(57)【要約】【課題】テンキーがカードリーダの内蔵アンテナの前面に設けられている場合においても、アンテナにより生成された磁界の影響を受けずに、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の前面には、マトリクス回路を内蔵させたキー入力操作器１６を設けており、マトリクス回路１６ａの裏面に、電磁シールド部材１５を設けている。【選択図】図１
2005092637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カードリーダ本体に内蔵したアンテナと、ＩＣカードのアンテナとの間で電磁誘導による電波を送受し、ＩＣカードに記憶した情報を読み取るようにした非接触ＩＣカードリーダであって、
カードリーダ本体の前面には、マトリクス回路を内蔵させたキー入力操作器を設けており、
上記マトリクス回路の裏面に、電磁シールド部材を設け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、
上記マトリクス回路からカードリーダ本体に導出する信号線を、更に導電性部材で覆った構造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３】
請求項１において、
上記カードリーダは、上記マトリクス回路に接続された信号線にローパスフィルタを更に備えてい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、個々の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、特にカードリーダ本体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に信号を送信する。
【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、テンキーがカードリーダの内蔵アンテナの前面に設けられている場合においても、アンテナにより生成された磁界の影響を受けずに、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、すなわち、請求項１は、カードリーダ本体に内蔵したアンテナと、ＩＣカードのアンテナとの間で電磁誘導による電波を送受し、ＩＣカードに記憶した情報を読み取るようにした非接触ＩＣカードリーダであって、カードリーダ本体の前面には、マトリクス回路を内蔵させたキー入力操作器を設けており、上記マトリクス回路の裏面に電磁シールド部材を設けていることを特徴としている。
【００２３】
ここに、電磁シールド部材は、導電シート、導電板、導電メッシュなどで構成され、カードリーダ本体に内蔵されたアンテナから放射される磁束を効果的に遮る位置関係に配置されることが望ましい。
【００２４】
請求項２では、請求項１において、上記マトリクス回路からカードリーダ本体に導出する信号線を、更に導電性部材で覆って、信号線も電磁シールドした構造にしている。
【００２５】
この場合も、アンテナから放射される磁束を遮る位置関係に配置することが望ましいが、信号線の全体を導電フィルムや導電体、導電メッシュで覆い隠して構成してもよい。
【００２６】
さらに、請求項３では、請求項１において、上記カードリーダは、上記マトリクス回路に接続された信号線にローパスフィルタを更に備えており、マトリクス回路によって取り出される信号を回路部に送出する前段階で、電圧レベルを変動させる高い周波数成分を除去する構成にしている。
【発明の効果】
【００２７】
請求項１に記載の非接触ＩＣカードリーダは、キー入力操作器に内蔵されたマトリクス回路の裏面に電磁シールド部材を設けているので、キーの操作時にマトリクス回路に閉ループを生じても、そこに誘導起電力が発生してテンキー操作時の電圧レベルが変動することは防止されるので、テンキーの入力信号を誤判断する要因は解消される。
【００２８】
特に、導電時にループを形成する部分のみを隠すように電磁シールド部材を設ければ、電磁シールド部材の影響による通信感度の低下を最小限に抑えることができる。
【００２９】
請求項２では、キー入力操作器を接続するための信号線も導電シールドされているので、キー操作期間中に、マトリクス回路に閉ループを生じた場合に、信号線側で発生した誘導起電力によってキー入力信号を誤判断させることを防止することができる。
【００３０】
請求項３では、キー入力操作器と接続する信号線にローパスフィルタを設けているため、信号線から送出された電圧レベル信号は、ローパスフィルタによって、高周波数成分が除去され、信号処理を行う回路部に送られるので、回路部では、ノイズ判別処理が複雑にならずにすみ、誤動作を生じることが防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
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】
【００３２】
図１は、本発明の非接触ＩＣカードリーダの構造を示した分解斜視図である。
【００３３】
カードリーダ本体Ａは、アンテナ１３、回路基板等で構成される回路部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が取り付けられ、その裏面、つまり化粧板１４の表面には、アルミニウム、銅などの導電性の板またはシート、フィルムなどの電磁シールド部材１５が貼り付けられている。
【００３４】
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、テンキー用ケーブル（信号線）１７で回路部１２に接続されている。
【００３５】
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を図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。
【００３６】
本発明では、暗証番号入力用に設けたキー入力操作器を構成するキーシート１６の裏面に電磁シールド部材１５を配設したことを最大の特徴としたものである。
【００３７】
すなわち、電磁シールド部材１５を貼り付けることにより、カードリーダ１０に内蔵したアンテナ１３から放射される高周波磁束は、電磁シールド部材１５によって弱められ、これによって、マトリクス回路１６ａを通過する磁束を抑制している。
【００３８】
そのため、カードリーダ１０のアンテナから磁界が放射されていても、キーを操作して、マトリクス回路１６ａに閉ループを生じても、大きい誘導起電力が生じず、その結果、キー操作時の電圧レベルが変動することは防止されるので、テンキーの入力信号を誤判断する要因は取り除かれる。
【実施例２】
【００３９】
図３には、本発明の非接触ＩＣカードリーダの他例の構造を示している。
【００４０】
図３に示すカードリーダ１０Ａでは、電磁シールド部材１５Ａのサイズを必要最低限度まで小さくしている。このような小さなサイズにすれば、電磁シールド部材１５Ａによる通信感度（通信距離）への悪影響も少なくすることができ、かつ、マトリクス回路１６ａに誘起される交流電圧を抑止することもできる。
【００４１】
図３では、キーシート１６の左側部分、すなわち大きな閉ループが形成される箇所に対応した電磁シールド部材１５Ａを貼り付けているが、このような形状、サイズ、箇所に限られず、通信感度が落ちずかつ磁束を効果的に遮ることができるような、形状、サイズ、箇所に対応したものであってもよい。たとえば、右側部分のみでもよい。
【００４２】
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。また、回路構成図については省略する。
【実施例３】
【００４３】
図４には、本発明の非接触ＩＣカードリーダの第３例の構造を示している。（ａ）は非接触ＩＣカードリーダの分解斜視図、（ｂ）はそのケーブル部分の拡大図である。
【００４４】
図４に示すカードリーダ１０Ｂでは、テンキーケーブル１７の周囲を導電シート１８で覆うようにしている。
【００４５】
これにより、キーシート１６のみならず、ケーブル１７に対する誘導起電力の発生を抑止することができ、その結果、テンキー等の入力信号を誤判断させることを防止することができる。
【００４６】
なお、本実施例で示すカードリーダ１０Ｂ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。また、回路構成図については省略する。
【実施例４】
【００４７】
図５には、本発明の非接触ＩＣカードリーダの第４例の回路構成を示している。
【００４８】
図５に示すカードリーダ１０Ｃは、キーシート１６と回路部１２を接続する信号線にローパスフィルタ（ＬＰＦ）１９をさらに設けたものである。
【００４９】
信号線に誘起される電圧の成分は、搬送波と同じ高周波成分であり、電圧レベルを変動させるこの高周波数成分を、ローパスフィルタ１９を付加することにより、制御回路部１２ａに入力される直前で有効に除去することができる。その結果、カードリーダ１０Ｃから磁界が発生している状態においても、正常にキー操作を検出することができる。
【００５０】
なお、ローパスフィルタ１９は、抵抗、コイル、コンデンサのいずれかの組み合わせによって構成される簡易なものであってもよい。
【００５１】
本実施例で示すカードリーダ１０Ｃの構成及び動作は、上記第１の実施例と同様であるので、回路の共通部分に同一の符号を付し、その説明を割愛する。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の非接触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実施例を示した分解斜視図である。
【図４】（ａ）は本発明の非接触ＩＣカードリーダの第３実施例を示した分解斜視図、（ｂ）はそのケーブル部分を拡大した図である。
【図５】本発明の非接触ＩＣカードリーダの第３実施例を示した回路構成図である。
【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】
【００５３】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ      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
１３      アンテナ
１４      化粧板
１５、１５Ａ      電磁シールド部材（導電シート）
１６      キーシート
１６ａ      マトリクス回路
１７      テンキーケーブル
１８      ケーブル用導電シート
１９      ローパスフィルタ
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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