JP4506363B2

JP4506363B2 - Ｉｃカードリーダ

Info

Publication number: JP4506363B2
Application number: JP2004258381A
Authority: JP
Inventors: 敏雄清水; 達也平田; 晃浩杉浦
Original assignee: Denso Wave Inc
Current assignee: Denso Wave Inc
Priority date: 2004-09-06
Filing date: 2004-09-06
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2024-09-06
Also published as: JP2006072901A

Description

本発明は、非接触型ＩＣカードと電磁結合方式により通信を行うＩＣカードリーダに関する。

特許文献１には、電磁結合方式により通信を行う無線カード用通信装置において、アンテナコイルを囲むように閉ループ導体を配置することで磁界密度分布を変化させ、通信装置近傍の磁界強度が強く、且つ遠方の電磁界強度が弱くなるように設定することで、無線カードとの通信が他の機器へ及ぼす影響を抑制すると共に、より離れた距離でも無線カードとの通信を可能とする技術が開示されている。
特開２０００−２６８１３８号公報

しかしながら、特許文献１の技術のように通信装置近傍の磁界強度を強くしすぎると、通信時にカードに内蔵されているＩＣの耐圧を超えてしまう場合がある。また、特許文献１の技術では、近傍の磁界強度を強めることで近傍領域における距離を僅かに伸ばすことはできるが、遠方領域における距離は減少してしまう。
また、わが国においては、２００２年１０月に電波法が改正されているが、改正前の電波法の規制値では、非接触型ＩＣカードと通信を行う装置については遠方において発生する磁界を押さえなければならないという事情もあった。しかし、上記改正によって通信装置の送信出力規制値は緩和されているため、その規制値に応じて最適となる送信出力制御を行うことが好ましい。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、非接触型ＩＣカードが近接した場合でも内部ＩＣの耐圧を超えることなく、且つ通信可能な距離をより遠方に伸ばすことができるＩＣカードリーダを提供することにある。

請求項１記載のＩＣカードリーダによれば、制御手段は、ＩＣカードとの距離が短くなるのに応じて出力低下手段を切替え、磁気信号の送信出力を低下させるように制御する。従って、例えば、送信出力レベルを予め電波法の規制値付近に設定しておけば、ＩＣカードとの通信可能距離をより伸ばすことが可能となる。そして、ＩＣカードとの距離がより短くなった場合にはそれに応じて磁気信号の送信出力を低下させることで、カード内部のＩＣの耐圧を超えてしまうことを回避できる。

そして、出力低下手段を、アンテナと実質的に平行となるように形成された１つ以上の閉ループ導体と、当該アンテナが送信する磁気信号によって誘導されることにより前記閉ループ導体に流れる電流の大きさを制御する電流制御手段とで構成し、制御手段は、前記閉ループ導体に流れる電流の合計値が大きくなるように電流制御手段を制御する。即ち、１つ以上の閉ループ導体に誘導されて流れる電流が大きくなる程、磁気信号の送信出力を低下させることができる。

請求項２記載のＩＣカードリーダによれば、制御手段は、閉ループ導体のインピーダンスを可変制御可能な可変インピーダンス手段を制御して、閉ループ導体に流れる電流の大きさを制御する。即ち、閉ループ導体のインピーダンスを変化させて当該導体に流れる電流を制御する。
請求項３記載のＩＣカードリーダによれば、制御手段は、スイッチング手段を制御して、閉ループ導体に接続するインピーダンス素子を切り替え、閉ループ導体に流れる電流の大きさを制御する。従って、閉ループ導体のインピーダンスを、インピーダンス素子とスイッチング手段との組み合わせによって選択的に変化させることができる。

請求項４記載のＩＣカードリーダによれば、制御手段は、接点の一方が複数巻きのループ状導体の一端に共通に接続され、接点の他方がループ状導体の他端から途中部位にかかる間の夫々異なる位置に接続される複数のスイッチング手段を選択的に閉じることで、ループ状導体に誘導される電流の大きさを制御する。斯様に構成すれば、選択的に閉じられるスイッチング手段に応じて、誘導電流が流れるループ導体の長さが実質的に変化するので誘起される電圧が大きくなり、当該導体に流れる電流を増加させることができる。
そして、ループ状導体を複数巻のループで構成するので、複数のスイッチング手段を選択的に閉じることで有効となるループ状導体の巻数を変化させることができる。従って、その巻数の変化により、ループ状導体に流れる電流の大きさを変化させることができる。

請求項５記載のＩＣカードリーダによれば、可変インピーダンス手段を、アンテナの内周側又は外周側に配置される第１の閉ループ導体と、アンテナの外周側で且つ第１の閉ループ導体の外周側に配置される第２の閉ループ導体と、第１及び第２の閉ループ導体にそれぞれ挿入される抵抗と、抵抗を短絡するためのスイッチとで構成し、記制御手段は、前記スイッチを制御して、第１及び第２の閉ループ導体に流れる電流の大きさを制御する。

請求項６記載のＩＣカードリーダによれば、第１及び第２の閉ループ導体を実質的に同心となるように配置するので、複数の閉ループ導体をより効率的に配置することができる。

請求項７記載のＩＣカードリーダによれば、距離検出手段は、アンテナの端子電圧に基づいてＩＣカードとの距離を検出する。即ち、ＩＣカードがカードリーダに接近した状態になると、アンテナの端子電圧振幅は大きくなるため、その電圧振幅を参照することでＩＣカードとの距離を検出することができる。

請求項８記載のＩＣカードリーダによれば、距離検出手段は、ＩＣカードリーダの消費電流に基づいてＩＣカードとの距離を検出する。即ち、前記距離に応じて送信側の消費電流は変化するが、その増減方向は、送信回路を構成するインピーダンス整合回路の次数などによっても異なる場合がある。従って、消費電流を参照することでＩＣカードとの距離を検出することができる。

請求項９記載のＩＣカードリーダによれば、距離検出手段は、赤外線センサを用いてＩＣカードとの距離を検出するので、赤外線の反射状態に基づいてＩＣカードとの距離を検出することができる。
請求項１０記載のＩＣカードリーダによれば、距離検出手段は、受光センサを、ＩＣカードとの通信を行う面側に配置することで構成されている。即ち、ＩＣカードがカードリーダの通信面側に接近していない場合、受光センサは周囲の光を受光可能な状態にある。そして、ＩＣカードが通信面側に接近すれば受光センサの受光面を蔽うような状態になるため、センサの受光量は低下する。従って、当該センサの信号を参照することでＩＣカードとの距離を検出することができる。

（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について図１乃至図９を参照して説明する。図５は、非接触型ＩＣカードに対してデータを読み書きするためのリーダライタ１の電気的構成を示す機能ブロック図である。リーダライタ（ＩＣカードリーダ）１の送信系は、１３．５６ＭＨｚのキャリアを発生させる発振器２、そのキャリアを変調するための変調回路３、被変調信号を増幅する増幅回路４、その増幅回路４とループコイル状のアンテナ５との間に配置され、インピーダンスの整合を図るための整合回路６などで構成されている。アンテナ５からは、変調された磁気信号が送信されるようになっている。

一方、リーダライタ１の受信系は、アンテナ５を介して受信された信号を受けてその包絡線を検波するための検波回路（距離検出手段）７、受信信号をフィルタリングするフィルタ８、フィルタ８の出力信号を増幅する増幅回路９、その増幅信号を２値化してＣＰＵ（マイクロコンピュータ，制御手段，距離検出手段）１０に出力する２値化回路１１などで構成されている。

検波回路７は、アンテナ５とフィルタ８の入力端子との間に接続される抵抗１２及びダイオード１３の直列回路と、電源とグランドとの間に接続され、共通接続点がフィルタ８の入力端子に接続される抵抗１４及びコンデンサ１５の直列回路と、コンデンサ１５に並列接続される抵抗１６とで構成されている。そして、検波回路７の出力端子（フィルタ８の入力端子）は、ＣＰＵ１０が備えているＡ／Ｄ変換器１７の入力ポートに接続されており、ＣＰＵ１０は、検波回路７によって検波された信号をＡ／Ｄ変換して読み込むようになっている。尚、以上の構成よりアンテナ５及びＣＰＵ１０を除いたものが、送受信回路１８を構成している。

図６は、検波回路７における信号の入出力状態を示すものである。入力信号は、略１３．５６ＭＨｚのキャリアであるが、出力信号は、そのキャリアの振幅レベルに応じた包絡線を略一定レベルで出力するものとなる。そして、その出力レベルは、リーダライタ１とＩＣカード２２との距離が短くなるのに応じて上昇する場合がある。
即ち、リーダライタ１における送信路のインピーダンスは、整合回路６によって整合が図られた状態にある。その状態からアンテナ５にＩＣカード２２が接近すると、相互インダクタンスなどの影響を受けてインピーダンスの整合にずれが生じる。その結果、アンテナ５の端子電圧は上昇し、流れる電流は減少するようになる。尚、これらの大小関係は、整合回路６の構成（素子接続における直並列の相違や、次数など）に応じて逆転する場合もある。

図７は、上記の現象をより詳細に説明するものである。図７（ａ）は、送信系の等価回路であり、交流電圧源に送信インピーダンスＺＳとアンテナインピーダンスＺＬとの直列回路が接続されている。また、図７（ｂ）は、アンテナインピーダンスＺＬの等価回路とＩＣカード側の等価回路とを示すものである。アンテナインピーダンスＺＬは、コンデンサ及びコイルの直列回路と、そのコイルに並列接続されるコンデンサ（容量可変）として表される。また、ＩＣカード側は、アンテナ用のコイルと、そのコイルの両端に接続されるカード負荷で表される。図７（ｂ）に示すように、ＩＣカード２２がリーダライタ１のアンテナ５に接近すると、ＩＣカード２２側のコイルとの間に相互インダクタンスが作用することでアンテナインピーダンスＺＬが増加する。その結果、アンテナ５の端子電圧は上昇する。

図８は、リーダライタ１とＩＣカード２２との距離（横軸）に応じてアンテナ５の端子電圧Ｖ１が変化する状態を示すものである。リーダライタ１の周辺に導電体がない場合は端子電圧Ｖ１が破線で示すように変化すると、周辺に導電体がある場合は、実線で閉めＵ用に変化する。このような関係より、端子電圧Ｖ１を参照することで、ＩＣカード２２とのおおよその距離を検出することができる。

図１は、アンテナ５周辺の構成を中心として示すものである。アンテナ５は、ループ状のコイルアンテナであり、そのアンテナ５の形状に沿うようにして、内周側に閉ループ導体（出力低下手段）１９が配置されている。また、閉ループ導体１９は、ＩＣカード２２側に配置されているアンテナコイルの外形と略同じ外形をなすように形成されている。
尚、閉ループ導体１９には、例えば抵抗値１０Ω程度の抵抗（電流制御手段，可変インピーダンス手段，インピーダンス素子）２０が挿入されており、その抵抗２０を短絡するためのスイッチ（電流制御手段，可変インピーダンス手段，スイッチング手段）２１が並列に接続されている。そして、スイッチ２１のＯＮ／ＯＦＦは、ＣＰＵ１０によって制御されるようになっている。従って、アンテナ５と閉ループ導体１９とは、近接して配置されることで相互インダクタンスによって結合した状態にある（図３参照）。また、抵抗２０の抵抗値を極めて大きくし、スイッチ２１のＯＮ／ＯＦＦによって閉ループ導体１９が実質的に閉又は開となるようにすることも可能である。

次に、本実施例の作用について図２乃至図４、及び図９も参照して説明する。図９は、ＣＰＵ１０によって実行される本発明の要旨に係る部分の処理内容を示すフローチャートである。尚、初期状態としては、ＩＣカード２２がリーダライタ１を基点とする遠方領域にあるものとして、スイッチ２１をＯＦＦにしておく。即ち、閉ループ導体１９は、抵抗２０が挿入されることでインピーダンスが高い状態にあることから、アンテナ５との結合度合いは小さく、閉ループ導体１９がアンテナ５に対して及ぼす影響は小さい状態となっている。

先ず、ＣＰＵ１０は、Ａ／Ｄ変換器１７を介して検波回路７の出力電圧、即ち、キャリアの包絡検波電圧を監視すると（ステップＳ１）、その検波電圧を遠方監視電圧（図２（ｂ）参照）と比較する（ステップＳ２）。そして、前者が後者よりも小さい場合は（「ＯＫ」）そのままステップＳ１に戻る。
一方、ステップＳ２において、検波電圧が遠方監視電圧以上である場合は（「ＮＧ」）、ＩＣカード２２がリーダライタ１の近傍領域にあると判断される。従って、ＣＰＵ１０はスイッチ２１をＯＮにする（ステップＳ３）。この場合、抵抗２０が短絡されて閉ループ導体１９のインピーダンスは低下するので、アンテナ５との結合度合いは大きくなる。従って、アンテナ５より送信される磁界信号の一部は、閉ループ導体１９側にも誘導されて消費される。その結果、リーダライタ１の送信出力は低下するようになる。

次に、ＣＰＵ１０は、ステップＳ１と同様にキャリアの包絡検波電圧を監視すると（ステップＳ４）、その検波電圧を近傍監視電圧（図２（ｂ）参照）と比較する（ステップＳ５）。そして、前者が後者以上である場合は（「ＯＫ」）ステップＳ４に戻り、前者が後者未満であれば（「ＮＧ」）スイッチ２１をＯＦＦにして（ステップＳ６）ステップＳ１に移行する。

即ち、検波電圧が近傍監視電圧よりも小さくなった場合は、ＩＣカード２２がリーダライタ１の近傍から遠方界に移行したものと推定される。そして、スイッチ２１をＯＦＦにすることで、閉ループ導体１９のインピーダンスは抵抗２０の抵抗値によって増大するため、アンテナ５との結合度合いは小さくなる。すると、アンテナ５より送信される磁界信号は閉ループ導体１９側に誘導されにくくなるので、その結果、リーダライタ１の送信出力は上昇するようになる。

ここで、図３には、リーダライタ１における送信系の等価回路と、ＩＣカード２２側の等価回路を示す。上述したように、リーダライタ１のアンテナ５と閉ループ導体１９とは、相互インダクタンスによって結合した状態にあるが、抵抗２０が挿入されるか否かによって結合度合い（結合係数）は変化する。
図４は、横軸にリーダライタとＩＣカードとの距離をとり、リーダライタ側に閉ループ導体がない場合、リーダライタ側に閉ループ導体がある場合で、且つその外形が、ＩＣカード側のアンテナコイルに略等しい場合とそのアンテナコイルよりも小さい場合とについて、縦軸に、リーダライタのアンテナとＩＣカード側のアンテナとの結合係数をとって示すものである。この図４から明らかなように、リーダライタ側に閉ループ導体がない場合（実線）の結合係数が最も高く、閉ループ導体の外形がＩＣカード側のアンテナコイルに略等しい場合（１点鎖線）の結合係数が最も低くなっている。斯様な原理によって、リーダライタ側の磁界信号の出力を変化させている。

図２は、ＩＣカード２２が遠方界からリーダライタ１側に接近する場合の各信号の出力変化の一例を示すもので、（ａ）は、抵抗２０が挿入されて閉ループ導体１９が等価的に無いと想定される状態と、抵抗２０がバイパスされて閉ループ導体１９がある状態とについて、ＩＣカード２２側が受信する磁界強度を示したものである。また、図２（ｂ）は、リーダライタ１側におけるアンテナ５のキャリア振幅（端子電圧）と、検波回路７の出力信号である包絡検波出力とを示す。尚、時間軸は、図中右から左方向に変化しているものとする。

ＩＣカード２２が遠方界にある場合、リーダライタ１側への影響はなく発生磁界強度は一定となっているため、ＩＣカード２２側の受信磁界強度は、両者間の距離が接近するのに応じて漸増する。ＩＣカード２２がある程度接近することでリーダライタ１側に影響を及ぼすようになると、キャリア振幅が上昇すると共に受信磁界強度も上昇する。そして、包絡検波出力が遠方監視電圧を超えると、ＣＰＵ１０がスイッチ２１をオフに切替える。すると、受信磁界強度は、閉ループ導体１９の結合度合いの上昇によって低下する。

以上のように本実施例によれば、リーダライタ１は、アンテナ５の端子電圧によってＩＣカード２２との距離を検出し、ＣＰＵ１０は、その距離が短くなるのに応じて、磁気信号の送信出力を低下させるように制御する。従って、例えば、送信出力レベルを予め電波法の規制値付近に設定しておけば、ＩＣカード２２との通信可能距離をより伸ばすことが可能となる。そして、ＩＣカード２２との距離がより短くなった場合には、それに応じて磁気信号の送信出力を低下させるので、カード２２内部のＩＣの耐圧を超えてしまうことを回避できる。

また、アンテナ５に沿うように、また、ＩＣカード２２側のアンテナコイル外形と略等しくなるように閉ループ導体１９を配置し、ＣＰＵ１０が、ＩＣカード２２との距離が短くなると抵抗２０のスイッチ２１をＯＦＦして閉ループ導体１９を閉路させ、カードリーダ１の近傍における磁界強度を弱めるように調整することができる。

（第２実施例）
図１０及び図１１は本発明の第２実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。図１０は、リーダライタ（ＩＣカードリーダ）２３の図５相当図である。第２実施例では、ＩＣカード２２が接近したことを検出するのに、アンテナ５の端子電圧を検出することに替えて、リーダライタ２３の消費電流を検出することで行うようにしたものである。

即ち、第１実施例で述べたように、ＩＣカード２２が接近することでインピーダンス整合がずれると、アンテナ５の端子電圧は上昇し、出力電流は低下する。そこで、増幅回路４の電源電流を、抵抗（距離検出手段）２４の負荷側においてその端子電圧変化として検出し、ＣＰＵ１０は、Ａ／Ｄ変換器１７によりＡ／Ｄ変換して読込むことで、図１１に示すように、ＩＣカード２２が接近したことを検知できる。その他の構成は第１実施例と同様である。
以上のように構成された第２実施例による場合も、第１実施例と同様の効果を得ることができる。

（第３実施例）
図１２及び図１３は本発明の第３実施例を示すものであり、第１実施例と異なる部分についてのみ説明する。第３実施例では、ＩＣカード２２が接近したことを検出するのに、例えばフォトトランジスタなどの受光素子（光電変換素子，距離検出手段）２５を用いて行うようにしたものである。

即ち、図１２（ａ）に示すように、リーダライタ（ＩＣカードリーダ）２６の本体でＩＣカード２２が接近する側の面に受光素子２５を配置しておく。ＩＣカード２２が接近しない状態においては、受光素子（受光センサ）２５は外光を十分に受光可能な状態にある。そして、図１２（ｂ）に示すようにＩＣカード２２が接近すると、受光素子２５の受光面が遮断されて受光レベルは低下する。従って、その受光レベルの変化を、図１３に示すように、ＣＰＵ１０がＡ／Ｄ変換して読み込むことで、ＩＣカード２２が接近したか否かを判断する。その他の構成は第１実施例と同様である。
以上のように構成された第３実施例による場合も、第１実施例と同様の効果を得ることができる。

（第４実施例）
図１４は、本発明の第４実施例を示すものであり、カードリーダ側における閉ループ導体の他の配置例を示すものである。図１４（ａ）は、アンテナ５の内周側に配置された閉ループ導体１９に加えて、外周側にも抵抗２７を挿入した閉ループ導体２８を配置したものである。また、図１４（ｂ）は、アンテナ５の外周側に閉ループ導体２８を配置すると共に、更にその外周側にも抵抗２９を挿入した閉ループ導体３０を配置したものである。尚、何れの場合も、抵抗２０，２７，２９を短絡するためのスイッチについては図示を省略している。
以上のように構成される第４実施例によれば、リーダライタ側に閉ループ導体を複数備えることで、ＩＣカードの接近距離に応じて発生させる磁界強度を多段階で変化させることができる。

（第５〜第９実施例）
図１５乃至図１９は本発明の第５〜第９実施例を示すものである。これらの実施例は、何れも閉ループ導体のインピーダンスを変化させたり、或いは閉ループ導体に誘導される電流の大きさを変化させる構成に関するものである。

（第５実施例）
図１５に示す第５実施例では、複数例えば３回巻きのループとなっている閉ループ導体３１の両端に、抵抗（インピーダンス素子）３２とスイッチ（スイッチング手段）３３との直列回路が３並列（ａ，ｂ，ｃ）で接続されている。そして、抵抗３２及びスイッチ３３は、可変インピーダンス手段３４を構成している。そして、ＣＰＵ１０がスイッチ３３ａ〜３３ｃを段階的に閉じることで閉ループ導体３１のインピーダンスを変化させ、リーダライタ１による発生磁界強度を変化させることができる。即ち、抵抗３２をより多く接続すれば閉ループ導体３１のインピーダンスは低下するので、アンテナ５との結合度合いが高くなり、発生磁界強度は低下するようになる。

（第６実施例）
図１６に示す第６実施例では、３つの閉ループ導体３１ａ〜３１ｃの夫々の両端に、第５実施例と同様の抵抗３２とスイッチ３３との直列回路を接続した構成となっている。この場合、ＣＰＵ１０がスイッチ３３ａ〜３３ｃを段階的に閉じることで、閉ループ導体３１ａ〜３１ｃを段階的に有効化して、アンテナ５より出力される磁界に基づく電流を誘導させることができる。即ち、スイッチ３３をより多く閉じれば、より多くの閉ループ導体３１が有効化され、リーダライタ１による発生磁界強度は低下する。

（第７実施例）
図１７に示す第７実施例では、第５実施例と同様の閉ループ導体３１の一端と、閉ループ導体３１の１ターン目の途中部位，２ターン目の途中部位，３ターン目、即ち他端との間にスイッチ３３ａ，３３ｂ，３３ｃを接続したものである。尚、閉ループ導体３１とスイッチ３３ｃ〜３３ａとは電流制御手段３５を構成する。

この場合、ＣＰＵ１０がスイッチ３３ｃ〜３３ａを選択的に閉じることで、閉ループ導体３１のターン数（巻数，導体長）を実質的に変化させることができる。前記ターン数が多くなる程、閉ループ導体３１に誘起される電圧は大きくなり、誘導される電流量も多くなる。従って、リーダライタ１による発生磁界強度は低下する。

（第８実施例）
図１８に示す第８実施例では、独立した３つの閉ループ導体３６，３７，３８（ループ面積：大，中，小）を同心に配置して、それらの共通に接続された一端と夫々の多端との間に第７実施例と同様のスイッチ３３ａ，３３ｂ，３３ｃを接続したものである。この場合、ＣＰＵ１０がスイッチ３３ａ〜３３ｃを段階的に閉じることで、有効化する閉ループ導体の数が変化する。即ち、有効化する閉ループ導体の数が多くなる程、リーダライタ１による発生磁界強度は低下する。

（第９実施例）
図１９に示す第９実施例では、ループ面積がほぼ同じである独立した３つの閉ループ導体４０，４１，４２を並列に配置して、それらの共通に接続された一端と夫々の多端との間に、第７，第８実施例と同様のスイッチ３３ａ，３３ｂ，３３ｃを接続したものである。この場合、ＣＰＵ１０がスイッチ３３ａ〜３３ｃを段階的に閉じることで、第８実施例と同様に有効化する閉ループ導体の数が変化する。即ち、有効化する閉ループ導体の数が多くなる程、リーダライタ１による発生磁界強度は低下する。

（第１０実施例）
図２０は本発明の第１０実施例を示すものである。第１０実施例では、距離検出手段として、リーダライタ１側に赤外線センサ４４を配置して、ＩＣカード２２との距離を検出するように構成したものである。即ち、赤外線センサ４４は、赤外線ＬＥＤ４４Ｔより照射した赤外線が検出対象によって反射されたものをフォトトランジスタ４４Ｒで受光し、その受光強度に応じて検出対象、この場合ＩＣカード２２との距離を検出することができる。

本発明は、上記し図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形が可能である。
第１実施例においてアンテナ５の端子電圧変化を検出する場合や、第２実施例においてリーダライタの消費電流変化を検出する場合、Ａ／Ｄ変換器に代えてコンパレータを用いても良い。
閉ループ導体に挿入する抵抗素子の抵抗値は、個別の設計に応じて適宜変更すれば良い。
閉ループ導体を４つ以上設けても良い。
第６実施例において、閉ループ導体３１ａ〜３１ｃの夫々のインピーダンスを、第５実施例と同様の構成によって変化させるように構成しても良い。
第７実施例において、閉ループ導体のターン数を変化させることに替えて、複数のスイッチを選択的に閉じることで１ターンの閉ループ導体の長さを変化させても良い。
リーダライタに限ることなく、データの読取り機能のみを有するＩＣカードリーダに適用しても良い。

本発明の第１実施例であり、リーダライタにおけるアンテナ周辺の構成を中心として示す図ＩＣカードが遠方界からリーダライタ側に接近する場合に、（ａ）はＩＣカード側の受信磁界強度、（ｂ）はリーダライタ側におけるアンテナの端子電圧及び検波回路の包絡検波出力を示す図リーダライタにおける送信系の等価回路と、ＩＣカード側の等価回路を示す図横軸にリーダライタとＩＣカードとの距離をとり、縦軸にリーダライタのアンテナとＩＣカード側のアンテナとの結合係数をとって示す図非接触型ＩＣカードに対してデータを読み書きするためのリーダライタの電気的構成を示す機能ブロック図検波回路における信号の入出力状態を示す図（ａ）は送信系の等価回路、（ｂ）は（ａ）におけるアンテナインピーダンスＺＬの等価回路とＩＣカード側の等価回路とを示す図リーダライタとＩＣカードとの距離に応じてアンテナの端子電圧Ｖ１が変化する状態を示す図リーダライタのＣＰＵによって実行される本発明の要旨に係る部分の処理内容を示すフローチャート本発明の第２実施例を示す図５相当図ＩＣカードの接近状態に応じて、ＣＰＵのＡ／Ｄ変換器に入力される電圧信号が変化する状態を示す図本発明の第３実施例であり、（ａ）はリーダライタにＩＣカードが接近していない状態、（ｂ）はＩＣカードが接近した状態を示す斜視図図５の一部相当図本発明の第４実施例であり、カードリーダ側における閉ループ導体の他の配置例を示す図本発明の第５実施例であり、閉ループ導体部分を中心とする電気的構成を示す図本発明の第６実施例を示す図１５相当図本発明の第７実施例を示す図１５相当図本発明の第８実施例を示す図１５相当図本発明の第９実施例を示す図１５相当図本発明の第１０実施例を示すもので、（ａ）は赤外線センサを用いてＩＣカードとの距離を検出する状態を示す図、（ｂ）は赤外線センサの電気的構成を示す図

符号の説明

図面中、１はリーダライタ（ＩＣカードリーダ）、５はアンテナ、７は検波回路（距離検出手段）、１０はＣＰＵ（制御手段，距離検出手段）、１９は閉ループ導体（出力低下手段、２０は抵抗（電流制御手段，可変インピーダンス手段，インピーダンス素子）、２１はスイッチ（電流制御手段，可変インピーダンス手段，スイッチング手段）、２３はリーダライタ（ＩＣカードリーダ）、２４は抵抗（距離検出手段）、２５は受光素子（距離検出手段）、２６はリーダライタ（ＩＣカードリーダ）、２８，３０，３１は閉ループ導体、３３はスイッチ（スイッチング手段）、３４は可変インピーダンス手段、３５は電流制御手段、３６，３７，３８，４０，４１，４２は閉ループ導体、４４は赤外線センサ（距離検出手段）を示す。

Claims

非接触型ＩＣカードと電磁結合方式により通信を行うためのコイル状に形成されたアンテナを具えたＩＣカードリーダにおいて、
前記ＩＣカードとの距離を検出する距離検出手段と、
前記距離検出手段が検出した距離が短くなるのに応じて、磁気信号の送信出力を低下させるための切替え制御が可能に構成される出力低下手段と、
この出力低下手段を切替えて、前記送信出力を低下させるように制御する制御手段とを備え、
前記出力低下手段は、
前記アンテナと実質的に平行となるように形成された１つ以上の閉ループ導体と、
当該アンテナが送信する磁気信号によって誘導されることにより前記閉ループ導体に流れる電流の大きさを制御する電流制御手段とを備えて構成され、
前記制御手段は、前記閉ループ導体に流れる電流の大きさを変化させるように電流制御手段を制御することを特徴とするＩＣカードリーダ。
前記電流制御手段は、前記閉ループ導体のインピーダンスを可変制御可能な可変インピーダンス手段を備え、
前記制御手段は、前記可変インピーダンス手段を制御して、前記閉ループ導体に流れる電流の大きさを制御することを特徴とする請求項１記載のＩＣカードリーダ。
前記可変インピーダンス手段は、
夫々のインピーダンス値が異なる複数のインピーダンス素子と、
これら複数のインピーダンス素子を夫々前記閉ループ導体に断続するためのスイッチング手段とを備え、
前記制御手段は、前記スイッチング手段を制御して、前記閉ループ導体に接続するインピーダンス素子を切り替えることを特徴とする請求項２記載のＩＣカードリーダ。
非接触型ＩＣカードと電磁結合方式により通信を行うためのコイル状に形成されたアンテナを具えたＩＣカードリーダにおいて、
前記ＩＣカードとの距離を検出する距離検出手段と、
前記距離検出手段が検出した距離が短くなるのに応じて、磁気信号の送信出力を低下させるための切替え制御が可能に構成される出力低下手段と、
この出力低下手段を切替えて、前記送信出力を低下させるように制御する制御手段とを備え、
前記出力低下手段は、
前記アンテナと実質的に平行となるように形成された複数巻きのループ状導体と、
接点の一方が前記ループ状導体の一端に共通に接続され、接点の他方が前記ループ状導体の他端から途中部位にかかる間の夫々異なる位置に接続される複数のスイッチング手段とを備え、
前記制御手段は、前記スイッチング手段を選択的に閉じることで前記ループ状導体に流れる電流の大きさを制御することを特徴とするＩＣカードリーダ。
前記可変インピーダンス手段は、
前記アンテナの内周側又は外周側に配置される第１の閉ループ導体と、
前記アンテナの外周側で且つ前記第１の閉ループ導体の外周側に配置される第２の閉ループ導体と、
前記第１及び第２の閉ループ導体にそれぞれ挿入される抵抗と、
前記抵抗を短絡するためのスイッチとで構成され、
前記制御手段は、前記スイッチを制御して、前記第１及び第２の閉ループ導体に流れる電流の大きさを制御することを特徴とする請求項２記載のＩＣカードリーダ。
前記第１及び第２の閉ループ導体は、実質的に同心となるように配置されていることを特徴とする請求項５記載のＩＣカードリーダ。
前記距離検出手段は、前記アンテナの端子電圧に基づいて、前記ＩＣカードとの距離を検出することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のＩＣカードリーダ。
前記距離検出手段は、ＩＣカードリーダの消費電流に基づいて、前記ＩＣカードとの距離を検出することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のＩＣカードリーダ。
前記距離検出手段は、前記ＩＣカードとの距離を検出する赤外線センサによって構成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のＩＣカードリーダ。
前記距離検出手段は、前記ＩＣカードとの通信を行う面側に配置されている受光センサによって構成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のＩＣカードリーダ。