JP2021009593A

JP2021009593A - 指紋認証機能付き非接触ｉｃカード及びこれを用いた指紋認証システム

Info

Publication number: JP2021009593A
Application number: JP2019123602A
Authority: JP
Inventors: 守彦久保田; Morihiko Kubota
Original assignee: Morix Co Ltd
Current assignee: Morix Co Ltd
Priority date: 2019-07-02
Filing date: 2019-07-02
Publication date: 2021-01-28

Abstract

【課題】非接触ＩＣカードを使用する既存の認証システムを利用して指紋認証システムを構築する。【解決手段】指紋認証機能付き非接触ＩＣカード１０は、無線電力を受電するアンテナ１２と、アンテナ１２を介して供給される間欠的な無線電力によって駆動されて第１のＩＤコードＩＤ１又は第２のＩＤコードＩＤ１のどちらか一方を送信するＩＤ送信部１３と、指紋データを読み取る指紋センサ１４と、アンテナ１２を介して供給される連続的な無線電力によって駆動されて指紋データを認証処理する指紋認証部１５と、ＩＤ送信部１３及び指紋認証部１５を制御するコントローラ１６とを備え、ＩＤ送信部１３は、指紋データの認証が得られていない場合に第１のＩＤコードＩＤ１を送信し、指紋データの認証が得られている場合に第２のＩＤコードＩＤ２を送信する。【選択図】図１

Description

本発明は、指紋認証機能付き非接触ＩＣカード及びこれを用いた指紋認証システムに関する。

オフィスビルやホテルなどでは非接触ＩＣカードを利用した入退場管理システムが広く利用されている（例えば特許文献１参照）。この入退場管理システムは、入場ゲートに設けられたＩＣカードリーダに非接触ＩＣカードを近づけたときカード内のＩＤコードが無線で読み取られ、入場が許可されたＩＤコードである場合にはゲートのロックが解除されるように構成されている。この入退場システムによれば、他人による鍵の偽造が困難である一方で、管理者側では鍵の作成や各ゲートの入退場の許可の設定が容易であり、入退場履歴の管理を容易に行うことができる。

非接触ＩＣカードを利用した入退場管理システムでは、正規の非接触ＩＣカードさえ持っていれば、たとえ正規の所有者でなくても入退場が可能である。したがって、例えば、正規の所有者が落としたカードを拾った他人やカードを盗んだ他人であっても入場することができ、セキュリティ上の問題がある。

セキュリティのさらなる向上のため、指紋等の生体情報を利用してユーザ認証を行う入退場管理システムも利用されている（例えば特許文献２参照）。この入退場管理システムによれば、非接触ＩＣカードよりもセキュリティレベルが高い認証システムを実現することができる。

特開２０１１−０６３９６５号公報特開２００５−０６３１７３号公報

しかしながら、指紋認証システムでは非接触ＩＣカード内に記録されたＩＤコードの認証処理とは異なる認証処理が必要であるため、非接触ＩＣカードを利用した入退場管理システムがすでに導入された建物や施設に指紋認証システムを導入する場合、非接触ＩＣカードによる認証システムとは別に指紋認証システムを併設して入退場システムを構築する必要があるため、指紋認証システムを新たに導入するための設備コストが大幅に増加するという問題がある。

したがって、本発明の目的は、非接触ＩＣカードを利用した既存の認証システムを利用して指紋認証システムを構築することが可能な指紋認証機能付き非接触ＩＣカード及びこれを用いた指紋認証システムを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明による指紋認証機能付き非接触ＩＣカードは、無線電力を受電するアンテナと、前記アンテナを介して供給される間欠的な無線電力によって駆動されて第１のＩＤコード又は第２のＩＤコードのどちらか一方を送信するＩＤ送信部と、指紋データを読み取る指紋センサと、前記アンテナを介して供給される連続的な無線電力によって駆動されて前記指紋データを認証処理する指紋認証部と、前記ＩＤ送信部及び前記指紋認証部を制御するコントローラとを備え、前記ＩＤ送信部は、前記指紋データの認証が得られていない場合に前記第１のＩＤコードを送信し、前記指紋データの認証が得られている場合に前記第２のＩＤコードを送信することを特徴とする。

本発明によれば、非接触ＩＣカードを使用する既存の認証システムを利用して指紋認証システムを構築することが可能な指紋認証機能付き非接触ＩＣカードを提供することができる。

本発明において、前記ＩＤ送信部は、前記第１のＩＤコードを送信する第１のセキュリティＩＣチップと、前記第２のＩＤコードを送信する第２のセキュリティＩＣチップと、前記第１のセキュリティＩＣチップ又は前記第２のセキュリティＩＣチップのどちらか一方と前記アンテナとを接続するスイッチを含み、前記コントローラは、前記指紋データの認証が得られていない場合に前記第１のセキュリティＩＣチップを前記アンテナに接続し、前記指紋データの認証が得られている場合に前記第２のセキュリティＩＣチップを前記アンテナに接続するように、前記スイッチを制御することが好ましい。この構成によれば、ＩＤコードを書き換えることができないセキュリティＩＣチップを用いて指紋認証機能付き非接触ＩＣカードを構成することができる。

本発明において、前記ＩＤ送信部は、ＩＤコードを外部から書き換え可能に構成された単一のセキュリティＩＣチップを有し、前記指紋データの認証が得られていない場合に前記セキュリティＩＣチップ内のＩＤコードを前記第１のＩＤコードに書き換えて送信し、前記指紋データの認証が得られている場合に前記セキュリティＩＣチップ内のＩＤコードを前記第２のＩＤコードに書き換えて送信することが好ましい。この構成によれば、単一のセキュリティＩＣチップを用いて指紋認証機能付き非接触ＩＣカードを構成することができる。

本発明による指紋認証機能付き非接触ＩＣカードは、前記連続的な無線電力が供給されていないときに前記ＩＤ送信部、前記コントローラ又は前記指紋認証部を駆動するための電力を供給する補助電源をさらに備えることが好ましい。これによれば、非接触ＩＣカードが初期状態に戻るために必要な電力を確実に確保することができ、また指紋認証処理中の電力不足を解消することができる。

また、本発明による指紋認証システムは、上記特徴を有する本発明による指紋認証機能付き非接触ＩＣカードと、近距離無線通信により前記指紋認証機能付き非接触ＩＣカードと無線接続可能なＩＣカードリーダとを備え、前記ＩＣカードリーダは、待機モードにおいて無線電力を間欠的に送信し、前記第１のＩＤコードを受信したとき前記待機モードからアクティブモードに移行して無線電力を連続的に送信し、前記第２のＩＤコードを受信したとき前記待機モードからアクティブモードに移行してロック解除信号を出力することを特徴とする。

本発明によれば、非接触ＩＣカードを使用する既存の認証システムを利用して指紋認証システムを構築することができる。

本発明によれば、非接触ＩＣカードを利用した既存の認証システムを利用して指紋認証システムを構築することが可能な指紋認証機能付き非接触ＩＣカード及びこれを用いた指紋認証システムを提供することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態による指紋認証システムの構成を概略的に示すブロック図である。図２（ａ）〜（ｄ）は、指紋認証システムの動作説明図である。図３は、指紋認証システムの動作を示すシーケンス図である。図４は、本発明の第２の実施の形態による指紋認証システムの構成を概略的に示すブロック図である。図５は、本発明の第３の実施の形態による指紋認証システムの構成を概略的に示すブロック図である

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態による指紋認証システムの構成を概略的に示すブロック図である。

図１に示すように、この指紋認証システム１は、指紋認証機能付き非接触ＩＣカード１０（以下、単に「非接触ＩＣカード１０」という）と、近距離無線通信（ＮＦＣ）により非接触ＩＣカード１０に無線接続可能なＩＣカードリーダ２０とを備えている。ＮＦＣは、13.56MHzの短波帯を使用して１０ｃｍ以下の至近距離の無線通信を実現する近距離無線通信規格の一つである。

ＩＣカードリーダ２０は例えば入退場システムにおけるロック機構３０に接続されており、ＩＣカードリーダ２０からの出力に基づいて入退場ゲートのロックが解除される。ＩＣカードリーダ２０の出力はロック機構３０に送られると共に、入退場履歴等を管理する管理サーバ４０にも送られる。ＩＣカードリーダ２０からの出力に基づいて管理サーバ４０がロック機構３０を遠隔制御することも可能である。

非接触ＩＣカード１０は、カード型のＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentifier）タグであって、樹脂製のカード本体１１と、ＩＣカードリーダ２０から供給される無線電力を受電すると共に、ＩＤコードを無線送信するアンテナ１２と、アンテナ１２から供給される無線電力によって駆動されてＩＤコードを出力するＩＤ送信部１３と、ユーザの指紋データを読み取る指紋センサ１４と、指紋センサ１４に接続された指紋認証部１５と、ＩＤ送信部１３、指紋センサ１４及び指紋認証部１５を含む回路全体を制御するコントローラ１６とを備えている。

カード本体１１のサイズは国際規格ISO/IEC7810のID-1に従ったサイズ（53.98mm×85.60mm）であることが好ましいが、これと異なるサイズであっても構わない。アンテナ１２は例えば平面ループアンテナであり、ＩＤ送信部１３、指紋認証部１５及びコントローラ１６と共にカード本体１１の内部に埋め込まれている。一方、指紋センサ１４はカード本体１１の主面から露出するように設けられている。

ＩＤ送信部１３は、第１のＩＤコードＩＤ_１を生成する第１のセキュリティＩＣチップ１３Ａと、第２のＩＤコードＩＤ_２を生成する第２のセキュリティＩＣチップ１３Ｂと、第１のセキュリティＩＣチップ１３Ａ又は第２のＩＤコードＩＤ_２を生成する第２のセキュリティＩＣチップ１３Ｂのどちらか一方をアンテナ１２に接続するスイッチ１３Ｓとを備えており、スイッチ１３Ｓの切り替えによって第１のＩＤコードＩＤ_１又は第２のＩＤコードＩＤ_２のどちらか一方が択一的に送信されるように構成されている。通常は、アンテナ１２に対して第１のセキュリティＩＣチップ１３Ａが接続、第２のセキュリティＩＣチップ１３Ｂが非接続の状態になっており、スイッチ１３Ｓはコントローラ１６によって制御される。

第１及び第２のセキュリティＩＣチップ１３Ａ，１３Ｂは耐ダンパー性を備えた半導体ＩＣチップからなり、ＩＤコードを書き換え不可能な構成を有している。第１のセキュリティＩＣチップ１３Ａがスイッチ１３Ｓを介してアンテナ１２に接続されているとき、アンテナ１２を介してＩＣカードリーダ２０からの断続的な電力供給を受けた第１のセキュリティＩＣチップ１３Ａは、第１のＩＤコードＩＤ_１を送信する。また、第２のセキュリティＩＣチップ１３Ｂがスイッチ１３Ｓを介してアンテナ１２に接続されているとき、アンテナ１２を介してＩＣカードリーダ２０からの断続的な電力供給を受けた第２のセキュリティＩＣチップ１３Ｂは、第２のＩＤコードＩＤ_２を送信する。第１又は第２のＩＤコードＩＤ_１，ＩＤ_２は、アンテナ１２を通じてＩＣカードリーダ２０に無線送信される。

指紋センサ１４はユーザの指紋データをスキャンして指紋認証部１５に転送する。指紋認証部１５は、指紋センサ１４が読み取った指紋データを予め登録された複数の指紋テンプレートと比較して照合し、認証が得られた場合に認証フラグを出力する。指紋認証部１５も耐ダンパー性を備えた半導体ＩＣチップからなることが好ましい。指紋認証部１５からの認証フラグを受信したコントローラ１６は、第２のセキュリティＩＣチップ１３Ｂがアンテナ１２に接続されるようにスイッチ１３Ｓを制御する。

第１のＩＤコードＩＤ_１は、ロックを解除するためのコードというよりもＩＣカードリーダ２０をアクティブにするためのコードである。待機モードのＩＣカードリーダ２０は電力を所定の周期で間欠的に送信しているが、ＩＤコードを受信したときには電力を連続的に出力するようになるので、この大きな無線電力を用いて指紋認証部１５やコントローラ１６を駆動することができる。

一方、第２のＩＤコードＩＤ_２は、ＩＣカードリーダ２０をアクティブにするだけでなく、ロックを解除するためのコードである。待機モードのＩＣカードリーダ２０は電力を所定の周期で間欠的に無線送信しているが、第２のＩＤコードＩＤ_２を受信したときには電力を連続的に出力する。さらに、ＩＣカードリーダ２０は、ＩＤコードリスト２１に登録された第２のＩＤコードＩＤ_２を受信した場合にロック解除信号を出力する。

ＩＣカードリーダ２０は、待機モードにおいて間欠的な無線電力であるポーリング信号を送信しており、非接触ＩＣカード１０からのＩＤコードを受信したときにアクティブモードとなって無線電力を連続送信すると共に、当該ＩＤコードに対応するアクションを実行する。具体的には、第２のセキュリティＩＣチップ１３Ｂから出力された第２のＩＤコードＩＤ_２を受信したとき、ＩＣカードリーダ２０は、無線電力を連続的に出力するだけでなく、ロック解除信号を出力する。ただし、ロック解除信号は、第１のセキュリティＩＣチップ１３Ａから出力された第１のＩＤコードＩＤ_１を受信したときには出力されず、単に無線電力が連続的に出力されるだけである。

ＩＣカードリーダ２０は非接触ＩＣカード１０からＩＤコードを読み取り可能な周知の構成を有している。ＩＣカードリーダ２０は、指紋認証機能を有していない通常の非接触ＩＣカード内のＩＤコードを読み取ることもでき、通常の非接触ＩＣカードから読み取ったＩＤコードがＩＤコードリスト２１に登録されているコードである場合には、ロック解除信号を出力する。したがって、指紋認証を行わない通常の非接触ＩＣカードを用いた認証システムとして動作することもできる。

図２（ａ）〜（ｄ）は、指紋認証システム１の動作説明図である。また図３は、指紋認証システム１の動作を示すシーケンス図である。

図２（ａ）に示すように、ＩＣカードリーダ２０は待機モードで動作しており、間欠的な無線電力であるポーリング信号を出力している（図３のステップＳ１）。ポーリング信号の周期は特に限定されないが、例えば５０ｍｓとすることができる。

図２（ｂ）に示すように、非接触ＩＣカード１０をＩＣカードリーダ２０に近づけたとき、ＩＣカードリーダ２０からのポーリング信号による磁界を受けてアンテナ１２に電流が発生するので、この電流を利用して第１のセキュリティＩＣチップ１３Ａが起動して第１のＩＤコードＩＤ_１を送信する（図３のステップＳ２）。第１のＩＤコードＩＤ_１を受信したＩＣカードリーダ２０は待機モードからアクティブモードに移行し、ポーリング信号による間欠的な電力供給から連続的な電力供給に切り替わる（図３のステップＳ３）。

アクティブモードではＩＣカードリーダ２０が非接触ＩＣカード１０から送られてくるＩＤコードの有効性を判断するが、第１のＩＤコードＩＤ_１はＩＤコードリスト２１に登録されたものではないため、ロック解除信号は生成されない。すなわち、第１のＩＤコードＩＤ_１はＩＣカードリーダ２０をアクティブにするためのダミーコードであり、ロック解除の条件とはならない。

その後、非接触ＩＣカード１０はＩＣカードリーダ２０からの連続的な電力供給を受けて指紋認証処理を実行する（図３のステップＳ４）。すなわち指紋センサ１４が指紋データを読み取り、指紋認証部１５が指紋データと指紋テンプレートとを照合し、マッチング率が閾値以上の場合には認証フラグを生成する。指紋認証部１５による指紋認証処理にはある程度の電力が必要であり、ポーリング信号では指紋認証部１５を十分に駆動することができない。しかし、ＩＣカードリーダ２０からの連続的な無線電力であれば指紋認証処理を実行可能である。

認証フラグが発生したとき、コントローラ１６はセキュリティＩＣチップの選択状態を第１のセキュリティＩＣチップ１３Ａから第２のセキュリティＩＣチップ１３Ｂに切り替える。これにより、ＩＤ送信部１３からは第２のＩＤコードＩＤ_２が送信される。

一方、ＩＣカードリーダ２０はアクティブモードの開始時刻ｔ_１から一定時間Ｔａが経過した後に待機モードに戻り、ポーリング信号の出力を再開し、ＩＤコードを受付可能な状態となる（図３のステップＳ５）。その直後、ＩＣカードリーダ２０からの無線電力を受けてアンテナ１２に電流が発生すると、この電流を利用して第２のセキュリティＩＣチップ１３Ｂが第２のＩＤコードＩＤ_２を送信する（図２（ｃ）、図３のステップＳ６）。第２のＩＤコードＩＤ_２を受信したＩＣカードリーダ２０は第１のＩＤコードＩＤ_１を受信したときと同様に待機モードからアクティブモードに移行し、ポーリング信号による間欠的な電力供給から連続的な電力供給に切り替わる（図３のステップＳ７）。

アクティブモードではＩＣカードリーダ２０が非接触ＩＣカード１０から送られてくるＩＤコードの有効性を判断するが、第２のＩＤコードＩＤ_２はＩＤコードリスト２１に登録されたものであるため、ロック解除信号が出力される（図２（ｄ）、図３のステップＳ８）。すなわち、第２のＩＤコードＩＤ_２はロック解除の条件となる。これにより、例えば入退場システムであればゲートのロックが解除される。

以上説明したように、本実施形態による指紋認証システム１は、指紋認証機能付き非接触ＩＣカード１０から第１のＩＤコードＩＤ_１を送信することによりＩＣカードリーダ２０をアクティブにした後、ＩＣカードリーダ２０からの連続的な電力供給を受けて非接触ＩＣカード１０が指紋認証処理を行い、認証が得られた場合に第２のＩＤコードＩＤ_２を送信するので、指紋認証機能を有さない通常の非接触ＩＣカードを使用する既存の認証システムを利用して指紋認証システムを実現することができる。

図４は、本発明の第２の実施の形態による指紋認証システムの構成を概略的に示すブロック図である。

図４に示すように、本実施の形態による指紋認証システム１の特徴は、ＩＤ送信部１３が単一のセキュリティＩＣチップ１３Ｃを用いて構成され、セキュリティＩＣチップ１３Ｃ内のＩＤコードを書き換え可能な点にある。コントローラ１６は、初期状態のセキュリティＩＣチップ１３Ｃ内のＩＤコードを第１のＩＤコードＩＤ_１に設定し、指紋認証後には第２のＩＤコードＩＤ_２に書き換える。これにより、ＩＤ送信部１３は図１に示した第１の実施の形態と同様に動作することができ、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。さらに、指紋認証機能付き非接触ＩＣカード１０の低コスト化を図ることができる。

図５は、本発明の第３の実施の形態による指紋認証システムの構成を概略的に示すブロック図である。

図５に示すように、本実施形態による指紋認証システム１の特徴は、非接触ＩＣカード１０が補助電源１８をさらに備えている点にある。補助電源１８は、連続的な無線電力が供給されていないときにＩＤ送信部１３、コントローラ１６、指紋認証部１５等を駆動するための補助的な電力を供給する。これにより、指紋認証処理中の電力不足を解消することができ、また非接触ＩＣカード１０が初期状態、すなわちスイッチ１３Ｓが第１のセキュリティＩＣチップ１３Ａに接続された状態に戻るために必要な電力を確実に確保することができる。補助電源１８は充電可能な二次電池又はキャパシタであってもよく、一次電池であってもよい。補助電源１８が二次電池又はキャパシタである場合、ＩＣカードリーダ２０から連続的な無線電力が供給されているときに充電されることが好ましい。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

例えば、上記実施形態においては、ＩＣカードリーダ２０がＩＤコードリスト２１を有し、ＩＤコードがロック解除対象か否かを判断しているが、ＩＣカードリーダ２０に接続された管理サーバ４０がロック解除対象か否かを判断してもよい。この場合、管理サーバ４０がＩＤコードリスト２１を有し、ＩＣカードリーダ２０は非接触ＩＣカード１０から送られてきたＩＤコードをそのまま管理サーバ４０に転送すればよい。

また、上記実施形態ではオフィスビルやホテルなどの入退場管理システムを例に挙げたが、本発明は電子決済やウェブサイトのログインシステムなどの認証に利用することもできる。

また、上記実施形態においては、カード型の指紋認証機能付きＲＦＩＤタグを用いてロックを解除する場合を例に挙げたが、本発明はこのようなＲＦＩＤタグに限定されるものではなく、例えば指紋認証機能付きＲＦＩＤタグとして機能するスマートフォンを用いることも可能である。

１指紋認証システム
１０指紋認証機能付き非接触ＩＣカード
１１カード本体
１２アンテナ
１３ＩＤ送信部
１３Ａ第１のセキュリティＩＣチップ
１３Ｂ第２のセキュリティＩＣチップ
１３Ｓスイッチ
１４指紋センサ
１５指紋認証部
１６コントローラ
１８補助電源
２０カードリーダ
３０ロック機構
４０管理サーバ
ＩＤ_１第１のＩＤコード
ＩＤ_２第２のＩＤコード

Claims

無線電力を受電するアンテナと、
前記アンテナを介して供給される間欠的な無線電力によって駆動されて第１のＩＤコード又は第２のＩＤコードのどちらか一方を送信するＩＤ送信部と、
指紋データを読み取る指紋センサと、
前記アンテナを介して供給される連続的な無線電力によって駆動されて前記指紋データを認証処理する指紋認証部と、
前記ＩＤ送信部及び前記指紋認証部を制御するコントローラとを備え、
前記ＩＤ送信部は、
前記指紋データの認証が得られていない場合に前記第１のＩＤコードを送信し、
前記指紋データの認証が得られている場合に前記第２のＩＤコードを送信することを特徴とする指紋認証機能付き非接触ＩＣカード。
前記ＩＤ送信部は、前記第１のＩＤコードを送信する第１のセキュリティＩＣチップと、前記第２のＩＤコードを送信する第２のセキュリティＩＣチップと、前記第１のセキュリティＩＣチップ又は前記第２のセキュリティＩＣチップのどちらか一方と前記アンテナとを接続するスイッチを含み、
前記コントローラは、前記指紋データの認証が得られていない場合に前記第１のセキュリティＩＣチップを前記アンテナに接続し、前記指紋データの認証が得られている場合に前記第２のセキュリティＩＣチップを前記アンテナに接続するように、前記スイッチを制御する、請求項１に記載の非接触ＩＣカード。
前記ＩＤ送信部は、ＩＤコードを外部から書き換え可能に構成された単一のセキュリティＩＣチップを有し、
前記指紋データの認証が得られていない場合に前記セキュリティＩＣチップ内のＩＤコードを前記第１のＩＤコードに書き換えて送信し、
前記指紋データの認証が得られている場合に前記セキュリティＩＣチップ内のＩＤコードを前記第２のＩＤコードに書き換えて送信する、請求項２に記載の指紋認証機能付き非接触ＩＣカード。
前記連続的な無線電力が供給されていないときに前記ＩＤ送信部、前記コントローラ又は前記指紋認証部を駆動するための電力を供給する補助電源をさらに備える、請求項１に記載の指紋認証機能付き非接触ＩＣカード。
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の指紋認証機能付き非接触ＩＣカードと、
近距離無線通信により前記指紋認証機能付き非接触ＩＣカードと無線接続可能なＩＣカードリーダとを備え、
前記ＩＣカードリーダは、
待機モードにおいて無線電力を間欠的に送信し、
前記第１のＩＤコードを受信したとき前記待機モードからアクティブモードに移行して無線電力を連続的に送信し、
前記第２のＩＤコードを受信したとき前記待機モードからアクティブモードに移行してロック解除信号を出力することを特徴とする指紋認証システム。