JPH05135227A - 情報媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 機械的な接続部分を必要とせず、読み取り装
置と電磁誘導によってデータあるいは電力を授受する情
報媒体に関するもので、交信可能な範囲を拡大し、読み
取り装置に対する応答速度を向上することが可能な情報
媒体を提供することを目的とする。 【構成】 搬送体に、平面の位置，形状がほぼ重なるよ
うに第１の誘導コイル３ａ、第２の誘導コイル３ｂを搭
載し、これらの複数個の誘導コイル３ａ，３ｂの各々は
ほぼ同一自己インダクタンスの値に設定する共に、電気
的に並列に接続することによって、これと接続したＩＣ
チップ２に誘導コイル３の検出する誘導電圧を効率良く
印加し、ＩＣチップ２の動作する負荷の変化に対して、
ＩＣチップ２の動作するために必要な電源電圧、データ
の入力電圧が変動することを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、データを処理あるいは
記憶するＩＣチップを内蔵し、外部の読み取り装置との
間で電磁誘導によってデータを授受することが可能な、
情報媒体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】データを処理あるいは記憶するＩＣチッ
プを内蔵し、読み取り装置と機械的電気的に接続する一
連の端子をプラスチックカードの表面に配列した、所謂
ＩＣカードは記憶容量が大きく、機密保持の点ですぐれ
ている。このため金融関係，流通関係，医療関係など多
くの分野で実用化されつつある。しかしながら、このよ
うなＩＣカードでは端子が外部に露出しているため、屋
外の特殊な環境では端子面の汚損，磨耗などを生じて、
ＩＣカードと読み取り装置との良好な接続を確保するこ
とが困難であった。このため、近年、読み取り装置と情
報媒体との間で、機械的に接続する端子を介することな
く、非接触でデータを授受する方式が提案されている。

【０００３】データを非接触で伝送する伝送媒体として
は、光，電波，磁界などがあるが、情報媒体が汚損され
てもデータの信頼性がある点、互いに異なる情報媒体の
間でデータの混信がない点、情報媒体に外部から電力を
供給できる点を考慮すると、磁界を用いた伝送方法がも
っとも有効であると考えられる。

【０００４】このように伝送媒体に磁界を用いた情報媒
体の従来例として、特開昭６１−１０１８８６号公報に
記載の情報カードがある。この情報カードと読み取り装
置の磁気結合部の断面図を図３に示す。情報カード４０
のカード本体４６には第１の磁芯４１と第１のコイル４
２とを埋設し、読み取り装置の第２の磁芯４３には第２
のコイル４４と、空隙４５とを設けている。そして、こ
の構成で情報カード４０を空隙４５に挿入して第１の磁
芯４１と第２の磁芯４３との間で磁気回路を形成し、情
報カード４０の厚み方向に磁界を発生することによって
情報カード４０と読み取り装置とを電磁誘導によって効
率良く結合し、データを授受するものである。このよう
な非接触の情報カードは従来のＩＣカードと同様に多く
の分野で使用できると同時に、外部の環境に対する信頼
性が向上しているため、海水浴場，プールを設置したレ
ジャーランド，スキー場，温泉地など特殊な環境でも使
用することが可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな特殊な環境で情報媒体を使用する場合は、従来例の
ように情報媒体を読み取り装置に挿入するのではなく、
情報媒体と読み取り装置とが比較的離れた位置にあって
もデータあるいは電力を授受できることが、この情報媒
体を利用するシステムの利便性を向上する上で重要であ
る。

【０００６】このように、情報媒体が比較的離れた距離
にあると、読み取り装置から送信される交流磁界は微弱
となるため、この交流磁界を効率良く情報媒体に供給し
なければ、情報媒体の内部のＩＣチップが誤動作した
り、このＩＣチップへの電力の供給が不可能になる。

【０００７】本発明は上記課題を解決するもので、読み
取り装置から送信されたデータあるいは電力を効率良く
受信し、情報媒体と読み取り装置とが離れた距離にあっ
ても安定に動作し、また、より速く読み取り装置に対し
て応答することが可能な情報媒体を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の情報媒体は、平板状の搬送体と、この搬送体
に埋設したＩＣチップと、このＩＣチップに接続され、
搬送体の所望の位置において平面の位置，形状がほぼ重
なるように配設した複数個の誘導コイルとを備え、これ
ら複数個の誘導コイルはほぼ同一の自己インダクタンス
を有すると共に、電気的に並列に接続した構成を有して
いる。

【０００９】

【作用】この情報媒体の構成によって、外部の読み取り
装置から伝送されたデータあるいは電力を含む交流磁界
を複数個の誘導コイルによって検出し、この誘導電圧か
らＩＣチップによってデータを復調し、あるいは、この
誘導電圧を整流してＩＣチップが動作するために必要な
直流の電源電圧を形成する。情報媒体と読み取り装置と
を一定の距離を隔てて対向する場合、この情報媒体が検
出する誘導電圧は、誘導コイルの大きさと巻き数とによ
って決まるが、ＩＣチップのデータあるいは電源電圧の
入力部に実際に印加できる電圧（以下に印加電圧と略し
て記す）は、誘導コイルの自己インダクタンスとＩＣチ
ップの動作に必要な消費電流（以下に負荷と略して記
す）とによって大きく左右される。この結果、ＩＣチッ
プの負荷に依存して、ＩＣチップの印加電圧を最大にす
るような最適な誘導コイルの自己インダクタンスの値が
存在する。ＩＣチップの負荷が小さい場合は、最適な誘
導コイルの自己インダクタンスは比較的大きな値に設定
することができ、この誘導コイルの検出する誘導電圧も
大きな値となる。ＩＣチップの負荷が大きくなると、最
適な誘導コイルの自己インダクタンスは小さな値とな
り、ＩＣチップの負荷が小さい場合の最適な誘導コイル
の自己インダクタンスの値から外れることになる。この
ため、ＩＣチップの負荷が小さい場合に対応して、誘導
コイルの最適な自己インダクタンスを大きな値に設定す
ると、ＩＣチップの負荷の増加に応じて、ＩＣチップへ
の印加電圧は大きく劣化することになる。

【００１０】しかしながら、本発明の情報媒体のような
構成では、ＩＣチップの負荷が小さい場合は、この負荷
に対応して複数個の誘導コイルの各々を最適な自己イン
ダクタンスの値に設定しているので、ＩＣチップへの印
加電圧は並列に接続した誘導コイルの各々の誘導電圧に
比例して、このＩＣチップの負荷に対して最大の値とな
る。また、ＩＣチップの負荷が増加しても、並列に接続
した誘導コイルの見掛け上の自己インダクタンスの値
は、このＩＣチップの負荷の増加に応じて減少している
ために、ＩＣチップへの印加電圧は大きく劣化すること
がない。従って、ＩＣチップの負荷が大きくても誘導コ
イルの検出する誘導電圧を効率良くＩＣチップに供給す
ることができる。この効率の向上に応じて、読み取り装
置から情報媒体へのデータあるいは電力の伝送範囲を拡
大することができる。また、この伝送範囲を拡大しなけ
れば、読み取り装置から情報媒体に供給する交流磁界の
強度を小さくすることができ、読み取り装置の省電力化
が可能となる。

【００１１】

【実施例】以下に本発明の情報媒体の一実施例につい
て、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実
施例における情報媒体の側面の部分断面図である。図１
において、１は搬送体、２はＩＣチップ、３は誘導コイ
ル、４はコンデンサ、５は配線基板である。本実施例の
情報媒体では、配線基板５の上にＩＣチップ２を樹脂封
止した半導体パッケージ２ａ、電力を蓄積するコンデン
サ４、ＩＣチップ２を動作するための発振子（図１には
示さない）、誘導コイル３を搭載し、これらの部材を接
続配線して、プラスチック材料で一体に射出成型して搬
送体１を形成している。搬送体１はその直径が３０mm、
厚さが４．５mmの円板状に成型したもので、機械的な接
続端子を露出していないので搬送体１の表裏面を自由に
デザインすることができる。搬送体１の表面には凹部を
形成し、この凹部に所望のデザインを施したラベル６を
接着し、搬送体１の周縁部には情報媒体の管理番号、所
有者の名前を刻印（図示しない）して、各個人が身に付
けて携帯できる情報媒体にしている。誘導コイル３は搬
送体１のほぼ同じ位置に配設した第１の誘導コイル３ａ
と第２の誘導コイル３ｂとを電気的に並列に接続した構
成で、第１の誘導コイル３ａ、第２の誘導コイル３ｂは
共に、直径が０．１mmの絶縁被覆した銅線を内径が２５
mmの円状に１００回巻いている。この時、２本の銅線を
束ねて巻いているため、第１の誘導コイル３ａと第２の
誘導コイル３ｂとは、外部の読み取り装置からの交流磁
界を検出する開口部の位置と面積及びその自己インダク
タンスはほぼ等しくなる。従って、第１の誘導コイル３
ａと第２の誘導コイル３ｂとは同じ誘導電圧を検出す
る。この見掛け上１個の誘導コイル３によって、外部の
読み取り装置との間でデータあるいは電力を授受する。

【００１２】このように構成した情報媒体の動作につい
て、図２に示す本実施例の情報媒体のブロック図を用い
て説明する。図２において、７は２個のダイオードを使
用した整流回路であり、２個のコンデンサ４と共に倍電
圧充電回路を構成し、この２個のダイオードはＩＣチッ
プ２の内部に設けている。倍電圧充電回路を使用してい
るので、単一の誘導コイルを使用した全波ブリッジ型の
充電回路に比較して、第１の誘導コイル３ａと第２の誘
導コイル３ｂとはほぼ半分の巻き数で同等のコンデンサ
４の充電電圧を得ることができ、また、２個の誘導コイ
ルを使用したことによる銅線部分の体積は増加すること
がない。

【００１３】ＩＣチップ２はデータの読み出し書き込み
を制御する制御部８と、データを記憶する記憶部９とで
構成し、記憶部９には電気的消去再書き込み可能な不揮
発性メモリ（以下にＥＥＰＲＯＭと略して記す）を使用
している。１０はＩＣチップ２にクロック信号を供給す
る発振子である。外部の読み取り装置（図示しない）に
よって搬送体１の表面あるいは裏面からデータと電力を
含む交流磁界が印加されると、情報媒体はこの交流磁界
を第１の誘導コイル３ａ及び第２の誘導コイル３ｂによ
って検出し、誘導コイル３に交流の誘導電圧を発生す
る。この誘導電圧の一部は整流回路７によって整流し、
コンデンサ４にＩＣチップ２を動作するための電力を蓄
積すると共に、ＩＣチップ２に電源電圧を供給する。他
の一部は制御部８に入力し、制御部８でデータを復調し
た後、読み出し書き込みの命令に応じて記憶部９のデー
タを読み出しあるいはデータを書き込む。

【００１４】初期、読み取り装置から情報媒体に初期命
令を変調した交流磁界を伝送すると、コンデンサ４に所
定の電力が蓄積され、発振子１０がクロックを発生し、
ＩＣチップ２が動作して、情報媒体は応答可能な状態に
充電されたことを通知するための特定データを誘導コイ
ル３から読み取り装置に返送する。第１の誘導コイル３
ａと第２の誘導コイル３ｂとは共に、この特定データを
読み出し可能にするＩＣチップ２の負荷に対して、コン
デンサ４の充電電圧、制御部８への入力電圧が最大とな
るように自己インダクタンスの値を設定しているため、
より速く、所定の電圧にコンデンサ４が充電され、ま
た、より高いレベルで初期命令を制御部８に入力するこ
とができる。読み取り装置は情報媒体からの特定データ
を検出した後、情報媒体の正当性を確認するために、照
合データと読み出し命令とを変調した交流磁界を情報媒
体に伝送し、ＩＣチップ２を読み出しモードに制御す
る。情報媒体は制御部８の内部で照合データと記憶部９
の暗号データとを照合し、この照合した結果を誘導コイ
ル３から読み取り装置に返送する。この時、ＩＣチップ
２の読み出し，照合の動作によって、ＩＣチップ２の負
荷は前記の初期状態よりも増加することになる。情報媒
体の正当性の確認が完了すると、情報媒体と読み取り装
置との間のデータの授受を開始する。情報媒体からデー
タを読み出す場合は、読み取り装置から情報媒体に読み
出し命令と記憶部９のアドレスとを変調した交流磁界を
伝送すると、読み出し命令が制御部８で復調されて、記
憶部９からデータが制御部８に読み出される。このデー
タは変調された後、誘導コイル３から交流磁界として読
み取り装置に返送される。読み取り装置はこの交流磁界
を検出、データを復調した後、所有者の確認，減算など
の一連のデータ処理をする。情報媒体にデータを書き込
む場合は、読み取り装置から情報媒体に書き込み命令と
データとを変調した交流磁界を伝送すると、書き込み命
令が制御部８で復調されて、記憶部９にデータが書き込
まれる。記憶部９の素子としてＥＥＰＲＯＭを使用して
いるので、情報媒体に書き込むデータを伝送した後、こ
のデータの書き込み電流として、数ミリアンペアの電流
を数ミリ秒の間ＩＣチップ２に印加，保持するために、
ＩＣチップ２に単に電力だけを供給する交流磁界を読み
取り装置から情報媒体に伝送する。このＥＥＰＲＯＭへ
の書き込みの動作によって、ＩＣチップ２の負荷は前記
の初期状態に比べて２倍以上に大きく増加する。この書
き込んだデータは再度読み出して、書き込まれたデータ
の正否を判定する。このようにＩＣチップ２の負荷は、
初期、読み出し，書き込みの各状態で大きく変化する。
このため、初期のＩＣチップ２の負荷が小さい場合に設
定した、ＩＣチップ２への印加電圧を最大にする最適な
第１の誘導コイル３ａ及び第２の誘導コイル３ｂの自己
インダクタンスの値は、読み出しあるいは書き込みの状
態では、ＩＣチップ２の負荷に対して最適な値から外れ
ることとなり、ＩＣチップ２を動作するためのコンデン
サ４の充電電圧、制御部８への入力電圧が減少する。し
かしながら、実施例のように誘導コイル３として、第１
の誘導コイル３ａと第２の誘導コイル３ｂとを並列に接
続することによって、ＩＣチップ２の負荷の増加に対応
して誘導コイル３の見掛け上の自己インダクタンスを減
少しているため、ＩＣチップ２の負荷の増加によるＩＣ
チップ２への印加電圧に対する影響は小さく、コンデン
サ４の充電電圧、制御部８への入力電圧はほぼ初期の状
態を確保することができる。従って、ＩＣチップ２の負
荷が大きくても誘導コイル３の検出する誘導電圧を効率
良くＩＣチップ２に供給することができる。また、読み
出し，書き込みの動作によるＩＣチップ２への印加電圧
の劣化を考慮して、初期のＩＣチップ２の動作する電圧
を予め大きな値に設定する必要もない。このような効率
の向上に応じて、読み取り装置から情報媒体へのデータ
あるいは電力の伝送範囲を拡大することができ、情報媒
体と読み取り装置とが比較的離れた位置にあっても、Ｉ
Ｃチップ２の誤動作を防止することができる。更に、コ
ンデンサ４に余分な電力を蓄積する必要がなくなるため
に、短時間に所定の電圧にコンデンサ４を充電すること
ができ、読み取り装置に対して情報媒体をより速く応
答，動作させることができる。実施例の説明では、第１
の誘導コイル３ａと第２の誘導コイル３ｂとは銅線を２
本束ねて巻くことによって形成したが、各々の銅線を独
立して巻き、第１の誘導コイル３ａと第２の誘導コイル
３ｂとを搬送体１の厚み方向あるいは直径方向に重ねる
ことによって、誘導コイル３を形成しても良い。

【００１５】

【発明の効果】以上のように本発明の情報媒体は、読み
取り装置から電磁誘導によってデータあるいは電力を受
信する複数個の誘導コイルを搭載し、これらの複数個の
誘導コイルを電気的に並列に接続することによって、読
み出し，書き込みの動作の変化に応じて、情報媒体に蓄
積される電力、あるいは情報媒体へのデータの入力電圧
が劣化，変動することを防止して、読み取り装置から情
報媒体へのデータあるいは電力の伝送範囲を拡大すると
共に、情報媒体をより速く、安定に応答させることがで
きるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における情報媒体の部分断面
図

【図２】一実施例における情報媒体のブロック図

【図３】従来の情報媒体及び読み取り装置の磁気結合部
の断面図

【符号の説明】

１ 搬送体 ２ ＩＣチップ ３ａ 第１の誘導コイル ３ｂ 第２の誘導コイル ３ 誘導コイル ４ コンデンサ ７ 整流回路 ８ 制御部 ９ 記憶部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平板状の搬送体と、この搬送体に埋設した
   ＩＣチップと、このＩＣチップに接続され、前記搬送体
   の所望の位置において平面の位置，形状がほぼ重なるよ
   うに配設した複数個の誘導コイルとを備え、これらの複
   数個の誘導コイルはほぼ同じ値の自己インダクタンスを
   有し、かつ電気的に並列に接続した情報媒体。
2. 【請求項２】データを記憶するＩＣチップとして電気的
   消去再書き込み可能な不揮発性メモリを使用した請求項
   １記載の情報媒体。