特許 7464119 電子機能回路付き電子カード

(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】2024-04-01

(45)【発行日】2024-04-09

(54)【発明の名称】電子機能回路付き電子カード

(51)【国際特許分類】

   G06K 19/07 20060101AFI20240402BHJP

   G06K 19/077 20060101ALI20240402BHJP

   H02J 50/12 20160101ALI20240402BHJP

   H02J 50/80 20160101ALI20240402BHJP

【ＦＩ】

G06K19/07 090

G06K19/07 040

G06K19/07 180

G06K19/077 108

G06K19/077 264

H02J50/12

H02J50/80

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2022528422

(86)(22)【出願日】2021-02-04

(86)【国際出願番号】 JP2021004028

(87)【国際公開番号】W WO2021245980

(87)【国際公開日】2021-12-09

【審査請求日】2022-09-30

(31)【優先権主張番号】P 2020098118

(32)【優先日】2020-06-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000970

【氏名又は名称】弁理士法人 楓国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】細谷 達也

【審査官】土谷 慎吾

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１７／１４５８７９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０００－１９４８０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２３８１２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－２６６２６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１０４５１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｋ １９／０７

Ｇ０６Ｋ １９／０７７

Ｈ０２Ｊ ５０／１２

Ｈ０２Ｊ ５０／８０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

近距離無線通信用の通信アンテナと、当該通信アンテナに電気的に接続された無線通信ＩＣと、受電コイルと、当該受電コイルと共に受電共振回路を構成する共振キャパシタと、前記受電共振回路に接続された整流平滑回路と、第１の受電表示素子および第２の受電表示素子と、前記受電共振回路からの電力を管理する電力管理回路と、前記受電共振回路からの電力で動作する電子機能回路と、前記整流平滑回路と前記電子機能回路との間に接続される電圧変換回路と、を備え、
前記第１の受電表示素子は、前記整流平滑回路の出力に接続され、
前記第２の受電表示素子は、前記電圧変換回路の出力または前記電子機能回路に接続され、
前記第１の受電表示素子と前記第２の受電表示素子は、それぞれ異なる電圧で点灯するように設定され、
前記無線通信ＩＣは近距離無線通信を実行し、
前記受電コイルは前記近距離無線通信用の周波数の磁界より電力を受電し、
前記電子機能回路は、前記受電共振回路からの受電電力で動作し、
前記通信アンテナ及び前記受電コイルは、前記近距離無線通信用の周波数で共鳴する電磁界エネルギーを共有し、
前記電力管理回路は、前記共鳴する電磁界エネルギーから前記受電コイルにより電力を受電した場合に、
前記第１の受電表示素子が前記受電コイルで受電した状態で点灯し、
前記第２の受電表示素子が前記電子機能回路が動作可能な電圧に達した状態で点灯し、
前記第１の受電表示素子および前記第２の受電表示素子を駆動することで、状態の異なる種類の複数の受電状況を利用者へ通知する、
電子機能回路付き電子カード。

【請求項2】

前記第１の受電表示素子は前記受電コイルによる受電の強度を通知する、
請求項１に記載の電子機能回路付き電子カード。

【請求項3】

前記電力管理回路は、前記受電コイルによる受電に対する学習機能を備え、前記無線通信ＩＣと前記電子機能回路の動作タイミングを調整する、
請求項１又は２に記載の電子機能回路付き電子カード。

【請求項4】

前記電子機能回路は、生体認証回路及び生体センサである、
請求項１から３のいずれかに記載の電子機能回路付き電子カード。

【請求項5】

前記生体認証回路は指紋認証回路である、
請求項４に記載の電子機能回路付き電子カード。

【請求項6】

前記第１の受電表示素子および前記第２の受電表示素子は、前記電子機能回路の動作において視認可能な、前記生体センサから離れた位置に配置されている、
請求項４又は５に記載の電子機能回路付き電子カード。

【請求項7】

前記通信アンテナと前記受電コイルとは同一平面上に配置される、
請求項１から６のいずれかに記載の電子機能回路付き電子カード。

【請求項8】

前記近距離無線通信用の周波数はＩＳＭバンドの周波数である、
請求項１から７のいずれかに記載の電子機能回路付き電子カード。

【請求項9】

前記近距離無線通信用の周波数は6.78MHz帯又は13.56MHz帯の周波数である、
請求項１から７のいずれかに記載の電子機能回路付き電子カード。

【請求項10】

前記通信アンテナは前記受電コイルと磁気結合する、
請求項１から９のいずれかに記載の電子機能回路付き電子カード。

【請求項11】

前記通信アンテナと前記受電コイルとの磁気結合の結合係数は、前記通信アンテナと前記受電コイルとの配置及び構造により定められ、０．００１から０．３の範囲内に設定された、
請求項１０に記載の電子機能回路付き電子カード。

【請求項12】

前記電力管理回路は、前記無線通信ＩＣが起動した後に、前記受電コイルによる受電電力で前記電子機能回路を動作させる、
請求項１から１１のいずれかに記載の電子機能回路付き電子カード。

【請求項13】

前記受電コイルによる前記受電電力を蓄電する蓄電デバイスを備える、
請求項１から１２のいずれかに記載の電子機能回路付き電子カード。

【請求項14】

前記電力管理回路は、前記無線通信ＩＣが起動した後に、前記蓄電デバイスからの電力で前記電子機能回路を動作させる、
請求項１３に記載の電子機能回路付き電子カード。

【請求項15】

前記電力管理回路は、前記電子機能回路の動作が終了した後に、前記受電コイルによる前記受電電力で前記蓄電デバイスを蓄電する、
請求項１３又は１４に記載の電子機能回路付き電子カード。

【請求項16】

前記蓄電デバイスに対する充放電の制御を行う充放電制御回路と、前記蓄電デバイスへの充電状態を表示する充電表示素子を備え、
前記充放電制御回路は前記蓄電デバイスへの充電制御及び前記充電表示素子の駆動を行う、
請求項１３から１５のいずれかに記載の電子機能回路付き電子カード。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば生体認証回路などの電子機能回路を備える電子機能回路付き電子カードに関する。

【背景技術】

【0002】

生体認証回路などの電子機能回路を有する電子カードは、カードリーダーにかざして、ワイヤレスで通信し、ワイヤレスで電力を受けることが要求される。

【0003】

電子機能回路付きＩＣカードの例として、リーダーより発せられる磁場によりワイヤレス受電して、これによりリーダーとの間で送受信する指紋認証付ＩＣカードが特許文献１に示されている。この指紋認証付ＩＣカードは、アンテナ・コイル、外部端子、ＩＣカードの制御処理用マイクロプロセッサ、インジケータ及び指紋認証処理制御用プロセッサから構成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１２－２３８１２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の指紋認証付ＩＣカードにおいて、インジケータはＩＣカードの状態を示す。具体的には、指紋処理用プロセッサに接続されているので、指紋認証の成否に応じて点灯又は消灯を行うものと考えられる。

【0006】

ところで、リーダーにかざして、そのリーダーからワイヤレスで受電した電力で動作する電子機能回路付き電子カードは、リーダーから電力を受電して初めて所定の電子機能を実現するので、リーダーからの受電状況によって受電電力が不足すると、適正な動作がなされない場合がある。つまり、電子機能回路付き電子カードの利用者にとっては、適正な受電がなされているのか、いないのか、または、例えば電子機能回路における指紋認証が成功するのか、しないのか、分からず、操作に手間取り、大きなストレスを感じる。

【0007】

そこで、本発明の目的は、通信装置などからのワイヤレス受電の状態が利用者に分かるようにして、受電の状態を安定させ、利用者が容易に受電の状態を安定させることができ、生体認証などの電子機能回路の安定した適正な動作を速やかに行えるようにした電子機能回路付き電子カードを提供することにある。

【0008】

本開示の一例としての電子機能回路付き電子カードは、
近距離無線通信用の通信アンテナと、当該通信アンテナに電気的に接続された無線通信ＩＣと、受電コイルと、当該受電コイルと共に受電共振回路を構成する共振キャパシタと、前記受電共振回路に接続された整流平滑回路と、受電表示素子と、前記受電共振回路からの電力を管理する電力管理回路と、前記受電共振回路からの電力で動作する電子機能回路と、を備え、
前記無線通信ＩＣは近距離無線通信を実行し、
前記受電コイルは前記近距離無線通信用の周波数の磁界より電力を受電し、
前記電子機能回路は、前記受電共振回路からの受電電力で動作し、
前記通信アンテナ及び前記受電コイルは、前記近距離無線通信用の周波数で共鳴する電磁界エネルギーを共有し、
前記電力管理回路は、前記共鳴する電磁界エネルギーから前記受電コイルにより電力を受電した場合に、前記受電表示素子を駆動することで、受電状況を利用者へ示す、ことを特徴とする。

【0009】

上記構成により、受電コイルにより受電した場合に、受電表示素子が表示されることで利用者は受電状況を把握できる。

【0010】

本発明によれば、通信装置などからのワイヤレス受電の状態を利用者が容易に把握でき、十分な電力が得られる電子カードの配置を利用者に促し、利用者は容易に受電の状態を安定させることができ、電子機能回路の安定した適正な動作を速やかに行えるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１（Ａ）、図１（Ｂ）は、第１の実施形態に係る電子機能回路付き電子カードにおける主要部の構成及びそれらの配置例を示す図である。

【図2】図２は、第１の実施形態に係る電子機能回路付き電子カード１０１Ａの回路構成を示すブロック図である。

【図3】図３は電子機能回路付き電子カード１０１Ａ，１０１Ｂの動作シーケンスを示す図である。

【図4】図４は第２の実施形態に係る電子機能回路付き電子カード１０２及び送電装置の構成を示す図である。

【図5】図５は第２の実施形態に係る電子機能回路付き電子カード１０２の回路構成を示すブロック図である。

【図6】図６は第３の実施形態に係る、直流共鳴送電装置と電子機能回路付き電子カード内の受電部との回路構成を示す図である。

【図7】図７は、特に図６中の電力変換回路７２、共鳴調整回路７１Ｒ，２１Ｒ、及び整流平滑回路２２の回路構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以降、図を参照して幾つかの具体的な例を挙げて、本発明を実施するための複数の形態を示す。各図中には同一箇所に同一符号を付している。要点の説明又は理解の容易性を考慮して、実施形態を説明の便宜上、複数の実施形態に分けて示すが、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせは可能である。第２の実施形態以降では第１の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。

【0013】

《第１の実施形態》
図１（Ａ）、図１（Ｂ）は、第１の実施形態に係る電子機能回路付き電子カードにおける主要部の構成及びそれらの配置例を示す図である。 図１（Ａ）に示す電子機能回路付き電子カード１０１Ａ、図１（Ｂ）に示す電子機能回路付き電子カード１０１Ｂは、通信アンテナ１１、受電コイル２１Ｌ、指紋センサ３１、受電表示素子５１，５２を備える。

【0014】

通信アンテナ１１は、例えばＮＦＣ（Near field communication）リーダライタの通信アンテナと磁界結合する。受電コイル２１Ｌは送電装置の送電コイルやリーダライタの通信アンテナと磁界結合する。通信アンテナ１１と受電コイル２１Ｌとは同一平面上に配置されている。

【0015】

指紋センサ３１は、この電子機能回路付き電子カード１０１Ａ，１０１Ｂを持つユーザーの指紋を検知する。受電表示素子５１，５２は、指紋センサ３１に利用者の指が接する状態でも指や手の甲で隠れない、視認可能な位置に配置されている。

【0016】

電子機能回路付き電子カード１０１Ａでは、通信アンテナ１１と受電コイル２１Ｌとが、それぞれ独立したコイル開口を有するように配置されている。電子機能回路付き電子カード１０１Ｂでは、通信アンテナ１１及び指紋センサ３１が受電コイル２１Ｌのコイル開口の内側に配置されている。また、受電コイル２１Ｌの全体に重なる磁性シート６０が配置されている。つまり、通信アンテナ１１及び受電コイル２１Ｌの磁路の一部を構成する共用の磁性シート６０を備える。この構成により、通信アンテナ１１と受電コイル２１Ｌとの結合係数を適正に定めやすい。通信アンテナ１１と受電コイル２１Ｌとの磁気結合の適正な結合係数は、通信アンテナ１１と受電コイル２１Ｌとの配置及び構造により定められ、０．００１から０．３の範囲内に設定されることが好ましい。このように通信アンテナ１１と受電コイル２１Ｌとが適度に結合することにより、受電コイル２１Ｌだけでなく、通信アンテナ１１を受電に利用でき、また、通信アンテナ１１だけでなく、受電コイル２１Ｌを通信に用いることができる。

【0017】

以上に示した電子機能回路付き電子カード１０１Ａ，１０１Ｂは、通信アンテナ１１と受電コイル２１Ｌとは磁気的に結合し、いずれもＮＦＣの周波数帯で動作する。

【0018】

図２は、第１の実施形態に係る電子機能回路付き電子カード１０１Ａの回路構成を示すブロック図である。電子機能回路付き電子カード１０１Ｂについても回路構成は図２に示すとおりである。

【0019】

電子機能回路付き電子カード１０１Ａは、ＮＦＣ用の通信アンテナ１１と、この通信アンテナ１１に電気的に接続されたＮＦＣ－ＩＣ１３と、通信アンテナ１１に磁気結合する受電コイル２１Ｌと、この受電コイル２１Ｌと共に受電共振回路２１を構成する共振キャパシタ２１Ｃと、受電共振回路２１に接続された整流平滑回路２２と、受電コイル２１Ｌによる電力で動作する、指紋センサ３１及び指紋認証ＭＣＵ３０と、を備える。電子機能回路付き電子カード１０１Ａは、さらに、電力管理ＭＣＵ２０を備える。上記ＮＦＣは本発明に係る「近距離無線通信」に対応する。また、上記ＮＦＣ－ＩＣ１３は本発明に係る「無線通信ＩＣ」に対応する。

【0020】

電子機能回路付き電子カード１０１Ａは、ＮＦＣリーダライタや直流共鳴送電装置にかざすことにより使用される。ＮＦＣ用の周波数帯は、6.78MHz帯、13.56MHz帯などのＩＳＭバンド（産業科学医療用バンド）の周波数帯、または2.4GHz帯、5.7GHz帯、920MHz帯の周波数帯である。

【0021】

通信アンテナ１１及び受電コイル２１Ｌは上記ＮＦＣ用の同一の周波数帯に応答する。ＮＦＣ－ＩＣ１３はＮＦＣ通信を実行する。受電コイル２１ＬはＮＦＣ通信の信号の電力を受電する。指紋認証ＭＣＵ３０は、ＮＦＣ－ＩＣ１３が起動した後に、受電コイル２１Ｌによる受電電力で指紋センサ３１を動作させる。通信アンテナ１１及び受電コイル２１Ｌは、通信アンテナ１１と受電コイル２１Ｌとの磁気結合により、ＮＦＣ通信の周波数帯で共鳴する電磁界エネルギーを共有する。

【0022】

通信アンテナ１１とＮＦＣ－ＩＣ１３との間にフィルタ回路１２が設けられている。このフィルタ回路１２は、通信における電磁雑音を低減するために、通信アンテナ１１からみた入力インピーダンスを高くするための回路である。通信アンテナ１１からみた入力インピーダンスがハイインピーダンスであると、通信アンテナ１１が得る電磁界エネルギーは大きく減衰し、通信アンテナ１１が得る電磁界エネルギーを電力として利用することは困難である。一方、受電コイル２１Ｌは、共振キャパシタ２１Ｃと電気的に接続され、受電共振回路２１を構成し、受電コイル２１Ｌからみた入力インピーダンスは小さく設計され、入力インピーダンスはローインピーダンスとなる。このため、受電コイル２１Ｌが得る電磁界エネルギーは減衰が少なく、受電コイル２１Ｌが得る電磁界エネルギーを電力として利用することが可能となる。

【0023】

電力管理ＭＣＵ２０は、整流平滑回路２２から受電の有無を示す受電通知信号を受け、整流平滑回路２２の整流制御を行う。また、電圧変換回路２３に動作制御信号を与え、電圧変換回路２３から電圧変換回路２３の状態を示す利用情報を受け取る。また、ＮＦＣ－ＩＣ１３から通信通知信号を受ける。さらに、ＮＦＣ－ＩＣ１３から、ＮＦＣ－ＩＣ１３の状態を示す利用情報を受け取る。また、電力管理ＭＣＵ２０は指紋認証ＭＣＵ３０からその状態を示す利用情報を受け取る。

【0024】

電力管理ＭＣＵ２０は、図２中に示すように、電力管理に関する学習機能のための処理、データ処理、タイミング管理の処理等を行い、それら利用データの記憶部を備える。

【0025】

電力管理ＭＣＵ２０は、受電コイル２１Ｌによる受電に対する学習機能を備え、ＮＦＣ－ＩＣ１３は指紋認証の動作タイミングを調整する。例えば、電子機能回路付き電子カード１０１Ａをリーダライタにかざして、受電を開始してから、または電圧変換回路２３から規定電圧が出力されてから、実際に指紋認証が完了するまでに要する時間を記録し、指紋認証ＭＣＵ３０に対する問い合わせ（認証結果の読み取り）までの適正な時間を統計的に学習する。このことにより、指紋認証の結果が出た直後のタイミングで指紋認証ＭＣＵへ問い合わせを行うことになり、指紋認証ＭＣＵ３０への無駄な問い合わせを何度も行うことが回避され、無駄な電力消費も回避される。

【0026】

指紋認証ＭＣＵ３０とＮＦＣ－ＩＣ１３とは認証に関する通知を行う。指紋認証ＭＣＵ３０は、図２中に示すように、指紋画像の採取、画像処理、認証処理等を行い、認証処理に用いる指紋登録情報の記憶部を備える。

【0027】

整流平滑回路２２の出力部には、抵抗Ｒ１、ＬＥＤ１及びツェナーダイオードＺＤ１による、受電表示回路が設けられている。また、電圧変換回路２３の出力部には、抵抗Ｒ２、ＬＥＤ２及びツェナーダイオードＺＤ２による、受電表示回路が設けられている。ＬＥＤ１，ＬＥＤ２は本発明に係る「受電表示素子」に対応する。

【0028】

電子機能回路付き電子カード１０１Ａをリーダライタに近接させると、受電共振回路２１はリーダライタから電力を受電するので、整流平滑回路２２の出力電圧が上昇する。この電圧が、（ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧－ＬＥＤ１の順方向降下電圧）を超えるとＬＥＤ１が点灯する。つまり、受電表示素子５１が点灯する。このＬＥＤ１が点灯する電圧が整流平滑回路２２から出力される条件は、指紋認証ＭＣＵ３０及び指紋センサ３１が動作するに要する電圧に満たなくても、とにかく受電がなされたと見なせる条件である。

【0029】

電子機能回路付き電子カード１０１Ａをリーダライタの適切な位置に正しくかざすと、電圧変換回路２３の出力電圧が規定値に達する。電圧変換回路２３の出力電圧が、（ツェナーダイオードＺＤ２のツェナー電圧－ＬＥＤ２の順方向降下電圧）を超えるとＬＥＤ２が点灯する。つまり、受電表示素子５２が点灯する。このＬＥＤ２が点灯する電圧が電圧変換回路２３から出力される条件は、指紋認証ＭＣＵ３０が動作可能となる電圧に達する条件である。

【0030】

このように、受電表示素子５１，５２は受電コイル２１Ｌによる受電の強度を通知する。したがって、利用者は、電子機能回路付き電子カード１０１Ａをリーダライタに近接させたとき、電子機能回路付き電子カード１０１Ａの受電表示素子５１（ＬＥＤ１）が点灯することを視認することで、受電状態にあることを確認でき、続いて受電表示素子５２（ＬＥＤ２）が点灯するように、電子機能回路付き電子カード１０１Ａのかざす位置を微調整することができる。

【0031】

図３は上記電子機能回路付き電子カード１０１Ａ，１０１Ｂの動作シーケンスを示す図である。

【0032】

先ず、リーダライタから読み取りコマンドが発せられる。電子機能回路付き電子カードのＮＦＣ－ＩＣ１３は、その読み取りコマンドを受けて、指紋認証ＭＣＵ３０へ指紋認証のためのコマンドを発する。これにより、指紋認証ＭＣＵ３０は指紋センサ３１へＲＥＡＤコマンドを発し、指紋センサ３１から指紋の画像情報を受ける。指紋認証ＭＣＵ３０は、その指紋情報が本人のものであるか否か照合し、ＯＫであるかＮＧであるかの結果をＮＦＣ－ＩＣ１３へ返す。そして、ＮＦＣ－ＩＣ１３はリーダライタへ認証結果を返す。

【0033】

もし、指紋センサ３１の動作に要する十分な電力を受電できていなければ、指紋認証ＭＣＵ３０はＮＦＣ－ＩＣ１３へＮＧ（Time Out）を返す。これにより、ＮＦＣ－ＩＣ１３はリーダライタへＮＧ（Time Out）を返す。

【0034】

指紋センサ３１の動作に要する十分な電力を受電できていなければ、指紋認証を失敗するが、実際には、利用者は受電表示素子５１だけでなく、受電表示素子５２も点灯するように、電子機能回路付き電子カード１０１Ａ，１０１Ｂをリーダライタに適切な配置で、適当な時間をもって、速やかにかざすので、上記ＮＧとなる可能性は著しく低く、リトライに要する時間も回避できる。

【0035】

《第２の実施形態》
第２の実施形態では、蓄電デバイスを備える電子機能回路付き電子カードについて例示する。

【0036】

図４は第２の実施形態に係る電子機能回路付き電子カード１０２及び送電装置の構成を示す図である。電子機能回路付き電子カード１０２は通信アンテナ１１、受電コイル２１Ｌ、指紋認証ＭＣＵ３０、指紋センサ３１、ＷＰＴ（Wireless Power Transfer）／充放電回路７１、受電表示素子５０及び充電表示素子５４を備える。図中の「コンタクト」は金属端子コネクタである。電子機能回路付き電子カード１０２は非接触カード（リーダライタや送電装置等にかざすカード）であるが、このコンタクトを通した接触通信も可能としている。

【0037】

送電装置としては、ＮＦＣリーダライタ、ＮＦＣ機能を有するスマートフォン、直流共鳴送電装置等がある。受電コイル２１Ｌは、これら通信装置のアンテナや送電装置のコイルと磁気的に結合して受電する。

【0038】

図５は第２の実施形態に係る電子機能回路付き電子カード１０２の回路構成を示すブロック図である。この電子機能回路付き電子カード１０２は蓄電デバイス４０と充放電制御回路４１を備える。充放電制御回路４１は電圧変換回路２３の出力電圧を入力して蓄電デバイス４０の充放電の制御を行う。電力管理ＭＣＵ２０は充放電制御回路４１に対して充放電のための制御信号を与える。図５に示す、共振キャパシタ２１Ｃ、整流平滑回路２２、電圧変換回路２３及び充放電制御回路４１によって、図４に示したＷＰＴ／充放電回路７１が構成されている。 指紋認証ＭＣＵ３０及び指紋センサ３１は、電圧変換回路２３の出力電圧又は充放電制御回路４１からの放電出力電圧で動作する。

【0039】

指紋認証ＭＣＵ３０は、ＮＦＣ－ＩＣ１３が起動した後に、受電コイル２１Ｌによる受電電力で指紋センサ３１を動作させる。または、ＮＦＣ－ＩＣ１３が起動した後に、蓄電デバイス４０からの電力で指紋センサ３１を動作させる。

【0040】

整流平滑回路２２の出力部には、抵抗Ｒ１、ＬＥＤ１及びツェナーダイオードＺＤ１による、受電表示回路が設けられている。また、指紋認証ＭＣＵ３０の出力（指紋センサ３１の入力）には、抵抗Ｒ３、ＬＥＤ３及びツェナーダイオードＺＤ３による、受電表示回路が設けられている。ＬＥＤ１，ＬＥＤ３は図４に示す受電表示素子５０に対応する。ＬＥＤ１は緑色ＬＥＤであり、ＬＥＤ３は青色ＬＥＤである。受電表示素子５０はＬＥＤ１とＬＥＤ３の混合色が表示される。したがって、単に受電がなされて、まだ指紋認証が行われようとする前は、受電表示素子５０は緑色表示する。その後、指紋認証ＭＣＵ３０が指紋センサ３１を動作させるための電圧を指紋センサ３１へ出力したとき、受電表示素子５０は、緑色と青色の混合色であるシアン色表示する。

【0041】

電力管理ＭＣＵ２０は整流平滑回路２２から受電通知を受けると、充放電制御回路４１を有効化する。充放電制御回路４１は、電圧変換回路２３の出力電圧が、蓄電デバイス４０の充電に要する電圧に達しなければ、蓄電デバイス４０の電力を指紋認証ＭＣＵ３０へ供給する。

【0042】

電力管理ＭＣＵ２０は、指紋認証ＭＣＵ３０の動作が終了したことを検知すれば、充放電制御回路４１へ充電のための制御信号を出力する。これにより、充放電制御回路４１は、電圧変換回路２３の出力電圧が、蓄電デバイス４０の充電に要する電圧を超えていれば、蓄電デバイス４０を充電する。このように、電力管理ＭＣＵ２０は、指紋認証ＭＣＵ３０の動作が終了した後に、充放電制御回路４１を制御して受電コイル２１Ｌによる受電電力を蓄電デバイス４０に蓄電する。

【0043】

充放電制御回路４１には、抵抗Ｒ４、ＬＥＤ４及びツェナーダイオードＺＤ４による、充電表示回路が設けられている。充放電制御回路４１は、蓄電デバイス４０の充電を行う条件で、上記充電表示回路へ規定の電圧を出力してＬＥＤ４を点灯させる。ＬＥＤ４は図４に示す充電表示素子５４に対応する。

【0044】

その他の構成は図２に示した電子機能回路付き電子カード１０１Ａと同じである。

【0045】

本実施形態によれば、受電表示素子５０によって受電の強度が利用者に通知されるので、利用者はリーダライタに対する電子機能回路付き電子カード１０２のかざす位置の調整を容易に行える。また、受電表示素子５０によって、指紋認証が行われる段階であることが利用者に通知されるので、指紋認証時の指先の静止や挟持力の安定化等を容易に行うことができ、そのことにより、指紋認証が速やかになされる。

【0046】

また、本実施形態によれば、指紋認証後の充電表示素子５４の表示によって、蓄電デバイス４０への充電状態を把握できるので、利用者は指紋認証が完了したことを容易に把握でき、その後の操作を速やかに行うことができる。

【0047】

また、本実施形態によれば、図４に示したＮＦＣリーダライタやスマートフォンからの受電電力で蓄電デバイス４０の充電が可能であり、ＮＦＣリーダライタやスマートフォンからの受電電力が小さくても、生体認証が可能となる。

【0048】

《第３の実施形態》
第３の実施形態では、直流共鳴送電装置と電子機能回路付き電子カード内の受電部の回路構成の例について示す。

【0049】

図６は第３の実施形態に係る、直流共鳴送電装置と電子機能回路付き電子カード内の受電部との回路構成を示す図である。図７は、特に図６中の電力変換回路７２、共鳴調整回路７１Ｒ，２１Ｒ、及び整流平滑回路２２の回路構成を示す図である。

【0050】

図６において、送電装置は直流電源Ｖｉと、この直流電源Ｖｉの電圧を変換する電圧変換回路７３と、送電コイル７１Ｌ及び共鳴調整回路７１Ｒに対して交番電力を供給する電力変換回路７２及びその電力管理回路７０とを備える。

【0051】

図６において、電子機能回路付き電子カードは、図４等で既に示したとおり、受電コイル２１Ｌ、共鳴調整回路２１Ｒ、整流平滑回路２２、電圧変換回路２３及び電力管理ＭＣＵ２０を備える。抵抗Ｒｏは指紋認証ＭＣＵ等の負荷回路である。

【0052】

送電コイル７１Ｌ及び共鳴調整回路７１Ｒによる送電側の共振回路と、受電コイル２１Ｌ及び共鳴調整回路２１Ｒによる受電側の共振回路と、によって共鳴フィールドが構成される。

【0053】

図７に示す例では、等価的に第１スイッチング素子Q1、ダイオードDds1及びキャパシタCds1の並列接続回路で構成される第１スイッチ回路S1と、等価的に第２スイッチング素子Q2、ダイオードDds2及びキャパシタCds2の並列接続回路で構成される第２スイッチ回路S2と、スイッチング素子Q1，Q2の制御を行う図外のスイッチング制御回路と、共振キャパシタCrと、を備える。共振キャパシタCrは図６に示した共鳴調整回路７１Ｒの例であり、送電コイル７１Ｌと共振キャパシタCrとで送電共振回路が構成されている。

【0054】

第１スイッチ回路S1の第１スイッチング素子Q1及び第２スイッチ回路S2の第２スイッチング素子Q2は交互にオン／オフされる。

【0055】

スイッチング制御回路は第１スイッチング素子Q1及び第２スイッチング素子Q2を所定の動作周波数で、相補的に交互にスイッチングすることで、直流電圧を送電共振回路に断続的に与えて、送電コイル７１Ｌに共振電流を発生させる。これにより、第１スイッチ回路S1及び第２スイッチ回路S2の両端電圧を方形波または台形波状の電圧波形とする。例えばＮＦＣ通信で用いられる13.56MHzでスイッチング動作させる。

【0056】

電子機能回路付き電子カード内の受電回路は、受電コイル２１Ｌと共振キャパシタCrsによる受電共振回路と整流平滑回路２２とを備える。整流平滑回路２２は、ダイオードDds3及びキャパシタCds3の並列接続回路と、ダイオードDds4及びキャパシタCds4の並列接続回路とを備える。

【0057】

ダイオードDds3，Dds4は、受電コイル２１Ｌと共振キャパシタCrsによる受電共振回路に発生する電圧を整流し、キャパシタCoはその電圧を平滑する。この例では、受電コイル２１Ｌと共振キャパシタCrsとは受電共振回路を構成している。そして、上記送電共振回路と受電共振回路とが共鳴する。

【0058】

以上に示したように直流共鳴によるワイヤレス給電によって、送電装置は高出力でワイヤレス送電でき、電子機能回路付き電子カードは大きな電力を受電することができる。また、蓄電デバイスを短時間で充電することが可能となる。

【0059】

最後に、本発明は上述した実施形態に限られるものではない。当業者によって適宜変形及び変更が可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変形及び変更が含まれる。

【0060】

例えば、以上に示した各実施形態では、電子機能回路付き電子カードの利用者の指紋を認証する機能を有する電子機能回路付き電子カードを例示したが、指紋以外に、指静脈認証、カメラ画像による認証、声による認証等で生体認証を行う場合にも同様に適用できる。

【0061】

また、例えば、生体認証以外に、加速度、温湿度、照度、音量等の電子機能を有する電子機能回路付き電子カードにも同様に適用できる。

【符号の説明】

【0062】

Cds1，Cds2，Cds3，Cds4，Co…キャパシタ
Cr，Crs…共振キャパシタ
Dds1，Dds2，Dds3，Dds3，Dds4…ダイオード
２０…電力管理ＭＣＵ
３０…指紋認証ＭＣＵ
Q1…第１スイッチング素子
Q2…第２スイッチング素子
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒｏ…抵抗
S1…第１スイッチ回路
S2…第２スイッチ回路
Ｖｉ…直流電源
ＺＤ１，ＺＤ２，ＺＤ３，ＺＤ４…ツェナーダイオード
１１…通信アンテナ
１２…フィルタ回路
１３…ＮＦＣ－ＩＣ
２０…電力管理ＭＣＵ
２１…受電共振回路
２１Ｃ…共振キャパシタ
２１Ｌ…受電コイル
２１Ｒ…共鳴調整回路
２２…整流平滑回路
２３…電圧変換回路
３０…指紋認証ＭＣＵ
３１…指紋センサ
４０…蓄電デバイス
４１…充放電制御回路
５０，５１，５２…受電表示素子
５４…充電表示素子
６０…磁性シート
７０…電力管理回路
７１…ＷＰＴ／充放電回路
７１Ｌ…送電コイル
７１Ｒ…共鳴調整回路
７２…電力変換回路
７３…電圧変換回路
１０１Ａ，１０１Ｂ，１０２…電子機能回路付き電子カード

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】