(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、その電力でＩＣチップを動作させてＩＣカードデータの読出しや書込みが行われる非接触型ＩＣカードであって、前記ＩＣチップには、コンデンサとコイルを直列に接続することにより、起電力を生じさせると共に、ＩＣカードデータを送受信するアンテナ部と、前記アンテナ部のコンデンサに並列に接続した半導体スイッチと、前記半導体スイッチのベース電圧及びゲート電圧を記憶した不揮発性メモリと、を備え、前記ＩＣチップは、前記不揮発性メモリに記憶した所定のベース電圧及びゲート電圧を前記半導体スイッチに印加することにより、該半導体スイッチを断接することを特徴とする非接触型ＩＣカード。
【請求項２】
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、その電力でＩＣチップを動作させてＩＣカードデータの読出しや書込みが行われる非接触型ＩＣカードであって、前記ＩＣチップには、コンデンサとコイルを並列に接続することにより、起電力を生じさせると共に、ＩＣカードデータを送受信するアンテナ部と、前記アンテナ部のコンデンサに直列に接続した半導体スイッチと、前記半導体スイッチのベース電圧及びゲート電圧を記憶した不揮発性メモリと、を備え、前記ＩＣチップは、前記不揮発性メモリに記憶した所定のベース電圧及びゲート電圧を前記半導体スイッチに印加することにより、該半導体スイッチを断接することを特徴とする非接触型ＩＣカード。
【請求項３】
前記ＩＣチップは、前記半導体スイッチを異なった電圧を印加して断接する場合は、前記不揮発性メモリに記憶した値を書き換えることを特徴とする請求項１又は２に記載の非接触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、その電力でＩＣチップを動作させてＩＣカードデータの読出しや書込みが行われる非接触型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、このＩＣカードのデータの読出しと書込みを行う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で用いられる非接触型ＩＣカードは、ＩＣカードリーダライタが発生する磁界によりＩＣカードに起電力を生じさせ、この電力を用いてＩＣチップを作動させることでＩＣカードデータの読出しや書込みを行うものがあった。そして、その非接触型ＩＣカードに用いられるアンテナには、ＩＣチップにコイル（Ｌ）を接続した非共振タイプと、ＩＣチップにコイル（Ｌ）とコンデンサ（Ｃ）とを直列に接続した共振タイプとがあった。
【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のＩＣカードにあっては、上記した共振タイプのアンテナを用いた場合、少ない磁界強度で必要な電力が効率良く得られる反面、非接触型の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て読み書きしようとすると、隣接するＩＣカード同士が相互に影響を及ぼして共振周波数が変化してしまい、必要な電力が得られなくなって読み書きできなくなるという問題があった。
また、上記の非共振タイプのアンテナを用いた場合は、ＩＣカードを複数枚重ねても隣接するＩＣカード同士の影響が小さいため、ＩＣカードリーダライタを使って複数のＩＣカードを一括して読み書きできる反面、起電力が小さいことから、ＩＣカードの作動に必要な電力を得ようとすると、ＩＣカードリーダライタから発生させる磁界強度を大きくしなければならないという問題があった。
このように、従来の非接触型ＩＣカードに用いるアンテナを共振タイプあるいは非共振タイプの何れかとすると、使用状況がアンテナのタイプによって限定されてしまうため、種々の状況に対して柔軟に対応しながら読み書きできるようにすることが望まれている。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、読み書きの状況に応じてアンテナを共振タイプあるいは非共振タイプに切換えることにより、１つのカードで複数の状況に柔軟に対応しながら効率の良い読み書き動作が行える接触型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、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、その電力でＩＣチップを動作させてＩＣカードデータの読出しや書込みが行われる非接触型ＩＣカードであって、前記ＩＣチップには、コンデンサとコイルを直列に接続することにより、起電力を生じさせると共に、ＩＣカードデータを送受信するアンテナ部と、前記アンテナ部のコンデンサに並列に接続した半導体スイッチと、前記半導体スイッチのベース電圧及びゲート電圧を記憶した不揮発性メモリと、を備え、前記ＩＣチップは、前記不揮発性メモリに記憶した所定のベース電圧及びゲート電圧を前記半導体スイッチに印加することにより、該半導体スイッチを断接することを特徴とする。
これによれば、ＩＣチップにコンデンサとコイルを直列に接続したアンテナ部を設け、そのアンテナ部のコンデンサにスイッチ手段を並列に接続するようにしたため、そのスイッチ部を開くと、コイル（Ｌ）とコンデンサ（Ｃ）を直列接続した共振タイプのアンテナとなり、スイッチ部を閉じると、コンデンサ（Ｃ）の両端が短絡されてコイル（Ｌ）のみの非共振タイプのアンテナとすることができる。このように、スイッチ手段の開閉操作だけで共振タイプと非共振タイプの両方のアンテナを得ることができ、その切換えも状況に応じて自由に行えることから、ＩＣカードの読み書き状況に応じて容易に使い分けることができる。例えば、複数個のＩＣカードに対して一括した読み書きを行う場合は、スイッチ手段を閉じて非共振タイプのアンテナとし、隣接するＩＣカードの影響を小さくするようにして、ＩＣカードリーダライタにより読み書きを行うようにする。また、ＩＣカードを１個ずつ読み書きする場合は、スイッチ手段を開いて共振タイプのアンテナとすることにより、ＩＣカードは少ない磁界強度で必要な電力を効率良く得ることができ、ＩＣカードリーダライタにより読み書きすることができる。
また、スイッチ手段に半導体スイッチを用いるようにし、その導体スイッチの開閉動作を不揮発性メモリに記憶したデータによって制御するようにしたため、ＩＣカードに触れることなく、共振タイプや非共振タイプの何れかのアンテナタイプに容易に切換えて使用することができる。
【０００５】
請求項２記載の発明は、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、その電力でＩＣチップを動作させてＩＣカードデータの読出しや書込みが行われる非接触型ＩＣカードであって、
前記ＩＣチップには、コンデンサとコイルを並列に接続することにより、起電力を生じさせると共に、ＩＣカードデータを送受信するアンテナ部と、前記アンテナ部のコンデンサに直列に接続した半導体スイッチと、前記半導体スイッチのベース電圧及びゲート電圧を記憶した不揮発性メモリと、を備え、前記ＩＣチップは、前記不揮発性メモリに記憶した所定のベース電圧及びゲート電圧を前記半導体スイッチに印加することにより、該半導体スイッチを断接することを特徴とする。
これによれば、ＩＣチップにコンデンサとコイルを並列に接続したアンテナ部を設け、そのアンテナ部のコンデンサにスイッチ手段を直列に接続するようにしたため、そのスイッチ部を閉じると、コイル（Ｌ）とコンデンサ（Ｃ）を並列接続した共振タイプのアンテナとなり、スイッチ部を開くと、コンデンサ（Ｃ）の接続されていないコイル（Ｌ）のみの非共振タイプのアンテナとすることができる。このように、スイッチ手段を開閉するだけで共振タイプと非共振タイプの両方のアンテナを得ることができ、その切換えも状況に応じて自由に行えることから、ＩＣカードの読み書き状況に応じて容易に使い分けることができる。例えば、複数個のＩＣカードに対して一括した読み書きを行う場合は、スイッチ手段を開いて非共振タイプのアンテナとし、隣接するＩＣカードの影響を小さくするようにして、ＩＣカードリーダライタにより読み書きを行うようにする。また、ＩＣカードを１個ずつ読み書きする場合は、スイッチ手段を閉じて共振タイプのアンテナとすることにより、ＩＣカードは少ない磁界強度で必要な電力を効率良く得ることができ、ＩＣカードリーダライタにより読み書きすることができる。
また、スイッチ手段に半導体スイッチを用いるようにし、その導体スイッチの開閉動作を不揮発性メモリに記憶したデータによって制御するようにしたため、ＩＣカードに触れることなく、共振タイプや非共振タイプの何れかのアンテナタイプに容易に切換えて使用することができる。
請求項３記載の発明は、前記ＩＣチップは、前記半導体スイッチを異なった電圧を印加して断接する場合は、前記不揮発性メモリに記憶した値を書き換えることを特徴とする。
これによれば、半導体スイッチのタイプにより異なる電圧を任意に設定することができる。
【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、封書や小包など様々な大きさの荷物を取り扱う郵便物１つ１つに、宛先データ、送り主データ、内容データ、郵送形態（速達、書留等）データなどを書き込んだＩＣカードを貼付し、そのＩＣカードをＩＣカードリーダライタで読取ることにより、速達の郵便物を優先的に処理したり、配送先毎に自動分類したりする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、ＩＣカード１０、ＩＣチップ１２、コンデンサ１４、コイルとしてのアンテナ１６、およびスイッチ手段としてのスイッチ部１８などにより構成されている。
【０００７】
図２は、図１の等価回路図であり、同一物または相当物に同一符号を付してある。図２に示すように、ＩＣチップ１２部分は、抵抗（Ｒ）で表わすことができ、この抵抗１２にコンデンサ（Ｃ）１４とアンテナ（Ｌ：コイル）１６が直列に接続され、共振回路を構成している。
そして、本実施の形態におけるＩＣカードの特徴的な構成は、コンデンサ１４の両端を短絡あるいは開放するスイッチ部１８が設けられている点にある。このスイッチ部１８は、開いた状態で上記したアンテナ（Ｌ：コイル）１６とコンデンサ（Ｃ）により共振回路（共振タイプのアンテナ部）が形成されるため、ＩＣカードリーダライタ２０が磁界を形成すると、弱い磁界であっても効率良く電力を発生させることができ、この電力によりＩＣチップ１２を駆動させて、ＩＣカードリーダライタ２０との間でデータの読み書き動作を行うことができる。
また、スイッチ部１８を閉じると、コンデンサ（Ｃ）が機能しなくなり、非共振回路（非共振タイプのアンテナ部）が形成されるため、ＩＣカードリーダライタ２０が磁界を形成することにより、電力は発生するが、共振タイプよりも起電力は小さくなる。しかし、この非共振タイプでは、複数のＩＣカードを重ねた状態でも共振周波数が変化しないため、一括した読出しや書込み動作を行うことができる。
スイッチ部１８の構成例としては、種々のタイプを考えることができるが、ここでは、図３や図４に示すような半導体スイッチ（一例として、ＦＥＴスイッチ）を用いることができる。この半導体スイッチの特徴は、機械スイッチのように大きくない上、物理的な力ではなく、電気的にスイッチングさせるので容易に制御できる点にある。
例えば、図３の半導体スイッチ３０の場合は、半導体スイッチ３０に印加するベース電圧やゲート電圧を変化させるだけで、開閉動作を行うことができ、その電圧変化をフリップフロップ（Ｆ／Ｆ）回路３２にコマンド入力することにより行っている。
【０００８】
また、図４の半導体スイッチ３０の場合は、ＩＣチップ１２から不揮発性メモリ３４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３０に印加するもので、異なった電圧を印加してスイッチングさせたい場合は、不揮発性メモリ３４の値をＩＣチップ１２によって再度書き換えることにより行うようにする。
さらに、図５の場合は、物理的な力によってコンデンサの両端を短絡あるいは開放させるものとして、機械スイッチ３６を用いた例である。この機械スイッチ３６は、スイッチング状態を外部から認識できるようにすることができる上、共振タイプと非共振タイプを頻繁に切換える必要のない場合などには有用である。
なお、図１に示したＩＣカード１０の概略構成図では、スイッチ部１８とコンデンサ１４がＩＣチップ１２に外付けされているが、この構成例に限定されるものではなく、例えば、ＩＣチップ１２内にスイッチ部１８とコンデンサ１４とを形成するようにしても勿論良い。
さらに、上記図２で示したＩＣカードの回路図は、アンテナ（コイル）１６とコンデンサ１４を直列に接続した直列共振タイプであるが、これ以外にも、図６に示すように、アンテナ（コイル）１６とコンデンサ１４を並列に接続した並列共振タイプで構成することが可能である。この場合、スイッチ部１８は、コンデンサ１４に対して直列に接続するようにする。
そして、このスイッチ部１８は、閉じた状態でアンテナ（コイル）１６とコンデンサにより並列の共振回路（共振タイプのアンテナ部）が形成されるため、ＩＣカードリーダライタ２０が磁界を形成すると、弱い磁界であっても効率良く電力を発生させることができ、この電力によりＩＣチップ１２を駆動させて、ＩＣカードリーダライタ２０との間でデータの読み書き動作を行うことができる。
また、スイッチ部１８を開くと、コンデンサが機能しなくなり、非共振回路（非共振タイプのアンテナ部）が形成されるため、ＩＣカードリーダライタ２０が磁界を形成することにより、電力は発生するが、共振タイプよりも起電力は小さくなる。しかし、この非共振タイプでは、複数のＩＣカードを重ねた状態でも共振周波数が変化しないため、一括した読出しや書込み動作を行うことができる。
さらに、この並列共振タイプのスイッチ部１８の構成例については、上記図３〜図５の直列共振タイプで説明したのと同様であり、半導体スイッチとフリップフロップ（Ｆ／Ｆ）回路の組み合わせ（図３参照）、半導体スイッチと不揮発性メモリ３４との組み合わせ（図４参照）、あるいは、機械スイッチ（図５参照）などを一例としてあげることができる。
【０００９】
次に、動作について説明する。
本実施の形態では、上記の図３〜図５のようなスイッチ手段を用いて構成したＩＣカードを使っている。
図７及び図８は、ＩＣカードリーダライタ２０のリードライト位置に本実施の形態に係るＩＣカードを貼付した郵便物２２、２４を挿入した状態を示す斜視図である。
図７に示すように、立方体状の筐体部で形成されたＩＣカードリーダライタ２０内部のリードライト位置には、ＩＣカード１０ａ，１０ｂ，・・・・，１０ｅをそれぞれ１つずつ貼付した封書のように薄い複数個の郵便物２２を積層させてある。このように、複数のＩＣカードをＩＣカードリーダライタ２０を使って一括して読み書きする場合は、隣接するＩＣカード同士が影響を及ぼし合って共振周波数が変化しないようにするため、全てのＩＣカードのアンテナを非共振タイプに切換える必要がある。
図３において、フリップフロップ回路３２から半導体スイッチ３０に印加される電圧がスイッチを閉じる電圧になっていない場合は、コマンドによりフリップフロップ回路３２の状態を切換えるようにする。
図４において、不揮発性メモリ３４から半導体スイッチ３０に印加される電圧がスイッチを閉じる電圧になっていない場合は、不揮発性メモリ３４の値をＩＣチップ１２によって再度書き換えるようにする。
この図３および図４の場合は、ＩＣカードリーダライタ２０を使って各ＩＣチップ１２を制御することによりスイッチを一斉に切換えることができる。
図５において、機械スイッチ３６が閉じられていない場合は、ユーザが機械スイッチ３６を操作して閉じるようにする。
このようにして、ＩＣカードリーダライタ２０内の全てのＩＣカードのアンテナを非共振タイプとすることができるので、一括した読出し／書込み処理を支障なく行うことができる。
また、図８の場合は、立方体状の筐体部で形成されたＩＣカードリーダライタ２０内部のリードライト位置に、ＩＣカード１０ｆが貼付された小包のような大きさの郵便物２４が置かれている。このように、１つのＩＣカードをＩＣカードリーダライタ２０を使って読み書きする場合は、図７の例のようにＩＣカード間の影響を受けないため、小さな磁界で効率良く電力を発生する共振タイプのアンテナに切換える必要がある。
【００１０】
図３において、フリップフロップ回路３２から半導体スイッチ３０に印加される電圧がスイッチを開く電圧になっていない場合は、コマンドによりフリップフロップ回路３２の状態を切換えるようにする。
図４において、不揮発性メモリ３４から半導体スイッチ３０に印加される電圧がスイッチを開く電圧になっていない場合は、不揮発性メモリ３４の値をＩＣチップ１２によって再度書き換えるようにする。
この図３および図４の場合は、ＩＣカードリーダライタ２０を使ってＩＣチップ１２を制御することによりスイッチを切換えることができる。
図５において、機械スイッチ３６が開いていない場合は、ユーザが機械スイッチ３６を操作して開くようにする。
このようにして、ＩＣカードリーダライタ２０内のＩＣカードのアンテナを共振タイプとするので、小さな磁界で効率良く電力を発生させ、読出し／書込み処理を支障なく行うことができる。
なお、上記図７および図８の動作説明では、図３〜図５に示した直列共振タイプのＩＣカードを用いた例で説明したが、図６に示した並列共振タイプのＩＣカードを用いて実施することも可能である。その際のスイッチ部１８の開閉は、直列共振タイプと逆になり、共振タイプのアンテナ部とするにはスイッチ部１８を閉じるように制御し、非共振タイプのアンテナ部とするにはスイッチ部１８を開くように制御する。この場合も上記と同様に好適な効果を得ることができる。
【００１１】
【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、ＩＣチップにコンデンサとコイルを直列に接続したアンテナ部を設け、そのアンテナ部のコンデンサにスイッチ手段を並列に接続するようにしたので、スイッチ部を開くと共振タイプのアンテナとなり、スイッチ部を閉じると、非共振タイプのアンテナとすることができる。このように、スイッチ手段を開閉操作だけで共振タイプと非共振タイプの両方のアンテナを得ることができ、その切換えも状況に応じて自由に行えることから、ＩＣカードの読み書き状況に応じて容易に使い分けることができる。また、スイッチ手段に半導体スイッチを用いるようにし、その導体スイッチの開閉動作を不揮発性メモリに記憶したデータによって制御するようにしたため、ＩＣカードに触れることなく、共振タイプや非共振タイプの何れかのアンテナタイプに容易に切換えて使用することができる。
請求項２記載の発明によれば、ＩＣチップにコンデンサとコイルを並列に接続したアンテナ部を設け、そのアンテナ部のコンデンサにスイッチ手段を直列に接続するようにしたので、スイッチ部を閉じると共振タイプのアンテナとなり、スイッチ部を開くと、非共振タイプのアンテナとすることができる。このように、スイッチ手段を開閉操作だけで共振タイプと非共振タイプの両方のアンテナを得ることができ、その切換えも状況に応じて自由に行えることから、ＩＣカードの読み書き状況に応じて容易に使い分けることができる。また、スイッチ手段に半導体スイッチを用いるようにし、その導体スイッチの開閉動作を不揮発性メモリに記憶したデータによって制御するようにしたため、ＩＣカードに触れることなく、共振タイプや非共振タイプの何れかのアンテナタイプに容易に切換えて使用することができる。
請求項３記載の発明によれば、ＩＣチップは、半導体スイッチを異なった電圧を印加して断接する場合は、不揮発性メモリに記憶した値を書き換えるので、半導体スイッチのタイプにより異なる電圧を任意に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る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の等価回路図である。
【図３】ＩＣカードのスイッチ部を半導体スイッチとフリップフロップ回路とを用いて切換えられるようにしたＩＣカードの回路図である。
【図４】ＩＣカードのスイッチ部を半導体スイッチと不揮発性メモリとを用いて切換えられるようにしたＩＣカードの回路図である。
【図５】ＩＣカードのスイッチ部を機械スイッチを用いて構成したＩＣカードの回路図である。
【図６】並列共振タイプのアンテナ部を有するＩＣカードの回路図である。
【図７】ＩＣカードリーダライタのリードライト位置に本実施の形態に係るＩＣカードを貼付した複数の薄い郵便物を挿入した状態を示す斜視図である。
【図８】ＩＣカードリーダライタのリードライト位置に本実施の形態に係るＩＣカードを貼付した１個の小包郵便物を挿入した状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０    ＩＣカード、
１２    ＩＣチップ、
１４    コンデンサ、
１６    アンテナ（コイル）、
１８    スイッチ部（スイッチ手段）、
２０    ＩＣカードリーダライタ、
２２    郵便物、
２４    郵便物、
３０    半導体スイッチ、
３２    フリップフロップ回路（Ｆ／Ｆ回路）、
３４    不揮発性メモリ、
３６    機械スイッチ。
【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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