JP2005085150A - Non-contact ic card and adapter for the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、リーダライタ装置のアンテナを介して発生される磁界中に置かれることにより、リーダライタとの間で無線通信を行なう非接触式ICカード、および非接触式ICカード用アダプタに係り、例えば、鉄道の駅改札口に設置された自動改札機のアンテナに翳して使う非接触式ICカード、および非接触式ICカード用アダプタに関する。 The present invention relates to a non-contact type IC card that performs wireless communication with a reader / writer by being placed in a magnetic field generated via an antenna of a reader / writer device, and a non-contact type IC card adapter, For example, the present invention relates to a non-contact type IC card that is used as an antenna of an automatic ticket gate installed at a railway station ticket gate and an adapter for a non-contact type IC card.
従来、非接触式ICカードとして、例えば、鉄道の駅改札口に設置された自動改札機で用いる非接触式ICカード(以下、単に、ICカードと称する)が知られている。 Conventionally, as a non-contact type IC card, for example, a non-contact type IC card (hereinafter simply referred to as an IC card) used in an automatic ticket gate installed at a railway ticket gate is known.
この種のICカードは、電源を持たず、例えば、自動改札機のリーダライタ装置のアンテナより発生する磁界中に置かれることにより電力を生成し、この電力を利用して自動改札機との間で無線通信を行なう。つまり、自動改札機のアンテナから発生される磁束をICカードのアンテナコイルで受け、それを整流回路等により非接触式通信に必要な電力に変換し、その電力を利用して通信を行なう。 This type of IC card does not have a power source, for example, generates power by being placed in a magnetic field generated by an antenna of a reader / writer device of an automatic ticket checker, and uses this power to connect to the automatic ticket checker. Wireless communication with In other words, the magnetic flux generated from the antenna of the automatic ticket gate is received by the antenna coil of the IC card, converted into electric power necessary for non-contact communication by a rectifier circuit or the like, and communication is performed using the electric power.
この場合、自動改札機のアンテナとICカードとの間で無線通信可能な範囲(距離)は、ICカードのアンテナコイルにより生成される電力の大きさによって決まる。 In this case, the range (distance) in which wireless communication is possible between the antenna of the automatic ticket checker and the IC card is determined by the magnitude of power generated by the antenna coil of the IC card.
アンテナコイルによって得られる電力が無線通信に必要な電力より小さいと、リーダライタ装置から送信されるコマンドに応答することができず、通信不能となってしまう。つまり、通信に必要な電力を得ることができる通信可能範囲が狭いとエラーによる通信未了等が発生してしまい、安定した非接触式通信を行うことができない。 If the power obtained by the antenna coil is smaller than the power required for wireless communication, it is impossible to respond to a command transmitted from the reader / writer device, and communication is impossible. That is, if the communicable range in which power required for communication can be obtained is narrow, communication failure due to an error occurs, and stable non-contact communication cannot be performed.
この発明の目的は、リーダライタとの間で安定した通信が可能な非接触式ICカード、および非接触式ICカード用アダプタを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a non-contact type IC card capable of stable communication with a reader / writer, and a non-contact type IC card adapter.
上記目的を達成するため、本発明の非接触式ICカードは、ICモジュールと、このICモジュールに両端が接続された第1のコイルと、共振用コンデンサと、この共振用コンデンサに両端が接続された第2のコイルと、を備えている。 In order to achieve the above object, the non-contact type IC card of the present invention comprises an IC module, a first coil having both ends connected to the IC module, a resonance capacitor, and both ends connected to the resonance capacitor. And a second coil.
また、本発明の非接触式ICカード用アダプタは、ICモジュールと、このICモジュールに両端が接続された第1のコイルと、を備えた非接触式ICカードを特定の磁界中に置いたとき、上記第1のコイルが生成する電力を増幅させるため、上記非接触式ICカードに組み合わされるものであって、共振用コンデンサと、この共振用コンデンサに両端が接続された第2のコイルと、を備えている。 The non-contact type IC card adapter of the present invention has a non-contact type IC card comprising an IC module and a first coil having both ends connected to the IC module placed in a specific magnetic field. In order to amplify the electric power generated by the first coil, it is combined with the non-contact type IC card, and a resonance capacitor, a second coil having both ends connected to the resonance capacitor, It has.
上記発明によると、特定の磁界中に配置したとき、第2のコイルが磁束を生成し、第1のコイルが生成する電力を増幅させる。 According to the said invention, when arrange | positioning in a specific magnetic field, a 2nd coil produces | generates magnetic flux and amplifies the electric power which a 1st coil produces | generates.
以上説明したように、この発明の非接触式ICカード、および非接触式ICカード用アダプタは、上記のような構成および作用を有しているので、リーダライタとの間で安定した通信ができる。 As described above, the non-contact type IC card and the non-contact type IC card adapter of the present invention have the above-described configuration and operation, so that stable communication can be performed with the reader / writer. .
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1には、本発明の実施の形態に係る非接触式ICカード1(以下、単に、ICカード1と称する)との間で無線通信を行なうことにより、ICカード1との間で各種データを送受信する無線通信システム10(以下、単に、システム10と称する)の概略構造を示してある。
FIG. 1 shows various data with an
このシステム10は、例えば鉄道の駅改札口に設置された自動改札機等の上位装置2に非接触式ICカードリーダライタ装置4(以下、単に、リーダライタ4と称する)を接続して構成されている。リーダライタ4は、CPU、メモリ、ロジック回路を有する制御部6、変調回路、復調回路を有する変換部8、および無線通信のための搬送波を発射するアンテナ9を有する。
This
図2に示すように、ICカード1は、電池を内蔵しておらず、ロジック回路等により構成されたICモジュール12、および両端をこのICモジュール12に接続したアンテナコイル14(第1のコイル)を内蔵している。本実施の形態では、アンテナコイル14の形状は、長方形であり、n回巻きに巻かれている。
As shown in FIG. 2, the
上記構造のシステム10を用いてICカード1との間で無線通信を行なう場合、上位装置2がリーダライタ4に対し命令を送信し、上位装置2からの命令を受けたリーダライタ4が、変換部8において、その命令をICカード1用に変換し、アンテナ9を介して、ICカード1に送信する。
When wireless communication is performed with the
ICカード1は、リーダライタ4から受けた命令に対し、リーダライタ4に応答を送信する。ICカード1からの応答を受けたリーダライタ4は、変換部8にて、ICカード1からの応答を上位装置2用に変換し、上位装置2に送信する。
The
ところで、図2に示す構造のICカード1をリーダライタ4のアンテナ9より発せられる磁界内に配置した場合、図3に示すように、リーダライタ4のアンテナ9より発せられた磁束21は、ICカード1に内蔵されているアンテナコイル14内を通過する。このとき、ICカード1は、アンテナコイル14内を通過した磁束を受け、通信に必要な電力を生成する。
When the
ICカード1が生成する電力の大きさは、アンテナコイル14が受けた磁束の強度によって異なるが、磁束強度が強いほど生成する電力は大きくなる。つまり、リーダライタ4のアンテナ9にICカード1が近付くほど、ICカード1が生成できる電力は大きくなり、両者が離れるほど小さくなる。
The magnitude of the electric power generated by the
また、リーダライタ4のアンテナ9より発せられる磁束21の強度が一定であれば、ICカード1内部(ICモジュール等)で消費する電力が大きいほど通信可能距離は短くなり、消費電力が小さいほど長くなる。つまり、通信可能距離は、ICモジュールの種類によって異なる。
Further, if the intensity of the
すなわち、同じ種類のICカード1を一定強度の磁界中に置いて使用する場合、ICカード1の消費電力をできるだけ小さくしてリーダライタ4のアンテナ9にできるだけ近付けることにより、安定した通信が可能となる。
That is, when using the same type of
また、安定した通信を可能にする別の方法として、ICカード1で生成する電力を大きくする方法が考えられる。つまり、ICカード1で、より大きい電力を生成することができれば、通信可能距離を増大でき、より安定した通信が可能となる。
As another method for enabling stable communication, a method of increasing the power generated by the
そこで、本発明者等は、図4または図5に示すようなアンテナコイル32、34(第2のコイル)を内蔵したアダプタ(後述する)をICカード1に組み合わせて使用することにより、ICカード1で生成する電力を増大させるようにした。
Therefore, the present inventors have used an
アダプタ30のアンテナコイル32、34は、例えば、図4、5に示すように、四角形、楕円型等あらゆる形状とすることができる。ただし、ICカード1をアダプタ30に組み合わせたとき、ICカード1の特性に悪影響を及ぼす形状にすることは望ましくない。好適には、アダプタ30のアンテナコイルの形状は、ICカード1のアンテナコイル14と相似形にされる。また、アンテナコイル32、34の両端は、共振用コンデンサ36に接続されている。
For example, as shown in FIGS. 4 and 5, the
アンテナコイル32、34の巻数や共振用コンデンサ36の容量は、システム10で使用するICカード1の共振周波数に応じて、ICカード1で生成する電力が最大となる値に設定されている。言い換えると、共振用コンデンサ36の容量は、ICカード1にアダプタ30を組み合わせた組立体40(図6)を特定の磁界中に置いたとき、アダプタ30のアンテナコイル32が発生する磁束38により、ICカード1のアンテナコイル14が生成する電力を最も効率良く増幅させる値に設定されている。
The number of turns of the
図6には、ICカード1とアンテナコイル32(代表して説明する)を内蔵したアダプタ30を組み合わせた組立体40をリーダライタ4のアンテナ9の磁界中に配置した状態を図示してある。
FIG. 6 illustrates a state in which an
このように、組立体40をリーダライタ4のアンテナ9から発せられる磁界中に配置すると、リーダライタ4のアンテナ9より発せられる磁束21がICカード1のアンテナコイル14内とアダプタ30のアンテナコイル32内の両方を通過する。
As described above, when the
アダプタ30のアンテナコイル32内に磁束が入り込むと、アンテナコイル32が誘起され、アンテナコイル32が磁束38を発生させる。つまり、この場合、ICカード1のアンテナコイル14は、リーダライタ4のアンテナ9より発せられた磁束21に加え、アダプタ30のアンテナコイル32が発生させた磁束38を得ることになる。
When the magnetic flux enters the
これにより、ICカード1だけをアンテナ9の磁界中に配置する場合(図3)と比較して、ICカード1のアンテナコイル14がより多くの磁束を得ることになり、より多くの電力を生成する事ができるようになる。この結果、通信に必要な電力をより多く確保する事ができ通信可能距離を増すことができる。
As a result, compared to the case where only the
図7乃至図9には、ICカード1に図4、5に示すようなアンテナコイル32、34を組み合わせる構造をいくつか例示してある。
7 to 9 illustrate several structures in which the
図7には、図6で説明したカード型のアダプタ30をICカード1に重ねて組み合わせた組立体40を示してある。この場合、ICカード1と同じサイズのアダプタ30を用意し、両者の端辺が略一致するように重ねて使用する。この状態で、ICカード1に内蔵されたアンテナコイル14の内側にアダプタ30のアンテナコイル32が配置されるようになっている。尚、両者を重ねた状態でラッチする構造を備えても良い。
FIG. 7 shows an
図8には、ケース型のアダプタ30’のスロット30aにICカード1を挿入する構造を有する組立体40’を示してある。ここでは、ICカード1をスロット30aから抜き出した状態を示してある。ケース型のアダプタ30’は、上述したアダプタ30と同様に、アンテナコイル32を内蔵している。そして、ICカード1をスロット30aに挿入した状態で、ICカード1のアンテナコイル14の内側にアダプタ30’のアンテナコイル32が配置されるようになっている。
FIG. 8 shows an
図9には、はめ込み式のアダプタ30”の凹所30bにICカード1を装着する構造を有する組立体”を示してある。ここでは、ICカード1を凹所30bから取り外した状態を図示してある。このアダプタ30”も、上述したアダプタ30と同様に、アンテナコイル32を内蔵している。そして、ICカード1を凹所30bにはめ込む形で配置することにより、ICカード1のアンテナコイル14の内側にアダプタ30”のアンテナコイル32が配置されるようになっている。
FIG. 9 shows an assembly having a structure in which the
以上のように、本実施の形態によると、アンテナコイル32を内蔵したアダプタ30をICカード1に組み合わせて使用することにより、ICカード1のアンテナコイル14で生成可能な電力をより大きくできるようになった。これにより、ICカード1とリーダライタ4間の無線通信距離を増大させ、かつ無線通信が可能な範囲を拡大させることができ、より安定した無線通信が可能となった。
As described above, according to the present embodiment, by using the
また、安定した無線通信が可能となることで、自動改札機等で本発明を運用する際、通信エラーによる通信未了等の不具合が削減され、よりスムーズな運用が可能となる。 In addition, since stable wireless communication is possible, problems such as incompletion of communication due to a communication error are reduced when the present invention is operated with an automatic ticket gate or the like, and smoother operation becomes possible.
次に、本発明の実施の形態に係る非接触式ICカード50(以下、単に、ICカード50と称する)について、図10および図11を参照して説明する。ここでは、上述した実施の形態と同様に機能する構成要素については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。図10には、このICカード50の内部構造を説明するための回路構成を示してあり、図11には、このICカード50をリーダライタ4のアンテナ9の磁界中に配置した状態を示してある。
Next, a non-contact IC card 50 (hereinafter simply referred to as an IC card 50) according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, the same reference numerals are given to components that function in the same manner as in the above-described embodiment, and detailed description thereof is omitted. FIG. 10 shows a circuit configuration for explaining the internal structure of the
図10に示すように、本実施の形態のICカード50は、上述したアダプタ30のアンテナコイル32および共振用コンデンサ36をカード本体に内蔵したことを特徴としている。言い換えると、本実施の形態のICカード50は、図2に示した従来のICカード1に、両端が共振用コンデンサ36に接続されている共振アンテナコイル32を内蔵した構造を有する。
As shown in FIG. 10, the
通信のための電力を生成する通信用アンテナコイル14と電力を増幅させるための共振用アンテナコイル32は、同一平面内に配置されても良く、同一平面内に配置されなくともよい。本実施の形態では、2つのアンテナコイル14、32を相似形とし、面方向に僅かにずれた位置関係で配置した。
The
通信用アンテナコイル14の巻き数、共振用アンテナコイル32の巻き数、共振用コンデンサ36の容量は、ICカード50の共振周波数が最適となるように調整されている。特に、共振用コンデンサ36の容量は、ICカード50を図11に示すように特定の磁界中に置いたとき、共振用アンテナコイル32が発生する磁束38により、ICカード50の通信用アンテナコイル14が生成する電力を最も効率良く増幅させる値に設定されている。
The number of turns of the
図11に示すように、上記構造のICカード50をリーダライタ4のアンテナ9から発生する磁界内に配置すると、ICカード50内部の共振用アンテナコイル32に磁束21が入り込み、共振用アンテナコイル32が磁束38を発生させる。
As shown in FIG. 11, when the
このため、通信用アンテナコイル14には、リーダライタ4のアンテナ9から発生した磁束21に加え、共振用アンテナコイル32が発生させた磁束38が作用する。よって、通信用アンテナコイル14のみの場合に比べ、より多くの磁束を得ることができ、より多くの電力を生成する事ができる。その結果、通信に必要な電力をより多く確保する事ができ無線通信が可能な距離を増すことができる。
Therefore, in addition to the
以上のように、本実施の形態においても、上述した実施の形態と同様の効果を奏することができる。また、本実施の形態のように、共振用のアンテナコイル32をICカード50に内蔵することにより、アダプタ30を持ち歩く必要がなく、利便性を向上させることができる。
As described above, also in this embodiment, the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained. Further, by incorporating the
なお、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above-described embodiments. For example, you may delete some components from all the components shown by embodiment mentioned above. Furthermore, you may combine the component covering different embodiment suitably.
1…非接触式ICカード、2…上位装置、4…リーダライタ、9…アンテナ、10…無線通信システム、12…ICモジュール、14…アンテナコイル、21…磁束、30…アダプタ、32、34…アンテナコイル、36…共振用コンデンサ、38…磁束、40…組立体、50…ICカード。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
このICモジュールに両端が接続された第1のコイルと、
共振用コンデンサと、
この共振用コンデンサに両端が接続された第2のコイルと、
を備えていることを特徴とする非接触式ICカード。 An IC module;
A first coil having both ends connected to the IC module;
A resonant capacitor;
A second coil having both ends connected to the resonance capacitor;
A non-contact type IC card comprising:
共振用コンデンサと、
この共振用コンデンサに両端が接続された第2のコイルと、
を備えていることを特徴とする非接触式ICカード用アダプタ。 In order to amplify the electric power generated by the first coil when a non-contact type IC card including an IC module and a first coil having both ends connected to the IC module is placed in a specific magnetic field. A non-contact IC card adapter combined with the non-contact IC card,
A resonance capacitor;
A second coil having both ends connected to the resonance capacitor;
A non-contact type IC card adapter, comprising:
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JP2006309582A (en) * | 2005-04-28 | 2006-11-09 | Hitachi Ltd | Radio ic tag and method for manufacturing radio ic tag |
JP2008070922A (en) * | 2006-09-12 | 2008-03-27 | Hitachi Ltd | Booster antenna |
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2003
- 2003-09-10 JP JP2003318727A patent/JP2005085150A/en active Pending
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