JPH01207683A - 非接触カード読取システム - 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、非接触カード読取システムに関するものであ
り、カードを付加された人や荷物、車両等の移動体を非
接触で派別するためのシステム等に利用されるものであ
る。

［従来の技術］ 従来、移動体に付加されたカードの有無を非接触で検出
する非接触カード読取システムが提案されている。この
システムにあっては、移動体の通過する場所に設置され
たカード読取装置から移動体の通過する領域に向けて所
定の周波数の電波を放射し、カードから返信される電波
の有無を検出することにより、カードの有無を検出して
いる。

カード読取装置から放射される電波と、カードから返信
される電波との混信を避けるためには、カードから返信
される電波の周波数は、カード読取装置から放射される
電波の周波数とは異なる周波数とすることが好ましい、
このため、従来の非接触読取カードにおいては、受信し
た電波をダイオード等の非線形素子を用いて逓倍し、そ
の第２高調波を返信するように構成されていた。カード
読取装置では、自己の放射した電波の第２高調波が返信
されるか否かを検出することにより、カードの有゛無を
判別していた。

［発明が解決しようとする課題］ 上述の従来技術にあっては、カードから返信される第２
高調波の有無を検出することにより、カードの有無を検
出することができるが、カードが複数枚存在する場合に
は、どのカードが検出されたのかを判別することができ
ない、そこで、カードから返信される第２高調波を変調
してカードに固有の識別符号を返信することが考えられ
るが、カードに符号発生器や変調器を内蔵する必要があ
り、カードのコストが高くなるという問題があった。ま
た、カードの厚みを薄くし、重量を軽くして移動体への
付加を容易にするという要請にも応えることができない
という問題があった。

本発明はこのような点に濫みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、薄く軽く安価なカードを用いな
がらカードに固有の情報を読取可能とした非接触カード
読取システムを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る非接触カード読取システムにあっては、上
記の課題を解決するために、第１図に示すように、移動
体に付加されるカード（１）内に、外部から放射された
電波を受信する受信アンテナ（１１）と、受信された電
波の高調波を発生させる非線形素子（１２）と、発生し
た高調波を再放射させる送信アンテナ（１３）とを備え
る非接触読取カード（１）と、前記カード（１）に電波
を放射して再放射された高調波成分の有無を検出するこ
とによりカード（１）の有無を検出するカード読取装置
（２）とを備える非接触カード読取システムにおいて、
前記カード（１）の受信アンテナ（１１）と非線形素子
（１２）の間に、外部から放射された電波に対して鋭い
周波数特性を持ったフィルタ（１４）を挿入し、カード
読取装置（２）には前記フィルタ（１４）の周波数特性
に応じてカード（１）の情報を判別する手段を設けたこ
とを特徴とするものである。

なお、フィルタ（１４）は薄膜技術を用いて構成するこ
とが好ましい。

しくヤ用］ 本発明にあっては、このように、カード（１）の受信ア
ンテナ（１１）と非線形素子（１２）の間に、外部から
放射された電波に対して鋭い周波数特性を持ったフィル
タ（１４）を挿入したので、カード読取装置（２）から
放射される電波の周波数によって、カード（１）から高
調波が返信されたり返信されなかったりする。したがっ
て、カード読取装置（２）では放射する電波の周波数ｆ
を変化させながら、その周波数ｆの電波に対するカード
（１）からの高調波の返信の有無を検出することにより
、フィルタ（１４）の周波数特性を知ることができ、こ
の周波数特性からカード（１）に固有の留報を判別する
ことができるものである。

［実施例コ 第１図は本発明の一実施例の全体構成図である。

カード読取装置（２）は、非接触読取カード（１）を付
加された移動体が通過する箇所に設置されており、移動
体が通過する領域に向けて周波数ｆの電波を放射してい
る。この周波数ｆは、後述のようにスイープ（周波数掃
引）又は周波数変調される。

非接触読取カード（１）は、内部に周波数ｆの電波を受
信するための受信アンテナ（１１）と、受信アンテナ（
１１）で受信した信号に対して特定の周波数特性を有す
る狭帯域のフィルタ（１４）と、フィルタ（１４）を通
過した信号を逓倍するダイオードＤ、よりなる非線形素
子（１２）と、ダイオードＤ。

により発生された高調波成分のうち、第２高調波２×ｒ
を再放射させる送信アンテナ（１３）とを備えている。

第２図（ａ）、（ｂ）は非接触読取カード（１）からの
返信信号の周波数特性の例である。図において、横軸は
カード読取装置（２）から放射される電波の周波数１を
示しており、縦軸は非接触読取カード（１）から返信さ
れる第２高調波２Ｘｆの返信レベルを示している。同図
（、）はカード（１）の中に周波数ｆｘ。

ｆｙＪｚの信号の通過を阻止する帯域阻止フィルタを内
蔵した場合の特性であり、各周波数ｆｘ、ｆｙ、ｆｚに
おいて、返信レベルが低くなっている。同図（ｂ）はカ
ード（１）の中に周波数ｆｘＪｙ、ｆｚの信号のみを通
過する帯域通過フィルタを内蔵した場合の特性であり、
各周波数ｒｘＪｙ、ｆｚにおいて、返信レベルが高くな
っている。カード読取装置（２）においては、このよう
に返信レベルが低くなる又は高くなる周波数ｆｘＪｙＪ
ｚを判別することにより、カード（１）に内蔵されたフ
ィルタ（１４）の周波数特性を知るものである。

第３図（ａ）、（ｂ）は、カード（１）の中に内蔵され
るフィルタ（１４）を例示する概略構成図である。

同図（ａ）の構成では、マイクロストリップラインを用
いてフィルタを構成している。マイクロス！・リップラ
インは、周知のように導体基板上に誘電体層を介して導
体パターンよりなる線路を形成したものであり、受信ア
ンテナ（１１）及び送信アンテナ（１３）並びに給電線
を含めたパターンと共に形成できるので、カード（１）
全体を非常に安価に構成できる。同図（ｂ）の構成では
、Ｌ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏ３やＺｎＯのような誘電体薄膜を
応用したフィルタを用いている。このような誘電体薄膜
は高周波スパッタリング法などにより容易に基板上に形
成することができる。これらの薄膜技術を用いて構成さ
れた薄膜フィルタは、薄く軽く安価に構成できるので、
非接触読取カードの内蔵フィルタとして極めて好適であ
る。

第４図はカード読取装置（２）の概略構成図である。送
信用の発振器としては、ＰＬＬシンセサイザ（２１）よ
りなる高安定性のキャリア発生器を用いている。ＰＬＬ
シンセサイザ（２１）の発振周波数「は、マイクロプロ
セッサ（２０）からの周波数制御信号により制御される
。マイクロプロセッサ（２０）からＰＬＬシンセサイザ
（２１）に与えられる周波数制御信号は、例えば、６ビ
ツトのデジタル信号よりなり、２’＝６４通りまでの周
波数を選択可能としている。ここでは、例えば、第１表
に示すように、５１通りの周波数Ｌ　、ｆ２．ｆ−ｓ・
・、ｆｓ＋が順次発振されるようにＰＬＬシンセサイザ
（２１）が制御されるものとする。ＰＬＬシンセサイザ
（２１）の発振出力は送信アンテナ（２２）がらカード
（１）に向けて放射される。

第１表 受信アンテナ（２３）は、カード（１）から返信される
第２高調波２Ｘｆを受信する。受信アンテナ（２３）に
よる受信信号は、第２高調波２ｘｆの周波数帯域の増幅
器（２４）にて増幅され、ダイオードＤ１にて検波され
、コンデンサＣ５にて平滑されて、直流信号とされた後
、Ａ／Ｄ変換器（２５）にてデジタル信号に変換されて
、マイクロプロセッサ（２０）に入力される。マイクロ
プロセッサ（２０）では、デジタル信号化された返信信
号のレベルを判定する。

第５図はカード読取装置（２）の他の実施例である。本
実施例では、受信部にスーパーへテロダイン方式を用い
ている。受信アンテナ（２３）にて受信された第２高調
波２×［は、マイクロ波帯の増幅器（２４）にて増幅さ
れ、混合器（２６）にて局部発振周波数と混合され、中
間周波数に変換される。

中間周波数の信号は中間周波フィルタ（２７）を通過し
、中間周波増幅器（２８）にて増幅され、検波される０
局部発振周波数は、局部発振用のＰＬＬシンセサイザ（
２つ）にて発振される０局部発振用のＰＬＬシンセサイ
ザ（２９）の発振周波数は、マイクロプロセッサ（２０
）により制御される。マイクロプロセッサ（２０）は、
キャリア発振用のＰＬＬシンセサイザ（２１）の周波数
制御のためのデジタル信号と同じ信号を、局部発振用の
ＰＬＬシンセサイザ（２９）に与える。したがって、キ
ャリア発振用のＰＬＬシンセサイザ（２１）と局部発振
用のＰＬＬシンセサイザ（２つ）の発振周波数は連動し
て制御される。ここでは、キャリア発振用のＰＬＬシン
セサイザ（２１）の発振周波数がｆであるときに、局部
発振用のＰＬＬシンセサイザ（２つ）は、（２ｘｆ−１
０ＭＨ２＞の局部発振周波数を発生するように構成され
ている。したがって、中間周波数は常に１０ＭＨｚとな
る。例えば、カード読取装置く２）から放射される電波
の周波数ｆが２４２７．５〜２４５２．５ＭＨｚで、カ
ード（１）から第２高調波を返信する場合には、４８５
５〜４９０５ＭＨ２の周波数帯域の返信信号を受信する
ことになるが、４８４５〜４８９５ＭＨｚの範囲の局部
発振信号と混合することにより、１０ＭＨｚの中間周波
数を作成することができる。第１表に示すように、周波
数ｆ１Ｊｚ、ｆｉ、−，ｆｓ１は０．５ＭＨｚ（５００
Ｋ　Ｈｚ）のピッチで発生するので、中間周波フィルタ
（２７）として、帯域幅が±２００ＫＨｚ程度のバンド
パスフィルタを用いれば、各周波数を明瞭に分離するこ
とができる。したがって、第１表に示す各周波数を十分
に分離して識別することができ、隣接する周波数を間違
って受信する恐れはない。

第６図は、本実施例に用いるマイクロプロセッサ（２０
）の動作を示すフローチャートである。ここでは、第２
図（ｂ）に示すように、３つの周波数ｆｘ。

ｆｙ、ｆｚが返信される場合について説明する。まず、
ステップ＃１では、カード（１）のアドレスＡをＯとし
、アドレスＡの桁数Ｂを１とする。ステップ＃２では、
選択すべき周波数の番号ｉを１とする。

ステップ＃３では、キャリア発振用のＰＬＬシンセサイ
ザ（２１）に番号ｉを示す制御信号を出力し、キャリア
信号の周波数ｆをｆｉに設定する。ステップ＃４では、
局部発振用のＰＬＬシンセサイザ（２９）に番号ｉを示
す制御信号を出力し、局部発振周波数を（２ｘｒｉ　　
１０ＭＨｚ）に設定する。ステップ＃５では、Ａ／Ｄ変
換器（２５）によりデジタル信号に変換された返信信号
を入力する。ステップ＃６では、入力された返信信号の
レベルが第２１・４（（Ｊ）に示す所定の基準レベル７
０以上であるかを判定する。基準レベル■。未満であれ
ばステップ＃９に移行する。基準レベルＶ。以上であれ
ば、ステップ＃７に移行し、アドレスＡにｉＸＢを加え
る。最初はＢ＝１であるから、番号ｉをそのまま加える
ことになる。次に、ステップ＃８でアドレスＡの桁数Ｂ
を１００倍する。ステップ＃９では、番号ｉが５１に達
したかを判定する。番号ｉが５１に達していなければ、
ステップ＃１１に移行し、選択すべき周波数の番号ｉを
１つカウントアツプして、ステップ＃３に戻る。番号ｉ
が５１に達していれば、ステップ＃１０でアドレスＡを
出力し、カード読取動作を終了する。

このように、本実施例にあっては、選択すべき周波数の
番号ｉを１から５１まで順次変化させ、キャリア発振用
のＰＬＬシンセサイザ（２１）では［ｉの周波数を発振
させ、局部発振用のＰＬＬシンセサイザ（２９）では（
２Ｘｆｉ　　１０ＭＨｚ）の周波数を発振させている。

そして、最初に返信信号のレベルが基準レベル７０以上
となったときに、アドレスＡに番号ｉを加算し、２回目
に返信信号のレベルが基準レベルＶ。以上となったとき
には、アドレスＡに番号１Ｘ１００を加算し、３回目に
返信信号のレベルが基準レベル■。以上となったときに
は、アドレスＡに番号１Ｘ１００Ｘ１００を加算するよ
うにしたので、３回の返信信号が得られたときの番号ｉ
の情報から６桁のアドレスＡを得ることができる。例え
ば、第２図（ｂ）において、周波数ｆｘ＝ｒｓ、ｆｙ＝
ｆ：＋７．ｆｚ＝Ｌ＜である場合には、アドレスＡは４
４３７０６となる。

本実施例におけるカードの識別能力は、３つの周波数ｆ
ｘ、ｆｙ、ｈを使用するタイプでは、５１×５０Ｘ４９
＝１２４，９５０種類とすることができる。また、２つ
の周波数ｆ×Ｊｙを使用するタイプでも、５１Ｘ５０＝
２，５５０種類とすることができる。

なお、非線形素子（１２）と送信アンテナ（１３）の間
にフィルタ（１４）を挿入することも考えられるが、逓
倍した後では周波数が高くなるので選択性の良好なフィ
ルタ（１４）を構成することが困難となり、また、逓倍
後の周波数がカード（１）から漏れると誤検知を招く恐
れがあるので、受信アンテナ（１１）と非線形素子（１
２）の間にフィルタ（１４）を挿入することが好ましい
。

また、返信信号をＡ／Ｄ変換した後にマイクロプロセッ
サ（２０）に入力する方式に代えて、返信信号をアナロ
グ信号の状態でレベル判定し、返信信号の有無を示す１
ビットの信号のみをマイクロプロセッサ（２０）に入力
するように構成しても良い。

もっとも、Ａ／Ｄ変換した後にマイクロプロセッサ（２
０）に入力した場合には、レベル判定のみならず、ピー
ク判定を行うこともできるので、受信条件が大きく変動
する場合や、周波数ｆのピッチが極めて狭く設計された
場合には、返信信号の有無判定の精度が向上するという
利点がある。

まず、受信条件が大きく変動する場合には、レベル判定
を行おうとしても基準レベル■。の設定が困難となるが
、ピーク判定を行えば、受信条件に拘わらず返信レベル
のピーク点で返信信号があったと判定できる。非接触カ
ード読取システムにおいては、カード読取装Ｔｔ（２＞
と非接触読取カード（１）の開園が変動することが一般
的であるので、受信条件の変動に対応できることは重要
である。

次に、周波数ｆのピッチが、例えば０．１ＭＨｚ程度に
極めて狭く設計された場合には、カード（１）の内蔵フ
ィルタ（１４）だけでは十分な選択性が得られない場合
があり、このような場合には、Ａ／Ｄ変換された返信信
号がどの周波数でピークを取るかを判定することが有益
となる。例えば、周波数ｆｉにおいてのみ返信レベルが
基準レベル７０以上に上昇すべき場合に、受信条件によ
っては、周波数ｆ＋　−＋や周波数ｒｔ十＋でも返信信
号が基準レベル７８以上に上昇することが考えられる。

このような場合、返信信号をアナログ信号の状態でレベ
ル判定していると、周波数ｆｉのみならず周波数ｆ１−
１や周波数「、＋１でも返信信号が有ると判定されてし
まうが、返信信号をＡ／Ｄ変換して、マイクロプロセッ
サ（２０）でピーク判定を行えば、周波数ｆｉで返信レ
ベルが最大値を取り、周波数ｆ１−１やＪ、？（波数ｒ
ｉ＋＋では最大値よりもかなり小さいと判別できる可能
性があり、これによ−）で周波数ｆｉでのみ返信信号が
有ると判定することが可能となる。周波数ｆのビッヂが
狭くなるにつれて、このようなピーク判定方式が有用と
なるものである。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、カード読取装置から放射された
電波を受信したカードがその高調波を返信するようにし
た非接触カード読取システムにおいて、カードの受信ア
ンテナと周波数逓倍用の非線形素子の聞に、外部から放
射された電波に対して鋭い周波数特性を持ったフィルタ
を挿入し、カード読取装置は前記フィルタの周波数特性
に応じてカードの情報を判別するようにしたので、カー
ドを薄く軽く安価に作成することができ、しかも、カー
ドに固有の情報をカード読取装置にて判別することがで
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る非接触カード読取シス
テムの全体構成図、第２図（ａ）　、　（ｂ）は同上に
用いる非接触読取カードの周波数特性図、第３図（ａ）
、（ｂ）は同上に用いる非接触読取カードの概略構成図
、第４図は同上に用いるカード読取装置の概略構成図、
第５図は本発明の他の実施例に用いるカード読取装置の
概略構成図、第６図は同上に用いるマイクロプロセッサ
の動作説明のためのフローヂャ−１・である。 （１）は非接触読取カード、（２）はカード読取装置、
（１１）は受信アンテナ、（１２）は非線形素子、（１
３）は送信アンテナ、（１４）はフィルタである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）移動体に付加されるカード内に、外部から放射さ
   れた電波を受信する受信アンテナと、受信された電波の
   高調波を発生させる非線形素子と、発生した高調波を再
   放射させる送信アンテナとを備える非接触読取カードと
   、前記カードに電波を放射して再放射された高調波成分
   の有無を検出することによりカードの有無を検出するカ
   ード読取装置とを備える非接触カード読取システムにお
   いて、前記カードの受信アンテナと非線形素子の間に、
   外部から放射された電波に対して鋭い周波数特性を持っ
   たフィルタを挿入し、カード読取装置には前記フィルタ
   の周波数特性に応じてカードの情報を判別する手段を設
   けたことを特徴とする非接触カード読取システム。