【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非接触型ＩＣカードリーダライタに関する。特に、非接触型ＩＣカードのＩＣモジュールに対して、高出力の電磁波の影響による発熱や破損などのダメージを軽減することが可能で、かつ通信距離を拡大可能な非接触型ＩＣカードリーダライタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
非接触型ＩＣカードリーダライタ（以下、リーダライタとする）は、アンテナ部に非接触型ＩＣカード（以下、ＩＣカードとする）をかざして、電波で情報の送受信を行うことにより、非接触でリード（データ読込み）、およびライト（データ書込み）動作を行う。この種のリーダライタは、キャリア周波数ｆ＝１３．５６ＭＨｚで動作し、ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４４３に準拠した近接型、またはＩＳＯ／ＩＥＣ１５６９３に準拠した近傍型の通信に対応し、近接型で最大約１０ｃｍ前後、近傍型で最大約７０ｃｍ前後の通信距離をカバーできるものである。
【０００３】
この際の通信において、リーダライタからの距離（通信範囲内での距離）に関係なく、ＩＣカードの存在を常に把握する必要があるために、動作中であるか待機中であるかにかかわらず、常時、電波を発生させ、一定の送信出力で固定されている。また、通信距離が一定距離以下、あるいは一定距離以上であることが既知である使用環境においては、それぞれの送信出力をローパワー／ハイパワーに切換えて通信を行うようにしたリーダライタもある。例えば、特許文献１には、送信出力を、距離によって調節する非接触型ＩＣカードリーダライタについて記載されている。
【０００４】
しかし、この場合も、常に一定の電波がリーダライタから放射され送信出力は固定されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２４２７３９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
さらに、近年の通信距離拡大の要求にともない送信電波は高出力化する傾向にある。このような状況のなかで、送信電波によるＩＣカードに対する影響を無視することができなくなってきている。すなわち、リーダライタにＩＣカードをかざす位置あるいは時間は、利用者によって異なっており、一定出力で電磁波が放射される環境下において、リーダライタのコイルアンテナ面に所定の距離以上に近づけたり、長時間かざしたままの状態にしておいたりした場合には、余分な電力をＩＣカードに与えることになる。
【０００７】
このため、ＩＣカード内のＩＣモジュールの発熱を誘発し、蓄熱されたことに気付かない利用者に不快感を与えたり、またＩＣモジュールの動作が不安定となり、ＩＣカードの機能に障害をもたらすといったことが懸念されている。これらの懸念を解消するために、送信出力を低下させると、所定の通信距離が確保されず通信に支障をきたすという問題が生じてしまう。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、ＩＣカードに必要以上の電力を供給することなく、発熱を抑制し、かつ通信距離の拡大が可能な非接触型ＩＣカードリーダライタを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明は、ループ状のコイルアンテナを有し、このコイルアンテナに近づいてくる非接触型ＩＣカードに対し、前記コイルアンテナから電波信号を送信して前記非接触型ＩＣカードとのデータ交換、および電源の供給を行い動作させる非接触型ＩＣカードリーダライタにおいて、ＩＣカードが近づいたときに、該ＩＣカードとの距離を検知し測定する距離検出用センサ部と、その検知した距離情報をもとに送信出力を増加または減少させる出力制御手段とを設けたものである。また、距離検出用のセンサ部は、赤外線センサによるものである。
【００１０】
即ち、本発明は、ループ状のコイルアンテナを有し、該コイルアンテナに近づいてくる非接触型ＩＣカードに対し、前記コイルアンテナから電波信号を送信して前記非接触型ＩＣカードとのデータ交換、および電源の供給を行い動作させる非接触型ＩＣカードリーダライタにおいて、ＩＣカードが近づいたときに、該ＩＣカードとの距離を検知し測定する距離検出用センサ部と、その検知した距離情報をもとにリーダライタ側からの送信出力を増加または減少させる出力制御手段とを具備する非接触型ＩＣカードリーダライタである。
【００１１】
また、本発明は、前記距離検出用センサ部は、赤外線を用いて距離を検出する赤外線センサである非接触型ＩＣカードリーダライタである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態による非接触型ＩＣカードリーダライタについて図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は、本発明の構成を示す外観図である。リーダライタ１０の表面には、ＩＣカード２０検出のためのループ状の送受信用コイルアンテナ１１が内蔵されており、この送受信用コイルアンテナ１１は、ＩＣカード２０をリーダライタ１０表面に近接させた際、ＩＣカード２０とリーダライタ１０間のデータ授受、およびＩＣカード２０への電力供給のための電波を発する。
【００１４】
また、リーダライタ１０の検出面のほぼ中央部の表面には、赤外線センサ１２が設置されている。この赤外線センサ１２は、近接するＩＣカード２０とリーダライタ１０の検出面との距離を測定するためのものであり、リーダライタ１０内部の検出回路に検出信号を伝達する。
【００１５】
赤外線センサ１２は、対象物に赤外線を照射するための発光部と、反射して戻ってくる反射光を受光するための受光部から構成され、センサ感度および指向性に適合した配置で角度調整され設置される。
【００１６】
図３は、本発明の実施の形態による非接触型ＩＣカードリーダライタと非接触型ＩＣカード間の距離とＩＣカードが受ける磁界強度の関係において、電力の過不足部分を示す図である。リーダライタ１０の検出面からＩＣカード２０までの距離と、リーダライタ１０の送受信用コイルアンテナ１１から発せられる送信出力、すなわちＩＣカード２０に放射される磁界強度の関係は、図３に示すように、距離の３乗に反比例しており、リーダライタ１０の検出面にＩＣカード２０を近づけ過ぎると、ＩＣカード２０は、過大な電磁界環境にさらされることになる。逆に、離れ過ぎると通信に必要な電力が不足し送受信が困難になる。
【００１７】
ＩＣカード２０とリーダライタ１０の検出面間距離に依存しないで常にＩＣカード２０に最適な電力を送信するには、図３において、ＩＣカード２０が近づき過ぎた場合、すなわち最適距離ｄ１より短い場合は、送信出力を減少させ最適出力となるように制御する。また、ＩＣカードが離れ過ぎている場合、すなわち最適距離ｄ１より長い場合は、送信出力を増加させ最適出力となるように制御すればよい。
【００１８】
これを実現するために、以下のような回路構成とする。図２は、本発明の実施の形態による非接触型ＩＣリーダライタと非接触型ＩＣカードの構成を示すブロック図である。図２において、リーダライタ１０は、ＩＣカード２０との通信のためのループ状のコイルからなる送受信用コイルアンテナ１１と、発振器１５と、変調回路１４と、駆動回路１３と、復調回路１６と、ＩＣカード２０とリーダライタ１０間の距離を検出するための赤外線センサ１２と、この赤外線センサ１２からの信号を受けて検出信号を発生する検出回路１７と、検出された距離情報をもとにして送信出力の増減をコントロールするための送信出力制御回路１８と、データ処理のためのＣＰＵ１９ａを含む制御回路部１９、および上位機３０と接続するためのインターフェース部１０ａとから構成される。
【００１９】
リーダライタ１０の発振器１５は、ｆ＝１３．５６ＭＨｚで一定の周波数の信号を発生している。変調回路１４は、発振器１５からの信号を用いてＣＰＵ１９ａを中心として構成された制御回路部１９からの送信データを変調する。変調された信号は、駆動回路１３に入力され、電力増幅されてループ状のコイルからなる送受信用コイルアンテナ１１に入力される。送受信用コイルアンテナ１１は、入力された信号により電波を発生する。
【００２０】
ＩＣカード２０の送受信用コイルアンテナ２１は、リーダライタ１０の送受信用コイルアンテナ１１によって発生された電波を受けて、電流信号を発生する。電源回路２３は、入力された電流信号を整流、安定化し、各部に電源として供給する（線路は図示していない）。
【００２１】
また、復調回路２５は、入力された電流信号を復調し、制御回路２６へ出力する。ＣＰＵを中心として構成される制御回路２６は、入力された復調信号を解釈し、メモリ２７からのデータの読み出しや、書き込みを行う。メモリ２７から読み出されたデータは、制御回路２６を介して変調回路２４にて変調され送受信用コイルアンテナ２１よりリーダライタ１０の送受信用コイルアンテナ１１に向けて送信される。受信した信号はリーダライタ１０の復調回路１６にて復調され、制御回路部１９へ送られる。
【００２２】
その際、利用者によって、リーダライタ１０の検出面に近接されたＩＣカード２０は、リーダライタ１０検出面近傍に設置された赤外線センサ１２によりその存在を検出される。その検出信号は、検出回路１７に送られ、さらにＣＰＵ１９ａを中心として構成される制御回路部１９に送られる。
【００２３】
制御回路部１９においては、受信した検出信号、すなわち、赤外線がＩＣカード２０に当たって反射し戻るまでの往復時間情報をもとに、ＩＣカード２０とリーダライタ１０間の距離を算出し、メモリ（図示せず）内にあらかじめ格納されたＩＣカード とリーダライタ間距離と送信出力の相関データおよび判定プログラムに基づき、ＣＰＵ１９ａがＩＣカード２０に送信すべき出力電力の大きさを決定し、その情報は送信出力制御回路１８に伝達され、駆動回路１３における増幅器（図示せず）への信号出力が最適値となるよう制御し、駆動回路１３により送受信用コイルアンテナ１１からＩＣカード２０に対して最適な動作電力を供給する。
【００２４】
また、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に沿った範囲内のものであれば、いかなる形態のものであっても実施可能である。例えば、赤外線センサ１２の配置も、必ずしも送受信用コイルアンテナ１１の内部中央に設置される必要はなく、またその個数も複数個であってもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ループ状のコイルアンテナを有し、該コイルアンテナに近づいてくる非接触型ＩＣカードに対し、前記コイルアンテナから電波信号を送信して前記非接触型ＩＣカードとのデータ交換、および電源の供給を行い動作させる非接触型ＩＣカードリーダライタにおいて、ＩＣカードが近づいたときに、このＩＣカードとの距離を検知し測定する距離検出用センサ部と、その検知した距離情報をもとにリーダライタ側からの送信出力を増加または減少させる出力制御手段とを設け、距離検出用のセンサとして赤外線センサを使用したので、ＩＣカードがリーダライタ検出面に近づき過ぎた場合は、送信出力を減少させることで余分な電力を供給しなくなるため、ＩＣモジュールの発熱が抑制される。
【００２６】
また、ＩＣカードが離れ過ぎている場合は、送信出力を増加させることにより通信距離を拡大することができる。したがって、ＩＣカードの取扱い上の安全性と通信の信頼性を両立することができる。
【００２７】
本発明によれば、ＩＣカードに必要以上の電力を供給することなく、発熱を抑制し、かつ通信距離の拡大が可能な非接触型ＩＣカードリーダライタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による非接触型ＩＣカードリーダライタと非接触型ＩＣカードの構成を示す外観図。
【図２】本発明の実施の形態による非接触型ＩＣカードリーダライタと非接触型ＩＣカードの構成を示すブロック図。
【図３】本発明の実施の形態による非接触型ＩＣカードリーダライタと非接触型ＩＣカード間の距離とＩＣカードが受ける磁界強度の関係において、電力の過不足部分を示す図。
【符号の説明】
１０ リーダライタ
１０ａ インターフェース部
１１ 送受信用コイルアンテナ
１２ 赤外線センサ
１３ 駆動回路
１４ 変調回路
１５ 発振器
１６ 復調回路
１７ 検出回路
１８ 送信出力制御回路
１９ 制御回路部
１９ａ ＣＰＵ
２０ ＩＣカード
２１ 送受信用コイルアンテナ
２２ ＩＣモジュール
２３ 電源回路
２４ 変調回路
２５ 復調回路
２６ 制御回路
２７ メモリ
３０ 上位機
４０ ＩＣカードとリーダライタ間距離と磁界強度の相関曲線
４１ 最適電力時の磁界強度
４２ 余分な電力領域
４３ 不足する電力領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a non-contact type IC card reader / writer. In particular, the present invention relates to a non-contact type IC card reader / writer that can reduce damage such as heat generation and breakage due to the influence of high-output electromagnetic waves on an IC module of a non-contact type IC card and can extend a communication distance. .
[0002]
[Prior art]
A non-contact type IC card reader / writer (hereinafter referred to as a reader / writer) holds a non-contact type IC card (hereinafter referred to as an IC card) over an antenna portion and performs transmission / reception of information by radio waves. Read (data read) and write (data write) operations are performed. This type of reader / writer operates at a carrier frequency f = 13.56 MHz and supports proximity type communication conforming to ISO / IEC14443 or proximity type communication conforming to ISO / IEC15693. The proximity type can cover a maximum communication distance of about 70 cm.
[0003]
In this case, regardless of the distance from the reader / writer (the distance within the communication range), it is necessary to always know the presence of the IC card, so whether it is operating or waiting It always generates radio waves and is fixed at a constant transmission power. In addition, there is a reader / writer in which communication is performed by switching each transmission output to low power / high power in a use environment where the communication distance is known to be equal to or less than a certain distance. For example, Patent Document 1 describes a non-contact type IC card reader / writer that adjusts transmission output according to distance.
[0004]
However, also in this case, a constant radio wave is always radiated from the reader / writer and the transmission output is fixed.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-242739
[Problems to be solved by the invention]
Furthermore, with the recent demand for increasing communication distance, transmission radio waves tend to increase in output. Under such circumstances, it has become impossible to ignore the influence of the transmitted radio wave on the IC card. That is, the position or time of holding the IC card over the reader / writer differs depending on the user, and in an environment where electromagnetic waves are radiated at a constant output, the reader / writer coil antenna surface is brought closer to a predetermined distance or longer. If it is left over, extra power is applied to the IC card.
[0007]
For this reason, the heat generation of the IC module in the IC card is induced, causing discomfort to the user who does not notice that the heat has been stored, or the operation of the IC module becomes unstable, causing the function of the IC card to be impaired. There are concerns. If the transmission output is reduced in order to eliminate these concerns, there arises a problem that a predetermined communication distance is not ensured and communication is hindered.
[0008]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a non-contact type IC card reader / writer capable of suppressing heat generation and extending a communication distance without supplying more power than necessary to the IC card.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve such a problem, the present invention has a looped coil antenna, and transmits a radio signal from the coil antenna to the non-contact type IC card approaching the coil antenna. In a non-contact type IC card reader / writer that operates by exchanging data with a contact type IC card and supplying power, a distance detecting sensor unit that detects and measures the distance from the IC card when the IC card approaches And output control means for increasing or decreasing the transmission output based on the detected distance information. Moreover, the sensor part for distance detection is based on an infrared sensor.
[0010]
That is, the present invention has a loop-shaped coil antenna and exchanges data with the non-contact IC card by transmitting a radio signal from the coil antenna to the non-contact IC card approaching the coil antenna. In the non-contact type IC card reader / writer operated by supplying power, the distance detection sensor unit for detecting and measuring the distance to the IC card when the IC card approaches, and the detected distance information This is a non-contact type IC card reader / writer having output control means for increasing or decreasing the transmission output from the reader / writer side.
[0011]
Further, the present invention is the non-contact type IC card reader / writer, wherein the distance detection sensor unit is an infrared sensor that detects a distance using infrared rays.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a non-contact type IC card reader / writer according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0013]
FIG. 1 is an external view showing the configuration of the present invention. On the surface of the reader / writer 10, a looped transmission / reception coil antenna 11 for detecting the IC card 20 is incorporated, and this transmission / reception coil antenna 11 is provided when the IC card 20 is brought close to the surface of the reader / writer 10. Radio waves are emitted to exchange data between the IC card 20 and the reader / writer 10 and to supply power to the IC card 20.
[0014]
Further, an infrared sensor 12 is installed on the surface of the substantially central portion of the detection surface of the reader / writer 10. The infrared sensor 12 is for measuring the distance between the IC card 20 and the detection surface of the reader / writer 10 that are close to each other, and transmits a detection signal to a detection circuit inside the reader / writer 10.
[0015]
The infrared sensor 12 includes a light emitting unit for irradiating an object with infrared rays and a light receiving unit for receiving reflected light that is reflected and returned, and the angle of the infrared sensor 12 is adjusted in accordance with the sensor sensitivity and directivity. Installed.
[0016]
FIG. 3 is a diagram showing an excess / deficiency portion of power in the relationship between the distance between the non-contact type IC card reader / writer and the non-contact type IC card and the magnetic field strength received by the IC card according to the embodiment of the present invention. The relationship between the distance from the detection surface of the reader / writer 10 to the IC card 20 and the transmission output emitted from the transmission / reception coil antenna 11 of the reader / writer 10, that is, the magnetic field intensity radiated to the IC card 20 is as shown in FIG. The IC card 20 is exposed to an excessive electromagnetic field environment if the IC card 20 is brought too close to the detection surface of the reader / writer 10. On the other hand, if it is too far away, power required for communication is insufficient and transmission / reception becomes difficult.
[0017]
In order to always transmit optimum power to the IC card 20 without depending on the distance between the detection surfaces of the IC card 20 and the reader / writer 10, in FIG. 3, when the IC card 20 is too close, that is, shorter than the optimum distance d1. Controls to reduce the transmission output to an optimum output. If the IC card is too far away, that is, longer than the optimum distance d1, the transmission output may be increased to control the optimum output.
[0018]
In order to realize this, the following circuit configuration is adopted. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the non-contact type IC reader / writer and the non-contact type IC card according to the embodiment of the present invention. In FIG. 2, the reader / writer 10 includes a transmission / reception coil antenna 11 including a loop-shaped coil for communication with the IC card 20, an oscillator 15, a modulation circuit 14, a drive circuit 13, a demodulation circuit 16, Based on the infrared sensor 12 for detecting the distance between the IC card 20 and the reader / writer 10, the detection circuit 17 for receiving a signal from the infrared sensor 12 and generating a detection signal, and the detected distance information A transmission output control circuit 18 for controlling increase / decrease in transmission output, a control circuit unit 19 including a CPU 19a for data processing, and an interface unit 10a for connection with a host device 30 are configured.
[0019]
The oscillator 15 of the reader / writer 10 generates a signal having a constant frequency at f = 13.56 MHz. The modulation circuit 14 uses the signal from the oscillator 15 to modulate transmission data from the control circuit unit 19 configured around the CPU 19a. The modulated signal is input to the drive circuit 13, amplified in power, and input to the transmission / reception coil antenna 11 formed of a loop-shaped coil. The transmission / reception coil antenna 11 generates radio waves by the input signal.
[0020]
The transmission / reception coil antenna 21 of the IC card 20 receives a radio wave generated by the transmission / reception coil antenna 11 of the reader / writer 10 and generates a current signal. The power supply circuit 23 rectifies and stabilizes the input current signal and supplies it to each unit as a power supply (the line is not shown).
[0021]
The demodulation circuit 25 demodulates the input current signal and outputs it to the control circuit 26. The control circuit 26 mainly composed of the CPU interprets the input demodulated signal, and reads and writes data from the memory 27. Data read from the memory 27 is modulated by the modulation circuit 24 via the control circuit 26 and transmitted from the transmission / reception coil antenna 21 to the transmission / reception coil antenna 11 of the reader / writer 10. The received signal is demodulated by the demodulation circuit 16 of the reader / writer 10 and sent to the control circuit unit 19.
[0022]
At that time, the presence of the IC card 20 in proximity to the detection surface of the reader / writer 10 is detected by the user by the infrared sensor 12 installed in the vicinity of the detection surface of the reader / writer 10. The detection signal is sent to the detection circuit 17 and further sent to the control circuit unit 19 which is configured around the CPU 19a.
[0023]
The control circuit unit 19 calculates the distance between the IC card 20 and the reader / writer 10 based on the received detection signal, that is, the round-trip time information until the infrared ray hits the IC card 20 and returns. The CPU 19a determines the magnitude of output power to be transmitted to the IC card 20 based on the correlation data of the IC card and reader / writer stored in advance and the transmission output correlation data and the determination program, and the information is transmitted. The signal is transmitted to the output control circuit 18 so that the signal output to the amplifier (not shown) in the drive circuit 13 is controlled to an optimum value, and the drive circuit 13 performs an optimum operation from the transmission / reception coil antenna 11 to the IC card 20. Supply power.
[0024]
Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in any form as long as it is within the scope of the gist of the present invention. For example, the infrared sensor 12 is not necessarily arranged at the center inside the transmission / reception coil antenna 11, and the number thereof may be plural.
[0025]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a non-contact type IC card having a loop-shaped coil antenna and transmitting a radio signal from the coil antenna to the non-contact type IC card approaching the coil antenna is provided. In a non-contact type IC card reader / writer that operates by exchanging data with an IC card and supplying power, a distance detection sensor unit that detects and measures the distance from the IC card when the IC card approaches, Based on the detected distance information, an output control means for increasing or decreasing the transmission output from the reader / writer side is provided, and an infrared sensor is used as a distance detection sensor, so the IC card approaches the reader / writer detection surface. If it is too long, excess power is not supplied by reducing the transmission output, so that the heat generation of the IC module is suppressed.
[0026]
When the IC card is too far away, the communication distance can be increased by increasing the transmission output. Therefore, both safety in handling the IC card and communication reliability can be achieved.
[0027]
According to the present invention, it is possible to provide a non-contact type IC card reader / writer capable of suppressing heat generation and extending a communication distance without supplying more power than necessary to the IC card.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an external view showing a configuration of a non-contact type IC card reader / writer and a non-contact type IC card according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a non-contact type IC card reader / writer and a non-contact type IC card according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an excess or deficiency portion of power in the relationship between the distance between the non-contact type IC card reader / writer and the non-contact type IC card and the magnetic field intensity received by the IC card according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Reader / writer 10a Interface part 11 Transmission / reception coil antenna 12 Infrared sensor 13 Drive circuit 14 Modulation circuit 15 Oscillator 16 Demodulation circuit 17 Detection circuit 18 Transmission output control circuit 19 Control circuit part 19a CPU
20 IC Card 21 Coil Antenna for Transmission / Reception 22 IC Module 23 Power Supply Circuit 24 Modulation Circuit 25 Demodulation Circuit 26 Control Circuit 27 Memory 30 Host Machine 40 Correlation Curve 41 between Distance between IC Card and Reader / Writer and Magnetic Field Strength 41 Magnetic Field Strength 42 at Optimal Power Extra power area 43 Insufficient power area