JP2007041792A - シールドシート、収納ケース及びリーダライタ - Google Patents

Abstract

【課題】 磁力線減衰板より形状が小さい磁力線遮蔽部を組み合わせたシールドシートを非接触型情報記録媒体用収納ケースに使用することにより、複数の非接触型情報記録媒体を重ねて使用することが可能な技術を提供する。
【解決手段】 このシールドシート１０は、銅又は鉄、アルミニュウム等の完全導体又は反磁性体からなるシールド材（磁力線減衰板）１１と、シールド材１１の表裏に夫々取り付けられるフェライトコア等の磁性材料からなるフェライト材（磁力線遮蔽部）１２と、を備え、フェライト材１２はシールド材１１よりも面積が小さく、必ずシールド材１１の内側に収まるように配置される。つまり、フェライト材１２の外周端縁は、シールド材１１の外周端縁よりも外側に突出することがなく、必ずシールド材１１の外周端縁の内側に退避している。
【選択図】 図３

Description

本発明は、シールドシート、収納ケース及びリーダライタに関し、さらに詳しくは、ＩＣカード等の非接触型情報記録媒体を複数枚重ねた状態で、各記録媒体に対する読み書きを正確に行うことを可能にする技術に関するものである。

近年、ＩＣカードと呼ばれる非接触型情報記録媒体が、市場に広く出回っている。ＩＣカードは、クレジットカード、銀行カード、ポイントカード等のカード状あるいはシート状の形状を備え、カード内にＩＣチップが組み込まれているものを総称した名称である。最近では、ＩＣカード対応の自動改札機の普及に伴い、一部の利用者においては複数のＩＣカードを定期入れやパスケース等に入れて所持している場面が増加している。例えば、ＩＣカードに対応した自動改札機の利用例として、関東圏ではSuicaを、関西圏ではICOCAを利用する人の場合、夫々の自動改札機を通過する際にその都度、ＩＣカードを定期入れやパスケースから取り出さなければならず煩わしかった。また誤って２枚のＩＣカードを重ねた状態で利用すれば、読取りエラー（または処理エラー）となってしまう。
これらの課題を解決するために特許文献１には、非接触ＩＣカードを入れるカードポケット部の片側に軟質磁性材料からなる磁力線遮蔽部を設けたり、あるいは、非接触ＩＣカードを入れる第１、第２のカードポケット部を、軟質磁性材料からなる磁力線遮蔽部の両側に配設し、第１、第２のカードポケット部のうちの一方のカードポケット部の外側には、完全導体または反磁性体からなる磁力線減衰部を設けることにより、ポケットを向ける面によりどの非接触ＩＣカードと交信するかを決定する技術について開示されている。
また特許文献２には、２枚の非接触式情報記録媒体を積層状に収納でき、かつ、その収納状態で非接触式情報記録媒体処理機のアンテナにかざされたときに、その非接触式情報記録媒体処理機との間でデータ授受を行うことのできる材質からなる収納部と、その収納部内で、かつ、積層状の前記非接触式情報記録媒体の間に設けられ、前記非接触式情報記録媒体処理機との間のデータ授受を阻止する材質からなる遮蔽板とからなり、２枚の非接触式情報記録媒体のうち交信が必要な非接触式情報記録媒体と選択的に交信する技術について開示されている。
特開平１０−２０１５１７号公報 特開２００１−７６１０４公報

しかしながら、特許文献１に開示されている従来技術は、磁力線遮蔽部をＩＣカード全面に設ける必要がある。一般に磁力線遮蔽部はフェライト等のコスト的に高価な部材を使用するため、部品単価が高くなるばかりでなく、磁力線減衰部と磁力線遮蔽部が同じ大きさの場合、隣接する磁力線遮蔽部から漏洩した磁力線が回り込んで読み取りエラーを起こす虞があるといった問題がある。
また特許文献２に開示されている従来技術は、特許文献１と同様にフェライトコアにより形成される遮蔽部をＩＣカード全面に設ける必要があるため、部品単価が高くなるといった問題がある。また、遮蔽部の材質を金属で構成することが開示されているが、この場合、金属による磁力線の減衰が発生して不都合が発生する虞がある。
本発明は、かかる課題に鑑み、磁力線減衰板より形状が小さい磁力線遮蔽部を組み合わせたシールドシートを非接触型情報記録媒体用収納ケースに使用することにより、複数の非接触型情報記録媒体を重ねて使用することが可能な技術を提供することを目的とする。

本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、完全導体又は反磁性体からなる磁力線減衰板と、該磁力線減衰板の表裏面に夫々取り付けられる磁性材料からなる磁力線遮蔽部と、を備え、前記磁力線減衰板の面積よりも前記磁力線遮蔽部の面積は小さく設定されており、前記各磁力線遮蔽部の全ての端縁が前記磁力線減衰板の全ての端縁の内側に収まるように構成したことを特徴とする。
磁力線減衰板は、電磁誘導を遮断する機能を備えており、例えば銅板やアルミニュウム等の完全導体又は反磁性体を例示できる。また磁力線遮蔽部とは磁力線が減衰しない材料であり、フェライトコア等の磁性材料を含む。本発明で最も重要なことは、磁力線減衰板の端縁から各磁力線遮蔽部の端縁が重なったり、はみ出さないようにすることである。即ち、磁力線遮蔽部の全ての端縁が磁力線減衰板の全ての端縁の内側に引っ込むように配置することである。
請求項２は、前記磁力線遮蔽部と前記磁力線減衰板の各端縁同士が略等しい距離だけ離間するように配置したことを特徴とする。
実験結果から、非接触型情報記録媒体のＩＣチップ周辺の磁力線遮蔽部の配置が異なると、シールド性能が異なることが明らかとなっている。従って、ＩＣチップがどのように配置されても磁力線遮蔽部の配置が同じになるようにする必要がある。そこで本発明では、磁力線遮蔽部と磁力線減衰板の各端縁同士が略等しい距離になるように互いに配置する。言い換えると、磁力線減衰板の中心線に対して線対称となるように上下、左右対称的となるように磁力線遮蔽部を配置することである。
請求項３は、前記磁力線減衰板は、銅、鉄若しくはアルミニュウムにより構成されていることを特徴とする。
磁力線は導体内を通過するときにジュール熱としてエネルギーが減衰する。その結果、磁力線が減衰する。従って、磁力線減衰板の材料としては反磁性材料である銅、鉄若しくはアルミニュウムが好ましい。

請求項４は、前記磁力線遮蔽部は透磁率が高く且つ磁力線の損失が少ない材質により構成されていることを特徴とする。
磁力線は磁性材料内を通過するときはほとんど減衰しない。この原理を応用して透磁率が高く且つ磁力線の損失が少ない材質を磁力線遮蔽部として使用する必要がある。
請求項５は、２枚の非接触型情報記録媒体を重ねて収納する収納ケースであって、請求項１乃至４の何れか一項に記載のシールドシートと、前記非接触型情報記録媒体を夫々１枚ずつ収納する２つの収納部と、を備え、前記２つの収納部は前記シールドシートにより分離されていることを特徴とする。
収納ケースに２枚の非接触型情報記録媒体を重ねて収納する場合、２枚の非接触型情報記録媒体の間に本発明のシールドシートを介在させ、一方から放射された磁力線が片面の非接触型情報記録媒体だけに到達するように構成する。
請求項６は、請求項５記載の収納ケースに収納した２枚の非接触型情報記録媒体に対する情報の読み書きをリーダライタにより行う場合、前記２枚の非接触型情報記録媒体の何れか一方の面を前記リーダライタのアンテナ部に近接することにより、当該面に対する情報の読み書きが行われることを特徴とする。
本発明の収納ケースに２枚の非接触型情報記録媒体を収納した場合、動作させる方の非接触型情報記録媒体をアンテナ部に近接する必要がある。これによりアンテナ部に近接した非接触型情報記録媒体とリーダライタとが交信し、反対側に収納された非接触型情報記録媒体とは交信しない。

請求項１の発明によれば、各磁力線遮蔽部の全ての端縁が磁力線減衰板の全ての端縁の内側に収まるように構成したので、少ない面積の磁力線遮蔽部で且つ磁力線遮蔽効果を高めたシールドシートを実現することができる。
また請求項２では、磁力線遮蔽部と磁力線減衰板の各端縁同士が略等しい距離になるように互いに配置されるので、非接触型情報記録媒体の収納する向きを気にせず収納することができる。
また請求項３では、磁力線減衰板の材料としては反磁性材料である銅、鉄若しくはアルミニュウムを使用するので、比較的安価で且つ磁力線の減衰効果を高めることができる。
また請求項４では、磁力線遮蔽部は透磁率が高く且つ磁力線の損失が少ない材質により構成するので、磁力線遮蔽効果を高めると共に、電波を効率よく供給することができる。
また請求項５では、２枚の非接触型情報記録媒体の間に本発明のシールドシートを介在させるので、同じ収納ケースに２枚の非接触型情報記録媒体を重ねて収納しても読み取りエラーをなくすことができる。
また請求項６では、本発明の収納ケースに２枚の非接触型情報記録媒体を収納した場合、動作させる方の非接触型情報記録媒体をアンテナ部に近接するので、明らかに使用する非接触型情報記録媒体の向きを間違えることを防止することができる。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は、一般的なＩＣカード用リーダライタの構成を示すブロック図である。このＩＣカード用リーダライタ（以下、単にリーダライタと呼ぶ）１００は、リーダライタ１００との間でデータの授受を行ってシステム全体を制御するＰＣ５０によって制御される。リーダライタ１００は、外部のＰＣ５０とのデータの通信プロトコルを司る送受信装置１と、リーダライタ１００全体の動作を制御する制御装置２と、制御装置２を動作させる手順を記録したファームウェアと読み取ったデータを格納するメモリ装置３と、制御装置２からのデータを搬送波に乗せて変調する変調器４と、操作コマンドを入力する入力装置５と、制御装置２により制御された情報を表示する表示装置６と、制御装置２からの交流信号である電力供給用信号と変調器４からの書き込みコマンドを電力増幅する電力増幅器７と、ループアンテナ９から受信した搬送波から２値化データに変換する検波復調器８と、図示しないＩＣカード（ＲＦタグ）との電力用搬送波とデータの授受をするループアンテナ９とを備えて構成されている。
図２は、ＩＣカードの構成を示すブロック図である。本実施形態のＩＣカード２００は、リーダライタ１００からの電力用搬送波によりデータの授受をするアンテナ２０と、書き込みコマンド読み出しコマンドを生成する送受信回路２１と、アンテナ２０からの電力用搬送波を受け、それを整流して直流電力に変換する電力生成回路２２と、制御用ファームウェアとデータの記憶を司るメモリ装置２３と、制御回路２６からの送信コマンドに搬送波を乗せて変調する変調器２４と、送受信回路２１からの搬送波データから２値化データに変換する検波器２５と、ＩＣカード２００の全体の動作を制御する制御回路２６から構成されている。

次に、図１と図２を併せて参照してそれぞれ単独の動作について説明する。リーダライタ１００は、図示しない電源が入れられると制御装置２のイニシャル動作後、メモリ装置３に記憶されたプログラムに従い動作を開始する。まず、初期化が行われる。次に、制御装置２は、ＩＣカード２００に供給する電力供給用信号と、ポーリング信号を交互に電力増幅器７から送信する。その信号は、ループアンテナ９から電磁波として外部に放射される。次に、ＩＣカード２００がリーダライタ１００に近接すると、アンテナ２０が電力供給用信号を受信し、電力生成回路２２によりその搬送波を整流して直流電力に変換して、ＩＣカード２００内の全ての回路に供給する。電力を供給されて制御回路２６が駆動すると、メモリ装置２３に格納されたプログラムに従って、制御を開始する。
次に、制御回路２６は、まず送受信回路２１からコマンドを検波器２５で復調して２値化信号に変換し、そのコマンドを解析する。その結果自分が呼び出されていることを認識すると、レスポンスを変調器２４により変調して送受信回路２１を介してアンテナ２０から送信する。このレスポンスをリーダライタ１００がループアンテナ９で受信して、検波復調器８で２値化コードに変換し、制御回路２により解析してＩＣカード２００が規格に合致したＩＣカードであると認識する。それにより、以後リーダライタ１００とＩＣカード２００の間でポーリングが行われる。

図３は本発明の実施形態に係るシールドシートの構成を示す図である。図３（ａ）は上面図であり、図３（ｂ）は側面図である。このシールドシート１０は、銅又はアルミニュウム等の完全導体又は反磁性体からなるシールド材（磁力線減衰板）１１と、シールド材１１の表裏に夫々取り付けられるフェライトコア等の磁性材料からなるフェライト材（磁力線遮蔽部）１２と、を備え、フェライト材１２はシールド材１１よりも面積が小さく、必ずシールド材１１の内側に収まるように配置される。つまり、フェライト材１２の外周端縁は、シールド材１１の外周端縁よりも外側に突出することがなく、必ずシールド材１１の外周端縁の内側に退避している。
この実施形態では、矩形板状のフェライト材１２の面積Ｓ１と、矩形板状のシールド材１１の面積Ｓ２をＳ１＜Ｓ２の関係を保つように構成する一方で、シールド材１１の外周端縁よりも、フェライト材１２の外周端縁の位置が必ず内側に引っ込むように構成している。
ここでシールド材１１は電磁誘導を遮断する働きがあるもので、例えば銅板や鉄、アルミニュウム等の完全導体又は反磁性体により構成される。またフェライト材１２は磁力線が減衰しない材料、例えばフェライトコア等の磁性材料により構成される。本発明で最も重要なことは、シールド材１１の外周端縁と各フェライト材１２の外周端縁が重なったり、外側へはみ出さないようにすることである。即ち、フェライト材１２の全ての端面がシールド材１１の全ての外周端縁の内側になるように配置することである。

図４（ａ）はパスケース（詳細は後述する）に収納した２枚のＩＣカードをＩＣカード読み取り部に近接した場合の動作を説明する断面図である。この実施形態では、パスケース（収納ケース）１５は２枚のＩＣカードＡ２００ａとＩＣカードＢ２００ｂを重ねて収納するパスケースであって、図３で説明したシールドシート１０と、ＩＣカードＡ２００ａとＩＣカードＢ２００ｂを夫々１枚ずつ収納する２つの収納部１７、１８と、を備え、２つの収納部１７、１８はシールドシート１０により分離されている。このパスケース１５をリーダライタ１００のアンテナ部９に近接すると、例えば図４（ａ）の場合は、ＩＣカードＢ２００ｂがパスケース１５の収納部１８に収納されているので、アンテナ９から放射された磁力線１６によりＩＣカードＢ２００ｂに備えられたアンテナ２０によりリーダライタ１００と交信が可能となる。このときＩＣカードＡ２００ａはシールドシート１０により磁力線１６が遮断されてリーダライタ１００と交信が不可能となる（詳細は後述する）。
図４（ｂ）はパスケースを正面から見た断面図である。図４（ａ）と同じ構成要素には同じ参照番号を付して説明する。パスケース１５は正面に収納部１７、１８の開口１７ａ、１８ａがあり、１７ａ、１８ａはシールドシート１０により仕切られている。このシールドシート１０は、シールド材１１の両面にフェライト材１２が取り付けられている。尚、パスケース１５の外壁は磁力線に影響を与えない材質（例えば樹脂材等）により構成される。
このようにパスケース１５に２枚のＩＣカードＡ、Ｂを重ねて収納する場合、２枚のＩＣカードＡ、Ｂの間に本発明のシールドシート１０を介在させ、一方から放射された磁力線が片面のＩＣカードだけに到達するように構成するものである。即ち、本発明のパスケース１５に２枚のＩＣカードＡ、Ｂを収納した場合、動作させる方のＩＣカードをアンテナ部９に近接する必要がある。これによりアンテナ部９に近接したＩＣカードＢとリーダライタ１００とが交信し、反対側に収納されたＩＣカードＡとは交信しない。

図５はフェライト材の配置により変化する磁力線の動作を説明するための図である。図５（ａ）は適切なフェライト材の配置による磁力線の動作を説明する図であり、図５（ｂ）は不適切なフェライト材の配置による磁力線の動作を説明する図である。同じ構成要素には同じ参照番号を付して説明する。まず図５（ａ）の動作について説明する。アンテナ部９から放射された磁力線１６はＩＣカードＢ２００ｂに備えられた図示しないアンテナ２０（図２参照）を貫通して磁力線１６ａ、１６ｂとしてフェライト材１２ａを通過する。フェライト材１２ａは磁性体で構成されているので、殆ど磁力線１６ａ、１６ｂは減衰しないで通過する。しかし、フェライト材１２ａはシールド材１１より形状が小さいので、フェライト材１２ａを通過した磁力線１６ａ、１６ｂはシールド材１１により減衰されてシールド材１１の表側には到達しない。その結果、アンテナ部９から放射された磁力線はＩＣカードＢ２００ｂに備えられた図示しないアンテナ２０のみを貫通するので、ＩＣカードＢ２００ｂとリーダライタ１００との交信が可能となる。ここで、フェライト材１２ａ、１２ｂとシールド材１１の各端面との距離ｙが大きいほどシールド効果が高くなることが分かる。しかし、距離ｙを大きくするとシールド効果は高くなるが、シールドシートの形状が大きくなってしまうので、全体のバランスを考慮して決定される。
次に図５（ｂ）の動作について説明する。アンテナ部９から放射された磁力線１６はＩＣカードＢ２００ｂに備えられた図示しないアンテナ２０（図２参照）を貫通して磁力線１６ａ、１６ｂとしてフェライト材１２ｄを通過する。フェライト材１２ｄは磁性体で構成されているので、殆ど磁力線１６ａ、１６ｂは減衰しないで通過する。しかし、フェライト材１２ｄとシールド材１１は形状が同じなので、フェライト材１２ｄを通過した磁力線１６ａ、１６ｂはフェライト材１２ｄの端縁から放射して、シールド材１１により遮蔽されることなく、表面のフェライト材１２ｃを殆ど減衰されることなく通過してＩＣカードＡ２００ａに備えられた図示しないアンテナ２０を貫通する。その結果、アンテナ部９から放射された磁力線はＩＣカードＢ２００ｂとＩＣカードＡ２００ａに備えられた図示しないアンテナ２０の両方を貫通するので、ＩＣカードＢ２００ｂとリーダライタ１００との交信が不安定となり、読み取りエラーが発生する虞がある。従って、本発明ではシールド材１１より内側に端縁がくるようにフェライト材１２ａ、１２ｂを構成するものである。

図６はシールド材に対して非対称に配置したフェライト材の影響について説明する図である。実験結果からＩＣカード２００のチップ搭載部３０周辺のフェライト材１２の配置が異なると、シールド性能が異なることが明らかとなっている。例えば、図６（ａ）のようにシールド材１１に対して左側に非対称にフェライト材１２が配置されたシールドシート１０ａを備えたパスケースがあった場合、図６（ｂ）のようにチップ搭載部３０が左上にあるＩＣカード２００の左端縁をＡ、右端縁をＢとして図６（ｃ）のように右端縁Ｂを左側にして一方の収納部１７に収納した場合は、ＩＣカード２００のチップ搭載部３０は右下にくる。このときチップ搭載部３０はフェライト材１２に約半分重なる状態となる。一方、図６（ｄ）のように左端縁Ａを左側にして他方の収納部１８に収納した場合は、ＩＣカード２００のチップ搭載部３０は左上にくる。この結果、シールドシート１０によるＩＣカード２００へのシールド効果は、ＩＣカード２００のシールド材１１の面積を一定とした場合、ＩＣカード２００のチップ搭載部３０周辺に施した場合がもっとも高いことが実験により判明しており、図６（ｃ）の方が図６（ｄ）に比べてチップ搭載部３０の周辺に多くのシールド材１１が施される結果、シールド効果が高くなる。

以上の通り本発明によれば、各フェライト材１２ａ、１２ｂの全ての端縁がシールド材１１の全ての端縁の内側に収まるように構成したので、少ない面積のフェライト材で且つ磁力線遮蔽効果を高めたシールドシート１０を実現することができる。
また、フェライト材１２ａ、１２ｂとシールド材１１の各端縁同士が略等しい距離になるように互いに配置されるので、ＩＣカード２００の収納する向きを気にせずパスケース１５に収納することができる。
また、シールド材１１の材料としては反磁性材料である銅、鉄若しくはアルミニュウムを使用するので、比較的安価で且つ磁力線の減衰効果を高めることができる。
また、フェライト等の磁力線遮蔽部は透磁率が高く且つ磁力線の損失が少ない材質により構成するので、磁力線遮蔽効果を高めると共に、電波を効率よく供給することができる。
また、２枚のＩＣカードの間に本発明のシールドシート１０を介在させるので、同じパスケース１５に２枚のＩＣカードを重ねて収納しても読み取りエラーをなくすことができる。
また、本発明のパスケース１５に２枚のＩＣカードを収納した場合、動作させる方のＩＣカードをアンテナ部９に近接するので、使用するＩＣカードの向きを間違えることを防止できる。

一般的なＩＣカード用リーダライタの構成を示すブロック図である。 ＩＣカードの構成を示すブロック図である。 （ａ）は本発明の実施形態に係るシールドシートの構成を示す上面図、（ｂ）はシールドシートの側面図である。 （ａ）はパスケースに収納した２枚のＩＣカードをＩＣカード読み取り部に近接した場合の動作を説明する図、（ｂ）はパスケースを正面から見た図である。 （ａ）は適切なフェライト材の配置による磁力線の動作を説明する図、（ｂ）は不適切なフェライト材の配置による磁力線の動作を説明する図である。 （ａ）は左右非対称なシールドシートの図、（ｂ）はチップ搭載部との位置関係を表すＩＣカードの図、（ｃ）はＩＣカードの右端縁Ｂを左側にして一方の収納部に収納した場合の図、（ｄ）はＩＣカードの左端縁Ａを左側にして他方の収納部に収納した場合の図である。

符号の説明

９ アンテナ部、１２ａ、１２ｂ フェライト材、１０ シールドシート、１１ シールド材、１５ パスカード、１７、１８収納部、３０ チップ搭載部、１００ リーダライタ、２００ ＩＣカード

Claims (6)

1. 完全導体又は反磁性体からなる磁力線減衰板と、該磁力線減衰板の表裏面に夫々取り付けられる磁性材料からなる磁力線遮蔽部と、を備え、
   前記磁力線減衰板の面積よりも前記磁力線遮蔽部の面積は小さく設定されており、
   前記各磁力線遮蔽部の全ての端縁が前記磁力線減衰板の全ての端縁の内側に収まるように構成したことを特徴とするシールドシート。
2. 前記磁力線遮蔽部と前記磁力線減衰板の各端縁同士が略等しい距離だけ離間するように配置したことを特徴とする請求項１に記載のシールドシート。
3. 前記磁力線減衰板は、銅、鉄若しくはアルミニュウムにより構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のシールドシート。
4. 前記磁力線遮蔽部は、透磁率が高く且つ磁力線の損失が少ない材質により構成されていることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のシールドシート。
5. ２枚の非接触型情報記録媒体を重ねて収納する収納ケースであって、請求項１乃至４の何れか一項に記載のシールドシートと、前記非接触型情報記録媒体を夫々１枚ずつ収納する２つの収納部と、を備え、
   前記２つの収納部は前記シールドシートにより分離されていることを特徴とする収納ケース。
6. 請求項５記載の収納ケースに収納した２枚の非接触型情報記録媒体に対する情報の読み書きをリーダライタにより行う場合、前記２枚の非接触型情報記録媒体の何れか一方の面を前記リーダライタのアンテナ部に近接することにより、当該面に対する情報の読み書きが行われることを特徴とするリーダライタ。

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