JP2009081771A - 通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より確実に通信を行うことができるようにするとともに、小型化を図ることができるようにする。
【解決手段】通信端末装置１２は、リーダライタ１１から受信した非接触ＩＣカード通信用の信号を人体通信用の信号に変換し、人体１５を介した人体通信により、通信電極２５から通信端末装置１３に送信する。通信端末装置１３は、通信端末装置１２から受信した信号を非接触ＩＣカード通信用の信号に変換し、非接触ＩＣカード１４に送信する。通信電極２５は透明導電膜で構成されているため、ループアンテナ２２からの磁界を受信しても渦電流は発生しにくく、非接触ＩＣカード通信の通信特性の渦電流による劣化を防止できる。また、通信電極２５をループアンテナ２２の開口部に設けることで、通信端末装置１２の小型化を図ることができる。本発明は、通信端末装置に適用することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は通信装置に関し、特に、より確実に通信を行うことができるようにするとともに、小型化することができるようにした通信装置に関する。

従来、非接触ＩＣカードシステムにおいては、ユーザにより非接触ＩＣカードがリーダライタにかざされると、非接触ＩＣカードによりリーダライタから放出された磁界が受信されて起電力が生成され、非接触ＩＣカードとリーダライタとのデータ通信が行われる。

また、このような非接触ＩＣカードシステムにおいて人体通信技術を利用することで、人体を通信媒体とし、ユーザが非接触ＩＣカードをリーダライタにかざすことなく、リーダライタと非接触ＩＣカードとがデータ通信を行う通信方法が検討されている（例えば、特許文献１参照）。

このような通信方法により通信を行う通信端末装置には、非接触ＩＣカード通信用のループアンテナおよび非接触ＩＣ通信回路と、人体通信用の人体通信回路および通信電極とが実装される。そして、通信端末装置は、人体通信を行う装置を介してリーダライタとのデータの授受を行う。

データの送信時において、非接触ＩＣ通信回路はリーダライタから送信された信号を、ループアンテナを介して受信し、人体通信回路は、受信した信号を人体通信用の信号に変換し、変換により得られた信号を通信電極から送信する。通信電極から送信された信号は、通信媒体としての人体を介して通信相手の装置で受信される。

また、データの受信時においては、通信端末装置の通信電極は、人体を介して通信相手の装置から送信されてきた人体通信用の信号を受信し、人体通信回路は、受信された信号を非接触ＩＣカード通信用の信号に変換して、変換により得られた信号は非接触ＩＣ通信回路を介してループアンテナから送信する。そして、非接触ＩＣ通信回路は、非接触ＩＣカードからの応答信号を、ループアンテナを介して受信し、受信した信号に応じた処理を行う。

特開２００６−３５２３１８号公報

しかしながら、上述した通信端末装置では、人体通信用の通信電極は誘電体により構成されるため、この通信電極が非接触ＩＣカード通信用のループアンテナの近傍に配置されると、ループアンテナから発生する磁界の影響により、通信電極上に渦電流が発生する。すると、渦電流により発生する磁界と、ループアンテナから放出された磁界とが打ち消し合い、効率的な電力の供給やデータ通信ができなくなってしまう。

また、既存の非接触ＩＣカード通信用の通信端末装置には、非接触ＩＣ通信回路やループアンテナを実装するための実装領域が確保されているが、年々さらなる小型化が実現されている通信端末装置に、新たに人体通信用の通信電極や人体通信回路を実装する領域を確保することは望ましくない。

このように、非接触ＩＣカード通信用の非接触ＩＣ通信回路と、人体通信用の人体通信回路とが実装された通信端末装置では、確実に通信を行うとともに、通信端末装置の小型化を図ることは困難であった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より確実に通信を行うことができるようにするとともに、通信端末装置の小型化を図ることができるようにするものである。

本発明の第１の側面の通信装置は、第１の通信方式の信号に応じた磁界を発生させるアンテナと、透明導電膜からなり、所定の基準点との電位差を利用して第２の通信方式の信号を送受信することで、通信媒体を介した通信を行うための通信部とを備え、前記アンテナと前記通信部とが一体となっている。

前記アンテナが前記通信部の側面に巻き付けられて前記通信部と一体となるようにすることができる。

前記アンテナの素材が前記通信部の表面に塗布されて、前記アンテナが前記通信部の表面に設けられるようにすることができる。

前記アンテナが設けられた基板と前記通信部とが貼り合わされることで、前記アンテナと前記通信部とが一体となるようにすることができる。

本発明の第１の側面においては、第１の通信方式の信号に応じた磁界を発生させるアンテナと、透明導電膜からなり、所定の基準点との電位差を利用して第２の通信方式の信号を送受信することで、通信媒体を介した通信を行うための通信部とが一体となるように設けられている。

本発明の第２の側面の通信装置は、第１の通信方式の第１の信号に応じた磁界を発生させるアンテナと、前記アンテナにより受信された前記第１の信号を取得するか、または前記アンテナに磁界を発生させて前記第１の信号を送信させる第１の通信制御手段と、前記アンテナに接続され、所定の基準点と前記アンテナとの間に電位差を生じさせることにより第２の通信方式の第２の信号を送信するか、または前記基準点と前記アンテナとの間に生じた電位差を検出することで前記第２の信号を受信する第２の通信制御手段とを備える。

前記第２の通信制御手段には、前記第１の通信制御手段により取得された前記第１の信号を前記第２の信号に変換させて送信させるか、または受信した前記第２の信号を前記第１の信号に変換させて前記第１の通信制御手段に供給させることができる。

本発明の第２の側面においては、第１の通信方式の第１の信号に応じた磁界を発生させるアンテナにより受信された前記第１の信号が取得されるか、または前記アンテナにより磁界が発生させられて前記第１の信号が送信される。また、所定の基準点と前記アンテナとの間に電位差を生じさせることにより第２の通信方式の第２の信号が送信されるか、または前記基準点と前記アンテナとの間に生じた電位差を検出することで前記第２の信号が受信される。

本発明の第３の側面の通信装置は、第１の通信方式の第１の信号に応じた磁界を発生させるアンテナと、前記アンテナにより受信された前記第１の信号を取得するか、または前記アンテナに磁界を発生させて前記第１の信号を送信させる第１の通信制御手段と、通信媒体を介して第２の通信方式の第２の信号の送信または受信を行うための通信部と、前記アンテナおよび前記通信部に接続され、前記アンテナと前記通信部との間に電位差を生じさせることにより前記第２の信号を送信するか、または前記アンテナと前記通信部との間に生じた電位差を検出することで前記第２の信号を受信する第２の通信制御手段とを備える。

前記第２の通信制御手段には、前記第１の通信制御手段により取得された前記第１の信号を前記第２の信号に変換させて送信させるか、または受信した前記第２の信号を前記第１の信号に変換させて前記第１の通信制御手段に供給させることができる。

前記通信部を透明導電膜から構成し、前記アンテナの開口部に設けることができる。

本発明の第３の側面においては、第１の通信方式の第１の信号に応じた磁界を発生させるアンテナにより受信された前記第１の信号が取得されるか、または前記アンテナにより磁界が発生させられて前記第１の信号が送信される。また、通信媒体を介して第２の通信方式の第２の信号の送信または受信を行うための通信部と、前記アンテナとの間に電位差を生じさせることにより前記第２の信号が送信されるか、または前記アンテナと前記通信部との間に生じた電位差を検出することで前記第２の信号が受信される。

本発明の第１の側面によれば、他の装置と通信することができる。特に、本発明の第１の側面によれば、より確実に通信を行うことができるとともに、小型化を図ることができる。

また、本発明の第２の側面によれば、他の装置と通信することができる。特に、本発明の第２の側面によれば、より確実に通信を行うことができるとともに、小型化を図ることができる。

さらに、本発明の第３の側面によれば、他の装置と通信することができる。特に、本発明の第３の側面によれば、より確実に通信を行うことができるとともに、小型化を図ることができる。

以下に本発明の実施の形態を説明するが、本発明の構成要件と、明細書又は図面に記載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、本発明をサポートする実施の形態が、明細書又は図面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、明細書又は図面中には記載されているが、本発明の構成要件に対応する実施の形態として、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、その構成要件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、実施の形態が構成要件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、その構成要件以外の構成要件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。

本発明の第１の側面の通信装置（例えば、図１の通信端末装置１２）は、第１の通信方式の信号に応じた磁界を発生させるアンテナ（例えば、図１のループアンテナ２２）と、透明導電膜からなり、所定の基準点との電位差を利用して第２の通信方式の信号を送受信することで、通信媒体を介した通信を行うための通信部（例えば、図１の通信電極２５）とを備え、前記アンテナと前記通信部とが一体となっている。

通信装置では、前記アンテナが前記通信部の側面に巻き付けられて前記通信部と一体となるようにする（例えば、図５に示した構成）ことができる。

通信装置では、前記アンテナの素材が前記通信部の表面に塗布されて、前記アンテナが前記通信部の表面に設けられる（例えば、図６に示した構成）ようにすることができる。

通信装置では、前記アンテナが設けられた基板と前記通信部とが貼り合わされることで、前記アンテナと前記通信部とが一体となっている（例えば、図７に示した構成）ようにすることができる。

本発明の第２の側面の通信装置（例えば、図９の通信端末装置１２）は、第１の通信方式の第１の信号に応じた磁界を発生させるアンテナ（例えば、図９のループアンテナ２２）と、前記アンテナにより受信された前記第１の信号を取得するか、または前記アンテナに磁界を発生させて前記第１の信号を送信させる第１の通信制御手段（例えば、図９の非接触ＩＣ通信送受信回路２３）と、前記アンテナに接続され、所定の基準点と前記アンテナとの間に電位差を生じさせることにより第２の通信方式の第２の信号を送信するか、または前記基準点と前記アンテナとの間に生じた電位差を検出することで前記第２の信号を受信する第２の通信制御手段（例えば、図９の人体通信送受信回路２４）とを備える。

本発明の第３の側面の通信装置（例えば、図１４の通信端末装置１２）は、第１の通信方式の第１の信号に応じた磁界を発生させるアンテナ（例えば、図１４のループアンテナ２２）と、前記アンテナにより受信された前記第１の信号を取得するか、または前記アンテナに磁界を発生させて前記第１の信号を送信させる第１の通信制御手段（例えば、図１４の非接触ＩＣ通信送受信回路２３）と、通信媒体を介して第２の通信方式の第２の信号の送信または受信を行うための通信部（例えば、図１４の通信電極２５）と、前記アンテナおよび前記通信部に接続され、前記アンテナと前記通信部との間に電位差を生じさせることにより前記第２の信号を送信するか、または前記アンテナと前記通信部との間に生じた電位差を検出することで前記第２の信号を受信する第２の通信制御手段（例えば、図１４の人体通信送受信回路２４）とを備える。

以下、図面を参照して、本発明を適用した実施の形態について説明する。

図１は、本発明を適用した通信システムの一実施の形態の構成例を示す図である。この通信システムは、非接触ＩＣカード通信用のリーダライタ１１、通信端末装置１２、通信端末装置１３、非接触ＩＣカード１４、およびユーザである人体１５から構成される。

例えば、通信システムにおいては、リーダライタ１１および通信端末装置１２は、所定の位置に固定されて配置され、通信端末装置１３および非接触ＩＣカード１４は、ユーザとしての人体１５に所持されている。つまり、ユーザは通信端末装置１３や非接触ＩＣカード１４を手に持ったり、ポケットに入れたりするなどして所持している。なお、通信端末装置１３および非接触ＩＣカード１４が、１つの装置として構成されてもよいし、それぞれ異なる装置として構成されるようにしてもよい。

そして、このような通信システムは、例えば、鉄道の駅の改札においてユーザが運賃の精算等を行う自動改札制御システムなどに利用される。そのような場合、リーダライタ１１および通信端末装置１２は改札口に設置され、ユーザ（人体１５）は、所持している通信端末装置１３や非接触ＩＣカード１４を用いて、改札口において運賃の精算などを行う。

リーダライタ１１には、非接触で無線通信するためのループアンテナ２１が設けられており、リーダライタ１１は、ループアンテナ２１に電流を流して磁界を発生させ、通信端末装置１２と非接触ＩＣカード通信用の信号の送受信を行う。

通信端末装置１２は、リーダライタ１１と非接触ＩＣカード通信を行うとともに、人体１５を通信媒体として、通信端末装置１３と人体通信を行う。通信端末装置１２には、無線通信するためのループアンテナ２２、非接触ＩＣ通信送受信回路２３、人体通信送受信回路２４、および通信電極２５が設けられている。

ループアンテナ２２は、ループアンテナ２１から発生した磁界を受信することで、リーダライタ１１から送信されてきた信号を受信する。また、ループアンテナ２２は、非接触ＩＣカード通信用の信号をリーダライタ１１に送信する。

非接触ＩＣ通信送受信回路２３は、ループアンテナ２２により受信された信号を取得して人体通信送受信回路２４に供給する。また、非接触ＩＣ通信送受信回路２３は、人体通信送受信回路２４から信号が供給されると、ループアンテナ２２にその信号を送信させる。すなわち、非接触ＩＣ通信送受信回路２３は、送信しようとするデータに応じて、ループアンテナ２２に対する負荷を変動させることにより信号を送信させる。

人体通信送受信回路２４は、非接触ＩＣ通信送受信回路２３から供給された非接触ＩＣカード通信用の信号を、人体通信用の信号に変換するとともに、変換により得られた信号を通信電極２５から通信端末装置１３に送信する。すなわち、人体通信送受信回路２４は、これから送信しようとする信号（データ）に応じて、人体通信送受信回路２４に設けられた図示せぬグランドと、通信電極２５との間に電位差を生じさせることにより、通信媒体としての人体１５を介して人体通信用の信号を通信端末装置１３に送信する。

また、人体通信送受信回路２４は、グランドと通信電極２５との間に生じた電位差を検出することにより、人体１５を介して通信端末装置１３から送信されてきた人体通信用の信号を受信し、受信した信号を非接触ＩＣカード通信用の信号に変換して非接触ＩＣ通信送受信回路２３に供給する。

通信電極２５は、例えばITO（Indium Tin Oxide（酸化インジウムスズ））、酸化亜鉛、酸化スズなどの透明導電膜からなり、人体１５と静電結合する。そして、通信電極２５は、グランドを基準点として、基準点との電位差を利用して人体通信用の信号の送受信を行う。すなわち、通信電極２５は、人体通信送受信回路２４から供給された信号を、人体１５を介して通信端末装置１３に送信し、また、人体１５を介して通信端末装置１３から送信されてきた信号を受信して、人体通信送受信回路２４に供給する。

通信端末装置１３は、人体１５を通信媒体として通信端末装置１２と人体通信を行うとともに、非接触ＩＣカード１４と非接触での無線通信、すなわち非接触ＩＣカード通信を行う。通信端末装置１３には、通信電極２６、人体通信送受信回路２７、非接触ＩＣ通信送受信回路２８、およびループアンテナ２９が設けられている。

通信電極２６は、例えばITO、酸化亜鉛、酸化スズなどの透明導電膜からなり、人体１５と静電結合し、人体通信送受信回路２７に設けられた図示せぬグランドを基準点として、基準点との電位差を利用して人体通信用の信号の送受信を行う。すなわち、通信電極２６は、人体１５を介して通信端末装置１２から送信されてきた信号を受信して人体通信送受信回路２７に供給し、人体通信送受信回路２７から供給された信号を人体１５を介して通信端末装置１２に送信する。

人体通信送受信回路２７は、通信電極２６において受信された人体通信用の信号を、非接触ＩＣカード通信用の信号に変換して非接触ＩＣ通信送受信回路２８に供給する。また、人体通信送受信回路２７は、非接触ＩＣ通信送受信回路２８から供給された非接触ＩＣカード通信用の信号を、人体通信用の信号に変換し、変換により得られた信号を通信電極２６から通信端末装置１２に送信する。

すなわち、人体通信送受信回路２７は、人体通信送受信回路２７に設けられたグランドと通信電極２６との間の電位差を検出することにより、通信端末装置１２から送信されてきた信号を受信する。また、人体通信送受信回路２７は、これから送信しようとする人体通信用の信号（データ）に応じて、グランドと通信電極２６との間に電位差を生じさせることにより、人体１５を介して通信端末装置１２に信号を送信する。

非接触ＩＣ通信送受信回路２８は、人体通信送受信回路２７から供給された信号に応じてループアンテナ２９に電流を流して磁界を発生させ、非接触ＩＣカード１４に信号を送信する。また、非接触ＩＣ通信送受信回路２８は、ループアンテナ２９において受信された非接触ＩＣカード１４からの信号を取得して人体通信送受信回路２７に供給する。

ループアンテナ２９は、非接触ＩＣ通信送受信回路２８の制御に応じて磁界を発生させることにより、非接触ＩＣカード１４に非接触ＩＣカード通信用の信号を送信し、非接触ＩＣカード１４の負荷の変動を受信することにより、非接触ＩＣカード１４から送信されてきた信号を受信する。

非接触ＩＣカード１４は、非接触で無線通信するためのループアンテナ３０を備えており、ループアンテナ３０の負荷を変動させたり、ループアンテナ３０において磁界を受信したりすることにより、通信端末装置１３と非接触ＩＣカード通信を行う。すなわち、非接触ＩＣカード１４は、ループアンテナ２９から発生した磁界をループアンテナ３０で受信することで、非接触ＩＣカード１４を駆動する電力を得るとともに、通信端末装置１３から送信されてきた信号を受信する。

また、非接触ＩＣカード１４は、送信しようとするデータに応じて、ループアンテナ３０に対する負荷を変動させて、ループアンテナ３０にデータに応じた磁界を発生させることにより、ループアンテナ３０に非接触ＩＣカード通信用の信号を送信させる。

次に、図１の通信システムの各装置の動作について説明する。リーダライタ１１が人体１５を介して非接触ＩＣカード１４と通信を行う場合、リーダライタ１１は、ループアンテナ２１から送信しようとするデータに応じた磁界を発生させて、データを伝送するための信号を送信させる。そして、ループアンテナ２２は、ループアンテナ２１から送信された信号を受信して、受信した信号を、非接触ＩＣ通信送受信回路２３を介して人体通信送受信回路２４に供給する。

人体通信送受信回路２４は、非接触ＩＣ通信送受信回路２３から供給された非接触ＩＣカード通信用の信号を人体通信用の信号に変換し、変換により得られた信号を、電位差を利用して通信電極２５から通信端末装置１３に送信する。

そして、通信電極２６は、人体１５を介して通信端末装置１２から送信されてきた信号を受信し、人体通信送受信回路２７は、通信電極２６において受信された人体通信用の信号を、非接触ＩＣカード通信用の信号に変換して非接触ＩＣ通信送受信回路２８に供給する。非接触ＩＣ通信送受信回路２８は、人体通信送受信回路２７から供給された信号をループアンテナ２９に送信させ、非接触ＩＣカード１４は、ループアンテナ２９から送信された信号をループアンテナ３０により受信する。

そして、非接触ＩＣカード１４は、受信した信号に応じた処理を行う。例えば、非接触ＩＣカード１４は、受信した信号に応じて、リーダライタ１１から要求されたデータをリーダライタ１１に送信する。すなわち、非接触ＩＣカード１４は、送信しようとするデータに応じた負荷の変動により、ループアンテナ３０からデータを伝送するための信号を送信する。

ループアンテナ２９は、非接触ＩＣカード１４から送信された信号を受信して、受信した信号を、非接触ＩＣ通信送受信回路２８を介して人体通信送受信回路２７に供給する。人体通信送受信回路２７は、非接触ＩＣ通信送受信回路２８から供給された非接触ＩＣカード通信用の信号を人体通信用の信号に変換し、変換により得られた信号を、電位差を利用して通信電極２６から通信端末装置１２に送信する。

通信電極２５は、人体１５を介して通信端末装置１３から送信されてきた信号を受信し、人体通信送受信回路２４は、通信電極２５において受信された人体通信用の信号を、非接触ＩＣカード通信用の信号に変換して非接触ＩＣ通信送受信回路２３に供給する。非接触ＩＣ通信送受信回路２３は、人体通信送受信回路２４から供給された信号をループアンテナ２２に送信させ、リーダライタ１１は、ループアンテナ２２から送信された信号をループアンテナ２１により受信して、受信した信号に応じた処理を行う。

なお、図１の通信システムにおいては、ユーザ（人体１５）が通信端末装置１３を利用せずに、非接触ＩＣカード１４を直接リーダライタ１１にかざすことで、非接触ＩＣカード１４とリーダライタ１１とを通信させるようにしてもよい。そのような場合、非接触ＩＣカード１４とリーダライタ１１とは、直接、非接触ＩＣカード通信を行って、データを送受信する。

ところで、通信端末装置１２において、ループアンテナ２２と通信電極２５とは、例えば、図２に示すように、互いに近接して設けられている。なお、図２において、図１における場合と対応する部分には、同一の符号を付してあり、その説明は適宜、省略する。

図２では、非接触ＩＣ通信送受信回路２３に接続されているループアンテナ２２は、コイル状となっており、その開口部に通信電極２５が配置されている。つまり、通信電極２５は、ループアンテナ２２に囲まれる位置に配置されている。

従来、人体通信用の通信電極は銅板により構成されるため、通信電極をループアンテナの近傍に配置すると、通信電極に渦電流が生じ、この渦電流により発生する磁界の影響によって非接触ＩＣカード通信の通信特性が劣化してしまっていた。

これに対して、通信端末装置１２の通信電極２５は、銅などの金属よりも電気抵抗が高く、かつ磁界を透過する透明導電膜から構成されているため、通信電極２５がループアンテナ２２から発生した磁界を受信しても、通信電極２５には渦電流は発生しにくい。

したがって、通信端末装置１２において、通信電極２５と、非接触ＩＣカード通信用のループアンテナ２２とを同一平面上に配置しても、例えば図３に示すように、通信電極２５が通信端末装置１２の非接触ＩＣカード通信の特性に影響を与えるようなことはない。なお、図３において、縦軸は非接触ＩＣカード通信により受信された信号の正答率、つまりどの程度確実に信号を送受信できたかを示しており、横軸はループアンテナ２２とループアンテナ２１との距離を示している。

図３では、曲線６１乃至曲線６３のそれぞれは、ループアンテナ２２の開口部に通信電極２５が設けられていない場合、通信電極２５が銅板により構成されている場合、および通信電極２５がITOにより構成されている場合のそれぞれにおける通信端末装置１２の非接触ＩＣカード通信の特性を示している。

通信端末装置１２に通信電極２５が設けられていない場合、曲線６１に示されるように、通信端末装置１２とリーダライタ１１、すなわちループアンテナ２２とループアンテナ２１との距離が約０ｍｍから１７ｍｍ程度であるときには、正答率は１００％となり、通信端末装置１２とリーダライタ１１とは確実に信号の送受信を行うことができる。また、通信端末装置１２とリーダライタ１１との距離が１７ｍｍより大きくなると正答率が次第に低下し、距離が２１ｍｍ以上となると通信端末装置１２とリーダライタ１１とは信号の送受信ができなくなることが分かる。

また、ループアンテナ２２の開口部に銅板により構成される通信電極を配置した場合、曲線６２に示されるように、通信端末装置１２とリーダライタ１１との距離が約０ｍｍから４ｍｍまでの間、および１２ｍｍ以上となるときに、曲線６１における場合と比べて通信特性が劣化していることが分かる。

つまり、通信電極が銅板により構成される場合、通信端末装置１２とリーダライタ１１との距離が約０ｍｍから４ｍｍ付近までの間は、正答率が０％となり、通信端末装置１２はリーダライタ１１との通信を行うことができなくなる。また、通信端末装置１２とリーダライタ１１との距離が４ｍｍから１３ｍｍ程度であるときには、正答率は１００％となり、距離が１３ｍｍより大きくなると正答率が次第に低下し、距離が１８ｍｍ以上となると通信端末装置１２とリーダライタ１１とは信号の送受信ができなくなることが分かる。

これに対して、ループアンテナ２２の開口部にITOにより構成される通信電極２５を配置した場合、曲線６３に示されるように、通信電極を設けない場合と比べて通信特性は殆ど劣化しないことが分かる。すなわち、曲線６３により示される正答率の値は、各距離において曲線６１により示される値とほぼ同じとなる。

このように、通信電極２５を金属よりも電気抵抗の高い透明導電膜により構成することで、非接触ＩＣカード通信の特性を劣化させることなく、通信電極２５をループアンテナ２２の近傍に配置することができる。

また、通信電極２５をループアンテナ２２の開口部に配置することで、通信端末装置１２に人体通信用の通信電極２５を配置するための新たな領域を確保する必要はない。つまり、通信電極を配置するための新たな領域を設けることなく、既存の通信端末装置に人体通信用の通信電極を実装することができる。これにより、通信端末装置１２の小型化を図ることができる。

さらに、人体通信用の信号を送受信するための通信電極２５を従来用いられている銅板ではなく、透明導電膜により構成しても、例えば図４に示すように、人体通信の通信特性が劣化するようなこともない。なお、図４は、人体通信用の通信電極の周波数特性を示している。また、図４において、縦軸は信号のゲイン、すなわち送信された信号の受信側における劣化の度合いを示しており、横軸は信号の周波数を示している。

また、曲線９１は、通信電極を３２ｍｍ×４２ｍｍの大きさの銅板により構成したときの周波数特性を示しており、曲線９２は、通信電極２５をITOにより構成し、その大きさを３２ｍｍ×４２ｍｍとしたときの周波数特性を示している。

曲線９１および曲線９２において、各周波数における信号のゲインの大きさはほぼ同じ大きさとなっており、通信電極２５をITOにより構成しても、銅板により通信電極を構成する場合と比べて人体通信の通信特性が殆ど劣化することはない。つまり、ITOなどの透明導電膜により通信電極２５を構成しても、充分な通信特性を得ることができる。

このように、透明導電膜により通信電極２５を構成し、通信電極２５をループアンテナ２２の開口部に配置することで、通信端末装置１２の小型化を図ることができるとともに、リーダライタ１１や通信端末装置１３とより確実に通信することができる。

なお、以上においては、通信電極２５がループアンテナ２２の開口部に設けられると説明したが、より具体的には、例えば、図５に示すように、透明導電膜からなる通信電極２５は直方体形状とされ、通信電極２５の側面にループアンテナ２２の素材である銅線がコイル状に巻き付けられて、このコイル状の銅線がループアンテナ２２とされる。

このように、図５では、ループアンテナ２２が通信電極２５の側面に巻き付けられて、ループアンテナ２２と通信電極２５とが一体となっており、ループアンテナ２２の開口部に通信電極２５が設けられている。

また、ループアンテナ２２と通信電極２５が一体となった構成とされる場合、例えば、図６に示すように、直方体形状の通信電極２５の表面にループアンテナ２２の素材である銅材が直接塗布されて、ループアンテナ２２とされるようにしてもよい。

図６では、通信電極２５の図中、上側の表面に銅材が直接塗布されることで、通信電極２５の表面にコイル状のパターン（ループアンテナ２２）が形成されている。つまり、通信電極２５の表面に塗布された銅材よりなるパターンがループアンテナ２２とされている。

さらに、図７に示すように、表面にループアンテナ２２が設けられた直方体形状のフレキシブル基板１２１が、直方体形状の通信電極２５に貼り付けられているようにしてもよい。図７では、フレキシブル基板１２１の図中、上側の表面には、コイル状のループアンテナ２２が設けられており、フレキシブル基板１２１と通信電極２５とが貼り合わされることで、ループアンテナ２２と通信電極２５とが一体となっている。つまり、フレキシブル基板１２１の図中、下側の表面と、通信電極２５の上側の表面とが貼り合わされる。

以上のように、ループアンテナ２２と通信電極２５とが一体となるようにすることで、通信端末装置１２の小型化を図ることができる。なお、通信電極２５とループアンテナ２２とが一体とされると説明したが、通信端末装置１３において、通信電極２６とループアンテナ２９とが一体となるようにされてもよい。そのような場合、図５乃至図７における場合と同様に、透明導電膜からなる直方体形状の通信電極２６に銅線が巻き付けられてループアンテナ２９とされたり、通信電極２６の表面に銅材が塗布されてループアンテナ２９とされたり、または表面にループアンテナ２９が設けられたフレキシブル基板と通信電極２６とが貼り合わされて一体となるようにされたりする。

さらに、図１に示した通信システムにおいて、ユーザ（人体１５）により所持される通信端末装置１３と非接触ＩＣカード１４とが一体となった構成とされるようにしてもよい。そのような場合、例えば、図８に示すように、ユーザに所持される通信端末装置１５１には、人体通信用の通信電極２６と、非接触ＩＣカード通信用のループアンテナ３０とが設けられる。なお、図８において、図１における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜、省略する。

図８では、通信端末装置１５１には、通信電極２６、人体通信送受信回路２７、ループアンテナ３０、および非接触ＩＣカード通信部１６１が設けられている。人体通信送受信回路２７は、通信電極２６において受信された人体通信用の信号を、非接触ＩＣカード通信用の信号に変換して非接触ＩＣカード通信部１６１に供給する。

非接触ＩＣカード通信部１６１は、人体通信送受信回路２７から供給された信号に応じた処理を行う。例えば、非接触ＩＣカード通信部１６１は、人体通信送受信回路２７から信号が供給されると、供給された信号に応じたデータ、例えば送信が要求されたデータを伝送するための非接触ＩＣカード通信用の信号を、人体通信送受信回路２７に供給する。そして、人体通信送受信回路２７は、非接触ＩＣカード通信部１６１から供給された信号を、人体通信用の信号に変換して、変換により得られた信号を通信電極２６から送信する。

また、非接触ＩＣカード通信部１６１には、ループアンテナ３０が接続されている。非接触ＩＣカード通信部１６１は、ユーザにより通信端末装置１５１がリーダライタ１１にかざされて、ループアンテナ３０がリーダライタ１１から送信された信号を受信したとき、非接触ＩＣカード通信部１６１を駆動する電力を得るとともに、ループアンテナ３０により受信された信号に応じた処理を行う。

例えば、非接触ＩＣカード通信部１６１は、送信が要求されたデータに応じて、ループアンテナ３０に対する負荷を変動させて、ループアンテナ３０にデータに応じた磁界を発生させることにより、ループアンテナ３０に非接触ＩＣカード通信用の信号を送信させる。そして、リーダライタ１１は、ループアンテナ３０から送信された信号を受信して、受信した信号に応じた処理を行う。

このように、図８に示す通信システムでは、ユーザ（人体１５）は、通信電極２６を利用して、人体通信により通信端末装置１２を介してリーダライタ１１と非接触ＩＣカード通信部１６１との間のデータの授受を行わせるようにしてもよいし、リーダライタ１１と通信端末装置１５１とを直接、非接触ＩＣカード通信させるようにしてもよい。

なお、通信端末装置１５１においても、図５乃至図７における場合と同様に、通信電極２６とループアンテナ３０とが一体となるようにされてもよい。

また、例えば、図９に示すように、通信端末装置１２において、非接触ＩＣカード通信に用いられるループアンテナ２２が、人体通信用の通信電極としても用いられるようにしてもよい。なお、図９において、図１における場合と対応する部分には、同一の符号を付してあり、その説明は適宜、省略する。

図９では、非接触ＩＣカード通信用のループアンテナ２２に非接触ＩＣ通信送受信回路２３が接続されており、さらに、ループアンテナ２２に人体通信送受信回路２４が接続されている。

そして、人体通信送受信回路２４は、ループアンテナ２２を人体通信用の通信電極として用いて、通信端末装置１３との人体１５を介した信号の送受信を行う。すなわち、人体通信送受信回路２４は、人体通信送受信回路２４に設けられた図示せぬグランドと、ループアンテナ２２との間に電位差を生じさせることにより、信号を通信端末装置１３に送信したり、グランドとループアンテナ２２との電位差を検出することにより、通信端末装置１３から送信されてきた信号を受信したりする。

通信端末装置１２では、人体通信用の信号をループアンテナ２２において送受信する場合、ループアンテナ２２とグランドとの間の電位差が利用されて信号の送受信が行われるので、ループアンテナ２２に電流を流す必要はない。

また、信号の受信時においては、通信電極としてのループアンテナ２２からの微小な信号を受信するため、人体通信送受信回路２４のインピーダンスを高くすることが望ましい。したがって、非接触ＩＣカード通信用の信号のキャリア周波数に対して、ループアンテナ２２からみた人体通信送受信回路２４のインピーダンスを高くすることができるので、ループアンテナ２２を流れる電流が、人体通信送受信回路２４に流れ込むようなこともない。

このように、ループアンテナ２２に人体通信送受信回路２４を接続して、ループアンテナ２２を通信電極として用いても、通信端末装置１２における非接触ＩＣカード通信の特性が劣化するようなことはない。しかも、非接触ＩＣカード通信用のループアンテナ２２を通信電極として用いているので、ループアンテナからの磁界の影響による渦電流が発生することもない。したがって、リーダライタ１１や通信端末装置１３とより確実に通信を行うことができる。

また、人体通信送受信回路２４と非接触ＩＣ通信送受信回路２３とがループアンテナ２２を共用するようにしたので、通信電極を実装するための新たな領域を設ける必要もなく、通信端末装置１２の小型化を図ることができる。

なお、図９における場合と同様に、図１のループアンテナ２９に人体通信送受信回路２７が接続されて、ループアンテナ２９が人体通信用の通信電極として用いられるようにしてもよいし、図８のループアンテナ３０に人体通信送受信回路２７が接続されて、ループアンテナ３０が人体通信用の通信電極として用いられるようにしてもよい。

また、図９に示したように、ループアンテナ２２を人体通信用の通信電極として用いたときの周波数特性を、例えば図１０に示す測定系により測定すると、銅板を通信電極として用いたときと比較して、周波数特性が劣化しないことが分かる。

図１０に示す測定系では、ネットワークアナライザ２０１に、同軸ケーブル２０２−１および同軸ケーブル２０２−２が接続されており、それらの同軸ケーブル２０２−１および同軸ケーブル２０２−２の端には、通信電極としてのループアンテナ２２と、ループアンテナ２２と同一のループアンテナ２０３が接続されている。そして、ループアンテナ２２とループアンテナ２０３とは、人体通信時の通信媒体としての生理食塩水が満たされた容器に入れられている。

例えば、ネットワークアナライザ２０１は、ループアンテナ２２から人体通信用の信号を送信させ、その信号をループアンテナ２０３に受信させる。そして、ネットワークアナライザ２０１は、ループアンテナ２０３において受信した信号の周波数特性、つまり受信側における信号の劣化の度合いを測定する。

なお、以下、同軸ケーブル２０２−１および同軸ケーブル２０２−２のそれぞれを個々に区別する必要のない場合、単に同軸ケーブル２０２と称する。

また、図１０の測定系において、従来の銅板からなる銅板電極を通信電極として用いた場合における、通信電極の周波数特性を測定するときには、同軸ケーブル２０２の端に、通信電極としての銅板電極が接続されて測定が行われる。

より詳細には、同軸ケーブル２０２の端にループアンテナ２２が接続される場合には、例えば図１１に示すように、ループアンテナ２２は、同軸ケーブル２０２の端に設けられたコネクタ２３１に接続される。図１１では、ループアンテナ２２は、フレキシブル基板２４１と、フレキシブル基板２４１上に銅などのループアンテナ用素材が塗布されて形成されたパタン２４２とからなる。

また、例えば、パタン２４２の幅（パタン幅）は１ｍｍとされ、パタン２４２は、図中、横方向に４０ｍｍ、縦方向に５０ｍｍの長方形状（コイル状）に巻かれており、その巻き数は３とされている。そして、パタン２４２の一方の端に、コネクタ２３１の端子が接続されるように、フレキシブル基板２４１がコネクタ２３１に固定されている。

さらに、同軸ケーブル２０２の端に銅板電極が接続される場合には、例えば、図１２に示すように、銅板電極２５１は、同軸ケーブル２０２の端に設けられたコネクタ２３１に接続される。図１２では、銅板電極２５１は、基板２６１と、基板２６１上に銅が塗布されて形成されたパタン２６２とからなる。

また、例えば、パタン２６２は、図中、横方向に５０ｍｍ、縦方向に５０ｍｍのほぼ正方形状とされる。そして、そのパタン２６２の図中、上側には、正方形状の部分から上方向に突出した部分が設けられており、その部分にコネクタ２３１の中央に設けられた端子が接続されるように、基板２６１がコネクタ２３１に固定されている。また、コネクタ２３１の中央の端子の両隣に設けられた端子は、ネットワークアナライザ２０１のグランドに接続される端子であり、それらの端子は、基板２６１上に設けられて、パタン２６２とは電気的に接続されていない長方形状のパタンのそれぞれに接続されている。

このように、図１０に示した測定系において、同軸ケーブル２０２にループアンテナ２２または銅板電極２５１を接続して、それらの周波数特性を測定すると、例えば、図１３に示す測定結果が得られる。なお、図１３において、縦軸は信号のゲイン、すなわち送信された信号の受信側における劣化の度合いを示しており、横軸は信号の周波数を示している。

また、曲線３０１は、通信電極として図１２の銅板電極２５１を同軸ケーブル２０２に接続したときの周波数特性を示しており、曲線３０２は、ループアンテナ２２およびループアンテナ２０３を同軸ケーブル２０２に接続したときの周波数特性を示している。

曲線３０１および曲線３０２において、各周波数における信号のゲインの大きさはほぼ同じ大きさとなっており、非接触ＩＣカード通信用のループアンテナ２２を人体通信用の通信電極として用いても、従来の銅板電極２５１を用いる場合と比べて人体通信の通信特性が殆ど劣化することがない。つまり、非接触ＩＣカード通信用のループアンテナ２２を人体通信用の通信電極として用いても、充分な通信特性を得ることができ、確実に通信を行うことができる。

また、以上においては、通信電極としての通信電極２５やループアンテナ２２と、グランドとの電位差を利用して信号を送受信すると説明した。つまり、通信電極２５やループアンテナ２２において受信した信号を、グランドを基準として増幅処理を行うようになされている。この場合、グランドと通信電極との電位差（信号のレベルの差分）が、グランドの面積や実装位置の影響により変動する。したがって、人体通信送受信回路２４のグランドプレーン（グランド）の面積や実装位置が人体通信の通信特性に与える影響は大きくなり、通信特性が劣化する恐れもある。

そこで、２つの通信電極を設け、それぞれの通信電極で受信した信号のレベルの差分を増幅するようにすることで、人体通信送受信回路２４のグランドプレーンの面積や実装位置の人体通信の通信特性に対する影響を回避することができる。

そのような場合、例えば、図１４に示すように、人体通信送受信回路２４に通信電極２５とループアンテナ２２とが接続され、通信電極２５およびループアンテナ２２が用いられて、人体通信用の信号が送受信される。なお、図１４においては、図１における場合と対応する部分には、同一の符号を付してあり、その説明は適宜、省略する。

図１４では、非接触ＩＣ通信送受信回路２３にループアンテナ２２が接続されており、非接触ＩＣ通信送受信回路２３は、このループアンテナ２２を非接触ＩＣカード通信用のアンテナとして用いる。また、人体通信送受信回路２４には、通信電極２５およびループアンテナ２２が接続されており、通信電極２５はループアンテナ２２の開口部に配置されている。そして、人体通信時においては、これらの通信電極２５およびループアンテナ２２が、人体通信用の通信電極として機能する。

人体通信送受信回路２４は、通信電極２５とループアンテナ２２との間に電位差を生じさせることで、通信電極２５から人体通信用の信号を送信する。また、人体通信送受信回路２４は、通信電極２５とループアンテナ２２との間の電位差を検出することで、人体１５を介して送信されてきた人体通信用の信号を受信する。すなわち、通信電極２５およびループアンテナ２２のそれぞれは、人体１５を介して送信されてきた人体通信用の信号を受信して人体通信送受信回路２４に供給する。そして、人体通信送受信回路２４は、通信電極２５およびループアンテナ２２のそれぞれにおいて受信された信号のレベル（電位）の差分を増幅することで、人体通信用の信号を得る。

ここで、ループアンテナ２２の開口部に実装されている通信電極２５の大きさ（サイズ）を調整することにより、通信電極２５およびループアンテナ２２のそれぞれにおいて受信された信号のレベルの差分を大きくすることができる。また、通信電極２５またはループアンテナ２２の何れかにおいて受信された信号の位相を人体通信送受信回路２４において逆相とすることで、受信された信号のレベルの差分を倍にすることができる。

このように、通信電極２５をループアンテナ２２の開口部に配置し、人体通信用の信号の送受信に用いられる基準点として、ループアンテナ２２を用いることで、通信端末装置１２の小型化を図ることができる。また、ループアンテナ２２と通信電極２５との電位差を利用して人体通信を行うようにしたので、人体通信送受信回路２４のグランドプレーンの面積や実装位置による影響を受けることもなく、人体通信の通信特性をさらに向上させることができる。したがって、より確実に通信を行うことができる。

なお、図１４の例においては、通信電極２５はループアンテナ２２の開口部に配置されているが、その他、図５乃至図７に示したように、通信電極２５とループアンテナ２２とが一体となるようにしてもよい。また、例えば、通信端末装置１２の筐体の表裏、つまり筐体内の対向する位置に通信電極２５とループアンテナ２２とを実装するようにしてもよいし、筐体内の配置に面積制限がなければ、通信電極２５とループアンテナ２２とを横（同一平面上）に並べて実装するようにしてもよい。このような場合においても、非接触ＩＣカード通信について充分な通信特性を確保したまま、人体通信用の信号を送受信することができる。

さらに、図１の通信端末装置１３において、人体通信送受信回路２７に通信電極２６とループアンテナ２９とが接続され、これらの通信電極２６およびループアンテナ２９が用いられて人体通信用の信号が送受信されるようにしてもよい。同様に、図８の通信端末装置１５１において、人体通信送受信回路２７に通信電極２６とループアンテナ３０とが接続され、これらの通信電極２６およびループアンテナ３０が用いられて人体通信用の信号が送受信されるようにしてもよい。

なお、以上においては、通信端末装置１２と通信端末装置１３や、通信端末装置１２と通信端末装置１５１が、人体１５を通信媒体として通信すると説明したが、通信媒体は、人体１５に限らず導電体や誘電体など、電気信号を伝達可能な物理特性を有する物質でればよい。

また、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

本発明を適用した通信システムの一実施の形態の構成例を示す図である。 ループアンテナおよび通信電極の構成例を示す図である。 通信電極ごとの非接触ＩＣカード通信の特性を示す図である。 通信電極ごとの周波数特性を示す図である。 ループアンテナおよび通信電極のより具体的な構成例を示す図である。 ループアンテナおよび通信電極の他の構成例を示す図である。 ループアンテナおよび通信電極の他の構成例を示す図である。 通信システムの他の構成例を示す図である。 通信端末装置の他の構成例を示す図である。 周波数特性の測定系を示す図である。 ループアンテナの同軸ケーブルへの接続例を示す図である。 銅板電極の同軸ケーブルへの接続例を示す図である。 通信電極ごとの周波数特性を示す図である。 通信端末装置の他の構成例を示す図である。

符号の説明

１１ リーダライタ， １２ 通信端末装置， １３ 通信端末装置， １４ 非接触ＩＣカード， ２２ ループアンテナ， ２３ 非接触ＩＣ通信送受信回路， ２４ 人体通信送受信回路， ２５ 通信電極， ２６ 通信電極， ２７ 人体通信送受信回路， ２８ 非接触ＩＣ送受信回路， ２９ ループアンテナ， ３０ ループアンテナ， １２１ フレキシブル基板， １５１ 通信端末装置， １６１ 非接触ＩＣカード通信部

Claims (9)

1. 第１の通信方式の信号に応じた磁界を発生させるアンテナと、
   透明導電膜からなり、所定の基準点との電位差を利用して第２の通信方式の信号を送受信することで、通信媒体を介した通信を行うための通信部と
   を備え、
   前記アンテナと前記通信部とが一体となっている
   通信装置。
2. 前記アンテナが前記通信部の側面に巻き付けられて前記通信部と一体となっている
   請求項１に記載の通信装置。
3. 前記アンテナの素材が前記通信部の表面に塗布されて、前記アンテナが前記通信部の表面に設けられている
   請求項１に記載の通信装置。
4. 前記アンテナが設けられた基板と前記通信部とが貼り合わされることで、前記アンテナと前記通信部とが一体となっている
   請求項１に記載の通信装置。
5. 第１の通信方式の第１の信号に応じた磁界を発生させるアンテナと、
   前記アンテナにより受信された前記第１の信号を取得するか、または前記アンテナに磁界を発生させて前記第１の信号を送信させる第１の通信制御手段と、
   前記アンテナに接続され、所定の基準点と前記アンテナとの間に電位差を生じさせることにより第２の通信方式の第２の信号を送信するか、または前記基準点と前記アンテナとの間に生じた電位差を検出することで前記第２の信号を受信する第２の通信制御手段と
   を備える通信装置。
6. 前記第２の通信制御手段は、前記第１の通信制御手段により取得された前記第１の信号を前記第２の信号に変換して送信するか、または受信した前記第２の信号を前記第１の信号に変換して前記第１の通信制御手段に供給する
   請求項５に記載の通信装置。
7. 第１の通信方式の第１の信号に応じた磁界を発生させるアンテナと、
   前記アンテナにより受信された前記第１の信号を取得するか、または前記アンテナに磁界を発生させて前記第１の信号を送信させる第１の通信制御手段と、
   通信媒体を介して第２の通信方式の第２の信号の送信または受信を行うための通信部と、
   前記アンテナおよび前記通信部に接続され、前記アンテナと前記通信部との間に電位差を生じさせることにより前記第２の信号を送信するか、または前記アンテナと前記通信部との間に生じた電位差を検出することで前記第２の信号を受信する第２の通信制御手段と
   を備える通信装置。
8. 前記第２の通信制御手段は、前記第１の通信制御手段により取得された前記第１の信号を前記第２の信号に変換して送信するか、または受信した前記第２の信号を前記第１の信号に変換して前記第１の通信制御手段に供給する
   請求項７に記載の通信装置。
9. 前記通信部は、透明導電膜からなり、前記アンテナの開口部に設けられている
   請求項７に記載の通信装置。

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