JP2006148518A - 非接触ｉｃカードの調整装置および調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 携行カード形態の非接触ＩＣカードが複数枚存在する場合におけるカード内コイルの共振周波数のずれを補償する。
【解決手段】 携行者を固有に識別するＩＤが登録されるＩＣチップ１１と、カードリーダ２０から送出される電波（磁束）を受波してカード内電源を生成する一方で、ＩＤをカードリーダ２０へ返信するカード内コイル１２とを備えて成る非接触ＩＣカード１０において、該非接触ＩＣカード１０が複数枚が携行されたときにも送受信が可能なようにカード内コイル１２の共振周波数が高目に設定されている場合、単独で携行されるときには、補助コイル３１および整合回路３２を備える補助コイルシート３１を装着する。したがって、非接触ＩＣカード１０自体に加工・変更を施すことなく、共振周波数が送受信に規定される周波数に再設定され、カードリーダ２０との通信可能距離を伸ばすことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、携行者を固有に識別するＩＤが登録されるＩＣチップと、非接触ＩＣカードリーダから送出される電波（磁束）を受波してカード内電源を生成する一方で、前記ＩＤを非接触ＩＣカードリーダへ返信するカード内コイルとを備えて成る携行カード形態の非接触ＩＣカードにおいて、該非接触ＩＣカードが複数枚使用されるために生じるコイルの共振周波数のずれを調整するための装置および方法に関する。

図８は、一般的な非接触ＩＣカードシステムの概略的な電気的構成を示すブロック図である。非接触ＩＣカードシステムは、非接触ＩＣカード１０と、カードリーダ２０とを備えて構成される。前記非接触ＩＣカード１０は、上述のように、携行者を固有に識別するＩＤが登録されるＩＣチップ１１と、カードリーダ２０から送出される電波（磁束）を受波してカード内電源を生成する一方で、前記ＩＤをカードリーダ２０へ返信する電波（磁束）を返信するカード内コイル１２と、前記カード内コイル１２に並列に設けられる共振コンデンサ１３とを備えて構成される。

カードリーダ２０は、送信電波（磁束）を発生するとともに、受信電波（磁束）を解析し、前記ＩＤの認識等を行うリーダ回路部２１と、リーダコイル２２および結合コンデンサ２３とを備えて構成される。カードリーダ２０は、必要に応じて非接触ＩＣカード１０へ書込みを行うライターとしての機能を有することもある。

このように構成される非接触ＩＣカードシステムにおいて、カードリーダ２０と非接触ＩＣカード１０との通信距離を大きくするためには、カードリーダ２０から送出される電波（磁束）から、効率よくカード内電源を生成する必要がある。そこで、特許文献１では、非接触ＩＣカードに、前記リーダ回路部２１に接続されるリーダコイル２２とは別に、直流的に分離されたもう１つのコイルおよびそれに並列に接続される共振コイルから成る共振タンク回路を設け、受信電力を増大するように構成されている。

また、特許文献２には、リーダ・ライター側のリーダコイル２２に、両端を開放した補助コイルを近接配置することで、インダクタンス成分を増加させ、前記通信距離を大きくすることが示されている。
特許第３４２７６６３号公報 特開２００２−３５３７２５号公報

近年普及が著しい上述のような非接触ＩＣカードは、たとえば鉄道会社でＡ社のカードと、Ｂ社のカードというように、複数枚重ねて使用されることもある。このような積層状態では、上述の各特許文献のように受信電力を増大する対策を施しても、カード内コイル１２が相互結合して共振周波数が低下し、通信可能距離は減少してしまうという問題がある。そこで、このような問題に対処するために、複数枚重ねられた状態での使用を想定した非接触ＩＣカードでは、上記の共振周波数の低下を考慮に入れて、予めカード内コイル１２の共振周波数が高く設定されている。

しかしながら、カード内コイル１２の共振周波数が高く設定された非接触ＩＣカードが、常に複数枚重ねられた状態で使用されるとは限らない。単独で使用された場合には、逆にカード内コイル１２の共振周波数が高すぎるので、十分な通信距離が得られないという問題がある。また、カード内コイル１２が非接触ＩＣカード１０に内蔵されているので、共振周波数を後から変更することができないという問題もある。

本発明の目的は、非接触ＩＣカード自体に加工・変更を施すことなく、カード内コイルの共振周波数のずれを補償し、カードリーダとの通信可能距離を伸ばすことができる非接触ＩＣカードの調整装置および調整方法を提供することである。

本発明の非接触ＩＣカードの調整装置は、予め定める周波数でカードリーダと通信を行う非接触ＩＣカードに対して装着される調整装置であって、前記非接触ＩＣカード内のコイルの共振周波数と前記予め定める周波数とのずれを補償する補助コイルおよび整合回路を備え、前記非接触ＩＣカード内のコイルに前記補助コイルの少なくとも一部が重なるように装着されることを特徴とする。

また、本発明の非接触ＩＣカードの調整方法は、非接触ＩＣカードが複数枚が携行されるときと単独で携行されるときとにおけるカード内コイルの共振周波数のずれを補償する補助コイルおよび整合回路を備える調整装置を、前記非接触ＩＣカード内のコイルに前記補助コイルの少なくとも一部が重なるように装着することを特徴とする。

本発明の非接触ＩＣカードの調整装置および調整方法によれば、携行者を固有に識別するＩＤが登録されるＩＣチップと、非接触ＩＣカードリーダから送出される電波（磁束）を受波してカード内電源を生成する一方で、前記ＩＤを非接触ＩＣカードリーダへ返信するカード内コイルとを備えて成る携行カード形態の非接触ＩＣカードにおいて、該非接触ＩＣカードには、複数枚が携行されて前記カード内コイルの共振周波数が前記カードリーダと通信を行うべき規定の周波数から低下しても通信可能なように、予め前記共振周波数を高目に設定する等、前記予め定める周波数からシフトして共振周波数が設定されていることがある。そのような場合に非接触ＩＣカードが単独で使用されると前記カード内コイルの共振周波数はずれたままであり、前記非接触ＩＣカードリーダが同じ電波（磁束）を送出しても、受波できるレベルは小さくなり、通信可能な距離が短くなってしまう。

そこで、前記非接触ＩＣカード内のコイルに磁気結合し、そのコイルの共振周波数と前記規定の周波数とのずれを補償する補助コイルおよび整合回路を備える調整装置を、前記非接触ＩＣカード内のコイルに前記補助コイルの少なくとも一部が重なるように装着することで、非接触ＩＣカード自体に加工・変更を施すことなく、ずれていたそのカード内コイルの共振周波数が前記予め定める周波数に再設定され、カードリーダとの通信可能距離を伸ばすことができる。

また、本発明の非接触ＩＣカードの調整装置は、シート状に形成され、前記補助コイルおよび整合回路による共振周波数のシフト量は予め定められており、前記非接触ＩＣカード内のコイルの共振周波数と前記予め定める周波数とのずれ量に対応した枚数が、積層使用されることを特徴とする。

上記の構成によれば、該調整装置を予め定める共振周波数のシフト量が得られるように規格化しておき、前記非接触ＩＣカード内のコイルの共振周波数と前記予め定める周波数とのずれ量に対応した枚数を積層使用することで必要な補償を行う。したがって、たとえば非接触ＩＣカードを３枚で使用するときには調整装置は無し、２枚で使用するときには調整装置は１枚使用、単独で使用するときには調整装置は２枚使用等のように、必要な補償を行うにあたって調整装置を共用化することができ、低コスト化を図ることができる。

さらにまた、本発明の非接触ＩＣカードの調整装置は、シート状に形成され、前記補助コイルおよび整合回路の定数は予め定められており、前記非接触ＩＣカードの種類毎のコイルの共振周波数と前記予め定める周波数とのずれ量に対応した積層位置が表示されていることを特徴とする。

上記の構成によれば、前記補助コイルおよび整合回路の定数を予め定めて該調整装置を規格化しておき、前記非接触ＩＣカードの種類毎に異なるシフト量を、該調整装置を積層する位置で調整するようにする。そしてその積層位置を表示しておく。したがって、たとえばＡ社の非接触ＩＣカードを単独で使用するために該調整装置を積層する位置が右隅、Ｂ社の非接触ＩＣカードを単独で使用するために該調整装置を積層する位置が左隅というように、必要な補償を行うにあたって、積層する位置を変えるだけで調整装置を共用化することができ、低コスト化を図ることができる。

本発明の非接触ＩＣカードの調整装置および調整方法は、以上のように、複数枚が携行されてカード内コイルの共振周波数がカードリーダと通信を行うべき規定の周波数から低下しても通信可能なように、予め共振周波数が高目に設定されている非接触ＩＣカードを単独で使用するにあたって、該非接触ＩＣカード内のコイルに磁気結合し、そのコイルの共振周波数と前記規定の周波数とのずれを補償する補助コイルおよび整合回路を備える調整装置を装着する。

それゆえ、非接触ＩＣカード自体に加工・変更を施すことなく、ずれていたそのカード内コイルの共振周波数が前記予め定める周波数に再設定され、カードリーダとの通信可能距離を伸ばすことができる。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の一形態に係る非接触ＩＣカードシステムの概略的な電気的構成を示すブロック図である。本発明の非接触ＩＣカードシステムは、前述の図８で示す非接触ＩＣカード１０と、カードリーダ２０から成るシステムに、さらに必要に応じて、調整装置である補助コイルシート３０が設けられて構成される。

前述のように、非接触ＩＣカード１０には、携行者を固有に識別するＩＤが登録されるＩＣチップ１１と、カードリーダ２０から送出される電波（磁束）を受波してカード内電源を生成する一方で、前記ＩＤをカードリーダ２０へ返信する電波（磁束）を返信するカード内コイル１２と、前記カード内コイル１２に並列に設けられる共振コンデンサ１３とを備えて構成される。そして、この非接触ＩＣカード１０では、これらが複数枚重ねられた場合を考慮して、図２で示すように、カード内コイル１２の共振周波数ｆ１は、カードリーダ２０との間で規定された使用周波数ｆ０よりも高くなるように設定されている。

また、カードリーダ２０は、送信電波（磁束）を発生するとともに、受信電波（磁束）を解析し、前記ＩＤの認識等を行うリーダ回路部２１と、前記使用周波数ｆ０が共振周波数に設定されるリーダコイル２２および結合コンデンサ２３とを備えて構成される。カードリーダ２０は、必要に応じて非接触ＩＣカード１０へ書込みを行うライターとしての機能を有することもある。

一方、補助コイルシート３０は、非接触ＩＣカード１０が単独で使用される際に、図３で示すように、複数種類から適宜選択されて、前記非接触ＩＣカード１０の表面に貼付けて使用される。このため、該補助コイルシート３０は薄型のシート形状を有し、非接触ＩＣカード１０側の面は貼付け可能なように粘着シールとなっている。一方、前記非接触ＩＣカード１０の表面には、この補助コイルシート３０を貼付けるにあたっての目安となる貼付け位置マーク１４が付されている。

または、前記補助コイルシート３０は、図４で示すように、非接触ＩＣカード１０を収納するパスケース４０に貼付けられてもよい。

補助コイルシート３０は、前記カード内コイル１２と磁気結合することで、カード内コイル１２の共振周波数を変化させる補助コイル３１と、前記補助コイル３１の共振周波数を調節するための整合回路３２とを備えて構成される。前記補助コイル３１と整合回路３２とは、閉回路を構成しており、ある特定の共振周波数を有している。

そして、補助コイルシート３０の表面には、図３で示すように、共振周波数の減少値Δｆおよび適応する非接触ＩＣカード１０の共振周波数値ｆ１が表示されている。この表示から、適切な補助コイルシート３０が選択され、前記貼付け位置マーク１４に合わせて貼付けられる。このような補助コイルシート３０の適応表示は、前記共振周波数の減少値Δｆに限らず、共振周波数低下の度合いを『弱』『中』『強』のように示したり、補助コイルシート３０自体の色等で表現したりしてもよい。また、記入場所もシール面側でもよい。

したがって、上述のように構成される補助コイルシート３０を非接触ＩＣカード１０やパスケース４０の表面に貼付け、補助コイルシート３０内の補助コイル３１と非接触ＩＣカード１０内のカード内コイル１２との少なくとも一部を対向して配置することで、お互いのコイル１２，３１に磁気結合が発生し、全体のインダクタンス成分が増加する。このため、前記図２に示すように、カード内コイル１２の共振周波数がΔｆだけ低下し、カードリーダ２０から送出される電波（磁束）の周波数（キャリア周波数）ｆ０に近付いて再設定される。これによって、非接触ＩＣカード１０自体に加工・変更を施すことなく、非接触ＩＣカード１０は、カードリーダ２０から送出される電波（磁束）から、カード内電源を、より効率的に生成することができ、該非接触ＩＣカード１０とカードリーダ２０との通信可能距離を増大させることができる。

また、前記貼付け位置マーク１４が付されていることで、非接触ＩＣカード１０に内蔵されるカード内コイル１２と、補助コイルシート３０に内蔵される補助コイル３１とが対向して効率良く磁気結合し、該補助コイルシート３０の性能を安定して発揮することができる。また、該補助コイルシート３０を貼付ける際に、ユーザが貼付け位置について迷わずにすむ。

さらにまた、補助コイルシート３０の適応表示を行うことで、ユーザが該補助コイルシート３０を選択する際に、効果の度合いが予め分かるので、適切なものを選択することができる。また、補助コイルシート３０の表面に適応表示を行うことで、貼った後も、現在の共振周波数値ｆ１−Δfを、ユーザ自身の目で確認できる。

［実施の形態２］
図５は、本発明の実施の他の形態に係る非接触ＩＣカードシステムにおける非接触ＩＣカード１０の共振周波数の調整方法を説明するための斜視図である。注目すべきは、本実施の形態では、補助コイルシート３０ａは予め規格化されていることである。補助コイルシート３０，３０ａでは、補助コイル３１および整合回路３２の定数によって共振周波数のシフト量Δｆは予め定められる。したがって上述の実施の形態では、所望とするシフト量Δｆに応じて補助コイルシート３０が選択されている。これに対して、本実施の形態では、補助コイルシート３０ａは予め規格化され、シフト量Δｆ’の種類は少数、好ましくは１に制限されている。そして、共振周波数の調整にあたっては、前記所望とするシフト量Δｆに対応した枚数ｎを積層使用することで、必要な補償が行われる。すなわち、Δｆ＝Δｆ’×ｎである。

したがって、たとえばｆ１＝１４．５ＭＨｚおよびｆ０＝１３．５ＭＨｚ、したがってΔｆ＝１ＭＨｚとし、Δｆ’＝０．５ＭＨｚとするとき、たとえば非接触ＩＣカード１０を３枚で使用するときには該補助コイルシート３０ａは無し、２枚で使用するときには該補助コイルシート３０ａは１枚使用、単独で使用するときには該補助コイルシート３０ａは２枚使用等のように、必要な補償を行うにあたって補助コイルシート３０ａを共用化することができ、低コスト化を図ることができる。

また、効果が足りない場合および非接触ＩＣカード１０の組合わせ枚数が変化した場合等にも、それまでの補助コイルシートを剥がして新たな補助コイルシートを貼付けずとも、上貼りするだけでよく、また効果を減らす場合には、適切な枚数だけ剥がして調整することができる。

［実施の形態３］
図６は、本発明の実施のさらに他の形態に係る非接触ＩＣカードシステムにおける非接触ＩＣカード１０の共振周波数の調整方法を説明するための斜視図である。注目すべきは、本実施の形態では、補助コイルシート３０ｂは、上述の補助コイルシート３０ａと同様に予め規格化されていることである。しかしながら、上述の補助コイルシート３０ａは、積層枚数で共振周波数のシフト量Δｆが決定されているのに対して、この補助コイルシート３０ｂは、非接触ＩＣカード１０への貼付け位置を変えることで、前記カード内コイル１２と補助コイル３１との磁気結合の割合を変化し、前記シフト量Δｆを調整することである。

このため、該補助コイルシート３０ｂの表面には、図７で示すように、貼付け位置が表示されている。したがって、たとえばＡ社（図６では１４．０ＭＨｚ）の非接触ＩＣカード１０を単独で使用するために該補助コイルシート３０ｂを積層する位置が右隅、Ｂ社（図６では１４．５ＭＨｚ）の非接触ＩＣカードを単独で使用するために該調整装置を積層する位置が左隅というように、必要な補償を行うにあたって、積層する位置を変えるだけで、該補助コイルシート３０ｂを共用化することができ、低コスト化を図ることができる。

上述の説明では、補助コイルシート３０，３０ａ，３０ｂは非接触ＩＣカード１０に貼付けられたけれども、面ファスナを用いたり、補助コイルシート側に非接触ＩＣカード１０を外周から抱え込む爪を設けるなどして、繰返し着脱自在とされてもよい。また、非接触ＩＣカード１０では、前記カード内コイル１２は外周に設けられることが多く、そのカード内コイル１２およびＩＣチップ１１を避けた領域、たとえばエンボス加工が施される領域などに係合孔を形成しておき、補助コイルシート側に設けた係合爪で係止するようにしてもよい。

本発明の実施の一形態に係る非接触ＩＣカードシステムの概略的な電気的構成を示すブロック図である。 非接触ＩＣカードの共振周波数の調整の様子を示すグラフである。 本発明の実施の一形態に係る非接触ＩＣカードシステムにおける非接触ＩＣカードの共振周波数の調整方法を説明するための斜視図である。 本発明の実施の一形態に係る非接触ＩＣカードシステムにおける非接触ＩＣカードの共振周波数の調整方法を説明するための斜視図である。 本発明の実施の他の形態に係る非接触ＩＣカードシステムにおける非接触ＩＣカードの共振周波数の調整方法を説明するための斜視図である。 本発明の実施のさらに他の形態に係る非接触ＩＣカードシステムにおける非接触ＩＣカードの共振周波数の調整方法を説明するための斜視図である。 図７で示す調整を実現する補助コイルシートの正面図である。 一般的な非接触ＩＣカードシステムの概略的な電気的構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０ 非接触ＩＣカード
１１ ＩＣチップ
１２ カード内コイル
１３ 共振コンデンサ
１４ 貼付け位置マーク
２０ カードリーダ
２１ リーダ回路部
２２ リーダコイル
２３ 結合コンデンサ
３０，３０ａ，３０ｂ 補助コイルシート
３１ 補助コイル
３２ 整合回路
４０ パスケース

Claims (4)

1. 予め定める周波数でカードリーダと通信を行う非接触ＩＣカードに対して装着される調整装置であって、
   前記非接触ＩＣカード内のコイルの共振周波数と前記予め定める周波数とのずれを補償する補助コイルおよび整合回路を備え、前記非接触ＩＣカード内のコイルに前記補助コイルの少なくとも一部が重なるように装着されることを特徴とする非接触ＩＣカードの調整装置。
2. シート状に形成され、前記補助コイルおよび整合回路による共振周波数のシフト量は予め定められており、前記非接触ＩＣカード内のコイルの共振周波数と前記予め定める周波数とのずれ量に対応した枚数が、積層使用されることを特徴とする請求項１記載の非接触ＩＣカードの調整装置。
3. シート状に形成され、前記補助コイルおよび整合回路の定数は予め定められており、前記非接触ＩＣカードの種類毎のコイルの共振周波数と前記予め定める周波数とのずれ量に対応した積層位置が表示されていることを特徴とする請求項１記載の非接触ＩＣカードの調整装置。
4. 非接触ＩＣカードが複数枚が携行されるときと単独で携行されるときとにおけるカード内コイルの共振周波数のずれを補償する補助コイルおよび整合回路を備える調整装置を、前記非接触ＩＣカード内のコイルに前記補助コイルの少なくとも一部が重なるように装着することを特徴とする非接触ＩＣカードの調整方法。

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