(57)【要約】【課題】金属製のキー３０に内蔵するＩＣチップＣＰとの間のデータ交信を確実にする。【解決手段】リーダライタＲＷの送受信アンテナＡＴに電磁結合させる一次コイルＬ１　と、ＩＣチップＣＰのアンテナに電磁結合させる二次コイルＬ２　と、直列共振用のコンデンサＣと、キー３０を適切に位置決めするガイド用の凹部２１付きのアダプタとを設ける。凹部２１は、キー３０内のＩＣチップＣＰのアンテナを二次コイルＬ２　の直近上方の軸線上に位置決めし、リーダライタＲＷは、キー３０が金属製であっても、送受信アンテナＡＴ、一次コイルＬ１　、二次コイルＬ２　、ＩＣチップＣＰのアンテナを介し、ＩＣチップＣＰと安定にデータ交信することができる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リーダライタの送受信アンテナに電磁結合させる一次コイルと、認識対象物に内蔵するＩＣチップのアンテナに電磁結合させる二次コイルと、前記一次コイル、二次コイルとともにＩＣチップの使用周波数に直列共振するコンデンサと、認識対象物を受け入れ、ＩＣチップのアンテナを前記二次コイルの直近上方の軸線上に位置決めするアダプタとを備えてなるリーダライタ用のアンテナアダプタ装置。
【請求項２】
前記一次コイルは、絶縁板上に二次元の螺旋状に形成することを特徴とする請求項１記載のリーダライタ用のアンテナアダプタ装置。
【請求項３】
前記二次コイルは、巻心の周面に巻き付け、前記絶縁板に搭載することを特徴とする請求項２記載のリーダライタ用のアンテナアダプタ装置。
【請求項４】
前記二次コイルは、巻心の周面に巻き付け、前記アダプタに搭載することを特徴とする請求項１または請求項２記載のリーダライタ用のアンテナアダプタ装置。
【請求項５】
前記アダプタには、認識対象物のＩＣチップの収納部分を位置決めするガイドを付設することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか記載のリーダライタ用のアンテナアダプタ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、たとえばホテルの客室用のキーのような所持者の認識用に使用する認識対象物に内蔵する非接触形のＩＣチップと、ＩＣチップのデータを読み書きするリーダライタとの間のデータ交信を一層確実にすることができるリーダライタ用のアンテナアダプタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非接触形のＩＣカードには、通信用のＩＣチップとともにアンテナコイルが組み込まれており、アンテナコイルは、ＩＣチップの通信性能を高め、ＩＣカードとリーダライタとの間のデータ交信における情報伝達距離を大きくし、データ交信の確実性を向上させることができる。すなわち、リーダライタの送受信アンテナから通信用の電波を発射すると、ＩＣチップは、ＩＣカード内のアンテナコイルと、ＩＣチップ自体に搭載されているアンテナとを介して電波を受信して作動用の電力が供給され、リーダライタからのデータをＩＣチップ内に書き込み、ＩＣチップ内のデータをリーダライタに送信することができる。なお、ＩＣチップの具体的な通信方式や使用周波数は、使用目的に応じて規格化されており、ＩＣチップからのデータに従ってリーダライタ側からみたＩＣチップの等価インピーダンスを変化させ、インピーダンス変調によりリーダライタ側に伝達するインピーダンス変調方式が広く採用されている。
【０００３】
一方、通信用のＩＣチップは、所持者を特定して認識するために、ＩＣカード以外の任意の認識対象物に適用することが考えられる。たとえば、ホテルの客室用のキーに通信用のＩＣチップを内蔵させれば、キー内のＩＣチップのデータを読み書きすることにより、自動精算機による全自動のチェックアウト業務を実現することができ、ホテル業務の合理化に大きく貢献することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、通信用のＩＣチップを金属製のキーに内蔵させると、ＩＣチップの通信性能が極端に劣化し、リーダライタとの間に安定なデータ交信をすることが事実上不可能となることが判明した。キーの金属部分が電波の遮蔽体として働き、リーダライタからＩＣチップに到達する通信用の電波のレベルが極端に低下するとともに、リーダライタ側からみたＩＣチップの等価インピーダンスが一律に殆どゼロレベルにまで低下してしまうからである。なお、大開口面積のアンテナコイルをキーに組み込むことは、それ自体技術的に極めて困難である。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、たとえばホテルの客室用のキーのような金属製の認識対象物に非接触形の通信用のＩＣチップを内蔵させても、リーダライタとの間のデータ交信を支障なく確実に実現することができるリーダライタ用のアンテナアダプタ装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためのこの発明の構成は、リーダライタの送受信アンテナに電磁結合させる一次コイルと、認識対象物に内蔵するＩＣチップのアンテナに電磁結合させる二次コイルと、一次コイル、二次コイルとともにＩＣチップの使用周波数に直列共振するコンデンサと、認識対象物を受け入れ、ＩＣチップのアンテナを二次コイルの直近上方の軸線上に位置決めするアダプタとを備えることをその要旨とする。
【０００７】
なお、一次コイルは、絶縁板上に二次元の螺旋状に形成してもよく、二次コイルは、巻心の周面に巻き付け、絶縁板に搭載してもよい。
【０００８】
また、二次コイルは、巻心の周面に巻き付け、アダプタに搭載することができる。
【０００９】
さらに、アダプタには、認識対象物のＩＣチップの収納部分を位置決めするガイドを付設することができる。
【００１０】
ただし、この発明において、「認識対象物」とは、たとえばホテルの客室用のキーの他、一般家庭や事務所、工場などの出入口用のキー、自動車などのエンジン始動用のキーなどのように、所持者の認識用に使用する任意の対象物品をいう。
【００１１】
【作用】
かかる発明の構成によるときは、一次コイル、二次コイルは、それぞれリーダライタの送受信アンテナ、認識対象物内のＩＣチップのアンテナに電磁結合され、コンデンサを介してＩＣチップの使用周波数に直列共振している。また、アダプタは、認識対象物を受け入れ、ＩＣチップのアンテナを二次コイルの直近上方の軸線上に正しく位置決めする。
【００１２】
そこで、リーダライタからの通信用の電波は、一次コイル、二次コイルを介してＩＣチップのアンテナに効率よく伝送され、ＩＣチップからのデータも、ＩＣチップのアンテナ、二次コイル、一次コイルを介し、たとえばインピーダンス変調方式によりリーダライタの送受信アンテナに効率よく伝送され、ＩＣチップが金属製の認識対象物に収納されていても、ＩＣチップとリーダライタとの間のデータ交信を確実にすることができる。ただし、認識対象物内のＩＣチップは、少なくとも二次コイルに対面させる側を開放するものとし、対面させない側は、金属材料によって閉じる場合であっても、二次コイルとＩＣチップのアンテナとの間に必要十分な磁束が共通に鎖交するように、ＩＣチップと金属材料との間に少なくとも数ｍｍ以上の空隙を形成するものとする。なお、ここでいう「開放」、「空隙」とは、必ずしも現実の空間である必要はなく、絶縁材によって充填された空間であってもよい。すなわち、ＩＣチップは、金属製の認識対象物に形成する両面開放の取付枠、または片面開放の取付凹部を収納部分とし、絶縁材に埋設して収納部分に設置することができる。
【００１３】
一次コイルは、絶縁板上に二次元の螺旋状に形成することにより、エッチングや印刷などを利用して作る導電パターンとして形成することができる。なお、このとき、共振用のコンデンサも、絶縁板に併せ搭載することができ、一般的なディクリート部品を使用するばかりでなく、絶縁板に形成する平行導体パターンにより所要容量を形成してもよい。また、コンデンサは、固定容量形に代えて、トリマのような可変容量形としてもよい。
【００１４】
二次コイルは、巻心の周面に巻き付け、絶縁板に搭載することにより、絶縁板上の一次コイル、コンデンサとともに、アダプタから独立の電気部品として構成することができる。なお、このときの二次コイルは、アダプタの下面に付設する絶縁板の上面に搭載し、アダプタ上に位置決めされる認識対象物内のＩＣチップのアンテナに十分密に電磁結合させるために、たとえばアダプタに設ける抜き孔を通してアダプタ上に高く突出させることが好ましい。
【００１５】
二次コイルは、巻心の周面に巻き付け、アダプタに搭載することによって、巻心を介してアダプタ上に突出させることができ、アダプタ上に位置決めされる認識対象物内のＩＣチップのアンテナに対し、一層密に電磁結合させることができる。
【００１６】
なお、二次コイルの巻心は、絶縁板、アダプタのいずれに搭載するかに拘らず、非磁性の絶縁材から形成してもよく、低損失の磁気コアから形成してもよい。
【００１７】
アダプタに付設するガイドは、認識対象物をアダプタに受け入れる際に、ＩＣチップの収納部分を位置決めし、ＩＣチップのアンテナを二次コイルの直近上方の軸線上に正しくガイドすることができる上、二次コイルをカバーし、二次コイルを機械的に保護することができる。なお、ガイドは、非磁性の絶縁材によって形成するものとする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
リーダライタ用のアンテナアダプタ装置は、絶縁板１１に搭載する一次コイルＬ１　、コンデンサＣと、アダプタ２０に搭載する二次コイルＬ２　とを備えてなる（図１、図２）。なお、一次コイルＬ１　は、リーダライタＲＷの送受信アンテナＡＴに電磁結合され、二次コイルＬ２　は、アダプタ２０上の認識対象物に内蔵する通信用のＩＣチップＣＰのアンテナＡに電磁結合されるものとする（図１、図３）。ただし、図１、図３において、認識対象物は、ホテルの客室用のキー３０として図示されている。
【００２０】
金属製のキー３０は、たとえばシリンダ錠用であり、棒状の本体部３１の先端部には、解施錠用の歯３１ａ、３１ａ…が形成され、他端部には、上下開放のリング状の取付枠３２が形成されている（図１、図４）。
【００２１】
キー３０の取付枠３２内には、取付用の止め輪３３ａを介し、ＩＣチップＣＰを埋設する円板状の表示板３３が装着されている。表示板３３は、絶縁材から形成され、ＩＣチップＣＰは、表示板３３の厚さ方向のほぼ中間位置に保持されている。また、表示板３３の上面には、たとえば客室の階数、客室番号が記入されている。取付枠３２の内面には、表示板３３の切欠き３３ｂに適合する回り止め用の縦リブ３２ａが形成され、取付枠３２の内周には、表示板３３の上面周縁部の段部３３ｃに適合する抜け止め用の段部３２ｂ、止め輪３３ａを着脱自在に収納して保持する細溝３２ｃが上下に平行に形成されている。そこで、表示板３３は、取付枠３２内に、止め輪３３ａを介して安定に保持することができる（図３）。ただし、表示板３３は、ＩＣチップＣＰの片面上のアンテナＡを下向きにして取付枠３２に装着するものとする。
【００２２】
アダプタ２０は、たとえば絶縁性のプラスチック材によって形成するブロック体であり（図１、図２）、上面には、キー３０の棒状の本体部３１、リング状の取付枠３２の全体を水平にして投入し得るガイド用の凹部２１が形成されている。凹部２１の一端部には、取付枠３２用の円形部２１ａが形成され（図２、図３）、円形部２１ａの底面には、浅い円形凹部２１ｂ内に、二次コイルＬ２　用の巻心Ｌ２ａ、二次コイルＬ２　をカバーするガイド２２が装着されている。ただし、二次コイルＬ２　は、巻心Ｌ２ａの周面に巻き付けられており、二次コイルＬ２　の両端は、円形凹部２１ｂの底面を貫通してアダプタ２０の下面にまで引き出されている。また、断面ハット形のガイド２２は、たとえば絶縁性のプラスチック材によって形成されている。
【００２３】
絶縁板１１は、アダプタ２０の円形部２１ａ、円形凹部２１ｂの下面に一端部を連結するようにして、アダプタ２０の下面に横向きに固定されている。アダプタ２０の下面に引き出す二次コイルＬ２　の両端は、絶縁板１１を上から下に貫通し、絶縁板１１の下面において、コンデンサＣ、一次コイルＬ１　と直列に接続されている（図１、図５）。なお、一次コイルＬ１　は、絶縁板１１の下面において、二次元の螺旋形に形成されており、コンデンサＣは、一次コイルＬ１　とともに絶縁板１１に搭載されている。
【００２４】
アダプタ２０の凹部２１にキー３０を投入すると、キー３０の取付枠３２からなるＩＣチップＣＰの収納部分がガイド２２によってガイドされ、キー３０内のＩＣチップＣＰのアンテナＡを二次コイルＬ２　の直近の軸線Ｌ２ｃ上に位置決めし（図３の実線、二点鎖線）、ＩＣチップＣＰのアンテナＡに対して二次コイルＬ２　を十分密に電磁結合させることができる。なお、一次コイルＬ１　は、リーダライタＲＷの送受信アンテナＡＴにあらかじめ電磁結合されており（図１、図５）、コンデンサＣは、一次コイルＬ１　、二次コイルＬ２　とともにＩＣチップＣＰの使用周波数に直列共振するように、その容量が設定されている。ただし、図５の符号Ｍ、Ｍは、それぞれアンテナＡと二次コイルＬ２　、一次コイルＬ１　と送受信アンテナＡＴの間の電磁結合を示している。
【００２５】
そこで、リーダライタＲＷの送受信アンテナＡＴから通信用の電波を発射すると、送受信アンテナＡＴと一次コイルＬ１　、二次コイルＬ２　とＩＣチップＣＰのアンテナＡの間にそれぞれ共通の磁束が鎖交し（図６の一点鎖線）、ＩＣチップＣＰに対し、十分な作動用の電力を供給することができる。また、リーダライタＲＷの送受信アンテナＡＴからみたＩＣチップＣＰの等価インピーダンスも、ＩＣチップＣＰからのデータによって十分なレベルで変化し、したがって、取付枠３２を含むキー３０の全体が金属製であっても、ＩＣチップＣＰとリーダライタＲＷとのデータ交信を確実に、しかも安定に実行することができる。なお、二次コイルＬ２　とアンテナＡとの間に必要十分な磁束を鎖交させるために、取付枠３２の内径は、ＩＣチップＣＰのアンテナＡ、二次コイルＬ２　のまわりに十分大きな間隙ｄ１　を設けることが好ましく、二次コイルＬ２　の巻径ｄ２　は、アンテナＡの有効径と同等または同等以上に設定することが好ましい。
【００２６】
かかるアンテナアダプタ装置は、自動精算機４０に組み込み、ホテルのチェックアウト業務を全自動化することができる（図７）。
【００２７】
自動精算機４０の前面には、案内画面を表示するタッチスイッチ付きの液晶表示器４１、アンテナアダプタ装置のアダプタ２０の他、クレジットカード挿入口４２、紙幣投入口４３、コイン投入口４４、紙幣取出口４５、コイン取出口４６、レシート出口４７が設けられ、キー３０の投入口４８ａ、排出口４８ｂを有するキー回収箱４８が付設されている。また、液晶表示器４１には、音声案内用のスピーカ４１ａが並設されており、自動精算機４０の前面に立つ顧客を検出するセンサ４９が付設されている。なお、クレジットカード挿入口４２、紙幣投入口４３、コイン投入口４４、紙幣取出口４５、コイン取出口４６、レシート出口４７、キー３０の投入口４８ａの近傍には、それぞれ指示用のランプ表示器が付設されている。また、自動精算機４０内には、アンテナアダプタ装置と組み合わせるリーダライタＲＷの他、紙幣判別器、コイン判別器などの精算用機器、レシート印刷器、各種制御装置などが収納されている。
【００２８】
自動精算機４０は、センサ４９を介して顧客が前面に立ったことを検出すると、図８のプログラムフローチャートに従って作動する。
【００２９】
すなわち、プログラムは、液晶表示器４１上に案内画面を表示するので（図８のプログラムステップ（１）、以下、単に（１）のように記す）、顧客は、案内画面に従って、自分が所持するキー３０をアダプタ２０のガイド用の凹部２１内に投入してセットする。キー３０内のＩＣチップＣＰとのデータ交信によりキー３０の客室番号が検出されると（２）、当該客室番号の料金を精算させる（３）。ただし、料金の精算は、液晶表示器４１の案内画面に従って、クレジットカード挿入口４２にクレジットカードを挿入し、または紙幣投入口４３に紙幣を投入し、あるいは、コイン投入口４４にコインを投入することによって所定の料金を支払い、クレジットカード挿入口４２からクレジットカードを返却し、紙幣取出口４５、コイン取出口４６を介して釣銭を排出して完了する。
【００３０】
なお、クレジットカードの挿入時期や返却時期、紙幣、コインの投入時期、排出時期は、それぞれ液晶表示器４１上の案内画面、スピーカ４１ａからの音声案内の他、対応するクレジットカード挿入口４２、紙幣投入口４３、コイン投入口４４、紙幣取出口４５、コイン取出口４６に付設のランプ表示器の点滅により表示される。
【００３１】
以上のようにして料金の精算が完了すると、投入口４８ａに付設のランプ表示器を点滅させ、案内画面に従って、アダプタ２０上のキー３０をキー回収箱４８の投入口４８ａに投入させ（４）、キー３０をキー回収箱４８に回収する。なお、ランプ表示器が点滅していないときにキー３０を投入口４８ａに投入しても、排出口４８ｂから自動的に排出される。キー３０が回収されると、レシートを発行し、レシート出口４７から排出させた上（５）、次の顧客がいないことを確認して（６）、終了する。次の顧客が既に待機しておれば（６）、新しい顧客に対して同様の手順を繰り返す（（１）、（２）…（６））。
【００３２】
【他の実施の形態】
二次コイルＬ２　は、アダプタ２０に代えて、絶縁板１１に搭載することができる（図９）。なお、二次コイルＬ２　の巻心Ｌ２ａは、絶縁板１１上に接着され、アダプタ２０の円形部２１ａの底面の抜き孔２１ｃに固定するガイド２２に対して下から挿入され、ガイド２２とともに円形部２１ａの底面より高く突出している。また、二次コイルＬ２　の両端は、絶縁板１１の下面に引き出され、一次コイルＬ１　、コンデンサＣと直列接続されている。
【００３３】
キー３０の取付枠３２は、一体の金属製の蓋３２ｄを介して片面を閉じ、ＩＣチップＣＰ用の収納凹部３２ｅを形成してもよい（図１０）。なお、ＩＣチップＣＰは、蓋３２ｄとの間に必要十分な空隙ｄ３　を形成するように、絶縁材からなる表示板３３に埋設されている。ただし、図１０（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれキー３０の要部斜視図、図６相当図である。実験によれば、ＩＣチップＣＰの使用周波数１３．５６ＭＨｚ　に対し、空隙ｄ３　は、約４ｍｍ以上であれば十分であった。
【００３４】
以上の説明において、一次コイルＬ１　は、二次コイルＬ２　に倣って、巻心を有する円筒コイルとしてもよい。また、二次コイルＬ２　も、絶縁板１１上に二次元の螺旋状に形成してもよい。ただし、後者の場合のアダプタ２０は、キー３０内のＩＣチップＣＰのアンテナＡを二次コイルＬ２　にできるだけ近付け得るように、凹部２１、円形部２１ａに底面を設けることなく、キー３０を絶縁板１１上に直接受け入れるようにしてもよい。
【００３５】
なお、キー３０の取付枠３２は、図示のリング状に限らず、解施錠操作がし易く、意匠的に優れ、ＩＣチップＣＰを適切に内蔵して保持し得る限り、他の任意の形状に変形させることができる。また、認識対象物は、ホテルの客室用のキー３０に限らず、一般家庭や事務所、工場などの出入口用のキー、自動車やボートなどのエンジン始動用のキーなどとしてもよい。さらに、これらの認識対象物は、ＩＣチップＣＰを収納する収納部分を金属製とせず、たとえば絶縁性のプラスチック材としてもよいことは勿論である。
【００３６】
また、図２において、一次コイルＬ１　、コンデンサＣを搭載する絶縁板１１は、アダプタ２０と別体に構成してもよい。このとき、アダプタ２０の下面に引き出す二次コイルＬ２　の両端は、たとえば高周波伝送性能に優れた延長用ケーブルを介し、アダプタ２０から離れた位置に設置する絶縁板１１上の一次コイルＬ１　、コンデンサＣに接続することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、一次コイル、二次コイルと、共振用のコンデンサと、アダプタとを組み合わせることによって、一次コイルをリーダライタの送受信アンテナに電磁結合させ、二次コイルを認識対象物内のＩＣチップのアンテナに電磁結合させるとともに、コンデンサ、一次コイル、二次コイルをＩＣチップの使用周波数に直列共振させることができるから、認識対象物が金属製であっても、リーダライタからの電波を必要十分なレベルでＩＣチップのアンテナに伝送し、リーダライタによりＩＣチップからのデータを十分に読み取ることができ、リーダライタとの間のデータ交信を安定に、しかも確実に実現することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】使用状態模式説明図
【図２】全体分解斜視図
【図３】図２のＸ−Ｘ線矢視相当拡大断面図
【図４】図１の要部拡大分解斜視図
【図５】等価回路図
【図６】動作説明図
【図７】使用状態説明図
【図８】プログラムフローチャート
【図９】他の実施の形態を示す図３相当図
【図１０】他の実施の形態を示す要部構成説明図
【符号の説明】
ＲＷ…リーダライタ
ＡＴ…送受信アンテナ
ＣＰ…ＩＣチップ
Ａ…アンテナ
Ｌ１　…一次コイル
Ｌ２　…二次コイル
Ｌ２ａ…巻心
Ｌ２ｃ…軸線
Ｃ…コンデンサ
１１…絶縁板
２０…アダプタ
２２…ガイド
【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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