(57)【要約】【課題】  リーダライタ装置のアンテナと種々の非接触式ＩＣカードのアンテナとの位置関係を良好にすることができ、リーダライタ装置と種々の非接触式ＩＣカードとの良好な通信が可能となる。【解決手段】  所定の通信位置に搬送した非接触式ＩＣカードからの初期レスポンスの受信レベルがしきい値よりも低い場合、アンテナと非接触式ＩＣカードとの位置関係を変化させて初期レスポンスの受信レベルがしきい値以上になるようにしたものである。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信媒体を所定の位置に搬送する搬送手段と、
この搬送手段により所定の位置に搬送した前記無線通信媒体からの電波を受信するアンテナと、
このアンテナにより前記無線通信媒体から受信した電波から直流電圧を生成する生成手段と、
この生成手段により生成した直流電圧の値と予め設定されているしきい値と比較する比較手段と、
この比較手段による比較の結果として前記生成手段により生成した直流電圧の値が前記しきい値よりも小さい場合、前記無線通信媒体と前記アンテナとの相対的な位置を調節する調整手段と、
を具備したことを特徴とするデータ通信装置。
【請求項２】
前記調整手段は、前記生成手段により生成した直流電圧の値が前記しきい値よりも小さい場合、前記アンテナに対する前記無線通信媒体の位置を調節するものである、ことを特徴とする前記請求項１に記載のデータ通信装置。
【請求項３】
前記調整手段は、前記生成手段により生成した直流電圧の値が前記しきい値よりも小さい場合、前記無線通信媒体に対する前記アンテナの位置を調節するものである、ことを特徴とする前記請求項１に記載のデータ通信装置。
【請求項４】
さらに、前記しきい値を無線通信媒体に応じて設定する設定手段を有する、ことを特徴とする前記請求項１に記載のデータ通信装置。
【請求項５】
前記調整手段により前記無線通信媒体と前記アンテナとの相対的な位置を調整しても前記生成手段により生成した直流電圧の値が前記しきい値以上とならない場合、前記無線通信媒体との通信がエラーであることを報知する報知手段を具備することを特徴とする前記請求項１に記載のデータ通信装置。
【請求項６】
無線通信媒体を所定の位置に搬送する搬送手段と、
この搬送手段により所定の位置に搬送された無線通信媒体へ初期コマンドを送信し、その初期コマンドに対する初期レスポンスを受信するアンテナと、
このアンテナにより受信した初期レスポンスからその受信レベルを示す直流電圧を生成する生成手段と、
この生成手段により生成した直流電圧の値と予め設定されているしきい値と比較する比較手段と、
この比較手段による比較の結果として前記生成手段により生成した直流電圧の値が前記しきい値よりも小さい場合、前記無線通信媒体と前記アンテナとの相対的な位置を調節する調整手段と、
前記比較手段による比較の結果として前記前記生成手段により生成した直流電圧の値が前記しきい値以上である場合、前記アンテナにより受信した初期レスポンスを解読するデータ処理手段と、
このデータ処理手段により初期レスポンスが解読できなかった場合、前記調整手段による前記無線通信媒体と前記アンテナとの相対的な位置の再調整を行う再調整手段と、
前記データ処理手段により初期レスポンスが解読できた場合、前記無線通信媒体とのデータ通信を行う通信処理手段と、
を具備することを特徴とするデータ通信装置。
【請求項７】
前記再調整手段により前記無線通信媒体と前記アンテナとの相対的な位置を再調整しても前記データ処理手段により初期レスポンスが解読できなかった場合、前記無線通信媒体との通信がエラーであることを報知する報知手段を具備することを特徴とする前記請求項６に記載のデータ通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、非接触式ＩＣカードなどの無線通信媒体を所定の通信位置に搬送して無線通信媒体との無線通信を行う自走式の非接触式ＩＣカード用リーダライタなどのデータ通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自走式の非接触式カード用リーダライタ装置などのデータ通信装置は、無線通信媒体としての非接触式ＩＣカード（無線カード）を受け入れて所定の通信位置に搬送し、その通信位置においてリーダライタ装置と非接触式ＩＣカードとの無線通信を行うようになっている。上記のような従来のリーダライタ装置では、リーダライタ装置のアンテナと非接触式ＩＣカードのアンテナとの位置関係は固定である。しかしながら、非接触式ＩＣカードは、多種多様な仕様のものが存在している。これらの種々の非接触式ＩＣカードは、それぞれが多種多様なアンテナ特性を有している。このため、従来のリーダライタ装置では、非接触式ＩＣカードのアンテナとリーダライタアンテナとの位置関係（非接触式ＩＣカードのアンテナ特性）によっては、通信が不可能となるものがある。従って、従来の技術では、１つのリーダライタ装置が多種多様なアンテナ特性を有する種々の非接触式ＩＣカードとの通信を可能とすることが困難である。
【０００３】
例えば、リーダライタ装置と非接触式ＩＣカードとの互いのアンテナ同調回路が、ある周波数に単同調しているとする。一般的には、リーダライタ装置のアンテナコイルと非接触式ＩＣカードのアンテナコイル間の距離は数ミリ〜１０ミリ程度であるため、互いのアンテナコイルが丁度重なり合ったときや近傍な時、相互誘導作用による結合（複同調）にて同調点がずれる現象が発生する。これは、互いのアンテナコイルが電磁的結合がもっとも強くなったときに生じるものであり、同調周波数が両サイドにずれてしまうため、近傍での通信を行う上で無視できない。このような場合、データの送受信信号に歪み等が生じて通信が困難となることがあるという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明は、多種多様なアンテナ特性を有する種々の非接触式ＩＣカードとの通信が可能なリータライタ装置を実現することが困難であるという問題点を解決するものであり、種々の非接触式ＩＣカードとの良好な通信が可能なデータ通信装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明のデータ通信装置は、無線通信媒体を所定の位置に搬送する搬送手段と、この搬送手段により所定の位置に搬送した前記無線通信媒体からの電波を受信するアンテナと、このアンテナにより前記無線通信媒体から受信した電波から直流電圧を生成する生成手段と、この生成手段により生成した直流電圧の値と予め設定されているしきい値と比較する比較手段と、この比較手段による比較の結果として前記生成手段により生成した直流電圧の値が前記しきい値よりも小さい場合、前記無線通信媒体と前記アンテナとの相対的な位置を調節する調整手段とを有する。
【０００６】
この発明のデータ通信装置は、無線通信媒体を所定の位置に搬送する搬送手段と、この搬送手段により所定の位置に搬送された無線通信媒体へ初期コマンドを送信し、その初期コマンドに対する初期レスポンスを受信するアンテナと、このアンテナにより受信した初期レスポンスからその受信レベルを示す直流電圧を生成する生成手段と、この生成手段により生成した直流電圧の値と予め設定されているしきい値と比較する比較手段と、この比較手段による比較の結果として前記生成手段により生成した直流電圧の値が前記しきい値よりも小さい場合、前記無線通信媒体と前記アンテナとの相対的な位置を調節する調整手段と、前記比較手段による比較の結果として前記前記生成手段により生成した直流電圧の値が前記しきい値以上である場合、前記アンテナにより受信した初期レスポンスを解読するデータ処理手段と、このデータ処理手段により初期レスポンスが解読できなかった場合、前記調整手段による前記無線通信媒体と前記アンテナとの相対的な位置の再調整を行う再調整手段と、前記データ処理手段により初期レスポンスが解読できた場合、前記無線通信媒体とのデータ通信を行う通信処理手段とを有する。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、多種多様なアンテナ特性を有する種々の非接触式ＩＣカードとの良好な通信が可能なデータ通信装置を提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
この発明を実施するための最良の形態について図面を参照しつつ説明する。
【０００９】
この発明のデータ通信装置は、無線通信により無線通信媒体としての非接触式ＩＣカードへのデータの書込み処理あるいは非接触式ＩＣカードからのデータの読取処理を実現するものである。
【００１０】
まず、この発明のデータ通信装置が処理の対象とする無線通信媒体としての非接触式ＩＣカードＣについて説明する。
【００１１】
図１は、非接触式ＩＣカードＣの構成例を示すブロック図である。
【００１２】
図１に示すように、非接触式ＩＣカードＣは、ＣＰＵ１、コプロセッサ２、メモリ３、変復調部４、電源生成部５、および送受信アンテナ部６などにより構成されている。例えば、これらの機能を実現する各部１〜５は、上記送受信アンテナ部６を除いて、１つのＩＣチップ内に格納され、非接触式ＩＣカードＣの筐体内に埋め込まれる。
【００１３】
上記ＣＰＵ１は、非接触式ＩＣカードＣ全体の制御を司るものである。上記ＣＰＵ１は、各種のデータ処理や当該非接触式ＩＣカードＣの全体的な制御などを行う。上記コプロセッサ２は、各種データの暗号化を行うものである。上記メモリ３は、各種データを記憶するものである。例えば、上記メモリ３は、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリにより構成される。
【００１４】
上記変復調部４は、外部へ送信する送信データを変調したり、外部から受信した受信データを復調したりする。上記電源生成部５は、当該非接触式ＩＣカードの動作用の電源電圧を生成するものである。例えば、上記電源生成部５は、上記送受信アンテナ部６により受信した電力波を整流回路にて整流、平滑することにより安定化された直流電圧を生成して各部に動作電圧として供給する。上記送受信アンテナ部６は、ループアンテナなどにより構成され、電波の送受信を行うものである。
【００１５】
次に、無線通信媒体としての非接触式ＩＣカードＣとのデータ通信（書込み処理、読取処理）を行うデータ通信装置の構成について説明する。
【００１６】
図２は、上記データ通信装置としてのリーダライタ装置１０の構成例を示すブロック図である。
【００１７】
上記リーダライタ装置１０は、非接触式ＩＣカードＣとの無線通信を行うことにより非接触式ＩＣカードＣへのデータの書込み処理及び非接触式ＩＣカードＣからのデータの読取処理を行うものである。また、上記リーダライタ装置１０は、非接触式ＩＣカードＣを受け入れて所定の位置に搬送し、所定の位置に搬送した非接触式ＩＣカードＣとの無線通信を実行するようになっている。このため、上記リーダライタ装置１０は、自走式非接触式ＩＣカード用リーダライタとも称する。
【００１８】
図２に示すように、上記リーダライタ装置１０は、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、モータドライバ１４、モータ１５、ＲＦユニット１６、アンテナ部１７、アンテナ部駆動機構１８、カード搬送機構１９、受入口２０、外部インターフェース２１、および表示装置２２などを有している。
【００１９】
上記ＣＰＵ１１は、リーダライタ装置１０全体の制御を司るものである。上記ＲＯＭ１２は、上記ＣＰＵ１１により実行される制御プログラムや制御データなどが記憶されている。上記ＲＡＭ１３は、作業用のデータを一時的に保持するメモリである。
【００２０】
上記モータドライバ１４は、各部の駆動用のモータ１５を駆動制御するものである。上記モータドライバ１４は、上記ＣＰＵ１１からの制御信号に基づいて上記モータ１５の駆動を制御するようになっている。上記モータ１５は、上記モータドライバ１４により駆動される。上記モータ１５の駆動力は、図示しないギアなどを介して上記アンテナ部駆動機構１８及び上記カード搬送機構１９に伝達されるように構成されている。これにより、上記モータ１５は、上記ＣＰＵ１１によるモータドライバ１４の制御に基づいて上記アンテナ部駆動機構１８及びカード搬送機構１９を動作させるようになっている。
【００２１】
上記ＲＦユニット１６は、上記アンテナ部１７内のアンテナ１７ａによる電波の送受信を行うことにより電波による非接触式ＩＣカードＣとの無線通信を行うユニットである。上記アンテナ部１７は、電波の送受信を行うアンテナ１７ａを有するユニットである。上記アンテナ部１７は、上記アンテナ部駆動機構１８によりアンテナ１７ａの位置が移動するように構成されている。図２に示す例では、上記アンテナ部１７は、上記アンテナ部駆動機構１８により図中に示すＹ方向に移動するようになっている。
【００２２】
上記アンテナ部駆動機構１８は、図示しないローラやギアなどにより構成され、上記モータ１５からの駆動力により上記アンテナ部１７を移動させるようになっている。上記アンテナ部駆動機構１８は、上記ＣＰＵ１１の制御に基づいてアンテナ部１７を移動させるようになっている。
【００２３】
なお、本実施の形態では、図２に示すように、上記アンテナ部駆動機構１８はアンテナ部１７をＹ方向に移動させるものとして説明するが、上記アンテナ部駆動機構１８は、Ｙ方向だけでなく任意の方向にアンテナ部１７を移動させるようにしても良い。
【００２４】
上記カード搬送機構１９は、搬送ローラやギアなどにより構成され、上記受入口２０に投入された非接触式ＩＣカードＣを取込み、取り込んだ非接触式ＩＣカードＣを所定の通信位置（アンテナ部１７に対応する位置）へ搬送するものである。上記カード搬送機構１９は、上記モータ１５からの駆動力により非接触式ＩＣカードＣを搬送するようになっている。
【００２５】
また、上記カード搬送機構１９は、上記受入口２０に投入された非接触式ＩＣカードＣを取込んで所定の通信位置へ搬送する機能ととともに、所定の通信位置へ搬送した非接触式ＩＣカードＣを移動させる機能も有している。図２に示す例では、上記カード搬送機構１９は、非接触式ＩＣカードＣを図中に示すＸ方向に移動するようになっている。
【００２６】
なお、本実施の形態では、図２に示すように、上記カード搬送機構１９は非接触式ＩＣカードＣをＸ方向に移動させるものとして説明するが、上記カード搬送機構１９は、Ｘ方向だけでなく任意の方向に所定の通信位置の非接触式ＩＣカードＣを移動させるようにしても良い。
【００２７】
上記外部インターフェース２１は、ホストコンピュータなどの上位装置との通信を行うインターフェースである。上記外部インターフェース２１は、例えば、ＲＳ２３２Ｃのドライバなどにより構成され、上記ＣＰＵ１１と上記上位装置との通信を実現させるものである。上記表示装置２２は、報知手段として機能し、当該リーダライタ装置１０の操作者に対して種々の案内を報知するものである。
【００２８】
上記のような構成により上記リーダライタ装置１０と非接触式ＩＣカードＣとは、無線通信を実現している。
【００２９】
例えば、リーダライタ装置１０から非接触式ＩＣカードＣへデータを送信する場合、上記ＣＰＵ１１は、外部インターフェース２１を介して上位装置からデータの送信要求を受けて送信データを生成する。この送信データは、ＣＰＵ１１からＲＦユニット１６へ供給される。上記ＲＦユニット１６は、送信データを非接触式ＩＣカードＣへの通信信号に変調し、アンテナ１７ａを介して非接触式ＩＣカードＣへ発信する。
【００３０】
また、リーダライタ装置１０が非接触式ＩＣカードＣからデータを受信する場合、まず、上記アンテナ１７ａが非接触式ＩＣカードＣから出力された信号を受信信号として受信する。この信号は、非接触式ＩＣカードＣ内で信号処理したデータが非接触式ＩＣカードＣによって負荷変調方式で出力されたものである。上記アンテナ１７ａにて受信した信号は、アンテナ１７ａに接続されたＲＦユニット１６にてフィルタリング、増幅、復調され、ＣＰＵ１１へ供給される。これにより、上記ＣＰＵ１１は、ＲＦユニット１６から供給された非接触式ＩＣカードＣからの受信データを処理し、外部インターフェース２１を介して上位装置へ伝送する。
【００３１】
なお、非接触ＩＣカードＣとリーダライタ装置１０とは、例えば、副搬送波ｆ（たとえば、８４７ｋＨｚ）の周期で搬送波（たとえば、１３．５６ＭＨｚ）により位相変調された信号を電波で送受信するようになっている。
【００３２】
次に、上記アンテナ部駆動機構１８及び上記カード搬送機構１９の構成について詳細に説明する。
【００３３】
図３は、カード搬送機構１９周辺の構成例を示す図である。また、図４は、上記アンテナ部駆動機構１８周辺の構成例を示す図である。
【００３４】
図３に示すように、上記カード搬送機構１９は、ガイド部３１及び搬送ローラ３２などを有している。上記ガイド部３１は、上記受入口２０にて受け入れた非接触式ＩＣカードＣの搬送をガイドするものである。上記搬送ローラ３２は、上記受入口２０にて受け入れた非接触式ＩＣカードＣを図中のＸ方向に搬送するものである。上記搬送ローラ３２は、図示しないギアなどを介して上記モータ１５の駆動力により駆動する。また、上記搬送ローラ３２は、ＣＰＵ１１による制御に基づいて正転方向あるいは逆転方向に回転する機能を有している。このような構成によって、上記カード搬送機構１９は、非接触式ＩＣカードＣを移動させて、非接触式ＩＣカードＣとアンテナ部１７のアンテナ１７ａとの位置関係を変化させる。
【００３５】
なお、図３に示す例では、上記カード搬送機構１９は、非接触式ＩＣカードＣをガイド部３１により誘導されるＸ方向において移動させて非接触ＩＣカードＣとアンテナ１７ａとのＸ方向における位置関係を変化させるものとしたが、上記カード搬送機構１９は、Ｘ方向以外の方向に非接触式ＩＣカードＣを移動させて非接触式ＩＣカードＣとアンテナ１７ａとの位置関係を任意の方向において変化させるようにしても良い。
【００３６】
例えば、上記カード搬送機構１９が上記ＣＰＵ１１の制御に基づいて非接触式ＩＣカードをＸ方向だけでなくＹ方向にも移動させる機構とする。この場合、上記カード搬送機構１９により非接触ＩＣカードＣとアンテナ１７ａとのＹ方向における位置関係も変化させることができるため、上記アンテナ部駆動機構１８がアンテナ部１７をＹ方向に移動させる機構を省略するようにしても良い。
【００３７】
上記アンテナ部駆動機構１８は、図示しないギアやローラにより上記アンテナ部１７を図中のＹ方向に移動させるものである。上記アンテナ部駆動機構１８は、上記ＣＰＵ１１による制御に基づいて上記アンテナ部１７を移動させる。上記アンテナ１７ａを具備するアンテナ部１７は１つのユニットとして形成される。従って、アンテナ部１７のユニット全体が上記アンテナ部駆動機構１８によりＹ方向に移動することによりアンテナ１７ａの位置がＹ方向に移動するようになっている。このような構成によって、上記アンテナ部駆動機構１８は、上記アンテナ部１７を移動させ、非接触式ＩＣカードＣとアンテナ１７ａとの相対的な位置関係を変化させるようになっている。
【００３８】
なお、図４に示す例では、上記アンテナ部駆動機構１８は、アンテナ部１７をＹ方向において移動させて非接触ＩＣカードＣとアンテナ１７ａとのＹ方向における位置関係を変化させるものとしたが、上記アンテナ部駆動機構１８は、Ｙ方向以外の方向にアンテナ部１７を移動させて非接触式ＩＣカードＣとアンテナ１７ａとの位置関係を任意の方向において変化させるようにしても良い。
【００３９】
例えば、上記アンテナ部駆動機構１８が上記ＣＰＵ１１の制御に基づいてアンテナ部１７をＹ方向だけでなくＸ方向にも移動させる機構とする。この場合、上記アンテナ部駆動機構１８により非接触ＩＣカードＣとアンテナ１７ａとのＸ方向における位置関係も変化させることができるため、上記カード搬送機構１９が非接触式ＩＣカードＣをＸ方向に移動させる機構を省略するようにしても良い。
【００４０】
次に、非接触式ＩＣカードＣから電波を受信した場合におけるリーダライタ装置１０内での処理について説明する。
【００４１】
図５は、上記アンテナ１７ａによる受信電波に対する処理を行う構成例を示す図である。また、図５では、主に、受信電波に対する処理を実現するためのＲＦユニット１６内の構成例を示している。
【００４２】
上記ＲＦユニット１６は、図５に示すように、フィルタ増幅器４１、検波器４２、全波整流器４３、比較器４４およびしきい値設定部４５などを有している。なお、図６は、アンテナ１７ａにより受信した信号の例を示す図である。また、図７は、図６に示すような信号を上記フィルタ増幅器４１により処理した場合の出力信号を示す図である。また、図８は、図７に示すような信号を上記検波器４２により処理した場合の出力信号を示す図である。また、図９は、図８に示すような信号を上記全波整流器４３により処理した場合の出力信号を示す図である。
【００４３】
上記フィルタ増幅器４１は、電圧を増幅するものである。上記フィルタ増幅器４１は、上記アンテナ１７ａにて受信した電波に基づく電圧を増幅する。例えば、上記アンテナ１７ａが図６に示すような波形の信号を受信したものとする。この場合、図６に示すような信号がフィルタ増幅器４１に与えられると、上記フィルタ増幅器４１は、与えられた信号を増幅する。これにより、上記フィルタ増幅器４１は、図７に示すような電圧波形の信号を上記検波器４２へ出力する。
【００４４】
上記検波器４２は、搬送波に示されている波形を包絡線検波により検出するものである。上記検波器４２は、上記フィルタ増幅器４１により増幅された信号波形から包絡線の波形を検出する。例えば、図７に示すような信号が検波器４２に与えられると、上記検波器４２は、与えられた信号に対して包絡線検波を行う。これにより、上記検波器４２は、図８に示すような波形の信号を上記全波整流器４３へ出力する。
【００４５】
上記全波整流器４３は、信号波形を全波整流するものである。上記全波整流器４３は、上記検波器４２により検出された電圧波形を全波整流する。例えば、図８に示すような信号が全波整流器４３に与えられると、上記全波整流器４３は、与えられた信号に対して全波整流を行う。これにより、上記全波整流器４３は、図９に示すような直流電圧を上記比較器４４へ出力する。
【００４６】
上記比較器４４は、２つの電気信号を比較するものである。上記比較器４４は、上記全波整流器４３から出力された電気信号（受信信号より生成した直流電圧）と上記しきい値設定部４５により設定されるしきい値としての電気信号（しきい値としての直流電圧）とを比較する。上記比較器４４による比較結果はＣＰＵ１１へ出力される。
【００４７】
上記しきい値設定部４５は、しきい値を設定するものである。上記しきい値設定部４５は、例えば、上記ＣＰＵ１１により設定されるしきい値に基づく電圧値を上記比較器４４にセットする。また、上記しきい値設定部４５は、予め設定されているしきい値（電圧値）を上記比較器４４にセットするようにしても良い。上記しきい値設定部４５により設定するしきい値は、例えば、処理対象とする非接触式ＩＣカードＣの仕様に応じてオペレータが操作部により設定するようにしても良い。
【００４８】
例えば、上記全波整流器４３から与えられた電圧値が上記しきい値設定部４５により設定されたしきい値としての電圧値よりも小さい場合、上記比較器４４は、ローレベル（「Ｌ」レベル）の信号を比較結果としてＣＰＵ１１へ出力する。上記全波整流器４３から与えられた電圧値が上記しきい値設定部４５により設定されたしきい値としての電圧値以上である場合、上記比較器４４は、ハイレベル（「Ｈ」レベル）の信号を比較結果としてＣＰＵ１１へ出力する。
【００４９】
上記ＣＰＵ１１では、上記比較器４４からの比較結果に基づいてモータドライバ１４によりモータ１５の駆動を制御する。また、上記しきい値をＣＰＵ１１で指定する場合、上記ＣＰＵ１１は、上記比較器４４からの比較結果に基づいてモータドライバ１４によりモータ１５の駆動を制御するとともに、上記しきい値設定部４５に対してしきい値を設定する。
【００５０】
次に、非接触式ＩＣカードＣとリーダライタ装置１０との通信における特性について説明する。
【００５１】
図１０は、非接触式ＩＣカードＣのアンテナ特性とリーダライタ装置１０のアンテナ特性とを示す図である。図１０に示す例では、リーダライタ装置１０のアンテナ特性は、周波数ｆ０に対して利得が最大となっている。また、非接触式ＩＣカードＣのアンテナ特性も周波数ｆ０に対して利得が最大となっている。つまり、図１０に示す例では、アンテナ単同調（同調周波数ｆ０に同調）を示している。
【００５２】
また、図１１は、アンテナ複同調を示す図である。
【００５３】
例えば、リーダライタ装置１０のアンテナ１７ａを構成するアンテナコイルと非接触式ＩＣカードＣの送受信アンテナ部６を構成するアンテナコイルの面積、形状が同一または均一な場合、リーダライタ装置１０のアンテナコイルと非接触式ＩＣカードＣのアンテナコイルが丁度重なり合ったとき（あるいは、近傍なとき）、相互誘導作用による結合（複同調）にて同調点がずれる現象（すなわち同調周波数ｆoが両サイドにずれてしまう特性）が発生する。
【００５４】
図１１に示すような現象が発生した場合、データ送受信信号に歪み等が生じることがあり、通信状態が悪化する。このような場合、リーダライタ装置１０のアンテナコイルと非接触式ＩＣカードＣのアンテナコイルとの位置関係を変化させると、通信状況が改善する。このため、本リーダライタ装置１０では、通信状態が悪い場合には非接触式ＩＣカードＣあるいはリーダライタ装置１０のアンテナ部１７を動かすことにより、リーダライタ装置１０のアンテナコイルと非接触式ＩＣカードＣのアンテナコイルとの位置関係を変化させて通信状況を良好にするようになっている。
【００５５】
次に、上記リーダライタ装置１０の動作について説明する。
【００５６】
図１２は、非接触式ＩＣカードＣを受け入れた際のリーダライタ装置１０の動作を説明するためのフローチャートである。
【００５７】
まず、上記受入口２０に非接触式ＩＣカードＣが挿入されると、上記リーダライタ装置１０のＣＰＵ１１は、モータドライバ１４によりモータ１５を正転させる。これにより、上記カード搬送機構１９は、上記受入口２０に挿入された非接触式ＩＣカードＣを所定の通信位置まで搬送する（ステップＳ１１）。
【００５８】
当該非接触式ＩＣカードＣを所定の通信位置まで搬送すると、上記リーダライタ装置１０のＣＰＵ１１は、上記ＲＦユニット１６により当該非接触式ＩＣカードＣを活性化（起動）させるためのキャリア（搬送波）を生成し、上記アンテナ１７ａにより発信する（ステップＳ１２）。
【００５９】
ここで、上記非接触式ＩＣカードＣでは、上記送受信アンテナ部６が上記リーダライタ装置１０から発信された送信キャリアを受信し、上記電源生成部５が上記送受信アンテナ部６にて受信した送信キャリアから電源電圧を生成する。上記電源生成部５にて生成した電源電圧が各部に供給されることにより、当該非接触式ＩＣカードＣは、活性化（起動）する。
【００６０】
また、当該非接触式ＩＣカードＣを活性化させるためのキャリアを発信した上記リーダライタ装置１０のＣＰＵ１１は、さらに、当該非接触式ＩＣカードＣへ初期コマンドを送信する（ステップＳ１３）。この初期コマンドは、当該非接触式ＩＣカードＣへ初期応答信号（レスポンス）を要求するものである。
【００６１】
上記キャリアにて活性化した非接触式ＩＣカードＣでは、上記リーダライタ装置１０からの初期コマンドを受信すると、上記ＣＰＵ１１により受信した初期コマンドに対する初期レスポンスとして所定のデータを生成し、上記変復調部４により初期レスポンスとしてのデータを変調し、上記送受信アンテナ部６により変調した初期レスポンスとしてのデータを送信する。例えば、初期レスポンスとしての信号は副搬送波ｆの周期で搬送波により位相変調された信号である。
【００６２】
なお、上記リーダライタ装置１０は、非接触式ＩＣカードからの初期レスポンスが解読できるまで（ステップＳ１９、ＹＥＳ）、あるいは、通信エラーと判定するまで（ステップＳ２１、ＮＯ）、一定間隔で初期コマンドを送信するようになっており、非接触式ＩＣカードでは受信した初期コマンドに対して初期レスポンスを常に返すようになっているものとする。
【００６３】
上記初期コマンドを送信したリーダライタ装置１０では、非接触式ＩＣカードＣの初期レスポンスを待つ。この状態において上記アンテナ１７ａが非接触式ＩＣカードＣからの初期レスポンスを受信すると、上記リーダライタ装置１０のＲＦユニット１６では、受信した初期レスポンスの受信レベル（初期レスポンスから得られた直流電圧の値）と設定されているしきい値と比較し、その比較結果をＣＰＵ１１へ出力する。
【００６４】
すなわち、上記ＲＦユニット１６では、受信した初期レスポンスを上記フィルタ増幅器４１により増幅し、上記検波器４２により包絡線検波を行い、上記全波整流器４３により直流電圧を生成する。例えば、初期レスポンスが副搬送波ｆの周期で搬送波により位相変調された信号である場合、上記ＲＦユニット１６では、上記検波器４２の包絡線検波にて得られた副搬送波ｆの周波数成分の振幅信号を全波整流器４３が全波整流して直流電圧を生成する。
【００６５】
さらに、上記ＲＦユニット１６では、上記全波整流器４３が生成した直流電圧の値（初期レスポンスの受信レベル）と上記しきい値設定部４５により設定されているしきい値とを上記比較器４４により比較する。これにより、上記初期レスポンスの受信レベルがしきい値よりも低い場合、上記比較器４４は、「Ｌ」レベルの信号を比較結果としてＣＰＵ１１へ出力する。また、上記初期レスポンスの受信レベルがしきい値以上である場合、上記比較器４４は、「Ｈ」レベルの信号を比較結果としてＣＰＵ１１へ出力する。なお、ここでは、上記しきい値設定部により設定されるしきい値は、予め設定されているものとする。
【００６６】
上記のような初期レスポンスの受信レベルとしきい値との比較において上記初期レスポンスの受信レベルがしきい値よりも低い場合、つまり、上記比較器４４の出力がＬレベルである場合（ステップＳ１４、ＮＯ）、上記ＣＰＵ１１は、上記モータドライバ１４にてモータ１５を正転または逆転させて上記カード搬送機構１９により当該非接触式ＩＣカードＣをＸ方向において移動させる。これにより、上記ＣＰＵ１１は、非接触式ＩＣカードＣとアンテナ１７ａとのＸ方向における位置関係を変化させる（ステップＳ１５）。
【００６７】
上記カード搬送機構１９により非接触式ＩＣカードＣをＸ方向に移動させつつ、上記ＣＰＵ１１は、当該非接触式ＩＣカードＣからの初期レスポンスが受信可能な状態となっている。この状態において上記アンテナ１７ａが非接触式ＩＣカードＣからの初期レスポンスを受信すると、上記リーダライタ装置１０のＣＰＵ１１は、上記ＲＦユニット１６の比較器４４からの信号が「Ｈ」レベルであるか否かを判断する（ステップＳ１６）。
【００６８】
上記ステップＳ１５及びＳ１６の処理は、上記ＣＰＵ１１が非接触式ＩＣカードＣからの初期レスポンスの受信レベルがしきい値以上となるまで非接触式ＩＣカードＣをＸ方向の移動可能範囲内で移動させる制御を行うものである。この場合、上記ＣＰＵ１１は、初期レスポンスの受信レベルがしきい値以上になった時点でモータ１５を停止することにより当該非接触式ＩＣカードＣの移動を停止させて位置を固定する。
【００６９】
当該非接触式ＩＣカードＣをＸ方向の移動可能範囲内で移動させても初期レスポンスの受信レベルがしきい値以上にならない場合（ステップＳ１６、ＮＯ）、つまり、上記比較器４４の出力が「Ｌ」レベルである場合、上記ＣＰＵ１１は、上記モータドライバ１４にてモータ１５を正転または逆転させて上記アンテナ部駆動機構１８により当該アンテナ部１７をＹ方向において移動させる。これにより、上記ＣＰＵ１１は、非接触式ＩＣカードＣとアンテナ１７ａとのＹ方向における位置関係を変化させる（ステップＳ１７）。
【００７０】
上記アンテナ部駆動機構１８によりアンテナ部１７をＹ方向に移動させつつ、上記ＣＰＵ１１は、当該非接触式ＩＣカードＣからの初期レスポンスが受信可能な状態となっている。この状態において上記アンテナ１７ａが非接触式ＩＣカードＣからの初期レスポンスを受信すると、上記リーダライタ装置１０のＣＰＵ１１は、上記ＲＦユニット１６の比較器４４からの信号が「Ｈ」レベルであるか否かを判断する。つまり、上記リーダライタ装置１０のＣＰＵ１１は、アンテナ部１７をＹ方向に移動させて受信した初期レスポンスの受信レベルがしきい値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１８）。
【００７１】
上記ステップＳ１７及びＳ１８の処理は、上記ＣＰＵ１１が非接触式ＩＣカードＣからの初期レスポンスの受信レベルがしきい値以上となるまで非接触式ＩＣカードＣをＹ方向の移動可能範囲内で移動させる制御を行うものである。この場合、上記ＣＰＵ１１は、初期レスポンスの受信レベルがしきい値以上になった時点でモータ１５を停止することによりアンテナ１７ａの移動を停止して位置を固定する。
【００７２】
なお、上記ステップＳ１５〜Ｓ１８の処理は、非接触式ＩＣカードＣのＸ方向への移動とアンテナ部１７のＹ方向への移動とランダムに行って、受信レベルがしきい値以上であるか否かを判断するようにしても良い。
【００７３】
上記ステップＳ１４、Ｓ１６、あるいはＳ１８で初期レスポンスの受信レベルがしきい値以上であると判断した場合、上記ＣＰＵ１１は、初期レスポンスとして受信したデータが解読できるか否かを判断する（ステップＳ１９）。
【００７４】
この判断により初期レスポンスが解読できたと判断した場合、上記リーダライタ装置１０のＣＰＵ１１は、当該非接触式ＩＣカードＣとの通信状態が確立されたものと判断し、データの書込み処理あるいはデータの読取処理などの通信処理を実行する（ステップＳ２０）。
【００７５】
当該非接触式ＩＣカードＣをＹ方向の移動可能範囲内で移動させても初期レスポンスの受信レベルがしきい値以上にならない場合、つまり、上記比較器４４の出力が「Ｌ」レベルである場合（ステップＳ１８、ＮＯ）、あるいは、上記ステップＳ１９で初期レスポンスが解読できないと判断した場合（ステップＳ１９、ＮＯ）、上記リーダライタ装置１０のＣＰＵ１は、上記ステップＳ１５からの処理がリトライ可能であるか否かを判断する（ステップＳ２１）。
【００７６】
上記ステップＳ２１の判断は、例えば、予めリトライ回数を設定しておき、そのリトライ回数に達するまで、上記のようなリトライを実行するようにすれば良い。また、予めリトライ可能な時間を設定しておき、そのリトライ可能な時間を超えるまでリトライを実行するようにしても良い。
【００７７】
なお、上記ステップＳ１９で初期レスポンスが解読できない場合には、初期レスポンスとしてのデータが正確に受信できなかった場合（通信不要であった場合）と初期レスポンスとしてのデータの内容自体が解読できない場合（通信仕様が不適合しない場合）とが有りうる。通信不良であった場合にはリトライして通信が可能となる場合があるが、通信仕様が不適合である場合にはリトライしても通信が不能である。従って、上記ステップＳ１９で初期レスポンスが解読できないと判断した場合には初期レスポンスが通信不良により解読不能となっているか、通信仕様の不適合により解読不能となっているかを判定し、上記ステップＳ２１において、初期レスポンスが解読できない場合にはリトライすると判断し、通信仕様が不適合である場合にはリトライしないと判断するようにしても良い。
【００７８】
上記ステップＳ２１でリトライを行うと判断した場合（ステップＳ２１、ＹＥＳ）、上記ＣＰＵ１１は、上記しきい値設定部４５によりしきい値の再設定し（ステップＳ２２）、上記ステップＳ１５からの処理を再度実行する。ここでは、上記しきい値設定部４５により再設定されるしきい値は、上記ＣＰＵ１１により決定され、例えば、リトライ回数に応じて設定されるものとする。
【００７９】
また、上記ステップＳ１９で初期レスポンスが解読できないと判断した場合には現在のしきい値よりも高いしきい値を再設定するようにしても良い。これは、正常にデータが受信できなかったために初期レスポンスが解読できない場合には受信レベルを高くする（しきい値を高くする）と、初期レスポンスが正常に解読できる可能性が高くなるからである。
【００８０】
また、上記ステップＳ１８で受信レベルがしきい値よりも低いと判断した場合には通信可能な受信レベルの範囲において現在のしきい値よりも低いしきい値を設定するようにしても良い。これは、初期レスポンスの受信レベルが現在のしきい値よりも低くても、その受信レベルでリーダライタ装置１０と非接触式ＩＣカードと通信が可能となる可能性があるためである。但し、しきい値が通信可能な最低限の受信レベルに設定されている場合にはそれ以上しきい値を低くすることができないため、その場合にはしきい値（通信可能な最低限のレベル）を変更せずにリトライを行うようにする。
【００８１】
なお、ここでは、しきい値を変化させてリトライを実行する場合の動作について説明するが、上記しきい値は予め一意に設定されるものであっても良い。この場合、しきい値の再設定（しきい値の変更）は行わなくとも良く、上記ステップＳ２２は省略される。これは、しきい値が一定であっても、上記ステップＳ１５からの処理を繰り返し実行すると、その間にリーダライタ装置１０から与えられるキャリアによって当該非接触式ＩＣカードＣ内で生成する電源電圧のレベルが向上し、初期レスポンスの受信レベルが高くなることがあるからである。
【００８２】
また、上記ステップＳ２１でリトライが不可であると判断した場合（ステップＳ２１、ＮＯ）、上記ＣＰＵ１１は、当該非接触式ＩＣカードＣとの通信が不可（非接触式ＩＣカードＣとのアクセスが不可能）であると判断し、当該非接触式ＩＣカードＣを上記受入口２０より排出する（ステップＳ２２）。この際、上記ＣＰＵ１１は、上記表示装置２２に通信エラーである旨を表示し、非接触式ＩＣカードＣとの通信が不能であることを利用者に報知する。
【００８３】
上記のように、本実施の形態では、所定の通信位置に搬送した非接触式ＩＣカードからの初期レスポンスの受信レベルが設定されているしきい値よりも低い場合、アンテナと非接触式ＩＣカードとの位置関係を変化させて初期レスポンスの受信レベルがしきい値以上になるようにしたものである。
【００８４】
これにより、リーダライタ装置のアンテナと種々の非接触式ＩＣカードのアンテナとの位置関係を良好にすることができ、リーダライタ装置が種々の非接触式ＩＣカードとの良好な通信が可能となる。
【００８５】
例えば、リーダライタ装置のアンテナと所定の通信位置にセットされた非接触式ＩＣカードのアンテナとの位置関係が電磁結合のマッチングによってデータの送受信信号に歪み等が生じてしまうような場合であっても、非接触式ＩＣカードＣからのレスポンスをモニタしながら良好な位置関係となるように非接触式ＩＣカード位置、またはリーダライタ装置のアンテナの位置を移動させることにより、リーダライタ装置と非接触式ＩＣカードとの良好な通信が可能となる。
【００８６】
また、非接触式ＩＣカードＣからの初期レスポンスが予め設定されているしきい値以上有った場合においても、リーダライタ装置が非接触式ＩＣカードからの初期レスポンスが解読できるまで、リーダライタ装置のアンテナと非接触式ＩＣカードのアンテナとの位置関係を変化させるようにしたものである。これにより、リーダライタ装置と種々の非接触式ＩＣカードと通信を確実に良好な状態で行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】この発明の実施の形態に係るデータ通信装置により処理される無線通信媒体としての非接触式ＩＣカードの構成を概略的に示す図である。
【図２】この発明の実施の形態に係るデータ通信装置としてのリーダライタ装置の構成を概略的に示すブロック図。
【図３】カード搬送機構周辺の構成例を示す図である。
【図４】アンテナ部駆動機構周辺の構成例を示す図である。
【図５】アンテナにより受信した信号に対する処理を行う構成を示す図である。
【図６】アンテナにより受信した信号の例を示す図である。
【図７】図６に示す信号をフィルタ増幅器により処理した場合の出力信号を示す図である。
【図８】図７に示す信号を検波器により処理した場合の出力信号を示す図である。
【図９】図８に示す信号を全波整流器により処理した場合の出力信号を示す図である。
【図１０】非接触式ＩＣカードのアンテナ特性とリーダライタ装置のアンテナ特性との例を示す図である。
【図１１】アンテナ複同調の例を示す図である。
【図１２】非接触式ＩＣカードＣを受け入れた際のリーダライタ装置１０の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００８８】
Ｃ…非接触式ＩＣカード（無線通信媒体）、１０…リーダライタ装置（データ通信装置）、１１…ＣＰＵ（データ処理手段、通信処理手段、制御手段）、１４…モータドライバ、１５…モータ、１６…ＲＦユニット（生成手段、比較手段）、１７…アンテナ部、１７ａ…アンテナ、１８…アンテナ部駆動機構（調整手段）、１９…カード搬送機構（搬送手段、調整手段）、２０…受入口、２１…外部インターフェース、２２…表示装置（報知手段）、４１…フィルタ増幅器、４２…検波器、４３…全波整流器、４４…比較器（比較手段）、４５…しきい値設定部（設定手段）
【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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【図１１】
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【図１２】
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