JP4489907B2 - 非接触型ｉｃカード - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非接触型ＩＣカードに係り、更に詳しくは、ＩＣカードリーダライタの形成する磁界によりＩＣカード側に電力を発生させて、ＩＣカードデータの読出しや書込みを行う非接触型ＩＣカードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、一定のデータが書き込まれたカードを持ち歩き、これをカードリーダライタにかけてカードのデータ内容を読取ることで、種々の情報カードや身分証明書として用いたり、カードに新たなデータが書込が可能なデータ更新型のカードとすることで多方面に利用されている。
この種のカードとしては、プリペイドカードやクレジットなどで用いられている磁気カードの他、最近では、読み書き可能な情報量が多く、セキュリティ性能の優れたＩＣカードが実用化されてきている。
そして、ＩＣカードのデータの読出しや書込みを行うＩＣカードリーダライタには、ＩＣチップに露出した電極パッドを設け、これにプローブなどの端子を接触させて行う接触型と、無線を使って読み書きデータを送受信する非接触型とがある。
この非接触型のＩＣカードリーダライタに用いられる非接触型ＩＣカードは、コイル状のアンテナを有していて、ＩＣカードリーダライタが形成する磁界によりアンテナに電流を発生させ、これをＩＣチップに供給することで非接触にカードデータの読出しや書込み処理が行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の非接触型ＩＣカードにあっては、ＩＣカードリーダライタを用いて１枚のＩＣカードを読み書きする場合は問題ないが、図１０に示すように、非接触型のＩＣカード７０ａ，・・，７０ｇ，・・を複数枚重ねてＩＣカードリーダライタで一括した読み書きを行おうとすると、図１１に示すように、隣接するＩＣカード７０ａ，７０ｂのアンテナ７４ａ，７４ｂの位置が微小間隔で近接していて、空間に広がる磁束７８が両方のアンテナを貫くため、アンテナ７４ａ，７４ｂに発生する起電力が少なくなるという問題があった。この現象は、アンテナ７４ａ，７４ｂの相互インダクタンスが大きいということでも説明できる。それ故、アンテナ７４ａ，７４ｂの相互インダクタンスを小さくすればこの問題を解決することができる。
すなわち、図１２に示すように、複数枚重ねたＩＣカードの相互インダクタンスが大きいと、ＩＣカードリーダライタで磁界をかけても個々のＩＣカードの起電力が小さくなって、読み書き動作が行えなくなる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ＩＣカードを複数枚重ねた状態でもＩＣカードリーダライタにより一括した読出し書込み動作を確実に行うことができる非接触型ＩＣカードを提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、ＩＣカードリーダライタの形成する磁界によりＩＣカード側に電力を発生させ、ＩＣカードデータの読出しや書込みを行う非接触型ＩＣカードにおいて、前記ＩＣカードに設けられた電力を発生させるアンテナのパターン形状がＩＣカード毎に異なっていることを特徴とする。
これによれば、ＩＣカードに設けるアンテナのパターン形状をＩＣカード毎に異なるようにしたため、相互インダクタンスが小さくなって、複数枚のＩＣカードを重ねても隣接するＩＣカード同士で同じ磁束を共有する割合が低くなるので、個々のＩＣカードに充分な電力を発生させることが可能となり、一括したＩＣカードの読み書き動作を確実に行うことができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本実施の形態では、一例として、書類、メモ用紙、葉書、封筒などの薄いシート状のものに記載内容や送り先等のデータを記録した非接触型ＩＣカードを貼付し、整理や分類を行う場合を例にあげて説明することにする。
図１は、本実施の形態に係る非接触型ＩＣカード１０の概略構成を説明する斜視図である。図１に示すように、非接触型ＩＣカード１０は、ＩＣチップ１２にコイル状のアンテナ１４が接続されている。この非接触型ＩＣカード１０は、ＩＣカードリーダライタ１８の形成する磁界によってアンテナ１４に発生した電力がＩＣチップ１２に供給され、ＩＣカードデータの読出しや書込みをＩＣカードリーダライタ１８との間で非接触に行うものである。
図２は、図１以外のアンテナ１５のパターン形状例を示した平面透視図であり、図３（ａ），（ｂ）は、さらに別のアンテナ２０ａ，２０ｂのパターン形状例を示す平面透視図であり、図３（ｃ）は、図３（ａ），（ｂ）のＩＣカード１０ａ，１０ｂを重ね合わせた状態のアンテナ位置を示す平面透視図である。
本実施の形態の特徴的な構成は、上記図１〜図３に示すように、ＩＣカードに設けられたコイル状のアンテナのパターン形状がＩＣカード毎に異なるようにした点にある。これは、アンテナのパターン形状をそれぞれ変えることにより、非接触型ＩＣカードを複数枚重ねてＩＣカードリーダライタで一括して読み書きする場合でも、相互インダクタンスが小さくなり、空間の磁界を効率良くアンテナで受けて、起電力を発生させるようにするためである。
例えば、図１〜図３に示したアンテナのパターン形状例は、その一例にすぎないが、製造段階で種々のアンテナパターンを持った非接触型ＩＣカードを作り、これらを適当に組み合わせて使用することで、複数のＩＣカードを積み重ねて一括した読み書き処理を行う場合であっても、隣接したＩＣカード同士が同一のアンテナパターン形状になる確率が小さくなり、相互インダクタンスを小さくすることができる。
特に、図３（ａ），（ｂ）に示すようなアンテナ２０ａ，２０ｂのパターン形状を有する非接触型ＩＣカード１０ａ，１０ｂを作り、これらを含む複数のＩＣカードを積み重ねた際に、図３（ｃ）に示すように、非接触型ＩＣカード１０ａと１０ｂとが隣接した場合を考えると、アンテナ２０ａと２０ｂとが重ならない部分ができるので、相互インダクタンスを小さくすることができる。その結果、複数のＩＣカードを積み重ねた状態で一括した読み書き処理を行っても、個々のＩＣカードの起電力を大きくすることが可能となり、確実な読み書き動作を行うことができる。
【０００７】
また、本実施の形態の他の特徴的な構成としては、ＩＣカードに設けられたコイル状のアンテナの位置をＩＣカード毎に異なるようにした点にある。図４は、ＩＣカード毎にアンテナの位置を変えた非接触型ＩＣカード例を示す平面透視図であり、その（ａ），（ｂ）は、アンテナ位置を変えたそれぞれのＩＣカードを示す透視図で、（ｃ）は上記（ａ），（ｂ）のＩＣカード１０ａ，１０ｂを重ね合わせた状態を示す透視図である。これは、アンテナのパターン形状が仮に同じであっても、その位置をＩＣカード毎に変えることにより、非接触型ＩＣカードを複数枚重ねてＩＣカードリーダライタで一括した読み書き処理を行う場合に、相互インダクタンスが小さくなり、空間の磁界を効率良くアンテナで受けて、起電力を発生させるようにするためである。
例えば、図４（ａ），（ｂ）に示すように、ＩＣチップ１２ａ，１２ｂをＩＣカードの隅に配し、ここからアンテナ２２ａ，２２ｂを反対位置に配置した非接触型ＩＣカード１０ａ，１０ｂをそれぞれ作り、これらを含む複数のＩＣカードを積み重ねた際に、図４（ｃ）に示すように、非接触型ＩＣカード１０ａと１０ｂとが隣接した場合を考えると、アンテナ２２ａと２２ｂとが全部重ならないようにできるため、相互インダクタンスを小さくすることができる。その結果、複数のＩＣカードを積み重ねた状態で一括した読み書き処理を行っても、個々のＩＣカードの起電力を大きくすることができ、確実な読み書き動作を行うことができる。
さらに、本実施の形態の他の特徴的な構成としては、ＩＣカードの外形形状を正多角形や円形とし、ＩＣカードの回転角度が異なっているか、アンテナ位置が外形形状に対して非対称になっているか、アンテナのパターン形状が外形形状に対して非対称になっているかの少なくとも一つの条件を満たすようにした点にある。
【０００８】
図５は、ＩＣカードの外形形状を円形とした非接触型ＩＣカードの構成例を示す平面透視図であり、その（ａ）と（ｂ）は、アンテナ位置を外形形状に対して非対称に配置したＩＣカードを示す透視図であり、（ｃ）は上記（ａ），（ｂ）のＩＣカードを重ね合わせた状態を示す透視図である。
また、図５の（ｄ）と（ｅ）は、ＩＣカードのアンテナの位置やパターン形状は同じであるが回転角度を変えた場合のＩＣカードを示す透視図であり、（ｆ）は上記（ｄ），（ｅ）のＩＣカードを重ね合わせた状態を示す透視図である。このように、アンテナの位置やパターン形状が同じでも、回転角度を変えるだけで相互インダクタンスを小さくすることもできる。
また、図６は、ＩＣカードの外形形状を正六角形とした非接触型ＩＣカードの構成例を示す平面透視図であり、その（ａ）と（ｂ）は、アンテナのパターン形状を変えたＩＣカードの透視図であり、（ｃ）は上記（ａ），（ｂ）のＩＣカードを重ね合わせた状態を示す透視図である。
図５および図６に示すように、ＩＣカードの外形形状を正多角形や円形としてＩＣカードが回転しても外形形状が変わらないようにし、ＩＣカードの回転角度を変えるか、ＩＣカードの外形形状に対してアンテナ位置を非対称にするか、外形形状に対してアンテナのパターン形状を非対称するかの少なくとも一つの条件を満たすようにしたため、非接触型ＩＣカードを複数枚重ねてＩＣカードリーダライタで一括して読み書きする際に、ＩＣカードの取付け角度がランダム（ＩＣカードに上下が無く任意の角度）になり、相互インダクタンスが小さくなって、空間の磁界を効率良くアンテナで受けて、起電力を発生させることができる。
【０００９】
例えば、図５（ａ），（ｂ）に示すように、ＩＣチップ３２ａ，３２ｂをＩＣカードの片側に配し、同じパターン形状をしたアンテナ３４ａ，３４ｂを外形形状に対して非対称となるように配置した非接触型ＩＣカード３０ａ，３０ｂをそれぞれ作る。図５（ａ）と（ｂ）は位置を異にし、角度も９０度回転させているため、アンテナが重なり合うことがなくなる。
また、図５（ｄ），（ｅ）に示すように、ＩＣチップ３３ａ，３３ｂをＩＣカードの片側に配し、同じ位置とパターン形状をしたアンテナ３５ａ，３５ｂが形成された非接触型ＩＣカード３１ａ，３１ｂとする。この図５（ｄ）と（ｅ）とは回転角度が異なり、角度も４５度程度回転させるだけで、アンテナが重なり合うことがなくなり、相互インダクタンスが小さくできるので、空間の磁界を効率良くアンテナで受けて、起電力を発生させることができる。その結果、複数のＩＣカードを積み重ねた状態で一括した読み書き処理を行っても、個々のＩＣカードの起電力が大きくなるため、確実な読み書き動作を行うことができる。
また、図６（ａ），（ｂ）に示すように、パターン形状の異なるアンテナ４４ａ，４４ｂを配置した非接触型ＩＣカード４０ａ，４０ｂをそれぞれ作る。この図６（ａ）と（ｂ）は、アンテナ４４ａ，４４ｂのパターン形状が異なっているため、図６（ｃ）に示すように、アンテナの向きを同じにしても、アンテナが重ならないようにすることができる。このように、図６の場合は、ＩＣカードを回転させてアンテナの向きを異にする場合は勿論、アンテナの向きが同じでも隣接するＩＣカード同士の相互インダクタンスを小さくすることができる。その結果、複数のＩＣカードを積み重ねた状態で一括して読み書き処理を行っても、個々のＩＣカードの起電力を大きくすることが可能となり、確実な読み書き動作を行うことができる。
【００１０】
次に、上記図５（ａ）〜（ｃ）の非接触型ＩＣカード３０を用いた場合の動作について説明する。
図７は、本実施の形態の非接触型ＩＣカード３０を葉書５０等にそれぞれ貼付したものを複数枚積み重ねた図である。図７に示すように、非接触型ＩＣカード３０の外形形状が円形をしているため、葉書５０に対して適当に回転した状態で貼付される。このため、アンテナ３４の位置およびパターン形状は、非接触型ＩＣカードの回転角度に応じて変化することになる。
複数の非接触型ＩＣカード３０ａ，・・，３０ｈ，・・をＩＣカードリーダライタを使って一括して読出しや書込みを行う場合は、不図示のＩＣカードリーダライタのリードライト位置に図７のような状態でセットする。
そして、不図示のＩＣカードリーダライタがＩＣカードデータの読出しや書込み動作を行うために磁界を発生させると、アンテナ３４に電流が流れ、これをＩＣチップ３２に供給することにより動作を開始する。
図８は、図７の中から隣接する２枚の非接触型ＩＣカード３０ａ，３０ｂを抜き出した図である。
図８の非接触型ＩＣカード３０ａ，３０ｂは、一方が他方に対して９０度回転した状態にあるものとする。こうすることで、相互インダクタンスが小さくなり、アンテナ３４ａ，３４ｂに効率良く電力を発生させることができる。
従って、図７のように積み重ねられた複数の非接触型ＩＣカード３０をＩＣカードリーダライタで一括して読書きする場合は、ＩＣカードがランダムな取付け角度で葉書５０等に貼付されているため、隣接するＩＣカード同士のアンテナが重なり合う確率を低くすることが可能となり、図９に示すように、相互インダクタンスを小さくすることができる。
以上説明したように、本実施の形態によれば、ＩＣカードを複数枚重ねた状態でＩＣカードリーダライタにより一括した読出し書込み動作を確実に行うことができる。
なお、本実施の形態では、使用可能なアンテナのパターン形状例を全て列挙することができないため、その一部を例示するに止めたが、上記以外の種々のパターン形状を採用することができる。
また、本実施の形態では、ＩＣカードに設置するアンテナのパターン形状を複数種類用いて作成し、これらを組み合わせて使用する場合について説明したが、その際、予め多種類のアンテナのパターン形状を作成し、これをプリント上に形成したものを切り分け、その各アンテナパターンを使って多種類の非接触型ＩＣカードを作成するようにする。そして、このアンテナパターン形状の異なる非接触型ＩＣカードを混ぜて使用すれば、上記実施の形態で説明したような相互インダクタンスの低減効果を得ることができる。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、ＩＣカードに設けるアンテナのパターン形状をＩＣカード毎に異なるようにしたので、ＩＣカードリーダライタで磁界を形成した場合に、アンテナに発生する磁束のパターンが異なり、複数枚のＩＣカードを重ねても相互インダクタンスが小さくなって、隣接するＩＣカード同士で磁束を共有する割合が低くなる。このため、個々のＩＣカードに充分な電力を発生させることが可能となり、一括したＩＣカードの読み書き動作を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る非接触型ＩＣカードの概略構成を説明する斜視図である。
【図２】図１以外のアンテナのパターン形状例を示した平面透視図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、さらに別のアンテナのパターン形状例を示す平面透視図であり、（ｃ）は、（ａ），（ｂ）のＩＣカードを重ね合わせた状態のアンテナ位置を示す平面透視図である。
【図４】ＩＣカード毎にアンテナの位置を変えた非接触型ＩＣカード例を示す平面透視図であり、（ａ），（ｂ）は、アンテナ位置を変えたそれぞれのＩＣカードを示す透視図、（ｃ）は上記（ａ），（ｂ）のＩＣカードを重ね合わせた状態を示す透視図である。
【図５】ＩＣカードの外形形状を円形とした非接触型ＩＣカードの構成例を示す平面透視図であり、（ａ），（ｂ）はアンテナの形状や位置を略同じに構成したものを９０度回転させた透視図、（ｃ）は（ａ），（ｂ）のＩＣカードを重ね合わせた状態を示す透視図であり、（ｄ），（ｅ）はＩＣカードのアンテナの位置やパターン形状は同じであるが回転角度を変えた場合のＩＣカードを示す透視図であり、（ｆ）は（ｄ），（ｅ）のＩＣカードを重ね合わせた状態を示す透視図である。
【図６】ＩＣカードの外形形状を正六角形とした非接触型ＩＣカードの構成例を示す平面透視図であり、（ａ），（ｂ）は、アンテナの形状を変えて略同じ位置に構成した透視図、（ｃ）は（ａ），（ｂ）のＩＣカードを重ね合わせた状態を示す透視図である。
【図７】本実施の形態の非接触型ＩＣカードを葉書等にそれぞれ貼付したものを複数枚積み重ねた図である。
【図８】図７の中から隣接する２枚の非接触型ＩＣカードを抜き出した図である。
【図９】本実施の形態の隣接するＩＣカード同士の相互インダクタンス状態を示す図である。
【図１０】従来例の非接触型ＩＣカードをカード等に貼付したものを複数枚積み重ねた状態を説明する斜視図である。
【図１１】図１０の中から任意の隣接した２枚の非接触型ＩＣカードを抜き出した図である。
【図１２】従来例の隣接するＩＣカード同士の相互インダクタンス状態を示す図である。
【符号の説明】
１０ 非接触型ＩＣカード、
１２ ＩＣチップ、
１４，１５ アンテナ、
１６ 磁束、
１８ ＩＣカードリーダライタ、
２０，２２ アンテナ、
３０，３１ 非接触型ＩＣカード、
３２，３３ ＩＣチップ、
３４，３５ アンテナ、
４０ 非接触型ＩＣカード
４２ ＩＣチップ
４４ アンテナ
５０ 葉書。

Claims (1)

1. ＩＣカードリーダライタの形成する磁界によりＩＣカード側に電力を発生させ、ＩＣカードデータの読出しや書込みを行う非接触型ＩＣカードにおいて、前記ＩＣカードに設けられた電力を発生させるアンテナのパターン形状がＩＣカード毎に異なっていることを特徴とする非接触型ＩＣカード。

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