JP2004070648A - 非接触icカード用リーダライタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板1の上面には、比較的狭い交信可能範囲に設定された第1のループアンテナ2及びこれより径大に形成されて比較的広い交信可能範囲に設定された第2のループアンテナ3が同心状に設けられる。これにより、交信可能範囲が広く設定された第2のループアンテナ3の中心部分に生ずる交信不能領域を第1のループアンテナ2の交信可能範囲で補われる。第1のループアンテナ2を通じたデータ送受信動作、第2のループアンテナ3を通じたデータ送受信動作は、CPUによる制御に応じて交互に実行される。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、コイル状のアンテナを用いた非接触ICカード用リーダライタに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、事業場用の入門管理システムや自動改札機などで使用される非接触ICカード用リーダライタにおいては、所定位置に設けられたアンテナから所定の交信可能範囲に向けて電磁誘導信号を一定周期で送信(ポーリング)するように構成されており、非接触ICカード(以下、単にICカードと呼ぶ)がアンテナの交信可能範囲にかざされた状態を当該ICカードからの応答信号に基づいて検出したときに、ICカードからのデータの読み取り処理を開始すると共に、必要に応じてICカードに対するデータ書き込み処理を行う構成となっている。尚、この場合において、ICカードは、その内蔵アンテナがリーダライタ側のアンテナと電磁結合された状態となるものであり、その電磁結合に応じてリーダライタから電源の供給を受ける構成とされる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
非接触ICカード用リーダライタには、ループアンテナが使用されることが多いものであり、図6(a)、(b)には、この種のループアンテナの平面形状及び縦断面形状が概略的に示されている。即ち、図6(a)、(b)において、ループアンテナ21は、基板22上に形成された複数ターンのコイル状導体により構成されている。一方、非接触ICカード用リーダライタの通信周波数帯は、電波法の規制を受ける13.56MHz とされるのが一般的であり、従って免許を必要としない無線局とするために送信電力が比較的微弱な状態に抑制されるという事情がある。このため、ループアンテナ21による交信可能範囲は、図6(b)に斜線帯を施して示すように比較的狭い範囲に限定されることになる。これに対して、交信可能範囲を拡大するために、図6(c)に概略的に示すように、径を拡大したループアンテナ23を用いた場合には、斜線帯で示す交信可能範囲の中心部分に交信不能領域が出てくるという所謂中抜けが発生し、その部分での通信が不安定になるという問題点が出てくる。
【0004】
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、その目的は、通信動作が不安定になる事態を防止しながら交信可能範囲を拡大できるようになる非接触ICカード用リーダライタを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の手段によれば、非接触ICカードとの交信可能範囲を決定するアンテナは、比較的狭い交信可能範囲に設定された第1のループアンテナと比較的広い交信可能範囲に設定された第2のループアンテナとを同心状に配置した形態となっているから、交信可能範囲が広く設定された第2のループアンテナの中心部分に生ずる交信不能領域を第1のループアンテナの交信可能範囲で補うことができる。この結果、非接触ICカードとの通信可能範囲を拡大できるようになる。また、通信制御手段は、第1のループアンテナを通じたデータ送受信動作と第2のループアンテナを通じたデータ送受信動作とを交互に実行するから、各ループアンテナによるデータ通信内容が互いに干渉する恐れがなく、その通信動作が不安定になる事態を未然に防止できる。
【0006】
請求項2記載の手段によれば、前記第1のループアンテナが形成された第1の基板及び第2のループアンテナが形成された第2の基板が互いの間隔を調整可能な状態で重ね合わせ状に配置されているから、当該第1の基板及び第2の基板間の距離を変化させるだけで、非接触ICカードとの通信可能範囲を簡便に調整できるようになる。
【0007】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
以下、本発明の第1実施例について図1ないし図3を参照しながら説明する。図2(a)、(b)には、本実施例による非接触ICカードリーダに備えられるコイル状アンテナの平面形状及び縦断面形状が概略的に示されている。即ち、図2(a)、(b)において、基板1の上面には、比較的狭い交信可能範囲に設定された第1のループアンテナ2及びこれより径大に形成されて比較的広い交信可能範囲に設定された第2のループアンテナ3が同心状に設けられており、各ループコイル2及び3は、それぞれ複数ターンずつのコイル状導体により形成されている。
【0008】
基板1の端縁部には、第1のループアンテナ2のための一対の端子2a及び2bと、第2のループアンテナ3のための一対の端子3a及び3bとが設けられる。この場合、端子2a、3aは基板1の上面側に形成され、端子2b、3bは基板1の裏面側に形成される。そして、第1のループアンテナ2は、その一端部(外周側の端部)がジャンパ線4を介して端子2aに接続され、他端部(内周側の端部)がスルーホール(符号なし)を介して基板1の裏面側に引き出された後に当該裏面側に形成された導体パターン5を介して端子2bに接続される。また、第2のループアンテナ3は、その一端部(外周側の端部)が端子3aに直接的に接続され、他端部(内周側の端部)がスルーホール(符号なし)を介して基板1の裏面側に引き出された後に当該裏面側に形成された導体パターン6を介して端子3bに接続される。尚、基板1を4層基板として、その内層も利用してアンテナのための導体パターンや端子を形成する構成とすれば、ジャンパ線4は不要となる。
【0009】
このような構成とした結果、図3に模式的に示すように、第2のループアンテナ3による交信可能範囲A2は、その中心部分に中抜け状の交信不能領域を有した比較的広い範囲になり、第1のループアンテナ2による交信可能範囲A1は、上記交信不能領域を埋めた状態の比較的狭い範囲となるものである。尚、各ループアンテナ2及び3の交信可能範囲A1及びA2は部分的に重なった状態となる。
【0010】
図1には、本実施例による非接触ICカードリーダの電気的構成が機能ブロックの組み合わせにより 概略的に示されている。この図1において、送信回路7及び8は、変調回路などを含んで構成されたもので、CPU9(通信制御手段に相当)からの指令に基づいて動作する。即ち、送信回路7及び8は、それぞれに対応された第1のループアンテナ2及び第2のループアンテナ3に対し、常時において周期的なコマンドデータを送信すると共に、所定タイミングでデータ送信動作を行う構成となっている。また、受信回路10及び11は、復調回路などを含んで構成されたもので、それぞれに対応された第1のループアンテナ2及び第2のループアンテナ3を通じて受信した信号をCPU9に与える構成となっている。尚、図示しないが、第1のループアンテナ2及び第2ループアンテナ3には、データ通信対象の非接触ICカード(以下、単にICカードと呼ぶ)との間で最適な電磁結合が行われるようにするためのインピーダンス整合回路が接続されるものである。また、ICカードとの間の通信動作は、例えば13.56MHz の周波数帯を使用して行われる。
【0011】
この場合、ICカード側では、コマンドデータを受信すると、そのコマンドデータの搬送波により電力供給されるようになり、この電力供給状態では、コマンドデータを復調すると共に、そのコマンドデータに対応したレスポンスデータをアンサバックする構成となっている。非接触ICカードリーダ側では、このようにアンサバックされるレスポンスデータが受信回路10及び11によって復調された後にCPU9に与えられる。CPU9は、レスポンスデータを受信すると、第1のループアンテナ2及び第2ループアンテナ3による通信可能範囲にICカードが存在するものと認識し、この認識状態では、当該ICカードとのデータ送受信動作を行って、そのICカード内のメモリに格納されているデータの読み出し処理やデータの書き込み処理を行う。
【0012】
ここで、CPU9は、第1のループアンテナ2及び第2のループアンテナ3からのコマンドデータの送信動作を常時において実行させる構成となっているが、第1のループアンテナ2を通じたデータ送受信動作と、第2のループアンテナ3を通じたデータ送受信動作とを交互に実行する構成となっている。
【0013】
上記のように、本実施例による非接触リーダライタは、比較的狭い交信可能範囲に設定された第1のループアンテナ2と、これより径大に形成されて比較的広い交信可能範囲に設定された第2のループアンテナ3とを同心状に配置することにより、交信可能範囲が広く設定された第2のループアンテナ3の中心部分に生ずる交信不能領域を第1のループアンテナ2の交信可能範囲で補う構成としたから、ICカードとの通信可能範囲を拡大できるようになる。また、送受信動作を制御するために設けられたCPU9は、第1のループアンテナ2を通じたデータ送受信動作と第2のループアンテナ3を通じたデータ送受信動作とを交互に実行するから、各ループアンテナ2及び3によるデータ通信内容が互いに干渉する恐れがなくなり、その通信動作が不安定になる事態を未然に防止できる。
【0014】
(第2の実施の形態)
図4には、上記第1実施例と同様の効果を奏する本発明の第2実施例が示されており、以下これについて当該第1実施例と異なる部分のみ説明する。
即ち、この第2実施例は、第1のループアンテナ2の端子2a及び2b、並びに第2のループアンテナ3の端子3a及び3bの位置に変更を加えたことに特徴を有する。図4(a)、(b)は、非接触ICカードリーダに備えられるコイル状アンテナの平面形状及び縦断面形状を概略的に示すもので、各端子2a、2b、3a、3bは、第1のループアンテナ2及び第2のループアンテナ3間に一列状に配置される。この場合、第1のループアンテナ2は、その一端部(外周側の端部)が端子2aに直接的に接続され、他端部(内周側の端部)がスルーホール(符号なし)を介して基板1の裏面側に一旦引き出された後に当該裏面側に形成された導体パターン12及びスルーホール(符号なし)を介して端子2bに接続される。また、第2のループアンテナ3は、その一端部(外周側の端部)がスルーホール(符号なし)を介して基板1の裏面側に一旦引き出された後に当該裏面側に形成された導体パターン13及びスルーホール(符号なし)を介して端子3aに接続され、他端部(内周側の端部)が端子3bに直接的に接続される。
【0015】
(第3の実施の形態)
図5には本発明の第3実施例が示されており、以下これについて第1実施例と異なる部分のみ説明する。
図5(a)、(b)は、非接触ICカードリーダに備えられるコイル状アンテナの平面形状及び縦断面形状を概略的に示すものである。この図5(a)、(b)において、第1のループアンテナ2及び第2のループアンテナ3は、互いの間隔を調整可能な状態で重ね合わせ状に配置された第1の基板14及び第2の基板15上にそれぞれ形成される。第1の基板14の端縁部には、第1のループアンテナ2のための一対の端子2a及び2bが、当該基板14の上面及び裏面に分けた状態で形成される。この場合、第1のループアンテナ2は、その一端部(外周側の端部)が端子2aに直接的に接続され、他端部(内周側の端部)がスルーホール(符号なし)を介して基板14の裏面側に引き出された後に当該裏面側に形成された導体パターン16を介して端子2bに接続される。また、第2の基板15の端縁部には、第2のループアンテナ3のための一対の端子3a及び3bが、当該基板15の上面及び裏面に分けた状態で形成される。この場合、第2のループアンテナ3は、その一端部(外周側の端部)が端子3aに直接的に接続され、他端部(内周側の端部)がスルーホール(符号なし)を介して基板15の裏面側に引き出された後に当該裏面側に形成された導体パターン17を介して端子3bに接続される。
【0016】
このように構成した第3実施例においても前記第1実施例と同様の効果を奏するものであり、特に本実施例によれば、第1のループアンテナ2が形成された第1の基板14及び第2のループアンテナ3が形成された第2の基板15が、互いの間隔を調整可能な状態で重ね合わせ状に配置されているから、当該第1の基板14及び第2の基板15間の距離を変化させるだけで、ICカードとの通信可能範囲を簡便に調整できるようになり、実用上において有益となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す電気的構成図
【図2】(a)アンテナ部分の正面図、(b)アンテナ部分の縦断面図
【図3】作用説明用のアンテナ部分の縦断面図
【図4】本発明の第2実施例を示す図2相当図
【図5】本発明の第3実施例を示す図2相当図
【図6】(a)、(b)、(c)従来例を説明するための要部の縦断面図
【符号の説明】
1は基板、2は第1のループアンテナ、3は第2のループアンテナ、7、8は送信回路、9はCPU(通信制御手段)、10、11は受信回路14は第1の基板、15は第2の基板を示す。
Claims (2)
- コイル状のアンテナを備え、その交信可能範囲内に非接触ICカードが位置された状態で当該ICカードとの間でデータ送受信動作を行うリーダライタにおいて、
前記アンテナを、比較的狭い交信可能範囲に設定された第1のループアンテナと、比較的広い交信可能範囲に設定され前記第1のループアンテナと同心状に配置された第2のループアンテナとにより構成し、
前記第1のループアンテナを通じたデータ送受信動作と前記第2のループアンテナを通じたデータ送受信動作とを交互に実行する通信制御手段を設けたことを特徴とする非接触ICカード用リーダライタ。 - 前記第1のループアンテナが形成された第1の基板及び前記第2のループアンテナが形成された第2の基板を設け、
前記第1の基板及び第2の基板を互いの間隔を調整可能な状態で重ね合わせ状に配置したことを特徴とする請求項1記載の非接触ICカード用リーダライタ。
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