JP2009266062A - Ic card reader device and antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、非接触方式のICカード、RFID(Radio Frequency Identification)等と通信を行って情報を読み取り、または情報を書き込み、ICカードと通信を行なうICカードリーダ装置、及びICカードリーダ装置用アンテナに関する。 The present invention relates to an IC card reader device that communicates with an IC card, a non-contact type IC card, RFID (Radio Frequency Identification), etc. to read information or write information and communicate with the IC card, and an antenna for the IC card reader device About.
識別情報(ID)等を保持するメモリ、および無線通信機能を搭載した集積回路、アンテナを一体化したICカードあるいは無線ICタグ(RFIDタグ)は、様々な認証や決済などの目的に用いることが提案されている。
このような非接触でのICカードと無線通信を行って認証や決済などの処理を行うリーダあるいは書込み機能も備えたリーダ、ライタが広く知られている。本明細書におけるICカードリーダ装置は、このようなリーダあるいはリーダライタに関する。
この決裁の際に、引用文献1に示すようにICカードをかざされたアンテナにより商品を選択する自動販売機が知られている。
There are widely known readers and writers having a writing function or a reader that performs processing such as authentication and settlement by performing wireless communication with such a contactless IC card. The IC card reader device in this specification relates to such a reader or reader / writer.
At the time of this decision, as shown in the cited
しかし、多数のアンテナから1のアンテナを選択して使用する場合に、アンテナとアンテナの間隔を狭くすると、2つ以上のアンテナがICカードからの信号を受信し、一のアンテナを特定できない可能性がある。一方、操作のし易さ、配置上の制約からアンテナ間はなるべく狭く設定したという要望がある。
これらの要望への対応としてリーダ/ライタからの電波出力を弱くすることが考えられる。ICカードからの変調信号が、十分な電波を受けている場合に比べ受信状態が位置により大きく変化し、隣接するアンテナへの影響が減少するからである。
しかし、ICカードリーダ装置からの電波を弱くすると、ICカードの状況によってはアンテナの真上にかざしても反応しないという問題が生じる。たとえばICカードが財布にしまわれており、コイン等でICカードリーダ装置からの電波が邪魔されるような場合である。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、複数のアンテナを有し、どのアンテナとICカードが通信をしたかを明確にすることができるICカードリーダ装置、およびアンテナを提供することを目的とする。
However, when one antenna is selected from a large number of antennas and the distance between the antennas is narrowed, two or more antennas may receive signals from the IC card and one antenna may not be identified. There is. On the other hand, there is a demand that the distance between antennas is set as narrow as possible due to ease of operation and restrictions on arrangement.
As a response to these demands, it is conceivable to weaken the radio wave output from the reader / writer. This is because, as compared with the case where the modulated signal from the IC card receives sufficient radio waves, the reception state changes greatly depending on the position, and the influence on the adjacent antenna is reduced.
However, if the radio wave from the IC card reader device is weakened, depending on the state of the IC card, there arises a problem that it does not react even if it is held directly above the antenna. For example, an IC card is stored in a wallet, and a radio wave from the IC card reader device is obstructed by a coin or the like.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an IC card reader device and an antenna that have a plurality of antennas and can clarify which antenna communicates with the IC card. Objective.
請求項1に記載のICカードリーダ装置は、前記ICカードとの通信用に配置された複数のアンテナと、前記複数のアンテナの間に設けた導体と、前記ICカードと通信を行う通信部とよりなる。
The IC card reader device according to
これにより複数のアンテナ間の間隔を減少することができる。
また請求項2に記載のICカードリーダ装置は、前記ICカードとの通信用に配置された複数のアンテナと、前記複数のアンテナの間に設けた導体と、前記複数のアンテナを制御する制御手段と、前記ICカードと通信を行う通信部と、複数のアプリケーションを格納し、コントロール部からの指示により選択するアプリケーション選択部と、選択したアプリケーションを実行または送り出すアプリケーション実行部と、前記通信部、前記アンテナ制御部、前記アプリケーション選択部、をコントロールする前記コントロール部とよりなる。
これによりICカードを各アンテナにかざすことによりアプリケーションを選択し、実行することができる。
また、請求項3に記載のICカードリーダライタ装置は、前記導体がループ状導体であるICカードリーダ装置である。
導体をループ状にすると、単に導体をアンテナ間に設置した場合よりもICカードとの通信範囲をアンテナ直上に絞ることができる。
Thereby, the space | interval between several antennas can be reduced.
The IC card reader device according to
Thus, an application can be selected and executed by holding the IC card over each antenna.
The IC card reader / writer device according to
When the conductor is formed in a loop shape, the communication range with the IC card can be narrowed down just above the antenna than when the conductor is simply installed between the antennas.
本発明によれば、複数のアンテナを近づけて設置しても、それぞれのアンテナは十分な感度を保持しつつ隣接するアンテナへの影響を減少してICカードと通信しているアンテナの特定を容易に行なうことができる。
さらに複数のアプリケーションを備えたICカードリーダ装置が、アプリケーションを切り替えるのに際し、アンテナに対応付けてアプリケーションを選択すれば、スイッチ等を特別に操作しなくても必要とするアプリケーションを呼び出し、実行することができるICカードリーダ装置を提供できる。
According to the present invention, even when a plurality of antennas are installed close to each other, each antenna maintains sufficient sensitivity while reducing the influence on adjacent antennas, so that it is easy to identify an antenna communicating with an IC card. Can be done.
Furthermore, when an IC card reader device having a plurality of applications selects an application in association with an antenna when switching the application, it calls and executes the necessary application without specially operating a switch or the like. It is possible to provide an IC card reader device capable of
本発明の実施形態として、非接触方式のICカードをかざしてアプリケーションを選択する装置を図1に示す。アプリケーションとしては支払いをドル、ポンド、ユーロ、円で行なう各アプリケーションを選択するものを示すが、これに限らず、カード会社の選択、種々のプリペイドカードの選択、商品の選択等があげられる。
まず概略の構成を図1を用いて説明する。図1は本発明の実施形態に係るICカードリーダ装置の概略構成を示すブロック図、図2は本発明の実施形態に係るアンテナ部分の内部構造を示す図である。
本実施形態のICカードリーダ装置は、図2に示すように4つのアンテナを近接して配置し、アンテナ間には銅板、あるいは銅線のループを配置している。図1、図2では4つのアンテナの場合を示したが、アンテナ数は複数であればいくつでも同様の構成である。この4つのアンテナはアンテナ制御部13により順次切り替えるスキャン動作により通信部14に接続される。このスキャン動作はコントロール部18が制御しておりスキャンの停止、スキャンの順番もコントロール部18からの指示で変更できる。
アプリケーション選択部14にはドル、ポンド、ユーロ、円での支払いを行なうためのアプリケーションが格納されておりアンテナ1とICカードとの通信が確立するとコントロール部18はアンテナ1とICカードとの通信をロックしアンテナ1に対応するドルでの支払いのアプリケーションをアプリケーション選択部15から選択し、アプリケーション実行部17は選択されたアプリケーションを実行する。同様にアンテナ2とICカードとの通信が確立するとポンドの支払いを実行するアプリケーションを、アンテナ3とICカードとの通信が確立するとユーロでの支払いを実行するアプリケーションを、アンテナ4とICカードとの通信が確立すると円での支払いを実行するアプリケーションを実行する。
アンテナ1乃至アンテナ4の間には銅線のループ11a,11b,11cが設置されて、各アンテナがそれぞれとなりのアンテナにまで受信範囲がとどかないように配置してある。
また、図2に示すように、各アンテナ1ないし4はループアンテナで構成し、各ループの中心位置にそれぞれのアプリケーションを表すシンボル6乃至シンボル9を描いている。たとえばAクレジット会社のカードにより円で精算を行ないたい場合、使用者は自己の所有するAクレジットカードを円のシンボル9の上にかざすことにより精算をおこなうことができる。
次にアンテナ部の構造を図2をもちいて説明する。シンボルが描かれるパネル5はプラスチック等の電磁波を透過するもので、図2のように各シンボル(6乃至9)が描かれており、選択されたアンテナを示す表示部(10a乃至10d)が各シンボルの上に設けられている。パネルは1枚の対応性のあるプラスチックで構成しアンテナ基台7と結合されて防水構造とするのが好ましい。このような構造であれば屋外のコインパーキング等への設置も容易になる。
また各アンテナの近傍(アンテナ上部が好ましい)には表示制御部12により点灯されるLEDライトによる表示部10a乃至10dが設けられて、使用するアプリが決定した場合には対応するアンテナの上部の表示器が点灯する。コントロール部18はアンテナ制御部13、通信部14、表示制御部12、アプリケーション選択部15、アプリケーション実行部17を制御する。
次に図3を用いてアンテナ制御部13、アンテナ(1,2)、アンテナ間に設置した導体(図3では銅線のループ11a)およびアンテナ制御部13の詳細を示す。アンテナ制御部は通信部14より送信信号34が入り、アンテナからの受信信号35が返される。ここで送信信号34、受信信号35は所定のキャリアをループアンテナ1またはアンテナ2から送出し、カード内のICにより変調された変調信号を受信信号として通信部14が処理しても良い。
アンテナ1、アンテナ2の切り替えはアンテナ制御信号36によりおこなう。アンテナ1を選択するアンテナ制御信号がきた場合。アンテナ制御信号によりSW3aはオープンになりSW1a,SW2aは同時にオンになる。またこのときアンテナ2においてはSW3bはオンになりアンテナ2のループをショートさせ、SW1b、SW2bはオープンになる。この結果通信部はアンテナ1に接続される。アンテナ1において送信信号34とはアンテナ1の直上にきたICカードを励起させるキャリア信号であり受信信号とはICカードで変調された信号を取り出したものである。
送信信号と受信信号とにそれぞれスイッチSW1a,SW2aはアンテナのオン、オープンを確実にするため、送信信号、受信信号にそれぞれもけたものである。
図3においては2つのアンテナの切り替えを示したが、3つ以上のアンテナを制御する場合も同様にして行なうことができる。
次に図4乃至図11を用いてアンテナ間に設けた導体の効果を実験した結果を示す。
図4にはアンテナとカード間の通信成立の距離を示すグラフの縦軸と横軸と、実際のアンテナとカードとの位置関係を示す。実験対象はメーカの異なるICカードであるNとS、ICカードを内臓したお財布携帯電話機であるPの3つで通信距離を測定した。
ICカードリーダのキャリア送信出力等の条件は通常使用される所定の値に固定して3つを比較した実験を行なった。アンテナはプリント基板に形成されたループアンテナで75mm×60mmのプリント基板の大きさいっぱいにアンテナのループが形成されている。ICカードN、S携帯電話P(N、Sと同種のICカードが内蔵されている)は図4ではカード39として示し、アンテナの大きさは85mm×55mmの大きさであり携帯電話 Pに内蔵されているICカードの場合、アンテナの大きさは30mm×30mmである。
カード39はアンテナ基板37の中心線上をカードの中心をそろえてアンテナと平行に移動させ、測定をおこなう。測定はアンテナ基板の中心とカードの中心間で距離を測定し、カード基板と同一面である横方向の距離をX、アンテナと垂直の方向をYとして通信が成立する位置を測定してグラフにした。
また図6以下に示すように、実装状態に近づけるため、アンテナ37の横に同一のアンテナ基板を20mm離して設置し、測定を行なった。
図5はアンテナ1基板37の横に20mm離して同一形状のアンテナ2基板設置し、アンテナ1基板、アンテナ2基板の間には何も設置しない状態で測定したアンテナ1の通信距離である。
カード39の中心がアンテナ37の端部を過ぎると急激にY方向の通信距離が落ちるがさらにカード39を移動させると再び通信距離がのびていってしまう。特にカードNにおいて顕著にこの現象が見られる。
図6にアンテナ1基板とアンテナ2基板の間に導体である銅板を設置した場合を示す。アンテナはプリント基板に形成されたループアンテナで75mm×60mmのプリント基板の大きさいっぱいにアンテナのループが形成されておりアンテナ間に何も設置していない場合と同様である。ICカードN、S携帯電話P(N、Sと同種のICカードが内蔵されている)は図4と同一である。
図7から明らかなように銅板を設置した場合は、長所としてサイドローブの通信距離が低下するため、アンテナ面-カードのタッチ面の距離を短くできる。またサイドローブ発生距離が伸びる傾向があり、仕様状態によってはアンテナ間の距離を離すかパネル5の厚みを厚くする必要がある。
次に図8にアンテナ1基板とアンテナ2基板の間に、大きさ20mm×75mmで幅1mmのループ状の導体である銅板を設置した場合を示す。アンテナ、ICカードN、S携帯電話P(N、Sと同種のICカードが内蔵されている)は図4、図8に示す通信距離の測定のときの条件と同一である。
図9にこの条件での通信距離の測定結果を示す。明らかにループ状の銅板によりサイドローブが短くなっている。このためアンテナ間を短くしても相互に干渉を起こすことはない。
As an embodiment of the present invention, an apparatus for selecting an application over a non-contact type IC card is shown in FIG. Examples of applications include those for selecting each application for payment in dollars, pounds, euros, and yen. However, the application is not limited to this, and includes selection of a card company, selection of various prepaid cards, selection of merchandise, and the like.
First, a schematic configuration will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an IC card reader device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing an internal structure of an antenna portion according to the embodiment of the present invention.
In the IC card reader device of this embodiment, four antennas are arranged close to each other as shown in FIG. 2, and a copper plate or a copper wire loop is arranged between the antennas. Although FIG. 1 and FIG. 2 show the case of four antennas, the configuration is the same regardless of the number of antennas. The four antennas are connected to the
The
As shown in FIG. 2, the
Next, the structure of the antenna portion will be described with reference to FIG. The
In addition,
Next, details of the
Switching between the
The switches SW1a and SW2a are provided for the transmission signal and the reception signal, respectively, in order to ensure that the antenna is turned on and open.
Although FIG. 3 shows switching of two antennas, the same can be done when three or more antennas are controlled.
Next, results of experiments on the effect of the conductor provided between the antennas will be described with reference to FIGS.
FIG. 4 shows a vertical axis and a horizontal axis of a graph showing a communication establishment distance between the antenna and the card, and a positional relationship between the actual antenna and the card. The test subjects were N and S, which are IC cards from different manufacturers, and P, which is a wallet mobile phone with a built-in IC card.
An experiment was conducted in which three conditions were compared with the conditions such as carrier transmission output of the IC card reader fixed at a predetermined value that is normally used. The antenna is a loop antenna formed on a printed circuit board, and the antenna loop is formed to the full size of the printed circuit board of 75 mm × 60 mm. An IC card N, S mobile phone P (in which an IC card of the same type as N, S is built) is shown as a
The
Further, as shown in FIG. 6 and subsequent figures, in order to approach the mounting state, the same antenna substrate was placed 20 mm apart from the
FIG. 5 shows the communication distance of the
When the center of the
FIG. 6 shows a case where a copper plate as a conductor is installed between the
As is apparent from FIG. 7, when a copper plate is installed, the communication distance of the side lobe is reduced as an advantage, so the distance between the antenna surface and the touch surface of the card can be shortened. Further, the side lobe generation distance tends to increase, and depending on the specification state, it is necessary to increase the thickness of the
Next, FIG. 8 shows a case where a copper plate which is a loop conductor having a size of 20 mm × 75 mm and a width of 1 mm is installed between the
FIG. 9 shows the measurement result of the communication distance under this condition. Apparently the side lobe is shortened by the looped copper plate. For this reason, even if it shortens between antennas, it does not cause mutual interference.
本発明は、自動販売機などに設置した複数のアンテナを有するICカードリーダ装置において、アンテナとアンテナの間隔を狭く設定することができ、装置全体の小型化を図ることができる。また同じ大きさであればより多くのアンテナを設置できるため、自販機、コイン駐車場等の無人の機器に設置するマルチIアプリケーションI Cカードリーダ装置等に有用である。 According to the present invention, in an IC card reader device having a plurality of antennas installed in a vending machine or the like, the distance between the antennas can be set narrow, and the overall size of the device can be reduced. Further, since more antennas can be installed with the same size, it is useful for a multi-I application IC card reader device installed in an unattended device such as a vending machine or a coin parking lot.
1 アンテナ1
2 アンテナ2
3 アンテナ3
4 アンテナ4
5 パネル
6 アプリケーションシンボル1
10a、10b、10c、10d 表示部
11a ループ1
11b ループ2
11c ループ3
12 表示制御部
13 アンテナ制御部
14 通信部
15 アプリケーション選択部
16 出力部
17 アプリケーション実行部
18 コントロール部
31a スイッチ1a
31b スイッチ1b
32a スイッチ2a
32b スイッチ2b
33a スイッチ3a
33b スイッチ3b
1
2
3
4
5 Panel 6
10a, 10b, 10c, 10d Display unit
12
31b switch 1b
32a switch 2a
32b switch 2b
33a Switch 3a
33b Switch 3b
Claims (7)
前記ICカードとの通信用に配置された複数のアンテナと、
前記複数のアンテナの間に設けた導体と、
前記ICカードと通信を行う通信部と
よりなる前記ICカードリーダ装置。 An IC card reader device that communicates with an IC card using electromagnetic waves,
A plurality of antennas arranged for communication with the IC card;
A conductor provided between the plurality of antennas;
The IC card reader device comprising a communication unit for communicating with the IC card.
前記ICカードとの通信用に配置された複数のアンテナと、
前記複数のアンテナの間に設けた導体と、
前記複数のアンテナを制御する制御手段と、
前記ICカードと通信を行う通信部と、
複数のアプリケーションを格納し、コントロール部からの指示により選択するアプリケーション選択部と、
選択したアプリケーションを実行または送り出すアプリケーション実行部と、
前記通信部、前記アンテナ制御部、前記アプリケーション選択部、をコントロールする前記コントロール部とよりなる前記ICカードリーダ装置。 An IC card reader device that communicates with an IC card using electromagnetic waves,
A plurality of antennas arranged for communication with the IC card;
A conductor provided between the plurality of antennas;
Control means for controlling the plurality of antennas;
A communication unit for communicating with the IC card;
An application selection unit that stores a plurality of applications and selects according to an instruction from the control unit;
An application execution unit that executes or sends the selected application; and
The IC card reader device comprising the control unit that controls the communication unit, the antenna control unit, and the application selection unit.
前記ループ状導体が前記ループアンテナの1/3の幅である請求項1乃至請求項3に記載のICカードリーダ装置。 A plurality of the antennas are loop antennas;
4. The IC card reader device according to claim 1, wherein the loop-shaped conductor has a width of 1/3 of the loop antenna.
前記ICカードとの通信用に配置された複数のアンテナの間に導体を設けた前記アンテナ。 An antenna for an IC card reader device that communicates with an IC card by electromagnetic waves,
The said antenna which provided the conductor between the some antenna arrange | positioned for communication with the said IC card.
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