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この項目の情報は公開日時点(2001年1月26日)のものです。
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図面 (2)

課題

読取装置から送信される電磁誘導波により必要な電力を得て、所望の情報を読取装置に送出する非接触カードを含む非接触カード装置を提供する。

解決手段

非接触カード装置は読取装置と非接触カードとからなり、読取装置は第1の周波数を有する電磁誘導波を非接触カードに送出し起電力を生成させ、非接触カードは第1の周波数を分周した第2の周波数を有する電磁誘導波を読取装置に送出して読取装置は非接触カードの存在及び動作状態を確認し、その後、読取装置は非接触カードを機能させる情報を変調した第1の周波数を有する電磁誘導波を非接触カードに送出して、タイミングクロックと共に復調された信号を非接触カードの不揮発性記憶素子に与えて所望の情報を読出し或いは記憶させ、不揮発性記憶素子からの情報を変調した第2の周波数を有する電磁誘導波を読取装置に送出する。

概要

背景

主として金銭に関連する情報を取り扱うカードとして、非接触カードが種々提案されている。しかし、このような非接触カードは金銭情報を扱う性質上、高度な暗号処理を用いた偽造防止改ざん防止対策が求められ、それ故、必然的に制御プログラム暗号解読処理が必要となって前記非接触カードには高価なマイクロコンピュータを搭載しなければならない。

しかしながら、前記非接触カードの使途によっては、その扱う情報が金銭に関するものではあるにしても、例えば、ファクトリーオートメションにおける生産管理貨物輸送配送における商品名、配送先配送日配送元等の記録、ビルマンション等のドア管理、医療管理システム等必要以上に高度な秘匿性は要求されない利用分野が存在する。

また、従来の非接触カードにおいては、電源として電池が用いられているので、電源部には機械的接触部を必要とすると共に、電池交換等の維持管理が必要となる。

概要

読取装置から送信される電磁誘導波により必要な電力を得て、所望の情報を読取装置に送出する非接触カードを含む非接触カード装置を提供する。

非接触カード装置は読取装置と非接触カードとからなり、読取装置は第1の周波数を有する電磁誘導波を非接触カードに送出し起電力を生成させ、非接触カードは第1の周波数を分周した第2の周波数を有する電磁誘導波を読取装置に送出して読取装置は非接触カードの存在及び動作状態を確認し、その後、読取装置は非接触カードを機能させる情報を変調した第1の周波数を有する電磁誘導波を非接触カードに送出して、タイミングクロックと共に復調された信号を非接触カードの不揮発性記憶素子に与えて所望の情報を読出し或いは記憶させ、不揮発性記憶素子からの情報を変調した第2の周波数を有する電磁誘導波を読取装置に送出する。

目的

空中線近傍において、距離の3乗に反比例して減衰する静電電界と、距離の2乗に反比例して減衰し磁界成分に依存する誘導電界と、距離に反比例して減衰し、所謂一般に電波といわれる放射電界とが知られているが、本発明においてはキロヘルツオーダー低周波数領域適合し、空中線を小さくでき、しかも数10cmから1m程度の伝搬距離の短い前記磁界成分に依存する誘導電界を利用した電磁波(以下、電磁誘導波という)を用いて、読取装置から送信される誘導電界による電磁誘導波により必要な電力を得て所定の動作をすると共に、所望の情報を前記読取装置に送出する非接触カードを含む非接触カード装置を提供することにあり、また、電池及び高価なマイクロコンピュータを搭載せず、簡単な機能により情報処理を行うことのできる非接触カードを提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

読取装置非接触カードとからなる非接触カード装置であって、前記読取装置は第1の周波数を有する電磁誘導波を前記非接触カードに送出して前記非接触カードの内部回路を動作させる起電力を生成させ、前記起電力が前記内部回路を動作させるのに必要な値に達すると、前記非接触カードは前記第1の周波数を分周した第2の周波数を有する電磁誘導波を前記読取装置に送出して前記読取装置は前記非接触カードの存在及び動作状態を確認し、前記非接触カードの存在及び動作状態の確認後、前記読取装置は前記非接触カードを機能させる情報を変調した前記第1の周波数を有する電磁誘導波を前記非接触カードに送出して、タイミングクロックと共に復調された信号を前記非接触カードの不揮発性記憶素子に与えて所望の情報を読出し或いは記憶させ、前記不揮発性記憶素子からの情報を変調した前記第2の周波数を有する電磁誘導波を前記読取装置に送出することを特徴とする非接触カード装置。

請求項2

前記読取装置と前記非接触カードとから送出される前記各情報はASK変調されることを特徴とする請求項1記載の非接触カード装置。

請求項3

前記読取装置と前記非接触カードとはそれぞれ送信アンテナ受信アンテナとが相互にほぼ5分の1だけ重なり合うように配列された磁界型空中線部を有することを特徴とする請求項1記載の非接触カード装置。

技術分野

0001

本発明は、誘導電界による電磁誘導波を用いて、読取装置から送信される前記電磁誘導波により必要な電力を得て所定の動作をすると共に、所望の情報を前記読取装置に送出する非接触カードを含む非接触カード装置に関する。

背景技術

0002

主として金銭に関連する情報を取り扱うカードとして、非接触カードが種々提案されている。しかし、このような非接触カードは金銭情報を扱う性質上、高度な暗号処理を用いた偽造防止改ざん防止対策が求められ、それ故、必然的に制御プログラム暗号解読処理が必要となって前記非接触カードには高価なマイクロコンピュータを搭載しなければならない。

0003

しかしながら、前記非接触カードの使途によっては、その扱う情報が金銭に関するものではあるにしても、例えば、ファクトリーオートメションにおける生産管理貨物輸送配送における商品名、配送先配送日配送元等の記録、ビルマンション等のドア管理、医療管理システム等必要以上に高度な秘匿性は要求されない利用分野が存在する。

0004

また、従来の非接触カードにおいては、電源として電池が用いられているので、電源部には機械的接触部を必要とすると共に、電池交換等の維持管理が必要となる。

発明が解決しようとする課題

0005

空中線近傍において、距離の3乗に反比例して減衰する静電電界と、距離の2乗に反比例して減衰し磁界成分に依存する誘導電界と、距離に反比例して減衰し、所謂一般に電波といわれる放射電界とが知られているが、本発明においてはキロヘルツオーダー低周波数領域適合し、空中線を小さくでき、しかも数10cmから1m程度の伝搬距離の短い前記磁界成分に依存する誘導電界を利用した電磁波(以下、電磁誘導波という)を用いて、読取装置から送信される誘導電界による電磁誘導波により必要な電力を得て所定の動作をすると共に、所望の情報を前記読取装置に送出する非接触カードを含む非接触カード装置を提供することにあり、また、電池及び高価なマイクロコンピュータを搭載せず、簡単な機能により情報処理を行うことのできる非接触カードを提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

非接触カード装置は読取装置と非接触カードとからなり、前記読取装置は第1の周波数を有する電磁誘導波を前記非接触カードに送出して前記非接触カードの内部回路を動作させる起電力を生成させ、前記起電力が前記内部回路を動作させるのに必要な値に達すると、前記非接触カードは前記第1の周波数を分周した第2の周波数を有する電磁誘導波を前記読取装置に送出して前記読取装置は前記非接触カードの存在及び動作状態を確認し、前記非接触カードの存在及び動作状態の確認後、前記読取装置は前記非接触カードを機能させる情報を変調した前記第1の周波数を有する電磁誘導波を前記非接触カードに送出して、タイミングクロックと共に復調された信号を前記非接触カードの不揮発性記憶素子に与えて所望の情報を読出し或いは記憶させ、前記不揮発性記憶素子からの情報を変調した前記第2の周波数を有する電磁誘導波を前記読取装置に送出している。

発明を実施するための最良の形態

0007

本発明における非接触カード装置は読取装置と非接触カードとから構成され、前記読取装置は第1の周波数を有する電磁誘導波を前記非接触カードに送出して前記非接触カードの内部回路を動作させる起電力を生成させ、前記起電力が前記内部回路を動作させるのに必要な値に達すると、前記非接触カードは前記第1の周波数を分周した第2の周波数を有する電磁誘導波を前記読取装置に送出して前記読取装置は前記非接触カードの存在及び動作状態を確認し、前記非接触カードの存在及び動作状態の確認後、前記読取装置は前記非接触カードを機能させる情報を変調した前記第1の周波数を有する電磁誘導波を前記非接触カードに送出して、タイミングクロックと共に復調された信号を前記非接触カードの不揮発性記憶素子に与えて所望の情報を読出し或いは記憶させ、前記不揮発性記憶素子からの情報を変調した前記第2の周波数を有する電磁誘導波を前記読取装置に送出するようにされており、前記読取装置と前記非接触カードとから送出される前記各情報はASK変調され、また、前記読取装置と前記非接触カードとはそれぞれ送信アンテナ受信アンテナとが相互にほぼ5分の1だけ重なり合うように配列された磁界型空中線部を有している。

0008

図1は読取装置10を構成するブロック図を示し、前記読取装置10は、電力制御を行うと共に変調信号出力を与え、さらに受信信号入力、磁界強度検出入力及びアナログ信号入力を受ける主制御装置11と、前記主制御装置11に結合された6.144MHzの水晶発振器12と、前記水晶発振器12に接続された1/24分周器13と、前記分周器13に接続された波形整形器14と、前記波形整形器14に接続された50%ASK(Amplitude ShiftKeying)変調器15と、前記変調器15に接続された電力増幅器16と、前記電力増幅器16に接続された送信アンテナ17と受信アンテナ18とを有するループ状の磁界型空中線部19と、前記受信アンテナ18に結合された帯域濾波器20と、前記帯域濾波器20に接続された増幅器21と、前記増幅器21に接続された復調器22と、前記復調器22に接続され、前記主制御装置11に前記受信信号入力を与える波形整形器23と、前記受信アンテナ18における前記電磁誘導波の磁界強度を検出し、前記主制御装置11に対して前記磁界強度検出入力を与える磁界強度検出器24と、検出された磁界強度に応じて前記増幅器21の利得を制御する自動利得調整器25と、前記復調器22に接続され、前記主制御装置11に対して前記アナログ信号入力を与え、送信電力を制御するA/D変換器26とを備えている。

0009

図2は非接触カード30を構成するブロック図を示し、前記非接触カード30は、前記送信アンテナ17から放射された前記電磁誘導波を受ける受信アンテナ31と送信アンテナ32とからなるループ状の磁界型空中線部33と、前記受信アンテナ31にそれぞれ結合された電力生成器34、復調器35、1/128分周器36及び1/4分周器37と、前記電力生成器34に接続され、回路各部に電源を供給する電圧安定器38と、前記1/128分周器36からの2KHzタイミングクロックと共に前記復調器35からの読出し信号或いは新たなデータが入力され、所定の情報が記憶された不揮発性記憶素子(EEPROM)39と、前記不揮発性記憶素子39から出力されるデータを受け、前記送信アンテナ32に結合された前記1/4分周器37に接続された100%ASK変調器40とから構成されている。

0010

次に、前記読取装置10及び前記非接触カード30の機能、動作について説明する。本発明における前記読取装置10と前記非接触カード30とからなる非接触カード装置の基本的な考え方は、前記読取装置10から前記非接触カード30に前記電磁誘導波により電力の伝送を行って前記非接触カード30を動作させ、動作後に前記不揮発性記憶素子39に記憶された情報或いはデータを読出し、或いは前記不揮発性記憶素子39において前記読取装置10から送信された情報を記憶すると共に情報の変更、追加、削除等を行い、前記非接触カード30より送出される情報の管理を前記読取装置10において行うことにある。

0011

前記読取装置10は前記非接触カード30より送り返される前記電磁誘導波の強度を常に監視しており、前記送信アンテナ17より送出される前記電磁誘導波は前記非接触カード30が動作するのに必要な送信電力となるように制御されており、最低数10mWから最大数Wまで可変される。前記非接触カード30の存在確認のための探知状態においては、その送信電力は数10mWから数Wまで時間と共に上昇していく、所謂ランプ波形状で送出され、前記非接触カード30よりの応答が検出された際、検出時の送出電力より多少高い電力に保持される。

0012

また、その周波数として、電力伝送を効率よく行うために300KHz以下の256KHzの周波数を用いており、これは安定な水晶振動子を用いた6.144MHzの前記水晶発振器12からの信号を前記1/24分周器13により分周することにより得ている。なお、同様に電力伝送の効率を考慮して前記非接触カード30からの周波数は前記1/4分周器37により分周された64KHzである。

0013

前記主制御装置11から出力される変調信号は前記50%ASK変調器15に印加され、その変調度は100%でなく50%であるが、これは必ず搬送波残留させて前記非接触カード30の動作中、タイミン周波数生成とぎれないようにするためであり、また、前記非接触カード30の探知状態及び検出後の初期状態においては無変調状態をとるようにされている。

0014

前記非接触カード30においては、前記読取装置10からの256KHzの無変調電磁誘導波を前記受信アンテナ31を介して受信すると、その磁界強度に比例した起電力が前記電力生成器34で生成し、この起電力が内部回路を動作させるのに必要な値に達すると、送信周波数を生成する前記1/4分周器37が起動して前記送信アンテナ32を介して前記起電力に比例する64KHzの前記電磁誘導波が前記読取装置10に送信される。

0015

送信された64KHzの前記電磁誘導波は前記読取装置10の前記受信アンテナ18で受信されて前記帯域濾波器20、前記増幅器21及び前記復調器22を介して前記磁界強度検出器24で検出され、前記読取装置10は前記非接触カード30の存在及び動作状態を認識する。

0016

前記読取装置10が前記したように前記非接触カード30の存在及び動作状態を確認すると、前記主制御装置11は前記非接触カード30を機能させる情報を変調信号出力として前記50%ASK変調器15に印加して256KHzの変調電磁誘導波が前記送信アンテナ17から送信される。

0017

前記変調電磁誘導波は前記読取装置10の前記受信アンテナ18で受信され、前記復調器35及び前記1/128分周器36を介して前記2KHzタイミングクロックと共に復調された信号を前記不揮発性記憶素子39に与えて所望の情報を読出し、或いは記憶させている。

0018

前記不揮発性記憶素子39からの情報或いはデータは前記100%ASK変調器40により変調されて前記1/4分周器37を介して前記送信アンテナ32を通して前記64KHzの変調電磁誘導波が前記読取装置10に送信される。

0019

送信された64KHzの前記変調電磁誘導波は前記読取装置10の前記受信アンテナ18で受信されて前記帯域濾波器20、前記増幅器21、前記復調器22及び前記波形整形器23を介して受信信号入力として検出され、前記読取装置10は前記非接触カード30の必要な情報を得ている。

0020

前記読取装置10及び前記非接触カード30において使用するそれぞれ前記磁界型空中線部19の前記ループ状の送信アンテナ17と前記ループ状の受信アンテナ18並びに前記磁界型空中線部33の前記ループ状の受信アンテナ31と前記ループ状の送信アンテナ32に関して、これらを装置内或いは1つの筐体内に配置する場合、相互の影響を最小限とするため、前記送信アンテナ17と前記受信アンテナ18、及び前記受信アンテナ31と前記送信アンテナ32はそれぞれ相互にほぼ5分の1だけ重なり合うように配列されている。これは実験結果により得られたものであり、このような配置により通常使用される分波器を必要とせず、装置を一層コンパクトで簡単な構造とすることが可能となった。

発明の効果

0021

本発明においては、電磁波として、キロヘルツオーダーの低周波数領域に適合し、空中線を小さくでき、しかも伝搬距離の短い前記磁界成分に依存する誘導電界を利用した電磁誘導波を用いているので、空中線部を小型化でき、読取装置及び非接触カード内に配置することができ、また、非接触カードは不揮発性記憶素子(EEPROM)を用いているので、高価なマイクロコンピュータを必要とせず、簡単な機能により情報処理を行うことができる。さらに、読取装置及び非接触カード間の電力及び情報の授受は電磁誘導波を用いているので、非接触カードには電源として電池が不要となり、スイッチ等の機械的接触部を必要とせず、高機能でコンパクトであり、しかも安価な非接触カードが得られる。また、読取装置及び非接触カード間の情報の授受は連続して、即ち、送信しながら受信することができる。

図面の簡単な説明

0022

図1本発明の実施例による読取装置を示すブロック図である。
図2本発明の実施例による非接触カード示すブロック図である。

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0023

10…読取装置、11…主制御装置、12…水晶発振器、13…分周器、14…波形整形器、15…変調器、16…電力増幅器、17…送信アンテナ、18…受信アンテナ、19…磁界型空中線部、20…帯域濾波器、21…増幅器、22…復調器、23…波形整形器、24…磁界強度検出器、25…自動利得調整器、26…A/D変換器、30…非接触カード、31…受信アンテナ、32…送信アンテナ、33…磁界型空中線部、34…電力生成器、35…復調器、36…分周器、37…分周器、38…電圧安定器、39…不揮発性記憶素子、40…変調器

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