(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界を発生することによって、ＩＣカードとの通信を、非接触で行うＩＣカードのリーダ／ライタであって、
同一平面上に配置された複数の同一形状のコイルからなる複数のループアンテナと、
前記複数のループアンテナに電圧を印加する電圧印加手段と、
前記複数のループアンテナ全体を囲む大コイルと、
前記大コイルに接続される可変コンデンサと
を備え、
前記複数のループアンテナそれぞれは、前記電圧印加手段によって電圧が印加される１次コイルと、その１次コイルと相互誘導を生じる２次コイルと、その２次コイルに接続されたコンデンサとで構成され、
前記２次コイルと前記コンデンサとで形成される共振回路の共振周波数は、前記大コイルおよび前記可変コンデンサによって調整される
ことを特徴とするＩＣカードのリーダ／ライタ。
【請求項２】
前記複数のループアンテナは、所定の長方形を、その縦または横方向に等分するように配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載のＩＣカードのリーダ／ライタ。
【請求項３】
前記複数のループアンテナは、所定の長方形を、その重心を通る線分で等分するように配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載のＩＣカードのリーダ／ライタ。
【請求項４】
前記大コイルおよび可変コンデンサの接続点の電圧に対応して、復調を行う復調手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載のＩＣカードのリーダ／ライタ。
【請求項５】
前記複数のループアンテナそれぞれの、前記２次コイルとコンデンサとの接続点の電圧を検波したものに重み付けをして加算する加算手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のＩＣカードのリーダ／ライタ。
【請求項６】
前記加算手段の出力を復調する復調手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項５に記載のＩＣカードのリーダ／ライタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば自動改札システムなどにおいて、定期券などとして用いられるＩＣカードと非接触で通信を行うＩＣカードのリーダ／ライタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、例えば自動改札システムなどで用いられている定期券には、磁気的に情報が記録されており、自動改札機では、定期券が挿入されると、その磁気記録がなされている部分に磁気ヘッドを接触させて、情報を読み取るようになされている。
【０００３】
このため、利用者は、定期券をケースに収納している場合には、そこから取り出して、自動改札機に挿入する必要があり、面倒であった。
【０００４】
そこで、本件出願人は、非接触カードシステムを先に提案している。この非接触カードシステムによれば、非接触で情報のやりとり（データ通信）などを行うことができるので、これを、上述したような自動改札システムに適用した場合には、利用者は、定期券をケースに収納したままでも、自動改札機を出入りすることが可能となる。
【０００５】
図１３は、本件出願人が、先に提案した非接触カードシステムの構成例を示している。この非接触カードシステムは、例えば、上述した定期券に相当するＩＣカードと、そのＩＣカードに対して、電磁波を媒体として、非接触で電源となる電力を供給するとともに、データの読み書きやその他必要な処理を行うリーダ／ライタとで構成されている。
【０００６】
リーダ／ライタにおいては、断面形状が、例えば長方形とされているループコイル５１から、コマンドおよび必要ならば書き込みデータが、電磁波として放射され、さらに一定期間、無変調波が放射される。即ち、まずＣＰＵ５３において、所定のプログラムにしたがい、所定の変調波に対応した電圧をループコイル５１に印加するように、変調／復調回路５２が制御される。
【０００７】
変調／復調回路５２のうちの変調処理を行う変調回路は、例えば図１４に示すように、所定の周波数（例えば、超短波帯、あるいはそれ以下の周波数）のキャリアを発生するキャリア発生器１、およびＣＰＵ５３の制御にしたがって増幅率が変化する駆動回路（アンプ）２から構成されている。そして、駆動回路２には、キャリア発生器１からキャリアが入力されるようになされている。
【０００８】
駆動回路２の増幅率は、ＩＣカードに対して送信すべきコマンドや書き込みデータなどに対応して、ＣＰＵ５３に制御され、従って駆動回路２では、キャリアが、ＩＣカードに対して送信すべきコマンドや書き込みデータなどにしたがって振幅変調されて出力される。
【０００９】
駆動回路２の出力端子は、アンテナ（ループアンテナ）であるコイル（ループコイル）５１に接続されており、従って駆動回路２より出力された振幅変調波は、ループコイル５１に供給される。即ち、ループコイル５１には、振幅変調波に対応する電圧が印加される。これにより、ループコイル５１では、その電圧に対応した電流が流れ、その電流の変化に対応した磁束（磁界）が発生する。
【００１０】
即ち、ループコイル５１からは、駆動回路２より出力された振幅変調波が、電磁波として放射される。
【００１１】
その後、リーダ／ライタでは、ＣＰＵ５３によって、駆動回路２の増幅率が一定値になるように制御され、これにより無変調波が、上述した振幅変調波と同様にして、電磁波として放射される。
【００１２】
そして、ＩＣカードから応答があったか否かが判定される。ここで、ＩＣカードから応答があったか否かは、次のようにして判定される。即ち、ＩＣカードにおいては、図１３には図示していないが、例えば図１５に示すように、ループコイル４１とコンデンサ（共振容量）４４とが並列に接続されて共振回路が構成されている。さらに、コンデンサ４４には、コンデンサ４５とスイッチ（例えば、ＦＥＴなど）４６とが直列接続された直列回路が並列接続されており、従って、スイッチ４６がオン／オフすることで、共振回路は、ループコイル４１およびコンデンサ４４、またはループコイル４１、コンデンサ４４、および４５で構成されるようになり、その共振周波数（インピーダンス）が変化するようになされている。
【００１３】
ＩＣカードでは、リーダ／ライタに応答する場合、スイッチ４６をオン／オフするようになされており、これにより、その共振回路の共振周波数（インピーダンス）を変化させる。この場合、ＩＣカードとリーダ／ライタとが、ループコイル４１と５１との間で相互誘導を生じる距離にあれば、上述したように無変調波に対応する電磁波を放射しているリーダ／ライタの駆動回路２とループコイル５１との接続点（ループコイル５１の端子）ＡおよびＢ（図１４）からループアンテナ５１側を見たインピーダンスは、スイッチ４６のオン／オフに対応して変化することになり、従って点Ａ（Ｂ）の電圧も変化することになる。ＡＢ間の電圧は、変調／復調回路５２（図１３）で検波、復調され、ＣＰＵ５３に供給されるようになされており、ＩＣカードから応答があったか否かは、ＣＰＵ５３において、変調／復調回路５２からの信号（復調信号）に基づいて判定される。
【００１４】
ＣＰＵ５３において、ＩＣカードから応答がなかったと判定された場合、即ちＩＣカードとリーダ／ライタとが、ループコイル４１と５１との間で相互誘導を生じる距離にない場合、ＩＣカードから応答があるまで、上述したようにして振幅変調波と無変調波とを放射する処理が繰り返される。
【００１５】
一方、ＣＰＵ５３において、ＩＣカードから応答があったと判定された場合、上述したように得られる応答としての変調／復調回路５２からの復調信号に基づいて、必要な処理が行われる。即ち、図１３の非接触カードシステムが、例えば自動改札システムである場合には、ＣＰＵ５３によって、ディスプレイやアクセスコントローラ、その他の装置が制御され、ディスプレイに必要な表示がなされるとともに、アクセスコントローラによって、扉（図示せず）の開閉が行われる。さらに、その他の装置において、所定の処理が行われる。
【００１６】
次に、図１３に示したＩＣカードについて説明する。ＩＣカードでは、まず最初に、リーダ／ライタから放射された電磁波が受信される。即ち、ＩＣカードが、リーダ／ライタに近づけられ、ループコイル４１と５１との間で相互誘導を生じる距離となると、ループコイル４１は、ループコイル５１より放射された電磁界（磁束）のうち、そこに鎖交する磁束の変化（磁界の変化）に応じて逆起電力を生じる。
【００１７】
ここで、図１３には図示していないが、ＩＣカードにおいては、上述した図１５に示したように、ループコイル４１は、コンデンサ４４と並列に接続され、これにより共振回路が構成されている。従って、ループコイル４１で発生した電圧のうち、ループコイル４１およびコンデンサ４４で構成される共振回路の共振周波数を中心とする所定の周波数帯域のものは、効率良く、後段のＩＣ４２に供給される。
【００１８】
なお、ループコイル４１およびコンデンサ４４で構成される共振回路の共振周波数は、例えばリーダ／ライタが有するキャリア発生器１（図１４）が発生するキャリアの周波数と同一にされている。
【００１９】
そして、ＩＣ４２に対し、電源の供給が開始され、その後、ループコイル４１およびコンデンサ４４（図１５）で構成される共振回路を通過した信号が検波される。
【００２０】
即ち、ループコイル４１およびコンデンサ４４で構成される共振回路を通過した信号は、図示せぬ整流／検波用のダイオードおよび平滑用のコンデンサを介することにより、整流、平滑化され（リップルが除去され）、レギュレータ４３に供給されるようになされている。そして、レギュレータ４３では、そこに入力された信号が安定化されることにより所定の一定電圧とされ、これが、電源として、ＩＣ４２に供給される。
【００２１】
以上のようにして、ＩＣ４２に電源が供給され、その動作が可能な状態となった後、ループコイル４１およびコンデンサ４４で構成される共振回路を通過した信号は、上述した整流／検波用のダイオードを介することにより検波され、さらに図示せぬ交流結合用のコンデンサを介することにより、直流分が除去されて、ＩＣ４２に供給される。
【００２２】
ＩＣ４２では、そこに入力された信号に含まれるコマンドが解釈され、そのコマンドに対応した処理が行われる。即ち、そのコマンドが、例えば書き込みを要求するものである場合には、入力された信号に含まれるデータ（書き込みデータ）が、図示せぬメモリ（例えば、不揮発性メモリなど）に書き込まれる。また、コマンドが、例えば読み出しを要求するものである場合には、メモリからデータが読み出され、そのデータに対応して、図１５に示したスイッチ４６のオン／オフ制御がなされる。
【００２３】
ここで、スイッチ４６は、ＩＣ４２の制御にしたがってオン／オフし（なお、通常は、オフ状態になっている）、スイッチ４６がオンになった場合には、ループコイル４１およびコンデンサ４４でなる並列共振回路に、コンデンサ４５が並列に接続されることになるので、上述したようにして、リーダ／ライタにおける点ＡとＢとの間の電圧（図１４）は、読み出されたデータに対応して変化することになる。
【００２４】
なお、図１３では、ＩＣカードに電源を設けず、リーダ／ライタから電源の供給を受けるようにしたが、ＩＣカード自体に電源を設けるようにすることも可能である。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のような非接触カードシステムにおいては、ＩＣカードとリーダ／ライタとの間の通信距離を延ばすことが望まれている。通信距離を長くするには、例えばリーダ／ライタのループコイル５１から発生させる磁界の強度を上げることが考えられる。
【００２６】
しかしながら、図１４に示したように、ループコイル５１に、駆動回路２が直接接続されている場合に、そのループコイル５１から発生させる磁界の強度を上げるためには、駆動回路２の出力電圧を高く（駆動回路２が出力する電圧の振幅を大きく）し、ループコイル５１に変化の大きな電流を流す必要があるが、駆動回路２の出力電圧の振幅の最大値（最小値）は、そこに印加されている電源電圧ＶＣＣ以上にすることはできず、従って、駆動回路２の出力電圧は、電源電圧ＶＣＣにより制限される。
【００２７】
そこで、電源電圧ＶＣＣを大きくする方法があるが、この場合、駆動回路２は、大きな出力電流を流すことができるように構成する必要があり、従って、その構成や、回路素子が制限され、装置が大型化、高コスト化する課題があった。
【００２８】
そこで、図１６に示すように、ループコイル５１の両端に、コンデンサ６１を並列に接続し、これによりループコイル５１とコンデンサ６１とで並列共振回路を構成する方法がある。
【００２９】
この場合、上述した場合と同様に、駆動回路２の電源電圧ＶＣＣによる制限を受けるが、ループコイル５１とコンデンサ６１とで構成される並列共振回路の共振周波数（ループコイル５１の同調周波数）が、キャリアの周波数と一致するようにすれば、図１７に示すように、駆動回路２の出力側から見た並列共振回路のインピーダンスは高くなるから、即ち駆動回路２に対する負荷は軽くなるから、駆動回路２は、それほど大きな出力電流を流すことができるように構成する必要はない。
【００３０】
しかしながら、ＩＣカードとリーダ／ライタとが、ループコイル４１と５１との間で相互誘導を生じる距離に近づくと、その相互誘導により、ループコイル５１とコンデンサ６１とで構成される並列共振回路の共振周波数が、キャリアの周波数からずれ、これにより駆動回路２の出力側から見た並列共振回路のインピーダンスは下がる、即ち駆動回路２に対する負荷が重くなることになる。
【００３１】
従って、駆動回路２からの出力電流は増加することになるが（駆動回路２の出力インピーダンスが、並列共振回路のインピーダンスに比較して充分小さくない場合には、駆動回路２からの出力電流は大きく増加する）、駆動回路２が、そのような大きな電流を出力することができるようになされていない場合には、ループコイル５１から発生される磁界の強度が低下し、図１３に示したようなリーダ／ライタから電源の供給を受けるようになされているＩＣカードに対し、動作可能な電源を供給することが困難になる課題があった。
【００３２】
一方、駆動回路２の電源電圧ＶＣＣによる制限を受けないようにするには、図１８に示すように、ループコイル５１の一端と、駆動回路２の一端との間にコンデンサ７１を直列に接続し、これによりループコイル５１とコンデンサ７１とで直列共振回路を構成する方法がある。
【００３３】
この場合、ループコイル５１とコンデンサ７１とで構成される直列共振回路の共振周波数（ループコイル５１の同調周波数）が、キャリアの周波数と一致するようにすれば、ループコイル５１の端子間の電圧は、駆動回路２の出力電圧のほぼ、いわゆるＱ倍となるから、上述したような駆動回路２の電源電圧ＶＣＣによる制限を受けない。
【００３４】
しかしながら、この場合には、駆動回路２の出力側から見た直列共振回路のインピーダンスは低くなるから、即ち駆動回路２に対する負荷は重くなるから、駆動回路２は、大きな出力電流を流すことができるように構成する必要があり、上述したように、装置が大型化、高コスト化する課題があった。さらに、この場合、ＩＣカードとリーダ／ライタとが、ループコイル４１と５１との間で相互誘導を生じる距離に近づくと、その相互誘導により、ループコイル５１とコンデンサ７１とで構成される直列共振回路の共振周波数が、キャリアの周波数からずれ、これによりループコイル５１の端子間の電圧が低下し、上述した並列共振回路を構成した場合と同様に、やはりループコイル５１から発生される磁界の強度が低下する課題があった。
【００３５】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、所定の電源電圧の下で、リーダ／ライタが発生する磁界の強度を向上させることにより、ＩＣカードとリーダ／ライタとの通信距離を延ばし、さらに、ＩＣカードとリーダ／ライタとが接近したときの、リーダ／ライタが発生する磁界の強度の低下を軽減（防止）することができるようにするものである。
【００３６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１のＩＣカードのリーダ／ライタは、磁界を発生することによって、ＩＣカードとの通信を、非接触で行うＩＣカードのリーダ／ライタであって、同一平面上に配置された複数の同一形状のコイルからなる複数のループアンテナ（例えば、図１に示すループコイル３ａ乃至３ｄや、図３に示すループコイル３ａ乃至３ｄおよびコンデンサ４ａ乃至４ｄ、図４に示すループコイル３ａ乃至３ｄおよびコンデンサ５ａ乃至５ｄ、図１０に示す１次側ループコイルＬ1，２次側ループコイルＬ2、およびコンデンサＣなど）と、複数のループアンテナに電圧を印加する電圧印加手段（例えば、図１に示すキャリア発生器１および駆動回路２ａ乃至２ｄや、図５に示すキャリア発生器１、駆動回路６ａ、および６ｂなど）と、複数のループアンテナ全体を囲む大コイル（例えば、図８に示すループコイル３１など）と、大コイルに接続される可変コンデンサ（例えば、図８に示す可変コンデンサ３２など）とを備え、複数のループアンテナそれぞれは、電圧印加手段によって電圧が印加される１次コイル（例えば、図１０に示す１次側ループコイルＬ1など）と、その１次コイルと相互誘導を生じる２次コイル（例えば、図１０に示すループコイルＬ2など）と、その２次コイルに接続されたコンデンサ（例えば、図１０に示すコンデンサＣなど）とで構成され、２次コイルとコンデンサとで形成される共振回路の共振周波数は、大コイルおよび可変コンデンサによって調整されることを特徴とする。
【００３７】
複数のループアンテナは、所定の長方形を、その縦または横方向に等分するように配置することができる。また、複数のループアンテナは、所定の長方形を、その重心を通る線分で等分するように配置することができる。
【００３８】
大コイルおよび可変コンデンサの接続点の電圧に対応して、復調を行う復調手段（例えば、図８に示すコンパレータ１５など）をさらに備えることができる。
【００３９】
複数のループアンテナそれぞれの、前記２次コイルとコンデンサとの接続点の電圧を検波したものに重み付けをして加算する加算手段（例えば、図６に示すオペアンプ１３、抵抗Ｒ、およびＲa乃至Ｒdなど）をさらに備えることができる。
【００４０】
加算手段の出力を復調する復調手段（例えば、図６に示すコンパレータ１５など）をさらに備えることができる。
【００４６】
【作用】
本発明のＩＣカードのリーダ／ライタにおいては、同一平面上に配置された複数の同一形状のコイルからなる複数のループアンテナに電圧が印加される。また、複数のループアンテナそれぞれは、電圧が印加される１次コイルと、その１次コイルと相互誘導を生じる２次コイルと、その２次コイルに接続されたコンデンサとで構成され、２次コイルとコンデンサとで形成される共振回路の共振周波数は、大コイルおよび可変コンデンサによって調整されるようになされている。
【００４９】
【実施例】
図１は、本発明のＩＣカードのリーダ／ライタの第１実施例の構成を示している。なお、図中、図１４における場合と対応する部分については、同一の符号を付してある。また、同図においては（後述する図３乃至図５、図７、図１０、および図１１においても同様）、前述した図１３に示したリーダ／ライタにおける変調／復調回路５２のうちの復調を行う復調回路に相当する部分、およびＣＰＵ５３の図示を省略してある。
【００５０】
このリーダ／ライタにおいては、キャリア発生器１の出力端子が、駆動回路２ａ乃至２ｄの入力端子それぞれと並列に接続されている。駆動回路２ａ乃至２ｄは、すべて、例えば図１４に示した駆動回路２と同様に構成されるもので、即ち特性が同一のもので、その出力端子は、ループコイル３ａ乃至３ｄとそれぞれ接続されている。駆動回路２ａ乃至２ｄは、図１では図示していないＣＰＵ５３（図１３）によって、その増幅率が制御され（駆動回路２ａ乃至２ｄの増幅率は、すべて同一の値となるように制御される）、キャリア発生器１から供給されるキャリアを振幅変調して、その振幅変調波に対応する電圧を、ループコイル３ａ乃至３ｄに、それぞれ印加するようになされている。
【００５１】
なお、図１においては（後述する図３乃至図８においても同様）、電源ＶＣＣおよびグランドの図示を省略してある。
【００５２】
ループコイル３ａ乃至３ｄは、同一形状のコイルで（ここでは、巻数も同一とする）、所定の長方形を、その縦および横方向に２等分するように、同一平面上に配置されており、リーダ／ライタのアンテナ（ループアンテナ）を形成している。即ち、ループコイル３ａ乃至３ｄは、例えば図２に示すように、従来のループコイル５１（図１３、図１４）の断面である長方形（図中、点線で示す部分）の縦および横を２等分して得られる４つの長方形を断面とするコイルで、例えばプリント基板上に、パターンとして形成されている。
【００５３】
なお、ループコイル３ａ乃至３ｄと駆動回路２ａ乃至２ｄとの接続、およびループコイル３ａ乃至３ｄそれぞれの巻線の方向は、駆動回路２ａ乃至２ｄから、ループコイル３ａ乃至３ｄそれぞれに対して同一電圧が印加された場合に、ループコイル３ａ乃至３ｄそれぞれから同一の方向に磁界が発生するようになされている。
【００５４】
以上のように構成されるリーダ／ライタでは、駆動回路２ａ乃至２ｄにおいて、キャリア発生器１から供給されるキャリアが振幅変調され、その振幅変調波に対応する電圧が、ループコイル３ａ乃至３ｄに、それぞれ印加される。駆動回路２ａ乃至２ｄでは、同一の信号源であるキャリア発生器１１からのキャリアが増幅され、ループコイル３ａ乃至３ｄに供給される。上述したように、駆動回路２ａ乃至２ｄの特性はすべて同一であるから、駆動回路２ａ乃至２ｄから出力される電圧が、ループコイル３ａ乃至３ｄに印加されることにより、ループコイル３ａ乃至３ｄそれぞれには、同位相の電流が流れ、これにより磁界が発生される。
【００５５】
ループコイル３ａ乃至３ｄと駆動回路２ａ乃至２ｄとの接続、およびループコイル３ａ乃至３ｄそれぞれの巻線の方向は、上述したように駆動回路２ａ乃至２ｄから、ループコイル３ａ乃至３ｄそれぞれに対して同一電圧が印加された場合に、ループコイル３ａ乃至３ｄそれぞれから同一の方向に磁界が発生するようになされているから、いまの場合、ループコイル３ａ乃至３ｄそれぞれから発生する磁界を合成した磁界（以下、適宜、合成磁界という）の強度は最大となる。
【００５６】
ここで、ループコイル３ａ乃至３ｄそれぞれのインダクタンスが、従来のループコイル５１のインダクタンスと同一になるように、ループコイル３ａ乃至３ｄそれぞれの巻数を設定したとすると、駆動回路２ａ乃至２ｄそれぞれに対する負荷は、従来の場合と同一であり、従ってループコイル３ａ乃至３ｄそれぞれには、従来の場合と同一の電流が流れることになる。
【００５７】
そして、図２に示したように、ループコイル３ａ乃至３ｄそれぞれの断面積は、ループコイル５１の断面積より小さいから、ループコイル３ａ乃至３ｄそれぞれのインダクタンスが、従来のループコイル５１のインダクタンスと同一になるように、ループコイル３ａ乃至３ｄそれぞれの巻数を設定した場合には、その巻数は、ループコイル５１の巻数より多くなる。
【００５８】
従って、ループコイル３ａ乃至３ｄ全体を１つのコイルとして見ると、その外周に流れる電流は、従来の場合と同一であるが、その巻数は多くなったことになる。コイルから発生する磁界の強度は、その巻数に比例するから、ループコイル３ａ乃至３ｄによる合成磁界の強度は、ループコイル５１による磁界の強度より大きくなることになる。
【００５９】
一方、ループコイル３ａ乃至３ｄそれぞれの巻数を、従来のループコイル５１の巻数と同一とした場合には、ループコイル３ａ乃至３ｄそれぞれの断面積は、ループコイル５１の断面積より小さいから、ループコイル３ａ乃至３ｄそれぞれのインダクタンスは、ループコイル５１のインダクタンスより小さくなる。
【００６０】
従って、ループコイル３ａ乃至３ｄそれぞれに流れる電流は、ループコイル５１に流れる電流より大きくなり、ループコイル３ａ乃至３ｄ全体を１つのコイルとして見ると、その外周に流れる電流は、従来の場合よりも大きくなる（但し、ループコイル３ａ乃至３ｄそれぞれに流れる電流は、駆動回路２ａ乃至２ｄの能力の範囲内とする）。コイルから発生する磁界の強度は、そこに流れる電流に比例するから、ループコイル３ａ乃至３ｄによる合成磁界の強度は、ループコイル５１による磁界の強度より大きくなることになる。
【００６１】
以上のように、駆動回路２ａ乃至２ｄの電源電圧ＶＣＣが、従来の場合と同一であっても、磁界の強度を向上させることができ、これによりＩＣカードとの通信距離を延ばすことができる。
【００６２】
次に、図３は、本発明のＩＣカードのリーダ／ライタの第２実施例の構成を示している。なお、図中、図１における場合と対応する部分については、同一の符号を付してある。即ち、このリーダ／ライタは、ループコイル３ａ乃至３ｄと駆動回路２ａ乃至２ｄとの接続点に、ループコイル３ａ乃至３ｄに対して並列に、コンデンサ４ａ乃至４ｄが、それぞれ新たに設けられている他は、図１のリーダ／ライタと同様に構成されている。従って、このリーダ／ライタにおいては、ループコイル３ａ乃至３ｄとコンデンサ４ａ乃至４ｄとでそれぞれ構成される並列共振回路が、リーダ／ライタのアンテナを形成している。
【００６３】
なお、ループコイル３ａ乃至３ｄとコンデンサ４ａ乃至４ｄとで構成されている並列共振回路それぞれの共振周波数は、キャリア発生器１が発生するキャリアの周波数と同一とされている。
【００６４】
よって、この場合、前述した図１６における場合と同様に、駆動回路２ａ乃至２ｄに対する負荷が軽くなり、駆動回路２ａ乃至２ｄとしては、それほど大きな電流を流すことができるものを用いずに済むので、装置を大型化、高コスト化することなく（装置の大型化、高コスト化を最小限に押さえて）、磁界の強度を向上させることができ、これによりＩＣカードとの通信距離を延ばすことができる。
【００６５】
さらに、この場合、ループコイル３ａ乃至３ｄそれぞれの断面積は、従来のループコイル５１の断面積より小さく、また、対向するコイルどうしの相互誘導による結合の強さは、その対向する面積に比例するから、図１５に示したＩＣカードが接近しても、ループコイル３ａ乃至３ｄそれぞれと、ＩＣカードにおけるループコイル４１との結合の強さは、従来の場合（図１３）に比較して弱くなるので、ループコイル３ａ乃至３ｄとコンデンサ４ａ乃至４ｄとで構成されている並列共振回路それぞれの共振周波数は、それほどずれることはなく、従って、ＩＣカードが接近することによる磁界の強度の低下を防止することができる（低減することができる）。
【００６６】
なお、ＩＣカードのループコイル５１と、リーダ／ライタのループコイル３ａ乃至３ｄのうちのいずれかとが、結合が強くなるような形で対向しても、ループコイル３ａ乃至３ｄのうちの他のものからの寄与により、磁界の強度の低下を防止することができる。
【００６７】
次に、図４は、本発明のＩＣカードのリーダ／ライタの第３実施例の構成を示している。なお、図中、図１における場合と対応する部分については、同一の符号を付してある。即ち、このリーダ／ライタは、ループコイル３ａ乃至３ｄと駆動回路２ａ乃至２ｄとの２つの接続点のうちの一方に、ループコイル３ａ乃至３ｄに対して直列に、コンデンサ５ａ乃至５ｄが、それぞれ新たに設けられている他は、図１のリーダ／ライタと同様に構成されている。従って、このリーダ／ライタにおいては、ループコイル３ａ乃至３ｄとコンデンサ５ａ乃至５ｄとでそれぞれ構成される直列共振回路が、リーダ／ライタのアンテナを形成している。
【００６８】
なお、ループコイル３ａ乃至３ｄとコンデンサ５ａ乃至５ｄとで構成されている直列共振回路それぞれの共振周波数は、キャリア発生器１が発生するキャリアの周波数と同一とされている。
【００６９】
よって、この場合、前述した図１８における場合と同様に、駆動回路２ａ乃至２ｄの電源電圧ＶＣＣによる制限を受けず、さらに、従来の場合よりも磁界の強度を向上させることができる。また、この場合も、図３における場合と同様に、ＩＣカードが接近することによる磁界の強度の低下を防止することができる。
【００７０】
但し、この場合、前述した図１８における場合と同様に、駆動回路２ａ乃至２ｄに対する負荷が重くなるので、駆動回路２ａ乃至２ｄの能力の範囲内の電流が流れるように、回路設計を行う必要がある。
【００７１】
ここで、以上においては、ループコイル３ａ乃至３ｄそれぞれに対し、１つの駆動回路、即ち駆動回路２ａ乃至２ｄそれぞれを設けるようにしたが、駆動回路が、複数のループコイルを駆動する能力を有する場合には、ループコイルを駆動する駆動回路として、４つの駆動回路２ａ乃至２ｄを設けるのではなく、１または２の駆動回路を設けて、リーダ／ライタを構成することが可能である。
【００７２】
図５は、２つの駆動回路を設けてリーダ／ライタを構成した場合（本発明のＩＣカードのリーダ／ライタの第４実施例の構成）を示している。なお、図中、図１における場合と対応する部分については、同一の符号を付してある。
【００７３】
駆動回路６ａ，６ｂは、駆動回路２ａ乃至２ｄと同様に構成され、駆動回路６ａの出力端子は、ループコイル３ａおよび３ｂの端子と並列に接続されており、駆動回路６ｂの出力端子は、ループコイル３ｃおよび３ｄの端子と並列に接続されている。即ち、駆動回路６ａまたは６ｂは、２つのループコイル３ａおよび３ｂ、または３ｃおよび３ｄを、それぞれ駆動するようになされている。
【００７４】
従って、この場合、４つの駆動回路２ａ乃至２ｄを設ける場合に比較して、装置の大型化、高コスト化を防止（低減）することができる。
【００７５】
なお、同様にして、１つの駆動回路で、リーダ／ライタを構成することも可能である。また、図５は、図１のリーダ／ライタを、４つの駆動回路２ａ乃至２ｄに代えて２つの駆動回路６ａおよび６ｂを設けて構成した場合を示しているが、図３および図４、その他後述するリーダ／ライタについても、同様に構成することが可能である。
【００７６】
次に、図６は、本発明のＩＣカードのリーダ／ライタの第５実施例の構成を示している。なお、図中、図１における場合と対応する部分については、同一の符号を付してある。即ち、このリーダ／ライタは、検波回路１１ａ乃至１１ｄ，ＬＰＦ１２ａ乃至１２ｄ、抵抗Ｒａ乃至Ｒｄ，Ｒ、オペアンプ１３、増幅器１４、およびコンパレータ１５が、新たに設けられている他は、図１のリーダ／ライタと同様に構成されている。
【００７７】
検波回路（例えば、ダイオードなどで構成される）１１ａ乃至１１ｄは、駆動回路２ａ乃至２ｄとループコイル３ａ乃至３ｄとの接続点、即ちループコイル３ａ乃至３ｄの端子にそれぞれ接続されており、ループコイル３ａ乃至３ｄの端子に現れる信号を検波して、ＬＰＦ１２ａ乃至１２ｄにそれぞれ出力するようになされている。ＬＰＦ１２ａ乃至１２ｄは、検波回路１１ａ乃至１１ｄから供給される検波信号のうちの、高域成分をカットし、低域成分だけを、それぞれ抵抗Ｒａ乃至Ｒｄを介して、オペアンプ１３の反転入力端子に供給するようになされている。
【００７８】
抵抗Ｒａ乃至Ｒｄの一端は、ＬＰＦ１２ａ乃至１２ｄの出力端子にそれぞれ接続されており、また、その他端は、オペアンプ１３の反転入力端子に接続されている。オペアンプ１３の非反転入力端子は接地されており、また、その出力端子は、抵抗Ｒの一端と接続されている。抵抗Ｒの他端は、オペアンプ１３の反転入力端子と接続されている。
【００７９】
従って、オペアンプ１３、抵抗Ｒ、およびＲａ乃至Ｒｄは、加算器を構成しており、いま、ＬＰＦ１２ａ乃至１２ｄの出力信号を、ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤとそれぞれすると、オペアンプ１３からは、次式で表される出力Ｙが得られることになる。
Ｙ＝−Ｒ×（ＳＡ／Ｒａ＋ＳＢ／Ｒｂ＋ＳＣ／Ｒｃ＋ＳＤ／Ｒｄ）
【００８０】
オペアンプ１３の出力は、増幅器１４に供給されるようになされている。増幅器１４は、オペアンプ１３の出力を増幅して、コンパレータ１５に供給するようになされている。なお、オペアンプ１３では、ＬＰＦ１２ａ乃至１２ｄそれぞれの出力信号ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤが、その符号を反転して加算されるので、増幅器１４においては、オペアンプ１３の出力信号を、その符号を反転して増幅するようになされている。
【００８１】
コンパレータ１５は、増幅器１４から供給される信号を、所定の電圧と比較し、その大小によって、増幅器１４の出力信号を２値化して、図６では図示していないＣＰＵ５３（図１３）に供給するようになされている。
【００８２】
なお、以上の検波回路１１ａ乃至１１ｄ，ＬＰＦ１２ａ乃至１２ｄ、抵抗Ｒａ乃至Ｒｄ，Ｒ、オペアンプ１３、増幅器１４、およびコンパレータ１５で構成される部分は、図１３の復調／変調回路のうちの復調を行う復調回路に対応する部分である。
【００８３】
図１４で説明した場合と同様に、ＩＣカードから応答があった場合には、ループコイル３ａ乃至３ｄそれぞれの端子間の電圧が変化するので、即ち駆動回路２ａ乃至２ｄより出力されるキャリアの振幅、位相が変化するので、これを、検波、復調することにより、ＩＣカードからのデータを得ることができる。
【００８４】
この場合、ループコイル３ａ乃至３ｄのうちのいずれかの端子間の電圧だけを検波、復調するようにしても良いが、上述したように、ループコイル３ａ乃至３ｄそれぞれと、ＩＣカードにおけるループコイル５１との結合は弱いため、ループコイル３ａ乃至３ｄのうちのいずれかの端子間の電圧だけによるときには、その変化を、正確に検出することができないおそれがある。
【００８５】
そこで、図６のリーダ／ライタでは、ループコイル３ａ乃至３ｄそれぞれの端子間の電圧を加算し、その加算値にしたがって、データの復調を行うようになされている。
【００８６】
即ち、ループコイル３ａ乃至３ｄそれぞれの端子間に現れた信号は、検波回路１１ａ乃至１１ｄに供給され、そこで検波される。そして、その結果得られた検波信号は、ＬＰＦ１２ａ乃至１２ｄおよび抵抗Ｒａ乃至Ｒｄをそれぞれ介して、オペアンプ１３に供給される。オペアンプ１３では、上述した式にしたがって、ＬＰＦ１２ａ乃至１２ｄそれぞれの出力信号ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤが加算され、その加算値が、増幅器１４を介して、コンパレータ１５に出力される。コンパレータ１５では、増幅器１４からの信号が復号、即ち２値化され、ＣＰＵ５３（図１３）に供給されて、その後、必要なディジタル信号処理が施される。
【００８７】
なお、ループコイル３ａ乃至３ｄの特性が完全に同一である場合には、抵抗値Ｒａ乃至Ｒｄは同一、即ちＲａ＝Ｒｂ＝Ｒｃ＝Ｒｄ＝ＲＸとされる。この場合、オペアンプ１３の出力信号Ｙは、
Ｙ＝−Ｒ／ＲＸ×（ＳＡ＋ＳＢ＋ＳＣ＋ＳＤ）
となり、従って、ＬＰＦ１２ａ乃至１２ｄそれぞれの出力信号ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤは、同一の重み付けで加算される。
【００８８】
また、ループコイル３ａ乃至３ｄの特性が異なる場合には、抵抗値Ｒａ乃至Ｒｄは、その特性に対応して決定される。この場合、オペアンプ１３では、ＬＰＦ１２ａ乃至１２ｄそれぞれの出力信号ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤは、ループコイル３ａ乃至３ｄそれぞれの特性を同一に補正するような重みＲ／Ｒａ，Ｒ／Ｒｂ，Ｒ／Ｒｃ，Ｒ／Ｒｄがそれぞれかけられて加算される。なお、このような重み付け加算は、駆動回路２ａ乃至２ｄの特性が完全に同一でない場合にも適用することができる。
【００８９】
この場合、データの誤り率を低減することができる。
【００９０】
なお、図６には、図１のリーダ／ライタに、検波回路１１ａ乃至１１ｄ，ＬＰＦ１２ａ乃至１２ｄ、抵抗Ｒａ乃至Ｒｄ，Ｒ、オペアンプ１３、増幅器１４、およびコンパレータ１５で構成される復調回路を設けた場合を示したが、この他、この復調回路は、図３、図４、あるいは後述する図７のリーダ／ライタに設けることも可能である。
【００９１】
ところで、複数のループコイル３ａ乃至３ｄに、図３や図４に示したようにコンデンサ４ａ乃至４ｄや５ａ乃至５ｄを設けて共振回路を構成した場合には、各共振回路について、共振周波数の調整（共振周波数をキャリアの周波数に一致させる調整）を行う（同調をとる）必要が生じることとなり、装置の製造工程が煩雑化する。
【００９２】
そこで、図７は、本発明のＩＣカードのリーダ／ライタの第６実施例の構成を示している。なお、図中、図３における場合と対応する部分については、同一の符号を付してある。即ち、このリーダ／ライタは、コンデンサ４ａ乃至４ｄが削除され、コンデンサ２１ａ乃至２１ｄ，２２ａ乃至２２ｄ、可変容量ダイオード（バリキャップ）２３ａ乃至２３ｄ、抵抗２４ａ乃至２４ｄ，２５ａ乃至２５ｄ、コンデンサ２６ａ乃至２６ｄ、電圧源２７、可変抵抗２８が新たに設けられている他は、図３のリーダ／ライタと同様に構成されている。
【００９３】
ここで、バリキャップ２３ａ乃至２３ｄは、逆バイアス電圧が印加されると、その容量が変化するもので、すべて同一特性を有し、図３におけるコンデンサ４ａ乃至４ｄにそれぞれ代えて設けられているものである。従って、バリキャップ２３ａ乃至２３ｄと、ループコイル３ａ乃至３ｄとで並列共振回路がそれぞれ構成されている。
【００９４】
コンデンサ２１ａ乃至２１ｄは、電圧源２７による直流電圧が可変抵抗２８で分圧されることにより流れる直流電流が、駆動回路２ａ乃至２ｄに流れ込まないようにするためのもので、その一端は、駆動回路２ａ乃至２ｄの出力端子の一方にそれぞれ接続されており、その他端は、バリキャップ２３ａ乃至２３ｄのカソードにそれぞれ接続されている。コンデンサ２２ａ乃至２２ｄも、コンデンサ２１ａ乃至２１ｄと同様に、直流電流が、駆動回路２ａ乃至２ｄに流れ込まないようにするためのもので、その一端は、駆動回路２ａ乃至２ｄの出力端子の他方にそれぞれ接続されており、その他端は、バリキャップ２３ａ乃至２３ｄのアノードにそれぞれ接続されている。
【００９５】
バリキャップ２３ａ乃至２３ｄとコンデンサ２１ａ乃至２１ｄとの接続点には、コンデンサ２６ａ乃至２６ｄの一端がそれぞれ接続されている。なお、コンデンサ２６ａ乃至２６ｄは、電圧源２７による直流電圧を可変抵抗２８で分圧した電圧により電流がコイル３ａ乃至３ｄに流れ込むのを防止するためのものである。
【００９６】
コンデンサ２６ａ乃至２６ｄの他端には、ループコイル３ａ乃至３ｄの一端がそれぞれ接続されており、その他端は、バリキャップ２３ａ乃至２３ｄとコンデンサ２２ａ乃至２２ｄとの接続点とそれぞれ接続されている。
【００９７】
さらに、バリキャップ２３ａ乃至２３ｄのカソードは、抵抗２４ａ乃至２４ｄをそれぞれ介して、可変抵抗２８の端子ｂと接続されており、また、そのアノードは、抵抗２５ａ乃至２５ｄをそれぞれ介して可変抵抗２８の端子ｃと接続されている。なお、抵抗２４ａ乃至２４ｄおよび２５ａ乃至２５ｄは、バリキャップ２３ａ乃至２３ｄの保護のためのものである。
【００９８】
可変抵抗２８は、端子ｂの位置を調整することにより、端子ａｂ間および端子ｂｃ間の抵抗値が変化するようになされており、その端子ａまたはｂは、電圧源２７の＋または−端子にそれぞれ接続されている。
【００９９】
従って、端子ａｃ間または端子ｂｃの抵抗値を、それぞれＲａｃまたはＲｂｃとし、電圧源２７の電圧をＥとした場合には、バリキャップ２３ａ乃至２３ｄには、同一の逆バイアス電圧Ｅ×Ｒｂｃ／Ｒａｃが印加され、その容量は同一となる。
【０１００】
よって、ループコイル３ａ乃至３ｄの特性が同一であり、その配置関係が対称（ループコイル３ａ乃至３ｄそれぞれに対する他のループコイルとの結合の度合いが同一）であれば、端子ｂｃ間の抵抗値を調整するだけで、バリキャップ２３ａ乃至２３ｄと、ループコイル３ａ乃至３ｄとでそれぞれ構成される並列共振回路の共振周波数を、すべて同一の値とすることができる。即ち、共振周波数の調整は、１度行えば済むことになる。
【０１０１】
なお、図７においては、ループコイル３ａ乃至３ｄにより並列共振回路が構成される場合について説明したが、ループコイル３ａ乃至３ｄにより直列共振回路が構成される場合についても同様にして、共振周波数の調整を、１度で済ませるようにすることが可能である。
【０１０２】
また、図７において、復調回路への出力は、ループコイル３ａ乃至３ｄとコンデンサ２６ａ乃至２６ｄとの接続点、およびループコイル３ａ乃至３ｄとバリキャップ２３ａ乃至２３ｄのアノードとの接続点から得るようにすれば良い。
【０１０３】
次に、共振周波数の調整を、１度で済ませるようにするには、次のようにリーダ／ライタを構成するようにしても良い。即ち、図８は、本発明のＩＣカードのリーダ／ライタの第７実施例の構成を示している。なお、図中、図３または図６における場合と対応する部分については、同一の符号を付してある。
【０１０４】
このリーダ／ライタにおいては、ループコイル３ａ乃至３ｄ全体を囲むように、ループコイル３１が配置され、その端子には、可変コンデンサ（半固定コンデンサ）３２が並列に接続されている。ループコイル３１および可変コンデンサ３２の接続点には、検波回路１１ａ乃至１１ｄと同様に構成されている検波回路１１が接続されており、その後段には、ＬＰＦ１２ａ乃至１２ｄと同様に構成されているＬＰＦ１２、増幅器１４、コンパレータ１５が順次接続されている。
【０１０５】
なお、ループコイル３１は、ループコイル３ａ乃至３ｄが形成されたプリント基板上、あるいはそのループコイル３ａ乃至３ｄが形成された面とは反対側の面に、パターンとして形成することができる。
【０１０６】
この場合、まず、ループコイル３ａ乃至３ｄおよびコンデンサ４ａ乃至４ｄでそれぞれ構成される４つの共振回路の共振周波数が、キャリアの周波数より高い周波数となるようなキャパシタンスのコンデンサ４ａ乃至４ｄを配置する。ここで、このループコイル３ａ乃至３ｄおよびコンデンサ４ａ乃至４ｄのみで決まる共振周波数を、設定共振周波数という。
【０１０７】
図８においては、ループコイル３ａ乃至３ｄ全体を囲むように、ループコイル３１が配置されているから、ループコイル３ａ乃至３ｄおよびコンデンサ４ａ乃至４ｄでそれぞれ構成される４つの共振回路の共振周波数は、ループコイル３ａ乃至３ｄそれぞれと、ループコイル３１との間で生じる相互誘導作用により、設定共振周波数より下がることになる。
【０１０８】
しかしながら、ループコイル３ａ乃至３ｄおよびコンデンサ４ａ乃至４ｄでそれぞれ構成される４つの共振回路、並びにループコイル３１および可変コンデンサ３２で構成される並列共振回路の全体としての共振周波数は、可変コンデンサ３２の容量を変えることにより、キャリアの周波数に一致するように調整することができる（例えば、設定共振周波数を２０ＭＨｚ程度とし、キャリアの周波数を１３ＭＨｚ程度とした場合には、数１０ｐＦ程度の可変コンデンサ３２を用いることで調整を行うことができる）。従って、この場合も、共振周波数の調整を、１度で済ませることができる。
【０１０９】
さらに、このリーダ／ライタにおいては、ＩＣカードから応答があった場合には、ループコイル３ａ乃至３ｄそれぞれの端子間の電圧が変化するが、その変化は、ループコイル３ａ乃至３ｄそれぞれと、ループコイル３１との間の相互誘導により、ループコイル３１と可変コンデンサ３２との接続点間の電圧にも現れる。
【０１１０】
従って、この電圧に対応して復調を行うことで、ＩＣカードからのデータを得ることができる。即ち、ループコイル３１と可変コンデンサ３２との接続点間に現れる信号は、検波回路１１で検波され、ＬＰＦ１２でフィルタリングされて、増幅器１４に供給される。増幅器１４では、ＬＰＦ１２の出力が増幅され（但し、図６で説明したような信号の符号の反転は行われない）、コンパレータ１５に供給される。コンパレータ１５では、増幅器１４からの信号が２値化されて出力される。
【０１１１】
よって、この場合、ループコイル３ａ乃至３ｄおよびコンデンサ４ａ乃至４ｄは、リーダ／ライタの送信アンテナを形成し、ループコイル３１および可変コンデンサ３２は、リーダ／ライタの受信アンテナを形成しているということができる。
【０１１２】
この場合、図６に示したオペアンプ１３、抵抗Ｒ、およびＲａ乃至Ｒｄでなる加算回路を設ける必要がないので、装置を小型かつ低コストで構成することが可能となる。
【０１１３】
さらに、ＩＣカードにおける共振回路の共振周波数の変化は、ループコイル３ａ乃至３ｄのような小さなループコイルに比較して、ループコイル３１のような大きなループコイルの方が、感度良く検出することができるので、データの誤り率を低減することができる。
【０１１４】
また、ループコイル３１の断面積は大きく、従ってＩＣカードが接近した場合に、このループコイル３１および可変コンデンサ３２でなる共振回路のみに注目したときには、その共振周波数は比較的大きくずれることになるが、図８における場合には、ループコイル３ａ乃至３ｄによる寄与により、ループコイル３ａ乃至３ｄおよびコンデンサ４ａ乃至４ｄでそれぞれ構成される４つの共振回路、並びにループコイル３１および可変コンデンサ３２で構成される並列共振回路の全体としての共振周波数の、ＩＣカードが接近することによる変化量（変動）が抑えられ、よって、ＩＣカードが接近することによる磁界の強度の低下も軽減することができる。
【０１１５】
なお、図８においては、ループコイル３ａ乃至３ｄにより並列共振回路が構成される場合について説明したが、ループコイル３ａ乃至３ｄにより直列共振回路が構成される場合についても同様にしてリーダ／ライタを構成することが可能である。
【０１１６】
また、以上においては、リーダ／ライタを構成する同一形状の複数のループコイルを、従来のループコイル５１の断面形状である長方形（正方形を含む）の縦および横を２等分するように配置するようにしたが、この他、複数のループコイルは、所定の長方形（例えば、ループコイル５１の断面形状である長方形など）を、その重心を通る線分で等分するように配置することが可能である。即ち、複数のループコイルは、例えば図９（ａ）に示すように、所定の長方形を、その２つの対角線で分割した４つの三角形状のコイルとして配置することなどが可能である。
【０１１７】
さらに、複数のループコイルは、長方形の縦または横を３等分以上するように配置することも可能である。即ち、複数のループコイルは、例えば図９（ｂ）に示すように、長方形の縦を２等分するとともに、横を３等分するように配置したり、あるいは、例えば図９（ｃ）に示すように、長方形の縦を３等分するとともに、横を２等分するように配置することなどが可能である。また、複数のループコイルは、例えば図９（ｄ）に示すように、長方形の縦および横をともに３等分するように配置することなども可能である。さらに、複数のループコイルは、例えば図９（ｅ）や図９（ｆ）に示すように、長方形の縦または横のうちのいずれか一方を２等分（以上）するように配置することなども可能である。
【０１１８】
また、複数のループコイルは、例えば図９（ｇ）に示すように、所定の長方形を、その２つの対角線並びに縦および横を２等分する線で分割した８つの三角形状のコイルとして配置することなどが可能である。
【０１１９】
さらに、複数のループコイルは、所定の円を、中心を通る線分で等分するように配置することが可能である。即ち、複数のループコイルは、例えば図９（ｈ）に示すように、円を、その中心を通る線分で４等分した４つの扇形形状のコイルとして配置することなどが可能である。
【０１２０】
また、複数のループコイルは、その他、正多角形、あるいは任意の多角形を、例えばその重心を通る線分で等分するようなコイルとして配置することも可能である。
【０１２１】
さらに、上述の場合には、複数のループコイルの形状を同一形状とするようにしたが、複数のループコイルの形状は同一でなくても良い。但し、複数のループコイルの形状が同一でない場合（例えば、図９（ｂ）乃至図９（ｄ）に示すように、各ループコイルから見た、そのループコイルに隣接するループコイルが同一でない場合も同様）には、各ループコイルが他のループコイルから受ける影響が異なるので、設計が困難になるため、複数のループコイルの形状は同一である方が好ましい（各ループコイルから見た、そのループコイルに隣接するループコイルが同一である方が好ましい）。
【０１２２】
次に、図１０は、本発明のＩＣカードのリーダ／ライタの第８実施例の構成を示している。なお、図中、図１４における場合と対応する部分については、同一の符号を付してある。即ち、このリーダ／ライタは、ループコイル５１に代えて、１次側ループコイルＬ１（Ｌ１は、１次側ループコイルＬ１のインダクタンスも表す）、２次側ループコイルＬ２（Ｌ２は、２次側ループコイルＬ２のインダクタンスも表す）、およびコンデンサＣ（Ｃは、コンデンサＣのキャパシタンスも表す）が設けられている他は、図１４のリーダ／ライタと同様に構成されている。このリーダ／ライタでは、１次側ループコイルＬ１および２次側ループコイルＬ２、並びにコンデンサＣによってリーダ／ライタのアンテナが形成されている。
【０１２３】
１次側ループコイルＬ1の端子は、駆動回路２の出力端子と接続され、従って１次側ループコイルＬ1には、駆動回路２からキャリア（振幅変調波、あるいは無変調波）に対応した電圧が印加されるようになされている。２次側ループコイルＬ2は、１次側ループコイルＬ1と相互誘導を生じる位置に配置されており、その端子には、コンデンサＣが接続されている。そして、２次側ループコイルＬ2の巻数ｎ2は、１次側ループコイルＬ1の巻数ｎ1より多くされている。図１０では、例えばｎ1＝２，ｎ2＝４とされている。
【０１２４】
なお、図１０においては、１次側ループコイルＬ１および２次側ループコイルＬ２は、長方形状に構成されているが、その形状は、長方形状に限定されるものではなく、例えば円形状、三角形状、その他であっても良い。
【０１２５】
１次側ループコイルＬ１と２次側ループコイルＬ２とは、その断面が対向するように、あるいは一致するように配置されている。即ち、例えば図１０においては、１次側ループコイルＬ１は、プリント基板上にパターン（プリントパターン）として形成されており、２次側ループコイルＬ２は、１次側ループコイルＬ１が形成されている面と同一の面、あるいはその面とは反対側の面にパターンとして形成される。
【０１２６】
従って、１次側ループコイルＬ１と２次側ループコイルＬ２とは、磁気的に密に結合しており、トランスを形成している。
【０１２７】
図１１は、図１０のリーダ／ライタの等価回路を示している。１次側ループコイルＬ１および２次側ループコイルＬ２の巻線の方向は、同図に示すように、電流Ｉ１が１次側ループコイルＬ１に流れたときに、相互誘導により、２次側ループコイルＬ２に電流Ｉ２が流れるようになされている。
【０１２８】
いま、１次側ループコイルＬ１および２次側ループコイルＬ２の相互インダクタンスをＭとするとともに、１次側コイルＬ１の端子間の電圧、即ち駆動回路２の出力電圧をＶとし、さらに駆動回路２の出力電圧がＶのときに、１次側コイルＬ１に流れる電流をＩ１とするとともに、そのときに相互誘導により２次側コイルＬ２に流れる電流をＩ２とし、１次側ループコイルＬ１でなる回路と、２次側ループコイルＬ２およびコンデンサＣでなる回路にキルヒホッフの法則を適用すると、次式が成立する。
【０１２９】
0003579899.tif 000002
但し、ｊは虚数単位（√（−１））である。また、ωはキャリアの角周波数であり、２次側ループコイルＬ２とコンデンサＣとでなる共振回路の共振角周波数は、このωに等しい値とされている。
【０１３０】
ここで、２次側ループコイルＬ２とコンデンサＣとでなる共振回路の共振条件を考えると、この共振回路が共振するのは、誘導リアクタンスと容量リアクタンスとが相殺しあうときであるから、式
ωＬ２＝１／（ωＣ）
即ち、式
ω２Ｌ２Ｃ＝１                                    ・・・（２）
が成立するときとなる。
【０１３１】
式（１）および（２）から、共振時に１次側ループコイルＬ１または２次側ループコイルＬ２それぞれに流れる電流Ｉ１またはＩ２は、次のようになる。
0003579899.tif 000003
【０１３２】
式（３）より、共振時には、１次側ループコイルＬ１に電流は流れず、２次側ループコイルＬ２のみに電流が流れることになる。
【０１３３】
ところで、上述したように、１次側ループコイルＬ１および２次側ループコイルＬ２が密に結合している場合、それらの相互インダクタンスＭは、次式で表される。
Ｍ＝Ｌ２×ｎ１／ｎ２                                                              ・・・（４）
【０１３４】
従って、式（４）を、式（３）に代入して、共振時に２次側ループコイルＬ２に流れる電流Ｉ２を求めると、それは次式で示すようになる。
Ｉ２＝−Ｖ／（ｊωＬ２）×ｎ２／ｎ１                ・・・（５）
【０１３５】
一方、２次側ループコイルＬ２を駆動回路２に直接接続した場合に流れる電流Ｉを考えてみると、それは次式で示すようになる。
Ｉ＝Ｖ／（ｊωＬ２）                                                          ・・・（６）
【０１３６】
式（５）および（６）から、図１０（図１１）に示す場合においては、２次側ループコイルＬ２には、それを駆動回路２に直接接続した場合に比較して、２次側ループコイルＬ２と１次側ループコイルＬ１との巻数比倍、即ちｎ２／ｎ１倍の電流が流れることになる。
【０１３７】
ループコイルから発生する磁界の強度は、そこに流れる電流に比例するから、図１０（図１１）に示す場合においては、２次側ループコイルＬ２からは、それを駆動回路２に直接接続した場合に比較して、ｎ２／ｎ１倍の強度の磁界が発生することになる。即ち、図１０に示した場合においては、上述したように、ｎ１＝２，ｎ２＝４としたので、２（＝４／２）倍の強度の磁界が発生することになる。
【０１３８】
以上のように、１次側ループコイルＬ１および２次側ループコイルＬ２でトランスを構成し、さらに２次側ループコイルＬ２にコンデンサＣを接続して共振回路を構成することで、２次側ループコイルＬ２と１次側ループコイルＬ１との巻数比ｎ２／ｎ１倍の強度の磁界を発生させることができる。その結果、ＩＣカードとの通信距離を延ばすことができる。
【０１３９】
さらに、この場合、１次側ループコイルＬ１には電流が流れないので、駆動回路２に対する負荷は軽くなるから、駆動回路２は、それほど大きな出力電流を流すことができるように構成する必要はない。
【０１４０】
なお、以上においては、１次側ループコイルＬ１の巻数ｎ１を２とするとともに、２次側ループコイルＬ２の巻数ｎ２を４としたが、１次側ループコイルＬ１の巻数ｎ１および２次側ループコイルＬ２の巻数ｎ２は、これに限定されるものではない。但し、発生する磁界の強度を向上させるには、２次側ループコイルＬ２の巻数ｎ２は、１次側ループコイルＬ１の巻数ｎ１より多くする必要がある。
【０１４１】
また、図１１に示した等価回路においては、例えば１次側ループコイルＬ１および２次側ループコイルＬ２、並びにコンデンサＣの損失分などを考慮していないため、式（１）乃至（６）は、実際の場合と完全には一致しないが、その相違は微小なものであり、従って、実際の場合とほぼ一致すると考えることができる
。
【０１４２】
次に、図１２は、図１０（図１１）のリーダ／ライタに、ＩＣカードからのデータを復調する部分を付加した場合を示している。なお、図中、図８または図１０（図１１）における場合と対応する部分については、同一の符号を付してある。
【０１４３】
このリーダ／ライタにおいては、２次側ループコイルＬ２とコンデンサＣとの接続点に、検波回路１１が接続され、従って２次側ループコイルＬ２とコンデンサＣとの接続点の電圧に対応して、ＩＣカードからのデータの復調が行われるようになされている。
【０１４４】
即ち、図１４で説明した場合と同様に、ＩＣカードから応答があった場合には、１次側ループコイルＬ１および２次側ループコイルＬ２のいずれの端子間の電圧（キャリアの振幅、位相）も変化するので、これを、検波、復調することにより、ＩＣカードからのデータを得ることができる。
【０１４５】
この場合、１次側ループコイルＬ１または２次側ループコイルＬ２のうちのいずれの端子間の電圧を検波、復調するようにしても良いが、式（３）および（５）に示したように、１次側ループコイルＬ１には電流が流れず（但し、実際には、多少は流れる）、２次側ループコイルＬ２には、それを駆動回路２に直接接続した場合のｎ２／ｎ１倍の電流が流れる。即ち、２次側ループコイルＬ２には、１次側ループコイルＬ１に比較して、大きな電流が流れる。
【０１４６】
従って、ＩＣカードから応答があった場合における、１次側ループコイルＬ１と２次側ループコイルＬ２の端子間の電圧の変化は、２次側ループコイルＬ２の方が大きいので、２次側ループコイルＬ２の端子間の電圧に対応して復調を行う方が、１次側ループコイルＬ１の端子間の電圧を用いる場合に比較して、より誤りのない復調を行うことができる。
【０１４７】
そこで、図１２に示した場合においては、上述したように、２次側ループコイルＬ２とコンデンサＣとの接続点の電圧に対応して、ＩＣカードからのデータの復調が行われる。
【０１４８】
なお、図１、図３乃至図８、および図９に示したリーダ／ライタの複数のアンテナ（送信アンテナと受信アンテナとが別々の場合（例えば、図８に示した場合）には、送信アンテナ）それぞれは、図１０に示したように１次側ループコイルＬ１および２次側ループコイルＬ２、並びにコンデンサＣでなるアンテナ（以下、トランス型アンテナという）で構成することが可能である。実験では、図８に示したリーダ／ライタを、ループコイル３ａ乃至３ｄおよびコンデンサ４ａ乃至４ｄで構成される４つのアンテナそれぞれに代えて、図１０に示した４つのトランス型アンテナを用いた場合が、特に良好な結果が得られた。
【０１４９】
以上、本発明のリーダ／ライタについて説明したが、本発明は、例えば自動改札システムや、部屋への入出力を管理するシステム（セキュリティシステム）、スキー場におけるリフト乗り場における入場者を管理するシステムその他に適用可能である。
【０１５０】
【発明の効果】
以上の如く、本発明のＩＣカードのリーダ／ライタによれば、所定の電源電圧の下で、磁界の強度を向上させることができるので、ＩＣカードとの通信距離を延ばすことができる。さらに、ＩＣカードが接近しても、磁界の強度が大きく低下することを防止することができる。
【０１５１】
また、本発明のＩＣカードのリーダ／ライタによれば、共振周波数の調整を１度で済ませることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＩＣカードのリーダ／ライタの第１実施例の構成を示す図である。
【図２】図１の実施例におけるアンテナ（ループアンテナ）の構成を示す平面図である。
【図３】本発明のＩＣカードのリーダ／ライタの第２実施例の構成を示す図である。
【図４】本発明のＩＣカードのリーダ／ライタの第３実施例の構成を示す図である。
【図５】本発明のＩＣカードのリーダ／ライタの第４実施例の構成を示す図である。
【図６】本発明のＩＣカードのリーダ／ライタの第５実施例の構成を示す図である。
【図７】本発明のＩＣカードのリーダ／ライタの第６実施例の構成を示す図である。
【図８】本発明のＩＣカードのリーダ／ライタの第７実施例の構成を示す図である。
【図９】アンテナ（ループアンテナ）の構成例を示す平面図である。
【図１０】本発明のＩＣカードのリーダ／ライタの第８実施例の構成を示す図である。
【図１１】図１０の実施例の等価回路を示す図である。
【図１２】本発明のＩＣカードのリーダ／ライタの第９実施例の構成を示す図である。
【図１３】従来の非接触カードシステムの構成例を示す図である。
【図１４】図１３におけるリーダ／ライタの詳細構成例を示す図である。
【図１５】図１３におけるＩＣカードの詳細構成例を示す図である。
【図１６】従来のリーダ／ライタの一例の構成を示す図である。
【図１７】並列共振回路のインピーダンスと周波数との関係を示す図である。
【図１８】従来のリーダ／ライタの他の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１  キャリア発生器
２，２ａ乃至２ｄ  駆動回路
３ａ乃至３ｄ  ループコイル
４ａ乃至４ｄ，５ａ乃至５ｄ  コンデンサ
６ａ，６ｂ  駆動回路
１１，１１ａ乃至１１ｄ  検波回路
１２，１２ａ乃至１２ｄ  ＬＰＦ（ローパスフィルタ）
１３  オペアンプ
１４  増幅器
１５  コンパレータ
２１ａ乃至２１ｄ，２２ａ乃至２２ｄ  コンデンサ
２３ａ乃至２３ｄ  可変容量ダイオード（バリキャップ）
２４ａ乃至２４ｄ，２５ａ乃至２５ｄ  抵抗
２６ａ乃至２６ｄ  コンデンサ
２７  電圧源
２８  可変抵抗
３１  ループコイル
３２  可変コンデンサ
４１  ループコイル
４２  ＩＣ
４３  レギュレータ
４４，４５  コンデンサ
４６  スイッチ
５１  ループコイル
５２  変調／復調回路
５３  ＣＰＵ
６１，７１  コンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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