JP4237578B2 - 非接触情報媒体、これを用いた通信システム、媒体特定方法 - Google Patents

Description

この発明は、非接触情報媒体およびこれを用いた通信システムに関し、特に非接触情報媒体が重なり合った状態でも正確に通信を行うことができる非接触情報媒体と、この非接触情報媒体を用いる通信システムと、通信不可能である媒体を特定する媒体特定方法に関するものである。

情報媒体は媒体に内蔵されているＩＣチップとリーダライタとの通信方法によって、接触型と非接触型に分類される。このうち、非接触型は、リーダライタとの接触がないため接触不良を生じず、リーダライタから離れた移動使用が可能である。また、非接触型は、汚れ、雨、静電気に強いなどの特徴があり、セキュリティ性も高いことから需要が増加している。

たとえば、非接触情報媒体は、リーダライタから受信した電磁波を利用して電磁誘導によって動作電力を得るとともに、電磁波を利用してリーダライタとの間でデータを交換する。そして、非接触情報媒体とリーダライタはこの電波を送受信するためのアンテナをそれぞれ内蔵している。

図１７は、従来の非接触情報媒体の概要構成を示す図である。従来の非接触情報媒体１００は、外部からの電力の受け取りとデータの送受信とを行うアンテナとして機能するコイル１０１と、コイル１０１と共振回路を形成するコンデンサ１０４と、送受信するデータを制御するＩＣチップ１０５とを有する。図１７に示すように、非接触情報媒体１００は、ＩＣチップ１０５をほぼ中央部に配置し、その周囲にコイル１０１を設けている。

この非接触情報媒体１００が動作するためには、送受信用電波を発するリーダライタに非接触情報媒体１００を近接する。この結果、非接触情報媒体１００のコイル１０１とコンデンサ１０４とが共振し、誘導起電力が生じてコイル１０１に誘導電流が流れる。この誘導電流がＩＣチップ１０５の電源用電力となってＩＣチップ１０５が動作し、非接触情報媒体１００はコイル１０１を介してリーダライタにデータを送信する。このように、リーダライタと非接触情報媒体１００のコイル１０１との電磁結合によって、非接触情報媒体１００とリーダライタとの間でデータの送受信が行われる（特許文献１参照）。

特開２００１−３４７２５号公報

しかしながら、従来の非接触情報媒体はお互いに影響を及ぼさない配置での利用を想定していたため、複数の非接触情報媒体が近傍に配置された場合や重なり合った場合にはデータの送受信が正確に行えないという問題があった。図１８に示すように、特に同形状の非接触情報媒体１００が重なりあった場合にはアンテナであるコイル１０１の位置が同じ位置となり、相互の非接触情報媒体が干渉し合うことによって共振周波数が乱れ、通信状態が不安定になったり通信不能に陥ったりするためである。

また、複数の非接触情報媒体の中にリーダライタとの通信を行うことができない媒体が含まれていた場合、この通信を行うことができない媒体を特定することができなかった。このため、一部の非接触情報媒体のデータが欠損したままとなり、受信データを正確に集計することができないという問題があった。

さらに、リーダライタから非接触情報媒体に給電する場合、通信可能エリア内にある複数の非接触情報媒体の全てと通信を行うために、リーダライタはある程度の給電能力を備える必要がある。しかし、非接触情報媒体の個数が多い場合には、リーダライタは効率のよい給電を行うことができなかった。

この発明は、上記した従来技術の欠点に鑑みてなされたものであり、正確な通信を行うため、複数重なり合った状態であっても通信が可能である非接触情報媒体とこの非接触情報媒体を用いた通信システムを提供することを目的とする。また、通信不可能である非接触情報媒体が含まれていた場合には、この非接触情報媒体を特定することができる特定方法を提供することを目的とする。

請求項１にかかる非接触情報媒体は、第１のコイルと、前記第１のコイルと共振回路を形成するコンデンサと、リーダライタとの間で送受信する情報を制御する制御回路とを備えた非接触情報媒体において、前記第１のコイルと前記コンデンサとが形成する共振回路に電気的に接続し、所定の電磁波を受けた場合に前記共振回路を流れる電流の値を低下させ、前記リーダライタとの通信を不可能とする第２のコイルを備えたことを特徴とする。

本発明にかかる非接触情報媒体によれば、所定の電磁波を受けた場合に第１のコイルとコンデンサとが形成する共振回路を流れる電流の値を低下させる第２のコイルを備えることによって、リーダライタの通信エリア内に配置された場合であっても当該非接触情報媒体を通信不可能とすることが可能となる。

請求項２にかかる非接触情報媒体は、前記第２のコイルの中心軸は、前記第１のコイルの中心軸とほぼ直交することを特徴とする。

請求項３にかかる非接触情報媒体は、前記第２のコイルが生成する電界の向きと、前記第１のコイルが生成する電界の向きとは、ほぼ直交することを特徴とする。

請求項４にかかる非接触情報媒体は、前記第１のコイルが送受信する電磁波の周波数と前記第２のコイルが受信する電磁波の周波数とは異なることを特徴とする。

請求項５にかかる非接触情報媒体は、前記第２のコイルに流れる電流の周波数は、前記第１のコイルに流れる電流の周波数に対して、所定微小周波数分ずれていることを特徴とする。

請求項６にかかる非接触情報媒体は、前記第１のコイルは、少なくとも一部が切断されていることを特徴とする。

請求項７にかかる非接触情報媒体は、前記第１のコイルは、当該非接触情報媒体が単体で配置された場合に、前記共振回路の共振周波数をリーダライタから発せられる電磁波の周波数よりも高くするインダクタンスを有することを特徴とする。

請求項８にかかる非接触情報媒体は、前記第１のコイルは、当該非接触情報媒体が複数近傍に配置された場合に、前記共振回路の共振周波数をリーダライタから発せられる電磁波の周波数に等しくするインダクタンスを発生することを特徴とする。

請求項９にかかる非接触情報媒体は、前記第１のコイルとほぼ同等のインダクタンスである補助コイルをさらに備え、前記コイルは、該補助コイルが複数近傍に配置された場合に、前記共振回路の共振周波数をリーダライタから発せられる電磁波の周波数に等しくするインダクタンスを発生することを特徴とする。

請求項１０にかかる通信システムは、複数の請求項１〜８のいずれか一つに記載の非接触情報媒体と、前記非接触情報媒体へのエネルギーの供給およびデータの送信を行うとともに、前記非接触情報媒体からの送信データを受信するリーダライタと、を備え、電磁誘導を利用して前記非接触情報媒体と前記リーダライタとの間の無線通信を行うことを特徴とする。

請求項１１にかかる通信システムは、請求項１〜９のいずれか一つに記載の非接触情報媒体と、前記非接触情報媒体の前記第１のコイルのインダクタンスとほぼ同等のインダクタンスを備えた補助コイルと、前記非接触情報媒体へのエネルギーの供給およびデータの送信を行うとともに、前記非接触情報媒体からの送信データを受信するリーダライタと、を備え、電磁誘導を利用して前記非接触情報媒体と前記リーダライタとの間の無線通信を行うことを特徴とする。

請求項１２にかかる媒体特定方法は、第１のコイルと前記第１のコイルの中心軸と直交する軸を中心とした第２のコイルとを備えた複数の非接触情報媒体の中から通信不可能である媒体を特定する媒体特定方法において、リーダライタとの通信が可能である前記非接触情報媒体の数量を計測する数量計測工程と、各前記非接触情報媒体の前記第２のコイルに対して順次所定の電磁波を供給し、該供給ごとに前記リーダライタとの通信が可能である前記非接触情報媒体の数量を計測する通信可能数量計測工程と、前記通信可能数量計測工程においてそれぞれ計測された数量のうち、他の数量よりも大きな数量を示す計測を行ったときに前記第２のコイルに電磁波を供給されていた前記非接触情報媒体を通信不可能である媒体として特定する媒体特定工程と、を含むことを特徴とする。

本発明にかかる非接触情報媒体および通信システムは、複数の非接触情報媒体が近傍に配置する場合であっても非接触情報媒体とリーダライタとの間で正確な通信を行うことができるという効果を奏する。また、本発明にかかる特定方法は、通信不可能である媒体が含まれていた場合にこの媒体を特定することができるという効果を奏する。

以下に図面を参照して、この発明にかかる実施の形態である非接触情報媒体、これを用いた通信システム、媒体特定方法について説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。

（実施の形態）
まず、実施の形態における非接触情報媒体について説明する。本実施の形態における非接触情報媒体は、コイルの導線の一部が切断されており、所定数量以上が重なり合ったときに送受信用電波を発するリーダライタとの間で通信を行う。また、本実施の形態における非接触情報媒体は、第２のコイルであるキャンセル用コイルを備えており、所定数量以上が重なり合った場合であってもキャンセル用コイルに所定の電磁波を受けた非接触情報媒体は通信不可能となる。なお、本実施の形態では、非接触情報媒体の例として、パチンコ遊技場において遊戯客が獲得した遊戯媒体数に応じて交換される景品であって貨幣との交換価値を有する物品を備えている、いわゆる特殊景品について説明する。

図１は、本実施の形態である非接触情報媒体１０の概要構成を示す図である。ここで、図１は、非接触情報媒体１０を模式的に示している。図１に示すように、非接触情報媒体１０は、コイル１１とキャンセル用コイル１３とコンデンサ１４とＩＣチップ１５とを備え、コイル１１とコンデンサ１４とは接続部１７a，１７ｂによって接続されており、キャンセル用コイル１３とＩＣチップ１５とは接続部１８ａ，１８ｂによって接続されている。

図１に示すように、コイル１１は、ＩＣチップ１５の外側でその周囲に設けられている。また、このコイル１１は切断部１２を有している。このコイル１１は、送受信用電波を発するリーダライタに非接触情報媒体１０が近接したときに誘導電流を発生し、接続するＩＣチップ１５にこの誘導電流を供給する。また、コイル１１は、後述するように所定の条件下では、リーダライタからの送受信用電波を受信しＩＣチップ１５に送信するとともに、ＩＣチップ１５からのデータをリーダライタに送信するアンテナとしても機能する。

また、コンデンサ１４は、所定の容量を有し、コイル１１のインダクタンスと協同して共振回路を形成する。この共振回路の共振周波数ｆｒとコイル１１のインダクタンスＬとコンデンサ１４の容量Ｃとの関係を数式１に示す。

この共振回路の共振周波数ｆｒを送受信用電波の周波数ｆｃに一致させれば、コイル１１とコンデンサ１４とに大きな電流を流すことが可能となる。

また、ＩＣチップ１５は、コイル１１からコイル１１に生じた誘導起電力を供給される。ＩＣチップ１５は、この誘導起電力がＩＣチップ１５の動作可能電圧値となった場合に動作する。ＩＣチップ１５は、送信するデータに応じた信号をコイル１１に送信する送受信部１５ａと、受信した電波に対するデータを制御する制御部１５ｂと、所定のデータを格納するメモリ１５ｃとを備え、送受信するデータを制御する。メモリ１５ｃは、たとえば、ＩＤ情報や所定の金種や店舗番号や暗号データなどを格納する。なお、本実施の形態では、ＩＣチップ１５として、たとえば、ｍｙ−ｄ（インフィニオン社製）を用いている。

また、キャンセル用コイル１３は非接触情報媒体１０の側面に設けられており、キャンセル用コイル１３の中心軸はコイル１１の中心軸と直交している。また、キャンセル用コイル１３は、コイル１１と並列に接続している。さらに、所定の電磁波を受けた際にキャンセル用コイル１３には誘導電流が流れる。この誘導電流の発生によって、コイル１１に流れる誘導電流の値は低下し、リーダライタと非接触情報媒体１０との通信は不可能となる。

つぎに、コイル１１およびキャンセル用コイル１３の形状について説明する。図２は、コイル１１およびキャンセル用コイル１３の形状を説明するための図である。以下、コイル１１とキャンセル用コイル１３とを比較して説明する。

図２に示すように、コイル１１には導線が所定回数、たとえば５回巻かれており、コイル１１はこの導線の一部、たとえば、１０ｍｍの長さが切断された切断部１２を有する。このため、この非接触情報媒体１０は、導線が切断されていない場合と比較し交流電流が流れにくい構成となっている。すなわち、非接触情報媒体１０のインピーダンスが高くなる構成である。このため、コイル１１に生じる誘導電流は小さく、コイル１１の導線が切断されていない場合の２０％程度である。

また、非接触情報媒体１０単体では、コイル１１の導線が切断されていない場合と比較しコイル１１のインダクタンスＬの値は低い。たとえば、コイル１１の導線が切断されていない場合の共振周波数は、送受信用電波の周波数ｆｃと等しい。このため、非接触情報媒体１０単体では、非接触情報媒体１０の共振周波数ｆｒは、リーダライタから発せられる送受信用電波の周波数ｆｃと比して高くなる。したがって、非接触情報媒体１０単体の共振周波数ｆｒはリーダライタが発する送受信用電波の周波数ｆｃと一致しないため、非接触情報媒体１０単体ではリーダライタとの間で通信を行わない。

これに対し、近接する非接触情報媒体１０の数量の増加にともない、各々の非接触情報媒体１０のコイル１１のインダクタンスＬの値も増加する。これは、非接触情報媒体１０のコイル１１が複数近接することによって、相互に影響を与えるためであると推測される。また、近接する非接触情報媒体１０の数量の増加にともないＩＣチップ１５に供給される電圧は増加し、ＩＣチップ１５が動作可能となる値まで電圧が増加すると、ＩＣチップ１５は動作し、データの制御が可能となる。

ここで、共振周波数ｆｒが送受信用電波の周波数ｆｃと一致するインダクタンスＬの値をＬｃとする。非接触情報媒体１０のコイル１１のインダクタンスＬの値がＬｃとなる数量の非接触情報媒体１０を近接した場合には、共振周波数ｆｒと送受信用電波の周波数ｆｃとが一致し、コイル１１はリーダライタとの間でデータの送受信を行うことができる。コイル１１のインダクタンスＬの値がＬｃとなる非接触情報媒体１０の数量は、非接触情報媒体１０の配置間隔によって異なり、たとえば、３ｍｍ間隔で非接触情報媒体１０を配置した場合には１５枚以上であり、１ｍｍ間隔で非接触情報媒体１０を配置した場合には８枚以上である。また、非接触情報媒体１０の数量を上述した数量以上に増加させてもコイル１１のインダクタンスＬはほぼＬｃの値で飽和し、共振周波数ｆｒと送受信用電波の周波数ｆｃとはほぼ一致する状態を維持する。なお、非接触情報媒体１０は、コイル１１のほかキャンセル用コイル１３を有するため、キャンセル用コイル１３に電流の一部が流れることを考慮し、コイル１１を設計している。

一方、キャンセル用コイル１３は上述したように非接触情報媒体１０の側面に設けられ、キャンセル用コイル１３の中心軸はコイル１１の中心軸と直交する。また、コイル１１よりも少ない所定数、たとえば１回導線が巻かれている。そして、コイル１１とは異なり切断部を備えていない。このキャンセル用コイル１３はコイル１１と電気的に接続するため、所定の電磁波を受けていない場合には、コイル１１に生じた誘導電流が一部流れる。ただし、この場合には非接触情報媒体１０の動作に影響を与えない。なお、キャンセル用コイル１３が生成する電界の向きは、コイル１１が生成する電界の向きとほぼ直交する。

しかし、キャンセル用コイル１３が所定の電磁波を受けた場合には、電磁誘導によって誘導電流が流れる。このキャンセル用コイル１３が受信する電磁波の周波数は、コイル１１が送受信する電磁波の周波数と所定微小差分異なる。たとえば、コイル１１が１３．５６ＭＨｚの周波数の電磁波を送受信する場合、キャンセル用コイル１３が受信する電磁波の周波数は１３．５５ＭＨｚである。この場合、キャンセル用コイル１３に流れる電流の周波数は１３．５５ＭＨｚとなり、コイル１１に流れる電流の周波数は１３．５６ＭＨｚとなる。このように、キャンセル用コイル１３に流れる電流の周波数はコイル１１に流れる電流の周波数に対して所定微小差分ずれる。

コイル１１が送受信する電磁波の周波数と、キャンセル用コイル１３が受信する電磁波の周波数が微小差分異なる場合、コイル１１に発生する誘導電流は、キャンセル用コイル１３に生じる誘導電流と混合し、変調される。この変調によって、コイル１１に生じた誘導電流の振幅強度に強弱が生じ、誘導電流の振幅強度が極端に低下する部分が周期的に生じる。この場合、誘導電流によるＩＣチップ１５への給電が不安定となり、ＩＣチップ１５が連続的に動作できず、非接触情報媒体１０は、リーダライタとの間で連続的に通信を行うことができない。したがって、非接触情報媒体１０は、キャンセル用コイル１３に所定の電磁波を受けた場合には、通信状態が不安定となって通信を行うことができない。

つぎに、この非接触情報媒体１０を用いた本実施の形態における通信システムについて説明する。この通信システムは、上述した非接触情報媒体１０を用いることによって、複数の非接触情報媒体１０が重なり合った場合であっても正確な通信を行うことが可能である。

まず、非接触情報媒体群１０ａの数量を計測する。この数量は、非接触情報媒体群１０ａの全体の重さ、または全長に対応する数量を求めることによって計測する。または、光センサなどの数量計測センサを用いることによって計測する。そして、リーダライタ２０の通信エリア内に非接触情報媒体群１０ａをセットし、通信を行う。

図３は、本実施の形態における通信システムの構成を示す概略斜視図である。本実施の形態における通信システム３０は、非接触情報媒体群１０ａと、非接触情報媒体群１０ａに対してデータの送受信を行うリーダライタ２０とを有する。非接触情報媒体群１０ａは、所定数量以上の非接触情報媒体１０が重なり合った状態で配置される。また、リーダライタ２０は、電力の供給とデータの送受信を行うリーダ用アンテナ２２と、送受信するデータを処理する処理部２４と、データの出力部２６と、リーダライタ２０の動作を入力する入力部２８とを備える。このリーダライタ２０は、アンチコリジョン機能を備えており、非接触情報媒体群１０ａから一括してデータを受信することが可能である。

つぎに、この通信システム３０が通信を行うことができる非接触情報媒体１０の数量について説明する。図４は、通信システム３０が通信を行うことができる非接触情報媒体１０の数量を例示した図である。図４は、通信システム３０のほか、従来の非接触情報媒体を用いた通信システムについても例示している。図４は、通信システム３０について、直線ｌａに非接触情報媒体１０を１ｍｍ間隔で配置した場合の通信可能数量を例示し、直線ｌｂに非接触情報媒体１０を３ｍｍ間隔で配置した場合の通信可能数量を例示している。また、直線ｌｃに従来の非接触情報媒体を１ｍｍ間隔で配置した場合の通信可能数量を例示し、直線ｌｄに従来の非接触情報媒体を３ｍｍ間隔で配置した場合の通信可能数量を例示している。ここで、従来の非接触情報媒体として、コイルの導線が切断されていない非接触情報媒体を用いている。

図４の直線ｌｃおよびｌｄに示すように、従来の非接触情報媒体を用いた場合、配置間隔が１ｍｍの場合には４枚以上非接触情報媒体が重なると通信不可能となり、配置間隔が３ｍｍの場合には１１枚以上非接触情報媒体が重なると通信不可能となる。また、非接触情報媒体の配置間隔が狭い方が、通信可能数量が少ない。これは、非接触情報媒体のコイルが相互に干渉しあい、非接触情報媒体の共振周波数が変動し、送受信用電波の周波数と一致しなくなるためである。

これに対し、図４の直線ｌａおよびｌｂに示すように、非接触情報媒体１０を用いた場合、１ｍｍ間隔で配置した場合には８枚以上で通信可能となり、３ｍｍ間隔で配置した場合には１５枚以上で通信可能となる。また、配置間隔が１ｍｍである場合も３ｍｍである場合も、非接触情報媒体１０の通信可能数量の最大値はリーダライタ２０が通信可能である最大数量であり、たとえば４０枚以上である。また、非接触情報媒体１０の配置間隔が狭い方が、通信可能数量の範囲が増加する。これは、配置間隔が狭い方が非接触情報媒体１０間の影響が強いためであると考えられる。

このように、通信システム３０は、非接触情報媒体１０が所定数量以上であれば、非接触情報媒体１０が重なり合った状態であっても非接触情報媒体１０とリーダライタ２０との間で正確に通信を行うことができる。そして、リーダライタ２０が読み取った数量と、非接触情報媒体群１０ａの数量とが一致する場合には、全ての非接触情報媒体１０の確認が完了し、受信したデータの集計を行う。

一方、リーダライタ２０が読み取った非接触情報媒体の数量とリーダライタ２０の通信エリア内に配置した非接触情報媒体群の数量とが一致しない場合には、通信不可能である媒体が混入しているものと考えられる。つぎに、通信不可能である媒体が混入する非接触情報媒体群１０ｂから通信不可能である媒体を特定する媒体特定方法について説明する。図５および図６は、通信不可能である媒体を特定する方法について説明する図である。

図５に示すように、通信不可能である媒体を特定するためには、所定の周波数の電磁波を発する発信装置４０を要する。この発信装置４０は、リーダライタ２０が送受信する電磁波の周波数と所定微小差分異なる周波数の電磁波を非接触情報媒体群１０ｂの媒体の側面に対して順次に発信する。図６に示すように、非接触情報媒体１０の側面には、キャンセル用コイル１３が設けられており、キャンセル用コイル１３に所定の電磁波を受けた非接触情報媒体１０は通信不可能となる。キャンセル用コイル１３に生じた誘導電流によって、コイル１１に発生する誘導電流が変調するためである。

ここで、非接触情報媒体群１０ｂに通信不可能である媒体が一つ混入していた場合について説明する。まず、各々の媒体に対して発信装置４０が順次所定波長の電磁波を発信し、発信ごとに非接触情報媒体群１０ｂの通信可能数量を計測する。図６に示すように、通信可能である非接触情報媒体１０に対して発信装置４０が電磁波を発信した場合には、この非接触情報媒体１０は通信不可能となるため、通信可能数量は当初の通信可能数量よりも数量が１個少なくなる。しかし、当初から通信不可能である媒体に対して電磁波を発信した場合には、当初の通信可能数量とこの媒体に電磁波を発信した場合の通信可能数量とは一致する。たとえば、図５および図６に示すように、非接触情報媒体群１０ｂの全数量が１０個であり、当初の通信可能数量が９個の場合、発信装置４０から電磁波を発信するごとに計測数量は「８，８，８，８，８，８，８，８，９，８」と計測される。この場合、数量９と計測されたときに発信装置４０から電磁波を発信されていた媒体が通信不可能である媒体であると特定できる。さらに、通信が不可能である媒体が２個混入していた場合には、計測数量は「７，７，７，８，７，７，７，７，７，８」となる。この場合に、数量８と計測されたときに、電磁波を発信されていた媒体が通信不可能である媒体であると特定できる。

このように、発信装置４０からの電磁波の供給ごとに計測された通信可能数量のうち、他の通信可能数量よりも大きな数量示す媒体を、通信不可能である媒体であると特定できる。したがって、発信装置４０を用いて通信不可能である媒体を特定することができるため、通信システム３０は受信したデータの集計を正確に行うことができる。

また、本実施の形態における非接触情報媒体１０は、図７に示すように、非接触情報媒体群１０に、導線が切断されていないコイルを備えた非接触情報媒体４５が混入していた場合であっても、その混入を判別することが可能である。非接触情報媒体４５のコイルは切断されていないため、非接触情報媒体４５がリーダライタ２０に近接すると非接触情報媒体４５の共振周波数は送受信用電波の周波数と等しくなり、非接触情報媒体４５はリーダライタ２０との間で通信を行う。一方、非接触情報媒体１０のインダクタンスよりも大きい非接触情報媒体４５のインダクタンスの影響を受け、非接触情報媒体群１０ａはリーダライタ２０との間で通信を行うことができない。このように、非接触情報媒体４５が非接触情報媒体群１０ａ中に混入していた場合、非接触情報媒体の総数と実際に通信を行った非接触情報媒体の総数とが一致せず、非接触情報媒体群１０ａ中への非接触情報媒体４５の混入が判別できる。

つぎに、リーダライタ２０との通信が可能となる所定数量未満の非接触情報媒体１０とリーダライタ２０とが通信を行う場合について説明する。図８は、単数の非接触情報媒体１０とリーダライタ２０とが通信を行う場合について説明した図である。図８に示すように、補助カード群５０ａを非接触情報媒体１０に近接することによって非接触情報媒体１０はリーダライタ２０との間で通信を行うことが可能となる。

この補助カード５０は、図９に示すように、コイル１１と、コンデンサ１４と、コイル１１とコンデンサ１４とを接続する接続部１７ａ，１７ｂとを備え、ＩＣチップを備えていない。また、補助カード５０のコイル１１は、非接触情報媒体１０と同様に切断部１２を備えている。このため、補助カード５０のコイル１１のインダクタンスＬの値は、非接触情報媒体１０のコイル１１のインダクタンスＬの値とほぼ同等であると考えられる。したがって、非接触情報媒体１０に複数の補助カード５０が近接する場合、非接触情報媒体１０のコイル１１のインダクタンスＬの値は増加する。そして、非接触情報媒体１０と補助カード５０の合計数量が上述した所定数量以上の場合には、非接触情報媒体１０のコイル１１のインダクタンスＬの値はＬｃとなり、非接触情報媒体１０はリーダライタ２０との間で通信を行う。

以上、説明したように、単数の非接触情報媒体１０とリーダライタ２０との間で通信を行う場合には、補助カード５０を非接触情報媒体１０の近傍に複数配置することによって、所定数量未満の非接触情報媒体１０とリーダライタ２０との間で正確な通信を行うことが可能となる。また、図９では、非接触情報媒体１０を補助カード群５０ａの端部に配置したが、これに限らず、補助カード群５０ａ中に非接触情報媒体１０を配置し非接触情報媒体１０を補助カード５０で挟み込むように配置してもよい。また、非接触情報媒体１０の数量がコイル１１のインダクタンスＬの値がＬｃとなる所定数量よりも少ない場合には、補助カード５０を非接触情報媒体１０の近傍に配置し、非接触情報媒体１０と補助カード５０との合計数が所定数量以上となればよい。この場合も、非接触情報媒体１０のコイル１１のインダクタンスＬの値はＬｃとなり、非接触情報媒体１０とリーダライタ２０との間で正確な通信を行うことが可能となる。

上述したように、本実施の形態における非接触情報媒体１０は、コイル１１の導線を一部切断した切断部１２を備えることによって、所定数量以上の非接触情報媒体１０が重なり合った場合であってもリーダライタ２０との間で正確な通信を行うことができる。また、従来と比して通信可能である非接触情報媒体１０の数量範囲が広くなり、複数の非接触情報媒体１０のデータを円滑に読み取ることが可能となった。また、補助カード５０を用いることによって、非接触情報媒体１０の数量が所定数量より少ない場合であっても、非接触情報媒体１０とリーダライタ２０との正確な通信が可能となる。

また、通信不可能である媒体が混入していた場合であっても、キャンセル用コイル１３に所定の電磁波を発信して非接触情報媒体１０を通信不可能とすることによって、所定の電磁波を発信するごとに計測した通信可能数量と当初通信可能であった数量を比較することにより、通信不可能である媒体を特定することができる。

また、本実施の形態における非接触情報媒体１０では、コイル１１に流れる誘導電流は、コイル１１の導線を切断していない非接触情報媒体と比較し小さい。このため、多数の非接触情報媒体１０が通信対象となる場合であっても、リーダライタ２０が各々の非接触情報媒体１０に給電する給電量は小さい。したがって、リーダライタ２０は給電を効率よく行うことができ、また給電能力を抑制することができる。

なお、キャンセル用コイル１３が受信する電磁波を、コイル１１が送受信する電磁波の周波数と所定微小差分異なる周波数の電磁波として説明したが、これに限らず、コイル１１が送受信する電磁波と逆の位相である電磁波でもよい。この場合、キャンセル用コイル１３に流れる電流はコイル１１に流れる電流の周波数と逆の位相であるため、コイル１１に流れる電流を低下させる。そして、コイル１１が供給する誘導起電力がＩＣチップ１５の動作可能電圧に達しない場合には、非接触情報媒体１０はリーダライタ２０との間で通信することができない。このように、キャンセル用コイル１３に流れる電流をコイル１１に流れる電流と逆の位相とすることによって、コイル１１に流れる電流を低下させ、非接触情報媒体１０と通信不可能とすることができる。

また、図１では、コイル１１とキャンセル用コイル１３とが並列に接続する非接触情報媒体１０を説明したが、これに限らず、図１０に示すように、コイル１１とキャンセル用コイル１３とが接続部１９ａ，１９ｂにおいて直列に接続する非接触情報媒体６０としてもよい。非接触情報媒体６０では、非接触情報媒体１０と同様にキャンセル用コイル１３の中心軸はコイル１１の中心軸と直交する。このため、非接触情報媒体１０と同様に、キャンセル用コイル１３が所定の電磁波を受けた場合には、コイル１１に生じる誘導電流の波形が変調し、リーダライタ２０と非接触情報媒体６０との間で通信を行うことはできない。

また、図２では、非接触情報媒体１０のコイル１１の導線の切断部１２の切断長さを１０ｍｍとして説明したが、これに限らず、図１１に示すように、１０ｍｍよりも長い長さを切断した切断部１２ａを有するとしてもよい。また、図１２に示すように、導線を一巻き分切断した切断部１２ｂを有するとしてもよい。切断部１２を切断部１２ａあるいは切断部１２ｂとした場合であっても、所定数量以上の非接触情報媒体１０とリーダライタ２０との間で正確に通信を行うことが可能である。

また、実施の形態では、コイル１１に切断部１２を備えた非接触情報媒体１０について説明したが、これに限らず、図１３に示すようにコイル７１の切断を制御するスイッチ７６を設けた非接触情報媒体７０としてもよい。スイッチ７６は、たとえば光スイッチであり、所定波長の光を照射された間にオン状態となる。スイッチ７６がオフ状態である場合にはコイル７１の導線が切断され、非接触情報媒体７０単体ではリーダライタ２０との通信を行うことはできない。しかし、スイッチ７６がオン状態である場合には、コイル７１の導線は切断されず、コイル７１とコンデンサ１４とが形成する共振回路の共振周波数は、送受信用電波の周波数と一致し、非接触情報媒体７０単体であってもリーダライタ２０との通信が可能となる。

そして、所定数量以上の非接触情報媒体７０とリーダライタ２０との間で通信を行う場合には、図１４に示すように、非接触情報媒体群７０ａの全てのスイッチ７６をオフ状態とする。スイッチ７６がオフ状態である場合には、非接触情報媒体１０と同様に、コイル７１の一部が切断されている状態となる。このため、所定数量以上の非接触情報媒体７０を重ね合わせた場合には、コイル７１のインダクタンスＬの値が増加し、リーダライタ２０が送受信する送信用電波の周波数とそれぞれの非接触情報媒体７０の共振周波数とが一致し、通信が可能となる。

そして、非接触情報媒体群７０ａの中に、通信不可能である媒体が混入していた場合には、図１５に示すように、所定波長の光を発するスイッチ制御器８０を使用し、通信不可能である媒体を特定することができる。スイッチ制御器８０は、順次非接触情報媒体７０のスイッチ７６に光を照射する。すると、図１５に示すように、スイッチ制御器８０からの光を受けた非接触情報媒体７０ｂは、スイッチ７６がオン状態となりリーダ用アンテナ２０との間で通信を行うことが可能である。しかし、他の非接触情報媒体７０はスイッチがオフ状態でありコイル７１が切断された状態である。このため、スイッチ７６がオフ状態である非接触情報媒体７０よりもインダクタンスが大きい非接触情報媒体７０ｂの影響を受け、他の非接触情報媒体７０はリーダライタとの間で通信を行うことができない。このように、スイッチ制御器８０からの光を受け通信を行うことが可能である媒体は、正常であると判別できる。一方、スイッチ制御器８０からの光を受けた場合であっても、リーダライタ２０との間で通信を行うことができない媒体は、通信不可能である媒体であると判別できる。なお、スイッチ７６は、光スイッチに限らず、磁気スイッチ、機械式スイッチ、感温スイッチ、所定の静電容量が近接した場合にオン状態となる静電容量式のスイッチとしてもよい。ただし、スイッチ制御器８０は、スイッチ７６に対応して、所定の磁気、所定の加圧部、所定の加熱部、所定の容量供給部を備えることを要する。

また、実施の形態では、コイルの一部が切断された非接触情報媒体１０について説明したが、これに限らず、図１６に示すように、切断されていないコイル９１を備えた非接触情報媒体９０としてもよい。この場合、キャンセル用コイル１３は、所定の電磁波を受けたときにコイル９１に流れる誘導電流を変調する誘導電流が流れるよう設計することを要する。キャンセル用コイル１３に所定の電磁波を発した場合に、非接触情報媒体９０の通信を不可能とするためである。

また、ＩＣチップ１５のメモリには、たとえば、ＩＤ情報や所定の金種や店舗番号や暗号データなどを格納することができる。このうち、金種は、非接触情報媒体１０が備える物品の価値を表す。また、店舗番号は、非接触情報媒体１０が流通した店舗を特定する番号であり、店舗番号を参照することによって出非接触情報媒体１０の流通経路を把握する。また、メモリ１５ｃは、貨幣との交換前または交換後であることを示すデータも含む。さらに、暗号データを格納することによって、偽造品の流通を防止する。なお、暗号データとしては、たとえば、個々のＩＣチップの固有番号に対して固有の処理をした結果などがある。データの読取装置であるリーダライタ２０は、この固有の処理を行い、リーダライタ２０の処理結果とメモリ１５ｃが格納する暗号データとを比較し、一致すれば正規品であり、不一致であれば偽造品であるとの判定を行う。このようにリーダライタ２０は、メモリ１５ｃに格納されるデータを読み書きすることによって、非接触情報媒体１０の流通を簡易に把握することが可能となる。

また、ＩＣチップ１５は、ｍｙ−ｄ（インフィニオン社製）として説明したがこれに限るものではない。また、ＩＣチップ１５は、送受信部１５ａと制御部１５ｂとメモリ１５ｃとを備えるとして説明したが、これに限らず、送受信部１５ａとメモリ１５ｃとを備える構造としてもよい。

また、本実施の形態では、コイル１１の導線の一部を切断した切断部１２を設け、コイル１１に交流電流を流れにくくし、非接触情報媒体１０のインピーダンスを高くしている。しかし、これに限らず、コンデンサ１４の容量Ｃを制御することによって非接触情報媒体１０のインピーダンスを高くしてもよいと考えられる。また、所定の抵抗を誘導電流が流れる経路に挿入することによって非接触情報媒体１０のインピーダンスを高くしてもよいと考えられる。ただし、所定数量以上の非接触情報媒体１０が近接した場合に、共振周波数ｆｒが送受信用電波の周波数ｆｃと一致するように、容量Ｃ、インダクタンスＬおよび抵抗を制御することを要すると考えられる。

また、本実施の形態では非接触情報媒体１０をいわゆる特殊景品として使用する場合について説明したが、これに限らず、カード、病院で使用されるカルテ、書籍、封筒、用紙などの物品として用いることや、同形状または似通った形状の箱、容器、パッケージ等の物品に内蔵する非接触情報媒体として用いることもできる。上述したような物品が近傍に配置された場合や重なりあった場合であっても、本実施の形態における非接触情報媒体を備えることによって、正確な通信が可能となる。

以上のように、本発明における非接触情報媒体およびこれを用いた通信システムは、非接触情報媒体が複数近傍に配置する場合における非接触情報媒体とリーダライタとの通信を行う場合に有用であり、特に厚さが薄い非接触情報媒体が複数重なり合った状態でリーダライタと通信を行う場合に適している。また、通信不可能である媒体を特定できるため、正確なデータ集計が求められる場合に適している。

実施の形態における非接触情報媒体の概要構成図である。 図１に示すコイルおよびキャンセル用コイルの形状を説明した図である。 実施の形態における通信システムの構成を示す概略斜視図である。 図３に示す通信システムが通信可能である非接触情報媒体の数量を例示した図である。 通信不可能である媒体を特定する方法について説明した図である。 通信不可能である媒体を特定する方法について説明した図である。 本実施の形態における通信システムの動作を説明する図である。 単数の非接触情報媒体とリーダライタとが通信を行う場合について説明した図である。 図８に示す補助カードの概要構成図である。 実施の形態における非接触情報媒体の他の例の概要構成図である。 実施の形態における非接触情報媒体の他の例の概要構成図である。 実施の形態における非接触情報媒体の他の例の概要構成図である。 実施の形態における非接触情報媒体の他の例の概要構成図である。 図１３に示す非接触情報媒体を有する通信システムの構成を示す概略斜視図である。 通信不可能である媒体を特定する方法について説明した図である。 実施の形態における非接触情報媒体の他の例の概要構成図である。 従来の非接触情報媒体の概要構成を示す図である。 同形状の非接触情報媒体が重なりあった状態を説明する図である。

符号の説明

１０、４５、６０、７０、７０ｂ、９０ 非接触情報媒体
１０ａ、１０ｂ、７０ａ 非接触情報媒体群
１１、７１、９１ コイル
１２、１２ａ、１２ｂ 切断部
１３ キャンセル用コイル
１４ コンデンサ
１５ ＩＣチップ
１５ａ 送受信部
１５ｂ 制御部
１５ｃ メモリ
１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂ、１９ａ、１９ｂ 接続部
２０ リーダライタ
２２ リーダ用アンテナ
２４ 処理部
２６ 出力部
２８ 入力部
３０ 通信システム
４０ 発信装置
５０ 補助カード
５０ａ 補助カード群
７６ スイッチ
８０ スイッチ制御器
１００ 非接触情報媒体
１０１ コイル
１０４ コンデンサ
１０５ ＩＣチップ

Claims (11)

1. 第１のコイルと、前記第１のコイルと共振回路を形成するコンデンサと、リーダライタとの間で送受信する情報を制御する制御回路とを備えた非接触情報媒体において、
   前記第１のコイルと前記コンデンサとが形成する共振回路に電気的に接続し、前記第１のコイルが送受信する電磁波の周波数と異なる周波数の所定の電磁波を受けた場合に前記共振回路を流れる電流の値を低下させ、前記リーダライタとの通信を不可能とする第２のコイルを備えたことを特徴とする非接触情報媒体。
2. 前記第２のコイルの中心軸は、前記第１のコイルの中心軸とほぼ直交することを特徴とする請求項１に記載の非接触情報媒体。
3. 前記第２のコイルが生成する電界の向きと、前記第１のコイルが生成する電界の向きとは、ほぼ直交することを特徴とする請求項１または２に記載の非接触情報媒体。
4. 前記第２のコイルに流れる電流の周波数は、前記第１のコイルに流れる電流の周波数に対して、所定微小周波数分ずれていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の非接触情報媒体。
5. 前記第１のコイルは、少なくとも一部が切断されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の非接触情報媒体。
6. 前記第１のコイルは、当該非接触情報媒体が単体で配置された場合に、前記共振回路の共振周波数をリーダライタから発せられる電磁波の周波数よりも高くするインダクタンスを有することを特徴とする請求項１〜５に記載の非接触情報媒体。
7. 前記第１のコイルは、当該非接触情報媒体が複数近傍に配置された場合に、前記共振回路の共振周波数をリーダライタから発せられる電磁波の周波数に等しくするインダクタンスを発生することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の非接触情報媒体。
8. 前記第１のコイルとほぼ同等のインダクタンスを有し、前記第１のコイルの近傍に複数配置される補助コイルをさらに備え、
   前記第１のコイルは、前記共振回路の共振周波数をリーダライタから発せられる電磁波の周波数に等しくするインダクタンスを発生することを特徴とする請求項１〜６に記載の非接触情報媒体。
9. 複数の請求項１〜７のいずれか一つに記載の非接触情報媒体と、
   前記非接触情報媒体へのエネルギーの供給およびデータの送信を行うとともに、前記非接触情報媒体からの送信データを受信するリーダライタと、
   を備え、電磁誘導を利用して前記非接触情報媒体と前記リーダライタとの間の無線通信を行うことを特徴とする通信システム。
10. 請求項１〜７のいずれか一つに記載の非接触情報媒体と、
    前記非接触情報媒体の前記第１のコイルのインダクタンスとほぼ同等のインダクタンスを有し、前記第１のコイルの近傍に複数配置される補助コイルと、
    前記非接触情報媒体へのエネルギーの供給およびデータの送信を行うとともに、前記非接触情報媒体からの送信データを受信するリーダライタと、
    を備え、電磁誘導を利用して前記非接触情報媒体と前記リーダライタとの間の無線通信を行うことを特徴とする通信システム。
11. 第１のコイルと前記第１のコイルの中心軸と直交する軸を中心とした第２のコイルとを備えた複数の非接触情報媒体の中から通信不可能である媒体を特定する媒体特定方法において、
    リーダライタとの通信が可能である前記非接触情報媒体の数量を計測する数量計測工程と、
    各前記非接触情報媒体の前記第２のコイルに対して前記第１のコイルが送受信する電磁波の周波数と異なる所定の電磁波を順次供給し、該供給ごとに前記リーダライタとの通信が可能である前記非接触情報媒体の数量を計測する通信可能数量計測工程と、
    前記通信可能数量計測工程においてそれぞれ計測された数量のうち、他の数量よりも大きな数量を示す計測を行ったときに前記第２のコイルに電磁波を供給されていた前記非接触情報媒体を通信不可能である媒体として特定する媒体特定工程と、
    を含むことを特徴とする媒体特定方法。

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