JP2013182481A - デバイス方式 - Google Patents

Abstract

【課題】ＮＦＣ機能を用いたクラウドコンピューティングの時代にマッチする分離型モジュールによるターミナルフリー機能と、サーバ・アクセス機能を有するデバイス方式を提供することを目的とする。
【解決手段】電源を含むインターフェース機能を有しＩＤ、ＩＣ及びＮＦＣを備えるＳＩＭまたはμＳＤが取り付けられる偏平な磁性体に、巻き廻わされる構造のアンテナコイル２が備えられ、金属面Ｍｅに沿って磁界が構成される前記アンテナコイルを一体モジュール化し、該一体化モジュールによって直接外部のコイルと通信を行うことを特徴とするデバイス方式。
【選択図】図３

Description

本発明はＳＩＭ、ＳＤ及びＵＳＢメモリ等の分離型モジュールによる携帯端末等の制約を受けないターミナルフリー機能と、ネットワークを介したサーバ・アクセス機能を有するデバイス方式に関するものである。

現在、必要な情報を得る技術は、ＵＲＬ等の番地（アドレス）に従って情報毎に検索を行うことができるコンピュータとインターネット及びサーバによって確立されている。

近年、移動体端末でもこのような技術が爆発的に伸びようとしており、グーグル（登録商標）やアップル（登録商標）等により、携帯端末を利用して自らのサーバやネットワークにアクセスする技術が開発されており、居ながらにして情報の取得、交換または決済が行われている。

また、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ：近距離通信）を利用した非常にシンプルな形で、サーバにアクセスする方式の決済等が行われようとしている。このように決済、医療、教育ビジネス等の分野において、様々なアプリケーションにより異なるネットワークの連帯が取られている。

然るに、現在の携帯端末や携帯電話は、アクセス方式やセキュリティーに関する固有情報とインターネットを介して通信する機能とが端末で一体化されており、いわゆるクローズド方式となっている。固有情報と単なる通信機能とは分離して自由に取り替えられることがのぞましく、本来の思想であるオープン方式に移行すべきであるが、従来のクローズド方式は技術的またはメーカ固有の利益優先のため、固有情報と単なる通信機能との分離は実現されていなかった。

変換可能な携帯端末に挿入して使用できる分離型モジュールとして、ＳＩＭ（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌｅ）、ＳＤ（μＳＤ、ｍｉｎｉＳＤを含む）及びＵＳＢメモリ（以下、ＵＳＢと記す）には、特定のサーバにアクセスする機能を持つアドレスを付与しアクセスコードを持たせることにより、自由に特定のサーバにアクセスすることが可能となる。また、モジュールは携帯端末本体と分離して、通信のセキュリティーやデータのセキュリティーが保全できなければならない。ただＵＳＢは、外付けデバイスであり外側に突起を生じるため、ＳＩＭやＳＤのように機内に内蔵することができないのが問題となる。

従来のクローズド方式のモジュールと携帯端末は、メーカあるいはキャリアに依存した構成となっているため、ユーザーは重要な情報を進化の激しい携帯端末から分離して管理することができず、常に全体を交換しなければいけない状態であり資源の無駄使いでもある。また、通信セキュリティーやデータセキュリティーの確保においても、モジュールと端末とを分離して管理することによりセキュリティーが格段に向上し、端末全体を変更するより効率的である。

特開２００４−３４８３６３号公報

以上の理由から、本発明では個人ＩＤや決済の機能を持つＩＣカードであるＳＩＭまたはメモリデバイスである交換可能なＳＤやＵＳＢ等を中心モジュール群として、上述したようなインターネットにアクセスするＩＰアドレスやアクセスコードを格納し、携帯電話等の各種端末群には個々のアプリケーションに応じたセキュリティー機能や通信機能を持たせるための、簡単な操作で済むＮＦＣ機能と無線ＬＡＮ機能を備えさせている。あるいはＮＦＣのアンテナとの通信機能、メモリ、インターネット等とのアクセス機能をモジュール本体から分離して携帯端末に持たせることにより、デバイスとしての携帯端末本体は、ネットワークにアクセスするための手段として位置づけることができる。

ＳＩＭ、ＳＤ及びＵＳＢをアクセス機能やセキュリティーの主たるモジュール群として標準化することにより、各種携帯端末群は無線通信の機能を持つ収納箱として作用するので、収納箱は流行に応じて取り替えることが可能で、ＳＩＭ、ＳＤ及びＵＳＢ等のモジュールは心臓部として分離し保管することができる。また、ＵＳＢによる外付け方式の場合でも、外側の突起部を少なくして小形化し携帯端末と一体となるように構成すれば問題を軽減することができる。

従って、ＳＩＭ、ＳＤ及びＵＳＢをモジュールとして標準化すれば、端末自体はアンテナの結合と通信のみの機能を満足する携帯端末とすれば良い。このようなモジュールと携帯端末の構成が普及することにより、有線無線を問わずインターネットに接続される総合機器は、サーバに直接アクセス可能でデータの変換を行うことができる。最近ではセキュリティー等の観点から、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の携帯端末にデータを残さずサーバ側にデータを残し、携帯端末は人間とのインターフェース機能のみを持たせるシンクライアント形として重要情報を分離して管理する方式により、通信セキュリティーとデータセキュリティーを高度化することができる。クラウドコンピューティングの思想を、携帯端末の構成に適用すべき時代に入りつつある。

携帯端末の小型化とセキュリティー機能を強化して、多種多様なアプリケーションでサービスを充実させるために、特に携帯端末に必要な情報の有無を検索する技術であるＵＲＬのアドレスコードが入力され場合に、最新情報をいち早く得ることができれば最も望ましい形態となる。もし、上記モジュールに心臓部となる全ての機能が備えられれば、モジュールを携帯端末に取り付けるだけで済み大変便利である。また、特定のサーバにアクセスするタグ機能を持つモジュールの場合は、これを携帯端末に取り付けることによって端末はＩＣカードエミュレーション機能を備えることになり、リーダーライタＲ／Ｗにアクセスする場合は、タグ機能との間でストアードバリューのデータ交換を行うことができる。またタグを読み取るリーダーとして用いる場合には、ＵＲＬの変換機能を備えさせることにより特定のサーバにアクセスすることができる。

非接触のインターフェースを備えたメモリを保有するモジュールは、取引等の情報をメモリに残すことが可能で、この情報を同端末または別途にサーバに取り入れることができる。

従ってＳＩＭ、ＳＤ、ＵＳＢ等のモジュールが、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｌ）やＳＥ（Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ｅｌｅｍｅｎｔ）機能を備えた場合、インターネットやクラウドにアクセスすることが可能な携帯端末を実現するシンクライアント形に進めることは理にかなった方式といえる。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の構成を有する。

（１）電源を含むインターフェース機能を有しＩＤ、ＩＣ及びＮＦＣを備えるＳＩＭまたはμＳＤが取り付けられる偏平な磁性体に、巻き廻わされる構造のアンテナコイルが備えられ、金属面に沿って磁界が構成される前記アンテナコイルを一体モジュール化し、該一体化モジュールによって直接外部のコイルと通信を行うことを特徴とするデバイス方式。

（２）電源を含むインターフェース機能を有するＩＣを備え、ＳＩＭまたはμＳＤの一部に取り付けられる構造の偏平な磁性体に、巻き廻わされる構造のアンテナコイルが備えられ、金属面に添って磁界が構成される前記アンテナコイルにより、該アンテナコイルに結合する直角な平面コイルを前記磁性体の上に載せて構成することを特徴とするデバイス方式。

（３）ＳＩＭまたはμＳＤの一部に取り付けられる構造の偏平な磁性体に巻き廻わされる構造のアンテナコイルが備えられ、金属面に沿って磁界が構成される前記アンテナコイルにより磁界が励振され、ＩＣの設置された磁性体を直角に曲げることにより磁界も前記磁性体に沿って直角に曲げられることを特徴とするデバイス方式。

（４）ＳＩＭまたはμＳＤの一部に取り付けられる構造の偏平な磁性体に巻き廻わされる構造のアンテナコイルが備えられ、金属面が前記磁性体の片面ないし両面に設置され、前記金属面によるイメージが構成され、前記金属面に沿って磁界が励振され、前記磁性体及び前記金属面も共に直角に曲げられることにより、ＩＣの設置された本体の金属面とは直角な方向に磁界を発生させ、前記金属面によるイメージ効果も発生させることを特徴とするデバイス方式。

（５）携帯端末に装着して用いるＳＩＭ／μＳＤ構造のモジュールにＩＤ／ＳＥ／ＲＦで通信可能なアンテナを一体化し、単体でも近接通信が行えることを特徴とするデバイス方式。

（６）前記モジュールに更にＩＰ／ＵＲＬ変換機能を有することを特徴とする前記（５）に記載のデバイス方式。

（７）前記モジュールに更に特定サーバにアクセスする機能を有することを特徴とする前記（５）に記載のデバイス方式。

（８）前記モジュールに必要なタグコードを発生させＵＲＬを含むアクセスしたい任意のアドレスにアクセスするようにすることを特徴とする前記（５）に記載のデバイス方式。

以上のように、携帯端末を機能ＩＣ部とＮＦＣ通信部とのモジュール化されるものに分けて用いることにより、携帯端末を通信用の収納箱として用い、主要機能をモジュールに持たせることにより、アプリケーションも自由に変えられ且つセキュリティーも自由であり、ターミナルフリーなモジュールのみでコントロールできるので、安価で安全な融通性に富むシステム構成ができ、ＮＦＣ機能を用いたクラウドコンピューティングの時代にマッチする分離型モジュールによるターミナルフリー機能と、サーバ・アクセス機能を有するデバイス方式を提供できる。

本発明に係る分離型モジュールと携帯端末によりサーバへのアクセス方式を説明する図 本発明に係る分離型モジュールの構造を示す図 本発明に係る３種類のモジュール群の構成を説明する図 本発明に係る携帯端末のオープン端末の機能構成を説明する図 本発明に係るモジュールの一体型と分離型を説明する図 デバイスアンテナとＲ／Ｗアンテナとの結合磁界を示す図 モジュールのアンテナと携帯端末の共振コイルを使ったＲ／Ｗアンテナとの結合磁界を示す図 モジュールのアンテナ及び共振コイルとＲ／Ｗアンテナとの結合を示す図 折曲げアンテナと共振コイルとＲ／Ｗアンテナの結合を示す図 折曲げアンテナと金属面の影像効果を説明する図 本発明に係るＩＣモジュールの使い方の例を示す図

以下、本発明を実施するための形態を、実施例により詳しく説明する。

本発明に係るモジュール１を備えた携帯端末Ｍの具体例を、図面を参照して説明する。図１は、携帯端末Ｍである携帯電話ＰやタブレットＴ、パーソナルコンピュータＰＣに内蔵されたモジュール１のコンセプトを示す図である。ＳＩＭ（ＵＳＩＭ，ＵＩＭを含む）１ａ、ＳＤ１ｂ、ＵＳＢ１ｃ等のモジュール１には、インターネット等のネットワーク９で検索するための重要なインテリジェンス部分とセキュリティー部分とＮＦＣ部分を有し、携帯端末Ｍと分離可能なモジュール１で構成することを目的としている。

即ち携帯端末Ｍである携帯電話Ｐは、ＧＳＭ（登録商標）（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）等で行われている通信機能を備えたオープン方式の通信端末群で個性のない単に収納箱として考え、内蔵するＳＩＭ１ａ等のモジュール１には、ＩＤや本人照合、料金支払い金額を設ける場合と同様な考えに立ち、これを更に発展させた形態である。このことによりＳＩＭ１ａ、ＳＤ１ｂ、ＵＳＢ１ｃ等のモジュール１は、携帯端末Ｍの心臓部となって機能している。

また、モジュール１にＩＤや本人照合や支払いのみの機能だけではなく、更に、例えばインターネット等のネットワーク９にアクセスするためのＩＰアドレスや、サーバ１０にアクセスするための特別なＵＲＬのコードを発生させる機能を備えることにより、携帯端末Ｍの通信機能を利用することで何処からでも必要な情報を得ることができる。これにより、端末本体を変えなくてもセキュリティーや検索技術、メモリ、アプリケーション等はすみやかに変更が可能で、且つ世の中のスピードに対応して経済的に利用することができる。更に、本人のＩＤや特定のサーバ１０にアクセスする機能も変更可能で、クラウドコンピューティングには必須なデバイスである。なお、ここでデバイスとは、携帯端末Ｍにモジュール１を装着したものをいうものとする。

携帯端末Ｍとして、携帯電話、ｉＰｈｏｎｅ（登録商標）等のスマートフォン、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、タブレットＴ等が、具体的なデバイスである。上記のデバイスを変更することによって、デバイスに応じたアプリケーションが容易に選択され、セキュリティーも重要度によって変えることも可能で、特定サーバ１０の符号に対応する選択的アクセスが容易となり、且つホームページへのアドレスＵＲＬの符号の創出も可能になる。そのため、特定のジャンルや商品、企業情報に対応するデバイスを発売することにより、容易に目的の情報を得ることが可能で、デバイスにＵＲＬアクセス機能、ＩＰアドレス、デバイスＩＤ、セキュリティー機能ＳＥ、アプリケーションＡＰ、メモリ機能等を必要に応じて選択し装備させることができる。

携帯電話の回線を用いない場合でも、ＷｉＦｉ（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｆｉｄｅｌｉｔｙ）等の通信網を使用して直接ＬＡＮにアクセスし、インターネット回線に接続して情報を低価格で且つ高速に大量に得ることもできる。

図２はＳＩＭ１ａ、ＳＤ１ｂ、ＵＳＢ１ｃ等のモジュール１の構成で、情報収集頭脳部と重要な記録を残すメモリ部等のハードウエアの配置を示す。モジュール１を構成するＩＣ５は、携帯端末Ｍ本体との通信を行うインターフェース部６と、ＲＦフロントエンド（ＦＥ）４と、セキュリティー部ＳＥやＩＤやＵＲＬ変換機能やＩＰ等のインターネットに接続して特定のサーバ１０にアクセスするための必要な機能を備えている。

また、モジュール１には１３．５６ＭＨｚ等のＮＦＣの機能を発揮する小型のアンテナ（括弧で囲んだＡｎｔｅｎｎａ）２を一体として備えることも可能で、この場合は通常のＮＦＣ機能を持たない携帯端末Ｍであっても、このモジュール１を装着すればＮＦＣ機能を利用することができる。また、ＩＣ５のメモリ部に記憶を残し、携帯端末Ｍ同士のＮＦＣ機能によりオフライン通信を行った場合には、ネットワークを使用していないので、オフライン通信の記録をサーバ１０に時折アップロードする機能を持たせることで、バッチされた記録を伝送することができる。

図３に示すように、３種類のＳＩＭ１ａ、ＳＤ１ｂ、ＵＳＢ１ｃ等のモジュール１に上記のＲＦフロントエンド４、インターフェース６の機能が備わったＩＣ５が装着された構成で、更に結合アンテナ２が一体構成されている場合と、結合アンテナ２と送受信機能のＮＦＣ機能とが携帯端末Ｍの本体側に取り付けられている場合を示す構成である。図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は、夫々ＳＩＭ１ａ、ＳＤ１ｂ、ＵＳＢ１ｃにアンテナ２を含む全ての機能を一体構成しているモジュール１とした場合を示し、図３（ｄ），（ｅ），（ｆ）は、従来のＩＣ５のみ装着されたモジュール１で、送受信のＮＦＣ機能とアンテナ２が携帯端末Ｍ本体側に装着された分離構成とした場合を示す。

図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す、ＳＩＭ１ａ，ＳＤ１ｂ，ＵＳＢ１ｃ等のモジュール１のＩＣ５の構成は、一体型構造として携帯電話本体Ａと通信を行うためのＩ／Ｏ通信部、電源部、クロック部のインターフェースを司るＩＦ部ＩＣ６と、中心部となる変換部ＩＣ，ＳＥ部ＩＣ，ＩＰ部ＩＣ，メモリＩＣ等のＩＣ部と、ＮＦＣ部やＲＦ部のＩＣ即ちＡＦＥ（アナログフロントエンド）に対応するＲＦフロントエンドＩＣ４と、アンテナ２及びアンテナ２との整合回路やフィルター部から成る一体型ＩＣで構成されている。これらの各部機能ＩＣを全て総合したのがＩＣ５である。これらの機能を一体構成することにより、携帯端末によらない独立したアクセス機能やアプリケーション機能、暗号機能等が確立できるので、ユーザーにとっても経済的で安心して用いることができると共に、サーバ１０やネットワーク会社または広告会社にとっても端末本体を変えないで心臓部となるモジュール１を販売したり交換したりすることにより目的を達することができる。

図３（ａ）はＳＩＭ１ａにアンテナ２や機能ＩＣ５を搭載した場合の構成図、図３（ｂ）はＳＤ（μＳＤを例として）１ｂの場合の構成図、図３（ｃ）はＵＳＢ１ｃの場合の構成図である。ＵＳＢ１ｃの場合は、外部取り付けとなるため突起部分を生じる問題は免れない。

図３（ｄ）に示すＳＩＭ１ａは、ＮＦＣ等のＲＦ機能を携帯端末Ｍ本体側に取り付けた場合で、ＳＩＭ１ａには機能ＩＣ５のみを装着する場合の例を示す。予めＮＦＣ機能付きの携帯端末Ｍの場合にはこのような構成もあり得る。より小型のμＳＩＭの場合も、アンテナ２が取り付けられない場合と同様である。

図３（ｅ）は同様にＮＦＣ機能やＲＦ部が携帯端末Ｍ本体側に取り付けられている場合で、機能ＩＣ５のみをＳＤ１ｂに載せている場合の例を示す。

図３（ｆ）は同様にＮＦＣ機能やＲＦ部が携帯端末Ｍ本体側に取り付けられＵＳＢ１ｃの場合で、インターフェースを介してＵＳＢのメモリパッケージの中に未納構造で機能ＩＣ５を取り付けた構造を示す。但しＵＳＢ１ｃのパッケージは、多種多様な構造があるので同図には一例の構造を示すもので、パッケージを限定するものではない。

図４は携帯端末Ｍの通信機能の一部を示すもので、携帯端末Ｍは収納箱であり通信機能を備えたキャリアとして動作し、重要な内容は内蔵するモジュール１に載せるというコンセプトである。従って、インターネット通信機能、パケット通信機能、デバイスに対するアプリケーションインターフェースとＮＦＣ機能を除く通信ネットワーク接続用アンテナ等から構成されている。図３（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）のモジュール１の構成のように、ＮＦＣ用またはＲＦ用アンテナ２を備えないデバイスに対応する場合には、ＮＦＣ用またはＲＦ用アンテナ２を備えなければならない。

図５は一体型モジュール１と分離型モジュール１の構成を示すブロック図である。図５（ａ）には一体型モジュール１を示し、この構造は結合用コイルアンテナ（Ａｎｔ．）２と整合回路（Ｍａｔ）３と無線送受信を行うためのＲＦフロントエンド（ＲＦＦＥ）４あるいはＮＦＣ回路と主要機能を提供する機能ＩＣ（ＩＣＣ）５を構成する部分を示す。機能ＩＣ（ＩＩＣ）５はＩＤ、ＩＰ、ＳＥ（Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ｅｌｅｍｅｎｔ）及びＵＲＬ発行、あるいは決済等でコミットした主要な経過をメモリ等に記録する主要な機能により成り立ち、更に一体型モジュール１は携帯端末Ｍと通信を行うためのインターフェース６を有している。

図５（ｂ）にはアンテナ２と通信部を除き、インターフェース６と機能ＩＣ５のみを装着した分離型モジュール１の例を示している。図５（ａ）に示すアンテナ込みのモジュール１のように万能ではないが、ＮＦＣ機能付きの携帯端末Ｍの場合には充分使用することができる。

図５（ｃ）は従来のＳＩＭ機能とメモリ及びセキュリティエレメント（ＳＥ）が装着されたモジュール１の例を示す。元来ＳＩＭ１ａはＩＣカードであるのでＳＩＭ１ａにセキュリティエレメント（ＳＥ）を内蔵するのは合理的である。携帯端末Ｍ本体側にセキュリティエレメント（ＳＥ）を埋設する方式は、モジュール１の取替えや変更が効かないクローズド方式となってしまう。携帯端末Ｍ本体にＮＦＣ１４やＲＦ機能やアンテナ１２を内蔵するように構成されている。

図５（ｄ）にはサーバ１０のホームページにアクセスするＵＲＬを発行したり、変換を行ったり合成したりする機能を持つＩＣ５を内蔵する構成である。携帯端末Ｍ本体にＩＰやＮＦＣ１４を内蔵する構成である。

図５（ｅ）にはＵＲＬ機能とメモリのみをモジュール１に装着し、ＳＥ，ＩＰ，ＮＦＣ機能を全て携帯端末Ｍの本体側に備える構成を示している。

図６に示すモジュール１のコイルアンテナ２ａとリーダーライタＲ／Ｗの外部アンテナ３３との結合について説明する。

図６（ａ），（ｂ）は、携帯端末Ｍにモジュール１を内蔵する位置を示す。モジュール１の磁性体コア（Ｍａｇ）に巻き廻したコイルアンテナ２ａによる磁界を、コイルアンテナ２ａを金属面に近接させることによる多面影像効果を利用して指向性のある強い磁界を、携帯端末Ｍを横向きにすることで垂直の磁界をリーダーライタＲ／Ｗに向け放射し、リーダーライタＲ／Ｗの外部コイル３３と結合させる。ＳＤ１ｂやＳＩＭ１ａからなるモジュール１が携帯端末Ｍと平行に配置されている場合に対応して、携帯端末Ｍを横向きあるいは縦向きに使用する場合を示す。従来の使用のように携帯電話等の携帯端末ＭをリーダーライタＲ／Ｗに対してＦａｃｅ ｔｏ Ｆａｃｅ（フェースツーフェース）で使用する場合には、コイルアンテナ２ａの磁界がリーダーライタＲ／Ｗの外部コイル３３の磁界と直交させるために、少しコイルアンテナ２ａの配置をずらして使用する方法をとることもできる。

図６（ｂ）は縦向きより斜めで使用する場合を示す。次にこのような使い方をしないで携帯電話の平面方向とリーダーの平面方向を合わせるＦａｃｅ ｔｏ Ｆａｃｅ（フェースツーフェース）方式で行う場合について述べる。

図７にはＳＩＭ１ａやＳＤ１ｂ等のモジュール１に内蔵するアンテナ２の構成と、携帯端末Ｍ本体の蓋部に取り付けられた共振コイル２２との磁界の結合を示す。モジュール１のフェライトコアＭａｇに約１５〜３０巻きのアンテナコイル２ａと約３〜７巻きの共振コイル２２との結合磁界を示している。モジュール１の１５〜３０巻きのアンテナコイル２ａに流れる磁界により近接する共振コイル２２が励振され、共振コイル２２に大きな誘導電流が流れる。この共振コイル２２により発生する磁界が外部のリーダーライタＲ／Ｗやタグの外部コイル３３と結合することにより通信を行うことができる。図７（ａ），（ｂ）のように共振コイル２２との結合部は何処であってもコイル同士が密着して取り付けられることによって強い結合が得られる。

図８（ａ）には、更に第一アンテナコイル２ａ（ＶＡＣ）と、共振用の第二アンテナコイル２ｂ（ＨＡＣ）との組み合わせたアンテナ２を有するモジュール１の詳細に示す。第一アンテナコイル２ａと第二アンテナコイル２ｂを有するモジュール１は、アンテナ２と携帯端末Ｍの共振コイル２２とリーダーライタＲ／Ｗの外部コイル３３との結合磁界を示している。

図８（ｂ）に示すように、第一アンテナコイル２ａ（ＶＡＣ）は平面磁性体Ｍａｇに巻き廻すようにコイルを巻き、共振用の第二アンテナコイル２ｂ（ＨＡＣ）は平面磁性体Ｍａｇ上に平面になるように載せられ、夫々のコイル電流の結合が強くなるように第一アンテナコイル２ａと第二アンテナコイル２ｂを重ねるように巻いている。第一アンテナコイル２ａと第二アンテナコイル２ｂを重ねられない場合は、密接して巻くことで結合を強くすることができる。

第一アンテナコイル２ａ（ＶＡＣ）による磁界は、主に水平方向の磁界Ｈｈを励振するが、第二アンテナコイル２ｂ（ＨＡＣ）の磁界は主に垂直方向の磁界Ｈｖを励振する。

偏平磁性体Ｍａｇに巻かれたアンテナコイル２ａ下方に、薄い金属箔Ｍｅが装着された構造である。この近接した金属箔Ｍｅにより、浮遊容量の増加等の金属面の影響を取除くと共にイメージ効果も創出しているので、携帯端末Ｍ等の機器の金属面の影響を極力抑えることができる。

図８（ｃ）は、図８（ｂ）と同様に第一アンテナコイル２ａと第二アンテナコイル２ｂの重なり部分の上面に、更に金属片Ｍｆを載置した場合を示す。図で云えば携帯端末Ｍに挿入されたモジュール１上部の一部に、携帯端末Ｍのソケット等の金属部が乗ることがあるので金属の影響をできるだけ少なくし、逆に多少のイメージ効果を持たせることを想定した構成である。

図８（ｄ）は、第一アンテナコイル２ａと第二アンテナコイル２ｂとが直列あるいは並列に直接接続される場合を示すもので、コンデンサＣは共振用でもありインピーダンス整合用でもある。

図８（ｅ）は、第一アンテナコイル２ａと第二アンテナコイル２ｂとは別々に巻かれており、第一アンテナコイル２ａには整合用と共振用とのコンデンサＣ１が接続され、第二アンテナコイル２ｂには別のコンデンサＣ２が共振用に接続されて垂直磁界Ｈｖが最大となるように共振周波数を選んでいる。第一アンテナコイル２ａの電流Ｉ１により、第二アンテナコイル２ｂの電流Ｉ２は相互誘導インダクタンス（Ｍｕｔ）により磁界が結合されている。

図９を使って磁性体Ｍａｇの先端をほぼ直角に曲げ磁界を９０°曲げる方法について説明する。特に、携帯端末Ｍの側面から挿入するＳＤ１ｂを想定したもので、折れ曲がった構造のモジュール１である。

図９（ａ）は、先端のアンテナ部が折り曲げられた状態のＳＩＭ１ａまたはＳＤ１ｂ等のモジュール１の構成を示し、折り曲げられたアンテナ２による磁界は下方に向かう垂直磁界Ｈｖを発生し、リーダーライタＲ／Ｗの外部コイル３３との結合磁界を示す。

図９（ｂ）は、バッテリーにぶつかるように収容されるμＳＤ１ｂやＳＩＭ（ＵＳＩＭ）１ａの場合、直角に折り曲げられたモジュール１を用いて垂直磁界Ｈｖを発生させ、リーダーライタＲ／Ｗのアンテナである外部コイル３３と結合させる場合の例を示す。μＳＤ１ｂやＳＩＭ１ａの位置は端末によりそれぞれであるのでこのように直角に折り曲げたアンテナ２を用いるか、共振コイル２２を用いるかは、携帯端末Ｍの構造や機器の配置により選択することができる。

図９（ｃ）は、直角に折り曲げられたモジュール１の水平部磁性体部Ｍａｇｈにコイルアンテナ２１が巻き廻しされ、垂直部磁性体部Ｍａｇｖが９０°曲げられている場合を示し、垂直部磁性体部Ｍａｇｖの先端から垂直磁界Ｈｖを励磁することができる。

図９（ｄ）は、直角に折り曲げられたモジュール１の垂直部磁性体Ｍａｇｖにアンテナコイル３１を巻き廻しした場合を示す。この場合の方が漏れの少ない強い垂直磁界Ｈｖが得られる。

図９（ｅ）は、直角に折り曲げられたモジュール１の水平部と垂直部両方に、直列にアンテナコイル２１とアンテナコイル３１を巻いた部分を示している。この方法がアンテナ２のコイルＡＣを一番多く巻けるので実用的である。但し直角に折れ曲がった磁性体Ｍａｇに沿ってコイルＡＣを巻くので巻き方は難しくなる。図では上下ともに金属面を使用していないが、金属面があったときの変化を想定して片面あるいは両面に金属面があることを想定し、影像効果等の金属面の影響を考慮して設計することもできる。

図９（ｆ）は、直角に折り曲げられたモジュール１の水平部磁性体Ｍａｇｈの片面に金属面が当たるように水平部に金属箔Ｍｅを貼り付けた場合を示す。携帯端末Ｍに挿入されたモジュール１上部の一部に、携帯端末Ｍのソケット等の金属部が乗ることがあるので金属の影響をできるだけ少なくし、逆に多少のイメージ効果を持たせることを想定した構成である。

図９（ｇ）は、磁性体Ｍａｇの片面の全てが金属面に当たるように金属箔Ｍｅ貼り付けた場合を示す。この場合も図９（ａ）〜（ｃ）で説明したようにコイルＡＣの巻き方には３種類の構造がある。金属面が片面のみの構成であり、この金属面のみに影像効果を発生させるため漂遊容量を最初から発生させているので、金属面の影響を受け難い。

図９（ｈ）は、磁性体Ｍａｇｈ、Ｍａｇｖ及びコイルＡＣの両側に金属面Ｍｅを上下両側に貼り付けた場合を示す。この場合も図９（ａ）〜（ｃ）で説明したようにコイルＡＣの巻き方は３種類ある。金属面は上下両側に当たった状態で磁路Ｍａｇは金属面と共に折り曲げられて垂直磁性体Ｍａｇｖの下方に垂直磁界Ｈｖが発生している。このように水平部のみでなく、必要な垂直部にも多面影像による強力な磁場が得られる。

図９（ｉ）は、図９（ａ）〜（ｅ）に示したモジュール１の構造において、磁性体Ｍａｇを上下逆に９０°折り曲げられた構造で、９０°上向きに曲げた場合を示す。ＳＩＭ１ａやμＳＤ１ｂを装着するソケット及びどの方向に磁界を携帯端末Ｍから出すかによってこの折り曲げ方向が選択的に定まる。

図７以降の記載は、水平部のみでなく、必要な垂直部にも多面影像による強力な磁場が得られる構成を説明したもので、通常、携帯電話やスマートフォン等をリーダーライタＲ／Ｗに対してＦａｃｅ ｔｏ Ｆａｃｅ（フェースツーフェース）で使用する場合が多いので、このような使用方を想定として実施例や使用例を示した。

特殊な場合として、図９（ｊ）に示す特殊な場合として、ＳＩＭ１ａやＳＤ１ｂのモジュール１の長手方向を折り曲げる方が、ＳＩＭ１ａ等の収納場所や取り付けが便利な場合があり、また上下方向も取り付け場所や構造によって選択的に定まる。

図１０は、図９（ｇ）に示す片側金属面の場合の影響を説明する図である。

図１０（ａ）は、直角に折り曲げられたモジュール１の磁性体Ｍａｇの片面に金属面が当たるように水平部に金属箔Ｍｅを貼り付けた場合を示す。

図１０（ｂ）に示すように、金属箔Ｍｅを貼り付けたことによって、斜線で示すモジュール１（Ｒｅａｌ）の上方と左右に３つの影像（Ｉｍａｇｅ１〜３）が発生する。即ち四象限にわたってモジュール１の金属影像が得られ、この影像効果によって垂直方向の磁界Ｈｖが、（Ｈｖｒ＋Ｈｖｉ）の磁界として強化される。

図１０（ｃ）は、直角に折り曲げられたモジュール１の磁性体Ｍａｇの両面に金属箔Ｍｅを貼り付けた場合を示す。

図１０（ｄ）及び図１０（ｅ）に示すように、モジュール１の夫々の水平部と垂直部には多面影像効果による多くの影像（Ｉｍａｇｅ）が発生する場合で、合成された多面影像効果によって垂直方向の磁界Ｈｖが強化される。

図１１は本発明に係るモジュール１の代表的な応用例を示すもので、ＰＣやタブレットＴやスマートフォンＰｓ等の携帯端末Ｍにモジュール１が装着され、外部のネットワーク９を介してサーバ１０との通信を説明する図である。ネットワーク９の先にはサーバ１０がありこのサーバ１０にデータをアップロードあるいはダウンロードしたりすることにより携帯端末Ｍとの通信が行われる。図１１には本発明のモジュール１の代表的な応用例を示す。

図１１（ａ）は、モジュール１がＩＣカード（エミュレーション）モードあるいはタグモードで動作する場合を示している。すでに説明したようにこの考え方は、従来からあるクローズ方式のＩＣカード（エミュレーション）モードを、本発明のモジュール１を装着できる何の携帯端末Ｍでも利用できるターミナルフリーとしての使用方式が可能となることを示している。即ち、主要機能がモジュール１に内蔵されているので、リーダーライタＲ／Ｗで携帯端末Ｍから読み取られたデータは、パーソナルコンピュータＰＣを介してサーバ１０との通信が可能となる。

図１１（ｂ）は、モジュール１がリーダーモードあるいはリーダーとして用いられる場合で、本発明の主要機能を一つのモジュール１に備えることにより、どのような携帯端末Ｍでもサーバ１０との通信が可能となる。図には示していないが、場合によっては携帯端末Ｍと他の端末、例えばＰＣや中継器を介して通信を行うことができる。

図１１（ｃ）は、モジュール１のメモリに貯えられたある分野、例えば決済、金融、医療、動向等のデータをある一定量まで貯えこれをサーバ１０に吸収するか、定期的にサーバ１０に送信またはサーバ１０から取り込む場合の様なシステムである。使用目的によって異なるが、統計的なデータを蓄積する場合や機密データを収集したり、傾向を収集したり、グループ化する場合に役に立つ。常時、サーバ１０にデータを伝送するのは費用が掛かるうえ、セキュリティー上も良くない。モジュール１のメモリの使用の仕方には、本人用のものと本人の了解を得て使用する目的のある者が使用する場合と、サーバ１０側の使用者のみに利用できる目的のものとがある。このようなトレーサビリティーのある記録は、情報収集や特定の目的で利用するには大変役に立つ機能である。

図１１（ｄ）は、携帯端末Ｍ同士がＮＦＣ機能を使ってペアリングする場合の例で、フェースツーフェースの場合とサイドバイサイドの場合を示す。アンテナ２の位置や磁界の方向により、最適方向が決まる。

以上のように携帯端末と、機能ＩＣ部とＮＦＣ通信部がモジュール化することで、携帯端末とモジュールとを分離して用いることが可能となり、携帯端末を通信用の収納箱として用いて、主要機能をモジュールに持たせることにより、多様なアプリケーションも自由に変えられ、且つセキュリティーの設定も自由となるターミナルフリーにモジュールのみでコントロールできるため、安価で安全で融通性に富むシステムの構成ができ、ＮＦＣ機能を用いたクラウドコンピューティングの時代にマッチする分離型モジュールによるターミナルフリー構成と、サーバ・アクセス方式を提供できる。

Ｃ 容量
Ｌ インダクタンス
Ｍ 携帯端末
Ｐ 携帯電話
Ｐｓ スマートフォン
Ｔ タブレット
Ｍａｇ 磁性体コア
Ｍｅ 金属箔
Ｍｆ 金属片
ＰＣ パーソナルコンピュータ
Ｔ タブレット
１ モジュール
１ａ ＳＩＭ
１ｂ ＳＤ
１ｃ ＵＳＢメモリ
２ アンテナ
２ａ アンテナコイル（第一）
２ｂ アンテナコイル（第二）
３ 整合回路ＭＡＴ
４ ＲＦフロントエンド
５ 機能ＩＣ
６ インターフェース
９ ネットワーク
１０ サーバ
１２ ＮＦＣアンテナコイル
１４ ＮＦＣ
２２ 共振コイル
３３ 外部コイル

Claims (8)

1. 電源を含むインターフェース機能を有しＩＤ、ＩＣ及びＮＦＣを備えるＳＩＭまたはμＳＤが取り付けられる偏平な磁性体に、巻き廻わされる構造のアンテナコイルが備えられ、金属面に沿って磁界が構成される前記アンテナコイルを一体モジュール化し、該一体化モジュールによって直接外部のコイルと通信を行うことを特徴とするデバイス方式。
2. 電源を含むインターフェース機能を有するＩＣを備え、ＳＩＭまたはμＳＤの一部に取り付けられる構造の偏平な磁性体に、巻き廻わされる構造のアンテナコイルが備えられ、金属面に添って磁界が構成される前記アンテナコイルにより、該アンテナコイルに結合する直角な平面コイルを前記磁性体の上に載せて構成することを特徴とするデバイス方式。
3. ＳＩＭまたはμＳＤの一部に取り付けられる構造の偏平な磁性体に巻き廻わされる構造のアンテナコイルが備えられ、金属面に沿って磁界が構成される前記アンテナコイルにより磁界が励振され、ＩＣの設置された磁性体を直角に曲げることにより磁界も前記磁性体に沿って直角に曲げられることを特徴とするデバイス方式。
4. ＳＩＭまたはμＳＤの一部に取り付けられる構造の偏平な磁性体に巻き廻わされる構造のアンテナコイルが備えられ、金属面が前記磁性体の片面ないし両面に設置され、前記金属面によるイメージが構成され、前記金属面に沿って磁界が励振され、前記磁性体及び前記金属面も共に直角に曲げられることにより、ＩＣの設置された本体の金属面とは直角な方向に磁界を発生させ、前記金属面によるイメージ効果も発生させることを特徴とするデバイス方式。
5. 携帯端末に装着して用いるＳＩＭ／μＳＤ構造のモジュールにＩＤ／ＳＥ／ＲＦで通信可能なアンテナを一体化し、単体でも近接通信が行えることを特徴とするデバイス方式。
6. 前記モジュールに更にＩＰ／ＵＲＬ変換機能を有することを特徴とする請求項５に記載のデバイス方式。
7. 前記モジュールに更に特定サーバにアクセスする機能を有することを特徴とする請求項５に記載のデバイス方式。
8. 前記モジュールに必要なタグコードを発生させＵＲＬを含むアクセスしたい任意のアドレスにアクセスするようにすることを特徴とする請求項５に記載のデバイス方式。

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