ＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造
【課題】データキャリアやデータキャリア読み取り装置を大型化させずに、ＲＦＩＤの通信範囲が極力損なわれることなく、人体通信を高精度に行うことの可能なＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造の提供。
【解決手段】非接触データキャリア読み取りシステムと、人体通信システムとに併用されるＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造である。それらのシステムの固定通信端末同士、携帯通信端末同士の少なくともいずれかにおける送受信アンテナ１と電極対２とが重なった状態で配置され、電極対を構成する電極２ａ，２ｂは、対応する送受信アンテナ１の一辺の幅と略同程度の幅の複数の金属片からなり、複数の金属片を介して全ての空隙が開き、且つ、全体で掌と接触可能な面積を持つ所定形状に形成されている。
【解決手段】非接触データキャリア読み取りシステムと、人体通信システムとに併用されるＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造である。それらのシステムの固定通信端末同士、携帯通信端末同士の少なくともいずれかにおける送受信アンテナ１と電極対２とが重なった状態で配置され、電極対を構成する電極２ａ，２ｂは、対応する送受信アンテナ１の一辺の幅と略同程度の幅の複数の金属片からなり、複数の金属片を介して全ての空隙が開き、且つ、全体で掌と接触可能な面積を持つ所定形状に形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波を介して非接触でデータキャリアに記録された情報の読み取り等を行う非接触データキャリア読み取りシステム等のＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）通信システムと、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体としての人体に誘起させ、誘起した電界を検出して情報の送受信を行う人体通信システムとに併用される通信構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０はＲＦＩＤ通信システムの基本構成の一例を示すブロック図である。
ＲＦＩＤ通信システムは、質問器であるデータキャリア読み取り装置１０と、応答器であるＩＣカード等のデータキャリア２０を有して構成されている。
【０００３】
データキャリア読み取り装置１０は、質問電磁波を送信すると共に応答電波を受信する第１の送受信アンテナとしてのデータキャリア読み取り側送受信アンテナ１１と、送受信回路部１２ａとコントローラ１２ｂとを有する、第１の駆動制御部としての読み取り駆動制御部１２とを有して構成されている。
データキャリア読み取り側送受信アンテナ１１は、例えば、巻き線コイルや、プリント基板にループ状に形成されたものなどで指向性を有するように構成されている。
送受信回路部１２ａは、送信回路１２ａ−１と、受信回路１２ａ−２と、データキャリア読み取り側送受信アンテナ１１を介して送信及び受信するための回路（図示省略）や送信信号および受信信号を処理するための回路（図示省略）を備えている。
【０００４】
コントローラ１２ｂは、データキャリア２０に記録されている情報の入力をするためのアンテナ駆動を制御するプログラムが組み込まれたマイクロコンピュータで構成されている。
また、データキャリア読み取り装置１０は、ホストコンピュータ等の上位の関連設備１３と接続され、識別情報を取得するための端末装置として固定した状態で設けられている。
【０００５】
データキャリア２０は、質問電磁波を受信すると共に応答電磁波を送信する第２の送受信アンテナとしてのデータキャリア側送受信アンテナ２１と、送受信回路部２２ａとデータを書き換え可能なメモリ部２２ｂとを有する、第２の駆動制御部としてのＩＣチップ２２を、軽薄短小で携帯可能に形成された合成樹脂製外装体（図示省略）に内蔵している。
データキャリア側送受信アンテナ２１は、例えば、巻き線コイルや、プリント基板にループ状に形成されたものなどで指向性を有するように構成されている。
送受信回路部２２ａは、送信回路２２ａ−１と、受信回路２２ａ−２と、データキャリア側送受信アンテナ２１を介して送信及び受信するための回路（図示省略）や送信信号および受信信号を処理するための回路（図示省略）を備えている。
【０００６】
そして、このように構成されたＲＦＩＤ通信システムでは、データキャリア読み取り装置１０は、コントローラ１２ｂからの制御信号に基づいて、送信回路１２ａ−１を介して質問信号をデータキャリア読み取り側送受信アンテナ１１に出力し、データキャリア読み取り側送受信アンテナ１１が質問信号を電磁波として送信する。
データキャリア２０は、データキャリア読み取り装置１０に近づけることにより、データキャリア読み取り側送受信アンテナ１１からの質問電磁波をデータキャリア側送受信アンテナ２１で受信し、受信回路２２ａ−２を介して質問信号を抽出しメモリ２２ｂから質問信号の内容に応答するデータを読み出し、送信回路２２ａ−１を介して応答信号をデータキャリア側送受信アンテナ２１に出力し、データキャリア側送受信アンテナ２１が応答信号を電磁波として送信する。
データキャリア読み取り装置１０は、データキャリア２０のデータキャリア側送受信アンテナ２１から送信された応答電磁波をデータキャリア読み取り側送受信アンテナ１１で受信し、受信回路１２ａ−２を介して応答信号をコントローラ１２ｂに送信する。
コントローラ１２ｂは、応答信号から所定の識別情報及びその他の関連情報を抽出し、上位の関連設備１３からの入出力命令に応じて情報を送信する。
【０００７】
図１１は人体通信システムの基本構成の一例を示す説明図で、(a)は全体を示す模式図、(b)は固定送受信手段の概略構成を示すブロック図、(c)は携帯送受信手段の概略構成を示すブロック図である。
図１１の人体通信システムは、固定送受信手段３０と、携帯送受信手段４０を有して構成されている。
固定送受信手段３０は、第１の電極対３１と第１の送受信機３２と第１のコンピュータ３３とを備えている。
第１の電極対３１は、人体５０に接触可能に配置された第１の通信電極３１ａと人体に非接触に配置された第１の接地電極３１ｂとからなり、夫々第１の送受信機３２に接続されている。
第１の送受信機３２は、第１のコンピュータ３３からの送信データを第１の電極対３１に送信し、第１の電極対３１を介して電界伝達媒体としての人体５０に電界を誘起させる。また、第１の送受信機３２は、人体５０に誘起された電界を第１の電極対３１を介して検出し、受信データに変換して第１のコンピュータ３３に送信する。
携帯送受信手段４０は、第２の電極対４１と第２の送受信機４２と第２のコンピュータ４３とを備えている。
第２の電極対４１は、人体５０に接触するように配置された第２の通信電極４１ａと人体５０に非接触に配置された第２の接地電極４１ｂとからなり、夫々第２の送受信機４２に接続されている。
第２の送受信機４２は、第２のコンピュータ４３からの送信データを第２の電極対４１に送信し、第２の電極対４１を介して電界伝達媒体としての人体５０に電界を誘起させる。また、第２の送受信機４２は、人体５０に誘起された電界を第２の電極対４１を介して検出し、受信データに変換して第２のコンピュータ４３に送信する。
そして、人体通信システムにおいては、第２の通信電極４１ａの面を人体５０に接触するようにして携帯送受信手段４０をユーザが携帯した状態で、人体５０を第１の通信電極３１ａに接触させることにより、夫々の電極対３１，４１に接続された送受信機３２，４２を介して第２のコンピュータ４１と第１のコンピュータ３１が通信を行うことができる。
【０００８】
従来、ＲＦＩＤ通信システムは、例えば、ドアの開閉を行う入退室管理システムや、ロッカーの施開錠システム等のセキュリティーシステムに用いられてきている。
しかるに、ＲＦＩＤ通信システムにおいては、ユーザは、通信を行うために、ＩＣカード等のデータキャリアを取り出し、データキャリア読み取り装置に近接させ、読み取り完了後に収納しなければならず、データキャリアの出し入れが煩雑化するという問題がある。
これに対し、人体通信システムにおいては、ユーザは、携帯送受信手段を携帯していれば、固定送受信手段の電極に身体を接触させるだけで通信でき、携帯送受信手段を出し入れするような煩雑さがない。
【０００９】
このため、従来のＲＦＩＤ通信システムを用いたセキュリティーシステム等については、人体通信システムを用いたセキュリティーシステム等へ切り替えることが望まれる。
しかし、セキュリティーシステムによっては、両者を並存させることが望ましい場合がある。
【００１０】
例えば、ドアの開閉を行う入退室管理システムにおいて、ユーザのＩＤの認証を行う側（例えばドア側）に設置されている固定通信端末が、データキャリア読取装置であるＩＣカードリーダの送受信アンテナ、電界通信を行うトランシーバに接続された電極のいずれであっても、ユーザが携帯する携帯通信端末で交信できるように構成すれば、システム切り替えのためのコストや時間を低減できる。
【００１１】
また、例えば、ＩＣカードを用いたロッカーの施開錠システムの場合、夫々のロッカーのドアに設けられているデータキャリア読み取り装置に接続するホストコンピュータ等の上位の関連設備にユーザのＩＤを予め登録、変更、削除等する必要があるが、ロッカーのユーザが頻繁に変動するような使用態様において、これらの登録、変更、削除をその都度、コンピュータの入力装置を介して行うのでは操作が煩雑化する。
しかるに、このような煩雑さを解消すべく、例えば、予めユーザのＩＤが記憶されたＩＣカードの他にユーザのＩＤの登録、変更、削除等をデータキャリア読み取り装置に接続されたコンピュータに対して指示する指示用のＩＣカードをデータキャリアとして備えたロッカーの施開錠システムが、例えば、次の非特許文献１に記載されている。
このシステムでは、ユーザのＩＤを登録、変更等する場合、データキャリア読み取り装置に、指示用のＩＣカードを近づけてデータキャリア読み取り装置に接続されたコンピュータがユーザのＩＤの入出力を行いうる状態にした後、ユーザのＩＤが記憶されたＩＣカードを近づけることによって、ユーザのＩＤの登録、変更等を行うことができるようになっている。
【００１２】
非特許文献１に記載のような複数種類のデータキャリアを用いたロッカーの施開錠システムにおいては、全てのＩＣカードを人体通信用の携帯送受信手段に切り替えることがデータキャリアの出し入れの煩雑さを解消するためには望ましいが、全てのＩＣカードを人体通信用の携帯送受信手段に切り替えるのはコスト高となってしまう。
このため、ユーザのＩＤが記録されたＩＣカードのみを人体通信用の携帯送受信手段に切り替え、その他の指示用のＩＣカードについてはそのまま用いることができるように、ロッカー側に設置されたデータキャリア読み取り装置側の固定通信用端末に人体通信用の送受信手段を兼ね備えさせて、人体通信とＲＦＩＤ通信とを併用できるようにすることが望ましい。
【００１３】
従来、ＲＦＩＤ通信と人体通信を併用可能にした通信構造としては、例えば、次の特許文献１に記載の電界通信手段をＩＣカードに取り付けた構造が記載されている。
特許文献１に記載の併用構造においては、電界通信用の電極がＩＣカードの送受信アンテナ上に重ねられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０１０−１８３４８９号公報
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】ウチダオフィスカタログｐ438〜ｐ439、“ＳＥＣＵＲＡＧＥ”−ＩＣカード対応収納システム−、[online]、平成２３年５月１８日検索、ＵＲＬ：http://www.uchida.co.jp/osyohin/catalog/ebook/index.html#page=440
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ところで、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナの交信領域に金属部材が存在すると、金属材料に渦電流が誘起され、渦電流により生じる磁界（反磁界）が送受信アンテナから発する磁界をキャンセルする方向に働き、送受信アンテナ同士の通信範囲が損なわれてしまう。また、この渦電流による磁界のキャンセル効果は、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナの交信領域に重なる金属材料の面積が大きいほど、大きくなる。
一方、人体通信用の電極は、安定した人体通信を行うことができるように、人体との接触面積を、例えば、人の掌の大きさ程度、確保する必要がある。
【００１７】
しかるに、例えば、特許文献１に記載のように、ＩＣカードに電界通信手段を取り付けた場合、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナ上における電界通信用の電極が重なった領域において、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナ同士の通信範囲が大きく損なわれてしまう。
しかし、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナ同士の通信範囲を損ねないように、電界通信用の電極を小型化すると、人体との接触面積が小さくなりすぎて、安定した人体通信を行うことが困難になる。
また、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナと重ならない位置に、安定した人体通信を行うことができる相当程度の大きさの電界通信用の電極を備えたのでは、全体の構造が大型化してしまう。
【００１８】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、データキャリアやデータキャリア読み取り装置を大型化させずに、ＲＦＩＤの通信範囲が極力損なわれることなく、人体通信を高精度に行うことの可能なＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造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】
【００１９】
上記目的を達成するため、本発明によるＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造は、質問情報を質問電磁波として送信するとともに応答電磁波を受信する第１の送受信アンテナを有する固定通信端末と、前記質問電磁波を受信するとともに応答情報を前記応答電磁波として送信する第２の送受信アンテナとを有する携帯通信端末を用いて交信を行う非接触データキャリア読み取りシステムと、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起させるとともにこの誘起した電界を検出して情報の送受信を行う第１の送受信器と前記第１の送受信器に接続される第１の電極対を有する固定通信端末と、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起させるとともにこの誘起した電界を検出して情報の送受信を行う第２の送受信器と前記第２の送受信器に接続される第２の電極対を有する携帯通信端末を用いて交信を行う人体通信システムとに併用されるＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造であって、前記非接触データキャリア読み取りシステム及び前記人体通信システムの固定通信端末同士、該非接触データキャリア読み取りシステム及び該人体通信システムの携帯通信端末同士の少なくともいずれかにおける、前記送受信アンテナと前記電極対を構成する夫々の電極とが重なるように対向配置され、前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、対応する送受信アンテナの一辺の幅と略同程度の幅の複数の金属片からなり、前記複数の金属片を介して全ての空隙が開き、且つ、全体で掌と接触可能な面積を持つ所定形状に形成されていることを特徴としている。
【００２０】
また、本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造においては、前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、少なくとも一つの櫛型部を有するのが好ましい。
【００２１】
また、本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造においては、前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、全体で前記対応する送受信アンテナの基板面と略同じ外形及び大きさの面積を持つ櫛型形状に形成されているのが好ましい。
【００２２】
また、本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造においては、前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、二つの前記櫛型部を有し、全体で前記対応する送受信アンテナの基板面と略同じ外形及び大きさの面積を持つ串刺し形状に形成されているのが好ましい。
【００２３】
また、本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造においては、前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、前記対応する送受信アンテナを構成する導線に対して４５°〜９０°の所定角度で交差する複数の交差部を有するのが好ましい。
【００２４】
また、本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造においては、前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、前記対応する送受信アンテナを構成する導線に対して４５°で交差する複数の交差部を有するのが好ましい。
【００２５】
また、本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造においては、前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、前記対応する送受信アンテナを構成する導線に対して垂直に交差する複数の交差部を有するのが好ましい。
【００２６】
また、本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造においては、前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、全体で前記対応する送受信アンテナの基板面と略同じ外形及び大きさの面積を持つ波状に形成されているのが好ましい。
【００２７】
また、本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造においては、前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、少なくとも一つの前記櫛型部と、一端が前記対応する送受信アンテナを構成する導線に対して垂直に交差し他端が前記櫛型部と接続する複数の交差部とを有し、全体で前記対応する送受信アンテナの基板面と略同じ外形及び大きさの面積を持つのが好ましい。
【００２８】
また、本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造においては、前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、二つの前記櫛型部を有してなる串刺し形状部と、一端が前記対応する送受信アンテナを構成する導線に対して垂直に交差し他端が前記串刺し形状部と接続する複数の交差部とを有し、全体で前記対応する送受信アンテナの基板面と略同じ外形及び大きさの面積を持つのが好ましい。
【００２９】
また、本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造においては、前記非接触データキャリア読み取りシステム及び前記人体通信システムの固定通信端末同士における前記送受信アンテナと前記電極対を構成する夫々の電極とが重なるように対向配置されているのが好ましい。
【００３０】
また、本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造においては、前記非接触データキャリア読み取りシステム及び前記人体通信システムの携帯通信端末同士における前記送受信アンテナと前記電極対を構成する夫々の電極とが重なるように対向配置されているのが好ましい。
【００３１】
また、本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造においては、前記非接触データキャリア読み取りシステム及び前記人体通信システムの固定通信端末同士、該非接触データキャリア読み取りシステム及び該人体通信システムの携帯通信端末同士の夫々における前記送受信アンテナと前記電極対を構成する夫々の電極とが重なるように対向配置されているのが好ましい。
【発明の効果】
【００３２】
本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造によれば、データキャリア又はデータキャリア読み取り装置を大型化させずに、ＲＦＩＤの通信範囲が極力損なわれることなく、人体通信を高精度に行うことの可能なＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例１にかかるＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造の要部構成を示す説明図で、(a)はＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナの構成を示す図、(b)は(a)の送受信アンテナに重ねる人体通信用の電極の構成を示す図、(c)は(a)の送受信アンテナに(b)の人体通信用の電極が重なった状態を示す図である。
【図２】本発明の実施例２にかかるＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造の要部構成を示す説明図で、(a)はＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナに重ねる人体通信用の通信電極の構成を示す図、(b)は送受信アンテナに重ねる人体通信用の接地電極の構成を示す図、(c)は送受信アンテナに(a)の人体通信用の通信電極が重なった状態を示す図である。
【図３】図２の第１変形例にかかるＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造の要部構成を示す説明図で、(a)はＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナに重ねる人体通信用の通信電極の構成を示す図、(b)は送受信アンテナに重ねる人体通信用の接地電極の構成を示す図、(c)は送受信アンテナに(a)の人体通信用の通信電極が重なった状態を示す図である。
【図４】図２の第２変形例にかかるＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造の要部構成を示す説明図で、(a)はＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナに重ねる人体通信用の通信電極の構成を示す図、(b)は送受信アンテナに重ねる人体通信用の接地電極の構成を示す図、(c)は送受信アンテナに(a)の人体通信用の通信電極が重なった状態を示す図である。
【図５】本発明の実施例３にかかるＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造においてＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナに人体通信用の電極が重なった状態を示す説明図である。
【図６】本発明の実施例４にかかるＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造においてＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナに人体通信用の電極が重なった状態を示す説明図である。
【図７】本発明の実施例５にかかるＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造においてＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナに人体通信用の電極が重なった状態を示す説明図である。
【図８】本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造を用いたドアの施開錠システムの一構成例を示す説明図で、(a)は人体通信によるドアの施開錠を行う場合の模式図、(b)はＲＦＩＤ通信によるドアの施開錠を行う場合の模式図、(c)はＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造を備えた固定通信端末の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造を用いたロッカーの施開錠システムの一構成例を示す説明図で、(a)は外観を示す図、(b)はＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造を備えた固定通信端末の構成を示すとともにＲＦＩＤ通信によるロッカーの施開錠を行う場合の模式図、(c)は人体通信によるロッカーの施開錠を行う場合の模式図である。
【図１０】ＲＦＩＤ通信システムの基本構成の一例を示すブロック図である。
【図１１】人体通信システムの基本構成の一例を示す説明図で、(a)は全体を示す模式図、(b)は固定送受信手段の概略構成を示すブロック図、(c)は携帯送受信手段の概略構成を示すブロック図である。
【図１２】ＲＦＩＤ通信システムにおける通常の通信状態での送受信アンテナから発する磁界の一例を模式的に示す説明図である。
【図１３】ＲＦＩＤ通信において送受信アンテナの交信領域に導電性材料が存在する通信状態での送受信アンテナから発する磁界の一例を模式的に示す説明図で、データキャリア側及びデータキャリア読み取り側の送受信アンテナの間においてデータキャリア側送受信アンテナに重なるように導電性材料が存在する場合における磁界を示す図である。
【図１４】ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナに重ねる電極の面積及び形状と渦電流により生ずる反磁界の影響を受ける領域を示す説明図で、(a)はＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナの上に平板状の電極を重ねた例を示す図、(b)はＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナの上にE型の電極を重ねた例を示す図、(c)はＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナを構成する導線に対し９０度で交差する複数の交差部を有する櫛形状の電極を重ねた例を示す図、(d)はＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナを構成する導線に対し４５度で交差する複数の交差部を有する２つの櫛型部を持つ串刺し形状の電極を重ねた例を示す図、(e)はＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナを構成する導線に対し４５度で交差する複数の交差部を有する網状の電極を重ねた例を示す図である。
【図１５】ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナを構成する導線上に交差角度を夫々変えて金属片を重ねた状態を示す該略図で、(a)は０度（即ち、交差しない）の状態を示す図、(b)は交差角度が１５度の状態を示す図、(c)は交差角度が３０度の状態を示す図、(d)は交差角度が４５度の状態を示す図、(e)は交差角度が６０度の状態を示す図、(f)は交差角度が７５度の状態を示す図、(g)は交差角度が９０度の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
実施形態の説明に先立ち、本発明の作用効果について説明する。
図１２はＲＦＩＤ通信における通常の通信状態での送受信アンテナから発する磁界の一例を模式的に示す説明図、図１３はＲＦＩＤ通信において送受信アンテナの交信領域に導電性材料が存在する通信状態での送受信アンテナから発する磁界の一例を模式的に示す説明図で、データキャリア側及びデータキャリア読み取り側の送受信アンテナの間においてデータキャリア側の送受信アンテナに重なるように導電性材料が存在する場合における磁界を示す図である。
【００３５】
通常の通信状態では、図１２に示すように、データキャリア読み取り側（リーダライタ側）の送受信アンテナから発する磁束ループが、データキャリア側（ＩＣカード側）の送受信アンテナを貫通する。すると、データキャリア側の送受信アンテナに磁界が発生して電流が流れる。
これに対し、図１３に示すように、データキャリア側（ＩＣカード側）の送受信アンテナの交信領域に金属等の導電体材料が重なるように存在する場合、データキャリア読み取り側（リーダライタ側）の送受信アンテナから発する磁界により導電体材料から渦電流が誘起され、渦電流により生じる磁界（反磁界）がデータキャリア読み取り側の送受信アンテナから発する磁界をキャンセルする方向に働き、データキャリア側送受信アンテナを磁束ループが貫通し難くなる。その結果、データキャリア側送受信アンテナからは磁界が発生し難くなり、送受信アンテナの磁界が弱められて交信が阻害され易くなってしまう。
この渦電流による磁界のキャンセル効果は、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナの交信領域に重なる電極の面積が大きいほど、また、送受信アンテナを構成する導線に重なる電極の角度が小さいほど（即ち、平行に近いほど）大きくなる。
【００３６】
図１４はＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナに重ねる電極の面積及び形状と渦電流により生ずる反磁界の影響を受ける領域を示す説明図で、(a)はＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナの上に平板状の電極を重ねた例を示す図、(b)はＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナの上にE型の電極を重ねた例を示す図、(c)はＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナを構成する導線に対し９０度で交差する複数の交差部を有する櫛形状の電極を重ねた例を示す図、(d)はＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナを構成する導線に対し４５度で交差する複数の交差部を有する２つの櫛型部を持つ串刺し形状の電極を重ねた例を示す図、(e)はＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナを構成する導線に対し４５度で交差する複数の交差部を有する網状の電極を重ねた例を示す図である。図１４中、楕円及び円の部分は、電極により発生する渦電流により送受信アンテナの磁界がキャンセルされる効果が大きい領域を示している。
【００３７】
送受信アンテナ１は、矩形ループ状に形成された導線１ａで構成されている。送受信アンテナ１の導線１ａに電流が流れると導線１ａを中心として磁界が生じる。ここで、導電性材料を送受信アンテナ１の交信領域に近づけると、導電性材料が送受信アンテナ１から導線１ａを中心として発する磁界により渦電流を誘起され、渦電流により送受信アンテナ１から発する磁界をキャンセルする方向に働く磁界（反磁界）が生ずる。
【００３８】
図１４(a)の例の場合、平板状の電極２が、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナ１上及び送受信アンテナ１の内側領域全体を覆うように重なっており、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナ１の交信領域に重なる電極２の面積が大きい。このため、渦電流による磁界のキャンセル効果が非常に大きくなる。
【００３９】
図１４(b)の例の場合、Ｅ型の電極２’が、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナ１の内側領域において空隙をつくっている。また、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナ１の交信領域に重なるＥ型の電極２’の面積は、図１４(a)の例の平板状の電極２に比べれば小さいが、送受信アンテナ１の三辺の幅方向を大きく覆うように重なる部分の面積が非常に大きい。このため、渦電流による磁界のキャンセル効果が大きくなる。
【００４０】
これに対し、図１４(c)の例の場合、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナ１を構成する導線１ａに対し９０度で交差する複数の交差部を有する櫛形状の電極２”が、送受信アンテナ１の内側領域において空隙をつくっている。また、電極２”は、複数の交差部が導線１ａと点状に重なるとともに、一部が導線１ａと並列に重なるが、電極２”を形成する金属片が送受信アンテナ１の一辺の幅と略同程度の幅であるため、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナ１の交信領域に重なる面積は、図１４(a)、図１４(b)に示した平板状の電極２や、Ｅ型の電極２’に比べて非常に小さくなっている。
【００４１】
また、図１４(d)の例の場合、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナ１を構成する導線１ａに対し４５度で交差する複数の交差部を有する２つの櫛型部を持つ串刺し形状の電極２”’が、導線１ａの内側領域において空隙をつくっている。また、電極２”’は、複数の交差部が導線１ａと点状に重なるとともに、電極２”’を形成する金属片が送受信アンテナ１の一辺の幅と略同程度の幅であるため、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナ１の交信領域に重なる面積は、図１４(a)、図１４(b)に示した平板状の電極２や、Ｅ型の電極２’に比べて非常に小さくなっている。
【００４２】
図１４(e)の例の場合、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナ１を構成する導線１ａに対し４５度で交差する複数の交差部を有する網状の電極２””が、導線１ａの内側領域において空隙をつくっている。また、電極２””は、複数の交差部が導線１ａと点状に重なるとともに、電極２””を形成する金属片が送受信アンテナ１の一辺の幅と略同程度の幅であるため、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナ１の交信領域に重なる面積は、図１４(a)、図１４(b)に示した平板状の電極２や、Ｅ型の電極２’に比べて非常に小さくなっている。
しかし、図１４(e)の例のように電極を網状に形成した場合、多数の閉ループが形成され、閉ループにより誘導電流が生じ、それに伴う誘導磁界により送受信アンテナの磁界が弱められて交信が阻害され易くなる。
【００４３】
しかるに、本件出願人は、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナに重なる金属材料の面積、形状、交差角度、閉ループの有無と、渦電流による交信の阻害量との関係について、次のような実験を行った。
【００４４】
（実験１）ＲＦＩＤループアンテナ上に重ねる電極の形態を異ならせた場合の電波強度及び交信距離の測定
矩形ループ状であって一辺の幅が２ｍｍのＲＦＩＤ通信用のデータキャリア読み取り装置（ＩＣカード読み取り装置）の送受信アンテナ上に、(1)電極（金属材料）を重ねない場合、(2)図１４(a)に示すような平板状の電極を重ねた場合、(3)図１４(b)に示すようなE型の電極を重ねた場合、(4)図１４(d)に示すような櫛形状（複数の交差部が９０度で交差）の電極を重ねた場合、(5)図１４(c)に示すような串刺し形状（複数の交差部が４５度で交差）の電極を重ねた場合、(6)図１４(e)に示すような網状の電極を重ねた場合、の夫々について、電波強度、交信距離を計測した。なお、電波強度の計測に際しては、電波強度を測定する治具をＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナ上２０ｍｍの位置に設定した。また、交信距離の計測に際しては、上記(1)〜(6)の夫々の状態のＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナを備えたデータキャリア読み取り装置に、矩形ループ状のＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナを備えたデータキャリア（ＩＣカード）を対面させて交信可能となった最も遠い距離を測定した。
表１は上記夫々の場合における、データキャリア読み取り装置の電波強度、データキャリア読み取り装置とデータキャリアとの間での交信可能な範囲（距離）を示す表である。
【００４５】
表１
【００４６】
（実験２）ＲＦＩＤループアンテナ上に重ねる金属片の角度を異ならせた場合の電波強度の測定
矩形ループ状であって一辺の幅が２ｍｍのＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナを構成する導線上に、送受信アンテナの一辺の幅（２ｍｍ）よりも太幅である幅１０ｍｍの金属片を、交差角度を(1)０度（交差せず、送受信アンテナの一辺を幅方向が隠れるように大きく覆う状態）、(2)１５度、(3)３０度、(4)４５度、(5)６０度、(6)７５度、(7)９０度に夫々変えて重ねた場合の夫々について、電波強度を計測した。なお、電波強度の計測に際しては、電波強度を測定する治具をＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナ上２０ｍｍの位置に設定した。
図１５(a)〜(g)は夫々の場合におけるＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナを構成する導線に対する金属片の交差状態を示す該略説明図である。
【００４７】
表２は金属片が上記夫々の交差角度でデータキャリア読み取り装置の送受信アンテナを構成する導線に重なっている場合におけるデータキャリア読み取り装置の電波強度を示す表である。
表２
※ＲＦＩＤループアンテナ上に電極用金属片が存在しない状態での電波強度は６６Vpp
【００４８】
（実験３）ＲＦＩＤループアンテナに重ねる電極用金属片の太さを異ならせた場合の電波強度の測定
矩形ループ状であって一辺の幅が２ｍｍのＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナを構成する導線上に、(1)幅２．５ｍｍ×長さ６０ｍｍ、(2)幅５ｍｍ×長さ６０ｍｍ、(3)幅１０ｍｍ×長さ６０ｍｍの金属片を、交差角度を(1)０度（交差しない状態）、(2)４５度、(5)９０度に夫々変えて重ねた場合の夫々について、電波強度を計測した。なお、電波強度の計測に際しては、電界強度を測定する治具をＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナ上２０ｍｍの位置に設定した。
【００４９】
表３は金属片が上記夫々の太さ及び交差角度でデータキャリア読み取り装置の送受信アンテナを構成する導線に重なっている場合におけるデータキャリア読み取り装置の電波強度を示す表である。
表３
※ＲＦＩＤループアンテナ上に電極用金属片が存在しない状態での電波強度は６５．２Vpp
【００５０】
表１に示すように、送受信アンテナ上に図１４(b)に示すようなE型の電極を重ねた場合の電波強度は３２．４Vppで、電極（金属材料）を重ねない場合の電波強度（６６Vpp）のほぼ半分のパワーに減った。
これに対し、送受信アンテナ上に図１４(c)、図１４(d)に示すような櫛型形状、串刺し形状の電極を重ねた場合の電波強度は夫々、５１．６Vpp、５２．８Vppで、電極（金属材料）を重ねない場合の電波強度（６６Vpp）の約８０％のパワーを維持できた。
なお、図１４(c)に示すような櫛形状の電極を重ねた場合の電波強度が、導線に並列に重なる部分が多いにもかかわらず、図１４(d)に示すような串刺し形状の電極を重ねた場合の電波強度と比較してそれ程の差が生じないのは、電極を構成する金属片の幅が送受信アンテナの一辺の幅と略同程度であるため、その並列に重なる領域において送受信アンテナの一辺が電極２”’により幅方向に大きくは覆われず、渦電流の影響が少なくなるからと考えられる。
また、図１４(e)に示す網状の電極を重ねた場合の電波強度は、３４．８Ｖｐｐとなり、同じ電極面上で閉ループが生じるために電波強度が弱くなることが実証された。
【００５１】
また、表２に示すように、金属片の幅がＲＦＩＤループアンテナの一辺の幅に比べて太い場合には、ＲＦＩＤループアンテナを構成する導線上を金属片が交差する角度が４５度〜９０度での電波強度に変化が見られなかった。また、交差角度が０度のときと９０度のときとでは、電波強度に１０Vpp程度の差が生じた。
【００５２】
また、表３に示すように、金属片の幅がＲＦＩＤループアンテナの一辺の幅と比較して略同程度及び２．５倍程度の場合には、ＲＦＩＤループアンテナを構成する導線上を交差する角度が０度、４５度、９０度の夫々の場合の電波強度に大きな変化は見られなかった。但し、金属片の幅がＲＦＩＤループアンテナの一辺の幅と比較して２．５倍程度の場合は、略同程度の場合よりも３．２〜５．６Vpp程度、電波強度が弱くなった。これに対し、金属片の幅がＲＦＩＤループアンテナの一辺の幅と比較して５倍程度の場合には、交差角度が０度のときと、４５度及び９０度のときとでは、電波強度に１０Vpp程度の差が生じた。また、金属片の幅がＲＦＩＤループアンテナの一辺の幅と比較して５倍程度の場合は、略同程度の場合よりも７．２〜１８Vpp程度、電波強度が弱くなった。これらのことから、金属片が細いものは、交差角度の違いによる影響は受けず、金属片が太いものは、交差角度が９０度に近いものほど、電波強度も強くなる傾向にあるといえる。また、金属片の幅がＲＦＩＤループアンテナの一辺の幅と比較して略同程度のものは、渦電流の影響が極めて少なく電波強度を強く維持でき、金属片の幅がＲＦＩＤループアンテナの一辺の幅よりも太くなるにつれて、渦電流の影響が大きくなり電波強度が弱くなることが実証できた。
【００５３】
ところで、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナは、図１４(a)に示したように、略矩形のループ形状に形成されている。また、人体通信用の電極は、通信精度を確保するためには、例えば掌等、人体と接触可能なある程度の面積を持つことが必要である。
【００５４】
これらの実験結果及び考察から、本件出願人は、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナと重なるように対向配置される電極対を構成する夫々の電極が、対応する送受信アンテナの一辺の幅と略同程度の幅の金属片からなり、複数の金属片を介して全ての空隙が開き、且つ、全体で掌と接触可能な面積を持つ所定形状に形成されている本発明の通信構造を想到するに至った。
【００５５】
本発明によれば、非接触データキャリア読み取りシステムの送受信端末と重なるように配置される電極対を構成する夫々の電極を、対応する送受信アンテナの一辺の幅と略同程度の幅の複数の金属片からなる所定形状に形成したので、最も強い磁界のキャンセル効果を生じ易い送受信アンテナの導線近傍における電極用の金属片から誘起される渦電流の影響を極力抑えることができる。また、本発明によれば、上記夫々の電極を、複数の金属片を介して全ての空隙が開く所定形状に形成したので、複数の空隙から送受信アンテナの磁界を貫通させることができ、送受信アンテナの導線の内側領域における電極用の金属片から誘起される渦電流の影響も極力抑えることができ、しかも、閉ループを生じないため、誘導電流の影響を受けずに済む。
さらに、本発明によれば、上記夫々の電極を、全体で掌と接触可能な面積を持つ所定形状に形成したので、人体通信における通信精度を確保することができる。
このため、本発明によれば、データキャリアやデータキャリア読み取り装置を大型化させずに、ＲＦＩＤ通信における電磁誘導方式による交信範囲に与える影響を極力小さくし、且つ、人体通信の精度を高めることができる。
【００５６】
以下、本発明の実施例につき、図面を用いて説明する。
実施例１
図１は本発明の実施例１にかかるＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造の要部構成を示す説明図で、(a)はＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナの構成を示す図、(b)は(a)の送受信アンテナに重ねる人体通信用の電極の構成を示す図、(c)は(a)の送受信アンテナに(b)の人体通信用の電極が重なった状態を示す図である。なお、説明の便宜上、図１においては人体通信用の電極は通信電極、接地電極のうちの一方のみを示してある。
【００５７】
なお、本発明の各実施例のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造は、非接触データキャリア読み取りシステム及び人体通信システムの固定通信端末同士、非接触データキャリア読み取りシステム及び該人体通信システムの携帯通信端末同士の少なくともいずれかにおける送受信アンテナと電極対とが重なった状態で配置されている。送受信アンテナに重なる電極対以外の部分の構成は、図１０や図１１等で示した非接触データキャリア読み取りシステム及び人体通信システムの構成、その他の従来技術における公知の構成が採用されている。
【００５８】
実施例１のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信では、非接触データキャリア読み取りシステムにおける送受信アンテナ１と重なるように対向配置される電極対２を構成する夫々の電極（通信電極２ａ、接地電極２ｂ）は、図１(b)、図１(c)に示すように、送受信アンテナ１の一辺の幅と略同程度の幅の複数の金属片からなる２つの櫛型部２ａ１，２ａ２（２ｂ１，２ｂ２）を有し、複数の金属片を介して全ての空隙が開き、且つ、全体で掌と接触可能な面積を持つ串刺し形状に形成されている。
櫛型部２ａ１，２ａ２（２ｂ１，２ｂ２）は、導線１ａに対して４５°で交差する複数の交差部２ａ１１〜ｎ（２ｂ１１〜ｎ）を有している。
【００５９】
実施例１のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造によれば、送受信アンテナ１と重なるように対向配置される電極対２を構成する夫々の電極（通信電極２ａ、接地電極２ｂ）が、送受信アンテナ１の一辺の幅と略同程度の幅の複数の金属片からなる２つの櫛型部２ａ１，２ａ２（２ｂ１，２ｂ２）を有する串刺し形状に形成されているので、最も強い磁界のキャンセル効果を生じ易い送受信アンテナ１の導線１ａ近傍における電極用の金属片から誘起される渦電流の影響を極力抑えることができる。また、夫々の電極２ａ（２ｂ）が、複数の金属片を介して全ての空隙が開く串刺し形状に形成されているので、複数の空隙から送受信アンテナ１の磁界を貫通させることができ、送受信アンテナ１の導線１ａの内側領域における電極用の金属片から誘起される渦電流の影響も極力抑えることができ、しかも、閉ループを生じないため、誘導電流の影響を受けずに済む。さらに、夫々の電極２ａ（２ｂ）が、全体で掌と接触可能な面積を持つ串刺し形状に形成されているので、人体通信における通信精度を確保することができる。
このため、実施例１のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造によれば、データキャリアやデータキャリア読み取り装置を大型化させずに、ＲＦＩＤ通信における電磁誘導方式による交信範囲に与える影響を極力小さくし、且つ、人体通信の精度を高めることができる。
【００６０】
なお、通信電極２ａと接地電極２ｂとは、送受信アンテナ１に対し、互いが同じ向き、線対称となる向きのいずれの向きになるように重ねても構わない。
【００６１】
実施例２
図２は本発明の実施例２にかかるＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造の要部構成を示す説明図で、(a)はＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナに重ねる人体通信用の通信電極の構成を示す図、(b)は送受信アンテナに重ねる人体通信用の接地電極の構成を示す図、(c)は送受信アンテナに(a)の人体通信用の通信電極が重なった状態を示す図である。ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナの構成は図１(a)に示した構成と同じである。なお、説明の便宜上、図２においては送受信アンテナに人体通信用の接地電極が重なった状態についての図示を省略する。
【００６２】
実施例２のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信では、非接触データキャリア読み取りシステムにおける送受信アンテナ１と重なるように対向配置される電極対２を構成する夫々の電極（通信電極２ａ、接地電極２ｂ）は、図２(a)〜図２(c)に示すように、送受信アンテナ１の一辺の幅と略同程度の幅の複数の金属片からなる１の櫛型部２ａ１（２ｂ１）を有し、複数の金属片を介して全ての空隙が開き、且つ、全体で掌と接触可能な面積を持つ櫛形状に形成されている。
櫛型部２ａ１（２ｂ１）は、導線１ａに対して垂直に交差する複数の交差部２ａ１１〜ｎ（２ｂ１１〜ｎ）を有している。
その他の構成は、実施例１のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造と略同じである。
【００６３】
実施例２のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造によれば、送受信アンテナ１と重なるように対向配置される電極対２を構成する夫々の電極（通信電極２ａ、接地電極２ｂ）が、送受信アンテナ１の一辺の幅と略同程度の幅の複数の金属片からなる１つの櫛型部２ａ１（２ｂ１）を有する櫛形状に形成されているので、櫛形状の通信電極２ａ（接地電極２ｂ）の一部２ａ１ａ，２ａ１ｂ，２ａ１ｃ（２ｂ１ａ，２ｂ１ｂ，２ｂ１ｃ）が導線１ａと並列に重なっているものの、その並列に重なる領域において送受信アンテナの一辺が通信電極２ａ（接地電極２ｂ）により幅方向に大きくは覆われず、並列に重なる領域における渦電流の影響を極力抑えることができる。
その他の作用効果は、実施例１のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造と略同じである。
【００６４】
第１変形例
図３は図２の第１変形例にかかるＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造の要部構成を示す説明図で、(a)はＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナに重ねる人体通信用の通信電極の構成を示す図、(b)は送受信アンテナに重ねる人体通信用の接地電極の構成を示す図、(c)は送受信アンテナに(a)の人体通信用の通信電極が重なった状態を示す図である。ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナの構成は図１(a)に示した構成と同じである。なお、説明の便宜上、図３においては送受信アンテナに人体通信用の接地電極が重なった状態についての図示を省略する。
【００６５】
第１変形例のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造では、非接触データキャリア読み取りシステムにおける送受信アンテナ１と重なるように対向配置される電極対２を構成する夫々の電極（通信電極２ａ、接地電極２ｂ）は、図３(a)〜図３(c)に示すように、図２の例の電極における導線１ａと並列に重なる一部２ａ１ａ，２ａ１ｂ（２ｂ１ａ，２ｂ１ｂ）を備えず、導線１ａと並列に重なる部分が２ａ１ｃ（２ｂ１ｃ）のみの櫛形状に形成されている。その他の構成は、図２のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造と略同じである。
【００６６】
第１変形例のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造によれば、図２の例と比べて導線１ａと並列に重なる面積が減るので、渦電流の影響をより抑えることができる。
その他の作用効果は、実施例１のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造と略同じである。
【００６７】
第２変形例
図４は図２の第２変形例にかかるＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造の要部構成を示す説明図で、(a)はＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナに重ねる人体通信用の通信電極の構成を示す図、(b)は送受信アンテナに重ねる人体通信用の接地電極の構成を示す図、(c)は送受信アンテナに(a)の人体通信用の通信電極が重なった状態を示す図である。ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナの構成は図１(a)に示した構成と同じである。なお、説明の便宜上、図３においては送受信アンテナに人体通信用の接地電極が重なった状態についての図示を省略する。
【００６８】
第２変形例のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造では、非接触データキャリア読み取りシステムにおける送受信アンテナ１と重なるように対向配置される電極対２を構成する夫々の電極（通信電極２ａ、接地電極２ｂ）は、図４(a)〜図４(c)に示すように、送受信アンテナ１を構成する導線１ａの幅よりも細幅の複数の金属片からなる２つの櫛型部２ａ１，２ａ２（２ｂ１，２ｂ２）を有し、複数の金属片を介して全ての空隙が開き、且つ、全体で掌と接触可能な面積を持つ串刺し形状に形成されている。
櫛型部２ａ１，２ａ２（２ｂ１，２ｂ２）は、導線１ａに対して垂直に交差する複数の交差部２ａ１１〜ｎ，２ａ１’１，２，２ａ２１〜ｎ（２ｂ１１〜ｎ，２ｂ１’１，２，２ｂ２１〜ｎ）を有し、また、導線１ａと並列に重なる部分を備えない。その他の構成は、図２のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造と略同じである。
【００６９】
第２変形例のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造によれば、導線１ａと並列に重なる領域が存在せず、導線１ａと重なる部分が導線１ａに対して垂直に交差する複数の交差部２ａ１１〜ｎ，２ａ１’１，２，２ａ２１〜ｎ（２ｂ１１〜ｎ，２ｂ１’１，２，２ｂ２１〜ｎ）のみであるので、渦電流の影響を実施例１よりも抑えることができる。
その他の作用効果は、実施例１のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造と略同じである。
【００７０】
実施例３
図５は本発明の実施例３にかかるＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造においてＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナに人体通信用の電極が重なった状態を示す説明図である。ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナの構成は図１(a)に示した構成と同じである。なお、説明の便宜上、図５においても人体通信用の電極は通信電極、接地電極のうちの一方のみを示してある。
【００７１】
実施例３のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造では、非接触データキャリア読み取りシステムにおける送受信アンテナ１と重なるように対向配置される電極対２を構成する夫々の電極（通信電極２ａ、接地電極２ｂ）は、図５に示すように、送受信アンテナ１の一辺の幅と略同程度の幅の複数の金属片からなり、複数の金属片を介して全ての空隙が開き、且つ、全体で掌と接触可能な面積を持つ波状に形成されている。
その他の構成は、実施例１のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造と略同じである。
【００７２】
実施例３のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造によっても、実施例１と同様、データキャリアやデータキャリア読み取り装置を大型化させずに、ＲＦＩＤ通信における電磁誘導方式による交信範囲に与える影響を極力小さくし、且つ、人体通信の精度を高めることができる。
その他の作用効果は、実施例１のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造と略同じである。
【００７３】
実施例４
図６は本発明の実施例４にかかるＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造においてＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナに人体通信用の電極が重なった状態を示す説明図である。ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナの構成は図１(a)に示した構成と同じである。なお、説明の便宜上、図６においても人体通信用の電極は通信電極、接地電極のうちの一方のみを示してある。
【００７４】
実施例４のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造では、非接触データキャリア読み取りシステムにおける送受信アンテナ１と重なるように対向配置される電極対２を構成する夫々の電極（通信電極２ａ、接地電極２ｂ）は、図６に示すように、１つの櫛型部２ａ１（２ｂ１）と、一端が導線１ａに対して垂直に交差し他端が櫛型部２ａ１（２ｂ１）と接続する複数の交差部２ｃ１〜２ｃｎとを有し、全体で送受信アンテナ１の基板面と略同じ外形及び大きさの面積を持つように形成されている。
その他の構成は、実施例１のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造と略同じである。
【００７５】
実施例４のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造によれば、送受信アンテナ１を構成する導線１ａの内側領域に櫛型部２ａ１（２ｂ１）を備えるとともに、導線１ａ上の領域に一端が導線１ａに対して垂直に交差し他端が櫛型部２ａ１（２ｂ１）と接続する複数の交差部２ｃ１〜２ｃｎを備えたので、掌と接触可能な面積を大きく確保しながら、渦電流の影響を極力抑えることができる。
その他の作用効果は、実施例１のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造と略同じである。
【００７６】
実施例５
図７は本発明の実施例５にかかるＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造においてＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナに人体通信用の電極が重なった状態を示す説明図である。ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナの構成は図１(a)に示した構成と同じである。なお、説明の便宜上、図７においても人体通信用の電極は通信電極、接地電極のうちの一方のみを示してある。
【００７７】
実施例５のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造では、非接触データキャリア読み取りシステムにおける送受信アンテナ１と重なるように対向配置される電極対２を構成する夫々の電極（通信電極２ａ、接地電極２ｂ）は、図７に示すように、２つの櫛型部２ａ１，２ａ２（２ｂ１，２ｂ２）と、一端が導線１ａに対して垂直に交差し他端が櫛型部２ａ１，２ａ２（２ｂ１，２ｂ２）と接続する複数の交差部２ｃ１１〜２ｃ１ｎ，２ｃ２１〜２ｃ２ｎとを有し、全体で送受信アンテナ１の基板面と略同じ外形及び大きさの面積を持つように形成されている。
その他の構成は、実施例１のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造と略同じである。
【００７８】
実施例５のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造によれば、送受信アンテナ１を構成する導線１ａの内側領域に櫛型部２ａ１，２ａ２（２ｂ１，２ｂ２）を備えるとともに、導線１ａ上の領域に一端が導線１ａに対して垂直に交差し他端が櫛型部２ａ１，２ａ２（２ｂ１，２ｂ２）と接続する複数の交差部２ｃ１１〜２ｃ１ｎ，２ｃ２１〜２ｃ２ｎを備えたので、実施例４と同様、掌と接触可能な面積を大きく確保しながら、渦電流の影響を極力抑えることができる。
その他の作用効果は、実施例１のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造と略同じである。
【００７９】
次に、本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造を用いた通信システムの例を、図面を用いて説明する。
図８は本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造を用いたドアの施開錠システムの一構成例を示す説明図で、(a)は人体通信によるドアの施開錠を行う場合の模式図、(b)はＲＦＩＤ通信によるドアの施開錠を行う場合の模式図、(c)はＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造を備えた固定通信端末の構成を示すブロック図である。なお、図１０に示したＲＦＩＤ通信システム、図１１に示した人体通信システムの夫々における各部材と構成が同じものが同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００８０】
図８の例のドアの施開錠システムでは、本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造は、非接触データキャリア読み取りシステムと人体通信システムとが重畳した携帯通信端末４０’に設けられている。
携帯通信端末４０’は、図８(c)に示すように、非接触データキャリア読み取りシステムにおいてデータキャリアを構成するデータキャリア側送受信アンテナ１と、ＩＣチップ２２と、人体通信システムにおいて携帯送受信手段を構成する電極対２（通信電極２ａ、接地電極２ｂ）と、第２の送受信機４２と第２のコンピュータ４３とを有して構成されている。
データキャリア側送受信アンテナ１は、図１０に示したデータキャリア側送受信アンテナ２１と同様に質問電磁波を受信すると共に応答電磁波を送信する。
電極対２（通信電極２ａ、接地電極２ｂ）は、夫々、図１１に示した人体５０に接触するように配置された第２の通信電極４１ａと人体５０に非接触に配置された第２の接地電極４１ｂに相当し、夫々第２の送受信機４２に接続されている。
データキャリア側送受信アンテナ１と電極対２（通信電極２ａ、接地電極２ｂ）は、例えば、実施例１〜５のいずれかの態様で重なるように対向配置されている。
ＩＣチップ２２、第２の送受信機４２、第２のコンピュータ４３、その他図８に示すデータキャリア読み取り装置１０、固定送受信手段３０は、夫々図１０ないし図１１に示したものと同様に構成されている。
【００８１】
このように構成されたＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造を用いたドアの施開錠システムでは、固定通信端末が、図８(a)に示すように固定送受信手段３０で構成されている場合、ユーザは、携帯通信端末４０’を、通信電極２ａの面を人体５０に接触するようにして携帯した状態で、人体５０を第１の通信電極３１ａに接触させる。これにより、人体５０が電界伝達媒体となって、夫々の電極対３１，２に接続された送受信機３２，４２を介して第２のコンピュータ４３と第１のコンピュータ３３とが通信を行うことができるようになる。
第２の送受信機４２は、第２のコンピュータ４３に記憶されていた所定の識別情報を送信データとして電極対２に送信し、電極対２を介して電界伝達媒体としての人体５０に電界を誘起させる。第１の送受信機３２は、人体５０に誘起された電界を第１の電極対３１を介して検出し、受信データとして所定の識別情報に変換して第１のコンピュータ３３に送信する。
第１のコンピュータ３３は、予め記憶しておいた認証データを所定の識別情報と符合させる。そして、認証データと所定の識別情報が一致する場合、ドアを開錠し、一致しない場合、ドアを施錠した状態を保持する。
【００８２】
また、固定通信端末が、図８(b)に示すようにデータキャリア読み取り装置１０で構成されている場合、ユーザは、携帯通信端末４０’を、データキャリア読み取り側送受信アンテナ１１に近づける。これにより、データキャリア側送受信アンテナ１とデータキャリア読み取り側送受信アンテナ１１との間で磁界が誘起され、夫々の送受信アンテナ１１，１に接続された読み取り駆動制御部１２、ＩＣチップ２２を介して通信を行うことができる。
データキャリア側送受信アンテナ１は、データキャリア読み取り側送受信アンテナ１１からの質問電磁波を受信する。ＩＣチップ２２は、質問信号を抽出すると共に質問信号の内容に応答する所定の識別情報を応答信号としてデータキャリア側送受信アンテナ１に出力する。データキャリア側送受信アンテナ１は、応答信号を電磁波として送信する。
データキャリア読み取り装置１０では、データキャリア側送受信アンテナ１から送信された応答電磁波をデータキャリア読み取り側送受信アンテナ１１で受信し、読み取り駆動制御部が、応答信号から所定の識別情報を抽出し、ホストコンピュータ等の上位の関連設備１３に送信する。
関連設備１３は、予め記憶しておいた認証データを所定の識別情報と符合させる。そして、認証データと所定の識別情報が一致する場合、ドアを開錠し、一致しない場合、ドアを施錠した状態を保持する。
【００８３】
図９はＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造を用いたロッカーの施開錠システムの一構成例を示す説明図で、(a)は外観を示す図、(b)はＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造を備えた固定通信端末の構成を示すとともにＲＦＩＤ通信によるロッカーの施開錠を行う場合の模式図、(c)は人体通信によるロッカーの施開錠を行う場合の模式図である。なお、図１０に示したＲＦＩＤ通信システム、図１１に示した人体通信システムの夫々における各部材と構成が同じものが同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００８４】
図９の例のロッカーの施開錠システムでは、本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造は、非接触データキャリア読み取りシステムと人体通信システムとが重畳した固定通信端末３０’に設けられている。
固定通信端末３０’は、図９(b)、図９(c)に示すように、非接触データキャリア読み取りシステムにおいてデータキャリア読み取り装置を構成するデータキャリア読み取り側送受信アンテナ１と、読み取り駆動制御部１２と、人体通信システムにおいて固定送受信手段を構成する電極対２（通信電極２ａ、接地電極２ｂ）と、第１の送受信機３２と第１のコンピュータ３３とを有して構成されている。
データキャリア読み取り側送受信アンテナ１は、図１０に示したデータキャリア読み取り側送受信アンテナ１１と同様に質問電磁波を送信すると共に応答電磁波を受信する。
電極対２（通信電極２ａ、接地電極２ｂ）は、夫々、図１１に示した人体５０に接触するように配置された第１の通信電極３１ａと人体５０に非接触に配置された第１の接地電極３１ｂに相当し、夫々第１の送受信機３２に接続されている。
データキャリア読み取り側送受信アンテナ１と電極対２（通信電極２ａ、接地電極２ｂ）は、例えば、実施例１〜５のいずれかの態様で重なるように対向配置されている。
読み取り駆動制御部１２、第１の送受信機３２、第１のコンピュータ３３、その他図９に示すデータキャリア２０、携帯送受信手段４０は、夫々図１０ないし図１１に示したものと同様に構成されている。なお、携帯送受信手段４０の第２のコンピュータ４３にはユーザのＩＤが記憶されている。また、データキャリア２０に備わるＩＣチップ２２には、第１のコンピュータ３３に対しユーザのＩＤの登録、削除、変更等を指示するための指示データが記憶されている。また、データキャリア２０は、指示データの種類ごとに複数枚準備されている。
【００８５】
このように構成されたＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造を用いたロッカーの施開錠システムでは、ユーザのＩＤを登録、変更等する場合、図９(b)に示すように、ユーザは、所定の指示データ（ここでは、登録を指示するデータ）がＩＣチップ２２に記憶されているデータキャリア２０を、データキャリア読み取り側送受信アンテナ１に近づける。これにより、データキャリア側送受信アンテナ２１とデータキャリア読み取り側送受信アンテナ１との間で磁界が誘起され、夫々の送受信アンテナ２１，１に接続された読み取り駆動制御部１２、ＩＣチップ２２を介して通信を行うことができる。
データキャリア側送受信アンテナ２１は、データキャリア読み取り側送受信アンテナ１からの質問電磁波を受信する。ＩＣチップ２２は、質問信号を抽出すると共に質問信号の内容に応答する所定の指示データを応答信号としてデータキャリア側送受信アンテナ２１に出力する。データキャリア側送受信アンテナ２１は、応答信号を電磁波として送信する。
データキャリア読み取り側送受信アンテナ１は、データキャリア側送受信アンテナ２１から送信された応答電磁波を受信する。読み取り駆動制御部１２は、応答信号から所定の指示データを抽出し、第１のコンピュータ３３に送信する。第１のコンピュータ３３は、指示データに応じて、所定の処理（ここではＩＤの登録）を行うように待機する。
【００８６】
次いで、図９(c)に示すように、ユーザは、携帯通信端末４０’を、通信電極４１ａの面を人体５０に接触するようにして携帯した状態で、人体５０を第１の通信電極２ａに接触させる。これにより、人体５０が電界伝達媒体となって、夫々の電極対４１，２に接続された送受信機４２，３２を介して第２のコンピュータ４３と第１のコンピュータ３３とが通信を行うことができる。
第２の送受信機４２は、第２のコンピュータ４３に記憶されていたユーザのＩＤを送信データとして第２の電極対４１に送信し、第２の電極対４１を介して電界伝達媒体としての人体５０に電界を誘起させる。第１の送受信機３２は、人体５０に誘起された電界を、電極対２を介して検出し、受信データとしてユーザのＩＤに変換して第１のコンピュータ３３に送信する。
第１のコンピュータ３３は、指示データに応じて、ユーザのＩＤについての登録、変更、削除処理（ここではユーザのＩＤの登録処理）を行う。
【００８７】
第１のコンピュータ３３にユーザのＩＤが登録された後に、図９(c)に示すように、ユーザが、携帯通信端末４０’を、通信電極４１ａの面を人体５０に接触するようにして携帯した状態で、人体５０を第１の通信電極２ａに接触させると、同様に、人体５０が電界伝達媒体となって、夫々の電極対４１，２に接続された送受信機４２，３２を介して第２のコンピュータ４３と第１のコンピュータ３３とが通信を行う。
第２の送受信機４２は、第２のコンピュータ４３に記憶されていたユーザのＩＤを送信データとして第２の電極対４１に送信し、第２の電極対４１を介して電界伝達媒体としての人体５０に電界を誘起させる。第１の送受信機３２は、人体５０に誘起された電界を、電極対２を介して検出し、受信データとしてユーザのＩＤに変換して第１のコンピュータ３３に送信する。
第１のコンピュータ３３は、登録されているユーザのＩＤと、受信データとして送信されたユーザのＩＤとを符合させる。登録されているユーザのＩＤと受信データとして送信されたユーザのＩＤとが一致する場合、ロッカーを開錠し、一致しない場合、ロッカーを施錠した状態を保持する。
【００８８】
これら図８、図９の例のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造を用いた通信システムの例においては、携帯通信端末と固定通信端末の一方の側の端末にＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナに人体通信用の電極が、実施例１〜３のいずれかの態様で重なるように対向配置されている。このため、データキャリアやデータキャリア読み取り装置を大型化させずに、人体通信を行う場合には、通信精度を確保するために必要な、例えば掌等、人体と接触可能なある程度の面積を持つことができ、また、ＲＦＩＤ通信を行う場合には、電極に誘起される渦電流による磁界のキャンセル効果を極力抑えることができる。
なお、図８、図９の例では、携帯通信端末と固定通信端末のうちの一方の端末におけるＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナに人体通信用の電極を重ねた構成について説明したが、本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造は、携帯通信端末と固定通信端末の両方の端末におけるＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナに人体通信用の電極を重ねてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造は、ＲＦＩＤ通信と人体通信の両方の通信を行う機能を備えた入退室管理システムや、ロッカーの施開錠システム等のセキュリティーシステムに有用である。
【符号の説明】
【００９０】
１ 送受信アンテナ
１ａ 導線
１ｂ 基板面
２、２’、２”、２”’ 電極（対）
２ａ 通信電極
２ｂ 接地電極
２ａ１、２ａ２、２ｂ１、２ｂ２ 櫛型部
２ａ１１〜ｎ、２ａ１’１，２、２ａ２１〜ｎ、２ｂ１１〜ｎ、２ｂ１’１，２、２ｂ２１〜ｎ、２ｃ１〜ｎ、２ｃ１１〜ｎ、２ｃ２１〜ｎ 交差部
２ａ１ａ〜２ａ１ｃ、２ｂ１ａ〜２ｂ１ｃ 導線１ａと並列に重なる部分
１０ データキャリア読み取り装置
１１ データキャリア読み取り側送受信アンテナ（第１の送受信アンテナ）
１２ 読み取り駆動制御部（第１の駆動制御部）
１２ａ 送受信回路部
１２ａ−１ 送信回路
１２ａ−２ 受信回路
１２ｂ コントローラ
１３ 関連設備
２０ データキャリア
２１ データキャリア側送受信アンテナ（第２の送受信アンテナ）
２２ ＩＣチップ（第２の駆動制御部）
２２ａ 送受信回路部
２２ａ−１ 送信回路
２２ａ−２ 受信回路
２２ｂ メモリ部
３０ 固定送受信手段
３０’ 固定通信端末
３１ 第１の電極対
３１ａ 第１の通信電極
３１ｂ 第１の接地電極
３２ 第１の送受信機
３３ 第１のコンピュータ
４０ 携帯送受信手段
４０’ 携帯通信端末
４１ 第２の電極対
４１ａ 第２の通信電極
４１ｂ 第２の接地電極
４２ 第２の送受信機
４３ 第２のコンピュータ
５０ 人体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波を介して非接触でデータキャリアに記録された情報の読み取り等を行う非接触データキャリア読み取りシステム等のＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）通信システムと、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体としての人体に誘起させ、誘起した電界を検出して情報の送受信を行う人体通信システムとに併用される通信構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０はＲＦＩＤ通信システムの基本構成の一例を示すブロック図である。
ＲＦＩＤ通信システムは、質問器であるデータキャリア読み取り装置１０と、応答器であるＩＣカード等のデータキャリア２０を有して構成されている。
【０００３】
データキャリア読み取り装置１０は、質問電磁波を送信すると共に応答電波を受信する第１の送受信アンテナとしてのデータキャリア読み取り側送受信アンテナ１１と、送受信回路部１２ａとコントローラ１２ｂとを有する、第１の駆動制御部としての読み取り駆動制御部１２とを有して構成されている。
データキャリア読み取り側送受信アンテナ１１は、例えば、巻き線コイルや、プリント基板にループ状に形成されたものなどで指向性を有するように構成されている。
送受信回路部１２ａは、送信回路１２ａ−１と、受信回路１２ａ−２と、データキャリア読み取り側送受信アンテナ１１を介して送信及び受信するための回路（図示省略）や送信信号および受信信号を処理するための回路（図示省略）を備えている。
【０００４】
コントローラ１２ｂは、データキャリア２０に記録されている情報の入力をするためのアンテナ駆動を制御するプログラムが組み込まれたマイクロコンピュータで構成されている。
また、データキャリア読み取り装置１０は、ホストコンピュータ等の上位の関連設備１３と接続され、識別情報を取得するための端末装置として固定した状態で設けられている。
【０００５】
データキャリア２０は、質問電磁波を受信すると共に応答電磁波を送信する第２の送受信アンテナとしてのデータキャリア側送受信アンテナ２１と、送受信回路部２２ａとデータを書き換え可能なメモリ部２２ｂとを有する、第２の駆動制御部としてのＩＣチップ２２を、軽薄短小で携帯可能に形成された合成樹脂製外装体（図示省略）に内蔵している。
データキャリア側送受信アンテナ２１は、例えば、巻き線コイルや、プリント基板にループ状に形成されたものなどで指向性を有するように構成されている。
送受信回路部２２ａは、送信回路２２ａ−１と、受信回路２２ａ−２と、データキャリア側送受信アンテナ２１を介して送信及び受信するための回路（図示省略）や送信信号および受信信号を処理するための回路（図示省略）を備えている。
【０００６】
そして、このように構成されたＲＦＩＤ通信システムでは、データキャリア読み取り装置１０は、コントローラ１２ｂからの制御信号に基づいて、送信回路１２ａ−１を介して質問信号をデータキャリア読み取り側送受信アンテナ１１に出力し、データキャリア読み取り側送受信アンテナ１１が質問信号を電磁波として送信する。
データキャリア２０は、データキャリア読み取り装置１０に近づけることにより、データキャリア読み取り側送受信アンテナ１１からの質問電磁波をデータキャリア側送受信アンテナ２１で受信し、受信回路２２ａ−２を介して質問信号を抽出しメモリ２２ｂから質問信号の内容に応答するデータを読み出し、送信回路２２ａ−１を介して応答信号をデータキャリア側送受信アンテナ２１に出力し、データキャリア側送受信アンテナ２１が応答信号を電磁波として送信する。
データキャリア読み取り装置１０は、データキャリア２０のデータキャリア側送受信アンテナ２１から送信された応答電磁波をデータキャリア読み取り側送受信アンテナ１１で受信し、受信回路１２ａ−２を介して応答信号をコントローラ１２ｂに送信する。
コントローラ１２ｂは、応答信号から所定の識別情報及びその他の関連情報を抽出し、上位の関連設備１３からの入出力命令に応じて情報を送信する。
【０００７】
図１１は人体通信システムの基本構成の一例を示す説明図で、(a)は全体を示す模式図、(b)は固定送受信手段の概略構成を示すブロック図、(c)は携帯送受信手段の概略構成を示すブロック図である。
図１１の人体通信システムは、固定送受信手段３０と、携帯送受信手段４０を有して構成されている。
固定送受信手段３０は、第１の電極対３１と第１の送受信機３２と第１のコンピュータ３３とを備えている。
第１の電極対３１は、人体５０に接触可能に配置された第１の通信電極３１ａと人体に非接触に配置された第１の接地電極３１ｂとからなり、夫々第１の送受信機３２に接続されている。
第１の送受信機３２は、第１のコンピュータ３３からの送信データを第１の電極対３１に送信し、第１の電極対３１を介して電界伝達媒体としての人体５０に電界を誘起させる。また、第１の送受信機３２は、人体５０に誘起された電界を第１の電極対３１を介して検出し、受信データに変換して第１のコンピュータ３３に送信する。
携帯送受信手段４０は、第２の電極対４１と第２の送受信機４２と第２のコンピュータ４３とを備えている。
第２の電極対４１は、人体５０に接触するように配置された第２の通信電極４１ａと人体５０に非接触に配置された第２の接地電極４１ｂとからなり、夫々第２の送受信機４２に接続されている。
第２の送受信機４２は、第２のコンピュータ４３からの送信データを第２の電極対４１に送信し、第２の電極対４１を介して電界伝達媒体としての人体５０に電界を誘起させる。また、第２の送受信機４２は、人体５０に誘起された電界を第２の電極対４１を介して検出し、受信データに変換して第２のコンピュータ４３に送信する。
そして、人体通信システムにおいては、第２の通信電極４１ａの面を人体５０に接触するようにして携帯送受信手段４０をユーザが携帯した状態で、人体５０を第１の通信電極３１ａに接触させることにより、夫々の電極対３１，４１に接続された送受信機３２，４２を介して第２のコンピュータ４１と第１のコンピュータ３１が通信を行うことができる。
【０００８】
従来、ＲＦＩＤ通信システムは、例えば、ドアの開閉を行う入退室管理システムや、ロッカーの施開錠システム等のセキュリティーシステムに用いられてきている。
しかるに、ＲＦＩＤ通信システムにおいては、ユーザは、通信を行うために、ＩＣカード等のデータキャリアを取り出し、データキャリア読み取り装置に近接させ、読み取り完了後に収納しなければならず、データキャリアの出し入れが煩雑化するという問題がある。
これに対し、人体通信システムにおいては、ユーザは、携帯送受信手段を携帯していれば、固定送受信手段の電極に身体を接触させるだけで通信でき、携帯送受信手段を出し入れするような煩雑さがない。
【０００９】
このため、従来のＲＦＩＤ通信システムを用いたセキュリティーシステム等については、人体通信システムを用いたセキュリティーシステム等へ切り替えることが望まれる。
しかし、セキュリティーシステムによっては、両者を並存させることが望ましい場合がある。
【００１０】
例えば、ドアの開閉を行う入退室管理システムにおいて、ユーザのＩＤの認証を行う側（例えばドア側）に設置されている固定通信端末が、データキャリア読取装置であるＩＣカードリーダの送受信アンテナ、電界通信を行うトランシーバに接続された電極のいずれであっても、ユーザが携帯する携帯通信端末で交信できるように構成すれば、システム切り替えのためのコストや時間を低減できる。
【００１１】
また、例えば、ＩＣカードを用いたロッカーの施開錠システムの場合、夫々のロッカーのドアに設けられているデータキャリア読み取り装置に接続するホストコンピュータ等の上位の関連設備にユーザのＩＤを予め登録、変更、削除等する必要があるが、ロッカーのユーザが頻繁に変動するような使用態様において、これらの登録、変更、削除をその都度、コンピュータの入力装置を介して行うのでは操作が煩雑化する。
しかるに、このような煩雑さを解消すべく、例えば、予めユーザのＩＤが記憶されたＩＣカードの他にユーザのＩＤの登録、変更、削除等をデータキャリア読み取り装置に接続されたコンピュータに対して指示する指示用のＩＣカードをデータキャリアとして備えたロッカーの施開錠システムが、例えば、次の非特許文献１に記載されている。
このシステムでは、ユーザのＩＤを登録、変更等する場合、データキャリア読み取り装置に、指示用のＩＣカードを近づけてデータキャリア読み取り装置に接続されたコンピュータがユーザのＩＤの入出力を行いうる状態にした後、ユーザのＩＤが記憶されたＩＣカードを近づけることによって、ユーザのＩＤの登録、変更等を行うことができるようになっている。
【００１２】
非特許文献１に記載のような複数種類のデータキャリアを用いたロッカーの施開錠システムにおいては、全てのＩＣカードを人体通信用の携帯送受信手段に切り替えることがデータキャリアの出し入れの煩雑さを解消するためには望ましいが、全てのＩＣカードを人体通信用の携帯送受信手段に切り替えるのはコスト高となってしまう。
このため、ユーザのＩＤが記録されたＩＣカードのみを人体通信用の携帯送受信手段に切り替え、その他の指示用のＩＣカードについてはそのまま用いることができるように、ロッカー側に設置されたデータキャリア読み取り装置側の固定通信用端末に人体通信用の送受信手段を兼ね備えさせて、人体通信とＲＦＩＤ通信とを併用できるようにすることが望ましい。
【００１３】
従来、ＲＦＩＤ通信と人体通信を併用可能にした通信構造としては、例えば、次の特許文献１に記載の電界通信手段をＩＣカードに取り付けた構造が記載されている。
特許文献１に記載の併用構造においては、電界通信用の電極がＩＣカードの送受信アンテナ上に重ねられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０１０−１８３４８９号公報
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】ウチダオフィスカタログｐ438〜ｐ439、“ＳＥＣＵＲＡＧＥ”−ＩＣカード対応収納システム−、[online]、平成２３年５月１８日検索、ＵＲＬ：http://www.uchida.co.jp/osyohin/catalog/ebook/index.html#page=440
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ところで、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナの交信領域に金属部材が存在すると、金属材料に渦電流が誘起され、渦電流により生じる磁界（反磁界）が送受信アンテナから発する磁界をキャンセルする方向に働き、送受信アンテナ同士の通信範囲が損なわれてしまう。また、この渦電流による磁界のキャンセル効果は、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナの交信領域に重なる金属材料の面積が大きいほど、大きくなる。
一方、人体通信用の電極は、安定した人体通信を行うことができるように、人体との接触面積を、例えば、人の掌の大きさ程度、確保する必要がある。
【００１７】
しかるに、例えば、特許文献１に記載のように、ＩＣカードに電界通信手段を取り付けた場合、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナ上における電界通信用の電極が重なった領域において、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナ同士の通信範囲が大きく損なわれてしまう。
しかし、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナ同士の通信範囲を損ねないように、電界通信用の電極を小型化すると、人体との接触面積が小さくなりすぎて、安定した人体通信を行うことが困難になる。
また、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナと重ならない位置に、安定した人体通信を行うことができる相当程度の大きさの電界通信用の電極を備えたのでは、全体の構造が大型化してしまう。
【００１８】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、データキャリアやデータキャリア読み取り装置を大型化させずに、ＲＦＩＤの通信範囲が極力損なわれることなく、人体通信を高精度に行うことの可能なＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造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】
【００１９】
上記目的を達成するため、本発明によるＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造は、質問情報を質問電磁波として送信するとともに応答電磁波を受信する第１の送受信アンテナを有する固定通信端末と、前記質問電磁波を受信するとともに応答情報を前記応答電磁波として送信する第２の送受信アンテナとを有する携帯通信端末を用いて交信を行う非接触データキャリア読み取りシステムと、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起させるとともにこの誘起した電界を検出して情報の送受信を行う第１の送受信器と前記第１の送受信器に接続される第１の電極対を有する固定通信端末と、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起させるとともにこの誘起した電界を検出して情報の送受信を行う第２の送受信器と前記第２の送受信器に接続される第２の電極対を有する携帯通信端末を用いて交信を行う人体通信システムとに併用されるＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造であって、前記非接触データキャリア読み取りシステム及び前記人体通信システムの固定通信端末同士、該非接触データキャリア読み取りシステム及び該人体通信システムの携帯通信端末同士の少なくともいずれかにおける、前記送受信アンテナと前記電極対を構成する夫々の電極とが重なるように対向配置され、前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、対応する送受信アンテナの一辺の幅と略同程度の幅の複数の金属片からなり、前記複数の金属片を介して全ての空隙が開き、且つ、全体で掌と接触可能な面積を持つ所定形状に形成されていることを特徴としている。
【００２０】
また、本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造においては、前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、少なくとも一つの櫛型部を有するのが好ましい。
【００２１】
また、本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造においては、前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、全体で前記対応する送受信アンテナの基板面と略同じ外形及び大きさの面積を持つ櫛型形状に形成されているのが好ましい。
【００２２】
また、本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造においては、前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、二つの前記櫛型部を有し、全体で前記対応する送受信アンテナの基板面と略同じ外形及び大きさの面積を持つ串刺し形状に形成されているのが好ましい。
【００２３】
また、本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造においては、前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、前記対応する送受信アンテナを構成する導線に対して４５°〜９０°の所定角度で交差する複数の交差部を有するのが好ましい。
【００２４】
また、本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造においては、前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、前記対応する送受信アンテナを構成する導線に対して４５°で交差する複数の交差部を有するのが好ましい。
【００２５】
また、本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造においては、前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、前記対応する送受信アンテナを構成する導線に対して垂直に交差する複数の交差部を有するのが好ましい。
【００２６】
また、本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造においては、前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、全体で前記対応する送受信アンテナの基板面と略同じ外形及び大きさの面積を持つ波状に形成されているのが好ましい。
【００２７】
また、本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造においては、前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、少なくとも一つの前記櫛型部と、一端が前記対応する送受信アンテナを構成する導線に対して垂直に交差し他端が前記櫛型部と接続する複数の交差部とを有し、全体で前記対応する送受信アンテナの基板面と略同じ外形及び大きさの面積を持つのが好ましい。
【００２８】
また、本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造においては、前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、二つの前記櫛型部を有してなる串刺し形状部と、一端が前記対応する送受信アンテナを構成する導線に対して垂直に交差し他端が前記串刺し形状部と接続する複数の交差部とを有し、全体で前記対応する送受信アンテナの基板面と略同じ外形及び大きさの面積を持つのが好ましい。
【００２９】
また、本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造においては、前記非接触データキャリア読み取りシステム及び前記人体通信システムの固定通信端末同士における前記送受信アンテナと前記電極対を構成する夫々の電極とが重なるように対向配置されているのが好ましい。
【００３０】
また、本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造においては、前記非接触データキャリア読み取りシステム及び前記人体通信システムの携帯通信端末同士における前記送受信アンテナと前記電極対を構成する夫々の電極とが重なるように対向配置されているのが好ましい。
【００３１】
また、本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造においては、前記非接触データキャリア読み取りシステム及び前記人体通信システムの固定通信端末同士、該非接触データキャリア読み取りシステム及び該人体通信システムの携帯通信端末同士の夫々における前記送受信アンテナと前記電極対を構成する夫々の電極とが重なるように対向配置されているのが好ましい。
【発明の効果】
【００３２】
本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造によれば、データキャリア又はデータキャリア読み取り装置を大型化させずに、ＲＦＩＤの通信範囲が極力損なわれることなく、人体通信を高精度に行うことの可能なＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例１にかかるＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造の要部構成を示す説明図で、(a)はＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナの構成を示す図、(b)は(a)の送受信アンテナに重ねる人体通信用の電極の構成を示す図、(c)は(a)の送受信アンテナに(b)の人体通信用の電極が重なった状態を示す図である。
【図２】本発明の実施例２にかかるＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造の要部構成を示す説明図で、(a)はＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナに重ねる人体通信用の通信電極の構成を示す図、(b)は送受信アンテナに重ねる人体通信用の接地電極の構成を示す図、(c)は送受信アンテナに(a)の人体通信用の通信電極が重なった状態を示す図である。
【図３】図２の第１変形例にかかるＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造の要部構成を示す説明図で、(a)はＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナに重ねる人体通信用の通信電極の構成を示す図、(b)は送受信アンテナに重ねる人体通信用の接地電極の構成を示す図、(c)は送受信アンテナに(a)の人体通信用の通信電極が重なった状態を示す図である。
【図４】図２の第２変形例にかかるＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造の要部構成を示す説明図で、(a)はＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナに重ねる人体通信用の通信電極の構成を示す図、(b)は送受信アンテナに重ねる人体通信用の接地電極の構成を示す図、(c)は送受信アンテナに(a)の人体通信用の通信電極が重なった状態を示す図である。
【図５】本発明の実施例３にかかるＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造においてＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナに人体通信用の電極が重なった状態を示す説明図である。
【図６】本発明の実施例４にかかるＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造においてＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナに人体通信用の電極が重なった状態を示す説明図である。
【図７】本発明の実施例５にかかるＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造においてＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナに人体通信用の電極が重なった状態を示す説明図である。
【図８】本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造を用いたドアの施開錠システムの一構成例を示す説明図で、(a)は人体通信によるドアの施開錠を行う場合の模式図、(b)はＲＦＩＤ通信によるドアの施開錠を行う場合の模式図、(c)はＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造を備えた固定通信端末の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造を用いたロッカーの施開錠システムの一構成例を示す説明図で、(a)は外観を示す図、(b)はＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造を備えた固定通信端末の構成を示すとともにＲＦＩＤ通信によるロッカーの施開錠を行う場合の模式図、(c)は人体通信によるロッカーの施開錠を行う場合の模式図である。
【図１０】ＲＦＩＤ通信システムの基本構成の一例を示すブロック図である。
【図１１】人体通信システムの基本構成の一例を示す説明図で、(a)は全体を示す模式図、(b)は固定送受信手段の概略構成を示すブロック図、(c)は携帯送受信手段の概略構成を示すブロック図である。
【図１２】ＲＦＩＤ通信システムにおける通常の通信状態での送受信アンテナから発する磁界の一例を模式的に示す説明図である。
【図１３】ＲＦＩＤ通信において送受信アンテナの交信領域に導電性材料が存在する通信状態での送受信アンテナから発する磁界の一例を模式的に示す説明図で、データキャリア側及びデータキャリア読み取り側の送受信アンテナの間においてデータキャリア側送受信アンテナに重なるように導電性材料が存在する場合における磁界を示す図である。
【図１４】ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナに重ねる電極の面積及び形状と渦電流により生ずる反磁界の影響を受ける領域を示す説明図で、(a)はＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナの上に平板状の電極を重ねた例を示す図、(b)はＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナの上にE型の電極を重ねた例を示す図、(c)はＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナを構成する導線に対し９０度で交差する複数の交差部を有する櫛形状の電極を重ねた例を示す図、(d)はＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナを構成する導線に対し４５度で交差する複数の交差部を有する２つの櫛型部を持つ串刺し形状の電極を重ねた例を示す図、(e)はＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナを構成する導線に対し４５度で交差する複数の交差部を有する網状の電極を重ねた例を示す図である。
【図１５】ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナを構成する導線上に交差角度を夫々変えて金属片を重ねた状態を示す該略図で、(a)は０度（即ち、交差しない）の状態を示す図、(b)は交差角度が１５度の状態を示す図、(c)は交差角度が３０度の状態を示す図、(d)は交差角度が４５度の状態を示す図、(e)は交差角度が６０度の状態を示す図、(f)は交差角度が７５度の状態を示す図、(g)は交差角度が９０度の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
実施形態の説明に先立ち、本発明の作用効果について説明する。
図１２はＲＦＩＤ通信における通常の通信状態での送受信アンテナから発する磁界の一例を模式的に示す説明図、図１３はＲＦＩＤ通信において送受信アンテナの交信領域に導電性材料が存在する通信状態での送受信アンテナから発する磁界の一例を模式的に示す説明図で、データキャリア側及びデータキャリア読み取り側の送受信アンテナの間においてデータキャリア側の送受信アンテナに重なるように導電性材料が存在する場合における磁界を示す図である。
【００３５】
通常の通信状態では、図１２に示すように、データキャリア読み取り側（リーダライタ側）の送受信アンテナから発する磁束ループが、データキャリア側（ＩＣカード側）の送受信アンテナを貫通する。すると、データキャリア側の送受信アンテナに磁界が発生して電流が流れる。
これに対し、図１３に示すように、データキャリア側（ＩＣカード側）の送受信アンテナの交信領域に金属等の導電体材料が重なるように存在する場合、データキャリア読み取り側（リーダライタ側）の送受信アンテナから発する磁界により導電体材料から渦電流が誘起され、渦電流により生じる磁界（反磁界）がデータキャリア読み取り側の送受信アンテナから発する磁界をキャンセルする方向に働き、データキャリア側送受信アンテナを磁束ループが貫通し難くなる。その結果、データキャリア側送受信アンテナからは磁界が発生し難くなり、送受信アンテナの磁界が弱められて交信が阻害され易くなってしまう。
この渦電流による磁界のキャンセル効果は、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナの交信領域に重なる電極の面積が大きいほど、また、送受信アンテナを構成する導線に重なる電極の角度が小さいほど（即ち、平行に近いほど）大きくなる。
【００３６】
図１４はＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナに重ねる電極の面積及び形状と渦電流により生ずる反磁界の影響を受ける領域を示す説明図で、(a)はＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナの上に平板状の電極を重ねた例を示す図、(b)はＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナの上にE型の電極を重ねた例を示す図、(c)はＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナを構成する導線に対し９０度で交差する複数の交差部を有する櫛形状の電極を重ねた例を示す図、(d)はＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナを構成する導線に対し４５度で交差する複数の交差部を有する２つの櫛型部を持つ串刺し形状の電極を重ねた例を示す図、(e)はＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナを構成する導線に対し４５度で交差する複数の交差部を有する網状の電極を重ねた例を示す図である。図１４中、楕円及び円の部分は、電極により発生する渦電流により送受信アンテナの磁界がキャンセルされる効果が大きい領域を示している。
【００３７】
送受信アンテナ１は、矩形ループ状に形成された導線１ａで構成されている。送受信アンテナ１の導線１ａに電流が流れると導線１ａを中心として磁界が生じる。ここで、導電性材料を送受信アンテナ１の交信領域に近づけると、導電性材料が送受信アンテナ１から導線１ａを中心として発する磁界により渦電流を誘起され、渦電流により送受信アンテナ１から発する磁界をキャンセルする方向に働く磁界（反磁界）が生ずる。
【００３８】
図１４(a)の例の場合、平板状の電極２が、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナ１上及び送受信アンテナ１の内側領域全体を覆うように重なっており、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナ１の交信領域に重なる電極２の面積が大きい。このため、渦電流による磁界のキャンセル効果が非常に大きくなる。
【００３９】
図１４(b)の例の場合、Ｅ型の電極２’が、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナ１の内側領域において空隙をつくっている。また、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナ１の交信領域に重なるＥ型の電極２’の面積は、図１４(a)の例の平板状の電極２に比べれば小さいが、送受信アンテナ１の三辺の幅方向を大きく覆うように重なる部分の面積が非常に大きい。このため、渦電流による磁界のキャンセル効果が大きくなる。
【００４０】
これに対し、図１４(c)の例の場合、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナ１を構成する導線１ａに対し９０度で交差する複数の交差部を有する櫛形状の電極２”が、送受信アンテナ１の内側領域において空隙をつくっている。また、電極２”は、複数の交差部が導線１ａと点状に重なるとともに、一部が導線１ａと並列に重なるが、電極２”を形成する金属片が送受信アンテナ１の一辺の幅と略同程度の幅であるため、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナ１の交信領域に重なる面積は、図１４(a)、図１４(b)に示した平板状の電極２や、Ｅ型の電極２’に比べて非常に小さくなっている。
【００４１】
また、図１４(d)の例の場合、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナ１を構成する導線１ａに対し４５度で交差する複数の交差部を有する２つの櫛型部を持つ串刺し形状の電極２”’が、導線１ａの内側領域において空隙をつくっている。また、電極２”’は、複数の交差部が導線１ａと点状に重なるとともに、電極２”’を形成する金属片が送受信アンテナ１の一辺の幅と略同程度の幅であるため、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナ１の交信領域に重なる面積は、図１４(a)、図１４(b)に示した平板状の電極２や、Ｅ型の電極２’に比べて非常に小さくなっている。
【００４２】
図１４(e)の例の場合、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナ１を構成する導線１ａに対し４５度で交差する複数の交差部を有する網状の電極２””が、導線１ａの内側領域において空隙をつくっている。また、電極２””は、複数の交差部が導線１ａと点状に重なるとともに、電極２””を形成する金属片が送受信アンテナ１の一辺の幅と略同程度の幅であるため、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナ１の交信領域に重なる面積は、図１４(a)、図１４(b)に示した平板状の電極２や、Ｅ型の電極２’に比べて非常に小さくなっている。
しかし、図１４(e)の例のように電極を網状に形成した場合、多数の閉ループが形成され、閉ループにより誘導電流が生じ、それに伴う誘導磁界により送受信アンテナの磁界が弱められて交信が阻害され易くなる。
【００４３】
しかるに、本件出願人は、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナに重なる金属材料の面積、形状、交差角度、閉ループの有無と、渦電流による交信の阻害量との関係について、次のような実験を行った。
【００４４】
（実験１）ＲＦＩＤループアンテナ上に重ねる電極の形態を異ならせた場合の電波強度及び交信距離の測定
矩形ループ状であって一辺の幅が２ｍｍのＲＦＩＤ通信用のデータキャリア読み取り装置（ＩＣカード読み取り装置）の送受信アンテナ上に、(1)電極（金属材料）を重ねない場合、(2)図１４(a)に示すような平板状の電極を重ねた場合、(3)図１４(b)に示すようなE型の電極を重ねた場合、(4)図１４(d)に示すような櫛形状（複数の交差部が９０度で交差）の電極を重ねた場合、(5)図１４(c)に示すような串刺し形状（複数の交差部が４５度で交差）の電極を重ねた場合、(6)図１４(e)に示すような網状の電極を重ねた場合、の夫々について、電波強度、交信距離を計測した。なお、電波強度の計測に際しては、電波強度を測定する治具をＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナ上２０ｍｍの位置に設定した。また、交信距離の計測に際しては、上記(1)〜(6)の夫々の状態のＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナを備えたデータキャリア読み取り装置に、矩形ループ状のＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナを備えたデータキャリア（ＩＣカード）を対面させて交信可能となった最も遠い距離を測定した。
表１は上記夫々の場合における、データキャリア読み取り装置の電波強度、データキャリア読み取り装置とデータキャリアとの間での交信可能な範囲（距離）を示す表である。
【００４５】
表１
【００４６】
（実験２）ＲＦＩＤループアンテナ上に重ねる金属片の角度を異ならせた場合の電波強度の測定
矩形ループ状であって一辺の幅が２ｍｍのＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナを構成する導線上に、送受信アンテナの一辺の幅（２ｍｍ）よりも太幅である幅１０ｍｍの金属片を、交差角度を(1)０度（交差せず、送受信アンテナの一辺を幅方向が隠れるように大きく覆う状態）、(2)１５度、(3)３０度、(4)４５度、(5)６０度、(6)７５度、(7)９０度に夫々変えて重ねた場合の夫々について、電波強度を計測した。なお、電波強度の計測に際しては、電波強度を測定する治具をＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナ上２０ｍｍの位置に設定した。
図１５(a)〜(g)は夫々の場合におけるＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナを構成する導線に対する金属片の交差状態を示す該略説明図である。
【００４７】
表２は金属片が上記夫々の交差角度でデータキャリア読み取り装置の送受信アンテナを構成する導線に重なっている場合におけるデータキャリア読み取り装置の電波強度を示す表である。
表２
※ＲＦＩＤループアンテナ上に電極用金属片が存在しない状態での電波強度は６６Vpp
【００４８】
（実験３）ＲＦＩＤループアンテナに重ねる電極用金属片の太さを異ならせた場合の電波強度の測定
矩形ループ状であって一辺の幅が２ｍｍのＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナを構成する導線上に、(1)幅２．５ｍｍ×長さ６０ｍｍ、(2)幅５ｍｍ×長さ６０ｍｍ、(3)幅１０ｍｍ×長さ６０ｍｍの金属片を、交差角度を(1)０度（交差しない状態）、(2)４５度、(5)９０度に夫々変えて重ねた場合の夫々について、電波強度を計測した。なお、電波強度の計測に際しては、電界強度を測定する治具をＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナ上２０ｍｍの位置に設定した。
【００４９】
表３は金属片が上記夫々の太さ及び交差角度でデータキャリア読み取り装置の送受信アンテナを構成する導線に重なっている場合におけるデータキャリア読み取り装置の電波強度を示す表である。
表３
※ＲＦＩＤループアンテナ上に電極用金属片が存在しない状態での電波強度は６５．２Vpp
【００５０】
表１に示すように、送受信アンテナ上に図１４(b)に示すようなE型の電極を重ねた場合の電波強度は３２．４Vppで、電極（金属材料）を重ねない場合の電波強度（６６Vpp）のほぼ半分のパワーに減った。
これに対し、送受信アンテナ上に図１４(c)、図１４(d)に示すような櫛型形状、串刺し形状の電極を重ねた場合の電波強度は夫々、５１．６Vpp、５２．８Vppで、電極（金属材料）を重ねない場合の電波強度（６６Vpp）の約８０％のパワーを維持できた。
なお、図１４(c)に示すような櫛形状の電極を重ねた場合の電波強度が、導線に並列に重なる部分が多いにもかかわらず、図１４(d)に示すような串刺し形状の電極を重ねた場合の電波強度と比較してそれ程の差が生じないのは、電極を構成する金属片の幅が送受信アンテナの一辺の幅と略同程度であるため、その並列に重なる領域において送受信アンテナの一辺が電極２”’により幅方向に大きくは覆われず、渦電流の影響が少なくなるからと考えられる。
また、図１４(e)に示す網状の電極を重ねた場合の電波強度は、３４．８Ｖｐｐとなり、同じ電極面上で閉ループが生じるために電波強度が弱くなることが実証された。
【００５１】
また、表２に示すように、金属片の幅がＲＦＩＤループアンテナの一辺の幅に比べて太い場合には、ＲＦＩＤループアンテナを構成する導線上を金属片が交差する角度が４５度〜９０度での電波強度に変化が見られなかった。また、交差角度が０度のときと９０度のときとでは、電波強度に１０Vpp程度の差が生じた。
【００５２】
また、表３に示すように、金属片の幅がＲＦＩＤループアンテナの一辺の幅と比較して略同程度及び２．５倍程度の場合には、ＲＦＩＤループアンテナを構成する導線上を交差する角度が０度、４５度、９０度の夫々の場合の電波強度に大きな変化は見られなかった。但し、金属片の幅がＲＦＩＤループアンテナの一辺の幅と比較して２．５倍程度の場合は、略同程度の場合よりも３．２〜５．６Vpp程度、電波強度が弱くなった。これに対し、金属片の幅がＲＦＩＤループアンテナの一辺の幅と比較して５倍程度の場合には、交差角度が０度のときと、４５度及び９０度のときとでは、電波強度に１０Vpp程度の差が生じた。また、金属片の幅がＲＦＩＤループアンテナの一辺の幅と比較して５倍程度の場合は、略同程度の場合よりも７．２〜１８Vpp程度、電波強度が弱くなった。これらのことから、金属片が細いものは、交差角度の違いによる影響は受けず、金属片が太いものは、交差角度が９０度に近いものほど、電波強度も強くなる傾向にあるといえる。また、金属片の幅がＲＦＩＤループアンテナの一辺の幅と比較して略同程度のものは、渦電流の影響が極めて少なく電波強度を強く維持でき、金属片の幅がＲＦＩＤループアンテナの一辺の幅よりも太くなるにつれて、渦電流の影響が大きくなり電波強度が弱くなることが実証できた。
【００５３】
ところで、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナは、図１４(a)に示したように、略矩形のループ形状に形成されている。また、人体通信用の電極は、通信精度を確保するためには、例えば掌等、人体と接触可能なある程度の面積を持つことが必要である。
【００５４】
これらの実験結果及び考察から、本件出願人は、ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナと重なるように対向配置される電極対を構成する夫々の電極が、対応する送受信アンテナの一辺の幅と略同程度の幅の金属片からなり、複数の金属片を介して全ての空隙が開き、且つ、全体で掌と接触可能な面積を持つ所定形状に形成されている本発明の通信構造を想到するに至った。
【００５５】
本発明によれば、非接触データキャリア読み取りシステムの送受信端末と重なるように配置される電極対を構成する夫々の電極を、対応する送受信アンテナの一辺の幅と略同程度の幅の複数の金属片からなる所定形状に形成したので、最も強い磁界のキャンセル効果を生じ易い送受信アンテナの導線近傍における電極用の金属片から誘起される渦電流の影響を極力抑えることができる。また、本発明によれば、上記夫々の電極を、複数の金属片を介して全ての空隙が開く所定形状に形成したので、複数の空隙から送受信アンテナの磁界を貫通させることができ、送受信アンテナの導線の内側領域における電極用の金属片から誘起される渦電流の影響も極力抑えることができ、しかも、閉ループを生じないため、誘導電流の影響を受けずに済む。
さらに、本発明によれば、上記夫々の電極を、全体で掌と接触可能な面積を持つ所定形状に形成したので、人体通信における通信精度を確保することができる。
このため、本発明によれば、データキャリアやデータキャリア読み取り装置を大型化させずに、ＲＦＩＤ通信における電磁誘導方式による交信範囲に与える影響を極力小さくし、且つ、人体通信の精度を高めることができる。
【００５６】
以下、本発明の実施例につき、図面を用いて説明する。
実施例１
図１は本発明の実施例１にかかるＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造の要部構成を示す説明図で、(a)はＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナの構成を示す図、(b)は(a)の送受信アンテナに重ねる人体通信用の電極の構成を示す図、(c)は(a)の送受信アンテナに(b)の人体通信用の電極が重なった状態を示す図である。なお、説明の便宜上、図１においては人体通信用の電極は通信電極、接地電極のうちの一方のみを示してある。
【００５７】
なお、本発明の各実施例のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造は、非接触データキャリア読み取りシステム及び人体通信システムの固定通信端末同士、非接触データキャリア読み取りシステム及び該人体通信システムの携帯通信端末同士の少なくともいずれかにおける送受信アンテナと電極対とが重なった状態で配置されている。送受信アンテナに重なる電極対以外の部分の構成は、図１０や図１１等で示した非接触データキャリア読み取りシステム及び人体通信システムの構成、その他の従来技術における公知の構成が採用されている。
【００５８】
実施例１のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信では、非接触データキャリア読み取りシステムにおける送受信アンテナ１と重なるように対向配置される電極対２を構成する夫々の電極（通信電極２ａ、接地電極２ｂ）は、図１(b)、図１(c)に示すように、送受信アンテナ１の一辺の幅と略同程度の幅の複数の金属片からなる２つの櫛型部２ａ１，２ａ２（２ｂ１，２ｂ２）を有し、複数の金属片を介して全ての空隙が開き、且つ、全体で掌と接触可能な面積を持つ串刺し形状に形成されている。
櫛型部２ａ１，２ａ２（２ｂ１，２ｂ２）は、導線１ａに対して４５°で交差する複数の交差部２ａ１１〜ｎ（２ｂ１１〜ｎ）を有している。
【００５９】
実施例１のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造によれば、送受信アンテナ１と重なるように対向配置される電極対２を構成する夫々の電極（通信電極２ａ、接地電極２ｂ）が、送受信アンテナ１の一辺の幅と略同程度の幅の複数の金属片からなる２つの櫛型部２ａ１，２ａ２（２ｂ１，２ｂ２）を有する串刺し形状に形成されているので、最も強い磁界のキャンセル効果を生じ易い送受信アンテナ１の導線１ａ近傍における電極用の金属片から誘起される渦電流の影響を極力抑えることができる。また、夫々の電極２ａ（２ｂ）が、複数の金属片を介して全ての空隙が開く串刺し形状に形成されているので、複数の空隙から送受信アンテナ１の磁界を貫通させることができ、送受信アンテナ１の導線１ａの内側領域における電極用の金属片から誘起される渦電流の影響も極力抑えることができ、しかも、閉ループを生じないため、誘導電流の影響を受けずに済む。さらに、夫々の電極２ａ（２ｂ）が、全体で掌と接触可能な面積を持つ串刺し形状に形成されているので、人体通信における通信精度を確保することができる。
このため、実施例１のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造によれば、データキャリアやデータキャリア読み取り装置を大型化させずに、ＲＦＩＤ通信における電磁誘導方式による交信範囲に与える影響を極力小さくし、且つ、人体通信の精度を高めることができる。
【００６０】
なお、通信電極２ａと接地電極２ｂとは、送受信アンテナ１に対し、互いが同じ向き、線対称となる向きのいずれの向きになるように重ねても構わない。
【００６１】
実施例２
図２は本発明の実施例２にかかるＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造の要部構成を示す説明図で、(a)はＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナに重ねる人体通信用の通信電極の構成を示す図、(b)は送受信アンテナに重ねる人体通信用の接地電極の構成を示す図、(c)は送受信アンテナに(a)の人体通信用の通信電極が重なった状態を示す図である。ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナの構成は図１(a)に示した構成と同じである。なお、説明の便宜上、図２においては送受信アンテナに人体通信用の接地電極が重なった状態についての図示を省略する。
【００６２】
実施例２のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信では、非接触データキャリア読み取りシステムにおける送受信アンテナ１と重なるように対向配置される電極対２を構成する夫々の電極（通信電極２ａ、接地電極２ｂ）は、図２(a)〜図２(c)に示すように、送受信アンテナ１の一辺の幅と略同程度の幅の複数の金属片からなる１の櫛型部２ａ１（２ｂ１）を有し、複数の金属片を介して全ての空隙が開き、且つ、全体で掌と接触可能な面積を持つ櫛形状に形成されている。
櫛型部２ａ１（２ｂ１）は、導線１ａに対して垂直に交差する複数の交差部２ａ１１〜ｎ（２ｂ１１〜ｎ）を有している。
その他の構成は、実施例１のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造と略同じである。
【００６３】
実施例２のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造によれば、送受信アンテナ１と重なるように対向配置される電極対２を構成する夫々の電極（通信電極２ａ、接地電極２ｂ）が、送受信アンテナ１の一辺の幅と略同程度の幅の複数の金属片からなる１つの櫛型部２ａ１（２ｂ１）を有する櫛形状に形成されているので、櫛形状の通信電極２ａ（接地電極２ｂ）の一部２ａ１ａ，２ａ１ｂ，２ａ１ｃ（２ｂ１ａ，２ｂ１ｂ，２ｂ１ｃ）が導線１ａと並列に重なっているものの、その並列に重なる領域において送受信アンテナの一辺が通信電極２ａ（接地電極２ｂ）により幅方向に大きくは覆われず、並列に重なる領域における渦電流の影響を極力抑えることができる。
その他の作用効果は、実施例１のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造と略同じである。
【００６４】
第１変形例
図３は図２の第１変形例にかかるＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造の要部構成を示す説明図で、(a)はＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナに重ねる人体通信用の通信電極の構成を示す図、(b)は送受信アンテナに重ねる人体通信用の接地電極の構成を示す図、(c)は送受信アンテナに(a)の人体通信用の通信電極が重なった状態を示す図である。ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナの構成は図１(a)に示した構成と同じである。なお、説明の便宜上、図３においては送受信アンテナに人体通信用の接地電極が重なった状態についての図示を省略する。
【００６５】
第１変形例のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造では、非接触データキャリア読み取りシステムにおける送受信アンテナ１と重なるように対向配置される電極対２を構成する夫々の電極（通信電極２ａ、接地電極２ｂ）は、図３(a)〜図３(c)に示すように、図２の例の電極における導線１ａと並列に重なる一部２ａ１ａ，２ａ１ｂ（２ｂ１ａ，２ｂ１ｂ）を備えず、導線１ａと並列に重なる部分が２ａ１ｃ（２ｂ１ｃ）のみの櫛形状に形成されている。その他の構成は、図２のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造と略同じである。
【００６６】
第１変形例のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造によれば、図２の例と比べて導線１ａと並列に重なる面積が減るので、渦電流の影響をより抑えることができる。
その他の作用効果は、実施例１のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造と略同じである。
【００６７】
第２変形例
図４は図２の第２変形例にかかるＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造の要部構成を示す説明図で、(a)はＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナに重ねる人体通信用の通信電極の構成を示す図、(b)は送受信アンテナに重ねる人体通信用の接地電極の構成を示す図、(c)は送受信アンテナに(a)の人体通信用の通信電極が重なった状態を示す図である。ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナの構成は図１(a)に示した構成と同じである。なお、説明の便宜上、図３においては送受信アンテナに人体通信用の接地電極が重なった状態についての図示を省略する。
【００６８】
第２変形例のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造では、非接触データキャリア読み取りシステムにおける送受信アンテナ１と重なるように対向配置される電極対２を構成する夫々の電極（通信電極２ａ、接地電極２ｂ）は、図４(a)〜図４(c)に示すように、送受信アンテナ１を構成する導線１ａの幅よりも細幅の複数の金属片からなる２つの櫛型部２ａ１，２ａ２（２ｂ１，２ｂ２）を有し、複数の金属片を介して全ての空隙が開き、且つ、全体で掌と接触可能な面積を持つ串刺し形状に形成されている。
櫛型部２ａ１，２ａ２（２ｂ１，２ｂ２）は、導線１ａに対して垂直に交差する複数の交差部２ａ１１〜ｎ，２ａ１’１，２，２ａ２１〜ｎ（２ｂ１１〜ｎ，２ｂ１’１，２，２ｂ２１〜ｎ）を有し、また、導線１ａと並列に重なる部分を備えない。その他の構成は、図２のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造と略同じである。
【００６９】
第２変形例のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造によれば、導線１ａと並列に重なる領域が存在せず、導線１ａと重なる部分が導線１ａに対して垂直に交差する複数の交差部２ａ１１〜ｎ，２ａ１’１，２，２ａ２１〜ｎ（２ｂ１１〜ｎ，２ｂ１’１，２，２ｂ２１〜ｎ）のみであるので、渦電流の影響を実施例１よりも抑えることができる。
その他の作用効果は、実施例１のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造と略同じである。
【００７０】
実施例３
図５は本発明の実施例３にかかるＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造においてＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナに人体通信用の電極が重なった状態を示す説明図である。ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナの構成は図１(a)に示した構成と同じである。なお、説明の便宜上、図５においても人体通信用の電極は通信電極、接地電極のうちの一方のみを示してある。
【００７１】
実施例３のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造では、非接触データキャリア読み取りシステムにおける送受信アンテナ１と重なるように対向配置される電極対２を構成する夫々の電極（通信電極２ａ、接地電極２ｂ）は、図５に示すように、送受信アンテナ１の一辺の幅と略同程度の幅の複数の金属片からなり、複数の金属片を介して全ての空隙が開き、且つ、全体で掌と接触可能な面積を持つ波状に形成されている。
その他の構成は、実施例１のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造と略同じである。
【００７２】
実施例３のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造によっても、実施例１と同様、データキャリアやデータキャリア読み取り装置を大型化させずに、ＲＦＩＤ通信における電磁誘導方式による交信範囲に与える影響を極力小さくし、且つ、人体通信の精度を高めることができる。
その他の作用効果は、実施例１のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造と略同じである。
【００７３】
実施例４
図６は本発明の実施例４にかかるＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造においてＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナに人体通信用の電極が重なった状態を示す説明図である。ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナの構成は図１(a)に示した構成と同じである。なお、説明の便宜上、図６においても人体通信用の電極は通信電極、接地電極のうちの一方のみを示してある。
【００７４】
実施例４のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造では、非接触データキャリア読み取りシステムにおける送受信アンテナ１と重なるように対向配置される電極対２を構成する夫々の電極（通信電極２ａ、接地電極２ｂ）は、図６に示すように、１つの櫛型部２ａ１（２ｂ１）と、一端が導線１ａに対して垂直に交差し他端が櫛型部２ａ１（２ｂ１）と接続する複数の交差部２ｃ１〜２ｃｎとを有し、全体で送受信アンテナ１の基板面と略同じ外形及び大きさの面積を持つように形成されている。
その他の構成は、実施例１のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造と略同じである。
【００７５】
実施例４のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造によれば、送受信アンテナ１を構成する導線１ａの内側領域に櫛型部２ａ１（２ｂ１）を備えるとともに、導線１ａ上の領域に一端が導線１ａに対して垂直に交差し他端が櫛型部２ａ１（２ｂ１）と接続する複数の交差部２ｃ１〜２ｃｎを備えたので、掌と接触可能な面積を大きく確保しながら、渦電流の影響を極力抑えることができる。
その他の作用効果は、実施例１のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造と略同じである。
【００７６】
実施例５
図７は本発明の実施例５にかかるＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造においてＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナに人体通信用の電極が重なった状態を示す説明図である。ＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナの構成は図１(a)に示した構成と同じである。なお、説明の便宜上、図７においても人体通信用の電極は通信電極、接地電極のうちの一方のみを示してある。
【００７７】
実施例５のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造では、非接触データキャリア読み取りシステムにおける送受信アンテナ１と重なるように対向配置される電極対２を構成する夫々の電極（通信電極２ａ、接地電極２ｂ）は、図７に示すように、２つの櫛型部２ａ１，２ａ２（２ｂ１，２ｂ２）と、一端が導線１ａに対して垂直に交差し他端が櫛型部２ａ１，２ａ２（２ｂ１，２ｂ２）と接続する複数の交差部２ｃ１１〜２ｃ１ｎ，２ｃ２１〜２ｃ２ｎとを有し、全体で送受信アンテナ１の基板面と略同じ外形及び大きさの面積を持つように形成されている。
その他の構成は、実施例１のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造と略同じである。
【００７８】
実施例５のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造によれば、送受信アンテナ１を構成する導線１ａの内側領域に櫛型部２ａ１，２ａ２（２ｂ１，２ｂ２）を備えるとともに、導線１ａ上の領域に一端が導線１ａに対して垂直に交差し他端が櫛型部２ａ１，２ａ２（２ｂ１，２ｂ２）と接続する複数の交差部２ｃ１１〜２ｃ１ｎ，２ｃ２１〜２ｃ２ｎを備えたので、実施例４と同様、掌と接触可能な面積を大きく確保しながら、渦電流の影響を極力抑えることができる。
その他の作用効果は、実施例１のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造と略同じである。
【００７９】
次に、本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造を用いた通信システムの例を、図面を用いて説明する。
図８は本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造を用いたドアの施開錠システムの一構成例を示す説明図で、(a)は人体通信によるドアの施開錠を行う場合の模式図、(b)はＲＦＩＤ通信によるドアの施開錠を行う場合の模式図、(c)はＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造を備えた固定通信端末の構成を示すブロック図である。なお、図１０に示したＲＦＩＤ通信システム、図１１に示した人体通信システムの夫々における各部材と構成が同じものが同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００８０】
図８の例のドアの施開錠システムでは、本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造は、非接触データキャリア読み取りシステムと人体通信システムとが重畳した携帯通信端末４０’に設けられている。
携帯通信端末４０’は、図８(c)に示すように、非接触データキャリア読み取りシステムにおいてデータキャリアを構成するデータキャリア側送受信アンテナ１と、ＩＣチップ２２と、人体通信システムにおいて携帯送受信手段を構成する電極対２（通信電極２ａ、接地電極２ｂ）と、第２の送受信機４２と第２のコンピュータ４３とを有して構成されている。
データキャリア側送受信アンテナ１は、図１０に示したデータキャリア側送受信アンテナ２１と同様に質問電磁波を受信すると共に応答電磁波を送信する。
電極対２（通信電極２ａ、接地電極２ｂ）は、夫々、図１１に示した人体５０に接触するように配置された第２の通信電極４１ａと人体５０に非接触に配置された第２の接地電極４１ｂに相当し、夫々第２の送受信機４２に接続されている。
データキャリア側送受信アンテナ１と電極対２（通信電極２ａ、接地電極２ｂ）は、例えば、実施例１〜５のいずれかの態様で重なるように対向配置されている。
ＩＣチップ２２、第２の送受信機４２、第２のコンピュータ４３、その他図８に示すデータキャリア読み取り装置１０、固定送受信手段３０は、夫々図１０ないし図１１に示したものと同様に構成されている。
【００８１】
このように構成されたＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造を用いたドアの施開錠システムでは、固定通信端末が、図８(a)に示すように固定送受信手段３０で構成されている場合、ユーザは、携帯通信端末４０’を、通信電極２ａの面を人体５０に接触するようにして携帯した状態で、人体５０を第１の通信電極３１ａに接触させる。これにより、人体５０が電界伝達媒体となって、夫々の電極対３１，２に接続された送受信機３２，４２を介して第２のコンピュータ４３と第１のコンピュータ３３とが通信を行うことができるようになる。
第２の送受信機４２は、第２のコンピュータ４３に記憶されていた所定の識別情報を送信データとして電極対２に送信し、電極対２を介して電界伝達媒体としての人体５０に電界を誘起させる。第１の送受信機３２は、人体５０に誘起された電界を第１の電極対３１を介して検出し、受信データとして所定の識別情報に変換して第１のコンピュータ３３に送信する。
第１のコンピュータ３３は、予め記憶しておいた認証データを所定の識別情報と符合させる。そして、認証データと所定の識別情報が一致する場合、ドアを開錠し、一致しない場合、ドアを施錠した状態を保持する。
【００８２】
また、固定通信端末が、図８(b)に示すようにデータキャリア読み取り装置１０で構成されている場合、ユーザは、携帯通信端末４０’を、データキャリア読み取り側送受信アンテナ１１に近づける。これにより、データキャリア側送受信アンテナ１とデータキャリア読み取り側送受信アンテナ１１との間で磁界が誘起され、夫々の送受信アンテナ１１，１に接続された読み取り駆動制御部１２、ＩＣチップ２２を介して通信を行うことができる。
データキャリア側送受信アンテナ１は、データキャリア読み取り側送受信アンテナ１１からの質問電磁波を受信する。ＩＣチップ２２は、質問信号を抽出すると共に質問信号の内容に応答する所定の識別情報を応答信号としてデータキャリア側送受信アンテナ１に出力する。データキャリア側送受信アンテナ１は、応答信号を電磁波として送信する。
データキャリア読み取り装置１０では、データキャリア側送受信アンテナ１から送信された応答電磁波をデータキャリア読み取り側送受信アンテナ１１で受信し、読み取り駆動制御部が、応答信号から所定の識別情報を抽出し、ホストコンピュータ等の上位の関連設備１３に送信する。
関連設備１３は、予め記憶しておいた認証データを所定の識別情報と符合させる。そして、認証データと所定の識別情報が一致する場合、ドアを開錠し、一致しない場合、ドアを施錠した状態を保持する。
【００８３】
図９はＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造を用いたロッカーの施開錠システムの一構成例を示す説明図で、(a)は外観を示す図、(b)はＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造を備えた固定通信端末の構成を示すとともにＲＦＩＤ通信によるロッカーの施開錠を行う場合の模式図、(c)は人体通信によるロッカーの施開錠を行う場合の模式図である。なお、図１０に示したＲＦＩＤ通信システム、図１１に示した人体通信システムの夫々における各部材と構成が同じものが同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００８４】
図９の例のロッカーの施開錠システムでは、本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造は、非接触データキャリア読み取りシステムと人体通信システムとが重畳した固定通信端末３０’に設けられている。
固定通信端末３０’は、図９(b)、図９(c)に示すように、非接触データキャリア読み取りシステムにおいてデータキャリア読み取り装置を構成するデータキャリア読み取り側送受信アンテナ１と、読み取り駆動制御部１２と、人体通信システムにおいて固定送受信手段を構成する電極対２（通信電極２ａ、接地電極２ｂ）と、第１の送受信機３２と第１のコンピュータ３３とを有して構成されている。
データキャリア読み取り側送受信アンテナ１は、図１０に示したデータキャリア読み取り側送受信アンテナ１１と同様に質問電磁波を送信すると共に応答電磁波を受信する。
電極対２（通信電極２ａ、接地電極２ｂ）は、夫々、図１１に示した人体５０に接触するように配置された第１の通信電極３１ａと人体５０に非接触に配置された第１の接地電極３１ｂに相当し、夫々第１の送受信機３２に接続されている。
データキャリア読み取り側送受信アンテナ１と電極対２（通信電極２ａ、接地電極２ｂ）は、例えば、実施例１〜５のいずれかの態様で重なるように対向配置されている。
読み取り駆動制御部１２、第１の送受信機３２、第１のコンピュータ３３、その他図９に示すデータキャリア２０、携帯送受信手段４０は、夫々図１０ないし図１１に示したものと同様に構成されている。なお、携帯送受信手段４０の第２のコンピュータ４３にはユーザのＩＤが記憶されている。また、データキャリア２０に備わるＩＣチップ２２には、第１のコンピュータ３３に対しユーザのＩＤの登録、削除、変更等を指示するための指示データが記憶されている。また、データキャリア２０は、指示データの種類ごとに複数枚準備されている。
【００８５】
このように構成されたＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造を用いたロッカーの施開錠システムでは、ユーザのＩＤを登録、変更等する場合、図９(b)に示すように、ユーザは、所定の指示データ（ここでは、登録を指示するデータ）がＩＣチップ２２に記憶されているデータキャリア２０を、データキャリア読み取り側送受信アンテナ１に近づける。これにより、データキャリア側送受信アンテナ２１とデータキャリア読み取り側送受信アンテナ１との間で磁界が誘起され、夫々の送受信アンテナ２１，１に接続された読み取り駆動制御部１２、ＩＣチップ２２を介して通信を行うことができる。
データキャリア側送受信アンテナ２１は、データキャリア読み取り側送受信アンテナ１からの質問電磁波を受信する。ＩＣチップ２２は、質問信号を抽出すると共に質問信号の内容に応答する所定の指示データを応答信号としてデータキャリア側送受信アンテナ２１に出力する。データキャリア側送受信アンテナ２１は、応答信号を電磁波として送信する。
データキャリア読み取り側送受信アンテナ１は、データキャリア側送受信アンテナ２１から送信された応答電磁波を受信する。読み取り駆動制御部１２は、応答信号から所定の指示データを抽出し、第１のコンピュータ３３に送信する。第１のコンピュータ３３は、指示データに応じて、所定の処理（ここではＩＤの登録）を行うように待機する。
【００８６】
次いで、図９(c)に示すように、ユーザは、携帯通信端末４０’を、通信電極４１ａの面を人体５０に接触するようにして携帯した状態で、人体５０を第１の通信電極２ａに接触させる。これにより、人体５０が電界伝達媒体となって、夫々の電極対４１，２に接続された送受信機４２，３２を介して第２のコンピュータ４３と第１のコンピュータ３３とが通信を行うことができる。
第２の送受信機４２は、第２のコンピュータ４３に記憶されていたユーザのＩＤを送信データとして第２の電極対４１に送信し、第２の電極対４１を介して電界伝達媒体としての人体５０に電界を誘起させる。第１の送受信機３２は、人体５０に誘起された電界を、電極対２を介して検出し、受信データとしてユーザのＩＤに変換して第１のコンピュータ３３に送信する。
第１のコンピュータ３３は、指示データに応じて、ユーザのＩＤについての登録、変更、削除処理（ここではユーザのＩＤの登録処理）を行う。
【００８７】
第１のコンピュータ３３にユーザのＩＤが登録された後に、図９(c)に示すように、ユーザが、携帯通信端末４０’を、通信電極４１ａの面を人体５０に接触するようにして携帯した状態で、人体５０を第１の通信電極２ａに接触させると、同様に、人体５０が電界伝達媒体となって、夫々の電極対４１，２に接続された送受信機４２，３２を介して第２のコンピュータ４３と第１のコンピュータ３３とが通信を行う。
第２の送受信機４２は、第２のコンピュータ４３に記憶されていたユーザのＩＤを送信データとして第２の電極対４１に送信し、第２の電極対４１を介して電界伝達媒体としての人体５０に電界を誘起させる。第１の送受信機３２は、人体５０に誘起された電界を、電極対２を介して検出し、受信データとしてユーザのＩＤに変換して第１のコンピュータ３３に送信する。
第１のコンピュータ３３は、登録されているユーザのＩＤと、受信データとして送信されたユーザのＩＤとを符合させる。登録されているユーザのＩＤと受信データとして送信されたユーザのＩＤとが一致する場合、ロッカーを開錠し、一致しない場合、ロッカーを施錠した状態を保持する。
【００８８】
これら図８、図９の例のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造を用いた通信システムの例においては、携帯通信端末と固定通信端末の一方の側の端末にＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナに人体通信用の電極が、実施例１〜３のいずれかの態様で重なるように対向配置されている。このため、データキャリアやデータキャリア読み取り装置を大型化させずに、人体通信を行う場合には、通信精度を確保するために必要な、例えば掌等、人体と接触可能なある程度の面積を持つことができ、また、ＲＦＩＤ通信を行う場合には、電極に誘起される渦電流による磁界のキャンセル効果を極力抑えることができる。
なお、図８、図９の例では、携帯通信端末と固定通信端末のうちの一方の端末におけるＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナに人体通信用の電極を重ねた構成について説明したが、本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造は、携帯通信端末と固定通信端末の両方の端末におけるＲＦＩＤ通信用の送受信アンテナに人体通信用の電極を重ねてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造は、ＲＦＩＤ通信と人体通信の両方の通信を行う機能を備えた入退室管理システムや、ロッカーの施開錠システム等のセキュリティーシステムに有用である。
【符号の説明】
【００９０】
１ 送受信アンテナ
１ａ 導線
１ｂ 基板面
２、２’、２”、２”’ 電極（対）
２ａ 通信電極
２ｂ 接地電極
２ａ１、２ａ２、２ｂ１、２ｂ２ 櫛型部
２ａ１１〜ｎ、２ａ１’１，２、２ａ２１〜ｎ、２ｂ１１〜ｎ、２ｂ１’１，２、２ｂ２１〜ｎ、２ｃ１〜ｎ、２ｃ１１〜ｎ、２ｃ２１〜ｎ 交差部
２ａ１ａ〜２ａ１ｃ、２ｂ１ａ〜２ｂ１ｃ 導線１ａと並列に重なる部分
１０ データキャリア読み取り装置
１１ データキャリア読み取り側送受信アンテナ（第１の送受信アンテナ）
１２ 読み取り駆動制御部（第１の駆動制御部）
１２ａ 送受信回路部
１２ａ−１ 送信回路
１２ａ−２ 受信回路
１２ｂ コントローラ
１３ 関連設備
２０ データキャリア
２１ データキャリア側送受信アンテナ（第２の送受信アンテナ）
２２ ＩＣチップ（第２の駆動制御部）
２２ａ 送受信回路部
２２ａ−１ 送信回路
２２ａ−２ 受信回路
２２ｂ メモリ部
３０ 固定送受信手段
３０’ 固定通信端末
３１ 第１の電極対
３１ａ 第１の通信電極
３１ｂ 第１の接地電極
３２ 第１の送受信機
３３ 第１のコンピュータ
４０ 携帯送受信手段
４０’ 携帯通信端末
４１ 第２の電極対
４１ａ 第２の通信電極
４１ｂ 第２の接地電極
４２ 第２の送受信機
４３ 第２のコンピュータ
５０ 人体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質問情報を質問電磁波として送信するとともに応答電磁波を受信する第１の送受信アンテナを有する固定通信端末と、前記質問電磁波を受信するとともに応答情報を前記応答電磁波として送信する第２の送受信アンテナとを有する携帯通信端末を用いて交信を行う非接触データキャリア読み取りシステムと、
送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起させるとともにこの誘起した電界を検出して情報の送受信を行う第１の送受信器と前記第１の送受信器に接続される第１の電極対を有する固定通信端末と、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起させるとともにこの誘起した電界を検出して情報の送受信を行う第２の送受信器と前記第２の送受信器に接続される第２の電極対を有する携帯通信端末を用いて交信を行う人体通信システムとに併用されるＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造であって、
前記非接触データキャリア読み取りシステム及び前記人体通信システムの固定通信端末同士、該非接触データキャリア読み取りシステム及び該人体通信システムの携帯通信端末同士の少なくともいずれかにおける、前記送受信アンテナと前記電極対を構成する夫々の電極とが重なるように対向配置され、
前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、対応する送受信アンテナの一辺の幅と略同程度の幅の複数の金属片からなり、前記複数の金属片を介して全ての空隙が開き、且つ、全体で掌と接触可能な面積を持つ所定形状に形成されていることを特徴とするＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造。
【請求項２】
前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、少なくとも一つの櫛型部を有することを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造。
【請求項３】
前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、全体で前記対応する送受信アンテナの基板面と略同じ外形及び大きさの面積を持つ櫛型形状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造。
【請求項４】
前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、二つの前記櫛型部を有し、全体で前記対応する送受信アンテナの基板面と略同じ外形及び大きさの面積を持つ串刺し形状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造。
【請求項５】
前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、前記対応する送受信アンテナを構成する導線に対して４５°〜９０°の所定角度で交差する複数の交差部を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造。
【請求項６】
前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、前記対応する送受信アンテナを構成する導線に対して４５°で交差する複数の交差部を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造。
【請求項７】
前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、前記対応する送受信アンテナを構成する導線に対して垂直に交差する複数の交差部を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造。
【請求項８】
前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、全体で前記対応する送受信アンテナの基板面と略同じ外形及び大きさの面積を持つ波状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造。
【請求項９】
前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、
少なくとも一つの前記櫛型部と、
一端が前記対応する送受信アンテナを構成する導線に対して垂直に交差し他端が前記櫛型部と接続する複数の交差部とを有し、
全体で前記対応する送受信アンテナの基板面と略同じ外形及び大きさの面積を持つことを特徴とする請求項２に記載のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造。
【請求項１０】
前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、
二つの前記櫛型部を有してなる串刺し形状部と、
一端が前記対応する送受信アンテナを構成する導線に対して垂直に交差し他端が前記串刺し形状部と接続する複数の交差部とを有し、
全体で前記対応する送受信アンテナの基板面と略同じ外形及び大きさの面積を持つことを特徴とする請求項２に記載のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造。
【請求項１１】
前記非接触データキャリア読み取りシステム及び前記人体通信システムの固定通信端末同士における前記送受信アンテナと前記電極対を構成する夫々の電極とが重なるように対向配置されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造。
【請求項１２】
前記非接触データキャリア読み取りシステム及び前記人体通信システムの携帯通信端末同士における前記送受信アンテナと前記電極対を構成する夫々の電極とが重なるように対向配置されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造。
【請求項１３】
前記非接触データキャリア読み取りシステム及び前記人体通信システムの固定通信端末同士、該非接触データキャリア読み取りシステム及び該人体通信システムの携帯通信端末同士の夫々における前記送受信アンテナと前記電極対を構成する夫々の電極とが重なるように対向配置されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造。
【請求項１】
質問情報を質問電磁波として送信するとともに応答電磁波を受信する第１の送受信アンテナを有する固定通信端末と、前記質問電磁波を受信するとともに応答情報を前記応答電磁波として送信する第２の送受信アンテナとを有する携帯通信端末を用いて交信を行う非接触データキャリア読み取りシステムと、
送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起させるとともにこの誘起した電界を検出して情報の送受信を行う第１の送受信器と前記第１の送受信器に接続される第１の電極対を有する固定通信端末と、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起させるとともにこの誘起した電界を検出して情報の送受信を行う第２の送受信器と前記第２の送受信器に接続される第２の電極対を有する携帯通信端末を用いて交信を行う人体通信システムとに併用されるＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造であって、
前記非接触データキャリア読み取りシステム及び前記人体通信システムの固定通信端末同士、該非接触データキャリア読み取りシステム及び該人体通信システムの携帯通信端末同士の少なくともいずれかにおける、前記送受信アンテナと前記電極対を構成する夫々の電極とが重なるように対向配置され、
前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、対応する送受信アンテナの一辺の幅と略同程度の幅の複数の金属片からなり、前記複数の金属片を介して全ての空隙が開き、且つ、全体で掌と接触可能な面積を持つ所定形状に形成されていることを特徴とするＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造。
【請求項２】
前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、少なくとも一つの櫛型部を有することを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造。
【請求項３】
前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、全体で前記対応する送受信アンテナの基板面と略同じ外形及び大きさの面積を持つ櫛型形状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造。
【請求項４】
前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、二つの前記櫛型部を有し、全体で前記対応する送受信アンテナの基板面と略同じ外形及び大きさの面積を持つ串刺し形状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造。
【請求項５】
前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、前記対応する送受信アンテナを構成する導線に対して４５°〜９０°の所定角度で交差する複数の交差部を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造。
【請求項６】
前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、前記対応する送受信アンテナを構成する導線に対して４５°で交差する複数の交差部を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造。
【請求項７】
前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、前記対応する送受信アンテナを構成する導線に対して垂直に交差する複数の交差部を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造。
【請求項８】
前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、全体で前記対応する送受信アンテナの基板面と略同じ外形及び大きさの面積を持つ波状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造。
【請求項９】
前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、
少なくとも一つの前記櫛型部と、
一端が前記対応する送受信アンテナを構成する導線に対して垂直に交差し他端が前記櫛型部と接続する複数の交差部とを有し、
全体で前記対応する送受信アンテナの基板面と略同じ外形及び大きさの面積を持つことを特徴とする請求項２に記載のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造。
【請求項１０】
前記送受信アンテナと重なるように対向配置される前記電極対を構成する夫々の電極は、
二つの前記櫛型部を有してなる串刺し形状部と、
一端が前記対応する送受信アンテナを構成する導線に対して垂直に交差し他端が前記串刺し形状部と接続する複数の交差部とを有し、
全体で前記対応する送受信アンテナの基板面と略同じ外形及び大きさの面積を持つことを特徴とする請求項２に記載のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造。
【請求項１１】
前記非接触データキャリア読み取りシステム及び前記人体通信システムの固定通信端末同士における前記送受信アンテナと前記電極対を構成する夫々の電極とが重なるように対向配置されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造。
【請求項１２】
前記非接触データキャリア読み取りシステム及び前記人体通信システムの携帯通信端末同士における前記送受信アンテナと前記電極対を構成する夫々の電極とが重なるように対向配置されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造。
【請求項１３】
前記非接触データキャリア読み取りシステム及び前記人体通信システムの固定通信端末同士、該非接触データキャリア読み取りシステム及び該人体通信システムの携帯通信端末同士の夫々における前記送受信アンテナと前記電極対を構成する夫々の電極とが重なるように対向配置されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のＲＦＩＤ通信・人体通信併用通信構造。
【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１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−３０８７７（Ｐ２０１３−３０８７７Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６４０８８（Ｐ２０１１−１６４０８８）
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【出願人】（５１０１７８９４３）株式会社シービーエヌ (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【出願人】（５１０１７８９４３）株式会社シービーエヌ (2)
【Ｆターム（参考）】
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