JP2004086654A

JP2004086654A - Non-contact type ic card reader

Info

Publication number: JP2004086654A
Application number: JP2002248068A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kawasaki; 河崎　雅広; Nobutoshi Izawa; 伊澤　信寿; Toru Iwata; 岩田　徹; Toyohiko Akatsuka; 赤塚　豊彦; Takashi Nishikawa; 西川　貴志
Original assignee: Tamura Electric Works Ltd
Current assignee: Tamura Electric Works Ltd
Priority date: 2002-08-28
Filing date: 2002-08-28
Publication date: 2004-03-18

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent an antenna property from being varied due to the variation (ununiformity) of a distance between an antenna substrate and a magnetic substance of a non-contact type IC card reader. <P>SOLUTION: In the case of arranging the magnetic substance 19B between the antenna substrate 16A and a control substrate 17 in order to prevent a magnetic field from the antenna from being absorbed into the control substrate 17, the magnetic substance 19B is arranged so as to be separated only by a distance where the characteristics of the antenna are not substantially influenced by the magnetic substance 19B even when the distance between the antenna substrate 16A and the magnetic substance 19B is changed a little. For instance, a non-magnetic substance G which is not affected to the magnetic field is arranged between the antenna substrate 16A and the magnetic substance 19B. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非接触型ＩＣカードリーダ装置、とくにそのアンテナの取付け構造に特徴を有する非接触型ＩＣカードリーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、公衆電話器、自動販売機などでは、価値情報を記憶したＩＣカードの利用によるサービスの提供或いは物品の販売が行われるようになってきた。このようなＩＣカードと、例えば自動販売機内に設けられＩＣカードの価値情報の読み出し及び書き込みを行うＩＣカードリーダ間は、互いにアンテナを介して電磁結合される非接触形態のものが多くなっている。
【０００３】
図４は従来の非接触型ＩＣカードリーダのアンテナ基板の上面図であり、アンテナ基板１６Ａには中心部Ｏ１から一定距離ＤＸの周辺位置に所定間隔ＤＹを有するアンテナコイル１６Ｂが形成されている。このようなＩＣカードリーダのアンテナ基板１６Ａ上に、図５に示すようにＩＣカード２を載置すると、ＩＣカード２の図示しないアンテナコイルにはＩＣカードリーダのアンテナ基板１６Ａに形成されているアンテナコイル１６Ｂの通電に基づき各部分１６Ｂ１，１６Ｂ２の周囲から発生する磁界Ｈを受け、この磁界Ｈにより電流が誘導される。
【０００４】
こうした電磁誘導により、ＩＣカードリーダからＩＣカード２に電源が供給される。電源供給されたＩＣカード２は、その後ＩＣカードリーダ側からデータの送信要求があると、内部に記憶されている価値情報などのデータをＩＣカードリーダに送信する一方、ＩＣカードリーダ側からアンテナコイル１６Ｂを介して送信される価値情報の残額を受信すると、その残額データを記憶することにより価値情報を書き換える。
【０００５】
ところで、ＩＣカードリーダ装置では、図６Ａに示すように、アンテナ基板１６Ａの下部に制御基板１７が配設されている。このような場合、アンテナ基板１６Ａのアンテナコイル１６Ｂの通電に基づきアンテナコイルの各部分１６Ｂ１，１６Ｂ２の周囲から発生する磁界は制御基板１７上に形成されている導体パターンに吸収されてしまうため、アンテナ基板１６Ａと制御基板１７間を十分離して配置しないと、ＩＣカード２の価値情報の読み出しや書き換えができなくなる。しかし、十分離して配置すると装置が大型化するという別の問題が生じる。
【０００６】
また、図６Ｂに示すように、アンテナ基板１６Ａの上面側と筐体１８間にＩＣカード２が挿入されるカード挿入口２０を配置し、筐体１８を金属筐体とした場合、アンテナ基板１６Ａのアンテナコイル１６Ｂの通電に基づきアンテナコイルの各部分１６Ｂ１，１６Ｂ２の周囲から発生する磁界が同様に金属筐体１８により吸収されることから、ＩＣカードリーダ側からＩＣカードに対し的確なデータのリードライトを行うためにはアンテナ基板１６Ａと筐体１８間を十分離して配置しなければならず、装置の小型化が困難になっている。
【０００７】
そこで、本出願人はこのような課題を解決するため、図７に示すように、アンテナ基板１６Ａと制御基板１７間及び金属筐体１８とカード挿入口２０間にそれぞれ磁性体１９Ａ，１９Ｂを設け、アンテナ基板１６Ａのアンテナコイルのパターンへの通電によりその周囲から発生した磁界が磁性体１９Ａ，１９Ｂを透過して再びアンテナ基板１６Ａ側に到達して、制御基板１７の導体パターンにより吸収されることがないようにし、また、アンテナ基板から発生した磁界が磁性体を透過して再びアンテナ基板側に到達し、金属筐体１８により吸収されないようにした非接触型ＩＣカードリーダ装置を開発し、既に出願している［特願平１１−５９２９５号（特開平２０００−２５９７８５号）］。
【０００８】
しかしながら、アンテナ基板１６Ａと制御基板１７との間に磁性体を設ける構造では、磁性体の張り付けのための接着剤（粘着剤）の厚さが不均一であったり或いは磁性体１９Ｂがアンテナ基板１６Ａから部分的に剥離するなどしてアンテナ基板１６Ａと磁性体１９Ｂとの距離が変動するとその特性が安定せず、とくに、アンテナ基板に磁性体を完全に密着させた場合には、張り付けた粘着剤にかかる圧力で粘着剤の厚みが変わっただけでも、その距離変化でアンテナの特性が変化するという新たな問題が生じることが判明した。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこの問題を解決すべくなされたものであって、具体的には、非接触型のＩＣカードリーダにおいて磁性体とアンテナ基板とを所定間隔離して配置することによって、磁性体とアンテナ基板との距離が多少不均一であってもアンテナの特性が実質的に変化しないようにして、ＩＣカードとの間で安定した通信できるようにすることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、制御基板と、前記制御基板の上部に配置されたアンテナ基板と、アンテナ基板と制御基板間に配置された磁性体、アンテナ基板上に形成され通電に基づき磁界を発生するアンテナコイルを備え、非接触型ＩＣカードと無線接続されて前記非接触型ＩＣカードに対しデータのリードライトを行う非接触型ＩＣカードリーダ装置において、配置状態における前記アンテナ基板と前記制御基板間の距離の変動がアンテナの特性に実質的影響を与えない所定の間隔を隔てて配置されていることを特徴とする非接触型ＩＣカードリーダ装置である。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１に記載された非接触型ＩＣカードリーダ装置において、前記アンテナ基板と制御基板間が前記所定の間隔を隔てて配置されるよう両者間に非金属物質を配置したことを特徴とする非接触型ＩＣカードリーダ装置である。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載された非接触型ＩＣカードリーダ装置において、前記アンテナ基板と制御基板間の前記所定の間隔は約３ミリ以上であることを特徴とする非接触型ＩＣカードリーダ装置である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面に示す実施形態を参照して説明する。まず、本発明を適用する非接触型ＩＣカードリーダの構成を概略的に説明する。
図１Ａは本発明を適用したＩＣカードリーダの構成を示すブロック図である。図１Ａにおいて、このＩＣカードリーダ１は非接触型ＩＣカード２と電磁結合される非接触型ＩＣカードリーダ１であり、ＣＰＵ１１と、ゲートアレイ１２と、送信部１３と、受信部１４と、整合回路１５と、アンテナ部１６とから構成されている。
【００１４】
ここで、送信部１３は、常時は整合回路１５を介しアンテナ部１６を発振させるとともに、ゲートアレイ１２を介してＣＰＵ１１からデータを入力すると、そのデータを整合回路１５及びアンテナ部１６を介してＩＣカード２へ送信する。また、受信部１４は、アンテナ部１６及び整合回路１５を介してＩＣカード２からのデータを受信するとこの受信データをゲートアレイ１２を介してＣＰＵ１１に送出する。整合回路１５はアンテナ部１６にＩＣカード２が電磁結合されたときにアンテナ部１６のインピーダンスが一定となるように整合をとる回路であり、アンテナ部１６は、図１Ｂに示すように、アンテナコイル１６Ｂとコンデンサ１６Ｃとが並列接続された回路から構成され、アンテナコイル１６ＢのインダクタンスＬとコンデンサ１６Ｃの容量ＣとによりＬＣ発振を行って磁界を発生しＩＣカード２側に誘導電圧を発生させる。
【００１５】
一方、このＩＣカードリーダ１と電磁結合される非接触型の前記ＩＣカード２は、ＣＰＵ２１と、価値情報などが記憶されるメモリ２２と、前記ＩＣカードリーダ１の送信部及び受信部と同様構成の無線回路２３と、アンテナ部２４とからなっている。ここで、利用者が買い物などを行いその代金支払いのためにＩＣカード２をＩＣカードリーダ１のアンテナ部１６上に載置すると、ＩＣカードリーダ１のアンテナ部１６とＩＣカード２のアンテナ部２４とが電磁結合されることにより、ＩＣカードリーダ１からＩＣカード２の各部に電源が供給される。
【００１６】
ＩＣカード２のＣＰＵ２１は、電源供給され起動されると無線回路２３及びアンテナ部２４を介してＩＣカードリーダ１側へ応答信号を送出する。この応答信号はＩＣカードリーダ１のアンテナ部１６、整合回路１５を介し受信部１４で受信され、さらに受信部１４からゲートアレイ１２を介してＣＰＵ１１に伝達される。ＩＣカードリーダ１のＣＰＵ１１は、ＩＣカード２からの応答信号を入力することにより、ＩＣカード２の無線接続を検出して、この場合、ＩＣカード２に対し価値情報の送信要求を行う。この送信要求情報はゲートアレイ１２を介し送信部１３に送られ、さらに送信部１３から整合回路１５及びアンテナ部１６を介してＩＣカード２側に送信される。ＩＣカード２のＣＰＵ２１はアンテナ部２４及び無線回路２３を介して前記送信要求情報を入力すると、メモリ２２の価値情報を読み取りＩＣカードリーダ１側へ送信する。
【００１７】
ＩＣカードリーダ１のＣＰＵ１１はＩＣカード２の価値情報を入力すると、この価値情報から前記買い物の代金を減じ、その残額情報をゲートアレイ１２を介し送信部１３に送る。そして、その残額情報は送信部１３から整合回路１５及びアンテナ部１６を介してＩＣカード２側に送信される。ＩＣカード２のＣＰＵ２１はアンテナ部２４及び無線回路２３を介して前記残額情報を入力すると、メモリ２２に記憶する。なお、ＩＣカード２のメモリ２２は、電気的書き込み消去が可能なメモリが用いられ、ＩＣカードリーダ１から電源が供給されなくなってもメモリ２２の価値情報は保持されている。
【００１８】
次に本発明の基本原理である、アンテナ基板と磁性体との距離の変化とアンテナ特性を表すＬ値（リアクタンス）との関係について説明する。
図２は縦軸にアンテナのＬ値をとり、横軸にアンテナ−磁性体間の距離をとって、アンテナつまりアンテナ基板と磁性体間の距離との関係を示したアンテナ特性図である。このアンテナ特性図から明らかなように、アンテナと磁性体の距離が小さい場合には、その距離の僅かな変動でもアンテナのＬ値が大きく変化する。つまり、アンテナ基板と磁性体との間の距離が不均一であると、同じアンテナでもアンテナＬ値が異なった値となり均一な特性は得られない。この傾向はアンテナと磁性体の距離が０に近づくほど顕著であるから、粘着剤で磁性体を直接アンテナ基板に接着して密着するなどの場合には、粘着剤が圧力を受けて厚みが変化した程度の前記距離の変動でもアンテナの特性が大きく変動することを示している。
逆に、アンテナと磁性体との距離が拡がるに従って前記距離の変動がアンテナ特性に与える影響は小さくなる。この距離変動のアンテナ特性に与える影響は、例えば、図２中でアンテナと磁性体との距離が３ｍｍ前後のところから急激に小さくなり、多少の距離の変動があっても実質上アンテナ特性は変わらず、更に離れるに従って距離の変化の影響は低減し、６ｍｍ程度のところからはほぼ一定値に近づく。
従って、非接触型のＩＣカードリーダ装置において、アンテナ基板１６Ａと制御基板１７間に磁性体１９Ｂを配置する際に、アンテナ基板１６Ａと磁性体１９Ｂとを所定の間隔、例えば３ｍｍ以上隔てて配置することでその両者間の距離の不均一によるアンテナ特性の変動は無視し得るものとなる。
【００１９】
図３はこのように構成したＩＣカードリーダ１の要部断面を模式的に示す図である。ＩＣカードリーダ１には、上述したアンテナコイル１６Ｂのパターンが印刷されたアンテナ基板１６Ａが配設される。そして、このアンテナ基板１６Ａの上部側には金属筐体１８が設けられ、この金属筐体１８と前記アンテナ基板１６との間にＩＣカード２が挿入されるためのカード挿入口２０が形成される。また、前記アンテナ基板１６Ａの下部側には上述したＣＰＵ１１やゲートアレイ１２などが搭載された制御基板１７が設けられている。
【００２０】
ここで、アンテナ基板１６Ａと磁性体１９Ｂ間の前記所定の間隔は、アンテナ基板１６Ａと磁性体１９Ｂの間にアンテナが発信する磁界に影響を与えない物質、例えば、合成樹脂、硬質ゴム等の任意の非金属物質を介在させて両者を非接触ＩＣカードリーダ内に取り付けることで形成することができる。
この場合、所定の厚みを有する非金属物質を例えば両面テープを用いてそれぞれアンテナ基板１６Ａと磁性体１９Ｂに貼り付け一体化する。これによって所定の間隔を隔てた磁性体付きアンテナ基板を容易に形成することができる。
また、非金属物質を介在させずに、単に所定の距離の空隙を隔てて両者を前記カードリーダ内に取り付けてもよいし、或いは非金属物質の間隔片を用いることで一部空隙を残して両者を張り合わせてもよい。
いずれにしても、アンテナ基板１６Ａと磁性体１９Ｂを非接触ＩＣカードリーダに配置した状態において、両者間の距離の不均一がアンテナ特性に実質的な影響を与えない所定の距離だけ隔てられていればよい。
【００２１】
このように、アンテナ基板１６Ａと制御基板１７間に所定の間隔Ｇを介在させて磁性体１９Ｂを設けることにより、安定したアンテナ特性を得ることができる。また磁性体１９Ｂを設けたことで、従来どおりアンテナ基板１６Ａのアンテナコイル１６Ｂのパターンへの通電により各部分１６Ｂ１，１６Ｂ２の周囲から発生した磁界は、磁性体１９Ｂを通過して再びアンテナ基板１６Ａ側に到達し、制御基板１７上に形成されている導体パターンにより吸収されることがない。従って、磁性体を設けないものと比べ装置を小型化できると共に、ＩＣカードリーダ１はＩＣカード２と確実に無線接続されＩＣカード２に対しデータのリードライトを行うことができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明では、アンテナ基板と磁性体とが、アンテナの特性に実質的影響を与えない所定の間隔を隔てて配置されているため、両者の間隔に多少の不均一があっても常に安定したアンテナの特性が得られ、ＩＣカードとの情報交信等を確実に行うことができる。
また、アンテナ基板と磁性体は、非金属物質を介在させて一体化するだけで所定の間隔を隔てた状態に容易に構成することが、そのまま非接触型のＩＣカードリーダに取り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したＩＣカードリーダの概略構成を示すブロック図（１Ａ）及びアンテナ部の回路構成（１Ｂ）である。
【図２】アンテナＬ値とアンテナ−磁性体間の距離との関係で示したアンテナの特性図である。
【図３】ＩＣカードリーダの要部断面を模式的に示す図である。
【図４】従来のＩＣカードリーダのアンテナ基板の上面を示す図である。
【図５】アンテナ基板から発生する磁界とこの磁界を受けるＩＣカードの状況を示す図である。
【図６】従来のＩＣカードリーダの要部断面を模式的に示す図である。
【図７】従来の他のＩＣカードリーダの要部断面を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１…非接触型ＩＣカードリーダ、２…非接触型ＩＣカード、１１，２１…ＣＰＵ、１３…送信部、１４…受信部、１５…整合回路、１６，２４…アンテナ部、１６Ａ…アンテナ基板、１６Ｂ…アンテナコイル、１６１〜１６４…アンテナコイルのパターン、１７…制御基板、１８…金属筐体、１９Ａ，１９Ｂ…磁性体、２０…カード挿入口、２２…メモリ、２３…無線回路。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a non-contact type IC card reader, and more particularly to a non-contact type IC card reader having a feature in an antenna mounting structure.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, public telephones, vending machines, and the like have been providing services or selling goods by using IC cards storing value information. In many cases, a non-contact type in which such an IC card and an IC card reader provided in a vending machine for reading and writing value information of the IC card are electromagnetically coupled to each other via an antenna is used. .
[0003]
FIG. 4 is a top view of an antenna substrate of a conventional non-contact type IC card reader. An antenna coil 16B having a predetermined interval DY is formed on the antenna substrate 16A at a peripheral position of a fixed distance DX from the center O1. When the IC card 2 is placed on the antenna substrate 16A of such an IC card reader as shown in FIG. 5, an antenna coil (not shown) of the IC card 2 has an antenna formed on the antenna substrate 16A of the IC card reader. It receives a magnetic field H generated around each of the portions 16B1 and 16B2 based on the energization of the coil 16B, and a current is induced by the magnetic field H.
[0004]
Power is supplied from the IC card reader to the IC card 2 by such electromagnetic induction. When the IC card 2 to which power has been supplied subsequently transmits a data transmission request from the IC card reader side, the data such as value information stored therein is transmitted to the IC card reader, while the IC card reader side transmits an antenna coil. Upon receiving the balance of the license information transmitted via 16B, the license information is rewritten by storing the balance data.
[0005]
By the way, in the IC card reader device, as shown in FIG. 6A, a control board 17 is provided below the antenna board 16A. In such a case, a magnetic field generated from the periphery of each of the portions 16B1 and 16B2 of the antenna coil based on the energization of the antenna coil 16B of the antenna substrate 16A is absorbed by the conductor pattern formed on the control substrate 17, and If the board 16A and the control board 17 are not sufficiently separated, the value information of the IC card 2 cannot be read or rewritten. However, another problem arises in that if the devices are sufficiently separated, the size of the device becomes large.
[0006]
As shown in FIG. 6B, when the card insertion slot 20 into which the IC card 2 is inserted is arranged between the upper surface side of the antenna substrate 16A and the housing 18 and the housing 18 is a metal housing, the antenna substrate 16A Since the magnetic field generated from the periphery of each of the antenna coil portions 16B1 and 16B2 based on the energization of the antenna coil 16B is similarly absorbed by the metal casing 18, accurate reading of data from the IC card reader to the IC card is performed. In order to perform writing, the antenna substrate 16A and the housing 18 must be sufficiently separated from each other, which makes it difficult to reduce the size of the device.
[0007]
In order to solve such a problem, the present applicant has provided magnetic bodies 19A and 19B between the antenna board 16A and the control board 17 and between the metal housing 18 and the card insertion slot 20 as shown in FIG. Then, a magnetic field generated from the surroundings of the antenna coil pattern of the antenna substrate 16A due to energization of the pattern passes through the magnetic bodies 19A and 19B, reaches the antenna substrate 16A again, and is absorbed by the conductor pattern of the control substrate 17. In addition, a non-contact type IC card reader device has been developed which prevents the magnetic field generated from the antenna substrate from passing through the magnetic substance and reaches the antenna substrate side again so as not to be absorbed by the metal casing 18. An application has been filed [Japanese Patent Application No. 11-59295 (JP-A-2000-259785)].
[0008]
However, in a structure in which a magnetic material is provided between the antenna substrate 16A and the control substrate 17, the thickness of the adhesive (adhesive) for attaching the magnetic material is not uniform, or the magnetic material 19B is If the distance between the antenna substrate 16A and the magnetic body 19B fluctuates due to, for example, partial separation from the antenna substrate, the characteristics will not be stable. In particular, when the magnetic body is completely adhered to the antenna substrate, the adhered adhesive It has been found that even if the thickness of the pressure-sensitive adhesive changes only due to the pressure applied, a new problem arises in that the characteristics of the antenna change with the change in the distance.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve this problem. Specifically, in a non-contact type IC card reader, a magnetic material and an antenna substrate are separated from each other by a predetermined distance. The purpose of the present invention is to make the characteristics of the antenna substantially unchanged even if the distance from the IC card is somewhat uneven, thereby enabling stable communication with the IC card.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a control substrate, an antenna substrate disposed above the control substrate, a magnetic body disposed between the antenna substrate and the control substrate, and a magnetic field generated on the antenna substrate based on current supply are generated. A non-contact type IC card reader device having an antenna coil, which is wirelessly connected to the non-contact type IC card and reads and writes data from and to the non-contact type IC card; A non-contact type IC card reader device which is arranged at a predetermined interval so that a change in distance does not substantially affect characteristics of an antenna.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the non-contact type IC card reader according to the first aspect, a non-metallic substance is disposed between the antenna substrate and the control substrate so that the predetermined distance is provided between the antenna substrate and the control substrate. A non-contact type IC card reader device characterized in that:
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in the non-contact type IC card reader according to the first or second aspect, the predetermined distance between the antenna substrate and the control substrate is about 3 mm or more. It is a contact type IC card reader device.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to embodiments shown in the drawings. First, the configuration of a non-contact type IC card reader to which the present invention is applied will be schematically described.
FIG. 1A is a block diagram showing a configuration of an IC card reader to which the present invention is applied. In FIG. 1A, the IC card reader 1 is a non-contact type IC card reader 1 electromagnetically coupled to a non-contact type IC card 2, and the CPU 11, the gate array 12, the transmission unit 13, and the reception unit 14 It comprises a circuit 15 and an antenna section 16.
[0014]
Here, the transmitting unit 13 always oscillates the antenna unit 16 via the matching circuit 15 and, when data is input from the CPU 11 via the gate array 12, transmits the data to the IC via the matching circuit 15 and the antenna unit 16. Send to card 2. When receiving data from the IC card 2 via the antenna unit 16 and the matching circuit 15, the receiving unit 14 sends the received data to the CPU 11 via the gate array 12. The matching circuit 15 is a circuit that performs matching so that the impedance of the antenna unit 16 becomes constant when the IC card 2 is electromagnetically coupled to the antenna unit 16. As shown in FIG. 16B and a capacitor 16C are connected in parallel. The inductance L of the antenna coil 16B and the capacitance C of the capacitor 16C perform LC oscillation to generate a magnetic field and generate an induced voltage on the IC card 2 side.
[0015]
On the other hand, the non-contact type IC card 2 electromagnetically coupled to the IC card reader 1 has the same configuration as a CPU 21, a memory 22 for storing value information and the like, and a transmission unit and a reception unit of the IC card reader 1. , And an antenna unit 24. Here, when the user performs shopping or the like and places the IC card 2 on the antenna unit 16 of the IC card reader 1 for payment, the antenna unit 16 of the IC card reader 1 and the antenna unit 24 of the IC card 2 Are electromagnetically coupled, power is supplied from the IC card reader 1 to each part of the IC card 2.
[0016]
The CPU 21 of the IC card 2 sends a response signal to the IC card reader 1 via the wireless circuit 23 and the antenna unit 24 when the power is supplied and activated. This response signal is received by the receiving unit 14 via the antenna unit 16 and the matching circuit 15 of the IC card reader 1, and further transmitted from the receiving unit 14 to the CPU 11 via the gate array 12. The CPU 11 of the IC card reader 1 detects a wireless connection of the IC card 2 by inputting a response signal from the IC card 2, and in this case, requests the IC card 2 to transmit value information. This transmission request information is transmitted to the transmission unit 13 via the gate array 12, and further transmitted from the transmission unit 13 to the IC card 2 via the matching circuit 15 and the antenna unit 16. When the transmission request information is input via the antenna unit 24 and the wireless circuit 23, the CPU 21 of the IC card 2 reads the value information in the memory 22 and transmits the value information to the IC card reader 1 side.
[0017]
When the CPU 11 of the IC card reader 1 inputs the value information of the IC card 2, it subtracts the purchase price from the value information, and sends the balance information to the transmission unit 13 via the gate array 12. Then, the balance information is transmitted from the transmission unit 13 to the IC card 2 via the matching circuit 15 and the antenna unit 16. When the CPU 21 of the IC card 2 receives the balance information via the antenna unit 24 and the wireless circuit 23, the balance information is stored in the memory 22. The memory 22 of the IC card 2 is a memory that can be electrically written and erased, and the value information of the memory 22 is retained even when power is not supplied from the IC card reader 1.
[0018]
Next, the relationship between the change in the distance between the antenna substrate and the magnetic material and the L value (reactance) representing the antenna characteristics, which is the basic principle of the present invention, will be described.
FIG. 2 is an antenna characteristic diagram showing the relationship between the antenna, that is, the antenna substrate and the magnetic body, with the vertical axis representing the L value of the antenna and the horizontal axis representing the distance between the antenna and the magnetic body. As is clear from this antenna characteristic diagram, when the distance between the antenna and the magnetic body is small, the L value of the antenna changes greatly even with a slight change in the distance. In other words, if the distance between the antenna substrate and the magnetic body is not uniform, the antenna L value differs even with the same antenna, and uniform characteristics cannot be obtained. This tendency is more remarkable as the distance between the antenna and the magnetic body approaches 0. Therefore, in the case where the magnetic body is directly adhered to the antenna substrate with an adhesive, the thickness changes due to the pressure applied by the adhesive. This shows that the characteristics of the antenna greatly fluctuate even when the distance fluctuates as much as possible.
Conversely, as the distance between the antenna and the magnetic body increases, the influence of the change in the distance on the antenna characteristics decreases. The effect of this distance variation on the antenna characteristics is, for example, that the distance between the antenna and the magnetic body is about 3 mm in FIG. However, the influence of the change in distance decreases as the distance increases, and approaches a substantially constant value from about 6 mm.
Therefore, in the non-contact type IC card reader, when the magnetic body 19B is arranged between the antenna board 16A and the control board 17, the antenna board 16A and the magnetic body 19B are arranged at a predetermined interval, for example, 3 mm or more. As a result, variations in antenna characteristics due to uneven distance between the two can be ignored.
[0019]
FIG. 3 is a diagram schematically showing a cross section of a main part of the IC card reader 1 configured as described above. The IC card reader 1 is provided with an antenna substrate 16A on which the above-described pattern of the antenna coil 16B is printed. A metal housing 18 is provided on the upper side of the antenna substrate 16A, and a card insertion slot 20 for inserting the IC card 2 between the metal housing 18 and the antenna substrate 16 is formed. . A control board 17 on which the CPU 11, the gate array 12, and the like are mounted is provided below the antenna board 16A.
[0020]
Here, the predetermined distance between the antenna substrate 16A and the magnetic body 19B is determined by a material that does not affect the magnetic field transmitted by the antenna between the antenna substrate 16A and the magnetic body 19B, such as a synthetic resin, a hard rubber, or the like. The two can be formed by mounting the two in a non-contact IC card reader with the non-metallic material interposed therebetween.
In this case, a non-metallic substance having a predetermined thickness is attached to the antenna substrate 16A and the magnetic body 19B by using, for example, a double-sided tape to be integrated. This makes it possible to easily form an antenna substrate with a magnetic body at a predetermined interval.
Also, without interposing a non-metallic substance, both may be attached to the inside of the card reader with a gap of a predetermined distance, or a gap may be left partially by using a spacing piece of a non-metallic substance. Both may be laminated.
In any case, in a state where the antenna substrate 16A and the magnetic body 19B are arranged on the non-contact IC card reader, the antenna substrate 16A and the magnetic body 19B are separated by a predetermined distance such that unevenness of the distance between them does not substantially affect the antenna characteristics. Just fine.
[0021]
As described above, by providing the magnetic body 19B with the predetermined gap G interposed between the antenna board 16A and the control board 17, stable antenna characteristics can be obtained. Further, by providing the magnetic body 19B, the magnetic field generated from the periphery of each of the portions 16B1 and 16B2 by energizing the pattern of the antenna coil 16B of the antenna board 16A passes through the magnetic body 19B and returns to the side of the antenna board 16A as before. , And is not absorbed by the conductor pattern formed on the control board 17. Therefore, the size of the device can be reduced as compared with a device without a magnetic body, and the IC card reader 1 can be securely connected to the IC card 2 wirelessly to read and write data from and to the IC card 2.
[0022]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the antenna substrate and the magnetic body are arranged at a predetermined interval that does not substantially affect the characteristics of the antenna, the antenna is always stable even if there is some unevenness in the interval between the two. Characteristic can be obtained, and information communication with the IC card can be reliably performed.
Further, the antenna substrate and the magnetic body can be easily formed in a state of being separated by a predetermined distance simply by integrating them with a non-metallic material interposed therebetween, and can be directly attached to a non-contact type IC card reader.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram (1A) showing a schematic configuration of an IC card reader to which the present invention is applied, and a circuit configuration (1B) of an antenna unit.
FIG. 2 is a characteristic diagram of an antenna shown in a relationship between an antenna L value and a distance between an antenna and a magnetic body.
FIG. 3 is a diagram schematically showing a cross section of a main part of the IC card reader.
FIG. 4 is a diagram showing an upper surface of an antenna substrate of a conventional IC card reader.
FIG. 5 is a diagram showing a magnetic field generated from an antenna substrate and a situation of an IC card receiving the magnetic field.
FIG. 6 is a diagram schematically showing a cross section of a main part of a conventional IC card reader.
FIG. 7 is a diagram schematically showing a cross section of a main part of another conventional IC card reader.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Non-contact type IC card reader, 2 ... Non-contact type IC card, 11, 21 ... CPU, 13 ... Transmission part, 14 ... Reception part, 15 ... Matching circuit, 16, 24 ... Antenna part, 16A ... Antenna board, 16B: Antenna coil, 161-164: Antenna coil pattern, 17: Control board, 18: Metal casing, 19A, 19B: Magnetic body, 20: Card slot, 22: Memory, 23: Wireless circuit.

Claims

A control board, an antenna board disposed above the control board, a magnetic body disposed between the antenna board and the control board, and an antenna coil formed on the antenna board and configured to generate a magnetic field based on current supply; In a non-contact type IC card reader device which is wirelessly connected to a contact type IC card and reads / writes data from / to the non-contact type IC card,
A non-contact type IC card reader device characterized in that the non-contact type IC card reader device is arranged at a predetermined interval such that a change in the distance between the antenna substrate and the control substrate in the arrangement state does not substantially affect the characteristics of the antenna.

2. The non-contact type IC card reader according to claim 1, wherein a non-metallic material is arranged between the antenna substrate and the control substrate so as to be arranged at the predetermined interval. Contact type IC card reader device.

3. The non-contact type IC card reader according to claim 1, wherein the predetermined distance between the antenna substrate and the control substrate is about 3 mm or more.