JP4595051B2

JP4595051B2 - カードリーダ

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Publication number: JP4595051B2
Application number: JP2004362423A
Authority: JP
Inventors: 寿朗塩見
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 2004-12-15
Filing date: 2004-12-15
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2024-12-15
Also published as: CN100386769C; US20060157565A1; JP2006172051A; CN1790365A

Description

本発明は、カードに対し情報の記録又は再生を行うカードリーダに関するものであって、特に、カードに摺接（当接）して情報の記録又は再生を行うことができ、かつ、電磁誘導によりカードと非接触で情報の記録又は再生を行うこともできるカードリーダに関するものである。

従来より、金融機関などで使用され、キャッシュレスや個人認証などを実現するカードとして、プラスチック基板表面に磁気ストライプが形成された磁気カードや、プラスチック基板内部に集積回路チップ（ＩＣチップ）が埋設されるとともに、表面にＩＣ端子が配置されたＩＣカード（以下、本明細書において「接触式ＩＣカード」という。）がある。そして、これら磁気カードや接触式ＩＣカードに対する情報の記録又は再生は、磁気ヘッドやＩＣ接点を備えたカードリーダ（カードリーダライタを含む）によって行われる。

一方で、近年、ＩＣチップとアンテナコイルが埋設され、そのアンテナコイルを介して電磁的相互作用に基づき情報の記録又は再生が行われるカード（以下、本明細書において「非接触式ＩＣカード」という。）が登場してきている。この非接触式ＩＣカードは、接触式ＩＣカードと同等のメモリ容量，セキュリティレベルをもつとともに、カードに摺接（当接）してデータの送受信が行われる磁気カード及び接触式ＩＣカードと比べて、操作性（使用者は翳すだけである）及びメンテナンス性（接触部が存在しない）に優れている。そして、この非接触式ＩＣカードに対する情報の記録又は再生は、電磁波を発するアンテナを備えたカードリーダ（カードリーダライタを含む）によって行われる。

また、近年、上述した磁気カード，接触式ＩＣカード及び非接触式ＩＣカードの全てを取り扱うことができ、それぞれのカードに対する処理を実現するハイブリッド機能を備えたカードリーダが開発されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載のカードリーダは、磁気カードの磁気ストライプとデータを送受信する磁気ヘッドと、接触式ＩＣカードのＩＣ接点とデータを送受信するＩＣ接点と、非接触式ＩＣカードのアンテナコイルとデータを送受信する送受信アンテナと、を備えている。

図７は、従来のカードリーダの電気的構成の概略を示すブロック図である。

図７において、従来のカードリーダ１００は、上位装置１０１と上位インタフェース１０４を介して電気的に接続され、磁気ヘッド１０６又は接触ＩＣカード接点１０７をカードに接触させて情報を記録又は再生する接触信号処理手段１０２と、上位装置１０１と上位インタフェース１０５を介して電気的に接続され、開放型非接触通信用外付アンテナ１０９を介して電磁誘導によりカードと非接触で情報を記録又は再生する非接触信号処理手段１０３と、磁気ヘッド１０６と、接触ＩＣカード接点１０７と、非接触式ＩＣカードの認証を行うＳＡＭ（Secure Application Module）が接続されるＳＡＭソケット１０８と、を有している。そして、接触信号処理手段１０２は、ＣＰＵ１０２ａと、磁気カード処理回路１０２ｂと、接触ＩＣカード処理回路１０２ｃと、から構成され、非接触信号処理手段１０３は、ＣＰＵ１０３ａと、非接触ＩＣカード処理回路１０３ｂと、から構成される。

このように、従来のカードリーダ１００には、磁気カード，接触式ＩＣカード及び非接触式ＩＣカードそれぞれのカードに対する処理を実現するために、磁気カード及び接触式ＩＣカード用のカードリーダ（主に、接触信号処理手段１０２）と、非接触式ＩＣカード用のカードリーダ（主に、非接触信号処理手段１０３）と、の２台が実装されるのが一般的である。加えて、それぞれのカードリーダに応じた上位インタフェース（上位インタフェース１０４及び上位インタフェース１０５）が同時に実装される。

ところで、かかる従来のカードリーダ１００において、接触信号処理手段１０２又は非接触信号処理手段１０３のいずれか一方がカード処理を実行しているときは、他方はカード処理を実行しない（カードを受け付けない）排他制御がなされる。より具体的には、例えば次のように行われる。まず、上位装置１０１は、非接触信号処理手段１０３が非接触式ＩＣカードと通信可能状態になったか否か（すなわち、適当な非接触式ＩＣカードが開放型非接触通信用外付アンテナ１０９上方に翳され、カードのシリアルナンバー等が特定され、活性化されたか否か）を判断するために、上位インタフェース１０５を介して活性化コマンドを非接触信号処理手段１０３に送信する。そして、上位装置１０１は、この活性化コマンドの実行結果を、非接触信号処理手段１０３から上位インタフェース１０５を介して受信する。その後、上位装置１０１は、この実行結果に基づき、非接触式ＩＣカードが活性化されたと判定した場合には、上位インタフェース１０４を介して接触信号処理手段１０２に取込禁止コマンドを送信する。これにより、非接触信号処理手段１０３がカード処理を実行しているときは、接触信号処理手段１０２はカード処理を実行しない排他制御がなされることとなる。

特開２０００−１３２６４６号公報（段落番号［０００３］）

しかしながら、従来のカードリーダ１００では、排他制御が完了する（接触信号処理手段１０２に対して上位装置１０１が取込禁止コマンドを送信する）前に、非接触式ＩＣカードに対し、情報の記録又は再生が開始されてしまう場合がある。上位装置１０１は、高速応答性が要求される制御が不得意であり、複数のデバイス（接触信号処理手段１０２，非接触信号処理手段１０３）を制御するときには、各々のデバイスに応じた上位インタフェース（上位インタフェース１０４，上位インタフェース１０５）を介して、独立にコマンドを送信しているからである。そのため、かかる場合には、上位装置１０１は、非接触式ＩＣカードに対する情報の記録又は再生以外の処理を行うのが困難な状況となり、接触信号処理手段１０２が一時的に制御不能に陥ってしまうことがあった。

特に、開放型非接触通信用外付アンテナ１０９（図７参照）に翳して情報の記録又は再生を行う非接触式ＩＣカードにあっては、それを開放型非接触通信用外付アンテナ１０９に翳す時間はごく僅かである。そのため、上位装置１０１は、非接触式ＩＣカードと通信可能状態になったか否かを少しでも早く認識し、認識後は、非接触信号処理手段１０３において短時間かつ速やかにカード処理を実行しなければならない。従って、かかる場合には、上述したような接触信号処理手段１０２が一時的に制御不能に陥る可能性は更に高まる。

また、従来のカードリーダ１００では、非接触式ＩＣカードの認証に、ＳＡＭ処理が用いられる場合がある。一般的に、ＳＡＭ処理は、非接触式ＩＣカードの認証についてのものであっても、ＳＡＭソケット１０８（図７参照）に接続されたＳＡＭと認証データをやりとりすることによって行われる。そして、この認証データを含む様々なデータをやりとりする際には、接触信号処理手段１０２，上位インタフェース１０４，上位装置１０１，上位インタフェース１０５及び非接触信号処理手段１０３を経由して行われる。従って、上述のとおり高速応答性が要求される制御が不得意な上位装置１０１を経由することに起因して、非接触式ＩＣカードの認証処理を高速化するのが困難となっていた。また、秘匿性が要求されるデータを含んでいる認証データを、人為的処理の介在があり得る上位装置１０１を経由してやりとりすることに起因して、セキュリティ面での安全性に欠けるものとなっていた。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁気カード及び接触式ＩＣカードに対してカード処理を実行する機能が一時的に制御不能に陥るのを防ぐことができるとともに、認証処理を含めた様々な処理の高速化及びセキュリティ面での安全性向上に資することが可能なカードリーダを提供することにある。

以上のような課題を解決するために、本発明は、磁気カード，接触式ＩＣカード及び非接触式ＩＣカードの全てに対し、情報を記録又は再生する機能を有する信号処理手段をカードリーダに設け、この信号処理手段と上位装置とを単一のインタフェースで電気的に接続することを特徴とする。

より具体的には、本発明は、以下のものを提供する。

（１）磁気ヘッド又はＩＣ接点をカードに接触させて情報を記録又は再生する機能と、電磁誘導によりカードと非接触で情報を記録又は再生する機能と、を有する信号処理手段を備えるカードリーダであって、前記信号処理手段は、磁気ヘッドを磁気カード上の磁気ストライプに摺接して情報を記録又は再生する磁気カード処理部と、ＩＣ接点を接触式ＩＣカード上に配置されたＩＣ端子に当接して情報を記録又は再生する接触式ＩＣカード処理部と、非接触式ＩＣカード内に埋設されたコイルと非接触式通信用アンテナとの電磁誘導によって情報を記録又は再生する非接触式ＩＣカード処理部と、を備えると共に、単一のインタフェースを介して上位装置と電気的に接続され、前記上位装置から受信し、磁気カード及び接触式ＩＣカードの取込み状況と、非接触式ＩＣカードの活性化状況と、の双方を確認可能な単一のコマンドによって、前記磁気カード処理部、前記接触式ＩＣカード処理部及び前記非接触式ＩＣカード処理部におけるカード処理状態を認識することを特徴とするカードリーダ。

本発明によれば、磁気ヘッド又はＩＣ接点をカードに接触させて情報を記録又は再生する機能と、電磁誘導によりカードと非接触で情報を記録又は再生する機能と、を有する信号処理手段を備え、その信号処理手段と上位装置とは、単一のインタフェースを介して電気的に接続されることとしたから、カードリーダの信号処理手段において上述した２個の機能を一体化（連携）させることができ、更には、上位装置は、複数のデバイスを制御するにあたって、従来のように各々のデバイスに応じた上位インタフェースを介してコマンドを送信するのではなく、単一のインタフェースを介してコマンドを送信することが可能になる。

従って、信号処理手段は、単一のインタフェースを介してコマンドを受信した後、非接触式ＩＣカードが活性化されたと判定すると、"自発的に"（上位装置を経由せずに）磁気カード及び接触式ＩＣカードのカード処理を行わないような排他制御を行うことができるようになり、ひいては高速応答性が要求される制御が不得意な上位装置を経由することに起因して、磁気カード及び接触式ＩＣカードに対してカード処理を実行する機能が一時的に制御不能に陥るのを防ぐことができる。

また、認証データを含む様々なデータのやりとりを、高速応答性が要求される制御が不得意なだけでなく、人為的処理の介在があり得る上位装置を経由せずに信号処理手段の内部だけで行うことができるので、処理の高速化やセキュリティ面での安全性向上に資することができる。

ここで、上位装置と信号処理手段との間に介在する「インタフェース」は、単一であれば如何なるものであってもよく、例えばＲＳ２３２Ｃ、ＵＳＢ、シリアルＩ／Ｏ，パラレルＩ／Ｏ，インタフェースＬＳＩなど、所定の規格に基づき上位装置と物理的に接続されるもの全てを含む。

なお、「電磁誘導によりカードと非接触で情報を記録又は再生する機能」における「カード」は、長方形の形状をもつ一般的なカード（キャッシュカードなど）だけでなく、例えば非接触ＩＣチップとともに携帯電話等のメディアに内蔵されているものをも含む、広い概念である。すなわち、本発明に係るカードリーダは、例えば携帯電話に内蔵された非接触ＩＣチップに対し、電磁誘導により非接触で情報を記録又は再生する機能をも有している。

前記信号処理手段は、磁気ヘッドを磁気カード上の磁気ストライプに摺接して情報を記録又は再生する磁気カード処理部と、ＩＣ接点を接触式ＩＣカード上に配置されたＩＣ端子に当接して情報を記録又は再生する接触式ＩＣカード処理部と、非接触式ＩＣカード内に埋設されたコイルと非接触式通信用アンテナとの電磁誘導によって情報を記録又は再生する非接触式ＩＣカード処理部と、を備え、上位装置から受信した単一のコマンドによって、前記磁気カード処理部、前記接触式ＩＣカード処理部及び前記非接触式ＩＣカード処理部におけるカード処理状態を認識することを特徴とする。

本発明によれば、上述した信号処理手段には、磁気ヘッドを磁気カード上の磁気ストライプに摺接して情報を記録又は再生する磁気カード処理部と、ＩＣ接点を接触式ＩＣカード上に配置されたＩＣ端子に当接して情報を記録又は再生する接触式ＩＣカード処理部と、非接触式ＩＣカード内に埋設されたコイルと非接触式通信用アンテナとの電磁誘導によって情報を記録又は再生する非接触式ＩＣカード処理部と、が設けられており、各部のカード処理状態は、信号処理手段によって、上位装置から受信した単一のコマンドに基づき認識されることとしたから、高速応答性が要求される制御が不得意な上位装置を経由せずに、短時間かつ迅速に各部のカード処理状態を認識できるようになり、ひいては通信環境が不安定な非接触式ＩＣカードに対して情報を記録又は再生する処理を早く始めることができる。

（２）前記信号処理手段は、さらに、前記磁気カード処理部、前記接触式ＩＣカード処理部及び前記非接触式ＩＣカード処理部のそれぞれと情報の送受信を行う制御部を備え、前記制御部は、前記カード処理状態に基づき、前記磁気カード処理部及び前記接触式ＩＣカード処理部と、前記非接触式ＩＣカード処理部と、のいずれか一方がカード処理を実行しているときには、他方に対してカード処理を無効化する制御信号を送信することを特徴とする（１）記載のカードリーダ。

本発明によれば、上述した信号処理手段には、磁気カード処理部、接触式ＩＣカード処理部及び非接触式ＩＣカード処理部のそれぞれと情報の送受信を行う制御部が設けられており、その制御部によって、上述したカード処理状態に基づき、磁気カード処理部及び接触式ＩＣカード処理部と、非接触式ＩＣカード処理部と、のいずれか一方がカード処理を実行しているときには、他方に対してカード処理を無効化する制御信号が送信されることとしたから、信号処理手段において非接触式ＩＣカードが活性化されたと判定されると、"自発的に"磁気カード及び接触式ＩＣカードのカード処理を行わないような排他制御そのものが迅速になされるようになり、ひいては通信環境が不安定な非接触式ＩＣカードに対して情報を記録又は再生する処理を高速確実に始めることができる。

（３）前記カードリーダは、さらに、接触式ＩＣカードの認証を行うＳＡＭ処理手段を備え、前記ＳＡＭ処理手段は、前記接触式ＩＣカード処理部に接続されており、前記非接触式ＩＣカード処理部は、上位装置を経由せずに前記接触式ＩＣカード処理部を介して前記ＳＡＭ処理手段と情報の送受信を行うことを特徴とする（１）又は（２）記載のカードリーダ。

本発明によれば、上述したカードリーダには、さらに、接触式ＩＣカードの認証を行うＳＡＭ処理手段が設けられ、そのＳＡＭ処理手段は接触式ＩＣカード処理部に接続されており、上述した非接触式ＩＣカード処理部は、上位装置を経由せずに接触式ＩＣカード処理部を介してＳＡＭ処理手段と情報の送受信を行うこととしたから、人為的処理の介在があり得る上位装置を経由せずに、秘匿性が要求される認証データのやりとりを信号処理手段の内部だけで行うことができ、ひいてはセキュリティ面での安全性向上に資することができる。

本発明に係るカードリーダは、以上説明したように、磁気ヘッド又はＩＣ接点をカードに接触させて情報を記録又は再生する機能と、電磁誘導によりカードと非接触で情報を記録又は再生する機能と、を内部で連携可能とした信号処理手段を備えており、単一のインタフェースを介して上位装置と電気的に接続されているので、磁気カード及び接触式ＩＣカードに対してカード処理を実行する機能が一時的に制御不能に陥るのを防ぐことができるとともに、認証処理を含めた様々な処理の高速化及びセキュリティ面での安全性向上に資することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

［電気的構成］
図１は、本発明の実施の形態に係るカードリーダ１の電気的構成を示すブロック図である。

図１において、本発明の実施の形態に係るカードリーダ１の電気的構成は、カードリーダ１に動作を指示する上位装置（例えば金融取引端末やＩＤ認証端末）３と電気的に接続された単一の上位インタフェース４と、磁気カード上の磁気ストライプに摺接させ、磁気カードに対してリードライト処理を行う磁気ヘッド５と、接触式ＩＣカード上に配置されたＩＣ端子に当接させ、接触式ＩＣカードに対する通信処理を行う接触ＩＣカード接点（ＩＣ接点）６と、カード認証を行うＳＡＭが接続されるＳＡＭソケット７と、磁気ヘッド５，接触ＩＣカード接点６及び開放型非接触通信用外付アンテナ８とデータの送受信を行う信号処理手段２と、からなる。

信号処理手段２は、磁気ヘッド５を介して磁気カードに対する入出力信号を処理する磁気カード処理回路２ｂと、接触ＩＣカード接点６を介して接触式ＩＣカードに対する入出力信号を処理する接触ＩＣカード処理回路２ｃと、開放型非接触通信用外付アンテナ８を介して非接触式ＩＣカードに対する入出力信号を処理する非接触ＩＣカード処理回路２ｄと、上位装置３との通信や、磁気カード処理回路２ｂ，接触ＩＣカード処理回路２ｃ及び非接触ＩＣカード処理回路２ｄに対する入出力処理を含め、カードリーダ１全体を統合的に制御するＣＰＵ２ａと、からなる。

なお、ＣＰＵ２ａは、制御部の一部又は全部に相当する。すなわち、ＣＰＵ２ａに電気的に接続されたＲＯＭやＲＡＭが、制御部に含まれていても構わない（説明の便宜上、図１ではこれらを省略している）。また、開放型非接触通信用外付アンテナ８は、非接触ＩＣカード処理回路２ｄと、リード線等の有線又は無線で接続されている。さらに、図１では、単一のＳＡＭソケット７が実装されているが、複数実装されていてもよい。

次に、かかる電気的構成よりなるカードリーダ１の基本処理動作について、図２を用いて説明する。

［基本処理動作］
図２は、本発明の実施の形態に係るカードリーダ１の基本処理動作を示すフローチャートである。

図２において、まず、上位装置３は、カードリーダ１に対し、磁気カード及び接触式ＩＣカードの取込みを許可するコマンドを発行する（ステップＳ２１）。そうすると、このコマンドを受信した信号処理手段２のＣＰＵ２ａは、磁気カード処理回路２ｂ及び接触ＩＣカード処理回路２ｃに対し、取込許可に係る制御信号を送信する。これにより、磁気カード及び接触式ＩＣカードの取込み準備態勢が整うこととなる。

次いで、上位装置３は、磁気カード及び接触式ＩＣカードの取込み状況と、非接触式ＩＣカードの活性化状況と、の双方を確認可能なコマンドを発行する（ステップＳ２２）。そうすると、このコマンドを受信した信号処理手段２のＣＰＵ２ａは、磁気カード処理回路２ｂ及び接触ＩＣカード処理回路２ｃに対し、取込み状況を確認する制御信号を送信するとともに、非接触ＩＣカード処理回路２ｄに対し、活性化状況を確認する制御信号を送信する。そして、ＣＰＵ２ａは、これらの制御信号に基づくコマンド実行結果を受信し、このコマンド実行結果をレスポンスデータとして上位装置３に対して送信する。上位装置３が受信するコマンド実行結果（レスポンスデータ）は、図３に示すとおり、レスポンス種別（正常／異常），コマンドコード（非接触ＩＣコマンド），パラメータコード（非接触活性化）及びカード位置（無／ゲート／内部）からなる各コマンド共通のレスポンスフォーマット部と、非接触活性化結果（ＯＫ／ＮＧ）からなる各コマンド固有のレスポンスデータ部と、から構成されるものとなっている。

ここで、ＣＰＵ２ａは、上述のとおりコマンド実行結果をレスポンスデータとして上位装置３に対して送信する一方で、このコマンド実行結果を基に、非接触式ＩＣカードが活性化されたか否か（ステップＳ２３）及び磁気カード又は接触式ＩＣカードのカード取込みが完了したか否か（ステップＳ２４）を判断する。

そして、非接触式ＩＣカードが活性化されたと判定した場合或いは磁気カード又は接触式ＩＣカードのカード取込みが完了したと判定した場合には、カードリーダ１において、"自発的に"排他処理（点線枠内）が行われることとなる。すなわち、ＣＰＵ２ａは、非接触式ＩＣカードが活性化されたと判定した場合には、磁気カード処理回路２ｂ及び接触ＩＣカード処理回路２ｃに対し、カード取込みを禁止する（カード処理を無効化する）制御信号を送信する（ステップＳ２６）。また、ＣＰＵ２ａは、磁気カード又は接触式ＩＣカードのカード取込みが完了したと判定した場合には、非接触ＩＣカード処理回路２ｄに対し、活性化を禁止する（カード処理を無効化する）制御信号を送信する（ステップＳ２９）。このようにして、ＣＰＵ２ａによる自発的な排他処理が完了する。

次いで、コマンド実行結果（図３参照）をレスポンスデータとして受信した上位装置３は、非接触式ＩＣカードが活性化されたと判定した場合には、信号処理手段２のＣＰＵ２ａによって自発的な排他処理（ステップＳ２６）が完了した後、非接触式ＩＣカードに対してカード処理（情報の記録又は再生）を継続実行する（ステップＳ２７）。また、磁気カード又は接触式ＩＣカードのカード取込みが完了したと判定した場合には、信号処理手段２のＣＰＵ２ａによって自発的な排他処理（ステップＳ２９）が完了した後、磁気カード又は接触式ＩＣカードに対してカード処理（情報の記録又は再生）を継続実行する（ステップＳ３０）。そして、ステップＳ２７又はステップＳ３０の継続処理が完了すると、本サブルーチンを終了する。

一方で、コマンド実行結果（図３参照）をレスポンスデータとして受信した上位装置３は、非接触式ＩＣカードが活性化されておらず、かつ、磁気カード又は接触式ＩＣカードのカード取込みが完了していないと判定した場合には、カード処理を終了するか否かを判断する（ステップＳ２５）。そして、終了すると判定した場合には本サブルーチンを終了し、まだ継続すると判定した場合には、ステップＳ２２に処理を戻す。

以上説明したように、信号処理手段２内のＣＰＵ２ａが自発的に排他制御を行うことによって、磁気カード及び接触式ＩＣカードに対してカード処理を実行する機能が一時的に制御不能に陥るのを防ぐことができる。また、様々なデータのやりとりを、高速応答性が要求される制御が不得意な上位装置３を経由せずに行うことによって、処理の高速化を図ることができる。

［非接触式ＩＣカードとＳＡＭとの連携動作］
次に、非接触式ＩＣカードとＳＡＭとの連携動作について説明する。図２のステップＳ２７において、上位装置３は、必要に応じてカードリーダ１に対し、非接触式ＩＣカードとＳＡＭとの連携動作を指示することができる（ステップＳ２８）。この連携指示を受けたＣＰＵ２ａは、途中経過を上位装置３へ通知することなく、カードリーダ１内でＳＡＭとの連携動作を行い、結果のみを上位装置３へ通知する。

以下、図４及び図５を用いて本連携動作について詳述する。図４は、従来のカードリーダ１００（図７参照）における非接触式ＩＣカードとＳＡＭとの連携動作を示すフロー図である。図５は、本発明の実施の形態に係るカードリーダ１（図１参照）における非接触式ＩＣカードとＳＡＭとの連携動作を示すフロー図である。

従来の連携動作を示す図４において、データの送受信が行われる装置・手段等は、上位装置１０１，接触信号処理手段１０２，ＳＡＭソケット１０８に接続されたＳＡＭ（以下、「ＳＡＭ１０８」と示す），非接触信号処理手段１０３及び開放型非接触通信用外付アンテナ１０９（非接触式ＩＣカード）である。

まず、上位装置１０１は、乱数発生コマンドを接触信号処理手段１０２に送信し（ステップＳ４１）、これを受信した接触信号処理手段１０２は、この乱数発生コマンドをＳＡＭ１０８に送信する（ステップＳ４２）。そうすると、ＳＡＭ１０８において、認証時に用いる乱数が生成され、その乱数は、接触信号処理手段１０２を介して（ステップＳ４３）、上位装置１０１に送信される（ステップＳ４４）。

次いで、上位装置１０１は、認証データ生成コマンドを、ステップＳ４４において受信した乱数と共に、非接触信号処理手段１０３に送信する（ステップＳ４５）。これを受信した非接触信号処理手段１０３は、認証データ生成コマンドと乱数を開放型非接触通信用外付アンテナ１０９に送信する（ステップＳ４６）。開放型非接触通信用外付アンテナ１０９は、認証データ生成コマンドと乱数を搬送波（電磁波）に乗せて非接触式ＩＣカードに対して送信することによって、非接触式ＩＣカードより、秘密鍵で乱数を暗号化した認証データを受信する。

次いで、かかる認証データは、非接触信号処理手段１０３を介して（ステップＳ４７）、上位装置１０１まで送られる（ステップＳ４８）。そして、かかる認証データを受け取った上位装置１０１は、この認証データと認証コマンドを、接触信号処理手段１０２を介して（ステップＳ４９）、ＳＡＭ１０８に送信する（ステップＳ５０）。ＳＡＭ１０８は、秘密鍵を用いて認証データを復号化し、復号化された認証データと乱数とを照合した認証結果を接触信号処理手段１０２に送信する（ステップＳ５１）。

次いで、かかる認証結果を受信した接触信号処理手段１０２は、これを上位装置１０１に転送する（ステップＳ５２）。最後に、上位装置１０１は、受信した認証結果を基にして、カード認証を行う。

このように、従来のカードリーダ１００では、ステップＳ４４〜ステップＳ４５、ステップＳ４８〜ステップＳ４９に示すように、上位装置１０１を経由して、非接触式ＩＣカードとＳＡＭとの連携動作が行われていた。

一方で、本発明に係る連携動作を示す図５において、データの送受信が行われる装置・手段等は、上位装置３，信号処理手段２，ＳＡＭソケット７に接続されたＳＡＭ（以下、「ＳＡＭ７」と示す），開放型非接触通信用外付アンテナ８（非接触式ＩＣカード）である。

まず、上位装置３は、乱数発生コマンドを信号処理手段２に送信し（ステップＳ６１）、これを受信した信号処理手段２は、この乱数発生コマンドをＳＡＭ７に送信する（ステップＳ６２）。そうすると、ＳＡＭ７において、認証時に用いる乱数が生成され、その乱数は、信号処理手段２に送信される（ステップＳ６３）。

次いで、信号処理手段２のＣＰＵ２ａは、認証データ生成コマンドを、ステップＳ６３において受信した乱数と共に、開放型非接触通信用外付アンテナ８に送信する（ステップＳ６４）。開放型非接触通信用外付アンテナ８は、認証データ生成コマンドと乱数を搬送波（電磁波）に乗せて非接触式ＩＣカードに対して送信することによって、非接触式ＩＣカードより、秘密鍵で乱数を暗号化した認証データを受信する。

次いで、かかる認証データは、信号処理手段２に送られる（ステップＳ６５）。そして、かかる認証データを受け取った信号処理手段２のＣＰＵ２ａは、この認証データと認証コマンドを、ＳＡＭ７に送信する（ステップＳ６６）。ＳＡＭ７は、秘密鍵を用いて認証データを復号化し、復号化された認証データと乱数とを照合した認証結果を信号処理手段２に送信する（ステップＳ６７）。

次いで、かかる認証結果を受信した信号処理手段２は、上位装置３にこれを転送する（ステップＳ６８）。最後に、上位装置３は、受信した認証結果を基にして、カード認証を行う。

このように、本発明の実施の形態に係るカードリーダ１では、ステップＳ６３〜ステップＳ６４、ステップＳ６５〜ステップＳ６６に示すように、人為的処理の介在があり得る上位装置３を経由せずに、秘匿性が要求される認証データのやりとりをカードリーダ１の内部だけで行うことができ、ひいてはセキュリティ面での安全性向上に資することができる。

［変形例］
図６は、本発明の他の実施の形態を説明するための説明図である。図６に示す本発明の他の実施の形態は、磁気カード及び接触式ＩＣカードを処理する機能のみをもつカードリーダ１'（図６（ａ）参照）に対し、非接触式ＩＣカードを処理する機能を追加した後、追加後のカードリーダ１''（図６（ｃ）参照）を、上述したカードリーダ１と同様に機能させることができるものである。なお、図１と同じ電気的要素については、同符号で示すものとする。

図６（ａ）において、カードリーダ１'は、磁気カード及び接触式ＩＣカードを処理する機能のみをもつ。すなわち、カードリーダ１'は、上位装置３と電気的に接続される単一のインタフェース４と、ＣＰＵ２ａ，磁気カード処理回路２ｂ及び接触ＩＣカード処理回路２ｃから構成される接触信号処理手段２'と、磁気ヘッド５と、接触ＩＣカード接点６と、ＳＡＭソケット７と、外部拡張インタフェース９と、からなる。なお、外部拡張インタフェース９は、例えば外部拡張ＳＡＭ用インタフェース等である。

ここで、この外部拡張インタフェース９に、非接触ＩＣカード処理回路２ｄを介して開放型非接触通信用外付アンテナ８を接続する（図６（ｂ）参照）。そして、上位装置３などからカードリーダのファームウエアをダウンロードし、ＣＰＵ２ａに接続されたＲＯＭ（図６では図示せず）に格納する。これにより、非接触式ＩＣカードを処理する機能が追加されたカードリーダ１''を実現することができ（図６（ｃ）参照）、上述したカードリーダ１と同様に機能させることができる。なお、図６におけるＣＰＵ２ａ，磁気カード処理回路２ｂ，接触ＩＣカード処理回路２ｃ，外部拡張インタフェース９及び非接触ＩＣカード処理回路２ｄは、カードリーダ１における信号処理手段２（図１参照）に相当する。

また、本発明によれば、磁気カード及び接触式ＩＣカードと、非接触式ＩＣカードとの連携動作を行う必要がある場合には、これらの排他制御を行わず、カードリーダ内部において連携動作を行うことも可能である。これにより、かかる連携動作の処理を高速化することができ、また、セキュリティ面での安全性向上に資することができる。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係るカードリーダ１によれば、磁気カード及び接触式ＩＣカードに対してカード処理を実行する機能が一時的に制御不能に陥るのを防ぐことができるとともに、認証処理を含めた様々な処理の高速化を図ることができる。

特に、本発明は、非接触式ＩＣカードが開放型（図１における開放型非接触通信用外付アンテナ８に翳して情報の記録又は再生を行うタイプ）である場合には、優位性を有する。詳述すると、開放型非接触ＩＣカードを処理する機能は、カードがアンテナに翳されている状態で処理を完了しなければならない。アンテナとカードが通信可能な距離は、カードリーダの処理能力にも依存するが、アンテナの実装における物理的制限，各種電波法規及びノイズ規格による放射電磁界の規制により自ずと限界が発生する。また、カードをアンテナに翳すという人為的操作は、一般の使用者の動作によって行われるため、翳されたカードがアンテナとの距離を通信可能な状態に保っている時間も、人間工学的に限界が発生する。そうすると、これらの条件から、開放型非接触式ＩＣカードを安定に処理するためには、一般的に、その処理を数百ｍｓで完了しなければならない。

しかし、上位装置からカードリーダの機能が制御される一般的なものでは、カードリーダに対するコマンド通信やコマンド処理が上位装置及びカードリーダの双方で必要となるため、数十ｍｓを要する。更に、上位装置の特性によっては応答遅れ等も加わり、簡単なカードリーダ制御に１００ｍｓ以上の時間を要することも稀ではない。

それに対し、本発明のように、カードリーダ内部だけで排他処理等を行う場合には、コマンドを介する必要がないため、制御に要する時間は機械的動作に要する時間を除くと、数ｍｓ以下と非常に短時間となる。また、元来、ハードウエア制御のために高いリアルタイム性を有していることから、制御事象に対する応答性も数ｍｓ以下である。

このように、上位装置から複数デバイスを制御する構成に対し、本発明のようなカードリーダ内で複数機能を制御する構成は、アンテナに開放型非接触式ＩＣカードが翳されたときの検知という事象に対する応答性及びその後の処理において、優位性を有するのである。

また、本発明の実施の形態に係るカードリーダ１によれば、人為的処理の介在があり得る上位装置を経由せずに、秘匿性が要求される認証データのやりとりをカードリーダの内部だけで行うことができるので、セキュリティ面での安全性向上に資することができる。

特に、従来は、非接触式ＩＣカードとＳＡＭが上位装置経由で秘匿性が要求されるデータを含む通信を行う場合（図４参照）には、非接触式ＩＣカードを扱うデバイスと上位装置、ＳＡＭを扱うデバイスと上位装置、の２つの通信経路のセキュリティ性を確保しなければならなかった。詳述すると、近年、上位装置は、ソフトウエア開発の利便性から一般的なＯＳ（Operating System）が採用されることが多いが、このような環境の上で動作するソフトウエアの開発手段としてソフトウエアの動作をモニタするツールも一般的となっている。換言すれば、上位装置のセキュリティ性が損なわれた場合には、非接触式ＩＣカードとＳＡＭの間の秘匿性も同様に損なわれてしまう。従って、上位装置のセキュリティ性にも十分な配慮が必要となる。そうすると、一般に、ハードウエアコストの面で不利になる。

しかし、本発明によれば、非接触式ＩＣカードとＳＡＭの双方を単一のカードリーダで処理する場合、上位装置を経由しないので、カードリーダに集中して対策することが可能となり、その結果、セキュリティ性の確保が容易になるとともに、コスト低減にも寄与することとなる。

本発明に係るカードリーダは、上位装置と単一のインタフェースで電気的に接続され、磁気ヘッド又はＩＣ接点をカードに接触させて情報を記録又は再生する機能と、電磁誘導によりカードと非接触で情報を記録又は再生する機能と、を内部で連携可能としているので、磁気カード及び接触式ＩＣカードに対してカード処理を実行する機能が一時的に制御不能に陥るのを防ぐことができるとともに、認証処理を含めた様々な処理の高速化及びセキュリティ面での安全性向上に資することができるものとして有用である。

本発明の実施の形態に係るカードリーダの電気的構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態に係るカードリーダの基本処理動作を示すフローチャートである。カードの取込み／活性化状況を確認するコマンドのレスポンスデータ（レスポンスフォーマット）である。従来のカードリーダ（図７参照）における非接触式ＩＣカードとＳＡＭとの連携動作を示すフロー図である。本発明の実施の形態に係るカードリーダ（図１参照）における非接触式ＩＣカードとＳＡＭとの連携動作を示すフロー図である。本発明の他の実施の形態を説明するための説明図である。従来のカードリーダの電気的構成を示すブロック図である。

符号の説明

１カードリーダ
２信号処理手段
３上位装置
４上位インタフェース
５磁気ヘッド
６接触ＩＣカード接点
７ＳＡＭソケット
８開放型非接触通信用外付アンテナ
９外部拡張インタフェース

Claims

磁気ヘッド又はＩＣ接点をカードに接触させて情報を記録又は再生する機能と、電磁誘導によりカードと非接触で情報を記録又は再生する機能と、を有する信号処理手段を備えるカードリーダであって、
前記信号処理手段は、磁気ヘッドを磁気カード上の磁気ストライプに摺接して情報を記録又は再生する磁気カード処理部と、
ＩＣ接点を接触式ＩＣカード上に配置されたＩＣ端子に当接して情報を記録又は再生する接触式ＩＣカード処理部と、
非接触式ＩＣカード内に埋設されたコイルと非接触式通信用アンテナとの電磁誘導によって情報を記録又は再生する非接触式ＩＣカード処理部と、を備えると共に、
単一のインタフェースを介して上位装置と電気的に接続され、
前記上位装置から受信し、磁気カード及び接触式ＩＣカードの取込み状況と、非接触式ＩＣカードの活性化状況と、の双方を確認可能な単一のコマンドによって、前記磁気カード処理部、前記接触式ＩＣカード処理部及び前記非接触式ＩＣカード処理部におけるカード処理状態を認識することを特徴とするカードリーダ。
前記信号処理手段は、さらに、前記磁気カード処理部、前記接触式ＩＣカード処理部及び前記非接触式ＩＣカード処理部のそれぞれと情報の送受信を行う制御部を備え、
前記制御部は、前記カード処理状態に基づき、前記磁気カード処理部及び前記接触式ＩＣカード処理部と、前記非接触式ＩＣカード処理部と、のいずれか一方がカード処理を実行しているときには、他方に対してカード処理を無効化する制御信号を送信することを特徴とする請求項１記載のカードリーダ。
前記カードリーダは、さらに、接触式ＩＣカードの認証を行うＳＡＭ処理手段を備え、
前記ＳＡＭ処理手段は、前記接触式ＩＣカード処理部に接続されており、
前記非接触式ＩＣカード処理部は、上位装置を経由せずに前記接触式ＩＣカード処理部を介して前記ＳＡＭ処理手段と情報の送受信を行うことを特徴とする請求項１又は２記載のカードリーダ。