JP2001028037A - 非接触情報媒体およびこれを用いた通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明はアンテナコイルをＩＣチップに内蔵
（オンチップ化）した媒体の長所を活用しながら同時に
通信距離を長くできる非接触情報媒体とそれを用いた通
信システムを提供することを例示的目的とする。 【解決手段】 本発明の例示的一態様としての非接触情
報媒体は、電磁波からなる通信信号を用いて外部装置２
０，４０と非接触で通信可能なＩＣモジュール２と、前
記通信信号のキャリア周波数ｆ０に対して共振条件を満
たす第１のアンテナ部Ａ１および第２のアンテナ部Ａ２
とを有し、前記第１のアンテナ部Ａ１は第２のアンテナ
部Ａ２に並列に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はデータを記録するこ
とができるＩＣモジュールを内蔵し所要の外部装置と非
接触に交信可能な非接触情報媒体とそれを用いた通信シ
ステムに関する。「ＩＣモジュールを内蔵した非接触情
報媒体」とは、ＩＣチップを含むＩＣモジュールを情報
記録媒体として備え、外部装置と非接触に交信する媒体
であって、非接触であれば、電波の波長を問わず、ま
た、通信距離の長さも問わない。従って、後述する非接
触ＩＣモジュール自体やかかる非接触ＩＣモジュールを
内蔵する成形体も非接触情報媒体である。

【０００２】ＩＣチップまたはＩＣモジュールを内蔵し
た非接触情報媒体の典型的なものは、例えば、マイクロ
波を利用してリーダライタと交信する非接触ＩＣカード
である。なお、本明細書においては、「ＩＣカード」
は、スマートカード、インテリジェントカード、チップ
インカード、マイクロサーキット（マイコン）カード、
メモリーカード、スーパーカード、多機能カード、コン
ビネーションカードなどを総括している。

【０００３】また、ＩＣチップを内蔵した非接触情報媒
体はその形状がカードに限定されるものではない。従っ
て、それはいわゆるＩＣタグも含む。ここでは、「ＩＣ
タグ」は、ＩＣカードと同様の機能を有するが、切手サ
イズやそれ以下の超小型やコイン等の形状を有する全て
の情報記録媒体を含むものである。

【０００４】

【従来の技術】ＩＣカードは、カードに内蔵されている
ＩＣチップとリーダライタとの通信方法に従って、接触
型と非接触型に分類することができる。このうち、非接
触型は、リーダラータとの接点がないので接触不良がな
く、リーダライタから数ｃｍ乃至数十ｃｍ離れた移動使
用が可能で、汚れ、雨、静電気に強いなどの特徴があ
り、今後ますますその需要は高まるものと予想されてい
る。

【０００５】非接触ＩＣカードは、リーダライタから受
信した電波から電磁誘導によって動作電力を得ると共
に、電波を利用してリーダライタとの間でデータを交換
する。そして、非接触ＩＣカードは、通常、かかる電波
を送受信するためのアンテナ（例えば、アンテナコイ
ル）を不揮発性メモリなどのＩＣチップとは別個独立の
部材として形成してＩＣチップと接続しているものも知
られているが、構成要素の小型化、多機能化の要請から
アンテナコイルをＩＣチップに内蔵（オンチップ化）す
る（オンチップコイル方式）も提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】通信用の電磁波を送受
信するためのアンテナコイルをＩＣチップに内蔵（オン
チップ化）したものでは、実装上の問題が少なく、ま
た、構成要素の小型化に寄与するという長所を有する。
ところが、アンテナが小型になるため必然的に通信距離
が短くなってしまい、いわゆる密着結合型としての利用
に限定されるという不都合が生ずる。すなわちリーダラ
イタと所定距離離間して交信できる非接触ＩＣカードに
はそのままでは適用することができない。また、このよ
うな通信距離の制限は、媒体の検査や発行処理などの製
造上あるいは運用上での自由度を制限し、非接触情報媒
体としての本来の有用性を大きく阻害して、その応用範
囲を狭めるという問題を生ずる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような従来
の課題を解決する新規かつ有用な非接触情報媒体とそれ
を用いた通信システムを提供することを概括的な目的と
する。さらに本発明の他の目的はアンテナコイルをＩＣ
チップに内蔵（オンチップ化）した媒体の長所を活用し
ながら同時に通信距離を長くできる非接触情報媒体とそ
れを用いた通信システムを提供することである。また本
発明の他の目的は情報媒体を利用する種々の環境に対応
したものとし、その利用方法の拡大を容易にする非接触
情報媒体とそれを用いた通信システムを提供することで
ある。

【０００８】本発明の非接触情報媒体は、電磁波からな
る通信信号を用いて外部装置と非接触で通信可能なＩＣ
モジュールと、前記通信信号のキャリア周波数に対して
共振条件を満たす第１のアンテナ部および第２のアンテ
ナ部とを有し、前記第１のアンテナ部は第２のアンテナ
部に並列に接続されることを特徴とする。このように並
列接続され且つ共振条件を満たす複数のアンテナ部を設
けることで、複数のアンテナ部のコイル同士は相互干渉
しなくなり、本発明の非接触情報媒体を用いてそれぞれ
の通信目標に応じた効率の高い交信が実現される。

【０００９】本発明の一例によれば、前記第１および第
２のアンテナ部はそれぞれ前記共振条件を満足し、これ
ら第１および第２のアンテナ部は同一もしくは異なる構
造および寸法を有する。また、前記第１のアンテナ部と
前記第２のアンテナ部はそれぞれ異なる方向の磁束若し
くは電波に対して最大感度となるように配置される構造
とすることができる。さらに本発明の非接触情報媒体は
前記第１および第２のアンテナ部の一方のコイルは前記
ＩＣモジュール上に形成される構造であるをことを特徴
とする。また前記第１のアンテナ部と前記第２のアンテ
ナ部は、前記ＩＣモジュール上に形成された接続端子を
介して並列に接続される構造を有していても良い。

【００１０】本発明の他の非接触情報媒体は、支持体
と、前記支持体上に配され電磁波からなる通信信号を用
いて外部装置と非接触で通信可能なＩＣモジュールと、
前記通信信号のキャリア周波数に対して共振条件を満た
し且つ前記ＩＣモジュール上を含む前記支持体上に設け
られた第１のアンテナ部および第２のアンテナ部とを有
し、前記第１のアンテナ部は第２のアンテナ部に並列に
接続されることを特徴とする。前記支持体は携帯可能な
有体物であって、カード、タグ、ステック、チップ、ブ
ロックなど種々の形態をとることのできるものであり、
その形状については前記第１のアンテナ部および第２の
アンテナ部を良好に搭載できるものであれば各種の形状
を用いることができる。

【００１１】本発明の通信システムは、ＩＣモジュール
を内蔵した非接触情報媒体と、前記非接触情報媒体と非
接触で通信可能なリーダライタと用いた通信システムに
おいて、前記非接触情報媒体は前記通信信号のキャリア
周波数に対して共振条件を満たし且つ並列接続される第
１のアンテナ部および第２のアンテナ部とを有し、前記
リーダライタは第１のアンテナ部および第２のアンテナ
部のそれぞれに適した信号を送信するための複数または
単数のアンテナを有することを特徴とする。

【００１２】本発明の他の目的及び更なる特徴は、以
下、添付図面を参照して説明される実施例により明らか
にされる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の非接触情報媒体および通信システムを説明する。な
お、各図において、同一の参照番号を付した部材は同一
部材を表すものとし、また、同一の参照番号にアルファ
ベットを付した部材は対応する変形部材を表すものと
し、重複説明は省略する。また、特にことわらない限
り、参照番号はアルファベットの付いた同一の参照番号
の全てを総括しているものとする。

【００１４】まず、図１を参照して、本発明の第１の実
施形態の非接触情報媒体１について説明する。

【００１５】図１は本実施形態の非接触情報媒体１の回
路図を示す。非接触情報媒体１は、コイル３と容量４と
からなる第１のアンテナ部Ａ１と、コイル５と容量６と
からなる第２のアンテナ部Ａ２と、例えば後述するよう
なリーダライタと交信して所要のデータの処理、記憶、
演算などの信号処理を行うＩＣチップ２とを有してい
る。第１のアンテナ部と第２のアンテナ部は並列に接続
され、前記ＩＣチップ２の両端子間にコイル３、５およ
び容量４、６が並列に配設される。ここでコイル３はイ
ンダクタンスＬ１を有し、容量４は容量値（キャパシタ
ンス）Ｃ１を有する。前記コイル３と容量４は並列に接
続される。またコイル５はインダクタンスＬ２を有し、
容量６は容量値Ｃ２を有する。前記コイル５と容量６も
並列に接続される。

【００１６】前記非接触情報媒体１は、上述のように２
つのアンテナ部Ａ１、Ａ２を並列に接続させた構造を有
しており、これら並列接続された２つのアンテナ部の合
成回路がキャリア周波数に対して共振する場合と、２つ
のアンテナ部のそれぞれがキャリア周波数に対して共振
する場合とがあり、どちらでも非接触での情報媒体１と
外部装置との間の交信を可能とさせる。詳しくは、前記
非接触情報媒体１が信号を送受信するためのキャリア周
波数をｆ０とすると、２つのアンテナ部のそれぞれがキ
ャリア周波数ｆ０に対して共振する場合、各アンテナ部
のＬＣ回路が共振条件を満足する。この共振条件は、前
記第１のアンテナ部のコイル３と容量４のインダクタン
スＬ１とキャパシタンスＣ１については、

【数１】 となり、同様に、前記第１のアンテナ部のコイル５と容
量６のインダクタンスＬ２とキャパシタンスＣ２につい
ては、

【数２】 とされる。また、並列接続された２つのアンテナ部の合
成回路がキャリア周波数に対して共振する場合では、コ
イル３、５の合成コイルと、容量４、６の合成容量が並
列に接続されているものと考えることができるため、そ
の合成インダクタンスＬ０と合成キャパシタンスＣ０
は、

【数３】 となる。ここで、並列接続された２つのアンテナ部の合
成回路についての共振周波数ｆ１は、

【数４】 であるが、前記数３の値を数４の式に代入し、数１、数
２を用いて式を整理すると、並列接続された２つのアン
テナ部の合成回路についての共振周波数ｆ１はキャリア
周波数ｆ０と等しいことが分かり、コイル３と容量４が
キャリア周波数Ｆ０で共振条件を満たし且つコイル５と
容量６がキャリア周波数ｆ０で共振条件を満たす場合に
は、合成回路も同一周波数ｆ０に対して共振条件を満た
すことが判る。このことは、回路動作において、第１の
アンテナ部Ａ１または第２のアンテナ部Ａ２のいずれか
一方または両方に電磁誘導による誘起起電力が発生する
と、それぞれが負荷となることなくその起電力がＩＣチ
ップ２に伝えられることを意味する。前記数４に示す式
の範囲で、すなわち合成回路の共振周波数がキャリア周
波数Ｆ０となる範囲で、異なる第１、第２のアンテナ部
の各パラメーターを設定することもでき、それぞれのア
ンテナの共振周波数がキャリア周波数とならない場合で
あっても設計の自由度を大幅に向上させることが可能で
ある。並列接続され前記共振条件を満たす第１のアンテ
ナ部Ａ１と第２のアンテナ部Ａ２を用いることで、これ
らのアンテナ部は相互に干渉しない条件で結合されたこ
とになり、アンテナ部の間でのエネルギー損失の少ない
良好な通信が可能となる。

【００１７】以上のような共振条件を満足し且つ並列接
続される本実施形態の第１のアンテナ部Ａ１と第２のア
ンテナ部Ａ２は、同一の構造および寸法を有するもので
あっても良く、また異なる構造または寸法を有するもの
であっても良い。例えば、第１のアンテナ部Ａ１と第２
のアンテナ部Ａ２の一方がＩＣチップ２上に形成される
オンチップコイル構造を有し、他方がチップ外の外付け
コイルとして取り付けられるものでも良い。このように
２つのアンテナ部の一方をオンチップ形とし、他方を外
付け形とすることで、本実施形態の非接触情報媒体はオ
ンチップコイル構造だけの非接触情報媒体に比べて長い
通信距離を確保することができる。また、本実施形態の
非接触情報媒体は後述するように第１及び第２のアンテ
ナ部Ａ１、Ａ２の双方を外付けの構造にすることも可能
であり、この場合には指向性を改善させることもでき
る。

【００１８】次に、図２を参照しながら、第２の実施形
態として、一方のアンテナ部がオンチップコイル形で、
他方のアンテナ部がカード周辺に延在されるＩＣカード
形の非接触情報媒体１０について説明する。この非接触
情報媒体１０は、その支持体となる矩形状の基体１１
と、該基体１１上に取り付けられた半導体チップである
ＩＣモジュール１２と、そのＩＣモジュール１２の表面
に形成されたオンチップコイル１３と、前記基体１１上
であって該基体１１の周辺に近い領域で巻線を形成した
コイル１４と、これらコイルに対する容量１５と、前記
オンチップコイル１３と前記コイル１４の接続のための
パッド部１８とを有している。

【００１９】前記基体１１は、クレジットカードと同一
寸法の所謂ＩＳＯ（国際標準化機構）サイズ（縦５４ｍ
ｍ、横８５．６ｍｍ、厚さ０．７６ｍｍ）を有してお
り、所要のプラスチック材料を成形したものである。こ
の基体１１はこのＩＳＯサイズのものに限定されず、そ
の用途に応じて任意の形状を取ることができ、例えば、
ペンダント形状、コイン形状、キー形状、タグ形状など
の種々の形状であっても良い。また、基体１１の材料に
ついても、交信を妨げない範囲で金属材料や、ガラス、
セラミック、木材、紙などのプラスチック以外の材質で
あっても良く、これらとプラスチックとの複合材料であ
っても良い。

【００２０】ＩＣモジュール１２はその内部にＥＥＰＲ
ＯＭなどの不揮発性半導体メモリを内蔵したＩＣチップ
や、マイコンなどの半導体チップ、或いは他の信号処理
回路を内蔵した集積回路装置であって、ＩＣパッケージ
ごと直接あるいは間接的に前記基体１１に張り合わされ
て固定されたものである。このＩＣモジュール１２の表
面又はパーケージ構成樹脂に封止されて、オンチップコ
イル１３が形成されている。このオンチップコイル１３
は第１のアンテナ部を構成するコイルであって、略正方
形状のＩＣモジュール１２の周辺部に沿って延在される
巻線パターンを有し、その巻数は当該ＩＣモジュール１
２の通信電波のキャリア周波数に応じて設定される。こ
のオンチップコイル１３はその配線の一部において、既
にＩＣモジュール１２の内部回路と電気的に接続されて
おり、信号の送受信が可能である。

【００２１】このオンチップコイル１３の端部には一対
のパット部１８、１８が形成され、これらパッド部１
８、１８を介してオンチップコイル１３はコイル１４に
接続される。コイル１４は前記クレジットカード形状の
基体１１の周囲に沿って延在される巻線部分であり、フ
ィルムや基体にラミネートされた配線材を接着したり、
金属配線、ワイヤの貼り合わせや、エッチング、蒸着、
プレーティングその他の加工技術によって形成されたも
のであり、オンチップコイル１３よりは大きな径をもっ
て前記基体１１上に形成される。配線材料としては、例
えば、アルミニュームや銅などの比較的に電気導電率の
高い材料が用いられるが、これに限定されるものではな
い。パット部１８との接続はワイヤボンディング法やＴ
ＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎ
ｇ）法や、螺子や半田づけ等の手段で接続されたもので
あっても良い。前記コイル１４は第２のアンテナ部を構
成する。

【００２２】前記一対のパット部１８、１８の間には、
第１のアンテナ部と第２のアンテナ部に共通の容量１５
が接続される。この容量１５は外付けであるが、特に所
要の共振周波数が得られるものであれば種々のものを用
いることができる。

【００２３】本実施形態の非接触情報媒体１０では、第
１のアンテナ部はオンチップコイル１３と容量１５によ
って構成され、第２のアンテナ部はコイル１４と容量１
５によって構成される。これらオンチップコイル１３、
コイル１４、容量１５は前記パッド部１８、１８を介し
て並列接続され且つ少なくともその合成回路の共振周波
数は当該非接触情報媒体１０が交信する信号のキャリア
周波数となっている。合成回路の共振周波数のみなら
ず、前記オンチップコイル１３と容量１５によって構成
される第１のアンテナ部の共振周波数が前記キャリア周
波数と等しく、且つコイル１４と容量１５によって構成
される第２のアンテナ部の共振周波数も前記キャリア周
波数と等しい構成であっても良い。

【００２４】このような構造を有する本実施形態のＩＣ
カード形の非接触情報媒体１０は、前記コイル１４がカ
ードの周辺に沿って延在されてカード寸法に亘って巻回
されていることから、非接触で近接されたリーダライタ
のアンテナに対する交信はこのコイル１４を用いること
ができる。同時に、さらに近い位置の密着結合型として
のリーダライタのアンテナに対する交信は前記オンチッ
プコイル１３を使用することができる。すなわち、本実
施形態のＩＣカード形の非接触情報媒体１０では、特に
アンテナコイルの切替えなしで、近接と密着結合の両方
の通信を可能にでき、通信環境上の制約を抑えてカード
利用の応用範囲を拡げることができる。

【００２５】前記非接触情報媒体１０は、バッテリを内
蔵していてもよいが、内蔵バッテリの劣化に伴うトラブ
ルを回避すると共にチップを小型化するためにバッテリ
レスとすることが好ましい。従って、非接触情報媒体１
０は、電波を利用してリーダライタとデータを交換する
ことができると共に、リーダライタから受信した電波か
ら電磁誘導によって動作電力を得るものとすることが好
ましい。

【００２６】なお非接触情報媒体１０はリーダライタと
非接触に無線交信することができるが、これは本発明が
外部装置と接触して交信する機能を排除しているもので
はない。例えば、非接触情報媒体１０は、接触ＩＣチッ
プを内蔵することにより、接触ＩＣカード及び非接触Ｉ
Ｃカードの両機能を有するコンビネーションカードとし
て構成することができる。また、本発明は、非接触情報
媒体１０が磁気ストライプを有するカード媒体に適用さ
れることを妨げるものではない。この場合は、本発明の
非接触情報媒体１０は、クレジットカード、キャッシュ
カードなどの磁気カードとしての機能を有することにな
る。さらに、選択的に、非接触情報媒体１０には、エン
ボス、サインパネル、ホログラム、刻印、ホットスタン
プ、画像プリント、写真などが形成されてもよい。また
基材１１は、例えば、プラスチックから構成されが、選
択的に非接触情報媒体１０は基材１１上にディスプレイ
やキーボードなどを更に有して更なる多機能化を達成し
てもよい。

【００２７】図３を参照しながら、第３の実施形態とし
て、フェライトバーアンテナ型の非接触情報媒体１０ａ
について説明する。本実施形態の非接触情報媒体１０ａ
では、コイル３１のコア材として透磁率の高いフェライ
トコア３０が使用され、コイル３１における電磁誘導を
効率の良いものとすることができる。フェライトコア３
０は例えば円筒状のものや、角棒状の形状を有してお
り、図示の例では、円筒状とされる。コイル３１の両端
はＩＣモジュール２ａと容量３２に並列に接続される。
図示を省略しているが、このＩＣモジュール２ａの表面
には第１のアンテナ部を構成するオンチップコイルが形
成される。前記コイル３１と前記容量３２と共に第２の
アンテナ部を構成する。

【００２８】これらファライトコア３０を有するコイル
３１と、容量３２と、図示しないオンチップコイルは並
列接続され且つ少なくともその合成回路の共振周波数は
当該非接触情報媒体１０ａが交信する信号のキャリア周
波数となっている。合成回路の共振周波数のみならず、
前記オンチップコイルと容量３２によって構成される第
１のアンテナ部の共振周波数が前記キャリア周波数と等
しく、且つコイル３１と容量３２によって構成される第
２のアンテナ部の共振周波数も前記キャリア周波数と等
しい構成であっても良い。

【００２９】このような構造を有する本実施形態のフェ
ライトバーアンテナ形の非接触情報媒体１０ａでは、フ
ェライトコア３０の電磁特性を利用して通信距離を延ば
すことができ、非接触情報媒体１０ａの応用範囲を拡げ
ることができる。

【００３０】図４を参照しながら、第４の実施形態の非
接触情報媒体１０ｂについて説明する。本実施形態の非
接触情報媒体１０ｂは一対の外付けのアンテナ部Ａ１
１、Ａ１２を有し、その受信電波の指向性を改善した例
である。

【００３１】図４に示すように、本実施形態の非接触情
報媒体１０ｂはコイル３３と容量３４とからなる第１の
アンテナ部Ａ１１と、コイル３５と容量３６とからなる
第２のアンテナ部Ａ１２と、例えば後述するようなリー
ダライタと交信して所要のデータの処理、記憶、演算な
どの信号処理を行うＩＣチップ２ｂとを有している。第
１のアンテナ部Ａ１１と第２のアンテナ部Ａ１２は並列
に接続され、前記ＩＣチップ２ｂの両端子間にコイル３
３、３５および容量４４、４６が並列に配設される。こ
こでコイル３３はインダクタンスＬ１１を有し、容量３
４は容量値（キャパシタンス）Ｃ１１を有する。前記コ
イル３３と容量３４は並列に接続される。またコイル３
５はインダクタンスＬ１２を有し、容量３６は容量値Ｃ
１２を有する。前記コイル３５と容量３６も並列に接続
される。

【００３２】本実施形態の非接触情報媒体１０ｂは、上
述の第１の実施形態と同様に、これら並列接続された２
つのアンテナ部の合成回路がキャリア周波数に対して共
振する構造か、或いは２つのアンテナ部のそれぞれがキ
ャリア周波数に対して共振する構造を有している。当該
非接触情報媒体１０ｂがどちらの構造を有する場合であ
っても、非接触での情報媒体１０ｂと外部装置との間の
交信が可能である。特に本実施形態の非接触情報媒体１
０ｂは、各コイル３３、３５が異なる方向の磁束に対し
て最大感度を有するように該コイル３３、３５が異なる
向きに配列されている。

【００３３】この動作について簡単に説明すると、図４
において、磁束Φ１は或る一方向の磁束でああって、例
えばリーダライタからの発信された第１の磁束Φ１であ
る。この第１の磁束Φ１は、図中水平方向の磁束の向き
を有し、この方向においてコイル３３の中心を通過する
ように形成されたものである。前記コイル３３は図中水
平方向の磁束については感度良く誘導電流を発生させる
が、他の方向特に図中垂直方向の磁束Φ２についてはそ
の感度が低くなる。一方、図中垂直方向の磁束Φ２は、
例えばリーダライタからの発信された第２の磁束Φ２で
あって、第１の磁束Φ１とは垂直な方向に磁束の向きを
有するものである。第２のアンテナ部のコイル３５は、
第２の磁束Φ２については感度良く誘導電流を発生させ
るが、前記磁束Φ１については逆にその感度が低くな
る。

【００３４】このように本実施形態の非接触情報媒体１
０ｂでは、その方向が異なる磁束に対しても、別個のア
ンテナがそれぞれに受信でき、その媒体自身の情報受信
能力は極めて高くなり、非接触な交信をする場合の媒体
の向きに関する自由度を大きくすることができる。な
お、異なる向きの磁束はここで説明した直交するものに
限定されず、他の角度をもった磁束同士であっても良
く、２つ以上の異なる方向の磁束については、そのコイ
ルの数や寸法を増加したりすることで対処することがで
きる。この場合においても、３個あるいはそれ以上の個
数のコイルは並列に接続され、相互の干渉を抑えるため
に、少なくとも合成回路の共振周波数はキャリア周波数
に設定される。

【００３５】次に、図５を参照しながら、上述の如き非
接触情報媒体と交信するラーダライタの一例について説
明する。図５のリーダライタは、所要の信号処理を行う
リーダライタ本体５０と、第１のアンテナ５１と、第２
のアンテナ５３を有している。第１のアンテナ５１には
径が大きいループコイル５２が配設されており、第２の
アンテナ５３には小さい径のコイル５４が配設されてい
る。これらループコイル５２と小径のコイル５４はそれ
ぞれリーダライタ本体５０に電気的に接続され、電気信
号をリーダライタ本体５０との間で送受信する。なお、
これら第１のアンテナ５１と第２のアンテナ５３はリー
ダライタ本体５０と別個の部材として図示しているが、
一体のものとしても問題はない。

【００３６】このような２つのアンテナ５１、５３を有
するリーダライタは異なる通信距離での交信が可能であ
る。一般に、非接触情報媒体１０と、リーダライタの半
径Ｒのアンテナコイルとの間の通信距離Ｄについては、
通常半径Ｒと通信距離Ｄは同じ程度の数値であり、一例
として近接型のリーダライタのアンテナコイルの直径を
１５０ｍｍとしたときでは、その通信距離は７０〜８０
ｍｍに設定される。これと平行して、例えばオンチップ
コイルの半径を１．５〜２ｍｍ程度に設定し、このオン
チップコイルに対するリーダライタのアンテナコイルの
半径Ｒを５〜１０ｍｍ程度とした時では、通信距離は３
〜７ｍｍであり、これは密着結合型の通信距離である。
従って、通信距離が大きく異なる２つのアンテナを両方
ともリーダライタ本体５０に接続することで、密着結合
型の通信距離と近接型の通信距離の応用システムで本例
のリーダライタは交信可能となり、前記非接触情報媒体
１０と共に使用することで広範囲に非接触な情報通信が
利用されるものとなる。

【００３７】図６はオンチップコイルを搭載したＩＣモ
ジュール６０の例である。本実施形態のＩＣモジュール
６０は、樹脂製のＩＣパッケージ６１内に図示しないＥ
ＥＰＲＯＭなどの不揮発性半導体メモリを内蔵したＩＣ
チップや、マイコンなどの半導体チップ、或いは他の信
号処理回路を内蔵した集積回路装置であって、前記ＩＣ
パッケージ６１の表面上或いは樹脂内に封止されて、オ
ンチップコイル６２が存在する。このＩＣモジュール６
０では、上述の各実施形態の非接触情報媒体１０のよう
に、オンチップコイル６２の両端子が他のアンテナ部お
よびＩＣモジュール６０内の半導体チップの両端子に並
列接続される。このため、外付けされる容量やコイルの
ための一対のパッド部６３、６３は、図６中の破線を介
して、他の配線パッド部６４、６４まで電気的に接続さ
れ、この一対の配線パッド部６４、６４側で内部の半導
体チップの端子と接続される。従って、オンチップコイ
ル６２は一対のパッド部６３、６３を介して外付けされ
る容量やコイルに接続され、同時に、配線パッド部６
４、６４から内部の半導体チップに接続されるため、前
記非接触情報媒体１０に用いられるチップ上での並列接
続が容易に得られることになる。

【００３８】前記パッド部６３、６３及び配線パッド部
６４、６４は、通常の配線技術を用いて形成できるもの
であり、フォトリソグラフィーを利用したエッチングや
金属膜の転写、その他の加工法をもって形成される。ま
た、前記パッド部６３と前記配線パッド部６４の間は、
金属膜を延在する方法や、ワイヤボンディング法、ＴＡ
Ｂ法、螺子止めや半田づけ等の当技術分野において知ら
れた方法で配線することができる。

【００３９】図７を参照してＩＣチップ２の詳細につい
て説明する。ＩＣチップ２は、電源回路１０２と、リセ
ット信号発生回路１０３と、送受信回路１０４（即ち、
１０４ａ乃至１０４ｄ）と、ロジック制御回路１０６
と、タイミング回路（ＴＩＭ）１０７と、メモリ１０８
とを有している。

【００４０】前記電源回路（ＰＳ）１０２にはリセット
信号発生回路１０３が接続されており、リセット信号発
生回路１０３はロジック制御回路１０６のリセット端子
（ＲＳＴ）に接続されている。ＩＣチップ２は、リーダ
ライタから受信した電波Ｗ（キャリア周波数ｆｃ）から
電磁誘導によって通信系の動作電圧Ｖｃｃ（例えば、５
Ｖ）をロジック制御回路１０６に供給している。動作電
力Ｖｃｃが生成されるとリセット信号発生回路１０３は
ロジック制御回路１０６をリセットして新規な動作の準
備をする。

【００４１】送受信回路１０４は、検波器（ＤＥＴ）１
０４ａ、変調器（ＭＯＤ）１０４ｂ、復調器（ＤＥＭ）
１０４ｃ及び符号器（ＥＮＣ）１０４ｄを含んでいる。
復調器１０４ｃと符号器１０４ｄは、それぞれロジック
制御回路１０６のデータ端子ＤＩ及びＤＯに接続されて
いる。必要があれば復調器１０４ｃの後段に独立の部材
としてＤ／Ａ変換器等からなる復号器が配置されてもよ
い。かかる復号器は符号器１０４ｄと共に一のコーデッ
ク回路を形成してもよい。タイミング回路１０７は各種
タイミング信号を生成するのに使用され、ロジック制御
回路１０６のクロック端子（ＣＬＫ）に接続されてい
る。

【００４２】送受信回路１０４の受信部は、検波器１０
４ａと復調器１０４ｃとにより構成されている。受信し
た電波Ｗは検波器１０４ａによって検波されて復調器１
０４ｃが検波信号からデータを得るために基底帯域信号
を復元する。復元された基底帯域信号（必要があればそ
の後復号された信号）はデータ信号ＤＩとしてロジック
制御回路１０６に送られる。

【００４３】送受信回路１０４の送信部は、変調器１０
４ｂと符号器１０４ｄとにより構成されている。変調器
１０４ｂや符号器１０４ｄには当業界で周知のいかなる
構成をも使用することができる。データを送信するため
に搬送波を送信データに応じて変化させてコイルに送信
する。変調方式には、例えば、キャリア（搬送）周波数
の振幅を変えるＡＳＫ、位相を変えるＰＳＫなどを使用
することができるが、負荷変調を使用することもでき
る。負荷変調とは、媒体電力（負荷）をサブキャリア
（副搬送波）に従って変調する方式をいう。符号器１０
４ｄは、送信されるべきデータＤＯを所定の符号（例え
ば、マンチェスター符号化やＰＳＫ符号化など）で符号
化（ビットエンコーディング）した後にアンテナコイル
１４に送信する。

【００４４】送受信回路１０４はロジック制御回路１０
６によって制御されて、タイミング回路１０７によって
生成されるタイミング信号（クロック）に同期して動作
する。 ロジック制御回路１０６はＣＰＵにより実現す
ることができる。メモリ１０８はデータを保存するＲＯ
Ｍ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ及び／又はＦＲＡＭ等から構
成される。非接触情報媒体１０はリーダライタとかかる
データに基づいて交信したり、ロジック制御回路１０６
は所定の処理を行うことができる。例えば、メモリ１０
８は、ＩＤ情報や所定額の電子マネーなどの価値や取引
記録その他を格納することができ、ロジック制御回路１
０６は所定の取引（例えば、切符の購入や電子マネーの
入金など）によりかかる価値を増減等することができ
る。なお、これらの構成要素の構成や動作は当業者には
容易に理解できるため詳しい説明は省略する。

【００４５】次に、通信距離が異なる大きさの異なるア
ンテナを使用しているリーダライタ２０及び４０の構成
について説明する。これらリーダライタ２０及び４０
は、図８及び図９に示す基本構造を有している。まず、
リーダライタ２０を例に説明する。ここで、図８はリー
ダライタ２０の構成を示す概略ブロック図であり、図９
はリーダライタ２０のより具体的な構成を示すブロック
図である。

【００４６】リーダライタ２０は、図８に示すように、
制御インタフェース部２２とアンテナ部２４とを有して
おり、両者はケーブル２６により接続されている。ここ
で、リーダライタ２０は、キャリア周波数ｆｃを有する
電波Ｗを非接触情報媒体１０へ送信及びから受信し、無
線通信を利用して非接触情報媒体１０と交信する。電波
Ｗは任意の周波数帯のキャリア周波数ｆｃ（例えば、１
３．５６ＭＨｚ）を使用することができる。リーダライ
タ２０は、制御インタフェース部２２を介して更なる図
示しない外部ホスト装置（処理装置、制御装置、パーソ
ナルコンピュータ、ディスプレイなど）に接続されてい
る。

【００４７】制御インタフェース部２２は、送信回路
（変調回路）２０２と、受信回路（復調回路）２０４
と、コントローラ２０６とを内蔵している。送信回路２
０２は、更なる外部ホスト装置からのデータを、キャリ
ア周波数ｆｃを利用して変調することにより、伝送信号
に変換してアンテナ部２４に送信する。変調方式は、当
業界で利用可能な変調方式を利用することができる。

【００４８】受信回路２０４はアンテナ部２４を通じて
非接触情報媒体１０から受信した信号を基底帯域信号に
変換してデータを得て、図示しない更なる外部ホスト装
置に送信する。送信回路２０２と受信回路２０４は、実
際の回路では、図９に示すように、複数の駆動回路２０
８及び２１０に接続されており、これらの駆動回路によ
って駆動される。なお、当業者は、送信回路２０２、受
信回路２０４及び駆動回路２０８及び２１０の動作や構
成を容易に理解して実現することができるので、ここで
は詳細な説明は省略する。

【００４９】次に、図１０乃至図１３を参照して、簡易
読み取り器（バランスリーダ）として構成されたリーダ
ライタ４０について説明する。バランスリーダとは非接
触情報媒体１０のメモリ１０８に蓄積された電子マネ
ー、クレジット、度数その他の価値（バリュー）の残高
（バランス）を非接触情報媒体１０のアンテナ部１６に
密着して読み取る装置である。従って、本実施例ではリ
ーダライタ４０の通信距離は約０乃至５ｍｍである。バ
ランスリーダ４０は基材４２と、表示部４４と、スリッ
ト４５と、一対のアンテナコイル４６ａ及び４６ｂとを
有している。

【００５０】基材４２はプラスチックなどからなり、表
示部４４は残高を表示する液晶ディスプレイから例示的
に構成される。スリット４５は、図１０及び図１２にお
いては、非接触情報媒体１０の端部と平行な端部（スト
ッパ）４５ａを有している。スリット４５内にはアンテ
ナコイル４６ａ及び４６ｂが対向して設けられている。
アンテナコイル４６ａ及び４６ｂは、例えば、直径５乃
至１０ｍｍを有するほぼ円形コイルとして構成される。
従って、非接触情報媒体１０はスリット４５に挿入され
たまま移動することができ、アンテナコイル４６ａ及び
４６ｂをアンテナ部１６に一致させるには多少の技術を
有する。

【００５１】一方、図１１においては、スリットは端部
（ストッパ）４５ｂ及び４５ｃによって画定されてい
る。ストッパ４５ｂ及び４５ｃの形状と位置を、非接触
情報媒体１０のストッパを４５ｂ及び４５ｃに当接する
ようにスリットに挿入すればアンテナコイル４６ａ及び
４６ｂがアンテナ部１６に一致するように設定されてい
る。このように、バランスリーダ４０は、非接触情報媒
体１０の方向、位置、姿勢を規制してこれを保持する機
械的構造手段を有することが好ましい。

【００５２】図１３は、図１０に示すバランスリーダ４
０の例示的等価回路である。等価回路は、表示部４４、
送受信回路その他の回路を含むＩＣチップ４１と、コン
デンサ４３と、コイル４６ａ及び／又は４６ｂとを有し
ている。コイル４６ａ及び／又は４６ｂは、 空心コイ
ルであるスパイラル平面コイル、複スパイラルコイル、
フェライトコアの付いた平面コイル又はフェライトバー
アンテナとして構成することができる。コイル４６ａと
コンデンサ４３とは上述したようにキャリア周波数に共
振する共振回路を構成することが好ましい。本実施例で
はコイル４６ａ及び４６ｂと２つのコイルが設けられて
いるが、その数は２つに限定されるものではない。図１
３においては、コイル４６ａ及び４６ｂとその間に配置
されるべきアンテナ部１６は、それぞれ電波Ｗから生じ
る磁束に鎖交されている。また、コイル４６ａ及び４６
ｂの各々とアンテナ部１６との距離は、コイル４６ａ及
び４６ｂとアンテナ部１６のうちより短い通信可能距離
によって規制されている。本実施例では、アンテナ部１
６とコイル４６ａとの距離とアンテナ部１６とコイル４
６ｂとの距離（ギャップ）は０乃至数ミリ程度である。

【００５３】なお、図１１に示すように、選択的に、非
接触情報媒体１０のアンテナ部１６と所定の関係を有す
る位置に、視覚又は触覚で識別可能な識別手段１９を設
けてもよい。識別手段１９は、例えば、刻印、凹凸を有
する印刷、模様などから構成される。識別手段１９によ
り、ユーザーはアンテナ部１６とコイル４６ａ及び／又
は４６ｂとを一致させるように非接触情報媒体１０とバ
ランスリーダ４０とを密着させることができる。図１１
に示す識別手段１９は他の図のいずれの非接触情報媒体
１０に設けられてもよい。識別手段１９は、図１０に示
すように、非接触情報媒体１０がバランスリーダ４０に
係合しても可動である場合に、特に有効である。

【００５４】以下、本発明の通信システムの動作につい
て説明する。非接触情報媒体１０は、図８や図９に示し
たリーダライタを共に使用しながら、通信距離の異なる
複数の通信システムに使用することが出来るので、様々
な多目的用途が見込まれている。これらの分野には、金
融（キャッシュカード、クレジットカード、電子マネー
管理、ファームバンキング、ホームバンキングなど）流
通（ショッピングカード、プリペイドカード、ポイント
カード、商品券など）、医療（診察券、健康保険証、健
康手帳など）、交通（ストアードフェア（ＳＦ）カー
ド、回数券、免許証、定期券、パスポートなど）、保険
（保険証券など）、証券（証券など）、教育（学生証、
成績証など）、各種会員証、企業（ＩＤカードなど）、
行政（印鑑証明、住民票など）などが含まれる。

【００５５】例えば、非接触情報媒体１０は電子マネー
をメモリ１０８に格納している場合について考える。通
常の買い物においてはユーザはレジで図１４に示すよう
に、リーダライタ２０に非接触情報媒体１０をかざす。
買い物の前後など所望の時に、ユーザはバランスリーダ
としてのリーダライタ４０を使用して非接触情報媒体１
０のメモリの残高を読むことができる。リーダライタ４
０を密着環境で利用する場合には、バリューのリロード
装置、手帳型端末、モバイル機器組込みリーダライタな
どメモリ１０８の内容を確認、変更などする場合が含ま
れる。

【００５６】以上、本発明の好ましい実施例について説
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないこと
はいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び
変更が可能である。例えば、非接触情報媒体１０は複数
のメモリ１０８を有することができ、異なるバリューを
異なるメモリに格納することができる。非接触情報媒体
１０を、例えば、電車におけるＳＦ機能など移動しなが
ら使用する場合や少額のバリューを扱う場合にはリーダ
ライタ２０と長い通信距離（例えば、近接型）で交信を
し、確実に処理を行いたい場合や電子マネー機能など多
額のバリューを扱う場合には短い通信距離（例えば、密
着型）リーダライタ４０と交信をするなど用途に応じて
複数のアンテナ部を使い分けることができる。

【００５７】

【発明の効果】本発明の一例としての非接触情報媒体及
び通信システムによれば、アンテナコイルをＩＣチップ
に内蔵（オンチップ化）した媒体の長所を活用しながら
同時に通信距離を長くできる。また本発明の非接触情報
媒体とそれを用いた通信システム情報媒体を利用する種
々の環境に対応したものとし、その利用方法の拡大を容
易にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態の非接触情報媒体を
示す回路図である。

【図２】 本発明の第２の実施形態の非接触情報媒体の
構成を示す模式的平面図である。

【図３】 本発明の第３の実施形態の非接触情報媒体の
構成を示す模式的側面図である。

【図４】 本発明の第４の実施形態の非接触情報媒体を
示す回路図である。

【図５】 本発明の通信システムに使用されるリーダラ
イタの回路図である。

【図６】 本発明の非接触情報媒体に用いられるＩＣチ
ップの一例を示す模式的平面図である。

【図７】 本発明にかかる非接触情報媒体に搭載される
ＩＣチップの構成例を示すブロック図である。

【図８】 本発明にかかる通信システムに使用されるリ
ーダライタの構成を示すブロック図である。

【図９】 図８に示すリーダライタのより具体的構成を
示す概略平面図である。

【図１０】 本発明にかかる通信システムの非接触情報
媒体とバランスリーダとして構成されたリーダライタと
の交信例を説明するための概略平面図である。

【図１１】 図１０のバランスリーダの変形例を説明す
るための概略平面図である。

【図１２】 図１０に示す非接触情報媒体とバランスリ
ーダの概略断面図である。

【図１３】 図１０に示すバランスリーダの等価回路構
成図である。

【図１４】 本発明にかかる通信システムの非接触情報
媒体とリーダライタとの交信例を説明するための概略斜
視図である。

【符号の説明】

１、１０、１０ａ、１０ｂ 非接触情報媒体 ２、２ｂ ＩＣチップ ２ａ ＩＣモジュール ３、５、１４、３１、３３、３５ コイル ４、６、１５、３２、３４、３６ 容量 １１ 基体 １２ ＩＣモジュール １３、６２ オンチップコイル １８、６３ パッド部 ２０、４０、５０ リーダライタ ３０ フェライトコア ４３ コンデンサ ４５ スリット ４５ａ、４５ｂ、４５ｃ ストッパ ４６ａ、４６ｂ アンテナコイル ６１ ＩＣパッケージ ６４ 配線パッド部 Ａ１、Ａ２、Ａ１１，Ａ１２ アンテナ部

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電磁波からなる通信信号を用いて外部装
   置と非接触で通信可能なＩＣモジュールと、前記通信信
   号のキャリア周波数に対して共振条件を満たす第１のア
   ンテナ部および第２のアンテナ部とを有し、前記第１の
   アンテナ部は第２のアンテナ部に並列に接続されること
   を特徴とする非接触情報媒体。
2. 【請求項２】 前記第１および第２のアンテナ部はそれ
   ぞれ前記共振条件を満たすことを特徴とする請求項１記
   載の非接触情報媒体。
3. 【請求項３】 前記第１および第２のアンテナ部は同一
   の構造および寸法を有することを特徴とする請求項１記
   載の非接触情報媒体。
4. 【請求項４】 前記第１および第２のアンテナ部は異な
   る構造および寸法を有することを特徴とする請求項１記
   載の非接触情報媒体。
5. 【請求項５】 前記第１のアンテナ部と前記第２のアン
   テナ部はそれぞれ異なる方向の磁束若しくは電波に対し
   て最大感度となるように配置されていることを特徴とす
   る請求項１記載の非接触情報媒体。
6. 【請求項６】 前記第１および第２のアンテナ部の一方
   のコイルが前記ＩＣモジュール上に形成されていること
   を特徴とする請求項１記載の非接触情報媒体。
7. 【請求項７】 前記第１のアンテナ部と前記第２のアン
   テナ部は、前記ＩＣモジュール上に形成された接続端子
   を介して並列に接続されることを特徴とする請求項１記
   載の非接触情報媒体。
8. 【請求項８】 支持体と、前記支持体上に配され電磁波
   からなる通信信号を用いて外部装置と非接触で通信可能
   なＩＣモジュールと、前記通信信号のキャリア周波数に
   対して共振条件を満たし且つ前記ＩＣモジュール上を含
   む前記支持体上に設けられた第１のアンテナ部および第
   ２のアンテナ部とを有し、前記第１のアンテナ部は第２
   のアンテナ部に並列に接続されることを特徴とする非接
   触情報媒体。
9. 【請求項９】 ＩＣモジュールを内蔵した非接触情報媒
   体と、前記非接触情報媒体と非接触で通信可能なリーダ
   ライタと用いた通信システムにおいて、 前記非接触情報媒体は前記通信信号のキャリア周波数に
   対して共振条件を満たし且つ並列接続される第１のアン
   テナ部および第２のアンテナ部とを有し、前記リーダラ
   イタは第１のアンテナ部および第２のアンテナ部のそれ
   ぞれに適した信号を送信するための複数または単数のア
   ンテナを有することを特徴とする通信システム。