特開 2023-120702 非接触式情報処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023120702

(43)【公開日】2023-08-30

(54)【発明の名称】非接触式情報処理装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/12 20160101AFI20230823BHJP

   G06K 7/10 20060101ALI20230823BHJP

   H01Q 5/40 20150101ALI20230823BHJP

   H01Q 7/00 20060101ALI20230823BHJP

【ＦＩ】

H02J50/12

G06K7/10 264

G06K7/10 232

H01Q5/40

H01Q7/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022023697

(22)【出願日】2022-02-18

(71)【出願人】

【識別番号】000002233

【氏名又は名称】ニデックインスツルメンツ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100142619

【弁理士】

【氏名又は名称】河合 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100153316

【弁理士】

【氏名又は名称】河口 伸子

(74)【代理人】

【識別番号】100196140

【弁理士】

【氏名又は名称】岩垂 裕司

(72)【発明者】

【氏名】竹内 淳朗

(57)【要約】

【課題】媒体に対する処理が可能であることを確実に知らせることが可能な非接触式情報処理装置を提供すること。
【解決手段】非接触式情報処理装置１００は、基板１と、基板１の基板表面に設けられた第１コイルアンテナ２１を備える第１回路部２と、基板表面の第１コイルアンテナ２１の内周側に設けられた第２コイルアンテナ３１、および基板表面において第２コイルアンテナ３１の内周側に設けられた発光素子４を備える第２回路部２と、を有する。第１回路部２は、第１コイルアンテナ２１と媒体との間の電磁誘導により、第１共振周波数によって媒体と通信する。第２コイルアンテナ３１は、第１回路部２が媒体と通信したときに第１コイルアンテナ２１で発生する磁界の変化による電磁誘導により第１共振周波数とは異なる第２共振周波数の誘導起電力を発生させる。ＬＥＤ素子４１は、誘導起電力により発光する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

媒体と非接触で通信を行う非接触式情報処理装置において、
基板と、
前記基板の基板表面に設けられた第１コイルアンテナを備える第１回路部と、
前記基板表面の前記第１コイルアンテナの内周側に設けられた第２コイルアンテナ、および前記基板表面において前記第２コイルアンテナの内周側に設けられた発光素子を備える第２回路部と、
を有し、
前記第１回路部は、前記第１コイルアンテナと前記媒体との間の電磁誘導により、第１共振周波数によって前記媒体と通信し、
前記第２コイルアンテナは、前記第１回路部が前記媒体と通信したときに前記第１コイルアンテナで発生する磁界の変化による電磁誘導により前記第１共振周波数とは異なる第２共振周波数の誘導起電力を発生させ、
前記発光素子は、前記誘導起電力により発光することを特徴とする非接触式情報処理装置。

【請求項2】

前記第２回路部は、前記誘導起電力を整流する整流回路と、前記整流回路によって整流された整流電力と基準電力とを比較するコンパレータと、を備え、
前記発光素子は、前記コンパレータからの出力電力により発光することを特徴とする請求項１に記載の非接触式情報処理装置。

【請求項3】

前記第２回路部は、前記整流回路とコンパレータとの間に、前記整流電力を平滑化するとともに前記第２共振周波数を整合する平滑コンデンサーを備えることを特徴とする請求項２に記載の非接触式情報処理装置。

【請求項4】

前記整流回路、前記コンパレータおよび前記平滑コンデンサーは、前記第２コイルアンテナの内側に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の非接触式情報処理装置。

【請求項5】

前記出力電力によって鳴動するブザーを有することを特徴とする請求項２から４の何れか一項に記載の非接触式情報処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、近距離無線通信（ＮＦＣ；Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）機能を有するスマートフォンや非接触式ＩＣカードなどの媒体に対して電磁誘導によって通信を行う非接触式情報処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

非接触式ＩＣカードなどの媒体に対して非接触でデータの読み出しや書き込みを行う非接触式情報処理装置は、特許文献１に記載されている。同文献の非接触式情報処理装置は、第１共振周波数を有する第１アンテナを備える第１回路部と、第１共振周波数とは異なる第２共振周波数を有する第２アンテナおよび発光素子を備える第２回路部と、第１回路部および第２回路部が形成された基板と、を備える。第１アンテナおよび第２アンテナはループ状である。基板を平面視した場合に、第２アンテナは、第１アンテナの内側に設けられている。発光素子は、第１アンテナと第２アンテナとの間に設けられている。

【0003】

第１回路部は、電磁誘導により、媒体との間で通信を行う。第２回路部は、第１回路部と媒体との間の通信状態を、発光素子の発光状態で、表示する。すなわち、媒体と非接触式情報処理装置との通信状態が正常であれば、第２アンテナには、第１アンテナで発生して第２アンテナを通過する磁界の電磁誘導により、誘導起電力が発生する。この誘導起電力により発光素子が発光するので、ユーザは、通信状態が正常であることを知得できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２１－５７７２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１の技術では、発光素子が第１アンテナと第２アンテナとの間に配置されているので、発光素子が第１アンテナに発生する磁界に影響を与え、第２アンテナで発生する誘導起電力が小さくなる場合がある。

【0006】

以上の問題に鑑みて、本発明の課題は、媒体に対する処理が可能であることを確実に知らせることが可能な非接触式情報処理装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するため、本発明の一態様は、媒体と非接触で通信を行う非接触式情報処理装置において、基板と、前記基板の基板表面に設けられた第１コイルアンテナを備える第１回路部と、前記基板表面の前記第１コイルアンテナの内周側に設けられた第２コイルアンテナ、および前記基板表面において前記第２コイルアンテナの内周側に設けられた発光素子を備える第２回路部と、を有し、前記第１回路部は、前記第１コイルアンテナと前記媒体との間の電磁誘導により、第１共振周波数によって前記媒体と通信し、前記第２コイルアンテナは、前記第１回路部が前記媒体と通信したときに前記第１コイルアンテナで発生する磁界の変化による電磁誘導により前記第１共振周波数とは異なる第２共振周波数の誘導起電力を発生させ、前記発光素子は、前記誘導起電力により発光することを特徴とする。

【0008】

本態様によれば、基板表面において、第２回路部の第２コイルアンテナは、第１コイルアンテナの内側に配置され、第２回路部の発光素子は、第２コイルアンテナの内側に配置
される。これにより、光学素子は、第１コイルアンテナと第２コイルアンテナとの間に位置しないので、発光素子が第１コイルアンテナに発生する磁界に影響を与え、第２コイルアンテナで発生する誘導起電力が小さくなることを防止或いは抑制できる。したがって、非接触式情報処理装置のユーザは、媒体に対する処理が行われていることを、確実に知得できる。

【0009】

本態様において、前記第２回路部は、前記誘導起電力を整流する整流回路と、前記整流回路によって整流された整流電力と基準電力とを比較するコンパレータと、を備え、前記発光素子は、前記コンパレータからの出力電力により発光するものとすることができる。ここで、第１コイルアンテナと媒体との距離が適正な範囲よりも離隔する場合には、媒体と非接触式情報処理装置との間で通信が可能であれば、通信の品質が低下する。このような場合には、電磁誘導で第１コイルアンテナに発生する磁界の変化が小さくなるので、第２コイルアンテナで発生する誘導起電力が小さくなる。このような場合に、コンパレータを備えれば、整流電力が基準電力よりも小さい場合には、コンパレータは電力を出力しない。これにより、発光素子が発光しないので、非接触式情報処理装置のユーザは、媒体に対する処理が正常に行われていないことを知得できる。

【0010】

本態様において、前記第２回路部は、整流回路とコンパレータとの間に、前記整流電力を平滑化するとともに前記第２共振周波数を調整する平滑コンデンサーを備えるものとすることができる。このようにすれば、コンパレータにより、整流電力と基準電力とを、精度よく、比較できる。

【0011】

本態様において、前記整流回路、前記コンパレータおよび前記平滑コンデンサーは、前記第２コイルアンテナの内側に配置されているものとすることができる。このようにすれば、整流回路、コンパレータおよび平滑コンデンサーが第１コイルアンテナと第２コイルアンテナとの間に配置される場合と比較して、整流回路、コンパレータおよび平滑コンデンサーが、第１コイルアンテナに発生する磁界に影響を与え、第２コイルアンテナで発生する誘導起電力が小さくなることを抑制することができる。

【0012】

本態様において、前記出力電力によって鳴動するブザーを有することが好ましい。このようにすれば、非接触式情報処理装置のユーザは、媒体に対する処理が行われていることを、音により、知得できる。

【発明の効果】

【0013】

本発明よれば、発光素子が第２コイルアンテナの内側に配置されるので、非接触式情報処理装置は、ユーザに対して媒体に対する処理が可能であることを確実に知らせることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明を適用した非接触式情報処理装置の概略図である。

【図2】非接触式情報処理装置の基板の平面図である。

【図3】第１回路部の回路図である。

【図4】第２回路部の回路図である。

【図5】他の実施例の第２回路部の回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照して、本発明を適用した非接触式情報処理装置の実施形態について説明する。

【0016】

（実施例１）
図１は、本発明を適用した非接触式情報処理装置の概略図である。図２は、非接触式情報処理装置の基板の平面図である。図３は、第１回路部の回路図である。図４は、第２回路部の回路図である。

【0017】

本例の非接触式情報処理装置は、近距離無線通信（ＮＦＣ；Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）機能を有するスマートフォンや非接触式ＩＣカードなどの媒体に対して通信を行って媒体に対するデータの読み出しや書き込みを行う。図１に示すように、非接触式情報処理装置１００は、媒体にデータの読み書きを行うための回路が搭載された平板状の基板１と、基板１を制御するための制御部５と、を備えている。基板１は、非接触式情報処理装置１００の筐体６の上面部分６１に設けられており、媒体を上面部分６１にタッチさせるか近接させることによって媒体にデータの読み書きを行う。制御部５は、筐体６の内部に配置されている。

【0018】

図２に示すように、非接触式情報処理装置１００は、基板１の基板表面に設けられた第１コイルアンテナ２１を備える第１回路部２と、基板表面の第１コイルアンテナ２１の内周側に設けられた第２コイルアンテナ３１および基板表面において第２コイルアンテナ３１の内周側に設けられた発光素子４を備える第２回路部３と、を備える。本例では、発光素子４は、ＬＥＤ素子４１であり、基板１に４つ設けられている。なお、ＬＥＤ素子４１の数は、４つに限定されない。

【0019】

第１回路部２は、第１コイルアンテナ２１と媒体との間の電磁誘導により、第１共振周波数によって媒体と通信する。図３に示すように、第１回路部２は、第１コイルアンテナ２１と、第１コイルアンテナ２１の一端に接続された整合回路２２と、を備える。

【0020】

第１コイルアンテナ２１は、配線が２回巻回されている。第１コイルアンテナ２１は、媒体との間の電磁誘導により、第１共振周波数によって媒体と通信するために用いられる。なお、第１コイルアンテナ２１の巻回数は、２回に限定されず、１回でも３回以上でもよい。

【0021】

第１コイルアンテナ２１の内側には、整合回路２２が配置されている。整合回路２２は、抵抗やコンデンサーを備える一般的な回路である。整合回路２２は、第１回路部２の第１共振周波数を調整（整合）するために用いられる。また、整合回路２２に接続された第１回路部２の端子部２５は、同軸ケーブを介して制御部５と電気的に接続している。

【0022】

媒体を上面部分６１にタッチさせるか近接させると、第１コイルアンテナ２１と媒体との間の電磁誘導により、第１共振周波数によって媒体との通信が開始される。通信が開始されると、制御部５は、媒体に対するデータの読み出しや書き込みを行う。

【0023】

図４に示すように、第２回路部３は、第２コイルアンテナ３１と、第２コイルアンテナ３１の出力側に配置された整流回路３２と、整流回路３２の出力側に配置された平滑コンデンサー３３と、平滑コンデンサー３３の出力側に配置されたコンパレータ３４と、コンパレータ３４の出力側に配置されたＬＥＤ素子４１とを備える。

【0024】

第２コイルアンテナ３１は、第１回路部２が媒体と通信したときに第１コイルアンテナ２１で発生する磁界の変化による電磁誘導により第１共振周波数とは異なる第２共振周波数の誘導起電力を発生させる。第２共振周波数は、第１コイルアンテナ２１と媒体との通信に影響を与えない領域の周波数が採用される。第２コイルアンテナ３１は、配線が２回巻回されている。第２コイルアンテナ３１の内側には、整流回路３２、平滑コンデンサー３３およびコンパレータ３４が配置されている。なお、第２コイルアンテナ３１の巻回数は、２回に限定されず、１回でも３回以上でもよい。

【0025】

整流回路３２は、４つのダイオード３２ａから構成されるダイオードブリッジである。整流回路３２は、第２コイルアンテナ３１の両端に接続されており、第２コイルアンテナ３１で発生した誘導電力を直流に変換した整流電力を出力する。平滑コンデンサー３３は、第１出力線３５および第２出力線３６の間に配置されており、整流回路３２から出力された整流電力を平滑化するとともに、第２回路部３の第２共振数周波数を調整（整合）する。

【0026】

コンパレータ３４は、整流電力と基準電力ＶＤＤとを比較し、比較結果に基づいて出力電力を出力する。より具体的には、コンパレータ３４は、第１出力線３５を介して反転入力端子３４ａに入力した整流電力と、第３出力線３７を介して非反転入力端子３４ｂに入力した基準電力ＶＤＤとを比較し、整流電力が基準電力ＶＤＤより大きい場合には、出力電力を出力する。本例では、第１コイルアンテナ２１と媒体とが通信可能な適正な距離であれば、第２コイルアンテナ３１で発生した誘導電力は所定値より大きくなるので、整流電力が基準電力ＶＤＤより大きくなる。これにより、第１コイルアンテナ２１と媒体とが適正に通信可能であるとして、コンパレータ３４は、出力電力を出力する。一方、第１コイルアンテナ２１と媒体とが通信可能な適正な距離でなければ、第２コイルアンテナ３１で発生した誘導電力は所定値より小さくなるので、整流電力が基準電力ＶＤＤより小さくなる。これにより、第１コイルアンテナ２１と媒体とが適正に通信できないとして、コンパレータ３４は、出力電力を出力しない。

【0027】

ここで、第１出力線３５は、平滑コンデンサー３３とコンパレータ３４との間において、第４出力線３８と接続している。第４出力線３８には、調整回路４３が接続されている。調整回路４３は、可変抵抗やアンプ等を備える一般的な回路である。調整回路４３は、第４出力線３８に流れた整流電力を調整する。第４出力線３８に流れた整流電力は、調整回路４３によって調整されて基準電力ＶＤＤとなり、第３出力線３７を介して、非反転入力端子３４ｂに入力する。

【0028】

ＬＥＤ素子４１は、第２コイルアンテナ３１の内側に配置されている。ＬＥＤ素子４１は、可変抵抗４２を介してコンパレータ３４の出力側に接続されている。可変抵抗４２は、ＬＥＤ素子４１に入力される電力を調整する。ＬＥＤ素子４１は、コンパレータ３４からの出力電力により発光する。より具体的には、ユーザが媒体を上面部分６１にタッチさせるか近接させた際、第１コイルアンテナ２１と媒体とが通信可能な適正な距離であれば、ＬＥＤ素子４１は、発光することによって、ユーザに対して非接触式情報処理装置１００が媒体に対するデータの読み出しや書き込みの処理を行っていることを知らせる。一方、第１コイルアンテナ２１と媒体とが通信可能な適正な距離でなければ、ＬＥＤ素子４１は発光しないので、ユーザに対して非接触式情報処理装置１００が媒体に対する処理を行っていないことを知らせる。

【0029】

なお、本例では、ＬＥＤ素子４１は４つ設けられているので、コンパレータ３４もＬＥＤ素子４１に対応するように４つ設けられている。すなわち、本例では、コンパレータ３４およびＬＥＤ素子４１は、４組設けられている。

【0030】

（作用効果）
本例の非接触式情報処理装置１００は、基板１と、基板１の基板表面に設けられた第１コイルアンテナ２１を備える第１回路部２と、基板表面の第１コイルアンテナ２１の内周側に設けられた第２コイルアンテナ３１、および基板表面において第２コイルアンテナ３１の内周側に設けられた発光素子４を備える第２回路部３と、を有する。第１回路部２は、第１コイルアンテナ２１と媒体との間の電磁誘導により、第１共振周波数によって媒体と通信する。第２コイルアンテナ３１は、第１回路部２が媒体と通信したときに第１コイ
ルアンテナ２１で発生する磁界の変化による電磁誘導により第１共振周波数とは異なる第２共振周波数の誘導起電力を発生させる。ＬＥＤ素子４１は、誘導起電力により発光する。

【0031】

本例によれば、基板表面において、第２回路部３の第２コイルアンテナ３１は、第１コイルアンテナ２１の内側に配置され、第２回路部３のＬＥＤ素子４１は、第２コイルアンテナ３１の内側に配置される。これにより、ＬＥＤ素子４１は、第１コイルアンテナ２１と第２コイルアンテナ３１との間に位置しないので、ＬＥＤ素子４１が第１コイルアンテナ２１に発生する磁界に影響を与え、第２コイルアンテナ３１で発生する誘導起電力が小さくなることを抑制することができる。よって、非接触式情報処理装置１００のユーザは、媒体に対する処理が行われていることを、確実に知得できる。

【0032】

本例において、第２回路部３は、誘導起電力を整流する整流回路３２と、整流回路３２によって整流され整流電力と基準電力とを比較するコンパレータ３４と、を備える。ＬＥＤ素子４１は、コンパレータ３４からの出力電力により発光する。ここで、第１コイルアンテナ２１と媒体との距離が適正な範囲よりも離隔する場合には、媒体と非接触式情報処理装置１００との間で通信が可能であれば、通信の品質が低下する。このような場合には、電磁誘導で第１コイルアンテナ２１に発生する磁界の変化が小さくなるので、第２コイルアンテナ３１で発生する誘導起電力が小さくなる。このような場合に、コンパレータ３４を備えれば、整流電力が基準電力よりも小さい場合には、コンパレータ３４は電力を出力しない。これにより、ＬＥＤ素子４１が発光しないので、非接触式情報処理装置１００のユーザは、媒体に対する処理が正常に行われていないことを知得できる。

【0033】

本例において、第２回路部３は、整流回路３２とコンパレータ３４との間に、整流電力を平滑化するとともに第２共振周波数を調整する平滑コンデンサー３３を備える。よって、コンパレータ３４により、整流電力と基準電力とを、精度よく、比較できる。

【0034】

本例において、整流回路３２、コンパレータ３４および平滑コンデンサー３３は、第２コイルアンテナ３１の内側に配置されている。よって、整流回路３２、コンパレータ３４および平滑コンデンサー３３が第１コイルアンテナ２１と第２コイルアンテナ３１との間に配置される場合と比較して、整流回路３２、コンパレータ３４および平滑コンデンサー３３が、第１コイルアンテナ２１に発生する磁界に影響を与え、第２コイルアンテナ３１で発生する誘導起電力が小さくなることを抑制することができる。

【0035】

（他の実施例）
図５は、他の実施例の第２回路部３の回路図である。本例の非接触式情報処理装置１００は、コンパレータ３４からの出力電力によって鳴動するブザー３９を有する。なお、本例の非接触式情報処理装置１００は、コンパレータ３４の出力側にブザー３９が接続される点を除き、実施例１の構成と同一であるので、対応する構成には同一の符号を付して、その説明を省略する。

【0036】

図５に示すように、ブザー３９は、オペアンプ４０を介して、コンパレータ３４の出力側に接続されている。また、ブザー３９は、ＬＥＤ素子４１と並列に接続されている。ブザー３９は、コンパレータ３４からの出力電力によって鳴動する。より具体的には、ユーザが媒体を上面部分６１にタッチさせるか近接させた際、第１コイルアンテナ２１と媒体とが通信可能な適正な距離であれば、ブザー３９は、鳴動することによって、ユーザに対して非接触式情報処理装置１００が媒体に対するデータの読み出しや書き込みの処理を行っていることを知らせる。よって、本例によれば、非接触式情報処理装置１００のユーザは、媒体に対する処理が行われていることを、音により、知得できる。なお、非接触式情報処理装置１００において、ブザー３９は、第１コイルアンテナ２１と第２コイルアンテ
ナ３１との電磁誘導に影響を与えない位置に配置されていればよい。

【符号の説明】

【0037】

１００…非接触式情報処理装置、１…基板、２…第１回路部、３…第２回路部、４…発光素子、５…制御部、６…筐体、２１…第１コイルアンテナ、２２…整合回路、２５…端子部、３１…第２コイルアンテナ、３２…整流回路、３２ａ…ダイオード、３３…平滑コンデンサー、３４…コンパレータ、３４ａ…反転入力端子、３４ｂ…非反転入力端子、３５…第１出力線、３６…第２出力線、３７…第３出力線、３８…第４出力線、３９…ブザー、４０…オペアンプ、４１…ＬＥＤ素子、４２…可変抵抗、４３…調整回路、６１…上面部分

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】