JPH04112288A - 反射型ｉｃカード - 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、反射型ＩＣカードに関し、特にマイクロ波を
用いたいわゆる非接触型ＩＣカードである反射型ＩＣカ
ードに関する。

〈発明の概要〉 本発明は、反射型ＩＣカードにおいて、反射型であるが
故に低電力で動作可能であるという特長に着目し、この
特長を積極的に利用し、データを送信するためにアンテ
ナのインピーダンスを変化させる送信回路の駆動電源と
して太陽電池を用いて、カード自体の長寿命化を可能と
した反射型ＩＣカードを提供する。

〈従来の技術〉 カード状構造体の内部にＩＣ（集積回路）を内蔵してな
るＩｃカードは、種々の用途乙こ用いられている。例え
ば、物流管理システムにおいて、ＩＣカードをタグ（付
は札）状に形成して物品の識別のために用いたり、或い
はセキュリティシステムにおいて、カード状に形成して
ＴＤ（個人認識票）とし、ゲートにおける入退出者のチ
エツクのために用いられている。

このＩＣカードとしては、従来、いわゆる接触型ＩＣカ
ードが一般的に用いられていた。この接触型ＩＣカード
に対し、近年、本願出願人によってマイクロ波を用いた
非接触型ＩＣカードである反射型ＩＣカードが開発され
、実用化されつつある。この反射型ＩＣカードの送信原
理は、例えば入射スる２、　　４５　（ＧＨｚ　）のマ
イクロ波を反射させるアンテナと、送信データの発生回
路と、この送信データに対応させてアンテナのインピー
ダンスを変化させるインピーダンス変化回路とを具備す
る反射型送信装置を用い、アンテナの反射特性がアンテ
ナのインピーダンスの変化Ｃ＝応して変わるのを利用し
てデータを送信するようになっている（特開平１−１８
２７８２号公報参照）。

この反射型ＩＣカードによれば、通常の接触型ＩＣカー
ドでは少なくとも３〜５ｍｍ程度であったカード自体の
厚みを１　、２ｍｍ程度にまで薄型にすることができ、
しかも極めて低電力で動作する信軌性の高いＩｃカート
を提供できることになる。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、反射型ＩＣカードにおいては、発振器、メモ
リ、ドライブ回路等が一体的乙：組み込まれたワンチッ
プＩＣで構成されており、その駆動電源として例えばリ
チウム電池を用い、回路全体に常時電力を供給するよう
にして、メモリとして例えばＳ（スタティック）ＲＡＭ
を用いた場合そのハンクアソプも兼ねている。

しかしながら、反射型ＩＣカードでは、データ送信のた
めの送信回路はデータを送信するときだけ動作すれば良
い訳であるが、上述したように送信回路全体が常時動作
するようになっており、しかも外部回路をドライブする
ドライブ回路で消費する電力がＩＣカード全体の大部分
を占めるため、電力の浪費であり、結果として電池の寿
命が比較的短いものとなっている。上記ドライブ回路に
おいては、当該回路を構成するＦＥＴのゲートが少巳容
量を持っており、その容量性のスイッチングで大部分の
電力が消費されることになる。

二こで、ＩＣカード全体での消費電力は２ＣμＡ〕程度
であり、このＩＣカードに対して５゜［ｍＡ／ｌ＋］の
リチウム電池を用いたとすると、電池の寿命は２年程度
である。

このように、内蔵電池の寿命が短いということは、即ち
ＩＣカードそのものの寿命が短いということであり、内
蔵電池の寿命がくる度にＩＣカードを廃棄したのでは、
資源の無駄使いであり、しかもリチウム電池の廃棄は環
境汚染を増長することにもなり、好ましくない。

また、ＩＣカードを社員証など比較的長期間に亘って情
報の変更の必要がないＩＤカードとして用いるような場
合、例えば２年サイクルで全社員のＩＣカードを再発行
するのでは膨大な費用を要することになるため、より長
寿命のＩＣカードが要求されることになる。

そこで、本発明は、カード自体のより長寿命化を可能と
した反射型ＩＣカードを提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 かかる目的を達成するために、本発明は、入射する連続
波の電波を反射させるアンテナと、所定のデータを記憶
するメモリと、前記所定のデータを送信するためにその
データに対応してアンテナのインピーダンスを変化させ
る送信回路とを内蔵した反射型ＩＣカードにおいて、前
記送信回路の駆動電源として太陽電池を用いた構成を採
っている。

く作用〉 本発明による反射型ＩＣカードにおいては、データを送
信するためにアンテナのインピーダンスを変化させる送
信回路の駆動電源として太陽電池を用いることにより、
電力の大部分を消費する送信回路の電力を太陽電池で賄
えることから、カード自体の長寿命化を可能とする。

すなわち、メモリとして不揮発性メモリを用いたり、或
いはメモリとして揮発性メモリを用いかつそのバックア
ップ７ａ　’６１として二次電池を用いて太陽電池の余
剰電力で充電可能とすることにより、ＩＣカードの寿命
が半永久的となる。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例につき図面を参照しつつ詳細に説
明する。

第１図は本発明の一実施例を示す構成図である。

図において、本発明によるＩＣカード１は、そのインピ
ーダンス変化によって入射する連続波の電波、例えば２
．４５　〔ＧＨｚ　〕のマイクロ波を反射させるアンテ
ナエレメント２を具備している。

このアンテナエレメント２のインピーダンスはＦＥＴ３
のオン／オフ動作によって変化する。

一方、送信すべき所定のデータはメモリ４に記憶されて
いる。メモリ４としては、メモリ容量が大容量の例えば
ＳＲＡＭが用いられる。このメモリ４からは、記憶デー
タが並列データとして出力されるようになっている。こ
の並列データはコンバータ５においてクロック発振器６
から出力される所定周波数のクロック信号ｃｋに同期し
て直列データに変換され、先のＦＥＴ３をオン／オフ駆
動するドライブ回路７の駆動信号となる。ドライブ回路
７は例えばコンプリメンタリ接続されたＦＥＴによる回
路構成となっている。そして、メモリ４、コンバータ５
、クロック発振器６及びドライブ回路７がＩＣチップ８
として一体的に組み込まれた構成となっている。

ＩＣチップ８に組み込まれた各回路のうち、メモリ４と
して用いられるＳＲＡＭは常時電池でハ、クア・ツブし
ていないと記憶内容が消えてじまう揮発性メモリである
ため、そのハックアップ電源として二次電池９が設け′
られている。この二次電池９としては、例えばリチウム
イオン電池が用いられる。リチウムイオン電池は、正極
の特殊リチウム化合物（イオン結合）から出るリチウム
イオンが負極との間を往復して電気エネルギーを蓄積し
放出するものであって、極めて酸化され易い金属系リチ
ウ°ムを特殊リチウム化合物に置き換えたことにより、
安全性を大きく高めると共に、負極材並びに電解質の適
切な組合せによってサイクル性を格段と高め得たもので
あり、さらにはエネルギー５度の高いことから、蓄電池
でありながら乾電池なみのエネルギーを持ち、積算エネ
ルギーはその１，０００倍以上ある。また、リチウム電
池のペーパー化も既に実現されている。

一方、メモリ４を除く各回路の駆動電源として、当該Ｉ
Ｃカード１が反射型であるが故に小電力の電池で動作可
能であることから、太陽電池１０が設けられている。こ
の太陽電池１０としては、１個の電圧が０．６　（Ｖ）
程度のシリコン太陽電池が例えば４個直列に接続されて
計２．４　（Ｖ）程度の駆動電源として用いられる。

また、太陽電池１０の余剰電力の有効利用を図るべく、
太陽電池１０の電源ラインＬ１と二次電池９の電源ライ
ンＬ２との間には、一方向性素子であるダイオード１１
が接続されている。このダイオード１１は、二次電池９
の電圧が太陽電池１０の電圧よりも低くなったとき導通
状態となることにより選択的に、太陽電池１０の余剰電
力によって二次電池を充電する作用をなす。

上述した構成部品の全ては、ＩＣカード１の本体に内蔵
される。すなわち、ＩＣカード１の主要部となるカード
基板（図示せず）にはアンテナエレメント２が印刷配線
され、当該基板にはＩＣチップ８がボンディングされ、
さらに二次電池９及び太陽電池１０が搭載され、最終的
に基板の上下面に感熱型の接着剤によってシート材が接
着されることによってＩＣカード１が構成される。

このように構成されたＩＣカード１を例えばセキュリテ
ィシステムにおけるＩＤカードとして用いる場合、当該
カードを胸に装着するか、チエツク時に提示するように
し、カードリーダー側にカード内の太陽電池１０にエネ
ルギーを与えるための光源を用意するようにすれば、十
分なる光エネルギーの周囲光かえられない場所や夜間で
あっても支障なく利用できることになる。すなわち、太
陽電池１０を動作電源とする回路部分は、データ送信時
だけ動作すれば良い訳であるから、カードリーダー側に
光源を設けておけば、カードチエツク時に当該光源から
の光エネルギーによって太陽電池１０が電気エネルギー
を得て上記回路部分を駆動できるのである。

例えば、太陽電池１０を、０．６　（Ｖ）のシリコン太
陽電池を４個直列に接続して計２．４１■〕の駆動電源
とし、１　　［ＭΩ〕の負荷を接続して１５［Ｗ）の蛍
光灯２本の真下４０（ｃｍ）の条件下で使用した場合、
２．４〔μＡ〕の動作電流が得られることがフィールド
テストで確認されている。したがって、反射型ＩＣカー
ドの消費電流が２［μＡ〕程度であることから、０．６
　（Ｖ）のシリコン太陽電池を４個用いた駆動電源で十
分に対応できることになる。

また、日中等においては、太陽電池１０は太陽又は周囲
光の光エネルギーを電気エネルギーに変換できることか
ら、データ送信時だけ動作すれば良い回路部分のみの駆
動電源としては電力が余ることになるが、その余剰電力
がダイオード１１を介して二次電池９に充電されること
になるため、余剰電力の有効利用が図れることになる。

このように、データ送信のだめの回路部分の駆動電源と
して、当１１ｃカード１が反射型であるが故に小電力の
電池で動作可能であることから太陽′電池１０を用いる
一方、メモリだけのハックアップの場合、消費電流が１
　［μＡ〕にも満たない極めて僅かな値であるＳＲＡＭ
のハックアップ電源として二次電池９を用い、しかも太
陽電池１０の余剰電力で二次電池９を充電するようにし
たことにより、二次電池９の寿命が半永久的なものとな
るため、カード自体の寿命も半永久的なものとなる。

ここで、反射型ＩＣカード１を用いたシステムにおける
データ送信の原理について第２図に基づいて説明する。

カードリーダであるコミュニケータ１２の送信アンテナ
１３から放射されたマイクロ波帯の連続波の送信波を受
信すると、７ンテナエレメント２に電圧が誘起されて受
信電流が流れる。このため、アンテナエレメント２から
は受信した電波、即ちコミュニケータ１２からの送信波
が再放射される。再放射された電波、即ちアンテナエレ
メント２からの反射波をコミユニケーク１２が受信アン
テナ１４で受信して復調する。

一方、アンテナエレメント２においては、ＦＥＴ３のオ
ン／オフに応じて給電端２ａ、２ｂ間のインピーダンス
が変化する。ＦＥＴ２がオンしたときに、給電端２ａ、
２ｂ間のインピーダンスが例えば５０〔Ω〕となって、
アンテナエレメント２が２．４５（ＧＨｚ）の送信波と
マツチングする。また、ＦＥＴ２がオフしたときには、
給電端２ａ、２ｂ間のインピーダンスが例えば数百〔Ω
〕となり、アンテナエレメント２のマツチングが崩れる
。マツチングがとれているときと、マツチングがとれて
いないときでは、アンテナエレメント２の反射特性が異
なり、これにより反射波の位相や振幅に差が生じること
になる。

すなわち、ＩＣカード１では、メモリ４から並列データ
として出力される送信データをコンバータ６で直列デー
タに変換し、送信データ器５からのクロック信号ｃｋに
よってドライブ回路７を駆動し、ＦＥＴ３をオン／オフ
させることにより、コミュニケータ１２からの送信波を
受信した際に位相（又は振幅）変調してコミュニケータ
１２側に反射させていることになる。そして、コミュニ
ケータ１２において、反射波と送信波との合成波を受信
して位相（又は振幅）復調することにより、Ｉｃカード
１からの送信データを受信することができるのである。

なお、上記実施例では、メモリ４のバックアップ電源と
して二次電池を用いて太陽電池１０の余剰電力で充電す
るとしたが、電池の寿命は低下するもののハックアップ
電源として一次電池を用いても良いことは勿論であり、
またメモリ４としてメモリ容量が中容量向きの不揮発性
メモリを用いることにより、バンクアップ電源が不要と
なることから、ＩＣカード１の寿命は半永久的となる。

また、上記実施例において、カードリーダー側に太陽電
池１０の光源を設けるとしたが、この場合、カードリー
ダーの近傍に人が近づいたことをセンサーで検知してそ
のときだけ光源を動作させて照明するようにすれば、Ｉ
Ｄカードシステム全体で消費する電力を節約できること
になり、又夜間は人が近づいても照明しないモードにし
ておけば、例えば盗難にあったＩＤカードの使用に対し
て一種のプロテクトにもなる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明による反射型ＩＣカードに
おいては、データを送信するためにアンテナのインピー
ダンスを変化させる送信回路の駆動電源として太陽電池
を用いたことにより、大部分の電力を消費する送信回路
の電力を太陽電池で賄えるため、カード自体の長寿命化
を図れることになる。

特に、メモリとしてＳＲＡＭを用いかつそのバックアッ
プ電源として二次電池を用いて太陽電池の余剰電力で充
電可能な構成としたり、或いはメモリとして不揮発性メ
モリを用いることにより、ＩＣカードの寿命を半永久的
なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す構成図、第２図は、
反射型ＩＣカードを用いたシステムにおけるデータ送信
の原理図である。 １・・・ＩＣカード　　２・・・アンテナエレメント４
・・・メモリ。 ９・・・二次電池

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）入射する連続波の電波を反射させるアンテナと、
   所定のデータを記憶するメモリと、前記所定のデータを
   送信するためにそのデータに対応して前記アンテナのイ
   ンピーダンスを変化させる送信回路とを内蔵した反射型
   ＩＣカードにおいて、前記送信回路の駆動電源として太
   陽電池を用いたことを特徴とする反射型ＩＣカード。
2. （２）前記メモリは不揮発性メモリであることを特徴と
   する請求項１記載の反射型ＩＣカード。
3. （３）前記メモリは揮発性メモリであり、そのバックア
   ップ電源として二次電池を用い、前記太陽電池の電力を
   選択的に前記二次電池に供給する一方向性素子を有する
   ことを特徴とする請求項１記載の反射型ＩＣカード。