JP5263890B2 - 非接触情報媒体の通信システム - Google Patents

Description

本発明は、非接触ＩＣタグや非接触ＩＣカードなどの非接触情報媒体を用いた電磁誘導方式によるデータ通信システムに関し、特にセキュリティ機能を向上した非接触情報媒体の通信システムに関する。

ＩＣカードなどの非接触情報媒体を用いた通信システムは、キャッシュカード、クレジットカードを用いた電子決済、社員証を用いた入退出管理など、さまざまな用途において、さまざまな利用形態で用いられている。これらのシステムでは、ＩＣカードへの情報の入出力や記録情報に基づいたサービスなどを提供する場合、ＩＣカードの不正使用や情報漏洩等に対するセキュリティ対策およびセキュリティレベルに応じた運用方法が重要な課題となっている。

従来、本来の所有者以外の人物が不正入手したカードの使用や不正アクセス等を防ぐための手段として、ＩＣカードの使用時に、暗証番号やパスワードを用いるのが一般的であった。さらに近年では、指紋認証や静脈認証などに代表される生体認証を用いることにより、本来の所有者以外の人物の不正使用を防ぐという手段が用いられている。

しかしながら、これらの手段では、安全性を高めることができる一方で、利便性の低下やシステムコストの増加を伴うという問題点がある。

この問題点を鑑み、特許文献１では、セキュリティ対策にかかるコストの増大を抑えた通信システムとして、ＲＦＩＤタグ（ＩＣタグ）の形状、構成を工夫し、さらには誘導アンテナ装置を介した場合のみＲＦＩＤアクセス装置（リーダライタ）と通信することが可能となるＲＦＩＤ通信システムを提案している。

特開２００７−９４８７５号公報

特許文献１のＲＦＩＤ通信システムは、ＲＦＩＤタグの内部に電磁シールドされた電磁シールド空間を持ち、かつ、その電磁シールド空間内でＲＦＩＤタグのアンテナと誘導アンテナ装置のタグ側アンテナが電磁結合可能な位置関係となるような位置関係規制手段を有する構成である。このため特許文献１の方法でＩＣタグやＩＣカードを構成した場合、従来の一般的なＩＣタグおよびＩＣカードに比べ形状が複雑で、且つ構成要素も多くなるため、１つ当たりの製造コストが高くなってしまう。また、特殊な形態の誘導アンテナ装置を必要とするため、その製造コストがかかることや携帯性や利便性が損なわれるという問題もある。

そこで、本発明の課題は、低コストでセキュリティ性を有し、携帯性、利便性に優れた非接触情報媒体の通信システムを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明による非接触情報媒体の通信システムは、アンテナを有する非接触情報媒体と、信号入出力回路と該信号入出力回路に切換え器により接続された２つのアンテナを有し前記非接触情報媒体と通信する機能を有するリーダライタとを備える通信システムにおいて、前記非接触情報媒体のアンテナと電磁結合するように構成された第１のアンテナと、該第１のアンテナに接続され前記リーダライタの一方のアンテナに電磁結合するように構成された第２のアンテナとを有するアンテナ変換素子を備え、前記リーダライタの他方のアンテナは前記非接触情報媒体のアンテナと電磁結合するように構成され、前記切換え器により前記リーダライタの他方のアンテナが前記信号処理回路に接続された時には前記非接触情報媒体を前記リーダライタの他方のアンテナに近接させることにより前記非接触情報媒体と前記リーダライタとの間の通信を行い、前記切換え器により前記リーダライタの一方のアンテナが前記信号処理回路に接続された時には前記アンテナ変換素子と前記非接触情報媒体とを重ねて前記リーダライタの一方のアンテナに近接させることにより前記非接触情報媒体と前記リーダライタとの間の通信を行うことを特徴とする。

ここで、前記非接触情報媒体はＩＣカードであって、前記アンテナ変換素子はカード状の形状を有していてもよく、さらに、前記ＩＣカードと前記アンテナ変換素子はほぼ同一の形状を有していてもよい。

また、前記非接触情報媒体および前記アンテナ変換素子を前記リーダライタに近接した所定に位置に置くための手段を備えてもよい。

また、本発明では、リーダライタは２つのアンテナを有し、切換え器の選択によりリーダライタと非接触情報媒体とが直接的に通信可能となる状態を備え、必要なセキュリティのレベルに応じてアンテナ変換素子を要するか否かを選択することができる。

本発明の構成を持つ非接触情報媒体の通信システムは、ＩＣタグやＩＣカードなどの通常の非接触情報媒体をそのまま用いることができるので製造コストを抑え、携帯性や利便性を確保している。また、非接触情報媒体とリーダリーダライタだけでは直接通信ができないことにより、セキュリティ性を持たせたシステムである。非接触情報媒体とリーダライタの通信時に必要となるアンテナ変換素子も、一般的なＩＣタグやＩＣカードの形状とすることができ、かつ、ＩＣチップ等を必要としない構成であるため安価に製造でき、携帯性もよく、リーダライタとの通信時には、非接触情報媒体とアンテナ変換素子を重ねて使用するだけで良いため、利便性を損なうこともない。

非接触情報媒体として、キャッシュカードやクレジットカード等に用いられる一般的形状のＩＣカードの形態を適用することができ、この場合、さらに製造コストを抑え、携帯性を確保できる。また、アンテナ変換素子もＩＣカードとほぼ同じ形状とすることによりさらに良好な携帯性が得られる。

以上のように、本発明によれば、低コストでセキュリティ性を有し、携帯性、利便性に優れた非接触情報媒体の通信システムを提供することができる。

本発明による非接情報媒体の通信システムの第１の実施の形態を示す模式的な構成図。 本発明による非接情報媒体の通信システムの第２の実施の形態を示す模式的な構成図。 本発明による非接情報媒体の通信システムの第３の実施の形態を示す模式的な構成図。 ＩＣカードおよびアンテナ変換カードをリーダライタに近接した所定の位置に置くための手段の例を示す斜視図であり、図４（ａ）は位置表示を設ける場合、図４（ｂ）はカード形状に合わせたガイドを設ける場合を示す図。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明による非接情報媒体の通信システムの第１の実施の形態を示す模式的な構成図である。図１において、カード用アンテナ３２を有する非接触情報媒体であるＩＣカード３０Ａと、信号入出力回路１１と信号入出力回路１１に接続されたリーダライタ用アンテナ１２を有しＩＣカード３０Ａと通信する機能を有するリーダライタ１０Ａとを備える通信システムにおいて、ＩＣカード３０Ａのカード用アンテナ３２と電磁結合するように構成された第１のアンテナ２１と、第１のアンテナ２１に接続されリーダライタ１０Ａのリーダライタ用アンテナ１２に電磁結合するように構成された第２のアンテナ２２とを有するカード形状のアンテナ変換素子であるアンテナ変換カード２０を備え、アンテナ変換カード２０とＩＣカード３０Ａとを重ねてリーダライタ１０Ａのリーダライタ用アンテナ１２に近接させることによりＩＣカード３０Ａとリーダライタ１０Ａとの間の通信を行う。

ここで、ＩＣカード３０Ａにおいて、カード用アンテナ３２はカード外周側に配置されたコイル状のアンテナであり、その入出力端はＩＣチップ３１と接続されている。アンテナ変換カード２０において、第１のアンテナ２１はカード外周側に配置されたカード用アンテナ３２と同様な形状を有するアンテナであり、第２のアンテナ２２はカード中央部に配置され、リーダライタ用アンテナ１２と同様な形状で、小型のコイル状のアンテナである。

ここで、本発明のリーダライタ１０Ａのリーダライタ用アンテナ１２とアンテナ変換カード２０の第２のアンテナ２２はそれらの間で電磁結合を有効に行うために、上記のように同じ形状であることが望ましく、ＩＣカード３０Ａのカード用アンテナ３２とアンテナ変換カード２０の第１のアンテナ２１も電磁結合を有効に行うために、同じ形状であることが望ましい。また、アンテナ変換カード２０の第２のアンテナ２２は第１のアンテナ２１との不要な電磁結合を避けるため図１のようにカード中央部に配置することが望ましい。

本実施の形態の動作は以下の通りである。ＩＣカード３０Ａとアンテナ変換カード２０を長辺、短辺の方向を揃え、重ねた状態でリーダライタ１０Ａのリーダライタ用アンテナ１２とアンテナ変換カード２０の第２のアンテナ２２が同じ位置になるように置く。この状態にあるとき、リーダライタ１０Ａからの電力および情報は、リーダライタ１０Ａの信号入出力回路１１からリーダライタ用アンテナ１２へ送られ、リーダライタ用アンテナ１２とアンテナ変換カード２０の第２のアンテナ２２との電磁結合により、第１のアンテナ２１に伝えられ、第１のアンテナ２１とＩＣカード３０Ａのカード用アンテナ３２が電磁結合して、最終的にＩＣチップ３１に伝送される。

同様に、ＩＣチップ３１からの応答は、カード用アンテナ３２、アンテナ変換カード２０の第１のアンテナ２１、第２のアンテナ２２、リーダライタ用アンテナ１２の順に送られ、リーダライタ１０Ａが受信することより通信が成立する。

以上の動作方法より明らかなように、本発明では、アンテナ変換カード２０とＩＣカード３０Ａが大きくずれることなく重なり、リーダライタ１０Ａのリーダライタ用アンテナ１２とアンテナ変換カード２０の第２のアンテナ２２の位置が大きくずれることなく重なることにより良好な通信状態が得られることになる。図４はＩＣカードおよびアンテナ変換カードをリーダライタに近接した所定の位置に置くための手段の例を示す斜視図であり、図４（ａ）は位置表示を設ける場合、図４（ｂ）はカード形状に合わせたガイドを設ける場合を示す。位置決めが容易に出来るように、リーダライタ１０Ａの一部に図４（ａ）のような位置表示４０を設けたり、図４（ｂ）のようにガイド４１を設けるなどしてＩＣカードおよびアンテナ変換カードを置く位置を限定することにより、確実に通信を行うことができる。

本実施の形態の非接触情報媒体の通信システムを適用する運用例としては、ＩＣカード３０Ａを社員証とした入退出システムにおいて、社員証を持っていれば入場できるエリアの出入口には、一般的なリーダライタを用意してＩＣカード３０Ａのみで入退出し、さらに限定されたエリアには本実施の形態のリーダライタ１０Ａを設置して、限定エリアへの入場が許可された人にのみ付与されたアンテナ変換カード２０と、社員証のＩＣカード３０Ａとを重ねて使用することで入退出が可能となるなどの運用を行うことができる。

図２は本発明による非接触情報媒体の通信システムの第２の実施の形態を示す模式的な構成図である。本実施の形態の通信システムは、リーダライタ１０Ｂのリーダライタ用アンテナ１３が第１の実施の形態のカード用アンテナ３２と同様な形状であり、逆にＩＣカード３０Ｂのカード用アンテナ３３が第１の実施の形態のリーダライタ用アンテナ１２と同様な小型の形状のアンテナであることを除けば第１の実施の形態と同じである。すなわち、アンテナ変換カード２０の第１のアンテナ２１がリーダライタ用アンテナ１３と電磁結合し、第２のアンテナ２２がカード用アンテナ３３と電磁結合する。

したがって、本実施の形態の構成においても、第１の実施の形態と同様に、リーダライタ１０ＢとＩＣカード３０Ｂとの間の通信には、アンテナ変換カード２０が必要となるが、本構成の場合は、ＩＣカード３０Ｂのアンテナが小型であるため、外部と電磁結合しにくく、外部からのスキミングが困難であるという特徴がある。

図３は本発明による非接触情報媒体の通信システムの第３の実施の形態を示す模式的な構成図である。本実施の形態の非接触情報媒体の通信システムは、リーダライタ１０Ｃが信号入出力回路１１に切換え器１４により接続された２つのリーダライタ用アンテナ１２および１３を有することを除いては第１の実施の形態の通信システムと同じである。切換え器１４によりリーダライタ用アンテナ１３が信号入出力回路１１に接続された時にはリーダライタ用アンテナ１３と同様な形状のカード用アンテナ３２を有するＩＣカード３０Ｃをリーダライタ用アンテナ１３に近接させることによりＩＣカード３０Ｃとリーダライタ１０Ｃとの間の通信が可能となり、切換え器１４によりリーダライタ用アンテナ１２が信号入出力回路１１に接続された時には、第１の実施の形態と同様にアンテナ変換カード２０とＩＣカード３０Ｃとを重ねてリーダライタ用アンテナ１２に近接させることによりＩＣカード３０Ｃとリーダライタ１０Ｃとの間の通信が可能となる。

本実施の形態では、リーダライタ側のアンテナを切換えることにより、ＩＣカード３０Ｃのみで通信可能な状態と、アンテナ変換カード２０を用いて通信する必要がある状態とを任意に切換えることができるため、例えば運用方法として、時間によって切換え器１４を切換えることで、ＩＣカード３０Ｃを所有していれば通信できる時間帯と、ＩＣカード３０Ｃとアンテナ変換カード２０の両方を持っている人のみ通信できる時間帯とを分けることが可能になる。

本発明は、上記の実施の形態のように非接触情報媒体の通信システムを構成することにより、低コストでセキュリティ性を有し、携帯性、利便性に優れた非接触情報媒体の通信システムが得られ、ＩＣカード等を用いた情報通信分野において広く利用が可能であり、例えばセキュリティ性が必要な、入退出システムやカード決済システム等に利用することができる。

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではないことはいうまでもなく、例えば、ＩＣカードのみでなくＩＣタグ等のその他の非接触情報媒体を用いた通信システムにおいても広く適用することが可能である。この場合、アンテナ変換素子の形態を非接触情報媒体と同様な形状にすることも可能であり、一方、携帯性、利便性やリーダライタとの電磁結合の有効性などを考慮して非接触情報媒体と異なる形状にすることも可能である。

１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ リーダライタ
１１ 信号入出力回路
１２、１３ リーダライタ用アンテナ
１４ 切換え器
２０ アンテナ変換カード
２１ 第１のアンテナ
２２ 第２のアンテナ
３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ ＩＣカード
３１ ＩＣチップ
３２、３３ カード用アンテナ
４０ 位置表示
４１ ガイド

Claims (4)

1. アンテナを有する非接触情報媒体と、信号入出力回路と該信号入出力回路に切換え器により接続された２つのアンテナを有し前記非接触情報媒体と通信する機能を有するリーダライタとを備える通信システムにおいて、前記非接触情報媒体のアンテナと電磁結合するように構成された第１のアンテナと、該第１のアンテナに接続され前記リーダライタの一方のアンテナに電磁結合するように構成された第２のアンテナとを有するアンテナ変換素子を備え、前記リーダライタの他方のアンテナは前記非接触情報媒体のアンテナと電磁結合するように構成され、前記切換え器により前記リーダライタの他方のアンテナが前記信号処理回路に接続された時には前記非接触情報媒体を前記リーダライタの他方のアンテナに近接させることにより前記非接触情報媒体と前記リーダライタとの間の通信を行い、前記切換え器により前記リーダライタの一方のアンテナが前記信号処理回路に接続された時には前記アンテナ変換素子と前記非接触情報媒体とを重ねて前記リーダライタの一方のアンテナに近接させることにより前記非接触情報媒体と前記リーダライタとの間の通信を行うことを特徴とする非接触情報媒体の通信システム。
2. 前記非接触情報媒体はＩＣカードであり、前記アンテナ変換素子はカード状の形状を有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の通信システム。
3. 前記ＩＣカードと前記アンテナ変換素子はほぼ同一の形状を有することを特徴とする請求項２に記載の非接触情報媒体の通信システム。
4. 前記非接触情報媒体および前記アンテナ変換素子を前記リーダライタに近接した所定に位置に置くための手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の非接触情報媒体の通信システム。

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