JP2003317053A

JP2003317053A - 非接触型ｉｃ

Info

Publication number: JP2003317053A
Application number: JP2002123782A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Nakao; 勝幸中尾
Original assignee: IT GEM KK; IT Gem KK
Current assignee: IT GEM KK; IT Gem KK
Priority date: 2002-04-25
Filing date: 2002-04-25
Publication date: 2003-11-07

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】複数の情報を同時に扱う際の信頼性及び正確
性を高めた非接触型ＩＣを提供する。【解決手段】単一指向性を有する一又は複数のアンテナ
と、単一指向性を有するパッチアンテナ１０１が接続さ
れたＩＣチップ１０２とを備えることによって非接触型
ＩＣを構成する。さらに単一指向性を有する複数のアン
テナはそれぞれのアンテナごとに異なる情報を送受信す
る。さらに単一指向性を有する複数のアンテナはそれぞ
れシールドされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、非接触型ＩＣに
係わり、特に、単一指向性を有するアンテナを有する非
接触型ＩＣに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、非接触型ＩＣは定期券、プリペイ
ドカード、身分証明書等に用いられている。この非接触
型ＩＣはＩＣ（集積回路）及び信号伝達用アンテナ（コ
イル）を具備し、電池内蔵型や電力供給型などがある。
非接触型ＩＣはリーダ／ライタと電波（電磁波）により
情報（信号、データ）の送受信を行っていた。しかし、
あらゆる方向からの読み取り（情報伝達）を可能とする
ために無指向性のアンテナを使用することが多い。情報
伝達（電波の送受信）については、電波の強弱の組み合
わせで情報を作成する。例えば、半角英数字は１バイト
“１１００１０１０”（８ビット）に相当し、全角文字
は２バイトに相当する。また、画像データ等は膨大なデ
ータ量となる。何れにしても多量の情報量を瞬時に読み
取る必要がある場合長い時間を必要とする。そのため短
時間では読み取り不能（エラー）等の障害が発生してい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の非接触型ＩＣは
あらゆる方向へ情報を伝達していたため複数の情報を同
時又は個別に扱うことが出来なかった。例えば、１つの
非接触型ＩＣカードで複数の非接触型ＩＣを内蔵した場
合、各々の非接触型ＩＣが別の情報を同時に送受信する
と各々の非接触型ＩＣから発生される電波が干渉する。
このため複数の情報を処理する際に誤認識や誤作動を起
こす等の要因になっていた。即ち、従来の非接触型ＩＣ
カードは一つにつき１つの情報伝達経路しか持てなかっ
た。そのため、異なる複数の方向へ各々異なる情報を送
受信することは不可能であった。

【０００４】また、あらゆる方向からの読み取り（情報
伝達）を可能としたことにより読取装置（リーダ）とＩ
Ｃカードを近づけるだけで情報伝達を可能としていた。
しかし、ＩＣカードの全方向からの読み取りを必ずしも
必要としていなかった。

【０００５】本願発明は、上記問題点を解決することを
課題としてなされたものである。その目的は、複数の情
報を扱う際の信頼性及び正確性を高めた非接触型ＩＣを
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、（１）本願発明は、単一指向性を有する一又は複数
のアンテナと、単一指向性を有するアンテナが接続され
たＩＣとを備えてなることによって、非接触型ＩＣを構
成する。

【０００７】（２）さらに、本願発明では、前記単一指
向性を有する複数のアンテナはそれぞれのアンテナ毎に
異なる情報を送受信する。

【０００８】（３）さらに、本願発明では、前記単一指
向性を有する複数のアンテナはそれぞれシールドされて
いる。

【０００９】（４）さらに、本願発明では、前記単一指
向性を有する複数のアンテナの指向性は同じ方向を向い
ている。

【００１０】（５）さらに、本願発明では、前記単一指
向性を有する複数のアンテナの指向性はそれぞれ異なる
方向を向いている。

【００１１】（６）さらに、本願発明では、前記ＩＣは
複数である。

【００１２】（７）さらに、本願発明では、前記単一指
向性を有する複数のアンテナはそれぞれ分割された情報
の送受信を行う。

【００１３】（８）さらに、本願発明では、（１）〜
（７）のいずれかの非接触型ＩＣを内蔵したカードを提
供する。

【００１４】（９）さらに、本願発明では、（１）〜
（８）のいずれかの非接触型ＩＣを内蔵した立体を提供
する。

【００１５】（１０）アンテナの電波が透過しない部材
でアンテナの一方向又は全方向の覆いをし、その覆いの
所望の１個所のみ電波を透過させることにより単一方向
にのみ指向性を持たせた制限単一指向性を有することを
特徴とする制限単一指向性アンテナを提供する。

【００１６】（１１）アンテナの電波が透過しない部材
でアンテナの二方向又は全方向の覆いをし、その覆いの
所望の２個所のみ電波を透過させることにより双方向に
指向性を持たせた制限双指向性を有することを特徴とす
る制限双指向性アンテナを提供する。

【００１７】（１２）前記制限単一指向性アンテナ又は
制限双指向性アンテナを内蔵したカードを提供する。

【００１８】（１３）前記制限単一指向性アンテナ又は
制限双指向性アンテナを内蔵した立体を提供する。

【００１９】

【発明の実施の形態】〔第１の実施形態〕図１は、本願
発明の非接触型ＩＣの実施例を説明するための図であ
る。本実施例において、１００はＩＣカード基板、１０
１はＩＣカード基板上に設けられたアンテナ、１０２は
アンテナ１０１に接続されたＩＣチップである。

【００２０】アンテナ１０１として、例えば、パッチア
ンテナを使用することができる。その他にスロットアレ
イアンテナ、フェーズドアレイアンテナ、ダイポールア
ンテナを使用することもできる。アンテナ１０１はカー
ドを動作させるのに十分な利得を得ることができるよう
にその指向性／利得を設計する必要がある。

【００２１】アンテナの指向性とは電波の送受信の方向
特性である。指向性の種類として無指向性（特定の方向
性を持たないもの）、単一指向性（特定の一方向性を持
つもの）、双指向性（前後に方向性を持ったもの）等が
ある。一般に単一指向性アンテナとしては幾つかのアン
テナが存在するが、厳密に単一指向性（一方向のみ）の
アンテナはパラボラアンテナだけである。その他の単一
指向性アンテナは他方向（一方向以外）にも微弱である
が電波の送受信を可能としている。本願発明における単
一指向性とは一方向以外にも微弱であるが電波の送受信
が可能である方向特性を含む広義なものをいう。

【００２２】図１及び図２は非接触型ＩＣのアンテナを
パッチアンテナで構成した例である。パッチアンテナは
半波長ダイポールアンテナなどと比較すると支持しやす
く、機械的に安定している。

【００２３】具体的なパッチアンテナの構成例を図３に
て説明する。薄い誘電体板２０１の両側に銅メッキを
し、銅箔２０２が付いているのが誘電体基板２００であ
る。この基盤をプリント基板ともいう。印刷技術を利用
して、メッキされた銅箔２０２の形を加工することがで
きる。この基盤に加工して作られたアンテナをプリント
アンテナともいう。

【００２４】例えば、写真の技術を利用して上側の銅箔
２０２の上に線の像を長方形にすると方形パッチ２０３
になり、円形にすれば円形パッチになる。

【００２５】プリント基板の下側の銅箔２０２である地
板に同軸線路のコネクタを密着させ内部導体の誘電体板
を貫通して上側のパッチに付けるとパッチアンテナがで
きる。このパッチアンテナを多数並べるとアレーアンテ
ナとなる。

【００２６】パッチアンテナは、地板が十分な大きさを
持たない場合、地板端からの回折波によって、放射指向
性が歪むことが知られている。３λ×３λの地板を有す
るパッチアンテナにおいて、地板端の形状を凹凸にする
ことで、回折波の影響による放射指向性の歪みが抑止で
きることが知られている。

【００２７】図４〜図６はパッチアンテナの指向性パタ
ーン１０３を示す。図４は側面図、図５は正面図、図６
は上面図である。ここに示すようにパッチアンテナ１０
１の指向性パターン１０３はアンテナ面と垂直な方向に
最も強い感度をもつ一方、アンテナ面と水平な方向やア
ンテナ面の裏側には感度をもたない。

【００２８】図４〜図６に示したようにパッチアンテナ
１０１の指向性はパッチ部分に比べて横方向に広がりが
ある。このため図７に示すように近づけて並べたとき互
いに干渉することは明らかである。このため複数の情報
を扱うのに適さない場合があった。干渉しないように適
度な距離を保てば複数の情報を扱えるのはいうまでもな
い。

【００２９】即ち、図８に示すように、本願発明の非接
触型ＩＣをサイコロのような小型の立体３００に埋め込
む場合、地板が小さくなるため指向性の歪みが大きくな
る場合がある。本実施例において、小型の立体３００に
非接触ＩＣを埋め込む際に単一指向性を改善するために
図９に示すようにＩＣカード基盤１００を覆うようにシ
ールド部材４００で電波をシールドする。この際、必要
に応じて２重にシールドをしても良い。また、図１０に
示すように構成しても良い。更に、図１１に示すように
シールド層４０１を設けて電波をシールドすることも可
能である。この際に、図９に示すのと同様にシールド層
４０１を２重に構成しても良い。

【００３０】電波をシールドできる材料としては、たと
えばプラスチックに導電性の亜鉛を溶射した材料や、プ
ラスチックに導電性材料を塗布した材料が使用される。

【００３１】このように電波をシールドすることにより
小型の立体３００に埋め込み可能な非接触ＩＣが提供で
きる。図８に示す小型の立体３００は６面体である。そ
のため各面（６面）にそれぞれ非接触ＩＣを埋め込んだ
場合でも各パッチアンテナ１０１の最も強い感度３０１
の各々は９０度となる。これが正１２面体や正２０面体
となると各パッチアンテナ１０１の最も強い感度３０１
は近づくようになる。本実施例において、複数の非接触
ＩＣをある物（カード、容器等を含む立体）に内蔵する
場合、非接触ＩＣを内蔵する物のサイズ、形状及び各非
接触ＩＣ同士の配置（アンテナの向き及び間隔）に応じ
て電波のシールドをすることが望まれる。このように非
接触ＩＣを内蔵する物の状態（サイズ、形状及び配置）
により電波のシールドをする。このことは複数の物の各
々に本実施例の非接触ＩＣを内蔵して、これら複数の非
接触ＩＣを内蔵した物を近接した状態で使用する場合に
も同様のことがいえる。

【００３２】図１２は電波を反射して単一指向性を得た
例（反射鏡アンテナ）である。波原５０１から出た電波
を導体５００などで反射している。波原５０１の位置は
図１２に示すように中央部又は中央部からずれた位置
（オフセット）にする。図１３はオフセットした際の反
射波を示す。

【００３３】このように、本実施例は、アンテナの指向
性を制限（シールド）することにより、一方向を除いた
他の方向へ電波の送受信を全く行わない単一指向性アン
テナ（指向性を制限することにより単一指向性を与えら
れたアンテナ：以下、「制限単一指向性アンテナ」とい
う）を用いることで、各方向別に又は同じ方向へ異なる
情報の送受信を実現させる。即ち、無指向性、単一指向
性、双指向性等の指向性を有するアンテナに対してもシ
ールドすることによりこの制限単一指向性アンテナとす
ることができる。本願発明における単一指向性はこの制
限単一指向性を含む。この制限単一指向性も一方向以外
にも微弱であるが電波の送受信が可能である方向特性を
含んでも良い。

【００３４】単一指向性アンテナを使用する場合はアン
テナ全体をシールドする必要はない。一方向のみをシー
ルドすることで制限単一指向性を実現している。例え
ば、シールドの一部をあけることで制限単一指向性を実
現している。

【００３５】また、無指向性アンテナ及び双指向性アン
テナをシールドして制限単一指向性を得る場合であって
も必ずしも全体をシールドする必要はない。複数が組と
して使用されるカードや立体において、ある一面のみに
制限単一指向性を与えて使用する場合、無指向性アンテ
ナ及び双指向性アンテナであっても使用する面のみをシ
ールドすれば電波の干渉は防げる。言い換えると、複数
のカードや複数の立体の一面が必ずある一定の方向を向
けて使用されるものについては一方向のみシールドして
そのシールドの一部をあけることにより電波の干渉は防
げる。

【００３６】また、上述の本実施例において、アンテナ
それ自体をシールドすることにより制限単一指向性アン
テナを提供した。しかし、これに限らず、同時に使用さ
れる複数のアンテナ間をシールドすることにより制限単
一指向性アンテナを提供することができる。

【００３７】以上説明したように、小型の立体３００等
に埋め込む場合、本実施例の非接触ＩＣは電波をシール
ドすることで複数のアンテナを内蔵することができる。
地板が小さくなるため指向性の歪みが大きくなるこを解
消できる。

【００３８】本願発明における１つの物に内蔵される非
接触ＩＣのアンテナとこのアンテナに接続されたＩＣの
組み合わせを以下に示す。単一指向性を有するアンテナアンテナに接続されたＩＣ１１複数１複数複数

【００３９】ここで、アンテナとこのアンテナに接続さ
れたＩＣとが両方とも複数（２又はそれ以上）の場合と
は、（１）１つのアンテナが１つのＩＣに接続された非
接触ＩＣが複数個内蔵されている場合、（２）１つのア
ンテナが１つのＩＣに接続された非接触ＩＣと複数のア
ンテナが１つのＩＣに接続された非接触ＩＣとが複数個
内蔵されている場合とがある。

【００４０】本実施例の非接触ＩＣを内蔵すると、複数
の情報を同時に伝達することが可能となる。図１４に示
すように２つの物を同時に使用して複数の情報を同時に
伝達する場合でも各々のアンテナ１０１から出る電波の
干渉する可能性が低くなる。１つの物に複数のアンテナ
を設けた場合には干渉を防止できる。

【００４１】本実施例によると、複数の情報を処理する
際に誤認識や誤作動を起こすことを防止できる。また、
１つの物（カード、容器等を含む立体）につき複数の情
報伝達経路を有することが可能となる。物の状態に応じ
た単一指向性を有するアンテナに接続された非接触ＩＣ
を提供することが可能となる。即ち、複数の情報を扱う
際の信頼性及び正確性を高めた非接触型ＩＣを提供する
ことができる。

【００４２】〔第２の実施形態〕第１の実施形態では、
物の大きさに応じた単一指向性を有するアンテナを提供
することについて説明した。ここでは複数の情報を送信
する方法について具体的に説明する。

【００４３】図１５に示されるように、例えば２つのア
ンテナ６０１、６０２を内蔵した立体６００がある。図
１６（ａ）に示されるように、１から１０のデータがあ
るとする。従来の１つの情報伝達経路だけを有する非接
触型ＩＣカードでは１から１０のデータを一定の順序で
送信することしか出来なかった。

【００４４】本願発明では、複数（２又はそれ以上）の
情報伝達経路を提供できるので、１から１０の情報を分
割して伝達することができる。例えば、１から５をアン
テナ６０１で伝達し、６から１０をアンテナ６０２で伝
達することが可能となる。また、奇数をアンテナ６０１
で伝達し、偶数をアンテナ６０２で伝達することが可能
となる。即ち、各々のアンテナで同時に分割された情報
を伝達することにより伝達時間は半分となる。

【００４５】また、図１６（ａ）及び図１６（ｂ）に示
されるように各々異なる情報を伝達することが可能にな
る。即ち、１から１０をアンテナ６０１で伝達し、Ａか
らＺをアンテナ６０２で伝達することが可能となる。

【００４６】このように、複数の情報を扱う際の信頼性
及び正確性を高めた非接触型ＩＣを用いることにより、
複数の情報伝達経路を提供することができるので、伝達
速度の高速化、伝達方法の多様化を図ることが可能とな
った。

【００４７】〔第３の実施形態〕第１の実施形態では、
一方向への指向性を有するアンテナについて説明をした
が本実施例では２方向への指向性を有するアンテナにつ
いて説明をする。

【００４８】本実施例は、アンテナの指向性（双指向
性、無指向性）を制限（シールド）することにより、両
方向（前後）へ電波の送受信を行う双指向性アンテナ
（前後の指向性を制限することにより互いに逆を向く２
方向の指向性が与えられたアンテナ：以下、「制限双指
向性アンテナ」という）を用いることで、異なる方向に
同じ情報の送受信を実現させる。

【００４９】制限双指向性アンテナを有する非接触ＩＣ
を内蔵したカードを複数枚並べた場合でも、複数枚のカ
ードに記憶された情報は互いに干渉することなく伝達が
可能となる。つまり、複数のカードを並べて置いた際
に、カードの表裏に関係なく記憶された所定の情報を読
み出すことが可能となる。例えば、カード上にそのカー
ドを識別する情報が表記されている場合はその表記され
た情報を所定の情報としてもよい。

【００５０】尚本願発明は、非接触型ＩＣを内蔵したカ
ードや立体において、複数のアンテナを用いそれぞれ異
なる情報の送受信を行う場合に、情報伝達の信頼性及び
正確性を高めることを目的としているため、アンテナの
種類・形状・大きさやシールドの素材・方法などは上述
した実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲
に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であ
る。

【００５１】

【発明の効果】以上のように、本願発明によると、複数
の情報を処理する際に誤認識や誤作動を起こすことを防
止できる。また、１つの物（カード、容器等を含む立
体）につき複数の情報伝達経路を有することが可能とな
る。物の状態に応じた単一指向性を有するアンテナに接
続された非接触ＩＣを提供することが可能となる。即
ち、複数の情報を扱う際の信頼性及び正確性を高めた非
接触型ＩＣを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明による非接触型ＩＣをＩＣカードへ応
用した一実施例を説明するための図である。

【図２】本願発明による非接触型ＩＣの単一指向性アン
テナの指向性パターンを示す図である。

【図３】本願発明による非接触型ＩＣの単一指向性アン
テナとして使用される方形パッチアンテナを示す図であ
る。

【図４】本願発明による非接触型ＩＣのパッチアンテナ
の指向性パターンを示す側面図である。

【図５】本願発明による非接触型ＩＣのパッチアンテナ
の指向性パターンを示す正面図である。

【図６】本願発明による非接触型ＩＣのパッチアンテナ
の指向性パターンを示す上面図である。

【図７】２つの非接触型ＩＣのパッチアンテナの指向性
パターンを重ねた上面図である。

【図８】本願発明による非接触型ＩＣを立体に複数内蔵
した際の指向性パッチアンテナの指向性パターンを示す
図である。

【図９】本願発明による単一指向性アンテナの電波を２
重にシールドした際の指向性パターンを示す図である。

【図１０】本願発明による非接触ＩＣを覆うことにより
単一指向性アンテナの電波をシールドした際の指向性パ
ターンを示す図である。

【図１１】本願発明による単一指向性アンテナの電波を
シールド層を設けてシールドした際の指向性パターンを
示す図である。

【図１２】本願発明による単一指向性アンテナを反射鏡
アンテナで構成した一例を示す図である。

【図１３】本願発明による反射鏡アンテナをオフセット
した際の反射波を示す図である。

【図１４】本願発明による非接触ＩＣを内蔵したＩＣカ
ードを２枚並べたさいの指向性パターンを示す図であ
る。

【図１５】本願発明による２つの単一指向性アンテナを
有する非接触ＩＣを内蔵した立体を示す図である。

【図１６】本願発明による非接触ＩＣのより扱われるデ
ータ例を示した図である。

【符号の説明】１００ＩＣカード基盤１０１パッチアンテナ１０２ＩＣチップ４００シールド部材４０１シールド層５００導体

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｈ０１Ｑ 21/06 Ｈ０４Ｂ 5/02 ５Ｋ０１２Ｈ０４Ｂ 1/59 Ｇ０６Ｋ 19/00 Ｈ 5/02 ＫＦターム(参考） 2C005 MA31 MB01 MB02 MB07 MB10 NA10 5B035 BA03 BB09 CA01 CA23 5J021 AA05 AA06 CA06 GA02 HA05 JA08 5J046 AA02 AA04 AA07 AA12 AA13 AB11 QA02 5J047 AA02 AA04 AA07 AA12 AA13 AB11 EF05 5K012 AA05 AB05 AC07 BA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単一指向性を有する少なくとも一又は複
数のアンテナと、単一指向性を有するアンテナが接続さ
れたＩＣとを備えてなることを特徴とする非接触型Ｉ
Ｃ。
【請求項２】請求項１に記載の非接触型ＩＣにおい
て、前記単一指向性を有する複数のアンテナはそれぞれ
のアンテナ毎に異なる情報を送受信することを特徴とす
る非接触型ＩＣ。
【請求項３】請求項１又は２に記載の非接触型ＩＣに
おいて、前記単一指向性を有する複数のアンテナはそれ
ぞれシールドされていることを特徴とする非接触型Ｉ
Ｃ。
【請求項４】請求項１〜３に記載の非接触型ＩＣにお
いて、前記単一指向性を有する複数のアンテナの指向性
は同じ方向を向いていることを特徴とする非接触型Ｉ
Ｃ。
【請求項５】請求項１〜３に記載の非接触型ＩＣにお
いて、前記単一指向性を有する複数のアンテナの指向性
はそれぞれ異なる方向を向いていることを特徴とする非
接触型ＩＣ。
【請求項６】請求項１〜５に記載の非接触型ＩＣにお
いて、前記ＩＣは複数であることを特徴とする非接触型
ＩＣ。
【請求項７】請求項１〜６に記載の非接触型ＩＣにお
いて、前記単一指向性を有する複数のアンテナはそれぞ
れ分割された情報の送受信を行うことを特徴とする非接
触型ＩＣ。
【請求項８】請求項１〜７のいずれかの非接触型ＩＣ
を一又は複数内蔵したことを特徴とするカード。
【請求項９】請求項１〜７のいずれかの非接触型ＩＣ
を一又は複数内蔵したことを特徴とする立体。
【請求項１０】アンテナの電波が透過しない部材でア
ンテナの一方向又は全方向の覆いをし、その覆いの所望
の１個所のみ電波を透過させることにより単一方向にの
み指向性を持たせた制限単一指向性を有することを特徴
とする制限単一指向性アンテナ。
【請求項１１】アンテナの電波が透過しない部材でア
ンテナの二方向又は全方向の覆いをし、その覆いの所望
の２個所のみ電波を透過させることにより双方向に指向
性を持たせた制限双指向性を有することを特徴とする制
限双指向性アンテナ。
【請求項１２】請求項１０又は１１に記載の制限単一
指向性アンテナ又は制限双指向性アンテナを内蔵したカ
ード。
【請求項１３】請求項１０又は１１に記載の制限単一
指向性アンテナ又は制限双指向性アンテナを内蔵した立
体。