(57)【要約】【課題】  動作環境が変化した場合でも、ＩＣカードとの通信可能距離の変化を極力抑制することができるＩＣカードリーダを提供する。【解決手段】  リーダライタ１を構成するＣＰＵ２は、温度センサ１２，１９を介して送信アンプ９，受信アンプ１６の温度を検出し、その検出温度の変化に応じて切替え回路１０，１７を制御することで送信アンプ９，受信アンプ１６の増幅率を調整する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触ＩＣカードに対して電磁波の送受信により通信を行う通信手段と、
この通信手段の動作環境を検出するための動作環境検出手段と、
前記通信手段の特性を変更するための特性変更手段と、
前記動作環境検出手段によって検出される動作環境に応じて、前記通信手段の特性補正値を決定し、前記補正値に基づいて前記特性変更手段を制御する制御手段とを備えてなることを特徴とするＩＣカードリーダ。
【請求項２】
前記動作環境検出手段は、前記通信手段の温度を検出する温度検出手段として構成されていることを特徴とする請求項１記載のＩＣカードリーダ。
【請求項３】
前記温度検出手段は、前記通信手段を構成する送信回路又は受信回路の温度を検出するように構成されていることを特徴とする請求項２記載のＩＣカードリーダ。
【請求項４】
前記特性変更手段は、前記通信手段の送信電力を変更するように構成されていることを特徴とする請求項２又は３記載のＩＣカードリーダ。
【請求項５】
前記特性変更手段は、前記通信手段の受信感度を変更するように構成されていることを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載のＩＣカードリーダ。
【請求項６】
前記制御手段は、温度に応じた補正率を予め記憶しており、前記温度検出手段によって検出された温度に応じて前記特性変更手段に前記補正率を適用して制御することを特徴とする請求項２乃至５の何れかに記載のＩＣカードリーダ。
【請求項７】
前記制御手段は、前記温度検出手段によって検出された温度を周期的に参照して、前記特性変更手段を制御することを特徴とする請求項２乃至６の何れかに記載のＩＣカードリーダ。
【請求項８】
前記制御手段は、上位装置によって送信される指示タイミングに基づき前記温度検出手段によって検出された温度を参照し、前記特性変更手段を制御することを特徴とする請求項２乃至６の何れかに記載のＩＣカードリーダ。
【請求項９】
前記通信手段を構成する受信アンプの出力信号に含まれているノイズ成分を検出するノイズ検出手段を備え、
前記特性変更手段は、前記ノイズ成分の検出状態に基づいて、前記受信アンプの受信感度を変更するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載のＩＣカードリーダ。
【請求項１０】
非接触ＩＣカードに対して電磁波の送受信により通信を行う通信手段の動作環境を検出し、
検出される動作環境に応じて前記通信手段の特性補正値を決定し、前記補正値に基づいて前記通信手段の特性を変更することを特徴とするＩＣカードリーダの通信特性補正方法。
【請求項１１】
前記動作環境として、前記通信手段の温度を検出することを特徴とする請求項１０記載のＩＣカードリーダの通信特性補正方法。
【請求項１２】
前記通信手段を構成する送信回路又は受信回路の温度を検出することを特徴とする請求項１１記載のＩＣカードリーダの通信特性補正方法。
【請求項１３】
前記通信手段の送信電力を変更することを特徴とする請求項１１又は１２記載のＩＣカードリーダの通信特性補正方法。
【請求項１４】
前記通信手段の受信感度を変更するように構成されていることを特徴とする請求項１１乃至１３の何れかに記載のＩＣカードリーダの通信特性補正方法。
【請求項１５】
温度に応じた補正率を予め記憶し、検出された温度に応じて前記補正率を適用して特性を変更することを特徴とする請求項１１乃至１４の何れかに記載のＩＣカードリーダの通信特性補正方法。
【請求項１６】
検出された温度を周期的に参照して、特性を変更することを特徴とする請求項１１乃至１５の何れかに記載のＩＣカードリーダの通信特性補正方法。
【請求項１７】
上位装置によって送信される指示タイミングに基づき検出された温度を参照し、特性を変更することを特徴とする請求項１１乃至１５の何れかに記載のＩＣカードリーダの通信特性補正方法。
【請求項１８】
前記通信手段を構成する受信アンプの出力信号に含まれているノイズ成分を検出し、
前記ノイズ成分の検出状態に基づいて前記受信アンプの受信感度を変更することを特徴とする請求項１０乃至１７の何れかに記載のＩＣカードリーダの通信特性補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触ＩＣカードとの通信を行うための通信手段を備えてなるＩＣカードリーダ、及びそのＩＣカードリーダの通信特性補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、非接触型ＩＣカードのリーダライタが開示されている。このようなリーダライタについてＩＣカードとの通信可能距離をより長くするためには、例えば、送信出力を高めることが考えられる。送信出力を高めるためには、送信回路において増幅器を構成するトランジスタなどの能動素子や、抵抗及びコイルのような受動素子により多くの電流を流すことで、アンテナにより多くの電力を供給すればよい。一方、受信回路についても受信信号のゲインを高めるようにすれば、より遠方に位置するＩＣカードより送信された信号を受信することが可能となる。
【特許文献１】特開２００２−１０９４９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のように通信回路を構成する素子は、周囲環境の温度変化や自己発熱などにより、例えば増幅率などの特性値が変化する。具体的には、昼間と夜間との温度差や、電源投入直後の状態と電源投入によって発熱する素子の発熱が飽和した状態との温度差などが影響する。そして、リーダライタの通信特性が変化すると、ＩＣカードとの通信可能距離が変化することになる。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、動作環境が変化した場合でも、ＩＣカードとの通信可能距離の変化を極力抑制することができるＩＣカードリーダ、及びそのＩＣカードリーダの通信特性補正方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載のＩＣカードリーダによれば、動作環境検出手段は、通信手段の動作環境を検出し、制御手段は、検出される動作環境に応じて特性補正値を決定し、その補正値に基づいて、通信手段の特性を変更するための特性変更手段を制御する。従って、動作環境が変化した場合でも通信手段の特性は略一定となるように補正することができ、非接触ＩＣカードとの通信可能距離も略一定となるように維持され、常に安定した通信を行うことができる。
【０００６】
請求項２記載のＩＣカードリーダによれば、動作環境検出手段を、通信手段の温度を検出する温度検出手段として構成する。即ち、温度は通信手段の特性に大きな影響を及ぼすので、その温度に応じて特性を変更することで、安定した通信を行うことが可能となる。
請求項３記載のＩＣカードリーダによれば、温度検出手段は、通信手段を構成する送信回路又は受信回路の温度を検出するので、それらの温度を直接検出することで温度検出を最適な箇所で行なうことができる。
【０００７】
請求項４記載のＩＣカードリーダによれば、特性変更手段は、通信手段の送信電力を変更するので、温度が変化した場合でも送信電力が略一定となるように維持することができる。
請求項５記載のＩＣカードリーダによれば、特性変更手段は、通信手段の受信感度を変更するので、温度が変化した場合でも、受信感度が略一定となるように維持することができる。
【０００８】
請求項６記載のＩＣカードリーダによれば、制御手段は、温度検出手段によって検出された温度に応じて、予め記憶している補正率を特性変更手段に適用して制御するので、温度に応じた補正をより高精度で行なうことができる。
請求項７記載のＩＣカードリーダによれば、制御手段は、温度検出手段によって検出された温度を周期的に参照して特性変更手段を制御するので、通信特性の変更が周期的に実行されるようになり、補正精度を向上させることができる。
【０００９】
請求項８記載のＩＣカードリーダによれば、制御手段は、上位装置によって送信される指示タイミングに基づき、検出された温度を参照して特性変更手段を制御するので、カードリーダ側で特性変更を行うタイミングを管理する必要がなくなる。
請求項９記載のＩＣカードリーダによれば、ノイズ検出手段は、通信手段を構成する受信アンプの出力信号に含まれているノイズ成分を検出し、特性変更手段は、前記ノイズ成分の検出状態に基づいて受信アンプの受信感度を変更する。即ち、周囲環境に存在するノイズが優勢な状態になると、ＩＣカードより信号が送信されていない場合でも受信回路がノイズを受信してしまう場合がある。そこで、ノイズレベルが高いと判定される場合には、受信アンプの受信感度を低下させるように変更することで、ＩＣカードの通信距離が遠い状態における誤受信を防止し、ＩＣカードの通信距離が近い状態になりＳ／Ｎ比が向上した時点でその送信信号を適切に受信することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について図１乃至図５を参照して説明する。図１は、非接触型ＩＣカードと通信処理を行うリーダライタの電気的構成を示す機能ブロック図である。リーダライタ１は、大別して、ＣＰＵ（マイクロコンピュータ）２，送信回路部（通信手段）３，受信回路部（通信手段）４，アンテナ（通信手段）５などで構成されている。
【００１１】
送信回路部３は、送信符号生成部６，送信信号増幅部７，送信フィルタ８で構成されている。送信符号生成部６は、ＣＰＵ（制御手段）２によって与えられるデジタルデータに応じて搬送波を変調することで送信符号（送信信号）を生成する。送信信号増幅部７は、送信信号を増幅して送信フィルタ８に出力し、アンテナ５を介して外部に磁気信号若しくは電波信号として送信する。
【００１２】
送信信号増幅部７は、送信アンプ９と、この送信アンプ９の入出力端子間に切替え回路（特性変更手段）１０を介して並列接続される複数の抵抗素子からなる帰還抵抗部（特性変更手段）１１とで構成されている。また、送信アンプ９には、例えばサーミスタなどからなる温度センサ（動作環境検出手段，温度検出手段）１２が取り付けられており、そのセンサ信号はＣＰＵ２に与えられている。ＣＰＵ２は、温度センサ１２のセンサ信号を参照した結果に応じて切替え回路１０に制御信号を出力し、帰還抵抗部１１における複数の抵抗素子の接続状態を切替えることで、送信アンプ９のゲインを調整するようになっている。
【００１３】
一方、受信回路部４は、受信フィルタ１３，受信信号増幅部１４，受信信号復調部１５で構成されている。受信フィルタ１３は、ＩＣカードによって送信され、アンテナ５を介して受信した信号をフィルタリングして受信信号増幅部１４に出力する。受信信号増幅部１４は、受信フィルタ１３より与えられた信号を増幅して受信信号復調部１５出力し、受信信号復調部１５は、与えられた信号を復調してＣＰＵ２に出力する。
【００１４】
受信信号増幅部１４は、受信アンプ１６と、この受信アンプ１６の入出力端子間に切替え回路（特性変更手段）１７を介して並列接続される複数の抵抗素子からなる帰還抵抗部（特性変更手段）１８とで構成されている。また、受信アンプ１６には、やはりサーミスタなどからなる温度センサ（動作環境検出手段，温度検出手段）１９が取り付けられており、そのセンサ信号もＣＰＵ２に与えられている。ＣＰＵ２は、温度センサ１９のセンサ信号を参照した結果に応じて切替え回路１７に制御信号を出力し、帰還抵抗部１８における複数の抵抗素子の接続状態を切替えることで、受信アンプ１６のゲインを調整するようになっている。
【００１５】
また、ＣＰＵ２は、図示しない通信インターフェイスを介して外部の上位装置２０と接続されており、ＩＣカードより読取ったデータを上位装置２０側に送信したり、必要に応じて上位装置２０側より送信されたデータを、ＩＣカード側に送信して書き込ませるなどの処理を行なう。また、ＣＰＵ２は、内蔵しているメモリに、温度センサ１２，１９のセンサ出力値に応じて送信，受信特性を補正するための補正率を、補正テーブル２１として記憶している。
【００１６】
次に、本実施例の作用について図２乃至図５も参照して説明する。図２は、リーダライタ１のＣＰＵ２によって実行される制御内容について、本発明の要旨に係る部分を示すフローチャートである。ＣＰＵ２は、先ず、周期的に計時される補正間隔時間（例えば１０分）が経過したか否かを判断し（ステップＳ１）、経過していなければ（「ＮＯ」）ＩＣカードとの通信処理を行なう（ステップＳ２）。
【００１７】
尚、ステップＳ２における通信処理は、基本的には送信信号を間歇的に送信する処理であり、リーダライタ１にＩＣカードが接近することでカード側より応答があった場合には、両者間で双方向の通信処理が実行されることになる。また、ＣＰＵ２がＩＣカードのデータを読取った場合は、そのデータを上述したように上位装置２０側に送信する処理も行なう。ステップＳ２の実行後は、ステップＳ１に戻る。
そして、ステップＳ１において補正間隔時間が経過すると（「ＹＥＳ」）、ＣＰＵ２は、送信出力補正処理（ステップＳ３）と、受信ゲイン補正処理（ステップＳ４）とを順次行なった後、ステップＳ１に戻る。
【００１８】
図３は、ステップＳ３における送信出力補正処理（特性変更処理）の内容を示すフローチャートである。ＣＰＵ２は、送信アンプ９に配置されている温度センサ１２の出力信号を読み込む（センシング，ステップＳ３１）。そして、前記出力信号から、送信アンプ９の温度を算出（推定）すると（ステップＳ３２）、その温度に応じて補正テーブル２１より補正率を得る。
【００１９】
即ち、図５に示すように、送信アンプ９の増幅率は、例えば温度が上昇するのに伴って上昇する傾向を示す（但し、アンプの種類によっては逆の傾向を示すものもある）。従って、例えば、２０度を基準温度とした場合の増幅率を「１．０」に正規化し、検出される温度に応じて変動する増幅率を補正するように補正率（特性補正値）を設定し、その補正率を補正テーブル２１として予め記憶しておく。そして、その補正率に応じた増幅率となるように、ＣＰＵ２は、切替え回路１０に制御信号を与えて送信アンプ９の帰還抵抗値を調整し、送信回路部３の特性を変更する（ステップＳ３３）。
【００２０】
また、図４は、ステップＳ４における受信ゲイン補正処理の内容を示すフローチャートである。ＣＰＵ２は、受信アンプ１６に配置されている温度センサ１９の出力信号を読み込む（ステップＳ４１）。そして、前記出力信号から、受信アンプ１６の温度を算出すると（ステップＳ４２）、その温度に応じて補正テーブル２１より補正率（特性補正値）を得る。尚、受信アンプ１６の温度特性は、送信アンプ９と同様に、図５に示す特性、若しくはその逆傾向の特性となる。
【００２１】
続いて、ＣＰＵ２は、検出される温度に応じて変動する受信アンプ１６の増幅率（即ち、リーダライタ１の受信感度）を変更するように、切替え回路１７に制御信号を与えて、受信アンプ１６の帰還抵抗値を調整し、受信回路部４の特性を変更する（ステップＳ４３）。
【００２２】
以上のように本実施例によれば、リーダライタ１を構成するＣＰＵ２は、温度センサ１２，１９を介して送信アンプ９，受信アンプ１６の温度を検出し、その検出温度の変化に応じて切替え回路１０，１７を制御することで送信アンプ９，受信アンプ１６の増幅率を調整し、送信回路部３、受信回路部４の特性変更して補正を行うようにした。
【００２３】
従って、リーダライタ１が設置されている動作環境の温度が変化した場合でも、送信回路部３の送信電力，受信回路部４の受信感度は略一定となるように補正されるので、非接触型ＩＣカードとの通信可能距離も略一定となるように維持される。そして、リーダライタ１の温度は通信特性に大きな影響を及ぼすので、その温度に応じて特性を補正することで、常に安定した通信を行うことができる。また、温度センサ１２，１９によって送信アンプ９，受信アンプ１６の温度を直接検出することで、高精度の補正を行なうことができる。
【００２４】
更に、ＣＰＵ２は、検出された温度に応じて、予め補正テーブル２１として記憶している補正率に基づいて特性を変更するので、温度に応じた補正をより高精度で行なうことができる。また、検出された温度を周期的に参照して特性を変更を行なうので、通信特性の補正が周期的に実行されるようになり、補正精度を向上させることができる。
【００２５】
（第２実施例）
図６乃至図８は本発明の第２実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。図６に示すように、第２実施例では、リーダライタ１側の構成は基本的に第１実施例と同様であり、ＣＰＵ２Ａによる処理内容が若干異なっている。また、上位装置２０に代わる上位装置２２は、時計（例えば、リアルタイムクロックＩＣ）２３と、周辺温度を検出するための温度計（例えばサーミスタ）２４とを備えている。
【００２６】
そして、ＣＰＵ２Ａは、上位装置２２によって補正指令が与えられた場合に、第１実施例と同様の特性変更処理を実行するようになっている。即ち、図７は図２相当図であるが、ステップＳ１に替えて「補正指令受信？」のステップＳ５が配置されており、上位装置２２によって補正指令が与えられると（「ＹＥＳ」）ステップＳ３，Ｓ４を実行するようになっている。
【００２７】
図８は、上位装置２２により実行される制御内容のうち、本発明の要旨に係る部分を示すフローチャートである。上位装置２２は、時計２３を参照して、温度検出間隔時間が経過するまでは（ステップＭ１，「ＮＯ」）必要に応じてリーダライタ１との通信処理を行う（ステップＭ２）。そして、補正間隔時間が経過すると（ステップＭ１，「ＹＥＳ」）温度計２４によって温度を検出し（ステップＭ３）、その検出温度を図示しないメモリに記憶させる（ステップＭ４）。
【００２８】
続いて、上位装置２２は、メモリに記憶されている前回の検出温度を読み出し、今回の検出結果との差を演算する（ステップＭ５）。そして、その差が所定値以上か否かによって、特性変更処理をリーダライタ１に実行させるか否かを判断する（ステップＭ６）。温度差が所定値未満であれば（「ＮＯ」）ステップＭ１に移行し、温度差が所定値以上であれば（「ＹＥＳ」）補正指令をリーダライタ１に出力する（ステップＭ７）。
【００２９】
以上のように第２実施例によれば、リーダライタ１のＣＰＵ２Ａは、上位装置２２によって補正指令が送信されるタイミングで通信特性の変更を行うようにした。従って、リーダライタ１側で補正を行うタイミングを管理する必要がなくなる。
【００３０】
（第３実施例）
図９は本発明の第３実施例を示すものである。第３実施例の構成は、例えば第１実施例と同様であり、ＣＰＵ２によって行われるソフトウエア的な処理内容が追加されている。図９に示すフローチャートは、ＣＰＵ（ノイズ検出手段）２が受信回路部４側について行う処理内容である。ＣＰＵ２は、受信符号復調部（ノイズ検出手段）１５により出力される受信信号があるか否かを判断し（ステップＳ６）、受信信号がなければ（「ＮＯ」）必要に応じて送信処理などのその他の処理を実行する（ステップＳ７）。
そして、受信信号がある場合は（ステップＳ６，「ＹＥＳ」）、その信号がＩＣカードによって送信された信号か否かを判断する（ステップＳ８）。即ち、予め定められた通信シーケンスに応じたデータが受信されていれば、ＩＣカードの送信信号であると判断できる。当該送信信号であれば（「ＹＥＳ」）その受信処理を行なう（ステップＳ１０）。
【００３１】
一方、ステップＳ８において、受信した信号がＩＣカードの送信信号でない場合（「ＮＯ」）、その受信信号は受信回路部４が拾ったノイズであると判断される。この場合は、カードリーダ１が置かれている通信環境はノイズの影響を受けやすい状態にあると推定される。従って、ＣＰＵ２は、切替え回路１７に制御信号を与えて受信アンプ１６のゲインを低下させる（ステップＳ９）。
【００３２】
即ち、ノイズの影響を受けやすい状態においては、ＩＣカードとの正常な通信が保障されない。従って、リーダライタ１の受信感度を低下させることで、ＩＣカードとの通信は、ＩＣカードがよりリーダライタ１に近付いた状態でなければ行われなくなる。そして、ＩＣカードがリーダライタ１に近付く程、見かけ上のＳ／Ｎ比が向上するので、通信においてノイズの影響は受け難くなるからである。故に、ステップＳ１０において正常な受信処理を行なった後は、ＣＰＵ２は、受信アンプ１６のゲインを標準設定に戻すように処理する（ステップＳ１１）。
尚、以上の処理は、第１実施例において受信回路部４につき行っている処理と並行して行なうことが可能である。
【００３３】
以上のように第３実施例によれば、ＣＰＵ２は、受信アンプ１６の出力信号に含まれているノイズ成分を検出した場合は、受信アンプ１６の受信感度を低下させるように特性を変更するので、ノイズレベルが高いと判定される場合に、リーダライタ１とＩＣカードとの通信距離が遠い状態における誤受信を防止し、ＩＣカードとの通信距離が近い状態になりＳ／Ｎ比が向上した時点でその送信信号を適切に受信することができるようになる。
【００３４】
本発明は上記し又は図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形が可能である。
第２実施例において、上位装置２２は、検出した温度の差が所定値以上になったことを判定することなく、所定の間隔時間が経過した場合に補正指令を送信するようにしても良い。
【００３５】
リーダライタ１側における温度検出は、必ずしも送信アンプ９，受信アンプ１６の温度を直接検出する必要はなく、それらの回路が配置されている雰囲気の温度を検出しても良い。
温度を検出した結果、アンプの定格に余裕がある場合には、定格上限付近まで出力電流を流すようにして通信可能距離をより長くすることも可能である。
【００３６】
制御手段を、コンパレータや論理回路などのハードウエアによって構成しても良い。
リーダライタ１に限ることなく、ＩＣカードのデータを読取る機能だけを有するカードリーダに適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施例であり、非接触型ＩＣカードと通信処理を行うリーダライタの電気的構成を示す機能ブロック図
【図２】リーダライタのＣＰＵによって実行される制御内容について、本発明の要旨に係る部分を示すフローチャート
【図３】図２のステップＳ３における送信出力補正処理の内容を示すフローチャート
【図４】図２のステップＳ４における受信ゲイン補正処理の内容を示すフローチャート
【図５】送信アンプの温度特性を示す図
【図６】本発明の第２実施例を示す図１相当図
【図７】図２相当図
【図８】上位装置の制御内容を示すフローチャート
【図９】本発明の第３実施例を示す図２相当図
【符号の説明】
【００３８】
図面中、１はリーダライタ、２はＣＰＵ（制御手段，ノイズ検出手段，動作環境検出手段）、３は送信回路部（通信手段）、４は受信回路部（通信手段）、５はアンテナ（通信手段）、９は送信アンプ、１０は切替え回路（特性変更手段）、１１は帰還抵抗部（特性変更手段）、１２は温度センサ（動作環境検出手段，温度検出手段）、１５は受信符号復調部（ノイズ検出手段）、１６は受信アンプ、１７は切替え回路（特性変更手段）、１８は帰還抵抗部（特性変更手段）、１９は温度センサ（動作環境検出手段，温度検出手段）、２２は上位装置を示す。
【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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