JPH04239990A - Ｉｃカードシステム - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＩＣカードシステムに
関し、詳しくは、非接触状態でＩＣカードリーダ・ライ
タ（以下リーダ・ライタ）などの外部装置との間でデー
タの送受信を行う磁気結合形のＩＣカードシステムに関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、磁気結合を利用した非接触形のＩ
Ｃカードシステムが提案されている。図２に従来の非接
触形のＩＣカードシステムの要部ブロック図を示す。１
００は非接触形のリーダ・ライタ、１０２はＩＣカード
である。１０４はリーダ・ライタの電源回路であり、リ
ーダ・ライタの各部に電力を供給する。ＩＣカード１０
２の電源となる電力は、まず、リーダ・ライタ１００の
発振回路１０６から、例えば正弦波の電力信号が発生さ
れ、電力送信コイル１１４を介して送信される。そして
、電力送信コイル１１４と非接触状態で磁気結合されて
いるＩＣカード１０２の電力受信コイル１２０で電磁誘
導により受信される。電力受信コイル１２０で磁気エネ
ルギーの形で受信されたこの交流電力は、ＩＣカード１
０２の電源回路となる整流・平滑回路１２６を通ること
により、所定の直流電圧の電力が得られる。そして、こ
の整流・平滑回路１２６を通った電力は、定電圧回路１
２８で、例えば、ＩＣカードの内部回路の消費電流の変
化による電圧変動や、ＩＣカードのリーダ・ライタへの
装着時のリーダ・ライタとの間隔の相違による電圧変動
が吸収され、電源電圧が安定化された後、ＩＣカード各
部の回路に供給される。

【０００３】データの送受信に関しては、まず、リーダ
・ライタ１００からＩＣカード１０２へ送信されるデー
タは、マイクロプロセッサー、メモリを有するデータ処
理回路１１２から送出され、データ送信回路１０８によ
って所定の方式で変調され、データ送信コイル１１６を
介してＩＣカード１０２に送信される。そして、電力伝
送の場合と同様に、データ送信コイル１１６と非接触状
態で磁気結合されているＩＣカード１０２のデータ受信
コイル１２２で電磁誘導により受信される。受信された
データは、データ受信回路１３０で復調され、マイクロ
プロセッサー、メモリを有するデータ処理回路１３４へ
送られ処理される。

【０００４】一方、ＩＣカード１０２からリーダ・ライ
タ１００へ送信されるデータは、ＩＣカード１０２のデ
ータ処理回路１３４から送出され、データ送信回路１３
２によって所定の方式で変調され、データ送信コイル１
２４を介してリーダ・ライタ１００に送信される。そし
てデータ送信コイル１２４と非接触状態で磁気結合され
ているリーダ・ライタ側のデータ受信コイル１１８で電
磁誘導により受信される。受信されたデータは、データ
受信回路１１０で復調され、データ処理回路１１２に送
られ処理される。

【０００５】図３は従来の非接触形のＩＣカードシステ
ムのリーダ・ライタの各磁気コイルと各コアおよびＩＣ
カードの各磁気コイルの構造、配置を示す斜視図である
。リーダ・ライタの各磁気コイルと各コア、ＩＣカード
の各磁気コイルの配置を示す斜視図である。ただし図２
と同一の機能のものには同一の番号を付してある。リー
ダ・ライタ側の電力送信コイル１１４、データ送信コイ
ル１１６、データ受信コイル１１８が、２００、２０２
、２０４のコの字形のコアにそれぞれ巻回されている。 これらコイルの端子２２０、２２２、２２４は、図３に
は図示していないが、図２に示すリーダ・ライタ１００
の発振回路１０６、データ送信回路１０８、データ受信
回路１１０にそれぞれ接続されている。

【０００６】ＩＣカード側には電力受信コイル１２０、
データ受信コイル１２２、データ送信コイル１２４が、
ＩＣカードに備えられている。これらのコイルは、ＩＣ
カードの整流・平滑回路１２６、データ受信回路１３０
、データ送信回路１３２にそれぞれ接続されている。 リーダ・ライタの各コアは、ＩＣカードが挿入あるいは
、装着されるときにＩＣカードに備えられた各コイルが
、リーダ・ライタの各コイルのギャップ内に位置するよ
うに配置される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図３の場合、電力の送
受信、データの送信、受信の各磁気結合回路のギャップ
部においては、ＩＣカードの表面から裏面、あるいは裏
面から表面の方向に磁束が変化する。すなわちこの非接
触磁気結合部の磁束変化の方向は、座標軸で示すとＺ軸
方向に変化することになる。したがって、磁気結合によ
りデータを伝送する送信コイル、受信コイルが電力送受
信コイルと隣接して配置される場合、磁束変化の方向が
平行であるため、各磁気結合回路の閉磁路からの漏れ磁
束が鎖交しやすく、他の磁気結合コイルに飛び込み、干
渉しやすくなる。このためリーダ・ライタ側のクロック
信号や各種の制御信号やデータ信号であるパルス信号が
パルス状ノイズとしてＩＣカードの電力送受信系に飛び
込む可能性が極めて大きい。従って、電力を供給するた
めの磁気結合コイルに、パルス状ノイズが混入してしま
うと、このノイズは整流・平滑回路でも除ききれず、そ
の電源出力の直流電圧にパルス状ノイズが現れてしまう
。そのため十分な電圧の安定化も図れない上に、このパ
ルス状ノイズが電力を供給している各部回路の誤動作を
引き起こす原因となる。特に、ＩＣカードでは、データ
処理回路、すなわち、マイクロプロセッサー、メモリが
内蔵されていて、パルス状ノイズによる誤動作の発生の
確率が極めて高く、その影響は極めて重大である。この
ような問題点を解決するためにリーダ・ライタから特定
の周波数の磁気エネルギーの形で電力の供給を受ける非
接触形のＩＣカードにおいては、電力供給の磁気エネル
ギーの周波数のみ、あるいは、その近傍の周波数のみを
通過させるバンドパスフィルタをその電力受信系の電源
回路に挿入することにより、リーダ・ライタや信号系か
らのパルス状ノイズの飛び込みを取り除くことが提案さ
れている（特開平１ー１８１１７９号）。

【０００８】またデータの送受信に関しては、ＩＣカー
ドからリーダ・ライタへ送信されるデータ信号に基ずく
磁気エネルギーは、リーダ・ライタからＩＣカードへ送
信される信号に基ずく磁気エネルギーに比べて非常に微
弱であるため、リーダ・ライタの受信系が送信系などの
影響を受けて、ＩＣカードからのデータの適正な受信を
行うことができなくなるという問題点がある。このよう
な問題点に対しても電力の送受信と同様にリーダ・ライ
タの受信コイルにフィルタを挿入するなどの対策がとら
れている。

【０００９】しかしながら、これら各種の制御信号のパ
ルス状ノイズの周波数成分は０Ｈｚ〜数十ＭＨｚの広帯
域にきわめて密に分布する。従って、電力供給の磁気エ
ネルギーの周波数のみ、あるいは、その近傍の周波数の
みを通過させるバンドパスフィルタをＩＣカードの電力
受信系の電源回路に挿入する場合や、ＩＣカードからの
送信の磁気エネルギーの周波数のみ、あるいは、その近
傍の周波数のみを通過させるバンドパスフィルタをリー
ダ・ライタの受信コイルに挿入する場合、極めて、急峻
な特性を持つ多段のフィルタを挿入せざるを得ない。こ
のため、そのフィルタを構成するコンデンサやコイルの
部品点数が増え、ＩＣカードシステムの小型化、低価格
化は困難になる。特にＩＣカードの小型化、薄型化は困
難になる。本発明はこのような問題点を解決するために
なされたもので、ＩＣカードの直流電源にパルス状ノイ
ズが重畳し、ＩＣカードの各部回路の誤動作を引き起こ
すという欠点や、リーダ・ライタの受信系が送信系など
の影響を受けてＩＣカードからのデータ信号の適正な受
信を行うことができなくなるという欠点を解決し、安定
した電力とデータの送受信を行うことができる低価格で
、小型の非接触形のＩＣカードシステムを提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、ＩＣカードに対して、データの書き込み
、読み取りを行うリーダ・ライタと、このリーダ・ライ
タに非接触状態で磁気結合され、電力供給を受け、この
リーダ・ライタとの間でデータ信号の送受信を行うＩＣ
カードとからなるＩＣカードシステムにおいて、リーダ
・ライタがＩＣカードに対して磁気エネルギーの形で電
力を供給する磁気結合回路と、リーダ・ライタがＩＣカ
ードに対して磁気エネルギーの形でデータを送信する磁
気結合回路と、ＩＣカードがリーダ・ライタに対して磁
気エネルギーの形でデータ信号を送信するの磁気結合回
路とを備え、ＩＣカードとリーダ・ライタとのコイルが
結合したときに閉磁路が形成されるようにし、それぞれ
の閉磁路からの漏れ磁束の方向が同一にならないように
、それぞれ磁気結合回路のギャップ部の磁束変化の方向
が直交するように配置されたことを特徴としている。

【００１１】

【作用】このようにリーダ・ライタとＩＣカードの間で
特定の周波数の磁気エネルギーの形で電力の送受信、デ
ータの送受信をする非接触形のＩＣカードシステムにお
いて、電力送受信用の磁気結合回路のギャップ部の磁束
変化の方向とデータの送信用の磁気結合回路のギャップ
部の磁束変化の方向と受信用の磁気結合回路のギャップ
部の磁束変化の方向を互いに直交させるように配置する
。したがって、漏れ磁束が鎖交する事を防ぐことができ
るため、リーダ・ライタ内部の各信号系からのパルス状
ノイズの飛び込み、混入を防ぐことができ、ＩＣカード
の直流電源にパルス状ノイズが重畳し、ＩＣカードの各
部回路の誤動作を引き起こすという欠点や、リーダ・ラ
イタの受信系が送信系などの影響を受けてＩＣカードか
らのデータ信号の適正な受信を行うことができなくなる
という欠点を解決することができる。

【００１２】

【実施例】以下、図面に基づいて、詳細に説明する。図
１は、本発明の非接触形のＩＣカードシステムのリーダ
・ライタの各磁気コイルと各コアおよびＩＣカードの各
磁気コイルと各コアの構造、配置を示す斜視図である。 ただし図２、図３と同一の機能のものには同一の番号を
付してある。ＩＣカード１０２側には電力受信コイル１
２０、データ受信コイル１２２、データ送信コイル１２
４が備えられており、データ受信コイル１２２、データ
送信コイル１２４は、コの字形のコア２０６、２０８に
、それぞれ巻回されている。電力受信コイル１２０の中
央部には、磁性体を埋め込むことが望ましい。磁性体を
埋め込むことにより、リーダ・ライタに装着した時の磁
気結合回路の閉磁路の形成が容易になり、コアのギャッ
プ部からの漏れ磁束が少なくなる。この場合、電力受信
コイル１２０においては、図から明らかなように磁気結
合回路のギャップ部において、磁束はＩＣカードの表面
から裏面、あるいは裏面から表面の方向に変化する。 すなわちこの非接触磁気結合部の磁束変化の方向は、座
標軸で示すとＺ軸方向に変化することになる。データ受
信コイル１２２は、図に示すように、非接触磁気結合部
の磁束がＹ軸方向に変化するように、Ｘ軸に平行なＩＣ
カードの短い方の側面に配置し、固定する。この場合、
後に詳述するが、外力によるたわみ力の影響を軽減する
ために、角部分に近接して配置する事が望ましい。デー
タ送信コイル１２４は、図に示すように、非接触磁気結
合部の磁束がＸ軸方向に変化するように、Ｙ軸に平行な
ＩＣカードの長い方の側面に配置し、やはり角部分に近
接して配置する事が望ましい。データ受信コイル１２２
、データ送信コイル１２４は空心でもよいが、中心部に
は磁性体のコア２０６、２０８を用いる方が望ましい。 これらのコイルはＩＣカードにあらかじめコイルの形状
に刻設された溝部内に変位しないように固定する。 その外表面はプラスチックの被覆材で覆う。

【００１３】これらのコイルは、カードの整流・平滑回
路１２６、データ受信回路１３０、データ送信回路１３
２にそれぞれ接続される。リーダ・ライタ１００の各コ
イルは、ＩＣカードが挿入あるいは、装着されるときに
ＩＣカードに備えられた各コイルと閉磁路を形成するよ
うに所定の位置に配置され、電力送信コイル１１４、デ
ータ送信コイル１１６、データ受信コイル１１８が、コ
の字形のコア２００、２０２、２０４に、それぞれに巻
回されている。これらコイルの端子２２０、２２２、２
２４は、図１には図示していないが、図２に示されるリ
ーダ・ライタ１００の発振回路１０６、データ送信回路
１０８、データ受信回路１１０にそれぞれ接続される。

【００１４】電力受信コイル１２０の中心部に埋め込む
磁性体や、コの字形のコアの材質は、例えばフェライト
などが使用される。フェライトは周波数特性に優れるた
め、送受信の行われる周波数が例えば、数１００ＫＨｚ
〜数１０ＭＨｚにおいても磁気飽和しにくく、またコア
損失も少ないという長所を持つ。送受信の周波数がもっ
と低い場合、例えば１００ＫＨｚ程度までの場合、ニッ
ケルと鉄の合金のパーマロイや、あるいは鉄とシリコン
、アルミを素材としたセンダストや、あるいはボロン系
で、鉄、コバルト、ニッケルなどの溶融合金を高温状態
から急冷したアモルファス合金などは透磁率の面でフェ
ライトよりも優れている。またフェライトを用いる場合
は、多孔質フェライトにフェノール樹脂を含浸させ、抗
折強度を高めたものを用いると良く、カード本体を落と
した時の衝撃による破損を招くこともほとんどない。

【００１５】カード本体は、プラスチックなどで形成さ
れるため、使用中、あるいは携行中に、外力が加わって
たわむことが考えられるが、この場合、一般的にカード
本体の中心部に最大の応力が加えられることになるため
、各コイルは集積回路と同様に中心部への配置を避ける
ことが望ましい。すなわちカード本体の偏心した位置に
内蔵することにより外力によるたわみ力の影響を軽減す
る事ができる。特に方形のカードにおいては対角線上に
あって、かつ外側近傍の角部分においては、さらにたわ
み力の影響が軽減される。また角部分はリーダ・ライタ
との磁気結合部が構造的に有利になる利点もある。さら
にコイルの回りに非磁性体、例えばカード本体と同様の
プラスチックなどによる補強材をいれることにより、カ
ード本体が受ける曲げ応力に対しても影響を軽減できる
。

【００１６】実施例においては、電力送受信用の磁気結
合回路のギャップ部の磁束変化の方向をＺ軸方向に、デ
ータの受信用の磁気結合回路のギャップ部の磁束変化の
方向をＸ軸方向に、データの送信用の磁気結合回路のギ
ャップ部の磁束変化の方向をＹ軸方向に定めたが、Ｘ、
Ｙ、Ｚ軸にどの機能の磁気結合回路のギャップ部の磁束
変化を対応させるかはＩＣカードシステムによって自由
に決めることができることはいうまでもない。

【００１７】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ＩＣ
カードに対しリーダ・ライタを非接触状態にして電力の
供給とデータの送受信とを行うよう構成したＩＣカード
システムにおいて、電力送受信用の磁気結合回路のギャ
ップ部の磁束変化の方向とデータの送信用の磁気結合回
路のギャップ部の磁束変化の方向と受信用の磁気結合回
路のギャップ部の磁束変化の方向を互いに直交させるよ
うに配置することにより、各磁気結合回路からの漏れ磁
束が鎖交する事を防ぐことができるため、リーダ・ライ
タ内部の各信号系からのパルス状ノイズの飛び込み、混
入を防ぐことができ、ＩＣカードの直流電源にパルス状
ノイズが重畳し、ＩＣカードの各部回路の誤動作を引き
起こすという欠点や、リーダ・ライタの受信系が送信系
などの影響を受けてＩＣカードからのデータ信号の適正
な受信を行うことができなくなるという欠点を解決する
ことができる。したがって、これらのパルス状ノイズを
除くためのフィルタを必要としないため、小型で低価格
のＩＣカードシステムを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す非接触形のＩＣカード
システムの要部の斜視図である。

【図２】従来の非接触形のＩＣカードシステムの要部ブ
ロック図である。

【図３】従来の非接触形のＩＣカードシステムの要部の
斜視図である。

【符号の説明】

１００　　リーダ・ライタ １０２　　ＩＣカード １１４　　電力送信コイル １２０　　電力受信コイル １１６　　データ送信コイル １２４　　データ送信コイル １１８　　データ受信コイル １２２　　データ受信コイル ２００　　コア ２０２　　コア ２０４　　コア ２０６　　コア ２０８　　コア １０８　　データ送信回路 １３２　　データ送信回路 １１０　　データ受信回路 １３０　　データ受信回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　それぞれ、電力とデータの送信、受信
   、または送受信を行う２つまたは３つのコイルを備えた
   リーダ・ライタとＩＣカードにより構成され、前記ＩＣ
   カードの各コイルに前記リーダ・ライタの各コイルを対
   応させ、閉磁路を形成して、電力とデータの送受信をす
   るＩＣカードシステムにおいて、前記ＩＣカードの各コ
   イルにより形成される磁路の端部が各磁路毎に、前記Ｉ
   Ｃカードの互いに直交する異なる一面、または該一面を
   含む一対の対抗面に面するように各コイルを配置し、前
   記リーダ・ライタの各コイルを、該各コイルにより形成
   される磁路が前記ＩＣカードの対応する磁路と閉磁路を
   形成する配置にすることを特徴とするＩＣカードシステ
   ム。