(57)【要約】【課題】  高い磁界強度では処理を高速化し、より低い磁界強度でも動作可能とする。【解決手段】  アンテナ手段１を用いて磁界により通信を行い、動作電力を取得する非接触型ＩＣカード１０において、電力検出回路６によって受電電力レベルに対する集積回路の消費電力レベルを検出し、クロック選択回路７によって消費電力が大きいときは動作クロック周波数を高く、小さいときは動作クロック周波数を低くして、受電電力と消費電流とを最適化する。強磁界を受電可能な密着型システムではクロック周波数を速くして高速処理化する。受電電力が弱い状態から強い状態に向かう開放型システムでは弱い磁界で消費電力を低くして、より広範囲でより動作時間を長くし、強い磁界では処理速度を速めて体感時間を短くする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲の無線磁界を受けて電圧または電流を発生させるアンテナ手段と集積回路とを有し、該アンテナ手段を用いて、該集積回路を動作させるための動作電力を取得すると共に外部機器との間で通信を可能とする非接触型ＩＣカードにおいて、
該周囲の無線磁界から受ける受電電力レベルと該集積回路内部で消費される消費電力レベルとの相対的な大小関係に応じて、該消費電力レベルが、該受電電力レベルを最大値として含む所定範囲内になるように集積回路内部の動作クロック周波数を制御するクロック制御手段を有する非接触型ＩＣカード。
【請求項２】
前記クロック制御手段は、前記消費電力レベルが前記受電電力レベルと一致するように集積回路内部の動作クロック周波数を制御する請求項１に記載の非接触型ＩＣカード。
【請求項３】
前記クロック制御手段は、
前記受電電力レベルに対して、前記集積回路内部で消費される消費電力レベルが前記所定範囲より小さいときには該集積回路内部の動作クロック周波数を高く、該消費電力レベルが該所定範囲より大きいときには該集積回路内部の動作クロック周波数を低くするように制御する請求項１または２に記載の非接触型ＩＣカード。
【請求項４】
前記クロック制御手段は、周波数が異なる複数のクロック信号から一つを選択する請求項１〜３のいずれかに記載の非接触型ＩＣカード。
【請求項５】
前記クロック制御手段は、制御プログラムに基づいて実行される、
前記相対的な大小関係を判定する判定手段と、
該大小関係の判定結果に基づいて、前記消費電力レベルが前記所定範囲内に納まるように集積回路内部の動作クロック周波数を制御するクロック周波数制御手段とを有する請求項１〜３のいずれかに記載の非接触型ＩＣカード。
【請求項６】
前記クロック制御手段は、前記集積回路の動作クロック周波数を制御するクロック制御回路で構成されている請求項１〜３のいずれかに記載の非接触型ＩＣカード。
【請求項７】
前記クロック制御回路は、
前記受電電力レベルに対して、前記集積回路内部で消費される消費電力レベルが前記所定範囲より小さいときと、該消費電力レベルが該所定範囲より大きいときとに応じた制御信号を出力する電力検出回路と、
該制御信号に応じて、前記受電電力レベルに対して、前記集積回路内部で消費される消費電力レベルが該所定範囲より小さいときには該集積回路内部の動作クロック周波数を高く、該消費電力レベルが該所定範囲より大きいときには該集積回路内部の動作クロック周波数を低くするように、複数のクロック信号の一つを選択するクロック選択回路とを有する請求項６記載の非接触型ＩＣカード。
【請求項８】
前記アンテナ手段に並列に接続されて並列共振回路を構成する同調コンデンサと、
該アンテナ手段の両端に接続されて該アンテナ手段が受けた交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、
該整流回路の出力部に入力部が接続されて電源電流を安定化させて前記集積回路に供給する電源回路と、
入力基本クロック信号および該入力基本クロック信号を分周した複数の周波数のクロック信号を出力する分周回路とを備え、
前記電力検出回路は、該電源回路内の電力供給制御電位と予め設定された基準電圧とを比較して前記受電電力レベルと消費電力レベルとの相対的な大小関係を判定し、
前記クロック選択回路は、該大小関係の判定結果に基づいて、該分周回路から出力された複数のクロック信号から一つを選択して該集積回路に供給する請求項７記載の非接触型ＩＣカード。
【請求項９】
前記電源回路は、前記電力供給制御電位に応じて電源電流が出力制御されるシリーズ型電源回路またはシャント型電源回路である請求項８記載の非接触型ＩＣカード。
【請求項１０】
前記基準電圧が複数設定されている請求項８に記載の非接触型ＩＣカード。
【請求項１１】
前記基準電圧が切り替え可能とされている請求項８または１０に記載の非接触型ＩＣカード。
【請求項１２】
前記アンテナ手段はループアンテナである請求項１または８に記載の非接触型ＩＣカード。
【請求項１３】
前記集積回路はＩＣチップである請求項１〜３および５〜８のいずれかに記載の非接触型ＩＣカード。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかに記載の非接触型ＩＣカードと、接近させた該非接触型ＩＣカードに対して、無線磁界による交信により非接触でデータ読み取りおよびデータ書き込みの少なくとも何れかを行うＩＣカードリーダ・ライタ手段とを有した開放型システム。
【請求項１５】
周囲の無線磁界を受けて電圧または電流を発生させるアンテナ手段と集積回路とを有し、該アンテナ手段を用いて、該集積回路を動作させるための動作電力を取得すると共に外部機器との間で通信を可能とする電子情報機器において、
該周囲の無線磁界から受ける受電電力レベルと該集積回路内部で消費される消費電力レベルとの相対的な大小関係に応じて、該消費電力レベルが、該受電電力レベルを最大値として含む所定範囲内になるように集積回路内部の動作クロック周波数を制御するクロック制御手段を有する電子情報機器。
【請求項１６】
請求項１５に記載の電子情報機器と、接近させた該電子情報機器に対して、無線磁界による交信により非接触でデータ読み取りおよびデータ書き込みの少なくとも何れかを行うリーダ・ライタ手段とを有した開放型システム。
【請求項１７】
周囲の無線磁界を受けて電圧または電流を発生させるアンテナ手段と集積回路とを有し、該アンテナ手段を用いて、該集積回路を動作させるための動作電力を取得すると共に外部機器との間で通信を可能とする携帯型電子情報機器において、
該周囲の無線磁界から受ける受電電力レベルと該集積回路内部で消費される消費電力レベルとの相対的な大小関係に応じて、該消費電力レベルが、該受電電力レベルを最大値として含む所定範囲内になるように集積回路内部の動作クロック周波数を制御するクロック制御手段を有する携帯型電子情報機器。
【請求項１８】
請求項１７に記載の携帯型電子情報機器と、接近させた該携帯型電子情報機器に対して、無線磁界による交信により非接触でデータ読み取りおよびデータ書き込みの少なくとも何れかを行うリーダ・ライタ手段とを有した開放型システム。
【請求項１９】
請求項１に記載の非接触型ＩＣカードの消費電力制御方法であって、
前記周囲の無線磁界から受ける受電電力レベルと前記集積回路内部で消費される消費電力レベルとの相対的な大小関係を判定する判定ステップと、
該大小関係の判定結果に基づいて、前記消費電力レベルが前記所定範囲内に納まるように集積回路内部の動作クロック周波数を可変制御するクロック周波数制御ステップとを有する消費電力制御方法。
【請求項２０】
請求項１７に記載の携帯型電子情報機器の消費電力制御方法であって、
前記周囲の無線磁界から受ける受電電力レベルと前記集積回路内部で消費される消費電力レベルとの相対的な大小関係を判定する判定ステップと、
該大小関係の判定結果に基づいて、前記消費電力レベルが前記所定範囲内に納まるように集積回路内部の動作クロック周波数を可変制御するクロック周波数制御ステップとを有する消費電力制御方法。
【請求項２１】
請求項１９または２０に記載の消費電力制御方法の各ステップをコンピュータに実行させるための制御プログラム。
【請求項２２】
請求項２１に記載の制御プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な可読記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁界によってＩＣカードリーダ・ライタなどの外部機器と通信を行うと共に集積回路を動作させる動作電力を取得する非接触型ＩＣカード、この機能を持つ電子情報機器および携帯型電子情報機器、これを用いた開放型システム、これらの消費電力制御方法、これをコンピュータに実行させるための制御プログラムおよびこれを記録した可読記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の非接触型ＩＣカードには、アンテナ手段が設けられている。このアンテナ手段によって周囲の磁界を受けて電圧または電流を発生させ、同調コンデンサ、整流器および電源回路などを介して集積回路を動作させる動作電力を取得する。
【０００３】
また、このアンテナ手段を介してＩＣカードリーダ・ライタなどの外部機器との間で通信が行われ、例えばアンテナ手段で受信した外部機器からの指示信号が変調・復調回路などで復調されて、集積回路（ＩＣチップ）内部のメモリに対してデータの読み出し・書き込みを行ったり、集積回路内部のＣＰＵ（中央演算処理装置）によって各種演算処理が行われて認証動作が行われたりする。
【０００４】
従来の非接触型ＩＣカードにおいて、その内部の集積回路を動作させるためのクロック信号は、例えば特許文献１に開示されているようなキャリアの抽出による方法（アンテナ手段で受信されたクロック信号をクロック分離回路でクロック信号を抽出する方法）や、ＩＣカード内部に発振器を設けて生成する方法などによって生成されている。
【０００５】
ここで、集積回路の動作クロック周波数自体は、仕様として固定化されていることがほとんどである。また、動作クロック周波数が変更可能とされている場合でも、外部端末機器などから通信により動作クロック周波数を制御することが必要である。
【特許文献１】特開平１０−３２０５１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、ＩＣカードを電子決済のために用いるような用途が増加するにつれて、ＩＣカードに高度な暗号機能などが搭載されるようになり、ＩＣカードの消費電力が従来に比べて増加してきている。また、非接触型ＩＣカードを定期券のようなタッチアンドゴーシステムに用いるようになってきており、ＩＣカードリーダ・ライタからの遠隔動作や高速処理に対する要求が高まってきている。
【０００７】
ところで、集積回路の動作クロック周波数が低くなると消費電力は小さくなることが知られている。また、ＩＣカードリーダ・ライタの無線による磁界強度はリーダ・ライタアンテナ端から距離が離れると小さくなり、磁界強度が低いとＩＣカードの受電電力レベルも小さくなることも知られている。また、非接触型ＩＣカードが受けている磁界が動作電力に対して不足すると、ＩＣカードによる処理動作の途中であっても電力不足によりその処理動作がリセットされてしまう。
【０００８】
従来の集積回路のように、動作クロック周波数が固定されている場合、設計時に非接触型集積回路が動作可能なＩＣカードリーダ・ライタからの距離に対する限界が決定されてしまう。
【０００９】
非接触型集積回路のＩＣカードリーダ・ライタからの動作距離を広げるために、動作周波数を始めから低く設定した場合、必然的に処理速度が遅くなり、タッチアンドゴーシステムなどでは、例えば改札口などの入退出ゲートで行列ができてしまう結果になり、これは致命的な問題である。
【００１０】
また、非接触型集積回路の動作クロック周波数の変更を外部から制御する手法では、一旦、ＩＣカードから外部端末機器などに情報を提供する必要があり、それに応答する形式でＩＣカードの動作クロック周波数を変更させることになる。この場合、外部からクロック周波数変更命令が供給されるまで、ＩＣカードによる処理を一旦停止させることになり、処理時間が増大する結果となる。また、電力供給が十分になった場合でも、外部からＩＣカードにクロック周波数変更命令を与える必要がある。
【００１１】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、外部との無線通信による処理停止を生じることなく、高磁界では動作クロック周波数を高くして高速処理動作が可能となり、低磁界では動作クロック周波数を低くして低消費電力での低速処理動作が可能となり、ＩＣカードリーダ・ライタからの動作距離を広げることができる非接触型ＩＣカード、この機能を持つ電子情報機器および携帯型電子情報機器、これを用いた開放型システム、これらの消費電力制御方法、これをコンピュータに実行させるための制御プログラムおよびこれを記録した可読記録媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の非接触型ＩＣカードは、周囲の無線磁界を受けて電圧または電流を発生させるアンテナ手段と集積回路とを有し、該アンテナ手段を用いて、該集積回路を動作させるための動作電力を取得すると共に外部機器との間で通信を可能とする非接触型ＩＣカードにおいて、該周囲の無線磁界から受ける受電電力レベルと該集積回路内部で消費される消費電力レベルとの相対的な大小関係に応じて、該消費電力レベルが、該受電電力レベルを最大値として含む所定範囲内になるように集積回路内部の動作クロック周波数を制御するクロック制御手段を有し、そのことにより上記目的が達成される。
【００１３】
また、好ましくは、本発明の非接触型ＩＣカードにおけるクロック制御手段は、前記消費電力レベルが前記受電電力レベルと一致するように集積回路内部の動作クロック周波数を制御する。
【００１４】
さらに、好ましくは、本発明の非接触型ＩＣカードにおけるクロック制御手段は、前記受電電力レベルに対して、前記集積回路内部で消費される消費電力レベルが前記所定範囲より小さいときには該集積回路内部の動作クロック周波数を高く、該消費電力レベルが該所定範囲より大きいときには該集積回路内部の動作クロック周波数を低くするように制御する。
【００１５】
さらに、好ましくは、本発明の非接触型ＩＣカードにおけるクロック制御手段は、周波数が異なる複数のクロック信号から一つを選択する。
【００１６】
さらに、好ましくは、本発明の非接触型ＩＣカードにおけるクロック制御手段は、制御プログラムに基づいて実行する、前記相対的な大小関係を判定する判定手段と、該大小関係の判定結果に基づいて、前記消費電力レベルが前記所定範囲内に納まるように集積回路内部の動作クロック周波数を制御するクロック周波数制御手段とを有する。
【００１７】
さらに、好ましくは、本発明の非接触型ＩＣカードにおけるクロック制御手段は、前記集積回路の動作クロック周波数を制御するクロック制御回路で構成されている。
【００１８】
さらに、好ましくは、本発明の非接触型ＩＣカードにおけるクロック制御回路は、前記受電電力レベルに対して、前記集積回路内部で消費される消費電力レベルが前記所定範囲より小さいときと、該消費電力レベルが該所定範囲より大きいときとに応じた制御信号を出力する電力検出回路と、該制御信号に応じて、前記受電電力レベルに対して、前記集積回路内部で消費される消費電力レベルが該所定範囲より小さいときには該集積回路内部の動作クロック周波数を高く、該消費電力レベルが該所定範囲より大きいときには該集積回路内部の動作クロック周波数を低くするように、複数のクロック信号の一つを選択するクロック選択回路とを有する。
【００１９】
さらに、好ましくは、本発明の非接触型ＩＣカードにおいて、アンテナ手段に並列に接続されて並列共振回路を構成する同調コンデンサと、該アンテナ手段の両端に接続されて該アンテナ手段が受けた交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、該整流回路の出力部に入力部が接続されて電源電流を安定化させて前記集積回路に供給する電源回路と、入力基本クロック信号および該入力基本クロック信号を分周した複数の周波数のクロック信号を出力する分周回路とを備え、前記電力検出回路は、該電源回路内の電力供給制御電位と予め設定された基準電圧とを比較して前記受電電力レベルと消費電力レベルとの相対的な大小関係を判定し、前記クロック選択回路は、該大小関係の判定結果に基づいて、該分周回路から出力された複数のクロック信号から一つを選択して該集積回路に供給する。
【００２０】
さらに、好ましくは、本発明の非接触型ＩＣカードにおける電源回路は、前記電力供給制御電位に応じて電源電流が出力制御されるシリーズ型電源回路またはシャント型電源回路である。
【００２１】
さらに、好ましくは、本発明の非接触型ＩＣカードにおける基準電圧が複数設定されている。
【００２２】
さらに、好ましくは、本発明の非接触型ＩＣカードにおける基準電圧が切り替え可能とされている。
【００２３】
さらに、好ましくは、本発明の非接触型ＩＣカードにおけるアンテナ手段はループアンテナである。
【００２４】
さらに、好ましくは、本発明の非接触型ＩＣカードにおける集積回路はＩＣチップである。
【００２５】
本発明の開放型システムは、請求項１〜１３のいずれかに記載の非接触型ＩＣカードと、接近させた該非接触型ＩＣカードに対して、無線磁界による交信により非接触でデータ読み取りおよびデータ書き込みの少なくとも何れかを行うＩＣカードリーダ・ライタ手段とを有し、そのことにより上記目的が達成される。
【００２６】
本発明の電子情報機器は、周囲の無線磁界を受けて電圧または電流を発生させるアンテナ手段と集積回路とを有し、該アンテナ手段を用いて、該集積回路を動作させるための動作電力を取得すると共に外部機器との間で通信を可能とする電子情報機器において、該周囲の無線磁界から受ける受電電力レベルと該集積回路内部で消費される消費電力レベルとの相対的な大小関係に応じて、該消費電力レベルが、該受電電力レベルを最大値として含む所定範囲内になるように集積回路内部の動作クロック周波数を制御するクロック制御手段を有し、そのことにより上記目的が達成される。
【００２７】
本発明の開放型システムは、請求項１５に記載の電子情報機器と、接近させた該電子情報機器に対して、無線磁界による交信により非接触でデータ読み取りおよびデータ書き込みの少なくとも何れかを行うリーダ・ライタ手段とを有し、そのことにより上記目的が達成される。
【００２８】
本発明の携帯型電子情報機器は、周囲の無線磁界を受けて電圧または電流を発生させるアンテナ手段と集積回路とを有し、該アンテナ手段を用いて、該集積回路を動作させるための動作電力を取得すると共に外部機器との間で通信を可能とする携帯型電子情報機器において、該周囲の無線磁界から受ける受電電力レベルと該集積回路内部で消費される消費電力レベルとの相対的な大小関係に応じて、該消費電力レベルが、該受電電力レベルを最大値として含む所定範囲内になるように集積回路内部の動作クロック周波数を制御するクロック制御手段を有し、そのことにより上記目的が達成される。
【００２９】
本発明の開放型システムは、請求項１７に記載の携帯型電子情報機器と、接近させた該携帯型電子情報機器に対して、無線磁界による交信により非接触でデータ読み取りおよびデータ書き込みの少なくとも何れかを行うリーダ・ライタ手段とを有し、そのことにより上記目的が達成される。
【００３０】
本発明の消費電力制御方法は、請求項１に記載の非接触型ＩＣカードの消費電力制御方法であって、前記周囲の無線磁界から受ける受電電力レベルと前記集積回路内部で消費される消費電力レベルとの相対的な大小関係を判定する判定ステップと、
該大小関係の判定結果に基づいて、前記消費電力レベルが前記所定範囲内に納まるように集積回路内部の動作クロック周波数を可変制御するクロック周波数制御ステップとを有し、そのことにより上記目的が達成される。
【００３１】
本発明の消費電力制御方法は、請求項１７に記載の携帯型電子情報機器の消費電力制御方法であって、前記周囲の無線磁界から受ける受電電力レベルと前記集積回路内部で消費される消費電力レベルとの相対的な大小関係を判定する判定ステップと、
該大小関係の判定結果に基づいて、前記消費電力レベルが前記所定範囲内に納まるように集積回路内部の動作クロック周波数を可変制御するクロック周波数制御ステップとを有し、そのことにより上記目的が達成される。
【００３２】
本発明の制御プログラムは、請求項１９または２０に記載の消費電力制御方法の各ステップをコンピュータに実行させるものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３３】
本発明の可読記録媒体は、請求項２１に記載の制御プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能とし、そのことにより上記目的が達成される。
【００３４】
上記構成により、以下に、本発明の作用について説明する。
【００３５】
本発明の非接触型ＩＣカードは、周囲（フィールド）の磁界を受けて電圧または電流を発生させるアンテナ手段（例えばループアンテナ）と、磁界から受ける受電電力レベルと集積回路（例えばＩＣチップ）内部で消費される消費電力レベルとの相対的な大小関係に応じて集積回路内部の動作クロック周波数を制御するクロック制御手段と、外部機器からの要求に応じて認証動作やデータの書き込み・読み込みなどを行う集積回路とを有している。
【００３６】
アンテナ手段はリーダ・ライタ手段としてのＩＣカードリーダ・ライタ手段によって発生されるフィールド上の磁界を受けて電圧（または電流）として出力させ、これによって、外部機器との間で通信が行われると共に、集積回路を動作させる動作電力が取得される。このループアンテナとしては、巻き線アンテナやエッチングアンテナが一般的に用いられている。
【００３７】
クロック制御手段は、磁界から受ける受電電力レベルに対する集積回路内部の消費電力レベルを検出し、検出値（検出電圧）と予め設定された基準値（基準電圧）とを比較器などによって比較することによって、消費電力レベルが小さいときには集積回路内部の動作クロック周波数を高く、消費電力レベルが大きいときには集積回路内部の動作クロック周波数を低くするように、複数のクロック信号の一つを選択して集積回路内部の動作クロック周波数を制御する。
【００３８】
このとき、基準電圧を複数設定し、複数の比較器を用いて消費電力レベルと基準電圧を比較することによって、不必要に動作クロック周波数を遅くすることなく、可能な限り動作を高速化させることができる。また、基準電圧は、ソフトウェア（コンピュータ読み取り可能な可読記録媒体内の制御プログラムに基づくＣＰＵの機能）などによって可変制御させることもできる。
【００３９】
また、本発明の非接触型ＩＣカードは、さらに、アンテナ手段が効率よく受電できるように設定された同調コンデンサと、アンテナ手段が受けた交流電圧を直流電圧に変換する整流器と、整流回路からの出力電源を安定化させて集積回路に供給する安定化電源回路と、基本クロック信号を分周させる分周回路とを有していてもよい。
【００４０】
同調コンデンサは、アンテナ手段や他の回路との間で並列共振回路を構成し、アンテナによって磁界を効率よく受けられるように容量値が設定される。その容量値は、寄生容量値などを含めて考慮される。
【００４１】
整流器では、全波整流や半波整流などによって交流電圧が直流電圧に変換され、変換された直流電圧は安定化電源回路に入力される。
【００４２】
磁界から受けている受電電力レベルに対して集積回路内部で消費されている消費電力レベルは、電源回路の構成によって異なる方法で検出される。例えば、シリーズ型の電源回路を用いている場合、電源回路に入力される電圧値を検出することによって集積回路で消費されている電力を検出することが可能である。また、シャント型の電源回路を用いている場合、コントロール側の電流値を検出することによって集積回路で消費されている電力を検出することが可能である。
【００４３】
クロック制御手段では、ハードウェアによって集積回路内部の動作クロック周波数を制御してもよく、ソフトウェアによって集積回路内部の動作クロック周波数を制御してもよい。
【００４４】
ハードウェア（回路構成）によって集積回路内部の動作クロック周波数を制御する場合には、例えば、磁界から受ける受電電力レベルに対する集積回路内部の消費電力を電源回路から検出し、その検出電圧と予め設定された基準電圧とを比較して、検出電圧が小さいときには集積回路内部の動作クロック周波数が高く、検出電圧が大きいときには集積回路内部の動作クロック周波数が低くなるように制御信号を出力する電力検出回路と、その電力検出回路から出力される制御信号に応じて、複数のクロック信号の一つを選択して集積回路内部の動作クロック周波数を制御するクロック選択回路とを設けて、直接、集積回路に動作クロック信号を供給することが可能となる。
【００４５】
また、ソフトウェアによって集積回路内部の動作クロック周波数を制御する場合、電力検出回路から出力される制御信号をソフトウェアの割り込み信号として用いて、ソフトウェアによってクロック信号を選択することが可能となる。
【００４６】
このような本発明の非接触型ＩＣカードを、入退出ゲートや改札ゲートなどのタッチアンドゴーシステムなどのような開放型システムに用いれば、動作開始時間が早くなり、また、ＩＣカードリーダ・ライタに近づくにつれて高速動作が可能となるので、体感速度をいっそう向上させることが可能となる。本発明は非接触型ＩＣカードに適用されるだけではなく、電子情報機器や携帯型電子情報機器においても適用可能である。同様に、本発明の電子情報機器や携帯型電子情報機器を用いた開放型システムも構成可能である。
【発明の効果】
【００４７】
本発明によれば、集積回路の消費電力が外部磁界から受ける受電電力レベル（例えばＩＣカードリーダ・ライタからの受電電力レベル）に比較して大きく、受電電力が不足している場合には、集積回路内で動作クロック周波数を低くすることにより低消費電力化して、ＩＣカードリーダ・ライタからの動作可能領域を拡大させることができる。また、非接触型ＩＣカードが強い磁界下に置かれており、受電電力レベルが充分である場合には、集積回路内の動作クロック周波数を高くして高速動作を可能とすることができる。
【００４８】
これにより、入退出ゲートや改札ゲートなどのタッチアンドゴーシステムなどのような開放型システムでは、ＩＣカードをより遠距離で判別して動作可能な範囲を拡大することができるため、動作開始時間が速くなる。また、タッチアンドゴーシステムなどでは、ＩＣカードリーダ・ライタに近づくにつれて弱い磁界の部分から強い磁界の部分へＩＣカードが移動するため、より高速な処理動作が可能となり、体感速度を向上させることができる。
【００４９】
また、認証システムのような消費電力が大きな密着型システムでは、ＩＣカードリーダ・ライタからの出力を高くしておけば、高速に処理可能となる。
【００５０】
さらに、外部からのコントロールを必要とせず、ＩＣカードの動作速度を変更することができるので、通信による処理時間の増加を小さくすることができ、外部アプリケーションの処理を簡略化させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
以下に、本発明の非接触型ＩＣカードの実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００５２】
図１は、本発明の一実施形態である非接触型ＩＣカードの要部構成を示すブロック図である。
【００５３】
図１に示すように、非接触型ＩＣカード１０は、ループアンテナなどのアンテナ手段１と、同調コンデンサ２と、整流回路３と、電源回路４と、分周回路５と、電力検出回路６と、クロック選択回路７と、ＣＰＵ（中央演算処理装置）・メモリ部８とを備え、アンテナ手段１を用いて磁界によって外部機器との間で通信を行うと共に集積回路を動作させる動作電力を取得する。これらの電力検出回路６およびクロック選択回路７により、交信用の無線磁界から受ける受電電力レベルと集積回路内部で消費される消費電力レベルとの相対的な大小関係に応じて集積回路内部の動作クロック周波数を制御するクロック制御手段としてのクロック制御部９（クロック制御回路）が構成されている。なお、ここでは、集積回路とはＩＣチップであり、ＣＰＵ・メモリ部８であってもよいが、正確には、電源回路４が電力供給する電力検出回路６、クロック選択回路７およびＣＰＵ・メモリ部８を含む全ての回路部であってもよい。
【００５４】
アンテナ手段１は、周囲の磁界を受けて電圧または電流を発生させる。具体的には、アンテナ手段１は、外部機器である例えばＩＣカードリーダ／ライタとの間で電磁結合が為されてキャリアによる電力が受電されると共に、ＩＣカードリーダ／ライタとの間で磁界により通信が行われる。つまり、アンテナ手段１では、受けている交流磁界に比例して両端に交流電圧が発生するものである。
【００５５】
同調コンデンサ２は、アンテナ手段１と並列に接続されており、アンテナ手段１および整流回路３以降の後段の負荷と共に並列共振回路を構成している。つまり、同調コンデンサ２は、アンテナ手段１によって電力を効率的に受けられるように設定されている。通常、この設定値は、ＬＣＲの並列共振周波数として、キャリア周波数と一致するように設定されている。また、認証システムなどのようにＩＣカードリーダ／ライタと密着させるような用途では、伝送路のインピーダンス変換を考慮して設定されることもある。
【００５６】
整流回路３は、アンテナ手段１および同調コンデンサ２と並列に接続されている。この整流回路３では、アンテナ手段１の両端に発生する交流電圧が直流電圧に変換され、その変換された直流電圧は電源回路４に入力される。
【００５７】
整流回路３からの出力は、ＩＣカードが受けている磁界強度に比例し、磁界強度が大きい場合には高い電圧値を示し、磁界強度が小さい場合には低い電圧値を示す。また、整流回路３からの出力は、次段の電源回路以降のＩＣカード（ＬＳＩ）の消費電力に反比例し、消費電流が大きい場合には小さい電圧値を示し、消費電流が小さい場合には大きい電圧値を示す。
【００５８】
なお、図１では、整流回路３を四つのダイオードと一つのコンデンサとを有する全波整流回路で構成したが、これに限らず、半波整流回路など他の整流回路を用いてもよい。また、電源回路４の構成によっては、整流回路３からの出力は一定電圧値となる。但し、これらの動作は、シリーズ型整流回路の場合である。
【００５９】
また、ここでは、電源回路（レギュレータ）４からの出力を電力検出回路６への入力としているが、これに限らず、整流回路３からの出力は、ＩＣカードが受けている磁界強度に対して集積回路内部の消費電力が大きいか小さいかを判断する電力検出回路６への入力としても利用され得る。この電源回路（レギュレータ）４は、ＩＣカード全体に対して安定化されたＤＣ電圧を供給するために設けられている。
【００６０】
以下、この電源回路（レギュレータ）４について図２および図３を用いて詳細にその構成を説明する。
【００６１】
図２は、図１の電源回路４の一例としてシリーズ型電源回路の要部構成を示す回路図である。
【００６２】
図２に示すように、シリーズ型電源回路４Ａは、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）４１と、オペ（ＯＰ）アンプ４２と、抵抗４３ａ，４３ｂと、コンデンサ４４とを有し、入力電流に対してＦＥＴ４１を導通させる電流値を制御することにより安定化した所望の直流電圧（出力電源電圧）を供給する。
【００６３】
ＦＥＴ４１は、整流回路３から入力部（ｉｎ  ｐｕｔ）に入力される電流を、ＯＰアンプ４２からの出力電圧（電力供給制御電位）に応じて制御する。
【００６４】
ＯＰアンプ４２は、その出力端がＦＥＴ４１のゲートに接続され、二つの入力端の一方に抵抗４３ａ，４３ｂの分圧が入力され、他方に所定電圧のバイアス電圧が入力されている。
【００６５】
抵抗４３ａ，４３ｂの直列回路は、ＦＥＴ４１からの出力側と接地電圧との間に設けられている。これらの抵抗４３ａ，４３ｂの分圧比は、電源回路４Ａの出力部（ｏｕｔ  ｐｕｔ）からの電源電圧が予め規定された電源電圧であるときに、抵抗４３ａ，４３ｂの接続点の電圧（抵抗４３ａ，４３ｂの分圧）と入力バイアス電圧が一致するように設定されている。
【００６６】
コンデンサ４４は、電源回路４Ａの出力部（ｏｕｔ  ｐｕｔ）からの電源電圧を平滑化するための容量であるが、電源回路の仕様によっては設けなくてもよい場合もある。
【００６７】
図３は、図１の電源回路４の他の一例としてシャント型電源回路の要部構成を示す回路図である。
【００６８】
図３に示すように、シャント型電源回路４Ｂは、ＦＥＴ４５と、ＯＰアンプ４６と、抵抗４７ａ，４７ｂと、コンデンサ４８とを有し、ＦＥＴ４５を介して入力電流を分流制御することにより安定化した所望の直流電圧（出力電源電圧）を供給するものである。
【００６９】
ＦＥＴ４５は、入力部（ｉｎ  ｐｕｔ）と接地部（接地電圧）との間に設けられ、整流回路３から入力部（ｉｎ  ｐｕｔ）に入力される電流値によって予め規定された出力電源電圧が得られるように、ＯＰアンプ４２からの出力電圧（電力供給制御電位）に応じて、入力部から接地部に流す電流値を制御している。
【００７０】
ＯＰアンプ４６は、その出力端がＦＥＴ４５のゲートに接続され、二つの入力端の一方に抵抗４７ａ，４７ｂの分圧が入力され、他方に所定電圧のバイアス電圧が入力されている。
【００７１】
抵抗４３ａ，４３ｂの直列回路は、入力部（ｉｎ  ｐｕｔ）と接地部との間に設けられている。これらの抵抗４３ａ，４３ｂの分圧比は、電源回路４Ｂの出力部（ｏｕｔ  ｐｕｔ）からの電源電圧が予め規定された電源電圧であるときに、抵抗４７ａ，４７ｂの接続点の電圧（抵抗４７ａ，４７ｂの分圧）と入力バイアス電圧が一致するように設定されている。
【００７２】
コンデンサ４８は、電源回路４Ｂの出力部（ｏｕｔ  ｐｕｔ）からの電源電圧を平滑化するための容量であるが、電源回路の仕様によっては設けなくてもよい場合もある。
【００７３】
以上の図２の電源回路４Ａおよび図３の電源回路４Ｂにおいて、その制御状態はＯＰアンプ４２，４６からの各出力電圧によって分かるため、この出力電圧を電力検出回路６に入力させることにより、磁界から受けている受電電力レベルに対する集積回路の消費電力レベルを検出することが可能である。
【００７４】
なお、電源回路４Ａ，４Ｂはそれぞれ、ＯＰアンプ４２，４６からの各出力電圧によりそれぞれ制御されて、安定化した出力電源電圧を得ることができ、電力検出回路６への入力は、集積回路の消費電流状態を検出することができる部分であれば、どのような部分であってもよく、例えばツェナ−ダイオードを用いた電源回路などであってもよい。
【００７５】
図１に説明を戻すと、分周回路５は、基本クロック信号が入力されて、これを分周することにより基本クロック周波数よりも低い周波数のクロック信号を発生させ、その発生させたクロック信号をクロック選択回路７に供給する。この基本クロック号は、ＩＣカードリーダ・ライタから電力伝送のために供給されるキャリアから抽出されてもよく、ＩＣカード内部に搭載されている発振子などから供給されていてもよい。また、ＰＬＬ（フェイズ・ロックド・ループ）などによって、リファレンスクロック（発振器やキャリア周波数、またはそれが分周された周波数）よりも速いクロック信号を生成し、これを基本クロック信号として用いてもよい。
【００７６】
図４は、図１の分周回路５の一例を示す回路図である。
【００７７】
図４に示すように、分周回路５は、ｎ−１個のＤ型フリップフロップ（ＤＦＦ）１〜Ｎ−１を有している。このＮは自然数である。基本クロック信号に対して各ＤＦＦからは２倍、４倍、８倍、・・・の分周周波数のクロック信号が出力される。基本クロック信号およびこれらのクロック信号は、集積回路のＣＰＵ・メモリ部８の動作クロック信号１、動作クロック信号２、・・・、動作クロック信号ｎとされている。ｎの大きさは、何段階に動作クロック周波数を切り替えるかによって決定される。このｎは自然数である。
【００７８】
なお、図４では、各ＤＦＦのＱ出力が集積回路のＣＰＵ・メモリ部８の動作クロック信号として出力され、出力ＱＢがデータ入力端子Ｄに入力されると共に後段のＤＦＦのクロック入力端子ＣＫに入力されてリップルキャリー方式の分周回路が構成されているが、同期式の分周回路としてもよい。また、クロック信号は、基本クロック信号の２倍、４倍、８倍、・・・の分周周波数としたが、必要に応じて中間の値の分周周波数を作成してもよい。さらに、デューティについても５０：５０に限定されるものではない。
【００７９】
次に、図１に示す電力検出回路６は、ＩＣカードが受けている磁界強度に対して集積回路で消費されている消費電力が大きいか小さいかが判断される。現在の集積回路の消費電力状態を検出するためには、前述したように、図２および図３に示す電源回路４Ａ，４ＢにおけるＯＰアンプ４２，４６の各出力値をそれぞれ使用することが可能である。
【００８０】
図２に示す電源回路４Ａでは、集積回路で消費される電力が大きくなると、出力部（ｏｕｔ  ｐｕｔ）からの電源電圧が低くなる方向に向かう。出力部（ｏｕｔ  ｐｕｔ）からの電源電圧が低くなると、抵抗４３ａ，４３ｂの分圧比によって電位が決定される抵抗接続点の電位（ＯＰアンプ４２の一方の入力電圧）も低くなる方向に向かう。このため、ＯＰアンプ４２によって抵抗接続点の電位（ＯＰアンプ４２の一方の入力電圧）を高くするように制御が為され、ＦＥＴ４１のドレイン電流を増加させて、出力部（ｏｕｔ  ｐｕｔ）からの電源電圧を高くして元に戻すように電源回路４Ａが安定化動作をする。
【００８１】
一方、集積回路で消費される電力が小さくなると、出力部（ｏｕｔ  ｐｕｔ）からの電源電圧が高くなる方向に向かう。出力部（ｏｕｔ  ｐｕｔ）からの電源電圧が高くなると、抵抗４３ａ，４３ｂの分圧比によって電位が決定される接続点（ＯＰアンプ４２の一方の入力端）の電位も高くなる方向に向かう。このため、ＯＰアンプ４２によってその出力電圧を低くし、ＦＥＴ４１のドレイン電流を減少させ、出力部（ｏｕｔ  ｐｕｔ）からの電源電圧を低下させて元に戻すように電源回路４Ａが動作する。
【００８２】
また、図３に示す電源回路４Ｂでも、集積回路で消費される電力が大きくなると、出力部（ｏｕｔ  ｐｕｔ）からの電源電圧は低くなる方向に向かう。出力部（ｏｕｔ  ｐｕｔ）からの電源電圧が低くなると、抵抗４７ａ，４７ｂの分圧比によって電位が決定される接続点（ＯＰアンプ４６の一方の入力端）の電位も低くなる方向に向かう。このため、ＯＰアンプ４６によってその出力電圧を低くし、ＦＥＴ４５のドレイン電流を減少させ、出力部（ｏｕｔ  ｐｕｔ）からの電源電圧を低下させて元に戻すように電源回路４Ｂが動作する。
【００８３】
一方、集積回路で消費される電力が小さくなると、出力部（ｏｕｔ  ｐｕｔ）からの電源電圧が高くなる方向に向かう。出力部（ｏｕｔ  ｐｕｔ）からの電源電圧が高くなると、抵抗４７ａ，４７ｂの分圧比によって電位が決定される接続点（ＯＰアンプ４６の一方の入力端）の電位も高くなる方向に向かう。その結果、ＯＰアンプ４６によってその出力電圧を高くし、ＦＥＴ４５のドレイン電流を増加させ、出力部（ｏｕｔ  ｐｕｔ）からの電源電圧を高くして元に戻すように電源回路４Ｂが動作する。
【００８４】
このように、ＯＰアンプ４６からの出力電圧を、磁界により受けている受電電力レベルに対する集積回路の消費電力レベルの状態を検出するために利用することができる。
【００８５】
次に、電圧検出回路６では、電源回路４Ａまたは４ＢからＯＰアンプ出力電圧を検出し、これを検出電圧として、予め設定されている基準電圧と比較器（コンパレータ）などによって比較することによって、磁界により受けている受電電力レベルに対する集積回路の消費電力レベルが大きいか小さいかを判断することができる。
【００８６】
電圧検出回路６によって、集積回路の消費電力が大きいと判断された場合には、集積回路の消費電力を低くするため、動作クロック周波数を低下させるように、図１に示すクロック選択回路７に制御信号が供給される。また、ＩＣカード１０が十分な磁界強度を受けており、集積回路によって使用される消費電力が増加されてもよいと判断された場合には、動作クロック周波数を高くするように、クロック選択回路７に制御信号が供給される。
【００８７】
電圧検出回路６は、例えば、基準電圧値と電源回路４から供給された値（検出電圧値）とをコンパレータによって比較して、判定結果を“０”および“１”として制御信号をクロック選択回路７に供給する。判断基準とされる基準電圧値は、設計時に規定することができる。なお、この基準電圧値は、ハードウェアとして固定されていてもよく、また、ソフトウェアによって可変制御させることもできる。
【００８８】
次に、クロック選択回路７では、分周器５によって生成される複数のクロック信号が電力検出回路６からの制御信号に応じて選択され、ＣＰＵ・メモリ部８の動作クロック信号として出力される。
【００８９】
図５（ａ）は、図１の電力検出回路６の一例を示す回路図であり、図５（ｂ）は、図１のクロック選択回路７の一例を示す回路図である。なお、図５では、電力検出回路６およびクロック選択回路７で構成されるクロック制御部９をハードウェアによって構成して、集積回路を構成するＣＰＵ・メモリ部８の動作クロック周波数をハードウェアによって制御させる場合の一例を示している。
【００９０】
図５（ａ）に示すように、電圧検出回路６は、ｎ個（ｎは自然数）のコンパレータ１〜ｎ（ＣＯＭ１〜ＣＯＭｎ）と、ｎ個のＡＮＤ回路６−１〜６−ｎ（ＡＮＤ６−１〜ＡＮＤ６−ｎ）とを有している。
【００９１】
ここで、各コンパレータ１〜ｎに入力される基準電圧は、Ｖｎ＜・・・＜Ｖ２＜Ｖ１に設定されているものとする。
【００９２】
コンパレータ１〜ｎにはそれぞれ、電源回路４からのＯＰアンプ出力電圧が検出電圧Ｖｄとして入力されている。ここで、各コンパレータ１〜ｎに入力される基準電圧Ｖ１〜Ｖｎは、Ｖｎ＜・・・＜Ｖ２＜Ｖ１に設定されているものとする。
【００９３】
ＡＮＤ回路６−１には、コンパレータ１から出力される比較電圧１がそのまま入力され、かつ、コンパレータ２〜ｎから出力される比較電圧２〜ｎが反転されて入力されている。また、ＡＮＤ回路６−２にはコンパレータ１および２から出力される比較電圧１，２がそのまま入力され、かつ、コンパレータ３〜ｎから出力される比較電圧３〜ｎが反転されて入力されている。さらに、ＡＮＤ回路６−ｎにはコンパレータ１〜ｎから出力される比較電圧１〜ｎがそのまま入力されている。ここで、各ＡＮＤ回路６−１〜６−ｎから出力されるクロック選択信号は、１が集積回路の動作クロック周波数が最も低く（最低速）なるように、ｎが集積回路の動作クロック周波数が最も高く（最高速）なるように設定される。
【００９４】
この電圧検出回路６に対して、図２に示す電源回路４ＡにおいてＯＰアンプ４２からの出力電圧が検出電圧Ｖとして入力され、Ｖｋ＜Ｖ＜Ｖｋ‐１（３＜ｋ＜ｎ−１）である場合について考える。検出電圧Ｖ＜基準電圧Ｖｋ−１＜・・・＜Ｖ１となるため、コンパレータ１〜ｎの出力は、比較電圧１〜比較電圧Ｖｋ−１が“Ｈ”と検出される。これにより、ＡＮＤ回路６−１〜６−ｎでは、クロック選択信号ｋ−１がイネーブルとなる。
【００９５】
ここで、あるコマンドによって集積回路を構成するＣＰＵ・メモリ部８の消費電流が増加した場合、上述したように、図２に示す電源回路４Ａにおいて、ＯＰアンプ４２からの出力電圧は高くなる。その出力電圧の値Ｖが１段階上がったものと仮定すると、Ｖｋ−１＜Ｖ＜Ｖｋ−２となり、コンパレータ１〜ｎの出力は、比較電圧１〜比較電圧Ｖｋ−２が“Ｈ”と検出される。これにより、ＡＮＤ回路６−１〜６−ｎでは、クロック選択信号ｋ−２がイネーブルとなり、集積回路のＣＰＵ・メモリ部８の動作クロック周波数を低くするように働く。
【００９６】
一方、集積回路のＣＰＵ・メモリ部８の消費電流が減少した場合、上述したように、図２に示す電源回路４ＡにおいてＯＰアンプ４２からの出力電圧は低くなる。その出力電圧の値Ｖが１段階下がったものと仮定すると、Ｖｋ＋１＜Ｖ＜Ｖｋとなり、コンパレータ１〜ｎの出力は、比較電圧１〜比較電圧Ｖｋが“Ｈ”と検出される。これにより、ＡＮＤ回路６−１〜６−ｎでは、クロック選択信号ｋがイネーブルとなり、集積回路のＣＰＵ・メモリ部８の動作クロック周波数を高くするように働く。
【００９７】
一方、図５（ｂ）に示すように、クロック選択回路７では、ｎ個のＡＮＤ回路７−１〜７−ｎと１個の出力回路ＯＵＴとを有している。各ＡＮＤ回路７−１〜７−ｎにはそれぞれ、電圧検出回路６から出力されるクロック選択信号１〜ｎがそれぞれ入力されていると共に、分周回路５からクロック信号１〜ｎがそれぞれ入力されている。また、出力回路ＯＵＴには、ＡＮＤ回路７−１〜７−ｎから出力されるクロック信号が入力される。これによって、クロック選択信号がイネーブルとなっているＡＮＤ回路からクロック信号が出力され、出力されたクロック信号を出力回路ＯＵＴから集積回路のＣＰＵ・メモリ部８に動作クロック信号として供給する。
【００９８】
このようにして、電力検出回路６とクロック選択回路７とによって、受電電力レベルに見合った動作クロック周波数を選択することが可能となる。
【００９９】
なお、図５では、正論理を元に説明したが、クロック制御部９は、受電電力に対する消費電流や消費電力を検出して集積回路（ＣＰＵ・メモリ部８）への動作クロック信号を選択することができるものであれば、コンパレータなどの入力が逆にされたものや、論理が反転されたものであってもよい。また、本発明のＩＣカード１０を実際に使用するに際しては、ハザードの問題などもあるため、クロック選択信号を同期化させる必要がある。例えば、現在使用されているクロック信号の立ち下がりエッジでＤ型フリップフロップにクロック選択信号を取り込むなどの手法が考えられる。この他にも、分周回路５に使用されているカウンタ値が「０」であるときにのみ切り替えを許すようにして、一定時間はクロック選択信号を変更させず、検出値をある程度の平均値として判断させるようにしてもよいものとする。なお、このとき、例えばタイマや通信信号に関連するクロック信号などのように絶対時間が必要とされるものについては、基本クロック信号を用いるものとする。
【０１００】
このように構成された本実施形態の非接触型ＩＣカード１０を、例えば個人認証システムのように、ＩＣカード１０とＩＣカードリーダ・ライタを数ｍｍの間隔を開けて固定した状態で使用するスロットイン型システムに用いる場合、ＩＣカードリーダ・ライタからの出力レベルを高く設定しておくことにより、ＩＣカード１０では高速なクロック信号が自動的に選択されるので、公開鍵暗号方式などのように電力が必要とされる複雑な処理であっても、高速に実行することが可能となる。
【０１０１】
また、駅の改札ゲートや特定室への入退出ゲートのように、ＩＣカード１０とＩＣカードリーダ・ライタとの距離が比較的離れており、利用者の手によってＩＣカード１０がＩＣカードリーダ・ライタに近付けられる開放型システムに用いる場合について、図６を用いて説明する。
【０１０２】
図６において、ゲート端末として用いられるＩＣカードリーダ・ライタ手段としてのＩＣカードリーダ・ライタにはアンテナ面２０が設けられている。ここでは、利用者の手によって本実施形態の非接触型ＩＣカード１０および従来の非接触型ＩＣカード１００がアンテナ面２０に至るＤ点からＡ点に向かって運ばれている場合を考える。
【０１０３】
従来の非接触型ＩＣカード１００では、集積回路の動作クロック周波数は固定されている。その動作クロック周波数をｆＨｚとし、磁界はＩＣカードリーダ・ライタのアンテナ面２０から放射状に分布されているものとして、その動作クロック周波数における動作限界点をＣ点と仮定する。ここで、説明を簡単にするため、Ａ−Ｂ、Ｂ−Ｃ、Ｃ−Ｄを等距離とし、各１秒で移動するものとする。従来の非接触型ＩＣカード１００では、Ａ−Ｃで動作し、その動作ステップ数は２ｆとなる。
【０１０４】
これに対して、本実施形態の非接触型ＩＣカード１０では、動作クロック周波数が磁界によって受電される受電電圧レベルに対する集積回路の消費電力レベルに応じて変更されるので、動作クロック周波数を低くして消費電力を減少させることによって、Ｃ−Ｄ間でも動作させることが可能となる。その動作クロック周波数が（１／ｎ）ｆＨｚに設定されたと仮定すると、その動作ステップ数は（１／ｎ）ｆとなる。また、Ｂ−Ｃ間で動作クロック周波数がｆＨｚに設定されたと仮定すると、その動作ステップ数はｆとなる。また、十分な電力が供給されれば、動作クロック周波数が高くなるので、Ａ−Ｂ間では動作クロック周波数がｍｆＨｚに設定されたと仮定すると、その動作ステップ数はｍｆステップとなる。したがって、Ａ−Ｄ間で処理可能なステップ数は（１／ｎ＋１＋ｍ）ｆステップとなる。ｎおよびｍは共に１以上であるので、従来の非接触型ＩＣカード１００におけるステップ数２ｆに対して、本実施形態の非接触型ＩＣカード１０では、ステップ数が（１／ｎ＋１＋ｍ）ｆ＞２ｆとなり、同一時間において、より多くの処理を行うことが可能となる。また、同一処理を行う際には、短時間で処理することができる。さらに、Ｃ−Ｄの区間分、動作範囲を拡大させることが可能となる。
【０１０５】
以上により、本実施形態によれば、アンテナ手段１を用いて磁界により通信を行い、動作電力を取得する非接触型ＩＣカード１０において、電力検出回路６によって受電電力レベルに対する集積回路の消費電力レベルを検出し、クロック選択回路７によって消費電力が大きいときは動作クロック周波数を高く、小さいときは動作クロック周波数を低くして、受電電力と消費電流とを最適化する。強磁界を受電可能な密着型システムではクロック周波数を速くして高速処理化する。受電電力が弱い状態から強い状態に向かう開放型システムでは弱い磁界で消費電力を低くして、より広範囲でより動作時間を長くし、強い磁界では処理速度を速めて体感時間を短くする。これによって、非接触型ＩＣカード１０において、外部からのコントロールを行わずに、高い磁界強度では処理を高速化し、より低い磁界強度でも動作させることができる。
【０１０６】
また、入退出ゲートや改札ゲートなどのタッチアンドゴーシステムなどのような開放型システムに、本実施形態の非接触型ＩＣカード１０を用いれば、動作開始時間が早くなり、また、ＩＣカードリーダ・ライタに近づくにつれて高速動作が可能となるので、体感速度を向上させることができる。
【０１０７】
なお、上記実施形態では特に詳細に説明しなかったが、非接触型ＩＣカード１０において、ＲＯＭなどの可読記録媒体に記録された制御プログラムに基づいて、制御手段（ＣＰＵ）が、周囲の無線磁界から受ける受電電力レベルと集積回路（ＩＣチップ）内部で消費される消費電力レベルとの相対的な大小関係を判定する判定ステップと、この大小関係の判定結果に基づいて、その消費電力レベルが所定範囲内に納まるように集積回路内部の動作クロック周波数を可変制御するクロック周波数制御ステップとを実行する場合も本発明のソフトウェア構成として可能である。
【０１０８】
なお、本実施形態では、本発明を非接触型ＩＣカードに適用した場合について説明したが、これに限らず、本発明を電子情報機器や携帯型電子情報機器に適用することもできる。この電子情報機器としては車載用電子情報機器などに用いることもできる。また、携帯型電子情報機器としては名札やバッジ、腕輪など携帯品に組み込むことによって人が携帯し、認証システムを介してゲート装置の開閉などに用いることもできる。このように、非接触型ＩＣカードの場合と同様に、本発明の電子情報機器や携帯型電子情報機器を用いた開放型システムも構成可能である。
【０１０９】
なお、以上のように、本発明の好ましい上記実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この上記実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい上記実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
例えば磁界によってＩＣカードリーダ・ライタなどの外部機器と通信を行うと共に集積回路を動作させる動作電力を取得する非接触型ＩＣカードの分野において、受電電力レベルが不足気味のときには、集積回路の動作クロック周波数を低くすることにより、消費電力を低下させてＩＣカードリーダ・ライタからの動作可能領域を広げることができる。また、受電電力レベルが十分であれば、集積回路の動作クロック周波数を高くすることにより、高速動作を行うことが可能となる。また、外部からコントロールされることなく、非接触型ＩＣカード自体で動作クロック周波数を変更させることが可能であるため、外部機器との通信による処理停止は生じることなく、より高速な処理動作が可能となる。
【０１１１】
したがって、入退出ゲートのようなシステムでは、より遠距離からの判別が可能となる。また、認証システムのような消費電力が大きな用途においては、ＩＣカードリーダ・ライタの出力を高くしておくことによって、高速な処理が可能となる。さらに、入退出ゲートや改札ゲートなどのタッチアンドゴーシステムなどのような開放型システムにおいては、動作開始時間が早くなり、また、ＩＣカードリーダ・ライタに近づくにつれて高速動作が可能となるので、体感速度を向上させることができる。これにより、非接触型ＩＣカードを入退出ゲートや改札ゲートのような開放型システムから認証システムのような密着型システムまで、幅広い用途に用いてこれらのシステムの普及に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明の一実施形態である非接触型ＩＣカードの要部構成を示すブロック図である。
【図２】図１の電源回路の一例としてシリーズ型電源回路の要部構成を示す回路図である。
【図３】図１の電源回路の他の一例としてシャント型電源回路の要部構成を示す回路図である。
【図４】図１の分周回路の一例を示す回路図である。
【図５】（ａ）は図１の電力検出回路の一例を示す回路図、（ｂ）は図１のクロック選択回路の一例を示す回路図である。
【図６】本実施形態の非接触型ＩＣカードおよび従来の非接触型ＩＣカードを開放型システムに用いた場合について、それぞれの動作の差異を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１  アンテナ手段
２  同調コンデンサ
３  整流回路
４，４Ａ，４Ｂ  電源回路
４１，４５  ＦＥＴ（トランジスタ手段）
４２，４６  ＯＰアンプ（増幅手段）
５  分周回路（分周手段）
６  電力検出回路（電力検出手段）
ＣＯＭ１ｎ  コンパレータ（比較手段）
ＡＮＤ６−１〜６−ｎ，ＡＮＤ７−１〜７−ｎ  ＡＮＤ回路（論理手段）
７  クロック選択回路（クロック選択手段）
８  ＣＰＵ・メモリ部（集積回路；ＩＣチップ）
９  クロック制御部（クロック制御手段）
１０  非接触型ＩＣカード
【図１】
2005191961.tif 000003
【図２】
2005191961.tif 000004
【図３】
2005191961.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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