JP2000123121A - 非接触通信方法、非接触通信媒体、非接触通信装置、乗車カードおよび自動改札機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非接触式の自動改札システムのような場合に
おいて、乗車カードが複数枚重なっていても確実に使用
することができ、かつ、そのためのソフトウェアやハー
ドウェアも簡単な構成を追加するだけで済むようにす
る。 【解決手段】 複数枚の乗車カード６ａ，６ｂと乗車情
報読出／書込機４との間を非接触で通信する場合に、各
乗車カード６ａ，６ｂは、その電源投入に応じてＬＣ共
振回路７を構成するコンデンサ９の接続、切断をランダ
ム制御して各乗車カード６ａ，６ｂと乗車情報読出／書
込機４との通信が可能となった場合には、乗車情報読出
／書込機４側から各乗車カード６ａ，６ｂに対して通信
開始コマンドＣＳＣを送信する一方、各乗車カード６
ａ，６ｂは、通信開始コマンドＣＳＣの受信時のコンデ
ンサ９の接続、切断の状態を固定保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非接触通信方法、
非接触通信媒体、非接触通信装置、乗車カードおよび自
動改札機に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動改札機には、乗車情報が磁気記録さ
れている通常の乗車券、定期券、その他、乗車および／
または降車のために発行されるカード類（以下、本明細
書ではいずれも乗車カードに含めることにする）を、そ
の乗車カード投入口に利用者が投入すると、その自動改
札機内の乗車情報読出／書込機でその乗車情報を磁気的
に読み取らせた後、乗車カード排出口から排出させるよ
うにしたものがある。このような自動改札機は乗車カー
ドと接触して通信する、いわゆる接触通信方式の形態を
とるから、利用者にとっては改札の都度、自動改札機に
乗車カードを投入口に投入し、排出口から出てきた乗車
カードを取る必要があり手間であるうえ、利用者が多い
ときは改札口の混雑を招くという欠点が指摘される。

【０００３】このような接触通信方式の形態をとる自動
改札機に代わって、次に一例として説明する、いわゆる
非接触通信方式の自動改札機がある。この非接触通信方
式の自動改札機に用いられる乗車カードは前記の磁気記
録方式ではなく、利用者が乗車カードを自動改札機に設
けられたアンテナとの通信エリア内にかざすだけで、自
動改札機と乗車カードとの間で乗車情報を送受信して入
札、出札ができるように構成されている。

【０００４】このような非接触通信方式の乗車カード
（以下、非接触乗車カード）では自動改札機に対してそ
れとの通信エリア内に位置させるだけで自動改札機その
ものとは非接触状態で通信が可能となる。

【０００５】従来における非接触乗車カードには、アン
テナコイルと、磁界変化に伴う誘起電圧を発生するＬＣ
共振回路と、自動改札機のアンテナから送信される電波
を前記ＬＣ共振回路で受信して動作電力を生成する電源
回路と、自動改札機側から送られてくる情報を復調する
復調回路と、乗車情報の記憶回路等を有し、自動改札機
側からの情報の内容に応じて非接触乗車カードに記憶さ
れている乗車区間、入札、出札の有無、その他、乗車お
よび／または降車に関する乗車情報を自動改札機側に返
信できるようにしたものがある。

【０００６】ところで、複数の路線を乗り継ぐ場合であ
るとか、あるいは同じ路線であってもその路線内の乗車
区間を分割する場合では、利用者は非接触乗車カード
を、複数枚、購入して所持することが必要な場合があ
る。こうした場合、利用者が、定期入れなどに収納され
ている複数の非接触乗車カードの中からその路線あるい
は乗車区間に対応する非接触乗車カードを一枚ずつ取り
出しては自動改札機にかざして改札するのでは不便であ
る。

【０００７】その不便を解消するために、定期入れなど
に収納したまま、あるいは定期入れから取り出したうえ
で、複数枚の非接触乗車カードを重ねた状態で自動改札
機にかざすだけで改札ができるようにしたものも提案さ
れている。

【０００８】ところで、このような非接触乗車カードの
重ね方式の改札では、複数枚の非接触乗車カードそれぞ
れが同時に自動改札機との通信エリア内で互いに極めて
近接している状態となっている。そのため、各非接触乗
車カードそれぞれに内蔵されているアンテナコイルの相
互インダクタンスが前記ＬＣ共振回路に作用して当該Ｌ
Ｃ共振回路の共振周波数が変化する。このように共振周
波数が変化したのでは非接触乗車カードから乗車情報読
出／書込機に向けての送信信号のレベルが低下して、自
動改札機側のアンテナでは非接触乗車カードからの送信
信号を受信できなくなり、結果、何れの非接触乗車カー
ドも自動改札機との間で乗車情報についての通信が不能
となる。

【０００９】こうした非接触乗車カードの重ね方式にお
ける通信不能という問題を解消するために、本発明者ら
は、非接触乗車カードそれぞれの内部に前記重なりの有
無を検知する重なり検知手段を設け、この重なり検知手
段で非接触乗車カードの重なり状態が検知された場合に
は、特定の非接触乗車カードを除く他の残りの非接触乗
車カードについて、前記ＬＣ共振回路内のＣ（コンデン
サ）を全て切離すようにした構成のものを提案した(特
開平１０−１２６３１８号公報参照)。

【００１０】この公報提案の技術により、複数枚の非接
触乗車カードそれぞれのＬＣ共振回路の内の特定の１つ
の非接触乗車カードのＬＣ共振回路のみが存在するた
め、その特定の１つの非接触乗車カードのＬＣ共振回路
の共振周波数のずれがなくなるとともに、各非接触乗車
カード相互間はそれらのアンテナコイルによって互いに
電磁誘導で相互結合されるため、ＬＣ共振回路のコンデ
ンサが切り離されている他の各非接触乗車カードについ
ても、特定の非接触乗車カードを介して当該自動改札機
と通信を行うことができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者が提案した上記非接触乗車カードでは上述の通信不能
という問題が解消されているが、ただ、その内部に前記
重なり検知手段を設ける必要があるために、非接触乗車
カード内のハードウエア構成の規模が若干大きくならざ
るを得ず、また、非接触乗車カードの重なりが検知され
た場合には、複数枚の非接触乗車カードの内のいずれの
コンデンサを切離すのかの優先順位を決定するプロトコ
ルの追加も必要になっていたためにソフトウェア的にも
多少は複雑になるという問題が残されている。

【００１２】なお、上述は従来の一例としての説明であ
り、そのため非接触通信を行う媒体が非接触乗車カード
と自動改札機とに適用されているが、要するに、自動改
札機を含め、このような非接触通信方式の機械あるいは
装置（非接触通信装置）と非接触通信する媒体（非接触
通信媒体）が複数あり、それら非接触通信媒体を、複
数、近接した状態（上述の非接触乗車カードでは重なっ
た状態が近接状態となる）で非接触通信装置と非接触通
信する場合にも同様の問題がある。

【００１３】したがって、本発明は、例えば非接触通信
媒体が、複数、例えば重なるなどして互いに近接状態と
なっていても非接触通信装置と確実に通信が可能であ
り、また、上記ハードウエア上あるいはソフトウェア上
の課題を解決することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の非接触通信方法
においては、複数の非接触乗車カードそれぞれが互いに
近接状態で改札通路に配置されている自動改札機内の乗
車情報読出／書込機との通信エリアに位置するときに、
前記複数の非接触乗車カードそれぞれは、それぞれが備
える共振回路を用いて前記乗車情報読出／書込機との間
での非接触による通信を可能とし、かつ、前記複数の非
接触乗車カードそれぞれが互いに所定の近接した状態で
はそれぞれが備えるコイルが電磁誘導結合可能となる非
接触通信方法において、前記複数の非接触乗車カードそ
れぞれの共振回路を、時間軸方向に動作状態にあるとき
と動作不能状態にあるときとが不定に変化していくよう
制御（ランダム制御）し、前記乗車情報読出／書込機か
ら、前記複数の非接触乗車カードそれぞれに、ポーリン
グコマンドを定期的に送信し、前記ランダム制御によっ
て、前記複数の非接触乗車カードそれぞれのうち、いず
れか一つの非接触乗車カード（任意の非接触乗車カー
ド）が前記ポーリングコマンドを受信したとき、この任
意の非接触乗車カードから前記乗車情報読出／書込機に
レスポンスを送信し、前記乗車情報読出／書込機におい
ては、前記レスポンスを受信すると、前記複数の非接触
乗車カードそれぞれに通信開始コマンドを送信し、前記
任意の非接触乗車カードにおいては、前記通信開始コマ
ンドを受信すると、それぞれの共振回路の状態を前記通
信開始コマンド受信時の状態に固定記憶するようにした
ことで、前記複数の非接触乗車カードそれぞれが、例え
ば、重なるなどして互いに所定の近接状態となって前記
通信エリア内にかざすようにされていても、従来のよう
にその重なりを検知する重なり検知手段を備えずに、自
動改札機内の乗車情報読出／書込機と確実に通信が可能
であり、また、上述のハードウエア上あるいはソフトウ
ェア上の課題も解決したものとしている。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態に係る非接触通信方法について詳細に説明す
る。なお、本発明においては、非接触通信媒体として、
説明の都合で、非接触通信方式により通信を行う乗車カ
ード（非接触乗車カード、以下では単に乗車カードとい
う）とし、また非接触通信装置として自動改札機内の乗
車情報読出／書込機としているが、もちろん、用途が乗
車カードのみに限定されるものではなく、他の用途のカ
ードも含み、要するに、自動改札機を含め、このような
非接触通信方式の機械あるいは装置（非接触通信装置）
と非接触通信する媒体（非接触通信媒体）が複数あり、
それら非接触通信媒体を、複数、近接した状態（カード
形態であれば例えば重なった状態）で非接触通信装置と
非接触通信する場合のすべてに適用されるものである。

【００１６】まず、図１を参照して本発明の実施の形態
にかかる非接触通信方法が適用される自動改札機につい
て説明する。

【００１７】この自動改札機１は、改札通路２を隔てて
相対向する一対の改札機本体３を備える。両改札機本体
３の側面それぞれには、改札通路２の通過を許可あるい
は阻止する不図示の扉が配備されている。

【００１８】各改札機本体３には、乗車情報読出／書込
機４が設けられている。乗車情報読出／書込機４のアン
テナコイル５が各改札機本体３の上面に臨むように配設
されている。このアンテナコイル５は、乗車カード６が
備えるアンテナコイルが通信エリア内に位置したとき
に、その乗車カード６のアンテナコイルとの間で非接触
通信することが可能となっている。乗車カード６を携帯
する利用者である乗客等は、乗車情報読出／書込機４の
アンテナコイル５の通信エリア内にかざすようにするだ
けで、乗車情報読出／書込機４との間で乗車情報に関す
る非接触通信ができる。

【００１９】上記乗車カード６の構成について図２を参
照して説明する。

【００２０】本実施の形態の乗車カード６はＩＣカード
形態となっている。乗車カード６は、ＬＣタイプの共振
回路７（コイル８とコンデンサ９との並列回路構成とな
っている。）、共振回路動作状態切り換えスイッチ１
０、信号処理手段としての復調回路１１、電源回路１
２、信号処理手段としての変調回路１３、ＲＯＭ１４、
ＲＡＭ１５、記憶手段としての不揮発性メモリ１６、制
御手段としてのＣＰＵ１７、電源選択切り換えスイッチ
１８、電池電源１９を備えて構成されている。

【００２１】共振回路７におけるコイル８は、乗車情報
読出／書込機４との間での通信においてはアンテナコイ
ルとなり他の乗車カードとの間での通信においては電磁
誘導結合のためのコイルとなり、またコンデンサ９はコ
イル８と共に所定の周波数信号の入力により並列共振動
作をする。

【００２２】共振回路動作状態切り換えスイッチ１０
は、共振回路７のコンデンサ９と直列でコンデンサ９と
共にコイル８に対して並列接続されている。このスイッ
チ１０は、共振回路７の状態が、時間軸方向に動作可能
状態にあるときと動作不能状態にあるときとに不定に変
化していくよう制御（以下、ランダム制御という）する
ようオンオフされる。

【００２３】具体的には、このスイッチ１０は、ＣＰＵ
１７からの制御によってコンデンサ９がコイル８と並列
共振する電気回路ループを接続、切断することで該共振
回路７を動作可能状態と動作不能状態との間を変化させ
ていくよう制御するものであり、例えば接点が常時オン
しているリレーで構成されている。この場合、図２では
そのリレーの接点のみが図示され、通電によりその接点
をオフにするリレーコイルの図示は省略されている。

【００２４】ＣＰＵ１７はこのリレーコイルへの通電を
制御することにより前記接点としてのスイッチ１０のオ
ンオフを制御している。このスイッチ１０をリレーで構
成する以外にもアナログスイッチとか、無接点構造のＴ
ＦＴトランジスタなどや、他の半導体スイッチ素子、さ
らに有接点スイッチなどを用いても構成可能である。な
お、前記制御手段には、ＣＰＵ１７と共にこの切り換え
スイッチ１０を含めても構わない。

【００２５】復調回路１１は、自動改札機１の乗車情報
読出／書込機４からの送信信号(たとえば、ＡＳＫ変調
信号)を共振回路７内のコイル８で受信して得られる誘
起電圧変化をコマンドデータに変換する。

【００２６】電源回路１２は、上記の乗車情報読出／書
込機４からの送信信号を受信することで共振回路７に誘
起される電圧に基づいて乗車カード６全体の動作電力を
生成する。なお、乗車カード６が一枚単独の場合では共
振回路７が共振出力で電源回路１２は電源を生成でき、
コンデンサ９が切り離された状態でのコイル８に誘起さ
れる電圧だけでは電源回路１２は電源を生成できない。
しかし、乗車カード６が複数枚重なると共振回路７のあ
る乗車カード６との間で、コイル８に誘起される電圧で
電源回路１２は電源を生成できるから、内部に電池等の
電源を内蔵させておく必要はない。

【００２７】変調回路１３は、乗車情報読出／書込機４
への送信データをアンテナコイル４のインピーダンス変
化に変換する。ＲＯＭ１４は、乗車カード６全体の制御
プログラムが予め格納されている。ＲＡＭ１５は、ＣＰ
Ｕ１７のアクセスデータを一時的に記憶している。

【００２８】不揮発性メモリ１６は、乗車カード情報
(たとえば乗車カードや定期券として利用される場合に
は、その乗降区間、有効期間等の情報)を記憶するとと
もに、スイッチ１０のオン・オフ状態つまり共振回路７
の状態が動作可能状態と動作不能状態のいずれ側にある
かを記憶する。

【００２９】ＣＰＵ１７は、乗車カード６全体の制御を
行うとともに、上述のようにスイッチ１０のオンオフを
ランダム制御するランダムデータＲＮＤを発生する。ス
イッチ１０はこのランダムデータＲＮＤに応答してオン
オフ制御して共振回路７の状態を動作可能状態と動作不
能状態に制御する。

【００３０】電源選択切り換えスイッチ１８は、電源回
路１２出力または電池電源１９出力のいずれかを選択可
能としている。このスイッチ１８は、乗車カード６の利
用者により選択的に押圧操作可能としても構わない。こ
の場合、電池電源１９が不要であれば、スイッチ１８お
よび電池電源１９を省略しても構わない。後述の説明で
はスイッチ１８は電源回路１２側に切り換わっているも
のとしている。

【００３１】図３を参照して乗車情報読出／書込機４の
構成について説明する。

【００３２】同図において、乗車情報読出／書込機４
は、図１で説明したアンテナコイル５、信号処理手段と
しての変復調回路２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、乗車
カードレスポンス検出回路２４、インターフェイス２
５、制御手段としてのＣＰＵ２６で構成されている。

【００３３】アンテナコイル５は、電磁波信号を乗車カ
ード６の共振回路７のコイル８との間で送受信する。変
復調回路２１は、乗車カード６との間で通信する信号を
変復調する。ＲＯＭ２２は、乗車情報読出／書込機４全
体の制御プログラムが予め格納されている。ＲＡＭ２３
はＣＰＵ２６のアクセスデータを一時的に記憶してお
く。乗車カードレスポンス検出回路２４は、ＣＰＵ２６
が一定周期で乗車カード６に対して出力するポーリング
コマンドＰＣ（第１のコマンド）に対する乗車カード６
側からのレスポンスＲＳの有無を検出する。インターフ
ェイス２５は自動改札機１などの上位機器とデータを交
換する。ＣＰＵ２６は、乗車情報読出／書込機４全体の
制御を行う。

【００３４】次に、上記構成の乗車カード６および乗車
情報読出／書込機４を用いた非接触通信方法について図
４ないし図６を参照して説明する。なお、ここでは、理
解を容易にするため、複数の乗車カード６ａ，６ｂとし
て２枚重ねられた状態で自動改札機１の前記通信エリア
内にかざされるものとする。

【００３５】また、図４の（ａ）は、一方の乗車カード
６ａの電源回路１２の電圧と共振回路７の共振コンデン
サ９の接続（つまり共振回路７が動作可能状態、以下、
同じ）、切断（つまり共振回路７が動作不能状態、以
下、同じ）の動作を示している。図４の（ｂ）は、他方
の乗車カード６ｂの電源回路１２の電圧と共振回路７の
共振コンデンサ９の接続、切断動作を示している。

【００３６】図４の（ｃ）は乗車情報読出／書込機４か
ら両乗車カード６ａ，６ｂへのポーリングコマンドＰＣ
の送信（図中、上向きの矢印で示されている。）と、前
記両乗車カード６ａ，６ｂから乗車情報読出／書込機４
へのレスポンスＲＳの送信（図中、下向きの矢印で示さ
れている。）と、乗車情報読出／書込機４から両乗車カ
ード６ａ，６ｂへの通信開始コマンドＣＳＣの送信（図
中、上向きの矢印で示されている。）を示している。ま
た、図５は乗車情報読出／書込機４側の動作説明のため
のフローチャートを示し、図６は乗車カード６ａ，６ｂ
側の動作説明のためのフローチャートを示している。

【００３７】各乗車カード６ａ，６ｂそれぞれと乗車情
報読出／書込機４との間でデータリンクが確立される以
前の段階では、乗車情報読出／書込機４のＣＰＵ２６
は、乗車カード６ａ，６ｂの有無にかかわらず、変復調
回路２１およびアンテナコイル５を介して一定の間隔Ｔ
pでポーリングコマンドＰＣを送出している。

【００３８】乗車カードレスポンス検出回路２４は、こ
のポーリングコマンドＰＣ送出後の一定時間Ｔw後に乗
車カード６ａ，６ｂそれぞれからのレスポンスＲＳの有
無を検出する。このレスポンスＲＳの有無は、アンテナ
コイル５で受信される信号強度が所定レベルＬ_Aに達し
ているか否かによって判断する(図５のステップＳ１１
〜Ｓ１３)。

【００３９】一方、乗車カード６ａ，６ｂそれぞれが乗
車情報読出／書込機４のアンテナコイル５の通信エリア
内において互いに重ねられた状態でかざされると、乗車
情報読出／書込機４からのポーリングコマンドＰＣをそ
れぞれの共振回路７のコイル８で受信することで、共振
回路２に電圧が誘起される。電源回路１２は、この誘起
電圧に基づいて乗車カード６ａ，６ｂ全体の動作電力を
生成する。電源回路１２で得られる動作電圧が一定値
（図４のＯＮ）に達すると、各乗車カード６ａ，６ｂそ
れぞれのＣＰＵ１７が起動され、それぞれのＣＰＵ１７
は、図６に示すフローチャートに従って動作する。

【００４０】すなわち、まず、各乗車カード６ａ，６ｂ
それぞれは、内部の不揮発性メモリ１６に共振回路７の
コンデンサ９の接続と切断の各状態を決める情報が既に
記憶されているか否かを判定する(ステップＳ２１)。こ
こで、たとえば新たに乗車カードや定期券を購入して駅
構内に入札するような場合には、不揮発性メモリ１６に
はそのような情報は未だ記憶されていない。

【００４１】このような場合には、次に、各乗車カード
６ａ，６ｂそれぞれのＣＰＵ１７は、ランダムデータＲ
ＮＤを発生し（ステップＳ２２）、ランダムデータＲＮ
Ｄが「１」か「０」かを判定し（ステップＳ２３）、こ
の判定に従ってスイッチ１０をオン・オフ制御する。こ
こで、ランダムデータＲＮＤは時間軸方向に「１」と
「０」の不定な組み合わせからなるが、ランダムデータ
ＲＮＤを構成する単位である「１」の出力期間Ｔと
「０」の出力期間Ｔは等しい。

【００４２】そして、ランダムデータＲＮＤが「１」の
ときには、スイッチ１０をオフにしてコンデンサ９を切
り離した状態つまり共振回路７を動作不能状態に（ステ
ップＳ２４）、ランダムデータＲＮＤが「０」のときに
は、スイッチ１０をオンにしてコンデンサ９を接続した
状態つまり共振回路７を動作可能状態にする(ステップ
Ｓ２５)。図４の（ａ）では乗車カード６ａの電源回路
１２の電圧が上昇し、かつ、共振回路７のコンデンサ９
の接続、切断状態（共振回路７の動作可能、動作不能の
状態）が乗車カード６ｂのそれとは無関係に不定に制御
されている状態が、、図４の（ｂ）では、乗車カード６
ｂの電源回路１２の電圧が上昇し、かつ、共振回路７の
コンデンサ９の接続、切断状態（共振回路７の動作可
能、動作不能の状態）が乗車カード６ａのそれとは無関
係に不定に制御されている状態が、それぞれ、示されて
いる。

【００４３】つまり、図４の（ａ）（ｂ）はいずれも電
源回路１２の電圧が上昇し、ＯＮになるまでは各乗車カ
ード６ａ，６ｂそれぞれの共振回路７のコンデンサ９は
接続されるが、ＯＮに立ち上がって以降から後述の固定
制御に至るまでは、図４の（ａ）でのランダムデータＲ
ＮＤは「０」「０」「１」「０」であり、図４の（ｂ）
でのランダムデータＲＮＤは「０」「０」「１」「１」
である。

【００４４】図４の（ｃ）では図５のステップＳ１１で
説明したように乗車情報読出／書込機４からの第１のコ
マンドとしてポーリングコマンドＰＣが間隔Ｔｐで送信
されているが、この乗車情報読出／書込機４から送信さ
れるポーリングコマンドＰＣが各乗車カード６ａ，６ｂ
それぞれで受信されるように、ランダムデータＲＮＤ
(「１」または「０」)の各出力期間Ｔは、ポーリングコ
マンドＰＣの送信間隔Ｔpよりも長く(Ｔ＞Ｔp)なるよう
に予め設定されている。

【００４５】こうして各乗車カード６ａ，６ｂそれぞれ
のＣＰＵ１７は、乗車情報読出／書込機４からのポーリ
ングコマンドＰＣを受信したときには、これに応じてレ
スポンスＲＳを乗車情報読出／書込機４に送信する。ま
た、スイッチ１０をオンあるいはオフした時点から一定
期間Ｔ₀だけ待って(ステップＳ２６)、乗車情報読出／
書込機４から第２のコマンドとして通信開始コマンドＣ
ＳＣが送信されてきたか否かを調べる(ステップＳ２
７)。そして、通信開始コマンドＣＳＣが送信されてい
ないと判定したときは、ステップＳ２２に戻り、ランダ
ムデータＲＮＤを再び発生させ、通信開始コマンドＣＳ
Ｃが送信されてこない限り上述のステップＳ２２〜Ｓ２
６を繰り返す。

【００４６】さて、定期券入れなどに各乗車カード６
ａ，６ｂそれぞれを重ねて収納しているような場合に
は、各乗車カード６ａ，６ｂそれぞれが通信エリア内で
互いに極めて近接している。この状態で、各乗車カード
６ａ，６ｂそれぞれの共振回路７が通信エリア内に位置
し、かつ、各乗車カード６ａ，６ｂそれぞれのスイッチ
１０が同時にオンしてそれぞれの共振回路７が動作して
いるときには、互いの共振回路７が影響しあう結果、乗
車情報読出／書込機４のアンテナコイル５側から見たイ
ンピーダンス変化が小さくなって各乗車カード６ａ，６
ｂそれぞれから乗車情報読出／書込機４に向けてその乗
車情報読出／書込機４が受信するに必要な大きさの信号
を送信できない。

【００４７】これは前記図４の（ａ）でのランダムデー
タＲＮＤ「０」「０」「１」「０」と図４の（ｂ）での
ランダムデータＲＮＤ「０」「０」「１」「１」のう
ち、最初から３つまでの組み合わせ「０」「０」「１」
の状態である。

【００４８】しかしながら、本実施の形態においては、
ここで、各乗車カード６ａ，６ｂそれぞれのスイッチ１
０のオンオフをランダム制御しているので、図４の時刻
ｔ１で乗車情報読出／書込機４からポーリングコマンド
ＰＣが送信されたとき、図４の（ａ）で示すように一方
の乗車カード６ａのスイッチ１０はオンであるが、図４
の（ｂ）で示すように他方の乗車カード６ｂのスイッチ
１０はオフになっている状態、換言すれば、乗車カード
６ａの共振回路７のみが動作している状態が発生する。
つまり、これは各乗車カード６ａ，６ｂそれぞれの共振
回路７が通信エリア内に同時に位置していても乗車カー
ド６ａの共振回路７は、乗車カード６ｂの共振回路７に
影響されなくなる。これは前記図４の（ａ）でのランダ
ムデータＲＮＤ「０」「０」「１」「０」と図４の
（ｂ）でのランダムデータＲＮＤ「０」「０」「１」
「１」のうち、最後の組み合わせ「０」と「１」の状態
である。

【００４９】こうして乗車情報読出／書込機４がポーリ
ングコマンドＰＣを各乗車カード６ａ，６ｂそれぞれに
向けて図４の時刻ｔ１に送信して、時刻ｔ２に乗車カー
ド６ａからがレスポンスＲＳを返信されてきた場合、そ
のレスポンスＲＳの受信レベルＬが乗車情報読出／書込
機４の乗車カードレスポンス検出回路２４で検出レベル
ＬＡ以上であると検出されることになる(図５のステッ
プＳ１３)。

【００５０】そこで、このときには、乗車情報読出／書
込機４は、各乗車カード６ａ，６ｂそれぞれの共振回路
７が同時に動作している状態ではなく、乗車カード６ａ
のみが通信可能な状態にあると判定して、時刻ｔ３に通
信開始コマンドＣＳＣを送信する(図５のステップＳ１
４)。

【００５１】この通信開始コマンドＣＳＣが乗車カード
６ａで受信されると、乗車カード６ａのＣＰＵ１７は、
スイッチ１０をコンデンサ９の接続状態つまり共振回路
７が動作可能状態にあることを固定保持するとともに、
不揮発性メモリ１６にこの状態のときのランダムデータ
ＲＮＤを記憶させる(図６のステップＳ２７，２８)。

【００５２】また、乗車カード６ｂについても、その通
信開始コマンドＣＳＣの受信に応答して、スイッチ１０
をコンデンサ９の切断状態つまり共振回路７が動作不能
状態にあることをを固定保持するとともに、不揮発性メ
モリ１６にこの状態のときのランダムデータＲＮＤを記
憶させる(図６のステップＳ２７，Ｓ２８)。また、各乗
車カード６ａ，６ｂそれぞれが重ねられていて、通信エ
リアから遠い位置にある乗車カード６ａまたは６ｂは、
それぞれの共振回路７のコイル８が電磁誘導結合してい
るので、通信開始コマンドＣＳＣを受信することができ
る。

【００５３】また、乗車情報読出／書込機４は、通信開
始コマンドＣＳＣを送信した後、各乗車カード６ａ，６
ｂそれぞれから送られてくる信号に混信が生じていない
か否かを調べ、混信がある場合には、アンチコリジョン
処理を行って混信を解消する(図５のステップＳ１５，
Ｓ１６)。なお、このアンチコリジョン処理は、公知技
術であるから、ここでは詳しい説明は省略する(たとえ
ば、特開昭５８−１６２８８１号公報参照)。

【００５４】こうして、各乗車カード６ａ，６ｂそれぞ
れが乗車情報読出／書込機４との間でデータリンクが確
立された後は、各乗車カード６ａ，６ｂそれぞれおよび
乗車情報読出／書込機４はそれぞれ他の処理に以降する
(図５のステップＳ１７および図６のステップＳ２９)。

【００５５】具体的に前記他の処理としては、乗車情報
読出／書込機４は、各乗車カード６ａ，６ｂそれぞれに
コマンドを送信し、各乗車カード６ａ，６ｂそれぞれか
ら返信される乗車情報をインターフェイス２５を介して
上位機器である自動改札機１に送出する。

【００５６】一方、各乗車カード６ａ，６ｂそれぞれ
は、乗車情報読出／書込機４からの送信信号を共振回路
７のコイル８で受信して得られる誘起電圧変化を復調回
路１１でコマンドデータに変換し、このコマンドデータ
がＣＰＵ１７で解析され、ＣＰＵ１７はこのコマンドに
基づいて各メモリ１４，１５，１６それぞれの読み書き
を制御するとともに、認証などの動作を実行する。ま
た、不揮発性メモリ１６に上記の乗車カード情報(乗降
区間、有効期間等の情報)を記憶させる。また、各乗車
カード６ａ，６ｂそれぞれは、乗車情報読出／書込機４
からのコマンドに対する応答は、変調回路１３により乗
車情報読出／書込機４から見たインピーダンスを変化さ
せることで送信する。

【００５７】ところで、上記の説明は、新たに乗車カー
ドや定期券を購入して駅構内に入札するような場合で、
各乗車カード６ａ，６ｂそれぞれの不揮発性メモリ１６
には共振回路７のコンデンサ９の接続、切断の状態を決
める情報が最初に記憶されていなかったが、既に入札済
みの乗車カードを用いて駅構内から外部に出札したり、
既に入出札を繰り返した定期券を用いて入札あるいは出
札するような場合には、各乗車カード６ａ，６ｂそれぞ
れの不揮発性メモリ１６には、図６のステップＳ２８の
動作によって、共振回路７のコンデンサ９の接続、切断
の状態を決める情報が既に不揮発性メモリ１６に記憶さ
れていることになる。

【００５８】その場合の乗車情報読出／書込機４側の動
作は、図５に示したフローチャートと基本的に同じであ
るが、各乗車カード６ａ，６ｂそれぞれ側の動作が前述
の説明の場合と異なったものとなる。

【００５９】すなわち、不揮発性メモリ１６には共振回
路７のコンデンサ９の接続、切断の状態を決めるランダ
ムデータＲＮＤが既に記憶されているときには(図６の
ステップＳ２１)、ＣＰＵ１７は、このランダムデータ
ＲＮＤに基づいて共振回路７のコンデンサ９を接続ある
いは切離す(図６のステップＳ３０〜Ｓ３２)。このと
き、通常の場合には、一方の乗車カード６ａのスイッチ
１０はオンであるが(ＲＮＤ＝０)、他方の乗車カード６
ｂのスイッチ１０はオフ(ＲＮＤ＝１)になっている状態
が、発生して、各乗車カード６ａ，６ｂそれぞれ全てが
乗車情報読出／書込機４と通信可能となっている。

【００６０】そして、各乗車カード６ａ，６ｂそれぞれ
のＣＰＵ１７は、図示しない内部タイマをセットした後
(ステップＳ３３)、引き続いて、タイムオーバしている
か否かを判断し(ステップＳ３４)、タイムオーバしてい
ないならば、乗車情報読出／書込機４側から通信開始指
令が与えられているか否かを判断する(ステップＳ３
５)。乗車情報読出／書込機４側から通信開始指令が与
えられているならば、データリンクが確立されているの
で、他の処理に移行する(ステップＳ２９)。

【００６１】また、乗車情報読出／書込機４側から通信
開始指令が与えられていなければ、ステップＳ３４に戻
る。

【００６２】乗車情報読出／書込機４側から通信開始指
令を受信しない間にタイムオーバしたときには、ステッ
プＳ２２に移行する。乗車情報読出／書込機４側から通
信開始指令を受信しない間に各乗車カード６ａ，６ｂそ
れぞれの内部タイマがタイムオーバするような状況とし
ては、たとえば、各乗車カード６ａ，６ｂそれぞれの
内、共振回路７のコンデンサ９を接続すべき情報(ＲＮ
Ｄ＝０)が記憶された乗車カード６ｂが抜き取られてい
て乗車情報読出／書込機４のアンテナコイル５の前にか
ざされないような場合がこれに相当する。このときに
は、ステップＳ２２でＣＰＵ１７がランダムデータＲＮ
Ｄを発生し、以降、ステップＳ２３〜２９の動作を実行
する。

【００６３】このようにして本実施の形態の非接触通信
方法によれば、乗車カードの内部に乗車カード相互の重
なりの有無を検知する検知手段を設けたりすることな
く、乗車カードが複数枚重なっていても通信不能となら
ずに、確実に複数の乗車カードそれぞれと乗車情報読出
／書込機４との間で非接触通信をすることができるか
ら、複数の路線を乗り継ぐとか同一路線でも乗車区間が
分割されるため、複数の乗車カードを使用する場合に
は、例えば定期入れに入れたまま、あるいは定期入れか
ら取り出して重なるようにして使用できるので利用者に
とっては便利となり、また改札口の混乱も解消されるも
のとなる。

【００６４】なお、図２では、スイッチ１０がリレーで
構成された例を示したが、これに限らず、図７（ａ），
（ｂ)に示すようなスイッチを用いることもできる。

【００６５】図７（ａ）では、双方向スイッチ３０から
なるアナログスイッチを用いている。また、図７（ｂ）
では、ＦＥＴ３２を用いてアナログスイッチを構成して
いる。

【００６６】特に、図７（ｂ）に示す構成のものでは、
電源が立ち上がるまではＦＥＴ３２がオンし、それ以降
はスイッチ制御信号によって、ＦＥＴ３２がオン／オフ
制御されるようになっている。すなわち、電源が立ち上
がるまでは、ＣＰＵ１７から出力されるスイッチ制御信
号はローレベルのままであるので、ＦＥＴ３２のゲート
には正電圧が加わってオンになっている。電源が立ち上
がった後は、ＣＰＵ１７からのスイッチ制御信号がロー
レベルのときには、上記と同様にＦＥＴ３２がオンして
共振回路７７は動作可能状態となり、逆にスイッチ制御
信号がハイレベルのときには、ＦＥＴ３２がオフして共
振回路７は動作不能状態となる。

【００６７】なお、この実施形態では、スイッチ１０，
３０，３２をＣＰＵ１７の制御によってオン・オフさせ
ているが、ＣＰＵ１７を用いずにハードウェアで行うこ
とも可能である。

【００６８】また、この実施形態では、乗車カードが乗
車券や定期券として利用され、乗車情報読出／書込機が
自動改札機に設置された自動改札システムを例にとって
説明したが、本発明は、これに限定されるものではな
く、たとえば、各種のセキュリティシステムにおいて、
乗車カードがパスワードやＩＤコードなどの情報の登録
用として、また、乗車情報読出／書込機はＩＤ確認制御
用とする場合においても適用可能である。

【００６９】

【発明の効果】本発明によれば、乗車カードが複数枚重
なっていても通信不能とならずに、確実に乗車カードの
使用をすることができる。しかも、その場合、従来のよ
うに、乗車カードの内部に乗車カード相互の重なりの有
無を検知する検知手段を設けたり、重なりが検知された
場合のコンデンサの切離し優先順位を決定するプロトコ
ルを追加する必要がないため、ソフトウェアやハードウ
ェアも簡単な構成で済み、回路の小型化と、コストダウ
ンを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る非接触通信方法が適
用される自動改札機の外観斜視図

【図２】本発明の実施形態に係る乗車カードの構成を示
すブロック図

【図３】本発明の実施形態に係る乗車情報読出／書込機
の構成を示すブロック図

【図４】上記構成の乗車カードおよび乗車情報読出／書
込機を用いた非接触通信方法の説明に供するタイミング
チャート

【図５】図３に示した乗車情報読出／書込機の動作説明
に供するフローチャート

【図６】図２に示した乗車カードの動作説明に供するフ
ローチャート

【図７】図２の乗車カードのスイッチの他の例を示すも
ので、乗車カードの要部回路図

【符号の説明】

１ 自動改札機 ２ 改札通路 ３ 改札機本体 ４ 乗車情報読出／書込機 ５ 乗車情報読出／書込機のアンテナコイル ６ 乗車カード ７ ＬＣ共振回路 ８ コイル ９ コンデンサ １０ 共振回路動作状態切り換えスイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水野 雅男 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 (72)発明者 藤本 卓也 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 Ｆターム(参考） 5B035 BB09 CA23 5B058 CA17 YA20

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の非接触通信媒体それぞれを、それ
   ぞれが備える共振回路を用いて非接触通信装置との間で
   の非接触による通信を可能とし、それぞれが互いに所定
   の近接した状態ではそれぞれが備えるコイルが電磁誘導
   結合可能とする非接触通信方法において、 前記複数の非接触通信媒体それぞれの共振回路を、時間
   軸方向に動作状態にあるときと動作不能状態にあるとき
   とが不定に変化していくよう制御（ランダム制御）し、 前記非接触通信装置は、前記複数の非接触通信媒体それ
   ぞれに、第１のコマンドを送信するとともに、いずれか
   任意の非接触通信媒体から、前記第１のコマンドに対す
   るレスポンスを受信すると、第２のコマンドを送信し、 前記複数の非接触通信媒体それぞれが前記第２のコマン
   ドを受信すると、当該それぞれの共振回路の状態を、第
   ２のコマンド受信時の状態に固定記憶する、 ことを特徴とする非接触通信方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の非接触通信方法におい
   て、 前記非接触通信媒体が、非接触通信装置との間で前記共
   振回路の動作状態の記憶に従って非接触通信を開始する
   に際して該非接触通信装置から前記第２のコマンドが送
   信されないときは、前記非接触通信媒体はその共振回路
   の状態を前記ランダム制御の状態にする、 ことを特徴とする非接触通信方法。
3. 【請求項３】 複数の非接触乗車カードそれぞれが互い
   に近接状態で改札通路に配置されている自動改札機内の
   乗車情報読出／書込機との通信エリアに位置するとき
   に、前記複数の非接触乗車カードそれぞれは、それぞれ
   が備える共振回路を用いて前記乗車情報読出／書込機と
   の間での非接触による通信を可能とし、かつ、前記複数
   の非接触乗車カードそれぞれが互いに所定の近接した状
   態ではそれぞれが備えるコイルが電磁誘導結合可能とな
   る非接触通信方法において、 前記複数の非接触乗車カードそれぞれの共振回路を、時
   間軸方向に動作状態にあるときと動作不能状態にあると
   きとが不定に変化していくよう制御（ランダム制御）
   し、 前記乗車情報読出／書込機から、前記複数の非接触乗車
   カードそれぞれに、ポーリングコマンドを定期的に送信
   し、 前記ランダム制御によって、前記複数の非接触乗車カー
   ドそれぞれのうち、いずれか一つの非接触乗車カード
   （任意の非接触乗車カード）が前記ポーリングコマンド
   を受信したとき、この任意の非接触乗車カードから前記
   乗車情報読出／書込機にレスポンスを送信し、 前記乗車情報読出／書込機においては、前記レスポンス
   を受信すると、前記複数の非接触乗車カードそれぞれに
   通信開始コマンドを送信し、 前記任意の非接触乗車カードにおいては、前記通信開始
   コマンドを受信すると、それぞれの共振回路の状態を前
   記通信開始コマンド受信時の状態に固定記憶する、 ことを特徴とする非接触通信方法。
4. 【請求項４】 非接触通信装置との非接触通信に用いる
   共振回路と、 前記共振回路からの出力信号の処理および前記共振回路
   への入力信号の処理を行う信号処理手段と、 前記共振回路の状態を時間軸方向に不定に動作状態にあ
   るときと動作不能状態にあるときとに変化していくよう
   制御（ランダム制御）し、かつ、前記共振回路の状態を
   非接触通信装置からの所定のコマンド受信時の状態に固
   定記憶させる制御手段と、 を具備したことを特徴とする非接触通信媒体。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の非接触通信媒体におい
   て、 前記共振回路が、共振コンデンサを含み、 前記制御手段が、前記共振コンデンサを該共振回路から
   接続または切断のいずれか一方に制御することで前記共
   振回路の状態を動作可能状態と動作不能状態とに固定記
   憶する制御が可能であることを特徴とする非接触通信媒
   体。
6. 【請求項６】 請求項４または５に記載の非接触通信媒
   体において、 前記固定制御状態を記憶する記憶手段と、所定のタイミ
   ングで投入される電源回路とを備え、 前記制御手段が、前記電源回路が投入されたときに前記
   記憶手段に記憶されている固定制御状態で前記共振回路
   の動作を制御する、 ことを特徴とする非接触通信媒体。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の非接触通信媒体におい
   て、 電池電源が内蔵可能で、かつ、前記電源回路または電池
   電源いずれかの電源を選択可能に構成されていることを
   特徴とする非接触通信媒体。
8. 【請求項８】 請求項６に記載の非接触通信媒体におい
   て、 前記制御手段は、前記記憶手段に記憶されている固定制
   御状態に従って前記共振動作を制御してから非接触通信
   装置から所定時間内に通信開始コマンドが受信されない
   ときは前記共振回路の動作状態を、前記固定制御状態か
   らランダム制御状態にすることを特徴とする非接触通信
   媒体。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の非接触通信媒体におい
   て、 前記電源回路は、前記共振回路が非接触通信装置から一
   定の送信間隔で送信されてくるポーリングコマンドを受
   信して共振に基づいた電圧を生成し、 前記制御手段は、前記電源回路の出力電圧で前記共振回
   路を前記ランダム制御し、かつ、そのランダム制御にお
   いて該共振回路が１回の動作不能となっている時間幅
   を、前記ポーリングコマンドの前記一定の送信間隔より
   も長く設定することを特徴とする非接触通信媒体。
10. 【請求項１０】 請求項６に記載の非接触通信媒体にお
    いて、 前記制御手段は、前記電源回路の出力電圧が一定以下の
    ときは、前記共振回路の状態を動作可能状態とすること
    を特徴とする非接触通信媒体。
11. 【請求項１１】 アンテナコイルと、 前記アンテナコイルを介して、非接触通信媒体にポーリ
    ングコマンドを送信制御し、非接触通信媒体から前記ポ
    ーリングコマンドに対するレスポンスを受信すると当該
    非接触通信媒体が備える共振回路の動作状態を固定させ
    るための通信開始コマンドを送信制御する制御手段と、 を具備したことを特徴とする非接触通信装置。
12. 【請求項１２】 請求項４ないし１０いずれかに記載の
    非接触通信媒体により構成されていることを特徴とする
    乗車カード。
13. 【請求項１３】 改札通路に配置される自動改札機にお
    いて、 請求項１１に記載の非接触通信装置により構成された乗
    車情報読出／書込機を内蔵するとともに、前記乗車情報
    読出／書込機のアンテナコイルが所定箇所に配置されて
    なり、 請求項１２に記載の乗車カードが、複数枚、前記乗車情
    報読出／書込機のアンテナコイルとの通信エリア内で互
    いに近接されたときは、前記乗車カードの複数と前記乗
    車情報読出／書込機との間で非接触通信することを特徴
    とする自動改札機。