JP4066520B2

JP4066520B2 - 非接触ｉｃカードリーダライタ

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Publication number: JP4066520B2
Application number: JP19162498A
Authority: JP
Inventors: 聡河内; 俊之小坂
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-12-18
Filing date: 1998-07-07
Publication date: 2008-03-26
Anticipated expiration: 2018-07-07
Also published as: JPH11238103A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送受信機能を有する非接触ＩＣカードとの間で電磁波を用いた無線通信を行い、メインコンピュータからの指示に基づいて、非接触ＩＣカードに対してカードデータの読み出し及び書き込みを指示する非接触ＩＣカードシステムに用いられる非接触ＩＣカードリーダライタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
非接触ＩＣカードには、磁気ストライプカードに代表されるような接触式カードに比べて優れた点が多い。例えば、カードに記憶されるデータのセキュリティ性能が高いこと、カードデータの読み出し時及び書き込み時にカードリーダライタにカードを挿入する必要がなく利便性に優れていること、防水性能に優れていること等が挙げられる。このため、非接触ＩＣカードは、入門管理システム、入室管理システム、精算管理システム等に用いる個人識別媒体として使用されることが多くなってきている。
【０００３】
この非接触ＩＣカードとの間で電磁波を用いた通信を行うのが、メインコンピュータにＲＳ２３２Ｃ等の通信規格を用いて接続された非接触ＩＣカードリーダライタである。非接触ＩＣカードリーダライタは、メインコンピュータからの指示に基づき非接触ＩＣカードに対してコマンドを送信する。非接触ＩＣカードは、このコマンドに基づいて、カードデータをメモリから読み出して非接触ＩＣカードリーダライタへ送信したり、非接触ＩＣカードリーダライタから受信したデータをメモリへカードデータとして書き込んだりする。つまり、非接触ＩＣカード、非接触ＩＣカードリーダライタ及びメインコンピュータから構成される非接触ＩＣカードシステムにおいて、非接触ＩＣカードリーダライタは、通信装置として機能する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以下、上述した非接触ＩＣカードリーダライタにおける従来の問題点を説明する。
第１の問題点は、非接触ＩＣカードリーダライタが出力する電磁波の電界強度を調整するために、非接触ＩＣカードリーダライタそれぞれに対し個別に電磁波出力回路を設計する必要があることである。
【０００５】
非接触ＩＣカードリーダライタは電磁波を使用するため、出力する電磁波の電界強度は各国の電波法によって規制される。例えば日本国内では、所定の周波数に対してはそれぞれに規定を設けると共に、それ以外の周波数に対しては「微弱無線局」として位置づけ一律に規制している。その結果、使用する国、使用する周波数に合わせて電波出力回路を個別に設計することが必要となってくる。
【０００６】
もちろん、電界強度を調整可能な電波出力回路を設計することも可能ではあるが、回路構成が複雑になるという問題がある。また、既存の例えば外国製の電波出力回路は、国内の電波法の規定を満たしていないため、そのままでは利用することができない。そうかといって、既存の電波出力回路を改造すれば費用が嵩むため、結局、個別に電波出力回路を設計しているのが現状である。
【０００７】
また、非接触ＩＣカードリーダライタの仕様によっても、電波出力回路を個別に設計する必要性があった。つまり、非接触ＩＣカードリーダライタと非接触ＩＣカードとの間の通信距離が、その非接触ＩＣカードリーダライタの仕様によって短くてよいものもあれば長い通信距離を必要とするものもあるため、出力する電磁波の電界強度をその仕様に合わせて調整することが必要となるからである。
【０００８】
このように、非接触ＩＣカードリーダライタの電波出力回路は、個々の周波数に合わせて電波法に規定される電界強度を越えないように設計することに加え、非接触ＩＣカードリーダライタの仕様に合わせて個々に設計する必要があった。第２の問題点は、非接触ＩＣカードリーダライタに使用されるアンテナの指向性によって、非接触ＩＣカードリーダライタの前面（カード読み取り側の面）以外でも非接触ＩＣカードを読み取ってしまう可能性があることである。
【０００９】
通信装置として機能する非接触ＩＣカードリーダライタは、非接触ＩＣカードとの通信を行うためにアンテナを有しているのであるが、このアンテナは、図４（ｂ）に示すように、プリント配線板にループ状のアンテナ１０ａをプリントしたものが一般的である。図４（ｂ）中にはアンテナ１０ａのプリントされたプリント配線板をアンテナ基板１０として示した。以下、アンテナのプリントされたプリント配線板をアンテナ基板ということとする。
【００１０】
図７は、図４（ｂ）で示したアンテナ基板１０の側面図であり、このアンテナの指向性を示すものである。図７に示すように、アンテナから出力される電磁波は、８の字型の指向性を持っており、アンテナ基板１０の両面側に放出される。なお、図７には、アンテナから出力される電磁波の電界強度が所定値となる場所を破線で示した。
【００１１】
このようなアンテナ基板は、非接触ＩＣカードとの通信を効率よく行うために非接触ＩＣカードリーダライタの筐体内部の前面に配置されるのが一般的であるが、アンテナは、図７に示したような８の字型の指向性を持っているため、電磁波の一部は、この非接触ＩＣカードリーダライタの背面にも放出されてしまう。その結果、非接触ＩＣカードリーダライタの背面でも、非接触ＩＣカードとの通信が行われカードデータが読み取られてしまうという不都合が生じる。
【００１２】
第３の問題点は、周囲環境による影響が大きいことである。
例えば他の機器を近づけた場合に、その機器から漏洩する電磁波の影響によって非接触ＩＣカードとの通信状態が不安定となり、非接触ＩＣカードリーダライタの動作の安定性が損なわれることもある。
【００１３】
本発明は、上述した３つの問題点を解決するためになされたものであり、非接触ＩＣカードリーダライタにおいて、その筐体の構造を工夫することによって、個々に電波出力回路を設計する必要をなくし、かつ、不必要な電磁波の漏洩及び外部からの電磁波の影響を防止することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上述した目的を達成するためになされた請求項１に記載の非接触ＩＣカードリーダライタは、非接触ＩＣカードとの間で通信を行うためのアンテナと、外部に接続されたメインコンピュータからの指示に基づき、アンテナを介して非接触ＩＣカードとの間で通信を行い、当該非接触ＩＣカードに対し情報の読み出し又は書き込みの少なくとも一方を指示する電子回路と、電磁波を遮蔽する筐体とを備え、アンテナ及び電子回路を筐体内部に配置すると共に、アンテナから出力される電磁波を非接触ＩＣカードとの通信に必要な方向にだけ放出するための電磁波通過口を筐体に形成したことを特徴とする。
【００１５】
ここでいう「非接触ＩＣカード」は、電磁波を用いて外部装置と通信を行う送受信機能を有し、外部装置からの指示に基づき、所定の記憶部に記憶されたカードデータを読み出しその外部装置へ送信したり、外部装置から受信した情報をカードデータとして所定の記憶部へ書き込んだりする機能を有している。
【００１６】
本発明の非接触ＩＣカードリーダライタは、上述した外部装置に相当し、外部に接続されたメインコンピュータからの指示に基づき、電子回路が、アンテナを介して非接触ＩＣカードとの間で通信を行い、非接触ＩＣカードに対し情報の読み出し又は書き込みの少なくとも一方を指示する。指示を受けた非接触ＩＣカードは、上述したようにカードデータの読み出し又は書き込みを行う。こうして、非接触ＩＣカードリーダライタは、非接触ＩＣカードからカードデータを読み出したり、非接触ＩＣカードへカードデータを書き込んだりするのである。
【００１７】
なお、「読み出し又は書き込みの少なくとも一方」としたのは、電子回路が読み出しのみを指示可能であることも考えられるし、書き込みのみを指示可能であることも考えられるし、あるいは、両方指示可能であることも考えられるからである。
【００１８】
そして、本発明の非接触ＩＣカードリーダライタでは、筐体が電磁波を遮蔽するため、アンテナから出力される電磁波は、その筐体に設けられた電磁波通過口を介して筐体外部に放出される。このとき、電磁波通過口は、非接触ＩＣカードとの通信に必要な方向にだけアンテナからの電磁波が放出されるように形成する。例えば、筐体の前面に近づけた非接触ＩＣカードとの通信を行う非接触ＩＣカードリーダライタにおいては、筐体の前面に電磁波通過口を形成するという具合である。
【００１９】
本発明の非接触ＩＣカードリーダライタによれば、非接触ＩＣカードとの通信に必要な方向への電磁波のみが筐体外部へ放出されることになる。逆に言えば、非接触ＩＣカードとの通信に不要な方向への電磁波は筐体によって遮蔽され、筐体外部へ放出されない。このため、筐体の前面にのみ電磁波通過口を形成すれば、筐体の背面に近づけた非接触ＩＣカードとの間で通信が行われカードデータが意図せず読み出されることがなくなる。また、電子回路からの放射される電磁波も筐体の側面及び背面からは漏洩しない。さらに、筐体は外部からの電磁波も遮蔽するため、外部機器等による筐体の側面及び背面からの電磁波の影響をも防止でき、非接触ＩＣカードリーダライタの動作安定性を向上させることができる。
【００２０】
加えて、アンテナから出力される電磁波を、筐体に形成された電磁波通過口を介して筐体外部へ放出するため、電磁波通過口の大きさによってはアンテナから出力される電磁波の一部が遮蔽されることになる。そのため、アンテナから出力される電磁波の電界強度はこの電磁波通過口の大きさによって決定される。従って、同様の電波出力回路及びアンテナを用いた場合であっても、この電磁波通過口の大きさを変更することによって任意に電界強度を調整することが可能となる。つまり、電波出力回路によらず電磁波通過口の大きさによって電磁波の出力レベルを調整するのである。これによって、電波法の規定や非接触ＩＣカードリーダライタの仕様に合わせて、個別に電波出力回路を設計する必要がなくなり、電波出力回路の設計に要する時間を削減することができる。また、既存の電波出力回路を利用して非接触ＩＣカードリーダライタを製作することもできる。そのため、人件費等を考慮すれば、大幅なコスト削減を実現することができる。
【００２１】
ここで、上述の電界強度と電磁波通過口との関係を図面を参照して説明する。図６は、非接触ＩＣカードリーダの断面図であり、筐体３０とアンテナ１０ａがプリントされたアンテナ基板１０との位置関係を示した。そして、筐体３０には、「電磁波通過口」が形成されている。このような構成によって、アンテナ基板１０から出力される電磁波の電界強度は、電磁波通過口の面積によって調整されることになる。例えば、図６（ａ）は、図６（ｂ）に比べて、筐体３０の電磁波通過口が大きくなっているため、アンテナ基板１０にプリントされたアンテナ１０ａから送出される電磁波の電界強度は大きくなる。図６中では、電界強度の等しい場所を破線で結んで示した。
【００２２】
ところで、電磁波を有効に遮蔽する筐体としては、金属材料で形成し、電子回路のグランド端子に接続したものが考えられる。つまり、筐体のインピーダンスを最も低い状態とすることが有効である。なお、金属で形成しグランド接続したものには限られず、電磁波を遮蔽する電磁波遮蔽部材を用いて筐体を形成しても構わない。
【００２３】
また、本発明の非接触ＩＣカードリーダライタは、電磁波通過口を、筐体に形成した開口部を覆うプリント配線板にプリントされ、グランド端子に接続された電磁波遮蔽パターンで形成し、電磁波遮蔽パターンにより導電体のループが形成されないようにするための隙間を設ける。
【００２４】
例えば、図６に示したアンテナ基板１０に電磁波遮蔽パターンをプリントすることが考えられる。つまり、図６（ａ）の矢印Ａで示した面、すなわち筐体の内部側の面にはアンテナ１０ａをプリントし、図６（ａ）に矢印Ｂで示した面、すなわち筐体の外部側の面には電磁波遮蔽パターンをプリントするという具合である。ここでは、同一のプリント配線板にアンテナ１０ａと電磁波遮蔽パターンをプリントする例を挙げたが、当然、アンテナ基板１０とは別のプリント配線板に電磁波遮蔽パターンをプリントすることも考えられる。
【００２５】
電磁波遮蔽パターンは、図４（ａ）に示すような具合にプリントすることが考えられる。図４（ａ）では、斜線を施した領域が電磁波を遮蔽する金属部分であり、電子回路等のグランド端子に接続された電磁波遮蔽パターン１０ｂである。そして、斜線を施していない領域が電磁波通過口１０ｃである。電磁波通過口１０ｃの裏側面に図４（ｂ）に示すようなアンテナ１０ａがプリントされているものとする。
【００２６】
また、図４（ａ）に示す隙間１０ｄは、電磁波遮蔽パターン１０ｂに渦電流が発生しアンテナ１０ａのインダクタンスが低下することによって生じる通信距離の低下を防止するものである。
このように、プリント配線板にプリントした電磁波遮蔽パターンによって電磁波通過口を形成すれば、筐体に電磁波通過口として開口部を形成する場合に比べて、加工精度がよくなるという点で有利である。特に、上述したように渦電流の発生を抑えるための隙間１０ｄ（図４（ａ）参照）を形成する必要性を考えれば、電磁波遮蔽パターンはいわゆるエッチングで形成されるため加工が容易という点でも有利である。
【００２７】
なお、電磁波遮蔽パターンをエッチングで形成することによって電磁波通過口の大きさを調整し電界強度を調整することは、上述したように、加工精度の面でも、また、加工が容易であるという面でも有効ではあるが、例えば製品の試作段階などでは、電界強度を調整するため、様々な大きさの電磁波通過口を作成する必要が生じる。このとき、電磁波通過口を、いわゆるエッチングによって電磁波遮蔽パターンにて形成することは、加工が容易であるとしても工数のかかる作業となる。
【００２８】
そこで、請求項２に示すように、ループの途中に隙間を設けたループ状の導電体をアンテナの周囲に配設し、当該隙間に抵抗器を介在させることによって当該導電体と当該抵抗器とがアンテナの周囲にループを形成するよう構成することが考えられる。ここで「ループ」は、途中に隙間（断続部分）を有しない環状のものをいい、円形、楕円形に限られず、四角形や三角形などの多角形でもよい。この場合、ループの途中に隙間を設けたそれ自体ではループを形成しない導電体をアンテナの周囲に配設しておく。そして、この隙間に抵抗器を介在させてはじめて抵抗器を一部に含むループが形成されるようにする。
【００２９】
この技術思想は、上述したように、アンテナの周囲に導電体のループが存在すると、通信距離が短くなる、すなわち電界強度が抑えられるという事実に着目したものである。つまり、電磁波遮蔽パターンにより電磁波通過口を形成する場合には、渦電流の発生による電界強度の低下を抑えるために導電体のループが形成されないよう隙間を設けたのであるが、渦電流の発生による電界強度の低下を逆に利用すれば、電磁波通過口を一定の大きさにした場合であっても、電界強度を抑えることができるのである。このとき、抵抗器などの負荷を介在させずループを形成すると電界強度は極端に低下するが、導電体と抵抗器を用いてループを形成すると、抵抗値の大きな抵抗器を介在させて形成されるループであるほど、電界強度の低下が小さくなることが分かっている。従って、抵抗器を介在させることによってアンテナ周囲にループを形成するループ状の導電体を配置すれば、抵抗器を抵抗値の異なるものと交換することによって電界強度を調整することが可能となる。そのため、電界強度の調整のために何種類もの電磁波遮蔽パターンをプリントする必要がなくなり、さらなる工数の削減が実現される。
【００３０】
なお、このような導電体は、アンテナがプリント配線板にプリントされていれば、そのプリント配線板に導電パターンとしてプリントしてもよいし、上述したように電磁波遮蔽パターンがプリントされたプリント配線板に導電パターンとしてプリントしてもよい。電磁波遮蔽パターンがプリントされたプリント配線板にプリントする場合は、電磁波遮蔽パターンの外側にプリントしてもよいし、あるいは、プリント配線板の前面に電磁波遮蔽パターンがプリントされているのであれば、導電パターンを背面にプリントしてもよい。
【００３１】
以上説明した請求項１，２に示す非接触ＩＣカードリーダライタによれば、筐体内部に配置されたアンテナ及び電子回路からの不必要な電磁波が筐体外部へ漏洩することもなくなり、また、筐体外部からの電磁波の影響を受けることもなくなる。
【００３２】
ところが、筐体内部において、アンテナに対し、アンテナの背面側の筐体面やアンテナの背面側に配置された電子回路が反射体となり、渦電流の発生や電磁波の干渉を生じて通信距離に影響を及ぼすことが知られている。従って、ある距離だけ離れた非接触ＩＣカードとの通信を行う場合には、アンテナの背面側の筐体面又はアンテナの背面側の電子回路との間に「空間ギャップ」をつくる等の工夫が必要であった。例えば、図８に示すように、アンテナ基板１０にプリントされたアンテナ１０ａと通信対象の非接触ＩＣカード７０とが距離αだけ離れた状態で通信可能となるよう構成する場合、プリント配線板４０に実装された電子回路４０ａとアンテナ１０ａとの間におおよそ距離αの「空間ギャップ」が必要であった。その理由は、「空間ギャップ」を距離αよりも小さくすると、電子回路４０ａ側に出力された電磁波が電子回路４０ａで反射することによって干渉を起こし、その結果、電子回路４０ａ側に出力された電磁波の電界強度が小さくなり、それに伴って、非接触ＩＣカード７０側に放出される電磁波の電界強度も同程度に小さくなってしまうからである。このような電磁波の干渉を防止する「空間ギャップ」によって、非接触ＩＣカードリーダライタが大型化してしまうという問題があった。
【００３３】
そこで、請求項３に示すような構成を採用することが望ましい。すなわち、その構成は、請求項１，２に示した構成に加えて、さらに、アンテナと電子回路との間に配置され電磁波を遮蔽する電磁波遮蔽壁と、電磁波遮蔽壁のアンテナ側の面に設けられ電磁波を吸収する電磁波吸収部材とを備えることを特徴とするものである。
【００３４】
この場合、電磁波遮蔽壁をアンテナと電子回路との間に配置したため、アンテナ及び電子回路からそれぞれ放出される電磁波が干渉することがなくなる。さらに、この電磁波遮蔽壁のアンテナ側の面には電磁波吸収部材を設けたため、アンテナからの電磁波が電磁波吸収部材によって吸収され電磁波遮蔽壁で反射しない。そのため、アンテナから出力される電磁波が互いに干渉したり、電磁波遮蔽壁に渦電流が発生したりすることを防止することができる。これによって、アンテナと電子回路との間に「空間ギャップ」を設ける必要性がなくなり、結果として、非接触ＩＣカードリーダライタを小型化することができる。
【００３５】
ところで、上述したように、非接触ＩＣカードリーダライタは、メインコンピュータに接続された状態で使用される。従って、メインコンピュータを接続していない状態では通信可能領域を確認することができない。本発明では、電磁波を遮蔽する筐体内部にアンテナ及び電子回路を配置することによって設置環境の影響を抑える工夫をしているが、非接触ＩＣカードリーダライタの個体差、あるいは非接触ＩＣカードの個体差によって通信可能領域が変わってくることが考えられる。従って、非接触ＩＣカードリーダライタを設置する際、メインコンピュータに接続する前に、通信可能領域が確認できれば便利である。
【００３６】
そこで、請求項４に示すように、非接触ＩＣカードとの通信確認を行うための通信試験処理を実行可能に電子回路を構成し、さらに、通信試験処理の際、通信状態が確立したか否かを利用者に報知する報知手段を備える構成とすることが考えられる。
【００３７】
この場合、外部のメインコンピュータを接続することなく、非接触ＩＣカードリーダライタが単独で通信試験処理を実行する。この通信試験処理は、例えば利用者の指示によって実行されるものである。このとき、報知手段が非接触カードとの通信の確立を利用者に報知する。このため、利用者は、非接触ＩＣカードを非接触カードリーダライタに近づけたり遠ざけたりすることによって通信可能領域を確認することができる。これによって、非接触ＩＣカードリーダライタの設置する際又は設置場所を変更する際、メインコンピュータに接続することなく通信可能領域を確認することができ便利である。なお、報知手段は、光による報知を行うものであってもよいし、音による報知を行うものであってもよい。
【００３８】
なお、以上説明した非接触ＩＣカードリーダライタは、電磁波を透過させる収納ケースに収納された状態で使用されるのが一般的である。例えば、防塵・防水効果を有する合成樹脂などで収納ケースを形成すれば、非接触ＩＣカードリーダライタを屋外にも設置できることになるからである。
【００３９】
ところが、非接触ＩＣカードリーダライタを収納ケースに収納することによって、実質的なＩＣカードの読み取り距離が短くなってしまう可能性がある。
これを図１５（ａ）に基づいて説明する。図１５（ａ）は、収納ケース５００に非接触ＩＣカードリーダライタ５が収納されている様子を示している。図１５（ａ）に示す非接触ＩＣカードリーダライタ５は、アンテナ基板１０３を筐体３０３にアンテナ基板用ネジ９１でネジ止めしたものであるが、このとき、アンテナ基板用ネジ９１の頭部が突出しているため、この頭部によって収納ケース５００とアンテナ基板１０３との隙間δ₁ が形成される。ここでアンテナ基板１０３から読み取り限界位置までの距離をｄとした場合、収納ケース５００の電磁波放出面５００ａから読み取り限界位置までの実質的な読み取り距離ｘ₁ は、隙間δ₁ によって小さくなってしまう。一般的に、このような非接触ＩＣカードリーダライタでは、１〜２ｍｍというような数ｍｍの通信距離を確保する工夫がなされる現状があるため、プリント配線板を固定するためのネジ頭部等によって形成される数ｍｍの隙間が通信距離の観点から問題となるのである。
【００４０】
そこで、請求項５に示すように、筐体内部に配置されるアンテナに対して電磁波の放出側に位置する突出部を極力なくすよう構成するとよい。アンテナは、筐体内部に配置されるのであるから、電波の放出側には筐体の一部やアンテナを固定するためのネジなどの突出部が位置することが考えられる。例えば図１５（ａ）で言えば、アンテナ基板１０３に対して電磁波の放出側、すなわち紙面上方には、筐体３０３の上部及び筐体用ネジ９１の頭部が突出部として位置する。従って、例えばアンテナ基板用ネジ９１の代わりにさらネジやＭ３などの小さなネジを使用して、突出部としての筐体用ネジ９１頭部を極力なくしたり、あるいは、アンテナ基板１０３を筐体３０３の開口部に丁度はめ込むようにして、アンテナ基板１０３よりも上方に位置する突出部としての筐体３０３の一部を極力なくしたりするという具合である。
【００４１】
このように構成した非接触ＩＣカードリーダライタを、収納ケースに収納する場合、電磁波放出側の突出部が相対的に小さくなれば、収納ケースの電磁波放出面にアンテナを近接させることができる。従って、図１５（ｂ）に示すように、アンテナ基板１０３と収納ケース５００との隙間δ₂ を小さくすることができ、アンテナ基板１０３から読み取り限界位置までの距離を図１５（ａ）と同様にｄとした場合に、図１５（ａ）に示した距離ｘ₁ に比べて、収納ケース５００のＩＣカード読み取り面５００ａから読み取り限界位置までの実質的な読み取り距離ｘ₂ を長くすることができる。
【００４２】
なお、突出部としてのネジ頭部を極力なくすという観点から見れば、上述したようにさらネジや相対的に小さなネジを使用することも考えられるが、さらネジを使用すると、筐体側にネジのさら部分を受ける部分を形成する、いわゆる「さらをもむ」必要があるため、筐体の加工に要する工数が増大する可能性がある。その理由は、さらをもむこと自体の工数も必要となるのであるが、さらに、さらをもむ場合にはその精度が要求されるためである。つまり、通常のネジであれば、筐体側のネジ穴を多少大きめに開け、筐体に対して遊びをつくることができるため、アンテナ基板と筐体とを固定するためのネジ穴の多少のずれは問題にならないが、さらネジでは、筐体に対する遊びがなくなるため、筐体とアンテナ基板とを固定するためのネジ穴に精度が要求されるのである。また、小さなネジを使用すると、信頼性が低くなってしまうという問題もある。
【００４３】
従って、作業工数及び製品の信頼性を考慮すれば、電磁波の放出側にはネジを使用しないようにアンテナ基板と筐体との構造を工夫することによって、突出部を極力なくすようにすることが好ましい。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面を参照して説明する。なお、本発明は以下説明する実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施できることは言うまでもない。
［第１実施形態］
図１及び図２に、第１実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタ１を示す。図１は平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。
【００４５】
非接触ＩＣカードリーダライタ１は、アンテナ基板１０と、プリント配線板４０に実装された「電子回路」としての電子回路４０ａと、「電磁波遮蔽壁」としてのシールド板６０と、シールド板６０のアンテナ基板１０側の面に設けられた「電磁波吸収部材」としての磁性体６１と、これらを収納配置する筐体３０とを備えている。なお、シールド板６０及び筐体３０には、アルミニウム、鉄などの金属材料が用いられる。特に軽量である点を考えれば、アルミニウムを用いることが有効である。また、磁性体６１は、例えばフェライトを用いることが考えられる。
【００４６】
筐体３０は、上筐体部材３０ｕと下筐体部材３０ｄとから構成されており、筐体用ネジ９２でネジ止めされている。上筐体部材３０ｕには、正方形形状の開口部３０ａが形成されており、この開口部３０ａを筐体３０内部から覆うようにアンテナ基板１０が配置されている。このアンテナ基板１０よりもさらに筐体３０内側には、シールド板６０が配置され、このシールド板６０は、アンテナ基板１０と共にアンテナ基板用ネジ９１によって上筐体部材３０ｕに固定されている。
【００４７】
アンテナ基板１０の前面（筐体３０の外部側の面）には、図４（ａ）に示すような四角形で環状の電磁波遮蔽パターン１０ｂがプリントされている。図４（ａ）中では、斜線を施した領域が電磁波を遮蔽する電磁波遮蔽パターン１０ｂである。そして、電磁波遮蔽パターン１０ｂに囲まれた斜線を施していない領域が「電磁波通過口」としての電磁波通過口１０ｃである。つまり、本第１実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタ１の筐体３０における電磁波通過口１０ｃは、アンテナ基板１０にプリントされた電磁波遮蔽パターン１０ｂで形成されている。一方、アンテナ基板１０の背面（筐体３０の内部側の面）には、図４（ｂ）に示すような「アンテナ」としての四角形のループ状のアンテナ１０ａがプリントされている。
【００４８】
また、図４（ａ）に示す隙間１０ｄは、アンテナ１０ａから出力される電磁波によって、電磁波遮蔽パターン１０ｂに渦電流が発生しアンテナ１０ａのインダクタンスが低下することを防止するものである。アンテナ１０ａのインダクタンスの低下は、通信距離の低下を引き起こす。
【００４９】
図１の平面図は、このようなアンテナ基板１０が筐体３０の開口部３０ａにアンテナ基板用ネジ９１でネジ止めされている様子を示した。図中では、アンテナ基板１０の背面にプリントされたアンテナ１０ａを破線にて示した。
なお、電磁波遮蔽パターン１０ｂ及びアンテナ１０ａは、いわゆるエッチング技術により形成される。
【００５０】
また、図２に示すように、シールド板６０に対しアンテナ基板１０と反対側にプリント配線板４０が配置されており、プリント配線板用ネジ９３によって下筐体部材３０ｄに固定されている。このプリント配線板４０には、後述する通信試験処理等を行うための電子回路４０ａが実装されている。図２中には、個々の電子素子は図示せず、一点鎖線でその電子回路４０ａの実装される領域を示した。
【００５１】
プリント配線板用ネジ９３は、電子回路４０ａを動作させる電源のグランド端子に接続されており、アンテナ基板用ネジ９１、筐体用ネジ９２、プリント配線板用ネジ９３を介して、筐体３０、シールド板６０及び電磁波遮蔽パターン１０ｂは全て電源のグランド端子に接続されている。従って、非接触ＩＣカードリーダライタ１の動作時には、筐体３０、シールド板６０及び電磁波遮蔽パターン１０ｂのインピーダンスが最も低くなり、筐体３０、シールド板６０、電磁波遮蔽パターン１０ｂは電磁波を遮蔽する。
【００５２】
次に、図３に基づいて、本第１実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタ１の電気的な構成を説明する。図３は、非接触ＩＣカードリーダライタ１の電気的な構成を示すブロック図である。
本第１実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタ１は、通常、外部のメインコンピュータ８０に接続された状態で使用され、電磁波を用いて非接触ＩＣカード７０との間で通信を行い、非接触ＩＣカード７０からカードデータの読み出し指示及び非接触ＩＣカード７０へのカードデータの書き込み指示を行うことによって、非接触ＩＣカード７０との間でカードデータ授受を実現する。
【００５３】
非接触ＩＣカード７０は、電磁波を用いた通信を行う送受信機能を有している。すなわち、アンテナ、アンテナを介して通信を行う通信回路、通信回路を制御するマイクロコンピュータを備えている。また、カードデータを記憶する記憶部としてのメモリ装置を備えており、通信回路によって非接触ＩＣカードリーダライタ１との通信を行い、非接触ＩＣカードリーダライタ１からの指示に基づき、このメモリ装置からカードデータを読み出したり、このメモリ装置へカードデータを書き込んだりするのである。なお、非接触ＩＣカード７０は、非接触ＩＣカードリーダライタ１から非接触方式にて電源供給され動作する。
【００５４】
非接触ＩＣカードリーダライタ１は、電気的には、上述した電子回路４０ａと、アンテナ１０ａのブロックに区分される。電子回路４０ａは、ＣＰＵ４１と、ＣＰＵ４１が実行する処理のためのプログラムを記憶したＲＯＭ４２と、非接触ＩＣカード７０とのアンテナ１０ａを介した通信を制御するカード通信制御部４４と、「報知手段」としてのＬＥＤ４５と、後述する通信試験処理の実行を利用者が指示するためのスイッチ４６と、メインコンピュータ８０との通信を行うためのＲＳ２３２Ｃインターフェース４３と、電源部４７とから構成されている。
【００５５】
電源部４７は、ＡＣアダプタ５１から出力される直流の動作電圧を安定化して図示しない配線によってＣＰＵ４１、ＲＳ２３２Ｃインターフェース４３、ＲＯＭ４２、カード通信制御部４４及びＬＥＤ４５に出力する。その結果、非接触ＩＣカードリーダライタ１が動作することになる。ＡＣアダプタ５１は、ＡＣ電源５２から出力される交流の電源電圧を受けて直流の動作電圧を電源部４７へ出力する。
【００５６】
非接触ＩＣカードリーダライタ１では、ＣＰＵ４１が、メインコンピュータ８０からＲＳ２３２Ｃインターフェース４３を介して送信される指示に基づいて、カード通信制御部４４に対して通信制御指示を出力する。この通信制御指示に基づいて、カード通信制御部４４はアンテナ１０ａを介して非接触ＩＣカード７０との通信を行うのである。通信制御部４４には、アンテナ１０ａからの電磁波の出力レベルを決定する電波出力回路が含まれている。
【００５７】
このように、非接触ＩＣカードリーダライタ１は、通常、メインコンピュータ８０に接続され、メインコンピュータ８０からの指示に基づいて動作するのであるが、本第１実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタ１では、メインコンピュータ８０を接続することなく非接触ＩＣカード７０との通信試験処理を実行することが可能に構成されている。
【００５８】
ここで、この通信試験処理について、図５に示すフローチャートに基づき説明する。この処理は、メインコンピュータ８０を接続することなく、本第１実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタ１が単独で行うものであり、図３中のスイッチ４６を介して利用者からの指示がなされた場合に実行される。この通信試験処理のためのプログラムは、ＲＯＭ４２に記憶されており、ＣＰＵ４１によって実行される。
【００５９】
まず最初のステップＳ１０００において、カード応答要求コマンドを送信する。この処理は、非接触ＩＣカード７０に対して応答を要求するものである。その結果、非接触ＩＣカードリーダライタ１は、非接触ＩＣカードリーダライタ１の通信可能領域にある非接触ＩＣカード７０からの応答信号を受信する。
【００６０】
Ｓ１１００では、衝突防止コマンドを送信する。この処理は、Ｓ１０００にて送信した応答要求に対して、受信した応答信号が複数あった場合、すなわち複数の非接触ＩＣカード７０が揃って応答したときに、そのうちの一のカードの応答を要求するものである。
【００６１】
Ｓ１２００では、カード選択コマンドを送信する。この処理は、Ｓ１１００の処理によって応答したカードに対し、通信開始を通知するものである。
Ｓ１３００では、動作停止コマンドを送信する。この処理は、非接触ＩＣカード７０に対して動作の停止を指示するものである。これによって、非接触ＩＣカードリーダライタ１と非接触ＩＣカード７０との通信が終了する。
【００６２】
Ｓ１４００では、上述した一連の通信処理の正常終了を判断する。ここで通信が正常終了したと判断された場合（Ｓ１４００：ＹＥＳ）、Ｓ１５００にてＬＥＤ４５を点滅させる。その後、Ｓ１０００からの処理を繰り返す。一方、通信が異常終了したと判断した場合（Ｓ１４００：ＮＯ）、Ｓ１５００の処理を実行せず、Ｓ１０００からの処理を繰り返す。
【００６３】
次に、本第１実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタ１の発揮する効果を説明する。なお、ここでの説明に対する理解を容易にするために、はじめに従来の非接触ＩＣカードリーダライタにおける問題点を繰り返し説明しておく。
第１の問題点は、非接触ＩＣカードリーダライタの電磁波の出力レベルを決定する電波出力回路は、電波法に規定される電界強度を越えないように個々に設計することに加え、非接触ＩＣカードリーダライタの仕様に合わせた電界強度となるよう個々に設計する必要があることである。
【００６４】
第２の問題点は、非接触ＩＣカードとの通信を効率よく行うために非接触ＩＣカードリーダライタの筐体内部の前面に配置されるのが一般的であるが、アンテナは、図７に示したような８の字型の指向性を持っているため、電磁波の一部は、この非接触ＩＣカードリーダライタの背面にも放出されてしまい、結果として、意図せず非接触ＩＣカードとの通信が行われカードデータが読み取られてしまう可能性があることである。
【００６５】
第３の問題点は、他の機器を近づけた場合に、その機器から漏洩する電磁波の影響によって非接触ＩＣカードとの通信状態が不安定となり、非接触ＩＣカードリーダライタの動作の安定性が損なわれることである。
本第１実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタ１では、電源のグランド端子に接続したことで電磁波遮蔽機能を有する筐体３０内部にアンテナ１０ａ及び電子回路４０ａを配置した。これによって、アンテナ１０ａからの電磁波が筐体３０の前面以外に放出されることがない。その結果、非接触ＩＣカードリーダライタ１の背面に近づけた非接触ＩＣカード７０との間で通信が行われカードデータが意図せず読み出されるというようなことがなくなる。また、電子回路４０ａから放出される電磁波が外部に漏洩することもなくなる。
【００６６】
また、電磁波を遮蔽する筐体３０内部にアンテナ１０ａ及び電子回路４０ａを配置したことによって、外部にある機器等から放出された電磁波による影響をも防止することができる。従って、非接触ＩＣカード７０との通信状態が外部からの電磁波により不安定となることがなくなり、非接触ＩＣカードリーダライタ１の動作の安定性を向上させることができる。
【００６７】
このように、アンテナ１０ａ及び電子回路４０ａを電磁波を遮蔽する筐体３０内部に配置することで、上述した第２、第３の問題点を解決した。
そして、本第１実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタ１では、筐体３０に非接触ＩＣカード７０との通信を行うための電磁波通過口１０ｃを形成した。そのため、この電磁波通過口１０ｃを形成する電磁波遮蔽パターン１０ｂでアンテナ１０ａから出力される電磁波が一部遮蔽されることになり、アンテナ１０ａから出力される電磁波の出力レベルが電波出力回路を調整せずとも決定される。つまり、アンテナ１０ａから出力される電磁波の電界強度は、この電磁波通過口１０ｃの大きさによって決定される。従って、同様の電波出力回路及びアンテナ１０ａを用いた場合であっても、この電磁波通過口１０ｃの大きさを変更することによって任意に電界強度を調整することが可能となる。これによって、電波法の規定や非接触ＩＣカードリーダライタ１の仕様に合わせて個別に電磁波の出力レベルを決定する電波出力回路を設計する必要がなくなり、電波出力回路の設計に要する時間を削減することができる。また、既存の電波出力回路を利用して非接触ＩＣカードリーダライタ１を製作することもできる。そのため、人件費等を考慮すれば、大幅なコスト削減を実現することができる。このように、電磁波通過口１０ｃを形成したことによって、第１の問題点を解決した。
【００６８】
ここで、上述の電界強度と電磁波通過口１０ｃとの関係を図６を参照して具体的に説明する。なお、非接触ＩＣカードリーダライタ１では、電磁波通過口１０ｃを電磁波遮蔽パターン１０ｂでアンテナ基板１０に形成したが、図６では、筐体３０の開口部を電磁波通過口３０ｃとした。アンテナ１０ａからの電磁波が電磁波通過口３０ｃを介して外部に出力されることによって、アンテナ１０ａから出力される電磁波は、電磁波通過口３０ｃの周縁部によって一部遮蔽される。従って、アンテナ１０ａからの電磁波の電界強度は、筐体３０に形成された電磁波通過口３０ｃの面積によって調整されることになる。例えば、図６中には、電界強度の等しくなる位置を破線にて示したが、図６（ａ）は、図６（ｂ）に比べて、筐体３０の電磁波通過口３０ｃの面積が大きくなっているため、アンテナ基板１０にプリントされたアンテナ１０ａから送出される電磁波による電界強度は大きくなる。
【００６９】
なお、本実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタ１において、電磁波通過口１０ｃは、アンテナ基板１０に電磁波遮蔽パターン１０ｂをプリントすることで形成した。これによって、電磁波通過口１０ｃの形成は容易になり、加工精度も高くなる。
【００７０】
また、本実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタ１では、シールド板６０に対しアンテナ基板１０の反対側にプリント配線板４０を配置した（図２参照）。このシールド板６０も電源のグランド端子に接続することで電磁波を遮蔽するようになっており、このシールド板６０をアンテナ１０ａと電子回路４０ａとの間に配置したため、アンテナ１０ａ及び電子回路４０ａから放出される電磁波が互いに干渉し合うことがなくなる。さらに、このシールド板６０のアンテナ１０ａ側の面には磁性体６１を設けたため、アンテナ１０ａからの電磁波がシールド板６０で反射されず磁性体６１によって吸収されるため、アンテナ１０ａから出力される電磁波が相互に干渉したり、シールド板６０に渦電流が発生したりすることを防止することができる。これによって、アンテナ１０ａと電子回路４０ａとの間に従来のような「空間ギャップ」を設ける必要性がなくなり、結果として、非接触ＩＣカードリーダライタ１を小型化することができる。
【００７１】
さらにまた、本実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタ１は、通常、メインコンピュータ８０に接続された状態で使用されるのであるが（図３参照）、非接触ＩＣカード７０の通信可能領域を利用者が知るために、非接触ＩＣカードリーダライタ１単独で非接触ＩＣカード７０との通信試験処理を実行可能に構成されている（図５参照）。この通信試験処理は、スイッチ４６を介した利用者の指示により実行され、通信が正常終了したと判断された場合（Ｓ１４００：ＹＥＳ）、ＬＥＤ４５を点灯する（Ｓ１５００）。
【００７２】
従って、利用者は、非接触ＩＣカード７０を非接触カードリーダライタ１に近づけたり遠ざけたりし、ＬＥＤ４５が点灯するか否かを視覚にて確認することによって通信可能領域を確認することができる。なお、ＬＥＤ４５の代わりにブザー等を用いてもよい。これによって、非接触ＩＣカードリーダライタ１を設置する際又は設置場所を変更する際、メインコンピュータ８０に接続することなく通信可能領域を確認することができ便利である。
［第２実施形態］
上記第１実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタ１とは別の構造を有する第２実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタ２を説明する。なお、本第２実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタ２は、電気的な構成については上記第１実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタ１と同様であり、物理的な構造のみが異なっている。従って、非接触ＩＣカードリーダライタ２の電気的な構成についての説明は省略し、以下、非接触ＩＣカードリーダライタ２の物理的な構造を説明する。
【００７３】
図９及び図１０に、第２実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタ２を示す。図９は平面図であり、図１０は、図９のＢ−Ｂ線断面図である。
非接触ＩＣカードリーダライタ２は、アンテナ基板１００と、プリント配線板４０に実装された「電子回路」としての電子回路４０ａと、「電磁波遮蔽壁」としてのシールド板６００と、シールド板６００のアンテナ基板１００側の面に設けられた「電磁波吸収部材」としての磁性体６１と、これらを収納配置する筐体３００とを備えている。なお、シールド板６００及び筐体３００、磁性体６１に用いられる材料は、上記第１実施形態と同様である。
【００７４】
筐体３００は、上筐体部材３００ｕと下筐体部材３００ｄとから構成されており、筐体用ネジ９２でネジ止めされている。上筐体部材３００ｕには、長方形形状の開口部３００ａが上筐体部材３００ｕの端部から形成されており、この開口部３００ａを筐体３０内部から覆うようにアンテナ基板１００が配置され、アンテナ基板用ネジ９１によって上筐体部材３００ｕに固定されている。本第２実施形態では、筐体３００の開口部を上筐体部材３００ｕの端部より形成し、アンテナ１００ａを上筐体部材３００ｕの中心からずらして配置した。
【００７５】
アンテナ基板１００の前面（筐体３００の外部側の面）には、図９に示すような電磁波遮蔽パターン１００ｂがプリントされている。図９中では、斜線を施した六角形の環状の領域が電磁波を遮蔽する電磁波遮蔽パターン１００ｂである。そして、環状に形成された電磁波遮蔽パターン１００ｂによって囲まれた斜線を施していない六角形形状の領域が「電磁波通過口」としての電磁波通過口１００ｃである。また、電磁波遮蔽パターン１００ｂは、渦電流の発生を防止する隙間１００ｄを有している。一方、アンテナ基板１００の背面（筐体３０の内部側の面）には、図９に破線で示すような「アンテナ」としての六角形のループ状のアンテナ１００ａがプリントされている。なお、電磁波遮蔽パターン１００ｂ及びアンテナ１００ａは、いわゆるエッチングにより形成される。
【００７６】
また、図１０に示すように、アンテナ基板１００の背面側には、「電磁波吸収部材」としての磁性体６１を張り付けた「電磁波遮蔽壁」としてのシールド板６００が配置されている。このシールド板６００に対しアンテナ基板１００と反対側にプリント配線板４０が配置されている。そして、プリント配線板４０は、シールド板６００と共に、プリント配線板用ネジ９３によって下筐体部材３００ｄに固定されている。このプリント配線板４０には、上記第１実施形態と同様の通信試験処理等を行うための電子回路４０ａが実装されている。図１０中には、個々の電子素子は図示せず、一点鎖線でその電子回路４０ａの実装される領域を示した。
【００７７】
プリント配線板用ネジ９３は、電子回路４０ａを動作させる電源のグランド端子に接続されており、アンテナ基板用ネジ９１、筐体用ネジ９２、プリント配線板用ネジ９３を介して、筐体３００、シールド板６００及び電磁波遮蔽パターン１００ｂは全て電源のグランド端子に接続されている。従って、非接触ＩＣカードリーダライタ２の動作時には、筐体３００、シールド板６００及び電磁波遮蔽パターン１００ｂのインピーダンスが最も低くなり、筐体３００、シールド板６００、電磁波遮蔽パターン１００ｂは電磁波を遮蔽する。
【００７８】
以上の説明した構造によって、上記第１実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタ１と同様の効果を発揮する。
すなわち、電源のグランド端子に接続したことで電磁波を遮蔽する筐体３００内部にアンテナ１００ａ及び電子回路４０ａを配置したことによって、アンテナ１００ａや電子回路４０ａから放出される不要な電磁波が外部に漏洩することがない。また、外部にある機器等から放出された電磁波による影響をも防止することもできる。従って、非接触ＩＣカードリーダライタ２の背面で非接触ＩＣカード７０が読み取られたり、非接触ＩＣカードリーダライタ２の動作が不安定になったりすることを防止できる。
【００７９】
そして、筐体３００に非接触ＩＣカード７０との通信を行うための電磁波通過口１００ｃの面積を調整することによって、電磁波の電界強度を調整できるため、電波法の規定や非接触ＩＣカードリーダライタ２の仕様に合わせて、電磁波の出力レベルを決定する電波出力回路を個別に設計する必要がなくなり、電波出力回路の設計に要する時間を削減することができる。また、既存の電波出力回路を利用して非接触ＩＣカードリーダライタ２を製作することもできる。そのため、人件費等を考慮すれば、大幅なコスト削減を実現することができる。
【００８０】
なお、上記第１実施形態と同様に、本第２実施形態においても、電磁波通過口１００ｃは、アンテナ基板１００に電磁波遮蔽パターン１００ｂをプリントすることで形成した。これによって、電磁波通過口１００ｃの形成は容易になり、加工精度も高くなる。
【００８１】
また、アンテナ基板１００と電子回路４０ａとの間に設けたシールド板６００によって、アンテナ１０ａ及び電子回路４０ａからそれぞれ放出される電磁波が干渉することがなくなる。さらに、このシールド板６００のアンテナ１００ａ側の面には磁性体６１を設けたため、アンテナ１００ａからの電磁波がシールド板６００で反射されず磁性体６１によって吸収されるため、アンテナ１００ａから出力される電磁波が相互に干渉したり、シールド板６００に渦電流が発生したりすることを防止できる。これによって、アンテナ１００ａと電子回路４０ａとの間に従来のような「空間ギャップ」を設ける必要性がなくなり、結果として、非接触ＩＣカードリーダライタ２を小型化することができる。
【００８２】
さらにまた、本第２実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタ２は、電気的構成について上記第１実施形態と同様であり、通信試験処理（図５参照）の実行も可能である。従って、利用者は、非接触ＩＣカード７０を非接触カードリーダライタ１に近づけたり遠ざけたりし、ＬＥＤ４５が点灯するか否かを視覚にて確認することによって通信可能領域を確認することができる。これによって、例えば非接触ＩＣカードリーダライタ１を設置する際又は設置場所を変更する際、メインコンピュータ８０に接続することなく通信可能領域を確認することができ便利である。
【００８３】
さらに、第２実施形態の構成に係る効果として次のような効果も生じる。本第２実施形態では、筐体３００の開口部を上筐体部材３００ｕの端部より形成し、アンテナ１００ａを上筐体部材３００ｕの中心からずらして配置した。その結果、図１１に示すように、非接触ＩＣカード７０を非接触ＩＣカードリーダライタ２に近づけた状態で通信を行う場合、非接触ＩＣカード７０を持つ利用者の指が非接触ＩＣカードリーダライタ２に当たることが少なくなる。
［第３実施形態］
上記第１及び第２実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタ１，２と、さらに別の構造を有する第３実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタ３を説明する。なお、本第３実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタ３も、電気的な構成については上記第１及び第２実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタ１，２と同様であり、物理的な構造のみが異なっている。従って、以下、第３実施形態として、非接触ＩＣカードリーダライタ３について物理的な構造のみを説明する。
【００８４】
図１２に、第３実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタ３を示す。図１２（ａ）は平面図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。非接触ＩＣカードリーダライタ３は、アンテナ基板１０１と、このアンテナ基板１０１に実装された「電子回路」としての電子回路４０ａと、これらを収納配置する筐体３０１とを備えている。
【００８５】
筐体３０１は、前面が全て開口部３０１ａとなっており、この開口部３０１ａを覆うようにアンテナ基板１０１が配置されている。アンテナ基板１０１の周縁部には、４つの凸部１０１ｅが形成され、この凸部１０１ｅには挿入穴１０１ｆが形成されている。一方、筐体３０１の開口部３０１ａの周縁部には、挿入穴１０１ｆに対応する凸部３０１ｂが形成されている。この筐体３０１の凸部３０１ｂをアンテナ基板１０１の凸部１０１ｅに形成された挿入穴１０１ｆに挿入し、凸部３０１ｂに対し外力を加え凸部３０１ｂをねじることによって、アンテナ基板１０１は、筐体３０１の開口部３０１ａに固定される。
【００８６】
アンテナ基板１０１の前面（筐体３０１の外部側の面）には、図１２（ａ）に示すような電磁波遮蔽パターン１０１ｂがプリントされている。図１２（ａ）では、斜線を施した四角形形状の領域及び円形で環状の領域が電磁波を遮蔽する電磁波遮蔽パターン１０１ｂである。この電磁波遮蔽パターン１０１ｂは、電子回路４０ａのグランド端子に接続されており、電磁波遮蔽機能を有している。そして、電磁波遮蔽パターン１０１ｂの環状の領域に囲まれた斜線を施していない円形の領域が「電磁波通過口」としての電磁波通過口１０１ｃである。また、電磁波遮蔽パターン１０１ｂは、渦電流の発生を防止するための隙間１０１ｄを有している。一方、アンテナ基板１０１の背面（筐体３０の内部側の面）には、図９に破線で示すような「アンテナ」としての丸形形状のループ状のアンテナ１０１ａがプリントされている。
【００８７】
また、図１２（ｂ）に示すように、アンテナ基板１０１の背面には、電子回路４０ａが実装されている。電子回路４０ａは、上記第１及び第２実施形態と同様とする。図１２（ｂ）には、個々の電子素子は図示せず、一点鎖線でその電子回路４０ａの実装される領域を示した。
【００８８】
次に、本第３実施形態のＩＣカードリーダライタ３の発揮する効果を説明する。上記第１及び第２実施形態と同様に、本第３実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタ３でも、電源のグランド端子に接続したことで電磁波を遮蔽する筐体３０１内部にアンテナ１０１ａ及び電子回路４０ａを配置したことによって、アンテナ１０１ａや電子回路４０ａから放出される不要な電磁波が外部に漏洩することがない。また、外部にある機器等から放出された電磁波による影響をも防止することができる。従って、非接触ＩＣカードリーダライタ３の背面で非接触ＩＣカード７０が読み取られたり、非接触ＩＣカードリーダライタ３の動作が不安定になったりすることを防止できる。
【００８９】
そして、非接触ＩＣカード７０との通信を行うための電磁波通過口１０１ｃの面積を調整することによって、電磁波の電界強度を調整できるため、電波法の規定や非接触ＩＣカードリーダライタ３の仕様に合わせて、電磁波の出力レベルを決定する電波出力回路を個別に設計する必要がなくなり、電波出力回路の設計に要する時間を削減することができる。また、既存の電波出力回路を利用して非接触ＩＣカードリーダライタ３を製作することもできる。そのため、人件費等を考慮すれば、大幅なコスト削減を実現することができる。
【００９０】
なお、上記第１及び第２実施形態と同様に、本第３実施形態においても、電磁波通過口１０１ｃは、アンテナ基板１０１に電磁波遮蔽パターン１０１ｂをプリントすることで形成した。これによって、電磁波通過口１０１ｃの形成は容易になり、加工精度も高くなる。
【００９１】
但し、本第３実施形態では、上記第１及び第２実施形態で用いたようなシールド板６０，６００を用いていないため、アンテナ１０１ａ及び電子回路４０ａからそれぞれ放出される電磁波の干渉により、非接触ＩＣカード７０との通信可能距離が短くなることが考えられる。従って、非接触ＩＣカード７０との通信を短い距離で行うシステムに用いられて有効となる。なお、非接触ＩＣカード７０との通信可能距離は短くなるものの、上記第１及び第２実施形態の構成と異なり、筐体３０１が一体として形成してあり、この筐体３０１の凸部３０１ｂをねじってアンテナ基板１０１を固定しているため、ネジ止めも必要なく製造が容易という点で有利である。
【００９２】
上記第１実施形態ではアンテナ１０ａを四角形形状に形成し、上記第２実施形態ではアンテナ１００ａを六角形形状に形成し、本第３実施形態ではアンテナ１０１ａを丸形形状に形成した。このアンテナ形状は、これらに限られず、種々の形状で形成することが考えられる。なお、本出願人が実験した結果、アンテナパターンの中に筐体の開口部周縁と平行になる部分が少ない方が電磁波の電界強度が大きくなることが分かり、上述の例では、四角形状、六角形形状、丸形形状の順に電界強度が強くなることが分かった。
［第４実施形態］
上記第１、第２及び第３実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタ１，２，３と、さらに別の構造を有する第４実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタ４を説明する。
【００９３】
図１３に、第４実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタ４を示す。図１３（ａ）は平面図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。非接触ＩＣカードリーダライタ４は、アンテナ基板１０２と、このアンテナ基板１０２に実装された「電子回路」としての電子回路４０ａと、これらを収納配置する筐体３０２とを備えている。
【００９４】
筐体３０２は、上筐体部材３０２ｕと下筐体部材３０２ｄとが筐体用ネジ９２でネジ止めされて構成されている。このとき、上筐体部材３０２ｕと下筐体部材３０２ｄとによって開口部３０２ａが形成され、この開口部３０２ａを覆うようにアンテナ基板１０２が上筐体部材３０２ｕと下筐体部材３０２ｄとで挟まれて固定されている。
【００９５】
まず最初に、筐体３０２に対するアンテナ基板１０２の取り付け構造について説明する。
上筐体部材３０２ｕは、略長方形形状の薄板金属部材である。上筐体部材３０２ｕの一の辺には、ネジ止め片３０２ｇが設けられ、また、その辺に隣合う２つの辺には、挾持片３０２ｅと規制片３０２ｆが設けられている。
【００９６】
挾持片３０２ｅは、アンテナ基板１０２側にコの字状に折り返され、アンテナ基板１０２の長手方向に平行な辺に形成された凹部１０２ｇ（図１４参照）を挟み込む。これによって、上筐体部材３０２ｕは、アンテナ基板１０２に固定される。
【００９７】
また、このとき、上述したネジ止め片３０２ｇ及び規制片３０２ｆはアンテナ基板１０２側へ垂直に折り曲げられ、ネジ止め片３０２ｇはアンテナ基板１０２の長手方向における一方の端部に形成された貫通孔１０２ｉ（図１４参照）から、また、規制片３０２ｆはアンテナ基板１０２の長手方向に平行な辺に形成された凹部１０２ｈから、アンテナ基板１０２の下側へ突出する。なお、ネジ止め辺３０２ｇには、図示しないネジ孔が形成されている。
【００９８】
下筐体部材３０２ｄは、長方形形状の底面部と、この底面部から垂直に形成された長方形形状の４つの側面部とからなる箱状の薄板金属部材である。ここで、底面部に対向する面は開放されており、上述したように上筐体部材３０２ｕが固定されることによって、この面に開口部３０２ａが形成される。
【００９９】
下筐体部材３０２ｄの一の側面部３０２ｈには、図示しないネジ孔が形成されている。そして、ネジ孔の形成された側面部３０２ｈに対向する側面部３０２ｂと側面部３０２ｂに隣合う側面部とのコーナー部分には、規制片３０２ｃを有している。
【０１００】
アンテナ基板１０２の長手方向の長さは、下筐体部材３０２ｄの長手方向の長さよりも長くなっており、アンテナ基板１０２の長手方向に垂直な一方の辺の中央部分には規制片１０２ｊが形成されている。
そして、上述した上筐体部材３０２ｕのネジ止め片３０２ｇが、下筐体部材３０２ｄの側面部３０２ｈに筐体用ネジ９２で固定される。このとき、アンテナ基板１０２の規制片１０２ｊは、下筐体部材３０２ｄの側面部３０２ｂ上部で下方より支えられ、アンテナ基板１０２の規制片１０２ｊの両側コーナー部分は、下筐体部材３０２ｄの規制片３０２ｃで上方より支えられる。これによって、アンテナ基板１０２の長手方向における一方の端部が上下方向に固定される。また、上述したようにアンテナ基板１０２は下筐体部材３０２ｄよりも長手方向に長いため、下筐体部材３０２ｄの側面部３０２ｈ上部で下側より支えられる。従って、アンテナ基板１０２は、下筐体部材３０２ｄの開放面に固定されることになる。さらに、上筐体部材３０２ｕの規制片３０２ｆは、下筐体部材３０２ｄの側面部に内側から当接し、アンテナ基板１０２が、下筐体部材３０２ｄに対し長手方向に垂直な方向へずれることを防止する。
【０１０１】
上述したような構成によって、アンテナ基板１０２は、１本の筐体用ネジ９２のみで、筐体３０２の開口部３０２ａを覆うように確実に固定される。このとき、筐体３０２は、電源のグランド端子に接続される。
次に、図１４の説明図に基づき、アンテナ基板１０２について説明する。
【０１０２】
アンテナ基板１０２の前面（筐体３０２の外部側の面）には、図１４（ａ）に示すような電磁波遮蔽パターン１０２ｂがプリントされている。図１４（ａ）中では、斜線を施した内側の領域が電磁波を遮蔽する電磁波遮蔽パターン１０２ｂである。そして、電磁波遮蔽パターン１０２ｂに囲まれた斜線を施していない領域が「電磁波通過口」としての電磁波通過口１０２ｃである。つまり、本第４実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタ４の筐体３０２における電磁波通過口１０２ｃは、アンテナ基板１０２にプリントされた電磁波遮蔽パターン１０２ｂで形成されている。なお、電磁波遮蔽パターン１０２ｂには、渦電流の発生による通信距離の低下を防止するための隙間１０２ｄが設けられている。一方、アンテナ基板１０２の背面（筐体３０２の内部側の面）には、図１４（ｂ）に示すような「アンテナ」としての円形のループ状のアンテナ１０２ａがプリントされている。
【０１０３】
さらに、上述したアンテナ１０２ａの周囲を囲むように、アンテナ基板１０２の前面には導電パターン１０２ｅが、そして、アンテナ基板１０２の背面には導電パターン１０２ｆがプリントされている。この導電パターン１０２ｅ，１０２ｆは、スルーホール１０２ｋによって導通しており、アンテナ１０２ａの周囲に「ループ状の導電体」を形成している。なお、導電パターン１０２ｆの中央部には、隙間が設けられており、導電パターン１０２ｅ，１０２ｆ自体は、ループを形成しない。そして、アンテナ基板１０２の背面の導電パターン１０２ｆの中央部に抵抗器４００が実装されることによって、導電パターン１０２ｅ，１０２ｆは、抵抗器４００と共にアンテナ１０２ａの周囲に「ループ」を形成する。
【０１０４】
なお、電磁波遮蔽パターン１０２ｂ、アンテナ１０２ａ及び導電パターン１０２ｅ，１０２ｆは、いわゆるエッチングにより形成される。
次に、本第４実施形態のＩＣカードリーダライタ４の発揮する効果を説明する。上記第１、第２及び第３実施形態と同様に、本第４実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタ４でも、電源のグランド端子に接続した筐体３０２内部にアンテナ１０２ａ及び電子回路４０ａを配置したことによって、アンテナ１０２ａや電子回路４０ａから放出される不要な電磁波が外部に漏洩することがない。また、外部にある機器等から放出された電磁波による影響をも防止することができる。従って、非接触ＩＣカードリーダライタ４の背面で非接触ＩＣカード７０が読み取られたり、非接触ＩＣカードリーダライタ４の動作が不安定になったりすることを防止できる。
【０１０５】
そして、本第４実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタ４では、アンテナ１０２ａの周囲に導電パターン１０２ｅ，１０２ｆを形成した。そして、導電パターン１０２ｆの隙間に抵抗器４００を介在させることによってアンテナ１０２ａの周囲にループが形成されるようにした。
【０１０６】
この技術思想は、アンテナ１０２ａの周囲に導電体のループが存在すると、通信距離が短くなる、すなわち電界強度が抑えられるという事実に着目したものである。つまり、電磁波遮蔽パターン１０２ｂを形成する場合には、渦電流の発生による電界強度の低下を抑えるために隙間１０２ｄを設けたのであるが、渦電流の発生による電界強度の低下を逆に利用すれば、電磁波通過口１０２ｃを一定の大きさにした場合であっても、電界強度を抑えることができるのである。このとき、抵抗値の大きい抵抗器４００を介在させてループを形成するほど電界強度を抑えられる。従って、導電パターン１０２ｆに介在させる抵抗器４００を抵抗値の異なるものと交換することによって電界強度を調整することが可能となる。結果として、電界強度の調整のために電磁波通過口１０２ｃの大きさを変える必要がなく、さらなる工数の削減を実現することができる。つまり、例えば試作段階において、電界強度の調整のために電磁波遮蔽パターン１０２ｂをプリントしなおす必要がなくなり、上記第１、第２及び第３実施形態と比べ工数の削減を図ることができるのである。従って、人件費等を考慮すれば、大幅なコスト削減を実現することができる。
【０１０７】
また、本第４実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタ４は、筐体３０２及びアンテナ基板１０２の構造を工夫することによって、アンテナ基板１０２を上筐体部材３０２ｕと下筐体部材３０２ｄで挟み込むようにした。つまり、アンテナ基板１０２の電磁波放出側には、上記第１及び第２実施形態のようなアンテナ基板用ネジ９１（図２及び図１０参照）や、上記第３実施形態のような筐体３０１の凸部３０１ｂ（図１２参照）を設けていない。その結果、非接触ＩＣカードリーダライタ４を所定の収納ケースに収納した状態で使用するときに、その収納ケースの電磁波放出面にアンテナ１０２を近接させることができる。従って、ＩＣカードの実質的な読み取り距離を、上記第１、第２及び第３実施形態の構造に比べ、より長くすることができる。
【０１０８】
これを図１５（ａ）に基づいて説明する。図１５（ａ）は、収納ケース５００に非接触ＩＣカードリーダライタ５が収納されている様子を示している。図１５（ａ）に示す非接触ＩＣカードリーダライタ５は、アンテナ基板１０３を筐体３０３にアンテナ基板用ネジ９１でネジ止めしたものであり、収納ケース５００の読み取り面側にアンテナ基板用ネジ９１の頭部が突出している。従って、このネジ頭部によって収納ケース５００とアンテナ基板１０３との隙間δ₁ が形成される。ここでアンテナ基板１０３から読み取り限界位置までの距離をｄとした場合、収納ケース５００のカード読み取り面５００ａから読み取り限界位置までの実質的な読み取り距離ｘ₁ は、隙間δ₁ によって短くなってしまう。一般的に、このような非接触ＩＣカードリーダライタでは、１〜２ｍｍというような数ｍｍの通信距離を確保する工夫がなされる現状があるため、アンテナ基板を固定するためのネジ頭部によって形成される数ｍｍの隙間が通信距離の観点から問題となるのである。
【０１０９】
これに対して、本第４実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタ４では、上述したように、アンテナ基板１０２の電磁波放出面側には、アンテナ基板用ネジ９１（図２及び図１０参照）や、凸部３０１ｂ（図１２参照）を設けないよう筐体３０２及びアンテナ基板１０２の構造を工夫した。従って、図１５（ｂ）に示すように、アンテナ基板１０３と収納ケース５００との隙間δ₂ を小さくすることができ、アンテナ基板１０３から読み取り限界位置までの距離を図１５（ａ）と同様にｄとした場合に、図１５（ａ）に示した距離ｘ₁ に比べて、収納ケース５００のＩＣカード読み取り面５００ａから読み取り限界位置までの実質的な読み取り距離ｘ₂ を大きくすることができる。
【０１１０】
なお、本第４実施形態では、アンテナ基板１０２を上筐体部材３０２ｕと下筐体部材３０２ｄで挟み込むようにして、電磁波放出側にネジや突起が突出しないようにしたが、上記第１、第２及び第３実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタ１，２，３で同様の効果を得ようとした場合、上記第１及び第２実施形態では、アンテナ基板用ネジ９１に代え、さらネジを使用することが考えられる。また、上記第３実施形態では、図１２に示す下筐体部材３０１ｄの凸部３０１ｂの向きや方向を変え、電磁波放出方向に凸部３０１ｂが突出しないようにすればよい。
【０１１１】
但し、さらネジを使用すると、ネジのさら部分を受ける部分を筐体に形成する、いわゆる「さらをもむ」必要があるため、筐体の加工に要する工数が増大する可能性がある。その理由は、さらをもむこと自体の工数も必要となるのであるが、さらに、さらをもむ場合にはその精度が要求されるためである。つまり、通常のネジであれば、筐体側のネジ穴を多少大きめに開け、筐体に対して遊びをつくることができるため、アンテナ基板と筐体とを固定するためのネジ穴の多少のずれは問題にならないが、さらネジでは、筐体に対する遊びがなくなるため、筐体とアンテナ基板とを固定するためのネジ穴に精度が要求されるのである。従って、作業工数を考慮すれば、第４実施形態のように、アンテナ基板と筐体との構造を工夫することによって、ネジなどの突出を極力なくすようにすることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタを示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】第１〜３実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタの電気的な構成を示すブロック図である。
【図４】アンテナ基板のプリントパターンを示す説明図である。
【図５】第１〜３実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタにおける通信試験処理を示すフローチャートである。
【図６】電波通過口と電界強度との関係を示す説明図である。
【図７】アンテナの指向性を示す説明図である。
【図８】空間ギャップを示す説明図である。
【図９】第２実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタを示す平面図である。
【図１０】図９のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１１】アンテナの配置位置による効果を示す説明図である。
【図１２】（ａ）は第３実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタを示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１３】（ａ）は第４実施形態の非接触ＩＣカードリーダライタを示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。
【図１４】第４実施形態におけるアンテナ基板のプリントパターンを示す説明図である。
【図１５】収納ケースと通信距離との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１，２，３，４，５，６…非接触ＩＣカードリーダライタ
１０，１００，１０１，１０２，１０３…アンテナ基板
１０ａ，１００ａ，１０１ａ，１０２ａ…アンテナ
１０ｂ，１００ｂ，１０１ｂ，１０２ｂ…電磁波遮蔽パターン
１０ｃ，１００ｃ，１０１ｃ，１０２ｃ…電磁波通過口
１０ｄ，１００ｄ，１０１ｄ，１０２ｄ…隙間
１０１ｅ…凸部
１０１ｆ…挿入穴
１０２ｅ，１０２ｆ…導電パターン
１０２ｋ…スルーホール
３０，３００，３０１，３０２，３０３…筐体
３０ａ，３００ａ，３０１ａ，３０２ａ…開口部
３０ｃ…電磁波通過口
３０ｕ，３００ｕ，３０２ｕ…上筐体部材
３０ｄ，３００ｄ，３０２ｄ…下筐体部材
４０…プリント配線板４０ａ…電子回路
４１…ＣＰＵ４２…ＲＯＭ
４３…ＲＳ２３２Ｃインターフェース４４…カード通信制御部
４５…ＬＥＤ４６…スイッチ
４７…電源部５１…ＡＣアダプタ
５２…ＡＣ電源
６０，６００…シールド板６１…磁性体
７０…非接触ＩＣカード８０…メインコンピュータ
９１…アンテナ基板用ネジ９２…筐体用ネジ
９３…プリント配線板用ネジ５００…収納ケース

Claims

非接触ＩＣカードとの間で通信を行うためのアンテナと、
外部に接続されたメインコンピュータからの指示に基づき、前記アンテナを介して前記非接触ＩＣカードとの間で通信を行い、当該非接触ＩＣカードに対し情報の読み出し又は書き込みの少なくとも一方を指示する電子回路と、
電磁波を遮蔽する筐体とを備え、
前記アンテナ及び電子回路を前記筐体内部に配置すると共に、前記アンテナから出力される電磁波を前記非接触ＩＣカードとの通信に必要な方向にだけ放出するための電磁波通過口を、前記筐体に形成した開口部を覆うプリント配線板にプリントされグランド端子に接続された電磁波遮蔽パターンで形成し、前記電磁波遮蔽パターンにより導電体のループが形成されないようにするための隙間を設けたことを特徴とする非接触ＩＣカードリーダライタ。
請求項１に記載の非接触ＩＣカードリーダライタにおいて、
ループの途中に隙間を設けたループ状の導電体を前記アンテナの周囲に配設し、当該隙間に抵抗器を介在させることによって当該導電体と当該抵抗器とが前記アンテナの周囲にループを形成するよう構成したことを特徴とする非接触ＩＣカードリーダライタ。
請求項１又は２に記載の非接触ＩＣカードリーダライタにおいて、
さらに、
前記アンテナと電子回路との間に配置され電磁波を遮蔽する電磁波遮蔽壁と、前記電磁波遮蔽壁のアンテナ側の面に設けられ電磁波を吸収する電磁波吸収部材と、
を備えることを特徴とする非接触ＩＣカードリーダライタ。
請求項１〜３のいずれかに記載の非接触ＩＣカードリーダライタにおいて、
前記電子回路は、前記非接触ＩＣカードとの通信確認を行うための通信試験処理を実行可能に構成されており、
さらに、前記通信試験処理の実行によって通信状態が確立したか否かを利用者に報知する報知手段を備えたことを特徴とする非接触ＩＣカードリーダライタ。
請求項１〜４のいずれかに記載の非接触ＩＣカードリーダライタにおいて、
前記筐体内部に配置される前記アンテナに対して電磁波の放出側に位置する突出部を極力なくすよう構成したことを特徴とする非接触ＩＣカードリーダライタ。