説明

非接触型携帯可能電子装置、非接触型ICカードおよび非接触型ICカードシステム

【課題】外部装置側の受信エラーあるいは未受信の発生がなく、データの送受信を効率よく行なうことが可能な非接触型携帯可能電子装置、非接触型ICカードおよび非接触型ICカードシステムを提供する。
【解決手段】非接触型カードリーダ・ライタから送信される電磁波を受信し、この受信した電磁波により動作電圧を生成して動作するもので、非接触型カードリーダ・ライタから送信されるコマンドに対応した処理を実行して、その処理結果を非接触型カードリーダ・ライタへ送信する非接触型ICカードにおいて、コマンドに対する処理結果を非接触型カードリーダ・ライタへ送信する際、非接触型カードリーダ・ライタから受信したコマンドに対する処理に要する処理時間を求め、この求めた処理時間があらかじめ定められた所定時間よりも長い場合、前記求めた処理時間をデータとして非接触型カードリーダ・ライタへ送信する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、たとえば、非接触型カードリーダ・ライタから送信される電磁波を受信し、この受信した電磁波により動作電圧を生成して動作するもので、非接触型カードリーダ・ライタから送信されるコマンド(命令)に対応した処理を実行して、その処理結果を非接触型カードリーダ・ライタへ送信する非接触型ICカード(無線カードともいわれる)などの非接触型携帯可能電子装置および非接触型ICカードおよび非接触型ICカードシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、この種の非接触型ICカードは、非接触型カードリーダ・ライタから送信される電磁波を受信し、この受信した電磁波により動作電圧を生成して動作し、非接触型カードリーダ・ライタから振幅変調方式により送信されるデータを受信し、この受信した振幅変調されたデータ波形から振幅の変化量を検出することにより受信データを復調し各種データ処理を行ない、その処理結果を非接触型カードリーダ・ライタへ送信するようになっている。
【0003】
また、このような非接触型ICカードでは、コマンド(命令)やレスポンス(応答)を用いて、非接触型カードリーダ・ライタとの間でデータのやりとりを行なうようになっている。
【0004】
このような非接触型カードリーダ・ライタとの通信に電磁波を使用する非接触型ICカードにおいて、非接触型カードリーダ・ライタへ処理結果を送信する際の送信開始時間は、通信プロトコルに準拠している場合、あらかじめ決められた最長までの時間内であればいつでもよいことになっている(たとえば、非特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0005】
【非特許文献1】国際標準化規格 ISO/IEC14443
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上述したように、通信に電磁波を使用する非接触型ICカードにおいて、非接触型カードリーダ・ライタへ処理結果を送信する際の送信開始時間は、ISO/IEC14443の通信プロトコルに準拠している場合、あらかじめ決められた最長までの時間内であればいつでもよいことになっているが、最近の非接触型ICカードを用いたデータ通信では、秘匿、暗号化、高速化等によりデータの処理がより複雑になり、高速化が求められている。その結果、カード側の処理時間が長くなり、消費電流が増大することにより、非接触型ICカードから非接触型カードリーダ・ライタへデータを送信するまでの処理時間中に、非接触型ICカードの負荷変動が大きくなり、それを非接触型カードリーダ・ライタが受信信号と誤ってしまい、受信エラーが発生するという問題がある。
【0007】
以下、具体例を基にさらに詳細に説明する。ここでは、非接触型ICカードの規格として一般に広く知られているISO/IEC14443 Type−Bの送受信タイミングを基に説明する。
【0008】
非接触型ICカードの送信開始までの時間は、図6に示すようにISO/IEC14443−3で定義されており、時間TR0、すなわち、非接触型カードリーダ・ライタの送信後から非接触型ICカードの無変調副搬送波送信開始までの時間である。なお、図6において、EOFはエンドオブフレームを示し、SOFはスタートオブフレームを示している。
【0009】
また、時間TR0の最小値は、64/fsであり、最大値は、ATQB(Answer To Request,Type B)のときに256/fs、その他すべてのフレームについては、(256/fs)*2FWIと定義されている。FWI(Frame Waiting time Integer)の値は、0〜14までの値をとり、ATQBで非接触型ICカードから非接触型カードリーダ・ライタへその値を返すことになっている。FWI=0のとき、時間TR0は最小値の302μsecであり、FWI=14のとき、時間TR0は最大値の4949msecである。
【0010】
このとき、非接触型ICカードは、時間TR0内であればどのタイミングで送信を開始してもよいので、非接触型カードリーダ・ライタは、FWIの値に応じた最長の待ち時間中のいつ返信が始まるかの判断はできず、少なくとも最長の待ち時間まで待ち続ける必要がある。そのため、待ち時間の間に非接触型ICカードの消費電流が増大するなどして負荷変動が起きると、それに伴い搬送波のレベル変動が起きてしまい、非接触型カードリーダ・ライタは非接触型ICカードからの返信が始まったものと誤って判断し、受信エラーが起きることがある。また、送受信を効率よく行なう意味でも望ましくない。
【0011】
さらに、非接触型ICカード側の処理時間が長くなればなるほど、そのエラー発生が起きる可能性が高まるという問題がある。さらに、非接触型カードリーダ・ライタへデータを送信するタイミングは、非接触型ICカード側に委ねられているので、非接触型カードリーダ・ライタが受信するタイミングを計れないという問題がある。
【0012】
そこで、本発明は、外部装置側の受信エラーあるいは未受信の発生がなく、データの送受信を効率よく行なうことが可能な非接触型携帯可能電子装置、非接触型ICカードおよび非接触型ICカードシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明の非接触型携帯可能電子装置は、外部装置から送信される電磁波を受信し、この受信した電磁波により動作電圧を生成して動作するもので、前記外部装置から送信されるコマンドに対応した処理を実行して、その処理結果を前記外部装置へ送信する非接触型携帯可能電子装置において、前記外部装置から送信されるコマンドを受信すると、当該コマンドに対する処理に要する処理時間を求める第1の手段と、この第1の手段により求めた処理時間があらかじめ定められた所定時間よりも長い場合、前記求めた処理時間をデータとして前記外部装置へ送信する第2の手段と、この第2の手段により送信された処理時間経過後、前記外部装置から再度送信される前記コマンドと同様のコマンドを受信する第3の手段と、この第3の手段によりコマンドを受信すると、前記コマンドに対する処理結果を応答として前記外部装置へ送信する第4の手段とを具備したことを特徴とする。
【0014】
また、本発明の非接触型ICカードは、外部装置との間で非接触による通信を行なうためのアンテナ部と、このアンテナ部と電気的に接続され、前記外部装置から送信される電磁波を前記アンテナ部を介して受信し、この受信した電磁波により動作電圧を生成して動作するもので、前記外部装置から送信されるコマンドに対応した処理を実行して、その処理結果を前記アンテナ部を介して前記外部装置へ送信する機能を有するICチップと、前記アンテナ部および前記ICチップを一体的に収納したカード本体とを具備し、前記ICチップは、前記外部装置から送信されるコマンドを前記アンテナ部を介して受信すると、当該コマンドに対する処理に要する処理時間を求める第1の手段と、この第1の手段により求めた処理時間があらかじめ定められた所定時間よりも長い場合、前記求めた処理時間をデータとして前記アンテナ部を介して前記外部装置へ送信する第2の手段と、この第2の手段により送信された処理時間経過後、前記外部装置から再度送信される前記コマンドと同様のコマンドを前記アンテナ部を介して受信する第3の手段と、この第3の手段によりコマンドを受信すると、前記コマンドに対する処理結果を応答として前記アンテナ部を介して前記外部装置へ送信する第4の手段とを具備したことを特徴とする。
【0015】
さらに、本発明の非接触型ICカードシステムは、外部機器との間で非接触で通信を行なう非接触型ICカード処理装置と、この非接触型ICカード処理装置から送信される電磁波を受信し、この受信した電磁波により動作電圧を生成して動作するもので、前記非接触型ICカード処理装置から送信されるコマンドに対応した処理を実行して、その処理結果を前記非接触型ICカード処理装置へ送信する非接触型ICカードとから構成される非接触型ICカードシステムにおいて、前記非接触型ICカード処理装置は、前記非接触型ICカードに対しコマンドを送信する第1の手段を具備し、前記非接触型ICカードは、前記非接触型ICカード処理装置から送信されるコマンドを受信すると、当該コマンドに対する処理に要する処理時間を求める第2の手段と、この第2の手段により求めた処理時間があらかじめ定められた所定時間よりも長い場合、前記求めた処理時間をデータとして前記非接触型ICカード処理装置へ送信する第3の手段とを具備し、前記非接触型ICカード処理装置は、さらに、前記非接触型ICカードの第3の手段により送信された処理時間データを送信する第4の手段と、この第4の手段により処理時間データを送信すると、当該処理時間経過するまで受信不許可状態に設定する第5の手段と、前記処理時間経過すると、前記コマンドと同様のコマンドを前記非接触型ICカードへ送信する第6の手段とを具備し、前記非接触型ICカードは、さらに、前記非接触型ICカード処理装置の第6の手段により送信されたコマンドを受信する第7の手段と、この第7の手段によりコマンドを受信すると、前記コマンドに対する処理結果を応答として前記非接触型ICカード処理装置へ送信する第8の手段とを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、外部装置側の受信エラーあるいは未受信の発生がなく、データの送受信を効率よく行なうことが可能な非接触型携帯可能電子装置、非接触型ICカードおよび非接触型ICカードシステムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る非接触型携帯可能電子装置としての非接触型ICカードの構成を概略的に示すブロック図。
【図2】非接触型ICカードの外観構成を模式的に示す平面図。
【図3】要部の動作について説明するフローチャート。
【図4】コマンドに対する処理時間を表す処理時間テーブルの一例を示す図。
【図5】コマンドに対する時間T(HEX)を算出するテーブルデータの一例を示す図。
【図6】非接触型カードリーダ・ライタから非接触型ICカードへの送信データおよび非接触型ICカードから非接触型カードリーダ・ライタへの返信データのタイミング図。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明に係る非接触型ICカードシステムの構成を概略的に示すものである。この非接触型ICカードシステムは、外部機器との間で非接触で通信を行なう非接触型カードリーダ・ライタ(非接触型ICカード処理装置)10Aと、この非接触型カードリーダ・ライタ10Aとの間で非接触で通信を行なう非接触型ICカード(非接触型携帯可能電子装置)10Bとから構成されている。
【0019】
非接触型ICカード10Bは、非接触型カードリーダ・ライタ10Aとの間でデータを送受信するための送受信アンテナ部11、送受信アンテナ部11で受信した非接触型カードリーダ・ライタ10Aからの電磁波を整流回路にて整流、平滑することにより安定化された直流電圧を生成して各機能部(後述する機能部13〜19)に動作電圧として供給する電源生成部12、同じく受信した電磁波から動作クロックを生成して各機能部(後述する機能部14〜19)に供給するクロック(CLK)生成部13、受信データを復調する復調部14、送信データを変調する変調部15、送受信データの通信制御や各種割込み処理などを行なうとともに各種データ処理や全体的な制御を行なう制御手段としての制御部16、制御部16の制御プログラム等があらかじめ格納されているROM(リード・オンリ・メモリ)17、一時的なデータの書込み/読出しが行なわれるRAM(ランダム・アクセス・メモリ)18、および、各種データが格納されるEEPROM(エレクトリカリ・イレーザブル・アンド・プログラマブル・リード・オンリ・メモリ)などの不揮発性メモリ19を有して構成される。
【0020】
送受信アンテナ部11は、前記したように、非接触型カードリーダ・ライタ10Aとの間で非接触による通信を行なうためのもので、アンテナコイルLとコンデンサCとでLC共振回路を形成し、非接触型カードリーダ・ライタ10Aからの電磁波(13.56MHz)を効率よく受信可能な共振周波数に同調される。
【0021】
制御部16は、上記したように、送受信データの通信制御や各種割込み処理などを行なうとともに各種データ処理や全体的な制御を行なうもので、CPU(セントラル・プロセッシング・ユニット)を主体に構成されている。
【0022】
送受信アンテナ部11を除く他の各機能部12〜16は、1つ(あるいは複数)のICチップ20で構成され、さらに、このICチップ20と送受信アンテナ部11とが電気的に接続された状態で一体化されてICモジュール21とされ、このICモジュール21が図2に示すようにICカード本体22内に収納(埋設)されている。
【0023】
次に、上記のように構成された非接触型ICカードシステムの基本的な動作について簡単に説明する。
【0024】
非接触型ICカード10Bと非接触型カードリーダ・ライタ10Aとの間のデータの送受信は、それぞれアンテナ部11を用いて電磁誘導方式等により行なわれる。非接触型カードリーダ・ライタ10Aは、非接触型ICカード10Bへの送信データを内部で作成し、変調信号としてアンテナ部11を介して非接触型ICカード10Bへ送信する。
【0025】
通信エリア内に存在する非接触型ICカード10Bは、アンテナ部11にて変調されたデータを受信する。受信したデータは復調部14で復調され、制御部16へ送られる。制御部16は、ROM17に格納された制御プログラムにしたがって動作し、受信データの解析や受信したデータを不揮発性メモリ19に格納するなどの処理を行なう。なお、受信データをRAM18内の送受信バッファに一旦書込むようにしてもよい。
【0026】
その後、制御部16は、受信データについて、不揮発性メモリ19においてデータの読出し、書込み処理を行ない、応答のための送信データを作成する。この送信データは、制御部16から変調部15へ送られて変調され、この変調信号がアンテナ部11から非接触型カードリーダ・ライタ10Aへ送信される。
【0027】
次に、本発明に係る要部の動作について図3に示すフローチャートを参照して詳細に説明する。
【0028】
非接触型ICカード10Bは、非接触型カードリーダ・ライタ10Aからコマンドを受信すると(ステップS1)、受信したコマンドに対する処理に要する処理時間を求める(ステップS2)。
【0029】
すなわち、たとえば、ROM17内には図4に示すようなコマンドに対する最大処理時間tとそれを表すT(HEX)のデータが格納された処理時間テーブルが格納されていて、コマンドを受信すると、制御部16は、この処理時間テーブルを参照することにより、当該コマンドに対する処理に(応答するまでに)最大でどれだけの処理時間が必要なのかを求める。
【0030】
次に、制御部16は、処理時間テーブルを参照した結果、最大処理時間tが所定時間(たとえば、300msec)よりも長いか否かをチェックし(ステップS3)、300msecよりも長い場合、コマンドに対する応答までの時間T(HEX)のデータを含めて非接触型カードリーダ・ライタ10Aへその旨を返信し(ステップS4)、受信したコマンドに対する処理を開始する。
【0031】
非接触型カードリーダ・ライタ10Aは、時間T(HEX)のデータを受信すると(ステップS5)、当該時間Tの間、受信不許可状態に設定する(ステップS5)。
次に、非接触型カードリーダ・ライタ10Aは、時間T経過後、先のコマンドと同一のコマンドを再度非接触型ICカード10B送信する(ステップS6)。
【0032】
非接触型ICカード10Bの制御部16は、コマンドを再度受信すると(ステップS7)、ステップS1で受信したコマンドに対する処理結果を応答として非接触型カードリーダ・ライタ10Aへ返信する(ステップS8)。
【0033】
この結果、非接触型カードリーダ・ライタ10Aは、時間T(HEX)の間、すなわち、非接触型ICカード10Bがコマンドに対する処理を行なっている間、受信不許可の状態であるため、非接触型ICカード10Bが処理中に一時的に消費電流が増大し、負荷変動が起きた場合にも、非接触型カードリーダ・ライタ10Aは誤って受信することはない。すなわち、非接触型カードリーダ・ライタ10A側の受信エラー、あるいは、未受信の発生がなく、データの送受信を効率良く行なうことができるようになる。
【0034】
ステップS3におけるチェックの結果、最大処理時間tが300msec以下の場合、従来同様、制御部16は、受信したコマンドに対する処理結果を応答として非接触型カードリーダ・ライタ10Aへ返信する(ステップS8)。なお、時間tは、仮に決めたものであって、300msec以外でも何ら問題はない。
【0035】
図4に示した処理時間テーブルは、本発明のコマンドに対する最大処理時間t(msec)、T(HEX)の例を示している。図4の例では、セレクト(SELECT)コマンド:00 A4の場合は、最大処理時間tが100msecであるため(300msec以下)、T(HEX)の値はなく、非接触型カードリーダ・ライタ10Aからコマンドを受信した後、従来通りコマンドに対する応答を非接触型カードリーダ・ライタ10Aへ返信する。
【0036】
また、リード・バイナリ(READ BINARY)コマンド:00 B0の場合は、最大処理時間tが1500msecであるため(300msecを超える)、T(HEX)の値:0Dを含めて、非接触型カードリーダ・ライタ10Aへその旨を返信する。
【0037】
さらに、ライト・バイナリ(WRITE BINARY)コマンド:00 C0の場合は、最大処理時間tが3000msecであるため(300msecを超える)、T(HEX)の値:0Eを含めて、非接触型カードリーダ・ライタ10Aへその旨を返信する。他のコマンドの場合についても同様である。
【0038】
図5は、コマンドに対する時間T(HEX)を算出するテーブルデータの一例を示している。この例の場合、FWT(Frame Waiting Time)を活用したものであるが、実際には100msecごとにT(HEX)を定義しても何ら問題はない。
【0039】
このテーブルデータは非接触型カードリーダ・ライタ10A内の図示しないメモリに格納されていて、非接触型カードリーダ・ライタ10Aは、非接触型ICカード10Bから時間T(HEX)のデータを受信すると、図5のテーブルデータを参照することにより、対応するFWT(msec)の値を取得し、その時間の間、受信不許可状態に設定する。
【符号の説明】
【0040】
10A…非接触型カードリーダ・ライタ(非接触型ICカード処理装置)、10B…非接触型ICカード(非接触型携帯可能電子装置)、11…送受信アンテナ部、12…電源生成部、13…クロック(CLK)生成部、14…復調部、15…変調部、16…制御部(制御手段)、17…ROM、18…RAM、19…不揮発性メモリ(EEPROM)、20…ICチップ、21…ICモジュール、22…ICカード本体。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
外部装置から送信される電磁波を受信し、この受信した電磁波により動作電圧を生成して動作するもので、前記外部装置から送信されるコマンドに対応した処理を実行して、その処理結果を前記外部装置へ送信する非接触型携帯可能電子装置において、
前記外部装置から送信されるコマンドを受信すると、当該コマンドに対する処理に要する処理時間を求める第1の手段と、
この第1の手段により求めた処理時間があらかじめ定められた所定時間よりも長い場合、前記求めた処理時間をデータとして前記外部装置へ送信する第2の手段と、
この第2の手段により送信された処理時間経過後、前記外部装置から再度送信される前記コマンドと同様のコマンドを受信する第3の手段と、
この第3の手段によりコマンドを受信すると、前記コマンドに対する処理結果を応答として前記外部装置へ送信する第4の手段と、
を具備したことを特徴とする非接触型携帯可能電子装置。
【請求項2】
外部装置との間で非接触による通信を行なうためのアンテナ部と、
このアンテナ部と電気的に接続され、前記外部装置から送信される電磁波を前記アンテナ部を介して受信し、この受信した電磁波により動作電圧を生成して動作するもので、前記外部装置から送信されるコマンドに対応した処理を実行して、その処理結果を前記アンテナ部を介して前記外部装置へ送信する機能を有するICチップと、
前記アンテナ部および前記ICチップを一体的に収納したカード本体とを具備し、
前記ICチップは、
前記外部装置から送信されるコマンドを前記アンテナ部を介して受信すると、当該コマンドに対する処理に要する処理時間を求める第1の手段と、
この第1の手段により求めた処理時間があらかじめ定められた所定時間よりも長い場合、前記求めた処理時間をデータとして前記アンテナ部を介して前記外部装置へ送信する第2の手段と、
この第2の手段により送信された処理時間経過後、前記外部装置から再度送信される前記コマンドと同様のコマンドを前記アンテナ部を介して受信する第3の手段と、
この第3の手段によりコマンドを受信すると、前記コマンドに対する処理結果を応答として前記アンテナ部を介して前記外部装置へ送信する第4の手段と、
を具備したことを特徴とする非接触型ICカード。
【請求項3】
外部機器との間で非接触で通信を行なう非接触型ICカード処理装置と、この非接触型ICカード処理装置から送信される電磁波を受信し、この受信した電磁波により動作電圧を生成して動作するもので、前記非接触型ICカード処理装置から送信されるコマンドに対応した処理を実行して、その処理結果を前記非接触型ICカード処理装置へ送信する非接触型ICカードとから構成される非接触型ICカードシステムにおいて、
前記非接触型ICカード処理装置は、
前記非接触型ICカードに対しコマンドを送信する第1の手段を具備し、
前記非接触型ICカードは、
前記非接触型ICカード処理装置から送信されるコマンドを受信すると、当該コマンドに対する処理に要する処理時間を求める第2の手段と、
この第2の手段により求めた処理時間があらかじめ定められた所定時間よりも長い場合、前記求めた処理時間をデータとして前記非接触型ICカード処理装置へ送信する第3の手段とを具備し、
前記非接触型ICカード処理装置は、さらに、
前記非接触型ICカードの第3の手段により送信された処理時間データを送信する第4の手段と、
この第4の手段により処理時間データを送信すると、当該処理時間経過するまで受信不許可状態に設定する第5の手段と、
前記処理時間経過すると、前記コマンドと同様のコマンドを前記非接触型ICカードへ送信する第6の手段とを具備し、
前記非接触型ICカードは、さらに、
前記非接触型ICカード処理装置の第6の手段により送信されたコマンドを受信する第7の手段と、
この第7の手段によりコマンドを受信すると、前記コマンドに対する処理結果を応答として前記非接触型ICカード処理装置へ送信する第8の手段と、
を具備したことを特徴とする非接触型ICカードシステム。

【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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【公開番号】特開2010−224690(P2010−224690A)
【公開日】平成22年10月7日(2010.10.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−69042(P2009−69042)
【出願日】平成21年3月19日(2009.3.19)
【公序良俗違反の表示】
(特許庁注:以下のものは登録商標)
1.EEPROM
【出願人】(000003078)株式会社東芝 (54,554)
【Fターム(参考)】