(57)【要約】【課題】外部から受信する電力波の電力量をモニタ可能であり、その電力量に応じた動作モードに切換えることにより、受信電力量が少ないときは低消費電力化が実現可能であり、受信電力量が多いときは高速化処理が可能となる非接触式ＩＣカードを提供する。【解決手段】バッテリレス式の非接触式ＩＣカード（いわゆる無線カード）において、非接触式ＩＣカードリーダ・ライタから送信される電力波の電力量を検出し、この検出した電力量に応じた動作モードに切換える。たとえば、検出した電力量が少ない場合は低消費電力モードに切換え、検出した電力量が多い場合は高速動作モードに切換える。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部装置から送信される電力波を受信し、この受信した電力波により動作電源を生成して動作し、外部装置との間で無線による通信を行なうことにより所定の情報処理等を行なう非接触式ＩＣカードにおいて、
前記受信した電力波の電力量を検出する電力検出手段と、
この電力検出手段により検出された電力量に応じた動作モードに切換える動作モード切換手段と、
を具備したことを特徴とする非接触式ＩＣカード。
【請求項２】
外部装置との間で無線による通信を行なうためのアンテナと、
このアンテナを介して外部装置との間で無線による通信を行なうことにより所定の情報処理等を行なう情報処理手段と、
外部装置から送信される電力波を前記アンテナを介して受信し、この受信した電力波により動作電圧を生成して前記情報処理手段に動作電源として供給する電源生成手段と、
前記受信した電力波の電力量を検出する電力検出手段と、
この電力検出手段により検出された電力量に応じて前記情報処理手段の動作モードを切換える動作モード切換手段と、
を具備したことを特徴とする非接触式ＩＣカード。
【請求項３】
前記電力検出手段は、前記アンテナを介して受信した電力波の電力量を前記電源生成手段の入出力電圧差で検出す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】
前記動作モード切換手段は、前記電力検出手段により検出された電力量があらかじめ設定される閾値よりも少ないときは前記情報処理手段の動作モードを低消費電力モードに切換え、前記電力検出手段により検出された電力量があらかじめ設定される閾値よりも多いときは前記情報処理手段の動作モードを高速動作モードに切換え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５】
前記情報処理手段は、各種データ処理や全体的な制御を行なうＣＰＵ（セントラル・プロセッサ・ユニット）、各種データの暗号化等を行なうコプロセッサ、および、各種データを記憶するＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリからなり、
前記低消費電力モード時、前記コプロセッサの動作時には前記ＣＰＵおよび不揮発性メモリへの動作用クロックの供給をストップせしめ、前記ＣＰＵの動作時には前記コプロセッサおよび不揮発性メモリへの動作用クロックの供給をストップせしめることを特徴とする請求項４記載の非接触式ＩＣカード。
【請求項６】
前記高速動作モード時、前記ＣＰＵ、コプロセッサ、および、不揮発性メモリの各動作を同時に行なうことを可能とすることを特徴とする請求項５記載の非接触式ＩＣカード。
【請求項７】
前記動作モード切換手段は、低消費電力モード時はさらにＣＰＵ、コプロセッサ、不揮発性メモリへの動作用クロックを通常時よりも低速に切換え、高速動作モード時はさらにＣＰＵ、コプロセッサ、不揮発性メモリへの動作用クロックを通常時よりも高速に切換えることを特徴とする請求項５または請求項６記載の非接触式ＩＣカード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば、自動改札装置を通過するための乗車券として、あるいは、入退場管理装置における個人認証媒体として用いられるバッテリレス式の非接触式ＩＣカードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、たとえば、自動改札装置を通過するための乗車券として、いわゆる無線カードと称される非接触式ＩＣカードが用いられている。その場合、利用者が自動改札装置を通過する際に、利用者が所持する非接触式ＩＣカードを自動改札装置のアンテナ部にかざして無線で通信を行なうことにより、改札処理を行なうものである。
【０００３】
また、たとえば、入退場管理装置では、個人の身体的特徴情報などを記録した非接触式ＩＣカード（無線カード）を入退場者に配布し、部屋の入口に設置したカードリーダ・ライタとの間で無線で通信を行なうことにより、身体的特徴情報の照合を行ない、入口のドアを開閉制御するものである。
【０００４】
このような無線カードと称される非接触式ＩＣカードは、バッテリ交換作業の削除、小形化、低コスト化、長寿命化などからバッテリレス式のものが主流となっている。
そこで、最近の非接触式ＩＣカードでは、カードリーダ・ライタから送信される電力波を受信し、この受信した電力波により動作電圧を生成して各部へ動作電源として供給することにより動作するようになっている。
【０００５】
ところが、従来の非接触式ＩＣカードでは、受信している電力波の大きさ（受信電力の大きさ）をカード自身が知ることができななく、また、受信している電力量の多少に関わらず、一定的な消費電流（カード内部のＣＰＵ、コプロセッサ、メモリアクセス等の動作を同時に行なうとき、消費電流が最大となる）で動作している。
【０００６】
一般に、バッテリレス式の非接触式ＩＣカードの内部には、ＣＰＵ、コプロセッサ、メモリなどを搭載したＩＣチップを動作させるための電源電圧を生成する電源生成部としてのシャントレギュレータが搭載されており、その出力電圧は安定かつ一定な電圧となるように動作する。このシャントレギュレータの出力電圧を電源電圧監視部にて常に監視し、カード内部の各部の動作が保証できない電圧まで低下すると動作を停止するように機能するものである。この機能は、非接触式ＩＣカードが受信した電力量の多少にかかわらず動作するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、非接触式ＩＣカードが弱い電力を受信しているとき（カードの最低動作ギリギリでの状態）、コプロセッサの動作やメモリライト動作などの最大消費電流動作が行なわれると、電源電圧の降下による動作不安定状態となり、結局はカードの動作範囲が狭い（通信可能範囲が短くなる）ことになってしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、外部から受信する電力波の電力量をモニタ可能であり、その電力量に応じた動作モードに切換えることにより、受信電力量が少ないときは低消費電力化が実現可能であり、受信電力量が多いときは高速化処理が可能となる非接触式ＩＣカードを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の非接触式ＩＣカードは、外部装置から送信される電力波を受信し、この受信した電力波により動作電源を生成して動作し、外部装置との間で無線による通信を行なうことにより所定の情報処理等を行なう非接触式ＩＣカードにおいて、前記受信した電力波の電力量を検出する電力検出手段と、この電力検出手段により検出された電力量に応じた動作モードに切換える動作モード切換手段とを具備している。
【００１０】
また、本発明の非接触式ＩＣカードは、外部装置との間で無線による通信を行なうためのアンテナと、このアンテナを介して外部装置との間で無線による通信を行なうことにより所定の情報処理等を行なう情報処理手段と、外部装置から送信される電力波を前記アンテナを介して受信し、この受信した電力波により動作電圧を生成して前記情報処理手段に動作電源として供給する電源生成手段と、前記受信した電力波の電力量を検出する電力検出手段と、この電力検出手段により検出された電力量に応じて前記情報処理手段の動作モードを切換える動作モード切換手段とを具備している。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態に係る非接触式ＩＣカードの構成を概略的に示すものである。非接触式ＩＣカード１０は、非接触式ＩＣカードリーダ・ライタ（図示しない）との間でデータを送受信するための送受信アンテナ部１１、送信データを変調したり、受信データを復調したりする変復調部１２、各種データ処理や全体的な制御を行なうＣＰＵ（セントラル・プロセッシング・ユニット）１３、各種データの暗号化を行なうコプロセッサ１４、各種データを記憶するＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリ１５、送受信アンテナ部１１で受信した非接触式ＩＣカードリーダ・ライタからの電力波を整流回路にて整流、平滑することにより安定化された直流電圧を生成して各部に動作電圧として供給する電源生成手段としての電源生成部１６、受信した電力波の電力量を検出する電力検出手段としての電力検出部１７、および、電力検出部１７により検出された電力量に応じた動作モードに切換える動作モード切換手段としてのモード切換部１８から構成されている。
【００１３】
なお、送受信アンテナ部１１を除く他の各部１２〜１８は、１つ（あるいは、複数）のＩＣチップで構成されて、送受信アンテナ部１１とともにカード本体内に埋設されている。
【００１４】
図２は、送受信アンテナ部１１、電源生成部１６、電力検出部１７の具体的な構成例を示すものである。送受信アンテナ部１１は、送受信アンテナ２１およびこれとＬＣ共振回路を形成する同調用コンデンサ（Ｃ１）２２から構成されている。電源生成部１６は、全波整流器２３、平滑コンデンサ（Ｃ２）２４、および、シャントレギュレータ（電圧安定化回路）２５から構成されている。電力検出部１７は、減算器２６、ＡＤコンバータ２７、および、レジスタ２８から構成されている。
【００１５】
次に、このような構成において、非接触式ＩＣカードリーダ・ライタから送信される電力の検出を主体とした動作について図３に示すフローチャートを参照して説明する。
送受信用アンテナ２１と同調用コンデンサ２２とによりＬＣ共振回路を形成し、非接触式ＩＣカードリーダ・ライタからの送信キャリア周波数を誘起可能となるような周波数に同調するものとする。
【００１６】
さて、非接触式ＩＣカードリーダ・ライタから送信される電力波は、送受信アンテナ２１により受信され、その両端に交流電圧として誘起される。この誘起された交流電圧は、全波整流器２３にて全波整流された後、平滑コンデンサ２４によって平滑化されて直流電圧Ｖ１となる。この直流電圧Ｖ１は、送受信用アンテナ２１で受信した電力波の強弱（電力量）により変化する電圧であり、受信した電力波が強い場合、直流電圧Ｖ１は上昇し、受信した電力波が弱い場合、直流電圧Ｖ１は下降する。
【００１７】
シャントレギュレータ２５は、この直流電圧Ｖ１に対し一定的な電源電圧ＶＣＣとなるように動作する。当該カード１０が活性化（動作）する電圧は事前に設定されており、生成された電源電圧ＶＣＣが設定電圧以上になると、当該カード１０は始めて活性化されて動作可能となる（ステップＳ１）。また、生成された電源電圧ＶＣＣが設定電圧以下（動作が保証できない電圧）となると、動作が停止されるものである。
【００１８】
減算器２６は、直流電圧Ｖ１と生成された電源電圧ＶＣＣとの間で減算（Ｖ１−ＶＣＣ）を行なうように動作する（ステップＳ２）。この減算結果をＶ２とし、この電圧Ｖ２がＡＤコンバータ２７にてデジタル信号に変換される（ステップＳ３）。この変換されたデジタル信号は、送受信用アンテナ２１で受信した電力波の強弱（電力量）により変化する値（検出された電力量）であり、レジスタ２８に格納される（ステップＳ４）。
【００１９】
モード切換部１８は、レジスタ２８に格納された値（検出された電力量）χをプログラム処理により読出すことにより動作モードを決定する（ステップＳ５）。
すなわち、レジスタ２８から読出した値χをあらかじめ設定された第１の閾値ＶＬと比較し（ステップＳ６）、［ＶＬ≧χ］の条件が成立すれば、消費電力を抑える「低消費電力モード」に切換える（ステップＳ７）。この低消費電力モードでは、各部の動作クロックを通常動作時よりも低速（たとえば、３．３９ＭＨｚ）に切換えるとともに、コプロセッサ１４の動作時にはＣＰＵ１３および不揮発性メモリ１５への動作用クロックの供給をストップせしめ、ＣＰＵ１３の動作時にはコプロセッサ１４および不揮発性メモリ１５への動作用クロックの供給をストップせしめる。
【００２０】
ステップＳ６において、［ＶＬ≧χ］の条件が成立しなければ、レジスタ２８から読出した値χをあらかじめ設定された第２の閾値ＶＨ（ＶＨ＞ＶＬ）と比較し（ステップＳ８）、［χ≦ＶＨ］の条件が成立すれば、「通常動作モード」に切換える（ステップＳ９）。この通常動作モードでは、各部の動作クロックを通常動作（たとえば、６．７８ＭＨｚ）に切換えるとともに、ＣＰＵ１３、コプロセッサ１４の各動作および不揮発性メモリ１５に対するアクセス動作を同時に行なうことを可能とする。
【００２１】
ステップＳ８において、［χ≦ＶＨ］の条件が成立しなければ、「高速動作モード」に切換える（ステップＳ１０）。この高速動作モードでは、各部の動作クロックを通常動作時よりも高速（たとえば、１３．５６ＭＨｚ）に切換えるとともに、ＣＰＵ１３、コプロセッサ１４の各動作および不揮発性メモリ１５に対するアクセス動作を同時に行なうことを可能とする。
ここで、各モードと閾値との関係を示すと、図４に示すようになる。
【００２２】
このように、非接触式ＩＣカードリーダ・ライタから送信される電力が弱いとき（電力波の電力量が少ないとき）、レジスタ２８に格納された値χは低消費電力モードを意味し、ファームウエア処理によりＣＰＵ１３、コプロセッサ１４、不揮発性メモリ１５などのハードウエア個別ユニット動作を同時に行なわないように動作する。また、動作クロックを通常時よりも遅くして消費電力を抑える「低消費電力モード」に切換える。
【００２３】
また、非接触式ＩＣカードリーダ・ライタから送信される電力が強いとき（電力波の電力量が多いとき）、レジスタ２８に格納された値χは高速動作モードを意味し、ファームウエア処理によりＣＰＵ１３、コプロセッサ１４、不揮発性メモリ１５などのハードウエア個別ユニット動作を同時に行なうように動作する。また、動作クロックを通常時よりも速くして内部処理の高速化を可能とする「高速動作モード」に切換える。
【００２４】
したがって、非接触式ＩＣカード１０は、非接触式ＩＣカードリーダ・ライタから送信される電力量をカード自身でモニタ可能であり、その電力量に応じた動作モードに切換えることにより、受信電力量が少ないときは低消費電力化が実現可能であり、受信電力量が多いときは高速化処理が可能となる。
【００２５】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、外部から受信する電力波の電力量をモニタ可能であり、その電力量に応じた動作モードに切換えることにより、受信電力量が少ないときは低消費電力化が実現可能であり、受信電力量が多いときは高速化処理が可能となる非接触式ＩＣカードを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る非接触式ＩＣカードの構成を概略的に示すブロック図。
【図２】送受信アンテナ部、電源生成部、電力検出部の具体的な構成例を示す回路図。
【図３】非接触式ＩＣカードリーダ・ライタから送信される電力の検出を主体とした動作について説明するフローチャート。
【図４】各モードと閾値との関係を示す図。
【符号の説明】
１０…非接触式ＩＣカード、１１…送受信アンテナ部、１２…変復調部、１３…ＣＰＵ（情報処理手段）、１４…コプロセッサ（情報処理手段）、１５…不揮発性メモリ（情報処理手段）、１６…電源生成部（電源生成手段）、１７…電力検出部（電力検出手段）、１８…モード切換部（動作モード切換手段）、２１…送受信アンテナ、２２…同調用コンデンサ、２３…全波整流器、２４…平滑コンデンサ、２５…シャントレギュレータ（電圧安定化回路）、２６…減算器、２７…ＡＤコンバータ、２８…レジスタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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