JP4193127B2

JP4193127B2 - 携帯情報機器の認証・充電システム、及び携帯情報機器への課金システム

Info

Publication number: JP4193127B2
Application number: JP2003284780A
Authority: JP
Inventors: 麻里倉上; 祐己渡部
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-08-01
Filing date: 2003-08-01
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2023-08-01
Also published as: JP2005056049A

Description

本発明は、光電変換装置を用いた携帯情報機器の認証システム、及び携帯情報機器への充電エネルギー供給に対する課金システムに関するものである。

近年、携帯電話などの携帯情報通信機器やノートＰＣ（Personal Computer）等の携帯情報機器の飛躍的な普及が進んでいる。通常、これらのモバイル機器は充電式のバッテリーで駆動されるが、モバイル機器の利用が広がるにつれ、用いられているバッテリーに電力を供給するシステムをどう構築するかという問題が生じている。

バッテリーで駆動されるモバイル機器は、１回の充電で利用できる電力がバッテリーの容量で制限される。バッテリーが切れた場合、使用をあきらめるか、ＡＣ（交流）電源で利用するかしかない。

１回の充電で利用できる時間ができるだけ長くなるように、モバイル機器の低消費電力化を目指す研究開発が活発に行われている（http://www.zdnet.co.jp/news/0303/11/ne00_centrino.html参照。）。しかし、現状では、フル充電されたバッテリーによる連続使用時間は、例えばノートＰＣの場合、次の表１に示すように、平均２〜３時間程度にすぎない（各製品の１回の充電による使用可能時間は、カタログスペック値である；http://www.zdnet.co.jp/magazine/mobilepc/9904/battery/time1.html参照。）。

ノートＰＣ等のモバイル機器を更に長時間、屋外等で使用する場合、現在のところ、特別に充電容量の大きいバッテリーを用いるか、又は交換用のバッテリーを持ち歩くかする必要があり、いずれにしても携行するバッテリーの重量が過大になる。

また、携行しているバッテリーを使い切ってしまった場合には、ＡＣ電源で使用するか、或いはＡＣ電源からバッテリーに充電する必要がある。ＡＣ電源を利用するためには、重いＡＣアダプターや電源コード或いは充電器を、モバイル機器と共に持ち歩かねばならない。

しかも、ＡＣ電源を利用するには、使用可能なＡＣコンセントを探す必要があるが、外出先等で自由に使用できるＡＣコンセントを備えた場所などなかなか見つからない。見つかったとしても、数少ないＡＣコンセントが他の人の機器で塞がれていたら、電源の供給はできない。

また、ＡＣ電源の利用料金をどのようにして負担するかという問題もある。現状では、ＡＣ電源の電力使用料は、ＡＣコンセントの所有者（厳密には、電力会社との契約者）が支払う契約になっていて、ＡＣコンセントの所有者以外の人がコンセントを利用した場合、その利用者を認知して利用者に利用料金を課するシステムが社会に存在しない。

ＡＣ電源の所有者以外の利用者に利用料金を課するシステムが社会システムとして構築されないと、例えば、街中などの公共の場所等に不特定多数の人が共用するＡＣ電源が設置され、外出先等で利用できるＡＣ電源が社会に普及するというようなことは、期待できない。

さて、後述の特許文献１では、透光性太陽電池を用いた携帯用身分証明装置及びこれを用いる認証装置が開示されており、その実施の形態では、認証の可否を判定するに際して、読み出しのために携帯用身分証明装置であるＩＤ（Identity又はIdentification）カードに照射される光によって太陽電池が発生する電力を、ＩＤカードの電源として利用可能であることが記載されている。

特開２００１−１９５５５８号公報（第２−５頁、図１−１１、１５及び１６）

モバイル機器の低消費電力化が進められているものの、バッテリー容量による利用可能時間の制限の問題を根本的に解決するには、重いＡＣアダプター等を持ち歩かなくとも、モバイル機器を例えばＡＣ電源で利用できる社会システムが開発され、使用者の意識が電源に関する不安から解放されることが必要である。

外出先等で自由に利用でき、不特定多数の人が共用するＡＣコンセント等を普及させるには、ＡＣコンセントの所有者以外の人がコンセントを利用した場合に、その利用者を認知して利用者に利用料金を課金する社会システムが必要である。

特許文献１に係わる発明の実施形態では、太陽電池を備えたＩＤカードとそれを用いる認証装置が記載されているが、ＩＤカードに記載するデータの１ビットを太陽電池１個で構成し、この太陽電池による発電の有無を０と１に対応させているため、ｎビットのデータを保持させるにはｎ個の太陽電池が必要になり、ｎの数が大きくなると極めて煩雑で効率の悪いシステムになる。

また、特許文献１に記載されている太陽電池に発生する電力の利用は、認証の可否を判定する際の一時的な利用であって、認証の有無に関わらずすべてのＩＤカードで行われ得ることであり、認証の有無によって電力供給の可否を判定し、利用者を認知して利用料を課金するシステムにつながるような提案はなされていない。

本発明の目的は、上記のような実情に鑑み、光電変換装置を用いた携帯情報機器の認証・充電システム、及び登録された正規の機器であると認定された携帯情報機器にのみ充電エネルギーを供給し、利用者を認知して利用料を課金する、携帯情報機器への課金システムを提供することにある。

即ち、本発明は、
携帯情報機器に付設された光電変換装置と、
前記光電変換装置に光を照射する光源部と、
前記光電変換装置を透過した透過光を入射させ、前記光源部による照射光の強度と前記透過光の強度とから、前記光電変換装置の光吸収波長パターンを導びき出すデータ処理部を有する認証装置と、
前記光吸収波長パターンを、データベースに登録されている光電変換装置の光吸収波長パターンと照合して、前記携帯情報機器が、登録されている正規の携帯情報機器であるかどうかを判定する判定部と、
前記正規の携帯情報機器であるとの判定による認証を前記判定部から前記データ処理部に送り、これを受けて前記携帯情報機器に対し、充電用のエネルギーを供給するための電力を供給する電力供給元又はその代行会社と
を有し、前記判定部が前記電力供給元又はその代行会社又は前記認証装置に設けられている、携帯情報機器の認証・充電システムに係わるものであり、また、前記携帯情報機器の認証・充電システムを有し、前記認証によって判定された正規の携帯情報機器に対し充電用のエネルギーが供給され、前記携帯情報機器の所有者に対して前記電力供給元又はその代行会社から、前記充電用のエネルギーの供給に応じた課金がなされるように構成された、携帯情報機器への課金システムに係わるものである。

本発明によれば、前記光電変換装置が前記携帯情報機器に付設され、前記光電変換装置を透過した光を前記認証装置に入射させ、前記光電変換装置の光吸収波長パターンに基づいて前記認証を行い、このためには、前記光吸収波長パターンを、データベースに登録されている光電変換装置の光吸収波長パターンと照合して、前記携帯情報機器が、登録されている正規の携帯情報機器であるかどうかを判定する判定部を前記電力供給元又はその代行会社又は前記認証装置に設け、前記正規の携帯情報機器であるとの判定による認証を前記判定部から前記データ処理部に送り、これを受けて前記携帯情報機器に対し、充電用のエネルギーを供給するための電力を供給する電力供給元又はその代行会社を設けているので、前記携帯情報機器に１つの前記光電変換装置を設けるのみで認証システムを構築でき、これに加えて、正規の前記携帯情報機器への充電用エネルギーに必要な電力を供給することにより、単純で効率の良い認証・充電システムを実現することができる。

また、前記認証によって判定された正規の携帯情報機器に対し、充電用のエネルギーが供給され、このエネルギーの供給に応じて、前記携帯情報機器の前記所有者に対して前記電力供給元又はその代行会社から課金されるように構成されているので、単純で効率の良い充電システムとすることができることに加えて、携帯情報機器へのエネルギー供給とそれに対する課金システムとを構築することができ、不特定多数の人が共用でき、外出先等で利用できる例えばＡＣ電源が、街中などの公共の場所等に普及することを促すことができる。

本発明のシステムがワールドワイドに導入されれば、世界中のいたるところで、コンセントの挿し口の形状や電圧の違いに関係なく、モバイル製品に電力を供給することができる。

本発明において、前記光電変換装置としての太陽電池に光電変換材料の前記光増感色素として複数種の有機化合物が用いられているのがよい。多種多様な有機化合物を組み合わせることで、異なる吸収パターンを無数に作り出すことができる。また、これに限らず、無機系の太陽電池と組み合わせることによって、より多くの吸収パターンを作り出すこともできる。

また、前記携帯情報機器が、前記太陽電池への前記照射光を反射して前記透過光として出射する反射手段を有し、光増感色素の種類によって決まる前記太陽電池固有の光吸収波長パターンに対応した反射光を前記認証装置に返すように構成されているのがよい。

そして、
前記携帯情報機器を前記太陽電池の側で載置する載置部と、
前記載置部に載置された前記太陽電池に対し照射光を出射する前記光源部と、
前記反射手段からの前記反射光を受光する受光部と、
前記照射光の強度と前記反射光の強度とから前記太陽電池の光吸収波長パターンを導出するデータ処理部と
が前記認証装置に設けられ、前記携帯情報機器が、登録されている正規の携帯情報機器であるかどうかを判定する前記判定部が前記電力供給元又はその代行会社又は前記認証装置に設けられているのがよい。

以上のように構成することで、認証システム構築のために前記携帯情報機器に付設するものは、前記光電変換装置と前記反射手段のみとなり、前記携帯情報機器の携帯性を損なうことがない。

また、前記判定部の外部データベース機器と交信して、前記光吸収波長パターンの情報の送信と前記判定部の判定情報の受信とを行う通信手段が、前記認証装置に設けられているのがよい。大規模なシステムではデータベースが大型化するので、前記認証装置ごとにデータベース機能をもたせるのではなく、データベース機能は外部データベース機器に集中させ、前記認証装置は前記通信手段を介して前記外部データベース機器の機能を利用するようにする方が効率的である。

また、前記正規の携帯情報機器であると判定された携帯情報機器に対し、前記太陽電池への前記光源部による光照射で充電用のエネルギーを供給するのがよい。或いは、前記携帯情報機器の電源部に直接ＤＣ出力を印加して、前記充電用のエネルギーを供給してもよい。これによって、ＡＣアダプター等を持ち歩かなくとも、エネルギーの供給を受けることができる。

次に、本発明の好ましい実施の形態を図面参照下に詳細に説明する。図１で本実施の形態の全体的な仕組みを説明し、その後、引き続き図２〜７を用いて部分的な仕組みを個別に説明する。なお、図２〜５は、各部の位置関係等を単純化して示すものであり、各部分の寸法が実際の寸法と同じであるとは限らない。

太陽電池を用いる認証及び電力供給システム
図１は、光電変換装置として太陽電池を用いる認証及び電力供給システムの全体的な仕組みを説明する流れ図である。

このシステムの利用者は、例えば購入時に、太陽電池１が光を吸収する波長パターン（スペクトル）を電力会社（若しくは、代行会社）４が保有する太陽電池の光吸収波長パターンのデータベース５に登録する。

太陽電池１を備えた携帯情報機器、例えばノートＰＣ等のモバイル機器２に電力を供給するためには、モバイル機器２の太陽電池１を取り付けた側面を、例えば机の形をした認証装置３の載置部に載置し、できるだけ密着するように置く。

認証装置３の載置部にモバイル機器２が載置されると、これを物体センサが検知し、認証装置３は、光源部から認証用の光を太陽電池１に照射する。照射光は、一部が太陽電池１によって吸収されながら残りが太陽電池１を透過し、その裏面に取り付けられた反射材によって反射され、再び一部が太陽電池１によって吸収されながら残りが太陽電池１を透過して、認証装置３の受光部に反射光として戻ってくる。

認証装置３は、照射光の強度と反射光の強度とから太陽電池１の光吸収波長パターンを導出して、これを電力会社（若しくは、代行会社）４へパターン照合のために送信する。

電力会社（若しくは、代行会社）４では、受信したパターンを太陽電池の光吸収波長パターンデータベース５に登録されているパターンと比較し、登録パターンの中に受信パターンと一致するものがあれば、登録済みの正規の太陽電池であると判定し、認証装置３に認証を返送する。登録されているパターンの中に受信パターンと一致するものが無ければ、認証装置３に認証が返送されることはない。

認証装置３は、認証の返送を受けとると、太陽電池に充電用の強力な光を照射して、太陽電池１の光電変換機能を利用して、モバイル機器２の２次電池を充電する。認証の返送がない場合は、充電用の光が照射されることはなく、認証装置３からモバイル機器２にエネルギーが供給されることはない。

太陽電池１が認証され、モバイル機器２が認証装置３から光の形で電力の供給を受けた場合には、モバイル機器２の所有者は、使用した電力量や認証装置３の使用時間に応じて、電力会社（もしくは代行会社）４から利用料の課金を受ける。

上記の例では大規模なシステムを想定して、認証装置３の外に外部データベース５を設け、通信手段を介して外部データベース５の機能を利用するシステムを説明した。小規模なシステムでは、各認証装置３にデータベース機能をもたせて、太陽電池の光吸収波長パターンデータベース５を内部データベースとして保有させることもできる。

また、太陽電池１の光吸収波長パターンをデータベースに登録する具体的方法やシステムの管理者等は、特に限定しない。太陽電池１及びモバイル機器２の所有者を特定できる仕組みとなっていれば、どの団体（会社、公共機関、政府等）がシステムの管理者となっても、本システムを機能させるにあたって特に問題はない。

モバイル機器
図２（ａ）は、太陽電池１０と反射材２０とを備えたモバイル機器２を側面から見た概略側面図であり、図２（ｂ）は、同じモバイル機器を右斜め前から見た概略斜視図である。

モバイル機器２は、電力を用いて動作し、充電可能な２次電池２１を備え、持ち運びが可能な機器であれば、特に限定しない。例えば、ノートＰＣ、ＰＤＡ（携帯情報端末装置）、携帯電話、ラジオ、携帯式音声再生機（いわゆるウォークマン）、ＩＣ（Integrated Circuit）レコーダー、カメラ、ビデオカメラ、ゲーム、及び時計等である。

反射材２０は、モバイル機器２の本体と太陽電池１０との間に、反射面が太陽電池１０と接するように貼り付ける。反射材２０は、認証装置３の光源部から照射された照射光のうち、太陽電池１０によって吸収されず、太陽電池１０を透過してきた光を反射させ、再度太陽電池１０を通過させ、太陽電池１０によって吸収されず、透過した光を、認証装置３の受光部に反射光として戻す働きをする。

本実施の形態では、反射材２０として、波長特性をもたず、透過してきた全ての波長の光を均等に反射する材料を用いるのが望ましい。

太陽電池
太陽電池１０には、本実施の形態において、主に２つの機能が求められる。１つ目は、認証装置３から認証用の照射光を受けて、太陽電池１０に固有の光吸収波長パターンに対応した反射光を作り出すことである。２つ目は、認証装置３から充電用の照射光を受けて発電し、ノートＰＣ等のモバイル機器２の２次電池２１を充電する電力受給の機能である。

太陽電池として現在最も普及しているのは、半導体のｐｎ接合を利用する太陽電池であるが、材質が一定しており、光吸収波長パターンの変化は比較的小さい。

一方、光誘起電子移動を応用した色素増感型光化学電池が、グレーツェルらによって提案され（特許公報第２６６４１９４号、J. Am. Chem. Soc. (1993), 115, 6382-6390、Nature(1991), 353, 737等参照。）、安価な材料を用いて低コストで製造できる新世代の太陽電池として期待されている。

図３は、代表的な色素増感型太陽電池の例を示す概略断面図である。この色素増感型太陽電池は、主として、ガラスなどの透明基板１１、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電膜からなる透明電極（負極）１２、半導体層１３、半導体層１３の表面に吸着された光増感色素１４、対向電極（正極）１６、半導体層１３と対向電極１６との間に挟持された電解質層１５、対向基板１７、封止材１８等で構成される。対向電極１６及び対向基板１７は、一般には光透過性である必要はないが、本実施の形態では、照射光が反射材まで透過するように、それぞれ透明電極及び透明基板であることが必要である。

半導体層１３としては、酸化チタンTiO₂の微粒子を焼結させた多孔質のものが用いられることが多い。この半導体層１３の電解質層１５側の表面に、光増感色素１４が吸着されている。光増感色素１４としては、ルテニウム錯体等の可視光領域付近に吸収スペクトルを有する物質が用いられる。電解質層１５としては、Ｉ^-／Ｉ₂（但し、実際には、Ｉ₂ はＩ^-と結びついてＩ₃ ^-として存在する）等の酸化還元系（レドックス対）を含む電解質溶液が挙げられる。

図３の装置は、光が入射すると、対向電極１６を正極、透明電極１２を負極とする電池として動作する。その原理は次の通りである。

半導体層１３を透過してきた光子を光増感色素１４が吸収すると、光増感色素１４中の電子が基底状態から励起状態へ励起される。励起状態の電子は、光増感色素１４と半導体層１３との間の電気的結合を介して、すみやかに半導体層１３の伝導帯に引き出され、半導体層１３内を通って透明電極１２に到達する。

一方、電子を失って酸化された光増感色素１４は、電解質層１５中の還元剤（例えばＩ^-）から電子を受け取り、還元される。電子を失った還元剤（例えばＩ₂）は拡散により対向電極１６に到達し、対向電極１６から電子を受け取り、もとの還元剤に還元される。

このようにして、光増感色素１４にも電解質層１５にも何の変化も残さず、光エネルギーが電気エネルギーに変換される。

半導体層１３の表面に吸着された光増感色素１４によって吸収される光吸収スペクトルは、吸着状態の違い等により各太陽電池ごとに微妙に異なるため、この電池固有の光吸収波長パターンをＩＤとして、各太陽電池を識別することができる。一般に、物質は、同一の物質であっても存在状態の違い等に応じて異なる光吸収スペクトルを示すことが知られている。多接合太陽電池の光増感色素等の材料として種々の物質を組み合わせて用いれば、上記の現象を利用して、ほとんど無数の光吸収波長パターンを作り出すことができる。

特に有機化合物では、基本構造は同じでありながら、官能基や重合度等の違いによって光吸収スペクトルの異なる種々の化合物を作り出すことができる。例えば、図７（ａ）の構造式で示されるポルフィリン重合体では、図７（ｂ）に示すように重合度の違いによって光吸収スペクトルが変化することが知られている（A.Tsuda，A.Osuka，Adv.Mater.，14，75−79(2002)参照。）。更に、重合度の異なるポルフィリン重合体の混合物を用いれば、混合比の違いによっても各太陽電池固有の光吸収波長パターンを生じさせることができる。この例のように、光増感色素１４として有機化合物をはじめとする種々の物質を用いると、多種多様の光吸収波長パターンを持つ太陽電池を作り出すことができる。

本実施の形態においては、広い波長領域の光を有効に吸収して利用できるように、吸収波長領域が異なる色素を３種類用いてそれぞれ色素増感型太陽電池セルを作製し、これらのセルを積層して直列に接続し、多接合太陽電池を作製して、これを太陽電池１０として用いる（多接合太陽電池については、http://giken.tksc.nasda.go.jp/seika/gaiyou/H13/12files/を参照。）。

図４は、太陽電池１０を反射材２０と共にモバイル機器２の底部に付設した状態を示す概略断面図である。光入射側から、３つの色素増感型太陽電池セル１０ａ、１０ｂ及び１０ｃがこの順で積層されている。

各色素増感型太陽電池セルは、図３に示した単層の各色素増感型太陽電池と本質的には何も変わらず、実質的に同じ構成をもつ。例えば、色素増感型太陽電池セル１０ａは、ガラス基板１１、透明電極１２ａ、半導体層１３ａ、光増感色素１４ａ、電解質層１５ａ、対向電極１６ａ、スペーサ１９（対向基板１７に相当）とから構成されている。

広い波長範囲の光を高い変換効率で光電変換するためには、各色素増感型太陽電池セル１０ａ〜１０ｃの光増感色素１４ａ〜１４ｃの吸収波長は、互いに異なっていて、光の入射方向から遠い層の光吸収物質ほど、より長波長の光を吸収するものであることが望ましい。

本実施の形態では、光増感色素１４ａとしてフロキシンＢ、光増感色素１４ｂとしてシス−ビス（イソチオシアナート）ビス（２，２′−ビピリジン−４，４′−ジカルボン酸）ルテニウム（II）Ru(dcbpy)₂(NCS)₂ 、そして光増感色素１４ｃとしてテトラスルホン酸フタロシアニン亜鉛錯体を用いる。それぞれの色素の主な吸収波長は、フロキシンＢが約５２０ｎｍ、Ru(dcbpy)₂(NCS)₂ が約６１０ｎｍ、テトラスルホン酸フタロシアニン亜鉛錯体が約６５０ｎｍである。

用いる太陽電池１０の種類は、変換効率が高くなり、パターン認証の精度（パターンの種類）が向上するような機能や性質を持つものであれば、本実施の形態で用いる例に限る必要はない。光増感色素も種々選ぶことができる。また、また、ｐｎ接合を用いる太陽電池と色素増感型太陽電池とを組み合わせることによって、光電変換効率を向上させたり、より多くの吸収パターンを作り出したりすることもできる。

認証装置
図５（ａ）は、認証装置３の概略側面図であり、図５（ｂ）は、認証装置３を右斜め前から見た概略斜視図である。これらの図は、モバイル機器２に取り付けた太陽電池１０に対して、光を照射する方法と、太陽電池１０の光吸収波長パターンを取得する方法を示している。

本実施の形態では、認証装置３を机形の形状としたが、認証装置３の形状は、モバイル機器２の太陽電池１０に安定した配置で光照射できる形状であれば何でもよく、特に限定されるものではない。例えば、モバイル機器２の形状に応じて、カウンター、棚、又は、はめ込めができる壁等の形状も可能である。

認証装置３は、机などの本体３１の上に、モバイル機器２からの反射光の強度を測定する受光部３２と、太陽電池１へ光を照射する光源部３３とを重ね、その上を机として使用できるように光透過性のカバー３４で覆い、表面を平にして、モバイル機器２を載置する載置部３５を形成する。光源部３３及び受光部３２は、それぞれ面状に配置された複数の発光ダイオード３３ａ及びフォトダイオード等の光センサ３２ａを有する。

また、載置部３５には、モバイル機器２が載置されたことを検知する物体センサ３６が設けられている。物体センサとしては、例えば、モバイル機器２による圧力を感知する感圧センサや、光反射を感知する光センサ等を用いることができる。

認証装置３には、この他に、物体センサ３６からの信号を受けて認証動作の開始を指令する等の制御や、照射光の強度と反射光の強度とから光電変換装置の光吸収波長パターンを導出する等のデータ処理等を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）３７ａ等からなる制御部３７、外部データベース機器等とのデータ通信を行う通信手段３８、各部に電力を供給する電源部３９、及びＡＣ電源に接続するための電源コード４０等が備えられている。

認証装置の認証動作及び電力供給動作
認証装置３の載置部３５にモバイル機器２が載置されると、これを物体センサ３６が検知し、ＣＰＵ３７ａに信号を送り、これを受けてＣＰＵ３７ａは認証動作の開始指令を出す。認証動作の開始時には、ごく短時間、光源部３３のすべての発光ダイオード３３ａから太陽電池１０に向けて光を照射し、その反射光を受光部３２の複数の光センサ３２ａで測定する。この測定結果に基づき、ＣＰＵ３７ａは、反射光が検知された位置、即ち、上部に太陽電池１０と反射材２０が存在する位置を判定する。その後、太陽電池１０の下部に位置する発光ダイオード３３ａにのみ、一定時間、認証用の光を太陽電池１０に向けて照射するよう指令を出す。

図６は、その後の認証装置３の認証動作及び電力供給動作を説明する流れ図である。

認証用の照射光は、一部が太陽電池１０によって吸収されながら残りが太陽電池１０を透過し、その裏面に取り付けられた反射材によって反射され、再び一部が太陽電池１０によって吸収されながら残りが太陽電池１０を透過して、認証装置３の受光部３２に設けられた光センサ３２ａに反射光として戻ってくる。

ＣＰＵ３７ａは、照射光の強度と反射光の強度とから太陽電池１０の光吸収波長パターンを導出して、これをデータベースに登録されている太陽電池の光吸収波長パターンと照合するために、通信手段３８から（電力会社等４を介して）外部データベース機器５へ送信する。同時に、発光ダイオード３３ａからの認証用の照射光の発光を停止させる。

外部データベース機器５では、受信したパターンを登録されているパターンと比較し、登録パターンの中に受信パターンと一致するものがあれば、登録済みの正規の太陽電池であると判定し、認証装置３の通信手段３８に認証を返送する。登録されているパターンの中に受信パターンと一致するものが無ければ、認証装置３に認証が返送されることはない。

ＣＰＵ３７ａは、認証の返送を受けとると、太陽電池に充電用の強力な光を照射して、太陽電池１０の光電変換機能を利用して、モバイル機器２の２次電池２１を充電する。認証の返送がない場合は、充電用の光が照射されることはなく、認証装置３からモバイル機器２にエネルギーが供給されることはない。

認証用の光は、太陽電池１０の光吸収波長パターンを正確に決定できるように、測定波長範囲で光の強度ができるだけ波長によらず一定であるのが望ましい。一方、充電用の光は、認証用の光と同じスペクトルをもつ光である必要はなく、むしろ太陽電池１０の光吸収波長パターンにあった光とする方が、吸収されず無駄になる光を出射することを避け、効率よく光電変換を行わせることができる。

例えば、光源部３３に赤色発光ダイオードと緑色発光ダイオードと青色発光ダイオードを用いている場合には、これらの発光比率を変えることにより、認証用と充電用との、それぞれに適した発光を行わせることができる。

モバイル機器２の２次電池２１への充電が完了すると、モバイル機器２のＣＰＵから充電が完了したことを示す連絡が、モバイル機器２の通信手段２２を介して認証装置３の通信手段３８に送られ、これを受けて認証装置３のＣＰＵ３７ａは、発光ダイオード３３ａの発光を停止させる。また、物体センサ３６がモバイル機器２が取り除かれたことを検知した場合でも、その連絡を受けて認証装置３のＣＰＵ３７ａは、発光ダイオード３３ａの発光を停止させる。

太陽電池１０が認証され、モバイル機器２が認証装置３から光の形で電力の供給を受けた場合には、太陽電池１０及びモバイル機器２の所有者は、使用した電力量や認証装置３の使用時間に応じて、電力会社（もしくは代行会社）４から利用料の課金を受ける。

その他の重要事項
認証用の光は、太陽電池１０の光吸収波長パターンを正確に決定できるように、測定波長範囲で光の強度ができるだけ波長によらず一定であるのが望ましい。一方、充電用の光は、認証用の光と同じスペクトルをもつ光である必要はなく、むしろ太陽電池１０の光吸収波長パターンにあった光とする方が、吸収されず無駄になる光を出射することを避け、効率よく光電変換を行わせることができる。従って、認証用の光と充電用の光とを使い分けるのも、効果的である。

例えば、光源部３３に赤色発光ダイオードや緑色発光ダイオードや青色発光ダイオード等の様々な発光パターンをもつ複数種の発光ダイオードを用いる場合には、これらの発光比率を変えることにより、認証用と充電用との、それぞれに適した発光を行わせることができる。

認証用の光は、タングステンランプやキセノンランプ等の広い発光波長領域を有する光源から出射される光を、モノクロメーターで分光して用いてもよい。この場合、照射する光の波長を広い波長領域で連続的に変えながら上述した測定を行うことで、詳細な太陽電池１０の光吸収波長パターンを得ることができる。

より簡便な方法としては、タングステンランプやキセノンランプ等の発する光を、特定の波長領域の光のみを透過するフィルターによって選別して、認証用の光を得るのがよい。この場合、１つのフィルターでは１つの波長領域の光しか得られないが、透過波長領域の異なるフィルターを複数個用意して、これらを順次切り替えて用いることで、太陽電池１０の光吸収波長パターンについての十分なデータを得ることができる。干渉フィルターなら、かなり透過波長半値幅の小さいフィルターが得られ、コンパクトで安価でメンテナンスが不要というメリットがある。

第３の方法として、本実施の形態で用いたように、レーザや発光ダイオードのように単色光又はそれに近い光源を複数種用いてもよい。また、発光ダイオードと干渉フィルターとを組み合わせて用いてもよい。

充電用の光の光源として、本実施の形態では発光ダイオードを用いている（http://www.nanoelectronics.jp/kaitai/led/index.htm参照。）が、太陽電池が吸収できる光を発生させ得るものなら、発光ダイオード以外のものを用いてもよい。例えば、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）発光素子を用いると、面状の光源を形成でき、太陽電池１０に均一に光照射を行う上で好都合である。また、印加電圧を変えて、太陽電池１０の光吸収波長パターンに適合するように発光波長パターンを調整することもできる。

光センサとして、本実施の形態ではフォトダイオードを用いているが、フォトダイオード以外の光センサで、太陽電池の光吸収波長パターンの波長領域で感度があり、同等以上の機能を実現する光センサであれば、何を使用してもかまわない。

例えば、感度をより高めるには、光センサ３２ａとしてＰＭＴ（光電子倍増管）を受光部３２に配置してもよい（http://www.hpk.co.jp/Jpn/products/etd/pmtj/pmtj.htm参照。）。また、１個の素子で面的な測光が可能な光センサとしてＣＣＤ（Charge Coupled Device）を用いることも可能である（http://www.ophirjapan.co.jp/spctro/wavestar.html参照。）。

変形例として、モバイル機器２の側に光センサ３２ａを付設し、太陽電池１０を透過した光をモバイル機器２の側で測定し、測定結果を通信手段２２を介して認証装置３に送る方法も考えられる。更に、モバイル機器２がノートＰＣであるような場合には、上述の例で認証装置３のＣＰＵ３７ａが果たしていた機能のかなりの部分を、ノートＰＣ側のＣＰＵに行わせることも可能である。

また、盗難にあったモバイル機器２が使い続けられ、本人にとって望ましくない課金が生じるのを防止するため、他の認証システム、例えば指紋照合による本人確認等を併用して、安全性等を向上させることができる。

以上に述べてきたように、本実施の形態では、３種類の光吸収物質を用いて広範囲の波長領域の光に対して発電能力を有する太陽電池を作製し、これを反射材と共にモバイル機器に取り付ける。３種類の光吸収物質によって作り出す太陽電池の光吸収波長パターンは、電池ごとに異なっており、この光吸収波長パターンを予め登録しておくことでモバイル機器に対する認証と電力供給とを同時に行うシステムを構築でき、電力の利用者に課金するシステムを構築することができる。

即ち、認証装置からの光照射を受けて、モバイル機器に取り付けた反射材が、太陽電池が吸収しなかった光を反射させ、太陽電池の光吸収波長パターン（吸収スペクトル）に対応した反射光を認証装置に返すことで、太陽電池を特定することができる。また、太陽電池に対して充電用の光を照射することにより、ＡＣアダプターを用いずにモバイル機器へ電力供給することができ、ＡＣアダプター等を持ち歩かなくてもよくなり、電池切れを心配することなく、モバイル機器を使用することができる。

また、充電用のエネルギーの供給を受けたモバイル機器が認知され、このエネルギーの供給に応じて、モバイル機器の所有者に対して課金される課金システムが構築されると、不特定多数の人が共用でき、外出先等で利用できる例えばＡＣ電源が、街中などの公共の場所等に普及することを促すことができる。本システムを構築する場所は、例えば、喫茶店、駅のロビー、空港のラウンジ等などが有効である。

また、太陽電池を用いて充電する際には、太陽電池の光吸収波長パターンに対応した光を光源部で発光させるので、太陽電池に吸収されず、無駄になる光を発光させずにすむ。

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの例に何ら限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは言うまでもない。

本発明によれば、携帯情報機器に１つの光電変換装置を設けるのみで認証システムを構築でき、単純で効率の良い認証システムとすることができる。また、認証によって判定された正規の携帯情報機器に対してのみ、エネルギーの供給とそれに対する課金を行う社会システムを構築することができるので、不特定多数の人が共用でき、外出先等で利用できるＡＣ電源が、街中などの公共の場所等に普及することを促すことができる。

本発明の好ましい実施の形態に基づく、太陽電池による認証及び電力供給システムシステムの全体的な仕組みを説明する流れ図である。同、太陽電池を備えたモバイル機器の概略側面図（ａ）と概略斜視図（ｂ）である。同、色素増感型太陽電池の概略断面図である。同、色素増感型太陽電池の概略断面図である。同、認証装置の概略側面図（ａ）と概略斜視図（ｂ）である。同、認証装置の認証動作及び電力供給動作を説明する流れ図である。ポルフィリン重合体の構造式（ａ）と重合度の異なるポルフィリン重合体の吸収スペクトル（ｂ）である。

符号の説明

１…太陽電池、２…モバイル機器（例えば、ノートパソコン）、３…認証装置、
４…電力会社（代行会社）、５…太陽電池の光吸収波長パターンのデータベース、
１１…透明基板、１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ…透明電極（負極）、
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ…半導体層、
１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ…光増感色素、
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ…電解質層、
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ…対向電極（透明電極）、１７…対向基板（透明基板）、
１８…封止材、１９…スペーサ、２０…反射材、２１…２次電池、
２２…モバイル機器の通信手段、３１…認証装置本体、３２…受光部、
３２ａ…光センサ、３３…光源部、３３ａ…発光ダイオード、３４…光透過性のカバー、３５…載置部、３６…物体センサ、３７…制御部、３７ａ…ＣＰＵ、３８…通信手段、
３９…電源部、４０…電源コード

Claims

携帯情報機器に付設された光電変換装置と、
前記光電変換装置に光を照射する光源部と、
前記光電変換装置を透過した透過光を入射させ、前記光源部による照射光の強度と前記透過光の強度とから、前記光電変換装置の光吸収波長パターンを導びき出すデータ処理部を有する認証装置と、
前記光吸収波長パターンを、データベースに登録されている光電変換装置の光吸収波長パターンと照合して、前記携帯情報機器が、登録されている正規の携帯情報機器であるかどうかを判定する判定部と、
前記正規の携帯情報機器であるとの判定による認証を前記判定部から前記データ処理部に送り、これを受けて前記携帯情報機器に対し、充電用のエネルギーを供給するための電力を供給する電力供給元又はその代行会社と
を有し、前記判定部が前記電力供給元又はその代行会社又は前記認証装置に設けられている、携帯情報機器の認証・充電システム。
前記携帯情報機器が、前記光電変換装置としての太陽電池への前記照射光を反射して前記透過光として出射する反射手段を有し、光増感色素の種類によって決まる前記太陽電池固有の光吸収波長パターンに対応した反射光を前記認証装置に返すように構成された、請求項１に記載した携帯情報機器の認証・充電システム。
前記太陽電池に前記光増感色素として複数種の有機化合物が用いられている、請求項２に記載した携帯情報機器の認証・充電システム。
前記携帯情報機器を前記太陽電池の側で載置する載置部と、
前記載置部に載置された前記太陽電池に対し照射光を出射する前記光源部と、
前記反射手段からの前記反射光を受光する受光部と、
前記照射光の強度と前記反射光の強度とから前記太陽電池の光吸収波長パターンを導出するデータ処理部と
が前記認証装置に設けられ、前記携帯情報機器が、登録されている正規の携帯情報機器であるかどうかを判定する前記判定部が前記電力供給元又はその代行会社又は前記認証装置に設けられている、請求項２に記載した携帯情報機器の認証・充電システム。
前記判定部の外部データベース機器と交信して、前記光吸収波長パターンの情報の送信と前記判定部の判定情報の受信とを行う通信手段が前記認証装置に設けられている、請求項４に記載した携帯情報機器の認証・充電システム。
前記正規の携帯情報機器であると判定された携帯情報機器に対し、前記太陽電池への前記光源部による光照射で充電用のエネルギーを供給する、請求項４に記載した携帯情報機器の認証・充電システム。
請求項１〜５のいずれか１項に記載した携帯情報機器の認証・充電システムを有し、前記認証によって判定された正規の携帯情報機器に対し充電用のエネルギーが供給され、前記携帯情報機器の所有者に対して前記電力供給元又はその代行会社から、前記充電用のエネルギーの供給に応じた課金がなされるように構成された、携帯情報機器への課金システム。
前記正規の携帯情報機器に対し、前記光源部から前記光電変換装置としての太陽電池に光を照射することで前記充電用のエネルギーを供給する、請求項７に記載した携帯情報機器への課金システム。