通信装置および通信方法
【課題】最大通信距離を確保しつつ通信媒体である非接触ＩＣカードが長時間近接状態にあっても発熱で破損または性能低下することがないようにする。
【解決手段】リーダ／ライタ１０の送信回路１２、アンテナ１３または受信回路１４にて非接触ＩＣカード２０との距離に応じて変化する電気的な状態をデータ処理部１１が検知する。送信電圧変更回路１５は、データ処理部１１から距離に応じた値の制御信号を受けて送信回路１２の直流電源電圧である送信電圧Ｖｃｃの値を変更し、非接触ＩＣカード２０が遠方にあるときに送信電圧Ｖｃｃの値を高くして最大通信距離を確保し、非接触ＩＣカード２０が近づくに従って送信電圧Ｖｃｃの値を低くして、非接触ＩＣカード２０の受信電圧が過多にならないようにしている。
【解決手段】リーダ／ライタ１０の送信回路１２、アンテナ１３または受信回路１４にて非接触ＩＣカード２０との距離に応じて変化する電気的な状態をデータ処理部１１が検知する。送信電圧変更回路１５は、データ処理部１１から距離に応じた値の制御信号を受けて送信回路１２の直流電源電圧である送信電圧Ｖｃｃの値を変更し、非接触ＩＣカード２０が遠方にあるときに送信電圧Ｖｃｃの値を高くして最大通信距離を確保し、非接触ＩＣカード２０が近づくに従って送信電圧Ｖｃｃの値を低くして、非接触ＩＣカード２０の受信電圧が過多にならないようにしている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は通信装置および通信方法に関し、特に非接触ＩＣ（Integrated Circuit）チップを搭載したカードや携帯端末などの通信媒体との間で通信を行う通信装置および通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば駅の改札口に設置されている自動改札機や店舗の精算所に設置されている電子決済用端末においては、リーダ／ライタとして機能する通信装置が組み込まれていたり外付けされていたりしている。その通信装置は、通信媒体が近づくことによって、送信されている搬送波を通信媒体が受信することにより通信媒体に電力を供給し、その搬送波を変調することにより通信媒体との間で通信を行っている。
【０００３】
通信媒体との通信は、通信装置のアンテナから放射される磁界の強度を強くすることによって最大通信可能距離を延ばすことができる。しかし、磁界の強度を強くすると、通信装置に通信媒体が近づいたときに、通信媒体の受信電圧が過大になり、その過大な受信電圧による発熱によって通信媒体のＩＣチップの破壊や通信性能の低下を招来することがある。
【０００４】
これに対し、通信媒体の側に保護回路を設け、通信媒体が通信装置から過度な磁界強度を受けた場合に、保護回路が動作し、過大電力を抵抗を介してグランドに逃がすようにすることが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２７６５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、通信媒体の保護回路が動作した場合、過大な受信電圧を抵抗で消費させているのでＩＣチップへの直接的な損傷は避けられているものの、通信媒体内での総発熱量に変化があるわけではないので、通信媒体の発熱を実質的に抑制することはできないという問題点があった。
【０００７】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、通信媒体と通信が可能になる最大通信可能距離を短くすることなく通信媒体が長時間近接した状態にあっても通信媒体が発熱で破損または性能低下することがないようにした通信装置および通信方法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】
【０００８】
本発明では上記の課題を解決するために、通信媒体に対し電力の供給をしつつ通信を行う通信装置であって、前記通信媒体との距離に応じて変化する電圧または電流の電気的な状態を検知し、検知した前記電気的な状態に対応する前記距離に応じた制御信号を出力する状態検知部と、前記制御信号に従って送信回路における電源電圧を変更する送信電圧変更部と、を備える通信装置が提供される。
【０００９】
また、本発明では、通信装置が通信媒体に対し電力の供給をしつつ通信を行う通信方法であって、前記通信装置における送信回路の電源電圧を所定の電圧にセットし、前記通信媒体との距離に応じて変化する前記通信装置内の電気的な状態を検知し、検知した前記電気的な状態に対応する前記距離が短くなるに従って前記電源電圧を低減させる、通信方法が提供される。
【００１０】
このような通信装置および通信方法によれば、通信媒体が通信装置の近くにないとき、通信装置の送信回路における電源電圧を最大にすることができ、通信媒体が通信装置に近づくに従って送信回路の電源電圧を低下させることができる。これにより、通信待機時に通信媒体との通信が可能になる最大通信可能距離を長くでき、通信媒体が通信装置に近づいて通信を開始した後は、通信媒体での受信電圧が過多になることはない。
【発明の効果】
【００１１】
上記構成の通信装置および通信方法は、通信装置に対して通信媒体が遠方の場合、送信回路における電源電圧を最大にして大きい磁界強度を維持できるので最大限の通信可能距離を得ることができるという利点がある。一方、通信媒体が通信装置の近傍にある場合、通信装置が送信回路の電源電圧を低減していることにより、通信媒体は、受信電圧が過多になることはないので破損または性能低下を防止でき、通信装置も、送信回路における電源電圧の低減により電力の消費を低減できるという利点がある。
【００１２】
また、通信装置に通信媒体を近づけたときに、通信装置がその送信回路の電源電圧を低減していることで通信媒体の受信電圧が過大になることはないことから、通信装置が備える送信回路の電源電圧を低減させる機能は、間接的に通信媒体の保護回路と同等の機能を有することになる。このため、通信媒体では、保護回路を不要にしたり簡略化したりすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態に係るリーダ／ライタおよび非接触ＩＣカードの概略構成を示すブロック図である。
【図２】リーダ／ライタにおける非接触ＩＣカードとの距離と検出電圧との関係を示す図である。
【図３】リーダ／ライタ−非接触ＩＣカード距離とカード受信電圧との関係を示す図である。
【図４】送信回路の送信電圧と磁界強度との関係を示す図である。
【図５】送信回路の送信電圧とカード受信電圧との関係を示す図である。
【図６】送信電圧変更回路の一例を示すブロック図である。
【図７】送信電圧変更回路の変形例を示すブロック図である。
【図８】データ処理部の処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、非接触ＩＣカードと通信を行うリーダ／ライタに適用した場合を例に図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１は実施の形態に係るリーダ／ライタおよび非接触ＩＣカードの概略構成を示すブロック図、図２はリーダ／ライタにおける非接触ＩＣカードとの距離と検出電圧との関係を示す図、図３はリーダ／ライタ−非接触ＩＣカード距離とカード受信電圧との関係を示す図、図４は送信回路の送信電圧と磁界強度との関係を示す図、図５は送信回路の送信電圧とカード受信電圧との関係を示す図である。
【００１６】
リーダ／ライタ１０は、データ処理部１１、送信回路１２、アンテナ１３および受信回路１４を備えており、送信回路１２は、送信電圧変更回路１５を有している。非接触ＩＣカード２０は、アンテナ２１、検波／復調部２２、データ処理部２３および変調部２４を備えている。
【００１７】
このリーダ／ライタ１０の特徴的な部分は、第１に、送信回路１２内で送信電圧変更部として機能する送信電圧変更回路１５を設けていることである。第２には、データ処理部１１がアンテナ１３、送信回路１２または受信回路１４の電気的な状態を検知して送信回路１２の送信電圧変更回路１５に制御信号を送る、状態検知部としての機能を有していることである。なお、図示では、アンテナ１３、送信回路１２および受信回路１４の状態検知を同時に行っているように示している。しかし、アンテナ１３、送信回路１２および受信回路１４のいずれにおいても、非接触ＩＣカード２０との距離に対応して電圧または電流の変化する回路部分があるので、そのような回路部分の電気的な状態の検知は、いずれか１つでよい。
【００１８】
ここで、リーダ／ライタ１０は、アンテナ１３から搬送波を出力していて、非接触ＩＣカード２０が通信可能距離の範囲内に入ると、その搬送波が非接触ＩＣカード２０のアンテナ２１によって受信される。非接触ＩＣカード２０では、受信した搬送波を整流し、所定の電圧に調整して電源を生成する。
【００１９】
リーダ／ライタ１０がデータ処理部１１で処理したデータを非接触ＩＣカード２０に送信する場合、送信回路１２は、搬送波をデータによって変調し、変調された信号をアンテナ１３を介して送信する。
【００２０】
非接触ＩＣカード２０では、アンテナ２１で受信した信号を検波／復調部２２で検波および復調してデータを復元し、そのデータは、データ処理部２３に入力され、データ処理される。
【００２１】
非接触ＩＣカード２０からリーダ／ライタ１０にデータを送信する場合は、非接触ＩＣカード２０がリーダ／ライタ１０から無変調の搬送波を受信している状態で、変調部２４がデータによる変調を行い、アンテナ２１が受信している搬送波を変化させる。リーダ／ライタ１０では、その非接触ＩＣカード２０の側の変化がアンテナ１３に電流変化として現われるので、それを受信回路１４が検波、復調してデータを復元し、データ処理部１１に送出する。
【００２２】
リーダ／ライタ１０と非接触ＩＣカード２０との間で以上の通信を行うとき、リーダ／ライタ１０では、データ処理部１１がアンテナ１３、送信回路１２または受信回路１４の電気的な状態を検知して、送信電圧変更回路１５に制御信号を送出している。送信電圧変更回路１５は、その制御信号に従って、送信回路１２における直流電源電圧である送信電圧Ｖｃｃの値を変更する。これにより、非接触ＩＣカード２０が長時間近接状態にあっても発熱で破損または性能低下することがないようにしている。
【００２３】
つまり、リーダ／ライタ１０に非接触ＩＣカード２０がかざされた場合、リーダ／ライタ１０のアンテナ１３、送信回路１２、受信回路１４などの各ポイントにおいて電圧や電流の電気的な変化が生じる。たとえば、図２にリーダ／ライタ−非接触ＩＣカード距離ｚと受信回路１４の検出電圧Ｖｒｗとの関係を示しているが、遠くにある非接触ＩＣカード２０がリーダ／ライタ１０に近づくに従って受信回路１４の検出電圧Ｖｒｗが小さくなるよう変化している。このような非接触ＩＣカード２０との距離に対する受信回路１４の電気的な変化の検出を、ここでは、状態検知と呼んでいる。
【００２４】
電気的変化の具体例としては、受信回路１４がアンテナ１３から受けた搬送波（１３．５６ＭＨｚ）を整流することによって得られる直流電圧の変化がある。この直流電圧は、リーダ／ライタ１０と非接触ＩＣカード２０との間の距離に応じて変化するため、その電圧値は、リーダ／ライタ１０と非接触ＩＣカード２０との間のおよその距離を表していることになる。なお、上記の電気的な変化を示す状態としては、受信回路１４における検出電圧Ｖｒｗ以外に、アンテナ１３における送受信信号の電圧、送信回路１２においてアンテナ１３に供給する前の送信信号の電圧があり、いずれの電圧も非接触ＩＣカード２０との距離と相関関係がある。
【００２５】
データ処理部１１は、電気的変化を検出した電圧と基準値とを比較し、その結果を制御信号として送信電圧変更回路１５に送信する。送信電圧変更回路１５は、制御信号の値に応じて送信回路１２内の送信電圧Ｖｃｃを変更し、リーダ／ライタ１０のアンテナ１３から放射される磁界の磁界強度を制御する。図４に示すように、送信電圧Ｖｃｃの大きさを変化させたときの磁界強度Ｈは、単調増加になることから、送信電圧Ｖｃｃの大きさを変更することで、磁界強度Ｈの大きさを任意に変更することができる。これにより、図５に示すように、非接触ＩＣカード２０のカード受信電圧Ｖｃａｒｄも、リーダ／ライタ１０の送信電圧Ｖｃｃの大きさに応じて変化し、送信電圧Ｖｃｃの大きさを変更することで、カード受信電圧Ｖｃａｒｄの大きさを任意に変更することができる。
【００２６】
リーダ／ライタ１０の送信電圧Ｖｃｃは、従来では、ある一意の値であったが、本発明では、非接触ＩＣカード２０との距離に応じて送信電圧Ｖｃｃを複数の任意の値に制御し、これによって、カード受信電圧Ｖｃａｒｄの抑制制御をしている。以下では、説明のため、送信電圧Ｖｃｃは、Ｖｃｃ大、Ｖｃｃ中、Ｖｃｃ小の３段階に切り替えるとして説明する。ここで、Ｖｃｃ大は、通信可能距離を設定するのに必要な送信回路１２の最大の直流電源電圧であり、Ｖｃｃ小は、非接触ＩＣカード２０がリーダ／ライタ１０に最も近い位置にあるときに、非接触ＩＣカード２０と安定して通信が可能な送信回路１２の最小の直流電源電圧である。
【００２７】
送信電圧Ｖｃｃは、図２に示したように、Ｖｃｃ大、Ｖｃｃ中およびＶｃｃ小に切り替えたときに、リーダ／ライタ１０と非接触ＩＣカード２０との距離の変化に対する検出電圧Ｖｒｗの変化は、それぞれの値で同じ変化の傾向を有している。ここで、図１の状態検知として図２の検出電圧Ｖｒｗを用いた場合を考えると、データ処理部１１は、検出電圧Ｖｒｗを２つの基準値Ｖ１，Ｖ３と比較することになる。したがって、制御信号は、非接触ＩＣカード２０がリーダ／ライタ１０の最大通信距離ｚｍａｘより遠方から距離ｚ１に近づくまでは、送信電圧ＶｃｃをＶｃｃ大に設定し、距離ｚ１から距離ｚ２までの間は、送信電圧ＶｃｃをＶｃｃ中に設定し、距離ｚ２より近い場合は、送信電圧ＶｃｃをＶｃｃ小に設定する信号となる。送信電圧ＶｃｃがＶｃｃ大からＶｃｃ中へ切り替えられると、検出電圧Ｖｒｗは、Ｖ１からＶ２へ変化し、Ｖｃｃ中からＶｃｃ小へ切り替えられると、検出電圧Ｖｒｗは、Ｖ３からＶ４へ変化することになる。
【００２８】
制御信号によって送信回路１２の送信電圧Ｖｃｃが切り替えられたときの非接触ＩＣカード２０でのカード受信電圧Ｖｃａｒｄは、図３に示した振る舞いとなる。すなわち、送信回路１２の送信電圧ＶｃｃがＶｃｃ大に設定されている場合、非接触ＩＣカード２０をリーダ／ライタ１０のアンテナ１３に近づけると、まず、距離ｚｍａｘにおいてカード受信電圧Ｖｃａｒｄが非接触ＩＣカード２０の通信可能下限電圧Ｖｍｉｎ以上となり、非接触ＩＣカード２０が動作可能となり、通信を開始する。
【００２９】
ここで、非接触ＩＣカード２０の保護回路が動作を開始するカード受信電圧Ｖｃａｒｄの絶対最大定格電圧をＶｓａｔとすると、送信電圧ＶｃｃがＶｃｃ大の場合、Ｖｓａｔに対応する距離ｚ１’から０の範囲において、カード受信電圧ＶｃａｒｄがＶｓａｔ以上となる。このとき、カード受信電圧Ｖｃａｒｄは非接触ＩＣカード２０の絶対最大定格電圧Ｖｓａｔを超えるため、非接触ＩＣカード２０のＩＣチップの発熱やそれによる破損、保護回路の動作により通信が不安定な状態となる。同様にして、送信電圧ＶｃｃがＶｃｃ中のときには、距離ｚ２’において、カード受信電圧Ｖｃａｒｄは、Ｖｓａｔになる。なお、送信電圧ＶｃｃがＶｃｃ小では、いずれの距離においても、カード受信電圧Ｖｃａｒｄは、Ｖｓａｔ未満であるが、Ｖｃｃ大およびＶｃｃ中に比べ、カード受信電圧Ｖｃａｒｄが非接触ＩＣカード２０の通信可能下限電圧Ｖｍｉｎ以上となる距離が小さくなる。すなわち、通信可能である最大距離が小さい。
【００３０】
通信待機時の初期状態において、リーダ／ライタ１０の送信回路１２の送信電圧Ｖｃｃは、最大通信距離を確保するために磁界強度Ｈが最大となるＶｃｃ大に設定されているとする。このとき、図３の説明で述べたとおり、リーダ／ライタ１０に遠方から非接触ＩＣカード２０を近づけると、距離ｚｍａｘにおいて、リーダ／ライタ１０と非接触ＩＣカード２０とが通信を開始する。このとき、検出電圧Ｖｒｗは、図２に示したように、単調に減少する。図３に示したように、距離ｚ１’において、カード受信電圧ＶｃａｒｄをＶｓａｔ未満とするためには、その手前の距離ｚ１（＞ｚ１’）において、送信電圧ＶｃｃをＶｃｃ中に切り替える必要がある。この切り替えのために使用される検出信号は、検出電圧Ｖｒｗであり、データ処理部１１は、これを基準値Ｖ１と比較し、Ｖｒｗ≦Ｖ１となった場合、送信電圧変更回路１５に制御信号を送る。送信電圧ＶｃｃがＶｃｃ大からＶｃｃ中へ切り替えられると、検出電圧Ｖｒｗは、Ｖ１からＶ２へと遷移する。Ｖｃｃ中においても、非接触ＩＣカード２０がリーダ／ライタ１０にさらに近づくと、Ｖｃｃ大のときと同様に、検出電圧Ｖｒｗは、単調に減少していく。
【００３１】
Ｖｃｃ中では、距離ｚ２’において、カード受信電圧Ｖｃａｒｄが再びＶｓａｔ以上となることから、その手前の距離ｚ２（＞ｚ２’）において、送信電圧ＶｃｃをＶｃｃ小に変更する。このとき、データ処理部１１は、電圧比較のための基準電圧を基準値Ｖ３に設定することにより、検出電圧Ｖｒｗが基準値Ｖ３以下となった場合に、制御信号によって、送信電圧ＶｃｃをＶｃｃ小に設定することが可能となる。Ｖｃｃ小では、いかなる距離においてもカード受信電圧ＶｃａｒｄがＶｓａｔ未満のため、非接触ＩＣカード２０のＩＣチップの発熱やそれによる破損、通信性能の劣化を防ぐことが可能になる。
【００３２】
ここで、非接触ＩＣカード２０が動作する距離は、Ｖｃｃ小＜Ｖｃｃ中＜Ｖｃｃ大であるので、非接触ＩＣカード２０と通信していない初期状態では、Ｖｃｃ大に設定し、リーダ／ライタ１０に遠方から非接触ＩＣカード２０がかざされた場合であっても、より通信し易い状態にしている。
【００３３】
なお、非接触ＩＣカード２０がリーダ／ライタ１０から遠ざかる場合、リーダ／ライタ１０は、非接触ＩＣカード２０との間の距離が大きくなるに従って送信電圧ＶｃｃをＶｃｃ小から段階的にＶｃｃ中、Ｖｃｃ大と順に切り替えるようなことはしない。たとえば、リーダ／ライタ１０は、非接触ＩＣカード２０との通信が終了後、非接触ＩＣカード２０からの応答がなくなると、非接触ＩＣカード２０が近傍にいないと判断し、送信電圧ＶｃｃをＶｃｃ大に切り替え、次の非接触ＩＣカード２０との通信に備える。
【００３４】
以上の実施の形態では、送信電圧Ｖｃｃを３段階に変更する場合について述べたが、これに限定されるものではない。送信電圧Ｖｃｃをさらに多くの段階で切り替えるようにすることもでき、その場合は、切り替え時におけるカード受信電圧Ｖｃａｒｄの変化幅を小さくすることができるので、非接触ＩＣカード２０は、リーダ／ライタ１０との通信をより安定して行うことが可能になる。逆に、送信電圧Ｖｃｃを２段階に変更すれば、データ処理部１１の構成およびその処理を簡素化することができる。
図６は送信電圧変更回路の一例を示すブロック図である。
【００３５】
送信電圧変更回路１５は、データ処理部１１から制御信号を受ける切替回路３１と、出力電圧の異なる複数の電圧レギュレータ３２１，３２２，・・・，３２ｎおよびダイオードＤ１，Ｄ２，・・・，Ｄｎとを備えている。電圧レギュレータ３２１，３２２，・・・，３２ｎおよびダイオードＤ１，Ｄ２，・・・，Ｄｎは、可変したい送信電圧Ｖｃｃの数だけ備えている。上述の例では、送信電圧Ｖｃｃは、Ｖｃｃ大、Ｖｃｃ中およびＶｃｃ小の３つの電圧が必要なので、ｎ＝３となる。
【００３６】
切替回路３１は、制御信号を受ける入力と、許可信号を出力するｎ個の出力とを有し、制御信号の値に応じて、ｎ個の出力の１つが選択され、選択された１つの出力から許可信号が出力される。
【００３７】
電圧レギュレータ３２１，３２２，・・・，３２ｎは、それぞれ、許可信号を受ける制御入力を有し、切替回路３１から許可信号を受けることにより、入力電圧Ｖｉｎを調整してそれぞれ所定の値の出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。切替回路３１によって選択された電圧レギュレータ３２１，３２２，・・・，３２ｎの１つが出力する出力電圧Ｖｏｕｔは、送信電圧Ｖｃｃとなる。
図７は送信電圧変更回路の変形例を示すブロック図である。
【００３８】
この送信電圧変更回路１５は、データ処理部１１から制御信号を受けるスイッチ回路４１と、入力電圧Ｖｉｎを所定の電圧に調整する電圧レギュレータ４２とを備えている。スイッチ回路４１は、ｎ個のスイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎを有し、これらの一方はそれぞれ抵抗Ｒ１，Ｒ２，・・・，Ｒｎに接続され、他方はそれぞれグランドに接続されている。電圧レギュレータ４２の出力は、抵抗Ｒｏｕｔの一端に接続され、その他端は、この送信電圧変更回路１５の出力に接続されるとともに、抵抗Ｒ１，Ｒ２，・・・，Ｒｎに接続されている。抵抗Ｒ１，Ｒ２，・・・，Ｒｎは、それぞれ値が異なっており、電圧レギュレータ４２の出力の抵抗Ｒｏｕｔと組み合わせることによって、それぞれ分圧比の異なるｎ個の分圧器を構成している。
【００３９】
スイッチ回路４１は、制御信号を受けると、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎの１つを選択してオン制御する。たとえば、すべてのスイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎがオフの状態からスイッチＳＷ１が選択されてオン状態になると、送信電圧変更回路１５は、電圧レギュレータ４２の出力電圧と、抵抗Ｒｏｕｔおよび抵抗Ｒ１の分圧比とで決まる出力電圧Ｖｏｕｔを出力し、これが送信電圧Ｖｃｃとなる。
【００４０】
なお、図６および図７に示す送信電圧変更回路１５の例では、リーダ／ライタ１０と非接触ＩＣカード２０との間の距離に応じてそれぞれ段階的に異なる値の複数の出力電圧の中から１つを選択して送信電圧Ｖｃｃとしている。しかし、送信電圧変更回路１５に出力電圧を連続して変化できる電圧レギュレータを使用し、距離を表す制御信号を受けることで、送信電圧Ｖｃｃを距離に応じて連続して変化させることもできる。
図８はデータ処理部の処理の流れを示すフローチャートである。
データ処理部１１の処理は、リーダ／ライタ１０に接続された上位機器から開始コマンドを受けることにより開始される。
【００４１】
データ処理部１１は、まず、送信回路１２の送信電圧Ｖｃｃを最大の電圧Ｖｃｃ大にセットする制御信号を送信電圧変更回路１５に送出し、非接触ＩＣカード２０との通信距離を最大にする（ステップＳ１）。次に、データ処理部１１は、アンテナ１３、送信回路１２または受信回路１４の電気的な状態を検知する（ステップＳ２）。ここでは、電気的な状態として受信回路１４の検出電圧Ｖｒｗを検知するとする。次に、データ処理部１１は、検知した検出電圧Ｖｒｗが基準値Ｖ１より低下したかどうかを判断し（ステップＳ３）、検出電圧Ｖｒｗが基準値Ｖ１より低下していない間は、受信回路１４の状態である検出電圧Ｖｒｗの監視を継続する。
【００４２】
検出電圧Ｖｒｗが基準値Ｖ１より低下した場合、データ処理部１１は、送信回路１２の送信電圧Ｖｃｃを電圧Ｖｃｃ中にセットする制御信号を送信電圧変更回路１５に送出する（ステップＳ４）。次に、データ処理部１１は、受信回路１４の電気的な状態である検出電圧Ｖｒｗを検知し（ステップＳ５）、検知した検出電圧Ｖｒｗが基準値Ｖ３より低下したかどうかを判断する（ステップＳ６）。検出電圧Ｖｒｗが基準値Ｖ３より低下していない間は、検出電圧Ｖｒｗの監視が継続される。
【００４３】
検出電圧Ｖｒｗが基準値Ｖ３より低下した場合、データ処理部１１は、送信回路１２の送信電圧Ｖｃｃを電圧Ｖｃｃ小にセットする制御信号を送信電圧変更回路１５に送出する（ステップＳ７）。次に、データ処理部１１は、受信回路１４の受信状態を検知し（ステップＳ８）、それが非接触ＩＣカード２０からの返信であるかどうかを判断する（ステップＳ９）。非接触ＩＣカード２０の返信がある間は、送信回路１２の送信電圧Ｖｃｃを変更する必要がないので、受信回路１４の受信状態の監視を継続する。非接触ＩＣカード２０の返信がなくなれば、非接触ＩＣカード２０は、リーダ／ライタ１０の近傍にないので、ステップＳ１に戻り、次の非接触ＩＣカード２０との通信に備えて、データ処理部１１は、送信回路１２の送信電圧Ｖｃｃを電圧Ｖｃｃ大にセットし、遠方にある非接触ＩＣカード２０と通信できるようにする。
【００４４】
以上の実施の形態では、通信装置として非接触ＩＣカードと通信を行うリーダ／ライタに適用した場合を例に説明したが、通信媒体として非接触通信機能を有する携帯電話などの携帯端末と通信を行うリーダ／ライタにも適用可能である。また、上記のような機能を有する通信装置は、リーダ／ライタ機能を有する携帯電話などの携帯端末にも適用可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１０……リーダ／ライタ、１１……データ処理部、１２……送信回路、１３……アンテナ、１４……受信回路、１５……送信電圧変更回路、２０……非接触ＩＣカード、２１……アンテナ、２２……検波／復調部、２３……データ処理部、２４……変調部、３１……切替回路、３２１，３２２，・・・，３２ｎ……電圧レギュレータ、４１……スイッチ回路、４２……電圧レギュレータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は通信装置および通信方法に関し、特に非接触ＩＣ（Integrated Circuit）チップを搭載したカードや携帯端末などの通信媒体との間で通信を行う通信装置および通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば駅の改札口に設置されている自動改札機や店舗の精算所に設置されている電子決済用端末においては、リーダ／ライタとして機能する通信装置が組み込まれていたり外付けされていたりしている。その通信装置は、通信媒体が近づくことによって、送信されている搬送波を通信媒体が受信することにより通信媒体に電力を供給し、その搬送波を変調することにより通信媒体との間で通信を行っている。
【０００３】
通信媒体との通信は、通信装置のアンテナから放射される磁界の強度を強くすることによって最大通信可能距離を延ばすことができる。しかし、磁界の強度を強くすると、通信装置に通信媒体が近づいたときに、通信媒体の受信電圧が過大になり、その過大な受信電圧による発熱によって通信媒体のＩＣチップの破壊や通信性能の低下を招来することがある。
【０００４】
これに対し、通信媒体の側に保護回路を設け、通信媒体が通信装置から過度な磁界強度を受けた場合に、保護回路が動作し、過大電力を抵抗を介してグランドに逃がすようにすることが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２７６５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、通信媒体の保護回路が動作した場合、過大な受信電圧を抵抗で消費させているのでＩＣチップへの直接的な損傷は避けられているものの、通信媒体内での総発熱量に変化があるわけではないので、通信媒体の発熱を実質的に抑制することはできないという問題点があった。
【０００７】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、通信媒体と通信が可能になる最大通信可能距離を短くすることなく通信媒体が長時間近接した状態にあっても通信媒体が発熱で破損または性能低下することがないようにした通信装置および通信方法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】
【０００８】
本発明では上記の課題を解決するために、通信媒体に対し電力の供給をしつつ通信を行う通信装置であって、前記通信媒体との距離に応じて変化する電圧または電流の電気的な状態を検知し、検知した前記電気的な状態に対応する前記距離に応じた制御信号を出力する状態検知部と、前記制御信号に従って送信回路における電源電圧を変更する送信電圧変更部と、を備える通信装置が提供される。
【０００９】
また、本発明では、通信装置が通信媒体に対し電力の供給をしつつ通信を行う通信方法であって、前記通信装置における送信回路の電源電圧を所定の電圧にセットし、前記通信媒体との距離に応じて変化する前記通信装置内の電気的な状態を検知し、検知した前記電気的な状態に対応する前記距離が短くなるに従って前記電源電圧を低減させる、通信方法が提供される。
【００１０】
このような通信装置および通信方法によれば、通信媒体が通信装置の近くにないとき、通信装置の送信回路における電源電圧を最大にすることができ、通信媒体が通信装置に近づくに従って送信回路の電源電圧を低下させることができる。これにより、通信待機時に通信媒体との通信が可能になる最大通信可能距離を長くでき、通信媒体が通信装置に近づいて通信を開始した後は、通信媒体での受信電圧が過多になることはない。
【発明の効果】
【００１１】
上記構成の通信装置および通信方法は、通信装置に対して通信媒体が遠方の場合、送信回路における電源電圧を最大にして大きい磁界強度を維持できるので最大限の通信可能距離を得ることができるという利点がある。一方、通信媒体が通信装置の近傍にある場合、通信装置が送信回路の電源電圧を低減していることにより、通信媒体は、受信電圧が過多になることはないので破損または性能低下を防止でき、通信装置も、送信回路における電源電圧の低減により電力の消費を低減できるという利点がある。
【００１２】
また、通信装置に通信媒体を近づけたときに、通信装置がその送信回路の電源電圧を低減していることで通信媒体の受信電圧が過大になることはないことから、通信装置が備える送信回路の電源電圧を低減させる機能は、間接的に通信媒体の保護回路と同等の機能を有することになる。このため、通信媒体では、保護回路を不要にしたり簡略化したりすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態に係るリーダ／ライタおよび非接触ＩＣカードの概略構成を示すブロック図である。
【図２】リーダ／ライタにおける非接触ＩＣカードとの距離と検出電圧との関係を示す図である。
【図３】リーダ／ライタ−非接触ＩＣカード距離とカード受信電圧との関係を示す図である。
【図４】送信回路の送信電圧と磁界強度との関係を示す図である。
【図５】送信回路の送信電圧とカード受信電圧との関係を示す図である。
【図６】送信電圧変更回路の一例を示すブロック図である。
【図７】送信電圧変更回路の変形例を示すブロック図である。
【図８】データ処理部の処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、非接触ＩＣカードと通信を行うリーダ／ライタに適用した場合を例に図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１は実施の形態に係るリーダ／ライタおよび非接触ＩＣカードの概略構成を示すブロック図、図２はリーダ／ライタにおける非接触ＩＣカードとの距離と検出電圧との関係を示す図、図３はリーダ／ライタ−非接触ＩＣカード距離とカード受信電圧との関係を示す図、図４は送信回路の送信電圧と磁界強度との関係を示す図、図５は送信回路の送信電圧とカード受信電圧との関係を示す図である。
【００１６】
リーダ／ライタ１０は、データ処理部１１、送信回路１２、アンテナ１３および受信回路１４を備えており、送信回路１２は、送信電圧変更回路１５を有している。非接触ＩＣカード２０は、アンテナ２１、検波／復調部２２、データ処理部２３および変調部２４を備えている。
【００１７】
このリーダ／ライタ１０の特徴的な部分は、第１に、送信回路１２内で送信電圧変更部として機能する送信電圧変更回路１５を設けていることである。第２には、データ処理部１１がアンテナ１３、送信回路１２または受信回路１４の電気的な状態を検知して送信回路１２の送信電圧変更回路１５に制御信号を送る、状態検知部としての機能を有していることである。なお、図示では、アンテナ１３、送信回路１２および受信回路１４の状態検知を同時に行っているように示している。しかし、アンテナ１３、送信回路１２および受信回路１４のいずれにおいても、非接触ＩＣカード２０との距離に対応して電圧または電流の変化する回路部分があるので、そのような回路部分の電気的な状態の検知は、いずれか１つでよい。
【００１８】
ここで、リーダ／ライタ１０は、アンテナ１３から搬送波を出力していて、非接触ＩＣカード２０が通信可能距離の範囲内に入ると、その搬送波が非接触ＩＣカード２０のアンテナ２１によって受信される。非接触ＩＣカード２０では、受信した搬送波を整流し、所定の電圧に調整して電源を生成する。
【００１９】
リーダ／ライタ１０がデータ処理部１１で処理したデータを非接触ＩＣカード２０に送信する場合、送信回路１２は、搬送波をデータによって変調し、変調された信号をアンテナ１３を介して送信する。
【００２０】
非接触ＩＣカード２０では、アンテナ２１で受信した信号を検波／復調部２２で検波および復調してデータを復元し、そのデータは、データ処理部２３に入力され、データ処理される。
【００２１】
非接触ＩＣカード２０からリーダ／ライタ１０にデータを送信する場合は、非接触ＩＣカード２０がリーダ／ライタ１０から無変調の搬送波を受信している状態で、変調部２４がデータによる変調を行い、アンテナ２１が受信している搬送波を変化させる。リーダ／ライタ１０では、その非接触ＩＣカード２０の側の変化がアンテナ１３に電流変化として現われるので、それを受信回路１４が検波、復調してデータを復元し、データ処理部１１に送出する。
【００２２】
リーダ／ライタ１０と非接触ＩＣカード２０との間で以上の通信を行うとき、リーダ／ライタ１０では、データ処理部１１がアンテナ１３、送信回路１２または受信回路１４の電気的な状態を検知して、送信電圧変更回路１５に制御信号を送出している。送信電圧変更回路１５は、その制御信号に従って、送信回路１２における直流電源電圧である送信電圧Ｖｃｃの値を変更する。これにより、非接触ＩＣカード２０が長時間近接状態にあっても発熱で破損または性能低下することがないようにしている。
【００２３】
つまり、リーダ／ライタ１０に非接触ＩＣカード２０がかざされた場合、リーダ／ライタ１０のアンテナ１３、送信回路１２、受信回路１４などの各ポイントにおいて電圧や電流の電気的な変化が生じる。たとえば、図２にリーダ／ライタ−非接触ＩＣカード距離ｚと受信回路１４の検出電圧Ｖｒｗとの関係を示しているが、遠くにある非接触ＩＣカード２０がリーダ／ライタ１０に近づくに従って受信回路１４の検出電圧Ｖｒｗが小さくなるよう変化している。このような非接触ＩＣカード２０との距離に対する受信回路１４の電気的な変化の検出を、ここでは、状態検知と呼んでいる。
【００２４】
電気的変化の具体例としては、受信回路１４がアンテナ１３から受けた搬送波（１３．５６ＭＨｚ）を整流することによって得られる直流電圧の変化がある。この直流電圧は、リーダ／ライタ１０と非接触ＩＣカード２０との間の距離に応じて変化するため、その電圧値は、リーダ／ライタ１０と非接触ＩＣカード２０との間のおよその距離を表していることになる。なお、上記の電気的な変化を示す状態としては、受信回路１４における検出電圧Ｖｒｗ以外に、アンテナ１３における送受信信号の電圧、送信回路１２においてアンテナ１３に供給する前の送信信号の電圧があり、いずれの電圧も非接触ＩＣカード２０との距離と相関関係がある。
【００２５】
データ処理部１１は、電気的変化を検出した電圧と基準値とを比較し、その結果を制御信号として送信電圧変更回路１５に送信する。送信電圧変更回路１５は、制御信号の値に応じて送信回路１２内の送信電圧Ｖｃｃを変更し、リーダ／ライタ１０のアンテナ１３から放射される磁界の磁界強度を制御する。図４に示すように、送信電圧Ｖｃｃの大きさを変化させたときの磁界強度Ｈは、単調増加になることから、送信電圧Ｖｃｃの大きさを変更することで、磁界強度Ｈの大きさを任意に変更することができる。これにより、図５に示すように、非接触ＩＣカード２０のカード受信電圧Ｖｃａｒｄも、リーダ／ライタ１０の送信電圧Ｖｃｃの大きさに応じて変化し、送信電圧Ｖｃｃの大きさを変更することで、カード受信電圧Ｖｃａｒｄの大きさを任意に変更することができる。
【００２６】
リーダ／ライタ１０の送信電圧Ｖｃｃは、従来では、ある一意の値であったが、本発明では、非接触ＩＣカード２０との距離に応じて送信電圧Ｖｃｃを複数の任意の値に制御し、これによって、カード受信電圧Ｖｃａｒｄの抑制制御をしている。以下では、説明のため、送信電圧Ｖｃｃは、Ｖｃｃ大、Ｖｃｃ中、Ｖｃｃ小の３段階に切り替えるとして説明する。ここで、Ｖｃｃ大は、通信可能距離を設定するのに必要な送信回路１２の最大の直流電源電圧であり、Ｖｃｃ小は、非接触ＩＣカード２０がリーダ／ライタ１０に最も近い位置にあるときに、非接触ＩＣカード２０と安定して通信が可能な送信回路１２の最小の直流電源電圧である。
【００２７】
送信電圧Ｖｃｃは、図２に示したように、Ｖｃｃ大、Ｖｃｃ中およびＶｃｃ小に切り替えたときに、リーダ／ライタ１０と非接触ＩＣカード２０との距離の変化に対する検出電圧Ｖｒｗの変化は、それぞれの値で同じ変化の傾向を有している。ここで、図１の状態検知として図２の検出電圧Ｖｒｗを用いた場合を考えると、データ処理部１１は、検出電圧Ｖｒｗを２つの基準値Ｖ１，Ｖ３と比較することになる。したがって、制御信号は、非接触ＩＣカード２０がリーダ／ライタ１０の最大通信距離ｚｍａｘより遠方から距離ｚ１に近づくまでは、送信電圧ＶｃｃをＶｃｃ大に設定し、距離ｚ１から距離ｚ２までの間は、送信電圧ＶｃｃをＶｃｃ中に設定し、距離ｚ２より近い場合は、送信電圧ＶｃｃをＶｃｃ小に設定する信号となる。送信電圧ＶｃｃがＶｃｃ大からＶｃｃ中へ切り替えられると、検出電圧Ｖｒｗは、Ｖ１からＶ２へ変化し、Ｖｃｃ中からＶｃｃ小へ切り替えられると、検出電圧Ｖｒｗは、Ｖ３からＶ４へ変化することになる。
【００２８】
制御信号によって送信回路１２の送信電圧Ｖｃｃが切り替えられたときの非接触ＩＣカード２０でのカード受信電圧Ｖｃａｒｄは、図３に示した振る舞いとなる。すなわち、送信回路１２の送信電圧ＶｃｃがＶｃｃ大に設定されている場合、非接触ＩＣカード２０をリーダ／ライタ１０のアンテナ１３に近づけると、まず、距離ｚｍａｘにおいてカード受信電圧Ｖｃａｒｄが非接触ＩＣカード２０の通信可能下限電圧Ｖｍｉｎ以上となり、非接触ＩＣカード２０が動作可能となり、通信を開始する。
【００２９】
ここで、非接触ＩＣカード２０の保護回路が動作を開始するカード受信電圧Ｖｃａｒｄの絶対最大定格電圧をＶｓａｔとすると、送信電圧ＶｃｃがＶｃｃ大の場合、Ｖｓａｔに対応する距離ｚ１’から０の範囲において、カード受信電圧ＶｃａｒｄがＶｓａｔ以上となる。このとき、カード受信電圧Ｖｃａｒｄは非接触ＩＣカード２０の絶対最大定格電圧Ｖｓａｔを超えるため、非接触ＩＣカード２０のＩＣチップの発熱やそれによる破損、保護回路の動作により通信が不安定な状態となる。同様にして、送信電圧ＶｃｃがＶｃｃ中のときには、距離ｚ２’において、カード受信電圧Ｖｃａｒｄは、Ｖｓａｔになる。なお、送信電圧ＶｃｃがＶｃｃ小では、いずれの距離においても、カード受信電圧Ｖｃａｒｄは、Ｖｓａｔ未満であるが、Ｖｃｃ大およびＶｃｃ中に比べ、カード受信電圧Ｖｃａｒｄが非接触ＩＣカード２０の通信可能下限電圧Ｖｍｉｎ以上となる距離が小さくなる。すなわち、通信可能である最大距離が小さい。
【００３０】
通信待機時の初期状態において、リーダ／ライタ１０の送信回路１２の送信電圧Ｖｃｃは、最大通信距離を確保するために磁界強度Ｈが最大となるＶｃｃ大に設定されているとする。このとき、図３の説明で述べたとおり、リーダ／ライタ１０に遠方から非接触ＩＣカード２０を近づけると、距離ｚｍａｘにおいて、リーダ／ライタ１０と非接触ＩＣカード２０とが通信を開始する。このとき、検出電圧Ｖｒｗは、図２に示したように、単調に減少する。図３に示したように、距離ｚ１’において、カード受信電圧ＶｃａｒｄをＶｓａｔ未満とするためには、その手前の距離ｚ１（＞ｚ１’）において、送信電圧ＶｃｃをＶｃｃ中に切り替える必要がある。この切り替えのために使用される検出信号は、検出電圧Ｖｒｗであり、データ処理部１１は、これを基準値Ｖ１と比較し、Ｖｒｗ≦Ｖ１となった場合、送信電圧変更回路１５に制御信号を送る。送信電圧ＶｃｃがＶｃｃ大からＶｃｃ中へ切り替えられると、検出電圧Ｖｒｗは、Ｖ１からＶ２へと遷移する。Ｖｃｃ中においても、非接触ＩＣカード２０がリーダ／ライタ１０にさらに近づくと、Ｖｃｃ大のときと同様に、検出電圧Ｖｒｗは、単調に減少していく。
【００３１】
Ｖｃｃ中では、距離ｚ２’において、カード受信電圧Ｖｃａｒｄが再びＶｓａｔ以上となることから、その手前の距離ｚ２（＞ｚ２’）において、送信電圧ＶｃｃをＶｃｃ小に変更する。このとき、データ処理部１１は、電圧比較のための基準電圧を基準値Ｖ３に設定することにより、検出電圧Ｖｒｗが基準値Ｖ３以下となった場合に、制御信号によって、送信電圧ＶｃｃをＶｃｃ小に設定することが可能となる。Ｖｃｃ小では、いかなる距離においてもカード受信電圧ＶｃａｒｄがＶｓａｔ未満のため、非接触ＩＣカード２０のＩＣチップの発熱やそれによる破損、通信性能の劣化を防ぐことが可能になる。
【００３２】
ここで、非接触ＩＣカード２０が動作する距離は、Ｖｃｃ小＜Ｖｃｃ中＜Ｖｃｃ大であるので、非接触ＩＣカード２０と通信していない初期状態では、Ｖｃｃ大に設定し、リーダ／ライタ１０に遠方から非接触ＩＣカード２０がかざされた場合であっても、より通信し易い状態にしている。
【００３３】
なお、非接触ＩＣカード２０がリーダ／ライタ１０から遠ざかる場合、リーダ／ライタ１０は、非接触ＩＣカード２０との間の距離が大きくなるに従って送信電圧ＶｃｃをＶｃｃ小から段階的にＶｃｃ中、Ｖｃｃ大と順に切り替えるようなことはしない。たとえば、リーダ／ライタ１０は、非接触ＩＣカード２０との通信が終了後、非接触ＩＣカード２０からの応答がなくなると、非接触ＩＣカード２０が近傍にいないと判断し、送信電圧ＶｃｃをＶｃｃ大に切り替え、次の非接触ＩＣカード２０との通信に備える。
【００３４】
以上の実施の形態では、送信電圧Ｖｃｃを３段階に変更する場合について述べたが、これに限定されるものではない。送信電圧Ｖｃｃをさらに多くの段階で切り替えるようにすることもでき、その場合は、切り替え時におけるカード受信電圧Ｖｃａｒｄの変化幅を小さくすることができるので、非接触ＩＣカード２０は、リーダ／ライタ１０との通信をより安定して行うことが可能になる。逆に、送信電圧Ｖｃｃを２段階に変更すれば、データ処理部１１の構成およびその処理を簡素化することができる。
図６は送信電圧変更回路の一例を示すブロック図である。
【００３５】
送信電圧変更回路１５は、データ処理部１１から制御信号を受ける切替回路３１と、出力電圧の異なる複数の電圧レギュレータ３２１，３２２，・・・，３２ｎおよびダイオードＤ１，Ｄ２，・・・，Ｄｎとを備えている。電圧レギュレータ３２１，３２２，・・・，３２ｎおよびダイオードＤ１，Ｄ２，・・・，Ｄｎは、可変したい送信電圧Ｖｃｃの数だけ備えている。上述の例では、送信電圧Ｖｃｃは、Ｖｃｃ大、Ｖｃｃ中およびＶｃｃ小の３つの電圧が必要なので、ｎ＝３となる。
【００３６】
切替回路３１は、制御信号を受ける入力と、許可信号を出力するｎ個の出力とを有し、制御信号の値に応じて、ｎ個の出力の１つが選択され、選択された１つの出力から許可信号が出力される。
【００３７】
電圧レギュレータ３２１，３２２，・・・，３２ｎは、それぞれ、許可信号を受ける制御入力を有し、切替回路３１から許可信号を受けることにより、入力電圧Ｖｉｎを調整してそれぞれ所定の値の出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。切替回路３１によって選択された電圧レギュレータ３２１，３２２，・・・，３２ｎの１つが出力する出力電圧Ｖｏｕｔは、送信電圧Ｖｃｃとなる。
図７は送信電圧変更回路の変形例を示すブロック図である。
【００３８】
この送信電圧変更回路１５は、データ処理部１１から制御信号を受けるスイッチ回路４１と、入力電圧Ｖｉｎを所定の電圧に調整する電圧レギュレータ４２とを備えている。スイッチ回路４１は、ｎ個のスイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎを有し、これらの一方はそれぞれ抵抗Ｒ１，Ｒ２，・・・，Ｒｎに接続され、他方はそれぞれグランドに接続されている。電圧レギュレータ４２の出力は、抵抗Ｒｏｕｔの一端に接続され、その他端は、この送信電圧変更回路１５の出力に接続されるとともに、抵抗Ｒ１，Ｒ２，・・・，Ｒｎに接続されている。抵抗Ｒ１，Ｒ２，・・・，Ｒｎは、それぞれ値が異なっており、電圧レギュレータ４２の出力の抵抗Ｒｏｕｔと組み合わせることによって、それぞれ分圧比の異なるｎ個の分圧器を構成している。
【００３９】
スイッチ回路４１は、制御信号を受けると、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎの１つを選択してオン制御する。たとえば、すべてのスイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎがオフの状態からスイッチＳＷ１が選択されてオン状態になると、送信電圧変更回路１５は、電圧レギュレータ４２の出力電圧と、抵抗Ｒｏｕｔおよび抵抗Ｒ１の分圧比とで決まる出力電圧Ｖｏｕｔを出力し、これが送信電圧Ｖｃｃとなる。
【００４０】
なお、図６および図７に示す送信電圧変更回路１５の例では、リーダ／ライタ１０と非接触ＩＣカード２０との間の距離に応じてそれぞれ段階的に異なる値の複数の出力電圧の中から１つを選択して送信電圧Ｖｃｃとしている。しかし、送信電圧変更回路１５に出力電圧を連続して変化できる電圧レギュレータを使用し、距離を表す制御信号を受けることで、送信電圧Ｖｃｃを距離に応じて連続して変化させることもできる。
図８はデータ処理部の処理の流れを示すフローチャートである。
データ処理部１１の処理は、リーダ／ライタ１０に接続された上位機器から開始コマンドを受けることにより開始される。
【００４１】
データ処理部１１は、まず、送信回路１２の送信電圧Ｖｃｃを最大の電圧Ｖｃｃ大にセットする制御信号を送信電圧変更回路１５に送出し、非接触ＩＣカード２０との通信距離を最大にする（ステップＳ１）。次に、データ処理部１１は、アンテナ１３、送信回路１２または受信回路１４の電気的な状態を検知する（ステップＳ２）。ここでは、電気的な状態として受信回路１４の検出電圧Ｖｒｗを検知するとする。次に、データ処理部１１は、検知した検出電圧Ｖｒｗが基準値Ｖ１より低下したかどうかを判断し（ステップＳ３）、検出電圧Ｖｒｗが基準値Ｖ１より低下していない間は、受信回路１４の状態である検出電圧Ｖｒｗの監視を継続する。
【００４２】
検出電圧Ｖｒｗが基準値Ｖ１より低下した場合、データ処理部１１は、送信回路１２の送信電圧Ｖｃｃを電圧Ｖｃｃ中にセットする制御信号を送信電圧変更回路１５に送出する（ステップＳ４）。次に、データ処理部１１は、受信回路１４の電気的な状態である検出電圧Ｖｒｗを検知し（ステップＳ５）、検知した検出電圧Ｖｒｗが基準値Ｖ３より低下したかどうかを判断する（ステップＳ６）。検出電圧Ｖｒｗが基準値Ｖ３より低下していない間は、検出電圧Ｖｒｗの監視が継続される。
【００４３】
検出電圧Ｖｒｗが基準値Ｖ３より低下した場合、データ処理部１１は、送信回路１２の送信電圧Ｖｃｃを電圧Ｖｃｃ小にセットする制御信号を送信電圧変更回路１５に送出する（ステップＳ７）。次に、データ処理部１１は、受信回路１４の受信状態を検知し（ステップＳ８）、それが非接触ＩＣカード２０からの返信であるかどうかを判断する（ステップＳ９）。非接触ＩＣカード２０の返信がある間は、送信回路１２の送信電圧Ｖｃｃを変更する必要がないので、受信回路１４の受信状態の監視を継続する。非接触ＩＣカード２０の返信がなくなれば、非接触ＩＣカード２０は、リーダ／ライタ１０の近傍にないので、ステップＳ１に戻り、次の非接触ＩＣカード２０との通信に備えて、データ処理部１１は、送信回路１２の送信電圧Ｖｃｃを電圧Ｖｃｃ大にセットし、遠方にある非接触ＩＣカード２０と通信できるようにする。
【００４４】
以上の実施の形態では、通信装置として非接触ＩＣカードと通信を行うリーダ／ライタに適用した場合を例に説明したが、通信媒体として非接触通信機能を有する携帯電話などの携帯端末と通信を行うリーダ／ライタにも適用可能である。また、上記のような機能を有する通信装置は、リーダ／ライタ機能を有する携帯電話などの携帯端末にも適用可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１０……リーダ／ライタ、１１……データ処理部、１２……送信回路、１３……アンテナ、１４……受信回路、１５……送信電圧変更回路、２０……非接触ＩＣカード、２１……アンテナ、２２……検波／復調部、２３……データ処理部、２４……変調部、３１……切替回路、３２１，３２２，・・・，３２ｎ……電圧レギュレータ、４１……スイッチ回路、４２……電圧レギュレータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信媒体に対し電力の供給をしつつ通信を行う通信装置であって、
前記通信媒体との距離に応じて変化する電圧または電流の電気的な状態を検知し、検知した前記電気的な状態に対応する前記距離に応じた制御信号を出力する状態検知部と、
前記制御信号に従って送信回路における電源電圧を変更する送信電圧変更部と、
を備える通信装置。
【請求項２】
前記状態検知部は、アンテナの送受信信号、受信回路の受信信号および前記送信回路の送信信号のいずれか１つを前記電気的な状態として検知する請求項１記載の通信装置。
【請求項３】
前記状態検知部は、検知した前記電気的な状態に対応する前記距離が短くなるに従って前記電源電圧を低減させる前記制御信号を出力する請求項２記載の通信装置。
【請求項４】
前記送信電圧変更部は、前記電源電圧を、前記通信媒体で受信される受信電圧が前記通信媒体の保護回路の動作開始電圧である絶対最大定格電圧を超えない範囲で変更する請求項１記載の通信装置。
【請求項５】
前記送信電圧変更部は、互いに異なる電圧を前記電源電圧として出力する複数の電圧レギュレータと、前記制御信号に応じて前記電圧レギュレータの１つを選択する切替回路とを有する請求項１記載の通信装置。
【請求項６】
前記送信電圧変更部は、互いに異なる分圧比を有し、所定の電圧を分圧し、前記電源電圧として出力する複数の分圧器と、前記制御信号の値に応じて前記分圧器の１つを選択するスイッチ回路とを有する請求項１記載の通信装置。
【請求項７】
通信装置が通信媒体に対し電力の供給をしつつ通信を行う通信方法であって、
前記通信装置における送信回路の電源電圧を所定の電圧にセットし、
前記通信媒体との距離に応じて変化する前記通信装置内の電気的な状態を検知し、
検知した前記電気的な状態に対応する前記距離が短くなるに従って前記電源電圧を低減させる、
通信方法。
【請求項８】
前記通信装置内の前記電気的な状態は、アンテナを介し受信回路が受ける搬送波の電圧である請求項７記載の通信方法。
【請求項９】
前記電源電圧を低減した後で、前記通信媒体からの返信がなくなると、前記電源電圧を前記所定の電圧にセットする段階に戻る請求項７記載の通信方法。
【請求項１】
通信媒体に対し電力の供給をしつつ通信を行う通信装置であって、
前記通信媒体との距離に応じて変化する電圧または電流の電気的な状態を検知し、検知した前記電気的な状態に対応する前記距離に応じた制御信号を出力する状態検知部と、
前記制御信号に従って送信回路における電源電圧を変更する送信電圧変更部と、
を備える通信装置。
【請求項２】
前記状態検知部は、アンテナの送受信信号、受信回路の受信信号および前記送信回路の送信信号のいずれか１つを前記電気的な状態として検知する請求項１記載の通信装置。
【請求項３】
前記状態検知部は、検知した前記電気的な状態に対応する前記距離が短くなるに従って前記電源電圧を低減させる前記制御信号を出力する請求項２記載の通信装置。
【請求項４】
前記送信電圧変更部は、前記電源電圧を、前記通信媒体で受信される受信電圧が前記通信媒体の保護回路の動作開始電圧である絶対最大定格電圧を超えない範囲で変更する請求項１記載の通信装置。
【請求項５】
前記送信電圧変更部は、互いに異なる電圧を前記電源電圧として出力する複数の電圧レギュレータと、前記制御信号に応じて前記電圧レギュレータの１つを選択する切替回路とを有する請求項１記載の通信装置。
【請求項６】
前記送信電圧変更部は、互いに異なる分圧比を有し、所定の電圧を分圧し、前記電源電圧として出力する複数の分圧器と、前記制御信号の値に応じて前記分圧器の１つを選択するスイッチ回路とを有する請求項１記載の通信装置。
【請求項７】
通信装置が通信媒体に対し電力の供給をしつつ通信を行う通信方法であって、
前記通信装置における送信回路の電源電圧を所定の電圧にセットし、
前記通信媒体との距離に応じて変化する前記通信装置内の電気的な状態を検知し、
検知した前記電気的な状態に対応する前記距離が短くなるに従って前記電源電圧を低減させる、
通信方法。
【請求項８】
前記通信装置内の前記電気的な状態は、アンテナを介し受信回路が受ける搬送波の電圧である請求項７記載の通信方法。
【請求項９】
前記電源電圧を低減した後で、前記通信媒体からの返信がなくなると、前記電源電圧を前記所定の電圧にセットする段階に戻る請求項７記載の通信方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２３２９２７（Ｐ２０１１−２３２９２７Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０２０３７（Ｐ２０１０−１０２０３７）
【出願日】平成２２年４月２７日（２０１０．４．２７）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２７日（２０１０．４．２７）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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