JP2005222097A - 携帯機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 接触と非接触のデュアルインターフェースＵＩＭを装着でき、交通機関用パスや決済処理に使用できる携帯機器において、意図しない非接触通信機能の動作を防止し、意図した通信のみを可能とした形態を提供する。
【解決手段】 本発明の携帯機器１は、ＩＳＯ７８１６−２、ＩＳＯ７８１６−３で規定する接触、ＩＳＯ１４４４３で規定する非接触インターフェースを備えるＵＩＭ２を着脱可能に装着し、非接触通信用のアンテナ１１を備える携帯機器であって、
アンテナ部分とＵＩＭ２間を接続する回路に、機械的操作スイッチまたはスイッチ回路５等の非接触通信禁止手段を設けることによって、意図しない場面での非接触通信機能の動作を防止し、意図した場面でのみ非接触通信を可能としたことを特徴とする。
非接触通信禁止手段には、機械的操作スイッチのほか、各種リレーやバリキャップダイオード等を使用できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、非接触通信機能または接触、非接触通信両機能を有するＵＩＭを着脱可能に装着し、外部機器と非接触通信を行う携帯機器であるが、特に、外部機器との意図しない通信を防止した携帯機器に関する。
このような携帯機器は、第１に施設、交通機関等の非接触ゲート管理や非接触ショッピング等の決済取引に使用でき、第２に、液晶ディスプレイを備えれば、各種情報を表示させることができ、またさらに、ＵＳＢコネクタまたはＵＳＢ受けソケットを備えれば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等のアクセス権限認証用途にも使用できるものである。

近年、ＩＳＯ７８１６−２、ＩＳＯ７８１６−３で規定される接触と、ＩＳＯ１４４４３で規定する非接触インターフェースを備えるＩＣカードが実用されている。
また一方、ＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス）接触とのデュアルインターフェースのＩＣカードが開発されている（特許文献１）。ＵＳＢインターフェースを持つＩＣカードは、パソコンなどのＵＳＢ対応機器との接続を容易にし、社員証カードなどでネットワークアクセス用ＩＤカードとして注目されはじめている。

他方、携帯電話には小型のＳＩＭやＵＩＭ、ＵＳＩＭカードと呼ばれるセキュリティＩＤモジュールが組み込まれてきていて、日本でも最新の携帯電話機には組み込まれて既に実用化されている。
ＵＩＭ（Ｕｓｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ）は、携帯電話会社が発行する契約者情報を記録した小型のＩＣカードであって、携帯電話機に組み込んで利用者の識別に使用する。ＵＩＭは、例えば、アメリカのｃｄｍａ２０００携帯電話機に差し込んで国際ローミングサービスを受けるといった使用方法が考えられている。

本願出願人は、先に、接触、非接触のデュアルインターフェースを備えるＩＣチップを使用したＳＩＭを着脱可能に装着するＳＩＭホルダーについて、特許文献２、特許文献３において提案している。
また、特許文献４、特許文献５においては、液晶ティスプレイ付きＳＩＭリーダライタについて提案している。
本願にかかる携帯機器も、機能自体は、特許文献２〜特許文献５のＳＩＭリーダライタと同様のものである。

なお、本明細書においては、ＳＩＭよりも使用されることが多くなってきているＵＩＭの用語を以降の説明において用いるが、ＵＩＭはＳＩＭと同等の機能のものである。
従って、本明細書において、ＵＩＭとは、ＳＩＭやＵＳＩＭ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ＳＩＭ）を含む小型ＩＣカードを総称して表現するものとする。

特許文献６には、アンテナと非接触インターフェイスとの導通をオン・オフするスイッチを有した非接触インターフェイスと接触式インターフェイスの複合ＩＣカードについて開示しているが、これは、例えば接触式インターフェイスでＩＣカードを起動している間は非接触式インターフェイスの動作を無効化する、というように、非接触／接触のインターフェイス間での誤動作を防止するための機構であり、本願発明の、接触インターフェイスでの使用有無に拘わらず、非接触インターフェイスでは使用する意図の無い場面での動作を防止し、使用する意図のある場合にのみ動作可能な状態とするスイッチとは目的を異にするものである。

特表２００２−５２５７２０号公報 特願２００２−２４４６１３号 特願２００２−２８４８２５号 特願２００３−０４６６５６号 特願２００３−０４６６５７号 特開平１１−２７２８２２号公報

通常、非接触ＩＣカードは外部システムからの電波によりその機能が活性化され、カード側では制御できない。そのため、利用者である本人が意図しない場面でカードが動作し、誤った操作をしてしまうことが生じキャンセル等の対処が必要になる煩わしさがある。上述した先行技術もこの問題については解決されていない。
近年、ＩＤ社員証（入場証）、決済（電子マネー）、交通（定期券、乗車券）などの用途での非接触ＩＣカードの普及が進んでおり、これらの非接触ＩＣカードを一人で複数枚所持することも多くなってきている。そのため、上記のような意図しない場面での動作が増え、所持者にとって負担となるという問題がある。

上記課題を解決するための本発明の要旨は、ＩＳＯ７８１６−２、ＩＳＯ７８１６−３で規定する接触、ＩＳＯ１４４４３で規定する非接触インターフェースを備えるＵＩＭを着脱可能に装着し、非接触通信用のアンテナを備える携帯機器であって、アンテナ部分とＵＩＭ間を接続する回路に、非接触通信禁止手段を設けることによって、意図しない場面での非接触通信機能の動作を防止し、意図した場面でのみ非接触通信を可能としたことを特徴とする携帯機器、にある。

上記において、非接触通信禁止手段には、アンテナ部分とＵＩＭ間の回路を切断する機械的操作スイッチ、アンテナ部分とＵＩＭ間の回路を切断するリレー、フォトリレー、ソリッドステートリレー、バリキャップダイオードによりアンテナの共振周波数を変えるもの、デジタルポテンションメータまたは可変抵抗器によりアンテナのＱ値を変えるもの、等を採用することができる。
また、機械的操作スイッチの場合は、プッシュ・スイッチを用い、スイッチが押されている状態で非接触通信を可能とし、スライド・スイッチを用い、スイッチ操作ごとに非接触通信のオン・オフ状態が切り替わる、ようにすることができる。
またさらに、携帯機器は、液晶ディスプレイ、指紋センサ、さらに、ＩＳＯ７８１６インターフェースをＵＳＢインターフェースに変換可能なＩＣチップと、ＵＳＢコネクタまたはＵＳＢ受けソケットを備える、ようにしてもよい。

本発明の携帯機器は、アンテナ部分とＵＩＭ間を接続する回路に通信禁止手段を設けているので、ＵＩＭの非接触通信機能が動作する場面になっても、利用者が通信禁止手段を解除して意図的に操作しないかぎり動作することがない。すなわち、意図しない取引や決済処理を不用意にすることがないので、当該処理を取り消す処置をする煩わしさが生じることがない。
非接触通信禁止手段のオン・オフは簡単なスイッチ操作で可能となるので誰でも容易に使用できる。

本発明の携帯機器について図面を参照して説明する。本発明の携帯機器は非接触通信禁止手段の態様により４種の実施形態に分かれる。
図１は、本発明の携帯機器の第１実施例を示す図、図２は、同第２実施例を示す図、図３は、同第３実施例を示す図、図４は、同第４実施例を示す図、図５は、携帯機器の全体構成を示す図、図６は、第１実施例の携帯機器ブロック図、図７は、第２、第３、第４実施例の携帯機器ブロック図、である。

本発明の携帯機器１の第１実施例では、図１のように、アンテナコイル１１とＵＩＭ２の接触端子板２ｔのＣ８端子（Ｃ４端子側でもよい。）との間にスイッチ回路５があって、当該スイッチ回路５がアンテナスイッチボタン４５（図６参照。）によってオン・オフされる。この場合は、機械的操作スイッチによりオン・オフされるが、純機械的なものだけにかぎらず電磁スイッチ等であってもよい。
接触端子板２ｔは、接触型ＩＣカードやＵＩＭ２の端子板であって、周知のように８個の端子面を有している。Ｃ１（Ｖｃｃ）、Ｃ２（ＲＳＴ）、Ｃ３（ＣＬＫ）、Ｃ５（ＧＮＤ）、Ｃ６（Ｖｐｐ）、Ｃ７（Ｉ／Ｏ）である。当該各端子面に、端子板裏面に実装したＩＣチップの各パッドを、スルーホール等を介して接続するようにしている。
Ｃ４とＣ８端子は、ＲＦＵ（Ｒｅｖｉｓｅｄ ｆｏｒ Ｆｕｔｕｒｅ Ｕｓｅ）端子であって接触型では現在、使用されていない。そこで、このＣ４、Ｃ８端子にＩＣチップの非接触通信機能部を接続することが行われている。携帯機器が備えるアンテナコイル１１も当該端子にコンタクトピンにより接続するようにされている。

第１実施例において、機械的操作スイッチを使用する場合には、スライド・スイッチやプッシュ・スイッチ等を使用できる。具体的には例えば、アルプス電気株式会社製の「ＳＳＡＤシリーズ」などのスライド・スイッチや「ＳＰＰＪ６シリーズ」などのプッシュ・スイッチ等の指先で簡単に操作できるスイッチである。この実施例のスライド・スイッチでは、使用状態と不使用状態をスイッチによって切り換えて操作する。プッシュ・スイッチではスイッチが押されている状態でないと非接触通信が使用状態にはならない。

本発明の携帯機器１の第２実施例では、図２のように、アンテナコイル１１とＵＩＭ２の接触端子板２ｔのＣ８端子（Ｃ４端子側でもよい。）との間に、リレー６を設ける。
具体的には例えば、株式会社東芝製の「ＴＰＬ１７２」などの低オン抵抗のフォトリレーや一般的なリレー、ソリッドステートリレーなどが使用できる。
リレー（継電器）は、一般に電流、電圧、電力等があらかじめ設定された値を超えるか低下した場合に回路の開閉を行う装置をいう。フォトリレーは入力側発光素子、出力側受光素子＋ＭＯＳＦＥＴの３種類の素子から構成されている。入力側発光素子（ＬＥＤ）の光を出力側発光素子（フォトダイオード）が受けて電圧に変換するもので、この電圧がゲート電圧となって、ＭＯＳＦＥＴを駆動する。電気を光に変換して信号伝送するため、入・出力間を電気的に絶縁すること、無接点のため接点磨耗がないこと、の特徴がある。
ソリッドステートリレーは、半導体素子で構成した無接点リレーで高速制御性や高耐久性に特徴がある。

この実施例では、機械的動作によるものではなく、電気的に動作が行われるため、制御プログラムなどによって自動的に回路の開閉を行えるという効果がある。
図２では、リレー６が制御信号により動作することを示している。この場合、携帯機器１のアンテナスイッチボタン４５の操作は、リレー６の動作を、例えば、ＣＰＵを介してオン・オフする操作になる。

本発明の携帯機器１の第３実施例では、図３のように、アンテナコイル１１とＵＩＭ２の接触端子板２ｔのＣ４端子（Ｃ８端子側でもよい。）との間に印加する電圧に応じて容量の変化するバリキャップ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ＜可変容量＞）ダイオード７を設け、Ｃ８端子側を接地する。具体的には例えば、松下電器産業株式会社製の「ＭＡ２Ｓ３７４」などのバリキャップダイオードを使用できる。
この実施例では、制御電圧を変えることで、容量が変化し共振周波数がずれることにより、非接触通信の実行可否を制御できる。一方で、携帯機器の特性に合わせた共振周波数の微調整が部品の変更などを行わないで可能となるという新たな効果も発生する。
この場合、携帯機器１のアンテナスイッチボタン４５の操作は、例えば、ＣＰＵを介してバリキャップダイオード７に対する制御信号のオン・オフ操作になる。

本発明の携帯機器１の第４実施例では、図４のように、アンテナコイル１１とＵＩＭ２の接触端子板２ｔのＣ４端子との間に、デジタルポテンションメータや可変抵抗器８を設ける。具体的には例えば、ＭＡＸＩＭ社製の「ＭＡＸ５４９１」などのデジタルポテンションメータが使用できる。
この実施例では、制御信号によって、デジタルポテンションメータや可変抵抗器における抵抗値を変化させることによって、Ｑ値（共振回路の共振の鋭さを表す値）が変更され、非接触通信の実行可否を制御できる。
この場合、携帯機器１のアンテナスイッチボタン４５の操作は、例えば、ＣＰＵを介してデジタルポテンションメータに対する制御信号のオン・オフ操作になる。

これまでに示した、上記第２、第３、第４実施例では、スイッチ操作の信号をＣＰＵを介してリレー等の本発明の機能であるオン・オフ操作としているが、ＣＰＵを介さず、操作スイッチが直接当該回路に制御信号を送信して機能させることが可能であり、ＣＰＵをを介すか介さないかは絶対的な要件ではないことは容易に類推できることである。

次に、携帯機器の全体構成について説明することとする。
図５は、携帯機器１の全体構成の一例を示す図であって、液晶ディスプレイ４、指紋センサ１６、およびＵＳＢ受けソケット３０を備えるものである。図５（Ａ）は、外観斜視図、図５（Ｂ）は、携帯機器のＵＩＭ２装着部の横断面図である。
図５（Ａ）のように、携帯機器１は、右端部にある挿入口１５からＵＩＭ２を着脱可能に挿入できるようにされている。また、携帯機器１は本体表面に液晶ディスプレイ４を備えれば、ＵＩＭ２が保有する各種の情報表示が可能となる。
また、左側にＵＳＢ受けソケットを備えれば、ＵＳＢケーブルを接続してＰＣ等に接続可能になる。ＰＣ等との接続のためには凸状に突出したＵＳＢコネクタを用いてもよい。 またさらに、本体表面に指紋センサ１６を装備し、ＰＣ等に接続して使用する場合のアクセス権限認証ができるようにしてもよい。

携帯機器１の上部面にある、スイッチボタン４１，４２は、表示選択や動作決定のためのもの、ボタン４３は電源オン・オフのためのもの、スライドスイッチ４４は電源状態をロックするためのものである。携帯機器上蓋部分にあるボタンは、本発明に係わる非接触通信禁止手段を動作させるためのアンテナスイッチボタン４５である。
なお、各スライドスイッチ、スイッチボタン等は携帯機器の構成やデザインにより適宜配置すればよい。

図５（Ｂ）の断面図のように、携帯機器１の右側から挿入したＵＩＭ２は、携帯機器１内のＵＩＭ用端子板１２の下側で停止し固定されるようになっている。
通常、携帯機器１は、上蓋部１８と下側ケース部１９とから構成され、内部に、回路基板（不図示）や端子板１２、アンテナコイル１１、バッテリ（不図示）を有している。
アンテナコイル１１はＵＩＭ用端子板１２を介して、ＳＩＭの接触端子板２ｔのＣ４，Ｃ８端子に接続するようにされている。また、左端側にＵＳＢ受けソケット３０を有している。

ＵＩＭ用端子板１２は、ＵＩＭ２が備える接触端子板２ｔの８端子と、図示していないコンタクトピンを介して接続する構造を有している。ＵＩＭ用接触端子板１２は、予備端子となっているＣ４とＣ８端子が、携帯機器１のケーシング内の捲線アンテナコイル１１に接続している。このアンテナコイル１１とＣ４またはＣ８端子を接続する回路に非接触通信禁止手段を設けている。
アンテナコイル１１は、ＩＳＯ１４４４３ＴｙｐｅＡ，Ｂに準拠した非接触通信を行うためのものである。これにより、ＵＩＭ２自体がアンテナコイルを持たない場合でも、当該アンテナコイル１１を通じて、非接触通信ができる。

図６は、本発明の携帯機器のブロック図であるが、第１実施例の場合を示している。
本発明の携帯機器１は、図６のように、携帯機器１の全体を制御する制御用ＩＣチップ３を有している。制御用ＩＣチップ３は、ＣＰＵとメモリを有すると共に、ＩＳＯ７８１６ドライバ３１と液晶ディスプレイ駆動用の液晶ドライバ３２、あるいは指紋センサドライバ（不図示）を有している。ただし、液晶ディスプレイ４や指紋センサ１６は、前記のように任意的に備えるものであって、必須の構成ではない。
ＵＩＭ２の信号は、ＵＩＭ用端子板１２とリレー９を介して制御用ＩＣチップ３に接続する。ＵＩＭ２は、アプリケーションの例として、電子マネーと電子チケットを備えるように図示されているが、これらに限定されるものではない。

アンテナコイル１１はケーシングの上蓋部１８や下側ケース部１９の内周等に沿うように配線できるが、外部機器との非接触通信機能を高めるためには、液晶ディスプレイ４とは反対側面の下側ケース部１９内に設けるのが好ましい。このアンテナ線は、直径０．３ｍｍ程度の被覆銅線を用い、８回巻き（８ターン）程度にすることができる。
非接触通信禁止手段は、アンテナコイル１１と端子板１２のＣ４，Ｃ８端子間に設けられる。図６の第１実施例の場合は、スイッチ回路５をアンテナコイル１１とＣ８端子間に設けている。機械的操作スイッチの場合、スイッチ回路５とアンテナスイッチボタン４５は、通常一体のものである。

図７は、同様に本発明の携帯機器のブロック図であるが、第２、第３、第４実施例の場合を示している。これらの実施例の場合は、制御用ＩＣチップ３のＣＰＵから制御信号Ｓが、リレー、フォトリレー、ソリッドステートリレー６、バリキャップダイオード７、デジタルポテンションメータ、可変抵抗器８等に送信されるが、アンテナスイッチボタン４５は、当該制御信号Ｓをオン・オフすることになる。
アンテナスイッチボタン４５自体は、機械的なものにかぎらず、当該制御信号をオン・オフできるものであれば特に限定されない。アンテナスイッチボタン４５の押圧時等にのみ制御信号がオンまたはオフされるものであってもよく、アンテナスイッチボタン４５の押圧等により、オン・オフ状態が切り替わるものであってもよい。
アンテナコイル１１とＣ４またはＣ８端子間には、リレー、フォトリレー、ソリッドステートリレー６、バリキャップダイオード７、デジタルポテンションメータ、可変抵抗器８、等が設置される。
図６で述べた携帯機器１のその他の構成や下記する構成は、各実施例において共通のものである。

携帯機器１は、液晶ディスプレイ４や制御用ＩＣチップ３等の駆動電源としてバッテリ（２次電池）７を備えるようにできる。バッテリ７には、リチウムイオン電池やリチウムポリマー電池を好ましく使用できる。リチウム二次電池であれば、３．３〜３．５Ｖ程度の電圧を供給できることから、ＩＣチップを駆動する電力供給にあたって好ましい。

携帯機器が、ＵＳＢ受けソケット３０またはＵＳＢコネクタを有する場合には、ＰＣ等のＵＳＢポートに接続できる。受けソケットの場合はケーブルを接続することになる。
ＵＳＢケーブルは、２本のデータピン（Ｄ＋，Ｄ−）と電力ピンおよびアースピンを備えることが知られている。２本のデータピンは、ＵＳＢ７８１６変換ＩＣ１０に接続し、その信号は、ＵＳＢ／ＩＳＯ７８１６変換ＩＣ１０とリレー９を介して制御用ＩＣチップ３に伝達される。電力ピン２３からはバスパワーが供給される。
すなわち、ＵＳＢ受けソケット３０またはコネクタが、ＰＣ等に接続している場合は、駆動用電源をＰＣ等から供給されるようにすることができる。バスパワーによりバッテリ７を充電するようにしてもよい。

液晶ディスプレイ４には、大きさ２５ｍｍ×４０ｍｍ程度、厚み１．０ｍｍ×１．５ｍｍ程度のものを使用できる。４行×全角１０文字表示で消費電流は０．３ｍＡ程度となる。指紋センサ１６には、静電容量型指紋センサを好ましく使用できる。このものの平面型の場合は、指紋による凹凸を電気信号として検出するセンサとして、指紋による凹凸を電気信号に変換するセンサ回路を多数敷きつめ、指を接触させることにより指紋を読み取るものである。スウィープ型指紋センサは、数ｍｍ幅のセンサ面を指を擦過させることだけで、指紋の特徴を認識する。携帯機器を小型化するには、スウィープ型指紋センサが好ましい。

携帯機器１の函体は、ポリカーボネート樹脂等の射出成形による上蓋部１８と下側ケース部１９とからなっていることが多い。
液晶ディスプレイ４を備えた携帯機器１の全体サイズは、幅３０〜４０ｍｍ、長さ４０〜８０ｍｍ、厚み８〜２０ｍｍ程度に構成できる。

本発明の携帯機器の第１実施例を示す図である。 同第２実施例を示す図である。 同第３実施例を示す図である。 同第４実施例を示す図である。 携帯機器の全体構成の一例を示す図である。 携帯機器のブロック図であって、第１実施例を示す図である。 携帯機器のブロック図であって、第２、第３、第４実施例を示す図である。

符号の説明

１ 携帯機器
２ ＵＩＭ，ＳＩＭ
２ｔ 接触端子板
３ 制御用ＩＣチップ
４ 液晶ディスプレイ
５ スイッチ回路
６ リレー、フォトリレー、ソリッドステートリレー
７ バリキャップダイオード
８ デジタルポテンションメータ、可変抵抗器
９ リレー
１０ ＵＳＢ／ＩＳＯ７８１６変換ＩＣ
１１ アンテナ、アンテナコイル
１２ ＵＩＭ用接触端子板
１５ 挿入口
１６ 指紋センサ
１８ 上蓋部
１９ 下側ケース部
３０ ＵＳＢ受けソケット
４５ アンテナスイッチボタン

Claims (10)

1. ＩＳＯ７８１６−２、ＩＳＯ７８１６−３で規定する接触、ＩＳＯ１４４４３で規定する非接触インターフェースを備えるＵＩＭを着脱可能に装着し、非接触通信用のアンテナを備える携帯機器であって、
   アンテナ部分とＵＩＭ間を接続する回路に、非接触通信禁止手段を設けることによって、意図しない場面での非接触通信機能の動作を防止し、意図した場面でのみ非接触通信を可能としたことを特徴とする携帯機器。
2. 非接触通信禁止手段が、アンテナ部分とＵＩＭ間の回路を切断する機械的操作スイッチであることを特徴とする請求項１記載の携帯機器。
3. 非接触通信禁止手段が、アンテナ部分とＵＩＭ間の回路を切断するリレー、フォトリレー、ソリッドステートリレーのいずれかであることを特徴とする請求項１記載の携帯機器。
4. 非接触通信禁止手段が、バリキャップダイオードによりアンテナの共振周波数を変えるものであることを特徴とする請求項１記載の携帯機器。
5. 非接触通信禁止手段が、デジタルポテンションメータまたは可変抵抗器によりアンテナのＱ値を変えるものであることを特徴とする請求項１記載の携帯機器。
6. 機械的操作スイッチがプッシュ・スイッチであって、スイッチが押されている状態で非接触通信が可能となることを特徴とする請求項２記載の携帯機器。
7. 機械的操作スイッチがスライド・スイッチであって、スイッチ操作ごとに非接触通信のオン・オフ状態が切り替わることを特徴とする請求項２記載の携帯機器。
8. 液晶ディスプレイを備えることを特徴とする請求項１記載の携帯機器。
9. 指紋センサを備えることを特徴とする請求項１または請求項８記載の携帯機器。
10. ＩＳＯ７８１６インターフェースをＵＳＢインターフェースに変換可能なＩＣチップと、ＵＳＢコネクタまたはＵＳＢ受けソケットを備えることを特徴とする請求項１または請求項８記載の携帯機器。
    
    

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