JPS61283981A - 集積回路カ−ド - 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】 「産業上の利用分野」 集積回路カードは通称ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　　
Ｃ１ｒｃｕｉｔ）カードと呼ばれているもので、半導体
メモリやその書き込み読み出し動作を行なうコンピュー
タ制御回路などを搭載したカード状平面回路として知ら
れている。５　以下、本文では「集積回路カード」をｒ
ｌｃカード」と略称して説明する。

ＩＣカードは、超小形化された集積メモりすなはち大容
量記憶装置を内蔵できるという特徴を生かして、電子預
金通帳、ホームショッピング用キーカード、医療カルテ
カード、顧客管理カードおよびその他＋１ｐＦＡ機器や
ＯＡ機器用の端末機オペレータカードなどとして広く普
及しようとしている。

本発明は、このようなＩＣカードにおいて、現在有接点
で行なわれている情報の入出力用端子を無端子化し、電
磁波を伝送媒体として動作させるようにしたことを特徴
とするものである。従って有接点に伴う接触不良や摩耗
あるいは腐食など信頼性の低下につながる要因を持たな
いので、高性能かつ安全なＩＣカー１ことして多方面に
適用できる。

「従来の技術」 従来、ＩＣカードの入出力用端子と、その情報の書き込
み・読み出しを行なう装置との門続には、上述の如くコ
ネクタを介した有接点方式がとられている。従って常に
有接点に伴う多くの劣化の要因を含んでおり、著しく信
頼性に欠ける恐れがあった。

また現在ＩＣカードに搭載されているＩＣメモリは、書
き込み・読み出し時においてのみその動作に必要な電源
をコネクタを通して供給し、情報の保持は無電源でよい
ものがある。しかし半導体　。

メモリの多くがそうであるように、その情報保持に電源
を必要とするものでは電池を内蔵させているが、この電
池と連携する端子が汚れてくると自然放電を生じたり、
誤動作の原因になるという欠点がある。

「発明の目的」 本発明の目的は、ＩＣカー１・の無端子化をはかり、情
報信号の書き込み・読み出し処理を行なう駆動装置との
信号の授受および動作電力の伝送を、電磁波を伝送媒体
として行なうことの出来る、高性能かつ安定なＩＣカー
ドを提供することにある。

「発明の概要」 本発明は記憶装置やその情報制御回路などを搭載し５た
１、Ｃカードにおいて、外部に設置された駆動装置から
電磁波を伝送媒体とし、その動作に必要な電力と情報信
号の授受を司るコイルおよびそ、の処理回路を内蔵した
ことを特徴とするものである。

「発明の構成」 一般にＩＣカードは機能的にみて、その情報内容の読み
出し専用のものと、書き込みと読み出しとの両機能を備
えたものとの２種類に大別される。

いずれにしてもＩＣカードによる情報の運用にあたって
は別途に外部的に備えられる書き込み・読み出し装置（
以下、駆動装置と呼ぶ）が必要不可欠なものである。

依って本発明は、ＩＣカードおよびこれに不可欠な駆動
装置とから構成されるシステムとして、その構成内容お
よび情報信号の伝送機構などが説明されるべき性質のも
のである。

本発明におけるＩ’Ｃカードと前記駆動装置との間で相
互に行なう信号の伝送は、両者にそれぞれ設置した送信
用と受信用とのコイルを互いに対向させた状態において
、この間を電磁波によって伝播させ相手のコイルに誘導
的に伝送して情報処理を行なわせるものである。′　゛ この場合、電力や情報信号を伝送する媒体として用いら
れる電磁波としては、商用周波数以上の交流で低周波か
らマイクロ波を含む無線周波領域のものが適用できる。

従って送信用と受信用との１対のコイル間の伝送および
その処理回路で扱える情報信号は、一般的にはシリアル
形式の信号である。□そして各種のパルス変調や周波数
変調を行なうことによる時分割方式により多重の信性伝
送を可能とするものである。しかしＩＣカードの運用の
目的あるいは要求される処理の内容によっては、複数の
コイルを配置して並列的に動作させるように構成するこ
とも有効である。

そしてこれらのコイルの形状としては出来るだけ扁平な
ものが要求される。従ってシートコイルのような単層ま
たは積層の平面状コイルが、薄板状の電子回路付近に添
わせるような層状あるいはカードの両面を包被するよう
な構゛成などで適用さｈｉ・　　　　　　　　　　　　
　　　　　　）ＩＣカード全体の構成内容は上述のよう
に機能　　　　　ｌによって相違するが、書き込みと読
み出しとの両機能を備えたものでは基本的に電力受信ブ
ロックと送受信ブロック・およびデータ保持ブロックか
ら成る。そして電力の発送と情報信号の書き込み・読み
出し処理を行なう駆動装置は、電力送信ブロックと送受
信ブロックおよび制御ブロックなどから構成されている
。

すなはち駆動装置において、電力送信ブロックは電灯線
や電池または発電素子等によって動作するもので、所定
の電磁波を発振し送信コイルから放射する。また送受信
ブロックはＩＣカートに対して所望するデータの７トレ
スや識別符号などに関する制御命令を、送受信コイルを
介して送信しあるいはその応答を得る機能を備えている
。そして制御ブロックはこれらの情報制御を行なうと共
に、データの編集機能や関連する他のシステムなどと通
信する機能をもっている。

ＩＣカードにおいては、駆動装置から電磁波を伝送媒体
として送られてきたデータや制御命令などの情報信号を
送受信ブロックのデータ受信コイルで受信し、これを情
報処理回路でデコードその他の処理を施した後、要求さ
れたデータを選択しその情報信号を駆動装置に対して伝
送する。データ保持ブロックはいうまでもなくＩＣメモ
リなどのデータ記憶回路を主体とするものである。そし
。

て電力受信ブロックは、電力受信コイルで受信した電磁
波による電力な１．　Ｃカー１・の各処理回路で必要な
動作電源として供給すると共に、その受信した電力の一
部で整流平滑回路に付帯した電池を充電しておき、これ
をデータ保持用その他各ブロックで必要とする動作電源
として供給させる。

なは電磁波を伝送媒体とする電力および情報信号の伝送
には、次の２つの方法が考えられる。

（ａ）駆動装置の電力送信ブロックから、ＩＣカードの
電力受信ブロックに対し電磁波によって電力を送る場合
、その電磁波に何等かの方法でデータや制御命令などの
情報信号を重畳して伝送する方式。

（ｂ）駆動装置に電力発送専用の送信ブロックを設け、
データや制御命令等の情報信号の送受信ブロックとは別
系統にする方式。

このうち（、ａ）の方式は電力伝送効率かや画成下する
可能性はあるが、全体的に装置を小型化できる利点があ
る。他方（ｂ）の方式は電力伝送効率は良いが、伝送系
統が多くなるため装置が大型化しかつコスト高になると
いう短所がある。

また駆動装置とＩＣカードに共通のクロックが必要な場
合（例えばデータをシリアルで送、る場合のボーレイト
クロックを共用する場合など）は、く８） 電力伝送の電磁波をその周波数で変調するか、または電
力伝送の周波数を伝送したいクロッｉ同波数の整数倍に
しておけば、ＩＣカートと駆動装置間でスケールを合わ
せることにより共通のクロックで動作させることが出来
る、ので機能の安定化をはかることができや。

上述のように本発明のＩＣカードは、電磁波による送信
および受信用のコイルとその処理回路を内蔵させること
により、入出力端の無端子化をはかったものである。し
かしその一部に接地用その他必要に応じて、従来と同様
の端子を設けて動作させる部分を併用することができる
。

「発明の実施例」 第１図は前述の（ａ、＞の方式に相当する本発明の実施
例を示す図で、図８左側の部分すなはちＡはＩＣカード
を、またＢは駆動装置のブロックダイアグラムを示して
いる。

駆動装置Ｂから１．ＣカードＡヘデータを書き込む時は
、ま、ずホストコンピュータなどとの通信や　゛データ
編集機能などを持つデータ処理部１から送。

り出されたシリアルデータを、電力発送用の発振回路２
によって駆動されるＦ、／Ｓ（１！１波数シフト）変調
、回路４によりＦ／Ｓ変調波にする。これをパワーアン
プ５によって電力増幅したのち電力送信コイル６から電
磁波として伝播、させる。

この場合、データ処理部１から送り出すデータは、ＩＣ
カードＡ内のデータを格納しであるアト。

レスやその書き込み・読み出し命令などに関する情報信
号である。一般にこれらのデータは並列デー、アで扱わ
れることが多いので、発振回路２の発振周波数を周波数
デバイダ３によって逓減したボーレイトクロックＢＲを
参照して、あらかじめ？リアルデータに変換（以下、Ｐ
／Ｓ変換と呼ぶ、）したのち送、り出すようにする。

前述の電力送信コイル６から放射された電力発送用の電
磁波は、ＩＣカードＡの電力受信コイル１０によって受
信、される。

そしてこの受信された電力の一部は、整流平滑回路、１
１により直流化され、電源ＥとしてＩＣカードＡ内の各
ブロックにおける処理回路および整流平滑回路１１に付
帯して内蔵させた電池の充電用として供給される。

また受信された電力の他の一部は、周波数デバイダ３に
より逓減して駆動装置Ｂにおけるボーレイトクロックと
共通のＢＲに戻してから、コントローラ１２に供給する
。

そしてさらに電力と共に受信されたデータ信号は、Ｆ／
Ｓ検波回路８によって元のシリアルデータに復調する。

その後インターフェース回路９を経て、マイクロコンピ
ュータやロジック回路で構成されるコントローラ１２に
入力される。この入力されたデータは、コントローラ１
２内部のプログラムによりボーレイトクロックＢＲを参
照して並列データに変換（以下、Ｓ／Ｐ変換と呼ぶ）を
行ない、その内容に応じた処理を行なう。

すなはちそのデータが書込み命令であれば続くデータを
メモリ１３に書き込む。

また読み出し命令であればメモリ１３に格納しである該
当の並列データを読み出し、プログラムによってＰ／Ｓ
変換を行なう。次いで電力受信コイルｌＯの出力の一部
を基準にし、伝送に適した周波数に変換する周波数変換
回路１４によって駆動されるＦ／Ｓ変調回路４により、
シリアルデー夕に対応したＦ／Ｓ変調波にする。これを
パワーアンプ５で電力増幅し、データ送信コイル１５か
ら電磁波のデータとして放射する。

これを駆動装置Ｂに読み込むためには、まずその電磁波
のデータをデータ受信コイル７によって受信する。これ
をＦ／Ｓ検波回路８によってシリアルデータに復調した
のち、電圧調整やバッファリングを行うインターフェー
ス回路９を経てデータ処理部ｌに入力する。データ処理
部１ではボーレイトクロックＢＲを参照してＳ／Ｐ変換
を行なった上で、ＩＣカードＡから読み出されたデータ
として必要な内部処理が行なわれる。

なお先に述べたように、コントローラ１２のプログラム
によってＰ／Ｓ変換やＳ／Ｐ変換を行なう場合とかハー
ドウェアで変換を行なう場合に、基準になる周波数がＦ
／Ｓ変調によって多少変動するが、ボーレイトクロック
の周波数が最大１５ｔ１す１ ％程度変動しても同期を損なうことがないような扱い方
ができる。またＦ／Ｓ変調に伴う周波数偏移は数％で足
りるから、■ｃカードＡと駆動装置Ｂ間の同期を損なう
ことはない。

第２図の実施例は、前述の（ｂ）の方式に相当するもの
で、同図ＡはＩＣカードを、またＢは駆動装置のブロッ
クダイアグラムを示している。

すなはちこの実施例は、ＩＣカード゛Ａと駆動装置Ｂと
の間で行なわれるデ］りその他の情報信号の授受を、デ
ータ送受信コイル１７と１８との間において電磁波によ
り伝送を行なわせようとするものである。

駆動装置ＢからＩＣカードＡに対しアドレスや制御命令
などの情報信号を□書き込む時は、前例と同様に並列デ
ータの情報信号はデータ処理部ｌでボーレイトクロック
ＢＲを参照してＰ／Ｓ変換し、発振回路２により駆動さ
れるＦ／Ｓ変調回路４によってＦ／Ｓ変調波にする。こ
れをパワーアンプ５により電力増幅し、データ処理部１
からの制御信号で切り替えられる送受信切替回路１６に
より出力方向に切り替え、データ送受信コイル１７から
電磁波として伝播させる。

この電磁波はＩＣカードへのデータ送受信コイル１８に
捕捉され、コントローラ１２０制御信号にもとすき入力
方向に切り替えられた送受信切替回路１６を経てＦ／Ｓ
検波回路８に入力される。

そしてこ＼で元のシリアルデータに復調され、インター
フェース回路９を経てコントローラ１２に入力される。

コントローラ１２の内部ではボーレイトクロックＢＲを
参照し、プログラムの内容に従ってＳ／Ｐ変換を行ない
並列データに変換する。

このデータが書き込み命令やそれに伴うアドレスである
ような場合には、その内容に応じてメモリ１３に番地な
どを設定し後続のデータを書き込む。

次に、ＩＣカードＡのデータを駆動装置Ｂに読み出す場
合について述へる。

読み出し命令を受けたコントローラ１２は、まずメモリ
１３に格納しである並列データを読み出し、このデータ
をボーレイトクロックＢＲを参照してＰ／Ｓ変換する。

そして電力受信コイル２０の出力を周波数変換回路１４
によって変換した周波数により、Ｆ／Ｓ変調回路４を駆
動してＦ／Ｓ変調波にする。これをパワーアンプ５によ
って電力増幅した後、送受信切替回路１６を経て送受信
コイル１８から電磁波として放射する。

次いでこの電磁波をデータ送受信コイル１７によって捕
捉し、入力方向に切り替えられた送受信切替回路１６を
経てＦ／Ｓ検波回路８に送られる。

こ−でシリアルデータに復調しインターフェース回路９
によって電圧レベルなどの調整を行なった後、データ処
理部１に人力することによって所期の読み出し動作を終
了する。

この場合、ＩＣカードへの各ブロックにある処理回路の
動作に必要とする電源は、駆動装置Ｂから次のように供
給される。すなはち発振回路２０発振出力をパワーアン
プ５によって電力増幅し、電力の発送専用の電力送信コ
イル１９から放射する。この電磁波による電力をＩＣカ
ードへの電力受信コイル２０によって捕捉し整流平滑回
路１１によって直流化した直流電源Ｅとして各回路に供
給される。依ってＩＣカード自体は無電源で動作できか
つ無端子であるという特色を有している。

なおＩＣカードＡにメモリバックアップ用その他の動作
に必要な電池を搭載する場合には、ＩＣカードを駆動装
置に装填した時点で整流平滑回路１１に付帯して内蔵さ
せた２次電池に対し、プログラムにより自動的にその都
度あるいは必要に応じて直流電源Ｅにより充電しておき
使用に供する。

また外部からの照射光を受光して発電する太陽電池等の
光電素子をＩＣカードに組み込み補助電源とする場合も
あり得る。

以上に述べた実施例では、前述のように電力伝送用の周
波数をボーレイトクロックの整数倍にしであるため、Ｉ
ＣカードＡと駆動装置Ｂの周波数デバイダ３０逓減率を
同じにしておけば共通のボーレイトクロックを得ること
ができ効果的である。

また情報信号の伝送手段としてＦ／Ｓ変調を用いた場合
について説明したが、これは無線通信などで通常用いら
れる各種の変調方式を適用できることはいうまでもない
。

またＩＣカードの使用目的に応じて適宜その構成および
処理回路の単純化をはかり得ることもまた自明のことで
ある。

第１図および第２図における電力送信コイル６と１９や
電力受信コイル１０と２０およびデータ送信コイル１５
とデータ受信コイル７あるいは送受信コイル１７と１８
などは種々の構成のものを適用し得るが、基本的には第
３図に示すようなコンデンサ２１を並列に接続したコイ
ル２２を用いることができる。

この場合、ＩＣカードや駆動装置に使用するコイル２２
は、第４図に示す如き単層または積層のプリント配線そ
の他の平面巻線を構成する。さらに第５図のＩＣカード
の断面図に示す如くコイル２２に添えて使用周波数に対
して十分な透磁率を有するようなフェライトなどの磁性
体コア２３を適用することにより、少ない巻線数でその
インダクタンスを大きくすることができる。

従ワてこのような平面状コイルの１対または複数対を互
いに近接対向させた状態で効率良く電磁波の授受を行な
わせるようにする。また特にＩＣカードの送信および受
信用のコイル２２の部分や処理回路部２４はプラスチッ
クなどの絶縁物の外被２５によってカバーし使用に供す
る。

ＩＣカードにおけるコイルの配置の仕方としては幾つか
の方式が考えられるが、１個または複数のコイルをカー
ドの面上で左右対称に配置しておき、駆動装置のコイル
部にどの向きで装填し対向させても同一の伝送作用が行
なわれるように構成するとか、カードの両面にそれぞれ
コイルを配置して電子回路をサンドイッチにするとか、
あるいは複数のコイルを互いに直交または斜交させて配
置することにより例えば電力用と情報信号用とのクロス
トークなどの防止をはかるとか、その他メモリや処理回
路への磁気的あるいは電気的誘導を防止するためのシー
ルド層を介在させるなど種々の構成が適用出来る。

「発明の効果」 本発明のＩＣカードは、その情報の書き込み・読み出し
を行なう駆動装置との間におけるデータや制御命令の伝
送に電磁波を用いて無接点で行なうものであるから、従
来のＩＣカードにおいて最大の不安定要因であった接続
端子の接触不良による誤動作等の事故を排除することが
できる。このように有接点に伴う接触不良や摩耗および
腐食あるいは接点相互間のリークなど信頼性の低下につ
ながる要因が一掃できることは大きな効果でありまた特
徴でもある。

そのうえＩＣカードと駆動装置との間において、電磁波
による電力および情報信号の授受を直接司るコイルは、
単層または積層のプリント配線あるいは真空蒸着技術な
どによって極く薄い平面状に、しかも任意の形状に緻密
に構成することができる。

そしてこのようなコイルは処理回路などと一体に固定さ
れて装着されるので、電気的動作が極めて安定でありし
かも堅牢であるという大きな効用を備えている。

さらに無端子でＩＣカードのデータの保持その他の動作
に必要な電力を駆動装置から送り込めるため、このＩＣ
カードは通常は電源を必要としない。しかもメモリのバ
ックアップ用電源などを必要とするＩＣカードにおいて
も、本発明のＩＣカードでは自動的に常時または必要に
応して内蔵の２次電池が充電さ４（で動作するので、定
期的な電池交換や殊更に行なう充電作業等を配慮する必
要が無く安定に使用できるという効用がある。　また電
力伝送用の周波数をＩＣカードと駆動装置相互間の基準
クロック（ボーレイトクロックなど）とすることにより
、回路構成を単純化することができると共に動作の安定
化をもたらすことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、それぞれ本発明の実施例を示す
ブロックダイアグラムである。第３図はは送信または受
信コイルの例を示す配線図、第４図はＩＣカードの例を
示す平面図そして第５図はＩＣカードの例を示す断面図
である。 符号１はデータ処理部、　２は発振回路、３は周波数デ
バイダ、　　　４はＦ／Ｓ変調回路、５はパワーアンプ
、　　　　６は電力送信コイル、／Ｑ　　ｎ＞ ７はデータ受信コイル、　　８はＦ’　／　Ｓ検波回路
、９はインターフェース回路、 １’Ｏは電力受信コイル、　　１１は整流平滑回路、１
２はコントローラ、　　　１３はメモリ、１４は周波数
変換回路、１５はデータ送信コイル・１６は送受信切替
回路、 １７と１８はデータ送受信コイル、 １９は電力送信コイル、　２０は電力受信コイル、２１
はコンデンサ、　　　　２２はコイル、２３は磁性体コ
ア、　　　２４は処理回路部、２５は外被、 Ａ！、ｔｌＣカード、　　　　　Ｂは□駆動装置、さ 芭 （ＡＵ） １図 ヤ２図 第３　図 膏４図 ）Ｋ５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）記憶装置やその情報制御回路などを搭載した集積
   回路カードにおいて、外部に設置された駆動装置から電
   磁波を伝送媒体とし、その動作に必要な電力と情報信号
   の授受を司るコイルおよびそれらの処理回路を内蔵した
   ことを特徴とする集積回路カード
2. （２）前記電力を伝送する電磁波の周波数またはその変
   調波を、集積回路カードと前記駆動装置との情報処理に
   おける共通のクロック源としたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の集積回路カード
3. （３）駆動装置から前記コイルによって受電した電力に
   より充電することのできる電池を内蔵しておき、これを
   前記記憶装置の情報保持および情報処理回路で必要とす
   る電源として動作させることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の集積回路カード