JP2001022903A - 非接触カード装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 読取装置から送信される電磁誘導波により必
要な電力を得て、所望の情報を読取装置に送出する非接
触カードを含む非接触カード装置を提供する。 【解決手段】 非接触カード装置は読取装置と非接触カ
ードとからなり、読取装置は第１の周波数を有する電磁
誘導波を非接触カードに送出して起電力を生成させ、非
接触カードは第１の周波数を分周した第２の周波数を有
する電磁誘導波を読取装置に送出して読取装置は非接触
カードの存在及び動作状態を確認し、その後、読取装置
は非接触カードを機能させる情報を変調した第１の周波
数を有する電磁誘導波を非接触カードに送出して、タイ
ミングクロックと共に復調された信号を非接触カードの
不揮発性記憶素子に与えて所望の情報を読出し或いは記
憶させ、不揮発性記憶素子からの情報を変調した第２の
周波数を有する電磁誘導波を読取装置に送出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、誘導電界による電
磁誘導波を用いて、読取装置から送信される前記電磁誘
導波により必要な電力を得て所定の動作をすると共に、
所望の情報を前記読取装置に送出する非接触カードを含
む非接触カード装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】主として金銭に関連する情報を取り扱う
カードとして、非接触カードが種々提案されている。し
かし、このような非接触カードは金銭情報を扱う性質
上、高度な暗号処理を用いた偽造防止、改ざん防止対策
が求められ、それ故、必然的に制御プログラムや暗号解
読処理が必要となって前記非接触カードには高価なマイ
クロコンピュータを搭載しなければならない。

【０００３】しかしながら、前記非接触カードの使途に
よっては、その扱う情報が金銭に関するものではあるに
しても、例えば、ファクトリー・オートメションにおけ
る生産管理、貨物輸送・配送における商品名、配送先、
配送日、配送元等の記録、ビル、マンション等のドア管
理、医療管理システム等必要以上に高度な秘匿性は要求
されない利用分野が存在する。

【０００４】また、従来の非接触カードにおいては、電
源として電池が用いられているので、電源部には機械的
接触部を必要とすると共に、電池交換等の維持管理が必
要となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】空中線近傍において、
距離の３乗に反比例して減衰する静電電界と、距離の２
乗に反比例して減衰し磁界成分に依存する誘導電界と、
距離に反比例して減衰し、所謂一般に電波といわれる放
射電界とが知られているが、本発明においてはキロヘル
ツオーダーの低周波数領域に適合し、空中線を小さくで
き、しかも数１０ｃｍから１ｍ程度の伝搬距離の短い前
記磁界成分に依存する誘導電界を利用した電磁波（以
下、電磁誘導波という）を用いて、読取装置から送信さ
れる誘導電界による電磁誘導波により必要な電力を得て
所定の動作をすると共に、所望の情報を前記読取装置に
送出する非接触カードを含む非接触カード装置を提供す
ることにあり、また、電池及び高価なマイクロコンピュ
ータを搭載せず、簡単な機能により情報処理を行うこと
のできる非接触カードを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】非接触カード装置は読取
装置と非接触カードとからなり、前記読取装置は第１の
周波数を有する電磁誘導波を前記非接触カードに送出し
て前記非接触カードの内部回路を動作させる起電力を生
成させ、前記起電力が前記内部回路を動作させるのに必
要な値に達すると、前記非接触カードは前記第１の周波
数を分周した第２の周波数を有する電磁誘導波を前記読
取装置に送出して前記読取装置は前記非接触カードの存
在及び動作状態を確認し、前記非接触カードの存在及び
動作状態の確認後、前記読取装置は前記非接触カードを
機能させる情報を変調した前記第１の周波数を有する電
磁誘導波を前記非接触カードに送出して、タイミングク
ロックと共に復調された信号を前記非接触カードの不揮
発性記憶素子に与えて所望の情報を読出し或いは記憶さ
せ、前記不揮発性記憶素子からの情報を変調した前記第
２の周波数を有する電磁誘導波を前記読取装置に送出し
ている。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明における非接触カード装置
は読取装置と非接触カードとから構成され、前記読取装
置は第１の周波数を有する電磁誘導波を前記非接触カー
ドに送出して前記非接触カードの内部回路を動作させる
起電力を生成させ、前記起電力が前記内部回路を動作さ
せるのに必要な値に達すると、前記非接触カードは前記
第１の周波数を分周した第２の周波数を有する電磁誘導
波を前記読取装置に送出して前記読取装置は前記非接触
カードの存在及び動作状態を確認し、前記非接触カード
の存在及び動作状態の確認後、前記読取装置は前記非接
触カードを機能させる情報を変調した前記第１の周波数
を有する電磁誘導波を前記非接触カードに送出して、タ
イミングクロックと共に復調された信号を前記非接触カ
ードの不揮発性記憶素子に与えて所望の情報を読出し或
いは記憶させ、前記不揮発性記憶素子からの情報を変調
した前記第２の周波数を有する電磁誘導波を前記読取装
置に送出するようにされており、前記読取装置と前記非
接触カードとから送出される前記各情報はＡＳＫ変調さ
れ、また、前記読取装置と前記非接触カードとはそれぞ
れ送信アンテナと受信アンテナとが相互にほぼ５分の１
だけ重なり合うように配列された磁界型空中線部を有し
ている。

【０００８】

【実施例】図１は読取装置１０を構成するブロック図を
示し、前記読取装置１０は、電力制御を行うと共に変調
信号出力を与え、さらに受信信号入力、磁界強度検出入
力及びアナログ信号入力を受ける主制御装置１１と、前
記主制御装置１１に結合された６．１４４ＭＨｚの水晶
発振器１２と、前記水晶発振器１２に接続された１／２
４分周器１３と、前記分周器１３に接続された波形整形
器１４と、前記波形整形器１４に接続された５０％ＡＳ
Ｋ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）変
調器１５と、前記変調器１５に接続された電力増幅器１
６と、前記電力増幅器１６に接続された送信アンテナ１
７と受信アンテナ１８とを有するループ状の磁界型空中
線部１９と、前記受信アンテナ１８に結合された帯域濾
波器２０と、前記帯域濾波器２０に接続された増幅器２
１と、前記増幅器２１に接続された復調器２２と、前記
復調器２２に接続され、前記主制御装置１１に前記受信
信号入力を与える波形整形器２３と、前記受信アンテナ
１８における前記電磁誘導波の磁界強度を検出し、前記
主制御装置１１に対して前記磁界強度検出入力を与える
磁界強度検出器２４と、検出された磁界強度に応じて前
記増幅器２１の利得を制御する自動利得調整器２５と、
前記復調器２２に接続され、前記主制御装置１１に対し
て前記アナログ信号入力を与え、送信電力を制御するＡ
／Ｄ変換器２６とを備えている。

【０００９】図２は非接触カード３０を構成するブロッ
ク図を示し、前記非接触カード３０は、前記送信アンテ
ナ１７から放射された前記電磁誘導波を受ける受信アン
テナ３１と送信アンテナ３２とからなるループ状の磁界
型空中線部３３と、前記受信アンテナ３１にそれぞれ結
合された電力生成器３４、復調器３５、１／１２８分周
器３６及び１／４分周器３７と、前記電力生成器３４に
接続され、回路各部に電源を供給する電圧安定器３８
と、前記１／１２８分周器３６からの２ＫＨｚタイミン
グクロックと共に前記復調器３５からの読出し信号或い
は新たなデータが入力され、所定の情報が記憶された不
揮発性記憶素子（ＥＥＰＲＯＭ）３９と、前記不揮発性
記憶素子３９から出力されるデータを受け、前記送信ア
ンテナ３２に結合された前記１／４分周器３７に接続さ
れた１００％ＡＳＫ変調器４０とから構成されている。

【００１０】次に、前記読取装置１０及び前記非接触カ
ード３０の機能、動作について説明する。本発明におけ
る前記読取装置１０と前記非接触カード３０とからなる
非接触カード装置の基本的な考え方は、前記読取装置１
０から前記非接触カード３０に前記電磁誘導波により電
力の伝送を行って前記非接触カード３０を動作させ、動
作後に前記不揮発性記憶素子３９に記憶された情報或い
はデータを読出し、或いは前記不揮発性記憶素子３９に
おいて前記読取装置１０から送信された情報を記憶する
と共に情報の変更、追加、削除等を行い、前記非接触カ
ード３０より送出される情報の管理を前記読取装置１０
において行うことにある。

【００１１】前記読取装置１０は前記非接触カード３０
より送り返される前記電磁誘導波の強度を常に監視して
おり、前記送信アンテナ１７より送出される前記電磁誘
導波は前記非接触カード３０が動作するのに必要な送信
電力となるように制御されており、最低数１０ｍＷから
最大数Ｗまで可変される。前記非接触カード３０の存在
確認のための探知状態においては、その送信電力は数１
０ｍＷから数Ｗまで時間と共に上昇していく、所謂ラン
プ波形状で送出され、前記非接触カード３０よりの応答
が検出された際、検出時の送出電力より多少高い電力に
保持される。

【００１２】また、その周波数として、電力伝送を効率
よく行うために３００ＫＨｚ以下の２５６ＫＨｚの周波
数を用いており、これは安定な水晶振動子を用いた６．
１４４ＭＨｚの前記水晶発振器１２からの信号を前記１
／２４分周器１３により分周することにより得ている。
なお、同様に電力伝送の効率を考慮して前記非接触カー
ド３０からの周波数は前記１／４分周器３７により分周
された６４ＫＨｚである。

【００１３】前記主制御装置１１から出力される変調信
号は前記５０％ＡＳＫ変調器１５に印加され、その変調
度は１００％でなく５０％であるが、これは必ず搬送波
を残留させて前記非接触カード３０の動作中、タイミン
グ周波数生成がとぎれないようにするためであり、ま
た、前記非接触カード３０の探知状態及び検出後の初期
状態においては無変調状態をとるようにされている。

【００１４】前記非接触カード３０においては、前記読
取装置１０からの２５６ＫＨｚの無変調電磁誘導波を前
記受信アンテナ３１を介して受信すると、その磁界強度
に比例した起電力が前記電力生成器３４で生成し、この
起電力が内部回路を動作させるのに必要な値に達する
と、送信周波数を生成する前記１／４分周器３７が起動
して前記送信アンテナ３２を介して前記起電力に比例す
る６４ＫＨｚの前記電磁誘導波が前記読取装置１０に送
信される。

【００１５】送信された６４ＫＨｚの前記電磁誘導波は
前記読取装置１０の前記受信アンテナ１８で受信されて
前記帯域濾波器２０、前記増幅器２１及び前記復調器２
２を介して前記磁界強度検出器２４で検出され、前記読
取装置１０は前記非接触カード３０の存在及び動作状態
を認識する。

【００１６】前記読取装置１０が前記したように前記非
接触カード３０の存在及び動作状態を確認すると、前記
主制御装置１１は前記非接触カード３０を機能させる情
報を変調信号出力として前記５０％ＡＳＫ変調器１５に
印加して２５６ＫＨｚの変調電磁誘導波が前記送信アン
テナ１７から送信される。

【００１７】前記変調電磁誘導波は前記読取装置１０の
前記受信アンテナ１８で受信され、前記復調器３５及び
前記１／１２８分周器３６を介して前記２ＫＨｚタイミ
ングクロックと共に復調された信号を前記不揮発性記憶
素子３９に与えて所望の情報を読出し、或いは記憶させ
ている。

【００１８】前記不揮発性記憶素子３９からの情報或い
はデータは前記１００％ＡＳＫ変調器４０により変調さ
れて前記１／４分周器３７を介して前記送信アンテナ３
２を通して前記６４ＫＨｚの変調電磁誘導波が前記読取
装置１０に送信される。

【００１９】送信された６４ＫＨｚの前記変調電磁誘導
波は前記読取装置１０の前記受信アンテナ１８で受信さ
れて前記帯域濾波器２０、前記増幅器２１、前記復調器
２２及び前記波形整形器２３を介して受信信号入力とし
て検出され、前記読取装置１０は前記非接触カード３０
の必要な情報を得ている。

【００２０】前記読取装置１０及び前記非接触カード３
０において使用するそれぞれ前記磁界型空中線部１９の
前記ループ状の送信アンテナ１７と前記ループ状の受信
アンテナ１８並びに前記磁界型空中線部３３の前記ルー
プ状の受信アンテナ３１と前記ループ状の送信アンテナ
３２に関して、これらを装置内或いは１つの筐体内に配
置する場合、相互の影響を最小限とするため、前記送信
アンテナ１７と前記受信アンテナ１８、及び前記受信ア
ンテナ３１と前記送信アンテナ３２はそれぞれ相互にほ
ぼ５分の１だけ重なり合うように配列されている。これ
は実験結果により得られたものであり、このような配置
により通常使用される分波器を必要とせず、装置を一層
コンパクトで簡単な構造とすることが可能となった。

【００２１】

【発明の効果】本発明においては、電磁波として、キロ
ヘルツオーダーの低周波数領域に適合し、空中線を小さ
くでき、しかも伝搬距離の短い前記磁界成分に依存する
誘導電界を利用した電磁誘導波を用いているので、空中
線部を小型化でき、読取装置及び非接触カード内に配置
することができ、また、非接触カードは不揮発性記憶素
子（ＥＥＰＲＯＭ）を用いているので、高価なマイクロ
コンピュータを必要とせず、簡単な機能により情報処理
を行うことができる。さらに、読取装置及び非接触カー
ド間の電力及び情報の授受は電磁誘導波を用いているの
で、非接触カードには電源として電池が不要となり、ス
イッチ等の機械的接触部を必要とせず、高機能でコンパ
クトであり、しかも安価な非接触カードが得られる。ま
た、読取装置及び非接触カード間の情報の授受は連続し
て、即ち、送信しながら受信することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による読取装置を示すブロック
図である。

【図２】本発明の実施例による非接触カード示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１０…読取装置、１１…主制御装置、１２…水晶発振
器、１３…分周器、１４…波形整形器、１５…変調器、
１６…電力増幅器、１７…送信アンテナ、１８…受信ア
ンテナ、１９…磁界型空中線部、２０…帯域濾波器、２
１…増幅器、２２…復調器、２３…波形整形器、２４…
磁界強度検出器、２５…自動利得調整器、２６…Ａ／Ｄ
変換器、３０…非接触カード、３１…受信アンテナ、３
２…送信アンテナ、３３…磁界型空中線部、３４…電力
生成器、３５…復調器、３６…分周器、３７…分周器、
３８…電圧安定器、３９…不揮発性記憶素子、４０…変
調器

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０６Ｋ 19/00 Ｊ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 読取装置と非接触カードとからなる非接
   触カード装置であって、前記読取装置は第１の周波数を
   有する電磁誘導波を前記非接触カードに送出して前記非
   接触カードの内部回路を動作させる起電力を生成させ、
   前記起電力が前記内部回路を動作させるのに必要な値に
   達すると、前記非接触カードは前記第１の周波数を分周
   した第２の周波数を有する電磁誘導波を前記読取装置に
   送出して前記読取装置は前記非接触カードの存在及び動
   作状態を確認し、前記非接触カードの存在及び動作状態
   の確認後、前記読取装置は前記非接触カードを機能させ
   る情報を変調した前記第１の周波数を有する電磁誘導波
   を前記非接触カードに送出して、タイミングクロックと
   共に復調された信号を前記非接触カードの不揮発性記憶
   素子に与えて所望の情報を読出し或いは記憶させ、前記
   不揮発性記憶素子からの情報を変調した前記第２の周波
   数を有する電磁誘導波を前記読取装置に送出することを
   特徴とする非接触カード装置。
2. 【請求項２】 前記読取装置と前記非接触カードとから
   送出される前記各情報はＡＳＫ変調されることを特徴と
   する請求項１記載の非接触カード装置。
3. 【請求項３】 前記読取装置と前記非接触カードとはそ
   れぞれ送信アンテナと受信アンテナとが相互にほぼ５分
   の１だけ重なり合うように配列された磁界型空中線部を
   有することを特徴とする請求項１記載の非接触カード装
   置。