JP3758961B2 - 非接触ｉｃカードおよびリーダライタ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は非接触ＩＣカードおよびリーダライタに関し、さらに詳しくは、電磁結合によって非接触で外部から電力の供給を受けかつ外部と情報の送受信を行う非接触ＩＣカードおよび当該非接触ＩＣカード用リーダライタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
非接触ＩＣカードでは、内蔵するアンテナとリーダライタのアンテナとの電磁結合によって非接触で、リーダライタから電力の供給を受け、かつ、リーダライタと情報の送受信を行う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、非接触ＩＣカードをリーダライタに近づけたままで長時間リーダライタからの電力を受信し続けると、カードの内部での発熱量が多くなる。この熱によって、カードが変形したり、内部の半導体素子の動作特性が低下したり、さらには半導体素子が動作しなくなったりすることがある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明の１つの局面に従うと、非接触ＩＣカードは、電磁結合によって、外部から電力の供給を受けかつ外部と情報の送受信を行うものであって、共振回路と、第１のインピーダンスと、第１のスイッチと、スイッチ制御手段とを備える。共振回路は、電磁結合によって外部から電力を受信する。第１のインピーダンスは、共振回路に対して並列に接続される。第１のスイッチは、共振回路と第１のインピーダンスとを接続／非接続にする。スイッチ制御手段は、非接触ＩＣカードの温度に応じて第１のスイッチをオン／オフにする。
【０００５】
好ましくは、上記共振回路は、アンテナコイルと、同調用キャパシタとを含む。同調用キャパシタは、アンテナコイルに並列に接続される。
【０００６】
上記非接触ＩＣカードでは、共振回路の共振周波数は、外部から受信する電力の周波数に同調するように設定される。通常、スイッチ制御手段は、第１のスイッチをオフにする。すなわち、共振回路と第１のインピーダンスとは非接続状態となっている。しかし、外部から電力を受信しつづけることなどの原因によって非接触ＩＣカードの温度が上昇すると、スイッチ制御手段は、第１のスイッチをオンにする。これにより、共振回路に対して並列に第１のインピーダンスが接続される。そして、第１のインピーダンスが接続された共振回路によって外部からの電力が受信される。第１のインピーダンスが接続された共振回路は、接続される前と比較すると、共振周波数が変わるかまたはＱ（ｑｕａｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ）が低下する。したがって、第１のインピーダンスが接続された共振回路によって受信される電力は、接続される前に比べて、減少する。この結果、非接触ＩＣカードの温度上昇が抑制され、熱によるカードの変形、内部の半導体素子の動作特性の低下や破壊などを防ぐことができる。
【０００７】
好ましくは、上記第１のインピーダンスは、キャパシタである。
【０００８】
上記非接触ＩＣカードでは、第１のスイッチがオンになると、共振回路に対して並列にキャパシタが接続される。このキャパシタが接続された共振回路は、接続される前と比較すると、共振周波数が変わる。
【０００９】
好ましくは、上記非接触ＩＣカードはさらに、第２のインピーダンスと、第２のスイッチとを備える。第２のインピーダンスは、共振回路に対して並列に接続される。第２のスイッチは、共振回路と第２のインピーダンスとを接続／非接続にする。そして、上記スイッチ制御手段は、非接触ＩＣカードの温度に応じて第１のスイッチおよび第２のスイッチをオン／オフにする。
【００１０】
上記非接触ＩＣカードでは、外部から電力を受信しつづけることなどの原因によって非接触ＩＣカードの温度が上昇すると、スイッチ制御手段は、第１または第２のスイッチをオンにする。これにより、共振回路に対して並列に第１または第２のインピーダンスが接続される。第１または第２のインピーダンスが接続された共振回路は、接続される前と比較すると、共振周波数が変わるかまたはＱが低下する。したがって、第１または第２のインピーダンスが接続された共振回路によって受信される電力は、接続される前に比べて、減少する。
【００１１】
それでもまだ温度が上昇するときには、スイッチ制御手段は、第１および第２のスイッチの双方をオンにする。これにより、共振回路に対して並列に第１のインピーダンスと第２のインピーダンスとが接続される。第１および第２のインピーダンスが接続された共振回路は、接続される前と比較すると、共振周波数が変わるかまたはＱが低下する。この共振周波数の変化の度合いまたはＱの低下の度合いは、第１または第２のインピーダンスのいずれか一方が接続された場合よりも大きくなる。したがって、共振回路によって受信される電力は、第１または第２のインピーダンスのいずれか一方が接続された場合に比べて、減少する。この結果、第１または第２のインピーダンスのいずれか一方だけが接続されたときには抑制されなかった非接触ＩＣカードの温度上昇が抑制される。
【００１２】
好ましくは、上記非接触ＩＣカードは、スイッチ制御手段が第１のスイッチをオンにする前にその旨を外部に送信する。
【００１３】
好ましくは、上記スイッチ制御手段は、第１のスイッチをオンにしてもよい旨の外部からの情報が受信された後に第１のスイッチをオンにする。
【００１４】
通常、非接触ＩＣカードでは、外部からコマンド情報を受信し、当該コマンド情報に対する処理を行った後、当該コマンド情報に対するレスポンス情報を外部に送信する。非接触ＩＣカードにおける処理には、各コマンド情報ごとに処理が完結するものもあれば、まとまった複数のコマンド情報に対する複数の処理をもって完結するものもある。非接触ＩＣカードにおける処理が、複数のコマンド情報に対する複数の処理をもって完結するものである場合に、その処理が完結しないうちにスイッチ制御手段によって第１のスイッチがオンにされて受信電力が低減されてしまうと、その処理が未完結のままとなってしまう場合がある。
【００１５】
上記非接触ＩＣカードでは、スイッチ制御手段が第１のスイッチをオンにする前にその旨を外部に送信する。これを受けて外部の装置（例えば、リーダライタなど）は、第１のスイッチをオンにしてもよいかどうかを判断する。例えば、非接触ＩＣカードにおける処理が未だ完結していないときは第１のスイッチをオンにしてはいけないと判断し、処理が完結しているときはオンにしてもよいと判断する。そして、第１のスイッチをオンにしてもよいと判断するときはその旨を非接触ＩＣカードに送信する。第１のスイッチをオンにしてもよい旨の情報を非接触ＩＣカードが受信すると、当該非接触ＩＣカードのスイッチ制御手段は、第１のスイッチをオンにする。これにより、非接触ＩＣカードにおける処理が未完結のままとなってしまうという状況を防ぐことができる。
【００１６】
好ましくは、上記スイッチ制御手段は、感熱素子と、切替指示手段とを含む。感熱素子は、非接触ＩＣカードの温度を検知する。切替指示手段は、感熱素子によって検知された温度に応じて第１のスイッチをオン／オフにする。
【００１７】
上記非接触ＩＣカードでは、感熱素子によって検知された温度が所定のレベル以下のとき、切替指示手段は第１のスイッチをオフにする。一方、感熱素子によって検知された温度が所定のレベルを超えると、切替指示手段は第１のスイッチをオンにする。これにより、非接触ＩＣカードの受信電力が減少し、当該非接触ＩＣカードの温度上昇が抑制される。
【００１８】
好ましくは、上記スイッチ制御手段はさらに、計測手段を含む。計測手段は、感熱素子によって検知された温度が所定のレベルを超えている時間を計測する。そして、上記切替指示手段は、計測手段によって計測された時間が所定の時間に達すると第１のスイッチをオンにする。
【００１９】
感熱素子によって検知される非接触ＩＣカードの温度の上昇のパターンには、時間とともに徐々に上昇するようなパターンだけでなく、外部環境や動作状況などによっては、ある一瞬だけ上昇してまたすぐに下がるようなパターンもある。後者のようなパターンの場合には、必ずしも受信電力を減少させる必要はない。
【００２０】
上記非接触ＩＣカードでは、感熱素子によって検知された温度が所定のレベルを超えている状態が所定の時間継続すると第１のスイッチがオンになる。したがって、感熱素子によって検出された温度が、ある一瞬だけ所定のレベルを超えてその後所定のレベル以下に下がるような場合には、第１のスイッチはオンにならない。これにより、外部環境や動作状況などによってある一瞬だけ温度が上昇してまたすぐに下がるような場合にも受信電力を減少させてしまうということを防ぐことができる。
【００２１】
好ましくは、上記非接触ＩＣカードはさらに、メモリを備える。メモリは、感熱素子からの温度情報を記憶する。
【００２２】
好ましくは、上記非接触ＩＣカードはさらに、メモリに記憶された温度情報を外部に送信する。
【００２３】
上記非接触ＩＣカードでは、当該非接触ＩＣカードの熱履歴がわかる。
【００２４】
好ましくは、上記スイッチ制御手段は、計測手段と、切替指示手段とを含む。計測手段は、共振回路が外部から電力を受信している時間を計測する。切替指示手段は、計測手段によって計測された時間に応じて第１のスイッチをオン／オフにする。
【００２５】
非接触ＩＣカードの温度は、外部からの電力を受信している時間が長くなるにつれて上昇する。そこで、上記非接触ＩＣカードでは、共振回路が外部から電力を受信している時間を計測手段によって計測する。そして、計測手段によって計測された時間が所定の時間に達するまでの間は、非接触ＩＣカードの温度は未だ所定のレベルにまで上昇していないと考えて、切替手段は第１のスイッチをオフにする。一方、計測手段によって計測された時間が所定の時間に達すると、非接触ＩＣカードの温度が所定のレベルにまで上昇したものと考えて、切替指示手段は第１のスイッチをオンにする。これにより、非接触ＩＣカードの受信電力が減少し、当該非接触ＩＣカードの温度上昇が抑制される。
【００２６】
好ましくは、上記非接触ＩＣカードはさらに、第３のインピーダンスと、第３のスイッチと、送信制御手段とを備える。第３のインピーダンスは、共振回路に対して並列に接続される。第３のスイッチは、共振回路と第３のインピーダンスとを接続／非接続にする。送信制御手段は、外部へ送信すべき情報に応じて第３のスイッチをオン／オフにする。そして、上記スイッチ制御手段は、非接触ＩＣカードの温度に応じて第１のスイッチおよび第３のスイッチをオン／オフにする。
【００２７】
上記非接触ＩＣカードでは、第３のスイッチのオン／オフに応じて共振回路と第３のインピーダンスとが接続／非接続になる。したがって、外部へ送信すべき情報に応じて非接触ＩＣカードの負荷インピーダンスが変化する。このように、いわゆるロードスイッチ方式によって外部へ情報を送信する。ロードスイッチ方式によって外部に情報を伝送する非接触ＩＣカードでは、外部からの情報を受信しているときには、外部への情報の送信は行わない。
【００２８】
外部から電力を受信しつづけることなどの原因によって非接触ＩＣカードの温度が上昇すると、スイッチ制御手段は、第１のスイッチおよび第３のスイッチをオンにする。これにより、共振回路に対して並列に第１のインピーダンスおよび第３のインピーダンスが接続される。第１のインピーダンスおよび第３のインピーダンスが接続された共振回路は、接続される前と比較すると、共振周波数が変わるかまたはＱが低下する。したがって、第１のインピーダンスおよび第３のインピーダンスが接続された共振回路によって受信される電力は、接続される前に比べて、減少する。このように、第１のインピーダンスのみならず第３のインピーダンスも共振回路に接続されるため、第１のインピーダンスだけが共振回路に接続される場合に比べて、第１のインピーダンスを小さくすることができる。
【００２９】
この発明のもう１つの局面に従うと、リーダライタは、非接触ＩＣカードに電力を供給しかつ当該非接触ＩＣカードと情報の送受信を行うものである。非接触ＩＣカードは、電磁結合によって外部から電力の供給を受けかつ外部と情報の送受信を行い、かつ、当該非接触ＩＣカードの温度情報を外部に送信するものである。そして、リーダライタは、非接触ＩＣカードからの温度情報を受信し、当該非接触ＩＣカードに供給する電力を、当該温度情報に応じて低減する。
【００３０】
リーダライタから電力を受信しつづけることなどの原因によって非接触ＩＣカードの温度が上昇し、当該非接触ＩＣカードからの温度情報が所定のレベルを超えると、上記リーダライタは、当該非接触ＩＣカードに供給する電力を低減する。これにより、非接触ＩＣカードの温度上昇が抑制され、熱によるカードの変形、内部の半導体素子の動作特性の低下や破壊などを防ぐことができる。
【００３１】
この発明のさらにもう１つの局面に従うと、リーダライタは、非接触ＩＣカードに電力を供給しかつ当該非接触ＩＣカードと情報の送受信を行うものである。非接触ＩＣカードは、電磁結合によって、外部から電力の供給を受けかつ外部と情報の送受信を行うものであり、共振回路と、第１のインピーダンスと、第１のスイッチと、スイッチ制御手段とを備える。共振回路は、電磁結合によって外部から電力を受信する。第１のインピーダンスは、共振回路に対して並列に接続される。第１のスイッチは、共振回路と第１のインピーダンスとを接続／非接続にする。スイッチ制御手段は、非接触ＩＣカードの温度に応じて第１のスイッチをオン／オフにする。さらに、非接触ＩＣカードは、スイッチ制御手段が第１のスイッチをオンにする前にその旨を外部に送信する。そして、上記リーダライタは、非接触ＩＣカードから第１のスイッチをオンにする旨の情報を受信し、第１のスイッチをオンにしてもよいと判断するときはその旨を当該非接触ＩＣカードに送信する。
【００３２】
通常、非接触ＩＣカードは、リーダライタからコマンド情報を受信し、当該コマンド情報に対する処理を行った後、当該コマンド情報に対するレスポンス情報をリーダライタに送信する。非接触ＩＣカードにおける処理には、各コマンド情報ごとに処理が完結するものもあれば、まとまった複数のコマンド情報に対する複数の処理をもって完結するものもある。非接触ＩＣカードにおける処理が、複数のコマンド情報に対する複数の処理をもって完結するものである場合に、その処理が完結しないうちにスイッチ制御手段によって第１のスイッチがオンにされて受信電力が低減されてしまうと、その処理が未完結のままとなってしまう場合がある。
【００３３】
このため、上記非接触ＩＣカードでは、スイッチ制御手段が第１のスイッチをオンにする前にその旨をリーダライタに送信している。そして上記リーダライタは、第１のスイッチをオンにする旨の情報を受信し、第１のスイッチをオンにしてもよいかどうかを判断する。例えば、非接触ＩＣカードにおける処理が未だ完結していないときは第１のスイッチをオンにしてはいけないと判断し、処理が完結しているときはオンにしてもよいと判断する。リーダライタは、第１のスイッチをオンにしてもよいと判断するときはその旨を非接触ＩＣカードに送信する。第１のスイッチをオンにしてもよい旨の情報を非接触ＩＣカードが受信すると、当該非接触ＩＣカードのスイッチ制御手段は、第１のスイッチをオンにする。これにより、共振回路に対して並列に第１のインピーダンスが接続される。第１のインピーダンスが接続された共振回路は、接続される前と比較すると、共振周波数が変わるかまたはＱが低下する。したがって、第１のインピーダンスが接続された共振回路によって受信される電力は、接続される前に比べて、減少する。この結果、非接触ＩＣカードの温度上昇が抑制され、熱によるカードの変形、内部の半導体素子の動作特性の低下や破壊などを防ぐことができる。
【００３４】
以上のように、上記リーダライタは、非接触ＩＣカードから第１のスイッチをオンにする旨の情報を受信し、第１のスイッチをオンにしてもよいと判断するときはその旨を当該非接触ＩＣカードに送信するため、非接触ＩＣカードにおける処理が未完結のままとなってしまうという状況を防ぐことができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００３６】
（第１の実施形態）
＜非接触ＩＣカードシステムの構成＞
図１は、この発明の第１の実施形態による非接触ＩＣカードシステムの全体構成を示す図である。図１を参照して、この非接触ＩＣカードシステムは、非接触ＩＣカード１００と、リーダライタ２００と、ホスト装置３００とを備える。
【００３７】
非接触ＩＣカード１００は、カード周辺部に配置されたアンテナコイル１０１と、ＩＣチップ１１０とを備える。非接触ＩＣカード１００は、リーダライタ２００のカード載置部２０１に載置されたり近づけられたりして、電磁結合によって非接触でリーダライタ２００から電力の供給を受けかつ情報の送受信を行う。
【００３８】
リーダライタ２００は、カード載置部２０１に載置されまたは近づけられた非接触ＩＣカード１００に電磁結合によって電力を供給しかつ情報の送受信を行う。また、リーダライタ２００はホスト装置３００に接続され、ホスト装置３００との間で情報の送受信を行う。ホスト装置３００は、パーソナルコンピュータ、ＰＯＳ端末、ＡＴＭ（自動取引装置）などの装置である。
【００３９】
この非接触ＩＣカードシステムでは、非接触ＩＣカード１００がリーダライタ２００のカード載置部２０１に載置されまたは近づけられて、非接触ＩＣカード１００とリーダライタ２００／ホスト装置３００との間で情報のやりとりが行われる。そして、情報のやりとりが終了すると、非接触ＩＣカード１００は、カード載置部２０１から引き離される。
【００４０】
＜非接触ＩＣカード１００の構成＞
図２は、図１に示した非接触ＩＣカード１００およびリーダライタ２００の内部構成を詳しく示すブロック図である。
【００４１】
図２を参照して、非接触ＩＣカード１００は、アンテナコイル１０１と、ＩＣチップ１１０とを備える。
【００４２】
アンテナコイル１０１は、電磁結合によってリーダライタ２００から電力を受信しかつ情報の送受信を行う。
【００４３】
ＩＣチップ１１０は、同調用キャパシタ１１１と、キャパシタ１１２−１１４と、電界効果型トランジスタ１１５−１１７と、受信回路１２１と、送信回路１２２と、電源回路１２３と、制御回路１２４と、メモリ１２５と、感熱素子１２６と、切替指示回路１２７とを含む。感熱素子１２６と、切替指示回路１２７とでスイッチ制御手段が構成される。
【００４４】
同調用キャパシタ１１１は、アンテナコイル１０１に並列に接続される。アンテナコイル１０１と同調用キャパシタ１１１とで共振回路が構成される。
【００４５】
キャパシタ１１２は、アンテナコイル１０１および同調用キャパシタ１１１に並列に接続される。電界効果型トランジスタ１１５は、アンテナコイル１０１および同調用キャパシタ１１１に並列かつキャパシタ１１２に直列に接続され、切替指示回路１２７からの切替指示信号ＣＨ１をゲートに受ける。
【００４６】
キャパシタ１１３は、アンテナコイル１０１および同調用キャパシタ１１１に並列に接続される。電界効果型トランジスタ１１６は、アンテナコイル１０１および同調用キャパシタ１１１に並列かつキャパシタ１１３に直列に接続され、切替指示回路１２７からの切替指示信号ＣＨ２をゲートに受ける。
【００４７】
キャパシタ１１４は、アンテナコイル１０１および同調用キャパシタ１１１に並列に接続される。電界効果型トランジスタ１１７は、アンテナコイル１０１および同調用キャパシタ１１１に並列かつキャパシタ１１４に直列に接続され、送信回路１２２からの信号ＳＤをゲートに受ける。
【００４８】
受信回路１２１は、アンテナコイル１０１によって受信されたコマンド情報を復調して制御回路１２４に伝送する。送信回路１２２は、制御回路１２４からのレスポンス情報を変調した信号ＳＤを電界効果型トランジスタ１１７のゲートに伝送する。
【００４９】
電源回路１２３は、アンテナコイル１０１によって受信された電力から直流電圧を生成する。電源回路１２３によって生成された直流電圧は、ＩＣチップ１１０内の各回路へ供給される。
【００５０】
制御回路１２４は、非接触ＩＣカード１００の動作の制御、例えば、送信制御、受信制御、メモリアクセス制御、データ演算などを行う。さらに具体的な例としては、受信回路１２１によって受信されたコマンド情報に応じてデータをメモリ１２５に書き込んだり、メモリ１２５から読み出したデータなどをレスポンス情報として送信回路１２２へ伝送したりする。
【００５１】
感熱素子１２６は、ＩＣチップ１１０の温度を検知し、当該温度に対応する温度情報信号Ｓ１を切替指示回路１２７に出力する。温度情報信号Ｓ１は、ＩＣチップ１１０の温度に応じてレベルが変わる信号である。感熱素子１２６としては、例えば、ＩＣチップ上に形成されたトランジスタを用いることができる。この場合、当該トランジスタのＰＮ接合の順方向電圧を温度情報信号Ｓ１とすることができる。
【００５２】
切替指示回路１２７は、感熱素子１２６からの温度情報信号Ｓ１を受け、当該温度情報信号Ｓ１に対応する温度が所定のレベル以下のときには、不活性の切替指示信号ＣＨ１，ＣＨ２を出力する。一方、当該温度情報信号Ｓ１に対応する温度が所定のレベルを越えるときには、切替指示信号ＣＨ１，ＣＨ２のうちいずれか一方または双方を活性にする。
【００５３】
＜リーダライタ２００の構成＞
図２を参照して、リーダライタ２００は、アンテナコイル２１１と、送信回路２１２と、受信回路２１３と、制御回路２１４と、メモリ２１５と、入出力回路２１６とを備える。
【００５４】
アンテナコイル２１１は、非接触ＩＣカード１００のアンテナコイル１０１との電磁結合によって、非接触ＩＣカード１００に電力を供給しかつ情報の送受信を行う。
【００５５】
送信回路２１２は、所定の周波数の搬送波を、制御回路２１４からのコマンド情報に応じて振幅変調してアンテナコイル２１１に供給する。
【００５６】
受信回路２１３は、アンテナコイル２１１によって受信されたレスポンス情報を復調して制御回路２１４に伝送する。
【００５７】
制御回路２１４は、非接触ＩＣカード１００へ送信するコマンド情報をメモリ２１５や入出力回路２１６からの情報などに基づいて作成して送信回路２１２へ伝送する。また、受信回路２１３からのレスポンス情報に基づく処理、例えば、データをメモリ２１５に書き込む処理、データを入出力回路２１６に伝送する処理などを行う。
【００５８】
入出力回路２１６は、制御回路２１４と、図１に示したホスト装置３００との間での情報のやりとりを行う。
【００５９】
＜非接触ＩＣカードシステムの動作＞
次に、以上のように構成された非接触ＩＣカードシステムの動作について図２を参照しつつ説明する。なお、以下の説明では、非接触ＩＣカード１００は、リーダライタ２００の載置部２０１（図１参照）に載置されまたは近づけられているものとする。
【００６０】
（１）リーダライタ２００から非接触ＩＣカード１００への電力の供給
ここでは、電界効果型トランジスタ１１５−１１７はオフになっているものとする。リーダライタ２００の送信回路２１２から所定の周波数の搬送波がアンテナコイル２１１に供給される。これによってアンテナコイル２１１の周囲に交流磁界が発生する。非接触ＩＣカード１００のアンテナコイル１０１は、アンテナコイル２１１との電磁結合によってこの交流磁界を受ける。受けた交流磁界によってアンテナコイル１０１の両端に交流電圧が発生する。このように、アンテナコイル２１１，１０１の電磁結合を利用した電磁誘導によって、リーダライタ２００から非接触ＩＣカード１００に電力が伝送される。
【００６１】
この非接触ＩＣカード１００では、同調用キャパシタ１１１を設けているため、アンテナコイル１０１に供給される電力（受信電力）は、図３に示すような共振特性を有する。図３に示すように、アンテナコイル１０１と同調用キャパシタ１１１とで構成される共振回路の共振周波数ｆ０において、受信電力はピーク値をとる。
【００６２】
この非接触ＩＣカードシステムでは、リーダライタ２００の送信回路２１２から出力される搬送波の周波数と、非接触ＩＣカード１００のアンテナコイル１０１と同調用キャパシタ１１１とで構成される共振回路の共振周波数とがほぼ一致するように設定されている。これによって、非接触ＩＣカード１００に効率よく電力が供給される。
【００６３】
そして、アンテナコイル１０１に供給された電力から電源回路１２３によって直流電圧が生成され、ＩＣチップ１１０内の各回路へ供給される。
【００６４】
（２）情報の送受信
（ａ）リーダライタ２００から非接触ＩＣカード１００へ
リーダライタ２００の制御回路２１４によってコマンド情報が作成され、送信回路２１２に伝送される。コマンド情報は、図４（ａ）に示すように、コマンド部とデータ部とを含んでいる。コマンド部には、書き込み、読み出しなどの処理を示す情報が格納されている。
【００６５】
送信回路２１２は、上述した所定の周波数の搬送波を、制御回路２１４からのコマンド情報に応じて振幅変調してアンテナコイル２１１に供給する。これによってアンテナコイル２１１の周囲に交流磁界が発生する。非接触ＩＣカード１００のアンテナコイル１０１は、アンテナコイル２１１との電磁結合によってこの交流磁界を受ける。受けた交流磁界によってアンテナコイル１０１の両端に、コマンド情報に応じて振幅変調された交流電圧が発生する。このように、アンテナコイル２１１，１０１の電磁結合を利用した電磁誘導によって、リーダライタ２００から非接触ＩＣカード１００に電力およびコマンド情報が伝送される。
【００６６】
受信回路１２１は、アンテナコイル１０１に発生した交流電圧を復調してコマンド情報を得て、制御回路１２４へ出力する。制御回路１２４は、受けたコマンド情報に対応した処理を行う。
【００６７】
（ｂ）非接触ＩＣカード１００からリーダライタ２００へ
非接触ＩＣカード１００からリーダライタ２００への情報の伝送は、いわゆるロードスイッチ方式によって行われる。なお、非接触ＩＣカード１００からリーダライタ２００へ情報を伝送するときにも、リーダライタ２００から非接触ＩＣカード１００へ電力の供給が行われている。
【００６８】
制御回路１２４は、受けたコマンド情報に対して応答を返す必要があるときには、レスポンス情報を作成して送信回路１２２へ伝送する。レスポンス情報は、図４（ｂ）に示すように、ステータス部とデータ部とを含んでいる。ステータス部には、コマンド情報に対する処理の成功／失敗を示す情報などが格納される。
【００６９】
送信回路１２２は、制御回路１２４からのレスポンス情報に応じて活性／不活性の組み合わせの信号となる信号ＳＤを、電界効果トランジスタ１１７のゲートに出力する。例えば、レスポンス情報が“０”のときには活性の信号ＳＤを、レスポンス情報が“１”のときには不活性の信号ＳＤを出力する。したがって、電界効果トランジスタ１１７はレスポンス情報に応答してオン／オフする。この結果、レスポンス情報に応答して、キャパシタ１１４がアンテナコイル１０１および同調用キャパシタ１１１に対して並列に接続／非接続にされる。キャパシタ１１４が接続された状態と非接続にされた状態とでは、リーダライタ２００のアンテナコイル２１１の負荷インピーダンスが異なる。アンテナコイル２１１の負荷インピーダンスの変化に応答して、アンテナコイル２１１の両端の電圧も変化する。このように、レスポンス情報に応答してアンテナコイル２１１の両端の電圧が変化する。受信回路２１３は、アンテナコイル２１１の電圧を復調してレスポンス情報を得て、制御回路２１４に伝送する。制御回路２１４は、受けたレスポンス情報に対応した処理を行う。
【００７０】
（３）非接触ＩＣカード１００の温度が上昇したときの処理
この非接触ＩＣカードシステムでは、非接触ＩＣカード１００のＩＣチップ１１０の温度を感熱素子１２６によって検知している。そして感熱素子１２６は、ＩＣチップ１１０の温度に対応する温度情報信号Ｓ１を切替指示回路１２７に出力する。
【００７１】
温度情報信号Ｓ１が所定のレベル以下のとき、すなわち、ＩＣチップ１１０の温度が所定のレベル以下のときには、切替指示回路１２７は、不活性の切替指示信号ＣＨ１，ＣＨ２を出力する。不活性の切替指示信号ＣＨ１，ＣＨ２を受けて、電界効果型トランジスタ１１５，１１６はオフになる。したがって、ＩＣチップ１１０の温度が所定のレベル以下のときには、アンテナコイル１０１および同調用キャパシタ１１１で構成される共振回路とキャパシタ１１２，１１３とは非接続状態となっている。
【００７２】
このとき、リーダライタ２００から供給される電力は、アンテナコイル１０１および同調用キャパシタ１１１で構成される共振回路によって受信される。この共振回路の共振周波数ｆ０は、リーダライタ２００の送信回路２１２から出力される搬送波の周波数とほぼ一致している。この共振回路の共振特性は、図５に示す曲線５０１のようになり、また、受信電力はＰ０（ｄＢ）である。
【００７３】
リーダライタ２００の載置部２０１（図１参照）に非接触ＩＣカード１００が載置されまたは近づけられたままで長時間放置されると、非接触ＩＣカード１００はリーダライタ２００からの電力を受信し続ける。このために、非接触ＩＣカード１００のＩＣチップ１１０の温度が上昇する。
【００７４】
非接触ＩＣカード１００のＩＣチップ１１０の温度が所定のレベルを超えると、すなわち、温度情報信号Ｓ１が所定のレベルを超えると、切替指示回路１２７は、切替指示信号ＣＨ１を活性にする。活性の切替指示信号ＣＨ１に応答して、電界効果型トランジスタ１１５がオンになる。これにより、アンテナコイル１０１および同調用キャパシタ１１１で構成される共振回路に対して並列にキャパシタ１１２が接続される。そして、リーダライタ２００から供給される電力は、アンテナコイル１０１、同調用キャパシタ１１１、およびキャパシタ１１２で構成される共振回路によって受信される。この共振回路の共振周波数ｆ１は、アンテナコイル１０１および同調用キャパシタ１１１で構成される共振回路の共振周波数ｆ０よりも低くなる。アンテナコイル１０１、同調用キャパシタ１１１、およびキャパシタ１１２で構成される共振回路の共振特性は、図５に示す曲線５０２のようになり、また、受信電力はＰ１（ｄＢ）である。このように、キャパシタ１１２が接続されることによって受信電力が減少する。これにより、非接触ＩＣカード１００のＩＣチップ１１０の温度上昇が抑制され、熱によるカードの変形、内部の半導体素子の動作特性の低下や破壊などを防ぐことができる。
【００７５】
キャパシタ１１２を接続してもなお、ＩＣチップ１１０の温度が所定のレベルを超える、すなわち、温度情報信号Ｓ１が所定のレベルを超える場合には、切替指示回路１２７は、さらに切替指示信号ＣＨ２を活性にする。活性の切替指示信号ＣＨ２に応答して、電界効果型トランジスタ１１６がオンになる。これにより、アンテナコイル１０１、同調用キャパシタ１１１、およびキャパシタ１１２で構成される共振回路に対して並列にキャパシタ１１３が接続される。そして、リーダライタ２００から供給される電力は、アンテナコイル１０１、同調用キャパシタ１１１、およびキャパシタ１１２，１１３で構成される共振回路によって受信される。この共振回路の共振周波数ｆ２は、アンテナコイル１０１、同調用キャパシタ１１１、およびキャパシタ１１２で構成される共振回路の共振周波数ｆ１よりも低くなる。アンテナコイル１０１、同調用キャパシタ１１１、およびキャパシタ１１２，１１３で構成される共振回路の共振特性は、図５に示す曲線５０３のようになり、また、受信電力はＰ２（ｄＢ）である。このように、キャパシタ１１３が接続されることによって受信電力がさらに減少する。これにより、キャパシタ１１２を接続するだけでは抑制できないＩＣチップ１１０の温度上昇を抑制することができる。
【００７６】
また、このように、キャパシタ１１２，１１３を段階的に接続することによって以下の効果も得られる。
【００７７】
たとえば、キャパシタ１１２，１１３に代えて、キャパシタ１１２，１１３を並列接続したときの合成容量と等しい容量を持つ１つのキャパシタを設けた場合を考える。この場合、キャパシタを接続することによって受信電力はＰ０からＰ２に一気に減少する（図５参照）。これにより、ＩＣチップ１１０の温度上昇は抑制される。しかし、受信電力が減少しすぎたためにＩＣチップ１１０の動作が不可能になってしまうことがある。仮に、図５に示す受信電力ｐ２ではＩＣチップ１１０は動作不可能であり、受信電力Ｐ１では動作可能であるとする。この場合、受信電力をＰ０からＰ１まで減少させるだけで十分にＩＣチップ１１０の温度上昇が抑制される場合であっても、Ｐ２まで受信電力を減少させてＩＣチップ１１０の動作を不可能にしてしまうことになる。
【００７８】
しかし、キャパシタ１１２，１１３を段階的に接続する場合には、必要以上に受信電力を減少させてＩＣチップ１１０の動作を不可能にしてしまうということを防ぐことができる。
【００７９】
＜効果＞
以上のように、この発明の第１の実施形態による非接触ＩＣカードシステムでは、非接触ＩＣカード１００内に、キャパシタ１１２，１１３と、電界効果型トランジスタ１１５，１１６と、感熱素子１２６と、切替指示回路１２７とを設けたため、熱によるカードの変形、カード内部の半導体素子の動作特性の低下や破壊などを防ぐことができる。
【００８０】
なお、ここでは、感熱素子１２６をＩＣチップ１１０の内部に設けたが、ＩＣチップ１１０外部の非接触ＩＣカード上に設けてもよい。このような感熱素子としては、例えば、サーミスタなどが挙げられる。
【００８１】
また、温度上昇に応じて接続するキャパシタとして２個のキャパシタ１１２，１１３を設けたが、この数に限られず１個または３個以上でもよい。
【００８２】
また、インピーダンスとしてキャパシタ１１２，１１３を用いたが、これに代えてインダクタを用いても同様の効果が得られる。
【００８３】
また、インピーダンスとしてキャパシタ１１２，１１３を用いたが、これに代えて抵抗を用いてもよい。この場合、アンテナコイル１０１、同調用キャパシタ１１１、および抵抗で構成される共振回路の共振特性は、図６の曲線６０１に示すようになる。図６に示すように、アンテナコイル１０１、同調用キャパシタ１１１、および抵抗で構成される共振回路は、アンテナコイル１０１および同調用キャパシタ１１１で構成される共振回路と比べて、Ｑ（ｑｕａｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ）が低下する。この結果、受信電力はＰ０からＰ３（ｄＢ）に減少する。
【００８４】
（第１の実施形態の変形例）
第１の実施形態による非接触ＩＣカードシステムでは、リーダライタ２００から非接触ＩＣカード１００にコマンド情報が送信される。そして、コマンド情報を受信した非接触ＩＣカード１００は、当該コマンド情報に対する処理を行った後、当該コマンド情報に対するレスポンス情報をリーダライタ２００に送信する。非接触ＩＣカード１００における処理には、各コマンド情報ごとに処理が完結するものもあれば、まとまった複数のコマンド情報に対する複数の処理をもって完結するものもある。非接触ＩＣカード１００における処理が、複数のコマンド情報に対する複数の処理をもって完結するものである場合に、その処理が完結しないうちに電界効果型トランジスタ１１５，１１６がオンにされて受信電力が低減されてしまうと、その処理が未完結のままとなってしまう場合がある。第１の実施形態の変形例による非接触ＩＣカードシステムでは、上記のような問題を解決することを目的とする。
【００８５】
図７を参照して、第１の実施形態の変形例による非接触ＩＣカードシステムでは、非接触ＩＣカード１００の制御回路１２４は、感熱素子１２６からの温度情報信号Ｓ１を受ける。制御回路１２４は、感熱素子１２６からの温度情報信号Ｓ１が所定のレベルを超えると、その旨をレスポンス情報として送信回路１２２へ伝送する。送信回路１２２は当該レスポンス情報をリーダライタ２００に送信する。
【００８６】
リーダライタ２００の受信回路２１３は、当該レスポンス情報を復調して制御回路２１４に伝送する。制御回路２１４は、当該レスポンス情報を受けると、電界効果トランジスタ１１５，１１６をオンにしてもよいかどうかを判断する。例えば、非接触ＩＣカード１００における処理が未だ完結していないときは電界効果型トランジスタ１１５，１１６をオンにしてはいけないと判断し、処理が完結しているときにはオンにしてもよいと判断する。制御回路２１４は、電界効果型トランジスタ１１５，１１６をオンにしてもよいと判断すると、その旨をコマンド情報として送信回路２１２に伝送する。送信回路２１２は、当該コマンド情報を非接触ＩＣカード１００に送信する。
【００８７】
非接触ＩＣカード１００の受信回路１２１は、当該コマンド情報を復調して制御回路１２４に伝送する。制御回路１２４は、当該コマンド情報を受けると切替許諾信号Ｓ２を切替指示回路１２７に出力する。切替指示回路１２７は、切替許諾信号Ｓ２を受けて初めて切替指示信号ＣＨ１，ＣＨ２を活性にする。
【００８８】
これにより、非接触ＩＣカード１００における処理が未完結のままとなってしまうことを防ぐことができる。
【００８９】
また、非接触ＩＣカード１００の制御回路１２４は、感熱素子１２６からの温度情報信号Ｓ１をメモリ１２５に書き込む。制御回路１２４は、メモリに記憶された温度情報を読み出してレスポンス情報として送信回路１２２に伝送する。送信回路１２２は当該レスポンス情報をリーダライタ２００に送信する。これにより、非接触ＩＣカード１００の熱履歴をみることができる。
【００９０】
（第２の実施形態）
＜構成＞
この発明の第２の実施形態による非接触ＩＣカードは、図２に示した非接触ＩＣカード１００における感熱素子１２６および切替指示回路１２７に代えて、図８に示すクロック生成回路１３１と、感熱素子１３２と、カウンタ１３３と、切替指示回路１３４とを備える。そして、その他の構成を図２に示す非接触ＩＣカード１００と同じくする。
【００９１】
クロック生成回路１３１は、クロック信号ＣＬＫを出力する。クロック生成回路１３１としては、例えば、水晶発振器などの発信器を内蔵したものや、アンテナコイル１０１によって受信された信号からクロック信号を生成するものなどが挙げられる。
【００９２】
感熱素子１３２は、ＩＣチップ１１０の温度を検知して、図９に示すように、当該温度が所定のレベルＴｈを超えるときはＨレベル（論理ハイレベル）の信号Ｓ１１を、所定のレベルＴｈ以下のときはＬレベル（論理ローレベル）の信号Ｓ１１をカウンタ１３３のリセット端子Ｒに出力する。感熱素子１３２としては、例えば、ＩＣチップ１１０上に形成されたトランジスタのＰＮ接合の順方向電圧と所定の基準電圧とを比較するコンパレータの出力を信号Ｓ１１として用いるものなどが挙げられる。
【００９３】
カウンタ１３３は、クロック生成回路１３１からのクロック信号ＣＬＫを計数する。計数値が所定の値に達すると、活性の信号Ｓ１２を切替指示回路１３４に出力する。また、感熱素子１３２からＬレベルの信号Ｓ１１をリセット端子Ｒに受けると、それまでに計数した値をクリアする。
【００９４】
切替指示回路１３４は、カウンタ１３３からの信号Ｓ１２を受け、当該信号Ｓ１２が不活性のときには不活性の切替指示信号ＣＨ１，ＣＨ２を出力する。一方、信号Ｓ１２が活性のときには切替指示信号ＣＨ１，ＣＨ２のうちいずれか一方または双方を活性にする。
【００９５】
＜動作＞
次に、以上のように構成された非接触ＩＣカードの動作について説明する。
【００９６】
図１０に示すように、感熱素子１３２によって検知されるＩＣチップ１１０の温度の上昇パターンには、時間とともに徐々に上昇するようなパターン８０１だけでなく、外部環境や動作状況などによっては、ある一瞬だけ上昇してまたすぐに下がるようなパターン８０２もある。パターン８０２のような場合には、必ずしも受信電力を減少させる必要はない。以下、図１０に示す各温度上昇パターン８０１，８０２における非接触ＩＣカードの動作を説明する。
【００９７】
（１）温度上昇パターン８０１の場合
時刻ｔ１より前においては、感熱素子１３２によって検知されるＩＣチップ１１０の温度は所定のレベルＴｈ以下である。したがって、図９に示すように、感熱素子１３２から出力される信号Ｓ１１はＬレベルである。これによりカウンタ１３３の計数値は常にクリアされるため、カウンタ１３３からは不活性の信号Ｓ１２が出力される。よって、切替指示回路１３４からは、不活性の切替指示信号ＣＨ１，ＣＨ２が出力される。不活性の切替指示信号ＣＨ１，ＣＨ２を受けて、電界効果型トランジスタ１１５，１１６（図２参照）はオフになる。すなわち、アンテナコイル１０１および同調用キャパシタ１１１で構成される共振回路とキャパシタ１１２，１１３とは非接続状態となっている。
【００９８】
時刻ｔ１において、感熱素子１３２によって検知されるＩＣチップ１１０の温度が所定のレベルＴｈに達すると、図９に示すように、感熱素子１３２から出力される信号Ｓ１１がＨレベルとなる。これにより、カウンタ１３３は、クロック信号ＣＬＫの計数を開始する。
【００９９】
時刻ｔ１からｔ２までの期間、感熱素子１３２によって検知されるＩＣチップ１１０の温度は所定のレベルＴｈ以上である。したがって、時刻ｔ１からｔ２までの期間、感熱素子１３２から出力される信号Ｓ１１はＨレベルである。
【０１００】
そして、時刻ｔ１から時間ｔ１２が経過した後の時刻ｔ２において、カウンタ１３３による計数値が所定の値に達すると、活性の信号Ｓ１２が切替指示回路１３４に出力される。
【０１０１】
活性の信号Ｓ１２を受けて、切替指示回路１３４は、切替指示信号ＣＨ１を活性にする。これに応答して、電界効果型トランジスタ１１５（図２参照）がオンになる。これにより、第１の実施形態において説明したのと同様に、アンテナコイル１１０および同調用キャパシタ１１１で構成される共振回路に対して並列にキャパシタ１１２が接続され、受信電力が減少する。
【０１０２】
キャパシタ１１２を接続してもなお、感熱素子１３２によって検知されるＩＣチップ１１０の温度が所定のレベルＴｈを越える、すなわち、カウンタ１３３からの信号Ｓ１２が活性である場合には、切替指示回路１３４は、さらに切替指示信号ＣＨ２を活性にする。これに応答して、電界効果型トランジスタ１１６（図２参照）がオンになる。これにより、第１の実施形態において説明したのと同様に、アンテナコイル１１０、同調用キャパシタ１１１、およびキャパシタ１１２で構成される共振回路に対して並列にキャパシタ１１３が接続され、受信電力がさらに減少する。
【０１０３】
（２）温度上昇パターン８０２の場合
時刻ｔ１より前においては、パターン８０１と同様、感熱素子１３２によって検知されるＩＣチップ１１０の温度は所定のレベルＴｈ以下である。したがって、切替指示回路１３４からは不活性の切替指示信号ＣＨ１，ＣＨ２が出力され、アンテナコイル１０１および同調用キャパシタ１１１で構成される共振回路とキャパシタ１１２，１１３とは非接続状態となっている。
【０１０４】
時刻ｔ１において、感熱素子１３２によって検知されるＩＣチップ１１０の温度が所定のレベルＴｈに達すると、図９に示すように、感熱素子１３２から出力される信号Ｓ１１がＨレベルとなる。これにより、カウンタ１３３は、クロック信号ＣＬＫの計数を開始する。
【０１０５】
時刻ｔ１から時間ｔ１２が経過する前の時刻ｔ３において、すなわち、カウンタ１３３による計数値が所定の値に達する前に、感熱素子１３２によって検知されるＩＣチップ１１０の温度が所定のレベルＴｈ以下となる。これに応答して、感熱素子１３２から出力される信号Ｓ１１がＬレベルとなる。カウンタ１３３は、このＬレベルの信号Ｓ１１をリセット端子Ｒに受け、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの間に計数した値をクリアする。したがって、カウンタ１３３から出力される信号Ｓ１２は不活性のままであり、電界効果型トランジスタ１１５，１１６（図２参照）はオンにならない。すなわち、アンテナコイル１０１および同調用キャパシタ１１１で構成される共振回路とキャパシタ１１２，１１３とは非接続状態のままである。
【０１０６】
＜効果＞
以上のように、第２の実施形態による非接触ＩＣカードでは、感熱素子１３２によって検知されたＩＣチップ１１０温度が所定のレベルＴｈを超えている状態が所定の時間ｔ１２継続すると電界効果型トランジスタ１１５，１１６がオンになる。したがって、感熱素子１３２によって検出された温度が、ある一瞬だけ所定のレベルＴｈを超え、その後すぐに所定のレベルＴｈ以下に下がるような場合には、電界効果型トランジスタ１１５，１１６はオンにならない。これにより、外部環境や動作状況などによってある一瞬だけ温度が上昇してまたすぐに下がるような場合にも受信電力を減少させてしまうことを防ぐことができる。
【０１０７】
（第３の実施形態）
＜構成＞
この発明の第３の実施形態による非接触ＩＣカードは、図２に示した非接触ＩＣカード１００における感熱素子１２６および切替指示回路１２７に代えて、図１１に示すクロック生成回路１４１と、カウンタ１４２と、切替指示回路１４３とを備える。そして、その他の構成を図２に示す非接触ＩＣカード１００と同じくする。
【０１０８】
クロック生成回路１４１は、電源回路１２３（図２参照）からの電源を受けて動作し、クロック信号ＣＬＫを出力する。クロック生成回路１４１としては、例えば、水晶発振器などの発信器を内蔵したものや、アンテナコイル１０１によって受信された信号からクロック信号を生成するものなどが挙げられる。
【０１０９】
カウンタ１４２は、クロック生成回路１４１からのクロック信号ＣＬＫを計数し、当該計数値が所定の値に達すると、活性の信号Ｓ２１を切替指示回路１３４に出力する。
【０１１０】
切替指示回路１４３は、カウンタ１４２からの信号Ｓ２１を受け、当該信号Ｓ２１が不活性のときには不活性の切替指示信号ＣＨ１，ＣＨ２を出力する。一方、信号Ｓ２１が活性のときには切替指示信号ＣＨ１，ＣＨ２のうちいずれか一方または双方を活性にする。
【０１１１】
＜動作＞
次に、以上のように構成された非接触ＩＣカードの動作について説明する。
【０１１２】
非接触ＩＣカード１００のアンテナコイル１０１（図２参照）に供給された電力から電源回路１２３（図２参照）によって生成された電力を受けて、クロック生成回路１４１は、クロック信号ＣＬＫを出力する。そして、カウンタ１４２は、このクロック信号ＣＬＫを計数する。したがって、カウンタ１４２による計数値は、非接触ＩＣカード１００がリーダライタ２００からの電力を受信している時間を表すことになる。
【０１１３】
通常、非接触ＩＣカード１００の温度は、リーダライタ２００からの電力を受信している時間が長くなるにつれて上昇する。そこで、第３の実施形態による非接触ＩＣカードでは、カウンタ１４２による計数値が所定の値に達するまでの間は、非接触ＩＣカード１００の温度が未だ所定のレベルにまで上昇していないものと考えて、カウンタ１４２は、不活性の信号Ｓ２１を切替指示回路１４３に出力する。よって、切替指示回路１４３からは、不活性の切替指示信号ＣＨ１，ＣＨ２が出力される。不活性の切替指示信号ＣＨ１，ＣＨ２を受けて、電界効果型トランジスタ１１５，１１６（図２参照）はオフになる。すなわち、アンテナコイル１０１および同調用キャパシタ１１１で構成される共振回路とキャパシタ１１２，１１３とは非接続状態となっている。
【０１１４】
一方、カウンタ１４２による計数値が所定の値に達すると、非接触ＩＣカード１００の温度が所定のレベルにまで上昇したものと考えて、カウンタ１４２は、活性の信号Ｓ２１を出力する。活性の信号Ｓ２１を受けて、切替指示回路１３４は、切替指示信号ＣＨ１または／およびＣＨ２を活性にする。これに応答して、電界効果型トランジスタ１１５または／および１１６（図２参照）がオンになる。これにより、第１の実施形態において説明したのと同様に、アンテナコイル１１０および同調用キャパシタ１１１で構成される共振回路に対して並列にキャパシタ１１２または／および１１３が接続される。この結果、非接触ＩＣカード１００の受信電力が減少し、非接触ＩＣカード１００の温度上昇が抑制される。
【０１１５】
＜効果＞
以上のように、この発明の第３の実施形態による非接触ＩＣカードは、クロック生成回路１４１と、カウンタ１４２と、切替指示回路１４３とを設けたため、非接触ＩＣカード１００の温度上昇を抑制することができる。
【０１１６】
（第４の実施形態）
＜構成＞
図１２は、この発明の第４の実施形態による非接触ＩＣカードの内部構成を示すブロック図である。図１２を参照して、この非接触ＩＣカード１００は、図２に示した非接触ＩＣカード１００に加えてさらに、ＯＲ回路１２０１を備える。ＯＲ回路１２０１は、送信回路１２２からの信号ＳＤと切替指示回路１２７からの切替指示信号ＣＨ１，ＣＨ２との論理和を、電界効果型トランジスタ１１７のゲートに出力する。
【０１１７】
＜動作＞
次に、以上のように構成された非接触ＩＣカードの動作について説明する。
【０１１８】
ＩＣチップ１１０の温度が所定のレベル以下のとき、切替指示信号ＣＨ１，ＣＨ２は不活性となっている。このときＯＲ回路１２０１は、送信回路１２２からの信号ＳＤを電界効果型トランジスタ１１７のゲートに伝送する。このように、この非接触ＩＣカード１００では、いわゆるロードスイッチ方式によってリーダライタ２００（図２参照）に情報を伝送する。ロードスイッチ方式によってリーダライタに情報を伝送する非接触ＩＣカードでは、通常、リーダライタからの情報を受信しているときには、リーダライタへの情報の送信は行わない。
【０１１９】
図１２に示す非接触ＩＣカードでは、リーダライタ２００からの電力を受信し続けることによってＩＣチップ１１０の温度が所定のレベルを超えると、切替指示回路１２７は、切替指示信号ＣＨ１を活性にする。活性の切替指示信号ＣＨ１に応答して、電界効果型トランジスタ１１５のみならず電界効果型トランジスタ１１７もオンになる。これにより、アンテナコイル１０１および同調用キャパシタ１１１で構成される共振回路に対して並列にキャパシタ１１２，１１４が接続される。キャパシタ１１２，１１４が接続されることによって受信電力が減少する。また、切替指示信号ＣＨ２が活性となったときにも同様にキャパシタ１１４が接続される。
【０１２０】
＜効果＞
以上のように、第４の実施形態による非接触ＩＣカードでは、ＩＣチップ１１０の温度が所定のレベルを超えると、キャパシタ１１２，１１３のみならずキャパシタ１１４も接続される。したがって、図２に示したようなキャパシタ１１２，１１３だけが接続される場合に比べて、キャパシタ１１２，１１３の容量を小さくすることができる。
【０１２１】
【発明の効果】
この発明の１つの局面に従った非接触ＩＣカードは、第１のインピーダンスと、第１のスイッチと、スイッチ制御手段とを設けたため、カードの温度上昇を抑制することができる。この結果、熱によるカードの変形、内部の半導体素子の動作特性の低下や破壊などを防ぐことができる。
【０１２２】
また、第２のインピーダンスと第２のスイッチとを設け、スイッチ制御手段は、非接触ＩＣカードの温度に応じて第１のスイッチおよび第２のスイッチをオン／オフにするため、第１または第２のインピーダンスのいずれか一方だけが接続されたときには抑制されなかったカードの温度上昇を抑制することができる。
【０１２３】
また、スイッチ制御手段が第１のスイッチをオンにする前にその旨を外部に送信し、スイッチ制御手段は、第１のスイッチをオンにしてもよい旨の外部からの情報が受信された後に第１のスイッチをオンにするため、非接触ＩＣカードにおける処理が未完結のままとなってしまうという状況を防ぐことができる。
【０１２４】
また、スイッチ制御手段は、感熱素子と、切替指示手段とを含むため、非接触ＩＣカードの温度上昇を抑制することができる。
【０１２５】
また、スイッチ制御手段は計測手段を含み、切替指示手段は、計測手段によって計測された時間が所定の時間に達すると第１のスイッチをオンにするため、外部環境や動作状況などによってある一瞬だけ温度が上昇してまたすぐに下がるような場合にも受信電力を減少させてしまうことを防ぐことができる。
【０１２６】
また、メモリを設け、メモリに記憶された温度情報を外部に送信するため、非接触ＩＣカードの熱履歴がわかる。
【０１２７】
また、スイッチ制御手段は、計測手段と、切替指示手段とを含むため、非接触ＩＣカードの温度上昇を抑制することができる。
【０１２８】
また、第３のインピーダンスと、第３のスイッチと、送信制御手段とを設け、スイッチ制御手段は、非接触ＩＣカードの温度に応じて第１のスイッチおよび第３のスイッチをオン／オフにするため、第１のインピーダンスだけが共振回路に接続される場合に比べて、第１のインピーダンスを小さくすることができる。
【０１２９】
この発明のもう１つの局面に従ったリーダライタは、当該非接触ＩＣカードに供給する電力を、非接触ＩＣカードからの温度情報に応じて低減するため、非接触ＩＣカードの温度上昇が抑制され、熱によるカードの変形、内部の半導体素子の動作特性の低下や破壊などを防ぐことができる。
【０１３０】
この発明のさらにもう１つの局面に従ったリーダライタは、非接触ＩＣカードから第１のスイッチをオンにする旨の情報を受信し、第１のスイッチをオンにしてもよいと判断するときはその旨を当該非接触ＩＣカードに送信するため、非接触ＩＣカードにおける処理が未完結のままとなってしまうという状況を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態による非接触ＩＣカードシステムの全体構成を示す図である。
【図２】図１に示した非接触ＩＣカードおよびリーダライタの内部構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示した非接触ＩＣカードのアンテナコイルに供給される電力（受信電力）の共振特性を示す図である。
【図４】リーダライタと非接触ＩＣカードとの間で送受信されるコマンド情報およびレスポンス情報のフォーマットを示す図である。（ａ）はコマンド情報のフォーマットを、（ｂ）はレスポンス情報のフォーマットを示す。
【図５】リーダライタからの電力を受信する共振回路の共振特性を示す図である。
【図６】リーダライタからの電力を受信する共振回路の共振特性を示す図である。
【図７】この発明の第１の実施形態の変形例による非接触ＩＣカードおよびリーダライタの内部構成を示すブロック図である。
【図８】この発明の第２の実施形態による非接触ＩＣカードの特徴部分を示す図である。
【図９】図８に示した感熱素子によって検知されるＩＣチップの温度と、当該感熱素子からの出力信号との関係を示す図である。
【図１０】図８に示した感熱素子によって検知されるＩＣチップの温度と時間との関係を示す図である。
【図１１】この発明の第３の実施形態による非接触ＩＣカードの特徴部分を示す図である。
【図１２】この発明の第４の実施形態による非接触ＩＣカードの内部構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１００ 非接触ＩＣカード
２００ リーダライタ
１０１ アンテナコイル
１１１ 同調用キャパシタ
１１２−１１４ キャパシタ
１１５−１１７ 電界効果型トランジスタ
１２６，１３２ 感熱素子
１２７，１３４，１４３ 切替指示回路
１３１，１４１ クロック生成回路
１３３，１４２ カウンタ
【発明の属する技術分野】
この発明は非接触ＩＣカードおよびリーダライタに関し、さらに詳しくは、電磁結合によって非接触で外部から電力の供給を受けかつ外部と情報の送受信を行う非接触ＩＣカードおよび当該非接触ＩＣカード用リーダライタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
非接触ＩＣカードでは、内蔵するアンテナとリーダライタのアンテナとの電磁結合によって非接触で、リーダライタから電力の供給を受け、かつ、リーダライタと情報の送受信を行う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、非接触ＩＣカードをリーダライタに近づけたままで長時間リーダライタからの電力を受信し続けると、カードの内部での発熱量が多くなる。この熱によって、カードが変形したり、内部の半導体素子の動作特性が低下したり、さらには半導体素子が動作しなくなったりすることがある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明の１つの局面に従うと、非接触ＩＣカードは、電磁結合によって、外部から電力の供給を受けかつ外部と情報の送受信を行うものであって、共振回路と、第１のインピーダンスと、第１のスイッチと、スイッチ制御手段とを備える。共振回路は、電磁結合によって外部から電力を受信する。第１のインピーダンスは、共振回路に対して並列に接続される。第１のスイッチは、共振回路と第１のインピーダンスとを接続／非接続にする。スイッチ制御手段は、非接触ＩＣカードの温度に応じて第１のスイッチをオン／オフにする。
【０００５】
好ましくは、上記共振回路は、アンテナコイルと、同調用キャパシタとを含む。同調用キャパシタは、アンテナコイルに並列に接続される。
【０００６】
上記非接触ＩＣカードでは、共振回路の共振周波数は、外部から受信する電力の周波数に同調するように設定される。通常、スイッチ制御手段は、第１のスイッチをオフにする。すなわち、共振回路と第１のインピーダンスとは非接続状態となっている。しかし、外部から電力を受信しつづけることなどの原因によって非接触ＩＣカードの温度が上昇すると、スイッチ制御手段は、第１のスイッチをオンにする。これにより、共振回路に対して並列に第１のインピーダンスが接続される。そして、第１のインピーダンスが接続された共振回路によって外部からの電力が受信される。第１のインピーダンスが接続された共振回路は、接続される前と比較すると、共振周波数が変わるかまたはＱ（ｑｕａｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ）が低下する。したがって、第１のインピーダンスが接続された共振回路によって受信される電力は、接続される前に比べて、減少する。この結果、非接触ＩＣカードの温度上昇が抑制され、熱によるカードの変形、内部の半導体素子の動作特性の低下や破壊などを防ぐことができる。
【０００７】
好ましくは、上記第１のインピーダンスは、キャパシタである。
【０００８】
上記非接触ＩＣカードでは、第１のスイッチがオンになると、共振回路に対して並列にキャパシタが接続される。このキャパシタが接続された共振回路は、接続される前と比較すると、共振周波数が変わる。
【０００９】
好ましくは、上記非接触ＩＣカードはさらに、第２のインピーダンスと、第２のスイッチとを備える。第２のインピーダンスは、共振回路に対して並列に接続される。第２のスイッチは、共振回路と第２のインピーダンスとを接続／非接続にする。そして、上記スイッチ制御手段は、非接触ＩＣカードの温度に応じて第１のスイッチおよび第２のスイッチをオン／オフにする。
【００１０】
上記非接触ＩＣカードでは、外部から電力を受信しつづけることなどの原因によって非接触ＩＣカードの温度が上昇すると、スイッチ制御手段は、第１または第２のスイッチをオンにする。これにより、共振回路に対して並列に第１または第２のインピーダンスが接続される。第１または第２のインピーダンスが接続された共振回路は、接続される前と比較すると、共振周波数が変わるかまたはＱが低下する。したがって、第１または第２のインピーダンスが接続された共振回路によって受信される電力は、接続される前に比べて、減少する。
【００１１】
それでもまだ温度が上昇するときには、スイッチ制御手段は、第１および第２のスイッチの双方をオンにする。これにより、共振回路に対して並列に第１のインピーダンスと第２のインピーダンスとが接続される。第１および第２のインピーダンスが接続された共振回路は、接続される前と比較すると、共振周波数が変わるかまたはＱが低下する。この共振周波数の変化の度合いまたはＱの低下の度合いは、第１または第２のインピーダンスのいずれか一方が接続された場合よりも大きくなる。したがって、共振回路によって受信される電力は、第１または第２のインピーダンスのいずれか一方が接続された場合に比べて、減少する。この結果、第１または第２のインピーダンスのいずれか一方だけが接続されたときには抑制されなかった非接触ＩＣカードの温度上昇が抑制される。
【００１２】
好ましくは、上記非接触ＩＣカードは、スイッチ制御手段が第１のスイッチをオンにする前にその旨を外部に送信する。
【００１３】
好ましくは、上記スイッチ制御手段は、第１のスイッチをオンにしてもよい旨の外部からの情報が受信された後に第１のスイッチをオンにする。
【００１４】
通常、非接触ＩＣカードでは、外部からコマンド情報を受信し、当該コマンド情報に対する処理を行った後、当該コマンド情報に対するレスポンス情報を外部に送信する。非接触ＩＣカードにおける処理には、各コマンド情報ごとに処理が完結するものもあれば、まとまった複数のコマンド情報に対する複数の処理をもって完結するものもある。非接触ＩＣカードにおける処理が、複数のコマンド情報に対する複数の処理をもって完結するものである場合に、その処理が完結しないうちにスイッチ制御手段によって第１のスイッチがオンにされて受信電力が低減されてしまうと、その処理が未完結のままとなってしまう場合がある。
【００１５】
上記非接触ＩＣカードでは、スイッチ制御手段が第１のスイッチをオンにする前にその旨を外部に送信する。これを受けて外部の装置（例えば、リーダライタなど）は、第１のスイッチをオンにしてもよいかどうかを判断する。例えば、非接触ＩＣカードにおける処理が未だ完結していないときは第１のスイッチをオンにしてはいけないと判断し、処理が完結しているときはオンにしてもよいと判断する。そして、第１のスイッチをオンにしてもよいと判断するときはその旨を非接触ＩＣカードに送信する。第１のスイッチをオンにしてもよい旨の情報を非接触ＩＣカードが受信すると、当該非接触ＩＣカードのスイッチ制御手段は、第１のスイッチをオンにする。これにより、非接触ＩＣカードにおける処理が未完結のままとなってしまうという状況を防ぐことができる。
【００１６】
好ましくは、上記スイッチ制御手段は、感熱素子と、切替指示手段とを含む。感熱素子は、非接触ＩＣカードの温度を検知する。切替指示手段は、感熱素子によって検知された温度に応じて第１のスイッチをオン／オフにする。
【００１７】
上記非接触ＩＣカードでは、感熱素子によって検知された温度が所定のレベル以下のとき、切替指示手段は第１のスイッチをオフにする。一方、感熱素子によって検知された温度が所定のレベルを超えると、切替指示手段は第１のスイッチをオンにする。これにより、非接触ＩＣカードの受信電力が減少し、当該非接触ＩＣカードの温度上昇が抑制される。
【００１８】
好ましくは、上記スイッチ制御手段はさらに、計測手段を含む。計測手段は、感熱素子によって検知された温度が所定のレベルを超えている時間を計測する。そして、上記切替指示手段は、計測手段によって計測された時間が所定の時間に達すると第１のスイッチをオンにする。
【００１９】
感熱素子によって検知される非接触ＩＣカードの温度の上昇のパターンには、時間とともに徐々に上昇するようなパターンだけでなく、外部環境や動作状況などによっては、ある一瞬だけ上昇してまたすぐに下がるようなパターンもある。後者のようなパターンの場合には、必ずしも受信電力を減少させる必要はない。
【００２０】
上記非接触ＩＣカードでは、感熱素子によって検知された温度が所定のレベルを超えている状態が所定の時間継続すると第１のスイッチがオンになる。したがって、感熱素子によって検出された温度が、ある一瞬だけ所定のレベルを超えてその後所定のレベル以下に下がるような場合には、第１のスイッチはオンにならない。これにより、外部環境や動作状況などによってある一瞬だけ温度が上昇してまたすぐに下がるような場合にも受信電力を減少させてしまうということを防ぐことができる。
【００２１】
好ましくは、上記非接触ＩＣカードはさらに、メモリを備える。メモリは、感熱素子からの温度情報を記憶する。
【００２２】
好ましくは、上記非接触ＩＣカードはさらに、メモリに記憶された温度情報を外部に送信する。
【００２３】
上記非接触ＩＣカードでは、当該非接触ＩＣカードの熱履歴がわかる。
【００２４】
好ましくは、上記スイッチ制御手段は、計測手段と、切替指示手段とを含む。計測手段は、共振回路が外部から電力を受信している時間を計測する。切替指示手段は、計測手段によって計測された時間に応じて第１のスイッチをオン／オフにする。
【００２５】
非接触ＩＣカードの温度は、外部からの電力を受信している時間が長くなるにつれて上昇する。そこで、上記非接触ＩＣカードでは、共振回路が外部から電力を受信している時間を計測手段によって計測する。そして、計測手段によって計測された時間が所定の時間に達するまでの間は、非接触ＩＣカードの温度は未だ所定のレベルにまで上昇していないと考えて、切替手段は第１のスイッチをオフにする。一方、計測手段によって計測された時間が所定の時間に達すると、非接触ＩＣカードの温度が所定のレベルにまで上昇したものと考えて、切替指示手段は第１のスイッチをオンにする。これにより、非接触ＩＣカードの受信電力が減少し、当該非接触ＩＣカードの温度上昇が抑制される。
【００２６】
好ましくは、上記非接触ＩＣカードはさらに、第３のインピーダンスと、第３のスイッチと、送信制御手段とを備える。第３のインピーダンスは、共振回路に対して並列に接続される。第３のスイッチは、共振回路と第３のインピーダンスとを接続／非接続にする。送信制御手段は、外部へ送信すべき情報に応じて第３のスイッチをオン／オフにする。そして、上記スイッチ制御手段は、非接触ＩＣカードの温度に応じて第１のスイッチおよび第３のスイッチをオン／オフにする。
【００２７】
上記非接触ＩＣカードでは、第３のスイッチのオン／オフに応じて共振回路と第３のインピーダンスとが接続／非接続になる。したがって、外部へ送信すべき情報に応じて非接触ＩＣカードの負荷インピーダンスが変化する。このように、いわゆるロードスイッチ方式によって外部へ情報を送信する。ロードスイッチ方式によって外部に情報を伝送する非接触ＩＣカードでは、外部からの情報を受信しているときには、外部への情報の送信は行わない。
【００２８】
外部から電力を受信しつづけることなどの原因によって非接触ＩＣカードの温度が上昇すると、スイッチ制御手段は、第１のスイッチおよび第３のスイッチをオンにする。これにより、共振回路に対して並列に第１のインピーダンスおよび第３のインピーダンスが接続される。第１のインピーダンスおよび第３のインピーダンスが接続された共振回路は、接続される前と比較すると、共振周波数が変わるかまたはＱが低下する。したがって、第１のインピーダンスおよび第３のインピーダンスが接続された共振回路によって受信される電力は、接続される前に比べて、減少する。このように、第１のインピーダンスのみならず第３のインピーダンスも共振回路に接続されるため、第１のインピーダンスだけが共振回路に接続される場合に比べて、第１のインピーダンスを小さくすることができる。
【００２９】
この発明のもう１つの局面に従うと、リーダライタは、非接触ＩＣカードに電力を供給しかつ当該非接触ＩＣカードと情報の送受信を行うものである。非接触ＩＣカードは、電磁結合によって外部から電力の供給を受けかつ外部と情報の送受信を行い、かつ、当該非接触ＩＣカードの温度情報を外部に送信するものである。そして、リーダライタは、非接触ＩＣカードからの温度情報を受信し、当該非接触ＩＣカードに供給する電力を、当該温度情報に応じて低減する。
【００３０】
リーダライタから電力を受信しつづけることなどの原因によって非接触ＩＣカードの温度が上昇し、当該非接触ＩＣカードからの温度情報が所定のレベルを超えると、上記リーダライタは、当該非接触ＩＣカードに供給する電力を低減する。これにより、非接触ＩＣカードの温度上昇が抑制され、熱によるカードの変形、内部の半導体素子の動作特性の低下や破壊などを防ぐことができる。
【００３１】
この発明のさらにもう１つの局面に従うと、リーダライタは、非接触ＩＣカードに電力を供給しかつ当該非接触ＩＣカードと情報の送受信を行うものである。非接触ＩＣカードは、電磁結合によって、外部から電力の供給を受けかつ外部と情報の送受信を行うものであり、共振回路と、第１のインピーダンスと、第１のスイッチと、スイッチ制御手段とを備える。共振回路は、電磁結合によって外部から電力を受信する。第１のインピーダンスは、共振回路に対して並列に接続される。第１のスイッチは、共振回路と第１のインピーダンスとを接続／非接続にする。スイッチ制御手段は、非接触ＩＣカードの温度に応じて第１のスイッチをオン／オフにする。さらに、非接触ＩＣカードは、スイッチ制御手段が第１のスイッチをオンにする前にその旨を外部に送信する。そして、上記リーダライタは、非接触ＩＣカードから第１のスイッチをオンにする旨の情報を受信し、第１のスイッチをオンにしてもよいと判断するときはその旨を当該非接触ＩＣカードに送信する。
【００３２】
通常、非接触ＩＣカードは、リーダライタからコマンド情報を受信し、当該コマンド情報に対する処理を行った後、当該コマンド情報に対するレスポンス情報をリーダライタに送信する。非接触ＩＣカードにおける処理には、各コマンド情報ごとに処理が完結するものもあれば、まとまった複数のコマンド情報に対する複数の処理をもって完結するものもある。非接触ＩＣカードにおける処理が、複数のコマンド情報に対する複数の処理をもって完結するものである場合に、その処理が完結しないうちにスイッチ制御手段によって第１のスイッチがオンにされて受信電力が低減されてしまうと、その処理が未完結のままとなってしまう場合がある。
【００３３】
このため、上記非接触ＩＣカードでは、スイッチ制御手段が第１のスイッチをオンにする前にその旨をリーダライタに送信している。そして上記リーダライタは、第１のスイッチをオンにする旨の情報を受信し、第１のスイッチをオンにしてもよいかどうかを判断する。例えば、非接触ＩＣカードにおける処理が未だ完結していないときは第１のスイッチをオンにしてはいけないと判断し、処理が完結しているときはオンにしてもよいと判断する。リーダライタは、第１のスイッチをオンにしてもよいと判断するときはその旨を非接触ＩＣカードに送信する。第１のスイッチをオンにしてもよい旨の情報を非接触ＩＣカードが受信すると、当該非接触ＩＣカードのスイッチ制御手段は、第１のスイッチをオンにする。これにより、共振回路に対して並列に第１のインピーダンスが接続される。第１のインピーダンスが接続された共振回路は、接続される前と比較すると、共振周波数が変わるかまたはＱが低下する。したがって、第１のインピーダンスが接続された共振回路によって受信される電力は、接続される前に比べて、減少する。この結果、非接触ＩＣカードの温度上昇が抑制され、熱によるカードの変形、内部の半導体素子の動作特性の低下や破壊などを防ぐことができる。
【００３４】
以上のように、上記リーダライタは、非接触ＩＣカードから第１のスイッチをオンにする旨の情報を受信し、第１のスイッチをオンにしてもよいと判断するときはその旨を当該非接触ＩＣカードに送信するため、非接触ＩＣカードにおける処理が未完結のままとなってしまうという状況を防ぐことができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００３６】
（第１の実施形態）
＜非接触ＩＣカードシステムの構成＞
図１は、この発明の第１の実施形態による非接触ＩＣカードシステムの全体構成を示す図である。図１を参照して、この非接触ＩＣカードシステムは、非接触ＩＣカード１００と、リーダライタ２００と、ホスト装置３００とを備える。
【００３７】
非接触ＩＣカード１００は、カード周辺部に配置されたアンテナコイル１０１と、ＩＣチップ１１０とを備える。非接触ＩＣカード１００は、リーダライタ２００のカード載置部２０１に載置されたり近づけられたりして、電磁結合によって非接触でリーダライタ２００から電力の供給を受けかつ情報の送受信を行う。
【００３８】
リーダライタ２００は、カード載置部２０１に載置されまたは近づけられた非接触ＩＣカード１００に電磁結合によって電力を供給しかつ情報の送受信を行う。また、リーダライタ２００はホスト装置３００に接続され、ホスト装置３００との間で情報の送受信を行う。ホスト装置３００は、パーソナルコンピュータ、ＰＯＳ端末、ＡＴＭ（自動取引装置）などの装置である。
【００３９】
この非接触ＩＣカードシステムでは、非接触ＩＣカード１００がリーダライタ２００のカード載置部２０１に載置されまたは近づけられて、非接触ＩＣカード１００とリーダライタ２００／ホスト装置３００との間で情報のやりとりが行われる。そして、情報のやりとりが終了すると、非接触ＩＣカード１００は、カード載置部２０１から引き離される。
【００４０】
＜非接触ＩＣカード１００の構成＞
図２は、図１に示した非接触ＩＣカード１００およびリーダライタ２００の内部構成を詳しく示すブロック図である。
【００４１】
図２を参照して、非接触ＩＣカード１００は、アンテナコイル１０１と、ＩＣチップ１１０とを備える。
【００４２】
アンテナコイル１０１は、電磁結合によってリーダライタ２００から電力を受信しかつ情報の送受信を行う。
【００４３】
ＩＣチップ１１０は、同調用キャパシタ１１１と、キャパシタ１１２−１１４と、電界効果型トランジスタ１１５−１１７と、受信回路１２１と、送信回路１２２と、電源回路１２３と、制御回路１２４と、メモリ１２５と、感熱素子１２６と、切替指示回路１２７とを含む。感熱素子１２６と、切替指示回路１２７とでスイッチ制御手段が構成される。
【００４４】
同調用キャパシタ１１１は、アンテナコイル１０１に並列に接続される。アンテナコイル１０１と同調用キャパシタ１１１とで共振回路が構成される。
【００４５】
キャパシタ１１２は、アンテナコイル１０１および同調用キャパシタ１１１に並列に接続される。電界効果型トランジスタ１１５は、アンテナコイル１０１および同調用キャパシタ１１１に並列かつキャパシタ１１２に直列に接続され、切替指示回路１２７からの切替指示信号ＣＨ１をゲートに受ける。
【００４６】
キャパシタ１１３は、アンテナコイル１０１および同調用キャパシタ１１１に並列に接続される。電界効果型トランジスタ１１６は、アンテナコイル１０１および同調用キャパシタ１１１に並列かつキャパシタ１１３に直列に接続され、切替指示回路１２７からの切替指示信号ＣＨ２をゲートに受ける。
【００４７】
キャパシタ１１４は、アンテナコイル１０１および同調用キャパシタ１１１に並列に接続される。電界効果型トランジスタ１１７は、アンテナコイル１０１および同調用キャパシタ１１１に並列かつキャパシタ１１４に直列に接続され、送信回路１２２からの信号ＳＤをゲートに受ける。
【００４８】
受信回路１２１は、アンテナコイル１０１によって受信されたコマンド情報を復調して制御回路１２４に伝送する。送信回路１２２は、制御回路１２４からのレスポンス情報を変調した信号ＳＤを電界効果型トランジスタ１１７のゲートに伝送する。
【００４９】
電源回路１２３は、アンテナコイル１０１によって受信された電力から直流電圧を生成する。電源回路１２３によって生成された直流電圧は、ＩＣチップ１１０内の各回路へ供給される。
【００５０】
制御回路１２４は、非接触ＩＣカード１００の動作の制御、例えば、送信制御、受信制御、メモリアクセス制御、データ演算などを行う。さらに具体的な例としては、受信回路１２１によって受信されたコマンド情報に応じてデータをメモリ１２５に書き込んだり、メモリ１２５から読み出したデータなどをレスポンス情報として送信回路１２２へ伝送したりする。
【００５１】
感熱素子１２６は、ＩＣチップ１１０の温度を検知し、当該温度に対応する温度情報信号Ｓ１を切替指示回路１２７に出力する。温度情報信号Ｓ１は、ＩＣチップ１１０の温度に応じてレベルが変わる信号である。感熱素子１２６としては、例えば、ＩＣチップ上に形成されたトランジスタを用いることができる。この場合、当該トランジスタのＰＮ接合の順方向電圧を温度情報信号Ｓ１とすることができる。
【００５２】
切替指示回路１２７は、感熱素子１２６からの温度情報信号Ｓ１を受け、当該温度情報信号Ｓ１に対応する温度が所定のレベル以下のときには、不活性の切替指示信号ＣＨ１，ＣＨ２を出力する。一方、当該温度情報信号Ｓ１に対応する温度が所定のレベルを越えるときには、切替指示信号ＣＨ１，ＣＨ２のうちいずれか一方または双方を活性にする。
【００５３】
＜リーダライタ２００の構成＞
図２を参照して、リーダライタ２００は、アンテナコイル２１１と、送信回路２１２と、受信回路２１３と、制御回路２１４と、メモリ２１５と、入出力回路２１６とを備える。
【００５４】
アンテナコイル２１１は、非接触ＩＣカード１００のアンテナコイル１０１との電磁結合によって、非接触ＩＣカード１００に電力を供給しかつ情報の送受信を行う。
【００５５】
送信回路２１２は、所定の周波数の搬送波を、制御回路２１４からのコマンド情報に応じて振幅変調してアンテナコイル２１１に供給する。
【００５６】
受信回路２１３は、アンテナコイル２１１によって受信されたレスポンス情報を復調して制御回路２１４に伝送する。
【００５７】
制御回路２１４は、非接触ＩＣカード１００へ送信するコマンド情報をメモリ２１５や入出力回路２１６からの情報などに基づいて作成して送信回路２１２へ伝送する。また、受信回路２１３からのレスポンス情報に基づく処理、例えば、データをメモリ２１５に書き込む処理、データを入出力回路２１６に伝送する処理などを行う。
【００５８】
入出力回路２１６は、制御回路２１４と、図１に示したホスト装置３００との間での情報のやりとりを行う。
【００５９】
＜非接触ＩＣカードシステムの動作＞
次に、以上のように構成された非接触ＩＣカードシステムの動作について図２を参照しつつ説明する。なお、以下の説明では、非接触ＩＣカード１００は、リーダライタ２００の載置部２０１（図１参照）に載置されまたは近づけられているものとする。
【００６０】
（１）リーダライタ２００から非接触ＩＣカード１００への電力の供給
ここでは、電界効果型トランジスタ１１５−１１７はオフになっているものとする。リーダライタ２００の送信回路２１２から所定の周波数の搬送波がアンテナコイル２１１に供給される。これによってアンテナコイル２１１の周囲に交流磁界が発生する。非接触ＩＣカード１００のアンテナコイル１０１は、アンテナコイル２１１との電磁結合によってこの交流磁界を受ける。受けた交流磁界によってアンテナコイル１０１の両端に交流電圧が発生する。このように、アンテナコイル２１１，１０１の電磁結合を利用した電磁誘導によって、リーダライタ２００から非接触ＩＣカード１００に電力が伝送される。
【００６１】
この非接触ＩＣカード１００では、同調用キャパシタ１１１を設けているため、アンテナコイル１０１に供給される電力（受信電力）は、図３に示すような共振特性を有する。図３に示すように、アンテナコイル１０１と同調用キャパシタ１１１とで構成される共振回路の共振周波数ｆ０において、受信電力はピーク値をとる。
【００６２】
この非接触ＩＣカードシステムでは、リーダライタ２００の送信回路２１２から出力される搬送波の周波数と、非接触ＩＣカード１００のアンテナコイル１０１と同調用キャパシタ１１１とで構成される共振回路の共振周波数とがほぼ一致するように設定されている。これによって、非接触ＩＣカード１００に効率よく電力が供給される。
【００６３】
そして、アンテナコイル１０１に供給された電力から電源回路１２３によって直流電圧が生成され、ＩＣチップ１１０内の各回路へ供給される。
【００６４】
（２）情報の送受信
（ａ）リーダライタ２００から非接触ＩＣカード１００へ
リーダライタ２００の制御回路２１４によってコマンド情報が作成され、送信回路２１２に伝送される。コマンド情報は、図４（ａ）に示すように、コマンド部とデータ部とを含んでいる。コマンド部には、書き込み、読み出しなどの処理を示す情報が格納されている。
【００６５】
送信回路２１２は、上述した所定の周波数の搬送波を、制御回路２１４からのコマンド情報に応じて振幅変調してアンテナコイル２１１に供給する。これによってアンテナコイル２１１の周囲に交流磁界が発生する。非接触ＩＣカード１００のアンテナコイル１０１は、アンテナコイル２１１との電磁結合によってこの交流磁界を受ける。受けた交流磁界によってアンテナコイル１０１の両端に、コマンド情報に応じて振幅変調された交流電圧が発生する。このように、アンテナコイル２１１，１０１の電磁結合を利用した電磁誘導によって、リーダライタ２００から非接触ＩＣカード１００に電力およびコマンド情報が伝送される。
【００６６】
受信回路１２１は、アンテナコイル１０１に発生した交流電圧を復調してコマンド情報を得て、制御回路１２４へ出力する。制御回路１２４は、受けたコマンド情報に対応した処理を行う。
【００６７】
（ｂ）非接触ＩＣカード１００からリーダライタ２００へ
非接触ＩＣカード１００からリーダライタ２００への情報の伝送は、いわゆるロードスイッチ方式によって行われる。なお、非接触ＩＣカード１００からリーダライタ２００へ情報を伝送するときにも、リーダライタ２００から非接触ＩＣカード１００へ電力の供給が行われている。
【００６８】
制御回路１２４は、受けたコマンド情報に対して応答を返す必要があるときには、レスポンス情報を作成して送信回路１２２へ伝送する。レスポンス情報は、図４（ｂ）に示すように、ステータス部とデータ部とを含んでいる。ステータス部には、コマンド情報に対する処理の成功／失敗を示す情報などが格納される。
【００６９】
送信回路１２２は、制御回路１２４からのレスポンス情報に応じて活性／不活性の組み合わせの信号となる信号ＳＤを、電界効果トランジスタ１１７のゲートに出力する。例えば、レスポンス情報が“０”のときには活性の信号ＳＤを、レスポンス情報が“１”のときには不活性の信号ＳＤを出力する。したがって、電界効果トランジスタ１１７はレスポンス情報に応答してオン／オフする。この結果、レスポンス情報に応答して、キャパシタ１１４がアンテナコイル１０１および同調用キャパシタ１１１に対して並列に接続／非接続にされる。キャパシタ１１４が接続された状態と非接続にされた状態とでは、リーダライタ２００のアンテナコイル２１１の負荷インピーダンスが異なる。アンテナコイル２１１の負荷インピーダンスの変化に応答して、アンテナコイル２１１の両端の電圧も変化する。このように、レスポンス情報に応答してアンテナコイル２１１の両端の電圧が変化する。受信回路２１３は、アンテナコイル２１１の電圧を復調してレスポンス情報を得て、制御回路２１４に伝送する。制御回路２１４は、受けたレスポンス情報に対応した処理を行う。
【００７０】
（３）非接触ＩＣカード１００の温度が上昇したときの処理
この非接触ＩＣカードシステムでは、非接触ＩＣカード１００のＩＣチップ１１０の温度を感熱素子１２６によって検知している。そして感熱素子１２６は、ＩＣチップ１１０の温度に対応する温度情報信号Ｓ１を切替指示回路１２７に出力する。
【００７１】
温度情報信号Ｓ１が所定のレベル以下のとき、すなわち、ＩＣチップ１１０の温度が所定のレベル以下のときには、切替指示回路１２７は、不活性の切替指示信号ＣＨ１，ＣＨ２を出力する。不活性の切替指示信号ＣＨ１，ＣＨ２を受けて、電界効果型トランジスタ１１５，１１６はオフになる。したがって、ＩＣチップ１１０の温度が所定のレベル以下のときには、アンテナコイル１０１および同調用キャパシタ１１１で構成される共振回路とキャパシタ１１２，１１３とは非接続状態となっている。
【００７２】
このとき、リーダライタ２００から供給される電力は、アンテナコイル１０１および同調用キャパシタ１１１で構成される共振回路によって受信される。この共振回路の共振周波数ｆ０は、リーダライタ２００の送信回路２１２から出力される搬送波の周波数とほぼ一致している。この共振回路の共振特性は、図５に示す曲線５０１のようになり、また、受信電力はＰ０（ｄＢ）である。
【００７３】
リーダライタ２００の載置部２０１（図１参照）に非接触ＩＣカード１００が載置されまたは近づけられたままで長時間放置されると、非接触ＩＣカード１００はリーダライタ２００からの電力を受信し続ける。このために、非接触ＩＣカード１００のＩＣチップ１１０の温度が上昇する。
【００７４】
非接触ＩＣカード１００のＩＣチップ１１０の温度が所定のレベルを超えると、すなわち、温度情報信号Ｓ１が所定のレベルを超えると、切替指示回路１２７は、切替指示信号ＣＨ１を活性にする。活性の切替指示信号ＣＨ１に応答して、電界効果型トランジスタ１１５がオンになる。これにより、アンテナコイル１０１および同調用キャパシタ１１１で構成される共振回路に対して並列にキャパシタ１１２が接続される。そして、リーダライタ２００から供給される電力は、アンテナコイル１０１、同調用キャパシタ１１１、およびキャパシタ１１２で構成される共振回路によって受信される。この共振回路の共振周波数ｆ１は、アンテナコイル１０１および同調用キャパシタ１１１で構成される共振回路の共振周波数ｆ０よりも低くなる。アンテナコイル１０１、同調用キャパシタ１１１、およびキャパシタ１１２で構成される共振回路の共振特性は、図５に示す曲線５０２のようになり、また、受信電力はＰ１（ｄＢ）である。このように、キャパシタ１１２が接続されることによって受信電力が減少する。これにより、非接触ＩＣカード１００のＩＣチップ１１０の温度上昇が抑制され、熱によるカードの変形、内部の半導体素子の動作特性の低下や破壊などを防ぐことができる。
【００７５】
キャパシタ１１２を接続してもなお、ＩＣチップ１１０の温度が所定のレベルを超える、すなわち、温度情報信号Ｓ１が所定のレベルを超える場合には、切替指示回路１２７は、さらに切替指示信号ＣＨ２を活性にする。活性の切替指示信号ＣＨ２に応答して、電界効果型トランジスタ１１６がオンになる。これにより、アンテナコイル１０１、同調用キャパシタ１１１、およびキャパシタ１１２で構成される共振回路に対して並列にキャパシタ１１３が接続される。そして、リーダライタ２００から供給される電力は、アンテナコイル１０１、同調用キャパシタ１１１、およびキャパシタ１１２，１１３で構成される共振回路によって受信される。この共振回路の共振周波数ｆ２は、アンテナコイル１０１、同調用キャパシタ１１１、およびキャパシタ１１２で構成される共振回路の共振周波数ｆ１よりも低くなる。アンテナコイル１０１、同調用キャパシタ１１１、およびキャパシタ１１２，１１３で構成される共振回路の共振特性は、図５に示す曲線５０３のようになり、また、受信電力はＰ２（ｄＢ）である。このように、キャパシタ１１３が接続されることによって受信電力がさらに減少する。これにより、キャパシタ１１２を接続するだけでは抑制できないＩＣチップ１１０の温度上昇を抑制することができる。
【００７６】
また、このように、キャパシタ１１２，１１３を段階的に接続することによって以下の効果も得られる。
【００７７】
たとえば、キャパシタ１１２，１１３に代えて、キャパシタ１１２，１１３を並列接続したときの合成容量と等しい容量を持つ１つのキャパシタを設けた場合を考える。この場合、キャパシタを接続することによって受信電力はＰ０からＰ２に一気に減少する（図５参照）。これにより、ＩＣチップ１１０の温度上昇は抑制される。しかし、受信電力が減少しすぎたためにＩＣチップ１１０の動作が不可能になってしまうことがある。仮に、図５に示す受信電力ｐ２ではＩＣチップ１１０は動作不可能であり、受信電力Ｐ１では動作可能であるとする。この場合、受信電力をＰ０からＰ１まで減少させるだけで十分にＩＣチップ１１０の温度上昇が抑制される場合であっても、Ｐ２まで受信電力を減少させてＩＣチップ１１０の動作を不可能にしてしまうことになる。
【００７８】
しかし、キャパシタ１１２，１１３を段階的に接続する場合には、必要以上に受信電力を減少させてＩＣチップ１１０の動作を不可能にしてしまうということを防ぐことができる。
【００７９】
＜効果＞
以上のように、この発明の第１の実施形態による非接触ＩＣカードシステムでは、非接触ＩＣカード１００内に、キャパシタ１１２，１１３と、電界効果型トランジスタ１１５，１１６と、感熱素子１２６と、切替指示回路１２７とを設けたため、熱によるカードの変形、カード内部の半導体素子の動作特性の低下や破壊などを防ぐことができる。
【００８０】
なお、ここでは、感熱素子１２６をＩＣチップ１１０の内部に設けたが、ＩＣチップ１１０外部の非接触ＩＣカード上に設けてもよい。このような感熱素子としては、例えば、サーミスタなどが挙げられる。
【００８１】
また、温度上昇に応じて接続するキャパシタとして２個のキャパシタ１１２，１１３を設けたが、この数に限られず１個または３個以上でもよい。
【００８２】
また、インピーダンスとしてキャパシタ１１２，１１３を用いたが、これに代えてインダクタを用いても同様の効果が得られる。
【００８３】
また、インピーダンスとしてキャパシタ１１２，１１３を用いたが、これに代えて抵抗を用いてもよい。この場合、アンテナコイル１０１、同調用キャパシタ１１１、および抵抗で構成される共振回路の共振特性は、図６の曲線６０１に示すようになる。図６に示すように、アンテナコイル１０１、同調用キャパシタ１１１、および抵抗で構成される共振回路は、アンテナコイル１０１および同調用キャパシタ１１１で構成される共振回路と比べて、Ｑ（ｑｕａｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ）が低下する。この結果、受信電力はＰ０からＰ３（ｄＢ）に減少する。
【００８４】
（第１の実施形態の変形例）
第１の実施形態による非接触ＩＣカードシステムでは、リーダライタ２００から非接触ＩＣカード１００にコマンド情報が送信される。そして、コマンド情報を受信した非接触ＩＣカード１００は、当該コマンド情報に対する処理を行った後、当該コマンド情報に対するレスポンス情報をリーダライタ２００に送信する。非接触ＩＣカード１００における処理には、各コマンド情報ごとに処理が完結するものもあれば、まとまった複数のコマンド情報に対する複数の処理をもって完結するものもある。非接触ＩＣカード１００における処理が、複数のコマンド情報に対する複数の処理をもって完結するものである場合に、その処理が完結しないうちに電界効果型トランジスタ１１５，１１６がオンにされて受信電力が低減されてしまうと、その処理が未完結のままとなってしまう場合がある。第１の実施形態の変形例による非接触ＩＣカードシステムでは、上記のような問題を解決することを目的とする。
【００８５】
図７を参照して、第１の実施形態の変形例による非接触ＩＣカードシステムでは、非接触ＩＣカード１００の制御回路１２４は、感熱素子１２６からの温度情報信号Ｓ１を受ける。制御回路１２４は、感熱素子１２６からの温度情報信号Ｓ１が所定のレベルを超えると、その旨をレスポンス情報として送信回路１２２へ伝送する。送信回路１２２は当該レスポンス情報をリーダライタ２００に送信する。
【００８６】
リーダライタ２００の受信回路２１３は、当該レスポンス情報を復調して制御回路２１４に伝送する。制御回路２１４は、当該レスポンス情報を受けると、電界効果トランジスタ１１５，１１６をオンにしてもよいかどうかを判断する。例えば、非接触ＩＣカード１００における処理が未だ完結していないときは電界効果型トランジスタ１１５，１１６をオンにしてはいけないと判断し、処理が完結しているときにはオンにしてもよいと判断する。制御回路２１４は、電界効果型トランジスタ１１５，１１６をオンにしてもよいと判断すると、その旨をコマンド情報として送信回路２１２に伝送する。送信回路２１２は、当該コマンド情報を非接触ＩＣカード１００に送信する。
【００８７】
非接触ＩＣカード１００の受信回路１２１は、当該コマンド情報を復調して制御回路１２４に伝送する。制御回路１２４は、当該コマンド情報を受けると切替許諾信号Ｓ２を切替指示回路１２７に出力する。切替指示回路１２７は、切替許諾信号Ｓ２を受けて初めて切替指示信号ＣＨ１，ＣＨ２を活性にする。
【００８８】
これにより、非接触ＩＣカード１００における処理が未完結のままとなってしまうことを防ぐことができる。
【００８９】
また、非接触ＩＣカード１００の制御回路１２４は、感熱素子１２６からの温度情報信号Ｓ１をメモリ１２５に書き込む。制御回路１２４は、メモリに記憶された温度情報を読み出してレスポンス情報として送信回路１２２に伝送する。送信回路１２２は当該レスポンス情報をリーダライタ２００に送信する。これにより、非接触ＩＣカード１００の熱履歴をみることができる。
【００９０】
（第２の実施形態）
＜構成＞
この発明の第２の実施形態による非接触ＩＣカードは、図２に示した非接触ＩＣカード１００における感熱素子１２６および切替指示回路１２７に代えて、図８に示すクロック生成回路１３１と、感熱素子１３２と、カウンタ１３３と、切替指示回路１３４とを備える。そして、その他の構成を図２に示す非接触ＩＣカード１００と同じくする。
【００９１】
クロック生成回路１３１は、クロック信号ＣＬＫを出力する。クロック生成回路１３１としては、例えば、水晶発振器などの発信器を内蔵したものや、アンテナコイル１０１によって受信された信号からクロック信号を生成するものなどが挙げられる。
【００９２】
感熱素子１３２は、ＩＣチップ１１０の温度を検知して、図９に示すように、当該温度が所定のレベルＴｈを超えるときはＨレベル（論理ハイレベル）の信号Ｓ１１を、所定のレベルＴｈ以下のときはＬレベル（論理ローレベル）の信号Ｓ１１をカウンタ１３３のリセット端子Ｒに出力する。感熱素子１３２としては、例えば、ＩＣチップ１１０上に形成されたトランジスタのＰＮ接合の順方向電圧と所定の基準電圧とを比較するコンパレータの出力を信号Ｓ１１として用いるものなどが挙げられる。
【００９３】
カウンタ１３３は、クロック生成回路１３１からのクロック信号ＣＬＫを計数する。計数値が所定の値に達すると、活性の信号Ｓ１２を切替指示回路１３４に出力する。また、感熱素子１３２からＬレベルの信号Ｓ１１をリセット端子Ｒに受けると、それまでに計数した値をクリアする。
【００９４】
切替指示回路１３４は、カウンタ１３３からの信号Ｓ１２を受け、当該信号Ｓ１２が不活性のときには不活性の切替指示信号ＣＨ１，ＣＨ２を出力する。一方、信号Ｓ１２が活性のときには切替指示信号ＣＨ１，ＣＨ２のうちいずれか一方または双方を活性にする。
【００９５】
＜動作＞
次に、以上のように構成された非接触ＩＣカードの動作について説明する。
【００９６】
図１０に示すように、感熱素子１３２によって検知されるＩＣチップ１１０の温度の上昇パターンには、時間とともに徐々に上昇するようなパターン８０１だけでなく、外部環境や動作状況などによっては、ある一瞬だけ上昇してまたすぐに下がるようなパターン８０２もある。パターン８０２のような場合には、必ずしも受信電力を減少させる必要はない。以下、図１０に示す各温度上昇パターン８０１，８０２における非接触ＩＣカードの動作を説明する。
【００９７】
（１）温度上昇パターン８０１の場合
時刻ｔ１より前においては、感熱素子１３２によって検知されるＩＣチップ１１０の温度は所定のレベルＴｈ以下である。したがって、図９に示すように、感熱素子１３２から出力される信号Ｓ１１はＬレベルである。これによりカウンタ１３３の計数値は常にクリアされるため、カウンタ１３３からは不活性の信号Ｓ１２が出力される。よって、切替指示回路１３４からは、不活性の切替指示信号ＣＨ１，ＣＨ２が出力される。不活性の切替指示信号ＣＨ１，ＣＨ２を受けて、電界効果型トランジスタ１１５，１１６（図２参照）はオフになる。すなわち、アンテナコイル１０１および同調用キャパシタ１１１で構成される共振回路とキャパシタ１１２，１１３とは非接続状態となっている。
【００９８】
時刻ｔ１において、感熱素子１３２によって検知されるＩＣチップ１１０の温度が所定のレベルＴｈに達すると、図９に示すように、感熱素子１３２から出力される信号Ｓ１１がＨレベルとなる。これにより、カウンタ１３３は、クロック信号ＣＬＫの計数を開始する。
【００９９】
時刻ｔ１からｔ２までの期間、感熱素子１３２によって検知されるＩＣチップ１１０の温度は所定のレベルＴｈ以上である。したがって、時刻ｔ１からｔ２までの期間、感熱素子１３２から出力される信号Ｓ１１はＨレベルである。
【０１００】
そして、時刻ｔ１から時間ｔ１２が経過した後の時刻ｔ２において、カウンタ１３３による計数値が所定の値に達すると、活性の信号Ｓ１２が切替指示回路１３４に出力される。
【０１０１】
活性の信号Ｓ１２を受けて、切替指示回路１３４は、切替指示信号ＣＨ１を活性にする。これに応答して、電界効果型トランジスタ１１５（図２参照）がオンになる。これにより、第１の実施形態において説明したのと同様に、アンテナコイル１１０および同調用キャパシタ１１１で構成される共振回路に対して並列にキャパシタ１１２が接続され、受信電力が減少する。
【０１０２】
キャパシタ１１２を接続してもなお、感熱素子１３２によって検知されるＩＣチップ１１０の温度が所定のレベルＴｈを越える、すなわち、カウンタ１３３からの信号Ｓ１２が活性である場合には、切替指示回路１３４は、さらに切替指示信号ＣＨ２を活性にする。これに応答して、電界効果型トランジスタ１１６（図２参照）がオンになる。これにより、第１の実施形態において説明したのと同様に、アンテナコイル１１０、同調用キャパシタ１１１、およびキャパシタ１１２で構成される共振回路に対して並列にキャパシタ１１３が接続され、受信電力がさらに減少する。
【０１０３】
（２）温度上昇パターン８０２の場合
時刻ｔ１より前においては、パターン８０１と同様、感熱素子１３２によって検知されるＩＣチップ１１０の温度は所定のレベルＴｈ以下である。したがって、切替指示回路１３４からは不活性の切替指示信号ＣＨ１，ＣＨ２が出力され、アンテナコイル１０１および同調用キャパシタ１１１で構成される共振回路とキャパシタ１１２，１１３とは非接続状態となっている。
【０１０４】
時刻ｔ１において、感熱素子１３２によって検知されるＩＣチップ１１０の温度が所定のレベルＴｈに達すると、図９に示すように、感熱素子１３２から出力される信号Ｓ１１がＨレベルとなる。これにより、カウンタ１３３は、クロック信号ＣＬＫの計数を開始する。
【０１０５】
時刻ｔ１から時間ｔ１２が経過する前の時刻ｔ３において、すなわち、カウンタ１３３による計数値が所定の値に達する前に、感熱素子１３２によって検知されるＩＣチップ１１０の温度が所定のレベルＴｈ以下となる。これに応答して、感熱素子１３２から出力される信号Ｓ１１がＬレベルとなる。カウンタ１３３は、このＬレベルの信号Ｓ１１をリセット端子Ｒに受け、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの間に計数した値をクリアする。したがって、カウンタ１３３から出力される信号Ｓ１２は不活性のままであり、電界効果型トランジスタ１１５，１１６（図２参照）はオンにならない。すなわち、アンテナコイル１０１および同調用キャパシタ１１１で構成される共振回路とキャパシタ１１２，１１３とは非接続状態のままである。
【０１０６】
＜効果＞
以上のように、第２の実施形態による非接触ＩＣカードでは、感熱素子１３２によって検知されたＩＣチップ１１０温度が所定のレベルＴｈを超えている状態が所定の時間ｔ１２継続すると電界効果型トランジスタ１１５，１１６がオンになる。したがって、感熱素子１３２によって検出された温度が、ある一瞬だけ所定のレベルＴｈを超え、その後すぐに所定のレベルＴｈ以下に下がるような場合には、電界効果型トランジスタ１１５，１１６はオンにならない。これにより、外部環境や動作状況などによってある一瞬だけ温度が上昇してまたすぐに下がるような場合にも受信電力を減少させてしまうことを防ぐことができる。
【０１０７】
（第３の実施形態）
＜構成＞
この発明の第３の実施形態による非接触ＩＣカードは、図２に示した非接触ＩＣカード１００における感熱素子１２６および切替指示回路１２７に代えて、図１１に示すクロック生成回路１４１と、カウンタ１４２と、切替指示回路１４３とを備える。そして、その他の構成を図２に示す非接触ＩＣカード１００と同じくする。
【０１０８】
クロック生成回路１４１は、電源回路１２３（図２参照）からの電源を受けて動作し、クロック信号ＣＬＫを出力する。クロック生成回路１４１としては、例えば、水晶発振器などの発信器を内蔵したものや、アンテナコイル１０１によって受信された信号からクロック信号を生成するものなどが挙げられる。
【０１０９】
カウンタ１４２は、クロック生成回路１４１からのクロック信号ＣＬＫを計数し、当該計数値が所定の値に達すると、活性の信号Ｓ２１を切替指示回路１３４に出力する。
【０１１０】
切替指示回路１４３は、カウンタ１４２からの信号Ｓ２１を受け、当該信号Ｓ２１が不活性のときには不活性の切替指示信号ＣＨ１，ＣＨ２を出力する。一方、信号Ｓ２１が活性のときには切替指示信号ＣＨ１，ＣＨ２のうちいずれか一方または双方を活性にする。
【０１１１】
＜動作＞
次に、以上のように構成された非接触ＩＣカードの動作について説明する。
【０１１２】
非接触ＩＣカード１００のアンテナコイル１０１（図２参照）に供給された電力から電源回路１２３（図２参照）によって生成された電力を受けて、クロック生成回路１４１は、クロック信号ＣＬＫを出力する。そして、カウンタ１４２は、このクロック信号ＣＬＫを計数する。したがって、カウンタ１４２による計数値は、非接触ＩＣカード１００がリーダライタ２００からの電力を受信している時間を表すことになる。
【０１１３】
通常、非接触ＩＣカード１００の温度は、リーダライタ２００からの電力を受信している時間が長くなるにつれて上昇する。そこで、第３の実施形態による非接触ＩＣカードでは、カウンタ１４２による計数値が所定の値に達するまでの間は、非接触ＩＣカード１００の温度が未だ所定のレベルにまで上昇していないものと考えて、カウンタ１４２は、不活性の信号Ｓ２１を切替指示回路１４３に出力する。よって、切替指示回路１４３からは、不活性の切替指示信号ＣＨ１，ＣＨ２が出力される。不活性の切替指示信号ＣＨ１，ＣＨ２を受けて、電界効果型トランジスタ１１５，１１６（図２参照）はオフになる。すなわち、アンテナコイル１０１および同調用キャパシタ１１１で構成される共振回路とキャパシタ１１２，１１３とは非接続状態となっている。
【０１１４】
一方、カウンタ１４２による計数値が所定の値に達すると、非接触ＩＣカード１００の温度が所定のレベルにまで上昇したものと考えて、カウンタ１４２は、活性の信号Ｓ２１を出力する。活性の信号Ｓ２１を受けて、切替指示回路１３４は、切替指示信号ＣＨ１または／およびＣＨ２を活性にする。これに応答して、電界効果型トランジスタ１１５または／および１１６（図２参照）がオンになる。これにより、第１の実施形態において説明したのと同様に、アンテナコイル１１０および同調用キャパシタ１１１で構成される共振回路に対して並列にキャパシタ１１２または／および１１３が接続される。この結果、非接触ＩＣカード１００の受信電力が減少し、非接触ＩＣカード１００の温度上昇が抑制される。
【０１１５】
＜効果＞
以上のように、この発明の第３の実施形態による非接触ＩＣカードは、クロック生成回路１４１と、カウンタ１４２と、切替指示回路１４３とを設けたため、非接触ＩＣカード１００の温度上昇を抑制することができる。
【０１１６】
（第４の実施形態）
＜構成＞
図１２は、この発明の第４の実施形態による非接触ＩＣカードの内部構成を示すブロック図である。図１２を参照して、この非接触ＩＣカード１００は、図２に示した非接触ＩＣカード１００に加えてさらに、ＯＲ回路１２０１を備える。ＯＲ回路１２０１は、送信回路１２２からの信号ＳＤと切替指示回路１２７からの切替指示信号ＣＨ１，ＣＨ２との論理和を、電界効果型トランジスタ１１７のゲートに出力する。
【０１１７】
＜動作＞
次に、以上のように構成された非接触ＩＣカードの動作について説明する。
【０１１８】
ＩＣチップ１１０の温度が所定のレベル以下のとき、切替指示信号ＣＨ１，ＣＨ２は不活性となっている。このときＯＲ回路１２０１は、送信回路１２２からの信号ＳＤを電界効果型トランジスタ１１７のゲートに伝送する。このように、この非接触ＩＣカード１００では、いわゆるロードスイッチ方式によってリーダライタ２００（図２参照）に情報を伝送する。ロードスイッチ方式によってリーダライタに情報を伝送する非接触ＩＣカードでは、通常、リーダライタからの情報を受信しているときには、リーダライタへの情報の送信は行わない。
【０１１９】
図１２に示す非接触ＩＣカードでは、リーダライタ２００からの電力を受信し続けることによってＩＣチップ１１０の温度が所定のレベルを超えると、切替指示回路１２７は、切替指示信号ＣＨ１を活性にする。活性の切替指示信号ＣＨ１に応答して、電界効果型トランジスタ１１５のみならず電界効果型トランジスタ１１７もオンになる。これにより、アンテナコイル１０１および同調用キャパシタ１１１で構成される共振回路に対して並列にキャパシタ１１２，１１４が接続される。キャパシタ１１２，１１４が接続されることによって受信電力が減少する。また、切替指示信号ＣＨ２が活性となったときにも同様にキャパシタ１１４が接続される。
【０１２０】
＜効果＞
以上のように、第４の実施形態による非接触ＩＣカードでは、ＩＣチップ１１０の温度が所定のレベルを超えると、キャパシタ１１２，１１３のみならずキャパシタ１１４も接続される。したがって、図２に示したようなキャパシタ１１２，１１３だけが接続される場合に比べて、キャパシタ１１２，１１３の容量を小さくすることができる。
【０１２１】
【発明の効果】
この発明の１つの局面に従った非接触ＩＣカードは、第１のインピーダンスと、第１のスイッチと、スイッチ制御手段とを設けたため、カードの温度上昇を抑制することができる。この結果、熱によるカードの変形、内部の半導体素子の動作特性の低下や破壊などを防ぐことができる。
【０１２２】
また、第２のインピーダンスと第２のスイッチとを設け、スイッチ制御手段は、非接触ＩＣカードの温度に応じて第１のスイッチおよび第２のスイッチをオン／オフにするため、第１または第２のインピーダンスのいずれか一方だけが接続されたときには抑制されなかったカードの温度上昇を抑制することができる。
【０１２３】
また、スイッチ制御手段が第１のスイッチをオンにする前にその旨を外部に送信し、スイッチ制御手段は、第１のスイッチをオンにしてもよい旨の外部からの情報が受信された後に第１のスイッチをオンにするため、非接触ＩＣカードにおける処理が未完結のままとなってしまうという状況を防ぐことができる。
【０１２４】
また、スイッチ制御手段は、感熱素子と、切替指示手段とを含むため、非接触ＩＣカードの温度上昇を抑制することができる。
【０１２５】
また、スイッチ制御手段は計測手段を含み、切替指示手段は、計測手段によって計測された時間が所定の時間に達すると第１のスイッチをオンにするため、外部環境や動作状況などによってある一瞬だけ温度が上昇してまたすぐに下がるような場合にも受信電力を減少させてしまうことを防ぐことができる。
【０１２６】
また、メモリを設け、メモリに記憶された温度情報を外部に送信するため、非接触ＩＣカードの熱履歴がわかる。
【０１２７】
また、スイッチ制御手段は、計測手段と、切替指示手段とを含むため、非接触ＩＣカードの温度上昇を抑制することができる。
【０１２８】
また、第３のインピーダンスと、第３のスイッチと、送信制御手段とを設け、スイッチ制御手段は、非接触ＩＣカードの温度に応じて第１のスイッチおよび第３のスイッチをオン／オフにするため、第１のインピーダンスだけが共振回路に接続される場合に比べて、第１のインピーダンスを小さくすることができる。
【０１２９】
この発明のもう１つの局面に従ったリーダライタは、当該非接触ＩＣカードに供給する電力を、非接触ＩＣカードからの温度情報に応じて低減するため、非接触ＩＣカードの温度上昇が抑制され、熱によるカードの変形、内部の半導体素子の動作特性の低下や破壊などを防ぐことができる。
【０１３０】
この発明のさらにもう１つの局面に従ったリーダライタは、非接触ＩＣカードから第１のスイッチをオンにする旨の情報を受信し、第１のスイッチをオンにしてもよいと判断するときはその旨を当該非接触ＩＣカードに送信するため、非接触ＩＣカードにおける処理が未完結のままとなってしまうという状況を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態による非接触ＩＣカードシステムの全体構成を示す図である。
【図２】図１に示した非接触ＩＣカードおよびリーダライタの内部構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示した非接触ＩＣカードのアンテナコイルに供給される電力（受信電力）の共振特性を示す図である。
【図４】リーダライタと非接触ＩＣカードとの間で送受信されるコマンド情報およびレスポンス情報のフォーマットを示す図である。（ａ）はコマンド情報のフォーマットを、（ｂ）はレスポンス情報のフォーマットを示す。
【図５】リーダライタからの電力を受信する共振回路の共振特性を示す図である。
【図６】リーダライタからの電力を受信する共振回路の共振特性を示す図である。
【図７】この発明の第１の実施形態の変形例による非接触ＩＣカードおよびリーダライタの内部構成を示すブロック図である。
【図８】この発明の第２の実施形態による非接触ＩＣカードの特徴部分を示す図である。
【図９】図８に示した感熱素子によって検知されるＩＣチップの温度と、当該感熱素子からの出力信号との関係を示す図である。
【図１０】図８に示した感熱素子によって検知されるＩＣチップの温度と時間との関係を示す図である。
【図１１】この発明の第３の実施形態による非接触ＩＣカードの特徴部分を示す図である。
【図１２】この発明の第４の実施形態による非接触ＩＣカードの内部構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１００ 非接触ＩＣカード
２００ リーダライタ
１０１ アンテナコイル
１１１ 同調用キャパシタ
１１２−１１４ キャパシタ
１１５−１１７ 電界効果型トランジスタ
１２６，１３２ 感熱素子
１２７，１３４，１４３ 切替指示回路
１３１，１４１ クロック生成回路
１３３，１４２ カウンタ
Claims (5)
- 電磁結合によって、外部から電力の供給を受けかつ外部と情報の送受信を行う非接触ＩＣカードであって、
電磁結合によって外部から電力を受信する共振回路と、
前記共振回路に対して並列に接続された第１のインピーダンスと、
前記共振回路と前記第１のインピーダンスとを接続／非接続にする第１のスイッチと、
前記非接触ＩＣカードの温度に応じて前記第１のスイッチをオン／オフにするスイッチ制御手段とを備え、
前記スイッチ制御手段は、
前記非接触ＩＣカードの温度を検知する感熱素子と、
前記感熱素子によって検知された温度に応じて前記第１のスイッチをオン／オフにする切替指示手段と、
前記感熱素子によって検知された温度が所定のレベルを超えている時間を計測する計測手段とを含み、
前記切替指示手段は、
前記計測手段によって計測された時間が所定の時間に達すると前記第１のスイッチをオンにする、
ことを特徴とする非接触ＩＣカード。 - 電磁結合によって、外部から電力の供給を受けかつ外部と情報の送受信を行う非接触ＩＣカードであって、
電磁結合によって外部から電力を受信する共振回路と、
前記共振回路に対して並列に接続された第１のインピーダンスと、
前記共振回路と前記第１のインピーダンスとを接続／非接続にする第１のスイッチと、
前記非接触ＩＣカードの温度に応じて前記第１のスイッチをオン／オフにするスイッチ制御手段とを備え、
前記スイッチ制御手段は、
前記非接触ＩＣカードの温度を検知する感熱素子と、
前記感熱素子によって検知された温度に応じて前記第１のスイッチをオン／オフにする切替指示手段とを含み、
前記非接触ＩＣカードはさらに、
前記感熱素子からの温度情報を記憶するメモリを備える、
ことを特徴とする非接触ＩＣカード。 - 請求項２において、
前記非接触ＩＣカードはさらに、
前記メモリに記憶された温度情報を外部に送信する、
ことを特徴とする非接触ＩＣカード。 - 電磁結合によって、外部から電力の供給を受けかつ外部と情報の送受信を行う非接触ＩＣカードであって、
電磁結合によって外部から電力を受信する共振回路と、
前記共振回路に対して並列に接続された第１のインピーダンスと、
前記共振回路と前記第１のインピーダンスとを接続／非接続にする第１のスイッチと、
前記共振回路が外部から電力を受信している時間を計測し、前記計測された時間に応じて前記第１のスイッチをオン／オフにするスイッチ制御手段とを備える、
ことを特徴とする非接触ＩＣカード。 - 請求項１または２において、
前記非接触ＩＣカードはさらに、
前記共振回路に対して並列に接続された第３のインピーダンスと、
前記共振回路と前記第３のインピーダンスとを接続／非接続にする第３のスイッチと、
外部へ送信すべき情報に応じて前記第３のスイッチをオン／オフにする送信制御手段とを備え、
前記スイッチ制御手段は、
前記非接触ＩＣカードの温度に応じて前記第１のスイッチおよび前記第３のスイッチをオン／オフにする
ことを特徴とする非接触ＩＣカード。
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