JP2007034397A - Non-contact ic card reader device - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to an IC card reader device that performs contactless communication with an IC card. For example, an ID card, a management card, a commuter pass, a coupon ticket, a cash in an entry / exit management system, an automatic ticket gate system, electronic money, etc. The present invention relates to a non-contact IC card reader device that performs non-contact communication with a non-contact IC card such as a card.
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。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a non-contact IC card reader device that is embedded in a wall surface, a loop antenna for communicating with an IC card, a control unit that performs modulation / demodulation of transmission / reception data, and controls the card reader, and a housing for storing them Some have a body. And it has the attachment member for embedding and attaching a housing | casing to a wall surface, and the decorative panel which covers an attachment member and protects the front surface is provided.
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。 In the non-contact IC card reader as described above, a loop antenna for performing communication with the IC card is provided in the housing. In addition, since the size of the housing has to be relatively small with respect to the sizes of the mounting member and the decorative panel, the size of the loop antenna stored in the housing has also been reduced accordingly.
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。 The size of the loop antenna is an important factor that determines the readable distance of the IC card, and there is a problem in that the readable distance of the IC card is shortened by reducing the size of the loop antenna.
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。 In addition, when the mounting member is a conductor such as metal, there is a problem in that an eddy current is generated due to an alternating magnetic field generated from the loop antenna, the antenna characteristics are deteriorated, and the reading distance of the IC card is shortened.
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。 Also, from the aesthetic point of view, the housing including the loop antenna is arranged behind the mounting frame to avoid protrusion from the wall surface, which causes the IC card reading distance from the wall surface to be shortened. ing.
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。 For example, Patent Document 1 has been proposed as a technique for stably maintaining an antenna mounting method of a non-contact IC card reader device without greatly shifting the positional relationship of the antenna.
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。 The non-contact IC card reader device of Patent Document 1 transmits an electromagnetic wave from a transmission antenna and receives the electromagnetic wave transmitted from the non-contact IC card with a reception antenna. At least one of these antennas is a coil, and has an insulating substrate for holding the coil, and attachment means for fixing the coil to the substrate. The attachment means is for fixing the coil at a predetermined position of the substrate, and crosses the coil and engages with a through hole provided at the coil arrangement position of the substrate, thereby fixing the coil at the predetermined position.
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。
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。 According to the non-contact IC card reader device of Patent Document 1, it is disclosed that the antenna can be efficiently fixed. However, in Patent Document 1, in a non-contact IC card reader embedded in a wall surface, the communication distance from the wall surface to the IC card can be extended as much as possible by putting out the antenna as far as possible. There is no mention of enlarging the antenna to make money.
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。 The present invention has been made in view of the above-described problems. In order to prevent deterioration of antenna characteristics, the communicable distance from the wall surface to the IC card can be extended as much as possible, and the size of the antenna can be increased. An object is to provide a contact IC card reader device.
本発明の請求項1に係る非接触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は絶縁材である磁性体層を介して前記取付け部材に積層されて、ループアンテナおよび磁性体層が金属製の前記取付け部材に積層されて一体化されてなることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a non-contact IC card reader device according to claim 1 of the present invention includes a main body control unit that controls the operation of the entire card reader, a wireless circuit unit that performs modulation / demodulation of transmission / reception data, A housing for storing the main body control unit and the wireless circuit unit, a loop antenna for generating an alternating magnetic field for communicating with an IC card, and an attachment member for attaching the housing to a wall surface A non-contact IC card reader device that performs non-contact communication with an IC card, wherein the loop antenna is laminated on the mounting member via a magnetic layer that is an insulating material, and the loop antenna and the magnetic layer are made of metal. It is characterized by being laminated and integrated on the made mounting member.
請求項2に係る発明は、請求項1記載の非接触ICカードリーダ装置において、前記ループアンテナは誘電体基板に印刷又はエッチングにより導体パターンが形成されてなることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the non-contact IC card reader device according to the first aspect, the loop antenna has a conductive pattern formed on a dielectric substrate by printing or etching.
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。さらに、取付け部材を金属製としたので強度を確保できる。しかも、絶縁材である磁性体層を用いて周囲金属である取付け部材とループアンテナとのあいだの絶縁を可能としたので、周囲金属である取付け部材による電磁気的な余計な影響を防ぎ、一層の性能の向上を図ることができる。 According to the non-contact IC card reader device of the first aspect of the present invention, the antenna is provided on the mounting member having a front dimension larger than that of the housing and disposed on the front surface. Degradation can be reduced, and communication performance can be improved. Furthermore, since the attachment member is made of metal, the strength can be ensured. In addition, since the insulation between the surrounding metal mounting member and the loop antenna is made possible by using the magnetic material layer, which is an insulating material, unnecessary electromagnetic influences from the surrounding metal mounting member can be prevented. The performance can be improved.
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、ループアンテナ部分を既存の安価な技術で容易に作製でき、非接触ICカードリーダの製作が容易になり、さらなるアンテナ性能の向上とコストの低減を図ることができる。 According to the second aspect of the invention, in addition to the effect of the non-contact IC card reader device according to the first aspect, the loop antenna portion can be easily manufactured by an existing inexpensive technique, and the non-contact IC card reader can be easily manufactured. Thus, the antenna performance can be further improved and the cost can be reduced.
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。図1は、本発明に係る非接触ICカードリーダ装置(以下、単にICカードリーダともいう)の一実施例を示す分解斜視図、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断面側面図である。 Next, the best mode of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an exploded perspective view showing an embodiment of a non-contact IC card reader device (hereinafter also simply referred to as an IC card reader) according to the present invention, FIG. 2 is a side view of the state in which it is attached to a wall surface, and FIG. FIG. 3 is a cross-sectional side view showing the configuration of the housing.
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、IC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、本体制御部3および無線回路部4を格納する筐体5を有する。さらに、筐体5を壁9面に取り付けるためのアンテナ2と一体化した取付け部材6、化粧パネル(化粧板)7を有している。
As shown in the figure, the IC card reader 1 of this embodiment includes a
ループアンテナ2は誘電体等の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または導体が巻かれて形成され、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る。そして、ループアンテナ2は取付け部材6である金属製のベースまたは取付け枠に磁性体基板8を介して積層されて接着され、ICカードリーダ側の取付け部材6と一体的に形成されている。
The
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を内部に格納し、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。
The main body control unit 3 is a part that controls the operation of the entire card reader, and is provided on the substrate and stored in the
取付け部材6は、金属製の板材で形成され、筐体5を嵌合するために中央部が開口し、この開口に面して中心側に付勢する係止部材6aが設けられている。そして、取付け部材6と一体化されたループアンテナ2のそれぞれの端部に、リード線11が接続されて裏面側に導出されている。また、取付け部材6の対向する1対の辺には壁9に取り付ける挿通穴10が設けられている。そして、この挿通穴10にねじ12を挿通し、壁9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を壁に取り付ける。
The
上記のように構成したICカードリーダ1は、筐体5が取付け部材6に嵌合され、取付け部材6が壁9面にねじ12により固定され、更に取付け部材6の前面を覆って化粧パネル7が固定され、ねじなどが露出して見映えが悪くなるのを防ぐようにされている。
In the IC card reader 1 configured as described above, the
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ICカードリーダ1の化粧パネル面にかざすと、ICカードリーダ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給電される。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。
And it operates as an antenna when a current flows through the loop antenna. When the IC card is held over the decorative panel surface of the IC card reader 1, a current flows through the antenna of the IC card by the AC magnetic field generated from the IC card reader, and power is supplied. Then, the control circuit of the IC card is driven, the recorded information signal is emitted and received by the
本実施例のようにICカードリーダを構成することで、ループアンテナの機能と取付け部材の機能を併せ持つ金属製の取付け部材一体アンテナを作成できるので、強度の確保と製造の容易化、コストの低減を図ることができる。 By configuring an IC card reader as in this embodiment, a metal mounting member integrated antenna having both the function of a loop antenna and the function of a mounting member can be created, ensuring strength, facilitating manufacturing, and reducing costs. Can be achieved.
図4はループアンテナ一体型の取付け部材の他の例を示す図で、同図(a)は分解斜視図、同図(b)はその斜視図である。本実施例のループアンテナ一体型の取付け部材は、上記実施例とは絶縁層に磁性体層と誘電体層を介在させて積層した構成となる点で相違を有するが、共通する部分については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。 4A and 4B are diagrams showing another example of a loop antenna integrated mounting member. FIG. 4A is an exploded perspective view and FIG. 4B is a perspective view thereof. The mounting member integrated with the loop antenna of the present embodiment is different from the above embodiment in that the insulating layer is laminated with a magnetic layer and a dielectric layer interposed, but the common parts are the same. Detailed description will be omitted.
図4に示すように、取付け部材6は金属製板材で形成され、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6aが設けられ、導体が巻かれてなるループアンテナ2がベースに積層された磁性体層8を介して積層されて一体化されている。そして、取付け部材6と一体化されたループアンテナ2のそれぞれの端部に、リード線11が接続されて裏面側に導出されている。リード線11を裏面に引き出すには、磁性体層8および取付け部材6に孔(不図示)を開け、取付け部材6の孔にはリード線11が絶縁されるように絶縁材を設け、リード線11を磁性体層8および取付け部材6の孔に挿通してリード線11を裏面に引き出す。このようにしてリード線11の露出が見えず、見栄えが悪くならない。
As shown in FIG. 4, the
この実施例のように構成した、ループアンテナ一体型の取付け部材は、ループアンテナと取付け部材の機能を併せ持つと共に、取付け部材のベース部を金属製としたことから強度の確保と製造コストの低減が図れる。また、ループアンテナと金属製ベースの間に磁性体層を設けたことから、アンテナ動作時に、アンテナの電流の向きを妨げる逆起電力を誘起するような渦電流が取付け部材に発生しアンテナ特性を劣化させてICカードとの通信距離が短くなる不具合を、防ぐことができる。 The loop antenna integrated mounting member configured as in this embodiment has both functions of the loop antenna and the mounting member, and the base portion of the mounting member is made of metal, thereby ensuring strength and reducing manufacturing costs. I can plan. In addition, since a magnetic layer is provided between the loop antenna and the metal base, an eddy current that induces a counter electromotive force that hinders the direction of the antenna current is generated in the mounting member during antenna operation, and the antenna characteristics are improved. It is possible to prevent a problem that the communication distance with the IC card is shortened due to deterioration.
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、ループアンテナは、線状導体により折り曲げられて形成されるものでもよい。また、ループアンテナと無線回路部との接続をリード線で行う例で説明したが他の接続方法によるものであってもよい。また、上記実施例では、筐体と取付け部材の固定を嵌合による例で説明しているが、これに限定するものではなく、ビス止め、粘着テープ等の他の手段を単独ででも併用ででもかまわない。 In the present invention, the present invention is not limited to the above-described example, but can be easily changed. For example, the loop antenna may be formed by being bent by a linear conductor. In addition, although the example in which the connection between the loop antenna and the wireless circuit unit is performed using a lead wire has been described, another connection method may be used. In the above embodiment, the case and the mounting member are fixed by fitting. However, the present invention is not limited to this, and other means such as screws and adhesive tape can be used alone or in combination. But it doesn't matter.
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。 In each of the above embodiments, as an IC card, a back electromotive force is generated in an internal circuit by reciprocating magnetic flux from a loop antenna of a housing of a non-contact IC card reader device at a high speed, and this back electromotive force is generated. Although the type used for the internal power source has been illustrated, the present invention is not limited to this, and the internal power source of the IC card may be generated independently by a power source built in the IC card. That is, the main body control unit, the radio circuit unit, and the loop antenna of the non-contact IC card reader device may send only the magnetic magnetic flux as a radio signal to the IC card without supplying power to the IC card.
1 非接触ICカードリーダ装置
2 ループアンテナ
3 本体制御部
4 無線回路部
5 筐体
6 取付け部材
6a 係止部材
7 化粧パネル
8 磁性体基板
9 壁
11 リード線
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