(57)【要約】【課題】  リーダー部とキー部の両コイルアンテナをコイル軸方向に離間位置させながら、リーダー部から発生する励磁用磁界強度が弱い場合でも、キー部とリーダー部間の通信不能を回避して通信の高信頼性化を実現した無線通信式の認証装置を提供する。【解決手段】  励磁用磁界の発生及び応答磁界の検出を行う第１コイルアンテナ１Ａを備えたリーダー部１と、第１コイルアンテナ１Ａから発生した励磁用磁界によって励磁され、認証用信号を含む応答磁界を第１コイルアンテナ１Ａに向けて発生する第２コイルアンテナ２Ａを備えたキー部２とからなり、キー部２をリーダー部１の読み取り位置にセットしたときに、軸方向に離間して位置するキー部２とリーダー部１の両コイルアンテナ１Ａ，２Ａ間に位置する低磁気抵抗の磁性部材３を、キー部２とリーダー部１の少なくともいずれか一方に設けてある。【選択図】        図１
2005045593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁用磁界の発生及び応答磁界の検出を行う第１コイルアンテナを備えたリーダー部と、前記第１コイルアンテナから発生した励磁用磁界によって励磁され、認証用信号を含む応答磁界を前記第１コイルアンテナに向けて発生する第２コイルアンテナを備えたキー部とからなる無線通信式の認証装置であって、
前記第１コイルアンテナと前記第２コイルアンテナが、前記キー部を前記リーダー部の読み取り位置にセットしたときにコイル軸方向に離間して位置し、且つ、前記キー部を前記リーダー部の読み取り位置にセットしたときにコイル軸方向に離間して位置する前記第１コイルアンテナと前記第２コイルアンテナとの間に位置する低磁気抵抗の磁性部材を、前記キー部及び前記リーダー部のうち少なくともいずれか一方に設けてある無線通信式の認証装置。
【請求項２】
前記磁性部材がソフトフェライトである請求項１記載の認証装置。
【請求項３】
前記リーダー部の読み取り位置にセットされた前記キー部を前記リーダー部に保持可能で且つその保持を解除可能な保持手段を設けてある請求項１又は２記載の認証装置。
【請求項４】
前記保持手段が、前記リーダー部及び前記キー部のうち一方に設けた磁石と、前記リーダー部及び前記キー部のうち他方に設けた鉄部材とで構成されている請求項３記載の認証装置。
【請求項５】
前記キー部を前記リーダー部の読み取り位置にセットする案内部及び被案内部を、前記リーダー部及び前記キー部に各別に設けてある請求項１〜４のいずれかに記載の認証装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、励磁用磁界の発生及び応答磁界の検出を行う第１コイルアンテナを備えたリーダー部と、前記第１コイルアンテナから発生した励磁用磁界によって励磁され、認証用信号を含む応答磁界を前記第１コイルアンテナに向けて発生する第２コイルアンテナを備えたキー部とからなる無線通信式の認証装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記無線通信式の認証装置は、例えば個人情報の認証システムを構成するために、キー部とリーダー部の間で認証用信号を無線通信式に授受するものである。
一般的には、リーダー部の第１コイルアンテナから所定周波数の励磁用磁界が発生すると、その励磁用磁界によってキー部のトランスポンダに内蔵した第２コイルアンテナに電界が誘起されてトランスポンダが充電され、認証用信号（コード信号）を含む応答磁界がキー部の第２コイルアンテナからリーダー部の第１コイルアンテナに向けて発生し、リーダー部では、第１コイルアンテナで検出した応答磁界から上記認証用信号を読み取り、予め記憶している認証用信号と比較して認証の適否を判断している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
なお、上記特許文献１に記載の認証装置では、キー部が自動車のエンジンキーに内蔵されるとともに、リーダー部が車体側のキー孔部に配置され、エンジンキーをキー孔に差し込んでキー部をリーダー部の読み取り位置にセットしたときに、キー部の第２コイルアンテナとリーダー部の第１コイルアンテナは、密接状態で位置している。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−９３６４９号公報（第１−４頁、図１−図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、電子部品の特性バラツキ（素子バラツキ）により、リーダー部の第１コイルアンテナから発生する励磁用磁界強度が不足し、キー部のトランスポンダでの充電電界強度が十分でない場合には、キー部とリーダー部の間で通信できなくなる不都合があった。すなわち、リーダー部の第１コイルアンテナは高い磁界発生効率となるように共振周波数で駆動されるが、共振周波数はコイルアンテナのインダクタンスやコンデンサ容量で変化するため、上記電子部品のバラツキにより、共振周波数が当初設定した駆動周波数からずれると、駆動周波数におけるコイルアンテナのインピーダンス（抵抗）が大きくなって、コイルアンテナに流れる電流が小さくなり、励磁用磁界強度が弱くなってしまう。
【０００６】
また、キー部をリーダー部の読み取り位置にセットしたときに、リーダー部の第１コイルアンテナとキー部の第２コイルアンテナを密接位置させる構成では、設計上の制約が大きいので、このような不利を回避するために、キー部をリーダー部の読み取り位置にセットしたときに、リーダー部の第１コイルアンテナとキー部の第２コイルアンテナをコイル軸方向に離間して位置させるような構成が考えられるが、この場合には、上記励磁用磁界強度の不足に基づく不都合が発生し易くなるおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、リーダー部とキー部の両コイルアンテナをコイル軸方向に離間位置させる構成を採用しながら、リーダー部から発生する励磁用磁界強度が弱くなった場合でも、キー部とリーダー部間の通信の不能を回避して通信の高信頼性化が実現できる無線通信式の認証装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係る無線通信式の認証装置の第一の特徴構成は、前記第１コイルアンテナと前記第２コイルアンテナが、前記キー部を前記リーダー部の読み取り位置にセットしたときにコイル軸方向に離間して位置し、且つ、前記キー部を前記リーダー部の読み取り位置にセットしたときにコイル軸方向に離間して位置する前記第１コイルアンテナと前記第２コイルアンテナとの間に位置する低磁気抵抗の磁性部材を、前記キー部及び前記リーダー部のうち少なくともいずれか一方に設けてある点にある。
【０００９】
すなわち、キー部をリーダー部の読み取り位置にセットしたとき、リーダー部とキー部の少なくともいずれか一方に設けた低磁気抵抗の磁性部材が、コイル軸方向に離間して位置するリーダー部の第１コイルアンテナとキー部の第２コイルアンテナの間に位置するので、図１（ロ）に例示するように、リーダー部１の第１コイルアンテナ１Ａとキー部２の第２コイルアンテナ２Ａ間に低磁気抵抗の磁性部材３による磁界通過路が形成され、リーダー部１の第１コイルアンテナ１Ａから発生した励磁用磁界が、周囲に拡散せずに磁性部材３を通過して、磁界強度の低下を抑制した状態でキー部２の第２コイルアンテナ２Ａに伝達される。なお、図３に、比較例として、低磁気抵抗の磁性部材３が両コイルアンテナ１Ａ，２Ａ間に位置しない場合に励磁用磁界が周囲の金属部材５の方に向かって拡散する様子を示す。
【００１０】
そして、上記のようにキー部をリーダー部の読み取り位置にセットしたとき、リーダー部の第１コイルアンテナとキー部の第２コイルアンテナをコイル軸方向に離間して位置させる構成であるので、リーダー部及びキー部夫々において、各コイルアンテナの設置位置を比較的自由に設定し、また、樹脂等の構成部材の特性、寸法などについて、安価で製作し易く、丈夫な構造にする等の設計が可能になる。
【００１１】
従って、リーダー部とキー部の両コイルアンテナをコイル軸方向に離間位置させる構成を採用しながら、リーダー部から発生する励磁用磁界強度が弱くなった場合でも、キー部とリーダー部間の通信の不能を回避して通信の高信頼性化が実現できる無線通信式の認証装置が提供される。
同時に、弱い励磁用磁界強度でも通信できるので、リーダー部のアンテナの小型化及びキー部の小型化と、消費電流の低減が可能となり、また、電子部品のバラツキの許容幅が広くなって量産性に優れるなどの効果が得られる。
【００１２】
同第二の特徴構成は、上記第一の特徴構成に加えて、前記磁性部材がソフトフェライトである点にある。
【００１３】
すなわち、ソフトフェライトは、ソフト磁性（軟磁性）を示すフェライト磁性材料であって、高透磁率、高磁束密度の特性を有するとともに、ヒステリシス損が小さく且つ酸化物であるために電気抵抗率が高く渦電流損が小さいので、極めて低損失の特性を有する。その結果、前記低磁気抵抗の磁性部材としてソフトフェライトを用いることによって、損失を極力少なくしながら低磁気抵抗の磁界通過路を形成することができる。
従って、リーダー部とキー部の両コイルアンテナ間に配置する磁性部材として優れた特性のソフトフェライトを用いて無線通信式の認証装置の好適な実施形態が提供される。
【００１４】
同第三の特徴構成は、上記第一又は第二の特徴構成に加えて、前記リーダー部の読み取り位置にセットされた前記キー部を前記リーダー部に保持可能で且つその保持を解除可能な保持手段が設けられている点にある。
【００１５】
すなわち、キー部をリーダー部の読み取り位置にセットしたとき、保持手段によって、キー部をリーダー部に保持させることができ、また、その保持手段の保持を解除して、リーダー部の読み取り位置にセットしたキー部をリーダー部から取り外すことができる。
従って、例えば手操作によってキー部をリーダー部の読み取り位置にセットした後、キー部から手を離してもキー部はリーダー部に保持された状態に維持されるので、安定したセット状態でキー部の認証用信号を読み取ることができる無線通信式の認証装置の好適な実施形態が提供される。
【００１６】
同第四の特徴構成は、上記第三の特徴構成に加えて、前記保持手段が、前記リーダー部及び前記キー部のうち一方に設けた磁石と、前記リーダー部及び前記キー部のうち他方に設けた鉄部材とで構成されている点にある。
【００１７】
すなわち、キー部をリーダー部の読み取り位置にセットすると、リーダー部及びキー部のうちの他方に設けた鉄部材が、リーダー部及びキー部のうちの一方に設けた磁石に吸引されてキー部がリーダー部に保持され、また、リーダー部の読み取り位置にセットしたキー部を上記磁石の磁気吸引力が鉄部材に及ばない位置まで遠ざけると、キー部の保持状態が解除される。
ここで、上記鉄部材の磁気抵抗は一般的に低く、磁界が通過し易いが、前記低磁気抵抗の磁性部材が設けられているため、上記鉄部材がリーダー部の第１コイルアンテナからキー部の第２コイルアンテナに向かう磁界路の近くに位置する場合でも、リーダー部の第１コイルアンテナから発生した励磁用磁界が鉄部材の方に拡散して強度低下することを抑制できる。
【００１８】
従って、鉄部材による前記励磁用磁界の強度低下の影響を避けながら、磁石と鉄部材の組み合わせによって、キー部のリーダー部に対するセット状態の維持及び解除操作を容易化した無線通信式の認証装置の好適な実施形態が提供される。
【００１９】
同第五の特徴構成は、上記第一から第四のいずれかの特徴構成に加えて、前記キー部を前記リーダー部の読み取り位置にセットする案内部及び被案内部を、前記リーダー部及び前記キー部に各別に設けてある点にある。
【００２０】
すなわち、キー部に設けた被案内部がリーダー部に設けた案内部によって案内されて、あるいは、リーダー部に設けた被案内部がキー部に設けた案内部によって案内されて、キー部がリーダー部の読み取り位置にセットされる。
従って、キー部のリーダー部の読み取り位置に対するセット操作を容易にした無線通信式の認証装置の好適な実施形態が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明に係る無線通信式の認証装置の実施形態について説明する。
図１及び図２に示すように、本認証装置は、励磁用磁界の発生及び応答磁界の検出を行う第１コイルアンテナ１Ａを備えたリーダー部１と、リーダー部１の第１コイルアンテナ１Ａから発生した励磁用磁界によって励磁され、認証用信号を含む応答磁界をリーダー部１の第１コイルアンテナ１Ａに向けて発生する第２コイルアンテナ２Ａを備えたキー部２とからなる。
【００２２】
さらに、前記第１コイルアンテナ１Ａと前記第２コイルアンテナ２Ａが、キー部２をリーダー部１の読み取り位置にセットしたときに（図１（ロ）の状態）コイル軸方向に離間して位置し、且つ、キー部２をリーダー部１の読み取り位置にセットしたときに、コイル軸方向に離間して位置するキー部２の第２コイルアンテナ２Ａとリーダー部１の第１コイルアンテナ１Ａの間に位置する低磁気抵抗の磁性部材３を、リーダー部１及びキー部２の少なくともいずれかに一方に設けてある。図１，２では、磁性部材３をキー部２に設けている。
【００２３】
上記磁性部材３は、ソフトフェライト材料で構成されて、両コイルアンテナ１Ａ，２Ａの軸方向に細長い円柱棒状に形成されている。ここでは、ソフトフェライト材料として、安価で、低損失、高透磁率、高磁束密度等の特性を有するＭｎ−Ｚｎ系フェライトを用いるが、Ｍｎ、Ｆｅ等の１元系フェライトを用いてもよい。
【００２４】
上記リーダー部１は、一端部に円形断面の凹部７が形成された樹脂製の円柱状本体１Ｃに、前記第１コイルアンテナ１Ａとリーダー回路基板１Ｂを埋め込んだ形態に構成してある。第１コイルアンテナ１Ａは、コイル軸方向が円柱長手方向に沿う状態で上記凹部７の底面近くに設置され、リーダー回路基板１Ｂは第１コイルアンテナ１Ａに接続されて、励磁用磁界信号の供給と第１コイルアンテナ１Ａが検出した応答磁界信号に基づく認証信号処理を行う。なお、リーダー回路基板１Ｂによる認証処理の結果は、この認証処理の結果を利用する図示しない他の装置（コンピュータ、制御装置等）に送られる。
【００２５】
上記キー部２は、リーダー部１の凹部７の内径よりも小径に形成された外周側面６を有する樹脂製の円柱状本体２Ｂの円柱軸芯位置に、前記第２コイルアンテナ２Ａを内蔵したトランスポンダ１０と、低磁気抵抗の磁性部材３を埋め込んだ形態であり、上記円柱状本体２Ｂが外周側面６をリーダー部１の凹部７の内周面にガイドされながら凹部７内に出し入れ自在に構成されている。すなわち、キー部２をリーダー部１の読み取り位置にセットする案内部及び被案内部として、キー部２に外周側面６を設け、リーダー部１に前記外周側面６と嵌合する凹部７を設けてある。ここで、上記のような部材配置のため、キー部２側の円柱状本体２Ｂをリーダー部１側の凹部７に対して円柱軸芯周りに回転したいずれの回転位置においても通信が可能となる。
【００２６】
前記リーダー部１の読み取り位置にセットされた前記キー部２をリーダー部１に保持可能で且つその保持を解除可能な保持手段Ｈが設けられている。具体的には、前記保持手段Ｈが、前記リーダー部１及びキー部２のうち一方に設けた磁石４と、前記リーダー部１及びキー部２のうち他方に設けた鉄部材５とで構成されている。ここでは、磁石４をリーダー部１に設け、鉄部材５をキー部２に設けている。磁石４と鉄部材５は共に円環状に形成されて、磁石４はリーダー部１の凹部７の底面隅部に配置され、鉄部材５はキー部２の円柱状本体２Ｂの外周側近くに配置されている。そして、キー部２をリーダー部１の読み取り位置にセットしたときに、磁石４と鉄部材５が対向して両者に吸引力が働いて保持状態になり、キー部２をリーダー部１の読み取り位置から引き離すと保持状態が解除される。
【００２７】
〔別実施形態〕
次に、本発明に係る認証装置の別実施形態について説明する。
第１の別実施形態は、図４に示すように、前記低磁気抵抗の磁性部材３をキー部２ではなくリーダー部１に設け、また、前記保持手段Ｈを構成する磁石４をキー部２に設け、鉄部材５をリーダー部１に設けた例を示す。なお、図示はしないが、前記低磁気抵抗の磁性部材３をリーダー部１とキー部２の両方に設けてもよい。
【００２８】
第２の別実施形態は、図５及び図６に示すように、前記低磁気抵抗の磁性部材３を折り曲げた形状に形成している。即ち、図５では、キー部２側のトランスポンダ１０（第２コイルアンテナ２Ａ）の位置が、リーダー部１の第１コイルアンテナ１Ａに対して軸方向に離間しているが、第１コイルアンテナ１Ａの軸線上から横にずれている場合に、キー部２に設けた前記低磁気抵抗の磁性部材３を途中で折り曲げた形状に形成して、キー部２の第２コイルアンテナ２Ａとリーダー部１の第１コイルアンテナ１Ａ間に位置させるようにした例を示す。また、図６では、リーダー部１の第１コイルアンテナ１Ａの位置が、キー部２側のトランスポンダ１０（第２コイルアンテナ２Ａ）に対して軸方向に離間しているが、第２コイルアンテナ２Ａの軸線上から横にずれている場合に、リーダー部1に設けた前記低磁気抵抗の磁性部材３を途中で折り曲げた形状に形成して、リーダー部１の第１コイルアンテナ１Ａとキー部２の第２コイルアンテナ２Ａ間に位置させるようにした例を示す。
【００２９】
第３の別実施形態は、図７及び図８に示すように、キー部２をリーダー部１の読み取り位置にセットする案内部及び被案内部として、キー部２に円形内周面６Ａを設け、リーダー部１に、前記円形内周面６Ａと嵌合する円形凸部７Ａを設けた例を示す。なお、図７と図８は、前記低磁気抵抗の磁性部材３及び保持手段Ｈの配置をリーダー部１とキー部２間で入れ替えた場合を示す。
【００３０】
第４の別実施形態は、図９に示すように、キー部２を構成する樹脂製本体部の変形例を示す。すなわち、前述のような円筒形状のキー部２ではなく、（イ）は断面が三角形の筒状に形成した場合、（ロ）は断面が六角形の筒状に形成した場合を示すが、これ以外の各種多角形状が可能である。なお、図９では省略しているが、この多角形状のキー部２に対応するリーダー部１側の部材も多角形状に形成される。
そして上記のような多角形状にすることによって、多彩なデザインのキー部２が実現できる。また、多角形状のキー部２は、円形形状の場合と違って、予め決まった回転位置でしかリーダー部１に挿入できないので、この挿入可能な回転位置でのみ前記低磁気抵抗の磁性部材３が前記両コイルアンテナ１Ａ，２Ａ間に位置するように構成することにより、第一のチェックとして、挿入可能でない形状のキー部を排除し、第二のチェックとして、挿入可能な形状のキー部とリーダー部の間で前記認証用信号を授受するチェック機能を強化した認証装置が可能となる。
【００３１】
上記実施形態では、低磁気抵抗の磁性部材３をソフトフェライトで構成したが、これ以外の低磁気抵抗の磁性材料で構成することができる。
【００３２】
上記実施形態では、低磁気抵抗の磁性部材３を断面が円形の棒状に形成したが、これ以外の形状に形成してもよい。
【００３３】
上記実施形態では、リーダー部１とキー部２の両コイルアンテナ１Ａ，２Ａを空芯コイルで形成したが、フェライトコアに巻いたコイルでもよい。
【００３４】
上記実施形態では、保持手段Ｈを磁石４と鉄部材５で構成したが、これ以外に、例えば機械的なフック機構等で構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本認証装置の利用分野としては、例えば電子キャッシュレジスターやＰＯＳ端末等に搭載して個人の認証及びそれと商品売上データとをリンクさせたシステム、市民マラソン等での個人認識システム、あるいは、自動車の運転キーと組み合わせて個人認証（電子ＩＤ）が適合しないとエンジンが作動しないようにした盗難防止システムなどがある。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る認証装置の構成と作用を示す断面図
【図２】本発明に係る認証装置の構成を示す断面図
【図３】本発明に係る認証装置の作用を説明するための比較例を示す断面図
【図４】本発明に係る認証装置の第１別実施形態の構成と作用を示す断面図
【図５】本発明に係る認証装置の第２別実施形態を示す断面図
【図６】本発明に係る認証装置の第２別実施形態を示す断面図
【図７】本発明に係る認証装置の第３別実施形態を示す断面図
【図８】本発明に係る認証装置の第３別実施形態を示す断面図
【図９】本発明に係る認証装置の第４別実施形態を示す斜視図
【符号の説明】
【００３７】
１          リーダー部
１Ａ        第１コイルアンテナ
２          キー部
２Ａ        第２コイルアンテナ
３          磁性部材（ソフトフェライト）
４          磁石
５          鉄部材
６，７      案内部
６，７      被案内部
６Ａ，７Ａ  案内部
６Ａ，７Ａ  被案内部
Ｈ          保持手段
【図１】
2005045593.tif 000003
【図２】
2005045593.tif 000004
【図３】
2005045593.tif 000005
【図４】
2005045593.tif 000006
【図５】
2005045593.tif 000007
【図６】
2005045593.tif 000008
【図７】
2005045593.tif 000009
【図８】
2005045593.tif 000010
【図９】
2005045593.tif 000011