JP2007329674A - 情報処理端末、および受信電圧制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】受信電圧の大小に拘らず、情報処理端末の安定動作を行うことが可能な情報処理端末、および受信電圧制御方法を提供する。
【解決手段】 共振周波数が制御信号に応じて線形変化し、その共振周波数において読み書き装置から非接触式にデータと電力とを受ける共振回路部１５２と、共振回路部１５２から出力される受信電圧の最大値を規定する基準電圧を出力する最大受信電圧設定部１６０と、受信電圧と上記基準電圧とに応じて、制御信号を生成する制御信号生成部１６２と、受信電圧で動作し、データを処理する送受信処理部１６６とを備え、受信電圧は、所定値を超えない情報処理端末が提供される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、情報処理端末、および受信電圧制御方法に関する。

近年、非接触型ＩＣ（Integrated Circuit）カード（以下、「ＩＣカード」という。）や、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグなど、非接触式に読み書き装置（リーダ／ライタ）と通信可能な、情報処理端末が普及している。

ＩＣカードやＲＦＩＤタグは、装置自体に電源を有しておらず、読み書き装置から磁界のエネルギーを受けて駆動する。具体的には、ＩＣカードやＲＦＩＤタグは、読み書き装置が備える送受信アンテナとしての送信コイルに電流を流すことにより発生する磁界が、ＩＣカードやＲＦＩＤタグ電圧が備える送受信アンテナとしての受信コイルを通過するときに磁束に応じて発生する電圧（以下、「誘起電圧」という。）を電源とする。

また、ＩＣカードやＲＦＩＤタグと、読み書き装置とは、例えば１３．５６ＭＨｚなど、特定の周波数の磁界を通信に利用しており、ＩＣカードやＲＦＩＤタグは、特定の周波数で共振するように設定された共振回路を備える。すなわち、ＩＣカードやＲＦＩＤタグは、読み書き装置の送信コイルから送られる磁界のエネルギーを受信コイルで受け、誘起電圧を通信に使用する特定の周波数で共振させた電圧（以下、「受信電圧」という。）を用いる。

一般的に、読み書き装置と、ＩＣカードやＲＦＩＤタグとの距離が近い程、ＩＣカードやＲＦＩＤタグの受信コイルが、読み書き装置から受ける磁界の強さは大きくなり、受信電圧もまた大きくなる。

また、読み書き装置と、ＩＣカードやＲＦＩＤタグとの距離が離れる程、ＩＣカードやＲＦＩＤタグの受信コイルが、読み書き装置から受ける磁界の強さは小さくなり、受信電圧もまた小さくなる。

また、読み書き装置と、ＩＣカードやＲＦＩＤタグとの間に、他のＩＣカードがある場合など、遮蔽物が存在する場合は、共振周波数が下がり、受信電圧は小さくなる。

このような中、受信電圧の大小に拘らず安定動作が行える情報処理端末を開発する試みがなされている。

情報処理端末の安定動作を図る技術としては、例えば、特許文献１が挙げられる。また、読み書き装置側で、情報処理端末に供給する電力を制御する技術としては、例えば、特許文献２が挙げられる。

特開２００１−第２２２６９６号公報 特開２００４−第４６２９２号公報

しかしながら、上述した従来の情報処理端末は、受信電圧の大きさに応じて共振周波数を変化させ、受信電圧の制御を行うことはできるが、従来の情報処理端末は、共振周波数を線形に変化させることができないために、共振周波数を変化させる閾値の前後において、受信電圧の変換効率が悪くなる。そのため、例えば、読み書き装置と従来の情報処理端末との通信距離が離れている、通信に不利な状況において、受信電圧の変換効率が悪くなると、情報処理端末が動作しない場合がある。

また、ＩＣカードやＲＦＩＤタグなどの情報処理端末は、供給する電力の制御を行える上述した従来の読み書き装置に限られず、供給する電力の制御を行うことのできない読み書き装置とも通信を行うため、情報処理端末を安定動作させるためには、情報処理端末は、読み書き装置がどのような機能を備えているかによらず、情報処理端末側で、安定動作を図らなければならない。

また、一般的に、受信電圧が、情報処理端末が備えるＩＣの耐圧範囲を超えないように、従来の情報処理端末には、クランプ回路が設けられる。しかしながら、クランプ回路は、受信電圧が小さい場合にも動作してしまうため、受信電圧が小さい場合に情報処理端末が駆動に必要な電力を得られず、動作不能となる可能性がある。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、受信電圧の大小に拘らず、情報処理端末を常に安定に動作させることが可能な、新規かつ改良された情報処理端末、および受信電圧制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の第１の観点によれば、共振周波数が制御信号に応じて線形変化し、その共振周波数において読み書き装置から非接触式にデータと電力とを受ける共振回路部と、上記共振回路部から出力される受信電圧の最大値を規定する基準電圧を出力する最大受信電圧設定部と、上記受信電圧と上記基準電圧とに応じて、上記制御信号を生成する制御信号生成部と、上記受信電圧で動作し、上記データを処理する送受信処理部とを備え、上記受信電圧は、所定値を超えない情報処理端末が提供される。

情報処理端末は、共振回路部と、最大受信電圧設定部と、制御信号生成部と、送受信処理部とを備える。共振回路部は、上記読み書き装置から送信されるデータと電力とを搬送する搬送波としての、特定の周波数の磁界を受け、電磁誘導により誘起電圧を発生させる。そして当該誘起電圧を、所定の範囲内の任意の共振周波数で共振させた受信電圧を出力する。ここで共振周波数は、後述する制御信号に応じて線形変化する。共振回路部は、所定の範囲内で共振周波数が線形変化することにより、例えば、読み書き装置と情報処理端末との距離が遠い場合には、受信電圧を最大限大きくすることができ、また、読み書き装置と情報処理端末との距離が近い場合には、受信電圧が予め規定された所定値を超えないような大きさの受信電圧を出力することができる。

また、最大受信電圧設定部は、上記共振回路部から出力される受信電圧の最大値を規定する基準電圧を出力する。制御信号生成部は、上記受信電圧と基準電圧とに基づく電圧を積分し、制御信号を出力する。

ここで、上記制御信号は、ＡＧＣ（Automatic Gain Control；自動利得制御）回路において、利得の調整に用いられる制御信号と同様に出力される。すなわち、ＡＧＣ回路が、入力電圧の振幅が変動する場合においても一定の出力が得られるように、制御信号を用いて、自動的に増幅回路の利得を調整するのと同様に、情報処理端末は、受信電圧の振幅が変動する場合においても、制御信号に基づいて共振周波数を変化させることにより、受信電圧の制御を行うことができる。

また、送受信処理部は、共振回路部から出力された受信電圧を電源として使用し、読み書き装置から送信されるデータの処理を行うことができる。

したがって、情報処理端末は、例えば、環境が変化した場合、読み書き装置と情報処理端末との通信距離が変化した場合、読み書き装置と情報処理端末との間に、遮蔽物として他の情報処理端末がある場合などによる受信電圧の大小に拘らず、常に安定に動作することができる。

また、上記共振回路部は、アンテナとして機能し、所定のインダクタンスをもつ固定インダクタンス部と、上記制御信号に応じて、静電容量を変化させることが可能な可変静電容量部とにより、共振回路を構成するとしてもよい。

上記共振回路部は、所定のインダクタンスをもつ固定インダクタンス部と、静電容量を変化させることが可能な可変静電容量部とから構成される共振回路であり、静電容量を線形に変えることにより、共振周波数を線形に変化させることができる。したがって、上記共振回路部から出力される受信電圧は、静電容量の変化に応じて変化する。

また、上記共振回路部は、アンテナとして機能し、上記制御信号に応じて、インダクタンスを変化させることが可能な可変インダクタンス部と、所定の静電容量をもつ固定静電容量部とにより、共振回路を構成するとしてもよい。

上記共振回路部は、インダクタンスを変化させることが可能な可変インダクタンス部と、所定の静電容量をもつ固定静電容量部とから構成される共振回路であり、インダクタンスを線形に変えることにより、共振周波数を線形に変化させることができる。したがって、上記共振回路部から出力される受信電圧は、インダクタンスの変化に応じて変化する。

また、上記情報処理端末は、ＩＣカードであるとしてもよい。

上述した、読み書き装置から得られる磁界のエネルギーに応じた受信電圧を、受信電圧が所定値を超えない範囲で、効率的に情報処理端末における様々な処理に用いることが可能な情報処理端末の構成は、ＩＣカードに適用することができる。ＩＣカードは、装置自体に電源を有していないことが多く、また、装置が小さく薄いために、容易に複数枚のＩＣカードを重ねることができる。さらには、装置が小さく軽いために、読み書き装置とＩＣカードとの通信距離を容易に変えることができる。したがって、装置の外部から電力の供給を受けて駆動し、また、受信電圧の大きさが変化しやすいＩＣカードに上記構成を適用することは、ＩＣカードを安定に動作させることにおいて大きな意味をもつ。

また、上記情報処理端末は、携帯型通信装置であるとしてもよい。

上述した、読み書き装置から得られる磁界のエネルギーに応じた受信電圧を、受信電圧が所定値を超えない範囲で、効率的に情報処理端末における様々な処理に用いることが可能な情報処理端末の構成は、ＩＣカードチップを搭載した携帯電話やＰＨＳ（Personal Handyphone System）などの携帯型通信装置に適用することができる。携帯型通信装置は、電子マネーバリューを蓄えることができ、例えば、電子マネーを利用した購買に使用される。したがって、受信電圧の大小に拘らず、携帯型通信装置を利用した上記購買が正常に成立できることは、非常に大きな意味を持つ。

また、上記目的を達成するために、本発明の第２の観点によれば、読み書き装置から非接触式にデータと電力とを受け、所定の範囲内の任意の共振周波数において、受信電圧を生成するステップと、上記受信電圧を検知するステップと、上記検知された受信電圧と、予め設定された受信電圧電圧の最大値とに基づいた制御信号を生成するステップと、上記制御信号に基づいて、上記共振周波数を線形変化させるステップとからなる受信電圧制御方法が提供される。

かかる方法を用いることにより、共振周波数を所定の範囲内で線形変化させることができるので、例えば、読み書き装置と情報処理端末との距離の遠近に拘らず、それぞれの状態に適した受信電圧制御を行うことができる。

本発明によれば、受信電圧の大小に拘らず、情報処理端末を常に安定に動作させることが可能となる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（従来の情報処理端末における問題）
まず、読み書き装置（以下、「リーダ／ライタ」という。）と情報処理端末との通信に係る、従来の情報処理端末における問題について説明する。図１０は、従来のリーダ／ライタ１０と従来の情報処理端末２０とで構成される通信システムを示すブロック図である。

図１０を参照すると、従来のリーダ／ライタ１０は、少なくとも送受信部１２とデータ処理部１４とを備える。送受信部１２は、従来のリーダ／ライタ１０内で生成されたデータと電力とを従来の情報処理端末２０へ搬送する、例えば１３．５６ＭＨｚなどの、特定の周波数の磁界（以下、「搬送波」という。）を送信し、また、従来の情報処理端末２０からの応答を受信することができる。データ処理部１４は、従来の情報処理端末２０へ送信するデータを生成し、送受信部１２へ伝達し、また、従来の情報処理端末２０からの応答に応じて様々な処理を行うことができる。

また、従来の情報処理端末２０は、送受信部２２と、検波部２４と、クランプ部２６と、送受信処理部２８とからなる。送受信部２２は、送受信アンテナとしての固定のインダクタンスをもつコイルと、固定の静電容量をもつキャパシタとからなる共振回路であり、従来のリーダ／ライタ１０が搬送波として用いる特定の周波数で共振された受信電圧を出力する。

検波部２４は、受信電圧を整流する。クランプ部２６は、情報処理端末の保護回路としての役割を果たす。クランプ部２６は、多段のダイオードで構成され、受信電圧が、送受信処理部２８が備える構成要素の耐圧範囲を超えないように、受信電圧が小さいときから徐々に機能して電圧をに切り捨て、ある一定以上の大きさの電圧を全て切り捨てる。そして、クランプ部２６は、切り捨てた分の電圧をグランドへ逃がす。ここで、電圧をある一定の大きさ、すなわち、適正範囲で切り捨てることは、クリップと呼ばれ、また、電圧が適正範囲を超えそうになったとき、その電圧を地面へ逃がすことはクランプと呼ばれる。

送受信処理部２８は、電圧レギュレータ（Voltage Regulator）３０と、電源部３２と、データ受信部３４と、クロック生成部３６と、信号処理部３８と、負荷変調部４０とを備える。電圧レギュレータ３０は、受信電圧を平滑、定電圧化する。電源部３２は、電圧レギュレータ３０において平滑、定電圧化された電圧が入力され、従来の情報処理端末２０を駆動させる駆動電圧を出力する。データ受信部３４は、受信電圧を増幅してハイレベルとローレベルとの２値化されたデータ信号を出力する。クロック生成部３６は、矩形のクロック信号を生成する。信号処理部３８は、駆動電圧により駆動し、データ信号とクロック信号とに基づいて、ハイレベルとローレベルとの２値化された応答信号を出力する。負荷変調部４０は、応答信号に基づいて負荷変調を行う。

ここで、負荷変調部４０において負荷変調が行われることにより、従来のリーダ／ライタ１０からみた従来の情報処理端末２０のインピーダンスが変化する。従来のリーダ／ライタ１０は、従来のリーダ／ライタ１０からみた従来の情報処理端末２０のインピーダンスの変化を、従来の情報処理端末２０から従来のリーダ／ライタ１０への信号と捉えることができる。

上述する構成からなる従来の情報処理端末２０における問題について、図１１〜図１３を用いて説明する。図１１は、従来の情報処理端末２０に係る、受信電圧と送受信処理部２８に入力される電圧との関係の一例を示す説明図である。また、図１２は、図１１のＤ点における受信電圧と送受信処理部２８に入力される電圧とを対比する説明図である。ここで、図１２（ａ）は、送受信部２２から出力される受信電圧を示しており、図１２（ｂ）は、送受信処理部２８に入力される電圧を示している。

また、図１３は、図１１のＣ点における受信電圧と送受信処理部２８に入力される電圧とを対比する説明図である。ここで、図１３（ａ）は、送受信部２２から出力される受信電圧を示しており、図１３（ｂ）は、送受信処理部２８に入力される電圧を示している。

送受信処理部２８に入力される電圧は、受信電圧が大きくなる程大きくなり、ある一定の電圧値Ｖｍａｘ２でクリップされる。したがって、図１１に示すように、受信電圧と送受信処理部２８に入力される電圧との関係は、曲線ＣＬ４のようになる。また、送受信処理部２８は、電圧値Ｖｍａｘ２に対応するダイナミックレンジＤＲ２を備える。

ここで、まず、送受信処理部２８に入力される電圧が、クランプ部２６において電圧値Ｖｍａｘ２でクリップされた点Ｄに着目する。図１２を参照すると、図１２（ａ）に示される受信電圧は、クランプ部２６でクリップされた分、図１２（ｂ）に示すように電圧の値が減少していることが分かる。

次に、送受信処理部２８に入力される電圧が、電圧値Ｖｍａｘ２よりも小さな点Ｃに着目する。上述したように、クランプ部２６を構成する多段のダイオードは、受信電圧が小さい場合から徐々に機能し、電圧を少しずつクリップする。したがって、図１３に示すように、点Ｃが示す電圧値は、ダイナミックレンジＤＲ２内にあるにも拘らず、図１３（ａ）に示す受信電圧よりも、図１３（ｂ）に示す送受信処理部２８に入力される電圧の方が小さくなる。

したがって、従来の情報処理端末２０は、受信電圧が小さい場合、装置自らが送受信処理部２８に入力される電圧を小さくしているので、従来のリーダ／ライタ１０と従来の情報処理端末２０とが正常に通信可能な距離は、より狭くなる。したがって、従来の情報処理端末２０は、従来のリーダ／ライタ１０により近づけなければ、正常に従来のリーダ／ライタ１０と通信することはできない。

また、クランプ部２６は、送受信部２２において従来の読み書き装置１０からの搬送波を増幅した受信電圧を、クリップし、クランプする。ここで、クランプ部２６でクランプされる電圧は、受信電圧が大きくなればなる程多くなり、それらの電圧は、熱エネルギーとして放出される。したがって、従来の情報処理端末２０では、クランプされた電圧の分、不要な熱が生じる。この問題は、クランプ部２６を多段のダイオードで構成せずに、例えば、ツェナダイオードを用いることにより受信電圧が小さい場合から徐々に機能しない構成、すなわち、ある一定以上の大きさの電圧だけをクリップする構成とした場合においても生じる問題である。

さらに、従来の情報処理端末２０は、常に従来の読み書き装置１０からの搬送波を増幅した受信電圧をクリップ、および、クランプされた電圧を用いて、従来の読み書き装置１０から送信されるデータの処理などを行う。上述したように、従来の情報処理端末２０では、クランプされた電圧の分、不要な熱が生じるため、発熱を制限するためにクランプする電圧は限られる。したがって、従来の情報処理端末２０は、ダイナミックレンジＤＲ２を大きくとらなければならない。

以上のように、情報処理端末の保護回路として、クランプ部を備える従来の情報処理端末は、正常に通信可能な距離がより狭くなる問題、不要な熱が生じる問題、そして、ダイナミックレンジを大きくとならければならない問題など、様々な問題が生じる。そこで、次に、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るリーダ／ライタ１００と情報処理端末１５０とで構成される通信システムを示すブロック図である。また、図２は、図１に示すリーダ／ライタ１００と情報処理端末１５０とで構成される通信システムにおける概略的な回路図である。

図１を参照すると、本発明の第１の実施形態に係るリーダ／ライタ１００は、少なくともデータ通信部１０２とデータ処理部１０４とを備える。データ通信部１０２は、リーダ／ライタ１００内で生成されたデータと電力とを情報処理端末１５０へ伝達する搬送波を送信し、また、情報処理端末１５０からの応答を受信することができる。データ処理部１０４は、情報処理端末１５０へ送信するデータを生成し、データ通信部１０２へ伝達し、また、情報処理端末１５０からの応答に応じて様々な処理を行うことができる。

なお、図１では、データ通信部１０２とデータ処理部１０４としか示されていないが、別体のコンピュータ（図示せず）と連携してデータ通信部１０２が受信したデータを処理するためにインタフェースなどを備えるとしてもよい。

また、情報処理端末１５０は、共振回路部１５２と、受信電圧制御検波部１５８と、最大受信電圧設定部１６０と、制御信号生成部１６２と、検波部１６４と、送受信処理部１６６とからなる。共振回路部１５２は、リーダ／ライタ１００からの搬送波を受信し、電磁誘導により誘起電圧を生じさせる、所定のインダクタンスをもつ固定インダクタンス部１５４と、後述する制御信号に基づいて静電容量を変化させることが可能な可変静電容量部１５６とを備えて共振回路を構成し、所定の範囲内の任意の共振周波数で、誘起電圧を共振させた受信電圧を出力する。

受信電圧制御検波部１５８は、共振回路部１５２から出力される受信電圧を整流する。また受信電圧制御検波部１５８は、受信電圧を検知する役割も果たす。最大受信電圧設定部１６０は、共振回路部１５２から出力される受信電圧の最大値、すなわち、情報処理端末１５０がリーダ／ライタ１００から得る電力の最大値を予め規定する基準電圧を出力する。制御信号生成部１６２は、整流された受信電圧と基準電圧とに基づいて、可変静電容量部１５６の静電容量を変化させるための制御信号を出力する。ここで、受信電圧が小さい場合には、制御信号は次第に大きくなり、また、受信電圧が大きい場合には、制御信号は次第に大きくなる。

検波部１６４は、共振回路部１５２から出力される受信電圧を整流する。なお、図１では、受信電圧制御検波部１５８と検波部１６４とを別体の構成要素としているが、上記構成に限られず、受信電圧制御検波部１５８と検波部１６４とを一体の構成要素とできることは、言うまでもない。

送受信処理部１６６は、電圧レギュレータ（Voltage Regulator）１６８と、電源部１７０と、データ受信部１７２と、クロック生成部１７４と、信号処理部１７６と、負荷変調部１７８とを備える。電圧レギュレータ１６８は、受信電圧を平滑、定電圧化する。電源部１７０は、電圧レギュレータ１６８において平滑、定電圧化された電圧が入力され、情報処理端末１５０を駆動させる駆動電圧を出力する。データ受信部１７２は、受信電圧を増幅してハイレベルとローレベルとの２値化されたデータ信号を出力する。クロック生成部１７４は、矩形のクロック信号を生成する。信号処理部１７６は、駆動電圧により駆動し、データ信号とクロック信号とに基づいて、ハイレベルとローレベルとの２値化された応答信号を出力する。負荷変調部１７８は、応答信号に基づいて負荷変調を行う。

ここで、負荷変調部１７８において負荷変調が行われることにより、リーダ／ライタ１００からみた情報処理端末１５０のインピーダンスが変化する。リーダ／ライタ１００は、リーダ／ライタ１００からみた情報処理端末１５０のインピーダンスの変化を、情報処理端末１５０からリーダ／ライタ１００への信号と捉えることができる。

次に、情報処理端末１５０における受信電圧がどのようにして制御されるかについて、図２を用いて説明する。

リーダ／ライタ１００のデータ通信部１０２が備えるコイルＬ１から発生される磁界を受けて、情報処理端末１５０の固定インダクタンス部１５４が備えるコイルＬ２には、電磁誘導により誘起電圧が生じる。ここで、共振回路部１５２は、コイルＬ２と、可変静電容量部１５６が備える所定の静電容量をもつキャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３と静電容量が可変するバリキャップＶＣ１、ＶＣ２とからなる共振回路であり、共振回路部１５２は、所定の範囲内の任意の共振周波数で誘起電圧を共振させた受信電圧を出力する。なお、可変静電容量部１５６は、上記構成に限られず、静電容量を線形に変化させることができる素子で構成することができる。

受信電圧は、受信電圧制御検波部１５８が備えるキャパシタＣ４でＤＣ（Direct Current）成分が除去され、ダイオードＤ１において整流される。ここで、抵抗Ｒ１については、後述する。最大受信電圧設定部１６０は、電圧ＶＤＤを抵抗Ｒ３にて分圧することにより、基準電圧を出力する。抵抗Ｒ２は、受信電圧制御検波部１５８のラインと電圧レベルを合わせる。ここで、受信電圧の最大値を予め規定する基準電圧は、電圧ＶＤＤと抵抗Ｒ３により予め定めることができる。なお、電圧ＶＤＤは、電源部１７０から供給することもできるし、情報処理端末１５０が別途備えることの可能な内部電源（図示せず）から供給することもできる。

制御信号生成部１６２は、積分器であり、キャパシタＣ５と抵抗Ｒ１、Ｒ２に応じた時定数で、受信電圧と基準電圧とを積分した制御信号を出力する。制御信号生成部１６２から出力された制御信号は、可変静電容量部１５６が備えるバリキャップＶＣ１、ＶＣ２の制御電圧となり、制御信号に基づいてバリキャップＶＣ１、ＶＣ２の静電容量が線形変化する。

このように、本発明の第１の実施形態に係る情報処理端末１５０は、共振回路部１５２から出力される受信電圧と受信電圧の最大値を予め規定する基準電圧とに応じた制御信号に基づいて、可変静電容量部１５６の静電容量を線形に変えることにより、共振周波数を線形変化させる。

ここで、共振周波数の変化のさせ方は、検知された受信電圧が大きい場合、すなわち、リーダ／ライタ１００と情報処理端末１５０との通信が近接で行われる場合は、搬送波として用いられる特定の周波数からあえて共振周波数をずらし受信感度を下げる。また、検知された受信電圧が小さい場合、すなわち、リーダ／ライタ１００と情報処理端末１５０との通信距離が離れている場合は、搬送波として用いられる特定の周波数で共振させ、受信感度を最大限上げる。

図３は、本発明の第１の実施形態に係る、リーダ／ライタ１００と情報処理端末１５０との距離と、情報処理端末１５０の送受信処理部１６６の入力電圧との関係の一例を示す説明図である。ここで、曲線ＣＬ１は、本発明の第１の実施形態に係る情報処理端末１５０の送受信処理部１６６の入力電圧が、リーダ／ライタ１００と情報処理端末１５０との距離とに応じてどのように変化するかを示しており、また、曲線ＣＬ２は、搬送波として用いられる特定の周波数で常に共振させた場合における、情報処理端末の送受信処理部の入力電圧（ただし、クランプはしていない。）が、リーダ／ライタと情報処理端末との距離とに応じてどのように変化するかを示している。

図３に示すように、曲線ＣＬ１に示す本発明の第１の実施形態に係る情報処理端末１５０は、リーダ／ライタ１００と情報処理端末１５０との通信が近接で行われる場合は、搬送波として用いられる特定の周波数で共振させないため、送受信処理部１６６の入力電圧は、予め規定した電圧値Ｖｍａｘを超えない。

また、本発明の第１の実施形態に係る情報処理端末１５０は、リーダ／ライタ１００と情報処理端末１５０との通信距離が離れている場合は、搬送波として用いられる特定の周波数で共振させるので、曲線ＣＬ１と曲線ＣＬ２とで送受信処理部の入力電圧の値は変わらない。

したがって、本発明の第１の実施形態に係る情報処理端末１５０は、共振周波数を所定の範囲内で線形変化させることにより、リーダ／ライタ１００から必要十分な電力が得られる場合は、搬送波として用いられる特定の周波数で誘起電圧を増幅させず、また、リーダ／ライタ１００から必要十分な電力が得られない場合は、搬送波として用いられる特定の周波数で誘起電圧を増幅させることにより、最大限増幅された受信電圧を得ることができる。したがって、本発明の第１の実施形態に係る情報処理端末１５０は、共振周波数を所定の範囲内で線形変化させることにより、受信電圧の大小に拘らず、情報処理端末１５０を安定に動作させることが可能となる。

図４は、本発明の第１の実施形態に係る情報処理端末１５０と従来の情報処理端末２０とに係る、受信電圧と送受信処理部に入力される電圧との関係の一例を示す説明図である。ここで、曲線ＣＬ３は、本発明の第１の実施形態に係る情報処理端末１５０における、受信電圧と送受信処理部１６６の入力電圧との関係を示しており、また、曲線ＣＬ４は、図１０に示す従来の情報処理端末２０における、受信電圧と送受信処理部２８の入力電圧との関係を示している。

また、図５は、図４のＡ点における受信電圧と送受信処理部１６６に入力される電圧とを対比する説明図である。ここで、図５（ａ）は、共振回路部１５２から出力される受信電圧を示しており、図５（ｂ）は、送受信処理部１６６に入力される電圧を示している。

また、図６は、図４のＢ点における受信電圧と送受信処理部１６６に入力される電圧とを対比する説明図である。ここで、図６（ａ）は、共振回路部１５２から出力される受信電圧を示しており、図６（ｂ）は、送受信処理部１６６に入力される電圧を示している。

図４を参照すると、受信電圧が小さい場合（Ａ点とＣ点とに着目する。）には、送受信処理部に入力される電圧は、従来の情報処理端末２０よりも本発明の第１の実施形態に係る情報処理端末１５０の方が大きいことが分かる。これは、従来の情報処理端末２０が、クランプ部２６で受信電圧をクランプするのに対して、本発明の第１の実施形態に係る情報処理端末１５０は、受信電圧がクランプされることはないため、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、受信電圧が減少することなくそのまま送受信処理部１６６に入力される電圧となるためである。

したがって、本発明の第１の実施形態に係る情報処理端末１５０は、受信電圧を無駄なく送受信処理部１６６に入力される電圧として使用することができるので、従来の情報処理端末２０のように、正常に通信可能な距離が狭くなることはない。

また、受信電圧が大きい場合（Ｂ点とＤ点とに着目する。）には、送受信処理部に入力される電圧は、本発明の第１の実施形態に係る情報処理端末１５０よりも従来の情報処理端末２０の方が大きいことが分かる。これは、従来の情報処理端末２０と本発明の第１の実施形態に係る情報処理端末１５０との構成の相違に起因する。すなわち、従来の情報処理端末２０は、搬送波として用いられる特定の周波数で共振させて増幅した受信電圧を電圧値Ｖｍａｘ２でクリップする構成であり、従来の情報処理端末２０からの発熱を抑制するために、ダイナミックレンジＤＲ２に対応する電圧値Ｖｍａｘ２をある程度大きくする必要がある。これに対して、本発明の第１の実施形態に係る情報処理端末１５０は、図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、予め規定した電圧値Ｖｍａｘを超えないように、搬送波として用いられる特定の周波数で共振させないので、ダイナミックレンジＤＲ１に対応する電圧値Ｖｍａｘを、情報処理端末１５０における必要最小限まで小さくする設定することが可能となる。

したがって、本発明の第１の実施形態に係る情報処理端末１５０は、従来の情報処理端末２０のダイナミックレンジＤＲ２に対応する電圧値Ｖｍａｘ２よりも小さな、予め規定した電圧値Ｖｍａｘに対応するダイナミックレンジＤＲ１を備える構成要素で構成することができる。なお、電圧値Ｖｍａｘは、予め規定することができるので、電圧値Ｖｍａｘを、電圧値Ｖｍａｘ２と同じ値やそれ以上の値に設定できることは言うまでもない。

以上のように、本発明の第１の実施形態に係る情報処理端末１５０は、共振周波数を所定の範囲内で線形変化させることにより、リーダ／ライタ１００から必要十分な電力が得られる場合は、搬送波として用いられる特定の周波数で誘起電圧を増幅させず、また、リーダ／ライタ１００から必要十分な電力が得られない場合は、搬送波として用いられる特定の周波数で誘起電圧を増幅させることにより、最大限増幅された受信電圧を得ることができる。したがって、本発明の第１の実施形態に係る情報処理端末１５０は、共振周波数を所定の範囲内で線形変化させることにより、受信電圧の大小に拘らず、情報処理端末１５０を安定に動作させることが可能となる。

また、本発明の第１の実施形態に係る情報処理端末１５０は、受信電圧をクリップ、または、クランプさせないで送受信処理部１６６を駆動させることができるので、図１０に示す従来の情報処理端末２０よりも、より効率的にリーダ／ライタ１００からの磁界のエネルギーを利用することができる。

さらに、情報処理端末１５０は、受信電圧をクリップ、または、クランプさせないので、クリップ、または、クランプさせることにより生じる、不要な熱は生じない。

また、本発明の第１の実施形態として、情報処理端末１５０を挙げて説明したが、本発明の第１の実施形態は、係る形態に限られず、ＩＣカードやＲＦＩＤタグ、ＩＣカードチップを搭載した携帯電話などの携帯型通信装置や、ＩＣカードチップを搭載したＰＤＡ（Personal Digital Assistants）などのコンピュータに適用することができる。

ＩＣカードは、装置自体に電源を有していないことが多く、リーダ／ライタからの磁界のエネルギーを電源として利用する。したがって、リーダ／ライタとＩＣカードとの通信を安定させるためには、ＩＣカードの駆動に必要な電力を安定して確保する必要がある。ＩＣカードに上述した本発明の第１の実施形態を適用することにより、ＩＣカードは、駆動に必要な電力を安定して確保することができるので、受信電圧の大小に拘らず安定した動作を行うことが可能となる。

また、ＩＣカードチップを搭載した携帯電話やＰＨＳなどの携帯型通信装置、さらに、ＩＣカードチップを搭載したＰＤＡなどのコンピュータは、装置に内部電源を備えていることが多いが、本発明に係る携帯型通信装置は、読み書き装置から電力を安定して得ることが可能となるため、受信電圧を装置の駆動に用いることができる。したがって、本発明に係る携帯型通信装置は、内部電源の消費を抑制する、すなわち、内部電源を温存することができる。また、本発明に係る携帯型通信装置は、内部電源から駆動に必要な電力が得られない場合にも、本発明に係る携帯型通信装置を機能させることが可能となる。

（第２の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る情報処理端末１５０では、共振周波数を線形変化させるために、静電容量を変化させたが、共振周波数を線形変化させる手段は、係る形態に限られない。そこで、次に、本発明の第２の実施形態に係る情報処理端末２５０について説明する。

図７は、本発明の第２の実施形態に係る情報処理端末２５０を示す説明図である。

図７を参照すると、本発明の第２の実施形態に係る情報処理端末２５０は、共振回路部２５２の構成が、図２に示す本発明の第１の実施形態に係る情報処理端末１５０の共振回路部１５２と異なる。

共振回路部２５２は、可変インダクタンス部２５４と、固定静電容量部２５６とを備える。可変インダクタンス部２５４は、コイルＬ３と、制御信号に基づいてコイルＬ３の巻き数を変えることが可能なスイッチＳＷとから構成され、電磁誘導により、可変インダクタンス部２５４には、インダクタンスに応じた誘起電圧が生じる。また、固定静電容量部２５６は、所定の静電容量をもつキャパシタＣ５で構成される。共振回路部２５２は、可変インダクタンス部２５４と、固定静電容量部２５６とからなる共振回路であり、共振回路部２５２は、所定の範囲内の任意の共振周波数で誘起電圧を共振させた受信電圧を出力する。

したがって、本発明の第１の実施形態に係る情報処理端末１５０と、本発明の第２の実施形態に係る情報処理端末２５０との違いは、制御信号に基づいて静電容量を変化させることにより共振周波数を変化させるか（第１の実施形態）、または、インダクタンスを変化させることにより共振周波数を変化させるか（第２の実施形態）の違いであり、本発明の第２の実施形態に係る情報処理端末２５０は、本発明の第１の実施形態に係る情報処理端末１５０と同様の効果を得ることができる。

なお、図７に示す可変インダクタンス部２５４は、スイッチＳＷを３段階に切り換えることによりインダクタンスを変化させているが、スイッチＳＷの分解能を十分に大きくすれば、共振周波数を略線形に変化させることができる。

また、可変インダクタンス部２５４において、スイッチＳＷではなく、例えば、コイル上を移動することが可能な針を用いて、インダクタンスを線形に変化させることも可能である。なお、可変インダクタンス部２５４は、インダクタンスを線形、または、略線形に変化させることができれば、上記構成に限られないことは言うまでもない。

したがって、本発明の第２の実施形態に係る情報処理端末２５０は、共振周波数を所定の範囲内で線形変化させることにより、リーダ／ライタから必要十分な電力が得られる場合は、搬送波として用いられる特定の周波数で誘起電圧を増幅させず、また、リーダ／ライタから必要十分な電力が得られない場合は、搬送波として用いられる特定の周波数で誘起電圧を増幅させることにより、最大限増幅された受信電圧を得ることができる。したがって、本発明の第２の実施形態に係る情報処理端末２５０は、共振周波数を所定の範囲内で線形変化させることにより、受信電圧の大小に拘らず、情報処理端末２５０を安定に動作させることが可能となる。

また、本発明の第２の実施形態に係る情報処理端末２５０は、受信電圧をクリップ、または、クランプさせないで送受信処理部１６６を駆動させることができるので、図１０に示す従来の情報処理端末２０よりも、より効率的にリーダ／ライタからの磁界のエネルギーを利用することができる。

さらに、情報処理端末２５０は、受信電圧をクリップ、または、クランプさせないので、クリップ、または、クランプさせることにより生じる、不要な熱は生じない。

また、本発明の第２の実施形態として、情報処理端末２５０を挙げて説明したが、本発明の第２の実施形態は、係る形態に限られず、ＩＣカード、ＩＣカードチップを搭載したＰＨＳなどの携帯型通信装置、ＩＣカードチップを搭載したＵＭＰＣ(Ultra Mobile Personal Computer)などのコンピュータなどに適用することができる。

（第３の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る情報処理端末１５０と本発明の第２の実施形態に係る情報処理端末２５０とでは、制御信号に基づいて共振周波数を線形変化させる手段について説明した。次に、受信電圧の最大値の規定手段を変形した場合の実施形態である、本発明の第３の実施形態に係る情報処理端末３５０について説明する。

図８は、本発明の第３の実施形態に係る情報処理端末３５０を示す説明図である。

図８を参照すると、本発明の第３の実施形態に係る情報処理端末３５０は、基本的には、本発明の第２の実施形態に係る情報処理端末２５０と同様の構成をとるが、本発明の第２の実施形態に係る情報処理端末２５０と比較すると、最大受信電圧設定部３５２が、制御信号生成部１６２の前段ではなく、後段へ備わっている。

最大受信電圧設定部３５２は、受信電圧制御検波部１５８で整流された受信電圧が積分された、受信電圧の最大値が規定されていない制御信号生成部１６２の出力電圧が入力され、受信電圧の最大値が規定された制御信号を出力する。

ここで、最大受信電圧設定部３５２は、受信電圧の最大値を規定する基準電圧と、制御信号生成部１６２の出力電圧との差分に比例した電圧を出力する差動増幅回路を用いて、受信電圧の最大値が規定された制御信号を出力することができる。または、信号生成部１６２の出力電圧と、制御信号との対応関係を示すテーブルを用いて、受信電圧の最大値が規定された制御信号を出力することもできる。なお、最大受信電圧設定部３５２は、上記に限られないことは言うまでもない。

本発明の第３の実施形態に係る情報処理端末３５０は、受信電圧の最大値の規定手段が、本発明の第１の実施形態に係る情報処理端末１５０と本発明の第２の実施形態に係る情報処理端末２５０と異なるが、制御信号に基づいて共振周波数を線形変化させることができるので、本発明の第３の実施形態に係る情報処理端末３５０は、本発明の第２の実施形態に係る情報処理端末２５０と同様の効果を得ることができる。

したがって、本発明の第３の実施形態に係る情報処理端末３５０は、共振周波数を所定の範囲内で線形変化させることにより、リーダ／ライタから必要十分な電力が得られる場合は、搬送波として用いられる特定の周波数で誘起電圧を増幅させず、また、リーダ／ライタから必要十分な電力が得られない場合は、搬送波として用いられる特定の周波数で誘起電圧を増幅させることにより、最大限増幅された受信電圧を得ることができる。したがって、本発明の第３の実施形態に係る情報処理端末３５０は、共振周波数を所定の範囲内で線形変化させることにより、受信電圧の大小に拘らず、情報処理端末３５０を安定に動作させることが可能となる。

また、本発明の第３の実施形態に係る情報処理端末３５０は、受信電圧をクリップ、または、クランプさせないで送受信処理部１６６を駆動させることができるので、図１０に示す従来の情報処理端末２０よりも、より効率的にリーダ／ライタからの磁界のエネルギーを利用することができる。

さらに、情報処理端末３５０は、受信電圧をクリップ、または、クランプさせないので、クリップ、または、クランプさせることにより生じる、不要な熱は生じない。

また、本発明の第３の実施形態として、情報処理端末３５０を挙げて説明したが、本発明の第３の実施形態は、係る形態に限られず、ＩＣカード、ＩＣカードチップを搭載した携帯電話などの携帯型通信装置、ＩＣカードチップを搭載した電子手帳などに適用することができる。

以上説明したように、本発明の第１〜第３の実施形態に示す情報処理端末は、共振周波数を所定の範囲内で線形変化させることにより、受信電圧の大小に拘らず、情報処理端末を安定に動作させることができる。したがって、本発明の第１〜第３の実施形態に示す情報処理端末は、例えば、環境が変化したとき、読み書き装置と情報処理端末との通信距離が変化したとき、読み書き装置と情報処理端末との間に、遮蔽物として他の情報処理端末があるときなど、情報処理端末とリーダ／ライタとの通信に影響を与えうる外因がある場合にも、従来の情報処理端末のように受信電圧の変換効率が悪くなることはないので、本発明の第１〜第３の実施形態に示す情報処理端末は、リーダ／ライタと正常に通信を行うことが可能となる。

（受信電圧制御方法）
次に、上述した本発明の第１〜第３の実施形態に係る情報処理端末における受信電圧制御方法について、図９を参照して説明する。

図９は、本発明の第１〜第３の実施形態に係る情報処理端末における受信電圧制御方法を示す流れ図である。

まず、情報処理端末は、リーダ／ライタから磁界のエネルギーを得ると、所定範囲内の任意の共振周波数で共振させた受信電圧を生成する（Ｓ４００）。

上記受信電圧を生成するステップＳ４００で生成された受信電圧を検知する（Ｓ４０２）。

上記受信電圧を検知するステップＳ４０２で検知された受信電圧と、予め設定された受信電圧の最大値に基づいた制御信号を生成する（Ｓ４０４）。ここで、受信電圧の最大値は、情報処理端末のダイナミックレンジに基づいて設定することができる。または、情報処理端末においてリーダ／ライタから送信されるデータの処理に最低限必要な受信電圧に基づいて設定してもよい。

上記制御信号を生成するステップＳ４０４で生成した制御信号に基づいて、共振周波数を線形変化させる（Ｓ４０６）。共振周波数の変化のさせ方は、制御信号に基づいて静電容量を変えてもよいし、インダクタンスを変えることでも実現できる。

以上の流れに示す受信電圧制御方法により、本発明の第１〜第３の実施形態に係る情報処理端末において、受信電圧が制御される。なお、図９に示す受信電圧制御方法は、一度行ったら終了という類のものではなく、情報処理端末がリーダ／ライタから磁界のエネルギーを得ている場合、すなわち、情報処理端末とリーダ／ライタとが通信している場合に、常に働くものである。

したがって、本発明の第１〜第３の実施形態に係る情報処理端末は、上記受信電圧制御方法により、受信電圧の大小に拘らず、情報処理端末を安定に動作させることが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記の本発明の第３の実施形態に係る情報処理端末３５０では、共振回路部２５２の静電容量を固定し、制御信号に基づいてインダクタンスを変えて、共振周波数を変化させたが、係る構成に限られず、共振回路部２５２のインダクタンスを固定し、制御信号に基づいて静電容量を変えて、共振周波数を変化させてもよい。係る形態は、上記の本発明の第１〜第３の実施形態に係る情報処理端末と構成は異なるが、制御信号に基づいて共振周波数を線形変化させることが可能であるため、本発明の第１〜第３の実施形態に係る情報処理端末と同様の効果を得ることができる。

また、上記の本発明の第１〜第３の実施形態に係る情報処理端末は、共振回路部２５２の静電容量、または、インダクタンスのどちらか片方を、制御信号に基づいて変えたが、係る構成に限られず、共振回路部２５２の静電容量とインダクタンスとの双方を制御信号に基づいて変えることもできる。係る形態は、上記の本発明の第１〜第３の実施形態に係る情報処理端末と構成は異なるが、制御信号に基づいて共振周波数を線形変化させることが可能であるため、本発明の第１〜第３の実施形態に係る情報処理端末と同様の効果を得ることができる。

以上に示した構成は、当業者が容易に変更し得る程度のことであり、本発明の等価範囲に属するものと理解すべきである。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る読み書き装置と情報処理端末とで構成される通信システムを示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る読み書き装置と情報処理端末とで構成される通信システムにおける概略的な回路図である。 本発明の第１の実施形態に係る、読み書き装置と情報処理端末との距離と、情報処理端末の送受信処理部の入力電圧との関係の一例を示す説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る情報処理端末と従来の情報処理端末とに係る、受信電圧と送受信処理部に入力される電圧との関係の一例を示す説明図である。 図４のＡ点における受信電圧と送受信処理部に入力される電圧とを対比する説明図である。 図４のＢ点における受信電圧と送受信処理部に入力される電圧とを対比する説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る情報処理端末を示す説明図である。 本発明の第３の実施形態に係る情報処理端末を示す説明図である。 本発明の第１〜第３の実施形態に係る情報処理端末における受信電圧制御方法を示す流れ図である。 従来の読み書き装置と従来の情報処理端末とで構成される通信システムを示すブロック図である。 従来の情報処理端末に係る、受信電圧と送受信処理部に入力される電圧との関係の一例を示す説明図である。 図１１のＤ点における受信電圧と送受信処理部に入力される電圧とを対比する説明図である。 図１１のＣ点における受信電圧と送受信処理部に入力される電圧とを対比する説明図である。

符号の説明

１０、１００ 読み書き装置
２０、１５０、２５０、３５０ 情報処理端末
２８、１６６ 送受信処理部
１５２、２５２ 共振回路部
１５４ 固定インダクタンス部
１５６ 可変静電容量部
１６０、３５２ 最大受信電圧設定部
１６２ 制御信号生成部
２５４ 可変インダクタンス部
２５６ 固定静電容量部

Claims (6)

1. 共振周波数が制御信号に応じて線形変化し、その共振周波数において読み書き装置から非接触式にデータと電力とを受ける共振回路部と；
   前記共振回路部から出力される受信電圧の最大値を規定する基準電圧を出力する最大受信電圧設定部と；
   前記受信電圧と前記基準電圧とに応じて、前記制御信号を生成する制御信号生成部と；
   前記受信電圧で動作し、前記データを処理する送受信処理部と；
   を備え、
   前記受信電圧は、所定値を超えないことを特徴とする、情報処理端末。
2. 前記共振回路部は、
   アンテナとして機能し、所定のインダクタンスをもつ固定インダクタンス部と；
   前記制御信号に応じて、静電容量を変化させることが可能な可変静電容量部と；
   により、共振回路を構成することを特徴とする、請求項１に記載の情報処理端末。
3. 前記共振回路部は、
   アンテナとして機能し、前記制御信号に応じて、インダクタンスを変化させることが可能な可変インダクタンス部と；
   所定の静電容量をもつ固定静電容量部と；
   により、共振回路を構成することを特徴とする、請求項１に記載の情報処理端末。
4. 前記情報処理端末は、ＩＣカードであることを特徴とする、請求項１に記載の情報処理端末。
5. 前記情報処理端末は、携帯型通信装置であることを特徴とする、請求項１に記載の情報処理端末。
6. 読み書き装置から非接触式にデータと電力とを受け、所定の範囲内の任意の共振周波数において、受信電圧を生成するステップと；
   前記受信電圧を検知するステップと；
   前記検知された受信電圧と、予め設定された受信電圧電圧の最大値とに基づいた制御信号を生成するステップと；
   前記制御信号に基づいて、前記共振周波数を線形変化させるステップと；
   からなることを特徴とする、受信電圧制御方法。
   

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