JP3001915B2 - 携帯機器及びステーションの間での遠隔情報交換システム - Google Patents

携帯機器及びステーションの間での遠隔情報交換システム

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、一般に、離れた携帯機器及びステーション
の間で情報を交換できる遠隔情報交換システムに関す
る。また、本発明は、特に、ステーションと、携帯機器
である「スマート」カードと呼ばれている電子メモリカ
ードとの間で情報を交換するのに適したシステムに関す
る。
［従来の技術］ カードにより支払いを行なう公衆電話においては、か
かるカードと装置との間で接触により情報交換を行うイ
ンタフェースを必要とするが、本明細書で用いる「遠
隔」情報交換の概念は、接触する必要がなく、離れた間
で情報交換できる点で上述のインタフェースと異なる。
接触を必要とするこの種のインタフェースは、利用者
を識別したり、特定の利用者が建築物に出入りするのを
管理するなどの種々のアプリケーションにおいて、使用
法が比較的制限されると考えられる。また、この種のイ
ンタフェースは、装置のスロットにカードを入れる必要
がある銀行取引処理においても使用法が制限される。
［発明が解決しようとする課題］ これらの制限を改善するために、本発明の発明者は、
異なった距離の間でも使用できる遠隔データ交換システ
ムを研究した。
誘導フレーム（枠状になった誘導性素子）の端子に供
給された電磁信号の振幅は、この電磁信号の周波数に同
調された共振回路と誘導フレームとの間の誘導結合状態
によって、可変できることが知られている。電磁信号の
振幅が大きくなるのは、共振回路の誘導性素子の面積
と、誘導フレームの面積との比があまり大きくない場合
である。
しかし、特に、メモリカードにより遠隔、即ち非接触
で情報交換を行う銀行取引処理において、共振回路と同
調したメモリカードの所持者は、誘導フレーム、即ち
「ゲート」に、このメモリカードを通して情報を交換し
ようとする。残念なことに、標準のメモリカードの面積
（約40cm2）に対するゲートの面積（約1.6m2）の比が大
きいため、ゲート内でカードの存在を示すには、誘導フ
レーム内での電気信号の振幅が小さく、「ノイズ」とみ
なされる可能性がある。さらに、この電気信号の振幅
は、ゲート内にいる人間の物理的特徴、例えば、体積に
依存する。これは、例えば、銀行取引処理において情報
を交換するために信頼性を保証するのには、電気信号の
振幅の安定性が不十分であることを意味する。
本発明は、上述の問題を解決するものである。
よって、本発明の目的は、「ゲート」内でのメモリカ
ードの存在を示すことができるように、かかるメモリカ
ード等の携帯機器と、誘導フレーム、即ち、ゲートの端
子とが遠隔誘導結合している期間中に、このゲートの端
子における電磁信号を変化させることである。
本発明の他の目的は、特に、メモリカードを所持して
いる人間の物理的特性により、電磁信号の振幅が変化す
ることを回避して、干渉されないようにすることであ
る。
また、本発明は、情報を送信するとき又は情報を受信
するときに、ほとんどエネルギーを消費しないで、非常
に安価なコストで送受信を行える装置を提供することで
ある。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、携帯機器及びステーションの間で遠隔的に
情報を交換するシステムである。
ステーション側においては、発振器と、ステーション
用プロセッサ（処理）装置とを具えている。この発振器
は、ステーション用誘導性素子を有する帰還ループを具
えており、静止周波数、及び静止周波数とは異なる周波
数を発生する。また、ステーション用プロセッサ装置
は、上述の発振器に接続されており、発振器の周波数の
変化を判断する。
また、携帯機器側においては、電子回路と、携帯機器
用プロセッサ（処理）装置とを具えている。この電子回
路は、アクティブ状態と、インアクティブ（非アクティ
ブ）状態の切り替えが可能である。アクティブ状態は、
ステーションと誘導的に結合できる状態であり、インア
クティブ状態は、ステーションと誘導的に結合しない状
態である。
また、この電子回路は、静止周波数とは異なった周波
数に同調された共振回路を具えており、ステーションに
おける静止周波数で、上述の帰還ループと誘導結合をす
ることができる。
携帯機器用プロセッサ装置は、ステーションに伝送す
べき情報に応じて電子回路の動作を切り替える。かかる
切り替えにより、ステーションの発振器の周波数が変化
して、ステーション用プロセッサ装置は、伝送された情
報を検出できる。
本発明では、通常とは幾分異なる方法で、発振器を用
いている。一般的に使用されている発振器は、できるだ
け安定した周波数の信号を発生できるように調整されて
いることが当業者には理解できよう。一方、本発明で
は、詳細に後述するように、発振器は帰還ループを具え
ており、そのパラメータの１つを変化させて、発振器が
発生する信号の周波数を可変している。そして、この周
波数変化を用いて、携帯機器からステーションに情報を
伝送する。
発振器は、増幅器と、発振回路用帰還ループとを具え
ており、この帰還ループは、ステーション用誘導性素子
と、２個のステーション用容量性素子（キャパシタ）と
を有する。
よって、特に好適な実施例においては、「改良型コル
ピッツ」形式の発振器を用いることが可能である。シス
テム待機時におけるこの発振器の周波数は、ステーショ
ン用誘導性素子のインダクタンスと全体的な容量との積
の平方根の逆数に略等しい。なお、ここで、上記の「全
体的な容量」は、上述の２個のステーション用容量性素
子の容量の積を、これら容量性素子の容量の和で除算し
た値に等しい、これら２個のステーション用容量性素子
の夫々の容量値は、電子回路の切り替えによって発振器
が発生する周波数変化を最大にするように選択される。
この容量値は、好ましくは、全体的な容量の値の２倍で
ある。
本発明では、発振器の増幅器の入力抵抗を低くするこ
とが望ましい。これによって、ベース接地型トランジス
タで構成した発振器用増幅器を用いることが可能であ
る。
本発明の他の実施例では、携帯機器側の電子回路は、
携帯機器用誘導性素子と、携帯機器用キャパシタ（容量
性素子）とを具えている。これらの素子は互いに接続さ
れており、アクティブ状態で共振回路を形成する。ま
た、これら２個の素子の一方及び／又は他方に接続され
たスイッチング装置を用い、アクティブ状態とインアク
ティブ状態との間で電子回路を切り替える。
一般的には、ステーション用誘導性素子及び携帯機器
用誘導性素子の各々は、抵抗を有する。携帯機器とステ
ーション用誘導性素子が誘導的に結合すると、ステーシ
ョン用誘導性素子には、ステーション用誘導性素子と携
帯機器用誘導性素子の間の相互誘導係数と、携帯機器用
誘導性素子の抵抗とによって決まる付加的な抵抗が生じ
る。この付加的な抵抗値を、ステーション用誘導性素子
の抵抗値で除算した値は、所定値、例えば、50よりも大
きい。
また、携帯機器用誘導性素子により、浮遊容量をあま
り共振回路に与えないようにする。携帯機器がカードの
ようなものである場合、携帯機器用誘導性素子は、この
カードの正面及び裏面に交互且つ連続的に形成されてコ
イルになされた導体により構成してもよい。
本発明の他の特徴によれば、双方向性情報交換を行う
ために、携帯機器は、ステーションから携帯機器に伝送
された情報を受信する受信装置と、分析装置とを含んで
もよい。この受信装置は、伝送された情報に応じて、稼
働状態と待機状態の間で切り替わる。なお、アクティブ
状態においては、受信装置が発振器の反応ループ（帰還
ループ）と誘導的に結合されている。また、分析装置
は、この切り替えによって得た伝送情報を導出する。携
帯機器は、独自の電源を具えているのが好ましい。
特定実施例においては、受信装置は、共振回路と、電
界効果トランジスタ（FET）の如き付加的なスイッチン
グ装置とを具えている。このスイッチング装置は、共振
回路により制御されて、受信装置が検知した状態に応じ
て、分析装置に２進データを供給する。
本発明は、かかるシステムに用いるステーション及び
携帯機器を提供するものである。
本発明の他の利点及び特徴は、添付図を参照した以下
の説明から明らかになろう。
［実施例］ 以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。添付図
は、本発明の概念を説明するためのものである。よっ
て、以下の説明は、本発明をどのように実施するかを示
すと共に、本発明を理解するためのものである。
特に明記しない限り、以下の説明では、携帯機器をメ
モリカード形式とし、ステーションを端末装置とする。
この端末装置は、誘導性ゲートを有し、メモリカードの
所有者がこのゲートにメモリカードを通す。当然、上述
のように、本発明は、かかる特定のアプリケーションに
限定されるものではない。
第１図は、本発明による携帯機器及びステーションの
間での遠隔情報交換システムに用いるステーションの一
実施例の構成図である。端末装置Ｓは、発振器OSを具え
ている。この発振器OSは、増幅器２と、この増幅器２の
出力端SOをその入力端に接続する帰還ループ１とを有す
る。後述の如く、帰還ループ１の構成素子を適切に選択
し配置することにより、発振器OSの周波数は可変であ
る。増幅器２の出力端SOに接続されたステーション用プ
ロセッサ（処理）装置MTSが、周波数の変化を処理す
る。端末装置Ｓは、ステーション用電源MASから電源を
供給される。
第２図は、本発明に用いるステーションが有する発振
器OSの概略の回路図である。この第２図から、発振器OS
の概略的な構成は、「コルピッツ」形式であることが理
解できよう。この形式の発振器は、例えば、DUNOD UNIV
ERSITE社発行のJean AUVRAY著「ELECTRONIQUE DES SIGN
AUX ANALOGIQUES」（アナログ信号エレクトロニクス）
の273頁〜276頁に記載されている。
増幅器２は、ベース接地型トランジスタT20を具えて
いる。このトランジスタは、フランスのRTC社が販売し
ている2N2222A型トランジスタでよい。このトランジス
タのエミッタは、バイアス抵抗器R22を介して接地され
ており、そのベースは、バイアス抵抗器R20を介して電
圧＋Ｖを受けると共に、抵抗器R21及びこの抵抗器R21と
並列接続されたキャパシタC20を介して接地されてい
る。なお、電圧＋Ｖは、電源MASから供給される。
帰還ループ１は、ステーション用誘導性素子L10と、
２個のキャパシタC10及びC11とを具えている。誘導性素
子L10は、メモリカードを所持する人がこのメモリカー
ドを通せるようなゲートとなっており、矩形の巻線で構
成されている。この矩形の巻線の一端は、電圧＋Ｖを受
け、その他端は、トランジスタT20のコレクタに接続さ
れている。誘導性素子L10は、誘導フレーム（枠）であ
り、この誘導フレームの大きさは、標準のドアと同じ大
きさであり、縦2m×横80cm程度である。よって、この誘
導フレームL10を人間が通れるので、カード所有者は、
カードを手に持つ必要がなく、カードを身につけてよ
い。このように構成された誘導フレームのインダクタン
スは、6.7マイクロヘンリー（μＨ）であり、その抵抗R
10は、0.1Ωである。
２個のキャパシタの一方であるC11は、トランジスタT
20のエミッタとコレクタの間に接続されており、その容
量は56ピコファラッド（pF）である。もう一方のキャパ
シタC10は、トランジスタT20のエミッタと接地との間に
接続されており、抵抗器R22の両端に並列に接続されて
いる。このキャパシタC10の容量は、実質的に150pFであ
る。
しかし、トランジスタT20には、独自の浮遊容量があ
る。よって、参照符号C11で示す第１ステーション用容
量性素子は、トランジスタT20のエミッタとコレクタ間
の全容量を表すものとする。また、参照符号C10で示す
第２ステーション用容量性素子は、トランジスタT20の
エミッタと接地間の全容量を表すものとする。
これら２個のキャパシタの容量は、ステーション用容
量性素子の実際の容量が約176pFになるようにする。
誘導フレームL10がメモリカードと誘導的に結合して
いない場合、発振器は静止周波数F0の信号を発生する。
２個のキャパシタC10及びC11の容量は、誘導フレーム
L10がメモリカードと誘導的に結合したときに、発振器
が発生する信号の周波数が大きく変化するように選択さ
れる。発振器の構成は、一般的なコルピッツ型発振器で
あるが、従来の発振器の動作と比較した場合、特殊であ
り、通常でない特性を表すため、以下、「改良型コルピ
ッツ」発振器と呼ぶことにする。
第３図は、本発明で用いる携帯機器の一実施例の概略
の回路図である。第３図に示すように、本発明が用いる
カードＣは、標準メモリカードと同じ形式であり、その
大きさは85mm×55mmである。また、メモリカードＣは、
電子回路３を具えている。この電子回路３は、インダク
タンスが6.7μＨの携帯機器用誘導性素子L30を具えてお
り、この誘導性素子L30の抵抗R30は0.5Ωである。この
メモリカードＣの所有者がステーションのゲートを通過
すると、誘導性素子L30は、ステーション用誘導性素子L
10と誘導的に結合するように配置される。これら携帯機
器用誘導性素子L30と、ステーション用誘導性素子L10の
２個の誘導性素子の間に、相互誘導係数Ｍが生じる。メ
モリカードＣがゲートの中央にある場合、相互誘導係数
Ｍは、4.34×10-8Hである。この相互誘導係数Ｍの値
は、カードがゲートの何れかのライザー（けあげ板）に
近付くほど増加する。
携帯機器用キャパシタC30は誘導性素子L30の両端に並
列に接続されており、共振回路を構成している。キャパ
シタC30の容量と誘導性素子L30のインダクタンスは、端
末装置の発振器OSの静止周波数F0とは異なる周波数ＦR
に同調するように選択される。
しかし、この共振回路は、上述の静止周波数で、帰還
ループと誘導結合する。
ステーション用プロセッサ装置MTSによる分析を行う
ためには、この静止周波数F0と周波数ＦRとの周波数の
変化は、所定の限界値を越えていなければならない。こ
のアプリケーションにおいて、この限界値は、50kHzに
固定されているが、プロセッサ装置MTSの感度が良けれ
ば、この限界値はそれより低くてもよい。また、この周
波数変化が所定の限界値以上になるように、帰還ルー
プ、電子回路３の素子を選択する。
電子回路３は、スイッチング装置MCにより２つの状態
の間で切り替え可能である。このスイッチング装置MC
は、第３図ではスイッチとして表し、キャパシタC30、
誘導性素子L30の両端B1とB2を短絡できる。アクティブ
状態では、スイッチMCが開き、電子回路３は共振回路を
形成する。また、インアクティブ状態では、スイッチMC
が閉じて、キャパシタC30及び誘導性素子30の各々の両
端が短絡され、接地される。
携帯機器用プロセッサ装置MTOは、情報記憶装置MSDに
接続されており、スイッチング装置MCを制御する。これ
らプロセッサ装置MTO及び記憶装置MSDは、中央ユニット
UCを形成する。特に、メモリカードの場合、この中央ユ
ニットUCは、カードのマイクロプロセッサと、これと関
連したメモリとを具えている。
携帯機器用プロセッサ装置MTOの１つの入力端は、接
地又は所定電圧＋VDDに接続されている。この電圧＋VDD
は、携帯機器用電源装置MAOにより供給される。どのよ
うに接続するかは、スイッチング装置MCAによって決め
られる。このスイッチング装置MCAは、アクティブ状態
の時、カードＣの共振回路により制限される。
第４図は、図３に示す携帯機器の実施例の構成図であ
り、この第４図に示すように、これらのスイッチング装
置は、電界効果トランジスタ（FET）により構成しても
よい。トランジスタMCは、Ｎチャンネルの絶縁グリッド
形式（ＮチャンネルMOS）であり、より特定的には、デ
プレッション型（depletion）トランジスタである。こ
のトランジスタMCのグリッドは、中央ユニットUCに接続
され、そのドレインは、キャパシタC30の接地されてい
るのとは反対の端子に接続され、そのソースは接地さ
れ、そのサブストレートは、非接続のまま、即ち、「フ
ローティング」している。
トランジスタMCAは、トランジスタMCと同様であり、
トランジスタMCAのグリッドは、トランジスタMCのドレ
インが接続されているのと同じキャパシタC30の同じ端
子に接続されている。トランジスタMCAのサブストレー
ト及びソースは、共に接地されており、そのドレイン
は、バイアス抵抗器R40を介して電圧＋VDDを受けると共
に、中央ユニットUCの入力端にも接続されている。
携帯機器用誘導性素子は、厚さが0.8mmで、両面にプ
リントされた回路で構成される。回路のこの厚さによ
り、カード上の誘導性素子の配置を最適にして、複数の
巻回（コイル）の間の浮遊容量を最小にできる。よっ
て、カードの共振回路のＱ係数を所望のアプリケーショ
ンに対して適切にできる。なお、カードの全浮遊容量を
50pF未満にできるのが望ましい。
誘導性素子L30が、例えば、８個の巻回（コイル）SP
から構成した場合、その配置は、第５図に示すようにし
てもよい。この場合、４個のコイルがカードＣの一方の
面に形成され、残りの４個のコイルがカードＣの他方の
面に形成されている。また、４つの基本的な浮遊容量Cp
が２組のコイルの間に生じるが、これら浮遊容量は、実
質的には並行になっている。よって、全体の浮遊容量
は、基本的浮遊容量の総和に略等しい。
誘導性素子L30を第６図に示すような配置にした場
合、誘導性素子の各コイルは、カードＣの正面及び裏面
で交互に接続されている。基本的浮遊容量Cpが実質的に
直列接続されるので、全体的な浮遊容量は、実質的に各
基本的浮遊容量の値の４分の１である。この利点を有す
る配置を、第７図に詳細に示す。
第７図において、左側部分は、カードの正面CRを示
し、右側部分は、カードの裏面CVを示す。当然のことな
がら、これら図示した部分は、正面と裏面とを逆にする
こともできる。カードの正面において、参照符号LB1
は、携帯機器用誘導性素子の第１端子を示す。
この端子LB1は、“オープン（開いた）”ターンであ
る第１コイルSP1の一端であり、このコイルの他端は、
スルーポイントPT12である。このスルーポイントPT12に
おいて、導電路は、カードＣを通過して、このカードＣ
の裏面に向かう。裏面において、第２コイルSP2は、ス
ルーポイントPT12から始まり、コイルを形成しながら、
スルーポイントPT12の近傍に配置されたスルーポイント
PT23に向かう。次に、導電路は、スルーポイントPT23か
らカードの正面に向かい、コイルSP1の開いた部分を
“クローズ（閉じる）”ように直線部分に沿う。さら
に、導電路は、コイルSP1の外側に沿って配置され、ス
ルーポイントPT23に近接して配置されたスルーポイント
PT34にて終わる。よって、第３の“オープン（開い
た）”コイルSP3が完成する。カードＣの裏面では、ス
ルーポイントPT34からスルーポイントPT45までコイルSP
2に沿って進み、第４コイルSP4が形成される。
導電路の経路が更に同様に設けられて、カードの正面
に更に２個のコイルSP5及びSP7が形成され、裏面には別
の２個のコイルSP6及びSP8が形成される。これらコイル
は、スルーポイントPT56、PT67、PT78で互いに接続さ
れ、最終コイルSP8の終了点PT88もスルーポイントであ
る。このスルーポイントPT88は、誘導性素子L30の第２
端子であり、カードＣの正面で絶縁された導電路（第７
図には図示せず）によって、第２端子LB2に接続され
る。この第２端子LB2は、コイルの内側に配置された直
線的な導電部分であり、第１端子LB1と対向している。
カードの他の構成素子は、このカードの正面上に設け
られたコイルの内側に配置されている。
本発明のシステムの動作を、第８図及び第９図、並び
に数式を参照して、更に詳細に説明する。第８図は、第
２図に示す発振器の等価回路図であり、第９図は、本発
明が用いるステーション側の発振器が使用する種々の素
子を選択する際に用いるため、実験的に求めた特性曲線
図である。また、数式中のｊは虚数単位であり、j2＝−
１である。総ての数式において、各項は、何らかの数値
に関連している。説明を簡略化するため、数式の各項
は、本システムに用いる構成素子の参照符号と同じ符号
で示すが、数式では、構成素子の値を示す。
電子回路３がアクティブ状態の時、即ち、電子回路３
が角周波数ωＲに同調した共振回路を構成している時
に、電子回路３の共振回路とステーション用誘導性素子
L10とが誘導結合すると、ステーション用誘導性素子L10
の抵抗R10は、式（Ｉ）で示す値Ｒだけ増加する。
Ｒ＝M2×ωR2/R30 …（Ｉ） 端末装置の増幅器２及び帰還ループ１の等価回路を第
８図に示す。Re及びRsは、増幅器２の入力抵抗及び出力
抵抗を夫々示す。複合インピーダンスZ1、Z3及びZ2は、
それぞれ式（II）、（III）及び（IV）に示すようであ
る。
Z1＝j/（C10・ωＲ） …（II） Z3＝j/（C11・ωＲ） …（III） Z2＝R10＋Ｒ＋ｊ・L10・ω …（IV） 発振器OSを発振可能にするためには、次の式で示され
るＡとＢの積Ａ・Ｂが１にならなければならない。
増幅器２の利得Ｇは、発振を維持するのに充分でなけ
ればならない。さらに、付加的な抵抗Ｒが帰還ループ１
に対して充分な影響を確実に与えるためには、ステーシ
ョン用誘導性素子の抵抗R10に対する付加的な抵抗Ｒの
比（R/R10）が充分に大きいことが必要である。この場
合、選択した値は、約50である。かかる条件の下で、ス
テーション用誘導性素子のインピーダンスZ2は、式（VI
II）で求めた値に等しいと仮定できる。
Z2＝Ｒ＋ｊ・L10・ωＲ …（VIII） 最初の近似として、角周波数ωＲを式（IX）により求
める。
この式において、ω０は、ステーション用誘導性素子
L10の両端間の信号の待機状態における角周波数を示
し、その値は式（Ｘ）で与えられる。式（Ｘ）中のＣは
式（XI）で示す値である。これは全体的な容量の値であ
り、２個のステーション用容量性素子の値を、これら容
量性素子の値の和で乗算して得た値に等しい。
積（Re・Rs・C10・C11）は、積（L10・Ｃ）と比較し
て非常に大きく、角周波数ω０は式（XII）で近似でき
る。
このアプリケーションにおいては、周波数F0を6.5MHz
に選択している。
携帯機器が端末装置と誘導的に結合しない場合、発振
器OSの動作周波数は静止周波数F0となる。
カードがステーションのゲート内にあるとき、周波数
ＦRに同調されている共振回路を、発振器OSの帰還ルー
プ１と適切に誘導結合して、発振器OSの動作周波数を可
変できるようにする必要がある。
電子回路がインアクティブ状態にあるときと、アクテ
ィブ状態にあるときとの間の周波数変動は、できるだけ
大きい方が望ましい。よって、いくつかの条件を満足す
ることが望ましい。
第１の条件は、増幅器２の入力抵抗Reに関する。式
（IX）は、他の条件が等しい場合、入力抵抗ができるだ
け小さいことが望ましいことを示しており、好適には10
0Ω未満である。これにより、ベース接地形式の回路が
エミッタ接地形式の回路よりも入力抵抗が小さいため、
トランジスタT20をベース接地形式に接続することが好
ましい。さらに、かかる回路は温度安定性も良好であ
る。
他の条件は、２個のステーション用容量性素子の容量
の積C10・C11である。他の条件が同じならば、ゲートに
カードが挿入されたときに、周波数変動ができるだけ大
きくなるように、この積の値をできるだけ小さくするこ
とが望ましい。しかし、角周波数ω０が選択されると、
全体的な容量Ｃが決まる。この場合、式（XI）を考慮す
ると、C10及びC11の２つの値の各々が全体の容量の２倍
に等しい場合に、積C10・C11が最小値になる。
この結果は、第９図の実験曲線（実験で求めた特性曲
線）から判る。この曲線は、式（XIII）で得られる周波
数の変化DFを示す。
DF＝（ωＲ−ω０）/2π …（XIII） ここで、ωＲ−ω０は式（IX）から求めた式（XIV）
により近似できる。ここでは、値C11を、式（XV）から
求めた値に置換している。
C11＝C10・C/（C10−Ｃ） …（XV） この曲線から、C10の値が、全体の容量（88pF）の２
倍に相当する176pFのとき、周波数変動DFが最大になる
ことが判る。
この実験曲線は、理論曲線（理論的に求めた特性曲
線）に非常に近似しており、この実験曲線を用いて、共
振回路の同調を調整する。カードをゲートの中央に配置
した（最適条件）後、最大周波数が得られるまで、携帯
機器用容量性素子C30の値を調整する。これが、共振回
路の同調周波数ＦRとなる。この場合、キャパシタC30の
値は、約88pFであり、同調周波数は、約6.554MHzであ
る。周波数変動（54kHz）は、第９図の限界値SE（50kH
z）よりも確実に大きくなる。
一般に、カードから端末装置（ステーション）に伝送
する情報は、２進数（ビット）０又は１の形式で、記憶
装置MSDに蓄積されている。かかる情報を伝送する際、
携帯機器用プロセッサ装置MTOがFETを制御して、現在の
ビット値に応じて、電子回路３をアクティブ状態にする
か、又はインアクティブ状態にする。伝送されたビット
値のデータに応じて、発振器OSの動作周波数が、静止周
波数F0から値ＦRになるか、又はその逆になる。ステー
ション用プロセッサ装置MTSは、これら周波数の変化を
分析して、伝送された情報を導出する。
端末装置からカードへの情報の伝送は、携帯機器用誘
導性素子L30の端子に単に電圧を供給するか、供給しな
いかだけで行う。このときには、電子回路３をアクティ
ブ状態にする。即ち、共振回路を形成する必要がある。
０又は１のビットのシーケンスの形式で、端末装置から
カードに情報を伝送する。伝送するビットの値に応じ
て、ステーション用プロセッサ装置MTSは、ステーショ
ン用誘導性素子L10の端子に電圧を供給するか又は供給
しない。したがって、携帯機器用誘導性素子L30の両端
に電圧が誘導されるか又は誘導されない。
誘導性素子L30の両端間に電圧が存在しないと、電界
効果トランジスタMCAは、ハイ状態を携帯機器用プロセ
ッサ装置MTOの入力端に供給する。即ち、このときプロ
セッサ装置MTOの入力端が＋VDDに接続される。
誘導性素子L30の両端子間に電圧が存在すると、電界
効果トランジスタMCAは、携帯機器用プロセッサ装置MTO
の入力端を接地（ロー状態）に接続する。
よって、電界効果トランジスタMCAは、共振回路によ
り制御され、この共振回路と共に、端末装置から伝送さ
れたデータを受信する手段を構成していることが理解で
きよう。これら受信手段は、発振器OSの帰還ループ１に
誘導的に結合された稼働状態、即ち誘導性素子L30の両
端間に電圧が生じ、携帯機器用プロセッサ装置MTOの入
力が接地されている状態と、待機状態、即ち共振回路が
端末装置に誘導的に結合されず、携帯機器用プロセッサ
装置MTOの入力が電圧＋VDDを受ける状態との間で切り替
わる。
当然のことながら、このアプリケーションにおいて、
携帯機器用プロセッサ装置MTOは、受信した情報を分析
する手段を構成し、この情報は、２進データ形式で記憶
装置MSDに蓄積される。しかし、カードが、携帯機器用
プロセッサ装置とは異なる分析手段を具えると共に、伝
送すべきデータを蓄積する手段とは別に受信データを蓄
積する手段を具えることも可能である。
カードをゲートに誘導的に結合しない場合、電子回路
３は、アクティブ状態にあり、端末装置用発振器OSの周
波数に同調できる共振回路を形成する。このとき、受信
手段は待機状態にあり、携帯機器用プロセッサ装置MTO
の入力端は電圧＋VDDを受ける。カード所持者がゲート
内に移動すると、受信手段が稼働状態になり、携帯機器
用プロセッサ装置MTOの入力端を接地する。この変化に
応答して、カードは、情報、例えば、識別番号を端子装
置に伝送する。この伝送期間中、電子回路３は、伝送さ
れた２進データに応じて、アクティブ状態又はインアク
ティブ状態になる。また、携帯機器用プロセッサ装置MT
Oは入力を禁止する。
有用なデータの総てを伝送し、また、端末装置が携帯
機器に情報を伝送するならば、この伝送期間中、電子回
路３は、アクティブ状態が維持される。また、受信手段
は、端末装置から受けた２進データに応じて、待機状態
から稼働状態になるか、又はその逆になる。
カード用電源装置MAOは、携帯機器用プロセッサ装置M
TOに電力を供給すると共に、電界効果トランジスタMCA
をバイアスするのみに使用する点に留意されたい。カー
ド及び端末装置の間でいずれかの方向にデータを伝送す
る期間中、データ交換のためにエネルギーを必要としな
い。この低消費電力により、カードの電気的寿命を長く
できる。
本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、
後述の如き種々の変更が可能である。
場合によっては、カード（携帯機器）から端末装置に
情報を伝送する期間中、携帯機器用誘導性素子の端子間
に生じたエネルギーによって、カード内の種々の構成素
子に電力を供給することが可能である。
また、コンピュータ端末へのアクセスを制御する場合
には、ステーション用誘導性素子の大きさを小さくして
もよい。この場合、ユーザは、身につけたカードやバッ
ジなどの携帯機器を誘導性の台の上に置くことを要求さ
れる。よって、端末装置は、ユーザにアクセスを許可す
る前に、誘導性台を介してユーザのバッジなどから識別
番号を読みとることができる。このアプリケーションに
よっても、ユーザは、端末装置へのパスワードの入力は
不要となる。この形式のカードは、「近接カード」と当
業者に呼ばれている。
当然のことながら、上述した手段のいくつかが不要な
変形においては、これらを省略してもよい。特に、バッ
ジを用いて建物の中に入るのを制御するときに、上述の
受信手段が不要な場合がある。かかる場合、カードから
端末装置への識別番号の伝送のみが行われるからであ
る。
［発明の効果］ 上述の如く、本発明によれば、ステーション（端末装
置）のゲート（誘導性フレーム）内に携帯機器（メモリ
カード）が存在すると、ステーション及び携帯機器が誘
導結合して、携帯機器からステーションに情報を確実に
伝達できる。また、情報をステーションから携帯機器に
伝達することもできる。よって、ステーション及び携帯
機器間での情報を双方向に伝送できる。さらに、携帯機
器からステーションへの情報の伝達は、発振器OSの同調
周波数を変化させて、発振器OSの出力信号の周波数を変
化させるだけであるので、ほとんどエネルギーを消費し
ないで、非常に安価なコストで送受信を行える。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明による携帯機器及びステーションの間
での遠隔情報交換システムに用いるステーションの一実
施例の構成図、第２図は、本発明に用いるステーション
が有する発振器の簡略化した回路図、第３図は、本発明
が用いる携帯機器の一実施例の簡略化した回路図、第４
図は、第３図に示す携帯機器の特定実施例の構成図、第
５図及び第６図は、本発明に用いる携帯機器が有する誘
導性素子の結線を示す図、第７図は、第６図に対応し、
カードの正面及び裏面における誘導性素子の物理的配置
を示す図、第８図は、第２図に示す発振器の等価回路
図、第９図は、本発明が用いるステーション側の発振器
が使用する種々の素子を選択する際に用いるために、実
験的に求めた特性曲線図である。 C:携帯機器（メモリカード）、L10:ステーション用誘導
性素子、MAO:カード用電源装置、MAS:ステーション用電
源装置、MC及びMCA:スイッチング装置（電界効果トラン
ジスタ）、MSD:記憶装置、MTO:携帯機器用プロセッサ装
置、MTS:ステーション用プロセッサ装置、OS:発振器、
S:ステーション（ターミナル装置）、UC:中央ユニッ
ト、1:帰還ループ、2:増幅器、3:電子回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−63050（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−91352（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−213433（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04B 5/00

Claims (29)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】携帯機器及びステーションの間で遠隔的に
    情報を交換するシステムであって、 上記ステーション（Ｓ）は、発振器（OS）と、ステーシ
    ョン用プロセッサ装置（MTS）とを具え、 上記発振器は、ステーション用誘導性素子（L10）を有
    する帰還ループ（１）を具え、静止周波数、及び静止周
    波数とは異なる周波数の信号を発生し、 上記ステーションプロセッサ装置は、上記発振器に結合
    され、上記発振器の周波数の変化を判断し、 上記携帯機器（Ｃ）は、電子回路（３）と、携帯機器用
    プロセッサ装置（MTO）とを具え、 上記電子回路は、アクティブ状態とインアクティブ状態
    との切り替えが可能で、且つ上記静止周波数とは異なっ
    た周波数に同調された共振回路を具えており、上記静止
    周波数で上記帰還ループ（１）と誘導結合でき、 上記携帯機器用プロセッサ手段は、上記ステーションに
    伝送すべき情報に応じて上記アクティブ状態、インアク
    ティブ状態の切り替えが可能であり、 上記ステーション用プロセッサ装置は、上記電子回路の
    アクティブ状態、インアクティブ状態の状態切り替えに
    よって生じる上記発振器の周波数変化により伝送された
    情報を導出する ことを特徴とする携帯機器及びステーションの間での遠
    隔情報交換システム。
  2. 【請求項２】上記共振回路により生じる静止周波数と、
    静止周波数とは異なる周波数との周波数変化が、所定値
    よりも大きくなるように、上記電子回路の回路素子及び
    上記帰還ループの回路素子を選択したことを特徴とする
    請求項１記載の携帯機器及びステーションの間での遠隔
    情報交換システム。
  3. 【請求項３】上記発振器（OS）は、増幅器手段（２）
    と、発振回路用帰還ループとを有することを特徴とする
    請求項１又は２記載の携帯機器及びステーションの間で
    の遠隔情報交換システム。
  4. 【請求項４】上記帰還ループは、ステーション用誘導性
    素子（L10）と、２個のステーション用容量性素子（C1
    0、C11）とを有することを特徴とする請求項３記載の携
    帯機器及びステーションの間での遠隔情報交換システ
    ム。
  5. 【請求項５】上記増幅器手段（２）の入力抵抗は低いこ
    とを特徴とする請求項３又は４記載の携帯機器及びステ
    ーションの間での遠隔情報交換システム。
  6. 【請求項６】上記発振器は、改良型コルピッツ形式であ
    ることを特徴とする請求項４又は５記載の携帯機器及び
    ステーションの間での遠隔情報交換システム。
  7. 【請求項７】上記発振器の静止周波数の角周波数（ω
    ０）は、上記ステーション用誘導性素子（L10）のイン
    ダクタンスと全体的な容量（Ｃ）との積の平方根の逆数
    に略等しく、 上記全体的な容量（Ｃ）は、上記２個のステーション用
    容量性素子（C10、C11）の容量の積を、上記２個のステ
    ーション用容量性素子の容量の和で除算した値に略等し
    く、 上記電子回路のアクティブ状態、インアクティブ状態の
    状態切り替えによって上記発振器が発生する周波数の変
    化が最大となるように、上記２個のステーション用容量
    性素子の夫々の容量を選択したことを特徴とする請求項
    ６記載の携帯機器及びステーションの間での遠隔情報交
    換システム。
  8. 【請求項８】上記２個のステーション用容量性素子の夫
    々の容量が上記全体的な容量の略２倍であることを特徴
    とする請求項７記載の携帯機器及びステーションの間で
    の遠隔情報交換システム。
  9. 【請求項９】上記発振器の上記増幅器手段（２）がベー
    ス接地型トランジスタ（T20）で構成されたことを特徴
    とする請求項６〜８の１つに記載の携帯機器及びステー
    ションの間での遠隔情報交換システム。
  10. 【請求項１０】上記発振器の上記増幅器手段（２）のベ
    ース接地型トランジスタのベースにはキャパシタ（C2
    0）と抵抗の並列回路が接続されたことを特徴とする請
    求項９記載の携帯機器及びステーションの間での遠隔情
    報交換システム。
  11. 【請求項１１】上記携帯機器の上記電子回路は、並列接
    続された携帯機器用誘導性素子（L30）及び携帯機器用
    容量性素子（C30）を有し、 上記アクティブ状態にて上記共振回路を形成し、 スイッチング装置（MC）が上記携帯機器用誘導性素子及
    び上記携帯機器用容量性素子一方及び／又は他方に接続
    されており、 上記アクティブ及び上記インアクティブ状態の間で上記
    電子回路を切り替えることを特徴とする請求項１〜10記
    載の携帯機器及びステーションの間での遠隔情報交換シ
    ステム。
  12. 【請求項１２】上記ステーション用誘導性素子及び上記
    携帯機器用誘導性素子の各々は抵抗を有し、 上記電子回路のアクティブ状態において、上記携帯機器
    用誘導性素子とステーション用誘導性素子が誘導的に結
    合したとき、ステーション用誘導性素子には、ステーシ
    ョン用誘導性素子と携帯機器用誘導性素子の間の相互誘
    導係数と、携帯機器用誘導性素子の抵抗とによって決ま
    る付加的な抵抗（Ｒ）が生じ、 上記付加的な抵抗（Ｒ）を上記ステーション用誘導性素
    子の抵抗（R10）で除算した値（R/R10）が所定値よりも
    大きいことを特徴とする請求項11記載の携帯機器及びス
    テーションの間での遠隔情報交換システム。
  13. 【請求項１３】上記所定値が約50であることを特徴とす
    る請求項12記載の携帯機器及びステーションの間での遠
    隔情報交換システム。
  14. 【請求項１４】上記携帯機器用誘導性素子（L30）が、
    わずかな浮遊容量を上記共振回路に与えることを特徴と
    する請求項１〜13の１つに記載の携帯機器及びステーシ
    ョンの間での遠隔情報交換システム。
  15. 【請求項１５】上記携帯機器がカードなどの携帯機器で
    あり、 上記カードを貫通して、上記カードの正面及び裏面に交
    互且つ連続的に配置された巻回（SP）を形成する電気的
    導体により、上記携帯機器用誘導性素子を構成すること
    を特徴とする請求項14記載の携帯機器及びステーション
    の間での遠隔情報交換システム。
  16. 【請求項１６】上記スイッチング装置（MC）は、電界効
    果トランジスタで構成されることを特徴とする請求項11
    〜15の１つに記載の携帯機器及びステーションの間での
    遠隔情報交換システム。
  17. 【請求項１７】上記携帯機器は、伝送すべき情報を蓄積
    する記憶装置（MSD）を有することを特徴とする請求項
    １〜16の１つに記載の携帯機器及びステーションの間で
    の遠隔情報交換システム。
  18. 【請求項１８】上記携帯機器は、電源装置（MAO）を有
    することを特徴とする請求項１〜17の１つに記載の携帯
    機器及びステーションの間での遠隔情報交換システム。
  19. 【請求項１９】上記携帯機器は、上記ステーションから
    上記携帯機器に伝送された情報を受信する受信手段（3,
    MCA）と、分析手段（MTO）とを更に有し、 上記受信手段は、伝送された情報に応じて、上記受信手
    段が上記発振器の上記帰還ループに誘導的に結合する稼
    働状態と、待機状態との間で切り替わり、 上記分析手段は、上記切り替えによって得た伝送情報を
    導出することを特徴とする請求項18記載の携帯機器及び
    ステーションの間での遠隔情報交換システム。
  20. 【請求項２０】上記受信手段は、上記電子回路（３）
    と、該電子回路に制御されて、上記受信手段が検知した
    状態に応じて上記分析手段（MTO）に２進データを供給
    するスイッチング装置（MCA）とを有することを特徴と
    する請求項19記載の携帯機器及びステーションの間での
    遠隔情報交換システム。
  21. 【請求項２１】上記スイッチング装置（MCA）が電界効
    果トランジスタであることを特徴とする請求項20記載の
    携帯機器及びステーションの間での遠隔情報交換システ
    ム。
  22. 【請求項２２】上記携帯機器は、受信した情報を蓄積す
    る記憶装置（MSD）を有することを特徴とする請求項19
    〜21の１つに記載の携帯機器及びステーションの間での
    遠隔情報交換システム。
  23. 【請求項２３】上記分析手段は、上記携帯機器用プロセ
    ッサ装置（MTO）であることを特徴とする請求項19〜22
    の１つに記載の携帯機器及びステーションの間での遠隔
    情報交換システム。
  24. 【請求項２４】上記携帯機器は、上記受信した情報と、
    伝達する上記情報との両方を蓄積する共通の記憶手段
    （MSD）を有することを特徴とする請求項19〜21の１つ
    に記載の携帯機器及びステーションの間での遠隔情報交
    換システム。
  25. 【請求項２５】上記ステーションは、上記ステーション
    用誘導性素子（L10）を形成する誘導性ゲートを有する
    ことを特徴とする請求項１〜24の１つに記載の携帯機器
    及びステーションの間での遠隔情報交換システム。
  26. 【請求項２６】上記携帯機器は、カード、バッジ、又は
    類似の形式の携帯機器であることを特徴とする請求項１
    〜25の１つに記載の携帯機器及びステーションの間での
    遠隔情報交換システム。
  27. 【請求項２７】上記携帯機器は、メモリカード形式であ
    ることを特徴とする請求項23記載の携帯機器及びステー
    ションの間での遠隔情報交換システム。
  28. 【請求項２８】ステーションが上記システムの一部を形
    成することを特徴とする請求項１〜27の１つに記載の携
    帯機器及びステーションの間での遠隔情報交換システ
    ム。
  29. 【請求項２９】携帯機器が上記システムの一部を形成す
    ることを特徴とする請求項１〜27の１つに記載の携帯機
    器及びステーションの間での遠隔情報交換システム。
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