JP4687417B2 - 非接触ｉｃカードリーダ装置 - Google Patents

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。そして、この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もそれに従って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、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、アンテナ特性の劣化を防ぐべく、表面からＩＣカードまでの通信可能距離をできるだけ延ばせ、かつ、アンテナのサイズを大きくとれる非接触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、金属製であって、当該非接触ＩＣカードリーダ装置の取り付け先である壁面に向かう正対視で前記取付け枠と前記筐体とのいずれをも隠蔽する大きさに形成された化粧パネルとを備え、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、前記ループアンテナは、前記化粧パネルの前面に、磁性体層を介して、前記筐体よりも大きく巻回するよう積層されてい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）に配置される化粧パネル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化粧パネルとループアンテナとのあいだの絶縁を可能としたので、周囲金属である化粧パネル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。また、化粧パネルを金属製としたので当然に強度を確保できる。

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１実施の形態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側面図、図３はその化粧パネル一体化アンテナの分解斜視図、図４はその筐体内の構成を示す断面図である。

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と、送受信データの変復調を行う無線回路部４と、本体制御部３および無線回路部４を格納する筐体５を有する。さらに、筐体５を壁９に取り付けるための取付け枠６、化粧パネル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、図示しないＩＣカードに給電および通信を行うために交流磁界を発生するためのもので、磁性体の基板１２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ている。そして、ループアンテナ２は後述する金属製の板状材からなる化粧パネル８に接着されて一体的に構成されている。ループアンテナ２の端部にリード線１１が接続され、筐体５の中の本体制御部３に電気的に接続している。ループアンテナ２は受けた磁気信号を本体制御部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受けてＩＣカードに流す。

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内に格納されている。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内に格納されている。

筐体５は基板に設けられた本体制御部３および無線回路部４を内部に格納するように箱形をなし、その表面に爪構造（不図示）が形成されている。その爪構造により取付け枠６の係止部材６ｂに係止可能にされている。そして、その爪構造が取付け枠６の係止部材６ｂ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９の中に入り込んで設置される。

取付け枠６は樹脂から形成され、中央部に開口６ａを有し、開口６ａを挟んで中心側に付勢する係止部材６ｂを形成している。また、取付け枠６の対向する１対の辺には壁９に取り付けるねじを挿通する挿通穴６ｃが設けられている。そして、この挿通穴６ｃにねじ１０を挿通し、壁９に取付け枠６を固定する。これにより、開口６に嵌合した筐体５を壁に取り付ける。

ベース７は樹脂からなり、中央部に開口７ａを有し、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、化粧パネル８を固定する係合部７ｂを有している。

化粧パネル８は板状の金属より形成されてなり、ベース７の前面を覆って取り付けられ、これによって、取付け枠６を取り付けたねじ１０などが壁９の外部に露出して見映えが悪くなるのを防ぐために用いられる。そして、磁性体基板１２の表面にエッチングまたは印刷によりスパイラル形状の導体パターンが形成されてなるループアンテナ２が接着されてループアンテナ２と一体化している。ループアンテナ２は後述する金属製の板状材からなる化粧パネル８と一体的に構成されている。磁性体基板１２は化粧パネル８に接着されて磁性体層を形成している。そしてＩＣカードリーダ側の化粧パネル８のループアンテナ２に接続したリード線１１が化粧パネル８の背面から導出されている。リード線１１は筐体５内の無線回路部４に電気的に接続している。

上記のように構成したＩＣカードリーダ１は、筐体５を取付け枠６の開口６ａに嵌合し、取付け枠６を壁９にねじ１０により固定する。そして、取付け枠６をベース７に固定し、更にループアンテナ２と一体化した化粧パネル８をベース７に取り付ける。そしてループアンテナ２に接続したリード線１１を筐体５内の無線回路部４に電気的に接続する。

ＩＣカードをＩＣカードリーダ装置の化粧パネル８にかざすと、ＩＣカードリーダ装置１からループアンテナ２に電流を流して発生されている交流磁界により、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。

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化粧パネル８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、筐体５のサイズにとらわれずにＩＣカードに対向するアンテナのサイズ、すなわち正面寸法（有効送受信面積）を大きく設計できる。従って、ループアンテナ２を大きく設計できるので、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。また、製造の容易化とコストの低減を図りながら、壁９に取り付けた場合に化粧パネル８一体アンテナの壁９からの突出を小さくすることができる。

また、化粧パネル８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を用いて周囲金属である化粧パネル８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、周囲金属である化粧パネル８による電磁気的な余計な影響を防ぎ、アンテナの通信性能の向上を図ることができる。

なお、上述において、取付け枠６とベース７を樹脂で構成する例で説明したが、これに限られないことは勿論であり、金属製としてもよい。また、ループアンテナ２は、その外表面を保護する保護膜等を設けてもよいし、誘電体基板に形成するものであってもよいことは勿論である。また、ループアンテナ２と無線回路部４との接続をリード線１１で行う例で説明したが、他の接続方法によるものであってもよい。また、上記では、筐体５、取付け枠６、ベース７の各固定を嵌合により実現しているが、これに限定するものではなく、ビス止め、粘着テープ等の他の手段でもかまわない。また、化粧パネル８の取り付けについても、係合させてベース７に取り付けるとしているが、嵌合、ビス止め、粘着テープ等によってもかまわない。

さらに、上記では、ＩＣカードとして、非接触ＩＣカードリーダ装置１のループアンテナ２から磁束を高速で往復通過させることにより内部回路に生じさせた逆起電力を内部電源として利用するタイプについて説明したが、これに限らず、ＩＣカード自体に電源を内蔵させたものであってもよい。つまり、非接触ＩＣカードリーダ装置１のループアンテナ２からは無線信号としての磁束だけをＩＣカードに送出するものであってもかまわない。

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。 それを壁に取り付けた状態を示す側面図ある。 その化粧パネル一体アンテナの分解斜視図である。 その筐体の構成を示す正面図である。

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（化粧パネル）
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
１２ 磁性体層（基板）

Claims (1)

1. 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、金属製であって、当該非接触ＩＣカードリーダ装置の取り付け先である壁面に向かう正対視で前記取付け枠と前記筐体とのいずれをも隠蔽する大きさに形成された化粧パネルとを備え、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、
   前記ループアンテナは、前記化粧パネルの前面に、磁性体層を介して、前記筐体よりも大きく巻回するよう積層されていることを特徴とする非接触ＩＣカードリーダ装置。

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