複合機能ＩＣカード
【課題】 デュアルＩ／Ｆチップを内蔵し、迅速性を必要とするアプリケーションを実行する非接触型ＩＣカードが、外部搬送波を電力源として非接触インターフェースを介して動作している間に接触型ＩＣカードインターフェースから割り込み処理をかけて外部のＣＰＵとの間のデーター処理を実行する複合機能ＩＣカードを提供する。
【解決手段】 ＩＣカードと通信するための１３．５６ＭＨｚを共振周波数として持つ第１のアンテナと電波を整流して電力供給をするのに適した周波数を持つ第２のアンテナとデュアルＩ／Ｆチップを持つ複合機能ＩＣカードにおいて、前記アンテナにはデフォルトがＯＮのＯＮ／ＯＦＦスイッチが設けられ、前記ＣＰＵチップの制御により前記ＯＮ／ＯＦＦスイッチをＯＦＦにして前記デュアルＩ／Ｆチップを強制的に接触型のＩＣカードインターフェースに切り換えるようにした。
【解決手段】 ＩＣカードと通信するための１３．５６ＭＨｚを共振周波数として持つ第１のアンテナと電波を整流して電力供給をするのに適した周波数を持つ第２のアンテナとデュアルＩ／Ｆチップを持つ複合機能ＩＣカードにおいて、前記アンテナにはデフォルトがＯＮのＯＮ／ＯＦＦスイッチが設けられ、前記ＣＰＵチップの制御により前記ＯＮ／ＯＦＦスイッチをＯＦＦにして前記デュアルＩ／Ｆチップを強制的に接触型のＩＣカードインターフェースに切り換えるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デュアルＩ／Ｆチップを内蔵し、迅速性を必要とするアプリケーションを実行する非接触型ＩＣカードの非接触型ＩＣカードアプリケーションに対する割り込み機能を持つ複合機能ＩＣカードに関する。
【背景技術】
【０００２】
非接触型ＩＣカードは、その利便性から電子切符や電子定期券などを用途として交通係ＩＣカードの普及が進んでいる。しかし、カードの中身こそＩＣチップになったものの、カードの表示としては従来の磁気カード同様にロイコカードなどのリライト機能しか持てなかった。また、接触型ＩＣカード用チップと非接触型ＩＣカード用チップを組み合わせたワンチップＩＣカードにおいては、外部リーダ／ライタ装置のアンテナから発射される電波を非接触型ＩＣカードで受信している間はデュアルＩ／Ｆチップのインターフェースが非接触型ＩＣカード用インターフェースにロックされており、デュアルＩ／Ｆチップから通信内容、特に電子マネーなどの残高データーデュアルＩ／Ｆチップ外部に出力することが出来なかった。
【０００３】
例えば、データーデュアルＩ／Ｆチップを搭載した複合機能ＩＣカードにおいて、図９（ａ）のような搬送波形が非接触型ＩＣカードのアンテナによって受信されたとすると、図９（ｂ）のタイミング、つまり前記搬送波形が立ち上がって非接触型ＩＣカードインターフェースから十分な電力が供給され始めたタイミングｚ１から非接触型ＩＣカード機能部が動作を開始し、前記搬送波形が終焉するタイミングｚ２まで前記非接触型ＩＣカードのＩＣチップは動作を継続する。
【０００４】
前記非接触型ＩＣカードのＩＣチップが動作を継続している間は、接触型ＩＣカード用インターフェースはコマンドを受け付けないので、接触型ＩＣカード機能部は前記搬送波形が終焉した後に、図９（ｃ）のタイミングｚ３からコマンド送出を開始し、一連の通信が終了するタイミングｚ４まで接触型ＩＣカード用インターフェースを使用することは出来るが、例えば電子乗車券の残高データーを前記接触型ＩＣカードインターフェースから入手しようとしても、改札を通過しようとするタイミングであるタイミングｚ１からタイミングｚ２までの間では前期残高データーを前記接触型ＩＣカードインターフェースから受信することは出来ないので、改札を通るときに残高表示をすることは出来ない。
【０００５】
上記データーデュアルＩ／Ｆチップのような複数のＯＳが実装されたＩＣカードにおいて、前記ＩＣカードに実装された各々の前記ＯＳは、端末装置から受信したコマンドを処理したときに、前記端末装置から受信したコマンドを処理したプログラム、即ち前記ＯＳ又は前記ＯＳ上で動作するアプリケーションのいずれかを示すコマンド処理履歴情報を、前記ＩＣカードのメモリーに記憶するコマンド処理履歴記憶手段を備え、前記ＩＣカードは、前記コマンド処理履歴記憶手段が記憶した前記コマンド処理履歴情報と、事前に定められた規則とに基づいて、コマンド処理を管理するコマンド実行管理手段を備えたＩＣカードが知られている（特許文献１）。
【０００６】
また、複数のデーター伝送方式によるデーター送受信が可能で、当該複数のデーター伝送方式のそれぞれに対応した複数のＯＳを搭載したＩＣカードにおいて、外部からの受信データーに基づいて、外部とのデーター伝送方式が前記複数のデーター伝送方式のいずれであるかを判別する伝送方式判別手段と、前記複数のデーター伝送方式のうち動作中のＯＳに対応する第１のデーター伝送方式と、この伝送方式判別手段によって判別された第２のデーター伝送方式とが、一致するか否かを判定するＯＳ適否判定手段と、このＯＳ適否判定手段によって前記第１のデーター伝送方式と前記第２のデーター伝送方式とが一致しないと判定されたとき、動作中のＯＳを、前記複数のＯＳの他のものに切り換えるＯＳ切り換え手段とを備え、ＩＣカードに電源が供給されると、前記複数のＯＳのいずれかを起動することを特徴とするＩＣカードについても知られている（特許文献２）。
【０００７】
また一方、ＣＰＵと、メモリーと、外部装置と入出力を行うインターフェースとを有するＩＣカードにおいて、前記メモリーには、少なくとも、前記外部装置との入出力を制御するオペレーティングシステムの基本部（ＯＳ基本部）と、前記ＯＳ基本部を参照しながら、ＩＣカードの所定の機能を提供するアプリケーションプログラムを実行・管理する複数のＩＣカードＯＳと、前記インターフェースを介して外部装置から入力されたコマンドを解読し、前記コマンドの実行可能なＩＣカードＯＳを識別して起動するＯＳローダーとが記憶され、前記基本ＯＳ基本部の制御の下で前記インターフェースを介して外部装置からのコマンドを受信し、前記ＯＳローダーは前記コマンドを受信し、前記ＯＳローダーは前記コマンドを解読し、前記コマンドの実行可能なＩＣカードＯＳを識別して起動し、前記ＩＣカードによって前記コマンドを実行するＩＣカードが知られている（特許文献３）。
【０００８】
更に、非接触型ＩＣカード用インターフェースと接触型ＩＣカード用インターフェースを持つコンビネーション型ＩＣカードにおいて、外部機器との通信のための接触用インターフェース及び非接触用インターフェースと、どちらのインターフェースで起動されているか判別する判別部と、システムプログラム及び少なくとも１つのアプリケーションプログラムを格納した第一記憶部と、外部機器から受信した接触用インターフェースまたは非接触用インターフェースを介したコマンドから抽出されたコマンド情報を格納する第二記憶部と、前記システムプログラムに基づき上記コマンド情報を前記アプリケーションプログラムによりアクセス可能に抽出する抽出部を備えたコンビネーション型ＩＣカードが知られている（特許文献４）。
【特許文献１】特開２００７−１２２２８９
【特許文献２】特開２００４−３１３８０７
【特許文献３】特開２００３−０７６９５４
【特許文献４】特開２００３−１６８０９２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１においては、記載されているコマンド処理履歴情報を使い、ＩＣカードが記憶する前記コマンド処理履歴情報を参照し、予め定められている規則でコマンドの実行の許諾・拒否を選択することは出来るが、非接触型ＩＣカード用ＯＳに割り込み処理をさせることは出来ない。
【００１０】
特許文献２においては、記載されているＯＳ切り換え手段を使えば、伝送方式判別手段を使ってデーター伝送方式に適合したＯＳを選択することは出来るが、ＯＳの切り換えは動作中のＯＳを、複数のＯＳの中から選択して起動させることは出来るが、前記動作中のＯＳに対して一時的な割り込みをかけることは出来ない。
【００１１】
特許文献３においては、記載されている入力したコマンドを実行可能なＯＳを識別するＯＳローダーが使われているが、ＯＳのロードは複数ＯＳの中からひとつのＯＳが選択されてロード実行される構造であり、実行中のＯＳに対して一時的な割り込みをかけることは出来ないし、例えば避難スタックポインターなどを使って割り込みを実行しようとするとカーネルパニックなどを起こす可能性が大きい。
【００１２】
特許文献４においては、記載されているコンビネーション型ＩＣカードにおいては、外部機器からのコマンドを接触式及び非接触式にてそれぞれ受信できる構造であり、受信したコマンドの各フィールドに含まれるコマンド情報をアプリケーションプログラムからアクセス可能に抽出し、該コマンド情報を解析することにより接触モードか非接触モードか判別しているので、迅速性を要するアプリケーションにおける割り込み処理には使えない。
【００１３】
上記で述べた通り、特許文献１〜４では解決できず、本発明によって解決しようとする問題点は、例えば電子乗車券のような短時間処理を必要とするアプリケーションにおいて、前記非接触型ＩＣカード用ＯＳが外部のリーダ／ライタ装置から電波を受けている間に前記非接触型ＩＣカード用ＯＳに接触型ＩＣカード用ＯＳから割り込み処理をかけて、例えばリアルタイムで残高表示を表示する複合機能ＩＣカードを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、接触及び非接触のふたつのＩＣカード用インターフェースを持つチップ（以下デュアルＩ／Ｆチップと呼ぶ）と、前記非接触のＩＣカード用インターフェースに接続するアンテナと、前記デュアルＩ／Ｆチップとは別のＣＰＵ内蔵チップとで構成される複合機能ＩＣカードにおいて、前記アンテナにはスイッチが設けられ、前記デュアルＩ／Ｆチップが前記非接触のＩＣカード用インターフェースを使って通信している間に、前記ＣＰＵ内蔵チップの制御により前記スイッチを切断して、通信相手が通信中断と判断する時間よりも短い時間内だけ前記ＣＰＵ内蔵チップが前記接触のＩＣカード用インターフェースを使って前記デュアルＩ／Ｆチップと通信するようにした。
【００１５】
これにより、接触及び非接触のふたつのＩＣカード用インターフェースを持つチップを使った複合機能ＩＣカードを非接触型ＩＣカードのリーダ／ライタ装置アンテナに近づけていても複合機能を発揮することができる。
【００１６】
また、前記複合機能ＩＣカードにおいて、ＣＰＵチップが非接触型ＩＣカード用インターフェースとアンテナとを開閉するスイッチを強制的に切断する指令信号を送信することも考えられる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の複合機能ＩＣカードは、外部のリーダ／ライタ装置からの電波を受信している間に、ＩＣカードの付加機能として指紋認証機能や表示機能を動作させることが出来るので、従来型のＩＣカード用リーダ／ライタ装置、また該リーダ／ライタ装置を組み込んだ自動改札装置やＡＴＭ装置での利用に際し、例えばプリペイド残高印字の更新やバイオメトリックス認証を併用したセキュリティー性の改善などで利便性を向上させることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一機能を有するものは同一の符号とし、その繰り返しの説明は省略する。
【実施例１】
【００１９】
図１は、本発明による複合機能ＩＣカードの機能ブロック図である。複合機能ＩＣカード１は、デュアルＩ／Ｆチップ２と、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３と、デュアルＩ／Ｆチップ２に接続され、アンテナスイッチ５の付いたアンテナ４、外部チップ２に接続されるペリフェラル部品６およびアンテナ７で構成され、前記アンテナ５はＣＰＵ機能を持った外部チップ３の制御でＯＮ／ＯＦＦされる。
【００２０】
デュアルＩ／Ｆチップ２は通信性能を重視するので必ずしも省エネ設計されていなくとも良いが、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３は接触型ＩＣカードインターフェースで通信する場合にはＩＳＯ７８１６に準拠した低速通信で構わないが、外部ペリフェラルデーター処理するには高速処理が望ましいのでクロック周波数をモードによって変更できるステッピング動作するＣＰＵがより望ましい。
【００２１】
アンテナ７から受信された電波は、整流回路８によって直流電力が生成され、補助電源９によって蓄電されると共に、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３は整流回路の検波電圧を検出することにより電波を受信したか否か知ることができる。
【００２２】
補助電源９からは常にＣＰＵ機能を持った外部チップ３に電源が供給され、該ＣＰＵ機能を持った外部チップ３は整流回路８からペリフェラル部品６への電源ラインに設けられたスイッチ１０を制御して、必要な時だけペリフェラル部品６に電源を供給できる。
【００２３】
上記の場合、前記整流回路８からの電力を有効利用するために、補助電源９の電圧制御回路の前段、例えば搬送波検出回路８と補助電源９の間にコンデンサーと逆流防止用のダイオードを接続しておいて、
【００２４】
一方、複合機能ＩＣカード１のアンテナ４は、外部のリーダ／ライタ装置１１に接続されたアンテナ１２から発射される１３．５６ＭＨｚの搬送周波数を持つ電波を受信し、デュアルＩ／Ｆチップ２内に設けられたＲＦ回路による負荷変調を使って外部のリーダ／ライタ装置１１と交信する。
【００２５】
複合機能ＩＣカード１のアンテナ４と外部のリーダ／ライタ装置１１のアンテナ１２との間の通信で１３．５６ＭＨｚの搬送周波数を使う場合において、このデーター通信への影響を避けるためには、アンテナ７の共振周波数を上げて、例えば５０ＭＨｚ近辺で低いＱ値となるようにアンテナ及びコンデンサーなどの共振関連部品を設計することが望ましい。
【００２６】
ペリフェラル部品６としては、例えば液晶表示ユニットを使えば、電子チケットデーターや電子マネーの残高データーなどの表示が可能となり、また指紋認証デバイスを使えば、複合機能ＩＣカード１にオフラインでの指紋認証機能を持たせることが可能となる。
【００２７】
前記オフライン指紋認証は、複合機能ＩＣカード１が外部のリーダ／ライタ装置１１に接続されたアンテナ１２から発射される１３．５６ＭＨｚの搬送周波数を持つ電波受信している間に利用者の指紋認証を実行してデュアルＩ／Ｆチップ２に認証結果を通知することも出来るし、前記電波を受信していない時でも補助電源９から電源供給を受けて指紋認証を実行してから複合機能ＩＣカード１を外部のリーダ／ライタ装置１１のアンテナにかざして使うことも出来る。
【００２８】
また、リーダ／ライタ装置への信号は単に指紋照合のＯＫ信号だけでなく、これを利用するシステムに適合したユニークなデジタル信号を出力するもので暗号化し、セキュリティー性の高いものとすることが好ましい。これらの暗号化方法としては、国際標準に準拠した暗号化方式や特定企業で定めた暗号化方式を使うことも考えられる。
【００２９】
更に、指紋センサーによって指紋の個性が抽出できない指紋を持つ利用者の場合には、例えば障子の枠のようなフレームの上に指を置き、指の指紋検出領域を４等分することにより指を変形させて特異な部分を抽出し、指紋センサーで検出可能とする方法も考えられる。
【００３０】
図２は、複合機能ＩＣカード内部のデュアルＩ／Ｆチップ機能ブロック図である。該複合機能ＩＣカード１に備えられるデュアルＩ／Ｆチップ２には、全体の制御をつかさどるＣＰＵ１３と、このＣＰＵ１３を起動させるＯＳやアプリケーションプログラムを格納するＲＯＭ１４、前記ＯＳやアプリケーションプログラムを動作させる際に使うデーターを一時的に格納するＲＡＭ１５、各種データーの読み書きをするＥＥＰＲＯＭ１６が接続されている。
【００３１】
またＣＰＵ１３には、アンテナ４を介して外部のリーダ／ライタ装置１１と通信するための非接触型ＩＣカード用インターフェース１７が非接触型ＩＣカード用コマンド解析回路１８を介して接続されている。
【００３２】
更にＣＰＵ１３には、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３と通信するための接触型ＩＣカード用インターフェース１９が非接触型ＩＣカード用コマンド解析回路２０を介して接続されている。
【００３３】
スイッチ５は、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３の制御によってＯＮ／ＯＦＦ制御され、共通ＣＰＵ１３は、非接触型ＩＣカード用インターフェース１７からの電波入力が存在する場合にのみ、非接触型ＩＣカード用インターフェース１７との通信を開始する。
【００３４】
ＣＰＵ機能を持った外部チップ３がアンテナ７によって電波を検出すると、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３から接触型ＩＣカード用インターフェース１９に対してコマンドを送り込む。アンテナ７は、電波を整流してデュアルＩ／Ｆチップ２に電力を供給するのに適した周波数を持つ電波を受信するアンテナである。ＣＰＵチップ１３が非接触型ＩＣカード用インターフェース１７からの電波入力によるコマンドを受け付けている間は、コマンド解析回路１３からのコマンドは割り込むことが出来ないので、この間は非接触型ＩＣカード用インターフェース１７を介してＣＰＵチップ１３が外部リーダ／ライタ装置１１との相互認証動作を行っていると解釈する。
【００３５】
通常の場合において、複合機能ＩＣカード１と外部リーダ／ライタ装置１１との間の相互認証は０．１秒程度で終了するので、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３がアンテナ７によって電波を検出してから、例えば０．３秒後に、アンテナスイッチ５を切断し、統合ＣＰＵ１３のモードを強制的に非接触型ＩＣカードインターフェース１７との通信から接触型ＩＣカード用インターフェース１９との通信モードに切り替える。
【００３６】
ここで、前記電波の検出には、搬送波検出回路８の搬送波整流電圧を使い、電圧変動値が安定化度合いを検出し、例えば一次微分値が初期値変動最大値の１０％以内になってから０．３秒後にスイッチ５を切断する方法や、接触型ＩＣカード用インターフェース１９から簡単なコマンドを入力してみて、共通ＣＰＵ１３がコマンドを受け付けるかどうかで共通ＣＰＵ１３が内部で非接触型ＩＣカードアプリケーションに切り替わっているか否かを確認する方法でも良い。
【００３７】
例えば、ＥＥＰＲＯＭ１６からのデーター読み出しコマンドがＣＰＵ機能を持った外部チップ３から出されたとすると、該コマンドが接触型ＩＣカード用インターフェース１９を介してコマンド解析回路２０でコマンド解析され、共通ＣＰＵチップ１３に送り込まれ、ＥＥＰＲＯＭチップ９の保存するデーターが読み出される。
【００３８】
上記の通信において、データーが数クロック分欠如しても、ＣＰＵチップ１３は非接触型ＩＣカードとの通信状態を維持するので、外部のリーダ／ライタ装置との通信は途切れない。
【００３９】
図３は、デュアルＩ／ＦチップがふたつのＣＰＵで構成される場合の複合機能ＩＣカードの機能ブロック図である。複合機能ＩＣカード１の消費電力を細かく制御するために、消費電力の小さい接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ａと汎用の非接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ｂとを別々に設け、接触型ＩＣカードインターフェース１９を使った通信時の消費電力を削減している。
【００４０】
消費電力の小さい接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ａと汎用の非接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ｂは共通のバスライン２１に接続され、該共通のバスライン２１を介して接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ａ及び汎用の非接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ｂを起動させるＯＳと、アプリケーションプログラムを格納するＲＯＭ１４と、前記ＯＳやアプリケーションプログラムを動作させる際に使うデーターを一時的に格納するＲＡＭ１５と、各種データーの読み書きをするＥＥＰＲＯＭ１６が接続されている。
【００４１】
前記デュアルＩ／Ｆチップ２の構成において共通ＣＰＵ１３の代わりに消費電力の小さい接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ａと汎用の非接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ｂで構成されている点で前記と異なるが、デュアルＩ／Ｆチップ２の機能はＣＰＵ構成にかかわらず同じ機能を持つ。
【００４２】
前述の通り、アンテナ７から受信された電波は、整流回路８によって直流電力が生成され、補助電源９によって蓄電されると共に、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３は整流回路の検波電圧を検出することにより電波を受信したか否か知ることができる。
【００４３】
この場合は、逆流防止のダイオード２２を通った電流をコンデンサー２３で蓄電し、補助電源９に内蔵される定電圧制御手段の前でエネルギーを備蓄し、平滑化することにより前記定電圧制御手段でのエネルギーロスを軽減することができる。
【００４４】
図４はＣＰＵ機能を持った外部チップの基本動作フローチャートを示している。アンテナ７から電波が検出され、搬送波検出回路８で検出された搬送波が整流されて補助電源９が充電されるとステップＳ０１にてＣＰＵ機能を持った外部チップ３がリセットされるか、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３のコマンド送出動作が終了して次のコマンドを待つことでステップＳ０２で電波検出を待つ。
【００４５】
ステップＳ０２で、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３によってアンテナ７からの電波が検出されると、所定時間、例えば非接触型ＩＣカードで使われるアプリケーションの規定処理時間が０．２秒であった場合、０．１秒の余裕をみて前記ＣＰＵ機能を持った外部チップ３は、例えば電波検出後から０．３秒のタイマーを設定し、０．３秒後には強制的にスイッチ５を切断する指令信号を送信する（ステップＳ０３）。
【００４６】
上記においては、電波検出後から０．３秒のタイマーを設定するとしたが、前期電波検出の方法において、補助電源９の電圧安定度を監視し、電圧が安定してから０．０５秒後にアンテナスイッチ５をＯＦＦにし、ここから０．２５秒のタイマーを設定するとよい。また前述のように、接触型ＩＣカード用インターフェースからコマンドを送出してみて非接触型ＩＣカード用インターフェースが使われているかどうかを確認する方法もある。
【００４７】
ステップＳ０４では、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３から接触型ＩＣカード用インターフェース１９を介して読み出しコマンドが送り込まれ、接触型ＩＣカード用コマンド解析回路２０によって前記読み出しコマンドが解析されて統合ＣＰＵ１３又は接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ａに入力される。
【００４８】
ステップＳ０４においてコマンド送出が終了すると、ステップＳ０６において前記タイマーの残り時間がチェックされる。ここで、例えば前記統合ＣＰＵ１３又は接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ａがコマンドを受け付けないような場合には、タイムアウトと判定され、ステップＳ０９に分岐して強制終了処理を行う。この場合は、データー処理が正常に終了していないので、再びプログラムが開始されてから全ての処理をやり直すことになる。
【００４９】
前記ステップＳ０６においてタイマーの残り時間がある場合、次のステップＳ０５において、前記統合ＣＰＵ１３又は接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ａによってメモリー手段であるＥＥＰＲＯＭ１６から前記コマンドで指定されたデーターが読み出され、接触型ＩＣカード用コマンド解析回路２０を通過して接触型ＩＣカード用インターフェース１９から前記ＣＰＵ機能を持った外部チップ３に読み込まれる。
【００５０】
ここでステップＳ０７において、前記タイマーの残り時間を確認し、時間が残っている場合にはステップＳ０８において前記ＣＰＵ機能を持った外部チップ３と前記統合ＣＰＵ１３又は接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ａ間の通信終了処理を行うが、もし前記タイマーの残り時間が無い場合にはステップＳ０９において強制終了処理を行う。この場合は、データー処理が正常に終了していないので、再びプログラムが開始されてから全ての処理をやり直すことになる。
【００５１】
上記において、使われるコマンドに短いコードを使うコマンドのみである場合には、タイマー処理を省略することも考えられる。
【００５２】
図５（ａ）〜（ｃ）は、受信搬送波とＣＰＵ動作の時間的な関係を示している。（ａ）は外部リーダ／ライタ装置のアンテナ１２から発射された搬送波をアンテナ４で受信した波形である。（ｂ）は非接触型ＩＣカード用インターフェースの動作タイミング、（ｃ）は接触型ＩＣカード用インターフェースの動作タイミングを示している。
【００５３】
図５（ａ）において、リーダ／ライタ装置のアンテナ１２から発射された搬送波をアンテナ４で受信した電波は、時間ｔ１から検出が開始され、時間ｔ２においてピークに達する。時間ｔ２から電波強度は安定するので、時間ｔ２から例えば０．３秒後の時間ｔ３からアンテナ４のスイッチ５をＯＦＦにする。アンテナ４からの信号が中断すると共通ＣＰＵ１３の非接触ＩＣカード機能部又は非接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ｂは動作を停止し、共通ＣＰＵ１３の接触ＩＣカード機能部又は接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ａはコマンドを受け入れるモードになる。
【００５４】
時間ｔ３から、例えば１０ｍｓの間隔を置いて、時間ｔ４から接触型ＩＣカードインターフェースからコマンドを送り込み、例えば電子乗車券の場合であれば、残高データーを前記接触型ＩＣカードインターフェースから読み出し、所定の処理が終了した時点で時間ｔ５に前記接触型ＩＣカードインターフェースを使った通信を終了させる。
【００５５】
前記接触型ＩＣカードインターフェースの通信が終わると、図５（ｂ）においてアンテナ４のスイッチ５をＯＮにし、前記非前記接触型ＩＣカードインターフェースが有効となる。
【００５６】
一方、図５（ｄ）はアンテナ７の受信電波波形、同図（ｅ）は補助電源９の蓄電動作タイミングを示している。図５（ｄ）に示される搬送波がアンテナ７で受信され、搬送波検出回路８で検出されると、前記搬送波が規定レベル以上で検出される期間ｔ７−ｔ８において補助電源９からＣＰＵ機能を持った外部チップ３に電源が供給される。なお、前記ＣＰＵ機能を持った外部チップ３の制御により補助電源スイッチ１０がＯＮになると、補助電源９の電力は前記ＣＰＵ機能を持った外部チップ３だけでなく、追加機能チップ６にも供給される。
【実施例２】
【００５７】
図６は、兼用アンテナからの電源供給例を図示している。外部電源２４はデュアルＩ／Ｆチップ２と、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３と、指紋センサ２５に電源を供給している。
【００５８】
デュアルＩ／Ｆチップ２に常時電源が供給されているので、共通ＣＰＵ１３は直近のリセット状態の後に行われる認証により、その後に非接触型ＩＣカード用インターフェース１７と接触型ＩＣカード用インターフェース１９が切り替られても前記認証は有効なのでインターフェースを切り替える度にいちいち認証をする必要は無くなる。
【００５９】
動作シーケンスとしては、最初に外部電源２４が投入され、メイン・アンテナ４から電波を受信して外部のリーダ／ライタ装置と相互認証をした後、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３の指令によりアンテナスイッチ５を制御してメイン・アンテナ４を開回路とし、更に指紋センサ２５が指紋による認証動作を行い、利用者の指紋が認証されると認証結果をＣＰＵ機能を持った外部チップ３を介してデュアルＩ／Ｆチップ２の共通ＣＰＵ１３に送出する。
【００６０】
一方、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３はアンテナスイッチ５を制御してメイン・アンテナ４を閉回路とすることによりメイン・アンテナ４を非接触型ＩＣカード用インターフェース１７に接続して、共通ＣＰＵ１３が前記認証結果をメイン・アンテナ４から外部のリーダ／ライタ装置に送信する。
【００６１】
図７（Ａ）〜（Ｅ）は、デュアルＩ／Ｆチップと指紋センサの動作タイミング例を示している。（Ａ）は外部リーダ／ライタ装置のアンテナ１２から発射された搬送波をアンテナ４で受信した波形である。（Ｂ）は非接触型ＩＣカード用インターフェースの動作タイミング、（Ｃ）は外部電源２４からの電源電圧、（Ｄ）は指紋センサの動作タイミング、（Ｅ）はＣＰＵ機能を持った外部チップから共通ＣＰＵ１３へのデータ通信タイミングを示している。
【００６２】
図７（Ａ）において、リーダ／ライタ装置のアンテナ１２から発射された搬送波をアンテナ４で受信した電波は、時間Ｔ１から検出が開始され、時間Ｔ２においてピークに達する。時間ｔ２から電波強度は安定するので、時間ｔ２から例えば０．３秒後の時間Ｔ３からアンテナ４のスイッチ５をＯＦＦにする。アンテナ４からの信号が中断されると共通ＣＰＵ１３の非接触ＩＣカード機能部又は非接触型ＩＣカード用の共通ＣＰＵ１３は非接触型ＩＣカード用インターフェース１７との接続を解除し、接触型ＩＣカード用インターフェース１９からのコマンドを受け入れるモードになる。
【００６３】
図７（Ｄ）において、時間Ｔ３から、例えば１０ｍｓの間隔を置いて、時間Ｔ４から指紋センサ２５が指紋認証を実行し、指紋認証が成功した時点で時間Ｔ５にて認証動作を停止し、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３に認証結果データーを転送する。
【００６４】
更に図７（Ｅ）において、ＣＰＵ機能を持った外部チップから共通ＣＰＵ１３へのデーターを転送する。
【００６５】
次に、図７（Ｂ）において、時間Ｔ７から再び、アンテナ４のスイッチ５をＯＮにし、前記非前記接触型ＩＣカードインターフェースを有効とする。
【００６６】
通常のデュアルＩ／Ｆチップ４を搭載するデュアルインターフェースＩＣカードにおいては、アンテナが受信する電波強度が規定値よりも大きい場合には強制的に非接触型ＩＣカード用インターフェース１７が有効となり、電波強度が規定値よりも小さくならない限り接触型ＩＣカード用インターフェース１９は使えないが、図６のような構成とすることで任意のタイミングで非接触型ＩＣカード用インターフェース１７と接触型ＩＣカード用インターフェース１９を切り替えることが可能となり、しかもデュアルＩ／Ｆチップ２は外部電源２４により常時通電状態となっているので、非接触型ＩＣカード用インターフェース１７と接触型ＩＣカード用インターフェース１９を切り替えても共通ＣＰＵ１３の動作がとぎれることはない。
【実施例３】
【００６７】
図８は、兼用アンテナからの電源供給例を図示している。メイン・アンテナ４はアンテナスイッチ５を介して非接触型ＩＣカード用インターフェース１７に接続されると共に、補助電源９に接続されている。
【００６８】
アンテナ４から受信された電波は、補助電源９によって直流電力の生成および蓄電されると同時にＣＰＵ機能を持った外部チップ３に電源を供給する。ＣＰＵ機能を持った外部チップ３は、補助電源スイッチ１０を制御することにより指紋センサ２５のようなペリフェラル部品６を必要な時だけ動作させて所望のデーターをペリフェラル部品６から受信する。
【００６９】
上記の例は、デュアルＩ／Ｆチップ２やＣＰＵ機能を持った外部チップ３の消費電力が小さく、アンテナ４と外部リーダ／ライタ装置のアンテナ１２との距離が短くても良い場合に有効な構成となる。
【００７０】
上記においては、アンテナ４と補助電源９は常時接続されているが、前記外部リーダ／ライタ装置１１のアンテナからの供給電力が十分ではない場合やＲＦ回路のインピーダンスマッチングの問題がある場合などの理由からＣＰＵ機能を持った外部チップ３によって制御が必要な場合には、ＯＮ／ＯＦＦスイッチを介在させることも考えられる。
【００７１】
更に、上記の実施例１乃至３において、アンテナスイッチ５のＯＮ／ＯＦＦ制御はＣＰＵ機能を持った外部チップに限定する必要はなく、例えば共通ＣＰＵ１３や、指紋センサ２５が持つＣＰＵ機能を使うことも考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
既存のデュアルインターフェースＩＣチップを使って非接触型ＩＣカードに表示や指紋認証などの付加機能を付けることにより非接触型ＩＣカードの利便性が飛躍的に向上し、またＩＣカードを使った電子マネーに対する信頼感の向上から国民生活が活発化し、産業の発展に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明のシステム構成図の例
【図２】１つのＣＰＵで動作するデュアルＩ／Ｆチップを使った複合機能ＩＣカード
【図３】２つのＣＰＵで動作するデュアルＩ／Ｆチップを使った複合機能ＩＣカード
【図４】割り込み処理シーケンスの例
【図５】受信搬送波とＣＰＵ動作の時間的な関係
【図６】外部電源常時接続の例
【図７】デュアルＩ／Ｆチップと指紋センサの動作タイミング例
【図８】兼用アンテナからの電源供給例
【図９】従来のタイミングチャート
【符号の説明】
【００７４】
１…複合機能ＩＣカード、 ２…デュアルＩ／Ｆチップ、 ３…ＣＰＵ機能を持った外部チップ、 ４…メイン・アンテナ、 ５…アンテナスイッチ、 ６…ペリフェラル部品、 ７…サブ・アンテナ、 ８…搬送波検出回路、 ９…補助電源、 １０…補助電源スイッチ、 １１…リーダ／ライタ装置、 １２…リーダ／ライタ装置のアンテナ、 １３…共通ＣＰＵ、 １３ａ…接触型ＩＣカード用ＣＰＵ、 １３ｂ…非接触型ＩＣカード用ＣＰＵ、 １４…ＲＯＭ、 １５…ＲＡＭ、 １６…ＥＥＰＲＯＭ、 １７…非接触型ＩＣカード用インターフェース、 １８…非接触型ＩＣカード用コマンド解析回路、 １９…接触型ＩＣカード用インターフェース、 ２０…接触型ＩＣカード用コマンド解析回路、 ２１…共通バスライン、 ２２…ダイオード、 ２３…コンデンサー、 ２４…外部電源、２５…指紋センサ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デュアルＩ／Ｆチップを内蔵し、迅速性を必要とするアプリケーションを実行する非接触型ＩＣカードの非接触型ＩＣカードアプリケーションに対する割り込み機能を持つ複合機能ＩＣカードに関する。
【背景技術】
【０００２】
非接触型ＩＣカードは、その利便性から電子切符や電子定期券などを用途として交通係ＩＣカードの普及が進んでいる。しかし、カードの中身こそＩＣチップになったものの、カードの表示としては従来の磁気カード同様にロイコカードなどのリライト機能しか持てなかった。また、接触型ＩＣカード用チップと非接触型ＩＣカード用チップを組み合わせたワンチップＩＣカードにおいては、外部リーダ／ライタ装置のアンテナから発射される電波を非接触型ＩＣカードで受信している間はデュアルＩ／Ｆチップのインターフェースが非接触型ＩＣカード用インターフェースにロックされており、デュアルＩ／Ｆチップから通信内容、特に電子マネーなどの残高データーデュアルＩ／Ｆチップ外部に出力することが出来なかった。
【０００３】
例えば、データーデュアルＩ／Ｆチップを搭載した複合機能ＩＣカードにおいて、図９（ａ）のような搬送波形が非接触型ＩＣカードのアンテナによって受信されたとすると、図９（ｂ）のタイミング、つまり前記搬送波形が立ち上がって非接触型ＩＣカードインターフェースから十分な電力が供給され始めたタイミングｚ１から非接触型ＩＣカード機能部が動作を開始し、前記搬送波形が終焉するタイミングｚ２まで前記非接触型ＩＣカードのＩＣチップは動作を継続する。
【０００４】
前記非接触型ＩＣカードのＩＣチップが動作を継続している間は、接触型ＩＣカード用インターフェースはコマンドを受け付けないので、接触型ＩＣカード機能部は前記搬送波形が終焉した後に、図９（ｃ）のタイミングｚ３からコマンド送出を開始し、一連の通信が終了するタイミングｚ４まで接触型ＩＣカード用インターフェースを使用することは出来るが、例えば電子乗車券の残高データーを前記接触型ＩＣカードインターフェースから入手しようとしても、改札を通過しようとするタイミングであるタイミングｚ１からタイミングｚ２までの間では前期残高データーを前記接触型ＩＣカードインターフェースから受信することは出来ないので、改札を通るときに残高表示をすることは出来ない。
【０００５】
上記データーデュアルＩ／Ｆチップのような複数のＯＳが実装されたＩＣカードにおいて、前記ＩＣカードに実装された各々の前記ＯＳは、端末装置から受信したコマンドを処理したときに、前記端末装置から受信したコマンドを処理したプログラム、即ち前記ＯＳ又は前記ＯＳ上で動作するアプリケーションのいずれかを示すコマンド処理履歴情報を、前記ＩＣカードのメモリーに記憶するコマンド処理履歴記憶手段を備え、前記ＩＣカードは、前記コマンド処理履歴記憶手段が記憶した前記コマンド処理履歴情報と、事前に定められた規則とに基づいて、コマンド処理を管理するコマンド実行管理手段を備えたＩＣカードが知られている（特許文献１）。
【０００６】
また、複数のデーター伝送方式によるデーター送受信が可能で、当該複数のデーター伝送方式のそれぞれに対応した複数のＯＳを搭載したＩＣカードにおいて、外部からの受信データーに基づいて、外部とのデーター伝送方式が前記複数のデーター伝送方式のいずれであるかを判別する伝送方式判別手段と、前記複数のデーター伝送方式のうち動作中のＯＳに対応する第１のデーター伝送方式と、この伝送方式判別手段によって判別された第２のデーター伝送方式とが、一致するか否かを判定するＯＳ適否判定手段と、このＯＳ適否判定手段によって前記第１のデーター伝送方式と前記第２のデーター伝送方式とが一致しないと判定されたとき、動作中のＯＳを、前記複数のＯＳの他のものに切り換えるＯＳ切り換え手段とを備え、ＩＣカードに電源が供給されると、前記複数のＯＳのいずれかを起動することを特徴とするＩＣカードについても知られている（特許文献２）。
【０００７】
また一方、ＣＰＵと、メモリーと、外部装置と入出力を行うインターフェースとを有するＩＣカードにおいて、前記メモリーには、少なくとも、前記外部装置との入出力を制御するオペレーティングシステムの基本部（ＯＳ基本部）と、前記ＯＳ基本部を参照しながら、ＩＣカードの所定の機能を提供するアプリケーションプログラムを実行・管理する複数のＩＣカードＯＳと、前記インターフェースを介して外部装置から入力されたコマンドを解読し、前記コマンドの実行可能なＩＣカードＯＳを識別して起動するＯＳローダーとが記憶され、前記基本ＯＳ基本部の制御の下で前記インターフェースを介して外部装置からのコマンドを受信し、前記ＯＳローダーは前記コマンドを受信し、前記ＯＳローダーは前記コマンドを解読し、前記コマンドの実行可能なＩＣカードＯＳを識別して起動し、前記ＩＣカードによって前記コマンドを実行するＩＣカードが知られている（特許文献３）。
【０００８】
更に、非接触型ＩＣカード用インターフェースと接触型ＩＣカード用インターフェースを持つコンビネーション型ＩＣカードにおいて、外部機器との通信のための接触用インターフェース及び非接触用インターフェースと、どちらのインターフェースで起動されているか判別する判別部と、システムプログラム及び少なくとも１つのアプリケーションプログラムを格納した第一記憶部と、外部機器から受信した接触用インターフェースまたは非接触用インターフェースを介したコマンドから抽出されたコマンド情報を格納する第二記憶部と、前記システムプログラムに基づき上記コマンド情報を前記アプリケーションプログラムによりアクセス可能に抽出する抽出部を備えたコンビネーション型ＩＣカードが知られている（特許文献４）。
【特許文献１】特開２００７−１２２２８９
【特許文献２】特開２００４−３１３８０７
【特許文献３】特開２００３−０７６９５４
【特許文献４】特開２００３−１６８０９２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１においては、記載されているコマンド処理履歴情報を使い、ＩＣカードが記憶する前記コマンド処理履歴情報を参照し、予め定められている規則でコマンドの実行の許諾・拒否を選択することは出来るが、非接触型ＩＣカード用ＯＳに割り込み処理をさせることは出来ない。
【００１０】
特許文献２においては、記載されているＯＳ切り換え手段を使えば、伝送方式判別手段を使ってデーター伝送方式に適合したＯＳを選択することは出来るが、ＯＳの切り換えは動作中のＯＳを、複数のＯＳの中から選択して起動させることは出来るが、前記動作中のＯＳに対して一時的な割り込みをかけることは出来ない。
【００１１】
特許文献３においては、記載されている入力したコマンドを実行可能なＯＳを識別するＯＳローダーが使われているが、ＯＳのロードは複数ＯＳの中からひとつのＯＳが選択されてロード実行される構造であり、実行中のＯＳに対して一時的な割り込みをかけることは出来ないし、例えば避難スタックポインターなどを使って割り込みを実行しようとするとカーネルパニックなどを起こす可能性が大きい。
【００１２】
特許文献４においては、記載されているコンビネーション型ＩＣカードにおいては、外部機器からのコマンドを接触式及び非接触式にてそれぞれ受信できる構造であり、受信したコマンドの各フィールドに含まれるコマンド情報をアプリケーションプログラムからアクセス可能に抽出し、該コマンド情報を解析することにより接触モードか非接触モードか判別しているので、迅速性を要するアプリケーションにおける割り込み処理には使えない。
【００１３】
上記で述べた通り、特許文献１〜４では解決できず、本発明によって解決しようとする問題点は、例えば電子乗車券のような短時間処理を必要とするアプリケーションにおいて、前記非接触型ＩＣカード用ＯＳが外部のリーダ／ライタ装置から電波を受けている間に前記非接触型ＩＣカード用ＯＳに接触型ＩＣカード用ＯＳから割り込み処理をかけて、例えばリアルタイムで残高表示を表示する複合機能ＩＣカードを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、接触及び非接触のふたつのＩＣカード用インターフェースを持つチップ（以下デュアルＩ／Ｆチップと呼ぶ）と、前記非接触のＩＣカード用インターフェースに接続するアンテナと、前記デュアルＩ／Ｆチップとは別のＣＰＵ内蔵チップとで構成される複合機能ＩＣカードにおいて、前記アンテナにはスイッチが設けられ、前記デュアルＩ／Ｆチップが前記非接触のＩＣカード用インターフェースを使って通信している間に、前記ＣＰＵ内蔵チップの制御により前記スイッチを切断して、通信相手が通信中断と判断する時間よりも短い時間内だけ前記ＣＰＵ内蔵チップが前記接触のＩＣカード用インターフェースを使って前記デュアルＩ／Ｆチップと通信するようにした。
【００１５】
これにより、接触及び非接触のふたつのＩＣカード用インターフェースを持つチップを使った複合機能ＩＣカードを非接触型ＩＣカードのリーダ／ライタ装置アンテナに近づけていても複合機能を発揮することができる。
【００１６】
また、前記複合機能ＩＣカードにおいて、ＣＰＵチップが非接触型ＩＣカード用インターフェースとアンテナとを開閉するスイッチを強制的に切断する指令信号を送信することも考えられる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の複合機能ＩＣカードは、外部のリーダ／ライタ装置からの電波を受信している間に、ＩＣカードの付加機能として指紋認証機能や表示機能を動作させることが出来るので、従来型のＩＣカード用リーダ／ライタ装置、また該リーダ／ライタ装置を組み込んだ自動改札装置やＡＴＭ装置での利用に際し、例えばプリペイド残高印字の更新やバイオメトリックス認証を併用したセキュリティー性の改善などで利便性を向上させることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一機能を有するものは同一の符号とし、その繰り返しの説明は省略する。
【実施例１】
【００１９】
図１は、本発明による複合機能ＩＣカードの機能ブロック図である。複合機能ＩＣカード１は、デュアルＩ／Ｆチップ２と、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３と、デュアルＩ／Ｆチップ２に接続され、アンテナスイッチ５の付いたアンテナ４、外部チップ２に接続されるペリフェラル部品６およびアンテナ７で構成され、前記アンテナ５はＣＰＵ機能を持った外部チップ３の制御でＯＮ／ＯＦＦされる。
【００２０】
デュアルＩ／Ｆチップ２は通信性能を重視するので必ずしも省エネ設計されていなくとも良いが、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３は接触型ＩＣカードインターフェースで通信する場合にはＩＳＯ７８１６に準拠した低速通信で構わないが、外部ペリフェラルデーター処理するには高速処理が望ましいのでクロック周波数をモードによって変更できるステッピング動作するＣＰＵがより望ましい。
【００２１】
アンテナ７から受信された電波は、整流回路８によって直流電力が生成され、補助電源９によって蓄電されると共に、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３は整流回路の検波電圧を検出することにより電波を受信したか否か知ることができる。
【００２２】
補助電源９からは常にＣＰＵ機能を持った外部チップ３に電源が供給され、該ＣＰＵ機能を持った外部チップ３は整流回路８からペリフェラル部品６への電源ラインに設けられたスイッチ１０を制御して、必要な時だけペリフェラル部品６に電源を供給できる。
【００２３】
上記の場合、前記整流回路８からの電力を有効利用するために、補助電源９の電圧制御回路の前段、例えば搬送波検出回路８と補助電源９の間にコンデンサーと逆流防止用のダイオードを接続しておいて、
【００２４】
一方、複合機能ＩＣカード１のアンテナ４は、外部のリーダ／ライタ装置１１に接続されたアンテナ１２から発射される１３．５６ＭＨｚの搬送周波数を持つ電波を受信し、デュアルＩ／Ｆチップ２内に設けられたＲＦ回路による負荷変調を使って外部のリーダ／ライタ装置１１と交信する。
【００２５】
複合機能ＩＣカード１のアンテナ４と外部のリーダ／ライタ装置１１のアンテナ１２との間の通信で１３．５６ＭＨｚの搬送周波数を使う場合において、このデーター通信への影響を避けるためには、アンテナ７の共振周波数を上げて、例えば５０ＭＨｚ近辺で低いＱ値となるようにアンテナ及びコンデンサーなどの共振関連部品を設計することが望ましい。
【００２６】
ペリフェラル部品６としては、例えば液晶表示ユニットを使えば、電子チケットデーターや電子マネーの残高データーなどの表示が可能となり、また指紋認証デバイスを使えば、複合機能ＩＣカード１にオフラインでの指紋認証機能を持たせることが可能となる。
【００２７】
前記オフライン指紋認証は、複合機能ＩＣカード１が外部のリーダ／ライタ装置１１に接続されたアンテナ１２から発射される１３．５６ＭＨｚの搬送周波数を持つ電波受信している間に利用者の指紋認証を実行してデュアルＩ／Ｆチップ２に認証結果を通知することも出来るし、前記電波を受信していない時でも補助電源９から電源供給を受けて指紋認証を実行してから複合機能ＩＣカード１を外部のリーダ／ライタ装置１１のアンテナにかざして使うことも出来る。
【００２８】
また、リーダ／ライタ装置への信号は単に指紋照合のＯＫ信号だけでなく、これを利用するシステムに適合したユニークなデジタル信号を出力するもので暗号化し、セキュリティー性の高いものとすることが好ましい。これらの暗号化方法としては、国際標準に準拠した暗号化方式や特定企業で定めた暗号化方式を使うことも考えられる。
【００２９】
更に、指紋センサーによって指紋の個性が抽出できない指紋を持つ利用者の場合には、例えば障子の枠のようなフレームの上に指を置き、指の指紋検出領域を４等分することにより指を変形させて特異な部分を抽出し、指紋センサーで検出可能とする方法も考えられる。
【００３０】
図２は、複合機能ＩＣカード内部のデュアルＩ／Ｆチップ機能ブロック図である。該複合機能ＩＣカード１に備えられるデュアルＩ／Ｆチップ２には、全体の制御をつかさどるＣＰＵ１３と、このＣＰＵ１３を起動させるＯＳやアプリケーションプログラムを格納するＲＯＭ１４、前記ＯＳやアプリケーションプログラムを動作させる際に使うデーターを一時的に格納するＲＡＭ１５、各種データーの読み書きをするＥＥＰＲＯＭ１６が接続されている。
【００３１】
またＣＰＵ１３には、アンテナ４を介して外部のリーダ／ライタ装置１１と通信するための非接触型ＩＣカード用インターフェース１７が非接触型ＩＣカード用コマンド解析回路１８を介して接続されている。
【００３２】
更にＣＰＵ１３には、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３と通信するための接触型ＩＣカード用インターフェース１９が非接触型ＩＣカード用コマンド解析回路２０を介して接続されている。
【００３３】
スイッチ５は、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３の制御によってＯＮ／ＯＦＦ制御され、共通ＣＰＵ１３は、非接触型ＩＣカード用インターフェース１７からの電波入力が存在する場合にのみ、非接触型ＩＣカード用インターフェース１７との通信を開始する。
【００３４】
ＣＰＵ機能を持った外部チップ３がアンテナ７によって電波を検出すると、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３から接触型ＩＣカード用インターフェース１９に対してコマンドを送り込む。アンテナ７は、電波を整流してデュアルＩ／Ｆチップ２に電力を供給するのに適した周波数を持つ電波を受信するアンテナである。ＣＰＵチップ１３が非接触型ＩＣカード用インターフェース１７からの電波入力によるコマンドを受け付けている間は、コマンド解析回路１３からのコマンドは割り込むことが出来ないので、この間は非接触型ＩＣカード用インターフェース１７を介してＣＰＵチップ１３が外部リーダ／ライタ装置１１との相互認証動作を行っていると解釈する。
【００３５】
通常の場合において、複合機能ＩＣカード１と外部リーダ／ライタ装置１１との間の相互認証は０．１秒程度で終了するので、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３がアンテナ７によって電波を検出してから、例えば０．３秒後に、アンテナスイッチ５を切断し、統合ＣＰＵ１３のモードを強制的に非接触型ＩＣカードインターフェース１７との通信から接触型ＩＣカード用インターフェース１９との通信モードに切り替える。
【００３６】
ここで、前記電波の検出には、搬送波検出回路８の搬送波整流電圧を使い、電圧変動値が安定化度合いを検出し、例えば一次微分値が初期値変動最大値の１０％以内になってから０．３秒後にスイッチ５を切断する方法や、接触型ＩＣカード用インターフェース１９から簡単なコマンドを入力してみて、共通ＣＰＵ１３がコマンドを受け付けるかどうかで共通ＣＰＵ１３が内部で非接触型ＩＣカードアプリケーションに切り替わっているか否かを確認する方法でも良い。
【００３７】
例えば、ＥＥＰＲＯＭ１６からのデーター読み出しコマンドがＣＰＵ機能を持った外部チップ３から出されたとすると、該コマンドが接触型ＩＣカード用インターフェース１９を介してコマンド解析回路２０でコマンド解析され、共通ＣＰＵチップ１３に送り込まれ、ＥＥＰＲＯＭチップ９の保存するデーターが読み出される。
【００３８】
上記の通信において、データーが数クロック分欠如しても、ＣＰＵチップ１３は非接触型ＩＣカードとの通信状態を維持するので、外部のリーダ／ライタ装置との通信は途切れない。
【００３９】
図３は、デュアルＩ／ＦチップがふたつのＣＰＵで構成される場合の複合機能ＩＣカードの機能ブロック図である。複合機能ＩＣカード１の消費電力を細かく制御するために、消費電力の小さい接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ａと汎用の非接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ｂとを別々に設け、接触型ＩＣカードインターフェース１９を使った通信時の消費電力を削減している。
【００４０】
消費電力の小さい接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ａと汎用の非接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ｂは共通のバスライン２１に接続され、該共通のバスライン２１を介して接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ａ及び汎用の非接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ｂを起動させるＯＳと、アプリケーションプログラムを格納するＲＯＭ１４と、前記ＯＳやアプリケーションプログラムを動作させる際に使うデーターを一時的に格納するＲＡＭ１５と、各種データーの読み書きをするＥＥＰＲＯＭ１６が接続されている。
【００４１】
前記デュアルＩ／Ｆチップ２の構成において共通ＣＰＵ１３の代わりに消費電力の小さい接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ａと汎用の非接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ｂで構成されている点で前記と異なるが、デュアルＩ／Ｆチップ２の機能はＣＰＵ構成にかかわらず同じ機能を持つ。
【００４２】
前述の通り、アンテナ７から受信された電波は、整流回路８によって直流電力が生成され、補助電源９によって蓄電されると共に、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３は整流回路の検波電圧を検出することにより電波を受信したか否か知ることができる。
【００４３】
この場合は、逆流防止のダイオード２２を通った電流をコンデンサー２３で蓄電し、補助電源９に内蔵される定電圧制御手段の前でエネルギーを備蓄し、平滑化することにより前記定電圧制御手段でのエネルギーロスを軽減することができる。
【００４４】
図４はＣＰＵ機能を持った外部チップの基本動作フローチャートを示している。アンテナ７から電波が検出され、搬送波検出回路８で検出された搬送波が整流されて補助電源９が充電されるとステップＳ０１にてＣＰＵ機能を持った外部チップ３がリセットされるか、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３のコマンド送出動作が終了して次のコマンドを待つことでステップＳ０２で電波検出を待つ。
【００４５】
ステップＳ０２で、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３によってアンテナ７からの電波が検出されると、所定時間、例えば非接触型ＩＣカードで使われるアプリケーションの規定処理時間が０．２秒であった場合、０．１秒の余裕をみて前記ＣＰＵ機能を持った外部チップ３は、例えば電波検出後から０．３秒のタイマーを設定し、０．３秒後には強制的にスイッチ５を切断する指令信号を送信する（ステップＳ０３）。
【００４６】
上記においては、電波検出後から０．３秒のタイマーを設定するとしたが、前期電波検出の方法において、補助電源９の電圧安定度を監視し、電圧が安定してから０．０５秒後にアンテナスイッチ５をＯＦＦにし、ここから０．２５秒のタイマーを設定するとよい。また前述のように、接触型ＩＣカード用インターフェースからコマンドを送出してみて非接触型ＩＣカード用インターフェースが使われているかどうかを確認する方法もある。
【００４７】
ステップＳ０４では、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３から接触型ＩＣカード用インターフェース１９を介して読み出しコマンドが送り込まれ、接触型ＩＣカード用コマンド解析回路２０によって前記読み出しコマンドが解析されて統合ＣＰＵ１３又は接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ａに入力される。
【００４８】
ステップＳ０４においてコマンド送出が終了すると、ステップＳ０６において前記タイマーの残り時間がチェックされる。ここで、例えば前記統合ＣＰＵ１３又は接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ａがコマンドを受け付けないような場合には、タイムアウトと判定され、ステップＳ０９に分岐して強制終了処理を行う。この場合は、データー処理が正常に終了していないので、再びプログラムが開始されてから全ての処理をやり直すことになる。
【００４９】
前記ステップＳ０６においてタイマーの残り時間がある場合、次のステップＳ０５において、前記統合ＣＰＵ１３又は接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ａによってメモリー手段であるＥＥＰＲＯＭ１６から前記コマンドで指定されたデーターが読み出され、接触型ＩＣカード用コマンド解析回路２０を通過して接触型ＩＣカード用インターフェース１９から前記ＣＰＵ機能を持った外部チップ３に読み込まれる。
【００５０】
ここでステップＳ０７において、前記タイマーの残り時間を確認し、時間が残っている場合にはステップＳ０８において前記ＣＰＵ機能を持った外部チップ３と前記統合ＣＰＵ１３又は接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ａ間の通信終了処理を行うが、もし前記タイマーの残り時間が無い場合にはステップＳ０９において強制終了処理を行う。この場合は、データー処理が正常に終了していないので、再びプログラムが開始されてから全ての処理をやり直すことになる。
【００５１】
上記において、使われるコマンドに短いコードを使うコマンドのみである場合には、タイマー処理を省略することも考えられる。
【００５２】
図５（ａ）〜（ｃ）は、受信搬送波とＣＰＵ動作の時間的な関係を示している。（ａ）は外部リーダ／ライタ装置のアンテナ１２から発射された搬送波をアンテナ４で受信した波形である。（ｂ）は非接触型ＩＣカード用インターフェースの動作タイミング、（ｃ）は接触型ＩＣカード用インターフェースの動作タイミングを示している。
【００５３】
図５（ａ）において、リーダ／ライタ装置のアンテナ１２から発射された搬送波をアンテナ４で受信した電波は、時間ｔ１から検出が開始され、時間ｔ２においてピークに達する。時間ｔ２から電波強度は安定するので、時間ｔ２から例えば０．３秒後の時間ｔ３からアンテナ４のスイッチ５をＯＦＦにする。アンテナ４からの信号が中断すると共通ＣＰＵ１３の非接触ＩＣカード機能部又は非接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ｂは動作を停止し、共通ＣＰＵ１３の接触ＩＣカード機能部又は接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ａはコマンドを受け入れるモードになる。
【００５４】
時間ｔ３から、例えば１０ｍｓの間隔を置いて、時間ｔ４から接触型ＩＣカードインターフェースからコマンドを送り込み、例えば電子乗車券の場合であれば、残高データーを前記接触型ＩＣカードインターフェースから読み出し、所定の処理が終了した時点で時間ｔ５に前記接触型ＩＣカードインターフェースを使った通信を終了させる。
【００５５】
前記接触型ＩＣカードインターフェースの通信が終わると、図５（ｂ）においてアンテナ４のスイッチ５をＯＮにし、前記非前記接触型ＩＣカードインターフェースが有効となる。
【００５６】
一方、図５（ｄ）はアンテナ７の受信電波波形、同図（ｅ）は補助電源９の蓄電動作タイミングを示している。図５（ｄ）に示される搬送波がアンテナ７で受信され、搬送波検出回路８で検出されると、前記搬送波が規定レベル以上で検出される期間ｔ７−ｔ８において補助電源９からＣＰＵ機能を持った外部チップ３に電源が供給される。なお、前記ＣＰＵ機能を持った外部チップ３の制御により補助電源スイッチ１０がＯＮになると、補助電源９の電力は前記ＣＰＵ機能を持った外部チップ３だけでなく、追加機能チップ６にも供給される。
【実施例２】
【００５７】
図６は、兼用アンテナからの電源供給例を図示している。外部電源２４はデュアルＩ／Ｆチップ２と、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３と、指紋センサ２５に電源を供給している。
【００５８】
デュアルＩ／Ｆチップ２に常時電源が供給されているので、共通ＣＰＵ１３は直近のリセット状態の後に行われる認証により、その後に非接触型ＩＣカード用インターフェース１７と接触型ＩＣカード用インターフェース１９が切り替られても前記認証は有効なのでインターフェースを切り替える度にいちいち認証をする必要は無くなる。
【００５９】
動作シーケンスとしては、最初に外部電源２４が投入され、メイン・アンテナ４から電波を受信して外部のリーダ／ライタ装置と相互認証をした後、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３の指令によりアンテナスイッチ５を制御してメイン・アンテナ４を開回路とし、更に指紋センサ２５が指紋による認証動作を行い、利用者の指紋が認証されると認証結果をＣＰＵ機能を持った外部チップ３を介してデュアルＩ／Ｆチップ２の共通ＣＰＵ１３に送出する。
【００６０】
一方、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３はアンテナスイッチ５を制御してメイン・アンテナ４を閉回路とすることによりメイン・アンテナ４を非接触型ＩＣカード用インターフェース１７に接続して、共通ＣＰＵ１３が前記認証結果をメイン・アンテナ４から外部のリーダ／ライタ装置に送信する。
【００６１】
図７（Ａ）〜（Ｅ）は、デュアルＩ／Ｆチップと指紋センサの動作タイミング例を示している。（Ａ）は外部リーダ／ライタ装置のアンテナ１２から発射された搬送波をアンテナ４で受信した波形である。（Ｂ）は非接触型ＩＣカード用インターフェースの動作タイミング、（Ｃ）は外部電源２４からの電源電圧、（Ｄ）は指紋センサの動作タイミング、（Ｅ）はＣＰＵ機能を持った外部チップから共通ＣＰＵ１３へのデータ通信タイミングを示している。
【００６２】
図７（Ａ）において、リーダ／ライタ装置のアンテナ１２から発射された搬送波をアンテナ４で受信した電波は、時間Ｔ１から検出が開始され、時間Ｔ２においてピークに達する。時間ｔ２から電波強度は安定するので、時間ｔ２から例えば０．３秒後の時間Ｔ３からアンテナ４のスイッチ５をＯＦＦにする。アンテナ４からの信号が中断されると共通ＣＰＵ１３の非接触ＩＣカード機能部又は非接触型ＩＣカード用の共通ＣＰＵ１３は非接触型ＩＣカード用インターフェース１７との接続を解除し、接触型ＩＣカード用インターフェース１９からのコマンドを受け入れるモードになる。
【００６３】
図７（Ｄ）において、時間Ｔ３から、例えば１０ｍｓの間隔を置いて、時間Ｔ４から指紋センサ２５が指紋認証を実行し、指紋認証が成功した時点で時間Ｔ５にて認証動作を停止し、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３に認証結果データーを転送する。
【００６４】
更に図７（Ｅ）において、ＣＰＵ機能を持った外部チップから共通ＣＰＵ１３へのデーターを転送する。
【００６５】
次に、図７（Ｂ）において、時間Ｔ７から再び、アンテナ４のスイッチ５をＯＮにし、前記非前記接触型ＩＣカードインターフェースを有効とする。
【００６６】
通常のデュアルＩ／Ｆチップ４を搭載するデュアルインターフェースＩＣカードにおいては、アンテナが受信する電波強度が規定値よりも大きい場合には強制的に非接触型ＩＣカード用インターフェース１７が有効となり、電波強度が規定値よりも小さくならない限り接触型ＩＣカード用インターフェース１９は使えないが、図６のような構成とすることで任意のタイミングで非接触型ＩＣカード用インターフェース１７と接触型ＩＣカード用インターフェース１９を切り替えることが可能となり、しかもデュアルＩ／Ｆチップ２は外部電源２４により常時通電状態となっているので、非接触型ＩＣカード用インターフェース１７と接触型ＩＣカード用インターフェース１９を切り替えても共通ＣＰＵ１３の動作がとぎれることはない。
【実施例３】
【００６７】
図８は、兼用アンテナからの電源供給例を図示している。メイン・アンテナ４はアンテナスイッチ５を介して非接触型ＩＣカード用インターフェース１７に接続されると共に、補助電源９に接続されている。
【００６８】
アンテナ４から受信された電波は、補助電源９によって直流電力の生成および蓄電されると同時にＣＰＵ機能を持った外部チップ３に電源を供給する。ＣＰＵ機能を持った外部チップ３は、補助電源スイッチ１０を制御することにより指紋センサ２５のようなペリフェラル部品６を必要な時だけ動作させて所望のデーターをペリフェラル部品６から受信する。
【００６９】
上記の例は、デュアルＩ／Ｆチップ２やＣＰＵ機能を持った外部チップ３の消費電力が小さく、アンテナ４と外部リーダ／ライタ装置のアンテナ１２との距離が短くても良い場合に有効な構成となる。
【００７０】
上記においては、アンテナ４と補助電源９は常時接続されているが、前記外部リーダ／ライタ装置１１のアンテナからの供給電力が十分ではない場合やＲＦ回路のインピーダンスマッチングの問題がある場合などの理由からＣＰＵ機能を持った外部チップ３によって制御が必要な場合には、ＯＮ／ＯＦＦスイッチを介在させることも考えられる。
【００７１】
更に、上記の実施例１乃至３において、アンテナスイッチ５のＯＮ／ＯＦＦ制御はＣＰＵ機能を持った外部チップに限定する必要はなく、例えば共通ＣＰＵ１３や、指紋センサ２５が持つＣＰＵ機能を使うことも考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
既存のデュアルインターフェースＩＣチップを使って非接触型ＩＣカードに表示や指紋認証などの付加機能を付けることにより非接触型ＩＣカードの利便性が飛躍的に向上し、またＩＣカードを使った電子マネーに対する信頼感の向上から国民生活が活発化し、産業の発展に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明のシステム構成図の例
【図２】１つのＣＰＵで動作するデュアルＩ／Ｆチップを使った複合機能ＩＣカード
【図３】２つのＣＰＵで動作するデュアルＩ／Ｆチップを使った複合機能ＩＣカード
【図４】割り込み処理シーケンスの例
【図５】受信搬送波とＣＰＵ動作の時間的な関係
【図６】外部電源常時接続の例
【図７】デュアルＩ／Ｆチップと指紋センサの動作タイミング例
【図８】兼用アンテナからの電源供給例
【図９】従来のタイミングチャート
【符号の説明】
【００７４】
１…複合機能ＩＣカード、 ２…デュアルＩ／Ｆチップ、 ３…ＣＰＵ機能を持った外部チップ、 ４…メイン・アンテナ、 ５…アンテナスイッチ、 ６…ペリフェラル部品、 ７…サブ・アンテナ、 ８…搬送波検出回路、 ９…補助電源、 １０…補助電源スイッチ、 １１…リーダ／ライタ装置、 １２…リーダ／ライタ装置のアンテナ、 １３…共通ＣＰＵ、 １３ａ…接触型ＩＣカード用ＣＰＵ、 １３ｂ…非接触型ＩＣカード用ＣＰＵ、 １４…ＲＯＭ、 １５…ＲＡＭ、 １６…ＥＥＰＲＯＭ、 １７…非接触型ＩＣカード用インターフェース、 １８…非接触型ＩＣカード用コマンド解析回路、 １９…接触型ＩＣカード用インターフェース、 ２０…接触型ＩＣカード用コマンド解析回路、 ２１…共通バスライン、 ２２…ダイオード、 ２３…コンデンサー、 ２４…外部電源、２５…指紋センサ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１３．５６ＭＨｚ帯を搬送波とする電波を受信する第１のアンテナと、この第１のアンテナに接続する非接触型と接触型のＩＣカードインターフェースを持つＩＣカード用デュアルＩ／Ｆチップ（以下デュアルＩ／Ｆチップと呼ぶ）と、前記１３．５６ＭＨｚ帯以外の共振周波数を持つ第２のアンテナと、この第２のアンテナに接続するＣＰＵチップと、このＣＰＵチップに接続されるペリフェラル部品で構成される複合機能ＩＣカードにおいて、前記アンテナにはデフォルトがＯＮのＯＮ／ＯＦＦスイッチが設けられ、前記デュアルＩ／Ｆチップが前記非接触のＩＣカード用インターフェースにおいて前記搬送波を検出してから前記非接触型のＩＣカードアプリケーションが必要とする最小限の規定期間の間だけ、前記ＣＰＵチップの制御により前記スイッチをＯＦＦにして前記デュアルＩ／Ｆチップを強制的に接触型のＩＣカードインターフェースに切り換えることを特徴とする複合機能ＩＣカード。
【請求項２】
請求項１に記載の複合機能ＩＣカードにおいて、第２のアンテナに接続するＣＰＵチップの制御で前記第２のアンテナで受けた電力が補助電源に蓄えられ、前記電力が第２のアンテナに接続するＣＰＵチップと前記ペリフェラル部品に供給されることを特徴とする複合機能ＩＣカード。
【請求項３】
請求項１に記載の複合機能ＩＣカードにおいて、ＣＰＵチップが非接触型ＩＣカード用インターフェースとアンテナとを開閉するスイッチを強制的に切断する指令信号を送信することを特徴とする複合機能ＩＣカード。
【請求項１】
１３．５６ＭＨｚ帯を搬送波とする電波を受信する第１のアンテナと、この第１のアンテナに接続する非接触型と接触型のＩＣカードインターフェースを持つＩＣカード用デュアルＩ／Ｆチップ（以下デュアルＩ／Ｆチップと呼ぶ）と、前記１３．５６ＭＨｚ帯以外の共振周波数を持つ第２のアンテナと、この第２のアンテナに接続するＣＰＵチップと、このＣＰＵチップに接続されるペリフェラル部品で構成される複合機能ＩＣカードにおいて、前記アンテナにはデフォルトがＯＮのＯＮ／ＯＦＦスイッチが設けられ、前記デュアルＩ／Ｆチップが前記非接触のＩＣカード用インターフェースにおいて前記搬送波を検出してから前記非接触型のＩＣカードアプリケーションが必要とする最小限の規定期間の間だけ、前記ＣＰＵチップの制御により前記スイッチをＯＦＦにして前記デュアルＩ／Ｆチップを強制的に接触型のＩＣカードインターフェースに切り換えることを特徴とする複合機能ＩＣカード。
【請求項２】
請求項１に記載の複合機能ＩＣカードにおいて、第２のアンテナに接続するＣＰＵチップの制御で前記第２のアンテナで受けた電力が補助電源に蓄えられ、前記電力が第２のアンテナに接続するＣＰＵチップと前記ペリフェラル部品に供給されることを特徴とする複合機能ＩＣカード。
【請求項３】
請求項１に記載の複合機能ＩＣカードにおいて、ＣＰＵチップが非接触型ＩＣカード用インターフェースとアンテナとを開閉するスイッチを強制的に切断する指令信号を送信することを特徴とする複合機能ＩＣカード。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−４３２５１（Ｐ２００９−４３２５１Ａ）
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８６４２１（Ｐ２００８−１８６４２１）
【出願日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【出願人】（５０２３２６５７６）リゾン株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【出願人】（５０２３２６５７６）リゾン株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
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