(57)【要約】【課題】アンテナ切替時間を短縮して、通行を許可または禁止するまでにかかる処理時間を短縮することが可能な自動改札機を提供する。【解決手段】第１アンテナから電力供給波を放出させた（ｔ２）後、第１アンテナが非接触記録媒体との通信を確立した時点（ｔ３）で、第２アンテナ制御部にアンテナ駆動信号を送信し、主制御部と第２アンテナ制御部との間の相互認証を開始する。これにより、第１アンテナが非接触記録媒体に対して情報の送受信を行っている間（ｔ３〜ｔ４）に、第２アンテナ側の相互認証が並行して行われるので、第１アンテナが非接触記録媒体との通信を完了（ｔ４）してから第２アンテナが電力供給波を放出する（ｔ５）までにかかる時間Ｔａを相互認証時間Ｔよりも短くでき、アンテナ切替時間Ｔｃを短くして、通行を許可または禁止するまでの処理時間を短縮することが可能となる。【選択図】図５
2004220115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触記録媒体に記録された情報を非接触で読み取って通行の許可または禁止の処理を行う非接触式の自動改札機において、
非接触記録媒体と非接触で通信する第１のアンテナおよび第２のアンテナと、
前記第１のアンテナの駆動を制御する第１のアンテナ制御部と、
前記第２のアンテナの駆動を制御する第２のアンテナ制御部と、
前記第１のアンテナ制御部または前記第２のアンテナ制御部と相互認証した後、第１または第２のアンテナから電力供給波を放出させて非接触記録媒体と通信させる主制御部と、を備え、
前記主制御部は、前記第１のアンテナから電力供給波を放出させて、第１のアンテナが非接触記録媒体との通信を確立した時点で、前記第２のアンテナ制御部との相互認証を開始することを特徴とする自動改札機。
【請求項２】
請求項１に記載の自動改札機において、
前記主制御部は、前記第１のアンテナが非接触記録媒体との通信を確立した後、所定時間が経過する間に第１のアンテナが非接触記録媒体との通信を完了しなければ、前記第２のアンテナ制御部との相互認証を中止して、第１のアンテナに非接触記録媒体との通信を再度確立させることを特徴とする自動改札機。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の自動改札機において、
前記第１のアンテナが非接触記録媒体と通信することにより非接触記録媒体の情報を読み取る読取部を備え、
前記主制御部は、前記読取部によって読み取られた情報に基づいて第２のアンテナが非接触記録媒体と通信する必要があるか否かを判定し、通信する必要があると判定すると、前記第２のアンテナ制御部との相互認証が完了した時点で、第２のアンテナから電力供給波を放出させ、通信する必要がないと判定すると、第２のアンテナ制御部との相互認証を中止して、第１のアンテナに非接触記録媒体との通信を再度確立させることを特徴とする自動改札機。
【請求項４】
非接触記録媒体に記録された情報を非接触で読み取って通行の許可または禁止の処理を行う非接触式の自動改札機において、
非接触記録媒体と非接触で通信する第１のアンテナおよび第２のアンテナと、
前記第１のアンテナの駆動を制御する第１のアンテナ制御部と、
前記第２のアンテナの駆動を制御する第２のアンテナ制御部と、
前記第１のアンテナ制御部または前記第２のアンテナ制御部と相互認証した後、第１または第２のアンテナから電力供給波を放出させて非接触記録媒体と通信させる主制御部と、を備え、
前記主制御部は、前記第１のアンテナ制御部との相互認証が完了した時点で、前記第２のアンテナ制御部との相互認証を開始し、第１のアンテナから電力供給波を放出させ、その後、第１のアンテナが非接触記録媒体との通信を完了した時点で、第１のアンテナから放出させている電力供給波を停止し、第２のアンテナから電力供給波を放出させることを特徴とする自動改札機。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の自動改札機において、
非接触記録媒体が投入される投入口を備え、
前記第１のアンテナを前記投入口に投入される前の非接触記録媒体と通信を行えるように配置するとともに、前記第２のアンテナを前記投入口に投入された直後の非接触記録媒体と通信を行えるように配置したことを特徴とする自動改札機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駅等に設置される非接触式の自動改札機に関し、特に、非接触記録媒体と通信するために設けられた複数のアンテナの切替制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
非接触式の自動改札機は、非接触記録媒体に記録された情報を非接触で読み取って通行の許可または禁止の処理を行うものである。このような自動改札機では、一般に、非接触記録媒体として非接触カードや非接触トークンが用いられているが、これらは通信回路やメモリ等を内蔵しており、製造コストが高いため、１回使用限りで廃棄処分される普通乗車券として利用すると、運用コストが高くなってしまう。
【０００３】
このため、例えば下記の特許文献１に記載されているような、運用コストを低下させることが可能な自動改札機が使用されている。特許文献１の自動改札機では、自動改札機の本体上面に設けたアンテナによって非接触記録媒体に記録された情報を読み取り、読み取った情報を基に出場用の演算処理を行う。そして、演算処理の結果、その非接触記録媒体を回収すると判定し、出場可能と判定した場合に、非接触記録媒体を回収するための回収箱へ通じる投入口を開いて、非接触記録媒体を投入させ、投入口の内側に設けたアンテナが非接触記録媒体と交信することによって、非接触記録媒体が投入口から投入されたことが検出されると、扉を開いて通行を許可する。このような自動改札機によれば、普通乗車券として利用した非接触記録媒体を出場時に回収することができるので、回収した非接触記録媒体を再利用して、運用コストを低下させることが可能となる。
【０００４】
また、自動改札機では、通行を許可または禁止するまでにかかる処理時間を短縮することが従来から課題とされている。このため、上記のように２つのアンテナを設けた自動改札機においては、１番目のアンテナによる非接触記録媒体との交信が完了した後、直ちに２番目のアンテナによる非接触記録媒体との交信が開始できるように、２つのアンテナをできる限り接近させて配置している。しかし、２つのアンテナを接近させて配置すると、２つのアンテナの間で電波干渉が起こり、通信性能が低下するおそれがある。
【０００５】
そこで、２つのアンテナの電波干渉を防止するために、一般的に２つのアンテナを切り替えて動作させるアンテナ切替制御が行われている。図１０は、一般的な従来のアンテナ切替制御の一例を説明する図であって、自動改札機に備わるＣＰＵから構成される主制御部が２つのアンテナを動作させる動作タイミングを示している。図１０において、１番目のアンテナとは、最初に非接触記録媒体と交信するアンテナのことである。２番目のアンテナとは、１番目のアンテナの次に非接触記録媒体と交信するアンテナのことである。
【０００６】
図１０においてアンテナ駆動信号とは、アンテナから電波を出力させるための電波出力部の電源をＯＮ状態またはＯＦＦ状態にする信号のことであって、主制御部からアンテナの駆動を制御するアンテナ制御部に送信されて来る。なお、一般に、電波出力部はアンテナ制御部に備わっていて、アンテナ制御部は各アンテナに１つずつ接続されている。このアンテナ駆動信号が送信されているときは、電波出力部の電源がＯＮ状態になり、アンテナは電波を出力できるようになる。これに対して、アンテナ駆動信号が送信されていないときは、電波出力部の電源がＯＦＦ状態になり、アンテナは電波を出力できなくなる。また、アンテナ駆動信号が送信されると、主制御部とアンテナ制御部とは相互認証を行う。ここで、相互認証とは、主制御部とアンテナ制御部とがお互いに相手を正しい通信相手であると確認し合う処理のことである。この相互認証は、たとえば、主制御部が特定の情報を所定の演算方式で暗号化してアンテナ制御部に送り、アンテナ制御部がそれを所定の演算方式で復号化した後に再び暗号化して主制御部に送り返し、主制御部がそれを所定の演算方式で復号化した後に再び暗号化してアンテナ制御部に送るというように、特定の情報を暗号化・復号化してやり取りすることにより行われる。また、この相互認証は、主制御部とアンテナ制御部との間の通信のセキュリティを保持するために、主制御部からアンテナ制御部へアンテナ駆動信号が送信される度に毎回行われる。Ｔは相互認証が完了するまでにかかる相互認証時間である。この相互認証時間Ｔは、アンテナと非接触記録媒体との通常時の通信時間よりも長い時間である。電力供給波とは、電源を備えていない非接触記録媒体に内部で電力を生成させるための電波のことであって、各アンテナが放出する。非接触記録媒体はこの電力供給波を受けると、内部で電力を生成し、生成した電力によって各アンテナと通信できるようになる。送信信号とは、各アンテナが非接触記録媒体に送信する信号のことである。受信信号とは、各アンテナが非接触記録媒体から受信する信号のことである。
【０００７】
次に、アンテナ切替制御を説明する。最初に、主制御部は、１番目のアンテナに対するアンテナ駆動信号を送信し（ｓ１）、１番目のアンテナのアンテナ制御部との相互認証を開始する。そして、相互認証が完了した時点（ｓ２）で、１番目のアンテナから電力供給波を放出させる。電力供給波を放出させると、続けて、１番目のアンテナから非接触記録媒体に応答させるための信号を一定の時間間隔で送信させる。そして、非接触記録媒体が改札利用者によって１番目のアンテナに近づけられ、このアンテナの通信エリアに入ると、非接触記録媒体が１番目のアンテナの信号に対して応答する応答信号を送信し、これを受信した１番目のアンテナが非接触記録媒体との通信を確立する（ｓ３）。通信を確立すると、１番目のアンテナは非接触記録媒体と情報の送受信を開始する。この情報の送受信により、非接触記録媒体の情報がアンテナ制御部で読み取られて主制御部に送られる。主制御部は、非接触記録媒体の情報に基づいて非接触記録媒体を回収するか否かの判定と、出場可否の判定を行う。
【０００８】
そして、１番目のアンテナが非接触記録媒体との通信を完了すると（ｓ４）、アンテナ駆動信号を停止して、１番目のアンテナから放出させている電力供給信号を停止する。また、非接触記録媒体の情報から非接触記録媒体を回収すると判定し、かつ、出場可能と判定すると、この時点（ｓ４）で、２番目のアンテナに対するアンテナ駆動信号を送信して、２番目のアンテナのアンテナ制御部との相互認証を開始する。その後、相互認証が完了した時点（ｓ５）で、２番目のアンテナから電力供給波を放出させ、続けて、２番目のアンテナから非接触記録媒体に応答させるための信号を一定の時間間隔で送信させる。そして、非接触記録媒体が利用者によって投入口に投入されると、１番目のアンテナと同様にして２番目のアンテナが非接触記録媒体との通信を確立し（ｓ６）、非接触記録媒体に対して情報の送受信を開始する。この情報の送受信により、非接触記録媒体が投入口に投入されたことが検知されるので、非接触記録媒体は回収箱に回収され、利用者の通行が許可される。この後は、２番目のアンテナが非接触記録媒体との通信を完了した時点（ｓ７）で、アンテナ駆動信号を停止して、２番目のアンテナから放出させている電力供給信号を停止する。以上のようにして２つのアンテナを切り替えて動作させると、１番目のアンテナの電力供給波および通信信号が２番目のアンテナの電力供給波および通信信号と同時に出力されることがないので、２つのアンテナの電波干渉を防止することができる。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−１２３２１２号公報  （第２−３頁、図４）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述したアンテナ切替制御では、１番目のアンテナが非接触記録媒体と通信を完了した時点（ｓ４）で、主制御部と２番目のアンテナのアンテナ制御部との相互認証が開始されるので、１番目のアンテナが通信を完了（ｓ４）してから２番目のアンテナが電力供給波を放出する（ｓ５）までに相互認証時間Ｔを要する。しかし、この相互認証時間Ｔはアンテナと非接触記録媒体との通信時間よりも長い時間であるため、１番目のアンテナまたは２番目のアンテナが非接触記録媒体に対して通信を行っていない時間であるアンテナ切替時間Ｔｅが長くなる。この結果、非接触記録媒体を回収するまでに時間がかかり、通行を許可または禁止するまでにかかる処理時間が長くなるという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記のような問題点を解決するものであって、その課題とするところは、アンテナ切替時間を短縮して、通行を許可または禁止するまでにかかる処理時間を短縮することが可能な自動改札機を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る非接触式の自動改札機は、非接触記録媒体と非接触で通信する第１のアンテナおよび第２のアンテナと、第１のアンテナの駆動を制御する第１のアンテナ制御部と、第２のアンテナの駆動を制御する第２のアンテナ制御部と、第１のアンテナ制御部または第２のアンテナ制御部と相互認証した後、第１または第２のアンテナから電力供給波を放出させて非接触記録媒体と通信させる主制御部とを設けていて、主制御部は、第１のアンテナから電力供給波を放出させて、第１のアンテナが非接触記録媒体との通信を確立した時点で、第２のアンテナ制御部との相互認証を開始する。
【００１３】
このようにすると、第１のアンテナが非接触記録媒体との通信を確立した後、非接触記録媒体に対して情報の送受信を行っている間に、主制御部と第２のアンテナ制御部との相互認証が並行して行われるので、第１のアンテナが非接触記録媒体との通信を完了してから第２のアンテナが電力供給波を放出するまでにかかる時間を相互認証時間よりも短くでき、第１のアンテナまたは第２のアンテナが非接触記録媒体に対して通信を行っていない時間であるアンテナ切替時間を短縮できる。このため、非接触記録媒体を回収するまでの時間が短くなり、通行を許可または禁止するまでにかかる処理時間を短縮することが可能となる。
【００１４】
また、本発明においては、主制御部は、第１のアンテナが非接触記録媒体との通信を確立した後、所定時間が経過する間に第１のアンテナが非接触記録媒体との通信を完了しなければ、第２のアンテナ制御部との相互認証を中止して、第１のアンテナに非接触記録媒体との通信を再度確立させるのが好ましい。
【００１５】
第１のアンテナが非接触記録媒体との通信を確立した直後に、非接触記録媒体が第１のアンテナから遠ざけられる等の理由により、非接触記録媒体に対する情報の送受信が正常に行われない通信異常が発生した場合は、第１のアンテナと非接触記録媒体との通信時間が長くなって、第１のアンテナが非接触記録媒体に対して電力供給波および通信信号を出力している間に、主制御部と第２のアンテナ制御部との相互認証が完了し、第２のアンテナから電力供給波が放出されて、２つのアンテナの間で電波干渉が起こるおそれがある。そこで、上記のように所定時間が経過した後、主制御部と第２のアンテナ制御部との相互認証を中止すると、第１のアンテナの電力供給波および通信信号と、第２のアンテナの電力供給波とを同時に出力させないようにすることができ、２つのアンテナの電波干渉を確実に防止することができる。また、第１のアンテナに非接触記録媒体との通信を再度確立させることで、主制御部と第１のアンテナ制御部との相互認証をやり直すことなく、直ちに第１のアンテナで非接触記録媒体との通信を再開することができる。
【００１６】
また、本発明においては、第１のアンテナが非接触記録媒体と通信することにより非接触記録媒体の情報を読み取る読取部を設け、主制御部は、読取部によって読み取られた情報に基づいて第２のアンテナが非接触記録媒体と通信する必要があるか否かを判定し、通信する必要があると判定すると、第２のアンテナ制御部との相互認証が完了した時点で、第２のアンテナから電力供給波を放出させ、通信する必要がないと判定すると、第２のアンテナ制御部との相互認証を中止して、第１のアンテナに非接触記録媒体との通信を再度確立させるのが好ましい。
【００１７】
このようにすると、非接触記録媒体の情報に基づいて非接触記録媒体を回収しないと判定した場合や、出場不可能と判定した場合のように、第２のアンテナで非接触記録媒体と通信する必要がない場合に、第２のアンテナから不必要な電力供給波や通信信号を出力させないようにすることができる。また、第１のアンテナに非接触記録媒体との通信を再度確立させることで、主制御部と第１のアンテナ制御部との相互認証をやり直すことなく、直ちに第１のアンテナで非接触記録媒体との通信を再開することができる。
【００１８】
また、本発明では、他の実施形態として、主制御部は、第１のアンテナ制御部との相互認証が完了した時点で、第２のアンテナ制御部との相互認証を開始し、第１のアンテナから電力供給波を放出させ、その後、第１のアンテナが非接触記録媒体との通信を完了した時点で、第１のアンテナから放出させている電力供給波を停止し、第２のアンテナから電力供給波を放出させる。
【００１９】
このようにすると、第１のアンテナが非接触記録媒体との通信を確立しようとしている間と、第１のアンテナが非接触記録媒体に対して情報を送受信している間に、主制御部と第２のアンテナ制御部との相互認証が行われるので、第１のアンテナまたは第２のアンテナが非接触記録媒体に対して通信を行っていない時間であるアンテナ切替時間を一層短縮できる。このため、非接触記録媒体を回収するまでの時間がさらに短くなり、通行を許可または禁止するまでにかかる処理時間を一層短縮することが可能となる。また、第１のアンテナから放出させている電力供給波を停止した後に、第２のアンテナから電力供給波を放出させるので、第１のアンテナの電力供給波および通信信号と、第２のアンテナの電力供給波とを同時に出力させないようにすることができ、２つのアンテナの電波干渉を確実に防止することができる。
【００２０】
さらに、本発明の好ましい実施形態においては、非接触記録媒体が投入される投入口を設け、第１のアンテナを投入口に投入される前の非接触記録媒体と通信を行えるように配置するとともに、第２のアンテナを投入口に投入された直後の非接触記録媒体と通信を行えるように配置する。
【００２１】
このように２つのアンテナを配置すると、第１のアンテナが非接触記録媒体と通信を完了した後、直ちに第２のアンテナが非接触記録媒体と通信を開始することができ、非接触記録媒体を回収するまでにかかる時間を短くすることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る自動改札機の電気的構成を示すブロック図である。図１において、本発明に係る自動改札機１００は、非接触記録媒体に記録された情報を非接触で読み取って通行の許可または禁止の処理を行う非接触式の自動改札機である。なお、本実施形態では、非接触記録媒体として非接触カード２０と非接触トークン３０とを用いる。自動改札機１００において、１０は自動改札機１００の各部を制御するＣＰＵであって、本発明における主制御部を構成する。このＣＰＵ１０には、後述するように第１アンテナ制御部２１または第２アンテナ制御部２２と相互認証するための認証部１０ａと、非接触カード２０や非接触トークン３０に記録された情報に基づき後述する幾つかの判定を行うための判定部１０ｂと、第１アンテナ１１が非接触カード２０または非接触トークン３０と通信を確立してからの経過時間を計測するタイマ１０ｃとが備わっている。
【００２３】
１１は本発明における第１のアンテナ（以下、第１アンテナと記す）、１２は本発明における第２のアンテナ（以下、第２アンテナと記す）である。第１アンテナ１１および第２アンテナ１２は非接触カード２０または非接触トークン３０と非接触に通信を行う。２１は第１アンテナ制御部であって、第１アンテナ１１が非接触カード２０または非接触トークン３０に対して情報の送信または受信を行うようにこのアンテナ１１の駆動を制御する。２２は第２アンテナ制御部であって、第２アンテナ１２が非接触トークン３０に対して情報の送信または受信を行うようにこのアンテナ１２の駆動を制御する。これらのアンテナ制御部２１、２２には、認証部２１ａ、２２ａと、電波出力部２１ｂ、２２ｂと、リーダライタ部２１ｃ、２２ｃとがそれぞれ備わっている。
【００２４】
認証部２１ａ、２２ａは、ＣＰＵ１０と相互認証するために機能する。ここで、相互認証とは、ＣＰＵ１０とアンテナ制御部２１、２２とがお互いに相手を正しい通信相手であると確認し合う処理のことである。この相互認証は、たとえば、ＣＰＵ１０が認証部１０ａにより、特定の情報を所定の演算方式で暗号化してアンテナ制御部２１、２２に送り、アンテナ制御部２１、２２が認証部２１ａ、２２ａにより、それを所定の演算方式で復号化した後に再び暗号化してＣＰＵ１０に送り返し、ＣＰＵ１０が認証部１０ａにより、それを所定の演算方式で復号化した後に再び暗号化してアンテナ制御部２１、２２に送るというように、特定の情報を暗号化・復号化してやり取りすることにより行われる。また、この相互認証は、ＣＰＵ１０とアンテナ制御部２１、２２との間の通信のセキュリティを保持するために、ＣＰＵ１０からアンテナ制御部２１、２２へアンテナ駆動信号が送信される度に毎回行われる。なお、アンテナ駆動信号とは、アンテナ１１、１２から電波を出力させるための電波出力部２１ｂ、２２ｂの電源をＯＮ状態またはＯＦＦ状態にする信号のことである。このアンテナ駆動信号がＣＰＵ１０からアンテナ制御部２１、２２へ送信されているときは、電波出力部２１ｂ、２２ｂの電源がＯＮ状態になり、アンテナ１１、１２は電波を出力できるようになる。これに対して、アンテナ駆動信号が送信されていないときは、電波出力部２１ｂ、２２ｂの電源がＯＦＦ状態になり、アンテナ１１、１２は電波を出力できなくなる。
【００２５】
電波出力部２１ｂ、２２ｂによってアンテナ１１、１２が出力する電波としては、非接触カード２０または非接触トークン３０に対して情報を送信する送信信号と、電源を備えていない非接触カード２０または非接触トークン３０に内部で電力を生成させるための電力供給波とがある。なお、非接触カード２０または非接触トークン３０は電力供給波を受けると、内部で電力を生成し、生成した電力によって各アンテナと通信できるようになる。リーダライタ部２１ｃ、２２ｃは、アンテナ１１、１２が非接触カード２０または非接触トークン３０と通信することにより、非接触カード２０または非接触トークン３０の情報を読み取ったり、非接触カード２０または非接触トークン３０にＣＰＵ１０から送られてきた情報を書き込んだりする。第１アンテナ制御部２１に備わるリーダライタ部２１ｃは、本発明における読取部を構成する。
【００２６】
３１ａは第１シャッタ制御部であって、図４に示す第１シャッタ３１を開閉するためのソレノイド（図示省略）の駆動を制御する。３２ａは第２シャッタ制御部であって、図４に示す第２シャッタ３２を開閉するためのソレノイド（図示省略）の駆動を制御する。３３ａは第３シャッタ制御部であって、図４に示す第３シャッタ３３を開閉するためのソレノイド（図示省略）の駆動を制御する。ＣＰＵ１０は、これらのシャッタ制御部３１ａ、３２ａ、３３ａによって３つのシャッタ３１、３２、３３を開閉する。４１は図４に示す第１シャッタ検知センサ、４２は図４に示す第２シャッタ検知センサである。これらはフォトマイクロセンサから構成されている。５１は図４に示す第１通過検知センサ、５２は図４に示す第２通過検知センサである。これらは拡散反射型のフォトセンサから構成されている。
【００２７】
１３は駅の係員室に設置された上位コンピュータＨと通信を行う通信部である。１４はＲＯＭやＲＡＭから構成されるメモリであって、ＲＯＭにはＣＰＵ１０の動作プログラム等が記録されていて、ＲＡＭには乗車情報や後述する受信待ち時間Ｔｍ（図６に図示）等が記録される。なお、受信待ち時間Ｔｍは、本発明における所定時間である。２は利用者に対して各種の案内を行う表示部である。１５はスピーカ等から構成される音声出力部であって、利用者に対して音声によって各種の案内を行う。１６は扉制御部であって、図２に示す扉４ａ〜４ｄを開閉するためのモータ（図示省略）の駆動を制御する。ＣＰＵ１０は、この扉制御部１６によって扉４ａ〜４ｄを開閉する。１７は自動改札機１００の各部へ電力を供給する電源部である。なお、自動改札機１００には、これらのほか、利用者が自動改札機１００を通過したことを検知する利用者検知センサ５（図３に図示）等が設けられているが、図１では図示を省略している。
【００２８】
非接触カード２０は、定期券や回数券やプリペイドカードのように反復使用する乗車媒体として駅の窓口または自動発行機で発行され、利用者によって自動改札機１００の第１アンテナ１１にかざされる。この非接触カード２０には電池が備わっておらず、上述したように自動改札機１００のアンテナ１１、１２が放出する電力供給波を受けて内部に電力を生成する。２０ｂは非接触カード２０の各部を制御するＣＰＵ、２０ｃはＲＯＭやＲＡＭから構成されるメモリである。メモリ２０ｃのＲＯＭには、ＣＰＵ２０ｂの動作プログラム等が記録されていて、ＲＡＭには、改札を通行するための改札情報や、非接触カード２０を個別に識別するための識別情報等が記録される。なお、改札情報とは、例えば非接触カード２０が定期券として使用される場合は、乗車区間、経由駅、使用開始日、使用期限等を示す情報のことである。自動改札機１００のＣＰＵ１０は判定部１０ｂにより、改札情報に基づいて出場可否を判定する。また、識別情報とは、非接触記録媒体の種類を示す媒体コードと、非接触カード２０の照合を行うためのＩＤナンバー等を示す情報のことである。自動改札機１００のＣＰＵ１０は判定部１０ｂにより、識別情報の媒体コードから、非接触記録媒体が非接触カードであって、例えば定期券として使用されていると認識し、これを回収しない媒体と判定する。２０ｄは自動改札機１００の第１アンテナ１１または図２に示す自動改札機１０１のアンテナ１０４と通信を行うアンテナである。２０ｅはアンテナ制御部であって、アンテナ２０ｄが自動改札機１００、１０１に対して情報の送信または受信を行うようにこのアンテナ２０ｄの駆動を制御する。なお、前記のＣＰＵ２０ｂは省略することができ、その場合、メモリ２０ｃのＲＯＭにはＣＰＵ２０ｂの動作プログラムは記録されていない。
【００２９】
非接触トークン３０は、普通乗車券のような１回使用限りの乗車媒体として自動券売機で発行され、出場時に自動改札機１００に投入されることで回収される。この非接触トークン３０には電池が備わっておらず、上述したように自動改札機１００のアンテナ１１、１２が放出する電力供給波を受けて内部に電力を生成する。３０ｂは非接触トークン３０の各部を制御するＣＰＵ、３０ｃはＲＯＭやＲＡＭから構成されるメモリである。メモリ３０ｃのＲＯＭには、ＣＰＵ３０ｂの動作プログラム等が記録されていて、ＲＡＭには、改札を通行するための改札情報や、非接触トークン３０を個別に識別するための識別情報等が記録される。なお、改札情報とは、乗車駅、金額、乗車日等を示す情報のことである。自動改札機１００のＣＰＵ１０は、改札情報に基づいて判定部１０ｂにより出場可否を判定する。また、識別情報とは、非接触記録媒体の種類を示す媒体コードと、非接触トークン３０の照合を行うためのＩＤナンバー等を示す情報のことである。自動改札機１００のＣＰＵ１０は判定部１０ｂにより、識別情報の媒体コードから非接触記録媒体が非接触トークンであって普通乗車券として使用されていると認識し、これを回収する媒体と判定する。また、ＣＰＵ１０は判定部１０ｂにより、識別情報のＩＤナンバーから、後述するように第１アンテナ制御部２１のリーダライタ部２１ｃによって読み取られた識別情報が、第２アンテナ制御部２２のリーダライタ部２２ｃによって読み取られた識別情報と一致しているか否かを判定する。３０ｄは自動改札機１００の２つのアンテナ１１、１２または図２に示す自動改札機１０１のアンテナ１０４と通信を行うアンテナである。３０ｅはアンテナ制御部であって、アンテナ３０ｄが自動改札機１００、１０１に対して情報の送信または受信を行うようにこのアンテナ３０ｄの駆動を制御する。なお、前記のＣＰＵ３０ｂは省略することができ、その場合、メモリ３０ｃのＲＯＭにはＣＰＵ３０ｂの動作プログラムは記録されていない。
【００３０】
図２〜図４は、本発明に係る自動改札機１００の一例を示した外観図である。図２は同自動改札機の平面図、図３は同自動改札機を図２におけるＺ方向から見た側面図、図４は同自動改札機の投入口付近の回収経路を示す断面図である。図２において、自動改札機１００は自動改札機１０１と通路Ｒを挟んで並置されている。Ｘ、Ｙは通行方向を表しており、Ｘは出場方向、Ｙは入場方向である。本実施形態では、利用者が乗車駅で非接触カード２０または非接触トークン３０を自動改札機にかざして入場し、降車駅では非接触カード２０を自動改札機にかざし、非接触トークン３０は自動改札機に投入して出場する運用の場合を例に挙げる。この場合、自動改札機１００は、Ｘ方向へ出場する利用者の非接触カード２０がかざされ、また非接触トークン３０が投入される自動改札機である。一方、自動改札機１０１は、Ｙ方向へ入場する利用者の非接触カード２０または非接触トークン３０がかざされる自動改札機であって、非接触トークン３０は投入されない。
【００３１】
自動改札機１００において、１は自動改札機１００の本体、２は前述の表示部であって、Ｘ方向へ出場する利用者に対して各種の案内を行う。３は非接触トークン３０が投入される投入口である。１１は前述の第１アンテナであって、非接触カード２０がかざされるとこれと通信を行い、非接触トークン３０が投入口３に近づけられるとこれと通信を行う。４ａ、４ｂは通路Ｒの通行を許可または禁止するために開閉する扉であって、自動改札機１０１の扉４ｃ、４ｄと連動して開閉する。具体的には、扉４ａ〜４ｄは、図２に示すように常時開かれた状態（実線で示す状態）となっていて、Ｘ方向またはＹ方向への利用者の通行を許可するときは、この開かれたままの状態が維持される。これに対して、Ｘ方向への利用者の通行を禁止するときは、扉４ｂと扉４ｄとは開いたままで、扉４ａと扉４ｃとが閉じられる（点線で示す状態）。また、Ｙ方向への利用者の通行を禁止するときは、扉４ａと扉４ｃとは開いたままで、扉４ｂと扉４ｄとが閉じられる（点線で示す状態）。
【００３２】
図３において、５は本体１の側面に複数設けられた利用者検知センサであって、通路Ｒを通行する利用者を検知する。６は投入口３から投入された非接触トークン３０を回収する回収箱、７は投入口３から回収箱６へと通じる回収経路である。投入口３から投入された非接触トークン３０は、自重により回収経路７を通過して回収箱６に入り込んで行く。なお、回収箱６は２つ備わっていて、回収経路７はそれぞれの回収箱６へ通じるように分岐している。８は回収経路７に投入された非接触トークン３０等を返却する返却口である。投入口３の付近の回収経路７には、図４に示すように、前述の第２アンテナ１２が設けられていて、これは投入口３から投入された直後の非接触トークン３０（破線で図示）と非接触に通信を行えるように配置されている。これに対して、前述の第１アンテナ１１は投入口３に投入される前の非接触トークン３０（実線で図示）と非接触に通信を行えるように配置されている。このように２つのアンテナ１１、１２を配置すると、第１アンテナ１１が非接触トークン３０と通信を完了した後、直ちに第２アンテナ１２が非接触トークン３０と通信を開始することができ、非接触トークン３０を回収するまでにかかる時間を短くすることができる。１２ａは第２アンテナ１２が非接触トークン３０と通信することが可能な通信エリアを示している。１１ａは第１アンテナ１１が非接触トークン３０または非接触カード２０と通信することが可能な通信エリアを示している。この通信エリア１１ａは、投入口３が含まれるように設定されている。なお、図４では、第１のアンテナ１１と第２のアンテナ１２とは、それぞれの通信エリア１１ａ、１２ａがオーバーラップしない範囲で極力接近して配置されているが、通信エリア１１ａ、１２ａは一部がオーバーラップしていてもよい。
【００３３】
３１は非接触トークン３０が投入口３から回収経路７に投入されることを規制する第１シャッタである。３２は回収経路７に投入された非接触トークン３０が回収箱６に回収されることを規制する第２シャッタである。３３は非接触トークン３０が返却経路９に進入することを規制する第３シャッタである。なお、返却経路９は、第１シャッタ３１と第２シャッタ３２との間で回収経路７から分岐して返却口８へと通じている。上記３つのシャッタ３１〜３３は、図４では全て閉まっている状態にあり、紙面に対して垂直な方向へスライド移動して開き、非接触トークン３０を通過させる。４１は第１シャッタ３１の開閉を検知する第１シャッタ検知センサある。４２は第２シャッタ３２の開閉を検知する第２シャッタ検知センサである。これらのシャッタ検知センサ４１、４２は、それぞれのシャッタ３１、３２が閉じているときはＯＦＦ状態になり、開いているときはＯＮ状態になる。５１は非接触トークン３０が第１シャッタ３１を通過したことを検知する第１通過検知センサである。５２は非接触トークン３０が第２シャッタ３２を通過したことを検知する第２通過検知センサである。これらの通過検知センサ５１、５２は、非接触トークン３０が回収経路７を通ってそれぞれの前に来ると非接触トークン３０を検知してＯＮ状態となり、非接触トークン３０がそれぞれの前を通り過ぎるとＯＦＦ状態に戻る。つまり、この切り替り信号によって、非接触トークン３０が各シャッタ３１、３２を通過したことが検知される。
【００３４】
次に、図２に示す自動改札機１０１において、１０２は自動改札機１００の本体、１０３はＹ方向へ入場する利用者に対して各種の案内を行う表示部、１０４は入場用アンテナであって、非接触カード２０または非接触トークン３０と非接触に通信を行う。４ｃ、４ｄは通路Ｒの通行を許可または禁止するために開閉する扉であって、上述したように自動改札機１００の扉４ａ、４ｂと連動して開閉する。なお、この自動改札機１０１は入場時に非接触トークン３０の回収を行わないので、自動改札機１００における非接触トークン３０の投入口３や回収箱６、および回収経路７の第２アンテナ１２に相当するアンテナ等は設けられていない。
【００３５】
上記の２台の自動改札機１００、１０１にかざされる非接触カード２０は、本体がプラスチック等から形成されていて、図４に示すように、本体の内部に回路装置２０ａがモールドされている。この回路装置２０ａに、図１に示したＣＰＵ２０ｂやメモリ２０ｃ等が備わっている。一方、自動改札機１０１にかざされ、自動改札機１００に投入される非接触トークン３０は、非接触カード２０と同様に、本体がプラスチック等から形成されていて、本体の内部に回路装置３０ａがモールドされている。この回路装置３０ａに、図１に示したＣＰＵ３０ｂやメモリ３０ｃ等が備わっている。なお、図４では非接触トークン３０は円形となっているが、これに代えて、例えば８角形や６角形の非接触トークンを用いてもよい。
【００３６】
上述した構成の自動改札機１００の基本的な動作を図２と図４を参照して説明する。図２において、通路Ｒを通ってＸ方向へ出場する利用者が、非接触トークン３０を所持している場合は、利用者は非接触トークン３０を自動改札機１００の投入口３に投入しようとする。その際、非接触トークン３０が、図４に実線で示す非接触トークン３０のように、第１アンテナ１１の通信エリア１１ａに入ると、第１アンテナ１１が非接触トークン３０を検知する。これは、ＣＰＵ１０と第１アンテナ制御部２１との間での相互認証の完了後に、第１アンテナ１１が電力供給波を放出しているとともに、非接触記録媒体に応答させるための信号を一定の時間間隔で送信していて、それらを非接触トークン３０が受けて、第１アンテナ１１に応答信号を返信したからである。非接触トークン３０を検知すると、第１アンテナ１１は非接触トークン３０のアンテナ３０ｄと通信し、この通信によって第１アンテナ制御部２１のリーダライタ部２１ｃが、非接触トークン３０のメモリ３０ｃに記録されている改札情報と識別情報とを読み取り、読み取ったこれらの情報をＣＰＵ１０に送る。またこのとき、リーダライタ部２１ｃはＣＰＵ１０から送られてきた情報を非接触トークン３０のメモリ３０ｃに書き込む。
【００３７】
リーダライタ部２１ｃから非接触トークン３０の改札情報と識別情報とを受けると、ＣＰＵ１０は判定部１０ｂにより、第２アンテナ１２が非接触記録媒体と通信する必要があるか否かを判定する。この判定は、リーダライタ部２１ｃによって読み取られた識別情報に基づく非接触記録媒体の回収要否判定の結果と、改札情報に基づく出場可否判定の結果とを参照することにより行う。ここで、識別情報から非接触記録媒体が非接触トークンであることを認識して、非接触記録媒体を回収すると判定し、かつ、改札情報の金額等が正常であって出場可能と判定すると、第２アンテナ１２は非接触記録媒体と通信する必要があると判定する。そして、このように判定すると、第２シャッタ検知センサ４２によって第２シャッタ３２が閉じていることを確認して、第１シャッタ３１を開く。これにより、非接触トークン３０が投入口３から回収経路７に投入される。また、上記のように判定すると、ＣＰＵ１０は、第１アンテナ制御部２１に送信しているアンテナ駆動信号を停止して、第１アンテナ１１から放出させている電力供給波を停止し、その後、第２アンテナ制御部２２との相互認証が完了した時点で、第２アンテナ１２から電力供給波を放出させ、非接触記録媒体に応答させるための信号を一定の時間間隔で送信させる。
【００３８】
一方、改札情報の金額が不足している等の理由により出場不可能と判定した場合は、第２アンテナ１２は非接触記録媒体と通信する必要がないと判定する。そして、このように判定すると、ＣＰＵ１０は第１シャッタ３１を閉じたままにする。これにより、利用者が非接触トークン３０を投入口３に投入しても、非接触トークン３０は投入口３から回収経路７に投入されることが阻止される。また、上記のように判定すると、ＣＰＵ１０は、第１アンテナ制御部２１に送信しているアンテナ駆動信号を停止せず、第１アンテナ１１から電力供給波を放出させ続ける。さらに、ＣＰＵ１０は、図２に示す自動改札機１００の扉４ａと自動改札機１０１の扉４ｃを閉じる。これにより、利用者は通行が禁止され、通路Ｒを通ってＸ方向へ出場できなくなる。なお、閉じられた扉４ａ、４ｃは、その後しばらくすると、次の利用者に備えるために再び開かれる。
【００３９】
非接触トークン３０が回収経路７に投入されて来ると、この非接触トークン３０は自重によって第１シャッタ３１を通過して行くので、第１通過検知センサ５１によって非接触トークン３０が通過したことが検知され、この検知信号を受けて、第１シャッタ３１を閉じる。また、非接触トークン３０は第２アンテナ１２の通信エリア１２ａに入るので、第２アンテナ１２が非接触トークン３０を検知する。これは、ＣＰＵ１０と第２アンテナ制御部２２との間での相互認証の完了後に、第２アンテナ１２が電力供給波を放出しているとともに、非接触トークン３０に応答させるための信号を一定の時間間隔で送信していて、それらを非接触トークン３０が受けて、第２アンテナ１２に応答信号を返信したからである。そして、非接触トークン３０を検知すると、第２アンテナ１２は非接触トークン３０のアンテナ３０ｄと通信し、この通信によって第２アンテナ制御部２２のリーダライタ部２２ｃが、非接触トークン３０のメモリ３０ｃに記録されている識別情報を読み取り、読み取ったこの情報をＣＰＵ１０に送る。なお、第１シャッタ３１を通過した非接触トークン３０は、図４に点線で示す３０ｘのように、第２シャッタ３２に受け止められて停止し、回収箱６に入り込むことが阻止される。
【００４０】
リーダライタ部２２ｃから非接触トークン３０の識別情報を受けると、ＣＰＵ１０は判定部１０ｂにより、第２アンテナ１２を介してリーダライタ部２２ｃによって読み取られた識別情報が、第１アンテナ１１を介してリーダライタ部２１ｃによって読み取られた識別情報と一致しているか否かを判定する。ここで、第１アンテナ１１を介してリーダライタ部２１ｃによって識別情報が読み取られた非接触トークン３０と同一の非接触トークン３０が回収経路７に投入されていれば、識別情報が一致していると判定し、第１シャッタ検知センサ４１によって第１シャッタ３１が閉じていることを確認して、第２シャッタ３２を開く。これにより、非接触トークン３０が、自重によって第２シャッタ３２を通過して行くので、第２通過検知センサ５２によって非接触トークン３０が通過したことが検知される。そして、この検知信号を受けると、ＣＰＵ１０は第２シャッタ３２を閉じ、図２に示す自動改札機１００、１０１の扉４ａ〜４ｄを全て開いたままにしておく。これにより、利用者は通行が許可され、通路Ｒを通ってＸ方向へ出場できるようになる。この後、非接触トークン３０は、図４に点線で示す３０ｚのように回収箱６に回収される。そして、回収された非接触トークン３０は、係員により取り出されてメモリ３０ｃに記録している情報が書き換えられた後、再度自動券売機へ装填されて再利用される。なお、識別情報の判定を行った後、第２アンテナ１２と非接触トークン３０との通信が完了すると、ＣＰＵ１０は、第２アンテナ制御部２２に送信しているアンテナ駆動信号を停止して、第２アンテナ１２から放出させている電力供給波を停止する。
【００４１】
一方、第１アンテナ１１を介してリーダライタ部２１ｃによって識別情報が読み取られた非接触トークン３０以外の別の非接触トークンや、偽の非接触トークン等が回収経路７に投入されて、第２アンテナ１２を介してリーダライタ部２２ｃによって読み取られた識別情報が、第１アンテナ１１を介してリーダライタ部２１ｃによって読み取られた識別情報と一致していないと判定すると、ＣＰＵ１０は、第２シャッタ３２を開かずに第３シャッタ３３を開く。これにより、別の非接触トークン等が自重によって第３シャッタ３３を通過して返却経路９へ入り、図４に点線で示す３０ｙのように返却口８に返却される。なお、別の非接触トークン等が第３シャッタ３３を通過したことは図示しないセンサによって検知され、このセンサから検知信号を受けると、ＣＰＵ１０は第３シャッタ３３を閉じる。第３シャッタ３３を開くと、ＣＰＵ１０は、自動改札機１００の扉４ａと自動改札機１０１の扉４ｃを閉じる。これにより、利用者は通行が禁止され、通路Ｒを通ってＸ方向へ出場できなくなる。
【００４２】
次に、図２で通路Ｒを通ってＸ方向へ出場する利用者が、非接触カード２０を所持している場合は、利用者は非接触カード２０を自動改札機１００の第１アンテナ１１にかざす。その際、非接触カード２０が第１アンテナ１１の通信エリア１１ａに入ると、上述した非接触トークン３０の場合と同様にして、第１アンテナ１１が非接触カード２０を検知する。そして、第１アンテナ１１は非接触カード２０のアンテナ２０ｄと通信し、この通信によって第１アンテナ制御部２１のリーダライタ部２１ｃが、非接触カード２０のメモリ２０ｃに記録されている改札情報と識別情報とを読み取り、読み取ったこれらの情報をＣＰＵ１０に送る。またこのとき、リーダライタ部２１ｃは、非接触カード２０のメモリ２０ｃにＣＰＵ１０から送られてきた情報を書き込む。
【００４３】
リーダライタ部２１ｃから非接触カード２０の改札情報と識別情報とを受けると、ＣＰＵ１０は判定部１０ｂにより、第２アンテナ１２が非接触記録媒体と通信する必要があるか否かを判定する。この判定は、上述したようにリーダライタ部２１ｃによって読み取られた識別情報に基づく非接触記録媒体の回収要否判定の結果と、改札情報に基づく出場可否判定の結果とを参照することにより行う。ここでは、ＣＰＵ１０は、リーダライタ部２１ｃによって読み取られた識別情報から非接触記録媒体が非接触カードであることを認識して、非接触記録媒体を回収しないと判定するので、改札情報に基づく出場可否の判定結果にかかわらず、第２アンテナ１２は非接触記録媒体と通信する必要がないと判定する。そして、このように判定すると、第１シャッタ３１を閉じたままにし、第１アンテナ制御部２１に送信しているアンテナ駆動信号を停止せず、第１アンテナ１１から電力供給波を放出させ続ける。
【００４４】
その後、ＣＰＵ１０は、出場可否の判定の結果が、乗車区間等が正常であって出場可能であれば、図２に示す自動改札機１００、１０１の扉４ａ〜４ｄを全て開いたままにしておく。これにより、利用者は通行が許可され、通路Ｒを通ってＸ方向へ出場できるようになる。一方、乗車区間等が正常ではなく出場不可能であれば、図２に示す自動改札機１００の扉４ａと自動改札機１０１の扉４ｃを閉じる。これにより、利用者は通行が禁止され、通路Ｒを通ってＸ方向へ出場できなくなる。
【００４５】
図５〜図７は、上述した第１アンテナ１１と第２アンテナ１２との切替制御を説明する図であって、ＣＰＵ１０が２つのアンテナ１１、１２を動作させる動作タイミングを示している。図中、ＴはＣＰＵ１０とアンテナ制御部２１、２２との相互認証が完了するまでにかかる相互認証時間である。この相互認証時間Ｔは、アンテナ１１、１２と非接触記録媒体との通常時の通信時間よりも長い時間である。
【００４６】
図５において、最初に、ＣＰＵ１０は、第１アンテナ制御部２１にアンテナ駆動信号を送信し（ｔ１）、認証部１０ａと第１アンテナ制御部２１の認証部２１ａとにより、相互認証を開始する。そして、相互認証が完了した時点（ｔ２）で、第１アンテナ１１から電力供給波を放出させる。電力供給波を放出させると、続けて、第１アンテナ１１から非接触記録媒体に応答させるための信号を一定の時間間隔で送信させる。そして、非接触記録媒体が利用者によって第１アンテナ１１に近づけられ、このアンテナ１１の通信エリア１１ａに入ると、非接触記録媒体が第１アンテナ１１の信号に対して応答する応答信号を送信し、これを受信した第１アンテナ１１が非接触記録媒体との通信を確立する（ｔ３）。通信を確立すると、第１アンテナ１１は非接触記録媒体に対して情報の送受信を開始する。ＣＰＵ１０は、第１アンテナ１１が通信を確立した時点（ｔ３）で、第２アンテナ制御部２２にアンテナ駆動信号を送信し、認証部１０ａと第２アンテナ制御部２２の認証部２２ａとにより、相互認証を開始する。
【００４７】
第１アンテナ１１が情報の送受信を開始した後、第１アンテナ１１と非接触記録媒体との通信が正常に行われた場合は、第１アンテナ制御部２１のリーダライタ部２１ｃが非接触記録媒体の改札情報と識別情報とを読み取り、読み取ったこれらの情報をＣＰＵ１０に送る。また、リーダライタ部２１ｃはＣＰＵ１０から送られてきた情報を非接触記録媒体に書き込む。一方、第１アンテナ１１と非接触記録媒体との通信が正常に行われなかった場合については、図６を参照しながら後述する。
【００４８】
リーダライタ部２１ｃから非接触記録媒体の改札情報と識別情報とを受けると、ＣＰＵ１０は判定部１０ｂにより、識別情報に基づいて非接触記録媒体を回収するか否かの判定を行い、改札情報に基づいて出場可否の判定を行う。さらに、非接触記録媒体の回収要否判定の結果と、出場可否判定の結果とを参照して、第２アンテナ１２が非接触記録媒体と通信する必要があるか否かを判定する。ここで、非接触記録媒体が非接触トークン３０であるためこれを回収すると判定し、かつ、出場可能と判定すると、第２アンテナ１２が非接触記録媒体と通信する必要があると判定する。そして、このように判定した場合、ＣＰＵ１０は、第１アンテナ１１が非接触記録媒体との通信を完了した時点（ｔ４）で、第１アンテナ制御部２１に送信しているアンテナ駆動信号を停止して、第１アンテナ１１から放出させている電力供給波を停止する。このとき、非接触記録媒体を回収すると判定し、かつ、出場可能と判定したことにより、第１シャッタ３１は開かれた状態にある。一方、第２アンテナ１２が非接触記録媒体と通信する必要がないと判定した場合については、図７を参照しながら後述する。
【００４９】
第１アンテナ１１のアンテナ駆動信号を停止した後、ＣＰＵ１０は、第２アンテナ制御部２２との相互認証が完了した時点（ｔ５）で、第２アンテナ１２から電力供給波を放出させ、放出後、第２アンテナ１２から非接触トークン３０に応答させるための信号を一定の時間間隔で送信させる。そして、非接触トークン３０が利用者によって投入口３から回収経路７に投入され、第２アンテナ１２の通信エリア１２ａに入ると、非接触トークン３０が第２アンテナ１２の信号に対して応答する応答信号を送信し、これを受信した第２アンテナ１２が非接触トークン３０との通信を確立する（ｔ６）。通信を確立すると、第２アンテナ１２は非接触トークン３０に対して情報の送受信を開始する。このとき、非接触トークン３０は回収経路７に投入されているので、第２アンテナ１２と非接触トークン３０との通信は安定かつ正常に行われる。そして、情報が送受信されることにより、第２アンテナ制御部２２のリーダライタ部２２ｃが非接触トークン３０の識別情報を読み取り、読み取った識別情報をＣＰＵ１０に送る。また、リーダライタ部２２ｃがＣＰＵ１０から送られてきた情報を非接触トークン３０に書き込む。
【００５０】
リーダライタ部２２ｃから非接触トークン３０の識別情報を受けると、ＣＰＵ１０は判定部１０ｂにより、第２アンテナ１２を介してリーダライタ部２２ｃによって読み取られた識別情報が、第１アンテナ１１を介してリーダライタ部２１ｃによって読み取られた識別情報と一致しているか否かを判定する。ここで、識別情報が一致していると判定すると、第２シャッタ３２を開いて非接触トークン３０を回収箱６に回収し、自動改札機１００、１０１の扉４ａ〜４ｄを全て開いたままにして利用者の通行を許可する。これに対して、識別情報が一致していないと判定すると、第２シャッタ３２を閉じたまま第３シャッタ３３を開いて非接触トークン３０を返却口８に返却し、自動改札機１００の扉４ａと自動改札機１０１の扉４ｃとを閉じて利用者の通行を禁止する。
【００５１】
そして、リーダライタ部２２ｃが非接触トークン３０の識別情報を読み取った後、第２アンテナ１２が非接触トークン３０との通信を完了した時点（ｔ７）で、ＣＰＵ１０は、第２アンテナ制御部２２に送信しているアンテナ駆動信号を停止して、第２アンテナ１２から放出させている電力供給波を停止する。
【００５２】
次に、図６において、第１アンテナ１１が通信を確立し（ｔ３）、非接触記録媒体に対して情報の送受信を開始した直後に、図８に示す非接触トークン３０ｐや非接触カード２０ｑのように、非接触記録媒体が第１アンテナ１１の通信エリア１１ａから遠ざけられると、第１アンテナ１１は非接触記録媒体から信号を受信できず、第１アンテナ１１と非接触記録媒体との通信が正常に行われなくなる。また、それによってリーダライタ２１ｃが非接触記録媒体の改札情報と識別情報とを正常に読み取れなくなる。このような通信異常が発生した場合、ＣＰＵ１０は、第１アンテナ１１が通信を確立してからの経過時間を計測するタイマ１０ｃを監視しながら、第１アンテナ１１が非接触記録媒体から信号を受信するのを待つ。
【００５３】
そして、第１アンテナ１１が非接触記録媒体から信号を受信しないまま、タイマ１０ｃの時間が受信待ち時間Ｔｍとなると（ｔ３１）、ＣＰＵ１０は、受信待ち時間Ｔｍ内に第１アンテナ１１が非接触記録媒体との通信を完了できなかったと判断し、第２アンテナ制御部２２に送信しているアンテナ駆動信号を停止して、第２アンテナ制御部２２との相互認証を中止する。なお、受信待ち時間Ｔｍは、例えば相互認証時間Ｔと等しい時間に設定されて、自動改札機１００のメモリ１４（図１に図示）に記録されている。また、ＣＰＵ１０は、第１アンテナ１１に非接触記録媒体との通信を再度確立させるために、第１アンテナ１１から非接触記録媒体に応答させるための信号を一定の時間間隔で送信させる。
【００５４】
その後、正常に通信を行えなかった非接触記録媒体または次の非接触記録媒体が利用者によって第１アンテナ１１に近づけられ、このアンテナ１１の通信エリア１１ａに入ると、非接触記録媒体が応答信号を送信し、これを受信した第１アンテナ１１が非接触記録媒体との通信を再度確立する（ｔ３２）。通信を再度確立すると、第１アンテナ１１は非接触記録媒体に対して情報の送受信を開始する。ＣＰＵ１０は、第１アンテナ１１が通信を確立した時点（ｔ３２）で、第２アンテナ制御部２２にアンテナ駆動信号を送信し、第２アンテナ制御部２２との相互認証を再度開始する。
【００５５】
第１アンテナ１１が情報の送受信を開始した後、第１アンテナ１１と非接触記録媒体との通信が正常に行われると、第１アンテナ制御部２１のリーダライタ部２１ｃが非接触記録媒体の改札情報と識別情報とを読み取り、読み取ったこれらの情報をＣＰＵ１０に送る。リーダライタ部２１ｃから非接触記録媒体の改札情報と識別情報とを受け取ったＣＰＵ１０は、判定部１０ｂにより、上述したようにして第２アンテナ１２が非接触記録媒体と通信する必要があるか否かを判定する。ここで、第２アンテナ１２が非接触記録媒体と通信する必要があると判定した場合は、ＣＰＵ１０は、第１アンテナ１１が非接触記録媒体との通信を完了した時点（ｔ４）で、第１アンテナ制御部２１に送信しているアンテナ駆動信号を停止して、第１アンテナ１１から放出させている電力供給波を停止する。以降は、図５において説明したように、ＣＰＵ１０と第２アンテナ制御部２２との相互認証が完了した時点（ｔ５）で、第２アンテナ１２から電力供給波を放出させ、第２アンテナ１２が非接触トークン３０と通信を確立した（ｔ６）後、第２アンテナ１２が非接触トークン３０に対して情報の送受信を行う。そして、非接触トークン３０との通信を完了した時点（ｔ７）で、第２アンテナ制御部２２に送信しているアンテナ駆動信号を停止して、第２アンテナ１２から放出させている電力供給波を停止する。
【００５６】
次に、図７において、第１アンテナ１１が非接触記録媒体と通信を確立した（ｔ３）後、ＣＰＵ１０が判定部１０ｂにより、非接触記録媒体が非接触カード２０であるためこれを回収しないと判定した場合や、出場不可能と判定した場合は、第２アンテナ１２が非接触記録媒体と通信する必要がないと判定する。そして、このように判定した場合、ＣＰＵ１０は、第１アンテナ１１が非接触記録媒体との通信を完了した時点（ｔ４）で、第２アンテナ制御部２２に送信しているアンテナ駆動信号を停止して、第２アンテナ制御部２２との相互認証を中止する。中止後、ＣＰＵ１０は、第１アンテナ１１に非接触記録媒体との通信を再度確立させるために、第１アンテナ１１から非接触記録媒体に応答させるための信号を一定の時間間隔で送信させる。
【００５７】
その後、次の非接触記録媒体が利用者によって第１アンテナ１１に近づけられ、このアンテナ１１の通信エリア１１ａに入ると、非接触記録媒体が応答信号を送信し、これを受信した第１アンテナ１１が非接触記録媒体との通信を再度確立する（ｔ４１）。通信を再度確立すると、第１アンテナ１１は非接触記録媒体に対して情報の送受信を開始する。ＣＰＵ１０は、第１アンテナ１１が通信を確立した時点（ｔ４１）で、第２アンテナ制御部２２にアンテナ駆動信号を送信し、第２アンテナ制御部２２との相互認証を再度開始する。
【００５８】
第１アンテナ１１が情報の送受信を開始した後、第１アンテナ１１と非接触記録媒体との通信が正常に行われると、第１アンテナ制御部２１のリーダライタ部２１ｃが非接触記録媒体の改札情報と識別情報とを読み取り、読み取ったこれらの情報をＣＰＵ１０に送る。リーダライタ部２１ｃから非接触記録媒体の改札情報と識別情報とを受け取ったＣＰＵ１０は、判定部１０ｂにより、上述したように第２アンテナ１２が非接触記録媒体と通信する必要があるか否かを判定する。ここで、第２アンテナ１２が非接触記録媒体と通信する必要があると判定した場合は、ＣＰＵ１０は、第１アンテナ１１が非接触記録媒体との通信を完了した時点（ｔ４２）で、第１アンテナ制御部２１に送信しているアンテナ駆動信号を停止して、第１アンテナ１１から放出させている電力供給波を停止する。以降は、図５において説明したように、ＣＰＵ１０と第２アンテナ制御部２２との相互認証が完了した時点（ｔ５）で、第２アンテナ１２から電力供給波を放出させ、第２アンテナ１２が非接触トークン３０と通信を確立した（ｔ６）後、第２アンテナ１２が非接触トークン３０に対して情報の送受信を行う。そして、非接触トークン３０との通信を完了した時点（ｔ７）で、第２アンテナ制御部２２に送信しているアンテナ駆動信号を停止して、第２アンテナ１２から放出させている電力供給波を停止する。
【００５９】
以上説明したように、図５〜図７においては、第１アンテナ１１が非接触記録媒体と通信を確立した時点（ｔ３）で、ＣＰＵ１０が第２アンテナ制御部２２との相互認証を開始することで、第１アンテナ１１が非接触記録媒体との通信を確立した後、非接触記録媒体に対して情報の送受信を行っている間（ｔ３〜ｔ４）に、ＣＰＵ１０と第２アンテナ制御部２２との相互認証が並行して行われるので、第１アンテナ１１が非接触記録媒体との通信を完了（ｔ４）してから第２アンテナ１２が電力供給波を放出する（ｔ５）までにかかる時間Ｔａを相互認証時間Ｔよりも短くでき、第１アンテナ１１または第２アンテナ１２が接触記録媒体に対して通信を行っていない時間であるアンテナ切替時間Ｔｃを短縮できる。このため、非接触記録媒体を回収するまでの時間が短くなり、通行を許可または禁止するまでにかかる処理時間を短縮することが可能となる。
【００６０】
また、第１アンテナ１１が非接触記録媒体との通信を確立した直後に、非接触記録媒体が第１のアンテナから遠ざけられる等の理由により、非接触記録媒体に対する情報の送受信が正常に行われない通信異常が発生した場合は、第１アンテナ１１と非接触記録媒体との通信時間が長くなって、第１アンテナ１１が非接触記録媒体に対して電力供給波および通信信号を出力している間に、ＣＰＵ１０と第２アンテナ制御部２２との相互認証が完了し、第２アンテナ１２から電力供給波が放出されて、２つのアンテナ１１、１２の間で電波干渉が起こるおそれがある。そこで、図６で説明したように、通信完了待ち時間Ｔｍが経過した後、ＣＰＵ１０と第２アンテナ制御部２２との相互認証を中止すると、第１アンテナ１１の電力供給波および通信信号と、第２アンテナ１２の電力供給波とを同時に出力させないようにすることができ、２つのアンテナ１１、１２の電波干渉を確実に防止することができる。また、第１アンテナ１１に非接触記録媒体との通信を再度確立させることで、ＣＰＵ１０と第１アンテナ制御部２１との相互認証をやり直すことなく、直ちに第１アンテナ１１で非接触記録媒体との通信を再開することができる。
【００６１】
さらに、図７で説明したように、識別情報に基づいて非接触記録媒体を回収しないと判定した場合や、非接触記録媒体の改札情報に基づいて出場不可能と判定した場合のように、第２アンテナ１２が非接触記録媒体と通信する必要がない場合に、第２アンテナ制御部２２との相互認証を中止して、第１アンテナ１１に非接触記録媒体との通信を再度確立させることで、第２アンテナ１２から不必要な電力供給波や通信信号を出力させないようにすることができる。また、第１アンテナ１１に非接触記録媒体との通信を再度確立させることで、ＣＰＵ１０と第１アンテナ制御部２１との相互認証をやり直すことなく、直ちに第１アンテナ１１で非接触記録媒体との通信を再開することができる。
【００６２】
以上述べた実施形態においては、第１アンテナ１１が非接触記録媒体と通信を確立した時点（例えば、ｔ３）で、ＣＰＵ１０が第２アンテナ制御部２２との相互認証を開始する場合を例に挙げているが、本発明はこれに限定するものではなく、ＣＰＵ１０が第１アンテナ制御部２１との相互認証を完了した時点で、ＣＰＵ１０が第２アンテナ制御部２２との相互認証を開始してもよい。図９は、この場合のアンテナ切替制御を説明する図である。図９において、最初に、ＣＰＵ１０は、第１アンテナ制御部２１にアンテナ駆動信号を送信し（ｔ１）、第１アンテナ制御部２１との相互認証を開始する。そして、相互認証が完了した時点（ｔ２）で、第２アンテナ制御部２２にアンテナ駆動信号を送信して、第２アンテナ制御部２２との相互認証を開始する。また、その時点（ｔ２）で、第１アンテナ１１から電力供給波を放出させる。
【００６３】
電力供給波を放出させると、続けて、第１アンテナ１１から非接触記録媒体に応答させるための信号を一定の時間間隔で送信させる。そして、非接触記録媒体が利用者によって第１アンテナ１１に近づけられ、このアンテナ１１の通信エリア１１ａに入ると、非接触記録媒体が第１アンテナ１１の信号に対して応答する応答信号を送信し、これを受信した第１アンテナ１１が非接触記録媒体との通信を確立する（ｔ３３）。通信を確立すると、第１アンテナ１１は非接触記録媒体に対して情報の送受信を開始する。その後、第１アンテナ１１と非接触記録媒体との通信が正常に行われた場合は、第１アンテナ制御部２１のリーダライタ部２１ｃが非接触記録媒体の改札情報と識別情報とを読み取り、読み取ったこれらの情報をＣＰＵ１０に送る。なお、第１アンテナ１１から電力供給波を放出させた後、非接触記録媒体が第１アンテナ１１にすぐに近づけられず、第１アンテナ１１が非接触記録媒体との通信を確立するまでに時間がかかった場合、第１アンテナ１１と非接触記録媒体との通信中に、ＣＰＵ１０と第２アンテナ制御部２２との相互認証が完了してしまう（ｔ４３）。そのような場合のために、ＣＰＵ１０は、第２アンテナ制御部２２との相互認証が完了した時点（ｔ４３）で、第２アンテナ１２から電力供給波を放出させないようにしておく。
【００６４】
そして、ＣＰＵ１０は、リーダライタ部２１ｃから非接触記録媒体の改札情報と識別情報とを受けると、判定部１０ｂにより、図５で説明したように第２アンテナ１２が非接触記録媒体と通信する必要があるか否かを判定する。ここで、非接触記録媒体が非接触トークン３０であるためこれを回収すると判定し、かつ、出場可能と判定すると、第２アンテナ１２が非接触記録媒体と通信する必要があると判定する。そして、このように判定した場合、ＣＰＵ１０は、第１アンテナ１１が非接触トークン３０との通信を完了した時点（ｔ５３）で、第１アンテナ１１に送信しているアンテナ駆動信号を停止して、第１アンテナ１１から放出させている電力供給波を停止する。また、その時点（ｔ５３）で、第２アンテナ１２から電力供給波を放出させる。電力供給波を放出させると、続けて、第２アンテナ１２から非接触トークン３０に応答させるための信号を一定の時間間隔で送信させる。
【００６５】
その後、非接触トークン３０が第２アンテナ１２からの信号に対して応答する応答信号を送信すると、これを受信した第２アンテナ１２が非接触トークン３０との通信を確立し（ｔ６３）、非接触トークン３０に対して情報の送受信を開始する。その後、第２アンテナ制御部２２のリーダライタ部２２ｃが非接触トークン３０の識別情報を読み取り、ＣＰＵ１０が判定部１０ｂにより、リーダライタ部２２ｃによって読み取られた識別情報がリーダライタ部２１ｃによって読み取られた識別情報と一致しているか否かを判定する。そして、この判定の結果に基づいて、図５で説明したように自動改札機１００、１０１の各部を動作させる。
【００６６】
そして、リーダライタ部２２ｃが非接触トークン３０の識別情報を読み取った後、第２アンテナ１２が非接触トークン３０との通信を完了した時点（ｔ７３）で、ＣＰＵ１０は、第２アンテナ制御部２２に送信しているアンテナ駆動信号を停止して、第２アンテナ１２から放出させている電力供給波を停止する。
【００６７】
上記のようにすると、第１アンテナ１１が非接触記録媒体との通信を確立しようとしている間（ｔ２〜ｔ３３）と、第１アンテナ１１が非接触記録媒体に対して情報の送受信を行っている間（ｔ３３〜ｔ５３）に、ＣＰＵ１０と第２アンテナ制御部２２との相互認証が行われるので、第１アンテナ１１または第２アンテナ１２が非接触記録媒体に対して通信を行っていない時間であるアンテナ切替時間Ｔｄを一層短縮できる。このため、非接触トークン３０を回収するまでの時間がさらに短くなり、通行を許可または禁止するまでにかかる処理時間を一層短縮することが可能となる。また、第１アンテナ１１から放出させている電力供給波を停止した後に、第２アンテナ１２から電力供給波を放出させるので、第１アンテナ１１の電力供給波および通信信号と、第２アンテナ１２の電力供給波とを同時に出力させないようにすることができ、２つのアンテナの電波干渉を確実に防止することができる。
【００６８】
上記実施形態においては、投入口３の手前に設けた第１アンテナ１１と、回収経路７内に設けた第２アンテナ１２とを切り替えて非接触記録媒体と通信させる場合を例に挙げているが、本発明はこれのみに限定するものではない。本発明は、自動改札機１００に３つ以上のアンテナを設け、それぞれに順番に非接触記録媒体と通信させる場合にも適用することが可能である。
【００６９】
また、図６で説明した実施形態においては、第１アンテナ１１が非接触記録媒体から信号を受信しなくなった後に、受信待ち時間Ｔｍが経過すると（ｔ３１）、第１アンテナ１１が非接触記録媒体との通信を完了できなかったと判断し、ＣＰＵ１０と第２アンテナ制御部２２との相互認証を中止する場合を例に挙げているが、本発明はこれのみに限定するものではない。これに代えて、第１アンテナ１１が非接触記録媒体との通信を確立した後に、相互認証時間Ｔと等しい所定時間または相互認証時間Ｔよりも短い所定時間が経過すると、第１アンテナ１１が非接触記録媒体との通信を完了できなかったと判断し、ＣＰＵ１０と第２アンテナ制御部２２との相互認証を中止してもよい。
【００７０】
また、上記実施形態においては、非接触トークン３０を、普通乗車券のような１回使用限りの乗車媒体として使用して、自動改札機１００の回収箱６に回収し、非接触カード２０を、定期券や回数券等のように反復使用する乗車媒体として使用して、回収箱６に回収しない場合を例に挙げているが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、非接触トークン３０を、例えば回数券として使用し、回数券としての効力がなくなったときに回収箱６に回収してもよい。また、非接触カード２０を普通乗車券として使用し、出場時に毎回回収箱６に回収してもよい。
【００７１】
さらに、上記実施形態においては、本発明に係る自動改札機を、降車駅での出場時に非接触トークン３０を回収する自動改札機１００とした場合を例に挙げているが、本発明はこれのみに限定するものではない。本発明は、乗車駅での入場時に非接触トークン３０を回収する自動改札機にも適用することが可能である。なお、その場合は、ＣＰＵ１０は判定部１０ｂにより、非接触記録媒体の改札情報に基づいて出場可否の判定に代えて入場可否の判定を行う。また、この判定において、入場可能と判定し、かつ、非接触記録媒体の識別情報に基づいて非接触記録媒体を回収すると判定したときに、第２アンテナ１２が非接触記録媒体と通信する必要があると判定する。
【００７２】
【発明の効果】
本発明によれば、第１のアンテナが非接触記録媒体に対して情報の送受信を行っている間に、主制御部と第２のアンテナ制御部との相互認証が並行して行われるので、第１のアンテナまたは第２のアンテナが非接触記録媒体に対して通信を行っていない時間であるアンテナ切替時間を短縮でき、通行を許可または禁止するまでにかかる処理時間を短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る自動改札機の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】同自動改札機の平面図である。
【図３】同自動改札機を図１におけるＺ方向から見た側面図である。
【図４】同自動改札機の投入口付近の回収経路を示す断面図である。
【図５】同自動改札機のアンテナ切替制御を説明する図である。
【図６】同自動改札機のアンテナ切替制御を説明する図である。
【図７】同自動改札機のアンテナ切替制御を説明する図である。
【図８】第１のアンテナと非接触記録媒体の通信異常を説明する図である。
【図９】他の実施形態によるアンテナ切替制御を説明する図である。
【図１０】従来のアンテナ切替制御の一例を説明する図である。
【符号の説明】
１０    ＣＰＵ
１１    第１アンテナ
１２    第２アンテナ
２０    非接触カード
２１    第１アンテナ制御部
２２    第２アンテナ制御部
２１ｃ  リーダライタ部
３０    非接触トークン
１００  自動改札機
Ｔｍ    受信待ち時間
【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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