アレもコレもかざすだけで通信&充電!?《細く・薄く・曲がる》次世代NFC(無線通信)技術

アレもコレもかざすだけで通信&充電!?《細く・薄く・曲がる》次世代NFC(無線通信)技術

  • その他製造 締切 : 2019.01.31
  • おサイフケータイや電子マネーの支払いなど、多くの場面で使われているNFC(Near Field Communication:近距離無線通信規格)という技術。従来、この通信に必要となる「NFCアンテナ」という部品は、大きさなどの理由から導入範囲に限界がありました。
    そこでRICOHは、【細く・薄く・曲がる】という特性を持った次世代NFC(無線通信)技術「RICOH Spiral Antenna」を開発。これまで難しかった多くの筐体にも実装できるようになりました。
    また通信だけでなくワイヤレス充電もできるので、様々なものの充電ストレスを軽減することもできるかもしれません。
株式会社リコー 株式会社リコー

NFCとは?

NFC(Near Field Communication:近距離無線通信規格)とは、一言で言えば、「かざして通信」するための規格です。

この通信規格のICチップを搭載している機器同士を約10cm以内に近付けると双方が認識し、情報を交換することができます。おサイフケータイ、デバイス間のデータ交換、個人認証など、様々な日常シーンを支えている技術です。

NFCは、ICチップが組み込まれたデータを保持する「モジュール」と、「リーダ/ライタ」と呼ばれる外部端末同士が、それぞれに内包された「NFCアンテナ」を通じてデータを通信する仕組みになっています。    

しかしこのNFC技術の基幹部品である「NFCアンテナ」には従来下記のような課題があり、導入対象が制限されていました。

  • サイズや形状の理由により、導入できる機器が限定的
  • 金属に干渉してしまう
  • 指向性が単一である

そこで株式会社リコーの研究チームはこの課題に取り組み、今回の提供技術である「RICOH Spiral Antenna」という新たな「NFCアンテナ」を生み出しました。

その特徴を見ていきましょう。

NFCアンテナ実装の自由度を飛躍的に向上させるRICOHのソリューション「RICOH Spiral Antenna」

従来の「NFCアンテナ」は通信距離を確保するためにサイズが大きくなってしまい、曲げることもできなかったため小型もしくは曲線状の筐体への実装が困難でした。

「RICOH Spiral Antenna」は【小型・細型・薄型】、さらに【柔軟性がある】という特性を実現し、これまで難しかった多くの筐体への設置が可能となりました。    

金属障害に強く、多方向からでも読み取りやすい

従来の「NFCアンテナ」は、内部の金属部品などが影響することによって、ある向きからは電波を読み取りにくい事象が発生することがありました。

対して「RICOH Spiral Antenna」はその磁界の特性から金属障害に強く多方向から通信が読み取りやすいようになっており、より幅広いシーンでの利用が期待されます。

無線充電用アンテナにも活用可能

例えば、指輪型デバイスに“おサイフケータイ”と“無線充電”の両機能を加える場合、これまではそれぞれのアンテナを組み込まなければならず、ただでさえ小さな筐体内でのスペース確保が大きな課題になっていました。

なんと「RICOH Spiral Antenna」はNFC通信だけでなく【無線充電用アンテナとの共用】もできるようになり、指輪型デバイスなどの小さな筐体内の省スペース化というメリットも叶えられます。


※ただし、小型の「RICOH Spiral Antenna」の充電能力には限界もあります。
例えば最新のスマートフォンを充電する場合、数日間かかる可能性があります。
具体的な製品イメージがある場合はぜひお問い合わせください。

 

用途アイデア

この画期的な「RICOH Spiral Antenna」は、例えば下記のような用途への応用が期待できると考えています。

• ウェアラブル端末(スマートリング、スマートバンド等)

• 補聴器

• イヤフォン、ヘッドフォン

• 玩具

• ゲーム

今回は、この技術を活用することで「どんなお客様の」「どんなニーズを」「どのように満たすのか」という“商品コンセプト”から、形状・色やパッケージ等の“プロダクトデザイン”まで、トータルでの商品企画案を募集いたします!


※デザイン作業が難しい場合は、“商品コンセプト”のみのご提案も可能です。

 

企画案の応募について

• 商品化までのプロセス

商品企画案(コンセプト・デザイン)の【応募締切は2019年1月31日】です。

• 説明会開催予定!

2019年1月8日(火)18時半〜渋谷エリアにて、リコーの研究員から技術についての説明会を開催します。ぜひご参加いただき、積極的なご質問をお待ちしております。

参加お申込みはこちらから(外部サイトに遷移します)。

 

その他、ご質問等があればチャット欄にご入力ください。
皆様のご参加を、心よりお待ちしております!

※「おサイフケータイ®️」は、株式会社NTTドコモの登録商標です。

説明会での質疑応答について

先日、株式会社リコー商品企画説明会を実施致しました。
会場がいっぱいになるほど沢山のお方にお越し頂き、皆様から様々な興味深いご質問が飛び交いました。
皆様からお寄せいただいたご質問及び株式会社リコーによる回答を、下記に掲載させて頂きます。ぜひご参考下さいませ。

―――――――――――――――――
Q1:アンテナの寸法を教えてください。
A:1番小さいもので、5mm角くらいです。薄さは、0.2mm位です。


Q2:コイルの巻き方そのものが既存のループアンテナと異なるとのことですが、既存のリーダ/ライターに接触させるときに磁界の向きはどうなるのでしょうか?距離が一定以内であれば、どういう方向でも良いのでしょうか?
A:Tagのコイルにリーダ/ライタからの磁束が通ることで、Tagに電流が流れ通信が成立しますので、リーダ/ライタから発生する磁界ループの中にTagを配置することで通信できます。


Q3:磁力のパワーによって通信の速度などに違いはありますか?
A:時間は関係ありません。ある一定の距離を離れてしまうと通信できなくなり、近づけると通信が出来ます。磁束の多さ/強さは、どれくらい離せるか、ということに関連しています。

Q4:認証される距離において、読み取れる情報は一定の量に限られるのでしょうか?
A:データとして制限はありませんが、タグチップ側に搭載されるメモリのサイズによります。

Q5:リーダ/ライターのサイズに、最大・最小の制約はありますか?
A:例えば改札などは、10cm離れても通信する仕様になっており、決済系では2-3cm離しても通信するような制約になっています。リーダ/ライターとしてあまりに小型のものは恐らく出来ません。但し、個人のローカルのシステムであれば、「接触して使うもの」として売り出せば小型のものでも作れなくはありません。


Q6:アンテナは、どれくらいの電力のやり取りができるものですか?
A:サイズ次第になると思います。

Q7:リーダ/ライタは、街にあるもので何でも使えるのでしょうか?また、どこにありますか?
A:お店の決済端末、任天堂DS、もリーダ/ライタです。ですが、決済するには認証を取った端末が必要です。ローカルのものであれば認証は必要ありませんので、リーダ/ライターは街中に沢山あると言えます。スマホ(Andoroid)にもリーダ/ライタが機能されているので、スマホでも情報を読み取ることが出来ます。リーダ/ライタの自作も構いません。既存に置かれているリーダ/ライタの制約にとらわれずに、ご自身でリーダ/ライタをつくっていただくという発想もありだと思います。リーダ/ライタのサイズは、アンテナのサイズで決まります。それをパソコンとつなぎ、データを転送することも可能です。元々NFC技術は、ペアリングに活用できるのではという考えもありました。BluetoothですとIDが必要であったり面倒があるので、NFCであればタッチするだけでつなぐことが出来ます。(ただし、通信はWi-Fi等でつなぐ必要があります)

Q8:NFCアンテナ同士を接触させて通信あるいは電力のやり取りは可能でしょうか?
A:可能です。アンテナの形を《細く・薄く・曲がる》ものにしているだけなので、既存のリーダ/ライタやタグをこのアンテナに置き換えるのは、すべてに対して大丈夫です。但し既存のリーダ/ライタと同じ通信距離にするためには、同じサイズである必要があります。

 

Q9:沢山のリーダを横に並べたときに位置情報が分かるシステムを作れますか?
A:可能です。例えばリーダを20㎝間隔に置いたとして、とらえられたリーダの位置にICタグがあるというイメージです。逆に、タグが沢山ある場合はタグのIDを変えておき、リーダが動いた時にどのタグに位置しているか分かるということも可能です。

Q10:中国やアメリカでも(商品を)出せますか?
A:リコーで特許を持っているので出せます。

Q11:ビジネスとして成立するにはどの程度からなのでしょうか?
A:いくらを目指すかにもよりますが、およそ1000円以上~ぐらいで売れるものが開発できれば十分事業になると思います。

Q12:電子レンジなどに干渉してしまうことはありますか?
A:特に心配はありません。
周波数は13メガヘルツと低くなっています。

Q13:身に着けることによる健康面でのネガティブ要素はありますか?

A:特にありません。

Q14:どこまでアンテナのコストは安くなりますか?
A:磁性体、ICチップで価格は決まってきます。磁性体の価格は下がりにくいですが、ICタグだと安くなります。サイズや数量によってですが現時点、下がっても30円~50円ぐらいかと思われます。


Q15:使い捨ては可能ですか?
A:コスト的に厳しいと思われます。洋服などでもICタグは使われているので価格は徐々に下がっていく傾向ですがバーコードなどの紙には勝てないのが現状です。


Q16:プリントして開発できる技術はありますか?また、最終的に燃やして処分ということは可能ですか?
A:現段階では開発中です。
磁性体を金属のまま燃やすのは現段階では厳しいと思われます。


Q17:バンド型の耐久性はいかがでしょうか?また、着けたままでいるのは可能でしょうか。
A:折ってしまうのはNGです。曲げるのは試験を重ねた結果、断線も含めて信頼性上は問題ありません。着けたままでいることは問題ありませんが、着けるときの応力の方が厳しいと思われます。

Q18:アンテナの制限はありますか?
A:ありません。

Q19:立方体のようなものに組み込んだ場合、向きによって検出や感度はどの程度変わってきますか?
A:アンテナのサイズにもよりますが、小さいと通信距離がとれないのである方向でしか検知できないということはありえます。逆にその向きだけ検知できるということも可能です。

 

Q20:湿度や温度はどのぐらいまで可能でしょうか?
A:0度から85度ぐらいまでなら試験し信頼性上問題ありません。
また、一般的に使われる使用年数、多湿な国程度の環境でも問題はありません。

Q21:ICチップへのデータ書き込みが可能だと思いますが、リングやスマートバンドにした場合、ユーザー様自身が書き換えるといったことはできますか?
A:ICタグの仕様次第で可能です。

Q22:個人で、独自のIDを固有で埋め込むことは可能ですか?
A:可能ですが、大量に作ろうとすると工場のラインがないと厳しいです。

Q23:データの容量はどのぐらいになりますか?
A:ICタグで決まります、数キロバイト程度と思われます。

Q24:バンド型にデータを入れたとしてスマートフォンなどとどのようにしてデータの書き込みや交換は行われるのですか?
A:基本的にはICタグの中にあるあらかじめ書き込まれたデータを読むという使い方になると思いますが、スマートフォンなどをリーダ/ライタとして書き換えることは可能です。センサー取得データをRFID通信で渡すというのはICの機能によりますが可能かと思います。


Q25:ICチップに無線などでデータが入ったとして、流れてきたデータを更に違うリーダに流すということは可能でしょうか?
A:可能です。書き込まれたデータを違うリーダに読み込ませることはできます。
(例:スマートフォンで書き込んで、スマートウォッチで読み込ませることはできます)

Q26:リーダにつけるICチップ自体にコイルが巻いてあるということなのでしょうか?
A:いいえ、5×7ミリの磁性体サイズにコイルが巻いてあるアンテナです。そこにタグチップをつければICタグになりますし、リーダ/ライタのチップをつければリーダ/ライタになるということです。

Q27:リーダ/ライタは電源が必要になると思いますが、その場合はどうすればよいですか?
A:リーダ/ライタの中には電源とリーダ/ライタライタICがあり、そこで使うアンテナがリコーのもので小型化が可能です。

Q28:リーダ/ライタに電池ではなくて例えば磁石を動かすと磁束が発生して電気が起こるものですか?
A:電気は起こせるかも知れませんが、変調信号が送れません。


Q29:圧力にはどの程度耐えられますか?
A:具体的な数値があるか確認させてください。
少し押すくらいなら問題はありません。

Q30:屋外に置きっぱなしにした時などの対候性はいかがでしょうか?

A:外の環境によりますが、気温が高くなりすぎなければ問題ありません。

 

Q31:通信速度はどのぐらいでしょうか?
A:数kbps程度になります。

Q32:アンテナ単体でコストはどのぐらいかかりますか?
A:50円~100円ぐらいになります。
Tag IC or リーダ/ライタ IC分が別途費用としてかかる形になります。

Q33:セキュリティー面ではいかがでしょうか?
A:ICタグやリーダ/ライタの作り込み次第となります。暗号化したデータをリーダ/ライタで読み/書きするなどでセキュリティ確保できるかと思います。

Q34:小型アンテナをリーダ/ライタとして用いる時に、複数のタグがある場合データとして正確に読み取れるものでしょうか?
A:リーダ/ライタの能力次第になっていますが、通常複数ICタグがあってもアンチコリジョンで読み取ることは可能ですが、限度はあります。

Q35:複数のアンテナを配置することによってプログラミング上でコリジョンを解消することは可能でしょうか?
A:アンチコリジョン性能次第ですが、違うタイプのICタグが反応してしまうと難しいです。

Q36:13メガヘルツとのことですが供給電力を上げれば近接10㎝と言わずもっと遠くまで可能かと思いますがそれはどのぐらいまででしょうか?
A:可能ではありますが、電波法という法律がありますのでそれを侵さない程度にしかできないのが現状かと思います。

Q37:弱点などはありますか?
A:一番は水になります。もし水の中に入れて使う場合はアンテナをしっかりと防水加工しなければなりません。その他、金属の影響を受けます。

Q38:温度に関しては寒暖差は大丈夫なのでしょうか?
A:特に問題はありません。

Q39:リコーさんのプリンターなどに搭載することは考えてはいないのでしょうか?
A:スマホなど生産数量の多い外販狙いで活動していたため、積極的に社内への売り込みをしてなかったこともあり採用はされていません。理由としては小型である必要性がないことと、自前で作る予算と外で買うのとではコストの大差がなかったことが要因だったと思っています。

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報酬
  • 賞金総額50万円
  • 商品化プロジェクトに参画する場合、20万円(任意)
  • 商品化されれば売上ロイヤリティ(最大1,500万円まで)

<注意事項>

  • 複数の作品が採用される可能性もあります。その場合は、賞金は50万円を配分する形になります
  • 採用された後、その後の商品化プロジェクトへのご参画を依頼する場合があります(任意)。その場合の報酬として20万円をお支払いします
  • 売上ロイヤリティは、本コンペにより商品化されることとなった場合に、売上金額に応じてお支払いをすることになります。商品化を担当する会社/メーカーとTRINUSの間で結ばれる契約により、ロイヤリティの額は予告なく変更される可能性があります
  • 本コンペで採用された場合でも、必ず商品化されることをお約束するわけではありません
  • RICOHとTRINUSの間で、現時点で商品化を行うことについて決定されている(契約が結ばれている)わけではありません
  • ロイヤリティの金額は、TRINUSの規定により年間300万円、5年間(1,500万円)が上限となります
応募方法
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  • スパムとして報告する Co Laki Co Laki 耐熱性はありますでしょうか
    あるとしたら何℃まで可能でしょうか
    スパムとして報告する tomoko.utsumi tomoko.utsumi 0℃~85℃までは耐久試験を行っており、問題ありません。
    よろしくお願いします。
  • スパムとして報告する kevin.yuxie kevin.yuxie Can the device be a NFC using appliance or does it have to be used for wireless charging?
    スパムとして報告する tomoko.utsumi tomoko.utsumi Yes.
    Thank you for your question.

  • スパムとして報告する tomokomitsuke tomokomitsuke 従来の「NFCアンテナ」のサイズや形状はどういったものなのでしょうか?
    スパムとして報告する tomoko.utsumi tomoko.utsumi お世話になります。返答が遅くなり申し訳ありません。
    従来のものは渦巻き状で平らなものとなります。スイカなどはカードサイズがアンテナサイズとなります。
    ネットで近距離無線通信などで検索いただくとより詳しい情報が得られると思います。
  • スパムとして報告する よさく よさく こんにちは!質問があります。
    通信距離を20cm程度まで延長することは、NFCの特性上不可能なのでしょうか?
    また仮にそれが可能だった場合、アンテナサイズアップ、通信周波数帯変更など、避けられないであろう課題を差し支えなければ教えて頂きたいです。
    スパムとして報告する tomoko.utsumi tomoko.utsumi お世話になります。お返事が遅くなり申し訳ありません。通信距離を延長することは技術的には可能ですが、電波法などに接触するため現実的ではありません。
    よろしくお願いします。
    スパムとして報告する よさく よさく 電波法で規制されているのですね。
    ありがとうございます。
  • スパムとして報告する Misael Brindis Misael Brindis If want to participate on this contest, i must be a Japanese citizen? and there is any restriction about the maximum team members for a design proposal?
    スパムとして報告する TRINUS TRINUS Hi Misael, thank you for your questions. You don't have to be a Japanese citizen to participate the contest. We welcome participants regardless of your nationality. Also, it is ok for you to apply as a team. Thank you!