JPH01209195A - 非接触ｉｃカードとｉｃカードリーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （ト）技術分野 この発明は、移動体など振動の多い場所の使用に適する
ＩＣカードに関する。

ＩＣカー１’は、マイクロコンピュータ、ＲＯＭ又はＲ
ＡＭなど記憶素子を内蔵したカードである。

容量の大きい記憶素子を内蔵しているし、マイクロコン
ピュータを持つので、複雑な演算、記憶機能を持ってい
る。磁気カードなどよりも優れた機能がある。

磁気カードは能動的な演算機能を持たない。比較的少な
い情報を固定的に記録しであるだけの事である。

しかし、演算機能を持たないので、能動素子が要らず、
電力を必要としない。しかも、磁気的に書込んだ情報を
読み出すだけの事であるから、磁気センサにより、非接
触読み出しをする事ができる。

（イ）従来技術 ＩＣカードの場合は、そのように単純ではなり為。

マイクロコンピュータを駆動するためには電力が必要で
ある。また、記憶素子から情報を読み出すためには、ア
ドレスを指定して、データを読み出す必要がある。これ
は電気信号による。

したがって、ＩＣカードには、外部から電力を供給して
やる必要がある。

また、外部のカードリーダとＩＣカードの間に、情報読
み出しのための電気回路が形成されなければならない。

このため、非接触読み取りというわけにゆかない。

第４図に示すように、ＩＣカードリーダ３０の差込口３
７に、ＩＣカード２０を差込んで読み取りを行う。

従来のＩＣカードの略構成を第３図によって説明する。

ＩＣカード２０は、薄いフレキシブルプリン１基板１の
上にＲＱＭ又はＲＡＭ４及びマイクロコンピュータ５を
貼りつけたものである。カードの端部には、多数の接続
端子９が設けられる。

接続端子９と、ＲＯＭ又はＲＡＭ４及びマイクロコンピ
ュータ５とは、多数のリードパターンによって互に接続
されている。

接続端子９は導体のメタライズパターン、又は蒸着膜で
できており、これは外部に露呈する。

リードパターンや、ＲＯＭ又はＲＡＭ　７）と記憶素子
、マイクロコンピュータ５などは、もう１枚のフレキシ
ブルプリント基板１０によって覆われる。

これは覆うだけで、プリントパターンなどを持たない。

プリント基板でなくて、単なる樹脂フィルムであっても
よい。単にカッ々−板である。

接続端子９０２本は電源、グランド線である。

これによってＩＣカード２０に給電する。その他の接続
端子９は、記憶素子のアドレスを指定するアドレス端子
と、データを読み出すためのデータ出力端子及びこれら
の制御信号に当てられる。

記憶素子が書き込み可能ｑＲＡＭである場合は、データ
を書き込むための入力端子が必要である。

データ出力端子と共用できるが、この場合は書込み／読
み出しを指定する端子もひとつ必要である。

ＩＣカードリーダ３０の中には、接続端子９に対応して
、同数の接触片（図示せず）が設けられている。

接触片とＩＣカードの接続端子９とが物理的に接触する
。この時ＩＣカードに電力が供給される。

アドレスが指定され、データが入出力される。

これらの動作は、全て接触によって行われる。

（つ）　発明が解決すべき問題点 従来のＩＣカードの接続端子と、リーダの接触片とは物
理的に接触する事により、電力、情報を伝搬していた。

ところが、自動車のように微少振動の多い移動体内で、
このようｑｌＧＩＣカードーダを使うと、端子間で接触
不良を起しやすい。

新しいうちはよいが、微少振動を受けて、振動による微
摺動磨耗を受けやすい。このため、接続端子の導体が磨
損し、剥離する。

このような事を防ぐため、接続端子９を金メツキで覆う
事が提案される。酸化を防ぎ、劣化を抑制できるからで
ある。しかし、こうすると材料費が嵩む。

これはＩＣカードの問題であった。ＩＣカードリーダの
方にも問題がある。接触片が、多数回の接触によって磨
耗する。或は、接触片を押えるスプリングなど弾性部材
が弾力を失い、接触圧が減退してゆく。

このように、接触式の読み取りには、信頼性の点で問題
があった。

００　　　目　　　　　的 繰返し使用によって劣化する惧れのない非接触ＩＣカー
ドを提供する事が本発明の目的である。

（３）構　成 本発明のＩＣカードに於ては、カードリーダとの関係を
非接触にするために、次のような工夫をしている。

（１）電力は、交流電流をトランス結合によってＩＣカ
ードに供給する。

（２）　　アドレス、データなどのディジタル信号の交
換は、これらパラレル信号を、シリャル信号に変換し、
発光素子、受光素子による双方向の光信号伝送によって
行う。

トランス結合というのは、本来、磁性体のコアに、１次
巻線、２次巻線を巻いたものによって、交流電圧を伝え
るものである。しかし、ここでは、磁性体のコアがなく
、１次巻線、２次巻線は空気（透磁率μｍ１）中で、平
行に対向しているだけである。

第１図によって本発明のＩＣカードの概略を説明する。

ＩＣカード２０は、フレキシブルプリント基板１の上に
、ＲＯＭおよび／又はＲＡＭ４とマイクロコンピュータ
５をリードパターン上に適当に実装したものである。

マイクロコンピュータ５は、情報を受けとって論理処理
を行うものである。ＲＯＭはデータを固定的に記°臆す
るものである。ＲＡＭは書込み消去が可能であるように
したものである。記憶素子としては、ＲＯＭ％ＲＡＭい
ずれを用いてもよい。

これらの他に、発光ダイオード３、フォトトランジスタ
６がプリント基板１の上に実装しである。

さらに、これらの外側に、導体を環状に巡らせたループ
回路２が設けである。

ループ回路２はトランスの２次巻線に該当する。

ループ回路の１箇所に整流ダイオード７が取りつけであ
る。さらにコンデンサ８が整流された電流を平滑化する
ために設けである。

発光ダイオード３は、シリアルデータを光の強弱信号に
して、カードリーダ側の受光素子に伝えるものである。

フォトトランジスタ６は、カードリーダ側の発光素子か
らのシリアル光データを受けとって電気信号に変換する
ものである。

発光素子としては、発光ダイオードのかわりに半導体レ
ーザを用いる事もできる。

受光素子としては、感度の点でフォトトランジスタが適
している。しかし、これは応答速度が遅いので、データ
量が多い場合はＰＩＮフォトダイオードなどを用いる。

本発明のＩＣカードは、従来のもののような接続端子を
持たない。

これらの部品とカードリーダとの関係は非接触である。

カバー板１０によって、これらの部品を覆う。

ただし、光信号をやりとりするから、発光ダイオード３
とフォトトランジスタ６の一部は露呈していなければな
らない。このため、カバー板１０には、これらに対応し
て穴１１，１２が穿たれている。

穴１１．１２から発光ダイオード３、フォトトランジス
タ６が一部露出する。

ただし、穴のかわりに、この部分を透明のプラスチック
材料としてもよい。

あるいは、穴のかわりに、焦点距離の短いレンズを嵌め
こんでもよい。

第１図の回路を第２図に示す。

ループ回路２、整流ダイオード７、コンデンサ８が電源
回路となる。ループ回路２はトランス結合の二次巻線で
ある。第１図は１巻きのループを示しているが、これは
印刷回路であるので、多重巻き線とする事は容易である
。

マイクロコンピュータ５、ＲＯＭおよび／又はＲＡＭ４
はこの電源回路からの給電を受けて動作する。

マイクロコンピュータ５は、出力すべきディジタル信号
ヲパラレル／シリアル変換し、シリアルデータとし、発
光ダイオード３を強度変調する事によって出力する。

また、外部からの信号も、シリアルデータにして、光信
号に変換しフォトトランジスタ６を介してマイクロコン
ピュータ５に入力されるようになっている。

カードリーダとＩＣカードの対応を第５図に示す。

カードリーダの方も、非接触読み取りに適した構成にな
っている。

交流電力を発生する発振器３１と、発振器電流をループ
状に流すループ状導体３２がある。

ループ状導体３２は、ＩＣカード上のループ回路２とほ
ぼ同じ寸法、形状とする。これも１巻きのものを示して
いるが、実際には、多数回巻回したものを使う。

発光ダイオード３３が、ＩＣカード上のフォトトランジ
スタ６に対応する位置に設けられる。

フォトトランジスタ３４が、ＩＣカード上の発光ダイオ
ード３に対応する位置に設けられる。

発光ダイオード３３は、カードリーダ制御回路３５によ
って、強度変調される。

フォトトランジスタ３４で受けた信号はカードリーダ制
御回路３５に送られる。

カードリーダ制御回路３５は、コンピュータや、シリア
ル／パラレル変換回路、パラレル／シリアル変換回路、
発光ダイオード駆動回路、フォトトランジスタ信号を増
幅する増幅回路などを含んでいる。

（２）作　用 ＩＣカード２０を、第４図に示すように、ＩＣカードリ
ーダ３０の差込口３γへ差込む。すると、ＩＣカード２
０と、カードリーダ３０の関係が、第５図に略示するよ
うになる。

発振器３１が交流電流を生じ、ループ状導体３２に流れ
る。このため、垂直方向に磁束Φが生じる。

この磁束Φは、ＩＣカード上のループ回路２を貫（。

交流であるから、磁束Φが変動する。このため、ループ
回路２に起電力が生じる。これを整流ダイオード７で直
流に変える。

コンデンサ８で、これを平滑化し、リップルの小さい直
流電源を得る。これが、ＩＣカードの供給電源である。

従来のような接触型の給電ではない。

信号の方は、ディジタルデータを交換するのであるが、
パラレル信号をシリアル信号に変換し、これを発光ダイ
オード３３．３によって光の強弱２値信号とする。この
光を信号光という。

信号光はフォトトランジスタ６．３４に入射し、電気信
号となる。これがシリアル／パラレル変換されて、ディ
ジタルデータとなる。

このように、双方向的にディジタルデータが交換される
。

こうして、カードリーダはＩＣカード内に記録されたデ
ータを読みとる事ができる。

マイクロコンピュータ５は、ＲＯＭおよび／又はＲＡＭ
４に内蔵されたデータと、カードリーダに記録されたデ
ータとをつき合せて適当な演算処理をする事ができる。

この結果を、カードリーダ側へ伝える事もできる。

（→効　果 本発明によれば、カードリーダとカードの導体同士の接
触を介する事なく、非接触で電力供給、データ交換を行
う事ができる。

従来のＩＣカードのように、端子の接触不良などによる
事故が起こらない。移動体のように振動の多い場所で使
用しても、接触部が摩耗、破損など劣化する事がない。

信頼性が高く、長寿命のＩＣカードを提供する事ができ
る。

電力を供給するためのループ回路は、マイクロコンピュ
ータ、ＲＯＭ又はＲＡＭその他の部品を囲む外周縁に設
ける事ができる。

つまり、ループ回路の面積を広くとる事ができるので、
カードリーダのループ状導体との結合が密になり、電力
の伝送効率が高い。

ループ状導体の巻数をＮ１ループ回路の面積を８１巻数
をｎ１発振器角周波数をω、ループ状導体の実効半径を
ａ１真空の透磁率をμｏ１発振器のの出力電流をＩ　（
ｔ）とすると、カードのループ回路の起電力■は によって与えられる。従って、交流の角周波数ωを大き
くすれば、電力伝達効率を上げることができる。

それに、ＣＭＯＳ型のＲＡＭ又はＲＯＭ及びマイクロコ
ンピュータを用いれば電力消費は少なくて済む。必要な
電力が僅かでよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のＩＣカードの内部の一部を示す斜視図
。 第２図は本発明のＩＣカードの電気回路図。 第３図は従来例に係るＩＣカードの内部の一部を示す斜
視図。 第４図はＩＣカードをカードリーダに差込んだ状態の斜
視図。 第５図はカードリーダとＩＣカードの対応を示す斜視図
。 １・・・・・・フレキシブルプリント基板２・・・・・
・ループ回路 ３・・・・・・発光ダイオード ４・・・・・・ＲＯＭ又はＲＡＭ ５・・・・・・マイクロコンピュータ ６・・・・フォトトランジスタ ７・・・・・・整流ダイオード ８・・・・・　コンデンサ ９・・・・・・接続端子 １０・・・・・カバー板 １１．１２・・・・・・穴または透明体２０・・・・・
・ＩＣカード ３０・・・・・・ＩＣカードリーダ ３１・・・・・・発振器 ３２・・・・・・ループ状導体 ３３・・・・・・発光ダイオード ３４・・・・・・フォトトランジスタ ３５・・・・・・カードリーダ制御回路光　明　者　　
　小　　　林　　　祥　　　延特許出願人　　住友電気
工業株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　導体パターンを印刷したフレキシブルプリント
   基板１と、フレキシブルプリント基板１の上に実装され
   た発光素子、記憶素子、マイクロコンピュータ５、受光
   素子と、フレキシブルプリント基板１の上に環状に１重
   又は多重に設けられたループ回路２と、ループ回路２の
   一端に設けられた整流ダイオード７と、整流ダイオード
   ７を通つた電流を平滑化するためループ回路２の他端と
   の間に設けられるコンデンサ８と、発光素子、受光素子
   を除いてプリント基板１上の部品を覆い発光素子、受光
   素子に穴又は透明体を対応させる事としたカバー板１０
   とよりなり、デイジタルデータは発光素子を強度変調す
   る事により光信号として出力し、受光素子で受けた光信
   号を電気信号に変換して入力し、ループ回路２はトラン
   ス結合する事により外部のループ状導体に流れる交流電
   流から起電力を得、整流ダイオード７で整流し、コンデ
   ンサ８で平滑して直流電力を得る事を特徴とする非接触
   ＩＣカード。
2. （２）　交流電力を生じる発振器３１と、発振器３１の
   電流を流し磁束を生ずるためのループ状導体３２と、デ
   イジタルシリアルデータを光信号とする発光素子と、光
   信号を受けてシリアルデータとする受光素子と、受光素
   子の受けた信号からデイジタルパラレルデータを求め、
   ＩＣカードの情報を読みとり必要な指示をシリアルデイ
   ジタルデータとして発光素子から光信号として出力する
   カードリーダ制御回路３５と、これらを囲む筐体３８と
   、ＩＣカードを差込むべき差込口３７とよりなるＩＣカ
   ードリーダであつて、ＩＣカードを差込んだ場合、ＩＣ
   カードの発光素子、受光素子とＩＣカードリーダの受光
   素子、発光素子が対応し、ＩＣカードのループ回路とＩ
   Ｃカードリーダのループ状導体が対応するように構成し
   た事を特徴とする非接触ＩＣカードリーダ。