JP2008299998A - 磁気データ書き込み装置、磁気データ読み出し装置および磁気データ記録方法 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気カードの書き込み容量を拡張させるとともに、偽造を防止すること。
【解決手段】磁気データ書き込み装置１００は、書き込み用の信号をＦ２Ｆ記録方式によって磁気カードに書き込むと、さらにＦ２Ｆ記録方式の信号に任意のアナログ信号を重畳して書き込むことができる。アナログ信号は、Ｆ２Ｆ記録方式の信号判断に影響しない小さな振幅の波形によって構成されている。また、磁気データ書き込み装置１００は、Ｆ２Ｆ記録方式の信号の磁束反転位置に基づいて検出した書き込み誤差に関する情報を磁気データ固有の情報として磁気データにアナログ信号として付加する。磁気データ読み取り装置では、磁気カードを読み取ると、磁気データの波形から、Ｆ２Ｆ記録方式の信号と、アナログ信号とを検出する。さらに、アナログ信号の中の書き込み誤差に関する情報と、読み取った磁気データの波形とが等しいか否かに応じて、磁気カードの真贋判定をおこなう。
【選択図】図１

Description

この発明は、磁気カードに書き込み用の信号を書き込む磁気データ書き込み装置と、磁気カードに記録された磁気データを読み出す磁気データ読み出し装置と、磁気データを記録する磁気データ記録方法に関する。

従来より、プラスチックカードにテープ状（ストライプ）の磁気記録媒体を貼り付けて磁気データを記録する磁気カードが、クレジットカード、キャッシュカード、プリペイドカードなどに広く用いられている。また、従来より、磁気カードには、偽造や、改ざんや変造を防ぐための様々な技術も多数提供されている。

たとえば、磁気カードの基本情報（カードの用途によって異なるが、クレジットカードであれば、所有者の名前、口座番号、クレジットカード番号など）の波形を、個々のカードを識別するために用いる認証パルスの波形に基づいて変形させ、読み出し時には、磁気カードから読み出した信号の波形から基本情報を読み出すと共に、波形をハイパスフィルタ→コンパレータに通すことにより認証パルスを取り出し、認証をおこなう技術が開示されている（たとえば、下記特許文献１参照。）。

また、磁気ストライプに書き込まれたデジタルデータ信号の他に、磁気ストライプごとに個別に含まれる磁気特性成分を検出し、カードの個別認証をおこなうガード認証方法も開示されている。具体的には、磁気ストライプの磁気特性成分をあらわすアナログ信号を検出し、このアナログ信号をデジタル化して、各磁気ストライプ固有のデジタル・サンプルを取得する（たとえば、下記特許文献２参照。）。

特開２００５−１０８３４０号公報 特開２０００−９０５７０号公報

しかしながら、一般に従来の磁気カードは、Ｆ２Ｆ記録方式など所定の記録フォーマットが適用されており、一枚の磁気カードに書き込み可能なデータ容量は固定されていた。したがって、固定のデータ容量以上のデータを書き込めないという問題があった。

またデータ容量が固定された磁気カードを用いて、従来のカードの互換性を保ち、なおかつ上記特許文献１、２に示したような偽造や、改ざん防止機能が実装された磁気カードを実現することは困難であった。また、たとえ実現したとしても、セキュリティ強度が低下してしまうという問題があった。また、強固なセキュリティが実装させた場合、磁気カードは、独自の方法が用いられ、既存のカードリーダライタを利用した磁気データの読み書きが困難になるという問題があった。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、従来の書き込み磁気データ記録方式を利用しながら、磁気カードに書き込み可能なデータ容量を拡張させ、なおかつ、偽造、改ざんを防ぐ機能を備えた磁気データ書き込み装置、磁気データ読み出し装置および磁気データ記録方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明にかかる磁気データ書き込み装置は、書き込み用の信号をＦ２Ｆ記録方式によって磁気カードに書き込むＦ２Ｆ書き込み手段と、前記Ｆ２Ｆ書き込み手段によって書き込まれた信号に、前記Ｆ２Ｆ記録方式の信号判断に影響しない振幅範囲内の任意のアナログ信号を重畳して書き込むアナログ信号書き込み手段と、前記Ｆ２Ｆ書き込み手段によって前記磁気カードに書き込んだ書き込み用の信号の磁束反転位置を検出する磁束反転検出手段と、前記磁束反転検出手段によって検出された磁束反転位置と、前記アナログ信号書き込み手段によって書き込んだアナログ信号とを比較して、前記Ｆ２Ｆ書き込み手段による書き込み誤差に関する情報を取得する誤差取得手段と、を備え、前記アナログ信号書き込み手段は、前記誤差取得手段によって取得した書き込み誤差に関する情報をあらわすアナログ信号を、前記磁気カードのＦ２Ｆ記録方式の信号が書き込まれた所定の領域に重畳して書き込むことを特徴とする。

この請求項１の発明によれば、従来のＦ２Ｆ記録方式による信号の書き込みに加え、あらたに、アナログ信号を書き込むことができる。このアナログ信号は、従来、Ｆ２Ｆ記録方式の信号によって記録された領域に、任意のデータを重畳して書き込むことができる。また、本発明の場合、セキュリティに関する情報は、アナログ信号として重畳して書き込まれる。したがって、一枚の磁気カードの記録領域のうち、Ｆ２Ｆ記録方式によって記録可能な領域は、全て書き込用の信号を記録するデータ容量として確保することができる。

また、請求項２の発明にかかる磁気データ書き込み装置は、請求項１に記載の発明において、前記誤差取得手段は、前記書き込み誤差に関する情報として、前記磁束反転検出手段によって検出した磁束反転位置における前記重畳された任意のアナログ信号の周期数を取得することを特徴とする。

この請求項２の発明によれば、Ｆ２Ｆ記録方式の信号に重畳されたアナログ信号の周期数によって、磁気カードごとに異なるＦ２Ｆ記録方式の信号磁束反転位置があらわれるため、Ｆ２Ｆ記録方式の信号の書き込み誤差に関する情報として利用することができる。

また、請求項３の発明にかかる磁気データ書き込み装置は、請求項１または２に記載の発明において、前記アナログ信号書き込み手段は、前記誤差取得手段によって検出された書き込み誤差に関する情報をあらわすアナログ信号を、前記Ｆ２Ｆ記録方式の信号のうち、前記任意のアナログ信号が重畳された記録領域と異なる領域に書き込むことを特徴とする。

この請求項３の発明によれば、書き込み誤差に関する情報をあらわすアナログ信号を、他のアナログ信号と異なる独立した領域に書き込むことができる。

また、請求項４の発明にかかる磁気データ書き込み装置は、請求項１〜３のいずれか一つに記載の発明において、前記アナログ信号書き込み手段は、前記誤差取得手段によって検出された書き込み誤差に関する情報を所定の方式により暗号化したアナログ信号を、前記Ｆ２Ｆ記録方式の信号に重畳して書き込むことを特徴とする。

また、請求項５の発明にかかる磁気データ書き込み装置は、請求項４のいずれか一つに記載の発明において、前記アナログ信号書き込み手段は、前記誤差取得手段によって検出された書き込み誤差に関する情報を用いた一方向性関数の演算値をあらわすアナログ信号を、前記Ｆ２Ｆ記録方式の信号に重畳して書き込むことを特徴とする。

この請求項４、５の発明によれば、特定の読み出し装置のみに、書き込み誤差に関する情報をあらわすアナログ信号を読み取らせることができる。

また、請求項６の発明にかかる磁気データ書き込み装置は、請求項１〜５のいずれか一つに記載の発明において、前記アナログ信号書き込み手段は、Ｆ２Ｆ記録方式の信号に重畳した場合に、正電圧側では、最大値〜正電圧しきい値の間に収まり、負電圧側では、最小値〜負電圧しきい値との間に収まる振幅のアナログ信号を書き込むことを特徴とする。

この請求項６の発明によれば、Ｆ２Ｆ記録方式の信号に重畳して書き込んだアナログ信号のＦ２Ｆ記録方式の信号の信号判断への影響を防ぐことができる。

また、請求項７の発明にかかる磁気データ書き込み装置は、請求項１〜６のいずれか一つに記載の発明において、前記アナログ信号書き込み手段は、前記磁気カードの中のＦ２Ｆ記録方式の信号が書き込まれていない領域に、Ｆ２Ｆ記録方式の信号判断に影響しない振幅のアナログ信号を書き込むことを特徴とする。

この請求項７の発明によれば、磁気カードの磁気データ記録可能な領域のうち、Ｆ２Ｆ記録方式の信号が書き込まれていない領域であっても、Ｆ２Ｆ記録方式の信号と混同されることなく、アナログ信号を書き込むことができる。

また、請求項８の発明にかかる磁気データ書き込み装置は、請求項１〜７のいずれか一つに記載の発明において、前記アナログ信号書き込み手段は、前記Ｆ２Ｆ書き込み手段によって書き込まれた任意の信号と比較して短い周期の所定の波形のアナログ信号を書き込むことを特徴とする。

この請求項８の発明によれば、記録領域のどの領域に磁束反転位置が検出されても、対応するアナログ信号の波形を検出し、書き込み誤差を取得することができる。

また、請求項９の発明にかかる磁気データ読み出し装置は、請求項１〜７のいずれか一つに記載の磁気データ書き込み装置によって磁気データが書き込まれた磁気カードから磁気データを読み取る磁気データ読み出し装置であって、前記磁気カードに記録された磁気データから、Ｆ２Ｆ記録方式の信号を検出するＦ２Ｆ検出手段と、前記Ｆ２Ｆ記録方式の信号に重畳された任意のアナログ信号と、前記Ｆ２Ｆ記録方式の信号の書き込み誤差に関する情報をあらわすアナログ信号と、を検出するアナログ信号検出手段と、前記磁気カードに書き込まれたＦ２Ｆ記録方式の信号の磁束反転位置を検出する磁束反転検出手段と、前記磁束反転検出手段によって検出された磁束反転位置と、前記アナログ信号検出手段によって検出した前記Ｆ２Ｆ記録方式の信号に重畳された任意のアナログ信号とを比較して、前記Ｆ２Ｆ記録方式の信号の書き込み誤差に関する情報を取得する誤差取得手段と、前記アナログ信号検出手段によって検出したＦ２Ｆ記録方式の信号の書き込み誤差に関する情報と、前記誤差取得手段によって取得したＦ２Ｆ記録方式の信号の書き込み誤差に関する情報とを比較して前記磁気カードの真贋を判定する真贋判定手段と、を備えることを特徴とする。

この請求項９の発明によれば、従来のＦ２Ｆ記録方式による信号に加え、あらたに、アナログ信号を検出することによって、数種類の信号によって構成された、複数の情報を読み出すことができる。また、磁気カードに書き込まれた書き込み誤差に関する情報を参照することによって、磁気カードの真贋判定をおこなうことができる。

また、請求項１０の発明にかかる磁気データ読み出し装置は、請求項９に記載の発明において、前記アナログ信号検出手段は、前記Ｆ２Ｆ記録方式の信号の書き込み誤差に関する情報として、前記Ｆ２Ｆ記録方式の信号の磁束反転位置における前記重畳された任意のアナログ信号の周期数をあらわすアナログ信号を検出し、前記誤差取得手段は、前記磁束反転検出手段によって検出した磁束反転位置における前記重畳されていた任意のアナログ信号の周期数を取得し、前記真贋判定手段は、前記アナログ信号検出手段によって検出した磁束反転位置における前記重畳された任意のアナログ信号の周期数と、前記誤差取得手段によって取得した磁束反転位置における前記重畳されていた任意のアナログ信号の周期数とを比較して真贋判定をおこなうことを特徴とする。

この請求項１０の発明によれば、アナログ信号の波形の位相を利用して、Ｆ２Ｆ記録方式の信号の書き込み誤差に関する情報を用いることにより、容易な構成の検出手段よって真贋判定をおこなうことができる。

また、請求項１１の発明にかかる磁気データ読み出し装置は、請求項９または１０に記載の発明において、前記アナログ信号検出手段は、前記磁気データの記録領域のうち、Ｆ２Ｆ記録方式の信号に重畳された任意のアナログ信号が検出された領域以外の、他の領域から前記Ｆ２Ｆ記録方式の信号の書き込み誤差に関する情報をあらわすアナログ信号を検出することを特徴とする。

この請求項１１の発明によれば、アナログ信号の波形の位相を利用して、Ｆ２Ｆ記録方式の信号の書き込み誤差に関する情報を取得することができる。

また、請求項１２の発明にかかる磁気データ記録方法は、書き込み用の信号をＦ２Ｆ記録方式によって磁気カードに書き込むＦ２Ｆ書き込み工程と、前記Ｆ２Ｆ書き込み工程によって書き込まれた信号に、前記Ｆ２Ｆ記録方式の信号判断に影響しない振幅範囲内の任意のアナログ信号を重畳して書き込む第１のアナログ信号書き込み工程と、前記Ｆ２Ｆ書き込み工程によって前記磁気カードに書き込んだ書き込み用の信号の磁束反転位置を検出する磁束反転検出工程と、前記磁束反転検出工程によって検出された磁束反転位置と、前記第１のアナログ信号書き込み工程によって書き込んだアナログ信号とを比較して、前記Ｆ２Ｆ書き込み工程による書き込み誤差に関する情報を取得する誤差取得工程と、前記誤差取得工程によって取得した書き込み誤差に関する情報をあらわすアナログ信号を、前記磁気カードのＦ２Ｆ記録方式の信号が書き込まれた所定の領域に重畳して書き込む第２のアナログ信号書き込み工程と、を含むことを特徴とする。

この請求項１２の発明によれば、従来のＦ２Ｆ記録方式による信号の書き込みに加え、あらたに、アナログ信号を書き込むことができる。このアナログ信号は、従来、Ｆ２Ｆ記録方式の信号によって記録された領域に、任意のデータを重畳して書き込むことができる。また、本発明の場合、セキュリティに関する情報は、アナログ信号として重畳して書き込まれる。したがって、一枚の磁気カードの記録領域のうち、Ｆ２Ｆ記録方式によって記録可能な領域は、全て書き込用の信号を記録するデータ容量として確保することができる。

また、請求項１３の発明にかかる磁気データ記録方法は、請求項１２に記載の磁気データ記録方法によって磁気データが書き込まれた磁気カードから磁気データを読み取る磁気データ記録方法であって、前記磁気カードに記録された磁気データから、Ｆ２Ｆ記録方式の信号を検出するＦ２Ｆ検出工程と、前記Ｆ２Ｆ記録方式の信号に重畳された任意のアナログ信号と、前記Ｆ２Ｆ記録方式の信号の書き込み誤差に関する情報をあらわすアナログ信号と、を検出するアナログ信号検出工程と、前記磁気カードに書き込まれたＦ２Ｆ記録方式の信号の磁束反転位置を検出する磁束反転検出工程と、前記磁束反転検出工程によって検出された磁束反転位置と、前記アナログ信号検出工程によって検出した前記Ｆ２Ｆ記録方式の信号に重畳された任意のアナログ信号とを比較して、前記Ｆ２Ｆ記録方式の信号の書き込み誤差に関する情報を取得する誤差取得工程と、前記アナログ信号検出工程によって検出したＦ２Ｆ記録方式の信号の書き込み誤差に関する情報と、前記誤差取得工程によって取得したＦ２Ｆ記録方式の信号の書き込み誤差に関する情報とを比較して前記磁気カードの真贋を判定する真贋判定工程と、を含むことを特徴とする。

この請求項１３の発明によれば、従来のＦ２Ｆ記録方式による信号に加え、あらたに、アナログ信号を検出することによって、数種類の信号によって構成された、多くの情報を読み出すことができる。また、磁気カードに書き込まれた書き込み誤差に関する情報を参照することによって、磁気カードの真贋判定をおこなうことができる。

本発明にかかる磁気データ書き込み装置、磁気データ読み出し装置および磁気データ記録方法によれば、Ｆ２Ｆ記録方式の信号にアナログ信号を重畳することにより、任意のデータを書き込むためのデータ容量を拡張させ、さらに、書き込み誤差に関する情報を利用して真贋判定をおこなうことができるようになるため、偽造、改ざんを防ぐことができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる磁気データ書き込み装置、磁気データ読み出し装置および磁気データ記録方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。ここでは、Ｆ２Ｆ記録方式によってデータを書き込む従来の磁気データ書き込み装置、磁気データ読み出し装置に、本発明独自の構成を追加することによって、あらたな磁気データ記録方法を実現する。

（Ｆ２Ｆ記録方式の概要）
まず、Ｆ２Ｆ記録方式の概要について説明する。Ｆ２Ｆ記録方式の信号は、データと刻時信号の反転とを同時に含んだ構成になっている。この、刻時信号間に磁束反転があれば、ビットが”１”であることを意味し、刻時信号間に磁束の反転がなければ”０”を意味する。したがって、磁気カードの記録領域には、”１”と”０”とを組み合わせたデータが記録されている。

また、Ｆ２Ｆ記録方式においては、所定規格に準拠した磁気カードが記録媒体として利用される。磁気カードには、所定位置に磁気ストライプ領域が設けられている。この磁気ストライプ領域のうち、磁気カードの左右端から、それぞれ所定幅隔てた内側が、実際に記録可能な記録領域となる。

書き込み用の信号をＦ２Ｆ記録方式によって磁気カードに書き込むには、磁気カードの磁気データ記録領域部分（磁気ストライプ）を磁気ヘッドによって磁化させる。このとき、書き込み用信号がＦ２Ｆ記録方式の信号に変換され、磁気ヘッドは、この変換信号に応じて電流を流す。読み取りの場合には、磁気ヘッドにより、磁化された磁気記録媒体部分の電圧情報を読み取り、Ｆ２Ｆ記録方式の信号を検出する。

（本発明の磁気データ記録方法）
つぎに、本発明の磁気データ記録方法について説明する。本発明の磁気データ記録方法の場合、上述したＦ２Ｆ記録方式で記録された信号に、磁気ヘッドを用い、さらに、アナログ信号を重畳する。このとき、重畳するアナログ信号は、磁気カードを従来機器で使用した場合に、磁気データの読み出しに影響を与えない、すなわち、十分に振幅の小さい信号とする。

具体的には、アナログ信号の振幅の大きさはＦ２Ｆ記録方式の信号の０と１の値を確定させるためのしきい値電圧に影響を与えない大きさとする。このように、同じ磁気カードに書き込まれた、Ｆ２Ｆ記録方式の信号と、アナログ信号とは、それぞれ独立しているため、記録領域のサイズが同じであれば、従来のＦ２Ｆ記録方式によってデータが書き込まれていた領域を、さらに、アナログ信号を書き込むための記録領域として確保できることになる。

また、一般的に、磁気カードに磁気データを書き込む場合、全く同じデータを書き込んだとしても、磁気ストライプに記録される磁気データの波形（立ち上がり時間、振幅、パルス幅など）は同一にならない。これは、磁気データの書き込みごとに、磁気データ書き込み装置の駆動特性、温度、滑り（摩擦の変化）、電流値など、立ち上がり時間の微少なずれによって書き込み誤差が生じるためである。したがって、これらの影響により磁気データの波形には、磁気カードに磁気データを書き込む際に発生する誤差を含んでいる。本発明の磁気データ記録方法では、Ｆ２Ｆ記録方式の信号の書き込み誤差に関する情報を、重畳させたアナログ信号の周期数や、周期数に基づく位相差によってあらわし、この書き込み誤差に関する情報を、さらにアナログ信号に変換し、磁気カードの所定の領域に書き込む。また、書き込み誤差に関する情報を、所定の暗号方式によって暗号化した情報としてアナログ信号に変換し、所定の領域に書き込んでもよい。

たとえば、一例として、Ｆ２Ｆ記録方式の信号の磁束反転位置と、アナログ信号とを比較し、磁束反転位置におけるアナログ信号の周期数を書き込み誤差に関する情報として利用する。この場合、アナログ信号の周期は、Ｆ２Ｆ記録方式の信号と比較し十分短い周期の矩形波や正弦波の所定の波形とする。これは、Ｆ２Ｆ記録方式の信号の磁束反転位置と、アナログ信号の周期数とを比較する際に、詳細な周期数を検出するためである。

以上説明したように、本発明にかかる磁気データ記録方法では、アナログ信号の重畳によって、書き込み可能なデータ容量を拡張させるとともに、書き込み誤差に関する情報を各磁気カードに書き込むことによって、磁気カードのセキュリティを強化させる。以下、上述した磁気データ記録方法を実現するための、磁気データ書き込み装置および磁気データ読み出し装置の構成と、処理手順について具体的に説明する。

（磁気データ書き込み装置の構成）
まず、本発明にかかる磁気データ書き込み装置の構成について説明する。図１は、本発明にかかる書き込み装置の構成を示すブロック図である。図１のように、磁気データ書き込み装置１００は、Ｆ２Ｆ信号発生回路１０１と、信号選択回路１０２と、ヘッドアンプ１０３と、磁気ヘッド１０４と、Ｆ２Ｆ信号磁束反転位置検出回路１０５と、ＣＰＵ１０６と、アナログ信号変調回路１０７とを含んで構成されている。

Ｆ２Ｆ信号発生回路１０１は、Ｆ２Ｆ記録方式に基づいて、書き込みデータからＦ２Ｆ信号を発生させる。具体的には、Ｆ２Ｆ信号発生回路１０１は、ユーザから入力された情報を、Ｆ２Ｆ記録方式に応じた２値信号に変換する。Ｆ２Ｆ信号発生回路１０１によって発生されたＦ２Ｆ信号は、信号選択回路１０２に出力される。

信号選択回路１０２は、Ｆ２Ｆ信号発生回路１０１もしくは、後述するアナログ信号変調回路１０７から入力された信号の中からヘッドアンプ１０３に出力する信号と、書き込み領域を選択する。ヘッドアンプ１０３に出力する信号は、Ｆ２Ｆ信号発生回路１０１から入力された１．Ｆ２Ｆ信号（書き込みデータ）と、アナログ信号変調回路１０７から入力された２．書き込み誤差を検出するためのアナログ信号、３．書き込み誤差をあらわすアナログ信号の３種類となる。磁気カードには、１．→２．→３．の順番で書き込まれるため、自動的に信号選択がおこなわれる。また、１．の場合は、磁気カードの所定の記録領域が書き込み領域となるが、２．３．の場合は、Ｆ２Ｆ信号へ重畳して書き込むため、Ｆ２Ｆ信号が書き込まれた領域が書き込み領域となる。さらに、３．は、２．が書き込まれた領域とは異なる領域や、Ｆ２Ｆ信号が書き込まれていない領域などを個別に書き込み領域として選択するように設定してもよい。なお、２．３．のアナログ信号については詳しく後述する。

ヘッドアンプ１０３は、信号選択回路１０２から入力された信号の波形に応じた電流を磁気ヘッド１０４に流す。磁気ヘッド１０４は、ヘッドアンプ１０３からの入力電流に応じて磁気カードの記録領域を磁化する。

Ｆ２Ｆ信号磁束反転位置検出回路１０５は、ヘッドアンプの電流値を監視することによって、書き込みデータに対応するＦ２Ｆ信号を磁気カードに書き込んだ際の磁束反転位置を検出する。また、Ｆ２Ｆ信号磁束反転位置検出回路１０５は、後述する、アナログ信号変調回路１０７から出力された２．のアナログ信号が、Ｆ２Ｆ信号に重畳されると、Ｆ２Ｆ信号書き込み時に検出した磁束反転位置と、アナログ信号の波形の周期数の比較から位相差を検出して、ＣＰＵ１０６に出力する。

ここで、Ｆ２Ｆ信号と、アナログ信号との位相差について説明する。図２は、Ｆ２Ｆ信号とアナログ信号との位相差の一例を示す説明図である。本発明にかかる磁気データ記録方法では、Ｆ２Ｆ信号の磁束反転位置をあらわすために、重畳したアナログ信号の何周期目が磁束反転位置にくるのか求める。この磁束反転位置は、書き込みごとに誤差が生じるため、磁気データ書き込み装置１００の個体差をあらわすために十分な情報が得られる。

図２の場合でも、図表２１０の磁束反転位置Ｐ０〜Ｐ４を基準として場合、図表２２０に示した他の磁気カードに記録したＦ２Ｆ信号の磁束反転位置とはずれが生じているのがわかる。このように、磁気カード固有の値である磁束反転位置をあらわす情報を暗号化したアナログ信号として、最初に重畳したアナログ信号とは異なる領域に重畳する。このようにして、磁気カード固有の値をアナログ信号として磁気カードへ書き込むことにより、従来のＦ２Ｆ記録方式で書き込まれた信号を読み出すことができると共に、磁気カードセキュリティ強度を上げることができる。

なお、上述したが、図２の図表２１０、２２０に示したように、Ｆ２Ｆ信号に重畳するアナログ信号の振幅は、Ｆ２Ｆ信号の読み出しに影響を及ぼさないために、正電圧側では、最大値〜正電圧しきい値の間に収まるように、負電圧側では、最小値〜負電圧しきい値との間に収まるような値とする。また、アナログ信号を、Ｆ２Ｆ信号が書き込まれていない領域に書き込む場合には、Ｆ２Ｆ記録方式の信号判断の基準となるしきい値に影響しない振幅、すなわち、図２の図表２１０、２２０の正電圧しきい値〜負電圧しきい値との間に収まる振幅に設定する。

図１に戻り、アナログ信号変調回路１０７は、書き込みデータをＦ２Ｆ信号発生回路１０１によって記録領域に書き込みデータ（Ｆ２Ｆ信号）が書き込まれた後、ＣＰＵ１０６から入力された任意のデジタルデータをアナログ信号に変調して、信号選択回路１０２に出力する。このアナログ信号は、上記２．書き込み誤差を検出するためのアナログ信号である。したがって、この２．のアナログ信号は、すでに、磁気カードに書き込まれたＦ２Ｆ信号に重畳される。このとき、重畳させるアナログ信号の波形の種類（正弦波、矩形波など）や、振幅、さらに周期数は適宜設定することができる。

上述した２．のアナログ信号が重畳されると、上述したＦ２Ｆ信号磁束反転位置検出回路１０５では、Ｆ２Ｆ信号の磁束反転位置と、２．のアナログ信号の波形の周期数から位相差を検出し、ＣＰＵ１０６に出力する。

ＣＰＵ１０６は、書き込み誤差をあらわすアナログ信号を生成するための演算処理をおこなう。具体的には、まず、Ｆ２Ｆ信号磁束反転位置検出回路１０５から、磁束反転位置と、アナログ信号の位相差の情報が、書き込み誤差に関する情報として入力される。ＣＰＵ１０６では、この位相差の情報を暗号化するために、一方向性関数の１種であるハッシュ関数によって演算をおこなう。このハッシュ演算結果が磁気カードの書き込み誤差に関する情報（暗号化情報）として生成され、アナログ信号変調回路１０７に出力される。

アナログ信号変調回路１０７に戻り、上記３．書き込み誤差をあらわすアナログ信号について説明する。アナログ信号変調回路１０７には、上述した通り、ＣＰＵ１０６から磁気カードの書き込み誤差に関する情報（暗号化情報）が、入力される。アナログ信号変調回路１０７では、この磁気カードの書き込み誤差に関する情報（暗号化情報）をアナログ信号に変換し、３．のアナログ信号として、信号選択回路１０２に出力する。

この３．のアナログ信号は、上記２．のアナログ信号と異なり、書き込み誤差に関する情報を含んだデータを表している。したがって、３．のアナログ信号は、後述する磁気データ読み取り装置において、デジタル信号に変換可能な波形でなければならない。

図３は、アナログ信号のデジタル信号への変換例を示す説明図である。図３に示すように、３．のアナログ信号は、たとえば、書き込みデータや任意のデータを読み込むときに振幅偏移変調（ＡＳＫ）方式を用いて、デジタルデータへの変換が可能な２種類の振幅によって構成された波形であってもよい。ＡＳＫ方式の場合、アナログ信号を振幅変調するため、図３のように、アナログ信号の振幅が大きければ“１”、小さければ“０”の２値のデジタルデータに変換することができる。なお、上述の変調方式の他に、位相偏移変調（ＰＳＫ）方式などを用いてもよい。

（磁気データ書き込み処理の手順）
つぎに、上述した磁気データ書き込み装置１００による磁気カードへデータ書き込み処理について説明する。図４は、磁気データ書き込み装置における書き込み処理の手順を示すフローチャートである。

図４のフローチャートにおいて、まず、磁気ヘッド１０４によって磁気カードに、Ｆ２Ｆ記録方式の信号を書き込む（ステップＳ４０１）。このステップＳ４０１において書き込まれる信号は、Ｆ２Ｆ信号発生回路１０１によって発生したＦ２Ｆ記録方式の信号である。Ｆ２Ｆ記録方式の信号を書き込むと、続いて、磁気ヘッド１０４によって磁気カードに、アナログ信号を重畳して書き込む（ステップＳ４０２）。

Ｆ２Ｆ信号とアナログ信号との書き込みが終了すると、続いて、Ｆ２Ｆ信号磁束反転位置検出回路１０５によって磁束反転位置と、アナログ信号の位相差を検出する（ステップＳ４０３）。そして、ステップＳ４０３によって検出した位相差を用いてハッシュ演算をおこなう（ステップＳ４０４）。

ステップＳ４０４によるハッシュ演算結果は、書き込み誤差を暗号化したデータとなり、磁気カードのＦ２Ｆ信号に重畳して書き込まれる（ステップＳ４０５）。最後に、書き込みが完了したか否かを判断し（ステップＳ４０６）、書き込みが完了していない場合には（ステップＳ４０６：Ｎｏ）、ステップＳ４０１の処理に戻り、書き込みが完了していれば（ステップＳ４０６：Ｙｅｓ）、そのまま、一連の磁気データ書き込み処理を終了する。

上述したように、磁気データ書き込み処理において、ステップＳ４０１、Ｓ４０２が書き込み用のデータを磁気カードに書き込むための処理、ステップＳ４０３〜Ｓ４０５が磁気カードの固有情報を書き込むための処理となる。

（磁気データ読み出し装置の構成）
つぎに、磁気データ書き込み装置１００によって磁気データを書き込んだ磁気カードから磁気データを読み出す磁気データ読み出し装置の構成について説明する。図５は、本発明にかかる読み出し装置の構成を示すブロック図である。図５のように、磁気データ読み出し装置５００は、磁気ヘッド５０１と、ヘッドアンプ５０２と、検出・読み出し回路５０３と、ＣＰＵ５０４とを含んで構成されている。

磁気ヘッド５０１は、磁気カードに記録されている磁気データに応じた電流を発生させる。ヘッドアンプ５０２は、磁気ヘッド５０１によって発生した電流を増幅し、磁気データの波形を検出・読み出し回路５０３に出力する。

検出・読み出し回路５０３は、ヘッドアンプ５０２から入力された磁気データの波形から、Ｆ２Ｆ記録方式信号を検出し、磁束反転位置を抽出する。また、検出・読み出し回路５０３は、磁気データの波形から、Ｆ２Ｆ記録方式信号とアナログ信号とを分離する。分離されたアナログ信号には、ハッシュ値が付加されており、このハッシュ値は、ＣＰＵ５０４に出力される。

さらに、検出・読み出し回路５０３は分離したアナログ信号を参照して磁束反転位置の位相差を抽出する。検出・読み出し回路５０３によって、抽出された磁束反転位置の位相差に関する情報は、ＣＰＵ５０４に出力される。

ＣＰＵ５０４は、まず、検出・読み出し回路５０３から入力された磁束反転位置の位相差に関する情報を元にハッシュ演算をおこなう。さらに、ＣＰＵ５０４は、検出・読み出し回路５０３によって分離されたアナログ信号に付加されたハッシュ値と、演算したハッシュ値とを比較する。このように、ハッシュ値の正否に応じて現在読み出している磁気カードは、真正カード作成時に書き込みがおこなわれた磁気カードであるかどうかに応じて、磁気カードの真贋を判断する。

（磁気データ読み出し処理の手順）
つぎに、磁気データ読み出し装置５００における読み出し処理の手順について説明する。図６は、磁気データ読み出し装置における読み出し処理の手順を示すフローチャートである。図６のフローチャートにおいて、まず、磁気カードの記録信号、すなわち磁気データを読み出す（ステップＳ６０１）。

つぎに、検出・読み出し回路５０３によって、ステップＳ６０１において読み出した磁気データの磁束反転位置を抽出し（ステップＳ６０２）、さらに、磁気データからＦ２Ｆ記録方式の信号と、アナログ信号とを分離する（ステップＳ６０３）。

その後、ステップＳ６０３によって分離したアナログ信号と磁束反転位置の位相差を抽出する（ステップＳ６０４）。そして、ステップＳ６０４において抽出した、分離したアナログ信号と磁束反転位置の位相差を元にハッシュ演算をおこなう（ステップＳ６０５）。ハッシュ演算がおこなわれると、続いて、磁気データに付加されていたハッシュ値（図４のフローチャートのステップＳ４０５において書き込まれたハッシュ値）と、ステップＳ６０５において実際にハッシュ演算したハッシュ値とを比較する（ステップＳ６０６）。

つぎに、ステップＳ６０６の比較結果が正しいか否かを判断する（ステップＳ６０７）。このステップＳ６０７において、比較結果が正しいと判断された場合（ステップＳ６０７：Ｙｅｓ）、今回読み込んだ磁気カードは正常なカードであると判断され（ステップＳ６０８）、一連の磁気データ読み出し処理を終了する。一方、ステップＳ６０７において、比較結果が正しくないと判断された場合（ステップＳ６０７：Ｎｏ）、今回読み込んだ磁気カードは偽造カードであると判断され（ステップＳ６０９）、一連の磁気データ読み出し処理を終了する。

上述したように、磁気データ読み出し処理において、ステップＳ６０１〜Ｓ６０３が磁気カードに書き込まれた磁気データを読み出すための処理、ステップＳ６０４〜Ｓ６０９が磁気カードの真贋を判断するための処理となる。

以上説明したように、書き込み装置、読み出し装置および磁気データ記録方法によれば、Ｆ２Ｆ記録方式の信号にアナログ信号を重畳することにより、任意のデータを書き込むためのデータ容量を拡張させ、さらに、書き込み誤差に関する情報を利用して真贋判定をおこなうことにより、偽造、改ざんを防ぐことができる。

また、本発明にかかる磁気データ記録方法によって磁気データを書き込んだ磁気カードの場合、たとえ、第三者にＦ２Ｆ記録方式の信号を読み取られコピーされたとしても、あらたに重畳して書き込まれたアナログ信号の波形は考慮されない。したがって、コピーによって偽装された磁気カードには、アナログ信号が反映されておらず、読み取り装置によってアナログ信号の情報を取得されるような事態を防ぐことができる。

また、本発明による磁気データ記録方法は、従来のＦ２Ｆ記録方式を採用し、Ｆ２Ｆ記録方式によるデータの書き込みおよび読み出しをおこなうことができ、従来のＦ２Ｆ記録方式に対応した磁気データ書き込み装置や磁気データ読み出し装置との汎用性を維持することができる。

なお、本実施の形態で説明した磁気データ記録方法は、予め用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することにより実現することができる。このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。またこのプログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することが可能な伝送媒体であってもよい。

以上のように、本発明にかかる磁気データ書き込み装置、磁気データ読み出し装置および磁気データ記録方法は、Ｆ２Ｆ記録方式によって磁気データが記録された磁気カードへの磁気データの記録に有用であり、特に、高いセキュリティ強度が望まれるキャッシュカードや、クレジットカードへの利用に適している。

本発明にかかる磁気データ書き込み装置の構成を示すブロック図である。 Ｆ２Ｆ信号とアナログ信号との位相差の一例を示す説明図である。 アナログ信号のデジタル信号への変換例を示す説明図である。 磁気データ書き込み装置における書き込み処理の手順を示すフローチャートである。 本発明にかかる磁気データ読み出し装置の構成を示すブロック図である。 磁気データ読み出し装置における読み出し処理の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１００ 磁気データ書き込み装置
１０１ Ｆ２Ｆ信号発生回路
１０２ 信号選択回路
１０３ ヘッドアンプ
１０４ 磁気ヘッド
１０５ Ｆ２Ｆ信号磁束反転位置検出回路
１０６ ＣＰＵ
１０７ アナログ信号変調回路
５００ 磁気データ読み出し装置
５０１ 磁気ヘッド
５０２ ヘッドアンプ
５０３ 検出・読み出し回路
５０４ ＣＰＵ

Claims (13)

1. 書き込み用の信号をＦ２Ｆ記録方式によって磁気カードに書き込むＦ２Ｆ書き込み手段と、
   前記Ｆ２Ｆ書き込み手段によって書き込まれた信号に、前記Ｆ２Ｆ記録方式の信号判断に影響しない振幅範囲内の任意のアナログ信号を重畳して書き込むアナログ信号書き込み手段と、
   前記Ｆ２Ｆ書き込み手段によって前記磁気カードに書き込んだ書き込み用の信号の磁束反転位置を検出する磁束反転検出手段と、
   前記磁束反転検出手段によって検出された磁束反転位置と、前記アナログ信号書き込み手段によって書き込んだアナログ信号とを比較して、前記Ｆ２Ｆ書き込み手段による書き込み誤差に関する情報を取得する誤差取得手段と、を備え、
   前記アナログ信号書き込み手段は、前記誤差取得手段によって取得した書き込み誤差に関する情報をあらわすアナログ信号を、前記磁気カードのＦ２Ｆ記録方式の信号が書き込まれた所定の領域に重畳して書き込むことを特徴とする磁気データ書き込み装置。
2. 前記誤差取得手段は、前記書き込み誤差に関する情報として、前記磁束反転検出手段によって検出した磁束反転位置における前記重畳された任意のアナログ信号の周期数を取得することを特徴とする請求項１に記載の磁気データ書き込み装置。
3. 前記アナログ信号書き込み手段は、前記誤差取得手段によって検出された書き込み誤差に関する情報をあらわすアナログ信号を、前記Ｆ２Ｆ記録方式の信号のうち、前記任意のアナログ信号が重畳された記録領域と異なる領域に書き込むことを特徴とする請求項１または２に記載の磁気データ書き込み装置。
4. 前記アナログ信号書き込み手段は、前記誤差取得手段によって検出された書き込み誤差に関する情報を所定の方式により暗号化したアナログ信号を、前記Ｆ２Ｆ記録方式の信号に重畳して書き込むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の磁気データ書き込み装置。
5. 前記アナログ信号書き込み手段は、前記誤差取得手段によって検出された書き込み誤差に関する情報を用いた一方向性関数の演算値をあらわすアナログ信号を、前記Ｆ２Ｆ記録方式の信号に重畳して書き込むことを特徴とする請求項４に記載の磁気データ書き込み装置。
6. 前記アナログ信号書き込み手段は、Ｆ２Ｆ記録方式の信号に重畳した場合に、正電圧側では、最大値〜正電圧しきい値の間に収まり、負電圧側では、最小値〜負電圧しきい値との間に収まる振幅のアナログ信号を書き込むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の磁気データ書き込み装置。
7. 前記アナログ信号書き込み手段は、前記磁気カードの中のＦ２Ｆ記録方式の信号が書き込まれていない領域に、Ｆ２Ｆ記録方式の信号判断に影響しない振幅のアナログ信号を書き込むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の磁気データ書き込み装置。
8. 前記アナログ信号書き込み手段は、前記Ｆ２Ｆ書き込み手段によって書き込まれた任意の信号と比較して短い周期の所定の波形のアナログ信号を書き込むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の磁気データ書き込み装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一つに記載の磁気データ書き込み装置によって磁気データが書き込まれた磁気カードから磁気データを読み取る磁気器データ読み出し装置であって、
   前記磁気カードに記録された磁気データから、Ｆ２Ｆ記録方式の信号を検出するＦ２Ｆ検出手段と、
   前記Ｆ２Ｆ記録方式の信号に重畳された任意のアナログ信号と、前記Ｆ２Ｆ記録方式の信号の書き込み誤差に関する情報をあらわすアナログ信号と、を検出するアナログ信号検出手段と、
   前記磁気カードに書き込まれたＦ２Ｆ記録方式の信号の磁束反転位置を検出する磁束反転検出手段と、
   前記磁束反転検出手段によって検出された磁束反転位置と、前記アナログ信号検出手段によって検出した前記Ｆ２Ｆ記録方式の信号に重畳された任意のアナログ信号とを比較して、前記Ｆ２Ｆ記録方式の信号の書き込み誤差に関する情報を取得する誤差取得手段と、
   前記アナログ信号検出手段によって検出したＦ２Ｆ記録方式の信号の書き込み誤差に関する情報と、前記誤差取得手段によって取得したＦ２Ｆ記録方式の信号の書き込み誤差に関する情報とを比較して前記磁気カードの真贋を判定する真贋判定手段と、
   を備えることを特徴とする磁気データ読み出し装置。
10. 前記アナログ信号検出手段は、前記Ｆ２Ｆ記録方式の信号の書き込み誤差に関する情報として、前記Ｆ２Ｆ記録方式の信号の磁束反転位置における前記重畳された任意のアナログ信号の周期数をあらわすアナログ信号を検出し、
    前記誤差取得手段は、前記磁束反転検出手段によって検出した磁束反転位置における前記重畳されていた任意のアナログ信号の周期数を取得し、
    前記真贋判定手段は、前記アナログ信号検出手段によって検出した磁束反転位置における前記重畳された任意のアナログ信号の周期数と、前記誤差取得手段によって取得した磁束反転位置における前記重畳されていた任意のアナログ信号の周期数とを比較して真贋判定をおこなうことを特徴とする請求項９に記載の磁気データ読み出し装置。
11. 前記アナログ信号検出手段は、前記磁気データの記録領域のうち、Ｆ２Ｆ記録方式の信号に重畳された任意のアナログ信号が検出された領域以外の、他の領域から前記Ｆ２Ｆ記録方式の信号の書き込み誤差に関する情報をあらわすアナログ信号を検出することを特徴とする請求項９または１０に記載の磁気データ読み出し装置。
12. 書き込み用の信号をＦ２Ｆ記録方式によって磁気カードに書き込むＦ２Ｆ書き込み工程と、
    前記Ｆ２Ｆ書き込み工程によって書き込まれた信号に、前記Ｆ２Ｆ記録方式の信号判断に影響しない振幅範囲内の任意のアナログ信号を重畳して書き込む第１のアナログ信号書き込み工程と、
    前記Ｆ２Ｆ書き込み工程によって前記磁気カードに書き込んだ書き込み用の信号の磁束反転位置を検出する磁束反転検出工程と、
    前記磁束反転検出工程によって検出された磁束反転位置と、前記第１のアナログ信号書き込み工程によって書き込んだアナログ信号とを比較して、前記Ｆ２Ｆ書き込み工程による書き込み誤差に関する情報を取得する誤差取得工程と、
    前記誤差取得工程によって取得した書き込み誤差に関する情報をあらわすアナログ信号を、前記磁気カードのＦ２Ｆ記録方式の信号が書き込まれた所定の領域に重畳して書き込む第２のアナログ信号書き込み工程と、
    を含むことを特徴とする磁気データ記録方法。
13. 請求項１２に記載の磁気データ記録方法によって磁気データが書き込まれた磁気カードから磁気データを読み取る磁気データ記録方法であって、
    前記磁気カードに記録された磁気データから、Ｆ２Ｆ記録方式の信号を検出するＦ２Ｆ検出工程と、
    前記Ｆ２Ｆ記録方式の信号に重畳された任意のアナログ信号と、前記Ｆ２Ｆ記録方式の信号の書き込み誤差に関する情報をあらわすアナログ信号と、を検出するアナログ信号検出工程と、
    前記磁気カードに書き込まれたＦ２Ｆ記録方式の信号の磁束反転位置を検出する磁束反転検出工程と、
    前記磁束反転検出工程によって検出された磁束反転位置と、前記アナログ信号検出工程によって検出した前記Ｆ２Ｆ記録方式の信号に重畳された任意のアナログ信号とを比較して、前記Ｆ２Ｆ記録方式の信号の書き込み誤差に関する情報を取得する誤差取得工程と、
    前記アナログ信号検出工程によって検出したＦ２Ｆ記録方式の信号の書き込み誤差に関する情報と、前記誤差取得工程によって取得したＦ２Ｆ記録方式の信号の書き込み誤差に関する情報とを比較して前記磁気カードの真贋を判定する真贋判定工程と、
    を含むことを特徴とする磁気データ記録方法。

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