(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リーダライタと非接触式のＩＣカードから成り、ＩＣカードはリーダライタから送出された搬送波と電磁結合することにより電力を供給され、ＩＣカードからリーダライタへのデータ伝送はロードスイッチ方式で行い、さらにリーダライタからＩＣカードへのデータ伝送は搬送波周波数を第１及び第２の周波数にスイッチするＦＳＫ方式で行うようにしたＩＣカードシステムにおいて、
ＩＣカード及びリーダライタに設けられた電磁結合のためのアンテナコイルの少なくとも一方を所定の共振周波数で共振するように構成すると共に、リーダライタからＩＣカードへ電力供給のみを行うとき及び前記ロードスイッチ方式でＩＣカードからリーダライタへデータ伝送するときの搬送周波数と、前記ＦＳＫ方式で用いる第１の周波数とが、前記アンテナコイルの共振周波数となるように構成したことを特徴とするＩＣカードシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣカードシステムに係り、特にＩＣカードがその動作電源をリーダライタからの電磁誘導により得るようにした非接触ＩＣカードであり、かつリーダライタからのデータをＦＳＫ方式でＩＣカードへ伝送するようにしたＩＣカードシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
非接触ＩＣカードを用いたＩＣカードシステムでは、その基本的機能として一般に次の３つの機能▲１▼、▲２▼、▲３▼を持っている。機能▲１▼は、リーダライタからＩＣカードへの電力搬送であり、機能▲２▼はリーダライタからＩＣカードへのデータ送信、機能▲３▼はＩＣカードからリーダライタへのデータ送信である。このうち機能▲２▼のデータ送信を行う方式としては種々のものがあるが、その内の１つにＦＳＫ（Frequency Shift Keying）方式があり、本発明はこの方式を用いたものを対象としている。
【０００３】
上記の機能▲１▼、▲２▼、▲３▼いずれも、リーダライタとＩＣカードに設けられたアンテナコイル（一般にループコイル）の電磁結合が用いられる。そして機能▲１▼の電力搬送は、その電力伝達の効率がよい程、リーダライタからの送信電力が同じでもより遠くにあるＩＣカードを動作させることができる。このために、アンテナコイルにコンデンサを並列あるいは直列に接続して、電力搬送周波数にて共振するようにすることで電力伝達効率の向上がはかられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図２は、前記機能▲２▼をＦＳＫ方式で実現しているときの、搬送波伝達効率の説明図で、３つの特性曲線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３のうち、特性曲線（直線）Ｃ１はアンテナコイルが共振回路でないとき、特性曲線Ｃ２、Ｃ３はリーダライタとＩＣカードの少なくとも一方のアンテナコイルが共振回路となっているときで、Ｃ２よりＣ３の方がＱが大きいときである。そして共振回路を構成しているときの共振点をｆ0とすると、機能▲２▼の実行時は、カード側での受信レベルがデータにより変化しないような周波数ｆ1、ｆ2を用いてデータを送る。また、ＩＣカードからのデータ伝送を行うとき（機能）は、リーダライタ側の周波数を一定としておき、ＩＣカード受信回路のインピーダンスをデータにより変化させ、リーダライタ側からみた負荷インピーダンスの変化をリーダライタで検出する、いわゆるロードスイッチ方式が一般的で、これは電力のみの搬送時と同じ周波数でよく、例えば図２の周波数ｆ1又はｆ2が用いられる。そうすると、アンテナを共振させないとき（周波数Ｃ１）のカード側の周波数ｆ2又はｆ1に於ける受信レベルＲ１に比べて、比較的Ｑの低い共振を与えたとき（曲線Ｃ２）の受信レベルＲ２は大きくなるが、Ｑをさらに大きくしたとき（曲線Ｃ３）の受信レベルＲ３はＲ１よりも小さくなる。このような理由から、機能▲２▼をＦＳＫ方式としたＩＣカードシステムでは、アンテナのＱをあまり大きくすることができず、従って搬送波の伝達効率がよくないので、リーダライタと通信できるエリアが近くに限られてしまうという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、リーダライタからのデータ伝送がＦＳＫ方式のＩＣカードシステムにおいて、ＩＣカードシステムではリーダライタからＩＣカードへのデータ伝送を必要としない用途もあることに着目し、用途によってリーダライタの通信可能エリアを大幅に拡大できるようにしたＩＣカードシステムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、リーダライタと非接触式のＩＣカードから成り、ＩＣカードはリーダライタから送出された搬送波と電磁結合することにより電力を供給され、ＩＣカードからリーダライタへのデータ伝送はロードスイッチ方式で行い、さらにリーダライタからＩＣカードへのデータ伝送は搬送波周波数を第１及び第２の周波数にスイッチするＦＳＫ方式で行うようにしたＩＣカードシステムにおいて、
ＩＣカード及びリーダライタに設けられた電磁結合のためのアンテナコイルの少なくとも一方を所定の共振周波数で共振するように構成すると共に、リーダライタからＩＣカードへ電力供給のみを行うとき及び前記ロードスイッチ方式でＩＣカードからリーダライタへデータ伝送するときの搬送周波数と、前記ＦＳＫ方式で用いる第１の周波数とが、前記アンテナコイルの共振周波数となるように構成したことを特徴とするＩＣカードシステムを開示する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明になるＩＣカードシステムにおける周波数配置の例を示す図で、特性曲線Ｃ１は、リーダライタとＩＣカードのアンテナコイルは共に共振回路でない時を示しており、参考のため図示した。また特性曲線Ｃ３は周波数ｆ0に共振点を持ち、十分大きなＱ値の共振回路をリーダライタとＩＣカードの少なくとも一方のアンテナコイルが構成しているときを示しており、本発明のシステムではこのようなアンテナコイルを用いる。そして、前述の機能▲１▼のみのとき、即ちリーダライタから電力のみをＩＣカードへ送るとき、及びＩＣカードからリーダライタへデータ伝送するとき（機能▲３▼）は共振周波数ｆ0またはその近傍の周波数を用いる。さらに機能▲２▼のとき、即ちリーダライタからＩＣカードへＦＳＫ方式でデータ伝送するときは、ＦＳＫ方式で用いる２つの周波数の内の１つ（図１では高い方）を共振周波数ｆ0またはその近傍の値ｆ2の搬送波とする。
【０００８】
一般に、ＩＣカードシステムの利用法としては、ＩＣカードごとに固有のＩＤを設定しておき、ＩＣカードがリーダライタの通信可能エリアに入るとそのＩＤをＩＣカードからリーダライタへ送ってリーダライタ側でどのＩＣカード（を備えた人又は物）が近づいたかを判定するだけの片方向通信型の利用法と、この機能に加えてリーダライタからＩＣカードへもデータ伝送を行ってＩＣカード内のメモリ内容をリーダライタから更新するなどの処理を行う双方向通信型の利用法とがある。前者の片方向通信型の利用法は、例えばＩＣカードのＩＤを判定してドアの鍵を開ける、あるいはＩＣカードのＩＤを判定してその所持者（物）がいつリーダライタの近くを通過したかの記録をとるなどである。また後者の双方向通信型の利用法は、例えば片方向通信型と同様な機能に付加して、ＩＣカードから送ったデータにもとづきリーダライタでデータ処理を行い、その結果をＩＣカードへ返送してそのメモリに書き込む等である。
【０００９】
図１に示した周波数配置を有する本発明のＩＣカードシステムは、上記した利用法を考慮して構成されたもので、以下にその動作を図３及び図４を用いて説明する。図３はリーダライタとＩＣカードとの間の電力、情報の授受を示すタイムチャートで、図４はＩＣカードに於ける処理フローである。まずリーダライタは、図１の周波数ｆ2（＝ｆ0）、即ち搬送波伝送効率のよい周波数で無変調の搬送波を出力している。このリーダライタの搬送波を受信して動作可能なエリアにＩＣカードが入っていないときは、ＩＣカードは図４の電力受信待ちの状態（ステップ４１）にある。ＩＣカードがリーダライタからの搬送波受信により電力供給されて動作可能になると（図４のステップ４２）、ＩＣカードは自分のＩＤをリーダライタへ一定周期で繰り返し送信する（図４のステップ４３、４４）。この繰り返し送信は、リーダライタからの搬送波にＦＳＫ変調がかけられているのを検出するか（ステップ４４でＹｅｓ）、リーダライタからの搬送波が受信による電力供給がなくなる（通信可能エリアを出る）まで行われる。前述した片方向通信型の利用法の場合には、リーダライタからコマンドは送られず、ＦＳＫ変調された搬送波を検出することはないので、ＩＣカードがリーダライタの通信可能エリアから出ることによって図４の処理も終わる。そしてこの片方向通信型のときは、すべて搬送周波数は伝送効率のよい周波数ｆ2（＝ｆ0）で、ＩＣカードの受信レベルは図１のＲＡに示したように大きな値になるから、電力伝送もＩＣカードからのＩＤ送信も広いエリアで可能となり、ＩＣカードのＩＤ認識のみを行うようなときに使い易いシステムとすることができる。
【００１０】
一方、双方向通信型の利用法のときは、図１の周波数ｆ1に於ける搬送波伝送効率が大きく低下し、受信レベルは図１のＲＢとなる。従ってこの時はＩＣカードをリーダライタに十分近づけないと、リーダライタからのＦＳＫ信号を受信できない。そこでこの利用法の場合は、ＩＣカードを指定された場所へ置く、スキャナで読み取るような操作等を決めておく。このようにしてコマンド受信可能な状態でＩＣカードからのＩＤを受信したリーダライタがコマンドをＩＣカードへＦＳＫ変調により送ると（図４のステップ４４でＹｅｓ）、ＩＣカードはそのコマンドを受信して対応する処理を行い（図４ステップ４５）、次のコマンドを待つ（図４ステップ４６）。ここでのＩＣカードの処理は、リーダライタへの応答送信があればそれも含む。そしてリーダライタの方で処理完了と判断すると、搬送波出力を停止して（又は停止コマンドを送信して）、ＩＣカードでの処理を終了させる。このように、双方向通信型利用法のときは、ＩＣカードの所持者が限られたエリア、場所にＩＣカードを位置させる等の動作を求められるが、双方向型の利用法は一般に高度な処理を必要とするときで、確実な動作を保証する上でも上記のような動作を行うのが普通である。
【００１１】
【発明の効果】
本発明によれば、リーダライタからのコマンド送信がＦＳＫ方式で行われるＩＣカードシステムでも、ＩＣカードのＩＤ認識のみでよい片方向通信型の利用時には、広いサービスエリアが容易に確保でき、システム設計が容易となり、使いやすいシステムとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＩＣカードシステムに於ける周波数配置の例を示す図である。
【図２】従来のＩＣカードシステムに於ける周波数配置を示す図である。
【図３】リーダライタとＩＣカードの電力、データ伝送のタイムチャートである。
【図４】ＩＣカードに於ける処理のフローチャートである。
【符号の説明】
ｆ0  共振周波数
ｆ1、ｆ2  ＦＳＫ変調時の周波数
ＲＡ  周波数ｆ0に於けるＩＣカードの受信レベル
ＲＢ  周波数ｆ1に於けるＩＣカードの受信レベル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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