、時分割多元接続によりデータ通信を行うとよい。
また、好ましくは、前記通信手段は、前記特定手段によって特定された各々の前記コイルと、当該コイルに重なる各々の前記媒体側コイルとの間で、周波数分割多元接続によりデータ通信を行うとよい。
また、好ましくは、前記媒体は、データ通信の誤りを検出して媒体側コイルから誤り検出信号を送信しており、前記通信手段は、前記媒体が送信する誤り検出信号を受信した場合に、前記特定手段によって特定された各々の前記コイルと、当該コイルに重なる各々の前記媒体側コイルとの間で、時分割多元接続又は周波数分割多元接続の少なくとも一方によりデータ通信を行うとよい。
【００１０】
また、本発明に係るデータ通信システムは上述のデータ通信装置と、前記データ通信装置との間でデータ通信を行う媒体とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、磁界結合でデータ通信を行う際に、任意の相対位置に置かれた物体間のデータ通信を可能にする、という効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（Ａ：構成）
（Ａ−１：データ通信システムの構成）
図１は本発明の一実施形態であるデータ通信システム１の全体構成を示す図である。
データ通信システム１は、薄手の平面状に構成されたデータ通信装置であるデータ通信シート１００と、薄手の平面状に構成された表示装置である媒体２００とを備える。媒体２００の一方の面には表示部２５０が設けられており、表示部２５０が上に向いていれば、データ通信シート１００の平面上であればどこにどのような向きで置かれてもよい。また、データ通信シート１００と媒体２００とは密着している必要はなく、お互いの間で磁界結合が可能であれば、その間に例えば他の媒体２００や物体が置かれていてもよい。データ通信シート１００は媒体２００にデータを供給し、媒体２００はデータ通信シート１００から受け取ったデータに基づいて、表示部２５０に画像を表示する。また、媒体２００からデータ通信シート１００にデータを供給し、データ通信シート１００は媒体２００から受け取ったデータを記憶したり他の装置に転送することもできる。
【００１３】
（Ａ−２：シートの構成）
図２はデータ通信シート１００の構造を示す図である。
データ通信シート１００は複数の層状部材が重なることにより構成されている。データ通信シート１００の最上層面は絶縁体からなる保護膜１２０である。保護膜１２０の下にはシート側コイル層１０１Ｓが重ねられている。シート側コイル層１０１Ｓにはｎ個（ｎは２以上の整数）のシート側コイル１０１−１〜ｎが配列されている（以下、シート側コイル１０１−１〜ｎについて区別しないときはシート側コイル１０１と表記する）。シート側コイル１０１−１〜ｎは、それぞれ数ｍｍから数ｃｍの大きさの内径を持ったコイルであり、図示しない電源から供給される電流が流されるとその中心軸の方向に磁力線を発生させる。保護膜１２０は、シート側コイル層１０１Ｓと、データ通信シート１００の上に置かれる物体との間を絶縁する。シート側コイル層１０１Ｓの下にはスイッチ層１０２ｓが重ねられている。スイッチ層１０２Ｓにはシート側コイル１０１−１〜ｎのそれぞれに対応して個別に備えられたスイッチ１０２−１〜ｎが配列されている。このスイッチ１０２−１〜ｎを実現する手段としては、様々なものが採用されうるが、例えばゲート電圧に応じてソース・ドレイン間の電流を制御することでオンオフのスイッチングを行うＦＥＴ（Field Effect Transistor）などが用いられる。スイッチ１０２−１〜ｎは、オンにされると、対応するシート側コイル１０１−１〜ｎに電流を流し、オフにされると、対応するシート側コイル１０１−１〜ｎに電流を流さないように構成されている。
【００１４】
図３はデータ通信シート１００の機能構成の一例を示すブロック図である。
制御部１３０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算装置であり、スイッチ層１０２Ｓを介してシート側コイル層１０１ｓの動作を制御するほか、検出部１０３及び記憶部１４０を制御する。記憶部１４０はフラッシュメモリなどの記憶装置であり、制御部１３０に読み込まれる制御プログラムを記憶するほか、媒体２００に送信する画像データなどを記憶する。検出部１０３はスイッチ層１０２Ｓによってオンにされたスイッチ１０２−１〜ｎに対応するシート側コイル１０１−１〜ｎのインダクタンスをそれぞれ検出し、検出結果を出力する。
【００１５】
図４は、検出部１０３の詳細を示す図である。図の破線内に示すように、検出部１０３は交流電源ＡＣ、抵抗ＲＧ１〜ＲＧｒ及び電圧計ＶＳ１〜ＶＳｒを備える。スイッチ１０２−１〜ｎはスイッチ層１０２Ｓにｍ行ｒ列（ｍ、ｒはともに２以上の整数であり、ｍ×ｒ＝ｎを満たす）の碁盤目状に配列されており、それぞれｍ行の配線ＷＬ１〜ＷＬｍにｒ個ずつ振り分けられている。また、シート側コイル１０１−１〜ｎは、それぞれ、ｒ列の配線ＢＬ１〜ＢＬｒにｍ個ずつ振り分けられている。配線ＢＬ１〜ＢＬｒにはそれぞれ電圧降下を測定するための抵抗ＲＧ１〜ＲＧｒと電圧計ＶＳ１〜ＶＳｒが接続されている。
【００１６】
制御部１３０が、配線ＷＬ１〜ＷＬｍのうちの一本に電流を流すと、各シート側コイル１０１−１〜ｎのうち、当該配線に対応するｒ個のシート側コイル１０１だけに電流が流れ、電圧計ＶＳ１〜ＶＳｒは当該配線に対応する電圧降下の数値をそれぞれ出力する。制御部１３０はこれらの数値を受け取り、電流を流した当該配線の番号と、数値を出力した電圧計の番号からそれぞれの数値に対応するシート側コイル１０１を特定し、このシート側コイル１０１毎に当該電圧降下の数値を記憶部１４０に記憶する。これを配線ＷＬ１〜ＷＬｍについて繰り返し、全ての配線に電流が流されると、シート側コイル１０１−１〜ｎの全てに対応する電圧降下の数値が記憶部１４０に記憶される。シート側コイル１０１の中心と媒体側コイル２０１の中心とが近いほど、シート側コイル１０１が媒体側コイル２０１の内側の領域に含まれる可能性が高い。そして、お互いの中心が近いほどシート側コイル１０１のインダクタンスが変化するため、制御部１３０は、上記電圧降下の数値のうち最高値を出力したシート側コイル１０１−ｙを媒体側コイル２０１の内側の領域に含まれるものとして特定する。制御部１３０は、この特定したシート側コイル１０１−ｙ（ｙは１からｎまでのいずれかの整数）に電流を流して、媒体側コイル２０１との間に磁界結合を形成する。そして、当該磁界結合を形成した後は、制御部１３０はこのシート側コイル１０１−ｙを制御して、媒体２００との通信を行う。
【００１７】
（Ａ−３：媒体の構成）
次に媒体２００について説明する。図５は媒体２００の構造を示す図である。
媒体２００は、画像データに基づいて画像を表示するいわゆる電子ペーパーであり、複数の層状部材が重なることにより構成されている。媒体２００の最上層には表示部２５０が設けられている。そして、表示部２５０の下には電源（図示せず）、一つの媒体側コイル２０１、制御部２３０及び記憶部２４０を含む層２１０が重ねられており、さらにその下には媒体２００の外部にある物体と媒体側コイル２０１とを絶縁するための保護膜２２０が重ねられている。表示部２５０、媒体側コイル２０１、制御部２３０及び記憶部２４０は上記電源から供給される電力により駆動する。
【００１８】
図６は媒体２００の機能構成の一例を示すブロック図である。
制御部２３０はＣＰＵなどの演算装置であり、媒体側コイル２０１、記憶部２４０及び表示部２５０を制御する。記憶部２４０はＲＯＭ（Read Only Memory）やＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）などのメモリであり、表示部２５０に表示する画像データや制御部２３０に読み込まれる制御プログラムなどを記憶する。表示部２５０は、画像データに基づいた画像を表示する。この表示部２５０の表示方式としては、マイクロカプセル方式をはじめ、電子粉流体方式、液晶方式など様々な方式を採用することができる。媒体側コイル２０１は上述のシート側コイル１０１−ｙとの間で磁界結合を形成することにより、データ通信を行うコイルである。
【００１９】
（Ａ−４：コイルの構成）
次に、シート側コイル１０１−１〜ｎおよび媒体側コイル２０１について、説明する。これらコイルの形状は、円形、楕円形、又は三角形、正方形、若しくは六角形などの多角形のいずれでも構わない。
図７は媒体側コイル２０１の一例を示す図である。図の例では、媒体側コイル２０１は六角形である。ここで、媒体側コイル２０１はシート側コイル１０１−１〜ｎのうち、少なくとも一つを包含する必要がある。そこで、説明の便宜のため、媒体側コイル２０１の周に内接する円を円２０１ｃとし、その直径をＡとする。
一方、図８はシート側コイル１０１−１〜ｎの配列を説明するための図である。図の例では、シート側コイル１０１−１〜ｎは六角形である。説明の便宜のため、シート側コイル１０１−１〜ｎの周にそれぞれに外接する円を、円１０１ｃ−１〜ｎとし、これらの直径をａとする（以下、これら各円について区別しないときは円１０１ｃと表記する）。そして、隣り合う２つの円１０１ｃの中心を結ぶ線分の長さ（中心間距離）をｂとする。図に示す配列は、いわゆる正方配列であり、円１０１ｃ−ｙと円１０１ｃ−ｚの中心同士を結ぶ線分と、円１０１ｃ−ｙと円１０１ｃ−ｘの中心同士を結ぶ線分が成す角度θが９０度である。ここで、円２０１ｃに必ず一つの円１０１ｃが含まれるのであれば、媒体側コイル２０１には必ず一つのシート側コイル１０１が含まれる。なお、媒体側コイル２０１が円形である場合は、媒体側コイル２０１と円２０１ｃは一致し、同様に、シート側コイル１０１が円形である場合には、シート側コイル１０１と円１０１ｃは一致する。
【００２０】
図９は、円２０１ｃと円１０１ｃの大きさの関係を説明するための図である。円２０１ｃが円１０１ｃを含むためには、円２０１ｃの中心と当該円１０１ｃの中心とを結ぶ線分の長さと、当該円１０１ｃの半径を足した長さが、円２０１ｃの半径よりも短くなければならない。媒体２００はデータ通信シート１００の平面上であれば自由に配置され得るので、この配置次第によって「円２０１ｃの中心と当該円１０１ｃの中心とを結ぶ線分の長さ」は変化しうる。この「長さ」が最も長くなる場合は、円２０１ｃの中心が、各円１０１ｃの中心から最も遠い点にある場合である。この点は、図９に示すような正方配列の場合にあっては、隣接する４つの円１０１ｃの各中心を結んで描かれる正方形の重心Ｐ１である。そして、このような場合であっても、円２０１ｃがいずれかの円１０１ｃを含むためには、少なくとも円２０１ｃは、図に示すように上記４つの円１０１ｃを内接する大きさを有していなければならない。したがって、少なくとも一つの円１０１ｃを含む円２０１ｃの直径Ａは次式（５）を満たす。
【数５】
0005003371.tif 000002
【００２１】
（Ｂ：動作）
次に、データ通信システム１の動作を、制御部１３０の動作を中心に説明する。
図１０はデータ通信シート１００に備えられた制御部１３０の動作の流れを示す図である。
ユーザが、データ通信シート１００上の任意の位置に媒体２００を置き、データ通信シートの図示せぬ電源スイッチをオンにすると、制御部１３０はスイッチ層１０２ｓの各スイッチ１０２−１〜ｎを配線ＷＬ１〜ＷＬｍ毎に順にオンにし、検出部１０３が検出する全てのシート側コイル１０１の電圧降下を記憶部１４０に記憶する（ステップＳＡ１）。次に、制御部１３０は記憶部１４０の記憶内容に基づいて、各電圧降下の最低値と最高値の差を算出し、当該差と所定の閾値とを比較する（ステップＳＡ２）。その結果、当該差が所定の閾値を超えない場合には（ステップＳＡ２；ＮＯ）、再び各スイッチ１０２−１〜ｎを配線ＷＬ１〜ＷＬｍ毎に順にオンにして、全てのシート側コイル１０１の電圧降下を記憶するステップ（ステップＳＡ１）に戻る。一方、当該差が所定の閾値を超えた場合には（ステップＳＡ２；ＹＥＳ）、電圧降下の最高値を示したシート側コイル１０１−ｙを媒体側コイル２０１の内側の領域に含まれるものとして特定し（ステップＳＡ３）、このシート側コイル１０１−ｙと媒体側コイル２０１との間に磁界結合を形成し、媒体２００との通信を行う（ステップＳＡ４）。具体的には、データ通信シート１００の制御部１３０は媒体２００に送信するディジタルデータに応じて、シート側コイル１０１−ｙの供給する電流の大きさを変化させる。媒体側コイル２０１には、シート側コイル１０１−ｙとの間に形成された磁界結合により、この電流変化に応じた電圧変化が生じる。媒体２００の制御部２３０は、この電圧変化をラッチ付作動アンプなどの増幅手段により増幅し、ラッチで値を保持することなどにより、送信されたディジタルデータを生成する。
上述した実施形態によれば、磁界結合でデータ通信を行う際に、任意の相対位置に置かれた物体間のデータ通信が可能になる。
【００２２】
（Ｃ：変形例）
上記の実施形態を以下のように変形してもよい。
（変形例１）
上述の実施形態においては、シート側コイル１０１は、いわゆる正方配列で配列されていたが、他の配列で配列されていてもよい。例えば、図１１は、シート側コイル１０１がいわゆる千鳥配列で配列されている場合を説明する図である。配列には、その配列を構成する各行において、等間隔に配置される構成要素（ここではシート側コイル１０１）が、一行おきに当該間隔の半分だけ行方向に千鳥状にずれて配列されている配列がある。このような配列においては、シート側コイル１０１の中心が成す角度θは任意であるが、図１１では、各シート側コイル１０１の中心（つまり円１０１ｃの中心）同士が成す角度θが６０度である配列、すなわち千鳥配列を示している。この場合、各円１０１ｃの中心から最も遠い点は、図１１に示すように、隣り合う３つの円１０１ｃの各中心を結んで描かれる正三角形の重心Ｐ２である。そして、円２０１ｃの中心が重心Ｐ２にある場合において、円２０１ｃがいずれかの円１０１ｃを含むためには、少なくとも円２０１ｃは、図に示すように上記３つの円１０１ｃと内接する大きさを有していなければならない。したがって、シート側コイル１０１がいわゆる千鳥配列で配列されている場合において、少なくとも一つの円１０１ｃを含む円２０１ｃの直径Ａは次式（６）を満たす。
【数６】
0005003371.tif 000003
要するに、シート側コイル１０１の配列がどのようなものであっても、円２０１ｃの中心が各円１０１ｃの中心から最も遠い点にある場合に、円２０１ｃが、少なくとも上記各円１０１ｃと内接する長さ以上の直径を有していればよい。
【００２３】
（変形例２）上述の実施形態においては、媒体２００は媒体側コイル２０１を一つだけ備えていたが、媒体２００は複数の媒体側コイル２０１を備えていてもよい。また、媒体２００が複数の媒体側コイル２０１を備える場合にあっては、データ通信シート１００は媒体２００との間で、各々の媒体側コイル２０１毎に異なるデータをやり取りしてもよい。以下に、図を参照してこの変形例２の実施形態について説明する。なお、ここでは説明を簡単にするため、シート側コイル１０１の中心と円１０１ｃの中心が一致し、かつ、媒体側コイル２０１の中心と円２０１ｃの中心が一致する場合について説明する。
図１２は複数の媒体側コイル２０１を備えた媒体２００の一例を示す図である。図に示すように、媒体２００は３つの媒体側コイル２０１−１〜３を備えており、これらは媒体２００の平面上に非対称なパターンで配置されている。非対称なパターンとは、例えば、各媒体側コイル２０１の中心同士を結ぶ３つの線分の長さが全て異なっているパターンなどである。そして、媒体側コイル２０１−１、２０１−２、２０１−３の中心座標は、媒体２００の平面上に定めた２次元のｘｙ座標によって、それぞれ、（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）、（ｘ３，ｙ３）で示される。
ここで、図１３は、チャネル・座標対応表１４１を示す図である。このチャネル・座標対応表１４１は、データ通信に使用する複数の通信チャネルと、媒体２００における複数の媒体側コイル２０１の各中心座標との対応関係が記述されたものであり、記憶部１４０の所定領域に記憶されている。データ通信の通信チャネルとは、データ通信シート１００が媒体２００に各種データ（画像データや、文字データ、制御データなど）をそのデータ種別毎に送信する際に、確立するデータの経路であり、ここではその数は３つである。図１３の例では、例えば、通信チャネルＣｈ０１は中心座標（ｘ１、ｙ１）と対応付けられている。
【００２４】
次に、図１４は、コイルＩＤ・座標対応表１４２を示す図である。このコイルＩＤ・座標対応表１４２は、記憶部１４０の所定領域に、シート側コイル１０１のそれぞれを識別するコイルＩＤと、データ通信シート１００の平面上に定めた２次元のＸＹ座標で表した各シート側コイル１０１の中心座標との対応関係が記述されたものであり、記憶部１４０の所定領域に記憶されている。データ通信シート１００の制御部１３０は、上述と同様に検出部１０３によりインダクタンスを検出することで、３つのシート側コイル１０１を特定する。図に示すように、ここでは、その３つとはシート側コイル１０１−４４、１０１−５２、１０１−６７である。そして、これらの中心座標は（Ｘ４４，Ｙ４４）、（Ｘ５２，Ｙ５２）、（Ｘ６７，Ｙ６７）である。なお、シート側コイル１０１がデータ通信シート１００の平面上に規則的に配列されている場合にあっては、上述のコイルＩＤから、計算によりこれら３つのシート側コイル１０１の中心座標を算出してもよい。
ここで、媒体２００はデータ通信シート１００上の任意の位置に置かれるから、媒体２００の平面上に定めた２次元のｘｙ座標系と、データ通信シート１００の平面上に定めた２次元のＸＹ座標系とは、お互いの原点の位置が異なることになる。図１５は、データ通信シート１００の平面上における媒体２００の配置の一例を示す図である。データ通信シート１００の平面上で媒体２００は回転と平行移動が可能であることから、一方の座標系から他方の座標系への変換は行列演算により表すことができる。したがって、例えば、この行列演算に対応する線形連立方程式を解くことにより、媒体側コイル２０１−１、２０１−２、２０１−３の中心座標（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）、（ｘ３，ｙ３）と、シート側コイル１０１−４４、１０１−５２、１０１−６７の中心座標（Ｘ４４，Ｙ４４）、（Ｘ５２，Ｙ５２）、（Ｘ６７，Ｙ６７）との対応関係を特定することができる。
【００２５】
図１６は、変形例２における制御部１３０の動作の流れを示す図である。図１０と同じステップについては説明を省略し、異なるステップについてのみ説明する。図１０で説明したステップＳＡ３の後、制御部１３０は、特定した３つのシート側コイル１０１の各中心座標をコイルＩＤ・座標対応表１４２から読み出す（ステップＳＢ１）。次に、制御部１３０は、チャネル・座標対応表１４１から媒体側コイル２０１−１〜３の中心座標を読み出し、これと上記３つのシート側コイル１０１の各中心座標との対応関係を、線形連立方程式を解くことにより特定する（ステップＳＢ２）。そして、制御部１３０は、この対応関係に基づき、シート側コイル１０１のそれぞれに通信チャネルを割り当て、割り当てた通信チャネル毎に磁界結合を形成して、データ通信を開始する（ステップＳＢ３）。このようにして、例えば、シート側コイル１０１−４４と通信チャネルＣｈ０１とを対応付けることが可能となり、シート側コイル１０１−４４によって通信チャネルＣｈ０１を確立することができる。
なお、媒体２００が複数の媒体側コイル２０１を備えている場合には、媒体側コイル２０１同士の間隔は空いている方が望ましい。なぜなら、媒体側コイル２０１毎に異なるデータ通信を行う場合、シート側コイル１０１との間でクロストークが生じる可能性があるからである。媒体側コイル２０１同士の間隔は長いほど望ましいが、例えば円１０１ｃの直径以上あると望ましい。
【００２６】
（変形例３）上述の実施形態においては、シート側コイル１０１−ｙのみを媒体側コイル２０１の内側の領域に含まれるものとして特定したが、複数のシート側コイル１０１を媒体側コイル２０１の内側の領域に含まれるものとして特定してもよい。例えば、所定の閾値を設定して検出部１０３が検出した電圧降下と比較し、当該閾値を超える電圧降下を検出する全てのシート側コイル１０１を、媒体側コイル２０１の内側の領域に含まれるものとして特定してもよい。
また、複数の媒体側コイル２０１とデータ通信を行う場合であって、媒体側コイル２０１毎に複数のシート側コイル１０１を特定する際に、シート側コイル１０１と媒体側コイル２０１との組合せ毎にこれらの距離を算出し、その距離に基づいて、通信チャネルに使用するシート側コイル１０１を決定してもよい。以下に、図を参照してこの変形例３の実施形態について説明する。なお、ここでも説明を簡単にするため、各コイルの中心がその内接円及び外接円の中心と一致する場合について説明する。
【００２７】
図１７は、２つの媒体側コイル２０１−１、２０１−２と、これらに含まれるシート側コイル１０１の配置の一例を示す図である。図に示すように、媒体側コイル２０１−１にはシート側コイル１０１−１１、１０１−１２が、媒体側コイル２０１−２にはシート側コイル１０１−１３、１０１−１４が、それぞれ包含されている。制御部１３０は、検出部１０３の検出した電圧降下の数値に基づいて、媒体側コイル２０１−１、２０１−２に含まれるシート側コイル１０１−１１〜１４を特定する。そして、これらシート側コイル１０１−１１〜１４の相互の距離を算出する。この算出方法としては、上述したコイルＩＤ・座標対応表１４２を参照することにより算出するものであってもよいし、シート側コイル１０１がデータ通信シート１００の平面上に規則的に配列されている場合にあっては、上述のコイルＩＤから、算出するものであってもよい。図１８は、変形例３における各シート側コイル１０１−１１〜１４同士の距離を示す図である。この例においては、シート側コイル１０１−１１〜１４は直列に並んでいるので、これらの中心同士の距離は図１８に示すとおり、シート側コイル１０１−１１とシート側コイル１０１−１４との距離が３ｂ、シート側コイル１０１−１２とシート側コイル１０１−１３との距離がｂ、その他は２ｂとなる。なお、ここでいう「ｂ」は、前述したとおり、隣り合う２つの円１０１ｃの中心を結ぶ線分の長さ（中心間距離）である。この結果、例えば、各距離同士を比較することにより、最も距離が短いシート側コイル１０１−１２とシート側コイル１０１−１３の組合せを回避するように、制御部１３０は、通信チャネルに使用するシート側コイル１０１を決定すればよい。これは、異なる通信チャネルに使用するシート側コイル１０１同士が接近していると、これらの通信チャネル間で磁場が干渉し、クロストークが生じやすくなり、データ通信の誤りが生じやすくなるからである。
【００２８】
（変形例４）上述の変形例２においては、複数の媒体側コイル２０１を媒体２００の平面上に非対称なパターンで配置することにより、シート側コイル１０１のそれぞれに通信チャネルを割り当てたが、他の方法により割り当ててもよい。例えば、複数の媒体側コイル２０１のそれぞれから、当該媒体側コイル２０１に固有の識別信号を発信し、これをデータ通信シート１００が受信することにより、シート側コイル１０１のそれぞれに通信チャネルを割り当ててもよい。図１９は、チャネル・識別信号対応表１４３を示す図である。このチャネル・識別信号対応表１４３は、データ通信に使用する複数の通信チャネルと、媒体２００における複数の媒体側コイル２０１に固有の識別信号との対応関係が記述されたものであり、記憶部１４０の所定領域に記憶されている。図２０は、コイルＩＤ・受信識別信号対応表１４４を示す図である。このコイルＩＤ・受信識別信号対応表１４４は、複数の媒体側コイル２０１からそれぞれ受信する識別信号を、シート側コイル１０１のコイルＩＤ毎に記述したものであり、記憶部１４０の所定領域に記憶されている。
【００２９】
図２１は、変形例４における制御部１３０の動作の流れを示す図である。図１０と同じステップについては説明を省略し、異なるステップについてのみ説明する。図１０で説明したステップＳＡ３の後、制御部１３０は特定した３つのシート側コイル１０１から各媒体側コイル２０１に、識別信号を要求する要求信号を送信する（ステップＳＣ１）。制御部１３０は、各媒体側コイル２０１からこの要求信号に応じて送信された３つの識別信号を受信し、これらと上記３つのシート側コイル１０１のコイルＩＤとを対応付けて、コイルＩＤ・受信識別信号対応表１４４に記憶する（ステップＳＣ２）。次に、制御部１３０は、チャネル・識別信号対応表１４３から媒体側コイル２０１−１〜３の識別信号を読み出し、これと上記３つの受信識別信号と比較することにより、シート側コイル１０１のそれぞれに通信チャネルを割り当て、割り当てた通信チャネル毎に磁界結合を形成して、データ通信を開始する（ステップＳＣ３）。これにより、変形例２と同様、シート側コイル１０１と通信チャネルとを対応付けることができる。
【００３０】
（変形例５）データ通信は多重通信であってもよい。例えば、特定された各々のシート側コイルと、当該シート側コイルに重なる各々の媒体側コイルとの間で、周波数分割多重化通信により複数のデータをやり取りしてもよい。また、特定された各々のシート側コイルと、当該シート側コイルに重なる各々の媒体側コイルとの間で、時分割多重化通信により複数のデータをやり取りしてもよい。この場合、制御部１３０および制御部２３０にはそれぞれ時間を計測するタイマを備えており、これに基づいて、所定の時間毎に通信態様を変えればよい。
【００３１】
（変形例６）上述の実施形態においては、媒体２００はデータ通信の誤りを検出する誤り検出機構を備えていなかったが、媒体２００は誤り検出機構を備えていてもよい。例えば、制御部１３０は送信するデータをパケットに分割して送信し、媒体２００の制御部２３０は、このパケットを受け取って、パリティチェックなどによりデータの誤りを検出してもよい。さらに、誤りが検出されたとき、検出された誤りの内容を示す誤り情報をデータ通信シート１００に送信してもよい。データ通信シート１００の制御部１３０は、この誤り情報を受け取らない場合には、多重通信を行わず、誤り情報を受け取った場合には、上記変形例５のように、時分割又は周波数分割で多重通信を行うようにしてもよい。このようにすると、隣り合うシート側コイル１０１が同時にデータをやり取りしないようにできるので、通信チャネル間のクロストークを防止し、通信の信頼性を高めることができる。
【００３２】
（変形例７）上述の実施形態においては、データ通信をする際に、媒体２００はデータ通信シート１００の平面上であればどこにでも置くことができた。すなわち、媒体２００はデータ通信シート１００の縦方向と横方向の２次元の自由度を有していた。しかし、媒体２００の配置に制限を加えて、媒体２００のデータ通信シート１００の平面に対する自由度を１次元に限定してもよい。配置に制限を加える手段としては、利用者が、データ通信シート１００の平面上に描かれた線に沿って媒体２００を配置するようにしてもよいし、媒体２００の一端を当てるための部材をデータ通信シート１００の平面上に設けてもよい。例えば、図２２は、変形例７における媒体２００の配置制限の一例を示す図である。図に示すように、データ通信シート１００には平面上に棒状のガイド１５０を固定し、このガイド１５０に矩形状の媒体２００の一辺を当てながら媒体２００を配置した上で、データ通信を行うようにしてもよい。このガイド１５０は直列に並べられたシート側コイル１０１の各中心（円１０１ｃの各中心と同じ）を結ぶ線Ｌと所定の間隔ｄをあけて平行に固定されている。そして、媒体２００のガイド１５０に当てた辺から媒体側コイル２０１の中心（円２０１ｃの中心と同じ）までの距離も上記の所定間隔ｄとなるように構成されている。したがって、媒体２００がこのガイド１５０に沿ってデータ通信シート１００の平面上に置かれる限り、媒体側コイル２０１の中心は、必ず上記線Ｌ上にあることになる。このような構成では、円１０１ｃは上記線Ｌ上にあるものに限って考えてよいので、各円１０１ｃの中心から最も遠い点は、図に示すように、隣り合う２つの円１０１ｃの各中心を結ぶ線分の中点Ｐ３である。そして、円２０１ｃの中心が中点Ｐ３にある場合において、円２０１ｃがいずれかの円１０１ｃを含むためには、少なくとも円２０１ｃは、図に示すように上記２つの円１０１ｃと内接する大きさを有していなければならない。したがって、上述のように媒体２００のデータ通信シート１００の平面に対する自由度が制限された場合において、少なくとも一つの円１０１ｃを含む円２０１ｃの直径Ａは次式（７）を満たす。
【数７】
0005003371.tif 000004
このような構成の概略を表現すると以下のようになる。
「複数のコイルのうち直列に並べられた所定のコイル群の各中心を結ぶ線上に、媒体側コイルの中心が置かれるように、媒体の配置を制限する制限手段を具備し、コイルの周に外接する円の直径をａ、隣り合う２つのコイルの中心間距離をｂ、媒体側コイルの周に内接する円の直径をＡとしたとき、Ａ≧ａ+ｂを満たすことを特徴とするデータ通信装置。」
【００３３】
（変形例８）上述の実施形態においては、媒体２００はデータ通信シート１００の平面上に、その一方の面に設けられた表示部２５０が上に向くように置かれなければならなかったが、媒体２００を表裏両方の向きに置くことができるようにしてもよい。この場合、媒体２００の表裏両面に表示部２５０、２５０を設け、制御部２３０が表裏いずれの面が上を向いているかを認識し、その上を向いた面に設けられた表示部２５０を稼動させるようにすればよい。制御部２３０は様々な方法で、表裏いずれの面が上を向いているかを認識することができるが、例えば、変形例２で示したように、３つ以上の媒体側コイル２０１が表す非対称な配置パターンを用いてもよい。非対称な配列パターンの図形は裏返すと、元の図形を回転と平行移動のみで変換しても一致しないので、上述した線形連立方程式を解いて得られた行列が、回転と平行移動のみの変換を示す行列の積で表すことができるかを判定することで、媒体２００の表裏を判定することができる。このように、制御部１３０は認識した配置パターンから媒体２００が表裏のいずれにおかれているか判定し、この上を向いた面を示す情報を媒体２００に送信する。これに応じて、制御部２３０は当該情報が示す面に設けられた表示部２５０に画像データを表示させる。
【００３４】
（変形例９）上述の実施形態においては、データ通信シート１００および媒体２００のいずれにおいても、コイルを含む層を１層だけ備えられていたが、コイルを含む層は複数備えられていてもよい。また、これらのコイルのオン／オフを切り替えるスイッチを含む層も、複数備えられていてもよい。また、上述の実施形態においては、これらのコイルはデータの送信も受信も行ったが、送信及び受信のいずれか一方のみを行うようにしてもよい。この場合、例えば、シート側コイル１０１が送信のみを行うのであれば、媒体側コイル２０１は受信のみを行うというように、データ通信シート１００と媒体２００との間で送信と受信の組合せが成り立ち、データ通信が可能であればよい。また、例えば、コイルを含む層を複数層有するデータ通信シート１００および媒体２００においては、層毎に送信専用または受信専用のコイルのみを配列してもよい。また、コイルをデータ通信以外の用途に用いてもよい。例えば、非特許文献１に記載されているように、媒体２００に対して電力供給のためのコイルを備えていてもよい。データ通信シート１００からの電力供給が可能であれば、媒体２００には独自の電源が不要になるため、媒体２００を軽量化することができ、また、生産コストを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態であるデータ通信システムの全体構成を示す図である。
【図２】シートの構造を示す図である。
【図３】シートの機器構成の一例を示すブロック図である。
【図４】検出部の詳細を示す図である。
【図５】媒体の構造を示す図である。
【図６】媒体の機器構成の一例を示すブロック図である。
【図７】媒体側コイルの一例を示す図である。
【図８】シート側コイルの配列を説明するための図である。
【図９】媒体側コイル内接円とシート側コイル外接円の大きさの関係を説明するための図である。
【図１０】シートに備えられた制御部の動作の流れを示す図である。
【図１１】シート側コイルがいわゆる千鳥配列で配列されている場合を説明する図である。
【図１２】複数の媒体側コイルを備えた媒体の一例を示す図である。
【図１３】チャネル・座標対応表を示す図である。
【図１４】コイルＩＤ・座標対応表を示す図である。
【図１５】シートの平面上における媒体の配置の一例を示す図である。
【図１６】変形例２における制御部の動作の流れを示す図である。
【図１７】２つの媒体側コイルと、これらに含まれるシート側コイルの配置の一例を示す図である。
【図１８】変形例３における各シート側コイル同士の距離の特定結果を示す図である。
【図１９】チャネル・識別信号対応表を示す図である。
【図２０】コイルＩＤ・受信識別信号対応表を示す図である。
【図２１】変形例４における制御部の動作の流れを示す図である。
【図２２】変形例７における媒体の配置制限の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…データ通信システム、１００…シート、１０１，１０１−１〜ｎ…シート側コイル、１０１ｃ，１０１ｃ−１〜ｎ…円、１０１ｓ…シート側コイル層、１０２−１〜ｎ…スイッチ、１０２ｓ…スイッチ層、１０３…検出部、１２０…保護膜、１３０…制御部、１４０…記憶部、１４１…チャネル・座標対応表、１４２…コイルＩＤ・座標対応表、１４３…チャネル・識別信号対応表、１４４…コイルＩＤ・受信識別信号対応表、２００…媒体、２０１，２０１−１〜３…媒体側コイル、２０１ｃ…円、２１０…層、２２０…保護膜、２３０…制御部、２４０…記憶部、２５０…表示部
【図１】
0005003371.tif 000005
【図２】
0005003371.tif 000006
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
0005003371.tif 000019
【図１６】
0005003371.tif 000020
【図１７】
0005003371.tif 000021
【図１８】
0005003371.tif 000022
【図１９】
0005003371.tif 000023
【図２０】
0005003371.tif 000024
【図２１】
0005003371.tif 000025
【図２２】
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