JPH09293128A - 非接触型情報通信機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 情報交信装置１とＩＣカード３と交信可能な
距離の変更を図る。 【解決手段】 有体物に固定的に配設されかつＩＣカー
ド用制御部４を有する情報交信装置１と、この情報交信
装置１から発射される電波８を受理しかつ応答電波９を
発射する移動体側のＩＣカード３との組み合わせから成
る非接触型情報通信機構Ｘに於いて、ＩＣカード３は、
アンテナ７で受信した電波８をエネルギー源に用いて受
信部１１で電気を生成させ、かつ、受信部１１と電気的
に接続する返信信号強化電源手段１２で蓄積された余剰
電力に基づき、データ制御回路１３と電気的に接続する
送信部１４の返信信号を強化させる非接触型情報通信機
構。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は非接触型情報通信機
構に関する。

【０００２】

【従来の技術】非接触型のカード状、コイン状などのＩ
Ｃ情報媒体物、特に無線を用いるワイヤレスＩＣカード
（以下「ＩＣカード」と言う。）は内部にバッテリーを
持つバッテリー付タイプと、受信した電波をエネルギー
源に用いて電気を生成させ、カードの回路を作動させる
２つのタイプに分かれている。これらのタイプには次の
欠点がある。

【０００３】すなわち前者のタイプは、後者のタイプに
比べて交信距離が長いが、バッテリーの寿命によりＩＣ
カードの使用時間が制限される。一方、後者のタイプは
バッテリーの寿命に関する問題は無いが、リーダ・ライ
タなどの情報交信装置から送られてくる無線信号などの
エネルギーを元にしてＩＣカード内で電源を作り出すこ
とによる問題がある。

【０００４】それは、ＩＣカードに用いることのできる
アンテナは、一般的に非常に小型であるため、十分に電
源を作り出すことが困難であるからである。したがっ
て、バッテリーを用いないＩＣカードは交信可能距離が
短いという欠点がある。

【０００５】例えば、情報交信装置の一例としてのリー
ダ・ライタとＩＣカードとの間で高周波のキャリア信号
（以下、これを「電波」と言う。）のやり取りを行って
いるシステムでは、図５で示すようにＩＣカード内部で
発生する電力が距離ｄ２で動作するのに必要な量を十分
に満足すると、この距離ｄ２からＩＣカードと情報交信
装置との交信が開始される。さらに、ＩＣカードが外部
装置としての情報交信装置側距離側寄りｄ１に近づくと
余分な電力が発生するが、この余剰電力はＩＣカード内
に於いて廃棄されている。そして、さらにＩＣカードが
距離ｄ１を越え、外部装置としての情報交信装置側Ｄ１
に著しく近づくと余剰電力を廃棄しきれず、ＩＣカード
は回路動作を停止する。

【０００６】ところで、バッテリーなしのＩＣカードシ
ステムでは、情報交信装置がＩＣカードに送信する電波
は、ＩＣカードからの送信電波よりかなり大きなエネル
ギーを持っている。したがって、ある一定の距離Ｄ２に
なると、ＩＣカードは情報交信装置の命令を受信するこ
とは可能であり、かつ、ＩＣカードから情報交信装置に
対して応答可能であっても、情報交信装置はＩＣカード
からの応答信号を前記符号ｄ２の距離になるまで認識す
ることができない。

【０００７】それ故に、大きなエネルギーを持つ情報交
信装置と小さなエネルギーを持つＩＣカードとの交信可
能な範囲は、一般に斜線で示すｄ２乃至ｄ１内であると
考えられている。なお、情報交信装置とＩＣカードとの
距離が縮まる程、ＩＣカードの発生電力は急激（距離ｋ
２〜３乗に比例して）に大きく成る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の目的
は、情報交信装置とＩＣカードと交信可能な距離の変更
（延長及び短縮）を情報交信装置の出力エネルギーを変
えずに図ることができることである。また本発明の第２
の目的はＩＣカード内に発生する余剰電力を蓄電手段に
蓄積し、かつ、必要時に取り出すことができることであ
る。さらに、本発明の第３の目的は、ＩＣカード３内の
蓄積手段に蓄えられた電力の消費を最低限に押さえるこ
とができることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の非接触型情報通
信機構は、有体物に固定的に配設され、かつ、ＩＣカー
ド用制御部４を有する情報交信装置１と、この情報交信
装置１から発射される電波８を受理し、かつ、応答電波
９を発射する移動体側のＩＣカード３との組み合わせか
ら成る非接触型情報通信機構Ｘに於いて、前記ＩＣカー
ド３は、アンテナ７で受信した電波８をエネルギー源に
用いて受信部１１で電気を生成させ、かつ、該受信部１
１と電気的に接続する返信信号強化電源手段１２で蓄積
された余剰電力に基づき、データ制御回路１３と電気的
に接続する送信部１４の返信信号を強化させることを特
徴とする。

【００１０】上記構成に於いて、返信信号強化電源手段
１２は、電圧昇圧回路３０、直流電源調整回路３１、電
源制御回路３２、ＩＣカード３内に発生する余剰電力を
蓄積する蓄電手段３３とを備えることを特徴とする。ま
た上記構成に於いて、ＩＣカードの動作は、情報交信装
置１から発射される複数個の命令信号に基づき、主機能
作動ＯＮ（目覚めよ）、主機能作動停止ＯＦＦ（眠れ
よ）、充電開始（ＯＮ）、充電停止（ＯＦＦ）、電源使
用可（ＯＮ）、電源使用停止（ＯＦＦ）することを特徴
とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】図面に示す本発明の実施の形態を
情報交信装置の一例としてのリーダ・ライタから非接触
型の情報媒体の一例としてのＩＣカードに電気的エネル
ギー源（電波）を発射し、及びこのエネルギー源を元に
ＩＣガード自体が電力を蓄積し、かつ、この蓄積された
電力に基づきＩＣガードのメモリー内のデータをリーダ
・ライタに伝送する非接触型情報通信機構Ｘを用いて説
明する。

【００１２】図１乃至図４に於いて、１は建物、車庫、
自動車などの有体物に固定的に配設される情報交信装置
である。情報交信装置１は、例えば車庫のシャッターの
開閉のため、或いはセキュリティが要求される施設の入
室管理のために、建物の出入り口の壁に固定的に設置さ
れている。情報交信装置１は全体のシステムとして、一
方では上位の制御装置であるホストコンピュータ２に電
気的に接続し、他方では電波を移動体側のＩＣカード３
に発射し、普通一般に情報交信装置１は特定の有効エリ
アに常時ＩＣカード３に比して強い電波を発射してい
る。

【００１３】図１の中ではこの情報交信装置１の構成を
概略的に示している。すなわち、４は上位制御装置２に
通信ケーブルを介して接続するＩＣカード用制御部であ
る。このＩＣカード用制御部４は、情報交信装置１の統
括的な制御を行うもので、例えばＩＣカード３の主機能
を作動させたり又は停止させるための命令、ＩＣカード
３のコンデンサー内部の電力を使用させたり又は使用を
停止させたりするための命令、充電命令、充電停止命令
など複数個の命令信号をＩＣカード３側に出力する。送
信部５はＩＣカード用制御部４からの指令に基づき、信
号を変調してアンテナ６、６に送出する機能を有する。
アンテナ６、６は、一方は接近するＩＣカード３のアン
テナ７に対して有効エリアが大きい電波８を発射し、他
方はＩＣカード３のアンテナ７から発射（応答）された
有効エリアが小さい電波９を受信する機能を有する。受
信部１０はアンテナ６で受信した信号を復調し、かつ、
復調した元の信号をＩＣカード用制御部４に送る機能を
有する。

【００１４】また図１の中では本発明の主要部であるＩ
Ｃカード３の構成を概略的に示す。ＩＣカード３は、前
述したように電源（電池）を内臓するタイプの場合は、
該電源の供給に基づきＩＣカード用制御部などの回路が
動作するが、本実施例ではアンテナ７で受信した電波８
をエネルギー源に用いて受信部１１で電気を生成させ、
かつ、該受信部１１と電気的に接続する返信信号強化電
源手段１２で蓄積された余剰電力に基づき、データ制御
回路１３、送信部１４などを作動させるタイプである。

【００１５】図２は本発明の要部であるＩＣカード３の
受信部１１の具体的な構成を示す。ＩＣカード３は、Ｃ
ＰＵ又はロジック回路を有し、一般に内部のメモリに特
定のデータ（個人情報）が書き込まれている。

【００１６】まずＩＣカード側のアンテナ７は、前述し
たように情報交信装置１のアンテナ７の有効エリアの一
番外側（図５では符号Ｄ２）に達すると、強い電波８を
受信する。次に受信部１１は、受信した信号を二つの信
号に分別し、その一つは直流電源発生回路２１、電源安
定化回路２２側へ流れ、電気を生成することになる。一
方、他の一つは復調回路２３、命令判別回路２４側へ流
れ、信号を復調し、かつ、命令が否かを判別するために
使用される。

【００１７】しかして、前記直流電源発生回路２１は、
特に図示しないがダイオードブリッジ回路を有してアン
テナ７と電源安定化回路２２との間に介在し、アンテナ
７で受信した電波８をエネルギー源に用いて直流電源を
発生させる。また電源回路である電源安定化回路２２は
定電圧回路が含まれていて、直流電源発生回路２１で発
生した電気信号を安定化した直流電圧の電力にし、か
つ、その安定化した電源電圧Ｖｃｃを返信信号強化電源
手段１２側に出力する。この実施例では、望ましくは直
流電源発生回路２１と電源安定化回路２２との間に、返
信信号強化電源手段１２側から復調回路２３側へ逆流す
る電流を阻止するダイオードブリッジ回路を構成要素と
する逆流阻止回路２５が介在している。

【００１８】前記復調回路２３はアンテナ７で受信した
信号を検波回路を介して復調し、元の信号に生成する。
また前記命令判別回路２４は復調回路２３で復調された
電気信号が情報を担った電気的命令信号が否かを判別す
る機能を有し、かつ、返信信号強化電源手段１２側に判
別した信号を出力する。

【００１９】図３は本発明の主要部であるＩＣカード３
の返信信号強化電源手段１２の具体的な構成を示す。こ
の返信信号強化電源手段１２は受信部１１から得た直流
電圧の電力を基に蓄積されたコンデンサの電源を用いて
情報交信装置１側に返信する信号を強化する機能を有す
る。

【００２０】しかして、３０は電圧昇圧回路、３１は直
流電源調整回路、３２は電源制御回路、３３はコンデン
サである。前記電源昇圧回路３０は受信部１１側から送
られてくる波形調整後の安定化した電力を所要の電圧ま
で昇圧する機能を有する。直流電源調整回路３１はこの
昇圧された直流電流を各部の回路が用いる電源の仕様に
マッチするように調整する機能を有する。電源制御回路
３２は直流電源調整回路３１を介して各部の回路が電力
を消費する際に発生した余剰電力をコンデンサ３３に送
出する機能を有すると共に、ＩＣカード３が情報交信装
置１側の電波８をキャッチした時に受信部１１側から送
られてくる電気信号に基づき、直流電源調整回路３１に
コンデンサ３３内部に蓄積された電力を直流電源調整回
路３１側に送出する機能を有する。前記コンデンサ３３
は、本実施例では電気２重層コンデンサーが使用されて
いる。

【００２１】次に３５はスイッチング回路である。この
スイッチング回路３５は、主機能であるデータ制御回路
１３と返信信号強化電源手段１２の電源制御回路３２と
の間に介在し、電源制御回路１２の命令信号に基づき、
主機能作動ＯＮ（目覚めよ）、主機能作動停止ＯＦＦ
（眠れよ）、充電開始（ＯＮ）、充電停止（ＯＦＦ）、
電源使用可（ＯＮ）、電源使用停止（ＯＦＦ）などのス
イッチ機能を発揮する。但し、このスイッチング回路３
５はこの実施例の必須要件ではなく、本実施例では前記
主機能作動ＯＮ（目覚めよ）、主機能作動停止ＯＦＦ
（眠れよ）、充電開始（ＯＮ）、充電停止（ＯＦＦ）の
各判断は、情報交信装置１側からの連続的に発射される
複数個の命令信号（例えば電波８の強弱）を基に電源制
御回路１２が行うように構成している。

【００２２】次にデータ制御回路１３としてのプロセッ
サは、受信部１１側から送られてくる電気信号及び送信
部１４側に送出する電気信号を処理する機能を有する。
なお、メモリ１３ａは、例えば、ＰＲＯＭ、ＥＡＲＯ
Ｍ、ＲＡＭ等で、特定のデータを記憶している。

【００２３】次に図４はＩＣカード３の動作のタイムチ
ャートを概略的に示す説明図である。まず情報交信装置
１の有効エリア（図５では符号Ｄ２）にＩＣカード３が
接近すると、情報交信装置１のアンテナ６から主機能作
動命令が電波８を介しＩＣカード３に発射される。ＩＣ
カード３の受信部１１はこの主機能作動命令をアンテナ
７を介して受理するとデータ制御回路１３等の主機能が
作動する。

【００２４】次にＩＣカード３の主機能が作動すると、
情報交信装置１に対する応答が開始されるが、この時情
報交信装置１から次の信号であるコンデンサー使用命令
（電源使用可：電源ＯＮ信号）が送られる。このコンデ
ンサー使用命令は前記主機能作動命令とは別個の命令信
号であり、ＩＣカード３の主機能が作動していることが
前提である。ＩＣカード３はコンデンサー使用命令を受
け取ると、電源制御回路３２によりコンデンサー３３の
電源を使用開始する。これにより返信信号が強化され、
送信部１４で返信信号が変調された後にアンテナ７を介
して応答が成される。このようにして情報交信装置１と
ＩＣカード３との情報交信がなされる。そして、情報交
信が終了すると、情報交信装置１から次の信号であるコ
ンデンサー使用停止命令が送られてくる。ＩＣカード３
はコンデンサー使用停止の命令信号（電源使用停止：電
源ＯＦＦ信号）を受理すると、電源制御回路３２により
コンデンサー３３の電源を使用するのを停止する。

【００２５】次に情報交信装置１から次の信号である主
機能停止命令が送られてくる。そうすると、ＩＣカード
３は主機能は停止するや否や充電を開始する。この充電
はＩＣカード３が電波の交信可能な範囲外に出ると、充
電命令は自動的に停止される。

【００２６】

【実施例】まず発明の実施の形態で説明した第１実施例
に於いては、情報交信装置１はインタロゲータでも良
い。またＩＣカード３は小型化及び薄型化されているカ
ード状のものであれば、その形態は、たとえばコイン形
状をしていても良い。また蓄電手段３３は、リチューム
電池、ニッケルカドミウムなどの充電可能な電池でも良
い。また情報交信装置１からの複数個の命令信号、例え
ばコンデンサ使用命令を蓄積されている電源を使用する
きっかけとしているが、ＩＣカード３に設けたタイマー
による指示をコンデンサ３３の電源を使用するきっかけ
としても良い。またＩＣカード３にスイッチング回路３
５が設けられいるが、このスイッチング回路３５に、例
えばＩＣカード３の電源制御回路１２からの指令に基づ
き、ＩＣカード３の主機能作動ＯＮ（目覚めよ）、主機
能作動停止ＯＦＦ（眠れよ）、充電開始（ＯＮ）、充電
停止（ＯＦＦ）の各スイッチ機能を付与しても良い。ま
た電波８による充電に加味し（構成の主要部をそのまま
含み）、外部の直流電源により、コンデンサ３３を充電
可能にしても良い。さらに、ＩＣカード３が充電命令信
号を情報交信装置１から受け取り、充電を開始する際
に、望ましくは充電時間を短縮するために、情報交信装
置１の電波を増強しても良い。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
にあっては次に列挙するような効果がある。 （１）請求項１記載の発明は、返信信号強化電源手段１
２を構成要件としているので、ＩＣカード３は情報交信
装置１側へ返信信号を強化させた状態で応答可能と成
る。したがって、情報交信装置１とＩＣカード３と交信
可能な距離の変更（延長）を図ることができる。 （２）また距離が短い方が望ましい場合、例えば有体物
がドアの開閉装置、現金自動支払機などの場合は、コン
デンサーの電源を切り（ＯＦＦ）、通信をすることがで
きる。したがって、情報交信装置１とＩＣカード３と交
信可能な距離の変更（短縮）も図ることができる。 （３）請求項２記載の発明は、ＩＣカード３内に発生す
る余剰電力を蓄電手段３３に蓄積し、かつ、必要時に取
り出すことができる。 （４）請求項３又は請求項４記載の発明は、ＩＣカード
３内の蓄積手段に蓄えられた電力の消費を最低限に押さ
えることができる。 （５）請求項５記載の発明は、電源安定化回路２２と復
調回路２３との間の相互の影響を抑止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

図１乃至図４は本発明の実施の形態を説明する各説明
図。図５は従来の一例及び本発明の動作可能距離と動作
の説明図。

【図１】本願発明の第１実施例の概略構成ブロック図。

【図２】ＩＣカード側の受信部を中心とする構成ブロッ
ク図。

【図３】Ｃカード側の返信信号強化電源手段中心とする
構成ブロック図。

【図４】情報交信装置とＩＣカードとの交信状態を示す
説明図。

【図５】従来の情報交信装置とＩＣカードとの距離と発
生電力関係を示す説明図。

【符号の説明】

Ｘ…非接触型情報通信機構、１…情報交信装置、３…Ｉ
Ｃカード、４…ＩＣカード用制御部、８…電波、９…応
答電波、１１…受信部、１２…返信信号強化電源手段、
１３…データ制御回路、３０…電圧昇圧回路、３１…直
流電源調整回路、３２…電源制御回路、３３…蓄電手段
３３、３５…スイッチング回路３５、２１…直流電源発
生回路、２２…電源安定化回路、２３…復調回路、２４
…命令判別回路、２５…逆流阻止回路。

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【手続補正書】

【提出日】平成８年８月２６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有体物に固定的に配設され、かつ、ＩＣ
   カード用制御部４を有する情報交信装置１と、この情報
   交信装置１から発射される電波８を受理し、かつ、応答
   電波９を発射する移動体側のＩＣカード３との組み合わ
   せから成る非接触型情報通信機構Ｘに於いて、前記ＩＣ
   カード３は、アンテナ７で受信した電波８をエネルギー
   源に用いて受信部１１で電気を生成させ、かつ、該受信
   部１１と電気的に接続する返信信号強化電源手段１２で
   蓄積された余剰電力に基づき、データ制御回路１３と電
   気的に接続する送信部１４の返信信号を強化させること
   を特徴とする非接触型情報通信機構。
2. 【請求項２】 請求項１に於いて、返信信号強化電源手
   段１２は、電圧昇圧回路３０、直流電源調整回路３１、
   電源制御回路３２、ＩＣカード３内に発生する余剰電力
   を蓄積する蓄電手段３３とを備えることを特徴とする非
   接触型情報通信機構。
3. 【請求項３】 請求項１に於いて、ＩＣカードの動作
   は、情報交信装置１から発射される複数個の命令信号に
   基づき、主機能作動ＯＮ（目覚めよ）、主機能作動停止
   ＯＦＦ（眠れよ）、充電開始（ＯＮ）、充電停止（ＯＦ
   Ｆ）、電源使用可（ＯＮ）、電源使用停止（ＯＦＦ）す
   ることを特徴とする非接触型情報通信機構。
4. 【請求項４】 請求項１に於いて、ＩＣカード３にスイ
   ッチング回路３５が設けられ、このスイッチング回路３
   ５はＩＣカード３の電源制御回路１２の指令に基づき、
   ＩＣカード３の主機能作動ＯＮ（目覚めよ）、主機能作
   動停止ＯＦＦ（眠れよ）、充電開始（ＯＮ）、充電停止
   （ＯＦＦ）、電源使用可（ＯＮ）、電源使用停止（ＯＦ
   Ｆ）の各スイッチ機能を発揮することを特徴とする非接
   触型情報通信機構。
5. 【請求項５】 請求項１に於いて、ＩＣカード３の受信
   部１１は、直流電源発生回路２１、電源安定化回路２
   ２、復調回路２３、命令判別回路２４を備え、前記直流
   電源発生回路２１と電源安定化回路２２との間に、返信
   信号強化電源手段１２側から復調回路２３側へ逆流する
   電流を阻止するダイオードブリッジ回路を構成要素とす
   る逆流阻止回路２５が介在していることを特徴とする非
   接触型情報通信機構。