(57)【要約】【課題】使用者によりＩＣカード等の非接触情報媒体を移動させる速さが異なる場合であっても、通信時間の確保と電力消費の抑制とを両立することのできる非接触情報媒体のリーダ装置を提供する。【解決手段】リーダ装置１０から通信電波が送信され、この通信電波による起電力によってＩＣカード３０が駆動される。ＩＣカード３０からの返信電波がリーダ装置１０によって受信され、返信電波の入力レベルとして受信電圧が検波回路１５によって検出される。ＩＣカード３０の移動する速さが、時間に対する返信電波の受信電圧の変化に基づいて検出される。この検出された速さに基づいて、電波出力切換回路１６を通じてリーダ装置１０から送信される通信電波の出力が、低レベルの第１出力からそれよりも高レベルの第２出力に切り換えられる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信電波を送信する電波送信手段と、
前記通信電波による起電力によって駆動される非接触情報媒体からの返信電波を受信する電波受信手段と、
前記非接触情報媒体の移動する速さを検出する速さ検出手段と、
前記速さ検出手段により検出された前記速さに基づいて、前記電波送信手段による通信電波の出力を第１出力からそれよりも出力レベルの高い第２出力に切り換える出力切換手段と、
を備えていることを特徴とする非接触情報媒体のリーダ装置。
【請求項２】
前記返信電波の入力レベルが低下に転じたことを判断する低下判断手段を更に備え、
前記出力切換手段は、前記低下判断手段により前記低下に転じたと判断されたことを条件として、前記第２出力に切り換えることを特徴とする請求項１に記載の非接触情報媒体のリーダ装置。
【請求項３】
前記出力切換手段は、前記低下判断手段により前記低下に転じたことが判断されてから所定時間が経過したことを条件として、前記第２出力に切り換えることを特徴とする請求項２に記載の非接触情報媒体のリーダ装置。
【請求項４】
前記電波受信手段により受信された返信電波の入力レベルがピークに達したか否かを判断するピーク判断手段を更に備え、
前記速さ検出手段は、所定タイミングから前記ピーク判断手段によりピークに達したと判断されるまでの時間に基づいて、前記速さを検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の非接触情報媒体のリーダ装置。
【請求項５】
前記速さ検出手段は、前記返信電波の入力レベルが低下に転じる前に前記速さの検出を完了することを特徴とする請求項２又は３に記載の非接触情報媒体のリーダ装置。
【請求項６】
前記出力切換手段は、前記返信電波の入力レベルが低下に転じる前に前記非接触情報媒体との通信が終了した場合には、前記速さにかかわらず前記第２出力に切り換えることなく前記第１出力に維持することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の非接触情報媒体のリーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信により非接触情報媒体の情報を読み取るリーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、ＩＣカードから受信する信号の強度に応じて、ＩＣカードへの無線送信電力を切り替えるものがある（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載のものによれば、無線送信電力を高くしておいてＩＣカードとの通信可能範囲を広くすることができるととともに、ＩＣカードが接近した場合には無線送信電力を低下させてＩＣカードの動作の安定化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１７００８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、使用者がＩＣカードをリーダ装置に近付けて離間させる(通過させる)速さは、使用者毎に異なったものとなる。このため、リーダ装置とＩＣカードとの距離が変化する割合に対して無線送信電力を変化させる割合が小さく設定されると、ＩＣカードの移動する速さが速い場合には、必要な通信時間を確保することができない。一方、リーダ装置とＩＣカードとの距離が変化する割合に対して無線送信電力を変化させる割合が大きく設定されると、ＩＣカードの移動する速さが遅い場合であっても、無線送信電力が必要以上に高くされることとなる。
【０００５】
したがって、特許文献１に記載のものは、使用者がＩＣカードを移動させる速さの違いに対応できておらず、未だ改善の余地を残すものとなっている。
【０００６】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、使用者によりＩＣカード等の非接触情報媒体を移動させる速さが異なる場合であっても、通信時間の確保と電力消費の抑制とを両立することのできる非接触情報媒体のリーダ装置を提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
【０００８】
第１の発明は、通信電波を送信する電波送信手段と、前記通信電波による起電力によって駆動される非接触情報媒体からの返信電波を受信する電波受信手段と、前記非接触情報媒体の移動する速さを検出する速さ検出手段と、前記速さ検出手段により検出された前記速さに基づいて、前記電波送信手段による通信電波の出力を第１出力からそれよりも出力レベルの高い第２出力に切り換える出力切換手段と、を備えていることを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、電波送信手段により通信電波が送信され、この通信電波による起電力によって非接触情報媒体が駆動される。そして、非接触情報媒体からの返信電波が電波受信手段によって受信される。
【００１０】
ここで、非接触情報媒体の移動する速さが、速さ検出手段によって検出される。そして、速さ検出手段により検出された前記速さに基づいて、前記電波送信手段による通信電波の出力が第１出力からそれよりも出力レベルの高い第２出力に切り換えられる。このため、通信電波の出力が第２出力に切り換えられるまでは、通信電波の出力を第２出力よりも出力レベルの低い第１出力にしておくことができる。したがって、電波送信手段による電力消費を抑制することができる。また、通信電波の出力を第２出力に切り換えることにより、非接触情報媒体を駆動可能な範囲を拡大させることができる。その結果、使用者により非接触情報媒体を移動させる速さが異なる場合であっても、非接触情報媒体とリーダ装置との通信時間を確保することができる。
【００１１】
なお、前記速さに基づいて切り換えられる第２出力は、都度検出される速さに基づいて可変に設定することが可能である。例えば、予め定めた速さと出力レベルとの関係を用い、前記速さ検出手段により検出した速さに基づいて第２出力を設定するとよい。
【００１２】
非接触情報媒体からの返信電波の入力レベルは、リーダ装置と非接触情報媒体との距離に応じて変化し、その入力レベルが上昇している場合には、非接触情報媒体がリーダ装置に近付いていると判断することができる。非接触情報媒体がリーダ装置に近付いている途中では、使用者が非接触情報媒体を移動させる速さが速い場合であっても、非接触情報媒体を駆動する前記通信電波による起電力が低下することはない。したがって、電波送信手段による通信電波の出力レベルを高くする必要がない。
【００１３】
この点、第２の発明では、第１の発明において、前記返信電波の入力レベルが低下に転じたことを判断する低下判断手段を更に備え、前記出力切換手段は、前記低下判断手段により前記低下に転じたと判断されたことを条件として、すなわち非接触情報媒体がリーダ装置から遠ざかり始めたことを条件として、前記第２出力に切り換える。このため、通信電波の出力レベルを高くする必要がない状態では第１出力に維持することができ、電波送信手段による電力消費を抑制することができる。
【００１４】
なお、前記返信電波の入力レベルが低下に転じたことを判断する場合、返信電波としての信号の強度（電圧の振幅）の変化を直接みて判断するものの他、信号の電流値、信号の電力値等を用いて判断することもできる。
【００１５】
ところで、返信電波の入力レベルが低下に転じた後、その当初は非接触情報媒体を駆動する前記通信電波による起電力を十分に確保することができる。
【００１６】
この点に着目し、第３の発明では、第２の発明において、前記出力切換手段は、前記低下判断手段により前記低下に転じたことが判断されてから所定時間が経過したことを条件として、前記第２出力に切り換える。したがって、返信電波の入力レベルが低下に転じてから所定時間が経過して、非接触情報媒体が前記電波送信手段から更に離間した後に、電波送信手段による通信電波の出力を第２出力に切り換えることができる。すなわち、第１出力から第２出力への切り換えを遅らせることができる。その結果、電波送信手段による電力消費を抑制することができる。
【００１７】
なお、非接触情報媒体の移動する速さに基づいて前記所定時間を設定することにより、第２出力に切り換えるタイミングを適切に制御することができる。具体的には、非接触情報媒体の移動する速さが速いほど前記所定時間を短く設定する構成が有効である。
【００１８】
第４の発明では、第１〜第３のいずれかの発明において、前記電波受信手段により受信された返信電波の入力レベルがピークに達したか否かを判断するピーク判断手段を更に備え、前記速さ検出手段は、所定タイミングから前記ピーク判断手段によりピークに達したと判断されるまでの時間に基づいて、前記速さを検出することを特徴とする。
【００１９】
このように、前記電波受信手段により受信された返信電波の入力レベルに基づいて非接触情報媒体が移動する速さを検出する構成によれば、リーダ装置が備える電波受信手段を利用して非接触情報媒体の移動する速さを検出することができるため、速さを検出する専用の装置を別途追加する必要がない。また、返信電波の入力レベルがピークに達した時点で速さを検出することができるため、ピークに達したと判断された以降の処理を速やかに実行することができる。
【００２０】
さらに、第２又は第３の発明に第４の発明を適用した場合には、所定タイミングから前記ピーク判断手段によりピークに達したと判断されるまでの時間に基づいて前記速さを検出した後に、引き続いて、前記低下判断手段により前記低下に転じたと判断されたことを条件として、又は前記低下に転じたことが判断されてから所定時間が経過したことを条件として、前記第２出力へと切り換えることができる。その結果、これらの処理を一連の処理として順次実行することができる。
【００２１】
非接触情報媒体の移動する速さに基づいて通信電波の出力を適切に第２出力に切り換えるためには、早期に非接触情報媒体の移動する速さを検出することが望ましい。
【００２２】
この点、第５の発明では、第２又は第３の発明を前提としつつ、前記速さ検出手段は、前記返信電波の入力レベルが低下に転じる前に前記速さの検出を完了する。したがって、早期に非接触情報媒体の移動する速さを検出しつつ、返信電波の入力レベルが低下に転じたことが判断された後に、通信電波の出力を第２出力に切り換えることができる。
【００２３】
非接触情報媒体がリーダ装置に近付く際の非接触情報媒体の速さが速い場合であっても、その後に非接触情報媒体が電波受信手段に近接させられたままの状態で維持されることがある。この場合には、非接触情報媒体とリーダ装置との通信時間を確保することができるとともに、通信電波の出力を第２出力に切り換えると非接触情報媒体における起電力が過度に大きくなるおそれがある。
【００２４】
この点、第６の発明では、第１〜第５のいずれかの発明において、前記出力切換手段は、前記返信電波の入力レベルが低下に転じる前に前記非接触情報媒体との通信が終了した場合には、前記速さにかかわらず前記第２出力に切り換えることなく前記第１出力に維持する。このため、非接触情報媒体が電波受信手段に近接させられたままの状態で維持されており、前記返信電波の入力レベルが低下に転じていない場合には、第１出力のままで非接触情報媒体とリーダ装置との通信が終了まで実行される。したがって、電波送信手段による電力消費を一層抑制することができるとともに、非接触情報媒体における起電力が過度に大きくなることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】リーダ装置及びＩＣカードの概要を示すブロック図。
【図２】送信回路の電気的構成を示すブロック図。
【図３】受信回路の電気的構成を示すブロック図。
【図４】ＩＣカードの移動態様を示す側面図。
【図５】時間と返信電波の入力レベルとの関係を示すグラフ。
【図６】出力切換制御の処理手順を示すフローチャート。
【図７】出力切換制御によるリーダ装置１０の動作を示すタイムチャート。
【図８】出力切換制御によるリーダ装置１０の動作を示すタイムチャート。
【図９】出力切換制御によるリーダ装置１０の動作を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２７】
本実施形態は、イベント会場の入門ゲートや駅の自動改札等に設けられる非接触式ＩＣカード（非接触情報媒体）のリーダ装置として具体化している。なお、非接触情報媒体の形状はカード型に限られず、任意の形状を採用することができる。
【００２８】
図１は、リーダ装置１０及びＩＣカード３０の概要を示すブロック図である。同図に示すように、リーダ装置１０は、ＣＰＵ１１と、送信回路１２（電波送信手段）と、受信回路１３（電波受信手段）と、送受信アンテナ１４と、検波回路１５と、電波出力切換回路１６とを備えている。
【００２９】
図２は、送信回路１２の電気的構成を示すブロック図である。同図に示すように、送信回路１２は、符号化部１２１と、搬送波発振器１２２と、変調部１２３と、増幅器１２４と、送信部フィルタ１２５とを備えている。
【００３０】
符号化部１２１は、ＣＰＵ１１から出力される送信データを符号化して変調部１２３に出力する。変調部１２３は、搬送波発振器１２２から出力される搬送波(キャリア）と、符号化部１２１から出力される符号化データとを乗算することで変調信号を生成する。ここで、搬送波発振器１２２の発振動作はＣＰＵ１１によって制御される。増幅器１２４は、変調部１２３から出力される変調信号を所定のゲインで増幅して送信部フィルタ１２５に出力する。送信部フィルタ１２５は、フィルタリングした変調信号を送受信アンテナ１４に出力する。そして、送受信アンテナ１４は、この変調信号を電磁波（通信電波）として外部へ送信する。
【００３１】
図３は、受信回路１３の電気的構成を示すブロック図である。同図に示すように、受信回路１３は、受信部フィルタ１３１と、増幅器１３２と、復調部１３３と、二値化処理部１３４と、復号化部１３５とを備えている。
【００３２】
受信部フィルタ１３１には、送受信アンテナ１４によって受信された電磁波(返信電波)としての変調信号が入力される。受信部フィルタ１３１は、フィルタリングした変調信号を増幅器１３２に出力する。増幅器１３２は、変調信号を所定のゲインで増幅して復調部１３３に出力する。復調部１３３は、この変調信号を復調して復調信号を生成する。復調部１３３から出力される復調信号は、二値化処理部１３４によって二値化されて、復号化部１３５によって復号化される。そして、復号化部１３５は、この復号化された受信データをＣＰＵ１１に出力する。
【００３３】
一方、図１に示すように、ＩＣカード３０は、ＣＰＵ３１と、送信回路３２と、受信回路３３と、送受信アンテナ３４とを備えている。ＩＣカード３０の送信回路３２及び受信回路３３は、リーダ装置１０の送信回路１２及び受信回路１３と同様の構成をそれぞれ備えている。そして、ＩＣカード３０では、リーダ装置１０からの通信電波により起電力を得て、受信回路３３やＣＰＵ３１等の駆動が行われる。このため、リーダ装置１０からの通信電波の出力レベルが高いほど、リーダ装置１０に対するＩＣカード３０の駆動可能範囲が拡大する。また、ＩＣカード３０の送受信アンテナ３４が送信する返信電波の出力レベルは、ＩＣカード３０がリーダ装置１０から受信する通信電波の入力レベルに応じて高くなる。
【００３４】
こうした構成を備えるリーダ装置１０及びＩＣカード３０において、リーダ装置１０の送受信アンテナ１４から開始コマンドとしての通信電波が周期的に送信（ポーリング）される。そして、この開始コマンドをＩＣカード３０が受信すると、ＩＣカード３０は開始コマンドに対するレスポンスとしての返信電波を送受信アンテナ３４から送信する。リーダ装置１０は、開始コマンドに対するレスポンスを受信した場合に、送受信アンテナ１４による通信可能範囲内においてＩＣカード３０が検出されたと判断する。
【００３５】
リーダ装置１０によりＩＣカード３０が検出された後、リーダ装置１０とＩＣカード３０とでデータの送受信が実行される。このデータの送受信では、リーダ装置１０からＩＣカード３０へデータが送信され、ＩＣカード３０からの応答データがリーダ装置１０によって受信される動作が繰り返し実行される。そして、データの送受信が完了すると、リーダ装置１０とＩＣカード３０との通信が終了する。
【００３６】
ここで、図４に、使用者がリーダ装置１０にＩＣカード３０を近付けて離間させる(通過させる)態様を示す。なお、図４では使用者がＩＣカード３０を直接手に持っている状態を例として示しているが、使用者がＩＣカードをカードケースや財布等に入れたまま移動させる場合も同様である。
【００３７】
図４(ａ)は、使用者がリーダ装置１０の斜め上方からＩＣカード３０をリーダ装置１０に近接させた後に、近接させた時と反対側のリーダ装置１０の斜め上方にＩＣカード３０を離間させる場合を示している。図４(ｂ)は、使用者がＩＣカード３０を鉛直方向に移動させてリーダ装置１０に近接させた後に離間させる場合を示している。図４(ｃ)は、使用者がＩＣカード３０を水平方向に移動させてリーダ装置１０の上を通過させる場合を示している。
【００３８】
使用者がＩＣカード３０を移動させる態様として、主にこれらの３通りが考えられる。使用者がＩＣカード３０を移動させる速さが一定であれば、いずれの場合も時間に略比例してリーダ装置１０とＩＣカード３０との距離が短くなった後に、時間に略比例してリーダ装置１０とＩＣカード３０との距離が長くなる。したがって、リーダ装置１０の受信回路１３に入力される返信電波の入力レベルは、いずれの場合も略同様の傾向で変化する。すなわち、返信電波の入力レベルは、ＩＣカード３０がリーダ装置１０に接近した後に離間することに伴って、時間に対して放物線状に変化する。
【００３９】
図５に、時間と返信電波の入力レベルとの関係を示す。なお、図５では、使用者がＩＣカード３０をそれぞれ異なる一定の速さで移動させた場合について示している。実線はリーダ装置１０からの通信電波の出力レベルが高い場合を示し、破線はこの出力レベルが低く且つＩＣカードを移動させる速さが遅い場合を示している。ここでは、返信電波の入力レベルとして、その時々における返信電波としての変調信号の強度(電圧の振幅)を採用している。
【００４０】
同図に実線で示すように、使用者がＩＣカード３０を移動させる速さが速いほど、入力レベルが０からピークに達して再度０へ低下するまでの時間、すなわち時間軸方向における曲線の幅が短くなる。そして、ＩＣカードの移動する速さが限界速さよりも速くなると、リーダ装置１０とＩＣカード３０とでデータの送受信を完了するために必要な通信時間を確保することができなくなる。このため、使用者がリーダ装置１０にＩＣカード３０を近付けて離間させる(通過させる)間に、リーダ装置１０とＩＣカード３０とでデータの送受信を完了することができなくなる。
【００４１】
同図に実線で示すように、返信電波の入力レベルの高さは、ＩＣカード３０の移動する速さにかかわらず、リーダ装置１０とＩＣカード３０との距離に応じて変化する。詳しくは、リーダ装置１０とＩＣカード３０との距離が短いほど入力レベルが高くなり、入力レベルの高さはリーダ装置１０とＩＣカード３０との距離の３乗に反比例する。
【００４２】
また、破線で示すように、リーダ装置１０から送信する通信電波の出力レベルが低い場合には、リーダ装置１０が受信する返信電波の入力レベルが全体的に低くなる。すなわち、通信電波の出力レベルが低いほどリーダ装置１０に対するＩＣカード３０の駆動可能範囲が狭くなり、入力レベルが０からピークに達して再度０へ低下するまでの時間が短くなる。この場合も、使用者がＩＣカード３０を移動させる速さが速いほど、入力レベルが０からピークに達して再度０へ低下するまでの時間が短くなるとともに、返信電波の入力レベルの高さは、ＩＣカード３０の移動する速さにかかわらず、リーダ装置１０とＩＣカード３０との距離に応じて変化する。しかし、破線で示すように、通信電波の出力レベルが低く且つＩＣカード３０を移動させる速さが遅い場合には、リーダ装置１０とＩＣカード３０との通信時間を確保することができる。
【００４３】
したがって、ＩＣカード３０の移動する速さが遅い場合には通信電波の出力レベルを低くし、ＩＣカード３０の移動する速さが速い場合には通信電波の出力レベルを高くすることにより、リーダ装置１０とＩＣカード３０との通信時間を確保しつつ、リーダ装置１０の電力消費を抑制することができる。詳しくは、ＩＣカード３０の移動する速さが遅いほど通信電波の出力レベルを低くし、ＩＣカード３０の移動する速さが速いほど通信電波の出力レベルを高くすることが有効である。
【００４４】
そこで本実施形態では、図１に示すように、リーダ装置１０は、ＩＣカード３０から送信された返信電波の入力レベル、詳しくはリーダ装置１０によって受信された返信電波の入力レベルを検出する検波回路１５と、リーダ装置１０から送信される通信電波の出力レベルを切り換える電波出力切換回路１６とを備えている。
【００４５】
検波回路１５は、送受信アンテナ１４から受信回路１３に入力された変調信号の入力レベルを検出するものであり、変調信号の振幅に比例した直流電圧を発生する整流平滑回路を備えている。詳しくは、図３に示すように、受信回路１３の増幅器１３２の出力が検波回路１５の整流平滑回路に入力され、整流平滑回路の出力としての直流電圧がデジタル信号に変換されてリーダ装置１０のＣＰＵ１１に入力される。なお、受信回路１３の受信部フィルタ１３１の出力が検波回路１５の整流平滑回路に入力されるようにしてもよい。
【００４６】
電波出力切換回路１６は、ＣＰＵ１１からの指令信号に基づいて、送信回路１２から送受信アンテナ１４に出力される変調信号の出力レベルを切り換えるものであり、変調信号を増幅する際のゲインを調節するゲイン調節部を備えている。詳しくは、図２に示すように、送信回路１２の増幅器１２４が変調信号を増幅する際のゲインが、電波出力切換回路１６のゲイン調節部によって調節される。なお、搬送波発振器１２２から出力される搬送波の出力レベルが、電波出力切換回路１６によって調節されるようにしてもよい。
【００４７】
こうした構成により、ＩＣカード３０からの返信電波としての変調信号が検波回路１５に入力され、変調信号の振幅に比例した直流電圧(返信電波の入力レベル)に対応するデジタル信号が検波回路１５からＣＰＵ１１へ出力される。ここで、ＣＰＵ１１は、図５に示すような時間に対する返信電波の入力レベルの変化に基づいて、使用者がＩＣカード３０を移動させる速さを検出する。具体的には、ＩＣカード３０が移動する速さの検出として、所定タイミング（通信可能範囲内においてＩＣカード３０が検出されたタイミング）から返信電波の入力レベルがピークに到達したタイミングまでの時間（ピーク到達時間）の計測を実行する。すなわち、ピーク到達時間が短いほどＩＣカード３０の移動する速さが速いと判断することができる。そして、ＣＰＵ１１は、ピーク到達時間に基づいて、電波出力切換回路１６のゲイン調節部を通じて、送信回路１２の増幅器１２４が変調信号を増幅する際のゲインを調節する。これにより、送信回路１２から送受信アンテナ１４に出力される変調信号の出力レベルが切り換えられ、送受信アンテナ１４から送信される通信電波の出力が切り換えられる。
【００４８】
次に、図６のフローチャートを参照して、通信電波の出力を切り換える出力切換制御の処理手順を説明する。本処理は、リーダ装置１０のＣＰＵ１１によって実行される。
【００４９】
まず、リーダ装置１０から送信する通信電波の出力を低レベルに設定する(Ｓ１０)。具体的には、送信回路１２の増幅器１２４が変調信号を増幅する際のゲインを、電波出力切換回路１６によって第１ゲインに設定する。これにより、通信電波の出力が低レベルの第１出力に設定される。ここで、第１出力は、リーダ装置１０の電力消費を抑制することのできる出力レベル（低レベル）に設定されており、予め規定した所定の基準速さでＩＣカード３０を移動させた場合にリーダ装置１０とＩＣカード３０との通信時間を確保することができるものとなっている。所定の基準速さは、例えばＩＣカード３０の使用状況や、使用者がＩＣカードを移動させる平均的な速さ等を考慮して設定すればよい。付言すれば、上記基準速さを含む速さ領域を低速域とすると、使用者がＩＣカード３０を移動させる速さが前記低速域よりも高速側の領域である場合には、第１出力ではリーダ装置１０とＩＣカード３０との通信時間を確保することができない。
【００５０】
続いて、検出コマンドを第１出力で送信し(Ｓ１１)、開始コマンドに対するレスポンスを受信したか否か判定する(Ｓ１２)。具体的には、リーダ装置１０から送信された開始コマンドとしての通信電波に対して、ＩＣカード３０からのレスポンスとしての返信電波を受信したか否か判定する。そして、開始コマンドに対するレスポンスを受信していないと判定された場合には(Ｓ１２：ＮＯ)、再度第１出力で開始コマンドを送信する (Ｓ１１)。このようにして、開始コマンドとしての通信電波が周期的に送信（ポーリング）される。ここで、通信電波の出力が第１出力に設定されているため、周期的な開始コマンドの送信においてリーダ装置１０の電力消費を抑制することができる。
【００５１】
一方、開始コマンドに対するレスポンスを受信したと判定された場合には(Ｓ１２：ＹＥＳ)、続くデータの送受信において返信電波の入力レベルがピークに到達するまでの時間を計測するための時間計測を開始する (Ｓ１３)。すなわち、送受信アンテナ１４による通信可能範囲内においてＩＣカード３０が検出されたため、データの送受信を開始するにあたって時間計測を開始する。そして、リーダ装置１０とＩＣカード３０とでデータの送受信を実行し(Ｓ１４)、ＩＣカード３０からの返信電波の入力レベルを検出する(Ｓ１５)。具体的には、ＩＣカード３０からの返信電波としての変調信号が検波回路１５に入力され、変調信号の振幅に比例した直流電圧(返信電波の入力レベル)に対応するデジタル信号が検波回路１５からＣＰＵ１１へ出力される。ＣＰＵ１１は、この直流電圧の検出値に基づいて、ＩＣカード３０からの返信電波の入力レベルを検出する。
【００５２】
続いて、返信電波の入力レベルがピークに到達したタイミング（又はその直後）であるか否か判定する(Ｓ１６)。具体的には、ＣＰＵ１１は、データの送受信が開始されてからの返信電波の入力レベルの過去の値を記憶しており、返信電波の入力レベルの変化に基づいて入力レベルがピークに到達したタイミングであるか否かを判定する。詳しくは、入力レベルの今回値が前回値よりも小さくなったこと、すなわち入力レベルの値が上昇から低下に転じたこと等により、入力レベルがピークに到達したタイミングであることを判定することができる。
【００５３】
そして、返信電波の入力レベルがピークに到達したタイミングであると判定された場合には(Ｓ１６：ＹＥＳ)、ＩＣカード３０が検出されてから返信電波の入力レベルがピークに到達したと判定されるまでの計測時間が短いか否か判定する(Ｓ１７)。ここで、ピーク到達までの計測時間が所定の判定値よりも長い場合には、ＩＣカード３０の移動する速さが遅い、すなわちＩＣカード３０の速さが所定の低速域に属する速さになっていると判定される。所定の低速域とは、使用者が一定の速さでＩＣカード３０を移動させた場合に、第１出力のままでもリーダ装置１０とＩＣカード３０との通信時間を確保できる速さの領域である。換言すれば、所定の低速域よりも高速側の領域は、第１出力のままではリーダ装置１０とＩＣカード３０との通信時間を確保できないおそれがある速さの領域となっている。
【００５４】
返信電波の入力レベルがピークに到達したと判定されるまでの計測時間が短いと判定された場合には(Ｓ１７：ＹＥＳ)、その計測時間に基づいてリーダ装置１０から送信される通信電波の出力を切り換える(Ｓ１８)。ピーク到達までの計測時間が上記所定の判定値よりも短い場合には、ＩＣカード３０の速さが上記所定の低速域よりも高速側の領域に属している。この場合には、リーダ装置１０に対するＩＣカード３０の駆動可能範囲を拡大するために、リーダ装置１０から送信される通信電波の出力を前記第１出力よりも出力レベルの高い第２出力に切り換える。これにより、リーダ装置１０とＩＣカード３０との通信時間を確保することができる。このとき、ピーク到達までの計測時間に応じて、出力レベルの異なる第２出力のいずれかに切り換える。詳しくは、ピーク到達までの計測時間が所定の閾値（上記判定値よりも小さい）よりも短い場合には、高レベル側の第２出力に切り換え、そうでない場合には低レベル側の第２出力に切り換える。そして、送信回路１２の増幅器１２４が変調信号を増幅する際のゲインを、電波出力切換回路１６によって前記第１ゲインよりも大きい第２ゲインに設定させる。これにより、通信電波の出力が第１出力よりも高レベルの第２出力に設定される。
【００５５】
一方、返信電波の入力レベルがピークに到達していないと判定された場合(Ｓ１６：ＮＯ)、又は返信電波の入力レベルがピークに到達したと判定されるまでの計測時間が短くないと判定された場合には(Ｓ１７：ＮＯ)、通信電波の出力を切り換えることなくデータの送受信が完了したか否か判定する(Ｓ１９)。
【００５６】
そして、データの送受信が完了していないと判定された場合には(Ｓ１９：ＮＯ)、引き続き、データの送受信およびピーク到達までの計測時間に基づく通信電波の出力切換(Ｓ１４〜Ｓ１８)の処理を実行する。なお、Ｓ１６の判定において通信電波の入力レベルがピークに到達したタイミングであると一旦判定された場合は、以後Ｓ１６の判定において否定判定される。
【００５７】
一方、データの送受信が完了したと判定された場合には(Ｓ１９：ＹＥＳ)、リーダ装置１０からの通信電波の送信を停止するとともに、ＩＣカード３０からの返信電波の送信が停止される。そして、通信電波の出力レベルを低レベルに設定し(Ｓ１０)、再びＩＣカード３０の検出を実行する(Ｓ１１、Ｓ１２)。このようにして、ＩＣカード３０の検出とデータの送受信とが繰り返し実行される。
【００５８】
なお、Ｓ１３〜Ｓ１７の処理が速さ検出手段としての処理に相当し、Ｓ１３〜Ｓ１８の処理が出力切換手段としての処理に相当し、Ｓ１６の処理が低下判断手段（ピーク判断手段）としての処理に相当する。
【００５９】
次に、図７〜９のタイムチャートを参照して、こうした出力切換制御によるリーダ装置１０の動作を説明する。なお、図７〜９において、（ａ）は時間と、リーダ装置１０が受信する返信電波の受信電圧（入力レベル）との関係を示しており、（ｂ）は時間と、リーダ装置１０からの通信電波の出力レベルとの関係を示しており、（ｃ）は時間と、リーダ装置１０からＩＣカード３０までの距離との関係を示している。
【００６０】
図７は、使用者がＩＣカード３０を移動させる速さが速い場合について示している。
【００６１】
図７において、ＩＣカード３０が近付く前の初期状態では、リーダ装置１０から送信される通信電波の出力が低レベルの第１出力Ａ１に設定されており、ＩＣカード３０がリーダ装置１０に近付くと両者の間の距離が次第に短くなる。そして、タイミングｔ１０では、ＩＣカード３０がリーダ装置１０からの開始コマンドを受信し、それら両者間で相互の通信が開始される。このとき、タイミングｔ１０では、ＩＣカード３０からのレスポンスがリーダ装置１０によって受信される。このため、時間計測が開始される。その後、リーダ装置１０とＩＣカード３０との距離が短くなるに連れて、リーダ装置１０が受信する返信電波の入力レベルとしての受信電圧が上昇する。
【００６２】
タイミングｔ１１において、返信電波の入力レベルがピークに到達したタイミングであると判定され、このピーク到達までの計測時間(タイミングｔ１０からタイミングｔ１１までの時間)が短いと判定される。このため、リーダ装置１０から送信される通信電波の出力が高レベルの第２出力Ａ２に切り換えられる。このとき、第２出力Ａ２は、ピーク到達までの計測時間に応じて可変に設定される。ＩＣカード３０から送信される返信電波の出力レベルが上昇することにより、リーダ装置１０が受信する返信電波の入力レベルとしての受信電圧が上昇する。その後、ＩＣカード３０がリーダ装置１０から離れていき、リーダ装置１０とＩＣカード３０との距離が長くなるに連れて、返信電波の入力レベルとしての受信電圧が低下する。ここで、リーダ装置１０から送信される通信電波の出力が高レベルの第２出力Ａ２に切り換えられているため、リーダ装置１０に対するＩＣカード３０の駆動可能範囲が拡大している。
【００６３】
タイミングｔ１３において、リーダ装置１０とＩＣカード３０とのデータの送受信が完了すると、リーダ装置１０から送信される通信電波の出力が低レベルの第１出力Ａ１に切り換えられる。このため、返信電波の入力レベルとしての受信電圧が０まで低下する。
【００６４】
ここで、リーダ装置１０から送信される通信電波の出力が低レベルの第１出力Ａ１に設定されたままで維持された場合には、返信電波の入力レベルとしての受信電圧は破線で示すように変化する。この場合には、返信電波の入力レベル（受信電圧）が０に低下するまでの時間が短く、リーダ装置１０とＩＣカード３０との通信時間を確保することができないため、データの送受信を完了することができない。これに対して、本実施形態では、通信電波の出力が低レベルの第１出力Ａ１から高レベルの第２出力Ａ２に切り換えられるため、使用者がＩＣカード３０を移動させる速さが速い場合であっても、通信時間の確保と電力消費の抑制とを両立することができる。
【００６５】
また、図８は、使用者がＩＣカード３０を移動させる速さが遅い場合について示している。
【００６６】
図８において、図７と同様にして、初期状態ではリーダ装置１０から送信される通信電波の出力が低レベルの第１出力Ａ１に設定されており、タイミングｔ２０では、ＩＣカード３０とリーダ装置１０との送受信が開始されるため、時間計測が開始される。その後、両者間の距離が短くなるに連れて、返信電波の入力レベルとしての受信電圧が上昇する。
【００６７】
タイミングｔ２１において、リーダ装置１０とＩＣカード３０とのデータの送受信が完了するため、リーダ装置１０から送信される通信電波の出力は高レベルの第２出力Ａ２に切り換えられることなく低レベルの第１出力Ａ１のままで維持される。したがって、通信電波の出力を高レベルの第２出力Ａ２に切り換える必要がない場合には、通信電波の出力を低レベルの第１出力Ａ１に維持することができる。このため、リーダ装置１０の電力消費を抑制することができる。
【００６８】
なお、タイミングｔ２２において、返信電波の入力レベルがピークに到達したタイミングであると判定されるが、既にデータの送受信が完了しているため、返信電波の入力レベルがピークに到達したか否かの判定や、入力レベルがピークに到達した以降の処理は実行されない。また、データ送受信が完了した以降はＩＣカード３０からの返信電波が停止されるため、破線で示す返信電波の入力レベルとしての受信電圧は実際には検出されない。
【００６９】
また、図９は、使用者がＩＣカード３０を移動させる速さが速く、且つＩＣカード３０がリーダ装置１０に近接させられたままの状態で維持され、その後に離間させられた場合について示している。
【００７０】
図９において、図７と同様にして、初期状態ではリーダ装置１０から送信される通信電波の出力が低レベルの第１出力Ａ１に設定されており、タイミングｔ３０では、ＩＣカード３０とリーダ装置１０との送受信が開始されるため、時間計測が開始される。その後、両者間の距離が短くなるに連れて、返信電波の入力レベルとしての受信電圧が上昇する。
【００７１】
タイミングｔ３１では、使用者がＩＣカード３０をリーダ装置１０に近接させ、その近接状態が維持される。これにより、返信電波の入力レベルの上昇が停止することとなるが、未だ低下に転じていないため、入力レベルがピークに到達したタイミング（又はその直後）であるとは判定されない。したがって、リーダ装置１０から送信される通信電波の出力は高レベルの第２出力Ａ２に切り換えられることなく低レベルの第１出力Ａ１のままで維持される。すなわち、使用者がＩＣカード３０をリーダ装置１０に近付ける速さが速い場合であっても、入力レベルがピークに到達したタイミング（又はその直後）でないと判定された場合には、通信電波の出力が低レベルの第１出力Ａ１に維持される。その後、返信電波の入力レベルとしての受信電圧が一定の状態でデータの送受信が継続される。
【００７２】
タイミングｔ３２において、リーダ装置１０とＩＣカード３０とのデータの送受信が完了するが、リーダ装置１０から送信される通信電波の出力は高レベルの第２出力Ａ２に切り換えられることなく低レベルの第１出力Ａ１のままで維持される。したがって、使用者がＩＣカード３０を移動させる速さが速い場合であっても、通信電波の出力を高レベルの第２出力Ａ２に切り換える必要がない場合には、通信電波の出力を低レベルの第１出力Ａ１に維持することができる。このため、リーダ装置１０の電力消費を抑制することができる。
【００７３】
また、ＩＣカード３０がリーダ装置１０に近接した状態で通信電波の出力を高くすると、ＩＣカード３０における起電力が過度に大きくなったり、データの送受信が不安定になったりするおそれがある。これに対して、使用者がＩＣカード３０をリーダ装置１０に近接させたまま維持した場合には、通信電波の出力を低レベルの第１出力Ａ１に維持するため、こうした問題が生じることを抑制することができる。
【００７４】
なお、タイミングｔ３３以降、使用者によりＩＣカード３０がリーダ装置１０から離される。また、データ送受信が完了した以後はＩＣカード３０からの返信電波が停止されるため、破線で示す返信電波の入力レベルとしての受信電圧は実際には検出されない。
【００７５】
以上詳述した本実施形態は以下の利点を有する。
【００７６】
ＩＣカード３０の移動する速さが、時間に対する返信電波の受信電圧の変化に基づいて検出される。そして、この検出された速さに基づいて、リーダ装置１０から送信される通信電波の出力が、低レベルの第１出力からそれよりも高レベルの第２出力に切り換えられる。このため、通信電波の出力が第２出力に切り換えられるまでは、通信電波の出力を第２出力よりも出力レベルの低い第１出力にしておくことができる。したがって、リーダ装置１０による電力消費を抑制することができる。また、通信電波の出力を第２出力に切り換えることにより、ＩＣカード３０を駆動可能な範囲を拡大させることができる。その結果、使用者によりＩＣカード３０を移動させる速さが異なる場合であっても、ＩＣカード３０とリーダ装置１０との通信時間を確保することができる。
【００７７】
ＩＣカード３０が送信する返信電波の入力レベル、詳しくはリーダ装置１０が受信する返信電波の入力レベルが低下に転じたと判断されたことを条件として、通信電波の出力を第１出力から第２出力に切り換える。このため、通信電波の出力レベルを高くする必要がない状態では第１出力に維持することができ、リーダ装置１０による電力消費を抑制することができる。
【００７８】
リーダ装置１０により受信された返信電波の入力レベルがピークに達したか否かを判断し、ＩＣカード３０が検出されてから返信電波の入力レベルがピークに達したと判断されるまでの計測時間に基づいてＩＣカードの移動する速さを検出している。このように、返信電波の入力レベルに基づいてＩＣカード３０が移動する速さを検出する構成によれば、リーダ装置１０が備える受信回路１３を利用してＩＣカード３０の移動する速さを検出することができるため、速さを検出する専用の装置を別途追加する必要がない。また、返信電波の入力レベルがピークに達した時点で速さを検出することができるため、ピークに達したと判断された以降の処理を速やかに実行することができる。
【００７９】
さらに、返信電波の入力レベルがピークに達するまでの計測時間に基づいてＩＣカード３０の移動する速さを検出した後に、引き続いて、返信電波の入力レベルが低下に転じたと判断されことを条件として、通信電波の出力を切り換えることができる。その結果、これらの処理を一連の処理として順次実行することができる。また、返信電波の入力レベルがピークに達するまでの計測時間に基づいてＩＣカードの移動する速さを検出する構成によれば、例えば入力レベルがピークよりも低い所定レベルに達するまでの計測時間に基づいてこの速さを検出する構成と比べて、より長い計測時間に基づいて正確に速さを検出することができる。
【００８０】
ＩＣカード３０が送信する返信電波の入力レベル、詳しくはリーダ装置１０が受信する返信電波の入力レベルが低下に転じる前にＩＣカード３０との通信が終了した場合には、ＩＣカード３０の移動する速さにかかわらず、第２出力に切り換えられることなく第１出力に維持される。このため、ＩＣカード３０がリーダ装置１０に近接させられたままの状態で維持されており、返信電波の入力レベルが低下に転じていない場合には、第１出力のままでＩＣカード３０とリーダ装置１０との通信が終了まで実行される。したがって、リーダ装置１０による電力消費を抑制することができるとともに、ＩＣカード３０における起電力が過度に大きくなることや、データの送受信が不安定になることを抑制することができる。
【００８１】
上記実施形態に限定されず、例えば次のように実施することもできる。
【００８２】
上記実施形態では、リーダ装置１０から送信される通信電波の出力を第１出力よりも出力レベルの高い第２出力に切り換える際に、ＩＣカード３０の移動する速さが所定速さ以上である場合とそうでない場合とで異なる値の第２出力に切り換える構成を採用した。しかしながら、ＩＣカード３０の移動する速さが所定速さ以上であるか否かにかかわらず、同一の値の第２出力に切り換えるようにしてもよい。また、ＩＣカード３０の移動する速さに対応して予め規定された第２出力に、ＩＣカード３０の速さに応じて切り換える構成を採用することもできる。この場合には、ＩＣカード３０の移動する速さと第２出力との関係を記憶したマップや、ＩＣカード３０の移動する速さと第２出力との関係を規定した計算式を用いることができる。
【００８３】
上記実施形態では、通信電波の出力を第１出力から第２出力に一気に切り換えたが、第１出力から第２出力まで徐々に切り換えるようにしてもよい。こうした構成によれば、リーダ装置１０とＩＣカード３０との距離が近く、通信電波の出力をそれほど高くする必要のない状態では、通信電波の出力を高くすることを抑制してリーダ装置１０の電力消費を抑制することができる。
【００８４】
ＩＣカード３０の移動する速さに基づいて通信電波の出力を適切に第２出力に切り換えるためには、早期にＩＣカード３０の移動する速さを検出することが望ましい。こうした構成によれば、ＩＣカード３０の速さを検出した以降の処理を迅速に実行することができる。
【００８５】
この点、受信される返信電波の入力レベルが低下に転じたと判断されたことを条件として第２出力に切り換えるようにしつつ、返信電波の入力レベルが低下に転じる前にＩＣカード３０の移動する速さの検出を完了することが有効である。すなわち、返信電波の入力レベルが低下に転じたと判断される前に、返信電波の入力レベルからＩＣカード３０の移動する速さを検出する構成を採用することが有効である。具体的には、返信電波の入力レベルとしての受信電圧の時間に対する変化割合、詳しくは図６のＳ１５で検出される入力レベル(受信電圧)の前回値と今回値との偏差に基づいて、ＩＣカード３０の移動する速さを検出することができる。この速さの検出は、ＩＣカード３０が検出されてから返信電波の入力レベルがピークに到達するまでの間の所定タイミングで実施すればよい。また、返信電波の入力レベルがピークよりも低い所定レベルに達するまでの計測時間に基づいてこの速さを検出することもできる。これらの構成によれば、早期にＩＣカード３０の移動する速さを検出することができるため、ＩＣカード３０の速さを検出した以降の処理を迅速に実行することができ。そして、返信電波の入力レベルが低下に転じたことが判断された後に、通信電波の出力を第２出力に切り換えることができる。これにより、リーダ装置１０による電力消費を抑制することができるとともに、ＩＣカード３０における起電力が過度に大きくなることや、データの送受信が不安定になることを抑制することができる。
【００８６】
なお、返信電波の入力レベルが低下に転じる前にＩＣカード３０の移動する速さの検出を完了した後に、返信電波の入力レベルが低下に転じたと判断される前に第２出力に切り換えることもできる。
【００８７】
上記実施形態では、ＩＣカード３０からの返信電波の入力レベルが上昇から低下に転じたことと、同入力レベルがピークに達したこととを同一処理（図６のＳ１６）にて判断する構成としたが、これを変更し、それらを各々異なる処理にて判断する構成としてもよい。具体的には、図６において、入力レベルがピークに到達したことの判断（Ｓ１６：ＹＥＳ）と、ピーク到達時間が所定の判定値よりも短いことの判断（Ｓ１７：ＹＥＳ）との後に、入力レベルが低下に転じたことの低下判定処理を実施する。例えば、ピークに到達したとの判断後において入力レベルが所定以上低下した場合に、入力レベルが低下に転じたと判定するとよい。そして、入力レベルが低下に転じたと判定されたことを条件として、通電電波の第２出力への切り換えを実行する（Ｓ１８）。
【００８８】
上記実施形態では、受信される返信電波の入力レベルがピークに達したことを、入力レベルの今回値が前回値よりも小さくなったこと、すなわち入力レベルの値が上昇から低下に転じたことにより判定した。これに対して、同入力レベルがピークに達したことを、入力レベルの今回値と前回値との差が略０であることにより判定してもよい。すなわち、同入力レベルの上昇が止まってそのまま維持される場合にも、同入力レベルがピークに達したと判定してもよい。
【００８９】
上記実施形態では、受信される返信電波の入力レベルがピークに到達した、詳しくは返信電波の入力レベルが低下に転じたと判定された時に、通信電波の出力を第２出力に切り換えるようにした。これに対して、返信電波の入力レベルが低下に転じたことが判断されてから所定時間が経過したことを条件として、通信電波の出力を第２出力に切り換えるようにしてもよい。すなわち、返信電波の入力レベルが低下に転じた後、その当初はＩＣカード３０を駆動する通信電波による起電力を十分に確保することができるため、第２出力への切り換えを遅らせることができる。具体的には、返信電波の入力レベルが低下に転じてから所定時間（例えば数十ｍｓｅｃ）が経過して、ＩＣカード３０がリーダ装置１０から更に離間した後に、リーダ装置１０の送信する通信電波の出力を第２出力に切り換えることができる。ここで、上記所定時間は、返信電波の入力レベルが低下に転じてから、返信電波の入力レベルが０よりも大きい所定レベルになるまでの時間よりも短い時間である。すなわち、この所定時間が経過する前であれば、ＩＣカード３０を駆動する通信電波による起電力を確保することができる。その結果、リーダ装置１０による電力消費を抑制することができるとともに、ＩＣカード３０における起電力が過度に大きくなることを効果的に抑制することができる。なお、ＩＣカード３０の移動する速さに基づいて上記所定時間を設定することにより、第２出力に切り換えるタイミングを適切に制御することができる。具体的には、ＩＣカード３０の移動する速さが速いほど所定時間を短く設定する構成が有効である。
【００９０】
図６のＳ１７の処理において、返信電波の入力レベルがピークに到達するまでの時間に基づいて、データ送受信の完了に最低限必要な通信時間を確保できないと判定された場合には、データの送受信を中断するようにしてもよい。こうした構成によれば、データの送受信を完了することができないと判断される場合に、早期に通信電波の送信を中断してリーダ装置１０の電力消費を抑制することができる。なお、データの送受信を中断する際に、使用者がＩＣカードを移動させる速さが速すぎる旨、又はやり直しが必要である旨を使用者に通知するようにするとよい。
【００９１】
上記実施形態では、送受信アンテナ１４から受信回路１３に入力された変調信号の入力レベルを検出する検波回路として、変調信号の振幅に比例した直流電圧を発生する整流平滑回路を備えるようにしたが、変調信号の電流値や電力値を検出する回路を備えるようにしてもよい。
【００９２】
上記実施形態では、ＩＣカード３０がリーダ装置１０から受信する通信電波の入力レベルに応じて、ＩＣカード３０の送受信アンテナ３４が送信する返信電波の出力レベルが高くなるＩＣカードを採用したが、返信電波の出力レベルが通信電波の入力レベルにかかわらず一定となるＩＣカードを採用することもできる。その場合であっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００９３】
上記実施形態では、返信電波の入力レベルに基づいてＩＣカード３０が移動する速さを検出するようにしたが、光学式の速さ検出器や超音波式の速さ検出器等を採用することもできる。
【符号の説明】
【００９４】
１０…リーダ装置、１１…ＣＰＵ、１２…送信回路、１３…受信回路、１４…送受信アンテナ、１５…検波回路、１６…電波出力切換回路、３０…ＩＣカード。
【図１】
2011086025.tif 000003
【図２】
2011086025.tif 000004
【図３】
2011086025.tif 000005
【図４】
2011086025.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2011086025.tif 000009
【図８】
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【図９】
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