JP5252550B2 - 非接触式のｉｃカード - Google Patents

Description

本発明は、外部装置との間で非接触にデータ通信を行なう非接触式のＩＣカードに関する。

特許文献１には、外部装置と通信して、外部装置から送信されてきたデータを必要に応じて内部のメモリに書き込み、またメモリ内のデータを読み出して外部装置に送信する非接触式のＩＣカードが開示されている。かかるＩＣカードの内部には、外部装置との通信用のアンテナコイルと、アンテナコイルに並列接続されたキャパシタ（コンデンサ）とからなる共振回路等が設けられている。同様に外部装置にも、通信用のアンテナコイルと、アンテナコイルに並列接続されたキャパシタ等からなる共振回路等が設けられている。

ＩＣカードは、外部装置のアンテナコイルから送信されてきたキャリア（搬送波）をアンテナコイルで受信して、キャリアに含まれるデータを抽出する。ＩＣカードは、電池等の内部電源を有しておらず、前記受信したキャリアを整流回路で整流して電源として用いる。

ＩＣカードの共振回路には、負荷抵抗が並列接続されており、キャリアの受信でアンテナコイルに生じた電圧によって、負荷抵抗およびアンテナコイルに電流が流れ、この電流に応じた磁界がアンテナコイルに生じる。この磁界によって、外部装置のアンテナコイルには、外部装置のキャリア発振源からの電流によって生じる順方向電圧と逆向きの電圧（以下、逆方向電圧と言う。）が生じる。

加えて、ＩＣカードには、前記負荷抵抗に、抵抗およびスイッチからなる直列回路が並列接続されており、データを外部装置に送信する際には、前記スイッチをデータに応じてオンオフ切り替え操作して、アンテナコイルに流れる電流値を変化させている。この電流値の変化に応じてアンテナコイルで生じる磁界が変化し、この磁界の変化が外部装置のアンテナコイルに生じる逆方向電圧の変化として現れる。外部装置は、アンテナコイルに生じる逆方向電圧の変化からデータを抽出（復調）する。

特開２００８−１４７９１２号公報（段落番号００４５、図９）

以上のように、特許文献１のＩＣカードでは、データの送信のためにアンテナコイルに流れる電流値を変化させているが、外部装置のアンテナコイルに生じる逆方向電圧の大きさを考慮してアンテナコイルに流れる電流値を設定していない。このため、例えば外部装置とＩＣカードとの距離が大きいと、前記順方向電圧に比べて逆方向電圧が過小となり、外部装置によるアンテナコイルの電圧変化の検出が困難となって、データを適正に抽出できなくなるおそれがある。一方、外部装置とＩＣカードとの距離が小さいと、順方向電圧に比べて逆方向電圧が過大となり、逆方向電圧によって外部装置のアンテナコイルに電流が流れ難くなる。この場合には、外部装置からキャリアが発信され難くなり、ＩＣカードのデータ送信動作が不安定となる。外部装置では、データを適正に抽出できなくなる不都合が生じる。

本発明は、以上のような問題点を解決するためになされたものであり、外部装置のアンテナコイルに生じる逆方向電圧を安定化することができ、外部装置においてデータを安定的に抽出することができる非接触式のＩＣカードを提供することを目的とする。

本発明に係る非接触式のＩＣカードは、図１に示すように、外部装置７との通信用のアンテナコイル５と、該アンテナコイル５に並列接続されるキャパシタを含むキャパシタ回路１０とからなる共振回路を有し、外部装置７との間で非接触にデータ通信を行なう非接触式のＩＣカードを対象とする。本発明のＩＣカードは、前記共振回路に接続されて、抵抗値が変更可能に構成された負荷抵抗回路２３と、外部装置７へ送信するデータに応じてアンテナコイル５に流れる電流を変化させるデータ変換手段２１と、キャパシタ回路１０から出力された交流電圧を全波整流するとともに平滑化して出力する全波整流回路１１と、この全波整流回路１１から出力された整流後のアンテナコイル５の電圧を測定し、測定結果に基づいてアンテナコイル５の電圧に適合する電流がアンテナコイル５に流れるように前記負荷抵抗回路２３の抵抗値の切替指示信号を出力する抵抗値設定手段２２と、該抵抗値設定手段２２からの切替指示信号に基づいて負荷抵抗回路２３の抵抗値を切り替える抵抗切替手段２４とを備える。

ここでの非接触式のＩＣカード１には、キーホルダ、タグ、シール、リストバンド、チケット、ラベルおよびトークン等に形成されたものが含まれる。キャパシタ回路１０のキャパシタは、一個のみの場合と、複数個の場合とが含まれる。キャパシタ回路１０のキャパシタが複数個の場合には、例えば、スイッチング素子を用いてアンテナコイル５に並列接続するキャパシタを選択することになる。負荷抵抗回路２３は、複数個の負荷抵抗をスイッチング素子で切り替えて前記共振回路に接続することで抵抗値を切り替えるものや、可変抵抗（ボリューム）を用いて抵抗値を切り替えるもの等が含まれる。負荷抵抗回路２３は、前記共振回路に直列接続する場合と並列接続する場合とが含まれる。抵抗値設定手段２２は、アンテナコイル５の電圧と、負荷抵抗回路２３の抵抗値とを対応付けて記録し、該記録内容に基づいて負荷抵抗回路２３の抵抗値を設定する場合等が含まれる。

キャパシタ回路１０は、アンテナコイル５に並列接続可能な複数個のキャパシタＣ１〜Ｃ４を含んでいる。そして、全波整流回路１１から出力された整流後のアンテナコイル５の電圧を測定し、測定結果に基づいてアンテナコイル５の電圧が最大になるようにキャパシタ回路１０のキャパシタＣ１〜Ｃ４の切替指示信号を出力するキャパシタ設定手段１９と、キャパシタ設定手段１９からの切替指示信号に基づいてアンテナコイル５に接続されるキャパシタ回路１０のキャパシタＣ１〜Ｃ４を切り替えるキャパシタ切替手段２０とを備える。

抵抗値設定手段２２は、キャパシタ設定手段１９によってキャパシタ回路１０のキャパシタＣ１〜Ｃ４が切り替えられたのちに、アンテナコイル５の電圧を測定するものとすることができる。

抵抗値設定手段２２は、アンテナコイル５の電流を前記データに応じて変化させていないときのアンテナコイル５の電圧と、アンテナコイル５の電流を前記データに応じて変化させているときのアンテナコイル５の電圧とを測定し、これらの電圧差が予め設定された許容電圧範囲外となる場合には、許容電圧範囲内になるように抵抗値の切替指示信号を抵抗切替手段２４に出力して、負荷抵抗回路２３の抵抗値を切り替えさせるものとすることができる。

キャパシタ設定手段１９は、アンテナコイル５の電圧を整流して平滑化された直流電圧を測定するものとすることができる。

抵抗値設定手段２２は、アンテナコイル５の電圧を整流して平滑化された直流電圧を測定するものとすることができる。

本発明に係る非接触式のＩＣカードにおいては、データ変換手段２１によって、外部装置７へ送信するデータに応じてアンテナコイル５に流れる電流が変化するようにした。加えて外部装置７のアンテナコイル４１から送信されたキャリアによって生じたアンテナコイル５の電圧を測定し、測定結果に基づいて、アンテナコイル５の電圧に応じた電流がアンテナコイル５に流れるように、共振回路に接続された負荷抵抗回路２３の抵抗値を切り替えるようにした。
以上のように、アンテナコイル５の電圧値の変化に応じてＩＣカード１の抵抗値を切り替えて、アンテナコイル５に流れる電流値を大小に変化させるようにしていると、外部装置７のアンテナコイル４１に生じる逆方向電圧を適正値に保つことができるので、外部装置７によって、ＩＣカード１から送られるデータを適正、且つ、確実に抽出することが可能になる。

具体的には、例えばＩＣカード１と外部装置７との距離が大きくなって、ＩＣカード１のアンテナコイル５の電圧が小さくなったときには、負荷抵抗回路２３の抵抗値を小さくしてアンテナコイル５に流れる電流を大きくする。これにより、アンテナコイル５に流れる電流に由来する磁界を大きくすることができるので、外部装置７のアンテナコイル４１に生じる前記逆方向電圧が過小となることを防ぐことができる。したがって、逆方向電圧に伴なうアンテナコイル４１の電圧変化を検出することにより、外部装置７によるデータの適正な抽出が可能になる。また、例えばＩＣカード１と外部装置７との距離が小さくなって、ＩＣカード１のアンテナコイル５の電圧が大きくなったときには、負荷抵抗回路２３の抵抗値を大きくしてアンテナコイル５に流れる電流を小さくする。これにて、外部装置７のアンテナコイル４１に生じる逆方向電圧が過大となることを防ぐことができるので、外部装置７のアンテナコイル４１に電流が流れ難くなることに起因して、外部装置７からのキャリアの発信が抑えられ、結果としてＩＣカード１のデータ送信動作が不安定化することを防止できる。また、外部装置７においては、データを確実に受信することができるので、データを適正に抽出することができる。

アンテナコイル５の電圧が最大になるようにキャパシタ回路１０のキャパシタＣ１〜Ｃ４を切り替えることが好ましい。この場合には、ＩＣカード１と外部装置７との距離が大きくなっても、ＩＣカード１を適正に作動させて、ＩＣカード１のデータを外部装置７へ適正、且つ、確実に送信することができる。

抵抗値設定手段２２が、キャパシタ設定手段１９によってキャパシタ回路１０のキャパシタＣ１〜Ｃ４に切り替えられたのちに、アンテナコイル５の電圧を測定するようにしていると、ＩＣカード１のアンテナコイル５と外部装置７のアンテナコイル４１との間の相互インダクタンスを最適化することができる。したがって、ＩＣカード１のデータを外部装置７へより適正、且つ、確実に送信することができる。

抵抗値設定手段２２が、アンテナコイル５の電流をデータに応じて変化させていないときのアンテナコイル５の電圧と、アンテナコイル５の電流をデータに応じて変化させているときのアンテナコイル５の電圧とを測定し、これらの電圧差が許容電圧範囲内になるように負荷抵抗回路２３の抵抗値を切り替えるようにすることができる。これによれば、前記電圧差が小さくなって、外部装置７のアンテナコイル４１の電圧変化が過小となり、外部装置７が、ＩＣカード１からのデータを適正に抽出することが困難になること、および前記電圧差が許容電圧範囲よりも大きくなって、外部装置７のアンテナコイル４１に生じる前記逆方向電圧が過大となり、外部装置７のアンテナコイル４１にキャリア周波数の電流が流れ難くなることを防止できる。

キャパシタ設定手段１９が、アンテナコイル５の電圧を整流して平滑化された直流電圧を測定することが好ましい。これによれば、キャパシタ設定手段１９は安定した電圧を測定することができるので、キャパシタ回路１０のキャパシタＣ１〜Ｃ４をより的確に切り替えることができる。

抵抗値設定手段２２が、アンテナコイル５の電圧を整流して平滑化された直流電圧を測定することが好ましい。これによれば、抵抗値設定手段２２は安定した電圧を測定することができるので、負荷抵抗回路２３の抵抗値をより的確な値に切り替えることができる。

（第１実施形態） 図１ないし図５に、本発明に係る非接触式のＩＣカードの第１実施形態を示す。このＩＣカード１は、図２に示すように、例えば四角形状に形成されており、絶縁性を有するプラスチックシート等で形成したベースシート２をカード本体３内に配置している。ベースシート２の片面には、アンテナコイル５を配置しており、さらにアンテナコイル５で囲まれるベースシート２の片面の領域内にＩＣモジュール６を固定している。ＩＣモジュール６は、アンテナコイル５を介して外部装置としてのリードライタ装置７（図１参照）との間で種々のデータ（デジタル信号）の通信を行なう。リードライタ装置７は、例えば１３．５６ＭＨｚのキャリア（搬送波）を振幅変調してデータを発信している。

アンテナコイル５は、例えば、エッチングパターン又は印刷パターンによって形成される。アンテナコイル５は、細い被膜銅線をループ状に巻くことで形成してもよい。アンテナコイル５の両端は、導電性の接着剤による接着、抵抗溶接等の溶接方法またはハンダ付け等でＩＣモジュール６の接続端子８・９に接続される。

ＩＣモジュール６は、図１に示すように、キャパシタ回路１０と、全波整流回路１１と、定電圧回路１２と、検波回路１３と、復調回路１５と、制御回路１６と、不揮発性メモリ１７と、キャパシタ設定回路（キャパシタ設定手段）１９と、キャパシタ切替回路（キャパシタ切替手段）２０と、データ変換回路（データ変換手段）２１と、抵抗値設定回路（抵抗値設定手段）２２と、負荷抵抗回路２３と、抵抗切替回路（抵抗切替手段）２４と、リセット回路２５とを有する。

キャパシタ回路１０は、複数個のキャパシタＣ１〜Ｃ４と、各キャパシタＣ１〜Ｃ４にそれぞれ直列接続されたスイッチング素子２６〜２９と、アンテナコイル５に並列接続されたキャパシタ３０とからなる。そして、各キャパシタＣ１〜Ｃ４と各スイッチング素子２６〜２９とで構成された各直列回路がアンテナコイル５に並列接続可能になっている。各スイッチング素子２６〜２９は、キャパシタ切替回路２０によってオンオフ切り替え操作される。オン操作されたスイッチング素子２６〜２９に直列接続されているキャパシタＣ１〜Ｃ４がアンテナコイル５およびキャパシタ３０と相俟って共振回路を形成する。

アンテナコイル５がリードライタ装置７からのキャリアを受信することで、該アンテナコイル５の両端に交流電圧が生じ、該交流電圧がキャパシタ回路１０から出力される。この交流電圧の周波数は、キャリアの周波数に等しくなる。キャパシタＣ１〜Ｃ４は、例えば、キャパシタＣ２の容量がキャパシタＣ１の容量の２倍に設定され、キャパシタＣ３の容量がキャパシタＣ２の容量の２倍に設定され、キャパシタＣ４の容量がキャパシタＣ３の容量の２倍に設定される。

全波整流回路１１は、ダイオードブリッジ３１とキャパシタ３２とからなり、キャパシタ回路１０から出力された交流電圧を全波整流するとともに平滑化して出力する。定電圧回路１２は、レギュレータ部３３とキャパシタ３４とからなり、全波整流回路１１から出力された直流電圧を定電圧化して出力する。定電圧回路１２の出力が、ＩＣモジュール６の各回路を駆動するための電力として各回路に供給される。

検波回路１３は、キャパシタ回路１０から出力されたキャリアの波形の包絡線を検波して増幅する。復調回路１５は、検波回路１３の出力波形からキャリアに含まれるデータを抽出する。制御回路１６は、復調回路１５から出力されたデータに基づいて不揮発性メモリ１７に記録されているデータを読み出してデータ変換回路２１へ出力し、また必要に応じて前記復調回路１５から出力されたデータを不揮発性メモリ１７に記録する。

キャパシタ設定回路１９は、全波整流回路１１から出力された直流電圧を測定し、測定結果に基づいてアンテナコイル５の電圧が最大になるようにキャパシタ回路１０のキャパシタＣ１〜Ｃ４を選択し、該選択されたキャパシタＣ１〜Ｃ４がアンテナコイル５に並列接続されるようにキャパシタ切替回路２０にスイッチング素子２６〜２９の切替指示信号を出力する。キャパシタ切替回路２０は、キャパシタ設定回路１９からの切替指示信号に基づいてキャパシタ回路１０の各スイッチング素子２６〜２９をオンオフ切り替え操作する。キャパシタ設定回路１９は、必要に応じて複数個のスイッチング素子２６〜２９を同時にオン操作する。これにて、前記切替指示信号に基づいてアンテナコイル５に接続されるキャパシタ回路１０のキャパシタＣ１〜Ｃ４が切り替えられる。

負荷抵抗回路２３は、複数個の負荷抵抗Ｒ１〜Ｒ４と、各負荷抵抗Ｒ１〜Ｒ４にそれぞれ直列接続されたスイッチング素子３６〜３９とからなり、各負荷抵抗Ｒ１〜Ｒ４と各スイッチング素子３６〜３９とで構成された各直列回路がアンテナコイル５に直列接続される。各スイッチング素子３６〜３９は、抵抗切替回路２４によってオンオフ切り替え操作され、オン操作されたスイッチング素子３６〜３９に直列接続されている負荷抵抗Ｒ１〜Ｒ４およびアンテナコイル５に電流が流れる。このようにスイッチング素子３６〜３９のオンオフ切り替えによって、負荷抵抗回路２３の抵抗値が変更可能になっている。負荷抵抗Ｒ１〜Ｒ４は、例えば、負荷抵抗Ｒ２の抵抗値が負荷抵抗Ｒ１の抵抗値の２倍に設定され、負荷抵抗Ｒ３の抵抗値が負荷抵抗Ｒ２の抵抗値の２倍に設定され、負荷抵抗Ｒ４の抵抗値が負荷抵抗Ｒ３の抵抗値の２倍に設定される。

抵抗値設定回路２２は、全波整流回路１１から出力された直流電圧を測定し、測定結果に基づいてアンテナコイル５の両端の電圧に適合する電流がアンテナコイル５に流れるように、スイッチング素子３６〜３９の切替指示信号を抵抗切替回路２４へ出力する。抵抗切替回路２４は、抵抗値設定回路２２からの切替指示信号に基づいて負荷抵抗回路２３のスイッチング素子３６〜３９をオンオフ切り替え操作する。抵抗値設定回路２２は、必要に応じて複数個のスイッチング素子３６〜３９を同時にオン操作する。

データ変換回路２１は、外部装置７へデータを送信する際にアンテナコイル５に流れる電流を制御回路１６から出力されたデータに応じて変化させるためのものであり、制御回路１６からのデータをシリアル信号に変換して抵抗切替回路２４に出力する。抵抗切替回路２４では、オン操作されたスイッチング素子３６〜３９にデータ変換回路２１からのシリアル信号を送って、該シリアル信号でスイッチング素子３６〜３９を駆動する。これにて、アンテナコイル５に流れる電流が前記シリアル信号に応じて変化する。リセット回路２５は、定電圧回路１２から出力された電圧が所定電圧以上になると、制御回路１６等にリセット信号を出力する。制御回路１６等は、このリセット信号を受けると作動を開始する。

リードライタ装置７は、ＩＣカード１との通信用のアンテナコイル４１と、アンテナコイル４１と相俟って共振回路を形成するキャパシタ４２と、該共振回路へキャパシタ４３を介してキャリア周波数の電流を供給する制御回路４５と、共振回路のアンテナコイル４１の電圧の変化を測定し、測定結果を制御回路４５に出力する受信回路４６等を備えている。リードライタ装置７の制御回路４５は、ＩＣカード１と通信可能になっていると判断したときには、データで変調したキャリアを共振回路へ出力する。

リードライタ装置７からのキャリアを受信することでＩＣカード１のアンテナコイル５に電流が流れると、アンテナコイル５に磁界が生じ、この磁界が、リードライタ装置７のアンテナコイル４１に受信され、前記キャリア周波数の電流でアンテナコイル４１に生じている電圧（順方向電圧）と逆向きとなる電圧（逆方向電圧）を生じさせる。この逆方向電圧によってアンテナコイル４１の両端間の電圧が低下する。そして、リードライタ装置７の制御回路４５は、受信回路４６によって前記アンテナコイル４１の電圧が所定値以下になったことが検知されると、ＩＣカード１と通信可能になっていると判断する。

また、リードライタ装置７の制御回路４５は、アンテナコイル４１の両端間の電圧の変化からＩＣカード１から送られて来たデータを抽出する。つまり、前述のようにＩＣカード１のアンテナコイル５に流れる電流がシリアル信号（データ）に応じて変化したときには、アンテナコイル５で生じる磁界も変化する。この磁界変化に応じてリードライタ装置７のアンテナコイル４１の両端間の電圧が変化するため、この電圧変化からＩＣカード１から送られて来たデータを抽出できる。リードライタ装置７の制御回路４５は、前記抽出したＩＣカード１からのデータに応じた処理を行なう。

次に、ＩＣカード１のＩＣモジュール６の動作を図３ないし図５のフローチャートを用いて説明する。ＩＣカード１のアンテナコイル５がリードライタ装置７からのキャリアを受信すると、アンテナコイル５の両端間に交流電圧が生じ、この交流電圧が全波整流回路１１および定電圧回路１２で直流電圧に変換される。この直流電圧が所定電圧以上になると、制御回路１６等が、リセット回路２５からのリセット信号を受けて動作を開始し、図３のフローチャートの処理が開始される。

まず、キャパシタ設定回路１９は、表１からスイッチング素子２６〜２９の切替指示信号のパターン０を選択し、選択したパターン０に応じた切替指示信号をキャパシタ切替回路２０へ出力する（Ｓ１）。パターン０では、スイッチング素子２６〜２９が全てオフに操作される。この場合、アンテナコイル５にはキャパシタ３０のみが並列接続され、アンテナコイル５とキャパシタ３０とで共振回路が形成される。なお、表１では、スイッチング素子２６〜２９のオン操作によってアンテナコイル５に接続されたキャパシタＣ１〜Ｃ４をＯＮと表示し、アンテナコイル５に接続されていないキャパシタＣ１〜Ｃ４をＯＦＦと表示する。

この共振回路でアンテナコイル５の両端間に交流電圧が生じ、この交流電圧を全波整流および平滑化した直流電圧Ｖ０が、キャパシタ設定回路１９で測定される。この直流電圧Ｖ０の値はキャパシタ設定回路１９に記録される。また、Ｓ１では変数ｎに「０」が入力される。なお、変数ｎは「０」から「１６」までの値をとることが可能になっている。

次いで、Ｓ２で変数ｎがインクリメントされたのち（ｎ＝ｎ＋１）、該変数ｎが「１６」か否かを判断する（Ｓ３）。ここではＳ２でｎ＝１となっているので、Ｓ３ではＹＥＳとなってＳ４に移行し、Ｓ２で設定された変数ｎに応じたパターン１の切替指示信号をキャパシタ切替回路２０へ出力する。つまり、パターン１では、スイッチング素子２６のみがオンとなる。この場合、キャパシタＣ１がアンテナコイル５に並列接続され、アンテナコイル５とキャパシタ３０とキャパシタＣ１とで共振回路が形成される。この共振回路でアンテナコイル５の両端間に生じた交流電圧を全波整流および平滑化した直流電圧Ｖｎ（ｎ＝１）が、キャパシタ設定回路１９で測定される。この直流電圧Ｖｎの値は、キャパシタ設定回路１９に記録される。

続いて、キャパシタ設定回路１９は、Ｓ４で測定された直流電圧Ｖｎと、Ｓ２でインクリメントされる前に測定された直流電圧Ｖｎ−１とを比較する（Ｓ５）。ここでは、直流電圧Ｖ０（ｎ−１＝０）と直流電圧Ｖ１（ｎ＝１）とが比較される。直流電圧Ｖｎ−１が直流電圧Ｖｎ以下の場合には（Ｓ５でＮＯ）、Ｓ２に戻って変数ｎがインクリメントされる。

そして、直流電圧Ｖｎ−１が直流電圧Ｖｎよりも大きくなるまでＳ２〜Ｓ５の処理が繰り返され、直流電圧Ｖｎ−１が直流電圧Ｖｎよりも大きくなると（Ｓ５でＹＥＳ）、キャパシタ設定回路１９は、該直流電圧Ｖｎ−１が測定されたときのパターンｎ−１を選択し、パターンｎ−１の切替指示信号をキャパシタ切替回路２０へ出力する（Ｓ６）。これにて、パターンｎ−１に応じたスイッチング素子２６〜２９がオン操作される。

一方、変数ｎが「１６」になるまで直流電圧Ｖｎ−１が直流電圧Ｖｎよりも大きくならない場合には、Ｓ３でＮＯとなってパターン１５が選択され、キャパシタ設定回路１９は、該パターン１５の切替指示信号をキャパシタ切替回路２０へ出力する（Ｓ６）。これにて、パターン１５に応じてスイッチング素子２７〜２９がオン操作される。つまり、キャパシタＣ２〜Ｃ４がアンテナコイル５およびキャパシタ３０に並列接続される。図３のフローチャートの処理を行なうことで、全波整流回路１１から出力された直流電圧Ｖｎが最大となるパターンｎが選択される。

また、抵抗値設定回路２２および制御回路１６は、前記図３のフローチャートの処理に並行して図４のフローチャートの処理を行なう。つまり、抵抗値設定回路２２は、動作が開始すると、全波整流回路１１から出力された直流電圧Ｖｐを測定する（Ｓ１１）。次いで、図３のフローチャートの処理によって前記直流電圧Ｖｎが最大となるパターンｎが選択されるまでＳ１１およびＳ１２の処理を繰り返し（Ｓ１２でＮＯ）、前記パターンｎの選択が完了すると（Ｓ１２でＹＥＳ）、前記抵抗値設定回路２２で測定された直流電圧Ｖｐに応じた負荷抵抗Ｒ１〜Ｒ４が一個又は複数個選択される（Ｓ１３）。

例えば、抵抗値設定回路２２は、前記測定された直流電圧Ｖｐが高いほど、抵抗値の低い負荷抵抗Ｒ１〜Ｒ４を選択し、又は抵抗値が最も低い負荷抵抗Ｒ１よりもさらに抵抗値が低くなるように複数個の負荷抵抗Ｒ１〜Ｒ４で構成される合成抵抗を選択する。抵抗値設定回路２２は、合成抵抗を選択する場合には、負荷抵抗回路２３の複数個のスイッチング素子３６〜３９が同時にオン操作されるように抵抗切替回路２４に切替指示信号を出力する。抵抗切替回路２４は、切替指示信号に応じてスイッチング素子３６〜３９をオン操作する。なお、抵抗値設定回路２２は、前記測定された直流電圧Ｖｐに応じた負荷抵抗Ｒ１〜Ｒ４の選択パターンのマップを記録している。

この際、制御回路１６は、検波回路１３および復調回路１５によって抽出されたリードライタ装置７からのデータに基づいて、データ不揮発性メモリ１７に記録されているデータを読み出してデータ変換回路２１へ出力する（Ｓ１４）。すると、データ変換回路２１は、前記データをシリアル信号に変換して抵抗切替回路２４に出力する。

抵抗切替回路２４では、Ｓ１３でオン操作されたスイッチング素子３６〜３９にデータ変換回路２１からのシリアル信号を送って、該シリアル信号でスイッチング素子３６〜３９を駆動する。これにて、アンテナコイル５に流れる電流が前記シリアル信号に応じて変化し、これに伴なってリードライタ装置７のアンテナコイル４１の両端間の電圧が変化する。リードライタ装置７では、この電圧変化からＩＣカード１から送られて来たデータを抽出する。なお、データ変換回路２１は、前記データを分割した状態でシリアル信号に変換しており、各シリアル信号は所定時間の間隔をあけて送信される。

次いで、抵抗値設定回路２２は、シリアル信号を抵抗切替回路２４に出力していないときの全波整流回路１１の出力電圧（直流電圧）Ｖｐ１と、シリアル信号を抵抗切替回路２４に出力しているときの全波整流回路１１の出力電圧（直流電圧）Ｖｐ２とを測定し、それら直流電圧Ｖｐ１と直流電圧Ｖｐ２とを比較する（Ｓ１５）。そして、直流電圧Ｖｐ１と直流電圧Ｖｐ２との電圧差Ｖｓが予め設定された許容電圧範囲内である場合には（Ｓ１６でＹＥＳ）、全てのシリアル信号の送信が終了するまで（Ｓ１７でＮＯ）、Ｓ１５に戻ってＳ１５〜Ｓ１７の処理を繰り返し、全てのシリアル信号の送信が終了すると（Ｓ１７でＹＥＳ）、本フローチャートの処理を終了する。

一方、Ｓ１６で直流電圧Ｖｐ１と直流電圧Ｖｐ２との電圧差Ｖｓが前記許容電圧範囲外となる場合には（Ｓ１６でＮＯ）、抵抗値設定回路２２は、Ｓ１１に戻って全波整流回路１１の出力電圧（直流電圧）Ｖｐを測定し、後述する図５のフローチャートの処理によって全波整流回路１１の出力電圧（直流電圧）Ｖｎが最大となるパターンｎが選択され、且つ、直流電圧Ｖｐ１と直流電圧Ｖｐ２との電圧差Ｖｓが許容電圧範囲内になるまで（Ｓ１６でＹＥＳ）、Ｓ１１〜Ｓ１７の処理を繰り返す。つまり、前記電圧差Ｖｓが許容電圧範囲内になるまで、負荷抵抗回路２３の抵抗値が切り替えられる。

図５のフローチャートでは、まず、キャパシタ設定回路１９は、現在のパターンｎでの全波整流回路１１の出力電圧（直流電圧）Ｖｎを測定する（Ｓ２１）。この直流電圧Ｖｎの値はキャパシタ設定回路１９に記録される。次いで、現在の変数ｎが「０」でなければ（Ｓ２２でＹＥＳ）、Ｓ２３で現在の変数ｎをデクリメントした変数ｎ−１のパターンｎ−１の切替指示信号をキャパシタ切替回路２０へ出力する。これにて、該パターンｎ−１に応じたスイッチング素子２６〜２９がオン操作される。キャパシタ設定回路１９は、パターンｎ−１での全波整流回路１１の出力電圧（直流電圧）Ｖｎ−１を測定する。この直流電圧Ｖｎ−１の値はキャパシタ設定回路１９に記録される。

続いて、Ｓ２１で測定された直流電圧Ｖｎと、Ｓ２３で測定された直流電圧Ｖｎ−１とが比較され（Ｓ２４）、直流電圧Ｖｎ−１が直流電圧Ｖｎよりも大きい場合には（Ｓ２４でＹＥＳ）、変数ｎがデクリメントされる（Ｓ２５）。そして、デクリメント後の変数ｎが「０」でなければ（Ｓ２６でＹＥＳ）、Ｓ２７でデクリメント後の変数ｎを更にデクリメントした変数ｎ−１のパターンｎ−１の切替指示信号をキャパシタ切替回路２０へ出力する。これにて、該パターンｎ−１に応じたスイッチング素子２６〜２９がオン操作される。キャパシタ設定回路１９は、パターンｎ−１での全波整流回路１１の出力電圧（直流電圧）Ｖｎ−１を測定する。この直流電圧Ｖｎ−１の値はキャパシタ設定回路１９に記録される。

次いで、Ｓ２３で測定された直流電圧をＶｎとし、該直流電圧ＶｎとＳ２７で測定された直流電圧Ｖｎ−１とが比較され（Ｓ２８）、直流電圧Ｖｎ−１が直流電圧Ｖｎよりも小さい場合には（Ｓ２８でＹＥＳ）、キャパシタ設定回路１９は、このときの直流電圧Ｖｎが最大であると判断して、当該パターンｎが選択される（Ｓ２９）。一方、Ｓ２８で直流電圧Ｖｎ−１が直流電圧Ｖｎ以上の場合には（Ｓ２８でＮＯ）、Ｓ２５に戻ってＳ２５〜Ｓ２８の処理が繰り返される。Ｓ２５〜Ｓ２８の処理の繰り返しによって、Ｓ２５でのデクリメント後の変数ｎが「０」になると（Ｓ２６でＮＯ）、パターン０での全波整流回路１１の出力電圧（直流電圧）Ｖ０が最大であると判断して、当該パターン０が選択される（Ｓ２９）。

Ｓ２２での処理のときの変数ｎが「０」の場合には（Ｓ２２でＮＯ）、Ｓ３０に移行して、変数ｎが「１５」か否かが判断される。このとき、変数ｎは「０」であるために（Ｓ３０でＹＥＳ）、Ｓ３１で変数ｎをインクリメントした変数ｎ＋１のパターンｎ＋１の切替指示信号をキャパシタ切替回路２０へ出力する。これにて、該パターンｎ＋１に応じたスイッチング素子２６〜２９がオン操作される。キャパシタ設定回路１９は、パターンｎ＋１での全波整流回路１１の出力電圧（直流電圧）Ｖｎ＋１を測定する。この直流電圧Ｖｎ＋１の値はキャパシタ設定回路１９に記録される。

次いで、Ｓ２１で測定された直流電圧Ｖｎと、Ｓ３１で測定された直流電圧Ｖｎ＋１とが比較される（Ｓ３２）。直流電圧Ｖｎが直流電圧Ｖｎ＋１以下の場合には（Ｓ３２でＮＯ）、変数ｎがインクリメントされたのち（Ｓ３３）、Ｓ３０以降の処理が繰り返される。Ｓ３０〜Ｓ３３の処理の繰り返しによって、Ｓ３３でのインクリメント後の変数ｎが「１５」になると（Ｓ３０でＮＯ）、パターン１５での全波整流回路１１の出力電圧（直流電圧）Ｖ１５が最大であると判断して、当該パターン１５が選択される（Ｓ２９）。Ｓ３２で直流電圧Ｖｎが直流電圧Ｖｎ＋１よりも大きくなると（Ｓ３２でＹＥＳ）、キャパシタ設定回路１９は、このときの直流電圧Ｖｎが最大であると判断して、当該パターンｎが選択される（Ｓ２９）。

Ｓ２４で直流電圧Ｖｎ−１が直流電圧Ｖｎ以下の場合には（Ｓ２４でＮＯ）、Ｓ３０に移行して、Ｓ３０〜Ｓ３３の処理を繰り返す。

このように、アンテナコイル５の電圧を測定し、測定結果に応じて負荷抵抗回路２３の抵抗値を切り替えて、アンテナコイル５に流れる電流値を大小に変化させるので、キャリアの送信に伴なってリードライタ装置７のアンテナコイル４１に生じる順方向電圧に対し、ＩＣカード１のアンテナコイル５に流れる電流に由来する磁界でリードライタ装置７のアンテナコイル４１に生じる逆方向電圧を適正値に保つことができる。これにて、リードライタ装置７によって、ＩＣカード１から送られるデータを適正、且つ、確実に抽出させることが可能になる。

（第２実施形態） 図６に、本発明に係る非接触式のＩＣカードの第２実施形態を示す。第２実施形態では、負荷抵抗回路２３のスイッチング素子３６〜３９のグランド側（図６では下側）が互いに接続され、該スイッチング素子３６〜３９とグランドとの間にスイッチング素子５１が配置される。そして、スイッチング素子５１には、データ変換回路２１からのシリアル信号が送られ、このシリアル信号でスイッチング素子５１が駆動される。これにて、アンテナコイル５に流れる電流が前記シリアル信号に応じて変化する。その他の点は、第１実施形態と同じであるので、同一部材には同一符号を付して、その説明を省略する。

第２実施形態では、いずれのスイッチング素子３６〜３９がオン操作されているかに関わらずに、アンテナコイル５に流れる電流をシリアル信号に応じて変化させることができ、この分だけＩＣモジュール６に組み込まれるプログラムを簡単にできる。第２実施形態でも、リードライタ装置７のアンテナコイル４１に生じる逆方向電圧を適正値に保つことができ、リードライタ装置７によってＩＣカード１から送られるデータを適正、且つ、確実に抽出させることができる。

（第３実施形態） 図７に、本発明に係る非接触式のＩＣカードの第３実施形態を示す。第３実施形態では、負荷抵抗回路２３が、各負荷抵抗Ｒ１〜Ｒ４と各スイッチング素子３６〜３９とで構成された並列回路が直列接続されている。これにて、アンテナコイル５には、各スイッチング素子３６〜３９がオフになっている負荷抵抗Ｒ１〜Ｒ４が接続される。その他の点は、第１実施形態と同じであるので、同一部材には同一符号を付して、その説明を省略する。

第３実施形態でも、負荷抵抗回路２３の抵抗値を切り替えて、リードライタ装置７のアンテナコイル４１に生じる逆方向電圧を適正値に保つことができ、リードライタ装置７によってＩＣカード１から送られるデータを適正、且つ、確実に抽出させることができる。第１実施形態では、オン操作されたスイッチング素子３６〜３９が多くなるほど、負荷抵抗回路２３の抵抗値が小さくなるが、第３実施形態では、オフ操作されたスイッチング素子３６〜３９が多くなるほど、負荷抵抗回路２３の抵抗値が大きくなる。

（第４実施形態） 図８に、本発明に係る非接触式のＩＣカードの第４実施形態のフローチャートを示す。第４実施形態では、キャパシタ回路１０は、容量が固定された一個のキャパシタからなる。図８のフローチャートでは、抵抗値設定回路２２の動作が開始すると、抵抗値設定回路２２は、全波整流回路１１の出力電圧（直流電圧）Ｖｐを測定し（Ｓ４１）、該直流電圧Ｖｐに応じた負荷抵抗Ｒ１〜Ｒ４を一個又は複数個選択して（Ｓ４２）、抵抗切替回路２４に切替指示信号を出力する。抵抗切替回路２４は、切替指示信号に応じてスイッチング素子３６〜３９をオン操作する。

制御回路１６は、検波回路１３および復調回路１５によって抽出されたリードライタ装置７からのデータに基づいて、データ不揮発性メモリ１７に記録されているデータを読み出してデータ変換回路２１へ出力し（Ｓ４３）、データ変換回路２１は、前記データをシリアル信号に変換して抵抗切替回路２４に出力する。抵抗切替回路２４では、シリアル信号でスイッチング素子３６〜３９を駆動する。これにて、アンテナコイル５に流れる電流が前記シリアル信号に応じて変化し、これに伴なってリードライタ装置７のアンテナコイル４１の両端間の電圧が変化する。リードライタ装置７では、この電圧変化からＩＣカード１から送られて来たデータを抽出する。

次いで、抵抗値設定回路２２は、シリアル信号を抵抗切替回路２４に出力していないときの全波整流回路１１の出力電圧（直流電圧）Ｖｐ１と、シリアル信号を抵抗切替回路２４に出力しているときの全波整流回路１１の出力電圧（直流電圧）Ｖｐ２とを測定し、それら直流電圧Ｖｐ１と直流電圧Ｖｐ２とを比較する（Ｓ４４）。そして、直流電圧Ｖｐ１と直流電圧Ｖｐ２との電圧差Ｖｓが予め設定された許容電圧範囲内である場合には（Ｓ４５でＹＥＳ）、全てのシリアル信号の送信が終了するまで（Ｓ４６でＮＯ）、Ｓ４１に戻ってＳ４１〜Ｓ４６の処理を繰り返し、全てのシリアル信号の送信が終了すると（Ｓ４６でＹＥＳ）、本フローチャートの処理を終了する。

一方、Ｓ４５で直流電圧Ｖｐ１と直流電圧Ｖｐ２との電圧差が許容電圧範囲内とならない場合には（Ｓ４５でＮＯ）、抵抗値設定回路２２は、Ｓ４１に戻ってＳ４１以降の処理を繰り返す。その他の点は、第１実施形態と同じであるので、その説明を省略する。

第４実施形態でも、リードライタ装置７のアンテナコイル４１に生じる逆方向電圧を適正値に保つことができ、リードライタ装置７によってＩＣカード１から送られるデータを適正、且つ、確実に抽出させることができる。

なお、各実施形態において、キャパシタ回路１０のキャパシタ３０を省略してもよい。この場合、スイッチング素子２６〜２９を全てオフ操作したときには、アンテナコイル５と浮遊容量（寄生容量）とで共振回路が形成される。キャパシタ回路１０には、キャパシタＣ１〜Ｃ４とスイッチング素子２６〜２９とをそれぞれ２〜３個ずつ配置してもよく、４個以上配置してもよい。負荷抵抗回路２３には、負荷抵抗Ｒ１〜Ｒ４とスイッチング素子３６〜３９とをそれぞれ２〜３個ずつ配置してもよく、４個以上配置してもよい。

前記説明では、キャパシタ設定回路１９と抵抗値設定回路２２とは、全波整流回路１１で全波整流された直流電圧を測定しているが、これらの回路１９・２２は、キャパシタ回路１０から出力された交流電圧を、例えば半波整流してその直流電圧を測定するものであってもよい。第１実施形態では、キャパシタ回路１０は、スイッチング素子２６〜２９が全てオフで容量が最小になり、その状態からスイッチング素子２６〜２９をオン操作することで容量が大きくなるが、スイッチング素子２６〜２９が全てオフで容量が最大になり、スイッチング素子２６〜２９をオン操作することで容量が小さくなるように構成してもよい。また、キャパシタ回路１０は、スイッチング素子２６〜２９のオン操作に応じて容量を大小いずれにも切替可能にしてもよい。

本発明に係るＩＣカードの第１実施形態のブロック構成図である。 ＩＣカードの内部構造を示す平面図である。 第１実施形態のＩＣカードの動作を示すフローチャートである。 第１実施形態のＩＣカードの動作を示すフローチャートである。 第１実施形態のＩＣカードの動作を示すフローチャートである。 本発明に係るＩＣカードの第２実施形態のブロック構成図である。 本発明に係るＩＣカードの第３実施形態のブロック構成図である。 第４実施形態のＩＣカードの動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ ＩＣカード
５ アンテナコイル
６ ＩＣモジュール
７ リードライタ装置
１０ キャパシタ回路
１９ キャパシタ設定回路
２０ キャパシタ切替回路
２１ データ変換回路
２２ 抵抗値設定回路
２３ 負荷抵抗回路
２４ 抵抗切替回路
Ｃ１〜Ｃ４ キャパシタ

Claims (5)

1. 外部装置（７）との通信用のアンテナコイル（５）と、該アンテナコイル（５）に並列接続されるキャパシタを含むキャパシタ回路（１０）とからなる共振回路を有し、外部装置（７）との間で非接触にデータ通信を行なう非接触式のＩＣカードであって、
   前記共振回路に接続されて、抵抗値が変更可能に構成された負荷抵抗回路（２３）と、外部装置（７）へ送信するデータに応じてアンテナコイル（５）に流れる電流を変化させるデータ変換手段（２１）と、キャパシタ回路（１０）から出力された交流電圧を全波整流するとともに平滑化して出力する全波整流回路（１１）と、この全波整流回路（１１）から出力された整流後のアンテナコイル（５）の電圧を測定し、測定結果に基づいてアンテナコイル（５）の電圧に応じた電流がアンテナコイル（５）に流れるように前記負荷抵抗回路（２３）の抵抗値の切替指示信号を出力する抵抗値設定手段（２２）と、該抵抗値設定手段（２２）からの切替指示信号に基づいて負荷抵抗回路（２３）の抵抗値を切り替える抵抗切替手段（２４）とを備えており、
   キャパシタ回路（１０）は、アンテナコイル（５）に並列接続可能な複数個のキャパシタ（Ｃ１〜Ｃ４）を含んでおり、
   全波整流回路（１１）から出力された整流後のアンテナコイル（５）の電圧を測定し、測定結果に基づいてアンテナコイル（５）の電圧が最大になるようにキャパシタ回路（１０）のキャパシタ（Ｃ１〜Ｃ４）の切替指示信号を出力するキャパシタ設定手段（１９）と、キャパシタ設定手段（１９）からの切替指示信号に基づいてアンテナコイル（５）に接続されるキャパシタ回路（１０）のキャパシタ（Ｃ１〜Ｃ４）を切り替えるキャパシタ切替手段（２０）とを備えることを特徴とする非接触式のＩＣカード。
2. 抵抗値設定手段（２２）は、キャパシタ設定手段（１９）によってキャパシタ回路（１０）のキャパシタ（Ｃ１〜Ｃ４）が切り替えられたのちに、アンテナコイル（５）の電圧を測定する請求項１に記載の非接触式のＩＣカード。
3. 抵抗値設定手段（２２）は、アンテナコイル（５）の電流を前記データに応じて変化させていないときのアンテナコイル（５）の電圧と、アンテナコイル（５）の電流を前記データに応じて変化させているときのアンテナコイル（５）の電圧とを測定し、これらの電圧差が予め設定された許容電圧範囲外となる場合には、該許容電圧範囲内になるように抵抗値の切替指示信号を抵抗切替手段（２４）に出力して、負荷抵抗回路（２３）の抵抗値を切り替えさせる請求項１又は２に記載の非接触式のＩＣカード。
4. キャパシタ設定手段（１９）は、アンテナコイル（５）の電圧を整流して平滑化された直流電圧を測定する請求項１ないし３のいずれかに記載の非接触式のＩＣカード。
5. 抵抗値設定手段（２２）は、アンテナコイル（５）の電圧を整流して平滑化された直流電圧を測定する請求項１ないし４のいずれかに記載の非接触式のＩＣカード。

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