JP2005216044A

JP2005216044A - 非接触ｉｃカード及び非接触ｉｃカード用ホルダ

Info

Publication number: JP2005216044A
Application number: JP2004022754A
Authority: JP
Inventors: Toshiya Tamura; 俊哉田村; Tetsuya Yoshida; 哲哉吉田; Yasutoshi Miki; 康俊三樹
Original assignee: Seiko Precision Inc
Current assignee: Seiko Precision Inc
Priority date: 2004-01-30
Filing date: 2004-01-30
Publication date: 2005-08-11

Abstract

【課題】利用上の使い勝手を向上させた非接触ＩＣカードを提供する。
【解決手段】非接触ＩＣカード１が電波を受信可能なエリア内に入ると、電波を受信して発光する発光モジュール４を有している。非接触ＩＣカード１が電波を受信可能なエリア内にあることを発光モジュール４が発光することで利用者に通知することができる。非接触ＩＣカード１の利用者は、不可視である受信可能エリアを目視により確認することができるので、不必要にアンテナに近づく必要がない。このため非接触ＩＣカード１の長距離交信性能を有効に活用することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、リーダライタとの間で電波により交信を行う非接触ＩＣカード及びこの非接触ＩＣカード用のホルダに関する。

なお、非接触ＩＣカードには、「ＲＦＩＤタグ」、「非接触ＩＣタグ」、「非接触データキャリア」、「無線ＩＣタグ」、「非接触ＩＣ」、「非接触ＩＣラベル」、「非接触ＩＣカード」、「トランスポンダ」、「インレット」等、種々の名称で表現される場合もあるので、本発明においては代表して「非接触ＩＣカード」と表記し、前述のように表現されている名称のものすべてを包含するものとする。

非接触ＩＣカードとリーダライタとの交信は、リーダライタの装備するアンテナから発せられる電波により形成される交信可能エリアに非接触ＩＣカードをかざすことによって行われる。交信可能エリアに非接触ＩＣカードがかざされると、非接触ＩＣカードに設けられたアンテナに起電力が発生する。この起電力が非接触ＩＣカードに内蔵されたＩＣ素子の起動電圧よりも十分高圧になるとＩＣ素子は起動し、あらかじめ決められた通信プロトコルによりリーダライタの呼びかけコマンドに応答する。交信可能エリア外に非接触ＩＣカードをかざした場合には、ＩＣ素子は起動に十分な電力を得ることができず、従ってリーダライタとの交信は成立しない。

交信可能エリアは、リーダライタが発する電波の空中線電力（出力と呼称する場合もある）とアンテナ利得によりアンテナの周囲に形成され、その大きさ（ボリューム）は対象とする非接触ＩＣカードの起動電圧との関係で定められる。空中線電力が大きいと交信可能エリアは大きく、またアンテナ利得が大きいとより遠くまで交信が可能となる。また、対象とする非接触ＩＣカードが持つアンテナの大きさが大きいと、あるいはアンテナの受信効率が高いと、より小さい電磁界強度の空間でもＩＣ素子の起動が可能となり、交信可能エリアは大きくなる。さらにＩＣ素子が起動可能となる電力が小さいと、同様に交信可能エリアは大きくなる。当然ながら、交信可能エリアが大きいほど、非接触ＩＣカード所持者はリーダライタのアンテナに近づく必要がなく、利便性が増し、非接触ＩＣカードの交信を意識する必要がなくなる。

しかしながら、リーダライタのアンテナ部の電波放射の中心位置から偏った位置や交信可能エリアの境界では、ＩＣ素子の起電力を十分に得ることができず、交信が行われないことがある。このため交通系カードシステムなどでは、図８に示すようにリーダライタのアンテナに電波の電力放射中心であることを示すマークを表記し、マークの大小によりリーダライタの交信可能エリアを示している。利用者はこのマークに非接触ＩＣカードをタッチすることでリーダライタに非接触ＩＣカードの記録内容を読み込ませている。

非接触ＩＣカードがリーダライタとの交信を確かに行ったかを確認する手段をリーダライタ側に設けた発明が特許文献１に開示されている。特許文献１の発明は、ＲＦＩＤタグと非接触で交信するリーダライタのアンテナを手袋に設けたものであって、ＲＦＩＤタグとの交信が正常に終了した際に、確認音または確認光を発する手段を設けている。

特開２００２−３４７９３７号公報

リーダライタが発する電波は不可視であるため、リーダライタの交信可能エリアをつかみにくいという問題がある。上述した交通系カードシステムにおいては、マークの大きさにより交信可能エリアの大きさを示しているが、この問題を解決するには至っていない。

このため、リーダライタの交信可能エリアが大きくなっても、交信可能エリアを認識することができないので、利用者は必要以上にリーダライタに非接触ＩＣカードを近づけなければならない。すなわち、リーダライタの交信可能エリアが大きくなっても、非接触ＩＣカードの利便性を生かせないという問題が生じる。

また上述した特許文献１は、ＲＦＩＤタグとの交信が終了した後に、交信結果を所持者に伝達する手段を設けているだけであって、非接触ＩＣカードとリーダライタとの交信精度を高める技術についてはなんら開示されていない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、リーダライタとの交信可能エリアを非接触ＩＣカードの利用者に明確に認識させ、リーダライタとの交信精度を高めた非接触ＩＣカード及び非接触ＩＣカード用ホルダを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために請求項１記載の非接触ＩＣカードは、電波を受信して所定の交信動作を行うＩＣモジュールを備えた非接触ＩＣカードであって、前記電波を受信して前記ＩＣモジュールが交信可能な状態となると、発光する発光部を有することを特徴としている。

請求項１記載の発明は、ＩＣモジュールが交信可能な状態となると、発光する発光部を設けている。非接触ＩＣカードが交信可能なエリア内にあることを発光部が発光することで利用者に通知することができる。非接触ＩＣカードの利用者は、不可視である交信可能エリアを目視により確認することができるので、不必要にリーダライタのアンテナに非接触ＩＣカードを近づける必要がない。このため非接触ＩＣカードの長距離交信性能を有効に活用することが可能となる。

請求項２記載の非接触ＩＣカードは、第１の誘電体基材の表面にパターン形成され、電波を受信する第１のアンテナと、前記第１のアンテナに発生する起電力を得て電源を生成し所定の交信動作を行うＩＣモジュールと、第２の誘電体基材の表面にパターン形成され、前記電波を受信する第２のアンテナと、前記第２のアンテナに発生する起電力を整流する整流素子と、前記整流素子から供給される直流電圧により発光する発光素子とを有する発光モジュールと、を有し、前記発光モジュールは、前記ＩＣモジュールが交信可能な状態になると、発光することを特徴としている。

請求項２記載の発明は、第２のアンテナに発生する起電力を整流する整流素子と、この整流素子から供給される直流電圧により発光する発光素子とを有する発光モジュールを非接触ＩＣカードに設けている。従って、非接触ＩＣカードがリーダライタとの交信可能なエリア内にあることを簡単な構成で利用者に通知することができる。利用者は、不可視である交信可能エリアを目視により確認することができるので、不必要にリーダライタのアンテナに非接触ＩＣカードを近づける必要がない。

請求項３記載の非接触ＩＣカードは、請求項２記載の非接触ＩＣカードにおいて、前記発光モジュールを、前記ＩＣモジュールと同一の基材上に配置したことを特徴としている。

請求項３記載の発明は、発光モジュールを、ＩＣモジュールと同一の基材上に配置している。リーダライタのアンテナに非接触ＩＣカードをかざした時に、かざしたカードを見ることでカードが交信可能エリア内にあるか否かを判断することができる。

請求項４記載の非接触ＩＣカード用ホルダは、電波を受信して所定の交信動作を行うＩＣモジュールを備えた非接触ＩＣカードと、前記非接触ＩＣカードを収納するホルダとを有する非接触ＩＣカード用ホルダであって、前記ホルダは、前記ＩＣモジュールが交信可能な状態となると、発光する発光部を有することを特徴としている。

請求項４記載の発明は、ＩＣモジュールが交信可能な状態となると、発光する発光部をホルダに設けている。ＩＣモジュールが交信可能な状態となると、ホルダの発光部が発光するので、利用者に非接触ＩＣカードが交信可能な状態となったことを通知することができる。非接触ＩＣカードの利用者は、不可視である交信可能エリアを目視により確認することができるので、不必要にリーダライタのアンテナに非接触ＩＣカードを近づける必要がない。このため非接触ＩＣカードの長距離交信性能を有効に活用することが可能となる。

請求項５記載の非接触ＩＣカード用ホルダは、電波を受信する第１アンテナに発生する起電力を得て所定の交信動作を行うＩＣモジュールを備える非接触ＩＣカードと、前記電波を受信する第２アンテナに発生する起電力を整流する整流素子と、該整流素子から供給される直流電圧により発光する発光素子とを有する発光モジュールを備え、前記非接触ＩＣカードを収納するホルダとを有し、前記発光モジュールは、前記ＩＣモジュールが交信可能な状態になると、発光することを特徴としている。

請求項５記載の発明は、アンテナに発生する起電力を整流する整流素子と、この整流素子から供給される直流電圧により発光する発光素子とを有する発光モジュールを非接触ＩＣカードを収納するホルダに設けている。従って、非接触ＩＣカードがリーダライタと交信可能なエリア内にあることを簡単な構成で利用者に通知することができる。利用者は、不可視である交信可能エリアを目視により確認することができるので、不必要にリーダライタのアンテナに非接触ＩＣカードを近づける必要がない。

本発明によれば、リーダライタとの交信可能エリアを非接触ＩＣカードの利用者に明確に認識させ、リーダライタとの交信精度を高めた非接触ＩＣカード及び非接触ＩＣカード用ホルダを提供することができる。

次に、添付図面を参照しながら本発明の最良の実施例を説明する。

図１に非接触ＩＣカード１の全体構成を示す。図１に示す非接触ＩＣカード１は、基材２上に、非接触ＩＣモジュール３と発光モジュール４とが設けられている。非接触ＩＣモジュール３は、第１誘電体基材３１と、第１アンテナ３２と、ＩＣ素子３３とからなる。また発光モジュール４は、第２誘電体基材４１と、第２アンテナ４２と、整流素子４３と、発光素子４４とからなる。なお、図１に示す実施例では、非接触ＩＣモジュール３と発光モジュール４とを同一基材２上の同一平面に配置しているが、発光モジュール４は、非接触ＩＣモジュール３の近傍に配置してあればよい。例えば基材２の表面と裏面とに非接触ＩＣモジュール３と発光モジュール４とをそれぞれ配置してもよい。また、本実施例は、第１誘電体基材３１上に第１アンテナ３２とＩＣ素子３３とを設け、第２誘電体基材４１上に第２アンテナ４２と整流素子４３と発光素子４４とを設けているが、同じ誘電体基材上に第１アンテナ３２とＩＣ素子３３とからなる非接触ＩＣモジュールと、第２アンテナ４２と整流素子４３と発光素子４４とからなる発光モジュールとを設けてもよい。このような構成とすることで部品点数を削減し、製造コストを低減することができる。

第１誘電体基材３１には、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリイミドやプリント基板が用いられる。第１誘電体基材３１上には、第１アンテナ３２がパターン形成されている。形成工法としては、導電性インクを第１誘電体基材３１上に印刷する工法、第１誘電体基材３１上に形成した銅やアルミをエッチングによりパターン形成する工法などが挙げられる。

アンテナの寸法は、非接触ＩＣカード１とリーダライタ１００との間の無線通信に使用する電波の波長に応じて設定される。図１に示す非接触ＩＣカード１では、マイクロ波帯の電波を受信可能な約９センチメートルの折り返しダイポールアンテナを用いている。短波帯の電波を受信可能なアンテナとするためには、第１誘電体基材３１上にアンテナをループ状に周回させた更に大きなものを採用する必要がある。

ループ状に形成された第１アンテナ３２の両端部には、ＩＣ素子３３が接続されている。ＩＣ素子３３には、外部からの命令により非接触ＩＣカード１における情報処理を行うためのプログラムを記憶するメモリ部と、外部からの命令に応じてメモリ部内に記憶したプログラムを実行し、データの演算等の情報処理を行うＣＰＵとが設けられている。

この非接触ＩＣモジュール３は、それだけでリーダライタ１００との交信が可能であり、ラベル型タグとして直接物品に貼付されたり、カード型タグあるいはブロック型タグとしても使用可能である。

第２誘電体基材４１も第１誘電体基材３１と同様にＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリイミドやプリント基板が用いられる。第２誘電体基材４１上には、第２アンテナ４２がパターン形成されている。第２アンテナ４２の寸法、形成工法は、上述した第１アンテナ３２と同一の寸法、工法で形成される。これは後述する発光素子４４の発光する電圧を、ＩＣ素子３３の起動する電圧と同一に設定するためである。

本実施例では非接触ＩＣモジュール３の第１アンテナ３２と発光モジュール４の第２アンテナ４２とを同一パターンで形成している。しかし、第１アンテナ３２のパターンと、第２アンテナ４２のパターンとは受信する周波数帯が同じになるように設定すれば異なるパターンで形成してもよい。

ループ状に形成された第２アンテナ４２の両端部には、図２に示されるように整流素子４３と発光素子４４とが直列に接続されている。電波を受信した第２アンテナ４２の両端には交流電圧が発生する。発生した交流電圧は、整流素子４３によって整流され、直流電圧が生成される。整流素子４３によって生成された直流電圧は発光素子４４に供給され、発光素子４４が発光する。なお、発光素子４４が発光する電圧とＩＣ素子３３が起動する電圧とは同一の電圧となるように設定されている。ＩＣ素子３３の動作状態を発光素子４４の発光状態で正確に表示するためである。また、一般的には整流素子としてダイオード、発光素子としてＬＥＤが使用されるが、同等の機能を有する素子であれば適用可能である。

本実施例では、図１に示すように整流素子４３と発光素子４４とを設けているが、整流素子４３によって生成された直流電圧を昇圧する昇圧回路を設けてもよい。昇圧回路のない構成では、非接触ＩＣモジュール３の交信可能エリアと、発光モジュール４の発光エリアを一致させることはできないが、昇圧回路を設けることによって、発光モジュール４の発光エリアを非接触ＩＣモジュール３の交信可能エリアに合わせ込む調整が可能となる。

上記構成からなる非接触ＩＣカード１とリーダライタ１００との交信について説明する。図３に示すように非接触ＩＣカード１をリーダライタ１００の交信可能エリアにかざすことでこれらの交信が行われる。リーダライタ１００の交信可能エリアは、図４に示すようにアンテナ１０１から放射状に形成される。なお、以下ではマイクロ波帯の電波を用いて通信を行うシステムに用いて好適な例を説明する。

図３に示すようにリーダライタ１００に非接触ＩＣカード１がかざされ、かつその場所が図３に示す交信可能エリア内であると、リーダライタ１００のアンテナ１０１から発せられる電波により第１アンテナ３２及び第２アンテナ４２の両端部に交流電圧が発生する。

第１アンテナ３２の両端部に発生した交流電圧は、ＩＣ素子３３内で整流や昇圧が行われ、ＩＣ素子動作電圧が生成され、ＩＣ素子３３内のＣＰＵが起動する。同様に第２アンテナ４２の両端部に発生した交流電圧は、整流素子４３で整流され、直流電圧として発光素子４４に供給される。発光素子４４は、整流素子４３によって生成される直流電圧によって発光する。非接触ＩＣカード１の所持者は、発光モジュール４の発光素子４４が発光することで、リーダライタ１００との交信可能エリア内に非接触ＩＣカード１があることを認識することができる。

また、リーダライタから発せられる電波には、コマンドなどの信号も含まれており、起動したＩＣ素子３３内のＣＰＵは、リーダライタ１００から送られたコマンドを解析し、コマンドに対する応答を返す。これらの応答は、あらかじめ定められたプロトコルに従って行われ、一連のプロセスの中でＩＣ素子３３内に書き込まれた情報がリーダライタ１００へ伝達され、またリーダライタ１００からの情報がＩＣ素子３３内のメモリ部に書き込まれる。なお、ここでは非接触ＩＣカード１として、リーダライタ１００によりカード内に情報を書き込むことが可能なカードを例に挙げているが、非接触ＩＣカード１は、このカード内に予め記録されている情報を読み出すだけのリードオンリー型のカードであってもよい。

また、リーダライタ１００の交信可能エリアの外側に非接触ＩＣカード１をかざした場合には、第１アンテナ３２及び第２アンテナ４２の両端部に発生する交流電圧が、十分な電圧とはならない。このため非接触ＩＣモジュール３のＩＣ素子３３と発光モジュール４の発光素子４４とは起動に十分な電圧を得ることができない。よってＩＣ素子３３は起動してリーダライタとの交信を行うことがなく、また発光素子４４は発光しない。このため非接触ＩＣカード１の利用者は、非接触ＩＣカード１がリーダライタの交信可能エリア内にないことを認識することができる。

リーダライタ１００が故障している場合や、使用者が誤ってリーダライタ１００のシステムに一致しない非接触ＩＣカード１を使用した場合など、従来の非接触ＩＣカード１では、非接触ＩＣカード１が通信を行っているのか否かを確認することができなかった。本実施例は、リーダライタ１００のアンテナ１０１に非接触ＩＣカード１を十分近づけても発呼モジュール４が発光しなかった場合、非接触ＩＣカード１が通信を行っていないと判断することができる。

このように本実施例の非接触ＩＣカード１は、不可視であるリーダライタ１００の交信可能エリアを的確に確認することができ、不必要にアンテナ１０１に近づく必要がなく、特に車から非接触ＩＣカード１をリーダライタ１００のアンテナ１０１に向けてかざす場合などの長距離交信性能を生かした運用が可能となる。

次に、添付図面を参照しながら本発明の第２実施例について説明する。本実施例は、上述した発光モジュール４を、非接触ＩＣモジュール３を搭載した非接触ＩＣカード１０とは別に設けている。本実施例では、図５（Ａ）に示すように非接触ＩＣカード１０には非接触ＩＣモジュール３だけを取り付け、図５（Ｂ）に示すように非接触ＩＣカード１０を収納するカードホルダ１１に発光モジュール４を設けている。なお、非接触ＩＣモジュール３と発光モジュール４との機能は、上述した第１実施例と同一のものとする。また、発光モジュール４は、第２誘電体基材４１上に第２アンテナ４２、整流素子４３、発光素子４４を設けたものをカードホルダ１１に貼り付けているが、カードホルダ１１上に直接第２アンテナ４２、整流素子４３、発光素子４４を設けた構成であってもよい。

使用時には、図６に示すように非接触ＩＣモジュール３を設けた非接触ＩＣカード１０を、発光モジュール４を設けたカードホルダ１１に収納する。カードホルダ１１に設けられた発光モジュール４は、図６に示すように非接触ＩＣカード１をカードホルダ１１に収納した際に、非接触ＩＣカード１０の非接触ＩＣモジュール３と重なり合わないような位置に配置されていることが好ましい。

このような構成の本実施例においても、リーダライタ１００の交信可能エリア内に非接触ＩＣカード１０を収納したカードホルダ１１がかざされると、リーダライタ１００のアンテナ１０１から発せられる電波により第１アンテナ３２及び第２アンテナ４２の両端部に交流電圧が発生する。

第１アンテナ３２の両端部に発生し、ＩＣ素子３３内で整流や昇圧された電圧がＩＣ素子３３の起動に十分な電圧であると、ＩＣ素子３３内のＣＰＵが起動する。同様に第２アンテナ４２の両端部に発生し、整流素子４３で整流された電圧が発光素子の発光に必要な電圧値を上回ると、発光素子４４は発光する。非接触ＩＣカード１を収納したカードホルダ１１の所持者は、発光モジュール４の発光素子４４が発光することで、リーダライタ１００の交信可能エリア内に非接触ＩＣカード１０があることを認識することができる。

また、リーダライタの交信可能エリアの外側に非接触ＩＣカード１０をかざした場合には、第１アンテナ３２及び第２アンテナ４２の両端部に発生する交流電圧が、十分な電圧とはならない。このため非接触ＩＣモジュール３のＩＣ素子３３と発光モジュール４の発光素子４４とは起動に十分な電圧を得ることができない。よってＩＣ素子３３は起動してリーダライタ１００との交信を行うことがなく、また発光素子４４は発光しない。このため非接触ＩＣカード１０の利用者は、非接触ＩＣカード１０がリーダライタ１００の交信可能エリア内にないことを認識することができる。

なお、本実施例の応用例として、図７に示すように商品の物流管理に適用することもできる。商品を梱包した梱包箱５０には、非接触ＩＣタグ５と発光モジュール４とが貼り付けられている。非接触ＩＣタグ５は、図１に示す非接触ＩＣモジュール３を、水や埃などから保護するためのフィルムで封止したものである。

非接触ＩＣタグ５と発光モジュール４とを貼り付けた梱包箱５０を、図７に示すベルトコンベア５１に乗せて流す。ベルトコンベア５１の搬送経路上には、図７に示すリーダライタ１００が配置されている。非接触ＩＣタグ５と発光モジュール４とを貼り付けた梱包箱５０がリーダライタ１００の交信可能エリア内に入ると、梱包箱５０に取り付けられた発光モジュール４が発光する。

非接触ＩＣタグ５がリーダライタ１００の交信可能エリアにある場合にだけ、発光モジュール４の発光素子４４が発光する。従って、物流用途では、梱包箱５０に貼り付けられた非接触ＩＣタグ５がリーダライタ１００の交信可能エリアに入った場合にだけ発光素子４４が発光するので、物流システム管理者は、ベルトコンベア５１上での梱包箱５０の流れを目視により監視することができる。

上述した実施例は本発明の好適な実施例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。

非接触ＩＣカードの構成を示す構成図である。発光モジュールの構成を示す図である。リーダライタに非接触ＩＣカードをかざした状態を示す図である。リーダライタの交信可能エリアを示す図である。非接触ＩＣカードとカードホルダの構成を示す図である。非接触ＩＣカードをカードホルダに納めた状態を示す図である。非接触ＩＣカードを利用した物流管理システムの構成を示す図である。従来の交通系カードシステムでの非接触ＩＣカードとリーダライタの交信動作を示す図である。

符号の説明

１、１０非接触ＩＣカード２基材
３非接触ＩＣモジュール４発光モジュール
５非接触ＩＣタグ１１カードホルダ
３１第１誘電体基材３２第１アンテナ
３３ＩＣ素子４１第２誘電体基材
４２第２アンテナ４３整流素子
４４発光素子５０梱包箱
５１ベルトコンベア１００リーダライタ
１０１アンテナ

Claims

電波を受信して所定の交信動作を行うＩＣモジュールを備えた非接触ＩＣカードであって、
前記電波を受信して前記ＩＣモジュールが交信可能な状態となると、発光する発光部を有することを特徴とする非接触ＩＣカード。
第１の誘電体基材の表面にパターン形成され、電波を受信する第１のアンテナと、前記第１のアンテナに発生する起電力を得て電源を生成し所定の交信動作を行うＩＣモジュールと、
第２の誘電体基材の表面にパターン形成され、前記電波を受信する第２のアンテナと、前記第２のアンテナに発生する起電力を整流する整流素子と、前記整流素子から供給される直流電圧により発光する発光素子とを有する発光モジュールとを有し、
前記発光モジュールは、前記ＩＣモジュールが交信可能な状態になると、発光することを特徴とする非接触ＩＣカード。
前記発光モジュールを、前記ＩＣモジュールと同一の基材上に配置したことを特徴とする請求項２記載の非接触ＩＣカード。
電波を受信して所定の交信動作を行うＩＣモジュールを備えた非接触ＩＣカードと、前記非接触ＩＣカードを収納するホルダとを有する非接触ＩＣカード用ホルダであって、
前記ホルダは、前記ＩＣモジュールが交信可能な状態となると、発光する発光部を有することを特徴とする非接触ＩＣカード用ホルダ。
電波を受信する第１アンテナに発生する起電力を得て電源を生成し所定の交信動作を行うＩＣモジュールを備える非接触ＩＣカードと、
前記電波を受信する第２アンテナに発生する起電力を整流する整流素子と、該整流素子から供給される直流電圧により発光する発光素子とを有する発光モジュールを備え、前記非接触ＩＣカードを収納するホルダとを有し、
前記発光モジュールは、前記ＩＣモジュールが交信可能な状態になると、発光することを特徴とする非接触ＩＣカード用ホルダ。