JP2005207123A - キー - Google Patents

Abstract

【課題】 キーの正当利用者のみによる使用を可能とする。
【解決手段】 認証された場合に有効となる指紋照合機能付きのキーであって、指紋を検出する指紋センサと、前記指紋センサからの検出情報を受け取って指紋情報を生成する指紋情報生成手段と、少なくとも１つの指紋情報を登録指紋情報として保存する指紋情報保存手段と、前記検出指紋情報が前記登録指紋情報に一致するか一致しないかを判断する指紋情報一致判断手段と、前記指紋情報一致判断手段が、前記検出指紋情報が前記登録指紋情報に一致すると判断したときはキー機能を有効にし、一致しないときは前記キー機能を有効にしないキー機能有効化手段とを備えたことを特徴とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、正当利用者のみが使用可能なキーに関する。

キーには、多数のタイプのもの、典型的なキーは、ピンタンブラー式シリンダ，ディスクタンブラー式シリンダを備えたもの、マグネットピンタンブラー式シリンダを備えたものがある。
図１（Ａ）に示すように、前者のキー（符合７Ａで示す）はシリンダ側のピンの突出と噛み合う形状部分７１１を有する差し込み部７１を備えており（以下、このキーを「噛み合せキー」と言う）、後者のキー（符合７Ｂで示す）は図１（Ｂ）に示すように複数のマグネッ７２１が埋め込まれた差し込み部７２を備えている（以下、このキーを「マグネットキー」と言う）。

ところで、図１（Ａ）の噛み合せキー７Ａ、図１（Ｂ）のマグネットキー７Ｂは、第三者による複製が容易である。たとえば、自動車のキー（自動車のエンジン始動用スイッチ、自動車ドアのキーとして使用されるキー）として、噛み合せキーが使用されることが多い。最近、キーを用いずに（たとえば、エンジン始動用の着火コードを接続してスイッチオン状態とすることで）自動車を盗む犯罪が多発するようになったため、噛み合せキー７Ａまたはマグネットキー７Ｂのヘッドにはイモビライザー用トランスポンダ（電子チップ）が内蔵されたものもある。

イモビライザーは、図２に示すような防犯システムであり、車体側にはステアリングロックに設けたアンテナ８１１と、アンテナ８１１からの信号を増幅する増幅器８１２と、コントローラユニット（ＥＣＵ）８１３が設けられる。一方、キー７（図１（Ａ）の噛み合せキー７Ａまたは図１（Ｂ）のマグネットキー７Ｂ）のヘッド７０１に内蔵したトランスポンダ７０２には、個有のＩＤコードが記憶されており、このＩＤコードはアンテナ８１１、増幅器８１２を介してＥＣＵ８１３に送出される。ＥＣＵ８１３は、このＩＤコードと、予め記録保持しているＩＤコードとをデジタル照合し、両ＩＤコードが一致すればエンジンを始動し、一致しなければエンジンを始動しない。しかし、イモビライザーによる防犯システムを使用したとしても、キーが不法に複製されたり、バンパーの裏側等に隠してある予備のキーを盗られた場合には自動車は簡単に盗まれてしまう。

また、住宅、企業等では、ドア等のキーとして、図１（Ｂ）に示したマグネットキー７Ｂが使用されることがある。マグネットキー７Ｂは、加工装置があれば、複製が容易である。図３（Ａ）はシリンダ９にマグネットキー７Ａが途中まで差し込まれた状態を示す部分図、図３（Ｂ）はシリンダ９にマグネットキー７Ａが完全に差し込まれた状態を示す部分図である。

図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、シリンダ９は固定シリンダ９１と回転シリンダ９２とからなり、固定シリンダ９１と回転シリンダ９２にまたがってピン機構部（図３（Ａ），（Ｂ）ではｂ１，ｂ２，ｂ３のみを示す）が形成されている。ピン機構部（ｂ１，ｂ２，ｂ３等）内にはピンＰと永久磁石Ｍとが連接して（永久磁石Ｍが内側となるように）設けられている。

マグネットキー７Ａのマグネット（図３（Ａ），（Ｂ）ではａ１，ａ２，ａ３のみを示す）には、シリンダ９のピン機構部（ｂ１，ｂ２，ｂ３等）内のマグネットＭに作用しピンＰを移動させるものと、移動させないものとがある。すなわち、一部のピン機構部のピンＰは固定シリンダ９１に対する回転シリンダ９２の回転を許容するように配置され、他のピン機構部のピンＰは固定シリンダ９１に対する回転シリンダ９２の回転を許容するように配置される。キー７Ａのマグネットにはダミー（磁性を持たないもの、以下「マグネットダミー」と言う）が含まれており（図３（Ａ），（Ｂ）ではａ２）、キー７Ａが差し込まれる前の状態ではキー７Ａのマグネットａ２に対応するピン機構部ｂ２のピンは一部のピン機構部のピンＰは固定シリンダ９１に対する回転シリンダ９２の回転を許容するように配置されている（図３（Ａ）参照）。マグネットキー７Ａが正しければ、ピン機構のピンは全て固定シリンダ９１に対する回転シリンダ９２の回転を許容するように移動する（図３（Ｂ）参照）。
しかし、マグネットキー７Ａの複製を作成することは、さほど困難ではないため、不正使用者により開錠がなされてしまう。

本発明の目的は、正当利用者のみが使用可能な指紋照合機能付きのキーを提供することにある。

本発明のキーは、認証された場合に有効となる指紋照合機能付きのキーであって、指紋を検出する指紋センサと、前記指紋センサからの検出情報を受け取って指紋情報を生成する指紋情報生成手段と、少なくとも１つの指紋情報を登録指紋情報として保存する指紋情報保存手段と、前記検出指紋情報が前記登録指紋情報に一致するか一致しないかを判断する指紋情報一致判断手段と、前記指紋情報一致判断手段が、前記検出指紋情報が前記登録指紋情報に一致すると判断したときはキー機能を有効にし、一致しないときは前記キー機能を有効にしないキー機能有効化手段とを備えたことを特徴とする（以下、第１発明と言う）。

第１発明では、（１）前記指紋情報保存手段は複数の指紋情報を前記登録指紋情報として保存でき、（２）前記指紋センサには、指が押し当てられたことを検出するセンサを付属することができる。

第１発明では、前記キー有効化手段は、前記キー機能を有効にした後一定時間経過したときは、前記キー機能を無効とするように構成でき、（３）発光装置を備えることができ、前記指紋情報一致判断手段は、前記検出指紋情報が前記登録指紋情報に一致すると判断したときは、前記発光装置を点灯させるように構成でき、（４）指紋情報一致判断手段による判断結果を出力するための、アンテナと無線通信回路、または、光源と光通信回路を備えることができ、（５）コイルとコアとからなる複数の電磁石要素を備え、前記キー機能有効化手段は前記コイルに所定電流を流すことにより前記コアを所定の極性で磁化する電流源を備えることができる。

また、本発明は、コイルとコアとからなる複数の電磁石要素と、電流源と、所定の前記コイルのみに前記電流源からの電流を供給するためのコイル選択回路と、前記コイル選択回路のコイル選択の設定行なうインタフェースとを備えたことを特徴とする（以下、第２発明と言う）。

複製されたキーであっても、指紋照合がなされない限りキーとしての機能を発揮しないので、セキュリティに優れた施錠システムを実現できる。

第１発明では、指紋照合機能がキーヘッドに搭載されており、指紋照合が成功したときにのみキーの機能を有効とすることができる。したがって、盗用によるキーの不正使用、偽造されたキーによる不正使用を防止できる。また、第２発明では、インタフェースを介してコイル選択回路の設定（どのコアを磁化するか）ができるので、予めこの設定を複数記憶しておき、設定を切り替えることにより、１つのキーを複数のキーとしての機能を持たすことができる。

図４，図５は本発明の指紋照合機能付きマグネットキーの一例を示す外観図である。図４，図５においてキー１は、キーヘッド１１と、差し込み部１２とからなる。図４に示すように、キーヘッド１１には、指紋処理用ＩＣ１１１と、コイル選択回路１１２と、押圧スイッチ１１３と、バッテリー１１４とを含むシステムが設けられている。また、図５に示すように、キーヘッド１１には、指紋センサ１１５とＬＥＤ１１６と通信アンテナ１１７も設けられている。

指紋処理用ＩＣ１１１は、指紋センサ１１５からの検出信号を受信し指紋照合処理を行なうプロセッサであり、指紋処理用ＩＣ１１１は、図６（Ａ）に示すように、ＣＰＵ１１１１と、ＲＯＭ１１１２と、ＲＡＭ１１１３と、ＬＥＤ１１６用のスイッチ（ＳＷ）１１１４と、タイマー１１１５と、押圧スイッチ１１３用のインタフェース１１１６と、指紋センサ１１５用のインタフェース１１１７と、コイル選択信号出力回路１１１８と、通信アンテナ１１７に接続された送受信回路１１１９とからなる。

ＣＰＵ１１１１は、ＲＯＭ１１１２内のシステムプログラム等と協働して、キー１の全体を制御する。ＲＯＭ１１１２には、図６（Ｂ）に示すように、システムプログラム、指紋センサ１１５用のドライバ（ソフトウェア）、コイル選択回路１１１８用のドライバ、指紋検証プログラム、指紋情報生成プログラム等のソフトウェアのほか、指紋情報、選択コイル情報等のデータが格納されている。
ＲＡＭ１１１３は、ＣＰＵ１１１１の作業領域等として使用される。スイッチ（ＳＷ）１１１４はＣＰＵ１１１１からの制御信号によりオン・オフ動作するトランジスタスイッチである。タイマー１１１５は、キー１が有効となる時間（ＬＥＤ１１６がオンとなる時間）を計時する。インタフェース１１１６，１１１７はゲート回路により構成される。コイル選択信号出力回路１１１８は、コイル選択回路１１２に所定の信号を出力することができる。送受信回路１１１９は通信アンテナ１１７を介して外部装置と通信をすることができる。

コイル選択回路１１２と、所定の電磁石要素１２１（図７参照）のコイルに電流ｉを供給することができる。
押圧スイッチ１１３は、利用者がシステムをオンするスイッチである。
バッテリー１１４は、本実施形態ではボタン電池からなるシステム電源である。なお、安定化電源回路の図示は省略してある。
指紋センサ１１５は、光により指紋を検出する光学センサ、押し当てられた指の指紋を圧力により検出する感圧式センサ、または上記指紋の微細な凹凸を静電気により検出する静電気検出式センサである。
ＬＥＤ１１６は、指紋照合が成功したときに点灯して、利用者にその旨を知らせることができる。
通信アンテナ１１７は、外部から、指紋登録時の制御信号等を取り込む場合に使用される。

図７は、差し込み部１２の部分拡大図である。差し込み部１２は、差し込み部要素１２１と１２２とが結合されて構成されている。差し込み部要素１２１と１２２には、それぞれ電磁石要素１２１を形成するための凹部が形成されている。電磁石要素１２１は、コイル１２１１とコア１２１２とからなる。差し込み部要素１２１にはコイル１２１１の一端Ｔ１に接続されるリード線パターン（複数からなる）Ｌ１が形成され、差し込み部要素１２１にはコイル１２１１の他端Ｔ２に接続されるグランドパターンＧが形成されている。差し込み部要素１２１と１２２とを貼り合わせることで、図４に示した差し込み部１２１が構成される。

以下、図８のフローチャートにより、キー１の動作を説明する。
利用者が指紋センサ１１５に指を押し当てると押圧スイッチ１１３がオンし、インタフェース１１１６を介してオン指令が指紋処理用ＩＣ１１１に入力されシステムが起動する（ｓｔａｒｔ）。指紋処理用ＩＣ１１１が指紋センサ１１５用のドライバを駆動し、指紋センサ１１５により指紋検出が行なわれる（Ｓ１０１）。指紋処理用ＩＣ１１１は、検出データをインタフェース１１１７を介して受け取り、受信データをコード化する（Ｓ１０２）。

このコード化したデータを、ＲＯＭ１１１２に記憶されている指紋情報（登録指紋コード）と照合する（Ｓ１０３）。指紋処理用ＩＣ１１１は、ＲＯＭ１１１２に一致している登録指紋コードがないとき（Ｓ１０４の「ＮＯ」）はシステム電源をオフし処理を終了する（ｅｎｄ）が、一致しているコードがあるときは（Ｓ１０４の「ＹＥＳ」：すなわち、照合が成功したとき）は、ＬＥＤ１１６を点灯する（Ｓ１０５）とともに、コイル選択回路１１２に選択データを出力する（Ｓ１０６）。コイル選択回路１１２は所定の電磁石要素１２１のコイル１２１２に電流を流し、コア１２１１を磁化する。ＬＥＤ１１６が点灯している間は、キー１の機能が有効となる。ＬＥＤ１１６点灯後、所定期間が経過したときは（Ｓ１０７）、ＬＥＤ１１６を消灯し（Ｓ１０８）システム電源をオフし処理を終了する（ｅｎｄ）。

図９，図１０は本発明の指紋照合機能付き噛み合せキーの一例を示す外観図である。図９，図１０においてキー２は、キーヘッド２１と、差し込み部２２とからなる。図９に示すように、キーヘッド２１には、指紋処理用ＩＣ２１１と、送信回路２１２と、押圧スイッチ２１３と、バッテリー２１４とを含むシステムが設けられている。また、図１０に示すように、キーヘッド２１には、指紋センサ２１５とＬＥＤ２１６と通信アンテナ２１７も設けられている。

指紋処理用ＩＣ２１１は、指紋センサ２１５からの検出信号を受信し指紋照合処理を行なうプロセッサであり、指紋処理用ＩＣ２１１は、図１１に示すように、ＣＰＵ２１１１と、ＲＯＭ２１１２と、ＲＡＭ２１１３と、ＬＥＤ２１６用のスイッチ（ＳＷ）２１１４と、タイマー２１１５と、押圧スイッチ２１３用のインタフェース２１１６と、指紋センサ２１５用のインタフェース２１１７と、送信回路２１２に認証コードを出力する認証コード出力回路２１１８と、通信アンテナ２１７に接続された送受信回路２１１９とからなる。

ＣＰＵ２１１１、ＲＯＭ２１１２、ＲＡＭ２１１３、スイッチ（ＳＷ）２１１４、タイマー２１１５、インタフェース２１１６、インタフェース２１１７、送受信回路２１１９の機能は、図６（Ａ）において説明したＣＰＵ１１１１、ＲＯＭ１１１２、ＲＡＭ１１１３、スイッチ１１１４、指紋センサ１１５、インタフェース１１１６、インタフェース１１１７、送受信回路１１１９の機能と、概ね同様である。なお、ＲＯＭ１１１２には、図示はしないが、システムプログラム、指紋センサ２１５用のドライバ（ソフトウェア）、認証コード出力回路１１１８用のドライバ、指紋検証プログラム、指紋情報生成プログラム等のソフトウェアのほか、指紋情報、選択コイル情報等のデータが格納されている。認証コード出力回路２１１８は、上述したように送信回路２１２に認証コードを出力する。

送信回路２１２は、アンテナを含むマイクロ波発生装置であり、図９に示すようにシリンダ部５の認証コード受信部５１に認証コードを送信することができる。
押圧スイッチ２１３は、バッテリー２１４、指紋センサ２１５、ＬＥＤ２１６、通信アンテナ２１７の機能は、図４，図５で説明した押圧スイッチ１１３、バッテリー１１４、指紋センサ１１５、ＬＥＤ１１６、通信アンテナ１１７の機能と同様である。

以下、図１２のフローチャートにより、キー２の動作を説明する。利用者が指紋センサ２１５に指を押し当てると押圧スイッチ２１３がオンし、インタフェース１１１６を介してオン指令が指紋処理用ＩＣ１１１に入力されシステムが起動する（ｓｔａｒｔ）。指紋処理用ＩＣ２１１が指紋センサ２１５用のドライバを駆動し、指紋センサ２１５により指紋検出が行なわれる（Ｓ２０１）。指紋処理用ＩＣ２１１は、検出データをインタフェース２１１７を介して受け取り、受信データをコード化する（Ｓ２０２）。

このコード化したデータを、ＲＯＭ２１１２に記憶されている指紋情報（登録指紋コード）と照合する（Ｓ２０３）。指紋処理用ＩＣ２１１は、ＲＯＭ２１１２に一致している登録指紋コードがないとき（Ｓ２０４の「ＮＯ」）はシステム電源をオフし処理を終了する（ｅｎｄ）。このとき、認証コード受信部５１は、たとえばキー２が自動車のイグニッションキーであるときには、キー２が回されたとしてもエンジンを起動することはない。一方、指紋処理用ＩＣ２１１は、ＲＯＭ２１１２に一致している登録指紋コードがあるときは（Ｓ２０４の「ＹＥＳ」：すなわち、照合が成功したとき）は、ＬＥＤ２１６を点灯する（Ｓ２０５）とともに、送信回路２１２に認証コードを出力する（Ｓ２０６）。送信回路２１２は、シリンダ部５の認証コード受信部５１に認証コードを送信し所定時間経過したときは（Ｓ２０７）ＬＥＤ２１６を消灯し（Ｓ２０８）、処理を終了する（ｅｎｄ）。認証コード受信部５１は、たとえばキー２が自動車のイグニッションキーであるときには、キー２が回されたときはエンジンを起動することができる。

本発明では、一つのキーを複数の利用者が利用するために、複数の指紋を当該キーに登録することができる。図１３は、指紋登録装置を示す外観図である。たとえばキー１が、指紋登録用ホルダ９にセットされると、当該キー１に、指紋登録モードとする信号が指紋登録用ホルダ９に設けられた図示しないアンテナ，端子から送信される。指紋登録モードでは、新たなユーザの指紋を追加するようにできる。
図１４は、指紋登録の処理を示すフローチャートである。たとえばキー１が、指紋登録用ホルダ９にセットされると、当該キー１に、指紋登録モードとする信号が指紋登録用ホルダ９に設けられた図示しないアンテナ，端子から送信される。指紋登録モードでは、新たなユーザの指紋を追加するようにできる。

図１４では、キー１が、指紋登録用ホルダ９にセットされると電源がオンし登録モードになりＬＥＤ９１が点灯する（Ｓ３０１）。ユーザが指を指紋センサ１１５に押し当てると（Ｓ３０２）押圧スイッチが動作し指紋検出が行なわれる（Ｓ２０３）。検出データはコード化され（Ｓ３０４）、当該コードは一時保存される（Ｓ３０５）。ユーザが一旦指を指紋センサ２１５から離し、再度押し当てたことを押圧センサが検知すると（Ｓ３０６）、指紋検出（Ｓ３０７）、コード化（Ｓ３０８）、コードの一時保存（Ｓ３０９）がなされる。このコードと、前回の指紋検出によりより得られたコードとを比較し（Ｓ３１０）、一致していれば、これを指紋コードとして登録し（Ｓ３１１）、登録確認ＬＥＤ９２を点灯し処理を終了し、一致していなければ処理をステップＳ３０２に戻す。

本発明の指紋照合機能付きキーの一例を示す外観図である。 イモビライザー方式の防犯システムを示す図である。 （Ａ）はシリンダにマグネットキーが途中まで差し込まれた状態を示す部分図、（Ｂ）はシリンダにマグネットキーが完全に差し込まれた状態を示す部分図である。 指紋照合機能付きマグネットキーの一例を示す説明図であり、キーヘッドに、指紋処理用ＩＣとコイル選択回路と押圧スイッチとバッテリーとを含むシステムが設けられた様子を示す図である。 図４に示す本発明の指紋照合機能付きマグネットキーのキーヘッドに、指紋センサとＬＥＤと通信アンテナとが設けられた様子を示す図である。 （Ａ）は図４に示した指紋処理用ＩＣの内部構成を示す図、（Ｂ）は指紋処理用ＩＣのＲＯＭに格納されたデータ内容を示す図である。 キーの内部にコイルが設けられている様子を示す図である。 図４および図５に示したキーの動作を示すフローチャートである。 遠隔認識タイプのキーの一例を示す説明図であり、キーヘッドに、指紋処理用ＩＣと送信回路と押圧スイッチとバッテリーとを含むシステムが設けられている様子を示す図である。 図９に示す遠隔認識タイプのキーのキーヘッドに、指紋センサとＬＥＤと通信アンテナとが設けられた様子を示す図である。 図９に示した指紋処理用ＩＣの内部構成を示す図である。 図１０および図１１に示したキーの動作を示すフローチャートである。 指紋登録用ホルダにキーがセットされている様子を示す説明図である。 指紋登録の処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ キー
１１ キーヘッド
１２ 差し込み部
１１１ 指紋処理用ＩＣ
１１２ コイル選択回路
１１３ 押圧スイッチ
１１４ バッテリー
１１４ 指紋センサ
１１６ ＬＥＤ
１１７ 通信アンテナ
１１１１ ＣＰＵ
１１１２ ＲＯＭ
１１１３ ＲＡＭ
１１１６ ＬＥＤ
１１１４ スイッチ（ＳＷ）
１１１５ タイマー
１１１６，１１１７ インタフェース
１１１８ コイル選択信号出力回路
１１１９ 送受信回路

Claims (8)

1. 認証された場合に有効となる指紋照合機能付きのキーであって、
   指紋を検出する指紋センサと、
   前記指紋センサからの検出情報を受け取って指紋情報を生成する指紋情報生成手段と、
   少なくとも１つの指紋情報を登録指紋情報として保存する指紋情報保存手段と、
   前記検出指紋情報が前記登録指紋情報に一致するか一致しないかを判断する指紋情報一致判断手段と、
   前記指紋情報一致判断手段が、前記検出指紋情報が前記登録指紋情報に一致すると判断したときはキー機能を有効にし、一致しないときは前記キー機能を有効にしないキー機能有効化手段と、
   を備えたことを特徴とするキー。
2. 前記指紋情報保存手段は複数の指紋情報を前記登録指紋情報として保存できることを特徴とする請求項１に記載のキー。
3. 前記指紋センサには、指が押し当てられたことを検出するセンサが付属していることを特徴とする請求項１または２に記載のキー。
4. 前記キー有効化手段は、前記キー機能を有効にした後一定時間経過したときは、前記キー機能を無効とすることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のキー。
5. 発光装置を備え、前記指紋情報一致判断手段は、前記検出指紋情報が前記登録指紋情報に一致すると判断したときは、前記発光装置を点灯させることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載のキー。
6. 指紋情報一致判断手段による判断結果を出力するための、アンテナと無線通信回路、または、光源と光通信回路を備えたことを特徴とする請求項１から５の何れかに記載のキー。
7. コイルとコアとからなる複数の電磁石要素を備えた請求項１から６の何れかに記載の指紋照合機能付きキーであって、
   前記キー機能有効化手段は前記コイルに所定電流を流すことにより前記コアを所定の極性で磁化する電流源を備えたことを特徴とするキー。
8. コイルとコアとからなる複数の電磁石要素と、
   電流源と、
   所定の前記コイルのみに前記電流源からの電流を供給するためのコイル選択回路と、
   前記コイル選択回路のコイル選択の設定行なうインタフェースと、
   を備えたことを特徴とするキー。

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