(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部装置との接触による送受信を行なう接触送受信部と、
外部装置との無線による送受信を行なう無線送受信部と、
前記接触送受信部または前記無線送受信部を介した前記外部装置とのアクセスによりデータ処理を行なうデータ処理部と、
前記接触送受信部を使用する接点モードと前記無線送受信部を使用する無線モードとを同無線送受信部の受信状態に応じて選択的に設定するモード設定手段と、
を具備し、
前記モード設定手段は、前記無線送受信部による動作用電源電圧の受信がないとき、前記接触送受信部を使用する接点モードに設定し、前記無線送受信部による動作用電源電圧の受信があるとき、前記無線送受信部を使用する無線モードに設定する手段であって、動作用電源電圧が前記データ処理部の動作を保証できる電圧レベルより低いときリセット状態とされ、動作用電源電圧が前記データ処理部の動作を保証できる電圧レベルより高くなったときリセット状態を解除するリセット信号が供給されてリセット状態が解除され、前記リセット状態を解除するリセット信号が供給されているときに、前記無線送受信部を使用する無線モードに設定するもので、前記リセット状態にする電圧とリセット状態を解除する電圧との間にはヒステリシス特性を有することを特徴とするＩＣカード。
【請求項２】
前記無線モードの設定時に前記無線送受信部と前記データ処理部との間に介在してデータの変復調および通信プロトコルの設定を行なうモデム部をさらに具備したことを特徴とする請求項１記載のＩＣカード。
【請求項３】
前記モデム部は、通信プロトコルの設定を前記データ処理部からの信号に応じて行なうことを特徴とする請求項２記載のＩＣカード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、携帯可能電子装置いわゆるＩＣカードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
カードに集積回路を組込んだ携帯可能電子装置いわゆるＩＣカードは、カードリーダライタと相互にデータ転送しながら各種データ処理を行なう。データ転送の方法として、機械的な接点を介して行なう接触式がある。
【０００３】
接触式の場合、カードリーダライタからの動作用電源電圧供給、ＧＮＤ接続、クロック信号供給、リセット信号供給、データ転送、さらにはカードリーダライタへのデータ転送の全てが接点を介して行なわれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
接触式のＩＣカードの場合、接点不良が起こり易い。
この不具合に対処するものとして、無線式（コンタクトレス）のＩＣカードが提案されている。これは、カードリーダライタとのデータ転送を無線で行なうとともに、カードリーダライタからの動作用電源電圧供給を同様に無線にて受けるもので、接点不良の心配がなく、実用的である。
【０００５】
しかしながら、ＩＣカードの全てが無線式になってしまうと、接触式のＩＣカードに対応していたカードリーダライタが使用できなくなり、汎用性が損なわれてしまう。
【０００６】
この発明は上記の事情を考慮したもので、その目的とするところは、外部装置に対してセットするだけで、使用者の操作を何ら要することなく、接触式および無線式のどちらでも外部装置の仕様に即座に合わせて使用可能な汎用性にすぐれたＩＣカードを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明（請求項１）のＩＣカードは、外部装置との接触による送受信を行なう接触送受信部と、外部装置との無線による送受信を行なう無線送受信部と、前記接触送受信部または前記無線送受信部を介した前記外部装置とのアクセスによりデータ処理を行なうデータ処理部と、前記接触送受信部を使用する接点モードと前記無線送受信部を使用する無線モードとを同無線送受信部の受信状態に応じて選択的に設定するモード設定手段を備え、前記モード設定手段は、前記無線送受信部による動作用電源電圧の受信がないとき、前記接触送受信部を使用する接点モードに設定し、前記無線送受信部による動作用電源電圧の受信があるとき、前記無線送受信部を使用する無線モードに設定する手段であって、動作用電源電圧が前記データ処理部の動作を保証できる電圧レベルより低いときリセット状態とされ、動作用電源電圧が前記データ処理部の動作を保証できる電圧レベルより高くなったときリセット状態を解除するリセット信号が供給されてリセット状態が解除され、前記リセット状態を解除するリセット信号が供給されているときに、前記無線送受信部を使用する無線モードに設定するもので、前記リセット状態にする電圧とリセット状態を解除する電圧との間にはヒステリシス特性を有する。
【００１１】
第２の発明（請求項２）のＩＣカードは、第１の発明において、さらに、無線モードの設定時に無線送受信部とデータ処理部との間に介在してデータの変復調および通信プロトコルの設定を行なうモデム部を備える。
【００１２】
第３の発明（請求項３）のＩＣカードは、第２の発明において、モデム部は、通信プロトコルの設定をデータ処理部からの信号に応じて行なう。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明する。
図２において、１はＩＣカード（カード本体）で、外部装置であるカードリーダライタ100 に対するセットおよびリセットが可能となっている。このＩＣカード１は、外部装置との接触による送受信を行なう接触送受信部として接触用接点部２を本体外周面に露出して備えるとともに、本体内にデータ処理部１０、インタフェイス回路２０、および無線送受信部３０を内蔵している。
【００１４】
データ処理部１０は、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、およびＥＥＰＲＯＭ１４からなり、インタフェイス回路２０および接触用接点部２を介したカードリーダライタ100 とのアクセスにより、または、インタフェイス回路２０および無線送受信部３０を介したカードリーダライタ100 とのアクセスにより、所定のデータ処理を行なう。
【００１５】
無線送受信部３０は、カードリーダライタ100 との無線による送受信を行なうもので、アンテナ（結合コイル）３１，３２、整流回路３３，３４、電圧調整回路３５、および波形成形回路３６，３７を備える。
【００１６】
一方のカードリーダライタ100 は、送受信用のアンテナ（結合コイル）101,  102 を備え、ＰＳＫ変調されたデータ信号の搬送波をＩＣカード１に対し送信することができる。
【００１７】
また、カードリーダライタ100 は、通信回線110 を介してホストコンピュータ120 と接続され、そのホストコンピュータ120 の制御を受けて動作する。すなわち、カードリーダライタ100 は、ＩＣカード１からデータ信号の搬送波を受信すると、そのデータ信号を復調し、それを通信回線110 を介してホストコンピュータ120 に送信する。ホストコンピュータ120 は、受信データに対して種々の処理を施す。また、ホストコンピュータ120 からの送信データは、通信回線110 を介してカードリーダライタ100 に送られる。カードリーダライタ100 は、受信データをＰＳＫ変調し、その搬送波をＩＣカード１に対し送信する。
【００１８】
カードリーダライタ100 とＩＣカード１との間のデータ等の送受信は、カードリーダライタ100 のアンテナ101,102 、あるいは、ＩＣカード１におけるアンテナ３１，３２のそれぞれにおける負荷の変動により生じる高周波の磁界の変動を受信側のアンテナで受けることにより成り立っている。
【００１９】
カードリーダライタ100 からＩＣカード１がデータ等を受信する場合、カードリーダライタ100 のアンテナ101,102 から、ＩＣカード１のアンテナ３１，３２に、それぞれ、搬送波として、位相が90度ずれた高周波の磁界が与えられる。その結果、アンテナ３１，３２のそれぞれに、電磁誘導により、位相が互いに90度ずれた交流の誘導電圧、誘導電流が発生する。
【００２０】
アンテナ３１，３２はそれぞれ整流回路３３，３４に接続されており、アンテナ３１，３２に生じる交流電圧が整流回路３３，３４で整流されて直流電圧となる。
【００２１】
この整流回路３３，３４の出力電圧は、電圧調整回路３５に入力され、ここで一定電圧に調整されて当該ＩＣカード１の動作用電源電圧ＶＤＤとなる。電圧調整回路３５を設けているのは、整流回路３３，３４の出力電圧がアンテナ３１，３２の磁気結合の状態により大きく変動した場合に、ＩＣカード１の内部回路を安定動作させることができなくなることに対処している。そのような不具合を防ぐために電圧調整回路３５を設け、一定の動作用電源電圧ＶＤＤを得るようにしている。
【００２２】
アンテナ３１での受信搬送波φ１ｘが整流回路３３で一定の出力電流として取出され、この出力電流が波形整形回路３６に入力されて、なまった波形がきれいに整形されたパルス状のクロック信号ＣＬＫ１となる。
【００２３】
結合コイル３２での受信搬送波φ２ｘが整流回路３４で一定の出力電流として取出され、この出力電流が波形整形回路３７に入力されて、なまった波形がきれいに整形されたパルス状のクロック信号ＣＬＫ２となる。尚、クロック信号ＣＬＫ１、ＣＬＫ２は互いに位相が90度ずれている。
【００２４】
電圧調整回路３５は、さらに、データ処理部１０のＣＰＵ１１及びインターフェイス回路２０をリセットしたり、そのリセット状態を解除するためのリセット信号を生成する。すなわち、リセット信号は、動作用電源電圧ＶＤＤがＩＣカード１の内部回路の動作が保証できる電圧レベル（動作保証電圧レベル）より低くなるとＣＰＵ１１及びインターフェイス回路２０をリセットせしめ、動作用電源電圧ＶＤＤがＩＣカード１の内部回路が動作可能となる電圧レベルより高くなったときＣＰＵ１１及びインターフェイス回路２０のリセット状態を解除せしめるためのもので、リセット点とリセット解除点との間にヒステリシス特性を持っている。
【００２５】
このような構成の無線送受信部３０から出力される動作用電源電圧ＶＤＤ、クロック信号ＣＬＫ１、クロック信号ＣＬＫ２、およびリセット信号がインタフェイス回路２０に供給されるとともに、無線送受信部３０とインタフェイス回路  ２０とがＧＮＤ接続される。また、インタフェイス回路２０から無線送受信部  ３０に変調済みの送信データが供給されるようになっており、それが整流回路  ３４を介しアンテナ３２から外部に送信される。
【００２６】
さらに、インタフェイス回路２０から出力される動作用電源電圧ＶＤＤ、クロック信号、およびリセット信号がデータ処理部１０に供給されるとともに、インタフェイス回路２０とデータ処理部１０とがＧＮＤ接続される。また、インタフェイス回路２０とデータ処理部１０との間でデータの送受信が行なわれる。
【００２７】
インタフェイス回路２０は、接触用接点部２を使用する接点モードと無線送受信部３０を使用する無線モードとをその無線送受信部３０の受信状態（動作用電源電圧ＶＤＤの受信状態）に応じて選択的に設定するモード設定部２１を備えるとともに、無線モードの設定時に無線送受信部３０とデータ処理部１０との間に介在して、データの変復調および通信プロトコル（全２重通信、半２重通信、通信速度等）の設定などを行なうモデム部２２を備える。
【００２８】
このインタフェイス回路２０の具体的な構成を図１に示す。
まず、モード設定部２１は、電源電圧切換回路４０、クロック信号切換回路  ５０、リセット信号切換回路６０、およびデータ切換回路７０を備える。
【００２９】
電源電圧切換回路４０は、スイッチング素子たとえばＮＰＮ型トランジスタ  ４１、平滑用コンデンサ４２、および上記電圧調整回路３５からのリセット信号（動作用電源電圧ＶＤＤのレベルに応答）が入力されるリセット回路４３を備え、動作用電源電圧ＶＤＤのレベルが所定値（動作保証電圧レベル）に満たない場合はリセット回路４３の出力電圧が低レベルとなってトランジスタ４１がオフし、これにより無線送受信部３０からデータ処理部１０への動作用電源電圧ＶＤＤの伝送を遮断し、動作用電源電圧ＶＤＤのレベルが所定値以上になるとリセット回路４３の出力電圧が高レベルとなってトランジスタ４１がオンし、これにより無線送受信部３０からデータ処理部１０への動作用電源電圧ＶＤＤの伝送を許容する。
【００３０】
電源電圧切換回路４０の出力端とデータ処理部１０とを結ぶラインには、接触用接点部２の電源電圧端子（ＶＤＤ）が接続される。
クロック信号切換回路５０は、モデム部２２からのクロック信号をデータ処理部１０に伝送するための３ステートバッファ５１、接触用接点部２のクロック信号端子（ＣＬＫ）に外部から入力されるクロック信号をデータ処理部１０に伝送するための３ステートバッファ５２からなり、上記電源電圧切換回路４０におけるリセット回路４３の出力電圧が低レベルのときはバッファ５１がオフしてバッファ５２がオンし、リセット回路４３の出力電圧が高レベルになるとバッファ  ５１がオンしてバッファ５２がオフする。
【００３１】
リセット信号切換回路６０は、モデム部２２からのリセット信号をデータ処理部１０に伝送するための３ステートバッファ６１、接触用接点部２のリセット信号端子（ＲＳＴ）に外部から入力されるリセット信号をデータ処理部１０に伝送するための３ステートバッファ６２からなり、リセット回路４３の出力電圧が低レベルのときはバッファ６１がオフしてバッファ６２がオンし、リセット回路  ４３の出力電圧が高レベルのときはバッファ６１がオンしてバッファ６２がオフする。
【００３２】
データ切換回路７０は、リセット回路４３の出力電圧、モデム部２２からの受信イネーブル信号、モデム部２２からの受信データの３つを入力（受信データのみ反転入力）とするアンド回路７１、このアンド回路７１の出力が抵抗７２を介してベース・エミッタ間に印加されるＮＰＮ型トランジスタ７３、このトランジスタ７３のコレクタ・エミッタ間に直流電圧Ｖｄｄを印加するための抵抗７４、トランジスタ７３のコレクタに接続されたプロトコル設定用の３ステートバッファ７５からなり、トランジスタ７３のコレクタ電圧を受信データとしてデータ処理部１０に供給するとともに、データ処理部１０からモデム部２２への送信データ供給路にバッファ７５の出力端を接続してそのバッファ７５をモデム部２２からのプロトコル設定信号に応じてオン，オフ制御する構成である。
【００３３】
すなわち、リセット回路４３の出力電圧が高レベル（動作用電源電圧ＶＤＤ受信）で、かつモデム部２２からの受信イネーブル信号が高レベル（受信許容）であれば、モデム部２２からの受信データに応じてアンド回路７１の出力がレベル変化し、そのレベル変化に応じてトランジスタ７３がオン，オフする。このオン，オフに基づくトランジスタ７３のコレクタ電圧の変化が受信データとしてデータ処理部１０に供給される。このとき、プロトコル設定信号が高レベル（全２重通信）であれば、バッファ７５がオフしてその出力端が高インピーダンスとなることから、データ処理部１０からの送信データがそのままモデム部２２に供給される。
【００３４】
トランジスタ７３のコレクタとデータ処理部１０との間の受信データ供給ラインには、接触用接点部２のデータ端子（ＤＡＴＡ）が接続される。さらに、バッファ７５の出力端とモデム部２２との間の送信データ供給ラインには、接触用接点部２のもう一つのデータ端子（ＤＡＴＡ）が接続される。
【００３５】
なお、トランジスタ７３のコレクタからデータ処理部１０に向かう受信データ供給ラインと、データ処理部１０からバッファ７５の出力端を介してモデム部  ２２に向かう送信データ供給ラインとの２系統のラインが用意されているが、これはデータ処理部１０が全２重通信を行なう場合の構成である。仮に、データ処理部１０が半２重通信を行なうものであれば、トランジスタ７３のコレクタとデータ処理部１０とを結ぶラインが受信データ供給ラインとしてだけでなく送信データ供給ラインとしても兼用される。
【００３６】
すなわち、半２重通信の場合は、プロトコル設定信号が低レベルに設定されてバッファ７５がオンし、データ処理部１０からの送信データがバッファ７５を通してモデム部２２に供給される。このとき、モデム部２２は、送信データを受けたことに応えて受信イネーブル信号により制御する。つまり、受信データ（状態）がない時、受信イネーブル信号を強制的に低レベルとし、アンド回路７１の出力を低レベルに維持する。これにより、トランジスタ７３がオフ状態に維持され、データ処理部１０からモデム部２２へのバッファ７５を通した送信データ供給が確実に行なわれる。この送信データの供給が終わると、モデム部２２は、受信データ出力端から受信データを出力する。この受信データの出力に応じてトランジスタ７３がオン，オフする。このオン，オフに基づくトランジスタ７３のコレクタ電圧の変化が受信データとしてデータ処理部１０に供給される。
【００３７】
一方、モデム部２２は、データの変復調や受信イネーブル信号の発生などを行なうデータ制御部８１を有するとともに、通信プロトコルの設定などを行なうプロトコル設定部８２を有する。
【００３８】
すなわち、データ制御部８１は、クロック信号ＣＬＫ１，ＣＬＫ２からデータを復調（抽出）してそれを受信データとして取込み、かつデータ処理部１０から供給される送信データを変調してそれを無線送受信部３０に向け出力するとともに、受信許容時に受信イネーブル信号を高レベルとする。
【００３９】
プロトコル設定部８２は、データ処理部１０から供給される送信データに含まれるＡＴＲ信号に基づき、通信プロトコルとして全２重通信または半２重通信の設定を行なう。全２重通信の設定時はプロトコル設定信号を高レベル、半２重通信の設定時はプロトコル設定信号を低レベルとする。
【００４０】
つぎに、上記の構成の作用を説明する。
ＩＣカード１がカードリーダライタ100 に対してセットされたとき、カードリーダライタ100 が無線仕様であれば、そのカードリーダライタ100 とＩＣカード１との間で無線通信が行なわれる。この無線通信には、カードリーダライタ100 からインタフェイス２０への動作用電源電圧ＶＤＤの供給が含まれる。
【００４１】
動作用電源電圧ＶＤＤのレベルが所定値以上であれば、インタフェイス回路  ２０におけるリセット回路４３の出力電圧が高レベルとなってトランジスタ４１がオンする。このトランジスタ４１のオンにより、動作用電源電圧ＶＤＤがデータ処理部１０へ伝送される。
【００４２】
また、リセット回路４３の高レベル出力（動作用電源電圧ＶＤＤ受信）により、クロック信号切換回路５０のバッファ５１がオン（バッファ５２はオフ）し、リセット信号切換回路６０のバッファ６１がオン（バッファ６２はオフ）し、さらにデータ切換回路７０が有効作動する。こうして、データ処理部１０がインタフェイス回路２０を介して無線送受信部３０に接続され、無線送受信部３０を使用する無線モードが設定される。すなわち、無線モードでは、無線送受信部３０を介してデータ処理部１０とカードリーダライタ100 とのアクセスが行なわれ、所定のデータ処理が実行される。
【００４３】
一方、ＩＣカード１がカードリーダライタ100 に対してセットされたとき、カードリーダライタ100 が接点仕様であれば、そのカードリーダライタ100 の接触用接点部に対しＩＣカード１の接触用接点部２が接触して導通する。この導通により、カードリーダライタ100 とインタフェイス回路２０との間で有線通信が行なわれる。この有線通信には、カードリーダライタ100 からインタフェイス２０への動作用電源電圧ＶＤＤの供給が含まれており、その動作用電源電圧ＶＤＤがそのままデータ処理部１０へ供給される。
【００４４】
この場合、無線による動作用電源電圧ＶＤＤの供給がないため、インタフェイス回路２０におけるリセット回路４３の出力電圧は低レベルを維持する。これにより、クロック信号切換回路５０のバッファ５２がオン（バッファ５１はオフ）し、リセット信号切換回路６０のバッファ６２がオン（バッファ６１はオフ）する。データ切換回路７０は、作動しない。こうして、データ処理部１０がインタフェイス回路２０を介して接触用接点部２に接続され、接触用接点部２を使用する接点モードが設定される。すなわち、接点モードでは、接触用接点部２を介してデータ処理部１０とカードリーダライタ100 とのアクセスが行なわれ、所定のデータ処理が実行される。
【００４５】
このように、ＩＣカード１をカードリーダライタ100 にセットするだけで、使用者の操作は何ら要することなく、ＩＣカード１を接触式および無線式のどちらでもカードリーダライタ100 の仕様に即座に合わせて使用することができる。ＩＣカード１の汎用性が向上する。
【００４６】
また、インタフェイス回路２０は、ＩＣカード１に搭載されるデータ処理部  １０が全２重通信を行なうものか半２重通信を行なうものかを自動的に判別して通信プロトコルを可変設定するので、各種ＩＣカードへの適応が可能であり、この点でも汎用性にすぐれたものとなる。
なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。
【００４７】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、外部装置との接触による送受信を行なう接触送受信部と、外部装置との無線による送受信を行なう無線送受信部と、この接触用接点部または無線送受信部を介した外部装置とのアクセスによりデータ処理を行なうデータ処理部と、接点部を使用する接点モードと無線送受信部を使用する無線モードとを同無線送受信部の受信状態に応じて選択的に設定するモード設定手段とを備えたので、外部装置に対してセットするだけで、使用者の操作を何ら要することなく、接触式および無線式のどちらでも外部装置の仕様に即座に合わせて使用可能な汎用性にすぐれたＩＣカードを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例におけるインタフェイス回路の具体的な構成を示すブロック図。
【図２】同実施例の構成および外部装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１…ＩＣカード
２…接触用接点部
１０…データ処理部
２０…インタフェイス回路
２１…モード設定部
２２…モデム部
３０…無線送受信部
４０…電源電圧切換回路
５０…クロック信号切換回路
６０…リセット信号切換回路
７０…データ切換回路
100 …カードリーダライタ（外部装置）
【図１】
0004031084.tif 000002
【図２】
0004031084.tif 000003