ＩＣカード読取装置およびＩＣカード認証システム
【課題】 ＩＣカード認証システム等のＩＣカードを使用したシステムが完成するまでの期間を短縮できるとともに、他の通信方式のＩＣカードへの切り替えに伴うコストを低減することができるＩＣカード読取装置を提供する。
【解決手段】 非接触型のＩＣカードとの間で無線方式による通信を行う制御基板を備えたＩＣカード読取装置（１０）において、前記制御基板（２０）に、第１の周波数帯の信号を送受信するための第１のアンテナ（３１）と、前記第１の周波数帯とは異なる第２の周波数帯の信号を送受信するための第２のアンテナ（３２）と、前記第１のアンテナに接続された第１の送受信回路（２９ａ）と、前記第２のアンテナに接続された第２の送受信回路（２９ｂ）とを設けるようにした。
【解決手段】 非接触型のＩＣカードとの間で無線方式による通信を行う制御基板を備えたＩＣカード読取装置（１０）において、前記制御基板（２０）に、第１の周波数帯の信号を送受信するための第１のアンテナ（３１）と、前記第１の周波数帯とは異なる第２の周波数帯の信号を送受信するための第２のアンテナ（３２）と、前記第１のアンテナに接続された第１の送受信回路（２９ａ）と、前記第２のアンテナに接続された第２の送受信回路（２９ｂ）とを設けるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣカード読取装置およびＩＣカード認証システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ビルや工場などの建物や設備の入退出管理システムや警備システムにおいては、ＩＤコード（個体識別情報）などを記憶した非接触型のＩＣカードやＩＣタグ（以下、ＩＣタグを含めてＩＣカードと称する）および該ＩＣカードの情報を読み取るカードリーダを使用した認証システムが多用されている。そして、かかる認証システムにおける非接触型ＩＣカードとカードリーダとの間の通信方式として、１３．５６ＭＨｚ帯の信号を使用するＭｉｆａｒｅ（登録商標）やＦｅｌｉＣａ（登録商標），１２５ＫＨｚ帯の信号を使用するＨｉＴａｇ１など様々な種類の方式が実用化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２８５２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ある建物や設備において、新たにＩＣカードを利用した認証システムを構築する場合、上述したような多種多様な方式のＩＣカードの中から目的とするシステムに適したＩＣカードを選定することとなるが、各方式はそれぞれ長所と短所を有するためＩＣカードの選定には比較的長い期間を要することがある。
【０００５】
しかるに、従来のＩＣカード読取装置としてのカードリーダは、いずれか一種類の方式のＩＣカードの情報を読み取るのが一般的であった。そのため、使用するＩＣカードの選定が終了するまで、カードリーダおよびそれを管理する管理装置との間を接続するケーブルを建物や設備に敷設する作業が進められず、システムが完成するまでの期間が長くなる。また、既に敷設された認証システムで使用している方式と異なる方式のＩＣカードを新たに適用したい場合には、これまで使用していたＩＣカードをすべて廃棄して新たな方式のＩＣカードおよびカードリーダに切り替える必要があるため、切り替えに伴うコストが嵩むという課題があった。
【０００６】
なお、従来、２種類の方式のＩＣカードの情報を読み取ることができるようにされたマルチ対応カードリーダも提案されている（特許文献１）が、従来のマルチ対応カードリーダは、それぞれの方式に対応した２種類のカードリーダ用の基板を単に重ねてケースに内蔵しただけのものであるため、ケースが大型化してしまうという課題がある。
【０００７】
さらに、従来のＩＣカードを利用した入退出管理システムには、入室記録をカード内のメモリに記憶し退出の際にカード内の入室記録をチェックして記録がない場合には退出を許可しないような管理を行うものがあるが、カード内のメモリへの書き込み回数に制限があるため、カードの使用可能な期間が短くなるというという課題がある。
【０００８】
本発明は、上記のような事情に鑑みなされたもので、ＩＣカード認証システム等のＩＣカードを使用したシステムが完成するまでの期間を短縮できるＩＣカード読取装置を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、コンパクトであるとともに他の通信方式のＩＣカードへの切り替えに伴うコストを低減することができるＩＣカード読取装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、ＩＣカードを使用したシステムにおけるスキミングや偽造されたカードによる不正行為に対する安全性を高くすることができるＩＣカード認証システムを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、ＩＣカード内のメモリに入室記録等のデータを記憶する入退出管理システム等において、カードの使用期間を長くすることができるＩＣカード認証システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、
非接触型のＩＣカードとの間で無線方式による通信を行う制御基板を備えたＩＣカード読取装置であって、
前記制御基板は、
第１の周波数帯の信号を送受信するための第１のアンテナと、
前記第１の周波数帯とは異なる第２の周波数帯の信号を送受信するための第２のアンテナと、
を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、ＩＣカード読取装置は、通信方式の異なる複数のＩＣカードとの間で通信を行うことができるため、新たにＩＣカードを利用した認証システムを構築する場合に、目的とするシステムに適したＩＣカードを決定する前にＩＣカード読取装置および管理装置とこれらを接続するためのケーブルを敷設することができ、それによってシステムが完成するまでの期間を短縮できる。また、既存のシステムの通信方式と異なる他の通信方式のＩＣカードへ切り替えたとしてもそれまで使用していたＩＣカードを継続して使用できるため、ＩＣカードの切り替えに伴うコストを低減することができる。
また、既存のシステムで使用していた周波数帯の信号の送受信を行う送受信回路として汎用のモジュールを使用していた場合には、異なる他の通信方式に使用する周波数帯の信号を送受信する送受信回路を組み込んで制御基板を交換または変更することにより、新たにＩＣカードを使用したシステムを構築する場合や既存のシステムの通信方式から他の通信方式のＩＣカードに切り替える際に伴う期間を短縮し、コストを削減することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のＩＣカード読取装置において、
前記制御基板は、さらに、前記第１のアンテナに接続された第１の送受信回路と、前記第２のアンテナに接続された第２の送受信回路と、を有することを特徴とする。
請求項２に記載の発明によれば、ＩＣカード読取装置は、通信方式の異なる複数のＩＣカードとの間で通信を行うことができるため、新たにＩＣカードを利用した認証システムを構築する場合に、目的とするシステムに適したＩＣカードを決定する前にＩＣカード読取装置および管理装置とこれらを接続するためのケーブルを敷設することができ、それによってシステムが完成するまでの期間を短縮できる。また、既存のシステムの通信方式と異なる他の通信方式のＩＣカードへ切り替えたとしてもそれまで使用していたＩＣカードを継続して使用できるため、ＩＣカードの切り替えに伴うコストを低減することができる。また、制御基板に各アンテナに接続される送受信回路が組み込まれるので、コンパクトなＩＣカード読取装置を提供できる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１また２に記載のＩＣカード読取装置において、
前記制御基板の周縁部に沿って前記第１のアンテナを構成するコイル状の導電層パターンが形成され、前記制御基板の前記第１のアンテナを構成するコイル状の導電層パターンの内側に前記第２のアンテナを構成するコイル状の導電層パターンが形成されていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明によれば、２つのアンテナを１つの基板上に形成できるとともに、横に並べて形成する場合に比べて必要な基板の面積を小さくすることができ、それによってＩＣカード読取装置を小型化することが可能になる。また、２つのアンテナが同心円状に配置されることとなるため、ＩＣカードの種類によってカードリーダに対してカードをかざす位置が変わるのを防止することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のＩＣカード読取装置において、
前記第２のアンテナを構成するコイル状の導電層パターンは、少なくとも前記第１のアンテナを構成するコイル状の導電層パターンの該コイルのピッチおよび前記第２のアンテナを構成するコイル状の導電層パターンの該コイルのピッチよりも広い間隔をおいて前記第１のアンテナを構成するコイル状の導電層パターンの内側に配置されていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明によれば、第１のアンテナと第２のアンテナのアンテナ間の干渉を防止することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項３または４に記載のＩＣカード読取装置において、
前記制御基板の前記第２のアンテナを構成するコイル状導電層パターンの内側の領域に、少なくとも該コイルのピッチよりも広い間隔をおいて、前記第１の送受信回路および第２の送受信回路が配置されていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明によれば、第１のアンテナと第２のアンテナのアンテナ間および各アンテナと各送受信回路との干渉を防止することができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明に係るＩＣカード認証システムは、
請求項１〜５のいずれに記載のＩＣカード読取装置と、
前記第１の周波数帯の信号を送受信するための第３のアンテナと、前記第２の周波数帯の信号を送受信するための第４のアンテナと、前記第３のアンテナに接続された第３の送受信回路と、前記第４のアンテナに接続された第４の送受信回路とを有するＩＣカードと、を組み合わせてなることを特徴とする。
請求項６に記載の発明によれば、通信方式の異なる複数種類のＩＣカードを併存して使用することができ、目的とするシステムに適した認証を行うことができる。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のＩＣカード認証システムにおいて、
前記ＩＣカードは、前記第３の送受信回路に接続された第１の不揮発性メモリと、前記第４の送受信回路に接続された第２の不揮発性メモリとを有し、
前記第１の不揮発性メモリおよび第２の不揮発性メモリのそれぞれに異なるＩＤコードが格納され、
前記ＩＣカード読取装置は、前記第１の不揮発性メモリおよび第２の不揮発性メモリのそれぞれに格納されているＩＤコードを読み取って照合を行うように構成されていることを特徴とする。
請求項７に記載の発明によれば、一方のＩＤコードがスキミングされてカードが偽造されたとしても他方のＩＤコードがないと正規なカードとして認知されることがないので、偽造されたカードによる不正行為に対する安全性を高めることができる。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のＩＣカード認証システムにおいて、
前記第１の不揮発性メモリまたは前記第２の不揮発性メモリには暗号化されたＩＤコードが格納され、
前記第２の不揮発性メモリまたは前記第１の不揮発性メモリには暗号化された前記ＩＤコードを復号するためのキーコードが格納され、
前記ＩＣカード読取装置は、前記第１の不揮発性メモリおよび第２の不揮発性メモリに格納されているＩＤコードおよびキーコードを読み取って、読み取ったキーコードを用いて読み取ったＩＤコードを復号して照合を行うように構成されていることを特徴とする。
請求項７に記載の発明によれば、ＩＤコードが読み取られたとしてもキーコードを読み取れなかったり、読み取れたとしてもキーコードによるＩＤコードの復号ができないと、正規なカードとして認知されることがないので、偽造されたカードによる不正行為に対する安全性をさらに高めることができる。
【００１８】
請求項９に記載の発明は、請求項７または８に記載のＩＣカード認証システムにおいて、
前記第１の不揮発性メモリと前記第２の不揮発性メモリは、それぞれデータを書き込み可能なメモリであって、
前記ＩＣカードは、前記第１の不揮発性メモリまたは第２の不揮発性メモリの一方への特定のデータの書込み回数が所定値に達した後に他方の不揮発性メモリへ前記特定のデータの書込みを行うように構成されていることを特徴とする。
請求項８に記載の発明によれば、ＩＣカード内のメモリに入室記録等のデータを記憶する入退出管理システム等に適用した場合に、一方のメモリの書込み回数が当該メモリの書込み可能回数に達したとしてもその後さらに他方のメモリへデータを書き込むことができるため、従来のカードに比べて書込み回数を増やすことが可能となり、カードの使用期間を長くすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ＩＣカード認証システム等のＩＣカードを使用したシステムが完成するまでの期間を短縮できるＩＣカード読取装置を実現することができる。また、コンパクトであるとともに他の通信方式のＩＣカードへの切り替えに伴うコストを低減することができるＩＣカード読取装置を実現することができる。
さらに、本発明によれば、ＩＣカードを使用したシステムにおけるスキミングや偽造されたカードによる不正行為に対する安全性を高くすることができるＩＣカード認証システムを実現することができる。また、ＩＣカード内のメモリに入室記録等のデータを記憶する入退出管理システム等において、カードの使用期間を長くすることができるＩＣカード認証システムを実現することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明を適用したカードリーダの外観を示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図２】実施形態のカードリーダにおける制御基板の回路構成例を示すブロック図である。
【図３】実施形態のカードリーダの制御基板のアンテナパターンおよびグランドパターンの一例を示すレイアウト図である。
【図４】本発明のＩＣカード認証システムを適用したＩＣカード内の回路構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
なお、以下に説明する実施形態においては、本発明を一例として入退出管理機能および警備機能を１つの装置として実現したＩＣカードのカードリーダおよびそれを用いた認証システムについて説明するが、本発明はそれに限定されるものでなく、いずれか一方の機能のみ有するカードリーダにも適用することができる。
【００２２】
図１は、本実施形態に係る入退出管理機能と警備機能とを有する認証システムを構成するカード読取装置としてのカードリーダの外観を示すもので、図１（Ａ）は正面図、図１（Ｂ）は側面図である。
【００２３】
同図に示すように、本実施形態のカードリーダ１０は、ケース本体１１の前面に、「解錠」や「照合」、「許可」、「異常」などの制御状態や処理結果を外部に報知するための表示ランプ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄと、システムを警備状態へ移行させる指令を与えるための操作ボタン１３ａ、システムを警備解除状態へ移行させる指令を与えるための操作ボタン１３ｂ、内蔵スピーカが発した音を外部へ伝わり易くしたりマイクへの入力音量を大きくするための多孔部１４、警備中に人感センサなどにより侵入が検知された場合に警備会社の巡回員が現場に赴いてシステムに警備開始（巡回開始）又は警備解除（巡回解除）を実行させる際に操作する操作ボタン１３ｃなどが設けられている。図示しないが、図１のカードリーダは、建物の入口のドア近傍の壁面などに設置されて使用される。
【００２４】
図２は、図１のカードリーダ１０のケース内部に設けられるメイン制御基板２０の回路構成例を示すブロック図である。
【００２５】
図２に示すように、メイン制御基板２０は、ＬＥＤの光らせ方やスピーカから発する音の種類など、構築するシステムに応じた各種設定を行うための設定用スイッチ２１ａ、ケースの上蓋の開閉状態を検出するためのタンパスイッチ２１ｂ、ケース前面に設けられている「警備」、「解除」、「巡回」の各操作ボタン１３ａ〜１３ｃが操作されたか否かを検出するための操作ボタンスイッチ２１ｃ、これらのスイッチ類からの信号を受けてカードリーダ２０内の制御信号を生成したり通信処理を行うＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭなどからなる制御回路２２、制御回路２２からの制御信号によってケース前面に設けられている表示ランプ１２ａ〜１２ｄを点灯駆動するためのドライバ回路２３、制御状態や信号処理結果に応じた音声を出力するための音声合成ＬＳＩ２４およびスピーカ（ＳＰ）を駆動するドライバ回路２５などを備える。
【００２６】
また、メイン制御基板２０上には、外部からのＤＣ９Ｖ〜２８Ｖの電源電圧の供給を受けて制御回路２２などの動作に必要な例えば５Ｖのような内部電源電圧Ｖｃｃを生成するＤＣ−ＤＣコンバータなどからなる電源回路２６、図示しない管理装置との間で例えばＲＳ４８５などの通信規格に従ったデータ通信を行うための通信ドライバ回路２７ａ，２７ｂ、通信の切替えを行う通信切り替え回路２７ｃ、ケース１１の上蓋の不正な開放等の異常を検出した場合にベルを鳴動させたり警報ランプを点灯させたりするための警備出力信号を生成して出力するドライバ回路２８を備える。
【００２７】
通信ドライバ回路２７ａは、「警備」、「解除」、「巡回」の各操作ボタン１３ａ〜１３ｃが操作されたり、後述のＩＣカードとの間の通信によりカードが認証された場合などに結果を管理装置へ知らせるための通信等を行う。通信ドライバ回路２７ｂは、制御回路２２が備える自己診断機能を実施する。管理装置は、システムに設けられている図２のような構成の制御基板２０を有する複数のカードリーダ１０とデータ通信を行いシステム全体を監視したり、ドアの開閉などの指令を送ったりする機能を有するように構成される。
【００２８】
さらに、図２のメイン制御基板２０上には、Ｍｉｆａｒｅ（登録商標）など１３．５６ＭＨｚ帯の信号を使用するＩＣカードとの間のデータの送受信を行う送受信回路２９ａと、ＨｉＴａｇ１など１２５ＫＨｚ帯の信号を使用するＩＣカードとの間のデータの送受信を行う送受信回路２９ｂと、それぞれの送受信回路に接続されたアンテナ３１，３２とが設けられている。
【００２９】
そして、この実施形態のカードリーダの制御回路２２は、１３．５６ＭＨｚ帯の信号に関しては、Ｍｉｆａｒｅ（登録商標）以外に例えばＦｅｌｉＣａ（登録商標）など他の規格の複数種類のＩＣカードと通信するためのプロトコルやデータ構成を示す情報を、また１２５ＫＨｚ帯の信号に関しては、ＨｉＴａｇ１やＨｉＴａｇ２など複数種類のＩＣカードと通信するためのプロトコルやデータ構成を示す情報を有するように構成されている。また、実際に、送受信回路２９ａと送受信回路２９ｂを動作させてカードとの間の通信を行う場合には、送受信回路２９ａと２９ｂを時分割で動作させて、アンテナ３１，３２の相互干渉を回避する制御を行うように構成されている。
【００３０】
上記のように、この実施形態のカードリーダは、複数のＩＣカードと通信可能に構成されているため、ある建物や設備において、新たにＩＣカードを利用した認証システムを構築する場合、多種多様な方式のＩＣカードの中から目的とするシステムに適したＩＣカードを選定する前に、カードリーダおよびそれを管理する管理装置との間を接続するケーブルを建物や設備に敷設する作業を進めることができ、システムが完成するまでの期間を短縮することができる。
また、既に敷設された認証システムで使用している方式と異なる方式のＩＣカードを適用したい場合にも、カードリーダを本実施形態のようなカードリーダに置き換えることによって、これまで使用していたＩＣカードを継続して使用することができるため、切り替えに伴うコストを低減することができる。さらに、種類の異なる複数のカードリーダを在庫管理する必要もないという利点がある。
【００３１】
次に、上記のような２つの周波数帯の信号を送受信可能にするために設ける２つのアンテナ３１，３２の具体的な形成の仕方について説明する。
従来、異なる周波数帯の信号を使用する２種類のＩＣカードと送受信可能なカードリーダを設計する場合、それぞれの周波数帯の信号を送受信するカードリーダ基板を別々に製造し、それらの基板を重ねるように配置するのが一般的であった。これにより、既存のカードリーダ基板をそのまま流用することができるという利点がある。しかし、２枚のカードリーダ基板を単に重ねて配置すると、収納するケースが大型してしまうという不具合がある。
【００３２】
また、２つのアンテナを同一基板上に設けることも考えられるが、その場合には、２つのアンテナ間の信号の干渉等を回避するため、２つのアンテナを横方向に並べて配置するのが望ましいと従来は考えられていた。しかし、２つのアンテナを同一基板上に並べて配置すると、基板およびそれを収納するケースが大型してしまう。また、使用するカードの種類によってカードリーダに対してカードをかざす位置を変える必要が生じ、使い勝ってが低下するという不具合がある。そこで、本発明者は、上記のような不具合を回避することができるアンテナの形成方法を開発した。
【００３３】
図３には、本発明者が開発した形成方法による２つのアンテナ３１，３２の具体的なパターンのレイアウトが示されている。
図３に示すように、本実施形態のカードリーダの制御基板２０においては、１２５ＫＨｚ帯の信号の送受信用アンテナ３２は、基板２０の周縁部に沿ってほぼ矩形状をなすように導電層からなる径の大きなコイル状アンテナパターンＰ２として形成されている。一方、１３．５６ＭＨｚ帯の信号の送受信用アンテナ３１は、アンテナパターンＰ２の内側に、Ｐ１よりも径の小さなコイル状アンテナパターンＰ１として形成されている。アンテナパターンＰ１とＰ２は、互いの距離がアンテナパターンのコイルのピッチよりも大きくなるように配置するのが望ましい。
【００３４】
なお、１２５ＫＨｚ帯と１３．５６ＭＨｚ帯で使用するアンテナを上記と逆にすることも考えられる。
【００３５】
この実施例のレイアウトにおいては、１３．５６ＭＨｚ帯の信号のアンテナパターンＰ１は、基板２０の中央の横方向の幅と縦方向の幅がほぼ同一の領域に、丸みを帯びた矩形状のパターンとして形成され、そのアンテナパターンＰ１の内側には、主として制御回路２２および送受信回路２９ａと２９ｂを構成するＩＣや素子が実装される領域Ａ１が設けられている。また、基板２０の上方部であってアンテナパターンＰ１とＰ２との間には、主として電源回路２６を構成するＩＣや素子が実装される領域Ａ２が設けられている。
【００３６】
そして、領域Ａ１とＡ２には、アンテナパターンＰ１と一部で交差し制御回路２２や電源回路２６へ接地電位を供給するためのグランドパターンＰ３が設けられている。なお、領域Ａ１とＡ２のグランドパターンＰ３は一部で繋がるように形成しても良い。その場合、パターンの形成に多層配線技術を適用し、グランドパターンＰ３とアンテナパターンＰ１の少なくとも交差部分は異なる導電層にて形成することで、グランドパターンとアンテナパターンを絶縁層により絶縁するようにするのがよい。
【００３７】
しかし、アンテナパターンＰ１，Ｐ２の内側の領域Ａ１，Ａ２がグランドパターンＰ３や電子回路部品で目一杯に埋まるように形成されると、送受信回路２７ａ，２７ｂによる送信時にアンテナで発生していた磁界が領域Ａ１，Ａ２では遮断されて、外部のＩＣカードとの間の信号の強度が低下してしまい良好な通信が行えなくなる。
【００３８】
そこで、この実施例の制御基板２０においては、グランドパターンＰ３および各回路部品とアンテナパターンＰ１，Ｐ２との間にアンテナパターンのコイルのピッチよりも広い隙間Ｓを確保するようにした。具体的には、アンテナパターンＰ１，Ｐ２とグランドパターンＰ３との間に、できるだけ５ｍｍ以上の隙間Ｓを設けるように設計した。
【００３９】
上述したように、本実施形態のカードリーダは、１２５ＫＨｚ帯の信号を用いる複数種類のＩＣカードおよび１３．５６ＭＨｚ帯の信号を用いる複数種類のＩＣカードと通信可能である。従って、そのようなＩＣカードを使用する既存の認証システムに本実施形態のカードリーダを適用することで、それまで使用していたＩＣカードを廃棄することなく、継続して使用することができる。しかも、本実施形態のカードリーダを適用したシステムにおいて、以下に説明するような１２５ＫＨｚ帯の信号による通信機能と１３．５６ＭＨｚ帯の信号を用いる通信機能の２つを有するように構成したＩＣカードと組み合わせることで、さらに優れた効果を得ることができる。
【００４０】
図４は、本発明に係る認証システムに好適なＩＣカードの構成を示す。
図４に示すように、本実施形態のＩＣカード１００には、１２５ＫＨｚ帯の信号による通信機能を有する第１回路部１１０と、１３．５６ＭＨｚ帯の信号による通信機能を有する第２回路部１２０とが設けられている。このうち、第１回路部１１０は、アンテナ１１１と、該アンテナ１１１に接続され電磁誘導でアンテナに生じた交流電流を整流する整流回路やレギュレータなどからなりカード内部の回路の動作に必要な内部電源電圧Ｖｃｃｉを生成する電源回路１１２と、アンテナ１１１に接続された送受信回路１１３と、カード内部の回路を制御したりデータを転送したりするＣＰＵ１１４と、データを不揮発的に記憶可能なＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリのような不揮発性メモリ１１５と、これらの回路ブロック間を接続するバス１１６を備える。
【００４１】
ＣＰＵ１１４は、ＲＯＭおよびＲＡＭを備えたシングルチップマイコンのような構成を有するものが使用される。不揮発性メモリ１１５には、カードに固有のＩＤコードが格納され、入出記録などを記憶する場合にはＣＰＵ１１４によって不揮発性メモリ１１５に所定の情報の書き込みが行われる。ＣＰＵ１１４が動作するためのプログラムは不揮発性メモリ１１５に格納されていても良い。第２回路部１２０は第１回路部１１０と同一の構成であるので、重複した説明は省略する。また、ＣＰＵ１１４（１２４）は、第１回路部１１０と第２回路部１２０とで共通に使用するように構成しても良い。さらに、第１回路部１１０のバス１１６と第２回路部１２０のバス１２６は互いに直接あるいはバスインタフェースを介して間接的に接続しても良い。
【００４２】
次に、本実施形態のＩＣカードに特有な制御について説明する。
第１の制御方式においては、第１回路部１１０の不揮発性メモリ１１５と第２回路部１２０の不揮発性メモリ１２５にそれぞれ異なるＩＤコードを格納しておいて、当該ＩＣカードを前記実施形態のカードリーダで認証する際には、２つのＩＤコードを読み出してカードリーダもしくは管理装置が保持しているコードと照合し、両コードとも一致した場合に正規なカードとして認証する。このような方式を採用することにより、例えば不正を行おうとする者が、１方の周波数帯の信号に対応したカードリーダを使用して内部のＩＤコードをスキミングして複製カードを偽造したとしても、他方のＩＤコードの照合ができないため正規なカードとして認証されないこととなり、偽造されたカードによる不正行為に対する安全性が向上する。
【００４３】
第２の制御方式においては、第１回路部１１０の不揮発性メモリ１１５または第２回路部１２０の不揮発性メモリ１２５のいずれか一方に暗号化したＩＤコードを、また他方のメモリに復号するためのデータ（キーコード）を格納しておいて、当該ＩＣカードを前記実施形態のカードリーダで認証する際には、それぞれのメモリからＩＤコードとキーコードを読み出して、読み出されたＩＤコードをキーコードで復号したものを照合して一致した場合に正規なカードとして認証する。
【００４４】
また、２つのメモリにそれぞれ別個のキーで暗号化されたＩＤコードを格納し、該ＩＤコードとペアで他方のＩＤコードを復号するためのデータ（キーコード）を格納しておく。つまり、一方の不揮発性メモリには暗号化された第１のＩＤコードおよび暗号化された第２のＩＤコードを復号するための第１のキーコードを格納し、他方の不揮発性メモリには暗号化された前記第２のＩＤコードおよび暗号化された前記第１のＩＤコードを復号するための第２のキーコードを格納しておくようにしても良い。これにより、スキミングや偽造されたカードによる不正行為に対する安全性がさらに向上する。
【００４５】
第３の制御方式においては、ＩＣカード内のメモリに入室記録等のデータを記憶する場合に、先ず例えば第１回路部１１０の不揮発性メモリ１１５に対して入出記録などの書き込みを行う。そして、この書込み回数が当該メモリの書込み可能数のような所定値に達した後は、第２回路部１２０の不揮発性メモリ１２５に対して入出記録などの書き込みを行うようにする。これにより、カードに内蔵されている不揮発性メモリの書込み回数に制限がある場合に、カードの使用期間を長くすることができるという利点がある。なお、この制御方式の場合、カードの書込み回数もＩＣカード内の不揮発性メモリに入室記録等のデータとともに記憶するようにしてもよい。
【００４６】
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。例えば、前記実施形態においては、一例として入退出管理機能と警備機能とを１つの装置として実現したＩＣカードのカードリーダおよびそれを用いた認証システムに適用した場合について説明したが、入退出管理機能または警備機能のいずれか一方の機能のみ有するカードリーダにも適用することができる。
【００４７】
そして、その場合、その機能に応じてカードリーダの構成も変えることができる。例えば、入退出管理機能のみ有するカードリーダにおいては、図１に示す「警備」や「解除」、「巡回」の操作ボタン１３ａ，１３ｂ，１３ｃおよびそれを検出するスイッチ（図２の２１ｃ）は省略するようにしてもよい。また、警備機能のみ有するカードリーダにおいては、図１に示す「解錠」や「照合」、「許可」のＬＥＤランプ１２ａ〜１２ｃおよびそれを駆動するドライバ（図２の２３の一部）は省略するようにしてもよい。
【００４８】
また、前記実施形態においては、制御基板２０に自己診断機能の結果を管理装置へ送信する通信ドライバ回路２７ｂを設けているが、このような自己診断機能および送信ドライバ回路２７ｂは省略しても良い。
【００４９】
以上、本発明を入退出管理システムや警備システムに適用したものを説明したが、本発明は、ＩＣカードを使用した認証システムおよびカードリーダに広く利用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０ カードリーダ
１１ ケース本体
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ 表示ランプ
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ 操作ボタン
１４ 多孔部
２０ メイン制御基板
２１ａ 設定用スイッチ
２１ｂ タンパスイッチ
２１ｃ 操作ボタンスイッチ
２２ 制御回路
２３ 表示ランプの駆動ドライバ回路
２４ 音声合成ＬＳＩ
２５ スピーカの駆動ドライバ回路
２６ 電源回路
２７ａ，２７ｂ 通信ドライバ回路
２７ｃ 通信切り替え回路
２８ 警備出力信号の出力ドライバ回路
２９ａ，２９ｂ 送受信回路
３１，３２ アンテナ
１００ ＩＣカード
１１１，１２１ アンテナ
１１２，１２２ 電源回路
１１３，１２３ 送受信回路
１１５，１２５ 不揮発性メモリ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣカード読取装置およびＩＣカード認証システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ビルや工場などの建物や設備の入退出管理システムや警備システムにおいては、ＩＤコード（個体識別情報）などを記憶した非接触型のＩＣカードやＩＣタグ（以下、ＩＣタグを含めてＩＣカードと称する）および該ＩＣカードの情報を読み取るカードリーダを使用した認証システムが多用されている。そして、かかる認証システムにおける非接触型ＩＣカードとカードリーダとの間の通信方式として、１３．５６ＭＨｚ帯の信号を使用するＭｉｆａｒｅ（登録商標）やＦｅｌｉＣａ（登録商標），１２５ＫＨｚ帯の信号を使用するＨｉＴａｇ１など様々な種類の方式が実用化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２８５２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ある建物や設備において、新たにＩＣカードを利用した認証システムを構築する場合、上述したような多種多様な方式のＩＣカードの中から目的とするシステムに適したＩＣカードを選定することとなるが、各方式はそれぞれ長所と短所を有するためＩＣカードの選定には比較的長い期間を要することがある。
【０００５】
しかるに、従来のＩＣカード読取装置としてのカードリーダは、いずれか一種類の方式のＩＣカードの情報を読み取るのが一般的であった。そのため、使用するＩＣカードの選定が終了するまで、カードリーダおよびそれを管理する管理装置との間を接続するケーブルを建物や設備に敷設する作業が進められず、システムが完成するまでの期間が長くなる。また、既に敷設された認証システムで使用している方式と異なる方式のＩＣカードを新たに適用したい場合には、これまで使用していたＩＣカードをすべて廃棄して新たな方式のＩＣカードおよびカードリーダに切り替える必要があるため、切り替えに伴うコストが嵩むという課題があった。
【０００６】
なお、従来、２種類の方式のＩＣカードの情報を読み取ることができるようにされたマルチ対応カードリーダも提案されている（特許文献１）が、従来のマルチ対応カードリーダは、それぞれの方式に対応した２種類のカードリーダ用の基板を単に重ねてケースに内蔵しただけのものであるため、ケースが大型化してしまうという課題がある。
【０００７】
さらに、従来のＩＣカードを利用した入退出管理システムには、入室記録をカード内のメモリに記憶し退出の際にカード内の入室記録をチェックして記録がない場合には退出を許可しないような管理を行うものがあるが、カード内のメモリへの書き込み回数に制限があるため、カードの使用可能な期間が短くなるというという課題がある。
【０００８】
本発明は、上記のような事情に鑑みなされたもので、ＩＣカード認証システム等のＩＣカードを使用したシステムが完成するまでの期間を短縮できるＩＣカード読取装置を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、コンパクトであるとともに他の通信方式のＩＣカードへの切り替えに伴うコストを低減することができるＩＣカード読取装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、ＩＣカードを使用したシステムにおけるスキミングや偽造されたカードによる不正行為に対する安全性を高くすることができるＩＣカード認証システムを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、ＩＣカード内のメモリに入室記録等のデータを記憶する入退出管理システム等において、カードの使用期間を長くすることができるＩＣカード認証システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、
非接触型のＩＣカードとの間で無線方式による通信を行う制御基板を備えたＩＣカード読取装置であって、
前記制御基板は、
第１の周波数帯の信号を送受信するための第１のアンテナと、
前記第１の周波数帯とは異なる第２の周波数帯の信号を送受信するための第２のアンテナと、
を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、ＩＣカード読取装置は、通信方式の異なる複数のＩＣカードとの間で通信を行うことができるため、新たにＩＣカードを利用した認証システムを構築する場合に、目的とするシステムに適したＩＣカードを決定する前にＩＣカード読取装置および管理装置とこれらを接続するためのケーブルを敷設することができ、それによってシステムが完成するまでの期間を短縮できる。また、既存のシステムの通信方式と異なる他の通信方式のＩＣカードへ切り替えたとしてもそれまで使用していたＩＣカードを継続して使用できるため、ＩＣカードの切り替えに伴うコストを低減することができる。
また、既存のシステムで使用していた周波数帯の信号の送受信を行う送受信回路として汎用のモジュールを使用していた場合には、異なる他の通信方式に使用する周波数帯の信号を送受信する送受信回路を組み込んで制御基板を交換または変更することにより、新たにＩＣカードを使用したシステムを構築する場合や既存のシステムの通信方式から他の通信方式のＩＣカードに切り替える際に伴う期間を短縮し、コストを削減することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のＩＣカード読取装置において、
前記制御基板は、さらに、前記第１のアンテナに接続された第１の送受信回路と、前記第２のアンテナに接続された第２の送受信回路と、を有することを特徴とする。
請求項２に記載の発明によれば、ＩＣカード読取装置は、通信方式の異なる複数のＩＣカードとの間で通信を行うことができるため、新たにＩＣカードを利用した認証システムを構築する場合に、目的とするシステムに適したＩＣカードを決定する前にＩＣカード読取装置および管理装置とこれらを接続するためのケーブルを敷設することができ、それによってシステムが完成するまでの期間を短縮できる。また、既存のシステムの通信方式と異なる他の通信方式のＩＣカードへ切り替えたとしてもそれまで使用していたＩＣカードを継続して使用できるため、ＩＣカードの切り替えに伴うコストを低減することができる。また、制御基板に各アンテナに接続される送受信回路が組み込まれるので、コンパクトなＩＣカード読取装置を提供できる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１また２に記載のＩＣカード読取装置において、
前記制御基板の周縁部に沿って前記第１のアンテナを構成するコイル状の導電層パターンが形成され、前記制御基板の前記第１のアンテナを構成するコイル状の導電層パターンの内側に前記第２のアンテナを構成するコイル状の導電層パターンが形成されていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明によれば、２つのアンテナを１つの基板上に形成できるとともに、横に並べて形成する場合に比べて必要な基板の面積を小さくすることができ、それによってＩＣカード読取装置を小型化することが可能になる。また、２つのアンテナが同心円状に配置されることとなるため、ＩＣカードの種類によってカードリーダに対してカードをかざす位置が変わるのを防止することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のＩＣカード読取装置において、
前記第２のアンテナを構成するコイル状の導電層パターンは、少なくとも前記第１のアンテナを構成するコイル状の導電層パターンの該コイルのピッチおよび前記第２のアンテナを構成するコイル状の導電層パターンの該コイルのピッチよりも広い間隔をおいて前記第１のアンテナを構成するコイル状の導電層パターンの内側に配置されていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明によれば、第１のアンテナと第２のアンテナのアンテナ間の干渉を防止することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項３または４に記載のＩＣカード読取装置において、
前記制御基板の前記第２のアンテナを構成するコイル状導電層パターンの内側の領域に、少なくとも該コイルのピッチよりも広い間隔をおいて、前記第１の送受信回路および第２の送受信回路が配置されていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明によれば、第１のアンテナと第２のアンテナのアンテナ間および各アンテナと各送受信回路との干渉を防止することができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明に係るＩＣカード認証システムは、
請求項１〜５のいずれに記載のＩＣカード読取装置と、
前記第１の周波数帯の信号を送受信するための第３のアンテナと、前記第２の周波数帯の信号を送受信するための第４のアンテナと、前記第３のアンテナに接続された第３の送受信回路と、前記第４のアンテナに接続された第４の送受信回路とを有するＩＣカードと、を組み合わせてなることを特徴とする。
請求項６に記載の発明によれば、通信方式の異なる複数種類のＩＣカードを併存して使用することができ、目的とするシステムに適した認証を行うことができる。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のＩＣカード認証システムにおいて、
前記ＩＣカードは、前記第３の送受信回路に接続された第１の不揮発性メモリと、前記第４の送受信回路に接続された第２の不揮発性メモリとを有し、
前記第１の不揮発性メモリおよび第２の不揮発性メモリのそれぞれに異なるＩＤコードが格納され、
前記ＩＣカード読取装置は、前記第１の不揮発性メモリおよび第２の不揮発性メモリのそれぞれに格納されているＩＤコードを読み取って照合を行うように構成されていることを特徴とする。
請求項７に記載の発明によれば、一方のＩＤコードがスキミングされてカードが偽造されたとしても他方のＩＤコードがないと正規なカードとして認知されることがないので、偽造されたカードによる不正行為に対する安全性を高めることができる。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のＩＣカード認証システムにおいて、
前記第１の不揮発性メモリまたは前記第２の不揮発性メモリには暗号化されたＩＤコードが格納され、
前記第２の不揮発性メモリまたは前記第１の不揮発性メモリには暗号化された前記ＩＤコードを復号するためのキーコードが格納され、
前記ＩＣカード読取装置は、前記第１の不揮発性メモリおよび第２の不揮発性メモリに格納されているＩＤコードおよびキーコードを読み取って、読み取ったキーコードを用いて読み取ったＩＤコードを復号して照合を行うように構成されていることを特徴とする。
請求項７に記載の発明によれば、ＩＤコードが読み取られたとしてもキーコードを読み取れなかったり、読み取れたとしてもキーコードによるＩＤコードの復号ができないと、正規なカードとして認知されることがないので、偽造されたカードによる不正行為に対する安全性をさらに高めることができる。
【００１８】
請求項９に記載の発明は、請求項７または８に記載のＩＣカード認証システムにおいて、
前記第１の不揮発性メモリと前記第２の不揮発性メモリは、それぞれデータを書き込み可能なメモリであって、
前記ＩＣカードは、前記第１の不揮発性メモリまたは第２の不揮発性メモリの一方への特定のデータの書込み回数が所定値に達した後に他方の不揮発性メモリへ前記特定のデータの書込みを行うように構成されていることを特徴とする。
請求項８に記載の発明によれば、ＩＣカード内のメモリに入室記録等のデータを記憶する入退出管理システム等に適用した場合に、一方のメモリの書込み回数が当該メモリの書込み可能回数に達したとしてもその後さらに他方のメモリへデータを書き込むことができるため、従来のカードに比べて書込み回数を増やすことが可能となり、カードの使用期間を長くすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ＩＣカード認証システム等のＩＣカードを使用したシステムが完成するまでの期間を短縮できるＩＣカード読取装置を実現することができる。また、コンパクトであるとともに他の通信方式のＩＣカードへの切り替えに伴うコストを低減することができるＩＣカード読取装置を実現することができる。
さらに、本発明によれば、ＩＣカードを使用したシステムにおけるスキミングや偽造されたカードによる不正行為に対する安全性を高くすることができるＩＣカード認証システムを実現することができる。また、ＩＣカード内のメモリに入室記録等のデータを記憶する入退出管理システム等において、カードの使用期間を長くすることができるＩＣカード認証システムを実現することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明を適用したカードリーダの外観を示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図２】実施形態のカードリーダにおける制御基板の回路構成例を示すブロック図である。
【図３】実施形態のカードリーダの制御基板のアンテナパターンおよびグランドパターンの一例を示すレイアウト図である。
【図４】本発明のＩＣカード認証システムを適用したＩＣカード内の回路構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
なお、以下に説明する実施形態においては、本発明を一例として入退出管理機能および警備機能を１つの装置として実現したＩＣカードのカードリーダおよびそれを用いた認証システムについて説明するが、本発明はそれに限定されるものでなく、いずれか一方の機能のみ有するカードリーダにも適用することができる。
【００２２】
図１は、本実施形態に係る入退出管理機能と警備機能とを有する認証システムを構成するカード読取装置としてのカードリーダの外観を示すもので、図１（Ａ）は正面図、図１（Ｂ）は側面図である。
【００２３】
同図に示すように、本実施形態のカードリーダ１０は、ケース本体１１の前面に、「解錠」や「照合」、「許可」、「異常」などの制御状態や処理結果を外部に報知するための表示ランプ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄと、システムを警備状態へ移行させる指令を与えるための操作ボタン１３ａ、システムを警備解除状態へ移行させる指令を与えるための操作ボタン１３ｂ、内蔵スピーカが発した音を外部へ伝わり易くしたりマイクへの入力音量を大きくするための多孔部１４、警備中に人感センサなどにより侵入が検知された場合に警備会社の巡回員が現場に赴いてシステムに警備開始（巡回開始）又は警備解除（巡回解除）を実行させる際に操作する操作ボタン１３ｃなどが設けられている。図示しないが、図１のカードリーダは、建物の入口のドア近傍の壁面などに設置されて使用される。
【００２４】
図２は、図１のカードリーダ１０のケース内部に設けられるメイン制御基板２０の回路構成例を示すブロック図である。
【００２５】
図２に示すように、メイン制御基板２０は、ＬＥＤの光らせ方やスピーカから発する音の種類など、構築するシステムに応じた各種設定を行うための設定用スイッチ２１ａ、ケースの上蓋の開閉状態を検出するためのタンパスイッチ２１ｂ、ケース前面に設けられている「警備」、「解除」、「巡回」の各操作ボタン１３ａ〜１３ｃが操作されたか否かを検出するための操作ボタンスイッチ２１ｃ、これらのスイッチ類からの信号を受けてカードリーダ２０内の制御信号を生成したり通信処理を行うＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭなどからなる制御回路２２、制御回路２２からの制御信号によってケース前面に設けられている表示ランプ１２ａ〜１２ｄを点灯駆動するためのドライバ回路２３、制御状態や信号処理結果に応じた音声を出力するための音声合成ＬＳＩ２４およびスピーカ（ＳＰ）を駆動するドライバ回路２５などを備える。
【００２６】
また、メイン制御基板２０上には、外部からのＤＣ９Ｖ〜２８Ｖの電源電圧の供給を受けて制御回路２２などの動作に必要な例えば５Ｖのような内部電源電圧Ｖｃｃを生成するＤＣ−ＤＣコンバータなどからなる電源回路２６、図示しない管理装置との間で例えばＲＳ４８５などの通信規格に従ったデータ通信を行うための通信ドライバ回路２７ａ，２７ｂ、通信の切替えを行う通信切り替え回路２７ｃ、ケース１１の上蓋の不正な開放等の異常を検出した場合にベルを鳴動させたり警報ランプを点灯させたりするための警備出力信号を生成して出力するドライバ回路２８を備える。
【００２７】
通信ドライバ回路２７ａは、「警備」、「解除」、「巡回」の各操作ボタン１３ａ〜１３ｃが操作されたり、後述のＩＣカードとの間の通信によりカードが認証された場合などに結果を管理装置へ知らせるための通信等を行う。通信ドライバ回路２７ｂは、制御回路２２が備える自己診断機能を実施する。管理装置は、システムに設けられている図２のような構成の制御基板２０を有する複数のカードリーダ１０とデータ通信を行いシステム全体を監視したり、ドアの開閉などの指令を送ったりする機能を有するように構成される。
【００２８】
さらに、図２のメイン制御基板２０上には、Ｍｉｆａｒｅ（登録商標）など１３．５６ＭＨｚ帯の信号を使用するＩＣカードとの間のデータの送受信を行う送受信回路２９ａと、ＨｉＴａｇ１など１２５ＫＨｚ帯の信号を使用するＩＣカードとの間のデータの送受信を行う送受信回路２９ｂと、それぞれの送受信回路に接続されたアンテナ３１，３２とが設けられている。
【００２９】
そして、この実施形態のカードリーダの制御回路２２は、１３．５６ＭＨｚ帯の信号に関しては、Ｍｉｆａｒｅ（登録商標）以外に例えばＦｅｌｉＣａ（登録商標）など他の規格の複数種類のＩＣカードと通信するためのプロトコルやデータ構成を示す情報を、また１２５ＫＨｚ帯の信号に関しては、ＨｉＴａｇ１やＨｉＴａｇ２など複数種類のＩＣカードと通信するためのプロトコルやデータ構成を示す情報を有するように構成されている。また、実際に、送受信回路２９ａと送受信回路２９ｂを動作させてカードとの間の通信を行う場合には、送受信回路２９ａと２９ｂを時分割で動作させて、アンテナ３１，３２の相互干渉を回避する制御を行うように構成されている。
【００３０】
上記のように、この実施形態のカードリーダは、複数のＩＣカードと通信可能に構成されているため、ある建物や設備において、新たにＩＣカードを利用した認証システムを構築する場合、多種多様な方式のＩＣカードの中から目的とするシステムに適したＩＣカードを選定する前に、カードリーダおよびそれを管理する管理装置との間を接続するケーブルを建物や設備に敷設する作業を進めることができ、システムが完成するまでの期間を短縮することができる。
また、既に敷設された認証システムで使用している方式と異なる方式のＩＣカードを適用したい場合にも、カードリーダを本実施形態のようなカードリーダに置き換えることによって、これまで使用していたＩＣカードを継続して使用することができるため、切り替えに伴うコストを低減することができる。さらに、種類の異なる複数のカードリーダを在庫管理する必要もないという利点がある。
【００３１】
次に、上記のような２つの周波数帯の信号を送受信可能にするために設ける２つのアンテナ３１，３２の具体的な形成の仕方について説明する。
従来、異なる周波数帯の信号を使用する２種類のＩＣカードと送受信可能なカードリーダを設計する場合、それぞれの周波数帯の信号を送受信するカードリーダ基板を別々に製造し、それらの基板を重ねるように配置するのが一般的であった。これにより、既存のカードリーダ基板をそのまま流用することができるという利点がある。しかし、２枚のカードリーダ基板を単に重ねて配置すると、収納するケースが大型してしまうという不具合がある。
【００３２】
また、２つのアンテナを同一基板上に設けることも考えられるが、その場合には、２つのアンテナ間の信号の干渉等を回避するため、２つのアンテナを横方向に並べて配置するのが望ましいと従来は考えられていた。しかし、２つのアンテナを同一基板上に並べて配置すると、基板およびそれを収納するケースが大型してしまう。また、使用するカードの種類によってカードリーダに対してカードをかざす位置を変える必要が生じ、使い勝ってが低下するという不具合がある。そこで、本発明者は、上記のような不具合を回避することができるアンテナの形成方法を開発した。
【００３３】
図３には、本発明者が開発した形成方法による２つのアンテナ３１，３２の具体的なパターンのレイアウトが示されている。
図３に示すように、本実施形態のカードリーダの制御基板２０においては、１２５ＫＨｚ帯の信号の送受信用アンテナ３２は、基板２０の周縁部に沿ってほぼ矩形状をなすように導電層からなる径の大きなコイル状アンテナパターンＰ２として形成されている。一方、１３．５６ＭＨｚ帯の信号の送受信用アンテナ３１は、アンテナパターンＰ２の内側に、Ｐ１よりも径の小さなコイル状アンテナパターンＰ１として形成されている。アンテナパターンＰ１とＰ２は、互いの距離がアンテナパターンのコイルのピッチよりも大きくなるように配置するのが望ましい。
【００３４】
なお、１２５ＫＨｚ帯と１３．５６ＭＨｚ帯で使用するアンテナを上記と逆にすることも考えられる。
【００３５】
この実施例のレイアウトにおいては、１３．５６ＭＨｚ帯の信号のアンテナパターンＰ１は、基板２０の中央の横方向の幅と縦方向の幅がほぼ同一の領域に、丸みを帯びた矩形状のパターンとして形成され、そのアンテナパターンＰ１の内側には、主として制御回路２２および送受信回路２９ａと２９ｂを構成するＩＣや素子が実装される領域Ａ１が設けられている。また、基板２０の上方部であってアンテナパターンＰ１とＰ２との間には、主として電源回路２６を構成するＩＣや素子が実装される領域Ａ２が設けられている。
【００３６】
そして、領域Ａ１とＡ２には、アンテナパターンＰ１と一部で交差し制御回路２２や電源回路２６へ接地電位を供給するためのグランドパターンＰ３が設けられている。なお、領域Ａ１とＡ２のグランドパターンＰ３は一部で繋がるように形成しても良い。その場合、パターンの形成に多層配線技術を適用し、グランドパターンＰ３とアンテナパターンＰ１の少なくとも交差部分は異なる導電層にて形成することで、グランドパターンとアンテナパターンを絶縁層により絶縁するようにするのがよい。
【００３７】
しかし、アンテナパターンＰ１，Ｐ２の内側の領域Ａ１，Ａ２がグランドパターンＰ３や電子回路部品で目一杯に埋まるように形成されると、送受信回路２７ａ，２７ｂによる送信時にアンテナで発生していた磁界が領域Ａ１，Ａ２では遮断されて、外部のＩＣカードとの間の信号の強度が低下してしまい良好な通信が行えなくなる。
【００３８】
そこで、この実施例の制御基板２０においては、グランドパターンＰ３および各回路部品とアンテナパターンＰ１，Ｐ２との間にアンテナパターンのコイルのピッチよりも広い隙間Ｓを確保するようにした。具体的には、アンテナパターンＰ１，Ｐ２とグランドパターンＰ３との間に、できるだけ５ｍｍ以上の隙間Ｓを設けるように設計した。
【００３９】
上述したように、本実施形態のカードリーダは、１２５ＫＨｚ帯の信号を用いる複数種類のＩＣカードおよび１３．５６ＭＨｚ帯の信号を用いる複数種類のＩＣカードと通信可能である。従って、そのようなＩＣカードを使用する既存の認証システムに本実施形態のカードリーダを適用することで、それまで使用していたＩＣカードを廃棄することなく、継続して使用することができる。しかも、本実施形態のカードリーダを適用したシステムにおいて、以下に説明するような１２５ＫＨｚ帯の信号による通信機能と１３．５６ＭＨｚ帯の信号を用いる通信機能の２つを有するように構成したＩＣカードと組み合わせることで、さらに優れた効果を得ることができる。
【００４０】
図４は、本発明に係る認証システムに好適なＩＣカードの構成を示す。
図４に示すように、本実施形態のＩＣカード１００には、１２５ＫＨｚ帯の信号による通信機能を有する第１回路部１１０と、１３．５６ＭＨｚ帯の信号による通信機能を有する第２回路部１２０とが設けられている。このうち、第１回路部１１０は、アンテナ１１１と、該アンテナ１１１に接続され電磁誘導でアンテナに生じた交流電流を整流する整流回路やレギュレータなどからなりカード内部の回路の動作に必要な内部電源電圧Ｖｃｃｉを生成する電源回路１１２と、アンテナ１１１に接続された送受信回路１１３と、カード内部の回路を制御したりデータを転送したりするＣＰＵ１１４と、データを不揮発的に記憶可能なＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリのような不揮発性メモリ１１５と、これらの回路ブロック間を接続するバス１１６を備える。
【００４１】
ＣＰＵ１１４は、ＲＯＭおよびＲＡＭを備えたシングルチップマイコンのような構成を有するものが使用される。不揮発性メモリ１１５には、カードに固有のＩＤコードが格納され、入出記録などを記憶する場合にはＣＰＵ１１４によって不揮発性メモリ１１５に所定の情報の書き込みが行われる。ＣＰＵ１１４が動作するためのプログラムは不揮発性メモリ１１５に格納されていても良い。第２回路部１２０は第１回路部１１０と同一の構成であるので、重複した説明は省略する。また、ＣＰＵ１１４（１２４）は、第１回路部１１０と第２回路部１２０とで共通に使用するように構成しても良い。さらに、第１回路部１１０のバス１１６と第２回路部１２０のバス１２６は互いに直接あるいはバスインタフェースを介して間接的に接続しても良い。
【００４２】
次に、本実施形態のＩＣカードに特有な制御について説明する。
第１の制御方式においては、第１回路部１１０の不揮発性メモリ１１５と第２回路部１２０の不揮発性メモリ１２５にそれぞれ異なるＩＤコードを格納しておいて、当該ＩＣカードを前記実施形態のカードリーダで認証する際には、２つのＩＤコードを読み出してカードリーダもしくは管理装置が保持しているコードと照合し、両コードとも一致した場合に正規なカードとして認証する。このような方式を採用することにより、例えば不正を行おうとする者が、１方の周波数帯の信号に対応したカードリーダを使用して内部のＩＤコードをスキミングして複製カードを偽造したとしても、他方のＩＤコードの照合ができないため正規なカードとして認証されないこととなり、偽造されたカードによる不正行為に対する安全性が向上する。
【００４３】
第２の制御方式においては、第１回路部１１０の不揮発性メモリ１１５または第２回路部１２０の不揮発性メモリ１２５のいずれか一方に暗号化したＩＤコードを、また他方のメモリに復号するためのデータ（キーコード）を格納しておいて、当該ＩＣカードを前記実施形態のカードリーダで認証する際には、それぞれのメモリからＩＤコードとキーコードを読み出して、読み出されたＩＤコードをキーコードで復号したものを照合して一致した場合に正規なカードとして認証する。
【００４４】
また、２つのメモリにそれぞれ別個のキーで暗号化されたＩＤコードを格納し、該ＩＤコードとペアで他方のＩＤコードを復号するためのデータ（キーコード）を格納しておく。つまり、一方の不揮発性メモリには暗号化された第１のＩＤコードおよび暗号化された第２のＩＤコードを復号するための第１のキーコードを格納し、他方の不揮発性メモリには暗号化された前記第２のＩＤコードおよび暗号化された前記第１のＩＤコードを復号するための第２のキーコードを格納しておくようにしても良い。これにより、スキミングや偽造されたカードによる不正行為に対する安全性がさらに向上する。
【００４５】
第３の制御方式においては、ＩＣカード内のメモリに入室記録等のデータを記憶する場合に、先ず例えば第１回路部１１０の不揮発性メモリ１１５に対して入出記録などの書き込みを行う。そして、この書込み回数が当該メモリの書込み可能数のような所定値に達した後は、第２回路部１２０の不揮発性メモリ１２５に対して入出記録などの書き込みを行うようにする。これにより、カードに内蔵されている不揮発性メモリの書込み回数に制限がある場合に、カードの使用期間を長くすることができるという利点がある。なお、この制御方式の場合、カードの書込み回数もＩＣカード内の不揮発性メモリに入室記録等のデータとともに記憶するようにしてもよい。
【００４６】
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。例えば、前記実施形態においては、一例として入退出管理機能と警備機能とを１つの装置として実現したＩＣカードのカードリーダおよびそれを用いた認証システムに適用した場合について説明したが、入退出管理機能または警備機能のいずれか一方の機能のみ有するカードリーダにも適用することができる。
【００４７】
そして、その場合、その機能に応じてカードリーダの構成も変えることができる。例えば、入退出管理機能のみ有するカードリーダにおいては、図１に示す「警備」や「解除」、「巡回」の操作ボタン１３ａ，１３ｂ，１３ｃおよびそれを検出するスイッチ（図２の２１ｃ）は省略するようにしてもよい。また、警備機能のみ有するカードリーダにおいては、図１に示す「解錠」や「照合」、「許可」のＬＥＤランプ１２ａ〜１２ｃおよびそれを駆動するドライバ（図２の２３の一部）は省略するようにしてもよい。
【００４８】
また、前記実施形態においては、制御基板２０に自己診断機能の結果を管理装置へ送信する通信ドライバ回路２７ｂを設けているが、このような自己診断機能および送信ドライバ回路２７ｂは省略しても良い。
【００４９】
以上、本発明を入退出管理システムや警備システムに適用したものを説明したが、本発明は、ＩＣカードを使用した認証システムおよびカードリーダに広く利用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０ カードリーダ
１１ ケース本体
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ 表示ランプ
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ 操作ボタン
１４ 多孔部
２０ メイン制御基板
２１ａ 設定用スイッチ
２１ｂ タンパスイッチ
２１ｃ 操作ボタンスイッチ
２２ 制御回路
２３ 表示ランプの駆動ドライバ回路
２４ 音声合成ＬＳＩ
２５ スピーカの駆動ドライバ回路
２６ 電源回路
２７ａ，２７ｂ 通信ドライバ回路
２７ｃ 通信切り替え回路
２８ 警備出力信号の出力ドライバ回路
２９ａ，２９ｂ 送受信回路
３１，３２ アンテナ
１００ ＩＣカード
１１１，１２１ アンテナ
１１２，１２２ 電源回路
１１３，１２３ 送受信回路
１１５，１２５ 不揮発性メモリ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触型のＩＣカードとの間で無線方式による通信を行う制御基板を備えたＩＣカード読取装置であって、
前記制御基板は、
第１の周波数帯の信号を送受信するための第１のアンテナと、
前記第１の周波数帯とは異なる第２の周波数帯の信号を送受信するための第２のアンテナと、
を有することを特徴とするＩＣカード読取装置。
【請求項２】
前記制御基板は、さらに、前記第１のアンテナに接続された第１の送受信回路と、前記第２のアンテナに接続された第２の送受信回路と、を有することを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード読取装置。
【請求項３】
前記制御基板の周縁部に沿って前記第１のアンテナを構成するコイル状の導電層パターンが形成され、前記制御基板の前記第１のアンテナを構成するコイル状の導電層パターンの内側に前記第２のアンテナを構成するコイル状の導電層パターンが形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のＩＣカード読取装置。
【請求項４】
前記前記第２のアンテナを構成するコイル状の導電層パターンは、少なくとも前記第１のアンテナを構成するコイル状の導電層パターンの該コイルのピッチおよび前記第２のアンテナを構成するコイル状の導電層パターンの該コイルのピッチよりも広い間隔をおいて前記第１のアンテナを構成するコイル状の導電層パターン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ＩＣカード読取装置。
【請求項５】
前記制御基板の前記第２のアンテナを構成するコイル状導電層パターンの内側の領域に、少なくとも該コイルのピッチよりも広い間隔をおいて、前記第１の送受信回路および第２の送受信回路が配置されていることを特徴とする請求項３または４に記載のＩＣカード読取装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれに記載のＩＣカード読取装置と、
前記第１の周波数帯の信号を送受信するための第３のアンテナと、前記第２の周波数帯の信号を送受信するための第４のアンテナと、前記第３のアンテナに接続された第３の送受信回路と、前記第４のアンテナに接続された第４の送受信回路とを有するＩＣカードと、
を組み合わせてなることを特徴とするＩＣカード認証システム。
【請求項７】
前記ＩＣカードは、前記第３の送受信回路に接続された第１の不揮発性メモリと、前記第４の送受信回路に接続された第２の不揮発性メモリとを有し、
前記第１の不揮発性メモリおよび第２の不揮発性メモリのそれぞれに異なるＩＤコードが格納され、
前記ＩＣカード読取装置は、前記第１の不揮発性メモリおよび第２の不揮発性メモリのそれぞれに格納されているＩＤコードを読み取って照合を行うように構成されていることを特徴とする請求項６に記載のＩＣカード認証システム。
【請求項８】
前記第１の不揮発性メモリまたは前記第２の不揮発性メモリには暗号化されたＩＤコードが格納され、
前記第２の不揮発性メモリまたは前記第１の不揮発性メモリには暗号化された前記ＩＤコードを復号するためのキーコードが格納され、
前記ＩＣカード読取装置は、前記第１の不揮発性メモリおよび第２の不揮発性メモリに格納されているＩＤコードおよびキーコードを読み取って、読み取ったキーコードを用いて読み取ったＩＤコードを復号して照合を行うように構成されていることを特徴とする請求項７に記載のＩＣカード認証システム。
【請求項９】
前記第１の不揮発性メモリと前記第２の不揮発性メモリは、それぞれデータを書き込み可能なメモリであって、
前記ＩＣカードは、前記第１の不揮発性メモリまたは第２の不揮発性メモリの一方への特定のデータの書込み回数が所定値に達した後に他方の不揮発性メモリへ前記特定のデータの書込みを行うように構成されていることを特徴とする請求項７または８に記載のＩＣカード認証システム。
【請求項１】
非接触型のＩＣカードとの間で無線方式による通信を行う制御基板を備えたＩＣカード読取装置であって、
前記制御基板は、
第１の周波数帯の信号を送受信するための第１のアンテナと、
前記第１の周波数帯とは異なる第２の周波数帯の信号を送受信するための第２のアンテナと、
を有することを特徴とするＩＣカード読取装置。
【請求項２】
前記制御基板は、さらに、前記第１のアンテナに接続された第１の送受信回路と、前記第２のアンテナに接続された第２の送受信回路と、を有することを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード読取装置。
【請求項３】
前記制御基板の周縁部に沿って前記第１のアンテナを構成するコイル状の導電層パターンが形成され、前記制御基板の前記第１のアンテナを構成するコイル状の導電層パターンの内側に前記第２のアンテナを構成するコイル状の導電層パターンが形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のＩＣカード読取装置。
【請求項４】
前記前記第２のアンテナを構成するコイル状の導電層パターンは、少なくとも前記第１のアンテナを構成するコイル状の導電層パターンの該コイルのピッチおよび前記第２のアンテナを構成するコイル状の導電層パターンの該コイルのピッチよりも広い間隔をおいて前記第１のアンテナを構成するコイル状の導電層パターン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ＩＣカード読取装置。
【請求項５】
前記制御基板の前記第２のアンテナを構成するコイル状導電層パターンの内側の領域に、少なくとも該コイルのピッチよりも広い間隔をおいて、前記第１の送受信回路および第２の送受信回路が配置されていることを特徴とする請求項３または４に記載のＩＣカード読取装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれに記載のＩＣカード読取装置と、
前記第１の周波数帯の信号を送受信するための第３のアンテナと、前記第２の周波数帯の信号を送受信するための第４のアンテナと、前記第３のアンテナに接続された第３の送受信回路と、前記第４のアンテナに接続された第４の送受信回路とを有するＩＣカードと、
を組み合わせてなることを特徴とするＩＣカード認証システム。
【請求項７】
前記ＩＣカードは、前記第３の送受信回路に接続された第１の不揮発性メモリと、前記第４の送受信回路に接続された第２の不揮発性メモリとを有し、
前記第１の不揮発性メモリおよび第２の不揮発性メモリのそれぞれに異なるＩＤコードが格納され、
前記ＩＣカード読取装置は、前記第１の不揮発性メモリおよび第２の不揮発性メモリのそれぞれに格納されているＩＤコードを読み取って照合を行うように構成されていることを特徴とする請求項６に記載のＩＣカード認証システム。
【請求項８】
前記第１の不揮発性メモリまたは前記第２の不揮発性メモリには暗号化されたＩＤコードが格納され、
前記第２の不揮発性メモリまたは前記第１の不揮発性メモリには暗号化された前記ＩＤコードを復号するためのキーコードが格納され、
前記ＩＣカード読取装置は、前記第１の不揮発性メモリおよび第２の不揮発性メモリに格納されているＩＤコードおよびキーコードを読み取って、読み取ったキーコードを用いて読み取ったＩＤコードを復号して照合を行うように構成されていることを特徴とする請求項７に記載のＩＣカード認証システム。
【請求項９】
前記第１の不揮発性メモリと前記第２の不揮発性メモリは、それぞれデータを書き込み可能なメモリであって、
前記ＩＣカードは、前記第１の不揮発性メモリまたは第２の不揮発性メモリの一方への特定のデータの書込み回数が所定値に達した後に他方の不揮発性メモリへ前記特定のデータの書込みを行うように構成されていることを特徴とする請求項７または８に記載のＩＣカード認証システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−２２７５９１（Ｐ２０１１−２２７５９１Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９４６４３（Ｐ２０１０−９４６４３）
【出願日】平成２２年４月１６日（２０１０．４．１６）
【出願人】（０００１１１０７４）株式会社ＬＩＸＩＬニッタン (93)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１６日（２０１０．４．１６）
【出願人】（０００１１１０７４）株式会社ＬＩＸＩＬニッタン (93)
【Ｆターム（参考）】
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