JP2018152707A - 非接触型情報媒体及び非接触型情報通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】通信の安定性及び通信速度を向上することができる非接触型情報媒体を提供する。【解決手段】非接触型情報媒体は、エッジ検出部１５と、前記エッジ検出部１５の出力信号がローレベルである期間が所定時間を超えた場合にリセット信号を生成するリセット信号生成部１６Ｂと、を備える。前記エッジ検出部１５は前記リセット信号によりリセットされる。前記エッジ検出部１５がリセットされると前記エッジ検出部１５の出力信号がハイレベルになる。【選択図】図２

Description

本発明は非接触型情報媒体及び非接触型情報通信システムに関する。

近年、非接触型ＩＣ（Integrated Circuit）カード、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグ、非接触型ＩＣチップを搭載した携帯電話などの非接触型情報媒体が普及している。非接触型情報媒体とリーダ／ライタとの間の情報通信は、リーダ／ライタから発信される特定の周波数（例えば１３．５６ＭＨｚなど）の磁界（搬送波）によって行われる。

特開２００７−３０６２４０号公報

非接触型情報媒体とリーダ／ライタとの間の情報通信は、通常人が非接触型情報媒体を手に持ってリーダ／ライタにかざすことで実施される。ところが、人が非接触型情報媒体を手に持ってリーダ／ライタにかざす際のリーダ／ライタに対する非接触型情報媒体の接近速度や非接触型情報媒体−リーダ／ライタ間距離は千差万別である。

したがって、非接触型情報媒体が通信データの量子化を行うエッジ検出回路を搭載している場合、人が非接触型情報媒体を手に持ってリーダ／ライタにかざす際のリーダ／ライタに対する非接触型情報媒体の接近速度や非接触型情報媒体−リーダ／ライタ間距離によっては、リーダ／ライタが通信データを送信する前の磁界変動を通信データとして誤判定してしまうことがある。このような誤判定が起こると、非接触型情報媒体は１回目の通信データを正常に受信処理することができない。その結果、非接触型情報媒体が応答できず、リーダ／ライタは非接触型情報媒体の不応答によって通信エラーを認識して通信データの送信を初めからやり直すことになる。通信データの再送信により、通信の安定性が損なわれて通信速度が遅くなる。

なお、特許文献１では、非接触型情報媒体の応答における問題を解消する技術を提案している。しかしながら、上記の問題は、非接触型情報媒体の応答以前に発生する問題であるため、特許文献１で提案されている技術によって解決することはできない。

本発明は、上記の状況に鑑み、通信の安定性及び通信速度を向上することができる非接触型情報媒体及びおよびそれを備えた非接触型情報通信システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る非接触型情報媒体は、エッジ検出部と、前記エッジ検出部の出力信号がローレベルである期間が所定時間を超えた場合にリセット信号を生成するリセット信号生成部と、を備え、前記エッジ検出部は前記リセット信号によりリセットされ、前記エッジ検出部がリセットされると前記エッジ検出部の出力信号がハイレベルになる構成（第１の構成）とする。

また、上記第１の構成である非接触型情報媒体において、アンテナと、前記アンテナと前記エッジ検出部との間に設けられる検波部と、を備える構成（第２の構成）としても良い。

また、上記第１又は第２の構成である非接触型情報媒体において、前記所定時間は、前記非接触型情報媒体が受信する通信データの通信プロトコルで許容されている最大連続ローレベル期間以上である構成（第３の構成）としても良い。

また、上記第３の構成である非接触型情報媒体において、前記所定時間は、前記非接触型情報媒体が受信する通信データの通信プロトコルで許容されている最大連続ローレベル期間と等しい構成（第４の構成）としても良い。

また、上記第１〜４いずれかの構成である非接触型情報媒体において、カウンタを備え、前記リセット信号生成部は、前記カウンタの出力に基づいて、前記非接触型情報媒体が受信する通信データの単位ブロック時間より短いサンプリング周期で前記エッジ検出部の出力信号のレベルを確認する構成（第５の構成）としても良い。

また、上記第１〜４いずれかの構成である非接触型情報媒体において、前記リセット信号生成部は、前記エッジ検出部の出力信号をそれぞれ異なる遅延時間で遅延する複数の遅延部と、前記複数の遅延部の各出力信号を論理演算して前記リセット信号を生成する論理部と、を備える構成（第６の構成）としても良い。

また、上記第６の構成である非接触型情報媒体において、前記複数の遅延部の個数は、前記非接触型情報媒体が受信する通信データの通信プロトコルで許容されている最大連続ローレベル期間を前記非接触型情報媒体が受信する通信データの単位ブロック時間を除した値から１を引いた数以上である構成（第７の構成）としても良い。

また、本発明に係る非接触型情報通信システムは、上記第１〜第７いずれかの構成の非接触型情報媒体と、前記非接触型情報媒体との間で情報通信を行うリーダと、を備える構成（第８の構成）とする。

また、上記第８の構成の非接触型情報通信システムにおいて、前記リーダはリーダ機能のみならずライタ機能も有するリーダ／ライタである構成（第９の構成）としても良い。

本発明によれば、非接触型情報媒体とリーダ／ライタとの間の情報通信において通信の安定性及び通信速度を向上することができる。

非接触型情報通信システムの一例を示す概略斜視図 第１実施形態に係る非接触型情報媒体の構成を示す図 エッジ検出回路の一構成例を示す図 第１実施形態に係る非接触型情報媒体の信号波形を示すタイムチャート 第１実施形態に係る非接触型情報媒体の信号波形を示すタイムチャート 第２実施形態に係る非接触型情報媒体の構成を示す図 第２実施形態に係る非接触型情報媒体の変形例を示す図

＜非接触型情報通信システムの概要＞
図１は、非接触型情報通信システムの一例を示す概略斜視図である。図１に示す非接触型情報通信システムは、非接触型情報媒体１と、非接触型情報媒体１との間で情報通信を行うリーダ／ライタ２と、を備える。非接触型情報媒体１とリーダ／ライタ２との間の情報通信は、人が非接触型情報媒体１を手に持ってリーダ／ライタ２のアンテナ（不図示）設置位置近傍にかざすなどして非接触型情報媒体１のアンテナ（図１において不図示）とリーダ／ライタ２のアンテナ（不図示）とが近接したときに行われる。非接触型情報媒体１とリーダ／ライタ２との間の情報通信には、リーダ／ライタ２から発信される特定の周波数（例えば１３．５６ＭＨｚなど）の磁界（搬送波）が用いられる。

非接触型情報媒体１としては、例えば、非接触型ＩＣカード、ＲＦＩＤタグ、非接触型ＩＣチップを搭載した携帯電話などを挙げることができる。したがって、非接触型情報媒体１の形状は、図１に示すようなカード形状に限定されない。

リーダ／ライタ２は、非接触型情報媒体１に記憶されているデータを読み出すリーダ機能と、非接触型情報媒体１にデータを書き込むライタ機能と、を備える。リーダ／ライタ２の形状は、図２に示すような円柱形状に限定されない。リーダ／ライタ（広義のリーダ）２の代わりに、非接触型情報媒体１に記憶されているデータを読み出すリーダ機能のみを有する機器（狭義のリーダ）を用いても構わない。

＜第１実施形態に係る非接触型情報媒体＞
図２は、第１実施形態に係る非接触型情報媒体の構成を示す図である。図２に示す非接触型情報媒体は、コイル１０と、コンデンサ１１と、検波回路１２と、クロック信号生成回路１３と、データ送信回路１４と、エッジ検出回路１５と、デジタル信号処理回路１６と、不揮発性メモリ１７と、を備える。デジタル信号処理回路１６は、制御部１６Ａと、リセット信号生成部１６Ｂと、カウンタ１６Ｃと、を備える。なお、図２においては、信号系統の回路のみを図示し、電力系統の回路の図示は省略している。

コイル１０は、アンテナとして機能する。人が図２に示す非接触型情報媒体を手に持ってリーダ／ライタ２のコイル設置位置近傍にかざすなどしてコイル１０がリーダ／ライタ２のコイルに近接してコイル１０とリーダ／ライタ２のコイルが磁気結合したときに、図２に示す非接触型情報媒体とリーダ／ライタ２との間でデータの送受信が可能となる。

コンデンサ１１、検波回路１２、クロック信号生成回路１３、及びデータ送信回路１４がコイル１０に並列接続される。

コンデンサ１１は共振周波数の調整のために設けられている。

検波回路１２は、リーダ／ライタ２のコイルと磁気結合したコイル１０に発生する特定の周波数（例えば１３．５６ＭＨｚなど）の電圧信号を包絡線検波する。

クロック信号生成回路１３は、リーダ／ライタ２のコイルと磁気結合したコイル１０に発生する特定の周波数（例えば１３．５６ＭＨｚなど）の電圧信号に基づいて、所定の周波数（例えば１３．５６ＭＨｚを２分周した６．７８ＭＨｚなど）のクロック信号を生成する。

データ送信回路１４は、送信データに基づいてコイル１０に接続されている負荷のインピーダンスを変化させる。

エッジ検出回路１５は、検波回路１２から出力される包絡線検波信号のエッジを検出して通信データの量子化を行うことで、デジタル信号である受信データを復調する。より具体的には、エッジ検出回路１５は、包絡線検波信号の立下りエッジを検出すると、その後包絡線検波信号の立上りエッジを検出するまで出力信号をローレベルにし、逆に包絡線検波信号の立上りエッジを検出すると、その後包絡線検波信号の立下りエッジを検出するまで出力信号をハイレベルにする。エッジ検出回路１５は、例えば図３に示すように、ハイパスフィルタである微分回路１５Ａと、ヒステリシスコンパレータ１５Ｂとによって構成することができる。

デジタル信号処理回路１６の制御部１６Ａは、受信データに基づいて不揮発性メモリ１７に対してデータの読み出し及び書き込みを行い、必要に応じて不揮発性メモリ１７から読み出したデータに基づいて送信データを生成する。制御部１６Ａによって生成された送信データはデータ送信回路１４に供給される。

デジタル信号処理回路１６のリセット信号生成部１６Ｂは、デジタル信号処理回路１６のカウンタ１６Ｃの出力を用いてエッジ検出回路１５の出力信号がローレベルである期間が所定時間を超えたか否かを判定し、エッジ検出回路１５の出力信号がローレベルである期間が所定時間を超えた場合にリセット信号を生成する。エッジ検出回路１５は、リセット信号生成部１６Ｂによって生成されたリセット信号によりリセットされる。エッジ検出回路１５がリセットされるとエッジ検出回路１５の出力信号は強制的にハイレベルになる。

デジタル信号処理回路１６のカウンタ１６Ｃは、クロック信号生成回路１３から出力されるクロック信号に基づいてカウンタ動作を行う。

図４は、第１実施形態に係る非接触型情報媒体の信号波形を示すタイムチャートである。より詳細には、人が図２に示す非接触型情報媒体を手に持ってリーダ／ライタ２のコイル設置位置近傍にかざすなどしてコイル１０がリーダ／ライタ２のコイルに近接してコイル１０とリーダ／ライタ２のコイルが磁気結合した直後のタイムチャートである。

図４に示すように、リーダ／ライタ２から図２に示す非接触型情報媒体に通信データを送信する前に、検波回路１２から出力される包絡線検波信号Ｓ１２が急激に低下していなければ、リーダ／ライタ２から図２に示す非接触型情報媒体への通信データの送信が開始される時点ｔ１の直前において、図４に示すようにエッジ検出回路１５の出力信号がローレベルになっていない。したがって、リーダ／ライタ２から図２に示す非接触型情報媒体への通信データの送信が開始される時点ｔ１において、図４に示すようにエッジ検出回路１５の出力信号がハイレベルからローレベルに切り替わり、デジタル信号処理回路１６の制御部１６Ａが１つ目の通信データを認識できる。このため、図２に示す非接触型情報媒体は、リーダ／ライタ２から送信された通信データを正常に受信することができる。

一方、図５に示すように、リーダ／ライタ２から図２に示す非接触型情報媒体に通信データを送信する前に、人が図２に示す非接触型情報媒体を手に持ってリーダ／ライタ２にかざす際のリーダ／ライタ２に対する図２に示す非接触型情報媒体の接近速度や非接触型情報媒体−リーダ／ライタ間距離の具合或いはリーダ／ライタ２の出力ノイズによって検波回路１２から出力される包絡線検波信号Ｓ１２が急激に低下していれば、包絡線検波信号Ｓ１２が急激に低下した時点ｔ０でエッジ検出回路１５の出力信号がハイレベルからローレベルに切り替わる。

ここで、リセット信号生成部１６Ｂを動作させていなければ、リーダ／ライタ２から図２に示す非接触型情報媒体への通信データの送信が開始される時点ｔ１の直前において、図５に示すようにエッジ検出回路１５の出力信号がローレベルになっている。この場合、デジタル信号処理回路１６の制御部１６Ａが１つ目の通信データを認識できないという問題が生じる。

本実施形態では、リセット信号生成部１６Ｂを動作させているので、リーダ／ライタ２から図２に示す非接触型情報媒体への通信データの送信が開始される時点ｔ１の直前において、図５に示すようにエッジ検出回路１５の出力信号がハイレベルに戻っている。このため、デジタル信号処理回路１６の制御部１６Ａが１つ目の通信データを認識できないという問題は生じず、図２に示す非接触型情報媒体は、リーダ／ライタ２から送信された通信データを正常に受信することができる。

上述したように、リセット信号生成部１６Ｂは、エッジ検出回路１５の出力信号がローレベルである期間が所定時間を超えた場合にリセット信号を生成する。

所定時間は、図２に示す非接触型情報媒体が受信する通信データの通信プロトコルで許容されている最大連続ローレベル期間以上であることが好ましい。通信データの連続ローレベル期間によってエッジ検出回路１５にリセットがかかってしまうことを防止できるからである。

所定時間は、図２に示す非接触型情報媒体が受信する通信データの通信プロトコルで許容されている最大連続ローレベル期間と等しいことがより好ましい。検波回路１２から出力される包絡線検波信号Ｓ１２が急激に低下してエッジ検出回路１５の出力信号がハイレベルからローレベルになった場合にいち早くエッジ検出回路１５の出力信号をハイレベルに戻すことができるからである。

なお、本実施形態では、リセット信号生成部１６Ｂは、カウンタ１６Ｃの出力に基づいて、図２に示す非接触型情報媒体が受信する通信データの単位ブロック時間ＵＴ１より短いサンプリング周期（例えば６．７８ＭＨｚの逆数）でエッジ検出回路１５の出力信号のレベルを確認している。これにより、リセット信号生成部１６Ｂは、通信データによるエッジ検出回路１５の出力信号のレベル変化を漏れなく把握することができる。したがって、リセット信号生成部１６Ｂは、通信データによってエッジ検出回路１５の出力信号がローレベルから一旦ハイレベルになって再びローレベルに戻った場合に誤ってエッジ検出回路１５の出力信号がずっとローレベルのままであると誤認識しない。

＜第２実施形態に係る非接触型情報媒体＞
図６は、第２実施形態に係る非接触型情報媒体の構成を示す図である。図６において図２と同一の機能を有する部分には同一の符号を付す。図６に示す非接触型情報媒体は、コイル１０と、コンデンサ１１と、検波回路１２と、クロック信号生成回路１３と、データ送信回路１４と、エッジ検出回路１５と、デジタル信号処理回路１６と、不揮発性メモリ１７と、を備える。デジタル信号処理回路１６は制御部１６Ａを備える。リセット信号生成部１６Ｂは、デジタル信号処理回路１６の外部に設けられ、複数の遅延回路１８と、論理回路１９とによって構成される。なお、図６においても図２と同様に、信号系統の回路のみを図示し、電力系統の回路の図示は省略している。

複数の遅延回路１８は、エッジ検出回路１５の出力信号をそれぞれ異なる遅延時間で遅延する。論理回路１９は、複数の遅延回路１８の各出力信号を論理演算してリセット信号を生成する。例えば、論理回路１９は、ＯＲ回路であって、複数の遅延回路１８全ての出力信号がローレベルになったときにリセット信号としてローレベルの信号を出力する。

第１実施形態と同様に、リセット信号生成部１６Ｂは、エッジ検出回路１５の出力信号がローレベルである期間が所定時間を超えた場合にリセット信号を生成する。

所定時間は、図６に示す非接触型情報媒体が受信する通信データの通信プロトコルで許容されている最大連続ローレベル期間以上であることが好ましい。通信データの連続ローレベル期間によってエッジ検出回路１５にリセットがかかってしまうことを防止できるからである。

所定時間は、図６に示す非接触型情報媒体が受信する通信データの通信プロトコルで許容されている最大連続ローレベル期間と等しいことがより好ましい。検波回路１２から出力される包絡線検波信号Ｓ１２が急激に低下してエッジ検出回路１５の出力信号がハイレベルからローレベルになった場合にいち早くエッジ検出回路１５の出力信号をハイレベルに戻すことができるからである。

複数の遅延回路１８の遅延時間を調整することによって、所定時間の調整が可能である。

なお、複数の遅延回路１８の個数は、図６に示す非接触型情報媒体が受信する通信データの通信プロトコルで許容されている最大連続ローレベル期間を図６に示す非接触型情報媒体が受信する通信データの単位ブロック時間を除した値から１を引いた数以上であることが好ましい。このようにすることによって、リセット信号生成部１６Ｂは、通信データの単位ブロック時間毎に、エッジ検出回路１５の出力信号がローレベルの状態を継続しているか否かを把握することができる。したがって、リセット信号生成部１６Ｂは、通信データによってエッジ検出回路１５の出力信号がローレベルから一旦ハイレベルになって再びローレベルに戻った場合に誤ってエッジ検出回路１５の出力信号がずっとローレベルのままであると誤認識しない。

本実施形態では、リセット信号生成部１６Ｂをデジタル信号処理回路１６の外部に設けている。したがって、従来の非接触型情報媒体で用いていたデジタル信号処理回路に何ら変更を加えることなく、デジタル信号処理回路１６としてそのまま利用することができる。なお、デジタル信号処理回路１６はＩＣなどで実現することができる。

また本実施形態とは異なり、図７に示すようにリセット信号生成部１６Ｂをデジタル信号処理回路１６の内部に設けてもよい。図７に示す構成によると、デジタル信号処理回路１６をＩＣなどの一つの部品で実現することができるので、図６に示す構成と比較して部品点数を減らすことができる。

＜留意点＞
上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。

１ 非接触型情報媒体
２ リーダ／ライタ
１０ コイル
１１ コンデンサ
１２ 検波回路
１３ クロック信号生成回路
１４ データ送信回路
１５ エッジ検出回路
１５Ａ 微分回路
１５Ｂ ヒステリシスコンパレータ
１６ デジタル信号処理回路
１６Ａ 制御部
１６Ｂ リセット信号生成部
１６Ｃ カウンタ
１７ 不揮発性メモリ
１８ 遅延回路
１９ 論理回路

Claims (9)

1. エッジ検出部と、
   前記エッジ検出部の出力信号がローレベルである期間が所定時間を超えた場合にリセット信号を生成するリセット信号生成部と、を備え、
   前記エッジ検出部は前記リセット信号によりリセットされ、前記エッジ検出部がリセットされると前記エッジ検出部の出力信号がハイレベルになる、非接触型情報媒体。
2. アンテナと、
   前記アンテナと前記エッジ検出部との間に設けられる検波部と、を備える、請求項１に記載の非接触型情報媒体。
3. 前記所定時間は、前記非接触型情報媒体が受信する通信データの通信プロトコルで許容されている最大連続ローレベル期間以上である、請求項１または請求項２に記載の非接触型情報媒体。
4. 前記所定時間は、前記非接触型情報媒体が受信する通信データの通信プロトコルで許容されている最大連続ローレベル期間と等しい、請求項３に記載の非接触型情報媒体。
5. カウンタを備え、
   前記リセット信号生成部は、前記カウンタの出力に基づいて、前記非接触型情報媒体が受信する通信データの単位ブロック時間より短いサンプリング周期で前記エッジ検出部の出力信号のレベルを確認する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の非接触型情報媒体。
6. 前記リセット信号生成部は、
   前記エッジ検出部の出力信号をそれぞれ異なる遅延時間で遅延する複数の遅延部と、
   前記複数の遅延部の各出力信号を論理演算して前記リセット信号を生成する論理部と、を備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の非接触型情報媒体。
7. 前記複数の遅延部の個数は、前記非接触型情報媒体が受信する通信データの通信プロトコルで許容されている最大連続ローレベル期間を前記非接触型情報媒体が受信する通信データの単位ブロック時間を除した値から１を引いた数以上である、請求項６に記載の非接触型情報媒体。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の非接触型情報媒体と、
   前記非接触型情報媒体との間で情報通信を行うリーダと、を備える非接触型情報通信システム。
9. 前記リーダはリーダ機能のみならずライタ機能も有するリーダ／ライタである、請求項８に記載の非接触型情報通信システム。

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