通信モード設定装置
【課題】近距離無線通信においてポーリング時に必要な消費電力を低く抑えることができる通信モード設定装置を提供する。
【解決手段】リーダライタ１０が検知モードをとるとき、ポーリングを省電力ポーリングモードとし、リーダライタ１０が通信モードとなったとき、ポーリングを通常ポーリングモードに戻すようにする。省電力ポーリングモードは、リーダライタ１０から無変調搬送波の電力電波Ｓcwのみをポーリング間隔にて繰り返し送信するモードである。また、通常ポーリングモードは、一般的なポーリング動作であり、駆動電波Ｓｖを繰り返し送信するモードである。駆動電波Ｓｖには、電子キー２の電源となる電力電波と、ＩＤコードの返信要求であるリクエスト信号とが含まれている。
【解決手段】リーダライタ１０が検知モードをとるとき、ポーリングを省電力ポーリングモードとし、リーダライタ１０が通信モードとなったとき、ポーリングを通常ポーリングモードに戻すようにする。省電力ポーリングモードは、リーダライタ１０から無変調搬送波の電力電波Ｓcwのみをポーリング間隔にて繰り返し送信するモードである。また、通常ポーリングモードは、一般的なポーリング動作であり、駆動電波Ｓｖを繰り返し送信するモードである。駆動電波Ｓｖには、電子キー２の電源となる電力電波と、ＩＤコードの返信要求であるリクエスト信号とが含まれている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信マスタの動作モードを設定する通信モード設定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、２者間の無線通信として、例えばＮＦＣ（Near Field Communication）が広く普及している（特許文献１等参照）。ＮＦＣには、例えばMifareやフェリカ（ともに登録商標）等がある。ＮＦＣでは、通信マスタにリーダライタが設置され、このリーダライタにタグがかざされると、双方向通信が開始される。詳しくは、リーダライタから送信された駆動電波によってタグが起動し、タグがデータをリーダライタに返信する。タグは、非常に小さなＩＣチップからなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２６６６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この種のリーダライタは、所定のポーリング間隔で電波を断続的に送信して、電子キーと通信が成立するか否かを逐次確認している。このポーリング時にリーダライタから送信される電波は、タグの電源となるため、高出力又は長い時間長で送信されている。よって、一般的なリーダライタでは、ポーリングに要する消費電力が大きいという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、近距離無線通信においてポーリング時に必要な消費電力を低く抑えることができる通信モード設定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記問題点を解決するために、本発明では、通信マスタがポーリングにより通信端末に問い合せを送信し、当該ポーリングにて通信が確立すると、前記通信マスタと前記通信端末とが、磁界を電波とする近距離無線通信を介して通信する通信モード設定装置において、前記通信マスタへの前記通信端末の接近距離を検出する距離検出手段と、前記通信端末が前記通信マスタに接近していないとき、前記ポーリングを簡易形式の第１モードとし、前記通信端末が前記通信マスタに接近したとき、前記ポーリングを通常形式の第２モードに切り換えるモード設定手段を備えたことを要旨とする。
【０００７】
この構成によれば、通信マスタが通信端末の接近を監視するときには、ポーリングを簡易形式の第１モードで実行する。よって、ポーリングに必要な電力が少なく抑えられるので、通信マスタにおいてポーリングに必要な電力を抑制することが可能となる。また、第１モードのポーリングにて通信端末の接近が検出されたときには、ポーリングが通常形式の第２モードに戻るので、通常の通信も問題なく実行することが可能となる。
【０００８】
本発明では、前記第１モードは、前記通信端末に通信は成立しなくとも単なる受信行為が実行可能な磁界を送信するモードに設定されていることを要旨とする。
この構成によれば、第１モード時には、通信端末において通信の確立は課さず、単に通信端末に届けばよい電波を送信すればよい。よって、第１モード時の通信エリアを設定するとき、単に磁界が通信端末に届くか否かのみを考えれば済むので、通信シーケンスが非常に簡素なもので済む。また、通信マスタの省電力化にも一層寄与する。
【０００９】
本発明では、前記通信マスタのアンテナ側のインピーダンスを決める際の一要素となる可変式のインピーダンス設定要素と、前記通信端末の接近を監視するとき、前記インピーダンスを低く設定することにより、前記通信マスタの動作モードを、通信は成立しないものの送信磁界強度は高い検知モードとし、前記第１モードで前記通信端末の接近を検出したとき、前記インピーダンスを高くすることにより、前記通信マスタの動作モードを、前記第１モードよりも送信磁界強度は低いが通信が実行できる通信モードに切り換える動作切換手段とを備え、前記第１モードは、前記検知モードに含まれるとともに、前記第２モードは、前記通信モードに含まれていることを要旨とする。
【００１０】
この構成によれば、通信マスタが通信端末の接近を監視するとき、通信マスタのアンテナ側のインピーダンスを低くすることにより、通信マスタのアンテナのＱ値（共振鋭さ）を高くする（検知モード）。これにより、実際の通信は成立しないが、通信マスタの送信磁界強度が強まるので、通信マスタの通信エリアを広くとることが可能となる。従って、通信マスタは、遠い位置から通信端末を捕獲することが可能となる。なお、このときは、電子キーの接近有無を検出できればよいので、実際の通信が確立しなくても何ら問題はない。
【００１１】
そして、通信マスタが検知モードにて通信端末の接近を検出したときには、通信マスタのアンテナ側のインピーダンスを高くすることにより、通信マスタのＱ値を低くする（通信モード）。よって、アンテナのＱ値が低く抑えられれば実際の通信が可能となるので、通信マスタは接近した通信端末と問題なく通信を成立させることが可能となる。このため、通信端末の接近を広エリアにて監視可能で、かつ実際の通信も問題なく実行することが可能となる。
【００１２】
本発明では、前記インピーダンス設定要素は、前記通信マスタの整合回路に設けられた可変式静電容量成分であり、前記動作切換手段は、前記可変式静電容量成分を調整することにより、前記通信マスタの動作モードを切り換えることを要旨とする。
この構成によれば、通信マスタに設けられた整合回路の静電容量成分を利用して、通信マスタのアンテナ側のインピーダンスを切り換えることが可能となる。
【００１３】
本発明では、前記通信マスタが前記第２モードのとき、前記距離検出手段の検出値を基に、前記通信マスタの送信磁界強度を前記接近距離に応じた範囲に調整するエリア設定手段を備えたことを要旨とする。
【００１４】
この構成によれば、通信マスタが第２モードになった後、通信端末が通信マスタに近づいた際、例えば接近距離が短くなると、通信マスタの送信磁界強度が低い値に切り換えられる。つまり、第２モード下で通信端末が通信マスタに急に近づくと、通信エリアが狭い範囲に切り換わる。このため、通信端末に過度の電圧が加わり難くなるので、通信端末の回路に破壊を生じ難くすることが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、近距離無線通信においてポーリング時に必要な消費電力を低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】一実施形態の通信エリア設定装置の構成図。
【図２】リーダライタの配置位置及び通信エリアの例を示す概念図。
【図３】（ａ），（ｂ）はアンテナの変調波形とそのスペクトルとを示す説明図。
【図４】接近距離とアンテナ電流との相関関係を示すグラフ。
【図５】（ａ）〜（ｃ）はリーダライタのエリア切り換わりの遷移を示す説明図。
【図６】各モードにおける接近距離とアンテナ電流との相関関係を示すグラフ。
【図７】各モードの通信シーケンスを示すタイムチャート。
【図８】ポーリング型のＮＦＣの通信態様を示す説明図。
【図９】別例における通信エリア設定装置の構成図。
【図１０】他の別例における通信エリア設定装置の構成図。
【図１１】他の別例におけるリーダライタの回路図。
【図１２】他の別例におけるリーダライタの回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を具体化した通信エリア設定装置の一実施形態を図１〜図８に従って説明する。
図１に示すように、車両１には、電子キー２との近距離無線通信によりＩＤ照合を実行する電子キーシステム３が設けられている。近距離無線通信は、いわゆるＮＦＣ（Near Field Communication）であって、例えばMifareやフェリカ（ともに登録商標）等が使用されている。この電子キーシステム３において、車外でＩＤ照合（車外照合）が成立すれば、ドアロック施解錠が許可又は実行され、車内でＩＤ照合（車内照合）が成立すれば、エンジン始動が許可される。なお、電子キー２が通信端末に相当する。
【００１８】
この場合、車両１には、電子キー２のＩＤコードを照合するキー照合装置４と、車両ドアの施解錠動作を管理するドアロック装置５と、エンジンの動作を管理するエンジン始動装置６とが設けられ、これらが車内バス７を介して接続されている。このうち、キー照合装置４には、ＩＤコードの照合動作を実行する照合ＥＣＵ８が設けられている。エンジン始動装置６には、車両１の電源状態を切り換える際に操作するプッシュモーメンタリ式のエンジンスイッチ９が接続されている。
【００１９】
照合ＥＣＵ８には、電子キーシステム３の車両１側の通信装置としてリーダライタ１０が接続されている。リーダライタ１０は、通信相手である電子キー２への各種データの書き込み及び読み出しを行うものである。なお、リーダライタ１０は、車外照合及び車内照合を行うために車外及び車内のそれぞれに設けられているが、本例の場合は便宜上、これらを１つのリーダライタ１０として図示する。また、リーダライタ１０が通信マスタに相当する。
【００２０】
リーダライタ１０には、電子キー２との近距離無線通信を管理するリーダライタ制御ＥＣＵ１１が設けられている。リーダライタ制御ＥＣＵ１１には、通信回路１２及びフィルタ１３を介して、近距離無線通信用のアンテナ１４が接続されている。アンテナ１４は、電波として磁界を送受信する磁界アンテナであって、例えばループアンテナが使用されている。また、アンテナ１４は、例えばＨＦ（High Frequency：13.56MHz）帯の電波を送受信する。
【００２１】
アンテナ１４には、複数の静電容量成分を持つ整合回路１５と、信号波形のＱ値（共振の鋭さ）を低く抑えるダンプ抵抗１６と、インダクタンス成分を持つアンテナコイル１７とが設けられている。アンテナ１４は、アンテナコイル１７のＬと、整合回路１５のＣと、ダンプ抵抗１６のＲとの共振回路からなる。アンテナ１４は、ＨＦ帯の磁界アンテナであるため、図２に示すように、平面視において略円形状の通信エリアＥを形成する。
【００２２】
Ｑ値は、共振周波数をｆ、アンテナコイル１７のインダクタンスをＬ、ダンプ抵抗１６及びアンテナコイル１７の銅損をＲとすると、次式により算出される。
Ｑ＝（２πｆＬ）／Ｒ
よって、ダンプ抵抗１６の抵抗値を大きい値に設定すれば、Ｑ値を低く抑えられることが分かる。ところで、図３（ａ）に示すように、Ｑ値が高いと、送信電波の変調波形がなまって三角波のような波形をとり、電波のビットを正確に判断できない可能性に繋がる。しかし、図３（ｂ）に示すように、Ｑ値を低い値に抑えれば、送信帯域が広がり、結果、送信電波の変調波形が矩形波に近づくことになる。よって、正確なビット判定確保のために、アンテナ１４にダンプ抵抗１６を接続して、Ｑ値を低くするようにしている。
【００２３】
但し、ダンプ抵抗１６の抵抗値は単純に大きくすればよいものではなく、抵抗値が必要以上に大きくなると、抵抗分でのロスが大きくなり、磁界強度が小さくなってしまう。さらに、通信回路１２の出力インピーダンスとの整合条件との関係からも、好適な目標値がある。
【００２４】
図１に示す通信回路１２は、アンテナ１４から送信する電波を変調したり、アンテナ１４で受信した電波を復調したりする。
フィルタ１３は、例えばバンドパスフィルタやローパスフィルタ等からなり、信号から正弦波以外の成分、つまり高調波成分をカットする。
【００２５】
電子キー２は、リーダライタ１０と近距離無線通信を行う、いわゆるＩＣタグである。電子キー２は、見かけ上、キーと分かるものに限らず、例えば携帯電話やＩＣカードも含む。電子キー２には、電子キー２の動作を管理する通信制御回路１８が設けられている。通信制御回路１８には、電子キー２のＩＤコードが登録されている。
【００２６】
通信制御回路１８には、近距離無線通信用のアンテナ１９が接続されている。アンテナ１９は、磁界アンテナの一種として例えばループアンテナが使用されている。アンテナ１９は、アンテナコイル２０と共振用のコンデンサ２１との並列共振回路からなる。電子キー２は、電磁誘導で発生した電圧を最大化するよう動作するため、並列共振をとる。アンテナ１９は、送受信アンテナであって、例えばＨＦ帯の電波を送受信する。
【００２７】
リーダライタ１０は、例えば車両１が駐車状態にあるときや、ユーザが乗車したとき、アンテナ１４から電子キー２の電源として駆動電波Ｓｖを断続的に送信する。電子キー２が駆動電波Ｓｖの通信エリアＥ内に進入して駆動電波Ｓｖを受信すると、駆動電波Ｓｖを電源として起動して、ＩＤ信号Ｓidをアンテナ１９から送信する。ＩＤ信号Ｓidには、電子キー２のＩＤコードが含まれる。リーダライタ制御ＥＣＵ１１は、ＩＤ信号Ｓidをアンテナ１４で受信すると、ＩＤ信号Ｓid内のＩＤコードを照合ＥＣＵ８に転送する。照合ＥＣＵ８は、リーダライタ制御ＥＣＵ１１からＩＤコードを入力すると、ＩＤ照合を行い、ＩＤ照合が成立すれば、ドアロック施解錠やエンジン始動を許可又は実行する。
【００２８】
電子キーシステム３には、リーダライタ１０（アンテナ１４）の通信エリアＥを電子キー２との距離（接近距離ｒと記す）に応じて設定する通信エリア設定装置２２が設けられている。本例の通信エリア設定装置２２は、接近距離ｒが小さくなると、リーダライタ１０の送信磁界強度を低く設定して、リーダライタ１０の通信エリアＥ（図２参照）を小さい範囲に切り換え、電子キー２に過度の電圧が誘起されないようにするためのものである。
【００２９】
ダンプ抵抗１６には、アンテナ電流Ｉａを検出するＨｉインピーダンス抵抗２３が並列接続されている。ところで、図４に示すように、接近距離ｒとアンテナ電流Ｉａとの間には、接近距離ｒが短くなるに連れてアンテナ電流Ｉａが低下する相関関係がある。これは、アンテナ１４の電力が電子キー２の接近によって電子キー２に伝送されるので、アンテナ１４が有する磁界エネルギーの源であるアンテナ電流Ｉａは減少するためである。言い換えるならば、アンテナ１４の磁界エネルギーが電子キー２に移動し、アンテナ１４の共振回路に逆方向の誘起電流が流れるため、磁界を損失する方向にエネルギーが作用するからである。Ｈｉインピーダンス抵抗２３は、可変式ダンプ抵抗１６の端子間における誘起電圧Ｖｓ（図１参照）を検出することによって、アンテナ電流Ｉａを検出する。なお、Ｈｉインピーダンス抵抗２３が距離算出手段を構成する。
【００３０】
図１に示すように、車両１には、リーダライタ１０の通信エリアＥを設定するエリア設定回路２４が設けられている。エリア設定回路２４は、リーダライタ制御ＥＣＵ１１から独立した例えば１チップＩＣからなる。また、エリア設定回路２４はリーダライタ制御ＥＣＵ１１中に形成されてもよい。
【００３１】
エリア設定回路２４には、Ｈｉインピーダンス抵抗２３に流れるアンテナ電流Ｉａを基に、電子キー２との接近距離ｒを算出する接近距離算出部２５が設けられている。接近距離算出部２５は、Ｈｉインピーダンス抵抗２３により求まる誘起電圧Ｖｓを基に、電子キー２との接近距離ｒを算出する。なお、接近距離算出部２５が距離算出手段を構成する。
【００３２】
エリア設定回路２４には、接近距離算出部２５が算出した接近距離をｒを基に、リーダライタ１０の動作モードを切り換えるモード切換部２６が設けられている。本例のモード切換部２６は、最初はリーダライタ１０の動作モードを、通信はできないが電子キー２の接近は判定することができる広エリア（図５（ａ）に示すＥａ）のモード（検知モード）に設定して、電子キー２の接近有無を監視する。そして、検知モードで電子キー２の接近を検知すると、今度はリーダライタ１０の動作モードを、通信が実行できる狭エリア（図５（ｂ）に示すＥｂ）のモード（通信モード）に設定して、実際の通信実行を試みる。なお、モード切換部２６がモード設定手段及び動作切換手段を構成する。
【００３３】
図１に示すように、整合回路１５のコンデンサＣ１，Ｃ２は、Ｔ字接続されるとともに、容量値を切り換えることが可能な可変式が採用されている。これらコンデンサＣ１，Ｃ２には、例えばバリキャップダイオードやバラクタダイオード等の容量可変式ダイオードが使用されている。これらコンデンサＣ１，Ｃ２は、モード切換部２６によって容量値が制御される。なお、コンデンサＣ１，Ｃ２がインピーダンス設定要素及び可変式静電容量成分を構成する。
【００３４】
モード切換部２６は、接近距離算出部２５が算出した接近距離ｒを基に、これらコンデンサＣ１，Ｃ２を制御することにより、リーダライタ１０の動作モードを検知モード及び通信モードのどちらかに設定する。換言すると、モード切換部２６は、電子キー２の接近有無を監視するとき、コンデンサＣ１の値を低くし、コンデンサＣ２の値を高くすることにより、通信回路１２から見たアンテナ側のインピーダンス（以降、ＲＦ回路インピーダンスと記す）を低くして、リーダライタ１０の動作モードを検知モードにする。ＲＦ回路インピーダンスが低くなると、ＲＦ回路インピーダンスは、通信回路１２の出力インピーダンス（以降、ＩＣ回路インピーダンスと記す）に近づき、アンテナ電流Ｉａが流れ易くなる。このため、アンテナ１４の送信磁界強度が高くなり、結果、リーダライタ１０の通信エリアＥが広くなる。
【００３５】
なお、検知モードのときは、アンテナ１４のＱ値が高くなるため、変調波形が三角波状になまり、実際の通信は実行できない状態になる。但し、これとは逆に、図６に示すように、電子キー２の接近による電気的特性、つまりアンテナ電流Ｉａの変化が大きくなるため、より敏感に電子キー２の接近有無が検知可能である。
【００３６】
モード切換部２６は、検知モードにて電子キー２の接近を検知すると、コンデンサＣ１の値を高くし、コンデンサＣ２の値を低くすることにより、ＲＦ回路インピーダンスを高くして、リーダライタ１０の動作モードを通信モードにする。リーダライタ１０が通信モードのときは、ＩＣ回路インピーダンスに比べてＲＦ回路インピーダンスが大きくなるため、アンテナ１４のＱ値が低くなる。よって、信号波形が矩形波をとり、実際の信号解読が可能である。
【００３７】
図７に示すように、検知モード及び通信モードには、それぞれ異なるポーリングモードが設定されている。検知モード時のポーリングモードは、短い時間長の電力電波相当のみを繰り返し送信するモード（省電力ポーリングモード）となっている。ところで、検知モードでは、電子キー２が接近したかどうかだけを確認できればよい。よって、省電力ポーリングモードでは、電子キー２に単に電波を受け取らせればよいので、非常に短い時間長の電力電波Ｓcwのみを、ポーリング間隔Ｔａにて繰り返し送信するように設定されている。電力電波Ｓcwは、無変調搬送波である。
【００３８】
一方、通信モード時のポーリングモードは、電力電波Ｖpw及びリクエスト信号Ｓrqを含む駆動電波Ｓｖを、ポーリング間隔Ｔｂにて繰り返し送信するモード（通常ポーリングモード）となっている。電力電波Ｖpwは、電子キー２の電源となる無変調搬送波である。また、リクエスト信号Ｓrqは、電子キー２へのＩＤコード返信要求であり、ＩＤコードというデータが乗っているため変調波である。なお、通常ポーリングモードが第２モードに相当する。
【００３９】
本例の駆動電波Ｓｖは、Ｖpw＋Ｓrq＋Ｖpwで１フレームが構成され、このフレームが間欠的に送信される。リーダライタ１０の通信では、最初の電力電波Ｖpwで電子キー２を起動させ、続くリクエスト信号ＳrqでＩＤ返信を要求し、最後の電力電波Ｖpwにて電子キー２にＩＤコードを返信させている。
【００４０】
リーダライタ１０は、まずは最初、アンテナ１４を送信アンテナとして送信動作に入り、省電力ポーリングモード時には電力電波Ｓcwを、通常ポーリングモード時には駆動電波Ｓｖを各々送信する。リーダライタ制御ＥＣＵ１１は、この送信動作とともに受信回路も動作させ、電子キー２からの応答を待つ。そして、リーダライタ制御ＥＣＵ１１は、この送信及び受信の動作をポーリング間隔にて繰り返し実行する。リーダライタ１０は、磁界結合方式により電子キー２と通信するため、送信波形の変化で以て電子キー２からの電波を受信する。
【００４１】
図１に示すように、ダンプ抵抗１６は、抵抗値を切り換えることが可能な可変式が使用されている。可変式ダンプ抵抗１６は、共振回路の一要素になっているため、アンテナ１４の送信磁界強度、つまりリーダライタ１０の通信エリアＥにも関係する要素となっている。よって、可変式ダンプ抵抗１６の抵抗値を切り換えると、アンテナ１４に流れる電流（以降、アンテナ電流Ｉａと記す）が変化するため、リーダライタ１０の送信磁界も変化する。可変式ダンプ抵抗１６が低く設定されると、通信エリアＥが広くなり、可変式ダンプ抵抗１６が高く設定されると、通信エリアＥが狭くなる。
【００４２】
エリア設定回路２４には、リーダライタ１０が通信モードのとき、接近距離算出部２５が算出した接近距離ｒを基に、リーダライタ１０の通信エリアＥを設定するエリア設定部２７が設けられている。エリア設定部２７は、リーダライタ１０が通信モードのとき、接近距離ｒを基に可変式ダンプ抵抗１６及びコンデンサＣ１，Ｃ２の値を調整することにより、アンテナ電流Ｉａの値を切り換えて、リーダライタ１０の送信磁界強度、つまりリーダライタ１０の通信エリアＥを設定する。なお、エリア設定部２７がエリア設定手段に相当する。
【００４３】
さて、リーダライタ１０が電子キー２の接近有無を監視するとき、モード切換部２６は、可変式ダンプ抵抗１６を最小値としつつ、整合回路１５のコンデンサＣ１を低くするとともに、コンデンサＣ２を高くすることにより、リーダライタ１０の動作モードを検知モードに設定しておく。このときは、通信回路１２の出力インピーダンス（ＩＣ回路インピーダンス）を低く設定していることになる。よって、ＲＦ回路インピーダンスを低くすると、インピーダンスがマッチングして電流が流れてしまうようになる。このため、ＲＦ回路インピーダンスが低くなるので、アンテナ電流Ｉａが回路に流れ易くなる。従って、リーダライタ１０の通信エリアＥは、図５（ａ）に示す広範囲のＥａとなり、広範囲で電子キー２の接近を監視可能となる。
【００４４】
また、検知モード時のポーリングは、図７に示す省電力ポーリングモードに設定されている。よって、このときは時間長の短い駆動電波相当の電力電波Ｓcwが繰り返し送信されるのみである。従って、ポーリング動作にかかる電力が少なく済むので、リーダライタ１０の省エネルギー化に効果が高くなる。また、リーダライタ１０は電子キー２の接近を待つ時間の方が圧倒的に長いので、この時間帯にて電力削減できることは、省電力化に非常に効果が高いと言える。
【００４５】
このとき、接近距離算出部２５は、Ｈｉインピーダンス抵抗２３の誘起電圧Ｖｓを基に、電子キー２の接近有無を監視する。リーダライタ１０が検知モードのとき、電子キー２が通信エリアＥａに進入すると、アンテナ電流Ｉａが低下して、接近距離算出部２５が電子キー２の接近を認識する。接近距離算出部２５は、検知モードのときに電子キー２の接近を検知すると、キー接近通知をモード切換部２６に出力する。なお、図５では、通信エリアＥａに電子キー２が横から進入する場合と、真向かいから進入する場合との２例を図示している。
【００４６】
モード切換部２６は、検知モードのときにキー接近通知を入力すると、リーダライタ１０の動作モードを、検知モードから通信モードに切り換える。つまり、モード切換部２６は、可変式ダンプ抵抗１６を最小値のままとして、整合回路１５のコンデンサＣ１を高くするとともに、コンデンサＣ２を低くすることにより、リーダライタ１０の動作モードを通信モードに切り換える。このとき、ＲＦ回路インピーダンスが高くなるので、アンテナ電流Ｉａが回路に流れ難くなる。つまり、ＲＦ回路インピーダンスが高いと、回路内にミスマッチが生じ、電流が流れ難くなる。よって、リーダライタ１０の通信エリアＥは、図５（ｂ）に示す狭範囲のＥｂに縮小される。
【００４７】
通信モードのときは、ＲＦ回路インピーダンスが高く設定されるので、アンテナ１４のＱ値が低い値をとる。よって、アンテナ１４の通信帯域が確保されるので、実際の通信が実行可能となる。このため、電子キー２が通信エリアＥｂに進入したときには、通信が成立する。なお、通信モードに切り換えられた直後は、ポーリング間隔を短くするか、多数フレームを送信するのがよい。これは、電子キー２が車両１に接近しており、通信距離を決める瞬間だからである。
【００４８】
また、通信モード時のポーリングは、図７に示す通常ポーリングモードに設定されている。よって、このときは、駆動電波Ｓｖがポーリング間隔Ｔｂ（＞Ｔａ）にて繰り返し送信される。つまり、リーダライタ１０は、いずれかのフレームの先頭を電子キー２に受け取らせて、電子キー２との間で通信を確立させるための動作をとる。
【００４９】
リーダライタ１０が通信モードのとき、エリア設定部２７は、接近距離ｒに応じた範囲に通信エリアＥを設定する。つまり、図５（ｃ）に示すように、エリア設定部２７は、接近距離ｒに応じた値に、可変式ダンプ抵抗１６及びコンデンサＣ１，Ｃ２を調整することにより、アンテナ電流Ｉａを低く抑えて、アンテナ１４の送信磁界強度（通信エリアＥ）を小さくする。このときは、可変式ダンプ抵抗１６を高くし、コンデンサＣ１を更に高くし、コンデンサＣ２を更に低くすることにより、通信エリアＥを狭くする。
【００５０】
ところで、図５（ｃ）に示すように、電子キー２が横からリーダライタ１０に急に近づくと、電子キー２に対し、いきなり過大な電圧が加わることになり、これが電子キー２の回路破壊に繋がる。しかし、本例の場合は、電子キー２の接近距離ｒに応じてリーダライタ１０の送信磁界強度が低く抑えられるので、電子キー２に過度の電圧が誘起されない。よって、電子キー２に回路破壊が生じ難くなる。
【００５１】
ここで、近距離無線通信の規格には、通信において電子キー２にかかる磁界強度を一定値に抑えなければならないＩＳＯ規格がある。これはつまり、誘起電圧を一定値以下に抑えることになる。本例の場合、電子キー２の接近検知においてアンテナ１４から駆動電波Ｓｖを強い送信磁界強度で送信しているが、この状況下で電子キー２が駆動電波Ｓｖを受信しても、通信開始初期時はアンテナ１４から電子キー２までの距離が長いので、実際に電子キー２にかかる電圧は低い値に収まる。よって、電子キー２の接近検知のために駆動電波Ｓｖを強い磁界強度で送信しても、規格に抵触することはない。
【００５２】
なお、電波法で満たさなければならないリーダライタ１０の送信磁界強度は非常に高い値であるので、本例において通信距離を延ばすべくリーダライタ１０の送信磁界強度を高くするといっても、この電波法の範囲内に収まる値をとる。よって、本例の場合、電波法は問題なく準拠する。
【００５３】
以上により、本例の場合、検知モード時のポーリングを省電力ポーリングモードで実行し、リーダライタ１０が通信モードに切り換わると、ポーリングを通常ポーリングモードに切り換える。よって、検知モードのときには、ポーリングとして短い時間長の無変調搬送波のみを送信すればよいので、検知モードのポーリングの際に必要な電力を少なく抑えることが可能となる。また、リーダライタ１０が電子キー２の接近を検知したときには、リーダライタ１０が通信モードに切り換わって通常のポーリング動作に戻るので、通常の通信も問題なく実行することが可能となる。
【００５４】
また、検知モード時には、ＲＦ回路インピーダンスを低くすることにより、アンテナ１４のＱ値を高くして感度を上げ、通信モード時には、ＲＦ回路インピーダンスを高くすることにより、アンテナ１４のＱ値を下げて通信帯域を確保している。よって、検知モードのときには、遠方から電子キー２を捕獲することが可能となる。また、このようにアンテナ１４のＱ値を高くすることでリーダライタ１０の通信エリアＥを広くとっても、通信モード時にはＱ値を低い値に戻すので、実際の通信も問題なく実行することが可能である。
【００５５】
本例の場合、電子キー２の接近が検知されると、直ぐに通信モードに入って電子キー２との通信成立を試みている。よって、図８に示すように、今まではポーリング間隔でしか通信が成立しなかったものが、本例の場合は電子キー２が通信エリアＥｂに進入した時点で通信が成立するようになる。従って、リーダライタ１０の通信エリアＥを見かけ上、延伸することが可能となる。
【００５６】
また、リーダライタ１０が通信モードのとき、アンテナ１４の送信磁界強度が接近距離ｒに応じて低く抑えられる。よって、図５（ｃ）に示すように、電子キー２が横から急にリーダライタ１０の通信エリアＥｂに進入する動きをとった場合でも、アンテナ１４の送信磁界強度は接近距離ｒに応じた値に低くなるので、電子キー２の回路に過度な電圧がかからず、電子キー２の回路に破壊を生じ難くすることが可能となる。
【００５７】
本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）リーダライタ１０が検知モードをとるとき、ポーリングを省電力ポーリングモードとし、リーダライタ１０が通信モードとなったとき、ポーリングを通常ポーリングモードに戻すようにする。このため、検知モード時は少ない電力でポーリングが可能となるので、リーダライタ１０においてポーリングにかかる電力を削減することができる。また、リーダライタ１０は検知モードをとる時間が圧倒的に長いので、この時間帯で消費電力を少なく抑えられれば、リーダライタ１０の省電力化に非常に効果が高いと言える。
【００５８】
（２）検知モードのときのポーリングを省電力ポーリングモードとして省電力化が可能となれば、検知モードにおけるポーリング間隔Ｔａを短くして、単位時間当たりの電力電波Ｓcwの送信回数を多くすることは何ら問題ない。よって、この場合は、リーダライタ１０が電子キー２を即時に検知することが可能となるので、リーダライタ１０を検知モードから通信モードへ早期に切り換えることができる。また、リーダライタ１０は電子キー２を遠方で捕獲可能となるので、リーダライタ１０の通信距離を延伸することもできる。さらに、通信距離を延ばすことが可能となれば、電子キー２の誘起電圧も低く抑えることが可能となるので、電子キー２の回路破壊防止にも効果が高い。
【００５９】
（３）省電力ポーリングモード時（即ち、検知モード時）には、ＮＦＣの通信成立は課さず、単に電子キー２に届けばよい電波を送信すればよい。よって、省電力ポーリングモード時の通信エリアを設定するとき、単に磁界が電子キー２に届くか否かのみを考えれば済むので、通信シーケンスが非常に簡素なもので済む。また、リーダライタ１０の省電力化にも寄与する。
【００６０】
（４）電子キー２がリーダライタ１０に接近しているか否かを確認するとき、ＲＦ回路インピーダンスを低く設定する（アンテナ１４のＱ値を高くする）ことにより、リーダライタ１０の動作モードを検知モードに設定する。このため、アンテナ１４の送信磁界強度が強くなるので、電子キー２の接近を遠くから検知することができる。また、検知モードにて電子キー２の接近を検知したときには、ＲＦ回路インピーダンスを高く設定する（アンテナ１４のＱ値を低くする）ことにより、リーダライタ１０の動作モードを通信モードに設定する。よって、最初は電子キー２を遠くから検知できるように、リーダライタ１０を通信はできないが電子キー２の接近は検知できる検知モードに設定しておいても、電子キー２が接近した後は電子キー２との通信を問題なく成立させることができる。
【００６１】
（５）リーダライタ１０が検知モードのときには、アンテナ１４のＱ値が高いので、電子キー２の接近による電気的特性の変化、つまりアンテナ電流Ｉａの変化が大きくなる。よって、リーダライタ１０は検知モードのとき感度が高いと言えるので、電子キー２を高感度にて検知することができる。
【００６２】
（６）リーダライタ１０が通信モードのときにも、リーダライタ１０の送信磁界強度（通信エリアＥ）が電子キー２とリーダライタ１０との接近距離ｒに応じた値に調整される。つまり、リーダライタ１０が通信モードのとき、電子キー２がリーダライタ１０に接近すると、それに応じてリーダライタ１０の送信磁界強度が低い値に切り換えられる。このため、電子キー２に過度の電圧が一層加わり難くなるので、電子キー２の回路に破壊を一層生じ難くすることができる。
【００６３】
（７）ダンプ抵抗１６及びコンデンサＣ1，Ｃ２をともに可変式とし、可変式ダンプ抵抗１６及びコンデンサＣ1，Ｃ２の両方を調整することで、リーダライタ１０の送信磁界強度を切り換える。よって、より広い範囲に亘り、かつ効率よくリーダライタ１０の送信磁界強度を切り換えることができる。
【００６４】
（８）例えば、可変式ダンプ抵抗１６のみでリーダライタ１０の送信磁界強度を低くする場合、可変式ダンプ抵抗１６の抵抗値を高くしたときには、ＲＦ回路インピーダンスがＩＣ回路インピーダンスに近づくように低下するため、結果、インピーダンスがマッチングし、アンテナ１４に流れる消費電流が増加する問題に繋がる。しかし、本例の場合は、リーダライタ１０の送信磁界強度を低くする際、整合回路１５のコンデンサＣ1，Ｃ２によりインピーダンスを高くしていくので、可変式ダンプ抵抗１６にて低下したインピーダンスの変化分が、コンデンサＣ1，Ｃ２にて補填される。よって、可変式ダンプ抵抗１６を高くしてリーダライタ１０の送信磁界強度を低下させても、消費電流も低く抑えることができる。
【００６５】
なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・距離検出手段は、Ｈｉインピーダンス抵抗２３に限定されない。ところで、ＲＦ回路インピーダンスは、電子キー２の接近距離に応じて値が変わる変化をとる。よって、図９に示すように、エリア設定回路２４にインピーダンス検出部３１を設け、インピーダンス検出部３１にて検出するＲＦ回路インピーダンスを基に接近距離ｒを算出してもよい。なお、この場合はインピーダンス検出部３１が距離検出手段を構成する。
【００６６】
・距離検出手段は、Ｈｉインピーダンス抵抗２３やインピーダンス検出部３１に限定されない。ここで、リーダライタ制御ＥＣＵ１１からアンテナ１４に供給される電流（消費電流Ｉｂ）は、電子キー２の接近距離ｒに応じて変化する。よって、図１０に示すように、リーダライタ制御ＥＣＵ１１と通信回路１２との間に電流検出部４１を設け、電流検出部４１にて検出される消費電流Ｉｂから接近距離ｒを算出してもよい。なお、この場合は電流検出部４１が距離検出手段を構成する。
【００６７】
・図１１に示すように、アンテナ１４の共振回路と並列にＨｉインピーダンス抵抗２３を接続し、このＨｉインピーダンス抵抗２３の誘起電圧Ｖｓによって、アンテナ電流Ｉａを検出してもよい。
【００６８】
・図１２に示すように、ダンプ抵抗１６を固定値の抵抗とし、アンテナ電流Ｉａを調整可能なシャント抵抗５１をアンテナ１４の共振回路に並列接続し、シャント抵抗５１の値を調整することで、アンテナ１４の送信磁界強度を変更してもよい。
【００６９】
・距離検出手段は、リーダライタ１０に別途設けた近接センサでもよい。
・アンテナ電流Ｉａの検出は、ダンプ抵抗１６の端子間電圧を見る方式に限定されない。例えば、共振回路に電流計を設け、電流計の値から直にアンテナ電流Ｉａを検出してもよい。
【００７０】
・インピーダンス設定要素は、整合回路１５のコンデンサＣ１，Ｃ２に限定されず、他の素子を採用してもよい。また、インピーダンス設定要素は、整合回路１５以外の電子部品を使用してもよい。
【００７１】
・通信モード時においてリーダライタ１０の送信磁界強度を調整するとき、可変式ダンプ抵抗１６及びコンデンサＣ１，Ｃ２の両方を調整することにより行うことに限定されない。例えば、これら２者のうちの一方のみを調整するものでもよい。
【００７２】
・通信モード時、リーダライタ１０の送信磁界強度は接近距離ｒに応じた可変であることに限定されず、固定としてもよい。
・省電力ポーリングモード時にリーダライタ１０から送信される電波は、無変調搬送波の電力電波Ｓcwに限定されず、電子キー２が受信できる電波であれば、どのようなものでもよい。
【００７３】
・簡易形式とは、要は通常形式から所定動作を省略した形式であればよい。
・通常ポーリングモード時、駆動電波Ｓｖは１フレームで送信されることに限定されず、複数フレームで送信されるものでもよい。
【００７４】
・省電力ポーリングモード時のポーリング間隔Ｔａは、無使用期間に応じて可変としてもよい。例えば、リーダライタ１０が長期間使用されないとき、ポーリング間隔Ｔａを段階的に長くしていけば、リーダライタ１０の省電力化に非常に効果が高いと言える。
【００７５】
・電子キーシステム３は、ポーリング式及びトリガ式のどちらを採用してもよい。なお、ポーリング式とは、駆動電波Ｓｖを常時発信して電子キー２の有無を探査するものである。また、トリガ式とは、例えば車外ドアハンドルがタッチ操作されるなどの所定操作をトリガとして駆動電波Ｓｖの送信を開始するものである。
【００７６】
・近距離無線通信は、ＮＦＣに限定されず、電波として磁界を用いるものであれば、どのような通信形式を採用してもよい。
・近距離無線通信の周波数は、ＨＦに限らず、例えばＬＦ（Low Frequency）やＵＨＦ（Ultra High Frequency）等の他の帯域を採用してもよい。
【００７７】
・送信強度設定要素は、ダンプ抵抗１６やシャント抵抗５１に限らず、他の素子が使用可能である。
・通信エリアの変更とは、単に範囲の変更に限らず、アンテナ１４の指向性としてもよい。
【００７８】
・リーダライタ１０の配置場所は、例えば車外ドアミラーとしてもよい。
・車両１には、ＮＦＣの電子キーシステム３の他に、キー操作フリーシステムやワイヤレスキーシステムが併設されていてもよい。なお、キー操作フリーシステムは、ＮＦＣよりも通信領域が広い、例えば周波数としてＬＦやＵＨＦを使用したシステムである。また、ワイヤレスキーシステムは、電子キー２からの通信をトリガとして照合を行うシステムである。
【００７９】
・電子キー２の接近を検知したときに、ポーリングの動作モードとリーダライタ１０の通信エリアＥとの両方が切り換わることに限定されず、例えば単にポーリングの動作モードが切り換わるだけでもよい。
【００８０】
・通信エリア設定装置２２は、車両１に使用されることに限らず、他の機器や装置に応用してもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
【００８１】
（イ）請求項１〜５のいずれかにおいて、前記第２モードは、電波を複数フレームで送信する動作をポーリング間隔で繰り返し実行するモードである。この構成によれば、例えばずっと通常モードの場合は、複数フレームの磁界が常時送信されることになり、無駄な電力消費が著しい。しかし、本構成は、第１モードを設けて電力の浪費を防ぐので、この通信を前提とする場合、より効果が高いと言える。
【００８２】
（ロ）請求項５において、前記エリア設定手段は、前記通信マスタのアンテナの送信磁界強度を決める際の一要素となる可変式の送信強度設定要素を調整することにより、前記通信マスタの通信エリアを切り換える。
【符号の説明】
【００８３】
２…通信端末としての電子キー、１０…通信マスタとしてのリーダライタ、１４…アンテナ、１５…整合回路、２３…距離算出手段を構成するＨｉインピーダンス抵抗、２５…距離算出手段を構成する接近距離算出部、２６…モード設定手段及び動作切換手段を構成するモード切換部、２７…エリア設定手段としてのエリア設定部、ｒ…接近距離、Ｃ１，Ｃ２…インピーダンス設定要素及び可変式静電容量成分を構成するコンデンサ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信マスタの動作モードを設定する通信モード設定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、２者間の無線通信として、例えばＮＦＣ（Near Field Communication）が広く普及している（特許文献１等参照）。ＮＦＣには、例えばMifareやフェリカ（ともに登録商標）等がある。ＮＦＣでは、通信マスタにリーダライタが設置され、このリーダライタにタグがかざされると、双方向通信が開始される。詳しくは、リーダライタから送信された駆動電波によってタグが起動し、タグがデータをリーダライタに返信する。タグは、非常に小さなＩＣチップからなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２６６６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この種のリーダライタは、所定のポーリング間隔で電波を断続的に送信して、電子キーと通信が成立するか否かを逐次確認している。このポーリング時にリーダライタから送信される電波は、タグの電源となるため、高出力又は長い時間長で送信されている。よって、一般的なリーダライタでは、ポーリングに要する消費電力が大きいという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、近距離無線通信においてポーリング時に必要な消費電力を低く抑えることができる通信モード設定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記問題点を解決するために、本発明では、通信マスタがポーリングにより通信端末に問い合せを送信し、当該ポーリングにて通信が確立すると、前記通信マスタと前記通信端末とが、磁界を電波とする近距離無線通信を介して通信する通信モード設定装置において、前記通信マスタへの前記通信端末の接近距離を検出する距離検出手段と、前記通信端末が前記通信マスタに接近していないとき、前記ポーリングを簡易形式の第１モードとし、前記通信端末が前記通信マスタに接近したとき、前記ポーリングを通常形式の第２モードに切り換えるモード設定手段を備えたことを要旨とする。
【０００７】
この構成によれば、通信マスタが通信端末の接近を監視するときには、ポーリングを簡易形式の第１モードで実行する。よって、ポーリングに必要な電力が少なく抑えられるので、通信マスタにおいてポーリングに必要な電力を抑制することが可能となる。また、第１モードのポーリングにて通信端末の接近が検出されたときには、ポーリングが通常形式の第２モードに戻るので、通常の通信も問題なく実行することが可能となる。
【０００８】
本発明では、前記第１モードは、前記通信端末に通信は成立しなくとも単なる受信行為が実行可能な磁界を送信するモードに設定されていることを要旨とする。
この構成によれば、第１モード時には、通信端末において通信の確立は課さず、単に通信端末に届けばよい電波を送信すればよい。よって、第１モード時の通信エリアを設定するとき、単に磁界が通信端末に届くか否かのみを考えれば済むので、通信シーケンスが非常に簡素なもので済む。また、通信マスタの省電力化にも一層寄与する。
【０００９】
本発明では、前記通信マスタのアンテナ側のインピーダンスを決める際の一要素となる可変式のインピーダンス設定要素と、前記通信端末の接近を監視するとき、前記インピーダンスを低く設定することにより、前記通信マスタの動作モードを、通信は成立しないものの送信磁界強度は高い検知モードとし、前記第１モードで前記通信端末の接近を検出したとき、前記インピーダンスを高くすることにより、前記通信マスタの動作モードを、前記第１モードよりも送信磁界強度は低いが通信が実行できる通信モードに切り換える動作切換手段とを備え、前記第１モードは、前記検知モードに含まれるとともに、前記第２モードは、前記通信モードに含まれていることを要旨とする。
【００１０】
この構成によれば、通信マスタが通信端末の接近を監視するとき、通信マスタのアンテナ側のインピーダンスを低くすることにより、通信マスタのアンテナのＱ値（共振鋭さ）を高くする（検知モード）。これにより、実際の通信は成立しないが、通信マスタの送信磁界強度が強まるので、通信マスタの通信エリアを広くとることが可能となる。従って、通信マスタは、遠い位置から通信端末を捕獲することが可能となる。なお、このときは、電子キーの接近有無を検出できればよいので、実際の通信が確立しなくても何ら問題はない。
【００１１】
そして、通信マスタが検知モードにて通信端末の接近を検出したときには、通信マスタのアンテナ側のインピーダンスを高くすることにより、通信マスタのＱ値を低くする（通信モード）。よって、アンテナのＱ値が低く抑えられれば実際の通信が可能となるので、通信マスタは接近した通信端末と問題なく通信を成立させることが可能となる。このため、通信端末の接近を広エリアにて監視可能で、かつ実際の通信も問題なく実行することが可能となる。
【００１２】
本発明では、前記インピーダンス設定要素は、前記通信マスタの整合回路に設けられた可変式静電容量成分であり、前記動作切換手段は、前記可変式静電容量成分を調整することにより、前記通信マスタの動作モードを切り換えることを要旨とする。
この構成によれば、通信マスタに設けられた整合回路の静電容量成分を利用して、通信マスタのアンテナ側のインピーダンスを切り換えることが可能となる。
【００１３】
本発明では、前記通信マスタが前記第２モードのとき、前記距離検出手段の検出値を基に、前記通信マスタの送信磁界強度を前記接近距離に応じた範囲に調整するエリア設定手段を備えたことを要旨とする。
【００１４】
この構成によれば、通信マスタが第２モードになった後、通信端末が通信マスタに近づいた際、例えば接近距離が短くなると、通信マスタの送信磁界強度が低い値に切り換えられる。つまり、第２モード下で通信端末が通信マスタに急に近づくと、通信エリアが狭い範囲に切り換わる。このため、通信端末に過度の電圧が加わり難くなるので、通信端末の回路に破壊を生じ難くすることが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、近距離無線通信においてポーリング時に必要な消費電力を低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】一実施形態の通信エリア設定装置の構成図。
【図２】リーダライタの配置位置及び通信エリアの例を示す概念図。
【図３】（ａ），（ｂ）はアンテナの変調波形とそのスペクトルとを示す説明図。
【図４】接近距離とアンテナ電流との相関関係を示すグラフ。
【図５】（ａ）〜（ｃ）はリーダライタのエリア切り換わりの遷移を示す説明図。
【図６】各モードにおける接近距離とアンテナ電流との相関関係を示すグラフ。
【図７】各モードの通信シーケンスを示すタイムチャート。
【図８】ポーリング型のＮＦＣの通信態様を示す説明図。
【図９】別例における通信エリア設定装置の構成図。
【図１０】他の別例における通信エリア設定装置の構成図。
【図１１】他の別例におけるリーダライタの回路図。
【図１２】他の別例におけるリーダライタの回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を具体化した通信エリア設定装置の一実施形態を図１〜図８に従って説明する。
図１に示すように、車両１には、電子キー２との近距離無線通信によりＩＤ照合を実行する電子キーシステム３が設けられている。近距離無線通信は、いわゆるＮＦＣ（Near Field Communication）であって、例えばMifareやフェリカ（ともに登録商標）等が使用されている。この電子キーシステム３において、車外でＩＤ照合（車外照合）が成立すれば、ドアロック施解錠が許可又は実行され、車内でＩＤ照合（車内照合）が成立すれば、エンジン始動が許可される。なお、電子キー２が通信端末に相当する。
【００１８】
この場合、車両１には、電子キー２のＩＤコードを照合するキー照合装置４と、車両ドアの施解錠動作を管理するドアロック装置５と、エンジンの動作を管理するエンジン始動装置６とが設けられ、これらが車内バス７を介して接続されている。このうち、キー照合装置４には、ＩＤコードの照合動作を実行する照合ＥＣＵ８が設けられている。エンジン始動装置６には、車両１の電源状態を切り換える際に操作するプッシュモーメンタリ式のエンジンスイッチ９が接続されている。
【００１９】
照合ＥＣＵ８には、電子キーシステム３の車両１側の通信装置としてリーダライタ１０が接続されている。リーダライタ１０は、通信相手である電子キー２への各種データの書き込み及び読み出しを行うものである。なお、リーダライタ１０は、車外照合及び車内照合を行うために車外及び車内のそれぞれに設けられているが、本例の場合は便宜上、これらを１つのリーダライタ１０として図示する。また、リーダライタ１０が通信マスタに相当する。
【００２０】
リーダライタ１０には、電子キー２との近距離無線通信を管理するリーダライタ制御ＥＣＵ１１が設けられている。リーダライタ制御ＥＣＵ１１には、通信回路１２及びフィルタ１３を介して、近距離無線通信用のアンテナ１４が接続されている。アンテナ１４は、電波として磁界を送受信する磁界アンテナであって、例えばループアンテナが使用されている。また、アンテナ１４は、例えばＨＦ（High Frequency：13.56MHz）帯の電波を送受信する。
【００２１】
アンテナ１４には、複数の静電容量成分を持つ整合回路１５と、信号波形のＱ値（共振の鋭さ）を低く抑えるダンプ抵抗１６と、インダクタンス成分を持つアンテナコイル１７とが設けられている。アンテナ１４は、アンテナコイル１７のＬと、整合回路１５のＣと、ダンプ抵抗１６のＲとの共振回路からなる。アンテナ１４は、ＨＦ帯の磁界アンテナであるため、図２に示すように、平面視において略円形状の通信エリアＥを形成する。
【００２２】
Ｑ値は、共振周波数をｆ、アンテナコイル１７のインダクタンスをＬ、ダンプ抵抗１６及びアンテナコイル１７の銅損をＲとすると、次式により算出される。
Ｑ＝（２πｆＬ）／Ｒ
よって、ダンプ抵抗１６の抵抗値を大きい値に設定すれば、Ｑ値を低く抑えられることが分かる。ところで、図３（ａ）に示すように、Ｑ値が高いと、送信電波の変調波形がなまって三角波のような波形をとり、電波のビットを正確に判断できない可能性に繋がる。しかし、図３（ｂ）に示すように、Ｑ値を低い値に抑えれば、送信帯域が広がり、結果、送信電波の変調波形が矩形波に近づくことになる。よって、正確なビット判定確保のために、アンテナ１４にダンプ抵抗１６を接続して、Ｑ値を低くするようにしている。
【００２３】
但し、ダンプ抵抗１６の抵抗値は単純に大きくすればよいものではなく、抵抗値が必要以上に大きくなると、抵抗分でのロスが大きくなり、磁界強度が小さくなってしまう。さらに、通信回路１２の出力インピーダンスとの整合条件との関係からも、好適な目標値がある。
【００２４】
図１に示す通信回路１２は、アンテナ１４から送信する電波を変調したり、アンテナ１４で受信した電波を復調したりする。
フィルタ１３は、例えばバンドパスフィルタやローパスフィルタ等からなり、信号から正弦波以外の成分、つまり高調波成分をカットする。
【００２５】
電子キー２は、リーダライタ１０と近距離無線通信を行う、いわゆるＩＣタグである。電子キー２は、見かけ上、キーと分かるものに限らず、例えば携帯電話やＩＣカードも含む。電子キー２には、電子キー２の動作を管理する通信制御回路１８が設けられている。通信制御回路１８には、電子キー２のＩＤコードが登録されている。
【００２６】
通信制御回路１８には、近距離無線通信用のアンテナ１９が接続されている。アンテナ１９は、磁界アンテナの一種として例えばループアンテナが使用されている。アンテナ１９は、アンテナコイル２０と共振用のコンデンサ２１との並列共振回路からなる。電子キー２は、電磁誘導で発生した電圧を最大化するよう動作するため、並列共振をとる。アンテナ１９は、送受信アンテナであって、例えばＨＦ帯の電波を送受信する。
【００２７】
リーダライタ１０は、例えば車両１が駐車状態にあるときや、ユーザが乗車したとき、アンテナ１４から電子キー２の電源として駆動電波Ｓｖを断続的に送信する。電子キー２が駆動電波Ｓｖの通信エリアＥ内に進入して駆動電波Ｓｖを受信すると、駆動電波Ｓｖを電源として起動して、ＩＤ信号Ｓidをアンテナ１９から送信する。ＩＤ信号Ｓidには、電子キー２のＩＤコードが含まれる。リーダライタ制御ＥＣＵ１１は、ＩＤ信号Ｓidをアンテナ１４で受信すると、ＩＤ信号Ｓid内のＩＤコードを照合ＥＣＵ８に転送する。照合ＥＣＵ８は、リーダライタ制御ＥＣＵ１１からＩＤコードを入力すると、ＩＤ照合を行い、ＩＤ照合が成立すれば、ドアロック施解錠やエンジン始動を許可又は実行する。
【００２８】
電子キーシステム３には、リーダライタ１０（アンテナ１４）の通信エリアＥを電子キー２との距離（接近距離ｒと記す）に応じて設定する通信エリア設定装置２２が設けられている。本例の通信エリア設定装置２２は、接近距離ｒが小さくなると、リーダライタ１０の送信磁界強度を低く設定して、リーダライタ１０の通信エリアＥ（図２参照）を小さい範囲に切り換え、電子キー２に過度の電圧が誘起されないようにするためのものである。
【００２９】
ダンプ抵抗１６には、アンテナ電流Ｉａを検出するＨｉインピーダンス抵抗２３が並列接続されている。ところで、図４に示すように、接近距離ｒとアンテナ電流Ｉａとの間には、接近距離ｒが短くなるに連れてアンテナ電流Ｉａが低下する相関関係がある。これは、アンテナ１４の電力が電子キー２の接近によって電子キー２に伝送されるので、アンテナ１４が有する磁界エネルギーの源であるアンテナ電流Ｉａは減少するためである。言い換えるならば、アンテナ１４の磁界エネルギーが電子キー２に移動し、アンテナ１４の共振回路に逆方向の誘起電流が流れるため、磁界を損失する方向にエネルギーが作用するからである。Ｈｉインピーダンス抵抗２３は、可変式ダンプ抵抗１６の端子間における誘起電圧Ｖｓ（図１参照）を検出することによって、アンテナ電流Ｉａを検出する。なお、Ｈｉインピーダンス抵抗２３が距離算出手段を構成する。
【００３０】
図１に示すように、車両１には、リーダライタ１０の通信エリアＥを設定するエリア設定回路２４が設けられている。エリア設定回路２４は、リーダライタ制御ＥＣＵ１１から独立した例えば１チップＩＣからなる。また、エリア設定回路２４はリーダライタ制御ＥＣＵ１１中に形成されてもよい。
【００３１】
エリア設定回路２４には、Ｈｉインピーダンス抵抗２３に流れるアンテナ電流Ｉａを基に、電子キー２との接近距離ｒを算出する接近距離算出部２５が設けられている。接近距離算出部２５は、Ｈｉインピーダンス抵抗２３により求まる誘起電圧Ｖｓを基に、電子キー２との接近距離ｒを算出する。なお、接近距離算出部２５が距離算出手段を構成する。
【００３２】
エリア設定回路２４には、接近距離算出部２５が算出した接近距離をｒを基に、リーダライタ１０の動作モードを切り換えるモード切換部２６が設けられている。本例のモード切換部２６は、最初はリーダライタ１０の動作モードを、通信はできないが電子キー２の接近は判定することができる広エリア（図５（ａ）に示すＥａ）のモード（検知モード）に設定して、電子キー２の接近有無を監視する。そして、検知モードで電子キー２の接近を検知すると、今度はリーダライタ１０の動作モードを、通信が実行できる狭エリア（図５（ｂ）に示すＥｂ）のモード（通信モード）に設定して、実際の通信実行を試みる。なお、モード切換部２６がモード設定手段及び動作切換手段を構成する。
【００３３】
図１に示すように、整合回路１５のコンデンサＣ１，Ｃ２は、Ｔ字接続されるとともに、容量値を切り換えることが可能な可変式が採用されている。これらコンデンサＣ１，Ｃ２には、例えばバリキャップダイオードやバラクタダイオード等の容量可変式ダイオードが使用されている。これらコンデンサＣ１，Ｃ２は、モード切換部２６によって容量値が制御される。なお、コンデンサＣ１，Ｃ２がインピーダンス設定要素及び可変式静電容量成分を構成する。
【００３４】
モード切換部２６は、接近距離算出部２５が算出した接近距離ｒを基に、これらコンデンサＣ１，Ｃ２を制御することにより、リーダライタ１０の動作モードを検知モード及び通信モードのどちらかに設定する。換言すると、モード切換部２６は、電子キー２の接近有無を監視するとき、コンデンサＣ１の値を低くし、コンデンサＣ２の値を高くすることにより、通信回路１２から見たアンテナ側のインピーダンス（以降、ＲＦ回路インピーダンスと記す）を低くして、リーダライタ１０の動作モードを検知モードにする。ＲＦ回路インピーダンスが低くなると、ＲＦ回路インピーダンスは、通信回路１２の出力インピーダンス（以降、ＩＣ回路インピーダンスと記す）に近づき、アンテナ電流Ｉａが流れ易くなる。このため、アンテナ１４の送信磁界強度が高くなり、結果、リーダライタ１０の通信エリアＥが広くなる。
【００３５】
なお、検知モードのときは、アンテナ１４のＱ値が高くなるため、変調波形が三角波状になまり、実際の通信は実行できない状態になる。但し、これとは逆に、図６に示すように、電子キー２の接近による電気的特性、つまりアンテナ電流Ｉａの変化が大きくなるため、より敏感に電子キー２の接近有無が検知可能である。
【００３６】
モード切換部２６は、検知モードにて電子キー２の接近を検知すると、コンデンサＣ１の値を高くし、コンデンサＣ２の値を低くすることにより、ＲＦ回路インピーダンスを高くして、リーダライタ１０の動作モードを通信モードにする。リーダライタ１０が通信モードのときは、ＩＣ回路インピーダンスに比べてＲＦ回路インピーダンスが大きくなるため、アンテナ１４のＱ値が低くなる。よって、信号波形が矩形波をとり、実際の信号解読が可能である。
【００３７】
図７に示すように、検知モード及び通信モードには、それぞれ異なるポーリングモードが設定されている。検知モード時のポーリングモードは、短い時間長の電力電波相当のみを繰り返し送信するモード（省電力ポーリングモード）となっている。ところで、検知モードでは、電子キー２が接近したかどうかだけを確認できればよい。よって、省電力ポーリングモードでは、電子キー２に単に電波を受け取らせればよいので、非常に短い時間長の電力電波Ｓcwのみを、ポーリング間隔Ｔａにて繰り返し送信するように設定されている。電力電波Ｓcwは、無変調搬送波である。
【００３８】
一方、通信モード時のポーリングモードは、電力電波Ｖpw及びリクエスト信号Ｓrqを含む駆動電波Ｓｖを、ポーリング間隔Ｔｂにて繰り返し送信するモード（通常ポーリングモード）となっている。電力電波Ｖpwは、電子キー２の電源となる無変調搬送波である。また、リクエスト信号Ｓrqは、電子キー２へのＩＤコード返信要求であり、ＩＤコードというデータが乗っているため変調波である。なお、通常ポーリングモードが第２モードに相当する。
【００３９】
本例の駆動電波Ｓｖは、Ｖpw＋Ｓrq＋Ｖpwで１フレームが構成され、このフレームが間欠的に送信される。リーダライタ１０の通信では、最初の電力電波Ｖpwで電子キー２を起動させ、続くリクエスト信号ＳrqでＩＤ返信を要求し、最後の電力電波Ｖpwにて電子キー２にＩＤコードを返信させている。
【００４０】
リーダライタ１０は、まずは最初、アンテナ１４を送信アンテナとして送信動作に入り、省電力ポーリングモード時には電力電波Ｓcwを、通常ポーリングモード時には駆動電波Ｓｖを各々送信する。リーダライタ制御ＥＣＵ１１は、この送信動作とともに受信回路も動作させ、電子キー２からの応答を待つ。そして、リーダライタ制御ＥＣＵ１１は、この送信及び受信の動作をポーリング間隔にて繰り返し実行する。リーダライタ１０は、磁界結合方式により電子キー２と通信するため、送信波形の変化で以て電子キー２からの電波を受信する。
【００４１】
図１に示すように、ダンプ抵抗１６は、抵抗値を切り換えることが可能な可変式が使用されている。可変式ダンプ抵抗１６は、共振回路の一要素になっているため、アンテナ１４の送信磁界強度、つまりリーダライタ１０の通信エリアＥにも関係する要素となっている。よって、可変式ダンプ抵抗１６の抵抗値を切り換えると、アンテナ１４に流れる電流（以降、アンテナ電流Ｉａと記す）が変化するため、リーダライタ１０の送信磁界も変化する。可変式ダンプ抵抗１６が低く設定されると、通信エリアＥが広くなり、可変式ダンプ抵抗１６が高く設定されると、通信エリアＥが狭くなる。
【００４２】
エリア設定回路２４には、リーダライタ１０が通信モードのとき、接近距離算出部２５が算出した接近距離ｒを基に、リーダライタ１０の通信エリアＥを設定するエリア設定部２７が設けられている。エリア設定部２７は、リーダライタ１０が通信モードのとき、接近距離ｒを基に可変式ダンプ抵抗１６及びコンデンサＣ１，Ｃ２の値を調整することにより、アンテナ電流Ｉａの値を切り換えて、リーダライタ１０の送信磁界強度、つまりリーダライタ１０の通信エリアＥを設定する。なお、エリア設定部２７がエリア設定手段に相当する。
【００４３】
さて、リーダライタ１０が電子キー２の接近有無を監視するとき、モード切換部２６は、可変式ダンプ抵抗１６を最小値としつつ、整合回路１５のコンデンサＣ１を低くするとともに、コンデンサＣ２を高くすることにより、リーダライタ１０の動作モードを検知モードに設定しておく。このときは、通信回路１２の出力インピーダンス（ＩＣ回路インピーダンス）を低く設定していることになる。よって、ＲＦ回路インピーダンスを低くすると、インピーダンスがマッチングして電流が流れてしまうようになる。このため、ＲＦ回路インピーダンスが低くなるので、アンテナ電流Ｉａが回路に流れ易くなる。従って、リーダライタ１０の通信エリアＥは、図５（ａ）に示す広範囲のＥａとなり、広範囲で電子キー２の接近を監視可能となる。
【００４４】
また、検知モード時のポーリングは、図７に示す省電力ポーリングモードに設定されている。よって、このときは時間長の短い駆動電波相当の電力電波Ｓcwが繰り返し送信されるのみである。従って、ポーリング動作にかかる電力が少なく済むので、リーダライタ１０の省エネルギー化に効果が高くなる。また、リーダライタ１０は電子キー２の接近を待つ時間の方が圧倒的に長いので、この時間帯にて電力削減できることは、省電力化に非常に効果が高いと言える。
【００４５】
このとき、接近距離算出部２５は、Ｈｉインピーダンス抵抗２３の誘起電圧Ｖｓを基に、電子キー２の接近有無を監視する。リーダライタ１０が検知モードのとき、電子キー２が通信エリアＥａに進入すると、アンテナ電流Ｉａが低下して、接近距離算出部２５が電子キー２の接近を認識する。接近距離算出部２５は、検知モードのときに電子キー２の接近を検知すると、キー接近通知をモード切換部２６に出力する。なお、図５では、通信エリアＥａに電子キー２が横から進入する場合と、真向かいから進入する場合との２例を図示している。
【００４６】
モード切換部２６は、検知モードのときにキー接近通知を入力すると、リーダライタ１０の動作モードを、検知モードから通信モードに切り換える。つまり、モード切換部２６は、可変式ダンプ抵抗１６を最小値のままとして、整合回路１５のコンデンサＣ１を高くするとともに、コンデンサＣ２を低くすることにより、リーダライタ１０の動作モードを通信モードに切り換える。このとき、ＲＦ回路インピーダンスが高くなるので、アンテナ電流Ｉａが回路に流れ難くなる。つまり、ＲＦ回路インピーダンスが高いと、回路内にミスマッチが生じ、電流が流れ難くなる。よって、リーダライタ１０の通信エリアＥは、図５（ｂ）に示す狭範囲のＥｂに縮小される。
【００４７】
通信モードのときは、ＲＦ回路インピーダンスが高く設定されるので、アンテナ１４のＱ値が低い値をとる。よって、アンテナ１４の通信帯域が確保されるので、実際の通信が実行可能となる。このため、電子キー２が通信エリアＥｂに進入したときには、通信が成立する。なお、通信モードに切り換えられた直後は、ポーリング間隔を短くするか、多数フレームを送信するのがよい。これは、電子キー２が車両１に接近しており、通信距離を決める瞬間だからである。
【００４８】
また、通信モード時のポーリングは、図７に示す通常ポーリングモードに設定されている。よって、このときは、駆動電波Ｓｖがポーリング間隔Ｔｂ（＞Ｔａ）にて繰り返し送信される。つまり、リーダライタ１０は、いずれかのフレームの先頭を電子キー２に受け取らせて、電子キー２との間で通信を確立させるための動作をとる。
【００４９】
リーダライタ１０が通信モードのとき、エリア設定部２７は、接近距離ｒに応じた範囲に通信エリアＥを設定する。つまり、図５（ｃ）に示すように、エリア設定部２７は、接近距離ｒに応じた値に、可変式ダンプ抵抗１６及びコンデンサＣ１，Ｃ２を調整することにより、アンテナ電流Ｉａを低く抑えて、アンテナ１４の送信磁界強度（通信エリアＥ）を小さくする。このときは、可変式ダンプ抵抗１６を高くし、コンデンサＣ１を更に高くし、コンデンサＣ２を更に低くすることにより、通信エリアＥを狭くする。
【００５０】
ところで、図５（ｃ）に示すように、電子キー２が横からリーダライタ１０に急に近づくと、電子キー２に対し、いきなり過大な電圧が加わることになり、これが電子キー２の回路破壊に繋がる。しかし、本例の場合は、電子キー２の接近距離ｒに応じてリーダライタ１０の送信磁界強度が低く抑えられるので、電子キー２に過度の電圧が誘起されない。よって、電子キー２に回路破壊が生じ難くなる。
【００５１】
ここで、近距離無線通信の規格には、通信において電子キー２にかかる磁界強度を一定値に抑えなければならないＩＳＯ規格がある。これはつまり、誘起電圧を一定値以下に抑えることになる。本例の場合、電子キー２の接近検知においてアンテナ１４から駆動電波Ｓｖを強い送信磁界強度で送信しているが、この状況下で電子キー２が駆動電波Ｓｖを受信しても、通信開始初期時はアンテナ１４から電子キー２までの距離が長いので、実際に電子キー２にかかる電圧は低い値に収まる。よって、電子キー２の接近検知のために駆動電波Ｓｖを強い磁界強度で送信しても、規格に抵触することはない。
【００５２】
なお、電波法で満たさなければならないリーダライタ１０の送信磁界強度は非常に高い値であるので、本例において通信距離を延ばすべくリーダライタ１０の送信磁界強度を高くするといっても、この電波法の範囲内に収まる値をとる。よって、本例の場合、電波法は問題なく準拠する。
【００５３】
以上により、本例の場合、検知モード時のポーリングを省電力ポーリングモードで実行し、リーダライタ１０が通信モードに切り換わると、ポーリングを通常ポーリングモードに切り換える。よって、検知モードのときには、ポーリングとして短い時間長の無変調搬送波のみを送信すればよいので、検知モードのポーリングの際に必要な電力を少なく抑えることが可能となる。また、リーダライタ１０が電子キー２の接近を検知したときには、リーダライタ１０が通信モードに切り換わって通常のポーリング動作に戻るので、通常の通信も問題なく実行することが可能となる。
【００５４】
また、検知モード時には、ＲＦ回路インピーダンスを低くすることにより、アンテナ１４のＱ値を高くして感度を上げ、通信モード時には、ＲＦ回路インピーダンスを高くすることにより、アンテナ１４のＱ値を下げて通信帯域を確保している。よって、検知モードのときには、遠方から電子キー２を捕獲することが可能となる。また、このようにアンテナ１４のＱ値を高くすることでリーダライタ１０の通信エリアＥを広くとっても、通信モード時にはＱ値を低い値に戻すので、実際の通信も問題なく実行することが可能である。
【００５５】
本例の場合、電子キー２の接近が検知されると、直ぐに通信モードに入って電子キー２との通信成立を試みている。よって、図８に示すように、今まではポーリング間隔でしか通信が成立しなかったものが、本例の場合は電子キー２が通信エリアＥｂに進入した時点で通信が成立するようになる。従って、リーダライタ１０の通信エリアＥを見かけ上、延伸することが可能となる。
【００５６】
また、リーダライタ１０が通信モードのとき、アンテナ１４の送信磁界強度が接近距離ｒに応じて低く抑えられる。よって、図５（ｃ）に示すように、電子キー２が横から急にリーダライタ１０の通信エリアＥｂに進入する動きをとった場合でも、アンテナ１４の送信磁界強度は接近距離ｒに応じた値に低くなるので、電子キー２の回路に過度な電圧がかからず、電子キー２の回路に破壊を生じ難くすることが可能となる。
【００５７】
本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）リーダライタ１０が検知モードをとるとき、ポーリングを省電力ポーリングモードとし、リーダライタ１０が通信モードとなったとき、ポーリングを通常ポーリングモードに戻すようにする。このため、検知モード時は少ない電力でポーリングが可能となるので、リーダライタ１０においてポーリングにかかる電力を削減することができる。また、リーダライタ１０は検知モードをとる時間が圧倒的に長いので、この時間帯で消費電力を少なく抑えられれば、リーダライタ１０の省電力化に非常に効果が高いと言える。
【００５８】
（２）検知モードのときのポーリングを省電力ポーリングモードとして省電力化が可能となれば、検知モードにおけるポーリング間隔Ｔａを短くして、単位時間当たりの電力電波Ｓcwの送信回数を多くすることは何ら問題ない。よって、この場合は、リーダライタ１０が電子キー２を即時に検知することが可能となるので、リーダライタ１０を検知モードから通信モードへ早期に切り換えることができる。また、リーダライタ１０は電子キー２を遠方で捕獲可能となるので、リーダライタ１０の通信距離を延伸することもできる。さらに、通信距離を延ばすことが可能となれば、電子キー２の誘起電圧も低く抑えることが可能となるので、電子キー２の回路破壊防止にも効果が高い。
【００５９】
（３）省電力ポーリングモード時（即ち、検知モード時）には、ＮＦＣの通信成立は課さず、単に電子キー２に届けばよい電波を送信すればよい。よって、省電力ポーリングモード時の通信エリアを設定するとき、単に磁界が電子キー２に届くか否かのみを考えれば済むので、通信シーケンスが非常に簡素なもので済む。また、リーダライタ１０の省電力化にも寄与する。
【００６０】
（４）電子キー２がリーダライタ１０に接近しているか否かを確認するとき、ＲＦ回路インピーダンスを低く設定する（アンテナ１４のＱ値を高くする）ことにより、リーダライタ１０の動作モードを検知モードに設定する。このため、アンテナ１４の送信磁界強度が強くなるので、電子キー２の接近を遠くから検知することができる。また、検知モードにて電子キー２の接近を検知したときには、ＲＦ回路インピーダンスを高く設定する（アンテナ１４のＱ値を低くする）ことにより、リーダライタ１０の動作モードを通信モードに設定する。よって、最初は電子キー２を遠くから検知できるように、リーダライタ１０を通信はできないが電子キー２の接近は検知できる検知モードに設定しておいても、電子キー２が接近した後は電子キー２との通信を問題なく成立させることができる。
【００６１】
（５）リーダライタ１０が検知モードのときには、アンテナ１４のＱ値が高いので、電子キー２の接近による電気的特性の変化、つまりアンテナ電流Ｉａの変化が大きくなる。よって、リーダライタ１０は検知モードのとき感度が高いと言えるので、電子キー２を高感度にて検知することができる。
【００６２】
（６）リーダライタ１０が通信モードのときにも、リーダライタ１０の送信磁界強度（通信エリアＥ）が電子キー２とリーダライタ１０との接近距離ｒに応じた値に調整される。つまり、リーダライタ１０が通信モードのとき、電子キー２がリーダライタ１０に接近すると、それに応じてリーダライタ１０の送信磁界強度が低い値に切り換えられる。このため、電子キー２に過度の電圧が一層加わり難くなるので、電子キー２の回路に破壊を一層生じ難くすることができる。
【００６３】
（７）ダンプ抵抗１６及びコンデンサＣ1，Ｃ２をともに可変式とし、可変式ダンプ抵抗１６及びコンデンサＣ1，Ｃ２の両方を調整することで、リーダライタ１０の送信磁界強度を切り換える。よって、より広い範囲に亘り、かつ効率よくリーダライタ１０の送信磁界強度を切り換えることができる。
【００６４】
（８）例えば、可変式ダンプ抵抗１６のみでリーダライタ１０の送信磁界強度を低くする場合、可変式ダンプ抵抗１６の抵抗値を高くしたときには、ＲＦ回路インピーダンスがＩＣ回路インピーダンスに近づくように低下するため、結果、インピーダンスがマッチングし、アンテナ１４に流れる消費電流が増加する問題に繋がる。しかし、本例の場合は、リーダライタ１０の送信磁界強度を低くする際、整合回路１５のコンデンサＣ1，Ｃ２によりインピーダンスを高くしていくので、可変式ダンプ抵抗１６にて低下したインピーダンスの変化分が、コンデンサＣ1，Ｃ２にて補填される。よって、可変式ダンプ抵抗１６を高くしてリーダライタ１０の送信磁界強度を低下させても、消費電流も低く抑えることができる。
【００６５】
なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・距離検出手段は、Ｈｉインピーダンス抵抗２３に限定されない。ところで、ＲＦ回路インピーダンスは、電子キー２の接近距離に応じて値が変わる変化をとる。よって、図９に示すように、エリア設定回路２４にインピーダンス検出部３１を設け、インピーダンス検出部３１にて検出するＲＦ回路インピーダンスを基に接近距離ｒを算出してもよい。なお、この場合はインピーダンス検出部３１が距離検出手段を構成する。
【００６６】
・距離検出手段は、Ｈｉインピーダンス抵抗２３やインピーダンス検出部３１に限定されない。ここで、リーダライタ制御ＥＣＵ１１からアンテナ１４に供給される電流（消費電流Ｉｂ）は、電子キー２の接近距離ｒに応じて変化する。よって、図１０に示すように、リーダライタ制御ＥＣＵ１１と通信回路１２との間に電流検出部４１を設け、電流検出部４１にて検出される消費電流Ｉｂから接近距離ｒを算出してもよい。なお、この場合は電流検出部４１が距離検出手段を構成する。
【００６７】
・図１１に示すように、アンテナ１４の共振回路と並列にＨｉインピーダンス抵抗２３を接続し、このＨｉインピーダンス抵抗２３の誘起電圧Ｖｓによって、アンテナ電流Ｉａを検出してもよい。
【００６８】
・図１２に示すように、ダンプ抵抗１６を固定値の抵抗とし、アンテナ電流Ｉａを調整可能なシャント抵抗５１をアンテナ１４の共振回路に並列接続し、シャント抵抗５１の値を調整することで、アンテナ１４の送信磁界強度を変更してもよい。
【００６９】
・距離検出手段は、リーダライタ１０に別途設けた近接センサでもよい。
・アンテナ電流Ｉａの検出は、ダンプ抵抗１６の端子間電圧を見る方式に限定されない。例えば、共振回路に電流計を設け、電流計の値から直にアンテナ電流Ｉａを検出してもよい。
【００７０】
・インピーダンス設定要素は、整合回路１５のコンデンサＣ１，Ｃ２に限定されず、他の素子を採用してもよい。また、インピーダンス設定要素は、整合回路１５以外の電子部品を使用してもよい。
【００７１】
・通信モード時においてリーダライタ１０の送信磁界強度を調整するとき、可変式ダンプ抵抗１６及びコンデンサＣ１，Ｃ２の両方を調整することにより行うことに限定されない。例えば、これら２者のうちの一方のみを調整するものでもよい。
【００７２】
・通信モード時、リーダライタ１０の送信磁界強度は接近距離ｒに応じた可変であることに限定されず、固定としてもよい。
・省電力ポーリングモード時にリーダライタ１０から送信される電波は、無変調搬送波の電力電波Ｓcwに限定されず、電子キー２が受信できる電波であれば、どのようなものでもよい。
【００７３】
・簡易形式とは、要は通常形式から所定動作を省略した形式であればよい。
・通常ポーリングモード時、駆動電波Ｓｖは１フレームで送信されることに限定されず、複数フレームで送信されるものでもよい。
【００７４】
・省電力ポーリングモード時のポーリング間隔Ｔａは、無使用期間に応じて可変としてもよい。例えば、リーダライタ１０が長期間使用されないとき、ポーリング間隔Ｔａを段階的に長くしていけば、リーダライタ１０の省電力化に非常に効果が高いと言える。
【００７５】
・電子キーシステム３は、ポーリング式及びトリガ式のどちらを採用してもよい。なお、ポーリング式とは、駆動電波Ｓｖを常時発信して電子キー２の有無を探査するものである。また、トリガ式とは、例えば車外ドアハンドルがタッチ操作されるなどの所定操作をトリガとして駆動電波Ｓｖの送信を開始するものである。
【００７６】
・近距離無線通信は、ＮＦＣに限定されず、電波として磁界を用いるものであれば、どのような通信形式を採用してもよい。
・近距離無線通信の周波数は、ＨＦに限らず、例えばＬＦ（Low Frequency）やＵＨＦ（Ultra High Frequency）等の他の帯域を採用してもよい。
【００７７】
・送信強度設定要素は、ダンプ抵抗１６やシャント抵抗５１に限らず、他の素子が使用可能である。
・通信エリアの変更とは、単に範囲の変更に限らず、アンテナ１４の指向性としてもよい。
【００７８】
・リーダライタ１０の配置場所は、例えば車外ドアミラーとしてもよい。
・車両１には、ＮＦＣの電子キーシステム３の他に、キー操作フリーシステムやワイヤレスキーシステムが併設されていてもよい。なお、キー操作フリーシステムは、ＮＦＣよりも通信領域が広い、例えば周波数としてＬＦやＵＨＦを使用したシステムである。また、ワイヤレスキーシステムは、電子キー２からの通信をトリガとして照合を行うシステムである。
【００７９】
・電子キー２の接近を検知したときに、ポーリングの動作モードとリーダライタ１０の通信エリアＥとの両方が切り換わることに限定されず、例えば単にポーリングの動作モードが切り換わるだけでもよい。
【００８０】
・通信エリア設定装置２２は、車両１に使用されることに限らず、他の機器や装置に応用してもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
【００８１】
（イ）請求項１〜５のいずれかにおいて、前記第２モードは、電波を複数フレームで送信する動作をポーリング間隔で繰り返し実行するモードである。この構成によれば、例えばずっと通常モードの場合は、複数フレームの磁界が常時送信されることになり、無駄な電力消費が著しい。しかし、本構成は、第１モードを設けて電力の浪費を防ぐので、この通信を前提とする場合、より効果が高いと言える。
【００８２】
（ロ）請求項５において、前記エリア設定手段は、前記通信マスタのアンテナの送信磁界強度を決める際の一要素となる可変式の送信強度設定要素を調整することにより、前記通信マスタの通信エリアを切り換える。
【符号の説明】
【００８３】
２…通信端末としての電子キー、１０…通信マスタとしてのリーダライタ、１４…アンテナ、１５…整合回路、２３…距離算出手段を構成するＨｉインピーダンス抵抗、２５…距離算出手段を構成する接近距離算出部、２６…モード設定手段及び動作切換手段を構成するモード切換部、２７…エリア設定手段としてのエリア設定部、ｒ…接近距離、Ｃ１，Ｃ２…インピーダンス設定要素及び可変式静電容量成分を構成するコンデンサ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信マスタがポーリングにより通信端末に問い合せを断続的に送信し、当該ポーリングにて通信が確立すると、前記通信マスタと前記通信端末とが、磁界を電波とする近距離無線通信を介して通信する通信モード設定装置において、
前記通信マスタへの前記通信端末の接近距離を検出する距離検出手段と、
前記通信端末が前記通信マスタに接近していないとき、前記ポーリングを簡易形式の第１モードとし、前記通信端末が前記通信マスタに接近したとき、前記ポーリングを通常形式の第２モードに切り換えるモード設定手段を備えた
ことを特徴とする通信モード設定装置。
【請求項２】
前記第１モードは、前記通信端末に通信は成立しなくとも単なる受信行為が実行可能な磁界を送信するモードに設定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の通信モード設定装置。
【請求項３】
前記通信マスタのアンテナ側のインピーダンスを決める際の一要素となる可変式のインピーダンス設定要素と、
前記通信端末の接近を監視するとき、前記インピーダンスを低く設定することにより、前記通信マスタの動作モードを、通信は成立しないものの送信磁界強度は高い検知モードとし、前記第１モードで前記通信端末の接近を検出したとき、前記インピーダンスを高くすることにより、前記通信マスタの動作モードを、前記第１モードよりも送信磁界強度は低いが通信が実行できる通信モードに切り換える動作切換手段とを備え、
前記第１モードは、前記検知モードに含まれるとともに、前記第２モードは、前記通信モードに含まれている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の通信モード設定装置。
【請求項４】
前記インピーダンス設定要素は、前記通信マスタの整合回路に設けられた可変式静電容量成分であり、
前記動作切換手段は、前記可変式静電容量成分を調整することにより、前記通信マスタの動作モードを切り換える
ことを特徴とする請求項３に記載の通信モード設定装置。
【請求項５】
前記通信マスタが前記第２モードのとき、前記距離検出手段の検出値を基に、前記通信マスタの送信磁界強度を前記接近距離に応じた範囲に調整するエリア設定手段を備えた
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の通信モード設定装置。
【請求項１】
通信マスタがポーリングにより通信端末に問い合せを断続的に送信し、当該ポーリングにて通信が確立すると、前記通信マスタと前記通信端末とが、磁界を電波とする近距離無線通信を介して通信する通信モード設定装置において、
前記通信マスタへの前記通信端末の接近距離を検出する距離検出手段と、
前記通信端末が前記通信マスタに接近していないとき、前記ポーリングを簡易形式の第１モードとし、前記通信端末が前記通信マスタに接近したとき、前記ポーリングを通常形式の第２モードに切り換えるモード設定手段を備えた
ことを特徴とする通信モード設定装置。
【請求項２】
前記第１モードは、前記通信端末に通信は成立しなくとも単なる受信行為が実行可能な磁界を送信するモードに設定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の通信モード設定装置。
【請求項３】
前記通信マスタのアンテナ側のインピーダンスを決める際の一要素となる可変式のインピーダンス設定要素と、
前記通信端末の接近を監視するとき、前記インピーダンスを低く設定することにより、前記通信マスタの動作モードを、通信は成立しないものの送信磁界強度は高い検知モードとし、前記第１モードで前記通信端末の接近を検出したとき、前記インピーダンスを高くすることにより、前記通信マスタの動作モードを、前記第１モードよりも送信磁界強度は低いが通信が実行できる通信モードに切り換える動作切換手段とを備え、
前記第１モードは、前記検知モードに含まれるとともに、前記第２モードは、前記通信モードに含まれている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の通信モード設定装置。
【請求項４】
前記インピーダンス設定要素は、前記通信マスタの整合回路に設けられた可変式静電容量成分であり、
前記動作切換手段は、前記可変式静電容量成分を調整することにより、前記通信マスタの動作モードを切り換える
ことを特徴とする請求項３に記載の通信モード設定装置。
【請求項５】
前記通信マスタが前記第２モードのとき、前記距離検出手段の検出値を基に、前記通信マスタの送信磁界強度を前記接近距離に応じた範囲に調整するエリア設定手段を備えた
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の通信モード設定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−６０６０９（Ｐ２０１２−６０６０９Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０４７９３（Ｐ２０１０−２０４７９３）
【出願日】平成２２年９月１３日（２０１０．９．１３）
【出願人】（０００００３５５１）株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１３日（２０１０．９．１３）
【出願人】（０００００３５５１）株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【Ｆターム（参考）】
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