JP2007034395A - 非接触ｉｃカードリーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 壁付けの配線器具形態を有する非接触ＩＣカードリーダ装置において、従来の筐体内部配置にとらわれないアンテナを使用し、通信可能距離など通信性能を向上させる。
【解決手段】 カードリーダ全体の動作を制御する本体制御部と、送受信データの変復調を行う無線回路部と、前記本体制御部および前記無線回路部を格納する筐体５と、ＩＣカードへの給電および通信を行うための交流磁界を発生するループアンテナ２と、筐体４を壁面に取り付けるための取付け部材６を有するＩＣカードと非接触に通信を行う非接触ＩＣカードリーダ装置１である。この非接触ＩＣカードリーダ装置１はループアンテナ２と取付け部材６とは一体に形成されると共に、ループアンテナ２と無線回路部４との電気的接続はオス型接続端子７とメス型接続端子８により行われる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＩＣカードとの間において、非接触で通信を行うＩＣカードリーダ装置に関し、例えば入退室管理システム、自動改札システム、電子マネー等におけるＩＤカード、管理カード、定期券、回数券、キャッシュカード等の非接触式ＩＣカードとの間において、非接触で通信を行う非接触ＩＣカードリーダ装置に関するものである。

従来より、壁面に埋め込んで取り付ける非接触ＩＣカードリーダ装置では、ＩＣカードと通信を行うためのループアンテナと、送受信データの変復調を行うと共に、カードリーダを制御する制御部と、これらを格納する筐体を有するものがある。そして、筐体を壁面に埋め込んで取り付けるための取付け部材を有すると共に，取付け部材を覆ってその前面を保護する化粧パネルを備えている。

上記のような非接触ＩＣカードリーダ装置においては、ＩＣカードとの通信を行うためのループアンテナは筐体内に設けている。しかも、取付け部材および化粧パネルのサイズに対して相対的に筐体のサイズを小さくしなければならないので、筐体内に格納するループアンテナのサイズもそれに従って小さくなってしまった。

ループアンテナのサイズはＩＣカードの読取り可能距離を決める重要な要素であり、ループアンテナのサイズが小さくなることにより、ＩＣカードの読取り可能距離が短くなってしまうという問題点がある。

また、取付け部材が金属等の導体の場合にはループアンテナから発生する交流磁界により、渦電流が発生しアンテナ特性を劣化させ、ＩＣカードの読取り距離が短くなってしまうという問題点もある。

また、美観上の観点からループアンテナを含む筐体は壁面からの突出をさけるために、取付け枠よりも後方に配置されるので、壁面からのＩＣカードの読取り距離が短くなってしまう原因となっている。

非接触ＩＣカードリーダ装置のアンテナの取り付け方法について、アンテナの位置関係が大きくずれることなく、安定的に維持するようにした技術として、例えば、特許文献１が提案されている。

特許文献１の非接触ＩＣカードリーダ装置は、送信アンテナから電磁波を送信し非接触ＩＣカードから送信された電磁波を受信アンテナで受信する。これらのアンテナのうち少なくとも一方はコイルとし、コイルを保持する絶縁性を有する基板と、コイルを基板に固定する取付手段を有している。取付け手段は基板の所定位置にコイルを固定するためのもので、コイルを横切って、基板のコイル配置位置に配設された透孔に係合し、コイルを所定位置に固定する。

また、壁面埋め込み式の非接触ＩＣカードリーダ装置のアンテナについて、アンテナの操作面側表面近傍の金属体がアンテナの通信可能な距離に影響を与えないようにした非接触ＩＣカードリーダ装置が知られている（例えば、特許文献２）。この特許文献２には、アンテナの操作面側表面近傍の金属性化粧部材によって読みとり距離に影響を与えないように、化粧部材に切り込みを入れるようにした技術が開示されている。
特開２００１−１２６０３６公報 特開平４−８６９７４号公報

上記特許文献１の非接触ＩＣカードリーダ装置によれば、アンテナを効率よく固定できるようにしたことについて開示されている。しかし、特許文献１には、壁面に埋め込む非接触ＩＣカードリーダにおいてアンテナをできるだけ前面に出すことによって壁面からＩＣカードまでの通信可能距離をできるだけ延ばせるようにすることや、通信感度および通信可能距離をかせぐためにアンテナを大きくすることについては記載されていない。

また、特許文献２には、アンテナの操作面側表面近傍の金属性化粧部材によってＩＣカードを読み取り可能な距離（通信可能距離）に影響を与えないようにした非接触ＩＣカードリーダに関するもので、化粧部材に切り込みを付けた技術が開示されている。しかし、壁面からＩＣカードまでの通信可能距離をできるだけ延ばせるようにすることや、通信感度および通信可能距離をかせぐためにアンテナを大きくすることについては記載されていない。

本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであって、アンテナ特性の劣化を防ぐべく、壁面からＩＣカードまでの通信可能距離をできるだけ延ばせ、かつ、アンテナのサイズを大きくとれる非接触ＩＣカードリーダ装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明の非接触ＩＣカードリーダ装置は、上述のような目的を達成するために、カードリーダ全体の動作を制御する本体制御部と、送受信データの変復調を行う無線回路部と、前記本体制御部および前記無線回路部を格納する筐体と、ＩＣカードとの通信を行うための交流磁界を発生するループアンテナと、前記筐体を壁面に取り付けるための取付け部材とを有し、ＩＣカードと非接触に通信を行う非接触ＩＣカードリーダ装置であって、前記ループアンテナと前記取付け部材とは一体に形成されると共に、前記ループアンテナと前記無線回路部との電気的接続を行う接続端子が前記ループアンテナ側と前記筐体側にそれぞれ設けられてなることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の非接触ＩＣカードリーダ装置において、前記接続端子はオス型接続端子とメス型接続端子であり、互いに対応して前記ループアンテナ側と前記筐体側にそれぞれ設けられたことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１に記載の非接触ＩＣカードリーダ装置において、前記接続端子はばね付きピン端子と接触用端子であり、互いに対応して前記ループアンテナ側と前記筐体側にそれぞれ設けられたことを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１に記載の非接触ＩＣカードリーダ装置において、前記接続端子は板ばね状端子と接触用端子であり、互いに対応して前記ループアンテナ側と前記筐体側にそれぞれ設けられたことを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１に記載の非接触ＩＣカードリーダ装置において、前記接続端子は金属製オス螺子と前記オス螺子に螺合するメス螺子を有するねじ部材であり、互いに対応して前記ループアンテナ側と前記筐体側にそれぞれ設けられたことを特徴とする。

本発明の請求項１に係る非接触ＩＣカードリーダ装置によれば、アンテナを筐体よりも正面寸法が大きくて、前面に配置される取付け部材に設けるので、アンテナのサイズを大きくとれ、アンテナ特性の劣化を小さくでき、通信性能を向上させることができる。筐体を取付け部材に嵌合して固定するときに、そのまま端子が接続するので、設置作業の簡易化が図れる。さらに、アンテナの取り替えが容易にできるので、用途、使用環境に応じてアンテナ特性の最適なものに容易に交換できる。

請求項２に係る発明によれば、請求項１記載の非接触ＩＣカードリーダ装置の効果に加え、通常のありふれた接続端子を使用できるので、コストの低減を図ることができる。また、筐体側の接続端子にメス型接続端子を用いれば、筐体からピンが突出せず破損しにくく、ピン同士のショートにより無線回路部が電気的に破損するのを防止できる。なお、取付け部材側にメス型接続端子を用いれば、取付け部材の取り扱いが容易である。

請求項３に係る発明によれば、請求項１記載の非接触ＩＣカードリーダ装置の効果に加え、構造が簡易で、端子位置の公差を大きくとることができ、製作が容易となる。

請求項４に係る発明によれば、請求項１記載の非接触ＩＣカードリーダ装置の効果に加え、構造が簡易で、端子位置の公差を大きくとることができ、製作が容易となる。

請求項５に係る発明によれば、請求項１記載の非接触ＩＣカードリーダ装置の効果に加え、確実な接続をすることができ、信頼性が向上する。

次に、本発明の最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（第一の実施形態）
図１は本発明に係る非接触ＩＣカードリーダ装置（以下ＩＣカードリーダともいう）の１実施例の一部の構成を示す分解斜視図、図２はそれを壁面に取り付けた状態の側面図、図３はその筐体の構成を示す正面図である。

図に示すように、本実施例のＩＣカードリーダ１は、ＩＣカード（図示していない）への給電および通信を行うためのループアンテナ２と、カードリーダ全体の動作を制御する本体制御部３と、送受信データの変復調を行う無線回路部４と、前記本体制御部３および前記無線回路部４を格納する筐体５を有する。さらに、筐体５を壁１０面に取り付けるための取付け部材６を有している。

ループアンテナ２はＩＣカードに給電および通信を行うために交流磁界を発生する働きをするものであり、１回以上巻かれた巻き線形状のループからなっている。ループアンテナ２は絶縁性基板に印刷またはエッチングにより導体パターンが形成されてなるものでも、導線から構成されるものでもよく、ＩＣカードリーダ側の取付け枠のベース６aに設けられて取付け部材６と一体にされている。

本体制御部３はカードリーダ全体の動作を制御する部分であり、基板に設けられて筐体５内に格納されている。無線回路部４はループアンテナ２で送受信するデータの変復調を行うものであり、これも本体制御部３と同様に基板に設けられて筐体５内に格納されている。

筐体５は略箱形をなし、基板に設けられた本体制御部３および無線回路部４を内部に格納する。前面の角部に１対のメス型接続端子７が設けられ、メス型接続端子７は無線回路部４に接続されて導通されている。筐体５は取付け部材６に固定されて、その大部分は壁面の中に入り込んで設置される。

取付け部材６はプラスチック等の絶縁性材料のベース部材６ａから形成され、中央部が開口し、この開口に面して中心側に付勢する係止部材６ｂが設けられている。そして、開口の周囲にループアンテナ２が設けられて取付け部材一体ループアンテナが形成されている。ループアンテナ２の各端部はそれぞれオス型接続端子８に接続されている。

筐体５を取付け部材６の開口に嵌合して固定する。また、取付け部材６の対向する１対の辺には壁１０に取り付ける挿通穴９が設けられている。そして、この挿通穴９にねじ１０を挿通し、壁１０に取付け部材６を固定する。これにより、開口に嵌合した筐体５を壁１０に取り付ける。なお、図示していないが、取付け部材６の前面を覆って化粧パネルを固定し、ねじなどが露出して見映えが悪くなるのを防いでいる。

上記のように構成したＩＣカードリーダ装置１は、筐体５を取付け部材６に嵌合し、取付け部材６を壁１０面にねじ１１により固定して、更に取付け部材６の前面に図示していない化粧パネルを取り付ける。

そして、ループアンテナに電流が流れることによりアンテナとして動作する。ＩＣカードを非接触ＩＣカードリーダ装置１の化粧パネル面にかざすと、ＩＣカードリーダ装置から発する交流磁界により、ＩＣカードのアンテナに電流が流れて充電される。そして、ＩＣカードの制御回路が駆動され、記録されている情報信号が発せられ、ループアンテナ２により受信され、その情報信号を無線回路部４で分析し、本体制御部３で処理して、処理信号を出力する。

本実施例のようにループアンテナを筐体より大きいサイズで前面に配置される取付け部材の一種の取付け枠に設けると、通信性能の向上を図ることができる。筐体を取付け部材に嵌合して固定するときに、そのまま端子が接続するので、設置作業の簡易化が図れる。また、アンテナの取り替えが容易にできるので、用途、使用環境に応じてアンテナ特性の最適なものに容易に交換できる。さらに、筐体側の接続端子にメス型接続端子を用いれば、筐体からピンが突出せず破損しにくく、ピン同士のショートにより無線回路部が電気的に破損するのを防止できる。なお、逆に取付け部材側にメス型接続端子を用いれば、取付け部材の取り扱いが容易である。
（第二の実施形態）
図４は、本発明に係る非接触ＩＣカードリーダ装置の他の実施例の構成を示す分解斜視図である。本実施例のＩＣカードリーダはオス型接続端子とメス型接続端子の設置が上記実施例と逆になっている点で相違している。本実施例のＩＣカードリーダのループアンテナと取付け部材において、上記実施例と同様な作用をなす部分については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

図４に示すように、本実施例のＩＣカードリーダの筐体５の前面の角部に１対のオス型接続端子７ａが設けられ、オス型接続端子７ａは無線回路部４に接続されて導通されている。一方、このオス型接続端子７ａを嵌合する１対のメス型接続端子８ａは取付け部材６に設置されている。各メス型接続端子８ａにループアンテナ２の端がそれぞれ接続されている。

筐体５を取付け部材６の開口に嵌合して、筐体５のオス型接続端子７ａに取付け部材６のメス型接続端子８aを被嵌する。これによりループアンテナ２が無線回路部４に接続されて導通する。そして、取付け部材６を壁１０に固定することで、ＩＣカードリーダを壁に設置する。

本実施例のように、ＩＣカードリーダの取付け部材の接続端子にメス型接続端子を用いれば、取付け部材６からピンが突出せず破損しにくく、ピン同士のショートにより無線回路部が電気的に破損するのを防止できる。取付け部材側にメス型接続端子を用いるので、取付け部材の取り扱いが容易である。
（第三の実施形態）
図５及び図６は、本発明に係る非接触ＩＣカードリーダ装置の他の実施例の構成を示す図で、図５はその分解斜視図、図６はその接触端子の部分の断面図である。本実施例のＩＣカードリーダは接続端子をばね付きピン端子とした点が上記実施例と相違している。本実施例のＩＣカードリーダのループアンテナと取付け部材において、上記実施例と同様な作用をなす部分については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

図５，６に示すように、本実施例のＩＣカードリーダの筐体５の前面の角部に１対の被接触部７ｂが設けられ、被接触部７ｂは無線回路部４に接続されて導通されている。一方、この被接触部７ｂに対向して接触する１対のピン端子８ｂは突出する方向にばねで付勢されて取付け部材６に設置されている。各ピン端子８ｂにループアンテナ２の端がそれぞれ接続されている。

筐体５を取付け部材６の開口に嵌合して、筐体５の被接触部７ｂに取付け部材６のピン端子８ｂを接触させる。これによりピン端子８ｂは付勢されているので、被接触部７ｂとの接触が強くなり、確実な接続ができる。取付け部材６のピン端子８ｂと被接触部７ｂとが接続されて、ループアンテナ２が無線回路部４に接続されて導通する。そして、取付け部材６を壁１０に固定することで、ＩＣカードリーダを壁に設置する。

本実施例のようにＩＣカードリーダにおいて、ばね付き端子を用いると、構造が簡易で、端子位置の公差を大きくとることができ、製作が容易となる。
（第四の実施形態）
図７及び図８は、本発明に係る非接触ＩＣカードリーダ装置の他の実施例の１部の構成を示す図で、図７はその分解斜視図、図８はその接触端子の部分の断面図である。本実施例のＩＣカードリーダは接続端子を板ばね付状端子とした点が上記実施例と相違している。本実施例のＩＣカードリーダのループアンテナと取付け部材において、上記実施例と同様な作用をなす部分については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

図７，８に示すように、本実施例のＩＣカードリーダの筐体５の前面の角部に被接触部７ｃが設けられ、被接触部７ｃは無線回路部４に接続されて導通されている。一方、この被接触部７ｃに対向して接触する板ばね状端子８ｃは突出する方向に付勢されて取付け部材６に設置されている。被接触部７ｃに対向する板ばね端子８ｂの接触端は板状ばねが凸に形成され、他端は取付け部材６に取り付けられ、各板ばね状端子８ｃにループアンテナ２の端がそれぞれ接続されている。

筐体５を取付け部材６の開口に嵌合して、筐体５の被接触部７ｃに取付け部材６の板ばね状端子８ｃを接触させる。これにより板ばね状端子８ｃは被接触部７ｃに密着する方向に付勢されているので、被接触部７ｃとの接触が強くなり、確実な接続ができる。取付け部材６の板ばね状端子８ｃと被接触部７ｃとが接続されて、ループアンテナ２が無線回路部４に接続されて導通する。そして、取付け部材６を壁１０に固定することで、ＩＣカードリーダを壁に設置する。

本実施例のように、ＩＣカードリーダに板ばね付き端子を用いても、構造が簡易で、端子位置の公差を大きくとることができ、製作が容易となる。
（第五の実施形態）
図９及び図１０は、本発明に係る非接触ＩＣカードリーダ装置の他の実施例の１部の構成を示す図で、図９はその分解斜視図、図１０はその正面図である。本実施例のＩＣカードリーダは接続端子をオス螺子とこのオス螺子に螺合するねじ孔を有するねじ部材とした点が上記実施例と相違している。本実施例のＩＣカードリーダのループアンテナと取付け部材の接続端子において、上記実施例と同様な作用をなす部分については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

図９に示すように、本実施例のＩＣカードリーダの筐体５の前面の対向する１対の辺に雌ねじが設けられた被接触部であるねじ部材７ｄが設けられ、ねじ部材７ｄは無線回路部４に接続されて導通されている。一方、このねじ部材７ｄに接触するオス螺子１２を貫通する１対の端子部材８ｄは対向する取付け部材６の開口部の辺に設置されている。各端子部材８ｄはばか孔又はねじ孔が設けられ、各端子部材８ｄにループアンテナ２の端がそれぞれ接続されている。

オス螺子１２は、金属製または導電性を帯しており、少なくともその先端部はねじ部材７ｄのメス螺子に螺合する雄ねじが設けられて、接続端子を構成している。また、オス螺子１２は端子部材８ｄと接触して導通するようにされている。
筐体５を取付け部材６の開口に嵌合して、筐体５のねじ部材７ｄに取付け部材６の端子部材８ｄを貫通させた端子であるオス螺子１２を螺合する。このオス螺子１２によりねじ部材７ｄと端子部材８ｄとは接続され、導通する。オス螺子１２が螺合するので、接続が確実にできる。取付け部材６の端子部材８ｄとねじ部材７ｄとが接続されて、ループアンテナ２が無線回路部４に接続されて導通する。そして、取付け部材６を壁１０に固定することで、ＩＣカードリーダを壁に設置する。

なお、この例では係止部材６ｂで筐体５を取付け部材６に固定するようにしているが、これに限られないことは勿論で、端子での接続と固定を兼ねてもよい。

本実施例のようにＩＣカードリーダを構成すると、アンテナと無線回路部と確実な接続をすることができ、信頼性が向上する。

なお、本発明においては、上述の例に限られず、容易に考えつく程度で変更することが可能である。例えば、上記実施例で、筐体と取付け部材の固定を嵌合やビス止めにより実現しているが、これに限定するものではなく、粘着テープ等の他の手段でもかまわない。また、筐体の前面部を取付け部材と化粧パネルで構成する例で説明したが、いわゆるベース等筐体を固定する部材と別に化粧パネル等を固定する部材を有する等の構成としてもよい。そして、ループアンテナをそのベース等に設けてもよい。また、コイルを取付け部材に巻き付けてループアンテナを形成してもよいし、取付け部材に貼り付けたり、挟み込んで接着したり、一体成形したりして取付け部材とループアンテナを一体化したものとしてもよい。

また、上記各実施形態では、ＩＣカードとして、非接触ＩＣカードリーダ装置の筐体のループアンテナから磁気磁束を高速で往復通過されることにより逆起電力を内部回路に生じてこの逆起電力を内部電源に使用するタイプを例示したが、これに限らず、ＩＣカードの内部電源はＩＣカード内蔵の電源によって自立生成されるものであってもよい。つまり、非接触ＩＣカードリーダ装置の本体制御部、無線回路部、ループアンテナは、ＩＣカードに電源供給せずに無線信号としての磁気磁束だけをＩＣカードに送出するものであってもかまわない。

本発明に係る非接触ＩＣカードリーダ装置の１実施例の一部の構成を示す分解斜視図である。 その側面図ある。 その筐体の構成を示す正面図である。 本発明に係る非接触ＩＣカードリーダ装置の他の実施例の一部を示す分解斜視図である。 本発明に係る非接触ＩＣカードリーダ装置のさらに他の実施例の一部を示す分解斜視図である。 その端子の断面図で、同図（ａ）は接続する前の断面図、同図（ｂ）は接続した状態の断面図である。 本発明に係る非接触ＩＣカードリーダ装置のさらに他の実施例の一部を示す分解斜視図である。 その端子の断面図で、同図（ａ）は接続する前の断面図、同図（ｂ）は接続した状態の断面図である。 本発明に係る非接触ＩＣカードリーダ装置の接触端子のさらに他の実施例を示す分解斜視図である。 その正面図である。

符号の説明

１ 非接触ＩＣカードリーダ装置
２ ループアンテナ
３ 中央制御部
４ 無線回路部
５ 筐体
６ 取付け部材
６ｂ 係止部材
７ メス型端子
８ オス型端子
９ 挿通穴
１０ 壁
１２ ねじ端子

Claims (5)

1. カードリーダ全体の動作を制御する本体制御部と、送受信データの変復調を行う無線回路部と、前記本体制御部および前記無線回路部を格納する筐体と、ＩＣカードとの通信を行うための交流磁界を発生するループアンテナと、前記筐体を壁面に取り付けるための取付け部材とを有し、ＩＣカードと非接触に通信を行う非接触ＩＣカードリーダ装置であって、前記ループアンテナと前記取付け部材とは一体に形成されると共に、前記ループアンテナと前記無線回路部との電気的接続を行う接続端子が前記ループアンテナ側と前記筐体側にそれぞれ設けられてなることを特徴とする非接触ＩＣカードリーダ装置。
2. 前記接続端子はオス型接続端子とメス型接続端子であり、互いに対応して前記ループアンテナ側と前記筐体側にそれぞれ設けられたことを特徴とする請求項１記載の非接触ＩＣカードリーダ装置。
3. 前記接続端子はばね付きピン端子と接触用端子であり、互いに対応して前記ループアンテナ側と前記筐体側にそれぞれ設けられたことを特徴とする請求項１記載の非接触ＩＣカードリーダ装置。
4. 前記接続端子は板ばね状端子と接触用端子であり、互いに対応して前記ループアンテナ側と前記筐体側にそれぞれ設けられたことを特徴とする請求項１記載の非接触ＩＣカードリーダ装置。
5. 前記接続端子は金属製オス螺子と前記オス螺子に螺合するメス螺子を有するねじ部材であり、互いに対応して前記ループアンテナ側と前記筐体側にそれぞれ設けられたことを特徴とする請求項１記載の非接触ＩＣカードリーダ装置。

Images