JPH11184987A - 非接触ｉｃカードリーダ・ライタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＩＣカード検出のための専用センサを必要と
せずに低価格化を図ることができ、該当する非接触ＩＣ
カードを精度よく検出できる非接触ＩＣカードリーダ・
ライタを提供する。 【解決手段】 非接触ＩＣカードリーダ・ライタ３０
は、変復調回路１２、定電流回路１３、出力トランジス
タ１４、マッチング回路１５、結合コイル１６、サブキ
ャリア増幅回路１７、非接触ＩＣカード２から結合コイ
ル１６を通して伝送された信号のサブキャリアを検出す
るサブキャリア検出回路３２、検出されたサブキャリア
から非接触ΙＣカード２の挿入を検出する制御回路３１
を備え、サブキャリア検出回路３２によってサブキャリ
アを検出することにより、ＩＣカード挿入を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非接触ＩＣカード
リーダ・ライタに係り、詳細には、非接触ΙＣカードリ
ーダ・ライタにおけるＩＣカード検出方法の改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣカードはＬＳＩチップを従来のカー
ドに封入して使用するもので用途に応じていろいろな方
法が実現されている。非接触ＩＣカードは、接触不良等
の問題点がなく、環境の悪い所等各方面での使用が考え
られる。非接触ＩＣカードには送受信の手段として、光
や電波を用いたものがあり、コストの面から電磁結合方
式が実用化されつつある。また、ＩＳＯ（国際標準化機
構）で規格化が進められている（ＩＳＯ１０５３６，１
４４４３）。

【０００３】従来のこの種の非接触ＩＣカードをリード
・ライトする非接触ＩＣカードリーダ・ライタとして
は、例えば図１１及び図１２に示すものがある。なお、
以下に述べる「リーダ・ライタ」という表現には、読み
取りと書き込みの機能を両方同時に持つものと、それぞ
れ単独で持つものを含む。

【０００４】図１１は非接触ＩＣカードリーダ・ライタ
の外観構成を示す模式図である。

【０００５】図１１において、非接触ＩＣカードリーダ
・ライタは、カードリーダ・ライタ本体１と、非接触Ｉ
Ｃカード２とから構成される。

【０００６】カードリーダ・ライタ本体１の上部には、
非接触ＩＣカード２を挿入しリード・ライト可能な位置
まで案内するための凹部３が形成されており、凹部３の
奥部側面には非接触ＩＣカード２の挿入を検出するフォ
トインタラプタ４（カード検出センサ）が設置されてい
る。

【０００７】フォトインタラプタ４は、光の遮断によっ
て非接触ＩＣカード２が挿入されたことを検知する光電
センサで、遮光による光電変化によりカードが所定位置
に装着したことを検知する。このフォトインタラプタ４
に代えて金属あるいは合成樹脂に感応する近接センサを
設置し、カードが所定位置に近づいたことを検知するも
のでもよい。

【０００８】図１２は上記非接触ＩＣカードリーダ・ラ
イタのリーダ・ライタ部分の回路構成を示すブロック図
である。

【０００９】図１２において、非接触ＩＣカードリーダ
・ライタは、制御回路１１、変復調回路１２、定電流回
路１３、出力トランジスタ１４、マッチング回路１５、
結合コイル１６、サブキャリア増幅回路１７及びフォト
インタラプタ４から構成され、また、非接触ＩＣカード
２内は結合コイル１６と電磁誘導により結合する結合コ
イル５を備えている。

【００１０】制御回路１１は、カードリーダ・ライタの
動作を制御する制御部であり、結合コイル１６を介して
電磁誘導結合された非接触ＩＣカード２に対する固有情
報の読み出し及び新たに固有情報の書き込みを行う。

【００１１】変復調回路１２は、ＩＣカードに送信する
データを変調するとともに、ＩＣカードからリーダ側に
送られるデータを復調する。

【００１２】定電流回路１３は、ＩＣカード側に供給さ
れる電流を制限し、ＩＣカードに正常な値の電流を供給
する。

【００１３】出力トランジスタ１４は、ＩＣカードに送
る信号のスイッチングをするトランジスタである。

【００１４】マッチング回路１５は、出力トランジスタ
１４でスイッチングされた信号を結合コイル１６と整合
するもので、出力トランジスタ１４でスイッチングされ
た矩形波に近い信号を正弦波に近づけるとともに、イン
ピーダンス整合して結合コイル１６におけるロスを少な
くする。

【００１５】結合コイル１６は、非接触ΙＣカード２の
結合コイル５と電磁誘導で結合し、ＩＣカードへの電力
の供給と信号伝送、ＩＣカードからの信号の受信のアン
テナとして動作する。

【００１６】サブキャリア増幅回路１７は、非接触ＩＣ
カード２から結合コイル１６を通して伝送されたサブキ
ャリア信号を増幅し、変復調回路１２の復調部で復調可
能な信号に変換する。

【００１７】非接触ΙＣカード２は、結合コイル１６か
ら送られた電力で動作し、結合コイル５を用いてデータ
の送受信を行う。非接触ΙＣカード２は情報を記憶する
機能を持っており、この情報を読み書きすることが、非
接触ＩＣカードリーダ・ライタの機能である。

【００１８】すなわち、結合コイル５は、カードリード
・ライタ部の結合コイル１６から送信される電力送信用
の共振周波数を受信するコイルアンテナであり、共振用
コンデンサが並列に接続されている。結合コイル５のＬ
と共振用コンデンサのＣとにより共振回路が形成される
ので、カードリード・ライタ部から共振周波数が送信さ
れると共振用コンデンサの両端に共振電圧が発生する。
なお、非接触ΙＣカード２内部には、共振用コンデンサ
の両端に発生する電力供給用の共振周波数を整流し直流
電力に変換する整流回路等を備えており、非接触ΙＣカ
ード２は整流回路から供給される電力により作動する。
また、内部メモリにはバックアップ用の電力を必要とし
ないＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリを使用する。

【００１９】非接触ΙＣカード２からの情報は結合コイ
ル５を介してカードリード・ライタ部の結合コイル１６
に送信される。

【００２０】フォトインタラプタ４は、光の遮断によっ
て非接触ＩＣカード２が挿入されると赤外線がカードに
よって遮断されることにより、カード挿入を検出し、検
出信号を制御回路１１に出力する。

【００２１】制御回路１１は、フォトインタラプタ４か
らの検出信号により非接触ＩＣカード２の挿入を検出
し、カードのリード／ライト動作を開始する。

【００２２】このように、従来の非接触ＩＣカードリー
ダ・ライタは、フォトインタラプタ４（カード検出セン
サ）を設置して、ＩＣカードが挿入されたことを検出し
ている。ＩＣカードの挿入が検出されると、非接触ＩＣ
カードリーダ・ライタの電源が完全に立ち上げられる。
すなわち、上述したようなカード検出方法を使用せずに
非接触ＩＣカードリーダ・ライタを常時動作状態にして
おくような構成では、消費電力の増大につながるばかり
か不要な電磁波を外部に放射し続けることになる。特
に、バッテリ駆動される非接触ＩＣカードリーダ・ライ
タの場合には、省電力化は重要である。このため、上述
したようにＩＣカードが挿入されたことを検出し、ＩＣ
カードが挿入されたときにはじめてリーダ・ライタを動
作させるようにする。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の非接触ＩＣカードリーダ・ライタにあって
は、ＩＣカードが挿入されたことを専用のセンサを用い
て検出する構成となっていたため、以下のような課題が
あった。

【００２４】すなわち、ＩＣカード挿入の検出のために
専用のセンサとセンサ回路が必要になり、高コスト化す
るという問題点があった。

【００２５】また、上記フォトインタラプタは、赤外線
の遮断を検出することによりＩＣカードを検出するた
め、対象とする非接触ＩＣカードとそれ以外のカードや
異物などを区別することができないという問題点もあっ
た。

【００２６】さらに、専用のセンサを設置するためのス
ペースの確保や装置全体の薄型化が難しいこと、ＩＣカ
ードを所定位置まで完全に挿入しなければならないため
操作性が悪いこと等の課題もあった。

【００２７】本発明は、ＩＣカード検出のための専用セ
ンサを必要とせずに低価格化を図ることができ、該当す
る非接触ＩＣカードを精度よく検出できる非接触ＩＣカ
ードリーダ・ライタを提供することを目的とする。

【００２８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る非接触ＩＣ
カードリーダ・ライタは、コイルの電磁結合によりデー
タを送受信して非接触ＩＣカードのデータを読み書きす
る非接触ＩＣカードリーダ・ライタにおいて、非接触Ｉ
Ｃカードから結合コイルを通して伝送された信号のサブ
キャリアを検出するサブキャリア検出手段と、検出され
たサブキャリアから非接触ΙＣカードの挿入を検出する
非接触ＩＣカード検出手段とを備えたことを特徴とす
る。

【００２９】本発明に係る非接触ＩＣカードリーダ・ラ
イタは、コイルの電磁結合によりデータを送受信して非
接触ＩＣカードのデータを読み書きする非接触ＩＣカー
ドリーダ・ライタにおいて、非接触ＩＣカードから結合
コイルを通して伝送された信号の特定周波数成分を検出
する周波数成分検出手段と、検出された周波数成分から
非接触ΙＣカードの挿入を検出する非接触ＩＣカード検
出手段とを備えたことを特徴とする。

【００３０】本発明に係る非接触ＩＣカードリーダ・ラ
イタは、サブキャリア検出手段が、間欠動作によりサブ
キャリア検出を行うものであってもよい。

【００３１】上記サブキャリアは、位相変調されてデー
タ伝送に用いられているものであってもよい。

【００３２】本発明に係る非接触ＩＣカードリーダ・ラ
イタは、サブキャリア検出手段が、サブキャリアを同期
検波により検波するものであってもよく、さらに、非接
触ＩＣカードリーダ・ライタは、ＰＬＬを備え、サブキ
ャリアをＰＬＬを用いた同期検波により検波するもので
あってもよい。

【００３３】本発明に係る非接触ＩＣカードリーダ・ラ
イタは、サブキャリア検出手段が、サブキャリアを同期
検波せずに検波するものであってもよい。

【００３４】本発明に係る非接触ＩＣカードリーダ・ラ
イタは、周波数成分検出手段が、間欠動作により特定周
波数成分検出を行うものであっあってもよい。

【００３５】

【発明の実施の形態】本発明に係る非接触ＩＣカードリ
ーダ・ライタは、定期券やタグ等のＩＤカードのカード
リーダ・ライタに適用することができる。

【００３６】第１の実施形態 図１は本発明の第１の実施形態に係る非接触ＩＣカード
リーダ・ライタの外観構成を示す図である。

【００３７】図１において、２１は、カードリーダ・ラ
イタ本体であり、カードリーダ・ライタ本体２１内部に
は図２に示すリーダ・ライタ回路部が格納されている。

【００３８】カードリーダ・ライタ本体２１の上部に
は、通電状態及びリード・ライト状態等のステータスを
示すランプ２２と、非接触ＩＣカードをリード・ライト
可能な位置まで案内するための凹部２３とが設置されて
いる。

【００３９】凹部２３は、非接触ＩＣカードを側面及び
上面から着脱容易に装着するために非接触ＩＣカードよ
りも大きい開口部２４と、該開口部２４から非接触ＩＣ
カード装着面に向かって傾斜する斜面２５とを有する。
凹部２３の底面は、非接触ＩＣカードの奥方向への挿入
を容易にし、かつ装着後の非接触ＩＣカードの脱落を防
ぐために奥方向に緩傾斜している。また、従来例のよう
に、非接触ＩＣカードの挿入を検出するフォトインタラ
プタ等のカード検出センサ部はなく、カード挿入に際し
てセンサ部を意識してカード挿入することはない。

【００４０】このような構成により、カードリーダ・ラ
イタ本体２１の側面又は上面の何れの位置からも容易に
非接触ＩＣカードを挿入することができ、操作性を向上
させることができる。

【００４１】図２は第１の実施形態に係る非接触ＩＣカ
ードリーダ・ライタのリーダ・ライタ部分の回路構成を
示すブロック図である。なお、本実施形態に係る非接触
ＩＣカードリーダ・ライタの説明にあたり図１２に示す
非接触ＩＣカードリーダ・ライタと同一構成部分には同
一符号を付している。

【００４２】図２において、非接触ＩＣカードリーダ・
ライタ３０は、制御回路３１（非接触ＩＣカード検出手
段）、変復調回路１２、定電流回路１３、出力トランジ
スタ１４、マッチング回路１５、結合コイル１６、サブ
キャリア増幅回路１７及びサブキャリア検出回路３２
（サブキャリア検出手段）から構成される。また、２は
非接触ＩＣカードリーダ・ライタ３０によりリード・ラ
イトされる非接触ＩＣカードであり、非接触ＩＣカード
２内は結合コイル１６と電磁誘導により結合する結合コ
イル５を備えている。

【００４３】制御回路３１は、カードリーダ・ライタの
動作を制御する制御部であり、結合コイル１６を介して
電磁誘導結合された非接触ＩＣカード２に対する固有情
報の読み出し及び新たに固有情報の書き込みを行うとと
もに、サブキャリア検出回路３２からのＩＣカード検出
出力により非接触ＩＣカード２の挿入を検出し、ＩＣカ
ードのリード／ライト動作を開始する。

【００４４】変復調回路１２は、ＩＣカードに送信する
データを変調するとともに、ＩＣカードからリーダ側に
送られるデータを復調する。

【００４５】定電流回路１３は、ＩＣカード側に供給さ
れる電流を制限し、ＩＣカードに正常な値の電流を供給
する。ＩＣカードに供給する電流値は、ＩＣカードの種
類に応じてＩＳＯで規格化されている。

【００４６】出力トランジスタ１４は、ＩＣカードに送
る信号のスイッチングをするトランジスタである。

【００４７】マッチング回路１５は、出力トランジスタ
１４でスイッチングされた信号を結合コイル１６と整合
するもので、出力トランジスタ１４でスイッチングされ
た矩形波に近い信号を正弦波に近づけるとともに、イン
ピーダンス整合して結合コイル１６におけるロスを少な
くする。

【００４８】結合コイル１６は、非接触ΙＣカード２の
結合コイル５と電磁誘導で結合し、ＩＣカードへの電力
の供給と信号伝送、ＩＣカードからの信号の受信のアン
テナとして動作する。

【００４９】サブキャリア増幅回路１７は、非接触ＩＣ
カード２から結合コイル１６を通して伝送されたサブキ
ャリア信号を増幅し、変復調回路１２の復調部で復調可
能な信号に変換する。

【００５０】サブキャリア検出回路３２は、サブキャリ
ア増幅回路１７で増幅された信号がサブキャリアである
かどうかを判定し、制御回路３１にサブキャリアの検出
を伝える働きを持つ。

【００５１】非接触ΙＣカード２は、結合コイル１６か
ら送られた電力で動作し、結合コイル５を用いてデータ
の送受信を行う。非接触ΙＣカード２は情報を記憶する
機能を持っており、この情報を読み書きすることが、非
接触ＩＣカードリーダ・ライタ３０の機能である。非接
触ΙＣカード２からの情報は結合コイル５を介してカー
ドリード・ライタ部の結合コイル１６に送信される。

【００５２】このように、非接触ＩＣカードリーダ・ラ
イタ３０は、専用のカード検出センサを用いずに、サブ
キャリア増幅回路１７で増幅された信号がサブキャリア
であることを検出するサブキャリア検出回路３２を設
け、サブキャリア検出回路３２によりＩＣカードが挿入
されたことを検出している。

【００５３】以下、上述のように構成された非接触ＩＣ
カードリーダ・ライタ３０の動作を説明する。

【００５４】図３は非接触ＩＣカードリーダ・ライタの
動作を説明するためのタイミングチャートであり、図中
ａ，ｂ，ｃは図２の各部の信号ａ，ｂ，ｃにそれぞれ対
応する。

【００５５】まず、非接触ＩＣカードリーダ・ライタ３
０の電源が投入されると、回路が初期化され、制御装置
３１が動作を開始する。また、カードリーダ・ライタ本
体２１の上部の通電状態を示すランプ２２が点灯する。

【００５６】制御回路３１は、変復調回路１２に信号を
送り、変復調回路１２はそれに合わせた信号を発生し、
出力トランジスタ１４をスイッチング動作させる。出力
トランジスタ１４には、定電流回路１３が接続されてお
り、出力トランジスタ１４のスイッチング動作によりマ
ッチング回路１５に所定の電流を供給する。

【００５７】出力トランジスタ１４のスイッチングによ
って発生した信号はマッチング回路１５を通り、結合コ
イル１６に送られる。マッチング回路１５では、出力ト
ランジスタ１４でスイッチングされた矩形波に近い信号
を正弦波に近づけるとともに、インピーダンス整合して
結合コイル１６におけるロスを少なくする。マッチング
回路１５からの出力信号は、図３ａの正弦波部分で示さ
れる。すなわち、図３ａは結合コイル１６に加えられて
いる波形であり、サブキャリアの周波数成分を含んだサ
ブキャリア（図３ａ破線部）よりも十分高い周波数のス
ペクトルを中心とした波形である。

【００５８】非接触ＩＣカード２は、結合コイル１６か
ら信号を受け取ると、それを電力源として動作を開始す
る。

【００５９】非接触ΙＣカード２が動作を開始し、安定
状態に達すると、非接触ＩＣカード２はサブキャリア
（図３ａ破線部）を発生する。このサブキャリアは結合
コイル１６を通してサブキャリア増幅回路１７に送られ
る。

【００６０】サブキャリア増幅回路１７は、信号中のサ
ブキャリア成分のみを取り出して増幅し、変復調回路１
２の復調部へサブキャリア信号を送る。図３ｂは、図３
ａに示すサブキャリア信号から分離したサブキャリアで
あり、非接触ＩＣカード２が動作を開始するとこのよう
な波形がサブキャリア増幅回路１７から出力される。

【００６１】変復調回路１２の復調部では、サブキャリ
ア増幅回路１７から送られるサブキャリア信号を復調し
復調データを出力する。

【００６２】一方、サブキャリア増幅回路１７から出力
されたサブキャリア信号は、サブキャリア検出回路３２
にも送られる。サブキャリア検出回路３２は、サブキャ
リアの存在を検出すると、制御回路３１にサブキャリア
検出を伝える。図３ｃはサブキャリア検出回路３２の出
力波形であり、サブキャリアが検出されると、電圧が変
化する。図３ｃでは、サブキャリアが検出されるとＬｏ
ｗレベルからＨｉｇｈレベルになる。

【００６３】この動作により、制御回路３１はサブキャ
リアの存在を認識する。サブキャリアが検出されたとい
うことは、非接触ＩＣカード２がカードリーダ・ライタ
本体２１に挿入されたことを示している。そこで、制御
回路３１はサブキャリアを認識すると、非接触ＩＣカー
ド２からのデータ読み出し、非接触ＩＣカード２へのデ
ータ書き込み動作を開始する。

【００６４】以上説明したように、第１の実施形態に係
る非接触ＩＣカードリーダ・ライタ３０は、変復調回路
１２、定電流回路１３、出力トランジスタ１４、マッチ
ング回路１５、結合コイル１６、サブキャリア増幅回路
１７、非接触ＩＣカード２から結合コイル１６を通して
伝送された信号のサブキャリアを検出するサブキャリア
検出回路３２、検出されたサブキャリアから非接触ΙＣ
カード２の挿入を検出する制御回路３１を備え、サブキ
ャリア検出回路３２によってサブキャリアを検出するこ
とにより、ＩＣカード挿入を検出するようにしているの
で、以下のような効果を得ることができる。

【００６５】(1)フォトインタラプタ等のカード検出の
ための専用センサを必要としないため、低コスト化を図
ることができる。すなわち、サブキャリア検出回路３２
は専用センサより安価であり低価格化することができ
る。また、専用センサを使用しないことによる低コスト
化に加え、別系統である専用センサを設置する場合に生
じる調整の手間や専用センサの故障、経時変化による信
頼性低下等を未然に回避することが可能になる。

【００６６】(2)また、想定された非接触ＩＣカード以
外は検出しないため、想定された非接触ＩＣカード以外
のものが挿入されてもサブキャリアを発生せず、誤って
検出することがない。

【００６７】(3)さらに、前記図１と図１１を比較して
明らかなように、カードリーダ・ライタ本体にはカード
検出センサ部がないため、カード挿入に際してセンサ部
を意識してカード挿入することはない。このため、カー
ドリーダ・ライタ本体２１の側面又は上面の何れの位置
からも容易に非接触ＩＣカードを挿入することができ、
操作性を向上させることができる。また、装置全体の小
型・薄型化が容易となる。

【００６８】第２の実施形態 本発明の第２の実施形態に係る非接触ＩＣカードリーダ
・ライタの回路構成は、前記図２に示す非接触ＩＣカー
ドリーダ・ライタと同一構成であるが、図２の制御回路
３１が、信号発生する状態を断続させる機能を有する点
が異なる。またこの場合、制御回路３１にスイッチ等に
より入力した信号を基に、信号発生する間隔を任意に設
定することが可能である。

【００６９】図４は第２の実施形態に係る非接触ＩＣカ
ードリーダ・ライタの動作を説明するためのタイミング
チャートであり、動作時の信号波形を示す。なお、図中
ａ，ｂ，ｃは前記図２の各部の信号ａ，ｂ，ｃにそれぞ
れ対応する。

【００７０】図４に示すように、制御回路３１により、
結合コイル１６に加えられる信号波形が断続している。
このことにより、非接触ＩＣカードリーダ・ライタが動
作している時間と停止している時間が交互に発生する。
またこの時間間隔は制御回路３１にスイッチ等で入力し
た信号により、変化させることができる。

【００７１】以上説明したように、第２の実施形態に係
る非接触ＩＣカードリーダ・ライタは、制御回路３１
が、信号発生する状態を断続させるように構成したの
で、カードリーダ・ライタの動作を間欠動作とすること
により、カードを検出するまでの待機時の消費電力を削
減することができる。また、コイルから発生する電磁波
によって、他の機器が受ける影響等を軽減することがで
きる。

【００７２】上記第１、第２の実施形態では、サブキャ
リアの検出を用いてカードを検出したが、サブキャリア
を用いないカードリーダ・ライタシステムにおいても本
方法を使用することができ、同様の効果を得ることがで
きる。

【００７３】サブキャリアを用いないシステムではカー
ドからリーダ・ライタへの伝送する信号にリーダ・ライ
タからカードヘ送信された信号のデータを直接重畳する
ことによりデータを伝送している。しかし、この場合で
もデータの信号成分は特定の周波数帯域幅で伝送される
ことになる。そこで、サブキャリアを用いないシステム
ではサブキャリア増幅回路１７の周波数特性をデータの
もつ周波数帯域に一致するように変更することにより、
本方法を用いることができる。

【００７４】上述した第１、第２の実施形態では、サブ
キャリア検出回路３２を用いて非接触ＩＣカードの挿入
を検出することができた。次に、サブキャリア検出の具
体的構成例とその動作を第３の実施形態により詳細に説
明する。第３の実施形態は、サブキャリアが位相変調さ
れてデータ伝送に用いられている例を示す実施形態であ
る。

【００７５】第３の実施形態 図５は本発明の第３の実施形態に係る非接触ＩＣカード
リーダ・ライタの構成を示す回路図である。なお、本実
施形態に係る非接触ＩＣカードリーダ・ライタの説明に
あたり図２に示す非接触ＩＣカードリーダ・ライタと同
一構成部分には同一符号を付して重複部分の説明を省略
する。

【００７６】図５において、非接触ＩＣカードリーダ・
ライタ４０は、制御回路３１、変復調回路１２、定電流
回路１３、出力トランジスタ１４、マッチング回路１
５、結合コイル１６、サブキャリア増幅回路１７、２値
化回路４１及びサブキャリア検出回路３２から構成さ
れ、図２に示す非接触ＩＣカードリーダ・ライタに２値
化回路４１を追加した構成となっている。

【００７７】図６は上記変復調回路１２の復調部の構成
を詳細に示すブロック図である。

【００７８】図６において、変復調回路１２の復調部
は、キャリア同期信号とサブキャリアの位相を比較する
位相変化検出器５１と、初期状態のデータが０であるか
１であるかを決定する初期位相確定回路５２とを備えて
いる。

【００７９】また、位相変化検出器５１にはサブキャリ
ア検出回路３２からキャリア同期信号ｅが入力されてい
る。このキャリア同期信号ｅは位相変調されているサブ
キャリアから復調データを取り出すための基準位相とな
る信号である。

【００８０】位相変化検出器５１は、サブキャリア検出
回路３２からのキャリア同期信号（図５ｅ）とサブキャ
リアの位相を比較し、サブキャリアの位相が変化する
と、位相変化検出器５１の出力が反転する。位相変化検
出器５１の出力は位相変化毎に変動するのみであり、初
期のデータが１か０のどちらであるかは別途判断する必
要がある。そこで、初期位相確定回路５２を設け、初期
位相確定回路５２により初期状態のデータが０であるか
１であるかを決定し、正確なデータを復調している。

【００８１】図７は上記サブキャリア検出回路３２の構
成を示すブロック図である。

【００８２】図７において、サブキャリア検出回路３２
は、位相比較器６１、遅延調整器６２、基準信号発生器
６３、フィルタ６４及びフィルタ６５から構成される。

【００８３】上記位相比較器６１、遅延調整器６２、基
準信号発生器６３及びフィルタ６４は、全体としてＰＬ
Ｌ（Phase Locked Loop）を構成する。

【００８４】位相比較器６１は、基準信号発生器６３か
らの方形波とサブキャリアを２値化した方形波とを比較
し、サブキャリアと遅延調整器６２からの信号の位相が
違った時にＨｉｇｈ信号を出す。位相が完全に一致した
ときは連続したＬｏｗ信号となる。

【００８５】遅延調整器６２は、基準信号発生器６３の
発生する信号とが一致するように基準信号発生器６３の
位相を調整する。

【００８６】基準信号発生器６３は、サブキャリアと同
一の周波数で方形波を発生する。

【００８７】フィルタ６４は、位相比較器６１から出力
された比較結果信号を遅延調整器６２に入力できるよう
に変換する。

【００８８】フィルタ６５は、位相比較器６１から断続
した信号が出力されている場合はＬｏｗレベル（以下、
単にＬｏｗという）を出力し、位相比較器６１から連続
したＬｏｗが出力されている場合はＨｉｇｈレベル（以
下、単にＨｉｇｈという）を出力する。

【００８９】以下、上述のように構成された非接触ＩＣ
カードリーダ・ライタ４０の動作を説明する。

【００９０】図８は非接触ＩＣカードリーダ・ライタ４
０の動作を説明するためのタイミングチャートであり、
図中ｂ，ｄ，ｆ，ｅ，ｇは図５及び図７の各部の信号
ｂ，ｄ，ｆ，ｅ，ｇにそれぞれ対応する。なお、図５の
ａ，ｂ，ｃは前記図２及び図４の信号ａ，ｂ，ｃと同一
信号である。

【００９１】非接触ΙＣカード２が動作を開始してサブ
キャリアを発生し、発生したサブキャリアが結合コイル
１６を通してサブキャリア増幅回路１７に送られるまで
の動作は前記第１の実施形態と同様である。

【００９２】サブキャリア増幅回路１７では、信号中の
サブキャリア成分のみを取り出して増幅し、取り出した
サブキャリア（図８ｂ参照）を２値化回路４１に送る。

【００９３】２値化回路４１では、図８ｂに示すサブキ
ャリアを２値化して図８ｄに示すような矩形波を出力す
る。

【００９４】サブキャリアを２値化した信号（図８ｄ参
照）は、変復調回路１２の復調部（図６）及びサブキャ
リア検出回路３２（図７）に出力され、変復調回路１２
の復調部及びサブキャリア検出回路３２では以下の動作
を行う。

【００９５】変復調回路１２の復調部（図６）の動作 位相変化検出器５１では、サブキャリア検出回路３２か
らの基準位相となるキャリア同期信号（図８ｅ）とサブ
キャリア（図８ｄ）の位相を比較し、サブキャリアの位
相変化があると出力を反転させて位相変調されているサ
ブキャリアから復調データを取り出す。ここで、初期の
データが１であるか０であるかは初期位相確定回路５２
により決定され、正確なデータが復調される。

【００９６】サブキャリア検出回路３２（図７）の動作 サブキャリア検出回路３２内の基準信号発生器６３で
は、サブキャリアと同一の周波数である基準信号を発生
している。基準信号発生器６３で発生した基準信号は図
８ｆの方形波で示され、遅延調整器６２を通して位相比
較器６１に供給される。この基準信号は、サブキャリア
（図８ｄ）と同一の周波数ではあるが、サブキャリアと
は別の発振器で生成されているので、図８ｄ，ｆに示す
ようにサブキャリアとは異なった位相である。

【００９７】サブキャリアを２値化した信号ｄは位相比
較器６１に入力され、位相比較器６１は、遅延調整器６
２を通して入力された基準信号発生器６３からの方形波
とサブキャリアを２値化した方形波とを比較し、位相差
に応じた誤差信号をフィルタ６４，６５に出力する。フ
ィルタ６４は、位相比較器６１からの信号を平滑して遅
延調整器６２に入力できるように変換する。遅延調整器
６２は、フィルタ６４出力を基に基準信号発生器６３の
発生する信号とが一致するように基準信号発生器６３の
位相を調整する。図８ｅは遅延調整器６２を通った基準
信号を示す。

【００９８】位相比較器６１から位相がずれていること
を示す誤差信号をフィルタ６４が受け取ると、フィルタ
６４はその誤差情報を基に遅延調整器６２に位相調整の
信号を送る。

【００９９】この動作を繰り返すことにより、遅延調整
器６２から出力される信号（図８ｅ）と２値化したサブ
キャリア（図８ｄ）の位相が徐々に一致していく。位相
が完全に一致すれば、位相比較器６１からはＬｏｗのみ
が出力されることになる。

【０１００】このように、位相比較器６１は、基準信号
発生器６３からの方形波とサブキャリアを２値化した方
形波とを比較し、遅延調整器６２ではサブキャリアを２
値化した方形波と基準信号発生器６３の発生する信号と
が一致するように基準信号発生器６３の位相を調整す
る。位相比較器６１から出力された比較結果は、図８ｇ
に示すようになり、フィルタ６４はこの信号ｇを遅延調
整器６２に入力できるように変換する。

【０１０１】位相比較器６１は、図８ｇに示すようにサ
ブキャリア（図８ｄ）と遅延調整器６２からの信号（図
８ｅ）の位相が違った時にＬｏｗ信号を出力し、位相が
完全に一致すると連続したＬｏｗ信号となる。すなわ
ち、位相比較器６１の出力は、サブキャリアと基準信号
の位相が一致するまでは断続的な信号となり、サブキャ
リアと基準信号の位相が一致すると、連続したＬｏｗに
なる。

【０１０２】一方、位相比較器６１の出力はフィルタ６
５に入力されており、フィルタ６５出力はカード検出出
力（図８ｈ）となる。フィルタ６５は、図８ｈに示すよ
うに位相比較器６１から断続した信号が出力されている
場合にはＬｏｗを出力し、位相比較器６１から連続した
Ｌｏｗが出力されている場合にはＨｉｇｈを出力する。
実際には、位相比較器６１で相一致があり、これにより
連続したＬｏｗが続いてからフィルタ６５による遅延時
間経過後にカード検出出力がＨｉｇｈとなる。

【０１０３】このように動作することにより、サブキャ
リアが検出されて、その位相が捕捉できた時にカード検
出ができたと判断することができる。

【０１０４】以上説明したように、第３の実施形態に係
る非接触ＩＣカードリーダ・ライタ４０は、変復調回路
１２、定電流回路１３、出力トランジスタ１４、マッチ
ング回路１５、結合コイル１６、サブキャリア増幅回路
１７、２値化回路４１、非接触ＩＣカード２から結合コ
イル１６を通して伝送された信号のサブキャリアを検出
するサブキャリア検出回路３２、検出されたサブキャリ
アから非接触ΙＣカード２の挿入を検出する制御回路３
１を備え、サブキャリア検出回路３２は、ＰＬＬを構成
する位相比較器６１、遅延調整器６２、基準信号発生器
６３及びフィルタ６４，６５を備え、位相変調されたサ
ブキャリアを同期検波により検波することにより、カー
ド挿入を検出するようにしているので、第１の実施形態
と同様に、カード検出のための専用センサを必要とせず
に低価格化を図ることができ、想定された非接触ＩＣカ
ードを精度よく検出することができる。

【０１０５】特に、同期検波によって位相検波を行って
いる従来の装置と比較した場合、従来の装置においても
図７に示すサブキャリア検出器３２の大部分の回路を持
っていた。但し、フィルタ６５を持っておらず、サブキ
ャリア検出出力を取り出すことができなかった。したが
って、本実施形態ではカード検出のための専用センサや
そのセンサ回路が不要であるばかりか、サブキャリア検
出回路３２の構成自体が従来の装置の簡易な変更で済
み、大幅な部品点数の増加を招くことはなく、容易に実
施が可能あるという優れた効果を有する。

【０１０６】上記各実施形態は、サブキャリアをＰＬＬ
により同期検波するサブキャリア検出回路３２に適用し
た例であった。しかし、サブキャリアを同期検波せずに
検波する回路に適用するようにしてもよい。サブキャリ
アを同期検波せずに検波する場合を、第４の実施形態に
より説明する。

【０１０７】第４の実施形態 図９は本発明の第４の実施形態に係る非接触ＩＣカード
リーダ・ライタのサブキャリア検出回路の構成を示すブ
ロック図である。図９に示すサブキャリア検出回路以外
の構成は、前記図２に示す非接触ＩＣカードリーダ・ラ
イタの回路と同一構成を採ることができる。

【０１０８】図９において、サブキャリア検出回路７０
（サブキャリア検出手段）は、バンドパスフィルタ７
１、積分回路７２及びコンパレータ７３から構成され
る。

【０１０９】バンドパスフィルタ７１は、サブキャリア
以外の周波数成分の信号を取り除くものである。

【０１１０】積分回路７２は、例えばＲＣ回路により構
成され、サブキャリアを整流した直流電圧を積分する。

【０１１１】コンパレータ７３は、積分回路７２の出力
と基準値を比較し積分回路７２の出力が一定値以上のと
きサブキャリア検出と判定する。

【０１１２】上記積分回路７１及びコンパレータ７３
は、アナログ回路で構成する方法と、ディジタル回路で
構成する方法がある。

【０１１３】以下、上述のように構成された非接触ＩＣ
カードリーダ・ライタのサブキャリア検出回路７０の動
作を説明する。

【０１１４】図１０は上記サブキャリア検出回路７０の
動作を説明するためのタイミングチャートであり、動作
時の信号波形を示す。なお、図中ａ，ｂ，ｃは前記図９
の各部の信号ａ，ｂ，ｃにそれぞれ対応する。

【０１１５】例えば、前記図２において、サブキャリア
増幅回路１７が、信号中のサブキャリア成分のみを取り
出して増幅し、取り出したサブキャリアをサブキャリア
検出回路７０に送ると、バンドパスフィルタ７１はサブ
キャリア以外の周波数成分の信号を取り除く。

【０１１６】積分回路７２では、サブキャリア（図１０
ａ）を整流した直流電圧を積分し図１０ｂに示す信号を
出力する。この積分回路７２は、サブキャリアが一定時
間以上連続した場合、サブキャリア検出と判定するため
に使用する。また、積分回路７２によりノイズによる誤
動作を防ぐことができる。

【０１１７】コンパレータ７３は、図１０ｂ，ｃに示す
ように積分回路７２の出力が一定値以上になるとサブキ
ャリア検出と判定し、サブキャリア検出信号（Ｈｉｇｈ
レベル信号）を出力する。

【０１１８】このように、第４の実施形態に係る非接触
ＩＣカードリーダ・ライタは、サブキャリア検出回路７
０を、バンドパスフィルタ７１、積分回路７２及びコン
パレータ７３から構成し、サブキャリアを同期検波せず
に検波するようにしたので、同期検波せずにサブキャリ
アを検波する装置においても第１の実施形態と同様の効
果を得ることができる。

【０１１９】また、前記第２の実施形態と同様に、本実
施形態にあってもカードリーダ・ライタの動作を間欠動
作とすることにより、カードを検出するまでの待機時の
消費電力とコイルから発生する電磁波を削減させること
も可能である。

【０１２０】このように、上記各実施形態に係る非接触
ＩＣカードリーダ・ライタは、簡単な回路構成でありな
がら、ＩＣカードの検出を低コストで精度良く検出する
ことができ、種々の非接触ＩＣカードのリード・ライト
装置に適用することができるという優れた特長を有す
る。

【０１２１】なお、上記実施形態では定期券やタグ等の
ＩＤカードのカードリーダ・ライタに適用する装置につ
いて述べたが、コイルの電磁結合によりデータを送受信
するＩＣカードのリード・ライト装置であればどのよう
な方式・規格の装置であっても適用できることは言うま
でもない。また、説明の便宜上、カードリーダ・ライタ
という名称を用いているが、定期券等のようにリードの
み、あるいはライトのみの装置でもよいことは勿論であ
る。

【０１２２】また、サブキャリアを前記図３、図４、図
１０に示す波形としているが、勿論これには限定され
ず、ＩＣカードから結合コイルを通して伝送された信号
から復調可能などのような形態のサブキャリアでもよ
い。また、信号の検波はどのような方法でもよいことは
言うまでもない。

【０１２３】さらに、上記非接触ＩＣカードリーダ・ラ
イタ及びサブキャリア検出回路を構成する各種回路やフ
ィルタの種類や個数、接続状態等は上記各実施形態に限
定されない。

【０１２４】

【発明の効果】本発明に係る非接触ＩＣカードリーダ・
ライタでは、非接触ＩＣカードから結合コイルを通して
伝送された信号のサブキャリアを検出するサブキャリア
検出手段と、検出されたサブキャリアから非接触ΙＣカ
ードの挿入を検出する非接触ＩＣカード検出手段とを備
えて構成したので、非接触ＩＣカード検出のための専用
センサを必要とせずに低価格化を図ることができ、該当
する非接触ＩＣカードを精度よく検出することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した第１の実施形態に係る非接触
ＩＣカードリーダ・ライタの外観構成を示す図である。

【図２】上記非接触ＩＣカードリーダ・ライタのドライ
バのリーダ・ライタ部分の回路構成を示すブロック図で
ある。

【図３】上記非接触ＩＣカードリーダ・ライタの動作を
説明するためのタイミングチャートである。

【図４】本発明を適用した第２の実施形態に係る非接触
ＩＣカードリーダ・ライタの動作を説明するためのタイ
ミングチャートである。

【図５】本発明を適用した第３の実施形態に係る非接触
ＩＣカードリーダ・ライタの構成を示す回路図である。

【図６】上記非接触ＩＣカードリーダ・ライタの変復調
回路の復調部の構成を詳細に示すブロック図である。

【図７】上記非接触ＩＣカードリーダ・ライタのサブキ
ャリア検出回路の構成を示すブロック図である。

【図８】上記非接触ＩＣカードリーダ・ライタのサブキ
ャリア検出回路の動作を説明するためのタイミングチャ
ートである。

【図９】本発明を適用した第４の実施形態に係る非接触
ＩＣカードリーダ・ライタのサブキャリア検出回路の構
成を示すブロック図である。

【図１０】上記非接触ＩＣカードリーダ・ライタのサブ
キャリア検出回路の動作を説明するためのタイミングチ
ャートである。

【図１１】従来の非接触ＩＣカードリーダ・ライタの外
観構成を示す模式図である。

【図１２】従来の非接触ＩＣカードリーダ・ライタのリ
ーダ・ライタ部分の回路構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

２ 非接触ＩＣカード、５，１６ 結合コイル、１２
変復調回路、１３ 定電流回路、１４ 出力トランジス
タ、１５ マッチング回路、１７ サブキャリア増幅回
路、２１ カードリーダ・ライタ本体、３０，４０ 非
接触ＩＣカードリーダ・ライタ、３１ 制御回路（非接
触ＩＣカード検出手段）、３２，７０サブキャリア検出
回路（サブキャリア検出手段）、４１ ２値化回路、５
１ 位相変化検出器、５２ 初期位相確定回路、６１
位相比較器、６２ 遅延調整器、６３ 基準信号発生
器、６４，６５ フィルタ、７１ バンドパスフィル
タ、７２ 積分回路、７３ コンパレータ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コイルの電磁結合によりデータを送受信
   して非接触ＩＣカードのデータを読み書きする非接触Ｉ
   Ｃカードリーダ・ライタにおいて、 非接触ＩＣカードから結合コイルを通して伝送された信
   号のサブキャリアを検出するサブキャリア検出手段と、 検出されたサブキャリアから非接触ΙＣカードの挿入を
   検出する非接触ＩＣカード検出手段とを備えたことを特
   徴とする非接触ＩＣカードリーダ・ライタ。
2. 【請求項２】 コイルの電磁結合によりデータを送受信
   して非接触ＩＣカードのデータを読み書きする非接触Ｉ
   Ｃカードリーダ・ライタにおいて、 非接触ＩＣカードから結合コイルを通して伝送された信
   号の特定周波数成分を検出する周波数成分検出手段と、 検出された周波数成分から非接触ΙＣカードの挿入を検
   出する非接触ＩＣカード検出手段と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。
3. 【請求項３】 前記サブキャリア検出手段は、間欠動作
   によりサブキャリア検出を行うことを特徴とする請求項
   １記載の非接触ＩＣカードリーダ・ライタ。
4. 【請求項４】 前記サブキャリアは、位相変調されてデ
   ータ伝送に用いられていることを特徴とする請求項１記
   載の非接触ＩＣカードリーダ・ライタ。
5. 【請求項５】 前記サブキャリア検出手段は、サブキャ
   リアを同期検波により検波することを特徴とする請求項
   １記載の非接触ＩＣカードリーダ・ライタ。
6. 【請求項６】 請求項５記載の非接触ＩＣカードリーダ
   ・ライタにおいて、 ＰＬＬを備え、 サブキャリアを前記ＰＬＬを用いた同期検波により検波
   することを特徴とする非接触ＩＣカードリーダ・ライ
   タ。
7. 【請求項７】 前記サブキャリア検出手段は、サブキャ
   リアを同期検波せずに検波することを特徴とする請求項
   １又は３の何れかに記載の非接触ＩＣカードリーダ・ラ
   イタ。
8. 【請求項８】 前記周波数成分検出手段は、間欠動作に
   より特定周波数成分検出を行うことを特徴とする請求項
   ２記載の非接触ＩＣカードリーダ・ライタ。