JP2005208754A

JP2005208754A - 非接触ｉｃカード通信装置

Info

Publication number: JP2005208754A
Application number: JP2004012196A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ui; 孝宇井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-01-20
Filing date: 2004-01-20
Publication date: 2005-08-04

Abstract

【課題】非接触ＩＣカードとの通信範囲を狭めることなく、磁界強度を低減することのできる非接触ＩＣカード通信装置を提供する。
【解決手段】制御回路２が、送信電力検出回路７で検出した送信電力の電力値を監視して、検出された電力値が通常の電力値から予め設定された規定値より低くなった状態が、予め設定された時間続くと、人体が近接したと判断し、送信電力切替回路８に送信電力を下げることを要求し、送信電力切替回路８が、増幅回路４を制御して送信電力を下げる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁誘導を利用してＩＣカードとの通信を行う非接触ＩＣカードシステムに関するもので、特に、ＩＣカードと通信を行う非接触ＩＣカード通信装置に関するものである。

従来、メモリを含む所定の集積回路とアンテナを搭載した非接触ＩＣカードと、この非接触ＩＣカードのアンテナと電磁結合してデータの送受信を行う非接触ＩＣカード通信装置としての非接触ＩＣカードリーダライタ装置とを備えた非接触ＩＣカードシステムが知られており、非接触ＩＣカードの動作電源となる直流電源電圧は、アンテナを介して受信したキャリア（搬送波）をもとに生成されるようになっている（例えば特許文献１、２参照）。

図６に従来の非接触ＩＣカードリーダライタ装置の構成図を示す。

図６に示すように、従来の非接触ＩＣカードリーダライタ装置は、通常ループアンテナで構成され、非接触ＩＣカードリーダライタ装置のキャリアを放射してＩＣカードに電力を供給するとともにデータの送信及び非接触ＩＣカードからの負荷変調されたデータを受信するアンテナ６１と、非接触ＩＣカードから受信したデータを内蔵のメモリに格納し適宜読み出して処理し、必要であれば非接触ＩＣカードへデータを送信するなどして装置全体を制御する制御回路６２と、制御回路６２から出力される送信データをキャリアに変調する変調回路６３と、変調回路６３の出力を規定の送信電力まで増幅する増幅回路６４と、ダイオードブリッジ等で構成され、キャリアからデータ信号を検波する検波回路６５と、検波回路６５で検波されたデータ信号を増幅し、波形整形し、制御回路６２に伝える受信回路６６とを備えている。

このような構成の非接触ＩＣカードリーダライタ装置は、キャリア周波数の電波を常時アンテナ６１から出力しており、非接触ＩＣカードは、リーダライタ装置に近づくと、リーダライタ装置から送出されているキャリアを受信し、この受信波を整流することで動作電源を得ている。

また、非接触ＩＣカードリーダライタ装置の制御回路６２は、一定周期で変調回路６３によりキャリアにＡＭ（Amplitude Modulation）変調をかけてコマンドを送信しており、非接触ＩＣカードは、キャリアから動作電源を得ると共に、リーダライタ装置から一定周期で送出されるコマンドを受信し、そのコマンドに対するレスポンスを、動作負荷を変える負荷変調方式でリーダライタ装置に伝える。

非接触ＩＣカードリーダライタ装置では、負荷変調で返送されたＡＭ変調波をアンテナ６１で受信すると、検波回路６５、受信回路６６を通してデータ信号を復調し、制御回路６２でデータを認識してデータの授受が完了する。

このように、従来の非接触ＩＣカードリーダライタ装置においては、非接触ＩＣカードが所定の領域内にあれば、非接触でデータの送受信を行うことができる。

さらに、非接触ＩＣカードリーダライタ装置は、非接触ＩＣカードとの通信距離を１０cm程度確保するために、送信電力を１Ｗ程度に高出力化したものが一般的となってきている。
特開２００２−１７００８２号公報特開２００３−２１６９１１号公報

しかしながら、このような従来の非接触ＩＣカード通信装置においては、非接触ＩＣカード通信装置の送信電波の電力が強いために、通信装置に人体が近接した状態が続くと、電波法施行規則第四六条の二第一項（最終改正、平成１５年１０月９日）の規定レベルを超えてしまうおそれがあった。

一方、磁界強度を弱くすると、非接触ＩＣカードとの通信可能範囲が狭くなってしまい、使い勝手が悪くなってしまう。

本発明は、非接触ＩＣカードとの通信範囲を狭めることなく、磁界強度を低減することのできる非接触ＩＣカード通信装置を提供することを目的とする。

本発明の非接触ＩＣカード通信装置は、送信電波の電力を検出する送信電力検出手段と、送信電波の電力の大きさを切り替える送信電力切替手段と、前記送信電力検出手段が検出した送信電波の電力が予め設定された値以下に低下した状態が予め設定された時間続いたとき、前記送信電力切替手段により送信電波の電力を下げる制御手段とを備える構成を有している。

この構成により、人体が近接して送信電波の電力が低下した状態が続くと、送信電波の電力が下げられることとなる。

ここで、前記送信電力検出手段が、送信電波の電力に影響を与えずに送信電波の電力を検出するための検出信号を取り出す方向性結合器と、前記検出信号を直流に変換する整流回路とを有する構成とした。

この構成により、送信電波の電力に影響を与えずに送信電波の電力を検出することができる。

また、前記送信電力検出手段が、送信電波の電力に影響を与えずに送信電波の電力を検出するための検出信号を取り出す結合コンデンサと、前記検出信号を直流に変換する整流回路とを有する構成とした。

また、前記送信電力切替手段は、送信電波の電力を周期的に出力し、前記送信電波の電力を出力しない時間を変化させることで、送信電波の電力の平均値の大きさを切り替える構成とした。

この構成により、簡易な構成で送信電力を切り替えることができる。

本発明によれば、送信電波の電力を検出し、送信電波の電力が低下した状態が一定期間続いたとき、送信電波の電力を下げているので、従来の通信範囲を維持したまま、磁界強度を低減することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態の非接触ＩＣカードリーダライタ装置を示す図である。

図１において、非接触ＩＣカードリーダライタ装置は、通常ループアンテナで構成され、非接触ＩＣカードリーダライタ装置のキャリアを放射してＩＣカードに電力を供給するとともにデータの送信及び非接触ＩＣカードからの負荷変調されたデータを受信するアンテナ１と、非接触ＩＣカードから受信したデータを内蔵のメモリに格納し適宜読み出して処理し、必要であれば非接触ＩＣカードへデータを送信するなどして装置全体を制御する制御回路２と、制御回路２から出力される送信データをキャリアに変調する変調回路３と、変調回路３の出力を規定の送信電力まで増幅する増幅回路４と、ダイオードブリッジ等で構成され、キャリアからデータ信号を検波する検波回路５と、検波回路５で検波されたデータ信号を増幅し、波形整形し、制御回路２に伝える受信回路６と、増幅回路４から出力された電力の大きさを検出する送信電力検出回路７と、増幅回路４を制御して送信電力を通常時の出力レベルと１０dB程度低いレベルとに切り替える送信電力切替回路８と、送信電力検出回路７で検出された電圧レベルを記憶しておく記憶回路９と、設定された時間経過後に時間が経過したことを通知するなどしてタイマの働きをするタイマ回路１０とを備えている。

このような構成の非接触ＩＣカードリーダライタ装置は、キャリア周波数の電波を常時アンテナ１から出力しており、非接触ＩＣカードは、リーダライタ装置に近づくと、リーダライタ装置から送出されているキャリアを受信し、この受信波を整流することで動作電源を得ている。

また、非接触ＩＣカードリーダライタ装置の制御回路２は、一定周期で変調回路３によりキャリアにＡＭ変調をかけてコマンドを送信しており、非接触ＩＣカードは、キャリアから動作電源を得ると共に、リーダライタ装置から一定周期で送出されるコマンドを受信し、そのコマンドに対するレスポンスを、動作負荷を変える負荷変調方式でリーダライタ装置に伝える。

非接触ＩＣカードリーダライタ装置では、負荷変調で返送されたＡＭ変調波をアンテナ１で受信すると、検波回路５、受信回路６を通してデータ信号を復調し、制御回路２でデータを認識してデータの授受が完了する。

そして、非接触ＩＣカードリーダライタ装置においては、人体がアンテナ１に近接すると、アンテナ同調周波数がずれるためにインピーダンスが下がり、アンテナ１に誘起される電圧レベルが小さくなる。また、ＩＣカードと通信している状態や、ＩＣカードが近接したときなどは、この電圧レベルの変化が急激で、直ぐに元の状態に戻るようになる。

このため、本実施の形態の非接触ＩＣカードリーダライタ装置は、送信電力検出回路７により、この送信電圧のレベルを検出し、制御回路２が、送信電力検出回路７で検出した送信電圧のレベルが一定時間以上低い状態を続けているとき、人体が近接していると判断し、送信電力切替回路８により増幅回路４を制御して送信電力を下げるようになっている。

具体的には、図２のフローチャートに示すように、制御回路２は、まずカウンタの値を０にリセットし（Ｓ１１）、送信電力検出回路７で検出した電力値を記憶回路９内のＤＡＴ１領域に格納する（Ｓ１２）。

その後、制御回路２は、タイマ回路１０に予め設定された時間を設定して一定時間ＷＡＩＴ（待ち合わせ）した後カウンタの値に１加算し（Ｓ１３）、送信電力検出回路７で検出した電力値を記憶回路９内のＤＡＴ２領域に格納する（Ｓ１４）。

そして、制御回路２は、カウンタの値が予め設定された規定値以上になっているか判定し（Ｓ１５）、規定値以上になっていなければ、ＤＡＴ２に格納されている電力値とＤＡＴ１に格納されている電力値とを比較し、ＤＡＴ２に格納されている電力値がＤＡＴ１に格納されている電力値に比べ予め設定された規定値より低いか判定する（Ｓ１６）。

ＤＡＴ２に格納されている電力値がＤＡＴ１に格納されている電力値に比べ予め設定された規定値より低くなければ、Ｓ１１に戻り、カウンタの値を０にリセットして以降の処理を繰り返す。

ＤＡＴ２に格納されている電力値がＤＡＴ１に格納されている電力値に比べ予め設定された規定値より低ければ、Ｓ１３に戻り、ＷＡＩＴして以降の処理を繰り返す。

また、Ｓ１５において、カウンタの値が予め設定された規定値以上になっていれば、制御回路２は、送信電力切替回路８に送信電力を下げるように要求し、送信電力切替回路８が増幅回路４を制御して送信電力を下げる（Ｓ１７）。

その後、制御回路２は、送信電力検出回路７で検出した電力値を記憶回路９内のＤＡＴ１領域に格納し（Ｓ１８）、タイマ回路１０に予め設定された時間を設定して一定時間ＷＡＩＴ（待ち合わせ）する（Ｓ１９）。

ＷＡＩＴが終了すると、制御回路２は、送信電力検出回路７で検出した電力値を記憶回路９内のＤＡＴ２領域に格納し（Ｓ２０）、ＤＡＴ２に格納されている電力値とＤＡＴ１に格納されている電力値とを比較し、ＤＡＴ２に格納されている電力値がＤＡＴ１に格納されている電力値に比べ予め設定された規定値より高いか判定する（Ｓ２１）。

ＤＡＴ２に格納されている電力値がＤＡＴ１に格納されている電力値に比べ予め設定された規定値より高くなければ、Ｓ１９に戻り、ＷＡＩＴした後以降の処理を繰り返す。

ＤＡＴ２に格納されている電力値がＤＡＴ１に格納されている電力値に比べ予め設定された規定値より高い場合、制御回路２は、送信電力切替回路８に送信電力を上げるように要求し、送信電力切替回路８が増幅回路４を制御して送信電力を上げ（Ｓ２２）、Ｓ１１に戻り、カウンタの値を０にリセットして以降の処理を繰り返す。

このように本実施の形態においては、送信電力検出回路７で検出した送信電力が予め設定された規定範囲より下がった状態が、予め設定された時間以上続いたとき、人体が近接したと判断し、送信電力を下げるよう制御しているので、人体に対して放射する磁界強度を低く抑えることができる。

また、送信電力を下げた後には、検出した送信電力の値が高くなると、図２のＳ１９〜Ｓ２２に示すように元の送信電力に復帰させるようにしているので、非接触ＩＣカードとの通信可能範囲を直ぐに元に戻すことができ、非接触ＩＣカードとの通信可能領域を確保することができる。

本発明の第２の実施の形態としては、図３に示すように、送信電力検出回路７に替えて、アンテナ１側への電力供給に影響を与えずに送信電力を検出するための検出信号（減衰された送信波）を取り出す方向性結合器１１と、方向性結合器１１から取り出した検出信号を直流に変換する整流回路１２とを備えるようにする。

このような構成において、増幅回路４の出力する送信電力は、方向性結合器１１を通してアンテナ１に供給されるとともに、１０ｄＢ程度減衰された検出信号が整流回路１２に出力される。整流回路１２は、この検出信号を直流レベルに変換し、制御回路２に出力する。

制御回路２は、整流回路１２が出力する信号を送信電力の検出電力値として、上述と同様に人体の近接を検知して送信電力を制御する。

次に、本発明の第３の実施の形態としては、図４に示すように、送信電力検出回路７に替えて、アンテナ１側への電力供給に影響を与えずに送信電力を検出するための検出信号（減衰された送信波）を取り出す結合コンデンサ１３と、結合コンデンサ１３から取り出した検出信号を直流に変換する整流回路１２とを備えるようにする。

このような構成において、増幅回路４の出力する送信電力は、結合コンデンサ１３を通して１０ｄＢ程度減衰され、検出信号として整流回路１２に出力される。整流回路１２は、この検出信号を直流レベルに変換し、制御回路２に出力する。

次に、本発明の第４の実施の形態としては、図５に示すように、送信電力切替回路８に替えて、増幅回路４を制御して送信電力をオンまたはオフするスイッチ（ＳＷ）回路１４を備えるようにする。

このような構成において、スイッチ回路１４は、予め設定された周期で増幅回路４を制御して送信電力のオンとオフとを繰り返している。

そして、制御回路２は、上述の方法で、送信電力検出回路７で検出した送信電力が予め設定された規定範囲より下がった状態が、予め設定された時間以上続いたとき、スイッチ回路１４に送信電力を下げるように要求し、スイッチ回路１４は、増幅回路４を制御して、送信電力のオンとオフとの周期のオフにしている時間を長くして送信電力の平均値を下げるようにする。この結果、送信電力が下がり、磁界強度を低く抑えることができる。

また、送信電力を下げた後、検出された電力値が予め設定された規定値より高くなると、制御回路２は、スイッチ回路１４に送信電力を上げるように要求し、スイッチ回路１４が増幅回路４を制御して、送信電力のオンとオフの周期を元に戻す。この結果、送信電力が元に戻る。

以上のように、本発明にかかる非接触ＩＣカード通信装置は、従来の通信範囲を維持したまま、磁界強度を低減することができるという効果を有し、電磁誘導を利用してＩＣカードとの通信を行う非接触ＩＣカードシステムの非接触ＩＣカード通信装置等として有用である。

本発明の第１の実施の形態の非接触ＩＣカードリーダライタ装置のブロック図本発明の第１の実施の形態の非接触ＩＣカードリーダライタ装置の動作説明のためのフロー図本発明の第２の実施の形態の非接触ＩＣカードリーダライタ装置のブロック図本発明の第３の実施の形態の非接触ＩＣカードリーダライタ装置のブロック図本発明の第４の実施の形態の非接触ＩＣカードリーダライタ装置のブロック図従来の非接触ＩＣカードリーダライタ装置のブロック図

符号の説明

１アンテナ
２制御回路
３変調回路
４増幅回路
５検波回路
６受信回路
７送信電力検出回路
８送信電力切替回路
９記憶回路
１０タイマ回路
１１方向性結合器
１２整流回路
１３結合コンデンサ
１４スイッチ（ＳＷ）回路
６１アンテナ
６２制御回路
６３変調回路
６４増幅回路
６５検波回路
６６受信回路

Claims

送信電波の電力を検出する送信電力検出手段と、送信電波の電力の大きさを切り替える送信電力切替手段と、前記送信電力検出手段が検出した送信電波の電力が予め設定された値以下に低下した状態が予め設定された時間続いたとき、前記送信電力切替手段により送信電波の電力を下げる制御手段とを備えることを特徴とする非接触ＩＣカード通信装置。
前記送信電力検出手段が、送信電波の電力に影響を与えずに送信電波の電力を検出するための検出信号を取り出す方向性結合器と、前記検出信号を直流に変換する整流回路とを有することを特徴とする請求項１に記載の非接触ＩＣカード通信装置。
前記送信電力検出手段が、送信電波の電力に影響を与えずに送信電波の電力を検出するための検出信号を取り出す結合コンデンサと、前記検出信号を直流に変換する整流回路とを有することを特徴とする請求項１に記載の非接触ＩＣカード通信装置。
前記送信電力切替手段は、送信電波の電力を周期的に出力し、前記送信電波の電力を出力しない時間を変化させることで、送信電波の電力の平均値の大きさを切り替えることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の非接触ＩＣカード通信装置。