JP2003208577A

JP2003208577A - オンザフライ・オペレーションが向上した安全な指紋感知スマート・カード

Info

Publication number: JP2003208577A
Application number: JP2001399947A
Authority: JP
Inventors: Fong-Jei Lin; フォン−ジェイ・リン; Shengbo Zhu; シェンボ・ジュ
Original assignee: Magnex Corp
Current assignee: Magnex Corp
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2003-07-25

Abstract

(57)【要約】【課題】移動用回転式改札口や住宅アクセス・ゲート
や駐車設備などのセキュリティ・ポータルに関連して使
用する、許可された通行に対する認証チェックを行うた
めのスマート・カードを提供すること。【解決手段】カードの主要な各面の、指を自然に置い
た位置と一致する位置に、指紋センサを配置する。指紋
センサは指紋パターン信号を生成するが、この信号を、
カード内にあるプロセッサを使用して、カード中の不揮
発性メモリに記憶された真正バージョンとチェックす
る。認証チェックの結果は、ＲＦ回路によって関連する
外部セキュリティ・ポータルに通信し、ＲＦ回路もま
た、外部デバイスからＲＦエネルギーを受け取って、カ
ード内部の回路にＤＣ電力を提供する。カードは、チェ
ック・ポイントで停止する必要なく、オンザフライに使
用することができ、したがって、チェック・ポイントを
通る交通の流れが容易になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般にスマート・カ
ードに関し、より詳細には、向上したオペレーション機
能を有する、向上したスマート・カード・アーキテクチ
ャに関する。

【０００２】

【従来の技術】スマート・カードは広く知られており、
一般に、販売時点の購入取引が可能なクレジット・カー
ド課金システム、デビット・カード・システム、公共交
通のための料金徴収システム、安全アクセス設備、デー
タ処理システムと対話できるデータ・トークンが必要な
任意の適用例など、多様なデータ処理システムと対話式
にカードを使用することを可能にするアクティブなシス
テム要素がカード構造内に組み込まれたカード型のデー
タ・トークンを含む。スマート・カードは、２つの基本
構成を有する。１つは、カード読取りデバイスと直接か
つ明確に接触させる必要があるもの（オーム接触を用い
るカードなど）であり、もう１つは、カード読取りデバ
イスに近付けるだけでよいもの（誘導性または容量性の
転送要素を用いるカードなど）である。通常、これらの
構成は両方とも、デバイスが正しく機能するのに必要な
いくつかの基本要素を物理カード構造の内部に組み込ん
でいる。これらの要素には、入出力データ転送回路と、
ローカル・データ・プロセッサと、何らかのタイプの不
揮発性メモリと、電力転送回路とが含まれる。不揮発性
メモリはアクティブな使用時間の合間にカード内にデー
タを記憶するため、かつカードが外部データ処理システ
ムと共に機能することを可能にする何らかの形のプログ
ラムを記憶するためのものである。直接接触型スマート
・カードの場合、入出力データ転送回路および電力転送
回路は通常、カード・リーダ・ユニットから供給される
ＤＣ電力がカード内の要素に転送されてデータ転送パス
を形成するようにすることのできるオーム接触を採用す
る。非接触型スマート・カードの場合、入出力データ転
送回路と電力転送回路が、通常、ＲＦエネルギー受信回
路を採用するが、これは、外部ソースからＲＦの形で受
け取ったエネルギーを使用可能なＤＣの形に変換する回
路を含む。通常、ＲＦエネルギー受信回路はインダクタ
を含み、このインダクタもまた、データ転送パスの形成
に使用される。現在のスマート・カード技術に関する調
査が、ＲａｃｏｍＳｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．から出て
いる「ＡｂｏｕｔＳｍａｒｔＣａｒｄｓ」という題
名の刊行物に記述されている。この刊行物の開示を参照
により本明細書に組み込む。

【０００３】許可されたユーザ以外のユーザがカードを
使用するのを防止するための認証機構を組み込んだスマ
ート・カードが提案されてきた。今までに提案された中
で最も安全な認証機構は、指紋リーダおよび関連する回
路をカード自体の内に採用したものであり、このカード
は、ユーザ固有の指紋を読み取り、読み取った指紋を、
本物だとわかっている記憶済みバージョンと比較し、双
方のバージョンが一致する場合に、カードを取引に使用
するのを許可することができる。このような安全なスマ
ート・カードに関する記述を、１９９５年１２月５日発
行の米国特許第５４７３１４４号「ＣＲＥＤＩＴＣＡ
ＲＤＷＩＴＨＤＩＧＩＴＩＺＥＤＦＩＮＧＥＲＰ
ＲＩＮＴＡＮＤＲＥＡＤＩＮＧＡＰＰＡＲＡＴＵ
Ｓ」および米国特許第５１８０９０１号「ＩＣＣＡＲ
ＤＷＩＴＨＩＮＤＩＶＩＤＵＡＬＡＵＴＨＥＮＴ
ＩＣＡＴＩＯＮＦＵＮＣＴＩＯＮ」に見ることがで
き、これらの開示を参照により本明細書に組み込む。

【０００４】カードとリーダ装置との間の直接接触を用
いる、知られているこのタイプのスマート・カードで
は、認証手続きを実施するために、カードをスロッ
ト（’１４４デバイス中のスロット１８など）に挿入し
なければならず、ユーザの指を支持面（’１４４デバイ
ス中の走査画面２０など）に押し付けなければならな
い。’９０１特許で示されているスマート・カード装置
もまた直接接触を採用しているようだが、この装置で
は、認証プロセスを正しく進められるように、カードを
安定した支持面に置いて、ユーザの指が指紋センサ・エ
リア１および３にしっかりと押し付けられるようにしな
ければならない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述の構成は、スマー
ト・カードをある程度の時間にわたりカード・リーダ中
で静止させておくことが本質的に必要な直接接触の適用
例にはよく適するが、この構成を非接触型スマート・カ
ードに適用しようとするときに問題が生じる。非接触型
スマート・カードの主な利点は、オンザフライにカード
を読み取ることができることにあり、ユーザがカード・
リーダ・ステーションで停止し、カードをカード・リー
ダに挿入し、認証手続きが完了するのを待機し、その後
でカードをカード・リーダから抜き取る必要はない。そ
うではなく、非接触型カード設備ではユーザは、通常は
安全ポータル（例えば移動システムの回転式改札口や、
自動セキュリティ・ゲートまたはドア）の方向に進み続
けながら、単にカードをリーダの近くに置くだけであ
り、認証プロセスはユーザが進む間に進行する。認証プ
ロセスが成功した場合は、ユーザはプロセス中に止まる
必要なく安全ポータルを通過する。この利点は、安全な
アクセスと、通常速度の継続的な交通の流れとがひとつ
になったものが結果として望まれる、交通の多い適用例
では特に重要である。指紋検証を採用した既知のスマー
ト・カード・システムは、高度な安全アクセスをもたら
す。しかし、このようなシステムは、ユーザの指紋の信
憑性をチェックする間に交通の流れを止める必要がある
という欠点をこうむる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、指紋検証を物
理カード構造に組み込んだスマート・カードを含む。こ
の構造は、どんな固定の読取り面要素も必要とせずにユ
ーザの個人指紋を読み取ることができ、したがって、オ
ンザフライにカードを使用して安全ポータルへのアクセ
スを制御することができる。

【０００７】より広範な態様では、本発明は、カードの
面上にある指紋登録エリアと、ユーザにカードを握らせ
て指紋登録エリアに登録できるようにカードに指紋を押
し付けるのを可能にする手段と、カード内にある電子回
路であって、指紋登録エリアに提示された物理的指紋情
報を、ユーザの個人指紋の信憑性チェックを行うために
電気的指紋信号に変換する電子回路とを有する物理カー
ド構造を含む。

【０００８】可能にする手段は、カードの面上にセンサ
部分を備えることが好ましく、このセンサ部分は、ユー
ザがカードを握ったときに指の指紋部分が自然に置かれ
る位置にあり、したがって、しっかりとした接触が自動
的に確立され、ユーザが適切な仕方でカードを握ったと
きは常に、信頼できる信号を生成することができる。

【０００９】電子回路は、指紋認証チェック・プロセス
をすべてカード自体の内で行うため、かつセキュリティ
・チェック・ポイントに通過／通過不可信号を送信する
ための回路コンポーネントを備える。この回路は、許可
されたユーザの真正バージョンの指紋を記憶するための
不揮発性メモリと、これらの既知のバージョンを指紋セ
ンサによって生成された現在の指紋信号と比較するため
のプロセッサとを備える。ＲＦ転送回路が、カードと任
意の外部デバイスとの間のデータ転送パスを形成し、ま
た外部ソースからカード内の回路要素へのＲＦエネルギ
ーの転送も可能にする。

【００１０】本発明は、セキュリティ・チェック・ポイ
ントを通る交通の流れを妨げずに、個人指紋検証に関連
した相対的に高いセキュリティをもたらす。

【００１１】本発明の性質および利点をより完全に理解
するために、後続の詳細な説明を添付の図面と共に参照
されたい。

【００１２】

【発明の実施の形態】ここで図面に移るが、図１は、本
発明を組み込んだ非接触転送スマート・カードのブロッ
ク図である。この図を見るとわかるが、このスマート・
カードは、マイクロプロセッサ１２、指紋メモリ１４、
表面指紋リーダ１６、裏面指紋リーダ１８、およびＲＦ
転送回路２０を備える。マイクロプロセッサ１２は、ス
マート・カードに必要であり後述する制御およびデータ
処理の機能を提供できる、市販のいくつかのマイクロプ
ロセッサのいずれかを構成することができ、アリゾナ州
ＣｈａｎｄｌｅｒのＭｉｃｒｏｃｈｉｐＴｅｃｈｎｏ
ｌｏｇｙ，Ｉｎｃから出ているデバイスのＰＩＣファミ
リからの組込みプロセッサなどとすることができる。指
紋メモリ１４は、許可されたユーザの１つまたは複数の
ディジタル・バージョンの個人指紋、好ましくは親指の
指紋と他の指の指紋１つ（親指の指紋と同じ手の人差し
指の指紋が特に好ましい）を永久的に記憶するのに十分
なメモリ容量の不揮発性記憶ユニットを備える。指紋メ
モリ１４として使用するのに適した既知のタイプの不揮
発性記憶デバイスには、フラッシュ・メモリ、ＰＲＯ
Ｍ、ＥＥＰＲＯＭ、および１９９２年６月３０日発行の
米国特許第５１２６９７１号「ＴｈｉｎＦｉｌｍＭ
ａｇｎｅｔｉｃＣｏｒｅＭｅｍｏｒｙＡｎｄＭ
ｅｔｈｏｄＯｆＭａｋｉｎｇＳａｍｅ」に開示さ
れている磁気メモリ・ユニットが含まれ、この開示を参
照により本明細書に組み込む。

【００１３】指紋リーダ１６および１８は、ユーザの指
の個人指紋パターン部分がスマート・カードの面上で指
紋リーダの位置する部分にしっかりと押し付けられたと
きに、個人指紋パターンを表す電気信号を生成すること
のできる、任意の形の指紋リーダ・デバイスとすること
ができる。これらの電気信号は普通、指の先と第１関節
の間の肉質部分にみられる隆起と谷の固有パターンを特
定する。このパターンは、非常に信頼性の高い信憑性指
標である。リーダ１６および１８は、前に参照した’１
４４および’９０１の２つの特許で開示されている原理
を組み込むこともでき、その他、指の圧力のみから必要
なパターン信号を生成できる既知の等価なデバイスを含
むこともできる。

【００１４】ＲＦ転送回路２０は、内部スマート・カー
ド要素と外部デバイスとの間でエネルギーとデータの両
方を転送することができ、通常、これらの外部デバイス
から供給されるエネルギーおよびデータを感知するため
の誘導性ループと、エネルギーおよびデータ信号を適切
な仕方で扱うかまたは処理するための回路とを備える。
このような回路は当技術分野で周知であり、通常、ＲＦ
エネルギーとデータ信号を分離するための回路と、着信
方向と発信方向の両方でデータをバッファリングするた
めの回路を備える。

【００１５】図２および３に、スマート・カードの表面
および裏面と、本発明の好ましい実施形態における各面
上の指紋センサ領域の好ましい位置をそれぞれ示す。図
２を参照すると、スマート・カード表面２３上の指紋セ
ンサ領域２２は、表面２３のほぼ右下隅部の、カードが
ユーザによって握られたときにユーザの親指の指紋部分
がしっかりと接触する（図４に示す）場所に位置してい
る。図３を参照すると、スマート・カード裏面２５上の
指紋センサ２４は、裏面２５のほぼ左下隅部の、カード
がユーザによって握られたときにユーザの他の指の指紋
部分がしっかりと接触する（図５に示す）場所に位置し
ている。指紋センサ領域をこのように配置することによ
り、ユーザがカードをしっかりと握ったときは常に親指
と他の指の指紋が指紋センサ領域と動作可能に接触する
ようにしっかりと置かれる。したがって、従来のデバイ
スで必要とされた支持プラットフォームを必要とせず
に、カードをオンザフライに使用することができる。

【００１６】使用に際しては、このスマート・カード
は、許可されたユーザの指紋を指紋メモリ１４にロード
することによって準備する。これは通常、カード発行元
の支店（例えば銀行、駐車設備のセキュリティ・オフィ
ス、航空会社旅行オフィス、アクセスが制御されるコミ
ュニティの管理オフィス、輸送代理店のチケット購入設
備、他）など、何らかの認証ステーションで行う。個人
指紋がメモリ１４に永久的に記憶されると、カードは、
アクセスが制御される対応するシステムのセキュリティ
・チェック・ポイントに関連して使用することができ
る。このような各チェック・ポイントには、セキュリテ
ィ・アクセス制御を実施するのに必要な電子的要素およ
び機械的要素を組み込んだ外部ステーションが備わって
いる。外部デバイスは、２通りの方式でスマート・カー
ドと対話する。第１は、スマート・カードの電子回路に
エネルギーを与えるためのＲＦエネルギー源を提供する
ことによる方式であり、第２は、スマート・カードから
アクセス許可／アクセス拒否信号を受信することによる
方式である。認証チェックは、マイクロプロセッサ１２
によって使用される認証アルゴリズムによってカード自
体の内で行われる。マイクロプロセッサによって行われ
た認証チェックの結果、許可されたユーザがカードを携
帯していることが示された場合は、マイクロプロセッサ
はアクセス許可信号を発する。この信号はＲＦ転送回路
２０を介して外部ステーションに送信される。外部ステ
ーションはこの信号を受け取ると、必要な制御機能を実
行して、ユーザがアクセス権を得られるようにする。そ
うでない場合は、アクセスを拒否する。

【００１７】図２〜５に示したほぼ平坦なカードの面ト
ポグラフィは、経済的かつ単純であることから好ましい
が、望むなら、他の面トポグラフィを採用することもで
きることを理解されたい。例えばカード本体は、ある程
度の厚みがあり、指が自然に収まるエリアが形成される
ように形状に沿った部分が主要な面の片方または両方に
ある、３次元トークンとして作製することもできる。

【００１８】ここで明らかとなるであろうが、本発明の
教示に従って作製されたスマート・カードにより、一対
の利点、すなわち指紋認証技法によって相対的に高いセ
キュリティがもたらされることと、制御エリアを通る交
通の流れが妨げられないことが実現する。当業者には明
らかとなるであろうが、本発明は、スマート・カード技
術の機能が必要とされる多様な適用例で用いることがで
きる。本発明は、移動システムの料金徴収設備、空港の
セキュリティ・チェック・ポイント、自動車の料金徴収
ブース、ゲートによる住宅コミュニティへのアクセス、
および、一定のセキュリティと車または人のスムーズな
流れの要件とが結び付く任意の適用例など、交通の流れ
が妨げられないことが必要な適用例で特に有用である。
本発明は、アクセス制御だけに対して構成することもで
き、移動システムやトール・ゲートの適用例におけるよ
うにアクセス制御と料金徴収の組合せに対して構成する
こともできる。

【００１９】本発明は、図示のように右手で使用するよ
うに構成することも、左手で使用するように構成するこ
ともでき、単一の指紋認証として構成することも二重の
指紋認証として構成することもできる。例えば単一指紋
認証の場合は、単一の指紋センサ領域２２または２４を
スマート・カードに組み込み、対応する真正指紋信号の
単一セットをメモリ１４に記憶する。さらに本発明は、
右手と左手の両用に構成することもできる。このような
適用例では、右手と左手のどちらの親指および／または
人差しでも登録できるように、指紋センサ領域２２およ
び２４をカードの下部のほぼ中央に配置する。

【００２０】以上に本発明の好ましい実施形態の十分か
つ完全な開示を提供するが、当業者なら、様々な修正、
代替構造、および均等物を思いつくであろう。例えば、
マイクロプロセッサ１２、指紋メモリ１４、および指紋
センサ１６、１８について具体的な例を述べたが、望む
なら、その他のデバイス・タイプを選択することもでき
る。したがって、以上は本発明を限定するものと見なす
べきではなく、本発明は添付の特許請求の範囲によって
定義する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を組み込んだ非接触転送スマート・カー
ドのブロック図である。

【図２】本発明を組み込んだスマート・カードの指紋登
録エリアを示す第１のカード面の図である。

【図３】本発明を組み込んだスマート・カードの反対側
カード面の図である。

【図４〜５】ユーザの親指および他の指と指紋センサと
の間の対話を示す概略図である。

【符号の説明】

１２マイクロプロセッサ１４指紋メモリ１６表面指紋リーダ１８裏面指紋リーダ２０ＲＦ転送２２指紋センサ領域２３スマート・カード表面２４指紋センサ領域２５スマート・カード裏面

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１４年２月１日（２００２．２．１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図４】ユーザの親指および他の指と指紋センサとの間
の対話を示す概略図である。

【図５】ユーザの親指および他の指と指紋センサとの間
の対話を示す概略図である。

【符号の説明】１２マイクロプロセッサ１４指紋メモリ１６表面指紋リーダ１８裏面指紋リーダ２０ＲＦ転送２２指紋センサ領域２３スマート・カード表面２４指紋センサ領域２５スマート・カード裏面

フロントページの続き (72)発明者シェンボ・ジュアメリカ合衆国・95120・カリフォルニア州・サンホゼ・マイノルドライブ・ 1072 Ｆターム(参考） 2C005 NA08 QC15 QC20 SA05 SA06 SA15 SA25 5B035 AA14 BA03 BB09 BC01 CA11 CA23 CA38 5B047 AA25 AB02 BA03 BB04 BC14 CB22 DC06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】安全なユーザ認証システムで使用される
スマート・カードであって、前面および裏面を有するカード本体と、前記カードによって保持される指紋センサであって、セ
ンサに押し付けられたユーザの指紋を表すリアルタイム
信号を提供するための部分を前記前面および裏面のうち
の一方に有する指紋センサと、前記カードが前記ユーザの片手によって握られて、前記
ユーザの前記片手の指がセンサ面と接触するように置か
れたときに、前記指紋センサが外部支持の助けなしに前
記信号を提供できるようにする手段と、前記指紋センサ信号から電気的な認証信号を生成する、
カード内の認証手段とを備え、前記リアルタイム信号および前記認証信号は、外部支持
によって前記カードを支持する必要なしに、前記カード
が動いている間に生成することができるスマート・カー
ド。
【請求項２】前記認証手段が、既知の認証指紋信号を
記憶するための指紋メモリを前記カード中に備え、前記
認証指紋信号を前記リアルタイム信号と比較するための
プロセッサ手段を備える請求項１に記載のスマート・カ
ード。
【請求項３】前記カードがさらに、関連する外部ソー
スからＲＦエネルギーを受け取るため、かつ前記カード
と外部の関連デバイスとの間でデータを転送できるよう
にするためのＲＦ転送回路を備える請求項１に記載のス
マート・カード。
【請求項４】前記認証手段がさらに、外部アクセス制
御デバイスを制御する際に使用されるアクセス制御信号
を生成する手段を備える請求項１に記載のスマート・カ
ード。
【請求項５】前記指紋センサが、前記カードの前記前
面と裏面のうちの一方に位置する第１の部分であって、
前記センサの第１の部分に押し付けられたユーザの親指
以外の指紋を表すリアルタイム信号を提供する第１の部
分と、前記カードの前記前面と裏面のうちの他方に位置
する第２の部分であって、前記センサの第２の部分に押
し付けられた前記ユーザの親指の指紋を表すリアルタイ
ム信号を提供するための第２の部分とを備え、前記第１
および第２の部分は、前記カードの前記前面上および前
記裏面上の相対的な位置にあり、したがって、前記ユー
ザが前記カードを握ったときに、前記親指以外の指紋お
よび前記親指の指紋が前記第１および第２の部分に自然
に整合する請求項１に記載のスマート・カード。
【請求項６】前記認証手段が、既知の認証指紋信号を
記憶するための指紋メモリを前記カード中に備え、前記
認証指紋信号を前記リアルタイム信号と比較するための
プロセッサ手段を備える請求項５に記載のスマート・カ
ード。
【請求項７】前記カードがさらに、関連する外部ソー
スからＲＦエネルギーを受け取るため、かつ前記カード
と外部の関連デバイスとの間でデータを転送できるよう
にするためのＲＦ転送回路を備える請求項５に記載のス
マート・カード。
【請求項８】前記認証手段がさらに、外部アクセス制
御デバイスを制御する際に使用されるアクセス制御信号
を生成する手段を備える請求項５に記載のスマート・カ
ード。
【請求項９】安全なユーザ認証システムで使用される
スマート・カードであって、前面および裏面を有するカード本体と、前記カードによって保持される指紋センサであって、前
記カードの前記前面と裏面のうちの一方に位置し、前記
センサの第１の部分に押し付けられたユーザの親指以外
の指紋を表すリアルタイム信号を提供する第１の部分
と、前記カードの前記前面と裏面のうちの他方に位置
し、前記センサの第２の部分に押し付けられた前記ユー
ザの親指の指紋を表すリアルタイム信号を提供するため
の第２の部分とを備え、前記第１および第２の部分は、
前記カードの前記前面上および前記裏面上の相対的な位
置にあり、したがって、前記ユーザが前記カードを握っ
たときに、前記親指以外の指紋および前記親指の指紋が
前記第１および第２の部分に自然に整合する指紋センサ
と、前記カードが前記ユーザによって握られて、前記ユーザ
の指が前記センサの第１の部分と第２の部分に接触する
ように置かれたときに、前記指紋センサが外部支持の助
けなしに前記信号を提供できるようにする手段と、前記指紋センサ信号から電気的な認証信号を生成する、
カード内の認証手段とを備え、前記リアルタイム信号および前記認証信号は、外部支持
で前記カードを支持する必要なしに、前記カードが動い
ている間に生成することができるスマート・カード。