(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣカードリーダライタの形成する磁界によりＩＣカード側に電力を発生させ、ＩＣカードデータの読出しや書込みを行う非接触型ＩＣカードにおいて、電力を発生させる複数個のコイルと、前記ＩＣチップに接続するコイルを切換えるスイッチ部と、
前記スイッチ部の切換えを制御する切換制御部と、を備え、前記切換制御部は、前記スイッチ部をランダムに切換えるための乱数発生部をさらに備えていることを特徴とする非接触型ＩＣカード。
【請求項２】
前記切換制御部は、前記乱数発生部で発生させた乱数やその乱数によって決定される切換え結果を記憶しておく記憶部をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の非接触型ＩＣカード。
【請求項３】
前記記憶部は、不揮発性メモリであることを特徴とする請求項２に記載の非接触型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、非接触型ＩＣカードに係り、更に詳しくは、ＩＣカードリーダライタの形成する磁界によりＩＣカード側に電力を発生させて、ＩＣカードデータの読出しや書込みを行う非接触型ＩＣカードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、一定のデータが書き込まれたカードを持ち歩き、これをカードリーダライタにかけてカードのデータ内容を読取ることで、種々の情報カードや身分証明書として用いたり、カードに新たなデータが書込が可能なデータ更新型のカードとすることで多方面に利用されている。
この種のカードとしては、プリペイドカードやクレジットなどで用いられている磁気カードの他、最近では、読み書き可能な情報量が多く、セキュリティ性能の優れたＩＣカードが実用化されてきている。
そして、ＩＣカードのデータの読出しや書込みを行うＩＣカードリーダライタには、ＩＣチップに露出した電極パッドを設け、これにプローブなどの端子を接触させて行う接触型と、無線を使って読み書きデータを送受信する非接触型とがある。
この非接触型のＩＣカードリーダライタに用いられる非接触型ＩＣカードは、コイル状のアンテナを有していて、ＩＣカードリーダライタの磁界によりコイルに電流を発生させ、これをＩＣチップに供給することにより、非接触でカードデータの読出しや書込み処理を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の非接触型ＩＣカードにあっては、ＩＣカードリーダライタを用いて１枚のＩＣカードを読み書きする場合は問題ないが、図６に示すように、非接触型のＩＣカード５０ａ，・・，５０ｇ，・・を複数枚重ねてＩＣカードリーダライタで一括した読み書きを行おうとすると、図７に示すように、隣接するＩＣカード５０ａ，５０ｂのアンテナ５４ａ，５４ｂ位置が同じになり、磁束５８，６０が共通化して、相互インダクタンスが大きくなるという問題があった。
すなわち、図８に示すように、複数枚重ねたＩＣカードの相互インダクタンスが大きいと、ＩＣカードリーダライタで磁界をかけても個々のＩＣカードの起電力が小さくなって、読み書き動作が行えなくなる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ＩＣカードを複数枚重ねた状態でもＩＣカードリーダライタにより一括した読出し書込み動作を確実に行うことができる非接触型ＩＣカードを提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、Ｃカードリーダライタの形成する磁界によりＩＣカード側に電力を発生させ、ＩＣカードデータの読出しや書込みを行う非接触型ＩＣカードにおいて、電力を発生させる複数個のコイルと、前記ＩＣチップに接続するコイルを切換えるスイッチ部と、前記スイッチ部の切換えを制御する切換制御部と、を備え、前記切換制御部は、前記スイッチ部をランダムに切換えるための乱数発生部をさらに備えていることを特徴とする。
これによれば、ＩＣカードに設けられた複数個のコイルとＩＣチップとをスイッチ部を介して切換え可能に接続し、そのスイッチ部を切換制御部によって切換え制御することができる。このため、複数枚のＩＣカードを重ねても隣接するＩＣカード同士のコイル（アンテナ）位置を変えることによって、相互インダクタンスを小さくし、個々のＩＣカードに充分な電力を発生させることで、一括したＩＣカードの読み書き動作を確実に行うことができる。また、乱数発生部で発生させた乱数を用いて切換制御部によりスイッチ部を切換え制御するため、複数のＩＣカードの中で隣接するＩＣカード同士のコイル（アンテナ）位置が同じになる確率を小さくすることができ、相互インダクタンスを小さくすることができる。また、乱数発生部からの乱数を使って定期的にスイッチ部を切換えるようにすれば、隣接するＩＣカード同士のコイル位置が同じになっても、異なる位置に変えられるので、相互インダクタンスをさらに小さくすることができる。
【０００５】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の非接触型ＩＣカードにおいて、前記切換制御部は、前記乱数発生部で発生させた乱数やその乱数によって決定される切換え結果を記憶しておく記憶部をさらに備えていることを特徴とする。
これによれば、乱数発生部で発生させた乱数やその乱数によって決定される切換え結果を記憶部に記憶させておくことにより、乱数の発生や切換え結果を決定する時間をかけることなく、直ちにスイッチ部を切換え制御することができる。
請求項３記載の発明は、請求項２に記載の非接触型ＩＣカードにおいて、前記記憶部は、不揮発性メモリであることを特徴とする。
これによれば、非接触型ＩＣカードは、ＩＣカードリーダライタで読書き処理を行っている間だけ電力が供給されるので、その間に乱数発生部で発生させた乱数やその乱数によって決定した切換え結果を不揮発性メモリに記憶させておくことにより、電力が供給されなくなっても記憶内容を保持し続けることができる。このため、次の読書き処理開始時には、不揮発性メモリから記憶内容を読み出してスイッチ部を切換えることで、使用するコイルの位置を常にランダムに選択することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本実施の形態では、一例として、書類、メモ用紙、葉書などの薄いシート状のものに記載内容や送り先等のデータを記録した非接触型ＩＣカードを貼付することで、整理や分類を行う場合を例にあげて説明することにする。
図１は、本実施の形態に係る非接触型ＩＣカード１０の概略構成を説明する平面透視図である。図１に示すように、非接触型ＩＣカード１０は、ＩＣチップ１２と、それに接続されたコイルとしての２つのアンテナ（Ｌ１）１４，（Ｌ２）１６などで構成されている。
【０００７】
図２は、図１の非接触型ＩＣカード１０の回路構成例を説明する図である。図２における非接触型ＩＣカード１０は、ＩＣチップ１２、アンテナ（Ｌ１）１４、アンテナ（Ｌ２）１６、アンテナ１４，１６の切換えを行うスイッチ部２０、スイッチ部２０の切換え制御を行う切換制御部２２、乱数を発生させてランダムな切換えを行う乱数発生部２４、及び乱数発生部２４の乱数や乱数に基づく切換え結果などを記憶するメモリ２６などで構成されている。
ここでは、ＩＣチップ１２とは別に、スイッチ部２０、切換制御部２２、乱数発生部２４、及びメモリ２６を構成した図を示したが、これらの機能をＩＣチップ１２内に一部あるいは全て組み込んで構成することも勿論可能である。
アンテナ１４，１６は、ここでは、２つのコイルをＩＣカード内に設置したが、３つ以上のコイルを設置しても勿論良い。１つのＩＣカード内に設置するコイルの数を増やすと、コイル位置の一致する確率を低くすることができる。また、複数個のコイルは、ＩＣカード面に対して異なる位置に配置するようにし、スイッチ部２０で切換えて使用することで、隣接するＩＣカード同士のコイル位置を変えることが可能となり、相互インダクタンスを小さくすることができる。また、同一ＩＣカード内の複数個のコイルをずらして配置することも可能であるが、コイル同士が互いに重ならない位置に配置することの方がより望ましい。これは、隣接するＩＣカードが位置のずれたコイル同士を選択したとすると、磁束数が少なくなるとはいえ磁束を共有するため、相互インダクタンスの低減効果が少なくなるからである。また、「複数個のコイルを互いに重ならない位置に配置する」とは、同心円状にコイルを配置した場合も含まれる。この場合も磁束を共有することになり、相互インダクタンスが大になるからである。
スイッチ部２０は、ＩＣチップ１２に接続されるアンテナ（コイル）を切換えるものであれば良く、種々の構成を考えることができる。ここでは、半導体スイッチ（一例として、ＦＥＴスイッチ）を複数個用いている。半導体スイッチは、電気的なスイッチングが可能なため容易に制御することができる。この他、物理的な力で切換えを行う機械スイッチで構成しても良い。
切換制御部２２は、スイッチ部２０の構成により異なる。例えば、半導体スイッチを用いた場合は、これに印加するベース電圧やゲート電圧を変化させることで切換えを制御する。例えば、印加電圧を変化させる場合は、フリップフロップ（Ｆ／Ｆ）回路にコマンド入力したり、不揮発性メモリに書き込んだ所定のベース電圧やゲート電圧を半導体スイッチに印加するようにしても良い。不揮発性メモリで異なる電圧値を印加したい場合は、不揮発性メモリの内容を再度書き換えるようにする。
乱数発生部２４は、コイルの数や切換えパターンにより、１ビットあるいは２ビット以上の乱数を発生するようにする。上記した切換制御部２２は、乱数発生部２４で発生させた乱数に基づいてスイッチ部２０をランダムに切換えるようにする。
メモリ２６は、ここでは電源がなくても記憶内容を保持することができる不揮発性メモリを用いている。このメモリには、乱数発生部２４で発生させた乱数や、その乱数に基づいて決定した切換え結果などを記憶する。
【０００８】
次に、本実施の形態の非接触型ＩＣカードを用いた場合の動作を説明する。
図３は、本実施の形態の非接触型ＩＣカード１０をカード等に貼付したものを複数枚積み重ねた図である。複数の非接触型ＩＣカードをＩＣカードリーダライタを使って一括して読出しや書込みを行う場合は、不図示のＩＣカードリーダライタのリードライト位置に図３のような状態でセットする。
本実施の形態では、前回の読書き動作の際に、乱数発生部２４で１ビットの乱数（「１」か「０」）を発生させ、「１」の場合はアンテナ（Ｌ１）１４に切換え、「０」の場合はアンテナ（Ｌ２）１６に切換えるとする切換え結果をメモリ２６に記憶させているものとする。なお、乱数と切換え結果との対応関係は、上記例に限定されず、任意に設定することができる。
上記メモリ２６には、不揮発性メモリを用いているため、前回の読書き動作が終了して電源が供給されなくなっても、記憶された切換え結果を保持している。
そして、図２に示すように、ＩＣカードリーダライタ２８がＩＣカードデータの読出しや書込み動作を行うために磁界を発生させると、アンテナ１４に磁束が生じて電流が流れ、これをＩＣチップ１２に供給することにより動作が開始される。
これにより、切換制御部２２は、前回の読書き動作の際にメモリ２６に記憶された切換え結果を読出すことで、スイッチ部２０を切換え制御する。この切換え制御は、各ＩＣカードで個別に行われ、その切換え結果については乱数発生部２４の発生した乱数に基づくため、ランダムな選択が行われる。
例えば、図３に示すように、葉書３０などに複数の非接触型ＩＣカード１０ａ，・・，１０ｈ，・・が貼付された状態で積み重ねられている場合、その中から隣接した２枚の非接触型ＩＣカードを抜き出したのが図４である。
【０００９】
図４に示した非接触型ＩＣカード１０ａ，１０ｂのアンテナ切換え結果は、それぞれランダムに行われるため、アンテナ１４ａと１６ｂ（選択されたアンテナを実線、選択されなかったアンテナを破線で示す）のように異なった位置のアンテナを選択する確率が高くなる。この場合のアンテナ１４ａと１６ｂは、相互インダクタンスが小さくなり、それぞれのアンテナ１４ａ，１６ｂで個別に磁束４０，４２が形成されるため、効率良く電力を発生させることができる。
従って、図３のように積み重ねられた複数の非接触型ＩＣカードをＩＣカードリーダライタで一括して読書きする場合であっても、複数のアンテナをランダムに選択させることから、隣接するＩＣカード同士のアンテナ位置ができるだけ一致しないように適度にばらけさせるので、図６の従来例の場合と比較すると相互インダクタンスを大幅に小さくすることができる。その状態を示したのが図５である。
以上説明したように、本実施の形態によれば、ＩＣカードを複数枚重ねた状態でＩＣカードリーダライタにより一括した読出し書込み動作を確実に行うことができる。
なお、本実施の形態では、１つのＩＣカードに２個のアンテナを設置して選択させる例を示したが、これに限定されず、アンテナ数を増やして、その中から任意のアンテナを選択させるようにしても良い。その場合は、隣接するＩＣカード間でのアンテナ位置の一致する確率をさらに低下させることができるため、相互インダクタンスを一層小さくすることができる。
また、本実施の形態では、スイッチ部の切換え動作を読書き動作開始時に行うようにしたが、これに限られるものではなく、タイマーで一定時間毎に切換えを行うようにしたり、ＩＣカードリーダライタ側からのコマンドなどにより任意のタイミングで切換えを実施するようにしても良い。
【００１０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、複数枚のＩＣカードを重ねた状態でＩＣカードリーダライタで読書きする場合、隣接するＩＣカード同士のコイル位置をランダムに変えることができるので、相互インダクタンスが小さくなって、個々のＩＣカードに充分な電力を発生させることが可能となり、一括したＩＣカードの読み書き動作を確実に行うことができる。また、乱数発生部で発生させた乱数を用いて切換制御部によりスイッチ部を切換え制御するようにしたので、複数のＩＣカードの中で隣接するＩＣカード同士のコイル位置が同じになる確率が小さくなり、相互インダクタンスを小さくすることができる。また、このスイッチ部の切換えを定期的に行えば、仮に隣接するＩＣカード同士のコイル位置が同じになっても、異なる位置に変えることも可能である。
請求項２記載の発明によれば、乱数発生部で発生させた乱数やその乱数によって決定される切換え結果を記憶部に記憶させるので、乱数の発生や切換え結果を決定する動作を事前に行うことにより、これらの動作時間をかけずに直ちにスイッチ部の切換え制御が行えるようになる。
請求項３記載の発明によれば、前回のＩＣカードリーダライタでの読書き処理中に乱数発生部で発生させた乱数やその乱数によって決定した切換え結果を不揮発性メモリに記憶させるようにしたので、読書き処理が終わって電力が供給されなくなっても記憶内容を保持し続けるため、次の読書き処理開始時にその不揮発性メモリから記憶内容を読み出してスイッチ部を切換えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る非接触型ＩＣカードの概略構成を説明する平面透視図である。
【図２】図１の非接触型ＩＣカードの回路構成例を説明する図である。
【図３】本実施の形態の非接触型ＩＣカードをカード等に貼付したものを複数枚積み重ねた状態を説明する斜視図である。
【図４】図３の中から任意の隣接した２枚の非接触型ＩＣカードを抜き出した図である。
【図５】本実施の形態の隣接するＩＣカード同士の相互インダクタンス状態を示す図である。
【図６】従来例の非接触型ＩＣカードをカード等に貼付したものを複数枚積み重ねた状態を説明する斜視図である。
【図７】図６の中から任意の隣接した２枚の非接触型ＩＣカードを抜き出した図である。
【図８】従来例の隣接するＩＣカード同士の相互インダクタンス状態を示す図である。
【符号の説明】
１０    非接触型ＩＣカード、
１２    ＩＣチップ、
１４    アンテナ（Ｌ１）、
１６    アンテナ（Ｌ２）、
２０    スイッチ部、
２２    切換制御部、
２４    乱数発生部、
２６    メモリ、
２８    ＩＣカードリーダライタ、
４０，４２    磁束。
【図１】
0004519263.tif 000002
【図２】
0004519263.tif 000003
【図３】
0004519263.tif 000004
【図４】
0004519263.tif 000005
【図５】
0004519263.tif 000006
【図６】
0004519263.tif 000007
【図７】
0004519263.tif 000008
【図８】
0004519263.tif 000009