JP2005354300A

JP2005354300A - 携帯端末

Info

Publication number: JP2005354300A
Application number: JP2004171604A
Authority: JP
Inventors: Motonori Sano; 元宣佐野
Original assignee: Sony Ericsson Mobile Communications Japan Inc
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2004-06-09
Filing date: 2004-06-09
Publication date: 2005-12-22

Abstract

【課題】非接触のＩＣカード機能が内蔵された携帯端末が、リーダ・ライタと良好に通信できるようにする。
【解決手段】非接触のＩＣカード機能としての近距離無線通信手段が内蔵された携帯端末１００において、近距離無線通信手段に接続された主アンテナ１２６とは別に、測定用アンテナ１２７ａ〜１２７ｄを設けて、その測定用アンテナでリーダ・ライタからの電波の受信状況を測定し、リーダ・ライタからの電波を受信した場合に、リーダ・ライタが存在する方向を判断して、その判断したリーダ・ライタが存在する方向を表示部１２５で表示するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話端末などの携帯端末に関し、特に、非接触型のＩＣカードと称される近距離無線通信機能が内蔵又は装着された携帯端末に関する。

近年、交通機関の乗車券、会員証や社員証、店での代金決済手段用のカード等として、非接触型のＩＣカードの利用が急速に広まっている。非接触型のＩＣカードは、近接したリーダ・ライタとの間で無線通信を行って、認証処理を行うので、財布などの中に入れたままで使用でき、磁気カードなどに比べて使い勝手がよい。

一方、このような非接触型のＩＣカード（或いはＩＣカードと同等の機能の回路部品）を、携帯電話端末などの携帯用の電子機器に内蔵させて、これらの機器を使用して、同様の認証や決済を行えるようにすることが提案されている。携帯電話端末などの携帯端末にＩＣカードを内蔵させる構成とする場合には、携帯端末からの取り出しができない状態でＩＣカードとしての機能部を組み込む場合と、携帯端末に用意されたカードスロットに、ＩＣカードを装着させる場合とが想定されるが、携帯端末に取り付けられた状態では、いずれの場合も同じように使用できる。なお、携帯端末にＩＣカード機能部を組み込む場合などには、ＩＣカード機能部が必ずしもカード型の形状をしているとは限らないが、以下の説明ではＩＣカードと称した場合、特に説明がない限りはＩＣカード機能を有する部分を含むものである。

特許文献１には、携帯電話端末にＩＣカードを内蔵させることについての開示がある。
特開２００２−３２４２２０号公報

ところで、ＩＣカードをリーダ・ライタに読み取らせる際には、リーダ・ライタにＩＣカードを非常に近接させる必要がある。ＩＣカードとリーダ・ライタとの位置関係が少しでも悪いと、リーダ・ライタがＩＣカードを認識できない問題がある。このため、一般にこの種のリーダ・ライタの場合には、ＩＣカードを置く位置を示すマークなどを示して、どの位置にカードを近づければよいか判るようにしてあるが、それでもリーダ・ライタで認識できない場合（つまり正しく無線通信できない場合）が、多々ある。

カード形状のＩＣカード単体をリーダ・ライタに読み取らせる場合には、ＩＣカードのサイズが小さいので、ＩＣカードをリーダ・ライタに置く位置が比較的判りやすく、問題となるケースは比較的少ない。これに対して、携帯電話端末などの携帯端末に内蔵されたＩＣカードを使用する場合には、携帯端末はカード形状のＩＣカード単体よりも大型であり、ユーザには携帯端末内にＩＣカード用アンテナが内蔵された位置が判り難く、携帯端末のどの辺りをリーダ・ライタに近づければよいか判り難く、リーダ・ライタで読み取り不良となるケースが、ＩＣカード単体の場合よりも多くなってしまう。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、非接触のＩＣカード機能が内蔵された携帯端末が、リーダ・ライタと良好に通信できるようにすることを目的とする。

本発明は、非接触のＩＣカード機能としての近距離無線通信手段が内蔵された携帯端末において、近距離無線通信手段に接続された主アンテナとは別に、測定用アンテナを設けて、その測定用アンテナでリーダ・ライタからの電波の受信状況を測定し、リーダ・ライタからの電波を受信した場合に、リーダ・ライタが存在する方向を判断して、その判断したリーダ・ライタが存在する方向を表示するようにしたものである。

このようにしたことで、リーダ・ライタに近接させたときに、表示された方向に携帯端末を動かすことで、リーダ・ライタと正しく無線通信できる状態にすることができる。

本発明によると、リーダ・ライタに近接させたときに、そのリーダ・ライタと最も良好に通信できる位置の方向が表示されて、その方向に携帯端末を動かすだけで正しく無線通信できる状態にすることができ、ＩＣカード機能の認証を迅速に行うことができる。本発明を実現する上では、リーダ・ライタ側には何も変更を加える必要がなく、端末側での対処だけで簡単に実現できる。また、携帯端末に元々用意された表示手段を使用することで簡単にリーダ・ライタが存在する方向を表示させることができ、表示手段が配置された携帯端末を使用することで、端末にデザインなどを大きく変えることなく、本発明が実現できる。

以下、本発明の一実施の形態を、添付図面を参照して説明する。
本例においては、非接触で無線通信を行うＩＣカード機能が内蔵された携帯電話端末に適用したものである。

図１及び図２は、本例の携帯電話端末の外観形状を示した図である。本例においては、図１及び図２に示すように、第１筐体１１０と第２筐体１２０とをヒンジ部１０１で回動可能に接合した、いわゆる折り畳み型の携帯電話端末１００として構成させてある。図１及び図２は、その携帯電話端末１００の第１筐体１１０と第２筐体１２０とを開いた状態で示してあり、図１は開いた状態の外側を示してあり、図１は開いた状態の内側を示してある。

下側の筐体である第１筐体１１０の内側には、図２に示すように、内側にダイヤルキー、各種機能キーなどの操作キー１１１が配置してある。その操作キー１１１の中の１つとして、カメラ機能用の撮影キー１１１ａがある。また、第１筐体１１０の内側の下端には、マイクロフォン１１３が配置してある。

上側の筐体である第２筐体１２０の内側には、図２に示すように、内側の上端にスピーカ１２２が配置してあり、その下に液晶表示パネル等の表示手段で構成される表示部１２３が配置してあり、さらに表示部１２３の下側には、操作キー１１１を構成する一部のキー１１１ｂ，１１１ｃ等が配置してある。表示部１２３には、発信時や着信時の電話番号又は登録された名前、電子メールの本文や添付された画像、カメラ機能部で撮影された画像、基地局からの電波の受信状況、電池残量などを表示させることができる。

これらの筐体１１０，１２０の内側に配置した操作キー１１１や表示部１２３は、端末１００を折り畳んだ状態では、内部に隠れて外側に露出しない。

第２筐体１２０の外側には、図１に示すように、カメラ部１２４と、液晶表示パネル等の表示手段で構成されるサブ表示部１２５が配置してある。サブ表示部１２５は、内側の表示部１２３よりも表示面積が小さな表示手段を使用してあり、着信状況などの限られた表示だけを行う。このサブ表示部１２５は、端末１００の外側に配置してあるので、端末１００を折り畳んだ状態でも外側に露出して、表示内容を確認できるものである。後述するリーダ・ライタの方向を示す表示は、このサブ表示部１２５を使用して行う。

第１筐体１１０の外側には、図１に示すように、ほぼ中央部にＩＣカード用アンテナ１２６が配置してあり、４個の測定用アンテナ１２７ａ〜１２７ｄが四隅の近傍に配置してある。ＩＣカード用アンテナ１２６は、ＩＣカード機能を使って無線通信を行う際に、外部のリーダ・ライタとデータのやり取りを行う主アンテナであり、他の測定用アンテナ１２７ａ〜１２７ｄは、リーダ・ライタからの電波の受信レベルを測定するためのアンテナである。

これらのＩＣカード機能用のアンテナ１２６，１２７ａ〜１２７ｄは、筐体内に内蔵（埋め込み）させてあり、外部からは見えないように構成してある。例えば、筐体内に配置された回路基板上に配置されたチップアンテナで、測定用アンテナ１２７ａ〜１２７ｄを構成させる。ＩＣカード用アンテナ１２６と測定用アンテナ１２７ａ〜１２７ｄは、後述するリーダ・ライタからの電波を受信するように受信周波数帯域が設定されたアンテナとしてある。なお、本例の場合には、第１筐体１１０の外側の下半分に電池蓋１３１が取り付けてあり、ＩＣカード用アンテナ１２６は、この電池蓋１３１を避けた位置（即ち第１筐体１１０の中央より若干上側にずれた位置）に配置してある。

第２筐体１２０の上端には、無線電話用の基地局と無線通信を行うためのアンテナ１２１が取り付けてある。また、第１筐体１１０の側面には、各種入力のために回動操作や押圧操作を行うためのジョグダイヤル１１２が配置してある。

次に、本例の携帯電話端末１００の内部構成例を、図３を参照して説明する。まず、無線電話端末としての送信構成について説明すると、マイクロフォン１１３に入力した音声信号を音声入力部２０１に供給してデジタル信号とし、デジタル信号処理部２０２に供給して、送信用のパケットとするデータ処理を行い、得られた送信パケットをＲＦ（高周波）入出力部２０３に供給して、送信用に変調するとともに所定の送信周波数に周波数変換し、接続されたアンテナ１２１から無線送信させる。

無線電話端末としての受信構成としては、アンテナ１２１で受信した所定の周波数帯域の信号を、ＲＦ（高周波）入出力部２０３で受信処理するとともに受信用の復調処理を行い、受信パケットを得る。得られた受信パケットは、デジタル信号処理部２０２に供給して、音声信号などのパケット内の各データを抽出する。抽出された音声信号については、音声出力部２０４に供給して、アナログ変換、増幅などの出力処理を行い、接続されたスピーカ１２２から出力させる。

これらの送信や受信の処理は、制御部２０７の制御に基づいて実行される構成としてある。操作部１１１又は１１２が操作されると、その操作に基づいた指令が制御部２０７に供給されて、制御部２０７が指示された状態に制御する。表示部１２３やサブ表示部１２５での表示についても、制御部２０７が制御する。また、携帯電話端末１００が備える外部インターフェイス部２０８を介した外部とのデータ転送についても、制御部２０７の制御で実行される。さらに、後述するリーダ・ライタからの電波を測定用アンテナ１２７ａ〜１２７ｄで受信した場合の処理についても、制御部２０７が行うようにしてある。この端末１００の各部の電源は、二次電池とその充電制御回路や変圧回路などで構成される電源部２０９から供給される。

そして本例の携帯電話端末１００は、ＩＣカード機能部２１１を内蔵させてある。ＩＣカード機能部２１１には、メモリが内蔵され、ユーザを識別・認証するコード、チャージされた金額、乗車券や各種チケットとして登録されたデータなどが、そのメモリに記憶される。ＩＣカード機能部２１１には、ＩＣカード用アンテナ１２６が接続してあり、ＩＣカード用アンテナ１２６で、外部のリーダ・ライタから所定の周波数で送信される電波を受信して、リーダ・ライタと近接した状態であることを判断した場合に、そのリーダ・ライタと双方向の無線通信を行う。ＩＣカード用アンテナ１２６とリーダ・ライタとの無線通信は、例えば数センチ程度の距離のような非常に近接した距離間での無線通信である。

ＩＣカード機能部２１１とリーダ・ライタとの間で通信を行う際には、例えばＩＣカード機能部２１１に記憶された識別用のコードや、金額、登録された条件などのデータをリーダ・ライタ側に送って、リーダ・ライタ側に認識させる。また、必要により、リーダ・ライタ側からメモリに書き込ませるデータを送り、ＩＣカード機能部２１１に記憶されたデータを更新させる。

ＩＣカード機能部２１１での動作については、リーダ・ライタ側から送信される電波を受信してコンデンサなどに蓄積させた電力で、作動させる構成としてもよいが、端末１００内の電源部２０９から電源を供給させて作動させるようにしてもよい。

ＩＣカード機能部２１１でリーダ・ライタと無線通信を行って、認証などの処理を行う際には、基本的にはＩＣカード機能部２１１内で処理が完結するようにしてあるが、制御部２０７で一部の機能を実行するようにしてもよい。認証用のデータなどが記憶されたメモリについても、制御部２０７側に用意されたメモリ（図示せず）に記憶させるようにしてもよい。また、ＩＣカード機能部２１１でリーダ・ライタと無線通信を行っている間には、そのことを制御部２０７で判断できるようにしてある。さらに、制御部２０７からの指令で、ＩＣカード機能部２１１でリーダ・ライタとの無線通信を開始させることもできる。

そして本例においては、既に図１に示したように、携帯電話端末１００に４つの測定用アンテナ１２７ａ〜１２７ｄが取り付けてあり、この４つの測定用アンテナ１２７ａ〜１２７ｄが、測定アンテナ用アナログ・デジタル変換器２１０に接続してある。測定アンテナ用アナログ・デジタル変換器２１０では、各アンテナ１２７ａ〜１２７ｄでのリーダ・ライタから送信される周波数の受信レベル（受信電界強度）をデジタルデータ化して、それぞれのアンテナの受信レベルのデータを、制御部２０７に送る。

制御部２０７では、４つの測定用アンテナ１２７ａ〜１２７ｄの受信レベルのデータを監視して、リーダ・ライタと近接した状態であると判断した場合に、４つのアンテナの受信レベルの差から、リーダ・ライタが存在する方向を判断して、その判断した方向を示す表示を、サブ表示部１２５で行うようにしてある。

図４は、制御部２０７の制御で実行される、４つの測定用アンテナ１２７ａ〜１２７ｄの受信レベルに基づいた処理例を示したフローチャートである。以下、図４のフローチャートに基づいて説明すると、まずＩＣカード用のリーダ・ライタからのある閾値以上の電波の測定用アンテナ１２７ａ〜１２７ｄでの受信（又はアンテナ１２６での受信）を、制御部２０７で検出したとする（ステップＳ１１）。このとき、ＩＣカード機能部２１１での処理状態を制御部２０７が判断して、ＩＣカード機能部２１１とリーダ・ライタとの無線通信で、ＩＣカード機能部２１１がリーダ・ライタ側に正しく認識されたか否か判断する（ステップＳ１２）。ここで、正しく認識されたと判断した場合には、ＩＣカード機能部２１１でリーダ・ライタから送られるデータに基づいた処理を行う。

そして、ステップＳ１２でＩＣカード機能部２１１がリーダ・ライタ側に認識されていないと判断した場合には、測定アンテナ用アナログ・デジタル変換器２１０から供給されるデータで、４つの測定用アンテナ１２７ａ〜１２７ｄでの受信電界強度を測定する（ステップＳ１３）。そして、その測定した４つの測定用アンテナ１２７ａ〜１２７ｄの受信電界強度の差から、最も電波が強い位置（方向）を計算で求め（ステップＳ１５）、その求まった位置と、ＩＣカード用アンテナ１２６の位置から、携帯電話端末１００をどちらの方向に動かせばリーダ・ライタに近づくか計算で求める（ステップＳ１６）。

ステップＳ１６で方向が計算されると、その計算された方向を示す表示を、サブ表示部１２５に、計算された方向を示す矢印を表示させて、ユーザにリーダ・ライタが存在する位置を通知する（ステップＳ１７）。その後、ステップＳ１２の判断に戻り、ＩＣカード機能部２１１がリーダ・ライタ側に正しく認識されると、この矢印の表示を止める。また、ステップＳ１２の判断に戻って、まだ正しく認識されない場合には、ステップＳ１３〜Ｓ１７の処理を繰り返し行って、矢印の表示方向を、そのときの受信状況で更新させる。なお、ステップＳ１２の判断で、リーダ・ライタ側に正しく認識されたと判断した場合には、サブ表示部１２５に、文字又は図形等で、認識が完了したことを表示させてもよい。

このように処理した場合の実際の動作例を図５、図６に示す。この例では、携帯電話端末１００を折り畳んだ状態としてあり、図５に示すように、携帯電話端末１００のＩＣカード用アンテナ１２６が配置された面（ここではこの面を下面と称する）を、ＩＣカード用のリーダ・ライタの電波発信源に近接させたとする。ここで、電波強度は距離の二乗に反比例するため、２つのアンテナの受信強度から、リーダ・ライタの電波発信源がどこにあるか絞り込むことができる。例えば、アンテナ１２７ａの受信強度が、アンテナ１２７ｂの受信強度の４倍だとする。このとき、アンテナ１２７ｂとリーダ・ライタの電波発信源の距離は、アンテナ１２７ｂとリーダ・ライタの電波発信源間の距離の２倍となる。この結果、２つのアンテナ１２７ａ，１２７ｂの電波強度測定結果から、リーダ・ライタの電波発信源が、図５に示したある円３０２の上に存在することが求められる。他の測定用のアンテナ間についても、同じ計算処理を繰り返すことで、電波発信源が存在する円を複数描くことができ、全ての円が通過する１点（例えば図５での点３０１）に、リーダ・ライタの電波発信源があることが求まる。このようにリーダ・ライタの電波発信源がある位置３０１が求まることで、ＩＣカード用アンテナ１２６の位置と、電波発信源がある位置３０１とを結ぶベクトル３０３が生成され、そのベクトルを視覚化した矢印表示を行うことで、適切な位置を示すことができる。

例えば図６に示すように、サブ表示部１２５に、ベクトル３０３に対応した矢印１２５ａを表示させる。なお、図５で下面を見る方向と、図６のサブ表示部１２５が配置された面（上面）を見る方向とは、逆の方向であるため、図５に示した計算されたベクトル３０３の方向と、図６に示した矢印が表示される方向とは、逆の方向になる。

このようにして表示させることで、例えば図７に使用イメージを示すように、本例の携帯電話端末１００を、ＩＣカード用のリーダ・ライタ１０に近づけて認識させようとした場合、そのリーダ・ライタ１０の電波送受信部１１に近づいたとき、携帯電話端末１００の表示部１２５に、電波送受信部１１の存在する方向を示す矢印１２５ａが表示され、携帯電話端末１００を持っているユーザは、矢印１２５ａが表示された方向に端末１００を若干移動させることで、良好に無線通信できる状態となり、携帯電話端末１００に内蔵されたＩＣカード機能部２１１を、リーダ・ライタ１０に確実に認識させることができる。

なお、上述した実施の形態では、図１、図２に示した構成の折り畳み型の携帯電話端末にＩＣカード機能を内蔵させた例としたが、その他の形状の携帯電話端末にも適用可能であることは勿論である。上述例では、リーダ・ライタの方向を示す表示を、サブ表示部で行うようにしたが、その他の表示部を使用してもよい。例えば、図１、図２に示した構成の折り畳み型の携帯電話端末の場合には、第１筐体１１０と第２筐体１２０とを開いた状態（図１、図２に示す状態）の場合には、内側の表示部１２３で方向を示す矢印などを表示させ、第１筐体１１０と第２筐体１２０とを閉じた状態の場合には、外側のサブ表示部１２５で方向を示す矢印などを表示させるようにしてもよい。このように、ＩＣカード機能部のアンテナが配置された面と反対側になる面に配置された表示部で、リーダ・ライタの方向を示す表示を行うように、表示させる位置を切り換えさせることで、端末がどのような形態であっても、適切に表示される。

また、リーダ・ライタの方向を示す表示として、上述した実施の形態では、矢印で方向を示すようにしたが、その他の表示形態としてもよい。例えば電波の強さに応じた色分け表示などを行って、どの方向が電波が強いか判るようにしてもよい。また、矢印で表示させる場合には、測定された電波の強さに応じて、表示される矢印の長さを変化させるようにしてもよい。例えば、リーダ・ライタまでの距離が比較的長い場合には、表示される矢印を長くし、リーダ・ライタまでの距離が比較的短い場合には、表示される矢印を短くする。また、矢印などの図形として方向を示すのではなく、例えば、発光ダイオード等の発光手段を筐体の表面に複数箇所配置して、検出したリーダ・ライタの方向を、発光させる位置で示すような表示でもよい。或いは、上下左右などの方向を、文字で表示させて方向を指示するようにしてもよい。或いはまた、表示以外の方法で告知させるようにしてもよい。例えば、音声合成による言葉で方向を指示するようにしてもよい。

また、上述した実施の形態では、測定用のアンテナとして、４個のアンテナを設けるようにしたが、４個以外の個数でもよい。原理的には、少なくとも３個の測定用のアンテナがあれば、方向を判断することが可能である。いずれの個数を設ける場合でも、各アンテナの配置位置は出来るだけ離すのが好ましい。また、リーダ・ライタと通信を行う主アンテナであるアンテナ１２６での受信レベルのデータについても、方向判断の演算時に使用してもよい。

また、上述した実施の形態では、携帯電話端末にＩＣカード機能を内蔵させた例としたが、その他の各種携帯型の端末装置に、ＩＣカード機能を内蔵させた場合にも同様の処理が適用可能である。また、端末に内蔵されたＩＣカード機能としては、ＩＣカードと同様の機能を実現させる回路ブロックが端末に予め組み込まれている場合（上述した実施の形態の場合）の他に、端末に用意されたカードスロットなどにＩＣカードを装着させる構成として、その装着されたＩＣカードが通信できる位置を表示させるようにしてもよい。

また、上述した実施の形態では、ＩＣカード機能を利用する使用形態の具体例については特に説明しなかったが、交通機関の乗車券やコンサートのチケット等として利用して、入場や退場のゲートにリーダ・ライタを設置する場合、会員証や社員証として利用して、その会員や社員だけが入れる場所にリーダ・ライタを設置する場合、店での代金決済手段として利用して、レジにリーダ・ライタを設置する場合など、リーダ・ライタを設置する様々な利用形態に適用可能である。

また、上述した実施の形態では、ＩＣカード機能と無線通信を行う手段として、ＩＣカードへの書き込みと読み出しの双方を行う手段として構成されたリーダ・ライタを使用したが、ここでのリーダ・ライタには、例えば、ＩＣカードに書き込まれたデータを読み出す機能だけを備えた場合や、ＩＣカードにデータを書き込ませる機能だけを備えた場合も含まれる。いずれの場合でも、この種のリーダ・ライタの場合には、電源を内蔵しないＩＣカードを作動させるための電波をリーダ・ライタから送信するようにしてあり、端末側でその電波を検出して測定すれば、本発明の処理が実行可能である。

本発明の一実施の形態による端末の外側の構成例を示す斜視図である。本発明の一実施の形態による端末の内側の構成例を示した斜視図である。本発明の一実施の形態による端末の内部構成例を示したブロック図である。本発明の一実施の形態による電波検知時の処理例を示したフローチャートである。本発明の一実施の形態による電波検知状態の例を示した説明図である。図５の検知状態に基づいた表示例を示した説明図である。本発明の一実施の形態による使用イメージの例を示した説明図である。

符号の説明

１０…リーダ・ライタ、１１…電波送受信部、１００…携帯電話端末、１２３…表示部、１２５…サブ表示部、１２５ａ…方向表示、１２６…ＩＣカード機能用アンテナ、１２７ａ〜１２７ｄ…測定用アンテナ、２０７…制御部、２１０…測定アンテナ用アナログ・デジタル変換器、２１１…ＩＣカード機能部

Claims

所定の筐体に収納され、リーダ・ライタとの間で、近距離無線通信を行って、前記リーダ・ライタ側に認識させる近距離無線通信手段を備えた携帯端末において、
前記近距離無線通信手段に接続され、前記筐体の所定位置に配置された主アンテナと、
前記主アンテナとは離れた位置に配置された測定用アンテナと、
前記測定用アンテナでの前記リーダ・ライタからの電波の受信状況を測定し、前記リーダ・ライタからの電波を受信した場合に、前記リーダ・ライタが存在する方向を判断する判断手段と、
前記判断手段で判断された方向を表示する表示手段とを備えた
携帯端末。
請求項１記載の携帯端末において、
前記表示手段は、前記近距離無線通信手段が前記リーダ・ライタとの間で近距離無線通信を行う側とは反対側における前記筐体の所定面に配置した
携帯端末。
請求項１記載の携帯端末において、
前記表示手段は、前記筐体における前記主アンテナが配置された面とは反対側に配置した
携帯端末。
請求項１記載の携帯端末において、
前記測定用アンテナは、前記主アンテナが配置された面の周囲に配置した
携帯端末。