(57)【要約】【課題】この発明の課題は、受信した過大電力による発熱を防止する非接触式ＩＣカードを提供することである。【解決手段】モジュールが埋め込まれたカード本体により構成される情報通信媒体であって、前記モジュールは、外部機器と通信して電力波を受信する受信手段と、前記受信手段で受信した電力波を直流電圧に変換する変換手段と、前記変換手段で変換された直流電圧の出力電圧値を検知する電圧検知手段とを有する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モジュールが埋め込まれたカード本体により構成される情報通信媒体であって、
前記モジュールは、
外部機器と通信して電力波を受信する受信手段と、
前記受信手段で受信した電力波を直流電圧に変換する変換手段と、
前記変換手段で変換された直流電圧の出力電圧値を検知する電圧検知手段と、
を有することを特徴とする非接触式ＩＣカード。
【請求項２】
モジュールが埋め込まれたカード本体により構成される情報通信媒体であって、
前記モジュールは、
外部機器と通信して電力波を受信する受信手段と、
前記受信手段で受信した電力波を直流電圧に変換する変換手段と、
前記変換手段の出力端とグラウンドの間に抵抗と直列に設けられた切替手段と、
前記変換手段で変換された直流電圧の出力電圧値を検知し、検知した前記出力電圧値が、予め設定されている直流電圧値以上であると判断した場合、信号を送信する電圧検知手段と、
前記電圧検知手段により送信された信号に基づいて、前記切替手段をオンする制御手段と、
を有することを特徴とする非接触式ＩＣカード。
【請求項３】
前記変換手段の出力端とグラウンドの間に抵抗と直列に設けられた前記切替手段の組が並列に複数設けられていることを特徴とする請求項２記載の非接触式ＩＣカード。
【請求項４】
前記切替手段はスイッチングトランジスタであることを特徴とする請求項２記載の非接触式ＩＣカード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、情報を無線通信する非接触式ＩＣカードに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯可能電子媒体としての非接触式ＩＣカードは、その使用目的や使用用途に応じて必要な鍵ファイルやデータファイル等を非接触式ＩＣカード内部の不揮発性メモリ上に定義している。更に、それらのファイルにデータを書き込むことによって使用可能な状態になる。上記非接触式ＩＣカードは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリなどを有する集積回路としての非接触式ＩＣチップが内蔵されている。
【０００３】
これらの非接触式ＩＣカードは、様々な用途に用いられる。そして、通信端末のカードリーダ／ライタが非接触式ＩＣカードに対して用途に応じた情報を送信するための搬送波の磁界強度は異なる。また、通信端末のカードリーダ／ライタに対して非接触式ＩＣカードを密接させて通信すると、ある程度離間して通信するよりも強い磁界を受ける。
【０００４】
過大磁界が非接触式ＩＣカードに印加され、ＩＣチップの内部温度が所定の温度判断された時、ＩＣチップに内蔵された温度検知回路によりＩＣチップの動作を停止させることも可能である。
【０００５】
特許文献１には、ループアンテナとループアンテナに接続されるカードチップとで構成された非接触式ＩＣカードにおいて、リーダライタから過大電力を受けて、カードチップが発熱して、規定温度以上となった場合、ループアンテナとカードチップとを接続するスイッチ素子を切り替える構成が記載されている。
【特許文献１】特開２００１−１４３０３５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、非接触式ＩＣカードの温度が低下しないと、開放したスイッチが短絡しないためカードチップに通電され、非接触式ＩＣカードが活性化状態となるまでに時間がかかる。
【０００７】
この発明の目的は、受信した過大電力による発熱を防止する非接触式ＩＣカードを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の一実施の形態に係る非接触式ＩＣカードは、モジュールが埋め込まれたカード本体により構成される情報通信媒体であって、前記モジュールは、外部機器と通信して電力波を受信する受信手段と、前記受信手段で受信した電力波を直流電圧に変換する変換手段と、前記変換手段で変換された直流電圧の出力電圧値を検知する電圧検知手段と、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、過大電力を検出した場合、ＣＰＵは、ＩＣ動作のホルト（停止）ではなく、過大電力をグラウンドに逃がすことで、非接触式ＩＣカード自身は、磁界を受け続けても、発熱によるＩＣチップの破壊あるいはアンテナ回路等の接続部分の剥離等が発生することはなくなる。したがって、アンテナ回路で受電して整流回路で発生した過大なエネルギーによる影響が、電源生成部、ＣＰＵ、メモリ、制御回路、変復調回路に伝わることができなくなり、各回路の破壊あるいはアンテナ接続部分の剥離を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、この発明の種々な実施の形態に係る非接触式ＩＣカードの構成を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る通信システムの概略構成を示す図である。図１に示すように、通信システムは、通信端末１及び非接触式ＩＣカード（情報通信媒体）２を備えている。
【００１１】
通信端末１は、制御部１１、ディスプレイ１２、キーボード１３、カードリーダ／ライタ１４、及びテンキー１５を備えている。制御部１１は、各種アプリケーションを実行したり、各種データを入出力する。ディスプレイ１２は、非接触式ＩＣカード２との通信結果等を表示する。キーボード１３は、オペレータの入力操作に対応して、文字や数字等のデータを制御部１１へ入力する。端末通信手段としてのカードリーダ／ライタ１４は、非接触式ＩＣカード２から読み取ったデータを受信したり、非接触式ＩＣカード２に対して書き込むデータを送信したりする。テンキー１５は、オペレータの入力操作に対応して、ＰＩＮなどの識別データを制御部１１へ入力する。
【００１２】
図２は、本発明の一実施形態に係る非接触式ＩＣカードの概略構成を示す図である。非接触式ＩＣカード２は、アンテナ回路２１、整流回路２２、コンデンサ２３、スイッチングトランジスタ３０、電源生成部２４、制御回路３１、変復調回路２６、ＣＰＵ２７、コプロセッサ２８、メモリ３９、電圧検知回路２５を有している。
【００１３】
アンテナ回路２１は、アンテナコイルと同調コンデンサで構成されている。アンテナコイルは、通常ループアンテナであり、薄型基盤（ＰＥＴ素材など）にエッチングすることで形成されたり、ワイヤーなどを巻いて形成される。アンテナ回路２１は、通信端末１から磁界強度を有した搬送波（電力波）を受信して非接触式ＩＣカード２に対して電力を供給する。また、アンテナ回路２１は、通信端末１に対してデータを送信および通信端末１から振幅変調されたデータを受信している。アンテナ回路２１の共振周波数ｆは、ｆ＝１／２π√Ｌ１×Ｃ１で求められる。Ｌ１は、アンテナコイルのインダクタンス、Ｃ１は、共振コンデンサの静電容量である。
【００１４】
整流回路２２は、アンテナ回路２１で受信した電力波を整流している。整流回路２２は、全波整流ダイオードブリッジ回路で構成されている。そして、整流回路は２２は、アンテナ回路２１の両端に発生した電力波を全波整流する。コンデンサ２３は、整流回路２２の出力側とグラウンドの間に設けられている。整流回路２２で整流された電圧は、コンデンサ２３によって電圧リップルを平滑化している。
【００１５】
電源生成部２４は、通信端末１から受信した電力波を整流回路２２およびコンデンサ２３で整流された出力電圧を安定化して一定の直流電圧を生成する。そして、電源生成部２４は、電源として非接触式ＩＣカード２全体に供給する。電源生成部２４の後段には、非接触式ＩＣカード２の安定を図るためにコンデンサＣ３がグラウンドとの間に設けられている。
【００１６】
電圧検知回路２５は、整流用ダイオードブリッジ回路２２およびコンデンサ２３で整流された出力電圧の電圧値を常に検知している。ここで、整流用ダイオードブリッジ回路２２およびコンデンサ２３で整流された出力電圧を出力電圧Ｖ１と定義する。そして、電圧検知回路２５は、出力電圧の電圧値が予め設定された所定の電圧値と比較する。ここで、予め設定された所定の電圧値を設定電圧値Ｖｒと定義する。電圧値Ｖｒは、例えば、非接触式ＩＣカード２の発熱による破壊あるいはアンテナ回路２１等の接続部分の剥離等が発生する電圧の閾値を設定することができる。電圧検知回路２５が所定の電圧レベル以上の出力電圧を検知したとき、ＣＰＵ２８に対して割り込み信号を出力する。
【００１７】
変復調回路２６は、送信データを搬送波に変調し、受信データを復調している。ＣＰＵ２７は、種データ処理および非接触式ＩＣカード２全体を制御している。コプロセッサ２８は、各種送受信データの暗号化、符号化処理をしている。不揮発性メモリ２９は、通信端末１と送受信する各種データを記憶するＥＥＰＲＯＭ等である。
【００１８】
スイッチングトランジスタ３０は、整流回路２２の出力側で、コンデンサＣ２の後段に、グラウンドとの間に抵抗Ｒ１と直列に設けられている。スイッチングトランジスタ３０は、オン／オフの切り替え可能なスイッチング回路である。制御回路３１は、スイッチングトランジスタ３０のオン／オフの切り替えを制御している。制御回路３１は、ＣＰＵ２７からの信号によりスイッチングトランジスタ３０のオン／オフの切り替えを制御している。アンテナ回路２１以外は、一つのＩＣチップ内に格納されている。
【００１９】
ここで、制御回路３１によるスイッチングトランジスタ３０のオン／オフの切り替えタイミングについて説明する。
【００２０】
はじめに、非接触式ＩＣカード２がカードリーダ／ライタ１４から磁界強度の大きい電力波を受ける場合、また、非接触式ＩＣカード２がカードリーダ／ライタ１４との距離がほぼ密着に近い位置に置かれた場合、アンテナ回路２１の両端には高い電圧が発生する。このアンテナ回路２１の両端に発生する電圧は、リーダライタから放射する磁界強度に比例する。そして、アンテナ回路２１の両端に発生する電圧は、整流回路２２によって全波整流され、コンデンサ２３によって平滑された直流である出力電圧Ｖ１となる。
【００２１】
電圧検知回路２５は、予め設定された設定電圧値Ｖｒと整流回路２２の出力電圧Ｖ１の電圧値とを比較する。電圧検知回路２５がＶ１≧Ｖｒとなったと判断した場合、異常割り込み信号をＣＰＵ２７に出力する。
【００２２】
ＣＰＵ２７は、異常割り込み信号を受信すると、メモリ２９に格納されているプログラムを読み出し、ファームウェアで異常割り込みルーチンを実行する。ＣＰＵ２７は、制御回路３１に対して、スイッチングトランジスタ３０をオンさせるための制御信号を出力する。スイッチングトランジスタ３０がオンすると、整流回路２２の出力電圧Ｖ１と抵抗Ｒ１によってＩ＝Ｖ１／Ｒ１の電流がスイッチングトランジスタ３０を介してグラウンドへ流れ込む。
【００２３】
また、抵抗Ｒ１、スイッチングトランジスタ３０の電流許容値を考慮して、整流回路２２の出力側に抵抗Ｒ１とスイッチングトランジスタ３０の組み合わせを複数並列接続することで、許容電流値を増大させることができる。
【００２４】
ここで、電源生成部２４は、電源生成部２４から各部へ出力する出力電圧を常に一定に保つように動作する。一般的には、シャントレギュレータが代表される。したがって、非接触式ＩＣカード２がカードリーダ／ライタ１４から強磁界を受け、整流回路２２の出力電圧Ｖ１が電源生成部２４から各部へ出力する出力電圧以上であっても、電源生成部２４は、一定電圧を出力し続ける。電源生成部２４の入力電圧、つまりＶ１と電源生成部２４からの出力電圧との電位差が大きい場合、電位差に比例して発熱量も増大する。
【００２５】
そのため、電源生成部２４が破壊してしまった場合、次段にある各機能ブロックに過大電圧が印加されてしまうため悪影響を与えてしまう。電源生成部２４の入力電圧（Ｖ１）を制御することにより、破壊を防止することができる。
【００２６】
このようにして、非接触式ＩＣカード２が強磁界にさらされた場合であっても、電圧検知回路２５が整流回路２２の出力電圧を常に監視することができる。そのため、電圧検知回路２５が過電圧を検知した場合に、グラウンドに対して電流を流す制御をすることで発熱によるＩＣチップの破壊、あるいは、発熱によるアンテナ回路２１の接続部分の剥離を防止できる。
【００２７】
次に、図３に示すフローチャートを用いて、上記流れを説明する。
【００２８】
はじめに、非接触式ＩＣカード２を通信端末１のカードリーダ／ライタ１４から非接触式ＩＣカード２に対して電力波を送信する。非接触式ＩＣカード２の電源生成部２４は、アンテナ回路２１で受信した電力波を整流回路２２で整流した直流電圧を受電すると、非接触式ＩＣカード２は活性化する（ステップＳ１００）。
【００２９】
次に、非接触式ＩＣカード２が活性化すると、非接触式ＩＣカード２は、リセット状態から解除され、カードリーダ／ライタ１４からのコマンド命令待ち状態となる（ステップＳ１０１）。
【００３０】
非接触式ＩＣカード２がカードリーダ／ライタ１４から電力波を受信し、活性化した状態では、電圧検知回路２５は、整流回路２２の出力電圧Ｖ１の電圧値を常に監視している。そして、電圧検知回路２５は、出力電圧Ｖ１の電圧値と設定電圧値Ｖｒとを比較する。ここで、非接触式ＩＣカード２がカードリーダ／ライタ１４から過大な磁界を受信すると、整流回路２２の出力電圧Ｖ１の電圧値は上昇する。電圧検知回路２５は、出力電圧Ｖ１≧設定電圧値Ｖｒであるか否かを判断する（ステップＳ１０２）。
【００３１】
電圧検知回路２５が出力電圧Ｖ１≧設定電圧値Ｖｒでないと判断すると（ステップＳ１０２、ＮＯ）、電圧検知回路２５は、非接触式ＩＣカード２は正常に動作可能と判断する（ステップＳ１０３）。
【００３２】
電圧検知回路２５が出力電圧Ｖ１≧設定電圧値Ｖｒとなったと判断すると（ステップＳ１０２、ＹＥＳ）、電圧検知回路２５は、異常電圧を検知したと判断する。そして、電圧検知回路２５は、ＣＰＵ２７に対して、異常電圧を検知した旨を知らせる異常割り込み信号を出力する（ステップＳ１０４）。
【００３３】
ＣＰＵ２７は、この異常割り込み信号を受信すると、メモリ２９に格納されているプログラムを読み出し、ファームウェアで異常割り込みルーチンを実行する。（ステップＳ１０５）。そして、ＣＰＵ２７は、制御回路３１に対して、スイッチングトランジスタ３０をオンさせるための制御信号を出力する（ステップＳ１０６）。
【００３４】
スイッチングトランジスタ３０がオンすると、整流回路２２の出力側は、抵抗を介してグラウンドへ接続されているため、整流回路の出力電圧Ｖ１は低下する。電源生成部２４には電力が供給されないため、電源生成部２４は各部に電力を供給できなくなり、非接触式ＩＣカード２は、電力不足となる。そして、ＣＰＵ２７は、非接触式ＩＣカード２の動作をリセット状態にする。そのため、非接触式ＩＣカード２は、非活性化状態となる。
【００３５】
その後、ステップＳ１００に戻り、非接触式ＩＣカード２がカードリーダ／ライタ１４からの磁界を再び受けて、電源生成部２４が、アンテナ回路２１で受信した電力波を整流回路２２で整流した動作可能な直流電圧を受電したとき、非接触式ＩＣカード２が活性化する。そして、再び電圧検知回路２５は異常電圧の検知を開始する。
【００３６】
上記説明したように、本実施形態では、非接触式ＩＣカード２の故障等の悪影響を与える設定電圧値Ｖｒ以上の電圧Ｖ１を非接触式ＩＣカード２が受電した場合、電力が電源生成部２４に入る前段部でグラウンドに電流を流すように制御している。そのため、電源生成部２４には電力が供給されないため、活性化状態であった非接触式ＩＣカード２は非活性化状態となる。したがって、非活性化状態となった非接触式ＩＣカード２は、電流を消費しないため、発熱によるＩＣチップの破壊あるいはアンテナ接続部分の剥離が発生することはなくなる。
【００３７】
なお、この発明は前述した実施の形態に限定されるものではなく、現在または将来の実施段階では、その時点で利用可能な技術に基づき、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態に係る通信端末の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の一実施形態に係る非接触式ＩＣカードの構成を示すブロック図。
【図３】本発明の一実施形態に係る非接触式ＩＣカードの電圧検知を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００３９】
１…通信端末、２…非接触式ＩＣカード、１１…制御部、１２…ディスプレイ、１３…キーボード、１４…カードリーダ／ライタ、１５…テンキー、２１…アンテナ回路、２２…整流回路、２３…コンデンサ、２４…電源生成部、２５…電圧検知回路、２６…変復調回路、２７…ＣＰＵ、２８…コプロセッサ、２９…メモリ、３０…スイッチングトランジスタ、３１…制御回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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