JPS61283977A - 集積回路カ−ド駆動装置 - 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」 集積回路カードは通称ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　　
Ｃ１ｒｃｕｉｔ）カードと呼ばれているもので、半導体
メモリやその書き込み読み出し動作（１）ｔｌ・ を行なうコンピュータ制御回路などを搭載したカード状
平面回路として知られている。　以下、本文では「集積
回路カート′」を「ＩＣカード」と略称して説明する。

［Ｃカードは超小形化された集積メモりすなはち大容量
記憶装置を内蔵できるという特徴を生かして、電子預金
通帳、ホームショッピング用キーカード、医療カルテカ
ード、顧客管理カードおよびその他のＦＡ機器やＯＡ機
器用の端末機オペレータカードなどとして広く普及しよ
うとしている。

このような」Ｃカードにおける情報の入出力用端子は、
有接点方式で行なわれているのが普通であるが、現在そ
の無接点化がはかられている。

本発明は、無接点化をはかったＩＣカードに対し、電磁
波を伝送媒体としてその読み出し・書き込み動作をさせ
るようにしたことを特徴とするＩＣカード駆動装置であ
る。従って有接点に伴う接触不良や摩耗あるいは腐食な
ど信頼性の低下につながる要因を持たない、高性能かつ
安全なｔＣカード用の駆動装置として適用できるもので
ある。

「従来の技術」　　゛ 従来・　１．　Ｃカートの入出力用端子と・その情報の
書き込み゛・読み出しを行なう装置との接□続には、コ
ネクタを介した有接点方式がとられている。従って常に
有接点に伴う多くの劣化の要因を含んでおり、著しく信
頼性に欠、ける恐れがあった。

従って現在ＩＣカードに対しこのような欠陥をもたない
動作方式のものが要求されており、同時にその方式に適
した情報処理用駆動装置の開発が望まれている。

「発明の目的」 本発明の目的は、無端子化をはかったＩＣカードに対す
る情報信号の書き込み・読み出し処理および動作電力の
供給を、電磁波を伝送媒体として行なわせる高性能かつ
安定なＩＣカード駆動装置を提供することにある。

「発明の概要」 本発明のＩＣカード駆動装置は、入出力端にコイルを有
するＩＣカードに対し、電磁波を伝送媒体としてその動
作に必要な電力の発送および情報信号の授受を司るコイ
ルとその処理回路を備えたことを特徴とするものである
。

「発明の゛構成」 、一般にＩ　Ｃカドは機能的にみて・その情報内容の読
み出し専用のものと、書き込みと読み出しとの両機能を
備えたものとの２種類に大別される。

いずれにしてもＩＣカートによる情報の運用にあたって
は、−その書き込み・読み出しを行なう駆動制御装置（
以下、駆動装置と呼ぶ）が必要不可欠なものである。

、　　依って本発明は、ＩＣカートおよびこれに不可欠
な駆動装置とから構成されるシステムとして、その構成
内容および情報信号の伝送機構などが説明されるべき性
質のものである。

本発明におけるＩＣカートと前記駆動装置との間で相互
に行なう信号の伝送は、両者にそれぞれ設置した送信用
と受信用とのコイルを互いに対向させた状態において、
この間を電磁波によって伝播させ相手のコイルに誘導的
に伝送して情報処理を行なわせるものである。

（ｌ］ノ この場合、電力や情報信号を伝送する媒体として用いら
れる電磁波としては、商用周波数以上の交流で低周波か
らマイクロ波を含む無線周波領域のものが適用できる。

従って送信用と受信用との１対のコイル間の伝送および
その処理回路で扱える情報信号は、一般的にはシリアル
形式の信号である。そして各種のパル□ス変調や周波数
変調を行なうことによる時分割方式により多重の信号伝
送を可能とするものである。しかしＩＣ”カードの運用
の目的あるいは要求される処理の内容によっては、複数
のコイルを配置して並列的に動作させるように構成され
るので、駆動装置はそれらに対応した構成にする。

殊にＩＣカードのコイルの形状はシートコイルのような
平面状コイルが適用されるめで、その形状に適切に対応
し効率良く作用するよう“なジイル“を備えた電磁ヘッ
ドを構成する。そしてその電磁ヘッドの部分にＩＣカー
ドを出来るだけ簡便な操作で挿入するだけで、両者のコ
イルが所定の位置に設定され対向するような機構にする
。

一般に駆動装置は電力の発送と情報信号の書き込み・読
み出し処理を行なう、電力送信ブロックと送受信ブロッ
クおよび制御ブロックなどから構成されている。これに
対してＩＣカードは上述のように機能の種類によってそ
の構成内容が相違するが、書き込みと読み出しとの両機
能を備えたものでは基本的に電力受信ブロックと送受信
ブロックおよびデータ保持ブロックから成る。

ずなはち駆動装置において、電力送信ブロックは電灯線
や電池または発電素子等によって動作するもので、所定
の電磁波を発振し電磁ヘッドの送信コイル□から放射す
る。また送受信ブロックはＩＣカードに対して所望する
データのアドレスや識別符号などに間する制御命令を、
送受信コイルを介して送信しあるいはその応答を得る機
能を備えている。そして制御ブロックはこれらの情報制
御を行なうと共に、データの編集機能や関連する他のシ
ステムなどと通信する機能をもっている。

１’Ｃカードにおいては、駆動装置から電磁波を伝送媒
体として送られてきたデータや制御命令なとの情報信号
を送受信ブロックのデータ受信コイルで受信し、これを
情報処理回路でデコートその他の処理を施した後、要求
されたデータを選択しその情報信号を駆動装置に対して
伝送する。データ保持ブロックはいうまでもなくＩＣメ
モリなどのデータ記悼回路を主体とするものである。そ
して電力受信ブロックは、電力受信コイルで受信した電
磁波による電力をＩＣカードの各処理回路で必要な動作
電源として供給すると共に、その電力の一部で整流平滑
回路に付帯した電池を充電しておき、これをデータ保持
用その他必要に応じて安定な電源として動作するように
構成されている。

なは電磁波を伝送媒体とする電力および情報信号の伝送
には、次の２つの方法が考えられる。

（ａ）駆動装置の電力送信ブロックから、ＩＣカードの
電力受信ブロックに対し電磁波によって電力を送る場合
、その電磁波に何等かの方法でデータや制御命令などの
情報信号を重畳して伝送する方式。

（ｂ）駆動装置に電力発送専用の送信ブロックを設け、
データや制御命令等の情報信号の送受信ブロックとは別
系統にする方式。

このうち（ａ）の方式は電力伝送効率かや画成下する可
能性はあるが、全体的に装置を小型化できる利点がある
。他方（ｂ）の方式は電力伝送効率は良いが伝送系統が
多くなるため装置が大型化しかつコスト高になるという
短所がある。

また駆動装置とＩＣ、カードに共通のクロックが必要な
場合（例えはデータをシリアルで送る場合のボーレイト
クロックを共用する場合なと）は、電力伝送の電磁波を
その周波数で変調するか、または電力伝送の周波数を伝
送したいクロック周波数の整数倍にしておけば、ＩＣカ
ードと駆動装置間でスケールを合わせることにより共通
のクロックで動作させることが出来るので機能の安定化
をはかることができる。

上述のような本発明のＩＣカート′駆動装置において、
電磁波による送信と受信とを直接用る電磁ヘッドのコイ
ルは、ＩＣカードの入出力端の無端子化をはかって内蔵
されたコイルに適合させるも／Ｑ） のである。しかしその一部に接地用その他必要に応じて
、従来と同様の端子を設はコネクタにより接続して動作
させる部分を併用したものに対しても、それに適合した
電磁ヘッドを構成する。

「発明の実施例」 第１図は前述の（ａ）の方式に相当する本発明の実施例
を示す図で、図の左側の部分すなはちＡはＩＣカードを
、またＢは駆動装置のブロックダイアダラムを示してい
る。

駆動装置ＢからＩＣカードＡへデータを書き込む時は、
まずホストコンピュータなどとの通信やデータ編集機能
などを持つデータ処理部１から送り出されたシリアルデ
ータを、電力発送用の発振回路２によって駆動されるＦ
／Ｓ　（周波数シフト）変調回路４によりＦ／Ｓ変調波
にする。これをパワーアンプ５によって電力増幅したの
ち電力送信コイル６から電磁波として伝播させる。

この場合、データ処理部ｌから送り出されるデータは、
ＩＣカードＡＡ内データを格納しであるアドレスやその
書き込み・読み出し命令などに関（Ｏ） する情報信号、である。そして一般にこれらのデータは
並列データで扱われることが多いので、発振回路２の発
振周波数を周波数デバイダ、３によって逓減したボーレ
イトクロックＢＲを参照見て、あらかじめシリアルデー
タに変換（以下、Ｐ／Ｓ変換と呼ぶ）したのち送り出す
ようにする。

前述の電力送信コイル６から放射された電力発送用の電
磁波は、ＩＣカードへの電力受信コイル１０によって受
信される。

そしてこの受信された電力の一部は、整流平滑回路１１
により直流化され、電ＲＥとしてＩＣカー）”Ａ内の各
ブロックにおける処理回路および整流平滑回路１１に付
帯して内蔵させた電池の充電用として供給される。

また受信された電力の他の一部は、周波数デバイダ？に
より逓減して駆動装置Ｂにおけるボーレイトクロックと
共通のＢＨに戻してから、コントローラ１２に供給する
。

そしてさらに電力と共に受信されたデータ信号は、Ｆ／
Ｓ検波回路８によって元のシリアルデー夕に復調する。

その後インターフェース回路９を経て、マイクロコンピ
ュータやロジック回路で構成されるコントローラ１２に
入力される。この人力されたデータは、コントローラ１
２内部のプログラムによりボーレイトクロックＢＲを参
照して並列データに変換（以下、Ｓ／Ｐ変換と呼ぶ）を
行ない、その内容に応じた処理を行なう。

すなはちそのデータが書込み命令であれば続くデータを
メモリ１３に書き込む。

また読み出し命令であればメモリ１３に格納しである該
当の並列データを読み出し、プログラムによってＰ／Ｓ
変換を行なう。次いで電力受信コイル１０の出力の一部
を基準にし、伝送に適した周波数に変換する周波数変換
回路１４によって駆動されるＦ／Ｓ変調回路４により、
シリアルデータに対応したＦ／Ｓ変調波にする。これを
パワーアンプ５で電力増幅し、データ送信コイル１５か
ら電磁波のデータとして放射する。

これを駆動装置１Ｂに読み込むためには、まずその電磁
波のデータをデータ受信コイル７によって受信する。こ
れをＦ／Ｓ検波回路８によってシリアルデータに復調し
たのち、電圧調整やバッファリングを行うインターフェ
ース回路９を経てデータ処理部１に入力する。データ処
理部１ではボーレイトクロックＢＲを参照してＳ／Ｐ変
換を行なった上で、ＩＣカードＡから読み出されたデー
タとして必要な内部処理が行なわれる。

なお先に述べたように、コントローラ１２のプログラム
によってＰ／Ｓ変換やＳ／Ｐ変換を行なう場合とかハー
ドウェアで変換を行なう場合に、基準になる周波数がＦ
／Ｓ変調によって多少変動するが、ボーレイトクロック
の周波数が最大１５％程度変動しても同期を損なうこと
がないような扱い方ができる。またＦＭＳ変調に伴ろ周
波数偏移は数％で足りるから、ＩＣカードＡと駆動装置
８間の同期を損なうことはない。

第２図の実施例は、前述の（ｂ）の方式に相当するもの
で、同図ＡはＩＣカードを、またＢは駆動装置のブロッ
クダイアグラムを示している。

すなはちこの実施例は、ｔＣカードＡと駆動装（ｌ　１
　） 置Ｂとの間で行なわれるデータその他の情報信号の授受
を、データ送受信コイル１７と１８との間において電磁
波により伝送を行なわせようとするものである。

駆動装置ＢからＩＣカードＡに対しアドレスや制御命令
などの情報信号を書き込む時は、前例と同様に並列デー
タの情報信号はデータ処理部ｌでボーレイトクロックＢ
Ｒを参照してＰ／Ｓ変換し、発振回路２により駆動され
るＦ／Ｓ変調回路４によってＦ／Ｓ変調波にする。これ
をパワーアンプ５により電力増幅し、データ処理部１か
らの制御信号で切り替えられる送受信切替回路１６によ
り出力方向に切り替え、データ送受信コイル１７から電
磁波として伝播させる。

この電磁波はＩＣカードへのデータ送受信コイル１８に
捕捉され、コントローラ１２の制御信号にもとずき入力
方向に切り替えられた送受信切替回路１６を経てＦ／Ｓ
検波回路８に入力される。

そしてこ−で元のシリアルデータに復調され、インター
フェース回路９を経てコントローラ１２に入力される。

コントローラ１２の内部ではボーレイトクロックＢＲを
参照し、プログラムの内容に従ってＳ／Ｐ変換を行ない
並列データに変換する。

このデータが書き込み命令やそれに伴うアドレスである
ような場合には、その内容に応じてメモリ１３に番地な
どを設定し後続のデータを書き込む。

次に、ＩＣカードＡのデータを駆動装置Ｂに読み出す場
合について述べる。

読み出し命令を受けたコントローラ１２は、まずメモリ
１３に格納しである並列データを読み出し、このデータ
をボーレイトクロックＢＲを参照してＰ／Ｓ変換する。

そして電力受信コイル２０の出力を周波数変換回路１４
によって変換した周波数により、Ｆ／Ｓ変調回路４を駆
動してＦ／Ｓ変調波にする。これをパワーアンプ５によ
って電力増幅した後、送受信切替回路Ｉ６を経て送受信
コイル１８から電磁波として放射する。

次いでこの電磁波をデータ送受信コイル１７によって捕
捉し、入力方向に切り替えられた送受信切替回路１６を
経てＦ／Ｓ検波回路８に送られる。

こ−でシリアルデータに復調しインターフェース回路９
によって電圧レベルなどの調整を行なった後、データ処
理部１に入力することによって所期の読み出し動作を終
了する。

この場合、ＩＣカードＡの各ブロックにある処理回路の
動作に必要とする電源は、駆動装置Ｂから次のように供
給される。すなはち発振回路２の発振出力をパワーアン
プ５によって電力増幅し、電力の発送専用の電力送信コ
イル１９から放射する。この電磁波による電力をＩＣカ
ードへの電力受信コイル２０によって捕捉し、整流平滑
回路１１によって直流化した直流型［Ｅとして各回路に
供給される。依ってＩＣカード自体は無電源で動作でき
かつ無端子であるという特色を有している。

なおＩＣカードＡにメモリバックアップ用その他の動作
に必要な電池を搭載する場合には、ＩＣカードを駆動装
置に装填した時点で整流平滑回路１１に付帯して内蔵さ
せた２次電池に対し、プログラムにより自動的にその都
度あるいは必要に応じて直流電源Ｅにより充電しておき
使用に供する。

Ｃ１５） 以上に述べた実施例では、前述のように電力伝送用の周
波数をボーレイトクロックの整数倍にしであるため、Ｉ
ＣカードＡと駆動装置Ｂの周波数デバイダ３の逓減率を
同じにしておけば共通のボーレイトクロックを得ること
ができ効果的である。

また情報信号の伝送手段としてＦ／Ｓ変調を用いた場合
について説明したが、これは無線通信などで通常用いら
れる各種の変調方式を適用できることはいうまでもない
。

またＩＣカードの使用目的とその構成に応じて処理回路
の単純化がはかられることもまた自明のことである。

第１図および第２図における電力送信コイル６と１９や
電力受信コイル１０と２０およびデータ送信コイル１５
とデータ受信コイル７あるいは送受信コイル１７と１８
などは種々の構成のものを用い得るが、基本的には第３
図に示すようなコンデンサ２１を並列に接続したコイル
２２を用いることができる。

この場合、ＩＣカードや駆動装置に使用するコイル２２
は、第４図に示す如き単層または積層のプリント配線や
平面巻線によって構成することができる。さらにＩＣカ
ードは第５図の断面図に示す如くコイル２２に添えて磁
性体コア２３および処理回路部２４を有しプラスチック
などの絶縁物の外被２５によってカバーされている。

従ってこのような平面状コイルに適合するような電磁ヘ
ッドを装着しておき、その両者を互いに近接対向させた
状態で効率良く電磁波の授受を行なわせるようにする。

ＩＣカードにおけるコイルの配置の仕方としては幾つか
の方式が考えられるが、１個または複数のコイルをカー
ドの面上で左右対称に配置し、駆動装置のコイル部にど
の向きで対向させても同一の伝送作用が行なわれるよう
に構成するとか、あるいはカードの両面にそれぞれコイ
ルを配置して処理回路をサンドイッチにするとか、その
処理回路への磁気的あるいは電気的誘導を防止するため
のシールド層を介在させるなど種々の構成が適用される
。従ってこれらにそれぞれ対応して動作さく　１６　） せるような電磁ヘッドが装備される。

「発明の効果」 本発明のＩＣカード駆動装置は、その情報の書き込み書
読み出しを行なうＩＣカードとの間におけるデータや制
御命令の伝送に電磁波を用いて無接点で行なうものであ
るから、従来のＩＣカードや駆動装置において最大の不
安定要因であった接続端子の接触不良による誤動作等の
事故を排除することができる。このように有接点に伴う
接触不良や摩耗および腐食あるいは接点相互間のリーク
など信頼性の低下につながる要因が一掃できることは大
きな効果でありまた特徴でもある。

そのうえＩＣカードを駆動装置の設定部へ挿入する操作
だけでよいから、従来のようにコネクタへ嵌合させる労
力や注意力が不必要で、安全かつ容易である。

また電磁波による電力および情報信号の授受を直接司る
駆動装置のコイルはＩＣカードのコイルと異なり構成上
の制約を特に必要としないが、ＩＣカードと同様に単層
または積層のプリント配線あるいは真空蒸着技術などに
よって平面状に、しかも任意の形状に緻密に構成するこ
とができる。

また電力伝送用の周波数をＩＣカードと駆動装置相互間
の基準クロック（ボーレイトクロックなど）とすること
により、゛回路構成を単純化することができると共に動
作の安定化をもたらすことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、それぞれ本発明の実施例を示す
ブロックダイアグラムである。第３図はは発信または受
信コイルの例を示す配線図、第４図はＩＣカートの例を
示す平面図そして第５図はＩＣカードの例を示す断面図
である。 符号１はデータ処理部、　２′は発振回路、３は周波数
デバイダ、　　　４はＦ／Ｓ変調回路、５はパワーアン
プ、　　　　　６は電力送信コイル、７はデータ受信コ
イル、　　８はＦ／Ｓ検波回路、９はインターフェース
回路、 １０は電力受信コイル、　　１１は整流平滑回路、１２
はコントローラ、　　　１３はメモリ、１４は周波数変
換回路、１５はデータ送信コイル、１６は送受信切替回
路、 １７と１８はデータ送受信コイル、 １９は電力送信コイル、　２０は電力受信コイル、２１
はコンデンサ、　　　　２２はコイル、２３は磁性体コ
ア、　　　２４は処理回路部、２５は外被、 ＡはＩＣカート、　　　　　Ｂは駆動装置、尤］　図 、　　　　ヤ３図 ヤ４　図 青５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）入出力端にコイルを有する集積回路カードに対し
   、電磁波を伝送媒体としてその動作に必要な電力の発送
   および情報信号の授受を司るコイルとそれらの処理回路
   を備えたことを特徴とする集積回路カード駆動装置
2. （２）前記電力を伝送する電磁波の周波数またはその変
   調波を、集積回路カードとの情報処理における共通のク
   ロック源としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の集積回路カード駆動装置