非接触型通信装置及びこれを備えた携帯型情報処理端末並びに非接触通信方法
【課題】 簡易な構成にて、リーダライタ装置との通信の安定化を図ることができる非接触型通信装置を提供すること。
【解決手段】 リーダライタ装置１０から電波を受信し、この受信した電波による誘起電圧を用いてリーダライタ装置１０と通信を行う非接触型通信装置であって、アンテナ５と複数の容量値の設定が可能な蓄電手段４とを有する共振手段と、アンテナ５にて受信した電波によって生じた誘起電圧の値を検出する誘起電圧検出手段６と、蓄電手段４を所定の容量値に設定する容量値制御手段２と、を備え、容量値制御手段２は、誘起電圧検出手段６からの検出値の変化に基づいて当該検出値が上がるよう蓄電手段４の容量値を制御する。
【解決手段】 リーダライタ装置１０から電波を受信し、この受信した電波による誘起電圧を用いてリーダライタ装置１０と通信を行う非接触型通信装置であって、アンテナ５と複数の容量値の設定が可能な蓄電手段４とを有する共振手段と、アンテナ５にて受信した電波によって生じた誘起電圧の値を検出する誘起電圧検出手段６と、蓄電手段４を所定の容量値に設定する容量値制御手段２と、を備え、容量値制御手段２は、誘起電圧検出手段６からの検出値の変化に基づいて当該検出値が上がるよう蓄電手段４の容量値を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触型通信装置にかかり、特に、近接したリーダライタ装置から送信される電波に応じて生じる誘起電力を用いてデータ通信を行う非接触型通信装置に関する。また、これを備えた携帯型情報処理端末及び非接触通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、リーダライタ装置に近接して非接触にてデータ通信を行う非接触型ＩＣカードや、携帯電話などに組み込まれた非接触型通信装置が実用化されている。このようなリーダライタ装置と通信を行うＩＣカードあるいは通信装置は、リーダライタ装置側から送信された電波を受信してこれによって生じる誘起電圧を用いて、つまり、リーダライタ装置側から電力の供給を受けて作動し、データ通信を行う。
【０００３】
ここで、図１１に、携帯電話１００に装備された従来例における非接触型通信装置の回路例を示す。従来例における装置は、携帯電話１００内に、非接触通信用アンテナ１０１と、共振周波数調整用のコンデンサ１０２と、ＲＦＩＤ用のＬＳＩ１０３と、携帯電話１００のＣＰＵ１０４と、を備えている。この図に示すように、従来例における共振周波数調整用のコンデンサ１０２は定数固定である。
【０００４】
ところが、リーダライタ装置２００は、通常、むきだしの状態ではなく何らかのケースに覆われているものの、当該リーダライタ装置２００のアンテナは周囲に金属などが無い自由空間上で共振周波数の設計がされている。このため、リーダライタ装置２００を覆うケース部分に金属が含まれていた場合には、その金属の影響を受けてアンテナの共振周波数が設計値からずれることになる。また、リーダライタ装置自身の共振周波数のばらつきも生じうる。このようなことから、リーダライタ装置側の共振周波数がずれることが原因で誘起電圧が下がり、安定した通信が行えなくなる、という不都合も生じていた。
【０００５】
そこで、安定した通信を行うことを目的とした非接触型ＩＣカードに関する技術が、下記の特許文献１に開示されている。この文献に開示された技術では、非接触型ＩＣカード内に、アンテナに接続される同調回路の出力レベルを検出するレベル検出回路と、この検出結果に基づいて共振周波数を制御する同調制御回路と、を備えている。そして、通信時の出力レベルが高くなるよう制御している。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−７３１１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１の記載では、共振周波数を調整して出力レベルが最大となるよう制御するとあるが、具体的な制御方法が記載されていない。このため、リーダライタ装置との短時間の通信の間で、いかに制御して出力レベルを最大とするか、ということが不明であり、依然として上述したように安定した通信を行うことができない、という問題を有する。また、かかる文献記載の技術は、非接触型ＩＣカードに搭載する技術であるため、実際に共振周波数を調整するための可変容量素子の容量値を適切に設定するための構成を搭載することは困難である、という問題が生じうる。
【０００８】
このため、本発明では、上記従来例の有する不都合を改善し、特に、簡易な構成にて、リーダライタ装置との通信の安定化を図ることができる非接触型通信装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明の一形態である非接触型通信装置は、
リーダライタ装置から電波を受信し、この受信した電波による誘起電圧を用いてリーダライタ装置と通信を行う非接触型通信装置であって、
アンテナと複数の容量値の設定が可能な蓄電手段とを有する共振手段と、アンテナにて受信した電波によって生じた誘起電圧の値を検出する誘起電圧検出手段と、蓄電手段を所定の容量値に設定する容量値制御手段と、を備え、
容量値制御手段は、誘起電圧検出手段からの検出値の変化に基づいて当該検出値が上がるよう蓄電手段の容量値を制御する、
ことを特徴としている。
【００１０】
上記発明によると、容量値制御手段にて蓄電手段の容量値を変化させることによって共振周波数が変化し、誘起電圧が変化する。このとき、この誘起電圧の値を検出して、前回の検出値と比較して上がるよう蓄電手段の容量値を変化させる。これにより、非接触型通信装置は、誘起電圧が高い状態でリーダライタ装置と通信を実現でき、安定した通信を行うことができる。
【００１１】
また、容量値制御手段は、誘起電圧検出手段からの検出値が、前回の検出値と比較して上がっている場合には前回と同一の方向に、下がっている場合には前回とは逆の方向に、蓄電手段の容量値を高くあるいは低く設定するよう制御する、ことを特徴としている。特に、容量値制御手段は、誘起電圧検出手段からの検出値が最大となるよう蓄電手段の容量値を制御する、ことを特徴としている。このとき、容量値制御手段は、誘起電圧検出手段からの検出値の変化が上昇から下降に変化したときの容量値を最大と判断し、蓄電手段の容量値の制御を停止する、ことを特徴としている。
【００１２】
このように、検出した誘起電圧の値の上下変化に基づいて容量値を制御することで、容易かつ適切に誘起電圧が上がるよう制御することができ、また、短時間にて最大と成るよう制御することができる。従って、短時間の通信時間内に、より安定した通信を実現できる。
【００１３】
また、蓄電手段は、電圧が印加されることにより容量値が可変する可変容量素子であり、容量値制御手段は、可変容量素子に電圧を印加して当該可変容量素子の容量値を制御する、ことを特徴としている。
【００１４】
あるいは、蓄電手段は、アンテナとの接続の切替が可能な複数の容量素子群からなり、容量値制御手段は、アンテナに少なくとも１つの容量素子が接続されるようアンテナに対する容量素子群の接続を切り替えて蓄電手段の容量値を制御する、ことを特徴としている。
【００１５】
これにより、可変容量素子の容量値を可変させたり、あるいは、アンテナに接続される容量素子を切り替えて容量値を変化させることで、容易に誘起電圧の上昇制御を行うことができ、簡易な構成にて実現できる。
【００１６】
そして、上記非接触型通信装置は、携帯電話などの携帯型情報処理端末に組み込まれることにより、当該携帯電話にて非接触型通信機能を利用することができる。そして、特に、携帯型情報処理端末の動作を制御する制御手段が、上記容量値制御手段を備えた、ことを特徴としている。
【００１７】
また、本発明の他の形態である非接触通信方法は、
リーダライタ装置から電波を受信し、この受信した電波による誘起電圧を用いてリーダライタ装置と通信を行う非接触通信方法であって、
アンテナにて受信した電波によって生じた誘起電圧の値を検出し、
この検出値の変化に基づいて当該検出値が上がるよう、アンテナに接続され共振手段を構成する複数の容量値の設定が可能な蓄電手段の容量値を設定制御する、
ことを特徴としている。
【００１８】
また、検出した誘起電圧の値が、前回の検出値と比較して上がっている場合には同様の方向に、下がっている場合には逆の方向に、蓄電手段の容量値を高くあるいは低く設定するよう制御する、ことを特徴としている。そして、特に、検出した誘起電圧の値が、最大となるよう蓄電手段の容量値を制御する、ことを特徴としている。このとき、検出した誘起電圧の値の変化が、上昇から下降に変化したときの容量値を最大と判断し、蓄電手段の容量値の制御を停止する、ことを特徴としている。
【００１９】
また、蓄電手段が、電圧が印加されることにより容量値が可変する可変容量素子である場合に、当該可変容量素子に対して電圧を印加して容量値の制御を行う、ことを特徴としている。あるいは、蓄電手段が、アンテナとの接続の切替が可能な複数の容量素子群からなる場合には、アンテナに少なくとも１つの前記容量素子が接続されるようアンテナに対する容量素子群の接続を切り替えて蓄電手段の容量値の制御を行う、ことを特徴としている。
【００２０】
上記構成の非接触通信方法であっても、上述した非接触型通信装置と同様の作用、効果を有するため、上記本発明の目的を達成することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、以上のように構成され機能するので、これによると、非接触型通信装置は、誘起電圧の値を上昇させた状態でリーダライタ装置との通信を行うため、安定した通信を実現することができる、という従来にない優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明である非接触型通信装置は、共振周波数の調整を自動的に行い、リーダライタ装置の共振周波数がずれていても、安定した誘起電圧が得られる、という点に特徴を有する。以下では、非接触型通信装置が携帯電話に搭載されている場合を実施例にて説明する。但し、非接触型通信装置は、他の携帯型情報処理端末に搭載されていてもよく、あるいは、単独で非接触型通信装置として構成されていてもよい。
【実施例１】
【００２３】
本発明の第１の実施例を、図１乃至図８を参照して説明する。図１は、携帯電話の構成を示すブロック図であり、図２は、そのＣＰＵの構成を示す機能ブロック図である。図３乃至図６は、携帯電話の動作を説明する説明図であり、図７乃至図８は、携帯電話の動作を示すフローチャートである。
【００２４】
［構成］
本実施例における携帯電話１は、一般的な携帯電話が装備する機能の他に、リーダライタ装置１０と非接触で通信を行う機能を装備している。すなわち、リーダライタ装置１０から電波を受信し、この受信した電波による誘起電圧を用いてリーダライタ装置１０と通信を行う非接触型通信装置を装備している。
【００２５】
具体的には、図１に示すように、携帯電話１全体の動作を制御するＣＰＵ２と、非接用ＩＣ機能を実現するＬＳＩ３と、リーダライタ装置１０から搬送波（電波）を受信するアンテナ５と、このアンテナ５に接続されて共振手段を実現するコンデンサ４と、を備え、さらに、検波回路６とＡＦＣ回路７とを備えている。以下、上記構成について詳述する。
【００２６】
ＣＰＵ２は、携帯電話１による通話やパケット通信を制御する機能のほかに、リーダライタ装置１０との非接触の無線通信をも制御する機能を備えている。特に、非接触無線通信にて用いられる１３．５６ＭＨｚの搬送波の電圧が最大となるように、後述するように、可変コンデンサ４の容量を変化させるためにＡＦＣ回路７から出力する電圧を決定するよう作動し、容量値制御手段として機能する。このため、ＣＰＵ２には、所定のプログラムが組み込まれることにより、図２に示すように、誘起電圧検出処理部２１と、誘起電圧変化判断処理部２２と、容量値可変指令処理部２３と、が構築されている。これら各処理部２１，２２，２３の機能については後述する。
【００２７】
ＬＳＩ３は、リーダライタ装置１０からの搬送波（電波）により携帯電話１が非接触型通信装置として機能するために構成されている。
【００２８】
可変コンデンサ４（蓄電手段）は、電圧が印加されることにより容量値が可変する可変容量素子である。この可変コンデンサ４は、後述するように、リーダライタ装置１０から受信する搬送波により発生する誘起電圧が上昇あるいは最大になるように、ＣＰＵ２からの指令に応じてＡＦＣ回路７から出力される電圧に基づいて容量値が変化される。なお、可変コンデンサ４は、必ずしも電圧の印加により容量値が可変することに限定されず、他の制御指令によって容量値が可変する構成であってもよい。
【００２９】
アンテナ５は、リーダライタ装置１０からの１３．５６ＭＨｚの搬送波を受信するためのものである。そして、上記可変コンデンサ４が接続され、共振回路（共振手段）を形成している。
【００３０】
検波回路６（誘起電圧検出手段）は、上記共振回路に接続され、アンテナ５がリーダライタ装置１０から受信する搬送波により発生する誘起電圧を検波する。そして、検出した誘起電圧値を、ＡＦＣ回路６を介してＣＰＵ２に通知する。
【００３１】
ＡＦＣ回路７は、検波回路６及び可変コンデンサ４に接続されている。そして、検波回路６からの検出値を直流電圧に変えてＣＰＵ２に通知する。また、これに応じてＣＰＵ２から発せられる指令に従い、リーダライタ装置１０からの搬送波により発生する誘起電圧を最大にするために、可変コンデンサ４の容量を変化させる電圧を当該可変コンデンサ４に出力する。具体的には、あらかじめ内部に、後述するようにＣＰＵ２から出力されるデータと、これに応じて可変コンデンサ４に対して出力すべき直流電圧と、が１対１で対応しているテーブルを記憶しており、これに基づいてＣＰＵ２からの出力指令に応じた出力すべき電圧を計算する。そして、算出された電圧を可変コンデンサ４に対して出力することにより、当該可変コンデンサ４の容量を変化させる。これにより、アンテナ５との共振周波数が変化するため、誘起電圧も変化することとなる。
【００３２】
次に、上述したＣＰＵ２の構成について詳述する。まず、リーダライタ装置１０からの搬送波により誘起された電圧は、検波回路６にて検波されＡＦＣ回路７にて直流電圧に変換されてＣＰＵ２に送られるが、誘起電圧検出処理部２１が、かかる直流電圧を受信し、内部に格納されたレジスタによってデジタルデータに変換する。そして、誘起電圧値であるデジタルデータは、誘起電圧変化判断処理部２２に通知される。
【００３３】
誘起電圧判断処理部２２は、通知を受けた誘起電圧値に応じてＡＦＣ回路７に可変コンデンサ４の容量値を変化させる指令を発する。このとき、既に通知されている誘起電圧値を記憶保持しており、現在取得した誘起電圧値と比較して、その変化に基づいて、誘起電圧値が上がるよう容量値を変化させる指令を出す。具体的には、上述したようにリーダライタ装置１０（Ｒ／Ｗ）との通信が開始されると、図３に示すように、可変コンデンサ４の容量を変化させて共振周波数の調整を行う調整モードに入る。すると、誘起電圧変化判断処理部２２は、可変コンデンサ４の容量を変化させるたびに誘起電圧の検出を行う。そして、検出した誘起電圧値が、前回に検出した誘起電圧値と比較して上がっている場合には、前回に可変コンデンサ４の容量を変化させた同一の方向に変化させるよう判断する。一方、誘起電圧値が下がっている場合には、前回に可変コンデンサ４の容量を変化させた方向とは逆の方向に容量値を変化させる。そして、誘起電圧が最大となるよう調整する。その調整例を、さらに図４乃至図５を参照して説明する。また、誘起電圧が最大となったことの判断例を図６を参照して説明する。
【００３４】
まず、上述したように可変コンデンサ４の容量値を変化させて、共振周波数を変化させる。このとき、図４のＦ１が初期状態であり、その後、可変コンデンサ４の容量値を変化させて、Ｆ２に共振周波数が変化したとする。この場合には、誘起電圧が上がっているため、Ｆ１からＦ２に変化するよう可変コンデンサ４の容量値を変化させたときと同一の方向にさらに容量値を変化させ、共振周波数がＦ３となるようにする。このとき、誘起電圧変化判断処理部２２からは、そのような容量値を変化させる指令が容量値可変指令処理部２３に通知され、この容量値可変指令処理部２３にて、容量値可変の指令がＡＦＣ回路７に発せられる。
【００３５】
一方、図５に示すように、初期状態がＦ１であり、ここから可変コンデンサ４の容量値を可変したところ、Ｆ２の共振周波数となり、誘起電圧が下がったとする。この場合には、Ｆ１からＦ２に変化するよう可変コンデンサ４の容量値を変化させたときと逆の方向に容量値を変化させる。これにより、共振周波数もＦ１からＦ２への変化とは逆にＦ３となるようする。このとき、誘起電圧変化判断処理部２２からは、そのような容量値を変化させる指令が容量値可変指令処理部２３に出され、ここからさらにＡＦＣ回路６にデータが送られる。そして、上記ルーチンを繰り返す。
【００３６】
上述したように、誘起電圧値の変化に応じて可変コンデンサ４の容量値を高くあるいは低く設定するよう制御することにより、図４乃至図５に示すように、誘起電圧値を上昇させることができる。
【００３７】
また、誘起電圧変化判断処理部２２は、上述したように、誘起電圧が上昇するよう変化させた後に、その最大値を検出する。これは、誘起電圧の変化が上昇から下降に変化したときを検出することにより行う。例えば、図６に示すように、Ｆ０，Ｆ１，Ｆ２と共振周波数が変化するよう容量値を変化させ、誘起電圧が上昇した後に、さらに同一方向に容量値を変化させ、共振周波数がＦ３になり、誘起電圧が下がったとする。この場合に、誘起電圧が下がったＦ３の直前であるＦ２の状態での可変コンデンサ４の容量値に固定する。つまり、誘起電圧変化判断処理部２２は、内部のレジスタに記憶している誘起電圧が最大になった時の容量値に相当するデジタルデータに固定し、可変コンデンサ４の容量値の調整を終了する。
【００３８】
このように、容量値の調整が終了したら、ＣＰＵ２はリーダライタ装置１０との通信が終了するまでは、可変コンデンサ４の容量を固定して変化させない（以下、固定モードと呼ぶ（図３参照））。そして、次に再びアンテナ５によりリーダライタ装置１０から搬送波を受信し、携帯電話１に電圧が誘起されたら、ＣＰＵ２は調整モードとなり、上述した制御を行う。
【００３９】
［動作］
次に、上記構成の携帯電話１における非接触無線通信時の動作を、図７乃至図８のフローチャートを参照して説明する。
【００４０】
まず、アンテナ５によりリーダライタ装置１０から搬送波を受信することにより、携帯電話１に電圧が誘起されると、検波回路６にて誘起電圧の検出を行う（ステップＳ１）。そして、このときの誘起電圧値Ｖ１は、ＡＦＣ回路７を介してＣＰＵ２に通知される。その後、ＣＰＵ２は、ＡＦＣ回路７から送られた直流電圧を内部に格納されたレジスタによってデジタルデータに変換し、そのデジタルデータを可変コンデンサ４の容量値を制御する指令に変換してＡＦＣ回路７に出力する制御を行う。このとき、通知された誘起電圧値Ｖ１はレジスタに記憶保持しておく。ＡＦＣ回路７は、ＣＰＵ２から出力されたデータを、ＣＰＵ２から出力されたデータとその時に出力すべき直流電圧とが１対１で対応しているあらかじめ内部に格納されたテーブルに基づいて出力すべき電圧を計算し、その電圧を出力することにより可変コンデンサ４の容量を、任意の容量に変化させる（ステップＳ２）。
【００４１】
可変コンデンサ４の容量を変化させた後に、上述同様に、検波回路６及びＡＦＣ回路７及びＣＰＵ２にて誘起電圧値Ｖ２の確認を行う（ステップＳ３）。つまり、検出した誘起電圧値Ｖ２と、レジスタに記憶保持していた前回に検出した誘起電圧値Ｖ１とを比較する（ステップＳ４）。このとき、誘起電圧Ｖ２が前回の誘起電圧Ｖ１よりも上がっていたら（ステップＳ４にて肯定判断）、可変コンデンサ４の容量を、ステップＳ２にて変化させたときと同じ方向に変化させる（ステップＳ５）。つまり、図４に示すように、共振周波数がＦ１，Ｆ２，Ｆ３となるように変化させる。逆に、新たに検出した誘起電圧Ｖ２がステップＳ１で検出した誘起電圧Ｖ１よりも下がっていたら（ステップＳ４にて否定判断）、可変コンデンサ４の容量をステップＳ２のときの変化と逆の方向に変化させる（ステップＳ６）。つまり、図５に示すように、共振周波数がＦ１，Ｆ２，Ｆ３と移動するように変化させる。
【００４２】
続いて、再び検波回路６及びＡＦＣ回路７及びＣＰＵ２にて誘起電圧Ｖ３の検出を行い（ステップＳ７）、前回検出した誘起電圧値Ｖ２との比較を行う（ステップＳ８）。そして、検出した誘起電圧値Ｖ３が、前回の誘起電圧値Ｖ２よりもさらに上昇している場合には（ステップＳ８にて肯定判断）、ステップＳ５又はＳ６にて変化させたときと同じ方向に、可変コンデンサ４の容量値を変化させる（ステップＳ９）。その後も上記処理を繰り返し、誘起電圧値Ｖ４を検出して（ステップＳ１１）、この検出した誘起電圧値Ｖ４が前回の検出値Ｖ３と比較して上昇していれば（ステップＳ１２にて肯定判断）、可変コンデンサ４の容量値を同じ方向に変化させ続ける（ステップＳ９）。なお、その後の処理においては、前回に検出した誘起電圧値Ｖ４をＶ３として扱い、新たに検出した誘起電圧値を新たなＶ４として扱う（ステップＳ１０）。
【００４３】
その後、新たに検出した誘起電圧値Ｖ４が、前回検出した誘起電圧値Ｖ３よりも下がっていたら（ステップＳ１２にて否定判断）、可変コンデンサ４の容量を誘起電圧が下がり始める直前の容量に固定する（ステップＳ１３）。つまり、図６に示すように、Ｆ０，Ｆ１，Ｆ２と誘起電圧が上昇してきた場合に、Ｆ３で下がると、その直前のＦ２の状態になるよう可変コンデンサ４の容量値を固定する。
【００４４】
以上のようにすることにより、携帯電話１に搭載された非接触型通信装置は、誘起電圧が高い状態でリーダライタ装置と通信を実現できる。従って、安定した通信を行うことができると共に、通信距離の劣化を抑制することができる。
【実施例２】
【００４５】
次に、本発明の第２の実施例を、図９乃至図１０を参照して説明する。図９は、本実施例における携帯電話の構成を示すブロック図であり、図１０は、本実施例における携帯電話の動作を示すフローチャートである。
【００４６】
［構成］
本実施例では、上述した可変コンデンサに替えて、共振回路を構成するアンテナとの接続の切替が可能な複数のコンデンサ（容量素子）から成るコンデンサ群を備えている点で異なる。以下、その構成について、図９を参照して説明する。
【００４７】
図９に示すように、本実施例における非接触型通信装置を備えた携帯電話１は、上記同様の構成のＣＰＵ１２、ＬＳＩ１３，アンテナ１６、検波回路１７、ＡＦＣ回路１８を備えている。そして、さらに、コンデンサ切替スイッチ１５と、容量のそれぞれ異なるコンデンサ１４Ａ（容量大）、コンデンサ１４Ｂ（容量中）、コンデンサ１４Ｃ（容量小）を装備している。なお、切替可能なコンデンサの数は、上述した数に限定されない。
【００４８】
コンデンサ切替スイッチ１５は、アンテナ１６と各コンデンサ１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃとを切り替えて接続する構成となっており、ＡＦＣ回路１８からの信号により切替動作を実行する。なお、アンテナ１６と接続されるコンデンサは、必ずしも１つであることに限定されない。
【００４９】
また、ＡＦＣ回路１８によるコンデンサ切替スイッチ１５に対する制御信号は、ＣＰＵ１２から出力された信号に基づくものである。従って、ＣＰＵ１２によるコンデンサの容量値の可変制御は、上記実施例１とは異なる。かかる制御について詳述する。
【００５０】
本実施例におけるＣＰＵ１２には、所定のプログラムが組み込まれることにより、以下のように作動する機能が構築される。まず、リーダライタ装置１０からの搬送波により誘起された電圧は、検波回路１７にて検波されＡＦＣ回路１８にて直流電圧に変換されてＣＰＵ１２に送られ、検出される。これに応じて、ＣＰＵ１２はコンデンサ切替の制御信号をＡＦＣ回路１８に出力する。例えば、コンデンサ１４Ｂ（容量中）からコンデンサ１４Ａ（容量大）のものに切り替えられる。なお、ＡＦＣ回路１８は、ＣＰＵ１２から出力されたコンデンサ切替のデータを直流電圧に変換し、コンデンサ切替スイッチ１５に出力して切り替える。その後、さらに検波回路１７、ＡＦＣ回路１８を介して誘起電圧を検出し、コンデンサ切替前の誘起電圧と比較する。このとき、誘起電圧が前回と比較して上がった場合には、ＣＰＵ１２は共振周波数を固定するためにコンデンサを固定し、これ以上コンデンサの切替は行わない。逆に誘起電圧が下がった場合には、ＣＰＵ２はさらに別のコンデンサ１４Ｃへの切替を行う。そして、同様に、コンデンサ１４Ｃへコンデンサの切替を行った後に誘起電圧の確認を行い、初期状態のコンデンサ１４Ｂの時に比べて誘起電圧が上がっていればこれ以上コンデンサの切替は行わない。逆に初期状態のコンデンサ１４Ｂの時に比べて誘起電圧が下がっていたら、コンデンサを初期状態の１４Ｂに切替える制御を行う。
【００５１】
このように、実施例１と同様に、アンテナ１６にてリーダライタ装置１０から搬送波を受信すると調整モードに移行し、各コンデンサに切り替えて、そのときの起動電圧を検出し、かかる誘起電圧が高くなるときのコンデンサに設定する。こうして固定モードに移り、リーダライタ装置１０との通信が終了するまでは、コンデンサが固定される。
【００５２】
［動作］
次に、図１０のフローチャートを参照して、本実施例の動作を説明する。まず、アンテナ１６によりリーダライタ装置１０から搬送波を受信することにより、携帯電話１１に電圧が誘起される。このときアンテナ１６に接続されているコンデンサは、符号１４Ｂのコンデンサであり、このときの誘起電圧ＶＢを検波回路１７及びＡＦＣ回路１８及びＣＰＵ１２にて確認する（ステップＳ２１）。その後、ＣＰＵ２は、コンデンサ１４Ｂからコンデンサ１４Ａへ切り替える制御信号をＡＦＣ回路１８に出力する。すると、ＡＦＣ回路１８は、ＣＰＵ１２から出力されたコンデンサ切替のデータを電圧に変換し、コンデンサ切替スイッチ１５に出力し、使用しているコンデンサを符号１４Ａに切替える（ステップＳ２２）。
【００５３】
そして、コンデンサの容量を変化させた後に、検波回路１７及びＡＦＣ回路１８及びＣＰＵ１２にて誘起電圧ＶＡの確認を行う（ステップＳ２３）。この誘起電圧ＶＡと、コンデンサ１４Ｂのときの誘起電圧ＶＢとを比較して（ステップＳ２４）、以前のときよりも誘起電圧が上がっていたら（ステップＳ２４にて肯定判断）、コンデンサを符号１４Ａのものに固定して（ステップＳ２５）、これ以上のコンデンサの切替は行わない。つまり、この状態でリーダライタ装置１０との通信を続行する。
【００５４】
一方、ステップＳ２４にて、誘起電圧ＶＡが誘起電圧ＶＢよりも下がっている場合には（ステップＳ２４にて否定判断）、上述同様に、コンデンサを符号１４Ｃのものに切り替える（ステップＳ２６）。そして、コンデンサの容量を変化させた後に、検波回路１７及びＡＦＣ回路１８及びＣＰＵ１２にて誘起電圧ＶＣの確認を行う（ステップＳ２７）。この誘起電圧ＶＣが、はじめに確認した誘起電圧ＶＢよりも上がっていたら（ステップＳ２８にて肯定判断）、コンデンサを符号１４Ｃのものに固定して（ステップＳ３０）、これ以上コンデンサの切り替えは行わない。逆に、誘起電圧ＶＣが誘起電圧ＶＢよりも下がっていたら、コンデンサをはじめの符号１４Ｂのものに切替える（ステップＳ２９）。そして、この状態でリーダライタ装置１０との通信を続行する。
【００５５】
このようにすることにより、リーダライタ装置１０との通信時には、誘起電圧が高い状態に維持されるため、安定した通信を行うことができると共に、通信距離の劣化を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明である非接触型通信装置は、携帯電話などの情報処理端末に搭載することができ、電子マネーの決済などに利用することができるため、産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施例１における非接触型通信装置を搭載した携帯電話の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に開示した携帯電話のＣＰＵの構成を示す機能ブロック図である。
【図３】非接触通信時における誘起電圧の変化を示す説明図である。
【図４】コンデンサの容量値の変更方法を示す説明図である。
【図５】コンデンサの容量値の変更方法を示す説明図である。
【図６】コンデンサの容量値の変更方法を示す説明図である。
【図７】実施例１における非接触型通信装置を搭載した携帯電話の動作を示すフローチャートである。
【図８】実施例１における非接触型通信装置を搭載した携帯電話の動作を示すフローチャートであり、図７の続きを示す。
【図９】実施例２における非接触型通信装置を搭載した携帯電話の構成を示すブロック図である。
【図１０】実施例２における非接触型通信装置を搭載した携帯電話の動作を示すフローチャートである。
【図１１】従来例における非接触型通信装置を搭載した携帯電話の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５８】
１，１１ 携帯電話（携帯型情報処理端末）
２，１２ ＣＰＵ（容量値制御手段）
３，１３ ＬＳＩ
４ 可変コンデンサ（可変容量素子、蓄電手段）
５，１６ アンテナ
６，１７ 検波回路（誘起電圧検出手段）
７，１８ ＡＦＣ回路（容量値制御手段）
１０ リーダライタ装置
２１ 誘起電力検出処理部
２２ 誘起電圧変化判断処理部
２３ 容量値可変指令処理部
１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ コンデンサ群（容量素子群、蓄電手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触型通信装置にかかり、特に、近接したリーダライタ装置から送信される電波に応じて生じる誘起電力を用いてデータ通信を行う非接触型通信装置に関する。また、これを備えた携帯型情報処理端末及び非接触通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、リーダライタ装置に近接して非接触にてデータ通信を行う非接触型ＩＣカードや、携帯電話などに組み込まれた非接触型通信装置が実用化されている。このようなリーダライタ装置と通信を行うＩＣカードあるいは通信装置は、リーダライタ装置側から送信された電波を受信してこれによって生じる誘起電圧を用いて、つまり、リーダライタ装置側から電力の供給を受けて作動し、データ通信を行う。
【０００３】
ここで、図１１に、携帯電話１００に装備された従来例における非接触型通信装置の回路例を示す。従来例における装置は、携帯電話１００内に、非接触通信用アンテナ１０１と、共振周波数調整用のコンデンサ１０２と、ＲＦＩＤ用のＬＳＩ１０３と、携帯電話１００のＣＰＵ１０４と、を備えている。この図に示すように、従来例における共振周波数調整用のコンデンサ１０２は定数固定である。
【０００４】
ところが、リーダライタ装置２００は、通常、むきだしの状態ではなく何らかのケースに覆われているものの、当該リーダライタ装置２００のアンテナは周囲に金属などが無い自由空間上で共振周波数の設計がされている。このため、リーダライタ装置２００を覆うケース部分に金属が含まれていた場合には、その金属の影響を受けてアンテナの共振周波数が設計値からずれることになる。また、リーダライタ装置自身の共振周波数のばらつきも生じうる。このようなことから、リーダライタ装置側の共振周波数がずれることが原因で誘起電圧が下がり、安定した通信が行えなくなる、という不都合も生じていた。
【０００５】
そこで、安定した通信を行うことを目的とした非接触型ＩＣカードに関する技術が、下記の特許文献１に開示されている。この文献に開示された技術では、非接触型ＩＣカード内に、アンテナに接続される同調回路の出力レベルを検出するレベル検出回路と、この検出結果に基づいて共振周波数を制御する同調制御回路と、を備えている。そして、通信時の出力レベルが高くなるよう制御している。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−７３１１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１の記載では、共振周波数を調整して出力レベルが最大となるよう制御するとあるが、具体的な制御方法が記載されていない。このため、リーダライタ装置との短時間の通信の間で、いかに制御して出力レベルを最大とするか、ということが不明であり、依然として上述したように安定した通信を行うことができない、という問題を有する。また、かかる文献記載の技術は、非接触型ＩＣカードに搭載する技術であるため、実際に共振周波数を調整するための可変容量素子の容量値を適切に設定するための構成を搭載することは困難である、という問題が生じうる。
【０００８】
このため、本発明では、上記従来例の有する不都合を改善し、特に、簡易な構成にて、リーダライタ装置との通信の安定化を図ることができる非接触型通信装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明の一形態である非接触型通信装置は、
リーダライタ装置から電波を受信し、この受信した電波による誘起電圧を用いてリーダライタ装置と通信を行う非接触型通信装置であって、
アンテナと複数の容量値の設定が可能な蓄電手段とを有する共振手段と、アンテナにて受信した電波によって生じた誘起電圧の値を検出する誘起電圧検出手段と、蓄電手段を所定の容量値に設定する容量値制御手段と、を備え、
容量値制御手段は、誘起電圧検出手段からの検出値の変化に基づいて当該検出値が上がるよう蓄電手段の容量値を制御する、
ことを特徴としている。
【００１０】
上記発明によると、容量値制御手段にて蓄電手段の容量値を変化させることによって共振周波数が変化し、誘起電圧が変化する。このとき、この誘起電圧の値を検出して、前回の検出値と比較して上がるよう蓄電手段の容量値を変化させる。これにより、非接触型通信装置は、誘起電圧が高い状態でリーダライタ装置と通信を実現でき、安定した通信を行うことができる。
【００１１】
また、容量値制御手段は、誘起電圧検出手段からの検出値が、前回の検出値と比較して上がっている場合には前回と同一の方向に、下がっている場合には前回とは逆の方向に、蓄電手段の容量値を高くあるいは低く設定するよう制御する、ことを特徴としている。特に、容量値制御手段は、誘起電圧検出手段からの検出値が最大となるよう蓄電手段の容量値を制御する、ことを特徴としている。このとき、容量値制御手段は、誘起電圧検出手段からの検出値の変化が上昇から下降に変化したときの容量値を最大と判断し、蓄電手段の容量値の制御を停止する、ことを特徴としている。
【００１２】
このように、検出した誘起電圧の値の上下変化に基づいて容量値を制御することで、容易かつ適切に誘起電圧が上がるよう制御することができ、また、短時間にて最大と成るよう制御することができる。従って、短時間の通信時間内に、より安定した通信を実現できる。
【００１３】
また、蓄電手段は、電圧が印加されることにより容量値が可変する可変容量素子であり、容量値制御手段は、可変容量素子に電圧を印加して当該可変容量素子の容量値を制御する、ことを特徴としている。
【００１４】
あるいは、蓄電手段は、アンテナとの接続の切替が可能な複数の容量素子群からなり、容量値制御手段は、アンテナに少なくとも１つの容量素子が接続されるようアンテナに対する容量素子群の接続を切り替えて蓄電手段の容量値を制御する、ことを特徴としている。
【００１５】
これにより、可変容量素子の容量値を可変させたり、あるいは、アンテナに接続される容量素子を切り替えて容量値を変化させることで、容易に誘起電圧の上昇制御を行うことができ、簡易な構成にて実現できる。
【００１６】
そして、上記非接触型通信装置は、携帯電話などの携帯型情報処理端末に組み込まれることにより、当該携帯電話にて非接触型通信機能を利用することができる。そして、特に、携帯型情報処理端末の動作を制御する制御手段が、上記容量値制御手段を備えた、ことを特徴としている。
【００１７】
また、本発明の他の形態である非接触通信方法は、
リーダライタ装置から電波を受信し、この受信した電波による誘起電圧を用いてリーダライタ装置と通信を行う非接触通信方法であって、
アンテナにて受信した電波によって生じた誘起電圧の値を検出し、
この検出値の変化に基づいて当該検出値が上がるよう、アンテナに接続され共振手段を構成する複数の容量値の設定が可能な蓄電手段の容量値を設定制御する、
ことを特徴としている。
【００１８】
また、検出した誘起電圧の値が、前回の検出値と比較して上がっている場合には同様の方向に、下がっている場合には逆の方向に、蓄電手段の容量値を高くあるいは低く設定するよう制御する、ことを特徴としている。そして、特に、検出した誘起電圧の値が、最大となるよう蓄電手段の容量値を制御する、ことを特徴としている。このとき、検出した誘起電圧の値の変化が、上昇から下降に変化したときの容量値を最大と判断し、蓄電手段の容量値の制御を停止する、ことを特徴としている。
【００１９】
また、蓄電手段が、電圧が印加されることにより容量値が可変する可変容量素子である場合に、当該可変容量素子に対して電圧を印加して容量値の制御を行う、ことを特徴としている。あるいは、蓄電手段が、アンテナとの接続の切替が可能な複数の容量素子群からなる場合には、アンテナに少なくとも１つの前記容量素子が接続されるようアンテナに対する容量素子群の接続を切り替えて蓄電手段の容量値の制御を行う、ことを特徴としている。
【００２０】
上記構成の非接触通信方法であっても、上述した非接触型通信装置と同様の作用、効果を有するため、上記本発明の目的を達成することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、以上のように構成され機能するので、これによると、非接触型通信装置は、誘起電圧の値を上昇させた状態でリーダライタ装置との通信を行うため、安定した通信を実現することができる、という従来にない優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明である非接触型通信装置は、共振周波数の調整を自動的に行い、リーダライタ装置の共振周波数がずれていても、安定した誘起電圧が得られる、という点に特徴を有する。以下では、非接触型通信装置が携帯電話に搭載されている場合を実施例にて説明する。但し、非接触型通信装置は、他の携帯型情報処理端末に搭載されていてもよく、あるいは、単独で非接触型通信装置として構成されていてもよい。
【実施例１】
【００２３】
本発明の第１の実施例を、図１乃至図８を参照して説明する。図１は、携帯電話の構成を示すブロック図であり、図２は、そのＣＰＵの構成を示す機能ブロック図である。図３乃至図６は、携帯電話の動作を説明する説明図であり、図７乃至図８は、携帯電話の動作を示すフローチャートである。
【００２４】
［構成］
本実施例における携帯電話１は、一般的な携帯電話が装備する機能の他に、リーダライタ装置１０と非接触で通信を行う機能を装備している。すなわち、リーダライタ装置１０から電波を受信し、この受信した電波による誘起電圧を用いてリーダライタ装置１０と通信を行う非接触型通信装置を装備している。
【００２５】
具体的には、図１に示すように、携帯電話１全体の動作を制御するＣＰＵ２と、非接用ＩＣ機能を実現するＬＳＩ３と、リーダライタ装置１０から搬送波（電波）を受信するアンテナ５と、このアンテナ５に接続されて共振手段を実現するコンデンサ４と、を備え、さらに、検波回路６とＡＦＣ回路７とを備えている。以下、上記構成について詳述する。
【００２６】
ＣＰＵ２は、携帯電話１による通話やパケット通信を制御する機能のほかに、リーダライタ装置１０との非接触の無線通信をも制御する機能を備えている。特に、非接触無線通信にて用いられる１３．５６ＭＨｚの搬送波の電圧が最大となるように、後述するように、可変コンデンサ４の容量を変化させるためにＡＦＣ回路７から出力する電圧を決定するよう作動し、容量値制御手段として機能する。このため、ＣＰＵ２には、所定のプログラムが組み込まれることにより、図２に示すように、誘起電圧検出処理部２１と、誘起電圧変化判断処理部２２と、容量値可変指令処理部２３と、が構築されている。これら各処理部２１，２２，２３の機能については後述する。
【００２７】
ＬＳＩ３は、リーダライタ装置１０からの搬送波（電波）により携帯電話１が非接触型通信装置として機能するために構成されている。
【００２８】
可変コンデンサ４（蓄電手段）は、電圧が印加されることにより容量値が可変する可変容量素子である。この可変コンデンサ４は、後述するように、リーダライタ装置１０から受信する搬送波により発生する誘起電圧が上昇あるいは最大になるように、ＣＰＵ２からの指令に応じてＡＦＣ回路７から出力される電圧に基づいて容量値が変化される。なお、可変コンデンサ４は、必ずしも電圧の印加により容量値が可変することに限定されず、他の制御指令によって容量値が可変する構成であってもよい。
【００２９】
アンテナ５は、リーダライタ装置１０からの１３．５６ＭＨｚの搬送波を受信するためのものである。そして、上記可変コンデンサ４が接続され、共振回路（共振手段）を形成している。
【００３０】
検波回路６（誘起電圧検出手段）は、上記共振回路に接続され、アンテナ５がリーダライタ装置１０から受信する搬送波により発生する誘起電圧を検波する。そして、検出した誘起電圧値を、ＡＦＣ回路６を介してＣＰＵ２に通知する。
【００３１】
ＡＦＣ回路７は、検波回路６及び可変コンデンサ４に接続されている。そして、検波回路６からの検出値を直流電圧に変えてＣＰＵ２に通知する。また、これに応じてＣＰＵ２から発せられる指令に従い、リーダライタ装置１０からの搬送波により発生する誘起電圧を最大にするために、可変コンデンサ４の容量を変化させる電圧を当該可変コンデンサ４に出力する。具体的には、あらかじめ内部に、後述するようにＣＰＵ２から出力されるデータと、これに応じて可変コンデンサ４に対して出力すべき直流電圧と、が１対１で対応しているテーブルを記憶しており、これに基づいてＣＰＵ２からの出力指令に応じた出力すべき電圧を計算する。そして、算出された電圧を可変コンデンサ４に対して出力することにより、当該可変コンデンサ４の容量を変化させる。これにより、アンテナ５との共振周波数が変化するため、誘起電圧も変化することとなる。
【００３２】
次に、上述したＣＰＵ２の構成について詳述する。まず、リーダライタ装置１０からの搬送波により誘起された電圧は、検波回路６にて検波されＡＦＣ回路７にて直流電圧に変換されてＣＰＵ２に送られるが、誘起電圧検出処理部２１が、かかる直流電圧を受信し、内部に格納されたレジスタによってデジタルデータに変換する。そして、誘起電圧値であるデジタルデータは、誘起電圧変化判断処理部２２に通知される。
【００３３】
誘起電圧判断処理部２２は、通知を受けた誘起電圧値に応じてＡＦＣ回路７に可変コンデンサ４の容量値を変化させる指令を発する。このとき、既に通知されている誘起電圧値を記憶保持しており、現在取得した誘起電圧値と比較して、その変化に基づいて、誘起電圧値が上がるよう容量値を変化させる指令を出す。具体的には、上述したようにリーダライタ装置１０（Ｒ／Ｗ）との通信が開始されると、図３に示すように、可変コンデンサ４の容量を変化させて共振周波数の調整を行う調整モードに入る。すると、誘起電圧変化判断処理部２２は、可変コンデンサ４の容量を変化させるたびに誘起電圧の検出を行う。そして、検出した誘起電圧値が、前回に検出した誘起電圧値と比較して上がっている場合には、前回に可変コンデンサ４の容量を変化させた同一の方向に変化させるよう判断する。一方、誘起電圧値が下がっている場合には、前回に可変コンデンサ４の容量を変化させた方向とは逆の方向に容量値を変化させる。そして、誘起電圧が最大となるよう調整する。その調整例を、さらに図４乃至図５を参照して説明する。また、誘起電圧が最大となったことの判断例を図６を参照して説明する。
【００３４】
まず、上述したように可変コンデンサ４の容量値を変化させて、共振周波数を変化させる。このとき、図４のＦ１が初期状態であり、その後、可変コンデンサ４の容量値を変化させて、Ｆ２に共振周波数が変化したとする。この場合には、誘起電圧が上がっているため、Ｆ１からＦ２に変化するよう可変コンデンサ４の容量値を変化させたときと同一の方向にさらに容量値を変化させ、共振周波数がＦ３となるようにする。このとき、誘起電圧変化判断処理部２２からは、そのような容量値を変化させる指令が容量値可変指令処理部２３に通知され、この容量値可変指令処理部２３にて、容量値可変の指令がＡＦＣ回路７に発せられる。
【００３５】
一方、図５に示すように、初期状態がＦ１であり、ここから可変コンデンサ４の容量値を可変したところ、Ｆ２の共振周波数となり、誘起電圧が下がったとする。この場合には、Ｆ１からＦ２に変化するよう可変コンデンサ４の容量値を変化させたときと逆の方向に容量値を変化させる。これにより、共振周波数もＦ１からＦ２への変化とは逆にＦ３となるようする。このとき、誘起電圧変化判断処理部２２からは、そのような容量値を変化させる指令が容量値可変指令処理部２３に出され、ここからさらにＡＦＣ回路６にデータが送られる。そして、上記ルーチンを繰り返す。
【００３６】
上述したように、誘起電圧値の変化に応じて可変コンデンサ４の容量値を高くあるいは低く設定するよう制御することにより、図４乃至図５に示すように、誘起電圧値を上昇させることができる。
【００３７】
また、誘起電圧変化判断処理部２２は、上述したように、誘起電圧が上昇するよう変化させた後に、その最大値を検出する。これは、誘起電圧の変化が上昇から下降に変化したときを検出することにより行う。例えば、図６に示すように、Ｆ０，Ｆ１，Ｆ２と共振周波数が変化するよう容量値を変化させ、誘起電圧が上昇した後に、さらに同一方向に容量値を変化させ、共振周波数がＦ３になり、誘起電圧が下がったとする。この場合に、誘起電圧が下がったＦ３の直前であるＦ２の状態での可変コンデンサ４の容量値に固定する。つまり、誘起電圧変化判断処理部２２は、内部のレジスタに記憶している誘起電圧が最大になった時の容量値に相当するデジタルデータに固定し、可変コンデンサ４の容量値の調整を終了する。
【００３８】
このように、容量値の調整が終了したら、ＣＰＵ２はリーダライタ装置１０との通信が終了するまでは、可変コンデンサ４の容量を固定して変化させない（以下、固定モードと呼ぶ（図３参照））。そして、次に再びアンテナ５によりリーダライタ装置１０から搬送波を受信し、携帯電話１に電圧が誘起されたら、ＣＰＵ２は調整モードとなり、上述した制御を行う。
【００３９】
［動作］
次に、上記構成の携帯電話１における非接触無線通信時の動作を、図７乃至図８のフローチャートを参照して説明する。
【００４０】
まず、アンテナ５によりリーダライタ装置１０から搬送波を受信することにより、携帯電話１に電圧が誘起されると、検波回路６にて誘起電圧の検出を行う（ステップＳ１）。そして、このときの誘起電圧値Ｖ１は、ＡＦＣ回路７を介してＣＰＵ２に通知される。その後、ＣＰＵ２は、ＡＦＣ回路７から送られた直流電圧を内部に格納されたレジスタによってデジタルデータに変換し、そのデジタルデータを可変コンデンサ４の容量値を制御する指令に変換してＡＦＣ回路７に出力する制御を行う。このとき、通知された誘起電圧値Ｖ１はレジスタに記憶保持しておく。ＡＦＣ回路７は、ＣＰＵ２から出力されたデータを、ＣＰＵ２から出力されたデータとその時に出力すべき直流電圧とが１対１で対応しているあらかじめ内部に格納されたテーブルに基づいて出力すべき電圧を計算し、その電圧を出力することにより可変コンデンサ４の容量を、任意の容量に変化させる（ステップＳ２）。
【００４１】
可変コンデンサ４の容量を変化させた後に、上述同様に、検波回路６及びＡＦＣ回路７及びＣＰＵ２にて誘起電圧値Ｖ２の確認を行う（ステップＳ３）。つまり、検出した誘起電圧値Ｖ２と、レジスタに記憶保持していた前回に検出した誘起電圧値Ｖ１とを比較する（ステップＳ４）。このとき、誘起電圧Ｖ２が前回の誘起電圧Ｖ１よりも上がっていたら（ステップＳ４にて肯定判断）、可変コンデンサ４の容量を、ステップＳ２にて変化させたときと同じ方向に変化させる（ステップＳ５）。つまり、図４に示すように、共振周波数がＦ１，Ｆ２，Ｆ３となるように変化させる。逆に、新たに検出した誘起電圧Ｖ２がステップＳ１で検出した誘起電圧Ｖ１よりも下がっていたら（ステップＳ４にて否定判断）、可変コンデンサ４の容量をステップＳ２のときの変化と逆の方向に変化させる（ステップＳ６）。つまり、図５に示すように、共振周波数がＦ１，Ｆ２，Ｆ３と移動するように変化させる。
【００４２】
続いて、再び検波回路６及びＡＦＣ回路７及びＣＰＵ２にて誘起電圧Ｖ３の検出を行い（ステップＳ７）、前回検出した誘起電圧値Ｖ２との比較を行う（ステップＳ８）。そして、検出した誘起電圧値Ｖ３が、前回の誘起電圧値Ｖ２よりもさらに上昇している場合には（ステップＳ８にて肯定判断）、ステップＳ５又はＳ６にて変化させたときと同じ方向に、可変コンデンサ４の容量値を変化させる（ステップＳ９）。その後も上記処理を繰り返し、誘起電圧値Ｖ４を検出して（ステップＳ１１）、この検出した誘起電圧値Ｖ４が前回の検出値Ｖ３と比較して上昇していれば（ステップＳ１２にて肯定判断）、可変コンデンサ４の容量値を同じ方向に変化させ続ける（ステップＳ９）。なお、その後の処理においては、前回に検出した誘起電圧値Ｖ４をＶ３として扱い、新たに検出した誘起電圧値を新たなＶ４として扱う（ステップＳ１０）。
【００４３】
その後、新たに検出した誘起電圧値Ｖ４が、前回検出した誘起電圧値Ｖ３よりも下がっていたら（ステップＳ１２にて否定判断）、可変コンデンサ４の容量を誘起電圧が下がり始める直前の容量に固定する（ステップＳ１３）。つまり、図６に示すように、Ｆ０，Ｆ１，Ｆ２と誘起電圧が上昇してきた場合に、Ｆ３で下がると、その直前のＦ２の状態になるよう可変コンデンサ４の容量値を固定する。
【００４４】
以上のようにすることにより、携帯電話１に搭載された非接触型通信装置は、誘起電圧が高い状態でリーダライタ装置と通信を実現できる。従って、安定した通信を行うことができると共に、通信距離の劣化を抑制することができる。
【実施例２】
【００４５】
次に、本発明の第２の実施例を、図９乃至図１０を参照して説明する。図９は、本実施例における携帯電話の構成を示すブロック図であり、図１０は、本実施例における携帯電話の動作を示すフローチャートである。
【００４６】
［構成］
本実施例では、上述した可変コンデンサに替えて、共振回路を構成するアンテナとの接続の切替が可能な複数のコンデンサ（容量素子）から成るコンデンサ群を備えている点で異なる。以下、その構成について、図９を参照して説明する。
【００４７】
図９に示すように、本実施例における非接触型通信装置を備えた携帯電話１は、上記同様の構成のＣＰＵ１２、ＬＳＩ１３，アンテナ１６、検波回路１７、ＡＦＣ回路１８を備えている。そして、さらに、コンデンサ切替スイッチ１５と、容量のそれぞれ異なるコンデンサ１４Ａ（容量大）、コンデンサ１４Ｂ（容量中）、コンデンサ１４Ｃ（容量小）を装備している。なお、切替可能なコンデンサの数は、上述した数に限定されない。
【００４８】
コンデンサ切替スイッチ１５は、アンテナ１６と各コンデンサ１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃとを切り替えて接続する構成となっており、ＡＦＣ回路１８からの信号により切替動作を実行する。なお、アンテナ１６と接続されるコンデンサは、必ずしも１つであることに限定されない。
【００４９】
また、ＡＦＣ回路１８によるコンデンサ切替スイッチ１５に対する制御信号は、ＣＰＵ１２から出力された信号に基づくものである。従って、ＣＰＵ１２によるコンデンサの容量値の可変制御は、上記実施例１とは異なる。かかる制御について詳述する。
【００５０】
本実施例におけるＣＰＵ１２には、所定のプログラムが組み込まれることにより、以下のように作動する機能が構築される。まず、リーダライタ装置１０からの搬送波により誘起された電圧は、検波回路１７にて検波されＡＦＣ回路１８にて直流電圧に変換されてＣＰＵ１２に送られ、検出される。これに応じて、ＣＰＵ１２はコンデンサ切替の制御信号をＡＦＣ回路１８に出力する。例えば、コンデンサ１４Ｂ（容量中）からコンデンサ１４Ａ（容量大）のものに切り替えられる。なお、ＡＦＣ回路１８は、ＣＰＵ１２から出力されたコンデンサ切替のデータを直流電圧に変換し、コンデンサ切替スイッチ１５に出力して切り替える。その後、さらに検波回路１７、ＡＦＣ回路１８を介して誘起電圧を検出し、コンデンサ切替前の誘起電圧と比較する。このとき、誘起電圧が前回と比較して上がった場合には、ＣＰＵ１２は共振周波数を固定するためにコンデンサを固定し、これ以上コンデンサの切替は行わない。逆に誘起電圧が下がった場合には、ＣＰＵ２はさらに別のコンデンサ１４Ｃへの切替を行う。そして、同様に、コンデンサ１４Ｃへコンデンサの切替を行った後に誘起電圧の確認を行い、初期状態のコンデンサ１４Ｂの時に比べて誘起電圧が上がっていればこれ以上コンデンサの切替は行わない。逆に初期状態のコンデンサ１４Ｂの時に比べて誘起電圧が下がっていたら、コンデンサを初期状態の１４Ｂに切替える制御を行う。
【００５１】
このように、実施例１と同様に、アンテナ１６にてリーダライタ装置１０から搬送波を受信すると調整モードに移行し、各コンデンサに切り替えて、そのときの起動電圧を検出し、かかる誘起電圧が高くなるときのコンデンサに設定する。こうして固定モードに移り、リーダライタ装置１０との通信が終了するまでは、コンデンサが固定される。
【００５２】
［動作］
次に、図１０のフローチャートを参照して、本実施例の動作を説明する。まず、アンテナ１６によりリーダライタ装置１０から搬送波を受信することにより、携帯電話１１に電圧が誘起される。このときアンテナ１６に接続されているコンデンサは、符号１４Ｂのコンデンサであり、このときの誘起電圧ＶＢを検波回路１７及びＡＦＣ回路１８及びＣＰＵ１２にて確認する（ステップＳ２１）。その後、ＣＰＵ２は、コンデンサ１４Ｂからコンデンサ１４Ａへ切り替える制御信号をＡＦＣ回路１８に出力する。すると、ＡＦＣ回路１８は、ＣＰＵ１２から出力されたコンデンサ切替のデータを電圧に変換し、コンデンサ切替スイッチ１５に出力し、使用しているコンデンサを符号１４Ａに切替える（ステップＳ２２）。
【００５３】
そして、コンデンサの容量を変化させた後に、検波回路１７及びＡＦＣ回路１８及びＣＰＵ１２にて誘起電圧ＶＡの確認を行う（ステップＳ２３）。この誘起電圧ＶＡと、コンデンサ１４Ｂのときの誘起電圧ＶＢとを比較して（ステップＳ２４）、以前のときよりも誘起電圧が上がっていたら（ステップＳ２４にて肯定判断）、コンデンサを符号１４Ａのものに固定して（ステップＳ２５）、これ以上のコンデンサの切替は行わない。つまり、この状態でリーダライタ装置１０との通信を続行する。
【００５４】
一方、ステップＳ２４にて、誘起電圧ＶＡが誘起電圧ＶＢよりも下がっている場合には（ステップＳ２４にて否定判断）、上述同様に、コンデンサを符号１４Ｃのものに切り替える（ステップＳ２６）。そして、コンデンサの容量を変化させた後に、検波回路１７及びＡＦＣ回路１８及びＣＰＵ１２にて誘起電圧ＶＣの確認を行う（ステップＳ２７）。この誘起電圧ＶＣが、はじめに確認した誘起電圧ＶＢよりも上がっていたら（ステップＳ２８にて肯定判断）、コンデンサを符号１４Ｃのものに固定して（ステップＳ３０）、これ以上コンデンサの切り替えは行わない。逆に、誘起電圧ＶＣが誘起電圧ＶＢよりも下がっていたら、コンデンサをはじめの符号１４Ｂのものに切替える（ステップＳ２９）。そして、この状態でリーダライタ装置１０との通信を続行する。
【００５５】
このようにすることにより、リーダライタ装置１０との通信時には、誘起電圧が高い状態に維持されるため、安定した通信を行うことができると共に、通信距離の劣化を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明である非接触型通信装置は、携帯電話などの情報処理端末に搭載することができ、電子マネーの決済などに利用することができるため、産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施例１における非接触型通信装置を搭載した携帯電話の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に開示した携帯電話のＣＰＵの構成を示す機能ブロック図である。
【図３】非接触通信時における誘起電圧の変化を示す説明図である。
【図４】コンデンサの容量値の変更方法を示す説明図である。
【図５】コンデンサの容量値の変更方法を示す説明図である。
【図６】コンデンサの容量値の変更方法を示す説明図である。
【図７】実施例１における非接触型通信装置を搭載した携帯電話の動作を示すフローチャートである。
【図８】実施例１における非接触型通信装置を搭載した携帯電話の動作を示すフローチャートであり、図７の続きを示す。
【図９】実施例２における非接触型通信装置を搭載した携帯電話の構成を示すブロック図である。
【図１０】実施例２における非接触型通信装置を搭載した携帯電話の動作を示すフローチャートである。
【図１１】従来例における非接触型通信装置を搭載した携帯電話の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５８】
１，１１ 携帯電話（携帯型情報処理端末）
２，１２ ＣＰＵ（容量値制御手段）
３，１３ ＬＳＩ
４ 可変コンデンサ（可変容量素子、蓄電手段）
５，１６ アンテナ
６，１７ 検波回路（誘起電圧検出手段）
７，１８ ＡＦＣ回路（容量値制御手段）
１０ リーダライタ装置
２１ 誘起電力検出処理部
２２ 誘起電圧変化判断処理部
２３ 容量値可変指令処理部
１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ コンデンサ群（容量素子群、蓄電手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リーダライタ装置から電波を受信し、この受信した電波による誘起電圧を用いて前記リーダライタ装置と通信を行う非接触型通信装置であって、
アンテナと複数の容量値の設定が可能な蓄電手段とを有する共振手段と、前記アンテナにて受信した電波によって生じた誘起電圧の値を検出する誘起電圧検出手段と、前記蓄電手段を所定の容量値に設定する容量値制御手段と、を備え、
前記容量値制御手段は、前記誘起電圧検出手段からの検出値の変化に基づいて当該検出値が上がるよう前記蓄電手段の容量値を制御する、
ことを特徴とする非接触型通信装置。
【請求項２】
前記容量値制御手段は、前記誘起電圧検出手段からの検出値が、前回の検出値と比較して上がっている場合には前回と同一の方向に、下がっている場合には前回とは逆の方向に、前記蓄電手段の容量値を高くあるいは低く設定するよう制御する、ことを特徴とする請求項１記載の非接触型通信装置。
【請求項３】
前記容量値制御手段は、前記誘起電圧検出手段からの検出値が最大となるよう前記蓄電手段の容量値を制御する、ことを特徴とする請求項１又は２記載の非接触型通信装置。
【請求項４】
前記容量値制御手段は、前記誘起電圧検出手段からの検出値の変化が上昇から下降に変化したときの容量値を最大と判断し、前記蓄電手段の容量値の制御を停止する、ことを特徴とする請求項３記載の非接触型通信装置。
【請求項５】
前記蓄電手段は、電圧が印加されることにより容量値が可変する可変容量素子であり、
前記容量値制御手段は、前記可変容量素子に電圧を印加して当該可変容量素子の容量値を制御する、
ことを特徴とする請求項１，２，３又は４記載の非接触型通信装置。
【請求項６】
前記蓄電手段は、前記アンテナとの接続の切替が可能な複数の容量素子群からなり、
前記容量値制御手段は、前記アンテナに少なくとも１つの前記容量素子が接続されるよう前記アンテナに対する前記容量素子群の接続を切り替えて前記蓄電手段の容量値を制御する、
ことを特徴とする請求項１，２，３又は４記載の非接触型通信装置。
【請求項７】
請求項１乃至６記載の非接触型通信装置が組み込まれた携帯型情報処理端末。
【請求項８】
携帯型情報処理端末の動作を制御する制御手段が、前記容量値制御手段を備えた、ことを特徴とする請求項７記載の携帯型情報処理端末。
【請求項９】
リーダライタ装置から電波を受信し、この受信した電波による誘起電圧を用いて前記リーダライタ装置と通信を行う非接触通信方法であって、
アンテナにて受信した電波によって生じた誘起電圧の値を検出し、
この検出値の変化に基づいて当該検出値が上がるよう、前記アンテナに接続され共振手段を構成する複数の容量値の設定が可能な蓄電手段の容量値を設定制御する、
ことを特徴とする非接触通信方法。
【請求項１０】
検出した誘起電圧の値が、前回の検出値と比較して上がっている場合には同様の方向に、下がっている場合には逆の方向に、前記蓄電手段の容量値を高くあるいは低く設定するよう制御する、ことを特徴とする請求項９記載の非接触通信方法。
【請求項１１】
検出した誘起電圧の値が、最大となるよう前記蓄電手段の容量値を制御する、ことを特徴とする請求項９又は１０記載の非接触通信方法。
【請求項１２】
検出した誘起電圧の値の変化が、上昇から下降に変化したときの容量値を最大と判断し、前記蓄電手段の容量値の制御を停止する、ことを特徴とする請求項１１記載の非接触通信方法。
【請求項１３】
前記蓄電手段が、電圧が印加されることにより容量値が可変する可変容量素子である場合に、当該可変容量素子に対して電圧を印加して容量値の制御を行う、ことを特徴とする請求項９，１０，１１又は１２記載の非接触通信方法。
【請求項１４】
前記蓄電手段が、前記アンテナとの接続の切替が可能な複数の容量素子群からなる場合に、前記アンテナに少なくとも１つの前記容量素子が接続されるよう前記アンテナに対する前記容量素子群の接続を切り替えて前記蓄電手段の容量値の制御を行う、ことを特徴とする請求項９，１０，１１又は１２記載の非接触通信方法。
【請求項１】
リーダライタ装置から電波を受信し、この受信した電波による誘起電圧を用いて前記リーダライタ装置と通信を行う非接触型通信装置であって、
アンテナと複数の容量値の設定が可能な蓄電手段とを有する共振手段と、前記アンテナにて受信した電波によって生じた誘起電圧の値を検出する誘起電圧検出手段と、前記蓄電手段を所定の容量値に設定する容量値制御手段と、を備え、
前記容量値制御手段は、前記誘起電圧検出手段からの検出値の変化に基づいて当該検出値が上がるよう前記蓄電手段の容量値を制御する、
ことを特徴とする非接触型通信装置。
【請求項２】
前記容量値制御手段は、前記誘起電圧検出手段からの検出値が、前回の検出値と比較して上がっている場合には前回と同一の方向に、下がっている場合には前回とは逆の方向に、前記蓄電手段の容量値を高くあるいは低く設定するよう制御する、ことを特徴とする請求項１記載の非接触型通信装置。
【請求項３】
前記容量値制御手段は、前記誘起電圧検出手段からの検出値が最大となるよう前記蓄電手段の容量値を制御する、ことを特徴とする請求項１又は２記載の非接触型通信装置。
【請求項４】
前記容量値制御手段は、前記誘起電圧検出手段からの検出値の変化が上昇から下降に変化したときの容量値を最大と判断し、前記蓄電手段の容量値の制御を停止する、ことを特徴とする請求項３記載の非接触型通信装置。
【請求項５】
前記蓄電手段は、電圧が印加されることにより容量値が可変する可変容量素子であり、
前記容量値制御手段は、前記可変容量素子に電圧を印加して当該可変容量素子の容量値を制御する、
ことを特徴とする請求項１，２，３又は４記載の非接触型通信装置。
【請求項６】
前記蓄電手段は、前記アンテナとの接続の切替が可能な複数の容量素子群からなり、
前記容量値制御手段は、前記アンテナに少なくとも１つの前記容量素子が接続されるよう前記アンテナに対する前記容量素子群の接続を切り替えて前記蓄電手段の容量値を制御する、
ことを特徴とする請求項１，２，３又は４記載の非接触型通信装置。
【請求項７】
請求項１乃至６記載の非接触型通信装置が組み込まれた携帯型情報処理端末。
【請求項８】
携帯型情報処理端末の動作を制御する制御手段が、前記容量値制御手段を備えた、ことを特徴とする請求項７記載の携帯型情報処理端末。
【請求項９】
リーダライタ装置から電波を受信し、この受信した電波による誘起電圧を用いて前記リーダライタ装置と通信を行う非接触通信方法であって、
アンテナにて受信した電波によって生じた誘起電圧の値を検出し、
この検出値の変化に基づいて当該検出値が上がるよう、前記アンテナに接続され共振手段を構成する複数の容量値の設定が可能な蓄電手段の容量値を設定制御する、
ことを特徴とする非接触通信方法。
【請求項１０】
検出した誘起電圧の値が、前回の検出値と比較して上がっている場合には同様の方向に、下がっている場合には逆の方向に、前記蓄電手段の容量値を高くあるいは低く設定するよう制御する、ことを特徴とする請求項９記載の非接触通信方法。
【請求項１１】
検出した誘起電圧の値が、最大となるよう前記蓄電手段の容量値を制御する、ことを特徴とする請求項９又は１０記載の非接触通信方法。
【請求項１２】
検出した誘起電圧の値の変化が、上昇から下降に変化したときの容量値を最大と判断し、前記蓄電手段の容量値の制御を停止する、ことを特徴とする請求項１１記載の非接触通信方法。
【請求項１３】
前記蓄電手段が、電圧が印加されることにより容量値が可変する可変容量素子である場合に、当該可変容量素子に対して電圧を印加して容量値の制御を行う、ことを特徴とする請求項９，１０，１１又は１２記載の非接触通信方法。
【請求項１４】
前記蓄電手段が、前記アンテナとの接続の切替が可能な複数の容量素子群からなる場合に、前記アンテナに少なくとも１つの前記容量素子が接続されるよう前記アンテナに対する前記容量素子群の接続を切り替えて前記蓄電手段の容量値の制御を行う、ことを特徴とする請求項９，１０，１１又は１２記載の非接触通信方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−６７４９４（Ｐ２００７−６７４９４Ａ）
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２４７３４３（Ｐ２００５−２４７３４３）
【出願日】平成１７年８月２９日（２００５．８．２９）
【出願人】（３９００１０１７９）埼玉日本電気株式会社 (1,228)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月２９日（２００５．８．２９）
【出願人】（３９００１０１７９）埼玉日本電気株式会社 (1,228)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]