JP2007148563A - Noncontact ic card reader device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、非接触ICカードからデータの読み出しを行う非接触ICカードリーダ装置に関し、特に、当該装置の小型化に関する。 The present invention relates to a non-contact IC card reader device that reads data from a non-contact IC card, and more particularly to miniaturization of the device.
近年、非接触ICカードと、そのリーダ装置とから成るシステムが、アミューズメントパーク、鉄道の入出場管理や、マンションの入退室管理などの用途に広く用いられている。
前記リーダ装置は、アンテナユニットと、制御回路等を含む制御ユニットとを備える。この種のリーダ装置は、取り付けられる場所の周囲に金属製の部品が存在すると、アンテナの共振周波数が変化してアンテナの放射磁界が低下するという問題を抱える。
In recent years, a system comprising a non-contact IC card and its reader device has been widely used for applications such as amusement parks, railway entrance / exit management, and condominium entrance / exit management.
The reader device includes an antenna unit and a control unit including a control circuit and the like. This type of reader device has a problem that if a metal part is present around a place where the reader device is attached, the resonance frequency of the antenna changes and the radiation magnetic field of the antenna decreases.
上記問題に対応するため、特許文献1に開示されたリーダ装置は、ループアンテナの背後に、板状の磁性体と金属板とを重ね合わせてなる背面部材を設置してアンテナユニットを構成しており、前記金属板がアンテナから所定距離の位置に配設された状態でアンテナ共振周波数が予め設定されているので、施工場所付近に周囲金属部品が存在していても、共振周波数の変化を抑制可能とされている。また、アンテナと金属板との間に磁性体シートを挿入しており、金属板面に発生する渦電流損を抑制することが可能になり、アンテナの放射磁界強度に係る損失は低減される。
しかしながら、特許文献1にて開示された構成によると、磁性体と金属板とアンテナとを重ね合わせることにより、リーダ装置の形状が従来よりも大きくなってしまうという問題がある。
上記問題に鑑み、本発明は、共振周波数の変化、アンテナの放射磁界強度に係る損失などを低減しつつ、従来より薄型化することができる非接触ICカードリーダ装置を提供することを目的とする。
However, according to the configuration disclosed in Patent Document 1, there is a problem that the shape of the reader device becomes larger than the conventional one by superimposing the magnetic body, the metal plate, and the antenna.
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a non-contact IC card reader device that can be made thinner than the conventional one while reducing a change in resonance frequency, a loss related to the radiated magnetic field strength of an antenna, and the like. .
前記課題を解決するために、本発明の非接触ICカードリーダ装置は、非接触ICカードからデータの読み出しを行う非接触ICカードリーダ装置であって、平面アンテナがプリントされたアンテナ基板の当該プリントが成されていない面に、磁性体シートの一方の面が接着され、前記磁性体シートの他方の面に、前記平面アンテナを用いて前記非接触ICカードと通信する、金属部材を含む制御回路が形成された制御回路基板が接着されている。 In order to solve the above-described problems, a non-contact IC card reader device according to the present invention is a non-contact IC card reader device that reads data from a non-contact IC card, and the print of the antenna substrate on which a planar antenna is printed. A control circuit including a metal member that has one surface of a magnetic sheet bonded to a surface that is not formed and communicates with the non-contact IC card using the planar antenna on the other surface of the magnetic sheet The control circuit board on which is formed is adhered.
本発明の非接触ICカードリーダ装置は、上述の構成を備えることにより、複数の基板が接着されて一体に成形されたものであるので、基板間の密着度が増し、従来に比べ、薄型化できるという優れた効果を奏し得る。
また、前記制御回路基板は多層基板であり、前記多層のうち一層は、前記金属部材から成る電源パタン又はグランドパタンであることとしてもよい。
Since the non-contact IC card reader device of the present invention has the above-described configuration, a plurality of substrates are bonded and formed integrally, so that the degree of adhesion between the substrates is increased and the thickness is reduced compared to the conventional one. An excellent effect of being able to do so can be achieved.
The control circuit board may be a multilayer board, and one of the multilayers may be a power pattern or a ground pattern made of the metal member.
この構成によれば、アンテナの所定位置に、金属板に相当する電源層が配置された状態で、アンテナ共振周波数を設定しているので、アンテナと制御回路内のコンデンサとで形成する共振回路の共振周波数の変化を抑制し、アンテナの放射磁界強度に係る損失を低減することができる。
また、前記制御回路基板は、多層基板であり、前記多層のうち一層は、他層と電気的に絶縁された金属板であることとしてもよい。
According to this configuration, since the antenna resonance frequency is set in a state where the power supply layer corresponding to the metal plate is disposed at a predetermined position of the antenna, the resonance circuit formed by the antenna and the capacitor in the control circuit is set. It is possible to suppress a change in the resonance frequency and reduce a loss related to the radiation magnetic field strength of the antenna.
The control circuit board may be a multilayer board, and one of the multilayers may be a metal plate that is electrically insulated from other layers.
この構成によれば、絶縁された導電層がアンテナから放射される自らの送信磁界を遮断するので、放射された送信磁界が制御回路に雑音成分として重畳することを防ぐことができる。
また、前記制御回路基板は、前記磁性体シートとの接着面から部品が突出し、前記磁性体シートは、前記制御回路基板との接着面に、前記部品の位置に対応し前記突出部分以上の大きさの凹部が形成されていることとしてもよい。
According to this configuration, since the insulated conductive layer blocks its own transmission magnetic field radiated from the antenna, it is possible to prevent the radiated transmission magnetic field from being superimposed on the control circuit as a noise component.
The control circuit board has a component protruding from an adhesion surface with the magnetic sheet, and the magnetic sheet is larger than the protrusion corresponding to the position of the component on the adhesion surface with the control circuit board. A recess may be formed.
この構成によれば、制御回路基板において、接着面から部品が突出していても、非接触ICカードリーダ装置の厚さを増すことなく、薄型化できる。 According to this configuration, the control circuit board can be thinned without increasing the thickness of the non-contact IC card reader device even if components protrude from the adhesive surface.
以下、本発明の実施形態に係る非接触ICカードシステムについて、図面を用いて説明する。
<第1実施形態>
(システム構成)
非接触ICカードシステムは、図1に示すように、質問器2と、応答器3とを含んで構成される。
Hereinafter, a non-contact IC card system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
(System configuration)
As shown in FIG. 1, the non-contact IC card system includes an
応答器3は、非接触ICカードであって、通信に用いる固有IDである識別番号を保持している。
質問器2は、応答器3と通信を行う非接触ICカードのリーダ装置であり、部屋の入口の施錠可能なドア付近に設置され、通信により応答器3が保持している識別番号を取得し、取得した識別番号が、予め保持している識別番号と一致した場合に、前記ドアを解錠し、応答器3の所持者の入室を許可する。
(質問器2)
質問器2は、図1に示すように、リーダ制御回路110と、変調回路120と、RF送信回路130と、復調回路140と、RF受信回路150と、アンテナ160とを含んで構成される。
The
The
(Interrogator 2)
As shown in FIG. 1, the
リーダ制御回路110は、応答器3から識別番号を取得するための質問信号を生成し、当該質問信号を符号化して変調回路120へ送信する。
変調回路120は、搬送波を前記質問信号で変調してRF送信回路130へと送信する。
RF送信回路130は、前記質問信号をアンテナ160を介して、応答器3に対し送信する。
The
The
The
RF受信回路150は、応答器3から、アンテナ160を介して応答信号を受信し、復調回路140へ送信する。
復調回路140は、受信した応答信号を復調してリーダ制御回路110へと送信する。
リーダ制御回路110は、復調回路140から応答信号を受信すると、前記応答信号を復号して、予め保持してある識別番号と比較し、一致している場合に、前記ドアを解錠する。
(応答器3)
応答器3は、図1に示すように、制御回路210と、記憶回路220と、変調回路230と、復調回路240と、電源生成回路250と、アンテナ260とを含んで構成される。
The
The
When the
(Responder 3)
As shown in FIG. 1, the
電源生成回路250は、アンテナ260を介して受信する信号による相互誘導を利用し、応答器3の内部で使用する起電力を生成し、応答器3内の他の回路に電源供給を行う。
復調回路240は、アンテナ260を介して、質問器2から受信した質問信号を復調して制御回路210へ送信する。
制御回路210は、復調回路240から質問信号を得た場合に、記憶回路220に記憶されてある識別番号を含む応答信号を生成し、変調回路230へ送信する。
The power
The demodulating
When the
変調回路230は、制御回路210から受信した応答信号を変調し、質問器2からアンテナ260を介して受信する搬送波の無変調区間に重畳して、アンテナ260を介して質問器2へ返信する。
(質問器2の主要部の基板構成)
次に、質問器2の基板の構成について図2を用いて説明する。
The
(Substrate structure of the main part of the interrogator 2)
Next, the structure of the substrate of the
質問器2は、図2(a2)、(b2)に示すように、リーダ回路基板100と、磁性体シート162と、アンテナ基板161とが接着された構成を備えている。
図2(a2)は、質問器2をリーダ回路基板100側から見た斜視図であり、図2(b2)は、質問器2をアンテナ基板161側から見た斜視図である。
図2(a1)は、質問器2に係る接着する前の各基板を、図2(a2)と同様にリーダ回路基板100側から見た斜視図であり、図2(b1)は、質問器2に係る接着する前の各基板を、図2(b2)と同様にアンテナ基板161側から見た斜視図である。
As shown in FIGS. 2 (a2) and 2 (b2), the
FIG. 2A2 is a perspective view of the
2 (a1) is a perspective view of each board before bonding according to the
ここで、リーダ回路基板100の面100aと面100bとは表裏の関係にあり、アンテナ基板161の面161aと面161bとは表裏の関係にあり、磁性体シート162の面162aと面162bとは表裏の関係にある。
リーダ回路基板100は、図2(a1)に示すように、面100a上に、変調回路120と、RF送信回路130と、復調回路140と、RF受信回路150とを含んで構成される回路群11が実装された基板である。
Here, the
As illustrated in FIG. 2A1, the
リーダ回路基板100は、金属箔による配線パタンを多く含み、前記金属箔がアンテナ基板方向から放射される磁界を遮断する。
アンテナ基板161は、図2(b1)に示すように、面161b上に、アンテナ160に相当するアンテナパタン12がプリントされた基板である。
磁性体シート162は、板状に成形された磁性体であり、図2(a2)、図2(b2)に示すように、面162aが、リーダ回路基板100の面100bと、絶縁性の接着剤を用いて接着され、磁性体シート162における面162bが、アンテナ基板161における面161aと接着されている。
The
As shown in FIG. 2B1, the
The
ここで、アンテナパタン12と、リーダ回路基板100のRF送信回路130及びRF受信回路150とは、接着後に銅線等を用いて配線してもよいし、磁性体シート162に、面162aから面162bへの貫通孔を設けておき、当該貫通孔に通した銅線を用いて配線してもよい。
以上述べた通り、質問器2は、複数の基板が接着されて一体に成形されたものであるので、従来に比べ、薄型化、小型化できる。
<第2実施形態>
第2実施形態は、第1実施形態におけるリーダ回路基板100を、リーダ回路基板101に置き換えたものである。以下、リーダ回路基板101について説明する。
Here, the
As described above, the
Second Embodiment
In the second embodiment, the
リーダ回路基板101は、多層基板であり、図3(a1)に示すように、多層のうちの一層は、銅箔など同一の金属で構成された導電層(以下、ベタの導電層という。)163である。
導電層163は、電源パタンとして用いられており、また、アンテナパタン12から磁性体162を挟んで所定の距離の位置に配置され、アンテナパタン12と導電層163の間隔は所定距離に保った状態でアンテナ共振周波数を設定している。
The
The
この構成では、配設施工時に周囲金属製部品の存在に因る共振周波数の変化ひいてはアンテナ放射磁界強度に係る損失など、アンテナへの悪影響を抑えやすくなる。
また、導電層163を電源パタンとして用いているので、別途金属板を用いる必要がなくなり、コストの低減が期待できる。
また、周辺の金属板とアンテナコイルとの干渉が防止されるので、リーダ装置の取り付け場所を、周辺の金属板の配置を鑑みることなく、自由に設置できる。
<第3実施形態>
第2実施形態では、導電層163は、電源パタンとして用いられていることから、電源パタンを通じてリーダ回路基板101の制御回路等に雑音成分が回り込んでしまう可能性があるが、第3実施形態は、当該問題を解決するものである。
With this configuration, it is easy to suppress adverse effects on the antenna, such as a change in the resonance frequency due to the presence of surrounding metal parts during the installation, and a loss related to the antenna radiation magnetic field strength.
Further, since the
In addition, since interference between the peripheral metal plate and the antenna coil is prevented, the reader device can be freely installed without considering the arrangement of the peripheral metal plate.
<Third Embodiment>
In the second embodiment, since the
第3実施形態は、第2実施形態におけるリーダ回路基板101を、リーダ回路基板102に置き換えたものである。
リーダ回路基板102においては、図4(a1)(b1)に示すように、リーダ回路基板102におけるベタの導電層163を、他層と電気的に絶縁されたベタの導電層164に置き換える。
In the third embodiment, the
In the
このように構成すると、ベタの導電層164がシールドとなって、アンテナ161から放射される送信磁界を遮断し、また導電層164は電気的に絶縁されているため、当該雑音成分がリーダ回路基板102内の回路へと回り込むことは無くなり、制御回路に流れる信号等に雑音成分が重畳するのを防ぐことが出来る。
<第4実施形態>
第4実施形態は、第1実施形態のリーダ回路基板100をリーダ回路基板103に置き換え、磁性体シート162を磁性体シート165に置き換えたものである。
With this configuration, the solid
<Fourth embodiment>
In the fourth embodiment, the
リーダ回路基板103は、面103b(リーダ回路100における面100aに相当)上に部品13が突出している点がリーダ回路基板100と異なる。
また、磁性体シート165は、図5(a1)に示すように、リーダ回路基板103と接着する面165aに、接着すると部品13の位置に対応し、部品13を覆う大きさの凹部14が設けられている。
The
Further, as shown in FIG. 5 (a1), the
図5(a3)は、質問器2を図5(a2)に示す、点A、点A’、点B’、点Bを通る平面で切った場合の断面図である。図5(a3)に示すように、磁性体シート165に設けられた凹部14により、突出した部品13が覆われている。
この構成によれば、リーダ回路基板103における磁性体面側である面103bに部品を突出して配置する場合にも、質問器2の大きさを維持することができる。
<変形例>
なお、本発明を上記の実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
以下のような場合も本発明に含まれる。
(1)リーダ回路基板100について、基板の面100a上に回路群11が実装されることしていたが、これに限らない。
FIG. 5 (a3) is a cross-sectional view of the
According to this configuration, the size of the
<Modification>
Although the present invention has been described based on the above embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course.
The following cases are also included in the present invention.
(1) For the
例えば、リーダ回路基板100の基板が多層基板である場合には、基板内部の層に回路が形成されていてもよいし、基板の面100b上にも回路が実装されていてもよい。
(2)上記実施形態において、多層のうちの一層を電源パタンとして用いられるとしたが、グランド(GND)パタンとして用いてもよい。また、導電層163として、銅箔板を用いることとしたが、アルミニウム板等、他の材料を用いても良い。
(3)リーダ回路基板103は、面103b上に部品13が突出していることとしていたが、突出しているものは部品に限るものではない。
For example, when the substrate of the
(2) In the above embodiment, one of the multilayers is used as a power supply pattern, but may be used as a ground (GND) pattern. In addition, although a copper foil plate is used as the
(3) In the
例えば、リーダ回路基板103が凸部を持つ形状であり、接着したときに、前記凸部に対応する位置に、前記凸部を覆う大きさの凹部を磁性体シート165に設けてもよい。
(4)上記実施形態及び上記変形例をそれぞれ組み合わせるとしてもよい。
For example, the
(4) The above embodiment and the above modifications may be combined.
2 質問器
3 応答器
11 回路
13 部品
14 凹部
100 リーダ回路基板
101 リーダ回路基板
102 リーダ回路基板
103 リーダ回路基板
161 アンテナ基板
162 磁性体シート
163 導電層
164 導電層
165 磁性体シート
2
Claims (4)
平面アンテナがプリントされたアンテナ基板の当該プリントが成されていない面に、磁性体シートの一方の面が接着され、前記磁性体シートの他方の面に、前記平面アンテナを用いて前記非接触ICカードと通信する、金属部材を含む制御回路が形成された制御回路基板が接着されている
ことを特徴とする非接触ICカードリーダ装置。 A non-contact IC card reader device for reading data from a non-contact IC card,
One surface of the magnetic material sheet is bonded to the surface of the antenna substrate on which the planar antenna is printed, and the non-contact IC is attached to the other surface of the magnetic material sheet using the planar antenna. A non-contact IC card reader device, wherein a control circuit board on which a control circuit including a metal member that communicates with a card is formed is bonded.
前記多層のうち一層は、前記金属部材から成る電源パタン又はグランドパタンである
ことを特徴とする請求項1に記載の非接触ICカードリーダ装置。 The control circuit board is a multilayer board;
The contactless IC card reader device according to claim 1, wherein one of the multilayers is a power supply pattern or a ground pattern made of the metal member.
前記多層のうち一層は、他層と電気的に絶縁された金属板である
ことを特徴とする請求項1に記載の非接触ICカードリーダ装置。 The control circuit board is a multilayer board,
The contactless IC card reader device according to claim 1, wherein one of the multilayers is a metal plate that is electrically insulated from other layers.
前記磁性体シートは、前記制御回路基板との接着面に、前記部品の位置に対応し前記突出部分以上の大きさの凹部が形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の非接触ICカードリーダ装置。 The control circuit board has components protruding from the adhesive surface with the magnetic sheet,
2. The non-contact according to claim 1, wherein the magnetic sheet is formed with a concave portion having a size larger than the protruding portion corresponding to the position of the component on an adhesive surface with the control circuit board. IC card reader device.
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