(57)【要約】【課題】非接触型ＩＣカードが読取装置と通信可能な範囲から離れていく場合において、データ書き込み途中で電源エネルギーが不足することを防ぎ、処理を確実化するとともに、送信距離の延長を図ることができ、また、電池のように充電を行うことなく効率的な電力の供給を可能とする非接触型ＩＣカードを提供すること。【解決手段】本発明の非接触型ＩＣカードＡは、補助電源部３０を設けて構成されており、この補助電源部３０は、振動により電荷を発生する圧電素子３１と、該圧電素子３１で発生した電荷を整流する整流回路３２と、この整流回路３２で整流された電荷を蓄積する電力蓄積手段３３と、電力蓄積手段３３に蓄積された電荷を制御回路２５に供給する電力供給手段３４と、を備えて構成されている。【選択図】　　　　　　図１
2004086646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データの送受信を兼ねるアンテナコイルと、このアンテナコイルから入力する高周波信号から内部電源を得る内部電源部と、この内部電源部からの電源供給を受けて記憶素子との間でデータの書き込み／読み出し制御を行う制御回路と、を備えた非接触型ＩＣカードにおいて、
振動により電荷を発生する圧電素子と、該圧電素子で発生した電荷を蓄積する電力蓄積手段と、この電力蓄積手段に蓄積された電荷を前記制御回路に供給する電力供給手段と、を具備した補助電源部を備えたことを特徴とする非接触型ＩＣカード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣカードにかかり、特には、電波によりデータの送受信を行うＲＦ−ＩＤシステムに用いられる非接触型ＩＣカードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電波を用いてデータを送受信するシステムとしてＲＦ−ＩＤ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）システムと呼ばれるものが提供されている。
図３は、従来のＲＦ−ＩＤシステムのブロック図を示しており、Ｂは、電波を送信する機能を備えた読取装置、Ｃは、読取装置Ｂからの電波を受信すると固体識別のための識別情報を含んだ電波を返信する機能を備えた非接触型ＩＣカードである。
【０００３】
読取装置Ｂは、非接触型ＩＣカードＣに電波を送信するもので、搬送波を生成する送信回路１１と、この送信回路１１で生成された搬送波を電波として送信するとともに、非接触型ＩＣカードＣから返信された電波を受信するアンテナコイル１２と、このアンテナコイル１２にて受信した電波から非接触型ＩＣカードＣの識別情報を取り出す受信回路１３とを備えて構成されている。
【０００４】
非接触型ＩＣカードＣは、ＲＦ−ＩＤ部２０ａをカード本体内に備えて構成されている。
このＲＦ−ＩＤ部２０ａは、本実施形態においては、読取装置Ｂのアンテナコイル１２から送信される電波を受信するとともに、読取装置Ｂからの電波を受信すると固体識別のための識別情報を含んだ電波を送信する送受信アンテナコイル２１と、このアンテナコイル２１にて受信した読取装置Ｂから送信された電波からデータ信号及びクロック信号ＣＬＫを生成する受信回路２２と、受信した電波を電力に変換する整流平滑回路２３と、この非接触型ＩＣカードＣの内部電源部２４と、受信回路２２からのデータ信号及びクロック信号ＣＬＫが入力されると、記憶素子に記憶された識別情報を出力する制御回路２５と、アンテナコイル２１にて受信した電波に識別情報を重畳する送信回路２６と、この非接触型ＩＣカードＣの識別情報が記憶されている半導体メモリを用いた記憶素子２７とから構成されている。
【０００５】
上記のように構成されたＲＦ−ＩＤシステムによれば、読取装置Ｂ側から必要に応じてコマンド及びデータを搬送波に乗せて送信し、非接触型ＩＣカードＣ側で、その搬送波より必要な電力を発生させ、この発生した電力を記憶素子２７へのデータの書き込み及び読み出しと、送信とに利用して読取装置Ｂ側に情報を返すので電池が不要である。
【０００６】
したがって、読取装置Ｂ側では、非接触型ＩＣカードＣの記憶素子２７内に記憶されたデータの内容を書き換えることにより、ＲＦ−ＩＤシステムを人の入退室の管理等に活用することができる。
また、上記以外にも、服のポケットに定期券用の非接触型ＩＣカードをいれたまま改札口を出入りすることができ、また、この非接触型ＩＣカードを自動車につけて高速道路の料金所でいちいち止まらなくても清算することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような非接触型ＩＣカードにおける電力供給方法としては、上述したように、電波により電力供給を行い、電池を必要としない方式と、リチウム電池や太陽電池を内蔵するバッテリー内蔵方式の２種類が存在する。
しかしながら、バッテリー内蔵方式では、内蔵電池に外部から充電を行う等のメンテナンスが必要であり、また、太陽電池の場合には、ポケットに入れておく等の使用形態であれば、入射光が遮断され、必要な電力を供給できないという問題があった。
【０００８】
また、電波により電力供給を行い、電池を必要としない方式では、メンテナンスが不要で且つ薄型で軽量性に優れ、低コストではあるが、電波法で規制された電磁波出力値の範囲内で電力供給を行う必要があるため、通信距離を大きくできないという問題があった。
すなわち、この非接触型ＩＣカードが、読取装置と通信可能な範囲から離れていく場合において、供給される電力が弱くなり、データ書き込みの途中で電源エネルギーが不足し、書き込み処理を中止しなければならないという不具合が発生することがあった。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、非接触型ＩＣカードが、読取装置と通信可能な範囲から離れていく場合において、データ書き込み途中で電源エネルギーが不足することを防ぎ、処理を確実化するとともに、送信距離の延長を図ることができ、また、電池のように充電を行うことなく効率的な電力の供給を可能とする非接触型ＩＣカードを提供することを目的とする。
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、
データの送受信を兼ねるアンテナコイルと、このアンテナコイルから入力する高周波信号から内部電源を得る内部電源部と、この内部電源部からの電源供給を受けて記憶素子との間でデータの書き込み／読み出し制御を行う制御回路と、を備えた非接触型ＩＣカードにおいて、
振動により電荷を発生する圧電素子と、該圧電素子で発生した電荷を蓄積する電力蓄積手段と、この電力蓄積手段に蓄積された電荷を前記制御回路に供給する電力供給手段と、を具備した補助電源部を備えたことを特徴とする。
【００１１】
【作用】
請求項１の発明によれば、
補助電源部の圧電素子が振動を受けて電荷を発生し、この発生した電荷を電力蓄積手段で蓄積し、この蓄積した電荷を制御回路に供給する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる非接触型ＩＣカードの一実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
なお、以下に述べる説明において、非接触型ＩＣカードの基本的な構成については、上述した従来の非接触型ＩＣカードと同じ構成であるため、同じ部分については同じ符号を付して説明を省略し、本発明の特徴となる部分についてのみ説明することとする。
【００１３】
すなわち、本発明の非接触型ＩＣカードＡは、図１に示すように、上述した従来の非接触型ＩＣカードＣの定電圧回路を備えた内部電源部２４に補助電力を供給する補助電源部３０を備えている。
この補助電源部３０は、本実施形態においては、振動により電荷を発生する圧電素子３１と、該圧電素子３１で発生した電荷を整流する整流回路３２と、この整流回路３２で整流された電荷を蓄積する電力蓄積手段３３と、電力蓄積手段３３に蓄積された電荷を制御回路２５に供給する電力供給手段３４と、を備えて構成されている。
【００１４】
図２は、上記補助電源部３０を説明するための回路図である。
圧電素子３１は、本発明の非接触型ＩＣカードＡを携帯する人体の動きによる振動や、このＩＣカードＡが設置された自動車の振動等によって電荷を発生させるもので、本実施形態においては、圧電バイモルフ（以下、圧電バイモルフ３１と呼ぶ）が用いられており、図示するように、円盤状の金属板３１ａに、この金属板３１ａより小さい径の円盤状の圧電素子３１ｂを貼り付けて構成されている。
【００１５】
上記のように構成された圧電バイモルフ３１は、振動が生じやすいように、非接触型ＩＣカードＡの端部付近に配設されている。
なお、上記圧電バイモルフ３１は、金属板の両面に圧電素子を貼り合わせたものでも、複数枚の圧電素子を貼り合わせたものであっても良く、また、圧電素子の形状は矩形状のものであっても構わない。
【００１６】
上記圧電バイモルフ３１の一方の電極からは、リード線３１ｃが引き出されており、また、他方の電極は金属板３１ａに電気的に接続され、該金属板３１ａから他方のリード線３１ｄが引き出されている。
そして、これらリード線３１ｃ、３１ｄは、それぞれ整流回路３２に接続されている。
【００１７】
整流回路３２は、ダイオード３２ａ〜３２ｄをブリッジ接続することによりブリッジ型整流回路に構成されている。
これにより、圧電バイモルフ３１で電荷が発生すると、それによって取り出せる電流を整流回路３２を通すことにより全波整流する。
【００１８】
整流回路３２の後段には、コンデンサを用いた電力蓄積手段３３が接続されており、整流回路３２で全波整流された電荷が電力蓄積手段３３で蓄積される構成となっている。
また、電力蓄積手段３３の後段には、非接触型ＩＣカードＡの内部電源部２４に電力を供給するスイッチ回路を用いた電力供給手段３４が接続されている。
【００１９】
この電力供給手段３４の後段には、非接触型ＩＣカードＡのＲＦ−ＩＤ部２０ａの内部電源部２４が接続されており、また、この電力供給手段３４には、ＲＦ−ＩＤ部２０ａの制御回路２５が接続されている。
これにより、非接触型ＩＣカードＡの制御回路２５からの制御信号に基づいて、電力蓄積手段３３に蓄積された電荷を内部電源部２４に供給する構成となっている。
【００２０】
つぎに、上記のように構成された非接触型ＩＣカードＡの動作について説明する。
非接触型ＩＣカードＡは、読取装置Ｂのアンテナコイル１２から送信される電波を受信すると、この受信した電波を整流平滑回路２３で整流平滑し、定電圧回路を備えた内部電源部２４で定電圧化する。
【００２１】
一方、受信回路２２においては、アンテナコイル２１からの電波を信号処理してデータ信号を復号化するとともに、クロック信号ＣＬＫを生成する。
【００２２】
制御回路２５は、内部電源部２４から電源電圧が供給され、データ信号及びクロック信号ＣＬＫが入力されると、記憶素子２７へのデータの書き込み／読み出しや、データの送信等を行う。これにより、読取装置Ｂ側とのデータの授受が行われる。
【００２３】
また、制御回路２５は、読取装置Ｂから送信された信号の受信を確認すると、補助電源部３０の電力供給手段３４をオンして電力蓄積手段３３に蓄積された電荷を内部電源部２４に導く。
ここで、電力蓄積手段３３には、圧電バイモルフ３１が振動を受けて発生した電荷が蓄積されており、データ処理時に制御回路２５からの制御信号を受けて電力供給手段３４がオンすると、蓄積された電荷が内部電源部２４に導かれ、さらに制御回路２５に供給される。
なお、上記電力供給手段３４は、制御回路２５におけるデータ処理時に必要な電力が不足した際に、オンして内部電源部２４に必要な電力を供給する構成とすることも可能である。
【００２４】
この結果、上述したように、電波から取り出される電力に、補助電源部３０から供給される電力が加えられたものが定電圧化され、内部電源部２４として制御回路２５、若しくは、受信回路２２、送信回路２６、記憶素子２７等に供給されることとなる。
これにより、制御回路２５における処理に必要な電力が補われ、非接触型ＩＣカードＡが読取装置Ｂと通信可能な範囲から離れていく場合であっても、記憶素子２７への書き込み／読み出し処理を確実に行うことができる。
また、補助電源部３０から供給される電力により、送信距離の延長を図ることができる。
【００２５】
さらにまた、本発明の非接触型ＩＣカードＡは、補助電源部３０で、振動を電気エネルギーに変換して補助電源とするため、電池のように充電を行うことなく、また、太陽電池のように使用形態を選ばずに効率的な電力の供給を可能とすることができ、半永久的に電力を供給することができるという効果がある。
【００２６】
そして、制御回路２５において必要な処理が終了すると、制御回路２５からの制御信号に基づいて電力供給手段３４をオフする。
この結果、補助電源部３０から必要なときにのみ電力が供給されることとなり、この補助電源部３０が常時電力を発生させるものである必要はなく、徐々に電力を蓄積するものであっても十分に活用することができる。
【００２７】
また、本発明の非接触型ＩＣカードＡは、基本的に電波により電力搬送を行い、電池を必要としない方式のＲＦ−ＩＤ部２０ａを具備する構成が採用されているため、仮に、補助電源部３０の電力蓄積手段３３に全く電力が蓄積されていない場合においても、この非接触型ＩＣカードＡが全く機能しないということを防ぐことができる。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、
補助電源部の圧電素子が振動を受けて電荷を発生し、この発生した電荷を電力蓄積手段により蓄積し、この蓄積された電荷を制御回路に供給する。
この結果、電波から取り出される電力に、補助電源部から供給される電力が加えられたものが定電圧化され、内部電源部として制御回路に供給されることとなる。
【００２９】
これにより、制御回路における処理に必要な電力が補われ、非接触型ＩＣカードが、読取装置と通信可能な範囲から離れていく場合であっても、メモリへの書き込み／読み出し処理を確実に行うことができる。
また、本発明の非接触型ＩＣカードは、補助電源部で、振動を電気エネルギーに変換して補助電源とするため、電池のように充電を行うことなく、また、太陽電池のように使用形態を選ばずに効率的な電力の供給を可能とすることができ、半永久的に電力を供給することができるという効果がある。
【００３０】
さらにまた、補助電源部から必要なときにのみ電力が供給されることにより、この補助電源部が常時電力を発生させるものである必要はなく、徐々に電力を蓄積するものであっても十分に活用することができる。
【００３１】
また、本発明の非接触型ＩＣカードは、基本的に電波により電力供給を行い、電池を必要としない方式のＲＦ−ＩＤ部を具備する構成が採用されているため、仮に、補助電源部の電力蓄積手段に全く電力が蓄積されていない場合においても、このＩＣカードが全く機能しないということを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる非接触型ＩＣカードの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明にかかる非接触型ＩＣカードの補助電源部を示す構成図である。
【図３】従来のＲＦ−ＩＤシステムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
Ａ　　　非接触型ＩＣカード
Ｂ　　　読取装置
Ｃ　　　従来の非接触型ＩＣカード
２０ａ　ＲＦ−ＩＤ部
２１　　アンテナ
２２　　受信回路
２３　　整流平滑回路
２４　　内部電源部
２５　　制御回路
２６　　送信回路
２７　　記憶素子
３０　　補助電源部
３１　　圧電素子
３２　　整流回路
３３　　電力蓄積手段
３４　　電力供給手段
【図１】
2004086646.tif 000003
【図２】
2004086646.tif 000004
【図３】
2004086646.tif 000005