JP5038184B2 - 施開錠システム及び施開錠方法 - Google Patents

Description

本発明は、伝達媒体の表面に誘起された電界を利用した施開錠システム及び施開錠方法に関し、特に、前記電界を受信して電気錠の施開錠処理のために、電力を供給する駆動電源のオン、オフ状態を制御するものに関する。

ドア等の施開錠機構として、ドア側にＩＣカードリーダを設置し、利用者がＩＣカードをかざすことにより、開錠するものが提供されている。

このＩＣカードをかざすという動作が煩わしいという問題点を解消するために、近年、電波や光ではなく、人体を伝達媒体として表面電界を利用したシステム（人体通信システム）が提案されている。

この人体通信システムは、人体が所持する送信機デバイスにより、人体の表面に微弱な電界を誘起し、この人体の表面を通じて受信機に到達した電界信号を検出することにより、人体の接近を検知し、施開錠処理を行うというものである。従って、この人体通信システムは、上記電界信号を検出するセンサと、この電界信号を施開錠制御信号に変換する変換手段とを有していればよい。

近年、この人体通信システムとして、たとえば、受信機に設けられた電気光学結晶に結合し、結晶の光学的性質を変化させ、この変化の度合いをレーザ光で検出し、受光回路で電気信号に変換することにより、送信機と受信機間での通信が可能になるというフォトニック電界センサ技術を利用したシステムが提案されている。具体的には、ドアをロックする制御信号を送信する送信装置をドア手前の床に電極を介して埋め込み、人体がこの床を通過するときに、この送信装置から、人体を介して電界を誘起し、受信装置を設置した前記ドアの取っ手部分にこの人体が触れると、前記送信装置と受信装置との間に介在する人体が伝送経路となって、前記制御信号を受信装置に送信するドア制御システムが提案されていた（たとえば、特許文献１参照）。

前記施開錠処理を行うために、この人体通信を利用すれば、利用者は、送信機を身体の一部で所持さえすれば、人の一連の自然な動作がトリガとなって、スムーズなドアの開閉などが可能になる。

このドア制御システムでは、人の往来が比較的頻繁なドアでは、受信装置を駆動する電力の供給が常時待機状態（オン状態）でも問題ないが、たとえば、ロッカーの電気錠など、扉の開閉動作の頻度が低いものについては、待機状態による電力浪費の比率が大きくなり、電力供給源として電池を使用する場合には、使用頻度に比べて交換頻度が高くなるという無駄を生じる可能性があった。

特に、ロッカーなどの場合、配置換えなどにより、設置個所が移動する可能性があり、複雑な配線はできる限り排除したいという要請があるため、スタンドアロンな構成で電気錠を作動させる必要がある。したがって、電池などによる電力供給が好ましいので、省電力の対応が重要であった。

従来、この省電力化を図る電気錠として、オン状態において、カード検知手段に電池から電源を周期的に供給して間欠的に電磁波を出力し、この電磁波の出力に伴う共振の有無に基づいて非接触ＩＣカードの存在を識別し、この間は、非接触ＩＣカードとの間のデータ通信を行うためのデータ通信用ＲＦ回路への電源供給が断たれ、非接触ＩＣカードの存在が確認されると、データ通信用ＲＦ回路に電池から電源を供給して非接触ＩＣカードとの間でデータ通信を行い、非接触ＩＣカードのカード情報と登録情報とを比較照合し、この比較照合結果に基づいて電気錠を開錠制御するものが提案されていた（たとえば、特許文献２参照）。

この従来技術は、非接触ＩＣカードを使用した電気錠制御システムであるが、非接触ＩＣカードの存在の識別、カード情報の読み取り、電気錠の開錠制御までの一連の動作における電力消費を低減し、省電力化を図ることができた。
特開２００７−１８２７３３（請求項１の記載） 特開２００５−２３７３４（請求項１の記載、８ページの記載）

上記従来技術による省電力の仕組みは、前記人体通信を利用した施開錠システムにも応用可能であるが、電源スイッチは、定常状態において、周期タイマーによって、所定周期をカウントする間隔（たとえば、５００ｍＳｅｃ）ごとに電源スイッチの接点を開閉してオン/オフを制御し、オン状態のときに、近傍に前記非接触カードがあれば、待機モードを解除するものであるため、電気錠を利用しない状態であっても、少なからず、電力を浪費するという問題があった。

そこで、本発明は、前記問題点に鑑み、前記人体通信を応用し、人の一連の自然な動作の過程で電気錠の施開錠操作を可能にするとともに、この電気錠を利用するときにのみ、駆動電源をオン状態を切り換えて電力供給を行うことにより、さらなる省電力化を図る施開錠システム及び施開錠方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明にかかる施開錠システムは、送信機によって人体等の伝達媒体の表面に誘起された電界信号を受信して電気錠制御信号に変換する変換処理手段と、この電気錠制御信号により、電気錠を施開錠処理する施開錠処理手段と、前記変換処理及び施開錠処理のために電力を供給する駆動電源とを備えた受信装置を有する施開錠システムであって、前記受信装置は、微弱信号を発生させる信号発生手段と、この微弱信号を前記受信装置から送出する信号送出手段と、前記電界信号が誘起された伝達媒体が、前記微弱信号が送出されている受信装置に接近することによる信号強度の変化を受信する電界信号受信手段と、この受信した電界信号を低周波信号と高周波信号に分離する周波数分離手段と、分離された低周波信号をAD変換し、前記施開錠処理要求を検出する第１制御手段と、この施開錠処理要求の検出により、前記駆動電源をオフ状態からオン状態に制御する電源制御手段とを有し、このオン状態になった駆動電源から電力の供給を受けて、前記分離された高周波信号を前記変換処理手段により、電気錠制御信号に変換するものであることを特徴とする。

この構成によれば、前記人体等の伝達媒体が、受信装置に接近することによって、はじめて駆動電源がオン状態になり、施開錠処理のために必要な電力が供給される。

本発明にかかる施開錠システムは、ロッカーなどの移動可能性のある扉に設置する場合、できる限り、小型化を図ることが必要になる。そこで、たとえば、前記駆動電源は、乾電池などが好ましい。

前記電気錠制御信号には、認証信号が含まれ、前記受信装置は、前記認証信号と、予め記憶された認証情報とを照合して認証処理を実行し、認証された場合は、前記施開錠処理手段に前記電気錠制御信号を送信して開錠し、認証されない場合は、前記施開錠処理手段への通電を遮断する第２制御手段を有するものであってもよい。

開錠後の施錠処理は、前記伝達媒体が、前記受信装置から離れることによる信号強度の変化を前記電界信号受信手段が受信し、前記駆動電源が、オフ状態に切り替わり、前記電気錠が自動的に施錠されるようにすればよい。

また、本発明にかかる施開錠方法は、駆動電源から電力の供給を受けて、送信機により人体等の伝達媒体の表面に誘起された電界信号を受信装置で受信して電気錠制御信号に変換し、この電気錠制御信号により、認証処理を行って電気錠の施開錠処理を行う施開錠方法であって、
前記電界信号を受信する前の定常状態で、前記駆動電源をオフ状態に設定するステップと、前記受信装置から微弱信号を発生させるステップと、この微弱信号を前記受信装置から送出するステップと、前記電界信号が誘起された伝達媒体が、前記微弱信号が送出されている受信装置に接近することによる信号強度の変化を受信するステップと、この受信した電界信号を低周波信号と高周波信号に分離するステップとを有し、分離された低周波信号は、AD変換されて前記施開錠処理の要求を検出するために使用され、この施開錠処理の要求の検出により、前記駆動電源をオフ状態からオン状態に制御し、前記分離された高周波信号は、前記オン状態になった駆動電源から電力の供給を受けて、電気錠制御信号に変換され、この電気錠制御信号から認証信号を抽出し、予め記憶されている認証情報を読み出して照合することにより、前記認証処理を実行し、認証されると、前記施開錠処理によって電気錠を開錠し、認証されないと、前記電気錠への通電を遮断することを特徴とする。

以上の説明から明らかなように、本発明にかかる施開錠システム及び施開錠方法は、 電気錠が未使用の場合には、駆動電源からの電力供給は遮断され、オフ状態であるため、従来の電気錠に比べてさらに大幅な省電力化を図ることができるという効果を奏する。

本発明にかかる電気錠の施開錠システムは、人体通信を応用したものであるが、大きく分けると、２つの作用、すなわち、利用者の接近により、電源の待機モード（オフ状態）を解除する第１の作用と、待機モードが解除された電源から電力の供給を受けて、電気錠を開錠処理する第２の作用とから構成されている。以下、図１及び図２を使ってこれらの作用を説明する。

図１は、本発明にかかる施開錠システムのブロック構成図である。本実施の形態では、ロッカーＬの電気錠の施開錠を例に説明したが、電気錠が設置されるものであればよく、これに限定する趣旨ではない。

専用の送信機１を保有した利用者が、 ロッカーＬに接近すると、送信機１から、利用者の体表面に微弱な電界信号Ｅが誘起される。この場合、この電界信号Ｅには、様々な原因により、ノイズが含まれるため、複数の異なる周波数信号を包含している。

一方、受信装置２では、第１制御部２１の信号発生部２１１で微弱信号Ｓが生成される。この微弱信号Ｓは、所定の周波数信号（たとえば、６０ｋHz、１２０ｋHz、２４０ｋHzなど）で、図示しない電源により生成される。ただし、この電源で消費される電力は、約２１ｍA程度ある。なお、前記従来技術で提供されている省電力化を図った電気錠制御システムでICカードの検出に使用される電力は、約８０ｍAと考えられるため、この微弱信号Ｓで消費される電力は非常に小さい。

微弱信号Ｓは、信号送出用電極２２によって、ロッカーLの近傍に送出されるが、前記電界信号Eを体表面上に誘起された人が、ロッカーLに接近すると、電界信号Ｅは、この微弱信号Ｓの影響により信号強度が変化し、これを受信装置２のアンテナ２３で検知する。アンテナ２１で受信された電界信号Eは、周波数分離回路２４で高周波信号と低周波信号とに分離される。本発明では、たとえば、低周波とは、５０乃至６０Ｈｚのものをいい、高周波とは数ｋＨｚのものをいう。前記ノイズは、低周波信号として分離され、信号送出用電極を介して第１制御部５４に送出される。なお、周波数分離回路２４は、コンデンサを利用した公知のフィルタリング回路で構成すればよい。

低周波信号が送出された第１制御部２１では、変換部２１２で、この低周波信号をデジタル信号に変換する。この変換されたデジタル信号により、第１制御部２１の検出部２１３は、人の接近を検出する。人の接近を検出すると、前記デジタル信号により、電源制御回路２５を介して駆動電源２６をオン状態に切り替える。この駆動電源２６は、定常状態、すなわち、電源制御回路２５により制御される前はオフ状態である。したがって、利用者がロッカーＬの利用を所望し、ロッカーＬに接近するという自然な動作により、駆動電源２６は、オフ状態からオン状態に切り替わる。

なお、たとえば、第１制御部２１は、ADコンバータ機能搭載のマイコンボードを利用し、プログラムにより、変換部２４１と検出部２４２との作動切り替えを行うように設定すればよい。

ロッカーＬは、オフィスなどでは、設置個所を移動する場合があり、また、必ずしも配線容易な場所に設置されるとは限らない。従って、スタンドアロンな形態が好ましい。そこで、駆動電源２６としては、乾電池が好適である。

オン状態に切り替わった駆動電源２６は、前記第２の作用として後述する施開錠処理部２７に電力を供給する。

ところで、周波数分離回路２４によって分離された前記高周波信号は、施開錠処理部２７に送出される。施開錠処理部２７に送出された高周波信号は、電界受信部２７１により、電気錠制御信号に変換される。この変換は、電子回路によって処理してもよいが、いわゆるフォトニック電界センサを利用して変換処理してもよい。フォトニック電界センサは、レーザ発光素子と電気光学結晶、偏向面の変換を検出する装置から構成されている。この電気光学結晶は、結晶内部の電界の変化に応じて屈折率などの光学的性質が変化する。この変化の度合いをレーザ発光素子で検出し、受光回路で電気信号に変換する。なお、本実施の形態では、伝送媒体として利用者である人間を例に説明しているが、導電体、誘電体であれば、素材は何でもよく、たとえば、用途に応じて動物などに送信機１を取り付けてもよい。

上記変換された電気信号により、直ちに、電気錠に通電し、開錠する構成にしてもよいが、本実施の形態では、第２制御部２７２を設け、送信機１から利用者の認証信号も送信し、この第２制御部２７２で認証処理を実行させる構成にした。

第２制御部２７２は、予め利用者の認証データを不揮発性メモリ（図示せず）に登録しており、上記利用者の認証信号を受信すると、上記不揮発性メモリから登録された認証データを読み出し、受信した利用者認証信号と照合する認証処理を行う。

認証されれば、施開錠駆動回路２７３に通電し、電子錠の機械的な錠機構Ｋを開錠し、照合した結果、不一致として認証されなければ、施開錠駆動回路２７３への通電を遮断する。

施開錠駆動回路２７３は、公知の電気錠に使用される自己保持型ソレノイド（図示せず）を用いたものであればよい。自己保持型ソレノイドは、施錠、開錠の位置で安定し、駆動時のみに通電を要するものであるため、本発明にかかる電気錠に好適である。すなわち、自己保持型ソレノイドを利用した電気錠は、スプリングや永久磁石により、可動鉄心が固持され、励磁コイルに通電された場合のみ、上記可動鉄心が離脱可能となって、開錠されるものである。

なお、上記送信機１の機能は、携帯電話やＰＤＡなどに搭載されたものであってもよい。また、ロッカーＬの施開錠状態をＬＥＤランプで表示するような構成にしてもよい。さらに、前記第２制御部２７２のメモリに、認証処理履歴を書き込み、読み取り専用カードや赤外線通信を介して、この履歴データを管理用パーソナルコンピュータや管理サーバに蓄積させれば、セキュリティ管理も可能になる。

図２は、本発明にかかる施開錠方法を説明した処理フロー図である。以下、図１を参照しながら説明する。なお、前提として、ロッカーＬの駆動電源２６は、利用者が接近しない定常状態でオフ状態であり、施錠状態である。

受信装置２を内蔵したロッカーLから、所定の微弱信号Ｓを発生させて（Ｓ1）、ロッカーL近傍にこの微弱信号Ｓを送出する（Ｓ2）。

一方、ロッカーＬの開錠を所望する利用者が保持する送信機１によって、利用者体表面に電界Ｅが誘起される（Ｓ３）。この利用者が、ロッカーLに接近すると、電界信号Ｅは、この微弱信号Ｓの影響により信号強度が変化し、これをアンテナ２３で検知（受信）する（Ｓ４）。

受信された電界信号は、低周波信号と高周波信号に分離される（Ｓ５）。分離された信号が低周波信号の場合（Ｓ６）、ＡＤ変換処理され（Ｓ７）、ＡＤ変換されたデジタル信号により、人の接近を検出する（Ｓ８）。この人の接近の検出により、駆動電源２６のスイッチがオン状態になり（Ｓ９）、開錠処理のために電力が供給される（Ｓ１０）。

前記分離された高周波信号の検出及び開錠処理のスタンバイ状態の検出は、駆動電源２６による電力の供給により行われる（Ｓ１１、Ｓ１２）。

検出された高周波信号は、電気錠制御信号に変換され（Ｓ１３）、この電気錠制御信号に含まれる認証信号と予め登録された認証データとの照合を行うため、認証データを読み出す（Ｓ１４）。

認証処理の結果、一致した場合は（Ｓ１５）、施開錠駆動回路２７３により、開錠処理を行い（Ｓ１６）、電子錠は開錠される（Ｓ１７）。不一致の場合は（Ｓ１５）、施開錠駆動回路２７３への通電が遮断され、初期状態に戻る。

なお、図２は、施錠状態から開錠されるまでの処理フローを示したが、上記開錠処理後の施錠処理は、送信機１を保持する利用者が、受信装置２から所定の距離以上離れることにより、前記信号強度の変化をアンテナ２３が受信し、駆動電源２６が、オフ状態に切り替わり、電気錠Ｋが自動的に施錠されるようにすればよい。

施開錠システムのブロック構成図 施開錠方法を説明した処理フロー図

符号の説明

１ 送信機
２ 受信装置
２１ 第１制御部
２２ 信号送出用電極
２３ アンテナ
２４ 周波数分離回路
２５ 電源制御回路
２６ 駆動電源

Claims (5)

1. 送信機によって人体等の伝達媒体の表面に誘起された電界信号を受信して電気錠制御信号に変換する変換処理手段と、この電気錠制御信号により、電気錠を施開錠処理する施開錠処理手段と、前記変換処理及び施開錠処理のために電力を供給する駆動電源とを備えた受信装置を有する施開錠システムであって、
   前記受信装置は、微弱信号を発生させる信号発生手段と、この微弱信号を前記受信装置から送出する信号送出手段と、前記電界信号が誘起された伝達媒体が、前記微弱信号が送出されている受信装置に接近することによる信号強度の変化を受信する電界信号受信手段と、この受信した電界信号を低周波信号と高周波信号に分離する周波数分離手段と、分離された低周波信号をAD変換し、前記施開錠処理要求を検出する第１制御手段と、この施開錠処理要求の検出により、前記駆動電源をオフ状態からオン状態に制御する電源制御手段とを有し、このオン状態になった駆動電源から電力の供給を受けて、前記分離された高周波信号を前記変換処理手段により、電気錠制御信号に変換するものであることを特徴とする施開錠システム。
2. 前記駆動電源は、乾電池であることを特徴とする請求項１記載の施開錠システム。
3. 前記電気錠制御信号には、認証信号が含まれ、前記受信装置は、前記認証信号と、予め記憶された認証情報とを照合して認証処理を実行し、認証された場合は、前記施開錠処理手段に前記電気錠制御信号を送信して開錠し、認証されない場合は、前記施開錠処理手段への通電を遮断する第２制御手段を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の施開錠システム。
4. 前記伝達媒体が、前記受信装置から離れることによる信号強度の変化を前記電界信号受信手段が受信すると、前記駆動電源は、オフ状態に切り替わり、前記電気錠が自動的に施錠されるものであることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の施開錠システム。
5. 駆動電源から電力の供給を受けて、送信機により人体等の伝達媒体の表面に誘起された電界信号を受信装置で受信して電気錠制御信号に変換し、この電気錠制御信号により、認証処理を行って電気錠の施開錠処理を行う施開錠方法であって、
   前記電界信号を受信する前の定常状態で、前記駆動電源をオフ状態に設定するステップと、前記受信装置から微弱信号を発生させるステップと、この微弱信号を前記受信装置から送出するステップと、前記電界信号が誘起された伝達媒体が、前記微弱信号が送出されている受信装置に接近することによる信号強度の変化を受信するステップと、この受信した電界信号を低周波信号と高周波信号に分離するステップとを有し、分離された低周波信号は、AD変換されて前記施開錠処理の要求を検出するために使用され、この施開錠処理の要求の検出により、前記駆動電源をオフ状態からオン状態に制御し、前記分離された高周波信号は、前記オン状態になった駆動電源から電力の供給を受けて、電気錠制御信号に変換され、この電気錠制御信号から認証信号を抽出し、予め記憶されている認証情報を読み出して照合することにより、前記認証処理を実行し、認証されると、前記施開錠処理によって電気錠を開錠し、認証されないと、前記電気錠への通電を遮断することを特徴とする施開錠方法。