JP2005515563A - 中央回路および周辺回路を有するインテリジェント可搬物体における誘導結合による交換 - Google Patents

Abstract

インテリジェント可搬物体（２）は、少なくとも、ステーション（２０）との間の第一（８）および第二（４）の通信インタフェースを含むものであって、かつ第一の通信インタフェース（８）は誘導結合によるステーション（２０）とのデータの送信および／または受信に適したものである。周辺回路（１４）はまた物体（２）に組み込まれている。周辺回路と中央回路の間で交換されるデータは全てステーション（２０）を通過する。

Description

本発明は、チップカードやトランスポンダのようなインテリジェント可搬物体の分野、および特にこうした物体中における誘導結合によるデータ交換の分野に関するものである。

本発明の応用分野は特に、チップカード、電子ラベルまたは類似物のようなインテリジェント可搬物体によるアクセス制御、識別、およびデータ処理（表示、収集）に見られるものである。

本発明の分野におけるいくつかの明細書を引用しよう。

欧州特許第００５７６０２号明細書には、業務に対する支払い用のインテリジェント可搬装置について記述されている。この装置は集積回路のチップを具備しており、導線を束ねたバスを経由してこの装置のその他の構成要素、すなわち、アンテナ、表示スクリーンおよびデータ収集入力キーに接続されている。したがってこの明細書は、内部構成要素が非接触結合のみにより外部ステーションと通信することを想定したものではない。

米国特許第６０７３８５５Ｂ号明細書には、情報およびデータの受信、保持および送信用装置について記述されている。該装置には主電子計算機および、専用の仕切内に平行に配置されている少なくとも二つのＰＣＭＣＩＡ様式のカードが含まれている。これらのＰＣＭＣＩＡカード相互間の通信はインタフェースにより行うことができる。該通信用インタフェースは、ＰＣＭＣＩＡカードを主電子計算機に物理的に結合している標準バス経由で通常通過しなければならないデータについては迂回させることができが、その目的は、たとえば、容量結合、光学結合または誘導結合のような方法による情報およびデータの伝送を加速することにある。転送率を向上させることが問題であるため、この明細書は、物理的結合をわが社のＧＥＭ１０２４に対するような非接触結合に取り替えることを想定したものではない。

米国特許第５５３７１２６号明細書には、電子表示ラベルを使った売場での情報表示システムについて記述されている。これらのラベルは、電磁結合により導体と結合されている。また、ラベルのアドレスおよびデータを含む情報信号を発生させるため、制御回路が使用されている。さらに変調回路により、交流電流を情報信号に変換し、その情報信号を導体に印加して表示ラベルに伝送する。これらのラベルの各々には、導体に結合された電磁コイルが備わっている。また表示ラベルの各々には、始動用の手動スイッチが備わっている。さらにラベルには、内部メモリと同様にマイクロプロセッサも準備されている。

独国特許発明第４１３８１３１号明細書には、マイクロプロセッサ、表示スクリーン、および太陽集熱器給電式組み込みメモリを有するチップカードについて記述されている。該カードと読取り／書込み用外部ユニットの間の通信は、たとえば、光学的、容量的、または誘導的伝送のような非接触によるものである。なおマイクロプロセッサ、メモリ、表示装置、および太陽エネルギー集熱器は、導体によってカード内部に物理的に接続されている。

独国特許発明第１９６０４２０６号明細書には、セキュリティデータ伝送用のインテリジェント可搬物体について記述されている。このインテリジェント可搬物体は、クレジットカードの大きさのプラスチック材料でできているカード本体を有している。カードの一部には機能ボタンを有するキーが配置してある。キーの下部では、電導体により行と列のマトリクスが一体として制御ユニットに接続されている。該インテリジェント可搬物体にはまた、本体に埋め込まれたアンテナも備わっている。

米国特許第４８７４９３４号明細書には、中央処理ユニットおよびデータメモリ、さらにプログラム用としてチップにより構成さるパイロット表示からなるチップカードについて記述されている。該カードの構成要素は相互に物理的に接続されている。
欧州特許第００５７６０２号明細書 米国特許第６０７３８５５Ｂ号明細書 米国特許第５５３７１２６号明細書 独国特許発明第４１３８１３１号明細書 独国特許発明第１９６０４２０６号明細書 米国特許第４８７４９３４号明細書

それゆえ、ステーションとの誘導結合によるデータの送信および／または受信に適した非接触の通信インタフェースを含む非接触のインテリジェント可搬物体については既知である。一般的に、非接触の通信インタフェースは、コンデンサに接続されたアンテナコイル、チップのような集積回路、またはその他の構成要素を具備している。非接触のインテリジェント可搬物体は、表示装置のような周辺回路、およびこの周辺回路に接続されたチップを有している。該チップは、表示装置の表示の「周辺的」と称する機能に対して、「中心的」または「主要な」と称する識別および／または認証の機能を司る。

表示装置のようなこれらの周辺装置は、チップの特性に適合するのは容易でない機能の、電圧および電流面での特性を得るのに不都合である。さらにチップと周辺装置の間の接続を行うと、インテリジェント可搬物体の製造コストが高くつく。

本発明は、こうした不都合を改善することを目指したもので、特許請求の範囲において規定されている通りである。

本発明のおかげで、周辺回路と中央回路の間で交換されるデータは全て、ステーションを経由して通過するため、周辺回路と中央回路の間の接続は廃止することができる。その結果、配置が簡単になり、また周辺回路の費用も安くなる。

本発明のその他の特徴および利点については、以下の実施例の説明の中で明らかになるであろう。

図１は、本発明による非接触の二つの通信インタフェースを有するトランスポンダの概略図である。

図２は、非接触の通信に適したもので、かつ表示装置を備えた、本発明によるインテリジェント可搬物体の概略を示したものである。

図３は、チップを形成する集積回路、表示装置を形成する非接触回路、およびキーを形成する非接触の集積回路を備えた、本発明によるインテリジェント可搬物体の概略を示したものである。

図１によると、インテリジェント可搬物体２は、チップと称する集積回路６に接続されたアンテナコイルＬ１を具備する非接触の通信インタフェース４を含んでいる。このチップ６は、「中心的」または「主要な」と称する識別および／または認証機能を司る。

ここでインテリジェント可搬物体とは、電磁場を使って検出または通信を行うのに適したあらゆる器機または装置のことを意味するものとする。たとえばチップカード、電子ラベルまたは類似物のことである。

このインテリジェント可搬物体２は、もう一つのアンテナコイルＬ２を具備する非接触のもう一つの通信インタフェース８を含んでいる。

アンテナコイルＬ２の二つの電極１０および１２は、周辺機能を実現する集積回路１４に接続されている。そこで周辺装置１４と称する。この周辺装置１４は図形に関するもので、表示用周辺装置である。また別の実施例では、周辺装置１４はキー、またたとえば生物計測用センサ、電場発光ダイオードまたは類似物である。

この周辺装置１４は、チップ６の「中心的」または「主要な」と称する識別および／または認証機能に対して、ここで「周辺的」と称する表示機能を司る。

本発明によるインテリジェント可搬物体２は、アンテナ２２を含む読取り装置またはステーション２０と非接触で、すなわち距離をおいて通信するのに適している。

ここでステーション２０は、所与の周波数の電磁場を発生させるアンテナを備えた送受信装置のことである。

ステーション２０を形成する装置のアンテナ２２により、電磁場を変調すると共に、この電磁場の変動を測定することができる。この目的のために、ステーション２０のアンテナ２２は一般的に一つのまたはいくつかのコイルを具備している。物体２とステーション２０の間の誘導結合は、この物体２がある所与の距離、すなわちステーション２０のいわゆる「近傍」にあるとき、実現される。物体２およびステーション２０により異なるが、この距離はおよそ数ミリメートルから数メートルである。

ここで回路１４は、表示領域１６を含んでいる。ここでこの回路１４は、コイルＬ２がステーション２０のアンテナ２２と誘導結合したとき、コイルＬ２の中に誘導された電流によって給電されるのに適している。回路１４もまた、この誘導電流から表示すべき情報を抽出するのに適している。

実際、誘導電流は、たとえばバッジの読取り装置またはチップカードの読取り装置のようなステーション２０から発せられる電磁場により生じる。図２において、インテリジェント可搬物体２は、ＩＳＯ７８１６の様式の非接触チップカード、または接触式のインタフェースおよび非接触のインタフェースを有する混合チップカードである。

後者の場合、混合カードは、接触式の通信インタフェースと非接触の通信インタフェースとを有する読取り装置（図示せず）と協調して機能する。

図１または２において、アンテナコイルＬ２に働く高い電圧は、物体２の機能の全領域において得られる。このように表示装置、特に残留スクリーンを有する表示装置には高い電圧が必要となるため、本発明はこのような周辺装置１４を組み込むのに適している。

実際、第一の通信インタフェース４および第二の通信インタフェース８により形成される共振回路は、その共振回路が互いに近接した周波数に一致すると共に、二つのコイルＬ１とＬ２の結合の結果生じる周波数がステーション２０の要求する周波数に適合するように選定される。

周辺装置１４は実施例によると、非接触の表示装置かまたは、直列接続によるデータ交換プロトコルを有する制御装置（ドライバ）を備えた市販の標準の表示装置である。後者の場合、コイルＬ２に誘導された電流をもとに、この周辺装置１４の機能に必要な信号の全体を実現するためには適合回路が採用される。

本発明の別の実施例によると、周辺装置１４はデータ収集入力キーの機能を確保する。キーを形成するこの周辺装置１４もまた非接触型である。この周辺装置１４は、電磁場を経由して、チップ６または前述した表示装置と同一のものとして、かつ同一原理すなわち電磁場の変調に従って、非接触の読取り装置２０とやりとりするのに適している。

非接触キーを形成するこのような周辺装置１４により、特にステーション２０のような端末上のキーを排除することができる。こうしてこの周辺装置１４は、システムのコスト削減に、また特にステーション２０の安全性の向上に寄与する。実際、外部世界との直接のインタフェースを提供するステーション２０のキーは、外部攻撃に対する最適な入力点となっている。

さらに非接触の周辺装置１４が、電流の供給を受けている、すなわち誘導電流により「自動給電」されているため、秘密のコードのデータ収集入力をスパイすることは、ステーション２０のキー上で行うよりもより困難となる。

ある実際例では、インテリジェント可搬物体２は非接触キーや表示装置のようないくつかの周辺装置を具備している。こうして図３では、非接触の周辺回路が二つ、すなわち、一つは表示装置１４を、もう一つはキー３０を形成する周辺回路がインテリジェント可搬物体２に組み込まれている。非接触キー３０を形成するこの回路は、いくつかのボタン３２を含んでいる。このキー３０は、利用者が押したボタン３２に対応した情報を読取り装置またはステーション２０に送信するのに適した共振回路を有している。

同様に、別の共振回路に関連付けられた非接触電場発光ダイオード（図示せず）により、表示を通じて、インテリジェント可搬物体２の中にある非接触の周辺回路全体が電磁場によって給電されることを確認することができる。

ある実施態様において、ステーション２０は、チップ６を形成する集積回路との間で、振幅変調を介して、たとえば規格ＩＳＯ１４４４３のような有効な規格に適合したプロトコルに従ってデータを交換する。

非接触キー３０、非接触表示装置１４、および非接触電場発光ダイオードを形成する各回路との交換は、チップ６と読取り装置２０の間の変調特性とは異なる特性を呈する振幅変調を利用することにより行われるが、それは適用された非接触の周辺要素を読取り装置が選択し得るようにするためである。

たとえば非接触表示装置１４との一方向交換の枠内では、この表示装置１４はデータの受信のみを必要とする。この場合、集積回路６および関連したアンテナコイルＬ１とで実施されるビットレートより低いビットレートに従って、アンテナコイルＬ２を変調することが想定されている。

こうして、１００％の振幅変調率と３マイクロ秒の停止時間を伴い、１秒当たり１０６キロビットのビットレートでチップ６とステーション２０の間で行われるデータ交換に対応したＩＳＯ１４４４３型の変調の場合、たとえばおよそ１０％のようなより低いデータ変調率で、かつ１秒当たり２６キロビット以下のビットレートを有する表示装置１４との間での交換を行うことが想定されている。

こうすることにより、チップ６へのデータ交換は該チップのみが理解する。同様に、表示装置１４へのデータ交換は表示装置１４のみが理解する。

非接触キー３０から読取り装置２０への一方向交換に関する場合、類似のビットレートを採用して、その他の非接触の周辺要素と区別することができる。

たとえばボタン３２を押すと、低周波数、たとえば数ｋＨｚのパルス発振器を始動させることができ、そのパルス数は押したボタンコードに対応したものとなる。

すると読取り装置２０は、読取り装置２０のアンテナ２２のコイルを変調するパルスを検出する。

読取り装置２０は、こうして始動されたパルスを取り出す。

非接触の周辺要素の選択を行うために、より高度なその他の選択モードを使用することもできる。たとえば、シリーズ番号の選択による衝突回避システムのような衝突回避による選択機構を使用することができる。

本発明のおかげで、インテリジェント可搬物体２とステーション２０の間の通信がステーション経由で行われるようなプロトコルを使用することができるが、この場合、あるデータを表示しようとすると、該データは電磁場を介してステーション２０から表示装置１４に送信しなければならない。

このことは、まず最初にある情報をステーション２０に送信してその情報を表示するチップ６に対しても同様であり、次いで該ステーションは該情報を表示装置１４に転送する役割を担う。

こうして非接触の周辺要素によって送信または受信される全データは、ステーションを経由して通過する。

このようなプロトコルの利点によって、インテリジェント可搬物体の中央処理ユニットと非接触周辺要素の間になんらの有線接続をも必要としない、少なくとも一つの非接触の周辺要素をインテリジェント可搬物体に備えることができる。

本発明による非接触の二つの通信インタフェースを有するトランスポンダの概略図である。 非接触の通信に適したもので、かつ表示装置を備えた、本発明によるインテリジェント可搬物体の概略を示したものである。 チップを形成する集積回路、表示装置を形成する非接触回路、およびキーを形成する非接触の集積回路を備えた、本発明によるインテリジェント可搬物体の概略を示したものである。

符号の説明

２ インテリジェント可搬物体
４ 通信インタフェース
６ 集積回路
８ 通信インタフェース
１０ 電極
１２ 電極
１４ 周辺装置
１６ 表示領域
２０ ステーション
２２ アンテナ

Claims (15)

1. インテリジェント可搬物体（２）であって、少なくともステーション（２０）との間の第一（８）および第二（４）の通信インタフェースであり、かつ少なくとも第一の通信インタフェース（８）が誘導結合によりステーション（２０）とデータの送信および／または受信を行うのに適した非接触型であるものと；第一の通信インタフェース（８）に接続されている周辺回路（１４、３０）と；第二の通信インタフェース（４）に接続されているデータ中央処理回路（６）とを含むタイプのものであって、かつ；周辺回路（１４、３０）および中央回路（６）に接続するコネクションが無いことと、ステーション（２０）を経由して周辺回路（１４、３０）と中央回路（６）の間で交換すべき全データを通過させるように構成され、それにより、周辺回路（１４、３０）と中央回路（６）の間に有線接続を不要とすることができるような通信プロトコルが、第一および第二の通信インタフェースに含まれることとを特徴とするインテリジェント可搬物体。
2. 周辺回路が、表示装置（１４）、キー（３０）、メモリ、電場発光ダイオードまたは類似物を形成する周辺回路により形成されるグループに属していることを特徴とする、請求項１に記載の物体（２）。
3. 中央回路（６）が、処理ユニット、メモリ、または類似物を形成する集積回路により形成されるグループに属していることを特徴とする、請求項１または２に記載の物体（２）。
4. 各々がそれぞれの周辺回路（１４、３０）に接続された非接触の第一の通信インタフェース（８）をいくつか含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載の物体（２）。
5. 第二の通信インタフェース（４）が、誘導結合によりステーション（２０）とのデータの送信および／または受信に適した非接触型であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載の物体（２）。
6. 第二の通信インタフェース（４）が、ステーションとの接触による通信に適した接触型であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載の物体（２）。
7. インテリジェント可搬物体（２）が、
   少なくとも、ステーション（２０）との間の第一（８）および第二（４）の通信インタフェースであり、かつ少なくとも第一の通信インタフェース（８）が誘導結合によりステーション（２０）とデータの送信および／または受信を行うのに適している非接触型であるものと；第一の通信インタフェースに接続されている少なくとも一つの周辺回路と；第二の通信インタフェースに接続されているデータ中央処理回路（６）とを含むタイプのものであって、かつ周辺回路および中央回路からそれらの間の接続を免除することと、
   周辺回路（１４、３０）と中央回路（６）の間に有線接続を要求することなく、ステーション（２０）を経由して周辺回路（１４、３０）と中央回路（６）の間で全データが交換されるような通信プロトコルを、第一および第二の通信インタフェースに備えることと、
   が想定されていることを特徴とするようなタイプのデータ交換方法。
8. データ送信が中央回路から周辺回路へと向かうものであって、かつ、第二の通信インタフェース（４）の変調とは異なった、ある選択された変調に従って第一の通信インタフェース（８）の負荷を変調することが計画されていることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
9. 第一の通信インタフェース（８）の負荷の変調がおよそ１０％のデータ変調率を有する振幅変調である一方、第二の通信インタフェース（４）の負荷の変調がおよそ１００％のオーダーのデータ変調率を有する振幅変調であることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
10. データ送信が周辺回路から中央回路へと向かうものであって、かつ、ステーション（２０）を経由して周辺回路（１４、３０）から中央回路へとデータを送信するように選択された変調に従って、ステーション（２０）の負荷を変調することが計画されていることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
11. データが、ステーション（２０）を経由して周辺回路と中央回路の間で交換され、またその逆方向にも交換されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
12. インテリジェント可搬物体（２）に、各々が非接触の第一の通信インタフェース（１４、３０）に接続されているいくつかの周辺回路を備えることが計画されていることと、処理回路と各周辺回路（１４、３０）の間で交換される全データがステーション（２０）を通過することとを特徴とする、請求項７〜１１のいずれか一つに記載の方法。
13. データ中央処理回路（６）を備えたインテリジェント可搬物体（２）の内部に配置するのに適した周辺回路であって、かつ、該周辺回路が誘導結合によるステーション（２０）との通信インタフェース（４）を含んでいることと、該周辺回路に中央回路（６）との接続がないことと、さらに該周辺回路が、中央回路との有線接続を必要とすることなくステーション（２０）を経由してインテリジェント可搬物体の中央回路とデータ交換を行うのに適していることとを特徴とする周辺回路。
14. 表示装置（１４）を形成する回路であることを特徴とする、請求項１３に記載の周辺回路。
15. キー（３０）を形成する回路であることを特徴とする、請求項１３に記載の周辺回路。
    
    

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