JPH0827821B2 - Icカードの処理方法 - Google Patents

Icカードの処理方法

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JPH0827821B2
JPH0827821B2 JP4331707A JP33170792A JPH0827821B2 JP H0827821 B2 JPH0827821 B2 JP H0827821B2 JP 4331707 A JP4331707 A JP 4331707A JP 33170792 A JP33170792 A JP 33170792A JP H0827821 B2 JPH0827821 B2 JP H0827821B2
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card
data
circuit
coil
magnetic
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はICカードの処理方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、各種のデータを記録したカードと
してさん孔、金属インサート、可視もしくは不可視の光
学的符号パターン、磁気ストライプ等の受動データ担体
が汎用されている。
【0003】一方、マイクロエレクトロニクスの進歩の
結果、カードにマイクロプロセッサ、ROMおよびRA
M等の能動電子回路を組込むことが可能になり、カード
に記録されたデータを端末機(処理装置)に取出すだけ
でなく、端末機からカードにデータを書込むことも行い
得る、双方向データ交換が可能なICカードが出現して
いる。
【0004】このICカードを用いる場合、電子回路に
電源を供給すること、およびデータ交換を行うことのた
めに、カードと端末機との間を電気的相互伝送手段によ
って結合する必要がある。そして、この電気的相互伝送
手段としては、カードおよび端末機双方に電気接点を設
けるものがある。
【0005】しかし、電気接点はカード使用による汚損
により接触不良を起し易く、またカードを屈曲すると破
損することもあり、信頼性に欠ける。
【0006】そこで、容量性伝送、光または熱による伝
送、変調高調波による伝送、誘導方式による伝送のよう
な非接触方式の伝送が提案されている。これらの中のい
くつかは端末機からカードへの伝送には用い得るが、カ
ードから端末機への伝送には用い得ない。なぜならば、
広いスペースを必要としISO規格に合致するメモリカ
ード上に設けることはできなかったり、伝送された信号
を元の形に変換するためにアナログ電子部品で構成され
た特殊な信号整形器を必要としたりするからである。
【0007】本発明は上述の点を考慮してなされたもの
で、形状がコンパクトで回路構成が簡単であってカード
と端末機との間の相互データ伝送を行い得るようなIC
カードの処理方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この目的達成のため、本
発明では、請求項1記載の、データ蓄積要素およびデー
タ処理要素を有するICカードを、データ処理要素を有
するカード処理装置に挿入して前記ICカードと前記カ
ード処理装置との間でデータ伝送を行うICカードの処
理方法において、前記カード処理装置にギャップのある
コアを設け、このコアに送信コイルを巻装し、前記IC
カードにデータ出力用の平コイルを設け、前記コアのギ
ャップに、前記ICカードの平コイルを挿入して前記コ
アを含む単一磁気回路を形成し、前記ICカードの平コ
イルからの磁値信号が前記単一磁気回路を介して与えら
れたとき、この磁気信号に対応する電気信号を形成する
半導体磁気検出素子を前記カード処理装置のコアのギャ
ップに設け、前記カード処理装置の送信コイルからの磁
気信号が前記単一磁気回路を介して与えられたとき、こ
の磁気信号に対応する電気信号を形成する半導体磁気検
出素子を前記ICカードの平コイルの中心位置に設ける
ことにより、前記単一磁気回路を介した前記カード処理
装置と前記ICカードとの間の双方向のデータ授受を行
うことを特徴とするICカードの処理方法、および請求
項2記載の、請求項1記載の方法における前記カード処
理装置の送信コイルおよび前記ICカードの平コイルか
らの磁気信号から電気信号を形成する半導体磁気検出素
子を、ホールICとしたことを特徴とするICカードの
処理方法、を提供するものである。
【0009】
【作用】上記構成により、カード処理装置におけるコア
のギャップにICカードの平コイルが挿入されて単一の
磁気回路が形成される。そしてカード処理装置の送信コ
イルからICカードに向けて、またICカードの平コイ
ルからカード処理装置に向けて磁気信号が発せられてカ
ード処理装置とICカードとの間で非接触方式で双方向
のデータ伝送が行われる。そして、カード処理装置とI
Cカードとの間で授受される磁気信号を忠実に電気信号
として再現する素子によって受領することにより、磁気
信号が正確に電気信号として再生される。
【0010】
【実施例】以下添付図面を参照して本発明を実施例につ
き説明する。
【0011】図1は本発明の一実施例における処理装置
の構成を示したものである。図において101はクロッ
ク発生器であり、4.9152MHzのクロックを発生
する。このクロックは、一方で増幅器102で増幅され
て送電コイル103に与えられ、ICカード(図示せ
ず)に向けて送出される。またクロック発生器101に
よるクロックは分周回路11に与えられ、300Hzお
よび9.6KHzの2種類のクロックが形成される。3
00Hzのクロックはリセット回路12に与えられ、連
続して複数回のデータ送受信を行うときのタイミング信
号となる。このリセット回路12からタイミング回路1
3を介して処理装置の受信データ用ゲート18、送信デ
ータ用ゲート14およびデータコントロール回路17、
ならびにこれら各要素に接続された要素のリセットを行
う。このリセットはICカードの挿入検出によっても行
うことができる。
【0012】もう1つのクロックである9.6KHzの
クロックはタイミング回路13、受信データ用ゲート1
8、送信データ用ゲート14およびデータコントロール
回路17に与えられ、これら各要素の動作タイミングの
基準となる。これら各要素中データコントロール回路1
7は、メモリ20からのデータを送信データ用ゲート1
4を介してスタート信号を付加して送信コイル15に与
えるか、あるいはホールIC16からのデータコントロ
ール回路17からのデータを受信データ用ゲート18を
介して表示器19に与える制御を行う。
【0013】図2は、図1の処理装置に挿入されてこの
処理装置から電源兼クロック用電磁界が与えられ、処理
装置との間でデータ伝送を行うICカードの構成を示し
ている。
【0014】処理装置の送電コイル103から送出され
たクロック周波数(4.9152MHz)の電磁界が受
電コイル104により受信され、クロック取出回路10
5によりクロック信号が取出されて第1分周回路31に
与えられ、また整流回路106により電源電圧+Vが取
出されて各回路要素に給電される。
【0015】第1分周回路31は、4.9152MHz
のクロック信号を分周して153.6KHzのクロック
信号を形成し、波形整形回路32および第2分周回路3
3に与える。波形整形回路32は、スタート信号を取出
して第2分周回路33に与えると共に、クロック信号と
ホールIC34による受信データ信号とによってデータ
を取出しデータコントロール回路35に与える。また第
2分周回路33は、153.6KHzのクロック信号か
ら9.6KHzのクロック信号を形成し、エンド信号回
路41、タイミング回路36、送信データ用ゲート39
およびデータコントロール回路35に与える。
【0016】タイミング回路36は、9.6KHzのク
ロック信号に基き、データコントロール回路35、送信
データ用ゲート39およびエンド信号回路41の動作タ
イミングを決定する。タイミング回路36は、まずデー
タコントロール回路35を動作させて波形整形回路32
からの受信データを比較回路37に与えてメモリ38の
記憶データと照合させ、次にデータコントロール回路3
5および送信データ用ゲート39を動作させて比較回路
37の比較結果を送信データ用ゲート39を介して送信
コイル40に与え、処理装置(図1)に向けて送出させ
る。
【0017】この後、タイミング回路36はエンド信号
回路41を動作させて第2分周回路33を動作停止させ
る。
【0018】次に、図1の処理装置と図2のICカード
との協調動作を説明する。
【0019】いま処理装置にICカードが挿入される
と、処理装置の送電コイル103からICカードの受電
コイル104にクロック周波数の電磁界が与えられ、こ
れによりICカードは電源供給およびクロック形成がで
きるようになる。
【0020】一方、図示しないカード挿入検出手段によ
りリセット回路12を作動させてタイミング回路13に
信号を与え、タイミング回路13に接続された各回路を
リセットさせた上でデータコントロール回路17を作動
させてメモリ20の記憶データを送信データ用ゲート1
4を介して送信コイル15に送り出す。
【0021】この際、送信データ用ゲート14は送信デ
ータの先頭にスタート信号を付加して送出する。
【0022】送信コイル15によって送出されたデータ
は、ICカードにおけるホールIC34により検出さ
れ、波形整形回路32に与えられる。波形整形回路32
は、受信したデータ信号のうち最初に付加されたスター
ト信号を検出して第2分周回路33に与え、この第2分
周回路33を動作開始させる。これにより第2分周回路
33は9.6KHzのクロックを送出し始める。
【0023】波形整形回路32は、続いてデータコント
ロール回路35にデータ信号を与える。この状態で、タ
イミング回路36はデータコントロール回路35に与え
られたデータを比較回路37に与えさせ、メモリ38か
らのデータと比較させる。そして比較結果をデータコン
トロール回路35に取出させる。
【0024】この後、タイミング回路36は送信データ
用ゲート39を開いてデータコントロール回路35から
比較結果を送信コイル40に与えさせる。
【0025】送信コイル40から送出された比較結果
は、処理装置のホールIC16により受信されてデータ
コントロール回路17に与えられる。ICカードからこ
の比較結果が与えられた時点では、タイミング回路13
がデータコントロール回路17における比較結果を受信
データ用ゲート18を介して表示器19に与え、表示さ
せる。
【0026】この表示は検査員もしくは係員により読取
られ、ICカード使用者に対し適当な応接が行われるこ
とになる。
【0027】図3は、図1および図2に示した処理装置
1およびICカード2の電源系およびデータ送受信系の
各回路構成を示したものである。図中央部の2点鎖線を
境にして左側が処理装置1、右側がICカード2であ
り、いまICカード2が処理装置1に挿入されていると
する。
【0028】まず電源系については、クロック信号発生
器101からの4.9152MHzクロック信号に基
き、RF発振器102がパワー供給用平面コイル103
に対し高調波給電を行う。すなわち、クロック信号がH
であるとダイオードDがオフ、Dがオンになってト
ランジスタQ11がオン、したがってQ21もオン、一
方トランジスタQ12がオフ、したがってQ22もオフ
になる。反対にクロック信号がLになると、この反対に
ダイオードDがオン、Dがオフになってトランジス
タQ11がオフ、したがってQ21もオフ、一方トラン
ジスタQ12がオン、したがってQ22もオンになる。
この結果FETQ23が4.9125MHzでオン、オ
フを行い、コイル103に通電を行う。
【0029】これによりICカード2のパワー受信用コ
イル104に高調波電流が誘起され、この誘起電流は一
方でクロック信号として取出されると共に、他方でダイ
オードDにより整流され、平滑回路を経た上で定電圧回
路106Aに与えられ定電圧出力に変換される。この定
電圧出力は雑音除去用回路を経てICカード2内の各部
回路に供給される。
【0030】次にデータ送受信系は次の通りである。ま
ずICカード2から処理装置1へのデータ伝送系につい
て説明すると、いま出力増幅器40Aに対し送信データ
用ゲート39から9600BPSのデータ信号が与えら
れると、このデータ信号は一方でインバータINV
介してトランジスタQ28に与えられ、他方でトランジ
スタQ27に直接与えられる。
【0031】これによりトランジスタQ27,Q28
互いに逆位相でオン、オフさせてデータ出力用コイル4
0に順、逆の通電を行う。この結果コイル 40は順方
向、逆方向の磁界を生じ、この磁界が処理装置1のホー
ル素子16で検出され、入力増幅器16Aのトランジス
タQ24で増幅された上でデータコントロール回路17
に送出される。入力増幅器16Aには、ホール素子16
のゼロ点調節用の可変抵抗VRと入力増幅器16Aの
ゲイン調節用の可変抵抗VRとが設けられている。
【0032】次に処理装置1からICカード1へのデー
タ伝送系について説明する。いま出力増幅器15Aに対
し送信データ用ゲート14から9600BPSのデータ
信号が与えられると、このデータ信号は一方でインバー
タINVを介してトランジスタQ25に与えられ、他
方でトランジスタQ26に直接与えられる。
【0033】これによりトランジスタQ25,Q26
互いに逆位相でオン、オフさせてデータ出力用コイル1
5に順、逆の通電を行う。これによりコイル15は順方
向、逆方向の磁界を生じ、この磁界がICカード2のホ
ール素子34で検出され入力増幅器34Aのトランジス
タQ29で増幅された上で波形整形回路32に出力され
る。入力増幅器34Aには処理装置1の入力増幅器16
A同様に、可変抵抗VR,VRによりゲイン調整お
よびホール素子のゼロ点調整が行われる。
【0034】図4および図5は、本発明に係るICカー
ドの処理装置にICカードをかけて処理動作を行う際の
状態を示したものである。ここでは処理装置1全体を示
さずに、パワー送信用コイル103およびパワー送信回
路101,102からなる電源系と、フエライトコア、
コイル15およびホール素子16からなるデータ送受信
系とを処理装置1を代表するものとして図示している。
【0035】そしてパワー送信用コイル103とフエラ
イトコアに設けられた磁気ギャップは同一平面内に属す
るように配され、この磁気ギャップに面するフエライト
コアの端面中央部にホール素子16が設けられる。これ
に対応してICカード2においても、カード面にパワー
受信コイル104、データ入力用ホール素子34および
データ出力用コイル40が設けられる。
【0036】そしてICカード2を処理装置1の所定の
位置に挿入すれば、これら両者相互間に、電源系、デー
タ送受信系の連繋が行われる。つまり、電源系、データ
送受信系は各別に1つずつの磁気回路を形成する。ここ
で、データの送受信に、平面コイルとホール素子とを組
み合わせた磁気回路は、要素が小型なものであるから送
受信部が小さくできる。しかも平面コイルとホール素子
とを同心状に配置したり、ホールセンサを含むマイクロ
プロセッサ、論理回路およびメモリを1つの集積回路に
することにより一層小型化することができる。そしてホ
ール素子は磁気信号を歪無しに電気信号に変換するの
で、波形整形などのアナログ回路が不要であり、とくに
ICカードは搭載する回路が簡単化する点で好ましい。
【0037】図6ないし図10は、本発明の他の実施例
について説明するための図であり、これについて説明す
る。
【0038】磁気コイルとホールセンサの組合わせによ
り電気信号、なるべくなら一連のデジタル信号を磁気状
態の形で端末機とカードの間でやりとりし、かつそれら
の磁気信号を歪なしに一連の電気的状態に戻すことが可
能となる。2個のコイル15,201(図6)の間の伝
送の場合には、信号は誘導法則に従って微分され、した
がって電子回路により元の形に戻さなければならない。
【0039】一方、ホールセンサ202は、磁界に比例
する電圧を供給する。その電圧はコイル15による磁界
を歪なしに再生する。
【0040】図7に示すように、識別器の主な部品は電
源204と、ホールセンサ34と、書込みコイル40
と、論理回路207,208,209と、メモリとであ
る。電源204は端末機の周波数に同調された共振回路
であり、整流器と電圧調整器を含む。他の例では太陽電
池あるいは通常の電池に置換ても良い。集積回路はカウ
ンタ207と、シフトレジスタ208と、比較器209
とを含む。カード側回路はホールセンサを含め論理回路
メモリを1つの集積回路にすることができる。識別器が
平らなカードである場合には、電源の共振回路は印刷/
ニッチング技術により最も容易に作られる。
【0041】ホールセンサのすぐ上にそのホールセンサ
と同心状に平らな書込みコイルが配置される。これら識
別器の部品は、プラスチックまたは紙等によるサンドイ
ッチ構造とし、外部に露出する接点をなくすることがで
きる。
【0042】図8に示されているように、端末機におい
て最も重要なユニットは識別器のユニットに対応する。
端末機も書込みコイル15と、ホールセンサ16と、カ
ウンタ212と、シフトレジスタ213とを有する。
【0043】磁気伝送ルートが環状フエライトコアによ
り構成される。その磁気伝送ルートは、端末機からカー
ドへの伝送の例を用いている図9に示すように、端末機
とカードのコイルとホールセンサを有するセット内に配
置される。
【0044】このフエライトコアの機能は、効率を高く
するために磁界を集中させることと、伝送を妨害するお
それのある外部磁界を避けることである。端末機内の書
込みコイル15はフエライトコアに直接巻かれる。
【0045】信号伝送のために、カード内のホールセン
サ34がフエライトコアの磁極の間で終端するようにカ
ードが端末機の中に挿入される。端末機内のホールセン
サ16はフエライトコアの磁極に直接とりつけられ、カ
ードが端末機の中に挿入された時に書込みコイル40の
上、またはカードのホールセンサ40の上部に位置させ
られる。
【0046】端末機内のフエライトコアに巻かれている
書込みコイル15に矩形の電気信号が供給され、それに
より磁気信号を発生する。その磁気信号はホールセンサ
34により受けられる。ホールセンサ34により受けら
れた磁気信号は矩形の電気信号に変換される。その直列
に受けられた矩形の電気信号は、カード内のシフトレジ
スタ220により並列の矩形信号に変換されてから比較
器において予め定められている信号と比較される。
【0047】そして両方の信号が等しいと、要求に応じ
て構成できる応答信号、この実施例においてはy2、が
与えられる。
【0048】識別器が端末機の中に挿入されると、電力
を識別器に供給するように構成されている高調波発生器
が動作させられて高調波の場が発生され、その高調波の
場から端末機と識別器においてパルスが得られる(図示
せず)。
【0049】この装置が停止している時は、端末機内の
書込みコイル15はオン状態になっている、すなわち、
磁界が存在している。スタート指令が与えられると、書
込みコイル15により発生されている磁界が零となる。
カードはその磁界の変化を検出し、識別器内でパルスの
発生が開始される。そのパルスの周波数で、端末機内に
格納されている2進データが磁気パルスの形で書込みコ
イル15を介してバイト(1バイトは8ビット)ごとに
直列にカードのホールセンサ34へ送られ、そのホール
センサ34により電気信号に戻される。
【0050】それらの電気信号はカード内のシフトレジ
スタ220内に直列に格納され、伝送が終わった後で
(各8ビット後で)、それらの電気信号がカード内に格
納されているデータ記録と比較される。全ての伝送が終
わると、端末機の書込みコイル15はセットされる。端
末機により供給されたデータがカード内の記録と同じで
あれば、信号「Yes」(たとえば1ビット)がカード
のシフトレジスタ220へ与えられ、また、端末機によ
り供給されたデータがカード内の記録と同じでなけれ
ば、信号「No」(たとえば8ビット)がカードのシフ
トレジスタ220へ与えられ、パルスによりカードの書
込みコイルと端末機のホールセンサ16を介して端末機
へ送られ、そこで処理および表示が行われる。
【0051】図10は、カードと端末機における信号の
タイミング波形図である。図10の上側の信号は、端末
機とカードに共通のパルスを示す。この実施例において
は、送信と返信のために18個のクロックパルスを含む
一連の信号が用いられる。
【0052】それは各場合に8ビットデータ伝送の2倍
と、1個のスタートビットと、伝送の終りにおける約1
ビットの長さの休止時間とよりなる。伝送されるデータ
に対してスタートビットが常に示され、8個のデータビ
ットにすぐ続く。
【0053】スタートビットが送られると、カードによ
り送り返された最大8ビット長の応答信号を端末機が受
ける用意ができる。カードに対しては、データを受けた
後に比較器において応答信号が発生される。比較器は応
答の種類を定め、同時にカードのデータ伝送器を動作さ
せる。応答が終わると終了信号が与えられる。その終了
信号はカードのデータ伝送器の動作を終らせ、カードが
次のデータセットを受けることができるようにする。
【0054】
【発明の効果】本発明は上述のように、端末機とICカ
ードとの間でデータを単一磁気回路を用いて非接触で送
受信するようにしたため、従来の接触方式の欠点であっ
たカードの汚れによる接点の接触不良、接点の磨耗そし
て静電気によるカード内電子部品の破損の恐れがなくな
るとともに、カードが多少曲っていてもデータ交換が可
能である。しかも、磁気信号を忠実に電気信号として再
現する素子によって受領することにより、カードとIC
カードとの間で授受される磁気信号が正確に電気信号と
して再生されるから、波形整形などのための回路構成が
省略でき、とくに寸法的に制約の多いICカードでは構
成が簡単化される点は大きな効果である。また、従来の
非接触方式では回路の部品数が増えて複雑化し、カード
のスペースを占領しがちであったが、本発明では、送受
信にホールセンサと平面コイルを使用した磁気ルートを
用いているので送受信部が小さくでき、さらにホールセ
ンサと平面コイルを同心状に構成したり、ホールセンサ
を含むマイクロプロセッサ、論理回路およびメモリを1
つの集積回路にすることができるので、より小型化でき
る。また、ホールセンサで磁気信号を受信するので、歪
なしに磁気信号を電気信号に変換でき、回路にアナログ
電子部品を必要とせず回路動作が簡単化して高信頼性と
なり、応用範囲の広い端末機とICカード間の双方デー
タ交換を可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例におけるカード処理装置の構
成を示すブロック線図。
【図2】同じくICカードの構成を示すブロック線図。
【図3】上記処理装置およびICカードの相互関係を回
路構成と共に示した図。
【図4】ICカードを処理装置にかけた状態を示す説明
図。
【図5】ICカードを処理装置にかけた状態を示す説明
図。
【図6】コイルからコイル、およびコイルからホールセ
ンサへの伝送の間の実験的な比較を示す回路図。
【図7】識別器の回路図。
【図8】端末機の回路図。
【図9】磁気伝送ルートとしてのフエライトコアの配置
図。
【図10】端末機とカードにおける信号のタイミング波
形図。
【符号の説明】
1 カード処理装置 2 ICカード 15,40 データ出力用コイル 16,34 ホール素子 103 送電コイル 104 受電コイル

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】データ蓄積要素およびデータ処理要素を有
    するICカードを、データ処理要素を有するカード処理
    装置に挿入して前記ICカードと前記カード処理装置と
    の間でデータ伝送を行うICカードの処理方法におい
    て、 前記カード処理装置にギャップのあるコアを設け、 このコアに送信コイルを巻装し、 前記ICカードにデータ出力用の平コイルを設け、 前記コアのギャップに、前記ICカードの平コイルを挿
    入して前記コアを含む単一磁気回路を形成し、 前記ICカードの平コイルからの磁気信号が前記単一磁
    気回路を介して与えられたとき、この磁気信号に対応す
    る電気信号を形成する半導体磁気検出素子を前記カード
    処理装置のコアのギャップに設け、 前記カード処理装置の送信コイルからの磁気信号が前記
    単一磁気回路を介して与えられたとき、この磁気信号に
    対応する電気信号を形成する半導体磁気検出素子を前記
    ICカードの平コイルの中心位置に設けることにより、 前記単一磁気回路を介した前記カード処理装置と前記I
    Cカードとの間の双方向のデータ授受を行うことを特徴
    とするICカードの処理方法。
  2. 【請求項2】請求項1記載の方法において、 前記カード処理装置の送信コイルおよび前記ICカード
    の平コイルからの磁気信号から電気信号を形成する半導
    体磁気検出素子を、ホールICとしたことを特徴とする
    ICカードの処理方法。
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