(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部より処理指令が与えられるとデータ処理部を動作させ、前記データ処理部によって処理されたデータを外部に送信するＩＣカードと、
このＩＣカードに前記処理指令を与えることにより前記データ処理部が動作している期間中は、信号の受信を停止するように制御する制御部を備えるカードリーダとで構成され、
前記ＩＣカードは、前記処理指令が与えられると前記カードリーダに対して前記データ処理に要する時間を通知し、
前記カードリーダの制御部は、前記ＩＣカードによって通知された時間に基づいて信号の受信を停止することを特徴とするＩＣカードシステム。
【請求項２】
外部より処理指令が与えられるとデータ処理部を動作させ、前記データ処理部によって処理されたデータを外部に送信するＩＣカードと、
このＩＣカードに前記処理指令を与えることにより前記データ処理部が動作している期間中は、信号の受信を停止するように制御する制御部を備えるカードリーダとで構成され、
前記カードリーダの制御部は、前記ＩＣカードに前記処理指令を与える際に受信を停止する時間を通知し、
前記ＩＣカードは、前記カードリーダ側より通知された時間が経過しても前記データ処理部の動作が終了していない場合は当該データ処理部の動作を中断させ、前記カードリーダに対して停止時間の延長を要求することを特徴とするＩＣカードシステム。
【請求項３】
前記カードリーダの制御部は、前記期間中は、消費電力が低下する動作モードに自身を設定することを特徴とする請求項１又は２記載のＩＣカードシステム。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載のＩＣカードシステムに使用されることを特徴とするカードリーダ。
【請求項５】
請求項１乃至３の何れかに記載のＩＣカードシステムに使用されることを特徴とするＩＣカード。
【請求項６】
カードリーダがＩＣカードに対して処理指令を与えると、前記ＩＣカードはデータ処理部を動作させ、前記カードリーダは、前記処理指令を与えることにより前記データ処理部が動作している期間中は信号の受信を停止するように制御し、前記ＩＣカードは、前記データ処理部によって処理されたデータをカードリーダに送信するＩＣカードシステムの通信制御方法において、
前記ＩＣカードは、前記処理指令が与えられると前記カードリーダに対して前記データ処理に要する時間を通知し、
前記カードリーダの制御部は、前記ＩＣカードによって通知された時間に基づいて信号の受信を停止することを特徴とするＩＣカードシステムの通信制御方法。
【請求項７】
カードリーダがＩＣカードに対して処理指令を与えると、前記ＩＣカードはデータ処理部を動作させ、前記カードリーダは、前記処理指令を与えることにより前記データ処理部が動作している期間中は信号の受信を停止するように制御し、前記ＩＣカードは、前記データ処理部によって処理されたデータをカードリーダに送信するＩＣカードシステムの通信制御方法において、
前記カードリーダの制御部は、前記ＩＣカードに前記処理指令を与える際に受信を停止する時間を通知し、
前記ＩＣカードは、前記カードリーダ側より通知された時間が経過しても前記データ処理部の動作が終了していない場合は当該データ処理部の動作を中断させ、前記カードリーダに対して停止時間の延長を要求することを特徴とするＩＣカードシステムの通信制御方法。
【請求項８】
前記カードリーダの制御部は、前記期間中は、消費電力が低下する動作モードに自身を設定することを特徴とする請求項６又は７記載のＩＣカードシステムの通信制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カードリーダとＩＣカードとの間で通信を行なうＩＣカードシステム、及びＩＣカードシステムに使用されるカードリーダ，ＩＣカード、並びにＩＣカードシステムの通信制御方法に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
ＩＣカードには、データのセキュリティを向上させることを目的として、ＩＣカード自体の制御を行なうＣＰＵとは別に、暗号処理を行なうためのプロセッサ（ロジック回路）を搭載したものがある。
【０００３】
暗号処理は、例えば、以下のようなプロセスによって行われる。カードリーダとＩＣカードとの双方が暗号化を行なうための「鍵」を有している。カードリーダがＩＣカードに対して複数桁の乱数例えば「１２３４」と共に暗号処理を行なうように指令を送信すると、ＩＣカードは、「鍵」を使用して送信された乱数  「１２３４」を暗号化する。そして、ＩＣカードは、暗号化した乱数例えば「５６７８」をカードリーダ側に返信する。カードリーダは、その暗号化された乱数「５６７８」を照合してＩＣカードが自分と同じ「鍵」を有していると認識すると、そのＩＣカードが適正な通信相手であると判断して実質的なデータ通信を開始する。
【０００４】
この場合、例えば、暗号プロセッサがＩＣカードのＣＰＵと同じ周波数のクロック信号で動作する構成であれば、暗号プロセッサが動作している期間は、同じクロック信号で動作するハードウエアが一時的に増えることになり、ノイズが発生し易くなる。
【０００５】
そして、発生したノイズが、カードリーダ，ＩＣカード間で行なわれる通信に干渉すると、カードリーダ側は、そのノイズが重畳された信号がＩＣカードより送信されたデータであると誤認してしまうおそれがある。すると、カードリーダは、その時点で通信を終了させることになり、ＩＣカードは、本来送信すべきであったデータを送信することができなくなる。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＩＣカードがデータ処理部を動作させた場合に発生するノイズが、通信に影響を及ぼすことを防止できるＩＣカードシステム，及びＩＣカードシステムに使用されるカードリーダ，ＩＣカード、並びにＩＣカードシステムの通信制御方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のＩＣカードシステムによれば、ＩＣカードは、カードリーダより処理指令が与えられるとデータ処理部を動作させ、そのデータ処理部によって処理されたデータをカードリーダに送信する。そして、カードリーダの制御部は、前記処理指令を与えることによりＩＣカードのデータ処理部が動作している期間中は信号の受信を停止するように制御する。
【０００８】
即ち、ＩＣカードはデータ処理部によって処理されたデータをカードリーダに送信するので、カードリーダは、データ処理部が処理を行なっている期間中は受信を行なう必要がない。従って、前記期間中に受信を停止させても本来の通信処理に支障はなく、データ処理部が動作することによって発生するノイズが重畳された信号を誤って受信することを適切に回避できる。
【０００９】
具体的には、ＩＣカードは、処理指令が与えられるとカードリーダに対してデータ処理に要する時間を通知し、カードリーダの制御部は通知された時間に基づいて信号の受信を停止するので、受信を停止する時間を適切に定めることができる。
【００１０】
請求項２記載のＩＣカードシステムによれば、カードリーダの制御部は、ＩＣカードに処理指令を与える際に受信を停止する時間を通知し、ＩＣカードは、カードリーダ側より通知された時間が経過してもデータ処理部の動作が終了していない場合は当該データ処理部の動作を中断させ、カードリーダに対して停止時間の延長を要求する。斯様に構成すれば、カードリーダの制御部が通知した停止時間がデータ処理部の処理時間より短い場合でも、ＩＣカード側の要求に応じて停止時間を延長すれば、データ処理部の動作が終了するまで確実に受信を停止することができる。
【００１１】
請求項３記載のＩＣカードシステムによれば、カードリーダの制御部は、前記期間中は、消費電力が低下する動作モードに自身を設定する。即ち、受信を停止させている期間は、制御部が通常通りに動作している必要はないので、例えば、制御部に供給されるクロック信号の周波数を低下させたり、或いはその供給を停止させることで、消費電力をより削減することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について図１乃至図４を参照して説明する。図３は、非接触式のＩＣカード１内部の電気的構成を示す機能ブロック図である。ＩＣカード１は、ワンチップの集積回路２と、この集積回路２に接続されるアンテナ３とで構成されている。集積回路２において、ＣＰＵ４には、定電圧部５より供給される３Ｖの動作用電源が与えられて動作するようになっている。
【００１３】
定電圧部５は、アンテナ３が受信した電波信号が整流部６により整流されて出力される直流電圧を受けて動作用電源を生成する。また、整流部６を介して受けた信号は復調されてＣＰＵ４に受信データとして与えられる。そして、ＣＰＵ４が出力する送信データは、送信部７及びアンテナ３を介して電波信号とした外部に送信される。更に、整流部６を介して受けた信号はクロック生成部８にも与えられ、クロック生成部８は、その信号からクロック信号を生成してＣＰＵ４に供給するようになっている。
【００１４】
ＣＰＵ４に対して書き込み及び読み出し可能に接続されているメモリ９には、ＩＣカード１が使用される各種のアプリケーションに応じて用いられるデータが記憶されている。
【００１５】
暗号プロセッサ（データ処理部）１０は、後述するカードリーダ１１（図４参照）との間で通信を行う場合に認証処理を行なうために使用されるものである。即ち、暗号プロセッサ１０は、カードリーダ１１と共通の「鍵」を記憶しており、カードリーダ１１がＩＣカード１に送信した乱数がＣＰＵ４を介して渡されると、「鍵」を使用して暗号化するための演算を行なうように構成されているロジック回路である。
【００１６】
そして、ＣＰＵ４は、暗号化されたデータを暗号プロセッサ１０より受け取ると、カードリーダ１１側に返信する。カードリーダ１１は、その暗号化された乱数を照合してＩＣカード１が自分と同じ「鍵」を有していると認識すると、ＩＣカード１が適正な通信相手であると判断して実質的なデータ通信を開始する。
【００１７】
図４は、カードリーダ１１側の電気的構成を示す機能ブロック図である。カードリーダ１１は、制御部１２，キャリア発生部１３，変調部１４，復調部１５，アンテナ１６，スリープタイマ１７，電源部１８などで構成されている。制御部１２は、マイクロコンピュータなどで構成されている。キャリア発生部１３は、通信を行なう場合に１３．５６ＭＨｚのキャリア（搬送波）信号を変調部１４に出力するもので、そのＯＮ／ＯＦＦは制御部１２によって制御されるようになっている。
【００１８】
変調部１４は、キャリア発生部１３より与えられたキャリアを制御部１２より出力された送信データによって変調し、アンテナ１６に出力する。また、ＩＣカード１より送信された電波信号は、アンテナ１６を介して受信されると復調部１５に与えられ、復調されたデータが受信データとして制御部１２に出力されるようになっている。
【００１９】
スリープタイマ１７は、制御部１２をセットされた時間だけ消費電力が低下するモードであるスリープモードに設定するタイマである。即ち、制御部１２は、内部に動作用クロック信号を生成するための回路も内蔵しており、スリープ入力端子がアクティブになると（スリープＯＮ）クロック生成回路によるクロック信号の出力は停止され、内部レジスタ等の状態を保持したまま動作を一時的に停止するスリープモードの設定が可能となるように構成されている。
【００２０】
そして、制御部１２がスリープタイマ１７に対してスリープモードの設定時間をセットすると、スリープタイマ１７は、制御部１２のスリープ入力端子がセットされた時間だけアクティブになるようにドライブし、前記時間が経過するとスリープ入力端子をインアクティブにする（スリープＯＦＦ）ようになっている。
【００２１】
また、電源部１８は、カードリーダ１１の各部に動作用電源を供給するものである。
【００２２】
次に、本実施例の作用について図１及び図２をも参照して説明する。図１は、カードリーダ１１とＩＣカード１との間で行なわれる通信内容において、暗号処理に関する部分を示すシーケンスである。先ず、カードリーダ１１の制御部１２は、ＩＣカード１側に暗号処理の指令と共に乱数を送信する（▲１▼）。すると、ＩＣカード１のＣＰＵ４は、暗号プロセッサ１０によって行われる暗号処理（データ処理）に要すると推定される時間を待ち時間として設定し（▲２▼）、その待ち時間をＩＣカード１側に通知する（▲３▼）。それから、カードリーダ１１より送信された乱数を暗号プロセッサ１０に渡して暗号処理を開始させる（▲４▼）。
【００２３】
一方、カードリーダ１１の制御部１２は、待ち時間の通知を受けると受信禁止処理を行なう（▲５▼）。即ち、復調部１５における復調処理及び受信データの出力を禁止する。それから、制御部１２は通知された待ち時間の経過を待つ（▲６▼）。即ち、▲６▼における待機中は、ＩＣカード１側で暗号プロセッサ１０が暗号処理を行なっており、ＩＣカード１からは、その処理動作に伴うノイズが発生するおそれがある期間である。
【００２４】
そして、制御部１２は、待ち時間が経過すると（▲６▼，「ＹＥＳ」）復調部１５による受信処理を許可する（▲７▼）。尚、▲５▼〜▲７▼における受信処理の禁止期間であっても、変調部１４によりキャリアはＩＣカード１側に送信され続けており、ＩＣカード１の動作用電源は供給されている。
【００２５】
また、図２は、図１の▲５▼〜▲７▼における待機中の詳細な処理を示すものである。即ち、▲５▼の次に、制御部１２は、通知された待ち時間に相当するカウント値をスリープタイマ１７にセットすると（Ａ）、続いてスリープＯＮの設定を行なう  （Ｂ）。すると、スリープタイマ１７は、制御部１２のスリープ入力端子をアクティブにすることで制御部１２をスリープＯＮの状態にして、セットされたカウント値のダウンカウントを行なう。
【００２６】
即ち、▲６▼は、スリープタイマ１７によってダウンカウントが行なわれている状態に相当する。そして、スリープタイマ１７のカウント値が“０”になると（▲６▼，「ＹＥＳ」）、スリープタイマ１７は、制御部１２のスリープ入力端子をインアクティブにして制御部１２をスリープＯＦＦの状態に復帰させる（Ｃ）。そして、▲７▼へと移行する。
【００２７】
再び図１を参照して、カードリーダ１１側の待機中に、暗号プロセッサ１０により暗号処理が終了する（▲８▼）。そして、▲７▼において受信処理を許可したカードリーダ１１の制御部１２は、ＩＣカード１に対して暗号処理の結果を応答するように指令を与える（▲９▼）。すると、ＩＣカード１のＣＰＵ４は、暗号プロセッサ１０より受け取った暗号処理結果をカードリーダ１１側に返す(10)。
【００２８】
以降は、上述したように、暗号処理結果を受信した制御部１２がその結果を照合して、ＩＣカード１が同じ「鍵」を有していると認識すれば、ＩＣカード１とのデータ通信を開始し、「鍵」が一致しなかった場合は通信を禁止する。
【００２９】
以上のように本実施例によれば、ＩＣカード１のＣＰＵ４は、カードリーダ１１より暗号処理指令が与えられると暗号プロセッサ１０を動作させ、その暗号プロセッサ１０によって処理されたデータをカードリーダ１１に送信する。そして、カードリーダ１１の制御部１２は、ＩＣカード１の暗号プロセッサ１０が動作している期間中は信号の受信を停止するように制御する。具体的には、ＩＣカード１は、暗号処理指令が与えられるとカードリーダ１１に対して暗号処理に要する時間を通知し、カードリーダ１１の制御部１２は、その通知された時間に基づいて信号の受信を停止するようにした。
【００３０】
即ち、ＩＣカード１は暗号プロセッサ１０によって処理されたデータをカードリーダ１１に送信するので、カードリーダ１１は、暗号プロセッサ１０が処理を行なっている期間中は受信を行なう必要がない。従って、前記期間中に受信を停止させても本来の通信処理に支障はなく、暗号プロセッサ１０が動作することによって発生するノイズが重畳された信号を誤って受信することを適切に回避できる。
【００３１】
更に、カードリーダ１１の制御部１２は、暗号処理の期間中は自身をスリープモードに設定して動作用クロック信号の供給を停止させるので、無駄な電力の消費を一層削減することができる。
【００３２】
（第２実施例）
図５は、本発明の第２実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。第２実施例の構成は基本的に第１実施例と同様であり、図５に示す通信処理のシーケンスが若干異なっている。
【００３３】
即ち、プロセス▲１▼〜▲８▼までは、図１と全く同様に行われる。第１実施例では、その後、カードリーダ１１がＩＣカード１に結果応答指令を送信するが、第２実施例では、それに代えてＩＣカード１のＣＰＵ４が、プロセス▲２▼で設定した待ち時間が経過したか否かを判断する（▲９▼）。そして、待ち時間が経過すると（「ＹＥＳ」）、第１実施例と同様にＩＣカード１がカードリーダ１１に処理結果を通知する(10)。
以上のように構成された第２実施例による場合も、第１実施例と同様の効果が得られる。
【００３４】
（第３実施例）
図６は、本発明の第３実施例を示すものであり、第１実施例と異なる部分についてのみ説明する。第３実施例の構成も基本的に第１実施例と同様であり、図６に示す通信処理のシーケンスが異なっている。
【００３５】
即ち、カードリーダ１１の制御部１２は、最初にＩＣカード１側が暗号処理に要すると推定される時間を待ち時間（即ち、受信処理の停止時間）として設定し（▲１▼）、続いて暗号処理の指令（及び乱数）と共に設定した待ち時間をＩＣカード１側に通知する（▲２▼）。それから、受信処理を禁止すると（▲３▼）、プロセス▲１▼で設定した待ち時間が経過するまで待機する（▲４▼）。
【００３６】
一方、プロセス▲２▼で通知を受けたＩＣカード１のＣＰＵ４は、暗号プロセッサ１０に暗号処理を開始させると（▲５▼）、カードリーダ１１側と同様に通知された待ち時間が経過するまで待機する（▲６▼）。そして、待ち時間が経過すると（▲６▼，「ＹＥＳ」）、ＣＰＵ４は、その時点で暗号プロセッサ１０による暗号処理が実際に終了しているかどうかを判断する（▲７▼）。
【００３７】
そして、カードリーダ１１側では、待ち時間が経過した時点で（▲４▼，「ＹＥＳ」）受信処理を許可した状態となっている（▲８▼）。従って、プロセス▲７▼で暗号処理が実際に終了していれば（「ＹＥＳ」）、ＩＣカード１のＣＰＵ４は、そのまま暗号処理終了となって（▲９▼）処理結果をカードリーダ１１側に通知する(10)。
【００３８】
また、ＩＣカード１側において、通知された待ち時間よりも実際の暗号処理に要した時間が長かった場合（▲７▼，「ＮＯ」）、ＣＰＵ４は、その時点で暗号プロセッサ１０による暗号処理を中断させる(11)。そして、カードリーダ１１側に処理延長（即ち、受信処理停止時間の延長）の要求を送信し(12)、プロセス▲５▼の段階に戻る。
【００３９】
カードリーダ１１の制御部１２は、プロセス(12)における処理延長の要求を受信するとプロセス▲１▼の段階に戻り、もう一度待ち時間を設定して上述した処理を繰り返す。そして、ＩＣカード１が再度通知された待ち時間が経過した時点で暗号処理が終了していれば（▲７▼，「ＹＥＳ」）プロセス▲９▼，(10)が実行される。
【００４０】
以上のように第３実施例によれば、カードリーダ１１の制御部１２は、ＩＣカード１に暗号処理指令を与える際に受信を停止する待ち時間を通知し、ＩＣカード１のＣＰＵ４は、カードリーダ１１側より通知された時間が経過しても暗号プロセッサ１０の動作が終了していない場合は、カードリーダ１１に対して処理時間の延長を要求するようにした。従って、制御部１２が通知した待ち時間が暗号プロセッサ１０の処理時間より短い場合でも、ＩＣカード１側の要求に応じて待ち時間を延長すれば、暗号プロセッサ１０の動作が終了するまで確実に受信を停止することができる。
【００４１】
本発明は上記し且つ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
受信を停止している間、制御部をスリープモードに設定する構成は、必要に応じて設ければ良い。
また、消費電力を低下させる動作モードは、クロック信号の供給を停止させるものに限ることなく、クロック信号の周波数を低下させたり、或いは、一部の機能を停止させるなどの動作モードでも良い。
接点式のＩＣカードに適用しても良い。
データ処理部は暗号プロセッサ１０に限ることなく、処理指令が与えられると外部に送信するデータについて所定の処理を行なうものであれば良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を非接触式ＩＣカードシステムに適用した場合の第１実施例であり、カードリーダとＩＣカードとの間で行なわれる通信内容において、暗号処理に関する部分を示すシーケンス図
【図２】カードリーダの制御部による図１の▲５▼〜▲７▼における待機中の詳細な処理を示すシーケンス図
【図３】非接触式ＩＣカード内部の電気的構成を示す機能ブロック図
【図４】カードリーダ側の図３相当図
【図５】本発明の第２実施例を示す図１相当図
【図６】本発明の第３実施例を示す図１相当図
【符号の説明】
１はＩＣカード、１１はカードリーダ、１０は暗号プロセッサ（データ処理部）、１２は制御部を示す。
【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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【図６】
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