JPH08316895A

JPH08316895A - 非接触型データキャリアシステム

Info

Publication number: JPH08316895A
Application number: JP7123650A
Authority: JP
Inventors: Toru Miura; 融三浦
Original assignee: Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 1995-05-23
Filing date: 1995-05-23
Publication date: 1996-11-29

Abstract

(57)【要約】【目的】リーダ・ライタの形状を小型化し，更に，リ
ーダ・ライタとデータキャリア間のデータ通信以外に
も，データキャリア同士間，リーダ・ライタ同士間の通
信も可能とすることで，利便性を向上させる非接触型デ
ータキャリアシステムとそのための送信装置と受信装置
とを提供すること。【構成】送信装置は，コイル５より一定の周波数で電
磁界を発生する磁界発生手段を具備する電磁界発生装置
１から発生した電磁界内で，送信するデータに対応し
て，共振回路７，１７のインピーダンスを変化させ，電
磁結合状態を変化させる。また，受信装置は，コイル５
より一定の周波数で電磁界を発生する磁界発生装置１か
ら発生した電磁界内で，電磁結合状態の変化より，対応
したデータに変換し受信する。非接触型データキャリア
システムは，前記送信装置と，前記受信装置とを備え，
電磁界発生装置１を介して互いに電磁結合状態を形成
し，その電磁結合状態を変化させることでデータの送受
信を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，ＩＤカード・定期券・
プリペイドカード等のデータキャリアに使用され，電磁
結合方式で非接触によるデータ通信にて，内蔵されたメ
モリへのデータの読み出し或は，書き換え操作ができる
非接触型データキャリアシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】非接触型データキャリアは，現在一般的
に使用されているものとして，ＣＰＵ・マスクＲＯＭ・
ＲＡＭ・各種周辺素子等に電気的に書き換え可能なＥＥ
ＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programable Read O
nly Memory），又は書き換えのできないＰＲＯＭを加え
て構成したＩＣチップを内蔵したものと，ゲートアレイ
による専用ＩＣにＥＥＰＲＯＭまたはＰＲＯＭを組み合
わせて内蔵したもの等があり，樹脂モールド等により密
封されている。これらは，外部とのデータ入出力用接続
端子を有さず，電磁結合・光・電波等の方式によるデー
タ通信にて非接触でデータの入出力が行えるようになっ
ている。これにより，水・塵・静電気等による影響がな
いため耐環境性に優れる。また，接続端子或は磁気ヘッ
ドに接触させる必要がある従来の接触型ＩＣカード或は
磁気カードのように，リーダ・ライタへ挿入する手間も
なく，専用のリーダ・ライタにかざすようにするだけで
動作するため，操作性が向上している。

【０００３】電磁結合方式による非接触データ通信の例
としては，一般的に数百ｋＨｚ程度の周波数を搬送波と
しリーダ・ライタに内蔵されたコイルより，送信データ
に対応して振幅を変化させる振幅偏移変調（ASK: Ampli
tude Shift Keying ）や，送信データに対応して搬送周
波数を変化させる周波数偏移変調（FSK: Frequency Shi
ft Keying ）等でデータを送信，データキャリアでは，
内蔵されたコイルでその変調信号を受信，復調してデー
タを得る。データキャリアからは，リーダ・ライタの共
振回路のコイルより発せられる信号に対し，データキャ
リアに内蔵された共振回路で共振させ，電磁結合状態と
し，データキャリアの共振回路のインピーダンスをデー
タに対応して変化させることで，電磁結合状態が変化，
その変化量をリーダ・ライタで検出することで通信す
る。

【０００４】前述した電磁結合方式では，データの通信
が行えると同時に，データキャリアへの電力供給も行え
るため，電池を内蔵しないものもある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】非接触型データキャリ
アのリーダ・ライタには，搬送波信号を発生する発振回
路，送信データを変調する変調回路，電磁界を発生させ
るための電流をコイルに流す駆動回路，データキャリア
からのデータを受信する復調回路等を必要とし，その構
成は複雑なものとなっている。また，使用するコイルの
大きさによっては，外観形状に制約が生じる。したがっ
て，リーダ・ライタの形状の小型化には限界があり，例
えコイルとその周辺回路をその他の回路と分離し，それ
ぞれの形状を小型化できたとしても，ケーブルで双方を
接続しなければならないという問題がある。

【０００６】また，データの通信を行えるのは，リーダ
・ライタとデータキャリア間でのみ可能となっており，
当然のことながら，通信に必要な搬送波信号を発する機
能或いは，強力な電磁界を発生させるに必要な電源容量
を有していないデータキャリア同士間では通信できな
い。このことはリーダ・ライタ，データキャリアそれぞ
れの役割を固定するものであり，応用サービスに限界を
与える要因となっている。

【０００７】そこで，本発明の技術的課題は，これらの
問題点を解決するために，リーダ・ライタの形状を小型
化することを可能とし，更に，リーダ・ライタとデータ
キャリア間のデータ通信以外にも，データキャリア同士
間，リーダ・ライタ同士間の通信も可能とすることで，
利便性を向上させる非接触型データキャリアシステムと
そのための送信装置と受信装置とを提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は，上記課題を解
決するため，従来リーダ・ライタに内蔵していた電磁界
を発生させる部分を１つの電磁界発生装置として分離さ
せ，コイルより一定の周波数で電磁界を発生する手段を
具備させ，データキャリア及びリーダ・ライタには，送
信するデータに対応して共振回路のインピーダンスを変
化させ，電磁結合状態を変化させる送信手段と，電磁結
合状態の変化から対応するデータを受信する受信手段の
２つの手段を具備させた。これにより，前記電磁界発生
装置より発生した電磁界内に，データキャリアまたはリ
ーダ・ライタの少なくとも２つ以上の組み合わせが存在
することにより前記電磁界発生装置を介して電磁結合状
態を形成し，その電磁結合状態を変化させることでデー
タの送受信を行うことができるようにしたものである。

【０００９】即ち，本発明によれば，コイルより一定の
周波数で電磁界を発生する磁界発生装置から発生した電
磁界内で，送信するデータに対応して，共振回路のイン
ピーダンスを変化させ，電磁結合状態を変化させる送信
手段を具備することを特徴とする非接触型データキャリ
アシステムの送信装置が得られる。

【００１０】また，本発明によれば，コイルより一定の
周波数で電磁界を発生する磁界発生装置から発生した電
磁界内で，電磁結合状態の変化より，対応したデータに
変換し受信する受信手段を備えたことを特徴とする非接
触型データキャリアシステムの受信装置が得られる。

【００１１】また，本発明によれば，前記送信装置及び
前記受信装置の内の少なくとも一つの装置を備えたこと
を特徴とするリーダ・ライタが得られる。

【００１２】また，本発明によれば，前記送信装置及び
前記受信装置の内の少なくとも一つを備えたことを特徴
とするデータキャリアが得られる。

【００１３】また，本発明によれば，前記送信装置と，
前記受信装置とを備え，前記電磁界発生装置を介して互
いに電磁結合状態を形成し，その電磁結合状態を変化さ
せることでデータの送受信を行うことを特徴とする非接
触型データキャリアシステムが得られる。

【００１４】さらに，本発明によれば，前記非接触型デ
ータキャリアシステムにより，複数のデータキャリア及
び複数のリーダ・ライタの内の少なくとも２つを結合し
たことを特徴とする非接触型データキャリアシステムを
用いた送受信装置が得られる。

【００１５】ここで，本発明においては，電磁界を発生
する電磁界発生装置は，一定の周波数で発振する発振器
と，その信号を増幅し電流をコイルに流し込む駆動回
路，直列共振回路を含むコイルによって構成することが
好ましい。

【００１６】また，本発明においては，データキャリア
及びリーダ・ライタの基本構成として，電磁界発生装置
から発生する電磁界をコイルで受け，その周波数に共振
させる並列共振回路，送信するデータに対応して共振回
路のインピーダンスを変化させる変調回路とを備えた送
信手段と，電磁結合状態の変化からデータを受信する復
調回路を備えた受信手段とを持たせることが好ましい。

【００１７】

【作用】本発明においては，電磁界発生装置より発生し
た一定周波数の電磁界内に，データキャリア及びリーダ
・ライタを入れることにより，それぞれに設けられたコ
イルは，電磁界発生装置を介して電磁結合状態となる。
この状態において，送信手段では，データの送り手とな
るデータキャリアまたはリーダ・ライタどちらかの共振
回路のインピーダンスを，送信データに対応させて変調
回路にて変化させることにより，この電磁結合状態に変
化が現れる。電磁結合状態の変化は，受信手段において
は，通信の受け手となるリーダ・ライタまたはデータキ
ャリアの共振回路の電圧レベル変化として検知され，復
調回路によってデータを受け取ることができる。

【００１８】したがって，リーダ・ライタから電磁界発
生部分を分離，独立させることにより，リーダ・ライタ
の回路構成を簡単化し，形状を小型化することを可能と
するものである。

【００１９】更に，本発明において，データキャリア及
びリーダ・ライタは，送受信装置の回路の基本構成が同
一であるため，通信制御方法によっては，通常のデータ
キャリアとリーダ・ライタ間の通信以外に，データキャ
リア同士間，或いはリーダ・ライタ同士間の通信も可能
となる。また，送信する側を１つに限定すれば，電磁結
合状態にある複数の受信側に同時にデータを送信するこ
とも可能である。

【００２０】

【実施例】以下，本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００２１】図１（ａ），図１（ｂ），図１（ｃ）は本
発明の非接触データキャリアシステムを用いた一例を示
す図で，図１（ａ）は電磁界発生装置，図１（ｂ）はデ
ータキャリア，図１（ｃ）はリーダ・ライタを夫々示し
ている。

【００２２】図１（ａ）を参照して，電磁界発生装置１
は，一定の周波数信号を発振する発振回路２，その信号
を増幅し電流をコイル５に流し込む駆動回路３，及びコ
イル５を含む直列共振回路４とを備えている。発振回路
２によって，一定周波数の信号が発生し，その信号は駆
動回路３によって電流に変換され，共振回路４に入力さ
れる。

【００２３】図１（ｂ）を参照して，データキャリア６
は，図１（ａ）で示した電磁界発生装置１から発生する
電磁界をコイル８で受け，その周波数に共振させる並列
共振回路７と，直流電力供給源である整流回路９及び定
電圧回路１０と，電磁結合状態の変化からデータを受信
する復調回路１１と，復調回路１１と変調回路１３とＥ
ＥＰＲＯＭ１５に接続され，接続された各部の動作を制
御する制御回路１２と，送信するデータに対応して共振
回路のインピーダンスを変化させる変調回路１３と，ス
イッチ回路１４，及びＥＥＰＲＯＭ１５を備えている。
このデータキャリア６において，送信手段は，並列共振
回路７と，変調回路１３とから構成され，受信手段は，
並列共振回路７と，復調回路１１とから構成されてい
る。

【００２４】図１（ｃ）を参照して，リーダ・ライタ１
６は，図１（ａ）で示した電磁界発生装置１から発生す
る電磁界をコイル１８で受け，その周波数に共振させる
並列共振回路１７，電磁結合状態の変化からデータを受
信する復調回路１９，復調回路１９，変調回路２０及び
図示しないパソコン（ＰＣ）に接続され各部の動作を制
御する制御回路２２，送信するデータに対応して共振回
路のインピーダンスを変化させる変調回路２０，及びス
イッチ回路２１を備えている。このリーダ・ライタ１６
において，送信手段は，並列共振回路１７と，変調回路
２０とから構成され，受信手段は，並列共振回路１７
と，復調回路１９とから構成されている。

【００２５】次に，図１（ａ），（ｂ），（ｃ）の例に
おける動作について説明する。図１（ａ），（ｂ），
（ｃ）の例において，発振回路２の発振周波数を２５０
ｋＨｚとし，直列共振回路４内のコイル５から電磁界が
発生したとする。

【００２６】図１（ｂ）に示すデータキャリア６が，図
１（ａ）に示す電磁界発生装置１により発生した磁界内
にある時，発振回路２の発振周波数（２５０ｋＨｚ）に
共振するように設定した並列共振回路７のコイル８とコ
イル５間が電磁結合状態になる。

【００２７】また，図１（ｃ）に示すリーダ・ライタ１
６も同様に，図１（ａ）に示す電磁界発生装置１より発
生した電磁界内にある時，発振回路２の発振周波数に共
振するように設定した並列共振回路１７のコイル１８と
コイル５が電磁結合状態となる。即ち，電磁界発生装置
１を介して，データキャリア６とリーダ・ライタ１６の
それぞれのコイルが電磁結合状態となる。

【００２８】この状態に於いて，例えば，リーダ・ライ
タ１６からデータキャリア６に対して動作を指示するコ
マンドデータを送信しようとする場合，リーダ・ライタ
１６では，ＭＰＵを中心に構成する制御回路２２の制御
によって，変調回路２０を動作，送信データが“０”か
ら“１”または“１”から“０”に変化する時に信号を
出力し，スイッチ回路２１をＯＮさせる。スイッチ回路
２１がＯＮすることで，並列共振回路１７のインピーダ
ンスを変化させることになり，共振周波数が変化，その
結果としてコイル１８の電磁結合状態が変化することと
なる。

【００２９】データを受け取る側のデータキャリア６で
は，電磁結合状態が変化することにより，並列共振回路
７に現れる電圧が，振幅の変化（ＡＳＫ変調信号）とし
て得られる。この信号を復調回路１１で元のデータに復
調することにより，ＭＰＵを中心に構成する制御回路１
２で理解できるコマンドデータとなる。

【００３０】また，データキャリア６からリーダ・ライ
タ１６に対してコマンドに答えるレスポンスデータを送
信しようとする場合，リーダ・ライタ１６のデータ送信
と同様に，制御回路１２の制御によって，変調回路１３
を動作，送信データが“０”から“１”または“１”か
ら“０”に変化する時に信号を出力し，スイッチ回路１
４をＯＮさせる。スイッチ回路１４がＯＮすることで，
並列共振回路８のインピーダンスを変化させることにな
り，共振周波数が変化，その結果としてコイル８の電磁
結合状態が変化することとなる。

【００３１】一方，データを受け取る側のリーダ・ライ
タ１６では，電磁結合状態が変化することにより，並列
共振回路１７にＡＳＫ変調信号として得られる。この信
号を復調回路１９で元のデータに復調することにより，
制御回路２２で理解できるレスポンスデータとなる。

【００３２】本実施例では，リーダ・ライタ１６は，上
位機としてパーソナルコンピュータ（ＰＣ）と接続して
制御を行った。データキャリア６では，データの記憶手
段としてＥＥＰＲＯＭを使用し，制御回路１２を介して
データの読み出し／書き込みを行った。また，データキ
ャリア６では，各回路の動作用電源として，コイル８で
発生する誘導起電力を整流回路９と定電圧回路１０を通
して得ており，無電池化している。電磁界発生装置１及
びリーダ・ライタ１６では，図示しなかったが，各回路
の動作用電源は，外部から供給した。

【００３３】このように，電磁界発生装置１を介して，
リーダ・ライタ１６とデータキャリア６が非接触で双方
向のデータ送受信が行え，リーダ・ライタに於いては，
回路構成が非常にシンプルなものとなり，小型化するこ
とができた。送受信の方法がリーダ・ライタ，データキ
ャリア共に同じであることから，それぞれの制御回路の
制御方法を用途に合わせて変更することにより，データ
キャリア同士，リーダ・ライタ同士間の通信が行えるの
は当然のことである。また，送信する側を１つに限定す
れば，電磁結合状態にある複数の受信側に同時にデータ
を送信することも可能である。

【００３４】また，本発明の実施例において，リーダ・
ライタから電磁界発生部分を分離，独立させることによ
り，リーダ・ライタの回路構成を簡単化し，形状を小型
化することも可能である。更に，基本的な回路構成は，
リーダ・ライタ１６もデータキャリア６と殆ど同じであ
ることから，カード型・コイン型等の形状をしたリーダ
・ライタも可能であり，無電池化も可能である。

【００３５】更に，電磁界発生装置の形状についても，
テーブル等に置いて使用する箱型状のもの，ガラスのシ
ョウケース内にコイルを設置して店頭で使用できるも
の，テーブルや机或いは黒板やホワイトボードに埋設し
その上で使用できるようにしたもの等の応用が可能であ
る。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように，本発明は，非接触
型データキャリアシステムのリーダ・ライタの形状を小
型化でき，従来のリーダ・ライタとデータキャリア間の
通信以外に，データキャリア同士間，リーダ・ライタ同
士間の通信も可能とし，また，電磁界発生装置も用途に
合わせた形状とすることが可能であるため，応用面に於
いて多用途なサービスを提供できるという効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の非接触型データキャリアシステムの一
例を示すブロック図を示す。

【符号の説明】

１電磁界発生装置２発振回路３駆動回路４直列共振回路５コイル６データキャリア７並列共振回路８コイル９整流回路１０定電圧回路１１復調回路１２制御回路１３変調回路１４スイッチ回路１５ＥＥＰＲＯＭ１６リーダ・ライタ１７並列共振回路１８コイル１９復調回路２０変調回路２１スイッチ回路２２制御回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コイルより一定の周波数で電磁界を発生
する磁界発生装置から発生した電磁界内で，送信するデ
ータに対応して，共振回路のインピーダンスを変化さ
せ，電磁結合状態を変化させる送信手段を具備すること
を特徴とする非接触型データキャリアシステムの送信装
置。
【請求項２】コイルより一定の周波数で電磁界を発生
する磁界発生装置から発生した電磁界内で，電磁結合状
態の変化より，対応したデータに変換し受信する受信手
段を備えたことを特徴とする非接触型データキャリアシ
ステムの受信装置。
【請求項３】請求項１記載の送信装置及び請求項２記
載の受信装置の内の少なくとも一の装置を備えたことを
特徴とするリーダ・ライタ。
【請求項４】請求項１記載の送信装置及び請求項２記
載の受信装置の内の少なくとも一つを備えたことを特徴
とするデータキャリア。
【請求項５】請求項１記載の送信装置と，請求項２記
載の受信装置とを備え，前記電磁界発生装置を介して互
いに電磁結合状態を形成し，その電磁結合状態を変化さ
せることでデータの送受信を行うことを特徴とする非接
触型データキャリアシステム。
【請求項６】請求項５記載の非接触型データキャリア
システムにより，複数のデータキャリア及び複数のリー
ダ・ライタの内の少なくとも２つを結合したことを特徴
とする非接触型データキャリアシステムを用いた送受信
装置。