JP2004343604A - 非接触リーダ - Google Patents

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JP2004343604A
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loop antenna
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Nobuhiko Fujii
信彦 藤井
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

【課題】ループアンテナが発生する誘導交流電磁界の強度を測定することでループアンテナの周囲環境の変動や、ループアンテナ設置時の調整を容易に行う。
【解決手段】ループアンテナ1と、交流電力増幅部3と、電源制御部4と、中央制御部5と、前記ループアンテナ1の近傍に前記ループアンテナ1から発生する誘導電磁界の放射方向にほぼ垂直に交わる方向に配置したセンスコイル2とこの両端に発生する誘導交流電力を利用したインジケータ部6または誘導交流電力を電圧変換するセンス回路15から構成される。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非接触式のICカードやRFIDタグを等の情報記録担体の情報を読取る非接触リーダ関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来内部にICを保持し、電極により電力を供給しICとのデータの通信を行う接触式ICカードがクレジットカードやメモリカードなどに普及している。
【0003】
近年これらの接触式に比べ読み取り時にカードまたはICタグをリーダの近傍にかざすだけでICカ−ドやICタグと通信を行うことができる非接触方式が公共交通機関の定期券やプリペイドカード、入退室の管理にドアの横にリーダを設置しカードをこのリーダにかざすだけで認証が行える入退室管理システム等の分野で普及し始めている。
【0004】
従来電極を有するICカードを使用する場合、リーダに概ICか−ドまたはICタグの電極とリーダの電極を接触させるために、ICか−ドまたはICタグの電極とリーダの電極位置を固定させるためリーダに概ICカードまたはICタグの位置決めを行う挿入口を有しており、リーダ本体にICカードを挿入固定する必要がある。
【0005】
これら接触式に比べ非接触方式はICカードを固定する挿入口等が不要でICカードをリーダのループアンテナの近傍にかざすだけでICカードと通信が行えることが可能である。しかしながら、リーダが実際に読み取り動作状態にあることを外部から認識するためには、リーダ内部の中央制御部が読み取り動作可能であることを知らせる表示装置などで外部に表示する手段や、リーダの上位装置などへ通信で知らせている。
【0006】
またループアンテナは交流電力増幅装置から出力される交流電力を効率よく誘導電磁界に変換するため、一般的にループアンテナと交流電力増幅回路の間に整合回路が用いられる。一般的に10cm程度以上の大きなループアンテナは周囲の電磁環境により前記した誘導電磁界への変換効率が大きく左右されるため、一般的に整合回路が調整できるようになっており、ループアンテナを設置する際に整合回路を調整することで高効率で変換を行うようになっている。
【0007】
また特許文献1には2つのアンテナをもつ非接触式のICカードリーダを開示している。
【0008】
【特許文献1】
特開平11−120304号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上記した表示装置や上位装置への通信手段では、実際にリーダのループアンテナから誘導電磁界が発生していることを確認することができない。そのため非接触ICカードをリーダのループアンテナにかざしたときに読み取りができない場合に、リーダの故障であるのか上位装置からの指令が出ていない場合があるのか、またはループアンテナから誘導電磁界が発生していないかまたは発生する誘導電磁界の強度が不足している場合など、現場で容易に原因を特定することは不可能である。
【0010】
またループアンテナの周囲設置環境により交流電力増幅回路の出力を高効率で誘導電磁界に変換できない場合は、ループアンテナと交流電力増幅器の間にある整合回路の調整を行うが、その場合測定機が必要となり、設置時の大きな負担となっている。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、情報記録担体との間で電波の送受信を行なう電波送受信部と、前記電波送受信部が電波を受信していることを示す報知部とからなる。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態は、交流の誘導電磁界を発生させるループアンテナはループアンテナ上に誘導電磁界を発生させる。
【0013】
前記ループアンテナに交流の電磁界を発生させる交流電力を供給する交流電力増幅部は前記ループアンテナに交流電力を供給する。
【0014】
電源制御部は前記交流電力増幅部に電力を供給する。
中央制御部は上位端末から非接触ICカ−ドとの通信の許可を受けることで前記電源制御部に対して前記交流制御部への電源の供給をON/OFFさせる指令をだす。
【0015】
センスコイルは、前記ループアンテナから発生する誘導電磁界の放射方向にほぼ垂直に鎖交する方向に配置され、前記ループアンテナが発生させた誘導電磁界を受けることでセンスコイルの両端に交流の電圧が生じる。
【0016】
インジケータ部はループアンテナが発生させた交流電磁界をセンスコイルが受けることで、センスコイルの両端に誘起した交流電力を用い、LED等の発光素子をその両端に接続することで前記要求電力によりLED等の発光素子が点灯する。
【0017】
センス回路はセンスコイルの両端に誘起した交流電力を中央制御部でその強度に比例した電気信号に変換する機能を有し、センス回路により変換した電気信号は中央制御に送られる。中央制御部は前記電気信号を受け、ループアンテナが発生させている誘導電磁界の強度を認識する事が可能となる。
【0018】
(実施の形態1)
図1は実施例1の全体構成を示す図である。中央制御部5はコンピュータサーバ等の上位装置7からの読み取り指令により電源制御部4を起動する。電力制御部4は中央制御部5からの指令で交流電力増幅部3に電力を供給する。交流電力増幅部3は電力制御部4から電力を供給されたことにより交流電力をループアンテナ1に供給する。ループアンテナ1は交流電力増幅部3から出力される交流電力が供給されるため、このループアンテナ1を貫く磁束が発生することで、誘導電磁界に変換する。センスコイル2はループアンテナ1で発生した誘導電磁界が直交するように配置され、誘導電磁界によってセンスコイルの両端端子に交流電力が誘起される。
【0019】
図2(a)はループアンテナ1とセンスコイル2の相関位置を示す図である。図2(b)はループアンテナ1とセンスコイル2と整合回路8とLEDで構成されたインジケータ部6の回路構成例を示す図である。
【0020】
整合回路8はループアンテナ1が交流電力を効率的に誘導電磁界に輻射できるための共振回路となっており、この例によればコンデンサなどによって共振周波数を調整することが出来る一般的な回路を示している。
【0021】
インジケータ部6はセンスコイル2の両端に誘起した交流電力をLEDにより発光せせる機能があり、ループアンテナから誘導電磁界が発生している場合はLEDは発光し、容易に動作状態であることが認識できる。
【0022】
図3(a)と図(b)とはループアンテナ1とセンスコイル2をプリント基板に配置した状態を示す図である。図3(a)において、ループアンテナ1とセンスコイル2はプリント基板上に同一面に配置され、センスコイル2をループアンテナ1の外側に配置した例である。このことで、ループアンテナ1を貫く磁束は、センサコイル2に鎖交することで、センサコイルには誘導起電力が発生するため、上記した説明の通り、LEDを発光させることができる。図3(b)において、ループアンテナ1とセンスコイル2はプリント基板上に同一面に配置され、センスコイル2をループアンテナ1の内側に配置した例である。この場合も図3(a)に示した場合と同様にLEDは発光する。
【0023】
(実施の形態2)
図4は実施例2の構成を示す図である。
【0024】
中央制御部5は上位装置7からの読み取り指令により電源制御部4を起動する。電力制御部4は中央制御部からの指令で交流電力増幅部3に電力を供給する。交流電力増幅部3は電力を供給されたことにより交流電力をループアンテナ1に供給する。ループアンテナ1は交流電力増幅部3から出力される交流電力を誘導電磁界に変換する。
【0025】
センスコイル2は図2に示すように前記ループアンテナで発生した誘導電磁界が鎖交するように配置され、概誘導電磁界によってセンスコイル2の両端端子に交流電力が誘起される。センスコイル2はセンス回路9を介して中央制御部5に接続されている。
【0026】
図5センス回路9の一例を示す。センスコイルの両端に誘起された交流電力はダイオードとコンデンサで構成される整流回路12により、誘起電力に比例した直流電圧に変換される。概直流電圧は電圧増幅回路13で増幅されA/D変換回路14に入力される。A/D変換回路で中央制御部が認識できるデジタル信号に変換される。
【0027】
ループアンテナの周囲に金属物などがあった場合、ループアンテナが発生させる誘導電磁界が弱まるため、誘導電磁界の強度によって電圧レベルが低下する。このとき中央制御部はセンス回路9の出力するデジタル信号から誘導電磁界の強度を認識することが可能となる。
【0028】
これにより誘導電磁界が発生していなければループアンテナから交流電力増幅回路の間で何らかの故障が発生していることが判断でき、また電圧レベルが低ければループアンテナの特性が周囲環境に影響されているなどの警告表示を出すことが可能となる。また誘導式非接触ICか−ドリーダを設置する際に本機能を使用することで、ループアンテナと交流電力増幅装置間に備えた整合回路の調整を行うことも可能となる。
【0029】
本発明の実施の形態1によれば誘導式非接触ICカ−ドリーダが誘導電磁界を発生させていることをループアンテナの近傍に配置したインジケータで容易に確認することができるため、動作状態であるかどうかを容易に確認できるとともに、装置の故障などを容易に判断できる。
【0030】
また実施の形態2によれば、ループアンテナから放出される誘導電磁界をセンスコイルで捕らえセンス回路で誘導電磁界の強度を直流電圧等の電気信号に変換し、中央制御部がループアンテナから誘導電磁界が放出されているか、どの程度の強度で誘導電磁界に変換されているかを認識することができ、ループアンテナの周囲環境による影響による誘導電磁界の出力低下を警告することが可能となる。また設置時の調整に使用することが可能となる。
【0031】
【発明の効果】
本発明によれば、リーダが動作状態であるかどうかを容易に確認できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る非接触リーダの全体構成を示す図
【図2】(a)本発明の第1の実施の形態における非接触リーダのループアンテナとセンスコイルの相関位置を示す図
(b)本発明の第1の実施の形態における非接触リーダのループアンテナとセンスコイル2と整合回路とLEDで構成されたインジケータ部の回路構成例を示す図
【図3】(a)本発明の第1の実施の形態における非接触リーダのループアンテナとセンスコイルはプリント基板上に同一面に配置され、センスコイルをループアンテナの外側に配置した例を示す図
(b)本発明の第1の実施の形態における非接触リーダループアンテナとセンスコイルはプリント基板上に同一面に配置され、センスコイル2をループアンテナの内側に配置した例を示す図
【図4】本発明の第2の実施の形態に係る非接触リーダの全体構成を示す図
【図5】本発明の第2の実施の形態に係る非接触リーダのセンス回路例を示す図
【符号の説明】
1 ループアンテナ
2 センスコイル
3 交流電力増幅部
4 電源制御部
5 中央制御部
6インジケータ部
7 上位装置
8 ループアンテナ整合回路
9 センス回路例
10 誘導電磁界
11 整合回路例
12 整流回路
13 電圧増幅部
14 A/D変換回路
15 センス回路部

Claims (8)

  1. 情報記録担体との間で電波の送受信を行なう電波送受信部と、前記電波送受信部が電波を受信していることを示す報知部とを有する非接触リーダ。
  2. 情報記録担体との間で電波の送受信を行なう電波送受信部と、前記電波送受信アンテナに接続された発光部とを有する非接触リーダ。
  3. 情報記録単体との間で電波の送受信を行なう電波送受信部と前記電波送受信部が電波を受信したことを検知する検知部と、前記検知部からの信号に基づいて、前記電波送受信部が電波を受信していることを示す報知部とを有する非接触リーダ。
  4. 情報記録単体との間で電波の送受信を行なう電波送受信部と前記電波送受信部が電波を受信したことを検知する検知部と、前記検知部からの信号を光に変換する変換部と、発光部とを有する非接触リーダ。
  5. 情報記録担体との間で電波の送受信を行なうアンテナと、前記アンテナに磁界を発生させるための電力を供給する電力増幅部と、前記電力増幅部に電力を供給する電源部と、前記電源部に対して前記電力増幅部への電源の供給をON/OFFさせる指令をだす中央制御部と、前記アンテナの近傍に前記アンテナから発生する磁界を検知する検知部と前記検知部に接続されたインジケータ部とからなる非接触リーダ。
  6. 情報記録担体との間で電波の送受信を行なうアンテナと、前記アンテナに磁界を発生させる電力増幅部と、前記電力増幅部に電力を供給する電源制御部と、前記電源制御部に対して前記電力増幅部への電源の供給をON/OFFさせる指令をだす中央制御部と、前記アンテナの近傍に前記アンテナから発生する磁界の放射方向にほぼ垂直に交わる方向に配置するため、アンテナとセンスコイルを同一のプリント配線基板上に構成することを特徴とする非接触ICリーダ。
  7. 情報記録担体との間で電波の送受信を行なうアンテナと、前記アンテナに交流の磁界を発生させる電力増幅部と、前記電力増幅部に電力を供給する電源制御部と、前記電源制御部に対して前記電力増幅部への電源の供給をON/OFFさせる指令をだす中央制御部と、前記アンテナの近傍に前記アンテナから発生する磁界の放射方向にほぼ垂直に交わる方向に配置するため、アンテナとセンスコイルとセンスコイルに接続するインジケータ部をLEDなどの発光素子を使用し、同一のプリント配線基板上に構成し、アンテナの近傍でインジケータ部が発光することで磁界が発生することを確認できることを特徴とする非接触リーダ。
  8. 情報記録担体との間で電波の送受信を行なうアンテナと、前記アンテナに磁界を発生させる電力増幅部と、前記電力増幅部に電力を供給する電源制御部と、前記電源制御部に対して前記電力増幅部への電源の供給をON/OFFさせる指令をだす中央制御部と、前記アンテナの近傍に前記アンテナから発生する磁界の放射方向にほぼ垂直に交わる方向に配置したセンスコイルとこのセンスコイルの両端に発生する信号の強度を測定するセンサで構成したことを特徴とする非接触リーダ。
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