(57)【要約】　　【課題】　非接触ＩＣカードが通信エリア内に進入した状態の検出を迅速に行って即時応答性を高めると共に、通信制御手段の処理負荷を小さくすること。　　【解決手段】　ＣＰＵ４は、磁界形のアンテナ１による通信エリアへ向けて送信回路３から無変調の基準搬送波信号Ｓｃを送信する制御を行う。検波回路６は、送信回路３の出力を検波する。通信エリア内にＩＣカード２が進入したときにはアンテナ１のインピーダンスが変化し、これにより検波回路６による検波出力のレベルも変動する。判定回路７は、ＩＣカード２が通信エリア内に進入したことを検波回路６の検波出力の変動量に基づいて判断し、進入と判断したときには進入検知信号ＳａをＣＰＵ４に与える。ＣＰＵ４は、進入検知信号Ｓａを受けたときに通信エリアに向けて検出コマンドを送信し、これに応じてＩＣカード２から応答があったときに当該ＩＣカード２との間のデータ通信動作を開始する。　　【選択図】　図１
2004110815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　磁界形のアンテナから所定の通信エリアへ向けて検出コマンドを送信すると共に、その検出コマンドを受信した非接触ＩＣカードから応答があったときに当該ＩＣカードとの間でのデータ通信を開始するリーダ装置において、
　前記アンテナから前記通信エリアへ向けて所定周波数の基準搬送波信号を送信する制御を行う通信制御手段と、
　前記基準搬送波信号の送信期間中における前記アンテナの電気的特性の変化を検出する検出手段と、
　この検出手段による検出出力の変化量に基づいて前記非接触ＩＣカードが前記通信エリア内に進入した状態にあるか否かを判断すると共に、進入した旨の判断をしたときに進入検知信号を出力する判断手段とを備え、
　前記通信制御手段は、前記進入検知信号が出力されたときに前記検出コマンドの送信動作を開始するように構成されていることを特徴とする非接触ＩＣカードリーダ装置。
【請求項２】
　前記通信制御手段は、前記基準搬送波信号の送信出力を、前記検出コマンドの送信時及び前記データ通信時の送信出力より小さいレベルに抑制する制御を行うことを特徴とする請求項１記載の非接触ＩＣカードリーダ装置。
【請求項３】
　磁界形のアンテナから所定の通信エリアへ向けて検出コマンドを送信すると共に、その検出コマンドを受信した非接触ＩＣカードから応答があったときに当該ＩＣカードとの間でのデータ通信を開始するリーダ装置において、
　前記アンテナに与える送信電力を電流制御によって調整可能な電流制御手段と、
　この電流制御手段からの出力電圧の平均値をサンプリングするように設けられたサンプリング手段と、
　前記アンテナから前記通信エリアへ向けて所定周波数の基準搬送波信号を送信する制御を行う通信制御手段と、
　前記基準搬送波信号の送信期間中における前記サンプリング手段のサンプリング電圧の変化量に基づいて前記非接触ＩＣカードの前記通信エリア内への進入を検出する検出手段とを備え、
　前記通信制御手段は、前記基準搬送波信号の送信期間中において前記電流制御手段によって前記送信電力を定常時電力より低下させた状態に保持する制御、並びに、前記検出手段が検出状態を呈したときに前記電流制御手段によって前記送信電力を定常時電力に戻すと共に、前記検出コマンドの送信動作を開始する制御を行うように構成されていることを特徴とする非接触ＩＣカードリーダ装置。
【請求項４】
　前記通信制御手段は、前記基準搬送波信号の送信期間中において前記検出コマンドの送信動作を間欠的に行うように構成されていることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の非接触ＩＣカードリーダ装置。
【請求項５】
　前記通信制御手段は、前記基準搬送波信号の送信制御を所定周期で間欠的に実行することを特徴とする請求項１ないし４の何れに記載の非接触ＩＣカードリーダ装置。
【請求項６】
　前記通信制御手段は、前記基準搬送波信号の送信出力レベルを、前記通信エリアより狭い範囲に設定された検出エリア内に前記非接触ＩＣカードが進入した状態において前記判断手段から前記進入検知信号が出力されるレベルに抑制することを特徴とする請求項２ないし５の何れかに記載の非接触ＩＣカードリーダ装置。
【請求項７】
　前記判断手段は、前記検出手段による検出出力の変化量が設定レベルを越えたときには異常信号を出力するように構成され、
　前記通信制御手段は、前記異常信号の出力状態では前記検出コマンドの送信動作または前記データ通信動作の開始を抑止する制御を行うように構成されていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の非接触ＩＣカードリーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、磁界形のアンテナを用いた非接触ＩＣカードリーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
　この種の非接触ＩＣカードリーダ装置としては、自動改札機や個人認証システムなどに用いられる非接触ＩＣカードリーダライタが知られている。このような非接触ＩＣカードリーダライタにおいては、従来より、磁界形のアンテナによる通信エリア内に非接触ＩＣカード（以下、単にＩＣカードと呼ぶ）が進入したことを検出するためのセンサ機構を省略するために、通信エリア内へＩＣカードが進入した状態を当該ＩＣカードとの間での通信が可能な状態になったか否かに基づいて検出する構成としたものが提供されている。具体的には、このものでは、アンテナから通信エリアへ向けて検出コマンドを所定時間ずつ送信（ポーリング）する動作を一定周期で実行し、この検出コマンドを受信したＩＣカード側から応答信号がアンサバックされたときに通信エリア内に当該ＩＣカードが進入したと判断する検出動作を行う構成となっている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１４３０２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
　ＩＣカードリーダライタには即時応答性を高めることが求められているが、即時応答性を高めようとする場合、上記従来構成のＩＣカードリーダライタでは検出コマンドの送信周期を短くする必要がある。ところが、このように検出コマンドの送信周期を短くした場合、ＩＣカードリーダライタによる通信動作を制御するために設けられた通信制御手段（一般的にはＣＰＵにより構成される）での処理負荷が増大することになるため、その処理能力を高める必要があり、これが装置コストの増大要因になるという問題点がある。また、ＩＣカード側での検出コマンドに対する応答時間が長い場合には、その分だけＩＣカードを検出するまでのタイムラグが大きくなるという問題点もあった。このような問題点は、同一ユーザが２枚以上のＩＣカードを使用できるシステム、例えば、減算式のプリペイドカードとして構成されたＩＣカードを利用して料金の支払いを行うシステムや、異なるユーザが所持する２枚以上のＩＣカードが揃ったときに始めてドアロックを解錠するシステムなどにおいてより一層深刻になるという事情があった。
【０００４】
　本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、非接触ＩＣカードが通信エリア内に進入した状態の検出を迅速に行うことができて即時応答性を高め得ると共に、通信制御手段の処理負荷を小さくすることが可能になる非接触ＩＣカードリーダ装置を提供することにあり、また、このような効果の他に消費電力の低減も実現できるようになる非接触ＩＣカードリーダ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】
　請求項１記載の手段においては、通信制御手段が、通信エリアに対し磁界形のアンテナから所定周波数の基準搬送波信号を送信するものであり、この送信期間中において上記通信エリア内に非接触ＩＣカードが進入したときには、そのＩＣカードとアンテナとが電磁結合された状態となるため、アンテナの電気的特性が変化する。このようにアンテナの電気的特性が変化すると、その変化が検出手段により検出される。すると、判断手段が、検出手段による検出出力の変化量に基づいて非接触ＩＣカードが通信エリア内に進入した状態にあるか否かを判断すると共に、進入した旨の判断をしたときには進入検知信号を出力するようになる。このように進入検知信号が出力されると、前記通信制御手段が、通信エリアへ向けて検出コマンドを送信するようになり、この検出コマンドを受信した非接触ＩＣカードから応答があったときに当該ＩＣカードとの間でのデータ通信を開始するようになる。
【０００６】
　つまり、請求項１記載の手段によれば、非接触ＩＣカードが通信エリア内に進入した時点において、そのことを示す進入検知信号が、当該ＩＣカード側での検出コマンドに対する応答時間の長短とは全く無関係に出力されることになる。このため、非接触ＩＣカードが通信エリア内に進入した状態の検出を従来構成に比べて迅速に行うことができ、以て即時応答性を高め得るようになる。また、通信制御手段は、進入検知信号を受けた時点で初めて検出コマンドを送信する処理を行えば良いから、検出コマンドの送信周期を短くする必要がある従来構成のように通信制御手段での処理負荷が増大する恐れがなくなる。このため、通信制御手段の処理能力を高める必要がなくなって装置コストの低減を実現できる。
【０００７】
　請求項２記載の手段によれば、通信エリアへ向けて送信される基準搬送波信号の送信出力が、検出コマンドの送信時及びデータ通信時の送信出力より小さいレベルに抑制されるから、通信エリア内に非接触ＩＣカードが進入するまでの待機期間における消費電力を抑制できることになる。
【０００８】
　請求項３記載の手段においては、通信制御手段が、通信エリアに対し磁界形のアンテナから所定周波数の基準搬送波信号を送信すると共に、その送信期間中の送信電力を電流制御手段を通じて定常時電力より低下させた状態に保持するようになる。この状態から、上記通信エリア内に非接触ＩＣカードが進入したときには、そのＩＣカードとアンテナとが電磁結合された状態となるため、アンテナのインピーダンスが変化する。このようにアンテナのインピーダンスが変化すると、前記電流制御手段の出力電圧の平均値をサンプリングするように設けられたサンプリング手段によるサンプリング電圧が変化するようになり、これに応じて、検出手段が当該サンプリング電圧の変化量に基づいて非接触ＩＣカードが通信エリア内に進入したことを検出するようになる。このような検出動作が行われると、前記通信制御手段が、前記送信電力を前記電流制御手段を通じて定常時電力に戻すと共に、通信エリアへ向けて検出コマンドを送信開始するようになり、この検出コマンドを受信した非接触ＩＣカードから応答があったときに当該ＩＣカードとの間でのデータ通信を開始するようになる。
【０００９】
　つまり、請求項３記載の手段によれば、非接触ＩＣカードが通信エリア内に進入した時点において、その進入状態の検出動作が、当該ＩＣカード側での検出コマンドに対する応答時間の長短とは全く無関係に行われるため、非接触ＩＣカードが通信エリア内に進入した状態の検出を従来構成に比べて迅速に行うことができ、以て即時応答性を高め得るようになる。また、通信制御手段は、非接触ＩＣカードの通信エリア内への進入が検出された時点で初めて検出コマンドを送信する処理を行えば良いから、通信制御手段での処理負荷が増大する恐れがなくなり、これにより、通信制御手段の処理能力を高める必要がなくなって装置コストの低減を実現できる。しかも、通信エリアへ向けた基準搬送波信号の送信期間には、送信電力が定常時電力より低下した状態に保持されるから、通信エリア内に非接触ＩＣカードが進入するまでの待機期間における消費電力を抑制できることになる。
【００１０】
　請求項４記載の手段によれば、非接触ＩＣカードが通信エリア内に進入した状態の検出が何らかの事情で行わなかった場合（例えば、通信エリア内に非接触ＩＣカードが既に進入している状態から搬送波信号の送信が開始された場合が考えられる）でも、検出コマンドの間欠的な送信に応じて当該非接触ＩＣカードとのデータ通信を開始できるようになるから、その通信開始についての信頼性が高くなる。但し、検出コマンドの間欠的な送信動作は、通信エリア内への非接触ＩＣカードの進入状態の検知に失敗した場合に対処するための補完的な動作であり、検出コマンドの送信周期は通信制御手段での処理負荷が増大する恐れがない範囲に設定することになる。
【００１１】
　請求項５記載の手段によれば、基準搬送波信号の送信が間欠的に行われるから、通信エリア内に非接触ＩＣカードが進入するまでの待機期間における消費電力を抑制できることになる。
【００１２】
　請求項６記載の手段によれば、通信エリアより狭い範囲に設定された検出エリア内に非接触ＩＣカードが進入したときに始めて判断手段から進入検知信号が出力されることになる。このため、非接触ＩＣカードとの通信限界付近でデータ通信が開始される恐れがなくなり、常時において安定した状態でデータ通信を行うことができる。
【００１３】
　請求項７記載の手段によれば、通信エリア内に金属板のような異物が進入した場合には、その異物と電磁結合されるアンテナのインピーダンスが大きく変化するため、検出手段による検出出力の変化量が設定レベルを越えるようになり、これに応じて判断手段から異常信号が出力されるようになる。このように異常信号が出力されると、通信制御手段が、検出コマンドの送信動作またはデータ通信動作の開始を抑止する制御を行うようになる。この結果、通信エリア内に非接触ＩＣカード以外の異物が進入するのに伴い過大な負荷電流が流れる事態を未然に防止できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（第１の実施の形態）
　以下、本発明を非接触ＩＣカードリーダライタに適用した第１実施例について図１ないし図５を参照しながら説明する。
　図１には、本実施例による非接触ＩＣカードリーダの電気的構成が機能ブロックの組み合わせにより概略的に示されている。この図１において、アンテナ１は、例えばループアンテナより成る磁界形のもので、所定の通信エリア内に存在する非接触ＩＣカード（以下、単にＩＣカードと呼ぶ）２と電磁結合される構成となっている。尚、図示しないが、アンテナ１にはＩＣカード２との間で最適な電磁結合が行われるようにするためのインピーダンス整合回路が接続される。
【００１５】
　アンテナ１を通じて送信動作を行う送信回路３は、例えばＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調を行う変調回路などを含んで構成されたもので、ＣＰＵ４（通信制御手段に相当）からの指令に基づいて動作する。アンテナ１を通じて受信動作を行う受信回路５は、ＡＳＫ復調回路などを含んで構成されたもので、受信した信号をＣＰＵ４に与える構成となっている。尚、送信回路３及び受信回路５による通信周波数（搬送波周波数）は、１３．５６ＭＨｚに設定されている。また、図示しないが、ＣＰＵ４は外部の上位装置（パソコンなど）とデータ通信を行うことが可能な構成となっている。但し、このようなデータ通信が可能な構成は必要に応じて採用すれば良いものである。
【００１６】
　ＣＰＵ４は、常時（ＩＣカード２との間でのデータ通信を行っていない期間）において送信回路３から図２（ａ）に模式的に示すような無変調の基準搬送波信号Ｓｃ（周波数は１３．５６ＭＨｚ）を出力させる構成となっており、これに応じてアンテナ１から前述した通信エリアヘ向けて一定レベルの基準搬送波信号Ｓｃが送信されることになる。この場合、通信エリア内にＩＣカード２が進入したときには、これと電磁結合されるアンテナ１のインピーダンスが変化し、このようなアンテナ１の電気的特性の変化に応じて送信回路３から出力される基準搬送波信号Ｓｃのレベルが図２（ｂ）に模式的に示すように変化することになる。また、図２（ｂ）中には示されていないが、ＩＣカード２が通信エリアから離脱したときには、基準搬送波信号Ｓｃのレベルが元の状態に復帰することになる。従って、基準搬送波信号Ｓｃのレベルを監視すれば、通信エリア内へのＩＣカード２の進入の有無並びに離脱の有無を判断できることになる。また、通信エリア内に金属板などの異物が進入したときには、アンテナ１のインピーダンスが大きく変化するため、基準搬送波信号Ｓｃのレベルを監視することにより通信エリアへの異物の進入も検出できることになる。
【００１７】
　検波回路６（検出手段に相当）は、送信回路３の出力を検波し、その検波信号を判定回路７（判断手段に相当）に与える。図３には、検波回路６による検波出力の例が模式的に示されている。即ち、図３（ａ）は、図２（ａ）に示す無変調の基準搬送波信号Ｓｃを検波したときの出力例、図３（ｂ）は、図２（ｂ）に示す基準搬送波信号Ｓｃ（通信エリア内にＩＣカード２が進入したときの信号）を検波したときの出力例、図３（ｃ）は、通信エリアからＩＣカード２が離脱したときの基準搬送波信号Ｓｃを検波したときの出力例、図３（ｄ）は、通信エリア内に金属板などの異物が進入したときの基準搬送波信号Ｓｃを検波したときの出力例である。
【００１８】
　この場合、ＣＰＵ４は、送信回路３から基準搬送波信号Ｓｃを出力させた期間中において、判定回路７へ同期信号Ｓｙを連続的に与える構成となっている。この判定回路７は、ＣＰＵ４から同期信号Ｓｙが与えられている期間において検波回路６による検波出力の変化量を予め設定された第１のしきい値（図３（ｂ）に−ΔＴ１で示す）と比較することにより、通信エリア内にＩＣカード２が進入したか否かを判断し、進入した旨の判断を行ったときには進入検知信号ＳａをＣＰＵ４へ出力する構成となっている。また、判定回路７は、ＣＰＵ４から同期信号Ｓｙが与えられている期間において検波回路６による検波出力の変化量を予め設定された第２のしきい値（図３（ｃ）に＋ΔＴ２で示す）と比較することにより、通信エリア内にＩＣカード２が離脱したか否かを判断し、離脱した旨の判断を行ったときには離脱検知信号ＳｂをＣＰＵ４へ出力する構成となっている。さらに、判定回路７は、ＣＰＵ４から同期信号Ｓｙが与えられている期間において検波回路６による検波出力の変化量を予め設定された第３のしきい値（図３（ｄ）に−ΔＴ３で示す：請求項５記載の発明でいう設定レベルに相当）と比較することにより、通信エリア内に金属板などの異物が進入したか否かを判断し、進入した旨の判断を行ったときには異常信号ＳｚをＣＰＵ４へ出力する構成となっている。
【００１９】
　尚、この例では、第１ないし第３のしきい値として、定常状態での検波信号のレベル（図３（ａ）参照）を基準とした値（−ΔＴ１、＋ΔＴ２、−ΔＴ３）を設定したが、零レベルを基準とした値ΔＴ１′、ΔＴ２′、ΔＴ３′（図３（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）参照）を設定する構成としても良い。
【００２０】
　図４には、通信エリア内へＩＣカード２が進入した場合のカード認識シーケンスの一例が概略的に示されている。即ち、図４において、通信エリア内にＩＣカード２が進入したときには、判定回路７からＣＰＵ４に進入検知信号Ｓａが与えられる。すると、ＣＰＵ４にあっては、送信回路３から検出コマンドを出力開始させるようになり、これによりアンテナ１から通信エリア内へ向けて検出コマンドが送信される。この検出コマンドは、通信エリア内に進入した状態にあるＩＣカード２で受信されるようになり、そのＩＣカード２は応答信号を返信するようになる。
【００２１】
　この応答信号は、アンテナ１から受信回路５を通じてＣＰＵ４に与えられる。ＣＰＵ４は、応答信号を受けると、アンテナ１による通信エリア内にＩＣカード２が進入したことを認識（検出）し、この認識状態に基づいて当該ＩＣカード２に固有のＩＤを割り振って通信リンクを確立すると共に、そのＩＤを利用したデータ送受信動作を行って、ＩＣカード２内のメモリに格納されているデータの読み出し処理やデータの書き込み処理を行う。この場合、ＣＰＵ４は、検出コマンドの送信後においてＩＣカード２側から応答信号の返信がなかった場合には、進入検知信号Ｓａが入力されるまで待機する状態に戻る。
【００２２】
　上記のように通信エリア内にＩＣカード２が存在している状態から、当該ＩＣカード２が通信エリアから離脱したとき（通信リンクが解消されたとき）には、判定回路７からＣＰＵ４に離脱検知信号Ｓｂが与えられる。この離脱検知信号Ｓｂを受けたＣＰＵ４は、通信エリアからＩＣカード２が離脱したことを認識（検出）する。
【００２３】
　尚、ＩＣカードリーダライタとの間で通信リンクが確立した状態にあるＩＣカード２にあっては、その後に検出コマンドを受信しても応答信号の返信を行わないように設定されている。また、通信エリア内に例えば２枚のＩＣカード２が同時に進入した場合には、検出コマンドの送信に応じて各ＩＣカード２のそれぞれから応答信号が返信されることになるから、２枚のＩＣカード２が同時に進入した状態をＣＰＵ４側での信号処理により判定可能になる。
【００２４】
　図５には、通信エリア内に１枚目のＩＣカード２が既に進入している状態から、２枚目のＩＣカード２が通信エリア内へ進入したとき、並びにこの後に１枚目のＩＣカード２が通信エリアから離脱した場合のカード認識シーケンスが概略的に示されている。即ち、図５において、通信エリア内に２枚目のＩＣカード２が進入したときには、判定回路７からＣＰＵ４に進入検知信号Ｓａが与えられる。すると、ＣＰＵ４にあっては、送信回路３から検出コマンドを出力開始させるようになり、これによりアンテナ１から通信エリア内へ向けて検出コマンドが送信される。この検出コマンドは、通信エリア内に進入した状態にある２枚のＩＣカード２で受信されるようになるが、１枚目のＩＣカード２は既に通信リンクが確立しているため応答信号の返信は行わず、２枚目のＩＣカード２のみが応答信号を返信するようになる。
【００２５】
　この応答信号は、アンテナ１から受信回路５を通じてＣＰＵ４に与えられる。ＣＰＵ４は、応答信号を受けると、アンテナ１による通信エリア内に２枚目のＩＣカード２が進入したことを認識（検出）し、この認識状態に基づいて当該ＩＣカード２に固有のＩＤを割り振って通信リンクを確立すると共に、そのＩＤを利用したデータ送受信動作を行って、ＩＣカード２内のメモリに格納されているデータの読み出し処理やデータの書き込み処理を行う。この場合、ＣＰＵ４は、検出コマンドの送信後においてＩＣカード２側から応答信号の返信がなかった場合には、進入検知信号Ｓａが入力されるまで待機する状態に戻る。
【００２６】
　上記のように通信エリア内に２枚のＩＣカード２が存在している状態から、１枚目のＩＣカード２が通信エリアから離脱したとき（通信リンクが解消されたとき）には、判定回路７からＣＰＵ４に離脱検知信号Ｓｂが与えられる。この離脱検知信号Ｓｂを受けたＣＰＵ４は、１枚目のＩＣカード２へ向けて確認コマンドＳ１を送信する。当該１枚目のＩＣカード２は、確認コマンドＳ１を受けたときには確認応答Ｒ１をＣＰＵ４側へ返信するように設定されているが、この場合には通信リンクが解消されているため確認コマンドＳ１を受信できず、従って確認応答Ｒ１の返信は行われない。
【００２７】
　ＣＰＵ４は、確認コマンドＳ１の送信後に一定時間τが経過するまで待機し、その待機期間内に確認応答Ｒ１を受信しなかった場合には、通信エリアから１枚目のＩＣカード２が離脱したことを認識（検出）する。この場合、判定回路７から離脱検知信号Ｓｂが出力された状態は、２枚のＩＣカード２が通信エリアから同時に離脱した状態に相当することも想定されるため、ＣＰＵ４は、２枚目のＩＣカード２へ向けて確認コマンドＳ２を送信する。当該２枚目のＩＣカード２は、確認コマンドＳ２を受けたときには確認応答Ｒ２をＣＰＵ４側へ返信するように設定されており、ここでの説明例では２枚目のＩＣカード２が通信エリア内に留まっているため、確認応答Ｒ２が返信されることになる。これにより、ＣＰＵ４側では、２枚のＩＣカード２が同時に離脱していないことを認識できる。
【００２８】
　尚、通信エリアから２枚のＩＣカード２が同時に離脱した場合、つまり、上述の例においてＣＰＵ４が確認応答Ｒ２を受信しなかった場合には、ＣＰＵ４は、念のため通信エリアへ向けて検出コマンドを送信し、当該通信エリア内に通信リンクが確立していない状態のＩＣカード２が存在するか否かを確認する動作を行っても良い。
　また、図示しないが、ＣＰＵ４は、判定回路７から異常信号Ｓｚを受信したときには、検出コマンドの送信動作またはデータ通信動作の開始を抑止する制御を行う構成となっている。
【００２９】
　以上要するに、上記構成のＩＣカードリーダライタでは、ＩＣカード２との間でのデータ通信を行っていない期間には、通信エリアに対し磁界形のアンテナ１から一定レベルの基準搬送波信号Ｓｃが送信されるものであり、その送信期間中において通信エリア内にＩＣカード２が進入したときには、そのＩＣカード２とアンテナ１とが電磁結合された状態となるため、アンテナ１の電気的特性（インピーダンス）が変化し、送信回路３から出力される基準搬送波信号Ｓｃのレベルが変化する。このように基準搬送波信号Ｓｃのレベルが変化すると、その変化が検波回路６により検出される。また、判定回路７は、検波回路６による検波出力の変化量に基づいてＩＣカード２が通信エリア内に進入した状態にあるか否かを判断すると共に、進入した旨の判断をしたときには進入検知信号Ｓａを出力してＣＰＵ４に与えるようになる。進入検知信号Ｓａを受けたＣＰＵ４は、通信エリアへ向けて検出コマンドを送信するようになり、この検出コマンドを受信したＩＣカード２から応答があったときに当該ＩＣカード２との間でのデータ通信を開始するようになる。
【００３０】
　つまり、この構成によれば、ＩＣカード２が通信エリア内に進入した時点において、そのことを示す進入検知信号Ｓａが、当該ＩＣカード２側での検出コマンドに対する応答時間の長短とは無関係に直ちに出力されるから、ＩＣカード２が通信エリア内に進入した状態の検出を従来構成に比べて迅速に行うことができ、以て即時応答性を高め得るようになる。また、ＣＰＵ４は、従来構成のように検出コマンドの送信周期を短くする必要がなくなるから、その処理負荷が増大する恐れがなくなる。このため、当該ＣＰＵ４の処理能力を高める必要がなくなって装置コストの低減を実現できるようになる。
【００３１】
　この場合、通信エリアからＩＣカード２が離脱したときにも送信回路３から出力される基準搬送波信号Ｓｃのレベルが変化して、検波回路６の検波出力も変化するものであるが、判定回路７は、このような変化量に基づいてＩＣカード２が通信エリア２から離脱したことを示す離脱検知信号Ｓｂを出力する構成となっているから、ＩＣカード２の通信エリアからの離脱も迅速に検出できることになる。
【００３２】
　また、通信エリア内に金属板のような異物が進入した場合には、その異物と電磁結合されるアンテナ１のインピーダンスが大きく変化して、検波回路６による検波出力の変化量が大きくなるが、本実施例では、その変化量が設定レベル（第３のしきい値−ΔＴ３）を越えて大きくなったときには、判定回路７から異常信号Ｓａを出力すると共に、これを受けたＣＰＵ４が検出コマンドの送信動作またはＩＣカード２との間のデータ通信動作を抑止する制御を行う構成となっている。従って、通信エリア内にＩＣカード２以外の異物が進入するのに伴い過大な負荷電流が流れる事態を未然に防止できるようになり、送信回路３内に設けられているスイッチング素子などが過大負荷電流により破壊される恐れがなくなる。
【００３３】
　尚、本実施例において、ＣＰＵ４に対して、基準搬送波信号Ｓｃの送信出力を、検出コマンドの送信時及びＩＣカード２との間のデータ通信時の送信出力より小さいレベルに抑制するという制御機能を付加しても良い。このような機能が付加された場合には、通信エリア内にＩＣカード２が進入するまでの待機期間において、基準搬送波信号Ｓｃの送信に必要な電力を低減でき、以て消費電力を抑制できることになる。
【００３４】
　また、ＣＰＵ４に対して、基準搬送波信号Ｓｃの送信制御を所定周期で間欠的に実行するという制御機能を付加しても良く、この場合にも、通信エリア内にＩＣカード２が進入するまでの待機期間における消費電力を抑制できることになる。
　さらに、ＣＰＵ４は、基準搬送波信号Ｓｃの送信出力レベルを、通信エリアより狭い範囲に設定された検出エリア内にＩＣカード２が進入した状態において判定回路７から進入検知信号Ｓａが出力されるレベルに抑制する制御を行う構成であっても良い。この構成によれば、通信エリアより狭い範囲に設定された検出エリア内にＩＣカード２が進入したときに始めて判定回路７から進入検知信号Ｓａが出力されることになる。このため、ＩＣカード２との通信限界付近でデータ通信が開始される恐れがなくなり、常時において安定した状態でデータ通信を行うことができる。
【００３５】
（第２の実施の形態）
　図６には本発明の第２実施例が示されており、以下これについて前記第１実施例と異なる部分のみ説明する。
　この実施例は、通信エリア内に２枚目のＩＣカード２が進入したときに、１枚目のＩＣカード２が通信エリアから離脱していないか否かを念のために確認するシーケンスを追加した点に特徴を有する。図６は、第１実施例における図５に対応したシーケンス図であり、ＣＰＵ４は、アンテナ１による通信エリア内に２枚目のＩＣカード２が進入したことを認識したときに、１枚目のＩＣカード２へ向けて確認コマンドＳ１を送信する。この場合、当該１枚目のＩＣカード２が通信エリア内に留まっているときには確認応答Ｒ１が返信されるから、そのＩＣカード２が通信エリア内から離脱していないことをＣＰＵ４側で確認できる。ＣＰＵ４は、この確認後には、第１実施例の場合と同様に離脱検知信号Ｓｂが入力されるまで待機することになる。また、ＣＰＵ４は、確認コマンドＳ１の送信後に一定時間τが経過しても確認応答Ｒ１を受信しなかった場合には、２枚目のＩＣカード２が通信エリア内に進入したときに、１枚目のＩＣカード２が当該通信エリアから離脱したことを認識できることになる。
【００３６】
（第３の実施の形態）
　図７には本発明の第３実施例が示されており、以下これについて前記第１実施例と異なる部分のみ説明する。
　この実施例は、図７に示すように、検波回路６によりアンテナ１の受信信号を検波する形態としたことに特徴を有する。この構成によっても、検波回路６においてアンテナ１のインピーダンス変化に応じて変動する検波出力が得られるから、第１実施例と同様の効果を奏することができる。
【００３７】
（第４の実施の形態）
　図８には本発明の第４実施例が示されており、以下これについて前記第１実施例と異なる部分のみ説明する。
　この実施例は、図８に示すように、通信エリア内へのＩＣカード２の進入に応じてインピーダンスが変化するサーチコイル８を設け、このサーチコイル８の出力を検波回路６により検波する構成としたことに特徴を有する。この構成によれば、通信エリア内へのＩＣカード２の進入に応じたサーチコイル８のインピーダンス変化を常時において検波回路６により検出できるから、第１実施例と同様の効果を奏することができる。尚、このサーチコイル８によるＩＣカード２の検出機能と、前記第１実施例によるＩＣカード２の検出機能とを併用する構成も可能である。
【００３８】
（第５の実施の形態）
　図９には本発明の第５実施例が示されており、以下これについて前記第１実施例と異なる部分のみ説明する。
　この実施例は、図９に示すように、ＣＰＵ４に、検波回路６の検波出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換機能を設け、当該ＣＰＵ４の処理プログラムにより第１実施例で述べた判定回路７の機能を実現したことに特徴を有する。
【００３９】
（第６の実施の形態）
　図１０ないし図１３には本発明の第６実施例が示されており、以下これについて前記第１実施例と異なる部分のみ説明する。
　図１０では、アンテナ１を等価回路により示しており、このアンテナ１は、実効インダクタンス、実効抵抗、実効キャパシタンスが給電点間に図示のよう接続された形態となる所謂直並列形式のものである。このアンテナ１のためのインピーダンス整合回路の機能を果たす送信フィルタ９は、直列接続されたインダクタなどを含んで構成されており、この実施例では、直列インダクタの数を調整することにより、アンテナ１による通信エリア内にＩＣカードが進入したときにアンテナ１及び送信フィルタ９を含む送信系統のインピーダンスが増大する方向へ変化するように設計されている。
【００４０】
　ＣＰＵ１０（通信制御手段、検出手段に相当）により動作制御される送信回路１１（電流制御手段）は、出力段にＭＯＳトランジスタ（図示せず）を備えたもので、アンテナ１に送信フィルタ９を通じて与える送信電力を電流制御によって複数段階（例えば３５段階）に調整可能な構成となっている。尚、この送信回路１１から出力される基準搬送波信号Ｓｃは、周波数が１３．５６ＭＨｚ、ピーク値電圧が５Ｖの信号である。但し、基準搬送波信号Ｓｃの特にピーク値電圧は、回路仕様に応じて種々の値に変更されるものである。
【００４１】
　コンデンサ１２ａ及び抵抗１２ｂより成る積分回路１２（サンプリング手段）は、送信出力に影響を与えない程度の小さい時定数に設定されたもので、送信回路１１からの出力電圧の平均値をサンプリングし、そのサンプリング電圧を例えば１０ビットの分解能を有したＡ／Ｄ変換器１３を介してＣＰＵ１０に与える構成となっている。
　尚、図１０ではアンテナ１を通じて受信動作を行う受信回路の図示を省略している。また、実際には、ＣＰＵ１０、送信回路１１、積分回路１２、Ａ／Ｄ変換器１３及び図示しない送信回路は、カスタムＩＣ上に形成されるものである。
【００４２】
　以下においては、上記構成のカードリーダ装置による非接触ＩＣカードの検出原理について図１１ないし図１３も参照しながら説明する。但し、図１１ないし図１３では、図１０中の要部について、送信回路１１の出力段に設けられたＭＯＳトランジスタをそのＯＮ抵抗値に対応した抵抗Ｒで表現した状態の等価的な電気的構成が示されている。
　（１）定常出力時
　定常時電力に対応した送信出力を得ようとする場合には、送信回路１１側から見た送信系統（アンテナ１及び送信フィルタ９）のインピーダンスが、上記出力段ＭＯＳトランジスタのＯＮ抵抗値の５倍程度に見えるように設計される。本実施例では図１１に示すように、このように設計された送信系統のインピーダンスをｚ１（Ω）として示している。また、送信回路１１の電流出力レベルを最大値に設定した状態での抵抗Ｒの抵抗値をｒ１（Ω）とすると、積分回路１２の出力点からは、送信回路１１から出力されるパルス状信号のピーク値電圧（＝５Ｖ）を、抵抗Ｒ（＝ｒ１（Ω））及び送信系統のインピーダンス（＝ｚ１（Ω））で分圧した信号を平均したサンプリング電圧（＝｛ｒ１／（ｚ１＋ｒ１）｝／２）が出力されるものであり、本実施例では、上記ｚ１及びｒ１を、このサンプリング電圧が約２．０Ｖ程度となるような値に設定している。
【００４３】
　（２）カード待ち受け時
　非接触ＩＣカードの待ち受け時には、送信回路１１の電流出力レベルを最小値に設定する。このように設定されたときの送信出力が例えば最大出力の２０％程度であった場合には、送信回路１１の出力段ＭＯＳトランジスタのＯＮ抵抗値が大きく増加するようになり、図１２に示すように、抵抗Ｒの抵抗値は、前記抵抗値ｒ１より数倍以上大きなｒ２（Ω）となる。この場合、送信系統のインピーダンスはｚ１（Ω）のままであるため、抵抗Ｒでの電圧降下量が相対的に増大し、結果的に積分回路１２から出力されるサンプリング電圧のレベルが相対的に低下する。つまり、積分回路１２の出力点からは、送信回路１１から出力されるパルス状信号のピーク値電圧（＝５Ｖ）を、抵抗Ｒ（＝ｒ２（Ω））及び送信系統のインピーダンス（＝ｚ１（Ω））で分圧した信号を平均したサンプリング電圧（＝｛ｒ２／（ｚ１＋ｒ２）｝／２）が出力されるものであり、本実施例では、上記ｚ１及びｒ２を、このサンプリング電圧が例えば約０．９２Ｖ程度となるような値に設定している。このような設定に伴い、抵抗Ｒに流れる電流（実効値）は、単純計算で定常出力時の半分以下のレベルになる。
【００４４】
　（３）カード接近時
　カード待ち受け時において、アンテナ１の通信エリア内に非接触ＩＣカード２（実効インダクタンス、実効抵抗、実効キャパシタンスを等価回路で示す）が進入した状態での送信系統のインピーダンスは、両者間の結合計数ｋを０．０５とした状態でシミレーションすると、図１３に示すようにｚ１（Ω）からこれの１．５倍程度のｚ２（Ω）に増加する。従って、抵抗Ｒでの電圧降下量が相対的に減少する。このため、積分回路１２の出力点からは、送信回路１１から出力されるパルス状信号のピーク値電圧（＝５Ｖ）を、抵抗Ｒ（＝ｒ２（Ω））及び送信系統のインピーダンス（＝ｚ２（Ω））で分圧した信号を平均したサンプリング電圧（＝｛ｒ２／（ｚ２＋ｒ２）｝／２）が出力されるものであり、本実施例では、上記ｚ２及びｒ２を、このサンプリング電圧が例えば約１．２Ｖ程度となるような値に設定している。
【００４５】
　つまり、カード待ち受け状態でアンテナ１の通信エリア内に非接触ＩＣカード２が進入したときには、サンプリング電圧約０．９２Ｖから約１．２Ｖ程度に上昇することになる。このサンプリング電圧を受けるＡ／Ｄ変換器１３は１０ビットの分解能を有するものであるから、その入力電圧レンジが例えば３．３Ｖであった場合３．３Ｖ／１０２４≒３．２ｍＶの検出が可能である。従って、サンプリング電圧の０．９２Ｖ→１．２Ｖの変化は、十分に大きな変化として観測できることになる。
【００４６】
　一方、ＣＰＵ１０は、カード待ち受け時（基準搬送波信号Ｓｃの送信期間）において送信回路１１の電流出力レベルを最小値に切替える制御を行い、以て送信電力を定常時電力より低下させた状態に保持する。また、ＣＰＵ１０は、Ａ／Ｄ変換器１３を通じて与えられるサンプリング電圧の変化量に基づいて、非接触ＩＣカード２がアンテナ１による通信エリア内に進入した状態にあるか否かを判断（検出）し、非接触ＩＣカード２が通信エリア内に進入した旨の判断をしたときには、送信回路１１の送信電力を定常時電力に戻すと共に、検出コマンドの送信動作を開始する制御を行う構成となっている。
【００４７】
　要するに、上記した実施例によれば、非接触ＩＣカード２がアンテナ１の通信エリア内に進入した時点において、その進入状態の検出動作が、当該ＩＣカード２側での検出コマンドに対する応答時間の長短とは全く無関係に行われるため、非接触ＩＣカード２が通信エリア内に進入した状態の検出を従来構成に比べて迅速に行うことができ、以て即時応答性を高め得るようになる。また、ＣＰＵ１０は、非接触ＩＣカードの通信エリア内への進入が検出された時点で初めて検出コマンドを送信する処理を行えば良いから、そのＣＰＵ１０での処理負荷が増大する恐れがなくなり、これにより、ＣＰＵ１０の処理能力を高める必要がなくなって装置コストの低減を実現できる。しかも、通信エリアへ向けた基準搬送波信号Ｓｃの送信期間には、送信電力が定常時電力より低下した状態に保持されるから、通信エリア内に非接触ＩＣカード２が進入するまでの待機期間における消費電力を抑制できることになる。
【００４８】
　また、本実施例では、Ａ／Ｄ変換器１３に対して、送信回路１１からのパルス状信号のピーク値電圧を分圧した後に平均化した信号（サンプリング信号）が入力される構成となっているため、その入力電圧がＡ／Ｄ変換器１３の電源電圧を超える恐れがなくなる。このため、Ａ／Ｄ変換器１３の前段に入力電圧が電源電圧を超えないようにするための分圧回路を設ける必要がなくなり、回路構成の簡単化を実現できるようになる。因みに、従来では、受信回路が受信した信号をＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換する構成となっていたため、そのＡ／Ｄ変換器の入力電圧が電源電圧を超える可能性があり、これに対処するための分圧回路が必要になって回路構成が複雑化するという問題点があった。
【００４９】
（その他の実施の形態）
　尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、以下に述べるような変形或いは拡張が可能である。
　ＩＣカードリーダライタの形式は、挿抜形式のものやタッチアンドゴー形式のものなど、種々の形態が考えられる。また、ライタ機能は特に必要ではなく。リーダ機能のみを備えた装置にも適用できる。
　上記した各実施例では、非接触ＩＣカード２の待ち受け状態では検出コマンドの送信動作を行わない構成としたが、ＣＰＵ４或いは１０による制御内容に、待ち受け期間中（基準搬送波信号Ｓｃの送信期間中）において検出コマンドの送信動作を間欠的に行う構成としても良い。この構成によれば、非接触ＩＣカード２がアンテナ１の通信エリア内に進入した状態の検出が何らかの事情で行われなかった場合（例えば、通信エリア内に非接触ＩＣカード２が既に進入している状態から基準搬送波信号の送信が開始された場合）でも、検出コマンドの間欠的な送信に応じて当該非接触ＩＣカード２とのデータ通信を開始できるようになるから、その通信開始についての信頼性が高くなる。但し、検出コマンドの間欠的な送信動作は、通信エリア内への非接触ＩＣカード２の進入状態の検知に失敗した場合に対処するための補完的な動作であり、検出コマンドの送信周期はＣＰＵ４或いは１０での処理負荷が増大する恐れがない範囲に設定することになる。
　第６実施例では、非接触ＩＣカード２の近接時にインピーダンスが増える構成の送信系統を用いる構成としたが、非接触ＩＣカード２の近接時にインピーダンスが減る構成としても良いことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１実施例を示す機能ブロック図
【図２】基準搬送波信号の波形例を模式的に示す図
【図３】検波回路による検波出力の例を模式的に示す図
【図４】作用説明用のシーケンス図その１
【図５】作用説明用のシーケンス図その２
【図６】本発明の第２実施例を示す図５相当図
【図７】本発明の第３実施例を示す図１相当図
【図８】本発明の第４実施例を示す図１相当図
【図９】本発明の第５実施例を示す図１相当図
【図１０】本発明の第６実施例の要部を示す電気的構成図
【図１１】作用説明用の電気的構成図その１
【図１２】作用説明用の電気的構成図その２
【図１３】作用説明用の電気的構成図その３
【符号の説明】
【００５１】
　１はアンテナ、２は非接触ＩＣカード、３は送信回路、４はＣＰＵ（通信制御手段）、５は受信回路、６は検波回路（検出手段）、７は判定回路（判断手段）、９は送信フィルタ、１０はＣＰＵ（通信制御手段、検出手段）、１１は送信回路（電流制御手段）、１２は積分回路（サンプリング手段）、１３はＡ／Ｄ変換器を示す。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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