JP4678277B2

JP4678277B2 - 非接触ｉｃカードリーダ装置

Info

Publication number: JP4678277B2
Application number: JP2005310895A
Authority: JP
Inventors: 武志興梠; 秀生鍋嶋; 秀樹武長
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2005-10-26
Filing date: 2005-10-26
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2025-10-26
Also published as: JP2007122225A

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に、取付け枠，前面を保護する化粧パネル、化粧パネルを取り付けるベースを備えている。

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、取付け枠やベースや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。従って、筐体内に格納するループアンテナのサイズが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、取付け枠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、渦電流が発生して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ことも、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け手段を有している。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あり、それぞれコイルを横切って、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り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付けた技術が開示されている。
特開２００１−１２６０３６号公報特開平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、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べく、アンテナのサイズを大きくとれてアンテナ特性の劣化を防げる非接触ＩＣカードリーダ装置を提供することを目的とする。

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および送受信データの変復調を行う無線回路部とを格納する筐体と、非接触ＩＣカード又はアクティブタグ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、枠体の中央部に設けられた開口周縁に前記筐体を係止保持する係止部材が形成された取付け枠と、この取付け枠と嵌合する面とは反対側の面である前面に化粧パネルが取り付けられて前記取付け枠と前記化粧パネルとを一体化する金属性のベースと、このベースと前記取付け枠と前記筐体とを覆って前記ベースに取り付けられる化粧パネルとを有し、非接触ＩＣカード又はアクティブタグ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、
取り付け先である壁面に向かう正対視で、前記ループアンテナが、前記ベースの前面に、絶縁性の磁性体層を介して、前記筐体よりも大きく巻回されて積層されてなることを特徴とする。

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、筐体のサイズにとらわれずにアンテナのサイズ、すなわち正面寸法（有効送受信面積）を大きく設計できるとともに、前面すなわち、筐体より壁面寄り、つまりＩＣカード寄り）に配置されるベースに積層して一体化して構成するので、アンテナ特性の劣化を小さくでき、通信可能距離など通信性能を向上させることができる。ここで、絶縁材である磁性体層を用いて周囲金属であるベースとループアンテナとのあいだの絶縁を可能としたので、周囲金属であるベースによる電磁気的な余計な影響を防ぎ、性能の向上を図ることができる。しかも、ベースを金属製としたので構造上の強度を確保できる。

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。

図１は、本発明に係る非接触ＩＣカードリーダ装置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断面側面図、図３はその筐体の構成を示す断面図、図４はそのアンテナ一体化ベースの分解斜視図である。

図に示すように、本実施例の非接触ＩＣカードリーダ装置（以下、単にＩＣカードリーダ装置ともいう）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（図３参照）と、送受信データの変復調を行う無線回路部４（図３参照）と、本体制御部３および無線回路部４を格納する筐体５とを有する。さらに、図１、２に示すように筐体５を壁面に取り付けるための取付け枠６、化粧板（以下では化粧パネルとも称する）８と、化粧パネル８を壁９に取り付けるためのベース７を有している。

ループアンテナ２は誘電体の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又は導体が巻かれて形成され、ＩＣカードに給電および／または通信を行うために印加される交流電流の瞬間的な変化量に応じて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は金属製の正面ロ字状の中空板状材からなるベース７に磁性体層１５を介して積層されて接着され、ＩＣカードリーダ側のベース７と一体的に形成されている。そして、ループアンテナ２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は筐体５の中の本体制御部３に接続し、ループアンテナ２で受けた磁気信号を、ループアンテナ２を挿通する磁束変化量を基にして電磁誘導の法則に従って生じた電流として本体制御部３へ伝え、逆に本体制御部３を起点として生成された信号電流をループアンテナ２に流す。

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内に格納されており、無線回路部４で復調された信号を受けてカードリーダ全体の動作をしたり、無線回路部４に変調信号を生成させたりする。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内に格納されており、本体制御部３にコントロールされて通信動作するものである。

筐体５は取付け枠６の係止部材１２に係止可能な爪構造（不図示）が表面に形成されたほぼ箱形をなし、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、その外面の爪構造（不図示）を取付け枠６の係止部材１２に係止されることで取付け枠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。

取付け枠６はプラスチックで形成され、中央部が開口し、この開口に面して筐体５を係止保持する係止部材１２を形成されてある。また、取付け枠６の対向する１対の辺には壁９に取り付けるべく一対の挿通穴１０、１０が設けられている。そして、この挿通穴１０にねじ１３、１３を挿通し、壁９に取付け枠６を固定する。これにより、開口に嵌合した筐体５を壁９に取り付ける。

ベース７は薄板ではあるが薄板でも構造上強度を損なわないように金属製のものとして形成されており、電気的絶縁性材質である磁性体層１５を介して（図４参照）ループアンテナ２と一体化され、取付け枠６と係合して不用意に外れないようにする係止部（不図示）を有するとともに、前面側に化粧パネル８を装着可能とするように化粧パネル８を固定する係合部１４が形成されている。

上記のように構成したＩＣカードリーダ装置１は、筐体５が取付け枠６に嵌合して係止保持され、取付け枠６を壁９面にねじ１３により固定して、更に取付け枠６に、前面側から（つまり壁裏面からではなく壁前面側である室内側から）ループアンテナ２と一体化したベース７及び化粧パネル８を、取り付ける。

ＩＣカードをＩＣカードリーダ装置１の化粧パネル８面にかざすと、ＩＣカードリーダ装置１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、ＩＣカード内部に給電がなされる。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ＩＣカードから返信されて、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で復調し、本体制御部３で判断処理して所定のメンバーのものか否かを判定して現ポイント場所の通過を許可又は不許可にするなど所定の対応を行うとともに、処理信号を上位装置などへ出力する。もちろん、ＩＣカードは、ＩＣカードリーダ装置１から非接触給電されないような、自動作用電池を内蔵した無線ＩＣタグの類であってもかまわない。

本実施例のようにループアンテナ２を筐体５より大きいサイズで前面に配置されるベース７に一体的に設けると、ループアンテナ２を筐体５の内部に配置する場合に比べてＩＣカード寄りに配置できるとともに、ループアンテナ２の通信有効面積を広くとれるので、通信性能の向上を図ることができる。

また、ベース７を金属製としたので強度を確保できる。絶縁材である磁性体層１５を用いて周囲金属であるベース７とループアンテナ２とのあいだの絶縁を可能としたので、周囲金属であるベース７による電磁気的な余計な影響を防ぎ、性能の向上を図ることができる。

本発明に係る非接触ＩＣカードリーダ装置の１実施例の分解斜視図である。その側面図ある。その筐体の構成を示す正面図である。そのベース一体アンテナの分解斜視図である。

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（ベース）
３本体制御部
４無線回路部
５筐体
６取付け枠
７ベース
８化粧パネル
９壁
１１リード線
１５磁性体層

Claims

カードリーダ全体の動作を制御する本体制御部および送受信データの変復調を行う無線回路部とを格納する筐体と、非接触ＩＣカード又はアクティブタグ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、枠体の中央部に設けられた開口周縁に前記筐体を係止保持する係止部材が形成された取付け枠と、この取付け枠と嵌合する面とは反対側の面である前面に化粧パネルが取り付けられて前記取付け枠と前記化粧パネルとを一体化する金属性のベースと、このベースと前記取付け枠と前記筐体とを覆って前記ベースに取り付けられる化粧パネルとを有し、非接触ＩＣカード又はアクティブタグ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、
取り付け先である壁面に向かう正対視で、前記ループアンテナが、前記ベースの前面に、絶縁性の磁性体層を介して、前記筐体よりも大きく巻回されて積層されてなることを特徴とする非接触ＩＣカードリーダ装置。