(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載される移動体用通信装置であって、
アンテナ（２２）と、
情報記録カード（１００）と通信を行うための通信手段（３２）と、
前記アンテナと電気接続され移動体の外部と通信を行うとともに、前記通信手段と電気接続され前記通信手段を介して前記情報記録カードに対しデータの読み書きを行う回路（２３、２７）を有する回路基板（１３）と、
前記回路基板を収納するケース（１０）とを備え、
前記アンテナは、アンテナパッチ（２２ａ）とグランド電極（２１）にて構成される平面アンテナであって、前記通信手段は、前記グランド電極に対し前記アンテナパッチと反対側の所定位置に設置されており、
前記ケースは、第１のケース部材（１１）と、この第１のケース部材と接合されて前記回路基板を密閉的に収納する第２のケース部材（１２）とを有しており、
前記第２のケース部材の外側に前記情報記録カードを保持するカード保持手段（１４、１５）を備え、前記通信手段は、前記情報記録カードが前記カード保持手段に保持されているときに、前記情報記録カードとコンタクトレスで通信を行うことを特徴とする移動体用通信装置。
【請求項２】
前記回路基板は第１の基板（１３ａ）と第２の基板（１３ｂ）が積層されて構成されており、前記第１の基板の表面に前記アンテナパッチが形成され、前記第１の基板と前記第２の基板の間に前記グランド電極が形成され、前記第２の基板の表面に前記通信手段が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の移動体用通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部と通信を行う移動体用通信装置に関し、例えば有料道路において路上通信機（以下、単に路上機という）との間で料金の自動収受を行う自動料金徴収システムに用いられる車載通信機（以下、単に車載機という）に用いて好適なるものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動料金徴収システムにおいて、有料道路の出入口ゲートに設置された路上機と車両に搭載された車載機との間で通信を行い、車両が入口ゲートを通過するとき入口ゲートに設置された路上機と車載機との間の通信により、入口情報を車載機のＩＣカードに書込み、車両が出口ゲートを通過するとき出口ゲートに設置された路上機と車載機との間の通信により、ＩＣカードに書き込まれた入口情報に基づいて料金を徴収し、その結果をＩＣカードに記憶させるようにしたものが提案されている。
【０００３】
ここで、ＩＣカードを用いた車載機の場合、ケースにＩＣカードの挿入口が設けられ、ＩＣカードがカード挿入口に挿入されたとき、ＩＣカードのコンタクト端子が車載機のカードインターフェイスの接点に接触して、車載機とＩＣカードの間で情報通信が行われるように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、車載機は、車室内のフロントガラス上やダッシュボード上に設置されるため、車載機のカードインターフェイスの接点は車室内のほこりや水分がカード挿入口から進入し、汚染されるおそれがある。また、車載機に長時間ＩＣカードを挿入したままにしておくと、ＩＣカードのコンタクト端子と車載機のカードインターフェイスの接点に、ほこり、水分などの汚れ物質が付着する。
【０００５】
このような原因により、ＩＣカードのコンタクト端子と車載機のカードインターフェイスの接点との接触、すなわちコンタクト部の接触が不完全になると、車載機とＩＣカード間の通信を完了させることができず、車載機と路上機の通信ができなくなる。また、車載機は車両の振動を受けるため、車載機と路上機の通信中に、コンタクト部の接触が不安定になり通信できなくなるおそれもある。このような通信異常が生じると、上述した料金の自動徴収において、不適当車両として取り扱われてしまうことになる。
【０００６】
また、車載機は、車室内のフロントガラス上やダッシュボード上に設置されるため、薄型化を図ることが必要である。しかしながら、上述したようにケースにカード挿入口を設けるようにすると、車載機の薄型化が困難になる。
本発明は上記問題に鑑みたもので、ほこり、水分といった使用環境に影響されずに、ＩＣカードのような情報記録カードとの間の通信を良好にすることを第１の目的とする。
【０００７】
また、装置の薄型化を図ることを第２の目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明においては、アンテナ（２２）と電気接続されて移動体の外部と通信を行うとともに、通信手段（３２）を介して情報記録カード（１００）に対しデータの読み書きを行う回路（２３、２７）を有する回路基板（１３）を備え、第１のケース部材（１１）と第２のケース部材（１２）を接合することによって回路基板をケース（１０）内に密閉的に収納するようにし、さらに第２のケース部材の外側に情報記録カードを保持するカード保持手段（１４、１５）を備えて、カード保持手段が情報記録カードを保持しているときに、通信手段と情報記録カードとがコンタクトレスで通信を行うようにしたことを特徴としている。
【０００９】
従って、回路基板を第１、第２のケース部材で密閉的に収納するとともに情報記録カードとコンタクトレスで通信を行うようにしているから、ほこり、水分といった使用環境に影響されずに情報記録カードとの間の通信を良好にすることができ、また第２のケース部材の外側に情報記録カードを保持するようにしているから、従来のもののようなカード挿入口を設ける必要がなく装置を薄型化することができる。
【００１０】
また、請求項１に記載の発明では、アンテナを、アンテナパッチ（２２ａ）とグランド電極（２１）にて構成される平面アンテナとし、通信手段をグランド電極に対しアンテナパッチと反対側の所定位置に設置しているから、移動体との通信と情報記録カードとの通信の双方を良好に行うことができる。この場合、請求項２に記載の発明のように、回路基板を、第１の基板（１３ａ）と第２の基板（１３ｂ）を積層して構成し、第１の基板の表面にアンテナパッチを形成し、第１の基板と第２の基板の間にグランド電極を形成し、第２の基板の表面に通信手段を形成するようにすれば、アンテナおよび通信手段を見かけ上１つの回路基板に形成することができるため、装置を薄型化することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。
図１に本発明の一実施形態に係る車載機の断面構造を示し、図２にその組み立て構成を示す。なお、図１は図２中のＡ−Ａ断面の構造を示している。
車載機は、ケース１０を構成する上ケース１１および下ケース１２と、回路基板１３から構成されている。上ケース１１と下ケース１２は嵌め合わせ構造になっており、回路基板１３を収納した状態で、ねじ、接着剤等の結合手段によって結合される。この結合によって、ケース１０内が密閉され、車室内の水分やほこりがケース１０内に入らない構造となる。従って、回路基板１３はケース１０内に密閉的に収納され、車室内の水分、ほこりなどから隔離される。
【００１５】
また、下ケース１２には、ＩＣカード１００を挿入保持するためのカードガイト１４および後述するカードストッパが設けられており、図１に示すように、下ケース１２にＩＣカード１００が保持されているとき、ＩＣカード１００と回路基板１３の裏面側とが下ケース１２を介して対向するようになっている。
回路基板１３には、路上機と通信を行うとともにＩＣカード１００に対しコンタクトレスでデータの読み書きを行うための電子回路が形成されている。この回路基板１３は、２つの基板１３ａ、１３ｂが積層された構造になっており、第１の基板１３ａの表面には、路上機と通信を行うための電子部品２０が実装（図２参照）され、第２の基板１３ｂの表面には、ＩＣカード１００と情報通信を行うための電子部品が実装されている。
【００１６】
また、第１の基板１３ａの裏面には、グランドプレーン（グランド電極）２１が一様に形成されており、第１、第２の基板１３ａ、１３ｂを積層することによって、グランドプレーン２１が回路基板１３の内部に形成された構造になっている。なお、第１の基板１３ａの表面には、アンテナパッチ２２ａが形成されており、このアンテナパッチ２２ａとグランドプレーン２１により平面アンテナが構成される。
【００１７】
図３に、回路基板１３の裏面（すなわち第２の基板１３ｂの表面）の構成を示す。回路基板１３の裏面には、ＩＣカード１００と情報通信を行うための電子部品３０として、プリントコイル３１および静電プレート３２が図に示す位置に実装されている。
このように、路上機と通信を行うための電子部品２０を回路基板１３の表面に実装し、ＩＣカード１００と情報通信を行うための電子部品３０を回路基板１３の裏面に実装することによって、見かけ上１枚で回路基板を構成することができるため、車載機の薄型化を図ることができる。
【００１８】
図４（ａ）に車載機の裏面側の外観構成を示し、図４（ｂ）に車載機の表面側の外観構成を示す。
下ケース１２には、図４（ａ）に示すように、カードガイド１４とカードストッパ１５が設けられている。ＩＣカード１００を車載機に固定するときには、ＩＣカード１００を図の矢印方向からカードガイド１４に沿って挿入し、ＩＣカード１００をカードストッパ１５に当接させる。
【００１９】
また、図４（ｂ）に示すように、上ケース１１を介して路上機との間の通信が行われるようになっている。そして、車載機は、上ケース１１がフロントガラス面に向き、下ケース１２が運転者側に向くようにして、フロントガラスの内側に設置される。なお、下ケース１２には、図４（ａ）に示すように、液晶表示装置（ＬＣＤ）２４が設けられており、これにより、運転者は車載機に関する情報を見ることができる。
【００２０】
図５に、ＩＣカード１００の構成を示す。このＩＣカード１００は、コンタクトレスで車載機と情報通信を行うコンタクトレスＩＣカードであって、車載機側から電源供給を受けるためのプリントコイル１０１と、車載機と情報通信を行うための静電プレート１０２と、ＩＣチップ１０３が、樹脂の間に封入された構造となっている。
【００２１】
図６に、このＩＣカード１００における回路部のブロック構成を示す。ＩＣチップ１０３は、プリントコイル１０１と静電プレート１０２と電気的に接続されており、ＩＣカードとしての種々の処理を実行するマイクロプロセッサ１０３ａと、その処理を行うためのプログラムを記憶するマスクロム１０３ｂと、料金決済などに必要な各種情報を記憶するメモリ１０３ｃから構成されている。
【００２２】
ここで、回路基板１３におけるプリントコイル３１、静電プレート３２は、ＩＣカード１００が下ケース１２に挿入保持されたとき、ＩＣカード１００のプリントコイル１０１、静電プレート１０２と対向するように位置設定されている。そして、プリントコイル３１、１０１間の電磁誘導を用いて車載機側からＩＣカード１００に電源が供給され、静電プレート３２、１０２間の静電誘導を用いて車載機とＩＣカード１００間の情報通信が行われる。
【００２３】
このようにコンタクトレスで車載機とＩＣカード１００間の情報通信を行うようにしているから、従来のもののようなコンタクト部の接触不良による通信異常といった問題を生じることなく情報通信を良好に行うことができる。また、プリントコイル３１、１０１間の電磁誘導方式を用いて車載機側からＩＣカード１００に電源供給を行い、静電プレート方式を用いて車載機とＩＣカード１００間の情報通信を行うようにしているから、ＩＣカード１００をケース１０に保持する際に多少位置ずれが生じても、電源供給および情報通信を良好に行うことができる。
【００２４】
また、ケース１０の外側にＩＣカード１００を露出した状態で保持する構成としているので、従来のもののようなカード挿入口を設ける必要がなく、車載機を薄型化することができる。
図７に、車載機における回路基板１３に形成された電子回路の構成を示す。
この電子回路は、路上機と通信を行うための平面アンテナ２２と、通信を制御する送受信回路２３と、残高情報や車載機の異常情報などを運転者に表示するＬＣＤ２４と、運転者の注意を喚起するためにブザー音を発生するブザー２５と、上述した各回路を制御する制御回路２７と、アナテナ２２からの受信信号により車両が路上機の通信エリア内に入ったことを検知して送受信回路２３および制御回路２７を起動する起動回路２６とを有している。
【００２５】
制御回路２７は、料金の自動徴収に必要な演算処理を実行するマイクロプロセッサ２７ａと、その演算処理を行うためのプログラムを記憶するマスクロム２７ｂと、路上機との通信の際に用いられる車載機ＩＤ番号などの各種データを記憶するメモリ２７ｃなどから構成されている。
また、ＩＣカード１００との間の通信を行うために、上述したプリントコイル３１と静電プレート３２が設けられている。さらに、ＩＣカード１００が下ケース１２に挿入保持された状態を検知するカードセンサ４０が設けられている。このカードセンサ４０の具体的な構成については後述する。
【００２６】
上記した構成において、図７に示す各部回路には、電源回路２９から電源が供給される。マイクロプロセッサ２７ａは、カードセンサ４０がＩＣカード１００の挿入保持状態を検知するまでスリープ状態になっており、カードセンサ４０がＩＣカード１００の挿入状態を検知して検知信号を出力すると、起動状態になって、その作動を開始する。この作動開始により、マイクロプロセッサ２７ａは、プリントコイル３１からＩＣカード１００への電源供給を開始する。この後、マイクロプロセッサ２７ａは、従来のものと同様、路上機との通信により料金の自動徴収を行う作動を行い、その際、静電プレート３２、１０２間の静電誘導を用いて、ＩＣカード１００から情報の読み出しを行うとともにＩＣカード１００に情報の書き込みを行う。
【００２７】
次に、カードセンサ４０の具体的な構成について説明する。
図８に、カードセンサ４０の断面構成を示す。この図８に示すカードセンサ４０は、カードストッパ１５の下に設けられた押圧式のカードスイッチとして構成されている。このカードスイッチは、第１電極４１ａと、この第１電極４１ａに電気的に接触する導電ボール４１ｂと、この導電ボール４１ｂを保持するボールガイド４１ｃと、第２電極４１ｄと、ゴムあるいは弾性力のある樹脂バネなどの緩衝材４１ｅを有し、それらが樹脂モールドによって樹脂ハウジング４１ｆ内に封入された構造になっている。また、樹脂ハウジング４１ｆは下ケース１２に接着材にて固定されており、外部からごみ、水などがケース１０内に入らないようになっている。このことによって、ケース１０内の密閉が維持される。
【００２８】
この構成において、ＩＣカード１００が下ケース１２のカードストッパ１５まで挿入されると、導電ボール４１ｂに押圧力が加わり、導電ボール４１ｂと第２電極４１ｄが接触し、導電ボール４１ｂを介して第１、第２電極４１ａ、４１ｄ間が導通する。このことによって、ＩＣカード１００の挿入状態が検知される。また、ＩＣカード１００が車載機から抜き取られると、緩衝材４１ｅがもとの形に戻り、導電ボール４１ｂが第２電極４１ｄから離れて、第１、第２電極４１ａ、４１ｄ間が非導通になり、ＩＣカード１００の抜き取り状態が検知される。
【００２９】
図９に、カードセンサ４０の他の例を示す。この図９に示すカードセンサ４０は、光を用いて検知するように構成したもので、カードストッパ１５の下面に設けられた反射板４２ａと、ＬＥＤ（発光素子）４２ｂと、光センサ（受光素子）４２ｃなどから構成されている。なお、ＬＥＤ４２ｂと光センサ４２ｃは、透明部材４２ｄ内に設けられており、この透明部材４２ｄは下ケース１２内に接着材にて固定されている。
【００３０】
この構成において、ＩＣカード１００がカードストッパ１５まで挿入されると、ＬＥＤ４２ｂからの光が反射板４２ａで反射せず、光センサ４２ｃに到達する光の量が少なくなる。この光量変化を図示しない検出回路によって検出することにより、ＩＣカード１００の挿入状態が検知される。また、ＩＣカード１００が車載機から抜き取られると、反射板４２ａで反射して光センサ４２ｃに到達する光の量が多くなる。この光量変化を検出回路で検出することにより、ＩＣカード１００の抜き取り状態が検知される。
【００３１】
図１０に、カードセンサ４０のさらに他の構成を示す。この図１０に示すものは、ＩＣカード１００の挿入時に人が力をかける部位、例えば下ケース１２の側面にタッチセンサ４３を設けたものである。ＩＣカード１００の挿入時にタッチセンサ４３が押されることによって、ＩＣカード１００の挿入が検知される。なお、ＩＣカード１００の抜き取りは、例えば車載機が路上機の通信エリア内に入った直後に、車載機がＩＣカード１００にアクセスし、ＩＣカード１００から応答が返ってこないことによって検知することができる。
【００３２】
図１１に、カードセンサ４０のさらに他の構成を示す。この図１１に示すものは、ＩＣカード１００の挿入を磁気を用いて検知するもので、ＩＣカード１００の挿入により回転する回転レバー４４ａと、回転レバー４４ａに取り付けられたスプリング４４ｂと、回転レバー４４ａの先端に取付けられたマグネット４４ｃなどから構成されている。なお、ケース１０内部には下ケース１２を介してマグネット４４ｃが所定位置になったことを検知する磁気センサが設けられている。また、回転レバー４４ａに設けられたシャフト４４ｄには、グリスが塗布されており、これによって外部からケース１０内へのごみ、水などの進入が防止され、ケース１０内の密閉が維持される。
【００３３】
この構成において、ＩＣカード１００が挿入されるとスプリング４４ｂに抗して回転レバー４４ａが図の矢印方向に回転し、回転レバー４４ａの先端に取付けられたマグネット４４ｃがケース１０内に設置された磁気センサによってセンシングされ、ＩＣカード１００の挿入状態が検知される。また、ＩＣカード１００が車載機から抜き取られると、回転レバー４４ａがスプリング４４ｂによって元の位置に戻されるため、ケース１０内に設置された磁気センサによりＩＣカード１００の抜き取り状態が検知される。
【００３４】
なお、上述した実施形態においては、回路基板１３を積層構造としてその裏面にプリントコイル３１および静電プレート３２を設けるものを示したが、回路基板１３を第１の基板１３ａのみとし、第１の基板１３ａの表面にアンテナパッチ２２ａを含む電子部品２０を実装し、裏面にグランドプレーン２１を一様に形成し、プリントコイル３１および静電プレート３２を、図１２に示すように、下ケース１２内に埋設して構成してもよい。このような構成により、車載機をさらに薄くすることができる。
【００３５】
また、図１３に示すように、下ケース１２の外側に凹部を形成し、その凹部にプリントコイル３１と静電プレート３２を配置し、下ケース１２の表面全体を樹脂で覆う（例えば、樹脂フィルムで覆う、あるいは樹脂でコーティングする）ようにしてもよい。
図１２、図１３のように構成した場合には、車載機における電子回路は図１４に示すように構成される。この場合、回路基板１３と、下ケース１２に設けられた電子部品３１、３２、４０とは、フレキシブルケーブル５１で電気的に接続される。
【００３６】
また、上ケース１１とアンテナ基板を兼用してケース１０の厚さを薄くするようにしてもよい。すなわち、図１５に示すように、アンテナ基板材を上ケース材として用い、表面にアンテナパッチ２２ａを形成して、上ケース材の裏面にアース電極を形成する。この場合、車載機における電子回路の構成は図１６に示すようになり、アンテナ２２と回路基板１３間はフレキシブルケーブル５２で電気的に接続される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る車載機の断面構造を示す図である。
【図２】図１に示す車載機の組み立て構成図である。
【図３】車載機のケース１０内に収納される回路基板１３の裏面の構成を示す図である。
【図４】車載機の外観構成を示す図である。
【図５】ＩＣカード１００の外観構成を示す図である。
【図６】ＩＣカード１００における回路部のブロック構成を示す図である。
【図７】車載機に設けられた電子回路のブロック構成を示す図である。
【図８】カードセンサ４０の一例を示す断面構成図である。
【図９】カードセンサ４０の他の例を示す断面構成図である。
【図１０】カードセンサ４０のさらに他の例を示す図である。
【図１１】カードセンサ４０のさらに他の例を示す図である。
【図１２】下ケース１２内にプリントコイル３１および静電プレート３２を埋設した例を示す図である。
【図１３】下ケース１２の外表面にプリントコイル３１と静電プレート３２を配置した例を示す図である。
【図１４】図１２、図１３に示す例における、車載機に設けられた電子回路のブロック構成を示す図である。
【図１５】上ケース１１にアンテナを形成した例を示す図である。
【図１６】図１５に示す例における、車載機に設けられた電子回路のブロック構成を示す図である。
【符号の説明】
１０…ケース、１１…上ケース、１２…下ケース、１３…回路基板、
１４…カードガイド、１５…カードストッパ、２１…グランドプレーン、
２２…アンテナ、２３…送受信回路、２７…制御回路、
３１…プリントコイル、３２…静電プレート、４０…カードセンサ、
１００…ＩＣカード、１０１…プリントコイル、１０２…静電プレート。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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