(57)【要約】      （修正有）【課題】種々の方向からＩＣカードを読み取ることができるＩＣカード読取装置を提供する。【解決手段】水平偏波用全方向性アンテナ４０及び上部ループアンテナ５０を内蔵する読取部の側方にＩＣカードをかざすことで、水平偏波用全方向性アンテナ４０によりＩＣカード読取装置はＩＣカードの読み取りができる。読取部の上方にＩＣカードを水平にかざした時には、水平方向に配置された上部ループアンテナ５０によりＩＣカードの読み取りができる。このため、読取部に対して種々の方向からＩＣカードを読み取ることが可能になる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ループアンテナを内蔵するＩＣカードを読み取るための読取部を備えるＩＣカード読取装置であって、
前記読取部を筒状に形成し、
該筒状の読取部内に、水平偏波用全方向性アンテナと、水平偏波用全方向性アンテナの上部であって水平方向に配置された上部ループアンテナとを配置したことを特徴とするＩＣカード読取装置。
【請求項２】
前記水平偏波用全方向性アンテナは、一対の水平偏波用ループアンテナから成り、一方の前記水平偏波用ループアンテナと他方の前記水平偏波用ループアンテナとを水平方向に垂直に折り曲げ、該１対の水平偏波用ループアンテナをターンスタイルアンテナ状に配置して成ることを特徴とする請求項１のＩＣカード読取装置。
【請求項３】
前記上部ループアンテナは、前記水平偏波用全方向性アンテナに対して鉛直方向へ垂直に折り曲げることで、水平方向に配置されることを特徴とする請求項２のＩＣカード読取装置。
【請求項４】
前記水平偏波用全方向性アンテナと、前記上部ループアンテナとは、前記筒状の読取部の長手方向に平行に配置された１枚のフレキシブル基板から成ることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１のＩＣカード読取装置。
【請求項５】
前記筒状読取部の頂部をドーム形状に形成し、該ドームの頂部にＩＣカードの検出用の検出手段を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１のＩＣカード読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触型ＩＣカードより送信される電波信号を受信して読み取るＩＣカード読取装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ＩＣカードにした鉄道の定期券をＩＣカード読取部を有する改札機で処理させる場合、改札機のＩＣカード読取部の水平方向アンテナ（例えば、水平方向に配置されたループアンテナ）に、内蔵されているループアンテナを対向させる位置にＩＣカード（定期券）をかざす必要があり、操作が容易ではなかった。即ち、図９に示すようにＩＣカード読取部のループアンテナ１３０に対向させるよう、ＩＣカード（定期券）８０を平行にかざす際には、手首を大きく曲げる必要があり、ぎこちない操作となっている。これが、朝のラッシュ時に、行列ができる一因となっていた。さらに、ＩＣカード（定期券）を読取部に当ててしまい、ＩＣカードを破損させる原因にもなっていた。特許文献１には、アンテナを湾曲させた非接触ＩＣカードリーダが開示されている。特許文献２には、複数のアンテナエレメントを備える携帯端末装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２４０７１８号公報
【特許文献２】特開２００７−３４３９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１の非接触ＩＣカードリーダでは、アンテナを凸状に湾曲させることで、非接触ＩＣカードをかざし易いようにしているが、アンテナの側面方向には読取ができない課題があった。また、特許文献２では、外周に複数のアンテナを配置して多方向からの読取を可能にしているが、構造が複雑であると共に、読取ができない方向が存在している。
【０００４】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、種々の方向からＩＣカードを読み取ることができるＩＣカード読取装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、ループアンテナを内蔵するＩＣカードを読み取るための読取部３２を備えるＩＣカード読取装置１０であって、
前記読取部３２を筒状に形成し、
該筒状の読取部３２内に、水平偏波用全方向性アンテナ４０と、水平偏波用全方向性アンテナ４０の上部であって水平方向に配置された上部ループアンテナ５０とを配置したことを技術的特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１のＩＣカード読取装置では、筒状の読取部内に、水平偏波用全方向性アンテナと、水平偏波用全方向性アンテナの上部であって水平方向に配置された上部ループアンテナとが配置されている。筒状の読取部の側方にＩＣカードをかざした時には、水平偏波用全方向性アンテナによりＩＣカードの読み取りができる。また、筒状の読取部の上方にＩＣカードをかざした時には、水平方向に配置された上部ループアンテナによりＩＣカードの読み取りができる。このため、筒状の読取部に対して種々の方向からＩＣカードを読み取ることが可能になる。
【０００７】
請求項２のＩＣカード読取装置では、水平偏波用全方向性アンテナは、１対のループアンテナを直行するように配置して成るため、立体的に配置される水平偏波用全方向性アンテナを１の部材で構成できる。このため、廉価にＩＣカード読取装置を製造することが可能になる。
【０００８】
請求項３のＩＣカード読取装置では、水平方向の上部ループアンテナは、ループアンテナを鉛直方向へ垂直に折り曲げることより成る。このため、立体的に配置される上部ループアンテナを１の部材で構成できるので、廉価にＩＣカード読取装置を製造することが可能になる。
【０００９】
請求項４のＩＣカード読取装置では、水平偏波用全方向性アンテナと上部ループアンテナとが１枚のフレキシブル基板から成るため、立体的に配置される複数種類のアンテナを１枚のフレキシブル基板で構成できる。このため、複数のアンテナの信頼性を高めながら廉価にＩＣカード読取装置を製造することが可能になる。
【００１０】
請求項５のＩＣカード読取装置では、該ドームの頂部にＩＣカードの検出用の検出手段を設けることで、ＩＣカードを検出できる。このため、ＩＣカードが検出された際に通信を開始するように構成でき、電力消費の低減が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
[第１実施形態]
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図６を参照して説明する。図１に示すＩＣカード読取装置１０は、例えばパーソナルコンピュータなどの上位装置（ホスト，図示せず）とシリアルインターフェイス等を介して接続されており、上位装置側のアプリケーションプログラムの指示に基づいて図２に示すＩＣカード８０と電波信号により通信を行うようになっている。即ち、ＩＣカード読取装置１０は、自身の通信エリアにＩＣカード８０が接近したことを検知するため、ＩＣカード８０に対する呼出しコードを間欠的に送信するポーリングを行う（リクエスト）。そして、ＩＣカード８０を携帯したユーザが通信エリア内に位置すると、ＩＣカード８０は、ＩＣカード読取装置１０が送信する信号から動作用の電源及びクロックを生成して応答するようになっている。
【００１２】
電気的構成を機能ブロックで示す図１において、ＣＰＵ（制御回路）１４は、上位インターフェイス（Ｉ／Ｆ）部１２を介して上位装置とシリアル通信を行うようになっている。符号化部１８は、ＣＰＵ１４よりシリアルに与えられる送信データを例えばＮＲＺ(Non Return to Zero)方式で符号化して変調部２０に出力する。キャリア発振部１６は、１３．５６ＭＨｚの発振信号を符号化部１８及び変調部２０に搬送波信号として、また、ＣＰＵ１４にクロック用の信号として供給する。ＣＰＵ１４は、その発振信号を適宜分周したものを動作用クロックとして使用する。変調部２０は、搬送波を符号化された送信データによってＡＳＫ変調するようになっており、その場合の変調度を調整できるように構成されている。変調部２０で変調された被変調信号は、増幅部２２を介して送受信用のアンテナ３０に出力され、電波信号として外部に送信される。
【００１３】
一方、ＩＣカード８０側より送信された信号をアンテナ３０が受信すると、その受信信号は受信回路部２４に出力されるようになっている。受信回路部２４で復調され、復号化された受信データはＣＰＵ１４に出力される。
【００１４】
図２は、ＩＣカード８０内部の電気的構成を示す機能ブロック図である。ＩＣカード８０は、アンテナ（ＬＣ共振回路のコイル）９０、整流部９２、クロック抽出部９８、ＣＰＵ９４、メモリ９６、変調部９９などで構成されている。
【００１５】
整流部９２は、ＩＣカード読取装置１０より送信された電波信号をアンテナ９０が受信すると、その受信信号を整流平滑してＣＰＵ９４などに動作用の電源を供給すると共に、受信信号を復調した復調データをＣＰＵ９４に出力する。クロック抽出部９８は、アンテナ９０が受信した信号から抽出したクロック信号をＣＰＵ９４に供給する。ＣＰＵ９４は、不揮発性のメモリ９６に対してデータの読み書きを行うようになっている。
【００１６】
また、ＣＰＵ９４は、変調部９９に対して送信データをシリアルに出力する。変調部９９は、アンテナ９０に接続されている。ＩＣカード８０のメモリ９６には、ＩＣカード８０のＩＤデータや通信時の認証処理に使用するコード，ＩＣカード読取装置１０が本来読み出すことを目的としているＩＣカード８０のユーザに関するデータなどが記憶されている。
【００１７】
図３は、ＩＣカード読取装置１０のアンテナ３０を収容する読取部３２の外部構造を示す説明図であり、図４（Ａ）はアンテナ３０の斜視図である。
図３に示す読取部３２は、樹脂等の誘電体により構成された筒状の筒部３２ａと上部のドーム部３２ｂとから成る。該読取部３２に収容されるアンテナ３０は、図４（Ａ）に示すように水平偏波用全方向性アンテナ４０と、水平偏波用全方向性アンテナ４０の上部であって水平方向に配置された上部ループアンテナ５０とからなる。水平偏波用全方向性アンテナ４０は、一対の水平偏波用ループアンテナ４２、４４から成り、外周側の水平偏波用ループアンテナ４２に対し、内周側の水平偏波用ループアンテナ４４を水平方向に垂直に折り曲げ、該１対の水平偏波用ループアンテナ４２、４４をターンスタイルアンテナ状に配置してある。
【００１８】
他方、上部ループアンテナ５０は、水平偏波用全方向性アンテナ４０に対して鉛直方向へ垂直に折り曲げることで、水平方向に配置されている。
【００１９】
図４（Ａ）に示す水平偏波用全方向性アンテナ４０と、上部ループアンテナ５０とは、筒状の読取部３２の長手方向に平行に配置される図４（Ｂ）に示す１枚のフレキシブル基板６０から成る。該フレキシブル基板６０は、樹脂等の誘電体からなり、配線７２、７４、７６が内蔵されている。フレキシブル基板６０は、外周側の水平偏波用ループアンテナ４２を構成する略矩形の枠体６２と、内周側の水平偏波用ループアンテナ４４を構成する矩形体６４とを備え、該枠体６２の中央部にはループアンテナを構成するための配線７２が、矩形体６４の外周部にはループアンテナを構成するための配線７４が収容されている。該枠体６２に対して矩形体６４は、該矩形体６４の上部中央に設けられる１対の帯状の保持部６６により保持される。該枠体６２の上部には、帯状の頸部６８を介して円盤状の円板体７０が取り付けられている。該頸部６８内の配線を介して上部ループアンテナを構成するための円形状の配線７６が円板体７０に収容されている。
【００２０】
図４（Ａ）を参照して上述したように、外周側の水平偏波用ループアンテナ（枠体６２）４２に対し、内周側の水平偏波用ループアンテナ（矩形体６４）４４を保持部６６を曲げることで水平方向に垂直に折り曲げ、該１対の水平偏波用ループアンテナ４２、４４によりターンスタイルアンテナを構成する。他方、上部ループアンテナ（円板体７０）５０は、水平偏波用全方向性アンテナ４０に対して鉛直方向へ頸部６８を垂直に折り曲げることで、水平方向に配置される。
【００２１】
上述した図３、及び、アンテナとＩＣカードとの位置関係を示す図５に示すように、第１実施形態のＩＣカード読取装置では、アンテナ３０を内蔵する読取部３２の筒部３２ａの側方にＩＣカード８０をかざすことで、水平偏波用全方向性アンテナ４０の水平方向への全方向性によりいずれの方向からもＩＣカード８０を読み取ることができる。
【００２２】
更に、図３中に示すように、読取部３２の上方にＩＣカード８０を水平にかざした時には、水平方向に配置された上部ループアンテナ５０によりＩＣカード８０の読み取りができる。このため、筒状の読取部３２に対して種々の方向からＩＣカードを読み取ることが可能になる。また、図６に示すように、読取部３２の上方にＩＣカード８０を傾けてかざした時にも、上部ループアンテナ５０からの電磁波だけでは無く、水平偏波用全方向性アンテナ４０からの電磁波が加わり、ＩＣカード８０の読み取りが行い易くなる。
【００２３】
第１実施形態では、水平偏波用全方向性アンテナ４０は、１対の水平偏波用ループアンテナ４２、４４を直行するように配置して成るため、立体的に配置される水平偏波用全方向性アンテナを１の部材で構成できる。更に、水平方向の上部ループアンテナ５０は、ループアンテナ５０を鉛直方向へ垂直に折り曲げることより成る。このため、立体的に配置される上部ループアンテナ５０を１の部材で構成できる。このため、廉価にＩＣカード読取装置を製造することが可能になる。
【００２４】
第１実施形態のＩＣカード読取装置１０では、水平偏波用全方向性アンテナ４０と上部ループアンテナ５０とが１枚のフレキシブル基板６０から成るため、立体的に配置される複数種類のアンテナを１枚のフレキシブル基板で構成できる。このため、複数のアンテナの信頼性を高めながら廉価にＩＣカード読取装置を製造することが可能になる。
【００２５】
[第２実施形態]
引き続き、本発明の第２実施形態に係るＩＣカード読取装置１０について、図７及び図８を参照して説明する。
図７は、第２実施形態のＩＣカード読取装置１０の構成を示すブロック図である。第２実施形態のＩＣカード読取装置１０の構成は、図１を参照して上述した第１実施形態と同様である。但し、第２実施形態では、アンテナ３０にＩＣカードを検出するための検出手段を構成する検出部２９が併設されている。
【００２６】
図８に示すように、読取部３２のドーム部３２ｂの頂部には、開口３２ｃが形成されている。開口３２ｃの下側に、フォトカプラからなる検出部２９が配置されている。ＩＣカード８０が開口３２ｃにかざされると、フォトカプラからの光がＩＣカードで反射し、該反射光でフォトカプラはＩＣカード８０を検出する。ＩＣカード８０を検出すると、ＩＣカード読取装置１０は、通信を始め、ＩＣカード８０の読み取りを開始する。
【００２７】
第２実施形態のＩＣカード読取装置では、該ドーム部３２ｂの頂部にＩＣカードの検出用の検出部２９を設けることで、ＩＣカードを検出できる。このため、ＩＣカードが検出された際に通信を開始することで、電力消費の低減が可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
上述した実施形態では、水平偏波用全方向アンテナとしてターンスタイルアンテナ状の水平偏波用ループアンテナ４２を用いたが、水平偏波用全方向アンテナであれば、水平ループアンテナ、スーパターンスタイルアンテナ、スーパゲインアンテナ、双ループアンテナ等種々のアンテナを使用し得る。同様に、垂直方向への指向性を有するアンテナとして、上部ループアンテナ５０を用いたが、ダイポール等の種々の指向性アンテナを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＩＣカード読取装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態の係るＩＣカードの構成を示すブロック図である。
【図３】ＩＣカード読取装置の読取部の外観を示す説明図である。
【図４】図４（Ａ）はアンテナの斜視図であり、図４（Ｂ）はアンテナを構成するフレキシブル基板の平面図である。
【図５】アンテナとＩＣカードとの位置関係の説明図である。
【図６】アンテナとＩＣカードとの位置関係の説明図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るＩＣカード読取装置の構成を示すブロック図である。
【図８】第２実施形態のＩＣカード読取装置のアンテナの説明図である。
【図９】従来技術のＩＣカードの読み取りの説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  ＩＣカード読取装置
２９  検出部
３２  読取部
４０  水平偏波用全方向性アンテナ
４２  水平偏波用ループアンテナ
４４  水平偏波用ループアンテナ
５０  上部ループアンテナ
８０  ＩＣカード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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