JP4576935B2

JP4576935B2 - 非接触電子装置

Info

Publication number: JP4576935B2
Application number: JP2004255061A
Authority: JP
Inventors: 一希渡邊; 忠志大西; 宏吉木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2004-09-02
Filing date: 2004-09-02
Publication date: 2010-11-10
Anticipated expiration: 2024-09-02
Also published as: JP2006072678A

Description

本発明は、外部装置とアンテナを介して、情報の交換を行う非接触電子装置に係り、特に、複数の情報伝達手段を備えた非接触電子装置に好適な技術に関する。

カード内に半導体集積回路装置及びアンテナを搭載した、いわゆる非接触電子装置は、外部装置と半導体集積回路装置との間で情報の交換を行い、非接触電子装置が保持しているデータの送信、外部装置から送信されたデータの保持など様々な機能を実現する。

近年、上記非接触電子装置の高機能化への要求が高まりつつあり、様々な機能を実現するものが検討されている。
例えば、［特許文献１］に示すように、複数の情報伝達手段を搭載する情報記録媒体において、利用頻度計数手段で計数した利用頻度に応じて情報伝達手段を切り替えることができる情報伝達手段切り替え手段もその１つである。

特開２０００−１６３５３８号公報

ＩＳＯ／ＩＥＣ−１４４４３Ｔｙｐｅ−ＢＩＳＯ／ＩＥＣ−１８０９２２１２ｋｂｐｓａｎｄ４２４ｋｂｐｓ

［非特許文献１］に記載される情報伝達手段は、高周波の交流信号の振幅を部分的に情報信号によって変調する、所謂、振幅変調方式による情報伝達手段であり、情報信号は、ＮＲＺ−Ｌにより符号化され、情報信号の先頭にＳＯＦ、最後尾にＥＯＦが付加されるものである。

［非特許文献２］に記載される情報伝達手段は、高周波の交流信号の振幅を部分的に情報信号によって変調する、所謂、振幅変調方式による情報伝達手段であり、情報信号は、マンチェスターコードにより符号化されるものである。

上記［非特許文献１］及び［非特許文献２］に記載されている情報伝達手段において、［特許文献１］に記載されている情報伝達手段切り替え手段によって、情報伝達手段を切り替える場合、利用頻度計数手段によって計数した利用頻度によって選択された情報伝達手段と、外部装置が使用する情報伝達手段が一致する場合は、正常に通信が行われる。

しかし、利用頻度計数手段によって計数した利用頻度によって決定された情報電圧手段と、外部装置が使用する情報伝達手段が一致しない場合、一度目の外部装置からの送信データを正常に受信することができないため、もう一方の情報伝達手段に切り替え、再度、受信を開始する。この切り替え動作により、外部装置が使用する情報伝達手段と一致することができれば、二度目以降の外部装置からの送信データを正常に受信することが可能になる。

したがって、［特許文献１］に記載されている情報伝達手段切り替え手段によって情報伝達手段を切り替える場合、利用頻度を計数することで、通信が失敗する確率を低減することは可能になる。しかし、利用頻度の低い情報伝達手段を利用する場合においては、情報伝達手段を判定するために、外部装置が送信する最初のデータを受信できない。その結果、再度、外部装置が同一のデータを送信することが必要になり、通信時間が延びてしまうという問題があった。

本発明の目的は、情報伝達手段の利用頻度等に関わらず、外部装置から送信されたデータに対して、通信エラーを発生せずに、複数の情報伝達手段を切り替えることが可能な情報伝達手段切り替え手段を提供することにある。

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。すなわち、外部装置との間で情報の伝達を行う複数の情報伝達手段を搭載する非接触電子装置であって、外部装置から送信される情報を構成する論理値の時間幅を検出することで、外部装置が使用している情報伝達手段を判別し、いずれかの情報伝達手段に切り替える機能を有する非接触電子装置である。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。すなわち、本発明に係る非接触電子装置は、外部装置から送信される情報の先頭部分で、外部装置が使用している情報伝達手段を判別することができ、外部装置が使用している情報伝達手段を判別するために発生する通信エラーがなくなり、通信時間の延長を防止することが可能になる。

以下、本発明に係る非接触電子装置について、添付図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の非接触電子装置の第１の実施例を示す基本構成のブロック図である。
図１において、Ｕ１は非接触電子装置、Ｕ２は非接触電子装置Ｕ１に搭載される半導体集積回路装置、Ｌ１は非接触電子装置Ｕ１に搭載されるアンテナである。アンテナＬ１と並列に接続された容量Ｃ１は、共振回路を構成する。半導体集積回路装置Ｕ２は、電源回路Ｕ３、内部回路Ｕ４、及びアンテナＬ１を接続するためのアンテナ端子ＬＡ及びＬＢを有している。

図２に、非接触電子装置Ｕ１の構造を示す。非接触電子装置Ｕ１は、樹脂モールドされたプリント基板Ｕ１１によってカードの形態を成す。外部装置Ｕ１４からの電磁波を受けるアンテナＬ１は、プリント基板Ｕ１１の配線により形成される渦巻き状のコイルＵ１２によって構成される。１個のＩＣチップＵ１３で構成された半導体集積回路装置Ｕ２は、プリント基板Ｕ１１に実装され、ＩＣチップＵ１３にアンテナとなるコイルＵ１２が接続される。

外部装置Ｕ１４からの電磁波を受けたアンテナＬ１は、アンテナ端子ＬＡ及びＬＢに高周波の交流信号を出力する。交流信号は、部分的に情報信号（データ）によって変調されている。
本発明は、典型的には外部と入出力端子をカードの表面に持たない非接触電子装置、いわゆる非接触型ＩＣカードに適用される。勿論、非接触インターフェースと入出力のための端子を持つデュアルタイプＩＣカードに用いても良い。
また、特に限定はされないが、半導体集積回路装置Ｕ２は、公知の半導体集積回路装置の製造技術によって、単結晶シリコン等のような１個の半導体基板上に形成される。

図１において、基本的には、電源回路Ｕ３は、整流回路Ｕ５及び平滑容量から構成される。勿論、電源回路Ｕ３が出力する電圧ＶＤＤが所定の電圧レベルを超えないように制御するレギュレータＵ６を設けても良い。
電源回路Ｕ３が出力する電圧ＶＤＤが、内部回路Ｕ４の電源電圧ＶＤＤとして供給される。内部回路Ｕ４は、受信回路Ｕ７、送信回路Ｕ８、信号処理部Ｕ９、メモリＵ１０から構成される。受信回路Ｕ７は、非接触電子装置に備えられるアンテナＬ１によって受信された交流信号に重畳された情報信号を、復調してディジタルの情報信号として信号処理部Ｕ９に供給する。

送信回路Ｕ８は、信号処理部Ｕ９から出力されるディジタル信号の情報信号を受け、アンテナＬ１が受信している交流信号を同情報信号によって変調する。外部装置Ｕ１４は、アンテナＬ１からの電磁波の反射が上記変調によって変化するのを受けて、信号処理部Ｕ９からの情報信号を受信する。メモリＵ１０は信号処理部Ｕ９との間で復調された情報データや送信データの記録などに利用される。

図３は、［非特許文献１］及び［非特許文献２］に記載される情報伝達手段における信号波形例である。（Ａ）〜（Ｄ）は、［非特許文献２］に記載される情報伝達手段における信号波形例を示しており、（Ａ）は、外部装置から送信される情報信号（データ）が”１１”の時の信号波形、（Ｂ）は、外部装置から送信される情報信号（データ）が”００”の時の信号波形、（Ｃ）は、外部装置から送信される情報信号（データ）が”０１”の時の信号波形、（Ｄ）は、外部装置から送信される情報信号（データ）が”１０”の時の信号波形、（Ｅ）は、［非特許文献１］に記載される情報伝達手段において、外部装置から送信されるデータの先頭に付加されるＳＯＦの信号波形を示している。

ここでは、［非特許文献２］に記載される情報伝達手段で使用されるマンチェスターコードは、情報信号（データ）の前半が論理値”０”、後半が論理値”１”で構成される情報信号（データ）の”０”を示し、情報信号（データ）の前半が論理値”１”、後半が論理値”０”で構成される情報信号（データ）の”１”を示している。

また、（Ａ）〜（Ｄ）はデータ伝送速度が２１２ｋｂｐｓの場合の信号波形例を示しており、（Ｅ）はデータ伝送速度が８４７ｋｂｐｓの場合の信号波形例を示している。
（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、［非特許文献２］に記載される情報伝達手段は、符号化方式としてマンチェスターコードを用いている。これにより、論理値”０”が連続する最大時間幅Ｔ１は、（１／２１２ｋ）秒となる。

一方、（Ｅ）に示すように、［非特許文献１］に記載される情報伝達手段は、データの先頭にＳＯＦが付加され、このＳＯＦを構成する論理値”０”の時間幅Ｔ２は、（１０／８４７ｋ）秒以上（１１／８４７ｋ）秒以下となる。
これより、［非特許文献１］に記載される情報伝達手段におけるＳＯＦを構成する論理値”０”が連続する時間幅Ｔ２は、［非特許文献２］に記載される情報伝達手段における外部装置から送信されるデータを構成する論理値”０”が連続する時間幅より大きいことがわかる。

上記では、［非特許文献２］のデータ伝送速度が２１２ｋｂｐｓ、［非特許文献１］のデータ伝送速度が８４７ｋｂｐｓの場合について説明したが、［非特許文献１］及び［非特許文献２］に記載される他のデータ伝送速度においても、同様の関係が成り立つ。
したがって、この情報信号（データ）を構成するパルス幅の違いを検出することで、［非特許文献１］に記載される情報伝達手段と、［非特許文献２］に記載される情報伝達手段とを区別することができ、この検出結果によって、情報伝達手段を切り替えることが可能になる。

図４は、本発明の非接触電子装置に搭載される受信回路Ｕ７が有する情報伝達手段切り替え手段の切り替え動作を示すフローチャートである。
外部装置から供給される電磁波によって、非接触電子装置は内部電源を生成し、信号処理が開始され、外部装置からの送信データを受信可能な状態に遷移する（Ｆ１）。外部装置かの送信データが入力されると、Ｆ２に進み、論理値”０”の連続時間、いわゆるパルス幅を監視する。

Ｆ２において、論理値”０”のパルス幅が、所望のパルス幅以上であれば、外部装置が使用する情報伝達手段が［非特許文献１］に記載の情報伝達手段であると判定し、Ｆ３に進む。Ｆ３において、受信処理１が開始され、最終データを受信後にＦ４進み、正常に受信できたか否かを判定する。正常に受信できていれば、Ｆ７に進み、受信完了となる。正常に受信できていなければ、再度受信可能な状態に遷移する。

一方、Ｆ２において、論理値”０”のパルス幅が、所望のパルス幅未満であれば、外部装置が使用する情報伝達手段が［非特許文献２］に記載の情報伝達手段であると判定し、Ｆ５に進む。Ｆ５において、受信処理２が開始され、最終データを受信後にＦ６に進み、正常に受信できたか否かを判定する。正常に受信できていれば、Ｆ７に進み、受信完了となる。正常に受信できていなければ、再度受信可能な状態に遷移する。
ここで、上記Ｆ２において検出する論理値”０”のパルス幅は、図３に示した関係から設定すれば良い。

上述の動作により、非接触電子装置が受信した信号の先頭で、情報伝達手段を切り替えることが可能になる。これにより、非接触電子装置内で設定されている情報伝達手段と外部装置が使用する情報伝達手段の不一致による通信エラーは発生しない。したがって、情報伝達手段を切り替える機能を追加しても、通信時間が延長することがなくなる。

図５に実施例１の非接触電子装置のいずれかを内蔵した本発明の携帯情報端末の第４の実施例を示す。
図５において、Ｕ１５は携帯情報端末である携帯電話、Ｕ１６は携帯電話Ｕ１５の折りたたみ型の筐体、Ｕ１７は筐体Ｕ１６の本体の内側表面に設けたデータを入力する入力装置、Ｕ１８は筐体Ｕ１６の内部で入力装置Ｕ１９の裏面側に配置した非接触電子装置が配置されている。図５では示されないが、筐体Ｕ１６の蓋の内側表面に表示装置が配置されている。また、筐体Ｕ１６の蓋の内部に音声またはデータによって通信を行うための送受信回路及びデータ処理回路が配置されている。データ処理回路に入出力されるデータ等が上記表示装置に表示される。

非接触電子装置Ｕ１８は、データを出力する端子及び電源電圧を入力する端子を有し、これら端子を介してデータ処理回路に接続される。非接触電子装置Ｕ１８の内部回路のデータは、入力装置Ｕ１７の操作によって上記表示装置に表示させることも可能である。
また、非接触電子装置Ｕ１８は、外部装置Ｕ１４の近傍に置かれたとき、携帯電話Ｕ１６の電源投入の有無とは関係なく、外部装置Ｕ１４との間でデータの送受信を行う。尚、非接触電子装置Ｕ１８は、携帯電話Ｕ１５に着脱可能な形で内蔵されても良い。

本実施例により、外部装置を介さずとも非接触電子装置Ｕ１８の有するデータを知ることが可能になり、非接触電子装置Ｕ１８の利便性を高めることができる。
尚、本実施例では、非接触電子装置Ｕ１８は、携帯電話Ｕ１５に内蔵されたが、手帳タイプのパーソナルコンピュータやノート型パーソナルコンピュータ等その他の携帯情報端末の全般に内蔵可能である。

以上、本発明者よりなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、図３において、［非特許文献２］に記載される情報伝達手段で使用されるマンチェスターコードは、情報信号（データ）の前半が論理値”０”、後半が論理値”１”で構成される情報信号（データ）の”１”を示し、情報信号（データ）の前半が論理値”１”、後半が論理値”０”で構成される情報信号（データ）の”０”を示すものであっても良い。

また、図１の非接触電子装置において、電源回路、受信部、送信部、信号処理部、メモリを複数の半導体集積回路装置で構成するものであっても良い。この発明は、複数の情報伝達手段を有する半導体集積回路装置及び非接触電子装置に広く利用できる。

本発明は、ＩＣカード等に適用して好適であり、交通、金融、運送、商業等に広く利用可能である。

本発明の半導体集積回路装置及び非接触電子装置の第１の実施例の基本構成図。アンテナと本発明の半導体集積回路装置とを有する非接触電子装置の配線基板及び外部装置の斜視図。［非特許文献１］及び［非特許文献２］に記載される情報伝達手段における信号波形例。本発明の非接触電子装置に搭載される受信回路Ｕ７が有する情報伝達手段切り替え手段の切り替え動作を示すフローチャート。第２の実施例を説明するための携帯電話の鳥瞰図。

符号の説明

Ｃ１・・・共振容量、Ｌ１・・・アンテナ、ＬＡ、ＬＢ・・・アンテナ接続端子、Ｔ１、Ｔ２・・・時間幅、Ｕ１・・・非接触電子装置、Ｕ２・・・半導体集積回路装置、Ｕ３・・・電源回路、Ｕ４・・・内部回路、Ｕ５・・・整流回路、Ｕ６・・・レギュレータ、Ｕ７・・・受信回路、Ｕ８・・・送信回路、Ｕ９・・・信号処理部、Ｕ１０・・・メモリ、Ｕ１１・・・プリント基板、Ｕ１２・・・コイル、Ｕ１３・・・ＩＣチップ、Ｕ１４・・・外部装置、Ｕ１５・・・携帯電話、Ｕ１６・・・携帯電話Ｕ１７の折りたたみ型の筐体、Ｕ１７・・・入力装置、Ｕ１８・・・非接触電子装置、ＶＤＤ・・・電源電圧。

Claims

ＮＲＺ−Ｌに基づき外部装置との間で情報の伝達を行う第１情報伝達手段と、マンチェスターコードに基づき外部装置との間で情報の伝達を行う第２情報伝達手段とを搭載する非接触型ＩＣカードであって、
外部装置からの情報信号を構成する波形の先頭のパルス幅を検出し、所定の値よりも前記パルス幅が小さい場合には前記情報信号はマンチェスターコードで符号化されていると判別し、前記パルス幅が前記所定の値以上の場合には前記情報信号はＮＲＺ−Ｌで符号化されていると判別し、前記第１情報伝達手段と前記第２情報伝達手段とを切り替える機能を備え、
前記所定の値は、前記第２情報伝達手段のデータ伝送速度の逆数よりも大きく、前記ＮＲＺ−ＬのＳＯＦを構成する論理値”０”が連続する時間幅よりも小さいことを特徴とする非接触型ＩＣカード。
請求項１に記載の非接触型ＩＣカードであって、
前記第１情報伝達手段と前記第２情報伝達手段とが、
同一の変調方式によって、高周波の交流信号を部分的に情報信号によって変調する情報伝
達手段であることを特徴とする非接触型ＩＣカード。
請求項１または２に記載の非接触型ＩＣカードであって、
前記第１情報伝達手段と前記第２情報伝達手段とが、
高周波の交流信号の振幅を部分的に情報信号によって変調する情報伝達手段であることを
特徴とする非接触型ＩＣカード。