JP2007018357A - 非接触読取書込装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 特性の異なる複数の非接触ＩＣカードを使用しても、非接触ＩＣカードリーダ／ライタとの間で良好な通信を行うことを可能とする。
【解決手段】 非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１は上下振動装置３２により上下方向に往復移動する。非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１が最も下に下がった場合、感度の高い非接触ＩＣカードの不感帯範囲が完全に筐体面３４の下側になり、かつ感度の高い非接触ＩＣカードの反応可能範囲が十分広く取れる状態になる。非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１が最も上に上がった場合は、感度の低い非接触ＩＣカード５が反応可能な範囲が筐体面３４の上方に広く取れる状態になる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、非接触ＩＣカードや非接触ＩＣタグとの間でデータの送受信を行う非接触読取書込装置に関し、特に非接触ＩＣカードや非接触ＩＣタグとの間でデータの送受信を良好にする非接触読取書込装置に関する。

従来より非接触ＩＣカードとの間でデータの送受信を行う非接触ＩＣカードリーダ／ライタが知られている。図７に従来の一般的な非接触ＩＣカードリーダ／ライタを示す。図７において、非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１には制御回路２、変調／復調回路３およびアンテナ４が設けられており、制御回路２は上位装置に接続されている。また非接触ＩＣカード５には、制御回路６、メモリ７、変調／復調回路８およびアンテナ９が設けられている。そして非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１には電源が供給されるが、非接触ＩＣカード５には電源は供給されない。非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１から発せられる電磁波により非接触ＩＣカード５が動作するようになっている。

非接触ＩＣカード５は次のように動作する。まず非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１側で上位装置からデータを受信し、受信したデータは変調／復調回路３で変調され、アンテナ４より電磁波１０が発信される。変調周波数は一般的に１３．５６ＭＨｚが使用されている。
非接触ＩＣカード５のアンテナ９が非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１からの電磁波１０を受信する。このとき電磁誘導により非接触ＩＣカード５のアンテナ９に電力が発生する。発生した電力により非接触ＩＣカード５の制御回路６が動作を開始し、電磁波で受信したデータを変調／復調回路８で復調し、データとして受信する。
非接触ＩＣカード５からデータを送信する場合は、変調／復調回路８で送信するデータを変調し、アンテナ９から電磁波を発信する。そして非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１のアンテナ４で電磁波を受信し、変調／復調回路３で復調してデータとして受信する。

図８に非接触ＩＣカードを非接触ＩＣカードリーダ／ライタに対して動作させる状態を示す。図において、非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１が発する電磁波の有効範囲１１が示されている。非接触ＩＣカード５がこの有効範囲１１の内側に入っていれば反応して動作を開始する。しかしながら非接触ＩＣカード５が有効範囲１１の外側にある場合は反応せず、したがって動作しない。非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１のアンテナ４に近いほど電磁波の強度が強く、アンテナ４から離れるほど電磁波の強度は低下する。

また、非接触ＩＣカードの特性、つまり電磁波に反応する感度がカードの種類により異なっている。したがって、非接触ＩＣカードリーダ／ライタの出力の大きさが同じ場合、非接触ＩＣカードの種類によって反応するカードと反応しないカードがある。例えばここに、感度の高い非接触ＩＣカードＡと感度の低い非接触ＩＣカードＢがあり、両方のカードＡ、Ｂを同一の非接触ＩＣカードリーダ／ライタで使用する場合、感度の低い非接触ＩＣカードＢに合わせて非接触ＩＣカードリーダ／ライタの出力を大きくなるように調整すると、図９（ａ）に示すように、感度の低い非接触ＩＣカードＢが反応する範囲２０はある程度広く確保できるが、感度の高い非接触ＩＣカードＡについては非接触ＩＣカードリーダ／ライタに近接した範囲２１では非接触ＩＣカードＡの規定を超える電磁波出力となり、この範囲（不感帯範囲）２１では非接触ＩＣカードＡはデータの送受信を行えない。そのため非接触ＩＣカードＡは不感帯範囲２１の外側の範囲２２でデータの送受信を行わざるを得ない。なお図９は非接触ＩＣカードリーダ／ライタの出力状態を示す説明図である。

上記不感帯範囲２１の発生を防止するには非接触ＩＣカードリーダ／ライタの出力を弱めるようにすればよい。しかしながら非接触ＩＣカードリーダ／ライタの出力を低下させると、図９（ｂ）に示すように、感度の低い非接触ＩＣカードＢが反応する範囲２０が狭くなり、安定した動作が行えなくなる。

この問題を解決するものとして、例えば特開２００１−３５７３６１号公報に開示されるものがある。これは非接触ＩＣカードリーダ／ライタの出力を大きくしつつ、非接触ＩＣカードリーダ／ライタの近傍にカードの位置を規制する部材を設け、非接触ＩＣカードのアンテナが受ける磁界強度が所定値以下になるようにしたものである。
特開２００１−３５７３６１号公報

しかしながら上記文献に開示されるものにおいては、図９（ａ）で説明すると、不感帯範囲２１が使用されないのと同じ状態となるので、感度の低い非接触ＩＣカードＢを使用する場合、カードＢの反応可能範囲２０のうち不感帯範囲２１を除いた狭い領域でデータの送受信を行わなければならず、安定した送受信が行えなくなり、非常に使い勝手の悪いものになるという問題があった。

上記課題を解決するために、本発明は、非接触通信体を接近させて該非接触通信体との間で通信を行う非接触読取書込部を有する非接触読取書込装置において、前記非接触通信体と前記非接触読取書込部との距離を周期的に変動させる距離変更手段を設けたことを特徴とするものである。

また他の発明は、非接触通信体を接近させて該非接触通信体との間で通信を行う非接触読取書込部を有する非接触読取書込装置において、前記非接触読取書込部の読取書込面に対して角度を持ち、複数の前記非接触通信体の反応範囲を通過する非接触通信体用走行路を設けたことを特徴とするものである。

さらに他の発明は、非接触通信体を接近させて該非接触通信体との間で通信を行う非接触読取書込部を有する非接触読取書込装置において、前記非接触読取書込部の電磁波出力を周期的に変化させることを特徴とするものである。

上記構成の本発明によれば、距離変更手段により非接触通信体と非接触読取書込部との距離を周期的に変更するようにしたので、感度の高い非接触通信体も感度の低い非接触通信体も広い反応可能範囲が得られ、安定した動作を行うことが可能となる。

また他の発明によれば、複数の前記非接触通信体の反応範囲を通過する非接触通信体用走行路を設けたので、感度の高い非接触通信体も感度の低い非接触通信体も確実に反応可能範囲が得られ、安定した動作を行うことが可能となる。

さらに他の発明によれば、非接触読取書込部の電磁波出力を周期的に変化させるようにしたので、感度の高い非接触通信体は不感帯範囲の発生しない状態で送受信が可能となるとともに、感度の低い非接触通信体においては広い反応可能範囲が得られ、安定した動作を行うことが可能となる。

以下、本発明を実施するための形態を図面に従って説明する。図１は本発明の第１の実施の形態の非接触ＩＣカードリーダ／ライタ装置の要部を示す構成図である。以下に説明する各実施の形態においては、非接触読取書込装置として非接触ＩＣカードリーダ／ライタ装置を例にして説明する。

図１において、第１の実施の形態の非接触ＩＣカードリーダ／ライタ装置３０には、装置３０の動作制御を行う制御部３１に上下振動装置３２が接続されている。上下振動装置３２にはブラケット３３が取付けられており、上下振動装置３２はブラケット３３を上下動させるもので、例えばモータによりカムシャフトを回転させる機構で構成される。非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１はブラケット３３上に載置され、図示しない固定手段により固定され、ブラケット３３とともに上下動するようになっている。

非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１の上方には装置３０の筐体面３４が設けられており、筐体面３４の上部に非接触ＩＣカード５がかざされる。なお非接触ＩＣカード５は筐体面３４に接触する場合もあれば、接触しないで読取等を行う場合もある。筐体面３４には異なる２色の光を発する表示ランプ３５が取付けられている。表示ランプ３５は緑色と赤色の光を発する発光ダイオードにより構成され、制御部３１によりオン／オフ制御される。

次に第１の実施の形態の動作をさらに図２にしたがって説明する。図２は第１の実施の形態の動作を示す説明図である。制御部３１の制御により上下振動装置３２が動作を開始すると、ブラケット３３および非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１が図１における上下方向に往復移動をする。
通常、利用者は、図１に示すように、筐体面３４の上部に非接触ＩＣカード５を接触させてデータの送受信を行う。したがって、非接触ＩＣカード５は筐体面３４に接触した状態にあるものとして説明する。非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１は上下振動装置３２により図２（ａ）に示す位置と図２（ｂ）に示す位置との間を往復移動する。

図２（ａ）に示す位置は、非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１が最も下に下がった位置で、このとき非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１は筐体面３４から所定の距離だけ離れている。所定の距離は上述した不感帯範囲２１が完全に筐体面３４の下側になり、かつ感度の高い非接触ＩＣカードの反応可能範囲２２が筐体面３４の上方に十分広く取れるだけの距離である。また図２（ｂ）に示す位置は、非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１が最も上に上がった位置で、このとき非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１は筐体面３４の下側にほぼ接触した状態にある。なお本実施の形態においては、非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１は高出力としている。

感度の高い非接触ＩＣカード５が筐体面３４上に置かれた場合、非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１が図２（ａ）に示す位置にきたときに正常に非接触ＩＣカード５と非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１との間で通信が行われる。また感度の低い非接触ＩＣカード５が筐体面３４上に置かれた場合、非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１が図２（ｂ）に示す位置にきたときに正常に非接触ＩＣカード５と非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１との間で通信が行われる。
正常に通信が行われた場合、制御部３１は表示ランプ３５の緑色を点灯させる。また仮に正常に通信が正常に行われなかった場合は、制御部３１は表示ランプ３５の赤色を点灯させる。

また非接触ＩＣカード５が筐体面３４から離れた状態で送受信を行おうとした場合でも、感度の高い非接触ＩＣカード５も感度の低い非接触ＩＣカード５も反応可能な範囲が十分に確保されているので、非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１との間で正常に通信が行われる。

非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１は図２（ａ）に示す位置と図２（ｂ）に示す位置との間を周期的に往復する。本実施の形態では、例えば１秒周期で往復移動させる。例えば改札や入場の場合のようにデータの転送量が少ない場合には、カード認証を含めて０．２秒程度で処理が完了するので、１秒周期で非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１が往復移動すればどのような種類の非接触ＩＣカードでも１秒以上筐体面３４にかざしておけば処理が完了するのに十分である。

非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１は構造的に、機械的に弱い部分は無く、また上下移動距離も数ｃｍ乃至５ｃｍ程度である。したがって繰り返し非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１を往復移動させても何ら問題は生じない。さらに上下振動装置３２を常時作動させておくのではなく、制御部３１に近接センサを接続して、人が装置３０に接近するのを検出した時点で作動を開始するようにすることでさらに実用に向くものとなる。

以上のように第１の実施の形態によれば、非接触ＩＣカードリーダ／ライタが周期的に往復移動し、非接触ＩＣカードとの距離を変更するので、特性の異なる複数の非接触ＩＣカードに対して安定してデータの送受信を行うことが可能となる。また特性の異なる複数の非接触ＩＣカードのそれぞれに対して個別に非接触ＩＣカードリーダ／ライタを設ける必要が無く、１台の非接触ＩＣカードリーダ／ライタで対応可能である。

次に第２の実施の形態を説明する。図３は第２の実施の形態の非接触ＩＣカードリーダ／ライタ装置の要部を示す構成図である。図３において、第２の実施の形態の非接触ＩＣカードリーダ／ライタ装置４０には、カード走行路４１が設けられている。カード走行路４１は非接触ＩＣカードが走行する走行路で、非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１の読取面１ａに対して所定の角度を持った状態で配設されている。カード走行路４１はカード挿入口４２とカード取出口４３とを有し、カード挿入口４２から挿入された非接触ＩＣカードがカード走行路４１内を滑り落ちてカード取出口４３から抜け出るようになっている。

次に第２の実施の形態の動作を図４にしたがって説明する。図４は第２の実施の形態の動作を示す説明図である。図４において、非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１は高出力に設定されている。したがって、図に示すように、感度の高い非接触ＩＣカードが反応しない不感帯範囲２１が発生している。カード走行路４１は、感度の高い非接触ＩＣカードの反応可能範囲２２と、感度の低い非接触ＩＣカードの反応可能範囲２０とを通過し、かつ、感度の高い非接触ＩＣカードが反応しない不感帯範囲２１を通過しないように配設されている。

カード挿入口４２から非接触ＩＣカード５を挿入すると、挿入された非接触ＩＣカード５はカード走行路４１を滑り落ちる。このとき非接触ＩＣカード５は感度の高い非接触ＩＣカードの反応可能範囲２２と、感度の低い非接触ＩＣカードの反応可能範囲２０とを通過し、カード取出口４３から抜け出てくる。したがって非接触ＩＣカード５が感度の高いものであっても、感度の低いものであっても、非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１との間で通信を行うことが可能である。

具体的に説明すると、非接触ＩＣカード５が感度の高いものである場合は、カード走行路４１のａの位置付近にあるときに良好に通信を行うことが可能であり、また非接触ＩＣカード５が感度の低いものである場合は、カード走行路４１のｂの位置付近にあるときに良好に通信を行うことが可能である。

図４に示す実施例は、カード走行路４１にローラは設けずに、非接触ＩＣカード５を滑り落とすようにしているが、図５に示すように、カード走行路４１に複数の回転自在なローラ４４を設けて、非接触ＩＣカード５の走行を助けるようにしてもよい。さらにカード走行路４１に設けたローラをモータで駆動するようにしてもよい。このようにすれば非接触ＩＣカード５の安定した走行が可能であり、より良好な通信が可能となる。なお図５は第２の実施の形態の変形例を示す説明図である。

以上のように第２の実施の形態によれば、特性の異なる複数の非接触ＩＣカードの反応可能範囲を通過するカード走行路４１を設けたので、何れの非接触ＩＣカードを使用しても、非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１との間で良好な通信を行うことが可能となる。また機械的な機構も不要であるので、安価で信頼性の高い装置を実現することができる。

次に第３の実施の形態を説明する。図６は第３の実施の形態の非接触ＩＣカードリーダ／ライタ装置の要部を示す構成図であり、図６（ａ）は非接触ＩＣカードリーダ／ライタが高出力の場合を示し、図６（ｂ）は非接触ＩＣカードリーダ／ライタが低出力の場合を示す。第３の実施の形態は、非接触ＩＣカードリーダ／ライタが周期的に高出力と低出力を切り替えるようにしたものである。

図６において、非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１は装置の筐体面３４に近接して設けられている。非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１が高出力の場合、図６（ａ）に示すように、筐体面３４の上方に、感度の低い非接触ＩＣカードが反応する範囲２０を広く確保するようにしている。したがってこの状態で、感度の低い非接触ＩＣカードが反応するようにしている。そしてこの場合、感度の高い非接触ＩＣカードの不感帯範囲２１も筐体面３４の上方に存在する。しかしながら、非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１を低出力にすると、図６（ｂ）に示すように、少なくとも筐体面３４の上方には不感帯範囲２１は存在しなくなり、感度の高い非接触ＩＣカードが良好に通信可能になる。

非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１の高出力と低出力の切り替えの周期は、第１の実施の形態の場合と同様に、例えば１秒周期で往復移動させる。改札や入場の場合のようにデータの転送量が少ない場合には、カード認証を含めて０．２秒程度で処理が完了するので、１秒周期で高出力と低出力を切り替えればどのような種類の非接触ＩＣカードでも１秒以上筐体面３４にかざしておけば処理が完了するのに十分である。なお非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１の出力の切り替えは装置内部での制御により行い、上位装置からの制御には依らない。

以上のように第３の実施の形態によれば、特性の異なる複数の非接触ＩＣカードを使用しても、非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１との間で良好な通信を行うことが可能となる。また機械的な機構も走行路も不要であるので、安価で信頼性の高い装置を実現することができる。さらに非接触ＩＣカードリーダ／ライタ１が自動的に出力を切り替え、上位装置からの制御が不要であるので、システムとしての負荷が増大することはない。

上記各実施の形態では、非接触読取書込装置として非接触ＩＣカードリーダ／ライタ装置を例とし、非接触通信体として非接触ＩＣカードを例にして説明したが、これ以外に例えば非接触ＩＣタグとこれとデータの送受を行うタグリーダにも本発明は適用可能である。

第１の実施の形態の非接触ＩＣカードリーダ／ライタ装置の要部を示す構成図である。 第１の実施の形態の動作を示す説明図である。 第２の実施の形態の非接触ＩＣカードリーダ／ライタ装置の要部を示す構成図である。 第２の実施の形態の動作を示す説明図である。 第２の実施の形態の変形例を示す説明図である。 第３の実施の形態の非接触ＩＣカードリーダ／ライタ装置の要部を示す構成図である。 従来の一般的な非接触ＩＣカードリーダ／ライタを示す。 非接触ＩＣカードを非接触ＩＣカードリーダ／ライタに対して動作させる状態を示す図である。 非接触ＩＣカードリーダ／ライタの出力状態を示す説明図である。

符号の説明

１ 非接触ＩＣカードリーダ／ライタ
５ 非接触ＩＣカード
３２ 上下振動装置
３４ 筐体面
４１ カード走行路
４４ ローラ

Claims (8)

1. 非接触通信体を接近させて該非接触通信体との間で通信を行う非接触読取書込部を有する非接触読取書込装置において、
   前記非接触通信体と前記非接触読取書込部との距離を周期的に変更させる距離変更手段を設けたことを特徴とする非接触読取書込装置。
2. 前記距離変更手段は、前記非接触読取書込部の位置を周期的に変更することにより前記非接触通信体と前記非接触読取書込部との距離を周期的に変更させる請求項１記載の非接触読取書込装置。
3. 前記距離変更手段は、装置筐体の一部を挟んで前記非接触通信体の反対側で前記非接触読取書込部の位置を周期的に変更する請求項２記載の非接触読取書込装置。
4. 前記非接触通信体と前記非接触読取書込部との間で通信の成否を示す報知をする請求項１記載の非接触読取書込装置。
5. 非接触通信体を接近させて該非接触通信体との間で通信を行う非接触読取書込部を有する非接触読取書込装置において、
   前記非接触読取書込部の読取書込面に対して角度を持ち、複数の前記非接触通信体の反応範囲を通過する非接触通信体用走行路を設けたことを特徴とする非接触読取書込装置。
6. 前記非接触通信体用走行路にローラを回転自在に配置した請求項５記載の非接触読取書込装置。
7. 前記非接触通信体用走行路にモータにより回転駆動されるローラを配置した請求項５記載の非接触読取書込装置。
8. 非接触通信体を接近させて該非接触通信体との間で通信を行う非接触読取書込部を有する非接触読取書込装置において、
   前記非接触読取書込部の電磁波出力を周期的に変化させることを特徴とする非接触読取書込装置。

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