WO2005074158A1 - Ｉｃカード読み取り装置及びその読み取り方法 - Google Patents

Ｉｃカード読み取り装置及びその読み取り方法 Download PDF

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Toshiaki Ibi
Shigeru Hashimoto
Yoshiyasu Sugimura
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Fujitsu Frontech Limited
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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    • G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G06K7/10009—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves
    • G06K7/10198—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves setting parameters for the interrogator, e.g. programming parameters and operating modes
    • G06K7/10217—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves setting parameters for the interrogator, e.g. programming parameters and operating modes parameter settings controlling the transmission power of the interrogator
    • G—PHYSICS
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    • G06K7/10297—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves arrangements for handling protocols designed for non-contact record carriers such as RFIDs NFCs, e.g. ISO/IEC 14443 and 18092

Definitions

  • the present invention relates to an IC card reading device for reading or writing an IC card in a non-contact manner, and a reading method therefor.
  • an IC card has been used as a prepaid card for a public telephone or a railway prepaid card.
  • Non-contact IC cards There are two types of IC cards, contact type and non-contact type, and the use of non-contact type IC cards, which supply power to IC cards wirelessly, is increasing.
  • Non-contact IC cards can be classified into three types: contact type, proximity type, and proximity type, depending on the communication distance.
  • ISO TypeA and TypeB ISO TypeA and TypeB (IS014443 TypeA and TypeB) are widely used as proximity IC cards
  • a dedicated communication IC corresponding to the Type A or Type B communication standard has been developed, and a read / write device for an IC card has been realized using the communication IC!
  • Patent Document 1 describes that the signal strength of a signal received from an IC card is detected, and the wireless transmission power is switched according to the detected signal strength.
  • the communication distance between the IC card and the read / write device is a communication standard.
  • the communication distance differs depending on the specifications of the control unit including the IC card and the performance difference.
  • the communication distance of Type A is about 2 cm
  • the communication distance of Type B is about 10 cm
  • a reading and writing device is simply designed using a communication IC that conforms to a specific communication standard, it is optimal for an IC card that conforms to one communication standard.
  • signals can be transmitted with transmission power, but signals cannot be transmitted with appropriate transmission power to IC cards that comply with other communication standards, and IC cards with different communication standards are used. For the user There was no IC card reader that could be used.
  • Patent Document 1 Japan, JP Patent Publication 2002-170082
  • An object of the present invention is to provide an IC card reader that is compatible with different communication standards and is easy for a user to use.
  • An IC card reader includes one or more communication control circuits for controlling transmission and reception corresponding to a plurality of communication standards of an IC card, an antenna circuit for transmitting and receiving wireless signals, and an IC card to be read.
  • a transmission power supply circuit for supplying transmission power corresponding to a communication standard to the antenna circuit; and a transmission power supply for any one of the plurality of communication standards to be supplied to the transmission power supply circuit.
  • a control unit for instructing.
  • the communication control circuit corresponds to, for example, the communication control circuits 13 and 14 in FIG. 1, and the transmission power supply circuit is the diode 17, the transistor 18 and the linear power amplifier 16 in FIG. 1, or the attenuator 35 and the linear power amplifier in FIG. Corresponds to amplifier 16.
  • the control unit when reading an IC card of a different communication standard, sets a predetermined voltage or transmission power and the voltage or transmission power.
  • the communication control circuit includes at least first and second communication control circuits corresponding to first and second communication standards, and the first communication control circuit And the phase of the transmission signal of the second communication control circuit.
  • the communication control circuit complies with different communication standards.
  • the noise generated when switching from the transmission signal of the first communication standard to the transmission signal of the second communication standard and the noise between the transmission signal and the reception signal when the corresponding first and second communication control circuit powers Can be reduced.
  • the control unit in the first reading, at the time of the first reading, supplies the largest transmission power among the plurality of communication standards! To the transmission power supply circuit, and when the signal received from the IC card conforms to the communication standard of the transmission signal, the reading of the IC card is continued, and the signal received from the IC card is the transmission signal.
  • the IC card is read by instructing the transmission power supply circuit to supply the transmission power corresponding to the communication standard having the next highest transmission power.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of an IC card reader according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the antenna force distance and the magnetic field strength.
  • FIG. 3 is a block diagram of an IC card reader according to a second embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing a relationship between an attenuator potential, a magnetic field strength, and a communication distance.
  • FIG. 5 is a flowchart of an IC card reading process according to a third embodiment.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of an IC card reading device (reading / writing device) 11 according to the first embodiment.
  • a CPU (control unit) 12 is a processor that performs interface control with a higher-level device, switching of transmission power, and the like, and includes, for example, a 32-bit general-purpose CPU. From the IO port of the CPU 12, a switching signal for switching between transmission and reception of Type A and Type B signals is output to the base of the transistor 18 and the communication control circuit 14.
  • the communication control circuits 13 and 14 are communication control ICs that perform transmission / reception control corresponding to different communication standards, respectively.
  • the communication control circuit 13 corresponds to the communication standard of 13014443-68.
  • the communication control circuit 14 performs communication control, and the communication control circuit 14 The communication control corresponding to the case is performed.
  • the communication control circuit 13 is supplied with a reference clock signal of the crystal oscillator 10 (for example, a 13.56 MHz signal), and internally includes a Type A synchronous carrier clock CA in phase with the reference clock signal. Generate. A type A transmission signal is generated at the timing synchronized with the synchronous carrier clock CA and output from the output terminal TxA. The synchronous carrier clock CA is also output to the clock terminal CKB of the communication control circuit 14 at the clock terminal CKA.
  • a reference clock signal of the crystal oscillator 10 for example, a 13.56 MHz signal
  • Type A synchronous carrier clock CA in phase with the reference clock signal.
  • a type A transmission signal is generated at the timing synchronized with the synchronous carrier clock CA and output from the output terminal TxA.
  • the synchronous carrier clock CA is also output to the clock terminal CKB of the communication control circuit 14 at the clock terminal CKA.
  • the communication control circuit 14 generates a Type B synchronous carrier clock CB synchronized with the Type A synchronous carrier clock CA input to the clock terminal CKB, and transmits the Type B transmission signal at a timing synchronized with the synchronous carrier clock CB. And output from output terminal TxB
  • the received wireless signal power also generates a clock signal for transmission. Therefore, the signal transmitted from the IC card is synchronized with the Type A synchronization carrier clock CA generated by the IC card reader 11. You can get it.
  • the phases of the Type A synchronous carrier clock CA and the Type B synchronous carrier clock CB match, and the phases of the radio signals transmitted from the Type A IC card or the Type B IC card match. . Accordingly, when the IC card reader 11 switches the transmission signal to Type A force Type B or vice versa, it is possible to reduce noise generated due to a phase shift between the two signals. Also, since the phase of the signal transmitted from the IC card side matches the phase of the synchronous carrier clocks CA and CB generated by the IC card reader 11, noise generated due to the phase difference between the internal clock and the received signal is generated. Can also be reduced.
  • the low-pass filter (LPF) 15 converts a rectangular wave signal output from the communication control circuit 13 into a sine wave signal and outputs the sine wave signal to the linear power amplifier 16.
  • the communication control circuit 14 outputs a signal based on IS014443-TypeB from the output terminal TxB to the base of the transistor 19.
  • Resistors Rl and R2 are connected in parallel to the collector of the transistor 19, and a signal is output from the resistors Rl and R2 to the linear power amplifier 16.
  • the linear power amplifier 16 is supplied with the voltage Va of the power supply A for supplying transmission power corresponding to the Type A communication standard via the diode 17, and complies with the Type B communication standard.
  • the voltage Vb of the power supply for B for supplying the transmission power is supplied via the transistor 18.
  • the power supply voltage Va for Type A and the power supply voltage Vb for Type B have a relationship of Va and Vb, it is necessary to transmit a Type B signal by turning on the transistor 18 with the voltage Va supplied. And the power supply for Type B can be supplied to the linear power amplifier 16 as well.
  • the linear power amplifier 16 selects one of a Type A signal output from the communication control circuit 13 and a Type B signal output from the communication control circuit 14 and outputs the selected signal to the antenna circuit 20.
  • the linear power amplifying circuit 16 supplies a power supply voltage Va for Type A provided via the diode 17 to the antenna circuit 20.
  • the linear power amplifier circuit 16 supplies the antenna circuit 20 with a Type B power supply voltage Vb given via the transistor 18.
  • the antenna circuit 20 includes a capacitor C1 connected in series to a signal path, a coil L1 and a capacitor C2 connected in parallel, and converts an input signal into a radio signal and radiates it to space.
  • the relationship between the distance from the antenna surface and the magnetic field strength when a radio signal is transmitted with a certain signal power from the antenna circuit 20 has characteristics as shown in FIG.
  • the horizontal axis indicates the distance (mm) from the antenna surface
  • the vertical axis indicates the magnetic field strength (AZm) at that point.
  • the lower limit of the magnetic field strength that can be communicated between the IC card and the IC card reader 11 3 ⁇ 4), the radiation surface force of the antenna of the antenna circuit 20 is also IC. If the distance to the card exceeds ⁇ , communication will not be possible. Note that the communicable distance can be extended by increasing the transmission power of the antenna circuit 20.
  • the communication distance is short, and the communication distance when transmitting Type B signals.
  • the characteristics of the transmission power supplied from the linear power amplifier 16 to the antenna circuit 20 are designed to be almost the same as in FIG.
  • the power supply voltage Va for Type A is about 4 V
  • the power supply voltage for Type A is about 4 V. Power supply voltage to about 4.5V It is realized by doing.
  • AGC 21 Automatic gain adjustment circuit 21 amplifies the signal received by antenna circuit 20 to a signal level conforming to the Type A communication standard, and outputs the signal to communication control circuit 13.
  • the automatic gain adjustment circuit (AGC) 22 amplifies the signal amplified by the automatic gain adjustment circuit 21 to a signal level conforming to the Type B communication standard and outputs the signal to the communication control circuit 14.
  • the CPU 12 When reading a Type A IC card, the CPU 12 outputs a switching signal C (for example, a low level signal) instructing transmission of a Type A signal to the base of the transistor 18 and the communication control circuit 14.
  • a switching signal C for example, a low level signal
  • the communication control circuit 14 When receiving the low-level switching signal C, the communication control circuit 14 stops outputting the transmission signal from the output terminal TxB.
  • the linear power amplifier 16 supplies the power supply voltage for Type A output from the diode 17 to the antenna circuit 20, and simultaneously outputs the Type A signal output from the communication control circuit 13 to the antenna circuit 20.
  • the CPU 12 When reading a Type B IC card, the CPU 12 outputs a switching signal C (for example, a high-level signal) for instructing transmission and reception of a Type B signal.
  • a switching signal C for example, a high-level signal
  • the communication control circuit 14 When the switching signal C of the ⁇ and ⁇ levels is input, the communication control circuit 14 outputs a Type B signal to the base of the transistor 19. This signal is amplified by the transistor 19 and supplied to the linear power amplifier 16. The linear power amplifier 16 supplies the transmission power for Type B to the antenna circuit 20 and outputs a signal. As a result, a Type B radio signal is radiated from the antenna circuit 20 into space.
  • the signal received by the antenna circuit 20 is amplified by the automatic gain adjustment circuits 21 and 22, converted into Type A signal level and Type B signal level, and output to the communication control circuits 13 and 14.
  • the communication control circuits 13 and 14 convert the received signal into data of a predetermined length and output it to the data bus 23.
  • the CPU 12 analyzes information indicating the type of the IC card output from the communication control circuits 13 and 14, and checks whether the communication partner is a Type A IC card or a Type B IC card. Then, the CPU 12 performs communication according to the communication standard of the IC card to be read.
  • the voltage applied to the linear power amplifier 16 is switched.
  • the transmission power (RF power) supplied from the linear power amplifier 16 to the antenna circuit 20 to power corresponding to each communication standard
  • an IC card of a different communication standard can be read by one IC card reader. 11 can be read. Also, data can be written to an IC card.
  • the transmission signal is converted from a Type A signal to a Type B signal.
  • the signal phase of both signals will match, so the generation of noise can be reduced.
  • the CPU built in the IC card since the CPU built in the IC card generates a clock signal for transmitting the received wireless signal power, the CPU transmits the wireless signal transmitted from the IC card reader 11 and the wireless signal transmitted from the IC card. The phases can be matched. As a result, noise generated due to a phase shift between the received signal and the internal clock can be reduced.
  • FIG. 3 is a block diagram of an IC card reader 31 according to the second embodiment.
  • the configuration of the IC card reader 31 according to the second embodiment is basically the same as that of the IC card reader 11 according to the first embodiment. And their explanation is omitted.
  • the difference between the IC card reader 31 of the second embodiment and the first embodiment is that the CPU 32 switches the Type A and Type B transmission signals by controlling the off 34, and the attenuator 35.
  • the transmission power is controlled by switching the potential of the power supply.
  • the CPU 32 controls an interface unit for exchanging data with the host device 33, switching the switch 34, and controlling the output potential of the attenuator ( ⁇ ) 35.
  • the switch 34 selects one of the output signals of the communication control circuits 13 and 14 and outputs the selected signal to the attenuator 35 according to the instruction of the CPU 32.
  • the attenuator 35 supplies a predetermined voltage to the linear power amplifier 16 according to an instruction from the CPU 32. Is output.
  • the transmission power amplifier 16 amplifies the power of the transmission signal output from the communication control unit 13 or 14 and outputs it to the antenna circuit 20.
  • the magnetic field strength of the radio signal output from the antenna circuit 20 is 2AZm
  • the communication distance with the Type A IC card at that time is 2AZm.
  • the communication distance with Type B IC card is 40mm.
  • the output potential of the attenuator 35 is 2.5 V
  • the magnetic field strength of the radio signal output from the antenna circuit 20 is 5 AZm
  • the communication distance with the Type A IC card at that time is 110 mm
  • the communication distance with the Type B IC card is 110 mm. Communication distance is 70mm.
  • a communication distance of 70 mm can be secured by setting the output potential of the attenuator 35 to IV.
  • a communication distance of 70 mm can be secured by setting the output potential of the attenuator 35 to 2.5 V.
  • the CPU 32 When reading a Type A IC card, the CPU 32 outputs a switching signal instructing the switching unit 34 to select a Type A signal output from the communication control circuit 13, and simultaneously outputs the switching signal to the attenuator 35. Outputs a signal instructing to set the potential to IV. These signals are output using multiple IO ports of CPU32.
  • the CPU 32 When reading a Type B IC card, the CPU 32 outputs a switching signal instructing the selection of a Type B signal output from the communication control circuit 14 to the switch 34, and simultaneously outputs the output potential to the attenuator 35 at 2.5 V. And outputs a signal instructing the setting.
  • the CPU 32 controls the transmission electric power supplied from the linear power amplifier 16 to the antenna circuit 20 by controlling the output potential of the attenuator 35. can do.
  • the magnetic field strength of the radio signal radiated from the antenna circuit 20 can be adjusted, and the communication distances to IC cards of different communication standards can be made uniform.
  • FIG. 5 is a flowchart of an IC card reading process according to the third embodiment of the present invention.
  • the third embodiment is an example in which the type of an IC card is determined and read when the type of the IC card to be read (compliance, communication standard) is not powerful in advance. .
  • the following processing is executed by the CPU 32, for example.
  • the IC card reader 31 of the third embodiment is set to transmit a Type B wireless signal having a large magnetic field distance.
  • the circuit of the IC card operates by power supplied by the received wireless signal, and transmits a wireless signal based on the communication standard (TypeA or TypeB) of the IC card.
  • the CPU 32 assuming that the IC card to be read is a Type B IC card, outputs the signal received by the antenna circuit 20 to the communication control circuit 14, and outputs the data output from the communication control circuit 14 to the Type B IC card. Read as data (Fig. 5, Sl l). Then, it is determined whether or not the received signal has been normally read (FIG. 5, S12).
  • step S12 If the received signal can be read normally (FIG. 5, S12), the process proceeds to step S13 to read the type information of the IC card. Then, it is determined whether or not the read type information of the IC card matches the initially set communication standard (in this case, TypeB) (FIG. 5, S14). Here, the reason why the type information is confirmed is to prevent the data from being read out occasionally even when the type of the IC card is different.
  • the initially set communication standard in this case, TypeB
  • step S12 when it is determined that the received signal cannot be read normally (S12, NO), or in step S14, the card type information recorded inside the IC card and the transmitted signal If it is determined that the types are different (S14, NO), the process proceeds to step S16, where a Type A radio signal having a small magnetic field strength is transmitted, and the received signal is read as a Type A signal. Then, it is determined whether or not the received signal has been normally read as a Type A signal (FIG. 5, S17).
  • the process proceeds to step S 18, where the type information recorded inside the IC card is read. Then, it is determined whether or not the type information recorded on the IC card matches the type of the transmitted signal (in this case, TypeA) (FIG. 5, S19).
  • step S20 If the type information matches (S19, YES), the process proceeds to step S20, and the reading and writing of data into and from the IC card is continued using the low magnetic field intensity Type A radio signal.
  • step S17 if the data cannot be read normally (S17, NO), or if it is determined that the type information of the IC card does not match (S19, NO), step S2
  • the wireless signal is transmitted with Type B transmission power having a large magnetic field strength at first, so that the possibility of reading the wireless signal transmitted from the IC card is increased, The success rate of IC card reading can be increased.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, but may be configured as follows.
  • the present invention is TypeA.
  • the present invention is not limited to Type B, and can be applied to any communication standard of a contactless IC card.
  • the circuit for varying the transmission power is not limited to the attenuator, but may be a variable power supply, a switching regulator, or the like.
  • an IC card of a different communication standard can be read, a reading device that is easy for a user to use can be realized.
  • IC cards of different communication standards Since the communication distances can be made uniform, it is possible to eliminate the uncomfortable feeling that the user has to change the reading distance for each IC card when reading the IC card.

Abstract

　異なる通信規格に対応したユーザの使い勝手の良いＩＣカード読み取り装置を提供することを目的とする。線形電力増幅器は、ＣＰＵの指示に基づいて、TypeＡの無線信号を送信するときには、電源切り換え回路から供給されるTypeＡ用の電源電圧をアンテナ回路に供給し、TypeＢの無線信号を送信するときには、電源切り換え回路から供給されるTypeＢ用の電源電圧をアンテナ回路に供給する。これにより、TypeＡとTypeＢの両方のＩＣカードの読み取りを行うことができる。

Description

明 細 書
ICカード読み取り装置及びその読み取り方法
技術分野
[0001] 本発明は、非接触で ICカードの読み取り、あるいは書き込みを行う ICカード読み取 り装置及びその読み取り方法に関する。
背景技術
[0002] 磁気カードの替わりに、 ICカードが公衆電話用のプリペイドカードや鉄道のプリペイ ドカードとして用いられてきて 、る。
ICカードは、接触式と非接触式の 2つのタイプがあり、無線により ICカードに電力を 供給する非接触式の ICカードの利用が進んでいる。非接触式の ICカードは、通信距 離の違いにより、密着型、近接型、近傍型の 3種類に分類できる。近接型の ICカード として、 ISOの TypeAと TypeB (IS014443の TypeA、 TypeB)が広く用いられている
[0003] TypeAあるいは TypeBの通信規格に対応した専用の通信用 ICは開発されており、 その通信用 ICを用いて ICカードの読み取り ·書き込み装置も実現されて!、る。
特許文献 1には、 ICカードから受信する信号の信号強度を検出し、検出された信 号強度に応じて無線送信電力を切り換えることが記載されている。
[0004] 上述したように、特定の通信規格の ICカードを読み取り及び書き込むことのできる 専用の装置は実現されているが、異なる通信規格の ICカードに対応した読み取り装 置は実現されていない。
[0005] ICカードと読み取り及び書き込み装置との通信距離は通信規格ある 、は ICカード を含む制御部の仕様、性能差力 くる違いにより異なっており、例えば、 TypeAの通 信距離は 2cm程度、 TypeBの通信距離は 10cm程度であるので、単に特定の通信 規格に準拠した通信用 ICを用いて読み取り及び書き込み装置を設計した場合、 1つ の通信規格に準拠した ICカードに対しては最適な送信電力で信号を送信することが できるが、他の通信規格に準拠した ICカードに対しては適正な送信電力で信号を送 信することができず、異なる通信規格の ICカードを使用する場合に、ユーザにとって 使 、勝手の良 、ICカード読み取り装置は実現されて 、なかった。
特許文献 1 :日本、公開特許 2002-170082号公報
発明の開示
[0006] 本発明の課題は、異なる通信規格に対応したユーザの使い勝手の良い ICカード 読み取り装置を提供することである。
本発明の ICカード読み取り装置は、 ICカードの複数の通信規格に対応した送受信 の制御を行う 1または複数の通信制御回路と、無線信号の送受信を行うアンテナ回 路と、読み取り対象の ICカードの通信規格に対応する送信電力を前記アンテナ回路 に供給する送信電力供給回路と、前記送信電力供給回路に対し、前記複数の通信 規格の中の何れの通信規格に対応する送信電力を供給するかを指示する制御部と を備える。
[0007] この発明によれば、異なる通信規格の ICカードを読み取ることができる、ユーザの 使 、勝手の良 、読み取り装置を実現できる。
通信制御回路は、例えば、図 1の通信制御回路 13及び 14に対応し、送信電力供 給回路は、図 1のダイオード 17,トランジスタ 18及び線形電力増幅器 16、あるいは図 3のアツテネータ 35及び線形電力増幅器 16に対応する。
[0008] 本発明の他の態様は、上記の発明にお!/、て、前記制御部は、異なる通信規格の I Cカードを読み取る場合に、予め定めてある電圧または送信電力と該電圧または送 信電力に対応する各通信規格の通信距離とに関するデータに基づいて、異なる通 信規格の ICカードとの通信距離がほぼ同一になるような送信電力の供給を前記送信 電力供給回路に指示する請求項 1記載の ICカード読み取り装置。
[0009] このように構成することで、異なる通信規格の ICカードをほぼ同じ通信距離で読み 取ることができるので、 ICカードのユーザの使い勝手を向上できる。
本発明の他の態様は、上記の発明において、前記通信制御回路は、少なくとも第 1 及び第 2の通信規格に対応する第 1及び第 2の通信制御回路からなり、前記第 1の 通信制御回路の送信信号の位相と、前記第 2の通信制御回路の送信信号の位相と を同期させる。
[0010] このように構成することで、例えば、通信制御回路が、それぞれ別の通信規格に対 応する第 1及び第 2の通信制御回路力 なる場合に、第 1の通信規格の送信信号か ら第 2の通信規格の送信信号に切り換えるときに発生するノイズ及び送信信号と受信 信号間のノイズを低減できる。
[0011] 本発明の他の態様は、上記の発明において、前記制御部は、最初の読み取り時に 、前記複数の通信規格の中で送信電力の最も大き!ヽ通信規格に対応する送信電力 の供給を前記送信電力供給回路に指示し、前記 ICカードから受信した信号が送信 信号の通信規格に適合するときには、前記 ICカードの読み取りを続行し、前記 IC力 ードから受信した信号が送信信号の通信規格に適合しないときには、次に送信電力 の大きい通信規格に対応する送信電力の供給を前記送信電力供給回路に指示して 前記 ICカードの読み取りを行う。
[0012] このように構成することで、送信電力の大きい通信規格の ICカードの読み取りを優 先して行うことで ICカードの読み取りが成功する確率を高めることができる。
図面の簡単な説明
[0013] [図 1]第 1の実施の形態の ICカード読み取り装置の回路図である。
[図 2]アンテナ力もの距離と磁界強度の関係を示す図である。
[図 3]第 2の実施の形態の ICカード読み取り装置のブロック図である。
[図 4]アツテネータの電位と磁界強度と通信距離の関係を示す図である。
[図 5]第 3の実施の形態の ICカード読み取り処理のフローチャートである。
発明を実施するための最良の形態
[0014] 以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図 1は、第 1の実施の形態 の ICカード読み取り装置 (読み取り及び書き込み装置） 11の回路図である。
図 1において、 CPU (制御部） 12は、上位装置とのインタフェース制御及び送信電 力の切り換え等を行うプロセッサであり、例えば、 32ビットの汎用の CPUからなる。 C PU12の IOポートからは、 TypeAと TypeBの信号の送受信を切り換える切り換え信号 C力 トランジスタ 18のベースと通信制御回路 14に出力されている。
[0015] 通信制御回路 13及び 14は、それぞれ異なる通信規格に対応した送受信制御を行 う通信制御用 ICであり、例えば、通信制御回路 13は、 13014443—丁 6八の通信規 格に対応した通信制御を行い、通信制御回路 14は、 13014443—丁 6 の通信規 格に対応した通信制御を行う。
[0016] 通信制御回路 13には、水晶発振器 10の基準クロック信号 (例えば、 13.56MHzの 信号)が供給されており、その基準クロック信号と位相が同期した TypeA用の同期キ ャリアクロック CAを内部で生成する。この同期キャリアクロック CAに同期したタイミン グで typeAの送信信号を生成して出力端子 TxAから出力する。同期キャリアクロック CAは、クロック端子 CKA力も通信制御回路 14のクロック端子 CKBに出力される。
[0017] 通信制御回路 14は、クロック端子 CKBに入力する TypeA用の同期キャリアクロック CAに同期した TypeB用の同期キャリアクロック CBを生成し、その同期キャリアクロック CBに同期したタイミングで TypeBの送信信号を生成して出力端子 TxBから出力する
[0018] ICカード側では、受信した無線信号力も送信用のクロック信号を生成するので、 IC カードから送信される信号は、 ICカード読み取り装置 11で生成される TypeAの同期 キャリアクロック CAと同期が取れることになる。
[0019] これにより、 TypeA用の同期キャリアクロック CAと、 TypeB用の同期キャリアクロック CBの位相が一致し、かつ TypeAの ICカード、あるいは TypeBの ICカードから送信さ れる無線信号の位相が一致する。従って、 ICカード読み取り装置 11側で送信信号を TypeA力 TypeBに切り換えた場合、あるいはその反対に切り換えた場合に、 2つの 信号の位相ずれにより発生するノイズを低減できる。また、 ICカード側カゝら送信される 信号の位相も ICカード読み取り装置 11で生成する同期キャリアクロック CA及び CBと 位相が一致するので、内部のクロックと受信信号との位相差により発生するノイズも低 減できる。
[0020] ローパスフィルタ (LPF) 15は、通信制御回路 13から出力される矩形波の信号を正 弦波の信号に変換して線形電力増幅器 16に出力する。
通信制御回路 14は、 IS014443-TypeBに基づく信号を出力端子 TxBからトラン ジスタ 19のベースに出力する。トランジスタ 19のコレクタには、抵抗 Rl, R2が並列に 接続されており、その抵抗 Rl, R2から線形電力増幅器 16に信号が出力される。
[0021] 線形電力増幅器 16には、 TypeAの通信規格に対応する送信電力を供給するため の A用電源の電圧 Vaがダイオード 17を介して供給され、 TypeBの通信規格に対応 する送信電力を供給するための B用電源の電圧 Vbがトランジスタ 18を介して供給さ れている。
[0022] TypeA用の電源電圧 Vaと TypeB用の電源電圧 Vbは、 Vaく Vbの関係にあるので、 電圧 Vaを供給した状態で、トランジスタ 18をオンさせることで、 TypeBの信号の送信 に必要な電圧 Vbを、 TypeB用の電源力も線形電力増幅器 16に供給することができ る。
[0023] 線形電力増幅器 16は、通信制御回路 13から出力される TypeAの信号と、通信制 御回路 14から出力される TypeBの信号の一方を選択してアンテナ回路 20に出力す る。線形電力増幅回路 16は、 TypeAの信号を出力するときには、ダイオード 17を介 して与えられる TypeA用の電源電圧 Vaをアンテナ回路 20に供給する。また、線形電 力増幅回路 16は、 TypeBの信号を出力するときには、トランジスタ 18を介して与えら れる TypeB用の電源電圧 Vbをアンテナ回路 20に供給する。
[0024] アンテナ回路 20は、信号経路に直列に接続されたコンデンサ C1と、並列に接続さ れたコイル L1とコンデンサ C2とからなり、入力信号を無線信号に変換して空間に放 射する。
[0025] アンテナ回路 20からある信号電力で無線信号を送信した場合のアンテナ面からの 距離と磁界強度との関係は、図 2に示すような特性となる。図 2において、横軸は、ァ ンテナ面からの距離 (mm)を示し、縦軸はその点の磁界強度 (AZm)を示す。
[0026] ある送信電力で無線信号を送信した場合に、 ICカードと ICカード読み取り装置 11 との間で通信可能な磁界強度の下限値 ¾ )とすると、アンテナ回路 20のアンテナの 放射面力も ICカードまでの距離が χθより大きくなると、通信ができなくなる。なお、ァ ンテナ回路 20の送信電力を大きくすれば通信可能距離を延ばすことができる。
[0027] 第 1の実施の形態では、 TypeAの ICカードと TypeBの ICカードの通信距離を同じ にするために、通信距離の短 、TypeBの信号を送信するときの通信距離力TypeAの 通信距離とほぼ同じになるように、線形電力増幅器 16からアンテナ回路 20に供給す る送信電力の特性を設計してある。 TypeAと TypeBで同一の通信距離を実現するた めには、線形電力増幅器 16に供給する電源電圧を調整する必要があり、本実施の 形態では、 TypeA用の電源電圧 Vaを約 4V、 TypeB用の電源電圧を約 4. 5Vに設定 すること〖こより実現して ヽる。
[0028] 自動利得調整回路 (AGC) 21は、アンテナ回路 20で受信された信号を TypeAの 通信規格に適合する信号レベルに増幅して通信制御回路 13に出力する。
自動利得調整回路 (AGC) 22は、自動利得調整回路 21で増幅された信号を Type Bの通信規格に適合する信号レベルに増幅して通信制御回路 14に出力する。
[0029] 次に、以上のような構成の ICカード読み取り装置 11の動作を説明する。 CPU12は 、 TypeAの ICカードを読み取る場合には、 TypeAの信号の送信を指示する切り換え 信号 C (例えば、ローレベルの信号）をトランジスタ 18のベースと通信制御回路 14に 出力する。
[0030] 通信制御回路 14は、ローレベルの切り換え信号 Cを受信すると、出力端子 TxBか らの送信信号の出力を中止する。線形電力増幅器 16は、ダイオード 17から出力され る TypeA用の電源電圧をアンテナ回路 20に供給し、同時に通信制御回路 13から出 力される TypeAの信号をアンテナ回路 20に出力する。
[0031] CPU12は、 TypeBの ICカードを読み取る場合には、 TypeBの信号の送受信を指 示する切り換え信号 C (例えば、ハイレベルの信号)を出力する。
ノ、ィレベルの切り換え信号 Cが入力すると、通信制御回路 14は、 TypeBの信号をト ランジスタ 19のベースに出力する。この信号はトランジスタ 19で増幅され線形電力増 幅器 16に供給される。線形電力増幅器 16は、 TypeB用の送信電力をアンテナ回路 20に供給して信号を出力する。この結果、アンテナ回路 20からは TypeBの無線信号 が空間に放射される。
[0032] アンテナ回路 20で受信された信号は、自動利得調整回路 21及び 22で増幅され、 TypeAの信号レベル及び TypeBの信号レベルに変換されて通信制御回路 13及び 1 4に出力される。通信制御回路 13及び 14は、受信信号を所定長のデータに変換し てデータバス 23に出力する。
[0033] CPU12は、通信制御回路 13及び 14から出力される ICカードのタイプを示す情報 を解析し、通信相手が TypeAの ICカード力、 TypeBの ICカードかを確認する。そして 、 CPU12は、読み取り対象の ICカードの通信規格による通信を行う。
[0034] 上述した第 1の実施の形態によれば、線形電力増幅器 16に与える電圧を切り換え 、線形電力増幅器 16からアンテナ回路 20に供給する送信電力 (RF電力）をそれぞ れの通信規格に対応した電力に変更することにより、異なる通信規格の ICカードを、 1台の ICカード読み取り装置 11で読み取ることができる。また、 ICカードにデータを 書き込むことができる。
[0035] さらに、 TypeBの信号を作成する際の基準となる同期キャリアクロック CBを、別の通 信規格である TypeAの同期キャリアクロック CAと同期させているので、送信信号を TypeAから TypeBの信号に切り換えた場合、ある!/、は TypeBから TypeAに切り換えた 場合でも、両者の信号位相が一致するのでノイズの発生を低減できる。また、 ICカー ドに内蔵されている CPUは、受信した無線信号力 送信用のクロック信号を生成す るので、 ICカード読み取り装置 11から送信する無線信号と、 ICカードから送信される 無線信号の位相を一致させることができる。これにより、受信信号と内部のクロックの 位相のずれにより生じるノイズを低減できる。
[0036] また、通信制御回路 13及び 14として使用実績のある既存の通信制御用 ICを使用 することで、装置の開発コスト及び製品のコストを低減し、信頼性の高い装置を実現 できる。
[0037] 次に、図 3は、第 2の実施の形態の ICカード読み取り装置 31のブロック図である。こ の第 2の実施の形態の ICカード読み取り装置 31の構成は、基本的には、第 1の実施 の形態の ICカード読み取り装置 11と同じであるので、同一の機能のブロックには同じ 符号をつけてそれらの説明は省略する。
[0038] この第 2の実施の形態の ICカード読み取り装置 31が、第 1の実施の形態と異なる点 は、 TypeAと TypeBの送信信号を CPU32が、切 34を制御して切り換えると共に 、アツテネータ 35の電位を切り換えて送信電力を制御して 、る点である。
[0039] 図 3において、 CPU32は、上位装置 33との間でデータを授受するためのインタフ エース部と、切換器 34の切り換えと、アツテネータ (ΑΤΤ) 35の出力電位の制御を行
[0040] 切換器 34は、 CPU32の指示に従って、通信制御回路 13及び 14の出力信号の一 方を選択してアツテネータ 35に出力する。
アツテネータ 35は、 CPU32からの指示に従って線形電力増幅器 16に所定の電圧 を出力する。
[0041] 送信電力増幅器 16は、通信制御部 13または 14から出力される送信信号の電力を 増幅してアンテナ回路 20に出力する。
次に、アツテネータ 3の出力電位と、アンテナ回路 20から放射される無線信号の動 作磁界強度と ICカードの通信距離の関係を、図 4を参照して説明する。
[0042] 図 4に示すように、例えば、アツテネータ 35の出力電位が IVのとき、アンテナ回路 2 0から出力される無線信号の磁界強度は 2AZmとなり、そのときの TypeAの ICカード との通信距離は 70mm、 TypeBの ICカードとの通信距離は 40mmとなる。また、アツ テネータ 35の出力電位が 2. 5Vのとき、アンテナ回路 20から出力される無線信号の 磁界強度は 5AZmとなり、そのときの TypeAの ICカードとの通信距離は 110mm、 TypeBの ICカードとの通信距離は 70mmとなる。
[0043] 従って、 TypeAの ICカードに対しては、アツテネータ 35の出力電位を IVに設定す ることにより、 70mmの通信距離を確保することができる。また、 TypeBの ICカードに 対しては、アツテネータ 35の出力電位を 2. 5Vに設定することにより、 70mmの通信 距離を確保することができる。
[0044] TypeAの ICカードを読み取る場合には、 CPU32は、切換器 34に通信制御回路 1 3から出力される TypeAの信号の選択を指示する切り換え信号を出力し、同時に、ァ ッテネータ 35に出力電位を IVに設定するように指示する信号を出力する。これらの 信号は、 CPU32の複数の IOポートを使用して出力される。
[0045] この結果、アンテナ回路 20からは、 lAZmの磁界強度の無線信号が放射されるの で、 TypeAの ICカードとの間で 70mmの距離で通信することができる。
TypeBの ICカードを読み取る場合には、 CPU32は、切翻 34に通信制御回路 14 から出力される TypeBの信号の選択を指示する切り換え信号を出力し、同時にアツテ ネータ 35に出力電位を 2. 5Vに設定するように指示する信号を出力する。
[0046] この結果、アンテナ回路 20からは、 2. 5AZmの磁界強度の無線信号が放射され るので、 TypeBの ICカードとの間で 70mmの距離で通信することができる。
上述した第 2の実施の形態によれば、 CPU32が、アツテネータ 35の出力電位を制 御することで、線形電力増幅器 16からアンテナ回路 20に供給する送信電力を制御 することができる。これにより、アンテナ回路 20から放射する無線信号の磁界強度を 調整し、異なる通信規格の ICカードに対する通信距離をそろえることができる。
[0047] このように通信規格の異なる ICカードの通信距離を一致させることで、ユーザが IC カードを読み取らせる場合に、使用する ICカードのタイプを意識せずに、常に一定の 距離で ICカードの読み取りを行わせることができるので、ユーザの操作上の違和感 を軽減でき、使い勝手の良い読み取り装置を実現できる。
[0048] 次に、図 5は、本発明の第 3の実施の形態の ICカードの読み取り処理のフローチヤ ートである。
この第 3の実施の形態は、読み取り対象の ICカードのタイプ (準拠して 、る通信規 格）が事前に分力もない場合に、 ICカードのタイプを判定して読み取りを行う例であ る。以下の処理は、例えば、 CPU32により実行される。
[0049] 第 3の実施の形態の ICカード読み取り装置 31は、初期設定として、磁界距度の大 きい TypeBの無線信号を送信するように設定されている。 ICカードは、受信した無線 信号により供給される電力により回路が動作し、 ICカードの通信規格 (TypeAまたは TypeB)に基づいた無線信号を送信する。
[0050] CPU32は、読み取り対象の ICカードが TypeBの ICカードと仮定して、アンテナ回 路 20で受信した信号を通信制御回路 14へ出力させ、通信制御回路 14から出力さ れるデータを TypeBのデータとして読み込む（図 5, Sl l)。そして、受信した信号を 正常に読み取れたか否かを判別する（図 5, S12)。
[0051] 受信した信号を正常に読み取れた場合には（図 5, S12)、ステップ S13に進み IC カードのタイプ情報を読み取る。そして、読み取った ICカードのタイプ情報が、初期 設定されている通信規格 (この場合、 TypeB)と一致するか否かを判別する（図 5, S1 4)。ここで、タイプ情報を確認しているのは、 ICカードのタイプが異なっていてもたま たまデータが読み取れてしまうのを防止するためである。
[0052] 初期設定されている通信規格と ICカードのタイプ情報が一致した場合には（S14, YES)、対象となる ICカードを TypeBの ICカードと判断し、以後の通信は、 TypeBの 通信規格に対応した送信電力で行 ヽ、カードの読み取り及び書き込み処理を続行 する（図 5, S15)。 [0053] ステップ S12において、受信した信号を正常に読み取れな力つたと判断された場合 (S12, NO)、あるいはステップ S14において、 ICカード内部に記録されているカード のタイプ情報と送信した信号のタイプが異なると判断された場合には（S14, NO)、ス テツプ S16に進み、磁界強度の小さい TypeAの無線信号を送信し、受信した信号を TypeAの信号として読み取る。そして、受信信号が TypeAの信号として正常に読み 取れたか否かを判別する（図 5, S17)。
[0054] 受信信号を TypeAの信号として読み取れた場合には（S17、 YES)、ステップ S18 に進み、 ICカードの内部に記録されているタイプ情報を読み取る。そして、 ICカード に記録されているタイプ情報が、送信した信号のタイプ (この場合、 TypeA)と一致す るか否かを判別する（図 5, S19)。
[0055] タイプ情報が一致する場合には（S19, YES)、ステップ S20に進み、磁界強度の 小さ ヽ TypeAの無線信号を用いて、 ICカードに対するデータの読み込み及び書き込 み処理を続行する。
[0056] ステップ S17において、データを正常に読み取れなかった場合（S17, NO)、ある いは ICカードのタイプ情報が不一致と判別されたときには（S19、 NO)、ステップ S2
1に進み、カード異常処理を実行する。
[0057] 上述した第 3の実施の形態は、最初に磁界強度の大きい TypeBの送信電力で無線 信号を送信するようにしたので、 ICカードから送信される無線信号を読み取る可能性 を高くし、 ICカードの読み取りの成功率を高めることができる。
[0058] 本発明は、上述した実施の形態に限らず、以下のように構成しても良い。
(1)実施の形態は、 2つの通信制御用 ICを用いているが、複数の通信規格に対応し た 1個の通信制御用 ICが実現されたなら、 1個の ICを用いて回路を構成して良い。
(2)本発明は、 TypeA。 TypeBに限らず、非接触式の ICカードの通信規格であれば 、どのような通信規格にも適用できる。
(3)送信電力を可変するため回路は、アツテネータに限らず、可変電源、スィッチン グレギユレ一タ等を用いても良 、。
[0059] 本発明によれば、異なる通信規格の ICカードを読み取ることができるので、ユーザ の使い勝手の良い読み取り装置を実現できる。また、異なる通信規格の ICカードの 通信距離をそろえることができるので、ユーザが ICカードを読み取らせるときに IC力 ード毎に読み取り距離を変えなければならないという操作上の違和感を解消できる。

Claims

請求の範囲
[1] ICカードの複数の通信規格に対応した送受信の制御を行う 1または複数の通信制 御回路と、
無線信号の送受信を行うアンテナ回路と、
読み取り対象の ICカードの通信規格に対応する送信電力を前記アンテナ回路に 供給する送信電力供給回路と、
前記送信電力供給回路に対し、前記複数の通信規格の中の何れの通信規格に対 応する送信電力を供給するかを指示する制御部とを備える ICカード読み取り装置。
[2] 請求項 1記載の ICカード読み取り装置であって、
前記制御部は、異なる通信規格の ICカードを読み取る場合に、予め定めてある電 圧または送信電力と該電圧または送信電力に対応する各通信規格の通信距離と〖こ 関するデータに基づいて、異なる通信規格の ICカードとの通信距離がほぼ同一にな るような送信電力の供給を前記送信電力供給回路に指示する。
[3] 請求項 1記載の ICカード読み取り装置であって、
前記通信制御回路は、少なくとも第 1及び第 2の通信規格に対応する第 1及び第 2 の通信制御回路からなり、前記第 1の通信制御回路の送信信号の位相と、前記第 2 の通信制御回路の送信信号の位相とを同期させる。
[4] 請求項 2載の ICカード読み取り装置であって、
前記通信制御回路は、少なくとも第 1及び第 2の通信規格に対応する第 1及び第 2 の通信制御回路からなり、前記第 1の通信制御回路の送信信号の位相と、前記第 2 の通信制御回路の送信信号の位相とを同期させる。
[5] 請求項 1記載、 2または 3記載の ICカード読み取り装置であって、
前記制御部は、最初の読み取り時に、前記複数の通信規格の中で送信電力の最 も大きい通信規格に対応する送信電力の供給を前記送信電力供給回路に指示し、 前記 ICカードから受信した信号が送信信号の通信規格に適合するときには、前記 IC カードの読み取りを続行し、前記 ICカードから受信した信号が送信信号の通信規格 に適合しな ヽときには、次に送信電力の大き ヽ通信規格に対応する送信電力の供 給を前記送信電力供給回路に指示して前記 ICカードの読み取りを行う。
[6] ICカードの複数の通信規格に対応した送受信の制御を行 、、
無線信号の送受信を行うアンテナ回路に読み取り対象の ICカードの通信規格に対 応する送信電力を供給する送信電力供給回路に対して、前記複数の通信規格の中 の何れの通信規格に対応する送信電力を供給するかを指示する ICカード読み取り 方法。
[7] 請求項 6記載の ICカードの読み取り方法であって、
異なる通信規格の ICカードを読み取る場合に、予め定めてある電圧または送信電 力と該電圧または送信電力に対応する各通信規格の通信距離とに関するデータに 基づいて、異なる通信規格の ICカードとの通信距離がほぼ同一になるような送信電 力の供給を前記送信電力供給回路に指示する。
[8] 請求項 6記載の ICカード読み取り方法であって、
少なくとも第 1及び第 2の通信規格に対応する第 1及び第 2の通信制御回路を有し 、前記第 1の通信制御回路の送信信号の位相と、前記第 2の通信制御回路の送信 信号の位相とを同期させる。
[9] 請求項 6、 7または 8記載の ICカード読み取り方法であって、
最初の読み取り時に、前記複数の通信規格の中で送信電力の最も大きい通信規 格に対応する送信電力の供給を前記送信電力供給回路に指示し、前記 ICカードか ら受信した信号が送信信号の通信規格に適合するときには、前記 ICカードの読み取 りを続行し、前記 ICカードから受信した信号が送信信号の通信規格に適合しな ヽと きには、次に送信電力の大き ヽ通信規格に対応する送信電力の供給を前記送信電 力供給回路に指示する。
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