JP2006260545A - 非接触型端末装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＩＣカード３をはじめとしたバリュー保持メディアの位置や形態に拘わらず不感帯の影響を最小限に抑えることができる非接触型端末装置を提供する。
【解決手段】 非接触状態で電磁誘導あるいは電磁結合によりＩＣチップとの間で無線通信可能なアンテナ部４３を備え、アンテナ部４３から送信される電磁気出力を時間軸方向で動的に変化させる電圧変動手段６１を備え、アンテナ部４３とＩＣチップとの間の不感帯の位置を異ならせ、バリュー保持メディアの位置や形態に拘わらず不感帯の影響を最小限に抑える。
【選択図】 図７

Description

本発明は、ＩＣチップを有するＩＣカード等のバリュー情報記録媒体に対して非接触状態で通信を行い、ＩＣチップの読み取り及び書き込みを行う非接触型端末装置に関するものである。

近年、キャッシュレス化の進展や電子マネーの普及に伴い、流通等の様々な分野でバリュー保持メディアとしてＩＣカードを利用したサービスやシステムが各種提供されている。その中でも特に使い易さ等の点において、非接触式のＩＣカードが注目を集めている。また、この非接触式のＩＣカード内に内蔵されている超小型なＩＣチップに、電子マネーや電子チケット（定期券、乗車券、航空券等）の電子的価値情報（電子バリュー）を格納し、各種決済、例えば、駅の自動券売機の決済、飲料等の自動販売機の決済及び店舗での決済や各種施設への入場等に利用することが考えられている。

このようなＩＣカードを利用する場合、一般的にＩＣカードに対して非接触状態で無線通信を行い、内部のＩＣチップに記録されている情報を読み取ったり、新たな情報をＩＣチップに書き込む非接触型端末装置としてのリーダライタ装置が用いられている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

このようなリーダライタ装置は、ＩＣチップと無線通信可能なアンテナを内部に有する読み取り面（読み取り部）を備えている。そして、ＩＣカードの保持者は、この読み取り面にＩＣカードを近接するようにかざしてＩＣチップの読み取り及び書き込みを行わせることで、上述した電子マネーによる各種決済等を行うことができる。また、ＩＣチップの読み取り及び書き込みが終了、即ち、電子マネーの決済が終了したか否かは、リーダライタ装置に設けられた表示部の内容を確認することで、容易に判断することができる。

リーダライタ装置内には、ＩＣカードとの電磁誘導あるいは電磁結合による通信を行うための無線通信手段が内蔵されている。ＩＣカードと通信を行う際、リーダライタ装置とＩＣカードは極めて近接した状態になるため、ＩＣカード内の無線通信手段自体が系としての影響を受けて（インピーダンスの変化等）期待する通信が行えない場合がある。具体的には、ＩＣカードとリーダライタ装置（アンテナ）との距離が変化した際にリーダライタ装置内の受信レベルが急激に落ち込む不感帯が発生する場合がある。ＩＣカードとリーダライタ装置の距離を遠くしても通信を可能にするため、送信出力を強くした場合にも通信可能距離内に不感帯が発生しやすくなる。

例えば、供給電力が２.０Ｗ〜２.５Ｗで空中線電力が約０.７Ｗ〜０.８Ｗの場合、読み取り可能な距離は５０ｍｍ〜７０ｍｍになるが、約０ｍｍ〜１０ｍｍの間や３０ｍｍ〜５０ｍｍの間のどこかで不感帯が発生しやすい場所が存在する。この状態で出力を上げた場合には、読み取り可能距離が拡大して不感帯の発生しやすい場所も変化し、不感帯がより発生しやすい状況になる。また、出力を下げた場合には、不感帯の発生しやすい場所も変化し遠い位置での不感帯は発生しにくくなり近い位置の不感帯も範囲が広くなりにくいが、読み取り距離が縮小してしまい実用範囲が制限されてしまう。

また、リーダライタ装置内に内蔵されているアンテナは、一般的にループアンテナになるため、アンテナ形状を変えて不感帯をなくすように対処することは現実的には困難である。

不感帯は通信手段の微妙な性能の差異により発生状況が異なるため、現状では不感帯が発生しにくいものを選別して使用する等の対策を施している。しかしこの場合、不感帯の発生はリーダライタ装置の使用環境（置かれる場所等）によっても影響を受けるため、選別という困難な作業と歩留まりによるコストアップを招く対策であるにも拘らず不感帯を減らす結果にはつながりにくいのが現状である。

このため、従来から、インピーダンスの変化を検出してフィードバックする技術も提案されている（例えば、特許文献３参照）。しかし、この場合は、検出回路や帰還回路等複雑な回路を付加する必要があり、また、周波数も変化してしまい、現実的な対策とはいえないものであった。

更に、近年は、携帯電話を用いた電子マネー決済機能やクレジット決済機能化等、バリュー情報記録媒体の形態も多種多様になってきているのが実情であり、カード状のものだけではなく、あらゆる形態のバリュー保持メディアで不感帯の影響を受けずに通信できる必要性が求められてきているのが現状である。
特開２００２−１３３３７８号公報 特開２００３−１４１４６３号公報 特開２００３−３６４１８号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、バリュー情報記録媒体の形態に拘わらず不感帯の影響を最小限に抑えることができる非接触型端末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第１の態様は、読み書き可能なＩＣチップを有するバリュー情報記録媒体に対して、非接触状態で電磁誘導あるいは電磁結合によりＩＣチップとの間で無線通信可能なアンテナ部を備え、前記アンテナ部から送信される電磁気出力を時間軸方向で動的に変化させる変動手段を備え、前記アンテナ部と前記ＩＣチップとの間の不感帯の位置を異ならせることを特徴とする非接触型端末装置にある。

第１の態様では、アンテナ部から送信される電磁気出力を時間軸方向で動的に変化させることにより、アンテナ部とＩＣチップとの間の不感帯の位置を時間軸で異ならせることで、バリュー情報記録媒体の位置や形態に拘わらず不感帯の影響を最小限に抑えることができる。

本発明の第２の態様は、読み書き可能なＩＣチップを有するバリュー情報記録媒体に対して、非接触状態で電磁誘導あるいは電磁結合によりＩＣチップとの間で無線通信可能なアンテナ部を備え、前記アンテナ部から送信される電磁気出力の平均値を時間軸方向で動的に変化させる変動手段を備え、前記アンテナ部と前記ＩＣチップとの間の不感帯の位置を異ならせることを特徴とする非接触型端末装置にある。

第２の態様では、アンテナ部から送信される電磁気出力の平均値を時間軸方向で動的に変化させることにより、アンテナ部とＩＣチップとの間の不感帯の位置を時間軸で異ならせることで、バリュー情報記録媒体の位置や形態に拘わらず不感帯の影響を最小限に抑えることができる。

本発明の第３の態様は、読み書き可能なＩＣチップを有するバリュー情報記録媒体に対して、非接触状態で電磁誘導あるいは電磁結合によりＩＣチップとの間で無線通信可能なアンテナ部を備え、前記アンテナ部から送信される電磁気出力の変調前の基準値を時間軸方向で動的に変化させる変動手段を備え、前記アンテナ部と前記ＩＣチップとの間の不感帯の位置を異ならせることを特徴とする非接触型端末装置にある。

第３の態様では、アンテナ部から送信される電磁気出力の変調前の基準値を時間軸方向で動的に変化させることにより、アンテナ部とＩＣチップとの間の不感帯の位置を時間軸で異ならせることで、バリュー情報記録媒体の位置や形態に拘わらず不感帯の影響を最小限に抑えることができる。

本発明の第４の態様は、第１〜３のいずれかの態様において、前記アンテナ部に電力を供給する電源を有し、前記変動手段は、前記アンテナ部に供給される前記電源からの電圧を変動させる手段であることを特徴とする非接触型端末装置にある。

第４の態様では、送信に関わる電源電圧を変動させて不感帯を変化させることができる。

本発明の第５の態様は、第１〜３のいずれかの態様において、前記アンテナ部に信号を送出する送信回路を有し、前記変動手段は、前記アンテナ部の、前記送信回路から取得した信号に関する送信出力に、交流信号を重畳させる手段であることを特徴とする非接触型端末装置にある。

第５の態様では、送信出力に交流を重畳させて不感帯を変化させることができる。

本発明の第６の態様は、第１〜３のいずれかの態様において、重畳させる信号は低周波信号であることを特徴とする非接触型端末装置にある。

第６の態様では、周期的に信号を変調させることができる。

本発明の第７の態様は、第５の態様において、重畳させる信号はランダムノイズ信号であることを特徴とする非接触型端末装置にある。

第７の態様では、ランダム状態に信号を変調させることができる。

本発明の第８の態様は、第１〜７のいずれかの態様において、前記ＩＣチップからの情報を前記アンテナ部で取得した際の受信強度を検出する機能を備え、前記受信強度が所定の強度を超えた場合に変動手段の動作を停止させ、前記受信強度が所定の強度以下の場合に変動手段を動作させる機能を備えたことを特徴とする非接触型端末装置にある。

第８の態様では、受信信号をフィードバックして出力レベルを維持することができる。

本発明の第９の態様は、第１〜３のいずれかの態様において、前記ＩＣチップからの情報を前記アンテナ部で取得した際の受信強度を検出する機能を備え、前記変動手段は、第１の変動手段と、前記第１の変動手段による変動よりも変動範囲が小さい状態で変動させる第２の変動手段とからなり、前記受信強度が所定の強度を超えた場合、前記第１の変動手段の動作を停止させて、前記第２の変動手段だけの動作を継続することを特徴とする非接触型端末装置にある。

第９の態様では、第１の変動手段と第２の変動手段とにより出力信号を変調させ、受信信号をフィードバックして出力レベルが維持できた際には変動範囲の小さい第２の変動手段による変動により信号を変調させ、最小限の変動操作で極めて安定した通信を可能にすることができる。

本発明の第１０の態様は、第１〜９のいずれかの態様において、前記アンテナ部を介して前記ＩＣチップと情報の送受を行うことで、前記ＩＣチップに対して非接触状態で情報の書き込みを行うことを特徴とする非接触型端末装置にある。

第１０の態様では、ＩＣチップの情報を利用するだけではなく、情報の更新を行うことができる。

本発明の第１１の態様は、第１０のいずれかの態様において、前記ＩＣチップに対して非接触状態で情報の書き込みを行った後に書き込まれた情報を読み出し、書き込まれた情報の整合性を判断することを特徴とする非接触型端末装置にある。

第１１の態様では、ＩＣチップの情報の更新を行った際に、更新した情報を再度読み込むことによって、正しく更新されているかどうかの整合性を確認することができる。

本発明の第１２の態様は、第１〜１１のいずれかの態様において、前記ＩＣチップとの間で通信する情報は少なくとも金額を含む情報であることを特徴とする非接触型端末装置にある。

第１２の態様では、金額を含む情報の処理に適用することができる。

本発明の非接触型端末装置は、ＩＣチップを有するＩＣカード等のバリュー情報記録媒体に対して非接触状態で通信を行い、ＩＣチップの読み取りや書き込みを行う際、バリュー情報記録媒体の形態に拘わらず不感帯の影響を最小限に抑えることが可能になる。

図１には本発明の一実施形態例に係る非接触型端末装置の外観、図２には図１中のＩＩ−ＩＩ線矢視、図３には本発明の一実施形態例に係る非接触型端末装置の概略ブロック構成、図４には基本となる通信系統の概略ブロック、図５、図６には信号変調の概念、図７乃至図１２には変動手段を備えた通信系統の概略ブロック、図１３、図１４にはフィードバック系動作のフローを示してある。

図１乃至図４に基づいて本発明の非接触端末装置の構成を具体的に説明する。

図１に示すように、非接触型端末装置１は、読み書き可能なＩＣチップ２を有すると共に例えば長方形状に形成されたバリュー情報記録媒体としてのＩＣカード３に対して、非接触状態で情報をＩＣチップ２との間で通信可能なものである。

図１乃至図３に示すように、非接触型端末装置１は、本実施形態においては、かざしユニット１０及び端末本体ユニット１５により構成されている。かざしユニット１０は、表面にＩＣカード３が接近される読み取り面５と、ＩＣチップ２との間で情報を無線通信可能なアンテナ部としてのアンテナ基板７を有する無線通信部８とを備えている。端末本体ユニット１５は、無線通信部８の作動を制御すると共にアンテナ基板７を介してＩＣチップ２のデータ処理及び記録を行う決済モジュール１１と、アンテナ基板７から送信される電磁気出力を時間軸方向で動的に変化させると共に（変動手段）、非接触型端末装置１を統合的に制御する制御部１２とを備えている。

本実施形態の非接触型端末装置１は、かざしユニット１０と端末本体ユニット１５とがケーブル１６により有線接続され、かざしユニット１０が端末本体ユニット１５から離間可能とされている。尚、かざしユニット１０及び端末本体ユニット１５を一体に形成することも可能である。

図２に示すように、本実施形態においては、かざしユニット１０はプラスチック製のケース２０を有し、ケース２０は載置面に載置可能な下部ケース２１と載置面に対して所定の傾斜角度（例えば、３０度の傾斜角度）をもって下部ケース２１の上側に嵌合する上部ケース２２とから構成されている。そして、図１及び図２に示すように、上部ケース２２の表面の一部が読み取り面５とされている。

読み取り面５には、光をＩＣカード３の外形に応じた形状、例えば、長方形状で読み取り面５の表面に発光させる光面２３が形成され、光面２３はアンテナ基板７の周囲を一周囲むようにスリット状に形成されている。上部ケース２２は、光面２３以外の領域が光学的に遮光されている。尚、光面で発光させる光の形状は本実施形態の形状に制限されるものでは無く、また、光面も必ずしも必要なものでは無い。

アンテナ基板７は、例えば、表面に送信用のコイルパターンと、受信用のコイルパターンとが隣接するように形成され、配線により、図２に示すＲＦ基板２８に電気的に接続されている。ＲＦ基板２８には送受信部２９が実装され、送受信部２９とアンテナ基板７とで無線通信部８が構成されている。

図１乃至図３に示すように、かざしユニット１０は、ＩＣチップ２の内容を表示する表示部３０及び読み取り面５近傍から音声を出力するスピーカ３１を備えている。表示部３０は上部ケース２２の表面で光面２３に隣接するように設けられ、表示部３０はＩ／Ｏモジュール２６を介して回路基板２７に電気的に接続されている。スピーカ３１は上部ケース２２の表面で表示部３０に隣接するように形成された音孔３２を介して音声を出力できるようになっており、表示部３０と同様にスピーカ３１はＩ／Ｏモジュール２６を介して回路基板２７に電気的に接続されている。また、スピーカ３１は、制御部１２からの制御信号に応じて異なる音声を出力するように制御されている。尚、音声の出力は本実施形態の構成に制限されるものでは無く、また、必ずしも必要なものでは無い。

図１、図３に示すように、端末本体ユニット１５は載置面に載置可能であると共に、本実施形態では、載置面に対して所定の傾斜角度（例えば、３０度の傾斜角度）を有するプラスチック製のケース３５を有しており、ケース３５内に決済モジュール１１及び制御部１２を備えている。

また、端末本体ユニット１５は、金額等の情報を入力可能な複数のボタンからなる操作キー３６を備え、操作キー３６により入力された情報やＩＣチップ２内のデータ等の各種情報を表示する表示部３７を備えている。更に、表示部３７により表示された情報を紙に印刷可能なプリンタ部３８を備え、決済モジュール１１内に記録されている情報を外部機関と接続送信可能な通信手段、例えば、モデム部３９を備えている。

尚、モデム部３９は、外部機関に直接設置された通信送受信用のモデムと接続通信して送信する以外に、第３者機関を経由してＩＰ網に接続し、インターネット等の通信手段を介して外部機関に送信することも可能である。

表示部３７、プリンタ部３８及びモデム部３９は、操作キー３６からの入力に応じて制御部１２で統合的に制御されるようになっている。また、決済モジュール１１はケーブル１６を介してＲＦ基板２８と電気的に接続され、制御部１２はケーブル１６を介して回路基板２７と電気的に接続されている。制御部１２はスピーカ３１に音声を出力する機能を有している。

このように構成された非接触型端末装置１を利用して、ＩＣカード３により電子マネー決済やクレジット決済のような電子決済を行う場合について説明する。

操作キー３６より電源ボタンをＯＮにすることで、各機能がそれぞれ正常であるか否かの自己診断（セルフテスト）が実施される。例えば、かざしユニット１０と端末本体ユニット１５との接続状態が正常であるか確認したり、決済モジュール１１自身が自己の機能が正常であるか診断を行う。尚、セルフテストは、診断内容だけに限らず任意に設定することが可能である。また、セルフテストを行なっている間は、端末本体ユニット１５の表示部３７に、例えば、「自己診断中」といった表示がされるようになっている。

セルフテストの結果、異常又は故障と判断された場合には、端末本体ユニット１５の表示部３７に「エラー」の表示がされる。これを受けて非接触型端末装置１の操作者は、ケーブル１６等の電気的な接続状態を確認したり、故障個所の探求等の所定処置を施す。一方、正常と判断した場合には、操作キー３６からの入力待ち状態となる。この時点で操作キー３６の電源ボタンをＯＦＦにすることで、電源を遮断することができる。

ＩＣカード３の保持者が、例えば、１０００円の値段の品物を購入する場合、操作キー３６の操作者は１０００円の金額情報を操作キー３６で入力する。制御部１２は、操作者からの指示がどういう指示かどうか、即ち、操作キー３６からの入力信号がどういう信号であるのか処理判断を行うと共にその判断に応じた制御を行う。例えば、上述した場合には、操作キー３６からの入力信号に対応して１０００円の決済処理を行うよう決済モジュール１１に信号を送る。また、操作キー３６からの入力信号が電源ＯＦＦの信号であるならば終了処理を実行し、操作キー３６からの入力信号が端末本体ユニット１５の各種設定や管理を行う旨の信号であるならば設定／管理処理を実行する。

制御部１２が決済処理を行うと判断した場合、制御部１２は入力された金額を端末本体ユニット１５の表示部３７に表示させる。操作者は、表示部３７に表示された金額により正確な入力が行なわれたことを確認した後、操作キー３６により確認ボタンを押す。これを受けて制御部１２は、決済モジュール１１に金額情報を送信する。また、光面２３から光を点灯させるように、ケーブル１６及び回路基板２７を介して制御信号を送る。一方、決済モジュール１１は、金額情報が入力されると送受信部２９を待機状態にさせ、アンテナ基板７からの入力待ち状態となる。

ＩＣカード３の保持者は、光面２３を介して、点滅する光の誘導により、ＩＣカード３を読み取り面５に容易にかざすことができる。ＩＣカード３が読み取り面５にかざされると、送受信部２９は、アンテナ基板７を介してＩＣカード３のＩＣチップ２に記録されている情報を無線通信して読み取ると共に決済モジュール１１に送信する。決済モジュール１１は、送られてきたＩＣチップ２のデータ処理を行う。

即ち、ＩＣチップ２に記録されている貯蓄金額から操作キー３６で入力した１０００円分の金額を引き、新たな貯蓄金額（残高）を計算して決済処理を行う。決済処理終了後、送受信部２９及びアンテナ基板７を介して新たな貯蓄金額をＩＣチップ２に書き込む（上書きする）。また、同時に決済モジュール１１は、決済が正常に終了したことを制御部１２に知らせる。終了は音や光で知らせることができる。

一方、制御部１２は、かざしユニット１０の表示部３０と同様に、決済した購入金額、即ち、操作キー３６で入力した金額及び新たな貯蓄金額を決済結果として、端末本体ユニット１５の表示部３７に表示させる。操作者は、この表示部３７の表示を再度確認した後、決済結果をプリンタ部３８によりプリントアウトする。

尚、この決済結果のプリントは、操作者の控えとされると共に保持者への領収書等として利用される。また、表示部３７に決済結果を表示させると同時に、決済結果をプリンタ部３８により自動的にプリントアウトさせるように、制御部１２を設定しても構わない。決済が正常に終了せずに、例えば、何らかの理由、例えば、通信不良等により決済異常が生じた場合には、音や光で決済異常を知らせることができる。

また、決済モジュール１１に記録されたＩＣチップ２のデータは、操作者によって定期的に、例えば、毎日夕方に一回外部機関にデータ送信を行うことができる。即ち、モデム部３９により、外部機関に設置された図示しない通信受信用のモデムと通信接続してデータ送信することが可能である。尚、上述したように、モデム部３９から第３者機関を経由してＩＰ網に接続し、インターネット等の通信手段を介して送信しても構わない。例えば、ＩＣカード３に電子マネー決済やクレジット決済のような電子決済機能が付加されている場合、モデム部３９を用いて通信手段によりセンターと通信を行い、電子マネー決済やクレジット決済のような電子決済を行うことができる。

図４に示すように、非接触型端末装置１とＩＣカード３との間は電磁誘導あるいは電磁結合により無線通信されるようになっている。即ち、非接触型端末装置１は制御回路４１及び変調回路４２を備え、アンテナ部４３（アンテナ基板７に相当）から信号を出力するようになっている。アンテナ部４３はＩＣカード３のアンテナ部４４と信号のやり取りが実施され、ＩＣカード３の制御部４６からの情報が受信されて復調回路４７を介して制御回路４１に送られる。制御回路４１はインターフェイス部４８に接続され、外部連動型の場合には外部の制御装置と接続される。

このように、ＩＣカード３との電磁誘導あるいは電磁結合による通信を行う際、非接触型端末装置１とＩＣカード３は極めて近接した状態になるため、非接触型端末装置１内の受信レベルが急激に落ち込む不感帯が発生する場合がある。このため、本実施形態例の非接触型端末装置１には、アンテナ部４３から送信される電磁気出力を時間軸方向で動的に変化させる変動手段、またはアンテナ部から送信される電磁気出力の平均値を時間軸方向で動的に変化させる変動手段またはアンテナ部から送信される電磁気出力の変調前の基準値を時間軸方向で動的に変化させる変動手段の少なくともひとつの変動手段が備えられている。変動手段により、アンテナ部４３とＩＣカード３のアンテナ部４４との間の不感帯の位置を時間軸方向で動的に異ならせ、不感帯の影響を最小限に抑えるようにしている。

例えば、図５に示すように、送信信号５１に低周波５２を重畳させて送信信号５１の出力を時間軸方向で周期的に変化させることが実施される。ここで低周波５２は、ＩＣカード３を非接触型端末装置１にかざす動作の間に通信および処理を成功させるための周期、例えば２Ｈｚから１ｋＨｚ程度、好ましくは５Ｈｚから５００Ｈｚ程度である。

また例えば、図６に示すように、送信信号５１にランダムノイズ信号５３を重畳させて送信信号５１の出力を時間軸方向でランダムに変化させることが実施される。

また、電源からの電圧を変動させることも実施される。出力変動の範囲は、例えば、空中線電力で約０.３Ｗ〜１.０Ｗの間の範囲で変動させる。

図７乃至図１２に基づいて変動手段を備えた非接触型端末装置１の通信系統の概略を説明する。尚、図４に示した部材と同一部材には同一符号を付してある。図７、図８は電源の電圧を変動させる手段を備えた例を示し、図９乃至図１２は送信出力に交流を重畳させる手段を備えた例を示してある。

図７に示した例は、電源５５と変調回路４２の間に電圧変動手段６１を備え、電源５５からの電圧を変動させるようにしたものである。図８に示した例は、電圧を変動させる手段として、電源５５に出力変動指令手段６２を接続し、必要なときに電圧を変動させた電力を電源５５から出力させるようにしたものである。

このため、電圧を変動させることにより送信出力を時間軸方向で動的に変化させ、これにより時間軸方向に不感帯を動的に変化させることができる。即ち、ＩＣカード３の置かれた位置が、ある瞬間には不感帯の位置であっても次の瞬間には不感帯の位置ではなくなるため、通信が不能になることがなくなる。通信は非常に短時間で行われるため、ある瞬間に不感帯から外れれば、実質的には不感帯の影響を感じることなく処理が行われたことになる。オープンループの制御で実施する場合には回路が複雑になることがなく簡単にしかも低コストでシステムを構築することができる。

図９に示した例は、変調回路４２とアンテナ部４３との間に低周波重畳手段６４を備え、アンテナ部４３に送られる信号に低周波が重畳されるようにしたものである。図１０に示した例は、制御回路４１と変調回路４２の間に低周波重畳指令付加手段６５を備え、制御回路４１から変調回路４２に送られる制御指令信号に低周波を重畳する指令を付加してアンテナ部４３に送られる信号に低周波が重畳されるようにしたものである。

図１１に示した例は、変調回路４２に低周波重畳指令手段６６を接続し、必要なときに変調回路４２に対して低周波を重畳させるようにしたものである。図１２に示した例は、制御回路４１に低周波重畳出力手段６７を接続し、制御回路４１から変調回路４２に対して低周波が重畳された信号を出力する指令を送るようにしたものである。

図９乃至図１２の構成とすることで、低周波を重畳することができるので、周期的にアンテナ部４３からの出力信号を変調させて時間軸方向に不感帯を動的に変化させることができる。尚、図９乃至図１２において、低周波を重畳させる際には、ランダムノイズ信号とするためにランダムノイズを付加する、ランダムノイズ発生機能を持たせることも可能である。ランダム状態に信号を変調させることができる。

上述した非接触型端末装置１では、ＩＣカード３の置かれた位置が、ある瞬間には不感帯の位置であっても次の瞬間には不感帯の位置ではなくなるため、通信が不能になることがなくなる。通信は非常に短時間で行われるため、ある瞬間に不感帯から外れれば、実質的には不感帯の影響を感じることなく処理が行われたことになる。オープンループの制御で実施する場合には回路が複雑になることがなく簡単にしかも低コストでシステムを構築することができる。

復調回路４７の受信結果を検出して変動手段にフィードバックし、受信出力が所定の出力を超えた時点で送信出力の変動させる機能を付加することで、最小限の制御で安定した通信を可能にすることができる。更に、所定の出力以下になった場合には変動を再開させる機能を付加することも可能である。これにより、より安定した通信が可能になる。

図１３、図１４に基づいてフィードバック系の動作の例を説明する。

図１３に示すように、ステップＳ１でＩＣカード３の検知が開始され、ステップＳ２で送信出力の変動が開始される。ステップＳ３で受信レベルが所定値を越えているか否かが判断され、所定値以下の場合には受信レベルの判定を繰り返す。ステップＳ３で受信レベルが所定値を越えていると判断された場合、ステップＳ４で送信出力の変動が停止され、ステップＳ５で決済処理等の処理が開始される。ステップＳ６で処理が終了された後、ステップＳ７で全処理が終了したか否かが判断され、終了していない場合、ステップＳ２に移行して再び出力変動を開始する。ステップＳ７で全処理が終了したと判断された場合、ステップＳ８でＩＣカード３の検知が終了とされて処理が終了となる。

従って、ＩＣカード３の検知を開始して送信出力の変動を開始し、送信出力が所定の出力を超えた時点で送信出力の変動を停止させるようにしたので、最小限の制御で安定した通信を可能にすることができる。

図１４に示すように、ステップＳ１１でＩＣカード３の検知が開始され、ステップＳ１２で送信出力の変動が開始される。ステップＳ１３で受信レベルが所定値を越えているか否かが判断され、所定値以下の場合には受信レベルの判定を繰り返す。ステップＳ１３で受信レベルが所定値を越えていると判断された場合、ステップＳ１４で送信出力の変動が停止され、ステップＳ１５で決済処理等の処理が開始される。

ステップＳ１６で処理が終了された後、ステップＳ１７で全処理が終了したか否かが判断され、終了していない場合、ステップＳ１８で受信レベルが所定値を越えているか否かが判断される。ステップＳ１８で受信レベルが所定値を越えていると判断された場合、ステップＳ１５に移行して終了していない処理を開始する。ステップＳ１８で受信レベルが所定値以下であると判断された場合、ステップＳ１２に移行して送信出力の変動が再び開始される。一方、ステップＳ１７で全処理が終了したと判断された場合、ステップＳ１９でＩＣカード３の検知が終了とされて処理が終了となる。

従って、ＩＣカード３の検知を開始して送信出力の変動を開始し、送信出力が所定の出力を超えた時点で送信出力の変動を停止させるようにしたので、最小限の制御で安定した通信を可能にすることができる。また、処理が終了する間に所定の出力以下になった場合には変動を再開させるようにしたので、より安定した通信が可能になる。

図１５乃至図１８に基づいて通信系統の他の実施形態例を説明する。図１５には他の実施形態例に係る通信系統の概略ブロック、図１６には動作フロー、図１７、図１８には出力波形の変化を表す概念を示してある。尚、図４乃至図１２に示した部材と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略する。

図１６乃至図１８に示した実施形態例は、変動手段は、第１の変動手段と、第１の変動手段による変動よりも変動範囲が小さい状態で変化させる第２の変動手段とからなり、アンテナ部からのＩＣチップの情報は受信回路を介して入力され、入力された受信出力を検出する受信レベル判定手段を備え、検出された受信信号の受信レベルが所定の出力を超えた場合に第１の変動手段の動作を停止させて第２の変動手段だけの動作を継続する機能を備えたものである。

このため、第１の変動手段と第２の変動手段とにより出力信号を変調させ、受信信号をフィードバックして出力レベルが維持できた際には変動範囲の小さい第２の変動手段による変動により信号を変調させ、最小限の変動操作で極めて安定した通信を可能にすることができる。

即ち、図１５に示すように、非接触型端末装置１は制御回路４１及び変調回路４２を備え、アンテナ部４３から信号を出力するようになっている。アンテナ部４３はＩＣカード３のアンテナ部４４（図４参照）と信号のやり取りが実施され、ＩＣカード３の制御部４６（図４参照）からの情報が受信されて復調回路４７を介して制御回路４１に送られる。制御回路４１はインターフェイス部４８に接続され、外部連動型の場合には外部の制御装置と接続される。

電圧を変動させる手段として、電源５５に第１変動手段７１を接続し、電源５５と変調回路４２の間に第２変動手段７２を備えている。第１変動手段７１は電圧を変動させた電力を電源５５から出力させるようにしたもので（大指定）、第２変動手段７２は第１変動手段７１よりも変動範囲の少ない変動（例えば小振幅の振動：小指定）で、電源５５からの電圧を変動させるようにしたものである。復調回路４７には受信レベル判定手段７３が接続され、ＩＣカード３の受信レベルが判定される。受信レベル判定手段７３で受信された判定結果は第１変動手段７１に送られ、判定結果に応じて第１変動手段７１が作動される。

このため、電圧を変動させて時間軸方向に不感帯を動的に変化させることができる。即ち、ＩＣカード３の置かれた位置が、ある瞬間には不感帯の位置であっても次の瞬間には不感帯の位置ではなくなるため、通信が不能になることがなくなる。通信は非常に短時間で行われるため、ある瞬間に不感帯から外れれば、実質的には不感帯の影響を感じることなく処理が行われたことになる。

図１６に示すように、ステップＳ２１でＩＣカード３の検知が開始され、ステップＳ２２で送信出力の変動が開始される。ステップＳ２３で第１変動手段７１による電圧の変動での電力を電源５５から出力して送信出力の変動範囲を大指定とする（図１７（ａ）の状態）。ステップＳ２４で受信レベルが所定値を越えているか否かが判断され、所定値以下の場合には受信レベルの判定を繰り返す。

ステップＳ２４で受信レベルが所定値を越えていると判断された場合、ステップＳ２５で第２変動手段７２による変動範囲の少ない変動（例えば小振幅の振動：図１７（ｂ））を付加する（図１７（ｃ）の状態）。また、ステップＳ２５では、小振幅の振動が受信レベルの所定値の範囲に収まった時点で（図１８中Ａ部参照）第１変動手段７１による電圧の変動を停止し、第２変動手段７２による小振幅の振動での変動が実行される（図１８中Ｂ部参照：小指定）。

ステップＳ２５で変動範囲が小指定とされた後、ステップＳ２６で決済処理等の処理が開始される。全処理の終了が判断されてステップＳ２７で全処理が終了とされ、ステップＳ２８で送信出力の変動が停止され、ステップＳ２９でＩＣカード３の検知が終了とされて処理が終了となる。

従って、第１変動手段７１と第２変動手段７２とにより出力信号を変調させ、受信信号をフィードバックして出力レベルが維持できた際には、第１変動手段７１を停止させて変動範囲の小さい第２変動手段７２による変動により信号を変調させる。このため、最小限の変動操作で極めて安定した通信を可能にすることができる。

上述した非接触型端末装置では、時間軸方向に不感帯を動的に変化させることができるので、不感帯が固定されることがなく、ＩＣカード３以外でもバリュー情報記録媒体の形態に拘わらず（例えば、携帯電話等）不感帯の影響を最小限に抑えることが可能になる。

また、上述した非接触型端末装置では、不感帯の影響を最小限に抑えることができるため、ＩＣチップからの情報の読み出しだけでなく、ＩＣチップへの情報の書き込みも安定した通信の状態で行うことが可能になる。

さらに、上述した非接触型端末装置では、不感帯の影響を最小限に抑えることができるため、ＩＣチップへの情報の書き込みを行った後、書き込まれた情報の整合性を確認するため、再度ＩＣチップからの読み出しを行う場合でも、安定した通信の状態でこれらの一連の処理を行うことが可能になり、ＩＣチップとの間の情報の交換の信頼性を飛躍的に向上させることが可能になる。

本発明は、ＩＣチップを有するＩＣカード等のバリュー情報記録媒体に対して非接触状態で通信を行い、ＩＣチップの読み取り及び書き込みを行う非接触型端末装置の産業分野で利用することができる。

本発明の一実施形態例に係る非接触型端末装置の外観図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線矢視図である。 本発明の一実施形態例に係る非接触型端末装置の概略ブロック構成図である。 基本となる通信系統の概略ブロック構成図である。 信号変調の概念図である。 信号変調の概念図である。 変動手段を備えた通信系統の概略ブロック構成図である。 変動手段を備えた通信系統の概略ブロック構成図である。 変動手段を備えた通信系統の概略ブロック構成図である。 変動手段を備えた通信系統の概略ブロック構成図である。 変動手段を備えた通信系統の概略ブロック構成図である。 変動手段を備えた通信系統の概略ブロック構成図である。 フィードバック系動作のフローチャートである。 フィードバック系動作のフローチャートである。 他の実施形態例に係る通信系統の概略ブロック構成図である。 動作フローチャートである。 出力波形の変化を表す概念図である。 出力波形の変化を表す概念図である。

符号の説明

１ 非接触型端末装置
２ ＩＣチップ
３ ＩＣカード（バリュー保持メディア）
５、６５ 読み取り面
７ アンテナ基板（アンテナ部）
８ 無線通信部
１０ かざしユニット（読み取り部）
１１ 決済モジュール（データ処理蓄積部）
１２ 制御部
１５ 端末本体ユニット（端末本体部）
２０ ケース
２１ 下部ケース
２２ 上部ケース
２３ 光面
２６ Ｉ／Ｏモジュール
２７ 回路形成基板
２８ ＲＦ基板
３０、３７ 表示部
３１ スピーカ
３６ 操作キー
３８ プリンタ部
３９ モデム部
４１ 制御回路
４２ 変調回路
４３、４４ アンテナ部
４６ 制御回路
４７ 復調回路
４８ インターフェイス部
５１ 送信信号
５２ 低周波
５３ ランダムノイズ信号
５５ 電源
６１ 電圧変動手段
６２ 出力変動指令手段
６４ 低周波重畳手段
６５ 低周波重畳指令付加手段
６６ 低周波重畳指令手段
６７ 低周波重畳指令出力手段
７１ 第１変動手段
７２ 第２変動手段
７３ 受信レベル判定手段

Claims (12)

1. 読み書き可能なＩＣチップを有するバリュー情報記録媒体に対して、非接触状態で電磁誘導あるいは電磁結合によりＩＣチップとの間で無線通信可能なアンテナ部を備え、前記アンテナ部から送信される電磁気出力を時間軸方向で動的に変化させる変動手段を備え、前記アンテナ部と前記ＩＣチップとの間の不感帯の位置を異ならせることを特徴とする非接触型端末装置。
2. 読み書き可能なＩＣチップを有するバリュー情報記録媒体に対して、非接触状態で電磁誘導あるいは電磁結合によりＩＣチップとの間で無線通信可能なアンテナ部を備え、前記アンテナ部から送信される電磁気出力の平均値を時間軸方向で動的に変化させる変動手段を備え、前記アンテナ部と前記ＩＣチップとの間の不感帯の位置を異ならせることを特徴とする非接触型端末装置。
3. 読み書き可能なＩＣチップを有するバリュー情報記録媒体に対して、非接触状態で電磁誘導あるいは電磁結合によりＩＣチップとの間で無線通信可能なアンテナ部を備え、前記アンテナ部から送信される電磁気出力の変調前の基準値を時間軸方向で動的に変化させる変動手段を備え、前記アンテナ部と前記ＩＣチップとの間の不感帯の位置を異ならせることを特徴とする非接触型端末装置。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
   前記アンテナ部に電力を供給する電源を有し、
   前記変動手段は、前記アンテナ部に供給される前記電源からの電圧を変動させる手段であることを特徴とする非接触型端末装置。
5. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
   前記アンテナ部に信号を送出する送信回路を有し、
   前記変動手段は、前記アンテナ部の、前記送信回路から取得した信号に関する送信出力に、交流信号を重畳させる手段であることを特徴とする非接触型端末装置。
6. 請求項５において、重畳させる信号は低周波信号であることを特徴とする非接触型端末装置。
7. 請求項５において、重畳させる信号はランダムノイズ信号であることを特徴とする非接触型端末装置。
8. 請求項１〜７のいずれかにおいて、
   前記ＩＣチップからの情報を前記アンテナ部で取得した際の受信強度を検出する機能を備え、
   前記受信強度が所定の強度を超えた場合に変動手段の動作を停止させ、前記受信強度が所定の強度以下の場合に変動手段を動作させる機能を備えたことを特徴とする非接触型端末装置。
9. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
   前記ＩＣチップからの情報を前記アンテナ部で取得した際の受信強度を検出する機能を備え、
   前記変動手段は、第１の変動手段と、前記第１の変動手段による変動よりも変動範囲が小さい状態で変動させる第２の変動手段とからなり、前記受信強度が所定の強度を超えた場合、前記第１の変動手段の動作を停止させて、前記第２の変動手段だけの動作を継続することを特徴とする非接触型端末装置。
10. 請求項１〜９のいずれかにおいて、
    前記アンテナ部を介して前記ＩＣチップと情報の送受を行うことで、前記ＩＣチップに対して非接触状態で情報の書き込みを行うことを特徴とする非接触型端末装置。
11. 請求項１０において、
    前記ＩＣチップに対して非接触状態で情報の書き込みを行った後に書き込まれた情報を読み出し、書き込まれた情報の整合性を判断することを特徴とする非接触型端末装置。
12. 請求項１〜１１のいずれかにおいて、
    前記ＩＣチップとの間で通信する情報は少なくとも金額を含む情報であることを特徴とする非接触型端末装置。

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