JP2010066794A - Ｉｃカード通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】待機中の消費電力を低減することができるＩＣカード通信システムを提供する。
【解決手段】携帯式コンピュータ１０はプロセッサとメイン・メモリを含み、非接触型ＩＣカードと通信するＩＣカード通信システムを搭載する。携帯式コンピュータの筐体の表面には、非接触型ＩＣカードが通信するためのアクセス部１３が定義されている。アクセス部の近辺には、通信装置に接続されたアンテナが配置されている。また、アンテナの近辺には、静電容量型の電界式検出ユニットに接続された検出電極が配置されている。コントローラは、人体の接近を検出した電界式検出ユニットの出力に応答して通信装置に電力を供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は非接触型ＩＣカードの通信システムに関し、さらに詳細にはアクセシビリティの維持と消費電力の低減を図ったＩＣカード通信システムに関する。

ＩＣカードは、内部にデータの記録や演算をするためのプロセッサやメモリを実装しており、チップ・カードまたはスマート・カードなどともいわれる。ＩＣカードは読み書き装置（以下、リーダ／ライタという。）とのデータ通信のために物理的な接触を伴うか否かで接触型と非接触型に分類される。非接触型ＩＣカードは、ＩＣカードとリーダ／ライタとの間を無線で通信するもので、乗車カード、電子マネー、または身分証などに広く使用されている。

非接触型ＩＣカードは、通信方式によりアクティブ方式とパッシブ方式に分類することができる。アクティブ方式の非接触型ＩＣカードは、内部に電池を備え自ら電波を発射して自発的にデータを送信することができる。パッシブ方式の非接触型ＩＣカードは、通信装置が発射した電波をエネルギー源として利用して通信装置からの問いかけに応答するようにデータを送信するものであり、最初から自発的にデータを送信することができない。非接触型ＩＣカードと通信をする通信装置は、非接触型ＩＣカードがアクセスするタイミングを検出するために、常時電波を発射し続ける必要があるため待機中にデータ通信に利用されない無駄な電力を消費することになる。とくに携帯式コンピュータが非接触型ＩＣカードの通信装置を搭載する場合には、バッテリィの動作時間が短くなってしまう。

これまで非接触型ＩＣカードに対するリーダ／ライタの待機中の消費電力を低減するさまざまな発明が行われている。特許文献１は、ＩＣカードの接近検出による割り込みを受けてアプリケーション・プログラムを実行し、ＩＣカードリーダの送受信回路に電力を供給する技術を開示する。ＩＣカードの接近検出には、光センサなどを利用することが記載されている。特許文献２は、人の手指またはＩＣカードの接触により電源が投入され、非使用時の電力消費量を低減することができる非接触型ＩＣカード用リーダ／ライタを開示する。同文献には、人体検知センサや反射型センサを用い、人が接近した際に自動的に電源が投入されるシステムも考えられるが、センサを使用する場合にはそれを動作させる電力が別に必要になるという問題があると記載されている。

特許文献３は、永久磁石を埋め込んだ非接触型ＩＣカードの磁界を検出して、リーダ／ライタがリクエスト・コマンドを送るための発振磁界を生成する技術を開示する。特許文献４は、アクティブ型のＩＣタグの動作モードをＩＣタグに設けた電界センサにより制御する技術を開示する。特許文献５は、アクティブ型ＩＣタグの中に、外部操作の可能な物理量を検知するセンサを設けて、外部からＣＰＵの動作モードを変更する技術を開示する。同文献には、センサとして電界センサを利用することも可能であると記載されている。
特開２０００−１６３５２４号公報 特開２００６−１０６９９０号公報 特開２００１−２４３４３２号公報 特開２００５−２９３４８５号公報 特開２００５−２９３４８５号公報

非接触型ＩＣカード（以下、単にＩＣカードという。）に利用するリーダ／ライタの待機中の消費電力の低減は、使用者に余分な操作を求めたり、ＩＣカード自体に変更を加えたりしないで行うことが望ましい。さらに消費電力の低減に伴い、リーダ／ライタから電波を放射し続ける態様での利用者のアクセス感覚、すなわち、ＩＣカードを接近させてから読み取りおよび書き込みまたはそのいずれかが完了するまでの時間が同等であることが望ましい。以下、利用者のこの感覚をアクセシビリティという。リーダ／ライタは、駅の改札ゲートや現金自動預払機（ＡＴＭ）などに組み込まれるだけでなく、近年、ノート型パーソナル・コンピュータ（以下、ノートＰＣという。）に組み込まれるようになってきて、ＩＣカードの用途も一層拡大しつつある。

特許文献１にかかる発明のように、光センサでＩＣカードの接近を検出する方法では、発光部と受光部をノートＰＣに実装することが困難であるため採用し難い。また、反射型の光センサであればノートＰＣに実装することも可能であるが、カードとセンサとの距離が制限される。さらに、光センサは外部からの光や熱による誤動作に対する対策も必要となり、設置場所を問わないノートＰＣに実装することは容易ではない。

特許文献２にかかる発明のように人間とリーダ／ライタとの物理的な接触でＩＣカードの接近を検出する方法では検出範囲が限定されてしまい、また、アクセシビリティが低下する。特許文献３にかかる発明のように永久磁石を埋め込む方法では、汎用のＩＣカードに適用できず、さらに、ＩＣカードのコストが増大してしまうという欠点がある。

特許文献５には、電池を内蔵したアクティブ型のＩＣカードの中に電界を検出するセンサを設けることが記載されているが、具体的な構成が記載されていないため同文献に基づいてノートＰＣに実装するリーダ／ライタの消費電力の低減に当該センサが利用できるかどうか不明である。特許文献２に記載されているように、パッシブ型ＩＣカードのリーダ／ライタの電源を人が接近した際に自動的に投入するシステムを採用して消費電力を低減することは、これまでセンサを動作させる電力が別に必要になるため困難であると考えられていた。

そこで本発明の目的は、待機中の消費電力を低減することができるＩＣカード通信システムを提供することにある。さらに本発明の目的は、待機中も通信装置の電源を投入する場合と同等のアクセシビリティを実現することができるＩＣカード通信システムを提供することにある。さらに本発明の目的は、そのようなＩＣカード通信システムを搭載した携帯式コンピュータおよび通信方法を提供することにある。

本発明にかかるＩＣカード通信システムは、最初にリクエスト・コマンドをＩＣカードに発行してから通信を開始する。ＩＣカードは使用者により、使用者ごとの速度で通信装置との通信が可能な距離まで運ばれてくる。リクエスト・コマンドを発行して通信を開始するために待機中も通信装置に電力を供給すると消費電力が多くなる。本発明では、待機中は通信装置の電源を停止しておき、静電容量型の電界検出ユニットが使用者の接近を検出したときに、コントローラがそれに応じて通信装置の停止していた部分に電力を供給する。

待機中に電力を停止しておく範囲は、最も消費電力の大きな電波発振部とすることができるが、通信装置全体の電力を停止するようにしてもよい。静電容量型の電界検出ユニットの消費電力は、通信装置の消費電力に比べてはるかに小さい。したがって本発明にかかるＩＣカード通信システムは、使用者のアクセシビリティを待機中も通信装置からリクエスト・コマンドを発行する場合と同じように維持しながら、大幅な消費電力の低減を図ることができる。

本発明にかかるＩＣカード通信システムは消費電力が少なく、また、検出電極は小型でアクセス部の近辺に１個配置するだけでよいので容易に携帯式コンピュータに実装することができる。通信装置は、少なくともＩＣカードから送られたデータを読み取る機能が組み込まれていればよいが、好適には、読み取りおよび書き込みの可能なリーダ／ライタとすることができる。本発明はパッシブ型のＩＣカードに適用が可能であるが、ＩＣカードは通信装置からリクエスト・コマンドを受け取ってからレスポンス・コマンドを返送するタイプであれば、電池を内蔵するアクティブ型であってもよい。

アンテナおよび検出電極は、携帯式コンピュータのパームレストの裏側に取り付けることができる。電界式検出ユニットは、通信装置に代えて待機中も電源を投入しておくため消費電力を極力小さくすることが求められるため、ＩＣカードの通信距離のタイプは密着型または近接型にすることが望ましい。電界検出ユニットから接近信号を受け取る携帯式コンピュータのコントローラが、プロセッサとは独立して動作することで、電界式検出ユニットの検出距離を短くして一層の消費電力の低減を図る場合でも、すみやかに通信装置に電力を供給してアクセシビリティを維持することができる。

ＩＣカード通信システムは、ＩＣカードから受け取ったレスポンス・コマンドを解釈して、ＩＣカードの種類に対応するメモリ常駐型のアプリケーション・プログラムおよびアプリケーション・プログラムを起動するメモリ常駐型の起動プログラムを含むように構成することができる。このように構成することで、携帯式コンピュータのユーザはアクセスの予想されるＩＣカードに対応するアプリケーション・プログラムをあらかじめ起動しておく煩雑さから解放されるとともに、アプリケーション・プログラムがすみやかに起動されるためアクセシビリティを維持することができる。

本発明により、待機中の消費電力を低減することができるＩＣカード通信システムを提供することができた。さらに本発明により、待機中も通信装置の電源を投入する場合と同等のアクセシビリティを実現することができるＩＣカード通信システムを提供することができた。さらに本発明により、そのようなＩＣカード通信システムを搭載した携帯式コンピュータおよび通信方法を提供することができた。

図１は、本発明の実施の形態にかかるノートＰＣ１０の外形図で、図２はそのシステム構成を示す概略ブロック図である。ノートＰＣ１０は、内部に電子デバイスを収納したシステム筐体３と、ＬＣＤ筐体１とで構成されている。システム筐体３の内部には、図２に実線のブロックで示す複数の電子デバイスが搭載されている。システム筐体３には、キーボード７およびパームレスト５が設けられている。

パームレスト５は、ＡＢＳ樹脂などの合成樹脂で形成されている。パームレスト５の表面の一部には、通信を行うためにＩＣカードがアクセスする領域であるアクセス部１３が定義されている。アクセス部１３に対応する位置におけるパームレスト５の裏側には、リーダ／ライタ２１の一部を構成するループ・アンテナ７１（図４参照）が設けられている。また、パームレスト５の裏側には、アクセス部１３の上部の空間に微弱な電界を形成するための検出電極３１がループ・アンテナ７１に接近した位置に設けられている。検出電極３１は、リジッド配線基板またはフレキシブル配線基板に平坦な導電体のパターンとして形成することができる。

ＣＰＵ１１は、ノートＰＣ１０の中枢機能を担う演算処理装置で、ＯＳ、ＢＩＯＳ、デバイス・ドライバ、あるいはアプリケーション・プログラムなどを実行する。ＣＰＵ１１はさらに、本実施の形態にかかる起動プログラムおよびＩＣカードに対するデータの読み取りおよび書き込みまたはそのいずれか一方を行うアプリケーション・プログラムを実行する。

ＣＰＵ１１は、ノース・ブリッジ１３およびノース・ブリッジ１３にさまざまなバスを経由して接続された各デバイスを制御する。ノース・ブリッジ１３は、メイン・メモリ１５へのアクセス動作を制御するためのメモリ・コントローラ機能や、ＣＰＵ１１と他のデバイスとの間のデータ転送速度の差を吸収するためのデータ・バッファ機能などを含む。メイン・メモリ１５は、ＣＰＵ１１が実行するプログラムの読み込み領域、処理データを書き込む作業領域として利用される揮発性のＲＡＭである。ビデオ・コントローラ１７はノース・ブリッジ１３に接続され、ビデオ・チップおよびＶＲＡＭを備えており、ＣＰＵ１１からの命令を受けて描画すべき画像ファイルのイメージを生成してＶＲＡＭに書き込み、ＶＲＡＭから読み出したイメージを画像データとしてＬＣＤ１８に送る。

サウス・ブリッジ１９は、ノース・ブリッジ１３に接続され、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、シリアルＡＴＡ（AT Attachment）、ＳＰＩ (Serial Peripheral Interface)バス、 ＰＣＩ（Peripheral Component Interconnect）バス、およびＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓバス、ＬＰＣ（Low Pin Count）などのポートを備えている。サウス・ブリッジ１９のＵＳＢポートにはＩＣカードと通信を行うリーダ／ライタ２１が接続され、シリアルＡＴＡポートにはＨＤＤ２３が接続される。ＨＤＤ２３は、ＯＳ、デバイス・ドライバ、およびアプリケーション・プログラムなどの周知のプログラムの他に、本実施の形態にかかる起動プログラムおよびアプリケーション・プログラムを格納する。

さらにサウス・ブリッジ１９はＬＰＣバス２５を介して、従来からノートＰＣ１０に使用されているレガシー・デバイス、あるいは高速なデータ転送を要求しないデバイスに接続される。図２ではＬＰＣバス２５に、エンベデッド・コントローラ（ＥＣ）２７、フラッシュＲＯＭ４５、およびＩ／Ｏコントローラ４７などが接続されている。ＥＣ２７は、８〜１６ビットのＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどで構成されたマイクロ・コンピュータであり、さらに複数チャネルのＡ／Ｄ入力端子、Ｄ／Ａ出力端子、タイマー、およびディジタル入出力端子を備えている。ＥＣ２７のディジタル入出力端子には、電界式検出ユニット２９が接続されている。電界式検出ユニット２９には、検出電極３１が接続されている。

パワー・コントローラ３５は、ノートＰＣ１０に実装されるデバイスに供給する電力を制御する半導体ロジック回路である。パワー・コントローラ３５には、ＤＣ−ＤＣコンバータ３７が接続される。ＤＣ−ＤＣコンバータ３７は、ＡＣ／ＤＣアダプタ４３またはバッテリ４１から供給される直流電圧を複数の直流電圧に変換して電界式検出ユニット２９およびその他の電子デバイスに電力を供給する。ＡＣ／ＤＣアダプタ４３はノートＰＣ１０に接続されると、ＤＣ−ＤＣコンバータ３７とバッテリィ４１を充電する充電器３９に電力を供給する。

フラッシュＲＯＭ４５は不揮発性で記憶内容の電気的な書き替えが可能なメモリであり、Ｉ／Ｏデバイスを制御するためのデバイス・ドライバ、電源および筐体内の温度などを管理するシステムＢＩＯＳ、およびノートＰＣ１０の起動時にハードウエアの試験や初期化を行うＰＯＳＴ（Power-On Self Test）などを格納する。Ｉ／Ｏコントローラ４７にはキーボード７が接続される。リーダ／ライタ２１、電界式検出ユニット２９、サウス・ブリッジ１９、起動プログラムおよびアプリケーション・プログラムは、本実施の形態にかかるＩＣカード通信システムを構成する。ＩＣカード通信システムの詳細は図６を参照して後に説明する。

図３は、ＩＣカードの構成を説明する図である。ＩＣカード５０は、矩形状のプラスチック・シートの層の間に、ループ・アンテナ５１とＩＣチップ５３が挟み込まれている。ＩＣチップ５３は、変調回路、復調回路、ＣＰＵ、メモリ、および電源部などで構成されている。国際標準規格（ISO/IEC）では、非接触型のＩＣカードの通信距離を、２ミリ・メートル未満の密着型、２ミリ・メートル以上で１０センチ・メートル未満の近接型、１０センチ・メートル以上で７０センチ・メートル未満の近傍型、および７０センチ・メートル以上の遠隔型として分類しているが、本実施の形態にかかるＩＣカード通信システムは好適には密着型および近接型のＩＣカードに適用することができる。

本発明は通信を開始するためにリーダ／ライタ２１からＩＣカード５０に最初にリクエスト・コマンドを送る必要があるＩＣカード通信システムに適用することで、リーダ／ライタ２１の待機中の電力を低減することができる。このようなＩＣカード通信システムに使用されるＩＣカード５０は、内部に電池を保有しないパッシブ型といわれているものが一般的であるが、最初にリクエスト・コマンドを受け取って動作を開始するものであれば、内部に電池を保有するＩＣカードであっても本発明を適用することでリーダ／ライタ２１の待機中の消費電力を低減することができる。

図４は、リーダ／ライタ２１の構成を示す概略ブロック図である。リーダ／ライタ２１は、ＩＣカード５０に対して電波の送信および受信を行うループ・アンテナ７１、送信部７２、受信部８２、制御部７９およびインターフェース８１で構成される。送信部７２は、電波発振部７３、変調部７５、および符号化部（エンコーダ）７７で構成される。受信部８２は、検出部８３、復調部８５、および復号化部（ディコーダ）８７で構成される。リーダ／ライタ２１は、電波発振部７３が変調の有無にかかわらず搬送波を発振しているときに最も消費電力が大きい。

ループ・アンテナ７１は、回路基板にループ状のパターンとして形成され、パームレスト５の裏側でかつアクセス部１３の直下に配置される。インターフェース８１は、ＩＣカード５０とリーダ／ライタ２１との間で使用する通信プロトコルとＵＳＢのプロトコルを双方向に変換する。符号化部７７は、インターフェース８１を通じて受け取ったデータを無線通信に適したデータに変換する。符号化のアルゴリズムには、ＮＲＺ符号化方式、マンチェスタ符号化方式、ＲＺ符号化方式、変形ミラー符号化方式、またはパルス位置符号化方式などが採用される。

変調部７５は、ＩＣカード５０とリーダ／ライタ２１との間の通信に使用される電波の搬送波を振幅偏位変調（ＡＳＫ：Amplitude Shift Keying）、周波数偏移変調（ＦＳＫ：Frequency Shift Keying）、または位相偏移変調（ＰＳＫ：Phase Shift Keying）などの方法で変調する。電波発振部７３は、変調された搬送波を増幅してループ・アンテナ７１に供給する。検出部８３は、ループ・アンテナ７１が受信した搬送波の中からデータ信号を検出する。復調部８５は、検出部８３から受け取ったデータ信号を復調して復号化部８７に送り、復号化部８７は、符号化前のデータを生成してインターフェース８１に送る。制御部７９は、リーダ／ライタ２１の全体の動作を制御する。リーダ／ライタ２１に対する電力はサウス・ブリッジ１９のＵＳＢポートからインターフェース８１に供給されて内部に分配される。

図５は、電界式検出ユニット２９の構成を示す概略ブロック図である。電界式検出ユニット２９は、電界を利用した静電容量型の近接スイッチとして構成される。検出電極３１は電界式検出ユニット２９の一部を構成する２０ｋΩ〜８０ｋΩの抵抗９１の一端とダイオード９３のアノードに接続される。抵抗９１の他端には、正弦波発振器９５が接続される。正弦波発振器９５は、周波数が６０ｋＨｚ〜１２０ｋＨｚ程度で、かつ１〜８Ｖ程度の正弦波の電圧を出力する。ダイオード９３のカソードは、ロー・パス・フィルタで構成された波形整形部９７の入力に接続される。波形整形部９７の出力は、レベル検出部９９に接続されレベル検出部９９の出力は、ＥＣ２７のディジタル入出力端子に接続される。

つぎに、電界式検出ユニット２９の動作を説明する。検出電極３１からは微弱な電界が放出されており、その近辺に電気的にグランドに接続されているとみなせる人体などの高誘電率の物体が接近すると、人体と検出電極３１との間にコンデンサ１００が形成される。コンデンサ１００の値は人体と電極の距離が短くなるほど大きな値になる。正弦波発振器９５は、抵抗９１、検出電極３１、およびコンデンサ１００で構成される直列回路に微弱な高周波電流を流すが、コンデンサ１００の値が大きくなるほどＰ点の電位は低下する。

ダイオード９３は、Ｐ点の交流電圧を検波または半波整流して波形整形部９７に出力する。波形整形部９７は、入力された電圧波形からノイズおよび高周波成分を取り除いた信号を、レベル検出部９９に出力する。レベル検出部９９は、波形整形部９７の出力信号を所定時間の間積分して計算したアナログの平均値を計算し、その平均値が所定の閾値より低下したときに、人体が検出電極３１に接近したと判断してＥＣ２７に接近信号を出力する。レベル検出部９９は、波形整形部９７の出力信号を所定時間ごとにサンプリングしてその平均値を計算するようにしてもよい。抵抗９１の値、正弦波発振器９５の周波数および電圧値は、検出感度および検出距離に応じて適宜選択することが可能である。

本実施の形態にかかるＩＣカード通信システムは、リーダ／ライタ２１に待機中も電力を供給している場合と同程度のアクセシビリティを実現しながら、ノートＰＣ１０の消費電力の低減を図る。待機中はリーダ／ライタ２１の電源を停止して、使用者の接近を検出するために電界式検出ユニット２９に電力を供給して動作させる。本実施の形態では、同等のアクセシビリティを維持するために、ＩＣカード５０が通信距離の範囲以内に接近する以前に使用者の接近を検出して、リーダ／ライタ２１の電源を投入する必要がある。

本実施の形態にかかるＩＣカード通信システムは、ＩＣカード５０の通信距離が長い近傍型および遠隔型では電界を形成するための消費電力が多くなるので、密着型および近接型のＩＣカードに適している。この場合は、電界式検出ユニット２９は、ＩＣカード５０を保持しながらアクセス部１３にアクセスする使用者の手のひらまたは腕を検出するようにレベル検出部９９の閾値を設定する。密着型では、使用者の手のひらを検出し、近接型では使用者の手のひらまたは腕を検出するようにすれば、アクセシビリティと消費電力が調和したシステムにすることができる。

図６は、ノートＰＣ１０に実装されたＩＣカード通信システム１５０のハードウエアおよびソフトウエアの構成を示す概略ブロック図である。起動プログラム１５１は、ＩＣカード５０の識別子とアプリケーション・プログラム１５３またはアプリケーション・プログラム１５５を関連付けるテーブルを保有して、リーダ／ライタ２１が読み取ったＩＣカード５０に対応するアプリケーション・プログラムを起動する要求をＯＳ１５７に送る。アプリケーション・プログラム１５３およびアプリケーション・プログラム１５５は、ＩＣカード５０にデータを書き込んだり、ＩＣカード５０からデータを読み取ったりするためにＯＳ１５７のサービスを利用しながら機能するプログラムである。

起動プログラム１５１およびアプリケーション・プログラム１５３、１５５は、ノートＰＣ１０が起動されるとメイン・メモリ１５またはさらに上位のキャッシュに常駐し、ＯＳ１５７とはＡＰＩを通じて命令やデータを交換する。デバイス・ドライバ１５９は、リーダ／ライタ２１を制御するプログラムである。デバイス・ドライバ１６１は、サウス・ブリッジ１９のポートを制御するプログラムである。ＩＣカード通信システムを構成するリーダ／ライタ２１、サウス・ブリッジ１９、電界式検出ユニット２９、およびＥＣ２７などのその他の構成要素については、すでに説明したので省略する。

つぎに、ＩＣカード通信システム１５０とＩＣカード５０との間でのデータ通信の方法を図７のフローチャートに基づいて説明する。ブロック２０１では、初期状態としてリーダ／ライタ２１に対するサウス・ブリッジ１９のＵＳＢポートが切断されており、リーダ／ライタ２１は電力を消費していない。リーダ／ライタ２１は、待機中でもリクエスト・コマンドを送信するための電波を発射し続ける場合には数百ｍＷの電力を消費するが、ＩＣカード５０との通信をしていない待機状態では消費電力はゼロになる。また、同じく初期状態として電界式検出ユニット２９の電源が投入されており、数ｍＷの電力を消費している。

電界式検出ユニット２９の消費電力は、電波を発射している状態のリーダ／ライタ２１の消費電力に比べてはるかに小さいが、消費電力を一層低減するには、電界を弱くして検出距離を必要以上に長くしないことが望ましい。しかし、アクセシビリティを維持するためには、検出距離はリーダ／ライタ２１とＩＣカード５０との間の通信距離よりは長くしておき、ＩＣカード５０が通信距離の範囲に入ったときにはすでに、ＩＣカード通信システム１５０が動作して通信できる状態まで復帰できる必要がある。検出距離を短くすると電界検出ユニット２９が使用者の接近を検出してからリーダ／ライタ２１に電源を投入して通信が可能な状態に移行させるまでに使用できる時間が短くなる。ＩＣカード通信システム１５０は、以下に示すようにこの点を工夫してアクセシビリティと消費電力の低減を図るように構成している。

ブロック２０３では、使用者が、ＩＣカード５０を利用するためにＩＣカード５０を保持した手および腕をアクセス部１３に接近させる。電界検出ユニット２９は、密着型のＩＣカード５０に対しては、ＩＣカード５０を保持する使用者がアクセス部１３に手のひらを接近させたことを検出できる程度の電界を検出電極３１から放出する。電界検出ユニット２９は、近接型のＩＣカード５０に対しては、ＩＣカード５０を保持する使用者がアクセス部１３に手のひらまたは腕を接近させたことを検出できる程度の電界を検出電極３１から放出する。当然ながら、後者の方が電界は強くなり電界検出ユニット２９の消費電力が大きくなるが、リーダ／ライタ２１の電源を投入し続けるよりはＩＣカード通信システム１５０の消費電力ははるかに小さい。

ブロック２０５では、使用者の腕または手のひらが検出距離の範囲に入ったことを検出した電界式検出ユニット２９がそれをＥＣ２７に通知する。なお、ブロック２０３で電界式検出ユニット２９が腕または手のひらなどの誘電体の接近を検出しないときは、電界式検出ユニット２９は継続して検出動作を繰り返す。ＥＣ２７は、ＣＰＵ１１とは独立して動作しており、また、作業内容も限定されているため、ＩＣカード５０が通信距離に到達する前にＯＳ１５７およびデバイス・ドライバ１６１を経由してサウス・ブリッジ１９のＵＳＢポートを接続状態にすることができる。

サウス・ブリッジ１９のＵＳＢポートが接続状態になることでインターフェース８１を経由して電力が供給されたリーダ／ライタ２１は、ブロック２０７で、制御部７９が電波発振部７３を通じてループ・アンテナ７１から一定周期でリクエスト・コマンドを送信する。ブロック２０９ではＩＣカード５０を保持した使用者のアクセス動作によりＩＣカード５０が通信距離まで接近する。そしてＩＣチップ５３が、ＩＣカード５０のループ・アンテナ５１がループ・アンテナ７１と電磁結合して受け取ったエネルギー、または、ループ・アンテナ５１がループ・アンテナ７１から受信した電波の搬送波から受け取ったエネルギーを直流電圧に変換する。

ＩＣチップ５３はリーダ／ライタ２１から受け取った電力で動作してリクエスト・コマンドを解釈し、レスポンス・コマンドを生成する。ＩＣチップ５３は、ループ・アンテナ５１に流れる搬送波の電流を変調してレスポンス・コマンドをリーダ・ライタ２１に送る。ブロック２０３でＩＣカード５０を保持していない使用者の腕または手のひらの接近が検出されたような場合は、それに続いてＩＣカード５０が通信距離まで接近することがないので、ＩＣチップ５３がレスポンス・コマンドをリーダ・ライタ２１に送ことはなく、それ以後の処理はブロック２１７に移行する。ブロック２１１では、リーダ／ライタ２１が受信したレスポンス・コマンドがデバイス・ドライバ１５９およびＯＳ１５７を経由して起動プログラム１５１に転送される。起動プログラム１５１は、レスポンス・コマンドを解釈して、ＩＣカード５０に対応するアプリケーション・プログラム１５３を選択しＯＳ１５７に通知する。

そしてブロック２１１では、ＯＳ１５７が通知されたアプリケーション・プログラム１５３をＣＰＵ１１に実行させる。起動プログラム１５１およびアプリケーション・プログラム１５３、１５５は、メイン・メモリ１５に常駐しているため、リーダ／ライタ２１がレスポンス・コマンドを受け取ってからアプリケーション・プログラム１５３が実行されるまでの時間は短い。したがって、使用者は、リーダ／ライタ２１から待機中も電波を発射してリクエスト・コマンドを送信する場合と同等のアクセシビリティでＩＣカード５０を使用することができる。

ブロック２１３では、リーダ／ライタ２１がレスポンス・コマンドを受け取ったことを、ＯＳ１５７がＥＣ２７に通知する。その通知に応答してＥＣ２７はパワー・コントローラ３５を通じて、電界式検出ユニット２９の電源を停止する。ブロック２１５では、アプリケーション・プログラム１５３がＩＣカード５０のデータを読み取ったり、ＩＣカード５０にデータを書き込んだりすることで所定の処理を行いやがて通信が終了する。

アプリケーション・プログラム１５３は、通信が終了したことをデバイス・ドライバ１６１に通知し、デバイス・ドライバ１６１は、サウス・ブリッジ１９のＵＳＢポートを切断して、リーダ／ライタ２１に対する電源を停止する。さらに、アプリケーション・プログラム１５３は通信が終了したことを、ＯＳ１５７を経由してＥＣ２７にも通知する。通知を受け取ったＥＣ２７はパワー・コントローラ３５を制御して電界式検出ユニット２９に電力を供給しブロック２０１の初期状態に移行する。

ブロック２１７およびブロック２１９では、リーダ／ライタ２１の制御部７９が電波発振部７３を通じてループ・アンテナ７１から一定周期で所定の時間が経過するまでリクエスト・コマンドの送信を繰り返す。ブロック２１９で制御部７９が所定の時間が経過してもＩＣカード５０からレスポンス・コマンドの返送がないと判断したときは、ブロック２２１に移行して制御部７９はリクエスト・コマンドの送信を停止し通信を終了する。そしてデバイス・ドライバ１５９は、通信が終了したことをデバイス・ドライバ１６１に通知する。デバイス・ドライバ１６１は、サウス・ブリッジ１９のＵＳＢポートを切断して、リーダ／ライタ２１に対する電源を停止する。

ブロック２２３では、この時点で電界式検出ユニット２９が腕または手のひらなどの誘電体の接近を検出している場合は、ＩＣカード５０を保持しないノートＰＣ１０のユーザが手のひらをパームレスト５の上に置いている状態やアクセス部１３の上に誘電体が放置されているような状態が想定されるので、電界式検出ユニット２９は検出動作を継続する。ブロック２２３で電界式検出ユニット２９が腕または手のひらなどの誘電体の接近を検出しない状態のときには、ブロック２０１の初期状態に戻り、ブロック２０３で次に電界式検出ユニット２９が腕または手のひらなどの誘電体の接近を検出するまで待機する。

ブロック２１７からブロック２２３の手順により、検出電極３１がパームレストに取り付けられているときに、ユーザがパームレスト５に手のひらを載せて通常の状態でノートＰＣ１０を使用するような間にも、リーダ／ライタ２１の電源が停止されるためノートＰＣ１０の消費電力の低減を図ることができる。しかも、一旦ユーザがパームレスト５から手を離して手のひらが検出距離の外まで移動すれば、ＩＣカード通信システム１５０はブロック２０１の初期状態に移行するため、ＩＣカード５０の利用が可能になる。

以上の実施形態では、リーダ／ライタ２１と通信をする媒体としてＩＣカードを例示して説明してきたが、本発明の適用が可能な媒体はＩＣカードに限定されるものではなく、リーダ／ライタとの通信機能およびメモリ機能を組み込んだタグまたは携帯電話であってもよい。また、アプリケーション・プログラム１５３、１５５がノートＰＣ１０で実行されてＩＣカード５０に対するデータ処理をするのではなく、ノートＰＣ１０をネットワークに接続して、ノートＰＣ１０がＩＣカードとネットワーク・サーバとの間のデータの中継を行い、ネットワーク・サーバがＩＣカード５０に対するデータ処理を行うようにしてもよい。

ノートＰＣ１０における検出電極３１の取り付け位置はループ・アンテナ７１の近くであれば、パームレスト５に限定されるものではない。また、ＩＣカード通信システム１５０は、ノートＰＣ１０に実装される場合に限定されるものではなく、非接触型のＩＣカードを使用するリーダ／ライタと自由に組み合わせて通信システムを構成することができる。

これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。

本発明の実施の形態にかかるノートＰＣの外形図である。 ノートＰＣのシステム構成を示す概略ブロック図である。 ＩＣカードの構成を説明する図である。 リーダ／ライタの構成を示す概略ブロック図である。 電界式検出ユニットの構成を示す概略ブロック図である。 ノートＰＣに実装されたＩＣカード通信システムのハードウエアおよびソフトウエアの構成を示す概略ブロック図である。 ＩＣカード通信システムとＩＣカードとの間でのデータ通信の方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１３…アクセス部
３１…検出電極
５０…非接触型ＩＣカード
５１、７１…ループ・アンテナ
１５０…ＩＣカード通信システム

Claims (12)

1. 非接触型ＩＣカードと通信するＩＣカード通信システムを搭載した携帯式コンピュータであって、
   プロセッサと、
   前記プロセッサが実行するプログラムを記憶するメイン・メモリと、
   前記携帯式コンピュータの筐体に定義された前記非接触型ＩＣカードに対するアクセス部と、
   前記アクセス部の近辺に配置されたアンテナと該アンテナに接続された電波発振部を含む通信装置と、
   前記アクセス部の近辺に配置された検出電極と、
   前記検出電極に接続された静電容量型の電界式検出ユニットと、
   前記電界式検出ユニットの出力に応答して前記電波発振部に電力を供給するコントローラと
   を有する携帯式コンピュータ。
2. 前記アンテナおよび前記検出電極がパームレストの裏側に取り付けられている請求項１に記載の携帯式コンピュータ。
3. 前記ＩＣカードがパッシブ型である請求項１または請求項２に記載の携帯式コンピュータ。
4. 前記非接触型ＩＣカードの通信距離のタイプが密着型または近接型である請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の携帯式コンピュータ。
5. 前記コントローラは、前記プロセッサとは独立して動作する請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の携帯式コンピュータ。
6. 前記プロセッサで実行されることにより、前記非接触型ＩＣカードから受け取ったレスポンス・コマンドを解釈して前記非接触型ＩＣカードに対応するアプリケーション・プログラムを起動するメモリ常駐型の起動プログラムを有する請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の携帯式コンピュータ。
7. 前記アプリケーション・プログラムは、前記非接触型ＩＣカードに対するデータ処理を行うメモリ常駐型のプログラムである請求項６に記載の携帯式コンピュータ。
8. 非接触型ＩＣカードと通信するＩＣカード通信システムであって、
   前記非接触型ＩＣカードに対するアクセス部と、
   前記アクセス部の近辺に配置されたアンテナと該アンテナに接続された電波発振部を含む通信装置と、
   前記アクセス部の近辺に配置された検出電極と、
   前記検出電極に接続された静電容量型の電界式検出ユニットと、
   前記電界式検出ユニットの出力に応答して前記電波発振部に電力を供給するコントローラと
   を有するＩＣカード通信システム。
9. 非接触型ＩＣカードと通信をする通信装置を含むＩＣカード通信システムにおける通信方法であって、
   前記ＩＣカード通信システムが前記通信装置の少なくとも電波発振部の電力を停止するステップと、
   静電容量型の電界式検出ユニットが人体の接近を検出するステップと、
   前記ＩＣカード通信システムが前記電界式検出ユニットの出力に応答して前記電波発振部に電力を供給するステップと、
   電力が供給されたことに応答して前記通信装置からリクエスト・コマンドを発行するステップと
   を有する通信方法。
10. 前記非接触型ＩＣカードからレスポンス・コマンドを受け取るステップと、
    前記レスポンス・コマンドに応答して、前記ＩＣカード通信システムが前記非接触型ＩＣカードから受け取ったデータを処理するアプリケーション・プログラムを起動させるステップと
    を有する請求項９に記載の通信方法。
11. 前記通信装置が前記レスポンス・コマンドを所定の時間内に受け取ったか否かを判断するステップと、
    所定の時間内に前記レスポンス・コマンドを受け取っていないと判断したときに、前記ＩＣカード通信システムが前記電波発信部の電力を停止するステップと
    を有する請求項１０に記載の通信方法。
12. 所定の時間内に前記レスポンス・コマンドを受け取っていないと判断して前記電波発信部の電力を停止した後に前記電界式検出ユニットが人体の接近を検出しないと判断するステップと、
    人体の接近を検出しないと判断した後に前記電界式検出ユニットが人体の接近を検出したことに応答して前記ＩＣカード通信システムが前記電波発振部に電力を供給するステップと
    を有する請求項１１に記載の通信方法。

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