JP2005078261A - カード通信システムおよび通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＩＣカードに反りがあっても，ＩＣカードとの間で電極間の距離のばらつきを少なくすることができ，安定した通信特性を得ることの可能なカード通信システムおよび通信装置を提供する。
【解決手段】 通信方式が密着型非接触式のＩＣカード１００と，ＩＣカードとの間で通信を行うカードリーダ／ライタ２００とを含むカード通信システムであって，ＩＣカードの表面には，通信装置との通信路となる静電容量カップラーを形成するための第１電極部１１０が形成され，通信装置には，ＩＣカードが密着される通信部２１０に，第１電極部と一体となって静電容量カップラーを形成する第２電極部２２０と，第２電極部と電気的に接続され，通信部の表面から所定厚み盛り上がって形成された誘電体２３０とが形成される。
【選択図】 図１

Description

本発明はカード通信システムおよび通信装置にかかり，特に，ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）が埋め込まれるなどしてこれに情報を保持し，通信装置に接触することなく通信を行うことの可能な密着型非接触式のＩＣカード（以下，単にＩＣカードという。）を利用可能なカード通信システムおよび通信装置に関する。

近年，ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）をカードに埋め込んだＩＣカードが急速に普及している。データの書き換えが可能なメモリをＩＣに搭載することにより，１枚のＩＣカードを繰り返し使用することができる。ＩＣカードは，従来より用いられている磁気カードなどに比べ，障害に強く，記憶できる情報量も多いことから，ネットワークを介したオンラインによる電子商取引に利用できるほか，オフラインでも身元証明証や通行証の代わりなどに幅広く利用することが可能である。このような事情から，カード収納ケースからＩＣカードを取り出す手間を省くことなどを目的として，非接触型のＩＣカード（以下，単に非接触型カードという。）が用いられるようになっている。かかる非接触型ＩＣカードには，電波などの無線方式でデータを送受信するための送受信手段（アンテナ）が埋め込まれており，非接触型カードを専用のカード端末機（カードリーダ／ライタ）にかざすことによって，非接触型カードとカード端末機とを接触させることなく，データを送受信したり，電力の供給を受けたりすることができる。

上述のように，インタフェースの違いからＩＣカードを接触型カードと非接触型カードとに分類することができる。カード端末機との接続のための外部端子を有する接触型カードとは異なり，非接触型カードは内部のアンテナを通して電力供給やデータの読み書きを行う。メモリカードが主体となる非接触型タイプは通信距離によって，密着型，近接型，近傍型，遠隔型の４つのタイプに分類される。それぞれの通信距離は，密着型が２ｍｍ，近接型が１０ｃｍ，近傍型が７０ｃｍ，遠隔型が数ｍ程度までである。また近傍型までが電磁誘導方式，遠隔型がマイクロ波方式となっている。電子乗車券やテレホンカードとして実用化が進んでいるのが近接型タイプである。なお接触型，非接触型の両方の機能を兼ね備えたものはコンビネーションカードないしハイブリッドカードと呼ばれ，例えば電子マネー等の決済分野では接触型で，入退出管理に関しては非接触型でという用途が期待されている。

また，密着型の非接触方式のＩＣカードの場合，他の通信方式として，例えば，静電容量カップラーを用いた技術がある。この技術は，ＩＣカードの表面に形成された電極部と，カード端末機の表面に形成された電極部とで，コンデンサ素子（キャパシタ素子あるいは静電容量素子とも言われる。）の機能を有する静電容量カップラーを形成し，これをＩＣカードとカード端末機との間のデータ伝送チャンネルとして用いるものである（例えば，特許文献１参照。）。

特公平６−８５１９１号公報

ところで，静電容量カップラーを伝送チャンネルとして用いる場合には，カード端末機の通信部と，ＩＣカードがともに平面上であり，静電容量間の距離が縮小されていないと静電容量の低下を招き好ましくない。カード端末機側の電極部の形状が変わることは考えにくいが，ＩＣカードは，ユーザが財布などに入れて保持することも多いため，反りが発生することがある。ＩＣカードの電極部が形成された面が内側に沿ってしまうと，ＩＣカードをカード端末機に近づけても電極部間が離れてしまうため，静電容量カップラーの静電容量の低下を招く。このような事情から，ＩＣカードの反りによる悪影響を回避する技術が求められている。ＩＣカードの反りを目視で把握するのは困難な場合もあり，また，ＩＣカードには個体差があるため，カード端末機側で対応可能な技術が求められている。

本発明は，上記背景技術に鑑みてなされたものであり，本発明の主な目的は，ＩＣカードに反りがあっても，ＩＣカードとの間で電極間の距離のばらつきを少なくすることができ，安定した通信特性を得ることの可能な，新規かつ改良されたカード通信システムおよび通信装置を提供することである。

本発明の第１の観点によれば，通信方式が密着型非接触式のＩＣカードと，ＩＣカードとの間で通信を行う通信装置とを含むカード通信システムであって，ＩＣカードの表面には，通信装置との通信路となる静電容量カップラーを形成するための第１電極部が形成され，通信装置には，ＩＣカードが密着される通信部に，第１電極部と一体となって静電容量カップラーを形成する第２電極部と，第２電極部と電気的に接続され，通信部の表面から所定厚み盛り上がって形成された誘電体と，が形成されたことを特徴とする，カード通信システムが提供される。

かかるカード通信システムによれば，通信装置側に，通信部の表面から所定厚み盛り上がるように誘電体を形成したので，ＩＣカードに形成された第１電極部を，誘電体に容易に接触させることができる。この誘電体は，通信部に形成された第２電極部と電気的に接続されているので，実質的に，ＩＣカードに形成された第１電極部と通信部に形成された第２電極部との距離のばらつきを少なくすることができる。このようにして，ＩＣカードに形成された第１電極部と通信部に形成された第２電極部とが一体となって形成された静電容量カップラーを通信路とするにあたり，安定した通信特性を得ることが可能である。

本発明のカード通信システムにおいて，以下のような応用が可能である。

ＩＣカードの表面には，第１電極部が複数形成され，通信装置の通信部には，第２電極部と誘電体との対が複数形成される構成としてもよい。ＩＣカードおよび通信装置に，それぞれ電極部を２以上形成し，静電容量カップラーを２以上形成することにより，複数チャンネルのデータを並列に伝送することができる。これにより，データ伝送の高速化を実現することが可能である。

通信装置は，ＩＣカードとの間でデータを送受信するとともに，ＩＣカードに対して電力を供給する構成とすることも可能である。本発明は上記のように，安定した通信特性を得ることができるので，ＩＣカードのデータの読み出しのほかに，書き込みを行うことができ，さらに，ＩＣカードに対して電力を安定して供給することが可能である。なお，本発明の通信装置は，ＩＣカードの読み出しまたは書き込みのいずれか一方のみを行うものであってもよい。また，ＩＣカードに対する電力供給についても，その機能を有するものであっても有しないものであってもよい。

本発明の第２の観点によれば，少なくとも通信方式が密着型非接触式のＩＣカードとの間で通信を行う通信装置であって，ＩＣカードが密着される通信部に，ＩＣカードの表面に形成された第１電極部と一体となってＩＣカードとの通信路となる静電容量カップラーを形成する第２電極部と，第２電極部と電気的に接続され，通信部の表面から所定厚み盛り上がって形成された誘電体と，が形成されたことを特徴とする，通信装置が提供される。

かかる構成によれば，通信部の表面から所定厚み盛り上がるように誘電体を形成したので，ＩＣカードに形成された第１電極部を，誘電体に容易に接触させることができる。この誘電体は，通信部に形成された第２電極部と電気的に接続されているので，実質的に，ＩＣカードに形成された第１電極部と通信部に形成された第２電極部との距離のばらつきを少なくすることができる。このようにして，ＩＣカードに形成された第１電極部と通信部に形成された第２電極部とが一体となって形成された静電容量カップラーを通信路とするにあたり，安定した通信特性を得ることが可能である。

本発明の通信装置において，以下のような応用が可能である。

ＩＣカードの表面には，第１電極部が複数形成され，通信部には，第２電極部と誘電体との対が複数形成される構成としてもよい。ＩＣカードおよび通信装置に，それぞれ電極部を２以上形成し，静電容量カップラーを２以上形成することにより，複数チャンネルのデータを並列に伝送することができる。これにより，データ伝送の高速化を実現することが可能である。

誘電体は，通信部の表面からおよそ０．２ｍｍ盛り上がって形成されるようにしてもよい。ＩＣカードの通信方式が密着型の非接触式であることから，誘電体の高さとして，およそ０．２ｍｍ程度とすれば十分である。

第２の電極部は，面積がおよそ２０ｍｍ角としてもよい。ＩＣカードおよび通信装置の通信部の大きさや，誘電体の厚みとの比較，あるいは通信特性などを考慮すると，第２の電極部の構成として，面積がおよそ２０ｍｍ角とする構成を採用することができる。

誘電体は，誘電率が空気の誘電率のおよそ１０倍としてもよい。後述するように，誘電体の誘電率を空気の誘電率のおよそ１０倍程度の高誘電率とすることにより，最適な通信特性を得ることが可能である。

誘電体は，ＩＣカードが密着されて，少なくとも一時的に形状が変化する材質からなるようにすることも可能である。ＩＣカードが密着されて，形状が変化する材質からなる誘電体を用いることにより，ＩＣカードに形成された第１電極部と通信部に形成された第２電極部との間の距離のばらつき（個体差）を一層少なくすることができる。

ＩＣカードとの間でデータを送受信するとともに，ＩＣカードに対して電力を供給するようにしてもよい。本発明は上記のように，安定した通信特性を得ることができるので，ＩＣカードのデータの読み出しのほかに，書き込みを行うことができ，さらに，ＩＣカードに対して電力を安定して供給することが可能である。なお，本発明の通信装置は，ＩＣカードの読み出しまたは書き込みのいずれか一方のみを行うものであってもよい。また，ＩＣカードに対する電力供給についても，その機能を有するものであっても有しないものであってもよい。

以上説明したように，本発明によれば，ＩＣカードに反りがあっても，ＩＣカードとの間で電極間同士の距離のばらつきを少なくすることができ，安定した通信特性を得ることの可能な，カード通信システムおよび通信装置を提供することが可能である。

以下に添付図面を参照しながら，本発明にかかるカード通信システムおよび通信装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

本実施の形態にかかるカード通信システムのシステム構成について説明する。
図１は，本実施の形態にかかるカード通信システムの説明図である。
本実施の形態にかかるカード通信システムは，図１に示したように，通信方式が密着型非接触式のＩＣカード１００と，ＩＣカード１００との間で通信を行う通信装置の一例たるカードリーダ／ライタ２００を含むシステムである。図１に示したように，密着型非接触式のＩＣカード１００をカードリーダ／ライタ２００にかざすことによって，これらの間で通信を行うことが可能である。以下，これらシステム構成要素について順に説明する。

（Ａ）ＩＣカード
図２は，本実施の形態にかかるＩＣカード１００の説明図である。
ＩＣカード１００は，図２に示したように，およそ８．５ｃｍ×５．５ｃｍ程度の大きさで２ｍｍ程度の厚みを有する通常のカードにＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）が埋め込まれてこれに情報を保持するカードである。本実施の形態のＩＣカード１００としては，ＩＣへの情報の読み書きを行うためのカードリーダ／ライタ２００に接触することなく通信を行うことの可能なカード（非接触型カード）のうち，通信距離が２ｍｍ程度のいわゆる密着型非接触式の通信方式を採用したカードを想定している。

ＩＣカード１００は，カードリーダ／ライタ２００からの微小な電磁波を捕らえて動作する省電力，耐久性を念頭に設計されたバッテリレスカードである。ＩＣカード１００の表面材料としては，例えば，焼却しても環境に影響の少ないＰＥＴ（ポリエチレンテレフタート）材料を使用することができる。

このような密着型非接触式のＩＣカードとしては，ソニー株式会社が規格化したＦｅｌｉｃａ（フェリカ）がある。ＦｅｌｉＣａは，カードリーダ／ライタ（読み取り・書き込み装置）にかざすだけでデータの読み取りと書き込みが可能である。また，カードリーダ／ライタとＩＣカード間の通信に暗号化処理を用いているので，確実なセキュリティを要求される用途に使用可能である。また，ＩＣカードをカードリーダ／ライタが検出・起動し，相互認証を行い，データの読み書きを行う一連の動作を高速に行えるので，スピーディーな処理が必要な用途に向いている。

ＩＣカード１００の表面には，図２に示したように，カードリーダ／ライタ２００との通信路となる静電容量カップラーを形成するための電極部（第１電極部）１１０が形成されている。図２に示した一例では，電極部１１０が２つ形成されている。また，ＩＣカード１００には，ＩＣモジュール１２０が埋め込まれている。

（電極部１１０）
電極部（第１電極部）１１０は，後述のカードリーダ／ライタ２００に形成された電極部２２０と一体となって，カードリーダ／ライタ２００との通信路となる静電容量カップラーを構成する。ＩＣカード１００とカードリーダ／ライタ２００との間のデータのやり取りを，静電容量カップラーで行うことにより，回路構成を簡単にでき，ひいてはＩＣカード１００の薄型化，小型化に効果がある。ＩＣカード１００およびカードリーダ／ライタ２００に，それぞれ電極部を２以上形成し，静電容量カップラーを２以上形成することにより，複数チャンネルのデータを並列に伝送することができる。これにより，データ伝送の高速化を実現することが可能である。静電容量カップラーについては，さらに後述する。

（ＩＣモジュール１２０）
図３は，ＩＣモジュール１２０の機能構成を概念的に示した説明図である。
ＩＣモジュール１２０は，図３に示したように，処理回路１２１およびメモリ１２２を内蔵している。

処理回路１２１は，所定の情報や要求に応じた種々の処理を行う。例えば，処理回路１２１として，高速ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を内蔵することができる。そして，後述のカードリーダ／ライタ２００との間の通信にＴｒｉｐｌｅＤＥＳなどの暗号通信を採用することで，接触型ＩＣカードと同等以上のセキュリティを実現することができる。

メモリ１２２は，書き換え可能な記憶媒体，例えば，電気的に書き込み消去可能なＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）から構成される。メモリ１２２には，複数のブロック単位，例えば，８ブロック（１ブロック２バイト）までに対する情報の書き込みが可能であり，書き込み処理と読み出し処理を並列処理することが可能である。メモリ１２２には，様々な種類のデータを保持記憶できるほか，カード専用のオペレーティングシステムやアプリケーションなども記録しておくことができる。なお，メモリ１２２に対する読み出し／書き込み処理については，本実施の形態の本質的特徴ではないため，より詳細な説明については省略する。

以上，密着型非接触式のＩＣカード１００について説明した。
次いで，ＩＣカード１００との間で通信を行う通信装置の一例たるカードリーダ／ライタ２００について，図４を参照しながら説明する。

（Ｂ）カードリーダ／ライタ
図４は，本実施の形態にかかるカードリーダ／ライタ２００がコンピュータ３００に接続された状態を示す説明図である。
カードリーダ／ライタ２００は，図４に示したように，ユーザが使用するコンピュータ３００などに接続されている。カードリーダ／ライタ２００には，ＩＣカード１００が密着される通信部２１０が設けられている。カードリーダ／ライタ２００は，この通信部２１０を介して，ＩＣカード１００との間でデータを送受信（読み出し／書き込み）するとともに，ＩＣカード１００に対して電力を供給することができる。

図５は，通信部２１０にカード１００がかざされた状態を示す説明図である。
通信部２１０には，図５に示したように，電極部（第２電極部）２２０が形成されている。

（電極部２２０）
電極部（第２電極部）２２０は，ＩＣカード１００に形成された電極部１００と一体となって，コンデンサ素子（キャパシタ素子あるいは静電容量素子とも言われる。）の機能を有する静電容量カップラー４００を形成する。ＩＣカード１００とカードリーダ／ライタ２００との間の通信は，この静電容量カップラー４００をデータ伝送チャンネルとして用いて行われる。ＩＣカード１００およびカードリーダ／ライタ２００に，それぞれ電極部を２以上形成し，静電容量カップラーを２以上形成することにより，複数チャンネルのデータを並列に伝送することができる。これにより，データ伝送の高速化を実現することが可能である。

ＩＣカード１００とカードリーダ／ライタ２００との間の通信は暗号化された信号により行われる。さらに，ＩＣカード１００との間で入出力されたデータは，コンピュータ３００との間で入出力が行われ，必要に応じて，インターネットなどのネットワークにおいて利用可能である。

一般に，カードリーダ／ライタ２００とＩＣカードとの通信距離は，通信方式，すなわち，ＩＣカードの送受信手段（アンテナ）の大きさなどにより異なる。本実施の形態では，ＩＣカード１００として密着型非接触式のＩＣカードを想定しており，カードリーダ／ライタ２００とＩＣカードとの通信距離は，およそ０．２ｍｍである。カードリーダ／ライタ２００は，ＩＣカード１００の検出，ＩＣカード１００とカードリーダ／ライタ２００との相互認証，ＩＣカード１００の読み取り，ＩＣカード１００への書き込み（記録），の一連の処理をおよそ０．２秒ほどで行うことができる。

ところで，静電容量カップラーは，リアクタンス（１／ｊωＣ，ω＝２πｆ，Ｃは静電容量）が周波数に応じて低くなるので，伝送する周波数が高くなればそれだけ，効率よい伝送が可能となる。例えば，静電容量カップラーの電極の大きさを２０ｍｍ角とし，図５に示したように，電極間の距離ｄ０を０．１ｍｍとした場合，周波数２００ＭＨｚの正弦波信号に対するリアクタンスは，−ｊ２３Ωとなる。また，コンデンサ自体ノイズを発生しないので（抵抗のような熱雑音を発生しない）ので，信号伝送を行う場合，もし上記リアクタンスによる電圧降下が発生しても，増幅することができる。この場合，ノイズの発生は増幅器のＮＦ（Ｎｏｉｓｅ Ｆｉｇｕｒｅ）のみである。

ところが，この静電容量カップラーを用いて電力伝送（電力伝送の場合，負荷抵抗が小さい）を行おうとすると，上記のリアクタンス−ｊ２３Ωの影響は大きく影響する。本実施の形態のように，ＩＣカード１００に形成された電極部１１０により静電カップラーを形成する場合，図６に示したように，ＩＣカード１００に反りがあると電極部間の距離ｄ１が大きくなり（ｄ１＞ｄ０），静電容量の減少に起因して，電力伝送の効率低下を引き起こしてしまう。そこで，本実施の形態では，この問題を解決すべく，以下の構成を採用する。

カードリーダ／ライタ２００の通信部２１０の構成について，図６〜図８を参照しながら説明する。

（通信部２１０）
通信部２１０には，上記問題を解決するために，ＩＣカード１００の表面に形成された電極部１１０と一体となってＩＣカード１００との通信路となる静電容量カップラーを形成する電極部２２０に加え，この電極部２２０と電気的に接続され，通信部２１０の表面から所定厚み盛り上がって形成された誘電体２３０が形成されている。

図７は，通信部２１０の表面に誘電体２３０が形成された状態を示す側面図である。
誘電体２３０は，図７に示したように，通信部２１０の表面からおよそ０．２ｍｍ盛り上がって形成されている。

図８は，通信部２１０の表面に誘電体２３０が形成された状態を示す平面図である。
誘電体２３０は，図８に示したように，底面積がおよそ２０ｍｍ角の略直方体である。

このような形状の誘電体２３０を通信部２１０に形成するために，例えば，厚み０．２ｍｍの高誘電率のシートを貼り付けることができる。このようにして，ＩＣカード１００と通信部２１０の盛り上がった部分とが接触し合うので，ＩＣカード１００に反りがあっても，電極部間の距離のばらつき（個体差）を少なくすることができ，安定した通信特性を得ることが可能である。また，高い誘電率シートなので，電気長は１／比誘電率にすることができ，シート厚みによる静電容量の低下を実質的になくすことができる。

次いで，誘電体２３０の誘電率について説明する。

図９は，高誘電率の誘電体挿入による電極間距離縮小効果を示す説明図である。
図９（ａ）は，ＩＣカード１００に形成された電極部１１０と，カードリーダ／ライタ２００の通信部２１０に形成された電極部２２０との間の距離をｄとし，この間に厚みｄ／２の誘電体を挿入した場合を示している。ここで挿入される誘電体は，通信部２１０の表面から所定厚み盛り上がって形成される誘電体２３０と同様のものを想定しており，その誘電率をεとする。誘電率εは，有機の誘電率ε_０のおよそ１０倍とする。一方，図９（ｂ）は，ＩＣカード１００に形成された電極部１１０と，カードリーダ／ライタ２００の通信部２１０に形成された電極部２２０との間の距離をｄ／２とした場合を示している。

図９（ａ）に示した場合の静電容量Ｃ１は，
Ｃ１＝Ｓ／｛（ｄ−ｔ）／ε_０＋ｔ／ε｝

上記式にε＝１０ε_０，ｔ＝ｄ／２を代入すると
Ｃ１＝（２０／１１）×（ε_０Ｓ／ｄ）となる。

一方，図９（ｂ）に示した場合の静電容量Ｃ２は，
Ｃ２＝２×（ε_０Ｓ／ｄ）

静電容量Ｃ１，Ｃ２を比較すると，図９（ａ）に示した誘電体２３０は，ほぼ無いに等しい静電容量となる。

次いで，通信部２１０の表面に誘電体２３０を形成したことによる通信特性の変化を，図１０〜図１３に示したシミュレーション結果を示す説明図を参照しながら説明する。

図１０は，ＩＣカード１００とカードリーダ／ライタ２００との間隔が０．２ｍｍである場合の静電容量カップラーの周波数特性シミュレーション結果を示す説明図である。本シミュレーションおよび以下のシミュレーションでは，すべて，電極部２２０の面積を２０ｍｍ角とする。図１０によれば，一つの目安として，反射が−１０ｄＢ以下となる周波数（反射帯域）は，１２０ＭＨｚ〜２２０ＭＨｚである。反射が最小となり通過が最大となる最適の周波数は，１６５ＭＨｚ近傍に現れている。

図１１は，ＩＣカード１００とカードリーダ／ライタ２００との間隔が０．４ｍｍである場合の静電容量カップラーの周波数特性シミュレーション結果を示す説明図である。同様に，図１１によれば，一つの目安として，反射が−１０ｄＢ以下となる周波数（反射帯域）は，１８０ＭＨｚ〜２８０ＭＨｚである。反射が最小となり通過が最大となる最適の周波数は，２３０ＭＨｚ近傍に現れている。

図１２は，ＩＣカード１００とカードリーダ／ライタ２００との間隔が０．４ｍｍであり，厚み０．２ｍｍの誘電体２３０が形成された場合の静電容量カップラーの周波数特性シミュレーション結果を示す説明図である。同様に，図１２によれば，一つの目安として，反射が−１０ｄＢ以下となる周波数（反射帯域）は，１３０ＭＨｚ〜２３０ＭＨｚである。反射が最小となり通過が最大となる最適の周波数は，１７２ＭＨｚ近傍に現れている。

図１３は，上記シミュレーション結果の比較を示す説明図である。
図１３（ａ）は，ＩＣカード１００とカードリーダ／ライタ２００との間隔が０．２ｍｍである場合（図１０）と，ＩＣカード１００とカードリーダ／ライタ２００との間隔が０．４ｍｍであり，厚み０．２ｍｍの誘電体２３０が形成された場合（図１２）との比較を示す説明図である。図１３に示したように，ＩＣカード１００とカードリーダ／ライタ２００との間隔が０．２ｍｍである場合（図１３（ｂ））と，ＩＣカード１００とカードリーダ／ライタ２００との間隔が０．４ｍｍであり，厚み０．２ｍｍの誘電体２３０が形成された場合（図１３（ｃ））とで，ほぼ等価な特性を示していることが分かる。

以上説明したように，本実施の形態によれば，通信部２１０の表面から所定厚み盛り上がるように誘電体２３０を形成したので，ＩＣカード１００に形成された電極部１１０を，誘電体２３０に容易に接触させることができる。この誘電体２３０は，通信部２１０に形成された電極部２２０と電気的に接続されているので，実質的に，ＩＣカード１００に形成された電極部１１０と通信部２１０に形成された電極部２２０との距離のばらつきを少なくすることができる。このようにして，ＩＣカード１００に形成された電極部１１０と通信部２１０に形成された電極部２２０とが一体となって形成された静電容量カップラーを通信路とするにあたり，安定した通信特性を得ることが可能である。

以上，添付図面を参照しながら本発明にかかるカード通信システムおよび通信装置の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば，上記実施の形態では，本発明の通信装置として，ＩＣカード１００の読み書きを行うカードリーダ／ライタ２００を一例に挙げて説明したが，本発明はこれに限定されない。本発明の通信装置は，ＩＣカードの読み出しまたは書き込みのいずれか一方のみを行うものであってもよい。また，ＩＣカードに対する電力供給についても，その機能を有するものであっても有しないものであってもよい。

また，上記実施の形態では，誘電体２３０の形状や誘電率について，具体的な数値を例に挙げて説明したが，本発明はこれらに限定されるものではなく，任意の形状や誘電率を採用することができる。

また，上記実施の形態では，誘電体２３０の材質については特に限定していないが，例えば，ＩＣカードが密着されて，少なくとも一時的に形状が変化する材質からなるようにしてもよい。ＩＣカードが密着されて，形状が変化する材質からなる誘電体を用いることにより，ＩＣカードに形成された第１電極部と通信部に形成された第２電極部との間の距離のばらつき（個体差）を一層少なくすることができる。

本発明はカード通信システムおよび通信装置にかかり，特に，ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）が埋め込まれるなどしてこれに情報を保持し，通信装置に接触することなく通信を行うことの可能な密着型非接触式のＩＣカードを利用可能なカード通信システムおよび通信装置に利用可能である。

カード通信システムの構成を示す説明図である。 ＩＣカード１００の構成を示す説明図である。 ＩＣモジュール１２０の構成を示す説明図である。 カードリーダ／ライタ２００がコンピュータ３００に接続された状態を示す説明図である。 通信部２１０にカード１００がかざされた状態を示す説明図である。 ＩＣカード１００に反りがある状態を示す説明図である。 通信部２１０に誘電体２３０が形成された状態を示す側面図である。 通信部２１０に誘電体２３０が形成された状態を示す平面図である。 高誘電率の誘電体挿入による電極間距離縮小効果を示す説明図である。 ＩＣカード１００とカードリーダ／ライタ２００との間隔が０．２ｍｍである場合の静電容量カップラーの周波数特性シミュレーション結果を示す説明図である。 ＩＣカード１００とカードリーダ／ライタ２００との間隔が０．４ｍｍである場合の静電容量カップラーの周波数特性シミュレーション結果を示す説明図である。 ＩＣカード１００とカードリーダ／ライタ２００との間隔が０．４ｍｍであり，厚み０．２ｍｍの誘電体２３０が形成された場合の静電容量カップラーの周波数特性シミュレーション結果を示す説明図である。 ＩＣカード１００とカードリーダ／ライタ２００との間隔が０．２ｍｍである場合と，ＩＣカード１００とカードリーダ／ライタ２００との間隔が０．４ｍｍであり，厚み０．２ｍｍの誘電体２３０が形成された場合との比較を示す説明図である。

符号の説明

１００ ＩＣカード
１１０ 電極部
１２０ ＩＣモジュール
１２１ 処理回路
１２２ メモリ
２００ カードリーダ／ライタ
２１０ 通信部
２２０ 電極部
２３０ 誘電体
３００ コンピュータ
４００ 静電容量カップラー

Claims (10)

1. 通信方式が密着型非接触式のＩＣカードと，前記ＩＣカードとの間で通信を行う通信装置とを含むカード通信システムであって，
   前記ＩＣカードの表面には，前記通信装置との通信路となる静電容量カップラーを形成するための第１電極部が形成され，
   前記通信装置には，前記ＩＣカードが密着される通信部に，前記第１電極部と一体となって前記静電容量カップラーを形成する第２電極部と，前記第２電極部と電気的に接続され，前記通信部の表面から所定厚み盛り上がって形成された誘電体と，が形成されたことを特徴とする，カード通信システム。
2. 前記ＩＣカードの表面には，前記第１電極部が複数形成され，前記通信装置の通信部には，前記第２電極部と前記誘電体との対が複数形成されることを特徴とする，請求項１に記載のカード通信システム。
3. 前記通信装置は，前記ＩＣカードとの間でデータを送受信するとともに，前記ＩＣカードに対して電力を供給することを特徴とする，請求項１に記載のカード通信システム。
4. 少なくとも通信方式が密着型非接触式のＩＣカードとの間で通信を行う通信装置であって，
   前記ＩＣカードが密着される通信部に，
   前記ＩＣカードの表面に形成された第１電極部と一体となって前記ＩＣカードとの通信路となる静電容量カップラーを形成する第２電極部と，
   前記第２電極部と電気的に接続され，前記通信部の表面から所定厚み盛り上がって形成された誘電体と，
   が形成されたことを特徴とする，通信装置。
5. 前記ＩＣカードの表面には，前記第１電極部が複数形成され，前記通信部には，前記第２電極部と前記誘電体との対が複数形成されることを特徴とする，請求項４に記載の通信装置。
6. 前記誘電体は，前記通信部の表面からおよそ０．２ｍｍ盛り上がって形成されることを特徴とする，請求項４に記載の通信装置。
7. 前記誘電体は，誘電率が空気の誘電率のおよそ１０倍であることを特徴とする，請求項４に記載の通信装置。
8. 前記第２の電極部は，面積がおよそ２０ｍｍ角であることを特徴とする，請求項４に記載の通信装置。
9. 前記誘電体は，前記ＩＣカードが密着されて，少なくとも一時的に形状が変化する材質からなることを特徴とする，請求項３に記載の通信装置。
10. 前記ＩＣカードとの間でデータを送受信するとともに，前記ＩＣカードに対して電力を供給することを特徴とする，請求項３に記載の通信装置。

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