(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絶縁質の筐体と、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、導体性のループ状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、前記取付け部材を、前記ループ状の１個所が切り欠かれて形成されるループアンテナとして用い、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、平面視でループ形状を重ね合わせたときに互いに異なる１個所がそれぞれ切り欠かれて形成された複数の導体板が、絶縁層を介して、切り欠かれた一端が隣接する導体板と順次導通するように重ね合わされて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の非接触ＩＣカードリーダ装置。
【請求項３】
前記ループアンテナは導体板に切り込みが入れられてスパイラル状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の非接触ＩＣカードリーダ装置。
【請求項４】
前記ループアンテナは、前記切り込みが絶縁性材料により補強されていることを特徴とする請求項３に記載の非接触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絶縁質の筐体と、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、導体性のループ状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、前記取付け部材を、前記ループ状の１個所が切り欠かれて形成されるループアンテナとして用い、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。
【００１５】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の非接触ＩＣカードリーダ装置において、前記ループアンテナは、平面視でループ形状を重ね合わせたときに互いに異なる１個所がそれぞれ切り欠かれて形成された複数の導体板が、絶縁層を介して、切り欠かれた一端が隣接する導体板と順次導通するように重ね合わされて形成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の非接触ＩＣカードリーダ装置において、前記ループアンテナは導体板に切り込みが入れられてスパイラル状に形成されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の非接触ＩＣカードリーダ装置において、前記ループアンテナは、前記切り込みが絶縁性材料により補強されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
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、製造の容易化とコストの低減を図りながら、壁面に取り付けた場合に取付け部材一体アンテナの壁からの突出を小さくすることができる。
【００２０】
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、さらなる製造の容易化とコストの低減を図りながら、任意ターン数のループアンテナに構成することで、一層の性能の向上を図ることができる。
【００２１】
請求項３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、さらなる製造の容易化、コストの低減を図りながら、壁面に取り付けた場合に取付け部材一体アンテナの壁からの突出を小さくすることができ、任意ターン数のループアンテナに構成することで高性能にできる。
【００２２】
請求項４に係る発明によれば、請求項３に記載の非接触ＩＣカードリーダ装置の効果に加え、強度を保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。
（第一の実施形態）
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１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正面図、図４はその取付け部材の正面図である。
【００２４】
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を格納する絶縁性の筐体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。ループアンテナ２は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り、取付け部材６に一体的に形成されている。
【００２５】
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。
【００２６】
取付け部材６は筐体５を固定して壁に取り付けるために関係する部材で、取付け枠とも称され、中央部が開口している。この開口に面して中心側に付勢する係止部材８が設けられ、アンテナが形成される導体板でループアンテナ２と一体化されている。そして、一体化された取付け部材６は、図４に示すように、切り欠き６ａが設けられてループアンテナが形成され、切り欠かれて形成された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。そして、筐体５を取付け部材６の開口に嵌合して固定する。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。本発明において、導体板は導電性を有する板状部材であればよく、特に制限はないが、取り付け枠等の取付け部材に加工できるものが好ましい。
【００２７】
上記のように構成したＩＣカードリーダ１は、絶縁性の筐体５が金属性の取付け部材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がれて、所定の壁９面に取り付けられる。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。
【００２８】
本実施例のようにＩＣカードリーダを構成することで、導体板のみ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取付け部材一体アンテナを作成できるので、製造の容易化、コストの低減を図ることができる。また、単一の導体板から構成されるため、取付け部材一体アンテナを薄くすることができ、壁９面に取り付けた場合に取付け部材一体アンテナの壁９面からの突出を小さくすることができる。
（第二の実施形態）
図５は、本発明に係るＩＣカードリーダのループアンテナと取付け部材の他の例を示す斜視図、同図（a）は斜め上側から見た斜視図、同図（ｂ）は導体板を順次導通させる状態を示す斜視図である。本実施例のＩＣカードリーダのループアンテナと取付け部材とは複数の導体板より一体に形成されている点で上記実施例のループアンテナ（取付け部材）と相違している。本実施例のＩＣカードリーダのループアンテナと取付け部材において、上記実施例と同様な作用をなす部分については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２９】
図５に示すように、本実施例のＩＣカードリーダのアンテナ２は取付け部材１３と一体をなし、一箇所が切り欠かれてループ状に形成された導体板１４が絶縁層１５を介して複数枚（４枚）貼り合わされて形成されている。各導体板１４の切欠き部１４ａの位置はそれぞれ一定寸法ずつ異なる位置に設けられている。各導体板１４のループの一端を隣り合う層の導体板のループの一端とを互いに順次スルーホール等の導電部材１６により導通させる。最外面の導通板１４の他端でリード線１１にそれぞれ接続している。絶縁層１５は隣接する導体板１４間に設けられ、複数の導体板１４は順次導電部材１６により導通され、複数巻きからなるループアンテナを形成している。
【００３０】
本実施例のように構成した取付け部材一体アンテナは、設置時に周囲構造物の影響によりループアンテナの共振周波数がずれてアンテナ特性が劣化してしまうのを、貼り合わせる導体板の枚数によりループアンテナのリアクタンス値および共振周波数を変化させることにより、周囲構造物の影響を無くして最適なアンテナ特性を得ることができる。その結果、ＩＣカードリーダの性能の向上を図ることができる。
（第三の実施形態）
図６は、本発明に係るＩＣカードリーダのループアンテナと取付け部材の他の例を示す正面図である。本実施例のＩＣカードリーダのループアンテナと一体化された取付け部材一体アンテナは、スパイラル状に切り込みが設けられた導体板より形成されている点で、上記実施例のループアンテナと相違している。本実施例のＩＣカードリーダのループアンテナと取付け部材において、上記実施例と同様な作用をなす部分については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３１】
図６に示すように、本実施例のＩＣカードリーダのアンテナは取付け部材１７と一体をなし、切り込み部１８ａが導体板１８に設けられることによって、スパイラル状にループアンテナ２が形成される。そして、スパイラル状の導体板１８の端部にはそれぞれリード線１１が接続されている。なお、図６では導体板１８を略３ターンのスパイラル形状としているが、切込みの形状はこれに限定するものではなく、任意のターン数のスパイラル形状とすることができる。
【００３２】
本実施例のようにスパイラル状の導体板により、ループアンテナの機能と取付け枠の機能を併せ持つアンテナを作成できるので、さらなる取付け部材一体アンテナを薄くすることができ、壁面に取り付けた場合に取付け部材一体アンテナの壁面からの突出を小さくすることができる。また、更なる製造の容易化、コストの低減を図ることができる。
【００３３】
図７は、本発明に係るＩＣカードリーダのループアンテナと取付け部材のさらに他の例を示す正面図である。本実施例のＩＣカードリーダのループアンテナ一体の取付け部材は、切り込みが絶縁性接着剤により補強された導体板から一体的に形成されている点で、図６に示す実施例のループアンテナと相違している。本実施例のＩＣカードリーダのループアンテナと取付け枠において、上記実施例と同様な作用をなす部分については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３４】
図７に示すように、本実施例のＩＣカードリーダのアンテナは取付け部材１９と一体をなし、切り込み部１８ａが導体板１８に設けられることによって、スパイラル状にループアンテナ２が形成される。さらに、この切り込み１８ａに絶縁性接着剤２０が満たされることにより補強されている。スパイラル状の導体板１８の端部にはそれぞれリード線１１が接続されている。絶縁性接着剤２０としては、エポキシやウレタン等の電子、電気分野で通常使用される絶縁性の接着剤が用いられる。
【００３５】
この実施例のように構成した場合には、ループアンテナと取付け部材の機能を併せ持つ取付け部材一体アンテナを作成するので、製造の容易化、コストの低減を図ることができる。また、切り込み部を絶縁性接着剤で接着しているため、壁面に固定した時に強度を保つことができる。さらに、任意ターン数のループアンテナに構成することで高性能にできる。
【００３６】
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、筐体の前面部を取付け部材と化粧パネルで構成する例で説明したが、いわゆるベース等筐体を固定する部材と別に化粧パネル等を固定する部材を有する等上述の説明と異なる構成としてもよい。また、導体板の積層数、切り込みによるスパイラル形状おターン数や切り込みの形状は上述の実施例に限定するものではなく、任意のターン数のスパイラル形状としてもよいし、さらに複数枚を積層してもよい。また、コイルを取付け部材に巻き付けてループアンテナを形成してもよいし、取付け部材に貼り付けたり、挟み込んで接着したり、一体成形したりして取付け部材とループアンテナを一体化したものとしてもよい。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でもかまわない。
【００３７】
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】
【００３８】
【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正面図である。
【図５】取付け部材一体アンテナの他の例の斜視図、同図（ａ）は上側からの斜視図、同図（ｂ）は切り込み側の斜視図である。
【図６】取付け部材一体アンテナのさらに他の例の正面図である。
【図７】取付け部材一体アンテナのさらに他の例の正面図である。
【符号の説明】
【００３９】
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（導体板）
６ａ  切り欠き
７  化粧パネル
９  壁
１１  リード線
１３，１７、１９  取付け部材
１４，１８  導体板
【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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