JP3392016B2 - 電力伝送システム並びに電力伝送および情報通信システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の対象とする技術分野】本発明は、電力送信装置
からＩＣカードに電磁波を用いて電力を伝送する電力伝
送システムであって、前記伝送された誘起電力を直流電
圧に変換し、前記伝送された誘起電力または該誘起電力
に応じた電圧を検出し、この検出された誘起電圧または
該誘起電力に応じた電圧に基づいてインピーダンスを制
御して所望の直流電圧を得て内部回路に供給するＩＣカ
ードを有することを特徴とする電力伝送システムおよび
ＩＣカード並びにＩＣカードを用いた情報通信システム
である。

【０００２】

【従来の技術】本発明は、駅の改札口やバス等において
使用する定期券や乗車券等をＩＣカード化し、駅の改札
口やバスに備えられたリーダ／ライターから非接触で通
過または近接されるＩＣカードに対して無線によって電
力を伝送する電力伝送システムおよびＩＣカード並びに
ＩＣカードを用いた情報通信システムに関する。

【０００３】従来、光または磁界を用いて電力供給側か
らＩＣカードに対して非接触で電力を供給することは知
られている。ところで、駅の改札口やバス等において使
用する定期券や乗車券等をＩＣカード化し、このＩＣカ
ードを使用者が駅の改札口やバスに備えられたリーダ／
ライターに対して非接触で通過させたとき、ＩＣカード
とリーダ／ライターとの間の距離が大幅に変動すること
になる。ＩＣカードとリーダ／ライターとの間の距離が
離れたときリーダ／ライターからＩＣカードに対して適
切な電力が伝送されるように設定すると、ＩＣカードと
リーダ／ライターとの間の距離が近接したときリーダ／
ライターからＩＣカードに対して過剰な電力が伝送され
てしまい、ＩＣカードに誤動作やついては破損させるこ
とになる。即ち上記従来技術においては、ＩＣカードと
リーダ／ライターとの間の距離が大幅に変動してもリー
ダ／ライターからＩＣカードに対して電力を安定的に伝
送させようとする点について考慮されていなかった。し
かしながら、ＩＣカードとリーダ／ライターとの間の距
離が大幅に変動してもリーダ／ライターからＩＣカード
に対して電力を安定的に伝送させようとする従来技術と
しては、特開平７−８５２３３号公報、および特開平９
−６２８１６号公報がある。

【０００４】特開平７−８５２３３号公報には、電磁結
合方式の非接触型データキャリアの内、固定施設から制
御信号を含むデータを受信する機能を有するものにおい
て、データキャリアの受信コイルに並列に、整流器Ｄ１
とコンデンサＣ２から成る整流回路と、該整流回路から
得られる直流電源電圧で制御されるトランジスタＴ２と
抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４から成る可変抵抗素子とを接続し、
過大な電力をこの可変抵抗素子で消費することが記載さ
れている。更に、特開平７−８５２３３号公報には、受
信コイルに誘導される交流電圧に重畳した振幅変調デー
タを検波してデータキャリア主回路に入力信号として伝
送するための、整流器Ｄ２と抵抗Ｒ１とコンデンサＣ３
とから成る信号検波回路と、データキャリア主回路から
出力信号を受けてトランジスタＴ１をスイッチングし、
データキャリアから固定施設に向けてデータを発信する
トランジスタＴ１とコンデンサＣ４と抵抗Ｒ２とから成
る振幅変調回路とを、データキャリアの受信コイルに並
列に接続することが記載されている。この従来技術にお
いては、データキャリアの受信コイルに共振回路が組み
込まれていないため、固定側の送信コイルとデータキャ
リア側の受信コイルとの間の距離が大きくなって著しく
離れた場合、受信コイルには大きな誘起電圧が誘起され
ず、データキャリア主回路が必要とする電力を伝送する
ことができないことになる。また、この従来技術におい
ては、半波整流であるため、リップルが大きく、平滑容
量が大きくなってしまい、その結果コンデンサを小型化
して組み込むことが困難になってしまうという課題を有
する。

【０００５】また、特開平９−６２８１６号公報には、
データ送受信用のアンテナ共振回路の受信信号レベルを
により検出し、この検出されたレベルに従って可変抵抗
素子によりアンテナ共振回路のクオリテイファクタＱを
変え、入力される受信信号レベルを好ましい値に調整す
ることが記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】これらいずれの従来技
術も、受信アンテナに直接可変抵抗素子を並列に接続し
たものであるため、可変抵抗素子の温度上昇が大きくな
ると共に耐圧保護回路の素子サイズが大きくなってしま
うという課題を有する。

【０００７】本発明の目的は、上記課題を解決すべく、
ＩＣカードとリーダ／ライターとの間の距離が大幅に変
動したとしても、リーダ／ライターから無線によってＩ
Ｃカードの内部回路に対して、ＩＣカードに設けられる
耐圧保護回路の素子サイズを小さくし、且つ可変インピ
ーダンス回路の温度上昇を低減させて電力を安定的に供
給ができるようにした無線による電力伝送システムおよ
びＩＣカードを提供することにある。また、本発明の他
の目的は、ＩＣカードをリーダおよび／またはライター
に対して非接触で通過または近接させるだけで、リーダ
および／またはライターから無線によってＩＣカードの
内部回路に対して、ＩＣカードに設けられる耐圧保護回
路の素子サイズを小さくし、且つ可変インピーダンス回
路の温度上昇を低減させて電力を応答性を良くして安定
的に電力を供給できるようにした無線による電力伝送シ
ステムおよびＩＣカードを提供することにある。また、
本発明の他の目的は、リーダおよび／またはライターか
らＩＣカードに対して電力を非接触で安定させて供給
し、しかもＩＣカードに設けられる耐圧保護回路の素子
サイズを小さくし、且つ可変インピーダンス回路の温度
上昇を低減させて内部回路に供給してリーダおよび／ま
たはライターとＩＣカードとの間で高信頼度で情報の通
信をできるようにしたＩＣカードを用いた情報通信シス
テムを提供することにある。

【０００８】また、本発明の他の目的は、ＩＣカードと
リーダ／ライターとの間の距離が大幅に変動したとして
も、ＩＣカード側で受信される誘起電力に対して静電容
量を制御することにより可変インピーダンス回路の温度
上昇を低減させて電力を安定的に供給ができるようにし
た無線による電力伝送システムおよびＩＣカード並びに
ＩＣカードを用いた情報通信システムを提供することに
ある。また本発明の他の目的は、ＩＣカードをリーダお
よび／またはライターに対して非接触で通過または近接
させるだけで、リーダおよび／またはライターの電力送
信部から適切な電力を無線によってＩＣカードに対して
伝送するようにして、ＩＣカードの内部回路に安定して
供給し、リーダおよび／またはライターとＩＣカードと
の間で高信頼度で情報の通信をできるようにした無線に
よる電力伝送システムおよびＩＣカード並びにＩＣカー
ドを用いた情報通信システムを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、電力送信装置（リーダおよび／またはラ
イター装置）からＩＣカードに電磁波を用いて電力を伝
送する電力伝送システムであって、前記ＩＣカードは、
前記伝送された電磁波を受信する共振回路を有するアン
テナと該アンテナで受信された誘起電力を全波整流する
全波整流回路と該全波整流回路で全波整流された直流電
圧を直流電圧からなる電源電圧に変換する電源回路と前
記全波整流回路で全波整流された直流電圧を検出する検
出回路と該検出回路で検出される直流電圧が所望の直流
電圧になるように前記電源回路で変換された電源電圧に
対してインピーダンスを制御して所望の電源電圧を得る
インピーダンス制御回路部と該インピーダンス制御回路
部から得られた所望の電源電圧の供給を受ける内部回路
とを有することを特徴とする電力伝送システムである。
また、本発明は、電力送信装置からＩＣカードに電磁波
を用いて電力を伝送する電力伝送システムであって、前
記ＩＣカードは、前記伝送された電磁波によって誘起電
力を受ける受信部と、該受信部で受けた誘起電力を整流
して直流電圧に変換する整流回路部と、前記受信部から
得られる誘起電力または該誘起電力に応じた電圧を検出
する検出回路部と、該検出回路部で検出された誘起電力
または該誘起電力に応じた電圧に基づいて前記整流回路
部から得られる直流電圧についてインピーダンスを制御
する可変インピーダンス制御回路部と、該可変インピー
ダンス制御回路部から制御された直流電圧の供給を受け
る内部回路とを有することを特徴とする電力伝送システ
ムである。

【００１０】また、本発明は、電力送信装置からＩＣカ
ードに電磁波を用いて電力を伝送する電力伝送システム
であって、前記伝送された誘起電力を直流電圧に変換
し、前記伝送された誘起電力または該誘起電力に応じた
電圧を検出し、この検出された誘起電圧または該誘起電
力に応じた電圧に基づいて静電容量を制御して所望の直
流電圧からなる電源電圧を得て内部回路に供給するＩＣ
カードを有することを特徴とする電力伝送システムであ
る。また、本発明は、電力送信装置からＩＣカードに電
磁波を用いて電力を伝送する電力伝送システムであっ
て、前記伝送された誘起電力を直流電圧に変換する整流
回路と、該整流回路から得られる直流電圧の供給を受け
る内部回路と、前記伝送された誘起電力または該誘起電
力に応じた電圧を検出する検出回路と、該検出回路で検
出された誘起電圧または該誘起電力に応じた電圧に基づ
いて静電容量を制御して所望の直流電圧からなる電源電
圧を得て前記内部回路へ供給する静電容量制御回路とを
有するＩＣカードを備えたことを特徴とする電力伝送シ
ステムである。

【００１１】また、本発明は、電力送信装置からＩＣカ
ードに電磁波を用いて電力を伝送する電力伝送システム
であって、前記伝送された誘起電力を直流電圧に変換し
て内部回路に供給し、前記伝送された誘起電力または該
誘起電力に応じた電圧を検出し、この検出された誘起電
力または該誘起電力に応じた電圧に関する情報を電磁波
を用いて前記電力送信装置に送信するＩＣカードを有
し、この送信された情報に基づいて前記電力送信装置か
ら伝送される電力を制御することを特徴とする電力伝送
システムである。また、本発明は、電力送信装置からＩ
Ｃカードに電磁波を用いて電力を伝送する電力伝送シス
テムであって、前記伝送された誘起電力を直流電圧に変
換して内部回路に供給するＩＣカードを有し、前記ＩＣ
カードと電力送信装置との間の相対的位置に応じた情報
を検出し、この検出された情報に基づいて前記電力送信
装置から伝送される電力を制御することを特徴とする電
力伝送システムである。

【００１２】また、本発明は、電力送信装置からＩＣカ
ードに電磁波を用いて電力を伝送する電力伝送システム
であって、前記伝送された誘起電力を直流電圧に変換し
て内部回路に供給するＩＣカードを有し、前記ＩＣカー
ドと電力送信装置との間の相対的位置に応じた情報を検
出し、この検出された情報に基づいて前記ＩＣカードに
おいてインピーダンスを制御して所望の直流電圧を得る
ことを特徴とする電力伝送システムである。

【００１３】また、本発明は、伝送された電磁波を受信
する共振回路を有するアンテナと、該アンテナで受信さ
れた誘起電力を全波整流する全波整流回路と、該全波整
流回路で全波整流された直流電圧を直流電圧からなる電
源電圧に変換する電源回路と、前記全波整流回路で全波
整流された直流電圧を検出する検出回路と、該検出回路
で検出される直流電圧が所望の直流電圧になるように前
記電源回路で変換された電源電圧に対してインピーダン
スを制御して所望の電源電圧を得るインピーダンス制御
回路部と、該インピーダンス制御回路部から得られた所
望の電源電圧の供給を受ける内部回路とを有することを
特徴とするＩＣカードである。また、本発明は、電磁波
によって誘起電力を受ける受信部と、該受信部で受けた
誘起電力を整流して直流電圧に変換する整流回路部と、
前記受信部から得られる誘起電力または該誘起電力に応
じた電圧を検出する検出回路部と、該検出回路部で検出
された誘起電力または該誘起電力に応じた電圧に基づい
て前記整流回路部から得られる直流電圧についてインピ
ーダンスを制御する可変インピーダンス制御回路部と、
該可変インピーダンス制御回路部から制御された直流電
圧の供給を受ける内部回路とを有することを特徴とする
ＩＣカードである。また、本発明は、前記ＩＣカードに
おいて、前記可変インピーダンス制御回路部におけるイ
ンピーダンスを抵抗によって形成したことを特徴とす
る。また、本発明は、前記ＩＣカードにおいて、前記全
波整流回路と前記電源回路と前記検出回路とインピーダ
ンス制御回路と前記内部回路とを１チップで構成したこ
とを特徴とする。

【００１４】また、本発明は、電磁波によって誘起電力
を受ける受信部と、該受信部で受けた誘起電力を整流し
て直流電圧に変換する整流回路部と、前記受信部から得
られる誘起電力または該誘起電力に応じた電圧を検出す
る検出回路部と、該検出回路部で検出された誘起電力ま
たは該誘起電力に応じた電圧に基づいて静電容量を制御
して前記整流回路部から所望の直流電圧を得る静電容量
制御回路部と、該静電容量制御回路部で制御され、前記
整流回路部から直流電圧の供給を受ける内部回路とを有
することを特徴とするＩＣカードである。また、本発明
は、情報通信部と電力送信部とを有し、該電力送信部か
ら電力をＩＣカードに電磁波を用いて電力を伝送するリ
ーダおよび／またはライター装置（ユニット）を備え、
該リーダおよび／またはライター装置から伝送された誘
起電力を整流して直流電圧に変換する整流回路部と、前
記受信部から得られる誘起電力または該誘起電力に応じ
た電圧を検出する検出回路部と、該検出回路部で検出さ
れた誘起電力または該誘起電力に応じた電圧に基づいて
前記整流回路部から得られる直流電圧についてインピー
ダンスを制御する可変インピーダンス制御回路部と、該
可変インピーダンス制御回路部から所望の直流電圧を得
て内部回路に供給する前記ＩＣカードを有し、該ＩＣカ
ードの内部回路と前記リーダおよび／またはライター装
置の情報通信部との間において電磁波を用いて情報の通
信を行なうように構成したことを特徴とするＩＣカード
を用いた情報通信システムである。

【００１５】また、本発明は、情報通信部と電力送信部
とを有し、該電力送信部から電力をＩＣカードに電磁波
を用いて電力を伝送するリーダおよび／またはライター
装置（ユニット）を備え、前記ＩＣカードは、前記リー
ダおよび／またはライター装置から伝送された電磁波を
受信する共振回路を有するアンテナと該アンテナで受信
された誘起電力を全波整流する全波整流回路と該全波整
流回路で全波整流された直流電圧を直流電圧からなる電
源電圧に変換する電源回路と前記全波整流回路で全波整
流された直流電圧を検出する検出回路と該検出回路で検
出される直流電圧が所望の直流電圧になるように前記電
源回路で変換された電源電圧に対してインピーダンスを
制御して所望の電源電圧を得るインピーダンス制御回路
と該インピーダンス制御回路から得られた所望の電源電
圧の供給を受ける内部回路とを有し、該ＩＣカードの内
部回路と前記リーダおよび／またはライター装置の情報
通信部との間において電磁波を用いて情報の通信を行な
うように構成したことを特徴とするＩＣカードを用いた
情報通信システムである。

【００１６】また、本発明は、情報通信部と電力送信部
とを有し、該電力送信部から電力をＩＣカードに電磁波
を用いて伝送するリーダおよび／またはライター装置を
備え、 該リーダおよび／またはライター装置から伝送
された誘起電力を直流電圧に変換して内部回路に供給
し、前記ＩＣカードに伝送された誘起電力または該誘起
電力に応じた電圧を検出し、この検出された誘起電力ま
たは該誘起電力に応じた電圧に関する情報を電磁波を用
いて前記リーダおよび／またはライター装置の電力送信
部に送信する前記ＩＣカードを有し、前記リーダおよび
／またはライター装置は、該ＩＣカードから送信された
情報に基づいて前記電力送信部から伝送される電力を制
御するように構成し、該ＩＣカードの内部回路と前記リ
ーダおよび／またはライター装置の情報通信部との間に
おいて電磁波を用いて情報の通信を行なうように構成し
たことを特徴とするＩＣカードを用いた情報通信システ
ムである。また、本発明は、前記ＩＣカードを用いた情
報通信システムにおいて、前記リーダおよび／またはラ
イター装置からＩＣカードへの電磁波を用いた電力の伝
送と、前記ＩＣカードの内部回路と前記リーダおよび／
またはライター装置の情報通信部との間における電磁波
を用いた情報の通信とを、前記リーダおよび／またはラ
イター装置および前記ＩＣカードの各々に設けられた共
通のアンテナを用いて行うように構成したことを特徴と
する。

【００１７】また、本発明は、前記ＩＣカードを用いた
情報通信システムにおいて、前記リーダおよび／または
ライター装置は、電力伝送用の信号を発生する電源部
と、入力された送信用データを符号化する符号化回路
と、前記電源部から得られる信号に対して符号化回路か
ら得られる信号を振幅変調して重畳させる変調器と、該
変調器から得られる信号に基づいて給電する給電回路
と、該給電回路によって給電された電流に応じた前記電
磁波を発生するアンテナとを有することを特徴とする。

【００１８】また、本発明は、前記ＩＣカードを用いた
情報通信システムにおいて、前記ＩＣカードにおいて、
前記内部回路として、前記アンテナで検出された通信変
調波を波形整形して復号化する復号化回路と、該復号化
回路で復号化された受信データを入力し、送信データを
出力するマイコンと、該マイコンから出力された送信デ
ータを符号化する符号化回路と、該符号化回路で符号化
された信号に基づいて変調させて前記アンテナに入力さ
せる変調器とを有することを特徴とする。

【００１９】以上説明したように前記構成によれば、Ｉ
Ｃカードとリーダ／ライター（電力送信装置）との間の
距離が大幅に変動したとしても、リーダ／ライターから
無線によってＩＣカードの内部回路に対してＩＣカード
に設けられる耐圧保護回路の素子サイズを小さくし、且
つ可変インピーダンス回路の温度上昇を低減させて電力
を安定的に供給ができるようにした無線による電力伝送
システムおよびＩＣカードを実現することができる。特
に、耐圧保護回路の素子サイズを小さくし、且つ可変イ
ンピーダンス回路の温度上昇を低減させることできるの
で、ＩＣカードとして、電磁波を受信するアンテナと１
チップの素子とを実装することによって構成でき、安価
なＩＣカードを実現することができる。また、前記構成
によれば、ＩＣカードをリーダおよび／またはライター
に対してコイル状若しくはスパイラル状のアンテナコイ
ルを用いて電磁波による電力の伝送を行うようにして非
接触で通過または近接させるだけで、リーダ および／
または ライターから無線によってＩＣカードの内部回
路に対してＩＣカードに設けられる耐圧保護回路の素子
サイズを小さくし、且つ可変インピーダンス回路の温度
上昇を低減させて電力を応答性を良くして安定的に電力
を供給できるようにした無線による電力伝送システムお
よびＩＣカードを実現することができる。また、前記構
成によれば、ＩＣカードとリーダ／ライターとの間の距
離が大幅に変動したとしても、ＩＣカード側で受信され
る誘起電力に対して静電容量を制御することにより可変
インピーダンス回路の温度上昇を低減させて電力を安定
的に供給ができるようにした無線による電力伝送システ
ムおよびＩＣカード並びにＩＣカードを用いた情報通信
システムを実現することができる。

【００２０】また、前記構成によれば、ＩＣカードをリ
ーダおよび／またはライターに対して非接触で通過また
は近接させるだけで、リーダおよび／またはライターの
電力送信部から適切な電力を無線によってＩＣカードに
対して伝送するようにして、ＩＣカードの内部回路に安
定して供給し、リーダおよび／またはライターとＩＣカ
ードとの間で高信頼度で情報の通信をできるようにした
無線による電力伝送システムおよびＩＣカード並びにＩ
Ｃカードを用いた情報通信システムを実現することがで
きる。また前記構成によれば、リーダおよび／またはラ
イター装置からＩＣカードに対して安定させて電力を非
接触で供給してリーダおよび／またはライター装置とＩ
Ｃカードとの間で高信頼度で情報の通信（送受信）をで
きるようにしたＩＣカードを用いた情報通信システムを
実現することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明に係わる無線による電力伝
送方式およびＩＣカードの実施の形態について図面を用
いて説明する。図１は、本発明に係わる駅の改札口やバ
スに備えられたリーダおよび／またはライター１から非
接触で通過または近接されるＩＣカード２に対して無線
によって電力を伝送する電力伝送方式の概略構成を示す
図である。ＩＣカード２は、使用者が保持して駅の改札
口やバスに備えられたリーダおよび／またはライター１
に対して非接触で５〜２０ｃｍ位の距離を離して通過さ
せることによって無線を使って乗車券や定期券等の情報
を送受信して乗車券や定期券等の役目をするものであ
る。

【００２２】図２は、本発明に係わる無線による電力伝
送方式を示す図である。２１は、駅の改札口やバスに備
えられたリーダおよび／またはライター１に備えられた
電源回路である。この電源回路２１は、１３．５６ＭＨ
ｚの高周波数の電圧を発生する電源２２と、インピーダ
ンスをマッチングさせて反射防止をするための整合回路
２３と、１３．５６ＭＨｚで２〜５Ｗ程度の電力を電磁
波（無線）で伝送するためのコイル２４とから構成され
る。ＩＣカード２には、リーダおよび／またはライター
１に備えられた電源回路２１から電磁波（無線）により
電力を受け取るコイル２６と該コイル２６で受け取った
高周波電力を直流の７〜１５Ｖ程度の電圧に変換する整
流回路２７とからなる誘起電圧発生部２８と、該誘起電
圧発生部２８から発生した７〜１０Ｖ程度の直流電圧の
供給を受けて動作する内部回路（例えばＩＣチップで構
成される。）２９とを備えている。なお、ＩＣカード２
とリーダおよび／またはライター１との間の距離が著し
く離れたとしても、内部回路２９に対して所望の直流電
圧を供給できるように、上記コイル２６には、同調用容
量２５を接続して大きな誘起電力が得られるように共振
回路が備えられている。上記コイル２６として、スパイ
ラル状のアンテナコイルを連続して同じ方向に巻き付け
られた２層以上の多層構造とすることによって、コイル
間に生じる浮遊容量とコイルのインダクタンスで並列共
振回路を構成し、同調用容量２５を不要または著しく小
さくすることができる。

【００２３】また、電力を電磁波（無線）で伝送するた
めにコイル（コイル状若しくはスパイラル状のアンテ
ナ）２４とコイル（コイル状若しくはスパイラル状のア
ンテナ）２６とを用いたのは、電力伝送を０．１ｓｅｃ
以下でＩＣカード２の内部回路（例えばＩＣチップで構
成される。）２９に電力を供給できるように応答性を向
上させるためである。またＩＣカード２にコイル２６を
形成した場合、ＩＣカード２の変形に対しても強い利点
がある。従って、０．１ｓｅｃ以下でＩＣカード２の内
部回路２９に電力を供給できるようになれば、コイル２
４、２６の代わりに発光素子と受光素子等を用いること
も可能である。図３には、リーダ／ライター１に備えら
れた電源回路２１のコイル２４とＩＣカード２５との間
の距離ｄと、整流回路２７から得られる誘起電圧ＶL と
の関係を示す。図３に示すように、電源回路２１のコイ
ル２４とＩＣカード２５との間の距離ｄが最大ｄ２≒２
０ｃｍ位のときに、誘起電圧ＶL が許容の最小電圧Ｖmi
n ≒２〜４Ｖが得られるように回路設計した場合、電源
回路２１のコイル２４とＩＣカード２５との間の距離が
最小ｄ１≒５ｃｍ位になったとき、誘起電圧ＶLが許容
の最大電圧Ｖmax ≒５〜１５Ｖを大幅に超えて４０Ｖ程
度になり、内部回路２９において誤動作させたり、破損
させてしまうことになる。そこで、本発明は、リーダ／
ライター１に対して非接触で５〜２０ｃｍ位の距離を離
して通過させたとしても、常に整流回路２７から得られ
る誘起電圧ＶL が許容の誘起電圧の範囲Ｖmin 〜Ｖmax
内に入るように制御することである。

【００２４】次に本発明に係わる無線による電力伝送制
御方式の第１の実施の形態について図４を用いて説明す
る。図４は、本発明に係わる無線による電力伝送制御方
式の第１の実施の形態の概略構成を示す図である。リー
ダおよび／またはライター１に備えられた電源回路２１
は、図２に示す構成と同様である。ＩＣカード２におけ
る誘起電圧発生部２８ａは、図２にも示すコイル２６と
整流回路２７とに、コイル２６から得られる高周波電力
に対してインピーダンスを可変して制御された高周波電
力を整流回路２７に供給する可変インピーダンス回路３
０と、整流回路２７から得られる誘起電圧ＶL を検出す
る電圧検出回路３１と、該電圧検出回路３１で検出され
た誘起電圧値に基づいて可変インピーダンス回路３０の
インピーダンスを可変するように制御する制御回路３２
とを加えて構成した。ＩＣカード２における内部回路２
９は図２と同様である。なお、電圧検出回路３１は、鎖
線で示すように、可変インピーダンス回路３０から得ら
れる高周波電力（高周波電圧）を検出して例えば平均の
誘起電圧を算出するものでも良い。このように構成する
ことによって、電圧検出回路３１が整流回路２７から得
られる誘起電圧ＶL を検出して許容誘起電圧値の範囲Ｖ
min 〜Ｖmax から外れるのを検出すると制御回路３２に
より可変インピーダンス回路３０のインピーダンスを制
御し、コイル２６から得られる高周波電力を制御して整
流回路２７に供給し、整流回路２７からは常に許容誘起
電圧値の範囲内の電圧を得ることができる。その結果リ
ーダ／ライター１とＩＣカード２との間の距離が５ｃｍ
程度に近接したとしても、内部回路２９に対して許容誘
起電圧値の範囲内の電圧を供給することができる。な
お、上記整流回路２７と内部回路２９とを、１つのＩＣ
チップで構成しても良い。

【００２５】次に本発明に係わる無線による電力伝送制
御方式の第２の実施の形態について図５を用いて説明す
る。図５は、本発明に係わる無線による電力伝送制御方
式の第２の実施の形態の概略構成を示す図である。図５
に示す第２の実施の形態において、図４に示す第１の実
施の形態と相違する点は、可変インピーダンス回路３０
を整流回路２７の後に設けたことにある。リーダおよび
／またはライター１に備えられた電源回路２１は、図２
に示す構成と同様である。ＩＣカード２における誘起電
圧発生部２８ａは、コイル２６から得られる高周波電力
を誘起直流電圧に変換する整流回路２７と、該整流回路
２７から得られる誘起電圧ＶL を検出する電圧検出回路
３１と、該電圧検出回路３１で検出された誘起電圧値に
基づいて整流回路２７から出力される直流電圧に対して
インピーダンスを可変制御して直流電圧を内部回路２９
に供給する可変インピーダンス回路３０と、可変インピ
ーダンス回路３０のインピーダンスを可変するように制
御する制御回路３２とを備えて構成した。ＩＣカード２
における内部回路２９は図２と同様である。このように
構成することによって、電圧検出回路３１が整流回路２
７から得られる誘起電圧ＶL を検出して許容誘起電圧値
の範囲Ｖmin 〜Ｖmax から外れるのを検出すると制御回
路３２により可変インピーダンス回路３０のインピーダ
ンスを制御し、整流回路２７から得られる直流電圧が制
御されて内部回路２９に供給されることになり、整流回
路２７からは常に許容誘起電圧値の範囲内の電圧を得る
ことができる。その結果リーダおよび／またはライター
１とＩＣカード２との間の距離が５ｃｍ程度に近接した
としても、内部回路２９に対して許容誘起電圧値の範囲
内の電圧を供給することができる。

【００２６】図６は、図４に示す可変インピーダンス回
路３０の具体的な第１の実施の形態を示す図である。即
ち、可変インピーダンス回路３０を、コイル２６の両端
に対して、直列に接続した抵抗Ｒ１と電子スイッチＳ
１、および抵抗Ｒ２と電子スイッチＳ２を並列に接続し
て構成し、これら電子スイッチＳ１，Ｓ２を制御回路３
２からの制御信号でオン／オフさせるように構成したも
のである。このような構成により、図７に示すように、
電源回路２１のコイル２４とＩＣカード２のコイル２６
との間の距離が大きいｄ２から接近してきて、誘起電圧
ＶL がＶmax を超えるとまず制御回路３２からの制御信
号により電子スイッチＳ２をオフの状態で電子スイッチ
Ｓ１をオンすることによって抵抗Ｒ１が接続されて誘起
電圧ＶL がＶmin まで低下し、更に電源回路２１のコイ
ル２４とＩＣカード２のコイル２６との間の距離が接近
して誘起電圧ＶL がＶmax を超えるとまず制御回路３２
からの制御信号により電子スイッチＳ１をオンの状態で
電子スイッチＳ２をオンすることによって抵抗Ｒ１と抵
抗Ｒ２とが接続されて誘起電圧ＶL がＶmin まで低下
し、更に電源回路２１のコイル２４とＩＣカード２のコ
イル２６との間の距離が接近してｄ１になったとして誘
起電圧ＶL がＶmax を超えることをなくすことが可能と
なる。抵抗の本数を更に増加させれば、Ｖmin とＶmax
との間の許容範囲を狭めることができる。このように可
変インピーダンス回路３０を、コイル２６の両端に対し
て、直列に接続した抵抗Ｒ１と電子スイッチＳ１、およ
び抵抗Ｒ２と電子スイッチＳ２を並列に接続して構成し
た場合、非常に応答性の点で優れている。

【００２７】なお、上記説明した可変インピーダンス回
路３０を図５に示す可変抵抗素子からなる可変インピー
ダンス回路３０に適用することができる。特に、図１４
に示すように、整流回路２７（２０３）の後に設けられ
た定電圧電源回路２０４の後に、可変抵抗素子からなる
可変インピーダンス回路３０を設けることによって、耐
圧保護回路３０の素子サイズを小さくでき、その結果無
線チップ２０２を小さく構成でき、チップはもとより、
ＩＣカードとしての原価低減を図ることができる。図８
（ａ）は、図４に示す可変インピーダンス回路３０の具
体的な第２の実施の形態を示す図である。即ち、可変イ
ンピーダンス回路３０を、コイル２６の両端に対して、
直列に接続したコンデンサＣ１と電子スイッチＳ１、お
よびコンデンサＣ２と電子スイッチＳ２を並列に接続し
て構成し、これら電子スイッチＳ１，Ｓ２を制御回路３
２からの制御信号でオン／オフさせるように構成したも
のである。このような構成でも、図５に示す第１の実施
の形態と同様に、電源回路２１のコイル２４とＩＣカー
ド２のコイル２６との間の距離が接近してきても、図７
（ｂ）に示す関係から、整流回路２７から得られる誘起
電圧ＶL の範囲を許容電圧範囲Ｖmin 〜Ｖmax に制御す
ることができる。この第２の実施の形態によれば、第１
の実施の形態に比べて、温度上昇を低減することが可能
となり、信頼性の点で優れている。しかし、第２の実施
の形態を実施するには、可変の静電容量を得る小型の素
子を製造する技術が必要となる。

【００２８】図９は、図４に示す可変インピーダンス回
路３０の具体的な第３の実施の形態を示す図である。即
ち、可変インピーダンス回路３０を、コイル２６の長さ
に応じて端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を形成し、制御回路３２
からの制御信号でこれら端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３への切り
替えを行なう電子スイッチＳｔにより構成したものであ
る。このような構成でも、コイル２６に誘起される高周
波電力を変えることができ、その結果電源回路２１のコ
イル２４とＩＣカード２のコイル２６との間の距離が接
近してきても、整流回路２７から得られる誘起電圧ＶL
の範囲を許容電圧範囲に制御することができる。次に本
発明に係わる無線による電力伝送制御方式の第３の実施
の形態について図１０を用いて説明する。図１０は、本
発明に係わる無線による電力伝送制御方式の第３の実施
の形態の概略構成を示す図である。リーダおよび／また
はライター１に備えられた電源回路２１ａは、１３．５
６ＭＨｚの高周波数の可変電圧を発生する制御電源２２
ａと、インピーダンスをマッチングさせるための整合回
路２３と、１３．５６ＭＨｚで２〜５Ｗ程度の電力を電
磁波（無線）で伝送するためのコイル２４と、ＩＣカー
ド２からの検出された誘起電圧値の信号を電磁波（無
線）によって受けるコイル（コイル状若しくはスパイラ
ル状のアンテナ）３７および受信回路３８と、該受信回
路３８で受けた誘起電圧値に基づいて制御電源２２ａの
高周波電圧を可変するように制御する制御回路３９とに
よって構成される。ＩＣカード２における誘起電圧発生
部２８ｂは、図２にも示すコイル２６と整流回路２７と
に、整流回路２７から得られる誘起電圧ＶL を検出する
電圧検出回路３１と、該電圧検出回路３１で検出された
誘起電圧値の信号を電源回路２１ａのコイル３７に電磁
波（無線）によって伝送するための送信回路３５および
コイル（コイル状若しくはスパイラル状のアンテナ）３
６とを加えて構成した。ＩＣカード２における内部回路
２９は図２と同様である。

【００２９】このように構成したことにより、電圧検出
回路３１は整流回路２７から得られる誘起電圧ＶL を検
出し、この検出された誘起電圧値の信号を送信回路３５
およびコイル３６とによって電磁波（無線）によって電
源回路２１ａのコイル３７に伝送して受信回路３８で受
信し、制御回路３９は受信回路３８で受信された誘起電
圧値の信号に基づいて許容誘起電圧値の範囲Ｖmin 〜Ｖ
max から外れるのを検出して制御電源２２ａの高周波電
圧を制御し、コイル２４からコイル２６へ伝送する高周
波電力を制御して整流回路２７に供給し、整流回路２７
からは常に許容誘起電圧値の範囲内の電圧を得ることが
できる。その結果リーダおよび／またはライター１とＩ
Ｃカード２との間の距離が５ｃｍ程度に近接したとして
も、内部回路２９に対して許容誘起電圧値の範囲内の電
圧を供給することができる。次に本発明に係わる無線に
よる電力伝送制御方式の第４の実施の形態について図１
１を用いて説明する。図１１は、本発明に係わる無線に
よる電力伝送制御方式の第５の実施の形態の概略構成を
示す図である。リーダおよび／またはライター１に備え
られた電源回路２１ｂは、１３．５６ＭＨｚの高周波数
の可変電圧を発生する制御電源２２ａと、インピーダン
スをマッチングさせるための整合回路２３と、１３．５
６ＭＨｚで２〜５Ｗ程度の電力を電磁波（無線）で伝送
するためのコイル２４と、通過するＩＣカード２との瞬
間の距離を赤外線または超音波等を用いて検出するセン
サ回路４１と、該センサ回路４１から得られる信号によ
り通過するＩＣカード２との瞬間の距離（位置）を算出
する位置検出回路４２と、該位置検出回路４２で検出さ
れた通過するＩＣカード２との瞬間の距離（位置）ｄの
情報に基づいて制御電源２２ａの高周波電圧を可変する
ように制御する制御回路３９とによって構成される。Ｉ
Ｃカード２における誘起電圧発生部２８は、図２にも示
すコイル２６と整流回路２７とによって構成される。

【００３０】このように構成したことにより、センサ回
路４１は通過するＩＣカード２との瞬間の距離を赤外線
または超音波等を用いて検出し、この検出された信号に
より位置検出回路４２は通過するＩＣカード２との瞬間
の距離（位置）を算出し、制御回路３９は位置検出回路
４２で算出されたＩＣカード２との瞬間の距離（位置）
ｄの情報に基づいて図３に示す距離ｄと誘起電圧ＶL と
の関係から制御電源２２ａから発生させる高周波電圧値
を算出し、この算出された高周波電圧値を制御電源２２
ａから発生させるように制御し、コイル２４からコイル
２６へ伝送する高周波電力を制御して整流回路２７に供
給し、整流回路２７からは常に許容誘起電圧値の範囲内
の電圧を得ることができる。その結果リーダおよび／ま
たはライター１とＩＣカード２との間の距離が５ｃｍ程
度に近接したとしても、内部回路２９に対して許容誘起
電圧値の範囲内の電圧を供給することができる。次に本
発明に係わる無線を使って乗車券や定期券等の情報を送
受信して乗車券や定期券等の役目をする部分も含めて全
体について説明する。図１２は、無線を使って乗車券や
定期券等の情報を送受信して乗車券や定期券等の役目を
する部分も含めて全体についての第１の実施の形態にお
ける概略構成を示すものである。即ち、リーダ および
／または ライター１には、電源回路２１の他、ＩＣカ
ード２との間において電磁波（無線）を用いて情報の送
受信を行なう情報送受信部５１を有する。情報送受信部
５１は、通信ネットワークおよび改札口の扉を開閉する
機構または表示手段に接続され、ＩＣカード２へ送信す
る情報（データ）を変調部５４へ出力し、復調部５５か
ら得られる情報（データ）を処理して出力するＣＰＵ５
２と、ＩＣカード２から得られた情報や処理プログラム
情報を格納したメモリ５３と、ＣＰＵ５２からの情報を
ＩＣカード２へ送信するために３．３９ＭＨｚで変調す
る変調部５４と、該変調部５４で変調された信号を増幅
する増幅器５６と、ＩＣカード２との間で情報を電磁波
（無線）で送受信するコイル５９と、コイル５９によっ
て受信された信号を増幅する増幅器５７と、該増幅器５
７で増幅された信号を３．３９ＭＨｚで復調する復調部
５５と、インピーダンスをマッチングさせる整合回路５
８とで構成されている。

【００３１】またＩＣカード２においても、誘起電圧発
生部２８および内部回路２９を有し、内部回路２９は、
乗車券や定期券等の情報を格納したメモリ６３と、該メ
モリ６３に対して書き込みおよび読み出し等の制御を行
なうＣＰＵ６２と、メモリ６３から読みだされた情報
（データ）等を３．３９ＭＨｚで変調する変調部６５
と、該変調部６５からの信号を増幅する増幅器６７と、
情報送受信部５１のコイル５９との間で情報を電磁波
（無線）で送受信するコイル６９と、コイル６９によっ
て受信された信号を増幅する増幅器６６と、該増幅器６
６で増幅された信号を３．３９ＭＨｚで復調する復調部
６４と、インピーダンスをマッチングさせる整合回路６
８とで構成されている。このような構成により、駅の改
札口やバスに備えられたリーダ／ライター１から非接触
で通過または近接されるＩＣカード２に対して無線によ
って電力を伝送して、ＩＣカード２の内部回路２９に安
定した７〜１５Ｖの直流電圧を供給し、ＣＰＵ６２等の
内部回路２９を安定に動作させることができ、その結果
ＩＣカード２は、使用者が保持して駅の改札口やバスに
備えられたリーダ／ライター１に対して非接触で５〜２
０ｃｍ位の距離を離して通過させることによって無線を
使って乗車券や定期券等の情報を送受信することがで
き、ＩＣカード２が乗車券や定期券等の役目をはたすこ
とができる。

【００３２】図１３には、ＩＣカード２において、コイ
ル２６およびコイル６９と、該コイル２６および６９に
接続された回路２８、２７、２９、３１、３２を纏めて
構成した１つまたは２つの回路チップ７０との実装状態
を示す。なお、図９に示す実施の形態においては、図９
（ｂ）に示すようにコイル２６の巻数を増やしてコイル
長を増加し、途中から端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を出して回
路チップ７０に入力すれば良い。図１４は、無線を使っ
て乗車券や定期券等の情報を送受信して乗車券や定期券
等の役目をする部分も含めて全体についての第２の実施
の形態における概略構成を示すものである。即ち、図１
４に示す第２実施の形態では、Ｒ／Ｗユニット１に設け
られたＲ／Ｗコイル（コイル状若しくはスパイラル状の
Ｒ／Ｗアンテナ）１０１とＩＣカード（近接無線カー
ド）２に形成されたカードコイル（コイル状若しくはス
パイラル状のカードアンテナ）２０１との間で、図１５
に示す電力伝送波およびデータ通信変調波からなる電磁
波（無線）を使って電力の伝送および通信の送受信の両
方を行う場合を示したものである。このようにＡＳＫ変
調方式における電力伝送波と信号波は、周波数領域で見
ると異なる周波数成分であるが、時間領域で見ると電力
伝送波の振幅が信号速度に応じて変化するだけである。
つまり、電力伝送波に信号波を掛け合わせた変調波は時
間領域では、電力伝送波の波形振幅が上下変動している
ようにしか見えない。これを無線により伝送する場合、
電力伝送波と信号波を各々別のアンテナにより送信する
ことも考えられるが、本発明では、非接触カード（近接
無線カード：ＩＣカード）２を簡素化するために、電界
強度を電波法（距離３ｍにおいて５００μＶ／ｍ）内に
制限し、かつ単一のアンテナ（Ｒ／Ｗコイル）１０１に
よりこの変調波を送信するように構成した。

【００３３】即ち、Ｒ／Ｗ（リーダまたは／およびライ
タ）ユニット１には、１３．５６ＭＨｚの高周波数の電
圧を発生する電源１０５と、近接無線カード２へ送信す
る入力された送信データ（ＤＡＴＡ）１０６を符号化す
る符号化回路１０７と、上記電源１０５から発生した１
３．５６ＭＨｚの高周波数の電圧上に上記符号化回路１
０７で符号化された信号で振幅変調（Amplitude Shift
Keying 変調)を重畳させる変調器１０８と、該変調器１
０８で１３．５６ＭＨｚの高周波数の電圧上にＡＳＫ変
調された信号を増幅する送信アンプ１０９と、該送信ア
ンプ１０９で増幅された信号をインダクタンス結合１０
３により結合させ、コンデンサ１０４を有してインピー
ダンスをマッチングさせて反射防止をするための整合回
路（給電回路）１０２と、該整合回路１０２の出力に応
じて電力の伝送およびデータの送信を行うべく電磁波を
発生し、近接無線カード２のカードコイル２０１から電
磁波によって送信されてきたデータを受信するＲ／Ｗコ
イル１０１と、該Ｒ／Ｗコイル１０１で受信した信号を
整合回路１０２で整合させてインダクタンス結合１０３
により生じた信号からノイズ成分を取り除くフィルタ回
路１１０と、該フィルタ回路１１０を通して得られる信
号を増幅する受信アンプ１１１と、該受信アンプ１１１
で増幅された信号を電源１０５から得られる１３．５６
ＭＨｚの高周波数の電圧信号を用いて復調する復調器１
１２と、該復調器１１２で復調された信号を復号化して
受信データ（ＤＡＴＡ）１１４として出力する復号化回
路１１３とを備えている。

【００３４】近接無線カード（非接触カード：ＩＣカー
ド）２には、カードコイル２０１と、無線チップ２０２
と、ＣＰＵ＋インターフェースチップ２１０とを備えて
いる。なお、無線チップ２０２を小型化することによっ
て、無線チップ２０２とＣＰＵ＋インターフェースチッ
プ２１０とを一つのチップで構成することができる。カ
ードコイル２０１は、Ｒ／Ｗユニット１のＲ／Ｗコイル
１０１から電力の伝送およびデータの送信を行うべく発
生した電磁波を受信し、ロードスイッチング変調された
送信データに応じた電磁波を発生するものである。無線
チップ２０２は、上記カードコイル２０１で受信した１
３．５６ＭＨｚの電力については整流し、送受信信号に
ついてはインピーダンスをマッチングさせて整合する整
合・整流回路２０３と、該整合・整流回路２０３から整
流された誘起電圧から５ｍＷ程度で２〜５Ｖ程度の一定
の直流電圧電源２０５として供給する定電圧電源回路２
０４と、前記整合・整流回路２０３から得られる直流電
圧ＶL を基準電圧と比較して検出する電圧検出回路３１
と、該電圧検出回路３１で検出された直流電圧値に基づ
いて定電圧電源回路２０４から出力される直流電圧に対
してＦＥＴ等からなる可変抵抗素子によって構成された
可変インピーダンスを可変制御して直流電源電圧２０５
としてＩＣチップ２０２，２１０（内部回路２９）に供
給するＦＥＴ等からなる可変抵抗素子によって構成され
た可変インピーダンス制御回路３０と、上記カードコイ
ル２０１から得られる受信信号からクロックを抽出する
クロック抽出回路２０６と上記カードコイル２０１から
得られる受信信号からノイズ成分を取り除くＬＰＦ回路
２０７と、該ＬＰＦ回路２０７から得られる受信信号を
波形整形する波形整形回路２０８と、送信信号をロード
スイッチング変調させて上記整合・整流回路２０３に与
えて整合させてカードコイル２０１に供給するロードス
イッチング変調回路２０９とを有する。

【００３５】ＣＰＵ＋インターフェースチップ２１０
は、上記無線チップ２０２のクロック抽出回路２０６で
抽出されたクロック信号に基いて分周してマイコン２１
４を働かせる信号を生成する分周回路２１１と、無線チ
ップ２０２の波形成形回路２０８から得られる信号を復
号化する復号化回路２１２と、該復号化回路２１２から
得られる復号化データ（受信データ）を制御してマイコ
ン２１４へ入力する受信データ制御回路２１３とマイコ
ン２１４から送信データを制御して得る送信データ制御
回路２１５と、該送信データ制御回路２１５から制御し
て得られる送信データを符号化して無線チップ２０２の
ロードスイッチング変調回路２０９へ入力する符号化回
路２１６と、カードとしての情報を記憶するメモリを内
蔵して送受信データの処理およびメモリとの間のデータ
の転送等を行うＨ８等のマイコン２１４とを有し、上記
無線チップ２０２の定電圧電源回路２０４から安定した
電源２０５の供給を受けるように構成されている。な
お、電力を電磁波（無線）で伝送するためにＲ／Ｗコイ
ル１０１とカードコイル２０１を用いたのは、近傍にお
ける電力伝送の効率を向上させるためである。また近接
無線カード２にコイル２０１を形成した場合、近接無線
カード２の変形に強い利点がある。またＲ／Ｗコイル１
０１とカードコイル２０１ともにスパイラルアンテナで
形成しても良い。また、ＩＣカード２とリーダおよび／
またはライター１との間の距離が著しく離れたとして
も、内部回路２１０，２０２（２９）に対して所望の直
流電圧を供給できるように、上記カードコイル２０１に
は、同調用容量２５を接続して大きな誘起電力が得られ
るように共振回路が備えられている。上記カードコイル
２０１として、スパイラル状のアンテナコイルを連続し
て同じ方向に巻き付けられた２層以上の多層構造とする
ことによって、コイル間に生じる浮遊容量とコイルのイ
ンダクタンスで並列共振回路を構成し、同調用容量２５
を不要または著しく小さくすることができる。また、整
流回路２０３として、全波整流をするように構成したこ
とにより、リップルが小さくなり、平滑容量も小さくな
り、平滑用のコンデンサを小型化して組み込むことが可
能となり、無線チップ２０２を小型化することが可能と
なる。また、特に、整流回路２０３の後に設けられた定
電圧電源回路２０４の後に、可変抵抗素子からなる可変
インピーダンス回路３０を設けることによって、耐圧保
護回路３０の素子サイズを小さくでき、その結果無線チ
ップ２０２を小さく構成でき、チップはもとより、ＩＣ
カードとしての原価低減を図ることができ、しかも可変
抵抗素子からなる可変インピーダンス回路３０の温度上
昇を低減してチップ２２０として高信頼性を得ることが
できる。

【００３６】以上説明したように、近接無線カードシス
テムにおいては、リーダまたは／およびライタ１に対し
て非接触カード（近接無線カード：ＩＣカード）２を近
接させることによって、リーダ／ライタ１と非接触カー
ド２との間において、無線によって電力を伝送し、更に
無線によって情報の送受信（通信）が行われることにな
る。即ち、近接無線カードシステムにおいては、リーダ
ライタ用コイル若しくはスパイラルアンテナ１０１によ
り、電力伝送波若しくは通信波を放射し、カード側のコ
イル若しくはスパイラルアンテナ２０１によりこの電磁
波を受信、誘起し、カード側回路を動作し、信号を検出
するものである。

【００３７】

【発明の効果】発明によれば、ＩＣカードとリーダ／ラ
イターとの間の距離が大幅に変動したとしても、リーダ
／ライターから無線によってＩＣカードの内部回路に対
してＩＣカードに設けられる耐圧保護回路の素子サイズ
を小さくし、且つ可変インピーダンス回路の温度上昇を
低減させて電力を安定的に供給ができるようにした無線
による電力伝送システムおよびＩＣカードを実現するこ
とができる効果を奏する。特に、耐圧保護回路の素子サ
イズを小さくし、且つ可変インピーダンス回路の温度上
昇を低減させることできるので、ＩＣカードとして、電
磁波を受信するアンテナと１チップの素子とを実装する
ことによって構成でき、安価なＩＣカードを実現するこ
とができる。また、本発明によれば、ＩＣカードをリー
ダおよび／またはライターに対してコイル状若しくはス
パイラル状のアンテナコイルを用いて電磁波による電力
の伝送を行うようにして非接触で通過または近接させる
だけで、リーダおよび／またはライターから無線によっ
てＩＣカードの内部回路に対してＩＣカードに設けられ
る耐圧保護回路の素子サイズを小さくし、且つ可変イン
ピーダンス回路の温度上昇を低減させて電力を応答性を
良くして安定的に電力を供給できるようにした無線によ
る電力伝送システムおよびＩＣカードを実現することが
できる効果を奏する。

【００３８】また、本発明によれば、ＩＣカードとリー
ダ／ライターとの間の距離が大幅に変動したとしても、
ＩＣカード側で受信される誘起電力に対して静電容量を
制御することにより可変インピーダンス回路の温度上昇
を低減させて電力を安定的に供給ができるようにした無
線による電力伝送システムおよびＩＣカード並びにＩＣ
カードを用いた情報通信システムを実現することができ
る効果を奏する。また、本発明によれば、ＩＣカードを
リーダおよび／またはライターに対して非接触で通過ま
たは近接させるだけで、リーダおよび／またはライター
の電力送信部から適切な電力を無線によってＩＣカード
に対して伝送するようにして、ＩＣカードの内部回路に
安定して供給し、リーダおよび／またはライターとＩＣ
カードとの間で高信頼度で情報の通信をできるようにし
た無線による電力伝送システムおよびＩＣカード並びに
ＩＣカードを用いた情報通信システムを実現することが
できる効果を奏する。また、本発明によれば、リーダお
よび／またはライター装置からＩＣカードに対して安定
させて電力を非接触で供給してリーダおよび／またはラ
イター装置とＩＣカードとの間で高信頼度で情報の通信
（送受信）をできるようにしたＩＣカードを用いた情報
通信システムを実現することができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる駅の改札口やバスに備えられた
リーダおよび／またはライターから非接触で通過または
近接されるＩＣカードに対して無線によって電力を伝送
する電力伝送方式の概略構成を示す図である。

【図２】本発明に係わる無線による電力伝送方式を示す
図である。

【図３】リーダおよび／またはライターに備えられた電
源回路のコイルとＩＣカードとの間の距離ｄと、整流回
路から得られる誘起電圧ＶL との関係を示す図である。

【図４】本発明に係わる無線による電力伝送制御方式の
第１の実施の形態の概略構成を示す図である。

【図５】本発明に係わる無線による電力伝送制御方式の
第２の実施の形態の概略構成を示す図である。

【図６】図４に示す可変インピーダンス回路３０の具体
的な第１の実施の形態を示す図である。

【図７】インピーダンス制御に基づいて誘起電圧が許容
範囲内に制御される状態を示す図である。

【図８】図４に示す可変インピーダンス回路３０の具体
的な第２の実施の形態を示す図である。

【図９】図４に示す可変インピーダンス回路３０の具体
的な第３の実施の形態を示す図である。

【図１０】本発明に係わる無線による電力伝送制御方式
の第３の実施の形態の概略構成を示す図である。

【図１１】本発明に係わる無線による電力伝送制御方式
の第４の実施の形態の概略構成を示す図である。

【図１２】本発明に係わる無線を使って乗車券や定期券
等の情報を送受信して乗車券や定期券等の役目をする部
分も含めて全体についての第１の実施の形態を示す概略
構成図である。

【図１３】本発明に係わるＩＣカードの実装状態を示す
平面図である。

【図１４】本発明に係わる無線を使って乗車券や定期券
等の情報を送受信して乗車券や定期券等の役目をする部
分も含めて全体についての第２の実施の形態を示す概略
構成図である。

【図１５】本発明に係る電力伝送波とデータ通信変調波
との関係を示す図である。

【符号の説明】

１…リーダおよび／またはライター（Ｒ／Ｗユニッ
ト）、２…ＩＣカード、２１、２１ａ、２１ｂ…電源回
路、２２…電源、２２ａ…制御電源、２３…整合回路、
２４…コイル、２６…コイル、２８、２８ａ、２８ｂ…
誘起電圧発生部、２９…内部回路、３０…可変インピー
ダンス回路、３１…電圧検出回路、３２…制御回路、３
６…コイル、３７…コイル、５１…情報送受信部、５２
…ＣＰＵ、５３…メモリ、５４、６５…変調部、５５、
６４…復調部、５９…コイル、６２…ＣＰＵ、６３…メ
モリ １０１…Ｒ／Ｗコイル、１０２…整合回路（給電回
路）、１０３…インダクタンス結合、１０５…電源、１
０６…送信データ、１０７…符号化回路、１０８…変調
器、１０９…送信アンプ、１１０…フィルタ回路、１１
１…受信アンプ、１１２…復調器、１１３…復号化回
路、２０１…カードコイル、２０２…無線チップ、２０
３…整合・整流回路、２０５…直流電圧電源、２０６…
クロック抽出回路、２０７…ＬＰＦ回路、２０８…波形
整形回路、２０９…ロードスイッチング変調回路、２１
０…ＣＰＵ＋インターフェースチップ、２１１…分周回
路、２１２…復号化回路、２１３…受信データ制御回
路、２１４…マイコン、２１５…送信データ制御回路、
２１６…符号化回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永井 謙治 東京都青梅市今井2326番地株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (56)参考文献 特開 昭60−171475（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−8281（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−3787（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−81086（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−102693（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−112186（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−124084（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−262089（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−32988（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−64189（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−74290（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−127290（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−28330（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−128319（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−135217（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−135220（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−135221（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−135222（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−217587（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−36087（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−80236（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−111197（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−115676（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−133476（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−149698（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−156691（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−326633（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−79181（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−85233（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−131376（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−321696（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−321697（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−7059（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−77318（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−102701（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−147500（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−62816（ＪＰ，Ａ) 米国特許5287113（ＵＳ，Ａ) 米国特許5412192（ＵＳ，Ａ) 国際公開95／35609（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06K 17/00 G06K 19/067 - 19/077 H02J 17/00

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電力送信装置からＩＣカードに無線を用い
   て電力を伝送する電力伝送システムであって、前記ＩＣカードには、前記電力送信装置から伝送された
   無線を受信する共振回路を有する第１のアンテナと該第
   １のアンテナで受信された誘起電力を整流して直流電圧
   に変換する整流回路とを含む変換回路と、該変換回路の
   整流回路で変換された直流電圧が供給される内部回路と
   を備え、 前記電力送信装置には、前記ＩＣカードと前記電力送信
   装置との間の相対的距離に応じた情報を検出する検出手
   段と該検出手段で検出された相対的距離に応じた情報に
   基づいて高周波電圧を制御して発生する制御電圧発生部
   と該制御電圧発生部で制御されて発生された高周波電圧
   に応じた高周波電力を前記無線によって前記ＩＣカード
   の第１のアンテナに伝送するための第２のアンテナを有
   する電力伝送手段とを備えて構成する ことを特徴とする
   電力伝送システム。
2. 【請求項２】電力送信装置からＩＣカードに無線を用い
   て電力を伝送する電力伝送システムであって、前記ＩＣカードには、前記電力送信装置から伝送された
   無線を受信する共振回路を有する第１のアンテナと該第
   １のアンテナで受信された誘起電力を整流して直流電圧
   に変換する整流回路とを含む変換回路と、該変換回路の
   整流回路で変換された直流電圧が供給される内部回路と
   を備え、 前記電力送信装置には、前記ＩＣカードと前記電力送信
   装置との間の相対的距離に応じた情報を検出する検出手
   段と該検出手段で検出された相対的距離に応じた情報に
   基づいて高周波電圧を制御して出力する制御電源部と該
   制御電源部で制御されて出力された高周波電圧に応じた
   高周波電力を前記無線によって前記ＩＣカードの第１の
   アンテナに伝送するための第２のアンテナを有する電力
   伝送手段とを備えて構成することを特徴とする電力伝送
   システム 。
3. 【請求項３】前記検出手段は、前記電力送信装置と前記
   ＩＣカードとの相対的距離を検出す る距離検出手段で形
   成することを特徴とする請求項１又は２記載の電力伝送
   システム。
4. 【請求項４】前記検出手段は、赤外線または超音波を用
   いて前記電力送信装置と前記ＩＣカードとの相対的距離
   を検出する距離検出手段で形成することを特徴とする請
   求項１又は２記載の電力伝送システム。
5. 【請求項５】前記電力送信装置は、リーダおよび／また
   はライター装置で構成されることを特徴とする請求項１
   又は２記載の電力伝送システム。
6. 【請求項６】リーダおよび／またはライター装置から伝
   送された無線を受信する共振回路を有する第１のアンテ
   ナと該第１のアンテナで受信された誘起電力を整流して
   直流電圧に変換する整流回路とを含む変換回路と、該変
   換回路の整流回路で変換された直流電圧が供給される内
   部回路とを備えたＩＣカードと、 前記ＩＣカードと前記リーダおよび／またはライター装
   置との間の相対的距離に応じた情報を検出する検出手段
   と該検出手段で検出された相対的距離に応じた情報に基
   づいて高周波電圧を制御して発生する制御電圧発生部と
   該制御電圧発生部で制御されて発生された高周波電圧に
   応じた高周波電力を前記無線によって前記ＩＣカードの
   第１のアンテナに伝送するための第２のアンテナを有す
   る電力伝送手段とを備えた前記リーダおよび／またはラ
   イター装置とにより構成し、 更に、情報通信が、前記リーダおよび／またはライター
   装置の情報通信部と前記ＩＣカードの前記内部回路との
   間で無線により実行できる通信手段を備えたことを特徴
   とする電力伝送および情報通信システム 。
7. 【請求項７】前記リーダおよび／またはライター装置の
   第２のアンテナから前記ＩＣカードの第１のアンテナへ
   の無線を用いた電力の伝送と、前記リーダおよび／また
   はライター装置の情報通信部と前記ＩＣカードの前記内
   部回路との間における前記通信手段による無線を用いた
   情報通信とを行う際 、 前記ＩＣカードの第１のアンテナ
   を第１の共通アンテナとして用い、前記リーダおよび／
   またはライター装置の 第２のアンテナを第２の共通アン
   テナとして用いることを特徴とする請求項６記載の電力
   伝送および情報通信システム。
8. 【請求項８】前記制御電圧発生部は、電力伝送用の高周
   波電圧信号を発生する電源部と、入力された送信用デー
   タを符号化する符号化回路と、前記電源部から得られる
   信号に対して前記符号化回路から得られる信号を振幅変
   調して重畳させる変調器とを備えて構成し、 前記電力伝送手段は、前記変調器から得られる信号に基
   づいて給電する給電回路と、該給電回路によって給電さ
   れた電流に応じた無線を発生する前記第２のアンテナと
   を備えて構成することを特徴とする請求項７記載の電力
   伝送および情報通信システム 。
9. 【請求項９】前記ＩＣカードの内部回路として、アンテ
   ナで検出された通信変調波を波形整形して復号化する復
   号化回路と、該復号化回路で復号化された受信データを
   入力し、送信データを出力するマイコンと、該マイコン
   から出力された送信データを符号化する符号化回路と、
   該符号化回路で符号化された信号に基づいて変調させて
   前記アンテナに入力させる変調器とを有することを特徴
   とする請求項７記載の電力伝送および情報通信システ
   ム。