JP2005078102A - 非接触型icカードリーダライタ - Google Patents

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智幸 大沼
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Abstract

【課題】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。
【解決手段】送受信用コイルアンテナ11に接近するICカード20に対し、前記送受信用コイルアンテナ11から電波信号を送信して前記ICカード20とのデータ交換、および電源の供給を行う非接触型ICカードリーダライタ10であって、前記ICカード20との距離を検知し測定する距離検出用センサ部を有し、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具備し、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12とする。
【選択図】 図1

Description

【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

Claims (2)

  1. コイルアンテナに接近する非接触型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う非接触型ICカードリーダライタであって、前記非接触型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を有し、前記検知した距離の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具備することを特徴とする非接触型ICカードリーダライタ。
  2. 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ことを特徴とする請求項1に記載の非接触型ICカードリーダライタ。
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