(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の共振回路を備えるとともに、前記第１の共振回路は、ＩＣカードの第２の共振回路と電磁結合し前記第２の共振回路を介して前記ＩＣカードに電源を供給する非接触型ＩＣカードリーダ装置において、
前記第１の共振回路の共振周波数を可変する可変手段と、
前記可変手段を制御して前記第１の共振回路の共振周波数を調整する調整手段と、
前記調整手段の共振周波数の調整後に前記ＩＣカードに電源が供給されたことを示す応答信号の有無を検出する検出手段と、
前記調整手段を制御して第１の共振回路の共振周波数を順次調整させるとともに、前記調整手段の前記共振周波数の調整毎に前記検出手段により検出される各応答信号の中から最適な応答信号を選択し、選択した応答信号に応じた共振周波数を前記第１の共振回路の共振周波数として設定する制御手段と
を備え、
前記調整手段により調整された第１の共振回路の共振周波数に基づいて第２の共振回路が共振すると前記ＩＣカードは前記電源が供給されて所定のピーク電圧及びピーク幅を有する複数のパルスからなる信号を前記応答信号として送出し、
前記制御手段は、前記ピーク幅が最も大きくかつ前記パルスの数が最も多い信号を前記最適な応答信号として選択することを特徴とする非接触型ＩＣカードリーダ装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１の共振回路は、誘導成分を有するアンテナと、前記可変手段として設けられた容量性素子とからなり、前記調整手段は前記容量性素子の容量値を変えて前記第１の共振回路の共振周波数を調整することを特徴とする非接触型ＩＣカードリーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非接触型のＩＣカードに対しデータの記録・再生を行う非接触型ＩＣカードリーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の非接触型ＩＣカードリーダ装置には、誘導成分を有するアンテナとコンデンサとから構成される共振回路が設けられており、この共振回路のアンテナと、非接触型ＩＣカードの共振回路のアンテナとが電磁結合して、ＩＣカードリーダ装置からＩＣカードに電力を供給するようにしている。
ここで、ＩＣカードリーダ装置及びＩＣカードの各共振回路の共振周波数を近づけることにより、ＩＣカードリーダ装置からＩＣカードに効率良く電力が供給される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のＩＣカードリーダ装置では、１枚のＩＣカードとの距離を例えば５ｍｍにしたときのそのカードの共振回路の共振周波数と一致する共振周波数を自身の共振周波数として設定している。
しかしながら、各ＩＣカードは同一の共振周波数を有するように設計されているものの、各ＩＣカード間で共振周波数にばらつきがあり、またＩＣカードリーダ装置とＩＣカード間の距離も一定距離（５ｍｍ）とは限らないため、ＩＣカードに効率良く電力が供給されず、場合によってはＩＣカードに動作可能な電力を供給できないこともある。
【０００４】
また、こうしたＩＣカードリーダ装置は複数枚のＩＣカードが同時に載置されていても処理可能なものであるが、こうした複数枚のＩＣカードが載置された場合、複数枚載置されることでＩＣカード側の共振周波数が変化するため、このような場合もＩＣカードの不動作の恐れがある。
したがって本発明は、ＩＣカードに対して効率良く電力を供給してＩＣカードを動作可能にすることを目的とする。
【０００５】
【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、第１の共振回路を備えるとともに、第１の共振回路は、ＩＣカードの第２の共振回路と電磁結合し第２の共振回路を介してＩＣカードに電源を供給する非接触型ＩＣカードリーダ装置において、第１の共振回路の共振周波数を可変する可変手段と、可変手段を制御して第１の共振回路の共振周波数を調整する調整手段と、調整手段の共振周波数の調整後にＩＣカードに電源が供給されたことを示す応答信号の有無を検出する検出手段と、調整手段を制御して第１の共振回路の共振周波数を順次調整させるとともに、調整手段の前記共振周波数の調整毎に検出手段により検出される各応答信号の中から最適な応答信号を選択し、選択した応答信号に応じた共振周波数を第１の共振回路の共振周波数として設定する制御手段とを設け、調整手段により調整された第１の共振回路の共振周波数に基づいて第２の共振回路が共振するとＩＣカードは電源が供給されて所定のピーク電圧及びピーク幅を有する複数のパルスからなる信号を応答信号として送出し、制御手段は、ピーク電圧及びピーク幅が規格に適合した応答信号を最適な応答信号として選択するようにしたものである。
また、第１の共振回路は、誘導成分を有するアンテナと、前記可変手段として設けられた容量性素子からなり、調整手段は容量性素子の容量値を変えて第１の共振回路の共振周波数を調整するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る非接触型ＩＣカードリーダ装置の構成を示すブロック図である。この非接触型ＩＣカードリーダ装置（以下、リーダライタ１）は、非接触型ＩＣカード２と電磁結合しＩＣカード２に電力を供給するとともに、電力供給され起動されたＩＣカード２に対しデータの記録及び再生を行うものである。
【０００７】
リーダライタ１は、ＣＰＵ１１と、ＣＰＵ１１から与えられたデータを符号化するモデファイドミラー符号符号化回路と呼ばれる符号化回路１２と、符号化回路１２からの符号化データを変調するＡＳＫ１００変調回路と呼ばれる変調回路１３と、誘導成分からなるアンテナＬとコンデンサＣ１，Ｃ２とが並列接続された共振回路１４と、共振回路１４を介するＩＣカード２からのデータを復調するＡＳＫ復調回路と呼ばれる復調回路１５と、復調回路１５からの復調データを復号化するマンチェスタ符号復号回路と呼ばれる復号回路１６と、以上の各部に電源を供給する電源部１７とから構成される。
また、ＩＣカード２は、ＣＰＵなどの制御部２１と、上記共振回路１４のアンテナＬと同様のアンテナとコンデンサとが並列接続された共振回路２２とから構成される。
【０００８】
ところで、リーダライタ１の共振回路１４は、ＩＣカード２が所定の載置場所に載置され、図示しない操作部が操作されて所定のサービス開始が指示されると、電源部１７からの電源供給を受けて、アンテナＬ及びコンデンサＣ１，Ｃ２の各値で決定される周波数（共振周波数）で発振する。この場合、ＩＣカード２の共振回路２２はリーダライタ１の共振回路１４の共振周波数に同調して発振（共振）し、この発振に基づく電圧が図示しない整流回路で直流電圧として取り出され制御部２１に動作電源として供給される。
【０００９】
ここで、前記サービスの開始にあたり、リーダライタ１がＩＣカード２のデータを読み取る場合は、ＣＰＵ１１から読取要求信号が符号化回路１２に送出される。この読取要求信号は符号化回路１２で符号化されて変調回路１３に送出される。変調回路１３はその符号化信号を変調して共振回路１４に送出する。共振回路１４はこの変調信号を、ＩＣカード２側へ送出する。
ＩＣカード２においては、この読取要求信号は共振回路２２を介し図示しない復調回路に送出され、復調回路で復調された後、図示しない復号回路で復号化され制御部２１に送出される。制御部２１はこれを検出すると、内部の図示しないメモリからデータを読み出して図示しない符号化回路に送出し符号化（マンチェスタ符号）させる。この符号化データは図示しない変調回路で変調されて共振回路２２に送出され、ここでこの回路２２の周波数信号に重畳されてリーダライタ１側へ送信される。
リーダライタ１ではＩＣカード２からのデータを共振回路１４を介して復調回路１５で受信して復調し、さらに復号回路１５で復号化してＣＰＵ１１に送出する。これにより、ＣＰＵ１１はＩＣカード２のデータを読み取ることができる。
【００１０】
一方、前記サービスが終了してリーダライタ１がＩＣカード２のデータを更新する場合は、ＣＰＵ１１から更新データが符号化回路１２に送出される。この更新データは符号化回路１２で符号化されて変調回路１３に送出される。変調回路１３はその符号化データを変調して共振回路１４に送出する。共振回路１４はこの変調データを、ＩＣカード２側へ送出する。
ＩＣカード２においては、この更新データは共振回路１４を介し復調回路に送出され、復調回路で復調された後、復号回路で復号化され制御部２１に送出される。制御部２１はこの復号化データを内部の図示しないメモリに記憶する。
【００１１】
図２（ａ）は本発明の要部動作を示すシーケンス図であり、リーダライタ１側でＩＣカード２の動作状態をチェックするものである。
上記したように、リーダライタ１の共振回路１４は、ＩＣカード２が所定の載置場所に載置され、このＩＣカード２を利用した所定のサービス処理の開始が指示されると、前記サービス処理の開始前に電源部１７からの電源供給を受けて、アンテナＬ及びコンデンサＣ１，Ｃ２の各値で決定される共振周波数で発振する。
即ち、リーダライタ１のＣＰＵ１１は、共振回路１４への電源部１７からの電源供給を行うとともに、共振回路１４の可変コンデンサＣ２の値を変え共振回路１４を共振周波数Ａで発振させる設定ａとし、ＩＣカード２対して応答要求を行う（ステップＳ１）。すると共振回路１４は共振周波数Ａで発振する。そして、この共振回路１４の発振によりＩＣカード２の共振回路２２が発振（共振）して制御部２１に電源が供給されると、制御部２１はこの電源供給に基づく起動時点から、予め定めた約０．３ｍｓ（３２×１２８／１３．５６ＭＨｚ）後に共振回路２２を介してリーダライタ１に応答信号を返送するものとなっている。
【００１２】
ここで、リーダライタ１の共振回路１４の共振周波数ＡとＩＣカード２の共振回路２２の共振周波数の各周波数帯域が異なると、ＩＣカード２の共振回路２２は十分発振せずしたがって制御部２１には動作可能な電力は供給されない。このため、制御部２１は動作せず前記０．３ｍｓ経過した時点になってもＩＣカード２から応答信号は返送されない（ステップＳ２）。
リーダライタ１のＣＰＵ１１は、０．３ｍｓ＋α時間経過した時点になってもＩＣカード２から応答信号が返送されないため、今度は共振回路１４の可変コンデンサＣ２の容量値を新たな容量値に設定し共振回路１４を共振周波数Ｂで発振させる設定ｂとし、ＩＣカード２に対し応答要求を行う（ステップＳ３）。すると、共振回路１４は共振周波数Ｂで発振し、この共振周波数Ｂを有する無線信号がＩＣカード２側へ送信される。
【００１３】
この場合、リーダライタ１の共振回路１４の共振周波数ＢとＩＣカード２の共振回路２２の共振周波数の各周波数帯域がほぼ一致したとすると、ＩＣカード２の共振回路２２は発振（共振）を開始し、この発振により制御部２１に動作電源が供給され制御部２１は起動する。起動した制御部２１はこの起動時点から前記０．３ｍｓ経過した時点で応答信号を共振回路２２を介してリーダライタ１側へ返送する（ステップＳ４）。
リーダライタ１のＣＰＵ１１は、この応答信号を復号回路１６を介さずに直接復調回路１５から図２（ｂ）に示すマンチェスタ符号として受信する。そして、受信したそのマンチェスタ符号の図２（ｂ）に示すピーク（パルス）の数及びピーク幅を内蔵メモリ１１Ａに、前記共振周波数Ｂを設定した可変コンデンサＣ２への設定データｂ（可変コンデンサＣ２の容量設定値）と対に記憶する（ステップＳ５）。その後、ＣＰＵ１１は例えば共振回路１４への電源部１７からの電源供給を停止させることで共振回路１４の発振を停止させる。図２（ａ）の例では、設定データｂと関連づけてピーク数３とピーク幅４（ピーク幅の単位は例えばμｓｅｃ）とが内蔵メモリ１１Ａに記憶される。
【００１４】
こうして、順次、共振回路１４の共振周波数を変えてＩＣカード２からの応答信号に含まれるマンチェスタ符号のピーク数及びピーク幅を入力し、内蔵メモリ１１Ａに可変コンデンサＣ２の設定データとともに記憶していく。
そして、最後にＣＰＵ１１は共振回路１４に電源部１７から電源供給させかつ共振回路１４を共振周波数Ｎで発振させる設定ｎ要求を行い（ステップＳ６）、共振回路１４を共振周波数Ｎで発振させる。これによりＩＣカード２の共振回路２２は同様に発振し、この発振により制御部２１に電源が供給され起動される。起動した制御部２１はこの起動時点から前記０．３ｍｓ経過した時点で同様に応答信号をリーダライタ１側へ返送する（ステップＳ７）。
【００１５】
リーダライタ１のＣＰＵ１１は、この応答信号をマンチェスタ符号として受信すると、同様にピーク数及びピーク幅を内蔵メモリ１１Ａに、前記共振周波数Ｎを設定したコンデンサＣ２への設定データｎと対に記憶する（ステップＳ８）。図２（ａ）の例では、設定データｎと関連づけてピーク数４とピーク幅８とが内蔵メモリ１１Ａに記憶される。
リーダライタ１のＣＰＵ１１は、こうして内蔵メモリ１１Ａに記憶された応答信号のピーク数とピーク幅の中から最も大きいピーク数及びピーク幅を有する設定データを選択して、この設定データを共振回路１４の可変コンデンサＣ２の容量値として設定する。これにより、以降のサービス処理ではリーダライタ１からＩＣカード２に電力を高効率で供給することができ、したがってＩＣカード２を確実に動作させて、ＩＣカード２からのデータの読み出しやＩＣカードへのデータの書き込みを行うことができる。
【００１６】
図３はＩＣカード２に対する電力の供給を行う図２（ａ）に示す動作を要約して示したリーダライタ１のＣＰＵ１１のフローチャートである。
ＩＣカード２が所定の載置場所に載置され、このＩＣカード２を利用した所定のサービス処理の開始指示操作が行われると、ＣＰＵ１１は前記サービス処理を開始する前にまず電源部１７から共振回路１４に電源を供給し、かつこれと同時に共振回路１４の可変コンデンサＣ２の容量値を変えて共振周波数の設定を行う（ステップＳ１１）。すると、共振回路１４では設定された共振周波数で発振を開始しこの周波数の無線信号を応答要求信号としてＩＣカード２へ送信する（ステップＳ１２）。
【００１７】
また、同時にＣＰＵ１１は内蔵タイマ１１Ｂに上記０．３ｍｓ＋αの時間を設定して起動する（ステップＳ１３）。
その後ＣＰＵ１１は、ＩＣカード２から返送される応答信号の受信の有無及び内蔵タイマ１１ＢのタイムアウトをそれぞれステップＳ１４及びステップＳ１５で判断し、内蔵タイマ１１Ｂのタイムアウト前に応答信号を受信するとその応答信号のピークの数，各ピークの幅及び電圧を共振周波数の設定値（即ち、可変コンデンサＣ２の容量設定値）とともに内蔵メモリ１１Ａに保存する（ステップＳ１６）。また、応答信号の受信前に内蔵タイマ１１Ｂがタイムアップすると、応答信号無しデータを共振周波数の設定値とともに内蔵メモリ１１Ａに記憶する（ステップＳ１６）。
【００１８】
内蔵メモリ１１Ａにデータを記憶するとＣＰＵ１１は共振回路１４への電源供給を一旦停止し、共振回路１４に対し最後の共振周波数が設定されたか否かをステップＳ１７で判断し、この場合は１回目の設定であるため、ステップＳ１１へ戻って共振回路１４に電源部１７から電源を供給し、同時に可変コンデンサＣ２の容量を次の新たな容量値に変えることにより共振回路１４の共振周波数を新たな共振周波数に設定する。
すると、共振回路１４では新たに設定された共振周波数で発振を開始する。ＣＰＵ１１は応答要求信号をＩＣカード２へ送信する（ステップＳ１２）。同時にＣＰＵ１１は内蔵タイマ１１Ｂを起動する。
【００１９】
その後ＣＰＵ１１は、ＩＣカード２から返送される応答信号の受信の有無及び内蔵タイマ１１ＢのタイムアウトをそれぞれステップＳ１４及びステップＳ１５で同様に判断し、内蔵タイマ１１Ｂのタイムアウト前に応答信号を受信するとその応答信号のピークの数，各ピークの幅及び電圧を共振周波数の設定値とともに内蔵メモリ１１Ａに保存する（ステップＳ１６）。また、応答信号の受信前に内蔵タイマ１１Ｂがタイムアップすると、応答信号無しデータを共振周波数の設定値とともに内蔵メモリ１１Ａに記憶する（ステップＳ１６）。
【００２０】
このようにＣＰＵ１１は、順次共振回路１４の共振周波数を変えて発振させ、ＩＣカード２から返送される応答信号のピーク数，ピーク幅及びピーク電圧値をそのときの共振周波数の設定値とともに内蔵メモリ１１Ａに記憶する。そして、共振回路１４に対する最後の共振周波数の設定に基づくＩＣカード２からの応答信号に基づくデータ値が内蔵メモリ１１Ａに記憶され、ステップＳ１７の「最後の設定が終了したか？」の判定が「Ｙ」となると、処理を終了する。
【００２１】
こうしたＩＣカード２からのデータ値の採集が終了すると、リーダライタ１のＣＰＵ１１は、内蔵メモリ１１Ａに記憶された各応答信号のデータについて演算を行い、最適なピーク数及びピーク幅を有する共振周波数の設定値を選択し、以降のサービス処理ではこの選択した共振周波数を共振回路１４に設定し発振させる。
【００２２】
図４は、リーダライタ１の共振回路１４から発生させる共振周波数の選択状況を説明する図である。
リーダライタ１のＣＰＵ１１の内蔵メモリ１１Ａには、上述したように共振回路１１の共振周波数の設定値（即ち、可変コンデンサＣ２の容量設定値）に対応して図４に示す応答信号の１ビット期間のピーク幅ｙ及びピーク数が記憶されている。
この場合、ＣＰＵ１１は、１つの共振周波数の設定値に対応して、ピーク幅ｙを各ピーク毎に加算して加算値を求める。そして、この加算値の最大のものを共振回路１４の共振周波数として選択する。これにより、以降のサービス処理では、リーダライタ１からＩＣカード２に電力を高効率で供給することができ、したがってＩＣカード２からのデータの読み出しやＩＣカードへのデータの書き込みを確実に行うことができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、第１の共振回路を備えるとともに、第１の共振回路は、ＩＣカードの第２の共振回路と電磁結合し第２の共振回路を介してＩＣカードに電源を供給する非接触型ＩＣカードリーダ装置において、第１の共振回路の共振周波数を可変する可変手段、可変手段を制御して第１の共振回路の共振周波数を調整する調整手段、調整手段の共振周波数の調整後にＩＣカードに電源が供給されたことを示す応答信号の有無を検出する検出手段、及び制御手段を設け、制御手段は、調整手段を制御して第１の共振回路の共振周波数を順次調整させ、かつ検出手段により検出された応答信号の中から最適な応答信号を選択するとともに、選択した応答信号に応じた共振周波数を第１の共振回路の共振周波数として設定するようにしたので、ＩＣカードに対して電力を効率良く供給して動作可能にすることが可能になると共に、この際には第１の共振回路の調整作業を不要にできる。
また、第１の共振回路を、誘導成分を有するアンテナと容量性素子とから構成したので、共振回路の共振周波数を簡単に調整できる。
また、調整手段により調整された第１の共振回路の共振周波数に基づいて第２の共振回路が共振するとＩＣカードは電源が供給されて所定のピーク電圧及びピーク幅を有する複数のパルスからなる応答信号を送出し、制御手段は、ピーク幅が最も大きくかつピーク数が最も多い応答信号を最適な応答信号として選択するようにしたので、最適な共振周波数を選択して設定できる。
また、調整手段により調整された第１の共振回路の共振周波数に基づいて第２の共振回路が共振するとＩＣカードに電源が供給されるとともに、ＩＣカードは電源の供給後の一定時間経過後に応答信号を送出し、制御手段は、共振周波数調整後の前記一定時間より長い時間の間応答信号を検出できない場合はＩＣカードに電源が供給されないと判定するようにしたので、ＩＣカードに電源が十分供給されずに不動作状態になっていることを的確に判定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る非接触型ＩＣカードリーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】  上記ＩＣカードリーダ装置の要部動作を示すシーケンス図（図２（ａ））及びＩＣカードからの応答信号の波形図（図２（ｂ））である。
【図３】  上記ＩＣカードリーダ装置の要部動作を示すフローチャートである。
【図４】  上記応答信号に基づきＩＣカードリーダ装置の最適共振周波数の選択状況を示す図である。
【符号の説明】
１…リーダライタ、２…ＩＣカード、１１…ＣＰＵ、１１Ａ…メモリ、１１Ｂ…タイマ、１２…符号化回路、１３…変調回路、１４，２２…共振回路、１５…復調回路、１６…復号回路、１６…電源部、２１…制御部、Ｃ１，Ｃ２…コンデンサ、Ｌ…アンテナ。
【図１】
0003699843.tif 000002
【図２】
0003699843.tif 000003
【図３】
0003699843.tif 000004
【図４】
0003699843.tif 000005