(57)【要約】【課題】照射光をもってＩＣカードに電源を供給し、磁気結合によるデータ送受信を行う技術において、照射光に信号を重畳して伝送プロトコルの立ち上がりに利用する。【解決手段】太陽電池はＩＣカードリーダライタの照射光を受光して光電変換する。フィルタ１４は太陽電池１３の出力を整流して電源回路１５に出力する。さらに所定周波数の交流成分を分離抽出してＩＣ部１６に出力する。電源回路１５は整流出力を各部に電源として供給する。波形整形回路１９は交流成分をクロックパルスに整形する。制御部２０はコイル１７や磁気センサ１８を駆動してデータ送受信を行うにあたり、クロックパルスを用いて同期をとる。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣカードに対する電源供給用の照射光を発生する発光手段と、磁気結合型のデータ送受信手段とを備えたＩＣカードリーダライタであって、ＩＣカードへの信号を発光基準レベルに重畳して前記発光手段の発光レベルとする発光レベル制御手段とを備えたことを特徴とするＩＣカードリーダライタ。
【請求項２】
太陽電池と、太陽電池の発生出力を整流して電源とする電源手段と、磁気結合型のデータ送受信手段とを備えたＩＣカードであって、ＩＣカードリーダライタからの信号を太陽電池の発生出力より抽出する信号抽出手段を備えたことを特徴とするＩＣカード。
【請求項３】
請求項１記載のＩＣカードリーダライタまたは請求項２記載のＩＣカードにおいて、前記信号は、磁気結合型のデータ送受信で用いられる同期信号であることを特徴とするＩＣカードリーダライタまたはＩＣカード。
【請求項４】
ＩＣカードリーダライタが照射光をもってＩＣカードに電源を供給すると共に、ＩＣカードリーダライタおよびＩＣカード間で磁気結合型のデータ送受信を行うＩＣカードのデータ送受信方式であって、ＩＣカードリーダライタは前記照射光にＩＣカードへの信号を重畳し、ＩＣカードは照射光から前記信号を抽出することを特徴とするＩＣカードのデータ送受信方式。
【請求項５】
請求項４記載のＩＣカードのデータ送受信方式において、前記信号は同期信号であり、ＩＣカードリーダライタおよびＩＣカード間で該同期信号をもってデータ送受信における同期をとることを特徴とするＩＣカードのデータ送受信方式。
【請求項６】
ＩＣカードに対する電源供給用の照射光を発生する発光手段とＩＣカードとの間で磁気結合型のデータ送受信を行うデータ送受信手段とを備えた情報処理端末に対し、ＩＣカードへの信号を発光基準レベルに重畳して前記発光手段の発光レベルとするステップを実行させる情報出力プログラム。
【請求項７】
ＩＣカードに対する電源供給用の照射光を発生する発光手段とＩＣカードとの間で磁気結合型のデータ送受信を行うデータ送受信手段とを備えた情報処理端末に対し、同期信号を発光基準レベルに重畳して前記発光手段の発光レベルとするステップと、前記同期信号により前記データ送受信手段の動作タイミングの同期をとるステップとを実行させる情報出力プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＩＣカードリーダライタが照射光をもってＩＣカードに電源を供給すると共に、ＩＣカードリーダライタおよびＩＣカード間で磁気結合型のデータ送受信を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、非接触型あるいは複合型のＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）カードシステムには、ＩＣカードリーダライタがＩＣカードを照射すると共に、ＩＣカードが照射光を光電変換して電源として用いるものがある。
【０００３】
この種の従来の技術には、特許文献１に記載されるものがある。この技術を同文献中の図１の符号を引用して説明する。クレジットカードやキャッシュカード等の磁気結合型のＩＣカード１上には、導体をプリント印刷してなるコイル８の他、太陽電池２や２次電池３、スイッチ７、ＩＣ４が実装されている。
【０００４】
２次電池３は太陽電池２の出力により定常時チャージされている。ＩＣカード１が読み取り（書き込み）装置にセットされ、読み取り（書き込み）装置が磁気信号を出力すると、この磁気信号の磁界によりコイル８に誘起電流が発生する。スイッチ７はこの誘起電流をトリガとしてオンする。このことにより２次電池３のチャージ電力が電源ＶｃｃとしてＩＣ４に供給され、マイクロコントローラ５が動作を開始する。マイクロコントローラ５は信号制御回路６を制御し、コイル８を介して読み取り（書き込み）装置と信号の送受信を行う。
【０００５】
この特許文献１記載の技術によれば、２次電池３を構成するコンデンサのチップ上の占有面積が大きくなる問題がある。このため特許文献２に記載されるように２次電池を不要とする技術も提供されている。特許文献２に記載される技術を同文献中の図５の符号を引用して説明する。
【０００６】
アンテナコイル３は、モジュール基板上に巻き線をプリント印刷等で形成して構成される。太陽電池４およびＩＣチップ２０は、モジュール基板上に貼り付けられている。アンテナコイル３および太陽電池４はＩＣチップ２０と電気的に接続されている。
【０００７】
ＩＣチップ２０内において、ＩＣカードリーダライタからの照射光を受けて太陽電池４が活性化すると、スイッチ素子３１がオフとなって太陽電池４の発生電力によりコンデンサ３４ｂがチャージされる。さらにアンテナコイル３により高周波信号が受信されると、この高周波信号を整流回路１０が整流し、その整流出力によりコンデンサ３４ａがチャージされる。
【０００８】
この後、コンデンサ３４ａ，３４ｂのチャージ電力を電源としてマイクロコントローラ３５が動作を開始する。マイクロコントローラ３５は信号制御回路１２を制御し、アンテナコイル３を介して高周波信号の送受信を行う。このようにカードリーダライタとの通信時、ＩＣチップ２０は、ＩＣカードリーダライタからの高周波信号および照射光の両方を電源とすることにより、通信動作に必要な電源を確保する。
【特許文献１】特開平１１−１３４４５６号公報
【特許文献２】特開２００１−２０９７７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１，２に記載される従来の技術では、ＩＣカードリーダライタおよびＩＣカード間のデータ送受信は磁気結合型であるため半二重通信によらざるを得ず、立ち上がり時にＢＳＣ（Ｂｉｎａｒｙ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）手順を実行するための時間を要する。
【００１０】
許容される伝送時間が不確定なこの種のデータ伝送にあっては、立ち上がり時の手順の所要時間を短縮することが重要であるにも拘わらず、特許文献１，２に記載される技術ではＩＣカードリーダライタの照射光は単にＩＣカードに電源を供給する手段として使用されているにすぎない。
【００１１】
この発明は、このような事情に鑑み、ＩＣカードリーダライタが照射光をもってＩＣカードに電源を供給すると共に、ＩＣカードリーダライタおよびＩＣカード間で磁気結合型のデータ送受信を行う技術において、照射光を磁気結合型のデータ送受信処理で利用する技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために請求項１記載の発明は、ＩＣカードに対する電源供給用の照射光を発生する発光手段と、磁気結合型のデータ送受信手段とを備えたＩＣカードリーダライタであって、ＩＣカードへの信号を発光基準レベルに重畳して前記発光手段の発光レベルとする発光レベル制御手段とを備えたことを特徴とするＩＣカードリーダライタを提供する。
【００１３】
また請求項２記載の発明は、太陽電池と、太陽電池の発生出力を整流して電源とする電源手段と、磁気結合型のデータ送受信手段とを備えたＩＣカードであって、ＩＣカードリーダライタからの信号を太陽電池の発生出力より抽出する信号抽出手段を備えたことを特徴とするＩＣカードを提供する。
【００１４】
また請求項３記載の発明は、請求項１記載のＩＣカードリーダライタまたは請求項２記載のＩＣカードにおいて、前記信号は、磁気結合型のデータ送受信で用いられる同期信号であることを特徴とするＩＣカードリーダライタまたはＩＣカードを提供する。
【００１５】
また請求項４記載の発明は、ＩＣカードリーダライタが照射光をもってＩＣカードに電源を供給すると共に、ＩＣカードリーダライタおよびＩＣカード間で磁気結合型のデータ送受信を行うＩＣカードのデータ送受信方式であって、ＩＣカードリーダライタは前記照射光にＩＣカードへの信号を重畳し、ＩＣカードは照射光から前記信号を抽出することを特徴とするＩＣカードのデータ送受信方式を提供する。
【００１６】
また請求項５記載の発明は、請求項４記載のＩＣカードのデータ送受信方式において、前記信号は同期信号であり、ＩＣカードリーダライタおよびＩＣカード間で該同期信号をもってデータ送受信における同期をとることを特徴とするＩＣカードのデータ送受信方式を提供する。
【００１７】
また請求項６記載の発明は、ＩＣカードに対する電源供給用の照射光を発生する発光手段とＩＣカードとの間で磁気結合型のデータ送受信を行うデータ送受信手段とを備えた情報処理端末に対し、ＩＣカードへの信号を発光基準レベルに重畳して前記発光手段の発光レベルとするステップを実行させる情報出力プログラムを提供する。
【００１８】
また請求項７記載の発明は、ＩＣカードに対する電源供給用の照射光を発生する発光手段とＩＣカードとの間で磁気結合型のデータ送受信を行うデータ送受信手段とを備えた情報処理端末に対し、同期信号を発光基準レベルに重畳して前記発光手段の発光レベルとするステップと、前記同期信号により前記データ送受信手段の動作タイミングの同期をとるステップとを実行させる情報出力プログラムを提供する。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、ＩＣカードリーダライタ側にてＩＣカードへの照射光に所定の信号を重畳する一方、ＩＣカード側にてかかる信号を受光強度から抽出する。このことにより磁気結合型のデータ送受信とは別途にＩＣカードリーダライタからＩＣカードに対する信号伝送を可能とする。しかもこの信号伝送は、磁気結合型のデータ送受信と別のトラックであるだけでなく、データ送受信に先駆けて伝送が可能であるから、データ送受信制御信号等の伝送に利用して効果的である。
【００２０】
そこでたとえば、かかる信号を同期信号として磁気結合型のデータ送受信を行う形態をとれば、データ送受信処理の、特に立ち上がりにおける同期確立手順を短縮あるいは省略できる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を用いてこの発明の実施形態を説明する。まず一実施形態に係るＩＣカードリーダライタについて説明する。このＩＣカードリーダライタはたとえば自動改札機において、ＩＣカード化されたプリペイド型の切符等を対象としてアクセスを行うものとして構成される。
【００２２】
図１は、この発明の一実施形態に係るＩＣカードリーダライタの要部概略を示すブロック図である。自動改札機はＩＣカードアクセス部を有しており、このＩＣカードアクセス部には図１に示すように、センサ１やライト２、コイル３が設置されている。センサ１は、ＩＣカードアクセス部の上面にＩＣカードが近付けられたことを検出するものである。ライト２は、ＩＣカードアクセス部の上面に位置するＩＣカードに対する照射光を発生するものである。コイル３は、かかるＩＣカードと磁気結合型のデータ送受信を行うものである。
【００２３】
制御部４は、ＩＣカードリーダライタの主制御を行うものである。メモリ５は、制御部４のメインメモリを構成するものである。インタフェース（Ｉ／Ｆ）回路６は、センサ１を駆動すると共に検出出力を取り込んで制御部４に転送するものである。インタフェース回路７は、制御部４からのライト駆動指示に従ってライトを駆動するものである。送受信回路８は、送信部と受信部を有し、制御部４からの送信指示に従ってコイル３に送信動作を行わせると共に、コイル３でピックアップした受信信号を制御部４に転送するものである。クロックパルス発生器９は、一定周波数のクロックパルス（後述する）を発生するものである。
【００２４】
かかる自動改札機は、利用者がＩＣカードをＩＣカードアクセス部に近付けると、まずセンサ１がＩＣカードの近接を検出し、この後、ライト２が発光動作を行ってＩＣカードを照射する。ＩＣカード側では照射光を受けるとＩＣが起動する。自動改札機側では、コイル３を用いて送受信回路８がＩＣカードにアクセスし、課金処理等を実行してＩＣカードに所定のデータを書き込むと共に、この処理に連動して改札ゲートの開閉動作等を行う。
【００２５】
この実施形態では、ライトの照射光をもってＩＣカードへの電源供給手段とする他、クロックパルスの伝達手段とする手法をとる。図２は、ライトの発光制御を示すブロック図である。また図３は、ライトの制御における各部の信号を示すタイムチャートである。図２，３に示すように、ライトはＩＣカードへの電源供給手段として適切な発光基準レベルが設定されており、発光基準レベル指示出力部１０はこの発光基準レベル（図３（ａ））を示す発光基準レベル指示を保持・出力する。加算器１１は、クロックパルス発生器９が発生するクロックパルス（図３（ｂ））と発光基準レベル指示とを加算して照射レベル指示として出力する。インタフェース回路７（図１参照）に内蔵されるライト駆動部１２は、照射レベル指示に基づいてライトの照射レベル（図３（ｃ））を制御する。
【００２６】
次にＩＣカードの構成例を説明する。図４は、ＩＣカードの主機能概略を示すブロック図である。同図に示すようにこの構成例では、ＩＣカードはＩＣカードリーダライタの照射光を受光して光電変換する太陽電池１３を備えている。フィルタ１４は、太陽電池１３の出力を整流して電源回路１５に出力すると共に、太陽電池１３の出力から所定周波数帯域の交流成分を分離抽出してＩＣ部１６に出力するものである。電源回路１５は、フィルタ１４の整流出力をＩＣ部１６など各部に電源として供給する回路である。
【００２７】
コイル１７は、ＩＣカードリーダライタに送信する磁気信号を発生するための素子である。磁気センサ１８は、ＩＣカードリーダライタからの磁気信号をピックアップするためのＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子等のセンサである。ＩＣ部１６は、ＩＣカードリーダライタ側とのデータ送受信その他の情報処理を行う回路である。
【００２８】
このＩＣカードは、たとえばフィルタ１４や電源回路１５、ＩＣ部１６、磁気センサ１８を１つのパッケージに組み込んで１チップ化し、太陽電池１３を組み込んだチップと共にシート状のコイル１７をカードに搭載する等の手法により構成できる。なお、１チップのＬＳＩ上に太陽電池部・コイル部・磁気センサ部・ＩＣ部（フィルタ１４や電源回路１５を含む。）を形成する形態をとれば、ＩＣカードを製造するにあたって工程を簡略化できる利点がある。このようなＬＳＩを構成するには、たとえばチップの４辺に磁気センサを構成するＧＭＲ素子を形成し、チップの中央部にＩＣ部と太陽電池部を形成する形態が考えられる。さらに、シート状のコイル１７をＬＳＩチップ中の回路に取り込み、回路中の配線パターンで形成するようにすれば尚小型化、低コスト化が可能になる。
【００２９】
ＩＣ部１６において、波形整形回路１９は、コンパレータを用いる等の手法により、フィルタ１４の交流成分出力をパルスに整形する回路である。制御部２０は、ＩＣ部１６の主制御を行う回路である。メモリ２１は、制御部２０のメインメモリを構成するものである。インタフェース回路２２は、コイル１７や磁気センサ１８を駆動してデータ送受信を行う回路である。
【００３０】
図５は、ＩＣ部における要部の信号を示すタイムチャートである。図４，５を用いて説明すると、このＩＣカードでは、ＩＣカードリーダライタから所定のパルス成分を含む照射光を受光することを前提としている。すなわち太陽電池１３で光電変換した出力（図５（ａ））は、フィルタ１４により整流されて電源回路１５に供給される他、あらかじめ設定された所定周波数帯の交流成分（図５（ｂ））が分離抽出されてＩＣ部１６に供給される。なお、蛍光灯の照明光に含まれる商用電源の低周波数成分等はノイズとして除去される。
【００３１】
ＩＣ部１６において、かかる交流成分は波形整形回路１９にてコンパレータ等を用いてパルス波形（図５（ｃ））に整形され、クロックパルスとして制御部２０に供給される。制御部２０は、コイル１７および磁気センサ１８をインタフェース回路２２を介して制御し、既存のＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）技術により提供される伝送プロトコルに従ってＩＣカードリーダライタとの間でデータ送受信を行うが、この実施形態では伝送プロトコルの前処理として上記のクロックパルスによる同期確立処理を実行することとしている。
【００３２】
この同期確立処理の一例を図６に示す。図６は、ＩＣカードリーダライタおよびＩＣカード間の同期確立処理の手順を示すフロー図である。同図に示すように、まずＩＣカードリーダライタ側において照射を開始する。
【００３３】
ＩＣカードは太陽電池の発生出力から、あらかじめ設定された周波数、たとえば１０ｋＨｚ程度のクロックパルスを検出すると、ＩＣカードリーダライタの照射光を受光したと判定する。
【００３４】
さらにＩＣカードリーダライタは、クロックパルスに同期して磁気信号の送出を開始する。すなわち、たとえばクロックパルスがＨ（ハイ）レベルの期間をＩＣカードリーダライタ側の磁気信号送出期間とし、クロックパルスがＬ（ロー）レベルの期間をＩＣカード側の磁気信号送出期間として磁気信号の送受信のタイミングを規定する。この磁気信号を受けてＩＣカードも磁気信号を返す。この送受信を数パルス分繰り返す間に、たとえばＩＣカードリーダライタ側において同期タイミングの微調整を行う等、必要な処理を実行する。
【００３５】
この後、通常の伝送プロトコルに移行するが、この際、上記の同期確立処理あるいは同期確立処理時に実行した他の前処理で既に取り決め済みの事項については手順を簡素化あるいは省略することができる。このように照射光と磁気結合の両方のトラックをリアルタイムで並列使用することにより、データ送受信の立ち上がり処理を迅速に実行することが可能となる。また伝送プロトコルの前処理としてではなく、伝送プロトコル中の同期確立手順で上記のクロックパルスを使用した手法を採用することにより手順を短縮する形態をとることもできる。
【００３６】
以上、この発明の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。ＩＣカードリーダライタは自動改札機に内蔵される形態に限定されず、たとえばＰＯＳ端末に内蔵される形態や携帯端末として構成される携帯を含む。またＩＣカードは人間を認識体とするものに限定されず、商品等に付されるＩＣタグ等に適用する形態であっても構わない。
【００３７】
またＩＣカードリーダライタは内部にコンピュータシステムを有している。コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された所定のプログラムをコンピュータシステムが読み出して実行することによって、上記処理を行う形態が一般的である。この所定のプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されて頒布されることができ、機能の一部を実現する形態で頒布されるものであっても良い。たとえばＯＳ（オペレーション・システム）が提供する基本機能を利用したアプリケーションソフトの形式で頒布されるものであっても良い。さらにコンピュータシステムにすでに記録されている既存システムのプログラムとの組み合わせで所定の機能を実現できるもの、いわゆる差分プログラムで頒布される形態をとることも可能である。
【００３８】
また上記のコンピュータ読み取り可能な記録媒体には、可搬型の磁気ディスクや光磁気ディスク等の記憶媒体等以外にも、ハードディスク等の記憶装置その他不揮発性の記憶装置を含む。さらにインターネットその他のネットワーク等、任意の伝送媒体を介して他のコンピュータシステムから提供される形態でも良い。この場合、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」には、ネットワーク上のホストやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、伝送媒体において一定時間プログラムを保持しているものも含む。
【００３９】
また上記のコンピュータシステムはメインのＣＰＵの他、サブのＣＰＵを用いたコプロセッサ方式を採用することが可能であり、さらに少なくともその一部のプロセッサをＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｌｌｅｙ）等のハードウエア回路により構築する形態も可能である。ＦＰＧＡに組み込む回路プログラム情報の頒布については、上記のプログラムの頒布と同様に各種の形態をとることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明の一実施形態に係るＩＣカードリーダライタの要部概略を示すブロック図である。
【図２】ライトの発光制御を示すブロック図である。
【図３】ライトの制御における各部の信号を示すタイムチャートである。
【図４】ＩＣカードの主機能概略を示すブロック図である。
【図５】ＩＣ部における要部の信号を示すタイムチャートである。
【図６】ＩＣカードリーダライタおよびＩＣカード間の同期確立処理の手順を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…センサ  ２…ライト  ３…コイル  ４…制御部  ５…メモリ  ６，７…インタフェース回路  ８…送受信回路  ９…クロックパルス発生器  １０…発光基準レベル指示出力部  １１…加算器  １２…ライト駆動部  １３…太陽電池  １４…フィルタ  １５…電源回路  １６…ＩＣ部  １７…コイル  １８…磁気センサ  １９…波形整形回路  ２０…制御部  ２１…メモリ  ２２…インタフェース回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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