(57)【要約】【課題】１台の非接触ＩＣカードリーダライタ装置で、入退室の管理を可能にする。【解決手段】非接触ＩＣカードリーダライタ装置に、２つの送信アンテナ１０５，１０６  、１つの受信アンテナ１０７  、アンテナ切替回路１０４  を設け、一定時間毎に２つの送信アンテナ１０５，１０６  を切り替えてコマンドを送出する。受信アンテナ１０７  で受信したレスポンスが、どの送信アンテナから送信されたコマンドに対する応答なのか特定することで、どの送信アンテナに非接触ＩＣカードが近づいたかを検出できる。２つの送信アンテナの内、１つを入室用、他の１つを退室用とすることにより、入退室の管理が出来る。【選択図】  図１
2004328605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信アンテナと、受信アンテナと、データの送信タイミングと関連するタイミングで前記複数の送信アンテナを切り替える切替回路とを具備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】
前記複数の送信アンテナは、入室用の送信アンテナと退室用の送信アンテナと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】
送信アンテナと、複数の受信アンテナと、前記複数の受信アンテナを一定周期或いは所定のタイミングで切り替える切替回路とを具備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。
【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、１台のＩＣカードリーダライタ装置で入退室管理など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カードとリーダライタ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５は従来の非接触ＩＣカードシステムにおける非接触ＩＣカードリーダライタ装置の構成を示す図である。この非接触ＩＣカードリーダライタ装置は、メモリおよびＣＰＵ等を含み、データの送受信制御、データの格納およびデータの処理を行う制御回路３０２  と、制御回路３０２  から出力されるデータでキャリア（搬送波）をＡＭ変調し、規定の送信電力まで増幅する送信回路３０３  と、通常、ループアンテナで構成され、送信回路３０３  から出力されるキャリアを放射して非接触ＩＣカード（図示せず）へ電源電力を供給すると共に、非接触ＩＣカードへコマンドのデータの送信を行い、負荷変調方式によりレスポンスのデータでＡＭ変調されたキャリアを非接触ＩＣカードから受信するアンテナ３０４  と、アンテナ３０４  で受信されたキャリアからデータを検波し、検波されたデータを増幅し、波形整形して制御回路３０２  へ伝える受信回路３０５  とを具備する。
【０００４】
次に、図５に示した非接触式ＩＣカードリーダライタ装置の動作を説明する。非接触ＩＣカードリーダライタ装置は、送信回路３０３  で生成され、増幅されたキャリアを常時、アンテナ３０４  から出力している。非接触ＩＣカードは、非接触ＩＣカードリーダライタ装置に近接すると、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。また、非接触ＩＣカードリーダライタ装置は、制御回路３０２  からコマンドを送出し、送信回路３０３  でキャリアに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から一定周期で送出されるコマンドを受信し、コマンドに対するレスポンスを生成し、アンテナの負荷を変える負荷変調方式で非接触ＩＣカードリーダライタ装置に応答する。非接触ＩＣカードリーダライタ装置では、負荷変調方式で返送されたＡＭ変調波をアンテナ３０４  が受信し、受信回路３０５  を通して制御回路３０２  でレスポンスを認識し、データの授受が完了する。このように、従来の非接触ＩＣカードリーダライタ装置は、非接触ＩＣカードと一対一のデータの送受信が可能である。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−２８２２１０号公報
【０００６】
【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、１台では方向性の検出や非接触ＩＣカードリーダライタ装置の位置情報検出が不可能なため、入退室の管理を行うシステムを構成する場合、入室用の非接触ＩＣカードリーダライタ装置と、退室用の非接触ＩＣカードリーダライタ装置とを設ける必要がある。また、電車のシートにおける座席情報を非接触ＩＣカードリーダライタ装置に対応させるシステムを構成する場合、複数の非接触ＩＣカードリーダライタ装置を設ける必要がある。このため、非接触ＩＣカードシステムが高額となってしまい、また、互いの干渉を避けるために２台の非接触ＩＣカードリーダライタ装置の距離を離す必要があるため、使い勝手が悪くなるという問題があった。
【０００７】
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、１台で入退室の管理が行える非接触ＩＣカードリーダライタ装置を提供することを目的とする。また、本発明は、１台で電車内の座席管理が行える非接触ＩＣカードリーダライタ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【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、複数の送信アンテナと、受信アンテナと、データの送信タイミングと関連するタイミングで前記複数の送信アンテナを切り替える切替回路とを具備することを特徴とする。この構成により、複数の送信アンテナを切り替えながら、コマンドを送信することで、レスポンスがどの送信アンテナから送信されたコマンドに対する応答かを判断し、そのレスポンスを送信した非接触ＩＣカードが複数の送信アンテナのどれの近くに存在するのかを特定することが可能となる。
【０００９】
また、本発明の非接触ＩＣカードリーダライタ装置は、前記複数の送信アンテナが、入室用の送信アンテナと退室用の送信アンテナとを具備することを特徴とする。この構成により、非接触ＩＣカードが入室用の送信アンテナまたは退室用の送信アンテナのどちらに近づいたのかを特定出来るので、１台の非接触ＩＣカードリーダライタ装置で入退室の管理を行うことが出来る。
【００１０】
さらに、本発明の非接触ＩＣカードリーダライタ装置は、送信アンテナと、複数の受信アンテナと、前記複数の受信アンテナを一定周期或いは所定のタイミングで切り替える切替回路とを具備することを特徴とする。この構成により、複数の受信アンテナを切替ながらＩＣカードからの応答コマンド（レスポンス）を受信することで、応答コマンド（レスポンス）がどの受信アンテナから受信されたかを判断し、非接触ＩＣカードが複数の受信アンテナのどれの近くに存在するのかを特定することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、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カードリーダライタ装置は、図１に示されているように、メモリおよびＣＰＵ等を有し、データの送受信制御、データの格納、データの処理などを行う制御回路１０２  と、制御回路１０２  から出力されるデータでキャリアをＡＭ変調し、規定の送信電力まで増幅する送信回路１０３  と、制御回路１０２  から出力されるアンテナ切替信号により、送信アンテナ１０５，１０６  を切り替える切替回路１０４  と、通常、ループアンテナで構成され、送信回路１０３  から出力され、切替回路１０４  を通して供給されるキャリアを放射して非接触ＩＣカード（図示せず）へ電源電力を供給すると共に、データでＡＭ変調されたキャリアを非接触ＩＣカードへ送信する送信アンテナ１０５，１０６  と、送信アンテナ１０５，１０６  から送信されたコマンドのデータに対して、負荷変調方式によりレスポンスのデータでＡＭ変調されたキャリアを非接触ＩＣカードから受信する受信アンテナ１０７  と、受信アンテナ１０７  で受信されたキャリアを検波し、検波されたデータを増幅し、波形整形して制御回路１０２  に伝える受信回路１０８  とを具備する。
【００１２】
次に、図２のタイミングチャートを参照しながら、本発明の第１の実施の形態の非接触ＩＣカードリーダライタ装置の動作を説明する。
【００１３】
非接触ＩＣカードリーダライタ装置は、制御回路１０２  から一定時間ｔ１の間隔でコマンドを送出し、送信回路１０３  でキャリアにＡＭ変調をかけ、規定の送信電力まで増幅して、切替回路１０４  へ出力する。切替回路１０４  は、制御回路１０２  からのアンテナ切替信号により、一定時間ｔ１毎にで送信アンテナ１０５  と送信アンテナ１０６  とを切り替える。例えば、図２（ａ）のアンテナ切替信号がハイレベルの時には送信回路１０３  の出力が切替回路１０４  によりアンテナ１０６  に送られ、第２の送信データとして送信され、図２（ａ）のアンテナ切替信号がローレベルの時には送信回路１０３  の出力が切替回路１０４  によりアンテナ１０５  に送られ、第１の送信データとして送信される。
【００１４】
非接触ＩＣカードを送信アンテナ１０５  に近づけると、非接触ＩＣカードは、送信アンテナ１０５  からのＡＭ変調波で動作電源を得て、コマンドを認識し、そのコマンドに対するレスポンスを非接触ＩＣカードの負荷を変える負荷変調方式で送信する。非接触ＩＣカードリーダライタ装置は、受信アンテナ１０７  がレスポンスを受信し、受信回路１０８  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。このとき、制御回路１０２  では、アンテナ切替信号のタイミングにより、送信アンテナ１０５  から送信されたコマンドに対するレスポンスがあったと判断できる。同様に、非接触ＩＣカードを送信アンテナ１０６  に近づけると、非接触ＩＣカードは、送信アンテナ１０６  からのＡＭ変調波で動作電源を得て、コマンドを認識し、そのコマンドに対するレスポンスを非接触ＩＣカードの負荷を変える負荷変調方式で送信し、そのレスポンスを受信アンテナ１０７  が受信し、受信回路１０８  で復調し、制御回路１０２  で認識することで、送信アンテナ１０６  から送信されたコマンドに対するレスポンスがあったと判断できる。したがって、送信アンテナ１０５  を入室用のアンテナ、送信アンテナ１０６  を退室用アンテナとすれば、それぞれの送信アンテナに非接触ＩＣカードを近づけることで、入退室の管理が出来るようになる。
【００１５】
このように、本発明の第１の実施の形態の非接触ＩＣカードリーダライタ装置によれは、２つの送信アンテナから一定時間毎にデータを切替送信し、そのデータに対するレスポンスを非接触ＩＣカードから受信することで、どの送信アンテナに非接触ＩＣカードが近づいたかを検出することが可能となる。このため、２つの送信アンテナの内、１つを入室用、他の１つを退室用にすることにより、非接触ＩＣカードを２つの送信アンテナに近づけるだけで、自動的に入退室の管理が出来、システムのコストダウン、および使い勝手の大幅な向上が可能になる。
【００１６】
なお、以上の第１の実施の形態では、２つの送信アンテナを有する構成例について説明したが、３つ以上の送信アンテナを有するように構成しても良い。
【００１７】
（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カードリーダライタ装置は、図３に示されているように、メモリおよびＣＰＵ等を有し、データの送受信制御、データの格納、データの処理などを行う制御回路２０２  と、制御回路２０２  から出力されるデータでキャリアをＡＭ変調し、規定の送信電力まで増幅する送信回路２０３  と、通常、ループアンテナで構成され、送信回路２０３  から出力されるキャリアを放射して非接触ＩＣカード（図示せず）へ電源電力を供給すると共に、データでＡＭ変調されたキャリアを非接触ＩＣカードへ送信する送信アンテナ２０４  と、送信アンテナ２０４  から送信されたコマンドのデータに対して、負荷変調方式によりレスポンスのデータでＡＭ変調されたキャリアを非接触ＩＣカードから受信する受信アンテナ２０５，２０６  と、制御回路２０２  から出力されるアンテナ切替信号により、受信アンテナ２０５，２０６  を切り替える切替回路２０７  と、受信アンテナ２０５，２０６  で受信され、切替回路２０７  を通して供給されるキャリアを検波し、検波されたデータを増幅し、波形整形して制御回路２０２  に伝える受信回路２０８  とを具備する。
【００１８】
本発明の第２の実施の形態の非接触ＩＣカードリーダライタ装置は、第１の実施の形態と同様に制御回路２０２  から一定時間ｔ１の間隔でコマンドを送出し、送信回路２０３  でキャリアにＡＭ変調をかけ、規定の送信電力まで増幅して、送信アンテナ２０４  から送出する。受信アンテナ２０５，２０６  は、切替回路２０７  により、一定周期或いは不定期に切り替えられており、図５のフローチャートに示すように、最初は受信アンテナ２０５  側に切り替えられているので、受信アンテナ２０５  がオン、受信アンテナ２０６  がオフになっている（ステップＳ１）。
【００１９】
このとき、送信アンテナ２０４  から受信アンテナ２０５  側に近づいた非接触ＩＣカードに対して、初期化コマンドを送信している（ステップＳ２）。その初期化コマンドに対するレスポンスがあったときは（ステップＳ３で応答有り）、受信アンテナ２０５  をオンに保持し、非接触ＩＣカードに対して、認証、リード、ライトコマンドを送信アンテナ２０４  から順次送信する（ステップＳ４〜６）。そして、非接触ＩＣカードからレスポンスを受信したときに処理が完了する。一方、初期化コマンドに対するレスポンスが受信アンテナ２０５  で受信されなかった場合（ステップＳ３で応答無し）、切替回路２０７  により、受信アンテナ２０６  がオン、受信アンテナ２０５  がオフになるように切り替える（ステップＳ７）。そして、受信アンテナ２０６  側に近づいた非接触ＩＣカードに対して、送信アンテナ２０４  から、初期化コマンドを送信する（ステップＳ８）。その初期化コマンドに対するレスポンスがあったときは（ステップＳ９で応答有り）、受信アンテナ２０６  をオンに保持し、非接触ＩＣカードに対して、認証、リード、ライトコマンドを送信アンテナ２０４  より順次送信する（ステップＳ１  ０  〜１  ２  ）。そして、非接触ＩＣカードからレスポンスを受信したときに処理が完了する。
【００２０】
初期化コマンドに対して、レスポンスが無かった場合は（ステップＳ９で応答無し）、最初の処理（ステップＳ１  ）に戻り、受信アンテナ２０５  側に切り替え、初期化コマンドを送信することを繰り返す。
【００２１】
したがって、受信アンテナを切り替えて非接触ＩＣカードからのレスポンスを受信することで、どの受信アンテナに非接触ＩＣカードが近づいたかを判定することが可能となる。
【００２２】
このように、本発明の第２の実施の形態の非接触ＩＣカードリーダライタ装置によれは、２つの受信アンテナを一定時間毎に切り替え、非接触ＩＣカードからのレスポンスデータを受信することで、どの受信アンテナに非接触ＩＣカードが近づいたかを検出することが可能となる。このため、例えば、電車内において、２つの受信アンテナの内、１つを窓側席、他の１つを通路側席用にすることにより、非接触ＩＣカードを２つの受信アンテナに近づけるだけで、自動的に電車の座席指定をすることが出来るので、システムのコストダウン、および使い勝手の大幅な向上が可能になる。
【００２３】
なお、以上の第２の実施の形態では、２つの受信アンテナを有する構成例について説明したが、３つ以上の受信アンテナを有するように構成しても良い。
【００２４】
また、第１の実施の形態および第２の実施の形態では、特定の１つの分野に対する適用例を説明したが、１台の非接触ＩＣカードリーダライタ装置が複数の分野の非接触ＩＣカードリーダライタ装置の機能を有するように構成可能であることは明らかである。
【００２５】
【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、複数の送信アンテナを切り替えながら、コマンドを送信することで、レスポンスがどの送信アンテナから送信されたコマンドに対しての応答かを判断し、そのレスポンスを送信した非接触ＩＣカードの位置を特定することが可能になる。したがって、２つの送信アンテナの内、１つを入室用、他の１つを退室用にすることにより、１台の非接触ＩＣカードリーダライタ装置で、入退室管理が可能になる。
【００２６】
また、本発明の非接触ＩＣカードリーダライタ装置によれば、複数の受信アンテナを切り替えながら、送信コマンド対するレスポンスを受信することで、そのレスポンスがどの受信アンテナで受信されたかを判断し、そのレスポンスを送信した非接触ＩＣカードの位置を特定することが可能になる。したがって、複数の受信アンテナを設けることで、１台の非接触ＩＣカードリーダライタ装置を複数台のリーダライタとして機能させることが可能になる。
【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カードリーダライタ装置を示す構成図
【図２】本発明の第１の実施の形態の非接触ＩＣカードリーダライタ装置の動作を説明するためのタイミングチャート
【図３】本発明の第２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を示す構成図
【図４】第２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の動作を示すフローチャート
【図５】従来の非接触ＩＣカードリーダライタ装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１０２  、２０２    制御回路
１０３  、２０３    送信回路
１０４  、２０７    切替回路
１０５  、１０６  、２０４    送信アンテナ
１０７  、２０５  、２０６    受信アンテナ
１０８  、２０８    受信回路
【図１】
2004328605.tif 000003
【図２】
2004328605.tif 000004
【図３】
2004328605.tif 000005
【図４】
2004328605.tif 000006
【図５】
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