JP2004102651A

JP2004102651A - カード型情報記憶媒体

Info

Publication number: JP2004102651A
Application number: JP2002263653A
Authority: JP
Inventors: Fumitaka Yoshizako; 吉迫　文崇; Seiichi Nishizawa; 西澤　清一; Takeshi Hori; 堀　剛
Original assignee: INTAGE NAGANO KK
Current assignee: INTAGE NAGANO KK
Priority date: 2002-09-10
Filing date: 2002-09-10
Publication date: 2004-04-02

Abstract

【課題】異なった通信距離が要求されるシステムが同一の空間内に混在する場合であっても対応することが可能であり、通信可能距離を変更しなければならないときにも、マイクロストリップアンテナの場合には簡易な加工により通信距離を変更することが可能な非接触のカード型情報記憶媒体およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】複数の異なる周波数帯を利用した情報通信機能及び情報記憶機能を持つカード型情報記憶媒体９は、前記周波数帯のそれぞれで動作可能なアンテナ１１、１３を具備する。それぞれのアンテナ１１、１３はＩＣチップ１０、１２と接続される。さらに、所要のＩＣチップどおしはインターフェース１４を介して相互に接続され、異なる周波数帯におけるデータを相互に交換する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、例えば個人認証に利用することができる非接触型のカード型情報記憶媒体を関するもので、特に、長い読み取り距離を必要とする箇所と、短い読み取り距離を必要とする箇所とが混在する場所においても各個人認証システムを干渉なしで動作させることが可能な非接触のカード型情報記憶媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非接触ＩＣカードは周知であり（例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）、非接触式情報交換カードも知られている（非特許文献４参照）。
【０００３】
図８は、従来から非接触型情報伝達システムにおいて使用されている非接触ＩＣカードの一例を示している。図８において、１は非接触ＩＣカードであり、この非接触ＩＣカード１はＩＣチップ２とアンテナ３とを備え、両者間は電気的に接続されている。非接触ＩＣカード１は例えば図９に示すリーダー／ライター４と組み合わされて非接触型情報伝達システムを形成する。リーダー／ライター４は電子回路５とアンテナ６とを備えており、非接触ＩＣカード１のアンテナ３とアンテナ６とが無線結合しているとき、アンテナ３から送られてくるデータを読み取って電子回路５で処理して適宜の記憶媒体内に蓄積し、または電子回路５で生成したデータをアンテナ６から送出してアンテナ３を介して非接触ＩＣカード１内の記憶媒体に該データを書き込むよう動作する。電子回路５は、リーダー／ライター４や外部機器をコントロールする機能をも有する。更に、図１０に示すように、リーダー／ライター４は制御コンピュータ７を介して情報センタ内の上位コンピュータ８とネットワーク接続される場合もある。
【０００４】
このような非接触型情報伝達システムを、例えば、テナントショップと会社事務所と居住区とがある多目的ビルにおける管理に用いると、非接触ＩＣカード１は、テナントショップではセキュリティ性の高い電子マネーとして機能し、会社事務所では入退室管理や出退勤管理のために、居住区では玄関や宅配ロッカーなどの鍵として使用する事ができる。
【０００５】
通常、非接触情報伝達システムでのデータの送受は、１２５ｋＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚなどの周波数の電波を搬送波として利用して行われている。非接触ＩＣカード１は、リーダー／ライター４を介して情報の送受を行うだけでなく、リーダー／ライター４から受信する信号を電磁エネルギーとして利用して例えばコンデンサを充電し、その充電電圧をＩＣチップ２の電源と用いている。また、非接触ＩＣカード１の通信距離に関しては、例えば、該カードを電子マネーとして用いる場合には、セキュリティの面から通信距離は数ｃｍでなければならない。しかし、入退室の管理に使用する場合には、通信距離は数ｃｍの場合や１〜２ｍ程度の場合があり、設置場所に応じた通信距離を設定することが必要である。
【０００６】
そこで、１つの非接触ＩＣカード１を、通信距離が例えば数十ｃｍ〜２ｍに及ぶような通信距離が長いシステムと、数ｃｍの通信距離内のみで運用可能とするような通信距離が短いシステムとの両方で用いることができるようにするためには、いずれのシステムで使用するかに応じて、非接触ＩＣカード１のアンテナ３からの電波出力を調整しなければならない。一方、非接触ＩＣカード１のアンテナ３から送信される電波の強度を一定に保つ場合には、該アンテナの受信利得を変化させるように、アンテナ３の大きさを変える必要がある。
【０００７】
しかしながら、アンテナ３の電波出力の変更に関しては、非接触ＩＣカード１がリーダー／ライター４から受信する信号の電磁エネルギーを駆動用電源として利用するので、使用周波数によっては所望の距離が出せない面が原理的にある。また、現在、電子マネーなど高度なセキュリティが要求されるシステムにおいてよく利用されている１３．５６ＭＨｚの周波数帯に関しては、それぞれの国で決められた電波法により電波出力が制限されているので、長い通信距離を実現することは極めて困難である。
【０００８】
そのため、従来から、長い通信距離を必要とするシステムと短い通信距離を必要とするシステムとの両方を併用するためには、それぞれのシステムに対応した複数の非接触ＩＣカードを所持する必要があった。
【０００９】
【特許文献１】
特開平８−３０７４９号公報
【特許文献２】
特開平１１−３２８３４４号公報
【特許文献３】
特開２００１−６７４４４７号公報
【特許文献４】
特開２００２−３２７３１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような従来の課題を解決するために提案されたものであって、本発明の目的は、異なった通信距離が要求される複数のシステムが同一の空間内に混在する場合であっても対応することが可能であり、通信可能距離を変更しなければならないときにも、簡易な加工により通信距離を変更することが可能な非接触のカード型情報記憶媒体およびその製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、
複数の異なる周波数帯を利用した情報通信機能及び情報記憶機能を持つカード型情報記憶媒体であって、
前記周波数帯のそれぞれで動作可能なアンテナ
を具備したことを特徴とするカード型情報記憶媒体、
を提供する。
【００１２】
請求項２の発明は、前記の複数の異なる周波数帯が、第１の周波数帯と、該第１の周波数帯とは異なる第２の周波数帯であり、前記第１の周波数帯のための前記アンテナがコイルアンテナであり、前記第２の周波数帯のための前記アンテナがマイクロストリップ・アンテナであり、前記コイルアンテナの内側に前記マイクロストリップ・アンテナが配置されることを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、
同一の周波数帯を利用した情報通信機能及び情報記憶機能を持つカード型情報記憶媒体であって、
前記周波数帯で動作可能な複数のアンテナ
を具備したことを特徴とするカード型情報記憶媒体、
を提供する。
【００１４】
請求項４の発明は、それぞれの前記アンテナがＩＣチップと接続され、所要の前記ＩＣチップどおしがインターフェースを介して相互にまたはシステム的に接続され、もって、前記ＩＣチップ間でデータを相互に交換することを可能としたことを特徴とするものである。
【００１５】
請求項５の発明は、カード型情報記録媒体を腕時計型、リストバンド型、コイン型、ペンダント型等の、携帯に便利な形状としたことを特徴とする。
請求項６の発明は、前記アンテナとして動作する導体を、基板上に所定の長さだけ形成する工程と、前記導体の長さを、用途や設置場所に応じて前記所定の長さよりも短くする工程とを有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のカード型情報記憶媒体の製造方法を提供する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図７を用いて、本発明に係るカード型情報記憶媒体の若干の実施の形態とその応用を説明する。なお、全図を通じて、同一の参照数字は同じまたは同様の構成要素を指すものとする。
【００１７】
図１は、本発明に係るカード型情報記憶媒体の第１の実施の形態の構成を概略的に示している。同図において、非接触のカード型情報記憶媒体９は１３．５６ＭＨｚと２．４５ＧＨｚという２つの異なる周波数帯において情報通信機能と情報記憶機能とを奏することができるようにしたもので、第１のＩＣチップ１０と、このＩＣチップ１０に電気的に接続され且つ１３．５６ＭＨｚ帯で動作するようになされた第１のアンテナ１１と、第２のＩＣチップ１２と、この第２のＩＣチップ１２に接続され且つ２．４５ＧＨｚ帯で動作するようになされた第２のアンテナ１３とを備えている。第１のＩＣチップ１０と第２のＩＣチップ１２との間はインターフェース１４によって接続される。第１のＩＣチップ１０と第２のＩＣチップ１２との間を相互に接続することにより、２つの異なる周波数帯でのデータを必要に応じて相互に利用し合うことが可能になる。
【００１８】
第１のＩＣチップ１０および第２のＩＣチップ１２はそれぞれメモリを搭載しており、これらメモリの動作電源は、リーダー／ライター側から送られてくる１３．５６ＭＨｚ周波数帯および２．４５ＧＨｚ周波数帯の電波から得ている。なお、第１のアンテナ１１、第２のアンテナ１３、第１のＩＣチップ１０および第２のＩＣチップ１２を同一の基板に形成する必要はなく、複数の基板の上に分けて配置してもよい。
【００１９】
通常、多数のカード型情報記憶媒体９が使用されるため、それらの記憶媒体９を総合管理するため、第１のＩＣチップ１０と第２のＩＣチップ１２には一意的なコードが書き込まれている。例えば、ユーザーＡが所有するカード型情報記憶媒体の第１のＩＣチップ１０にはコードａｂｃが書き込まれ、第２のＩＣチップ１２にはコードｄｅｆが書き込まれており、ユーザーＢが所有するカード型情報記憶媒体の第１のＩＣチップ１０にはコードｇｈｉが書き込まれ、第２のＩＣチップ１２にはコードｊｋｌが書き込まれており、これらコードは互いに異なる。これにより、どのカード型情報記憶媒体９にはどのコードを持ったＩＣチップが搭載されているか、また、どのカード型情報記憶媒体９のどのＩＣチップが動作したかをリーダー／ライター側で把握することができる。
【００２０】
この２つの異なる周波数帯で動作可能なカード型情報記憶媒体９は、通信距離が短い場合には１３．５６ＭＨｚ帯で、通信距離が長い場合には２．４５ＧＨｚ帯で動作して各周波数帯用のリーダー／ライターとデータを送受する。利用者はカード型情報記憶媒体９がどの周波数帯で動作しているかを全く意識する必要がない。例えば、１３．５６ＭＨｚ帯は電子マネーのようなセキュリティ性が高く通信距離の短いシステムにおいて使用し、２．４５ＧＨｚ帯は数十ｃｍ〜数ｍという通信距離の長いシステムで使用すればよい。
【００２１】
ここで留意すべきは、２つの異なる動作周波数帯をどう設定するかである。例えば、第１の周波数帯の中心周波数を１２５ｋＨｚのような低い周波数帯とし、第２の周波数帯の中心周波数を１３．５６ＭＨｚのような高い周波数帯に選定すると、１２５ｋＨｚで動作するアンテナのコイルの巻き数が多いために、１３．５６ＭＨｚ用のアンテナに対して１２５ｋＨｚのアンテナが悪影響を及ぼしてしまう。これは、アンテナの近傍に金属がある場合と同じ現象である。そこで、図１のカード型情報記憶媒体９においては１３．５６ＭＨｚ帯と２．４５ＧＨｚ帯とを使用することとし、第１のアンテナ１１による悪影響を防止するため、２．４５ＧＨｚ帯のための第２のアンテナ１３をアンテナ面積が小さいマイクロストリップ・アンテナとしている。
【００２２】
図１のごとく、１３．５６ＭＨｚ帯用の第１のアンテナ１１の内側に２．４５ＧＨｚ帯用の第２のアンテナ１３、第１のＩＣチップ１０および第２のＩＣチップ１２が配置されていても、第１のアンテナ１１はコイルアンテナで構成され、第２のアンテナ１３はマイクロストリップ・アンテナで構成されるならば、これらのアンテナ間に悪影響は生じない。
【００２３】
さらに、カード型情報記憶媒体９は、同一の周波数で且つ異なる通信距離で動作するよう、当該周波数で動作するアンテナとＩＣチップの組を複数設ける構成とすることもできる。例えば、１３．５６ＭＨｚ帯を使用する場合、この周波数帯は交通や電子決済に使用されているが、アプリケーションの増加に伴って、ＩＣチップ内のメモリの容量も増大する傾向にあり、したがってメモリでの消費電力も増加し、通信距離は数ｃｍから１０ｃｍ程度と短くなってきている。一方、タグの場合には、タグに設けられたＩＣチップ内のメモリの容量が数ビット〜数十バイトであるものが市場に存在し、消費電力が少ないため通信距離を数十ｃｍとすることができ、リーダー／ライターに特殊な装置を施すと通信距離は１ｍ程度にもなる。
【００２４】
そこで、同一の周波数で且つ異なる通信距離で動作させるには、カード型情報記憶媒体９の第１のチップ１０と第２のチップ１２とを、例えばＩＳＯ１４４４３で定義されたアンチコリジョン（干渉防止）またはそれに準じたものに対応するように構成し、且つ、容量の異なるメモリを搭載するようにすればよい。これにより、通信距離が長いときには、容量の大きい方のメモリを動作させるだけの電力が得られないので、メモリ容量の少ない方の（小消費電力の）ＩＣチップが動作する。また、通信距離が短いときには、両ＩＣチップ内のメモリを動作させるに足る電力が得られるので両ＩＣチップが動作し、アンチコリジョンを利用して、干渉なしに両ＩＣチップに応答させることができる。これは、ＩＣチップが２個である場合に限られず、３個以上のときにも、リーダー／ライターとの距離とＩＣチップのメモリ容量とに応じて、異なる複数のシステムで同一周波数帯を利用することができる。
【００２５】
この結果、同一周波数帯を使用するので、一種類のリーダー／ライターを設ければよいことになり、アンテナの形状とは無関係に、回路部分は一つの周波数のためのものを使用すればよいので、システムを簡略化することができる。また、メモリ容量が足りないときには、同じ周波数で動作するＩＣチップを複数個設けることにより等価的にメモリ容量を増すことができるので、大容量のメモリを持つＩＣチップを開発する必要がないというメリットもある。
【００２６】
このように、図１のカード型情報記憶媒体９は、同一の周波数帯であっても２つの異なる通信距離で動作することができるので、ドアの入退室管理やスキー場のリフト乗り場への入場管理といった長い通信距離を必要とする用途と、電子マネーのようにセキュリティが高く短い通信距離を必要とする用途とに対応することができる。
【００２７】
図１においては、カード型情報記憶媒体９は１枚のカードの形に構成されているように示されているが、これに限られるものではなく、用途に応じた任意の形状を取ることができる。例えば、身につけやすい形状として、スポーツクラブなどのように財布を携帯しない場所で電子マネーとして使用することができる。図２〜図７はその例を示しており、図２はカード型情報記憶媒体９を腕時計型の携帯手段１５に取り付けた場合を示しており、カード型情報記憶媒体９は円形に形成され、その周に沿って第１のアンテナ１１が配置されている。図３はカード型情報記憶媒体９をリストバンド１６の内部に埋め込んだ場合を示しており、カード型情報記憶媒体９は平たく形成される。また、カード型情報記憶媒体９を、図４に示すようなコイン型の携帯手段１７の内部に収納しても、図５のようなペンダント型の携帯手段１８の内部に収納してもよい。
【００２８】
実際に第１のアンテナ１１および第２のアンテナ１３を作成するには、図６に示すように、２つの異なる動作周波数帯の中心周波数からそれぞれ計算されるアンテナ長よりも大きい長さ１９の導体２０を基板上に形成し、次いで、カード型情報記憶媒体９とカード・リーダー／ライターとの距離を勘案し且つ最大の通信可能距離を実現するよう、導体２０の長さ２１を決め、カット位置２２から先の部分を例えばレーザにより切り離せばよい。このレーザによる加工方法によると長さ１９を持つ導体を作成するための１つの版を用意すれば足り、大幅なコストダウンを実現し得る。
【００２９】
図７の（イ）、（ロ）および（ハ）は、１枚のカード型情報記憶媒体９を２つの異なる周波数に対応したアンテナとＩＣチップとを内蔵するよう構成したとして、１枚のカード型情報記憶媒体９を同一の空間内の個人認証システムにおいて異なる用途に使用する例を説明するための図である。この例においては、１枚のカード型情報記憶媒体９を、（イ）においては或る建物内の店舗での電子決済を行う際の個人認証に、（ロ）および（ハ）は同建物内の部屋における入退室管理を行う際の個人認証に使用する。（イ）においては、カード型情報記憶媒体９は、電子決済用の端末２３と接続されたカード・リーダー／ライター４との間でデータを送受する。（ロ）および（ハ）においては、ドア２４の近くに、セキュリティ・センタ２５と接続されたカード・リーダー／ライター４が設置されていてカード型情報記憶媒体９とカード・リーダー／ライター４との間でデータを送受するが、カード型情報記憶媒体９の通信距離は（ロ）の場合は短く、（ハ）の場合はそれよりも長い。
【００３０】
以上、本発明に係るカード型情報記憶媒体の若干の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、カード型情報記憶媒体９は、２つの異なる周波数帯で動作する２個のアンテナを備えているものに限られる訳ではなく、用途によっては３つ以上の異なる周波数帯で動作するよう３個以上のアンテナを設けることができる。この場合、アンテナの配置は任意であって、一つのアンテナを他のアンテナの中に配置しなければならない訳ではないし、全部のアンテナを同一の基板の上に形成する必要はなく、異なる基板上に形成するのでもよい。ＩＣチップも同様であり、必ずしも同一の基板上に配置する必要はない。また、カード型情報記憶媒体を図２〜図５に示すような携帯手段に取り付ける代わりに、日常的に携帯している既存の手段、例えば携帯電話の適宜の個所に埋め込むようにしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上、本発明の若干の実施の形態を説明したとことから理解されるように、本発明は、
（１）単一のカード型情報記憶媒体で複数の異なる用途に対応することができるので、用途毎にカードを用意して持ち歩かなければならないという煩わしさを無くすことができる、
（２）異なった通信距離が要求されるシステムが同一の空間内に混在する場合であっても対応することが可能である、
（３）通信可能距離を変更しなければならないときにも、マイクロストリップアンテナを使用した場合には簡易な加工により通信距離を変更することが可能である、
という格別の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るカード型情報記憶媒体の一つの実施の形態を概略的に示す図である。
【図２】（イ）および（ロ）は、本発明に係るカード型情報記憶媒体の第１の応用例を示す図である。
【図３】（イ）および（ロ）は、本発明に係るカード型情報記憶媒体の第２の応用例を示す図である。
【図４】（イ）および（ロ）は、本発明に係るカード型情報記憶媒体の第３の応用例を示す図である。
【図５】（イ）および（ロ）は、本発明に係るカード型情報記憶媒体の第４の応用例を示す図である。
【図６】本発明に係るカード型情報記憶媒体に形成するアンテナの長さを調整するカット加工法を説明するための図である。
【図７】（イ）、（ロ）および（ハ）は、本発明に係るカード型情報記憶媒体を利用した個人認証システムを説明するための図である。
【図８】従来の非接触型ＩＣカードの一例を示す図である。
【図９】従来のリーダー／ライターの一例を示す図である。
【図１０】従来の非接触型ＩＣカードを利用したシステムの接続図である。
【符号の説明】
４：リーダー／ライター、　９：カード型情報記憶媒体、　１０：第１のＩＣチップ、　１１：第１のアンテナ、　１２：第２のＩＣチップ、　１３：第２のアンテナ、　１４：インターフェース、　１５：腕時計型の携帯手段、　１６：リストバンド型の携帯手段、　１７：コイン型の携帯手段、　１８：ペンダント型の携帯手段、　２３：店舗決済端末、　２４：ドア、　２５：セキュリティ・センタ

Claims

複数の異なる周波数帯を利用した情報通信機能及び情報記憶機能を持つカード型情報記憶媒体であって、
前記周波数帯のそれぞれで動作可能なアンテナ
を具備したことを特徴とするカード型情報記憶媒体。
前記の複数の異なる周波数帯が、第１の周波数帯と、該第１の周波数帯とは異なる第２の周波数帯であり、
前記第１の周波数帯のための前記アンテナがコイルアンテナであり、
前記第２の周波数帯のための前記アンテナがマイクロストリップ・アンテナであり、
前記コイルアンテナの内側に前記マイクロストリップ・アンテナが配置されることを特徴とする、請求項１記載のカード型情報記憶媒体。
同一の周波数帯を利用した情報通信機能及び情報記憶機能を持つカード型情報記憶媒体であって、
前記周波数帯で動作可能な複数のアンテナ
を具備したことを特徴とするカード型情報記憶媒体。
それぞれの前記アンテナがＩＣチップと接続され、
所要の前記ＩＣチップどおしがインターフェースを介して相互にまたはシステム的に接続され、
もって、前記ＩＣチップ間でデータを相互に交換することを可能としたことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のカード型情報記憶媒体。
腕時計型、リストバンド型、コイン型、ペンダント型等の、携帯に便利な形状とされたことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のカード型情報記録媒体。
前記アンテナとして動作する導体を、基板上に所定の長さだけ形成する工程と、
前記導体の長さを、用途や設置場所に応じて前記所定の長さよりも短くする工程と、
を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のカード型情報記憶媒体の製造方法。