JP2004310583A

JP2004310583A - 通信装置

Info

Publication number: JP2004310583A
Application number: JP2003105144A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Morikawa; 豊森川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-04-09
Filing date: 2003-04-09
Publication date: 2004-11-04

Abstract

【課題】非接触データキャリア（非接触ＩＣカード）とリーダライタ（カードリーダ，カードライタ）間の通信距離を拡大する通信距離延長装置を提供する。
【解決手段】通信距離延長装置３００は、データを格納した非接触ＩＣカード１００とカードリーダ２００との間で電波を用いて交信するアンテナ部３２１，３２２と、非接触ＩＣカード１００と交信する電波を増幅する増幅器３３１，３３２と、増幅器３３１，３３２へ電力を供給する電源部３１０とを有し、増幅器３３１，３３２によって交信する電波の振幅を増幅して通信距離を延長する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、非接触データキャリア（一例として、非接触ＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）カード）とリーダライタ（カードリーダ、カードライタも同様）間の通信距離を拡大することに関する。
【０００２】
【従来の技術】
非接触ＩＣカード（非接触データキャリアの一例）の通信距離を拡大する技術として、例えば、特開２０００−１３７７７９では、コイルオンチップ方式の特徴を生かしつつ通信距離を延長する方式が開示されている。該方式では、ＩＣカード内にコイルとコンデンサからなるブースタ部を付加することにより通信距離の延長を図っている（特許文献１）。
また、特開平８−３３０８４０では、ループアンテナの位置や巻き数などを工夫する方式が提案されている（特許文献２）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１３７７７９号公報
【特許文献２】
特開平８−３３０８４０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＩＣカード内にコイルとコンデンサからなるブースタ部を付加することにより通信距離の延長を図る方式では、バッテリの搭載を推奨しておらず、また、ブースタ部をＩＣカード内に収容しているために大きなブースト能力が期待できず、通信距離が最大でも１〜２メートル程度となるためと考えられる。また、バッテリを搭載した場合は、通信距離の拡大が期待できるが、逆に、バッテリの寿命のためにＩＣカード本来の利便性が損なわれることが懸念される。
また、ループアンテナの位置や巻き数などを工夫する方式によってもバッテリを搭載しない場合は、ＩＣカードとカードリーダ間の通信距離を数メートル以上に拡大することは不可能と考えられる。
【０００５】
そこで、この発明は、非接触データキャリア（非接触ＩＣカード）とリーダライタ（カードリーダ，カードライタ）間の通信距離を拡大するために、非接触データキャリアとリーダライタとの通信を仲介する、電源を内蔵した通信装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る通信装置は、データを格納した非接触データキャリアと電波を用いて交信するアンテナ部と、
上記電波を処理する処理部と、
上記処理部へ電力を供給する電源部と
を有することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下に図を用いて通信距離延長装置（通信装置）について説明する。
この明細書においては、下記の用語を用いて説明する。
非接触データキャリア（非接触情報媒体）は、ＩＣチップを情報記録媒体として備え、外部装置と非接触に交信する媒体である。非接触であれば、電波の波長を問わず、また、通信距離の長さも問わない。
非接触ＩＣカードは、非接触データキャリアの一例である。非接触ＩＣカードは、アンテナを内蔵しており、内蔵するアンテナから発生させる電波で通信する。非接触ＩＣカードは、リーダライタ（カードリーダ、カードライタ）等と電波（電磁波）を用いて、電力（電気）の供給やデータのやりとりをする。非接触ＩＣカードは、カードリーダから受信した電波から電磁誘導によって動作電力を得るとともに、電波を利用してリーダライタと交信する。
また、非接触とは、非接触データキャリアがリーダライタと接することがなくても、電波を用いて交信することができる。
以下の説明では、非接触データキャリアの一例として非接触ＩＣカードを用い、リーダライタの一例として、カードリーダを用いて説明する。
【０００８】
実施の形態１では、通信距離延長装置が、電波通信において増幅器として機能する例を説明する。
図１は、実施の形態１の非接触ＩＣカード１００と通信距離延長装置３００の外観の例を示した図である。
通信距離延長装置３００は、アンテナ部３２０と、電源の一例として、太陽電池３１１とボタン電池３１２とを備える。また、通信距離延長装置３００は、非接触ＩＣカード１００を挿入（装着）する挿入部（装着）３４０を備える。
アンテナ部３２０は、非接触ＩＣカード１００と電波を交信する。
【０００９】
図２は、非接触ＩＣカード１００と通信距離延長装置３００とカードリーダ２００との構成の一例を示した図である。
図２に示した非接触ＩＣカード１００は、メモリ１１０、交信制御部１２０、復号化部１３０、符号化部１４０、内部電源安定器１５０、アンテナ部１６０、コンデンサ１７０から構成される例を示している。
図２に示したカードリーダ２００は、アンテナ部２１０、符号化部２３０、復号化部２４０、交信制御部２５０、インタフェース部２６０から構成される例を示している。
非接触ＩＣカード１００及びカードリーダ２００が備える構成要素については、ここでは詳細な説明を省略する。
【００１０】
図２に示した通信距離延長装置３００は、電源部３１０、アンテナ部３２１，３２２、増幅器３３０、挿入部３４０から構成される例を示している。
増幅器３３０は、非接触ＩＣカード１００とカードリーダ２００とのいずれかと交信する電波を処理する処理部の一例である。図１では、増幅器３３１，３３２として示している。
電源部３１０は、増幅器３３０へ電力を供給する。電源部３１０の一例として太陽電池３１１とボタン電池３１２とを示しているが、これらに限られるわけではない。その他の外部電源から電力を供給しても良い。
アンテナ部３２１は、非接触ＩＣカード１００と電波を交信する。アンテナ部３２２は、カードリーダ２００と電波を交信する。
増幅器３３１は、アンテナ部３２１が受信し、アンテナ部３２２から送信する電波を増幅する。
増幅器３３２は、アンテナ部３２２が受信し、アンテナ部３２１から送信する電波を増幅する。
【００１１】
挿入部３４０は、非接触ＩＣカード１００を挿入する部分である。非接触ＩＣカード１００は、通信距離延長装置３００と電波の交信ができるように装着あるいは設置できればよい。挿入部３４０の形状は、利用者が非接触ＩＣカード１００を手放した場合に、通信距離延長装置３００と電波を交信できれば良い。
通信距離延長装置３００は、非接触ＩＣカード１００が図１に示した挿入部３４０へ挿入された状態で動作する。
【００１２】
図３は、カードリーダ２００と通信距離延長装置３００と非接触ＩＣカード１００との動作の一例を示した図である。
図３では、非接触ＩＣカード１００は、カードリーダ２００からの電波を受信し、データを送信するシーケンスを示している。
以下に、図２，図３を用いて説明する。
カードリーダ２００のアンテナ部２１０は、起動状態の場合は周囲に近づく非接触ＩＣカードを起動するための起動電力を与える電波（Ｓ１１）を発する。
非接触ＩＣカード１００が挿入された通信距離延長装置３００は、カードリーダ２００から送信された電波（Ｓ１１）をアンテナ部３２２によって受信し、増幅器３３２によって増幅する。増幅された電波は、アンテナ部３２１を介して、非接触ＩＣカード１００へ送信される（Ｓ１２）。
非接触ＩＣカード１００は、起動電力電波Ｓ１２をもとに、内部電源安定器１５０で安定化した電源を非接触ＩＣカード１００内の各ブロックに供給し、非接触ＩＣカード１００が起動される。
【００１３】
非接触ＩＣカード１００は起動された後、交信制御部１２０の制御のもとで、メモリ１１０からデータを読み出し、読み出したデータをアンテナ部１６０から通信距離延長装置３００に対して電波によって送信する（Ｓ１３）。
通信距離延長装置３００は、データを送信する電波をアンテナ部３２１によって受信し、増幅器３３１によって増幅する。増幅された電波は、カードリーダ２００へ送信される（Ｓ１４）。カードリーダ２００へ送信されたデータを送信する電波は、アンテナ部２１０によって受信され、交信制御部２５０の制御のもとで処理され、インタフェース部２６０を介して上位機器へ送信される。
以降、非接触ＩＣカード１００とカードリーダ２００の間の通信規格に基づき、通信距離延長装置３００を介して通信を継続していく。
【００１４】
なお、図２の通信距離延長装置３００は、説明を容易にするため、二つのアンテナ部３２１，３２２と、二つの増幅器３３１，３３２とを備える例を説明した。しかしながら、増幅器３２１と増幅器３２２は共有される一つのアンテナ部であってもよい。また、増幅器３３１と増幅器３３２は共有される一つの増幅器であってもよい。
【００１５】
このように、通信距離延長装置３００は、非接触ＩＣカード１００とカードリーダ２００との間との間で用いられ、電源部３１０を有することによって、非接触ＩＣカード１００とカードリーダ２００とが交信する電波を増幅し、送信電力を大きくすることが可能となる。また、非接触ＩＣカード１００の受信感度をアップすることが可能となる。これによって、電波を交信することができる通信距離を延長することが可能になる。
一例としては、通信距離延長装置３００とカードリーダ２００との通信距離を４〜５メートル以上に延長することができる。
【００１６】
実施の形態２．
実施の形態２では、通信距離延長装置がカードリーダ機能を有し、非接触ＩＣカードを通信距離延長装置へ近づけることによって、通信距離延長装置が所定時間、電源内蔵の遠距離通信可能な非接触ＩＣカードとして動作する例を説明する。
図４は、実施の形態２の非接触ＩＣカード１００と通信距離延長装置４００との外観を示した図である。
通信距離延長装置４００は、アンテナ部４２０と、電源の一例として、太陽電池４１１とボタン電池４１２とを備える。
アンテナ部４２０は、非接触ＩＣカード１００と電波を交信する。
実施の形態２の通信距離延長装置４００は、初期状態では、通信距離延長装置４００がカードリーダとしての役割を果たし、非接触ＩＣカード１００を近づけると、非接触ＩＣカード１００のデータを記憶する。データ記憶後、所定の時間、カードリーダ２００に対して、非接触ＩＣカードとしての役割を果たすことになる。
【００１７】
図５は、非接触ＩＣカード１００と通信距離延長装置４００とカードリーダ２００との構成の一例を示した図である。カードリーダ２００の構成の表示は省略しているが図２と同様の構成要素を備える。
また、非接触ＩＣカード１００とカードリーダ２００とは、図２と同様のため説明を省略する。
【００１８】
図５に示した通信距離延長装置４００は、電源部４１０、アンテナ部４２０、メモリ４３０、交信制御部４４０、符号化部４５１、復号化部４５２、復号化部４７１、符号化部４７２、アンテナ部４８０、コンデンサ４９０から構成される例を示している。
電源部４１０、交信制御部４４０、メモリ４３０は、カードリーダと非接触ＩＣカードとの二つの役割を果たす構成要素である。
アンテナ部４２０、符号化部４５１、復号化部４５２は、カードリーダとしての役割を果たす構成要素である。
また、復号化部４７１、符号化部４７２、アンテナ部４８０、コンデンサ４９０は、非接触ＩＣカードとしての役割を果たす構成要素である。
【００１９】
電源部４１０は、図１，図２に示したような太陽電池やボタン電池でもよいし、その他の外部電源でもかまわない。
メモリ４３０は、非接触ＩＣカード１００のメモリ１１０に記憶されているデータを一時的に記憶する記憶領域である。メモリ４３０は、データを所定の時間記憶した後は、記憶したデータを消失する。従って、所定の時間、非接触ＩＣカードとしての役割を果たすことが可能となる。
【００２０】
図６は、カードリーダ２００と通信距離延長装置４００と非接触ＩＣカード１００との動作の一例を示した図である。
図６では、通信距離延長装置４００は、非接触ＩＣカード１００からの電波を受信し、受信した結果、非接触ＩＣカード１００が保持するデータを取得する。その後、通信距離延長装置４００は、カードリーダ２００からの電波を受信し、データを送信するシーケンスを示している。
以下に、図５，図６を用いて説明する。
通信距離延長装置４００のアンテナ部４２０は、起動状態の場合は、周囲に近づく非接触ＩＣカードを起動するための起動電力を与える電波Ｓ２１を発する。
非接触ＩＣカード１００は起動電力電波Ｓ２１をもとに、内部電源安定器１５０で安定化した電源を非接触ＩＣカード１００内の各ブロックに供給し、非接触ＩＣカード１００が起動される。
非接触ＩＣカード１００は起動された後、交信制御部１２０の制御のもとで、メモリ１１０からデータを読み出し、読み出したデータを電波によって送信する（Ｓ２２）。
【００２１】
通信距離延長装置４００は、アンテナ部４２０によって、データを送信する電波を受信する。受信した電波は、交信制御部４４０のもとで処理され、メモリ４３０へ記憶される。メモリ４３０は、所定の時間、データを記憶する。
次に、通信距離延長装置４００は、上記メモリ４３０にデータを記憶している間に、カードリーダ２００から電波を受信した場合（Ｓ２３）、通信距離延長装置４００は、交信制御部４４０の制御のもとで、メモリ４３０からデータを読み出し、読み出したデータを電波によって送信する（Ｓ２４）。その後のカードリーダ２００動作は、実施の形態１と同様のため説明を省略する。なお、通信距離延長装置４００と非接触ＩＣカード１００との通信プロトコルは同じとする。
【００２２】
このように、通信距離延長装置４００は、電源部４１０を有することによって、非接触ＩＣカード１００が保持するデータを取得して自己のメモリ４３０へ記憶させ、所定の時間、カードリーダ２００に対して非接触ＩＣカードとして動作することが可能となる。さらに、通信距離延長装置４００は、電源部４１０を有し、内部で電力を供給するため送信電波電力を大きくできる。また、内部で電力を供給するため受信感度をアップすることができる。よって、通信距離を延長することが可能となる。
また、通信距離延長装置４００と非接触ＩＣカード１００とを分離して動作させることが可能なため、利用者は、一度非接触ＩＣカード１００のデータを通信距離延長装置４００に読み込ませた後は、非接触ＩＣカード１００を使用することなく、非接触ＩＣカード１００の機能を通信距離延長装置４００によって実行させることができる。特に、通信距離延長装置４００を固定した状態で設置して用いる場合には利便性が向上する。また、固定した通信距離延長装置４００を用いる場合は、電源部４１０の確保が容易になると考えられる。
【００２３】
実施の形態３．
図７は、自動車の車輌内に通信距離延長装置を設置した例を示した図である。
図７の上段は、従来の動作であり、利用者が自動車から降車し、受付に設置してあるカードリーダ２００に非接触ＩＣカード１００を近づけて入門の手続きを行い、入場ゲートを開ける例を示している。
図７の下段は、自動車内に通信距離延長装置３００を設置した例であり、通信距離が延長されたため、自動車内に乗車したまま、入場ゲートを通過できる例を示している。
このように、通信距離が延長されることによって、利用者は、従来よりもカードリーダ２００から離れた距離から、非接触ＩＣカード１００を使用することが可能となる。また、図７では、通信距離延長装置３００を示しているが、挿入部３４０を有するため、カードを挿入しておけば、利用者はその後操作をすることなく、非接触ＩＣカード１００とカードリーダ２００間の通信が行われて、入場ゲートを開けることが可能である。
【００２４】
また、図７では、実施の形態１で示した通信距離延長装置３００を自動車に設置した例を示しているが、実施の形態２で示した通信距離延長装置４００を設置する場合であってもよい。通信距離延長装置４００の場合は、一度通信距離延長装置４００に読みこませた後は、通信距離延長装置４００が所定の時間非接触ＩＣカードとして動作するため、より利便性が向上する。
【００２５】
このように、非接触ＩＣカードを使用した入退出管理システムを想定した場合、既に使用しているバッテリレスの非接触ＩＣカードの通信距離を延長（例えば４〜５メートル以上に）することが可能であるため、例えば車両に乗車したまままでも非接触ＩＣカードとカードリーダとの交信が可能となる。このため、既存のシステムを何ら変更することなく利便性を向上させることができる。
また、通信距離延長装置を車両に搭載することを想定した場合、その携帯性を考慮しなくて良いために、形状の自由度が上がり、例えば、通信ビームをスポット上にすることなどが可能となるため、複数のカードリーダ（例えば、入場用／退場用）があった場合でも混信を回避することができる。
【００２６】
実施の形態４．
上記実施の形態１から実施の形態３では、非接触データキャリアとして非接触ＩＣカードを一例として説明したが、その他の情報媒体であってもかまわない。カード形状以外の情報媒体であってもかまわない。電波を交信してリーダライタと情報を伝達する情報媒体であれば、通信距離延長装置を用いることが可能である。また、交信する電波を処理する処理部として、実施の形態１及び実施の形態２に例示した形態に限られることはない。交信する電波の振幅を増幅、あるいは、読み取り／書き込み可能な振幅に維持できる場合であればその他の機能を有する処理部であってもかまわない。
【００２７】
【発明の効果】
この発明によれば、電源を内蔵する通信距離を延長する仲介装置（通信距離延長装置）を配置することによって、交信する電波の通信距離を延長することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の非接触ＩＣカード１００と通信距離延長装置３００との外観を示した図。
【図２】非接触ＩＣカード１００と通信距離延長装置３００とカードリーダ２００との構成の一例を示した図。
【図３】カードリーダ２００と通信距離延長装置３００と非接触ＩＣカード１００との動作の一例を示した図。
【図４】実施の形態２の非接触ＩＣカード１００と通信距離延長装置４００との外観を示した図。
【図５】非接触ＩＣカード１００と通信距離延長装置４００とカードリーダ２００との構成の一例を示した図。
【図６】カードリーダ２００と通信距離延長装置４００と非接触ＩＣカード１００との動作の一例を示した図。
【図７】自動車内に通信距離延長装置を設置した例を示した図。
【符号の説明】
１００非接触ＩＣカード、１１０メモリ、１２０交信制御部、１３０復号化部、１４０符号化部、１５０内部電源安定器、１６０アンテナ部、１７０コンデンサ、２００カードリーダ、２１０アンテナ部、２３０符号化部、２４０復号化部、２５０交信制御部、２６０インタフェース部、３００通信距離延長装置、３１０電源部、３２１，３２２アンテナ部、３３０，３３１，３３２増幅器、３４０挿入部、４００通信距離延長装置、４１０電源部、４１１太陽電池、４１２ボタン電池、４２０アンテナ部、４３０メモリ、４４０交信制御部、４５１符号化部、４５２復号化部、４７１復号化部、４７２符号化部、４８０アンテナ部、４９０コンデンサ。

Claims

データを格納した非接触データキャリアと電波を用いて交信するアンテナ部と、
上記電波を処理する処理部と、
上記処理部へ電力を供給する電源部と
を有することを特徴とする通信装置。
上記処理部は、上記非接触データキャリアと交信する電波を増幅する増幅器を備え、
上記電源部は、上記増幅器へ電力を供給する請求項１記載の通信装置。
上記処理部は、
上記アンテナ部が交信する電波を制御する交信制御部と、
上記交信制御部が制御する電波に含まれるデータを記憶するメモリとを備え、
上記電源部は、上記交信制御部へ電力を供給することを特徴とする請求項１記載の通信装置。
上記交信制御部は、上記非接触データキャリアから送信された電波からデータを抽出し、抽出したデータを上記メモリへ記憶し、上記メモリからデータを読み出して上記カードリーダへ送信することを特徴とする請求項３記載の通信装置。
上記通信装置は、上記非接触データキャリアと上記カードリーダとの通信を仲介補助し、上記非接触データキャリアと上記カードリーダ間の通信距離を延長することを特徴とする請求項１から４いずれかに記載の通信装置。
上記通信装置は、さらに、非接触データキャリアを装着する装着部を有することを特徴とする請求項１から４いずれかに記載の通信装置。
上記メモリは、所定の時間経過すると記録したデータを消失することを特徴とする請求項３または４記載の通信装置。
上記非接触データキャリアは、非接触ＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）カードであることを特徴とする請求項１から７いずれかに記載の通信装置。