JP4866879B2

JP4866879B2 - 電界通信携帯端末

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Publication number: JP4866879B2
Application number: JP2008154541A
Authority: JP
Inventors: 勉溝田; 彰教古谷; 満品川; 門　　勇一; 利彰朝日; 寿雄有海; 誠司矢部; 亮二菊地
Original assignee: NTT Electronics Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Electronics Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2008-06-12
Filing date: 2008-06-12
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2028-06-12
Also published as: JP2009302866A

Description

本発明は、近接した距離で電界伝達媒体を介して電界通信を行うために、携帯電話機に装着して使用する電界通信携帯端末に関する。

近年、電界通信を行うウェアラブルコンピュータとしてのマイクロチップＣＰＵと電界通信を行うトランシーバとを１枚のカードに組み込んだＩＣカード型の携帯端末が開発されている。特開２００６−８６５８４号公報（特許文献１）にはそのような携帯端末が記載されている。

この従来の携帯端末１０１は、図７に示すようにユーザ１０２がこれを携帯していれば、ユーザ１０２の体の一部が別の電界通信装置１０３の電界通信電極１０４に触れることで伝送経路１０５が形成され、電界通信を開始し、逆に電界通信電極１０４から離れることで電界通信を終了することができる。

そこで、図７において、電界通信装置１０３がある部屋の入退出管理装置として、登録されたＩＤの人物しか入退室を許可しないセキュリティサービスを提供するものである場合、次のようにして電界通信技術を利用できる。ユーザ１０２の携帯する携帯端末１０１にはユーザ毎に割当てられたＩＤ番号を登録しておく。そして、電界通信装置１０３の送受信機、少なくともその電界通信電極１０４を出入り口のドア１０６あるいはドアの近くの壁に設置しておき、入室を許可されているユーザ１０２のＩＤ番号が登録されている携帯端末１０１であれば、そのユーザがドア１０６若しくは壁の電界通信電極１０４にタッチすると携帯端末１０１と電界通信装置１０３との間で電界通信を行い、ＩＤ認証処理を行い、認証成立すれば電界通信装置１０３がドアロック解除を許可してドアロックを解除させ、当該ユーザ１０２によるドア開操作を可能にしたり、あるいは自動ドアを開動させたりする。

このように、電界通信ができる携帯端末をユーザに携帯させることで、ユーザに何らかのＩＤ入力操作をさせたりセキュリティＩＣカードのように読み取り装置に近づけたり挿入したりさせる操作を要求することなく、本来のドアノブに触れてドアロックを外してドアを開ける操作だけで、あるいは自動ドアに向かって近づく動作だけでＩＤ照合が自動的に完了させることができる利便さがある。

他方、近年では携帯電話機の普及にはめざましいところがあり、ほとんどの人が携帯しているまでになっている。そのため、携帯電話機に電界通信携帯端末を合体させて１台の装置にして携帯できるようになれば、ユーザにとっては携帯電話機と電界通信用の携帯端末との２台の携帯機器を同時に携帯する煩わしさから解放される。
特開２００６−８６５８４号公報

本発明は、上述した従来技術の課題に鑑みてなされたもので、携帯電話機に装着して携帯電話機と一体ものとすることができ、ユーザを携帯電話機と別の個体として携帯電話機と同時に携帯させる煩わしさから解放できる電界通信携帯端末を提供することを目的とする。

本発明の１つの特徴は、電界通信を行うトランシーバとコンピュータと電界通信電極とを備え、かつ、携帯電話機に装着するための装着手段を備えた電界通信携帯端末において、前記電界通信電極は、前記装着手段によって当該電界通信携帯端末を携帯電話機に装着した状態で、当該携帯電話機の操作ボタンの存在しない背面側に沿うように延出する電極板であって、当該電極板は、送受信信号電極板とグランド電極とを絶縁材を介して積層したものであり、かつ、前記装着状態において前記グランド電極が前記携帯電話機の背面に面し、前記送受信信号電極板が露出する姿勢で備えられている電界通信携帯端末である。

上記の発明の電界通信携帯端末においては、前記装着手段は、多種類の携帯電話機に共通に設けられているアダプタ接続用端子に接続可能な接続コネクタを備えたものとすることができる。

さらに、上記の発明の電界通信携帯端末においては、前記電極板には、携帯電話用の無線信号、携帯電話に内蔵された非接触ＩＣカード等用の無線信号を通過させるスリットを設けたものとすることができる。

本発明の電界通信携帯端末によれば、装着手段により携帯電話機に装着することで携帯電話機による無線通信と共にその携帯電話機を電界通信にも使用でき、ユーザが携帯電話機と別の個体として電界通信用の携帯端末を同時に携帯する煩わしさから解放される。また、本発明の電界通信携帯端末によれば、電界通信電極として端末装置本体を携帯電話機に装着した状態で当該携帯電話機の操作ボタンの存在しない背面側に沿うように延出する電極板を備えているので、ユーザが当該電界通信端末を携帯電話機に装着して携帯していれば電極板がユーザ若しくはその着衣に必ず触れて電界通信が確実に行える。さらに、本発明の電界通信携帯端末によれば、前記電極板は送受信信号電極板とグランド電極とを絶縁材を介して積層した構造にして、かつ、グランド電極が携帯電話機の背面に面し、送受信信号電極板が露出する姿勢で備えられているので、ユーザが当該電界通信端末を携帯電話機に装着して携帯している時に送受信信号電極板とグランド電極とがユーザの生体や着衣を通して短絡することがなくて信頼性の高い電界通信が行える。

また、本発明の電界通信携帯端末によれば、装着手段を多種類の携帯電話機に共通に設けられているアダプタ接続用端子に接続可能なものとすることにより、電界通信機能を付加するために携帯電話機側に何ら機能変更を要求することがなく、後付けの装置として利用できる利点がある。

さらに、本発明の電界通信携帯端末によれば、電極板に携帯電話用の無線信号、携帯電話に内蔵された非接触ＩＣカード等用の無線信号を通過させるスリットを設けることにより、携帯電話機に対する無線信号、携帯電話に内蔵された非接触ＩＣカード等用の無線信号の受送信を阻害することがない利点がある。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の１つの実施の形態の電界通信携帯端末１の携帯電話機２への装着状態を示し、図２は、本実施の形態の電界通信携帯端末１の端末装置本体１１の内部の回路構成を示している。

この電界通信携帯端末１は、図２に示す内部回路構成の端末装置本体１１と、この端末装置本体１１を多種類の携帯電話機のいずれにも共通して設置されている外部接続用コネクタ２１に対して接続するためのアダプタ接続端子１２と、端末装置本体１１を携帯電話機２に装着した状態で当該携帯電話機２の操作ボタン２２の存在しない背面側に沿うように延出する電極板１３で構成されている。携帯電話機２側の接続端子２１としては、株式会社ＮＴＴドコモのＦＯＭＡ（登録商標）の携帯電話機であれば、電源接続用の外部接続用コネクタを利用するのが好ましい。また、ＫＤＤＩ社やソフトバンク社の携帯電話機に対しても、その電源接続用の外部接続用コネクタを利用するのが好ましい。

図１（ｂ）に詳しいように、電極板１３は送受信信号電極板１４とグランド電極１５とこれらの間を絶縁する絶縁シート１６にて構成されている。また、図１（ｃ）に詳しいように、送受信信号電極板１４とグランド電極１５には図示したようなＸ字状にスリット１７が設けられている。このスリット１７は、電極板１３が携帯電話機２用の無線信号、携帯電話に内蔵された非接触ＩＣカード等用の無線信号の送受信を阻害しないように設けたものである。スリット１７の態様としては、特に限定されないが、例えば、十字状、縞状であっても構わない。これら送受信信号電極板１４、グランド電極１５は後述するように端末装置本体１１内のトランシーバに接続されている。

図２に示したように、端末装置本体１１内の回路構成は次の通りである。端末装置本体１１内には、コンピュータ１１１と、トランシーバ１１２と、携帯電話機２との個人認証を行うためのＵＡＲＴ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＡｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＲｅｃｅｉｖｅｒＴｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）インタフェース１１３と、これらコンピュータ１１１及びトランシーバ１１２の電源となる内蔵バッテリ１１４とが具備されている。また、図２では、端末装置本体１１内のトランシーバ１１２に対して前述した送受信信号電極１４、グランド電極１５が接続してある。

尚、携帯電話機２には、接続された電界通信携帯端末と個人認証を実行するプログラムが組み込まれていて、本実施の形態の電界通信携帯端末１が携帯電話機２に接続された時に個人認証手続を実行し、携帯電話機２側が該電界通信携帯端末１が正規の使用者のものであることを確認する。

次に、上記構成の電界通信携帯端末１の使用方法について説明する。本実施の形態の電界通信携帯端末１は携帯電話機２とは別に入手し、携帯電話機２に接続して使用する。携帯電話機２に対する接続は、接続用コネクタ１２を携帯電話機２の外部接続端子２１に対して差し込むことにより行う。そしてこの携帯電話機２への装着が携帯電話機２側で検出されると、携帯電話機２側で個人認証用の組み込みプログラムが起動し、接続された機器が電界通信携帯端末１であること、そして正規の使用者（例えば、当該携帯電話機２の正規の所有者あるいは使用者）であることを確認するために個人認証処理が実行される。そして、この個人認証手続は、携帯電話機２側にて暗証番号を入力させて照合するものとすることができる。

ユーザは、本実施の形態の電界通信携帯端末１が接続された携帯電話機２を、一般的な携帯電話機の携帯方法と同様の方法で携帯して移動することになる。例えば、着衣のポケットに入れて移動したり、ベルトホルダーに入れて移動したり、ネックストラップに掛けて移動したり、バッグに入れて移動したりする。

以下では、本実施の形態の電界通信携帯端末１をセキュリティゾーンのドアロック解除のためのＩＤ認証装置として使用する場合の電界通信動作について説明する。

図３に示すように、セキュリティゾーンのドア５の近くの壁に電界通信携帯端末１と電界通信を執り行う相手方の電界通信用トランシーバ６が設置してあり、またコンピュータで構成される制御装置７がこの電界通信用トランシーバ６とＬＡＮのようなネットワークにて接続されている。

電界通信用トランシーバ６は、レーザ光と電気光学結晶を用いた電気光学的手法による信号検出技術を利用していて、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体である生体に誘起させ、この誘起した電界を利用して情報の送受信を行うトランシーバである。

図４に示すように、この電界通信用トランシーバ６は、コンピュータで成る制御装置７からの送信データを入出力（Ｉ／Ｏ）回路６０１を介して受け取ると、この送信データを送信部６０２を介して送受信電極６０３に供給し、該送受信電極６０３及び絶縁膜６０４を介して電界伝達媒体Ａに電界を誘起させ、この電界を電界伝達媒体Ａの他の部位に伝達させる。また、電界伝達媒体Ａに誘起されて伝達されてくる電界を絶縁膜６０４を介して送受信電極６０３で検出し、この電界を電界検出光学部６０５に結合して電気信号に変換する。そして、この電気信号は、信号処理回路６０６で増幅、雑音除去などの信号処理を施され、さらに波形整形回路６０７で波形整形されてから、入出力（Ｉ／Ｏ）回路６０１を介して制御装置７に出力する。制御装置７は後述するＩＤ照合が成立すればセキュリティドア５のドアロックの解除制御を行う。

図３に示したように、セキュリティゾーンのセキュリティドア５に正規のユーザＡが近づいて電界通信用トランシーバ６の絶縁膜６０４あるいは電極６０３の部分にタッチすれば、以下のＩＤ照合処理によりセキュリティドア５のドアロックの解除制御が行われる。

本実施の形態の電界通信携帯端末１は携帯電話機２に装着された状態でユーザＡの着衣のポケットに入れられているものとする。ユーザＡが電界通信携帯端末１の装着された携帯電話機２を手に握っていてもよい。

ユーザＡが電界通信用トランシーバ６に接触することにより、ユーザＡの人体及びトランシーバ６を介してＩＤ信号を制御装置７に送信する。そして、制御装置７は、ＩＤ信号を受信するとＲｅｃｅｉｖｅｄ信号を電界通信携帯端末１に送信する。そして、電界通信携帯端末１は、Ｒｅｃｅｉｖｅｄ信号を受信すると、Ａｃｔｉｏｎ信号を制御装置７に送信する。そして、制御装置７は、Ａｃｔｉｏｎ信号を受信すると、ロック解除の制御信号をセキュリティドア５に送信し、セキュリティドア５はドアロックを解除する。

次に、図３の通常処理を、さらに詳しく説明する。図５は、図３の通常処理のシーケンス図である。また、図６は電界通信携帯端末１及び制御装置７が送信する各種信号のパケット構成例を示すものである。図６（０）に示すように、パケットの基本構成は電界通信携帯端末１のＩＤ情報と、制御装置７のＩＤ情報と、Ｒｅｃｅｉｖｅｄフラグと、Ａｃｔｉｏｎフラグと、時間情報と、パリティとを有する。

まず、電界通信携帯端末１を携帯するユーザＡは、セキュリティドア５の手前の壁や床などに設置されている電界通信用トランシーバ６の電極６０３及び絶縁膜６０４（以下、「電極６０３等」）に接触する。これにより、電界通信携帯端末１のコンピュータ１１１と制御装置７との間で、電界通信携帯端末１のトランシーバ１１２、電界伝達媒体であるユーザＡの人体、及びトランシーバ６を介した通信路が確立される。そして、コンピュータ１１１から図６（１）に示すＩＤ信号を、前記通信路を介して制御装置７に送信する（Ｓ１１）。すなわち、携帯端末１側のコンピュータ１１１はその記憶部に記憶されたＩＤと、パリティとを設定したＩＤ信号を生成して送信する。

そして、制御装置７の信号送信部７１は、ＩＤ信号を受信すると、当該ＩＤ信号のＩＤがＩＤ記憶部７３に記憶された正当なＩＤか否かを判別する（Ｓ１２）。ＩＤ記憶部７３に記憶されたＩＤの場合、信号送信部７１は、図６（２）に示すＲｅｃｅｉｖｅｄ信号を前記通信路を介して電界通信携帯端末１に送信する（Ｓ１３）。尚、信号送信部７１は、電界通信携帯端末１から送信されたＩＤ信号のパケットに、当該制御装置７のＩＤ、Ｒｅｃｅｉｖｅｄフラグ及びＩＤ信号の受信時刻を設定し、またパリティを設定したＲｅｃｅｉｖｅｄ信号を生成し、送信する。また、制御装置７のＩＤは、メモリなどの記憶装置に記憶されているものとする。

Ｒｅｃｅｉｖｅｄフラグは、ＩＤ記憶部７３に記憶された正当なＩＤであることを示すフラグである。ＩＤ記憶部７３に記憶されていない不正なＩＤのＩＤ信号の場合、信号送信部７１は、Ｒｅｃｅｉｖｅｄフラグが設定されていないＲｅｃｅｉｖｅｄ信号を送信するか、あるいは、Ｒｅｃｅｉｖｅｄ信号を送信しないものとする。

そして、電界通信携帯端末１のコンピュータ１１１は、Ｒｅｃｅｉｖｅｄ信号を受信する。コンピュータ１１１は、Ｒｅｃｅｉｖｅｄフラグが設定されたＲｅｃｅｉｖｅｄ信号を受信すると、図６（３）に示すＡｃｔｉｏｎ信号を前記通信路を介して制御装置７に送信する（Ｓ１４）。すなわち、制御装置７から送信されたＲｅｃｅｉｖｅｄ信号のパケットに、Ａｃｔｉｏｎフラグを設定し、またパリティを設定したＡｃｔｉｏｎ信号のパケットを生成して送信する。尚、Ｒｅｃｅｉｖｅｄフラグが設定されていないＲｅｃｅｉｖｅｄ信号を受信した場合、又はＲｅｃｅｉｖｅｄ信号を受信しない場合には、コンピュータ１１１はＡｃｔｉｏｎ信号を送信しない。

そして、制御装置７の制御部７２は、Ａｃｔｉｏｎ信号を受信すると、ドアロック解除の制御信号をセキュリティドア５に送信し、ドアロックを解除させる（Ｓ１５）。また、制御部７２は、受信したＡｃｔｉｏｎ信号のパケットの時刻情報を当該Ａｃｔｉｏｎ信号を受信した時刻に書き換えてパリティを設定したログ情報（図６（４））をログ情報記憶部７４に格納する。

以上説明した通常処理により、制御装置７は、電界通信携帯端末１を携帯電話機２に装着した状態で携帯するユーザＡがトランシーバ６に接触することにより、ドアロック解除の制御信号をセキュリティドア５に送信してドアロックを解除させる。

このように、本実施の形態の電界通信携帯端末１によれば、これを携帯電話機２に装着することで携帯電話機２にほとんど同様に違和感なく携帯させることができ、しかも、携帯電話機２は日常生活の必須のアイテムとして忘れられることも少ないので、これに装着して利用される電界通信端末１も日常生活で家に置き忘れられたり、着替えの際に移し替えを忘れられたりする可能性も低くでき、電界通信端末の本来の利便性を十分に発揮させることができる。

また、本実施の形態の電界通信携帯端末１によれば、アダプタ接続端子１２を多種類の携帯電話機２に共通に設けられている外部接続用コネクタ２１に接続可能なものとすることにより、電界通信機能を付加するために携帯電話機側に何ら機能変更を要求することがなく、後付けの装置として利用できる利点がある。

また、本実施の形態の電界通信携帯端末１によれば、端末装置本体１１を携帯電話機２に装着した状態で当該携帯電話機２の操作ボタン２２の存在しない背面側に沿うように延出する電極板１３を備えているので、ユーザＡが携帯電話機２を手に持つ、着衣のポケットに入れる、あるいはベルトホルダーに入れる等して携帯している時にユーザＡを媒体とした電界通信が確実に行える。

また、本実施の形態の電界通信携帯端末１によれば、電極板１３を送受信信号電極板１４とグランド電極１５とを絶縁材１６を介して積層した構造にして、かつ、グランド電極１５が携帯電話機２の背面に面し、送受信信号電極板１４が露出する姿勢で備えられたものとすることにより、ユーザＡが携帯電話機２を手に持ち、着衣のポケットに入れ、あるいはベルトホルダーに入れる等して携帯している時に送受信信号電極板１４とグランド電極１５がユーザＡを媒介して短絡することがなくて信頼性の高い電界通信が行える。

さらに、本実施の形態の電界通信携帯端末１によれば、電極板１３に携帯電話用の無線信号、携帯電話に内蔵された非接触ＩＣカード等用の無線信号を通過させるスリットを設けることにより、携帯電話機２に対する無線信号、携帯電話に内蔵された非接触ＩＣカード等用の無線信号の受送信を阻害することがない利点がある。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、本発明の実施の形態に対して種々の変形や変更を施すことができる。また、上記の実施の形態では、自動ドアやオートロックドアの開閉にＩＤ番号を利用する電界通信技術について例示したが、これに限らず、例えば、プリンタ側に設置されている電界通信電極に携帯端末を携帯しているユーザがタッチすれば、その携帯端末に登録されているＩＤ番号にて該当ユーザのドキュメントを指定してプリントアウトする文書印刷システムに適用することもできる。

図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の１つの実施の形態の電界通信携帯端末を携帯電話機に装着した状態の正面図、側面図及び背面図。図２は、上記実施の形態の電界通信携帯端末のブロック図。図３は、上記実施の形態の電界通信携帯端末を携帯電話機に装着して使用するセキュリティドアのドアロック解除に利用する使用態様を説明する説明図。図４は、上記実施の形態の電界通信携帯端末と電界通信を行い、セキュリティドアのドアロック解除制御を行うトランシーバ及び制御装置のブロック図。図５は、上記実施の形態の電界通信携帯端末とセキュリティドアのドアロック解除制御のために電界通信を行うトランシーバ及び制御装置との間の通常動作のシーケンス図。図６は、上記実施の形態の電界通信携帯端末とセキュリティドアのドアロック解除制御のために電界通信を行うトランシーバ及び制御装置との間の通常動作時に用いる各種信号のパケット構成図。図７は、従来の電界通信システムの説明図。

符号の説明

１電界通信携帯端末
２携帯電話機
５セキュリティドア
６トランシーバ
７制御装置
１１端末装置本体
１２アダプタ接続端子
１３電極板
１４送受信信号電極板
１５グランド電極
１６絶縁シート
１７スリット
２１外部接続用コネクタ
２２操作ボタン
７１信号送信部
７２制御部
７３ＩＤ記憶部
７４ログ情報記憶部
１０１携帯端末
１０２ユーザ
１０３電界通信装置
１０４電界通信電極
１０５伝送経路
１０６ドア
１１１コンピュータ
１１２トランシーバ
１１４バッテリ
６０１入出力回路
６０２送信部
６０３送受信電極
６０４絶縁膜
６０５電界検出光学部
６０６信号処理回路
６０７波形整形回路
Ａユーザ

Claims

電界通信を行うトランシーバとコンピュータと電界通信電極とを備え、かつ、携帯電話機に装着するための装着手段を備えた電界通信携帯端末において、
前記電界通信電極は、前記装着手段によって当該電界通信携帯端末を携帯電話機に装着した状態で、当該携帯電話機の操作ボタンの存在しない背面側に沿うように延出する電極板であって、
当該電極板は、送受信信号電極板とグランド電極とを絶縁材を介して積層したものであり、かつ、前記装着状態において前記グランド電極が前記携帯電話機の背面に面し、前記送受信信号電極板が露出する姿勢で備えられていることを特徴とする電界通信携帯端末。
前記装着手段は、多種類の携帯電話機に共通に設けられているアダプタ接続用端子に接続可能な接続コネクタを備えたことを特徴とする請求項１に記載の電界通信携帯端末。
前記電極板には、携帯電話用の無線信号、携帯電話に内蔵された非接触ＩＣカード等用の無線信号を通過させるスリットを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電界通信携帯端末。