(57)【要約】【課題】外部からの電力供給に応じて非接触ＩＣカードの通信性能を向上すること。【解決手段】非接触ＩＣカード１は、アンテナ１０と、ＩＣチップ１００と、アンテナ１０に生じる起電力を用いて第１の電力を生成する電力生成部２０と、携帯型電源装置３に接続される接触端子Ｖｃｃと、外部装置２からアンテナ１０を介して信号を受信したか否かを検出する信号検出部４０と、第１の電力より高電圧の第２の電力が接触端子Ｖｃｃを介して供給されるか否かを検出する外部電源検出部６０と、ＩＣチップ１００を動作させるための電力を切り替える電源切替部ＳＷとを備える。信号検出部４０による信号の検出に応じて、外部電源検出部６０により第２の電力の供給の有無を検出し、第２の電力の供給が有る場合に、電源切替部ＳＷにより第２の電力をＩＣチップ１００に供給してＩＣチップ１００を動作させて、外部装置２と非接触通信する。【選択図】図２
2009295046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナと、
外部装置と前記アンテナを介して非接触通信するＩＣチップと、
前記外部装置から発せられる磁界により前記アンテナに発生した起電力を用いて、前記ＩＣチップを動作させるための第１の電力を生成する電力生成部と、
非接触ＩＣカードに着脱可能な携帯型電源装置に接続される接触端子と、
前記外部装置から前記アンテナを介して信号を受信したか否かを検出する信号検出部と、
前記第１の電力より高電圧の第２の電力が、前記携帯型電源装置から前記接触端子を介して供給されるか否かを検出する外部電源検出部と、
前記ＩＣチップを動作させるための電力を、前記第１の電力又は前記第２の電力に選択的に切り替える電源切替部と、
を備え、
前記信号検出部による前記信号の検出に応じて、前記外部電源検出部により前記第２の電力の供給の有無を検出し、前記第２の電力の供給が有る場合に、前記電源切替部により前記第２の電力を前記ＩＣチップに供給して、前記第２の電力により前記ＩＣチップを動作させて、前記外部装置と非接触通信する、非接触ＩＣカード。
【請求項２】
前記ＩＣチップは、前記外部電源装置からの前記第２の電力の供給の有無に応じて、非接触通信能力を切り替える、請求項１に記載の非接触ＩＣカード。
【請求項３】
前記外部装置から前記アンテナを介して受信された信号から、第１のクロック信号又は前記第１のクロック信号より高周波数の第２のクロック信号の少なくともいずれかを生成するクロック生成部をさらに備え、
前記ＩＣチップが備えるプロセッサは、前記第１の電力が供給されるときには、前記第１のクロック信号の周波数に対応する処理速度で動作し、前記第２の電力が供給されるときには、前記第２のクロック信号の周波数に対応する処理速度で動作する、請求項２に記載の非接触ＩＣカード。
【請求項４】
前記非接触ＩＣカードから前記外部装置への送信データを負荷変調する変調部をさらに備え、
前記変調部は、前記第１の電力が供給されるときには、前記送信データを第１の変調率で負荷変調し、前記第２の電力が供給されるときには、前記送信データを前記第１の変調率より大きい第２の変調率で負荷変調する、請求項２又は３に記載の非接触ＩＣカード。
【請求項５】
外部装置とアンテナを介して非接触通信するＩＣチップを備えた非接触ＩＣカードが、前記外部装置から前記アンテナを介して信号を受信したか否かを検出するステップと、
前記信号の検出に応じて、前記外部装置から発せられる磁界により前記アンテナに発生した起電力を用いて生成される第１の電力より高電圧の第２の電力が、前記非接触ＩＣカードに着脱可能な携帯型電源装置から接触端子を介して供給されるか否かを検出するステップと、
前記第２の電力が前記接触端子を介して供給される場合に、前記携帯型電源装置からの前記第２の電力を前記ＩＣチップに供給するステップと、
前記第２の電力により前記ＩＣチップを動作させて、前記外部装置と非接触通信するステップと、
を含む、通信方法。
【請求項６】
外部装置とアンテナを介して非接触通信するＩＣチップを備えた非接触ＩＣカードのプロセッサに、
前記外部装置から前記アンテナを介して信号を受信したか否かを検出するステップと、
前記信号の検出に応じて、前記外部装置から発せられる磁界により前記アンテナに発生した起電力を用いて生成される第１の電力より高電圧の第２の電力が、前記非接触ＩＣカードに着脱可能な携帯型電源装置から接触端子を介して供給されるか否かを検出するステップと、
前記第２の電力が前記接触端子を介して供給される場合に、前記携帯型電源装置からの前記第２の電力を前記ＩＣチップに供給するステップと、
前記第２の電力により前記ＩＣチップを動作させて、前記外部装置と非接触通信するステップと、
を実行させるためのプログラム。
【請求項７】
非接触ＩＣカードと、
前記非接触ＩＣカードと非接触通信する外部装置と、
前記非接触ＩＣカードに着脱可能な携帯型電源装置と、
からなり、
前記携帯型電源装置は、
前記非接触ＩＣカードを装着するための装着部と、
前記装着部に装着された前記非接触ＩＣカードに第２の電力を供給する電源と、
を備え、
前記非接触ＩＣカードは、
アンテナと、
前記外部装置と前記アンテナを介して非接触通信するＩＣチップと、
前記外部装置から発せられる磁界により前記アンテナに発生した起電力を用いて、前記ＩＣチップを動作させるための第１の電力を生成する電力生成部と、
前記非接触ＩＣカードに装着された前記携帯型電源装置に接続される接触端子と、
前記外部装置から前記アンテナを介して信号を受信したか否かを検出する信号検出部と、
前記第１の電力より高電圧の前記第２の電力が、前記携帯型電源装置から前記接触端子を介して供給されるか否かを検出する外部電源検出部と、
前記ＩＣチップを動作させるための電力を、前記第１の電力又は前記第２の電力に選択的に切り替える電源切替部と、
を備え、
前記非接触ＩＣカードは、前記信号検出部による前記信号の検出に応じて、前記外部電源検出部により前記第２の電力の供給の有無を検出し、前記第２の電力の供給が有る場合に、前記電源切替部により前記第２の電力を前記ＩＣチップに供給して、前記第２の電力により前記ＩＣチップを動作させて、前記外部装置と非接触通信する、通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触ＩＣカード、通信方法、プログラム及び通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コイルアンテナとＩＣチップとを内蔵した非接触ＩＣカードを用いたサービスが、日常社会において急速に普及している。この非接触ＩＣカードは、財布やＩＣカードホルダー等に入れたままの状態であっても、ホスト装置のリーダライタにかざすだけで、データ通信可能であるので、利便性が高い。このため、かかる非接触ＩＣカードを用いたＩＣカードシステムは、例えば、電子マネーシステム、交通機関の改札システム、入退室又はログイン用のセキュリティシステムなど、種々のサービスに適用されている。
【０００３】
ところで、ＩＣカードには、上記非接触ＩＣカードの他、接触端子を有する接触ＩＣカードがある。また、ユーザが携帯するＩＣカードの枚数を減らすため、接触ＩＣカードと非接触ＩＣカードの双方の機能を併せ持つ複合ＩＣカードが開発されている。例えば、特許文献１〜３に記載された複合ＩＣカードは、１チップ上に接触インターフェースと非接触インターフェースとを具備し、各インターフェースからの信号及び電源を切り替えるスイッチ回路を有している。
【０００４】
このうち、特許文献１の複合ＩＣカードは、通常時は非接触通信を行っており、接触端子に電源電圧が供給されたことを検知すると、スイッチ回路を切り替えて接触式の通信動作のみを許可するものである。また、これとは逆に、特許文献２の複合ＩＣカードは、非接触インターフェースにより十分なＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電力が生成されることを検出すると、接触式通信機能を瞬時に非接触式通信機能に切り替えるものである。また、特許文献３の複合ＩＣカードは、接触端子からの電力供給があるときには、当該電力を用いて動作する一方、接触端子からの電源供給がないときには、非接触インターフェースにより生成されるＲＦ電力で動作する。なお、特許文献４には、ＩＣカード機能を有する携帯電話において、携帯電話の内蔵電源を用いて、ロジック回路のＣＰＵを動作させることが開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３２２５４４号公報
【特許文献２】特許第３８３８９０１号公報
【特許文献３】特許第３５２８８９９号公報
【特許文献４】特開２００６−１２００２号公報
【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、上記特許文献１〜３に記載の複合ＩＣカードは、接触通信機能と非接触通信機能を二者択一的に切り替えるものであり、接触式リーダライタとの間でデータを接触式で通信することが前提となっている。これに対し、接触通信機能を有さない従来の非接触ＩＣカード（非接触通信専用のＩＣカード）では、接触式リーダライタから接触端子を介して外部電力を得ることができないので、カード内の電力が低く、不安定になる。
【０００７】
即ち、複合ＩＣカードではない従来の非接触ＩＣカードは、カード内にバッテリを搭載しておらず、非接触式リーダライタからアンテナを通じて供給されるＲＦ電力のみを用いて動作する。しかし、かかる非接触ＩＣカードに供給されるＲＦ電力は不安定であり、リーダライタからの距離が遠いと十分なＲＦ電力を得ることができない。
【０００８】
かかるＲＦ電力の制約により、非接触ＩＣカード内のプロセッサの処理速度と、非接触ＩＣカードの通信可能距離とは、トレードオフの関係にあった。つまり、プロセッサの処理速度を早くすると、その分だけ消費電力が増えるため、非接触ＩＣカードの通信可能距離が短くなってしまう。このため、プロセッサの処理速度は、通信可能距離との関係で決定されていた。よって、カードに供給されるＲＦ電力が不安定であると、通信距離を確保するためには、プロセッサの処理速度を抑制しなければならなかった。そのため、当該プロセッサが複雑な処理を行うと、多くの処理時間がかかってしまっていた。以上のように、非接触ＩＣカードの特性上、非接触ＩＣカード内に高性能のプロセッサを搭載しても、その能力を抑制せざるをえず、十分な通信性能を発揮できなかった。
【０００９】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、外部からの電力供給に応じて通信性能を向上することが可能な、新規かつ改良された非接触ＩＣカード、通信方法、プログラム及び通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、アンテナと、外部装置と前記アンテナを介して非接触通信するＩＣチップと、前記外部装置から発せられる磁界により前記アンテナに発生した起電力を用いて、前記ＩＣチップを動作させるための第１の電力を生成する電力生成部と、非接触ＩＣカードに着脱可能な携帯型電源装置に接続される接触端子と、前記外部装置から前記アンテナを介して信号を受信したか否かを検出する信号検出部と、前記第１の電力より高電圧の第２の電力が、前記携帯型電源装置から前記接触端子を介して供給されるか否かを検出する外部電源検出部と、前記ＩＣチップを動作させるための電力を、前記第１の電力又は前記第２の電力に選択的に切り替える電源切替部と、を備え、前記信号検出部による前記信号の検出に応じて、前記外部電源検出部により前記第２の電力の供給の有無を検出し、前記第２の電力の供給が有る場合に、前記電源切替部により前記第２の電力を前記ＩＣチップに供給して、前記第２の電力により前記ＩＣチップを動作させて、前記外部装置と非接触通信する、非接触ＩＣカードが提供される。
【００１１】
前記ＩＣチップは、前記外部電源装置からの前記第２の電力の供給の有無に応じて、非接触通信能力を切り替えるようにしてもよい。
【００１２】
前記外部装置から前記アンテナを介して受信された信号から、第１のクロック信号又は前記第１のクロック信号より高周波数の第２のクロック信号の少なくともいずれかを生成するクロック生成部をさらに備え、前記ＩＣチップが備えるプロセッサは、前記第１の電力が供給されるときには、前記第１のクロック信号の周波数に対応する処理速度で動作し、前記第２の電力が供給されるときには、前記第２のクロック信号の周波数に対応する処理速度で動作するようにしてもよい。
【００１３】
前記非接触ＩＣカードから前記外部装置への送信データを負荷変調する変調部をさらに備え、前記変調部は、前記第１の電力が供給されるときには、前記送信データを第１の変調率で負荷変調し、前記第２の電力が供給されるときには、前記送信データを前記第１の変調率より大きい第２の変調率で負荷変調する、ようにしてもよい。
【００１４】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、外部装置とアンテナを介して非接触通信するＩＣチップを備えた非接触ＩＣカードが、前記外部装置から前記アンテナを介して信号を受信したか否かを検出するステップと、前記信号の検出に応じて、前記外部装置から発せられる磁界により前記アンテナに発生した起電力を用いて生成される第１の電力より高電圧の第２の電力が、前記非接触ＩＣカードに着脱可能な携帯型電源装置から接触端子を介して供給されるか否かを検出するステップと、前記第２の電力が前記接触端子を介して供給される場合に、前記携帯型電源装置からの前記第２の電力を前記ＩＣチップに供給するステップと、前記第２の電力により前記ＩＣチップを動作させて、前記外部装置と非接触通信するステップと、を含む、通信方法が提供される。
【００１５】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、外部装置とアンテナを介して非接触通信するＩＣチップを備えた非接触ＩＣカードのプロセッサに、前記外部装置から前記アンテナを介して信号を受信したか否かを検出するステップと、前記信号の検出に応じて、前記外部装置から発せられる磁界により前記アンテナに発生した起電力を用いて生成される第１の電力より高電圧の第２の電力が、前記非接触ＩＣカードに着脱可能な携帯型電源装置から接触端子を介して供給されるか否かを検出するステップと、前記第２の電力が前記接触端子を介して供給される場合に、前記携帯型電源装置からの前記第２の電力を前記ＩＣチップに供給するステップと、前記第２の電力により前記ＩＣチップを動作させて、前記外部装置と非接触通信するステップと、を実行させるためのプログラムが提供される。
【００１６】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、非接触ＩＣカードと、前記非接触ＩＣカードと非接触通信する外部装置と、前記非接触ＩＣカードに着脱可能な携帯型電源装置と、からなり、前記携帯型電源装置は、前記非接触ＩＣカードを装着するための装着部と、前記装着部に装着された前記非接触ＩＣカードに第２の電力を供給する電源と、を備え、前記非接触ＩＣカードは、アンテナと、前記外部装置と前記アンテナを介して非接触通信するＩＣチップと、前記外部装置から発せられる磁界により前記アンテナに発生した起電力を用いて、前記ＩＣチップを動作させるための第１の電力を生成する電力生成部と、前記非接触ＩＣカードに装着された前記携帯型電源装置に接続される接触端子と、前記外部装置から前記アンテナを介して信号を受信したか否かを検出する信号検出部と、前記第１の電力より高電圧の前記第２の電力が、前記携帯型電源装置から前記接触端子を介して供給されるか否かを検出する外部電源検出部と、前記ＩＣチップを動作させるための電力を、前記第１の電力又は前記第２の電力に選択的に切り替える電源切替部と、を備え、前記非接触ＩＣカードは、前記信号検出部による前記信号の検出に応じて、前記外部電源検出部により前記第２の電力の供給の有無を検出し、前記第２の電力の供給が有る場合に、前記電源切替部により前記第２の電力を前記ＩＣチップに供給して、前記第２の電力により前記ＩＣチップを動作させて、前記外部装置と非接触通信する、通信システムが提供される。
【００１７】
上記構成により、外部装置からアンテナを介して供給される第１の電力を用いて動作可能な非接触ＩＣカードは、外部装置からアンテナを介して信号を受信したときには、外部電源装置から接触端子を介して第２の電力が供給されるか否かを検出し、第２の電力の供給が有る場合に、第２の電力をＩＣチップに供給して、第２の電力によりＩＣチップを動作させて外部装置と非接触通信する。これにより、第１の電力で動作する場合よりも、非接触ＩＣカードの通信性能を向上できる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように本発明によれば、外部からの電力供給に応じて通信性能を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
【００２０】
（第１の実施形態）
以下に、本発明の第１の実施形態にかかる非接触ＩＣカード、通信方法、プログラム及び通信システムについて説明する。なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．通信システムの全体構成  ：図１
２．非接触ＩＣカードの構成  ：図２、３
３．非接触通信方法          ：図４、５
４．効果
【００２１】
＜１．通信システムの全体構成：図１＞
まず、図１を参照して、本実施形態にかかる通信システムの全体構成について説明する。図１は、本実施形態にかかる通信システムの全体構成を示す模式図である。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態にかかる通信システムは、非接触ＩＣカード１（本発明の非接触ＩＣカードに相当する。）と、非接触式のリーダライタ２（本発明の外部装置に相当する。）と、携帯型バッテリアダプタ３（本発明の携帯型電源装置に相当する。）とからなる。
【００２３】
非接触ＩＣカード１は、ユーザ携帯可能なカードタイプのＩＣカードである。非接触ＩＣカード１は、薄型のカード外装内に、リーダライタ２と非接触通信するためのアンテナと、通信データを処理するＩＣチップとを備えており、リーダライタ２と非接触方式でデータを通信する機能を有する。また、非接触ＩＣカード１は、後述する携帯型バッテリアダプタ３の給電端子と物理的に接続するための接触端子７を備えている。
【００２４】
リーダライタ２は、非接触ＩＣカード１と非接触方式でデータを通信する非接触式のデータ読み書き装置である。このリーダライタ２は、各種サービスを提供するＩＣカードシステムのホスト装置（図示せず。）に内蔵若しくは外付けされる。ホスト装置は、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、携帯端末等のユーザ端末や、自動改札機、自動販売機、店舗のレジスター装置などである。
【００２５】
かかる非接触ＩＣカード１とリーダライタ２との間の非接触通信は、例えば、１３．５６ＭＨｚの搬送波を利用し、２１２ｋｂｐｓの通信速度で行われ、副搬送波を使用しない「対称通信」である。また、例えば、変調方式としてはＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）変調方式、符号化方式としてはマンチェスター符号化方式を使用できる。
【００２６】
かかる非接触通信により、非接触ＩＣカード１をリーダライタ２にかざして、リーダライタ２が発する電磁波の有効範囲内（リーダライタ２の通信範囲内）に非接触ＩＣカード１を位置づけるだけで、非接触ＩＣカード１内のデータを読み書きすることができる。よって、非接触ＩＣカード１は、リーダライタ２に対して抜き差しする必要がないため使い易く、迅速にデータを送受信できるという利便性を有する。さらに、非接触ＩＣカード１は、改造・変造しにくいため安全性が高く、データを書き換えることでカード自体を何度も再利用可能であるといった利便性も有する。
【００２７】
かかる利便性により、非接触ＩＣカード１は、各種のサービスを提供するＩＣカードシステムに適用されている。例えば、非接触ＩＣカード１は、電子マネーシステム、交通機関の改札システム、高速道路の料金徴収システム、電子決済システム、建造物への入館・入室用やＰＣへのログイン用のセキュリティシステムなどに適用される。また、１枚の非接触ＩＣカード１でこれら複数の機能を併せ持ったマルチアプリケーションタイプのカードも開発されており、非接触ＩＣカード１の種類は多様化している。
【００２８】
非接触ＩＣカード１は、一般的には、バッテリ等の電源を内蔵しておらず、リーダライタ２からアンテナを介して供給される第１の電力（ＲＦ電力）を用いて動作する。ＲＦ電力は、リーダライタ２から発信される電磁波により、非接触ＩＣカード１のコイルアンテナに発生した誘導起電力により生成される電力である。ＲＦ電力を利用すれば、非接触ＩＣカード１内にバッテリを設ける必要が無く、非接触ＩＣカード１を小型化及び廉価にできるという利点がある。
【００２９】
しかし、上述したように、非接触ＩＣカード１で得られるＲＦ電力は、非接触ＩＣカード１とリーダライタ２との距離に応じて変動するため、供給が不安定である。例えば、ユーザが、非接触ＩＣカード１をリーダライタ２から遠い位置にかざした場合には、非接触ＩＣカード１は、十分なＲＦ電力が得られないので、好適にデータ通信することができない。また、非接触ＩＣカード１のＩＣチップに設けられたプロセッサの処理速度は、非接触ＩＣカード１の通信可能距離とトレードオフの関係にあるので、得られるＲＦ電力の電圧が低いと、当該プロセッサを高速動作させることができない。
【００３０】
そこで本実施形態では、図１に示すように非接触ＩＣカード１に着脱可能な携帯型バッテリアダプタ３を用いる。この携帯型バッテリアダプタ３を非接触ＩＣカード１に装着して、携帯型バッテリアダプタ３から非接触ＩＣカード１に接触方式で電力を供給する。これにより、携帯型バッテリアダプタ３から非接触ＩＣカード１に、ＲＦ電力（第１の電力）より高電圧の外部電力（第２の電力）を安定供給して、非接触ＩＣカード１の性能を向上させることができる。
【００３１】
携帯型バッテリアダプタ３は、非接触ＩＣカード１に着脱可能に装着される外部電源装置の一例であり、ユーザが携帯可能な大きさの携帯型バッテリボックスである。携帯の容易性を考慮すると、携帯型バッテリアダプタ３は、非接触ＩＣカード１を装着可能でありつつ、極力薄くて小型である方が好ましい。
【００３２】
携帯型バッテリアダプタ３は、例えば、箱形の筐体４と、非接触ＩＣカード１を装着するためのスロット５と、筐体４内に設置されるバッテリ６と、スロット５内に設置されてバッテリ６に接続された給電端子（図示せず。）を備える。スロット５は、非接触ＩＣカード１を装着するための装着部に相当し、バッテリ６は、非接触ＩＣカード１に第２の電力を供給するための電源に相当する。
【００３３】
携帯型バッテリアダプタ３のスロット５には、非接触ＩＣカード１が装着される。このとき、非接触ＩＣカード１の接触端子７が、上記スロット５内の給電端子と接続するに足る状態まで、非接触ＩＣカード１を挿入できればよい。例えば、非接触ＩＣカード１の全体を携帯型バッテリアダプタ３内に挿入するのではなく、図１に示すように、非接触ＩＣカード１の接触端子７側の一部のみを、携帯型バッテリアダプタ３のスロット５に部分的に挿入するようにしてもよい。これにより、非接触ＩＣカード１を携帯型バッテリアダプタ３に装着した状態で、非接触ＩＣカード１の他側は、携帯型バッテリアダプタ３の外部に露出する。これにより、非接触式のリーダライタ２が発した電磁波が、携帯型バッテリアダプタ３により遮られることなく、露出した非接触ＩＣカード１内のアンテナに十分に交錯するようになるので、安定した通信を維持できる。
【００３４】
なお、携帯型バッテリアダプタ３内に非接触ＩＣカード１全体を収容するような装着構造でもよい。しかし、この場合には、携帯型バッテリアダプタ３の筐体４等に使用される金属等により、リーダライタ２からの電磁波が遮蔽されないように構成することが好ましい。
【００３５】
かかる構成の携帯型バッテリアダプタ３に非接触ＩＣカード１を装着することで、スロット５内の給電端子と、非接触ＩＣカード１の接触端子７とが物理的に接続される。これにより、携帯型バッテリアダプタ３のバッテリ６の電力を、当該給電端子及び接触端子７を通じて、非接触ＩＣカード１に供給できるようになる。バッテリ６は、例えば、任意の乾電池、充電池などで構成され、バッテリ６の供給する電力は、非接触ＩＣカード１がリーダライタ２からアンテナを介して取得できるＲＦ電力よりも高電圧である。
【００３６】
このようにして、携帯型バッテリアダプタ３から非接触ＩＣカード１に外部電力を供給することで、非接触ＩＣカード１のＩＣチップに高電圧の電力を安定供給できる。従って、携帯型バッテリアダプタ３を非接触ＩＣカード１に装着することで、非接触ＩＣカード１の性能を向上させて、リーダライタ２と高性能で非接触通信することができる。例えば、非接触ＩＣカード１の具備するプロセッサの処理速度を上げて、非接触通信時間を短縮したり、非接触ＩＣカード１の通信性能を上げて、通信可能範囲を広げたりすることができる。一方、非接触ＩＣカード１に携帯型バッテリアダプタ３を装着していないときであっても、非接触ＩＣカード１は、通常通り、リーダライタ２からのＲＦ電力を用いて、非接触通信可能である。
【００３７】
＜２．非接触ＩＣカードの構成：図２、３＞
次に、図２を参照して、本実施形態にかかる非接触ＩＣカード１の構成について説明する。図２は、本実施形態にかかる非接触ＩＣカード１の構成を示すブロック図である。
【００３８】
図２に示すように、非接触ＩＣカード１は、リーダライタ２と非接触通信するためのアンテナ１０と、アンテナ１０を用いてリーダライタ２と非接触通信するＩＣチップ１００とを備える。ＩＣチップ１００は、整流平滑回路２０と、ＲＦ処理部３０と、ＲＦ検出回路４０と、ＩＣカードロジック部５０と、外部電源検出回路６０と、スイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ２と、接触端子（Ｖｃｃ端子、ＧＮＤ端子）とを備える。このうち、アンテナ１０、整流平滑回路２０、ＲＦ処理部３０及びＲＦ検出回路４０は、非接触式リーダライタ２と非接触通信するための非接触インターフェースを構成する。
【００３９】
なお、整流平滑回路２０は、本発明の電力生成部に相当する。ＲＦ処理部３０及びＩＣカードロジック部５０は、非接触通信機能を司る非接触ＩＣカード機能部に相当する。ＲＦ検出回路４０は、本発明の信号検出部に相当する。外部電源検出回路６０は、本発明の外部電源検出部に相当する。スイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ２は、本発明の電源切替部に相当する。Ｖｃｃ端子は、本発明の接触端子に相当する。
【００４０】
上記のように非接触ＩＣカード１は、接触端子付きの非接触ＩＣカードであり、上記携帯型バッテリアダプタ３と物理的に接続するための接触端子（Ｖｃｃ端子：図１の接触端子７に対応する。）を備えている。以下に、非接触ＩＣカード１の各部について説明する。
【００４１】
アンテナ１０は、例えば、非接触ＩＣカード１の外縁に沿って設けられるコイルアンテナで構成される。アンテナ１０は、整流平滑回路２０、ＲＦ処理部３０、ＲＦ検出回路４０に接続されている。
【００４２】
整流平滑回路２０は、アンテナ１０で受信した信号を整流する整流回路と、整流回路の出力電力を平滑して、カード１内で用いるＲＦ電力を生成する平滑回路とを備える。整流平滑回路２０は、リーダライタ２が発信した搬送波のＲＦ動作磁界によりアンテナ１０に発生した誘導起電力から、ＩＣチップ１００を動作させるための電力（ＲＦ電力）を生成する。
【００４３】
アンテナ１０の一端は、ＲＦ処理部３０とＲＦ検出回路４０に接続されている。ＲＦ処理部３０は、非接触ＩＣカード１とリーダライタ２間で非接触通信する通信部として機能する。ＲＦ処理部３０は、リーダライタ２からアンテナ１０を介して受信された信号や、アンテナ１０からリーダライタ２に送信する信号を処理する。かかるＲＦ処理部３０は、変復調回路３１と、データクロック分離回路３２と、クロック生成回路３３とを備える。
【００４４】
変復調回路３１は、リーダライタ２からアンテナ１０を介して受信した信号を所定の変調方式（例えばＡＳＫ）で負荷復調する復調回路と、アンテナ１０を介してリーダライタ２に送信するデータを所定の変調方式で変調する変調回路とを備える。復調回路は、アンテナ１０で受信した信号を復調して得られた受信データをＩＣカードロジック部５０のデータ入出力端子５５（Ｄ  Ｉ／Ｏ）に出力する。変調回路は、データ入出力端子５５から入力された送信データを負荷変調して、アンテナ１０を介してリーダライタ２に送信する。なお、負荷変調は、非接触ＩＣカード１側で負荷となる抵抗または容量をオン／オフして反磁界を発生させることで、送信データを変調することをいう。
【００４５】
なお、当該変復調回路３１は、リーダライタ２への送信データを負荷変調するときの変調率（「変調度：Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｉｎｄｅｘ」ともいう。）を、低変調率（第１の変調率）と高変調率（第２の変調率）に可変であるが、詳細は後述する。アンテナ１０での受信信号から得られるＲＦ電力の大きさは、負荷変調の変調率に依存しており、変調率が低いほど、得られるＲＦ電力が大きくなる。なお、変復調回路３１で使用する変調率は、低変調率（第１の変調率）にデフォルト設定されている。
【００４６】
データクロック分離回路３２は、リーダライタ２からアンテナ１０を介して受信した信号から、データクロックを分離する。当該信号は、例えば、マンチェスター符号化された信号であり、リーダライタ２から送信されたデータと、そのデータを抽出するためのデータクロックとが含まれている。データクロック分離回路３２は、分離したデータクロックをＩＣカードロジック部５０のデータクロック端子５６（Ｄ  ＣＬＫ）に出力する。
【００４７】
クロック生成回路３３は、リーダライタ２からアンテナ１０を介して受信した信号から、ＩＣカードロジック部５０を動作させるためのクロックを生成する。クロック生成回路３３は、当該信号を伝送する搬送波（例えば１３．５６ＭＨｚ）を分周して、周波数が異なる２つの周波数のクロック信号（即ち、第１のクロック信号ＣＬＫ１及び第２のクロック信号ＣＬＫ２）を生成する。第１のクロック信号ＣＬＫ１（以下「クロック信号ＣＬＫ１」という。）は、アンテナ１０からのＲＦ電力の供給時に、ＣＰＵ５１を低速動作させるための低周波数のクロック信号である。一方、第２のクロック信号ＣＬＫ２（以下「クロック信号ＣＬＫ２」という。）は、携帯型バッテリアダプタ３からの外部電力の供給時に、ＣＰＵ５１を高速動作させるための高周波数のクロック信号である。
【００４８】
ＲＦ検出回路４０は、リーダライタ２からアンテナ１０を介して、所定の電圧レベル以上の信号を受信しているか否かを検出する。例えば、ＲＦ検出回路４０は、アンテナ１０より受信された信号の搬送波のレベルを検出し、所定レベル以上の信号電圧を検出すると、スイッチ回路ＳＷ１をオンにする。一方、アンテナ１０で受信した信号電圧が所定レベル未満であれば、ＲＦ検出回路４０は、ＳＷ１をオフのままにする。
【００４９】
ＩＣカードロジック部５０は、プロセッサとメモリ等から構成され、ＩＣカード１を用いて提供されるサービスのデータを管理する機能を有する。ＩＣカードロジック部５０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）５１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）５２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）５３と、不揮発性メモリ５４と、各種の端子５５〜５８とを備える。
【００５０】
ＣＰＵ５１は、所定のプログラムに従って動作するプロセッサであり、ＩＣチップ１００内の各部を制御する制御部や演算処理部として機能する。このＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５１又は不揮発性メモリ５４等に記憶されたプログラムに従って、ＲＡＭ５３を使用しながら、各種の処理を実行する。ＲＡＭ５３は、ＣＰＵ５１が使用するプログラムや、その実行において適宜変化するパラメーター、リーダライタ２と送受信されるデータ等を一時記憶する。なお、ＣＰＵ５１が実行するプログラムは、任意の記憶媒体又は通信媒体を介して非接触ＩＣカードに提供される。
【００５１】
また、ＣＰＵ５１は、外部電源検出回路６０による検出結果に応じて、上記クロック生成回路３３で生成されたクロック信号ＣＬＫ１又はＣＬＫ２に基づいて、所定のクロック周波数で動作する。なお、ＣＰＵ５１の動作するクロック周波数は、第１のクロック信号ＣＬＫ１に基づく低クロック周波数にデフォルト設定されている。また、ＣＰＵ５１は、外部電源検出回路６０の検出結果に応じて、変復調回路３１における送信データの負荷変調の変調率を制御することもできる。これらの詳細については後述する。
【００５２】
不揮発性メモリ５４は、各種のデータを記憶する記憶部として機能し、例えばフラッシュメモリで構成される。不揮発性メモリ５４は、非接触通信を利用した各種のサービスで用いられるサービスデータや、その管理情報など、各種のデータを保持する。
【００５３】
データ入出力端子５５（Ｄ  Ｉ／Ｏ）には、変復調回路３１から受信データが入力される。また、当該データ入出力端子５５は、ＣＰＵ５１からの送信データを変復調回路３１に出力する。データクロック端子５６（ＤＣＬＫ）には、データクロック分離回路３２からデータクロックが入力される。データ入力端子５７（ＤＩ）には、外部電源検出回路６０からの検出信号ＳＥＬが入力される。リセット端子５８（ＲＳＴ）には、ＲＦ検出回路４０による信号検出時（非接触通信開始時）に、当該ＲＦ検出回路４０からリセット信号が入力される。
【００５４】
外部電源検出回路６０は、上記携帯型バッテリアダプタ３からＶｃｃ端子を介して、外部電力が供給されるか否かを検出する機能を有する。外部電源検出回路６０は、Ｖｃｃ端子に印可される電圧をチェックして、Ｖｃｃ端子に印可される電圧が所定電圧以上である場合、外部電力の供給が有ると判定する。この場合、外部電源検出回路６０は、スイッチ回路ＳＷ２の電力供給パスを、整流平滑回路２０側からＶｃｃ端子側に切り替えるとともに、外部電力の供給が有ることを表す検出信号ＳＥＬをＩＣカードロジック部５０及びＲＦ処理部３０に出力する。一方、Ｖｃｃ端子に印可される電圧が所定電圧未満である場合、外部電源検出回路６０は、外部電力の供給が無いと判定し、スイッチ回路ＳＷ２の電力供給パスを、予め設定されている整流平滑回路２０側に維持するとともに、上記検出信号ＳＥＬを出力しない。なお、上記所定電圧は、ＣＰＵ５１で要求される電圧値であり、例えば３Ｖである。
【００５５】
スイッチ回路ＳＷ１は、Ｖｃｃ端子と外部電源検出回路６０とを接続するライン上に設けられている。スイッチ回路ＳＷ１は、ＲＦ検出回路４０からの指示に基づいてオン／オフして、Ｖｃｃ端子から外部電源検出回路６０への外部電力の供給をオン／オフする。ＲＦ検出回路４０による信号検出時には、スイッチ回路ＳＷ１はオンとなり、Ｖｃｃ端子からの外部電力を外部電源検出回路６０に供給する。
【００５６】
スイッチ回路ＳＷ２は、ＩＣカードロジック部５０及びＲＦ処理部３０（非接触ＩＣカード機能部）に供給する電力を、上記ＲＦ電力（第１の電力）又は外部電力（第２の電力）に選択的に切り替える機能を有する。スイッチ回路ＳＷ２は、一側がＶｃｃ端子及び整流平滑回路２０に接続され、他側がＩＣカードロジック部５０及びＲＦ処理部３０に接続されている。このスイッチ回路ＳＷ２は、初期状態で、整流平滑回路２０をＩＣカードロジック部５０及びＲＦ処理部３０と接続するように設定されている。
【００５７】
かかるスイッチ回路ＳＷ２は、外部電源検出回路６０からの指示に基づいて、電力供給パスを切り替える。外部電源検出回路６０により外部電力が検出された時には、スイッチ回路ＳＷ２は、電力供給パスを、デフォルト設定された整流平滑回路２０側から、Ｖｃｃ端子側に切り替える。これにより、Ｖｃｃ端子からの外部電力が、スイッチ回路ＳＷ２を介して、ＩＣカードロジック部５０及びＲＦ処理部３０のＶｐ端子に供給されるようになる。一方、外部電源検出回路６０により外部電力が検出されない時には、スイッチ回路ＳＷ２は、電力供給パスの切り替え動作を行わず、電力供給パスを、デフォルト設定された整流平滑回路２０側に維持する。これにより、整流平滑回路２０で生成されたＲＦ電力が、ＩＣカードロジック部５０及びＲＦ処理部３０のＶｐ端子に供給される。
【００５８】
次に、上記図２に示した構成の非接触ＩＣカード１の動作について説明する。
【００５９】
非接触ＩＣカード１をリーダライタ２にかざすと、非接触ＩＣカード１のアンテナ１０は、リーダライタ２から送信された信号（電磁波）を受信する。この結果、リーダライタ２からの磁界によりアンテナ１０に誘導起電力が発生し、その起電力に応じた交流信号が、整流平滑回路２０、変復調回路３１、データクロック分離回路３２、クロック生成回路３３及びＲＦ検出回路４０に出力される。
【００６０】
整流平滑回路２０は、上記アンテナ１０の起電力を受け、それにより生じた交流信号を整流して平滑することで、直流電圧のＲＦ電力を生成し、このＲＦ電力をＩＣチップ１００の動作電力としてスイッチ回路ＳＷ２に送る。
【００６１】
また、ＲＦ検出回路４０は、上記アンテナ１０よる信号受信に応じて、所定レベル以上の信号電圧を検出すると、スイッチ回路ＳＷ１をオンにし、Ｖｃｃ端子と外部電源検出回路６０とを接続する。また、ＲＦ検出回路４０は、上記信号電圧を検出すると、ＩＣカードロジック部５０のリセット端子５８にリセット指示を入力し、ＣＰＵ５１を初期状態にリセット（初期化）する。
【００６２】
スイッチ回路ＳＷ１がオンされると、外部電源検出回路６０は、Ｖｃｃ端子からスイッチ回路ＳＷ１を介して入力された外部電力の電圧レベルが所定電圧以上であるか否かを検出する。この結果、所定電圧以上である場合には、外部電源検出回路６０は、ＩＣカードロジック部５０のデータ入力端子５７と、ＲＦ処理部３０の変復調回路３１に検出信号ＳＥＬを送る。さらに、外部電源検出回路６０は、スイッチ回路ＳＷ２を動作させて電力供給パスをＶｃｃ端子側に切り替えて、Ｖｃｃ端子からの外部電力を、ＩＣカードロジック部５０とＲＦ処理部３０のＶｐ端子に供給する。この結果、ＩＣチップ１００のＩＣカードロジック部５０とＲＦ処理部３０は、高電圧の外部電力を用いて動作するようになる。
【００６３】
一方、非接触ＩＣカード１に携帯型バッテリアダプタ３が装着されていない場合には、Ｖｃｃ端子の電圧はゼロとなる。この場合、ＲＦ検出回路４０によりＳＷ１がオンされて、外部電源検出回路６０とＶｃｃ端子が接続されたとしても、Ｖｃｃ端子の電圧がゼロであるので、外部電源検出回路６０は、ＳＷ２を動作させず、電力供給パスは、整流平滑回路２０側のままとなる。この結果、整流平滑回路２０からのＲＦ電力が、ＩＣカードロジック部５０とＲＦ処理部３０に供給されるので、これらは低電圧のＲＦ電力を用いて動作するようになる。
【００６４】
上記のようにして、外部電力又はＲＦ電力がＩＣチップ１００に供給されると、当該電力を用いてＩＣカードロジック部５０とＲＦ処理部３０が動作して、アンテナ１０を介してリーダライタ２と非接触通信する。
【００６５】
具体的には、非接触ＩＣカード１がリーダライタ２からデータを受信する場合、ＲＦ処理部３０の変復調回路３１は、アンテナ１０により受信した信号を復調してデータを抽出し、データ入出力端子５５に出力する。また、データクロック分離回路３２は、アンテナ１０による受信信号に含まれるデータクロックを分離して、データクロック端子５６に出力する。さらに、クロック生成回路３３は、アンテナ１０による受信信号の搬送波を分周することで、低周波数のクロック信号ＣＬＫ１と、高周波数のクロック信号ＣＬＫ２を生成して、ＣＰＵ５１に出力する。
【００６６】
さらに、ＩＣカードロジック部５０においては、ＣＰＵ５１は、クロック生成回路３３から入力されたクロック信号（クロック信号ＣＬＫ１又はクロック信号ＣＬＫ２）に基づいて動作して、各種の処理を行う。例えば、ＣＰＵ５１は、データクロック端子５６に入力されたデータクロックのタイミングで、データ入出力端子５５から入力されたデータを抽出して、リーダライタ２から送信されたオリジナルのデータ又はコマンドを得る。そして、ＣＰＵ５１は、当該データを不揮発性メモリ５４に保存したり、当該コマンドに基づいて所定の処理を行ったりする。
【００６７】
このとき、ＣＰＵ５１は、上記外部電源検出回路６０から検出信号ＳＥＬを受けていないとき（即ち、ＲＦ電力の供給時）には、低周波数のクロック信号ＣＬＫ１を用いて、低い処理速度で動作する。一方、上記外部電源検出回路６０から検出信号ＳＥＬを受けているとき（即ち、外部電力の供給時）には、ＣＰＵ５１は、高周波数のクロック信号ＣＬＫ２を用いて、高処理速度で動作する。
【００６８】
また、非接触ＩＣカード１からリーダライタ２にデータを送信する場合、ＣＰＵ５１は、例えばマンチェスター符号化方式により、データクロックのタイミングで送信対象のデジタルデータを符号化して、データ入出力端子５５から変復調回路３１に出力する。変復調回路３１は、ＣＰＵ５１のデータ入出力端子５５からデータが入力されたときは、アンテナ１０による受信信号からのデータ抽出に優先して、当該入力されたデータを負荷変調し、その変調した信号を、アンテナ１０を介してリーダライタ２に送信する。
【００６９】
このとき、変復調回路３１は、上記外部電源検出回路６０から検出信号ＳＥＬを受けていないとき（即ち、ＲＦ電力の供給時）には、通常の非接触通信で用いる第１の変調率でデータを負荷変調する。一方、上記外部電源検出回路６０から検出信号ＳＥＬを受けているとき（即ち、外部電力の供給時）には、変復調回路３１は、第１の変調率よりも大きい第２の変調率でデータを負荷変調する。
【００７０】
以上のように、本実施形態にかかる非接触ＩＣカード１のＩＣチップ１００は、アンテナ１０から供給されるＲＦ電力、又は、Ｖｃｃ端子から供給される外部電力を用いて動作して、非接触通信を行う。このとき、ＩＣチップ１００は、ＩＣチップ１００を動作させるための電力が、ＲＦ電力であるか外部電力であるかによって、ＣＰＵ５１の処理速度及び変復調回路３１の負荷変調の変調率を切り替える。
【００７１】
即ち、非接触ＩＣカード１にＶｃｃ端子から外部電力の供給が無い場合は、ＩＣチップ１００は、アンテナ１０で受ける磁界の再生電力であるＲＦ電力を電力供給元とする。このとき、ＣＰＵ５１は、クロック生成回路３３から入力された低周波数のクロック信号ＣＬＫ１に基づき、低いクロック速度で動作する。また、変復調回路３１は、リーダライタ２への送信データを低い変調率（第１の変調率：例えば１０〜１３％程度）で負荷変調する。このように、携帯型バッテリアダプタ３が装着されておらず、外部電力が供給されないときは、非接触ＩＣカード１のＩＣチップ１００は、通常の能力で動作して非接触通信を行う。
【００７２】
一方、アンテナ１０により所定レベル以上の電圧の信号を受信したことが検出され、かつ、Ｖｃｃ端子から外部電力の供給が有る場合は、ＩＣチップ１００は、Ｖｃｃ端子からの外部電力を電力供給元とする。このとき、ＣＰＵ５１は、クロック生成回路３３から入力された高周波数のクロック信号ＣＬＫ２に基づき、高いクロック速度で動作する。さらに、変復調回路３１は、リーダライタ２への送信データを高い変調率（第２の変調率：例えば５０％〜１００％）で負荷変調する。
【００７３】
このように、携帯型バッテリアダプタ３から非接触ＩＣカード１に外部電力が供給されるときは、ＣＰＵ５１の処理速度を高速化することで、非接触通信時のカード内での処理時間を短縮できる。このとき、高速処理するＣＰＵ５１の消費電力は増加するが、不安定な低電圧のＲＦ電力ではなく、安定した高電圧の外部電力を用いるので、リーダライタ２との通信距離を確保しつつ、処理速度の高速化できる。また、変復調回路３１にて高い変調率で送信データを負荷変調することで、非接触ＩＣカード１からリーダライタ２に返信する信号の強度を高めることができる。従って、非接触ＩＣカード１の送信能力を高めて、リーダライタ２と通信可能な距離を延ばすことができる。
【００７４】
以上のように、非接触ＩＣカード１は、リーダライタ２と非接触通信を行うときに、携帯型バッテリアダプタ３からの電力サポートがある場合には、その外部電力を十分に利用して、ＩＣチップ１００の性能（ＣＰＵ５１の処理速度と、負荷変調の変調率）をアップさせる。これによって、非接触ＩＣカード１は、非接触通信のための高速処理を実現でき、かつ、リーダライタ２に対する返信信号の送信能力を向上させることができる。
【００７５】
ここで、図３を参照して、外部電力サポートによる非接触ＩＣカード１の通信可能範囲について説明する。なお、図３は、本実施形態にかかる非接触ＩＣカードの通信可能範囲Ａ〜Ｃを示す説明図である。
【００７６】
図３に示すように、非接触ＩＣカード１は、リーダライタ２に接近させることで、リーダライタ２と非接触通信可能となる。このときの非接触ＩＣカード１の通信可能範囲Ａ〜Ｃはリーダライタ２のアンテナ位置を中心とした略半楕円球状の範囲となる。
【００７７】
非接触ＩＣカード１に携帯型バッテリアダプタ３を装着しない場合（即ち、バッテリサポートがない場合）には、非接触ＩＣカード１は、リーダライタ２からアンテナ１０を介して取得したＲＦ電力で動作する。このＲＦ電力は、非接触ＩＣカード１とリーダライタ２との距離により変動するため不安定であり、しかも低電圧である。よって、非接触ＩＣカード１が動作可能な範囲Ａは狭い範囲となる。また、ＲＦ電力のみで動作する場合は、十分な電力が得られるか不確実であるので、非接触ＩＣカード１のＣＰＵ５１の処理速度も低速度に抑制する必要がある。
【００７８】
これに対し、非接触ＩＣカード１に携帯型バッテリアダプタ３を装着した場合（即ち、バッテリサポートがある場合）には、非接触ＩＣカード１は、携帯型バッテリアダプタ３から安定供給される高電位の外部電力で動作できる。このため、非接触ＩＣカード１をリーダライタ２に近づけたきに、リーダライタ２からの電磁波を受けて非接触ＩＣカード１が起動できる範囲Ｂは、上記範囲Ａよりも広くなる。即ち、非接触ＩＣカード１は、リーダライタ２に近づけられて通信範囲Ｂまで至ったときに、リーダライタ２から発せられる信号が所定電圧以上になったことを検出する。すると、非接触ＩＣカード１は、携帯型バッテリアダプタ３からの高電圧の外部電力をＩＣチップ１００に給電して、ＣＰＵ５１を起動させる。起動後は、ＣＰＵ５１を高い処理速度で動作させつつ非接触通信を行うことができる。このように、携帯型バッテリアダプタ３によるバッテリサポートにより、非接触ＩＣカード１の動作範囲を、範囲Ａから範囲Ｂに拡張できる。
【００７９】
さらに、非接触ＩＣカード１は、外部電力による動作時は、リーダライタ２に返信するデータの負荷変調の変調率を高めるので、送信能力が向上する。従って、非接触ＩＣカード１がリーダライタ２に対して返信可能な範囲Ｃは、上記範囲Ｂよりもさらに広くなり、リーダライタ２は、広い範囲Ｃ内にある非接触ＩＣカード１の信号を受信可能となる。よって、ユーザが非接触ＩＣカード１をリーダライタ２にかざしたときの非接触ＩＣカード１の動作可能時間を長くできる。
【００８０】
＜３．非接触通信方法：図４、５＞
次に、図４を参照して、本実施形態にかかる通信システムにおける非接触通信方法について説明する。図４は、本実施形態にかかる通信システムにおける非接触通信方法を示すシーケンス図である。なお、以下のシーケンスでは、非接触ＩＣカード１に携帯型バッテリアダプタ３が予め装着されているものとする。
【００８１】
図４に示すように、まず、非接触式のリーダライタ２は、通信範囲内にある非接触ＩＣカード１を捕捉するために、ポーリング信号を発信するポーリング動作を行っており、これにより、リーダライタ２の周辺には磁界が発生している（Ｓ１０）。ユーザが非接触ＩＣカード１をリーダライタ２にかざすと、非接触ＩＣカード１は、リーダライタ２の通信範囲内に位置づけられる。すると、非接触ＩＣカード１のアンテナ１０には、リーダライタ２からのポーリング信号による磁界によって誘電起電力が発生するので、非接触ＩＣカード１は、このアンテナ１０に生じた所定レベル以上の信号電圧を検出する。この信号電圧の検出に応じて、非接触ＩＣカード１は、スイッチング回路ＳＷ１、ＳＷ２を切り替えて、電力供給パスをＲＦ電力用パスから外部電力用パスに切り替える（Ｓ１２）。
【００８２】
この結果、携帯型バッテリアダプタ３のバッテリ６の電力が、Ｖｃｃ端子（接触端子７）を介して非接触ＩＣカード１に供給される（Ｓ１４）。これによって、非接触ＩＣカード１のＩＣチップ１００は、携帯型バッテリアダプタ３からの外部電力で動作するようになる。
【００８３】
次いで、非接触ＩＣカード１は、ＣＰＵ５１を動作させるためのクロック周波数を、デフォルト設定された低周波数（クロック信号ＣＬＫ１）から、高周波数（クロック信号ＣＫＬ２）に切り替える（Ｓ１６）。これにより、ＣＰＵ５１の処理速度が上昇するため、以降の非接触通信時（Ｓ２０〜Ｓ２２）においてデータを高速処理できるようになる。さらに、非接触ＩＣカード１は、変復調回路３１における負荷変調の変調率を、デフォルト設定された低変調（第１の変調率）から高変調率（第２の変調率）に切り替える（Ｓ１８）。これにより、以降の非接触通信時（Ｓ２０〜Ｓ２２）において非接触ＩＣカード１からリーダライタ２に送信するデータを高い変調率で負荷変調するようになるので、非接触ＩＣカード１の通信可能距離が延びる。
【００８４】
以上のようにして、非接触ＩＣカード１において、電源供給パス、クロック周波数及び変調率を切り替えた後に、非接触ＩＣカード１とリーダライタ２は非接触通信する。この非接触通信では、リーダライタ２は、非接触ＩＣカード１に所定のコマンドを送信し（Ｓ２０）、非接触ＩＣカード１は、該コマンドに応じて所定の処理を行った後に、その処理結果をリーダライタ２に返信する（Ｓ２２）。かかるコマンドや処理結果の送受信は、必要に応じて複数回繰り返される。
【００８５】
その後、非接触通信が終了すれば、非接触ＩＣカード１は、スイッチング回路ＳＷ１をオフし、ＳＷ２により電力供給パスを外部電力用パスからＲＦ電力用パスに切り替える（Ｓ２４）。これにより、携帯型バッテリアダプタ３から非接触ＩＣカード１への電力供給を遮断して、バッテリ６の浪費を防止できる。なお、その後、もし携帯型バッテリアダプタ３が非接触ＩＣカード１から取り外されたとしても、非接触ＩＣカード１は、通常通り、アンテナ１０から供給されるＲＦ電力を用いてリーダライタ２と非接触通信することができる。
【００８６】
次に、図５を参照して、上記の非接触通信時における非接触ＩＣカード１の通信方法について詳細に説明する。図５は、本実施形態にかかる非接触ＩＣカード１の非接触通信方法を示すフローチャートである。
【００８７】
図５に示すように、まず、非接触ＩＣカード１のＲＦ検出回路４０は、アンテナ１０がリーダライタ２から発信される信号（ＲＦ信号）を受信したことを検出すると（Ｓ３０）、当該受信した信号レベルが所定の電圧値以上であるか否かを判定する（Ｓ３２）。該信号レベルが所定の電圧値以上であれば、Ｓ３４に進む。一方、該信号レベルが所定の電圧値未満であれば、非接触ＩＣカード１が更にリーダライタ２に接近することによって、該信号レベルが所定の電圧値以上になるまで、ＲＦ検出回路４０は信号レベルの検出を続ける。
【００８８】
次いで、上記所定レベル以上のＲＦ信号が検出されると、ＲＦ検出回路４０は、スイッチ回路ＳＷ１をオンにするとともに、ＣＰＵ５１にリセット信号を送出してＣＰＵ５１を初期化（リセット）する（Ｓ３４）。
【００８９】
その後、外部電源検出回路６０は、上記携帯型バッテリアダプタ３からＶｃｃ端子を介して、所定電圧（例えば３Ｖ）以上の外部電力が供給されるか否かを検出する（Ｓ３６）。例えば、外部電源検出回路６０は、携帯型バッテリアダプタ３に接続されたＶｃｃ端子に印可される外部電圧を検出し、この外部電圧が所定電圧以上であるか否かを判定する。
【００９０】
この結果、非接触ＩＣカード１に携帯型バッテリアダプタ３が装着されておらず、Ｖｃｃ端子から所定電圧以上の外部電力が供給されない場合、Ｓ４６に進む。Ｓ４６では、非接触ＩＣカード１は、アンテナ１０による受信信号から生成されるＲＦ電力を用いて、リーダライタ２と低性能の非接触通信を行う（Ｓ４６）。即ち、予めデフォルト設定された低クロック周波数（クロック信号ＣＬＫ１）でＣＰＵ５１を動作させてデータを処理するともに、予めデフォルト設定された低変調率（第１の変調率）で送信データを負荷変調してリーダライタ２に送信する。
【００９１】
一方、非接触ＩＣカード１に携帯型バッテリアダプタ３が装着されており、Ｖｃｃ端子から所定電圧以上の外部電力が供給される場合、Ｓ３８に進む。Ｓ３８では、スイッチ回路ＳＷ２が電力供給パスを切り替えることで、ＩＣチップ１００に供給される電力が、ＲＦ電力から外部電力に切り替えられる（Ｓ３８）。これにより、ＩＣチップ１００は、安定供給される高電圧の外部電力を用いて動作できるようになる。
【００９２】
次いで、非接触ＩＣカード１のＣＰＵ５１は、該ＣＰＵ５１を動作させるためのクロック周波数を、デフォルト設定された低周波数から、高周波数に切り替える（Ｓ４０）。ＣＰＵ５１には、クロック生成回路３３から、ＲＦ電力供給時に用いる低周波数のクロック信号ＣＬＫ１と、外部電力供給時に用いる高周波数のクロック信号ＣＬＫ２とが入力されている。外部電源検出回路６０から検出信号ＳＥＬが入力されると、ＣＰＵ５１は、デフォルト設定されたクロック信号ＣＬＫ１に代えて、クロック信号ＣＬＫ２を選択する。これにより、ＣＰＵ５１は、非接触通信時に、当該クロック信号ＣＬＫ２に基づいて、高いクロック周波数で高速動作するようになる。
【００９３】
さらに、非接触ＩＣカード１の変復調回路３１は、リーダライタ２に送信するデータを負荷変調するときの変調率を、デフォルト設定された低変調率（第１の変調率）から高変調率（第２の変調率）に切り替える（Ｓ４２）。外部電源検出回路６０から検出信号ＳＥＬが入力されると、変復調回路３１は、送信データの負荷変調の変調率を低変調率から高変調率に設定変更する。これにより、非接触通信時に、変復調回路３１は、リーダライタ２への送信データを高変調率で負荷変調することで、非接触ＩＣカード１の送信性能を向上できる。
【００９４】
次いで、非接触ＩＣカード１は、上記携帯型バッテリアダプタ３から供給される外部電力を用いて、リーダライタ２と高性能の非接触通信を行う（Ｓ４４）。即ち、上記切り替えられた高クロック周波数（クロック信号ＣＬＫ２）でＣＰＵ５１を高速動作させて、データを高速処理するともに、上記切り替えられた高変調率（第２の変調率）で送信データを負荷変調してリーダライタ２に送信する。
【００９５】
その後、上記非接触通信が終了した後に、非接触ＩＣカード１がリーダライタ２から離れた場合、非接触ＩＣカード１は、スイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ２をオフにして、電力供給パスをＲＦ電力側に戻す（Ｓ４８）。これにより、携帯型バッテリアダプタ３から非接触ＩＣカード１への外部電力の供給が遮断され、携帯型バッテリアダプタ３のバッテリ６の電力を消費しないようになる。
【００９６】
さらに、非接触ＩＣカード１は、上記Ｓ４０、Ｓ４２で高レベルに切り替えたＣＰＵ５１のクロック周波数及び変復調回路３１の変調率を、デフォルト設定された低いレベルに戻す（Ｓ５０）。これにより、非接触ＩＣカード１のＩＰチップの非接触通信性能が元に戻るため、その後に携帯型バッテリアダプタ３が取り外されたとしても、ＲＦ電力を用いて通常の性能で好適に非接触通信できるようになる。
【００９７】
以上のように、本実施形態にかかる非接触ＩＣカード１は、非接触通信の開始時にリーダライタ２からの信号を検知すると、携帯型バッテリアダプタ３から外部電力の供給が有るか無いかを確認する。外部電力の供給が有る場合には、ＩＣチップ１００の処理及び通信性能を高めても、通信距離を確保できるので、電源を携帯型バッテリアダプタ３に切り替えて、高性能で非接触通信する。一方、外部電力の供給が無い場合には、ＩＣチップ１００の処理及び通信性能を、通常通りの低い性能にしたままで、非接触通信する。
【００９８】
＜４．効果＞
以上、本実施形態にかかる非接触ＩＣカード１とリーダライタ２と携帯型バッテリアダプタ３とからなる通信システム、及び、それを用いた非接触通信方法について説明した。本実施形態によれば、非接触ＩＣカード１に着脱可能な携帯型バッテリアダプタ３のバッテリ６の電力を、接触端子７（Ｖｃｃ端子）を介して非接触ＩＣカード１に供給する。これにより、非接触ＩＣカード１のＩＣチップに高電圧の外部電力を安定供給できる。従って、携帯型バッテリアダプタ３を非接触ＩＣカード１に装着するだけで、非接触ＩＣカード１の性能を向上させて、リーダライタ２と高性能で非接触通信できるようになる。
【００９９】
即ち、非接触ＩＣカード１に携帯型バッテリアダプタ３が装着されていない場合は、非接触ＩＣカード１のＩＣチップ１００は、アンテナ１０の受信信号から再生されたＲＦ電力を電力供給元とする。このとき、ＣＰＵ５１は、低周波数のクロック信号ＣＬＫ１に基づき低クロック周波数で動作し、また、変復調回路３１は、リーダライタ２への送信データを低い変調率（例えば１０〜１３％程度）で負荷変調する。このように外部電力が供給されないときは、非接触ＩＣカード１のＩＣチップ１００は、リーダライタ２との通信距離を確保するため、通常の能力で動作して非接触通信を行う。
【０１００】
一方、非接触ＩＣカード１に携帯型バッテリアダプタ３が装着されている場合は、非接触ＩＣカード１は、アンテナ１０がリーダライタ２から所定レベル以上の信号を受信したこと検出したときに、携帯型バッテリアダプタ３から外部電力の供給の有無を検出する。高電圧の外部電力の供給が有れば、非接触ＩＣカード１のＩＣチップ１００は、高い性能で動作しても、通信距離が確保できるので問題ない。そこで、アンテナ１０による所定レベル以上の信号の受信が検出され、かつ、携帯型バッテリアダプタ３からＶｃｃ端子を介してから外部電力の供給が有る場合は、ＩＣチップ１００は、Ｖｃｃ端子からの外部電力を電力供給元とする。このとき、ＣＰＵ５１は、高周波数のクロック信号ＣＬＫ２に基づき高クロック周波数で動作し、また、変復調回路３１は、リーダライタ２への送信データを高い変調率（例えば５０〜１００％程度）で負荷変調する。
【０１０１】
従って、ＣＰＵ５１の処理速度を高速化することで、非接触通信時の処理時間を短縮できるとともに、安定した高電圧の外部電力を用いるので、リーダライタ２との通信距離も確保できる。例えば、ＩＣチップ１００のＣＰＵ５１が、ＰＫＩ（Ｐｕｂｌｉｃ  Ｋｅｙ  Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）等の公開鍵暗号処理を実行する場合には、通常の処理速度では数秒〜十数秒かかるが、外部電力のサポートが得られれば、処理時間を半分程度に低減できる。また、高い変調率で送信データを負荷変調することで、非接触ＩＣカード１の送信能力を高めて、リーダライタ２に対する通信距離を拡大できる。
【０１０２】
上記のように、本実施形態にかかる非接触ＩＣカード１は、電力変化の激しいＲＦ電力の代わりに、Ｖｃｃ端子から安定かる十分な電力を取得する。これにより、電力不足を心配することなく、ＣＰＵ５１の処理速度を高速化できる。また、アンテナ１０からの受電電力を心配することなく、高い変調率で送信データを負荷変調可能となり、通信距離も長く取れるという利点がある。一方、Ｖｃｃ端子から外部電力の供給がない場合は、低周波数のクロック信号ＣＬＫ２を用いてＣＰＵ５１を動作させる。これにより、電力消費を抑制し、かつ、変調率の低減により電力損失も最小として、最適な動作を確保できる。
【０１０３】
このように、本実施形態にかかる非接触ＩＣカード１は、ＲＦ電力と外部電力を検知することにより、非接触通信時の非接触ＩＣカード１の処理速度と送信能力を切り替えることができる。これに対し、上記特許文献１〜３に記載の複合ＩＣカードは、接触通信機能と非接触通信機能とを切り替え可能であったが、本実施形態にかかる非接触ＩＣカード１のように、非接触ＩＣカード１の非接触通信性能を切り替えるものではない。
【０１０４】
また、上記のように携帯型バッテリアダプタ３は、非接触ＩＣカード１に高電圧の電力を安定供給して、カード性能を向上させるためのものである。これにより、ユーザは、非接触ＩＣカード１に携帯型バッテリアダプタ３を装着するだけで、非接触ＩＣカード１の性能をアップさせて、非接触ＩＣカード１をリーダライタ２にかざして軽快に使用できる。例えば、非接触ＩＣカード１の送信能力が高まるので、ユーザは、非接触ＩＣカード１をリーダライタ２に至近距離まで近づけなくても、ある程度離れた位置にかざすだけでよい。また、非接触ＩＣカード１の処理能力が高まるので、非接触ＩＣカード１をリーダライタ２にかざす時間を短縮できる。
【０１０５】
また、携帯型バッテリアダプタ３を非接触ＩＣカード１に装着していても、非接触ＩＣカード１の能力が上がらなくなった場合、ユーザは、携帯型バッテリアダプタ３のバッテリ６が切れたことを直感的に認識できる。このときは、ユーザは、携帯型バッテリアダプタ３のバッテリ６を交換又は充電すればよい。
【０１０６】
ただし、非接触ＩＣカード１に携帯型バッテリアダプタ３を装着しているときには常に、バッテリ６の電源が消費されるわけではない。非接触ＩＣカード１は、リーダライタ２から所定レベル以上の信号を受信したとき（非接触通信の開始時）にだけ、携帯型バッテリアダプタ３からの電力供給を受けて動作して、バッテリ６の電力を消費する。それ以外の時は、非接触ＩＣカード１は、たとえ携帯型バッテリアダプタ３が装着されていたとしても、バッテリ６の電力を消費しない。これにより、バッテリ６の浪費を抑制でできる。このように、携帯型バッテリアダプタ３は、従来の携帯電話内蔵型の非接触ＩＣチップのように、リーダライタ２からの電波を受信していなくても常に、携帯電話本体から電力を受けているわけではない。
【０１０７】
以上のように、携帯型バッテリアダプタ３は、非接触ＩＣカード１を使用するユーザにとって、感覚的に使い勝手のよいものである。ユーザは、非接触ＩＣカード１を通常の能力で使用したいときは、携帯型バッテリアダプタ３を装着せずに、従来通りのシンプルな形態で使用できる。一方、非接触ＩＣカード１をより高い能力で使用したいときは、携帯型バッテリアダプタ３を装着して、高性能な状態で軽快に使用できる。
【０１０８】
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詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、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、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１０９】
例えば、上記実施形態にかかる携帯型バッテリアダプタ３は、非接触ＩＣカード１に対して接触端子７を介してバッテリ６の電力を供給する給電機能のみを有していたが、本発明の外部電源装置は、かかる例に限定されない。例えば、外部電源装置は、小型ＬＣＤ等の表示部を備え、非接触ＩＣカード１内に保持されたデータ（例えば、電子マネー残額、カード使用履歴等）を表示する機能など、上記給電機能以外の追加機能を有していてもよい。
【０１１０】
また、上記実施形態にかかる携帯型バッテリアダプタ３は、１枚の非接触ＩＣカード１を挿入する装着構造であった。しかし、本発明はかかる例に限定されず、例えば、外部電源装置は、複数枚の非接触ＩＣカード１を装着可能であってもよい。また、外部電源装置に対する非接触ＩＣカード１の装着方向、装着位置、装着幅や、外部電源装置の形状などは、上記図１の例に限定されず、任意の形態に設計変更できる。
【０１１１】
また、上記実施形態では、クロック生成回路３３が２種類のクロック信号ＣＬＫ１、ＣＬＫ２を生成し、ＣＰＵ５１は外部電源検出回路６０からの検出信号ＳＥＬに基づいてＣＬＫ１又はＣＬＫ２のいずれかを選択して使用していた。しかし、本発明はかかる例に限定されない。例えば、クロック生成回路３３が外部電源検出回路６０からの検出信号ＳＥＬに基づいて、クロック信号ＣＬＫ１又はＣＬＫ２のいずれか一方のみを生成し、ＣＰＵ５１は、クロック生成回路３３から入力されたＣＬＫ１又はＣＬＫ２を使用してもよい。かかる構成によっても、外部電力の有無に応じて、ＣＰＵ５１の処理速度を切り替え可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる通信システムの全体構成を示す模式図である。
【図２】同実施形態にかかる非接触ＩＣカードの構成を示すブロック図である。
【図３】同実施形態にかかる非接触ＩＣカードの通信可能範囲を示す説明図である。
【図４】同実施形態にかかる通信システムにおける非接触通信方法を示すシーケンス図である。
【図５】同実施形態にかかる非接触ＩＣカードの非接触通信方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１３】
１    非接触ＩＣカード
２    非接触式のリーダライタ
３    携帯型バッテリアダプタ
４    筐体
５    スロット
６    バッテリ
７、Ｖｃｃ    接触端子
１０    アンテナ
２０    整流平滑回路
３０    ＲＦ処理部
３１    変復調回路
３２    データクロック分離回路
３３    クロック生成回路
４０    ＲＦ検出回路
５０    ＩＣカードロジック部
５１    ＣＰＵ
５４    不揮発性メモリ
６０    外部電源検出回路
１００    ＩＣチップ
ＳＷ１    第１のスイッチ回路
ＳＷ２    第２のスイッチ回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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