(57)【要約】【課題】  接触と非接触のデュアルインターフェースＵＩＭを装着でき、液晶ディスプレイを備えるＵＩＭリーダライタにおいて、電源となる２次電池を電磁誘導式充電器により、充電可能にする。【解決手段】  本発明の液晶ディスプレイ付きＵＩＭリーダライタ１は、ＩＳＯ７８１６−２、ＩＳＯ７８１６−３で規定する接触、ＩＳＯ１４４４３で規定する非接触インターフェースを備えるＵＩＭを着脱可能に装着し、（１）液晶ディスプレイと、（２）非接触交信用の捲線アンテナコイルと、（３）接触端子板と、（４）前記液晶ディスプレイ表示および駆動に使用される二次電池と、を有しているＵＩＭリーダライタにおいて、前記二次電池は当該液晶ディスプレイ付きＵＩＭリーダライタが外部装置と非接触交信している以外の場合に、当該アンテナコイルを介して電磁誘導式充電器により、充電可能にされていることを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＳＯ７８１６−２、ＩＳＯ７８１６−３で規定する接触、ＩＳＯ１４４４３で規定する非接触インターフェースを備えるＵＩＭを着脱可能に装着し、
（１）液晶ディスプレイと、（２）非接触交信用の捲線アンテナコイルと、（３）ＵＩＭ用接触端子板と、（４）前記液晶ディスプレイ表示および駆動に使用される二次電池と、を有しているＵＩＭリーダライタにおいて、前記二次電池は当該液晶ディスプレイ付きＵＩＭリーダライタが外部装置と非接触交信している以外の場合に、当該捲線アンテナコイルを介して電磁誘導式充電器により、充電可能にされていることを特徴とする液晶ディスプレイ付きＵＩＭリーダライタ。
【請求項２】
液晶ディスプレイ付きＵＩＭリーダライタの充電時には、切換スイッチの操作により、ＵＩＭの非接触インターフェース接続が切断されることを特徴とする請求項１記載の液晶ディスプレイ付きＵＩＭリーダライタ。
【請求項３】
ＵＳＢコネクタをさらに備えることを特徴とする請求項１記載の液晶ディスプレイ付きＵＩＭリーダライタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接触、非接触両機能を有するＵＩＭを着脱可能に装着し、液晶ディスプレイを有するＵＩＭリーダライタであるが、特に、液晶ディスプレイの表示および駆動用の二次電池が、電磁誘導方式の充電器により充電可能にされているＵＩＭリーダライタに関する。
このようなＵＩＭリーダライタは、第１に施設、交通機関等の非接触ゲート管理や非接触ショッピング等の決済取引に使用でき、第２に、液晶ディスプレイに各種情報を表示させることができるので、そのような情報表示が求められる媒体、例えば、各種取引の記録表示、定期券や乗車券、各種施設入場券等に好適に用い得るものである。またさらに、ＵＳＢコネクタを備えれば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等のアクセス権限認証用途にも使用できるものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＳＯ７８１６−２、ＩＳＯ７８１６−３で規定される接触と、ＩＳＯ１４４４３で規定する非接触インターフェースを備えるＩＣカードが実用されている。
また一方、ＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス）接触とのデュアルインターフェースのＩＣカードが開発されている（特許文献１）。ＵＳＢインターフェースを持つＩＣカードは、パソコンなどのＵＳＢ対応機器との接続を容易にし、社員証カードなどでネットワークアクセス用ＩＤカードとして注目されはじめている。
【０００３】
他方、携帯電話には小型のＳＩＭやＵＩＭ、ＵＳＩＭカードと呼ばれるセキュリティＩＤモジュールが組み込まれてきていて、日本でも最新の携帯電話機には組み込まれて既に実用化されている。
ＵＩＭ（Ｕｓｅｒ  Ｉｄｅｎｔｉｔｙ  Ｍｏｄｕｌｅ）は、携帯電話会社が発行する契約者情報を記録した小型のＩＣカードであって、携帯電話機に組み込んで利用者の識別に使用する。ＵＩＭは、例えば、アメリカのｃｄｍａ２０００携帯電話機に差し込んで国際ローミングサービスを受けるといった使用方法が考えられている。
【０００４】
本願出願人は、先に、ＩＳＯ７８１６−２、ＩＳＯ７８１６−３で規定される接触と、ＩＳＯ１４４４３非接触のインターフェースを備えるＵＳＢコネクタ付きＳＩＭホルダーについて、特許文献２において提案している。
また、特許文献３、特許文献４においては、液晶ティスプレイ付きＳＩＭリーダライタについて提案している。
【０００５】
図５は、液晶ディスプレイ付きＳＩＭリーダライタを示す図であって、図５（Ａ）は、斜視図、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
図５（Ａ）のように、液晶ディスプレイ付きＳＩＭリーダライタ１Ｓは、本体表面に、液晶ディスプレイ４を有し、ＳＩＭ２が保有する各種の情報表示が可能である。また、左側にＵＳＢコネクタ２０を有し、右側にＳＩＭ２の挿入口１５を有している。ＳＩＭ２を段部１６に沿って挿入口１５から差し込みすることができる。ＵＳＢコネクタ２０を有する場合、ＳＩＭ２を装着した状態で、ＵＳＢコネクタ２０をＰＣ等に差し込みすれば、アクセス権限認証をすることができ、認証後はＰＣとの間でデータ授受を行う。
なお、ＬＥＤ表示１４は電源投入状態であるか否かを示し、スイッチボタン４１，４２は、電源のオン−オフや表示選択、動作決定等に使用される。
【０００６】
図５（Ｂ）のように、リーダライタの右側から挿入したＳＩＭ２は、Ｒ／Ｗ（リーダライタ）端子板１２の下側に固定されるようになっている。通常、ＳＩＭリーダライタ１Ｓは、上蓋部１８と下側ケース部１９とから構成され、図示してないが、その内部に非接触通信用のアンテナコイルやバッテリを有している。アンテナコイルは端子板１２を介して、ＳＩＭの接触端子板２ｔのＣ４，Ｃ８端子に接続するようにされている。
本発明の液晶ディスプレイ付きＵＩＭリーダライタも、外観や機能自体は、特許文献４のＳＩＭリーダライタ１Ｓと同様のものである。
なお、本明細書においては、ＳＩＭよりも使用されることが多くなってきているＵＩＭを発明の名称に用いているが、ＵＩＭはＳＩＭと同等の機能のものである。従って、本明細書において、ＵＩＭとは、ＳＩＭやＵＳＩＭ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  ＳＩＭ）を含む小型ＩＣカードを総称して表現するものとする。
【０００７】
本願発明のＵＩＭリーダライタはバッテリの充電を、電磁誘導方式により無端子充電することを特徴としている。このような充電方式に関しても、特許文献５〜特許文献８等の先行文献がある。特許文献５は、一次電池（乾電池）とコンデンサを電源とする非接触ＩＣカードに関し、コンデンサに非接触で充電しようとするものである。
特許文献６は、「充電式非接触ＩＣカードシステム」に関し、交流磁界エネルギーから電力を取り出し、充電式電池に充電させるシステムを提案している。
特許文献７は、「非接触ＩＣカード」に関し、アンテナコイルから得られる電力がＩＣカードとして可動可能か否かを検出し、動作状態を切換する非接触型ＩＣカードを提案している。特許文献８は、「電磁誘導式充電装置、被充電電子機器及び電動歯ブラシ」に関するものである。
【０００８】
【特許文献１】特表２００２−５２５７２０号公報
【特許文献２】特願２００２−２８４８２５号
【特許文献３】特願２００３−０４６６５６号
【特許文献４】特願２００３−０４６６５７号
【特許文献５】特開平８−６９５１３号公報
【特許文献６】特開平１０−３０７８９８号公報
【特許文献７】特開２０００−９０２２１号公報
【特許文献８】特開平９−１９０７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の特許文献５〜特許文献８のように、無端子で充電する技術には、非接触型ＩＣカードや電動歯ブラシ、腕時計等の分野に多いが、本願発明のように、液晶ディスプレイ付きＵＩＭリーダライタに適用した例は見られない。
非接触型ＩＣカードの場合は、外部の非接触通信機器と通信する機会は極めて短時間に限られ、その間に、液晶ディスプレイ表示に使用できるような十分な電力を充電することは実際上、困難と考えられる。ＵＩＭのような小型カード場合は特に、カード内に微小アンテナを設けても効率的な充電はさらに困難である。
そこで、ＵＩＭリーダライタの場合は、一般的には、電源に乾電池等の一次電池を使用するか、二次電池を使用してＡＣアダプタで充電することになる。
【００１０】
しかし、一次電池を使用する場合は、頻繁な電池交換が必要になり、使用済み電池を廃棄することによる環境面での問題を生じる。ＡＣアダプタの場合は、重く嵩ばり持ち運びに不便で価格が高価であるほか、ＵＩＭリーダライタに充電用端子が必要になる問題がある。充電用端子は、端子が外部に露出しているため、その端子の接触部の汚れ、酸化、腐蝕、摩擦、破損等による接触不良が発生する問題が生じる。
そこで、本願発明者は、一次電池やＡＣアダプタを用いずに、液晶ディスプレイ付きＵＩＭリーダライタが備えている捲線アンテナコイルを利用して電磁誘導方式により、バッテリ（二次電池）を充電することを研究して本発明の完成に至ったものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するための本発明の要旨は、ＩＳＯ７８１６−２、ＩＳＯ７８１６−３で規定する接触、ＩＳＯ１４４４３で規定する非接触インターフェースを備えるＵＩＭを着脱可能に装着し、（１）液晶ディスプレイと、（２）非接触交信用の捲線アンテナコイルと、（３）ＵＩＭ用接触端子板と、（４）前記液晶ディスプレイ表示および駆動に使用される二次電池と、を有しているＵＩＭリーダライタにおいて、前記二次電池は当該液晶ディスプレイ付きＵＩＭリーダライタが外部装置と非接触交信している以外の場合に、当該捲線アンテナコイルを介して電磁誘導式充電器により、充電可能にされていることを特徴とする液晶ディスプレイ付きＵＩＭリーダライタ、にある。
【００１２】
上記において、液晶ディスプレイ付きＵＩＭリーダライタの充電時には、切換スイッチの操作により、ＵＩＭの非接触インターフェース接続が切断される、ようにするのが好ましい。また、液晶ディスプレイ付きＵＩＭリーダライタは、ＵＳＢコネクタを備えていてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の液晶ディスプレイ付きＵＩＭリーダライタは、ＩＳＯ１４４４３非接触通信機能のための捲線アンテナコイルを備えており、専用の充電器を用いて、当該アンテナコイルを利用して、電磁誘導方式により二次電池に充電できるので、液晶ディスプレイの長時間の表示が可能である。
本発明の液晶ディスプレイ付きＵＩＭリーダライタは、充電の際、接続コードや充電用端子を必要としないので、断線や接触不良を生じることがない。
また、充電用端子を用いないので、水濡れし易い環境においても充電することができる。さらに、汚れや端子の水濡れ等に伴う腐蝕や不具合を生じることがない。
充電時と非充電時の状態が、切換スイッチの操作により分離できるようにされていれば、非接触通信時に過剰電流を充電するような複雑な回路構成を採用する必要がなく、回路を単純化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の液晶ディスプレイ付きＵＩＭリーダライタ（以下、「ＵＩＭリーダライタ」とする。）について図面を参照して説明する。
図１は、本発明のＵＩＭリーダライタのブロック図、図２は、充電器に接続した場合の回路構成を示す図、図３は、ＵＩＭリーダライタを充電器で充電する状態を示す図、図４は、液晶ディスプレイの表示例を示す図、である。
【００１５】
図１のように、本発明のＵＩＭリーダライタ１は、ＵＩＭ２を着脱可能に装着し、ＵＩＭリーダライタを制御する制御用ＩＣチップ３を有している。制御用ＩＣチップ３は、ＣＰＵとメモリを有すると共に、ＩＳＯ７８１６ドライバ３１と液晶ディスプレイ駆動用の液晶ドライバ３２を有している。ただし、これらの全てが一体にＩＣチップ化されているものには限られない。ＵＩＭ２の信号は、ＵＩＭ用接触端子板１２とリレー８を介して制御用ＩＣチップ３に接続する。
【００１６】
ＵＩＭリーダライタが、ＵＳＢコネクタを有する場合には、ＰＣ等のＵＳＢポート３０に接続できる。ＵＳＢコネクタは、２本のデータピン（Ｄ＋，Ｄ−）と電力ピン２３およびアースピン２４を備えている。２本のデータピンは、ＵＳＢ７８１６変換ＩＣ１０に接続し、その信号は、ＵＳＢ／ＩＳＯ７８１６変換ＩＣ１０とリレー８を介して制御用ＩＣチップ３に伝達される。電力ピン２３からはバスパワーが供給される。すなわち、ＵＳＢコネクタが、ＰＣ等に接続している場合は、駆動用電源をＰＣ等から供給されるようにすることができる。
【００１７】
ＵＩＭ用接触端子板１２は、ＵＩＭ２が備える接触端子板２ｔの８端子と接続する構造を有している。ＵＩＭ用接触端子板１２は、予備端子となっているＣ４とＣ８端子が、ＵＩＭリーダライタのケーシング内の捲線アンテナコイル１１に接続している。
アンテナコイル１１は、ＩＳＯ１４４４３ＴｙｐｅＡ，Ｂに準拠した非接触通信を行うためのものである。これにより、ＵＩＭ２自体がアンテナコイルを持たない場合でも、当該アンテナコイル１１を通じて、非接触通信ができる。
ＵＩＭリーダライタ１は、液晶ディスプレイ４や制御用ＩＣチップ３等の駆動電源としてバッテリ（２次電池）７を備えている。バッテリ７には、リチウムイオン電池やリチウムポリマー電池を好ましく使用できる。リチウム二次電池であれば、３．３〜３．５Ｖ程度の電圧を供給できることから、ＩＣチップを駆動する電力供給にあたって好ましい。
【００１８】
捲線アンテナコイル１１は、上記のように、非接触通信を行うためのものであるが、本発明のＵＩＭリーダライタ１では、同時に充電器から充電する際の受電コイルの役割をする特徴がある。また、ＵＩＭリーダライタ１は、切換スイッチ９を有している。アンテナコイル１１が充電のために用いられる場合は、ＵＩＭ２の非接触インターフェースが切断されて、充電制御回路６を経てバッテリ７に接続する。非充電の常態時には、ＵＩＭ２に接続するようにされている。切換スイッチ９は、人為的に切り換えるものであってもよいが、充電器に使用した場合にのみ、構造的にまたは電気的に自動に、バッテリ７に接続するように切り換えられるものが好ましい。
【００１９】
スイッチボタン４１は、電源のオン−オフ、スイッチボタン４２は、表示選択や動作決定のために用いられる。液晶ディスプレイ４は、ＵＩＭ２のＩＣチップが保持する情報をスイッチボタン４２の操作により順次表示するようにされている。
液晶ディスプレイ４には、ドットマトリクスタイプの反射型カラー液晶表示を採用でき、図形表示も可能である。液晶ディスプレイ４の厚みは、１．０ｍｍ〜１．５ｍｍ程度となる。表示面積は、幅２０〜３０ｍｍから長さ４０〜７０ｍｍ程度のものにできる。
【００２０】
ＵＩＭリーダライタ１を充電器５に接続した場合は、図２のようになる。
充電器５は、商用電源を用いるもので、例えば、電源部５１と電磁誘導回路５２とタイマ５３と本体検出手段５４を備えている。本体検出手段５４は、本体であるＵＩＭリーダライタ１が装着されたことを検出する手段であり、タイマ５３は、本体検出手段の検出信号によりリセットされ、かつスタートして、設定時間の間、動作信号を電磁誘導回路に送信する。電磁誘導回路５２はトランスや給電コイル５５を含み、動作信号を受けている間、交流磁界を発生する。
【００２１】
充電器５に接続した場合は、切換スイッチ９はＵＩＭ用接触端子板１２からオフされるので、捲線アンテナコイル１１は充電制御回路６に接続する。アンテナコイル（受電コイル）１１は充電器５から放射された交流磁界を検出し交流電圧を発生させる。充電制御回路６では、アンテナコイル１１で得た交流を、二次電池７に蓄積する。
【００２２】
充電が開始されると、ＵＩＭリーダライタ１の受電コイル（捲線アンテナコイル１１）に交流電圧が誘起される。この受電コイルの交流を充電制御回路６を介して、バッテリ７に充電する。充電制御回路６は、交流を整流する整流器６１と、整流して得られる直流を、バッテリ７の充電条件を満足させるためのバッテリチャージャ６２を備えている。
ＵＩＭリーダライタ１が充電器５から脱着された場合は、充電器５の前記本体検出手段５４が脱着を検出して電源をオフする。
バッテリ７には、充電検知部１３（図１参照）が接続していて、充電電荷量を電圧（その他の要素でもよい）にて検知し、充電電荷量に応じた信号を制御用ＩＣチップ３に送信し、液晶ディスプレイ４に表示する。
【００２３】
なお、非充電時において、ＵＩＭリーダライタ１が図示しない外部リーダライタと交信し信号を得る際は、切換スイッチ９は、ＵＩＭ用接触端子板１２に常態として接続するようにされている。この場合には、受信信号はＵＩＭ用接触端子板１２を介して、ＵＩＭ２に送信される。
ＵＩＭ２は、信号をデータに変換する受信部２ｒ、変換されたデータをメモリに格納して処理するマイクロプロセッサ２ｍと、マイクロプロセッサ２ｍで生成したデータを変換して送信する送信部２ｓを有していて、それぞれ必要な処理を行う。
【００２４】
図３は、ＵＩＭリーダライタを充電器で充電する状態を示す図であって、図３（Ａ）は斜視図、図３（Ｂ）は、平面からの透視図、図３（Ｃ）は、図３（Ａ）のＡ−Ａ線概略断面図、である。
液晶ディスプレイ付きＵＩＭリーダライタ１は、ポリカーボネート樹脂等の射出成形による上蓋部１８と下側ケース部１９とからなっている。ＵＩＭ２は、上蓋部１８と下側ケース部１９間に開口する挿入口１５から挿入して、接触端子板１２の下面で停止し、接触端子板１２のコンタクトピンとＵＩＭ２の接触端子２ｔとが接触する。
アンテナコイル１１はケーシングの上蓋部１８や下側ケース部１９の内周等に沿うように配線できるが、図３の場合、充電器５の給電コイル５５との結合度合いを高めるため、充電器５と接する下側ケース部１９内に設けられている。
【００２５】
この捲線アンテナコイル１１は、例えば、ＵＩＭリーダライタ１の回路基板１７の下面に、矩形リング状に巻いて配置される。このアンテナ線は、直径０．３ｍｍ程度の被覆銅線を用い、８回巻き（８ターン）程度にすることができる。
対応する充電器５側の給電コイル５５は、その外形が当該受電コイル（アンテナコイル１１）を囲む形状にするのが、コイル間の結合度合いを高めて好ましい。
【００２６】
ＵＩＭリーダライタ１を充電器５で充電する場合は、図３のように、充電器５上にＵＩＭリーダライタ１を載置する。ＵＩＭ２は装着していない状態であってもよい。
充電器５には、ＵＩＭリーダライタ１を、１〜２ｍｍ程度の深さで嵌合するように凹部が設けられていて、当該凹部内にＵＩＭリーダライタ１を嵌め込んだ際に、給電コイル５５とアンテナコイル（受電コイル）１１間が最も接近した状態になる。
この状態で、充電器５の電源部に商用電源を入れれば、給電コイル５５から電磁波が放射され、給電コイルと受電コイルが電磁結合し、受電コイル（捲線アンテナコイル１１）に交流電圧が誘起される。
【００２７】
非接触ＩＣカードの交信周波数には、１３．５６ＭＨｚが採用されるが、充電の際には異なる周波数を採用してもよい。
近年の低消費電力化の流れに沿って部品は低駆動電圧化されているため、制御用ＩＣチップ３、液晶ディスプレイ４、その他のシステム負荷に対する供給電圧としては、３．３Ｖ程度が確保されればよい。
【００２８】
図４は、液晶ディスプレイの表示例を示す図である。図４の表示は、メニュー選択画面であって、（１）Ｅｄｙ（電子マネー）残高、（２）Ｓａｆｅｔｙ  Ｐａｓｓチケット、（３）Ｓａｆｅｔｙ  Ｐａｓｓ残高の表示選択ができるようにされている。
バッテリの残量４ｂは、上部に配置されている。乾電池形状の枠内の矩形の形状で残量が表示されるが、前記充電検知部により残量が少なくなったことを検知した場合は、表示点滅させて、充電を促すようにすることもできる。また、充電時に充電の進捗状況を表示するようにもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のＵＩＭリーダライタの例を示すブロック図である。
【図２】充電器に接続した場合の回路構成を示す図である。
【図３】ＵＩＭリーダライタを充電器で充電する状態を示す図である。
【図４】液晶ディスプレイの表示例を示す図である。
【図５】液晶ディスプレイ付きＳＩＭリーダライタを示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１    ＵＩＭリーダライタ
２    ＵＩＭ，ＳＩＭ
２ｔ  接触端子板
３    制御用ＩＣチップ
４    液晶ディスプレイ
５    充電器
６    充電制御回路
７    バッテリ（２次電池）
８    リレー
９    切換スイッチ
１０    ＵＳＢ／ＩＳＯ７８１６変換ＩＣ
１１    アンテナコイル（受電コイル）
１２    ＵＩＭ用接触端子板
１３    充電検知部
１５    挿入口
１７    回路基板
１８    上蓋部
１９    下側ケース部
２０    ＵＳＢコネクタ
２３    電力ピン
２４    アースピン
３０    ＵＳＢポート
４１，４２    スイッチボタン
【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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