JP2009145949A - Ｓｉｍホルダー - Google Patents

Abstract

【課題】ＳＩＭを装着できるＳＩＭホルダーであって、内蔵する電池電源とアンテナコイルにより非接触リーダライタとして外部ＩＣカード等と交信すると共にＵＳＢ接続での動作も可能とする。
【解決手段】ＳＩＭホルダーは、ＳＩＭサイズの小型ＩＣカードが装着可能であって、ＵＳＢインタフェースを有する携帯可能なＳＩＭ用リーダライタであって、該リーダライタには少なくとも、（１）制御回路チップ３と非接触通信用コンバータチップ４と、（２）非接触通信のためのアンテナコイル１１と、（３）電池電源７とそのスイッチ８と、（４）モード切替スイッチと、が搭載され、外部非接触通信リーダライタやＩＣカードと該リーダライタに装着されたＳＩＭ２との通信を可能にする。
【選択図】図４

Description

本発明は、携帯可能なＩＣカード用リーダライタ（ＳＩＭホルダー）に関する。詳しく
は、より携帯に適したＧＳＭ11.11 の規格に則ったＳＩＭサイズの小型ＩＣカードが装着
可能なＵＳＢインタフェース付きリーダライタであり、搭載した制御回路チップはＵＳＢ
インタフェースを介してパソコン（以下、「ＰＣ」ともいう。）などの外部装置とＳＩＭ
−ＩＣカードとの通信を制御するだけでなく、同じく搭載された非接触通信用コンバータ
チップとアンテナコイルを介して、外部の非接触リーダライタとの間でＩＳＯ１４４４３
，ＩＳＯ１８０９２規格との電磁誘導方式での非接触通信によりＳＩＭサイズの小型ＩＣ
カードの利用を可能にするデバイスに関する。

近年、ＩＣカード、特にＳＩＭサイズの小型ＩＣカード（以下、「ＳＩＭ」という。）
とＳＩＭを装着するリーダライタを一緒に持ち歩き、いつでも、どこでもＰＣに接続させ
てＰＣログオン、ネットワークログイン等のシステムに使用するようになってきている。

発明者は、特願２００２−２４４６１３（特許文献１）、特願２００２−２８４８２５
（特許文献２）でこのようなリーダライタを明らかにしている。特に、特願２００２−２
８４８２５では、接触、非接触の両方のインタフェースを持ったＳＩＭを装着し、リーダ
ライタに敷設されたワイヤアンテナによって、ＩＳＯ１４４４３近接非接触通信を可能に
している。

なお、ＳＩＭホルダーに関しては、上記特許文献１、特許文献２以外に特許文献３、特
許文献４等がある。特許文献３は、デュアルインターフェースＳＩＭを装着するＳＩＭリ
ーダライタに関し、特許文献４は、ＣＰＵと電池を備える携帯機器に関する。

特開２００４− ８６４０２号公報（特願２００２−２４４６１３） 特開２００４−１１８７７１号公報（特願２００２−２８４８２５） 特開２００４−２６４９１５号公報 特開２００５−２０２５６３号公報

しかしながら、これら先行発明に示された技術では、ＳＩＭホルダーは非接触通信を行うが、この場合には、例えばドアゲートなど、外部非接触リーダライタとの通信に限られる。すなわち、ここでＳＩＭホルダーは、外部非接触リーダライタのイニシアチブのもと、非接触ＩＤデバイス(非接触ＩＣカードの役目)として作動する、受動型の機能に止まる。

そこで、本発明では、前記先行発明における非接触通信機能に、さらに、非接触リーダライタ機能への切り替えスイッチ（回路）を付与して、当ＳＩＭホルダーそのものが汎用非接触リーダライタとしての機能を持つよう構成したものである。

これにより、汎用非接触リーダライタとして他のＩＣカードとの通信を行なうばかりでなく、特に、ＳＩＭホルダー同士の通信のような単体での動作をも可能とした。例えば、一方のＳＩＭホルダーは非接触ＩＤデバイスとして（非接触ＩＣカードの役目）、他方は非接触リーダライタとして振る舞い、双方のＳＩＭ同士のデータを直接やりとりが可能となる。これにより、例えば電子マネーなどのやりとりが（ＰＣなどを介すことなく）直接出来ることになり、電子マネーの転々流通などもできるようになる。

さらに、前記先行発明においては、パソコンとのＵＳＢ接続時のＳＩＭホルダーはＵＳＢリーダライタとしての機能(ＵＳＢを介してＰＣとＳＩＭが通信)に限られていたが、本発明では、この時に非接触リーダライタモードへの切り替えを行うことにより、非接触リーダライタとして動作させるよう構成し、かつ、ＵＳＢバスパワーを利用することにより、非接触モードであっても、搭載する電池電源を消費することのない構成としたものである。

一般に、非接触リーダライタは、最低でも５０ｍＡや６０ｍＡの電流を消費するが、小さい（３０×６０×１５ｍｍ程度）筐体の中に組み込む電池としては１５０ｍＡｈ程度の容量しかなく（寸法は２０×２０×５ｍｍ程度）、すぐに消費してしまうという課題があった。これに対し、本発明では、利用時にＰＣなどがある場合には、ＵＳＢバスパワーを利用することで、非接触モード時でも電池電源を消耗することなく、非接触リーダライタとして作動させようとしたものである。

上記課題を解決する本発明の要旨は、ＳＩＭサイズの小型ＩＣカードが装着可能な、ＵＳＢインタフェースを有する携帯可能なＳＩＭ用リーダライタであって、該リーダライタには少なくとも、（１）制御回路チップと非接触通信用コンバータチップと、（２）非接触通信のためのアンテナコイルと、（３）電池電源とそのスイッチと、（４）モード切替スイッチと、が搭載され、当該切替スイッチはＳＩＭカードモードと非接触リーダライタモードを選択する機能を持つことを特徴とするＳＩＭホルダーにある。

前記モード切替スイッチの操作により、
（Ａ）ＳＩＭカードモードを選択した時は、ＳＩＭホルダーは、外部非接触リーダライタとの通信機能と、ＵＳＢインターフェースを介したホストコンピュータとの通信機能と、
を持ち、
（Ｂ）非接触リーダライタモードを選択した時は、ＳＩＭホルダーは汎用非接触リーダライタとして動作し、他のＩＣカードやＳＩＭホルダー同士の通信が実現できる。

また、上記ＳＩＭホルダーは、ＰＣ等との間でＵＳＢ接続にある場合、非接触リーダライタモード切替スイッチにより非接触リーダライタモードを選択した時は、ホストコンピュータが供給するＵＳＢバスパワーで作動する構成とした。これにより、前記ＳＩＭホルダーは、ホストコンピュータとの接続時は内臓電池を消耗することなく、非接触リーダライタとして働くことが可能となる。

（１）請求項１のＳＩＭホルダーによれば、ＵＳＢインタフェースを備え、ＳＩＭとＰＣ間のＵＳＢ接続が可能であると共に、非接触通信機能を有することにより、外部非接触リーダライタや他のＩＣカードとの通信が可能となる。また、内蔵する電池電源により、ホストコンピュータ等に依存することなくＳＩＭホルダー単体での動作が可能となる。このように、ＳＩＭホルダーがＩＣカードのような受動的デバイスから脱し、「単体」で「読み書き」が可能となると、ＳＩＭホルダー同士の直接交信も可能となりＳＩＭホルダーの用途が飛躍的に拡大する。
（２）請求項２のＳＩＭホルダーは、ホストコンピュータとの間でＵＳＢ接続にある場合、非接触リーダライタモード切替スイッチにより非接触リーダライタモードを選択した時は、ホストコンピュータが供給するＵＳＢバスパワーで作動する。これにより、当ＳＩＭホルダーの内臓電池の消耗を防止することが可能となる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明のＳＩＭホルダーの例の外観図、図２は、ＳＩＭホルダーの内部構造の
一部を示す図、図３は、ＳＩＭの外観図、図４は、ＳＩＭホルダーの機能ブロック図、図
５は、ＣＰＵの機能ブロック図、図６はＣＰＵの動作フロー図、図７はＳＩＭホルダー同士の通信を表わす図、図８はＰＣ接続時における非接触通信を表わす図である。

図１は、本発明のＳＩＭホルダーの例の外観図である。ＳＩＭホルダー１は、回路や部
品、ＳＩＭを納めるる筐体１０からなり、ＳＩＭ２を挿入口１５からスライドして着脱で
きる構造になっている。筐体１０はプラスチック材料で構成され、図の例では透明窓１６を設けＳＩＭ２を観察できる構造としている。なお、この透明窓に代え、ＬＣＤ（液晶）等の表示手段を設ける構成も可能である。また筐体１０には、モード切替スイッチ４１、および電源ボタン１８と電源の使用状態を確認するＬＥＤ表示１７が設けられている。携帯に便利なように、ストラップ通し穴１４を有することも好ましい。図１の場合、ＵＳＢコネクタ５はＡコネクタ（雄型）であるが、筐体から突出しないミニＢコネクタ（雌型）であってもよい。ただし、外観や構造、材質は、図１の例に限定されるものではない。

図２は、ＳＩＭホルダーの内部構造の一部を示す図である。図２（Ａ）は、内部構造の
概略透視図、図２（Ｂ）は、ＳＩＭ２の端子板１２とコンタクトピンの関係を示す断面図
である。この図面では、ＳＩＭ２は右側から挿入されて、端子板１２上の定位置で停止す
るようにされている（図２（Ａ））。端子板１２は８本の弾性体である金属製コンタクト
ピン１３を有していて、ＳＩＭ２が定位置で停止した際、接触端子板２２の８個の端子と
電気的に接続するようにされている（図２（Ｂ））。図示してないが、ＳＩＭホルダー１
にはＳＩＭ２を取り出す機構も備えられている。ＵＳＢコネクタ５は省略している。

本発明に使用するＳＩＭ（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ）
２は、図３（Ａ）のような外観のものである。ＳＩＭ２は、一般的には、長辺Ｌ１が２５
ｍｍ程度、短辺Ｌ２が１５ｍｍ程度に形成されている。厚みは、１．０ｍｍ以内で通常は
０．７６ｍｍの均一な薄板状のものである。矩形状ＳＩＭ２の一端角部に切り欠き２３を
有するのは、ＳＩＭ２をＳＩＭホルダー１に装着する際の整合を容易にするためのもので
ある。ＳＩＭ２の本来的目的は、携帯電話サービスの利用目的で開発されたが、一般のＩ
Ｃカードと同様の使用方法が可能であり、クレジット決済用の個人識別情報などを暗号化
して登録することも可能となっている。本発明で使用するＳＩＭ２は、接触型であって、
端子板２２を有するが、基板２０内にアンテナコイルを有しないものを想定している。

ＳＩＭ２の基板２０も一般のＩＣカードと同様にプラスチック材料からなっている。通
常は、ＩＣカードと同様の工程により同様の製造装置で製造可能とするため、ＩＣカード
と同一サイズのＩＣカード基板３０に形成され、図３（Ｂ）のように、ＳＩＭ２の周囲に
溝３０ｍと折り線３０ｋを形成して、必要によりＩＣカード基板３０から折り取りできる
ようにされている。なお、図３（Ｂ）では、接触端子板２２は裏面側に位置している。
なお、本発明のＳＩＭホルダー１では小型ＩＣカードのＳＩＭを使用することが、リーダライタの小型化に寄与することから、ＳＩＭ対応として本デバイス（ＳＩＭホルダー）１を説明しているが、ＩＣカードはＳＩＭに限定されず、通常の札入れサイズＩＣカード対応であっても発明の機能を損なうものでないことは、当該分野に関わるものならば容易に類推できるものである。

図４は、本ＳＩＭホルダーの機能ブロック図である。全体の制御回路（ＣＰＵ）として制御回路チップ（マイクロコンピュータチップ）３を用いた一例である。制御回路チップ３はＣＰＵの機能を有するので、以下単に、「ＣＰＵ３」という場合もある。
ＳＩＭホルダー全体の制御は、ＣＰＵ３がプログラムを実行することによって実現される。（プログラム）ＲＯＭやＲＡＭは、ＣＰＵ３に内蔵されているチップを想定しているが
、外付けＲＯＭやＲＡＭであっても同様に機能させることができる。

なお、図４では、ＳＩＭホルダー１にＬＣＤディスプレーを搭載した例を示している。ＣＰＵ３はＬＣＤドライバ５１を介してＬＣＤディスプレー５２を駆動する。
ただし、ＬＣＤディスプレーは本願特許技術を構成する必須要件ではなく、このディスプレーが無くても本願特許技術は成り立つものであるが、ディスプレーを搭載することは例えば機能メニューの表示などにも利用可能になり、電子マネーアプリケーションなど、本ＳＩＭホルダーを単体で使用する場合に特に有用である。

図５はＣＰＵ３と外部素子との関係を表わした機能ブロック図である。
ＳＩＭ２は、物理的には、図２に図示する８本のコンタクトピン１３を有する端子板１２により接続しているが、ＣＰＵ３はＳＩＭコントローラの機能を有している。ＳＩＭコントローラとは、ＣＰＵとＳＩＭとのデータのやりとりを制御する機能を指し、ここではＣＰＵが装備する入出力機能とプログラムにより実現されている。すなわち、ＳＩＭ２はＩＳＯ７８１６−３で規定するプロトコルを持つが、ＣＰＵ３はこのＩＳＯ７８１６−３のインタフェース、および、プロトコルに則った動作を実行することができる。

同様に、ＣＰＵ３はＵＳＢ（インタフェース）コントローラの機能を有している。ＵＳＢコントローラとはＵＳＢ通信を制御するものであり、本ＳＩＭホルダー１をカード（ＳＩＭ）リーダライタとして使用する場合には、外部ＰＣとＵＳＢ接続され、ＰＣのアプリケーションとＳＩＭ２とのトランスミッション（伝達）を本ＳＩＭホルダー１が行う。例えば、ＰＣのアプリケーションからＳＩＭ２に記憶されたＩＤデータを読み出すコマンドがＵＳＢインタフェース経由で本ＳＩＭホルダー１のＣＰＵ３に送信され、そのコマンドを解釈して（または変換して）ＳＩＭ２へ通知し、ＳＩＭ２からそのデータを受け取り、ＵＳＢコネクタ５経由で外部ＰＣのアプリケーションへ通知するといった機能を持っている。

さらに、ＣＰＵ３は非接触コントローラの機能を有し、非接触通信用コンバータ（デジタル／アナログ変換）チップ４を制御することができる。非接触通信用コンバータチップ４には、アンテナコイル１１が接続されている。アンテナコイル１１は、筐体１０の内側に沿って敷設されているもので、ＩＳＯ１４４４３、ＩＳＯ１８０９２のキャリア周波数１３．５６ＭＨｚの特性に合わせられている。例えば、本ＳＩＭホルダーが外部非接触リーダライタからのポーリング応答要求を受信した場合、ＣＰＵ３は非接触通信用コンバータチップ４を介してその応答を返信し、外部非接触リーダライタからのＩＤデータ要求コマンドを受け付けて、ＩＤデータを送出する。すなわち、外部非接触リーダライタとＳＩＭ２とのトランスミッションをＣＰＵ３がその仲介を行っていることになる。

一般の非接触ＩＣカードでは外部非接触リーダライタからのポーリング応答要求信号を
受信すると、そのポーリング信号の電磁波を誘導起電力として、ＩＣカード自体がその電
力で起動し、応答を外部非接触リーダライタに返信するが、本ＳＩＭホルダー１の場合は
ＣＰＵを含めて動作電力が大きいため、電池電源7を搭載しＳＩＭを含めてＳＩＭホルダー全体の動力源としている。なお、本ＳＩＭホルダーは、外部ＰＣ等とＵＳＢ接続にある場合は、電池電源から電力供給を受ける必要はなく、ＰＣのＵＳＢバスパワーから電力供給を受ける。

モード切替スイッチ４１は、本ＳＩＭホルダーの非接触リーダライタとしての動作において、（１）ＩＤカードモード（非接触ＩＤデバイスモード）と（２）非接触リーダライタモードとを選択する機能を有している。
すなわち、
（１）ＩＤカードモードでは、ＣＰＵ３は当スイッチからの信号を受け、コンバータ チップ４を「ポーリング信号待ち」の状態に切り替える。すなわち、ＳＩＭホルダ ーは一般の非接触ＩＣカードと同様の動作を行なう。
（２）非接触リーダライタモードでは、当スイッチからの信号を受け、コンバータチ ップ４に対し「ポーリング信号送出」を指示し、コンバータチップ４はアンテナ１ １を介しポーリング信号の送出を開始する。すなわち、ＳＩＭホルダーは汎用非接 触リーダライタとして非接触ＩＣカード等との通信が可能となる。

図６は、ＣＰＵの動作フローを示す図である。電源ＯＮの状態でＣＰＵ３は、パワーオ
ンリセット（Ｓ１１）を行なう。パワーオンリセットとは、電圧監視機能により電源電圧の出力をモニターし電源電圧が規定値を超えた時に、リセット信号を発生させ、レジスタやバッファなどを初期状態にするような一連の手順をいう。
続いて、ＵＳＢコントローラ３２のレジスタの状態をチェックする（Ｓ１２）。すなわち、ＣＰＵ３が起動した場合に、ＵＳＢバスパワーでの起動か、電池電源からの起動かは、ＣＰＵ３の立ち上がり直後には不明なため、レジスタがＵＳＢ接続を示していればＵＳＢバスパワーによる駆動、レジスタがＵＳＢ接続を示していなければ電池電源による駆動、と判断する。ここに示す機能は、例えば、ルネサステクノロジ社製マイコンの「Ｈ８Ｓ／２２１５」、「Ｈ８Ｓ／２２１８」など、ＵＳＢインタフェースを持ち、接続状態を示すレジスタが用意されているチップで実現できる。

前記、ＵＳＢバスパワーによる駆動か、電池電源による駆動か、の状態と、モードチェック（Ｓ１４、Ｓ１６）によるモード切替スイッチ４１の状態（Ｓ１５、Ｓ１７）との組み合わせにより以下（ア）から（エ）のモードに移行する。
(ア)ＵＳＢ接続、かつモード切替スイッチ４１がＩＤカードモードの場合は、ＳＩ Ｍホルダー１はＵＳＢリーダライタモードで動作する。すなわち装着したＳＩＭとパ ソコン等との通信を取り持つリーダライタの役割を担う。
(イ)ＵＳＢ接続、かつモード切替スイッチ４１が非接触リーダライタモードの場合 は、ＳＩＭホルダー１は非接触リーダライタモードで動作する。すなわちパソコン等 に装着した非接触リーダライタとして外部ＩＣカード等と非接触通信を行なう。
(ウ)電池電源駆動、かつモード切替スイッチ４１がＩＤカードモードの場合は、Ｓ ＩＭホルダー１は非接触ＩＤデバイスモードで動作する。すなわち外部リーダライタ と非接触通信を行なう。
(エ)電池電源駆動、かつモード切替スイッチ４１が非接触リーダライタモードの場 合は、ＳＩＭホルダー１は非接触リーダライタモードで動作する。すなわちは単体の 非接触リーダライタとして外部ＩＣカード等と非接触通信を行なう。

図７は、前段（４）電池電源駆動時の非接触リーダライタモードでの使用例を示す。二個のＳＩＭホルダーが非接触通信を行なっている様を表し、それぞれのＳＩＭホルダーに装着されたＳＩＭのデータをやりとりしている状態である。一方のＳＩＭホルダーは非接触リーダライタモードを選択して非接触リーダライタの役割を担い、もう一方のＳＩＭホルダーはＩＤカードモードを選択して非接触ＩＤデバイス（非接触ＩＣカード）の役割を担う。
このようにＳＩＭ同士の直接のデータ交換が可能になると、例えば電子マネーなどのバリューを、一方のＳＩＭからもう一方のＳＩＭへＰＣ等を介することなく移すようなことも可能となる。

図８は、前記（２）ＵＳＢ接続時の非接触リーダライタモードでの使用例を示す。ＳＩＭホルダーはパソコンに装着され、非接触リーダライタとして外部ＩＣカードと通信を行なっている。この場合、通信の相手はＩＣカードに限らず、カードモードにした本発明のＳＩＭホルダーであってもよい。

本発明のＳＩＭホルダーの例の外観図である。 ＳＩＭホルダーの内部構造の一部を示す図である。 ＳＩＭの外観図である。 ＳＩＭホルダーの機能ブロック図である。 ＣＰＵの機能ブロック図である。 ＣＰＵの動作フローを示す図である。 ＳＩＭホルダー同士の通信の様子を示す図である。 ＵＳＢ接続における非接触ＩＣカードとの通信の様子を示す図である。

符号の説明

１ ＳＩＭホルダー、本デバイス
２ ＳＩＭ
３ 制御回路チップ、ＣＰＵ
４ 非接触通信用コンバータチップ
５ ＵＳＢコネクタ
６ 外部非接触リーダライタ
７ 電池電源
１０ 筐体
１１ アンテナコイル
１２ 端子板
１３ コンタクトピン
１４ ストラップ穴
１６ 透明窓
１７ 電源ＬＥＤ表示
１８ 電源ボタン
２０ 基板
２２ 接触端子板
２３ 切り欠き
３０ ＩＣカード基板
３１ ＳＩＭコントローラ
３２ ＵＳＢコントローラ
３３ 非接触コントローラ
３４ タイマー
３５ 充電回路
４１ モード切替スイッチ
５１ ＬＣＤドライバ
５２ ＬＣＤ

Claims (2)

1. ＳＩＭサイズの小型ＩＣカードが装着可能な、ＵＳＢインタフェースを有する携帯可能なＳＩＭ用リーダライタであって、当リーダライタには少なくとも、
   （１）制御回路チップと非接触通信用コンバータチップと、
   （２）非接触通信のためのアンテナコイルと、
   （３）電池電源とこれをＯＮ／ＯＦＦするスイッチと、
   （４）モード切替スイッチと、
   が搭載され、
   （４）のモード切替スイッチはＩＤカードモードと非接触リーダライタモードを選択する機能を有するものであり、当該切替スイッチにより非接触リーダライタモードを選択した場合は、汎用非接触リーダライタとして、他のＩＣカードやＳＩＭホルダー同士の通信を可能とする構成としたＳＩＭホルダー。
2. ホストコンピュータとのＵＳＢ接続時において、前記（４）のモード切替スイッチにより非接触リーダライタモードを選択した時は、その駆動電源としてＵＳＢバスパワーに切り替わる構成とすることを特徴とする請求項１記載のＳＩＭホルダー。

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