(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カードリーダ全体の動作を制御する本体制御部および送受信データの変復調を行う無線回路部とを格納する筐体と、非接触ＩＣカード又はアクティブタグとの通信を行うための交流磁界を発生するループアンテナと、金属性の枠体の中央部に設けられた開口周縁に前記筐体を係止保持する係止部材が形成された取付け部材とを有し、非接触ＩＣカード又はアクティブタグと非接触に通信を行う非接触ＩＣカードリーダ装置であって、
前記ループアンテナは絶縁材である磁性体層を介して前記取付け部材に積層され、当該取付け部材が、前記筐体を保持した状態で、前記筐体の前面側に位置するように、取り付け先である壁面に取り付けられてな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】
前記ループアンテナは誘電体基板に印刷又はエッチングにより導体パターンが形成されてなることを特徴とする請求項１記載の非接触ＩＣカードリーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣカードとの間において、非接触で通信を行うＩＣカードリーダ装置に関し、例えば入退室管理システム、自動改札システム、電子マネー等におけるＩＤカード、管理カード、定期券、回数券、キャッシュカード等の非接触式ＩＣカードとの間において、非接触で通信を行う非接触ＩＣカードリーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、壁面に埋め込んで取り付ける非接触ＩＣカードリーダ装置では、ＩＣカードと通信を行うためのループアンテナと、送受信データの変復調を行うと共に、カードリーダを制御する制御部と、これらを格納する筐体を有するものがある。そして、筐体を壁面に埋め込んで取り付けるための取付け部材を有すると共に，取付け部材を覆ってその前面を保護する化粧パネルを備えている。
【０００３】
上記のような非接触ＩＣカードリーダ装置においては、ＩＣカードとの通信を行うためのループアンテナは筐体内に設けている。しかも、取付け部材および化粧パネルのサイズに対して相対的に筐体のサイズを小さくしなければならないので、筐体内に格納するループアンテナのサイズもそれに従って小さくなってしまった。
【０００４】
ループアンテナのサイズはＩＣカードの読取り可能距離を決める重要な要素であり、ループアンテナのサイズが小さくなることにより、ＩＣカードの読取り可能距離が短くなってしまうという問題点がある。
【０００５】
また、取付け部材が金属等の導体の場合にはループアンテナから発生する交流磁界により、渦電流が発生しアンテナ特性を劣化させ、ＩＣカードの読取り距離が短くなってしまうという問題点もある。
【０００６】
また、美観上の観点からループアンテナを含む筐体は壁面からの突出をさけるために、取付け枠よりも後方に配置されるので、壁面からのＩＣカードの読取り距離が短くなってしまう原因となっている。
【０００７】
非接触ＩＣカードリーダ装置のアンテナの取り付け方法について、アンテナの位置関係が大きくずれることなく、安定的に維持するようにした技術として、例えば、特許文献１が提案されている。
【０００８】
特許文献１の非接触ＩＣカードリーダ装置は、送信アンテナから電磁波を送信し非接触ＩＣカードから送信された電磁波を受信アンテナで受信する。これらのアンテナのうち少なくとも一方はコイルとし、コイルを保持する絶縁性を有する基板と、コイルを基板に固定する取付手段を有している。取付け手段は基板の所定位置にコイルを固定するためのもので、コイルを横切って、基板のコイル配置位置に配設された透孔に係合し、コイルを所定位置に固定する。
【０００９】
また、壁面埋め込み式の非接触ＩＣカードリーダ装置のアンテナについて、アンテナの操作面側表面近傍の金属体がアンテナの通信可能な距離に影響を与えないようにした非接触ＩＣカードリーダ装置が知られている（例えば、特許文献２）。この特許文献２には、アンテナの操作面側表面近傍の金属性化粧部材によって読みとり距離に影響を与えないように、化粧部材に切り込みを入れるようにした技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１２６０３６公報
【特許文献２】特開平４−８６９７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記特許文献１の非接触ＩＣカードリーダ装置によれば、アンテナを効率よく固定できるようにしたことについて開示されている。しかし、特許文献１には、壁面に埋め込む非接触ＩＣカードリーダにおいてアンテナをできるだけ前面に出すことによって壁面からＩＣカードまでの通信可能距離をできるだけ延ばせるようにすることや、通信感度および通信可能距離をかせぐためにアンテナを大きくすることについては記載されていない。
【００１１】
また、特許文献２には、アンテナの操作面側表面近傍の金属性化粧部材によってＩＣカードを読み取り可能な距離（通信可能距離）に影響を与えないようにした非接触ＩＣカードリーダに関するもので、化粧部材に切り込みを付けた技術が開示されている。しかし、壁面からＩＣカードまでの通信可能距離をできるだけ延ばせるようにすることや、通信感度および通信可能距離をかせぐためにアンテナを大きくすることについては記載されていない。
【００１２】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであって、アンテナ特性の劣化を防ぐべく、壁面からＩＣカードまでの通信可能距離をできるだけ延ばせ、かつ、アンテナのサイズを大きくとれる非接触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】
【００１３】
本発明の請求項１に係る非接触ＩＣカードリーダ装置は、上述のような目的を達成するために、カードリーダ全体の動作を制御する本体制御部および送受信データの変復調を行う無線回路部とを格納する筐体と、非接触ＩＣカード又はアクティブタグとの通信を行うための交流磁界を発生するループアンテナと、金属性の枠体の中央部に設けられた開口周縁に前記筐体を係止保持する係止部材が形成された取付け部材とを有し、非接触ＩＣカード又はアクティブタグと非接触に通信を行う非接触ＩＣカードリーダ装置であって、前記ループアンテナは絶縁材である磁性体層を介して前記取付け部材に積層され、当該取付け部材が、前記筐体を保持した状態で、前記筐体の前面側に位置するように、取り付け先である壁面に取り付けられてなることを特徴とする。
【００１４】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の非接触ＩＣカードリーダ装置において、前記ループアンテナは誘電体基板に印刷又はエッチングにより導体パターンが形成されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の請求項１に係る非接触ＩＣカードリーダ装置によれば、アンテナを筐体よりも正面寸法が大きくて、前面に配置される取付け部材に設けるので、アンテナのサイズを大きくとれ、アンテナ特性の劣化を小さくでき、通信性能を向上させることができる。さらに、取付け部材を金属製としたので強度を確保できる。しかも、絶縁材である磁性体層を用いて周囲金属である取付け部材とループアンテナとのあいだの絶縁を可能としたので、周囲金属である取付け部材による電磁気的な余計な影響を防ぎ、一層の性能の向上を図ることができる。
【００１６】
請求項２に係る発明によれば、請求項１記載の非接触ＩＣカードリーダ装置の効果に加え、ループアンテナ部分を既存の安価な技術で容易に作製でき、非接触ＩＣカードリーダの製作が容易になり、さらなるアンテナ性能の向上とコストの低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明の最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る非接触ＩＣカードリーダ装置（以下、単にＩＣカードリーダともいう）の一実施例を示す分解斜視図、図２はそれを壁面に取り付けた状態の側面図、図３はその筐体の構成を示す断面側面図である。
【００１８】
図に示すように、本実施例のＩＣカードリーダ１は、ＩＣカード（図示していない）への給電および通信を行うためのループアンテナ２と、ＩＣカードリーダ全体の動作を制御する本体制御部３と、送受信データの変復調を行う無線回路部４と、本体制御部３および無線回路部４を格納する筐体５を有する。さらに、筐体５を壁９面に取り付けるためのアンテナ２と一体化した取付け部材６、化粧パネル（化粧板）７を有している。
【００１９】
ループアンテナ２は誘電体等の基板に印刷またはエッチングにより導体パターンが形成されまたは導体が巻かれて形成され、ＩＣカードに給電および通信を行うために交流磁界を発生する働きをするものである。そして、ループアンテナ２は取付け部材６である金属製のベースまたは取付け枠に磁性体基板８を介して積層されて接着され、ＩＣカードリーダ側の取付け部材６と一体的に形成されている。
【００２０】
本体制御部３はカードリーダ全体の動作を制御する部分であり、基板に設けられて筐体５内に格納されている。無線回路部４はループアンテナ２で送受信するデータの変復調を行うものであり、これも本体制御部３と同様に基板に設けられて筐体５内に格納されている。筐体５は略箱形をなし、基板に設けられた本体制御部３および無線回路部４を内部に格納し、取付け部材６に固定されて、その大部分は壁面の中に入り込んで設置される。
【００２１】
取付け部材６は、金属製の板材で形成され、筐体５を嵌合するために中央部が開口し、この開口に面して中心側に付勢する係止部材６ａが設けられている。そして、取付け部材６と一体化されたループアンテナ２のそれぞれの端部に、リード線１１が接続されて裏面側に導出されている。また、取付け部材６の対向する１対の辺には壁９に取り付ける挿通穴１０が設けられている。そして、この挿通穴１０にねじ１２を挿通し、壁９に取付け部材６を固定する。これにより、開口に嵌合した筐体５を壁に取り付ける。
【００２２】
上記のように構成したＩＣカードリーダ１は、筐体５が取付け部材６に嵌合され、取付け部材６が壁９面にねじ１２により固定され、更に取付け部材６の前面を覆って化粧パネル７が固定され、ねじなどが露出して見映えが悪くなるのを防ぐようにされている。
【００２３】
そして、ループアンテナに電流が流れることによりアンテナとして動作する。ＩＣカードをＩＣカードリーダ１の化粧パネル面にかざすと、ＩＣカードリーダから発する交流磁界により、ＩＣカードのアンテナに電流が流れて給電される。そして、ＩＣカードの制御回路が駆動され、記録されている情報信号が発せられ、ループアンテナ２により受信され、その情報信号を無線回路部４で分析し、本体制御部３で処理して、処理信号を出力する。
【００２４】
本実施例のようにＩＣカードリーダを構成することで、ループアンテナの機能と取付け部材の機能を併せ持つ金属製の取付け部材一体アンテナを作成できるので、強度の確保と製造の容易化、コストの低減を図ることができる。
【００２５】
図４はループアンテナ一体型の取付け部材の他の例を示す図で、同図（ａ）は分解斜視図、同図（ｂ）はその斜視図である。本実施例のループアンテナ一体型の取付け部材は、上記実施例とは絶縁層に磁性体層と誘電体層を介在させて積層した構成となる点で相違を有するが、共通する部分については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２６】
図４に示すように、取付け部材６は金属製板材で形成され、中央部が開口し、この開口に面して中心側に付勢する係止部材６ａが設けられ、導体が巻かれてなるループアンテナ２がベースに積層された磁性体層８を介して積層されて一体化されている。そして、取付け部材６と一体化されたループアンテナ２のそれぞれの端部に、リード線１１が接続されて裏面側に導出されている。リード線１１を裏面に引き出すには、磁性体層８および取付け部材６に孔（不図示）を開け、取付け部材６の孔にはリード線１１が絶縁されるように絶縁材を設け、リード線１１を磁性体層８および取付け部材６の孔に挿通してリード線１１を裏面に引き出す。このようにしてリード線１１の露出が見えず、見栄えが悪くならない。
【００２７】
この実施例のように構成した、ループアンテナ一体型の取付け部材は、ループアンテナと取付け部材の機能を併せ持つと共に、取付け部材のベース部を金属製としたことから強度の確保と製造コストの低減が図れる。また、ループアンテナと金属製ベースの間に磁性体層を設けたことから、アンテナ動作時に、アンテナの電流の向きを妨げる逆起電力を誘起するような渦電流が取付け部材に発生しアンテナ特性を劣化させてＩＣカードとの通信距離が短くなる不具合を、防ぐことができる。
【００２８】
なお、本発明においては、上述の例に限られず、容易に考えつく程度で変更することが可能である。例えば、ループアンテナは、線状導体により折り曲げられて形成されるものでもよい。また、ループアンテナと無線回路部との接続をリード線で行う例で説明したが他の接続方法によるものであってもよい。また、上記実施例では、筐体と取付け部材の固定を嵌合による例で説明しているが、これに限定するものではなく、ビス止め、粘着テープ等の他の手段を単独ででも併用ででもかまわない。
【００２９】
また、上記各実施形態では、ＩＣカードとして、非接触ＩＣカードリーダ装置の筐体のループアンテナから磁気磁束を高速で往復通過されることにより逆起電力を内部回路に生じてこの逆起電力を内部電源に使用するタイプを例示したが、これに限らず、ＩＣカードの内部電源はＩＣカード内蔵の電源によって自立生成されるものであってもよい。つまり、非接触ＩＣカードリーダ装置の本体制御部、無線回路部、ループアンテナは、ＩＣカードに電源供給せずに無線信号としての磁気磁束だけをＩＣカードに送出するものであってもかまわない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る非接触ＩＣカードリーダ装置の１実施例の分解斜視図である。
【図２】その側面図ある。
【図３】その筐体の構成を示す正面図である。
【図４】その取付け部材一体アンテナの他の例を示す図で、同図（ａ）は分解斜視図、同図（ｂ）は一体化した斜視図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  非接触ＩＣカードリーダ装置
２  ループアンテナ
３  本体制御部
４  無線回路部
５  筐体
６  取付け部材
６ａ  係止部材
７  化粧パネル
８  磁性体基板
９  壁
１１  リード線
【図１】
0004665645.tif 000002
【図２】
0004665645.tif 000003
【図３】
0004665645.tif 000004
【図４】
0004665645.tif 000005