JPH03230291A - カード挿入検出システム - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、磁気結合によりカードに電力を供給し、かつ
データの送受信を行なう非接触方式のＩＣカードにおけ
るカード挿入検出システムに関するものである。

［従来の技術］ カードの一般的な挿入検出システムとして、メカニカル
スイッチ及びセンサーを利用したものが従来から考えら
れている。前者は、カードが挿入されると、駆動部材を
介して直接、または間接的にスイッチが押され、そのス
イッチの接点が接触して電流が流れることによる信号の
変化を怒知してカードの挿入を検出するものである。ま
た、後者のセンサーの場合、例えば光学式センサーでは
、カードが挿入されることによる明るさの変化を、電気
信号の変化として出力することで検出するものである。

以上は、一般的なカード挿入検出システムであるが、磁
気結合により電力供給及びデータの送受信を行なういわ
ゆる非接触カードでは、前記メカニカルスイッチおよび
センサーを利用したシステムの他に、カードとのデータ
送受信を行なうことそのもので、挿入されたか否かを検
出することができる。つまり、前記カードが挿入されて
いなければリーダライタから出力したデータないしは命
令に対する前記カードからの応答がないため、未挿入状
態であることがわかる。ここで、前記カードが挿入され
、前記リーダライタからの電力供給範囲内におかれると
、カードは、内部電子回路に電源が加わって動作を開始
し、前記リーダライタから出力された前記データないし
命令に対して所定のデータを応答する。このように、前
記リーダライタは、前記カードとのデータの送受信が行
なえるか否かによって、カードの挿入を検出する。

第３図は、磁気結合方式の非接触カード及びリーダライ
タにおける上述のカード挿入検出システムを具体的に説
明した回路ブロック構成図である。

３１はリーダライタ、３２はカードであり、Ｌｌ及びＬ
４のコイルを通して電力の供給を行ないながら、Ｌ３及
びＬ６のコイルを通してデータの送受信を行なう。リー
ダライタ３１において、３３は制御回路であり、カード
への電力供給信号や出力データの制御、及び、カード３
２からの受信データの処理等、リーダライタ３１の全体
の動作をつかさどる部分である。４及び７は駆動回路で
あり、前記制御回路３３からの信号を増幅して各々コイ
ルＬ１、Ｌ３を駆動する。Ｌｌは電力供給コイル、Ｌ３
はデータコイルであり、それぞれ電力供給信号の出力、
及びデータ送受信をつかさどる。

６はデータ受信回路であり、前記データコイルＬ３での
カード３２からの受信信号を検知し前記制御回路３３に
出力する。Ｃ１及びＣ３はそれぞれ、前記電力供給コイ
ルＬ１、及びデータコイルＬ３を最適な共振状態に保つ
ためのコンデンサである。

また、カード３２において、Ｌ４は電力受信コイルであ
り、前記電力供給コイルＬ１からの電力供給信号を受信
する。Ｄｌ、Ｄ２はダイオード、Ｃ７及びＣ８は電解コ
ンデンサであり、電力受信コイルＬ４が受信した電力供
給信号を整流する整流回路を構成している。９は定電圧
回路であり、整流された電力供給信号からカード３２の
内部電子回路を動作させる電源を作り出す。Ｌ６は、前
記データコイルＬ３とのデータ送受信を行なうデータコ
イル、１１はそのデータコイルＬ６が受信した信号を検
知するデータ受信回路、８はこのデータ受信回路１１か
らの受信データに応じて、リーダライタ３１に対する応
答データの出力を制御する制御回路、１０は制御回路か
らの信号を増幅してデータコイルＬ６を駆動する駆動回
路である。

なお、Ｃ４及びＣ６はそれぞれ、電力受信コイルＬ４、
及びデータコイルＬ６を最適な共振状態に保つためのコ
ンデンサである。また、Ｃ９は電源電圧の瞬断や変動等
を吸収し、安定した動作をさせるためのバイパスコンデ
ンサである。　まず、駆動回路４は、制御回路３３から
の信号により、電力供給コイルＬ１を所定の周波数で駆
動開始する。前記電力供給コイルＬ１が駆動されること
で磁場が発生し、前記周波数に応じて磁束が変化する。

コンデンサＣ１は、前記電力供給コイルＬ１から発生し
た磁束の変化率が前記周波数で最大となり、共振状態と
なるための直列共振コンデンサである。ここで、カード
３２が既に挿入され、前記電力供給コイルＬ１から発生
した磁束内に電力受信コイルＬ４が置かれているとする
と、この電力受信コイルＬ４は誘起され、前記周波数で
変化する起電力が発生し、誘導信号として取り込まれる
。ここで、コンデンサＣ４は、前記電力受信コイルＬ４
が前記周波数で共振状態となるための並列共振コンデン
サであり、前述の直列共振コンデンサＣ１と共に、電力
供給効率が最大となるように設定されている。前記電力
受信コイルＬ４からの誘導体゛号は、ダイオードＤ１、
Ｄ２、及び電解コンデンサＣ７、Ｃ８からなる整流回路
部で整流され、定電圧回路９に入力されることで、カー
ド３２の内部電子回路を動作させる電源となる。電解コ
ンデンサＣ９は、前記電力供給コイルＬ１の駆動周波数
が瞬間的に変化したり、外乱により磁場が乱れたりして
、前記電力受信コイルＬ４に誘起された起電力が変動す
ることで定電圧回路９がらの出力電圧の降下や瞬断等を
緩和するためのバイパスコンデンサである。

電力供給コイルＬ１がら電力供給が開始され、電力受信
コイルＬ４、整流回路部、定電圧回路９を通してカード
３２の内部電子回路に電源が加わり、動作可能な電源電
圧レベルに達すると、り一ダライタ３１はカード３２と
のデータの送受信動作を始める。まず、リーダライタ３
１の制御回路３３は、カード３２への命令として、駆動
回路７を通して、データコイルＬ３から信号を出力する
。

このデータコイルＬ３から出力された信号は、データの
内容に応じて磁束が変化し、前記カード３２のデータコ
イルＬ６の誘導信号となり、データ受信回路１１で検知
され、制御回路８にリーダライタ３１からの命令として
入力される。制御回路８は、その命令を処理し、対応す
る応答を駆動回路１０を通して、データコイルＬ６がら
出力する。

リーダライタ３１は、カード３２がらの応答をデータコ
イルＬ３を通してデータ受信回路６で受信し、制御回路
３３で処理する。なお、前記データコイルＬ３、Ｌ６間
のデータ伝送は、データの内容に対応して周波数が変調
されるということ以外は、前記電力供給コイルＬ１と電
力受信コイルし４間の電力伝送の原理と同じであり、コ
ンデンサＣ３及びＣ６もそれぞれ直列共振回路、並列共
振回路を構成している。また、リーダライタ３１が電力
の供給を開始してから、カード３２に命令を出力するま
での時間、即ち前記カード３２の内部電子回路に加えら
れる電源が、データの送受信動作可能な電圧レベルに達
するまでの時間は、実験により確かめられており、数ミ
リ秒から数百ミリ秒必要とされる。

カード３２が挿入されていない状態では、当然のことな
がらリーダライタ３１がらの命令に対する応答が無いた
め、前記カード３２が未挿入状態であることがわかる。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の技術の説明から、メカニカルスイッチ及びセンサ
ーを利用したカード挿入検出システムでは、接点やカー
ド本体の汚れによる誤検出や検出不良といった動作不良
が発生することが考えられ、特に磁気結合方式の非接触
カードの場合に、電力供給及びデータ送受信といった主
動作が汚れ等の外部環境に対してすぐれた性質を持って
いるにもかかわらずカードの挿入を検出できない、とい
った事態も発生する。また、前記非接触カードにおいて
、データ送受信を行なうことによるカードの挿入検出シ
ステムでは、従来の技術の説明で述べた様に、電力の供
給を開始してからカードの電源が立ち上がり、リーダラ
イタに応答を返すまで時間がかかるため、例えば、移動
体に取り付けられたカードとアクセスを行なうようなシ
ステムでは、すれちがう際の極めて短時間の間に、カー
ドの検出を行わなければならず、不向きであった。さら
に、カード未挿入状態で電力の供給動作を行なうと、電
力供給コイルは、電力受信コイルとの共振状態を取りえ
ないため、前記電力供給コイルを駆動するのに大きな能
力を必要とし、リーダライタの消費電力も大きなものに
なることから、小電力のシステムで使用する場合には、
電源部の発熱対策等が必要であった。

本発明の目的は、以上のような問題点を解決し、高速か
つ低消費電力で、しかもシンプルな構成で実現できるカ
ード挿入検出システムを提供するものである。

［課題を解決するための手段］ この目的は、本発明によれば次のような構成とすること
により達成される。すなわち、磁気結合により、電力供
給及びデータの送受信を行なうカードとリーダライタか
ら成り、前記リーダライタには、電力供給信号を送信す
る電力供給コイルと、前記カードとのデータ送受信を行
うデータコイルを設け、前記カードには、内部電子回路
駆動用の電源として、前記リーダライタからの前記電力
供給信号を受信するための電力受信コイルと、デ−夕送
受信を行なうデータコイルとを、前記リーダライタの２
つのコイルと各々対向する位置に設け、電力供給を行な
いながら、データの送受信を行なう非接触メモリーカー
ドにおいて、前記カードには、前記電力受信コイルに並
列に接続され、人力された前記電力供給信号を応答信号
としてそのまま前記リーダライタへ出力する応答コイル
を設け、前記リーダライタには、前記応答コイルと対向
した位置にあって前記応答信号を受信する応答検出コイ
ルを設け、前記電力供給信号の出力に対する前記カード
からの応答信号を受信することで、前記カードが所定の
位置に挿入されているか否かを検出する。

［作用］ 前記構成のカード挿入検出システムの検出方法の原理を
第２図の回路ブロック線図に従って以下説明する。

第２図（Ｂ）は既にある検出システムであり、移動体通
過検出装置として実用化されている。質問装置２９は、
所定の周波数の信号を作り出す発振回路２５、該発振回
路２５の信号を質問信号として出力する質問コイルＬ２
４、該質問コイルＬ２４の電圧の変化を検出する電圧検
出回路２６、該電圧検出回路２６からの検出信号により
応答の有無を判断する受信回路２４、前記発振回路２５
の発振開始及び停止の指示や、前記受信回路２４からの
信号により検出後の処理を行なうなど、前記質問装置２
９全体を制御する制御回路２３から成っている。応答装
置３０は、応答コイルＬ２５及び該応答コイルＬ２５と
共に並列共振回路を構成するコンデンサＣ２５とから成
っている。

さて、発振回路２５は、制御回路２３からの指示により
所定の周波数で発振を開始し、質問コイ。

ルＬ２４を前記周波数で駆動することにより質問信号が
出力される。コンデンサＣ２４は前記質問コイルＬ２４
と直列共振回路を構成している。ここで、応答装置３０
が所定の場所に位置し、応答コイルＬ２５が前記質問コ
イルＬ２４から発生する磁束内に置かれると、両コイル
は共振状態で結合するため、前記質問コイルＬ２４の駆
動信号の振幅が大きくなる。電圧検出回路２６は、コン
パレータ等の比較回路から構成されており、前記振幅の
変化を電圧の変化として検出し出力すると共に、前記受
信回路２４を通して前記制御回路２３に入力される。前
記応答装置３０自体には電源は必要とせず、またただち
に応答信号をかえすため高速で検出できる。さらにこの
高速応答性を利用すれば、質問信号を連続して出し続け
る必要はなく、適当なサンプリング間隔をあけて断続的
に出力しその応答を検出するといったことができるため
、質問装置２９の消費電力を小さくすることが可能とな
る。しかしながら、前記両コイル間の相対距離が変動し
たり、共振用のコンデンサＣ２４またはＣ２５の容量が
ばらついたりして、両コイル間の共振状態がずれた場合
には、前記質問コイルＬ２４の駆動信号の振幅が変動す
るため、検出ができなくなる恐れがある。そのため、前
記電圧検出回路２６の電圧検出レベルの設定を高精度で
おこなう必要があり、またコンパレータを使用する場合
には、検出電圧が低い場合の応答性を考慮した回路構成
にするなど、前記電圧検出回路２６は複雑な回路となる
。第２図（Ａ）は、前記検出システムを改良したもので
ある。第２図（Ｂ）と同様に、質問装置２７及び応答装
置２８から成っており、制御回路２０、発振回路２１、
及び受信回路２２のはたらきも、第２図（Ｂ）とほぼ同
じであるが、電圧検出回路２６を必要としない構成とな
っている。そのかわりに、両装置に新たにコイルが１つ
づつ追加されている。前記質問装置２７は、前記制御回
路２０からの指示により前記発振回路２１が発振を開始
すると共に質問コイルＬ２０から質問信号を出力するが
、応答は新たに設けられた応答検出コイルＬ２１により
検出する。

また前記応答装置２８は、質問信号を質問検出コイルＬ
２２で受信すると共に、該質問検出コイルＬ２２に並列
に接続された応答コイルＬ２３から、受信した前記質問
信号をそのまま応答信号として出力する。該応答信号は
、前記応答検出コイルＬ２１に入力され、前記受信回路
２２を通して前記制御回路２０に入り処理される。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明のカード挿入検出システムを具体的に
説明した回路ブロック線図である。ここで、第３図と同
一番号のものは、はたらき及び構成とも従来の技術で説
明したものと同じであるため説明は省略する。電力供給
コイルＬ１及び電力受信コイルＬ４、応答検出コイルＬ
２、応答コイルＬ５、及び該４つの各コイルの共振用コ
ンデンサとしてＣ１、Ｃ４、Ｃ２、Ｃ５よりなる構成が
、第２図（Ａ）の検出システムをほぼそのまま導入した
部分であり、第１図の応答検出コイルＬ２、応答コイル
Ｌ５が、第２図（Ａ）の応答検出コイルＬ２１及び応答
コイルＬ２３に相当している。

また、第１図の電力供給コイルＬ１及び電力受信コイル
Ｌ４は、電力供給動作を行なう一方、質問信号の出力動
作も兼ねており、それぞれ第２図（Ａ）の質問コイルＬ
２０及び質問検出コイルＬ２２に相当するものである。

次に、第１図の回路ブロック線図によるカードの挿入検
出方法を説明する。まず、カードがまだ挿入されていな
いものとする。この状態で、制御回路３は駆動回路４に
対し、適当なサンプリング間隔毎に短時間、駆動信号を
出力する。前記駆動回路４は、前記制御回路３からの指
示通りに電力供給コイルＬｌを駆動するため、該電力供
給コイルＬ１からは、電力供給信号を断続的な数個のパ
ルス信号として発生する。また、前記制御回路３は、同
時に前記サンプリング間隔毎に応答検出回路５からの信
号を監視するが、カードが未挿入状態であるため、応答
検出コイルＬ２からは何の信号も入らず、結果として前
記応答検出回路５からの信号に変化はないため、カード
未挿入状態であることがわかる。ここで、カード２が挿
入され、電力受信コイルＬ４が前記電力供給コイルＬｌ
の磁束内に位置すると、前記パルス信号を入力し、並列
に接続された応答コイルＬ５から応答信号としてそのま
ま即座に出力されると共に、前記応答検出コイルＬ２に
入り、前記応答検出回路５を経て前記制御回路３で検出
される。このように、適当なサンプリング間隔をおいて
短時間の間、り一ダライタ１の電力供給コイルＬ１を駆
動すると同時に、前記サンプリング間隔と同期して応答
検出コイルＬ２の入力信号を検出することにより、カー
ドの挿入、未挿入をただちに検出することができる。こ
こで、サンプリング間隔は、使用されるシステムによっ
て異なるため一概には言えないが、例えば銀行のクレジ
ットカード等の様に人間の手によって挿入される場合に
は、０．５秒から１秒位の時間でも構わない。また、カ
ード２の電力受信コイルＬ４から入力した電力供給信号
は、整流されて定電圧回路に入るが、断続的なパルス信
号であるため、電解コンデンサＣ７、Ｃ８、及びＣ９を
充電することができず、内部電子回路を動作させるため
の電源電圧を維持することはで、きない。

カードの挿入が検出されると、前記リーダライタ１の制
御回路３は、前記カード２とのアクセス、即ちデータの
送受信を行なうため、前記駆動回路４を通して前記電力
供給コイルＬ１から所定の周波数の電力供給信号を連続
的に出力し、前記カード２を動作させるための電力供給
を開始する。数ミリ秒から数百ミリ秒経過して前記カー
ド２の内部電子回路が動作するのに充分な電源が加わっ
てからデータコイルＬ３、及びＬ６によりデータのやり
とりを行なうが、以降の動作は従来の技術で説明したも
のと同じなためここでは省略する。

ところで、前記カード２とのアクセスを行なっている状
態では、前記電力供給コイルＬ１からの電力供給信号は
連続して出力され続けているため、前記応答検出コイル
Ｌ２は常に応答信号を入力しており、常時カード挿入状
態にあることが検出される。また、アクセス途中で前記
カード２が抜き取られてしまった場合には、前記応答信
号の消滅をただちに検出できるため、以降の処理を即座
に行なうことができる。

［発明の効果］ 以上の説明で明かな様に、本発明によれば、電力供給信
号を、応答信号としてそのまま出力することにより、カ
ードの挿入検出を即座に行なうことができると同時に電
力供給信号を連続的に出力する必要がないため、消費電
力を低（押さえることができ、また、応答信号の検出は
専用のコイルにより行なうため、信号の有無を検出する
だけでよく、回路構成が簡略化できると共に、従来のプ
リント基板上に何らコストアップの要因とはならないプ
リントコイルを追加するだけで実現でき、高性能で低価
格のカード挿入検出システムを提供するのに大きな効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のカード挿入検出システムの具体的な構
成を示す回路ブロック線図、第２図は磁気結合を利用し
た検出システムの原理を示すもので、第２図（Ａ）は本
発明で採用した検出システムの原理を示す回路ブロック
線図であり第２図（Ｂ）は従来からある検出システムの
原理を示す回路ブロック線図、第３図は従来のカード挿
入検出システムの具体的な構成を示す回路ブロック線図
である。 Ｌｌ・・・電力供給コイル、 Ｌ４・・・電力受信コイル、 Ｌ２・・・応答検出コイル、 Ｌ５・・・応答コイル、 Ｌ３及びＬ６・・・データコイル。 第 図 第 図 （Ａ） （Ｂ） ３１゛ルア′うぢり ３ 閲 １ ３２７７−ド

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 磁気結合により、電力供給及びデータの送受信を行なう
   カードとリーダライタから成り、前記リーダライタには
   、電力供給信号を送信する電力供給コイルと、前記カー
   ドとのデータ送受信を行うデータコイルを設け、前記カ
   ードには、内部電子回路駆動用の電源として、前記リー
   ダライタからの前記電力供給信号を受信するための電力
   受信コイルと、データ送受信を行なうデータコイルとを
   、前記リーダライタの２つのコイルと各々対向する位置
   に設け、電力供給を行ないながら、データの送受信を行
   なう非接触メモリーカードにおいて、前記カードには、
   前記電力受信コイルに並列に接続され、入力された前記
   電力供給信号を応答信号としてそのまま前記リーダライ
   タへ出力する応答コイルを設け、前記リーダライタには
   、前記応答コイルと対向した位置にあって前記応答信号
   を受信する応答検出コイルを設け、前記電力供給信号の
   出力に対する前記カードからの応答信号を受信すること
   で、前記カードが所定の位置に挿入されているか否かを
   検出することを特徴としたカード挿入検出システム。