JP6787829B2 - 携帯型無線通信装置、および携帯型無線通信装置を用いる警備システム - Google Patents

Description

本発明はユーザが管理、保有する携帯型の無線通信装置、およびこれを用いる警備システムに関する。

近年、非接触方式の近距離通信技術を利用した情報伝達方法が飛躍的に普及し、様々な分野で利用されるに至っている。非接触方式の近距離通信では、集積回路が搭載された半導体チップ（以下、ＩＣチップ）とアンテナを基本構造とする携帯型の無線通信装置が用いられる。リーダ／ライターから生成される誘導電磁界、あるいは電波によってアンテナに電力が誘起され、これによってＩＣチップが駆動される。ＩＣチップは、ＩＣチップ内に組み込まれた情報の読出し、ＩＣチップ内への情報の書き込み、命令の生成と送信、リーダ／ライターからの命令の受信など、種々のプロセスを実行する。このような無線通信装置は、一般的にはＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）と呼ばれるが、その形状や用途によって多様な名称が付与されている。例えばＩＣタグ、ＲＦタグ、ＩＣカード、などとも呼ばれる。

記憶される情報の多様性や無線通信装置自体の優れた携帯性に起因し、商品管理や個人認証、セキュリティー対策、商取引決裁などの手段として、無線通信装置は幅広く利用されている。例えば特許文献１では、携帯型の無線通信装置を用いた警備システムが開示されている。

特開２０１４−１２３３３０号公報

本発明の実施形態は、ユーザが管理、保有する携帯型の無線通信装置を提供することを目的の一つとする。さらに本発明の実施形態は、この無線通信装置を用いる警備システムを提供し、より高いセキュリティーシステムを構築することを目的の一つとする。

本発明の実施形態の一つは携帯型無線通信装置である。この携帯型無線通信装置は、容量可変領域を有する第１の絶縁膜；第１の絶縁膜上に位置し、第１のＩＣチップ、および第１のＩＣチップと電気的に接続される第１のアンテナとを有する第１の回路；第１の絶縁膜上に位置し、第２のＩＣチップ、および第２のＩＣチップと電気的に接続される第２のアンテナとを有する第２の回路を有する。容量可変領域上において第１のアンテナと第２のアンテナは、それぞれ第１の容量パターンと第２の容量パターンとを有する。第１の容量パターンと第２の容量パターンは、第１の回路と第２の回路に容量を付与するように構成される。第１の回路と第２の回路は互いに共振周波数が異なる。

本発明の実施形態の一つは警備システムである。この警備システムは、搬送波を送出するように構成されるリーダ／ライターが搭載された警備端末と、リーダ／ライターと無線通信するように構成される携帯型無線通信装置と、警備端末と通信し、警備エリアの開錠を制御するように構成される制御装置を有する。携帯型無線通信装置は、第１の信号を送信するように構成される第１の回路、および第２の信号を送信するように構成される第２の回路を有し、第１の回路と第２の回路は、共振周波数が異なる。

本発明の一実施形態の携帯型無線通信端末の模式的上面図。 本発明の一実施形態の携帯型無線通信端末の模式的断面図。 本発明の一実施形態の携帯型無線通信端末の等価回路。 本発明の一実施形態の携帯型無線通信端末の模式的上面図。 本発明の一実施形態の携帯型無線通信端末の模式的上面図。 本発明の一実施形態の携帯型無線通信端末の模式的上面図。 本発明の一実施形態の携帯型無線通信端末の模式的上面図。 本発明の一実施形態の携帯型無線通信端末の模式的断面図。 本発明の一実施形態の携帯型無線通信端末の模式的上面図。 本発明の一実施形態の携帯型無線通信端末、およびリーダ／ライターのブロック図。 本発明の一実施形態の警備システムの構成、および警備端末のブロック図。 本発明の一実施形態の警備システムのフローチャート。

以下、本出願で開示される発明の各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。

（第１実施形態）
［１．携帯型無線通信装置］
以下、本発明の一実施形態の携帯型無線通信装置（以下、ＩＣタグと記す）を説明する。

１−１．全体構成
図１（Ａ）にＩＣタグ１００の模式的上面図を、図２（Ａ）に図１（Ａ）の鎖線Ａ−Ａ´に沿った模式的断面図を示す。図１（Ａ）、図２（Ａ）に示すように、ＩＣタグ１００は、第１の絶縁膜１０２上に二つの回路を備える。二つの回路の一つ（以下、第１の回路１１０と記す）は、第１のＩＣチップ１１２、および第１のＩＣチップ１１２と電気的に接続される第１のアンテナ１１４を有する。同様に、もう一方の回路（以下、第２の回路１２０と記す）は、第２のＩＣチップ１２２と第２のアンテナ１２４を有する。第１の回路１１０と第２の回路１２０上には、第２の絶縁膜１０４が設けられる。

図２（Ａ）に示すように、第１の回路１１０と第２の回路１２０を構成する第１のＩＣチップ１１２、第２のＩＣチップ１２２、第１のアンテナ１１４、第２のアンテナ１２４は、第１の絶縁膜１０２と第２の絶縁膜１０４によって封止される。任意の構成として、第１の絶縁膜１０２の下、および第２の絶縁膜１０４上に保護フィルム１０１、１０５を設けてもよい。第１の絶縁膜１０２、第２の絶縁膜１０４、保護フィルム１０１、１０５は、高分子材料に代表される絶縁体で形成することができる。高分子材料としては、例えばポリカルボナート、ポリイミド、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリオレフィンなどが挙げられる。第１の絶縁膜１０２と第２の絶縁膜１０４はそれぞれ、基板、対向基板と呼ばれることもある。なお、第２の絶縁膜１０４を設けず、第１の絶縁膜１０２と接するように保護フィルム１０５を設けてもよい。

第１の絶縁膜１０２には、その一部に容量可変領域１０６が設けられる。この容量可変領域１０６は、ＩＣタグ１００を使用するユーザが、指などで簡単に覆うことができる面積を有する。具体的な面積は、１ｍｍ²以上５００ｍｍ²以下、５ｍｍ²以上７５０ｍｍ²以下、１０ｍｍ²以上５００ｍｍ²以下、あるいは５０ｍｍ²以上５００ｍｍ²以下とすることができる。

第１のアンテナ１１４と第２のアンテナ１２４は、いずれも電磁誘導方式のアンテナであり、ループアンテナとも呼ばれる。第１のアンテナ１１４と第２のアンテナ１２４に囲まれた領域を通過する磁束密度の変化に応じた大きさの起電力が第１の回路１１０と第２の回路１２０に発生する。この起電力は第１のＩＣチップ１１２、第２のＩＣチップ１２２に与えられ、第１のＩＣチップ１１２、第２のＩＣチップ１２２が駆動される。第１のアンテナ１１４と第２のアンテナ１２４は、例えば短波（ＨＦ）や超短波（ＶＨＦ）の周波数帯で共振するように構成することができる。図１では、第１のアンテナ１１４と第２のアンテナ１２４はそれぞれ一巻の形状を有しているが、複数周巻かれた形状を有していてもよい。

第１のＩＣチップ１１２、第２のＩＣチップ１２２は、リーダ／ライター２２０（後述）からの命令に従い、それぞれ互いに異なる第１の信号、第２の信号を生成するように構成される。第１の信号、第２の信号はそれぞれ、第１のアンテナ１１４と第２のアンテナ１２４によってリーダ／ライター２２０へ送信される。

１−２．容量可変領域
容量可変領域１０６上において、第１のアンテナ１１４、第２のアンテナ１２４はそれぞれ、第１の容量パターン１１６、第２の容量パターン１２６を有する。第１の容量パターン１１６、第２の容量パターン１２６はそれぞれ、第１の回路１１０と第２の回路１２０に容量（静電容量）を付加する機能を有する。

図１（Ａ）に示した例では、第１の容量パターン１１６、第２の容量パターン１２６はそれぞれジグザグ形状（あるいはパルス形状）を有する。より具体的には、容量可変領域１０６の拡大図である図１（Ｂ）に示すように、第１の容量パターン１１６は複数の屈曲点（例えば屈曲点１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ）と、屈曲点に挟まれる直線部（例えば直線部１１６ｄ、１１６ｅ）を有する。図１（Ｂ）に示すように、隣接する直線部は、互いに平行に配置することができる。すなわち、屈曲点１１６ａと１１６ｂに挟まれる直線部１１６ｄと、屈曲点１１６ｂと屈曲点１１６ｃに挟まれる直線部１１６ｅは互いに平行に配置することができる。ただし、本実施形態はこの構造に限られず、直線部１１６ｄと１１６ｅのベクトルが交差するよう、第１の容量パターン１１６、第２の容量パターン１２６を形成してもよい。なお、上述した容量可変領域１０６の面積とは、ジグザグ形状を包含する最小の四角形の面積である。

上述したように、容量可変領域１０６は比較的小さい面積を有しており、この領域中に第１の容量パターン１１６、第２の容量パターン１２６が形成される。したがって、第１の容量パターン１１６、第２の容量パターン１２６のそれぞれにおいて容量Ｃ₁₁、Ｃ₂₂が生じ、かつ、第１の容量パターン１１６、第２の容量パターン１２６間でも容量Ｃ₁₂が形成される（図１（Ｂ））。

図３に第１の回路１１０、第２の回路１２０の等価回路を示す。第２の回路１２０の等価回路は第１の回路１１０のそれと同一であるので、第１の回路１１０について説明する。図３に示すように、第１の回路１１０は、第１のアンテナ１１４のインダクタンスＬ、第１の回路の容量Ｃ、第１のアンテナ１１４の抵抗Ｒ₂、第１のＩＣチップ１１２の抵抗Ｒ₁、および解放電圧Ｖ_mで表すことができる。第１の回路の容量Ｃは、第１のＩＣチップ１１２の容量Ｃ_cと第１の容量パターン１１６の容量Ｃ₁₁、および第１の容量パターン１１６と第２の容量パターン１２６間で形成される容量Ｃ₁₂を含む。第１の回路１１０の共振周波数ｆ₁、および第１の回路の容量Ｃは以下の式によって表される。

第１の回路１１０は、リーダ／ライター２２０から送出される搬送波の周波数ｆ₀と効率よく共振するよう構成される。具体的には、第１のＩＣチップ１１２の抵抗Ｒ₁や容量Ｃ_c、第１のアンテナ１１４の抵抗Ｒ₂、容量Ｃ₁₁、Ｃ₁₂を考慮し、共振周波数ｆ₁が搬送波の周波数ｆ₀と一致する、あるいはできるだけ近くなるように第１の回路１１０を調整する。例えば周波数ｆ₀が１３．５６ＭＨｚである場合、共振周波数ｆ₁と周波数ｆ₀の差が０ＭＨｚ以上であり、かつ、０．１ＭＨｚ、０．２ＭＨｚ、０．５ＭＨｚ、あるいは１ＭＨｚ以下になるよう、第１の回路１１０の共振周波数ｆ₁を調整する。ここで、上記式から理解されるように、第１の回路１１０の共振周波数ｆ₁には、容量Ｃ₁₁、Ｃ₁₂が大きく影響を与える。換言すると、第１の容量パターン１１６の形状や面積を制御することで、容易に第１の回路１１０の共振周波数ｆ₁を調整し、リーダ／ライター２２０からの搬送波から効率よく電力を生成することができる。

一方、第２の回路は、周波数ｆ₀とは共振しない、あるいは共振しても第２のＩＣチップ１２２が動作しない程度の低い電圧が発生するよう調整される。第１の回路１１０と同様、第２のＩＣチップ１２２の抵抗Ｒ₁や容量Ｃ_c、第２のアンテナ１２４の抵抗Ｒ₂、容量Ｃ₂₂、Ｃ₁₂を考慮して第２の回路１２０の共振周波数ｆ₂が調整される。例えば周波数ｆ₀が１３．５６ＭＨｚに調整されている場合、共振周波数ｆ₂と周波数ｆ₀の差が０．５ＭＨｚ以上であり、かつ、１ＭＨｚ以下、２ＭＨｚ以下、あるいは５ＭＨｚ以下になるよう、第２の回路１２０の共振周波数を調整する。あるいは、周波数ｆ₀、もしくは共振周波数ｆ₁において、第２のＩＣチップ１２２に印加される電圧が、第１のＩＣチップ１１２に印加される電圧の１％以上５０％以下となるよう、第２の回路１２０の共振周波数ｆ₂を調整してもよい。第１の回路１１０と同様、第２の回路１２０の共振周波数ｆ₂は、第２の容量パターン１２６の形状や面積を制御することで、容易に調整することができる。なお、共振周波数ｆ₂は、共振周波数ｆ₁のそれよりも高いことが好ましい。

１−３．共振周波数のシフト
図２（Ａ）で示したように、第１の容量パターン１１６、第２の容量パターン１２６上には、第２の絶縁膜１０４が設けられる。したがって、図２（Ｂ）に示すように、容量可変領域１０６上にユーザの指や掌が接触（以下、タッチと記す）すると、容量可変領域１０６内の第１の容量パターン１１６、第２の容量パターン１２６と指や掌との間に容量Ｃ´が生じる。このため、図３に示した等価回路に容量Ｃ´が割り込むこととなり、第１の回路１１０と第２の回路１２０の容量Ｃが増大する。その結果、上記式に従い、第１の回路１１０と第２の回路１２０のタッチ後の共振周波数は、低周波数側にシフトする。すなわち、第１の回路１１０の共振周波数ｆ₁は周波数ｆ₀から離れ、逆に第２の回路１２０の共振周波数ｆ₂が周波数ｆ₀に近づく。

タッチ前の共振周波数ｆ₂と周波数ｆ₀の差が上述した範囲を満たし、タッチ後の共振周波数ｆ₂と周波数ｆ₀の差が０ＭＨｚ以上であり、かつ、０．１ＭＨｚ、０．２ＭＨｚ、０．５ＭＨｚ、あるいは１ＭＨｚ以下になるよう、第２の容量パターン１２６が調整される。同様に、タッチ前の共振周波数ｆ₁と周波数ｆ₀の差が上述した範囲を満たし、タッチ後の共振周波数ｆ₁と周波数ｆ₀の差が０．５ＭＨｚ以上であり、かつ、１ＭＨｚ、２ＭＨｚ、あるいは５ＭＨｚ以上になるよう、第１の容量パターン１１６が調整される。上述したように、これらの調整は、第１の容量パターン１１６、第２の容量パターン１２６の形状や長さを適宜変えることによって行うことができる。

このように、第１の容量パターン１１６、第２の容量パターン１２６の形状や大きさを適宜設計、調整することにより、容量可変領域１０６へのタッチによって、ＩＣタグに含まれる二つの回路の共振周波数を同時にシフトすることが可能となる。例えば、容量可変領域１０６にユーザが触れていないときには、第１の回路１１０が選択的に搬送波と共振し、第１のＩＣチップ１１２を駆動することができる。一方、容量可変領域１０６にユーザが触れている場合には、両方の回路の共振周波数がシフトするため、第２の回路１２０が選択的に搬送波と共振し、第２のＩＣチップ１２２を駆動することができる。すなわち、ユーザによるＩＣタグ１００の使用形態により、二つの動作モードでＩＣタグ１００を駆動することができる。

上述したように、リーダ／ライター２２０からの信号に対し、互いに異なる信号を生成、送信するように第１のＩＣチップ１１２と第２のＩＣチップ１２２を構成することができる。これにより、リーダ／ライター２２０は、ＩＣチップ１１２、１２２の動作モードの変化を認識し、どちらの信号が送信されたかを判定することができる。

１−４．変形例
容量パターンやアンテナの形状は上述したものに限られない。例えば図４（Ａ）に示すように、形状や大きさ（アンテナの配線の幅や長さ）が、互いに異なるよう、第１の容量パターン１１６と第２の容量パターン１２６を構成することができる。第１のＩＣチップ１１２と第２のＩＣチップ１２２の抵抗Ｒ₁や容量Ｃ_cがほぼ同じである場合、この構成を用いることで、より効果的に異なる共振周波数を第１の回路１１０、第２の回路１２０に付与することができる。

あるいは図４（Ｂ）に示すように、一方の容量パターンが他方の容量パターンに組み込まれるよう、第１の容量パターン１１６と第２の容量パターン１２６を構成してもよい。この例では、第１の容量パターン１１６が、第２の容量パターン１２６に組み込まれている。より具体的には、第１の容量パターン１１６の直線部１１６ｄ、１１６ｅが、第２の容量パターン１２６の二つの直線部１２６ｄ、１２６ｅによって挟持されている。このような構造を採用することで、第１の容量パターン１１６と第２の容量パターン１２６間の容量Ｃ₁₂を増大させることができる。

第１の容量パターン１１６や第２の容量パターン１２６の形状はジグザグ形状に限られない。例えば図５（Ａ）に示すように、渦巻形状を有していてもよい。この場合、一つの屈曲点（例えば屈曲点１１６ａ）を挟む二つの直線部（例えば直線部１１６ｄ、１１６ｅ）のベクトルは互いに交差する。これらのベクトルの角度は９０°に限られず、任意の角度に設定することができる。

あるいは図５（Ｂ）に示すように、渦巻形状は曲線部を含む、あるいは曲線部によって構成されてもよい。

上述した例では、容量可変領域１０６において第１のアンテナ１１４、第２のアンテナ１２４はそれぞれ断線されず、各第１の回路１１０、第２の回路１２０においてループアンテナが形成される。しかしながら、第１のアンテナ１１４や第２のアンテナ１２４が形成するループは必ずしも物理的に連続的に形成される必要は無く、分断されていてもよい。

具体的には、例えば図６（Ａ）に示すＩＣタグ１４０のように、容量可変領域１０６において第１のアンテナ１１４が分断され、第１の配線１１４ａと第２の配線１１４ｂを与えてもよい。容量可変領域１０６上において、第１の配線１１４ａと第２の配線１１４ｂの端部はそれぞれ、Ｔ字形状を有することができる。第１の配線１１４ａと第２の配線１１４ｂのＴ字形状の直線部は、互いに平行となるように配置することができる。したがって、第１の配線１１４ａ、第２の配線１１４ｂはそれぞれ、平行に配置された容量電極１４２、１４４を有すると見做すことができ、これらの容量電極１４２、１４４によって第１の容量パターン１１６を形成することができる。

同様に、容量可変領域１０６において第２のアンテナ１２４は分断され、第１の配線１２４ａと第２の配線１２４ｂを与えてもよい。容量可変領域１０６上において、第１の配線１２４ａと第２の配線１２４ｂの端部はそれぞれ、Ｔ字形状を有することができる。第１の配線１２４ａと第２の配線１２４ｂのＴ字形状の直線部は、互いに平行となるように配置することができる。したがって、第１の配線１２４ａ、第２の配線１２４ｂはそれぞれ、平行に配置された容量電極１４６、１４８を有すると見做すことができ、これらの容量電極１４６、１４８によって第２の容量パターン１２６を形成することができる。

ＩＣタグ１４０が搬送波を受けると、容量電極１４２と容量電極１４４の間、および容量電極１４６と容量電極１４８の間には、比較的大きな電位差が発生する。このため、第１の容量パターン１１６と第２の容量パターン１２６により、大きな容量を確保することができる。

図６（Ｂ）に示すＩＣタグ１５０のように、容量電極１４２、１４４、１４６、１４８はジグザグ構造を有していてもよい。このような構造を有することで、第１の容量パターン１１６と第２の容量パターン１２６間の容量Ｃ₁₂も十分に確保することができる。

ＩＣタグ１４０、１５０では、第１の容量パターン１１６と第２の容量パターン１２６の容量は、第１の絶縁膜１０２の上面に平行な電界によって形成されているが、第１の絶縁膜１０２の上面に垂直な電界によって容量を形成してもよい。例えば図７（Ａ）に示すＩＣタグ１６０のように、第１の配線１１４ａと第２の配線１１４ｂの端部が、それぞれ第１の絶縁膜１０２の上面に平行な板状の形状を有するように、第１のアンテナ１１４を成形してもよい。容量可変領域１０６の拡大上面図を図７（Ｂ）に、図７（Ｂ）の鎖線Ｃ−Ｃ´に沿った断面図を図８に示す。これらの図に示すように、第１の配線１１４ａと第２の配線１１４ｂの端部にそれぞれ板状の端部１６２、１６４が設けられ、これらは第１の絶縁膜１０２を介して互いに重なる。したがって第１の容量パターン１１６では、第１の絶縁膜１０２を誘電体とし、板状の端部１６２、１６４を一対の容量電極とする容量Ｃ₁₁が形成される。なお、図７（Ｂ）では見やすさを考慮し、板状の端部１６２、１６６の一部は図示していない。

この場合、板状の端部１６２、１６４は互いに異なる層に存在するので、板状の端部１６２、１６４のいずれかは、第１の絶縁膜１０２中に設けられる開口部を介してそれぞれ第１の配線１１４ａ、第２の配線１１４ｂと電気的に接続される。ここで示した例では、板状の端部１６２は開口部１７０を介して第１の配線１１４ａと接続される（図７（Ｂ））。

同様の構成は第２のアンテナ１２４にも適用可能であり、第２の容量パターン１２６では、第１の絶縁膜１０２を誘電体、板状の端部１６６、１６８を一対の容量電極とする容量Ｃ₂₂が形成される。第１のアンテナ１１４と同様、第２のアンテナ１２４の第１の配線１２４ａと第２の配線１２４ｂの一方（ここでは第１の配線１２４ａ）が開口部１７２を介して板状の端部１６６と接続される。

図８では、一対の第２の絶縁膜１０４が板状の端部１６２、１６４、１６６、１６８、および第１の絶縁膜１０２を挟持するように示されているが、ＩＣタグ１００と同様、第２の絶縁膜１０４は設けなくてもよく、あるいはいずれか一方の第２の絶縁膜１０４のみを設けてもよい。

上述した例では、一つのＩＣタグに対し、一つの容量可変領域１０６が設けられているが、容量可変領域１０６の数に制約はない。例えば図９（Ａ）に示すＩＣタグ１８０のように、第１の絶縁膜１０２上の異なる領域に、複数の容量可変領域（ここでは、容量可変領域１０６、１０８）を設けてもよい。複数の容量可変領域を設けることで、誤操作を防止することも可能である。例えば二つの容量可変領域１０６、１０８を同時にタッチすることで第１の回路１１０と第２の回路１２０の共振周波数が十分にシフトし、二つのモードを選択できるように第１の回路１１０と第２の回路１２０を調整する。この場合、ユーザが意図せず一方の容量可変領域１０６、１０８の一方に接触した場合でも、共振周波数は十分にシフトしないため、ユーザが意図したモードに対応する信号を選択的に送信することができる。

あるいは、図９（Ｂ）に示すＩＣタグ１９０のように、第１の回路１１０と第２の回路１２０とともに、第３のＩＣチップ１３２、第３のＩＣチップと電気的に接続する第３のアンテナ１３４を含む第３の回路１３０を設けてもよい。この場合、第１の回路１１０と第２の回路１２０の共振周波数をシフトするための容量可変領域１０６とともに、第１の回路１１０、第２の回路１２０、第３の回路１３０のすべての共振周波数をシフトするための容量可変領域１０８を設けてもよい。容量可変領域１０８には、第１の容量パターン１１６と第２の容量パターン１２６に加え、第３のアンテナ１３４によって形成される第３の容量パターン１３６が設けられる。これにより、三つのモードでＩＣタグ１９０を動作させることができる。

［２．ＩＣチップ］
図１０（Ａ）に、第１のＩＣチップ１１２の構成例を示す。第２のＩＣチップ１２２も同様の構成をとることができるため、説明を割愛する。なお、図１０（Ａ）に示した形態は一例であり、使用目的に合わせ、第１のＩＣチップ１１２や第２のＩＣチップ１２２の構成は任意に変更することができる。また、第１のＩＣチップ１１２と第２のＩＣチップの構成は同一でも良く、互いに異なっていてもよい。

第１のＩＣチップ１１２は、主な構成として、リミット回路２００、整流回路２０２、復調回路２０４、変調回路２０６、制御回路２０８、メモリ回路２１０などを有することができる。

リミット回路２００は、第１のアンテナ１１４において過大な電圧が誘起された場合、第１のＩＣチップ１１２を保護する機能を有する。過大な電圧が誘起された場合、発生する電流のうち不要な部分を熱に変換し、外部へ放出する。整流回路２０２は、第１のアンテナ１１４において誘起される交流電流を直流電流へ変換するために設けられる。リーダ／ライター２２０が送出する搬送波に重ねられた信号は、復調回路２０４に入力され、信号内に含まれる命令は１、または０の信号列に変換される。制御回路２０８はリーダ／ライター２２０間の送受信、命令の解釈、メモリ回路２１０からの情報の読出しやメモリ回路２１０への書込みなどを制御するものであり、第１のＩＣチップ１１２の動作を管理、制御する。制御回路２０８は種々の論理回路によって構成される。メモリ回路２１０にはデータを記憶するためのメモリ素子が備えられ、メモリ素子を利用して、ＩＣタグ１００に固有の情報や、ユーザに関する個人情報など、様々な情報が保存される。制御回路２０８は、リーダ／ライター２２０から受信した命令に対する返答を生成し、このデータを変調回路２０６へ送る。変調回路２０６では送信するデータに基づいて搬送波を変調し、送信用の信号を生成する。生成された信号は搬送波として第１のアンテナ１１４から送信される。

［３．リーダ／ライター］
図１０（Ｂ）にリーダ／ライター２２０の構成例を示す。リーダ／ライター２２０は、アンテナ２２２、送信回路２２４、受信回路２２６、変調回路２２８、復調回路２３０、発振回路２３２、制御回路２３４、およびメモリ回路２３６などを含む。

発振回路２３２は、水晶発振子などを用いて高い周波数を正確に発振し、これを分周して搬送波に適合する周波数を有する同期信号を生成する。この同期信号に同期して他の回路が動作する。

受信回路２２６は、アンテナ２２２によって受信したＩＣタグ１００から送信される搬送波からノイズを取り除き、必要な信号を増幅する。増幅された信号は復調回路２３０へ送られ、必要な命令やデータへ復調される。制御回路２３４は、リーダ／ライター２２０全体を制御するものであり、受信したデータやコマンドの解釈、データのメモリ回路２３６への書き込み、メモリ回路２３６からのデータの読出し、受信した命令に適合する返答の生成などを行う。変調回路２２８では、制御回路２３４から送られる命令やデータを発振回路２３２で生成された搬送波に重ねて変調する。変調された搬送波は送信回路２２４へ送られ、信号の増幅、不要な周波数の減衰などを行い、送信すべき周波数のみを取り出す。このように処理された信号がアンテナ２２２を介してＩＣタグ１００へ送信される。

制御回路２３４は、ＩＣタグ１００からの信号を解析し、ＩＣタグ１００がどのモードで駆動されているか、すなわち、第１のＩＣチップと第２のＩＣチップのどちらから送られてきた信号かを判定するための判定回路２３５が設けられる。この判定結果に従い、制御回路２３４は返答信号を生成、あるいは選択し、変調回路２２８へ送る。

以上述べたように、本実施形態に係るＩＣタグは、ユーザが持つ位置を変えるだけで、複数のＩＣチップの中から駆動させるチップを自由に選択することができる。このため、極めて簡単な操作により、複数のモードでＩＣタグを動作させて異なる種類の信号をリーダ／ライターへ送信することが可能となり、ＩＣタグの応用範囲を大きく広げることができる。

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態で述べたＩＣタグ１００を利用する警備システムに関して説明する。具体的には、建築物やその一部など、扉が設置された警備エリアを警備対象とし、第１実施形態で述べたＩＣタグ１００を用いて警備エリアを開錠するための警備システムについて説明する。第１実施形態で述べた内容に関しては説明を割愛することがある。

［１．システム］
図１１（Ａ）に、警備システム３００のシステム構成を示す。警備システム３００は、警備センタ３０２、制御装置３０４、警備端末３０６、および鍵が設置された警備エリア３０８を含む。

１．１ 制御装置
制御装置３０４は、警備エリア３０８の施錠、開錠を制御するとともに、警備ステータス情報、すなわち警備エリア３０８が警備中であるか、あるいは警備が解除された状態（解除中）であるかを管理、把握する。制御装置３０４は種々の通信ネットワークを介して警備センタ３０２と接続されており、警備ステータス情報を警備センタ３０２へ送信する。また、警備端末３０６から送られる信号に応じて警備センタ３０２へ警報を送信することができる。

１．２ 警備端末
警備端末３０６の構成例を図１１（Ｂ）に示す。警備端末３０６は、通信部３１０、コントローラ３１２、メモリ３１４、表示部３１６、入力部３１８、音声出入力部３２０、およびＩＣタグ１００と無線通信を行うリーダ／ライター２２０などを含むことができる。なお、これらのユニットの一部を省略してもよい。

コントローラ３１２は、制御装置３０４との間で信号の授受を行い、それに応じてメモリ３１４に格納されたプログラムを実行し、警備端末３０６を制御する。リーダ／ライター２２０は、ユーザが保有するＩＣタグ１００からの信号を受信する。この際、判定回路２３５を用い、ＩＣタグ１００の駆動モードを判定し、その結果をコントローラ３１２へ伝送する。コントローラ３１２は、受信した判定結果に基づき、警備エリア３０８を開錠するための命令信号や、警報を送信するための命令信号などを生成する。

通信部３１０はコントローラ３１２で生成した信号を制御装置３０４に送信するとともに、制御装置３０４から送信される信号を受信する機能を有する。例えば、警備エリア３０８の警備ステータス情報を受信する、あるいは、警備エリア３０８を開錠するための命令信号や警報を送信するための命令信号などを制御装置３０４へ送信する。また、警備エリア３０８に設置されるセンサからの情報を制御装置３０４を介して受信するように構成されていてもよい。

表示部３１６は警備ステータス情報や警備エリア３０８内の異常の有無、警備センタ３０２からの信号、時刻などの情報を表示する機能を有しており、液晶表示装置、あるいはＬＥＤ（発光ダイオード）表示装置などのＥＬ表示装置などで構成される。

入力部３１８は警備端末３０６へ各種命令を入力するために設けられるユーザインターフェースの一つであり、キーボードや入力ボタン、あるいはタッチパネルなどを含むことができる。

音声出入力部３２０は、通信部３１０を介して警備エリア３０８内、あるいは警備センタ３０２との交信に用いるために設けられる。音声出入力部３２０は、メモリ３１４内に格納された種々の音声メッセージを再生する機能を有していてもよく、制御装置３０４が警備エリア３０８内の異常を検知した際には警報を鳴らすよう構成されていてもよい。

図示していないが、判定回路２３５をリーダ／ライター２２０の制御回路２３４に設けず、制御装置３０４に判定回路２３５の機能を付与し、ＩＣタグ１００の駆動モードの判定を制御装置３０４によって行ってもよい。

［２． 警備フロー］
図１２に、本実施形態の警備システムのフローを示す。ここでは、ＩＣタグ１００を用いてユーザが警備エリア３０８を開錠する状況を例として説明する。

ユーザが自由意思で警備エリア３０８の開錠を行う際、通常のモード（第１のモード）でＩＣタグ１００を使用する。すなわち、容量可変領域１０６にタッチせずにリーダ／ライター２２０にＩＣタグ１００を近づける。これにより、一方のＩＣチップ（便宜上、第１のＩＣチップ１１２とする）を有する第１の回路１１０が選択的にリーダ／ライター２２０からの搬送波と共振し、第１のＩＣチップ１１２が駆動される。その結果、第１のＩＣチップ１１２からは通常の信号（以下、第１の信号とする）が送信される。

リーダ／ライター２２０は、判定回路２３５を用い、ＩＣタグ１００から受信した信号が第１の信号であることを確認した後、その結果をコントローラ３１２へ伝達する（Ｓ１００）。コントローラ３１２は、判定回路２３５の判定結果に従い、警備エリア３０８を開錠するための命令信号（第３の信号）を制御装置３０４へ送信する（Ｓ１０２）。この命令信号に従って制御装置３０４は、警備エリア３０８を開錠する。例えば、警備エリア３０８の鍵を開けるための電気信号を送信する（Ｓ１０４）。これにより、ユーザは警備エリア３０８へ立ち入ることが可能となる。この時、制御装置３０４は、警備エリア３０８が開錠されたという情報を警備センタ３０２へ送信してもよい（Ｓ１０６）。

一方、ユーザや警備エリア３０８に異常事態が発生した場合、ユーザは通常のモードとは異なるモード（第２のモード）でＩＣタグ１００を使用する。例えばユーザの自由意思ではなく、第三者による強制的な命令でユーザが開錠操作を行わざるを得ない状況を想定する。この場合、ユーザは、容量可変領域１０６にタッチしながらＩＣタグ１００を使用すればよい。その結果、ＩＣタグ１００では第２の回路１２０が選択的に搬送波と共振し、第２のＩＣチップ１２２が動作する。第２のＩＣチップ１２２は、第１の信号とは異なる第２の信号を生成し、第２のアンテナ１２４を介してこの信号をリーダ／ライター２２０へ送信する。

リーダ／ライター２２０では、受信した信号が第２の信号であることを判定回路２３５が判定し、その結果がコントローラ３１２へ伝達される（Ｓ１１０）。コントローラ３１２は、判定結果に従い、ユーザの自由意志に反して開錠操作が行われていることを知らせるための信号、すなわち警報の送信命令を含む信号（第４の信号）を制御装置３０４へ送信する（Ｓ１１２）。

第４の信号を受信した制御装置３０４は、警報信号を警備センタ３０２へ送信する（Ｓ１１４）。これにより警備センタ３０２では、ユーザおよび警備エリア３０８周辺で異常事態が生じていることを即座に把握することができる。

なお、第４の信号を受信した制御装置３０４は、警備エリア３０８の施錠状態を維持することもできるが、警備エリア３０８を開錠してもよい（Ｓ１１６）。これは、施錠を維持した場合、ユーザが第三者によって危害を加えられる可能性があるためである。また制御装置３０４は、異常事態が発生したことを知らせるため、音声出入力部３２０を動作させるための信号を警備端末３０６に送信してもよい（Ｓ１１８）。この信号に従いコントローラ３１２は、メモリ３１４に格納された音声データを読み出し、音声出入力部３２０を駆動する。これにより、警備端末３０６周辺へ異常事態の発生を周知することができる。

上述したように、異常事態が発生した場合、ユーザは単に容量可変領域１０６にタッチしながらＩＣタグ１００をリーダ／ライター２２０へ近づければよい。このような操作は、通常の操作と極めて類似しているため、第三者は、ユーザが第２のモードでＩＣタグ１００を操作していることを認識することは極めて難しい。このため、第三者に気づかれることなく、ユーザは異常事態の発生を警備センタ３０２へ伝えることが可能となり、より安全性の高い警備システムを構築することが可能となる。

本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

また、上述した各実施形態によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと理解される。

１００：ＩＣタグ、１０１：保護フィルム、１０２：第１の絶縁膜、１０４：第２の絶縁膜、１０５：保護フィルム、１０６：容量可変領域、１０８：容量可変領域、１１０：第１の回路、１１２：第１のＩＣチップ、１１４：第１のアンテナ、１１４ａ：第１の配線、１１４ｂ：第２の配線、１１６：第１の容量パターン、１１６ａ：屈曲点、１１６ｂ：屈曲点、１１６ｃ：屈曲点、１１６ｄ：直線部、１１６ｅ：直線部、１２０：第２の回路、１２２：第２のＩＣチップ、１２４：第２のアンテナ、１２４ａ：第１の配線、１２４ｂ：第２の配線、１２６：第２の容量パターン、１２６ｄ：直線部、１２６ｅ：直線部、１３０：第３の回路、１３２：第３のＩＣチップ、１３４：第３のアンテナ、１３６：第３の容量パターン、１４０：ＩＣタグ、１４２：容量電極、１４４：容量電極、１４６：容量電極、１４８：容量電極、１５０：ＩＣタグ、１６０：ＩＣタグ、１６２：端部、１６４：端部、１６６：端部、１６８：端部、１７０：開口部、１７２：開口部、１８０：ＩＣタグ、１９０：ＩＣタグ、２００：リミット回路、２０２：整流回路、２０４：復調回路、２０６：変調回路、２０８：制御回路、２１０：メモリ回路、２２０：リーダ／ライター、２２２：アンテナ、２２４：送信回路、２２６：受信回路、２２８：変調回路、２３０：復調回路、２３２：発振回路、２３４：制御回路、２３５：判定回路、２３６：メモリ回路、３００：警備システム、３０２：警備センタ、３０４：制御装置、３０６：警備端末、３０８：警備エリア、３１０：通信部、３１２：コントローラ、３１４：メモリ、３１６：表示部、３１８：入力部、３２０：音声出入力部

Claims (24)

1. 容量可変領域を有する第１の絶縁膜と、
   前記第１の絶縁膜上に位置し、第１のＩＣチップ、および前記第１のＩＣチップと電気的に接続される電磁誘導方式の第１のアンテナとを有する第１の回路と、
   前記第１の絶縁膜上に位置し、第２のＩＣチップ、および前記第２のＩＣチップと電気的に接続される電磁誘導方式の第２のアンテナとを有する第２の回路を有し、
   前記容量可変領域上において、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナは、それぞれ第１の容量パターンと第２の容量パターンとを有し、
   前記第１の容量パターンと前記第２の容量パターンは、前記第１の回路と前記第２の回路に容量を付与するように構成され、
   前記第１の回路と前記第２の回路は互いに共振周波数が異なる携帯型無線通信装置。
2. 前記第１の絶縁膜の下に位置する第１の保護フィルムと、
   前記第１の回路と前記第２の回路との上に位置する第２の保護フィルムをさらに有する、請求項１に記載の携帯型無線通信装置。
3. 前記第１の絶縁膜と前記第２の保護フィルムの間に第２の絶縁膜をさらに有する、請求項２に記載の携帯型無線通信装置。
4. 前記第１の回路の共振周波数において、前記第２のＩＣチップにかかる電圧は、前記第１のＩＣチップにかかる電圧の１％以上５０％以下である、請求項１から３のいずれか一項に記載の携帯型無線通信装置。
5. 前記容量可変領域の面積は、１ｍｍ²以上５００ｍｍ²以下である、請求項１から３のいずれか一項に記載の携帯型無線通信装置。
6. 前記第１の容量パターンと前記第２の容量パターンは、それぞれジグザグ形状を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の携帯型無線通信装置。
7. 前記ジグザグ形状は、
   第１の屈曲点、第２の屈曲点、および第３の屈曲点と、
   前記第１の屈曲点と前記第２の屈曲点間の第１の直線部と、
   前記第２の屈曲点と前記第３の屈曲点間の第２の直線部を有する、請求項６に記載の携帯型無線通信装置。
8. 前記第１の直線部と前記第２の直線部は互いに平行である、請求項７に記載の携帯型無線通信装置。
9. 前記第１の容量パターンの前記ジグザグ形状の前記第１の直線部と前記第２の直線部は、前記第２の容量パターンの前記ジグザグ形状の前記第１の直線部と前記第２の直線部によって挟まれる、請求項７に記載の携帯型無線通信装置。
10. 前記第１の容量パターンと前記第２の容量パターンは、それぞれ渦巻形状を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の携帯型無線通信装置。
11. 前記第１のアンテナと前記第２のアンテナはそれぞれ、第１の配線と第２の配線を有し、
    前記容量可変領域において、第１の配線と前記第２の配線の端部はそれぞれ、前記第１の絶縁膜を介して互いに離間し、かつ互いに重なる一対の容量電極を形成する、請求項１から３のいずれか一項に記載の携帯型無線通信装置。
12. 前記第１の容量パターンは前記第１のＩＣチップに直列に接続され、
    前記第２の容量パターンは前記第２のＩＣチップに直列に接続される、請求項１から３のいずれか一項に記載の携帯型無線通信装置。
13. ある一定の周波数を基準周波数と定義した際、前記第１の回路の前記共振周波数と前記基準周波数の差の絶対値は０ＭＨｚ以上１ＭＨｚ以下であり、前記第２の回路の前記共振周波数と前記基準周波数の差の絶対値は０．５ＭＨｚ以上５ＭＨｚ以下となるように構成される、請求項１から３のいずれか一項に記載の携帯型無線通信装置。
14. 搬送波を送出するように構成されるリーダ／ライターが搭載された警備端末と、
    前記リーダ／ライターと無線通信するように構成される携帯型無線通信装置と、
    前記警備端末と通信し、警備エリアの開錠を制御するように構成される制御装置を有し、
    前記携帯型無線通信装置は、
    容量可変領域を有する第１の絶縁膜と、
    前記第１の絶縁膜上に位置し、第１のＩＣチップ、および前記第１のＩＣチップと電気的に接続される電磁誘導方式の第１のアンテナとを有する第１の回路と、
    前記第１の絶縁膜上に位置し、第２のＩＣチップ、および前記第２のＩＣチップと電気的に接続される電磁誘導方式の第２のアンテナとを有する第２の回路を有し、
    前記容量可変領域上において、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナは、それぞれ第１の容量パターンと第２の容量パターンとを有し、
    前記第１の容量パターンと前記第２の容量パターンは、前記第１の回路と前記第２の回路に容量を付与するように構成され、
    前記第１の回路と前記第２の回路は、共振周波数が異なる警備システム。
15. 前記第１の容量パターンと第２の容量パターンは、ユーザが前記容量可変領域に接触しないときには前記第１の回路が前記搬送波と選択的に共振し、前記ユーザが前記容量可変領域に接触するときには前記第２の回路が前記搬送波と選択的に共振するように構成される、請求項１４に記載の警備システム。
16. 前記携帯型無線通信装置はさらに、
    前記第１の絶縁膜の下に位置する第１の保護フィルムと、
    前記第１の回路と前記第２の回路との上に位置する第２の保護フィルムをさらに有する、請求項１５に記載の警備システム。
17. 前記携帯型無線通信装置はさらに、前記第１の絶縁膜と前記第２の保護フィルムの間に第２の絶縁膜をさらに有する、請求項１６に記載の警備システム。
18. 前記警備端末は、第１の信号と第２の信号のどちらが送信されたかを判定するように構成される、請求項１４に記載の警備システム。
19. 前記制御装置は、前記第１の信号と前記第２の信号のどちらが送信されたかを判定するように構成される、請求項１８に記載の警備システム。
20. 前記警備端末は、前記第１の信号を受信した場合に第３の信号を、前記第２の信号を受信した場合に第４の信号を前記制御装置に送信するように構成され、
    前記制御装置は、前記第３の信号を受信した場合には前記警備エリアを開錠し、前記第４の信号を受信した場合には前記警備エリアの施錠状態を維持するように構成される、請求項１８に記載の警備システム。
21. 前記警備端末は、前記第１の信号を受信した場合に第３の信号を、前記第２の信号を受信した場合に第４の信号を前記制御装置に送信するように構成され、
    前記制御装置は、前記第３の信号を受信した場合、および前記第４の信号を受信した場合に前記警備エリアを開錠するように構成される、請求項１８に記載の警備システム。
22. 警備センタをさらに有し、
    前記制御装置は、前記第４の信号を受信した場合、第５の信号を前記警備センタへ送信するように構成される、請求項２０または２１に記載の警備システム。
23. 前記第１の容量パターンは前記第１のＩＣチップに直列に接続され、
    前記第２の容量パターンは前記第２のＩＣチップに直列に接続される、請求項１４に記載の警備システム。
24. ある一定の周波数を基準周波数と定義した際、前記第１の回路の前記共振周波数と前記基準周波数の差の絶対値は０ＭＨｚ以上１ＭＨｚ以下であり、前記第２の回路の前記共振周波数と前記基準周波数の差の絶対値は０．５ＭＨｚ以上５ＭＨｚ以下となるように構成される、請求項１４に記載の警備システム。

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