JP2006518235A - 個人認識保証方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【解決手段】本発明は、個人認証システムに関する。本発明は、従来のカード読取装置内で使用するためのチップカードに、親指と人差し指との間でチップカードを保持している個人の皮膚に関係するスペクトル情報用センサを統合することを提案する。スペクトル認識は、一方では発光ダイオードと光ダイオードとの間の相互接続路と、他方ではチップカードのチップに含まれているプロセッサとを具備する、フレキシブル基板に取り付けられた発光ダイオード（１２）及び光ダイオード（１４）を使用する。

Description

本発明は、詐欺行為の危険性に対する防護手段として高度なセキュリティが必要とされる適用形態のための、チップカードベースの保証装置に関する。

チップカードは、マイクロプロセッサ内に統合された識別システムを通して、数々のオペレーションの正当性を立証するために使用され得る。その保持者が本当にその所有者であることを検証するために、最も広く使用されている技術は、４桁のコード（ＰＩＮ、つまり「個人識別番号」）による認証である。この技術は、簡単な２進比較を伴うだけであるので、計算資源を殆ど必要としないという大きな利点を有し、外界との交換を保証するための暗号化技術が、長い間知られてきた。

４桁に基づき、かつパスワードの拡張部分による保護についての大きな問題は、個人が知っている情報（及びチップカードを提示している場合、その個人が保持している情報）のみを識別するが、その個人本人を識別するのではないことである。しかし、指紋による、音声、顔、虹彩の認識などによる識別のためのバイオメトリック技術は、個人本人の認識に基づくものであるので、この問題を克服し、詐欺行為をより著しく困難なものとしている。

バイオメトリック技術は、バイオメトリック情報を入力するためのセンサ（たとえば顔の画像を入力するためのカメラ）と、偽作を回避するためにチップカードのメモリ内に記憶されている基準と、この基準とセンサを介して入力された情報とを比較するためのプロセッサとを必要とする。

センサとチップカードでの直接計算のすべてとを統合することが既に提案されているが、残念ながら、このような統合を阻むいくつかの障害がある。即ち、
− センサは、しばしば標準チップカードには厚すぎる。たとえば、カメラは、カードの薄さに合致しない光学素子を必要とする。

− センサは、しばしばチップカードには大きすぎる。たとえば、掌紋を取得する場合に疑問の余地はない。

− 殆どすべてのバイオメトリック技術は、ユーザにとって許容できる待ち時間に合致しない、大きい計算機能力を必要とする。２、３秒の待ち時間を超えないことが不可欠であるが、チップカードで利用可能な計算機能力を用いた場合、計算に２、３分かかる。

バイオメトリックセンサがチップカード上に置かれている場合、カードが読取装置に挿入された時にバイオメトリック情報を入力できる、又はその挿入前にコンタクトレスカードを使用できることが不可欠であるが、カードは独立したものでなければならず、したがって、それ自体のバッテリを備えていなければならないので、深刻な電源の問題が起こる。高周波放射によるエネルギー透過を有するコンタクトレスカードについて、放射によって収集されるパワーは、バイオメトリックセンサには余りにも弱いものである。したがって、カードが挿入された時にバイオメトリック情報を取得できるバイオメトリック技術を使用することが望ましい。

メモリ空間を節約するために、カードに記憶される基準はできる限り小さいことが望ましい。ＰＩＮコードは、４バイト未満を占有する。

理想的には、センサはまた、偽物を検出することが可能であるべきである。たとえば指紋の場合には、検出されている指が生きている指かどうか、また切断された指や作り物の指でないことを検出することが望ましい。

心臓の脈拍の状態に基づく認識技術が既に提案されているが、その性能は、指紋の場合ほど正確ではなく、実証されてもおらず、今日まで実際に実施されている例がない。

医学で一般に使用される光学手段（好適な波長の赤外線ＬＥＤ＋光ダイオード）による血液（脈拍、ヘモグロビン酸素含有量）の検出は、興味深い解決方法を提供するように思われるが、本物の指の上に置かれたプラスチック材料のフィルムによって、簡単なシステムのための赤外線内の正しい「色」を有するプラスチック材料によってさえも欺かれるであろう。さらに、少なくとも１つの十分な心臓の鼓動を待つことが不可欠であり、スポーツをする人々の中には、かなり長い心臓の鼓動を有する場合があり、したがって余り都合の良いものではない。

米国特許出願第２００２／０００９２１３号明細書では、皮膚の、より詳細には身体のある一部の真皮の、スペクトル分析のための技術が提案されている。

これには、様々な色のいろいろな発光ダイオード（ＬＥＤ）で皮膚を照らし、その特性を測定するために、２、３の光ダイオードを用いて、様々な距離で皮膚によって透過された光を分析する必要があり、光エミッタとセンサとの間の距離が大きくなればなるほど、より深い真皮の特性が得られる。その上、（赤外線の方への）ある周波数帯域は、血液の存在に非常に反応する。光ダイオード及びＬＥＤは、個々に組み立てられなければならないために、その数が制限され、したがって、関連コストが急速に増加する。

本発明に従って、カードを保持している個人を認証するために、従来のカード読取装置で使用されるチップカードに、親指と人差し指との間でチップカードを保持している個人の皮膚に関係するスペクトル情報用センサを統合することが提案される。

スペクトル認識には、アセンブリの柔軟性を保つために、フレキシブル基板上に、個々に（又は小さい群毎に）取り付けられる、発光ダイオード（ＬＥＤ）及び光ダイオードが必要である。この基板は、一方では発光ダイオードと光ダイオードとの間の相互接続部を設ける電気路と、他方ではチップカードのチップ内に含まれるプロセッサとを含む。この基板は、ＬＥＤ及び光ダイオードを見えるようにする（又は透明材料を使用する）、チップカードの封入技術に合致する。

皮膚のスペクトル認識には、少しの計算能力しか必要でなく（８ビットのプロセッサで十分である）、基準のサイズが小さく、このことすべてが、現在用いられている技術に合致する。個人を認証する又は識別するためにスペクトル情報を処理するための電子部品は、チップカードに含まれ、このカードが認識又は識別情報を発行する。

バイオメトリック情報を取得するために、チップカードの両側が使用されることが好ましく、これにより、親指及び人差し指のスペクトル特性を同時に測定することができ、カードは、従来のチップカード読取装置に挿入される時には、これらの２本の指の間で保持されている。このことにより、偽造がさらにより困難となる。さらに、強烈な照明、特に太陽光の場合には、側部の少なくとも１つ（地面に面している下側）が、日陰にあり、したがって確実に動作することができる。

カードがそれ自体のエネルギー資源を有する場合には、読取装置への挿入直前に取得されたスペクトル情報を有することができる。このような取得を開始するために、親指と人差し指との間でカードを把持していることを検出するためのカード手段が設けられることが好ましい。カードがそれ自体のエネルギー資源を有さない場合には、カード読取装置が、エネルギー資源を提供しなければならない。

指が生きていることを確実にするために、赤外線内で、ヘモグロビンに反応するスペクトルバンドを使用することが好ましい。アセンブリを偽造に対してより頑強にするために、心臓の脈拍測定、及びオキシヘモグロビン比率の測定を追加することもできる。次いで、ユーザは、少なくとも測定を行うのにかかる時間、又は２つの又は３つの心臓の鼓動の間、カードを保持していることが必要である。

皮膚を照らすのに必要な発光ダイオードは、好ましくは血液の吸収帯内の波長を含む、可視光線又は近赤外線内の異なる波長で放出することができる。

認証は、他の装置、特に、これもチップに設けられ、かつ手にカードが保持されている時に指の下に置かれるように、スペクトル情報取得手段と一緒に配置されたセンサによる指紋認識によって補完され得る。

添付図面を参照しながら、以下の詳細な記述を読むことにより、本発明の他の特徴及び利点が明らかとなろう。

図１は、読取装置（図示せず）内でカードを使用する個人の親指３０と人差し指４０との間に実際に保持された、標準サイズ、即ち、２、３センチメートルの長さ、０．２、３ミリメートルの厚さのチップカード１０を示している。

カードは、従来、カード読取装置に関係する、いくつかの信号処理機能を実行することが可能なシリコン電子チップ２０を含み、基本的に、読取装置との通信用にカード上に電気接点が設けられる。しかし、読取装置との無接点通信をサポートするカードも存在し、したがって、接点は、図１には示されていない。

カード読取装置に挿入するために、カードは、接点のない場所で、親指と人差し指との間で保持される。

図１では、接点を有する側は同図の右側であり、カードが保持される側は左側である。親指と人差し指との間でカードを保持しなければならない場所を示すために、目に見える記号がカードに設けられることが好ましい。本発明によれば、チップカードは、カードを保持している２本の指のうちの少なくとも１本の指の皮膚に関係するスペクトル情報用センサを具備する装置を、この位置に含む。このセンサは、実際には、指を照らす少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）１２と、皮膚を通過し、かつ皮膚内で拡散した後に、ＬＥＤ１２から光ダイオード１４で受信された光の一部を表す電気信号を供給することが可能な少なくとも１つの光ダイオード１４とを具備する。

カードは、いくつかのＬＥＤといくつかの光ダイオードとを含むことが好ましく、ＬＥＤは、手にカードを保持している個々人の、一種のスペクトルプリント特性の合成を可能にするために、いくつかの波長で放出することが好ましい。

このスペクトルプリントを取得するのに必要なＬＥＤ及び光ダイオードは、カードの厚さ内に挿入される。これらの電子要素は、チップカードのチップ２０に、連結ワイヤーにより、好ましくは柔軟に電気的に相互接続された、支持材にはんだ付けされ又は接着され、このチップは、通常、カード内の、接点がある場合にはカードの接点の直接上に置かれる。

カードの電子チップ２０は、ＬＥＤを制御し、ＬＥＤに照らされた光ダイオードによって送られた情報を読み取り、この情報を分析し、受信されたスペクトル情報とカードを保持している個人に関係する事前記憶されているスペクトルプリントデータとが一致しているかどうかを検証するのに必要な計算を実施するためのマイクロプロセッサを具備する。

個人の識別に関する計算のいくつかが、チップカードの外で実施され得る。次いで、カードは、検出されたプリントに関するデータを単に送るだけである。しかし、この解決方法は、セキュリティの観点から見て、余り満足できるものではない。

認識及びセキュリティのレベルの注目すべき改良が、チップカードのそれぞれの側に、ＬＥＤ及び光ダイオードを置くことによって達成される。カードが、通常親指と人差し指との間で保持される時にはそれぞれの側で、また強烈な照明の場合には少なくとも日陰の側（下側）で、スペクトル情報を読み取ることができる。

図２は、チップカードの構成を表しており、この場合、ＬＥＤ１２と光ダイオード１４がカードの上側に、ＬＥＤ１２’と光ダイオード１４’がカードの下側にある。

図１及び図２の場合には、光ダイオードは、シリコンチップとは別に実装されるが、ＬＥＤが、近紫外線と近赤外線との間の場合に、シリコンが検出できる波長で放出する程度に、シリコンチップに統合された光ダイオードを備えることもできることが理解されよう。この場合、チップは、チップカードの標準接点と同じ場所に位置付けられることはなく、カードが保持される場所に位置付けられる。チップは、カードのプラスチック材料内に埋め込まれた電気接続により、（接点を有するカードの場合には）接点に連結される。

ＬＥＤによる発光は、皮膚の中で光がうまく通過する、赤外線及び近赤外線内であることが好ましい。

皮膚のスペクトルを取得することとは、実際には、異なる光学波長のための光励起に対する皮膚の光学反応を測定することである。皮膚の表面又は表面層（角質層）によって直接反射した光を測定することを回避することが不可欠である。実際には、それぞれの個々人に特有の情報は、真皮の構造内でより位置を突き止められる。したがって、光エミッタ（ＬＥＤ）は、光センサ（光ダイオード）とは別であることが不可欠であるので、皮膚を通過する光のみがセンサに到達し、直接に、又はＬＥＤからセンサへの皮膚に対する単純な反射の後に来ることができる光の一部を最小限に抑える。光エミッタと検出器との間の距離を選択して、鏡面反射の効果を制限することができる。

ＬＥＤは、プリントを検出し、かつスペクトル情報を検出するのに必要なすべての電子部品を含むことができるシリコンチップ２０を用いて直接制御されることが好ましい。

個人認識アルゴリズムはまた、シリコンチップに統合され得るが、このことにより、システムがさらに廉価なものになる。このアルゴリズムとは、大抵、１人の個々人（識別情報を検査するための簡単な比較）又は数人の個々人（数人から１人の個人を識別するための複数の比較）に関連する、１組の事前記憶されているスペクトル測定と、現在実施されているスペクトル測定とを比較することである。

この技術は、測定を二倍にするために、したがって認識性能を向上するために、カードの上及び下のＬＥＤと共に使用され得る、又はたとえば、ＬＥＤの半分を上に、残りを下に置き、スペクトルプリントを読み取る時間を減少するために、測定を同時に行うことができる。読取時間が既に非常に短いので、アセンブリに偽造に対する抵抗性をより持たせるために、測定を二倍にすることが好ましい。

測定されている物体が本当に生きている指である（作り物のラテックスの指でもなければ、切断された指でもない）ことを検査するために、血液の吸収帯（赤外線）内での少なくとも１つの測定、すなわち、識別を受け入れるのに重要な重み付けを有する測定を実施することが好ましい。血液の吸収帯内の波長で放出する少なくとも１つのＬＥＤが使用される。

脈拍及び血液中の酸素含有量を測定することもできるが、このためには、チップカードを２、３秒間保持する必要を受け入れることが必要であり、この時間は、測定を行うのに必要な時間であり、使用するのに余り都合が良いとは言えない。

スペクトル認識性能は、たとえば指紋認識性能ほど良好ではない。実際に、チップカードの場合には、主に、その特性がデータベース内に記憶されている数人の個々人から１人の個々人を識別するモードではなく、検証モード（つまりその目的は単にカードの保持者を検査することである）で認証を行うことに関わる。性能特性は、平均レベルのセキュリティに対しては十分であるべきであるが、非常に高度なセキュリティが必要とされる場合には、別の検証要素を追加することが必要であろう。

次いで、スペクトルプリントは、指紋と、より詳細には、高い認識率を有する走査技術、又は音声認識、又は他の任意の形態の生物測定と組み合わせられる。静的な又は走査に基づく指紋の取得には、特に、光学、熱、容量又は圧力センサを使用することができる。追加認証手段がカード上にあることが好ましいが、カードの外から発信する信号を使用することもできる。

指紋は、追加認証手段として好ましい。何故なら、指が既にチップカードに接触しているので、指紋の取得がカード上で同時に実施され得るからであるが、これには、より大きい計算資源及びセンサの追加（必要な場合には光ダイオードが含まれることがある）を必要とする。

本発明を実施するために、スペクトルプリントの取得に必要な１組の要素、及び追加のバイオメトリック技術に必要な要素、さらにある独立性を有するカードの場合にはバッテリが、要素間の相互接続線６０を含む柔軟な支持材（電線）５０上に組み立てられ得る。次いで、この柔軟な支持材は、チップカードを形成するプラスチック材料にはさまれる。

図３は、横から及び上から見た、２枚の保護プラスチック材料の間で取り囲まれる前の支持材５０を表している。

図４は、外部接点８０を有する、完成したチップカードを表している。

様々な要素は、チップカード標準に合致する最終柔軟性を可能にするよう配置される。特に、互いに近すぎないように置かれる。ＬＥＤ１２及び光ダイオード１４は、２本の指で形成される把持部に自然に置くことができるよう配置される。

ＬＥＤが、たとえばオペレーションの結果が肯定（緑）又は否定（赤）であったことを示すための、ユーザ用機能表示器として確保されている場合には、カード保持区域の外に置かれる。このＬＥＤ、及び適切な他の表示ＬＥＤの場所が、個人認証オペレーションと合わせ、チップによって制御される。

適切にプリントされたマーキングが、指及び表示器ＬＥＤの位置を示すために、カード上に設けられる。

相互接続部は、上部と底部とを、又は支持ウエハ上の接続部をも連結するための垂直の導電バイアと共に、両側に配置され得る。

支持材に接着される２枚のプラスチック材料６５及び７０は、ＬＥＤ及び光ダイオードと並んで設けられる開口部を有することができるので、後に、透明材料７５（接着剤、透明樹脂）で充填され得る。

この実施形態の変形形態は、電子チップに光ダイオードを統合することと、ＬＥＤの近くの、指用に設けられた位置の下にチップを置くこととにある。これにより、電子要素の数、したがってコストが減少する。

本発明による装置を示す図である。 実施形態の変形形態を示す図である。 チップカードの製作ステップを示す図である。 完成したチップカードを示す図である。

Claims (15)

1. カードを保持している個人を認証するために、親指と人差し指との間で前記チップカードを保持している前記個人の皮膚に関係するスペクトル情報用センサを
   具備することを特徴とするチップカード（１０）。
2. 前記センサが、少なくとも１つの発光ダイオード（１２）と１つの光ダイオード（１４）と
   を具備することを特徴とする請求項１に記載のチップカード。
3. 前記発光ダイオード及び前記光ダイオードが、一方では前記発光ダイオードと前記光ダイオードとの間の電気相互接続路（６０）と、他方では前記カードチップとを具備する、フレキシブル基板（５０）に取り付けられる
   ことを特徴とする請求項２に記載のチップカード。
4. 前記フレキシブル基板が、２枚のプラスチック材料の間に挿入され、透明の窓（７５）が、一方では前記発光ダイオード及び他方では前記光ダイオードの上に設けられる
   ことを特徴とする請求項３に記載のチップカード。
5. 前記カードを保持する２本の指上でスペクトル認識を実施するための前記カードのそれぞれの側に、発光ダイオードと光ダイオードと
   を具備することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載のチップカード。
6. 少なくとも１つの発光ダイオードが、血液の吸収スペクトルバンド内で放出する
   ことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一項に記載のチップカード。
7. 個人の認証を高めるために、心臓の脈拍を測定する手段及び／又はオキシヘモグロビン比率を評価する手段を
   さらに具備することを特徴とする請求項２乃至６のいずれか一項に記載のチップカード。
8. 異なる波長で放出する発光ダイオード
   を具備することを特徴とする請求項２乃至７のいずれか一項に記載のチップカード。
9. 前記チップに統合された少なくとも１つの光ダイオード
   を具備することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のチップカード。
10. 前記チップが、前記カードを保持している個人の認証を可能にするために、前記センサからのスペクトル情報を処理する電子手段
    を具備することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載のチップカード。
11. 前記チップが、前記カード保持者に関係する、記憶されているバイオメトリックデータを含むメモリ
    を具備することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のチップカード。
12. 前記センサによるスペクトル情報の取得を開始するために、親指と人差し指との間で前記カードを保持していることを検出する手段
    をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のチップカード。
13. 前記認証プロセスのセキュリティを高めるために、個人を認証する他の手段を具備し、該手段が、前記カード上にある、又は前記カードの外から発信する情報を使用する
    ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のチップカード。
14. 前記追加認証手段が、静的な又は走査に基づく指紋センサ、特に光学センサである
    ことを特徴とする請求項１３に記載のチップカード。
15. 前記認証オペレーションに関係する視覚情報を提供するために、前記チップによって制御される少なくとも１つの発光ダイオード
    を具備することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載のチップカード。

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