JP2015225577A - 電子パスポート - Google Patents

Abstract

【課題】電子ビザがパスポート内でどのように重ね合わされても、重なったループアンテナ同士が結合し難くなるような電子パスポートの構成を提供して、送受信効率を低下させないようにすることを目的とした。【解決手段】ループアンテナとＩＣチップとを有するＲＦＩＤタグを備える電子パスポートであって、前記電子パスポートは、頁上に別のＲＦＩＤタグを備える電子ビザが貼付され、個々の電子ビザは、ループアンテナの重なりが少なくなるように各頁に貼付されていることを特徴とする電子パスポートである。特に、上面視でループアンテナが互いに有限の角度を保つように貼付されていることを特徴とする電子パスポートである。【選択図】図４

Description

本発明は、ＲＦＩＤタグを内蔵した電子ビザを貼付して使用する電子パスポートに係わる。特に、複数の電子ビザを備える場合の通信性能の低下を防止する技術に関する。

無線により非接触でＩＣチップに蓄積された情報を読みだせるＲＦＩＤタグは、入出退管理用のＩＤカード、地下鉄、バス、もしくはフェリー等の交通機関の乗車券、または電子マネー等のＩＣカードに内蔵されて、あるいは市場に流通する種々の商品・物品それ自体やケースの封緘シール用ラベルとして貼付され、万引き防止用、真贋判定用、履歴管理、流通管理、在庫管理、等の用途でも利用されている。

ＲＦＩＤタグそれ自体は、図１（ｂ）に示すように電磁波を送受信するコイル状のループアンテナ４とループアンテナ４につながるＩＣモジュール５を薄い基材上に配設した非常に簡単な構造であるが、実用的には当該基材（以下、インレット３とも記す。）の表裏を保護用シートで被覆して使用に供されるのが普通である。

例えば、非接触型ＩＣカードシステムでは、ＩＣカードにデータの書き込み、あるいは読み出しを行うリーダライタのループアンテナから電磁波が放射される。放射された電磁波は、ＩＣカード内部に設けられたループアンテナで受信される。これにより、ＩＣカードとリーダライタとの間で通信が行なわれるが、エネルギー源として電池を内蔵する必要がないため小型軽量化でき、破壊されない限り半永久的に使用できる。通信周波数は、ループアンテナを小さくできる９００ＭＨｚ帯あるいは２．４５ＧＨｚ、５．８ＧＨｚ帯が使用され、通信可能な距離は、数十ｃｍから数ｍ程度である。

ラベルとして使用する具体的な例は、商品等の在庫・履歴管理のために目立たない部位に貼り付ける場合や、封印用袋、電子機器類の筺体などの折り目や、閉じ部に貼り付けて使用する封緘シールが挙げられる。別の例は、酒、ワイン用の瓶、ジャム、ドレッシング、たれ、スパイスなどの食料用瓶あるいはプラスチック製容器の蓋、栓の周囲に使用される場合である。これらの容器類は、未開栓・未開封であることを示す証拠としてシュリンクフィルムで蓋や栓の一部もしく全部と容器の側面を覆う場合が多い。

カードでもラベルでも駆動用電池が内蔵されておらず、受信した電磁波から必要な電力が取得されるためメンテナンスが不要であるが、電磁波をできるだけ効率良く送受信する必要がある。

ＲＦＩＤタグの特長を生かす用途の一つに電子パスポートがあるが、電子パスポートは、所持人に関する個人情報を登録したＲＦＩＤタグを所定に部位に備える横８８ｍｍ縦１２５ｍｍの、図１（ａ）に示す形状の冊子である。単に入出国時の確認用スタンプを押印する頁以外に、入国査証（ビザ）２を添付するための頁を備えている。ビザ２は、それを必要とする国ごとに、入国前に冊子１の所定の欄に貼付しておく必要がある。このビザ２も従来は印刷物を貼付するのがほとんどであったが、その利便性とセキュリティーの高さから電子ビザの採用・転換が進んでいる。ビザは、国ごとに電子ビザが発行されてパスポートの内側頁に貼付される。

特開２００３−２８５５８１号公報 特開２００２−２２２４００号公報

電子ビザの通信周波数は、所定の帯域の中で国ごとに少しずつ異なっており、それに対応してループアンテナのインダクタンスやコンデンサー成分の値がきまっている。しかしながら、これらが電子パスポートの異なる頁上に貼付されると、ループアンテナが重なった状態で自国のリーダライタと交信が行われる可能性がある。

ループアンテナが重なると、通信用電波を自国の特定のループアンテナと共振させるつもりでも、重なった他国のループアンテナの影響を受けて共振周波数がずれて送受信の感度が低下するおそれがある（通信障害の発生）。また通信電波の波形が歪むと通信性能の低下をきたすおそれがある。

ループアンテナ同士の重なりが２つしかない場合は、共振周波数のずれが計算できるため、通信周波数を好ましい周波数にあらかじめ変えておくことで対応できるが、重なる電子ビザの数はあらかじめ想定できない。したがって共振周波数のずれの予測ができない場合は、共振周波数をサーチ（同調）する必要があり複雑なシステムの導入が必要になるという問題がある。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたもので、電子ビザがパスポート内でどのように重ね合わされても、重なったループアンテナ同士が結合し難くなるようにして送受信効率を低下させない電子パスポート（ビザ）の構成を提供することを目的とした。

上記課題を達成するための請求項1に記載の発明は、ループアンテナとＩＣチップとを有するＲＦＩＤタグを備える電子パスポートであって、前記電子パスポートは、頁上に別のＲＦＩＤタグを備える電子ビザが貼付され、個々の電子ビザは、ループアンテナの重なりが少なくなるように各頁に貼付されていることを特徴とする電子パスポートとしたものである。

上記課題を達成するための請求項２に記載の発明は、前記電子ビザは、上面視でループアンテナが互いに有限の角度を保つように貼付されていることを特徴とする請求項１に記載の電子パスポートとしたものである。

上記課題を達成するための請求項３に記載の発明は、前記電子ビザは、券面にループアンテナの方向を示す印が表示されていることを特徴とする請求項１又は請求項2に記載の電子パスポートとしたものである。

上記課題を達成するための請求項４に記載の発明は、前記電子ビザは、上面視でループアンテナが別のループアンテナを内包するか含まれるように各頁に貼付されていることを特徴とする請求項１に記載の電子パスポートとしたものである。

上記課題を達成するための請求項５に記載の発明は、前記電子ビザは、券面にループアンテナの大きさを示す印が表示されていることを特徴とする請求項４に記載の電子パスポートとしたものである。

請求項1に記載の発明は、電子パスポートのビザ欄に複数の電子ビザが貼付される場合には、電子ビザのループアンテナが互いの重なりが少なくなるように貼付したもので、重
なりをできるだけ少なくすることで、通信用電波の共振周波数の変動を抑制することができる。変動が少ないということはそれが最大のゲインを得ることができる周波数ということで安定した通信が可能ということである。

請求項２に記載の発明は、ループアンテナの重なりを低減する具体的な事例として、複数のループアンテナの配置を頁ごとに回転させて配置したものである。

請求項３に記載の発明は、ビザ券面上にその券面に属するループアンテナの回転の向きが分かるような記号・印を配置したもので、後に電子ビザを貼付するときにどの角度を選択すればよいかが容易に認識できるという利点を有する。請求項１から請求項３に記載の電子ビザのループアンテナは形状がすべて同じである必要はないが、傾斜させたほうが通信性能の低下が軽減される。

請求項４に記載の発明は、ループアンテナの重なりを低減する別の構成を提供する。すなわちループアンテナ自体の大きさを変えることで重なっても配線部同士が交差しないようにしたものである。

請求項５に記載の発明は、電子ビザを未使用のビザ欄に貼付する際に、既に貼付された電子ビザの券面を見ればループの大きさが印からわかるようにしておけば、どのループ径の電子ビザを選択すればよいかがすぐ分かるという効果がある。

（ａ）は電子パスポートの見開きページにビザが添付される様子を模式的に示す図である。（ｂ）は電子ビザのループアンテナとＩＣチップの配置態様を示す上面透視図である。 （ａ）電子ビザに内包されるインレットの断面視の図である。（ｂ）電子ビザの構造を説明する断面視の図である。 電子ビザの送受信システムの構成を説明するブロック図である。 頁ごとにループアンテナ面を回転させる様子を模式的に説明する上面視の図である。 頁ごとにループアンテナが他のループを内外にある様子を模式的に説明する上面視の図である。

パスポート（旅券）は、図１（ａ）に示すようにサイズがＩＳＯで規定されており、縦１２５ｍｍ、横８８ｍｍの複数の織り込み頁（ビザ欄）からなる中央に折り目６を有する見開きタイプの冊子である。電子パスポート１は、印刷情報及び電子化された種々の情報が蓄積されたＩＣモジュール５と通信用のアンテナ回路４が所定の部位に内蔵されており、利便性とセキュリティー性が格段に高まっている。ビザ欄は、入国予定の国が発行する入国査証２（一般に、入国ビザあるいは単にビザと称される。）が貼付される部分で、ここでもＩＣモジュール５を使用した電子ビザ２の使用が励行されている。

電子ビザ２のパスポート面内の配置形態を上面透視で図１（ｂ）に示したが、1頁全体を使って貼付される。電子化の基本は、ループアンテナ４が敷設されたフィルム基材上に、ＩＣモジュール５をループアンテナ４の末端に接続して配置したインレットである。ループアンテナ５は、一般的に、図１（ｂ）に示すように、頁内に可能な限り大きな長方形状（概ね５０ｍｍ×８０ｍｍ程度）で２巻き以上に巻かれて敷設されており、リーダライタから放射される電磁波のキャリア周波数（搬送周波数）に、ループアンテナとコンデンサー（図示せず）からなる共振回路を共振させることにより信号を受信する。

電子ビザ２の構造を断面視で図２に示した。ループアンテナ４と図示しないコンデンサーは、薄いフィルム基材（ＰＥＴ）１０に貼り合わせた銅箔から定法のエッチング法により形成するか、打ち抜いた金属箔を、接着剤を介して貼合して製造する。アンテナと対で共振回路を構成するコンデンサーは、基材の表裏にループアンテナを形成する際に同時に対抗する電極パターンを形成しコンデンサーとする。容量の調整は、対抗する電極の面積を調整して行える。

ＩＣモジュール５は、アンテナ末端の接続用アイランドに図示しない異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Anisotropic conductive film）あるいは異方性導電ペースト（ＡＣＰ：Anisotropic conductive paste）を介して接続される。ＩＣモジュールと接続部を保護するために全体が樹脂１１で封止されている（図２（ａ））。

このインレット３を、図２（ｂ）に示すように内側に接着剤１３の塗布された厚みが５０μｍ程度の保護シート（ＰＥＴ等）１２で封印し、表面に必要な文字情報等を印刷したものが電子ビザ２である。この電子ビザ２は、図２（ｂ）に示すように裏面に接着剤層１４を介して離型フィルム１５を張り合わせて提供され、パスポートのビザ欄に、離型フィルム１５を剥がしてから接着剤層１４を介して、図1（ａ）に示すようにして貼付される。

次に、電子ビザの通信システムの概要について説明する。
図３は、電子ビザ（電子パスポート）の送受信システムの一構成例を表わしている。
システムは、リーダライタシステム２１と、電子ビザ側のＲＦＩＤシステム２０から構成されている。電源供給用のバッテリを有しないバッテリーレス型のＲＦＩＤが用いられている。ＲＦＩＤ側のコンデンサー２７とループアンテナ２６ｂは共振回路を構成し、リーダライタ側のアンテナ２６ａから放射された電磁波を受信し、受信した電磁波を電気信号に変換した後、ＩＣチップ７側で処理する。

リーダライタ２１は、ホストコンピュータ２２、ＤＰＵ（Digital Processing Unit２３）、変調・復調回路２４、２５、ループアンテナ２６ａから構成されている。ホストコンピュータ２２は、ＤＰＵ２３を制御して、電子ビザ側のメモリ３１に所定のデータを書き込むか、または、所定のデータを読み出して、リーダライタ側のディスプレイ上に表示する等の機能がある。

ＤＰＵ２３は、ホストコンピュータ２２からの指令に基づいて、各種制御用のコントロール信号と送信データを生成し変復調回路に供給する。逆に、変復調回路を介してＩＣチップ７からデータを取得して再生データを生成し、ホストコンピュータ２２に出力する。変復調回路２４，２５は、送信データを送信波に重畳して変調し、または、ＩＣチップ側からの変調波を復調し、ＤＰＵ２３に入力する。ループアンテナ２６ａは、変調信号に対応する電磁波を放射する。

ＲＦＩＤ２０側は、図３の右側に示すように、ループアンテナ２６ｂとコンデンサー７よりなる共振回路とＩＣチップから構成されている。共振回路の共振周波数は、一般にリーダライタ側の発振器の発振周波数に対応する値に設定されている。

ＩＣチップには、整流回路３２、変調回路２４、復調回路２５、レギュレータ２９、シーケンサ３０、ハイパスフィルター２８、メモリ３１等が組み込まれている。整流回路３２は、ループアンテナ２６ｂより供給された信号を整流平滑化し、正のレベルの電圧を、レギュレータ２９に供給している。レギュレータ２９は、前記電圧を、安定化させ、所定のレベルの直流電圧に変換し、シーケンサ３０、その他の電子回路に電力を供給する。

整流回路３２につながる変調回路２４は、図示はしないがインピーダンス素子とＦＥＴ（Field Effect Transistor）の直列回路により構成されており、共振回路のコイルを構成するループアンテナ２６ｂと並列に接続されている。ＦＥＴは、シーケンサ３０からの信号に対応してインピーダンス素子がループアンテナ２６ｂに対して並列に挿入された状態、または挿入されない状態にスイッチングする機能がある。これにより、リーダライタ２１側のループアンテナ２６ａに対するＲＦＩＤ２０側の負荷が変化される。

ハイパスフィルター２８は、コンデンサーと抵抗から構成されるが、整流回路３２により整流平滑された信号に重畳されている高周波成分を抽出して、復調回路２５に供給する機能を有する。復調回路２５は、入力された高周波成分の信号を復調し、シーケンサ３０に出力する。シーケンサ３０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）を内部に有しており、復調回路２５より入力された信号（コンマンド）をＲＡＭに記憶させ、ＲＯＭに内蔵されているプログラムに従ってこれを解析し、解析された結果に基づいて、必要に応じてメモリに格納されているデータを読み出す。シーケンサ３０はさらに、コマンドに対応するレスポンスを返すためにレスポンス信号を生成し、変調回路２４に供給する機能を有している。

また、シーケンサ３０は、復調回路２５より供給されたコンマンドが読み出しコマンドである場合、そのコマンドに対応するデータをメモリから読み出す。シーケンサ３０は、読み出したデータに対応して、ＦＥＴをオン、またはオフする。ＦＥＴがオンされると、インピーダンス素子がループアンテナ２６ｂに並列に接続され、ＦＥＴがオフされると、その並列接続が解除される。その結果、ループアンテナ２６ｂを介して電磁結合しているリーダライタ側のループアンテナ２６ａの負荷回路のインピーダンスが、読み出しデータに対応して変化される。

リーダライタ側のループアンテナ２６ａ端子電圧は、その負荷のインピーダンスの変化に応じて変化する。復調回路２５は、この変化を読み取ることにより、読み出されたデータを復調し、ＤＰＵ２３に出力する。ＤＰＵ２３は、入力されたデータを適宜処理し、ホストコンピュータ２２に出力する。ホストコンピュータ２２は、ＤＰＵ２３より入力された読み出しデータを処理し、必要に応じて図示せぬディスプレイ上に表示する。

以上、簡単に説明したように電子ビザにおいてはビザ側の共振回路（アンテナ２６ｂとコンデンサー２７）の送受信性能が決定的である。ところで、図１（ａ）に示すように、電子ビザは、ビザごとにビザ欄の異なる頁に貼付される。異なる国から発行されたものもあれば、同じ国から発行されたものもある。したがって、図１から容易に分かるように、冊子が開いていても閉じられていてもループアンテナ４同士が互いに重なる場合がある。

ループの重なり方にしてもループの巻き方向が同じ場合も逆方向の場合もある。この場合、根拠は必ずしも明確ではないが、ビザが1枚しか貼付されていない場合を想定して設計されている共振周波数が低下して通信性能が低下することがある。あるいは通信用信号が歪みを含むようになることがある。ループアンテナ４ふたつがループの巻き方向を同じにして重なる場合は、共振回路の共振周波数は、ループアンテナ４が１つのときに比べて概ね１／√２に低下することが分かっている。

すなわち、ループアンテナ４が重なるとそれぞれの共振回路の間に結合が発生して共振回路の共振周波数が、電磁波のキャリア周波数からずれて送受信効率が低下する。
したがって、１枚のビザが貼付される場合は勿論、複数のビザが、巻き方向の如何によらず重ねられたような場合においても、リーダライタが目的とするビザのアンテナ２６ｂと所望の通信動作を行えるように、効率良く電磁波が送受信される必要がある。

そこで本発明は、二通りのループアンテナ４の配置態様を提示する。一つは、図４に示すようにループアンテナ４を頁ごとに有限角度回転させて、アンテナ配線密度の高い４隅部分の重なりを低減した構成である。ビザ２（パスポート）の頁当たりの面積（１２５ｍｍ×８８ｍｍ）に比べて、長方形状のループアンテナ４の大きさは５０ｍｍ×８０ｍｍ程度と小さい。そのためループアンテナ４全体を回転させることができる。すなわち、頁ごとにアンテナ面が有限角度傾いたビザを用意することにより、複数ビザを貼付してもループアンテナ自体が全体として重ならないようにしたものである。

パスポートの短手方向を基準として長手方向の角度を９０°とする。最初のビザは、第１頁にループアンテナの長手方向角度θ（ｎ＝１）が９０°となるように貼付される。第ｎ頁のビザのループアンテナの長手方向の角度を、θ（ｎ）＝９０°＋１０°（ｎ−１）とすることができる。このようにアンテナ面を傾斜設定すれば、図４に示すように先行して貼付されたアンテナとは１０°以上の傾きがあることになる。１０°は、一例であって適宜設定できる。しかしながら、この形態では重なる部位があることは避けられない。

ループアンテナ４の詳細な仕様は国ごとに異なるから、どの程度傾斜させたものを選択すればいいのかわからない。そこで本発明は、元来氏名など種々の情報が印刷されているビザ券面に傾斜角度が評価できる何らかの印を入れておく構成を採用した。その印を見て自分の国が発行するビザのアンテナの傾斜角度を決めることができる。

別の構成は、ループアンテナ４自体を所定の角度傾斜させるのではなく、通常の方向に維持した状態で、ループアンテナ４の重なりを低減するものである。すなわち、図５に示すように四角形状ループ自体の大きさを変えて、上面視でサイズの小さいループが大きいループの内側に内包されるようした構成である。この配置は３個のループアンテナ４ａ、４ｂ、４ｃを収めているが、図４の方法に比べるとアンテナ同士の重なりを大幅に低減させることができる。

電子ビザの共振周波数は、国ごとに少しずつ異なるはずなので、その中でアンテナ径が異なる電子ビザを準備する必要がある。アンテナコイルのインダクタンスが変わるので、その分コンデンサーの容量を調整して共振周波数を維持する必要がある。
この構成の場合にも、後で特定な径のループアンテナを選択する際の便宜のために、ビザ券面に、ループサイズが分かるように何らかの目印を印刷しておくのが好ましい。

１、電子パスポート
２、ビザ（電子ビザ）
３、インレット
４、ループアンテナ
４ａ、一番外側
４ｂ、中間
４ｃ、内側
５、ＩＣモジュール
６、折り目
７、ＩＣチップ
８、ＲＦＩＤ(タグ)
１０、フィルム基材
１１、封止樹脂
１２、保護（外装）シート
１３、接着材
１４、接着材層
１５、離型フィルム
２０、ＲＦＩＤ
２１、リーダライタ（ＲＷ）
２２、ホストコンピュータ
２３、ＤＰＵ
２４、変調回路
２５、復調回路
２６、ループアンテナ
２６ａ、リーダライタ側ループアンテナ
２６ｂ、ＲＤＩＤ側ループアンテナ
２７、コンデンサー
２８、ハイパスフィルター
２９、レギュレータ，
３０、シーケンサ，
３１、メモリ
３２、整流回路
３３、印刷層

Claims (5)

1. ループアンテナとＩＣチップとを有するＲＦＩＤタグを備える電子パスポートであって、前記電子パスポートは、頁上に別のＲＦＩＤタグを備える電子ビザが貼付され、個々の電子ビザは、ループアンテナの重なりが少なくなるように各頁に貼付されていることを特徴とする電子パスポート。
2. 前記電子ビザは、上面視でループアンテナが互いに有限の角度を保つように貼付されていることを特徴とする請求項１に記載の電子パスポート。
3. 前記電子ビザは、券面にループアンテナの方向を示す印が表示されていることを特徴とする請求項１又は請求項2に記載の電子パスポート。
4. 前記電子ビザは、上面視でループアンテナが別のループアンテナを内包するか含まれるように各頁に貼付されていることを特徴とする請求項１に記載の電子パスポート。
5. 前記電子ビザは、券面にループアンテナの大きさを示す印が表示されていることを特徴とする請求項４に記載の電子パスポート。

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