JP2006352318A - 情報処理装置および方法、プログラム、並びに記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【課題】新しい通信方法の普及をより円滑に進めることができるようにする。
【解決手段】 信号電極1304、基準電極1305、人体通信部1302により新型の無線通信を行う新型リーダライタ1004が新型の無線通信の信号を受信したとき、信号変換部1301が従来型の無線通信の信号に変換し、変換用アンテナ1303を介して、非接触ICカードなどと従来型の無線通信を行う従来型リーダライタ1003に信号を送信し、従来型リーダライタ1003から出力される信号などに基づいて開閉制御部1312が自動改札機の開閉を制御する。
【選択図】図30
【解決手段】 信号電極1304、基準電極1305、人体通信部1302により新型の無線通信を行う新型リーダライタ1004が新型の無線通信の信号を受信したとき、信号変換部1301が従来型の無線通信の信号に変換し、変換用アンテナ1303を介して、非接触ICカードなどと従来型の無線通信を行う従来型リーダライタ1003に信号を送信し、従来型リーダライタ1003から出力される信号などに基づいて開閉制御部1312が自動改札機の開閉を制御する。
【選択図】図30
Description
本発明は、情報処理装置および方法、プログラム、並びに記録媒体に関し、特に、新しい通信方法の普及をより円滑に進めることができるようにする情報処理装置および方法、プログラム、並びに記録媒体に関する。
近年、無線通信の技術が進歩しており、例えば、2.4GHz帯域を用いる無線伝送方式(いわゆるBluetooth(登録商標))によりパソコン、周辺機器、家電、携帯電話機など、デバイスを問わないデータ交換の実現が期待されているほか、人体など通常の通信媒体とはことなる導体を用いて送信機と受信機による通信を行う技術も提案されている(例えば、特許文献1または特許文献2参照。)。
例えば、人体を通信媒体とする新型の無線通信に対応する電子機器などは今後、自動改札制御システムや商品の代金決済の取引などに幅広く用いられて普及していくものと考えられる。
しかしながら、新型の無線通信が普及するには、少なからず費用と時間がかかることが推測される。例えば、新型の無線通信のパスを利用できるように、自動改札機を新型の無線通信に対応するものに切り替えるには多大な費用と時間がかかるので、新型の無線通信が普及していく過渡期においては、新型の無線通信と、従来型の無線通信が混在することになる。すなわち、従来型の無線通信を行う改札機を、新型の無線通信を行うパスを保持する乗客が通過する場合、また、新型の無線通信を行う改札機を、従来型の無線通信を行うパスを保持する乗客が通過する場合、自動改札制御システムの利用に支障が生じることになる。
一方、特許文献1の技術では、送信器、人体、受信器、アースグラウンドと結合された閉回路が構成され、信号が伝達されるというものであるため、送信器および受信器の人体から遠い方の電極とアースグラウンドとの結合はきわめて希薄で、実質的には閉回路を構成しにくい。また、特許文献2の技術では、送信器、人体、受信器、大気と結合された閉回路が構成され、信号を伝達するというものであるため、大気を介して結合するには、送信器と受信器がかなり近くに配置されなければならない。
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、新しい通信方法の普及をより円滑に進めることができるようにするものである。
本発明の第1の情報処理装置は、第1の方式による通信と、第2の方式による通信を行う情報処理装置であって、制御装置から第2の方式による通信の信号を受信した場合、信号を第1の方式による通信の信号に変換する変換手段と、変換手段により変換された信号に基づいて、自分に装着された第1の方式による通信に対応する通信装置との間で信号の送受信を行うことにより、通信装置に記憶される情報の読出しまたは書込みを行う読出し書込み手段と、読出し書込み手段により読み出された情報に基づいて、制御装置との間で第2の方式による通信の信号を送受信する信号送受信手段とを備えることを特徴とする。
前記第2の方式による通信は、自分に接続され、信号の出力値を判定するための基準点を得るための基準電極と、基準電極よりも通信媒体に対して静電結合が強くなるように設けられ、通信媒体を介して伝送させる信号を送信または受信するための信号電極との間に生じた電位差に基づいて行われるようにすることができる。
前記通信媒体は、人体であるようにすることができる。
前記第1の方式による通信は、アンテナを介して受信される電磁波に基づいて行われるようにすることができる。
ユーザにより携帯可能な電子機器として構成され、非接触型ICカードが通信装置として装着されるようにすることができる。
前記非接触ICカードに電力を供給し、非接触ICカードが制御装置と第1の方式による通信を行うようにすることができる。
前記制御装置は、自動改札機の開閉を制御し、非接触ICカードは、自動改札機を通過するためのパスであるようにすることができる。
本発明の第1の情報処理方法は、第1の方式による通信と、第2の方式による通信を行う情報処理装置の情報処理方法であって、制御装置から第2の方式による通信の信号を受信した場合、信号を第1の方式による通信の信号に変換する変換ステップと、変換ステップの処理により変換された信号に基づいて、自分に装着された第1の方式による通信に対応する通信装置との間で信号の送受信を行うことにより、通信装置に記憶される情報の読出しまたは書込みを行う読出し書込みステップと、読出し書込みステップの処理により読み出された情報に基づいて、制御装置との間で第2の方式による通信の信号を送受信する信号送受信ステップとを含むことを特徴とする。
本発明の第1のプログラムは、第1の方式による通信と、第2の方式による通信を行う情報処理装置に情報処理を実行させるプログラムであって、制御装置から第2の方式による通信の信号を受信した場合、信号を第1の方式による通信の信号への変換を制御する変換制御ステップと、変換制御ステップの処理により変換された信号に基づいて、自分に装着された第1の方式による通信に対応する通信装置との間で信号の送受信を行うことにより、通信装置に記憶される情報の読出しまたは書込みを制御する読出し書込み制御ステップと、読出し書込み制御ステップの処理により読み出された情報に基づいて、制御装置との間で第2の方式による通信の信号の送受信を制御する信号送受信制御ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。
本発明の第1の情報処理装置および方法、並びに第1のプログラムにおいては、制御装置から第2の方式による通信の信号を受信した場合、信号が第1の方式による通信の信号に変換され、変換された信号に基づいて、自分に装着された第1の方式による通信に対応する通信装置との間で信号の送受信が行われることにより、通信装置に記憶される情報の読出しまたは書込みが行われ、読み出された情報に基づいて、制御装置との間で第2の方式による通信の信号が送受信される。
本発明の第2の情報処理装置は、第1の方式による通信に関する処理を制御する第1の制御部と、第2の方式による通信に関する処理を制御する第2の制御部とを有する情報処理装置であって、第2の制御部は、通信装置から第2の方式による通信の信号を送受信する信号送受信手段と、信号送受信手段により送受信される信号を第1の方式による通信の信号に変換し、第1の制御部との間で通信を行う第1の通信手段とを備え、第1の制御部は、第1の通信手段との間で通信を行う第2の通信手段と、第2の通信手段により行われる通信に基づいて、予め設定された処理を実行する処理実行手段とを備えることを特徴とする。
前記第2の方式による通信は、自分に接続され、信号の出力値を判定するための基準点を得るための基準電極と基準電極よりも通信媒体に対して静電結合が強くなるように設けられ、通信媒体を介して伝送させる信号を送信または受信するための信号電極との間に生じた電位差に基づいて行われるようにすることができる。
前記通信媒体は、人体であるようにすることができる。
前記第1の方式による通信は、アンテナを介して受信される電磁波に基づいて行われるようにすることができる。
前記信号送受信手段は、ユーザにより携帯可能な電子機器として構成される前記通信装置との間で前記第2の方式による通信の信号を送受信するようにすることができる。
前記通信装置は、自動改札機を通過するためのパスであり、処理実行手段は、自動改札機のゲートの開閉を行うようにすることができる。
本発明の第2の情報処理方法は、第1の方式による通信に関する処理を制御する第1の制御部と、第2の方式による通信に関する処理を制御する第2の制御部とを有する情報処理装置の情報処理方法であって、第2の制御部により実行される、通信装置から第2の方式による通信の信号を送受信する信号送受信ステップと、信号送受信ステップの処理により送受信される信号を第1の方式による通信の信号に変換し、第1の制御部との間で通信を行う第1の通信ステップと、第1の制御部により実行される、第2の制御部による第1の通信ステップの処理に対応して行われる第1の制御部の通信を行う第2の通信ステップと、第2の通信ステップの処理により行われる通信基づいて、予め設定された処理を実行する処理実行ステップとを含むことを特徴とする。
本発明の第2のプログラムは、第1の方式による通信に関する処理を制御する第1の制御部と、第2の方式による通信に関する処理を制御する第2の制御部とを有する情報処理装置に情報処理を実行させるプログラムであって、第2の制御部により実行されるステップであって、通信装置から第2の方式による通信の信号の送受信を制御する信号送受信制御ステップと、信号送受信制御ステップの処理により送受信される信号を第1の方式による通信の信号に変換し、第1の制御部との間での通信を制御する第1の通信制御ステップと、第1の制御部により実行されるステップであって、第2の制御部による第1の通信制御ステップの処理に対応して第1の制御部により行われる通信を制御する第2の通信制御ステップと、第2の通信制御ステップの処理により行われる通信基づいて、予め設定された処理の実行を制御する処理実行制御ステップとをコンピュータに実行させる。
本発明の第2の情報処理装置および方法、並びに第2のプログラムにおいては、第2の制御部により、他の情報処理装置から第2の方法による通信の信号が送受信され、送受信される信号が第1の方法による通信の信号に変換され、第1の制御部との間で通信が行われ、第1の制御部により、第2の制御部による処理に対応して行われる第1の制御部の通信が行われ、行われる通信に基づいて、予め設定された処理が実行される。
本発明によれば、新しい通信方法の普及をより円滑に進めることができる。
以下に本発明の実施の形態を説明するが、本明細書に記載した発明と、発明の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本明細書に記載されている発明をサポートする実施の形態が明細書に記載されていることを確認するためのものである。従って、明細書には記載されているが、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その発明に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が発明に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その発明以外の発明には対応しないものであることを意味するものでもない。
さらに、この記載は、明細書に記載されている発明が、全て請求されていることを意味するものではない。換言すれば、この記載は、明細書に記載されている発明であって、この出願では請求されていない発明の存在、すなわち、将来、分割出願されたり、補正により出願、または追加される発明の存在を否定するものではない。
請求項1に記載の情報処理装置は、第1の方式による通信(例えば、従来型の無線通信)と、第2の方式による通信(例えば、新型の無線通信)を行う情報処理装置であって、制御装置(例えば、図13の自動改札機)から前記第2の方式による通信の信号を受信した場合、前記信号を前記第1の方式による通信の信号に変換する変換手段(例えば、図21の主制御部1155)と、前記変換手段により変換された信号に基づいて、自分に装着された前記第1の方式による通信に対応する通信装置(例えば、図21のICカード1051)との間で信号の送受信を行うことにより、前記通信装置に記憶される情報の読出しまたは書込みを行う読出し書込み手段(例えば、図21のリーダライタ機能部1161)と、前記読出し書込み手段により読み出された前記情報に基づいて、前記制御装置との間で前記第2の方式による通信の信号を送受信する信号送受信手段(例えば、図21の信号発生部1151または信号復調部1152)とを備える。
請求項2に記載の情報処理装置は、前記第2の方式による通信が、自分に接続され、前記信号の出力値を判定するための基準点を得るための基準電極(例えば、図21の基準電極1157)と、前記基準電極よりも通信媒体に対して静電結合が強くなるように設けられ、通信媒体を介して伝送させる信号を送信または受信するための信号電極(例えば、図21の信号電極1156)との間に生じた電位差に基づいて行われるようにすることができる。
請求項4に記載の情報処理装置は、前記第1の方式による通信が、アンテナ(例えば、図21のアンテナ1162)を介して受信される電磁波に基づいて行われるようにすることができる。
請求項5に記載の情報処理装置は、ユーザにより携帯可能な電子機器(例えば、図14の携帯電話機)として構成され、非接触型ICカードが前記通信装置として装着されるようにすることができる。
請求項7に記載の情報処理方法は、第1の方式による通信(例えば、従来型の無線通信)と、第2の方式による通信(例えば、新型の無線通信)を行う情報処理装置の情報処理方法であって、制御装置から前記第2の方式による通信の信号を受信した場合、前記信号を前記第1の方式による通信の信号に変換する変換ステップ(例えば、図25のステップS152の処理)と、前記変換ステップの処理により変換された信号に基づいて、自分に装着された前記第1の方式による通信に対応する通信装置(例えば、図21のICカード1051)との間で信号の送受信を行うことにより、前記通信装置に記憶される情報の読出しまたは書込みを行う読出し書込みステップ(例えば、図25のステップS153またはS156の処理)と、前記読出し書込みステップの処理により読み出された前記情報に基づいて、前記制御装置との間で前記第2の方式による通信の信号を送受信する信号送受信ステップ(例えば、図25のステップS154またはS155)とを含む。
請求項8に記載のプログラムは、第1の方式による通信(例えば、従来型の無線通信)と、第2の方式による通信(例えば、新型の無線通信)を行う情報処理装置に情報処理を実行させるプログラムであって、制御装置から前記第2の方式による通信の信号を受信した場合、前記信号を前記第1の方式による通信の信号への変換を制御する変換制御ステップ(例えば、図25のステップS152の処理)と、前記変換制御ステップの処理により変換された信号に基づいて、自分に装着された前記第1の方式による通信に対応する通信装置(例えば、図21のICカード1051)との間で信号の送受信を行うことにより、前記通信装置に記憶される情報の読出しまたは書込みを制御する読出し書込み制御ステップ(例えば、図25のステップS153またはS156の処理)と、前記読出し書込み制御ステップの処理により読み出された前記情報に基づいて、前記制御装置との間で前記第2の方式による通信の信号の送受信を制御する信号送受信制御ステップ(例えば、図25のステップS154またはS155)とをコンピュータに実行させる。
請求項10に記載の情報処理装置は、第1の方式による通信(例えば、従来型の無線通信)に関する処理を制御する第1の制御部(例えば、図30の従来型リーダライタ1003および開閉制御部1312)と、第2の方式による通信(例えば、新型の無線通信)に関する処理を制御する第2の制御部(例えば、図30の新型リーダライタ1004および信号変換部1301)とを有する情報処理装置であって、前記第2の制御部は、通信装置(例えば、図29の携帯デバイス1002)から前記第2の方式による通信の信号を送受信する信号送受信手段(例えば、図30の人体通信部1302)と、前記信号送受信手段により送受信される信号を前記第1の方式による通信の信号に変換し、前記第1の制御部との間で通信を行う第1の通信手段(例えば、図30の信号変換部1301)とを備え、前記第1の制御部は、前記第1の通信手段との間で通信を行う第2の通信手段(例えば、図22の変調部1202乃至復調部1204)と、前記第2の通信手段により行われる通信に基づいて、予め設定された処理を実行する処理実行手段(例えば、図30の開閉制御部1312)とを備える。
請求項11に記載の情報処理装置は、前記第2の方式による通信が、自分に接続され、前記信号の出力値を判定するための基準点を得るための基準電極(例えば、図30の基準電極1305)と前記基準電極よりも通信媒体に対して静電結合が強くなるように設けられ、通信媒体を介して伝送させる信号を送信または受信するための信号電極(例えば、図30の信号電極1304)との間に生じた電位差に基づいて行われるようにすることができる。
請求項13に記載の情報処理装置は、前記第1の方式による通信が、アンテナ(例えば、図30の非接触ICカード用アンテナ1311)を介して受信される電磁波に基づいて行われるようにすることができる。
請求項14に記載の情報処理装置は、前記信号送受信手段が、ユーザにより携帯可能な電子機器(例えば、図14の携帯電話機)として構成される前記通信装置との間で前記第2の方式による通信の信号を送受信するようにすることができる。
請求項16に記載の情報処理方法は、第1の方式による通信(例えば、従来型の無線通信)に関する処理を制御する第1の制御部(例えば、図30の従来型リーダライタ1003および開閉制御部1312)と、第2の方式による通信(例えば、新型の無線通信)に関する処理を制御する第2の制御部(例えば、図30の新型リーダライタ1004および信号変換部1301)とを有する情報処理装置の情報処理方法であって、前記第2の制御部により実行される通信装置から前記第2の方式による通信の信号を送受信する信号送受信ステップ(例えば、図31のステップS202またはステップS208の処理)と、前記信号送受信ステップの処理により送受信される信号を前記第1の方式による通信の信号に変換し、前記第1の制御部との間で通信を行う第1の通信ステップ(例えば、図31のステップS203またはS207の処理)と、前記第1の制御部により実行される前記第2の制御部による前記第1の通信ステップの処理に対応して行われる前記第1の制御部の通信を行う第2の通信ステップ(例えば、図31のステップS204またはS207の処理)と、前記第2の通信ステップの処理により行われる通信基づいて、予め設定された処理を実行する処理実行ステップ(例えば、図31のステップS205)とを含む。
請求項17に記載のプログラムは、第1の方式による通信(例えば、従来型の無線通信)に関する処理を制御する第1の制御部(例えば、図30の従来型リーダライタ1003および開閉制御部1312)と、第2の方式による通信(例えば、新型の無線通信)に関する処理を制御する第2の制御部(例えば、図30の新型リーダライタ1004および信号変換部1301)とを有する情報処理装置に情報処理を実行させるプログラムであって、前記第2の制御部により実行されるステップであって、通信装置から前記第2の方式による通信の信号の送受信を制御する信号送受信制御ステップ(例えば、図31のステップS202またはステップS208の処理)と、前記信号送受信制御ステップの処理により送受信される信号を前記第1の方式による通信の信号に変換し、前記第1の制御部との間での通信を制御する第1の通信制御ステップ(例えば、図31のステップS203またはS207の処理)と、前記第1の制御部により実行されるステップであって、前記第2の制御部による第1の通信制御ステップの処理に対応して前記第1の制御部により行われる通信を制御する第2の通信制御ステップ(例えば、図31のステップS204またはS207の処理)と、前記第2の通信制御ステップの処理により行われる通信基づいて、予め設定された処理の実行を制御する処理実行制御ステップ(例えば、図31のステップS205の処理)とをコンピュータに実行させる。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。最初に本発明において利用する無線通信について図1乃至図8を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明を適用した通信システムの一実施形態に係る構成例を示す図である。
図1において、通信システム100は、送信装置110、受信装置120、および通信媒体130により構成され、送信装置110と受信装置120が通信媒体130を介して信号を送受信するシステムである。つまり、通信システム100において、送信装置110より送信された信号は、通信媒体130を介して伝送され、受信装置120により受信される。
送信装置110は、送信信号電極111、送信基準電極112、および送信部113を有している。送信信号電極111は、通信媒体130を介して伝送させる信号を送信するための電極であり、信号の高低差を判定するための基準点を得るための電極である送信基準電極112よりも通信媒体130に対して静電結合が強くなるように設けられる。送信部113は、送信信号電極111と送信基準電極112との間に設けられ、これらの電極間に受信装置120へ伝達したい電気信号(電位差)を与える。
受信装置120は、受信信号電極121、受信基準電極122、および受信部123を有している。受信信号電極121は、通信媒体130を介して伝送される信号を受信するための電極であり、信号の高低差を判定するための基準点を得るための電極である受信基準電極122よりも通信媒体130に対して静電結合が強くなるように設けられる。受信部123は、受信信号電極121と受信基準電極122との間に設けられ、これらの電極間に生じた電気信号(電位差)を所望の電気信号に変換し、送信装置110の送信部113で生成された電気信号を復元する。
通信媒体130は、電気信号を伝達可能な物理的特性を有する物質、例えば、導電体や誘電体等により構成される。例えば、通信媒体130は、金属に代表される導電体(例えば、銅、鉄、またはアルミ等)により構成される。また例えば、通信媒体130は、純水、ゴム、ガラス、若しくは食塩水等の電解液、または、これらの複合体である生体等の誘電体により構成される。この通信媒体130はどのような形状であってもよく、例えば、線状、板状、球状、角柱、または円柱等、任意の形状であってもよい。
このような通信システム100において、最初に、各電極と、通信媒体または装置周辺空間との関係について説明する。なお、以下において、説明の便宜上、通信媒体130が完全導体であるものとする。また、送信信号電極111と通信媒体130との間、および、受信信号電極121と通信媒体130との間には空間が存在し、電気的な結合はないものとする。すなわち、送信信号電極111または受信信号電極121と、通信媒体130との間には、それぞれ、静電容量が形成される。
また、送信基準電極112は送信装置110周辺の空間に向くように設けられており、受信基準電極122は受信装置120周辺の空間に向くように設けられている。一般的に、導体が空間に存在する場合、その導体の表面近傍の空間に静電容量が形成される。例えば、導体の形状を半径r[m]の球としたとき、その静電容量Cは、以下の式(1)のように求められる。
式(1)において、πは円周率を示す。また、εは、導体を取り囲む媒質の誘電率を示し、以下の式(2)のように求められる。
ただし、式(2)において、ε0は、真空中の誘電率を示し、8.854×10−12[F/m]である。また、εrは比誘電率を示し、真空の誘電率ε0に対する比率を示す。
上述した式(1)に示されるように半径rが大きい程、静電容量Cは大きくなる。なお、球以外の複雑な形状の導体の静電容量Cの大きさは、上述した式(1)のように、簡単に表現することはできないが、その導体の表面積の大きさに応じて変化することは明らかである。
以上のように、送信基準電極112は、送信装置110周辺の空間に対して静電容量を形成し、受信基準電極122は、受信装置120周辺の空間に対して静電容量を形成する。すなわち、送信装置110および受信装置120の外部の仮想無限遠点からみたとき、送信基準電極112や受信基準電極122の電位は固定的であり、変動しにくいことを示している。
次に、通信システム100における通信の仕組みの原理について説明する。なお、以下において、説明の便宜上、または前後関係等から、コンデンサを単に静電容量と表現する場合もあるが、これらは同意である。
また、以下において、図1の送信装置110と受信装置120は、装置間が十分な距離を保つように配置されており、相互の影響を無視できるものとする。また、送信装置110において、送信信号電極111は通信媒体130とのみ静電結合し、送信基準電極112は送信信号電極111に対して十分な距離が置かれ、相互の影響は無視できる(静電結合しない)ものとする。同様に、受信装置120において、受信信号電極121は通信媒体130とのみ静電結合し、受信基準電極122は受信信号電極121に対して十分な距離が置かれ、相互の影響は無視できる(静電結合しない)ものとする。さらに、実際には、送信信号電極111、受信信号電極121、および通信媒体130も、空間内に配置されている以上、それぞれ空間に対する静電容量を有することになるが、ここでは、説明の便宜上、それらを無視できるものとする。
図2は、図1の通信システム100を等価回路で表した図である。通信システム200は、通信システム100を等価回路で表したものであり、実質的に通信システム100と等価である。
すなわち、通信システム200は、送信装置210、受信装置220、および接続線2230を有しているが、この送信装置210は図1に示される通信システム100の送信装置110に対応し、受信装置220は図1に示される通信システム100の受信装置120に対応し、接続線230は図1に示される通信システム100の通信媒体130に対応する。
図2の送信装置210において、信号源213−1および接地点213−2は、図1の送信部113に対応する。信号源213−1は、送信用の信号として、特定周期ω×t[rad]の正弦波を生成する。ここで、t[s]は時間を示す。また、ω[rad/s]は角周波数を示し、以下の式(3)のように表すことができる。
式(3)において、πは円周率、f[Hz]は信号源213−1が生成する信号の周波数を示す。接地点213−2は、送信装置210内における回路のグランドに接続される点である。つまり信号源213の端子の一方は、送信装置210内における回路の、所定の基準電位に設定される。
Cte214は、コンデンサであり、図1の送信信号電極111と通信媒体130との間の静電容量を表すものである。つまり、Cte214は、信号源213−1の接地点213−2と反対側の端子と、接続線230との間に設けられている。また、Ctg215は、コンデンサであり、図1の送信基準電極112の空間に対する静電容量を表すものである。Ctg215は、信号源213−1の設置点213−2側の端子と、空間上の、送信装置110を基準とした無限遠点(仮想点)を示す接地点216との間に設けられている。
図2の受信装置220において、Rr223−1、検出器223−2、および接地点223−3は、図1の受信部123に対応する。Rr223−1は、受信信号を取り出すための負荷抵抗(受信負荷)であり、増幅器により構成される検出器223−2は、このRr223−1の両側の端子間の電位差を検出して増幅する。接地点223−3は、受信装置220内における回路のグランドに接続される点である。つまりRr223−1の端子の一方(検出器223−2の入力端子の一方)は、受信装置220内における回路の、所定の基準電位に設定される。
なお、検出器223−2が、さらに、例えば、検出した変調信号を復調したり、検出された信号に含まれる符号化された情報を復号したりする等、その他の機能を備えるようにしてもよい。
Cre224は、コンデンサであり、図1の受信信号電極121と通信媒体130との間の静電容量を表すものである。つまり、Cre224は、Rr223−1の接地点223−3と反対側の端子と、接続線230との間に設けられている。また、Crg225は、コンデンサであり、図1の受信基準電極122の空間に対する静電容量を表すものである。Crg225は、Rr223−1の設置点223−3側の端子と、空間上の、受信装置120を基準とした無限遠点(仮想点)を示す接地点226との間に設けられている。
接続線230は、完全導体である通信媒体130を表している。なお、図2の通信システム200において、Ctg215とCrg225は、等価回路上、接地点216と接地点226を介して、互いに電気的に接続されているように表現されているが、実際には、これらは互いに電気的に接続されている必要はなく、それぞれが、送信装置210または受信装置220周辺の空間に対して静電容量を形成していればよい。つまり、接地点216と接地点226が電気的に接続されている必要はなく、互いに独立であってもよい。
なお、導体があれば、周囲の空間に対して、必ずその表面積の大きさに比例した静電容量が形成される。つまり、例えば、送信装置210と受信装置220は、互いにどんなに離れていてもよい。例えば、図1の通信媒体130が完全導体である場合、接続線230の導電率は無限大とみなせるので、接続線230の長さは通信に影響しない。なお、通信媒体130が導電率の十分な導体であれば、実用上、送信装置と受信装置間との距離は通信の安定性に影響しない。
通信システム200において、信号源213−1、Rr223−1、Cte214、Ctg215、Creコンデンサ224、およびCrg225から成る回路が形成されている。直列接続された4つのコンデンサ(Cte214、Ctg215、Creコンデンサ224、およびCrg225)の合成容量Cxは以下の式(4)で表すことができる。
また、信号源213−1が生成する正弦波vt(t)を、以下の式(5)のように表す。
ここで、Vm[V]は信号源電圧の最大振幅電圧を表しており、θ[rad]は初期位相角を表している。つまり、信号源213−1による電圧の実効値Vtrms[V]は以下の式(6)のように求めることができる。
回路全体での合成インピーダンスZは、次の式(7)のように求めることができる。
つまり、Rr223−1の両端に生じる電圧の実効値Vrrmsは式(8)のように求めることができる。
従って、式(8)に示されるように、Rr223−1の抵抗値が大きい程、また、静電容量Cxが大きく、信号源213−1の周波数f[Hz]が高い程、1/((2×π×f×Cx)2)の項が小さくなり、Rr223−1の両端に、より大きな信号を生じさせることができる。
例えば、送信装置210の信号源213−1による電圧の実効値Vtrmsを2[V]に固定し、信号源213−1が生成する信号の周波数fを1[MHz]、10[MHz]、または100[MHz]とし、Rr223−1の抵抗値を10K[Ω]、100K[Ω]、または1M[Ω]とし、回路全体の静電容量Cxを0.1[pF]、1[pF]、または10[pF]としたときの、Rr223−1の両端に生じる電圧の実効値Vrrmsの計算結果は図3に示される表250のようになる。
表250に示されるように、実効値Vrrmsの計算結果は、その他の条件が同じ場合、周波数fが1[MHz]のときよりも10[MHz]のときの方が大きくなり、受信負荷であるRr223−1の抵抗値が10K[Ω]のときよりも1M[Ω]の時のほうが大きくなり、静電容量Cxが0.1[pF]のときよりも10[pF]の時のほうが大きな値をとる。すなわち、周波数fの値、Rr223−1の抵抗値、および静電容量Cxが大きいほど、大きな実効値Vrrms得られる。
また、表250より、ピコファラド以下の静電容量でも、Rr223−1には電気信号が発生することが分かる。すなわち、伝送される信号の信号レベルが微小な場合、受信装置220の検出器223−2によって検出した信号を増幅する等すれば、通信が可能となる。
以上の結果から、基本原理として、空間と成す静電容量を利用することによって、送信装置から受信装置への信号の受け渡しが可能である。
以上において説明した送信基準電極や受信基準電極の空間に対する静電容量は、各電極の位置に空間が存在すれば形成可能である。従って、上述した送信装置および受信装置は、通信媒体によって送信信号電極と受信信号電極が結合されていれば、互いの距離に依存せずに通信の安定性を得ることができる。
次に、送信装置と受信装置の間の距離の大きさによる通信への影響について説明する。上述したように、本発明の原理によれば、送信基準電極と受信基準電極の空間に十分な静電容量を形成できていれば、送受信装置間近辺の大地による経路や、その他の電気的な経路を必要とせず、送信信号電極と受信信号電極の距離に依存しない。従って、例えば、図4に示される通信システム700のように、送信装置710と受信装置720を遠距離におき、十分な導電性あるいは誘電性を持った通信媒体730により送信信号電極711、受信信号電極721を静電的に結合することによって通信が可能である。このとき、送信基準電極712は送信装置710の外部の空間と静電結合し、受信基準電極722は受信装置720の外部の空間と静電結合する。従って、送信基準電極712と受信基準電極722は、互いに静電結合する必要がない。但し、通信媒体730がより長く、大きくなることによって空間に対する静電容量も増加するため、各パラメータを決定する際にこれらについて考慮する必要がある。
なお、図4の通信システム700は、図1の通信システム100に対応するシステムであり、送信装置710は送信装置110に対応し、受信装置720は受信装置120に対応し、通信媒体730は通信媒体130に対応する。
送信装置710において、送信信号電極711、送信基準電極712、および信号源713−1は、それぞれ、送信信号電極111、送信基準電極112、および送信部113(またはその一部)に対応する。同様に、受信装置720において、受信信号電極721、受信基準電極722、およびRr723−1は、それぞれ、受信信号電極121、受信基準電極122、および受信部123(またはその一部)に対応する。
従って、これらの各部についての説明は省略する。
以上のように通信システム700は、物理的な基準点経路を不要とし、通信信号伝達経路のみによる通信を実現することができる。
なお、以上においては、送信信号電極および受信信号電極が通信媒体と非接触であるように説明したが、これに限らず、送信基準電極および受信基準電極がそれぞれの装置周辺空間との間で十分な静電容量が得られるのであれば、送信信号電極と受信信号電極の間を、導電性を有する通信媒体で接続するようにしてもよい。
次に、以上のような通信システムの具体的な適用例について説明する。例えば、以上のような通信システムは、生体を通信媒体とすることもできる。図5は、人体を介して通信を行う場合の通信システムの例を示す模式図である。図5において、通信システム750は、人体の腕部に取り付けられた送信装置760から音楽データを送信し、人体の頭部に取り付けられた受信装置770によってその音楽データを受信して音声に変換し、出力してユーザに視聴させるシステムである。この通信システム750は、上述した通信システム(例えば、通信システム100)に対応したシステムであり、送信装置760や受信装置770は、それぞれ、送信装置110や受信装置120に対応する。また、通信システム750において人体780は、通信媒体であり、図1の通信媒体130に対応する。
つまり、送信装置760は、送信信号電極761、送信基準電極762、および送信部763を有しており、それぞれ、図1の送信信号電極111、送信基準電極112、および送信部113に対応する。また、受信装置770は、受信信号電極771、受信基準電極772、および受信部773を有しており、それぞれ、図1の受信信号電極121、受信基準電極122、および受信部123に対応する。
従って、通信媒体である人体780に、送信信号電極761および受信信号電極771が接触または近接されるように、送信装置760および受信装置770が設置される。送信基準電極762および受信基準電極772は、空間に対して静電容量を持てばよいので、周辺に大地との結合や、送受信装置(または電極)同士の結合も不要である。
図6は、通信システム750を実現する他の例について説明する図である。図6において、受信装置770は、人体780に対して足裏部において接触(または近接)し、人体780の腕部に取り付けられた送信装置760との間で通信を行う。この場合も、通信媒体である人体780に接触(または近接)されるように、送信信号電極761と受信信号電極771が設けられ、空間に向けて送信基準電極762と受信基準電極772が設けられている。特に、大地を通信経路の1つとしていた従来技術では実現不可能な応用例である。
このように、本発明によれば、人体などを通信媒体として、ケーブルなどの有線設備を設けることなく、無線通信を行うことが可能となる。
以上のような通信システムにおいて、通信媒体に流す信号の変調方式としては、送信装置と受信装置の両方において対応可能であれば、特に制限はなく、通信システム全体の系の特性を踏まえた上で、最適な方式を選択することが出来る。具体的に変調方式としては、ベースバンド、または振幅変調、または周波数変調されたアナログ信号か、ベースバンド、または振幅変調、または周波数変調、または位相変調されたデジタル信号のうちのいずれか1つ、または複数の混合であってもよい。
さらに、以上のような通信システムにおいて、1つの通信媒体を利用して、複数の通信が成立させ、全二重通信や、単一の通信媒体による複数の装置同士による通信等を実行することができるようにしてもよい。
このような多重通信を実現する方法の例を説明する。1つ目は、スペクトラム拡散方式を適用させる方法である。この場合、送信装置と受信装置の間で互いに周波数帯域幅と特定の時系列コードを取り決めておく。そして送信装置は、この周波数帯域幅の中で、もとの信号を時系列コードによって周波数的に変化させ、周波数帯域全体に拡散させてから送信する。受信装置は、この拡散した成分を受信した後、その受信した信号を積分することで受信信号を復号する。
周波数の拡散によって得られる効果を説明する。シャノンとハートレーのチャネル容量の定理によれば、次の式が成り立つ。
ここで、C[bps]はチャネル容量を示し、通信路に流すことの出来る理論上の最大データレートを示す。B[Hz]はチャネル帯域幅を示す。S/Nは信号対ノイズ電力比(SN比)を示す。さらに、上式をマクローリン展開し、S/Nが低いものとすると、上述した式(9)は、次の式(10)のように近似することができる。
これにより、例えばS/Nがノイズフロア以下のレベルであったとすると、S/N<<1となるが、チャネル帯域幅Bを広げることで、チャネル容量Cを所望のレベルに引き上げることが出来る。
時系列コードを通信路毎に異なるようし、周波数拡散の動きを異なるようにすれば、相互に干渉することなく周波数が拡散し、相互の混信がなくなることで、同時に複数の通信を行うことができる。
2つ目は、送信装置と受信装置の間で互いに周波数帯域幅を決め、それをさらに複数の領域に分割する周波数分割方式を適用させる方法である。この場合、送信装置(または受信装置)は、特定の周波数帯域割り振りの規則に従うか、通信開始時に空いている周波数帯域を検出し、その検出結果に基づいて周波数帯域の割り振りを行う。
つまり、通信経路毎に異なる周波数帯域を利用することにより、相互の混信を抑制し、1つの通信媒体において、同時に複数の通信を行うことができる。また、周波数分割方式を用いることにより、多対一通信や、多対多通信も行うことができる。
3つ目は、送信装置と受信装置の間で互いに通信時間を複数に分割する時分割方式を適用させる方法である。この場合、送信装置(または受信装置)は、特定の時間分割規則に従うか、通信開始時に空いている時間領域を検出し、その検出結果に基づいて通信時間の分割を行う。
つまり、通信経路毎に異なる時間帯域において通信を行うことにより、相互の混信を抑制し、1つの通信媒体において、同時に複数の通信を行うことができる。また、時分割方式を用いることにより、多対一通信や、多対多通信も行うことができる。
さらに、上述した以外の方法として、1つ目から3つ目までの通信方式のうちの2つ以上を組み合わせるようにしてもよい。
送信装置および受信装置が、同時に複数の他の装置と通信を行うことができるということは、特定のアプリケーションにおいては、特に重要になる。例えば、交通機関のチケットへの応用を想定すると、定期券の情報を有する装置Aと電子マネー機能を有する装置Bの両方を所持した利用者が、自動改札機を利用する際、上記のような方式を使用することで、装置A及び装置Bと同時に通信することで、例えば、利用区間が定期券外の区間も含まれていた場合に、不足金額分を装置Bの電子マネーから差し引くといった便利な用途に利用することが出来る。
以上のような送信装置と受信装置との間の通信において実行される通信処理の流れについて、図1の通信システム100の送信装置110と受信装置120との通信の場合を例に、図7のフローチャートを参照して説明する。
送信装置110の送信部113は、ステップS11において、送信対象となる信号を発生し、ステップS12において、その発生した信号を、送信信号電極111を介して、通信媒体130上に送信する。信号を送信すると送信装置の送信部113は、通信処理を終了する。送信装置110より送信された信号は、通信媒体130を介して受信装置120に供給される。受信装置120の受信部123は、ステップS21において、受信信号電極121を介して、その信号を受信し、ステップS22において、その受信した信号を出力する。受信した信号を出力した受信部123は、通信処理を終了する。
以上のように、送信装置110および受信装置120は、通信媒体130を介して、複雑な処理を必要とせずに、単純な処理により、基本的な通信を行うことができる。つまり、送信装置110および受信装置120は、基準電極を用いて閉回路を構築する必要がないため、信号電極を介して送受信するのみで、環境に影響されずに安定した通信処理を容易に行うことができる。これにより送信装置110および受信装置120(通信システム100)は、環境に影響されずに安定した通信を行うための通信処理の負荷を軽減し、製造コストを削減することもできる。また、通信処理の構造が単純化されることにより、通信システム100は、変調、符号化、暗号化、または多重化など、多様な通信方式を容易に併用することができる。
なお、以上の通信システムにおいては、送信装置と受信装置を別体として構成するように説明したが、これに限らず、上述した送信装置と受信装置の両方の機能を有する送受信装置を用いて通信システムを構築するようにしてもよい。
図8は、本発明を適用した通信システムの他の構成例を示す図である。
図8において、通信システム950は、送受信装置961、送受信装置962、および通信媒体130を有する。通信システム950は、送受信装置961と送受信装置962が通信媒体130を介して双方向に信号を送受信するシステムである。
送受信装置961は、図1の送信装置110と同様の送信部110と、受信装置120と同様の受信部120の両方の構成を有している。すなわち、送受信装置961は、送信信号電極111、送信基準電極112、送信部113、受信信号電極121、受信基準電極122、および受信部123を有している。
つまり送受信装置961は、送信部110を用いて通信媒体130を介して信号を送信し、受信部120を用いて通信媒体130を介して供給される信号を受信する。このとき、送受信装置961は、送信部110による通信と、受信部120による通信とが混信しないように構成されている。
送受信装置962は、送受信装置961と同様の構成を有し、同様に動作するのでその説明を省略する。つまり送受信装置961と送受信装置962は、互いに同様の方法で、通信媒体130を介して、双方向に通信を行う。
このようにすることにより、通信システム950(送受信装置961および送受信装置962)は、ケーブルなどの有線設備を設けることなく、双方向の無線通信を容易に実現することができる。
なお、図8の例では、送受信で異なる電極を用いているが、信号電極、および基準電極を一組だけ設け、送受信を切り替えるようにしてもよい。
ところで、ケーブルなどの有線設備を設けることなく、双方向の無線通信を容易に実現する方法としては、図1乃至図8を参照して上述した方法とは別に、従来より、非接触ICカードとリーダライタの間で行われるRF(Radio Frequency)通信が利用されている。
現在、非接触ICカードは、幅広い用途に応用されているが、その中でも、例えば、鉄道などの駅構内に設置され、電車に乗降する乗客の駅ホームへの入退場を、自動改札機により管理する自動改札機制御システムにおける非接触ICカードの普及が著しい。このような自動改札制御システムにおいては、非接触ICカードに乗車券や定期券などに対応する情報を記憶させてパスとして利用し、乗客は、自動改札機のゲートの所定の部分にパスを近づけるだけで通過することができるようになされている。
しかしながら、図1乃至図8を参照して上述した無線通信によれば、人体を通信媒体として通信が可能となるため、自動改札機制御システムに利用することができればより便利になる。例えば、自動改札機のゲートの間に信号電極を埋設するとともに、図1乃至図8を参照して上述した無線通信が可能な携帯機器などに、乗車券や定期券などに対応する情報を記憶させてパスとして利用すれば、乗客は、自動改札機を通過するときパスを取り出す必要はなく、パスを身に付けているだけで通過することが可能となる。このように、図1乃至図8を参照して上述した無線通信の応用が期待される分野は広い。
一方で、図1乃至図8を参照して上述した無線通信(新型の無線通信)が、非接触ICカード用の通信(従来型の無線通信)に取って代わるには少なからず費用と時間がかかることが推測される。例えば、新型の無線通信のパスを利用できるように、自動改札機を新型の無線通信に対応するものに切り替えるには多大な費用と時間がかかる。
図9は、(自動)改札機とパスの通信方法の組み合わせを説明する図である。同図においてケースAで示されるように、現在は、改札機およびパスが、ともに従来型の無線通信を行っており、乗客は問題なく自動改札制御システムを利用することができる。また、今後充分時間が経てば新型の無線通信が普及し、同図のケースDに示されるように改札機およびパスが、ともに新型の無線通信を行うようになり、乗客は問題なく自動改札制御システムを利用することができる。
しかしながら、新型の無線通信が普及していく過渡期においては、新型の無線通信と、従来型の無線通信が混在することになる。すなわち、ケースBに示されるように、従来型の無線通信を行う改札機を、新型の無線通信を行うパスを保持する乗客が通過する場合、また、ケースCに示されるように、新型の無線通信を行う改札機を、従来型の無線通信を行うパスを保持する乗客が通過する場合、自動改札制御システムの利用に支障が生じることになる。
そこで、本発明では、従来型の無線通信と、新型の無線通信のいずれにも対応可能となるパスと改札機をそれぞれ提供することにより、新型の無線通信が普及していく過渡期においても、自動改札制御システムなどを問題なく利用できることを可能にする。
従来型の無線通信と、新型の無線通信のいずれにも対応可能となるパスと改札機がそれぞれ提供された場合の改札機とパスの通信方法の組み合わせを説明する図は、図10のようになる。ケースEとケースFは、パスのみが新型の無線通信のいずれにも対応可能となるように構成されている場合に対応し、ケースGとケースHは、改札機のみが新型の無線通信のいずれにも対応可能となるように構成されている場合に対応する。なお、ケースIは、改札機とパスの双方が新型の無線通信のいずれにも対応可能となるように構成されている場合に対応し、この場合、パスと改札機は、新型の無線通信を行えばよい。
図11は、図10のケースEとケースFに対応する通信方法を説明する図である。この例では、ユーザ1001が携帯可能な電子機器であって、例えば携帯電話機として構成される携帯デバイス1002が新型の無線通信または従来型の無線通信のいずれにも対応可能となるように構成されたパスとして利用される。
携帯デバイス1002は、新型の無線通信であって、図1乃至図8を参照して上述したような人体を通信媒体とした無線通信(適宜、人体通信と称する)を行うための信号電極と基準電極を有しており、また、従来型の無線通信であって、非接触ICカードの通信を行うためのリーダライタアンテナを有している。信号電極、基準電極、およびリーダライタアンテナは、それぞれ駆動回路に接続され、必要に応じて新型の無線通信または従来型の無線通信が行われる。また、携帯デバイス1002は、ICカード(非接触型ICカード)が着脱可能となるように構成されており、リーダライタアンテナの近辺にICカードが組み込まれる。
自動改札機が従来型の無線通信に対応するものである場合(図10のケースEの場合)、自動改札機には、従来型リーダライタ1003が搭載される。従来型リーダライタ1003は、アンテナを介して非接触型ICカードと、従来型の無線通信を行うように構成されている。
携帯デバイス1002を保持したユーザ1001が従来型の通信に対応した自動改札機を通過するときは、携帯デバイス1002に装着されたICカードを、自動改札機の所定の位置にかざすことで、ICカードと自動改札機の従来型リーダライタ1003とが従来型の無線通信を行う。このとき、例えば、携帯デバイス1002に小型のICカードが内蔵されている場合、コイルの大きさが小さくなり受信能力が落ち、電力不足になって通信できない可能性がある。このため、携帯デバイス1002のリーダライタアンテナから所定の周波数の搬送波を送信することで、ICカードに電力供給を行ようにしてもよい。
さらに、携帯デバイス1002のリーダライタアンテナが、携帯デバイス1002に組み込まれたICカードと従来型の無線通信を行い、その後携帯デバイス1002のリーダライタアンテナと、従来型リーダライタ1003との間で従来型の無線通信が行われるようにすることも可能である。このように、携帯デバイス1002に装着されたICカードと自動改札機の従来型リーダライタ1003とが通信を行うことにより、自動改札機がパスを認識してユーザ1001が自動改札機を通過することが可能となる。このようにすることで、ICカードが携帯デバイス1002に組み込まれて携帯デバイス1002の筐体などにより電波が遮蔽されてICカード自身の無線通信が可能となる範囲が狭くなっている状態であっても、自動改札機がパスを認識することが可能となる。
また、自動改札機が新型の無線通信に対応するものである場合(図10のケースFの場合)、自動改札機には、新型リーダライタ1004が搭載される。新型リーダライタ1004は、信号電極と基準電極を用いて、携帯デバイス1002などの機器を、図1乃至図8を参照して上述した新型の無線通信を行うように構成されている。
携帯デバイス1002を保持したユーザ1001が新型の通信に対応した自動改札機を通過するときは、携帯デバイス1002の信号電極と、自動改札機の信号電極との間で新型の無線通信が行われ、携帯デバイス1002のリーダライタアンテナを介して、携帯デバイス1002に組み込まれたICカードとの間の従来型の無線通信によりICカードに記録された情報が読み出され、その情報が携帯デバイス1002の信号電極から新型の無線通信の信号として送信されることにより、自動改札機がパスを認識してユーザ1001が自動改札機を通過することが可能となる。
このように、本発明によれば、自動改札機が従来型の無線通信(のみ)に対応している場合であっても、新型の無線通信(のみ)に対応している場合であっても、ユーザ1001は、問題なく自動改札機を通過することが可能となる。
なお、ここで示される携帯デバイス1002、従来型リーダライタ1003、および新型リーダライタ1004は、説明を簡単にするために簡略化されて記載されており、携帯デバイス1002、従来型リーダライタ1003、新型リーダライタ1004の詳細な構成例については後述する。
図12は、図10のケースEの場合において、本発明を適用した自動改札制御システムの一実施形態に係る構成例を示す図である。すなわち、図12に示される例は、携帯デバイス1002は、従来型の無線通信および新型の無線通信のいずれにも対応し、自動改札機は、従来型の無線通信のみに対応している場合に該当する。上述したように自動改札制御システムは、例えば、鉄道などの駅構内に設置され、電車に乗降する乗客の駅ホームへの入退場を、自動改札機により管理するシステムである。
同図において、自動改札制御システムの自動改札機は、ゲート1011−1および1011−2により構成されている。また、ゲート1011−1および1011−2の間の床には、例えば、圧力センサなどが埋設されており、ゲート1011−1または1011−2に内蔵される図示せぬ制御部などにより、圧力センサの出力値に基づいてゲート1011−1および1011−2の間を通過する人間の有無が検知可能となるように構成されている。
自動改札機は、例えば、ゲート1011−1および1011−2の図中紙面奥行側に乗客の通過を阻止する遮断板などが収納されており、自動改札機の制御部の制御に基づいて、正規の乗車券または定期券に対応する情報などが記憶された携帯デバイス1002を保持する乗客がゲート1011−1および1011−2の間を通過する場合、遮断板を収納して乗客を通過させ、一方で正規の乗車券または定期券に対応する情報などが記憶された携帯デバイス1002を保持しない乗客が、ゲート1011−1および1011−2の間を通過しようとしたとき、遮断板を出して乗客の通過を阻止するように構成されている。
いま、乗客であるユーザ1001がゲート1011−1および1011−2の間を通過する場合、ユーザ1001は、自身が保持する携帯デバイス1002を、ゲート1011−2の端部に設けられた所定の形状のパス検知部1012に近づける。パス検知部1012の内部には、非接触ICカードと通信を行うためのアンテナが設けられており、携帯デバイス1002がパス検知部1012に近づけられると、携帯デバイス1002と、ゲート1011−1または1011−2に内蔵された従来型リーダライタ1003との間で従来型の無線通信が行われ、従来型リーダライタ1003から出力される信号などに基づいて自動改札機の開閉が制御され、ユーザ1001は、自動改札機を通過することが可能となるとともに、例えば、携帯デバイス1002に組み込まれたICカードにチャージされたプリペイド金額の残高が減額される。
図13は、図10のケースFの場合において、本発明を適用した自動改札制御システムの一実施形態に係る構成例を示す図である。すなわち、図13に示される例は、携帯デバイス1002は、従来型の無線通信および新型の無線通信のいずれにも対応し、自動改札機は、新型の無線通信のみに対応している場合に該当する。
同図において、自動改札制御システムの自動改札機は、ゲート1021−1および1021−2により構成されている。図12の場合と同様に、ゲート1021−1および1021−2の間の床には、例えば、圧力センサなどが埋設されており、ゲート1021−1または1021−2に内蔵される図示せぬ制御部などにより、圧力センサの出力値に基づいてゲート1021−1および1021−2の間を通過する人間の有無が検知可能となるように構成されている。
また、図12の場合と異なり、図13の自動改札機には、信号電極1022―1と1022−2、および図示せぬ基準電極が接続されており、信号電極1022−1または1022−2を介して、ゲート1021−1または1021−2に内蔵された新型リーダライタ1004と、携帯デバイス1002とが図1乃至図8を参照して上述した無線通信(新型の無線通信)を行うことが可能となるように構成されている。
いま、乗客であるユーザ1001がゲート1021−1および1021−2の間を通過する場合、ユーザ1001が保持する携帯デバイス1002が、ユーザ1001の人体を通信媒体として自動改札機の制御部とゲート1021−1および1021−2の間の床などに埋設された信号電極1022−1および1022−2を介して、新型リーダライタ1004と新型の無線通信を行い、新型リーダライタ1004から出力される信号などに基づいて自動改札機の開閉が制御され、ユーザ1001は、自動改札機を通過することが可能となるとともに、例えば、携帯デバイス1002に組み込まれたICカードにチャージされたプリペイド金額の残高が減額される。
この場合、携帯デバイス1002の信号電極を介して受信された信号に基づいて、携帯デバイス1002のリーダライタアンテナを介して携帯デバイス1002に組み込まれたICカードのプリペイド残高情報が読み出される。そして、残高の減額などの所定の処理が施されて、処理結果などが携帯デバイス1002の信号電極を介して送信されるとともに、携帯デバイス1002のリーダライタアンテナを介して携帯デバイス1002に組み込まれたICカードのプリペイド残高情報が書き換えられる。
次に、図14乃至図17を参照して上述した携帯デバイス1002の構成について説明する。
ここでは、携帯デバイス1002を、折りたたみ式の携帯電話機として構成する例について説明する。
図14は、携帯デバイス1002を構成する携帯電話機が開かれた状態の構成例を示す斜視図であり、図15は、図14に対応する側面図である。また、図16は、携帯デバイス1002を構成する携帯電話機が閉じられた(折りたたまれた)状態の構成例を示す斜視図であり、図17は、図16に対応する側面図である。
この携帯電話機(携帯デバイス1002)は、アンテナ1104、表示部1105、スピーカ1106、発光部1121、およびスイッチ1122を有する上部筐体1101、操作部1107およびマイクロフォン1108を有する下部筐体2、並びに、上部筐体1101と下部筐体1102を結合するためのヒンジ1103により構成される。この携帯電話機は、図15と図17に示されるように、ヒンジ1103を軸として上部筐体1101が回動され、下部筐体1102に合わせられることにより折りたたまれる。
通常ユーザ1001が携帯電話機を操作する場合、図11で示したように、携帯電話機を開いて下部筐体1102の部分を手で握ることになる。このため、本発明においては、下部筐体1102に人体通信を行うための信号電極と基準電極が設けられ、上部筐体1101に非接触ICカードの通信を行うためのリーダライタアンテナとICカード(ICカードの組み込み位置)が設けられている。
上述したように、携帯デバイス1002には、ICカード(非接触ICカード)が組み込まれることになるが、従来の自動改札制御システムでパスとして利用される非接触ICカードなどは、図18に示されるように規格によってサイズが規定されている。図18の例では、ICカード1041の図中縦方向の長さが54mmであり、図中横方向86mmと規定されている。
しかしながら、図18に示されるサイズのカードでは、一般的な携帯電話機に組み込むには大きすぎる。そこで、例えば、図19に示されるように、ICカード1041の中で、ICチップやコイルなど、通信を行うために必要な機能が含まれる部位を、中心部1051として抽出し、中心部1051と、外枠1052とによりICカード1041が構成されるようにする。
このようにすることで、図20に示されるように、携帯電話機(携帯デバイス1002)の上部筐体1102の所定の組み込み位置に、中心部1051を組み込んで、図11を参照して上述したようにICカードとして機能させることが可能となるとともに、例えば、従来の券売機などで、ICカード1041にプリペイド金額をチャージする場合などは、中心部1051を外枠1052にはめ込んで利用するなどして、従来の券売機なども問題なく利用することができる。
もちろん、携帯デバイス1002(携帯電話機)の上部筐体1101のサイズを大きく構成するなどして、ICカード1041がそのまま組み込めるようにすることも可能である。
図21は、携帯デバイス1002の内部構成例を示すブロック図である。
同図における携帯電話機能部1141は、携帯デバイス1002が行う他の携帯電話機(携帯デバイス)との通話またはメールなど、一般の携帯電話機能に関する処理を実行する機能ブロックであり、アンテナ1104を介して、例えばW-CDMA方式、cdma2000方式などの通信方式により予め契約した携帯電話会社の最寄の基地局と通信を行い、基地局から送信される受信信号を受信し、また送信信号を基地局に送信する。
また、携帯電話機能部1141は、例えば、音声通話または情報通信などの通信状態に応じて、受信信号に対して所定の変換処理を行ったり、送信信号を生成したりする機能や、ユーザの操作入力による指令に基づいて、電子メールの送受信、データのダウンロード処理など音声通話以外の各種のアプリケーション処理を実行する機能を内部に有している。
信号発生部1151は、例えば、新型の無線通信に対応した自動改札機などに対して情報を送信するとき、主制御部1155の制御に基づいてその情報に対応する信号を発生する。信号復調部1152は、新型の無線通信に対応した自動改札機などから情報(情報に対応する信号)を受信したとき、信号を復調し、復調した信号を主制御部1155に供給する。
送受信切替部1153は、信号電極1156との接続を、例えば主制御部1155からの制御に基づいて信号発生部1151または信号復調部1152のいずれか一方に切り替える。
メモリ1154は、例えば、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)などにより構成され、制御部1155の制御に基づいて、必要となる情報を記憶する。なお、メモリ1154には、予め携帯デバイス1002(個々の携帯デバイス)に固有のIDが記憶されている。
基準電極1157および信号電極1156は、新型の無線通信であって、図1乃至図8を参照して上述した無線通信に用いられる基準電極および信号電極であり、信号電極1156は、通信媒体(例えば、人体など)に近接するように設けられ、基準電極1157は、空間に向くように設けられる。例えば、基準電極1157は、図8の送信基準電極112、または受信基準電極122に対応し、信号電極1156は、図8の送信信号電極111、または受信信号電極121に対応することになる。なお、通信媒体は、単一の物体であってもよいし、複数の導電体や誘電体が組み合わせられたものであってもよい。
リーダライタ機能部1161は、従来型の無線通信であって、非接触ICカードの通信を行うための機能ブロックであり、アンテナ1162を介して、ICカード(中心部)1051と従来型の無線通信を行う。なお、アンテナ1162は、図11のリーダライタアンテナに対応している。
主制御部1155は、例えばCPU、ROM、およびRAM等を含んで構成され、各種のプログラムなどを実行することにより、信号発生部1151、信号復調部1152、携帯電話機能部1141、またはリーダライタ機能部1161の動作を制御する。
例えば、主制御部1155は、携帯電話機能部1141を制御して、メッセージ、音声などを必要に応じて出力させる。また、主制御部1155は、信号発生部1151、または信号復調部1152を制御して、新型の無線通信に対応した自動改札機などとの間で送受信される信号の生成または復調を行わせる。さらに、主制御部1155は、リーダライタ機能部1161を制御して、ICカード1051から情報を読み出したり書き込んだりするとともに、従来型の通信に対応した自動改札機との情報の送受信を行う。また、制御部1155は、必要に応じて、各種のデータをメモリ1154に記憶させ、また、メモリ1154に記憶されているデータを読み出す。
図22は、リーダライタ機能部1161の詳細な構成例を示すブロック図である。
同図における制御部1201は、CPU1211、ROM1212、RAM1213、SCC(Serial Communication Controller)1214、SPU(Signal Processing Unit)1216、並びに、これらのCPU1211乃至SPU1216を相互に接続するバス1215から構成されている。
CPU1211は、ROM1212に格納されている制御プログラムをRAM1213に展開し、例えば、非接触ICカードから送信されてきた応答データや、外部のプロセッサなどから供給されてきた制御信号に基づいて、各種の処理を実行する。例えば、CPU1211は、非接触ICカードに送信するコマンドを生成し、それを、バス1215を介してSPU1216に出力したり、非接触ICカードから送信されてきたデータの認証処理などを行ったりする。
SCC1214は、例えば、外部のプロセッサなどから供給されてきたデータを、バス1215を介してCPU1211に供給したり、CPU1211から、バス1215を介して供給されてきたデータを、外部のプロセッサなどに出力したりする。
SPU1216は、非接触ICカードからの応答データが復調部1204から供給されてきたとき、そのデータに対して、例えば、BPSK復調(マンチェスターコードのデコード)などを施し、取得したデータをCPU1211に供給する。また、SPU1216は、非接触ICカードに送信するコマンドがバス1215を介して供給されてきたとき、そのコマンドにBPSK(Binary Phase Shift Keying)変調(マンチェスターコードへのコーディング)を施し、取得したデータを変調部1202に出力する。
変調部1202は、発振回路(OSC)1203から供給される所定の周波数の搬送波を、SPU1216より供給されるデータに基づいて、ASK(Amplitude Shift Keying)変調し、生成された変調波を、電磁波としてアンテナ1162から出力する。一方、復調部1204は、アンテナ1162を介して取得した変調波(ASK変調波)を復調し、復調されたデータをSPU1216に出力する。
アンテナ1162は、所定の電磁波を輻射し、それに対する負荷の変化に基づいて、非接触ICカードが近接されたか否かを検出し、非接触ICカードと各種のデータを送受信する。
なお、図22について、携帯デバイス1002のリーダライタ機能部1161の詳細な構成例として説明したが、例えば、従来型の無線通信に対応する自動改札機の内部に設けられた従来型リーダライタ1003も、図22と同様の構成を有している。
図23は、非接触ICカードとして構成されるICカード(中心部)1051の内部構成例を示すブロック図である。
同図において、ICカード1051は、例えば、図に示すアンテナ(ループアンテナ)1230およびコンデンサ1231と、それ以外の構成が1チップに格納されたICから構成され、電磁誘導を利用してリーダライタ(例えば、リーダライタ機能部1161)などと各種のデータを半二重通信するものである。
CPU1221は、ROM1222に格納されている制御プログラムをRAM1223に展開し、ICカード1051の全体の動作を制御する。例えば、CPU1221は、リーダライタから輻射されている電磁波がアンテナ1230において受信されたとき、それに応じて、ICカード1051に設定されているカード識別番号等を含むICカード情報をリーダライタに通知したり、リーダライタからの要求に応じて、トランザクション処理に必要となる情報をリーダライタに供給したりする。
アンテナ1230とコンデンサ1231により構成されるLC回路は、近傍に配置されたリーダライタから輻射される所定の周波数の電磁波と共振する。インタフェース部1229は、ASK復調部1243において、アンテナ1230を介して受信した変調波(ASK変調波)を包絡線検波して復調し、復調後のデータをBPSK(Binary Phase Shift Keying)復調部1232に出力する。
また、インタフェース部1229は、アンテナ1230において励起された交流磁界をASK復調部1243により整流し、それを電圧レギュレータ1241において安定化し、各部に直流電源として供給する。
インタフェース部1229の発振回路1244はPLL(Phase Locked Loop)回路を内蔵し、受信信号のクロック周波数と同一の周波数のクロック信号を発生する。
さらに、インタフェース部1229は、所定の情報をリーダライタに送信する場合、BPSK変調部1228から供給されるデータに対応して、例えば、所定のスイッチング素子(図示せず)をオン/オフさせ、スイッチング素子がオン状態であるときだけ、所定の負荷をアンテナ1230に並列に接続させることにより、アンテナ1230の負荷を変動させる。
ASK変調部1242は、アンテナ1230の負荷の変動により、BPSK変調部1228より供給されたBPSK変調波をASK変調し、その変調成分を、アンテナ1230を介してリーダライタに送信する。
BPSK復調部1232は、ASK復調部1243で復調されたデータがBPSK変調されている場合、図示せぬPLL回路から供給されるクロック信号に基づいて、そのデータの復調(マンチェスターコードのデコード)を行い、復調したデータをデータ受信部1233に出力する。
データ受信部1233は、供給されてきたデータをCPU1221に適宜出力する。CPU1221はこのデータをRAM1223またはEEPROM1224に記憶させる。
EEPROM1224に記憶されたデータは、CPU1221により読み出され、データ送信部1227に供給される。BPSK変調部1228は、データ送信部1227から供給されてきたデータにBPSK変調(マンチェスターコードへのコーディング)を行い、それをASK変調部1242に出力する。
EEPROM1224には、例えば、チャージされているプリペイド金額の残高などの情報などが適宜記憶される。
この例では、ICカード1051が携帯デバイス1002に着脱可能な状態で組み込まれる例について説明したが、例えば、ICカード1051に記憶される情報を、予めリーダライタ機能部1161に記憶させるようにして、ICカード1051を組み込むことなく、携帯デバイス1002が構成されるようにすることも可能である。
図24は、新型リーダライタ1004の詳細な構成例を示すブロック図である。
同図において、信号発生部1351は、例えば、新型の無線通信に対応した携帯デバイス1002などに対して情報を送信するとき、制御部1355の制御に基づいてその情報に対応する信号を発生する。信号復調部1352は、新型の無線通信に対応した携帯デバイス1002などから情報(情報に対応する信号)を受信したとき、信号を復調し、復調した信号を制御部1355に供給する。
送受信切替部1353は、信号電極1304との接続を、例えば制御部1355からの制御に基づいて信号発生部1351または信号復調部1352のいずれか一方に切り替える。
メモリ1354は、例えば、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)などにより構成され、制御部1355の制御に基づいて、必要となる情報を記憶する。なお、メモリ1354には、自動改札機(個々の自動改札機)に固有のIDが記憶されている。
基準電極1304および信号電極1305は、新型の無線通信であって、図1乃至図8を参照して上述した無線通信に用いられる基準電極および信号電極であり、信号電極1304は、通信媒体(例えば、人体など)に近接するように設けられ、基準電極1305は、空間に向くように設けられる。例えば、基準電極1305は、図8の送信基準電極112、または受信基準電極122に対応し、信号電極1304は、図8の送信信号電極111、または受信信号電極121に対応することになる。
制御部1355は、例えばCPU、ROM、およびRAM等を含んで構成され、各種のプログラムなどを実行することにより、信号発生部1351、信号復調部1352または信号変換部1301の動作を制御する。例えば、制御部1355は、信号発生部1351、または信号復調部1352を制御して、新型の無線通信に対応した携帯デバイスなどとの間で送受信される信号の生成または復調を行わせる。さらに、制御部1355は、後述する信号変換部1301を制御して、新型の無線通信の信号と、従来型の無線通信の信号との変換を行わせる。また、制御部1355は、必要に応じて、各種のデータをメモリ1154に記憶させ、また、メモリ1154に記憶されているデータを読み出す。
次に、図25と図26のフローチャートを参照して、自動改札機との間で行われる携帯デバイス1002の通信処理について説明する。
最初に、図25のフローチャートを参照して、図10のケースEの場合、すなわち、従来型の無線通信および新型の無線通信のいずれにも対応した携帯デバイス1002が、従来型の無線通信のみに対応している自動改札機との間で行う通信について説明する。この処理は、携帯デバイス1002を保持するユーザ1001が自動改札機を通過するとき実行される。
ステップS101において、主制御部1155は、リーダライタ機能部1161から供給されるデータに基づいて、自動改札機からのポーリングを受信したか否かを判定し、受信したと判定されるまで待機する。ここで、ポーリングは、自動改札機のパス検知部1012(図12)の内部に設けられるアンテナから、従来型の無線通信の信号として送信される信号であり、パスとなるICカード(いまの場合、携帯デバイス1002に組み込まれている)に対して通信の開始を要求するものである。携帯デバイス1002のアンテナ1162によりポーリングが受信されると、リーダライタ機能部1161は、ポーリングを受信したことを表すデータを主制御部1155に出力し、ステップS101においてポーリングが受信されたと判定される。
ステップS102において、主制御部1155はリーダライタ機能部1161を制御して、ステップS101の処理で受信されたと判定されたポーリングを、アンテナ1162を介してICカード1051に送信し、ICカード1051に記憶されている情報を読み出す。
ステップS103において、主制御部1155は、リーダライタを制御して非接触ICカードの通信(従来型の無線通信)を行う。
ステップS104において、主制御部1155は、通信が終了したか否かを判定し、通信が終了したと判定されるまで、ステップS103とS104の処理を繰り返し実行する。すなわち、自動改札機とICカード1051の間で行われる従来型の無線通信を、リーダライタ機能部1161とアンテナ1162とにより仲介して行うことになる。
このようにすることで、例えば、携帯デバイス1002の上部筐体1101により電波が遮蔽されてICカード1051自身の無線通信が可能となる範囲が狭くなっている状態であっても、自動改札機から送信される信号を、確実にICカード1051に受信させ、また、ICカード1051から送信される信号を、確実に自動改札機に受信させることができる。
ステップS104において、通信が終了したと判定された場合、処理は、ステップS105に進み、主制御部1151は、リーダライタ機能部1161を制御して、ICカード1051に情報を書き込む。このとき、例えば、電車の乗車料金分だけ減額されたプリペイド金額の残高が書き込まれる。
このようにして、携帯デバイス1002は、従来型の無線通信のみに対応している自動改札機との間で通信を行う。
なお、ここでは、自動改札機とICカード1051の間で行われる従来型の無線通信を、リーダライタ機能部1161とアンテナ1162とにより仲介して行う例について説明したが、上述したように、ICカード1051と自動改札機(従来型リーダライタ)とを従来型の無線通信により直接通信させること、また、リーダライタ機能部1161からICカード1051に、自動改札機のアンテナに対して電磁波を出力するのに充分な電力を供給し、ICカード1051が直接、自動改札機と従来型の無線通信を行うようさせることも可能である。
次に、図26のフローチャートを参照して、図10のケースFの場合、すなわち、従来型の無線通信および新型の無線通信のいずれにも対応した携帯デバイス1002が、新型の無線通信のみに対応している自動改札機との間で行う通信について説明する。この処理は、携帯デバイス1002を保持するユーザ1001が自動改札機を通過するとき実行される。
ステップS151において、主制御部1155は、信号復調部1152から供給されるデータに基づいて、自動改札機からのポーリングを受信したか否かを判定し、受信したと判定されるまで待機する。ここで、ポーリングは、自動改札機の信号電極1022−1または1022−2(図13)から、新型の無線通信の信号として送信される信号であり、パスとなる携帯デバイス1002に対して通信の開始を要求するものである。携帯デバイス1002の信号電極1156によりポーリングが受信されると、受信された信号が送受信切替部1153を経て信号復調部1152へ出力され、信号復調部1152は、ポーリングを受信したことを表すデータを主制御部1155に出力し、ステップS151においてポーリングが受信されたと判定される。
ステップS152において、主制御部1155は、ステップS151の処理により受信されたと判定されたポーリングの信号を、リーダライタ機能部1161を制御して従来型の無線通信の信号に変換し、アンテナ1162を介してICカード1051に送信する。
ステップS153において、主制御部1155は、ステップS152の処理により変換されてICカード1051に供給された信号に対応して、ICカード1051が送信する信号をアンテナ1162を介して受信することにより、ICカード1051の情報を読み出す。
ステップS154において、主制御部1155は、ステップS153の処理により読み出された情報を、信号発生部1151を制御して新型の無線通信の信号に変換し、送受信切替部1153を経て、信号電極1156から自動改札機の信号電極1022−1または1022−2に送信する。
ステップS155において、主制御部1155は、信号復調部1152を制御してステップS154の処理で、自動改札機に送信された信号に対応して、自動改札機から信号電極1022−1または1022−2を介して送信される信号を、信号電極1156から受信する。
ステップS156において、主制御部1155は、ステップS155の処理により受信された信号を、リーダライタ機能部1161を制御して従来型の無線通信の信号に変換し、アンテナ1162を介してICカード1051に送信するとともに、必要に応じてICカード1051に情報を書き込む。
ステップS157において、主制御部1155は、通信が終了したか否かを判定し、まだ通信が終了していないと判定された場合、処理は、ステップS152に戻り、それ以後の処理が繰り返し実行される。そして、例えば、通信の終了の直前に、ステップS156の処理で、電車の乗車料金分だけ減額されたプリペイド金額の残高が書き込まれる。
ステップS157において、通信が終了したと判定された場合、処理は終了する。
このようにして、携帯デバイス1002は、新型の無線通信のみに対応している自動改札機との間で通信を行う。このようにすることで、自動改札機が従来型の無線通信に対応している場合でも、新型の無線通信に対応している場合でも、ユーザ1001は、問題なく自動改札機を通過することができる。
図27は、図10のケースGとケースHに対応する通信方法を説明する図である。この例では、図11の場合と異なり、ケースGを説明するために、例えば携帯電話機として構成される携帯デバイス1002が新型の無線通信のみに対応可能となるように構成されたパスとして利用される。なお、ここには図示されていないがケースHの場合、ユーザ1001は、従来の非接触ICカードをパスとして保持することになる。
携帯デバイス1002は、新型の無線通信であって、図1乃至図8を参照して上述したような人体を通信媒体とした無線通信(適宜、人体通信と称する)を行うための信号電極と基準電極を有しており、それぞれ駆動回路に接続されて、必要に応じて新型の無線通信が行われる。
また、図27の例では、図11の場合と異なり、自動改札機が従来型の無線通信および新型の無線通信のいずれにも対応可能となるように構成されている。すなわち、自動改札機には、図中点線で囲まれた従来型リーダライタ1003および新型リーダライタ1004が搭載される。従来型リーダライタ1003は、アンテナを介して非接触型ICカードと、従来型の無線通信を行うように構成されている。一方、新型リーダライタ1004は、信号電極と基準電極を有し、携帯デバイス1002と新型の無線通信を行うように構成されている。
また、従来型リーダライタ1003は、従来型の無線通信のみに対応した自動改札機に搭載されるものと同様のリーダライタであり、この自動改札機は、従来型の無線通信のみに対応した自動改札機に対して、新型リーダライタ(信号電極、基準電極、信号変換部および変換用アンテナを含む)1004を後から追加することにより構成することが可能である。このようにすることで、多大な費用や時間をかけずに、自動改札機を、従来型と新型の無線通信のいずれにも対応可能となるように改造することができる。
携帯デバイス1002を保持したユーザ1001が従来型の無線通信および新型の無線通信のいずれにも対応した自動改札機を通過するときは、携帯デバイス1002の信号電極と、新型リーダライタ1004の信号電極との間で新型の無線通信の信号が送受信される。そして新型リーダライタ1004に接続される信号変換部は、携帯デバイス1002との間で送受信される信号を、従来型の無線通信の信号に変換し、変換用アンテナから従来型リーダライタ1003のアンテナに送信する。このようにして、自動改札機がパスを認識してユーザ1001が自動改札機を通過することが可能となる。
また、従来の非接触ICカードを保持したユーザ1001が新型の通信に対応した自動改札機を通過するときは、非接触ICカードのアンテナと、従来型リーダライタ1003のアンテナとの間で従来型の無線通信の信号が送受信され、自動改札機がパスを認識してユーザ1001が自動改札機を通過することが可能となる。
このように、本発明によれば、パスが従来型の無線通信(のみ)に対応している場合であっても、新型の無線通信(のみ)に対応している場合であっても、ユーザ1001は、問題なく自動改札機を通過することが可能となる。
なお、ここで示される携帯デバイス1002、従来型リーダライタ1003、および新型リーダライタ1004は、説明を簡単にするために簡略化されて記載されており、携帯デバイス1002、従来型リーダライタ1003、および新型リーダライタ1004の詳細な構成例については後述する。
図28は、図10のケースGの場合において、本発明を適用した自動改札制御システムの一実施形態に係る構成例を示す図である。すなわち、図28に示される例は、ユーザ1001が従来型の非接触ICカード1041をパスとして保持しており、自動改札機は、新型の無線通信および従来型の無線通信のいずれにも対応している場合に該当する。
同図において、自動改札制御システムの自動改札機は、ゲート1023−1および1023−2により構成されている。図12の場合と同様に、ゲート1023−1および1023−2の間の床には、例えば、圧力センサなどが埋設されており、ゲート1023−1または1023−2に内蔵される図示せぬ制御部などにより、圧力センサの出力値に基づいてゲート1023−1および1023−2の間を通過する人間の有無が検知可能となるように構成されている。
また、図28の自動改札機には、図13の例と同様に、信号電極1022―1と1022−2、および図示せぬ基準電極が接続されており、信号電極1022−1または1022−2を介して、ゲート1023−1または1023−2に内蔵される新型リーダライタ1004と、携帯デバイス1002とが図1乃至図8を参照して上述した無線通信(新型の無線通信)を行うことが可能となるように構成されている。
さらに、図28の自動改札機には、図12の例と同様に、内部に非接触ICカードと通信を行うためのアンテナを有する所定の形状のパス検知部1013が、ゲート1023−2の端部に設けられている。
いま、乗客であるユーザ1001がゲート1023−1および1023−2の間を通過する場合、ユーザ1001は、非接触ICカード1041をパス検知部1013に近づける。非接触ICカード1041がパス検知部1013に近づけられると、非接触ICカード1041と、ゲート1023−1または1023−2に内蔵された従来型リーダライタ1003との間で従来型の無線通信が行われ、従来型リーダライタ1003から出力される信号などに基づいて自動改札機の開閉が制御され、ユーザ1001は、自動改札機を通過することが可能となるとともに、例えば、非接触ICカード1041にチャージされたプリペイド金額の残高が減額される。
図29は、図10のケースHの場合において、本発明を適用した自動改札制御システムの一実施形態に係る構成例を示す図である。すなわち、図29に示される例は、携帯デバイス1002は、新型の無線通信のみに対応し、自動改札機は、従来型の無線通信および新型の無線通信のいずれにも対応している場合に該当する。
いま、乗客であるユーザ1001がゲート1023−1および1023−2の間を通過する場合、ユーザ1001が保持する携帯デバイス1002が、ユーザ1001の人体を通信媒体として自動改札機の制御部とゲート1023−1および1023−2の間の床などに埋設された信号電極1022−1および1022−2を介して、新型リーダライタ1004と新型の無線通信を行い、新型リーダライタ1004から出力される信号などに基づいて自動改札機の開閉が制御され、ユーザ1001は、自動改札機を通過することが可能となるとともに、例えば、携帯デバイス1002のメモリなどにチャージされたプリペイド金額の残高が減額される。
この場合、信号電極1022−1または1022−2を介して受信された信号に基づいて、新型リーダライタ1004が携帯デバイス1002の情報を読み出し、その情報を、変換用アンテナを介して従来型リーダライタ1003に供給する。そして、従来型リーダライタにより携帯デバイス1002の情報が取得され、自動改札機の遮断板が収納されるように制御される。
図30は、図28または図29の自動改札機の内部構成例を示すブロック図である。
同図において、新型リーダライタ1004は、人体通信部1302、信号電極1304、および基準電極1305により構成されている。人体通信部1302は、図1乃至図8を参照して上述した無線通信(新型の無線通信)を行う機能ブロックであり、信号電極1304と基準電極1305を用いて、新型の無線通信に対応する携帯デバイス1002との通信を行う。人体通信部1032には、信号変換部1031が接続されている。
信号変換部1301は、新型の無線通信の信号と、従来型の無線通信の信号との変換を行う機能ブロックであり、例えば、人体通信部1302から供給される信号を、従来型の無線信号に変換して、変換用アンテナ1303から出力する。これにより変換された信号が、非接触ICカード用アンテナ1311を介して、従来型リーダライタ1003に取得され、新型の無線通信により取得された信号が従来型リーダライタ1003に供給される。また、信号変換部1301は、例えば、従来型リーダライタ1003から供給される信号であって、非接触ICカード用アンテナ1311から出力される信号を、変換用アンテナ1303を介して取得し、取得した信号を新型の無線通信の信号に変換して、人体通信部1302に供給する。これにより、従来型の無線通信により取得された信号が新型リーダライタ1004に供給される。
なお、非接触ICカード用アンテナ1311と、変換用アンテナ1303とは、例えば、図28または図29のパス検知部1013の内部に近接して設けられる。また、信号電極1304は、例えば、図28または図29のように自動改札機の床に埋設され、信号電極1022−1または1022−2のように、必要に応じて複数の信号電極として構成される。
従来型リーダライタ1003には、開閉制御部1312が接続されている。開閉制御部1312は、従来型リーダライタ1003の制御に基づいて、自動改札機の開閉を制御する(自動改札機の遮断板を収納したり出したりする)。
上述したように、従来型リーダライタ1003、非接触ICカードアンテナ1311および開閉制御部1312は、従来型の無線通信のみに対応した自動改札機において既に設けられており、新型リーダライタ(信号電極、基準電極、信号変換部および変換用アンテナを含む)1004を後から追加することにより、従来型の無線通信および新型の無線通信のいずれにも対応可能となる自動改札機を構成することが可能である。
人体通信部1302を含む新型リーダライタ1004の詳細な構成例は、図24を参照して上述したものと同様なので、同図を適用する。なお、いまの場合、制御部1355に、信号変換部1301が接続されることになる。
また、自動改札機に含まれる従来型リーダライタ1003の内部構成は、図22に示される構成例と同様なので詳細な説明は省略する。
次に、図31のフローチャートを参照して、図10のケースHの場合、すなわち、従来型の無線通信および新型の無線通信のいずれにも対応した自動改札機が、新型の無線通信のみに対応している携帯デバイス1002との間で行う通信について説明する。この処理は、携帯デバイス1002を保持するユーザ1001が自動改札機を通過するとき実行される。
ステップS201において、新型リーダライタ1004の制御部1355は、信号復調部1352から供給されるデータに基づいて、携帯デバイス1002からポーリングに対する応答を受信したか否かを判定し、受信したと判定されるまで待機する。ここで、ポーリングは、例えば、従来型リーダライタ1003から発行され、変換用アンテナ1303で受信されて信号変換部1301を介して人体通信部1302へ伝送され、信号電極1304を介して携帯デバイス1002に送信される。そして、ポーリングを受信した携帯デバイス1002は、ポーリングに対する応答として所定のデータを送信し、これが信号電極1304で受信され、人体通信部1302でデジタル信号に変換され、信号変換部1301を介して変換用アンテナ1303から従来型の無線信号として送信されて従来型リーダライタ1003に受信さる。
信号電極1304で、ポーリングの応答が受信されると、受信された信号が送受信切替部1353を経て信号復調部1352へ出力され、信号復調部1352は、ポーリングを受信したことを表すデータを制御部1355に出力し、ステップS201においてポーリングの応答が受信されたと判定され、処理は、ステップS202へ進む。
ステップS202において、制御部1355は、携帯デバイス1002から送信される信号を、信号電極1304を介して受信し、信号変換部1301に出力する。
ステップS203において、信号変換部1301は、ステップS201の処理により受信された信号を、非接触ICカード通信の信号(従来型の無線通信の信号)に変換する。
ステップS204において、従来型リーダライタ1003は、ステップS203の処理により変換され、変換用アンテナ1303から送信された信号を、非接触ICカード用アンテナ1311を介して受信する。
ステップS205において、従来型リーダライタ1003は、ステップS204の処理により受信された信号に基づいて、所定の処理を実行する。このとき、例えば、遮断板を収納させたりまたは出したりするように、開閉制御部1312を制御する処理、携帯デバイス1002に記憶されたプリペイド金額を減額させるコマンドを生成する処理などが実行される。
ステップS206において、従来型リーダライタ1003は、ステップS205における処理結果などの信号を、非接触ICカード用アンテナ1311から送信し、変換用アンテナ1303を介して送信し、その信号を、信号変換部1301に受信させる。
ステップS207において、信号変換部1301は、ステップS206の処理により従来型リーダライタ1003から送信された信号を、人体通信の信号(新型の無線通信の信号)に変換する。
ステップS208において、制御部1355は、信号復調部1352を制御してステップS207の処理で変換された信号を、信号電極1304を介して携帯デバイス1002に送信する。
ステップS209において、制御部1355は、通信が終了したか否かを判定し、まだ通信が終了していないと判定された場合、処理は、ステップS201に戻り、それ以後の処理が繰り返し実行される。
ステップS209において、通信が終了したと判定された場合、処理は終了する。
このようにして、自動改札機は、新型の無線通信のみに対応している携帯デバイス1002との間で通信を行う。なお、自動改札機が従来型の無線通信にのみ対応している非接触ICカード1041との間で行う通信(図10のケースGの場合)は、従来の自動改札機の通信と同様のものなので詳細な説明は省略する。このようにすることで、パス(携帯デバイス1002または非接触ICカード1041)が従来型の無線通信に対応している場合でも、新型の無線通信に対応している場合でも、ユーザ1001は、問題なく自動改札機を通過することができる。
以上においては、携帯デバイス1002が携帯電話機として構成される例について説明したが、携帯デバイス1002が、例えば、カードとして構成されるようにすることも可能である。
なお、上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるし、ソフトウェアにより実行させることもできる。上述した一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、ネットワークや記録媒体からインストールされる。
上述した一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、インターネットなどのネットワークや、リムーバブルメディアなどからなる記録媒体からインストールされる。
なお、この記録媒体は、ユーザにプログラムを配信するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク(フロッピディスク(登録商標)を含む)、光ディスク(CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disk)を含む)、光磁気ディスク(MD(Mini-Disk)(登録商標)を含む)、もしくは半導体メモリなどよりなるリムーバブルメディアにより構成されるものだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに配信される、プログラムが記録されているROMや、記憶部に含まれるハードディスクなどで構成されるものも含む。
本明細書において上述した一連の処理を実行するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
100 通信システム, 110 送信装置, 111 送信信号電極, 112 送信基準電極, 113 送信部, 120 受信装置, 121 受信信号電極, 122 受信基準電極, 123 受信部, 130 通信媒体, 961および962 送受信装置, 1001 ユーザ 1002 携帯デバイス 1003 従来型リーダライタ, 1004 新型リーダライタ, 1041 ICカード, 1051 中心部, 1141 携帯電話機能部, 1154 メモリ, 1155 主制御部, 1156 信号電極, 1157 基準電極, 1161 リーダライタ機能部, 1301 信号変換部, 1302 人体通信部, 1303 変換用アンテナ, 1311 非接触ICカード用アンテナ, 1312 開閉制御部
Claims (19)
- 第1の方式による通信と、第2の方式による通信を行う情報処理装置であって、
制御装置から前記第2の方式による通信の信号を受信した場合、前記信号を前記第1の方式による通信の信号に変換する変換手段と、
前記変換手段により変換された信号に基づいて、自分に装着された前記第1の方式による通信に対応する通信装置との間で信号の送受信を行うことにより、前記通信装置に記憶される情報の読出しまたは書込みを行う読出し書込み手段と、
前記読出し書込み手段により読み出された前記情報に基づいて、前記制御装置との間で前記第2の方式による通信の信号を送受信する信号送受信手段と
を備えることを特徴とする情報処理装置。 - 前記第2の方式による通信は、
自分に接続され、前記信号の出力値を判定するための基準点を得るための基準電極と、前記基準電極よりも通信媒体に対して静電結合が強くなるように設けられ、通信媒体を介して伝送させる信号を送信または受信するための信号電極との間に生じた電位差に基づいて行われる
ことを特徴とする請求項1に記載の情報処理装置。 - 前記通信媒体は、人体である
ことを特徴とする請求項2に記載の情報処理装置。 - 前記第1の方式による通信は、アンテナを介して受信される電磁波に基づいて行われる
ことを特徴とする請求項1に記載の情報処理装置。 - ユーザにより携帯可能な電子機器として構成され、
非接触型ICカードが前記通信装置として装着される
ことを特徴とする請求項1に記載の情報処理装置。 - 前記非接触ICカードに電力を供給し、前記非接触ICカードが制御装置と前記第1の方式による通信を行う
ことを特徴とする請求項5に記載の情報処理装置。 - 前記制御装置は、自動改札機の開閉を制御し、
前記非接触ICカードは、前記自動改札機を通過するためのパスである
ことを特徴とする請求項5に記載の情報処理装置。 - 第1の方式による通信と、第2の方式による通信を行う情報処理装置の情報処理方法であって、
制御装置から前記第2の方式による通信の信号を受信した場合、前記信号を前記第1の方式による通信の信号に変換する変換ステップと、
前記変換ステップの処理により変換された信号に基づいて、自分に装着された前記第1の方式による通信に対応する通信装置との間で信号の送受信を行うことにより、前記通信装置に記憶される情報の読出しまたは書込みを行う読出し書込みステップと、
前記読出し書込みステップの処理により読み出された前記情報に基づいて、前記制御装置との間で前記第2の方式による通信の信号を送受信する信号送受信ステップと
を含むことを特徴とする情報処理方法。 - 第1の方式による通信と、第2の方式による通信を行う情報処理装置に情報処理を実行させるプログラムであって、
制御装置から前記第2の方式による通信の信号を受信した場合、前記信号を前記第1の方式による通信の信号への変換を制御する変換制御ステップと、
前記変換制御ステップの処理により変換された信号に基づいて、自分に装着された前記第1の方式による通信に対応する通信装置との間で信号の送受信を行うことにより、前記通信装置に記憶される情報の読出しまたは書込みを制御する読出し書込み制御ステップと、
前記読出し書込み制御ステップの処理により読み出された前記情報に基づいて、前記制御装置との間で前記第2の方式による通信の信号の送受信を制御する信号送受信制御ステップと
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。 - 請求項9に記載のプログラムが記録されている
ことを特徴とする記録媒体。 - 第1の方式による通信に関する処理を制御する第1の制御部と、第2の方式による通信に関する処理を制御する第2の制御部とを有する情報処理装置であって、
前記第2の制御部は、
通信装置から前記第2の方式による通信の信号を送受信する信号送受信手段と、
前記信号送受信手段により送受信される信号を前記第1の方式による通信の信号に変換し、前記第1の制御部との間で通信を行う第1の通信手段とを備え、
前記第1の制御部は、
前記第1の通信手段との間で通信を行う第2の通信手段と、
前記第2の通信手段により行われる通信に基づいて、予め設定された処理を実行する処理実行手段とを備える
ことを特徴とする情報処理装置。 - 前記第2の方式による通信は、
自分に接続され、前記信号の出力値を判定するための基準点を得るための基準電極と前記基準電極よりも通信媒体に対して静電結合が強くなるように設けられ、通信媒体を介して伝送させる信号を送信または受信するための信号電極との間に生じた電位差に基づいて行われる
ことを特徴とする請求項11に記載の情報処理装置。 - 前記通信媒体は、人体である
ことを特徴とする請求項12に記載の情報処理装置。 - 前記第1の方式による通信は、アンテナを介して受信される電磁波に基づいて行われる
ことを特徴とする請求項11に記載の情報処理装置。 - 前記信号送受信手段は、
ユーザにより携帯可能な電子機器として構成される前記通信装置との間で前記第2の方式による通信の信号を送受信する
ことを特徴とする請求項11に記載の情報処理装置。 - 前記通信装置は、自動改札機を通過するためのパスであり、
前記処理実行手段は、前記自動改札機のゲートの開閉を行う
ことを特徴とする請求項15に記載の情報処理装置。 - 第1の方式による通信に関する処理を制御する第1の制御部と、第2の方式による通信に関する処理を制御する第2の制御部とを有する情報処理装置の情報処理方法であって、
前記第2の制御部により実行される
通信装置から前記第2の方式による通信の信号を送受信する信号送受信ステップと、
前記信号送受信ステップの処理により送受信される信号を前記第1の方式による通信の信号に変換し、前記第1の制御部との間で通信を行う第1の通信ステップと、
前記第1の制御部により実行される
前記第2の制御部による前記第1の通信ステップの処理に対応して行われる前記第1の制御部の通信を行う第2の通信ステップと、
前記第2の通信ステップの処理により行われる通信基づいて、予め設定された処理を実行する処理実行ステップと
を含むことを特徴とする情報処理方法。 - 第1の方式による通信に関する処理を制御する第1の制御部と、第2の方式による通信に関する処理を制御する第2の制御部とを有する情報処理装置に情報処理を実行させるプログラムであって、
前記第2の制御部により実行されるステップであって、
通信装置から前記第2の方式による通信の信号の送受信を制御する信号送受信制御ステップと、
前記信号送受信制御ステップの処理により送受信される信号を前記第1の方式による通信の信号に変換し、前記第1の制御部との間での通信を制御する第1の通信制御ステップと、
前記第1の制御部により実行されるステップであって、
前記第2の制御部による第1の通信制御ステップの処理に対応して前記第1の制御部により行われる通信を制御する第2の通信制御ステップと、
前記第2の通信制御ステップの処理により行われる通信基づいて、予め設定された処理の実行を制御する処理実行制御ステップと
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。 - 請求項18に記載のプログラムが記録されていることを特徴とする記録媒体。
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