JPH09212606A

JPH09212606A - 非接触カード用リーダ／ライタ

Info

Publication number: JPH09212606A
Application number: JP8037421A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Tanaka; 勝之田中
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-01-31
Filing date: 1996-01-31
Publication date: 1997-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】ＩＣカードとの通信を行う場合の距離を延ば
し、ＩＣカードの検出範囲を拡大する。【解決手段】信号発振器１１から周波数ｆｃの高周波
信号が移相器１２、１５、１８へ供給される。移相器１
２では、高周波信号に対してφ₁の位相シフトがなさ
れ、増幅器１３ａ、１３ｂへ供給される。増幅器１３、
１３ｂでは、キャリア信号に対してデータに応じて変調
および／または増幅がなされ、ループコイル１４ａ、１
４ｂへ供給される。このとき、増幅器１３ｂの出力端子
と一方のループコイル１４ｂの両端の接続関係を逆とす
ることで、ループコイル１４ａからの位相と１８０°異
なる位相がループコイル１４ｂから発生される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば改札機や
セキュリティシステムで用いられる非接触カード用リー
ダ／ライタに関する。

【０００２】

【従来の技術】超短波帯以下の周波数のキャリア（搬送
波）信号を使用した電磁誘導方式により、リーダ／ライ
タとＩＣカードが接触することなく通信を行う非接触カ
ードシステムの従来の構成の一例を図１１に示す。この
図に示すようにリーダ／ライタ１０１は、ディスプレイ
１０２、アクセスコントローラ１０３、ＣＰＵ１０４、
モジュレータ／デモジュレータ回路１０５およびループ
コイルから構成され、ＩＣカードは、電源回路１０８、
ＩＣ回路１０９およびループコイル１１０から構成され
る。

【０００３】リーダ／ライタ１０１からＩＣカード１０
７にデータが書き込まれるとき、まずリーダ／ライタ１
０１のＣＰＵ１０４からＩＣカード１０７に書き込まれ
るデータがモジュレータ／デモジュレータ回路１０５へ
供給される。モジュレータ／デモジュレータ回路１０５
では、データに応じてキャリア信号の振幅、位相等が変
調される。この変調出力がループコイル１０６に供給さ
れることによって、ＩＣカード１０７に書き込まれるデ
ータに対応した電磁界が生じる。この電磁界によって、
ＩＣカード１０７のループコイル１１０に誘導電流が生
じる。この誘導電流は、ＩＣ回路１０９によってデータ
に復調され、このデータは、ＩＣ回路１０９内のメモリ
に書き込まれる。

【０００４】一方、ＩＣカード１０７のデータがリーダ
／ライタ１０１に読み取られるとき、ＩＣカード１０７
は、書き込まれたデータに対応してループコイル１１０
の両端のインピーダンスを変化させる。例えば、データ
が `１' のときにループコイル１１０の両端を開放さ
せ、データが `０' のときにループコイル１１０の両端
を短絡させる。このように、ＩＣカード１０７のループ
コイル１１０の両端のインピーダンスの変化は、電磁的
に結合するリーダ／ライタ１０１のループコイル１０６
に流れるキャリア信号の振幅を変化させる。モジュレー
タ／デモジュレータ回路１０５は、この振幅変化を検出
するように、データを復調する。復調されたデータは、
ＣＰＵ１０４の指示に基づいて、ディスプレイ１０２に
表示される、またはアクセスコントローラ１０３などが
制御され、例えば自動改札機のゲートあるいはドアの開
閉が行われる。

【０００５】この図１１に示す電磁誘導方式を利用した
非接触ＩＣカードシステムでは、ＩＣカード１０７を構
成する最小単位は、図示したようにループコイル１１
０、ＩＣ回路１０９および電源回路１０８の３つであ
る。しかしながら、ループコイルに生じる誘導電流から
電力を取り出す回路をＩＣが内蔵しているタイプであれ
ば、ループコイル１１０およびＩＣ回路１０９の２つか
らＩＣカード１０７を構成することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のようなシステム
において、リーダ／ライタ１０１とＩＣカード１０７と
の通信距離を延ばすためには、リーダ／ライタ１０１の
ループコイル１０６から発生する電磁界の強度を上げる
必要がある。しかしながら、電磁界の強度の上昇に伴い
増大した輻射が隣接する他のリーダ／ライタに混信して
悪影響を及ぼしたり、また近くに位置する他の電子機器
を誤動作させる問題がある。

【０００７】また、リーダ／ライタ１０１がＩＣカード
１０７を検知できる面積を広げるために、リーダ／ライ
タ１０１のループコイル１０６の開口面積を大きくし、
かつ同じ通信距離を確保しようとすると、電磁界の強度
の上昇は避けられない問題である。

【０００８】このような問題を解決するひとつの方法と
して、図１２あるいは図１３に示す構成が考えられる。
図１２は、２個のループコイルを持つリーダ／ライタの
送信部の一例である。信号発生器１１１から周波数ｆｃ
の高周波電流が出力され、この高周波電流は、増幅器１
１２および移相器１１４へ供給される。増幅器１１２で
は、供給された高周波信号が送信されるデータに応じて
変調および／または増幅された後、ループコイル１１３
の両端へ供給される。このループコイル１１３から発生
された位相は、信号発生器１１からの周波数ｆｃと同一
の位相であるため、０°の位相を持つ信号である。

【０００９】また、移相器１１４では、供給された信号
に対して１８０°（π）の位相シフトがなされ、移相器
１１４からのキャリア信号は、増幅器１１５へ出力され
る。増幅器１１５では、供給されたキャリア信号が送信
データに応じて変調および／または増幅された後、ルー
プコイル１１６へ供給される。これらループコイル１１
３および１１６からのキャリア信号は、書き込み時にＩ
Ｃカード１１７に含まれるループコイルに誘導電流を発
生させる。

【００１０】このように、同一周波数で位相が互いに反
転している場合、ループコイルが同一形状、かつキャリ
ア信号が同一振幅とすると、リーダ／ライタの２個のル
ープコイル１１３および１１６から発生する電磁界は、
ループコイルの遠方では、打ち消し合って１個のループ
コイルの電磁界より小さくなり、輻射による周辺機器へ
の影響を抑えられる。

【００１１】また、図１３に示すように、増幅器１１５
の出力端子とループコイル１１６の両端の接続関係を、
増幅器１１２の出力端子とループコイル１１３の両端の
接続関係に対して逆としても良い。それによって、図１
２中の移相器１１４を使用することなくループコイル１
１６に対するキャリア信号の位相と、ループコイル１１
３に対するキャリア信号の位相との間に１８０°の位相
差を生じさせることができる。

【００１２】上述した、図１２および図１３の構成にお
いて、ＩＣカード１１７がリーダ／ライタの２個のルー
プコイル１１３および１１６の間にまたがるような位置
に存在する場合、ループコイル１１３および１１６から
の磁束が共にＩＣカード１１７のループコイルを鎖交す
るために打ち消し合う。このため、ＩＣカード１１７の
ループコイルの両端に発生する誘導電圧が低くなり、リ
ーダ／ライタからの送信データの検出がしにくくなり、
さらに充分な電力も取り出すことができない。このよう
な位置、すなわちＩＣカード１１７が反応できない領域
は、不感帯となり、非接触カードシステムの性能に支障
をきたす。

【００１３】従って、この発明の第１の目的は、リーダ
／ライタとＩＣカードの通信距離を延ばすため、リーダ
／ライタのループコイル近辺の電磁界の強度を上げる
際、複数個のループコイル、位相の異なる複数のキャリ
ア信号を用いて、遠方における輻射電磁界が大きくなら
ないように抑えることができる非接触カード用リーダ／
ライタを提供することにある。

【００１４】また、この発明の第２の目的は、リーダ／
ライタがＩＣカードを検知できる範囲を広げる際、ＩＣ
カードが複数個のループコイルをまたぐような位置にお
いても、通信不能とならない非接触カード用リーダ／ラ
イタを提供することにある。

【００１５】さらに、この発明の第３の目的は、ＩＣカ
ードがリーダ／ライタに接近して各ループコイル間のバ
ランスが変わっても、遠方における輻射電磁界の打ち消
しの効果が損なわない非接触カード用リーダ／ライタを
提供することにある。

【００１６】さらにまた、この発明の第４の目的は、Ｉ
Ｃカードから送信される信号がリーダ／ライタの持つ複
数個のループコイルのいずれに反応しても、リーダ／ラ
イタがこのデータを読み取ることができる非接触カード
用リーダ／ライタを提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、基板またはフィルム上にＩＣおよびループコイルを
搭載したＩＣカードとの通信をキャリア信号により行う
ようにした非接触カード用リーダ／ライタにおいて、３
個以上の複数のループコイルを有し、複数のループコイ
ルにそれぞれ加えるキャリア信号として、所定の周波数
で互いに異なる位相の信号を用いるようにしたことを特
徴とする非接触カード用リーダ／ライタである。

【００１８】キャリア信号の位相の異なる複数個のルー
プコイルを用いることによって、不感帯を生じることな
くＩＣカードの検知範囲を広げることができ、さらに電
磁界を遠方で打ち消し合うため、周辺機器への輻射の影
響は抑えることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施例につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。この一実施例
は、互いに同一形状のループコイルのペアを複数個使用
し、ペアのループコイルに対して、同一振幅で互いに逆
位相のキャリア信号を供給するものである。信号発生器
１１から周波数ｆｃの高周波電流を出力し、この高周波
電流は、移相器１２、１５および１８に供給される。移
相器１２では、供給された高周波信号に対してφ₁の位
相シフトが行われ、位相器１２からのキャリア信号は、
増幅器１３ａおよび１３ｂへ供給される。増幅器１３ａ
および１３ｂでは、供給されたキャリア信号が送信デー
タに応じて変調および／または増幅された後、ループコ
イル１４ａおよび１４ｂの両端へ供給される。このと
き、増幅器１３ｂの出力端子と一方のループコイル１４
ｂの両端の接続関係を逆とし、それによって、ループコ
イル１４ａに対するキャリア寝具の位相とループコイル
１４ｂに対するキャリア信号の位相を１８０°異ならせ
る。

【００２０】移相器１５では、供給された高周波信号に
対してφ_mの位相シフトが行われ、移相器１５からのキ
ャリア信号は、増幅器１６ａおよび１６ｂへ供給され
る。増幅器１６ａおよび１６ｂでは、供給されたキャリ
ア信号が送信データに応じて変調および／または増幅さ
れた後、ループコイル１７ａおよび１７ｂの両端へ供給
される。このとき、上述したように増幅器１６ｂの出力
端子と一方のループコイル１７ｂの両端の接続関係を逆
とし、それによって、ループコイル１７ａに対するキャ
リア信号の位相とループコイル１７ｂに対するキャリア
信号の位相を１８０°異ならせる。

【００２１】移相器１８では、供給された高周波信号に
対してφ_Mの位相シフトが行われ、移相器１８からのキ
ャリア信号は、増幅器１９ａおよび１９ｂへ供給され
る。増幅器１９ａおよび１９ｂでは、供給されたキャリ
ア信号が送信データに応じて変調および／または増幅さ
れた後、ループコイル２０ａおよび２０ｂの両端へ供給
される。このとき、上述したように増幅器１９ｂの出力
端子と一方のループコイル２０ｂの両端の接続関係を逆
とし、それによって、ループコイル２０ａに対するキャ
リア信号の位相とループコイル２０ｂに対するキャリア
信号の位相を１８０°異ならせる。

【００２２】このように、ループコイルのペアの数をＭ
個（Ｍ≧２）とすると、ｍ番目のループコイルとペアを
なすのは、ｍ＋Ｍ番目（０≦ｍ＜Ｍ）のループコイルで
ある。そして、このｍ番目のループコイルのキャリア信
号の位相は、φ_mであり、ｍ＋Ｍ番目のループコイルの
キャリア信号の位相は、φ_m＋πである。

【００２３】ここで、リーダ／ライタの隣接する２個の
ループコイルによる合成された電磁界を考える。まず、
リーダ／ライタの隣接する２個のループコイルの位相差
をΔφとし、キャリア信号の角周波数をωとし、ＩＣカ
ードにおける２個のループコイルからの電磁界を式
（１）および式（２）に示す。Ａsin ωｔ（１）Ｂsin （ωｔ＋Δφ）（２）（ただし、Ａ、Ｂは振幅係数）

【００２４】そして、この式（１）および式（２）を合
成した電磁界を式（３）に示し、この電磁界の振幅を式
（４）に示す。√（）は、（）内の値の平方根を意
味する。Ａsin ωｔ＋Ｂsin （ωｔ＋Δφ）（３） √（Ａ²＋Ｂ²＋２ＡＢcos Δφ）（４）

【００２５】ＩＣカードがリーダ／ライタの隣接する２
個のループコイルと対称的な位置関係にある時では、各
ループコイルからの電磁界の振幅Ａ、Ｂは等しく、合成
された電磁界は、Ａ√〔２（１＋cos Δφ）〕（５）となり、｜Δφ｜＜２π／３の場合には、合成された電
磁界は、ループコイル１個の場合の電磁界より大きくな
る。

【００２６】このことから図１に示すように、位相の異
なる複数のループコイルのペアを使用することで、ＩＣ
カード上の電磁界の強度が増し、ループコイルと鎖交す
る磁束は大きくなり、ＩＣカードとリーダ／ライタとの
通信距離は伸びる。さらに、ループコイル全体の占める
面積が増えることから、リーダ／ライタがＩＣカードを
検知できる範囲も広がる。これは、隣接するループコイ
ルの位相差が小さい程効果が大きい。また、この一実施
例では、リーダ／ライタの隣接する２個のループコイル
による合成された電磁界を考えたが、ＩＣカードのサイ
ズに対してリーダ／ライタの隣接する２個のループコイ
ルが小さく、３個以上のループコイルによる電磁界の合
成が期待できる場合には、さらに効果は増す。

【００２７】このように、ＩＣカードの近くにあるリー
ダ／ライタのループコイルからの電磁気の合成によりＩ
Ｃカードのループコイルと鎖交する磁束は、大きくなる
が、この一実施例では、リーダ／ライタのいずれのルー
プコイルにもキャリア信号の位相が反転しているループ
コイルが存在するので上述したように、遠方の電磁界
は、打ち消し合って小さくなる。従って、周辺の電子機
器に対する電磁界の影響を少なくできる。

【００２８】次に、（Ｍ＝４）の場合のリーダ／ライタ
の一例を図２に示す。信号発生器２１から周波数ｆｃの
高周波電流が出力され、この高周波電流は、増幅器２２
ａ、２２ｂおよび移相器２４に供給される。増幅器２２
ａでは、供給された高周波信号が送信データに応じて変
調および／または増幅された後、ループコイル２３ａの
両端へ供給される。ループコイル２３ａでは、０°の位
相を持つキャリア信号が出力される。同様に増幅器２２
ｂでは、供給された高周波信号が送信データに応じて変
調および／または増幅された後、ループコイル２３ｂの
両端へ供給される。このとき、増幅器２２ｂの出力端子
と一方のループコイル２３ｂの両端の接続関係を逆と
し、それによって、ループコイル２３ａに対するキャリ
ア信号の位相とループコイル２３ｂに対するキャリア信
号の位相を１８０°異ならせる。

【００２９】移相器２４では、供給された高周波信号に
対してφ_mの位相シフトが行われ、移相器２４からのキ
ャリア信号は、増幅器２５ａおよび２５ｂへ供給され
る。増幅器２５ａおよび２５ｂでは、供給されたキャリ
ア信号が送信データに応じて変調および／または増幅さ
れた後、ループコイル２６ａおよび２６ｂの両端へ供給
される。このとき、上述したように増幅器２５ｂの出力
端子と一方のループコイル２６ｂの両端の接続関係を逆
とし、それによって、ループコイル２６ａに対するキャ
リア信号の位相とループコイル２６ｂに対するキャリア
信号の位相を１８０°異ならせる。

【００３０】このように、ループコイル２３ａに対する
キャリア信号は０°の位相を有し、ループコイル２６ａ
に対するキャリア信号は９０°（π／２）の位相を有
し、ループコイル２３ｂに対するキャリア信号は１８０
°（π）の位相を有し、ループコイル２６ｂに対するキ
ャリア信号は２７０°（３π／２）の位相を有する。そ
れぞれ４個のループコイルからの電磁界は、上述したよ
うに式（５）において、｜Δφ｜＜２π／３の場合に該
当する。このため、この４個のループコイルからの鎖交
する磁束は大きくなり、ＩＣカードとリーダ／ライタと
の通信距離は伸び、ＩＣカードを検知できる範囲が広が
る。さらに、位相が判定しているループコイルが存在す
るので遠方の電磁界は打ち消し合って小さくなり、周辺
機器への輻射の影響は効率よく抑えられる。

【００３１】ここで、位相の異なる複数個のループコイ
ルのペアを使用して、ＩＣカードから送出されるデータ
を読み出すリーダ／ライタの一例を図３に示す。この図
３の例は、上述した図２に示すような（Ｍ＝４）の場合
である。増幅器２２ａの出力が検波回路３１へ供給さ
れ、検波回路３１において、ループコイル２３ａの両端
のインピーダンスの変化が検出される。同様に、増幅器
２２ｂ、２５ａおよび２５ｂの出力が検波回路３２、３
３および３４へ供給され、検波回路３２、３３および３
４において、ループコイル２６ａ、２３ｂおよび２６ｂ
の両端のインピーダンスの変化が検出される。

【００３２】具体的には、ＩＣカード側では、リーダ／
ライタへ送出すべきデータに応じてＩＣカードに含まれ
るループコイルの両端のインピーダンスが変化される。
これによって、ＩＣカードに近いリーダ／ライタのルー
プコイルの両端のインピーダンスもわずかに変化する。
このわずかに変化したインピーダンスは、ループコイル
を駆動する増幅器の出力のキャリア信号の振幅（電圧）
にもわずかな変化を及ぼし、このわずかに変化したキャ
リア信号の振幅が検波回路３１、３２、３３および３３
において、検波される。

【００３３】ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）３５、３
６、３７および３８では、検波された信号に対してフィ
ルタ処理を施し、キャリア信号の成分、ノイズ等のベー
スバンド信号の必要帯域外の周波数成分が除去された
後、加算器３９へ供給される。加算器３９では、供給さ
れた信号の加算が行われ、増幅器４０において、その信
号は、増幅される。２値化回路４１では、増幅された信
号の２値化処理が行われ、ＩＣカードから送出されたデ
ータが２値データに変換される。２値データは、出力端
子４２を介して取り出される。

【００３４】また、図４には、位相の異なる複数個のル
ープコイルのペアを使用して、ＩＣカードが送出するデ
ータを読み出すリーダ／ライタの他の例を示す。この図
４では、上述の図３に示す検波回路３１、３２、３３お
よび３４からの出力が加算器４５へ供給され、加算器４
５では、供給された信号の加算処理が行われる。加算処
理が行われた信号は、ＢＰＦ４６において、フィルタ処
理を施し、上述と同様にキャリア信号の成分、ノイズ等
のベースバンド信号の必要帯域外の周波数成分が除去さ
れ、増幅回路４０へ供給される。増幅回路４０におい
て、増幅された信号は、２値化回路４１へ供給され、２
値化回路４１では、増幅された信号の２値化処理が行わ
れ、ＩＣカードから送出されたデータが２値データに変
換される。２値データは、出力端子４２を介して取り出
される。この図４の構成は、検波された信号に含まれる
ノイズが少ない場合に使用される他の例である。

【００３５】次に、５個のループコイルを使用した（す
なわち、Ｍ＝５）場合のリーダ／ライタの他の実施例を
図５に示す。信号発生器５１から周波数ｆｃの高周波電
流が出力され、この高周波電流は、増幅器５２、移相器
５４、５７、６０および６３へ供給される。増幅器５２
では、供給された高周波信号が送信データに応じて変調
および／または増幅された後、ループコイル５３の両端
へ供給される。このループコイル５３では、０°の位相
を持つキャリア信号が出力される。移相器５４では、供
給された高周波信号に対して２π／５の位相シフトが行
われ、移相器５４からのキャリア信号は、増幅器５５へ
供給される。増幅器５５では、供給されたキャリア信号
が送信データに応じて変調および／または増幅された
後、ループコイル５６の両端へ供給される。

【００３６】同様に、移相器５７、６０および６３で
は、供給された高周波信号に対して４π／５、６π／５
および８π／５の移相シフトが行われ、移相器５７、６
０および６３からのキャリア信号は、増幅器５８、６１
および６４へ供給される。増幅器５８、６１および６４
では、供給されたキャリア信号が送信データに応じて変
調および／または増幅された後、ループコイル５９、６
２および６５の両端へ供給される。

【００３７】このように、奇数個のループコイルを使用
しても、図６に示すベクトル図のようにその奇数個のル
ープコイルから伝送される位相が打ち消し合えばよく、
上述の一実施例と同様にこの図５の他の実施例では、Ｉ
Ｃカードとリーダ／ライタとの通信距離が伸び、ＩＣカ
ードの検知範囲が広がり、電磁界は打ち消し合うため、
周辺機器の輻射の影響は、効率よく抑えられる。また、
この他の実施例では、５個のループコイルを使用した
が、電磁界を打ち消す構成となれば、ループコイルの数
は、適宜選択される。

【００３８】上述した一実施例の変形例を図７に示す。
この図７に示す構成は、図１の構成と比較すると、増幅
器を接続する箇所のみが相違し、他の構成は同様であ
る。すなわち、ペアとなるループコイル（７４ａ、７４
ｂ）、（７７ａ、７７ｂ）および（８０ａ、８０ｂ）の
両端を増幅器７３、７６および７９の出力端子にそれぞ
れ並列接続したものである。

【００３９】上述した図１に示すリーダ／ライタの構成
では、１個のループコイルに対して１個の増幅器が使用
されている。移相器からのキャリア信号がデータに基づ
いて増幅器によりループコイルの駆動がなされているこ
とを考えると、この２個の増幅器の特性が異なると、２
個のループコイルに流れる電流に差が生じ、ループコイ
ルが出力する電磁界のバランスが変わるため、遠方の電
磁界の打ち消し効果が減じられるおそれがある。

【００４０】また、ＩＣカードが片側のループコイルに
のみ接近し、この接近したループコイルにのみ密に結合
するような場合、片側の増幅器の負荷が重くなるために
充分にループコイルを駆動しようとすると、この結合が
切れなくなり、ループコイルから出力される電磁界が低
下する。その結果、ＩＣカードが近づいた側のループコ
イルによる電磁界のみが小さくなり、位相反転したもう
１個のループコイルから発生する電磁界による打ち消し
効果が激減する可能性がある。

【００４１】そこで、図７に示す構成のように、キャリ
ア信号の位相が反転したループコイルのペアを１個の増
幅器で駆動することによって、増幅器のバランスを考慮
する必要がなくなると同時に、ＩＣカードが一方のルー
プコイルに接近し、その接近したループコイルの電流が
減少した場合には、他方のループコイルの電流も減少す
るため、これらのループコイルの電磁界の打ち消し効果
の減少を防止することができる。

【００４２】さらに、上述した図１に示すように位相の
異なる複数個のループコイルのペアを使用することで、
遠方の輻射される電磁界が大きくならないように、リー
ダ／ライタとカードの通信距離を延ばすことができ、か
つリーダ／ライタがＩＣカードを検知できる範囲を広げ
ることができる。しかしながら、隣接するループコイル
間のキャリア信号の位相差が一定でない場合には、ＩＣ
カードの位置の違いによる通信距離のばらつきが生じ
る。例えば、式（５）によると、隣接するループコイル
間のキャリア信号の位相差Δφが６０°と１２０°の場
所が存在したとすると、前者の合成された電磁界は、後
者の√３倍の振幅となり、通信距離にはかなりの差が生
じることになる。

【００４３】このばらつきを抑えるため、隣接するルー
プコイルのキャリア信号の位相差が一定となるように、
ループコイルを配列する。このループコイルの配列の例
を図７に示すループコイルのキャリア信号の位相により
示す。この図７では、Ｍ個のループコイルのペアがすべ
てキャリア信号の位相が異なるものとしている。このよ
うにループコイルを配置すると、隣接するループコイル
のキャリア信号の位相差は、どの位置でもπ／Ｍとな
り、ループコイル間の位相差による通信距離のばらつき
はなくなる。

【００４４】例えば、式（６）に示すｍ番目のループコ
イルのキャリア信号の位相に対して、 φ_m＝ｍπ／Ｍ（６）（ｍ＋Ｍ）番目のループコイルのキャリア信号の位相
は、式（７）に示すように式（６）とは、位相反転され
ているため、この両者はペアとなる。 φ_m+M＝φｍ＋π （７）

【００４５】上述したように、位相反転のペアをなすル
ープコイルは、１個の増幅器で駆動できるので、最低Ｍ
個の増幅器が必要である。

【００４６】図７の例では、２Ｍ個のすべてのループコ
イルのキャリア信号の位相が異なるとしたが、上述した
図２の配列をサイクリックに繰り返すことによって、ル
ープコイルの数を増やして、リーダ／ライタのＩＣカー
ドの検知範囲を広げることができる一例を図８に示す。
この図８では、Ｍの数を増やせば隣接するループコイル
のキャリア信号の位相差は、小さくなり合成電磁界は、
強くなるが、増幅器の数は増加する欠点がある。リーダ
／ライタのＩＣカードの検知範囲を広げるためには、図
８において例えばＭ＝２とするようにＭの値を小さく
し、キャリア信号の位相を重複させて多くのループコイ
ルを配列した方が、キャリア信号の位相が同じループコ
イルは、１個の増幅器に並列接続ができるので、増幅器
の数を抑えることができる。

【００４７】例えば、ループコイル８１₁、８３₁、８
１₂、・・・、８３_nは、同じ増幅器に接続され、さら
に、増幅器とループコイル８３₁、・・・８３_nの両端
の接続を交差させ、逆の極性にされている。同様に、ル
ープコイル８２₁、８４₁、８２₂、・・・、８４
_nは、同じ増幅器に接続され、さらに、増幅器とループ
コイル８４₁、・・・８４_nの両端の接続を交差させ、
逆の極性にされている。このように接続すると、２個の
増幅器を使用するだけでこの構成を実現できる。

【００４８】また、以上の説明では、ループコイルは、
直線上に並べられているが図９に示すように、正方に並
べることも可能である。この図９では、ループコイル９
１と９４が同じ増幅器から駆動され、ループコイル９２
と９３が同じ増幅器から駆動される。さらに、図示はし
ないが交互に千鳥に並べることも可能である。

【００４９】すなわち、図１０に示すように遠方におい
て、複数個のループコイルからの電磁界の輻射が打ち消
されるように構成されていればどのような並べ方、並び
にループコイルの数の違いは何ら問題とならない。この
図１０は、３個のループコイルを使用した例であり、位
相０°の電磁界を２π／３と４π／３の合成電磁界が打
ち消し合うものを示している。

【００５０】

【発明の効果】この発明に依れば、３個以上のループコ
イルに対して位相が異なるキャリア信号を供給するの
で、遠方における輻射される電磁界を大きくせずに、リ
ーダ／ライタとＩＣカードの通信距離を延ばすことがで
き、かつＩＣカードと通信できる領域を広げることがで
きる。

【００５１】また、この発明に依れば、キャリア信号の
位相の異なるループコイルを多数用いたことで、ＩＣカ
ードが複数のループコイルをまたぐような位置にきても
通信が可能となる。

【００５２】さらに、この発明に依れば、１個の増幅器
でキャリア信号の位相が反転したペアのループコイルを
駆動することができ、ＩＣカードがリーダ／ライタに接
近して各ループコイル間のバランスが変わっても、遠方
における輻射された電磁界の打ち消しの効果が損なわれ
るのを抑えることができる。

【００５３】さらにまた、この発明に依れば、リーダ／
ライタのループコイルを駆動するすべての増幅器の出力
が検波信号として加算的に合成されることによって、Ｉ
Ｃカードの送出するキャリア信号がリーダ／ライタの持
つ複数個のループコイルのいずれに反応しても、リーダ
／ライタはその信号を復調することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明が適用できる複数個のキャリア信号が
位相反転したループコイルのペアを有するリーダ／ライ
タの一実施例である。

【図２】この発明が適用できる４個のループコイルを使
用したリーダ／ライタの一例である。

【図３】この発明が適用できるリーダ／ライタのＩＣカ
ードからの読み取り側の一例である。

【図４】この発明が適用できるリーダ／ライタのＩＣカ
ードからの読み取り側の他の例である。

【図５】この発明が適用できる５個のループコイルを使
用したリーダ／ライタの他の実施例である。

【図６】５個のループコイルを使用したリーダ／ライタ
の説明に用いるベクトル図である。

【図７】この発明が適用できる複数個のキャリア信号が
位相反転したループコイルのペアを有するリーダ／ライ
タの変形例である。

【図８】この発明が適用できる複数個のキャリア信号の
位相を１つの単位として繰り返し使用する一例である。

【図９】この発明が適用できる４個のループコイルを正
方に配置した一例である。

【図１０】この発明が適用できるキャリア信号を説明す
るために使用したベクトル図である。

【図１１】従来の非接触カード用リーダ／ライタのシス
テムの概略図である。

【図１２】キャリア信号の位相反転した２個のループコ
イルを有するリーダ／ライタの例である。

【図１３】キャリア信号の位相反転した２個のループコ
イルを有するリーダ／ライタの例である。

【符号の説明】

１０・・・ＩＣカード、１１・・・信号発生器、１２、
１５、１８・・・移相器、１３、１６、１９・・・増幅
器、１４、１７、２０・・・ループコイル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板またはフィルム上にＩＣおよびルー
プコイルを搭載したＩＣカードとの通信をキャリア信号
により行うようにした非接触カード用リーダ／ライタに
おいて、３個以上の複数のループコイルを有し、上記複数のループコイルにそれぞれ加える上記キャリア
信号として、所定の周波数で互いに異なる位相の信号を
用いるようにしたことを特徴とする非接触カード用リー
ダ／ライタ。
【請求項２】請求項１に記載のリーダ／ライタにおい
て、上記複数のループコイルは、同一形状のループコイルに
より形成されたペアを複数個含み、上記ペアのループコ
イルのそれぞれに対して、略同一振幅で且つ位相が反転
したキャリア信号を供給することを特徴とする非接触カ
ード用リーダ／ライタ。
【請求項３】請求項２に記載のリーダ／ライタにおい
て、上記ペアを構成するループコイルが並列接続され、上記ペアを構成するループコイルの一方は、その他方に
対して、上記出力回路との接続を反転または巻く向きを
逆にしたことを特徴とする非接触カード用リーダ／ライ
タ。
【請求項４】請求項２に記載のリーダ／ライタにおい
て、それぞれに供給される上記キャリア信号の位相がｍπ／
Ｍおよびπ＋ｍπ／Ｍ（０≦ｍ＜Ｍ）の２Ｍ個のループ
コイルを有し、上記２Ｍ個のループコイルを直線上に上記位相の順に繰
り返し配置し、上記配置したループコイルの隣接するもの同士の上記キ
ャリア信号の位相差を一定としたことを特徴とする非接
触カード用リーダ／ライタ。
【請求項５】請求項１に記載のリーダ／ライタにおい
て、上記ループコイルを駆動するすべての駆動回路の出力端
に生じる信号を検波する検波手段と、上記検波された信号を加算する合成手段とを有し、上記合成手段から上記ＩＣカードが送出したデータの復
調出力を得ることを特徴とする非接触カード用リーダ／
ライタ。