JP2006023817A - 電波検出装置およびリーダライタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電波の強度をより簡便に検出可能にした電波検出装置を提供する。
【解決手段】 電波の磁界の変化により起電力を発生するループ状の配線１０２と、その配線に接続され、起電力により生じた電流を整流する整流回路１２０と、整流回路を介して供給される電流により点灯するランプ１２１とを有する構成である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電波の発信強度を表示する電波検出装置およびリーダライタ装置に関する。

従来、非接触ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）カード（以下、単にＩＣカードと称する）で用いられるリーダライタ装置には、ＩＣカードとデータを送受信し、データ処理の結果を利用者に表示するランプが設けられているものがある（例えば、特許文献１参照）。リーダライタ装置の制御部がランプを制御する場合、制御部と表示部を通信可能にするための配線が設けられ、ランプを制御するためのプログラムが制御部に予め格納されている。

また、リーダライタ装置とＩＣカードとの間でやり取りされる情報を管理する上位機が設けられている場合には、上位機がリーダライタ装置のランプを制御するように設定されていることがある。この場合、上位機とランプを通信可能にするための配線が設けられ、ランプを制御するためのプログラムが上位機に予め格納されている。
特願平１０−９１８２３号公報

上述したように、リーダライタ装置の制御部またはリーダライタ装置の上位機がランプを制御していれば、制御のためのプログラムを設計段階で作成しなければならず、その分の設計工数を必要とした。また、上述したように、制御部または上位機とランプとを接続するための配線が必要であり、その分の組み立て工数が発生していた。

本発明は上述したような従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、電波の強度をより簡便に検出可能にした電波検出装置およびリーダライタ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の電波検出装置は、電波を発信する装置からの該電波の強度を表示する電波検出装置であって、
前記電波の磁界の変化により起電力を発生するループ状の配線と、
前記配線に接続され、前記起電力により生じた電流を整流する整流回路と、
前記整流回路を介して供給される電流により点灯するランプと、
を有する構成である。

本発明では、電波の強度に比例した大きさの起電力がループ状配線に発生し、その起電力により生じた電流が整流回路を介してランプに供給される。そのため、点灯するランプの光度に電波の強さが表われる。

また、上記目的を達成するための本発明のリーダライタ装置は、上記本発明の電波検出装置を備えた構成である。

本発明では、電波を発信する装置がリーダライタ装置であると、リーダライタ装置のアンテナから電波が出力されているか否かを制御部からの制御信号を必要とせず、ランプの点灯で確認できる。

また、外部からの制御を行わずに、リーダライタ装置のアンテナからの電波の強度に比例してランプの光度を大きくできる。

本発明の電波検出装置は、電波の磁界変化を電磁誘導により誘導電流に変換し、その誘導電流をランプに供給することを特徴とする。

本実施例の電波検出装置の構成について説明する。

図１は、本実施例の電波検出装置を有する、リーダライタ装置のアンテナ基板の一構成例を示す図である。

図1に示すように、本実施例の電波検出装置は、磁界変化により起電力を発生するアンテナ１０２と、起電力により生じた電流を整流する整流回路１２０と、整流回路１２０から供給される電流により点灯する発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）１２１とを有する構成である。

リーダライタ装置のアンテナ基板５０には、ＩＣカードとデータを送受信するアンテナ１０１と、ＩＣカードへの信号伝送効率を最大にするインピーダンスマッティング回路１１０とを備えている。このインピーダンスマッティング回路１１０はリーダライタ装置の通信部（不図示）を介して制御部（不図示）と接続されている。アンテナ１０１は配線がループ状に形成されている。リーダライタ装置の制御部は、通信部およびアンテナ１０１を介してＩＣカードとデータを送受信し、データに対して所定の処理を実行する。以下では、制御部および通信部の動作は従来と同様なため、その詳細な説明を省略する。

アンテナ１０２はアンテナ１０１と同様なループ状の配線である。アンテナ１０１による磁界の方向がループ配線の内側でループ面に垂直の向きになるため、アンテナ１０２のループ面とアンテナ１０１のループ面が平行になるように配置している。また、アンテナ１０２のループ面の中心がアンテナ１０１のループ面の中心と一致するように配置している。アンテナ１０１に対してアンテナ１０２をこのように配置することで、アンテナ１０２はアンテナ１０１による磁界の変化をもっとも効率よく吸収することが可能となる。本実施例では、２つのアンテナは同一のアンテナ基板５０に設けられている。そして、アンテナ１０１がアンテナ基板５０の表側に設けられていれば、アンテナ１０２をアンテナ基板５０の裏面に設けるようにしている。なお、アンテナ１０２のループ状配線は、所定の巻数でコイル状に形成されていてもよい。

アンテナ１０１が発信する電波によりアンテナ１０１のループ内に誘導電磁界が生じると、アンテナ１０２のループ内の磁界が変化し、電磁誘導の法則によりアンテナ１０２のループ配線端間に起電力が発生する。この起電力による誘導電圧および誘導電流の大きさはアンテナ１０２のループ内に発生する磁界の強度に比例する。そのため、アンテナ１０１により発生する磁界の強度が弱くなると、アンテナ１０２に発生する起電力も小さくなる。アンテナ１０２はアンテナ１０１が発信する電波の強弱を検出することになる。

整流回路１２０は、アンテナ１０２に起電力が発生すると、アンテナ１０２の配線端間に生じる誘導電流を整流し、直流にしてＬＥＤ１２１に供給する。この直流の大きさは起電力の大きさに比例する。

次に、電波の強度を表示する構成について説明する。

図２は、電波の強度を表示する構成の一例を示す図である。

図２に示すように、ＬＥＤ１２１のプラス端子側に、ＬＥＤ１２１の破壊を防止するための電流制限抵抗となる抵抗２０が接続されている。ＬＥＤ１２１の光度は、整流回路１２０から供給される電流の大きさに比例する。ただし、ＬＥＤ１２１の端子間にかかる電圧が点灯のために必要な最低電圧となるしきい値電圧以上なければ、ＬＥＤ１２１は点灯しない。本実施例のＬＥＤ１２１は、しきい値電圧が２．０Ｖ、消費電流が２０ｍＡである。

次に、上記構成の電波検出装置の動作について説明する。ここでは、電波の周波数を１３．５６ＭＨｚ、電磁誘導によりアンテナ１０２に発生する起電力を１００ｍＷとする。

リーダライタ装置をＩＣカードと通信可能な状態にするために、アンテナ基板５０に接続された制御部（不図示）に電源が供給されると、制御部から電源の供給を受ける通信部（不図示）はアンテナ１０１から電波を発信する。そして、アンテナ１０１のループ内に一定周期でその方向が変化する磁界が発生する。アンテナ１０２には、アンテナ１０１に発生する磁界の変化により起電力が生じる。整流回路１２０は、アンテナ１０２の配線端間に生じた誘導電流を整流して直流にし、この直流をＬＥＤ１２１に供給する。ＬＥＤ１２１は整流回路１２０を介して供給される電流により点灯する。ＬＥＤ１２１の光度はアンテナ１０１に発生する磁界の強度に比例する。

次に、上述のようにしてアンテナ１０１が磁界を発生している状態で、ＩＣカードをアンテナ１０１に所定の距離まで近づけた場合について説明する。

アンテナ１０１にＩＣカードを近づけると、アンテナ１０１のインピーダンスがずれてアンテナ１０１に発生する磁界が乱れる。磁界が乱れることで、アンテナ１０２のループ内に発生する磁界の強度が弱くなり、アンテナ１０２における起電力が小さくなる。アンテナ１０２の起電力が小さくなると、整流回路１２０を介してＬＥＤ１２１に供給される電流も小さくなる。ＬＥＤ１２１は、供給される電流が小さくなると、光度が小さくなる。さらに、ＬＥＤ１２１の端子間の電位差がしきい値電圧よりも小さくなると、ＬＥＤ１２１は消灯する。

次に、リーダライタ装置の制御部に電源が供給されていない場合について説明する。

リーダライタ装置の制御部に電源が供給されていないと、制御部と通信部を介して接続されたアンテナ基板５０のアンテナ１０１から電波が発信しない。アンテナ１０１が電波を発信しないと、アンテナ１０２のループ内に磁界が発生しない。そのため、アンテナ１０２に起電力が生じない。アンテナ１０２に起電力が生じなければ、整流回路１２０に誘導電流が供給されず、ＬＥＤ１２１には、しきい値電圧が印加されず、電流も供給されない。そのため、ＬＥＤ１２１は点灯しない。

本発明では、上述のようにして、アンテナ１０１に発生する磁界の強度に比例してＬＥＤ１２１の光度が大きくなるため、リーダライタ装置の管理者はアンテナ１０１に発生する磁界の強度をＬＥＤ１２１の光度で確認することが可能となる。また、リーダライタ装置がＩＣカードと通信できないトラブルが発生した場合やリーダライタ装置の制御部に電源が供給されていない場合に、管理者はリーダライタ装置のアンテナから実際に電波が発信されているのか否かをすぐに判断することが可能となる。

また、従来、ＩＣカードの利用者は、ＩＣカードをリーダライタ装置に近づける際、ＩＣカードがアンテナからの電波を受信可能な状態になっているのか、表示部で結果を見るまで分からず、リーダライタ装置のアンテナ付近に必要以上にＩＣカードをかざすことがあった。これに対して、本発明では、ＩＣカードがアンテナ１０１に近づいた場合には、アンテナ１０１のインピーダンスがずれて、アンテナ１０１からの電波による磁界強度が低下し、磁界強度に対応してＬＥＤの光度が変わる。そのため、リーダライタ側がＩＣカードを検出したという情報をＬＥＤの光度によって表すことが可能となる。これにより、利用者はＬＥＤ１２１の光度でＩＣカードがアンテナに近づいていることを認識できる。

また、制御部がＬＥＤ１２１を制御するようにしていないため、電波の強度を表示するための制御用プログラムの設計工数や、ＬＥＤ１２１を制御部と接続するための組み立て工数を必要としない。

さらに、アンテナ１０１から発信される電波の強度を表示するＬＥＤ１２１がアンテナ基板５０に実装されている。アンテナ基板５０を作製する際にＬＥＤ１２１を含む電波検出装置を実装するようにすれば、アンテナ基板５０以外の場所にＬＥＤ１２１を設けた場合の組み立て工数が不要となる。

実施例１が電波検出の表示のランプとして単体のＬＥＤを用いたのに対して、本実施例では、ＬＥＤを複数用いたことを特徴とする。以下に、本実施例について説明する。なお、電波の強度を表示する構成を除いて他の構成は実施例１と同様なため、その詳細な説明を省略する。

図３は本実施例の電波の強度を表示する構成の例を示す図である。図３（ａ）はＬＥＤを２つ並列に接続したものである。

図３（ａ）に示すように、ＬＥＤ１２１と、ＬＥＤ１２１に対して電気特性の異なるＬＥＤ１２２とが並列に接続されている。ＬＥＤ１２２は、ＬＥＤ１２１よりもしきい値電圧が高いという点でＬＥＤ１２１と電気特性が異なる。

図３（ａ）に示す場合の電波検出の動作について説明する。

通常時は、実施例１で説明したように、アンテナ１０１の電波により２つのＬＥＤが点灯している。この状態でＩＣカードをアンテナ１０１に近づけると、アンテナ１０２のループ内の磁界強度が弱くなり、アンテナ１０２に生じる起電力が小さくなる。整流回路１２０によりＬＥＤ１２１およびＬＥＤ１２２に印加される電圧がＬＥＤ１２２のしきい値電圧よりも小さくなると、ＬＥＤ１２２が消灯する。続いて、アンテナ１０２のループ内の磁界強度がさらに弱くなると、整流回路１２０によりＬＥＤ１２１に印加される電圧がより小さくなる。そして、ＬＥＤ１２１に印加される電圧がＬＥＤ１２１のしきい値電圧よりも小さくなると、ＬＥＤ１２１も消灯する。

上述したように、通常時には２つのＬＥＤが点灯しているが、アンテナ１０２のループ内の磁界強度が弱くなると、しきい値電圧の高い方のＬＥＤが消灯し、磁界強度がさらに弱くなると、しきい値電圧の低い方のＬＥＤも消灯する。したがって、ＬＥＤの発光数の違いで電波の発信強度を確認できる。

次に、発光色と電気特性の異なるＬＥＤの場合について説明する。

発光色と電気特性の異なるＬＥＤとしては、２色ＬＥＤなどを用いることが可能である。ここでも、電気特性はしきい値電圧とする。２色ＬＥＤでは、そのしきい値電圧の違いにより、点灯色が変化する。

図３（ｂ）は発光色の異なるＬＥＤを２つ並列に接続したものである。

図３（ｂ）に示すように、橙色ＬＥＤ３１と緑色ＬＥＤ３２とが並列に接続されている。本実施例では、橙色ＬＥＤ３１のしきい値電圧が１．９Ｖであり、緑色ＬＥＤ３２のしきい値電圧が２．２Ｖである。

図３（ｂ）に示す場合の電波検出の動作について説明する。

通常時は、実施例１で説明した方法により、アンテナ１０１からの電波で２つのＬＥＤに印加される電圧が２．２Ｖ以上になるようにする。そのため、通常時では、橙色ＬＥＤ３１と緑色ＬＥＤ３２が点灯している。この状態でＩＣカードをアンテナ１０１に近づけると、実施例１と同様に、アンテナ１０２のループ内の磁界強度が弱くなる。２つのＬＥＤにかかる電圧が２．２Ｖよりも小さくなると、緑色ＬＥＤ３２のしきい値電圧は２．２Ｖであるため、緑色ＬＥＤ３２が消灯する。さらに、２つのＬＥＤにかかる電圧が１．９Ｖよりも小さくなると、橙色ＬＥＤ３１も消灯する。

上述したように、通常時には橙色と緑色の２色が点灯しているが、アンテナ１０２のループ内の磁界強度が弱くなると、しきい値電圧の高い方の緑色ＬＥＤ３２が消灯し、磁界強度がさらに弱くなると、しきい値電圧の低い方の橙色ＬＥＤ３１も消灯する。したがって、発光色の違いで電波の発信強度を確認できる。

図３（ｃ）は同一種類のＬＥＤを２つ直列に接続したものである。

図３（ｃ）に示すように、しきい値電圧のほぼ等しいＬＥＤ１２１ａとＬＥＤ１２１ｂが直列に接続されている。

図３（ｃ）に示す場合の電波検出の動作について説明する。

通常時は、実施例１で説明した方法により、アンテナ１０１からの電波で２つのＬＥＤに印加される電圧がしきい値電圧よりも大きくなるようにする。そのため、通常時では、２つのＬＥＤ１２１ａ、１２１ｂが点灯している。この状態でＩＣカードをアンテナ１０１に近づけると、実施例１と同様に、アンテナ１０２のループ内の磁界強度が弱くなる。２つのＬＥＤにかかる電圧が小さくなると、ＬＥＤ１２１ａ、１２１ｂの光度が小さくなる。さらに、２つのＬＥＤにかかる電圧がしきい値電圧よりも小さくなると、２つのＬＥＤが消灯する。

上述したように、通常時には２つのＬＥＤが点灯しているが、アンテナ１０２のループ内の磁界強度が弱くなると、２つのＬＥＤの光度が小さくなり、磁界強度がさらに弱くなると、２つのＬＥＤが消灯する。したがって、複数のＬＥＤの光度で電波の発信強度を確認できる。

なお、図３（ａ）のしきい値電圧の異なるＬＥＤを直列に接続してもよく、図３（ｂ）の発光色の異なるＬＥＤを直列に接続してもよい。

また、複数のＬＥＤをアンテナ１０１の周囲に配置してもよい。図４はアンテナ１０１の周囲にＬＥＤを配置した場合の一例を示す図である。図４に示すように、しきい値電圧のほぼ等しいＬＥＤ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃおよび１２１ｄがアンテナ１０１を囲むように配置されている。図４に示す場合の電波検出の動作について、以下に簡単に説明する。

図３（ｃ）で説明したのと同様に、通常時には２つのＬＥＤが点灯しているが、ＩＣカードをアンテナ１０１に近づけると、アンテナ１０２のループ内の磁界強度が弱くなり、４つのＬＥＤの光度が小さくなる。さらに、ＩＣカードがアンテナ１０１に近づくと、４つのＬＥＤが消灯する。このようにして、利用者に対してアンテナ１０１の位置がよりわかりやすいだけでなく、利用者は、ＩＣカードがアンテナ１０１と通信可能な状態に移行する過程を認識することが可能となる。なお、４つのＬＥＤを並列接続にしてもよい。また、ＬＥＤ毎にしきい値電圧が異なっていてもよく、ＬＥＤ毎に発光色が異なっていてもよい。

本実施例では、実施例１の効果の他に、電波強度の検出を表示するＬＥＤを複数設けることで、アンテナからの電波による磁界強度の強さに対応してＬＥＤの発光色を変えたり、発光数を変えたりできる。そのため、利用者および管理者はＬＥＤの発光色や発光数を見ることで、電波の強度の大きさを簡単に確認できる。

また、ＩＣカードがアンテナ１０１に近づいた場合には、アンテナ１０１のインピーダンスがずれて、アンテナ１０１からの電波による磁界強度が低下する。磁界強度に対応してＬＥＤの発光色を変えたり、発光数を変えたりすることが可能となる。したがって、リーダライタ側がＩＣカードを検出したという情報をＬＥＤの点灯色や点灯数によって表すことが可能となる。

なお、実施例１および実施例２において、抵抗２０は整流回路１２０に備えていてもよい。また、ＬＥＤの破壊防止に電流制限抵抗を用いたが、定電流ダイオードを用いてもよい。この場合、電圧変動に対してＬＥＤの発光がより安定する。

また、実施例２の図３ではＬＥＤが２つの場合で説明したが、ＬＥＤを３つ以上備えるようにしてもよい。

さらに、実施例１および実施例２のように電波の強度を表示するランプにＬＥＤを用いることで低消費電力化を図れるが、ＬＥＤ以外のランプを用いるようにしてもよい。

本発明の電波検出装置を有する、リーダライタ装置のアンテナ基板の一構成例を示すブロック図である。 電波の強度を表示する構成の一例を示す図である。 電波の強度を表示する構成の他の例を示す図である。 アンテナの周囲にＬＥＤを配置した場合の一例を示す図である。

符号の説明

２０ 抵抗
３１ 橙色ＬＥＤ
３２ 緑色ＬＥＤ
５０ アンテナ基板
１０１、１０２ アンテナ
１１０ インピーダンスマッティング回路
１２０ 整流回路
１２１、１２２ ＬＥＤ

Claims (7)

1. 電波を発信する装置からの該電波の強度を表示する電波検出装置であって、
   前記電波の磁界の変化により起電力を発生するループ状の配線と、
   前記配線に接続され、前記起電力により生じた電流を整流する整流回路と、
   前記整流回路を介して供給される電流により点灯するランプと、
   を有する電波検出装置。
2. 前記ランプが複数設けられ、
   前記複数のランプが並列に接続された請求項１記載の電波検出装置。
3. 前記ランプが複数設けられ、
   前記複数のランプが直列に接続された請求項１記載の電波検出装置。
4. 前記ランプ毎にしきい値電圧が異なる請求項２または３記載の電波検出装置。
5. 前記ランプ毎に点灯色が異なる請求項２から４のいずれか１項記載の電波検出装置。
6. 前記複数のランプが前記電波を発信する装置のアンテナの周囲に配置された請求項２から５のいずれか１項記載の電波検出装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項記載の電波検出装置を備えたリーダライタ装置。
   
   

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