(57)【要約】【課題】  通信不良を改善する，集積回路，非接触型ＩＣカード，情報処理端末，無線通信方法およびコンピュータプログラムを提供する。【解決手段】    キャパシタンスが複数段階切り換え可能に接続されている第１のコンデンサ１０４および第２のコンデンサ１０６と，第１のコンデンサ１０４および第２のコンデンサ１０６に接続され，インダクタンスが複数段階切り換え可能であるアンテナコイル１０２と，第１のコンデンサ１０４および第２のコンデンサ１０６並びにアンテナコイル１０２に接続され，電力を消費する抵抗１０７と，第１のコンデンサ１０４および第２のコンデンサ１０６のキャパシタンス並びにアンテナコイル１０２のインダクタンスを共振周波数が所定の範囲内に収まるように切り換え，リーダライタからの磁界に対して応答させる切換部１１２と，を含むことを特徴とする集積回路１２４が提供される。【選択図】    図１
2007306240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界を用いてリーダライタとの無線通信を行う集積回路であって：
キャパシタンスが複数段階切り換え可能に接続されている複数のキャパシタと；
前記複数のキャパシタに接続され，インダクタンスが複数段階切り換え可能であるインダクタと；
前記キャパシタおよび前記インダクタに接続され，電力を消費する電力消費部と；
前記キャパシタのキャパシタンスおよび前記インダクタのインダクタンスを共振周波数が所定の範囲内に収まるように切り換え，前記リーダライタからの磁界に対して応答させる切換部と；
を含むことを特徴とする，集積回路。
【請求項２】
前記切換部は、前記キャパシタのキャパシタンスおよび前記インダクタのインダクタンスを共振周波数が一定に保たれるように切り換えることを特徴とする、請求項１に記載の集積回路。
【請求項３】
前記インダクタは，前記切換部の操作で前記インダクタの巻き数が変わることによって，前記インダクタンスが複数段階切り換え可能であることを特徴とする，請求項１に記載の集積回路。
【請求項４】
前記電力消費部は抵抗であり，
前記抵抗の抵抗値をさらに変化させることを特徴とする，請求項１に記載の情報処理端末。
【請求項５】
磁界を用いてリーダライタとの無線通信を行う非接触型ＩＣカードであって，請求項１に記載の集積回路を含むことを特徴とする，非接触型ＩＣカード。
【請求項６】
磁界を用いてリーダライタとの無線通信を行う情報処理端末であって，請求項１に記載の集積回路を含むことを特徴とする，情報処理端末。
【請求項７】
磁界を用いてリーダライタとの無線通信を行う無線通信方法であって：
所定の周波数の電波を受信する受信ステップと；
キャパシタンスが複数段階切り換え可能に接続されている複数のキャパシタのキャパシタンスおよびインダクタンスが複数段階切り換え可能であるインダクタのインダクタンスを，共振周波数が所定の範囲内に収まるように切り換えて，前記リーダライタからの磁界に対して応答させる切換ステップと；
を含むことを特徴とする，無線通信方法。
【請求項８】
前記切換ステップは、前記キャパシタのキャパシタンスおよび前記インダクタのインダクタンスを共振周波数が一定に保たれるように切り換えることを特徴とする、請求項７に記載の無線通信方法。
【請求項９】
磁界を用いてリーダライタとの無線通信を行うコンピュータプログラムであって：
所定の周波数の電波を受信する受信処理と；
キャパシタンスが複数段階切り換え可能に接続されている複数のキャパシタのキャパシタンスおよびインダクタンスが複数段階切り換え可能であるインダクタのインダクタンスを，共振周波数が所定の範囲内に収まるように切り換えて，前記リーダライタからの磁界に対して応答させる切換処理と；
を実行せしめることを特徴とする，コンピュータプログラム。
【請求項１０】
前記切換処理は、前記キャパシタのキャパシタンスおよび前記インダクタのインダクタンスを共振周波数が一定に保たれるように切り換えることを特徴とする、請求項９に記載のコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，集積回路，非接触型ＩＣカード，情報処理端末，無線通信方法およびコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
非接触でリーダライタ端末と無線通信を行う非接触型ＩＣカードが広く使われている。特に，交通機関の改札口における改札処理や，小売店のレジにおける支払処理，社員の出勤や退勤の管理などを行うために，非接触型ＩＣカードは広く普及している。
【０００３】
非接触型ＩＣカードには，リーダライタ端末と通信を行うための集積回路が埋め込まれている。非接触型ＩＣカードは内部に電源を有しておらず，非接触型ＩＣカードをリーダライタ端末にかざした際に，リーダライタ端末のアンテナコイルから発生した磁界を非接触型ＩＣカード内部のアンテナコイルで受信し，受信した際に誘起電圧として発生する電圧を，非接触型ＩＣカードの内部に含まれる各部の起電力としている。非接触型ＩＣカードと，リーダライタ端末とは所定の周波数の電波を用いて通信を行っており，非接触型ＩＣカードやリーダライタ端末は，その所定の周波数で共振するような周波数共振回路を含んでいる。例えば，非接触ＩＣカードの通信規格の一つであるＩＳＯ１４４４３においては，共振周波数は１３．５６ＭＨｚに定められている。
【０００４】
非接触型ＩＣカードや携帯型情報処理端末に埋め込まれた集積回路からリーダライタ端末への応答には「負荷変調」を用いている。負荷変調は，集積回路の内部に含まれる負荷を有効化することによって，リーダライタ端末に対する集積回路のインピーダンスを変化させるものである。リーダライタ端末側は，集積回路の電力消費の変化量をリーダライタ端末からの電波（搬送波）の電圧変化量として検波しており，リーダライタ端末は電圧の変化をもって集積回路からの応答があったものと認識することができる。
【０００５】
近年においては，このような集積回路を非接触型ＩＣカードだけではなく携帯電話のような携帯型の情報処理端末に埋め込んで，その端末をリーダライタ端末にかざすことでリーダライタ端末との無線通信を行う方法がある。集積回路が埋め込まれた携帯型端末を交通機関の改札口や小売店のレジ等に接続されたリーダライタ端末にかざすことで，携帯型の情報処理端末を用いても改札処理や支払処理を行うことが可能になる。特に交通機関の改札口や小売店のレジにおいては，その性質上使用者を待たせることが無いように迅速かつ正確に通信を行う必要がある。
【０００６】
集積回路からの返答を安定化させるための方法として，例えば特許文献１がある。特許文献１には，非接触型ＩＣカードの共振回路におけるキャパシタ全体の容量を変化させることで，共振回路の共振周波数を変化させて，非接触型ＩＣカードからの応答を安定化させる方法が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２２２６９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし，交通機関の改札口や小売店のレジ等の機器に接続されたリーダライタと，カードや携帯型の情報処理端末に埋め込まれた集積回路との通信が正常に行われない場合がある。特に，携帯型の情報処理端末に集積回路を埋め込んだ場合に，リーダライタとの通信が正常に行われない場合が生じる。これは，リーダライタ端末と集積回路との間の通信方式であるＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ；振幅変位）変調によるものが原因である。つまり，非接触型ＩＣカードや携帯型情報処理端末に埋め込まれた集積回路からリーダライタ端末への返答に，上述の負荷変調を用いており，リーダライタ端末側は，集積回路の電力消費の変化量を，搬送波の電圧変化量として検波していることに起因する。
【０００９】
負荷変調は，集積回路側で負荷を有効化することで電磁波の発信元であるリーダライタに向けて磁界（反磁界）を発生させ，その反磁界によってリーダライタ端末からの搬送波の電圧を変化させることで，リーダライタ端末に集積回路から応答があったものと認識させるものである。つまり，リーダライタ端末に対する集積回路のインピーダンスの絶対値が変化することで，リーダライタ端末は集積回路からの応答を認識することができる
【００１０】
図７は，リーダライタと非接触型ＩＣカード間の距離と，リーダライタのアンテナ両端に発生する電圧との関係を示す説明図である。横軸がリーダライタと集積回路を搭載したＩＣカードとの距離を示し，縦軸がリーダライタのアンテナ両端に発生する電圧を示す。一般に，アンテナコイル同士が接近している場合には，リーダライタのアンテナ両端に発生する電圧も低くなり，アンテナコイル同士が離れている場合には，リーダライタのアンテナ両端に発生する電圧も高くなる。
【００１１】
集積回路側で負荷が無効の状態での距離と電圧の関係を符号２１の「カード負荷変調無し」に，集積回路側で負荷が有効になった状態での距離と電圧の関係を符号２２の「カード負荷変調あり」に表している。集積回路側の負荷を有効化すると，負荷の有効化によって集積回路に電流が流れる。集積回路に電流が流れると，その電流によって集積回路に含まれるアンテナコイルから磁界（反磁界）が発生する。この磁界をリーダライタのアンテナコイルが受信することでリーダライタのアンテナコイルにこの磁界による電流が生じ，生じた電流によってリーダライタのアンテナ両端に発生する電圧が変化する。リーダライタは，この電圧の変化をリーダライタ端末で監視することによって，集積回路から応答があったかどうかを認識することができる。
【００１２】
しかし，リーダライタ端末と集積回路の間の距離によっては，集積回路側で負荷を有効化しても，電力消費量が比例関係にならず，リーダライタ端末のアンテナから見たＩＣカードや情報処理端末を含むインピーダンスの絶対値が，集積回路の負荷を変えることによっても変化しない場合がある。そのために，そのような距離においては，集積回路から応答を行っても，リーダライタ端末側で応答と認識できない場合が生じる問題があった。図７においては，リーダライタと非接触型ＩＣカードとの距離がおよそ６ｍｍの地点では，負荷の有効化によってもリーダライタのアンテナ両端の電圧が変化していない。これは，リーダライタ端末と，非接触型ＩＣカードや情報処理端末との間の電磁結合が複雑に絡み合い，リーダライタ端末側からは，負荷変調に用いている負荷が純粋に負荷には見えず，誘導性や容量性を有するインピーダンスに見えてしまうためである。
【００１３】
このように，負荷の有効化による返答では，上述したようにリーダライタからの距離によっては通信ができないポイントがあり，集積回路からの返答のリーダライタでの認識が困難な，またはできない問題があった。特に，交通機関の改札口や小売店のレジにおいては，その性質上使用者を待たせることが無いように迅速かつ正確に通信を行う必要があり，リーダライタ端末とＩＣチップとの間の通信が迅速かつ正確に行われないと，改札口の通過や代金の支払い等に時間がかかってしまい，使用者に多大な迷惑をかけてしまう問題があった。
【００１４】
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，共振周波数をほとんど変更せず，また負荷の有効化による返答における問題を解消することで通信不良を改善する，新規かつ改良された，集積回路，非接触型ＩＣカード，情報処理端末，無線通信方法およびコンピュータプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，磁界を用いてリーダライタとの無線通信を行う集積回路であって，キャパシタンスが複数段階切り換え可能に接続されている複数のキャパシタと，複数のキャパシタに接続され，インダクタンスが複数段階切り換え可能であるインダクタと，キャパシタおよびインダクタに接続され，電力を消費する電力消費部と，キャパシタのキャパシタンスおよびインダクタのインダクタンスを共振周波数が所定の範囲内に収まるように切り換え，リーダライタからの磁界に対して応答させる切換部と，を含むことを特徴とする，集積回路が提供される。
【００１６】
かかる構成によれば，複数のキャパシタはキャパシタンスが複数段階切り換え可能に接続されており，インダクタはインダクタンスが複数段階切り換え可能であり，電力消費部はキャパシタおよびインダクタに接続されて電力の消費を行い，切換部はキャパシタのキャパシタンスおよびインダクタのインダクタンスを共振周波数が所定の範囲内に収まるように切り換え，リーダライタからの磁界に対して応答させる。その結果，本発明のある観点による集積回路によれば，インダクタとキャパシタとによる共振周波数が所定の範囲内に収まるように，インダクタのインダクタンスおよびキャパシタのキャパシタンスを変化させることで，所定の周波数の電波を受信した際に効率良く電圧を発生させ，かつリーダライタに対する応答を改善することができる。
【００１７】
切換部は、キャパシタのキャパシタンスおよびインダクタのインダクタンスを共振周波数が一定に保たれるように切り換えてもよい。かかる構成によれば、切換部はキャパシタのキャパシタンスおよびインダクタのインダクタンスを共振周波数が一定に保たれるように切り換え，リーダライタからの磁界に対して応答させる。その結果、所定の周波数の電波を受信した際に最も効率良く電圧を発生させ，かつリーダライタに対する応答を改善することができる。
【００１８】
上記インダクタは，切換部の操作でインダクタの巻き数が変わることによって，インダクタンスが複数段階切り換え可能であってもよい。かかる構成によれば，切換部での切り換えによって，インダクタの巻き数が変化する。その結果，インダクタのインダクタンスを，巻き数を変化させることで切り換えることができ，リーダライタに対する応答を改善することができる。
【００１９】
電力消費部は抵抗であり，抵抗の抵抗値をさらに変化させてもよい。かかる構成におよれば，電力消費部の抵抗値は可変である。その結果，インダクタのインダクタンスを変化させるだけでなく，抵抗の抵抗値も変化させることによって，リーダライタに対する応答を改善することができる。
【００２０】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，磁界を用いてリーダライタとの無線通信を行う非接触型ＩＣカードであって，キャパシタンスが複数段階切り換え可能に接続されている複数のキャパシタと，複数のキャパシタに接続され，インダクタンスが複数段階切り換え可能であるインダクタと，キャパシタおよびインダクタに接続され，電力を消費する電力消費部と，キャパシタのキャパシタンスおよびインダクタのインダクタンスを共振周波数が所定の範囲内に収まるように切り換え，リーダライタからの磁界に対して応答させる切換部と，を含むことを特徴とする，非接触型ＩＣカードが提供される。
【００２１】
かかる構成によれば，複数のキャパシタはキャパシタンスが複数段階切り換え可能に接続されており，インダクタはインダクタンスが複数段階切り換え可能であり，電力消費部はキャパシタおよびインダクタに接続されて電力の消費を行い，切換部はキャパシタのキャパシタンスおよびインダクタのインダクタンスを共振周波数が所定の範囲内に収まるように切り換え，リーダライタからの磁界に対して応答させる。その結果，本発明の別の観点による非接触型ＩＣカードによれば，共振周波数を変化させず，インダクタのインダクタンスおよびキャパシタのキャパシタンスを変化させることで，所定の周波数の電波を受信した際に効率良く電圧を発生させ，リーダライタに対する応答を改善することができる。
【００２２】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，磁界を用いてリーダライタとの無線通信を行う情報処理端末であって，キャパシタンスが複数段階切り換え可能に接続されている複数のキャパシタと，複数のキャパシタに接続され，インダクタンスが複数段階切り換え可能であるインダクタと，キャパシタおよびインダクタに接続され，電力を消費する電力消費部と，キャパシタのキャパシタンスおよびインダクタのインダクタンスを共振周波数が所定の範囲内に収まるように切り換え，リーダライタからの磁界に対して応答させる切換部と，を含むことを特徴とする，情報処理端末が提供される。
【００２３】
かかる構成によれば，複数のキャパシタはキャパシタンスが複数段階切り換え可能に接続されており，インダクタはインダクタンスが複数段階切り換え可能であり，電力消費部はキャパシタおよびインダクタに接続されて電力の消費を行い，切換部はキャパシタのキャパシタンスおよびインダクタのインダクタンスを共振周波数が所定の範囲内に収まるように切り換え，リーダライタからの磁界に対して応答させる。その結果，本発明の別の観点による情報処理端末によれば，インダクタとキャパシタとによる共振周波数を変化させずに，インダクタのインダクタンスおよびキャパシタのキャパシタンスを変化させることで，所定の周波数の電波を受信した際に効率良く電圧を発生させ，かつリーダライタに対する応答を改善することができる。
【００２４】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，磁界を用いてリーダライタとの無線通信を行う無線通信方法であって，所定の周波数の電波を受信する受信ステップと，キャパシタンスが複数段階切り換え可能に接続されている複数のキャパシタのキャパシタンスおよびインダクタンスが複数段階切り換え可能であるインダクタのインダクタンスを，共振周波数が所定の範囲内に収まるように切り換えて，リーダライタからの磁界に対して応答させる切換ステップと，を含むことを特徴とする，無線通信方法が提供される。
【００２５】
かかる方法によれば，受信ステップは所定の周波数の電波を受信し，切換ステップはキャパシタのキャパシタンスおよびインダクタのインダクタンスを，共振周波数が所定の範囲内に収まるように切り換える。この結果，本発明の別の観点による無線通信方法によれば，インダクタとキャパシタとによる共振周波数を変化させずに，インダクタのインダクタンスおよびキャパシタのキャパシタンスを変化させることで，所定の周波数の電波を受信した際に効率良く電圧を発生させ，かつリーダライタに対する応答を改善することができる。
【００２６】
切換ステップは、キャパシタのキャパシタンスおよびインダクタのインダクタンスを共振周波数が一定に保たれるように切り換えてもよい。かかる構成によれば、切換ステップはキャパシタのキャパシタンスおよびインダクタのインダクタンスを共振周波数が一定に保たれるように切り換え，リーダライタからの磁界に対して応答させる。その結果、所定の周波数の電波を受信した際に最も効率良く電圧を発生させ，かつリーダライタに対する応答を改善することができる。
【００２７】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，磁界を用いてリーダライタとの無線通信を行うコンピュータプログラムであって，所定の周波数の電波を受信する受信処理と，キャパシタンスが複数段階切り換え可能に接続されている複数のキャパシタのキャパシタンスおよびインダクタンスが複数段階切り換え可能であるインダクタのインダクタンスを，共振周波数が所定の範囲内に収まるように切り換えて，リーダライタからの磁界に対して応答させる切換処理と，を実行せしめることを特徴とする，コンピュータプログラムが提供される。
【００２８】
かかる構成によれば，受信処理は所定の周波数の電波を受信し，切換処理はキャパシタのキャパシタンスおよびインダクタのインダクタンスを，共振周波数が所定の範囲内に収まるように切り換える。この結果，本発明の別の観点によるコンピュータプログラムによれば，インダクタとキャパシタとによる共振周波数を変化させずに，インダクタのインダクタンスおよびキャパシタのキャパシタンスを変化させることで，所定の周波数の電波を受信した際に効率良く電圧を発生させ，かつリーダライタに対する応答を改善することができる。
【００２９】
切換処理は、キャパシタのキャパシタンスおよびインダクタのインダクタンスを共振周波数が一定に保たれるように切り換えてもよい。かかる構成によれば、切換処理はキャパシタのキャパシタンスおよびインダクタのインダクタンスを共振周波数が一定に保たれるように切り換え，リーダライタからの磁界に対して応答させる。その結果、所定の周波数の電波を受信した際に最も効率良く電圧を発生させ，かつリーダライタに対する応答を改善することができる。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明したように本発明によれば，共振周波数が所定の範囲内に収まるようにインダクタのインダクタンスおよびキャパシタのキャパシタンスを変更し，リーダライタ端末から見たインピーダンスを変化させて返答を行うことによって外部との通信を改善する，新規かつ改良された，集積回路，非接触型ＩＣカード，情報処理端末，無線通信方法およびコンピュータプログラムを提供できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３２】
図１および図２は，本発明の一実施形態に係る集積回路について説明する説明図である。以下，図１および図２を用いて本発明の一実施形態に係る集積回路の構成について説明する。
【００３３】
図１に示したように，本発明の一実施形態に係る集積回路１２４は，アンテナコイル１０２と，第１のコンデンサ１０４と，第２のコンデンサ１０６と，抵抗１０７と，切換部１１２と，を含んで構成される。
【００３４】
アンテナコイル１０２は，リーダライタ端末のような電波を発する装置から所定の周波数成分を含む電波を受信すると，電磁誘導によってその両端に交流電圧を発生させる。本実施形態においては，アンテナコイル１０２の巻き数は５巻きとする。また，アンテナコイル１０２は，インダクタンスを複数段階変更することができるように，両端の端子の中間に中間端子を備え，両端の端子の一端と中間端子とを切り換えて使用することで巻き数を変更することができる。本実施形態においては，中間端子によるアンテナコイル１０２の巻き数は３巻きとする。
【００３５】
アンテナコイル１０２と，第１のコンデンサ１０４および第２のコンデンサ１０６を図１のように並列に接続することで共振回路を構成することができる。アンテナコイル１０２を通過する磁界に変化が生じるとアンテナコイル１０２に交流電圧が発生し，抵抗１０７によって集積回路１２４に電流が流れ，抵抗１０７によって電力が消費される。
【００３６】
切換部１１２は，複数のスイッチング素子を含んでいてもよい。スイッチング素子としてＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；電界効果トランジスタ），例えばＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；金属酸化膜型電界効果トランジスタ）を用いてもよい。本実施形態においては，切換部１１２は切換器１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄを含んで構成されており，切換器１１２ａ，１１２ｂと，切換器１１２ｃ，１１２ｄとが連動するように接続されている。切換器１１２ａ，１１２ｂがオンの時には切換器１１２ｃ，１１２ｄがオフになり，切換器１１２ａ，１１２ｂがオフの時には切換器１１２ｃ，１１２ｄがオンになる。
【００３７】
本発明の一実施形態に係る集積回路１２４は，切換部１１２の動作によってアンテナコイル１０２の巻き数と，第１のコンデンサ１０４および第２のコンデンサ１０６によるキャパシタンスが変化しても，共振周波数が所定の範囲内に収まることで所定の周波数成分を含む電波に対して応答が行えることを特徴とする。
【００３８】
切換部１１２の操作によってアンテナコイル１０２の巻き数が変化すると，巻き数の変化に伴って集積回路１２４に流れる電流量も変化する。コイルの巻き数とコイルで生じる誘導起電力とは比例関係にあるため，コイルの巻き数とコイルに流れる電流量とは比例関係を有する。従って，アンテナコイル１０２の巻き数が３巻きから５巻きに変化すると，アンテナコイル１０２で発生する誘導起電力が増加するために，集積回路１２４に流れる電流量も増加する。
【００３９】
図２は，図１に示した集積回路１２４の切換部１１２を操作した後の状態を示す説明図である。切換部１１２を操作して，切換器１１２ａ，１１２ｂがオフからオンに切り換わり，切換器１１２ｃ，１１２ｄがオンからオフに切り換わると，アンテナコイル１０２の巻き数が３巻きから５巻きに変化し，使用するコンデンサが第２のコンデンサ１０６のみから第１のコンデンサ１０４および第２のコンデンサ１０６に変わることから，集積回路１２４におけるインダクタンスおよびキャパシタンスも変化する。
【００４０】
アンテナコイル１０２が３巻きの時のインダクタンスをＬ３，アンテナコイル１０２が５巻きの時のインダクタンスをＬ５，第１のコンデンサ１０４のキャパシタンスをＣ１，第２のコンデンサ１０６のキャパシタンスをＣ２とする。切換器１１２ａ，１１２ｂがオンに，切換器１１２ｃ，１１２ｄがオフの状態の時に，アンテナコイル１０２の巻き数は３巻きであり，有効となっているコンデンサは第２のコンデンサ１０６であるから，共振周波数ｆ１は下記の数１のようになる。
【数１】
2007306240.tif 000003
そして，切換器１１２ａ，１１２ｂをオンからオフに，切換器１１２ｃ，１１２ｄをオフからオンに切り換えると，アンテナコイル１０２の巻き数は３巻きから５巻きに変化し，有効となるコンデンサは第１のコンデンサ１０４および第２のコンデンサ１０６に変化するから，共振周波数ｆ２は下記の数２のようになる。
【数２】
2007306240.tif 000004
このｆ１とｆ２が所定の周波数成分を含む電波に対して応答が行える所定の範囲内に収まるように，Ｌ３，Ｌ５，Ｃ１およびＣ２の値を調整する。
【００４１】
ｆ１とｆ２が所定の範囲内に収まるようにＬ３，Ｌ５，Ｃ１およびＣ２の値を調整することによって，切換部１１２を操作することによっても集積回路１２４における共振周波数は所定の範囲内に収まり，所定の周波数成分の信号のみを通過させることができる。また，集積回路１２４において，外部から所定の周波数の電波を受信した際に効率よく電圧を発生することができる。通過した信号は，集積回路１２４の後段に設けられた検波回路（図示せず）へ渡され，整流および平滑化される。
【００４２】
なお、切換部１１２の操作によって共振周波数を一定に保つようにしてもよい。すなわち、ｆ１とｆ２が同じ値になるようにＬ３，Ｌ５，Ｃ１およびＣ２の値を決めてもよい。切換部１１２の操作によって共振周波数を一定に保つことによって、外部から所定の周波数の電波を受信した際に効率よく電圧を発生することができる。
【００４３】
集積回路１２４に流れる電流量が増加することで，抵抗１０７で消費される電力量も増加する。そして，集積回路１２４に流れる電流量の増加によってアンテナコイル１０２で発生する磁界にも変化が生じる。また，インダクタンスとキャパシタンスが変化するため，集積回路１２４の全体としてのインピーダンスにも変化が生じる。このインピーダンスの変化を利用することで，リーダライタ端末のような電波を発する装置は，集積回路１２４が電波の受信に対して応答を行ったかどうかを判断することができる。従って，このような集積回路を，リーダライタ端末と非接触で無線通信を行う非接触型ＩＣカードや携帯電話のような情報処理端末に組み込むことで，電波を発信したリーダライタ端末に対する応答を改善することが可能となる。
【００４４】
なお，本実施形態においては第１のコンデンサ１０４と第２のコンデンサ１０６とを直列に接続し，有効なコンデンサの数を切り換えることによって，コンデンサ全体としてのキャパシタンスを変化させていたが，本発明はこれに限られず，例えば複数のコンデンサを並列に接続し，複数のコンデンサの中から有効なコンデンサを切換部の操作で切り換えることによって，コンデンサのキャパシタンスを変化させてもよい。
【００４５】
以上，図１および図２を用いて本発明の一実施形態に係る集積回路について説明した。次に，図３および図４を用いて，本発明の一実施形態に係る上記集積回路を用いた非接触型ＩＣカードの構成について説明する。
【００４６】
図３は，本発明の一実施形態に係る上記集積回路を用いた非接触型ＩＣカードについて説明する説明図である。以下，図３を用いて本発明の一実施形態に係る上記集積回路を用いた非接触型ＩＣカードの構成について説明する。
【００４７】
図３に示したように，本発明の一実施形態に係る非接触型ＩＣカード１００は，アンテナコイル１０２と，第１のコンデンサ１０４と，第２のコンデンサ１０６と，第１の抵抗１０８と，第２の抵抗１１０と，切換部１１２と，整流回路１１４と，電圧検知回路１１６と，復調回路１１８と，ディジタル回路１２０と，メモリ１２２と，を含んで構成される。また，リーダライタ１５０にはアンテナコイル１５２が接続されている。
【００４８】
非接触型ＩＣカード１００とリーダライタ１５０とは，アンテナコイル１０２およびアンテナコイル１５２を通して所定の周波数成分を含む電波の送受信を行う。アンテナコイル１０２は，リーダライタ１５０のアンテナコイル１５２から電波を受信すると，両端に交流電圧を発生する。アンテナコイル１０２には，両端の端子以外に，コイルの巻き数を変えられるようにコイルの途中に中間端子が備えられている。このようにアンテナコイル１０２の途中に中間端子を備えることで，アンテナコイル１０２のインダクタンスを複数段階変更することができる。本実施形態においては，コイルの巻き数を３巻きもしくは５巻きに可変することができる。なお，本発明の実施においては，コイルの巻き数はこれに限られない。
【００４９】
アンテナコイル１０２，第１のコンデンサ１０４および第２のコンデンサ１０６で，周波数共振回路１２５を構成する。周波数共振回路１２５は，特定の周波数帯域（共振周波数）の成分を通過させるためのものである。切換部１１２を操作することによって，周波数共振回路１２５のアンテナコイル１０２の巻き数および第１のコンデンサ１０４および第２のコンデンサ１０６からなるキャパシタンスを切り換えることができる。共振周波数は，アンテナコイル１０２のインダクタンスと，第１のコンデンサ１０４および第２のコンデンサ１０６のキャパシタンスとによって定められる。
【００５０】
切換部１１２は，複数のスイッチング素子を含んで構成されていてもよい。スイッチング素子としてＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；電界効果トランジスタ），例えばＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；金属酸化膜型電界効果トランジスタ）を用いてもよい。本実施形態においては，切換部１１２は切換器１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄを含んで構成されており，切換器１１２ａ，１１２ｂと，切換器１１２ｃ，１１２ｄとが連動するように接続されている。
【００５１】
リーダライタ１５０から送信される電波の周波数は，通信規格によって定められている。例えば，非接触ＩＣカードの通信規格の一つであるＩＳＯ１４４４３においては，リーダライタ１５０から送信される電波の周波数は１３．５６ＭＨｚに定められており，周波数共振回路１２５における共振周波数も１３．５６ＭＨｚとなるように，アンテナコイル１０２と第１のコンデンサ１０４および第２のコンデンサ１０６によるキャパシタンスとが調節されている。なお，本発明に係る周波数共振回路の共振周波数は，ＩＳＯ１４４４３で定められている１３．５６ＭＨｚに限られず，他の共振周波数であってもよい。
【００５２】
第１の抵抗１０８および第２の抵抗１１０は，電力消費部の一例であり，アンテナコイル１０２で発生した電流による電力を消費するためのものである。非接触型ＩＣカード１００は，第１の抵抗１０８および第２の抵抗１１０において電力を消費し，つまりアンテナコイル１０２に電流を流すことで，アンテナコイル１０２から磁界を発生させ，その発生した磁界によってリーダライタ１５０に対して返信を行う。
【００５３】
整流回路１１４は，アンテナコイル１０２で発生した交流電圧を直流電圧に変換するためのものである。整流回路１１４から出力される直流電圧は，非接触型ＩＣカード１００の内部に設けられた各部の動作のための電源電圧として使用してもよい。電圧検知回路１１６は，整流回路１１４で変換した直流電圧の電圧値を検知するためのものであり，所定の電圧値を超える電圧値が発生した場合に，ＩＣカード１００の動作を停止させる役割を有する。
【００５４】
復調回路１１８は，リーダライタ１５０から送信された電波に含まれている情報を分離するためのものである。分離された情報は，ディジタル回路１２０を介してメモリ１２２に蓄えられる。
【００５５】
以上，図３を用いて本発明の一実施形態にかかる非接触型ＩＣカードの構成について説明した。次に，図３から図６を用いて本発明の一実施形態にかかる無線通信方法および非接触型ＩＣカードの動作について説明する。
【００５６】
図６は，本発明の一実施形態にかかる無線通信方法について説明する説明図である。上述したように，本発明の一実施形態に係るＩＣカード１００は，リーダライタ１５０から所定の周波数の電波を受信すると（図６のステップＳ１１０），電磁誘導によってアンテナコイル１０２の両端に交流電圧が発生する。発生した交流電圧は，周波数共振回路１２５によって特定の周波数帯域の成分を通過させた後に，整流回路１１４で直流電圧に変換し，変換された直流電圧はＩＣカード１００の各ブロックの電源として供給してもよい。
【００５７】
また，リーダライタ１５０から受信する情報は，アンテナコイル１０２の両端に発生する交流電圧に重畳されている。従って，整流回路１１４で整流した後の直流電圧を復調回路１１８で復調して情報を分離し，ディジタル回路１２０を介してメモリ１２２に蓄えられる。
【００５８】
一方，非接触型ＩＣカード１００からリーダライタ１５０への情報の送信は以下のように行われる。非接触型ＩＣカード１００がリーダライタ１５０から所定の周波数の電波を受信すると，電磁誘導によってアンテナコイル１０２の両端に交流電圧が発生し，第１の抵抗１０８および第２の抵抗１１０によって電流が流れる。このアンテナコイル１０２を流れる電流によって，アンテナコイル１０２から磁界（反磁界ともいう）が発生する。
【００５９】
続いて，ディジタル回路１２０から切換部１１２を制御する信号を送出する。切換部１１２の操作によって，アンテナコイル１０２の巻き数と，コンデンサのキャパシタンスとを変化させる（図６のステップＳ１２０）。アンテナコイル１０２の巻き数と，コンデンサ全体のキャパシタンスを変化させるには，切換部１１２に含まれるそれぞれの切換器のオン・オフを切り換える。具体的には，図４に示したように，切換器１１２ａ，１１２ｂをオンからオフに切り換えて，切換器１１２ｃ，１１２ｄをオフからオンに切り換える。この切り換えによって，アンテナコイル１０２の巻き数は３巻きから５巻きに変化し，第１のコンデンサ１０４および第２のコンデンサ１０６からなるコンデンサ全体のキャパシタンスＣは，
【数３】
2007306240.tif 000005
に変化する。２つのコンデンサを直列に接続するため，２つのコンデンサ全体のキャパシタンスは，第２のコンデンサ１０６のキャパシタンスよりも低下する。
【００６０】
アンテナコイル１０２が３巻きの時のインダクタンスをＬ３，アンテナコイル１０２が５巻きの時のインダクタンスをＬ５，第１のコンデンサ１０４のキャパシタンスをＣ１，第２のコンデンサ１０６のキャパシタンスをＣ２とする。切換器１１２ａ，１１２ｂがオンに，切換器１１２ｃ，１１２ｄがオフの状態の時に，アンテナコイル１０２の巻き数は３巻きであり，有効となっているコンデンサは第２のコンデンサ１０６であるから，共振周波数ｆ１は下記の数４のようになる。
【数４】
2007306240.tif 000006
そして，切換器１１２ａ，１１２ｂをオンからオフに，切換器１１２ｃ，１１２ｄをオフからオンに切り換えると，アンテナコイル１０２の巻き数は３巻きから５巻きに変化し，有効となるコンデンサは第１のコンデンサ１０４および第２のコンデンサ１０６に変化するから，共振周波数ｆ２は下記の数５のようになる。
【数５】
2007306240.tif 000007
このｆ１とｆ２が所定の周波数成分を含む電波に対して応答が行える所定の範囲内に収まるように，Ｌ３，Ｌ５，Ｃ１およびＣ２の値を調整する。ｆ１とｆ２が所定の範囲内に収まるようにＬ３，Ｌ５，Ｃ１およびＣ２の値を調整することによって，切換部１１２を操作することによっても周波数共振回路１２５における共振周波数は所定の範囲内に収まる。そのため，切換部１１２の操作の前後でも変わらずに，所定の周波数の電波を受信した際に効率良く交流電圧を発生することができる。
【００６１】
なお、切換部１１２の操作によって共振周波数を一定に保つようにしてもよい。すなわち、ｆ１とｆ２が同じ値になるようにＬ３，Ｌ５，Ｃ１およびＣ２の値を決めてもよい。切換部１１２の操作によって共振周波数を一定に保つことによって、外部から所定の周波数の電波を受信した際に効率よく電圧を発生することができる。
【００６２】
アンテナコイル１０２の巻き数と，コンデンサ全体のキャパシタンスとを変化させると，アンテナコイル１０２は，アンテナコイル１０２に流れる電流によって外部に応答するための磁界を発生させる（図６のステップ１３０）。アンテナコイル１０２の巻き数が３巻きから５巻きに増加することで，アンテナコイル１０２のインダクタンスが増加する。アンテナコイル１０２のインダクタンスが増加することで，アンテナコイル１０２を流れる電流量が増加する。
【００６３】
アンテナコイル１０２を流れる電流量が増加すると，第１の抵抗１０８および第２の抵抗１１０による抵抗値は変化しないため，第１の抵抗１０８および第２の抵抗１１０で消費する電力も増加する。また，アンテナコイル１０２を流れる電流量が増加すると，電流量の増加に伴ってアンテナコイル１０２から発生する磁界（反磁界）も増加する。
【００６４】
リーダライタ１５０のアンテナコイル１５２は，アンテナコイル１０２から発生する反磁界を受け取ると，アンテナコイル１５２の両端にはその反磁界による電圧が発生する。その電圧は，非接触型ＩＣカード１００のアンテナコイル１０２の巻き数が３巻きから５巻きに変化すると，アンテナコイル１０２を流れる電流量が増加し，電流量の増加に伴ってアンテナコイル１０２から発生する磁界（反磁界）も増加するため，アンテナコイル１５２の両端に発生する電圧も増加する。
【００６５】
図５は，リーダライタと非接触型ＩＣカード間の距離と，リーダライタのアンテナ両端に発生する電圧との関係を示す説明図である。一般に，アンテナコイル同士が接近している場合には，リーダライタのアンテナ両端の電圧も低くなり，アンテナコイル同士が離れている場合には，リーダライタのアンテナ両端の電圧も高くなる。
【００６６】
そして，リーダライタ１５０のアンテナコイル１５２の両端に発生する電圧は，非接触型ＩＣカード１００のアンテナコイル１０２の巻き数に応じて変化する。つまり，アンテナコイル１０２の巻き数が増加することによってアンテナコイル１０２で発生する磁界（反磁界）が強まる。その磁界をリーダライタ１５０のアンテナコイル１５２が受け取ることで，アンテナコイル１５２を流れる電流の量が変化する。その変化をリーダライタ１５０で検知することで，非接触型ＩＣカード１００から返信があったものとみなすことができる。
【００６７】
図７に示したように，従来の負荷の有効化による応答においては，リーダライタ端末と非接触型ＩＣカード間の距離によっては，負荷の有効化による負荷変調を行っても，リーダライタのアンテナから見た非接触型ＩＣカードを含むインピーダンスの絶対値が変化せず，リーダライタのアンテナコイル両端に発生する電圧が変化しない問題が生じていた。そのため，非接触型ＩＣカードのアンテナコイルから応答のための磁界を発生させても，リーダライタ端末では非接触型ＩＣカードから返信があったものとみなすことができなかった。
【００６８】
しかし，本実施形態においては，図５に示したように，非接触型ＩＣカード１００のアンテナコイル１０２の巻き数を３巻きにした場合と，アンテナコイル１０２の巻き数を５巻きに変化させ，併せてキャパシタンスを変化させた場合では，リーダライタ１５０側のアンテナコイル１５２の両端に発生する電圧の電圧値にはっきりと変化が現れる。これは，アンテナコイル１０２の巻き数が増えることで，リーダライタ１５０が発した電波を受信した際の誘導起電力が高くなり，その結果，第１の抵抗１０８および第２の抵抗１１０で消費する電力が増加するためである。つまり，抵抗値を変化させずに，インダクタンスおよびキャパシタンスを変化させることで，リーダライタ端末のアンテナから見た非接触型ＩＣカード全体としてのインピーダンスの絶対値が，従来において変化していなかった距離においても変化し，リーダライタ端末では非接触型ＩＣカードから返信があったものとみなすことが可能となる。従って，従来の負荷の有効化を行った負荷変調による応答に比べ，非接触型ＩＣカードからの応答を改善することができる。
【００６９】
また，非接触型ＩＣカードの共振周波数の変化を所定の範囲内に収めているため，非接触型ＩＣカードの集積回路において，リーダライタ端末から所定の周波数の電波を受信した際に最も効率よく電圧を発生することができる。また，リーダライタ端末においては，同期検波を行って変化分のみを積分して取り出すことで，リーダライタ端末からの電波に埋められている変調信号を取り出すことができる。
【００７０】
なお，上述した無線通信方法は，非接触型ＩＣカード１００の内部に記憶されていて，所定の周波数の電波を受信する処理と，切換部１１２を操作してアンテナコイル１０２のインダクタンスおよびコンデンサ全体のキャパシタンスを切り換える処理と含むコンピュータプログラムによって実行されてもよい。
【００７１】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００７２】
例えば，上記実施形態においては，複数のコンデンサを直列に接続し，使用するコンデンサの数を変更することでコンデンサ全体としてキャパシタンスを複数段階の切り換えを可能にしていたが，複数のコンデンサを並列に接続し，切換部によって使用するコンデンサを変更することで，コンデンサ全体としてのキャパシタンスを複数段階切り換え可能にするようにしてもよい。
【００７３】
また，例えば，上記実施形態においては，アンテナコイルは両端の端子と中間端子を備え，両端の端子の一端と中間端子とを切り換えることでアンテナコイルの巻き数を変化させて，インダクタンスを変化させていたが，本発明はこれに限られず，インダクタンスが複数段階切り換え可能であれば，例えば中間端子を複数備え，中間端子と両端の端子とを切り換えることでアンテナコイルの巻き数を変化させてもよく，複数のアンテナコイルを設け，切換部の操作によって使用するアンテナコイルを切り換えることでインダクタンスを切り換えてもよい。
【００７４】
また，例えば，上記実施形態においては，アンテナコイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスを変更することができる集積回路を搭載した非接触型ＩＣカードについて説明したが，非接触型ＩＣカードの機能を有する情報処理端末，例えば携帯電話やＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ），ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）等にこの集積回路を搭載してもよい。また，非接触型ＩＣカードの内部には電源を設けずにリーダライタからの電波によって電源の供給を受けていたが，非接触型ＩＣカードの内部に電源を設けるようにしてもよい。
【００７５】
また，例えば，上記実施形態においては，非接触型ＩＣカード１００は切換部１１２の操作によっても第１の抵抗１０８および第２の抵抗１１０による抵抗値は変化していなかったが，本発明においてはこれに限られず，抵抗値が変化するように集積回路を構成してもよい。その際には，アンテナコイルのインダクタンスおよびコンデンサのキャパシタンスを変更することによって生じるリーダライタ側の電圧の増加を打ち消さないような抵抗値の変化であることが望ましい。また，その際には，切換部の操作の前後で抵抗値が変化するように集積回路を構成してもよく，切換部の操作とは独立して抵抗値が変化するように集積回路を構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は，集積回路，非接触型ＩＣカード，情報処理端末，無線通信方法およびコンピュータプログラムに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の一実施形態に係る集積回路について説明する説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る集積回路について説明する説明図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る非接触型ＩＣカードの構成について説明する説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る非接触型ＩＣカードの構成について説明する説明図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る非接触型ＩＣカードとリーダライタ間の距離とリーダライタのアンテナコイルに生じる電圧との関係について説明する説明図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る無線通信方法について説明する流れ図である。
【図７】従来の非接触型ＩＣカードとリーダライタ間の距離とリーダライタのアンテナコイルに生じる電圧との関係について説明する説明図である。
【符号の説明】
【００７８】
１００      非接触型ＩＣカード
１０２      アンテナコイル
１０４      第１のコンデンサ
１０６      第２のコンデンサ
１０７      抵抗
１０８      第１の抵抗
１１０      第２の抵抗
１１２      切換部
１２４      集積回路
１５０      リーダライタ
１５２      アンテナコイル
【図１】
2007306240.tif 000008
【図２】
2007306240.tif 000009
【図３】
2007306240.tif 000010
【図４】
2007306240.tif 000011
【図５】
2007306240.tif 000012
【図６】
2007306240.tif 000013
【図７】
2007306240.tif 000014