(57)【要約】【課題】無接点電力伝送システムにおいてセキュリティの高い認証処理を可能にする認証処理装置等の提供。【解決手段】無接点電力伝送システムの受電装置４０に設けられる認証処理装置３００は認証処理を行う処理部３１０を含む。処理部３１０は、送電装置１０を認証するためのチャレンジデータを作成するチャレンジデータ作成部３２０と、作成されたチャレンジデータを、無接点電力伝送のコイル間通信により送電装置１０に送信するための処理を行う送信処理部３３０と、認証用演算を行って、照合データを作成する照合データ作成部３４０と、チャレンジデータに対して送電側が認証用演算を行うことで作成されたレスポンスデータを、無接点電力伝送のコイル間通信により送電装置１０から受信した場合に、照合データを用いた照合処理により、送電装置１０の認証を行う認証部３５０を含む。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電装置の１次コイルと受電装置の２次コイルを電磁的に結合させて前記送電装置から前記受電装置に対して電力を伝送し、前記受電装置の負荷に対して電力を供給する無接点電力伝送システムの前記受電装置に設けられる認証処理装置であって、
認証処理を行う処理部を含み、
前記処理部は、
前記送電装置を認証するためのチャレンジデータを作成するチャレンジデータ作成部と、
作成された前記チャレンジデータを、無接点電力伝送のコイル間通信により前記送電装置に送信するための処理を行う送信処理部と、
認証用演算を行って、照合データを作成する照合データ作成部と、
前記チャレンジデータに対して送電側が認証用演算を行うことで作成されたレスポンスデータを、無接点電力伝送のコイル間通信により前記送電装置から受信した場合に、前記照合データを用いた照合処理により、前記送電装置の認証を行う認証部と、
を含むことを特徴とする認証処理装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記照合データ作成部は、
前記チャレンジデータと受電側鍵情報を用いて前記照合データを作成し、
前記認証部は、
前記チャレンジデータと送電側鍵情報を用いて作成された前記レスポンスデータを、前記送電装置から受信した場合に、受信した前記レスポンスデータと前記照合データとを照合して、前記送電装置の認証を行うことを特徴とする認証処理装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記照合データ作成部は、
前記チャレンジデータと送電側鍵情報とを用いて作成された前記レスポンスデータを、前記送電装置から受信した場合に、受信した前記レスポンスデータと受電側鍵情報を用いて前記照合データを作成し、
前記認証部は、
前記チャレンジデータと前記照合データとを照合して、前記送電装置の認証を行うことを特徴とする認証処理装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記処理部は、
通常送電開始前の仮送電期間において、チャレンジデータ及びレスポンスデータを用いた認証処理を行うことを特徴とする認証処理装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記仮送電期間は、通常送電開始前における送電側と受電側の間での情報通信のための送電期間であることを特徴とする認証処理装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記処理部は、
通常送電開始後の定期認証期間において、定期的な認証処理を行うことを特徴とする認証処理装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記処理部は、
前記送電装置が前記受電装置を定期認証するための定期認証データを作成する定期認証データ作成部を含み、
前記送信処理部は、
作成された前記定期認証データを、無接点電力伝送のコイル間通信により前記送電装置に送信するための処理を行うことを特徴とする認証処理装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記定期認証データ作成部は、
第ｉ＋１（ｉは自然数）の定期認証期間では、第ｉの定期認証期間で送信される定期認証データとは異なる値の定期認証データを作成することを特徴とする認証処理装置。
【請求項９】
請求項７又は８において、
前記定期認証データ作成部は、
通常送電開始前の認証処理に使用されたデータを用いて、前記定期認証データを作成することを特徴とする認証処理装置。
【請求項１０】
請求項６において、
前記照合データ作成部は、
定期認証用演算を行うことで定期認証用照合データを作成し、
前記認証部は、
無接点電力伝送のコイル間通信により前記送電装置から定期認証データを受信した場合に、受信した前記定期認証データと前記定期認証用照合データとを照合して、前記送電装置の定期認証を行うことを特徴とする認証処理装置。
【請求項１１】
請求項６において、
前記処理部は、
通常送電開始後の定期認証期間において、チャレンジデータ及びレスポンスデータを用いた定期認証処理を行うことを特徴とする認証処理装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかにおいて、
前記処理部は、
前記受電装置を認証するための受電側認証用のチャレンジデータを、無接点電力伝送のコイル間通信により前記送電装置から受信した場合に、受信した前記受電側認証用のチャレンジデータに対して認証用演算を行って、受電側認証用のレスポンスデータを作成するレスポンスデータ作成部を含み、
前記送信処理部は、
作成された前記受電側認証用のレスポンスデータを、無接点電力伝送のコイル間通信により前記送電装置に送信するための処理を行うことを特徴とする認証処理装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれかにおいて、
前記受電装置に設けられる受電制御装置が有するホストインターフェースと通信するためのインターフェース部を含み、
前記受電制御装置は、
受電制御の制御と無接点電力伝送のコイル間通信の制御を行い、
前記処理部は、
前記インターフェース部を介して、前記受電制御装置との間でチャレンジデータ及びレスポンスデータを通信するための処理を行うことを特徴とする認証処理装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれかにおいて、
前記負荷はバッテリであり、前記バッテリには第２の認証処理装置が内蔵され、
前記チャレンジデータ作成部は、
前記バッテリを認証するためのバッテリ認証用のチャレンジデータを作成し、
前記送信処理部は、
作成された前記バッテリ認証用のチャレンジデータを、前記第２の認証処理装置に送信するための処理を行い、
前記認証部は、
前記バッテリ認証用のチャレンジデータに対応するバッテリ認証用のレスポンスデータを前記第２の認証処理装置から受信した場合に、受信した前記バッテリ認証用のレスポンスデータとバッテリ認証用の照合データとを照合して、前記バッテリの認証を行うことを特徴とする認証処理装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１３のいずれかにおいて、
前記負荷はバッテリであり、前記認証処理装置は前記バッテリに内蔵され、
前記処理部は、
前記バッテリを認証するためのバッテリ認証用のチャレンジデータを、前記バッテリの外部に設けられた第２の認証処理装置から受信した場合に、受信した前記バッテリ認証用のチャレンジデータに対して認証用演算を行って、バッテリ認証用のレスポンスデータを作成するレスポンスデータ作成部を含み、
前記送信処理部は、
作成された前記バッテリ認証用のレスポンスデータを、前記第２の認証処理装置に送信するための処理を行うことを特徴とする認証処理装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれかに記載の認証処理装置と、
受電制御と無接点電力伝送のコイル間通信の制御を行う受電制御装置と、
前記２次コイルの誘起電圧を直流電圧に変換する受電部とを含むことを特徴とする受電装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の受電装置と、
前記受電装置により電力が供給される負荷とを含むことを特徴とする電子機器。
【請求項１８】
送電装置の１次コイルと受電装置の２次コイルを電磁的に結合させて前記送電装置から前記受電装置に対して電力を伝送し、前記受電装置の負荷に対して電力を供給する無接点電力伝送システムの前記送電装置に設けられる認証処理装置であって、
認証処理を行う処理部を含み、
前記処理部は、
前記送電装置を認証するためのチャレンジデータを、無接点電力伝送のコイル間通信により前記受電装置から受信した場合に、受信した前記チャレンジデータに対して認証用演算を行って、レスポンスデータを作成するレスポンスデータ作成部と、
作成された前記レスポンスデータを、無接点電力伝送のコイル間通信により前記受電装置に送信するための処理を行う送信処理部と、
を含むことを特徴とする認証処理装置。
【請求項１９】
請求項１８において、
前記処理部は、
前記受電装置を認証するための受電側認証用のチャレンジデータを作成するチャレンジデータ作成部と、
認証用演算を行って、受電側認証用の照合データを作成する照合データ作成部と、
前記受電装置の認証を行う認証部とを含み、
前記送信処理部は、
作成された前記受電側認証用のチャレンジデータを、無接点電力伝送のコイル間通信により前記受電装置に送信するための処理を行い、
前記認証部は、
前記受電側認証用のチャレンジデータに対して受電側が認証用演算を行うことで作成された受電側認証用のレスポンスデータを、無接点電力伝送のコイル間通信により前記受電装置から受信した場合に、前記受電側認証用の照合データを用いた照合処理により、前記受電装置の認証を行うことを特徴とする認証処理装置。
【請求項２０】
請求項１９において、
前記送信処理部は、
送電側認証用の前記レスポンスデータと共に、前記受電側認証用のチャレンジデータを、無接点電力伝送のコイル間通信により前記受電装置に送信するための処理を行うことを特徴とする認証処理装置。
【請求項２１】
請求項１８乃至２０のいずれかにおいて、
前記処理部は、
通常送電開始前の仮送電期間において、チャレンジデータ及びレスポンスデータを用いた認証処理を行うことを特徴とする認証処理装置。
【請求項２２】
請求項２１において、
前記仮送電期間は、通常送電開始前における送電側と受電側の間での情報通信のための送電期間であることを特徴とする認証処理装置。
【請求項２３】
請求項１８乃至２２のいずれかにおいて、
前記処理部は、
通常送電開始後の定期認証期間において、定期的な認証処理を行うことを特徴とする認証処理装置。
【請求項２４】
請求項１８乃至２３のいずれかに記載の認証処理装置と、
送電制御と無接点電力伝送のコイル間通信の制御を行う送電制御装置と、
交流電圧を生成して前記１次コイルに供給する送電部とを含むことを特徴とする送電装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載の送電装置を含むことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、認証処理装置、受電装置、送電装置、及び電子機器等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電磁誘導を利用し、金属部分の接点がなくても電力伝送を可能にする無接点電力伝送（非接触電力伝送）が脚光を浴びている、この無接点電力伝送の適用例として、携帯電話機や家庭用機器（例えば電話機の子機）の充電などが提案されている。
【０００３】
このような無接点電力伝送の従来技術として特許文献１がある。この特許文献１では、送電側（１次側）と受電側（２次側）との間で認証コードを送受信することでＩＤ認証を実現し、異物等の挿入を検出している。
【０００４】
しかしながら、特許文献１の従来技術では、送電側が受電側に認証コードを送信し、受電側が、受信した認証コードの一致判定を行うだけであった。従って、異物については効果的に判別できるものの、不正な機器を判別することはできず、模倣品が製造されるなどの問題が生じるおそれがあった。
【特許文献１】特開２００６−６０９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の幾つかの態様によれば、無接点電力伝送システムにおいてセキュリティの高い認証処理を可能にする認証処理装置、受電装置、送電装置、電子機器等を提供できる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、送電装置の１次コイルと受電装置の２次コイルを電磁的に結合させて前記送電装置から前記受電装置に対して電力を伝送し、前記受電装置の負荷に対して電力を供給する無接点電力伝送システムの前記受電装置に設けられる認証処理装置であって、認証処理を行う処理部を含み、前記処理部は、前記送電装置を認証するためのチャレンジデータを作成するチャレンジデータ作成部と、作成された前記チャレンジデータを、無接点電力伝送のコイル間通信により前記送電装置に送信するための処理を行う送信処理部と、認証用演算を行って、照合データを作成する照合データ作成部と、前記チャレンジデータに対して送電側が認証用演算を行うことで作成されたレスポンスデータを、無接点電力伝送のコイル間通信により前記送電装置から受信した場合に、前記照合データを用いた照合処理により、前記送電装置の認証を行う認証部とを含む認証処理装置に関係する。
【０００７】
本発明の一態様によれば、チャレンジデータが作成されて送電側に送信される。また認証用演算を行うことで照合データが作成される。一方、送電側は、チャレンジデータに対して認証用演算を行うことでレスポンスデータを作成して、受電側に送信する。すると、このレスポンスデータを受信した受電側は、照合データを用いた照合処理を行うことで、送電装置の認証を行う。例えばレスポンスデータと照合データを照合する処理や、チャレンジデータと照合データ（例えばレスポンスデータにより作成された照合データ）を照合する処理を行うことで、送電装置の認証を行う。このようにすれば、チャレンジデータに対して適正なレスポンスデータが返送されたか否かを認証しているため、不正な送電装置等を排除できる。また、レスポンスデータは、認証用演算を行うことで作成されるため、例えばデータが盗聴されて不正な認証が行われてしまう事態も防止でき、無接点電力伝送システムにおいてセキュリティの高い認証処理を実現できる。
【０００８】
また本発明の一態様では、前記照合データ作成部は、前記チャレンジデータと受電側鍵情報を用いて前記照合データを作成し、前記認証部は、前記チャレンジデータと送電側鍵情報を用いて作成された前記レスポンスデータを、前記送電装置から受信した場合に、受信した前記レスポンスデータと前記照合データとを照合して、前記送電装置の認証を行ってもよい。
【０００９】
このようにすれば、受電側鍵情報を用いて作成された照合データと、送電側鍵情報を用いて作成されたレスポンスデータが照合されて、送電装置の認証が行われるため、よりセキュリティの高い認証処理を実現できる。
【００１０】
また本発明の一態様では、前記照合データ作成部は、前記チャレンジデータと送電側鍵情報とを用いて作成された前記レスポンスデータを、前記送電装置から受信した場合に、受信した前記レスポンスデータと受電側鍵情報を用いて前記照合データを作成し、前記認証部は、前記チャレンジデータと前記照合データとを照合して、前記送電装置の認証を行ってもよい。
【００１１】
このようにすれば、チャレンジデータと送電側鍵情報を用いて作成されたレスポンスデータを受信した場合に、レスポンスデータと受電側鍵情報を用いて作成された照合データと、チャレンジデータとが照合されて、送電装置の認証が行われるため、よりセキュリティの高い認証処理を実現できる。
【００１２】
また本発明の一態様では、前記処理部は、通常送電開始前の仮送電期間において、チャレンジデータ及びレスポンスデータを用いた認証処理を行ってもよい。
【００１３】
このように通常送電開始前の仮送電期間においてチャレンジデータ及びレスポンスデータを用いた認証処理を行えば、不正な機器により無接点電力伝送が行われてしまう事態等を防止できる。
【００１４】
また本発明の一態様では、前記仮送電期間は、通常送電開始前における送電側と受電側の間での情報通信のための送電期間であってもよい。
【００１５】
また本発明の一態様では、前記処理部は、通常送電開始後の定期認証期間において、定期的な認証処理を行ってもよい。
【００１６】
このようにすれば、通常送電開始後に不正な機器へのすり替わりなどが行われた場合にも、これに対処できるようになる。
【００１７】
また本発明の一態様では、前記処理部は、前記送電装置が前記受電装置を定期認証するための定期認証データを作成する定期認証データ作成部を含み、前記送信処理部は、作成された前記定期認証データを、無接点電力伝送のコイル間通信により前記送電装置に送信するための処理を行ってもよい。
【００１８】
このようにすれば、通常送電後の定期認証期間において、受電装置を定期的に認証することが可能になる。
【００１９】
また本発明の一態様では、前記定期認証データ作成部は、第ｉ＋１（ｉは自然数）の定期認証期間では、第ｉの定期認証期間で送信される定期認証データとは異なる値の定期認証データを作成してもよい。
【００２０】
このようにすれば、定期認証データが盗聴されて不正な認証が行われてしまう事態等を防止できる。
【００２１】
また本発明の一態様では、前記定期認証データ作成部は、通常送電開始前の認証処理に使用されたデータを用いて、前記定期認証データを作成してもよい。
【００２２】
このようにすれば、チャレンジ・レスポンス方式等を用いなくてもセキュリティの高い定期認証を実現できる。
【００２３】
また本発明の一態様では、前記照合データ作成部は、定期認証用演算を行うことで定期認証用照合データを作成し、前記認証部は、無接点電力伝送のコイル間通信により前記送電装置から定期認証データを受信した場合に、受信した前記定期認証データと前記定期認証用照合データとを照合して、前記送電装置の定期認証を行ってもよい。
【００２４】
このようにすれば、通常送電後の定期認証期間において、送電装置を定期的に認証できるようになる。
【００２５】
また本発明の一態様では、前記処理部は、通常送電開始後の定期認証期間において、チャレンジデータ及びレスポンスデータを用いた定期認証処理を行ってもよい。
【００２６】
このようにすれば、セキュリティの高い定期認証を実現できる。
【００２７】
また本発明の一態様では、前記処理部は、前記受電装置を認証するための受電側認証用のチャレンジデータを、無接点電力伝送のコイル間通信により前記送電装置から受信した場合に、受信した前記受電側認証用のチャレンジデータに対して認証用演算を行って、受電側認証用のレスポンスデータを作成するレスポンスデータ作成部を含み、前記送信処理部は、作成された前記受電側認証用のレスポンスデータを、無接点電力伝送のコイル間通信により前記送電装置に送信するための処理を行ってもよい。
【００２８】
このようにすれば、送電装置の認証のみならず、受電装置の認証も実現できるようになり、セキュリティの高い認証処理を実現できる。
【００２９】
また本発明の一態様では、前記受電装置に設けられる受電制御装置が有するホストインターフェースと通信するためのインターフェース部を含み、前記受電制御装置は、受電制御の制御と無接点電力伝送のコイル間通信の制御を行い、前記処理部は、前記インターフェース部を介して、前記受電制御装置との間でチャレンジデータ及びレスポンスデータを通信するための処理を行ってもよい。
【００３０】
このようにすれば、例えばホストインターフェースのバスに認証処理装置を接続するだけで、ホストインターフェースを有効活用して、受電制御装置との間でチャンレジデータやレスポンスデータを通信して、認証処理を実現できる。
【００３１】
また本発明の一態様では、前記負荷はバッテリであり、前記バッテリには第２の認証処理装置が内蔵され、前記チャレンジデータ作成部は、前記バッテリを認証するためのバッテリ認証用のチャレンジデータを作成し、前記送信処理部は、作成された前記バッテリ認証用のチャレンジデータを、前記第２の認証処理装置に送信するための処理を行い、前記認証部は、前記バッテリ認証用のチャレンジデータに対応するバッテリ認証用のレスポンスデータを前記第２の認証処理装置から受信した場合に、受信した前記バッテリ認証用のレスポンスデータとバッテリ認証用の照合データとを照合して、前記バッテリの認証を行ってもよい。
【００３２】
このようにすれば、送電側の認証のみならず、バッテリの認証も行うことができ、不正なバッテリ等が使用された場合にも、これに対処できるようになる。また送電側の認証処理用に設けられたチャレンジデータ作成部や照合データ作成部などを有効活用して、バッテリを認証できる。
【００３３】
また本発明の一態様では、前記負荷はバッテリであり、前記認証処理装置は前記バッテリに内蔵され、前記処理部は、前記バッテリを認証するためのバッテリ認証用のチャレンジデータを、前記バッテリの外部に設けられた第２の認証処理装置から受信した場合に、受信した前記バッテリ認証用のチャレンジデータに対して認証用演算を行って、バッテリ認証用のレスポンスデータを作成するレスポンスデータ作成部を含み、前記送信処理部は、作成された前記バッテリ認証用のレスポンスデータを、前記第２の認証処理装置に送信するための処理を行ってもよい。
【００３４】
このようにすれば、送電側の認証のみならず、バッテリの認証も行うことができ、不正なバッテリ等が使用された場合にも、これに対処できるようになる。
【００３５】
また本発明の他の態様は、上記のいずれかに記載の認証処理装置と、受電制御と無接点電力伝送のコイル間通信の制御を行う受電制御装置と、前記２次コイルの誘起電圧を直流電圧に変換する受電部とを含む受電装置に関係する。
【００３６】
また本発明の他の態様は、上記に記載の受電装置と、前記受電装置により電力が供給される負荷とを含む電子機器に関係する。
【００３７】
また本発明の他の態様は、送電装置の１次コイルと受電装置の２次コイルを電磁的に結合させて前記送電装置から前記受電装置に対して電力を伝送し、前記受電装置の負荷に対して電力を供給する無接点電力伝送システムの前記送電装置に設けられる認証処理装置であって、認証処理を行う処理部を含み、前記処理部は、前記送電装置を認証するためのチャレンジデータを、無接点電力伝送のコイル間通信により前記受電装置から受信した場合に、受信した前記チャレンジデータに対して認証用演算を行って、レスポンスデータを作成するレスポンスデータ作成部と、作成された前記レスポンスデータを、無接点電力伝送のコイル間通信により前記受電装置に送信するための処理を行う送信処理部とを含む認証処理装置に関係する。
【００３８】
本発明の他の態様によれば、チャレンジデータを受信すると、受信したチャレンジデータに認証用演算を行うことで、レスポンスデータが作成され、作成されたレスポンスデータが受電装置に送信される。このようにすれば、受電側において、チャレンジデータに対して適正なレスポンスデータが返送されたか否かを認証することが可能になるため、不正な送電装置等に対処できる。また、レスポンスデータは、認証用演算を行うことで作成されるため、データが盗聴されて不正な認証が行われてしまう事態も防止でき、無接点電力伝送システムにおいてセキュリティの高い認証処理を実現できる。
【００３９】
また本発明の他の態様では、前記処理部は、前記受電装置を認証するための受電側認証用のチャレンジデータを作成するチャレンジデータ作成部と、認証用演算を行って、受電側認証用の照合データを作成する照合データ作成部と、前記受電装置の認証を行う認証部とを含み、前記送信処理部は、作成された前記受電側認証用のチャレンジデータを、無接点電力伝送のコイル間通信により前記受電装置に送信するための処理を行い、前記認証部は、前記受電側認証用のチャレンジデータに対して受電側が認証用演算を行うことで作成された受電側認証用のレスポンスデータを、無接点電力伝送のコイル間通信により前記受電装置から受信した場合に、前記受電側認証用の照合データを用いた照合処理により、前記受電装置の認証を行ってもよい。
【００４０】
このようにすれば、送電装置の認証のみならず、受電装置の認証も実現できるようになり、セキュリティの高い認証処理を実現できる。
【００４１】
また本発明の他の態様では、前記送信処理部は、送電側認証用の前記レスポンスデータと共に、前記受電側認証用のチャレンジデータを、無接点電力伝送のコイル間通信により前記受電装置に送信するための処理を行ってもよい。
【００４２】
このようにすれば、送電側認証用のレスポンスデータと受電側認証用のチャレンジデータを１回の転送で受電装置に送信することが可能になり、認証処理の効率化を図れる。
【００４３】
また本発明の他の態様では、前記処理部は、通常送電開始前の仮送電期間において、チャレンジデータ及びレスポンスデータを用いた認証処理を行ってもよい。
【００４４】
このように仮送電期間においてチャレンジデータ及びレスポンスデータを用いた認証処理を行えば、不正な機器により無接点電力伝送が行われてしまう事態等を防止できる。
【００４５】
また本発明の他の態様では、前記仮送電期間は、通常送電開始前における送電側と受電側の間での情報通信のための送電期間であってもよい。
【００４６】
また本発明の他の態様では、前記処理部は、通常送電開始後の定期認証期間において、定期的な認証処理を行ってもよい。
【００４７】
このようにすれば、通常送電開始後に不正な機器へのすり替わり等が行われた場合にも、これに対処できるようになる。
【００４８】
また本発明の他の態様は、上記のいずれかに記載の認証処理装置と、送電制御と無接点電力伝送のコイル間通信の制御を行う送電制御装置と、交流電圧を生成して前記１次コイルに供給する送電部とを含む送電装置に関係する。
【００４９】
また本発明の他の態様は、上記に記載の送電装置を含む電子機器に関係する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００５１】
１．電子機器
図１（Ａ）に本実施形態の無接点電力伝送手法が適用される電子機器の例を示す。電子機器の１つである充電器５００（クレードル）は送電装置１０を有する。また電子機器の１つである携帯電話機５１０は受電装置４０を有する。また携帯電話機５１０は、ＬＣＤなどの表示部５１２、ボタン等で構成される操作部５１４、マイク５１６（音入力部）、スピーカ５１８（音出力部）、アンテナ５２０を有する。
【００５２】
充電器５００にはＡＣアダプタ５０２を介して電力が供給され、この電力が、無接点電力伝送により送電装置１０から受電装置４０に送電される。これにより、携帯電話機５１０のバッテリを充電したり、携帯電話機５１０内のデバイスを動作させることができる。
【００５３】
なお本実施形態が適用される電子機器は携帯電話機５１０に限定されない。例えば腕時計、コードレス電話器、シェーバー、電動歯ブラシ、リストコンピュータ、ハンディターミナル、携帯情報端末、電動自転車、或いはＩＣカードなどの種々の電子機器に適用できる。
【００５４】
図１（Ｂ）に模式的に示すように、送電装置１０から受電装置４０への電力伝送は、送電装置１０側に設けられた１次コイルＬ１（送電コイル）と、受電装置４０側に設けられた２次コイルＬ２（受電コイル）を電磁的に結合させて電力伝送トランスを形成することで実現される。これにより非接触での電力伝送が可能になる。
【００５５】
なお、図１（Ｂ）では１次コイルＬ１、２次コイルＬ２は、平面上でスパイラル状にコイル線を巻くことで形成された例えば空芯の平面コイルになっている。しかしながら、本実施形態のコイルはこれに限定されず、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２を電磁的に結合させて電力を伝送できるものであれば、その形状・構造等は問わない。
【００５６】
例えば図１（Ｃ）では、磁性体コアに対してＸ軸回りでコイル線をスパイラル状に巻くことで１次コイルＬ１が形成されている。携帯電話機５１０に設けられた２次コイルＬ２も同様である。本実施形態では図１（Ｃ）のようなコイルにも適用可能である。なお図１（Ｃ）の場合に、１次コイルＬ１や２次コイルＬ２として、Ｘ軸回りにコイル線を巻いたコイルに加えて、Ｙ軸周りにコイル線を巻いたコイルを組み合わせてもよい。
【００５７】
２．構成
図２に本実施形態の認証処理装置２００、３００、送電装置１０、受電装置４０等の構成例を示す。図２の構成により、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２を電磁的に結合させて送電装置１０から受電装置４０に対して電力を伝送し、負荷９０に対して電力を供給する無接点電力伝送（非接触電力伝送）システムが実現される。
【００５８】
送電装置１０（送電モジュール、１次モジュール）は、１次コイルＬ１、送電部１２、送電制御装置２０、認証処理装置２００を含む。なおこれらの構成要素の一部を省略したり、他の構成要素を追加するなどの変形実施が可能である。
【００５９】
１次コイルＬ１（送電側コイル）は、２次コイルＬ２（受電側コイル）と電磁結合して電力伝送用トランスを形成する。送電部１２は、電力伝送時には所定周波数の交流電圧を生成し、データ転送時にはデータに応じて周波数が異なる交流電圧を生成して、１次コイルＬ１に供給する。この送電部１２は、１次コイルＬ１の一端を駆動する第１の送電ドライバと、１次コイルＬ１の他端を駆動する第２の送電ドライバと、１次コイルＬ１と共に共振回路を構成する少なくとも１つのコンデンサを含むことができる。
【００６０】
図２では、送電側から受電側へのデータ通信は周波数変調により実現し、受電側から送電側へのデータ通信は負荷変調により実現している。
【００６１】
具体的には図３（Ａ）に示すように、送電部１２は、例えばデータ「１」を受電側に対して送信する場合には、周波数ｆ１の交流電圧を生成し、データ「０」を送信する場合には、周波数ｆ２の交流電圧を生成する。そして受電側の検出回路５９が、この周波数の変化を検出することで、データ「１」、「０」を判別する。これにより、送電側から受電側への周波数変調によるデータ通信が実現される。
【００６２】
一方、受電側の負荷変調部４６は、送信するデータに応じて受電側の負荷を可変に変化させて、図３（Ｂ）に示すように１次コイルＬ１の誘起電圧の信号波形を変化させる。例えばデータ「１」を送電側に対して送信する場合には、受電側を高負荷状態にし、データ「０」を送信する場合には、受電側を低負荷状態にする。そして送電側の負荷状態検出回路３０が、この受電側の負荷状態の変化を検出することで、データ「１」、「０」を判別する。これにより、受電側から送電側への負荷変調によるデータ通信が実現される。
【００６３】
なお図３（Ａ）、図３（Ｂ）では送電側から受電側へのデータ通信を周波数変調により実現し、受電側から送電側へのデータ通信を負荷変調により実現しているが、これ以外の変調方式や他の方式を採用してもよい。
【００６４】
送電制御装置２０は、送電装置１０の各種制御を行う装置であり、集積回路装置（ＩＣ）やマイクロコンピュータなどにより実現できる。この送電制御装置２０は、制御部２２、負荷状態検出回路３０を含む。
【００６５】
制御部２２（送電側）は送電制御装置２０や送電装置１０の制御を行うものである。送電シーケンス制御部１００は、無接点電力伝送の送電（通常送電、仮送電）についてのシーケンス制御を行う。送信制御部１０２は、例えば周波数変調により受電側にデータを送信する処理の制御を行う。受信制御部１０４は、例えば負荷復調により受電側からデータを受信する処理の制御を行う。検知判定部１０６は、負荷状態検出回路３０が受電側の負荷状態の検出を行った場合に、その検出情報に基づいて、データ検出、異物検出、取り去り検出などの検知判定を行う。定期認証判定部１０８は、通常送電開始後に受電側が例えば定期認証を行った場合に、適正な定期認証が行われたか否かの判定処理を行う。
【００６６】
負荷状態検出回路３０（波形検出回路）は受電側（受電装置又は異物）の負荷状態を検出する。この負荷状態の検出は、１次コイルＬ１の誘起電圧信号（コイル端信号）の波形変化を検出することで実現できる。例えば受電側（２次側）の負荷状態（負荷電流）が変化すると、誘起電圧信号の波形が変化する。負荷状態検出回路３０は、このような波形の変化を検出して、検出結果（検出結果情報）を制御部２２に出力する。そして制御部２２は、負荷状態検出回路３０での負荷状態の検出情報に基づいて、受電側（２次側）の負荷状態（負荷変動、負荷の高低）を判定する。
【００６７】
受電装置４０（受電モジュール、２次モジュール）は、２次コイルＬ２、受電部４２、負荷変調部４６、給電制御部４８、受電制御装置５０、認証処理装置３００を含む。なおこれらの構成要素（例えば負荷変調部）の一部を省略したり、他の構成要素を追加するなどの変形実施が可能である。
【００６８】
受電部４２は、２次コイルＬ２の交流の誘起電圧を直流電圧に変換する。この変換は受電部４２が有する整流回路などにより実現できる。
【００６９】
負荷変調部４６は負荷変調処理を行う。具体的には受電側から送電側にデータを送信する場合に、送信するデータに応じて負荷変調部４６（２次側）での負荷を可変に変化させて、図３（Ｂ）に示すように１次コイルＬ１の誘起電圧の信号波形を変化させる。
【００７０】
給電制御部４８は負荷９０への電力の給電を制御する。即ち負荷９０への電力の給電をオンにしたり、オフにする制御を行う。具体的には、受電部４２（整流回路）からの直流電圧のレベルを調整して、電源電圧を生成して、負荷９０に供給し、負荷９０のバッテリ９４を充電する。なお負荷９０はバッテリ９４を含まないものであってもよい。
【００７１】
受電制御装置５０は、受電装置４０の各種制御を行う装置であり、集積回路装置（ＩＣ）やマイクロコンピュータなどにより実現できる。この受電制御装置５０は、２次コイルＬ２の誘起電圧から生成される電源電圧により動作することができる。この受電制御装置５０は、制御部５２、検出回路５９を含む。
【００７２】
制御部５２（受電側）は受電制御装置５０や受電装置４０の制御を行うものである。受電シーケンス制御部１２０は、無接点電力伝送の受電についてのシーケンス制御を行う。送信制御部１２２は、例えば負荷変調により送電側にデータを送信する処理の制御を行う。受信制御部１２４は、例えば周波数復調により送電側からデータを受信する処理の制御を行う。検知判定部１２６は、検出回路５９が位置検出や周波数検出を行った場合に、その検出情報に基づいて検知判定を行う。定期認証制御部１２８は、通常送電開始後に行われる定期認証の制御を行う。例えば、いわゆる異物による乗っ取り状態を検出するために、通常送電開始後に定期的（間欠的）に受電側の負荷状態を変化させる。
【００７３】
認証処理装置（認証処理回路）２００、３００は、認証処理を行うものであり、集積回路装置（ＩＣ）やマイクロコンピュータなどにより実現できる。なお認証処理装置２００と送電制御装置２０を１チップのＩＣで実現したり、認証処理装置３００と受電制御装置５０を１チップのＩＣで実現してもよい。
【００７４】
送電側の認証処理装置２００は、処理部２１０、記憶部２８０、Ｉ／Ｆ（インターフェース）部２９０を含み、受電側の認証処理装置３００は、処理部３１０、記憶部３８０、Ｉ／Ｆ部３９０を含む。処理部２１０、３１０は各種の認証処理を行う。記憶部２８０、３８０は鍵情報等を記憶するものであり、例えばＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリやＲＡＭなどにより実現できる。Ｉ／Ｆ部２９０、３９０は、送電制御装置２０、受電制御装置５０等の外部デバイスとの通信処理を行う。
【００７５】
受電側の処理部３１０は、チャレンジデータ作成部３２０、送信処理部３３０、照合データ作成部３４０、認証部３５０を含む。
【００７６】
チャレンジデータ作成部３２０は、送電装置１０を認証するためのチャレンジデータを作成する。即ちチャレンジ・レスポンス方式の認証のためのチャレンジデータを作成する。このチャレンジデータとしては例えば乱数を用いることができる。このようにすれば、受電側から送電側に送られるチャレンジデータがランダムに変わり、チャレンジデータに対応するレスポンスデータもランダムに変わるようになるため、第三者にデータが盗聴されて、不正な認証が行われてしまうリスクを軽減できる。
【００７７】
送信処理部３３０は、作成されたチャレンジデータを、無接点電力伝送のコイル間通信などにより送電装置１０に送信するための処理を行う。具体的にはチャレンジデータを受電制御装置５０に送信すると共に、チャレンジデータの送信を受電制御装置５０に要求する。
【００７８】
照合データ作成部３４０は、認証用演算を行って、照合データ（認証ホスト側のレスポンスデータ）を作成する。例えばチャレンジデータに対して認証用演算を行って、照合データを作成する。即ち、送電側の認証用演算（認証クライアント側演算）と同じ認証用演算（認証ホスト側演算）を行って、送電側で生成されるレスポンスデータ（認証クライアント側のレスポンスデータ）と同じ値になる照合データを作成する。この認証用演算としては、一方向関数（ハッシュ関数）などの特殊な関数（計算方式）を用いた演算を採用できる。
【００７９】
認証部３５０は送電装置１０の認証を行う。具体的には、チャレンジデータに対して、送電側（認証処理装置２００）が認証用演算を行うことで作成されたレスポンスデータを、無接点電力伝送のコイル間通信などにより送電装置１０から受信すると、照合データを用いた照合処理を行って、送電装置（送電制御装置）１０の認証を行う。例えばレスポンスデータと照合データを照合する処理を行ったり、或いは、チャレンジデータと、レスポンスデータにより得られた照合データとを照合する処理を行うことで、送電装置１０の認証を行う。
【００８０】
例えば照合データ作成部３４０は、チャレンジデータと、記憶部３８０に記憶される受電側鍵情報を用いて照合データを作成する。そして認証部３５０は、チャレンジデータと送電側鍵情報を用いて送電側により作成されたレスポンスデータを、送電装置１０から受信すると、受信したレスポンスデータと照合データとを照合して、送電装置１０を認証する。
【００８１】
或いは照合データ作成部３４０は、記憶部２８０に記憶される送電側鍵情報とチャレンジデータとを用いて作成されたレスポンスデータを、送電装置１０から受信した場合に、受信したレスポンスデータと受電側鍵情報を用いて照合データを作成する。そして認証部３５０は、チャレンジデータと照合データとを照合して、送電装置１０を認証する。
【００８２】
なお、このようなチャレンジデータとレスポンスデータを用いた認証処理は、通常送電開始前における送電側（送電装置）と受電側（受電装置）の間での情報通信や位置関係確認のための仮送電期間において行うことが望ましい。このようにすることで、不正な機器との間で無接点電力伝送の通常送電が行われてしまう事態を防止できる。
【００８３】
また、後述するように通常送電開始後の定期認証を行う場合には、定期認証期間において、定期的な認証処理を行うようにしてもよい。
【００８４】
例えば後述する図６（Ａ）に示すように、受電側の処理部３１０に定期認証データ作成部３２４を設ける。この定期認証データ作成部３２４は、送電装置１０が受電装置４０を定期的に認証するためのデータである定期認証データを作成する。
【００８５】
具体的には、通常送電開始前の認証処理に使用されたデータを用いて、定期認証データを作成する。例えば通常送電開始前の認証処理で使用されたチャレンジデータ、レスポンスデータ、チャレンジデータ又はレスポンスデータに所定の演算を行うことで得られるデータ、或いは認証処理の途中結果データなどを用いて、定期認証データを作成する。このようにすれば、チャレンジ・レスポンス方式等を用いなくても、セキュリティの高い定期認証処理を実現できる。
【００８６】
そして送信処理部３３０が、作成された定期認証データを、無接点電力伝送のコイル間通信により送電装置１０に送信するための処理を行う。この場合に定期認証データ作成部３２４は、第ｉ＋１（ｉは自然数）の定期認証期間では、第ｉの定期認証期間で送信される定期認証データとは異なる値の定期認証データを作成するようにする。このようにすれば、定期認証データが第三者に盗聴されて、不正な認証が行われてしまう事態を防止できる。そして送電側の照合データ作成部２４０が、定期認証演算を行うことで定期認証用照合データを作成する。例えば通常送電開始前の認証処理に使用されたデータ（チャレンジデータ、レスポンスデータ、途中結果データ等）を用いて、定期認証用照合データを作成する。そして送電側の認証部２５０が、受信した定期認証データと、作成された定期認証期用照合データを照合することで、受電装置４０の定期認証を実行する。
【００８７】
なお通常送電開始後の定期認証期間においても、チャレンジデータ及びレスポンスデータを用いた定期認証処理を行うようにしてもよい。即ち通常送電開始前のみならず定期認証期間においても、チャレンジ・レスポンス方式で認証を行う。
【００８８】
また後述する図６（Ｂ）に示すように、送電装置１０から受電装置４０に対して定期認証データを送信するようにしてもよい。具体的には受電側の照合データ作成部３４０が、定期認証用演算を行うことで定期認証用照合データを作成する。例えば照合データ作成部３４０は、通常送電開始前の認証処理に使用されたデータ（チャレンジデータ、レスポンスデータ、途中結果データ等）を用いて、定期認証用照合データを作成する。そして認証部３５０は、無接点電力伝送のコイル間通信により送電装置１０から定期認証データを受信した場合に、受信した定期認証データと定期認証用照合データとを照合して、送電装置１０の定期認証を行う。
【００８９】
また後述する図７（Ａ）に示すように、レスポンスデータ作成部３２２を受電側の処理部３１０に設けてもよい。この場合には、受電装置４０を認証するための受電側認証用のチャレンジデータを、無接点電力伝送のコイル間通信により送電装置１０から受信すると、レスポンスデータ作成部３２２が、受信した受電側認証用のチャレンジデータに対して認証用演算を行って、受電側認証用のレスポンスデータを作成する。そして送信処理部３３０が、作成された受電側認証用のレスポンスデータを、無接点電力伝送のコイル間通信により送電装置１０に送信するための処理を行う。こうすることで、送電側が受電側を認証することも可能になる。
【００９０】
送電側の処理部２１０は、レスポンスデータ作成部２２２、送信処理部２３０を含む。そしてレスポンスデータ作成部２２２は、送電装置１０を認証するためのチャレンジデータを、無接点電力伝送のコイル間通信により受電装置４０から受信すると、受信したチャレンジデータに対して認証用演算（認証クライアント側演算）を行って、レスポンスデータを作成する。この認証用演算は、受電側（認証ホスト側）の照合データ作成部３４０が行う認証用演算と例えば同じ演算になる。
【００９１】
そして送信処理部２３０は、作成されたレスポンスデータを、無接点電力伝送のコイル間通信により受電装置４０に送信するための処理を行う。このようにすることで、受電側の認証部３５０は、送電側から受信したレスポンスデータと、照合データを比較して、送電装置１０を認証できるようになる。なおコイル間通信は、例えば電力伝送用のコイルである１次コイルと２次コイルを用いた情報の通信により実現できる。但し電力伝送用のコイルとは別の情報通信用のコイル（例えばＲＦ−ＩＤ等）を設けて、コイル間通信を実現してもよい。
【００９２】
なお、受電側の処理部３１０は、通常送電開始前の仮送電期間において、チャレンジデータ及びレスポンスデータを用いた認証処理を行う。そして通常送電開始後の定期認証期間（通常送電期間中の定期認証期間）において、定期的な認証処理を行うことになる。
【００９３】
また後述する図７（Ａ）に示すように、送電側の処理部２１０にチャレンジデータ作成部２２０と照合データ作成部２４０と認証部２５０を設けてもよい。
【００９４】
この場合にはチャレンジデータ作成部２２０は、受電装置４０を認証するための受電側認証用のチャレンジデータを作成する。また照合データ作成部２４０は、認証用演算を行って、受電側認証用の照合データを作成する。例えば受電側認証用のチャレンジデータに対して認証用演算を行って、受電側認証用の照合データを作成する。そして送信処理部２３０は、作成された受電側認証用のチャレンジデータを、無接点電力伝送のコイル間通信により受電装置４０に送信するための処理を行う。
【００９５】
そして認証部２５０は、受電側認証用のチャレンジデータに対して受電側が認証用演算を行うことで作成された受電側認証用のレスポンスデータを、無接点電力伝送のコイル間通信により受電装置４０から受信すると、受電側認証用の照合データを用いた照合処理により、受電装置（受電制御装置）４０の認証を実行する。例えば受信した受電側認証用のレスポンスデータと受電側認証用の照合データとを照合して、受電装置４０の認証を実行する。或いは、受電側認証用のレスポンスデータにより得られた受電側認証用の照合データと、受電側認証用のチャレンジデータとを照合して、受電装置４０の認証を実行してもよい。
【００９６】
この場合に送信処理部２３０は、送電側認証用のレスポンスデータと共に、受電側認証用のチャレンジデータを、無接点電力伝送のコイル間通信により受電装置４０に送信するための処理を行うことが望ましい。このようにすれば、これらの送電側認証用のレスポンスデータと受電側認証用のチャレンジデータを１回の転送で受電装置４０に送信することが可能になり、認証処理の効率化を図れる。
【００９７】
３．動作
次に本実施形態の動作について図４（Ａ）〜図７（Ｂ）を用いて説明する。図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は本実施形態の認証処理の基本的な動作の説明図である。
【００９８】
図４（Ａ）に示すように送電装置１０と受電装置４０とが近づき、送電装置１０から受電装置４０への無接点電力伝送（例えば仮送電）が開始すると、受電制御装置５０（２次側のコントローラ）がパワーオンになり起動する。
【００９９】
受電制御装置５０は、認証処理装置３００の認証ステータスを確認し、認証可能であれば以降の処理を進め、認証不可であれば処理をウェイトする。そして受電制御装置５０は、認証が可能である場合には、受電側の認証処理装置３００にチャレンジデータの作成を要求する。これにより、認証処理装置３００のチャレンジデータ作成部３２０が、乱数等に基づいてチャレンジデータを作成して、受電制御装置５０に送信する。すると、受電制御装置５０は、受け取ったチャレンジデータを、例えば無接点電力伝送の経路で送電装置１０に送信する。具体的には例えば図３（Ｂ）で説明した負荷変調により送信する。
【０１００】
送電制御装置２０は、受電装置４０からチャレンジデータを受信すると、送電側の認証処理装置２００に転送し、演算の開始を指示する。すると、図４（Ｂ）に示すように、認証処理装置２００のレスポンスデータ作成部２２２がレスポンスデータを作成する。具体的には、チャレンジデータに対して一方向関数等を利用した認証用演算を行うことでレスポンスデータを作成する。
【０１０１】
認証用演算が終了すると、送電制御装置２０は、認証処理装置２００からレスポンスデータを受け取る。そして、受け取ったレスポンスデータを、例えば無接点電力伝送の経路で受電装置４０に送信する。具体的には例えば図３（Ａ）で説明した周波数変調により送信する。この時に、受電側の照合データ作成部３４０は、レスポンスデータとの照合用のデータである照合データを作成している。そして図４（Ｃ）に示すように、認証部３５０は、受信したレスポンスデータと照合データを比較することで、送電装置１０の認証処理を実行する。
【０１０２】
以上の本実施形態の認証手法によれば、チャレンジデータに対して適正なレスポンスデータが返送されたか否かを認証しているため、不正な模倣品の送電装置等を排除できる。また、チャンレジデータとして乱数のような毎回異なる値のデータを使用することで、セキュリティを強固にできる。更にレスポンスデータは、所定の認証用演算を行うことで作成されるため、データが盗聴されて不正な認証が行われてしまう事態も防止できる。
【０１０３】
例えば本実施形態の比較例として、送電装置又は受電装置の一方側から他方側に対して認証コードを送信し、他方側が、受信した認証コードが所定コードに一致したか否かを判断する手法も考えられる。しかしながら、この手法では、認証コードが盗聴されて漏洩すると、不正な機器であっても認証を成立させることが可能になり、模倣品による問題等が発生するおそれがある。
【０１０４】
この点、本実施形態の認証手法によれば、チャレンジデータは毎回異なる値のデータになると共に、レスポンスデータは一方向関数等により作成されるため、上記問題の発生を防止できる。
【０１０５】
次に本実施形態の詳細な動作について図５（Ａ）〜図７（Ｂ）を用いて説明する。
【０１０６】
図５（Ａ）では、通常送電開始前に送電装置１０から受電装置４０への仮送電が行われる。この仮送電（仮送電期間）は、通常送電開始前における送電側（送電装置）と受電側（受電装置）との間での情報通信（ＩＤ認証）や、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２の位置関係の確認のための送電（送電期間）である。例えば通常送電よりも低電力の仮送電を実行して、仮送電期間において、受電側から送電側或いは送電側から受電側に、通常送電開始前に転送しておく必要がある各種情報を通信したり、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２の位置関係が正しいか否か（図１（Ｂ）のような位置関係になっているか否か）を確認する。
【０１０７】
そして図５（Ｂ）では、この仮送電期間において、受電側が送電側にチャレンジデータを送信し、送電側が受電側にレスポンスデータを返送して、送電装置１０の認証を実行する。そして、送電装置１０の認証が成功すると、図５（Ｃ）に示すように通常送電を開始し、無接点電力伝送を利用した負荷への給電を開始する。以上のように仮送電期間においてチャレンジ・レスポンス方式の認証を行うことで、不正な送電装置１０により通常送電が行われてしまう事態を防止できる。
【０１０８】
このようにして通常送電が開始した後に、本実施形態では、例えば後述するような定期認証を行う。そして図６（Ａ）では、この定期認証期間において、受電側の定期認証データ作成部３２４が、定期認証データを作成して、送電側に送信する。一方、送電側の照合データ作成部２４０は、定期認証用照合データを作成する。そして受信した定期認証データと、作成された定期認証用照合データを比較して、受電装置４０に対する定期認証を実行する。
【０１０９】
このようにすれば、通常送電開始後に、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２の間に金属異物等が挿入された場合や、不正な機器にすり替わった場合においても、これを検出して通常送電を停止することなどが可能になる。即ち、通常送電後のいわゆる乗っ取りを検知してこれを防止することが可能になる。
【０１１０】
例えば図５（Ａ）、図５（Ｂ）のような仮送電期間での認証だけでは、通常送電開始後に不正な受電装置等が使用されると、不正な受電装置に対する無接点電力伝送が許容されてしまう。この点、図６（Ａ）のように通常送電開始後に定期認証データを用いた受電装置の定期認証を実行すれば、このような不正な受電装置のすり替わり等を検出して、これに対処できるようになる。
【０１１１】
また定期認証期間では、データ検出の精度等を高めるために、負荷９０への給電を制限しながら負荷変調等によりデータを送る。従って、各定期認証期間が長くなると、給電効率が悪化するおそれがあるため、各定期認証期間の長さをなるべく短くすることが望ましい。この点、図６（Ａ）では、図５（Ａ）、図５（Ｂ）のように２回のデータ転送ではなく、１回の定期認証データの転送だけで各定期認証を実行している。従って、各定期認証期間の長さを短くでき、定期認証を原因とする給電効率の低下を最小限に抑えることができる。
【０１１２】
なお図６（Ａ）では、受電側が送電側に定期認証データを送信し、送電側が定期認証データを照合することで、受電装置４０の定期認証を実行しているが、図６（Ｂ）に示すように、送電側が受電側に定期認証データを送信し、受電側の認証部３５０が定期認証データを照合することで、送電装置１０に対する定期認証を実行するようにしてもよい。
【０１１３】
また図６（Ｃ）に示すようにチャレンジ・レスポンス方式で定期認証を実現することも可能である。この場合には、受電側のチャレンジデータ作成部３２０が、定期認証用のチャレンジデータを作成して送電側に送信する。また照合データ作成部３４０が、定期認証用の照合データを作成する。そして送電側のレスポンスデータ作成部２２２は、受信した定期認証用のチャレンジデータに基づいて定期認証用のレスポンスデータを作成して、受電側に送信する。すると受電側の認証部３５０は、受信した定期認証用のレスポンスデータと定期認証用の照合データを照合することで、送電装置１０の定期認証を実行する。
【０１１４】
また図５（Ｂ）では、受電側がチャレンジデータを作成し、送電装置１０を認証する場合について説明したが、図７（Ａ）に示すように送電側がチャレンジデータを作成し、受電装置４０についても認証するようにしてもよい。即ちこの場合には、送電側の処理部２１０に、チャレンジデータ作成部２２０、照合データ作成部２４０、認証部２５０を設け、受電側の処理部３１０にレスポンスデータ作成部３２２を設ける。
【０１１５】
そして図５（Ｂ）の送電装置１０の認証に続いて、送電側のチャレンジデータ作成部２２０が、チャレンジデータを作成して、受電側に送信する。また、この際に照合データ作成部２４０が照合データを作成する。一方、受電側のレスポンスデータ作成部３２２は、受信したチャレンジデータに基づいてレスポンスデータを作成して、送電側に送信する。すると、送電側の認証部２５０が、受信したレスポンスデータと照合データを比較して、受電装置４０が正当な装置であるか否かを認証する。
【０１１６】
このようにすることで、受電側による送電側の認証と、送電側による受電側の認証の両方が行われるようになるため、セキュリティをより強固なものにすることが可能になる。
【０１１７】
なお図５（Ｂ）に示す送電側から受電側へのレスポンスデータの送信と図７（Ａ）に示す送電側から受電側へのチャレンジデータの送信は、同じ転送タイミングで行うことが望ましい。即ち図５（Ｂ）のレスポンスデータを送る際に、同じパケットにより図７（Ａ）のチャレンジデータも送信する。このようにすれば、１回の転送でレスポンスデータとチャレンジデータの両方を送ることができ、認証処理の効率化を図れる。
【０１１８】
また定期認証をチャレンジ・レスポンス方式で実現する場合に、図７（Ｂ）のように送電側のチャレンジデータ作成部２２０が定期認証用のチャレンジデータを作成し、受電側のレスポンスデータ作成部３２２が、定期認証用のレスポンスデータを作成するようにしてもよい。そして送電側の照合データ作成部２４０が、定期認証用の照合データを作成し、認証部２５０が、受信した定期認証用のレスポンスデータと照合データを照合して、受電装置４０の定期認証を実行する。また、図６（Ｃ）のチャレンジ・レスポンス方式による送電装置１０の定期認証を実行した後に、図７（Ｂ）のチャレンジ・レスポンス方式による受電装置４０の定期認証を実行するようにしてもよい。
【０１１９】
４．認証処理の詳細例
次に認証処理の詳細例について図８（Ａ）〜図１０を用いて説明する。
【０１２０】
図８（Ａ）に本実施形態の第１の認証処理の例を示す。図８（Ａ）では、まず、認証ホストである受電側（認証処理装置３００）が１２８ビットの乱数RNを発生させる（ステップＳ１）。そして乱数RNをチャレンジデータとして送電側に送信する（ステップＳ２）。またチャレンジデータである乱数RNを入力として認証用演算を行う（ステップＳ３）。例えばAES（Advanced Encryption Standard）による暗号演算を行う。具体的には、乱数RNを共通鍵KEY1により暗号化する。暗号化されたデータである照合データをERNHとすると、ERNH = AES(RN, KEY1)と表される。
【０１２１】
次に送電側からERNCをレスポンスデータとして受信する（ステップＳ４）。そしてレスポンスデータERNCと照合データERNHを比較して照合する（ステップＳ５）。この場合に、正しいレスポンスデータERNCを送れるのは、正しい共通鍵KEY1を持っている機器だけであるため、これらが一致すれば認証が正しく行われたと判断し、一致しなければ認証に失敗したと判断する。
【０１２２】
認証クライアントである送電側（認証処理装置２００）は、チャレンジデータである乱数RNを受信すると（ステップＳ１１）、RNを入力として、認証用演算を行う（ステップＳ１２）。具体的にはAESによる暗号演算を行い、RNを共通鍵KEY1により暗号化する。暗号化されたデータをERNCとすると、ERNC = AES(RN, KEY1)と表され、このERNCをレスポンスデータとして受電側に送信する（ステップＳ１３）。
【０１２３】
なお共通鍵KEY1は、予め図２の不揮発性の記憶部２８０、３８０に記憶してもよいし、公開鍵暗号システムを使って共通鍵を共有してもよい。また、認証用演算として暗号化ではなく復号化を行ってもよい。またレスポンスデータとしてERNCのbit反転データを送るようにしてもよい。
【０１２４】
例えば図８（Ｂ）に公開鍵暗号方式の場合の認証処理の例を示す。まず受電側が乱数RNを発生し、チャレンジデータとして送電側に送信する（ステップＳ１４１、Ｓ１４２）。
【０１２５】
送電側は、受電側からチャレンジデータRNを受信すると、RNを入力として、認証用演算を行う（ステップＳ１５１、Ｓ１５２）。具体的には公開鍵暗号方式であるRSAによる暗号化処理を行い、RNを送電側鍵KEYBにより暗号化する。暗号化されたデータをERNCとすると、ERNC = RSA(RN, KEYB)と表され、このERNCをレスポンスデータとして受電側に送信する（ステップＳ１５３）。
【０１２６】
受電側は、送電側からERNCをレスポンスデータとして受信すると、ERNCを入力として、認証用演算を行う（ステップＳ１４３、Ｓ１４４）。具体的にはRSAによる復号化処理を行い、レスポンスデータERNCを受電側鍵KEYAにより復号化する。復号化されたデータをDRNCとすると、DRNC = DeRSA(RN, KEYA)と表され、このDRNCが照合データになる。
【０１２７】
そして受電側は、チャレンジデータRNと照合データDRNCを比較して照合し、一致すれば認証が正しく行われたと判断する（ステップＳ１４５）。
【０１２８】
図９に本実施形態の第２の認証処理の例を示す。図９では、ステップＳ２３、Ｓ３２において、乱数RNをビット反転させたデータIRNを入力として、AESによる暗号演算を行っている。その他は図８（Ａ）の第１の認証処理とほぼ同様であるため説明を省略する。なお図９の認証処理や下記に説明する他の認証処理においても、図８（Ｂ）と同様に公開鍵暗号方式を採用してもよい。
【０１２９】
図１０に本実施形態の第３の認証処理の例を示す。図１０では、ステップＳ４３、Ｓ５２において、AESによる暗号演算を複数回行うことで、認証用演算を実行している。具体的には認証ホスト側のステップＳ４３ではERNH1 = AES(RN, KEY1)、ERNH2 = AES(ERNH1, KEY2)・・・・ERNHN = AES(ERNHN-1, KEYN)の演算を行って、照合データERNHNを作成する。また認証クライアント側のステップＳ５２では、ERNC1 = AES(RN, KEY1)、ERNC2 = AES(ERNC1, KEY2)・・・・ERNCN = AES(ERNCN-1, KEYN)の演算を行って、レスポンスデータERNCNを作成する。そして認証ホスト側のステップＳ４５でERNCNとERNHNを比較することで、認証を実行する。
【０１３０】
次に定期認証処理の詳細例について図１１〜図１４を用いて説明する。
【０１３１】
図１１に本実施形態の第１の定期認証処理の例を示す。図１１は受電側が送電側を定期認証する例である。まず受電側は、第１の定期認証期間において、RN+a1を入力として定期認証用演算を行う（ステップＳ６１）。具体的にはERNH1 = AES(RN+a1, KEY1)の演算を行って、定期認証用の照合データERNH1を作成する。またERNC1を定期認証データとして送電側から受信する（ステップＳ６２）。そしてERNC1とERNH1を比較し、一致すれば認証が正しく行われたと判断する（ステップＳ６３）。
【０１３２】
次の第２の定期認証期間では、受電側はRN+2*a1を入力として定期認証用演算を行う（ステップＳ６４）。具体的には ERNH2 = AES(RN+2*a1, KEY1)の演算を行って、定期認証用の照合データERNH2を作成する。またERNC2を定期認証データとして送電側から受信する（ステップＳ６５）。そしてERNC2とERNH2を比較し、一致すれば認証が正しく行われたと判断する（ステップＳ６６）。以降も以上の処理を繰り返す。
【０１３３】
一方、送電側は、第１の定期認証期間において、RN+a1を入力として定期認証用演算を行う（ステップＳ７１）。具体的にはERNC1 = AES(RN+a1, KEY1)の演算を行って、定期認証データERNC1を作成する。そしてERNC1を定期認証データとして受電側に送信する（ステップＳ７２）。
【０１３４】
次の第２の定期認証期間では、送電側は、RN+2*a1を入力として定期認証用演算を行う（ステップＳ７３）。具体的にはERNC2= AES(RN+2*a1, KEY1)の演算を行って、定期認証データERNC2を作成する。そしてERNC2を定期認証データとして受電側に送信する（ステップＳ７４）。以降も以上の処理を繰り返す。
【０１３５】
図１１では、チャレンジ・レスポンス方式を採用していないため、各定期認証期間において、送電側から受電側に対して定期認証データを１回だけ送信するだけで済む。従って、定期認証期間の長さを短くすることができ、定期認証を原因とする給電効率の低下を最小限に抑えることができる。
【０１３６】
また図１１のステップＳ６１、Ｓ７１に示すように第１の定期認証処理では、通常送電開始前の認証処理に使用されたデータRNを用いて、定期認証用照合データERNH1や定期認証データERNC1を作成している。具体的には、通常送電開始前の認証処理で使用されたチャレンジデータＲＮを用いて、RN+a1を求め、このRN+a1から定期認証用照合データERNH1 = AES(RN+a1, KEY1)、定期認証データERNC1 = AES(RN+a1, KEY1)を作成している。このようにすれば、チャレンジ・レスポンス方式等を用いなくても、セキュリティの高い定期認証処理を実現できる。
【０１３７】
即ちチャレンジ・レスポンス方式では、認証ホストは、チャレンジデータを認証クライアントに送信し、送信したチャレンジデータに対応するレスポンスデータを認証クライアントから受信してレスポンスデータと比較することで、認証処理を実行する。
【０１３８】
一方、図１１では、認証ホストは、認証クライアントに対してはチャレンジデータを送信せず、認証クライアントから受信した定期認証データだけを用いて定期認証処理を実行する。このようにすることで、データの転送回数が１回で済み、短い定期認証期間で認証処理を実行できるようになる。そして、このように定期認証データだけを用いて定期認証処理を実行するためには、認証クライアントから受信した定期認証データが正しいデータである否かを、何らかの基準に基づき判断する必要がある。
【０１３９】
この点、図１１では、認証クライアントは、通常送電開始前の認証処理で使用したデータRNを用いて定期認証データERNC1、ERNC2を作成して送信する。また認証ホストは、通常送電開始前の認証処理で使用したデータRNを用いて定期認証用照合データERNH1、ERNH2を作成し、ERNH1、ERNH2を、受信したERNC1、ERNC2と比較して、定期認証処理を実行する。このようにすれば、認証ホストと認証クライアントの間でデータＲＮが一致していなければ、定期認証用照合データと定期認証データは一致しないようになり、定期認証処理のセキュリティを担保できる。また図１１では、第１の定期認証期間での定期認証用照合データ、定期認証データの値と、第２の定期認証期間での定期認証用照合データ、定期認証データの値は異なっているため、セキュリティを更に強固にできる。従って、定期認証データを認証クライアントから認証ホストに送信するという１回のデータ転送回数で、セキュリティの高い定期認証処理を実現できる。
【０１４０】
なお図１１のステップＳ６１、Ｓ７１において、RN+a1をビット反転させたデータを入力として定期認証用演算を行い、ステップＳ６４、Ｓ７３において、RN+２*a1をビット反転させたデータを入力として定期認証用演算を行ってもよい。
【０１４１】
図１２に本実施形態の第２の定期認証処理の例を示す。図１２は、受電側が送電側を定期認証する例である。まず受電側は、第１の定期認証期間において、例えば図１０のステップＳ４３の認証用演算の途中結果を残しておき、それにa1を加えたデータを入力として定期認証用演算を行う（ステップＳ８１）。具体的にはERNHi = AES(ERNHi-1 + a1, KEY2)・・・・ERNHN = AES(ERNHN-1, KEYN)の演算を行う。またERNCNを定期認証データとして受信する（ステップＳ８２）。そしてERNCNとERNHNを比較し、一致すれば認証が正しく行われたと判断する（ステップＳ８３）。
【０１４２】
次の第２の定期認証期間では、受電側は、認証用演算の途中結果にさらにa1を加えたデータを入力として定期認証用演算を行う（ステップＳ８４）。具体的にはERNHi = AES(ERNHi-1 + 2*a1, KEY2)・・・・ERNHN = AES(ERNHN-1, KEYN)の演算を行う。またERNCNを定期認証データとして受信する（ステップＳ８５）。そしてERNCNとERNHNを比較し、一致すれば認証が正しく行われたと判断する（ステップＳ８６）。以降も以上の処理を繰り返す。
【０１４３】
一方、送電側は、図１０のステップＳ５２の認証用演算の途中結果を残しておき、それにa1を加えたデータを入力として定期認証用演算を行う（ステップＳ９１）。具体的にはERNCi = AES(ERNCi-1 + a1, KEY2)・・・・ERNCN = AES(ERNCN-1, KEYN)の演算を行う。そしてERNCNを定期認証データとして受電側に送信する（ステップＳ９２）。
【０１４４】
次の第２の定期認証期間では、送電側は、認証用演算の途中結果にさらにa1を加えたデータを入力として定期認証用演算を行う（ステップＳ９３）。具体的にはERNCi = AES(ERNCi-1 + 2*a1, KEY2)・・・・ERNCN = AES(ERNCN-1, KEYN)の演算を行う。そしてERNCNを定期認証データとして送信する（ステップＳ９４）。以降も以上の処理を繰り返す。
【０１４５】
図１２のステップＳ８１、Ｓ９１に示すように第２の定期認証処理でも、通常送電開始前の認証処理に使用された途中結果のデータERNHi、ERNCiを用いて、定期認証用照合データや定期認証データを作成している。このようにすることで、チャレンジ・レスポンス方式等を用いなくても、高いセキュリティの定期認証処理を実行できる。
【０１４６】
図１３に本実施形態の第３の定期認証処理の例を示す。図１３は、図１１とは異なり、送電側が受電側を定期認証する例である。
【０１４７】
即ち図１１のステップＳ７２、Ｓ７４では送電側が受電側に定期認証データを送信しているが、図１３のステップＳ１０２、Ｓ１０４では受電側が送電側に定期認証データを送信している。そして図１１のステップＳ６３、Ｓ６６では、受電側が、定期認証データと照合データを比較して送電側の認証を行っているが、図１３のステップＳ１１３、Ｓ１１６では、送電側が、定期認証データと照合データを比較して受電側の認証を行っている。
【０１４８】
また図１３では、第２の定期認証期間（広義には第ｉ＋１の定期認証期間）では、第１の定期認証期間（広義には第ｉの定期認証期間）で送信される定期認証データとは異なる値の定期認証データを作成している。例えばステップＳ１０１に示すように、第１の定期認証期間ではERNH1＝AES(RN+a1, KEY1)となる定期認証データを作成し、ステップＳ１０３に示すように、第２の定期認証期間ではERNH2＝AES(RN+2*a1, KEY1)となる定期認証データを作成しており、ERNH1とERNH2は異なる値になっている。このようにすることで、定期認証のセキュリティを更に強固にできる。
【０１４９】
図１４に本実施形態の第４の定期認証処理の例を示す。図１４も、図１２とは異なり、送電側が受電側を定期認証する例である。
【０１５０】
即ち図１２のステップＳ９２、Ｓ９４では送電側が受電側に定期認証データを送信しているが、図１４のステップＳ１２２、Ｓ１２４では受電側が送電側に定期認証データを送信している。そして図１２のステップＳ８３、Ｓ８６では、受電側が、定期認証データと照合データを比較して送電側の認証を行っているが、図１４のステップＳ１３３、Ｓ１３６では、送電側が、定期認証データと照合データを比較して受電側の認証を行っている。
【０１５１】
５．送電装置、受電装置の詳細な構成例
図１５に送電装置１０、受電装置４０の詳細な構成例を示す。なお以下では図２で説明した構成要素については同符号を付し、適宜、その説明については省略する。
【０１５２】
波形モニタ回路１４は、１次コイルＬ１のコイル端信号ＣＳＧに基づいて、波形モニタ用の誘起電圧信号ＰＨＩＮを生成する。表示部１６は、無接点電力伝送システムの各種状態（電力伝送中、ＩＤ認証等）を、色や画像などを用いて表示する。
【０１５３】
発振回路２４は１次側のクロックを生成する。駆動クロック生成回路２５は、駆動周波数を規定する駆動クロックを生成する。ドライバ制御回路２６は、駆動クロック生成回路２５からの駆動クロックや制御部２２からの周波数設定信号などに基づいて、所望の周波数の制御信号を生成し、送電部１２の第１、第２の送電ドライバに出力して、第１、第２の送電ドライバを制御する。
【０１５４】
負荷状態検出回路３０は、誘起電圧信号ＰＨＩＮを波形整形し、波形整形信号を生成する。例えば信号ＰＨＩＮが所与のしきい値電圧を超えた場合にアクティブ（例えばＨレベル）になる方形波（矩形波）の波形整形信号（パルス信号）を生成する。そして負荷状態検出回路３０は、波形整形信号と駆動クロックに基づいて、波形整形信号のパルス幅情報（パルス幅期間）を検出する。具体的には、波形整形信号と、駆動クロック生成回路２５からの駆動クロックを受け、波形整形信号のパルス幅情報を検出することで、誘起電圧信号ＰＨＩＮのパルス幅情報を検出する。
【０１５５】
なお負荷状態検出回路３０としては、パルス幅検出手法（位相検出手法）には限定されず、電流検出手法やピーク電圧検出手法などの種々の手法を採用できる。
【０１５６】
制御部２２（送電制御装置）は、負荷状態検出回路３０での検出結果に基づいて、受電側（２次側）の負荷状態（負荷変動、負荷の高低）を判断する。例えば制御部２２は、負荷状態検出回路３０（パルス幅検出回路）で検出されたパルス幅情報に基づいて、受電側の負荷状態を判断し、例えばデータ（負荷）検出、異物（金属）検出、取り去り（着脱）検出などを行う。即ち、誘起電圧信号のパルス幅情報であるパルス幅期間は、受電側の負荷状態の変化に応じて変化する。制御部２２は、このパルス幅期間（パルス幅期間の計測により得られたカウント値）に基づいて受電側の負荷変動を検知できる。
【０１５７】
受電部４２は、２次コイルＬ２の交流の誘起電圧を直流電圧に変換する。この変換は受電部４２が有する整流回路４３により行われる。
【０１５８】
負荷変調部４６は負荷変調処理を行う。具体的には受電装置４０から送電装置１０に所望のデータを送信する場合に、送信データに応じて負荷変調部４６（２次側）での負荷を可変に変化させて、１次コイルＬ１の誘起電圧の信号波形を変化させる。このために負荷変調部４６は、ノードＮＢ３、ＮＢ４の間に直列に設けられた抵抗ＲＢ３、トランジスタＴＢ３（Ｎ型のＣＭＯＳトランジスタ）を含む。このトランジスタＴＢ３は受電制御装置５０の制御部５２からの信号Ｐ３Ｑによりオン・オフ制御される。そしてトランジスタＴＢ３をオン・オフ制御して負荷変調を行う際には、給電制御部４８のトランジスタＴＢ２はオフにされ、負荷９０が受電装置４０に電気的に接続されない状態になる。
【０１５９】
給電制御部４８は負荷９０への電力の給電を制御する。レギュレータ４９は、整流回路４３での変換で得られた直流電圧ＶＤＣの電圧レベルを調整して、電源電圧ＶＤ５（例えば５Ｖ）を生成する。受電制御装置５０は、例えばこの電源電圧ＶＤ５が供給されて動作する。
【０１６０】
トランジスタＴＢ２（Ｐ型のＣＭＯＳトランジスタ、給電トランジスタ）は、受電制御装置５０の制御部５２からの信号Ｐ１Ｑにより制御される。具体的にはトランジスタＴＢ２は、通常送電開始前の認証処理の間はオフになり、通常送電開始後はオンになる。
【０１６１】
位置検出回路５６は、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２の位置関係が適正であるかを判断する。発振回路５８は２次側のクロックを生成する。周波数検出回路６０は、信号ＣＣＭＰＩの周波数（ｆ１、ｆ２）を検出する。満充電検出回路６２は、負荷９０のバッテリ９４（２次電池）が、満充電状態（充電状態）になったか否かを検出する。
【０１６２】
負荷９０は、バッテリ９４の充電制御等を行う充電制御装置９２を含むことができる。この充電制御装置９２（充電制御ＩＣ）は集積回路装置などにより実現できる。なお、スマートバッテリのように、バッテリ９４自体に充電制御装置９２の機能を持たせてもよい。
【０１６３】
次に、送電側と受電側の動作の詳細について図１６のフローチャートを用いて説明する。図１６は、左列が送電側処理フローであり、右列が受電側処理フローである。
【０１６４】
送電側は、電源投入されてパワーオンすると、所定時間のウェイト後（ステップＳ２０１）、通常送電開始前の仮送電を行う（ステップＳ２０２）。この仮送電は、着地検出、位置検出等のための一時的な電力伝送である。即ち、電子機器が充電器に対して置かれたか否か、置かれた場合には適正な位置に置かれたか否かを検出するための電力伝送を行う。
【０１６５】
送電側からの仮送電により、受電側が停止状態（Ｓ２２１）からパワーオンして（ステップＳ２２２）、受電制御装置５０がパワーオンリセットされる。すると受電制御装置５０は、信号Ｐ１ＱをＨレベルに設定し、これにより給電制御部４８のトランジスタＴＢ２（給電トランジスタ）がオフになり（ステップＳ２２３）、負荷９０との間の電気的な接続が遮断される。
【０１６６】
次に受電側は、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２の位置関係（位置レベル）の判断等を行った後、乱数等によりチャレンジデータを作成して送電側に送信する（ステップＳ２２４）。また、チャレンジデータに対して認証用演算を行って、レスポンスデータとの照合のための照合データを作成する（ステップＳ２２５）。
【０１６７】
送電側は受電側からチャレンジデータを受信すると（ステップＳ２０４）、チャレンジデータに対して、受電側と同じ認証用演算を行って、レスポンスデータを作成して、受電側に送信する（ステップＳ２０５、Ｓ２０６）。
【０１６８】
受電側はレスポンスデータを受信すると、レスポンスデータと照合データを比較して（ステップＳ２２６）、送電装置１０が不正な機器か否かの認証を行い（ステップＳ２２７）、認証が成立するとスタートフレームを送電側に送信する（ステップＳ２２８）。一方、認証が成立しなかった場合には、スタートフレームが送電側に送信されない結果、送電側がタイムアウトになって（ステップＳ２０７）、送電が停止し、受電側は停止状態になる（ステップＳ２２１）。
【０１６９】
なお図７（Ａ）に示すように、送電側に、受電側を認証する機能を持たせる場合には、送電側は、ステップＳ２０６において、レスポンスデータと共にチャレンジデータを受電側に送信する。そして受電側認証用のレスポンスデータを受電側から受信し、受信した受電側認証用のレスポンスデータと受電側認証用の照合データを比較し、受電側の認証処理を行う。そして認証が成立しなかった場合には、送電を停止して、ステップＳ２０１に戻る。
【０１７０】
送電側はスタートフレームを受信すると（ステップＳ２０８）、定期認証をオンにして（ステップＳ２０９）、通常送電（本格送電）を開始する（ステップＳ２１０）。
【０１７１】
受電側は、通常送電が開始すると受電を開始して、トランジスタＴＢ２をオンにして、負荷９０に対する給電を行う（ステップＳ２２９）。これにより例えばバッテリ９４の充電が行われる。また受電側は、通常送電の開始後、定期認証をオンにする（ステップＳ２３０）。そして定期認証期間か否かを判断し（ステップＳ２３１）、定期認証期間である場合には、定期的な負荷変調を行って、定期認証データを送電側に送信する（ステップＳ２３２）。具体的には、図１５の負荷変調部４６のトランジスタＴＢ３を、定期認証期間において、所定のパターンでオン・オフすることで、定期認証データを送信する。
【０１７２】
次に、バッテリ９４が満充電になったか否かを判断し（ステップＳ２３３）、満充電が検出された場合には、トランジスタＴＢ２をオフにして、負荷９０への給電を停止する（ステップＳ２３４）。また定期認証もオフにする（ステップＳ２３５）。そして満充電の検出を知らせる満充電検出コマンド（セーブフレーム）を送電側に送信する（ステップＳ２３６）。
【０１７３】
送電側は、通常送電を開始した後、充電側から定期認証データを受信すると、定期認証が成立したか否かを判断する（ステップＳ２１１）。具体的には、定期認証データと定期認証用照合データを比較して、受電装置４０の定期認証を実行する。そして定期認証データと定期認証用照合データが一致しなかった場合には、送電を停止して、ステップＳ２０１に戻る。
【０１７４】
また送電側は、取り去り検出、異物検出を行い（ステップＳ２１２、Ｓ２１３）、取り去りや異物が検出されると、送電を停止して、ステップＳ２０１に戻る。
【０１７５】
次に送電側は、受電側からの満充電検出コマンド（セーブフレーム）を受信したか否かを判断する（ステップＳ２１４）。そして満充電検出コマンドを受信した場合には、定期認証をオフにし（ステップＳ２１５）、送電を停止して、ステップＳ２０１に戻る。
【０１７６】
次に定期認証について図１７を用いて説明する。定期認証は、通常送電期間の各定期認証期間において、例えば受電側の負荷を間欠的に変動させ、その間欠的な負荷変動を送電側において検出することで、いわゆる異物による乗っ取り状態や不正な機器を検出する。
【０１７７】
即ち、認証処理が完了して通常送電（本格送電）が開始した後、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２の間に、例えば大面積の金属異物が挿入される場合がある。小中程度の面積の金属異物は、１次コイルＬ１の誘起電圧信号をモニタすることで検出できる。しかしながら、大面積の金属異物が挿入されると、その金属異物は、送電側にとって本負荷と同じ負荷のように見えてしまう。従って、通常送電開始前の認証処理が完了していることからも、送電側は、その金属異物を負荷と見なして、送電を続行し、送電側からの送電エネルギーがその金属異物において消費され続けてしまう。これにより、金属異物が高温度になってしまうなどの問題が生じる。このように、大面積の金属の異物等が本来の受電側の機器に取って代わってしまい、その異物に電力が送電され続ける現象を、本実施形態では「乗っ取り状態」と呼ぶこととする。
【０１７８】
このような乗っ取り状態を検出するために、図１７では、定期認証期間ＴＡにおいて受電側の負荷を間欠的に変動させる。具体的には負荷変調信号Ｐ３Ｑを間欠的に変化させて、図１５の負荷変調部４６のトランジスタＴＢ３を間欠的にオン・オフさせる。そしてトランジスタＴＢ３がオンになると受電側が相対的に高負荷（インピーダンス小）になり、トランジスタＴＢ３がオフになると受電側が相対的に低負荷（高インピーダンス大）になる。送電側の負荷状態検出回路３０は、この受電側の間欠的な負荷変動を検出する。例えば、コイル端信号のパルス幅期間の変化を検出することで、受電側の負荷変動を検出する。
【０１７９】
本実施形態では、このような異物による乗っ取り状態を防止するための定期認証を、通常送電開始後の不正な機器のすり替わり防止にも利用している。即ち図１７の各定期認証期間において、図６（Ａ）に示すように定期認証データを送信する。そして送信された定期認証データが適正なデータではなかった場合には、例えば送電を停止することで、不正な受電装置４０に対して電力が供給されてしまう事態を防止している。
【０１８０】
６．第１の変形例
図１８に本実施形態の第１の変形例を示す。この第１の変形例では、送電制御装置２０に対してホストＩ／Ｆ（インターフェース）２７とレジスタ部２３が設けられ、受電制御装置５０に対してホストＩ／Ｆ５７とレジスタ部５３が設けられている。そしてホストＩ／Ｆ２７には、送電側のホスト２や認証処理装置２００がバスを介して接続され、ホストＩ／Ｆ５７には、受電側のホスト４や認証処理装置３００がバスを介して接続される。これらのホスト（ホストプロセッサ）２、４は、例えばＣＰＵ、アプリケーションプロセッサ、ＡＳＩＣ回路等により実現でき、例えば送電側や受電側の電子機器の全体的な制御処理などの各種処理を行う。
【０１８１】
送電側のレジスタ部２３（記憶部）は、送電側のホスト２がホストＩ／Ｆ２７を介してアクセス（書き込み、読み出し）可能になっており、例えば、ＲＡＭやＤフリップフロップなどにより実現できる。このレジスタ部２３は、情報レジスタ１１０、ステータスレジスタ１１２、コマンドレジスタ１１４、割り込みレジスタ１１６、データレジスタ１１８を含む。なおレジスタ部２３に記憶される情報（例えば情報レジスタ１１０に記憶される情報等）をフラッシュメモリやマスクＲＯＭなどの不揮発性メモリに記憶してもよい。
【０１８２】
情報レジスタ１１０は、無接点電力伝送の伝送条件や通信条件等の情報を記憶するためのレジスタである。例えば駆動周波数、駆動電圧のパラメータや、受電側の負荷状態の検出のためのパラメータ（しきい値）などを記憶する。ステータスレジスタ１１２は、送電状態や通信状態などの各種状態をホスト２が確認するためのレジスタである。コマンドレジスタ１１４は、ホスト２が各種コマンドを書き込むためのレジスタである。割り込みレジスタ１１６は各種の割り込みのためのレジスタであり、例えば各割り込みのイネーブル／ディスエーブルを設定するためのレジスタや、割り込み要因をホスト２に通知するためのレジスタを有する。データレジスタ１１８は、送信データや受信データをバッファリングするためのレジスタである。
【０１８３】
送電側のホストＩ／Ｆ２７は、送電側のホスト２と通信を行うためのインターフェースであり、図１８ではＩ２Ｃ（Inter Integrated Circuit）により通信が実現される。ここでホスト２は送電側の電子機器（充電器）に搭載されるＣＰＵなどである。
【０１８４】
Ｉ２Ｃは、同一基板内等の近距離に配置された複数のデバイス間でデータのやり取りを行うための通信方式であり、複数のデバイス間でＳＤＡ(serial data）とＳＣＬ(serial clock)の２本の信号線をバスとして共有して通信が行われる。具体的には、１つのデバイスをマスタ（ホスト）にして、それに対してスレーブとなる複数のデバイスをバス接続することによって通信を実現する。またスレーブ側はＸＩＮＴ（external Interrupt）を用いてマスタに対して割り込みをかけることができる。或いはＩ２Ｃバス上からの割り込みリクエストをかけることもできる。
【０１８５】
受電側のレジスタ部５３（記憶部）は、受電側のホスト４がホストＩ／Ｆ５７を介してアクセス可能になっており、例えば、ＲＡＭやＤフリップフロップなどにより実現できる。このレジスタ部５３は、情報レジスタ１３０、ステータスレジスタ１３２、コマンドレジスタ１３４、割り込みレジスタ１３６、データレジスタ１３８を含む。なおレジスタ部５３に記憶される情報（例えば情報レジスタ１３０に記憶される情報等）をフラッシュメモリやマスクＲＯＭなどの不揮発性メモリに記憶してもよい。またこれらのレジスタの機能は送電側のレジスタとほぼ同様であるため、説明を省略する。
【０１８６】
受電側のホストＩ／Ｆ５７は、例えばＩ２Ｃ等により受電側のホスト４と通信を行うためのインターフェースである。ここでホスト４は、受電側の電子機器に搭載されるＣＰＵやアプリケーションプロセッサなどである。
【０１８７】
図１８の第１の変形例では、送電側と受電側にホストＩ／Ｆ２７、５７を設けることで、送電側、受電側のホスト２、４の間での通信を可能にしている。即ち、これまでの無接点電力伝送システムでは、送電側と受電側の間でＩＤ認証情報しか通信できなかった。これに対して、図１８の構成によれば、例えばアプリケーションデータを、無接点電力伝送を利用して、充電器などの送電側機器と携帯電話機などの受電側機器との間で通信することが可能になる。従って、充電期間等を有効活用して機器間でデータを通信することが可能になるため、ユーザの利便性を大幅に向上できる。
【０１８８】
具体的には図１８において、送電側のホスト２と受電側のホスト４との間での通信を要求する通信要求コマンドが、ホストＩ／Ｆ２７を介してホスト２によりレジスタ部２３に書き込まれたとする。この場合には送電側の制御部２２は、ホスト２、４の間で通信を行う通信モードに移行すると共に、その通信要求コマンドを受電装置４０に送信する。例えば送電側の動作モード（シーケンス）を、通信シーケンス処理を行う通信モードに移行させると共に、通信要求コマンド（パケット）を無接点電力伝送（コイル間通信）により受電側に送信する。
【０１８９】
一方、受電側の制御部５２は、ホスト２、４の間での通信を要求する通信要求コマンドを、送電装置１０から受信すると、通信モードに移行する。例えば送電側から通信要求コマンドが送信されると、そのコマンドの受信がホスト４に通知されると共に、受電側の動作モードも通信モードに移行する。これによりホスト２、４の間での通信が可能になる。
【０１９０】
なお制御部２２は、受電側のホスト４が発行した通信要求のための割り込みコマンドを受信した場合にも、通信モードに移行する。具体的には、ホスト４が通信要求のための割り込みコマンドを発行すると、このコマンドの受信が割り込みレジスタ１１６によりホスト２に通知されると共に、制御部２２は通信モードに移行する。このようにすることで、送電側のホスト２からの通信要求のみならず、受電側のホスト４からの通信要求によっても、通信モードに移行することが可能になる。従って、受電側から所望のタイミングで送電側に通信要求を行い、所望のデータをホスト２、４の間で通信することが可能になる。
【０１９１】
また受電側のレジスタ部５３も、受電側のホスト４が発行したコマンドが書き込まれるコマンドレジスタ１３４を有している。そして受電側の制御部５２は、送電側のホスト２に対する通信要求のための割り込みコマンド（ＩＮＴ）が、受電側のホスト４によりコマンドレジスタ１３４に書き込まれると、通信モードに移行する。
【０１９２】
そして図１８では、受電側の認証処理装置３００は、受電制御装置５０が有するホストＩ／Ｆ５７と通信するためのＩ／Ｆ部３９０を含む。そして認証処理装置３００の処理部３１０は、Ｉ／Ｆ部３９０を介して、受電制御装置５０との間でチャレンジデータやレスポンスデータを通信するための処理を行う。
【０１９３】
例えば認証処理装置３００の処理部３１０は、チャレンジデータを作成し、作成されたチャレンジデータをＩ／Ｆ部３９０を介して受電制御装置５０に送信する。そして受電制御装置５０は、無接点電力伝送のコイル間通信により、認証処理装置３００から受信したチャレンジデータを送電装置１０に送信する。
【０１９４】
また受電制御装置５０が、無接点電力伝送のコイル間通信により、送電装置１０からレスポンスデータを受信すると、認証処理装置３００の処理部３１０は、Ｉ／Ｆ部３９０を介して受電制御装置５０からレスポンスデータを受信する。そして受信したレスポンスデータと照合データを比較して、送電装置１０の認証を実行する。
【０１９５】
同様に、送電側の認証処理装置２００は、送電制御装置２０が有するホストＩ／Ｆ２７と通信するためのＩ／Ｆ部２９０を含む。そして認証処理装置２００の処理部２１０は、Ｉ／Ｆ部２９０を介して、送電制御装置２０との間でチャレンジデータやレスポンスデータを通信するための処理を行う。
【０１９６】
例えば送電制御装置２０は、無接点電力伝送のコイル間通信により、受電装置４０からチャレンジデータを受信する。そして認証処理装置２００の処理部２１０は、Ｉ／Ｆ部２９０を介して送電制御装置２０からチャレンジデータを受信する。
【０１９７】
すると処理部２１０は、受信したチャレンジデータに対応するレスポンスデータを作成して、Ｉ／Ｆ部２９０を介して送電制御装置２０に送信する。そして送電制御装置２０が、無接点電力伝送のコイル間通信により、認証処理装置２００からのレスポンスデータを受電装置４０に送信する。
【０１９８】
図１８の第１の変形例によれば、ホスト２、４間でアプリケーションデータを通信するためのホストＩ／Ｆ２７、５７を有効活用して、認証処理装置２００、３００は、送電制御装置２０、受電制御装置５０との間で、チャンレジデータやレスポンスデータを通信できる。即ち、ホストＩ／Ｆ２７、５７のバスに、認証処理装置２００、３００を接続するだけで、チャレンジ・レスポンス方式による送電装置１０や受電装置４０の認証を実現でき、認証のセキュリティを強固なものにすることが可能になる。
【０１９９】
なお、ホスト・ホストＩ／Ｆ間の通信方式はＩ２Ｃには限定されず、Ｉ２Ｃと同様の思想に基づく通信方式や、通常のシリアルインターフェースやパラレルインターフェースの通信方式であってもよい。
【０２００】
例えば図１９にシングルラインにより実現する通信方式の例を示す。図１９では、アイドル期間の後のアドレス期間において、通信の宛先となるデバイスのアドレス（ＡＤＤＲＳ）を設定する。そして、アドレス期間の後のデータ期間において、そのデバイスに対してデータを書き込んだり（ＷＲ）、そのデバイスからデータを読み出す（ＲＤ）。そしてデータ期間の後、アイドル期間に戻る。
【０２０１】
図１９の通信方式によれば、送電制御装置２０、ホスト２、認証処理装置２００を接続する送電側のバスや、受電制御装置５０、ホスト４、認証処理装置３００を接続するバスを、シングルラインで実現できる。従って、ＩＣや回路基板の端子数を削減できると共に、複数のデバイス間の通信を省スペースで実現できる。
【０２０２】
７．第２の変形例
図２０に本実施形態の第２の変形例を示す。第２の変形例はバッテリ９４の認証も可能にして、不正なバッテリ９４の使用を防止するものである。
【０２０３】
図２０では、バッテリ９４に第２の認証処理装置４００が内蔵される。例えば図１５の充電制御装置９２（充電制御ＩＣ）と共に認証処理装置４００（認証処理ＩＣ）がバッテリ９４に内蔵される。或いは充電制御装置９２の中に認証処理装置４００が設けられる。
【０２０４】
認証処理装置３００のチャレンジデータ作成部３２０は、バッテリ９４を認証するためのバッテリ認証用のチャレンジデータを作成する。そして送信処理部３３０は、作成されたバッテリ認証用のチャレンジデータを、第２の認証処理装置４００に送信するための処理を行う。また照合データ作成部３４０は、チャレンジデータに対してバッテリの認証用演算を行って、バッテリ認証用の照合データを作成する。そして認証部３５０は、バッテリ認証用のチャレンジデータに対応するバッテリ認証用のレスポンスデータを第２の認証処理装置４００から受信すると、受信したバッテリ認証用のレスポンスデータとバッテリ認証用の照合データとを照合して、バッテリ９４の認証を行う。
【０２０５】
このようにすれば、認証処理装置３００は、送電側の認証のみならず、バッテリ９４の認証も行うことができる。これにより、不正なバッテリ９４が使用された場合にも、これを検出して、不正なバッテリ９４に対して電力が供給されてしまう事態を防止できる。また、送電側の認証処理用に設けられたチャレンジデータ作成部３２０、照合データ作成部３４０、認証部３５０を有効活用して、バッテリ９４を認証できる。従って、小規模な回路構成で、よりセキュリティの高い認証処理を実現できる。
【０２０６】
なお図２０では、受電側の認証処理装置３００がチャレンジデータＡを送電側に送信し、送電側の認証処理装置２００が、チャレンジデータＡに対応するレスポンスデータＡを返す。これにより受電側の認証が実現される。
【０２０７】
一方、送電側の認証処理装置２００がチャレンジデータＢを受電側に送信し、受電側の認証処理装置３００が、チャレンジデータＢに対応するレスポンスデータＢを返す。これにより送電側の認証が実現される。なお図２０において、認証処理装置２００や送電制御装置２０は、レスポンスデータＡを送信する際にチャレンジデータＢも同時に送信する。このようにすることで、通信の効率や認証の効率を向上できる。
【０２０８】
また通常送電開始後の定期認証期間では、認証処理装置３００が定期認証データを送電側に送信し、送電側の認証処理装置２００が認証処理を行うことで、受電側の定期認証が実現される。
【０２０９】
８．第３の変形例
図２１に本実施形態の第３の変形例を示す。第３の変形例もバッテリ９４の認証も可能にして、不正なバッテリ９４の使用を防止するものである。
【０２１０】
図２１では、バッテリ９４に認証処理装置３００が内蔵される。また例えば受電制御装置５０、送電部４２、２次コイルＬ２もバッテリ９４に内蔵される。なお送電部４２や２次コイルＬ２をバッテリ９４の外部に設けるようにしてもよい。
【０２１１】
認証処理装置３００のレスポンスデータ作成部３２２は、バッテリ９４を認証するためのバッテリ認証用のチャレンジデータを、バッテリ９４の外部に設けられた第２の認証処理装置４００から受信すると、受信したバッテリ認証用のチャレンジデータに対して認証用演算を行って、バッテリ認証用のレスポンスデータを作成する。そして送信処理部３３０は、作成されたバッテリ認証用のレスポンスデータを、第２の認証処理装置４００に送信するための処理を行う。そして第２の認証処理装置４００は、受信したバッテリ認証用のレスポンスデータと、バッテリ認証用の照合データとを比較して、バッテリ９４の認証を実行する。この場合の認証結果は、例えば図示しない受電側のホストに送られる。
【０２１２】
図２１の第３の変形例によれば、不正なバッテリ９４が使用された場合に、これを検出でき、例えば不正なバッテリ９４に対して電力が供給されてしまう事態等を防止できる。これにより、よりセキュリティの高い認証システムを実現できる。
【０２１３】
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また本実施形態及び変形例の全ての組み合わせも、本発明の範囲に含まれる。また認証処理装置、受電制御装置、受電装置、送電制御装置、送電装置の構成・動作や、認証手法、通信処理等も、本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０２１４】
【図１】図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は無接点電力伝送の説明図。
【図２】本実施形態の認証処理装置、送電装置、受電装置の構成例。
【図３】図３（Ａ）、図３（Ｂ）は周波数変調、負荷変調によるデータ転送の説明図。
【図４】図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は本実施形態の動作の説明図。
【図５】図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は本実施形態の動作の説明図。
【図６】図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は本実施形態の動作の説明図。
【図７】図７（Ａ）、図７（Ｂ）は本実施形態の動作の説明図。
【図８】図８（Ａ）、図８（Ｂ）は本実施形態の第１の認証処理の例。
【図９】本実施形態の第２の認証処理の例。
【図１０】本実施形態の第３の認証処理の例。
【図１１】本実施形態の第１の定期認証処理の例。
【図１２】本実施形態の第２の定期認証処理の例。
【図１３】本実施形態の第３の定期認証処理の例。
【図１４】本実施形態の第４の定期認証処理の例。
【図１５】送電装置、送電制御装置、受電装置、受電制御装置の詳細な構成例。
【図１６】本実施形態の動作を説明するためのフローチャート。
【図１７】定期認証の説明図。
【図１８】本実施形態の第１の変形例。
【図１９】シングルラインを用いた通信方式の説明図。
【図２０】本実施形態の第２の変形例。
【図２１】本実施形態の第３の変形例。
【符号の説明】
【０２１５】
Ｌ１  １次コイル、Ｌ２  ２次コイル、２  ホスト（送電側）、４  ホスト（受電側）、
１０  送電装置、１２  送電部、１４  波形モニタ回路、１６  表示部、
２０  送電制御装置、２２  制御部（送電側）、２３  レジスタ部、２４  発振回路、
２５  駆動クロック生成回路、２６  ドライバ制御回路、２７  ホストＩ／Ｆ、
３０  負荷状態検出回路、４０  受電装置、４２  受電部、４３  整流回路、
４６  負荷変調部、４８  給電制御部、５０  受電制御装置、５２  制御部（受電側）、５３  レジスタ部、５６  位置検出回路、５７  ホストＩ／Ｆ、５８  発振回路、
５９  検出回路、６０  周波数検出回路、６２  満充電検出回路、９０  負荷、
９２  充電制御装置、９４  バッテリ、１００  送電シーケンス制御部、
１０２  送信制御部、１０４  受信制御部、１０６  検知判定部、
１０８  定期認証判定部、１１０  情報レジスタ、１１２  ステータスレジスタ、
１１４  コマンドレジスタ、１１６  割り込みレジスタ、１１８  データレジスタ、
１２０  受電シーケンス制御部、１２２  送信制御部、１２４  受信制御部、
１２６  検知判定部、１２８  定期認証制御部、１３０  情報レジスタ、
１３２  ステータスレジスタ、１３４  コマンドレジスタ、１３６  割り込みレジスタ、
１３８  データレジスタ、
２００  認証処理装置、２１０  処理部、２２０  チャレンジデータ作成部、
２２２  レスポンスデータ作成部、２２４  定期認証データ作成部、
２３０  送信処理部、２４０  照合データ作成部、２５０  認証部、
２８０  記憶部、２９０  Ｉ／Ｆ部、３００  認証処理装置、３１０  処理部、
３２０  チャレンジデータ作成部、３２２  レスポンスデータ作成部、
３２４  定期認証データ作成部、３３０  送信処理部、３４０  照合データ作成部、
３５０  認証部、３８０  記憶部、３９０  Ｉ／Ｆ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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