(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触ＩＣカードからデータの読み出しを行う非接触ＩＣカードリーダ装置であって、
平面アンテナがプリントされたアンテナ基板の当該プリントが成されていない面に、磁性体シートの一方の面が接着され、前記磁性体シートの他方の面に、前記平面アンテナを用いて前記非接触ＩＣカードと通信する、金属部材を含む制御回路が形成された制御回路基板が接着されており、
前記制御回路基板は多層基板であり、
前記多層のうち一層は、全面が前記金属部材から成る電源パタン又はグランドパタンである
ことを特徴とする非接触ＩＣカードリーダ装置。
【請求項２】
非接触ＩＣカードからデータの読み出しを行う非接触ＩＣカードリーダ装置であって、
平面アンテナがプリントされたアンテナ基板の当該プリントが成されていない面に、磁性体シートの一方の面が接着され、前記磁性体シートの他方の面に、前記平面アンテナを用いて前記非接触ＩＣカードと通信する、金属部材を含む制御回路が形成された制御回路基板が接着されており、
前記制御回路基板は多層基板であり、
前記多層のうち一層は、全面が、他層と電気的に絶縁された金属板である
ことを特徴とする非接触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、非接触ＩＣカードからデータの読み出しを行う非接触ＩＣカードリーダ装置に関し、特に、当該装置の小型化に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、非接触ＩＣカードと、そのリーダ装置とから成るシステムが、アミューズメントパーク、鉄道の入出場管理や、マンションの入退室管理などの用途に広く用いられている。
前記リーダ装置は、アンテナユニットと、制御回路等を含む制御ユニットとを備える。この種のリーダ装置は、取り付けられる場所の周囲に金属製の部品が存在すると、アンテナの共振周波数が変化してアンテナの放射磁界が低下するという問題を抱える。
【０００３】
上記問題に対応するため、特許文献１に開示されたリーダ装置は、ループアンテナの背後に、板状の磁性体と金属板とを重ね合わせてなる背面部材を設置してアンテナユニットを構成しており、前記金属板がアンテナから所定距離の位置に配設された状態でアンテナ共振周波数が予め設定されているので、施工場所付近に周囲金属部品が存在していても、共振周波数の変化を抑制可能とされている。また、アンテナと金属板との間に磁性体シートを挿入しており、金属板面に発生する渦電流損を抑制することが可能になり、アンテナの放射磁界強度に係る損失は低減される。
【特許文献１】特開平１１−０９８０６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１にて開示された構成によると、磁性体と金属板とアンテナとを重ね合わせることにより、リーダ装置の形状が従来よりも大きくなってしまうという問題がある。
上記問題に鑑み、本発明は、共振周波数の変化、アンテナの放射磁界強度に係る損失などを低減しつつ、従来より薄型化することができる非接触ＩＣカードリーダ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために、本発明の非接触ＩＣカードリーダ装置は、非接触ＩＣカードからデータの読み出しを行う非接触ＩＣカードリーダ装置であって、平面アンテナがプリントされたアンテナ基板の当該プリントが成されていない面に、磁性体シートの一方の面が接着され、前記磁性体シートの他方の面に、前記平面アンテナを用いて前記非接触ＩＣカードと通信する、金属部材を含む制御回路が形成された制御回路基板が接着されている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の非接触ＩＣカードリーダ装置は、上述の構成を備えることにより、複数の基板が接着されて一体に成形されたものであるので、基板間の密着度が増し、従来に比べ、薄型化できるという優れた効果を奏し得る。
また、前記制御回路基板は多層基板であり、前記多層のうち一層は、前記金属部材から成る電源パタン又はグランドパタンであることとしてもよい。
【０００７】
この構成によれば、アンテナの所定位置に、金属板に相当する電源層が配置された状態で、アンテナ共振周波数を設定しているので、アンテナと制御回路内のコンデンサとで形成する共振回路の共振周波数の変化を抑制し、アンテナの放射磁界強度に係る損失を低減することができる。
また、前記制御回路基板は、多層基板であり、前記多層のうち一層は、他層と電気的に絶縁された金属板であることとしてもよい。
【０００８】
この構成によれば、絶縁された導電層がアンテナから放射される自らの送信磁界を遮断するので、放射された送信磁界が制御回路に雑音成分として重畳することを防ぐことができる。
また、前記制御回路基板は、前記磁性体シートとの接着面から部品が突出し、前記磁性体シートは、前記制御回路基板との接着面に、前記部品の位置に対応し前記突出部分以上の大きさの凹部が形成されていることとしてもよい。
【０００９】
この構成によれば、制御回路基板において、接着面から部品が突出していても、非接触ＩＣカードリーダ装置の厚さを増すことなく、薄型化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態に係る非接触ＩＣカードシステムについて、図面を用いて説明する。
＜第１実施形態＞
（システム構成）
非接触ＩＣカードシステムは、図１に示すように、質問器２と、応答器３とを含んで構成される。
【００１１】
応答器３は、非接触ＩＣカードであって、通信に用いる固有ＩＤである識別番号を保持している。
質問器２は、応答器３と通信を行う非接触ＩＣカードのリーダ装置であり、部屋の入口の施錠可能なドア付近に設置され、通信により応答器３が保持している識別番号を取得し、取得した識別番号が、予め保持している識別番号と一致した場合に、前記ドアを解錠し、応答器３の所持者の入室を許可する。
（質問器２）
質問器２は、図１に示すように、リーダ制御回路１１０と、変調回路１２０と、ＲＦ送信回路１３０と、復調回路１４０と、ＲＦ受信回路１５０と、アンテナ１６０とを含んで構成される。
【００１２】
リーダ制御回路１１０は、応答器３から識別番号を取得するための質問信号を生成し、当該質問信号を符号化して変調回路１２０へ送信する。
変調回路１２０は、搬送波を前記質問信号で変調してＲＦ送信回路１３０へと送信する。
ＲＦ送信回路１３０は、前記質問信号をアンテナ１６０を介して、応答器３に対し送信する。
【００１３】
ＲＦ受信回路１５０は、応答器３から、アンテナ１６０を介して応答信号を受信し、復調回路１４０へ送信する。
復調回路１４０は、受信した応答信号を復調してリーダ制御回路１１０へと送信する。
リーダ制御回路１１０は、復調回路１４０から応答信号を受信すると、前記応答信号を復号して、予め保持してある識別番号と比較し、一致している場合に、前記ドアを解錠する。
（応答器３）
応答器３は、図１に示すように、制御回路２１０と、記憶回路２２０と、変調回路２３０と、復調回路２４０と、電源生成回路２５０と、アンテナ２６０とを含んで構成される。
【００１４】
電源生成回路２５０は、アンテナ２６０を介して受信する信号による相互誘導を利用し、応答器３の内部で使用する起電力を生成し、応答器３内の他の回路に電源供給を行う。
復調回路２４０は、アンテナ２６０を介して、質問器２から受信した質問信号を復調して制御回路２１０へ送信する。
制御回路２１０は、復調回路２４０から質問信号を得た場合に、記憶回路２２０に記憶されてある識別番号を含む応答信号を生成し、変調回路２３０へ送信する。
【００１５】
変調回路２３０は、制御回路２１０から受信した応答信号を変調し、質問器２からアンテナ２６０を介して受信する搬送波の無変調区間に重畳して、アンテナ２６０を介して質問器２へ返信する。
（質問器２の主要部の基板構成）
次に、質問器２の基板の構成について図２を用いて説明する。
【００１６】
質問器２は、図２（ａ２）、（ｂ２）に示すように、リーダ回路基板１００と、磁性体シート１６２と、アンテナ基板１６１とが接着された構成を備えている。
図２（ａ２）は、質問器２をリーダ回路基板１００側から見た斜視図であり、図２（ｂ２）は、質問器２をアンテナ基板１６１側から見た斜視図である。
図２（ａ１）は、質問器２に係る接着する前の各基板を、図２（ａ２）と同様にリーダ回路基板１００側から見た斜視図であり、図２（ｂ１）は、質問器２に係る接着する前の各基板を、図２（ｂ２）と同様にアンテナ基板１６１側から見た斜視図である。
【００１７】
ここで、リーダ回路基板１００の面１００ａと面１００ｂとは表裏の関係にあり、アンテナ基板１６１の面１６１ａと面１６１ｂとは表裏の関係にあり、磁性体シート１６２の面１６２ａと面１６２ｂとは表裏の関係にある。
リーダ回路基板１００は、図２（ａ１）に示すように、面１００ａ上に、変調回路１２０と、ＲＦ送信回路１３０と、復調回路１４０と、ＲＦ受信回路１５０とを含んで構成される回路群１１が実装された基板である。
【００１８】
リーダ回路基板１００は、金属箔による配線パタンを多く含み、前記金属箔がアンテナ基板方向から放射される磁界を遮断する。
アンテナ基板１６１は、図２（ｂ１）に示すように、面１６１ｂ上に、アンテナ１６０に相当するアンテナパタン１２がプリントされた基板である。
磁性体シート１６２は、板状に成形された磁性体であり、図２（ａ２）、図２（ｂ２）に示すように、面１６２ａが、リーダ回路基板１００の面１００ｂと、絶縁性の接着剤を用いて接着され、磁性体シート１６２における面１６２ｂが、アンテナ基板１６１における面１６１ａと接着されている。
【００１９】
ここで、アンテナパタン１２と、リーダ回路基板１００のＲＦ送信回路１３０及びＲＦ受信回路１５０とは、接着後に銅線等を用いて配線してもよいし、磁性体シート１６２に、面１６２ａから面１６２ｂへの貫通孔を設けておき、当該貫通孔に通した銅線を用いて配線してもよい。
以上述べた通り、質問器２は、複数の基板が接着されて一体に成形されたものであるので、従来に比べ、薄型化、小型化できる。
＜第２実施形態＞
第２実施形態は、第１実施形態におけるリーダ回路基板１００を、リーダ回路基板１０１に置き換えたものである。以下、リーダ回路基板１０１について説明する。
【００２０】
リーダ回路基板１０１は、多層基板であり、図３（ａ１）に示すように、多層のうちの一層は、銅箔など同一の金属で構成された導電層（以下、ベタの導電層という。）１６３である。
導電層１６３は、電源パタンとして用いられており、また、アンテナパタン１２から磁性体１６２を挟んで所定の距離の位置に配置され、アンテナパタン１２と導電層１６３の間隔は所定距離に保った状態でアンテナ共振周波数を設定している。
【００２１】
この構成では、配設施工時に周囲金属製部品の存在に因る共振周波数の変化ひいてはアンテナ放射磁界強度に係る損失など、アンテナへの悪影響を抑えやすくなる。
また、導電層１６３を電源パタンとして用いているので、別途金属板を用いる必要がなくなり、コストの低減が期待できる。
また、周辺の金属板とアンテナコイルとの干渉が防止されるので、リーダ装置の取り付け場所を、周辺の金属板の配置を鑑みることなく、自由に設置できる。
＜第３実施形態＞
第２実施形態では、導電層１６３は、電源パタンとして用いられていることから、電源パタンを通じてリーダ回路基板１０１の制御回路等に雑音成分が回り込んでしまう可能性があるが、第３実施形態は、当該問題を解決するものである。
【００２２】
第３実施形態は、第２実施形態におけるリーダ回路基板１０１を、リーダ回路基板１０２に置き換えたものである。
リーダ回路基板１０２においては、図４（ａ１）（ｂ１）に示すように、リーダ回路基板１０２におけるベタの導電層１６３を、他層と電気的に絶縁されたベタの導電層１６４に置き換える。
【００２３】
このように構成すると、ベタの導電層１６４がシールドとなって、アンテナ１６１から放射される送信磁界を遮断し、また導電層１６４は電気的に絶縁されているため、当該雑音成分がリーダ回路基板１０２内の回路へと回り込むことは無くなり、制御回路に流れる信号等に雑音成分が重畳するのを防ぐことが出来る。
＜第４実施形態＞
第４実施形態は、第１実施形態のリーダ回路基板１００をリーダ回路基板１０３に置き換え、磁性体シート１６２を磁性体シート１６５に置き換えたものである。
【００２４】
リーダ回路基板１０３は、面１０３ｂ（リーダ回路１００における面１００ａに相当）上に部品１３が突出している点がリーダ回路基板１００と異なる。
また、磁性体シート１６５は、図５（ａ１）に示すように、リーダ回路基板１０３と接着する面１６５ａに、接着すると部品１３の位置に対応し、部品１３を覆う大きさの凹部１４が設けられている。
【００２５】
図５（ａ３）は、質問器２を図５（ａ２）に示す、点Ａ、点Ａ’、点Ｂ’、点Ｂを通る平面で切った場合の断面図である。図５（ａ３）に示すように、磁性体シート１６５に設けられた凹部１４により、突出した部品１３が覆われている。
この構成によれば、リーダ回路基板１０３における磁性体面側である面１０３ｂに部品を突出して配置する場合にも、質問器２の大きさを維持することができる。
＜変形例＞
なお、本発明を上記の実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
以下のような場合も本発明に含まれる。
（１）リーダ回路基板１００について、基板の面１００ａ上に回路群１１が実装されることしていたが、これに限らない。
【００２６】
例えば、リーダ回路基板１００の基板が多層基板である場合には、基板内部の層に回路が形成されていてもよいし、基板の面１００ｂ上にも回路が実装されていてもよい。
（２）上記実施形態において、多層のうちの一層を電源パタンとして用いられるとしたが、グランド（ＧＮＤ）パタンとして用いてもよい。また、導電層１６３として、銅箔板を用いることとしたが、アルミニウム板等、他の材料を用いても良い。
（３）リーダ回路基板１０３は、面１０３ｂ上に部品１３が突出していることとしていたが、突出しているものは部品に限るものではない。
【００２７】
例えば、リーダ回路基板１０３が凸部を持つ形状であり、接着したときに、前記凸部に対応する位置に、前記凸部を覆う大きさの凹部を磁性体シート１６５に設けてもよい。
（４）上記実施形態及び上記変形例をそれぞれ組み合わせるとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態における質問器と応答器の内部構造を示すブロック図である。
【図２】質問器の基板構造を示す図である。
【図３】導電層を含む多層基板を用いた質問器の基板構造を示す図である。
【図４】絶縁された導電層を含む多層基板を用いた質問器の基板構造を示す図である。
【図５】磁性体シートに凹部を設けた質問器の基板構造を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
２  質問器
３  応答器
１１  回路
１３  部品
１４  凹部
１００  リーダ回路基板
１０１  リーダ回路基板
１０２  リーダ回路基板
１０３  リーダ回路基板
１６１  アンテナ基板
１６２  磁性体シート
１６３  導電層
１６４  導電層
１６５  磁性体シート
【図１】
0004807050.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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