特許 7123710 ＩＣカード及び携帯可能電子装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-15

(45)【発行日】2022-08-23

(54)【発明の名称】ＩＣカード及び携帯可能電子装置

(51)【国際特許分類】

   G06K 19/07 20060101AFI20220816BHJP

   G06K 19/073 20060101ALI20220816BHJP

   G06K 19/077 20060101ALI20220816BHJP

   B42D 25/305 20140101ALI20220816BHJP

【ＦＩ】

G06K19/07 090

G06K19/07 210

G06K19/07 180

G06K19/073 054

G06K19/07 050

G06K19/077 244

B42D25/305 100

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2018174203

(22)【出願日】2018-09-18

(65)【公開番号】P2020046879

(43)【公開日】2020-03-26

【審査請求日】2021-09-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100075672

【弁理士】

【氏名又は名称】峰 隆司

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100189913

【氏名又は名称】鵜飼 健

(72)【発明者】

【氏名】志賀 昭紀

【審査官】松平 英

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－７８１８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２３８１２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００５－５０３６０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－４８６４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ４２Ｄ１５／０２

２５／００－２５／４８５

Ｇ０６Ｆ１５／１６－１５／１７７

Ｇ０６Ｋ ７／００－７／１４

１７／００－１９／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アンテナと、
第１の周波数の第１のクロック信号を出力し、要求に応じて前記第１の周波数より高い第２の周波数の第２のクロック信号を出力する第１の発振器と、
前記アンテナの電磁誘導により発生する電流で動作し、前記アンテナで受信される受信コマンドに対応する第１の処理の実行期間外には前記第１のクロック信号に基づき動作し、前記第１の処理を実行するために前記第２のクロック信号を要求し、要求を受けた前記第１の発振器の前記第２のクロック信号に基づき前記第１の処理を実行し、前記アンテナで受信される受信コマンドに対応する第２の処理の実行を指示する第１のプロセッサと、
第３の周波数の第３のクロック信号を出力し、要求に応じて前記第３の周波数より高い第４の周波数の第４のクロック信号を出力する第２の発振器と、
前記アンテナの電磁誘導により発生する電流で動作し、前記第２の処理の実行期間外には前記第３のクロック信号に基づき動作し、前記第１のプロセッサからの前記第２の処理の実行指示に基づき前記第２の処理を実行するために前記第４のクロック信号を要求し、要求を受けた前記第２の発振器の前記第４のクロック信号に基づき前記第２の処理を実行する第２のプロセッサと、
を備えるＩＣカード。

【請求項2】

前記第１のプロセッサは、前記第２の処理を実行するための前記第４のクロック信号を要求する指示を前記第２のプロセッサへ出力する請求項１のＩＣカード。

【請求項3】

前記第１のプロセッサは、前記第１の処理の後に前記第２のクロック信号を前記第１のクロック信号へ切り替えることを要求する請求項１のＩＣカード。

【請求項4】

前記第１のプロセッサは、前記第２の処理の後に前記第４のクロック信号を前記第３のクロック信号へ切り替えることを要求する指示を前記第２のプロセッサへ出力する請求項１のＩＣカード。

【請求項5】

前記アンテナの電磁誘導により発生する電流で充電される充電部を備え、
前記第１及び第２のプロセッサは、前記充電部からの電流で動作し、
前記第１のプロセッサは、前記前記充電部の残容量が容量閾値より高い場合に、前記第１の処理を実行するために前記第２のクロック信号を要求する請求項１のＩＣカード。

【請求項6】

前記第１のプロセッサは、前記前記充電部の残容量が容量閾値より高い場合に、前記第２の処理を実行するために前記第４のクロック信号を要求する指示を前記第２のプロセッサへ出力する請求項５のＩＣカード。

【請求項7】

前記第２のプロセッサは、前記第４のクロック信号に基づき、画像処理に対応する前記第２の処理を実行する請求項１のＩＣカード。

【請求項8】

指紋センサを備え、
前記第２のプロセッサは、前記第４のクロック信号に基づき、前記指紋センサからの画像を処理する前記第２の処理を実行する請求項１のＩＣカード。

【請求項9】

アンテナと、
第１の周波数の第１のクロック信号を出力し、要求に応じて前記第１の周波数より高い第２の周波数の第２のクロック信号を出力する第１の発振器と、
前記アンテナの電磁誘導により発生する電流で動作し、前記アンテナで受信される受信コマンドに対応する第１の処理の実行期間外には前記第１のクロック信号に基づき動作し、前記第１の処理を実行するために前記第２のクロック信号を要求し、要求を受けた前記第１の発振器の前記第２のクロック信号に基づき前記第１の処理を実行し、前記アンテナで受信される受信コマンドに対応する第２の処理の実行を指示する第１のプロセッサと、
第３の周波数の第３のクロック信号を出力し、要求に応じて前記第３の周波数より高い第４の周波数の第４のクロック信号を出力する第２の発振器と、
前記アンテナの電磁誘導により発生する電流で動作し、前記第２の処理の実行期間外には前記第３のクロック信号に基づき動作し、前記第１のプロセッサからの前記第２の処理の実行指示に基づき前記第２の処理を実行するために前記第４のクロック信号を要求し、要求を受けた前記第２の発振器の前記第４のクロック信号に基づき前記第２の処理を実行する第２のプロセッサと、
を備える携帯可能電子装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、ＩＣカード及び携帯可能電子装置に関する。

【背景技術】

【0002】

昨今、ＩＣ（integrated circuit）チップを備えるＩＣカードが広く普及している。ＩＣカードは、携帯可能なサイズであることから携帯可能電子装置と呼ばれることもある。ＩＣカードは、クレジットカード、定期券、その他の商取引の決済に使われるだけでなく、社員証、会員証、保険証などのＩＤ（identification card）カードとしても様々な分野で使われるようになってきている。

【0003】

ＩＣカードは、接触型と非接触型に大別される。接触型のＩＣカードは、接触端子による給電で動作するため、ＩＣカードリーダ／ライタ等の端末から十分な供給電流を得ることができる。一方で、非接触型のＩＣカードは、アンテナを介した非接触給電で動作するため、端末から得られる電流が少ない、又は端末とカード間の距離が離れることにより、動作するための十分な電力を得られない可能性がある。

【0004】

例えば、指紋認証機能付きの高機能なＩＣカードが知られているが、このような高機能なＩＣカードは、画像処理等の負荷の重い処理を実行するため、十分な電力が得られる接触型のＩＣカードで実現される。非接触型のＩＣカードでは、十分な電力を得られない可能性があり、実現が難しい。

【0005】

また、ＩＣカードのＩＣチップ内部の発振器の周波数（内部発振周波数）を電力供給量によって自動的に低下させ、動作に必要な電力量を低減する仕組みが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開平１０－２６８９６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記したような高機能なＩＣカードは、例えば二つのＩＣチップを備え、それぞれのＩＣチップが機能を分担する。このような高機能なＩＣカードで、単純に各ＩＣチップ内部の発振器の周波数を低下させてしまうと、処理性能が基準を満たさなくなるおそれがある。今後、ＩＣカードの高機能化を進める上でも、一定の処理性能を維持しつつ電力消費量を抑制する技術が望まれている。

【0008】

本発明の目的は、一定の処理性能を維持しつつ電力消費量を抑制できるＩＣカード及び携帯可能電子装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

実施形態に係るＩＣカードは、アンテナと、第１及び第２の発振器と、第１及び第２のプロセッサとを備える。第１の発振器は、第１の周波数の第１のクロック信号を出力し、要求に応じて第２の周波数の第２のクロック信号を出力する。第１のプロセッサは、受信コマンドに対応する第１の処理の実行期間外には前記第１のクロック信号に基づき動作し、要求により得られる前記第１の発振器の前記第２のクロック信号に基づき前記第１の処理を実行し、受信コマンドに対応する第２の処理の実行を指示する。第２の発振器は、第３の周波数の第３のクロック信号を出力し、要求に応じて第４の周波数の第４のクロック信号を出力する。第２のプロセッサは、前記第２の処理の実行期間外には前記第３のクロック信号に基づき動作し、要求により得られる前記第２の発振器の前記第４のクロック信号に基づき前記第２の処理を実行する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、実施形態に係るＩＣカードシステムの一例を示すブロック図である。

【図2】図２は、実施形態に係るＩＣカードの一例を示す上面図である。

【図3】図３は、実施形態に係るＩＣカードの一例を示す断面図である。

【図4】図４は、実施形態に係るＩＣカードのセキュアＩＣチップの概略構成を示すブロック図である。

【図5】図５は、実施形態に係るＩＣカードの画像処理用ＩＣチップの概略構成を示すブロック図である。

【図6】図６は、ＩＣカード処理装置とＩＣカードの動作シーケンス、及びＩＣカード内部の動作シーケンスの一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、実施形態に係るＩＣカードシステムについて図面を用いて説明する。
図１は、実施形態に係るＩＣカードシステムの一例を示すブロック図である。図１に示すように、ＩＣカードシステムは、ＩＣカード１、及びＩＣカードを処理するＩＣカード処理装置２を備える。

【0012】

ＩＣカード１は、例えば８５．６ｍｍ×５４ｍｍ×０．７６ｍｍのサイズのカードであり、ユーザに携帯されることを想定した携帯可能電子装置である。また、ＩＣカードは、スマートカード等と呼ばれることもある。ＩＣカード１は、非接触型のＩＣカードであり、非接触給電により動作電力を得る。つまり、ＩＣカード１が、ＩＣカード処理装置２のカードリーダライタの通信エリア（磁界エリア）に入ると、ＩＣカード１のアンテナ（コイル）が電磁誘導により起電し、発生した電流を得て動作する。本実施形態では、非接触でＩＣカード処理装置２と通信する非接触型、及び接触してＩＣカード処理装置２と通信する接触型の両機能をサポートするコンビ型と呼ばれるＩＣカードについて説明する。なお、本実施形態で説明する動作及び処理は、非接触型のＩＣカードにも適用可能である。

【0013】

ＩＣカード処理装置２は、店舗又は駅などの施設の入出場口に設置され、ユーザによって翳されるＩＣカード１と通信し、ＩＣカード１へ情報を送信し、またＩＣカード１からの情報を受信する。多くのＩＣカード１が市場で流通し、各所に設置されたＩＣカード処理装置２が、ユーザにより翳されるＩＣカード１と通信する。

【0014】

ここで、ＩＣカード処理装置２の概略構成を説明する。ＩＣカード処理装置２は、プロセッサ２１、ＲＯＭ（read-only memory）２２、ＲＡＭ（random-access memory）２３、補助記憶デバイス２４、カードリーダライタ２５、操作部２６、及びディスプレイ２７等を備える。

【0015】

プロセッサ２１は、ＲＯＭ２２及び補助記憶デバイス２４の少なくとも一方に記憶されたプログラムに基づいて、ＩＣカード処理装置２の動作に必要な演算及び制御などの各種処理を実行するコンピューターの中枢部分に相当する。プロセッサ２１は、例えば、ＣＰＵ（central processing unit）、又はＭＰＵ（micro processing unit）等である。なお、ＩＣカード処理装置２は、２以上のプロセッサ２１を組み合わせてこれら２以上のプロセッサの協働により各種処理を実行するようにしてもよい。

【0016】

例えば、プロセッサ２１は、プログラムを実行することにより、カードリーダライタ２５によりＩＣカード１へコマンドを送信する機能、及びＩＣカード１から受信するレスポンスなどのデータに基づく処理を実行する機能等を有する。これらの機能により、プロセッサ２１は、カードリーダライタ２５を介して、操作部２６等に入力されたデータ又は書き込みデータを含む書き込みコマンドをＩＣカード１に送信する。

【0017】

ＲＯＭ２２は、コンピューターに相当するプロセッサ２１の主記憶部分に相当する読み出し専用の不揮発性メモリである。ＲＯＭ２２は、オペレーティングシステム又はアプリケーションソフトウェアなどのプログラムを記憶する。また、ＲＯＭ２２は、プロセッサ２１が各種処理を行う上で使用するデータなどを記憶する。

【0018】

ＲＡＭ２３は、コンピューターに相当するプロセッサ２１の主記憶部分に相当する揮発性のメモリである。ＲＡＭ２３は、プロセッサ２１が各種処理を行う上で一時的に使用するデータを記憶しておく、いわゆるワークエリアとして利用される。

【0019】

補助記憶デバイス２４は、コンピューターに相当するプロセッサ２１の補助記憶部分に相当する。補助記憶デバイス２４は、例えばＥＥＰＲＯＭ（electric erasable programmable read-only memory）（登録商標）、ＨＤＤ（hard disk drive）又はＳＳＤ（solid state drive）などである。補助記憶デバイス２４が、上記プログラムの一部又は全部を記憶する場合もある。また、補助記憶デバイス２４は、プロセッサ２１が各種処理を行う上で使用するデータ、プロセッサ２１による各種処理で生成されたデータ又は各種の設定値などを保存する。

【0020】

カードリーダライタ２５は、ＩＣカード１との間でデータを送受信するためのインタフェース装置である。カードリーダライタ２５は、アンテナ、接触端子、及び通信制御部等を備え、アンテナを介してコンビ型又は非接触型のＩＣカード１（ＩＣカード１のアンテナ）と非接触で通信し、接触端子を介してコンビ型のＩＣカード１（ＩＣカードの接触端子）と物理的且つ電気的に接続して通信する。

【0021】

操作部２６は、ＩＣカード処理装置２の操作者からの入力指示を受付ける。操作部２６は、受付けた入力指示に対応する入力データをプロセッサ２１へ送信する。操作部２６は、例えば、キーボード、テンキー、及び、タッチパネルなどである。

【0022】

ディスプレイ２７は、プロセッサ２１の制御により種々の情報を表示する表示デバイスである。ディスプレイ２７は、例えば、液晶モニタである。ディスプレイ２７は、例えば、操作部２６と一体的に形成されてもよい。

【0023】

図２は、実施形態に係るＩＣカードの一例を示す上面図である。また、図３は、実施形態に係るＩＣカードの一例を示す断面図である。図２及び図３に示すように、ＩＣカード１は、プラスティック等のカード基材１１により構成される。カード基材１１には、電子基板１２が設けられる。電子基板１２には、アンテナ（コイル）１３、接触端子１４、セキュアＩＣチップ１５、画像処理用ＩＣチップ１６、指紋センサ１７、及び充電部１８が設けられる。なお、本実施形態では、二つのＩＣチップを備えたＩＣカード１について説明するが、三つ以上のＩＣチップを備えたＩＣカードであってもよいし、一つのＩＣチップを備えたＩＣカードであってもよい。また、本実施形態では、充電部１８を備えるＩＣカードについて説明するが、充電部１８を備えないＩＣカードであってもよい。

【0024】

ＩＣカード１のアンテナ１３は、カードリーダライタ２５のアンテナの通信エリア（磁界エリア）に入ると、アンテナ１３が電磁誘導により起電し、電流を発生する。アンテナ１３は、接触端子１４に接続され、接触端子１４は、セキュアＩＣチップ１５に接続され、セキュアＩＣチップ１５は、画像処理用ＩＣチップ１６に接続され、画像処理用ＩＣチップ１６は、指紋センサ１７に接続される。

【0025】

例えば、セキュアＩＣチップ１５は、マスターＩＣチップとして動作し、画像処理用ＩＣチップ１６は、スレーブＩＣチップとして動作する。セキュアＩＣチップ１５は、カードリーダライタ２５との通信を制御する。また、セキュアＩＣチップ１５は、指紋認証処理等を実行する。画像処理用ＩＣチップ１６は、指紋センサ１７から出力される読取指紋画像を取得する画像取得処理、及び読取指紋画像から複数の特徴点を抽出し、複数の特徴点に基づき読取指紋画像テンプレートを生成する画像処理を実行する。

【0026】

指紋センサ１７は、静電容量方式、光学式、又は超音波式等のセンサであり、指紋センサ１７に置かれた指から指紋を読み取り、読取り結果である指紋画像を画像処理用ＩＣチップ１６へ出力する。なお、指紋センサ１７のセンシング方式は上記に限定されるものではなく、その他のセンシング方式であってもよい。

【0027】

充電部１８は、電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ：electrical double capacitor）又は二次電池等の充放電可能なデバイスを含み、アンテナ１３で発生した電流により充電される。また、充電部１８から放電される電流は、セキュアＩＣチップ１５及び画像処理用ＩＣチップ１６に供給され、セキュアＩＣチップ１５及び画像処理用ＩＣチップ１６は充電部１８から放電される電流により動作する。なお、ＩＣカード１の厚さは０．７６ｍｍ程度であり、このようなＩＣカード１に搭載される充電部１８の容量は数ｍＦ～数十ｍＦ程度である。また、充電部１８は、リアルタイムに残容量を検出し、残容量をセキュアＩＣチップ１５及び画像処理用ＩＣチップ１６へ通知する。また、ＩＣカード１が、充電部１８を備えない場合、アンテナ１３で発生した電流がセキュアＩＣチップ１５及び画像処理用ＩＣチップ１６に供給される。

【0028】

ＩＣカード１を使用する際、ユーザは、指紋センサ１７上に指を接触させた上で、ＩＣカード１をカードリーダライタ２５へ翳す又は挿入する。ＩＣカード１のアンテナ（コイル）は電磁誘導により起電し、指紋センサ１７は発生した電流を得て指先の指紋を読み取り、指紋画像を出力する。ＩＣカード１のセキュアＩＣチップ１５及び画像処理用ＩＣチップ１６が協働して、指紋画像に基づき指紋認証処理を実行する。

【0029】

図４は、実施形態に係るＩＣカードのセキュアＩＣチップの概略構成を示すブロック図である。図４に示すように、セキュアＩＣチップ１５は、コントローラ１５０及び発振器１５６等を備え、コントローラ１５０は、プロセッサ１５１、ＲＯＭ１５２、ＲＡＭ１５３、不揮発性メモリ１５４、及びインタフェース１５５等を備える。

【0030】

プロセッサ１５１は、ＲＯＭ１５２及び不揮発性メモリ１５４の少なくとも一方に記憶されたプログラムに基づいて、セキュアＩＣチップ１５の動作に必要な演算及び制御などの各種処理を実行するコンピューターの中枢部分に相当する。プロセッサ１５１は、例えば、ＣＰＵ（central processing unit）、又はＭＰＵ（micro processing unit）等である。なお、セキュアＩＣチップ１５は、２以上のプロセッサ１５１を組み合わせてこれら２以上のプロセッサの協働により各種処理を実行するようにしてもよい。

【0031】

例えば、プロセッサ１５１は、プログラムを実行することにより、カードリーダライタ２５から送信されアンテナ１３を介して受信されたコマンドを解釈しコマンドに基づく処理を実行する機能、及びアンテナ１３によりカードリーダライタ２５へレスポンスを送信する機能等を有する。また、プロセッサ１５１は、カード認証コマンドに基づきカード認証処理を実行する。

【0032】

プロセッサ１５１は、充電部１８から通知される残容量を検知し、また、非接触給電により得られる電流値を検知する。また、プロセッサ１５１は、コマンドに対応する処理の実行期間と実行期間外とで動作周波数を変更する。例えば、プロセッサ１５１は、不揮発性メモリ１５４に記憶される動作周波数変更情報に基づき、動作周波数を変更する。プロセッサ１５１は、コマンドに対応する処理の実行期間外において第１の周波数の第１のクロック信号に基づき動作し、コマンドに対応する処理の実行期間において第１の周波数より高い第２の周波数の第２のクロック信号に基づき動作する。後に詳細を詳しく説明する。

【0033】

さらに、プロセッサ１５１は、画像処理用ＩＣチップ１６に対してコマンドに対応する処理を命じるとともに、画像処理用ＩＣチップ１６の動作周波数を制御する。例えば、プロセッサ１５１は、不揮発性メモリ１５４に記憶される動作周波数変更情報に基づき、画像処理用ＩＣチップ１６においてコマンドに対応する処理の実行期間と実行期間外とで動作周波数を変更するように命じる。

【0034】

ＲＯＭ１５２は、プロセッサ１５１の主記憶部分に相当する読み出し専用の不揮発性メモリである。ＲＯＭ１５２は、オペレーティングシステム又はアプリケーションソフトウェアなどのプログラムを記憶する。また、ＲＯＭ１５２は、プロセッサ１５１が各種処理を行う上で使用するデータなどを記憶する。

【0035】

ＲＡＭ１５３は、プロセッサ１５１の主記憶部分に相当する揮発性のメモリである。ＲＡＭ１５３は、プロセッサ１５１が各種処理を行う上で一時的に使用するデータを記憶しておく、いわゆるワークエリアとして利用される。

【0036】

不揮発性メモリ１５４は、プロセッサ１５１の補助記憶部分に相当する。不揮発性メモリ１５４は、例えばＥＥＰＲＯＭなどである。不揮発性メモリ１５４が、上記プログラムの一部又は全部を記憶する場合もある。また、不揮発性メモリ１５４は、プロセッサ１５１が各種処理を行う上で使用するデータ、プロセッサ１５１による各種処理で生成されたデータ又は各種の設定値などを保存する。

【0037】

また、不揮発性メモリ１５４は、プロセッサ１５１及びプロセッサ１６１により実行される動作周波数変更処理のための動作周波数変更情報を記憶する。動作周波数変更情報は、プロセッサ１５１及びプロセッサ１６１のそれぞれにおいて動作周波数変更処理の対象となるコマンド識別情報を登録したコマンドリストを含む。また、動作周波数変更情報は、プロセッサ１５１及びプロセッサ１６１のそれぞれにおいて変更対象となる動作周波数を含む。例えば、プロセッサ１５１における変更対象となる動作周波数は第１及び第２の動作周波数、プロセッサ１６１における変更対象となる動作周波数は第３及び第４の動作周波数である。また、動作周波数変更情報は、プロセッサ１５１及びプロセッサ１６１のそれぞれにおいて動作周波数の変更タイミングに関する情報を含む。例えば、プロセッサ１５１でコマンド処理の実行期間外には第１の動作周波数を適用し、コマンド処理の実行期間には第２の動作周波数を適用するためのタイミングである。また、プロセッサ１６１でコマンド処理の実行期間外には第３の動作周波数を適用し、コマンド処理の実行期間には第４の動作周波数を適用するためのタイミングである。また、動作周波数変更情報は、充電部１８の残容量を判定するための容量閾値を含む。また、動作周波数変更情報は、非接触給電で得られる電流値を判定するための電流閾値を含む。なお、プロセッサ１５１及びプロセッサ１６１が、独立して動作周波数変更処理を担う場合、不揮発性メモリ１５４は、プロセッサ１５１により実行される動作周波数変更処理のための動作周波数変更情報を記憶し、不揮発性メモリ１６４は、プロセッサ１６１により実行される動作周波数変更処理のための動作周波数変更情報を記憶する。

【0038】

不揮発性メモリ１５４に記憶される動作周波数変更情報は、例えば、ＩＣカード処理装置２により書き換えることができる。これにより、ＩＣカード１の使用環境又はＩＣカード１で実行されるコマンドの処理負荷等に応じた動作周波数変更情報を設定することができ、ＩＣカード１の使用環境又はＩＣカード１で実行されるコマンドの処理負荷等に応じた動作周波数変更処理を実現することができる。また、各ＩＣカード１の個体による特性の違いがあるが、この特性の違いを考慮した動作周波数変更情報を設定することもできる。

【0039】

さらに、不揮発性メモリ１５４は、指紋認証のための登録指紋画像テンプレートを登録する。不揮発性メモリ１５４は、一本の指先に対する複数回の読み取りにより得られた複数の登録指紋画像テンプレートを登録してもよいし、複数の指先のそれぞれに対する１又は複数回の読み取りにより得られた複数の登録指紋画像テンプレートを登録してもよい。登録指紋画像テンプレートは、指紋画像から抽出される複数の特徴点に基づき生成されたものである。

【0040】

インタフェース１５５は、画像処理用ＩＣチップ１６と通信し、画像処理用ＩＣチップ１６で生成された読取指紋画像テンプレートを受信する。また、インタフェース１５５は、接触端子１４から送信されるコマンド等を受信する。

【0041】

発振器１５６は、複数の周波数に対応する複数のクロック信号のうちの一つを出力する。例えば、発振器１５６は、第１の周波数に対応する第１のクロック信号、及び第１の周波数より高い第２の周波数に対応する第２のクロック信号のうちの一つを出力する。発振器１５６は、電力の供給を受けて第１のクロック信号の出力を開始する。或いは、発振器１５６は、プロセッサ１５１からのクロック要求を受けて第１のクロック信号の出力を開始する。また、発振器１５６は、プロセッサ１５１からの動作周波数変更（第１のクロック信号から第２のクロック信号への変更（高速化））の要求を受けて第１のクロック信号を第２のクロック信号へ切り替えて出力する。また、発振器１５６は、プロセッサ１５１からの動作周波数変更（第２のクロック信号から第１のクロック信号への変更（低速化））の要求を受けて第２のクロック信号を第１のクロック信号へ切り替えて出力する。

【0042】

図５は、実施形態に係るＩＣカードの画像処理用ＩＣチップの概略構成を示すブロック図である。図５に示すように、画像処理用ＩＣチップ１６は、コントローラ１６０及び発振器１６６等を備え、コントローラ１６０は、プロセッサ１６１、ＲＯＭ１６２、ＲＡＭ１６３、不揮発性メモリ１６４、及びインタフェース１６５等を備える。画像処理用ＩＣチップ１６の各部とセキュアＩＣチップ１５の各部の基本構成は、実質的に同様であり、相違点を中心に説明し、共通する部分の説明は省略する。

【0043】

例えば、プロセッサ１６１は、指紋センサ１７から出力される読取指紋画像を取得する画像取得処理、及び読取指紋画像から複数の特徴点を抽出し、複数の特徴点に基づき読取指紋画像テンプレートを生成する画像処理を実行する。インタフェース１６５は、指紋センサ１７と通信し、また、セキュアＩＣチップ１５と通信する。

【0044】

プロセッサ１６１は、充電部１８から通知される残容量を検知し、また、非接触給電により得られる電流値を検知する。また、プロセッサ１６１は、コマンドに対応する処理の実行期間と実行期間外とで動作周波数を変更する。例えば、プロセッサ１５１がマスターとして動作し、プロセッサ１６１がスレーブとして動作する場合、プロセッサ１６１はプロセッサ１５１からの指示に基づき動作周波数を変更し、コマンドに対応する処理を実行する。或いは、プロセッサ１５１とプロセッサ１６１とが独立して動作する場合、プロセッサ１６１は不揮発性メモリ１６４に記憶される動作周波数変更情報に基づき、動作周波数を変更する。プロセッサ１６１は、コマンドに対応する処理の実行期間外において第３の周波数の第３のクロック信号に基づき動作し、コマンドに対応する処理の実行期間において第３の周波数より高い第４の周波数の第４のクロック信号に基づき動作する。

【0045】

発振器１６６は、複数の周波数に対応する複数のクロック信号のうちの一つを出力する。例えば、発振器１６６は、第３の周波数に対応する第３のクロック信号、及び第３の周波数より高い第４の周波数に対応する第４のクロック信号のうちの一つを出力する。発振器１６６は、電力の供給を受けて第３のクロック信号の出力を開始する。或いは、発振器１６６は、プロセッサ１６１からのクロック要求を受けて第３のクロック信号の出力を開始する。また、発振器１６６は、プロセッサ１６１からの動作周波数変更（第３の動作クロックから第４の動作クロックへの変更（高速化））の要求を受けて第３のクロック信号を第４のクロック信号へ切り替えて出力する。また、発振器１６６は、プロセッサ１６１からの動作周波数変更（第４の動作クロックから第３の動作クロックへの変更（低速化））の要求を受けて第４のクロック信号を第３のクロック信号へ切り替えて出力する。

【0046】

なお、第１の周波数と第３の周波数は実質的に同一周波数でもよいし、異なる周波数でもよい。つまり、第１のクロック信号と第３のクロック信号は実質的に同一周波数でもよいし、異なる周波数でもよい。同様に、第２の周波数と第４の周波数は実質的に同一周波数でもよいし、異なる周波数でもよい。つまり、第２のクロック信号と第４のクロック信号は実質的に同一周波数でもよいし、異なる周波数でもよい。発振器１５６及び発振器１６６には個体差があるため、同じ周波数を出力するように設計されたとしても完全に同一周波数の信号を出力できるとは限らない。

【0047】

次に、一定の処理性能を維持しつつ電力消費量を抑制するための対策について説明する。電力消費量を抑制するために、ＩＣカード内の各ＩＣチップ内部の発振器の周波数を低下させることが考えられるが、この場合、処理性能が低下するおそれがある。そこで、本実施形態のＩＣカード１では、セキュアＩＣチップ１５及び画像処理用ＩＣチップ１６の一方のＩＣチップの処理負荷が他方のＩＣチップの処理負荷より重い場合、一方のＩＣチップを高い周波数のクロック信号で動作させ、他方のＩＣチップを低い周波数のクロック信号で動作させる。また、他方のＩＣチップの処理負荷が一方のＩＣチップの処理負荷より重い場合、他方のＩＣチップを高い周波数のクロック信号で動作させ、一方のＩＣチップを低い周波数のクロック信号で動作させる。例えば、マスターとして機能するＩＣチップ（セキュアＩＣチップ１５）が、各ＩＣチップのクロック信号の切り替えを制御する。或いは、各ＩＣチップが、自身のクロック信号の切り替えを制御するようにしてもよい。

【0048】

図６は、ＩＣカード処理装置とＩＣカードの動作シーケンス、及びＩＣカード内部の動作シーケンスの一例を示す図である。本実施形態では、ＩＣカード１の二つのＩＣチップ（セキュアＩＣチップ１５及び画像処理用ＩＣチップ１６）が協働して認証処理（カード認証処理及び指紋認証処理）を実行し、この認証処理に周波数変更処理を適用するケースについて説明する。

【0049】

ＩＣカード処理装置２のカードリーダライタ２５は、ポーリング信号を出力し、ＩＣカード１からの応答を待つ。ユーザによりＩＣカード１がカードリーダライタ２５に翳され、ＩＣカード１のアンテナ１３がカードリーダライタ２５の通信エリアに入ると、ＩＣカード１のアンテナ１３が電磁誘導により起電し、ＩＣカード１は動作電流を得て動作する。セキュアＩＣチップ１５のプロセッサ１５１は、アンテナ１３を介して受信したポーリング信号を検知し、アンテナ１３を介して応答信号を返信する。

【0050】

ＩＣカード１が、アンテナ１３の電磁誘導により動作電流を得ると、発振器１５６は、アンテナ１３を介して受信した信号の入力に応じて第１の動作周波数の第１のクロック信号を出力し、また、発振器１６６は、アンテナ１３を介して受信した信号の入力に応じて第３の動作周波数の第３の動作クロックを出力する。つまり、ＩＣカード１がカードリーダライタ２５に翳され動作電流を得ると、セキュアＩＣチップ１５は、第１のクロック信号で動作を開始し、画像処理用ＩＣチップ１６も、第３の動作クロックで動作を開始する。また、セキュアＩＣチップ１５は、動作周波数変更を要求するまで、第１のクロック信号での動作を継続し、画像処理用ＩＣチップ１６も、動作周波数変更を要求するまで、第３の動作クロックで動作を継続する。

【0051】

カードリーダライタ２５は、ＩＣカード１からの応答信号を受信し、カード認証コマンドを送信する（ステップＳＴ１）。第１のクロック信号で動作中のプロセッサ１５１は、アンテナ１３を介して受信したカード認証コマンドを検知し、発振器１５６に動作周波数変更（高速化）を要求する。なお、不揮発性メモリ１５４の制御情報がコマンドリストを含む場合、カード認証コマンドがコマンドリストに含まれていることを条件として、第１のクロック信号で動作中のプロセッサ１５１は、カード認証コマンドの検知に基づき、動作周波数変更を要求するようにしてもよい。動作周波数変更情報（コマンドリスト）を適用することにより、特定のコマンド、例えば負荷の重いコマンドの処理に対して動作周波数変更処理を実行することができる。発振器１５６は、動作周波数変更の要求を受けて、出力中の第１のクロック信号を第２のクロック信号へ切り替えて、第２のクロック信号を出力する（ステップＳＴ２）。

【0052】

プロセッサ１５１は、第２のクロック信号に基づき、カード認証コマンドに基づくカード認証処理を実行し（ステップＳＴ３）、アンテナ１３を介してカード認証成功（ＯＫ）又はカード認証失敗（ＮＧ）を示すカード認証結果を返信し（ステップＳＴ４）、発振器１５６に動作周波数変更（第２のクロック信号から第１のクロック信号への変更（低速化））を要求する。発振器１５６は、動作周波数変更の要求を受けて、出力中の第２のクロック信号を第１のクロック信号へ切り替えて、第１のクロック信号を出力する（ステップＳＴ５）。

【0053】

なお、不揮発性メモリ１５４の動作周波数変更情報に含まれる容量閾値を基準とする、充電部１８の残容量の判定結果を動作周波数変更処理の適用条件に加えるようにしてもよい。例えば、第１のクロック信号で動作中のプロセッサ１５１は、カード認証コマンドを検知し、充電部１８の残容量が容量閾値より高い場合には動作周波数変更（高速化）を要求し、充電部１８の残容量が容量閾値以下の場合には動作周波数変更を要求しない。なお、残容量が容量閾値より高い状態が充電部１８の性能上の満充電になるように、容量閾値を定めてもよい。これにより、電流不足によりカード認証処理の未遂発生リスクを低減することができる。

【0054】

また、不揮発性メモリ１５４の動作周波数変更情報に含まれる電流閾値を基準とする、非接触給電で得られる電流値の判定結果を動作周波数変更処理の適用条件に加えるようにしてもよい。例えば、第１のクロック信号で動作中のプロセッサ１５１は、カード認証コマンドを検知し、非接触給電で得られる電流値が容量閾値より高い場合には動作周波数変更（高速化）を要求し、非接触給電で得られる電流値が容量閾値以下の場合には動作周波数変更を要求しない。これにより、電流不足によりカード認証処理の未遂発生リスクを低減することができる。

【0055】

カードリーダライタ２５は、ＩＣカード１からのカード認証成功（ＯＫ）を示すカード認証結果を受信すると、指紋認証コマンドを送信する（ステップＳＴ６）。なお、ＩＣカード１からのカード認証失敗（ＮＧ）を示すカード認証結果を受信すると、ここで処理は終了となる。

【0056】

第１のクロック信号で動作中のプロセッサ１５１は、アンテナ１３を介して受信した指紋認証コマンドを検知し、発振器１５６に動作周波数変更（高速化）を要求する。なお、不揮発性メモリ１５４の動作周波数変更情報がコマンドリストを含む場合、指紋認証コマンドがコマンドリストに含まれていることを条件として、第１のクロック信号で動作中のプロセッサ１５１は、カード認証コマンドの検知に基づき、動作周波数変更を要求するようにしてもよい。発振器１５６は、動作周波数変更の要求を受けて、出力中の第１のクロック信号を第２のクロック信号へ切り替えて、第２のクロック信号を出力する（ステップＳＴ７）。なお、ステップＳＴ７において、充電部１８の残容量の判定結果、又は非接触給電で得られる電流値の判定結果を動作周波数変更処理の適用条件に加えるようにしてもよい。

【0057】

プロセッサ１５１は、第２のクロック信号に基づき、指紋認証コマンドに基づく指紋認証処理を実行し（ステップＳＴ８）、発振器１５６に動作周波数変更（第２のクロック信号から第１のクロック信号への変更（低速化））を要求する。発振器１５６は、動作周波数変更の要求を受けて、出力中の第２のクロック信号を第１のクロック信号へ切り替えて、第１のクロック信号を出力する（ステップＳＴ９）。例えば、指紋認証処理では、不揮発性メモリ１５４に登録指紋画像テンプレートが登録されていることを確認し、画像処理用ＩＣチップ１６へ出力する制御情報を生成する。例えば、制御情報は、指紋画像処理コマンド及び動作クロック制御情報を含む。指紋画像処理コマンドは、画像取得処理及び特徴点抽出処理の実行を要求し、動作クロック制御情報は、指紋画像処理コマンドに対応する処理の実行期間外には第３のクロック信号に基づき動作すること、指紋画像処理コマンドに対応する処理の実行期間中に第４のクロック信号に基づき動作すること、指紋画像処理コマンドに対応する処理の実行に対応させて第３のクロック信号を第４のクロック信号へ切り替えること、指紋画像処理コマンドに対応する処理の終了に対応させて第４のクロック信号を第３のクロック信号へ切り替えることなどを要求する。なお、画像取得処理及び特徴点抽出処理は、間接的には、指紋認証コマンドに対応する処理である。

【0058】

第１のクロック信号で動作中のプロセッサ１５１は、指紋認証コマンドに基づき、画像処理用ＩＣチップ１６に対して指紋画像処理コマンド及び動作クロック制御情報等を含む制御情報を送信し（ステップＳＴ１０）、画像処理用ＩＣチップ１６のプロセッサ１６１は、制御情報に含まれる動作クロック制御情報に基づき、発振器１６６に動作周波数変更（高速化）を要求する。発振器１６６は、動作周波数変更の要求を受けて、出力中の第３の動作クロックを第４の動作クロックへ切り替えて、第４の動作クロックを出力する（ステップＳＴ１１）。なお、ステップＳＴ１１において、充電部１８の残容量の判定結果、又は非接触給電で得られる電流値の判定結果を動作周波数変更処理の適用条件に加えるようにしてもよい。

【0059】

プロセッサ１６１は、第４の動作クロックに基づき、指紋センサ１７から出力される読取指紋画像を取得する画像取得処理を実行する（ステップＳＴ１２）。さらに、プロセッサ１６１は、第４の動作クロックに基づき、指紋センサ１７から出力される読取指紋画像から複数の特徴点を抽出し、複数の特徴点に基づき読取指紋画像テンプレートを生成する特徴点抽出処理を実行する（ステップＳＴ１３）。さらに、プロセッサ１６１は、第４の動作クロックに基づき、読取指紋画像テンプレートをセキュアＩＣチップ１５へ送信する（ステップＳＴ１４）。さらに、プロセッサ１６１は、制御情報に含まれる動作クロック制御情報に基づき、発振器１６６に動作周波数変更（第４の動作クロックから第３の動作クロックへの変更（低速化））を要求する。発振器１６６は、動作周波数変更の要求を受けて、出力中の第４の動作クロックを第３の動作クロックへ切り替えて、第３の動作クロックを出力する（ステップＳＴ１５）。

【0060】

第１のクロック信号で動作中のプロセッサ１５１は、画像処理用ＩＣチップ１６からの読取指紋画像テンプレートを受け取り、発振器１５６に動作周波数変更（高速化）を要求する。発振器１５６は、動作周波数変更の要求を受けて、出力中の第１のクロック信号を第２のクロック信号へ切り替えて、第２のクロック信号を出力する（ステップＳＴ１６）。

【0061】

プロセッサ１５１は、第２のクロック信号に基づき、照合処理を実行する（ステップＳＴ１７）。プロセッサ１５１は、照合処理により、不揮発性メモリ１５４に登録された登録指紋画像テンプレートと、受け取った読取指紋画像テンプレートとを照合し、類似度を算出し、類似度算出結果に基づき指紋認証成功又は指紋認証失敗を判定する。プロセッサ１５１は、カードリーダライタ２５からの指紋認証コマンド（ステップＳＴ６）に対して、指紋認証成功又は指紋認証失敗を示す指紋照合結果を返信し（ステップＳＴ１８）、発振器１５６に動作周波数変更（第２のクロック信号から第１のクロック信号への変更（低速化））を要求する。発振器１５６は、動作周波数変更の要求を受けて、出力中の第２のクロック信号を第１のクロック信号へ切り替えて、第１のクロック信号を出力する（ステップＳＴ１９）。

【0062】

上記説明した動作周波数変更の概要は以下の通り。
（１）ＩＣカード１の各ＩＣチップ（例えばセキュアＩＣチップ１５及び画像処理用ＩＣチップ１６）は、コマンドに対応する処理の実行期間外には周波数の低い第１のクロック信号（基準となるクロック信号）で動作し、コマンドに対応する処理の実行期間に周波数の高い第２のクロック信号（基準より高い周波数のクロック信号）で動作する。コマンドに対応する処理の実行期間であるか否かにかかわらず、同じ周波数のクロック信号で各ＩＣチップを動作させる場合に比べて、低電力で効率良く動作することができる。各ＩＣチップにおいてコマンドに対応する処理の期間が重複しない場合に動作周波数変更処理を適用すれば、より効果的に低電力で効率良く動作することができる。

【0063】

（２）各ＩＣチップのうちのマスターとして機能するＩＣチップ（例えばセキュアＩＣチップ１５）が、各ＩＣチップにおける動作周波数変更処理を統括的に制御する。例えば、マスターとして機能するＩＣチップが、各ＩＣチップにおける各コマンド処理の開始タイミングと終了タイミングで周波数の切り替え制御することができる。各ＩＣチップにおいて異なるタイミングで実行される各コマンド処理を周波数の高いクロック信号で処理し、各ＩＣチップにおいてコマンド処理待ちの期間は周波数の低いクロック信号で動作することができる。マスターとして機能するＩＣチップによる統括的な動作周波数変更の制御により、ＩＣカード１の全体のパフォーマンスを落とすこと無く消費電力の低減を図ることができる。

【0064】

（３）ＩＣカード１の各ＩＣチップは、受信したコマンドに応じて動作周波数変更処理を適用することができる。例えば、負荷の重い画像処理等を命じるコマンドを動作周波数変更処理の対象としてコマンドリストに登録することにより、処理を遅延させることなく、電力消費量を抑制することができる。また、各ＩＣチップにおいて処理の期間が重複しないコマンドをコマンドリストに登録することにより、より効果的に処理を遅延させることなく、電力消費量を抑制することができる。

【0065】

（４）ＩＣカード１の各ＩＣチップは、充電部１８の残容量に応じて動作周波数変更処理を適用することができる。例えば、充電部１８の残容量が容量閾値より高い場合に動作周波数変更処理を適用し（高速化）、充電部１８の残容量が容量閾値以下の場合には動作周波数変更処理を適用しないようにすることができる。

【0066】

（５）ＩＣカード１の各ＩＣチップは、非接触給電の電流値に応じて動作周波数変更処理を適用することができる。例えば、非接触給電の電流値が電流閾値より高い場合に動作周波数変更処理を適用し（高速化）、非接触給電の電流値が電流閾値以下の場合には動作周波数変更処理を適用しないようにすることができる。

【0067】

本実施形態では、指紋センサ１７で読み取られる読取指紋画像の画像処理等に動作周波数変更処理を適用するケースについて説明したが、指紋センサ１７に限らず、他のカメラ素子の様なセンサ、ディスプレイ、ボタン等を備えた高機能なＩＣカードによる負荷の重い処理に対して動作周波数変更処理を適用するようにしてもよい。

【0068】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。したがって、本発明は、対象としてICカードに限らず、携帯できる電子装置を対象とするものである。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0069】

１…ＩＣカード
２…ＩＣカード処理装置
１１…カード基材
１２…電子基板
１３…アンテナ
１４…接触端子
１５…セキュアＩＣチップ
１６…画像処理用ＩＣチップ
１７…指紋センサ
１８…充電部
２１…プロセッサ
２４…補助記憶デバイス
２５…カードリーダライタ
２６…操作部
２７…ディスプレイ
１５１…プロセッサ
１５４…不揮発性メモリ
１５５…インタフェース
１５６…発振器
１６１…プロセッサ
１６４…不揮発性メモリ
１６５…インタフェース
１６６…発振器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】