JP2014173376A - キーおよびキーシステム - Google Patents

Abstract

【課題】読み取りアンテナを必要とせず、露出部分はシリンダー錠の一部であることから構造的に堅牢であり、かつ小型に低コストで作ることが可能なキーおよびキーシステムの提供が望まれていた。
【解決手段】挿入部と把持部からなる導電性基材の把持部で接着層を介してＲＦＩＤタグが接着され、ＲＦＩＤタグが磁性基材とその磁性基材の導電性基材側の面にグラウンド部と、他方の面に構成されたアンテナ部とＩＣチップから構成され、ＩＣチップがアンテナ部とグラウンド部が各々インピーダンス整合して接続されていることを特徴とするキーおよびキーシステムを提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＵＨＦ帯およびＳＨＦ帯で用いられるＲＦＩＤタグを有するキーおよびこのキーを用いるキーシステムに関するものである。

ＲＦＩＤタグを利用したキーシステムとしては、例えば、特許文献１、２に記載された発明では、カギの把持部にＩＣチップおよびアンテナを設け、そのアンテナと読み取り装置のアンテナとの間で非接触の通信をおこなうことを提案している。

また特許文献３に記載された発明では、カギの中に設けられた無線タグのアンテナ線の一部にスイッチを設け、そのスイッチによるアンテナ線の通電、切断でアンテナ機能を制御するという提案であるが、カギ構造および使用周波数、通信方式などの詳細な記載はない。

特開２００１−１０９９２２号公報 特開２００１−２６２８７８号公報 特開２００５−２９９２６４号公報

しかしながら、上記特許文献１および２に記載されたＲＦＩＤタグを利用したキーシステムでは、キーシリンダーとは別に読み取りアンテナが必要であり、さらにはカギと読み取りアンテナとの距離に制限があり、かつ読み取りアンテナが露出した状態にあることから保護するための保護ケースも必要であった。このことから、キーシステムとしては小型化が難しくまたコストも上昇してしまうという問題があった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、従来のような読み取りアンテナを必要とせず、露出部分はシリンダー錠の一部であることから構造的に堅牢であり、かつ小型に低コストで作ることが可能なキーおよびキーシステムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。

すなわち、請求項１に係る発明は、挿入部と把持部からなる導電性基材の把持部で接着層を介してＲＦＩＤタグが接着され、
前記ＲＦＩＤタグが、磁性基材と、その磁性基材の導電性基材側の面にグラウンド部と、他方の面に構成されたアンテナ部とＩＣチップから構成され、
前記ＩＣチップが前記アンテナ部と前記グラウンド部が各々インピーダンス整合して接続されていることを特徴とするキーを提供する。

また、請求項２に係る発明は、把持部に、ＲＦＩＤタグの他方の面側に第二の導電性基材が設けられ、導電性基材と第二の導電性基材が接続していることを特徴とする請求項１記載のキーを提供する。

また、請求項３に係る発明は、導電性基材と第二の導電性基材の間が非導電性封止材で封止されていることを特徴とする請求項２記載のキーを提供する。

また、請求項４に係る発明は、前記把持部の把持部分が非導電性の被覆部材で覆われていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のキーを提供する。

また、請求項５に係る発明は、前記ＩＣチップが、データの暗号化及び復号化の機能が備えられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のキーを提供する。

また、請求項６に係る発明は、前記挿入部には凸部、凹部がないことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のキーを提供する。

また、請求項７に係る発明は、請求項１〜請求項６いずれか一項に記載のキーと、錠前からなるキーシステムであって、
錠前が錠前本体部と認証部から構成され、
錠前本体部の前記キーの挿入部を挿入するシリンダー錠部が絶縁体に覆われていることを特徴とするキーシステムを提供する。

また、請求項８に係る発明は、前記シリンダー錠部には、ピンタンブラーがないことを特徴とする請求項７に記載のキーシステムを提供する。

また、請求項９に係る発明は、前記錠前本体部には、振動センサー、音響センサー、温度センサー、カメラの内一つ以上が備えられていることを特徴とする請求項７または８記載のキーシステムを提供する。

また、請求項１０に係る発明は、前記錠前本体部に、導波体を備えるとともに、前記キーの挿入部が前記シリンダー錠部に挿入された場合、前記導波体と、前記キーの前記挿入部とを、直接または前記シリンダー錠部を介して接触することを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載のキーシステムを提供する。

本発明のキーおよびキーシステムによれば、従来のような読み取りアンテナを必要とせず、露出部分はシリンダー錠の一部であることから構造的に堅牢であり、かつ小型に低コストで作ることができる。

本発明の実施形態のキー１および錠前本体部２２を模式的に示す断面透視図である。 キー１の平面透視図である。 キー１の断面図である。 キー１の変形例であるキー３の断面図である。 ＲＦＩＤタグ４を模式的に示す側面の断面図である。 ＲＦＩＤタグ４の平面図である。 ＲＦＩＤタグ４の底面図である。 導波体５０の平面図である。 導波体５０の側面図である。 データ読み取りユニット６０を模式的に示す断面図である。 ＲＦＩＤタグ７０の平面図である。 ＲＦＩＤタグ７０の底面図である。

本発明に係るキーおよびキーシステムの説明に入る前に、一般的なカギおよび管理について現状の課題（問題点）を下記に示す。

現状の一般的なカギ管理においては、カギの保管場所および収納庫、カギ管理台帳との現物カギの定期的な照合、カギの紛失、合いカギ作製等の管理コストが発生している。一方のカギ管理の運用面においては、下記のように運用されていることが多い。

（１）カギの保管場所まで取りに行く（カギ貸出台帳に持ち出しを記録）。

（２）対象となる場所まで向かい、そのカギで開錠および施錠。

（３）カギの保管場所まで戻しに行く（カギ貸出台帳に返却を記録）。

上記に示すように、カギの保管場所までの往復およびカギ貸出台帳への記入等、その時間に対して運用コスト（労務費）が発生している。またビル、倉庫など無人状態になる夜の時間帯だけ、管理会社、警備会社に委託している場合もあり、カギの管理と巡回見回りの委託コストがかかっている。

以上説明したように、現状のカギ管理においては管理コスト、運用コストおよび委託コストなどが生じており企業の負担となっている。本発明では、冒頭の課題に加えこれら現状の課題についても改善策を提案している。

（第１実施形態）
以下、本発明に係るキーシステムを、図１から図１０を参照しながら説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の厚さや寸法の比率は適宜異ならせてある。

キーシステムは、図１に示すように鍵であるキー１、錠前本体部２、ネットワーク１６とキー管理サーバー１７からなる認証部で構成されている。錠前本体部２は、シリンダー錠１２、制御回路１４、データ読み取りユニット６０の他に、不図示の変換機構、閂（デッドボルト）などで構成されている。図１では、キー１の挿入部がシリンダー錠１２に挿入された状態を示している。キー１およびシリンダー錠１２はどちらも導電性である金属が基材である。シリンダー錠１２は、絶縁体１３によって電気的に浮いた状態になっており、その機構の先端は接触部５１を介してデータ読み取りユニット６０に繋がれている。前述の通りキー１はシリンダー錠１２に挿入された状態であるので、キー１とデータ読み取りユニット６０とは後に示す様に直流的もしくは電磁誘導作用により電気的に接続された状態になっている。

始めにキー１について説明する。図２および図３に示すように、キー１は挿入部６と把持部と、その把持部に接着されているＩＣチップから構成されており、さらにこの把持部は、第一の導電性基材５と第二の導電性基材７とからなっており、さらに側部で連結しており、さらにシリンダー錠１２の鍵穴に挿入される部分である挿入部６とも連結して一体部材となっている。

第一の導電性基材５と第二の導電性基材７とは、図に示すような空間を有して重なっており、側部８で繋がった構造になっている。側面からみると「コ」の字の形状になっており、この内側の第一の導電性基材５側には後述するＲＦＩＤタグ４が配置されている。この構造は、キー１が機械的な外部応力、衝撃と、静電気など外部から電気的な衝撃を受け
た場合を想定し、これらの衝撃からＲＦＩＤタグ４を守るため第一の導電性基材５の他に第二の導電性基材７を設けられる意味と、後述の様に、ＲＦＩＤタグ４のアンテナ部から発せられる信号を受信、もしくはＲＦＩＤタグに電力を供給する役割も果たす。

なお、上記の空間は封止部９で封止されており、封止部９の封止材料としては、樹脂系など公知の絶縁性封止材料を用いることができる。第一の導電性基材５と第二の導電性基材７とにおいて、適度な面（面積）が設けられ、かつ封止部９の封止材料が適度な硬さを有していれば、第一の導電性基材５または第二の導電性基材７の外面から受ける外部応力、衝撃を、対向する面同士で分散させ変形量を少なくできる。その結果として、ＲＦＩＤタグ４の破壊を防ぐことができる。

実施例のキー１は、１ｍｍ厚のアルミの平面板を機械加工によって展開形状に成形し、空間が形成されるように、その中心部を折り曲げて作られている。なお把持部の寸法は約３０ｍｍ×３０ｍｍである。実施例のキー１では機械加工が容易なアルミとしたが、導電性を有する金属であればどのようなものであってもよい。例えば、鉄、真鍮、チタンの他、複数の原材料を含んだ特殊金属合金などであってもよい。

後述するＲＦＩＤタグ４は、自身が有する接着力で、図２に示す位置に密着固定されているが、接着剤等で接着するものでも構わない。なお、ＲＦＩＤタグ４を密着固定する場所は、第一の導電性基材５ではなく、第二の導電性基材７の同位置であってもかまわない。

キー１の第一の導電性基材５および第二の導電性基材７の外面は、樹脂などの非導電性を有する被覆部材１０で覆われている。本発明のキー１では、金属部材で構成されたキー１の全体が放射アンテナとして機能していることが前提で、後述する接触通信方式というユニークなデータ読み取り方式を採用しているため、手で持つ部分を絶縁体で覆う必要がある。他方、手が接触する可能性のない部分については、被覆部材１０は必須ではない。

次に、図４に示すキー３について説明する。

図に示すように、キー１に備えられた第二の導電性基材７と側部８がない、第一の導電性基材５のみの構造とすることもできる。

キー３に対して、想定される機械的な外部応力、衝撃と、静電気など外部から電気的な衝撃が少ない場合では、このような構造であってもかまわない。この場合では、被覆部材１０がＲＦＩＤタグ４の保護部材となる。キー３の特長としては、第二の導電性基材７と側部８と封止部９とがないので、キー１と比べた場合では製造コストを下げることができる。

次に、ＲＦＩＤタグ４について図５から図７を参照しながら説明する。

図５から図７に示すように、ＲＦＩＤタグ４は、磁性シート４０と、磁性シート４０の一方の面４０ａ上に配置されたアンテナ部３１およびインピーダンス整合回路部３２と、インピーダンス整合回路部３２に設けられたＩＣチップ３３と、磁性シート４０の他方の面４０ｂ上に配置されたグラウンド部３４とを備えている。

磁性シート４０の他方の面４０ｂおよびグラウンド部３４が、キー１の第一の導電性基材５に接する側の面である。

なお、図６および図７では、後述する基材３５は説明の便宜のため示していない。

磁性シート４０の厚さは、例えば２５０μｍであり、磁性シート４０には、磁性シート４０の厚さ方向に貫通する孔部３０が形成されている。磁性シート４０としては、磁性粒子、または磁性フレークとプラスチックまたはゴムとの複合材からなる柔軟性に富んだ公知の材料を用いることができる。なお試作したキー１では、大同特殊鋼社製の磁性シート（型式：ＮＲＣ０２５）を用いた。

磁性シート４０は、アンテナ部３１とグラウンド部３４との間に高透磁率のこのような磁性シート４０を設けることにより、アンテナ部３１とグラウンド部３４との間にロスの少ない磁束のルートを確保することで、グラウンド部３１や第一の導電性基材５に近接していても使用できるＲＦＩＤタグ４とするものである。

アンテナ部３１、インピーダンス整合回路部３２、およびグラウンド部３４は、図５に示すように、ＰＥＴなどの樹脂でフィルム状に形成された基材３５の主面３５ａに銀ペーストインキを印刷することで一体に形成されている。基材３５の厚さは、例えば５０μｍである。

そして、磁性シート４０に基材３５を巻き付け、不図示の磁性シート用接着層により貼り付けることで、磁性シート４０の面４０ａ、４０ｂ上にアンテナ部３１、インピーダンス整合回路部３２、およびグラウンド部３４が配置されている。

図５から図７に示すように、アンテナ部３１およびグラウンド部３４は、平面視で矩形状に形成されている。アンテナ部３１およびグラウンド部３４は、それぞれがインピーダンス整合回路部３２と電気的に接続されている。グラウンド部３４は、磁性シート４０の他方の面４０ｂおよび側面４０ｃ上に、磁性シート４０の縁部４０ｄに沿って配されるように折り曲げられている。

なお、グラウンド部３４の面と、それに対面する第一の導電性基材５の面５ａの面との面間で、基材３５と不図示の接着剤の合成誘電率を用いて形成された静電容量結合によって、グラウンド部３４と第一の導電性基材５とは電気的に接続されることになる。

インピーダンス整合回路部３２は、図６に示すように所定の形状に蛇行させた配線により形成されている。インピーダンス整合回路部３２は、ＩＣチップ３３の不図示の電気接点に電気的に接続され、ＩＣチップ３３とアンテナ部３１との間、およびＩＣチップ３３とグラウンド部３４との間に、互いに等しい所定のインピーダンスおよび抵抗値が生じるように構成されている。

ＩＣチップ３３は公知の構成のもの（ＮＸＰ社製 ＵＣＯＤＥ Ｇ２ｉＬ）が用いられ、ＩＣチップ３３内には所定の情報が記憶されている。そして、ＩＣチップ３３に設けられた不図示の電気接点から電波方式により電波のエネルギーを供給することで、記憶された情報をこの電気接点から外部に電波として伝達させることができる。ＩＣチップ３３は、磁性シート４０の孔部３０に収容されている。

試作したキー１の読み取り実験をおこなったので、その内容を以下に示す。

読み取り装置は、ＳＡＭＳＵＮＧ社製（型式ＶＬＡＣＧ１）の最大出力が１Ｗまで出せる、ＵＨＦ帯高出力ハンディリーダーを用いた。試作したキー１に、ハンディリーダーが備えるパッチアンテナをかざして読み取りをおこなった結果、読み取り距離は短いが読み取りができた。この実験に際し、ＲＦＩＤタグ４の第一の導電性基材５の面上における固定位置の検討もおこなった。その結果、図２に示す位置より側部８の方向にＲＦＩＤタグ
４を移動すると読み取りができなくなり、その逆方向の挿入部６付近において良好な読み取りができることがわかった。上記の実験結果から、ハンディリーダーのパッチアンテナと、ＲＦＩＤタグ４に設けられたアンテナ部３１とでは、両者の間は第二の導電性基材７に遮られ直接的に対面した状態にはなっていないことから、キー１は、金属部材を有する第一の導電性基材５、第二の導電性基材７、挿入部６、それに必要に応じて用いられた側部８で構成されたカギ全体が放射アンテナとして機能していると推測された。

キー１そのものが放射アンテナとして機能しているということは、キー１の外面は、アンテナそのものが露出していることになるため、このアンテナそのものが露出している。従って、非接触でデータを読み取るのではなく、キー１の外面に、直接接触させてデータを読み取ることが可能な構成になっているものである。

従来の一般的なＲＦＩＤタグでは、外観の問題、酸化、腐食、静電気破壊防止等の理由から、アンテナエレメントは保護層よって保護されており、さらには、有色の保護層であればアンテナエレメントを隠蔽する効果も兼ね備える。よって、従来のＲＦＩＤタグでは、アンテナエレメント（導体面）は、その外観から見ることもできず、露出もしていない。他方、従来の金属対応ＲＦＩＤタグにおいても同様であり、金属面の影響を軽減するために、金属面から誘電体等を介し遠ざけて配置されたＲＦＩＤインレットは、前述と同様に外観の問題、酸化、腐食、静電気破壊防止等の他、外部応力、衝撃を吸収するために、ＩＣチップを含めそのアンテナエレメントは保護層または保護構造よって保護されており、アンテナエレメントは、その外観から見ることもできず、露出もしていない。
グラウンド部３４と第一の導電性基材５とは、前述のとおり静電容量結合によって電気的に接続されており、アンテナ部３１から放射された電磁波は、磁性シート４０を介して、グラウンド部３４と一体化した第一の導電性基材５に伝わり、その結果、第一の導電性基材５がアンテナ部３１の共振アンテナ（放射アンテナ）として作用していると考えられる。

別な表現をすると、磁性シート４０は、アンテナ部３１と第一の導電性基材５との間に位置し、両者においてあたかも電磁波コンバーター（変換器）のような振る舞い（作用）をしている存在といえる。このような作用は、アンテナ部３１と第一の導電性基材５との間に、同程度の厚さの誘電体を設けた方法では、同様な作用は生じないことがわかっている。

次に、データ読み取りユニット６０について図８から図１０を参照しながら説明する。

なお本発明では、錠前は錠前本体部２とネットワーク１６を介して接続しているキー管理サーバー１７からなる。また、ハンディリーダーおよび以下に説明する導波体を含めてデータ読み取りユニット（機能装置）と定義している。

図８に示すように、導波体５０は、一方の端部が解放状態のリード線を、この端部を中心に渦巻き形状になるように巻かれた結合部５２を備え、この結合部５２から引き出されたリード線のもう一方の端部は、棒状の接触部５１（接触針）に電気的に接続されている。導波体５０は、これら結合部５２と接触部５１とで構成されている。

前述の結合部５２は、ハンディリーダー６１が備える小型パッチアンテナ６２（円偏波）と対向（面）させることで、磁界優位の電磁誘導作用によって、両者を電気的に結合させることを目的とした機能要素であり、その一例が、図７に示す渦巻き形状の結合部５２である。渦巻きの巻き方向はハンディリーダーの円偏波の方向と同じになっており、実験に使用したハンディリーダー６１の小型パッチアンテナ６２は右旋円偏波であったので、渦巻きの巻き方向も右巻きにしてある。なお結合部５２は、前述の電磁誘導結合の他、静電容量（電界）結合など、読み取り装置のアンテナから放射される電磁波を効率よく導波体５０に取り込めれば、どのような結合方法であってもかまわない。

接触部５１は、例えば、棒状の接触針であって、金属製のキー１そのものが放射アンテナとして機能しているその外面とを、点または面接触させるための機能要素である。電磁誘導結合によって生じた高周波電流は、結合部５２からリード線で引き出され電気的に接続されている接触部５１にも流れる。さらには、接触部５１に接触しているキー１の外面から前述の高周波電流が流れ込み、その結果キー１に内蔵されたＩＣチップ３３が活性化され、データ読み取りが可能となる。

前述の一般的なＲＦＩＤタグにおいても評価実験をおこなった。ＲＦＩＤタグのアンテナ面を露出させ、そのアンテナエレメントの一部を接触部５１に接触させたところ、良好なデータ読み取りができることが確認された。

図１０に示すように、結合部５２にハンディリーダー６１のパッチアンテナ６２を対向（面）させ、さらには、接触部５１の先端にキー１を接触（図中の破線円Ａ）させて、読み取りをおこなった結果、良好な読み取りが確認された。ハンディリーダー６１の出力は２７ｄＢｍ（０．５Ｗ）に設定した。

以上、説明したように、本発明の導波体５０は、結合部５２にハンディリーダー６１の小型パッチアンテナ６２を対向（面）の状態にすることで、小型パッチアンテナ６２と結合部５２との間で、電磁誘導作用による結合状態が生成され、この作用により導波体内に高周波電流が誘起される。一方の接触部５１に、金属製の本体そのものが放射アンテナとして機能しているキー１の外面を接触させることで、前述の誘起した高周波電流が接触部５１を介してキー１に流れ込み、その結果キー１に内蔵されたＩＣチップ３３が活性化され、データ読み取りが可能となる。

前述のとおり、本発明では、ハンディリーダー６１および導波体５０を含めてデータ読み取りユニット６０と定義している。これに対してデータ読み取りユニット６０のデータ読み取り対象は、金属製の本体そのものが放射アンテナとして機能しているキー１となる。データ読み取りユニット６０とキー１とのデータ通信は、双方を接触させてデータ通信をおこなう方法であることから、データ通信の方式は接触通信方式といえる。

通常、データ読み取り装置とＲＦＩＤタグとの間のデータ通信は、データ読み取り装置が備えるアンテナ部から電磁波を空間上に放射して、データの読み取り対象となるＲＦＩＤタグとの間で、非接触でデータ通信をおこなう非接触通信方式である。この非接触でおこなう通常の通信方式に対して、本発明の接触通信方式は、キーと錠前が空間上に電磁波を放射する仕組みとは異なり、ＲＦＩＤのアンテナ部はキーの導電性基材と通信するのみであり、キーと錠前とは、錠前のデータ読み取りユニット６０が備える接触部５１とキー１の外面とを接触させて行う通信方式である。

通常の非接触通信方式では、空間上に電磁波を放射する仕組みから、非対象のＲＦＩＤタグのデータを誤って読んでしまう可能性がある。特に、読み取り対象のＲＦＩＤタグが密集状態で置かれている場合、さらには読み取り対象の近傍に金属体（金属物品等）がある場合などで、前者は読み取り対象を特定することが困難であり、後者はデータ読み取り装置から放射された電磁波が近傍の金属体に反射してマルチパスが生じ、この結果、思いも寄らない場所に置かれたＲＦＩＤタグのデータを読み取ってしまうことがある。キーの場合は、錠前が一般的に金属材であり、非金属材にする対処が困難な場合がある。

この問題に対しては、データ読み取り装置の送信出力を下げたり、データ読み取り後に
データ処理するなどして対処している。送信出力を下げる場合は通信の信頼性が低下する、データ処理する場合はその処理が必要になり反応速度の低下や価格が高くなるなどの問題点が生ずる。

これに対して本発明の接触通信方式では、データの読み取り対象であるキー１を特定し、接触させておこなう通信方式であることから、前述のような原因で非対象のキーのデータを誤って読んでしまうことはなく、安価に構成することができる。

実施例のデータ読み取りユニット６０は、実験評価のために市販のハンディリーダー６１を用いて、渦巻き形状の結合部５２と接触部５１という構成にしたが、データ読み取りユニット６０としての形態は、接触部５１を有し、その接触部５１とキー１とが接触した状態で、交信周波数によるデータ通信がおこなわれれば、どのような形態であってもかまわない。例えば、小型パッチアンテナ６２および渦巻き形状の結合部５２の結合関係を、同等の機能要素に変えるなどして小型化することもできる。それをユニット化し、図１に示すようにデータ読み取りユニット６０として制御回路１４上に設けたりしてもよい。なお、接触部５１とキー１との接触であるが、直流的な電気結合の他、交信周波数による電磁誘導結合で電気結合されていてもよい。ただし、この電磁誘導結合の場合、接触部５１とキー１との間の距離は概ね０．５ｍｍ以下であることが好ましい。

読み取り装置の送信アンテナとＲＦＩＤタグの受信アンテナを対向させて空間伝搬で通信を行う従来の方式に対して、接触通信方式では、データ読み取りユニット６０の接触部５１とキー１の金属性の本体を直接接触させて通信を行うので、前述の空間伝搬のスペースが不要となることから、錠前本体部２を小型化することができる。さらには、錠前本体部２の外装面全体をシールド化することで、装置内部で発生した電磁波の漏洩を抑えることもできる。

次に、錠前本体部２について説明する。

カギの溝とシリンダー錠１２内のタンブラー（障害）のキーウェイを一致させて開錠、施錠をおこなう従来の方法に対して、本発明のキー１では、同様なカギの溝はなく、他方のシリンダー錠１２においてもシリンダー内にはカギの溝に合わせて動くタンブラーもない。すなわち、カギとシリンダー錠の組み合わせ（Lockset）とした場合、カギの溝に形成された造形の組み合わせ（種類）という概念はなく、他方のシリンダー錠においてもキーウェイ、タンブラーという概念はないものとなる。このことから、使用する全てのキー１の形状を同一なものとすることができ、他方のシリンダー錠１２においてもタンブラーのない同一のシリンダー錠１２とすることができる。ここでいう同一とは、シリンダー錠１２のカギ穴にキー１が挿入されて、シリンダーが回転出来る必要最低限の部位のことであり、カギの把持部の形状、錠前本体部２の構造などは含まれない。

キー１とシリンダー錠１２をこのようにすることで、例えば、ビル・倉庫のドア／シャッター、書類保管ロッカー、機器収納ロッカー、薬品保管庫、金庫、貴重品保管庫、事務机の引き出しなどのシリンダー錠１２を全て同一の形状とすることができ、かつ一つのキー１でこれら全てのシリンダー錠１２を開錠することが可能となる。さらには、これらビル・倉庫は立地するエリアに留まらず、全国規模であってもよく、またその形状はＩＳＯ等で規格化されたものであってもかまわない。

なお、偽装のため、もしくはキー使用者の使い分けのためにキーにカギの溝をあえて付しても構わないが、その場合のカギの溝は共通で一種類でも、バラバラでも構わないが、シリンダー錠内のタンブラー（障害）のキーウェイを設ける必然性はない。

加えて、本願のＲＦＩＤ認証と物理的キーとの二重キーシステムとすることも可能であり、セキュリティ精度を高めることも可能である。

錠前本体部２に設けられたシリンダー錠１２の回転部と不図示の閂（デッドボルト）とは、回転運動を直動運動に変える公知の変換機構（不図示）によってつながっており、シリンダー錠１２の回転部、変換機構部、閂部のいずれかに、電磁ソレノイド１５の可動鉄心（プランジャ）もしくはこれに連動するピン等が入り込み、結果的に閂の動きを制限し、開錠を妨げる機構になっている。

錠前本体部２は、後述するキー管理サーバー１７から能動的に開錠許可に関する情報を受け取ることで、電磁ソレノイド１５が動作し、可動鉄心が電磁ソレノイド１５本体に引かれ、閂の動きを妨げないような状態になり、この状態において、シリンダー錠１２に挿入したキー１を回転させることで、シリンダー錠１２の回転部が回転し、その結果、閂が不図示の受座（ストライク）から抜けて開錠状態になる。

なお、電磁ソレノイドを使用する方法ではなく、その他の開閉機構でも構わない。

読み取りアンテナを必要とする従来の非接触ＩＣのキーシステムでは、露出した読み取りアンテナを保護するための保護ケースが必要であることから、小型化が難しくまたコストも上昇してしまうという問題があった。それに対して本発明の錠前本体部２は、非接触で読み取るためのアンテナを不要としているので、露出部はシリンダー錠１２のみであり、その外観は従来のシリンダー錠とほぼ同様で、かつ金属部材で構成されているため堅牢に作ることができる。よって小型でかつ安価にでき、さらには露出部分を堅牢にすることができる。

錠前本体部２は、ネットワーク１６を介してキー管理サーバー１７と接続されており、キー管理サーバー１７との交信において自身を特定するためのシリンダー錠ＩＤ情報を有する。錠前本体部２への電力供給であるが、ネットワーク１６および電力供給への接続を、例えばPoE（Powerof Ethernet（登録商標））のような仕組みを利用することで、専用の電源を持つ必要がなくなり、それに掛かる電源装置、設置工事等も不要になることから導入時のコストを低減することができる。

錠前本体部２には、キー挿入センサー２０、開錠センサー２１、施錠センサー２２などカギの状態を検出する機能の他に、表示ランプ２７、スピーカー２８などの通知機能が備えられている。キー挿入センサー２０はキー１がシリンダー錠１２に挿入されたことを検知するセンサーである。開錠センサー２１はキー１が挿入されシリンダー錠１２が回転し、閂が受座から抜けて開錠状態になったことを検知するセンサーであり、他方の施錠センサー２２は、キー１が挿入されシリンダー錠１２が回転し、閂が受座に入り施錠状態になったことを検知するセンサーである。表示ランプ２７は、施錠中、開錠中、開錠可能、開錠不可、異常発生などその時の状態を示すランプであり、一つのランプで発光色を変えたり点滅させるなどしてもよいし、複数のランプを用いてもよい。また表示ランプ２７の設置位置においても、図１に示すようなシリンダー錠１２の露出部分でも、シリンダー錠１２から離れた位置であってもよい。一方のスピーカー２８は、キー挿入検出、開錠可能、開錠不可（開錠拒絶）、異常発生など状態が変化した際に、音で知らせるためのものである。なおこれら表示ランプ２７およびスピーカー２８は、いずれも利便性を向上するための機能なので、その必要がなかったり、逆に隠蔽しようとする場合には省略することができる。

錠前本体部２には、前述の主機能の他に、振動センサー２３、音響センサー２４、温度センサー２５、カメラ２６などの監視機能も備えられている。これらは無人状態の時間帯
において、悪意をもった第三者による破壊行為の監視用に設けられた監視センサー類である。振動センサー２３は、ハンマーなどの打撃による破壊行為を振動で検出するためのセンサーである。音響センサー２４は、破壊行為を音で検出するためのセンサーであり、また温度センサー２５は、バーナー等の高温で錠前本体部２を破壊する行為を熱で検出するためのセンサーである。カメラ２６は、上記のセンサー類が反応した場合、自律的に撮影を開始し、その影像をキー管理サーバー１７に送ることができる。この他に通常の監視カメラとしても利用できる。例えば、キー挿入センサー２０がキー１を検知した時から抜かれるまでの間を撮影し、動画ファイル化してキー管理サーバー１７に送ることもできる。これらセンサー類は小型で低コストであることから、錠前本体部２にスペースも取らずかつ安価に監視機能を付加することができる。

錠前本体部２に備えられた監視機能と、他の監視装置（監視カメラ、人体検出センサー等）と組み合わせることで、警備員の巡回見回りの回数を減らしたり、巡回見回りそのものを省略することができる。この結果、前述の委託コストを大幅に減らすことができる。なおこれら監視機能は、いずれも利便性を向上するための機能なので、その必要がなければ省略することができる。

次に、キー管理サーバー１７について説明する。

キー管理サーバー１７は、ネットワーク１６を介して全ての錠前本体部２と繋がれており、そのサーバー内のデータベースには、個人が持つＩＣカード（社員証など）の個人ＩＤ情報、キー１に内蔵されたＩＣチップのキーＩＤ情報、錠前本体部２のシリンダー錠ＩＤ情報、開錠／施錠履歴情報、その他キー１およびシリンダー錠１２に付帯する各種フラグなどの情報が格納されている。

なお、キー管理サーバーは通常は一つであるが、災害等のため予備キー管理サーバーなどを設けることを否定するものではない。

ネットワーク１６にて接続される全ての錠前本体部２は、悪意を持った第三者によるネットワーク１６への進入によって、不正に操作されることを防ぐため、ネットワーク１６上においてはキー管理サーバー１７のみとの交信に限られている。

ただし、安価に構成するなどの理由で一般的な通信機器により構成することも可能である。

本発明のキーシステムでは、個人が持つＩＣカード（社員証など）の個人ＩＤ情報と、キー１に内蔵されたＩＣチップのキーＩＤ情報とは、キー管理サーバー１７上でひも付けされ管理されている。なおＩＣカードなどの個人ＩＤ情報がない場合は、システム上個人の特定ができないため、後述する個人ＩＤ情報を用いた一部の仕組みに制限が掛かるが、それ以外の仕組みにおいては問題にはならない。

使用者個人が持つ一つのキー１に対して、設置されている全ての錠前本体部２のシリンダー錠１２一つ一つに対応した開錠／施錠許可フラグがキー管理サーバー１７上に設定されている。この仕組みにより、一つのキー１において、開錠／施錠が可能なシリンダー錠１２を選択し設定することが可能となる。またこの設定はキー管理サーバー１７上にあることから変更も容易におこなえる。さらには従来のマスターキー、グランドマスターキーといったキーシステムの概念も設定することができる。

個人が持つキー１の有効性を示す有効／無効フラグが、キー管理サーバー１７上に設定されており、このフラグの状態をみることでキー１の使用を制限することができる。例え
ば、出社、退社（システム）情報と連動させることで、使用者本人がまだ出社していない時間帯、または退社した後の時間帯などの第三者による無断使用を防止することもできる。その他としては、キー１を紛失してまった場合などであり、この場合には即座に有効／無効フラグを無効にすることで、第三者による成りすまし開施を一時的に阻止することができる。さらに紛失したキー１が戻らないとか、使用権限を失ったと判断された場合は、キー管理サーバー１７上のキーＩＤ情報を削除することで、紛失したキー１との関わりを完全に断つこともできる。

キー管理サーバー１７には、錠前本体部２に備えられた振動センサー２３、音響センサー２４、温度センサー２５などの監視情報を能動的に取りにいく機能も備えられており、得られた監視情報が異常値と判断された場合には、アラート（警報通知）を発生させることができる。ビル・倉庫などで、無人状態になる時間帯において、一定時間毎に錠前本体部２を監視することもできる。またネットワーク１６上のトラブルまたは悪意によるライン切断も、錠前本体部２からの情報が得られないことで、ネットワーク１６異常というアラートを発生させることができる。

キー管理サーバー１７には、錠前本体部２に備えられたキー挿入センサー２０、開錠センサー２１、施錠センサー２２など錠前本体部２の状態を能動的に取りにいく機能も備えられており、さらにはこの得られた情報を、同じネットワーク１６上に接続された他の装置に、情報として提供する機能も備えることが可能である。

ビル・倉庫などで最終退場者がキーシステムの全ての対象をチェックする場合であり、例えば、対象とする全ての施錠状態の確認、開錠状態の対象を探し出す場合、キー１が挿入されたままの状態の対象を探し出す場合などの対応のためである。ネットワーク１６上に接続された他の装置とは、通常のＰＣ（不図示）などであり、そのＰＣにおいて専用のアプリケーションソフトを実行させることで、キー管理サーバー１７に対して、対象とする錠前本体部２の状態を問い合わせ、得られた情報をそのＰＣの画面上に表示するといったことも可能になる。

さらには、開錠状態の対象およびキー１が挿入されたままの対象の錠前本体部２に対して、キー管理サーバー１７から施錠を促すコマンド（命令）を発することで、そのコマンドを受信した錠前本体部２は、前述の表示ランプ２７の点灯／点滅およびスピーカー２８による警告音を発生させるなどして、最終退場者に対象となる錠前本体部２の位置を知らせることもできる。なお前述のキー管理サーバー１７から施錠を促すコマンド（命令）の発動は、ネットワーク１６上に接続されたＰＣから行うことができる。

本発明のキーシステムによる実際の開錠に際しては、キー１がシリンダー錠１２に挿入されたことをキー挿入センサー２０が検知し、キー１に内蔵されたＩＣチップのキーＩＤ情報が、錠前本体部２に内蔵されたデータ読み取りユニット６０の読み取り機能により読み取られ、このキーＩＤ情報はシリンダー錠１２のＩＤ情報と共にキー管理サーバー１７に送られる。その後、キー管理サーバー１７のデータベース上で、受け取った情報、個人ＩＤ情報、キー１およびシリンダー錠１２に付帯する各種フラグなどの情報が照合され、これらが合致した場合のみ開錠が可能となる。

挿入されたキー１によってシリンダー錠１２が回転し、開錠センサー２１が開錠状態を検知すると、錠前本体部２はその情報をキー管理サーバー１７に送り、キー管理サーバー１７はこれを受け、個人ＩＤ情報に加えタイムスタンプ情報と共に、自身のデータベースに履歴情報として記録保存される。なお履歴情報の記録は、キー１がシリンダー錠１２に挿入され、キー管理サーバー１７に問い合わせをおこなった時点から記録してもかまわない。

一方の施錠に際しては、開錠状態にあるシリンダー錠１２に、キー１が挿入されたことをキー挿入センサー２０が検知し、キー１に内蔵されたＩＣチップのキーＩＤ情報が、錠前本体部２に内蔵されたデータ読み取りユニット６０の読み取り機能により読み取られ、このキーＩＤ情報はシリンダー錠ＩＤ情報と共にキー管理サーバー１７に送られる。その後、キー管理サーバー１７のデータベース上で、受け取った情報、個人ＩＤ情報、キー１およびシリンダー錠１２に付帯する各種フラグなどの情報が照合され、これらが合致した場合のみ施錠が可能となる。

挿入されたキー１によってシリンダー錠１２が回転し、施錠センサー２２が施錠状態を検知すると、錠前本体部２はその情報をキー管理サーバー１７に送り、キー管理サーバー１７はこれを受け、個人ＩＤ情報に加えタイムスタンプ情報と共に、自身のデータベースに履歴情報として記録保存される。

キー１およびシリンダー錠１２に付帯する各種フラグの設定においては、開錠と施錠の条件を同一ではない異なる条件とすることもできる。施錠行為は、資産持ち出し、情報流失の観点からみて安全側に働くので、例えば、一つのキー１で全てのシリンダー錠１２が施錠できるといった条件も設定可能である。この場合、施錠のみグランドマスターキーの機能を持たせるといったことも可能となる。

（第２実施形態）
第１実施形態のキー１では、公知のＲＦＩＤ用ＩＣチップを用いたが、このＩＣチップ３３は、暗号化および複合化の機能がＩＣチップ３３の内部に備わっていない。このままではセキュリティ性がないことから、簡単に偽造されたり、成りすましが成立してしまうなどが考えられる。ＩＣチップの内部に、ＲＦＩＤとしての通信機能に加え、ＩＣカード、電子パスポートなどで採用されている、暗号化および複合化の機能を備えた不図示のＩＣチップにすることで、耐偽造性が飛躍的に向上する。

次に、このＩＣチップを搭載したキーを用いた場合の耐偽造性について説明する。

ＩＣのシリコンチップを特殊な装置で厚さ方向に薄くスライスするか、特殊な薬品で構成層を一層ずつ溶かして、それぞれの面上のパターンを画像として撮影し、蓄積された複数枚の画像から回路パターンを抽出することで、製造用の原盤を作ることができる。よって、この原盤からコピー品（偽造チップ）を大量に作り出すことが可能になる。

偽造チップは、製造時の品質管理がされていないことから正規品に対して短寿命、性能不安定といった問題を有しており、例えば、偽造チップが医療機器に用いられた場合、生死に関わる可能性が考えられるので、世界的に大きな問題になっている。

一方で、前述のスライス手法、薬品融解手法などを用いても回路パターンの抽出が困難なＩＣチップの製造方法を開発している会社もあり、さらには、その耐偽造性を客観的に評価する会社もある。本発明のようなＩＣチップが内蔵されたカギおよびそのシステムの普及が見込まれており、そうすれば、双方の技術レベルは格段に向上することになるので、ＩＣチップの偽造はさらに厳しいものとなると考える。

本発明のキーは、ネットワークを介してキー管理サーバーとが情報交換をする仕組みになっている。キーとキー管理サーバーとの間では、ソフトウェア的に変更可能な非公開の暗号鍵、複合鍵を用いた高度な暗号化通信を行っており、仮にハードウェア的に完全な偽造チップが作り出せたとしても、前述の暗号鍵、複合鍵を入手することができなければ、キー管理サーバーの認証が得られず、正規のキーと同様な処理はできない。

電子マネーなどに代表されるデジタル化決済の波及とともに、それにともなう暗号化技術の研究開発も盛んであることから、完全な偽造チップが作り出せたとしても、前述の暗号鍵、複合鍵に加え、例えば、新たな非公開情報および仕組みなどを付加することで、管理サーバーとの情報交換時における、正規のキーと同様な成りすましは、非常に困難になると考えられる。

以上説明したように、本発明のキーでは、ハードウェア面およびソフトウェア面の両面において、偽造品に対する様々な対策が講じられることから、キーの耐偽造性の強度を高くすることができる。また、その強度をさらに高めるために、将来開発されるであろう技術が付加できるように、予め仕組みに中に設けておいてもよい。

従来のカギは、本物のカギがあれば合いカギは簡単に出来てしまう。それに対して、本発明のキーでは、高い耐偽造性を有するＩＣチップを使用していることから、従来カギと比較した場合、セキュリティレベルが格段に高いと考える。

本発明のキーは、その主たる本体が金属で形成されていることから電気的には１つの導体である。このため、本体に静電気など外部から電気的な衝撃を受けた場合、そのサージ電流は、通常の電線と同様で本体内部を流れるだけなので、内蔵されたＲＦＩＤタグへのダメージはほとんどないと考えられる。さらには内部抵抗が高い磁性シート上にアンテナ部、ＩＣチップが設けられていることから、ＲＦＩＤタグ単体でみてもサージ等の電気的な衝撃には強い層構成であるといえる。

本発明のキーシステムの対象は、開施／施錠をともなわないものであってよく、電気的な通電、遮断を制御するものであってよい。例えば、装置の電源スイッチ、機能切り替えスイッチなどの電気開閉器としてもよい。携帯電話、無線ＬＡＮなどの無線通信手段を介して、キー管理サーバーと錠前本体部とをつなげることが可能であれば、キーシステムの対象はさらに広がり、例えば、自動車、自動二輪車等の移動体およびクレーン、フォークリフト等の荷役機械のエンジンなど動力源制御スイッチ鍵、無人自動販売機の開閉ドア鍵、貴重品収納可搬アタッシュケースの蓋鍵などであってもよい。

以上のように、本発明のキーシステムによれば、キーを特定の場所（置き場）で保管し、キー貸出台帳で管理するという概念はないことから、前述の管理コストおよび運用コストを大幅に低減することが可能になる。さらには従来の鍵方式では不可能であったことも容易に実現することができる
以上、本発明の第１実施形態および第２実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更なども含まれる。さらに、各実施形態で示した構成のそれぞれを適宜組み合わせて利用できることは、言うまでもない。

たとえば、前記実施形態では、アンテナ部の形状を矩形状としたが、アンテナ形状はこれに限定されず、形状は、円形、楕円形、多角形状、メアンダ形状、アレーアンテナ形状などであってもよい。同様に、グラウンド部の形状も前記実施形態の形状に限定されず、円形、楕円形、多角形状などであってもよい。

実施例のＲＦＩＤタグ４では、ＩＣチップにあるアンテナ接続端子の一方をグラウンド部３４とし、グラウンド部３４と把持部５とが静電容量結合で電気的に接続された形態であったが、ＲＦＩＤタグの形態はこれに限らず、キー１の本体部が放射アンテナとなればどのような形態であってもよい。

例えば、図１１および１２に示す様なＲＦＩＤタグ７０であり、ダイポールアンテナの双方のエレメント長を極端に短くした短縮ダイポールアンテナ７１であってもかまわない。この形態では、アンテナ部７２と７３とから放射された電磁波は、前述のとおり電磁波コンバーターである磁性シート４０を介して、第一の導電性基材５に伝わり、その結果、第一の導電性基材５がアンテナ部７２と７３の共振アンテナとして作用する。よって、短縮ダイポールアンテナという形態であっても、第１実施形態と同様に第一の導電性基材５を共振アンテナとすることができる。

従来のＲＦＩＤタグでは、通信距離の値が性能を表す最も重要な数値であったが、本発明の接触通信方式では、データ読み取り装置とキー１とを接触させて通信をおこなうことから、従来のような通信距離という概念はない。発明者が考えるキー１の通信性能を表す新しい概念を以下に示す。データ読み取り装置とキー１の接触通信において、キー１に内蔵されたＩＣチップの情報の読み書きが保証される、送信出力の最小値が新しい数値になると考える。当然のことながら、事前に規定された計測環境において測定をおこなうものとする。通信性能を表す具体的な数値は、何ｍＷ（何ｄＢｍ）という表記になる。

磁性シート４０の電気的な物性値（透磁率、磁性損失、誘電率、誘電損失など）を好適なものにすることと、磁性シート４０の厚さ、インピーダンス整合回路部３２、アンテナ部３１の形状を最適化することで、前述の通信性能はさらに向上すると考えられる。

１、３ キー
２ 錠前本体部
４、７０ ＲＦＩＤタグ
５ 第一の導電性基材
６ 挿入部
７ 第二の導電性基材
８ 側部
９ 封止部
１０ 被覆部材
１２ シリンダー錠
１３ 絶縁体
１４ 制御回路
１５ 電磁ソレノイド
１６ ネットワーク
１７ キー管理サーバー
２０ キー挿入センサー
２１ 開錠センサー
２２ 施錠センサー
２３ 振動センサー
２４ 音響センサー、
２５ 温度センサー
２６ カメラ
２７ 表示ランプ
２８ スピーカー
３０ 孔部
３１ アンテナ部
３２ インピーダンス整合回路部
３３ ＩＣチップ
３４ グラウンド部
３５ 基材
４０ 磁性シート
５０ 導波体
５１ 接触部
５２ 結合部
６１ ハンディリーダー
６２ 小型パッチアンテナ部
６０ データ読み取りユニット
７１ 短縮ダイポールアンテナ
７２、７３ アンテナ部

Claims (10)

1. 挿入部と把持部からなる導電性基材の把持部で接着層を介してＲＦＩＤタグが接着され、
   前記ＲＦＩＤタグが、磁性基材と、その磁性基材の導電性基材側の面にグラウンド部と、他方の面に構成されたアンテナ部とＩＣチップから構成され、
   前記ＩＣチップが前記アンテナ部と前記グラウンド部が各々インピーダンス整合して接続されていることを特徴とするキー。
2. 把持部に、ＲＦＩＤタグの他方の面側に第二の導電性基材が設けられ、導電性基材と第二の導電性基材が接続していることを特徴とする請求項１記載のキー。
3. 導電性基材と第二の導電性基材の間が非導電性封止材で封止されていることを特徴とする請求項２記載のキー。
4. 前記把持部の把持部分が非導電性の被覆部材で覆われていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のキー。
5. 前記ＩＣチップが、データの暗号化及び復号化の機能が備えられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のキー。
6. 前記挿入部には凸部、凹部がないことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のキー。
7. 請求項１〜請求項６いずれか一項に記載のキーと、錠前からなるキーシステムであって、
   錠前が錠前本体部と認証部から構成され、
   錠前本体部の前記キーの挿入部を挿入するシリンダー錠部が絶縁体に覆われていることを特徴とするキーシステム。
8. 前記シリンダー錠部には、ピンタンブラーがないことを特徴とする請求項７に記載のキーシステム。
9. 前記錠前本体部には、振動センサー、音響センサー、温度センサー、カメラの内一つ以上が備えられていることを特徴とする請求項７または８記載のキーシステム。
10. 前記錠前本体部に、導波体を備えるとともに、前記キーの挿入部が前記シリンダー錠部に挿入された場合、前記導波体と、前記キーの前記挿入部とを、直接または前記シリンダー錠部を介して接触することを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載のキーシステム。

Images