JP4275834B2

JP4275834B2 - 通信システム

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Publication number: JP4275834B2
Application number: JP2000017445A
Authority: JP
Inventors: 澄西本; 正光三宅; 芳紀畑中; 貴章水川
Original assignee: Miyake Inc
Current assignee: Miyake Inc
Priority date: 2000-01-26
Filing date: 2000-01-26
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2020-01-26
Also published as: JP2005234607A; WO2001055990A1; AU2001230523A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信記憶媒体を用いた通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、さまざまな方法で商品の盗難防止や商品情報管理が行われている。商品の盗難防止に関していえば、百貨店、スーパーマーケット、一般小売店等では万引き等による盗難から商品を保護するため、例えば、万引き防止装置が利用されている。この装置の検出原理は、以下の通りである。
【０００３】
すなわち、顧客が出入する入り口付近に、高周波発信機と高周波受信機とを設置しておき、高周波発信機より高周波を常時発信し、高周波受信機はこの高周波を受信し、監視している。ここで、高周波受信機の受信範囲内にこの高周波信号を変調させるもの（以下、変調素子と称す）が通過すると、高周波受信機は、変調信号を受信する。このため、受信信号の変化を感知し、知らせる方法を高周波受信機が内蔵していれば、商品に変調素子を貼付しておくことにより万引きを発見することができる。
【０００４】
ここで、変調素子は、あらかじめ商品に貼付しておき、レジで清算後に商品から変調素子を取り外すなどの処理をすればよい。したがって変調素子をつけたまま受信区域を通過した場合は、未清算の商品と判断できる。このように変調素子としては、コンデンサ素子とコイル素子を組み合わせた共振回路を有する共振タグが知られている。
【０００５】
共振タグは、コンデンサの容量とコイルのインダクタンスで決定される所定の高周波（共振周波数）と共振するので、受信機は、共振タグにより変調された信号を受信することになる。このような共振タグを使用した万引き防止機は、世界的に普及しており、一般に、８．２ＭＨｚで共振する共振タグが使用されている。
【０００６】
具体的には、共振タグは、フイルム等の誘電体層に所定のパターンに切り抜いたアルミ箔を貼り付けたコイルと、このコイルにフイルムまたは樹脂等で絶縁層を設けて重ね合わせたコンデンサから構成することができる。そして、商品の対価支払い後は、高周波受信機が作動しないように商品から取り外す、アルミ箔等を貼り付けて高周波信号を遮蔽するなどの処置が取られている。
【０００７】
一方、商品情報管理に関していえば、従来は、商品に銘板やタグを取り付け、それに商標、メーカ名、製造年月日、材質等の若干の商品情報および製造シリアル番号を付し、製造工場、ロット番号、製造責任者、販売年月日、保守（修理）経歴等は、商品の製造シリアル番号により商品台帳から検索していた。銘板やタグに書き込めるデータは少なく、また商品に不具合が生じ緊急に商品の調査をしたい場合でも、製造シリアル番号によって製造元からデータを取り寄せねばならず、大変煩雑な手間が必要であった。
【０００８】
このため、近年、商品に、その商品の製造、販売、保守等に関する管理データを書き込んだデータキャリアを内蔵し、リーダライタを用いてデータキャリアの内部データを読み出しあるいは追加書き込み、訂正を行う商品管理方法が普及し始めている。
【０００９】
この方法は、商品にリーダライタからの所定周波数の信号を受信、整流して電源とする読み出し及び書き込み可能なデータキャリアを商品に内蔵し、リーダライタによってデータキャリアに商品管理データの書き込みおよび読み取りを行って商品を管理することを特徴としており、今後、ますます普及すると思われる。なお、このような商品情報管理方法として、世界的には１３．５６ＭＨｚの周波数信号とそれを受信する共振回路を使用する方法が、ＩＳＯで規格化されようとしている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の共振タグとデータキャリアにはいずれも共振タグが用いられており、両者の機能を合せ持つ共用カードが実現できれば、管理費用の低コスト化が見込まれ、便利である。
【００１１】
しかるに、現在世界的に普及している万引き防止機は、８．２ＭＨｚで共振する共振回路を使用しているため、データキャリアとして規格化される予定の１３．５６ＭＨｚで共振する共振回路とは共振周波数が異なる。
【００１２】
たとえば、万引き防止機で用いられる共振タグの共振周波数を１３．５６ＭＨｚの共振回路で使用する方法に変更することも考えられるが、既に全世界に普及している膨大な数の万引き防止機を１３．５６ＭＨｚ用に交換又は変更しなければならず、現実的にはかなり難しいと思われる。
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、基本（第１）周波数の信号に基づきメモリ手段に格納されたデータの読み書きを行うメモリ制御手段と、基本（第１）周波数の信号と異なる周波数の信号を送受信する手段とを有する共用カード（通信記憶媒体）を利用する通信システムを提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための、通信記憶媒体を用いた通信システムを以下に示す。
【００１７】
上述の目的は、メモリ手段と、第１の周波数を有する無線信号の命令に応答してメモリ手段に対してデータの読み書きを行なうメモリ制御手段とを有するＩＣチップと、第１の周波数と異なる周波数を有する無線信号に対するアンテナとして機能するアンテナ手段と、を有する通信記憶媒体を用いた通信システムであって、ＩＣチップのメモリ手段に対するデータの読み書きを行う際に、アンテナ手段がアンテナとして機能する周波数を、第１の周波数と異なる周波数から第１の周波数に変更する変更手段と、第１の周波数の無線信号を用いてＩＣチップに命令を与える制御手段と、命令の応答の送受信を行う通信手段と、を有することを特徴とする通信システムによって達成される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
［実施形態１］
以下、図面に基づいて、本発明の通信記憶媒体およびそれを用いた通信システムの実施形態である共用カード１０およびこの共用カードを利用可能な万引き防止用の共振タグ検出装置５０および商品管理用のリーダライタ３０について説明する。
【００２５】
[共用カード１０]
まず、図１を用いて、共用カード１０の回路の構成を説明する。共用カード１０は、アンテナ回路１１および信号処理部１２から構成され、信号処理部１２は、復調部１３、Ｓ／Ｐ・Ｐ／Ｓ変換器１４、制御部１５、データメモリであるＥＥＰＲＯＭ１６、変調部１７および電力生成部１８で構成されている。なお、データメモリは、ＥＥＰＲＯＭに限ることは無く、不揮発性のメモリであればどのようなものであってもよい。
【００２６】
なお本実施形態では、信号処理部１２は、専用のＩＣチップに格納されアンテナ回路１１を構成する基板の上に取り付けているが、信号処理部１２の機能を有するものであればどのようなものでもよく、専用のＩＣチップに格納しなくてもよい。
【００２７】
アンテナ回路１１は、例えば、図２に示すように、コンデンサ素子１とコイル素子２から構成される共振回路である。共振回路の共振周波数は、コンデンサ素子１の容量とコイル素子２のインダクタンスによって、任意の周波数に設定できるが、本実施形態では、８．２ＭＨｚの周波数で共振するよう設計されているものとする。
【００２８】
図１に示すアンテナ回路１１は、２つの機能を有する。第１の機能は、共用カード１０を共振タグ検出装置５０で使用する場合、共振タグ検出装置５０から発信される８．２ＭＨｚの高周波と電磁誘導で共振させる共振タグとしての機能である。
【００２９】
第２の機能は、共用カード１０を商品管理用リーダライタ３０で使用する場合、商品管理用リーダライタ３０から発信される１３．５６ＭＨｚの高周波を受信する高周波受信回路としての機能である。
【００３０】
ただし、アンテナ回路１１を商品管理用のリーダライタ３０で使用する場合には、共振周波数８．２ＭＨｚを１３．５６ＭＨｚの共振周波数で共振できるように変更する必要がある。ここで、共振周波数の変更方法としては、商品管理用リーダライタ３０に内蔵された共振タグ２０を利用する方法と共用カード１０を共振周波数変更用に用意された共振タグ２０と重ねて使用する方法などがあるが、共振周波数を変更する具体的方法については、あとで詳しく説明する。
【００３１】
さて、共用カード１０を商品管理用リーダライタ３０に使用する場合について述べる。アンテナ回路１１で受信した信号は、増幅され、復調部１３で元のデジタル信号に復調される。デジタル化されたシリアル信号は、Ｓ／Ｐ・Ｐ／Ｓ変換器１４でパラレル信号に変換されたのち、制御部１５に送られる。送られた信号により制御部１５がＥＥＰＲＯＭ１６の情報を書き換える場合は、制御部１５が指定するデータメモリＥＥＰＲＯＭ１６の指定場所へ新情報を格納する。
【００３２】
また、送られた信号により制御部１５がＥＥＰＲＯＭ１６の情報を読み出す場合は、ＥＥＰＲＯＭ１６に格納されているデジタル報信号を、Ｓ／Ｐ・Ｐ／Ｓ変換器１６でシリアル信号に変換し、変調部１４で変調してからアンテナ回路１１によって送信される。なお、電力生成部１８は、アンテナ回路１１で誘起された誘導起電力を整流し、ＥＥＰＲＯＭ１６のデータの読み書きなどを行うために必要な電力を生成し、Ｓ／Ｐ・Ｐ／Ｓ変換器１４や制御部１５に供給する。
【００３３】
［共振タグ２０］
次に、図３を用いて、共振タグ２０について説明する。共振タグ２０は、共振周波数８．２ＭＨｚを有する共用カード１０を共振周波数１３．５６ＭＨｚで作動する商品管理用リーダライタ３０で使用できるようにするため共用カード１０の共振周波数を変換するものである。
【００３４】
共振タグ２０は、図３に一例を示すように、誘電体であるプラスチックフィルム製コンデンサ素子２１の表側表面と裏側表面にそれぞれ異なるパターンの金属製コイル素子２２を印刷したものであり、その等価回路は、図２と同様の共振回路である。
【００３５】
ここで、共振タグ２０の作製法を説明する。アルミ箔等の金属箔に熱接着性接着剤を塗布し、誘電体であるポリエチレン等のプラスチックフィルムと積層する。次に、この積層体を螺旋状などの形状を有する切刃を備えたダイスタンプで打ち抜いて回路を形成すると同時にプラスチックフィルムに熱接着する。この金属箔の形状は、所定高周波に共振できるような回路パターンを形成するように予め設計されたものである。
【００３６】
なお、金属箔をプラスチックフィルムと積層してから、金属箔に感光性樹脂を塗布し、この樹脂塗布面に所定の回路パターンを有するネガフィルムを載せて感光させ、非感光部を現像除去した後、露出した金属箔をエッチングして除去して回路を形成することにより共振タグ２０を形成することもできる。
【００３７】
［リーダライタ３０］
次に、図４を用いて、リーダライタ３０の回路の構成を説明する。リーダライタ３０は、アンテナ回路３１と信号処理部３２から構成され、この実施形態では、さらに共振タグ２０が内蔵されている。アンテナ回路３１は、図２と同じ構成であり、コンデンサ素子とコイル素子から構成されている。信号処理部３２は、Ｉ／Ｆ部３３、キーボード３４、制御部３５、Ｐ／Ｓ・Ｓ／Ｐ変換器３６、発信部３７、変調器３８、増幅部３９、増幅部４２、復調部４３および表示器４４より構成されている。
【００３８】
次に、リーダライタ３０から共用カード１０に信号を送信する場合の動作を説明する。まず、キーボード３４またはＩ／Ｆ部３３を介してホストコンピュータ（図示せず）から入力された信号は、制御部３５により、Ｐ／Ｓ・Ｓ／Ｐ変換器３６に送られ、シリアル信号に変換されたのち、発信部３７の基準信号に同期して変調器３８で無線周波数信号に変調され、増幅部３９で増幅されてから、アンテナ回路３１より共用カード１０に向け送信される。
【００３９】
次に、リーダライタ３０が共用カード１０から信号を受信する場合の動作を説明する。アンテナ回路３１で受信した信号は、増幅部４２で増幅され、復調部４３でデジタル信号に復調される。デジタル化されたシリアル信号情報は、Ｐ／Ｓ・Ｓ／Ｐ変換部３６でパラレル信号に変換され、制御部３５により、表示部４４に表示される。
【００４０】
[共振タグ検出装置５０]
次に、図５を用いて、共振タグ検出装置５０の構成を説明する。共振タグ検出装置５０は、送信部４８と受信部４９から構成されている。
【００４１】
送信部４８は、送信アンテナ回路５６と、信号処理部５１から構成され、信号処理部５１は、共振タグの共振周波数に合った周波数（８．２ＭＨｚ）を発振する発振回路５３、発振回路５３から発振された信号を増幅する送信増幅回路５４、送信増幅回路５４で増幅された信号から不要な周波数帯域の信号を除去し、送信アンテナ回路５６に信号を送る送信フィルタ回路５５を有している。
【００４２】
受信部４９は、受信アンテナ回路５７と、信号処理部５２から構成されている。信号処理部５２は、受信アンテナ回路５７から受信した信号中の不要な周波数帯域の信号を除去する第１の受信フィルタ回路５８、第１の受信フィルタ回路５８を通過した信号を増幅する受信増幅回路５９、受信増幅回路５９を通過した信号から再度不要な周波数帯域の信号を除去する第２の受信フィルタ回路６０、第２の受信フィルタ回路６０から出力される高周波信号内に含まれている高周波成分を低周波信号に検波する検波回路６１、検波回路６１によって検波された信号が共用カード１０のアンテナ回路１１から送信された信号であるかどうかを判断し、信号を出力する制御回路６２、ランプ、アラーム、ビデオカメラ等がセットされ、制御回路６２からの出力信号に応じて、光、音、視覚等で警告を発する警報手段としての警告回路６３を有している。
【００４３】
また、共振タグ検出装置５０の制御回路６２は、送信部４８と受信部４９に供給する電源６４が所定出力を保持しているかを監視する機能なども有している。なお、共振タグ検出装置５０の制御回路６２は、必要に応じて周波数切り換え信号を、発振回路５３、第１の受信フィルタ回路５８、第２の受信フィルタ回路６０に出力できる構成としてもよい。発振回路５３の発振周波数および第１の受信フィルタ５８、第２の受信フィルタ６０の通過帯域を変化させることにより、異なる共振周波数を有する共振タグを検知することが可能となる。
【００４４】
[共用カード１０を共振タグ検出装置５０に使用する場合]
次に、図６を用いて、共振タグ検出装置５０による共用カード１０の検出方法を説明する。共用カード１０のアンテナ回路１１は、図２に示す共振回路を形成している。この共振回路の共振周波数ｆは、Ｌをコイルの自己インダクタンス、Ｃをコンデンサの容量とすると、ｆ＝１／｛２π√（ＬＣ）｝で与えられ、上述の実施形態では、８．２ＭＨｚである。
【００４５】
図６において、共振タグ検出装置５０を顧客が利用する出入口付近に設置しておき、送信アンテナ回路５６より周波数８．２ＭＨｚの高周波を常時発信し、受信アンテナ回路５７は、この高周波を受信し監視している。
【００４６】
ここで、受信アンテナ回路５７の受信範囲内を共用カード１０が通過すると、受信アンテナ回路５７は、共用カード１０のアンテナ回路１１によるノイズを含む高周波信号を受信する。
【００４７】
この受信信号は、第１の受信フィルタ回路５８、第２の受信フィルタ回路６０を経由し、制御回路６２において共用カード１０であることが識別される。すると、制御回路６２から、共用カード１０が通過したことを音や光などを発生させる警告回路５３で通知する。このため、共用カード１０の通過を瞬時に発見することができる。
【００４８】
なお、共用カード１０の共振タグとしての機能を無効にしたい場合（例えば、レジで清算後等）は、商品に貼付された共用カード１０のアンテナ回路１１部にアルミ箔を貼るなどの処理をすればよい。したがって共用カード１０を無効にしないまま受信アンテナ回路５７の受信区域を通過した場合は、未清算の商品と判断できる。
【００４９】
［共用カード１０を商品管理用リーダライタに使用する場合］
次に、共用カード１０を、１３．５６ＭＨｚの共振回路を用いる商品管理用のリーダライタに使用する場合について、図７および図８を用いて説明する。ここで、図７は、共用カード１０を共振回路である共振タグ２０が内蔵されたリーダライタ３０に直接のせて使用する場合、図８は、共用カード１０とリーダライタ４５の間に共振タグ２０をはさんで使用する場合を示している。
【００５０】
なお、位置決め方法としては、図８に示すように、共用カード１０に取りつけてある凹部９と共振タグ２０に取りつけてある凸部２３の各々をはめ込んで共用カード１０と共振タグ２０の位置を固定してから共用カード１０と共振タグ２０をリーダライタ４５の所定位置に設置する。所定位置には、図に示すような位置決め手段４０である目印の線、くぼみあるいは共用カード１０や共振タグ２０の差込ケース９５が用意されている。
【００５１】
以下、共用カード１０を用いたリーダライタ３０による商品情報管理方法を説明するが、その前に、図９〜図１３を用いて、共用カード１０の共振周波数を８．２ＭＨｚからリーダライタ３０が使用する１３．５６ＭＨｚの周波数で共振できるように変更する方法を説明する。
【００５２】
[共振周波数の変更方法]
図９は、図７に示す共用カードとリーダライタ内臓の共振タグを互いに対向させた状態を簡略化した説明図である。両者の距離を調整することによって所望の共振特性を得る方法について、以下に説明する。
【００５３】
簡単のために、図９では、共用カードとリーダライタ内臓の共振タグを同じ共振周波数ｆ_０をもつ２枚の共振タグ３、共振タグ４として図示する。図９において、共振タグ３、共振タグ４を互いに対向させた状態で両者の間に間隔Ｄを設けてある。
【００５４】
ここで、２枚の共振タグ３、共振タグ４をその対向面に対して垂直方向に間隔Ｄをおいて重ね合わせるときに生じるその相互インダクタンスＭの変化により共振周波数が変化する。２枚のタグの間隔がＤ＝０のとき、相互インダクタンスＭは、自己インダクタンスＬに等しく、Ｄが大きくなるにつれてＭの値は、０に近づく。
【００５５】
すなわち、Ｍ＝ｋＬ（０＜ｋ＜１）と表されるので、１枚のタグとみなすことができ、そのとき共振周波数ｆは、ｆ＝ｆ_０／｛√（１＋／Ｍ／Ｌ）｝で表され、ｆ_０／√２＜ｆ＜ｆ_０の範囲で変化する。
【００５６】
図１０に、８．２ＭＨｚのタグについての測定結果を示す。図１０より、２枚のタグを対向させた状態で両者の距離（間隔Ｄ）を調整することにより種々の共振周波数を得ることができる。
【００５７】
上述の例で、２枚の共振タグ３、共振タグ４がそれぞれ異なる共振周波数ｆ_１、ｆ_２（ｆ_１＜ｆ_２）をもつ場合にも２枚のタグを対向させた状態で両者の距離（間隔Ｄ）を調整することにより種々の共振周波数を得ることができる。
【００５８】
図９に示すように、共振周波数ｆ_１、ｆ_２の共振タグを垂直方向に間隔Ｄをおいて重ね合わせるときに生じる相互インダクタンスＭ_２の変化により、それぞれの共振タグの共振周波数は、ｆ_Ｈとｆ_Ｌ（ｆ_Ｈ＞ｆ_Ｌ）に変化する。
【００５９】
このとき、ｆ_Ｈ、ｆ_Ｌは次式で求まる。
【００６０】
ｆ_Ｈ ^２＝（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）／（２（１−Ｋ））
ｆ_Ｌ ^２＝（Ａ−Ｂ＋Ｃ）／（２（１−Ｋ））
ただし、
Ｋ＝Ｍ_２／（Ｌ_１・Ｌ_２）
Ａ＝ｆ１^２＋ｆ２^２
Ｂ＝√（ｆ１^２＋ｆ２^２）
Ｃ＝−４・（１−Ｋ）・ｆ１^２・ｆ２^２
となる。ここで、２つのタグが接近して相互インダクタンスが個々のタグの自己インダクタンスに対して無視できない程度の大きさになると２つの共振周波数が変化し、ｆ_１は低い方に、ｆ_２は高い方にシフトする。
【００６１】
図１１に、共振周波数８．２ＭＨｚのタグと１０．５ＭＨｚのタグとを用い、二つのタグが相互作用を示さない十分に離れた状態（Ｄ＝８０ｍｍ）から一方のタグを垂直方向に変位させ他のタグに重ね合わせるまで近づけたときのｆ_Ｈ、ｆ_Ｌの変化を計測した実測値と計算値を示したものである。
【００６２】
共振タグ間の間隔を近づけることにより２つの共振周波数が変化し、ｆ_Ｌは低い方に、ｆ_Ｈは高い方にシフトしている。
【００６３】
図１２は、異なる共振周波数をもつ２枚の共振タグ５（８．２ＭＨｚ）および共振タグ６（１０．５ＭＨｚ）の重なり量を変化させて共振周波数を変化させる場合を示す図である。共振タグ５と共振タグ６が、互いに長さＬで重なる状態で配置された場合のＬの変化に対する共振周波数の変化を測定した結果を図１３に示す。
【００６４】
図１３より、重なり量を変化させた場合も共振タグ間の重なり長さＬを変えることにより２つの共振周波数が変化することがわかる。ただし、距離Ｄを変化させた場合とは逆に、重なり長さＬが増えるとｆ_Ｌは低い方に、ｆ_Ｈは高い方にシフトする。
【００６５】
[約８．２ＭＨｚの共振周波数を約１３．５６ＭＨｚに変更する方法]
次に、これらの原理に基づいて、約８．２ＭＨｚの共振周波数を約１３．５６ＭＨｚに変更する方法を具体的に図１４〜図１７を用いて説明する。
【００６６】
図１４は、共振周波数を約８.３２ＭＨｚとする共用カード１０の一実施例である。厚さ２５μm、大きさ６０×５０ｍｍのポリエチレンフィルムの両面に、厚さ３５μmの銅薄膜で、線幅４.２ｍｍ、線間隔２.２ｍｍ、巻数３のコイルパターンが形成されている。
【００６７】
共振回路を構成するコンデンサ素子１の容量は、１４４ｐＦ（１７.７３２ｃｍ^２）であり、コイル素子２の自己インダクタンスＬは、０.１１７μＨである。この共用カード１０の共振周波数は、信号処理部１２に相当するＩＣチップ１２が搭載された状態で、８．３２ＭＨｚであった。
【００６８】
図１５は、リーダライタ３０内蔵の共振タグ２０あるいはリーダライタ４５で使用されるされる共振タグ２０の一実施例である。厚さ２５μm、大きさ６０×５０ｍｍのポリエチレンフィルムの両面に、厚さ３５μmのＡｌ薄膜で、線幅４.２ｍｍ、線間隔２.２ｍｍ、巻数３のコイルパターンが形成されている。共振回路を構成するコンデンサ素子１の容量は、２１６２ｐＦ（２６.５５ｃｍ^２）であり、コイル素子２の自己インダクタンスＬは、０.２９９μＨである。この共用カード１０の共振周波数は、８.８５ＭＨｚであった。
【００６９】
図１６および図１７は、図１４に示した共用カード１０を図１５に示した共振タグ２０上にそれぞれ異なる重ね方で重ねた状態を示している。図１６の位置で重ねた場合は、１３．５６ＭＨｚで共振し、図１７の位置で重ねた場合は、１６．１３ＭＨｚで共振する。
【００７０】
従って、図１４の共用カード１０を図１５の共振タグ２０に重ねる場合の例では、１３．５６ＭＨｚで共振させるには、図１６の重ね方が望ましい。
【００７１】
なお、共振周波数を変える方法は、以上述べたような２つの共振回路（図７に示す共用カード１０と共振タグ２０など）を用いる方法に限らない。図１９に示すように、３つの共振回路（共用カード１０と２枚の共振タグ２０など）あるいは、それ以上の共振回路を重ねて使用しても図７と同様の効果が得られる。
【００７２】
また相互インダクタンスを用いて共振周波数を変えることができれば、共振回路ではなく他の回路もしくは回路素子を用いてもよい。具体的には、コイルや金属などを挙げることができる。
【００７３】
[共用カード１０へのデータの書き込み動作]
次に、共用カード１０を商品管理用のリーダライタ３０によって使用する場合、すなわち、共用カード１０へのデータの書き込み動作とデータの読み込み動作について説明する。まず、図４および図１を用いて、リーダライタ３０による共用カード１０へのデータ書き込み動作を説明する。
【００７４】
リーダライタ３０による共用カード１０に対する書き込み動作は、次のようになる。まず最初に、リーダライタ３０のキーボード３４あるいはＩ／Ｆ部３３を介した外部からの指令により、制御部３５から書き込みコマンドが発生され、このコマンドがＰ／Ｓ・Ｓ／Ｐ変換器３６によってパラレル信号からシリアル信号に変換され、次の変調部３８において、周波数変調波信号に変換される。次に、変調部３８から出力された信号は、増幅部３９で増幅され、アンテナ回路４０から電磁界信号となって共用カード１０に送信される。
【００７５】
共用カード１０のアンテナ回路１１は、リーダライタ３０から送信されてくる電磁界信号によって誘導起電力を生ずる。アンテナ回路１１で誘起された信号は、電源整流回路部１８によって整流され、共用カード１０内の各部の電源として使用される。このため、共用カード１０は、電池を内蔵する必要がない。
【００７６】
またアンテナ回路１１に誘起された信号は、復調部１３で復調され、次のＳ／Ｐ・Ｐ／Ｓ変換器１４によってパラレル信号に変換され、制御部１５に送られる。制御部１５は、リーダライタ３０から送られてきた書き込みコマンドを解読し、続いて送られてきたアドレスで指定されたＥＥＰＲＯＭ１６のメモリ領域に、データを書き込む。
【００７７】
このようにしてリーダライタ３０により共用カード１０のＥＥＰＲＯＭ１５に書き込む商品の管理データの一例を示す。例えば、販売店などで使用する際には、販売店、販売者、販売年月日等の販売データを書き込む。更に商品を修理した際には、修理日、修理内容等の保守データを製造後に書き込む。また製造段階にあって商品管理する場合は、商品の商品コード、製造年月日、製造工場等の製造データを書き込むこともできる。
【００７８】
[共用カード１０へのデータの読み込み動作]
次に、図４および図１を用いて、リーダライタ３０による共用カード１０へのデータ読み出し動作を説明する。
【００７９】
まずリーダライタ３０のキーボード３４あるいはＩ／Ｆ部３３を介した外部の信号により、制御部３５から読取コマンドが発生され、Ｐ／Ｓ・Ｓ／Ｐ変換器３６によりシリアル信号となり、変調器３８で周波数変位変調波信号に変換され、増幅部３９で増幅された後、アンテナ回路４０から電磁界信号となって送出される。
【００８０】
共用カード１０のアンテナ回路１１は、リーダライタ３０のアンテナ回路３１から送出されてくる電磁界信号で誘導起電力を生じ、誘起された信号を電力生成部１８によって整流して、各部の電源を作り出して動作状態とし、同時に周波数がＳ／Ｐ・Ｐ／Ｓ変換器１４によってパラレル信号に変換され、制御部１５に供給される。制御部１５は、リーダライタ３０から送られてきた読み出しコマンドを解読すると、続いて送られてきたアドレスで指定されたＥＥＰＲＯＭ１６のメモリ領域よりデータを読み出す。
【００８１】
この読み出し信号は、Ｓ／Ｐ・Ｐ／Ｓ変換器１４でシリアル信号に変換され、変調部１７で変調された後、アンテナ回路１１より送出される。共用カード１０から送出された電磁界信号は、リーダライタ３０のアンテナ回路３１によって受信される。
【００８２】
このような共用カード１０からの送信信号に対する受信動作を繰り返すことにより、共用カード１０のデータを読み取り、表示器４４に表示したり、Ｉ／Ｆ部３３を介して外部接続した管理用コンピュータ（図示せず）等に読み出したデータを転送することができる。
【００８３】
［実施形態２］
実施形態１では、リーダライタ３０が共振タグ２０を内蔵していた。これに対し、実施形態２のリーダライタは、共振タグ２０を別構成としたことを特徴とする。図１８は、本実施形態におけるリーダライタ４５の構成を示すブロック図である。図から明らかなように、本実施形態のリーダライタ４５は、実施形態１のリーダライタ３０のアンテナ回路３１と信号処理部３２と同じ構成を有する。
【００８４】
なお、リーダライタ４５を使用するためには、共振周波数変更用の共振回路が必要であるが、この場合には、リーダライタ４５の上に共振回路である共振タグ２０を載せて、使用すればよい。この場合、共振回路は１枚に限らず、複数枚を重ねて始めて商品に取り付けられた共振タグが１３．５６ＭＨｚに共振するようにすることも可能である。また相互インダクタンスを用いて共振周波数を変えることができれば、共振回路ではなく他の回路もしくは回路素子を用いてもよい。具体的には、コイルや金属などを挙げることができる。
【００８５】
図１９に、共用カードと複数枚の共振タグ、リーダライタ４５を用いて、会員カードの識別に用いる例を示す。この場合、会員カードを共用カード６０とし、会員番号やグレードによって共用カード６０の共振周波数を変えておけば、それぞれのカードに対応する共振タグ６３、共振タグ６４、・・・を組み合わせないと情報を読み取ることが出来ない。
【００８６】
図１９では、複数枚の共振タグ６３、共振タグ６４を準備しておき、その中から特定の２枚の共振タグ６３、共振タグ６４を重ねた場合のみリーダライタ４５の発振周波数と共振し、共用カード６０からデータの読み取りが可能であることを示している。これにより、会員カードの管理をすることが出来る。
【００８７】
なおリーダライタ４５は、共用カード６０と共振周波数の変更媒体である共振タグ６３との位置決め手段６５を有している。この位置決め手段６５は、共用カードおよび変更媒体である共振タグ６３などを設置する所定位置に、目印の線を付けておくる、あるいは共用カード６０や共振タグ６３が収まるくぼみを付けるなどのいずれであってもよい。また、共用カード６０や共振タグ６３を所定位置に収容する差込ケース９５を目印の線やくぼみに設置してもよい。
【００８８】
また、位置決め手段６５と併用して、図８に示した位置決め方法と同じ方法を用いてもよい。図８は、共用カード１０に取りつけてある凹部９と共振タグ２０に取りつけてある凸部２３の各々をはめ込んで共用カード１０と共振タグ２０の位置を固定してから共用カード６０と共振タグ６３をリーダライタ４５の所定位置に設置する。
【００８９】
［実施形態３］
図２０に、共用カードと複数枚の共振タグ、リーダライタ４５を用いて、会員カードの識別に用いる例を示す。実施形態３では、実施形態２と同じリーダライタ４５を用いる。図２０では、共用カード７０を２枚の共振タグ７３と共振タグ７４を一部が重なるようにした上に重ね、これらをリーダライタ４５上に重ねることで、所望の共振周波数（１３．５６ＭＨｚ）を得ることを示したものである。これにより、会員カードの管理をすることが出来る。
【００９０】
なおリーダライタ４５の共用カード７０や共振周波数の変更媒体である共振タグ７３と共振タグ７４との位置決め手段７５は、共用カードおよび変更媒体である共振タグ７３と共振タグ７４を設置する所定位置に、目印の線を付けておくる、あるいは共用カード７０や共振タグ７３と共振タグ７４が収まるくぼみを付けるなどのいずれであってもよい。また、目印の線やくぼみの上に共用カード７０や共振タグ７３などを収容する差込ケースを設置してもよい。
【００９１】
［実施形態４］
図２１に、１枚の共用カード８０と複数枚の共振タグ８３、８４および実施形態３と同じリーダライタ４５を用いる例を示す。共用カード８０は、１枚のカードの中に、共用カード１０と同じ構成の共用カード８１（ＩＣチップ２とアンテナ回路を有する）と共用カード８２（ＩＣチップ１とアンテナ回路を有する）が、図２１に示すような重ねられた配置で内蔵されている。
【００９２】
ただし、共用カード８１と共用カード８２は、電気的に結合されない配置となっており、それぞれのアンテナ回路は、各々異なった周波数に共振するよう設計されている。また、共用カード８０に内蔵されたＩＣチップ２は共振タグ８３と、ＩＣチップ１は共振タグ８４とそれぞれ組み合わせて使用するときのみ共振するように設計されている。また、ＩＣチップ１とＩＣチップ２は、カードリーダ４５からの同一周波数の信号によってデータの読み書きが行えるようになっている。
【００９３】
上述の例では、１枚の共用カード８０に内蔵されるＩＣチップが２つの例を示したが、３つ以上であってもかまわない。ただしその場合には、対応する３枚以上の共振タグが必要である。
【００９４】
共用カード８０の特徴は、ＩＣチップが２つ内蔵されていることにより共用カード１０（ＩＣチップ１つ内蔵）に比べて記録容量が２倍になることおよび共振タグとの組み合わせにより異なった情報を効率よく記録／読み出しできることである。
【００９５】
実施形態４の使用例を以下に示す。例えば、商品購入に関するポイントとユーザーの個人情報を別の共用カードに記録する。通常店舗で必要となるポイント情報は、店舗にその情報を読み出すことが出来る共振タグを渡しておき、自由に記録／読み出しできるようにしておき、プライバシーに関わる個人情報は共振タグを特定者のみが管理し、読み出しが出来ないように出来る。
［実施形態５］
図２２を用いて、実施形態５を説明する。実施形態５は、実施形態１と基本的には同じであるので、共通する部分の説明は省略する。違いは、共用カード９１と共振タグを所定距離離して使用するため、共用カード９１と共振タグを所定の位置に設置するための位置合わせ用のタグ差込ケース９５をリーダライタ４５の上に載せて用いる点である。
【００９６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基本（第１）周波数の信号に基づきメモリ手段に格納されたデータの読み書きを行うメモリ制御手段と、基本（第１）周波数の信号と異なる周波数の信号を送受信する手段とを有する共用カード（通信記憶媒体）および共用カードが送受信を行う信号周波数を変更することのできる変更媒体とを提供することができた。さらに共用カードを利用する通信システムおよび共用カードと変更媒体を用いて異なる周波数を利用する通信システムを提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】共用カードの構成図である。
【図２】共用カードのアンテナ回路の構成図である。
【図３】共振タグの表面および裏面の図である。
【図４】リーダライタの構成図である。
【図５】共振タグ検出装置の構成図である。
【図６】共振タグ検出装置による共用カードの検出方法を示す図である。
【図７】共振タグを内蔵したリーダライタへの共用カードの設置方法を示す図である。
【図８】リーダライタへの共用カード、共振タグの設置方法を示す図である。
【図９】共振タグを垂直方向に配置した状態の一例を示す斜視図である。
【図１０】共振タグの垂直方向変位についての共振周波数の変化を示す図である。
【図１１】共振タグの垂直方向変位についての共振周波数の変化を示す図である。
【図１２】共振タグを重ねた状態の一例を示す斜視図である。
【図１３】共振タグの重なりを変えたときの共振周波数の変化を示す図である。
【図１４】共用カードの一例を示す図である。
【図１５】リーダライタの一例を示す図である。
【図１６】共用カードとリーダライタを重ねた一例を示す図である。
【図１７】共用カードとリーダライタを重ねた一例を示す図である。
【図１８】別のリーダライタの構成図である。
【図１９】共用カード、共振タグをリーダライタに設置する方法を示す図である。
【図２０】共用カード、共振タグをリーダライタに設置する方法を示す図である。
【図２１】共用カード、共振タグをリーダライタに設置する方法を示す図である。
【図２２】共用カード、共振タグをリーダライタに設置する方法を示す図である。
【符号の説明】
１０共用カード
１１アンテナ回路
２０共振タグ
２１コンデンサ素子
２２コイル素子
４５リーダライタ

Claims

メモリ手段と、第１の周波数を有する無線信号の命令に応答して前記メモリ手段に対してデータの読み書きを行なうメモリ制御手段とを有するＩＣチップと、
前記第１の周波数と異なる周波数を有する無線信号に対するアンテナとして機能するアンテナ手段と、
を有する通信記憶媒体を用いた通信システムであって、
前記ＩＣチップの前記メモリ手段に対するデータの読み書きを行う際に、前記アンテナ手段がアンテナとして機能する周波数を、前記第１の周波数と異なる周波数から前記第１の周波数に変更する変更手段と、
前記第１の周波数の無線信号を用いて前記ＩＣチップに命令を与える制御手段と、
前記命令の応答の送受信を行う通信手段と、
を有することを特徴とする通信システム。
前記通信記憶媒体は、前記ＩＣチップ１個と前記アンテナ手段１個とから構成される記憶媒体を複数有しており、前記複数の前記アンテナ手段はそれぞれお互いに異なる周波数を有する無線信号に対するアンテナとして機能し、
前記変更手段は、前記複数の前記アンテナ手段がアンテナとして機能する周波数を前記それぞれ互いに異なる周波数から前記第１の周波数へ選択的に変更することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
前記アンテナ手段が共振回路であり、前記変更手段が前記アンテナ手段との相互インダクタンスを用いて前記アンテナ手段がアンテナとして機能する周波数を前記第１の周波数と異なる周波数から前記第１の周波数へ変更することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の通信システム。
前記変更手段が、前記通信記憶媒体との相対位置を変化させることによって前記アンテナ手段の機能する周波数を前記第１の周波数と異なる周波数から前記第１の周波数へ変更することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の通信システム。
前記相対位置を予め定めた相対位置に合わせるための位置決め手段を更に有することを特徴とする請求項４に記載の通信システム。
前記変更手段が１つまたは複数の共振回路から構成されることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の通信システム。
更に、前記第１の周波数と異なる周波数を有する無線信号を送信する送信手段と受信する受信手段と、
前記通信記憶媒体が前記第１の周波数と異なる周波数を有する無線信号が伝播する空間を通過したことを検出して報知する報知手段をさらに有することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の通信システム。