JP2002288616A - 非接触媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】近接型システムと近傍型システムの両方で兼用
できる非接触媒体を提供する。 【解決手段】非接触媒体１は近接型システムでの使用時
には、本体を高速の動作クロックで動作させるとともに
ＣＰＵ３１を作動させて、高セキュリティ、高速通信の
要求を満足させる近接型モードで動作する。一方、近傍
型システムでの使用時には本体を低速の動作クロックで
動作させるとともにＣＰＵ３１を停止させて、広い通信
エリアを確保することができる近傍型モードで動作す
る。したがって、非接触媒体１は近接型システムおよび
近傍型システムで兼用することができる。これにより、
両システムを利用する利用者は１枚の非接触媒体１を携
帯すれば良くなり、利用者の利便性を向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、他の装置と無線
で通信する非接触媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、他の装置（処理装置）と無線で通
信する無線通信機能を有する非接触媒体があった。非接
触媒体は、例えば公共交通機関の定期券、電子商取引に
用いるクレジットカード、特定の部屋に対する入退室者
を管理する個人管理カード、など様々な利用方法が検討
されている。非接触媒体は、利用者が携帯するのに便利
なカード型、タグ型等の形状のものがある。

【０００３】非接触媒体は、本体にセットされた電池に
より動作電源を得る方式（電池方式）のものと、本体に
共振回路を設け処理装置との電磁結合により本体の動作
電源を得る方式（電磁結合方式）のものとがある。利便
性等の面から、電池交換が不要である上記電磁結合方式
の非接触媒体が主流となっている。

【０００４】上記電磁結合方式の非接触媒体を用いたシ
ステムは、その性質から高セキュリティ、高速通信が要
求されるシステム（近接型システム。）と、数１０ｃｍ
（７０〜８０ｃｍ）の比較的広い通信エリアが要求され
るシステム（近傍型システム。）の２種類に分けること
ができる。近接型システムは例えば交通機関の駅の自動
改札システムに適用されており、近傍型システムは例え
ば室内への入退室管理システムに適用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近接型
システムで利用される非接触媒体は、例えばＩＳＯ／Ｉ
ＥＣ−１４４４３に準拠し、キャリアから生成した高速
の動作クロックでＣＰＵ等を動作させる構成であり、こ
の構成により高セキュリティ、高速通信を実現してい
る。しかし、本体の消費電力が大きいことから、電磁結
合方式の非接触媒体を処理装置に対して数ｃｍ（４〜５
ｃｍ）まで近づけないと、本体を動作させるための動作
電源が得られない（本体を動作させることができな
い。）。

【０００６】また、近傍型システムに適用される非接触
媒体は、例えばＩＳＯ／ＩＥＣ−１５６９３に準拠し、
受信信号を復調した復調波形から生成した低速の動作ク
ロックで本体を動作させる構成であり、またＣＰＵを本
体に設けないことで消費電力を抑えている。このため、
電磁結合方式の非接触媒体を処理装置から数１０ｃｍ
（７０〜８０ｃｍ）離しても、本体を動作させるための
動作電源が得られ、要求されている広い通信エリアが確
保できる。しかし、本体を低速の動作クロックで動作さ
せるため、通信速度が低速であった。また、セキュリテ
ィにかかる処理を実行すると、動作クロックが低速であ
るため該処理に長い時間を要する。

【０００７】このように、近傍型システムは高セキュリ
ティ、高速通信が要求されるシステムに適していない。
また、近接型システムは比較的広い通信エリア（数１０
ｃｍ）が要求されるシステムに適していない。このこと
から、両システムは共存する方向にある。しかしなが
ら、両システムを利用する利用者にとっては、近接型シ
ステムおよび近傍型システムの非接触媒体をそれぞれ携
帯しなければならず、利便性が良くないという問題があ
った。

【０００８】この発明の目的は、近接型システムと近傍
型システムの両方で兼用できる非接触媒体を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の非接触媒体
は、上記課題を解決するために以下の構成とした。

【００１０】（１）他の装置と無線で通信する無線通信
手段を備えた非接触媒体において、上記無線通信手段
は、通信速度が異なる高速通信手段、および低速通信手
段を有し、上記他の装置から送信されてきた無線信号を
受信したとき、受信した無線信号から通信速度を検出す
る通信速度検出手段と、上記通信速度検出手段が検出し
た通信速度に応じて上記高速通信手段と低速通信手段と
を切り替える通信速度切替手段と、を備えている。

【００１１】この発明では、通信速度検出手段において
通信相手である他の装置から送信されてきた無線信号か
ら通信速度が検出され、通信速度切替手段が検出された
通信速度に応じて高速通信手段、低速通信手段の切り替
え行う。通信速度は、受信信号を復調した復調信号の変
調速度から検出できる。

【００１２】したがって、近接型システムで使用する場
合には高速通信通信手段に切り替えて動作させることが
でき、逆に近傍型システムで使用する場合には低速通信
手段に切り替えて動作させることができる。これによ
り、非接触媒体を近接型システムと近傍型システムとで
兼用できる。

【００１３】（２）上記他の装置との電磁結合により得
た共振電圧から本体の動作電源を生成する電源生成手段
を備え、上記通信速度切替手段は、上記通信速度検出手
段が検出した通信速度と上記共振電圧の大きさとに応じ
て上記高速通信手段と低速通信手段とを切り替える手段
である。

【００１４】この発明では、電源生成手段が通信相手で
ある他の装置との電磁結合により得た共振電圧から本体
の動作電源を生成する。非接触媒体のアンテナコイルに
並列に共振コンデンサを接続した共振回路を設けること
で、上記共振電圧を得ることができる。通信速度切替手
段は、検出された通信速度と上記共振電圧の大きさとに
応じて上記高速通信手段、低速通信手段の切り替えを行
う。

【００１５】（３）本体の動作クロックをキャリアから
生成する第１のクロック生成手段と、本体の動作クロッ
クを復調した受信信号から生成する第２のクロック生成
手段と、を備え、上記通信速度切替手段は、上記第１の
クロック生成手段と第２のクロック生成手段とを切り替
える手段を含む。

【００１６】この発明では、近接型システムでの使用時
にはキャリアから生成した高速の動作クロックで本体を
動作させ、近傍型システムでの使用時には復調した受信
信号から生成した低速の動作クロックで本体を動作させ
る。

【００１７】これにより、近接型システムでの使用時に
は高セキュリティ、高速通信という要求を満足させるこ
とができ、近傍型システムでの使用時には広い通信エリ
アという要求を満足させることができる。

【００１８】（４）上記通信速度切替手段は、本体に設
けられたＣＰＵの作動／停止を切り替える手段を含む。

【００１９】この発明では、近接型システムでの使用時
にはＣＰＵを作動させ、近傍型システムでの使用時には
ＣＰＵを停止させる。

【００２０】（５）上記通信速度切替手段は、上記高速
通信手段および上記低速通信手段の受信機能をともに作
動させる手段を含む。

【００２１】この発明では、上記高速通信手段および上
記低速通信手段の受信機能をともに作動させることで、
近接型システムの装置から送信されてきた無線信号であ
っても、近傍型システムの装置から送信されてきた無線
信号であっても確実に受信することができる。これによ
り、無線信号を送信してきた装置が、近接型システムの
装置であるのか、近傍型システムの装置であるのかを、
確実に検出できる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態にかか
る非接触媒体について説明する。この実施形態の非接触
媒体は処理装置との電磁結合により本体の動作電源を得
る電磁結合方式であり、且つ近接型システムと近傍型シ
ステムとで兼用できるものである。近接型システムは、
例えばＩＳＯ／ＩＥＣ−１４４４３に準拠しており、通
信相手である処理装置との無線通信を比較的高速（１０
０ｋｂｐｓ以上）に行うシステムである。近傍型システ
ムは、例えばＩＳＯ／ＩＥＣ−１５６９３に準拠してお
り、通信相手である処理装置との無線通信を低速（１０
ｋｂｐｓ程度）に行うシステムである。近接型システム
は高セキュリティ、高速通信が要求されるシステムであ
り、近傍型システムは数１０ｃｍの比較的広い通信エリ
アが要求されるシステムである。

【００２３】図１は、この発明の実施形態である非接触
媒体の構成を示すブロック図である。この実施形態の非
接触媒体１は、通信相手となる処理装置との無線通信に
使用するアンテナ２と、本体１の動作電源を生成する電
源生成部３と、アンテナ２から送信するデータを変調す
る変調部４と、近傍型システムの処理装置から受信した
受信信号を復調する近傍型復調部５と、受信信号の復調
波形からクロックを生成する第１のクロック生成部６
と、近接型システムの処理装置から受信した受信信号を
復調する近接型復調部７と、受信信号のキャリアからク
ロックを生成する第２のクロック生成部８と、本体の動
作モードを制御するモード制御部９と、近傍型システム
の処理装置との通信を制御する近傍型通信制御部１０
と、近接型システムの処理装置との通信を制御する近接
型通信制御部１１と、処理装置との間で通信するデータ
等を記憶したメモリ１２と、ＣＰＵ１３と、を備えてい
る。

【００２４】非接触媒体１のアンテナ２には、アンテナ
コイルに並列に共振コンデンサを接続した共振回路が設
けられている。非接触媒体１と処理装置との電磁結合に
より、この共振回路に共振電圧が生じる。電源生成部３
は共振回路に生じた共振電圧から本体１の動作電源を生
成し、各部に供給する。第１のクロック生成部６は、近
傍型復調部５で復調された復調信号から本体を動作させ
る低速の動作クロックを生成する。第２のクロック生成
部８は、アンテナ２で受信した無線信号のキャリアから
本体を動作させる高速の動作クロックを生成する。メモ
リ１２には、近傍型システムでの使用時に用いるデー
タ、および近接型システムでの使用時に用いるデータが
記憶されている。近傍型復調部５は低速変調された無線
信号の復調が行え、近接型復調部６は高速変調された無
線信号の復調が行える。

【００２５】また、非接触媒体１は、以下に示すイニシ
ャルモード、近傍型モード、中間モード、および近接モ
ードのいずれかの動作モードで動作する。モード制御部
１０がこれらの動作モードの切り替えを制御する。動作
モードの切り替え制御については後述する。

【００２６】図２を参照しながら各動作モードについて
説明する。図２は、各動作モードにおける本体の作動／
停止状態を示す図である。○は作動状態にあることを示
しており、×は停止状態にあることを示している。 イニシャルモードは、リセット直後の動作モードであ
り、近傍型システムの処理装置から送信されてきた無線
信号を受信する機能が作動状態にあり、近傍型システム
の処理装置に対するデータの送信機能、近接型システム
の処理装置に対するデータの送受信機能、およびＣＰＵ
１３が停止状態にある。図３にイニシャルモード時に作
動状態にある非接触媒体１の構成を示す。 近傍型モードは、近傍型システムの処理装置に対する
データの送受信機能が作動状態にあり、近接型システム
の処理装置に対するデータの送受信機能、およびＣＰＵ
１３が停止状態にある。図４に近傍型モード時に作動状
態にある非接触媒体１の構成を示す。 中間モードは、近傍型および近接型システムの処理装
置から送信されてきた無線信号を受信する受信機能が作
動状態にあり、近傍型および近接型システムの処理装置
に対するデータの送信機能、およびＣＰＵ１３が停止状
態にある。図５に中間モード時に作動状態にある非接触
媒体の構成を示す。 近接型モードは、近接型システムの処理装置に対する
データの送受信機能、およびＣＰＵ１３が作動状態にあ
り、近傍型システムの処理装置に対するデータの送受信
機能が停止状態にある。図６に近接型モードにおいて作
動状態にある非接触媒体１の構成を示す。

【００２７】なお、図３〜図６は図１において停止状態
にある構成を省略した図である。

【００２８】以下、この実施形態の非接触媒体の動作に
ついて説明する。図７は、この実施形態の非接触媒体に
おける動作モードの状態遷移を示す状態遷移図である。
図８〜図１１は、各動作モードにおける非接触媒体の動
作を示すフローチャートである。図１２は、各動作モー
ドにおいて電源生成部が各部に供給できる動作電源の最
大電圧（以下、供給可能最大電圧と言う。）と、非接触
媒体と処理装置との距離と、の関係を示す図である。

【００２９】なお、図１２に図示していないイニシャル
モード時は近傍型モード時と略同じである。また、電源
生成部３は図１２に示す各部に供給可能最大電圧を供給
するのではなく、動作可能電圧Ｖ０を大幅に越える電圧
（数Ｖ（２〜３Ｖ）越える電圧）を各部に供給すること
はない。これにより、非接触媒体１を構成する素子に過
電圧を印加して破壊することを防止している。

【００３０】非接触媒体１は、電源生成部３により各部
に供給できる動作電源の電圧が図１２に示す動作可能電
圧Ｖ０よりも低いときイニシャルモードにある。図１２
に示す動作可能電圧Ｖ０は、非接触媒体１を動作させる
ことができる最低電圧である。非接触媒体１本体が、近
傍型システムの処理装置および近接型システムの処理装
置の通信エリア内に存在していないとき、供給可能最大
電圧が上記動作可能電圧Ｖ０よりも低くなる。

【００３１】イニシャルモードでは、非接触媒体１は、
供給可能最大電圧Ｅがイニシャルモードにおいて中間モ
ードで動作できる最低電圧Ｖ１を越えるか（ｓ１）、ア
ンテナ２において低速変調された無線信号を受信するの
を待っている（ｓ２）（図８参照）。図１２に示すよう
に、非接触媒体１が近傍型システムまたは近接型システ
ムの処理装置に近づくにつれて、供給可能最大電圧Ｅが
上昇する。

【００３２】なお、イニシャルモードにおいて中間モー
ドで動作できる最低電圧Ｖ１は、動作可能電圧Ｖ０より
も高い電圧である。イニシャルモードから中間モードに
移行すると、非接触媒体１本体の消費電力が増大するた
め、供給可能最大電圧Ｅが低下するからである。（図１
２参照）。また、図１２では近傍型モードの特性曲線を
用いて上記最低電圧Ｖ１を示している。

【００３３】また、イニシャルモードでは近傍型システ
ムの処理装置から送信されてきた無線信号を受信する機
能を動作させる。したがって、供給可能最大電圧Ｅが上
記最低電圧Ｖ１に達する前であっても、供給可能最大電
圧Ｅが動作可能最大電圧Ｖ０を越えていれば、近傍型シ
ステムの処理装置から送信されてきた無線信号について
は受信できる。

【００３４】非接触媒体１は、供給可能最大電圧Ｅが上
記最低電圧Ｖ１を越えると、中間モードに移行し（ｓ
３）、供給可能最大電圧が上記最低電圧Ｖ１を越える前
に近傍型システムの処理装置から送信されてきた無線信
号を受信すると近傍型モードに移行する（ｓ４）。モー
ド制御部９によりモードの切り替えが行われる。

【００３５】無線通信では、送受信する無線信号の先頭
に特定のデータ、例えば１０１０１０１０のデータ、の
プリアンブルを付けている。受信側の装置（ここでは、
非接触媒体１）は、このプリアンブルを検出すると、無
線信号の受信と判断する。

【００３６】次に、図９を参照しながら近傍型モードに
おける非接触媒体１の動作を説明する。非接触媒体１
は、電源生成部３から各部に供給されている動作電源の
電圧、すなわち供給可能最大電圧Ｅ、が本体の動作可能
電圧Ｖ０未満に下がるか（ｓ１１）、近傍型システムの
処理装置から無線信号で送信されてきたコマンドを受信
するのを待つ（ｓ１２）。非接触媒体１は、近傍型シス
テムの処理装置から送信されてきたコマンドを受信する
と、受信したコマンドを処理するとともに、近傍型シス
テムの処理装置に対して該コマンドに対するレスポンス
を送信する処理を実行する（ｓ１３、ｓ１４）。ｓ１４
では、メモリ１２に記憶しているデータの送信等が行わ
れる。

【００３７】なお、図４に示すように、近傍型モードで
ある非接触媒体１は、近傍型システムの装置との無線通
信を行う構成を作動させているが、ＣＰＵ３１や高速の
動作クロックを生成する第２のクロック生成部８等を停
止させているので、本体１の消費電力が小さい。このた
め、非接触媒体１１は図１２に示すように８０ｃｍ程度
の広い通信エリアを確保でき、近傍型システムにおいて
適正に使用できる。

【００３８】一方、非接触媒体１は供給可能最大電圧Ｅ
が本体の動作可能電圧Ｖ０未満に下がると、上述したイ
ニシャルモードに移行する（ｓ１５）。

【００３９】次に、図１０を参照しながら中間モードに
おける非接触媒体１の動作を説明する。非接触媒体１
は、供給可能最大電圧Ｅが本体の動作可能電圧Ｖ０未満
に下がるか（ｓ２１）、低速変調された無線信号を受信
するか（ｓ２２）、高速変調された無線信号を受信する
のを待つ（ｓ２３）。

【００４０】図５に示すように、中間モードである非接
触媒体１は、近傍型システムの装置から送信されてきた
無線信号を受信する機能、および近接型システムの装置
から送信されてきた無線信号を受信する機能がともに作
動している。したがって、近傍型システムの装置、また
は近接型システムの装置のいずれの装置から送信されて
きた無線信号であっても受信することができる。

【００４１】非接触媒体１は、供給可能最大電圧Ｅが本
体の動作可能電圧Ｖ０未満に下がると、上述のイニシャ
ルモードに移行する（ｓ２５）。近傍型復調部５におい
てプリアンブルを検出すると低速変調された信号を受信
したと判断し、上述の近傍型モードに移行する（ｓ２
６）。

【００４２】さらに、近接型復調部７においてプリアン
ブルを検出すると高速変調された信号を受信したと判断
する。非接触媒体１は、高速変調された無線信号を受信
すると、供給可能最大電圧Ｅが中間モードにおいて近接
型モードで動作できる最低電圧Ｖ２を越えているかを判
断し（ｓ２４）、越えていなければｓ２１に戻る。

【００４３】なお、中間モードにおいて近接型モードで
動作できる最低電圧Ｖ２は、動作可能電圧Ｖ０よりも高
い電圧である。中間モードから近接型モードに移行する
と、非接触媒体１本体の消費電力が増大するため、供給
可能最大電圧Ｅが低下するからである。（図１２参
照）。

【００４４】非接触媒体１は、ｓ２４で供給可能最大電
圧Ｅが中間モードにおいて近接型モードで動作できる最
低電圧Ｖ２を越えていると判断すると、近接型モードに
移行する（ｓ２７）。

【００４５】次に、図１１を参照しながら近接型モード
における非接触媒体１の動作を説明する。非接触媒体１
は近接型モードに移行するとＣＰＵ３１を作動させる
（ｓ３１）。そして、供給可能最大電圧Ｅが動作可能電
圧Ｖ０未満に下がるか（ｓ３２）、近接型システムの処
理装置から送信されてきたコマンドの受信を待つ（ｓ３
３）。

【００４６】非接触媒体１は、非接触媒体１は、近接型
システムの処理装置から送信されてきたコマンドを受信
すると、受信したコマンドを処理するとともに、近接型
システムの処理装置に対して該コマンドに対するレスポ
ンスを送信する処理を実行する（ｓ３４、ｓ３５）。ｓ
３５では、メモリ１２に記憶しているデータの送信等を
行う。

【００４７】非接触媒体１は第２のクロック生成部８で
生成した高速の動作クロックにより本体を動作させてお
り、またＣＰＵ３１も作動させているので、高セキュリ
ティ、高速通信の要求を満足させることができる。すな
わち、近接型システムにおいて適正に使用できる。

【００４８】一方、供給可能最大電圧Ｅが本体の動作可
能電圧Ｖ０未満に下がると、ＣＰＵ３１を停止させ、上
述した中間モードに移行する（ｓ３６、ｓ３７）。

【００４９】なお、ｓ３７において中間モードではな
く、イニシャルモードに移行させるようにしてもよいこ
のように、この実施形態の非接触媒体１は近接型システ
ムでの使用時には高セキュリティ、高速通信の要求を満
足させることができ、また近傍型システムでの使用時に
は広い通信エリアを確保することができる。したがっ
て、非接触媒体１は近接型システムおよび近傍型システ
ムで兼用することができる。これにより、両システムを
利用する利用者は１枚の非接触媒体１を携帯すれば良く
なり、利用者の利便性を向上できる。

【００５０】さらに、この実施形態の非接触媒体１は、
近傍型システムの装置から送信されてきた無線信号を受
信する機能、および近接型システムの装置から送信され
てきた無線信号を受信する機能がともに作動させる中間
モードを設けたので、近傍型モード、または近接型モー
ドへの切り替えが適正に行える。

【００５１】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、近接
型システムおよび近傍型システムで非接触媒体を兼用す
ることができる。これにより、利用者の利便性を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態である非接触媒体の構成を
示す図である。

【図２】この発明の実施形態である非接触媒体の各動作
モードにおける本体の動作状態を示す図である。

【図３】イニシャルモードにおいて動作状態である非接
触媒体の構成を示す図である。

【図４】近傍型モードにおいて動作状態である非接触媒
体の構成を示す図である。

【図５】中間モードにおいて動作状態である非接触媒体
の構成を示す図である。

【図６】近接型モードにおいて動作状態である非接触媒
体の構成を示す図である。

【図７】この発明の実施形態である非接触媒体における
動作モードの状態遷移を示す状態遷移図である。

【図８】イニシャルモードにおける動作を示すフローチ
ャートである。

【図９】近傍型モードにおける動作を示すフローチャー
トである。

【図１０】中間モードにおける動作を示すフローチャー
トである。

【図１１】近接型モードにおける動作を示すフローチャ
ートである。

【図１２】各動作モードにおいて電源生成部が各部に供
給できる動作電源の電圧と、非接触媒体と処理装置との
距離と、の関係を示す図である。

【符号の説明】

１−非接触媒体 ２−アンテナ ３−電源生成部 ４−変調部 ５−近傍型復調部 ６−第１のクロック生成部 ７−近接型復調部 ８−第２のクロック生成部 ９−モード制御部 １０−近傍型通信制御部 １１−近接型通信制御部 １２−メモリ １３−ＣＰＵ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B035 BB09 CA12 CA23 5B058 CA15 CA22 KA24 5K012 AB05 AC01 AC09 AC11 BA10

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 他の装置と無線で通信する無線通信手段
   を備えた非接触媒体において、 上記無線通信手段は、通信速度が異なる高速通信手段、
   および低速通信手段を有し、 上記他の装置から送信されてきた無線信号を受信したと
   き、受信した無線信号から通信速度を検出する通信速度
   検出手段と、 上記通信速度検出手段が検出した通信速度に応じて上記
   高速通信手段と低速通信手段とを切り替える通信速度切
   替手段と、を備えた非接触媒体。
2. 【請求項２】 上記他の装置との電磁結合により得た共
   振電圧から本体の動作電源を生成する電源生成手段を備
   え、 上記通信速度切替手段は、上記通信速度検出手段が検出
   した通信速度と上記共振電圧の大きさとに応じて上記高
   速通信手段と低速通信手段とを切り替える手段である請
   求項１に記載の非接触媒体。
3. 【請求項３】 本体の動作クロックをキャリアから生成
   する第１のクロック生成手段と、 本体の動作クロックを復調した受信信号から生成する第
   ２のクロック生成手段と、を備え、 上記通信速度切替手段は、上記第１のクロック生成手段
   と第２のクロック生成手段とを切り替える手段を含む請
   求項１、または２に記載の非接触媒体。
4. 【請求項４】 上記通信速度切替手段は、本体に設けら
   れたＣＰＵの作動／停止を切り替える手段を含む請求項
   １〜３のいずれかに記載の非接触媒体。
5. 【請求項５】 上記通信速度切替手段は、上記高速通信
   手段および上記低速通信手段の受信機能をともに作動さ
   せる手段を含む請求項１〜４のいずれかに記載の非接触
   媒体。