JP5523388B2

JP5523388B2 - 指紋認証付ｉｃカード

Info

Publication number: JP5523388B2
Application number: JP2011105750A
Authority: JP
Inventors: 洋一瀬戸; 尚一清本
Original assignee: エイエスディ株式会社
Priority date: 2011-05-10
Filing date: 2011-05-10
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2031-05-10
Also published as: JP2012238126A

Description

本発明は、広く普及している銀行カード、クレジットカード、電子マネーカード、高付加価値機能を有する乗降を制限する交通機関のパスカード等、また車のキーや鍵機能を持つ社員証等の決済、取引手段やアクセス制御手段として用いられる本人が日常的に携行する指紋認証付ＩＣカードに関する。

決済、取引手段やアクセス制御手段として本人が日常的に携行するＩＣカードは、サービスの増加により付加価値が高まる一方で、所有者が正当な本人（使用権限を有する者）であるかどうかの確認を行なう方法としては現在、当該ＩＣカードを持っていることによる確認証明方法以外には、署名の提供、暗証番号の提供、カードに印刷された顔写真の確認等による判断に止まる。このような現状の中で、ＩＣカードに電池を搭載し、インターネットを経由して特定のサイトにアクセスする際に必要なパスワードをカード内で演算し、それをカード上に表示するディスプレーを設けた「ワンタイムパスワード・カード」が実用化され始めた（非特許文献１）。この「ワンタイムパスワード・カード」の場合、インターネット上の端末とサーバとの間での認証に関わる技術であるために、限られた範囲での利用しか期待できない。より広範囲に普及しているＩＣカードの不正使用としては、「スキミング」と呼ばれる手法によりカード内の個人情報を始め暗証番号をも容易に第三者により盗み読まれ、新たに偽造されたカードが不正に使用される犯罪が多発している。この「スキミング」と関連して悪意の第三者が正当な所有者に「成りすます」ことによる被害が深刻化している。

「スキミング」や「成りすまし」に対する対策要求から、指紋センサを搭載した指紋認証機能付きＩＣカードの発明が「特許文献１」に開示されている。この発明では、特に「スキミング」に対する対策として、不正なリーダーに対するＩＣカードの防御方法の発明が開示されているが、当該指紋認証付きＩＣカードの利用の際に生じることが予想される利用者にとっての操作上の負担増への配慮、すなわち利便性に関する具体的な記述は無い。

一方、試作段階での発表例として「非特許文献２」によれば、厚さ2ミリのカード形状にスワイプ方式（指を擦る）の指紋ラインセンサを搭載している。しかし、このラインセンサ方式の指紋読取りセンサをＩＣカードに採用した場合、一方の手でカードを保持し、もう一方の手の何れかの指をセンサに対して擦る必要が生じ、従来どおり片手でＩＣカードを保持し、所定のリーダーに当てるだけでＩＣカードが利用できると言った利便性は大きく損なわれる。しかも、指紋認証の開始、すなわち指紋の読取り開始にはカードに設けられたスイッチを押すことを利用者に要求する設計となっており、利用者の操作は著しく複雑になっている。

特願２００８―３００００３特開昭４９−４０８２５

「ワンタイムパスワード・カード」の例http://www.dnp.co.jp/news/1228918_2482.html 「ラインセンサ搭載指紋認証付きＩＣカードの試作例」http://www.validustech.com/index.cfm

悪意の第三者が正当な所有者に「成りすまし」することにより生じる被害からＩＣカードの正当な所有者を保護する為に当該ＩＣカードに指紋による本人確認機能を搭載すると共に、新たな本人確認機能を搭載したことによる利用者にとって面倒な操作上の負担を生じさせず、従来の利用方式どおり片手のみでＩＣカードを操作出来、しかもサービスの利用を受けられるような運用を実現することにある。

本発明は、上記実情に鑑み、リーダーより発せられる磁場からの電磁誘導を介して電力を供給し、これによりリーダーとの間で送受信して稼働する指紋認証付ＩＣカードであって、該ＩＣカードは指紋読取りセンサを具備し、更にリーダーとの間の送受信を制御する装置制御用ＣＭＰＵと、読み取られた指紋の指紋認証、指紋認証成功後所定の時間指紋認証免除する指紋処理用ＡＭＰＵと、蓄電回路と該蓄電回路からの出力電圧を監視する電圧検知回路を備え、上記供給電力を上記蓄電回路で蓄電し、該蓄電回路の出力電圧を上記電圧検知回路で監視し、出力電圧が既定の値に達した時点で上記装置制御用CＭＰＵと指紋処理用AＭＰＵに放電し、指紋認証し、指紋認証成功により正当な所有者であることの確認された場合のみリーダーとの間の送受信をイネーブルにするとともに、上記認証免除時間経過後リーダーとの間の送受信をディスエーブルにし、且つ上記装置制御用CＭＰＵと指紋処理用AＭＰＵへの放電をオフにするようにしたことを特徴とする指紋認証付ＩＣカードを提案するものである。

具体的には、上記ＩＣカード表面の偏心位置、すなわち指を当ててカードを挟んで保持できる位置に指紋読取り用の平面センサを搭載し、その平面センサに読取らせるべき指紋に相当する指を置いたままＩＣカードを挟み保持した状態で所定の非接触ＩＣカード・リーダーに当て、リーダーの発する磁場により電磁誘導を介して電力の供給を受け、このＩＣカードの内部に具備する蓄電回路に電力を蓄電し、その蓄電容量を示す出力電圧を電圧検知回路によって監視し、その出力電圧が既定の電圧値に達したことが確認された時点で指紋センサに置かれた指の指紋を自動的に読取り開始し、ＩＣカード内に秘匿された登録済指紋情報との照合により本人確認が完了後ＩＣカードの利用可能なサービスに対する機能を自動的にイネーブル（有効）にし、認証の免除時間を計測開始し、定められた免除時間経過後該サービスに対する機能を自動的にディスエーブル（無効）にした後、制御用ＭＰＵを待機状態（ＯＦＦ状態）にする。ＩＣカードに搭載されたアンテナ・コイルに接続された蓄電回路並びに電圧検知回路により、該ＩＣカードが再度カード・リーダーの磁場に接近することで自動的に前記処理サイクルが実行可能な非接触型ＩＣカードを提供するものである。

本発明においては、ＩＣカード表面に搭載された外部端子（８端子）を有する接触式ＩＣカードの場合についても同様に、当該ＩＣカードをリーダーに挿入し、８端子の中の２接点を通じて電力の供給を受け、指紋センサに置かれた指の指紋を自動的に読取り開始し、一連の認証動作を完了した後、ＩＣカードの利用可能なサービスに対する機能をイネーブル（有効）にし、このＩＣカードの内部に具備された蓄電回路または充電式電池が認証の免除時間を計測するに足る十分な一定容量に達した後に、ＩＣカードの利用可能なサービスに対する機能をイネーブル（有効）にした後当該ＩＣカードをリーダーから取り出し可能とし、免除時間を計測開始し、定められた免除時間経過後ＩＣカードの機能を自動的にディスエーブル（無効）にする接触式ＩＣカードを提供するものである。

本発明によれば、ＩＣカードに指紋による本人確認機能を搭載することにより悪意の第三者が正当な所有者に「成りすます」ことにより生じる被害からＩＣカードの正当な所有者を保護すると共に、新たな本人確認機能を搭載したことによる利用者への面倒を意識させずに、従来の利用方式どおり片手のみでＩＣカードを操作出来、しかもサービスの利用を受けられるようになる。

図１は、本発明の指紋読取りセンサを搭載した非接触ＩＣカードを示す透視図図２は、本発明の指紋読取りセンサを搭載した非接触ＩＣカードのブロック図図３は、通常用いられるＣＭＰＵ４のブロック図図４（a）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本発明の実施例に従い非接触ＩＣカード内のカード・リーダー３０、蓄電回路／電圧検知回路１３、ＣＭＰＵ４およびＡＭＰＵ６の間の状態遷移を示すフローチャート、(e)は(a)の電圧検知回路の検知電圧値の変化を示したグラフ図５は、本発明の指紋読取りセンサを搭載した接触式ＩＣカードとカード・リーダーを示す透視図。

リーダーより発せられる磁場からの電磁誘導を介して電力を供給し、これによりリーダーとの間で送受信して稼働する指紋認証付ＩＣカードであって、該ＩＣカードは指紋読取りセンサを具備し、更にリーダーとの間の送受信を制御する装置制御用ＣＭＰＵと、読み取られた指紋の指紋認証、指紋認証成功後所定の時間指紋認証免除する指紋処理用ＡＭＰＵと、蓄電回路と該蓄電回路からの出力電圧を監視する電圧検知回路を備え、上記供給電力を上記蓄電回路で蓄電し、該蓄電回路の出力電圧を上記電圧検知回路で監視し、出力電圧が既定の値に達した時点で上記装置制御用CＭＰＵと指紋処理用AＭＰＵに放電し、指紋認証し、指紋認証成功により正当な所有者であることの確認された場合のみリーダーとの間の送受信をイネーブルにするとともに、上記認証免除時間経過後リーダーとの間の送受信をディスエーブルにし、且つ上記装置制御用CＭＰＵと指紋処理用AＭＰＵへの放電をオフにするようにしたことを特徴とする指紋認証付ＩＣカード。

以下、本発明による指紋認証付きＩＣカードの実現方法とその原理について図を参照して説明する。
図１は、当該ＩＣカード１に具備された指紋読取りセンサ７の上に右手の親指をその指紋が読取れるように当て、同じ右手の人差指とでＩＣカード１を挟んで保持している状態を示す透視図である。この図１では、本発明による指紋認証付きＩＣカードが、通常の非接触ＩＣカードに搭載されるアンテナ・コイル２、外部端子（以下、８端子と呼ぶ）３、ＩＣカードの制御処理用ＣＭＰＵ（Ｃａｒd ＭｉｃｒｏＰｒｏｃｅｓｓｏｒＵｎｉｔ）４，ＩＣカードの状態を示すインジケータ５及び指紋認証処理制御を担うプロセッサー（以下、ＡＭＰUと呼ぶ）６から構成されることを示している。また、ＩＳＯ７８１６国際規格では、図中に示されたとおり幅54ｍｍ、縦の長さ85.6ｍｍ、厚さ0.8ｍｍが、ＩＣカードの寸法として規定されている。

本発明による指紋認証付きＩＣカードでは、例えば前記の親指と人差し指で当該ＩＣカードを挟み、右手だけで保持した状態で所定のカード・リーダーに当てた状態で、該親指の指紋を自動的に読取り、指紋認証による本人確認を済ませ、所有者本人であることを利用者に意識させずに確認した後にサービスの利用を可能ならしめるものである。そのための手段として指紋読取りセンサ７の取付け位置は、ＩＣカードの中心からずらした偏心位置に配置することとなる。すなわち、二本の指でＩＣカードを挟んで保持する際、小さい手の場合には、センサの位置によってはカードの端が当たりセンサに指を当てることに困難が生じることが起こりうることは、先のカード寸法からも明白である。一方で、指紋読取りセンサＩＣを偏心位置に置くことのメリットとして、ＩＣカードの強度に関して要求、既定されている「ICカードの動的曲げ強さ」（JIS X 6305/6.1）、「動的ねじれ特性」（JIS X 6305/6.2）並びに「反りに対する特性」（JIS X 6301/8.11）を考慮した場合、中心線上あるいは中心近傍の対角線上に最大曲げ応力が発生してしまい、その位置にあるICチップがカード本体から離脱したり割れてしまったりすることを回避しやすくなる。（「特許文献２」参照のこと）

次に例えば前記親指の指紋を自動的に読取り、指紋認証による本人確認を済ませ、所有者本人であることを利用者に意識させずに確認した後にサービスの利用を可能ならしめる手段について本発明による指紋認証付きＩＣカードの構成を示す図２を用いて説明する。
図2のＣＭＰU４は、図1にも示されたとおりアンテナ・コイル２と直結されており、カード・リーダーから発せられる磁場から電磁誘導起電力を介してカード・リーダーとＩＣカード間のデータの送受信を行う。図３に一般的な非接触ＩＣカードのブロック図を示したが、ＲＦインタフェース５８とＲＦ−ＵＡＲT（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＡｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＲｅｃｅｉｖｅｒＴｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）５７により誘導起電力を生じ、整流及び変調、復調、増幅を担当する。ここで、ＣＭＰＵ４を制御する制御用ＣＰＵ５６は、カード・リーダーから発せられる磁場から電磁誘導起電力により生じる以外の外部から供給される直流電源で動作することに注意する必要がある。

図２に戻り、アンテナ・コイル２から電源を蓄電回路１１に蓄積し、その蓄積される電力を電圧検知回路１２で監視し、所定の電力値に達した後にＡＭＰＵ６およびＣＭＰＵ４を起動する。ここで言う「起動」とは、ＯＮ／ＯＦＦではなく、省電力モード（所謂スリープモード）に在る状態からの復帰動作としても良い。

この経緯を図４ａ、ｂ、ｃ、ｄのそれぞれカード・リーダー３０、蓄電回路／電圧検知回路１３、ＣＭＰＵ４およびＡＭＰＵ６の状態遷移を示すフローチャートとＩＣカード内の消費電力すなわち電圧検知回路の電圧値の変化を示した図４eを用いて更に詳しく説明する。磁場を生成するカード・リーダー３０に該ＩＣカードを当てると電磁誘導により電力の供給を受けて蓄電回路１１に蓄電が始まる１４。蓄電回路からの出力電圧を監視１５する電圧検知回路１２は、出力電圧が既定の値に達した時点で蓄電回路に蓄えられた電力をＣＭＰＵ４およびＡＭＰＵ６に放電するスイッチをＯＮにし放電が開始され、それぞれを起動する（１６）。

起動されたＣＭＰＵ４は、通常行われるカード・リーダーとのデータの送受信処理を実行せず、ＡＭＰＵ６からのコマンド待機状態に留まる（４０）。

一方で、起動されたＡＭＰＵ６が指紋読取りセンサ７に置かれた指の指紋を読取り（６２）、ＡＭＰＵ６が採取した指紋画像から該親指の指紋の特徴情報を抽出し、その特徴情報とＡＭＰＵ６の内部に秘匿されたＩＣカード所有者の登録指紋データ（４２）とを比較する指紋の照合（６３）を実施する。指紋照合６３により正当なＩＣカードの所有者本人であることが確認されると、ＡＭＰＵ６は、ＣＭＰＵ４に対しカード・リーダー３０とのデータ送受信を許可するイネーブル・コマンドを送信６５する。このイネーブル・コマンドを受けてＣＭＰＵ４は、ＩＣカード本来の機能であるサービスの提供のためにカード・リーダー３０とのデータ送受信（３２）を開始する。一方のＡＭＰＵ６は、ＣＭＰＵ４に対しイネーブル・コマンドを送信（６５）した直後から認証の免除時間の計測動作（６６）を開始する。この認証の免除時間の値もＩＣカードの種類に応じてまたは利用サービスの種類に応じて異なる値を持つものであることからＡＭＰＵ６内に秘匿されていても良い。

以上の指紋認証付きＩＣカード内部の状態の遷移を消費電力の変化すなわち電圧検知回路１２でモニターされる検知電圧の値の変化と対応させた図４ｅで見ると、ＡＭＰＵ６およびＣＭＰＵ４が待機モード（ＯＦＦ状態）では蓄電回路への蓄電が進み電圧検知回路の検知電圧は上昇する。この電圧の値が基準値Ｖ０に達するとＡＭＰＵ６およびＣＭＰＵ４が起動されるので蓄電回路から電力が放出され、その電力量に応じて検知電圧は降下を始める。

この時の時刻がＴ１で示されている。ＡＭＰＵ６での指紋認証処理（６２，６３）が終了し、ＡＭＰＵ６からＣＭＰＵ４に対しイネーブル・コマンドが送信（６５）されてカード・リーダー３０とＣＭＰＵ４とのデータ送受信（３２）が始まると検知電圧の降下が更に増大する。
その一方で、ＡＭＰＵ６は、処理負荷の少ない認証の免除時間の計測処理を実施する。

この免除時間が過ぎるとＡＭＰＵ６は、ＣＭＰＵ４に対しディスエーブル・コマンドが送信（６７）され、蓄電回路からの放電スイッチがＯＦＦ（６８）され、２つのＭＰＵの処理は停止され検知電圧の降下が止まる。Ｔ２と図示されたこの時刻から蓄電が進むため検知電圧は、再び上昇へと転じる。Ｔ１とＴ２処理サイクルの間検知電圧は減少するが、この間にも蓄電回路には充電され続けていることも記憶しておくべきである。

本人確認の判定処理６４で失敗した場合は、速やかに蓄電回路からの放電スイッチがＯＦＦ（６８）され、２つのＭＰＵ４およびＡＭＰＵ６の処理が停止され待機状態（ＯＦＦ状態）となり、改めて電圧検知回路の処理（１５）に戻る。この場合、電圧降下も時刻Ｔ２よりも前の段階で止まることになるので、次の処理サイクルは早く開始される。勿論、１度の指紋読取りが不測の理由で照合失敗した場合を考慮して、複数回の本人確認行為まで許容される消費電力に相当する基準電圧Ｖ０を設定しても良い。

ここで蓄電回路１１は、大別して整流回路と蓄電装置から成るが、蓄電装置としてはスーパーキャパシタ（または電気二重層キャパシタ）等を用いることにより前記の処理サイクルを数秒で実現可能となる。また、電圧検知回路１２で用いる基準値Ｖ０は、当該指紋認証付きＩＣカードの前記処理サイクルで消費される電力をあらかじめ経験的に求め、その値から算出される。蓄電回路として２次電池や使い捨ての1次電池を用いてもよい。

また、接触式ＩＣカード１の場合は、図５に示した通り８端子３の中の２端子が電源供給用としてＩＳＯ７８１６の国際規格にも定められている。すなわち、接触式ＩＣカード１の場合、所定のカード・リーダーに挿入された時点で電源は供給されるので、カード・リーダーへの挿抜の行為が、指紋認証のスイッチ動作の役割を果たすことになる。

ただし、接触式ＩＣカード１の場合も電圧検知回路により蓄電回路への蓄電の状態管理が必要となる。すなわち、カード・リーダーから接触式ＩＣカードを抜くことを許可する時点で認証の免除時間を計測するカウンター機能およびこれに関連する制御処理のための電力が必要となるからである。実際には、このための電力は極僅かではある。従って、接触式ＩＣカードの場合も蓄電回路として２次電池や使い捨ての1次電池を用いてもよい。

本発明によれば、悪意の第三者が正当な所有者に「成りすまし」することにより生じる被害からＩＣカードの正当な所有者を保護することができ、また本人確認機能を搭載したことによる利用者にとって面倒な操作上の負担を生じさせず、従来の利用方式どおり片手のみでＩＣカードを操作出来、しかもサービスの利用を受けることができる。

１…本願発明の非接触ＩＣカード
２…アンテナ・コイル
３…外部端子（８端子）
４…ＣＭＰＵ
５…インジケータ
６…ＡＭＰＵ
７…指紋読取りセンサＩＣ
１１…蓄電回路
１２…電圧検知回路
５１…ＣＭＰＵ内の専用ＲＯＭ
５２…ＣＭＰＵ内のユーザーＲＯＭとＲＡＭ
５３…ＣＭＰＵ内の暗号処理モジュール
５４…ＣＭＰＵ内のＥＥＰＲＯＭ
５５…ＣＭＰＵ内のＩ／Ｏ装置
５６…ＣＭＰＵの制御用ＣＰＵ
５７…ＣＭＰＵ内のＲＦＵＡＲＴ
５８…ＣＭＰＵ内のＲＦインタフェース
Ｖ０…電圧検知回路の基準電圧
Ｔ１…電圧検知回路の検知電圧の値が基準値に達した時刻
Ｔ２…ＣＭＰＵおよびＡＭＰＵが待機状態（ＯＦＦ状態）になった時刻

Claims

ICカードに具備された８端子の外部電極より電力の供給を受け、リーダーとの間でデータを送受信して稼働する接触式指紋認証付きＩＣカードであって、該ＩＣカードは指紋読取りセンサを具備し、更にリーダーとの間の送受信を制御するＩＣカード装置制御用ＣＭＰＵと、読み取られた指紋の指紋認証および指紋認証成功後所定の時間指紋認証を免除する指紋処理用ＡＭＰＵと、蓄電回路と該蓄電回路からの出力電圧を監視する電圧検知回路を備え、該ＩＣカードに具備された蓄電池回路に蓄電し、該蓄電回路の出力電圧を上記電圧検知回路で監視し、出力電圧が既定の値に達した時点で上記装置制御用ＣＭＰＵと指紋処理用ＡＭＰＵに放電できるようにし、
一方指紋センサに置かれた指の指紋を自動的に読み取り、読み取った指紋情報とＩＣカード内部に秘匿されているカード所有者の指紋情報とを照合し正当な所有者であることを確認し、ＩＣカードの内部に具備された蓄電回路が認証の免除時間を計測するに足る十分な一定容量に達した後に、ＩＣカードの利用可能なサービスに対する機能をイネーブルにした後当該ＩＣカードをリーダーから取り出し可能とし、免除時間を計測開始し、定められ免除時間経過後ＩＣカードの機能を自動的にディスエーブルにすることを特徴とする接触式指紋認証付きＩＣカード。
リーダーより発せられる磁場からの電磁誘導を介して電力を供給するようにした請求項１記載の接触式指紋認証付きＩＣカード。