JP2006301827A - 非接触ｉｃカードシステム、並びに非接触ｉｃカードの取付体 - Google Patents

Abstract

【課題】 非接触型ＩＣカードの主たる受信周波数帯域とは異なる周波数帯域をその非接触型ＩＣカードにおいて受信可能とする。
【解決手段】 第１の周波数帯に対応するメインアンテナと、メインアンテナに接続され、データの送受信処理を行うＩＣデバイスとを有する非接触型ＩＣカードと、非接触型ＩＣカードに着脱可能に取り付けられる取付体であって、第１の周波数帯とは異なる第２の周波数帯に対応するサブアンテナを有する取付体とを有し、取付体が非接触ＩＣカードに取り付けられると、サブアンテナはメインアンテナと容量結合可能となる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、非接触型ＩＣカードシステム及び、非接触型ＩＣカードの取付体に関し、より詳しくは、取付体を利用することによって複数の周波数帯に対応可能な非接触型ＩＣカードシステム及び、非接触型ＩＣカードの取付体に関する。

近年、電磁波を利用してカード内の装置とデータの送受信を行ことが出来る、いわゆる非接触型ＩＣカードが普及してきている。かかる非接触型ＩＣカードは、読み取り装置と非接触型ＩＣカードとの間で所定の周波数帯の電磁波を利用してデータの授受が行われる。

どのような周波数帯の電磁波を利用するかは、その非接触型ＩＣカードが用いる通信方式によって定まり、必ずしも全てのカードで共通するものではない。また、各国の非接触型ＩＣカードの規格は必ずしも同一ではなく、国ごとに利用する周波数が異なるため、他国においては非接触型ＩＣカードの利用が出来ないこともある。

このため、複数の周波数帯に対応可能なその非接触型ＩＣカード（無線タグ）が提案されている（例えば、特許文献１）。
特開２００４−２９５２９７号公報

しかし、上記のような複数の周波数帯に対応可能なその非接触型ＩＣカード（無線タグ）は、予め特別のアンテナを内部に用意しておかねばならず、既存の単一の周波数帯のみ受信可能な非接触型ＩＣカードを複数の周波数帯にて利用することの解決にはならなかった。

本発明の目的は、非接触型ＩＣカードの主たる受信周波数帯域とは異なる周波数帯域をその非接触型ＩＣカードにおいて受信可能とする技術を提供することにある。

上記課題を解決するための手段として、本発明は、以下の特徴を有する。

本発明の第１の態様は、第１の周波数帯に対応する第１アンテナ（例えば、メインアンテナ）と、第１アンテナに接続され、データの送受信処理を行う回路手段（例えば、ＩＣデバイス）とを有する非接触型ＩＣカードと、非接触型ＩＣカードに着脱可能に取り付けられる取付体であって、第１の周波数帯とは異なる第２の周波数帯に対応する第２アンテナを有する取付体とを有し、取付体が非接触ＩＣカードに取り付けられると、第２アンテナは第１アンテナと容量結合可能となることを特徴としている。

上記システムによれば、非接触型ＩＣカードの主たる受信周波数帯である第１の周波数帯とは、異なる周波数帯であっても、取付体を取り付けることにより受信可能とすることが出来る。また、非接触型ＩＣカードと取付体とを電気的に接続する端子やインターフェイスなどの電気部品を設けることなく、非接触型ＩＣカードと取付体との接続を実現できる。

このシステムにおいて、第１アンテナと第２アンテナは板状の導電体であって、非接触ＩＣカードに取付体が取り付けられたとき、第１アンテナと第２アンテナは少なくとも一部が対向するように配置されるようにしてもよい。

また、取付体は、非接触型ＩＣカードを格納可能なケースであってもよいし、或いは非接触型ＩＣカードに貼り付け可能なプレートであってもよい。

本発明の第２の態様は、第１の周波数帯に対応する第１アンテナ（例えば、メインアンテナ）と、第１アンテナに接続され、データの送受信処理を行う回路手段（例えば、ＩＣデバイス）とを有する非接触型ＩＣカードに着脱可能に取り付けられる、非接触型ＩＣカードの取付体であって、取付体は、第１の周波数帯とは異なる第２の周波数帯に対応する第２アンテナ（例えば、サブアンテナ）を有し、取付体が非接触ＩＣカードに取り付けられると、第２アンテナは第１アンテナと容量結合可能となることを特徴としている。

上記の取付体によれば、非接触型ＩＣカードの主たる受信周波数帯である第１の周波数帯とは異なる周波数帯を使用する読み取り装置からの電磁波を受信可能とすることが出来る。

このシステムにおいて、第１アンテナと第２アンテナは板状の導電体であって、第１の部材に第２の部材が取り付けられたとき、第１アンテナと第２アンテナは少なくとも一部が対向するように配置されるようにしてもよい。

また、取付体は、非接触型ＩＣカードを格納可能なケースであってもよいし、或いは非接触型ＩＣカードに貼り付け可能なプレートであってもよい。

本発明によれば、非接触型ＩＣカードの主たる受信周波数帯である第１の周波数帯とは、異なる周波数帯であっても、取付体を取り付けることにより当該非接触型ＩＣカードにおいて受信可能とすることが出来る。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
本発明の実施の形態は、非接触ＩＣカード（以下、単に「カード」と呼ぶ）と、このカードに着脱可能に装着される取付体とで構成される非接触ＩＣカードシステムである。

［１．非接触ＩＣカードの構成例］
図１は、本非接触ＩＣカードシステムの構成要素である非接触ＩＣカードの構成例を示す図であって、（Ａ）は非接触ＩＣカードの透過斜視図、（Ｂ）は（Ａ）における１Ｂ−１Ｂ断面線に沿った断面図である。以下、図１（Ａ）（Ｂ）を参照しながら、非接触ＩＣカードの構成例について説明する。

非接触ＩＣカード１００は、カード状の本体部１０１と、この本体部１０１に設けられた、ＩＣデバイス１０２と、このＩＣデバイス１０２に接続されたメインアンテナ１０３とを有している。

本体部１０１は、樹脂、或いは樹脂を含浸させた紙など、適度な強度を持つ材料を板状に成形した部材である。なお、本図では本体部１０１は、一体成形された一枚の板状部材として描いたが、表印刷面、裏印刷面となる２つのオーバーレイ・シートの間にアンテナやＩＣを設けたインレット・シートが挟み込まれているような積層構造を本体部１０１に採用しても構わない。

ＩＣデバイス１０２は、処理機能、記憶機能及び入出力制御機能を実行するように設計された電子部品であって、読み取り装置（リーダライタ）との間でデータを送受信するための情報処理を行う機能を有する。

ＩＣデバイス１０２は、メインアンテナ１０３が対応している周波数帯と、サブアンテナ２０２が対応している別の周波数帯のいずれの周波数帯の電磁波を用いても、データの送受信が可能な回路構成を有している（例えば、デュアルバンドＩＣチップ）。

メインアンテナ１０３は、読み取り装置から放射された電磁波を、空間を介して受け取りこれをＩＣデバイス１０２に供給し、またはＩＣデバイス１０２が生成した信号を空間を介して読み取り装置に送る装置である。

本図に示す例では、メインアンテナ１０３は、いわゆるダイポールアンテナであって、平板状の導体である。メインアンテナ１０３は、読み取り装置から放射される搬送波の周波数帯（例えば、２．４５ＧＨｚ）に対応するアンテナとなるよう、その長さＬ１が所定の長さ（例えば、半波長）にされる。

また、メインアンテナ１０３の形成方法は、どのような工法であってもよく、例えば、スクリーン印刷方式、エッチング方式、メッキ方式などいずれの工法であっても構わない。

［２．取付体の構成例］
次に、取付体の構成例について、図２を参照しながら説明する。図２は、本非接触ＩＣカードシステムの構成要素である取付体の構成例を示す図であって、（Ａ）は取付体の透過斜視図、（Ｂ）は（Ａ）における２Ｂ−２Ｂ断面線に沿った断面図である。以下、図２（Ａ）（Ｂ）を参照しながら、取付体の構成例について説明する。

本実施の形態にかかる取付体２００は、ケース体２０１と、ケース体２０１に設けられたサブアンテナ２０２とを有している。ケース体２０１は、内部にカード１００を収納する容積を有する収容空間２０３と、収容空間２０３と外部とをつなぐ開口２０４を有している。カード１００は、開口２０４から収納空間２０３に挿入され、ケース体２０１内に保持されるようになっている。

サブアンテナ２０２は、読み取り装置（図略）から放射された電磁波を、空間を介して受け取りこれをＩＣデバイス１０２に供給し、またはＩＣデバイス１０２が生成した信号を空間を介して読み取り装置に送る装置である。

本図に示す例では、サブアンテナ２０２は、メインアンテナ１０３と同様に、いわゆるダイポールアンテナであって、平板状の導体である。サブアンテナ２０２は、メインアンテナ１０３が受信する搬送波の周波数帯（例えば、２．４５ＧＨｚ）とは別の周波数帯（例えば、９００ＭＨｚ）に対応するアンテナとなるよう、その長さＬ２が所定の長さ（例えば、半波長）にされる。

また、サブアンテナ２０２の形成方法は、どのような工法であってもよく、例えば、予め短冊状に成形された金属片をケース体２０１に貼付し、若しくは埋設してサブアンテナ２０２としてもよいし、或いはスクリーン印刷方式、エッチング方式、メッキ方式などいずれの工法でケース体２０１表面に導体膜を形成して、サブアンテナ２０２としても構わない。

サブアンテナ２０２は、取付体２００がカード１００に取り付けられた状態において、サブアンテナ２０２とメインアンテナ１０３の少なくとも一部が対向するような位置に配設される。このような位置に配設することにより、サブアンテナ２０２とメインアンテナ１０３が容量結合素子（コンデンサ）を構成する。

図３に、取付体２００がカード１００に取り付けられた、取付状態を示す。図３（Ａ）は、取付体２００をカード１００に取り付ける前の組み立て斜視図であり、図３（Ｂ）は、取付体２００がカード１００に取り付けられた、取付完了状態を示す透過斜視図、図３（Ｃ）は図３（Ｂ）の３Ｃー３Ｃ断面線に沿った断面図である。

図に示すように、取付完了状態においてはメインアンテナ１０３およびサブアンテナ２０２は互いに対向しつつ、離間して位置する。その結果、メインアンテナ１０３およびサブアンテナ２０２は容量結合素子（コンデンサ）の電極板と同様に作用する。その結果、サブアンテナ２０２が受信した電磁波はサブアンテナ２０２からメインアンテナ１０３を通って、ＩＣデバイス１０２へ供給されることとなる。

上記構成により、本システムでは、取付体２００がカード１００に取り付けられていない状態では、メインアンテナ１０３に対応する周波数帯の電磁波が、メインアンテナ１０３よりＩＣデバイス１０２に供給され、一方、取付体２００がカード１００に取り付けらた状態では、サブアンテナ２０２に対応する周波数帯の電磁波が、サブアンテナ２０２、メインアンテナ１０３を介してＩＣデバイス１０２に供給される。

［３．取付体の別の構成例］
次に、取付体の別の構成例について、図４を参照しながら説明する。図４は、本非接触ＩＣカードシステムの構成要素である取付体の別構成例を示す図であって、（Ａ）は取付体の透過斜視図、（Ｂ）は（Ａ）における４Ｂ−４Ｂ断面線に沿った断面図である。以下、図４（Ａ）（Ｂ）を参照しながら、取付体の別の構成例について説明する。

この構成例の取付体４００は、カード１００の何れかの面に取り付けられるプレート（カード）状の部材である。取付体４００は、樹脂等の適度な強度を有する素材で形成されたカード状のプレート４０１と、プレート４０１に設けられたサブアンテナ４０２と、プレート４０１の何れかの面に設けられた接着層４０３とを有している。プレート４０１は、樹脂、或いは樹脂を含浸させた紙など、適度な強度を持つ材料を板状に成形した部材である。

取付体４００をカード１００に取り付ける場合には、接着層４０３をカード１００に押しつけることにより取付が簡便に行える。また、接着層４０３として再使用可能な接着剤を用いることにより、一端取付体４００をカード１００からはがした後であっても、再度カード４００に圧着することにより、カード１００に再取り付け可能とすることが出来る。

図５に、取付体４００がカード１００に取り付ける取付状態を示す。図５（Ａ）は、取付体４００をカード１００に取り付ける前の組み立て斜視図であり、図５（Ｂ）は、取付体４００がカード１００に取り付けられた、取付完了状態を示す透過斜視図、図５（Ｃ）は図５（Ｂ）の５Ｃー５Ｃ断面線に沿った断面図である。

図に示すように、取付完了状態においてはメインアンテナ１０３およびサブアンテナ４０２は互いに対向しつつ、離間して位置する。その結果、メインアンテナ１０３およびサブアンテナ４０２は容量結合素子（コンデンサ）の電極板と同様に作用する。その結果、サブアンテナ４０２が受信した電磁波はサブアンテナ４０２からメインアンテナ１０３を通って、ＩＣデバイス１０２へ供給されることとなる。

［４．本システムの電気的構成］
次に、本システムの電気的構成例について説明する。図６，７は本システムの電気的構成例を示すブロック図であって、図６は取付体を取り付ける前の状態のブロック図、図７は取付体を取り付けた状態のブロック図である。なお、図６，７においては取付体を図２，３にしめす取付体２００として表示したが、取付体４００を用いる場合も同じ電気的構成となる。

図６に示すように、取付体２００を取り付ける前の状態では、カード１００のメインアンテナ１０３が対応している周波数帯（メインアンテナ１０３の共振周波数）の電磁波を、メインアンテナ１０３が吸収してＩＣデバイス１０２に供給する。従って、読み取り装置（図略）がメインアンテナ１０３が対応している周波数帯を発している場合に、カード１００との通信が可能となる。

次に、図７に示す取付体２００が取り付けられた後の状態では、取付体２００のサブアンテナ２０２が対応している周波数帯（サブアンテナ２０２の共振周波数）の電磁波を、サブアンテナ２０２が吸収してＩＣデバイス１０２に供給する。このとき、サブアンテナ２０２は、メインアンテナ１０３とともに容量結合素子（コンデンサ）として機能する。そのため、サブアンテナ２０２が受け取った電磁波はこの結合素子を通過してＩＣデバイス１０２に供給されることとなる。すなわち、取付体２００を取り付けた状態では、ＩＣデバイス１０２は、メインアンテナ１０３が対応する周波数帯とは異なる周波数帯である、サブアンテナ２０２が対応している周波数帯を読み取り装置が発している場合に、読み取り装置（図略）とカード１００との通信が可能となる。

上述のように、本システムでは、取付体２００（取付体４００も同様）を脱着することにより、読み取り装置が発する電磁波が複数の異なる周波数帯であっても、対応可能な非接触ＩＣカードシステムを構築可能となる。

［５．その他］
（１） 本システムおいて、それぞれが異なる周波数帯に対応する取付体を複数用意しておくことにより、一枚の非接触ＩＣカードを３以上の異なる周波数帯（例えば、日本：９５０ＭＨｚ、欧州：８８０ＭＨｚ、米国：９１５ＭＨｚ）に対応可能にする非接触ＩＣカードシステムを提供することも出来る。

（２） 取付体とカード１００との取り付け方法は、着脱可能な取り付け方法であれば、上記の実施の形態以外のどのような方法であっても構わない。例えば、取付体とカード１００にそれぞれ係合部（例えば、係合突起と受け穴）を一体成形で設ける方法であってもよいし、取付体とカード１００とを取り付け器具（ベルト、挟み付け具など）を用いる取り付け方法であっても、本発明は成立する。

（３）上記実施の形態では、メインアンテナ、サブアンテナの例として直線状のダイポールアンテナを用いる例を示したが、本発明は、必ずしもメインアンテナ、サブアンテナが直線状である構成に限定される趣旨ではない。

図８に、直線状ではないアンテナを採用した場合の一例として、コの字状のサブアンテナを有する取付体を用いた、非接触ＩＣカードシステムの例を示す。図８において、（Ａ）は、非接触ＩＣカード１００の透過平面図であり、（Ｂ）は、取付体２００’の透過平面図であり、（Ｃ）は、取付体２００’を非接触ＩＣカード１００に取付体を取り付けた状態での透過平面図である。

図８に示す例では、非接触ＩＣカード１００は、図１，３に示す非接触ＩＣカード１００と同様であるので、詳細な説明は省略する。取付体２００’は、図２，３に示す取付体２００と、サブアンテナ２０２の形状が異なる点を除いて同一である。取付体２００’は、コの字状のサブアンテナ２０２’が設けられている。このような形状のサブアンテナ２０２’を採用することにより、波長の長い周波数帯に対応するアンテナも、取付体２００’に設けることが可能となる。

取付体２００’を非接触ＩＣカード１００に取り付けた状態では、図８（Ｃ）に示すように、サブアンテナ２０２’の一部（図における下側直線部）とメインアンテナ１０３とが対向して配置される状態となり、両アンテナ１０３，２０２’の対向している部分が容量結合素子として機能し、サブアンテナ２０２’はその対応する周波数帯の電磁波を吸収し、容量結合素子として機能する部分を介して、メインアンテナ１０３からＩＣデバイス１０２へと受信した電磁波を供給する。

なお、メインアンテナ１０３、サブアンテナ２０２’の形状は、上記のようなコの字状に限定されることは言うまでもなく、その他どのような形状であっても採用可能である。

（４）メインアンテナ１０３とサブアンテナ２０２、４０２との離間距離は、電力損失を出来る限り少なくするよう、なるべく短いことが好ましい。

本発明は、ＩＣカードやＩＣタグなどに限られず、非接触通信方式を用いるすべての装置に適用することが可能である。

（Ａ）は非接触ＩＣカードの透過斜視図、（Ｂ）は（Ａ）における１Ｂ−１Ｂ断面線に沿った断面図 （Ａ）は取付体の透過斜視図、（Ｂ）は（Ａ）における２Ｂ−２Ｂ断面線に沿った断面図 （Ａ）は、取付体をカードに取り付ける前の組み立て斜視図であり、（Ｂ）は、取付体がカードに取り付けられた、取付完了状態を示す透過斜視図、（Ｃ）は（Ｂ）の３Ｃ−３Ｃ断面線に沿った断面図 （Ａ）は取付体の透過斜視図、（Ｂ）は（Ａ）における４Ｂ−４Ｂ断面線に沿った断面図 （Ａ）は、別の取付体をカードに取り付ける前の組み立て斜視図であり、（Ｂ）は、取付体がカードに取り付けられた、取付完了状態を示す透過斜視図、（Ｃ）は（Ｂ）の５Ｃ−５Ｃ断面線に沿った断面図 取付体を取り付ける前の状態のブロック図 取付体を取り付けた状態のブロック図 （Ａ）は、非接触ＩＣカードの透過平面図であり、（Ｂ）は、取付体の透過平面図であり、（Ｃ）は、取付体を非接触ＩＣカードに取付体を取り付けた状態での透過平面図

符号の説明

１００…非接触ＩＣカード
１０１…本体部
１０２…ＩＣデバイス
１０３…メインアンテナ
２００、２００’、４００、…取付体
２０２、２０２’、４０２…サブアンテナ

Claims (8)

1. 第１の周波数帯に対応する第１アンテナと、第１アンテナに接続され、データの送受信処理を行う回路手段とを有する非接触型ＩＣカードと、
   前記非接触型ＩＣカードに着脱可能に取り付けられる取付体であって、前記第１の周波数帯とは異なる第２の周波数帯に対応する第２アンテナを有する取付体と、
   を有し、
   前記取付体が前記非接触ＩＣカードに取り付けられたとき、前記第２アンテナは前記第１アンテナと容量結合可能となる
   ことを特徴とする非接触型ＩＣカードシステム。
2. 前記第１アンテナと第２アンテナは板状の導電体であって、前記非接触ＩＣカードに取付体が取り付けられたとき、前記第１アンテナと第２アンテナは少なくとも一部が対向するように配置されることを特徴とする、請求項１に記載の非接触型ＩＣカードシステム。
3. 前記取付体は、前記非接触型ＩＣカードを格納可能なケースであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の非接触型ＩＣカードシステム。
4. 前記取付体は、前記非接触型ＩＣカードに貼り付け可能なプレートであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の非接触型ＩＣカードシステム。
5. 第１の周波数帯に対応する第１アンテナと、第１アンテナに接続され、データの送受信処理を行う回路手段とを有する非接触型ＩＣカードに着脱可能に取り付けられる、非接触型ＩＣカードの取付体であって、
   前記取付体は、前記第１の周波数帯とは異なる第２の周波数帯に対応する第２アンテナを有し、前記取付体が前記非接触ＩＣカードに取り付けられると、前記第２アンテナは前記第１アンテナと容量結合可能となる
   ことを特徴とする、非接触型ＩＣカードの取付体。
6. 前記第１アンテナと第２アンテナは板状の導電体であって、前記第１の部材に前記第２の部材が取り付けられたとき、前記第１アンテナと第２アンテナは少なくとも一部が対向するように配置されることを特徴とする、請求項５に記載の非接触型ＩＣカードの取付体。
7. 前記取付体は、前記非接触型ＩＣカードを格納可能なケースであることを特徴とする、請求項５又は６に記載の非接触型ＩＣカードの取付体。
8. 前記取付体は、前記非接触型ＩＣカードに貼り付け可能なプレートであることを特徴とする、請求項５又は６に記載の非接触型ＩＣカードの取付体。

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