JPH11345294A - リーダまたは／およびライタシステムおよびこれを用いた通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】非接触式ＩＣカードシステムにおいて、複数の
隣接リーダまたは／およびライタ装置間の混信および複
数の隣接非接触ＩＣカードの誤動作を防止することを目
的とする 【解決手段】隣接配置した複数のリーダまたは／および
ライタ装置１ａ、１ｂに配設したリーダまたは／および
ライタアンテナ１０１ａ，１０１ｂの放射電磁界を隣接
配置したリーダまたは／およびライタ装置の間において
相対的に位相が反転関係となる様にリーダまたは／およ
びライタアンテナ１０１ａ，１０１ｂを駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばキャッシュ
ディスペンサ、電子マネー、自動改札システム、入退室
管理システム、公衆電話器等におけるキャッシュカー
ド、クレジットカード、乗車券、定期券、回数券、管理
カード、ＩＤカード、免許証、テレホンカード等の非接
触ＩＣカードとの間において近接無線動作用電力伝送及
び通信を行うリーダまたは／およびライタ装置、リーダ
または／およびライタシステムおよびこれを用いた通信
システムとに関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、駅の改札口やバス等において使用
する乗車券や定期券等をＩＣカード化し、このＩＣカー
ドを使用者が駅の改札口やバスや入退口等に備えられた
リーダまたは／およびライタに対して非接触で通過させ
たとき、リーダまたは／およびライタとカードとの間で
の電磁結合方式または電磁誘導方式等により電力または
／および信号の授受を行う非接触ICカードシステム（近
接無線カードシステム）が開発されている。

【０００３】例えば、特開平９‐２１２６０６号では、
リーダまたは／およびライタ装置に複数個のアンテナコ
イルを配置し、各コイルに位相の異なるキャリア信号を
供給することで遠方における電磁界を大きくせずに、リ
ーダまたは／およびライタ装置とICカードとの通信距離
を延ばす技術が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、非接触ＩＣカ
ードとリーダまたは／およびライタ装置との通信距離が
数ｃｍから数１０ｃｍとなると、このような従来の非接
触ＩＣカードシステムでは、隣接配置したリーダまたは
／およびライタ装置からの混信等の影響による非接触Ｉ
Ｃカードへの誤データの書き込みや誤データの読み出し
等の問題があり、非接触ＩＣカードシステムの信頼性低
下という課題を有していた。

【０００５】すなわち、従来の非接触カードシステムで
は、他のリーダまたは／およびライタ装置からの混信等
の影響を考慮していなかったため、通信対象となるICカ
ードに対して誤データを書き込んだり、もしくは読み出
したりする可能性があった。

【０００６】本発明は、上記課題を解決すべく、隣接配
置したリーダまたは／およびライタからの混信等の影響
を取り除くことにより、非接触ＩＣカードシステムの高
信頼性化を実現する手段を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、ICカードに対して少なくとも電力の供給
もしくは通信を行う第一、第二のリーダまたは/および
ライタ装置を備え、該第一のリーダまたは/およびライ
タ装置が発生する電磁界の位相と、該第二のリーダまた
は/およびライタ装置が発生する電磁界の位相とをほぼ
逆位相としたものである。

【０００８】また、前記構成において、前記第一のリー
ダまたは/およびライタ装置の有する電磁界発生手段を
第一の位相を有する電流、電圧、電力のいずれかにより
駆動し、かつ前記第二のリーダまたは/およびライタ装
置の有する電磁界発生手段を該第一の位相とほぼ逆位相
の第二の位相を有する電流、電圧、電力のいずれかによ
り駆動することにより、前記第一のリーダまたは/およ
びライタ装置が発生する電磁界の位相と、前記第二のリ
ーダまたは/およびライタ装置が発生する電磁界の位相
とをほぼ逆位相としたものである。

【０００９】また、前記構成において、前記第一のリー
ダまたは/およびライタ装置が発生する電磁界と前記第
二のリーダまたは/およびライタ装置が発生する電磁界
とのnull点を前記第一のリーダまたは/およびライタ装
置と前記第二のリーダまたは/およびライタ装置との間
に位置させるように前記第一の位相と前記第二の位相と
を逆位相に設定したものである。

【００１０】また、前記構成において、前記第一、第二
のリーダまたは/およびライタ装置の有する電磁界発生
手段をコイルで構成し、前記第一、第二のリーダまたは
/およびライタ装置の有するコイルに流れる電流の向き
を逆にすることにより、前記第一のリーダまたは/およ
びライタ装置が発生する電磁界の位相と、前記第二のリ
ーダまたは/およびライタ装置が発生する電磁界の位相
とをほぼ逆位相にしたものである。

【００１１】また、前記構成において、前記第一、第二
のリーダまたは/およびライタ装置の有する電磁界発生
手段をコイルで構成し、前記第一、第二のリーダまたは
/およびライタ装置の有するコイルの巻く向きを逆にす
ることにより、前記第一のリーダまたは/およびライタ
装置が発生する電磁界の位相と、前記第二のリーダまた
は/およびライタ装置が発生する電磁界の位相とをほぼ
逆位相にしたものである。

【００１２】また、前記構成において、前記第一、第二
のリーダまたは/およびライタ装置の有する電磁界発生
手段を非同期に駆動すると、それぞれの駆動状態に応じ
て前記第一、第二のリーダまたは/およびライタ装置が
発生する電磁界のnull点の位置が移動してしまい、他の
リーダまたは/およびライタ装置固有の通信エリアに影
響を及ぼす可能性があるので、前記第一、第二のリーダ
または/およびライタ装置の有する電磁界発生手段を同
期させて駆動するものである。

【００１３】以上のような構成によれば、近接されるＩ
Ｃカードに対して電磁結合方式または電磁誘導方式等に
より電力および信号の授受を行うリーダまたは／および
ライタシステムにおいて、各リーダまたは/およびライ
タ装置が他のリーダまたは/およびライタ装置からの影
響を受けない固有の通信エリアを形成するので、隣接配
置したリーダまたは／およびライタからの影響または／
および隣接配置した非接触ＩＣカードへの影響を取り除
くことが可能となり、リーダまたは/およびライタシス
テムの高信頼性化を実現することができる。

【００１４】さらに、本発明は上記目的を達成するため
に、ICカードに対して少なくとも電力の供給もしくは通
信を行う第一、第二のリーダまたは/およびライタ装置
を備え、該第一のリーダまたは/およびライタ装置の有
するアンテナコイルの中心と該第二のリーダまたは/お
よびライタ装置の有するアンテナコイルの中心との距離
d、規格値等の目標値として設定されるICカードと該第
一のリーダまたは/およびライタ装置もしくは該第二の
リーダまたは/およびライタ装置との間の許容通信距離
h、該第一のリーダまたは/およびライタ装置もしくは該
第二のリーダまたは/およびライタ装置の有するアンテ
ナコイルから発生する電磁界の半値角θとの関係が d＞2×h×tan(θ/2) を満足するように該第一、第二のリーダまたは/および
ライタ装置を配置したものである。

【００１５】これによっても、他のリーダまたは/およ
びライタ装置からの影響を受けない各リーダまたは/お
よびライタ装置固有の通信エリアを形成できるので、隣
接配置したリーダまたは／およびライタからの影響また
は／および隣接配置した非接触ＩＣカードへの影響を取
り除くことが可能となり、リーダまたは/およびライタ
システムの高信頼性化を実現することができる。

【００１６】さらに、本発明は上記目的を達成するため
に、ICカードが前記第一のリーダまたは/およびライタ
装置との間で少なくとも電力の供給もしくは通信を行う
場合において、該ICカードが前記第二のリーダまたは/
およびライタ装置との間で少なくとも通信を行わないよ
うに前記第一、第二のリーダまたは/およびライタ装置
を駆動するものである。

【００１７】これによって隣接配置したリーダまたは／
およびライタ装置からの影響や隣接配置した非接触ＩＣ
カードへの影響を取り除くことが可能となり、通信シス
テムの高信頼性化を実現することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明に係る実施の形態について
図を用いて説明する。

【００１９】図１は、本発明に係る例えば改札口やバス
や入退口や所定の場所に備えられたリーダまたは／およ
びライタユニット（装置）１から非接触で通過または近
接される非接触カード（近接無線カード：ＩＣカード）
２に対して電磁結合方式または電磁誘導方式等により電
力を伝送すると共に通信を行う電力伝送および通信方式
の概略構成を示す図である。非接触カード（近接無線カ
ード：ＩＣカード）２は、使用者が保持して改札口やバ
スや入退口に備えられたリーダまたは／およびライタユ
ニット１に対して非接触で例えば５〜１５ｃｍ位までの
距離を離して通過させることによって電磁結合方式また
は電磁誘導方式等によりキャッシュカード、クレジット
カード、乗車券、定期券等の情報を送受信してキャッシ
ュカード、クレジットカード、乗車券、定期券等の役目
をするものである。なお、このとき、リーダまたは／お
よびライタアンテナ１０１はＩＣカードに対して図に示
すような電磁界を発生する。

【００２０】ところで、このようなリーダまたは／およ
びライタ装置を複数台、並列に設置すると、通過しよう
とするＩＣカードが隣接して配置された他のリーダまた
は／およびライタ装置からの影響を受ける場合がある。
そこで、本発明では、隣接するリーダまたは／およびラ
イタ装置のうちの一方から発生する電磁界の位相と、他
方から発生する電磁界の位相とを逆位相とすることで、
それぞれのリーダまたは／およびライタ装置固有の通信
エリアをその発生する電磁界強度に関わらず確保できる
ように構成した。この原理を図２を用いて説明する。

【００２１】図２は、リーダまたは／およびライタユニ
ット１ａ、１ｂに設けられたリーダまたは／およびライ
タアンテナ１０１ａ、１０１ｂと非接触ＩＣカード２
ａ、２ｂに形成されたカードアンテナコイル２０１ａ、
ｂとの間で、電磁結合方式または電磁誘導方式等により
電力伝送または／および情報の送受信（通信）をそれぞ
れ行う場合を示したものである。

【００２２】図において，リーダまたは／およびライタ
ユニット１ａは非接触ＩＣカード２ａを動作対象とし、
リーダまたは／およびライタユニット１ｂは非接触ＩＣ
カード２ｂを動作対象とする。また、リーダまたは／お
よびライタアンテナ１０１ａ、１０１ｂはそれぞれ同一
の周波数で互いに逆位相となるように交流駆動され、図
中の矢印の向きのように、互いに逆向きの磁束を発生す
るように設定されている。従って、隣接するリーダまた
は／およびライタ装置１ａ、１ｂでは、それぞれ逆位相
でアンテナ１０１ａ、１０１ｂを駆動するので、例えば
非接触ＩＣカード２ｂ近傍のリーダまたは／およびライ
タ装置１ａからの電磁界は、リーダまたは／およびライ
タ装置１ｂからの逆位相の電磁界により打ち消され、そ
の誘起電力分布はリーダまたは／およびライタアンテナ
１０１ａ、１０１ｂから距離を隔てるに従い減衰し、リ
ーダまたは／およびライタアンテナ１０１ａと１０１ｂ
との中間位置において誘起電力が０となる点（ＮＵＬＬ
点）を形成することとなる。但し、この誘起電力分布
は、非接触ＩＣカード２ａ、２ｂに形成したカードアン
テナコイル２０１とリーダまたは／およびライタアンテ
ナ１０１ａ、１０１ｂとが平行となる場合である。従っ
て、図２に示すように、他のリーダまたは／およびライ
タ装置からの電磁界が各リーダまたは／およびライタ装
置固有の通信エリアに影響を与えないように、ほぼリー
ダまたは／およびライタ装置１ａ、１ｂとの中間にＮＵ
ＬＬ点を設定すれば、磁界強度をどんなに強くしたとし
ても、そのＮＵＬＬ点を境界として各リーダまたは／お
よびライタ装置固有の通信範囲を設定することができ
る。これによって、各リーダまたは／およびライタユニ
ット１ａ、１ｂは、隣接するリーダまたは／およびライ
タ装置からの混信等の影響を受けずに、それぞれの動作
対象とする非接触ＩＣカード２ａ、２ｂとの間で確実な
電力伝送または／および情報の送受信（通信）が可能と
なる。すなわち、非接触ＩＣカードへの誤データの書き
込みや誤データの読み出し等を低減し、非接触ＩＣカー
ドシステムの高信頼性化の実現が可能となる。

【００２３】なお、リーダまたは／およびライタ装置か
ら発生する電磁界を逆位相にするには、電磁界発生手段
であるリーダまたは／およびライタアンテナを駆動する
電流、電圧、電力のいずれかの位相を逆位相にすれば実
現可能である。もしくは、図３に示すように、リーダま
たは／およびライタ装置３０ａ、ｂの有するアンテナコ
イル３１ａ、ｂの巻く向きを同じにし、そのアンテナコ
イルを駆動する電流の流れる向きを逆にすることによっ
てもアンテナコイル３１ａ、ｂから発生される電磁界の
向きは逆位相となる。もしくは、図４に示すように、ア
ンテナコイルの巻く方向を逆にしてもよい。

【００２４】ところで、各リーダまたは/およびライタ
装置の有する電磁界発生手段を非同期に駆動すると、そ
れぞれの駆動状態に応じて隣接するリーダまたは/およ
びライタ装置が発生する電磁界のnull点の位置が移動し
てしまうことが研究により明らかとなった。すなわち、
null点の位置が移動することにより、各リーダまたは/
およびライタ装置固有の通信エリアが変動し、通信対象
となるＩＣカードに対して他のリーダまたは／およびラ
イタ装置からの混信が生じる可能性があることが研究に
より明らかとなった。

【００２５】そこで、各リーダまたは／およびライタ装
置を同期させて駆動する例を図５に示す。図５は、図２
に示す原理を具体化した例でもある。

【００２６】図５は、本発明に係るリーダまたは/およ
びライタ装置１a〜cと近接無線カード（ICカード）２と
の間において、無線によって電力を伝送し、更に無線に
よって情報の送受信（通信）を行う通信システムの一実
施の形態を示す図であり、制御装置３からのキャリア信
号に同期して駆動するリーダまたは/およびライタ装置
１a〜c（リーダまたは/およびライタシステム）を示す
図である。

【００２７】なお、図５は、R/Wユニット（リーダまた
は／およびライタユニット）１に設けられたR/Wコイル
（リーダまたは／およびライタコイル）１０１と近接無
線カード２に形成されたカードコイル２０１との間で、
図６に示す電力伝送波およびデータ通信変調波からなる
電磁波（無線）を使って電力の伝送および通信の送受信
の両方を行うが、電力伝送波と信号波とを各々別のアン
テナにより送信しても問題はない。

【００２８】まず、R/Wユニット（リーダまたは／およ
びライタユニット）１の構成について説明する。

【００２９】図において、R/Wユニット（リーダまたは
／およびライタユニット）１は、人体検知もしくはカー
ド検知信号と制御装置３からの１３.５６Mhzのキャリア
信号を入力とし、R/Wコイル（リーダまたは／およびラ
イタコイル）１０１を駆動する１３.５６MＨｚの駆動信
号を出力とするAND回路１０５と、近接無線カード２へ
送信する入力されたデータ１０６を符号化する符号化回
路１０７と、上記１３.５６MＨｚの駆動信号に上記符号
化回路１０７で符号化された信号を振幅変調（Amplitud
e Shift Keying変調）により重畳させる変調器１０８
と、該変調器１０８で１３.５６MＨzの駆動信号上にASK
変調された信号を増幅する送信アンプ１０９と、該送信
アンプ１０９で増幅された信号をインダクタンス結合１
０３により結合させ、コンデンサ１０４を有してインピ
ーダンスをマッチングさせて反射防止をするための整合
回路（給電回路）１０２と、該整合回路１０２の出力に
応じて電力の伝送及びデータの送信を行うべく電磁波を
発生し、近接無線カード２のカードコイル２０１から電
磁波によって送信されてきたデータを受信するR/Wコイ
ル（リーダまたは／およびライタコイル）１０１と、該
R/Wコイル（リーダまたは／およびライタコイル）１０
１で受信した信号を整合回路１０２で整合させてインダ
クタンス結合１０３により生じた信号からノイズ成分を
取り除くフィルタ回路１１０と、該フィルタ回路１１０
を通して得られる信号を増幅する受信アンプ１１１と、
該受信アンプ１１１で増幅された信号を前述の１３.５
６MＨzの駆動信号を用いて復調する復調器１１２と、該
復調器１１２で復調された信号を復号化して受信データ
１１４として出力する復号化回路１１３と、人体やICカ
ードを検出する検出手段２３１と、検出手段２３１から
検出信号に基づいて送信アンプ１０９のON/OFFや出力ゲ
インを制御したり、AND回路１０５からの出力を可能と
する制御回路２３２と、制御装置３からのキャリア信号
の位相を反転若しくは非反転する位相反転回路２４０と
を備えている。

【００３０】なお、リーダまたは／およびライタ装置１
a、１b、１cが順に並んで配置されている場合は、リー
ダまたは／およびライタ装置１aと１cの有する位相反転
回路２４０を非反転状態にし、リーダまたは／およびラ
イタ装置１bの有する位相反転回路２４０を反転状態に
設定する。すなわち、隣接して配置したリーダ/ライタ
装置１aの駆動信号の位相と、リーダまたは／およびラ
イタ装置１bの駆動信号の位相とが逆位相となるように
構成する。同様に隣接して配置したリーダまたは／およ
びライタ装置１bの駆動信号の位相と、リーダまたは／
およびライタ装置１cの駆動信号の位相とが逆位相とな
るように構成する。従って、逆位相の関係にある駆動信
号により各R/Wコイル（リーダまたは／およびライタコ
イル）１０１を駆動するので、リーダまたは／およびラ
イタ装置１aと１cから発生する電磁界の位相と、リーダ
または／およびライタ装置１bから発生する電磁界の位
相とは逆位相の関係となる。

【００３１】次に、近接無線カード２の構成について説
明する。

【００３２】図において、近接無線カード２は、R/Wユ
ニット（リーダまたは／およびライタユニット）１のR/
Wコイル（リーダまたは／およびライタコイル）１０１
から電力の伝送及びデータの送信を行うべく発生した電
磁波を受信し、ロードスイッチング変調された送信デー
タに応じた電磁波を発生するカードコイル２０１と、無
線チップ２０２と、CPU＋インタフェースチップ２１０
とを備えている。

【００３３】また、無線チップ２０２は、該カードコイ
ル２０１で受信した１３.５６MＨzの電力については整
流し、送受信信号についてはインピーダンスマッチング
させて整合する整合・整流回路２０３と、該整合・整流
回路２０３から整流された誘起電圧から５mW程度で２〜
５V程度の一定の直流電圧電源２０５として供給する電
源回路２０４と、上記整合・整流回路２０３から得られ
る受信信号からクロックを抽出するクロック抽出回路２
０６と、上記整合・整流回路２０３から得られる受信信
号からノイズ成分を取り除くLPF回路２０７と、該LPF回
路２０７から得られる受信信号を波形成形する波形成形
回路２０８と、送信信号をロードスイッチング変調させ
て上記整合・整流回路２０３に与えて整合させてカード
コイル２０１に供給するロードスイッチング変調回路２
０９とを備えている。

【００３４】また、CPU＋インターフェースチップ２１
０は、該無線チップ２０２のクロック抽出回路２０６で
抽出されたクロック信号に基づいて分周してマイコン２
１４を働かせる信号を生成する分周回路２１１と、無線
チップ２０２の波形成形回路２０８から得られる信号を
復号化する復号化回路２１２と、該復号化回路２１２か
ら得られる復号化データ（受信データ）を制御してマイ
コン２１４へ入力する受信データ制御回路２１３と、マ
イコン２１４から送信データを制御して得る送信データ
制御回路２１５と、該送信データ制御回路２１５から制
御して得られる送信データを符号化して無線チップ２０
２のロードスイッチング変調回路２０９へ入力する符号
化回路２１６と、カードとしての情報を記憶するメモリ
を内蔵して送受信データの処理及びメモリとの間のデー
タの転送等を行うH８マイコン等のマイコン２１４とを
有し、無線チップ２０２の電源回路２０４から安定した
電源２０５の供給を受けている。

【００３５】次に、制御装置３の構成について説明す
る。

【００３６】図において、制御装置３は、各リーダまた
は／およびライタ装置１a〜cの位相反転回路２４０に１
３.５６Mhzのキャリア信号を供給するリーダまたは／お
よびライタクロック３０１と、各リーダまたは／および
ライタ装置１a〜cとの間でデータの入出力を行うI/F回
路３０２と、ホストコンピュータとの間でデータの入出
力を行うI/F回路３０３とを備えている。

【００３７】次に、図５に示す各リーダまたは／および
ライタ装置１Ａ〜１Ｃに対して、ＩＣカード２Ａ〜２Ｃ
が時間を異ならせて通過する場合の動作を説明する。図
７は、その場合の制御装置３の有するリーダまたは／お
よびライタクロック３０１が発生するキャリア信号Ｔ
と、ＩＣカードを検出した場合に各リーダまたは／およ
びライタ装置１Ａ〜１Ｃが発生するキャリア信号Ａ〜Ｃ
とを示している。

【００３８】まず、制御装置３は各リーダまたは／およ
びライタ装置１Ａ〜１Ｃに対してリーダまたは／および
ライタクロック３０１からのキャリア信号Ｔを供給す
る。各リーダまたは／およびライタ装置１Ａ〜１Ｃで
は、このキャリア信号Ｔを位相反転回路２４０を介して
ＡＮＤ回路１０５へ供給する。なお、リーダまたは／お
よびライタ装置１Ｂでは、前述の通り、位相反転回路２
４０によりキャリア信号Ｔの位相は反転されており、リ
ーダまたは／およびライタ装置１Ａ、１Ｃのキャリア信
号Ｔの位相に対して逆位相の関係となっている。

【００３９】次に、リーダまたは／およびライタ装置１
Ａにおいて、検知手段２３１がＩＣカード２Ａを検知す
ると、その検知信号が出力制御回路２３２を介してＡＮ
Ｄ回路１０５に送信される。検知信号が送信されたＡＮ
Ｄ回路１０５では、キャリア信号Ｔに基づくキャリア信
号Ａを出力し、 R/Wコイル（リーダまたは／およびライ
タコイル）１０１を駆動する。すなわち、キャリア信号
Ａに対して符号化回路１０７で符号化された信号を変調
器１０８により振幅変調（Amplitude Shift Keying変
調）により重畳させ、送信アンプ１０９により増幅さ
せ、 R/Wコイル（リーダまたは／およびライタコイル）
１０１により電力の伝送及びデータの送信を行うべく電
磁波を発生する。なお、この場合、検出手段２３１から
検出信号に基づいて送信アンプ１０９はONもしくは最適
な出力ゲインに制御されている。

【００４０】そして、R/Wユニット（リーダまたは／お
よびライタユニット）１とＩＣカード２との間では、R/
Wコイル（リーダまたは／およびライタコイル）１０１
とカードコイル２０１とを用いて電力伝送やデータ電送
を行う。

【００４１】次に、リーダまたは／およびライタ装置１
Ｂにおいて、検知手段２３１がＩＣカード２Ｂを検知す
ると、その検知信号が出力制御回路２３２を介してＡＮ
Ｄ回路１０５に送信される。検知信号が送信されたＡＮ
Ｄ回路１０５では、位相反転回路２４０により位相が反
転されたキャリア信号Ｔに基づくキャリア信号Ｂを出力
し、 R/Wコイル（リーダまたは／およびライタコイル）
１０１を駆動する。すなわち、キャリア信号Ｂに対して
符号化回路１０７で符号化された信号を変調器１０８に
より振幅変調（Amplitude Shift Keying変調）により重
畳させ、送信アンプ１０９により増幅させ、 R/Wコイル
（リーダまたは／およびライタコイル）１０１により電
力の伝送及びデータの送信を行うべく電磁波を発生す
る。なお、この場合も、検出手段２３１から検出信号に
基づいて送信アンプ１０９はONもしくは最適な出力ゲイ
ンに制御されている。

【００４２】従って、リーダまたは／およびライタ装置
１Ａの有するR/Wコイル（リーダまたは／およびライタ
コイル）１０１と、リーダまたは／およびライタ装置１
Bの有するR/Wコイル（リーダまたは／およびライタコイ
ル）１０１とは、逆位相の関係にあるキャリア信号Ａ、
Ｂによりそれぞれ駆動されることとなり、前述の図２に
示す誘起電力分布となる。また、逆位相の関係にあるキ
ャリア信号Ａ、Ｂは、制御装置３からのキャリア信号Ｔ
に基づいて生成されているので同期した駆動方法とな
る。

【００４３】なお、リーダまたは／およびライタ装置１
Ｃにおいても、同様の処理が行われる。

【００４４】以上のように、制御装置３からのキャリア
信号に基づいて各リーダまたは／およびライタ装置を駆
動するので、それぞれの駆動状態に応じて各リーダ/ラ
イタ装置が発生する電磁界のnull点の位置が移動するよ
うなことはなくなる。また、ほぼリーダまたは／および
ライタ装置１ａ、１ｂ、１ｃとの中間にＮＵＬＬ点を設
定しているので、磁界強度をどんなに強くしたとして
も、そのＮＵＬＬ点を境界として各リーダまたは／およ
びライタ装置固有の通信範囲を設定することができ、そ
れぞれの動作対象とする非接触ＩＣカード２ａ、２ｂ、
２ｃとの間で確実な電力伝送または／および情報の送受
信（通信）が可能となる。すなわち、非接触ＩＣカード
への誤データの書き込みや誤データの読み出し等を低減
し、非接触ＩＣカードシステムの高信頼性化の実現が可
能となる。

【００４５】図８は、リーダまたは／およびライタユニ
ット１ａ、１ｂと非接触ＩＣカード２ａ、２ｂとの間に
おいて電磁結合方式または電磁誘導方式等により電力伝
送および情報の送受信（通信）を行う装置（システム）
で、本発明に係る第二の実施形態を説明するための構成
図である。

【００４６】図においてリーダまたは／およびライタア
ンテナ１０１ａ、１０１ｂはそれぞれ指向性を持つこと
が一般に知られている（例えば「アンテナ・電波伝
搬」、コロナ社、虫明康人著）。ここではリーダまたは
／およびライタアンテナ１０１ａ、１０１ｂからの放射
強度の半値角をθ、リーダまたは／およびライタユニッ
ト１ａ、１ｂと非接触ＩＣカード２ａ、２ｂとの間で目
標とする通信距離をｈ、通信領域の幅をｗ、リーダまた
は／およびライタユニット間の距離をｄで表している。
非接触ＩＣカード２ａ、２ｂに搭載したカードＩＣチッ
プ２０２を駆動して通信を行うための十分な電力を、リ
ーダまたは／およびライタアンテナ１０１ａ、１０１ｂ
からの放射電磁界強度の半値以上で誘起する様に設定
し、目標とする通信距離ｈにおけるリーダまたは／およ
びライタアンテナ１０１ａ、１０１ｂの放射強度の半値
幅を目標とする通信領域の幅ｗと等しくなるように設定
すると、通信距離ｈと通信領域ｗとの関係は式（１）で
表せる。

【００４７】ｗ＝２×ｈ×ｔａｎ（θ／２）…（１） この時、リーダまたは／およびライタユニット１ａから
みて非接触ＩＣカード２ｂは通信領域外に存在し、また
リーダまたは／およびライタユニット１ｂからみて非接
触ＩＣカード２ａは通信領域外に存在する。つまり図３
に示すように複数のリーダライタユニット１ａ、１ｂと
複数の非接触ＩＣカード２ａ、２ｂが隣接して存在し、
リーダライタユニット１ａと非接触ＩＣカード２ａおよ
びリーダライタユニット１ｂと非接触ＩＣカード２ｂと
が互いに独立して電力の授受および／またはデータの通
信を行う場合、リーダライタユニット１ａと１ｂおよび
非接触ＩＣカード２ａと２ｂとは式（２）に示す距離ｄ
だけ離れれば互いに干渉しあうことはない。

【００４８】ｄ＞２×ｈ×ｔａｎ（θ／２）…（２） 例えばリーダまたは／およびライタアンテナ１０１ａお
よび１０１ｂをスパイラル形状とすると半値角θは約９
０度になり、目標とする通信距離ｈを２０ｃｍとする
と、リーダライタユニット１ａ、１ｂと非接触ＩＣカー
ド２ａ、２ｂはそれぞれ４０ｃｍ以上離して設置すれば
互いに干渉せず独立に電力の授受および／またはデータ
の通信が可能となる。

【００４９】なお、上述の説明においては、リーダまた
は／およびライタユニット１ａ、１ｂに設置したリーダ
または／およびライタアンテナをスパイラル形状とした
場合について述べたが、本発明はこれに限らず種々のア
ンテナ形状のものを適用できる。つまりアンテナ形状お
よびアンテナ駆動電力から放射強度を計算または測定し
目標とする通信距離における通信領域の幅ｗを求め、隣
接した複数のリーダライタユニットおよび複数の非接触
ＩＣカードとを距離ｗ以上離して配置すればよい。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、近接されるＩＣカード
に対して電磁結合方式または電磁誘導方式等により電力
または／および信号の授受を行うリーダまたは／および
ライタと非接触ＩＣカードからなる非接触ＩＣカードシ
ステムにおいて、隣接配置したリーダまたは／およびラ
イタ装置からの影響を取り除くことにより非接触ＩＣカ
ードシステムの高信頼性化を実現することができる。

【００５１】また、複数のリーダまたは/およびライタ
装置の有する電磁界発生手段を同期させて駆動すること
により、リーダまたは/およびライタ装置間のnull点の
位置が移動しないので、隣接配置したからの影響を取り
除くことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るリーダまたは／およびライタユニ
ットと非接触ＩＣカードとの間において電磁結合方式ま
たは電磁誘導方式等によって電力伝送および通信を行う
ことを示した概略構成斜視図である。

【図２】本発明に係る非接触ＩＣカードシステムで第一
の実施形態を示す図である。

【図３】本発明に係る非接触ＩＣカードシステムで第一
の実施形態についてリーダまたは／およびライタユニッ
トを示す図である。。

【図４】本発明に係る非接触ＩＣカードシステムで第一
の実施形態についてリーダまたは／およびライタユニッ
トを示す図である。。

【図５】本発明に係るリーダまたは／およびライタユニ
ットと非接触ＩＣカードとの間において電磁結合方式ま
たは電磁誘導方式等によって電力伝送および通信を行う
ことを示したシステム図である。

【図６】本発明に係る非接触ＩＣカードシステムで用い
る電力電送波およびデータ通信変調波を示す図である。

【図７】本発明に係る非接触ＩＣカードシステムで用い
るキャリア信号を示す図である。

【図８】本発明に係る非接触ＩＣカードシステムで第二
の実施形態を示す図である。

【符号の説明】

１…リーダまたは／およびライタユニット、２…非接触
ＩＣカード、３…カードキャリア、４…磁性体、５…周
面側金属板、１０１…リーダライタアンテナ、２０１…
カードアンテナコイル、２０２…カードＩＣチップ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上坂 晃一 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 吉野 亮三 神奈川県秦野市堀山下１番地株式会社日立 製作所汎用コンピュータ事業部内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ICカードに対して少なくとも電力の供給も
   しくは通信を行う第一、第二のリーダまたは/およびラ
   イタ装置を備え、 該第一のリーダまたは/およびライタ装置が発生する電
   磁界の位相と、該第二のリーダまたは/およびライタ装
   置が発生する電磁界の位相とをほぼ逆位相としたことを
   特徴とするリーダまたは/およびライタシステム。
2. 【請求項２】前記第一のリーダまたは/およびライタ装
   置の有する電磁界発生手段を第一の位相を有する電流、
   電圧、電力のいずれかにより駆動し、かつ前記第二のリ
   ーダまたは/およびライタ装置の有する電磁界発生手段
   を該第一の位相とほぼ逆位相の第二の位相を有する電
   流、電圧、電力のいずれかにより駆動することにより、
   前記第一のリーダまたは/およびライタ装置が発生する
   電磁界の位相と、前記第二のリーダまたは/およびライ
   タ装置が発生する電磁界の位相とをほぼ逆位相としたこ
   とを特徴とする請求項１記載のリーダまたは/およびラ
   イタシステム。
3. 【請求項３】前記第一のリーダまたは/およびライタ装
   置が発生する電磁界と前記第二のリーダまたは/および
   ライタ装置が発生する電磁界とのnull点を前記第一のリ
   ーダまたは/およびライタ装置と前記第二のリーダまた
   は/およびライタ装置との間に位置させるように前記第
   一の位相と前記第二の位相とを逆位相に設定したことを
   特徴とする請求項２記載のリーダまたは/およびライタ
   システム。
4. 【請求項４】前記第一、第二のリーダまたは/およびラ
   イタ装置の有する電磁界発生手段をコイルで構成し、前
   記第一、第二のリーダまたは/およびライタ装置の有す
   るコイルに流れる電流の向きを逆にすることにより、前
   記第一のリーダまたは/およびライタ装置が発生する電
   磁界の位相と、前記第二のリーダまたは/およびライタ
   装置が発生する電磁界の位相とをほぼ逆位相にしたこと
   を特徴とする請求項１記載のリーダまたは/およびライ
   タシステム。
5. 【請求項５】前記第一、第二のリーダまたは/およびラ
   イタ装置の有する電磁界発生手段をコイルで構成し、前
   記第一、第二のリーダまたは/およびライタ装置の有す
   るコイルの巻く向きを逆にすることにより、前記第一の
   リーダまたは/およびライタ装置が発生する電磁界の位
   相と、前記第二のリーダまたは/およびライタ装置が発
   生する電磁界の位相とをほぼ逆位相にしたことを特徴と
   する請求項１記載のリーダまたは/およびライタシステ
   ム。
6. 【請求項６】前記第一、第二のリーダまたは/およびラ
   イタ装置の有する電磁界発生手段を同期させて駆動する
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のリー
   ダまたは/およびライタシステム。
7. 【請求項７】ICカードに対して少なくとも電力の供給も
   しくは通信を行う第一、第二のリーダまたは/およびラ
   イタ装置を備え、 該第一のリーダまたは/およびライタ装置の有するアン
   テナコイルの中心と該第二のリーダまたは/およびライ
   タ装置の有するアンテナコイルの中心との距離d、規格
   値等の目標値として設定されるICカードと該第一のリー
   ダまたは/およびライタ装置もしくは該第二のリーダま
   たは/およびライタ装置との間の許容通信距離h、該第一
   のリーダまたは/およびライタ装置もしくは該第二のリ
   ーダまたは/およびライタ装置の有するアンテナコイル
   から発生する電磁界の半値角θとの関係が d＞2×h×tan(θ/2) を満足するように該第一、第二のリーダまたは/および
   ライタ装置を配置したことを特徴とするリーダまたは/
   およびライタシステム。
8. 【請求項８】前記第一のリーダまたは/およびライタ装
   置と、前記第二のリーダまたは/およびライタ装置とが
   隣接するように配置されていることを特徴とする請求項
   １から７のいずれかに記載のリーダまたは/およびライ
   タシステム。
9. 【請求項９】ICカードと、請求項１から８のいずれかに
   記載のリーダまたは/およびライタシステムとを備えた
   通信システムであって、 該ICカードが前記第一のリーダまたは/およびライタ装
   置との間で少なくとも電力の供給もしくは通信を行う場
   合において、該ICカードが前記第二のリーダまたは/お
   よびライタ装置との間で少なくとも通信を行わないよう
   に前記第一、第二のリーダまたは/およびライタ装置を
   駆動するとことを特徴とする通信システム。