(57)【要約】【課題】非接触ＩＣカードとリーダライタ装置との距離が近接した時に、非接触ＩＣカードリーダライタ装置から非接触ＩＣカードへ必要十分な電力を供給し、非接触ＩＣカードの発熱、破壊を回避する。【解決手段】非接触ＩＣカード１２０が非接触ＩＣカードリーダライタ装置１０１に近接すると、検波回路１０６における受信検波レベルが大きくなるため、振幅検出回路１０８の検出電圧も大きくなる。判定回路１０９により、振幅検出回路１０８の検出電圧が所定の閾値を越えたと判定されると、電力切替回路１１０により、増幅回路１０５の送信電力を下げる。このため、非接触ＩＣカード１２０は、非接触ＩＣカードリーダライタ装置１０１に近接した時も、加熱されることなく正常に通信を行える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信電力を増幅する電力増幅手段と、前記電力増幅手段の出力レベルを可変するための電力切替手段と、受信検波信号の振幅を検出する振幅検出手段と、前記振幅検出手段で検出された受信検波信号の振幅の大きさを判定する振幅判定手段とを具備し、前記振幅判定手段の判定結果をもとに前記電力切替手段の出力を切替制御することを特徴とする非接触ＩＣカードリーダライタ装置。
【請求項２】
前記振幅判定手段による出力レベル切替を遅延させる遅延手段を具備することを特徴とする請求項１記載の非接触ＩＣカードリーダライタ装置。
【請求項３】
データ送受信のタイミングを避けて出力レベル切替が行われるように、前記遅延手段の遅延時間を設定したことを特徴とする請求項２記載の非接触ＩＣカードリーダライタ装置。
【請求項４】
前記振幅判定手段は多値判定が可能であることを特徴とする請求項１記載の非接触ＩＣカードリーダライタ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣカードリーダライタ装置とＩＣカードとの間の通信およびＩＣカードリーダライタ装置からＩＣカードへの電源電力の供給を電磁結合を利用して行う非接触ＩＣカードシステムに関し、特に、ＩＣカードリーダライタ装置とＩＣカードとの距離に応じて適切なレベルの電源電力供給を可能にした非接触ＩＣカードリーダライタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣカードとリードライト装置との間のデータ通信を電気的接点経由を経由せず、無線を用いて行う非接触ＩＣカードシステムがある（例えば特許文献１）。非接触ＩＣカードシステムは、電気的接点が介在しないため、電気的接点の汚れなどによる誤動作やデータエラーが発生しにくいという特長がある。
【０００３】
図４は、従来の非接触ＩＣカードシステムの構成の一例を示す図である。この非接触ＩＣカードシステムは、非接触ＩＣカードリーダライタ装置４０１と、非接触ＩＣカード４２０とを具備する。
【０００４】
非接触ＩＣカードリーダライタ装置４０１は、メモリおよびＣＰＵ等を含み、データの格納およびデータの処理を行う制御回路４０２と、制御回路４０２から出力されるデータでキャリアをＡＭ変調する変調回路４０３と、変調回路４０３の出力を規定の送信電力まで増幅する増幅回路４０４と、通常、ループアンテナで構成され、増幅回路４０４から出力されるキャリアを放射して非接触ＩＣカード４２０に電源電力を供給すると共に、データを送信し、かつ非接触ＩＣカード４２０から負荷変調方式によりデータでＡＭ変調されたキャリアを受信するアンテナ４０５と、ダイオードブリッジ等で構成され、アンテナ４０５で受信されたキャリアからデータの復調を行う検波回路４０６と、検波回路４０６で復調されたデータを増幅し、波形整形して制御回路４０２へ伝える受信回路４０７とを具備する。
【０００５】
非接触ＩＣカード４２０は、通常、ループアンテナで構成され、非接触ＩＣカードリーダライタ装置４０１のアンテナ４０５から放射されるキャリアを受信して制御回路４２２  へ供給すると共に、制御回路４２２から供給されるデータにより負荷変調方式でＡＭ変調するアンテナ４２１と、メモリおよびＣＰＵ等を含み、アンテナ４２１から供給されるキャリアを整流して動作電源とすると共に、データの格納およびデータの処理を行う制御回路４２２とを具備する。
【０００６】
次に、図４に示されている非接触ＩＣカードシステムの動作を説明する。非接触ＩＣカードリーダライタ装置４０１は、変調回路４０３で生成され、増幅回路４０４で増幅されたキャリアを常時、アンテナ４０５から放射している。非接触ＩＣカード４２０は、非接触ＩＣカードリーダライタ装置４０１に近接すると、アンテナ４２１がキャリアを受信し、その受信波を整流することで、動作電源を得る。
【０００７】
また、非接触ＩＣカードリーダライタ装置４０１は、制御回路４０２からコマンドを送出し、変調回路４０３にてキャリアにＡＭ変調をかけ、一定周期でコマンドを送出している。非接触ＩＣカード４２０では、そのキャリアから動作電源を得ると共に、非接触ＩＣカードリーダライタ装置４０１から一定周期で送出されるコマンドを受信し、制御回路４２２により、コマンドに対するレスポンスを生成し、アンテナ４２１の負荷を変える負荷変調方式でＡＭ変調を行い、非接触ＩＣカードリーダライタ装置４０１に応答する。非接触ＩＣカードリーダライタ装置４０１では、負荷変調方式で返送されたＡＭ変調波をアンテナ４０５が受信し、検波回路４０６で復調し、制御回路４０２でレスポンスを認識し、データの授受が完了する。
【０００８】
【特許文献１】
特開平５−３１４３２５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の非接触ＩＣカードリーダライタ装置は、非接触ＩＣカードと非接触ＩＣカードリーダライタ装置との距離が近接したときに、非接触ＩＣカードに過大な電力が供給され、非接触ＩＣカードを破壊してしまう恐れがあった。また、近接状態に長時間置かれた際には非接触ＩＣカードが発熱してしまうという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであり、非接触ＩＣカードと非接触ＩＣカードリーダライタ装置との距離が近接した時に必要十分な電力を供給し、非接触ＩＣカードの発熱による破壊を回避することの出来る非接触ＩＣカード用リーダライタ装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の非接触ＩＣカードリーダライタ装置は、送信電力を増幅する電力増幅手段と、前記電力増幅手段の出力レベルを可変するための電力切替手段と、受信検波信号の振幅を検出する振幅検出手段と、前記振幅検出手段で検出された受信検波信号の振幅の大きさを判定する振幅判定手段とを具備し、前記振幅判定手段の判定結果をもとに前記電力切替手段の出力を切替制御することを特徴とする。この構成により、非接触ＩＣカードリーダライタ装置に非接触ＩＣカードが近接し、非接触ＩＣカードリーダライタ装置における受信検波信号の振幅が大きくなると、電力増幅手段の出力レベルを下げることで、非接触ＩＣカードリーダライタ装置から非接触ＩＣカードへの過大な電力の供給を回避し、必要十分なレベルの電力を供給することが可能となる。
【００１２】
また、本発明の非接触ＩＣカードリーダライタ装置は、前記振幅判定手段による出力レベル切替を遅延させる遅延手段を具備することを特徴とする。この構成により、送信電力切替時の出力レベルの急激な変化を緩和することが可能となる。
【００１３】
さらに、本発明の非接触ＩＣカードリーダライタ装置は、データ送受信のタイミングを避けて出力レベル切替が行われるように、前記遅延手段の遅延時間を設定したことを特徴とする。この構成により、送信電力切替時のデータに対するノイズ重畳を抑えることが出来るので、安定した通信が可能となる。
【００１４】
そして、本発明の非接触ＩＣカードリーダライタ装置は、前記振幅判定手段は多値判定が可能であることを特徴とする。この構成により、非接触ＩＣカードリーダライタ装置と非接触ＩＣカードとの接近距離に応じて送信電力のレベルを多段階に切り替えることが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態の非接触ＩＣカードシステムは、図１に示すように、非接触ＩＣカードリーダライタ装置１０１と、非接触ＩＣカード１２０とを具備する。
【００１６】
非接触ＩＣカードリーダライタ装置１０１は、メモリおよびＣＰＵ等を含み、データの格納およびデータの処理を行う制御回路１０２と、制御回路１０２から出力されるデータでキャリアを変調する変調回路１０３と、変調回路１０３の出力を規定の送信電力まで増幅する増幅回路１０４と、通常、ループアンテナで構成され、増幅回路１０４から出力されるキャリアを放射して非接触ＩＣカード１２０に電力を供給すると共に、データを送信し、かつ負荷変調方式によりデータでＡＭ変調されたキャリアを非接触ＩＣカード４２０から受信するアンテナ１０２と、ダイオードブリッジ等で構成され、アンテナ１０２で受信されたキャリアからデータの復調を行う検波回路１０６と、検波回路１０６で復調されたデータを増幅し、波形整形して制御回路１０３へ伝える受信回路１０７と、検波回路１０６の検波出力を整流して直流電圧に変換する振幅検出回路１０８と、振幅検出回路１０８の出力を所定の閾値と比較し、大小判定を行う判定回路１０９と、比較回路１０９の出力により増幅回路１０５の送信電力を２段階に切り替える電力切替回路１１０とを具備する。
【００１７】
非接触ＩＣカード１２０は、通常、ループアンテナで構成され、非接触ＩＣカードリーダライタ装置１０１のアンテナ１０５から放射されるキャリアを受信して制御回路１２２へ供給すると共に、制御回路１２２から供給されるデータにより負荷変調方式でＡＭ変調されたキャリアを放射するアンテナ１２１と、メモリおよびＣＰＵ等を含み、アンテナ１２１から供給されるキャリアを整流して動作電源とすると共に、データの格納およびデータ処理を行う制御回路１２２とを具備する。
【００１８】
次に、本発明の第１の実施の形態の非接触ＩＣカードシステムの動作を説明する。
【００１９】
非接触ＩＣカードリーダライタ装置１０１は、変調回路１０３で生成され、増幅回路１０４で増幅されたキャリアを常時、アンテナ１０５から出力している。非接触ＩＣカード１２０は、非接触ＩＣカードリーダライタ装置１０１に近接すると、アンテナ１２１がキャリアを受信し、その受信波を整流することで、動作電源を得る。
【００２０】
また、非接触ＩＣカードリーダライタ装置１０１は、制御回路１０２からコマンドを送出し、変調回路１０３を通してキャリアにＡＭ変調をかけ、一定周期でコマンドを送出している。非接触ＩＣカード１２０では、そのキャリアから動作電源を得ると共に、非接触ＩＣカードリーダライタ装置１０１から一定周期で送出されるコマンドを受信し、制御回路１２２により、コマンドに対するレスポンスを生成し、アンテナ１２１の負荷を変える負荷変調方式でキャリアをＡＭ変調し、非接触ＩＣカードリーダライタ装置１０１に応答する。非接触ＩＣカードリーダライタ装置１０１では、負荷変調方式で返送されたＡＭ変調波をアンテナ１０５が受信し、検波回路１０６で復調し、制御回路１０２でレスポンスを認識し、データの授受が完了する。
【００２１】
ここで、非接触ＩＣカードリーダライタ装置１０１の送信電力は、非接触ＩＣカード１２０が１０ｃｍ程度離れた状態でも通信が出来るように１Ｗ程度としてある。ところが、この出力状態で非接触ＩＣカード１２０が非接触ＩＣカードリーダライタ装置１０１  のアンテナ１０５  に近接すると、非接触ＩＣカード１２０の受信電力が大きくなりすぎるため、非接触ＩＣカード１２０が受信電力を消費しきれず、非接触ＩＣカード１２０が加熱され、破壊される恐れがある。しかし、本実施の形態では、非接触ＩＣカード１２０が非接触ＩＣカードリーダライタ装置１０１のアンテナ１０５に近接した場合は、検波回路１０６における受信検波レベルが大きくなるため、振幅検出回路１０８の検出電圧も大きくなる。そして、判定回路１０９により、振幅検出回路１０８の検出電圧が所定の閾値を越えたと判定されると、非接触ＩＣカード１２０が近接したと判断し、電力切替回路１１０により、送信電力を指定のレベルまで下げる。このため、非接触ＩＣカード１２０は、非接触ＩＣカードリーダライタ装置１０１に近接した時も、加熱されることなく正常に通信を行うことが可能となる。非接触ＩＣカードリーダライタ装置１０１は、常時受信検波レベルをモニタしており、再び、非接触ＩＣカード１２０が遠ざかった時には、振幅検出回路１０８、判定回路１０９により、受信検波レベルが小さくなったことを検出し、送信電力を１Ｗ程度のレベルまで上げる制御を行う。
【００２２】
このように、本発明の第１の実施の形態における非接触ＩＣカードリーダライタ装置では、通常は、送信電力が１Ｗ程度の十分高い状態で動作しており、非接触ＩＣカードが、非接触ＩＣカードリーダライタ装置のアンテナに近接したときに、送信電力のレベルを小さくするため、非接触ＩＣカードが加熱され、破壊されることなくなるので、安心して使用することが可能になり、大幅に使い勝手が向上する。
【００２３】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態の非接触ＩＣカードシステムでは、非接触ＩＣカードが非接触ＩＣカードリーダライタ装置に接近する時および遠ざかる時の送信電力の切替えに遅延時間を持たせることで、送信出力レベルの急激な変動を緩和し、かつデータに対するノイズの重畳を低減する。
【００２４】
本発明の第２の実施の形態の非接触ＩＣカードシステムは、図２に示すように、非接触ＩＣカードリーダライタ装置２０１と、非接触ＩＣカード２２０とを具備する。この図において、アンテナ２０５、アンテナ２２１、および第１の実施の形態（図１）と同名の回路は、第１の実施の形態と同様の構成および機能を有する。
本発明の第２の実施の形態の非接触ＩＣカードシステムは、非接触ＩＣカードリーダライタ装置２０１において、判定回路２０９の出力を遅延回路２１１で遅延させた後に電力切替回路２１０に供給するように構成した点が第１の実施の形態との相違であり、それ以外は第１の実施の形態と同じである。遅延回路２１１は、インダクタンス、コンデンサおよびフリップフロップ等を用いたロジック回路で構成されている。
【００２５】
以下に、本発明の第２の実施の形態の動作を説明する。ただし、非接触ＩＣカードリーダライタ装置２０１と非接触ＩＣカード２２０との通信動作に関しては、第１の実施の形態と同一であるため省略する。
【００２６】
非接触ＩＣカード２２０が非接触ＩＣカードリーダライタ装置２０１のアンテナ２０５に近接した場合は、検波回路２０６における受信検波レベルが大きくなるため、振幅検出回路２０８の検出電圧も大きくなる。そして、判定回路２０９により、振幅検出回路２０８の検出電圧が所定の閾値を越えたと判定されると、非接触ＩＣカード２２０が近接したと判断し、電力切替回路２１０により、送信電力を所定のレベルまで下げるための信号を出力する。この信号は、遅延回路２１１により、所定の時間遅延され、電力切替回路２１０に与えられる。したがって、非接触ＩＣカード２２０が非接触ＩＣカードリーダライタ装置２０１のアンテナ２０５に近接したことが検知されてから所定時間経過した後に送信電力が指定の電力まで下げられることになる。同様に、再び、非接触ＩＣカード２２０が遠ざかり、振幅検出回路２０８、判定回路２０９により、受信検波レベルが小さくなったことが検出されてから所定時間経過後に送信電力を１Ｗ程度のレベルまで上げる制御を行う。
【００２７】
ここで、遅延回路２１１の遅延時間は、送信電力の切替がデータの送受信のタイミング、即ち周期的に送信されるコマンドの送信タイミング、およびコマンドに応答するレスポンスの受信タイミングと重ならないように設定する。このように、送信電力の切替えに遅延時間を持たせることで、送信されるキャリアレベルの急激な変動を抑え、かつデータの送受信中を避けて電力切替を行うことにより、電力切替時のノイズの重畳を抑え、安定した通信が可能となる。
【００２８】
このように、本発明の第２の実施の形態によれば、送信電力切替時の送信出力レベルの急激な変動を緩和することが可能となり、かつ送信電力切替時にデータに対するノイズの重畳を低減することが可能となる。
【００２９】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態の非接触ＩＣカードシステムでは、受信検波レベルを制御回路内のＣＰＵにより多値判定し、送信電力を多段階に制御することにより、非接触ＩＣカードと非接触ＩＣカードリーダライタ装置との距離に応じて、より適切できめ細かな送信電力制御を可能にした。
【００３０】
本発明の第３の実施の形態の非接触ＩＣカードシステムは、図３に示すように、非接触ＩＣカードリーダライタ装置３０１と、非接触ＩＣカード３２０とを具備する。この図において、アンテナ３０５、アンテナ３２１および第１の実施の形態（図１）と同名の回路は、第１の実施の形態と同様の構成および機能を有する。
【００３１】
本発明の第３の実施の形態の非接触ＩＣカードシステムは、非接触ＩＣカードリーダライタ装置３０１において、振幅検出回路３０８の出力を制御回路３０２内のＣＰＵ（図示せず）のアナログポートに入力し、制御回路３０２が電力切替回路３１０に多値判定出力を供給し、するように構成した点が第１の実施の形態との相違であり、電力切替回路３１０が増幅回路３０４の送信電力を多段階に切り替えるように構成した点が特徴であり、それ以外は第１の実施の形態と同じである。
【００３２】
以下に、本発明の第３の実施の形態の動作を説明する。ただし、非接触ＩＣカードリーダライタ装置３０１と非接触ＩＣカード３２０との通信動作に関しては、第１の実施の形態と同一であるため省略する。
【００３３】
非接触ＩＣカード３２０が非接触ＩＣカードリーダライタ装置３０１のアンテナ３０５に近接した場合は、検波回路３０６における受信検波レベルが大きくなるため、振幅検出回路３０８の検出電圧も大きくなる。この検出電圧は、制御回路３０２により３値以上の多値で判定される。制御回路３０２は、判定結果をもとに、検出電圧のそれぞれの値に応じた最適な送信電力が増幅回路３０５から出力されるように、電力切替回路３１０を多段階に制御する。したがって、非接触ＩＣカード３２０と非接触ＩＣカードリーダライタ装置３０１との距離に応じて、より適切できめ細かな送信電力制御を行うことが出来る。
【００３４】
このように、本発明の第３の実施の形態によれば、受信検波レベルを多値判定し、送信電力のレベルを多段階に制御することにより、非接触ＩＣカードと非接触ＩＣカードリーダライタ装置との距離に応じて、より適切できめ細かな送信電力レベルの制御を行うことが出来る。
【００３５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の非接触ＩＣカードリーダライタ装置によれば、非接触ＩＣカードが近接した時には、非接触ＩＣカードから送信された信号の受信検波レベルが大きくなったことを検出し、非接触ＩＣカードリーダライタ装置の送信出力のレベルを最適制御することにより、非接触ＩＣカードが過熱し、破壊されることの回避が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の非接触ＩＣカードシステムの構成を示す図、
【図２】本発明の第２の実施の形態の非接触ＩＣカードシステムの構成を示す図、
【図３】本発明の第３の実施の形態の非接触ＩＣカードシステムの構成を示す図、
【図４】従来の非接触ＩＣカードシステムの構成を示す図である。
【符号の説明】
１０１、２０１、３０１  非接触ＩＣカードリーダライタ装置
１０２、１２１、２０２、２２１、３０２、３２１  アンテナ
１０３、１２２、２０３、２２２、３０３、３２２  制御回路
１０４、１０４、３０４  変調回路
１０５、２０５、３０５  増幅回路
１０６、２０６、３０６  検波回路
１０７、２０７、３０７  受信回路
１０８、２０８、３０８  振幅検出回路
１０９、２０９  判定回路
１１０、２１０、３１０  電力切替回路
１２０、２２０、３２０  非接触ＩＣカード
【図１】
2004227314.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004227314.tif 000005
【図４】
2004227314.tif 000006