JP4071202B2 - 非接触デバイスの電力抑制方法及び非接触デバイス - Google Patents

Description

本発明は、非接触ＩＣカード（ＩＣ：Integrated Circuits）、ＲＦタグ（ＲＦ：Radio
Frequency）、トークン等の非接触デバイスの電力抑制方法及び非接触デバイスに関し、詳しくは、所定の処理を実施するＩＣチップと、別途外部に設置されたリーダライタから発せられた交流磁界に基づき誘起電力を誘起して当該ＩＣチップに供給するアンテナコイルと、当該アンテナコイルにて誘起する前記誘起電力の電力値を制御する電力抑制手段とを具備した非接触デバイスに適用される非接触デバイスの電力抑制方法、及びその実施に直接使用される非接触デバイスに係わる。

非接触デバイスの、例えば、非接触ＩＣカードは、近年、鉄道改札などの交通分野での利用が拡大しており、このような利用分野ではスムーズな利用が不可欠であり、非接触ＩＣカードとリーダライタとの間における通信を安定して動作させるため、リーダライタの出力を大きめに設定しておくようにしていた。

ここで、リーダライタの出力を大きめに設定しておくことは、リーダライタ近傍での非接触ＩＣカードへの電力供給が過大になる傾向があり、リーダライタ近傍に、非接触ＩＣカードが安定して動作しない不感帯を生む原因になっていた。そこで、従来、不感帯を解消するために幾つかの提案がなされている。

例えば、リーダライタ側のアンテナ面に段差を設けて、非接触ＩＣカードへの電力供給が過大となるリーダライタ近傍に、必要以上に非接触ＩＣカードを接近させることが出来ないようにする技術として以下に示す特許文献１が、また、非接触ＩＣカードに搭載されたＩＣチップ内部の感度の高い回路部分を避けてアンテナコイルパターンを形成することにより不感帯の発生を防ぐ技術が知られている。

特開２００１−３５７３６１号公報 特開２０００−１１３１４４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、リーダライタのアンテナ面に段差を作り出す構造体のスペースを、リーダライタ設置時に考慮する必要があり、設置に自由度が少なくなり、さらに、段差で隠蔽された分だけ通信エリアが少なくなる問題があった。

即ち、リーダライタの出力を上げて、非接触ＩＣカードとの通信を遠方でも可能としたにもかかわらず、リーダライタ近傍が遮蔽のために利用不可能となるため、非接触ＩＣカードが通信可能な範囲は拡大せず、リーダライタからの電力供給を受けて安定した動作を得る範囲も拡大することはなかった。

また、特許文献２に開示された技術では、非接触ＩＣカード内に搭載されたＩＣチップの感度の高い回路部分へのノイズの誘導の問題が回避できても、ＩＣチップへの電力供給が過大となることへの対処はなされていなかった。そのため、特許文献２に開示された技術をもとに非接触ＩＣカードの不感帯を完全に解消することはできなかった。

ここにおいて、本発明の解決すべき主要な目的は、次のとおりである。

即ち、本発明の第１の目的は、非接触デバイスを動作させるにあたり、リーダライタと非接触デバイスとの間に存在するリーダライタ近傍の不感帯を解消することが可能な非接触デバイスの電力抑制方法及び非接触デバイスを提供せんとするものである。

本発明の第２の目的は、非接触デバイスに対してリーダライタから、非接触デバイスに搭載されたＩＣチップにおいて過大電力を供給されたことによるＩＣチップの破壊を防ぐことが可能な非接触デバイスの電力抑制方法及び非接触デバイスを提供せんとするものである。

本発明の第３の目的は、非接触デバイスにおいて、リーダライタから供給された過大電力を蓄電することにより、充電操作不要な非接触デバイス内電源を得ることが可能な非接触デバイスの電力抑制方法及び非接触デバイスを提供せんとするものである。

本発明の他の目的は、明細書、図面、特に、特許請求の範囲の各請求項の記載から、自ずと明らかになろう。

まず、本発明方法においては、非接触デバイスとリーダライタとが通信可能域にあるときに、電力抑制手段において、リーダライタから発せられた交流磁界の磁界強度を検出し、当該磁界強度に対応するセンス信号を生成し、当該センス信号に基づき、事前に設定された磁界強度毎の誘起電力の所定の電力に対応する制御信号を生成し、当該制御信号に基づき、アンテナコイルが誘起する誘起電力を当該所定の電力に抑制する、という特徴的構成手法を講じる。

一方、本発明装置においては、電力抑制手段に、リーダライタから発せられた交流磁界の磁界強度を検出し、当該磁界強度に対応するセンス信号を生成する電圧センス部と、当該電圧センス部から当該センス信号を受信し、当該センス信号に基づき、事前に設定された磁界強度毎の誘起電力の電力値に対応する制御信号を生成する周波数制御部と、当該周波数制御部から受信した当該制御信号に基づき、アンテナコイルが誘起する誘起電力を所定の電力に抑制する周波数可変同調部とを具備する、という特徴的構成手段を講じる。

さらに、具体的詳細に述べると、当該課題の解決では、本発明が次に列挙する上位概念から下位概念に亙る新規な特徴的構成手法又は手段を採用することにより、前記目的を達成するよう為される。

即ち、本発明方法の第１の特徴は、所定の処理を実施するＩＣチップと、別途外部に設置されたリーダライタから発せられた所定の共振周波数を有した交流磁界に基づき誘起電力を誘起して当該ＩＣチップに供給するアンテナコイルと、当該アンテナコイルにて誘起する前記誘起電力を所定の電力に抑制する電力抑制手段と、を具備した非接触デバイスに適用される電力抑制方法であって、当該非接触デバイスと前記リーダライタとが通信可能域にあるときに、前記電力抑制手段において、前記リーダライタから発せられた交流磁界の磁界強度を検出し、当該磁界強度に対応するセンス信号を生成し、当該センス信号に基づき、事前に設定された前記磁界強度毎の前記誘起電力の前記所定の電力に対応する制御信号を生成し、当該制御信号に基づき、前記アンテナコイルが誘起する前記誘起電力を当該所定の電力に抑制してなる、非接触デバイスの電力抑制方法の構成採用にある。

本発明方法の第２の特徴は、上記本発明方法の第１の特徴における前記誘起電力の前記所定の電力への抑制を、予め、前記電力抑制手段が具備する制御コイルを、前記アンテナコイルと電磁結合させておき、前記電力抑制手段が内蔵するキャパシタの静電容量を前記制御信号に基づき所定の容量に自動調整することで前記電力抑制手段の同調周波数を調節し、前記制御コイルが前記交流磁界から当該同調周波数に応じた電力を誘起し、当該制御コイルにおける電力の誘起との相互作用により、当該制御コイルと電磁結合された前記アンテナコイルにて誘起する前記誘起電力を抑制してなる、非接触デバイスの電力抑制方法の構成採用にある。

本発明方法の第３の特徴は、上記本発明方法の第２の特徴における前記制御信号の生成を、前記センス信号が所定の磁界強度以上であることを示した場合には、前記電力抑制手段の前記同調周波数を前記リーダライタの発する交流磁界の前記共振周波数に、前記アンテナコイルにて誘起する前記誘起電力を吸収可能な程度に十分に近接した所定の周波数とするための、当該所定の周波数と対応した前記制御信号を生成してなる、非接触デバイスの電力抑制方法の構成採用にある。

本発明方法の第４の特徴は、上記本発明方法の第２又は第３の特徴における前記制御信号の生成を、前記センス信号が前記所定の磁界強度未満であることを示した場合には、前記電力抑制手段の前記同調周波数を前記リーダライタの発する交流磁界の前記共振周波数より、前記アンテナコイルにて前記ＩＣチップを動作可能な前記誘起電力を誘起可能な程度に十分に低く掛け離れた所定の周波数とするための、当該所定の周波数と対応した前記制御信号を生成してなる、非接触デバイスの電力抑制方法の構成採用にある。

本発明方法の第５の特徴は、上記本発明方法の第２又は第３の特徴における前記制御信号の生成を、前記センス信号が前記所定の磁界強度未満であることを示した場合には、前記電力抑制手段の前記同調周波数を前記リーダライタの発する交流磁界の前記共振周波数より、前記アンテナコイルにて前記ＩＣチップを動作可能な前記誘起電力を誘起可能な程度に十分に高く掛け離れた所定の周波数とするための、当該所定の周波数と対応した前記制御信号を生成してなる、非接触デバイスの電力抑制方法の構成採用にある。

本発明方法の第６の特徴は、上記本発明方法の第２、第３、第４又は第５の特徴における前記アンテナコイルにて誘起する前記誘起電力の抑制を、前記アンテナコイルにて前記ＩＣチップが消費する以上の飽和電力となる過大電力分を前記制御コイルにて誘起し、当該過大電力を前記電力抑制手段において吸収してなる、非接触デバイスの電力抑制方法の構成採用にある。

本発明方法の第７の特徴は、上記本発明方法の第６の特徴における前記過大電力の吸収を、当該過大電力を前記電力抑制手段内にて蓄電し、引続き、蓄電した当該電力を所定のタイミングで前記非接触デバイス内における閉じた処理を実施可能に前記ＩＣチップに供給してなる、非接触デバイスの電力抑制方法の構成採用にある。

本発明方法の第８の特徴は、上記本発明方法の第６の特徴における前記過大電力の吸収を、当該過大電力を前記電力抑制手段内に具備する抵抗器により熱消費してなる、非接触デバイスの電力抑制方法の構成採用にある。

一方、本発明装置の第１の特徴は、所定の処理を実施するＩＣチップと、別途外部に設置されたリーダライタから発せられた所定の共振周波数を有した交流磁界に基づき誘起電力を誘起して当該ＩＣチップに供給するアンテナコイルと、当該アンテナコイルにて誘起する前記誘起電力を所定の電力に抑制する電力抑制手段とを具備して、前記リーダライタと通信可能域にあるときに、当該アンテナコイルから前記ＩＣチップに供給される電力を所定の電力値に抑制する非接触デバイスであって、前記電力抑制手段に、前記リーダライタから発せられた交流磁界の磁界強度を検出し、当該磁界強度に対応するセンス信号を生成する電圧センス部と、当該電圧センス部から当該センス信号を受信し、当該センス信号に基づき、事前に設定された前記磁界強度毎の前記誘起電力の前記電力値に対応する制御信号を生成する周波数制御部と、当該周波数制御部から受信した当該制御信号に基づき、前記アンテナコイルが誘起する前記誘起電力を前記所定の電力に抑制する周波数可変同調部とを具備してなる、非接触デバイスの構成採用にある。

本発明装置の第２の特徴は、上記本発明装置の第１の特徴における前記電力抑制手段が、さらに、前記アンテナコイルと電磁結合された制御コイルを具備するとともに、前記周波数可変同調部が、前記制御信号に基づき静電容量を所定の容量に調整可能なキャパシタを内蔵して、前記制御コイルとともに共振回路を構成し、前記電力抑制手段の同調周波数を当該静電容量に対応する周波数に調整して、当該制御コイルが前記交流磁界から当該同調周波数に応じた電力を誘起し、当該制御コイルにおける電力の誘起との相互作用により、当該制御コイルと電磁結合された前記アンテナコイルにて誘起する前記誘起電力を抑制可能に結合構成されてなる、非接触デバイスの構成採用にある。

本発明装置の第３の特徴は、上記本発明装置の第２の特徴における前記周波数制御部が、受信した前記センス信号が、所定の磁界強度以上を示すものであった場合に、前記電力抑制手段の前記同調周波数を前記リーダライタの発する交流磁界の前記共振周波数に、前記アンテナコイルにて誘起する前記誘起電力を吸収可能な程度に十分に近接した所定の周波数とするための、当該所定の周波数と対応した前記制御信号を生成可能に構成されてなる、非接触デバイスの構成採用にある。

本発明装置の第４の特徴は、上記本発明装置の第２又は第３の特徴における前記周波数制御部が、受信した前記センス信号が、所定の磁界強度未満を示すものであった場合に、前記電力抑制手段の前記同調周波数を前記リーダライタの発する交流磁界の前記共振周波数より、前記アンテナコイルにて前記ＩＣチップを動作可能な前記誘起電力を誘起可能な程度に十分に低く掛け離れた所定の周波数とするための、当該所定の周波数と対応した前記制御信号を生成可能に構成されてなる、非接触デバイスの構成採用にある。

本発明装置の第５の特徴は、上記本発明装置の第２又は第３の特徴における前記周波数制御部が、受信した前記センス信号が、所定の磁界強度未満を示すものであった場合に、前記電力抑制手段の前記同調周波数を前記リーダライタの発する交流磁界の前記共振周波数より、前記アンテナコイルにて前記ＩＣチップを動作可能な前記誘起電力を誘起可能な程度に十分に高く掛け離れた所定の周波数とするための、当該所定の周波数と対応した前記制御信号を生成可能に構成されてなる、非接触デバイスの構成採用にある。

本発明装置の第６の特徴は、上記本発明装置の第２、第３、第４又は第５の特徴における前記電力抑制手段が、前記アンテナコイルにて前記ＩＣチップが消費する以上の飽和電力となる過大電力分を前記制御コイルにて誘起したときに、周波数可変同調部を介して当該過大電力を吸収する負荷部を具備してなる、非接触デバイスの構成採用にある。

本発明装置の第７の特徴は、上記本発明装置の第６の特徴における前記負荷部が、吸収した前記過大電力を蓄電して、蓄電した当該電力を所定のタイミングで前記非接触デバイス内における閉じた処理を実施可能に前記ＩＣチップに供給する電気二重層コンデンサを具備してなる、非接触デバイスの構成採用にある。

本発明装置の第８の特徴は、上記本発明装置の第６の特徴における前記負荷部が、吸収した前記過大電力を熱消費する抵抗器を具備してなる、非接触デバイスの構成採用にある。

本発明装置の第９の特徴は、上記本発明装置の第２、第３、第４、第５、第６、第７又は第８の特徴における前記電力抑制手段が、前記制御信号が、前記磁界強度毎に前記周波数可変同調部の前記同調周波数に対応させた事前設定の所定の直流電圧であって、前記キャパシタが、当該直流電圧に基づき所定の容量に可変することで、前記制御コイルの前記同調周波数を調整する可変容量ダイオードである、非接触デバイスの構成採用にある。

本発明装置の第１０の特徴は、上記本発明装置の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８又第９の特徴における前記センス信号が、検出した前記磁界強度に比例した直流電圧である、非接触デバイスの構成採用にある。

本発明装置の第１１の特徴は、上記本発明装置の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９又は第１０の特徴における前記電圧センス部が、前記リーダライタが発した前記交流磁界の前記磁界強度を検出するセンスコイルを具備してなる、非接触デバイスの構成採用にある。

本発明装置の第１２の特徴は、上記本発明装置の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９又は第１０の特徴における前記電圧センス部が、前記リーダライタにより発せられた前記交流磁界により前記アンテナコイルが誘起した前記誘起電圧を常時モニタすることで、当該交流磁界の前記磁界強度を検出可能に構成されてなる、非接触デバイスの構成採用にある。

本発明によれば、非接触ＩＣカード等の非接触デバイスに電力抑制手段を内蔵することにより、従来、リーダライタ近傍に存在していた不感帯を解消して、非接触デバイスとリーダライタとが接触して非接触デバイスが過大な磁界強度中に晒された場合にも、過大な誘起電力の発生を抑制して安定した通信が可能となり、非接触デバイスとリーダライタとの通信可能域を拡大することができる。

また、不意に非接触デバイスをリーダライタ上に置きっぱなしにされた場合等の、過大電力の供給によるＩＣチップの破壊を防ぐことができ、さらに、電力抑制手段で吸収した過大電力分を電気二重層コンデンサに蓄電することにより、充電操作の不要な非接触デバイス内電源を得ることができ、この非接触デバイス内電源を用いて、例えば、非接触デバイス内の閉じた処理を実施可能となる。

以下、本発明の実施の形態につき、添付図面を参照しつつ、その装置例及びこれに対応する方法例を説明する。

（装置例）
図１は、本発明の装置例に係る非接触デバイスの機能構成を示す図である。

同図に示すように、本発明の装置例に係る非接触デバイスαは、例えば、非接触ＩＣカードや、ＲＦタグ、トークン等であって、所定の処理を実施するＩＣチップ１と、別途外部に設置されたリーダライタβから発せられた交流磁界に基づき誘起電力を誘起してＩＣチップ１に供給するアンテナコイル２と、このアンテナコイル２にて誘起する誘起電力を所定の電力に抑制する電力抑制手段３とを具備して、リーダライタβと通信可能域にあるときに、アンテナコイル２からＩＣチップ１に供給される電力を所定の電力値に抑制する非接触デバイスである。

ここで、電力抑制手段３として、リーダライタβから発せられた所定の共振周波数を有した交流磁界の磁界強度を検出し、この磁界強度に対応するセンス信号Ａを生成する電圧センス部３１と、この電圧センス部３１からセンス信号Ａを受信し、センス信号Ａに基づき、事前に設定された磁界強度毎の誘起電力の電力値に対応する制御信号Ｂを生成する周波数制御部３２と、この周波数制御部３２から受信した制御信号Ｂに基づき、アンテナコイル２が誘起する誘起電力を所定の電力に抑制する周波数可変同調部３３とを具備する。

また、電力抑制手段３は、さらに、アンテナコイル２と、例えば、同軸に配設されることで電磁結合された制御コイル３４を具備するとともに、周波数可変同調部３３は、制御信号Ｂに基づき静電容量を所定の容量に調整可能な、例えば、可変容量ダイオード３３ａ等のキャパシタを内蔵して、制御コイル３４とともに共振回路を構成する。

ここで、周波数可変同調部３３の同調周波数を可変容量ダイオード３３ａの静電容量を可変に構成させたことにより、同調周波数をリーダライタβが発する交流磁界の周波数に近づけるとリーダライタβの交流磁界による電力は部分的に電力抑制手段３に吸収される。一方、同調周波数をリーダライタβの発する交流磁界の共振周波数から離すと電力抑制手段３にて電力の吸収されなくなる。

これにより、電力抑制手段３の同調周波数を可変容量ダイオード３３ａ等のキャパシタの静電容量に対応する周波数に調整して、制御コイル３４がリーダライタβから発せられた交流磁界からこの同調周波数に応じた電力を誘起し、制御コイル３４における電力の誘起との相互作用により、制御コイル３４と電磁結合されたアンテナコイル２にて誘起する誘起電力を抑制可能に構成される。

ここで、電圧センス部３１が磁界強度に応じて生成するセンス信号Ａは、例えば、電圧センス部３１にて検出した磁界強度に比例した微弱な直流電圧があり、磁界強度の検出には、例えば、電圧センス部３１にセンスコイルを具備させてもよく、また、電圧センス部３１にて、アンテナコイル２が誘起した誘起電圧を常時モニタするようにしても構わない。

一方、周波数可変同調部３３のキャパシタに、直流電圧に基づき所定の容量に可変することで電力抑制手段３の同調周波数を調整する可変容量ダイオード３３ａを具備したときには、周波数制御部３２の生成する制御信号Ｂは、磁界強度毎に周波数可変同調回路３３の同調周波数に対応させて事前に設定された所定の直流電圧であるとよい。

さらに、電力抑制手段３は、アンテナコイル２にてＩＣチップ１が消費する以上の飽和電力となる過大電力分を制御コイル３４にて誘起したときに、この過大電力を吸収する負荷部３５を具備して、負荷部３５は、例えば、吸収した過大電力を熱消費する抵抗器であってもよく、また、吸収した過大電力を蓄電して、蓄電した電力を所定のタイミングで非接触デバイス内における閉じた処理を実施可能にＩＣチップ１に供給する電気二重層コンデンサであってもよい。

ここで、負荷部３５に電気二重層コンデンサを搭載させたときには、蓄電した電力を例えば、別途、図示しない表示部等を搭載した非接触デバイスαにおいて、この表示部の表示等の非接触デバイスα内の閉じた処理を実施可能に、所要の電力を供給可能に構成することもでき、これにより、充電器による充電操作の不要な、非接触デバイスα内電源が実現でき、この電源を用いて、図示しない表示部等における表示機能を実現することもできる。

次に、図２は、図１に示した電力制御手段３の同調周波数の変化とアンテナコイル２にて誘起する誘起電力を説明するための図である。

同図に示すように、従来の非接触デバイスとリーダライタβとの通信可能域には、その最小通信距離ｄ_ｍｉｎと、最大通信距離ｄ_ｍａｘがあり、従来の非接触デバイスとリーダライタβとの距離が、０〜ｄ_ｍｉｎの間が不感帯となり、従来の非接触デバイスとリーダライタβとの通信可能域はｄ_ｍｉｎ〜ｄ_ｍａｘ間のみとなっていた。

また、アンテナコイル２に誘起される電圧は非接触デバイスαが置かれた地点の磁界強度に比例し、リーダライタβと近づくほど上昇し、非接触デバイスαに搭載されたＩＣチップ１が飽和して動作しなくなる電圧をＶ_０とすると、この地点がｄ_ｍｉｎとなり、これ以下が不感帯である。さらに従来の非接触デバイスをリーダライタβに接近させると誘起電圧は、図の一点鎖線にて示したようにさらに上昇し、最悪の場合にはＩＣチップ１が破壊される。

ここで、本装置例に係る非接触デバイスαの周波数制御部３２は、例えば、受信したセンス信号Ａが、所定の磁界強度以上を示すものであった場合に、電力抑制手段３の同調周波数ｆ_１（ｄ），ｆ_２（ｄ）をリーダライタβの発する交流磁界の共振周波数ｆ_０の、例えば、１３．５６ＭＨｚに、アンテナコイル２にて誘起する誘起電力を吸収可能な程度に十分に近接した所定の周波数とするための、この所定の周波数と対応した制御信号Ｂを生成可能に構成されるとよい。

これにより、アンテナコイル２にて誘起される誘起電圧Ｖ（ｄ）は、非接触デバイスαがｄ_ｍｉｎ以上にリーダライタβと接近した際にも、飽和電圧Ｖ_０以下に抑制されて、従来の非接触デバイスにて誘起される一点鎖線にて示した電圧とＶ（ｄ）との差の斜線にて示した領域Ｐが過大な電圧分として、制御コイル３４から周波数可変同調部３３を介して負荷部３５に吸収される。

したがって、非接触デバイスαがリーダライタβの近傍の磁界強度が強い領域内にあるときには、制御コイル３４にて交流磁界のエネルギーを吸収して、アンテナコイル２にて誘起する誘起電力を抑制することができ、ＩＣチップ１は過大電力を受けることなく、リーダライタβ近傍の従来の非接触デバイスにおけるｄ_ｍｉｎ以下の従来の不感帯においても安定して動作可能となり、さらに、非接触デバイスαをリーダライタβ上に置きっぱなしにしたとき等の過電圧によるＩＣチップ１の破壊も回避することができる。

一方、周波数制御部３２は、受信したセンス信号Ａが、所定の磁界強度未満を示すものであった場合、即ち、非接触デバイスαとリーダライタβとに距離があり磁界強度が弱い場合には、電力抑制手段３の同調周波数ｆ_１（ｄ）をリーダライタβの発する交流磁界の共振周波数ｆ_０より、アンテナコイル２にてＩＣチップ１を動作可能な誘起電力を誘起可能な程度に十分に低く掛け離れた所定の周波数とするための、この所定の周波数と対応した制御信号Ｂを生成可能に構成されるとよい。

ここで、例えば、リーダライタβの発する交流磁界の共振周波数ｆ_０が１３．５６ＭＨｚであった場合、通信可能域のｄ_ｍｉｎ〜ｄ_ｍａｘにある従来の非接触デバイスにおいてリーダライタβとの距離が十分にあり、過大な電圧が誘起されない距離においては、例えば、５〜６ＭＨｚ程度まで同調周波数ｆ_１（ｄ）を低くすることで、アンテナコイル２にてＩＣチップ１を動作するための十分な電力を誘起することが可能となる。

また、周波数制御部３２は、受信したセンス信号Ａが、所定の磁界強度未満を示すものであった場合に、電力抑制手段３の同調周波数ｆ_２（ｄ）をリーダライタβの発する交流磁界の共振周波数ｆ_０より、アンテナコイル２にてＩＣチップ１を動作可能な誘起電力を誘起可能な程度に十分に高く掛け離れた所定の周波数とするための、この所定の周波数と対応した制御信号Ｂを生成可能に構成されても構わない。

これにより、電力抑制手段３は、リーダライタβから電力を誘起することなく、ほぼ全ての交流磁界のエネルギーはアンテナコイル２により誘起されて、ＩＣチップ１に供給して動作させることができる。

（方法例）
続いて、以上のように構成された非接触デバイスαにより実施される方法例を説明する。

図３は、図１に示した非接触デバイスαの動作を説明するためのフローチャートである。

同図に示すように、非接触デバイスαは、非接触デバイスαとリーダライタβとが通信可能域にあるときに、電力抑制手段３において、まず、電圧センス部３１にてリーダライタβから発せられた所定の共振周波数ｆ_０を有した交流磁界の磁界強度を検出し（ＳＴ１）、この磁界強度に対応するセンス信号Ａを生成し（ＳＴ２）、引続き、周波数制御部３２において、このセンス信号Ａに基づき、事前に設定された磁界強度毎の誘起電力の所定の電力に対応する制御信号Ｂを生成し（ＳＴ３）、この制御信号Ｂに基づき、周波数可変同調部３３によりアンテナコイル２が誘起する誘起電力を所定の電力に抑制する（ＳＴ４）。

ここで、ＳＴ１に示した磁界強度の検出は、電圧センス部３１のセンスコイルによりリーダライタβが発する交流磁界を検出するようにしてもよく、また、電圧センス部３１にて、アンテナコイル２にて誘起する誘起電圧を常時モニタするようにしても構わない。

また、ＳＴ３にて説明した制御信号Ｂの生成において、センス信号Ａが所定の磁界強度以上であることを示した場合に、電力抑制手段３の同調周波数ｆ_１（ｄ），ｆ_２（ｄ）をリーダライタβの発する交流磁界の共振周波数ｆ_０に、アンテナコイル２にて誘起する誘起電力を吸収可能な程度に十分に近接した所定の周波数とするための、この所定の周波数と対応した制御信号Ｂを生成するようにするとよい。

一方、ＳＴ３の制御信号Ｂの生成において、センス信号Ａが所定の磁界強度未満であることを示した場合には、制御コイル３４の同調周波数ｆ_１（ｄ），ｆ_２（ｄ）をリーダライタβの発する交流磁界の共振周波数ｆ_０より、アンテナコイル２にてＩＣチップ１を動作可能な誘起電力を誘起可能な程度に十分に低く掛け離れた所定の周波数とするための、この所定の周波数と対応した制御信号Ｂを生成するようにするとよい。

また、ＳＴ３の制御信号Ｂの生成において、センス信号Ａが所定の磁界強度未満であることを示した場合に、電力抑制手段３の同調周波数ｆ_１（ｄ），ｆ_２（ｄ）をリーダライタβが発する交流磁界の共振周波数ｆ_０より、アンテナコイル２にてＩＣチップ１を動作可能な誘起電力を誘起可能な程度に十分に高く掛け離れた所定の周波数とするための、この所定の周波数と対応した制御信号Ｂを生成するようにしても構わない。

次に、図４は、図１に示した誘起電力の抑制を説明するためのフローチャートである。

同図に示すように、ＳＴ４にて示したアンテナコイル２が誘起する誘起電力の所定の電力への抑制は、予め、電力抑制手段３が具備する制御コイル３４を、アンテナコイル２と電磁結合させておき、周波数可変同調部３３が内蔵するキャパシタの静電容量を制御信号Ｂに基づき所定の容量に調整することで電力抑制手段３の同調周波数ｆ_１（ｄ），ｆ_２（ｄ）を調節する（Ｓ１１）。

次に、制御コイル３４がリーダライタβから発せられた交流磁界から同調周波数ｆ_１（ｄ），ｆ_２（ｄ）に応じた電力を誘起し（Ｓ１２）、このＳ１２の制御コイル３４における電力の誘起との相互作用により、制御コイル３４と電磁結合されたアンテナコイル２にて誘起する誘起電力を抑制するようにするとよい。

なお、Ｓ１２の制御コイル３４での電力の誘起を、アンテナコイル２にてＩＣチップ１が消費する以上の飽和電力となる過大電力分を制御コイル３４にて誘起したときには、この過大電力を負荷部３５において吸収する（Ｓ１３）ようにするとよい。

続いて、図５は、図４に示した過大電力の吸収を説明するためのフローチャートであり、同図（ａ）は、負荷部３５に電池二重層コンデンサを搭載した場合で、同図（ｂ）は、負荷部３５に抵抗器を搭載した場合を説明した図である。

同図（ａ）に示すように、Ｓ１３にて説明した負荷部３５における電力の吸収は、例えば、負荷部３５に搭載した電池二重層コンデンサ等により、制御コイル３４で誘起した電力を周波数可変同調部３３を介して過大電力を蓄電し（Ｓ２１）、この蓄電した電力を所定のタイミングで非接触デバイスα内における閉じた処理を実施可能にＩＣチップ１に供給するようにするとよい。

一方、同図（ｂ）に示すように、Ｓ１３にて説明した負荷部３５に抵抗器を搭載した場合には、制御コイル３４にて誘起した電力を周波数可変同調回路３３を介して熱消費するようにしても構わない。

以上、本発明の実施形態につき、その装置例及びこれに対応する方法例を挙げて説明したが、本発明は、必ずしも上述した手段及び手法にのみ限定されるものではなく、前述した効果を有する範囲内において、適宜、変更実施することが可能なものである。

本発明の装置例に係る非接触デバイスの機能構成を示す図である。 同上した電力制御手段の同調周波数の変化とアンテナコイルにて誘起する誘起電力を説明するための図である。 本発明の方法例に係る非接触デバイスの動作を説明するためのフローチャートである。 同上した誘起電力の抑制を説明するためのフローチャートである。 同上した過大電力の吸収を説明するためのフローチャートであり、同図（ａ）は、負荷部に電池二重層コンデンサを搭載した場合で、同図（ｂ）は、負荷部に抵抗器を搭載した場合を説明した図である。

符号の説明

α…非接触デバイス
β…リーダライタ
１…ＩＣチップ
２…アンテナコイル
３…電力抑制手段
３１…電圧センス部
３２…周波数制御部
３３…周波数可変同調部
３３ａ…可変容量ダイオード
３４…制御コイル
３５…負荷部
Ａ…センス信号
Ｂ…制御信号
ｆ_０…リーダライタβが発する交流磁界の共振周波数
ｆ_１（ｄ），ｆ_２（ｄ）…電力抑制手段３の同調周波数
Ｖ_０…ＩＣチップ１の飽和電圧
Ｖ（ｄ）…アンテナコイル２の誘起電圧
Ｐ…従来の非接触デバイスの過大電圧

Claims (18)

1. 所定の処理を実施するＩＣチップと、別途外部に設置されたリーダライタから発せられた所定の共振周波数を有した交流磁界に基づき誘起電力を誘起して当該ＩＣチップに供給するアンテナコイルと、当該アンテナコイルに電磁的に結合した制御コイルと、当該アンテナコイルにて誘起する前記誘起電力を所定の電力に抑制する電力抑制手段と、を具備した非接触デバイスに適用される電力抑制方法であって、
   当該非接触デバイスと前記リーダライタとが通信可能域にあるときに、
   前記リーダライタから発せられた交流磁界の磁界強度を検出し、
   当該磁界強度に対応するセンス信号を生成し、
   当該センス信号に基づき、事前に設定された前記磁界強度毎の前記誘起電力の前記所定の電力に対応する制御信号を生成し、
   当該制御信号に基づき、前記電力抑制手段が内蔵するキャパシタの静電容量を所定の容量に自動調整することで前記電力抑制手段の同調周波数を調整し、
   前記制御コイルが前記交流磁界から当該同調周波数に応じた電力を誘起し、前記アンテナコイルに発生する前記誘起電力を吸収することにより、当該制御コイルと電磁結合された前記アンテナコイルにて誘起する前記誘起電力を抑制する、
   ことを特徴とする非接触デバイスの電力抑制方法。
2. 前記制御信号の生成は、
   前記センス信号が所定の磁界強度以上であることを示した場合には、
   前記電力抑制手段の前記同調周波数を前記リーダライタの発する交流磁界の前記共振周波数に、前記アンテナコイルにて誘起する前記誘起電力を吸収可能な程度に十分に近接した所定の周波数とするための、当該所定の周波数と対応した前記制御信号を生成する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の非接触デバイスの電力抑制方法。
3. 前記制御信号の生成は、
   前記センス信号が前記所定の磁界強度未満であることを示した場合には、
   前記電力抑制手段の前記同調周波数を前記リーダライタの発する交流磁界の前記共振周波数より、前記アンテナコイルにて前記ＩＣチップを動作可能な前記誘起電力を誘起可能な程度に十分に低く掛け離れた所定の周波数とするための、当該所定の周波数と対応した前記制御信号を生成する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の非接触デバイスの電力抑制方法。
4. 前記制御信号の生成は、
   前記センス信号が前記所定の磁界強度未満であることを示した場合には、
   前記電力抑制手段の前記同調周波数を前記リーダライタの発する交流磁界の前記共振周波数より、前記アンテナコイルにて前記ＩＣチップを動作可能な前記誘起電力を誘起可能な程度に十分に高く掛け離れた所定の周波数とするための、当該所定の周波数と対応した前記制御信号を生成する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の非接触デバイスの電力抑制方法。
5. 前記アンテナコイルにて誘起する前記誘起電力の抑制は、
   前記アンテナコイルにて前記ＩＣチップが消費する以上の飽和電力となる過大電力分を前記制御コイルにて誘起し、
   当該過大電力を前記電力抑制手段において吸収する、
   ことを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の非接触デバイスの電力制抑制方法。
6. 前記過大電力の吸収は、
   当該過大電力を前記電力抑制手段内にて蓄電し、
   引続き、蓄電した当該電力を所定のタイミングで前記非接触デバイス内における閉じた処理を実施可能に前記ＩＣチップに供給する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の非接触デバイスの電力抑制方法。
7. 前記過大電力の吸収は、
   当該過大電力を前記電力抑制手段内に具備する抵抗器により熱消費する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の非接触デバイスの電力抑制方法。
8. 所定の処理を実施するＩＣチップと、別途外部に設置されたリーダライタから発せられた所定の共振周波数を有した交流磁界に基づき誘起電力を誘起して当該ＩＣチップに供給するアンテナコイルと、当該アンテナコイルに電磁的に結合した制御コイルと、当該アンテナコイルにて誘起する前記誘起電力を所定の電力に抑制する電力抑制手段とを具備して、前記リーダライタと通信可能域にあるときに、当該アンテナコイルから前記ＩＣチップに供給される電力を所定の電力値に抑制する非接触デバイスであって、
   前記電力抑制手段に、
   前記リーダライタから発せられた交流磁界の磁界強度を検出し、当該磁界強度に対応するセンス信号を生成する電圧センス部と、
   当該電圧センス部から当該センス信号を受信し、当該センス信号に基づき、事前に設定された前記磁界強度毎の前記誘起電力の前記電力値に対応する制御信号を生成する周波数制御部と、
   前記制御信号に基づき静電容量を所定の容量に調整可能なキャパシタを内蔵して、前記制御コイルとともに共振回路を構成し、前記電力抑制手段の同調周波数を当該静電容量に対応する周波数に調整して、当該制御コイルが前記交流磁界から当該同調周波数に応じた電力を誘起し、前記アンテナコイルに発生する前記誘起電力を吸収することにより、当該制御コイルと電磁結合された前記アンテナコイルにて誘起する前記誘起電力を抑制可能に結合構成されており、当該周波数制御部から受信した当該制御信号に基づき、前記アンテナコイルが誘起する前記誘起電力を前記所定の電力に抑制する周波数可変同調部と
   を具備する、ことを特徴とする非接触デバイス。
9. 前記周波数制御部は、
   受信した前記センス信号が、所定の磁界強度以上を示すものであった場合に、
   前記電力抑制手段の前記同調周波数を前記リーダライタの発する交流磁界の前記共振周波数に、前記アンテナコイルにて誘起する前記誘起電力を吸収可能な程度に十分に近接した所定の周波数とするための、当該所定の周波数と対応した前記制御信号を生成可能に構成される、
   ことを特徴とする請求項８に記載の非接触デバイス。
10. 前記周波数制御部は、
    受信した前記センス信号が、所定の磁界強度未満を示すものであった場合に、
    前記電力抑制手段の前記同調周波数を前記リーダライタの発する交流磁界の前記共振周波数より、前記アンテナコイルにて前記ＩＣチップを動作可能な前記誘起電力を誘起可能な程度に十分に低く掛け離れた所定の周波数とするための、当該所定の周波数と対応した前記制御信号を生成可能に構成される、
    ことを特徴とする請求項８又は９に記載の非接触デバイス。
11. 前記周波数制御部は、
    受信した前記センス信号が、所定の磁界強度未満を示すものであった場合に、
    前記電力抑制手段の前記同調周波数を前記リーダライタの発する交流磁界の前記共振周波数より、前記アンテナコイルにて前記ＩＣチップを動作可能な前記誘起電力を誘起可能な程度に十分に高く掛け離れた所定の周波数とするための、当該所定の周波数と対応した前記制御信号を生成可能に構成される、
    ことを特徴とする請求子８又は９に記載の非接触デバイス。
12. 前記電力抑制手段は、
    前記アンテナコイルにて前記ＩＣチップが消費する以上の飽和電力となる過大電力分を前記制御コイルにて誘起したときに、周波数可変同調部を介して当該過大電力を吸収する負荷部を具備する、
    ことを特徴とする請求項８、９、１０又は１１に記載の非接触デバイス。
13. 前記負荷部は、
    吸収した前記過大電力を蓄電して、蓄電した当該電力を所定のタイミングで前記非接触デバイス内における閉じた処理を実施可能に前記ＩＣチップに供給する電気二重層コンデンサを具備する、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の非接触デバイス。
14. 前記負荷部は、
    吸収した前記過大電力を熱消費する抵抗器を具備する、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の非接触デバイス。
15. 前記電力抑制手段は、
    前記制御信号が、
    前記磁界強度毎に前記周波数可変同調部の前記同調周波数に対応させた事前設定の所定の直流電圧であって、
    前記キャパシタが、
    当該直流電圧に基づき所定の容量に可変することで、前記制御コイルの前記同調周波数を調整する可変容量ダイオードである、
    ことを特徴とする請求項８、９、１０、１１、１２、１３又は１４に記載の非接触デバイス。
16. 前記センス信号は、
    検出した前記磁界強度に比例した直流電圧である、
    ことを特徴とする請求項１０、１１、１２、１３、１４又は１５に記載の非接触デバイス。
17. 前記電圧センス部は、
    前記リーダライタが発した前記交流磁界の前記磁界強度を検出するセンスコイルを具備する、
    ことを特徴とする請求項８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５又は１６に記載の非接触デバイス。
18. 前記電圧センス部は、
    前記リーダライタにより発せられた前記交流磁界により前記アンテナコイルが誘起した前記誘起電圧を常時モニタすることで、当該交流磁界の前記磁界強度を検出可能に構成される、
    ことを特徴とする請求項８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５又は１６に記載の非接触デバイス。

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