JP2020035343A - 非接触式近距離無線通信用カード及びそれを用いたデータ並行処理システム - Google Patents
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Abstract
Description
(1)電子乗車券カード;
(2)電子マネーカード(キャッシュカード、クレジットカードを含む);
(3)パスポートカード;
(4)運転免許証カード;
(5)個人番号カード;
等で実用化された、非接触式近距離無線通信用カードの普及が著しい。
(1)改札口における入退場;
(2)キャッシュレスでの決済(支払い);
(3)旅券の発給及び渡航履歴の照会;
(4)免許証の発給及び運転・事故履歴の照会;
(5)公的個人認証(身分証明)及び電子証明;
等の種々の場面で手続きの簡素化や省人化が図られている。なお、上記したようなICチップ搭載IDカードは日本においては「ICカード」、欧米においては「スマートカード」と通称されているが、以下の記載では非接触式近距離無線通信用カードを「非接触ICカード」等と略称することもある。
非接触式の近距離無線通信に用いられる単一のカードであって、
導電性を有するとともに電磁波に対する減衰又は遮蔽(あるいは反射)作用を有し、(例えば平坦な)シート状又はフィルム状に成形された仕切部材(望ましくはアルミ箔、アルミ板等の常磁性体)と、
データ保存機能及び通信制御機能を有するICチップ本体と信号受発信機能を有するアンテナとを含み、前記仕切部材の一方の主表面及び他方の主表面に対向して平面視で各々重なり合うように配置され、前記アンテナが所定の周波数範囲でのRFID用電磁波信号をリーダライタから受信し、かつそれに対する応答信号をリーダライタに向けて発信することにより、リーダライタに対する非接触式近距離無線通信を個々に行うための第一及び第二の通信部材(例えば通信モジュール)と、
前記仕切部材と前記第一の通信部材との間及び前記仕切部材と前記第二の通信部材との間に各々配置されて所定の隙間を形成し、電気的な絶縁状態を付与するためにシート状又はフィルム状に形成された第一及び第二の絶縁部材(例えばシリコーン紙)と、
電気的な絶縁性を有する材質で構成されるとともにカード外形をなす矩形状の各辺に沿って窓枠状に形成された第一及び第二の周壁部が、前記仕切部材の両側の主表面を挟むように接触して各々配置された第一及び第二の枠部材(例えば枠板)とを備え、
前記第一の枠部材には、前記一方の主表面側において前記第一の通信部材と前記第一の絶縁部材とが前記第一の周壁部の内部空間に収容されるとともに、該第一の周壁部の内周壁面は、前記仕切部材の外側を回り込んで当該第一の周壁部に到達するRFID用電磁波信号を阻止又は抑制するための第一の電磁波シールド層(例えばめっき層又は塗膜)で被覆される一方、
前記第二の枠部材には、前記他方の主表面側において前記第二の通信部材と前記第二の絶縁部材とが前記第二の周壁部の内部空間に収容されるとともに、該第二の周壁部の内周壁面は、前記仕切部材の外側を回り込んで当該第二の周壁部に到達するRFID用電磁波信号を阻止又は抑制するための第二の電磁波シールド層(例えばめっき層又は塗膜)で被覆され、
前記第一及び第二の通信部材のうちリーダライタと前記仕切部材との間に位置する対面側通信部材が該仕切部材の対面側主表面に重ねられるとともに、リーダライタと前記仕切部材との間に位置しない非対面側通信部材が非対面側主表面に重ねられ、これらを重ね合わせ方向から透視したとき、前記仕切部材には、前記対面側通信部材のアンテナ及び前記非対面側通信部材のアンテナと各々部分的に重なり合うように貫通除去された開放領域(例えば切欠、スリット又は孔)が形成され、
リーダライタとの通信状態において、前記開放領域は前記対面側通信部材とリーダライタとの間にのみ磁束結合を生じさせて、RFID用電磁波信号の個別送受信を可能にすることを特徴とする。
開放領域は、対面側主表面に投影された対面側通信部材のアンテナの一部及び非対面側主表面に投影された非対面側通信部材のアンテナの一部を同時に内包する単一の領域として貫通形成される場合がある。
開放領域は、対面側主表面に投影された対面側通信部材のアンテナの一部及び非対面側主表面に投影された非対面側通信部材のアンテナの一部を各別に内包する一対の領域として貫通形成される場合もある。
仕切部材の周面部及び鍔部は、リーダライタから発信されたRFID用電磁波信号が周壁部を回り込んで非対面側通信部材との磁束結合を生じるのを阻止又は抑制する。
非接触式の近距離無線通信に用いられる単一のカードであって、
導電性を有するとともに電磁波に対する減衰又は遮蔽(あるいは反射)作用を有する非磁性体で構成され、(例えば平坦な)シート状又はフィルム状に成形された仕切部材(望ましくはアルミ箔、アルミ板等の常磁性体)と、
データ保存機能及び通信制御機能を有するICチップ本体と信号受発信機能を有する平面状アンテナとを含み、前記仕切部材の一方の主表面及び他方の主表面に対向して平面視で各々重なり合うように配置され、前記平面状アンテナが(例えばマイクロ波帯域において)所定の周波数範囲でのRFID用電磁波信号をリーダライタから受信し、かつそれに対する応答信号をリーダライタに向けて発信することにより、リーダライタに対する非接触式近距離無線通信を個々に行うための第一及び第二の通信部材(例えば通信モジュール)と、
前記仕切部材と前記第一の通信部材との間及び前記仕切部材と前記第二の通信部材との間に各々配置されて所定の隙間を形成し、電気的な絶縁状態を付与するためにシート状又はフィルム状に形成された第一及び第二の絶縁部材(例えばシリコーン紙)と、
電気的な絶縁性を有する材質で構成されるとともにカード外形をなす矩形状の各辺に沿って窓枠状に形成された第一及び第二の周壁部が、前記仕切部材の両側の主表面を挟むように接触して各々配置された第一及び第二の枠部材(例えば枠板)とを備え、
前記第一の枠部材には、前記一方の主表面側において前記第一の通信部材と前記第一の絶縁部材とが前記第一の周壁部の内部空間に収容されるとともに、該第一の周壁部の内周壁面は、前記仕切部材の外側を回り込んで当該第一の周壁部に到達するRFID用電磁波信号を阻止又は抑制するための第一の電磁波シールド層(例えばめっき層又は塗膜)で被覆される一方、
前記第二の枠部材には、前記他方の主表面側において前記第二の通信部材と前記第二の絶縁部材とが前記第二の周壁部の内部空間に収容されるとともに、該第二の周壁部の内周壁面は、前記仕切部材の外側を回り込んで当該第二の周壁部に到達するRFID用電磁波信号を阻止又は抑制するための第二の電磁波シールド層(例えばめっき層又は塗膜)で被覆され、
前記第一及び第二の通信部材のうちリーダライタと前記仕切部材との間に位置する対面側通信部材が該仕切部材の対面側主表面に重ねられるとともに、リーダライタと前記仕切部材との間に位置しない非対面側通信部材が非対面側主表面に重ねられ、
前記対面側通信部材とリーダライタとの間の通信距離及び前記非対面側通信部材とリーダライタとの間の通信距離は、いずれもリーダライタから発せられるRFID用電磁波の波長以下に設定され、
重ね合わせ方向から透視したとき、前記仕切部材には、前記対面側通信部材のアンテナ及び前記非対面側通信部材のアンテナと各々部分的に重なり合うように孔形状にて貫通除去された開放領域が形成され、
前記開放領域は、リーダライタからのRFID用電磁波信号により前記仕切部材の対面側主表面に渦電流が発生して反磁界を生じるのを阻止又は抑制するとともに、前記対面側主表面で発生し前記仕切部材を伝搬して前記非対面側主表面に至る渦電流や、リーダライタからのRFID用電磁波信号のうち前記仕切部材の外側を回り込み前記非対面側主表面で発生する渦電流により前記非対面側主表面に磁界を生じる現象を阻害することによって、前記仕切部材の電磁波に対する減衰又は遮蔽作用を補完し、前記対面側通信部材とリーダライタとの間にのみ磁束結合を生じさせて、前記対面側通信部材のみがリーダライタからのRFID用電磁波信号を受信し、かつそれに対する応答信号をリーダライタに向けて発信する機能を付与し、RFID用電磁波信号の個別送受信を可能にすることを特徴とする。
開放領域は、対面側主表面に投影された対面側通信部材の平面状アンテナの一部及び非対面側主表面に投影された非対面側通信部材の平面状アンテナの一部を同時に含む単一の貫通孔として形成される場合がある。
開放領域は、対面側主表面に投影された対面側通信部材の平面状アンテナの一部及び非対面側主表面に投影された非対面側通信部材の平面状アンテナの一部を各別に含む一対の貫通孔として形成される場合もある。
非接触式の近距離無線通信に用いられる単一のカードであって、
導電性を有するとともに電磁波に対する減衰又は遮蔽(あるいは反射)作用を有する非磁性体で構成され、(例えば平坦な)シート状又はフィルム状に成形された仕切部材(望ましくはアルミ箔、アルミ板等の常磁性体)と、
データ保存機能及び通信制御機能を有するICチップ本体と信号受発信機能を有するループ状(又はコイル状)アンテナとを含み、前記仕切部材の一方の主表面及び他方の主表面に対向して平面視で各々重なり合うように配置され、前記ループ状アンテナが(例えば短波帯域において)所定の周波数範囲でのRFID用電磁波信号をリーダライタから受信し、かつそれに対する応答信号をリーダライタに向けて発信することにより、リーダライタに対する非接触式近距離無線通信を個々に行うための第一及び第二の通信部材(例えば通信モジュール)と、
前記仕切部材と前記第一の通信部材との間及び前記仕切部材と前記第二の通信部材との間に各々配置されて所定の隙間を形成し、電気的な絶縁状態を付与するためにシート状又はフィルム状に形成された第一及び第二の絶縁部材(例えばシリコーン紙)と、
電気的な絶縁性を有する材質で構成されるとともにカード外形をなす矩形状の各辺に沿って窓枠状に形成された第一及び第二の周壁部が、前記仕切部材の両側の主表面を挟むように接触して各々配置された第一及び第二の枠部材(例えば枠板)とを備え、
前記第一の枠部材には、前記一方の主表面側において前記第一の通信部材と前記第一の絶縁部材とが前記第一の周壁部の内部空間に収容されるとともに、該第一の周壁部の内周壁面は、前記仕切部材の外側を回り込んで当該第一の周壁部に到達するRFID用電磁波信号を阻止又は抑制するための第一の電磁波シールド層(例えばめっき層又は塗膜)で被覆される一方、
前記第二の枠部材には、前記他方の主表面側において前記第二の通信部材と前記第二の絶縁部材とが前記第二の周壁部の内部空間に収容されるとともに、該第二の周壁部の内周壁面は、前記仕切部材の外側を回り込んで当該第二の周壁部に到達するRFID用電磁波信号を阻止又は抑制するための第二の電磁波シールド層(例えばめっき層又は塗膜)で被覆され、
前記第一及び第二の通信部材のうちリーダライタと前記仕切部材との間に位置する対面側通信部材が該仕切部材の対面側主表面に重ねられるとともに、リーダライタと前記仕切部材との間に位置しない非対面側通信部材が非対面側主表面に重ねられ、
前記対面側通信部材とリーダライタとの間の通信距離及び前記非対面側通信部材とリーダライタとの間の通信距離は、いずれもリーダライタから発せられるRFID用電磁波の波長以下に設定され、
重ね合わせ方向から透視したとき、前記仕切部材には、前記対面側通信部材のアンテナ及び前記非対面側通信部材のアンテナと各々部分的に重なり合うように切欠形状又はスリット形状にて貫通除去された開放領域が形成され、
前記開放領域は、リーダライタからのRFID用電磁波信号により前記仕切部材の対面側主表面に渦電流が発生して反磁界を生じるのを阻止又は抑制するとともに、前記対面側主表面で発生し前記仕切部材を伝搬して前記非対面側主表面に至る渦電流や、リーダライタからのRFID用電磁波信号のうち前記仕切部材の外側を回り込み前記非対面側主表面で発生する渦電流により前記非対面側主表面に磁界を生じる現象を阻害することによって、前記仕切部材の電磁波に対する減衰又は遮蔽作用を補完し、前記対面側通信部材とリーダライタとの間にのみ磁束結合を生じさせて、前記対面側通信部材のみがリーダライタからのRFID用電磁波信号を受信し、かつそれに対する応答信号をリーダライタに向けて発信する機能を付与し、RFID用電磁波信号の個別送受信を可能にすることを特徴とする。
開放領域は、対面側主表面に投影された対面側通信部材のループ状アンテナの一部及び非対面側主表面に投影された非対面側通信部材のループ状アンテナの一部を同時に2ヶ所で横断する単一のスリットとして形成される場合がある。
開放領域は、対面側主表面に投影された対面側通信部材のループ状アンテナの一部及び非対面側主表面に投影された非対面側通信部材のループ状アンテナの一部を各別に2ヶ所で横断する一対の切欠として形成される場合もある。
only memory)タイプ(例えばEP-ROM)及び読み出し及び書き込みが可能なRAM(random access memory)タイプ(例えばS-RAM)のいずれであってもよい。また、画像データは静止画、動画のいずれでもよく、さらに音声付き動画のような複合データを含む。
上記したいずれかの非接触式近距離無線通信用カードと、
前記第一の通信部材に対向して配置され、所定の周波数帯域又は周波数範囲で前記第一の通信部材との非接触式近距離無線通信のみが可能な第一のリーダライタと、
前記第二の通信部材に対向して配置され、前記第一の通信部材と同一の周波数帯域又は周波数範囲で前記第二の通信部材との非接触式近距離無線通信のみが可能な第二のリーダライタとを備え、
前記第一の通信部材のICチップ本体に設けられた第一のデータ保存部に対し前記第一のリーダライタにより実行されるデータの読み取り又は書き込み動作と、前記第二の通信部材のICチップ本体に設けられた第二のデータ保存部に対し前記第二のリーダライタにより実行されるデータの読み取り又は書き込み動作とが(例えば同時に)並行して処理可能であることを特徴とする。
以下、この発明の実施の形態を図面に示す実施例を参照しつつ説明する。本発明に係るICカードの第一実施例が図1〜図5に表されている。図1はICカードを模式的に示す分解斜視説明図、図2は一部破断平面図、図3は一部破断底面図、図4及び図5は図2のIV-IV線及びV-V線での断面図である。
(1)1枚の平坦なシート状又はフィルム状で横長矩形状に成形された仕切板10(仕切部材);
(2)仕切板10の表側主表面(図1では上面)及び裏側主表面(図1では下面)に対向して平面視で各々重なり合うように配置された、横長矩形状の表側通信モジュール11及び裏側通信モジュール21(第一及び第二の通信部材);
(3)仕切板10と表側通信モジュール11との間及び仕切板10と裏側通信モジュール21との間に各々配置され、これらの間に自身の厚みに相当する電気的な絶縁空間(隙間)を形成する、横長矩形状の表側絶縁シート12及び裏側絶縁シート22(第一及び第二の絶縁部材);
(4)仕切板10の表側主表面及び裏側主表面を挟むように接触して各々配置された表側枠板15及び裏側枠板25(第一及び第二の枠部材);
(5)表側枠板15及び裏側枠板25の外側でありかつ表側通信モジュール11及び裏側通信モジュール21の外側に各々配置され、各モジュール11,21を位置保持する、横長矩形状の表側成形板13及び裏側成形板23(第一及び第二の成形部材)。
所定の厚さ(例えば0.3mm)を有する絶縁性の合成樹脂板(例えば透明アクリル板)がカード外形と同形状に切断され、矩形板P1が作られる。
矩形板P1の内側が絶縁シート12,22(図1参照)の外形線と同形状に打ち抜かれ、窓枠板P2が作られる。
多数(例えば100枚以上)の窓枠板P2を積み重ね、内周壁面の全周(4面すべて)にわたりめっき処理又は塗装処理が行われ、被覆層が形成される。この実施例では、積み重ねられた窓枠板P2の内部でノズルNが回転・昇降しながら、導電性塗料の一種であり、かつ反磁性体としての銅を含有する電磁波シールド塗料をスプレー塗装することによって、各窓枠板P2の全内周壁面が所定厚さ(例えば0.1mm)の塗膜PL(被覆層)で一斉に被覆され、多数の塗膜形成板P3が積み重ね状態で形成される。
内周壁面被覆工程で製造された中から取り出された2枚の塗膜形成板P3,P3の間に仕切板10が挟み込まれる。
表側枠板15(塗膜形成板P3)、仕切板10、裏側枠板25(塗膜形成板P3)の各対向面に接着剤が塗布され、又は塗布されずに加熱加圧して圧着される。なお、この実施例では、図7(E)のように枠板15,25と仕切板10とが圧着された後に、又は図7(D)のように仕切板10が塗膜形成板P3,P3の間に挟み込まれる前に、仕切板10には後述するマイクロ波用貫通孔10Hが打ち抜き形成される。
下記[A]に記載の磁束結合が成立し、かつ[a]〜[d]のうち少なくとも[a],[b]を含む複数の現象が発生することにより、対面側通信モジュールすなわち表側通信モジュール11とリーダライタ1000との間にのみ磁束結合を生じ、マイクロ波によるRFID用電磁波信号の個別送受信が可能になる。
[A]リーダライタ1000のアンテナ1000Aからのマイクロ波による送信信号(例えば読み取り指令信号)がアンテナ11Aで受信されると表側通信モジュール11に起電力が発生し、データ処理部1000Cの制御する送受信タイミングでアンテナ11Aから発信された応答信号(例えば表側通信モジュール11のデータ保存部11M2から読み取られたデータ信号)がアンテナ1000Aで受信される。
[b]対面側主表面10fsから非対面側主表面10nsへ伝搬する渦電流や、仕切板10の外側を回り込む送信信号によって非対面側主表面10nsで発生する渦電流に基づく磁界発生現象は、貫通孔10H及び裏側被覆層25Zによって阻害される。
[c]直径D<波長λにより送信信号の貫通孔10H通過が阻害され、非対面側通信モジュールすなわち裏側通信モジュール21での起電力発生に必要な磁界は到達しにくい。
[d]アンテナ通信距離の差L’−Lや通信モジュール間のオフセット量dの存在により、非対面側通信モジュール(ここでは裏側通信モジュール21)と対面側通信モジュール(ここでは表側通信モジュール11)とは受発信タイミングに差を生じるので、応答不良に基づく誤作動は回避される。
下記[B]に記載の磁束結合が成立し、かつ[a]〜[d]のうち少なくとも[a],[b]を含む複数の現象が発生することにより、対面側通信モジュールすなわち裏側通信モジュール21とリーダライタ1000との間にのみ磁束結合を生じ、マイクロ波によるRFID用電磁波信号の個別送受信が可能になる。
[B]リーダライタ1000のアンテナ1000Aからのマイクロ波による送信信号(例えば読み取り指令信号)がアンテナ21Aで受信されると裏側通信モジュール21に起電力が発生し、データ処理部1000Cの制御する送受信タイミングでアンテナ21Aから発信された応答信号(例えば裏側通信モジュール21のデータ保存部21M2から読み取られたデータ信号)がアンテナ1000Aで受信される。
[b]対面側主表面10fsから非対面側主表面10nsへ伝搬する渦電流や、仕切板10の外側を回り込む送信信号によって非対面側主表面10nsで発生する渦電流に基づく磁界発生現象は、貫通孔10H及び表側被覆層15Zによって阻害される。
[c]直径D<波長λにより送信信号の貫通孔10H通過が阻害され、非対面側通信モジュールすなわち表側通信モジュール11での起電力発生に必要な磁界は到達しにくい。
[d]アンテナ通信距離の差L’−Lや通信モジュール間のオフセット量dの存在により、非対面側通信モジュール(ここでは表側通信モジュール11)と対面側通信モジュール(ここでは裏側通信モジュール21)とは受発信タイミングに差を生じるので、応答不良に基づく誤作動は回避される。
裏側通信モジュール21に対向して、アンテナ1000Aと同様の周波数範囲(920MHz±50MHzあるいは920MHz±5%)において通信可能な平面状アンテナ2000Aを有する第二のリーダライタ2000を第一のリーダライタ1000とは別に配置する場合である。
この場合においても下記[A],[B]に記載の磁束結合が成立し、かつ[a]〜[d]のうち少なくとも[a],[b]を含む複数の現象が発生することにより、表側通信モジュール11と第一のリーダライタ1000との間、及び裏側通信モジュール21と第二のリーダライタ2000との間にのみ磁束結合を生じ、マイクロ波によるRFID用電磁波信号の同時並行式個別送受信が可能になる。
[B]第二のリーダライタ2000のアンテナ2000Aからのマイクロ波による送信信号(例えば読み取り指令信号)がアンテナ21Aで受信されると対面側通信モジュールすなわち裏側通信モジュール21に起電力が発生し、所定の送受信タイミングでアンテナ21Aから発信された応答信号(例えば裏側通信モジュール21のデータ保存部21M2から読み取られたデータ信号)がアンテナ2000Aで受信される。
[b]対面側主表面から非対面側主表面へ伝搬する渦電流や、仕切板10の外側を回り込む送信信号によって非対面側主表面で発生する渦電流に基づく磁界発生現象は、貫通孔10H、裏側被覆層25Z及び表側被覆層15Zによって阻害される。
[c]直径D<波長λにより送信信号の貫通孔10H通過が阻害され、非対面側通信モジュールでの起電力発生に必要な磁界は到達しにくい。
[d]アンテナ通信距離の差L’−Lや通信モジュール間のオフセット量dの存在により、非対面側通信モジュールと対面側通信モジュールとは受発信タイミングに差を生じるので、応答不良に基づく誤作動は回避される。
本発明に係るICカードの第二実施例が図15〜図18に表されている。図15はICカードを模式的に示す分解斜視説明図、図16は一部破断平面図、図17は一部破断底面図、図18は図16のXVIII-XVIII線での断面図である。第二実施例のICカード200では、第一実施例のICカード100に対し主に通信モジュールに備えられるアンテナの形態及び仕切板に貫通除去される開放領域の形態が変更されている。
(1)平坦なシート状又はフィルム状で横長矩形状に成形された仕切板310(仕切部材);
(2)仕切板310の表側主表面(図31では上面)及び裏側主表面(図31では下面)に対向して平面視で各々重なり合うように配置された、横長矩形状の表側通信モジュール311及び裏側通信モジュール321(第一及び第二の通信部材);
(3)仕切板310と表側通信モジュール311との間及び仕切板310と裏側通信モジュール321との間に各々配置され、これらの間に自身の厚みに相当する電気的な絶縁空間(隙間)を形成する、横長矩形状の表側絶縁シート12及び裏側絶縁シート22(第一及び第二の絶縁部材);
(4)仕切板310の表側主表面及び裏側主表面を挟むように接触して各々配置された表側枠板115及び裏側枠板125(第一及び第二の枠部材);
(5)表側枠板115及び裏側枠板125の外側でありかつ表側通信モジュール311及び裏側通信モジュール321の外側に各々配置され、各モジュール311,321を位置保持する、横長矩形状の表側成形板13及び裏側成形板23(第一及び第二の成形部材)。
所定の厚さ(例えば0.3mm)を有する絶縁性の合成樹脂板(例えば透明アクリル板)がカード外形と同形状に切断され、矩形板P1が作られる。
矩形板P1の内側が絶縁シート12,22(図15参照)の外形線と同形状に打ち抜かれ、窓枠板P2が作られる。
多数(例えば100枚以上)の窓枠板P2を積み重ね、内周壁面の全周(4面すべて)にわたりめっき処理又は塗装処理が行われ、被覆層が形成される。この実施例では、積み重ねられた窓枠板P2の内部でノズルNが回転・昇降しながら、導電性塗料の一種であり、かつ反磁性体としての銅を含有する電磁波シールド塗料をスプレー塗装することによって、各窓枠板P2の全内周壁面が所定厚さ(例えば0.1mm)の塗膜PL(被覆層)で一斉に被覆され、多数の塗膜形成板P3が積み重ね状態で形成される。
内周壁面被覆工程で製造された中から取り出された2枚の塗膜形成板P3,P3の間に仕切板10が挟み込まれる。
表側枠板115(塗膜形成板P3)、仕切板10、裏側枠板125(塗膜形成板P3)の各対向面に接着剤が塗布され、又は塗布されずに加熱加圧して圧着される。なお、枠板115,125と仕切板10とが圧着された後に、後述する短波用スリット310Sが切除形成され、図19のように左側仕切板310Lと右側仕切板310Rとに分離した仕切板310となる。また、このとき表側枠板115にも表側枠板用スリット115Sが同時に切除形成されて左表側枠板115Lと右表側枠板115Rとに分離し、さらに裏側枠板125にも裏側枠板用スリット125Sが同時に切除形成されて左裏側枠板125Lと右裏側枠板125Rとに分離する。
下記[A]に記載の磁束結合が成立し、かつ[a]〜[e]のうち少なくとも[a],[b]を含む複数の現象が発生することにより、対面側通信モジュールすなわち表側通信モジュール311とリーダライタ1000との間にのみ磁束結合を生じ、短波によるRFID用電磁波信号の個別送受信が可能になる。
[A]リーダライタ1000のアンテナ1000Aからの短波による送信信号(例えば読み取り指令信号)がアンテナ311Aで受信されると表側通信モジュール311に起電力が発生し、データ処理部の制御する送受信タイミングでアンテナ311Aから発信された応答信号(例えば表側通信モジュール311のデータ保存部から読み取られたデータ信号)がアンテナ1000Aで受信される。
[b]対面側主表面310Lfs,310Rfsから非対面側主表面310Lns,310Rnsへ伝搬する渦電流や、仕切板310の外側を回り込む送信信号によって非対面側主表面310Lns,310Rnsで発生する渦電流に基づく磁界発生現象は、スリット310S及び裏側被覆層125Zによって阻害される。
[c]横断幅W<波長λにより送信信号のスリット310S通過が阻害され、非対面側通信モジュールすなわち裏側通信モジュール321での起電力発生に必要な磁界は到達しにくい。
[d]アンテナ通信距離の差L’−Lや通信モジュール間のオフセット量dの存在により、非対面側通信モジュール(ここでは裏側通信モジュール321)と対面側通信モジュール(ここでは表側通信モジュール311)とは受発信タイミングに差を生じるので、応答不良に基づく誤作動は回避される。
[e]スリット310Sに偏り量LCが設けられるので、非対面側通信モジュール321のループ状アンテナ321Aは起電力を発生しない。
下記[B]に記載の磁束結合が成立し、かつ[a]〜[e]のうち少なくとも[a],[b]を含む複数の現象が発生することにより、対面側通信モジュールすなわち裏側通信モジュール321とリーダライタ1000との間にのみ磁束結合を生じ、短波によるRFID用電磁波信号の個別送受信が可能になる。
[B]リーダライタ1000のアンテナ1000Aからの短波による送信信号(例えば読み取り指令信号)がアンテナ321Aで受信されると裏側通信モジュール321に起電力が発生し、データ処理部1000C(図12参照)の制御する送受信タイミングでアンテナ321Aから発信された応答信号(例えば裏側通信モジュール321のデータ保存部から読み取られたデータ信号)がアンテナ1000Aで受信される。
[b]対面側主表面310Lfs,310Rfsから非対面側主表面310Lns,310Rnsへ伝搬する渦電流や、仕切板310の外側を回り込む送信信号によって非対面側主表面310Lns,310Rnsで発生する渦電流に基づく磁界発生現象は、スリット310S及び表側被覆層115Zによって阻害される。
[c]横断幅W<波長λにより送信信号のスリット310S通過が阻害され、非対面側通信モジュールすなわち表側通信モジュール311での起電力発生に必要な磁界は到達しにくい。
[d]アンテナ通信距離の差L’−Lや通信モジュール間のオフセット量dの存在により、非対面側通信モジュール(ここでは表側通信モジュール311)と対面側通信モジュール(ここでは裏側通信モジュール321)とは受発信タイミングに差を生じるので、応答不良に基づく誤作動は回避される。
[e]スリット310Sに偏り量LCが設けられるので、非対面側通信モジュール311のループ状アンテナ311Aは起電力を発生しない。
裏側通信モジュール321に対向して、アンテナ1000Aと同様の周波数範囲(13.56MHz±0.68MHzあるいは13.56MHz±5%)において通信可能な平面状アンテナ2000Aを有する第二のリーダライタ2000を第一のリーダライタ1000とは別に配置する場合である。
この場合においても下記[A],[B]に記載の磁束結合が成立し、かつ[a]〜[e]のうち少なくとも[a],[b]を含む複数の現象が発生することにより、表側通信モジュール311と第一のリーダライタ1000との間、及び裏側通信モジュール321と第二のリーダライタ2000との間にのみ磁束結合を生じ、短波によるRFID用電磁波信号の同時並行式個別送受信が可能になる。
[B]第二のリーダライタ2000のアンテナ2000Aからの短波による送信信号(例えば読み取り指令信号)がアンテナ321Aで受信されると対面側通信モジュールすなわち裏側通信モジュール321に起電力が発生し、所定の送受信タイミングでアンテナ321Aから発信された応答信号(例えば裏側通信モジュール321のデータ保存部から読み取られたデータ信号)がアンテナ2000Aで受信される。
[b]対面側主表面から非対面側主表面へ伝搬する渦電流や、仕切板310の外側を回り込む送信信号によって非対面側主表面で発生する渦電流に基づく磁界発生現象は、スリット310S、裏側被覆層125Z及び表側被覆層115Zによって阻害される。
[c]横断幅W<波長λにより送信信号のスリット310S通過が阻害され、非対面側通信モジュールでの起電力発生に必要な磁界は到達しにくい。
[d]アンテナ通信距離の差L’−Lや通信モジュール間のオフセット量dの存在により、非対面側通信モジュールと対面側通信モジュールとは受発信タイミングに差を生じるので、応答不良に基づく誤作動は回避される。
[e]スリット310Sに偏り量LCが設けられるので、非対面側通信モジュールのループ状アンテナは起電力を発生しない。
本発明に係るICカードの第三実施例が図23〜図26に表されている。図23はICカードを模式的に示す分解斜視説明図、図24は一部破断平面図、図25は一部破断底面図、図26は図24のXXVI-XXVI線での断面図である。第三実施例のICカード300では、第二実施例のICカード200に対し、開放領域の形態が単一のスリットから一対の切欠に変更されている。
・仕切板310,310L,310R→仕切板410
・スリット310S→切欠410N
・対面側主表面310Lfs,310Rfs→対面側主表面410fs
・非対面側主表面310Lns,310Rns→非対面側主表面410ns
例えば、ICカードの展開例として、
一方の主表面に配置された前記第一の通信部材及び他方の主表面に配置された前記第二の通信部材を一組として複数組設置され、
各組毎に互いに異なる周波数帯域又は周波数範囲で前記第一及び第二の通信部材とリーダライタとの間で個別送受信可能とすることができる。
両主表面の少なくとも一方には、前記第一及び第二の通信部材とリーダライタとの間で個別送受信可能とされた周波数帯域又は周波数範囲とは異なる周波数帯域又は周波数範囲でリーダライタと通信可能な第三の通信部材がさらに1又は複数配置され、
該第三の通信部材は単独の独立した周波数帯域又は周波数範囲でリーダライタと通信可能とすることができる。
上記第三の通信部材が搭載された非接触式近距離無線通信用カードと、
前記一方の主表面及び前記他方の主表面に配置された複数の通信部材の各々に対向して配置され、対応するRFID用電磁波信号の周波数帯域又は周波数範囲で対応する通信部材との個別送受信を実行する複数のリーダライタとを備え、
各々のチップ本体に設けられたデータ保存部に対し対応するリーダライタにより実行されるデータの読み取り又は書き込み動作が(例えば同時に)並行して処理可能とすることができる。
10fs 対面側主表面
10ns 非対面側主表面
10H マイクロ波用貫通孔(開放領域)
11 マイクロ波用表側通信モジュール(第一の通信部材)
11A アンテナ
11B 補助電源部
11M ICチップ本体
11M1 受発信部
11M2 データ保存部
11M3 発電部
11S 配線基板
12 表側絶縁シート(第一の絶縁部材)
13 表側成形板(第一の成形部材)
14 表側保護シート(第一の保護部材)
15 表側枠板(第一の枠部材)
15W 表側周壁部(第一の周壁部)
15Z 表側被覆層(第一の電磁波シールド層)
21 マイクロ波用裏側通信モジュール(第二の通信部材)
21A アンテナ
21B 補助電源部
21M ICチップ本体
21M1 受発信部
21M2 データ保存部
21M3 発電部
21S 配線基板
22 裏側絶縁シート(第二の絶縁部材)
23 裏側成形板(第二の成形部材)
24 裏側保護シート(第二の保護部材)
25 裏側枠板(第二の枠部材)
25W 裏側周壁部(第二の周壁部)
25Z 裏側被覆層(第二の電磁波シールド層)
100 マイクロ波用ICカード(非接触式近距離無線通信用カード)
115 表側枠板(第一の枠部材)
115L 左表側枠板(第一の枠部材)
115R 右表側枠板(第一の枠部材)
115S 表側枠板用スリット
115W 表側周壁部(第一の周壁部)
115Z 表側被覆層(第一の電磁波シールド層)
125 裏側枠板(第二の枠部材)
125L 左裏側枠板(第二の枠部材)
125R 右裏側枠板(第二の枠部材)
125S 裏側枠板用スリット
125W 裏側周壁部(第二の周壁部)
125Z 裏側被覆層(第二の電磁波シールド層)
310 仕切板(仕切部材)
310L 左側仕切板(仕切部材)
310Lfs 左対面側主表面
310Lns 左非対面側主表面
310R 右側仕切板(仕切部材)
310Rfs 右対面側主表面
310Rns 右非対面側主表面
310S 短波用スリット(開放領域)
311 短波用表側通信モジュール(第一の通信部材)
321 短波用裏側通信モジュール(第二の通信部材)
200 短波用ICカード(非接触式近距離無線通信用カード)
410 仕切板(仕切部材)
410fs 対面側主表面
410ns 非対面側主表面
410N 短波用切欠(開放領域)
300 短波用ICカード(非接触式近距離無線通信用カード)
1000,2000 リーダライタ
1000A,2000A アンテナ
1000B 電源部
1000C データ処理部
1000S 送受信部
d 表側通信モジュールと裏側通信モジュールとのオフセット量(両ICチップ本体の離間距離)
D マイクロ波用貫通孔の最大孔径
W 短波用スリット又は短波用切欠のアンテナ最大横断幅
L,L’ アンテナ通信距離
CA ループ状アンテナの長軸方向中心
CN 短波用切欠の幅中心
CS 短波用スリットの幅中心
LC 短波用スリット又は短波用切欠の偏り量(ずれ量)
P1 矩形板
P2 窓枠板
P3 塗膜形成板
PL 塗膜
N ノズル
(1)平坦なシート状又はフィルム状で横長矩形状に成形された仕切板310(仕切部材);
(2)仕切板310の表側主表面(図15では上面)及び裏側主表面(図15では下面)に対向して平面視で各々重なり合うように配置された、横長矩形状の表側通信モジュール311及び裏側通信モジュール321(第一及び第二の通信部材);
(3)仕切板310と表側通信モジュール311との間及び仕切板310と裏側通信モジュール321との間に各々配置され、これらの間に自身の厚みに相当する電気的な絶縁空間(隙間)を形成する、横長矩形状の表側絶縁シート12及び裏側絶縁シート22(第一及び第二の絶縁部材);
(4)仕切板310の表側主表面及び裏側主表面を挟むように接触して各々配置された表側枠板115及び裏側枠板125(第一及び第二の枠部材);
(5)表側枠板115及び裏側枠板125の外側でありかつ表側通信モジュール311及び裏側通信モジュール321の外側に各々配置され、各モジュール311,321を位置保持する、横長矩形状の表側成形板13及び裏側成形板23(第一及び第二の成形部材)。
Claims (5)
- 非接触式の近距離無線通信に用いられる単一のカードであって、
導電性を有するとともに電磁波に対する減衰又は遮蔽作用を有し、シート状又はフィルム状に成形された仕切部材と、
データ保存機能及び通信制御機能を有するICチップ本体と信号受発信機能を有するアンテナとを含み、前記仕切部材の一方の主表面及び他方の主表面に対向して平面視で各々重なり合うように配置され、前記アンテナが所定の周波数範囲でのRFID用電磁波信号をリーダライタから受信し、かつそれに対する応答信号をリーダライタに向けて発信することにより、リーダライタに対する非接触式近距離無線通信を個々に行うための第一及び第二の通信部材と、
前記仕切部材と前記第一の通信部材との間及び前記仕切部材と前記第二の通信部材との間に各々配置されて所定の隙間を形成し、電気的な絶縁状態を付与するためにシート状又はフィルム状に形成された第一及び第二の絶縁部材と、
電気的な絶縁性を有する材質で構成されるとともにカード外形をなす矩形状の各辺に沿って窓枠状に形成された第一及び第二の周壁部が、前記仕切部材の両側の主表面を挟むように接触して各々配置された第一及び第二の枠部材とを備え、
前記第一の枠部材には、前記一方の主表面側において前記第一の通信部材と前記第一の絶縁部材とが前記第一の周壁部の内部空間に収容されるとともに、該第一の周壁部の内周壁面は、前記仕切部材の外側を回り込んで当該第一の周壁部に到達するRFID用電磁波信号を阻止又は抑制するための第一の電磁波シールド層で被覆される一方、
前記第二の枠部材には、前記他方の主表面側において前記第二の通信部材と前記第二の絶縁部材とが前記第二の周壁部の内部空間に収容されるとともに、該第二の周壁部の内周壁面は、前記仕切部材の外側を回り込んで当該第二の周壁部に到達するRFID用電磁波信号を阻止又は抑制するための第二の電磁波シールド層で被覆され、
前記第一及び第二の通信部材のうちリーダライタと前記仕切部材との間に位置する対面側通信部材が該仕切部材の対面側主表面に重ねられるとともに、リーダライタと前記仕切部材との間に位置しない非対面側通信部材が非対面側主表面に重ねられ、これらを重ね合わせ方向から透視したとき、前記仕切部材には、前記対面側通信部材のアンテナ及び前記非対面側通信部材のアンテナと各々部分的に重なり合うように貫通除去された開放領域が形成され、
リーダライタとの通信状態において、前記開放領域は前記対面側通信部材とリーダライタとの間にのみ磁束結合を生じさせて、RFID用電磁波信号の個別送受信を可能にすることを特徴とする非接触式近距離無線通信用カード。 - 非接触式の近距離無線通信に用いられる単一のカードであって、
導電性を有するとともに電磁波に対する減衰又は遮蔽作用を有する非磁性体で構成され、シート状又はフィルム状に成形された仕切部材と、
データ保存機能及び通信制御機能を有するICチップ本体と信号受発信機能を有する平面状アンテナとを含み、前記仕切部材の一方の主表面及び他方の主表面に対向して平面視で各々重なり合うように配置され、前記平面状アンテナが所定の周波数範囲でのRFID用電磁波信号をリーダライタから受信し、かつそれに対する応答信号をリーダライタに向けて発信することにより、リーダライタに対する非接触式近距離無線通信を個々に行うための第一及び第二の通信部材と、
前記仕切部材と前記第一の通信部材との間及び前記仕切部材と前記第二の通信部材との間に各々配置されて所定の隙間を形成し、電気的な絶縁状態を付与するためにシート状又はフィルム状に形成された第一及び第二の絶縁部材と、
電気的な絶縁性を有する材質で構成されるとともにカード外形をなす矩形状の各辺に沿って窓枠状に形成された第一及び第二の周壁部が、前記仕切部材の両側の主表面を挟むように接触して各々配置された第一及び第二の枠部材とを備え、
前記第一の枠部材には、前記一方の主表面側において前記第一の通信部材と前記第一の絶縁部材とが前記第一の周壁部の内部空間に収容されるとともに、該第一の周壁部の内周壁面は、前記仕切部材の外側を回り込んで当該第一の周壁部に到達するRFID用電磁波信号を阻止又は抑制するための第一の電磁波シールド層で被覆される一方、
前記第二の枠部材には、前記他方の主表面側において前記第二の通信部材と前記第二の絶縁部材とが前記第二の周壁部の内部空間に収容されるとともに、該第二の周壁部の内周壁面は、前記仕切部材の外側を回り込んで当該第二の周壁部に到達するRFID用電磁波信号を阻止又は抑制するための第二の電磁波シールド層で被覆され、
前記第一及び第二の通信部材のうちリーダライタと前記仕切部材との間に位置する対面側通信部材が該仕切部材の対面側主表面に重ねられるとともに、リーダライタと前記仕切部材との間に位置しない非対面側通信部材が非対面側主表面に重ねられ、
前記対面側通信部材とリーダライタとの間の通信距離及び前記非対面側通信部材とリーダライタとの間の通信距離は、いずれもリーダライタから発せられるRFID用電磁波の波長以下に設定され、
重ね合わせ方向から透視したとき、前記仕切部材には、前記対面側通信部材のアンテナ及び前記非対面側通信部材のアンテナと各々部分的に重なり合うように孔形状にて貫通除去された開放領域が形成され、
前記開放領域は、リーダライタからのRFID用電磁波信号により前記仕切部材の対面側主表面に渦電流が発生して反磁界を生じるのを阻止又は抑制するとともに、前記対面側主表面で発生し前記仕切部材を伝搬して前記非対面側主表面に至る渦電流や、リーダライタからのRFID用電磁波信号のうち前記仕切部材の外側を回り込み前記非対面側主表面で発生する渦電流により前記非対面側主表面に磁界を生じる現象を阻害することによって、電磁波に対する前記仕切部材の減衰又は遮蔽作用を補完し、前記対面側通信部材のみがリーダライタからのRFID用電磁波信号を受信し、かつそれに対する応答信号をリーダライタに向けて発信する機能を付与し、RFID用電磁波信号の個別送受信を可能にすることを特徴とする非接触式近距離無線通信用カード。 - 非接触式の近距離無線通信に用いられる単一のカードであって、
導電性を有するとともに電磁波に対する減衰又は遮蔽作用を有する非磁性体で構成され、シート状又はフィルム状に成形された仕切部材と、
データ保存機能及び通信制御機能を有するICチップ本体と信号受発信機能を有するループ状アンテナとを含み、前記仕切部材の一方の主表面及び他方の主表面に対向して平面視で各々重なり合うように配置され、前記ループ状アンテナが所定の周波数範囲でのRFID用電磁波信号をリーダライタから受信し、かつそれに対する応答信号をリーダライタに向けて発信することにより、リーダライタに対する非接触式近距離無線通信を個々に行うための第一及び第二の通信部材と、
前記仕切部材と前記第一の通信部材との間及び前記仕切部材と前記第二の通信部材との間に各々配置されて所定の隙間を形成し、電気的な絶縁状態を付与するためにシート状又はフィルム状に形成された第一及び第二の絶縁部材と、
電気的な絶縁性を有する材質で構成されるとともにカード外形をなす矩形状の各辺に沿って窓枠状に形成された第一及び第二の周壁部が、前記仕切部材の両側の主表面を挟むように接触して各々配置された第一及び第二の枠部材とを備え、
前記第一の枠部材には、前記一方の主表面側において前記第一の通信部材と前記第一の絶縁部材とが前記第一の周壁部の内部空間に収容されるとともに、該第一の周壁部の内周壁面は、前記仕切部材の外側を回り込んで当該第一の周壁部に到達するRFID用電磁波信号を阻止又は抑制するための第一の電磁波シールド層で被覆される一方、
前記第二の枠部材には、前記他方の主表面側において前記第二の通信部材と前記第二の絶縁部材とが前記第二の周壁部の内部空間に収容されるとともに、該第二の周壁部の内周壁面は、前記仕切部材の外側を回り込んで当該第二の周壁部に到達するRFID用電磁波信号を阻止又は抑制するための第二の電磁波シールド層で被覆され、
前記第一及び第二の通信部材のうちリーダライタと前記仕切部材との間に位置する対面側通信部材が該仕切部材の対面側主表面に重ねられるとともに、リーダライタと前記仕切部材との間に位置しない非対面側通信部材が非対面側主表面に重ねられ、
前記対面側通信部材とリーダライタとの間の通信距離及び前記非対面側通信部材とリーダライタとの間の通信距離は、いずれもリーダライタから発せられるRFID用電磁波の波長以下に設定され、
重ね合わせ方向から透視したとき、前記仕切部材には、前記対面側通信部材のアンテナ及び前記非対面側通信部材のアンテナと各々部分的に重なり合うように切欠形状又はスリット形状にて貫通除去された開放領域が形成され、
前記開放領域は、リーダライタからのRFID用電磁波信号により前記仕切部材の対面側主表面に渦電流が発生して反磁界を生じるのを阻止又は抑制するとともに、前記対面側主表面で発生し前記仕切部材を伝搬して前記非対面側主表面に至る渦電流や、リーダライタからのRFID用電磁波信号のうち前記仕切部材の外側を回り込み前記非対面側主表面で発生する渦電流により前記非対面側主表面に磁界を生じる現象を阻害することによって、電磁波に対する前記仕切部材の減衰又は遮蔽作用を補完し、前記対面側通信部材のみがリーダライタからのRFID用電磁波信号を受信し、かつそれに対する応答信号をリーダライタに向けて発信する機能を付与し、RFID用電磁波信号の個別送受信を可能にすることを特徴とする非接触式近距離無線通信用カード。 - 前記第一及び第二の電磁波シールド層は非磁性体を含有し、めっき層又は塗膜で形成される請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の非接触式近距離無線通信用カード。
- 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の前記非接触式近距離無線通信用カードと、
前記第一の通信部材に対向して配置され、所定の周波数帯域又は周波数範囲で前記第一の通信部材との非接触式近距離無線通信のみが可能な第一のリーダライタと、
前記第二の通信部材に対向して配置され、前記第一の通信部材と同一の周波数帯域又は周波数範囲で前記第二の通信部材との非接触式近距離無線通信のみが可能な第二のリーダライタとを備え、
前記第一の通信部材のICチップ本体に設けられた第一のデータ保存部に対し前記第一のリーダライタにより実行されるデータの読み取り又は書き込み動作と、前記第二の通信部材のICチップ本体に設けられた第二のデータ保存部に対し前記第二のリーダライタにより実行されるデータの読み取り又は書き込み動作とが並行して処理可能であることを特徴とするデータ並行処理システム。
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