JP6938971B2 - セキュリティカードおよび認証システム - Google Patents

Description

本発明は、建物やセキュリティエリアなどの入退場管理に利用されるＩＣカードを使用したセキュリティカードに関し、特にＩＣカードに内蔵された電子情報を不正に読み出されても、不正な複製や利用が困難なセキュリティカードおよび認証システムに関するものである。

電子マネー、個人認証、入退場管理その他の情報の記憶媒体装置として、情報の読み書きが可能なＩＣカードが知られている。ＩＣカードには、埋め込まれたアンテナと外部読取装置との電磁結合により非接触で情報の読み書きや電力供給が可能な非接触ＩＣカード、接触端子を通じて情報の読み書きや電力供給を行う接触ＩＣカード、非接触と接触の両方の通信機能を持ったデュアルＩＣカードがある。入退場管理などのような認証が主な通信内容で通信データ量が少量の用途では非接触ＩＣカードが用いられることが多い。

特許文献１には、ＩＣカードを認証デバイスとして各エリアへの入退場管理を行うシステムが開示され、該システムでは、各エリアを相互の関連性、セキュリティ性の高低などに応じてツリー状に区分してレベル付けを行った入退場管理端末を各エリアに設置し、一方個々のＩＣカードにはどの区分に入退場可能か、あらかじめ設定しておくことで、ＩＣカード所持者が入退場管理端末にＩＣカードを装着した時に入退場管理端末でセキュリティレベルの照合を行って解錠の可、不可を判定している。

しかしながら、特許文献１に開示された技術によると、解錠を要求するＩＣカード所持者の特定をＩＣカードに記録された電子情報に依存しているため、電子情報を不正に読み取ってコピーした不正ＩＣカードが使用された場合には、不正に解錠が行われてしまうという問題点があった。

また例えば特許文献２のように、セキュリティＩＣカードの情報を暗号化して不正な読み取りを困難にし、カードリーダとセキュリティＩＣカードの内容を相互認証して入場を許可するシステムや、生体認証との組み合わせでＩＣカード所持者の本人確認を行い、セキュリティエリアへの入退場をコントロールするセキュリティシステムが提案されている。

しかしながら、特許文献２に開示されたセキュリティシステムでは、セキュリティＩＣカードの暗号解読での不正複製による個人情報認証や生体認証のなりすまし不正認証などにより完全には不審者の重要管理エリアへの入場制限は行えなかった。

特開平２−８８８５９号公報 特開２００１−７６２７０号公報

そこで本発明は、ＩＣカードに記録された電子情報に基づく認証だけでなく、光学的な特性に基づく認証手段を設けることにより、電子情報を不正に読み取っただけでは複製が困難なセキュリティカードを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る発明は、
積層体内部に、外部との無線通信と外部からの電力供給のための第一アンテナと、前記第一アンテナに電気的に接続された制御ＩＣを有するセキュリティカードであって、液晶の配向状態を変えることで光が透過する状態と不透過の状態を切り替えられる調光フィルムが前記積層体の一部に設けられ、前記調光フィルムの駆動ＩＣが前記積層体内部に設けられて前記制御ＩＣに電気的に接続され、前記調光フィルムが設けられた部位の前記調光フィルム以外の部材がカードの厚み方向に見て光透過性であることを特徴とするセキュリティカードである。

また請求項２に係る発明は、
前記積層体内に、第二アンテナが設けられ、前記第二アンテナは前記駆動ＩＣに電気的に接続され、前記第二アンテナにより前記調光フィルムの光が透過する状態と不透過の状態を切り替える動作に要する電力を外部との無線通信により供給を受けることを特徴とする請求項１に記載のセキュリティカードである。

また請求項３に係る発明は、
前記調光フィルムが、複数箇所に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のセキュリティカードである。

また請求項４に係る発明は、
請求項１から請求項３のいずれかに記載のセキュリティカードと読取装置からなる認証システムであって、前記読取装置は、前記セキュリティカードと無線通信および電力供給を行う少なくとも一つのアンテナと、少なくとも一組の発光部と受光部からなる光学読取部を有し、前記光学読取部は、前記セキュリティカードを認証のために装着したときに前記調光フィルムをカードの厚み方向から挟み込む位置に設けられており、前記セキュリティカードの認証を、無線通信データの照合と、前記調光フィルムの光が透過する状態と不透過の状態の切り替えの時系列パターン情報と前記光学読取部での受光パターン情報の照合により行うことを特徴とする認証システムである。

本発明の請求項１の発明のセキュリティカードによれば、入退場管理などに用いるセキュリティカードが正規のものであるとの認証を行う際、カードに記録された電子情報に基づく認証と共に、電圧を印加することで光の透過／不透過の状態を切り替えられる調光フィルムがカードを構成する積層体の一部に設けられ、その部位でカードの部材が光透過性となっているため、調光フィルムの部位でのカードの光の透過／不透過を制御ＩＣからの制御信号に基づき時系列的に切り替えることができ、調光フィルム部分での光の透過／不透過の時系列パターンを適宜光学センサ装置で検出し、検出した透過／不透過の時系列パターンを制御信号の情報と照合することでカードの認証に用いることができる。これに対し、電子情報のみを不正にコピーして作成した不正カードではこのような透過／不透過の切り替えができない。従って本発明は、電子情報のみを利用して認証を行う従来のカードの比べ正規のカードであるとの認証が確実に行えると共に不正なカードの検出ができるセキュリティカードを提供できる。

また本発明の請求項２の発明によれば、調光フィルムの透過／不透過の切り替えを行うのに必要な電力を、電力供給を行うための専用の第二アンテナを介して外部から無線通信で供給を受けることにより、電子情報の通信も行う第一アンテナから供給を受けるよりも多量の電力を安定して供給を受けることができ、駆動ＩＣを介して調光フィルムに供給することにより、調光フィルムの駆動がより高速に、安定して行え、また複数の調光フィルムを設ける際にも無理なく必要な電力の供給を受けることができる。

また本発明の請求項３の発明によれば、調光フィルムを複数箇所に設けることにより、認証のための透過／不透過の時系列パターンを複数種類組み合わせることでより複雑なものにでき、よりセキュリティ性の高い認証を行うことができる。また、セキュリティレベルやエリアごとに区分して認証を行う必要がある場合に、複数の調光フィルムを区分に対応させて認証に用いることができ、より多様な認証に対応することができる。

また本発明の請求項４の発明によれば、調光フィルムを設けたセキュリティカードと、少なくとも一組の発光部と受光部からなる光学読取部を有する読取装置により、セキュリティカードの認証を、無線通信される電子情報の照合に加え、調光フィルムの光の透過／不透過の切り替えの時系列パターン情報と光学読取部での受光パターンの情報の照合によっても行うことができ、よりセキュリティ性の高い認証と、不正カードの検出を行うことができる認証システムを提供できる。

本発明のセキュリティカードの平面透視図である。 本発明のセキュリティカードの断面模式図である。 本発明のセキュリティカードの第二の実施形態の断面模式図である。 調光フィルムの断面模式図である。 本発明のセキュリティカードの透過／不透過の検出を行う様子の模式図である。 本発明のセキュリティカードの第三の実施形態の平面透視図である。 本発明のセキュリティカードの別の実施形態の平面模式図である。 従来の非接触ＩＣカードを本発明の認証システムに適用した模式図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は以下に例示する実施形態に限定して解釈されるものではない。また、図面において同等のものには同じ番号を付し、説明を省略することがある。

図１は、本発明のセキュリティカード（以下、単にカードと記すことがある）の平面透視図である。本実施形態のセキュリティカード１は、外部と無線方式で情報通信および電力の供給を行う非接触ＩＣカードである。図２はセキュリティカード１の断面図である。カード１はアンテナシート１３、印刷シート１１、１５、スペーサ１２、１４が積層された積層体であり、アンテナシート１３は光透過性の素材からなり表面に制御素子である制御ＩＣ３０が装着され、周縁部に第一アンテナ３２が周回して設けられて制御ＩＣ３０と電気的に接続されている。また後述する調光フィルム２０を駆動するための駆動ＩＣ３１が装着され、制御ＩＣ３０に接続されており、制御ＩＣ３０からの制御信号に基づき調光フィルム３０を駆動する。なお図には表示していないが、外部との無線通信で供給を受けた電力を一時的に蓄積するためのコンデンサ、電気二重層などのデバイスを設けることもできる。

印刷シート１１、１５はカード１の表裏面をなし、共に一部に調光フィルム２０、２０が嵌め込まれている。調光フィルム２０は表裏のフィルム間に挟まれた高分子ネットワーク液晶層を有しており、高分子ネットワーク液晶層の表裏面間に電圧を印加することにより駆動することで液晶の配向状態が変わり光の透過状態と不透過状態を電気的に切り替え可能なものとして知られているもので、駆動ＩＣ３１に電気的に接続され、制御ＩＣ３０からの制御信号に基づき駆動される。なお調光フィルムには、電圧が印加されていない状態で液晶分子がランダムな方向を向いて光が不透過となり、電圧を印加すると液晶分子が電界に沿った一定の方向に整列して光を透過するようになるノーマルモード型と、逆に電圧を印加しない状態で配向膜の作用により液晶分子が一定の方向に配列して光の透過性が
あるリバースモード型があることが知られているが、本実施形態ではノーマルモード型の調光フィルム２０を用いた場合について説明する。なおリバースモード型の調光フィルムでも、以下の説明における光の透過／不透過の設定を逆にすれば同様に用いることができる。調光フィルム２０の構造の詳細は後述する。スペーサ１２、１４は光透過性の材料からなり、アンテナシート１３と印刷シート１１、１５の間を埋めて制御ＩＣ３０、駆動ＩＣ３１を保護すると共にカード１を平坦化している。

カード１は、通常の状態において図２（ａ）のように調光フィルム２０が不透過状態となっているためこの部分で光を透過しない。印刷シート１１、１５の色はこのときの調光フィルム２０の色に合わせられており、カード１の所有者はこの部分が調光フィルム２０であることに気付き難くされている。ただし調光フィルム２０以外の部分には文字、記号等の情報が印刷などにより設けられていても良い。調光フィルム２０に電圧を印加して駆動すると、図２（ｂ）のように調光フィルム２０は透過状態となり、この部分で光を透過するようになる。なおリバースモード型の調光フィルムでは、電圧を印加していない通常状態で配向フィルムなどの作用により液晶分子が一定の方向にそろって並んで光透過状態となり、電圧を印加すると並びが不規則となり、不透過状態となるため、印刷シート１１、１５は調光フィルムの近傍では透明とすることで、上記と同様の作用が得られる。

図３は、本発明の第二の実施形態のセキュリティカード２の断面図である。本実施形態においては、調光フィルム２０がアンテナシート１３´の一部に埋め込まれている。また、印刷シート１１´、１５´の調光フィルム２０に対応する部位１６、１７が光透過性となっている。またスペーサ１２、１４も光透過性の材料で構成されている。すなわち本実施形態では調光フィルム２０は一枚である。本実施形態においても、電圧を印加していない通常状態において図３（ａ）のように調光フィルム２０は不透過状態で、光を透過しない。また印刷シート１１´、１５´の光透過性となっている部位１６、１７以外の部分は、前述の実施形態同様、不透過状態の調光フィルムと同等の色とされている。そして本実施形態においても、調光フィルム２０に電圧を印加することで透過状態とすることができ、図３（ｂ）の様にこの部分で光を透過するようになる。

図４は、調光フィルム２０の構造を示す断面模式図である。透明な基材２１、２５のそれぞれの内面側に透明電極層２２、２４が設けられ、間に高分子ネットワーク液晶層２３が挟まれている。基材２１、２５はガラスやシリコン、またはポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコールなどの高分子フィルムを用いることができる。透明導電層には、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）などを好適に用いることができる。高分子ネットワーク液晶層２３は、ランダムな網目状の高分子樹脂２６中にコレステリック液晶の液晶分子２７が連続層を形成した構造を有したものである。液晶分子２７は、電圧を印加していない通常状態では図４（ａ）のようにランダムな向きに分布しているため、高分子ネットワーク液晶層２３内に入射した光２８は液晶分子２７によりランダムな方向に拡散され、透過できない。一方、駆動ＩＣ３１により所定の電圧が透明電極層２２、２４間にかけられて駆動されると、図４（ｂ）のように液晶分子２７は発生した電界に沿った方向に整列し、その結果入射した光２８は透過することができるようになる。

このように透過状態と不透過状態を切り替えられる部位をカードに設けることにより、図５に示すような認証システムを構成できる。すなわち、読取装置４０には非接触での通信を行うためのアンテナ４１を具備すると共に、発光部４２、受光部４３からなる光学読取部を有しており、発光部４２、受光部４３はカード１の調光フィルム２０が設けられている部位を挟みこむ位置に設けられている。発光部４２からの光は、図５（ａ）のように調光フィルムが設けられた部位１８が不透過状態のときは、遮られて受光部４３に届かず
検出されない。調光フィルムが設けられた部位１８が透過状態になったときは図４（ｂ）のように発光部４２からの光は受光部４３に届き、検出される。すなわち、調光フィルム２０の透過／不透過の切り替えに応じて、受光部４３で光が検出されたりされなかったりするため、受光部４３での検出パターンと、調光フィルム２０の透過／不透過の切り替えパターンを時系列的に照合することにより、そのカードが正規なものであるか否かの認証が行える。

これに対し、図８に示すように従来の非接触ＩＣカード５０は、不透過性の材料で構成され、上記のような透過／不透過の切り替えを行うことはできない。仮にカード５０を光透過性の材料で製造した場合は、発光部４２からの光は常に受光部４３で検出されることとなり、やはり上記のような透過／不透過の切り替えを行うことはできない。

上記の透過／不透過の切り替えパターンは目的に応じて種々の態様とすることができ、図５を用いて説明するならば、例えば単純に不透過状態から透過状態に切り替えるだけでも従来の非接触ＩＣカードを使った不正な複製カードでは対応できないため、正規なカードと認証することができるが、例えば入退場管理に用いる場合、透過／不透過の切り替えの時系列パターンを複数種あらかじめ定めておき、それぞれを各入退場エリアに割り当てると共に、セキュリティカード１に、カード１が入退場できるエリアに割り当てられた切り替えの時系列パターンで透過／不透過を切り替えるように設定しておけば、あらかじめ定められた時系列パターンと実際にカード１から検出された受光パターンを照合することで、カード１が当該エリアに入場する権限を持つカードか否か認証を行うようにすることもできる。あるいはまた、透過／不透過の切り替えパターンを、読取装置４０でその都度生成し、これを非接触通信でセキュリティカード１に送信し、カード１では受信した切り替えパターンに応じて調光フィルムの透過／不透過の切り替えを行い、読取装置４０では生成した切り替えパターンと実際の受光パターンを照合して認証を行うこともできる。さらにこのパターンを乱数パターンなどとして、よりセキュリティ性を高めることもできる。

図６は、本発明のセキュリティカードの第三の実施形態の平面透視図である。本実施形態のセキュリティカード３には、外部との情報通信とそのための電力供給を行うための第一アンテナ３２と別に、調光フィルム２０を駆動する電力を伝送するための第二アンテナ３３が設けられている。第二アンテナ３３を設けることにより、第一アンテナ３２で情報の通信と電力の伝送を行う場合に比べ、より安定して電力の伝送が行える。第二アンテナから供給された電力は駆動ＩＣ３１を介して調光フィルム２０に供給される。

図７は、本発明のセキュリティカードの別の実施形態の平面模式図である。図７（ａ）においては、カード４に複数の調光フィルム２０１、２０２が設けられている。このようにすることで、それぞれの調光フィルムごとに透過／不透過のパターンを設定でき、それらを組み合わせることでより多様な認証パターンの設定が行える。また図７（ｂ）と図７（ｃ）のように異なる部位に調光フィルムを設けたカード５とすると共に、読取装置側に調光フィルムが設けられた各部位を挟み込む部位それぞれに発光部と受光部からなる光学読取部を設け、どちらの部位の受光部で透過／不透過の切り替えパターンが検出されたかにより、読取装置に装着されたカード５がいずれのカードであるかを認識すると共に切り替えパターンの照合を行い、認証することができる。例えば図７（ｂ）のカードであればエリアＡに入場可能であり、図７（ｃ）のカードであればエリアＢに入場可能である、といったように、切り替えパターンによる認証と組み合わせてより多様な認証が行える。

以上説明したように、本発明のセキュリティカードによれば、カードの一部に光の透過／不透過の状態を切り替えることができる部位を設けることができ、この透過／不透過の切り替えを光学的に検出することでカードの認証に利用することができ、ＩＣカードの電
子情報を不正にコピーされても、不正な複製や利用を困難なセキュリティカードを得ることができる。

１、２、３、４、５・・・セキュリティカード
１１、１５・・・印刷シート
１２、１４・・・スペーサ
１３・・・アンテナシート
２０・・・調光フィルム
２１、２５・・・基材
２２、２４・・・透明電極
２３・・・高分子ネットワーク液晶層
２６・・・高分子樹脂
２７・・・液晶分子
３０・・・制御ＩＣ
３１・・・駆動ＩＣ
３２・・・第一アンテナ
３３・・・第二アンテナ
４０・・・読取装置
４１・・・アンテナ
４２・・・発光部
４３・・・受光部
５０・・・従来のＩＣカード

Claims (4)

1. 積層体内部に、外部との無線通信と外部からの電力供給のための第一アンテナと、前記第一アンテナに電気的に接続された制御ＩＣを有するセキュリティカードであって、液晶の配向状態を変えることで光が透過する状態と不透過の状態を切り替えられる調光フィルムが前記積層体の一部に設けられ、前記調光フィルムの駆動ＩＣが前記積層体内部に設けられて前記制御ＩＣに電気的に接続され、前記調光フィルムが設けられた部位の前記調光フィルム以外の部材がカードの厚み方向に見て光透過性であることを特徴とするセキュリティカード。
2. 前記積層体内に、第二アンテナが設けられ、前記第二アンテナは前記駆動ＩＣに電気的に接続され、前記第二アンテナにより前記調光フィルムの光が透過する状態と不透過の状態を切り替える動作に要する電力を外部との無線通信により供給を受けることを特徴とする請求項１に記載のセキュリティカード。
3. 前記調光フィルムが、複数箇所に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のセキュリティカード。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のセキュリティカードと読取装置からなる認証システムであって、前記読取装置は、前記セキュリティカードと無線通信および電力供給を行う少なくとも一つのアンテナと、少なくとも一組の発光部と受光部からなる光学読取部を有し、前記光学読取部は、前記セキュリティカードを認証のために装着したときに前記調光フィルムをカードの厚み方向から挟み込む位置に設けられており、前記セキュリティカードの認証を、無線通信データの照合と、前記調光フィルムの光が透過する状態と不透過の状態の切り替えの時系列パターン情報と前記光学読取部での受光パターン情報の照合により行うことを特徴とする認証システム。
   

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