電界通信装置
【課題】電界通信の状態を不安定にすることなく、電界通信媒体の接触位置を容易に特定できる電界通信装置を提供する。
【解決手段】電界通信装置は、接触した電界伝達媒体に対して電界を誘起させて情報を送受信するアンテナ部と、当該アンテナ部を駆動して情報の送受信を行う通信部と、前記アンテナ部の前記電界通信媒体と接触する表面と反対の裏面側における外周端部近傍の複数か所に配設され、前記電界伝達媒体によって前記アンテナ部が接触されたことを検出するフォースセンサと、前記アンテナ部、前記通信部および前記フォースセンサを含めた各部の動作を司り、前記アンテナ部が接触された場合、当該接触された位置を複数の前記フォースセンサによる検出結果に基づいて特定する制御部と、を備える。
【解決手段】電界通信装置は、接触した電界伝達媒体に対して電界を誘起させて情報を送受信するアンテナ部と、当該アンテナ部を駆動して情報の送受信を行う通信部と、前記アンテナ部の前記電界通信媒体と接触する表面と反対の裏面側における外周端部近傍の複数か所に配設され、前記電界伝達媒体によって前記アンテナ部が接触されたことを検出するフォースセンサと、前記アンテナ部、前記通信部および前記フォースセンサを含めた各部の動作を司り、前記アンテナ部が接触された場合、当該接触された位置を複数の前記フォースセンサによる検出結果に基づいて特定する制御部と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界伝達媒体に電界を誘起して通信を行う電界通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、人体を電界伝達媒体として利用して通信を行う電界通信装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。電界通信装置は、人体に対して情報を送受信するアンテナ部と、当該アンテナ部を駆動して情報の送受信を行うための通信部と、装置全体の動作を司る制御部と、を備えている。アンテナ部は、電界を生じさせる一対の電極と、この一対の電極を絶縁する絶縁膜と、を備えている。このような電界通信装置によれば、アンテナ部に接触された人体内に電界が誘起され、その電界を利用した通信、すなわち電界通信が行える。
【０００３】
具体的な使用態様としては、二つの電界通信装置を対にして、一方を設備（自動販売機、駅の改札、ＰＣ（Personal Computer）、ドアや門扉など）に設置し、他方を人体に携帯端末として所持させる態様が考えられる。このような使用態様によれば、ユーザ（人体）が設備側の電界通信装置に触れることで、セキュリティ認証や課金、位置情報等のデータ収集など、目的に応じた通信を行える。例えば、自動販売機を利用する場合、ユーザは、電子マネー機能を備える電界通信装置（電子マネーカードや携帯電話など）を身につけることで、決済に際して当該電界通信装置を取り出すことなく、人体を介した電界通信により決済できる。
【０００４】
また、かかる電界通信装置における電界通信技術を利用したゲーム機が提案されている（例えば、特許文献２参照）。このゲーム機は、タッチパネル式のディスプレイが導電性を有する導電膜を備えているから、当該ディスプレイが、情報を送受信するアンテナとして機能する。このため、プレイヤであるユーザがディスプレイに触れることで、自身のゲーム機と他のゲーム機との間で、各種データの電界通信を行える。
【０００５】
ところで、近年、電子マネーを例にとってみても様々な種類の電子マネー（例えば、Ｅｄｙ（登録商標）、Ｓｕｉｃａ（登録商標）、ｎａｎａｃｏ（登録商標）、ＷＡＯＮ（登録商標）等）が実用化されている。これらは、それぞれが互いに異なる通信方式を利用し、決済時における誤動作を防止している。
【０００６】
例えば、スーパーマーケットやコンビニエンスストア等の店舗では、客がキャッシュレジスタの脇に設けられたタッチパネル等の選択手段によって、電子マネーを選択できる。これにより、客が所望する電子マネーを利用して会計し得る。また、自動販売機では、店舗と同様の選択手段が設けられ、電子マネーを選択できる（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１８８８３５号公報
【特許文献２】特開２００９−２９７２２８号公報
【特許文献３】特開２０００−２６８２３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２の技術のように、タッチパネルに電界通信の機能を持たせることが可能であるから、特許文献３の自動販売機に、特許文献１の電界通信による決済の技術を適用することは可能と思われる。このような自動販売機によれば、客がタッチパネルに触れることで、電子マネーの選択と同時に決済できる。
【０００９】
このように特許文献３の自動販売機に特許文献１の技術を適用する場合、複数のアンテナ部を並べて配置する必要がある。操作の容易性や限られたスペースでの配置上の制約から、複数のアンテナ部は、可能な限り互いに近付けて配設される。しかし、アンテナ部同士の間隔を狭くした場合、複数のアンテナ部が、ユーザの所持する電界通信装置から送信される電界の信号を受信して、ユーザが選択するアンテナ部を特定することができない可能性がある。結果として、ユーザが所望する電子マネーの種類を指定することが困難となる。そこで、自動販売機側に設置される電界通信装置において、アンテナ部における感度を弱めに設定することが考えられる。
【００１０】
しかしながら、自動販売機側のアンテナ部における感度を弱くすると、ユーザの所持する電界通信端末の状況によっては、所望する電子マネーに対応するアンテナ部を選択しても反応しない、すなわちユーザの所持する電界通信端末から送信される電界の信号を受信しないおそれがある。
【００１１】
また、特許文献２のタッチパネルを用いた電界通信の技術を、電子マネーの決済の際に使用する選択手段に転用することが考えられる。かかるタッチパネルは、押圧されたときに電気抵抗値の変化を捉え、押圧された位置を特定する。しかし、タッチパネルが押圧された場合、アンテナ部における電極とグランド電極との電気的特性が変化し、電界通信の状態が不安定となるおそれがある。
【００１２】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、電界通信の状態を不安定にすることなく、電界通信媒体の接触位置を容易に特定できる電界通信装置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】
【００１３】
（１）本発明は、接触した電界伝達媒体に対して電界を誘起させて情報を送受信するアンテナ部と、前記アンテナ部を駆動して情報の送受信を行う通信部と、前記アンテナ部の前記電界通信媒体と接触する表面と反対の裏面側における外周端部近傍の複数か所に配設され、前記アンテナ部が前記電界伝達媒体に接触されたことを検出するフォースセンサと、前記アンテナ、前記通信部および前記フォースセンサを含めた各部の動作を司り、前記アンテナ部が接触された場合、当該接触された位置を複数の前記フォースセンサによる検出結果に基づいて特定する制御部と、を備えることを特徴とする、電界通信装置である。
【００１４】
本発明によれば、アンテナ部が電界通信媒体に接触された場合、当該アンテナ部の裏面側における外周端部近傍の複数個所に配設されたフォースセンサの検出結果に基づいて、接触された位置を特定できる。また、接触検出手段がアンテナ部の裏面側に配設されているため、電界通信媒体とアンテナ部との電界通信が妨害されることを未然に回避できる。すなわち、電界通信の状態を良好に保てる。
【００１５】
（２）また本発明は、前記アンテナ部、前記通信部および前記フォースセンサを収容する筐体と、前記アンテナ部および前記フォースセンサの間に介在され、前記通信部を実装する板状の積載部材と、前記筐体に対する前記積載部材の動きを規制するガイド部と、を備えることを特徴とする、前記（１）に記載の電界通信装置である。
【００１６】
本発明によれば、筐体に対する積載部材の動きを規制するガイド部を設けることにより、アンテナ部が接触されることや筐体が振動することなどによって積載部材が動かされることを規制できる。すなわち、積載部材が筐体内でむやみに移動することを防止できる。これにより、積載部材が筐体内を移動することに起因する故障や破損の発生を未然に回避できる。
【００１７】
（３）しかも本発明は、前記ガイド部として、前記積載部材に直交する直交方向の前記積載部材の動きを規制する第１のガイド部と、前記積載部材に沿う水平方向の前記積載部材の動きを規制する第２のガイド部と、を備えることを特徴とする、前記（２）に記載の電界通信装置である。
【００１８】
本発明によれば、アンテナ部が接触されることや筐体が振動することなどによって積載部材が当該部材に直交する直交方向に動かされることを、第１のガイド部によって規制できる。また、アンテナ部が接触されることや筐体が振動することなどによって、積載部材が当該部材に沿う水平方向に動かされることを、第２のガイド部によって規制できる。このため、積載部材が筐体内でむやみに移動することを、確実に防止できる。これにより、積載部材が筐体内を移動することに起因する故障や破損の発生を未然に回避できる。
【００１９】
（４）そのうえ本発明は、前記第１のガイド部は、前記筐体または前記積載部材に設けられることを特徴とする、前記（３）に記載の電界通信装置である。
【００２０】
本発明によれば、第１のガイド部の設置位置を必要に応じて変更できる。これにより、電界通信装置を形成する際の部品配置の自由度が増す。ひいては、ニーズに応じたよりコンパクトな電界通信装置を実現できる。
【００２１】
（５）さらに本発明は、前記アンテナ部は、矩形状を有し、前記フォースセンサは、前記アンテナ部の裏面側における外周端部近傍の四隅に配設されることを特徴とする、前記（１）乃至（３）のいずれか１つに記載の電界通信装置である。
【００２２】
本発明によれば、フォースセンサをアンテナ部の裏面側における外周端部近傍の四隅に配設したので、アンテナ部が接触された位置を、容易かつ正確に特定できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の上記（１）乃至（５）に記載電界通信装置によれば、電界通信の状態を不安定にすることなく、電界通信媒体の接触位置を容易に特定できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る電界通信装置を示す概略構成図である。
【図２】（ａ）電界通信装置の要部における外観を概略的に示す斜視図である。（ｂ）電界通信装置の筐体を上方から示す外観図である。（ｃ）筐体の構造を概略的に示す断面図である。
【図３】筐体内の要部を概略的に示す分解斜視図である。
【図４】本発明の電界通信装置を適用した電子マネー決済装置を示す概略構成図である。
【図５】タッチパネル部における押下位置検出の説明に供するグラフである。
【図６】（ａ）初期処理の手順を示すフローチャートである。（ｂ）決済処理の手順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】
【００２５】
以下、図面を参照して、本発明に係る電界通信装置について詳細に説明する。なお、本発明が以下の実施形態にて説明する電界通信装置の構成に限定されるものではない。
【００２６】
＜基本構成＞まず、図１を用いて、本発明の一実施形態に係る電界通信装置の基本構成について説明する。なお、図１は、本発明に係る電界通信装置を示す概略構成図である。
【００２７】
図１に示す電界通信装置１は、レーザ光と電気光学結晶を用いた電気光学的手法による信号検出技術を利用する。この電界通信装置１は、送信する情報（以下、「送信情報」と称す）に基づく電界を電界伝達媒体である人体１０に誘起させ、該誘起させた電界を介して電界通信することで、様々な情報を送受信する。換言すれば、電界通信装置１は、互いに絶縁され隔離された一対の陽極（＋）側電極と負極（−）側電極とを有する電極板を備えており、人体１０がこの電極に触れることにより、人体１０内に電界が誘起されて電界伝達媒体となり、電界通信が可能となる。
【００２８】
なお、電気光学素子における共振周波数は複数存在するため、変調用には送信情報の高レベルと低レベルに相当する任意の２つの共振周波数をデジタル変調周波数として利用し、この２つのデジタル変調周波数を後述する変調回路３６と復調回路３３に供給している。
【００２９】
具体的に電界通信装置１は、人体１０と接触可能に配置され、当該人体１０に対して電界を誘起させて情報を送受信するアンテナ部２と、当該アンテナ部２を駆動して情報の送受信を行うための通信部３と、装置全体の動作を司る制御部４と、を備えている。
【００３０】
アンテナ部２は、人体１０に結合するための陽極（＋）側電極２１と、グランド（ＧＮＤ）と結合するための負極（−）側電極２２と、これら両電極２１、２２が互いに接触することを防止するための絶縁体からなる絶縁膜２３と、を有している。これら一対の＋側電極２１および−側電極２２は、情報を送受信するために必要に応じて受信電極または送信電極として機能する。また、絶縁膜２３は、板状（薄膜形状）に成形され、＋側電極２１および−側電極２２間に介在される。なお、以下において、これら＋側電極２１および−側電極２２を便宜上、単に電極２１、２２と称する場合がある。
【００３１】
通信部３は、電界通信を行う駆動回路として機能する各種電子部品を備えている。この通信部３は、電界検出部３２および送信回路３７を介してアンテナ部２と接続されていると共に、入出力回路（以下、「Ｉ／Ｏ回路」と称す）３１を介して制御部４に接続されている。
【００３２】
具体的に通信部３は、制御部４からＩ／Ｏ回路３１を介して入力される送信情報に基づく電界を、アンテナ部２を介して人体１０に誘起させる。また、通信部３は、人体１０から誘起されて伝達されてくる電界に基づく受信情報を、アンテナ部２（すなわち、絶縁膜２３を介在した受信電極としての電極２１、２２）を介して受信する。さらに、通信部３は、制御部４からの送信情報をＩ／Ｏ回路３１を介して受信すると、この送信情報のレベルをレベル調整回路３５で調整して変調回路３６に供給する。
【００３３】
変調回路３６は、レベル調整回路３５からの送信情報を変調する。このとき、変調用には送信情報の高レベルと低レベルに相当する任意の２つの共振周波数をデジタル変調周波数として利用し、レベル調整回路３５からの送信情報を変調し、この変調された送信情報を送信回路３７に供給する。
【００３４】
送信回路３７は、変調回路３６で変調された送信情報に相当する電界を送信電極として機能する電極２２に供給し、これにより送信情報に基づく電界を電極２２から絶縁膜２３および電極２１を順次介して人体１０に誘起させ、この誘起した電界を人体１０の他の部位に設けられた不図示の電界通信端末などに伝達する。
【００３５】
また、通信部３は、受信電極として機能するアンテナ部２（すなわち、電極２１、絶縁膜２３、電極２２）を介して、人体１０の他の部位から誘起されて伝達されてくる受信情報としての電界を受信すると、該電界を電界検出部３２に結合する。
【００３６】
電界検出部３２は、結合された電界により電気光学素子が共振して、レーザ光の偏光変化を増大し、前記２つのデジタル変調周波数で変調された電気信号を復調回路３３に供給する。
【００３７】
復調回路３３は、前記２つのデジタル変調周波数を用いて、電界検出部３２から供給された電気信号を復調し、信号処理回路３４に供給する。信号処理回路３４は、復調回路３３で復調された電気信号に対して低雑音増幅、雑音除去、波形整形などの信号処理を施し、Ｉ／Ｏ回路３１を介してウェアラブルコンピュータ等の制御部４に供給する。
【００３８】
制御部４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えたウェアラブルコンピュータ等の小型コンピュータで構成されている。
【００３９】
具体的な使用態様としては、二つの電界通信装置１を対にして、一方を設備（自動販売機、駅の改札、ＰＣ（Personal Computer）、ドアや門扉など）に設置し、他方を人体１０（ユーザ）に携帯端末として所持させる態様が考えられる。このような使用態様によれば、人体１０が設備側の電界通信装置１に触れることで、セキュリティ認証や課金、位置情報等のデータ収集など、目的に応じた通信を行える。
【００４０】
以下に説明する実施形態の場合、このような電界通信装置１は、飲料物などの各種商品を販売する自動販売機に設置される。自動販売機に設置された電界通信装置１は、ユーザが所持する電界通信装置（図示省略）との間で、例えば電子マネー情報を電界通信する。これにより、各種商品の購入時に電子マネーで決済できる（詳細は、後述する図４参照）。
【００４１】
すなわち、ユーザは、電子マネー機能を備える電界通信装置（例えば、電子マネーカードや携帯電話など）を身につけることで、決済に際して当該電界通信装置を取り出すことなく、自身の人体１０の一部（指先など）で所定のボタン（タッチパネルなど）を押下することで、人体１０を介した電界通信により決済できる。
【００４２】
＜本発明を適用した電界通信装置＞次に、図２乃至図３を用いて、本発明を適用した電界通信装置について詳細に説明する。なお、図２（ａ）は、電界通信装置の要部における外観を概略的に示す斜視図である。図２（ｂ）は、電界通信装置の筐体を上方から示す外観図である。図２（ｃ）は、筐体の構造を概略的に示す断面図である。図３は、筐体内の要部を概略的に示す分解斜視図である。
【００４３】
図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すように、本発明の一実施形態における電界通信装置１は、例えば矩形状の筐体１ａ内に、少なくともアンテナ部２と、通信部３とを収容する。この筐体１ａは、底面側から見て上方側の一面を開放した状態で形成され、当該開放した一面を覆うように蓋部１ｂが配設されている。この蓋部１ｂは、略中央部に開口部１ｂａが設けられ、当該開口部１ｂａを介してアンテナ部２が露出するように配設されている。さらに、この開口部１ｂａは、絶縁樹脂等の絶縁材料からなるシート状等の保護膜１ｃによって閉鎖されている。これにより、筐体１ａ内に外部から塵や埃などが入り込むのを防止できると共に、人体１０と接触することによりアンテナ部２が摩耗するのを防止する。なお、筐体１ａは絶縁性部材で成形されることが好ましい。
【００４４】
蓋部１ｂの開口部１ｂａから露出するアンテナ部２の上面は、全体的にタッチパネル２０として機能する。タッチパネル２０は、４つの領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに区画されている。本実施形態では、電界通信装置１を自動販売機（不図示）における電子マネー決済装置として適用するため、これら４つの領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄには、各々Ｅｄｙ（商標登録）、Ｓｕｉｃａ（商標登録）、ｎａｎａｃｏ（商標登録）、ＷＡＯＮ（商標登録）等のように、４種類の電子マネーＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを選択可能なように割り当てている。
【００４５】
なお、本実施形態の場合、タッチパネル２０は、あくまでも電子マネー決済装置においてユーザが所望する電子マネーの種別を指定するための選択手段として機能すれば十分である。従って、タッチパネル２０は必要に応じて表示画像などの表示内容を変更可能な所謂、液晶表示パネルを兼ね備える必要はないため、透過性の性質を有する必要はない。これにより、タッチパネル２０を安価に作成することが可能である。
【００４６】
本実施形態では、図３にも示すように、通信部３は、積載部材である基板５に実装され、当該基板５を介して筐体１ａ内に搭載される。基板５に実装された通信部３上には、アンテナ部２が積層されている。また、基板５上に実装された通信部３と、タッチパネル２０として機能するアンテナ部２とは、例えばフリップチップボンディングやワイヤボンディング等の手法を用いて電気的・物理的に接続されている。
【００４７】
また、基板５の通信部３を実装する側とは反対の裏面側における外周端部近傍の複数個所（ここでは、四隅の４か所）には、人体１０との接触によってタッチパネル２０が押下された位置を検出するフォースセンサ６ａ〜６ｄが配設されている。これらフォースセンサ６ａ〜６ｄは、基板５の四隅をそれぞれ固定保持する固定部７ａ〜７ｄを介して、基板５を固定保持する。
【００４８】
さらに、図２（ｃ）に示すように、筐体１ａ内には、通信部３を搭載する基板５を収容した際に、この基板５が筐体１ａに対し、上下となる垂直方向に移動することを規制する第１のガイド部８ａと、同じく筐体１ａに対し、前後左右となる水平方向に移動することを規制する第２のガイド部８ｂとが設けられている。なお、第１のガイド部８ａが筐体１ａ内に収容される場合について述べるが、本発明はこれに限らず、この第１のガイド部８ａは、基板５の筐体１ａ内部と対峙する底面側に設けられてもよい。この第１のガイド部８ａによって、タッチパネル２０が強く押下された場合においても、当該押下に伴って基板５が垂直方向に動かされてフォースセンサ６ａ〜６ｄが破壊されるのを防止するように、基板５の垂直方向の動きを規制し得る。また、第２のガイド部８ｂは、筐体１ａ内に段部で形成され、この段部の段差によって基板５を位置決めし、筐体１ａに対する基板５の水平方向の動きを規制し得る。
【００４９】
このように構成された電界通信装置１は、図４に示すような自動販売機等における電子マネー決済装置５０に適用することにより、スマートな決済を実現できる。ここで、図４を参照しながら本発明の電界通信装置１を適用した自動販売機における電子マネー決済装置５０について説明する。なお、図４は、本発明の電界通信装置１を適用した電子マネー決済装置５０を示す概略構成図である。同図においては、図１乃至図３との対応部分に同一符号を付して示し、その構成・作用については同様であることから説明が重複するため、ここでは、便宜上、詳細な説明を割愛するものとする。
【００５０】
図４に示すように、電子マネー決済装置５０は、電界通信装置１と、当該電界通信装置１を操作するタッチパネル２０と、フォースセンサ６ａ〜６ｄの初期化処理や、タッチパネル２０の押下位置検出処理、または電子マネー決済処理などの各種処理を実行する主制御部５１と、当該主制御部５１が実行する各種プログラムや設定等を記憶する記憶手段としてのメモリ５２と、主制御部５１と電界通信装置１とを接続するインターフェース部（Ｉ／Ｆ部）５３と、外部の電子マネー管理サーバと通信するための通信装置５４と、を備えている。
【００５１】
なお、ここでは、電界通信装置１における通信部３に電界通信によって送受信する情報を記憶する記憶手段としてメモリ３ａが設けられている。また、電界通信装置１における通信部３および制御部４は、１つのモジュールとして構成することが可能である。さらに、電界通信装置１の制御部４と電子マネー決済装置５０における主制御部５１とを一体成型することも可能である。
【００５２】
この電子マネー決済装置５０では、ユーザは、電子マネー機能を備える電界通信装置（例えば、電子マネーカードや携帯電話など）を身につけることで、決済に際して当該電界通信装置を取り出すことなく、自身の指先などの人体１０の一部で、電子マネーＡ〜Ｄの中から所望する電子マネーに対応したボタン（タッチパネル２０）を押下することで、人体１０を介した電界通信により決済できる。
【００５３】
ここで、電界通信装置１のタッチパネル２０において、ユーザに押下された位置を特定するための押下位置の算出方法について、図５および図６を用いて説明する。なお、図５は、タッチパネル２０における押下位置検出の説明に供するグラフである。図６（ａ）は、初期処理の手順を示すフローチャートである。図６（ｂ）は、決済処理の手順を示すフローチャートである。
【００５４】
図５のグラフにおいて、縦軸、横軸および一点鎖線で示される基板５は、フォースセンサ６ａの配置される紙面上左隅の角部を基準「０」とし、横軸はｘ方向の位置を示し、縦軸はｙ方向の位置を示している。
【００５５】
このとき、人体１０によって、例えばＰで示す位置（以下、これを押下位置Ｐと称す）を押下された場合、４つのフォースセンサ６ａ〜６ｄの位置（ｘ１、ｙ１）、（ｘ１、ｙ２）、（ｘ２、ｙ１）、（ｘ２、ｙ２）における荷重を、それぞれｇ１、ｇ２、ｇ３、ｇ４とすると、押下位置Ｐの重心（ｘＧ、ｙＧ）は、以下の数１および数２に基づいて算出する。
【数１】
【数２】
【００５６】
具体的に、４つのフォースセンサ６ａ〜６ｄにおける荷重を、例えばｇ１が「４ｇ」、ｇ２が「５ｇ」、ｇ３が「２ｇ」、ｇ４が「３ｇ」とし、ｘ１＝１、ｘ２＝１０、ｙ１＝１、ｙ２＝１０とすると、押下位置Ｐの重心位置（ｘＧ、ｙＧ）は、前記数式１および数式２から、それぞれ、ｘＧ＝４．２１、ｙＧ＝６．１４と算出される。従って、この算出結果からタッチパネル２０における電子マネーＡの領域（図２参照）が押下され、電子マネーＡが選択されたことが特定される。
【００５７】
このような押下位置の特定方法を使用する、電子マネー決済装置５０の主制御部５１は、図６（ａ）に示す初期処理（キャリブレーション処理）を実行した後、図６（ｂ）に示す決済処理を実行するようになっている。
【００５８】
すなわち、主制御部５１は、電子マネー決済装置５０の電源が立ち上げられると、ステップＳ１において、フォースセンサ（この場合、４つのフォースセンサ６ａ〜６ｄ）のキャリブレーション処理を実行する。このとき、主制御部５１は、タッチされていない状態における各フォースセンサ６ａ〜６ｄの出力値を初期値として、この値を荷重が「０ｇ」の状態であると設定してメモリ５２に記憶する所謂０ｇ調整を行う。
【００５９】
次に、主制御部５１は、自動販売機等の制御部から代金の引き落とし要求と、当該要求された代金の金額情報を受信すると、図６（ｂ）に示す電子マネーの決済処理を実行する。まず、主制御部５１は、ステップＳ１０において、タッチパネル２０が押下されたか否かを、４つのフォースセンサ６ａ〜６ｄから出力される出力値の変化に基づいて判断する。このステップＳ１０においてタッチパネル２０の押圧が検出されない場合、当該押下が検出されるまで、このルーチンを繰り返す。一方、このステップＳ１０において、タッチパネル２０が押下されたことを検出すると、ステップＳ１１に移行して、当該押下された位置を算出する。次に、ステップＳ１２に移行して、ステップＳ１１で算出した位置に基づいて、当該位置に割り当てられた電子マネーの種類を特定する。そして、ステップＳ１３に移行し、特定された電子マネーを用いて決済処理を実行する。
【００６０】
以上、説明したように、本発明によれば、アンテナ部２が電界通信媒体に接触された場合、当該アンテナ部２の裏面側における外周端部近傍の複数か所に配設されたフォースセンサ６ａ〜６ｄの検出結果に基づいて、アンテナ部２の接触された位置を特定できる。また、フォースセンサ６ａ〜６ｄがアンテナ部２の裏面側に配設されているため、人体１０とアンテナ部２との電界通信が妨害されることを未然に回避できる。すなわち、当該電界通信の状態を良好に保てる。
【００６１】
また、本発明によれば、筐体１ａに対する基板５の動きを規制するガイド部８ａ、８ｂを設けることにより、アンテナ部２が押下されることや筐体１ａが振動することなどによって基板５が動かされることを規制できる。すなわち、基板５が筐体１ａ内でむやみに移動することを防止できる。これにより、基板５が筐体１ａ内を移動することに起因する故障や破損の発生を未然に回避できる。
【００６２】
しかも、本発明によれば、アンテナ部２が押下されることや筐体１ａが振動することなどによって基板５が接触される接触方向に動かされることを、第１のガイド部８ａによって規制できる。また、アンテナ部２が接触されることや筐体１ａが振動することなどによって、基板５が接触方向と直交する水平方向に動かされることを、第２のガイド部８ｂによって規制できる。このため、基板５が筐体１ａ内でむやみに移動することを、確実に防止できる。これにより、基板５が筐体１ａ内を移動することに起因する故障や破損の発生を未然に回避できる。
【００６３】
そのうえ、本発明によれば、第１のガイド部８ａの設置位置を必要に応じて変更できる。これにより、電界通信装置１を形成する際の部品配置の自由度が増す。ひいては、ニーズに応じたよりコンパクトな電界通信装置を実現できる。
【００６４】
さらに、本発明によれば、フォースセンサ６ａ〜６ｄをアンテナ部２の裏面側における外周端部近傍の四隅に配設したので、アンテナ部２が接触された位置を、容易かつ正確に特定できる。
【００６５】
以上、本発明を実施形態により詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も本発明の範囲に含まれるものである。
【００６６】
すなわち、上記実施形態において、各構成要素の数量は適宜変更できる。例えば、フォースセンサの数量が挙げられる。
【符号の説明】
【００６７】
１ 電界通信装置
２ アンテナ部
３ 通信部
４ 制御部
５ 基板（積載部材）
６ａ〜６ｄ フォースセンサ
７ａ〜７ｄ 固定部
８ａ 第１のガイド部
８ｂ 第２のガイド部
１０ 人体（電界通信媒体）
２０ タッチパネル
２１、２２ 電極
２３ 絶縁膜
３１ Ｉ／Ｏ回路（入出力回路）
３２ 電界検出部
３３ 復調回路
３４ 信号処理回路
３５ レベル調整回路
３６ 変調回路
３７ 送信回路
５０ 電子マネー決済装置
５１ 主制御部
５２ メモリ
５３ インターフェース部
５４ 通信装置
６０ 管理サーバ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界伝達媒体に電界を誘起して通信を行う電界通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、人体を電界伝達媒体として利用して通信を行う電界通信装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。電界通信装置は、人体に対して情報を送受信するアンテナ部と、当該アンテナ部を駆動して情報の送受信を行うための通信部と、装置全体の動作を司る制御部と、を備えている。アンテナ部は、電界を生じさせる一対の電極と、この一対の電極を絶縁する絶縁膜と、を備えている。このような電界通信装置によれば、アンテナ部に接触された人体内に電界が誘起され、その電界を利用した通信、すなわち電界通信が行える。
【０００３】
具体的な使用態様としては、二つの電界通信装置を対にして、一方を設備（自動販売機、駅の改札、ＰＣ（Personal Computer）、ドアや門扉など）に設置し、他方を人体に携帯端末として所持させる態様が考えられる。このような使用態様によれば、ユーザ（人体）が設備側の電界通信装置に触れることで、セキュリティ認証や課金、位置情報等のデータ収集など、目的に応じた通信を行える。例えば、自動販売機を利用する場合、ユーザは、電子マネー機能を備える電界通信装置（電子マネーカードや携帯電話など）を身につけることで、決済に際して当該電界通信装置を取り出すことなく、人体を介した電界通信により決済できる。
【０００４】
また、かかる電界通信装置における電界通信技術を利用したゲーム機が提案されている（例えば、特許文献２参照）。このゲーム機は、タッチパネル式のディスプレイが導電性を有する導電膜を備えているから、当該ディスプレイが、情報を送受信するアンテナとして機能する。このため、プレイヤであるユーザがディスプレイに触れることで、自身のゲーム機と他のゲーム機との間で、各種データの電界通信を行える。
【０００５】
ところで、近年、電子マネーを例にとってみても様々な種類の電子マネー（例えば、Ｅｄｙ（登録商標）、Ｓｕｉｃａ（登録商標）、ｎａｎａｃｏ（登録商標）、ＷＡＯＮ（登録商標）等）が実用化されている。これらは、それぞれが互いに異なる通信方式を利用し、決済時における誤動作を防止している。
【０００６】
例えば、スーパーマーケットやコンビニエンスストア等の店舗では、客がキャッシュレジスタの脇に設けられたタッチパネル等の選択手段によって、電子マネーを選択できる。これにより、客が所望する電子マネーを利用して会計し得る。また、自動販売機では、店舗と同様の選択手段が設けられ、電子マネーを選択できる（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１８８８３５号公報
【特許文献２】特開２００９−２９７２２８号公報
【特許文献３】特開２０００−２６８２３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２の技術のように、タッチパネルに電界通信の機能を持たせることが可能であるから、特許文献３の自動販売機に、特許文献１の電界通信による決済の技術を適用することは可能と思われる。このような自動販売機によれば、客がタッチパネルに触れることで、電子マネーの選択と同時に決済できる。
【０００９】
このように特許文献３の自動販売機に特許文献１の技術を適用する場合、複数のアンテナ部を並べて配置する必要がある。操作の容易性や限られたスペースでの配置上の制約から、複数のアンテナ部は、可能な限り互いに近付けて配設される。しかし、アンテナ部同士の間隔を狭くした場合、複数のアンテナ部が、ユーザの所持する電界通信装置から送信される電界の信号を受信して、ユーザが選択するアンテナ部を特定することができない可能性がある。結果として、ユーザが所望する電子マネーの種類を指定することが困難となる。そこで、自動販売機側に設置される電界通信装置において、アンテナ部における感度を弱めに設定することが考えられる。
【００１０】
しかしながら、自動販売機側のアンテナ部における感度を弱くすると、ユーザの所持する電界通信端末の状況によっては、所望する電子マネーに対応するアンテナ部を選択しても反応しない、すなわちユーザの所持する電界通信端末から送信される電界の信号を受信しないおそれがある。
【００１１】
また、特許文献２のタッチパネルを用いた電界通信の技術を、電子マネーの決済の際に使用する選択手段に転用することが考えられる。かかるタッチパネルは、押圧されたときに電気抵抗値の変化を捉え、押圧された位置を特定する。しかし、タッチパネルが押圧された場合、アンテナ部における電極とグランド電極との電気的特性が変化し、電界通信の状態が不安定となるおそれがある。
【００１２】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、電界通信の状態を不安定にすることなく、電界通信媒体の接触位置を容易に特定できる電界通信装置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】
【００１３】
（１）本発明は、接触した電界伝達媒体に対して電界を誘起させて情報を送受信するアンテナ部と、前記アンテナ部を駆動して情報の送受信を行う通信部と、前記アンテナ部の前記電界通信媒体と接触する表面と反対の裏面側における外周端部近傍の複数か所に配設され、前記アンテナ部が前記電界伝達媒体に接触されたことを検出するフォースセンサと、前記アンテナ、前記通信部および前記フォースセンサを含めた各部の動作を司り、前記アンテナ部が接触された場合、当該接触された位置を複数の前記フォースセンサによる検出結果に基づいて特定する制御部と、を備えることを特徴とする、電界通信装置である。
【００１４】
本発明によれば、アンテナ部が電界通信媒体に接触された場合、当該アンテナ部の裏面側における外周端部近傍の複数個所に配設されたフォースセンサの検出結果に基づいて、接触された位置を特定できる。また、接触検出手段がアンテナ部の裏面側に配設されているため、電界通信媒体とアンテナ部との電界通信が妨害されることを未然に回避できる。すなわち、電界通信の状態を良好に保てる。
【００１５】
（２）また本発明は、前記アンテナ部、前記通信部および前記フォースセンサを収容する筐体と、前記アンテナ部および前記フォースセンサの間に介在され、前記通信部を実装する板状の積載部材と、前記筐体に対する前記積載部材の動きを規制するガイド部と、を備えることを特徴とする、前記（１）に記載の電界通信装置である。
【００１６】
本発明によれば、筐体に対する積載部材の動きを規制するガイド部を設けることにより、アンテナ部が接触されることや筐体が振動することなどによって積載部材が動かされることを規制できる。すなわち、積載部材が筐体内でむやみに移動することを防止できる。これにより、積載部材が筐体内を移動することに起因する故障や破損の発生を未然に回避できる。
【００１７】
（３）しかも本発明は、前記ガイド部として、前記積載部材に直交する直交方向の前記積載部材の動きを規制する第１のガイド部と、前記積載部材に沿う水平方向の前記積載部材の動きを規制する第２のガイド部と、を備えることを特徴とする、前記（２）に記載の電界通信装置である。
【００１８】
本発明によれば、アンテナ部が接触されることや筐体が振動することなどによって積載部材が当該部材に直交する直交方向に動かされることを、第１のガイド部によって規制できる。また、アンテナ部が接触されることや筐体が振動することなどによって、積載部材が当該部材に沿う水平方向に動かされることを、第２のガイド部によって規制できる。このため、積載部材が筐体内でむやみに移動することを、確実に防止できる。これにより、積載部材が筐体内を移動することに起因する故障や破損の発生を未然に回避できる。
【００１９】
（４）そのうえ本発明は、前記第１のガイド部は、前記筐体または前記積載部材に設けられることを特徴とする、前記（３）に記載の電界通信装置である。
【００２０】
本発明によれば、第１のガイド部の設置位置を必要に応じて変更できる。これにより、電界通信装置を形成する際の部品配置の自由度が増す。ひいては、ニーズに応じたよりコンパクトな電界通信装置を実現できる。
【００２１】
（５）さらに本発明は、前記アンテナ部は、矩形状を有し、前記フォースセンサは、前記アンテナ部の裏面側における外周端部近傍の四隅に配設されることを特徴とする、前記（１）乃至（３）のいずれか１つに記載の電界通信装置である。
【００２２】
本発明によれば、フォースセンサをアンテナ部の裏面側における外周端部近傍の四隅に配設したので、アンテナ部が接触された位置を、容易かつ正確に特定できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の上記（１）乃至（５）に記載電界通信装置によれば、電界通信の状態を不安定にすることなく、電界通信媒体の接触位置を容易に特定できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る電界通信装置を示す概略構成図である。
【図２】（ａ）電界通信装置の要部における外観を概略的に示す斜視図である。（ｂ）電界通信装置の筐体を上方から示す外観図である。（ｃ）筐体の構造を概略的に示す断面図である。
【図３】筐体内の要部を概略的に示す分解斜視図である。
【図４】本発明の電界通信装置を適用した電子マネー決済装置を示す概略構成図である。
【図５】タッチパネル部における押下位置検出の説明に供するグラフである。
【図６】（ａ）初期処理の手順を示すフローチャートである。（ｂ）決済処理の手順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】
【００２５】
以下、図面を参照して、本発明に係る電界通信装置について詳細に説明する。なお、本発明が以下の実施形態にて説明する電界通信装置の構成に限定されるものではない。
【００２６】
＜基本構成＞まず、図１を用いて、本発明の一実施形態に係る電界通信装置の基本構成について説明する。なお、図１は、本発明に係る電界通信装置を示す概略構成図である。
【００２７】
図１に示す電界通信装置１は、レーザ光と電気光学結晶を用いた電気光学的手法による信号検出技術を利用する。この電界通信装置１は、送信する情報（以下、「送信情報」と称す）に基づく電界を電界伝達媒体である人体１０に誘起させ、該誘起させた電界を介して電界通信することで、様々な情報を送受信する。換言すれば、電界通信装置１は、互いに絶縁され隔離された一対の陽極（＋）側電極と負極（−）側電極とを有する電極板を備えており、人体１０がこの電極に触れることにより、人体１０内に電界が誘起されて電界伝達媒体となり、電界通信が可能となる。
【００２８】
なお、電気光学素子における共振周波数は複数存在するため、変調用には送信情報の高レベルと低レベルに相当する任意の２つの共振周波数をデジタル変調周波数として利用し、この２つのデジタル変調周波数を後述する変調回路３６と復調回路３３に供給している。
【００２９】
具体的に電界通信装置１は、人体１０と接触可能に配置され、当該人体１０に対して電界を誘起させて情報を送受信するアンテナ部２と、当該アンテナ部２を駆動して情報の送受信を行うための通信部３と、装置全体の動作を司る制御部４と、を備えている。
【００３０】
アンテナ部２は、人体１０に結合するための陽極（＋）側電極２１と、グランド（ＧＮＤ）と結合するための負極（−）側電極２２と、これら両電極２１、２２が互いに接触することを防止するための絶縁体からなる絶縁膜２３と、を有している。これら一対の＋側電極２１および−側電極２２は、情報を送受信するために必要に応じて受信電極または送信電極として機能する。また、絶縁膜２３は、板状（薄膜形状）に成形され、＋側電極２１および−側電極２２間に介在される。なお、以下において、これら＋側電極２１および−側電極２２を便宜上、単に電極２１、２２と称する場合がある。
【００３１】
通信部３は、電界通信を行う駆動回路として機能する各種電子部品を備えている。この通信部３は、電界検出部３２および送信回路３７を介してアンテナ部２と接続されていると共に、入出力回路（以下、「Ｉ／Ｏ回路」と称す）３１を介して制御部４に接続されている。
【００３２】
具体的に通信部３は、制御部４からＩ／Ｏ回路３１を介して入力される送信情報に基づく電界を、アンテナ部２を介して人体１０に誘起させる。また、通信部３は、人体１０から誘起されて伝達されてくる電界に基づく受信情報を、アンテナ部２（すなわち、絶縁膜２３を介在した受信電極としての電極２１、２２）を介して受信する。さらに、通信部３は、制御部４からの送信情報をＩ／Ｏ回路３１を介して受信すると、この送信情報のレベルをレベル調整回路３５で調整して変調回路３６に供給する。
【００３３】
変調回路３６は、レベル調整回路３５からの送信情報を変調する。このとき、変調用には送信情報の高レベルと低レベルに相当する任意の２つの共振周波数をデジタル変調周波数として利用し、レベル調整回路３５からの送信情報を変調し、この変調された送信情報を送信回路３７に供給する。
【００３４】
送信回路３７は、変調回路３６で変調された送信情報に相当する電界を送信電極として機能する電極２２に供給し、これにより送信情報に基づく電界を電極２２から絶縁膜２３および電極２１を順次介して人体１０に誘起させ、この誘起した電界を人体１０の他の部位に設けられた不図示の電界通信端末などに伝達する。
【００３５】
また、通信部３は、受信電極として機能するアンテナ部２（すなわち、電極２１、絶縁膜２３、電極２２）を介して、人体１０の他の部位から誘起されて伝達されてくる受信情報としての電界を受信すると、該電界を電界検出部３２に結合する。
【００３６】
電界検出部３２は、結合された電界により電気光学素子が共振して、レーザ光の偏光変化を増大し、前記２つのデジタル変調周波数で変調された電気信号を復調回路３３に供給する。
【００３７】
復調回路３３は、前記２つのデジタル変調周波数を用いて、電界検出部３２から供給された電気信号を復調し、信号処理回路３４に供給する。信号処理回路３４は、復調回路３３で復調された電気信号に対して低雑音増幅、雑音除去、波形整形などの信号処理を施し、Ｉ／Ｏ回路３１を介してウェアラブルコンピュータ等の制御部４に供給する。
【００３８】
制御部４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えたウェアラブルコンピュータ等の小型コンピュータで構成されている。
【００３９】
具体的な使用態様としては、二つの電界通信装置１を対にして、一方を設備（自動販売機、駅の改札、ＰＣ（Personal Computer）、ドアや門扉など）に設置し、他方を人体１０（ユーザ）に携帯端末として所持させる態様が考えられる。このような使用態様によれば、人体１０が設備側の電界通信装置１に触れることで、セキュリティ認証や課金、位置情報等のデータ収集など、目的に応じた通信を行える。
【００４０】
以下に説明する実施形態の場合、このような電界通信装置１は、飲料物などの各種商品を販売する自動販売機に設置される。自動販売機に設置された電界通信装置１は、ユーザが所持する電界通信装置（図示省略）との間で、例えば電子マネー情報を電界通信する。これにより、各種商品の購入時に電子マネーで決済できる（詳細は、後述する図４参照）。
【００４１】
すなわち、ユーザは、電子マネー機能を備える電界通信装置（例えば、電子マネーカードや携帯電話など）を身につけることで、決済に際して当該電界通信装置を取り出すことなく、自身の人体１０の一部（指先など）で所定のボタン（タッチパネルなど）を押下することで、人体１０を介した電界通信により決済できる。
【００４２】
＜本発明を適用した電界通信装置＞次に、図２乃至図３を用いて、本発明を適用した電界通信装置について詳細に説明する。なお、図２（ａ）は、電界通信装置の要部における外観を概略的に示す斜視図である。図２（ｂ）は、電界通信装置の筐体を上方から示す外観図である。図２（ｃ）は、筐体の構造を概略的に示す断面図である。図３は、筐体内の要部を概略的に示す分解斜視図である。
【００４３】
図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すように、本発明の一実施形態における電界通信装置１は、例えば矩形状の筐体１ａ内に、少なくともアンテナ部２と、通信部３とを収容する。この筐体１ａは、底面側から見て上方側の一面を開放した状態で形成され、当該開放した一面を覆うように蓋部１ｂが配設されている。この蓋部１ｂは、略中央部に開口部１ｂａが設けられ、当該開口部１ｂａを介してアンテナ部２が露出するように配設されている。さらに、この開口部１ｂａは、絶縁樹脂等の絶縁材料からなるシート状等の保護膜１ｃによって閉鎖されている。これにより、筐体１ａ内に外部から塵や埃などが入り込むのを防止できると共に、人体１０と接触することによりアンテナ部２が摩耗するのを防止する。なお、筐体１ａは絶縁性部材で成形されることが好ましい。
【００４４】
蓋部１ｂの開口部１ｂａから露出するアンテナ部２の上面は、全体的にタッチパネル２０として機能する。タッチパネル２０は、４つの領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに区画されている。本実施形態では、電界通信装置１を自動販売機（不図示）における電子マネー決済装置として適用するため、これら４つの領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄには、各々Ｅｄｙ（商標登録）、Ｓｕｉｃａ（商標登録）、ｎａｎａｃｏ（商標登録）、ＷＡＯＮ（商標登録）等のように、４種類の電子マネーＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを選択可能なように割り当てている。
【００４５】
なお、本実施形態の場合、タッチパネル２０は、あくまでも電子マネー決済装置においてユーザが所望する電子マネーの種別を指定するための選択手段として機能すれば十分である。従って、タッチパネル２０は必要に応じて表示画像などの表示内容を変更可能な所謂、液晶表示パネルを兼ね備える必要はないため、透過性の性質を有する必要はない。これにより、タッチパネル２０を安価に作成することが可能である。
【００４６】
本実施形態では、図３にも示すように、通信部３は、積載部材である基板５に実装され、当該基板５を介して筐体１ａ内に搭載される。基板５に実装された通信部３上には、アンテナ部２が積層されている。また、基板５上に実装された通信部３と、タッチパネル２０として機能するアンテナ部２とは、例えばフリップチップボンディングやワイヤボンディング等の手法を用いて電気的・物理的に接続されている。
【００４７】
また、基板５の通信部３を実装する側とは反対の裏面側における外周端部近傍の複数個所（ここでは、四隅の４か所）には、人体１０との接触によってタッチパネル２０が押下された位置を検出するフォースセンサ６ａ〜６ｄが配設されている。これらフォースセンサ６ａ〜６ｄは、基板５の四隅をそれぞれ固定保持する固定部７ａ〜７ｄを介して、基板５を固定保持する。
【００４８】
さらに、図２（ｃ）に示すように、筐体１ａ内には、通信部３を搭載する基板５を収容した際に、この基板５が筐体１ａに対し、上下となる垂直方向に移動することを規制する第１のガイド部８ａと、同じく筐体１ａに対し、前後左右となる水平方向に移動することを規制する第２のガイド部８ｂとが設けられている。なお、第１のガイド部８ａが筐体１ａ内に収容される場合について述べるが、本発明はこれに限らず、この第１のガイド部８ａは、基板５の筐体１ａ内部と対峙する底面側に設けられてもよい。この第１のガイド部８ａによって、タッチパネル２０が強く押下された場合においても、当該押下に伴って基板５が垂直方向に動かされてフォースセンサ６ａ〜６ｄが破壊されるのを防止するように、基板５の垂直方向の動きを規制し得る。また、第２のガイド部８ｂは、筐体１ａ内に段部で形成され、この段部の段差によって基板５を位置決めし、筐体１ａに対する基板５の水平方向の動きを規制し得る。
【００４９】
このように構成された電界通信装置１は、図４に示すような自動販売機等における電子マネー決済装置５０に適用することにより、スマートな決済を実現できる。ここで、図４を参照しながら本発明の電界通信装置１を適用した自動販売機における電子マネー決済装置５０について説明する。なお、図４は、本発明の電界通信装置１を適用した電子マネー決済装置５０を示す概略構成図である。同図においては、図１乃至図３との対応部分に同一符号を付して示し、その構成・作用については同様であることから説明が重複するため、ここでは、便宜上、詳細な説明を割愛するものとする。
【００５０】
図４に示すように、電子マネー決済装置５０は、電界通信装置１と、当該電界通信装置１を操作するタッチパネル２０と、フォースセンサ６ａ〜６ｄの初期化処理や、タッチパネル２０の押下位置検出処理、または電子マネー決済処理などの各種処理を実行する主制御部５１と、当該主制御部５１が実行する各種プログラムや設定等を記憶する記憶手段としてのメモリ５２と、主制御部５１と電界通信装置１とを接続するインターフェース部（Ｉ／Ｆ部）５３と、外部の電子マネー管理サーバと通信するための通信装置５４と、を備えている。
【００５１】
なお、ここでは、電界通信装置１における通信部３に電界通信によって送受信する情報を記憶する記憶手段としてメモリ３ａが設けられている。また、電界通信装置１における通信部３および制御部４は、１つのモジュールとして構成することが可能である。さらに、電界通信装置１の制御部４と電子マネー決済装置５０における主制御部５１とを一体成型することも可能である。
【００５２】
この電子マネー決済装置５０では、ユーザは、電子マネー機能を備える電界通信装置（例えば、電子マネーカードや携帯電話など）を身につけることで、決済に際して当該電界通信装置を取り出すことなく、自身の指先などの人体１０の一部で、電子マネーＡ〜Ｄの中から所望する電子マネーに対応したボタン（タッチパネル２０）を押下することで、人体１０を介した電界通信により決済できる。
【００５３】
ここで、電界通信装置１のタッチパネル２０において、ユーザに押下された位置を特定するための押下位置の算出方法について、図５および図６を用いて説明する。なお、図５は、タッチパネル２０における押下位置検出の説明に供するグラフである。図６（ａ）は、初期処理の手順を示すフローチャートである。図６（ｂ）は、決済処理の手順を示すフローチャートである。
【００５４】
図５のグラフにおいて、縦軸、横軸および一点鎖線で示される基板５は、フォースセンサ６ａの配置される紙面上左隅の角部を基準「０」とし、横軸はｘ方向の位置を示し、縦軸はｙ方向の位置を示している。
【００５５】
このとき、人体１０によって、例えばＰで示す位置（以下、これを押下位置Ｐと称す）を押下された場合、４つのフォースセンサ６ａ〜６ｄの位置（ｘ１、ｙ１）、（ｘ１、ｙ２）、（ｘ２、ｙ１）、（ｘ２、ｙ２）における荷重を、それぞれｇ１、ｇ２、ｇ３、ｇ４とすると、押下位置Ｐの重心（ｘＧ、ｙＧ）は、以下の数１および数２に基づいて算出する。
【数１】
【数２】
【００５６】
具体的に、４つのフォースセンサ６ａ〜６ｄにおける荷重を、例えばｇ１が「４ｇ」、ｇ２が「５ｇ」、ｇ３が「２ｇ」、ｇ４が「３ｇ」とし、ｘ１＝１、ｘ２＝１０、ｙ１＝１、ｙ２＝１０とすると、押下位置Ｐの重心位置（ｘＧ、ｙＧ）は、前記数式１および数式２から、それぞれ、ｘＧ＝４．２１、ｙＧ＝６．１４と算出される。従って、この算出結果からタッチパネル２０における電子マネーＡの領域（図２参照）が押下され、電子マネーＡが選択されたことが特定される。
【００５７】
このような押下位置の特定方法を使用する、電子マネー決済装置５０の主制御部５１は、図６（ａ）に示す初期処理（キャリブレーション処理）を実行した後、図６（ｂ）に示す決済処理を実行するようになっている。
【００５８】
すなわち、主制御部５１は、電子マネー決済装置５０の電源が立ち上げられると、ステップＳ１において、フォースセンサ（この場合、４つのフォースセンサ６ａ〜６ｄ）のキャリブレーション処理を実行する。このとき、主制御部５１は、タッチされていない状態における各フォースセンサ６ａ〜６ｄの出力値を初期値として、この値を荷重が「０ｇ」の状態であると設定してメモリ５２に記憶する所謂０ｇ調整を行う。
【００５９】
次に、主制御部５１は、自動販売機等の制御部から代金の引き落とし要求と、当該要求された代金の金額情報を受信すると、図６（ｂ）に示す電子マネーの決済処理を実行する。まず、主制御部５１は、ステップＳ１０において、タッチパネル２０が押下されたか否かを、４つのフォースセンサ６ａ〜６ｄから出力される出力値の変化に基づいて判断する。このステップＳ１０においてタッチパネル２０の押圧が検出されない場合、当該押下が検出されるまで、このルーチンを繰り返す。一方、このステップＳ１０において、タッチパネル２０が押下されたことを検出すると、ステップＳ１１に移行して、当該押下された位置を算出する。次に、ステップＳ１２に移行して、ステップＳ１１で算出した位置に基づいて、当該位置に割り当てられた電子マネーの種類を特定する。そして、ステップＳ１３に移行し、特定された電子マネーを用いて決済処理を実行する。
【００６０】
以上、説明したように、本発明によれば、アンテナ部２が電界通信媒体に接触された場合、当該アンテナ部２の裏面側における外周端部近傍の複数か所に配設されたフォースセンサ６ａ〜６ｄの検出結果に基づいて、アンテナ部２の接触された位置を特定できる。また、フォースセンサ６ａ〜６ｄがアンテナ部２の裏面側に配設されているため、人体１０とアンテナ部２との電界通信が妨害されることを未然に回避できる。すなわち、当該電界通信の状態を良好に保てる。
【００６１】
また、本発明によれば、筐体１ａに対する基板５の動きを規制するガイド部８ａ、８ｂを設けることにより、アンテナ部２が押下されることや筐体１ａが振動することなどによって基板５が動かされることを規制できる。すなわち、基板５が筐体１ａ内でむやみに移動することを防止できる。これにより、基板５が筐体１ａ内を移動することに起因する故障や破損の発生を未然に回避できる。
【００６２】
しかも、本発明によれば、アンテナ部２が押下されることや筐体１ａが振動することなどによって基板５が接触される接触方向に動かされることを、第１のガイド部８ａによって規制できる。また、アンテナ部２が接触されることや筐体１ａが振動することなどによって、基板５が接触方向と直交する水平方向に動かされることを、第２のガイド部８ｂによって規制できる。このため、基板５が筐体１ａ内でむやみに移動することを、確実に防止できる。これにより、基板５が筐体１ａ内を移動することに起因する故障や破損の発生を未然に回避できる。
【００６３】
そのうえ、本発明によれば、第１のガイド部８ａの設置位置を必要に応じて変更できる。これにより、電界通信装置１を形成する際の部品配置の自由度が増す。ひいては、ニーズに応じたよりコンパクトな電界通信装置を実現できる。
【００６４】
さらに、本発明によれば、フォースセンサ６ａ〜６ｄをアンテナ部２の裏面側における外周端部近傍の四隅に配設したので、アンテナ部２が接触された位置を、容易かつ正確に特定できる。
【００６５】
以上、本発明を実施形態により詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も本発明の範囲に含まれるものである。
【００６６】
すなわち、上記実施形態において、各構成要素の数量は適宜変更できる。例えば、フォースセンサの数量が挙げられる。
【符号の説明】
【００６７】
１ 電界通信装置
２ アンテナ部
３ 通信部
４ 制御部
５ 基板（積載部材）
６ａ〜６ｄ フォースセンサ
７ａ〜７ｄ 固定部
８ａ 第１のガイド部
８ｂ 第２のガイド部
１０ 人体（電界通信媒体）
２０ タッチパネル
２１、２２ 電極
２３ 絶縁膜
３１ Ｉ／Ｏ回路（入出力回路）
３２ 電界検出部
３３ 復調回路
３４ 信号処理回路
３５ レベル調整回路
３６ 変調回路
３７ 送信回路
５０ 電子マネー決済装置
５１ 主制御部
５２ メモリ
５３ インターフェース部
５４ 通信装置
６０ 管理サーバ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接触した電界伝達媒体に対して電界を誘起させて情報を送受信するアンテナ部と、
前記アンテナ部を駆動して情報の送受信を行う通信部と、
前記アンテナ部の前記電界通信媒体と接触する表面と反対の裏面側における外周端部近傍の複数か所に配設され、前記アンテナ部が前記電界伝達媒体に接触されたことを検出するフォースセンサと、
前記アンテナ部、前記通信部および前記フォースセンサを含めた各部の動作を司り、前記アンテナ部が接触された場合、当該接触された位置を複数の前記フォースセンサによる検出結果に基づいて特定する制御部と、を備えることを特徴とする、
電界通信装置。
【請求項２】
前記アンテナ部、前記通信部および前記フォースセンサを収容する筐体と、
前記アンテナ部および前記フォースセンサの間に介在され、前記通信部を実装する板状の積載部材と、
前記筐体に対する前記積載部材の動きを規制するガイド部と、を備えることを特徴とする、
請求項１に記載の電界通信装置。
【請求項３】
前記ガイド部として、
前記積載部材に直交する直交方向の前記積載部材の動きを規制する第１のガイド部と、
前記積載部材に沿う水平方向の前記積載部材の動きを規制する第２のガイド部と、を備えることを特徴とする、
請求項２に記載の電界通信装置。
【請求項４】
前記第１のガイド部は、前記筐体または前記積載部材に設けられることを特徴とする、
請求項３に記載の電界通信装置。
【請求項５】
前記アンテナ部は、矩形状を有し、
前記フォースセンサは、前記アンテナ部の裏面側における外周端部近傍の四隅に配設されることを特徴とする、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電界通信装置。
【請求項１】
接触した電界伝達媒体に対して電界を誘起させて情報を送受信するアンテナ部と、
前記アンテナ部を駆動して情報の送受信を行う通信部と、
前記アンテナ部の前記電界通信媒体と接触する表面と反対の裏面側における外周端部近傍の複数か所に配設され、前記アンテナ部が前記電界伝達媒体に接触されたことを検出するフォースセンサと、
前記アンテナ部、前記通信部および前記フォースセンサを含めた各部の動作を司り、前記アンテナ部が接触された場合、当該接触された位置を複数の前記フォースセンサによる検出結果に基づいて特定する制御部と、を備えることを特徴とする、
電界通信装置。
【請求項２】
前記アンテナ部、前記通信部および前記フォースセンサを収容する筐体と、
前記アンテナ部および前記フォースセンサの間に介在され、前記通信部を実装する板状の積載部材と、
前記筐体に対する前記積載部材の動きを規制するガイド部と、を備えることを特徴とする、
請求項１に記載の電界通信装置。
【請求項３】
前記ガイド部として、
前記積載部材に直交する直交方向の前記積載部材の動きを規制する第１のガイド部と、
前記積載部材に沿う水平方向の前記積載部材の動きを規制する第２のガイド部と、を備えることを特徴とする、
請求項２に記載の電界通信装置。
【請求項４】
前記第１のガイド部は、前記筐体または前記積載部材に設けられることを特徴とする、
請求項３に記載の電界通信装置。
【請求項５】
前記アンテナ部は、矩形状を有し、
前記フォースセンサは、前記アンテナ部の裏面側における外周端部近傍の四隅に配設されることを特徴とする、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電界通信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１２９５８４（Ｐ２０１２−１２９５８４Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７６５５２（Ｐ２０１０−２７６５５２）
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【出願人】（３０７００３７７７）株式会社日本コンラックス (140)
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【出願人】（３０７００３７７７）株式会社日本コンラックス (140)
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