(57)【要約】【課題】キー入力操作器をカードリーダ本体前面に設けた場合であっても、カードリーダ本体の前面側に内蔵されたアンテナから放射される交流磁界の影響をあまり受けずに、キー入力操作器に対する雑音信号を誘発することなく、正常にキー操作を検出することができる非接触ＩＣカードリーダを提供する。【解決手段】カードリーダ本体Ａの前面側にアンテナ１３を内蔵しており、アンテナを内蔵したＩＣカード２０との間で電磁誘導による通信を行って、ＩＣカード２０に記憶した情報を読み取るようにした通信制御手段１２と、認証情報を入力するためのキー入力操作器１６とを備えた非接触ＩＣカードリーダであって、キー入力操作器１６は、使用時には、本体Ａ前面より外方にある開位置に移動し、非使用時には、本体Ａ前面に復帰する閉位置に移動する構成にしている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カードリーダ本体の前面側にアンテナを内蔵しており、アンテナを内蔵したＩＣカードとの間で電磁誘導による通信を行って、ＩＣカードに記憶した情報を読み取るようにした通信制御手段と、認証情報を入力するためのキー入力操作器とを備えた非接触ＩＣカードリーダであって、
上記キー入力操作器は、使用時には、上記カードリーダ本体の前面より外方にある開位置に移動し、非使用時には、上記カードリーダ本体の前面に復帰する閉位置に移動する構成にしていることを特徴とする非接触ＩＣカードリーダ。
【請求項２】
請求項１において、
上記キー入力操作器の開閉位置を検知する開閉検知手段をさらに備えており、
上記通信制御手段は、上記開閉検知手段が上記キー入力操作器の開位置まで移動したことを検知したときに、上記ＩＣカードとの間での通信を許容し、閉位置まで移動したことを検知したときには通信を禁止する動作をなすことを特徴とする非接触ＩＣカードリーダ。
【請求項３】
カードリーダ本体の前面側にアンテナを内蔵しており、アンテナを内蔵したＩＣカードとの間で電磁誘導による通信を行って、ＩＣカードに記憶した情報を読み取るようにした通信制御手段と、認証情報を入力するためのキー入力操作器とを備えた非接触ＩＣカードリーダであって、
上記通信制御手段は、ＩＣカードに記憶した情報を読み取った後、キー入力操作のために必要な一定期間、ＩＣカードとの通信を中断することを特徴とする非接触ＩＣカードリーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、識別情報を記憶する非接触型ＩＣカードから、その識別情報を読み取るようにした非接触ＩＣカードリーダに関するもので、特にカードリーダ前面にキー入力操作器を設けた非接触ＩＣカードリーダに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図６には、入退室管理などに利用される非接触ＩＤシステムを構成する、非接触ＩＣカードリーダおよびＩＣカードのそれぞれの内部回路構成図を示している。
【０００３】
図６に示すように、カードリーダ１００は、以下の各回路の制御と符号化・復号化を行う制御回路部１１０と、送信データで搬送波の変調を行う変調回路部１２０と、所望の送信パワーまで増幅を行うＲＦ送信回路部１３０と、ＩＣカード２００からの返信信号を増幅し帯域制限を行うフィルタを内蔵するＲＦ受信回路部１５０と、ＩＣカード２００から返信される変調信号を復調する復調回路部１４０と、ＩＣカード２００と通信を行うためのアンテナ１６０と、暗証番号等を入力するためのテンキー１７０とを備えている。上記のテンキー１７０とアンテナ１６０を除く回路は回路基板に装備され、回路部１００ａを構成する。
【０００４】
また、ＩＣカード２００は、以下の各回路の制御と符号化・復号化を行うカード制御回路部２１０と、識別情報等を記憶するメモリ２２０と、カードリーダ１００からの質問信号を復調する復調回路部２４０と、カードリーダ１００からの信号に応答するデータで変調を行う変調回路部２３０と、内部で使用する電源を生成する電源生成回路部２５０と、カードリーダ１００と通信を行うためのアンテナ２６０とを備えている。
【０００５】
図７は、カードリーダ１００の構造を示した分解斜視図である。
【０００６】
図７に示すように、アンテナ１６０、回路部１００ａはケース１００ｃ内に収納され、化粧板１００ｂで覆われている。さらに化粧板１００ｂの表面、すなわちカードリーダ本体の前面側には、キー入力操作器を構成するテンキーシート１７０が取り付けられている。このテンキーシート１７０は、テンキー用ケーブル１７１で回路部１００ａに接続されている。
【０００７】
次に、非接触ＩＣカードリーダ１００に対して、利用者がＩＣカード２００をかざしたときの両者の動作について説明する。
【０００８】
カードリーダ１００は、制御回路部１１０で質問信号を生成するとともに符号化を行い、変調回路１２０にて変調し、ＲＦ送信回路１３０で増幅後、アンテナ１６０を介して、ＩＣカード２００に送信する。
【０００９】
ＩＣカード２００は、カードリーダ１００の送信信号をもとにして、内部で使用する電源を電源生成回路２５０にて生成する。電源生成回路２５０より電源が供給される復調回路２４０で質問信号を復調した後に、制御回路部２１０で復号化し質問信号を解読する。制御回路部２１０は、メモリ２２０に記憶している識別情報を含んだ応答信号を生成し、変調回路部２３０でカードリーダ１００からの無変調搬送波に対し変調を行い、アンテナ２６０を介してカードリーダ１００に信号を返信する。
【００１０】
次にカードリーダ１００は、ＲＦ受信回路部１５０、復調回路部１４０で返信信号を受信した後、制御回路部１１０内で復号化することによりＩＣカードを識別する。
【００１１】
さらに、カードリーダ１００側では、利用者にテンキー１７０から暗証番号を入力させることにより、本人確認のための二重の照合を行い、認証された後には、ドアロック解除などの承認動作を実行する。
【００１２】
つまり、この種の非接触ＩＤシステムは、カード照合に加えてテンキーによる暗証番号入力操作をさせることにより、セキュリティ機能を強化させたものである。
【００１３】
図８は、カードリーダ１００から発生する磁界の様子を模式的に示した図である。
【００１４】
（ａ）に示すように、カードリーダ１００に設けられたコイル型のアンテナ１６０に交流電流を流すと、電磁誘導により空中に高周波の交流磁界が発生する。カードリーダ１００にＩＣカード２００を対向させると、カード内のループアンテナ２６０がカードリーダ１００のアンテナ１６０からの交流磁界を受ける。交流磁界を受けたＩＣカード２００には交流電圧が発生し、これを直流に整流して、ＩＣを動作させるための電源となる。そして、その後、カードリーダ１００とＩＣカード２００との間で通信が行われる。
【００１５】
テンキーシート１７０を備えたカードリーダ（図７）の場合、テンキーシート１７０はカードリーダ本体の前面に配置されているため、位置関係は図８（ｂ）のようになる。つまり、ＩＣカード２００は、テンキーシート１７０を介して交流磁界を受けることになる。
【００１６】
すなわち、カードリーダ１００、ＩＣカード２００間の通信は、マトリクス回路１７２を内蔵したテンキーシート１７０を磁界が通過するように行われる。一方、図８（ｂ）に等価的に示すように、テンキーシート１７０では、キーが押下されると、マトリクス回路１７２に閉ループが形成される。
【００１７】
図９は、マトリクス回路１７２の具体的な回路構成を示す図である。図に示すように、ｅ〜ｇの入力端子とａ〜ｄの出力端子は直接接続されておらず、キー押下により接続される構成となっている。ｅ〜ｇの端子にスキャン信号が時分割で入力され、各々のタイミングでａ〜ｄの端子を監視し、どのキーが押されたかを判断する。各キーはキーが押されていないときはスイッチが閉じておらず、抵抗でプルアップされる端子ａ〜ｄは＋Ｖの電圧となり、キーが押されたときはスイッチが閉じることにより、スキャンしている間はＧＮＤレベルで検出される。
【００１８】
また、図８（ｂ）や図９で示すように、キーが押されている間は、端子ｅ〜ｇと端子ａ〜ｄとの間は閉ループを形成する。
【００１９】
図１０は、キーＯＮ／ＯＦＦ時の電圧レベルを示した図である。（ａ）はキーＯＮ／ＯＦＦ時の正常な電圧レベルを示しており、このＤＣ電圧変化により、キーが押されたことを検知することを可能としている。ところが、キーが押されると、カードリーダ１００から出力される磁界内でマトリクス回路１７２に閉ループが形成されるので、（ｂ）に示すように、図９の出力端子ａ〜ｄで検出する波形がノイズでくずされる。そのため、制御回路部１１０ではキーが押されたことを正常に検出できなくなり、テンキー操作時のコード信号を判別できないことがある。
【００２０】
なお、特許文献１には、通信信号成分の一部を除去するようにした非接触ＩＣカードリーダの技術が開示されている。
【特許文献１】特開平８−１１５３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明は、上述するような問題を解決すべく提案されたもので、その目的は、キー入力操作器をカードリーダ本体前面に設けた場合であっても、カードリーダ本体の前面側に内蔵されたアンテナから放射される交流磁界の影響をあまり受けずに、キー入力操作器に対する雑音信号を誘発することなく、正常にキー操作を検出することができる非接触ＩＣカードリーダを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の非接触ＩＣカードリーダは、カードリーダ本体の前面側にアンテナを内蔵しており、アンテナを内蔵したＩＣカードとの間で電磁誘導による通信を行って、ＩＣカードに記憶した情報を読み取るようにした通信制御手段と、認証情報を入力するためのキー入力操作器とを備えた非接触ＩＣカードリーダであって、キー入力操作器は、使用時には、カードリーダ本体の前面より外方にある開位置に移動し、非使用時には、本体前面に復帰する閉位置に移動する構成にしている。
【００２３】
請求項２では、請求項１において、キー入力操作器の開閉位置を検知する開閉検知手段をさらに備えており、通信制御手段は、開閉検知手段がキー入力操作器の開位置まで移動したことを検知したときに、ＩＣカードとの間での通信を許容し、閉位置まで移動したことを検知したときには通信を禁止する動作をなすことを特徴とする。
【００２４】
請求項３に記載の非接触ＩＣカードリーダは、カードリーダ本体の前面側にアンテナを内蔵しており、アンテナを内蔵したＩＣカードとの間で電磁誘導による通信を行って、ＩＣカードに記憶した情報を読み取るようにした通信制御手段と、認証情報を入力するためのキー入力操作器とを備えた非接触ＩＣカードリーダであって、通信制御手段はＩＣカードに記憶した情報を読み取った後、キー入力操作のために必要な一定期間、ＩＣカードとの通信を中断することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１に記載の非接触ＩＣカードリーダでは、キー入力操作器は、使用時には、カードリーダ本体前面の外方（開位置）に移動させることができるので、本体前面のアンテナから放射される高周波数磁束の影響が弱い位置で、認証情報をキー操作によって入力することができる。
【００２６】
そのため、キー操作時に、キー入力操作器に内蔵されたマトリクス回路に高周波数磁束の影響を受けることがないので、正常にキー操作を検出することができる。
【００２７】
請求項２では、キー入力操作器の開位置を検知したときに、ＩＣカードとの間の通信を許容し、キー入力操作器が本体前面に復帰する閉位置を検知したときには通信を禁止するようにしているので、キー入力操作器が開いたときの前面にキーを配置すれば、キー入力操作器が開位置に移動したときには、ＩＣカードからの情報の読み取りはなされるが、キー入力操作はできず、また、閉位置に移動したときには、ＩＣカードからの情報の読み取りはなされず、キー入力操作のみができる。そしてその結果、誤動作が未然に防止でき、消費電力も抑えることができる。
【００２８】
請求項３では、ＩＣカードに記憶した情報を読み取った後、キー入力操作のために一定期間、信号の送信を中断する構成としているので、磁界の発生しないその休止期間にテンキー操作を行うことができる。また、休止期間があるため消費電力も抑えることができる。
【００２９】
また、キー入力操作器の一辺がカードリーダ本体と開閉機構で接続されるようにすれば、開閉が容易であり、使用目的に応じて、簡単に取り付け、取り外しが行える。開閉機構としては、ヒンジ機構が最も簡単で望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について添付図面とともに説明する。以下に例示説明する非接触ＩＣカードリーダは、入退室管理や物品管理などで利用する非接触ＩＤシステムで用いられるものである。
【実施例１】
【００３１】
図１は、本発明の非接触ＩＣカードリーダの斜視図である。（ａ）はカードリーダの分解斜視図、（ｂ）は、本体前面に開閉可能に取り付けたキー入力操作器が開いた状態の全体図を示している。
【００３２】
カードリーダ本体Ａは、アンテナ１３、通信制御手段を構成し回路基板等で形成された回路部１２がケース１１内に収納され、化粧板１４で覆われたかたちで構成される。カードリーダ本体Ａの前面、つまり化粧板１４の表面には、マトリクス回路１６ａを内蔵しキー入力操作器を構成するキーシート１６が開閉可能に取り付けられている。このキーシート１６は、例えば、テンキーや、符号などを配列して構成され、回路部１２に信号線（不図示）で接続されている。
【００３３】
なお、非接触ＩＣカードリーダ１０およびＩＣカード２０のそれぞれの内部回路構成は図２に示すが、従来の構成と同様であるため、回路の構成および動作の説明を割愛する。
【００３４】
図１に示すように、暗証番号等の認証情報入力用に設けたキーシート１６とカードリーダ本体Ａとを、取り付け取り外しの容易なヒンジ等の開閉機構１５で開閉できるように接続しており、キー入力操作器１６上のキースイッチは、開いた状態で操作できるように配置されている。なお、図例では左側に開閉機構１５を設けているが、左右、上下のいずれの側を回転軸としてもよい。また、スライド式に開閉できるようにしてもよい。
【００３５】
すなわち、キーシート１６から入力操作する使用時には、キーシート１６をカードリーダ本体Ａの前面より外方にある開位置に移動でき、非使用時には、本体Ａの前面に復帰する閉位置に移動できるような構造であればよい。
【００３６】
このように、キーシート１６をカードリーダ本体Ａの前面に開閉可能に取り付け、開位置でのみキー操作（使用）できるようにしているため、カードリーダ本体Ａが磁界を出力している状態においても、磁束はマトリクス回路１６ａにより生成される閉ループを鎖交することなく、正常にキー操作を検出することができる。
【実施例２】
【００３７】
図３には、本発明の非接触ＩＣカードリーダの他例の構成を示している。
【００３８】
図３（ａ）（ｂ）に示すように、暗証番号等の認証情報入力用に設けたキーシート１６とカードリーダ本体Ａとをヒンジなどの開閉機構１５で開閉できるように接続しており、キースイッチは、閉じた状態で操作できるように配置されている。
【００３９】
また、カードリーダ本体Ａからの信号（磁界）は、キーシート１６が開位置に移動したときに出力し、閉位置に移動したときには出力を停止するように、制御回路部１２ａは通信許容／禁止の制御を行っている。この通信切り替えを行うために、カードリーダ１０Ａは、（ａ）（ｂ）に示すような開閉検知スイッチ１７と、（ｃ）のブロック図に示すような開閉検出回路１８とを備えている。
【００４０】
ここでは、開閉検知スイッチ１７がＯＮのとき閉位置と判断し、ＯＦＦのとき開位置と判断しているが、開閉を個別に判断できるよう２つのスイッチを設けてもよい。また、開閉機構１５の開閉を検知するセンサでもよいし、開閉検知スイッチ１７の代わりに光センサを設けてもよい。
【００４１】
なお、本実施例で示すカードリーダ１０Ａの構成及び動作は、上記第１の実施例と同様であるので、共通部分に同一の符号を付し、その説明を割愛する。
【００４２】
このように、これらの開閉検知手段１７、１８により開閉位置を検知するとともに、信号出力のＯＮ／ＯＦＦ制御を行っているので、キー入力操作器１６を閉じた状態で操作できるようにキースイッチを配置すれば、操作中は磁界の影響を受けることがほとんどなく、回路部１２はキー操作を正しく検出することができる。また、信号出力を停止する期間が発生するため、消費電力も抑えることができる。
【００４３】
さらに、ＬＥＤ、ベル、音声などの報知手段により、信号出力中（カード照合可）／停止中（暗証番号入力可）を知らせるようにしてもよい。また、必要に応じて、交流誘起電圧を除去するためにローパスフィルタ（ＬＰＦ）を設けてもよい。
【００４４】
このカードリーダ１０Ａは、カード照合を行わない平常時に、キーシート１６を開いた状態に保持して利用することも、閉じた状態に保持して利用することも可能である。前者では、通常カード照合を先にするためカード使用の利便性はよく、後者では、信号出力を止めておく期間が長くなるため消費電力をより抑えることができる。
【００４５】
また、平常時を開、閉いずれの状態にするかにより、いずれかの状態に弾性保持するようにしてもよい。すなわち、キー操作をするとき、またはカードをかざすときのいずれかは、キーシート１６を手で押さえながら使用する。
【実施例３】
【００４６】
図４は、本発明の非接触ＩＣカードリーダの第３例の構成を示している。本ＩＣカードリーダの構造は不図示であるが、少なくともカードリーダ本体の前面にキーシートが配置された構造であればよい。つまり、図１（実施例１）、図３（実施例２）で示すようなキーシートが開閉可能なものでもよいし、図７（従来図）のような開閉が不可のものでもよい。
【００４７】
カードリーダ１０Ｂの構成は、第１実施例のカードリーダ１０（図２）と比較すると、ＬＥＤなどの発光素子１９を付加した構成であるが、通信制御手段を構成する回路部１２は、以下に説明するような機能的な特徴を有している。
【００４８】
図５は、本実施例の特徴を説明するためのタイムチャートである。
【００４９】
図５で示すように、カードリーダ１０Ｂは、質問信号ＣＭＤを一定間隔で送信しており、その後、ＩＣカード２０が通信エリア内に入り、カードリーダ１０Ｂと通信可能な状態となり、応答信号ＲＥＳを返信すると、カードリーダ１０ＢとＩＣカード２０との間で一連の通信が行われる。カードリーダ１０Ｂは、その通信によりＩＣカード２０に記憶した情報を読み取りカード照合を行った後、キー入力操作のために必要な一定期間、ＩＣカード２０との通信を中断する。
【００５０】
この休止期間中に、利用者がキーシート１６から暗証番号を入力すれば、その間は磁界の影響を受けることがないので、カードリーダ１０Ｃはキー操作を正常に検出することができる。
【００５１】
また、図５に示すように、通信期間には発光素子１９を点灯させ、休止期間には消灯させるようにしている。そのため、利用者は暗証番号を入力するタイミングを知ることができる。
【００５２】
なお、発光素子の代わりに、音や人口音声などの報知手段を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の非接触ＩＣカードリーダの斜視図である。（ａ）はカードリーダの分解斜視図、（ｂ）はキー入力操作器が開いた状態の全体図を示している。
【図２】本発明の非接触ＩＣカードリーダおよびＩＣカードの回路構成を示したブロック図である。
【図３】本発明の非接触ＩＣカードリーダの第２実施例の構成を示す図である。（ａ）はキーシートが開状態、（ｂ）は閉状態の全体斜視図であり、（ｃ）は回路構成を示したブロック図である。
【図４】本発明の非接触ＩＣカードリーダの第３実施例の回路構成を示す図である。
【図５】第３実施例の特徴を説明するためのタイムチャートである。
【図６】従来の非接触ＩＤシステムを構成する、非接触ＩＣカードリーダおよびＩＣカードのそれぞれの内部回路構成図である
【図７】従来の非接触ＩＣカードリーダの構造を示した分解斜視図である。
【図８】カードリーダから発生する磁界の様子を模式的に示した図であり、（ａ）はテンキーシートがない場合、（ｂ）はキーシートがある場合を示している。
【図９】テンキー回路の具体的な回路構成を示す図である。
【図１０】テンキーのキーＯＮ／ＯＦＦ時の電圧レベルを示した図であり、（ａ）はキーＯＮ／ＯＦＦ時の正常な電圧レベルを示したもので、（ｂ）は誘起電圧によりキーＯＮ時の電圧がふらついている状態を示したものである。
【符号の説明】
【００５４】
１０、１０Ａ、１０Ｂ      非接触ＩＣカードリーダ
Ａ        カードリーダ本体
１１      ケース
１２      回路部（通信制御手段）
１３      アンテナ
１４      化粧板
１５      開閉機構
１６      キーシート
１６ａ    マトリクス回路
１７      開閉検知スイッチ（開閉検知手段）
１８      開閉検出回路（開閉検知手段）
１９      発光素子
２０      ＩＣカード
【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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