複合機能ＩＣカードおよび指先ガイド付きリーダ／ライタ装置
【課題】 指紋センサ及び接触型／非接触型インターフェースを搭載した複合ＩＣカードで安全に指紋認証および本人認証できる複合機能ＩＣカードおよび指先ガイド付きリーダ／ライタ装置を提供する。
【解決手段】 非接触型ＩＣカードインターフェースと、この非接触型ＩＣカードインターフェースに接続するＣＰＵチップと、このＣＰＵチップに接続される指紋センサ構成された複合機能ＩＣカードにおいて、前記ＣＰＵチップに格納された電子認証鍵データを送出する前に前記ＣＰＵチップによって照会者の指紋を認証し、前記ＣＰＵチップからは指紋認証者の登録済み指紋データと紐付けされた登録済みＩＤデータが前記ＣＰＵに出力され、前記ＣＰＵによって前記電子認証鍵データと前記登録済みＩＤデータのふたつのデータが一体化フォーマットで暗号化され、この暗号化されたフォーマットが前記ＣＰＵ以外のシステムで復号化後に前記ふたつのデータに分離可能とした。
【解決手段】 非接触型ＩＣカードインターフェースと、この非接触型ＩＣカードインターフェースに接続するＣＰＵチップと、このＣＰＵチップに接続される指紋センサ構成された複合機能ＩＣカードにおいて、前記ＣＰＵチップに格納された電子認証鍵データを送出する前に前記ＣＰＵチップによって照会者の指紋を認証し、前記ＣＰＵチップからは指紋認証者の登録済み指紋データと紐付けされた登録済みＩＤデータが前記ＣＰＵに出力され、前記ＣＰＵによって前記電子認証鍵データと前記登録済みＩＤデータのふたつのデータが一体化フォーマットで暗号化され、この暗号化されたフォーマットが前記ＣＰＵ以外のシステムで復号化後に前記ふたつのデータに分離可能とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザの認証結果または情報処理装置において行われる操作の内容を表す情報を含むログデータを、ＩＣカード内部のメモリに記憶させると共に、秘密鍵と複合して外部に出力する複合機能ＩＣカードおよび指先ガイド付きリーダ／ライタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオメトリックス認証はデバイスや認証アルゴリズムの改良で認知度が高くなり、銀行などでもＩＣカードと併用したバイオメトリックス認証サービスが始まっている。銀行ＡＴＭでバイオメトリックス認証を行う場合には、銀行のホストコンピュータが利用履歴を記録保存しているので、いつどのＡＴＭで誰がバイオメトリックス認証を行ったかがホストコンピュータによって検索可能となっている。
【０００３】
一方、ＩＣカードとバイオメトリックス認証を併用する場合は、バイオメトリックス認証デバイスあるいは該認証ソフトウェアがバイオメトリックス認証を行い、可否の結果のみをメインアプリケーションに返す方法が一般的である。
【０００４】
携帯電子機器に保持された特定者の第１署名情報と、別入力の特定者の第２署名情報とを比較して、一致している場合は署名情報と、場所または時間情報とを共に第１署名情報を用いて署名した保管用データを作成するログ作成装置と、特定者に関するログ検証要求があると、保管用データを検索してログ検証要求に該当するログを取得して、該当するログ中の特定者の署名情報を抽出し、抽出署名情報から特定者の公開鍵情報を得て、公開鍵情報で該当するログを検証するログ検証装置が知られている（特許文献１）。
【０００５】
また、ＵＳＢメモリなどの第１のＵＦＤに、指紋によるユーザの認証結果、または、ユーザの認証が成功した後に第１のホストＰＣを用いて行われた操作の内容を表すログデータを第１のＵＦＤ内のフラッシュメモリに保存する機能が設けられ、ログデータには、そのようなユーザの認証結果、パーソナルコンピュータを用いて行われた操作の内容を表すデータの他に、第２のＵＦＤが接続されている第２のホストＰＣの識別情報や、第１のＵＦＤに内蔵される、バッテリ付きのタイマーが管理する時刻情報などもログとして管理することについても知られている（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００６−２３８０２公報
【特許文献２】特開２００８−１９１８５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１においては、指紋読み取り機能を持つ第２デバイスとログ作成装置が別々であり、悪意のある内部犯行者がいればデータの改竄が可能な構成となっている。
【０００７】
特許文献２においては、時刻、操作、ホストＰＣのＩＤ、ＵＦＤ所有者のサインデータがログとしてＵＦＤ内部およびパーソナルコンピュータに格納しているが、該ログを外部から確認する時にはＵＦＤ所有者のサインデータは単独データであり、コピーされた前記単独データだけを見てもＵＦＤ所有者の認証データとしては認識できない。
【０００８】
上記で述べた通り、特許文献１〜２では解決できず、本発明によって解決しようとする問題点は、指紋センサを内蔵したＩＣカードにおける指紋認証データがいつ、どこで、誰が指紋認証したのかを確認できるデータを提供する複合機能ＩＣカードを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、接触及び非接触のふたつのＩＣカード用インターフェースを持つチップ（以下デュアルＩ／Ｆチップと呼ぶ）と、前記非接触のＩＣカード用インターフェースに接続するアンテナと、前記デュアルＩ／Ｆチップとは別のＣＰＵ内蔵チップとで構成され、前記デュアルＩ／Ｆチップが前記非接触のＩＣカード用インターフェースにおいて前記搬送波を検出してから前記非接触型のＩＣカードアプリケーションが必要とする最小限の規定期間の間だけ、前記ＣＰＵチップの制御により前記スイッチをＯＦＦにして前記デュアルＩ／Ｆチップを強制的に接触型のＩＣカードインターフェースに切り換えることを特徴とする複合機能ＩＣカードにおいて、前記ペリフェラル部品として指紋センサを備え、複合機能ＩＣカードから出力される認証データは被認証者の電子認証鍵データと認証のログデータが複合暗号化されたデータであり、前記複合暗号化されたデータは認証要求をした外部のコンピュータによって被認証者の電子認証鍵データと認証のログデータが分離可能とした。
【００１０】
これにより、複合暗号化されたデータには電子認証鍵データと認証のログデータが含まれるので、どこで誰が指紋認証したかの履歴がトレースできる。
【００１１】
また、前記複合機能ＩＣカードのデータを読み取る読取装置としては、前記複合機能ＩＣカードに搭載される指紋センサはライン型指紋センサとし、前記読取装置には、複合機能ＩＣカードを挿入した状態では前記指紋センサ部が露出された状態で前記複合機能ＩＣカードが実装されるＩＣカードホルダを備え、前記ＩＣカードホルダには、指先の脇腹部をガイドするガイド手段が設けられ、指紋読み取り時に指紋中心の軌跡がリニアになる構成とすることも考えらえる。
【００１２】
更に、前記ガイド手段には、前記指先の脇腹部がガイド部に接触して指紋の読み取りを開始することを前記ＣＰＵチップに通報するトリガ手段を備えるようにすることも考えられる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の複合機能ＩＣカードは、外部のリーダ／ライタ装置からの電波を受信している間に、ＩＣカードの付加機能として指紋認証機能や表示機能を動作させることが出来るので、従来型のＩＣカード用リーダ／ライタ装置、また該リーダ／ライタ装置を組み込んだ自動改札装置やＡＴＭ装置での利用に際し、例えばプリペイド残高印字の更新やバイオメトリックス認証を併用したセキュリティー性の改善などで利便性を向上させることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一機能を有するものは同一の符号とし、その繰り返しの説明は省略する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明による複合機能ＩＣカードの機能ブロック図である。複合機能ＩＣカード１は、デュアルＩ／Ｆチップ２と、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３と、デュアルＩ／Ｆチップ２に接続され、アンテナスイッチ５の付いたアンテナ４、外部チップ２に接続されるペリフェラル部品６およびアンテナ７で構成され、前記アンテナ５はＣＰＵ機能を持った外部チップ３の制御でＯＮ／ＯＦＦされる。
【００１６】
デュアルＩ／Ｆチップ２は通信性能を重視するので必ずしも省エネ設計されていなくとも良いが、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３は接触型ＩＣカードインターフェースで通信する場合にはＩＳＯ７８１６に準拠した低速通信で構わないが、外部ペリフェラルデータ処理するには高速処理が望ましいのでクロック周波数をモードによって変更できるステッピング動作するＣＰＵがより望ましい。
【００１７】
アンテナ７から受信された電波は、整流回路８によって直流電力が生成され、補助電源９によって蓄電されると共に、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３は整流回路の検波電圧を検出することにより電波を受信したか否か知ることができる。
【００１８】
補助電源９からは常にＣＰＵ機能を持った外部チップ３に電源が供給され、該ＣＰＵ機能を持った外部チップ３は整流回路８からペリフェラル部品６への電源ラインに設けられたスイッチ１０を制御して、必要な時だけペリフェラル部品６に電源を供給できる。
【００１９】
上記の場合、前記整流回路８からの電力を有効利用するために、補助電源９の電圧制御回路の前段、例えば搬送波検出回路８と補助電源９の間にコンデンサーと逆流防止用のダイオードを接続しておいて、
【００２０】
一方、複合機能ＩＣカード１のアンテナ４は、外部のリーダ／ライタ装置１１に接続されたアンテナ１２から発射される１３．５６ＭＨｚの搬送周波数を持つ電波を受信し、デュアルＩ／Ｆチップ２内に設けられたＲＦ回路による負荷変調を使って外部のリーダ／ライタ装置１１と交信する。
【００２１】
複合機能ＩＣカード１のアンテナ４と外部のリーダ／ライタ装置１１のアンテナ１２との間の通信で１３．５６ＭＨｚの搬送周波数を使う場合において、このデータ通信への影響を避けるためには、アンテナ７の共振周波数を上げて、例えば５０ＭＨｚ近辺で低いＱ値となるようにアンテナ及びコンデンサーなどの共振関連部品を設計することが望ましい。
【００２２】
ペリフェラル部品６としては、例えば液晶表示ユニットを使えば、電子チケットデータや電子マネーの残高データなどの表示が可能となり、また指紋認証デバイスを使えば、複合機能ＩＣカード１にオフラインでの指紋認証機能を持たせることが可能となる。
【００２３】
前記オフライン指紋認証は、複合機能ＩＣカード１が外部のリーダ／ライタ装置１１に接続されたアンテナ１２から発射される１３．５６ＭＨｚの搬送周波数を持つ電波受信している間に利用者の指紋認証を実行してデュアルＩ／Ｆチップ２に認証結果を通知することも出来るし、前記電波を受信していない時でも補助電源９から電源供給を受けて指紋認証を実行してから複合機能ＩＣカード１を外部のリーダ／ライタ装置１１のアンテナにかざして使うことも出来る。
【００２４】
また、リーダ／ライタ装置への信号は単に指紋照合のＯＫ信号だけでなく、これを利用するシステムに適合したユニークなデジタル信号を出力するもので暗号化し、セキュリティー性の高いものとすることが好ましい。これらの暗号化方法としては、国際標準に準拠した暗号化方式や特定企業で定めた暗号化方式を使うことも考えられる。
【００２５】
更に、指紋センサーによって指紋の個性が抽出できない指紋を持つ利用者の場合には、例えば障子の枠のようなフレームの上に指を置き、指の指紋検出領域を４等分することにより指を変形させて特異な部分を抽出し、指紋センサーで検出可能とする方法も考えられる。
【００２６】
図２は、複合機能ＩＣカード内部のデュアルＩ／Ｆチップ機能ブロック図である。該複合機能ＩＣカード１に備えられるデュアルＩ／Ｆチップ２には、全体の制御をつかさどるＣＰＵ１３と、このＣＰＵ１３を起動させるＯＳやアプリケーションプログラムを格納するＲＯＭ１４、前記ＯＳやアプリケーションプログラムを動作させる際に使うデータを一時的に格納するＲＡＭ１５、各種データの読み書きをするＥＥＰＲＯＭ１６が接続されている。
【００２７】
またＣＰＵ１３には、アンテナ４を介して外部のリーダ／ライタ装置１１と通信するための非接触型ＩＣカード用インターフェース１７が非接触型ＩＣカード用コマンド解析回路１８を介して接続されている。
【００２８】
更にＣＰＵ１３には、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３と通信するための接触型ＩＣカード用インターフェース１９が非接触型ＩＣカード用コマンド解析回路２０を介して接続されている。
【００２９】
スイッチ５は、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３の制御によってＯＮ／ＯＦＦ制御され、共通ＣＰＵ１３は、非接触型ＩＣカード用インターフェース１７からの電波入力が存在する場合にのみ、非接触型ＩＣカード用インターフェース１７との通信を開始する。
【００３０】
ＣＰＵ機能を持った外部チップ３がアンテナ７によって電波を検出すると、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３から接触型ＩＣカード用インターフェース１９に対してコマンドを送り込む。アンテナ７は、電波を整流してデュアルＩ／Ｆチップ２に電力を供給するのに適した周波数を持つ電波を受信するアンテナである。ＣＰＵチップ１３が非接触型ＩＣカード用インターフェース１７からの電波入力によるコマンドを受け付けている間は、コマンド解析回路１３からのコマンドは割り込むことが出来ないので、この間は非接触型ＩＣカード用インターフェース１７を介してＣＰＵチップ１３が外部リーダ／ライタ装置１１との相互認証動作を行っていると解釈する。
【００３１】
通常の場合において、複合機能ＩＣカード１と外部リーダ／ライタ装置１１との間の相互認証は０．１秒程度で終了するので、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３がアンテナ７によって電波を検出してから、例えば０．３秒後に、アンテナスイッチ５を切断し、統合ＣＰＵ１３のモードを強制的に非接触型ＩＣカードインターフェース１７との通信から接触型ＩＣカード用インターフェース１９との通信モードに切り替える。
【００３２】
ここで、前記電波の検出には、搬送波検出回路８の搬送波整流電圧を使い、電圧変動値が安定化度合いを検出し、例えば一次微分値が初期値変動最大値の１０％以内になってから０．３秒後にスイッチ５を切断する方法や、接触型ＩＣカード用インターフェース１９から簡単なコマンドを入力してみて、共通ＣＰＵ１３がコマンドを受け付けるかどうかで共通ＣＰＵ１３が内部で非接触型ＩＣカードアプリケーションに切り替わっているか否かを確認する方法でも良い。
【００３３】
例えば、ＥＥＰＲＯＭ１６からのデータ読み出しコマンドがＣＰＵ機能を持った外部チップ３から出されたとすると、該コマンドが接触型ＩＣカード用インターフェース１９を介してコマンド解析回路２０でコマンド解析され、共通ＣＰＵチップ１３に送り込まれ、ＥＥＰＲＯＭチップ９の保存するデータが読み出される。
【００３４】
上記の通信において、データが数クロック分欠如しても、ＣＰＵチップ１３は非接触型ＩＣカードとの通信状態を維持するので、外部のリーダ／ライタ装置との通信は途切れない。
【００３５】
なお、デュアルＩ／Ｆチップ２に非接触型ＩＣカード用インターフェース１７と接触型ＩＣカード用インターフェース１９の切り替えスイッチ信号入力端子が備えられている場合には、前記切り替え信号入力端子を制御することによって、非接触のＩＣカード用インターフェース１７からの電波の搬送波を検出してから非接触型のＩＣカードアプリケーションが必要とする最小限の規定期間の間だけ前記切り替えスイッチにより非接触型ＩＣカード用インターフェース１７からの信号処理をＯＦＦにして最小限の規定期間の間だけではなく、非接触インターフェースを使った通信が終わった時に、該端子をコントロールすることもできる。
【００３６】
図３は、デュアルＩ／ＦチップがふたつのＣＰＵで構成される場合の複合機能ＩＣカードの機能ブロック図である。複合機能ＩＣカード１の消費電力を細かく制御するために、消費電力の小さい接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ａと汎用の非接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ｂとを別々に設け、接触型ＩＣカードインターフェース１９を使った通信時の消費電力を削減している。
【００３７】
消費電力の小さい接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ａと汎用の非接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ｂは共通のバスライン２１に接続され、該共通のバスライン２１を介して接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ａ及び汎用の非接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ｂを起動させるＯＳと、アプリケーションプログラムを格納するＲＯＭ１４と、前記ＯＳやアプリケーションプログラムを動作させる際に使うデータを一時的に格納するＲＡＭ１５と、各種データの読み書きをするＥＥＰＲＯＭ１６が接続されている。
【００３８】
前記デュアルＩ／Ｆチップ２の構成において共通ＣＰＵ１３の代わりに消費電力の小さい接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ａと汎用の非接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ｂで構成されている点で前記と異なるが、デュアルＩ／Ｆチップ２の機能はＣＰＵ構成にかかわらず同じ機能を持つ。
【００３９】
前述の通り、アンテナ７から受信された電波は、整流回路８によって直流電力が生成され、補助電源９によって蓄電されると共に、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３は整流回路の検波電圧を検出することにより電波を受信したか否か知ることができる。
【００４０】
この場合は、逆流防止のダイオード２２を通った電流をコンデンサー２３で蓄電し、補助電源９に内蔵される定電圧制御手段の前でエネルギーを備蓄し、平滑化することにより前記定電圧制御手段でのエネルギーロスを軽減することができる。
【００４１】
上記において、消費電力の小さい接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ａと汎用の非接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ｂは共通のＣＰＵひとつに機能を集約することも可能である。この場合、最小構成は、ＲＦチップとＣＰＵとセンサーによる構成となる。
【００４２】
図４はＣＰＵ機能を持った外部チップの基本動作フローチャートを示している。アンテナ７から電波が検出され、搬送波検出回路８で検出された搬送波が整流されて補助電源９が充電されるとステップＳ０１にてＣＰＵ機能を持った外部チップ３がリセットされるか、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３のコマンド送出動作が終了して次のコマンドを待つことでステップＳ０２で電波検出を待つ。
【００４３】
ステップＳ０２で、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３によってアンテナ７からの電波が検出されると、所定時間、例えば非接触型ＩＣカードで使われるアプリケーションの規定処理時間が０．２秒であった場合、０．１秒の余裕をみて前記ＣＰＵ機能を持った外部チップ３は、例えば電波検出後から０．３秒のタイマーを設定し、０．３秒後には強制的にスイッチ５を切断する指令信号を送信する（ステップＳ０３）。
【００４４】
上記においては、電波検出後から０．３秒のタイマーを設定するとしたが、前期電波検出の方法において、補助電源９の電圧安定度を監視し、電圧が安定してから０．０５秒後にアンテナスイッチ５をＯＦＦにし、ここから０．２５秒のタイマーを設定するとよい。また前述のように、接触型ＩＣカード用インターフェースからコマンドを送出してみて非接触型ＩＣカード用インターフェースが使われているかどうかを確認する方法もある。
【００４５】
ステップＳ０４では、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３から接触型ＩＣカード用インターフェース１９を介して読み出しコマンドが送り込まれ、接触型ＩＣカード用コマンド解析回路２０によって前記読み出しコマンドが解析されて統合ＣＰＵ１３又は接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ａに入力される。
【００４６】
ステップＳ０４においてコマンド送出が終了すると、ステップＳ０６において前記タイマーの残り時間がチェックされる。ここで、例えば前記統合ＣＰＵ１３又は接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ａがコマンドを受け付けないような場合には、タイムアウトと判定され、ステップＳ０９に分岐して強制終了処理を行う。この場合は、データ処理が正常に終了していないので、再びプログラムが開始されてから全ての処理をやり直すことになる。
【００４７】
前記ステップＳ０６においてタイマーの残り時間がある場合、次のステップＳ０５において、前記統合ＣＰＵ１３又は接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ａによってメモリ手段であるＥＥＰＲＯＭ１６から前記コマンドで指定されたデータが読み出され、接触型ＩＣカード用コマンド解析回路２０を通過して接触型ＩＣカード用インターフェース１９から前記ＣＰＵ機能を持った外部チップ３に読み込まれる。
【００４８】
ここでステップＳ０７において、前記タイマーの残り時間を確認し、時間が残っている場合にはステップＳ０８において前記ＣＰＵ機能を持った外部チップ３と前記統合ＣＰＵ１３又は接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ａ間の通信終了処理を行うが、もし前記タイマーの残り時間が無い場合にはステップＳ０９において強制終了処理を行う。この場合は、データ処理が正常に終了していないので、再びプログラムが開始されてから全ての処理をやり直すことになる。
【００４９】
上記において、使われるコマンドに短いコードを使うコマンドのみである場合には、タイマー処理を省略することも考えられる。
【００５０】
図５（ａ）〜（ｃ）は、受信搬送波とＣＰＵ動作の時間的な関係を示している。（ａ）は外部リーダ／ライタ装置のアンテナ１２から発射された搬送波をアンテナ４で受信した波形である。（ｂ）は非接触型ＩＣカード用インターフェースの動作タイミング、（ｃ）は接触型ＩＣカード用インターフェースの動作タイミングを示している。
【００５１】
図５（ａ）において、リーダ／ライタ装置のアンテナ１２から発射された搬送波をアンテナ４で受信した電波は、時間ｔ１から検出が開始され、時間ｔ２においてピークに達する。時間ｔ２から電波強度は安定するので、時間ｔ２から例えば０．３秒後の時間ｔ３からアンテナ４のスイッチ５をＯＦＦにする。アンテナ４からの信号が中断すると共通ＣＰＵ１３の非接触ＩＣカード機能部又は非接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ｂは動作を停止し、共通ＣＰＵ１３の接触ＩＣカード機能部又は接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ａはコマンドを受け入れるモードになる。
【００５２】
時間ｔ３から、例えば１０ｍｓの間隔を置いて、時間ｔ４から接触型ＩＣカードインターフェースからコマンドを送り込み、例えば電子乗車券の場合であれば、残高データを前記接触型ＩＣカードインターフェースから読み出し、所定の処理が終了した時点で時間ｔ５に前記接触型ＩＣカードインターフェースを使った通信を終了させる。
【００５３】
前記接触型ＩＣカードインターフェースの通信が終わると、図５（ｂ）においてアンテナ４のスイッチ５をＯＮにし、前記非前記接触型ＩＣカードインターフェースが有効となる。
【００５４】
一方、図５（ｄ）はアンテナ７の受信電波波形、同図（ｅ）は補助電源９の蓄電動作タイミングを示している。図５（ｄ）に示される搬送波がアンテナ７で受信され、搬送波検出回路８で検出されると、前記搬送波が規定レベル以上で検出される期間ｔ７−ｔ８において補助電源９からＣＰＵ機能を持った外部チップ３に電源が供給される。なお、前記ＣＰＵ機能を持った外部チップ３の制御により補助電源スイッチ１０がＯＮになると、補助電源９の電力は前記ＣＰＵ機能を持った外部チップ３だけでなく、追加機能チップ６にも供給される。
【実施例２】
【００５５】
図６は、兼用アンテナからの電源供給例を図示している。外部電源２４はデュアルＩ／Ｆチップ２と、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３と、指紋センサ２５に電源を供給している。
【００５６】
デュアルＩ／Ｆチップ２に常時電源が供給されているので、共通ＣＰＵ１３は直近のリセット状態の後に行われる認証により、その後に非接触型ＩＣカード用インターフェース１７と接触型ＩＣカード用インターフェース１９が切り替られても前記認証は有効なのでインターフェースを切り替える度にいちいち認証をする必要は無くなる。
【００５７】
動作シーケンスとしては、最初に外部電源２４が投入され、メイン・アンテナ４から電波を受信して外部のリーダ／ライタ装置と相互認証をした後、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３の指令によりアンテナスイッチ５を制御してメイン・アンテナ４と非接触型ＩＣカード用インターフェース１７の接続を解除する。
【００５８】
次に、更に指紋センサ２５に照会者が指定の指を乗せことにより指紋認証動作が行われ、前記照会者の指紋が認証されると認証結果をＣＰＵ機能を持った外部チップ３を介してデュアルＩ／Ｆチップ２の共通ＣＰＵ１３に送出する。
【００５９】
一方、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３はアンテナスイッチ５を制御してメイン・アンテナ４を閉回路とすることによりメイン・アンテナ４を非接触型ＩＣカード用インターフェース１７に接続して、共通ＣＰＵ１３が前記認証結果をメイン・アンテナ４から外部のリーダ／ライタ装置に送信する。
【００６０】
図７（Ａ）〜（Ｅ）は、デュアルＩ／Ｆチップと指紋センサの動作タイミング例を示している。（Ａ）は外部リーダ／ライタ装置のアンテナ１２から発射された搬送波をアンテナ４で受信した波形である。（Ｂ）は非接触型ＩＣカード用インターフェースの動作タイミング、（Ｃ）は外部電源２４からの電源電圧、（Ｄ）は指紋センサの動作タイミング、（Ｅ）はＣＰＵ機能を持った外部チップから共通ＣＰＵ１３へのデータ通信タイミングを示している。
【００６１】
図７（Ａ）において、リーダ／ライタ装置のアンテナ１２から発射された搬送波をアンテナ４で受信した電波は、時間Ｔ１から検出が開始され、時間Ｔ２においてピークに達する。時間ｔ２から電波強度は安定するので、時間ｔ２から例えば０．３秒後の時間Ｔ３からアンテナ４のスイッチ５をＯＦＦにする。アンテナ４からの信号が中断されると共通ＣＰＵ１３の非接触ＩＣカード機能部又は非接触型ＩＣカード用の共通ＣＰＵ１３は非接触型ＩＣカード用インターフェース１７との接続を解除し、接触型ＩＣカード用インターフェース１９からのコマンドを受け入れるモードになる。
【００６２】
図７（Ｄ）において、時間Ｔ３から、例えば１０ｍｓの間隔を置いて、時間Ｔ４から指紋センサ２５が指紋認証を実行し、指紋認証が成功した時点で時間Ｔ５にて認証動作を停止し、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３に認証結果データを転送する。
【００６３】
更に図７（Ｅ）において、ＣＰＵ機能を持った外部チップから共通ＣＰＵ１３へのデータを転送する。
【００６４】
次に、図７（Ｂ）において、時間Ｔ７から再び、アンテナ４のスイッチ５をＯＮにし、前記非前記接触型ＩＣカードインターフェースを有効とする。
【００６５】
通常のデュアルＩ／Ｆチップ４を搭載するデュアルインターフェースＩＣカードにおいては、アンテナが受信する電波強度が規定値よりも大きい場合には強制的に非接触型ＩＣカード用インターフェース１７が有効となり、電波強度が規定値よりも小さくならない限り接触型ＩＣカード用インターフェース１９は使えないが、図６のような構成とすることで任意のタイミングで非接触型ＩＣカード用インターフェース１７と接触型ＩＣカード用インターフェース１９を切り替えることが可能となり、しかもデュアルＩ／Ｆチップ２は外部電源２４により常時通電状態となっているので、非接触型ＩＣカード用インターフェース１７と接触型ＩＣカード用インターフェース１９を切り替えても共通ＣＰＵ１３の動作がとぎれることはない。
【実施例３】
【００６６】
図８は、兼用アンテナからの電源供給例を図示している。メイン・アンテナ４はアンテナスイッチ５を介して非接触型ＩＣカード用インターフェース１７に接続されると共に、補助電源９に接続されている。
【００６７】
アンテナ４から受信された電波は、補助電源９によって直流電力の生成および蓄電されると同時にＣＰＵ機能を持った外部チップ３に電源を供給する。ＣＰＵ機能を持った外部チップ３は、補助電源スイッチ１０を制御することにより指紋センサ２５のようなペリフェラル部品６を必要な時だけ動作させて所望のデータをペリフェラル部品６から受信する。
【００６８】
上記の例は、デュアルＩ／Ｆチップ２やＣＰＵ機能を持った外部チップ３の消費電力が小さく、アンテナ４と外部リーダ／ライタ装置のアンテナ１２との距離が短くても良い場合に有効な構成となる。
【００６９】
上記においては、アンテナ４と補助電源９は常時接続されているが、前記外部リーダ／ライタ装置１１のアンテナからの供給電力が十分ではない場合やＲＦ回路のインピーダンスマッチングの問題がある場合などの理由からＣＰＵ機能を持った外部チップ３によって制御が必要な場合には、ＯＮ／ＯＦＦスイッチを介在させることも考えられる。
【００７０】
更に、上記の実施例１乃至３において、アンテナスイッチ５のＯＮ／ＯＦＦ制御はＣＰＵ機能を持った外部チップに限定する必要はなく、例えば共通ＣＰＵ１３や、指紋センサ２５が持つＣＰＵ機能を使うことも考えられる。
【実施例４】
【００７１】
図１０は、指紋認証による個人ＩＤを含む秘密鍵を生成する構成図である。ＣＰＵ機能を持った外部チップ３の機能を分かり易くするために、機能がブロックで表示されているが、実際には各機能はソフトウェアで実現している。
【００７２】
指紋センサ２５の検出部２５ａにて検出された個人指紋データを指紋センサ２５に組み込まれたアルゴリズムで解析し、登録済みの特定登録者が特定できると、前記特定登録者と紐付けされた個人ＩＤデータが指紋センサ２５の出力部からＣＰＵ機能を持った外部チップ３に出力される。
【００７３】
従来の鍵拡張処理の代わりに、本発明においては、前記個人ＩＤデータを共通ＣＰＵ１３内に格納されている電子認証鍵と合体させて複合電子認証鍵を生成している。
【００７４】
前記において、個人ＩＤデータが６４ビットで、電子認証鍵が６４ビットの場合には、複合電子認証鍵は１２８ビットとなる。ここで必ずしも個人ＩＤデータと電子認証鍵のビット数は同じビット数である必要はないが、ＤＥＳ暗号化を使う場合にはビット列の分割が必要となるので、合計ビット数が２で割れる数となるように設定する必要がある。
【００７５】
暗号化アルゴリズムとしては、例えばＤＥＳ方式が使える。暗号化アルゴリズムが明らかになっているとき、暗号が暗号であるための保障は暗号化に使われる鍵の秘密性に依存する。
【００７６】
まず、処理の対象ブロックを２Ｎビットとする。暗号化鍵をＫとし、Ｋから作った臨時鍵をＫ１とする。また、前記個人ＩＤデータをＮビットで構成したデータＸと臨時鍵Ｋ１からＮビット乱数を関数ｆで生成する。ここで、Ｎは、例えば３２ビットであるとすると、前記個人ＩＤデータ３２ビットと連結することにより暗号化ブロックは６４ビットになる。
【００７７】
第１処理ステージ２９ａの第１段階において、処理対象の２Ｎビットデータを分割し、前半をＡ、後半をＢとする。
【００７８】
次に第２段階では、更にＮビットデータＣを生成する。ここで、例えば前記Ａの各はビットごとの排他的論理和を実行し、前記関数と掛け合わせる手法が使える。
【００７９】
更に第３段階では、前半分ＮビットをＢ、後半分ＮビットをＣとする２Ｎビットのデータを生成し、前の回のラウンドの出力を次の回のラウンドの入力としながら、前記３段階の処理を第１ラウンド２９ａから第３ラウンド２９ｃまで３回繰り返す。実際の暗号化では複数回のラウンド処理を行うので、処理するＣＰＵ３の能力に応じて、３回ではなく１６回であっても問題ない。
【００８０】
アルゴリズムが公開されたブロック暗号では、乱数によるデータ攪乱に使われる関数ｆの性質と、ｆで使われる臨時鍵の秘匿（すなわちもともとの暗号化鍵の秘匿）が本質的に重要であるが、本実施例の場合はＩＣカードのチップ内で処理されるので秘匿性が高い。
【００８１】
ラウンド処理された複合暗号鍵は、接触型ＩＣカード用インターフェース１９から接触型ＩＣカード用コマンド解析回路２０を経て、読み込みに認証が必要となるセキュリティーのかかった読み取り可能なメモリエリアにコピーされる。
【００８２】
ここで外部のアンテナ４から非接触型ＩＣカード用インターフェース１７を介してコマンドが入力され、コマンド解析回路１８でコマンドが解読されると、前記ラウンド処理された暗号鍵が前記セキュリティーのかかった読み取り可能なメモリエリアから読み出し可能となり、非接触型ＩＣカード用インターフェース１７からアンテナ４を介して出力される。
【００８３】
前記新たな電子認証鍵は、従来のブロック暗号化におけるラウンド処理が行われて本人認証されるが、本発明においては、電子認証鍵と指紋認証による本人認証ＩＤも合わせ持っているので、誰が前記電子認証鍵を使ったかもトレースできる仕組みになっている。
【００８４】
更に利便性を高める為に、前記個人ＩＤデータ３２ビットに昇順で発行される発行シリアル番号データを付加することにより、特定システム内でいつ前記新たな電子認証鍵が発行されたかをトレースできるようにすることも考えられる。
【００８５】
前記セキュリティーのかかった読み取り可能なメモリエリアから読み出し可能なデータは接触型ＩＣカード用インターフェース１９から読み出されてもよいし、非接触型ＩＣカード用インターフェース１７から読み出されても良い。
【００８６】
また、前記セキュリティーのかかった読み取り可能なメモリエリアから読み出し可能なデータは秘密鍵と被認証者の特定データの他に、指紋センサ、ＣＰＵ、ＲＦチップの固有ＩＤデータを使うことも出来る。この固有ＩＤには、例えば製造業者識別名（Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ ＩＤ）や、製造者電子シリアルＩＤ番号（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｅｒｉａｌ Ｎｕｍｂｅｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ‘ｓ ＩＤ）が使える。これにより、前記指紋センサが取り替えられたりした場合には、前記秘密鍵と一緒に暗号化されて送られて来る固有ＩＤデータでチェックが可能となり、該固有ＩＤデータがカード毎に登録してある固有ＩＤデータと異なる場合には認証が拒否される。
【００８７】
更に、前記固有ＩＤデータを使ったチェックはカードが使われる環境などにより検証内容を変えて使うこともできる。この場合、例えばホテルなどの安全な場所での指紋カード認証は簡易的なチェックとし、携帯電話やインターネットを使った指紋カード認証は全ての固有ＩＤデータを使って確認するなどの方法が考えられる。
【００８８】
図１１は、ＩＤデータと暗号鍵の合成・暗号化・復号化の流れを示している。
【００８９】
まず個人ＩＤデータ３０と電子認証鍵３１とが加算回路３２によって加算される。例えば、個人ＩＤデータ３０と電子認証鍵３１とがそれぞれ３２ビットであれば、加算結果となる複合暗号鍵３３は６４ビットになる。
【００９０】
図１２は複合機能ＩＣカードで生成された暗号を別のシステムで復号する際の復号ブロック図である。
【００９１】
上記においては、トリプルＤＥＳを使った暗号化で説明してきたが、暗号化の方法はトリプルＤＥＳに限定されるものではなく、他の暗号化であってもブロック暗号化方式であれば、同様の手法で暗号鍵と照会者のＩＤデータをひとつのフォーマットに一体化できる。
【実施例５】
【００９２】
図１３は、ライン型センサの認証不具合例である。例えば、静電容量タイプのライン型センサを使った場合には、スキャン開始タイミングの検出が難しく、認証開始タイミングを誤認すると図のように指紋の部分的な識別しかできなかったり、同期不良による読み取り開始タイミングや読み取り開始位置のご認識などによって読み取りが出来なくなってしまう問題があった。
【００９３】
図１４は、指紋センサを内蔵した複合機能ＩＣカードの外観図である。基本構成としては、接触型インターフェースと非接触インターフェースを持つデュアルタイプのＩＣカードチップと指紋センサおよび該指紋センサを制御するＣＰＵで構成されている。
【００９４】
本発明においては、ＩＣカード本体１には、指紋センサ１０２として、複合機能ＩＣカード１に実装しても曲げに強いフィルムタイプのライン型センサを使う。
【００９５】
図１５は、本発明による複合機能ＩＣカードホルダの例である。指紋センサ１０２を搭載した複合機能ＩＣカード１を該ＩＣカードホルダ１０３に挿入すると、接触モジュール部１０１と指紋センサ１０２の部分だけ露出する。
【００９６】
リーダ／ライタ装置１１と併用するＩＣカードホルダ１０３に読み取り精度を改善するために指先ガイド部１０４を設けた。更に、指先ガイド部１０４は指紋センサに指が載置されたことを複合機能ＩＣカード１に報知するトリガ信号発生手段により、複合機能ＩＣカード１の指紋読み取り開始のトリガとして読み取りタイミングを同期させた。
【００９７】
ＩＣカードホルダから複合機能ＩＣカード１への指紋読み取り開始のトリガ信号を送出するトリガ信号発生手段としては、様々な形態が考えられるが、構造を簡単にするためには、例えばＩＣカードホルダ１０３の片側を浮かせておいて、初期状態ではＩＣカード１がリーダ／ライタ装置から十分な電力を供給できない距離に保持し、ＩＣカード１をＩＣカードホルダ１０３に挿入してから指でＩＣカードホルダ１０３を押し下げることによりＩＣカード１がリーダ／ライタ装置１１から十分な電力が供給開始される。これにより、ＩＣカード１がパワー・オン・リセットにより起動され、指紋認証を開始するようにできる。
【実施例６】
【００９８】
図１６（ａ）は、複合機能ＩＣカードのリーダ／ライタ装置正面図である。通信はリーダ／ライタ装置１１の本体に内蔵されるアンテナ１２と複合機能ＩＣカード１００のアンテナ間を電波通信して実行される。
【００９９】
図１６（ｂ）は、複合機能ＩＣカードのリーダ／ライタ装置平面図である。利用者が所定の指を指先ガイド部１０４に沿わせながら指紋センサ１０２の上に置き、ＩＣカードホルダ１０３を下に押し下げると複合機能ＩＣカード１とリーダ／ライタ装置１１の通信が開始される。
【０１００】
図１７は、指紋認証プロセスの説明図である。
【０１０１】
図１７（ａ）は、指をセンサ上に置いた図である。指は横腹を指先ガイド部１０４に接触させながら指紋センサ１０２上で指先をスライドさせる。
【０１０２】
図１７（ｂ）は指紋センサで検出された指紋の模式図である。指紋センサ１０２で検出された指紋凹凸情報を８ビット又は１６ビット階調のデータに変換する。
【０１０３】
図１７（ｃ）は指紋認証プロセスの説明図である。指紋センサ１０２の検出データから復元された指紋データである。前記８ビット又は１６ビット階調のデータから指紋の特徴を抽出するインデックスとして指紋中心１０６が使われ、この指紋中心１０６を基準として分岐点や端点などの特徴点を抽出して指紋個人情報を生成する。
【０１０４】
指紋認証方式は前記マニューシャ方式（特徴点抽出方式）に限定されるものではなく、パターンマッチング方式や、周波数解析方式などでも良い。
【０１０５】
指紋センサ１０２の種類としては、静電容量型に限定されるものではなく、感熱型や、電界式や、感圧式や、RF電界方式のセンサでも良い。
【０１０６】
指紋センサ１０２の検出としては、エリア検出型でもライン型（スワイプ検出型）でも良いが、ＩＣカードに組み込むには厚さの制限があるので、薄いセンサが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
既存のデュアルインターフェースＩＣチップを使って非接触型ＩＣカードに指紋認証や認証鍵の発行機能などの付加機能を付けることにより非接触型ＩＣカードの利便性が飛躍的に向上し、またＩＣカードを使った電子マネーに対する信頼感の向上から国民生活が活発化し、産業の発展に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明のシステム構成図の例
【図２】１つのＣＰＵで動作するデュアルＩ／Ｆチップを使った複合機能ＩＣカード
【図３】２つのＣＰＵで動作するデュアルＩ／Ｆチップを使った複合機能ＩＣカード
【図４】割り込み処理シーケンスの例
【図５】受信搬送波とＣＰＵ動作の時間的な関係
【図６】外部電源常時接続の例
【図７】デュアルＩ／Ｆチップと指紋センサの動作タイミング例
【図８】兼用アンテナからの電源供給例
【図９】従来のタイミングチャート
【図１０】指紋認証による個人ＩＤを含む秘密鍵を生成する構成図
【図１１】ＩＤデータと暗号鍵の合成・暗号化・復号化の流れ
【図１２】複合機能ＩＣカードで生成された暗号を別のシステムで復号する際の復号ブロック図
【図１３】ライン型センサの認証不具合例
【図１４】指紋センサを内蔵した複合機能ＩＣカードの外観図
【図１５】本発明による複合機能ＩＣカードホルダの例
【図１６】複合機能ＩＣカードのリーダ／ライタ装置
【図１７】指紋認証プロセスの説明図
【符号の説明】
【０１０９】
１…複合機能ＩＣカード、 ２…デュアルＩ／Ｆチップ、 ３…ＣＰＵ機能を持った外部チップ、 ４…メイン・アンテナ、 ５…アンテナスイッチ、 ６…ペリフェラル部品、 ７…サブ・アンテナ、 ８…搬送波検出回路、 ９…補助電源、 １０…補助電源スイッチ、 １１…リーダ／ライタ装置、 １２…リーダ／ライタ装置のアンテナ、 １３…共通ＣＰＵ、 １３ａ…接触型ＩＣカード用ＣＰＵ、 １３ｂ…非接触型ＩＣカード用ＣＰＵ、 １４…ＲＯＭ、 １５…ＲＡＭ、 １６…ＥＥＰＲＯＭ、 １７…非接触型ＩＣカード用インターフェース、 １８…非接触型ＩＣカード用コマンド解析回路、 １９…接触型ＩＣカード用インターフェース、 ２０…接触型ＩＣカード用コマンド解析回路、 ２１…共通バスライン、 ２２…ダイオード、 ２３…コンデンサー、 ２４…外部電源、 ２５…指紋センサ、 ２５ａ…検出部、２６…初期転置部、 ２７…乱数発生装置、 ２８…鍵スケジュール、 ２９ａ〜ｃ…ラウンド、 ３０…最終転置部、 １０１…接触型モジュール、 １０２…指紋センサ、 １０３…ＩＣカードホルダ、 １０４…指先ガイド部、 １０５…指紋、１０６…指紋中心、１０７…ライン出力。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザの認証結果または情報処理装置において行われる操作の内容を表す情報を含むログデータを、ＩＣカード内部のメモリに記憶させると共に、秘密鍵と複合して外部に出力する複合機能ＩＣカードおよび指先ガイド付きリーダ／ライタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオメトリックス認証はデバイスや認証アルゴリズムの改良で認知度が高くなり、銀行などでもＩＣカードと併用したバイオメトリックス認証サービスが始まっている。銀行ＡＴＭでバイオメトリックス認証を行う場合には、銀行のホストコンピュータが利用履歴を記録保存しているので、いつどのＡＴＭで誰がバイオメトリックス認証を行ったかがホストコンピュータによって検索可能となっている。
【０００３】
一方、ＩＣカードとバイオメトリックス認証を併用する場合は、バイオメトリックス認証デバイスあるいは該認証ソフトウェアがバイオメトリックス認証を行い、可否の結果のみをメインアプリケーションに返す方法が一般的である。
【０００４】
携帯電子機器に保持された特定者の第１署名情報と、別入力の特定者の第２署名情報とを比較して、一致している場合は署名情報と、場所または時間情報とを共に第１署名情報を用いて署名した保管用データを作成するログ作成装置と、特定者に関するログ検証要求があると、保管用データを検索してログ検証要求に該当するログを取得して、該当するログ中の特定者の署名情報を抽出し、抽出署名情報から特定者の公開鍵情報を得て、公開鍵情報で該当するログを検証するログ検証装置が知られている（特許文献１）。
【０００５】
また、ＵＳＢメモリなどの第１のＵＦＤに、指紋によるユーザの認証結果、または、ユーザの認証が成功した後に第１のホストＰＣを用いて行われた操作の内容を表すログデータを第１のＵＦＤ内のフラッシュメモリに保存する機能が設けられ、ログデータには、そのようなユーザの認証結果、パーソナルコンピュータを用いて行われた操作の内容を表すデータの他に、第２のＵＦＤが接続されている第２のホストＰＣの識別情報や、第１のＵＦＤに内蔵される、バッテリ付きのタイマーが管理する時刻情報などもログとして管理することについても知られている（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００６−２３８０２公報
【特許文献２】特開２００８−１９１８５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１においては、指紋読み取り機能を持つ第２デバイスとログ作成装置が別々であり、悪意のある内部犯行者がいればデータの改竄が可能な構成となっている。
【０００７】
特許文献２においては、時刻、操作、ホストＰＣのＩＤ、ＵＦＤ所有者のサインデータがログとしてＵＦＤ内部およびパーソナルコンピュータに格納しているが、該ログを外部から確認する時にはＵＦＤ所有者のサインデータは単独データであり、コピーされた前記単独データだけを見てもＵＦＤ所有者の認証データとしては認識できない。
【０００８】
上記で述べた通り、特許文献１〜２では解決できず、本発明によって解決しようとする問題点は、指紋センサを内蔵したＩＣカードにおける指紋認証データがいつ、どこで、誰が指紋認証したのかを確認できるデータを提供する複合機能ＩＣカードを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、接触及び非接触のふたつのＩＣカード用インターフェースを持つチップ（以下デュアルＩ／Ｆチップと呼ぶ）と、前記非接触のＩＣカード用インターフェースに接続するアンテナと、前記デュアルＩ／Ｆチップとは別のＣＰＵ内蔵チップとで構成され、前記デュアルＩ／Ｆチップが前記非接触のＩＣカード用インターフェースにおいて前記搬送波を検出してから前記非接触型のＩＣカードアプリケーションが必要とする最小限の規定期間の間だけ、前記ＣＰＵチップの制御により前記スイッチをＯＦＦにして前記デュアルＩ／Ｆチップを強制的に接触型のＩＣカードインターフェースに切り換えることを特徴とする複合機能ＩＣカードにおいて、前記ペリフェラル部品として指紋センサを備え、複合機能ＩＣカードから出力される認証データは被認証者の電子認証鍵データと認証のログデータが複合暗号化されたデータであり、前記複合暗号化されたデータは認証要求をした外部のコンピュータによって被認証者の電子認証鍵データと認証のログデータが分離可能とした。
【００１０】
これにより、複合暗号化されたデータには電子認証鍵データと認証のログデータが含まれるので、どこで誰が指紋認証したかの履歴がトレースできる。
【００１１】
また、前記複合機能ＩＣカードのデータを読み取る読取装置としては、前記複合機能ＩＣカードに搭載される指紋センサはライン型指紋センサとし、前記読取装置には、複合機能ＩＣカードを挿入した状態では前記指紋センサ部が露出された状態で前記複合機能ＩＣカードが実装されるＩＣカードホルダを備え、前記ＩＣカードホルダには、指先の脇腹部をガイドするガイド手段が設けられ、指紋読み取り時に指紋中心の軌跡がリニアになる構成とすることも考えらえる。
【００１２】
更に、前記ガイド手段には、前記指先の脇腹部がガイド部に接触して指紋の読み取りを開始することを前記ＣＰＵチップに通報するトリガ手段を備えるようにすることも考えられる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の複合機能ＩＣカードは、外部のリーダ／ライタ装置からの電波を受信している間に、ＩＣカードの付加機能として指紋認証機能や表示機能を動作させることが出来るので、従来型のＩＣカード用リーダ／ライタ装置、また該リーダ／ライタ装置を組み込んだ自動改札装置やＡＴＭ装置での利用に際し、例えばプリペイド残高印字の更新やバイオメトリックス認証を併用したセキュリティー性の改善などで利便性を向上させることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一機能を有するものは同一の符号とし、その繰り返しの説明は省略する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明による複合機能ＩＣカードの機能ブロック図である。複合機能ＩＣカード１は、デュアルＩ／Ｆチップ２と、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３と、デュアルＩ／Ｆチップ２に接続され、アンテナスイッチ５の付いたアンテナ４、外部チップ２に接続されるペリフェラル部品６およびアンテナ７で構成され、前記アンテナ５はＣＰＵ機能を持った外部チップ３の制御でＯＮ／ＯＦＦされる。
【００１６】
デュアルＩ／Ｆチップ２は通信性能を重視するので必ずしも省エネ設計されていなくとも良いが、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３は接触型ＩＣカードインターフェースで通信する場合にはＩＳＯ７８１６に準拠した低速通信で構わないが、外部ペリフェラルデータ処理するには高速処理が望ましいのでクロック周波数をモードによって変更できるステッピング動作するＣＰＵがより望ましい。
【００１７】
アンテナ７から受信された電波は、整流回路８によって直流電力が生成され、補助電源９によって蓄電されると共に、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３は整流回路の検波電圧を検出することにより電波を受信したか否か知ることができる。
【００１８】
補助電源９からは常にＣＰＵ機能を持った外部チップ３に電源が供給され、該ＣＰＵ機能を持った外部チップ３は整流回路８からペリフェラル部品６への電源ラインに設けられたスイッチ１０を制御して、必要な時だけペリフェラル部品６に電源を供給できる。
【００１９】
上記の場合、前記整流回路８からの電力を有効利用するために、補助電源９の電圧制御回路の前段、例えば搬送波検出回路８と補助電源９の間にコンデンサーと逆流防止用のダイオードを接続しておいて、
【００２０】
一方、複合機能ＩＣカード１のアンテナ４は、外部のリーダ／ライタ装置１１に接続されたアンテナ１２から発射される１３．５６ＭＨｚの搬送周波数を持つ電波を受信し、デュアルＩ／Ｆチップ２内に設けられたＲＦ回路による負荷変調を使って外部のリーダ／ライタ装置１１と交信する。
【００２１】
複合機能ＩＣカード１のアンテナ４と外部のリーダ／ライタ装置１１のアンテナ１２との間の通信で１３．５６ＭＨｚの搬送周波数を使う場合において、このデータ通信への影響を避けるためには、アンテナ７の共振周波数を上げて、例えば５０ＭＨｚ近辺で低いＱ値となるようにアンテナ及びコンデンサーなどの共振関連部品を設計することが望ましい。
【００２２】
ペリフェラル部品６としては、例えば液晶表示ユニットを使えば、電子チケットデータや電子マネーの残高データなどの表示が可能となり、また指紋認証デバイスを使えば、複合機能ＩＣカード１にオフラインでの指紋認証機能を持たせることが可能となる。
【００２３】
前記オフライン指紋認証は、複合機能ＩＣカード１が外部のリーダ／ライタ装置１１に接続されたアンテナ１２から発射される１３．５６ＭＨｚの搬送周波数を持つ電波受信している間に利用者の指紋認証を実行してデュアルＩ／Ｆチップ２に認証結果を通知することも出来るし、前記電波を受信していない時でも補助電源９から電源供給を受けて指紋認証を実行してから複合機能ＩＣカード１を外部のリーダ／ライタ装置１１のアンテナにかざして使うことも出来る。
【００２４】
また、リーダ／ライタ装置への信号は単に指紋照合のＯＫ信号だけでなく、これを利用するシステムに適合したユニークなデジタル信号を出力するもので暗号化し、セキュリティー性の高いものとすることが好ましい。これらの暗号化方法としては、国際標準に準拠した暗号化方式や特定企業で定めた暗号化方式を使うことも考えられる。
【００２５】
更に、指紋センサーによって指紋の個性が抽出できない指紋を持つ利用者の場合には、例えば障子の枠のようなフレームの上に指を置き、指の指紋検出領域を４等分することにより指を変形させて特異な部分を抽出し、指紋センサーで検出可能とする方法も考えられる。
【００２６】
図２は、複合機能ＩＣカード内部のデュアルＩ／Ｆチップ機能ブロック図である。該複合機能ＩＣカード１に備えられるデュアルＩ／Ｆチップ２には、全体の制御をつかさどるＣＰＵ１３と、このＣＰＵ１３を起動させるＯＳやアプリケーションプログラムを格納するＲＯＭ１４、前記ＯＳやアプリケーションプログラムを動作させる際に使うデータを一時的に格納するＲＡＭ１５、各種データの読み書きをするＥＥＰＲＯＭ１６が接続されている。
【００２７】
またＣＰＵ１３には、アンテナ４を介して外部のリーダ／ライタ装置１１と通信するための非接触型ＩＣカード用インターフェース１７が非接触型ＩＣカード用コマンド解析回路１８を介して接続されている。
【００２８】
更にＣＰＵ１３には、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３と通信するための接触型ＩＣカード用インターフェース１９が非接触型ＩＣカード用コマンド解析回路２０を介して接続されている。
【００２９】
スイッチ５は、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３の制御によってＯＮ／ＯＦＦ制御され、共通ＣＰＵ１３は、非接触型ＩＣカード用インターフェース１７からの電波入力が存在する場合にのみ、非接触型ＩＣカード用インターフェース１７との通信を開始する。
【００３０】
ＣＰＵ機能を持った外部チップ３がアンテナ７によって電波を検出すると、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３から接触型ＩＣカード用インターフェース１９に対してコマンドを送り込む。アンテナ７は、電波を整流してデュアルＩ／Ｆチップ２に電力を供給するのに適した周波数を持つ電波を受信するアンテナである。ＣＰＵチップ１３が非接触型ＩＣカード用インターフェース１７からの電波入力によるコマンドを受け付けている間は、コマンド解析回路１３からのコマンドは割り込むことが出来ないので、この間は非接触型ＩＣカード用インターフェース１７を介してＣＰＵチップ１３が外部リーダ／ライタ装置１１との相互認証動作を行っていると解釈する。
【００３１】
通常の場合において、複合機能ＩＣカード１と外部リーダ／ライタ装置１１との間の相互認証は０．１秒程度で終了するので、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３がアンテナ７によって電波を検出してから、例えば０．３秒後に、アンテナスイッチ５を切断し、統合ＣＰＵ１３のモードを強制的に非接触型ＩＣカードインターフェース１７との通信から接触型ＩＣカード用インターフェース１９との通信モードに切り替える。
【００３２】
ここで、前記電波の検出には、搬送波検出回路８の搬送波整流電圧を使い、電圧変動値が安定化度合いを検出し、例えば一次微分値が初期値変動最大値の１０％以内になってから０．３秒後にスイッチ５を切断する方法や、接触型ＩＣカード用インターフェース１９から簡単なコマンドを入力してみて、共通ＣＰＵ１３がコマンドを受け付けるかどうかで共通ＣＰＵ１３が内部で非接触型ＩＣカードアプリケーションに切り替わっているか否かを確認する方法でも良い。
【００３３】
例えば、ＥＥＰＲＯＭ１６からのデータ読み出しコマンドがＣＰＵ機能を持った外部チップ３から出されたとすると、該コマンドが接触型ＩＣカード用インターフェース１９を介してコマンド解析回路２０でコマンド解析され、共通ＣＰＵチップ１３に送り込まれ、ＥＥＰＲＯＭチップ９の保存するデータが読み出される。
【００３４】
上記の通信において、データが数クロック分欠如しても、ＣＰＵチップ１３は非接触型ＩＣカードとの通信状態を維持するので、外部のリーダ／ライタ装置との通信は途切れない。
【００３５】
なお、デュアルＩ／Ｆチップ２に非接触型ＩＣカード用インターフェース１７と接触型ＩＣカード用インターフェース１９の切り替えスイッチ信号入力端子が備えられている場合には、前記切り替え信号入力端子を制御することによって、非接触のＩＣカード用インターフェース１７からの電波の搬送波を検出してから非接触型のＩＣカードアプリケーションが必要とする最小限の規定期間の間だけ前記切り替えスイッチにより非接触型ＩＣカード用インターフェース１７からの信号処理をＯＦＦにして最小限の規定期間の間だけではなく、非接触インターフェースを使った通信が終わった時に、該端子をコントロールすることもできる。
【００３６】
図３は、デュアルＩ／ＦチップがふたつのＣＰＵで構成される場合の複合機能ＩＣカードの機能ブロック図である。複合機能ＩＣカード１の消費電力を細かく制御するために、消費電力の小さい接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ａと汎用の非接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ｂとを別々に設け、接触型ＩＣカードインターフェース１９を使った通信時の消費電力を削減している。
【００３７】
消費電力の小さい接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ａと汎用の非接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ｂは共通のバスライン２１に接続され、該共通のバスライン２１を介して接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ａ及び汎用の非接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ｂを起動させるＯＳと、アプリケーションプログラムを格納するＲＯＭ１４と、前記ＯＳやアプリケーションプログラムを動作させる際に使うデータを一時的に格納するＲＡＭ１５と、各種データの読み書きをするＥＥＰＲＯＭ１６が接続されている。
【００３８】
前記デュアルＩ／Ｆチップ２の構成において共通ＣＰＵ１３の代わりに消費電力の小さい接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ａと汎用の非接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ｂで構成されている点で前記と異なるが、デュアルＩ／Ｆチップ２の機能はＣＰＵ構成にかかわらず同じ機能を持つ。
【００３９】
前述の通り、アンテナ７から受信された電波は、整流回路８によって直流電力が生成され、補助電源９によって蓄電されると共に、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３は整流回路の検波電圧を検出することにより電波を受信したか否か知ることができる。
【００４０】
この場合は、逆流防止のダイオード２２を通った電流をコンデンサー２３で蓄電し、補助電源９に内蔵される定電圧制御手段の前でエネルギーを備蓄し、平滑化することにより前記定電圧制御手段でのエネルギーロスを軽減することができる。
【００４１】
上記において、消費電力の小さい接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ａと汎用の非接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ｂは共通のＣＰＵひとつに機能を集約することも可能である。この場合、最小構成は、ＲＦチップとＣＰＵとセンサーによる構成となる。
【００４２】
図４はＣＰＵ機能を持った外部チップの基本動作フローチャートを示している。アンテナ７から電波が検出され、搬送波検出回路８で検出された搬送波が整流されて補助電源９が充電されるとステップＳ０１にてＣＰＵ機能を持った外部チップ３がリセットされるか、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３のコマンド送出動作が終了して次のコマンドを待つことでステップＳ０２で電波検出を待つ。
【００４３】
ステップＳ０２で、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３によってアンテナ７からの電波が検出されると、所定時間、例えば非接触型ＩＣカードで使われるアプリケーションの規定処理時間が０．２秒であった場合、０．１秒の余裕をみて前記ＣＰＵ機能を持った外部チップ３は、例えば電波検出後から０．３秒のタイマーを設定し、０．３秒後には強制的にスイッチ５を切断する指令信号を送信する（ステップＳ０３）。
【００４４】
上記においては、電波検出後から０．３秒のタイマーを設定するとしたが、前期電波検出の方法において、補助電源９の電圧安定度を監視し、電圧が安定してから０．０５秒後にアンテナスイッチ５をＯＦＦにし、ここから０．２５秒のタイマーを設定するとよい。また前述のように、接触型ＩＣカード用インターフェースからコマンドを送出してみて非接触型ＩＣカード用インターフェースが使われているかどうかを確認する方法もある。
【００４５】
ステップＳ０４では、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３から接触型ＩＣカード用インターフェース１９を介して読み出しコマンドが送り込まれ、接触型ＩＣカード用コマンド解析回路２０によって前記読み出しコマンドが解析されて統合ＣＰＵ１３又は接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ａに入力される。
【００４６】
ステップＳ０４においてコマンド送出が終了すると、ステップＳ０６において前記タイマーの残り時間がチェックされる。ここで、例えば前記統合ＣＰＵ１３又は接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ａがコマンドを受け付けないような場合には、タイムアウトと判定され、ステップＳ０９に分岐して強制終了処理を行う。この場合は、データ処理が正常に終了していないので、再びプログラムが開始されてから全ての処理をやり直すことになる。
【００４７】
前記ステップＳ０６においてタイマーの残り時間がある場合、次のステップＳ０５において、前記統合ＣＰＵ１３又は接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ａによってメモリ手段であるＥＥＰＲＯＭ１６から前記コマンドで指定されたデータが読み出され、接触型ＩＣカード用コマンド解析回路２０を通過して接触型ＩＣカード用インターフェース１９から前記ＣＰＵ機能を持った外部チップ３に読み込まれる。
【００４８】
ここでステップＳ０７において、前記タイマーの残り時間を確認し、時間が残っている場合にはステップＳ０８において前記ＣＰＵ機能を持った外部チップ３と前記統合ＣＰＵ１３又は接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ａ間の通信終了処理を行うが、もし前記タイマーの残り時間が無い場合にはステップＳ０９において強制終了処理を行う。この場合は、データ処理が正常に終了していないので、再びプログラムが開始されてから全ての処理をやり直すことになる。
【００４９】
上記において、使われるコマンドに短いコードを使うコマンドのみである場合には、タイマー処理を省略することも考えられる。
【００５０】
図５（ａ）〜（ｃ）は、受信搬送波とＣＰＵ動作の時間的な関係を示している。（ａ）は外部リーダ／ライタ装置のアンテナ１２から発射された搬送波をアンテナ４で受信した波形である。（ｂ）は非接触型ＩＣカード用インターフェースの動作タイミング、（ｃ）は接触型ＩＣカード用インターフェースの動作タイミングを示している。
【００５１】
図５（ａ）において、リーダ／ライタ装置のアンテナ１２から発射された搬送波をアンテナ４で受信した電波は、時間ｔ１から検出が開始され、時間ｔ２においてピークに達する。時間ｔ２から電波強度は安定するので、時間ｔ２から例えば０．３秒後の時間ｔ３からアンテナ４のスイッチ５をＯＦＦにする。アンテナ４からの信号が中断すると共通ＣＰＵ１３の非接触ＩＣカード機能部又は非接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ｂは動作を停止し、共通ＣＰＵ１３の接触ＩＣカード機能部又は接触型ＩＣカード用ＣＰＵ１３ａはコマンドを受け入れるモードになる。
【００５２】
時間ｔ３から、例えば１０ｍｓの間隔を置いて、時間ｔ４から接触型ＩＣカードインターフェースからコマンドを送り込み、例えば電子乗車券の場合であれば、残高データを前記接触型ＩＣカードインターフェースから読み出し、所定の処理が終了した時点で時間ｔ５に前記接触型ＩＣカードインターフェースを使った通信を終了させる。
【００５３】
前記接触型ＩＣカードインターフェースの通信が終わると、図５（ｂ）においてアンテナ４のスイッチ５をＯＮにし、前記非前記接触型ＩＣカードインターフェースが有効となる。
【００５４】
一方、図５（ｄ）はアンテナ７の受信電波波形、同図（ｅ）は補助電源９の蓄電動作タイミングを示している。図５（ｄ）に示される搬送波がアンテナ７で受信され、搬送波検出回路８で検出されると、前記搬送波が規定レベル以上で検出される期間ｔ７−ｔ８において補助電源９からＣＰＵ機能を持った外部チップ３に電源が供給される。なお、前記ＣＰＵ機能を持った外部チップ３の制御により補助電源スイッチ１０がＯＮになると、補助電源９の電力は前記ＣＰＵ機能を持った外部チップ３だけでなく、追加機能チップ６にも供給される。
【実施例２】
【００５５】
図６は、兼用アンテナからの電源供給例を図示している。外部電源２４はデュアルＩ／Ｆチップ２と、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３と、指紋センサ２５に電源を供給している。
【００５６】
デュアルＩ／Ｆチップ２に常時電源が供給されているので、共通ＣＰＵ１３は直近のリセット状態の後に行われる認証により、その後に非接触型ＩＣカード用インターフェース１７と接触型ＩＣカード用インターフェース１９が切り替られても前記認証は有効なのでインターフェースを切り替える度にいちいち認証をする必要は無くなる。
【００５７】
動作シーケンスとしては、最初に外部電源２４が投入され、メイン・アンテナ４から電波を受信して外部のリーダ／ライタ装置と相互認証をした後、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３の指令によりアンテナスイッチ５を制御してメイン・アンテナ４と非接触型ＩＣカード用インターフェース１７の接続を解除する。
【００５８】
次に、更に指紋センサ２５に照会者が指定の指を乗せことにより指紋認証動作が行われ、前記照会者の指紋が認証されると認証結果をＣＰＵ機能を持った外部チップ３を介してデュアルＩ／Ｆチップ２の共通ＣＰＵ１３に送出する。
【００５９】
一方、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３はアンテナスイッチ５を制御してメイン・アンテナ４を閉回路とすることによりメイン・アンテナ４を非接触型ＩＣカード用インターフェース１７に接続して、共通ＣＰＵ１３が前記認証結果をメイン・アンテナ４から外部のリーダ／ライタ装置に送信する。
【００６０】
図７（Ａ）〜（Ｅ）は、デュアルＩ／Ｆチップと指紋センサの動作タイミング例を示している。（Ａ）は外部リーダ／ライタ装置のアンテナ１２から発射された搬送波をアンテナ４で受信した波形である。（Ｂ）は非接触型ＩＣカード用インターフェースの動作タイミング、（Ｃ）は外部電源２４からの電源電圧、（Ｄ）は指紋センサの動作タイミング、（Ｅ）はＣＰＵ機能を持った外部チップから共通ＣＰＵ１３へのデータ通信タイミングを示している。
【００６１】
図７（Ａ）において、リーダ／ライタ装置のアンテナ１２から発射された搬送波をアンテナ４で受信した電波は、時間Ｔ１から検出が開始され、時間Ｔ２においてピークに達する。時間ｔ２から電波強度は安定するので、時間ｔ２から例えば０．３秒後の時間Ｔ３からアンテナ４のスイッチ５をＯＦＦにする。アンテナ４からの信号が中断されると共通ＣＰＵ１３の非接触ＩＣカード機能部又は非接触型ＩＣカード用の共通ＣＰＵ１３は非接触型ＩＣカード用インターフェース１７との接続を解除し、接触型ＩＣカード用インターフェース１９からのコマンドを受け入れるモードになる。
【００６２】
図７（Ｄ）において、時間Ｔ３から、例えば１０ｍｓの間隔を置いて、時間Ｔ４から指紋センサ２５が指紋認証を実行し、指紋認証が成功した時点で時間Ｔ５にて認証動作を停止し、ＣＰＵ機能を持った外部チップ３に認証結果データを転送する。
【００６３】
更に図７（Ｅ）において、ＣＰＵ機能を持った外部チップから共通ＣＰＵ１３へのデータを転送する。
【００６４】
次に、図７（Ｂ）において、時間Ｔ７から再び、アンテナ４のスイッチ５をＯＮにし、前記非前記接触型ＩＣカードインターフェースを有効とする。
【００６５】
通常のデュアルＩ／Ｆチップ４を搭載するデュアルインターフェースＩＣカードにおいては、アンテナが受信する電波強度が規定値よりも大きい場合には強制的に非接触型ＩＣカード用インターフェース１７が有効となり、電波強度が規定値よりも小さくならない限り接触型ＩＣカード用インターフェース１９は使えないが、図６のような構成とすることで任意のタイミングで非接触型ＩＣカード用インターフェース１７と接触型ＩＣカード用インターフェース１９を切り替えることが可能となり、しかもデュアルＩ／Ｆチップ２は外部電源２４により常時通電状態となっているので、非接触型ＩＣカード用インターフェース１７と接触型ＩＣカード用インターフェース１９を切り替えても共通ＣＰＵ１３の動作がとぎれることはない。
【実施例３】
【００６６】
図８は、兼用アンテナからの電源供給例を図示している。メイン・アンテナ４はアンテナスイッチ５を介して非接触型ＩＣカード用インターフェース１７に接続されると共に、補助電源９に接続されている。
【００６７】
アンテナ４から受信された電波は、補助電源９によって直流電力の生成および蓄電されると同時にＣＰＵ機能を持った外部チップ３に電源を供給する。ＣＰＵ機能を持った外部チップ３は、補助電源スイッチ１０を制御することにより指紋センサ２５のようなペリフェラル部品６を必要な時だけ動作させて所望のデータをペリフェラル部品６から受信する。
【００６８】
上記の例は、デュアルＩ／Ｆチップ２やＣＰＵ機能を持った外部チップ３の消費電力が小さく、アンテナ４と外部リーダ／ライタ装置のアンテナ１２との距離が短くても良い場合に有効な構成となる。
【００６９】
上記においては、アンテナ４と補助電源９は常時接続されているが、前記外部リーダ／ライタ装置１１のアンテナからの供給電力が十分ではない場合やＲＦ回路のインピーダンスマッチングの問題がある場合などの理由からＣＰＵ機能を持った外部チップ３によって制御が必要な場合には、ＯＮ／ＯＦＦスイッチを介在させることも考えられる。
【００７０】
更に、上記の実施例１乃至３において、アンテナスイッチ５のＯＮ／ＯＦＦ制御はＣＰＵ機能を持った外部チップに限定する必要はなく、例えば共通ＣＰＵ１３や、指紋センサ２５が持つＣＰＵ機能を使うことも考えられる。
【実施例４】
【００７１】
図１０は、指紋認証による個人ＩＤを含む秘密鍵を生成する構成図である。ＣＰＵ機能を持った外部チップ３の機能を分かり易くするために、機能がブロックで表示されているが、実際には各機能はソフトウェアで実現している。
【００７２】
指紋センサ２５の検出部２５ａにて検出された個人指紋データを指紋センサ２５に組み込まれたアルゴリズムで解析し、登録済みの特定登録者が特定できると、前記特定登録者と紐付けされた個人ＩＤデータが指紋センサ２５の出力部からＣＰＵ機能を持った外部チップ３に出力される。
【００７３】
従来の鍵拡張処理の代わりに、本発明においては、前記個人ＩＤデータを共通ＣＰＵ１３内に格納されている電子認証鍵と合体させて複合電子認証鍵を生成している。
【００７４】
前記において、個人ＩＤデータが６４ビットで、電子認証鍵が６４ビットの場合には、複合電子認証鍵は１２８ビットとなる。ここで必ずしも個人ＩＤデータと電子認証鍵のビット数は同じビット数である必要はないが、ＤＥＳ暗号化を使う場合にはビット列の分割が必要となるので、合計ビット数が２で割れる数となるように設定する必要がある。
【００７５】
暗号化アルゴリズムとしては、例えばＤＥＳ方式が使える。暗号化アルゴリズムが明らかになっているとき、暗号が暗号であるための保障は暗号化に使われる鍵の秘密性に依存する。
【００７６】
まず、処理の対象ブロックを２Ｎビットとする。暗号化鍵をＫとし、Ｋから作った臨時鍵をＫ１とする。また、前記個人ＩＤデータをＮビットで構成したデータＸと臨時鍵Ｋ１からＮビット乱数を関数ｆで生成する。ここで、Ｎは、例えば３２ビットであるとすると、前記個人ＩＤデータ３２ビットと連結することにより暗号化ブロックは６４ビットになる。
【００７７】
第１処理ステージ２９ａの第１段階において、処理対象の２Ｎビットデータを分割し、前半をＡ、後半をＢとする。
【００７８】
次に第２段階では、更にＮビットデータＣを生成する。ここで、例えば前記Ａの各はビットごとの排他的論理和を実行し、前記関数と掛け合わせる手法が使える。
【００７９】
更に第３段階では、前半分ＮビットをＢ、後半分ＮビットをＣとする２Ｎビットのデータを生成し、前の回のラウンドの出力を次の回のラウンドの入力としながら、前記３段階の処理を第１ラウンド２９ａから第３ラウンド２９ｃまで３回繰り返す。実際の暗号化では複数回のラウンド処理を行うので、処理するＣＰＵ３の能力に応じて、３回ではなく１６回であっても問題ない。
【００８０】
アルゴリズムが公開されたブロック暗号では、乱数によるデータ攪乱に使われる関数ｆの性質と、ｆで使われる臨時鍵の秘匿（すなわちもともとの暗号化鍵の秘匿）が本質的に重要であるが、本実施例の場合はＩＣカードのチップ内で処理されるので秘匿性が高い。
【００８１】
ラウンド処理された複合暗号鍵は、接触型ＩＣカード用インターフェース１９から接触型ＩＣカード用コマンド解析回路２０を経て、読み込みに認証が必要となるセキュリティーのかかった読み取り可能なメモリエリアにコピーされる。
【００８２】
ここで外部のアンテナ４から非接触型ＩＣカード用インターフェース１７を介してコマンドが入力され、コマンド解析回路１８でコマンドが解読されると、前記ラウンド処理された暗号鍵が前記セキュリティーのかかった読み取り可能なメモリエリアから読み出し可能となり、非接触型ＩＣカード用インターフェース１７からアンテナ４を介して出力される。
【００８３】
前記新たな電子認証鍵は、従来のブロック暗号化におけるラウンド処理が行われて本人認証されるが、本発明においては、電子認証鍵と指紋認証による本人認証ＩＤも合わせ持っているので、誰が前記電子認証鍵を使ったかもトレースできる仕組みになっている。
【００８４】
更に利便性を高める為に、前記個人ＩＤデータ３２ビットに昇順で発行される発行シリアル番号データを付加することにより、特定システム内でいつ前記新たな電子認証鍵が発行されたかをトレースできるようにすることも考えられる。
【００８５】
前記セキュリティーのかかった読み取り可能なメモリエリアから読み出し可能なデータは接触型ＩＣカード用インターフェース１９から読み出されてもよいし、非接触型ＩＣカード用インターフェース１７から読み出されても良い。
【００８６】
また、前記セキュリティーのかかった読み取り可能なメモリエリアから読み出し可能なデータは秘密鍵と被認証者の特定データの他に、指紋センサ、ＣＰＵ、ＲＦチップの固有ＩＤデータを使うことも出来る。この固有ＩＤには、例えば製造業者識別名（Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ ＩＤ）や、製造者電子シリアルＩＤ番号（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｅｒｉａｌ Ｎｕｍｂｅｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ‘ｓ ＩＤ）が使える。これにより、前記指紋センサが取り替えられたりした場合には、前記秘密鍵と一緒に暗号化されて送られて来る固有ＩＤデータでチェックが可能となり、該固有ＩＤデータがカード毎に登録してある固有ＩＤデータと異なる場合には認証が拒否される。
【００８７】
更に、前記固有ＩＤデータを使ったチェックはカードが使われる環境などにより検証内容を変えて使うこともできる。この場合、例えばホテルなどの安全な場所での指紋カード認証は簡易的なチェックとし、携帯電話やインターネットを使った指紋カード認証は全ての固有ＩＤデータを使って確認するなどの方法が考えられる。
【００８８】
図１１は、ＩＤデータと暗号鍵の合成・暗号化・復号化の流れを示している。
【００８９】
まず個人ＩＤデータ３０と電子認証鍵３１とが加算回路３２によって加算される。例えば、個人ＩＤデータ３０と電子認証鍵３１とがそれぞれ３２ビットであれば、加算結果となる複合暗号鍵３３は６４ビットになる。
【００９０】
図１２は複合機能ＩＣカードで生成された暗号を別のシステムで復号する際の復号ブロック図である。
【００９１】
上記においては、トリプルＤＥＳを使った暗号化で説明してきたが、暗号化の方法はトリプルＤＥＳに限定されるものではなく、他の暗号化であってもブロック暗号化方式であれば、同様の手法で暗号鍵と照会者のＩＤデータをひとつのフォーマットに一体化できる。
【実施例５】
【００９２】
図１３は、ライン型センサの認証不具合例である。例えば、静電容量タイプのライン型センサを使った場合には、スキャン開始タイミングの検出が難しく、認証開始タイミングを誤認すると図のように指紋の部分的な識別しかできなかったり、同期不良による読み取り開始タイミングや読み取り開始位置のご認識などによって読み取りが出来なくなってしまう問題があった。
【００９３】
図１４は、指紋センサを内蔵した複合機能ＩＣカードの外観図である。基本構成としては、接触型インターフェースと非接触インターフェースを持つデュアルタイプのＩＣカードチップと指紋センサおよび該指紋センサを制御するＣＰＵで構成されている。
【００９４】
本発明においては、ＩＣカード本体１には、指紋センサ１０２として、複合機能ＩＣカード１に実装しても曲げに強いフィルムタイプのライン型センサを使う。
【００９５】
図１５は、本発明による複合機能ＩＣカードホルダの例である。指紋センサ１０２を搭載した複合機能ＩＣカード１を該ＩＣカードホルダ１０３に挿入すると、接触モジュール部１０１と指紋センサ１０２の部分だけ露出する。
【００９６】
リーダ／ライタ装置１１と併用するＩＣカードホルダ１０３に読み取り精度を改善するために指先ガイド部１０４を設けた。更に、指先ガイド部１０４は指紋センサに指が載置されたことを複合機能ＩＣカード１に報知するトリガ信号発生手段により、複合機能ＩＣカード１の指紋読み取り開始のトリガとして読み取りタイミングを同期させた。
【００９７】
ＩＣカードホルダから複合機能ＩＣカード１への指紋読み取り開始のトリガ信号を送出するトリガ信号発生手段としては、様々な形態が考えられるが、構造を簡単にするためには、例えばＩＣカードホルダ１０３の片側を浮かせておいて、初期状態ではＩＣカード１がリーダ／ライタ装置から十分な電力を供給できない距離に保持し、ＩＣカード１をＩＣカードホルダ１０３に挿入してから指でＩＣカードホルダ１０３を押し下げることによりＩＣカード１がリーダ／ライタ装置１１から十分な電力が供給開始される。これにより、ＩＣカード１がパワー・オン・リセットにより起動され、指紋認証を開始するようにできる。
【実施例６】
【００９８】
図１６（ａ）は、複合機能ＩＣカードのリーダ／ライタ装置正面図である。通信はリーダ／ライタ装置１１の本体に内蔵されるアンテナ１２と複合機能ＩＣカード１００のアンテナ間を電波通信して実行される。
【００９９】
図１６（ｂ）は、複合機能ＩＣカードのリーダ／ライタ装置平面図である。利用者が所定の指を指先ガイド部１０４に沿わせながら指紋センサ１０２の上に置き、ＩＣカードホルダ１０３を下に押し下げると複合機能ＩＣカード１とリーダ／ライタ装置１１の通信が開始される。
【０１００】
図１７は、指紋認証プロセスの説明図である。
【０１０１】
図１７（ａ）は、指をセンサ上に置いた図である。指は横腹を指先ガイド部１０４に接触させながら指紋センサ１０２上で指先をスライドさせる。
【０１０２】
図１７（ｂ）は指紋センサで検出された指紋の模式図である。指紋センサ１０２で検出された指紋凹凸情報を８ビット又は１６ビット階調のデータに変換する。
【０１０３】
図１７（ｃ）は指紋認証プロセスの説明図である。指紋センサ１０２の検出データから復元された指紋データである。前記８ビット又は１６ビット階調のデータから指紋の特徴を抽出するインデックスとして指紋中心１０６が使われ、この指紋中心１０６を基準として分岐点や端点などの特徴点を抽出して指紋個人情報を生成する。
【０１０４】
指紋認証方式は前記マニューシャ方式（特徴点抽出方式）に限定されるものではなく、パターンマッチング方式や、周波数解析方式などでも良い。
【０１０５】
指紋センサ１０２の種類としては、静電容量型に限定されるものではなく、感熱型や、電界式や、感圧式や、RF電界方式のセンサでも良い。
【０１０６】
指紋センサ１０２の検出としては、エリア検出型でもライン型（スワイプ検出型）でも良いが、ＩＣカードに組み込むには厚さの制限があるので、薄いセンサが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
既存のデュアルインターフェースＩＣチップを使って非接触型ＩＣカードに指紋認証や認証鍵の発行機能などの付加機能を付けることにより非接触型ＩＣカードの利便性が飛躍的に向上し、またＩＣカードを使った電子マネーに対する信頼感の向上から国民生活が活発化し、産業の発展に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明のシステム構成図の例
【図２】１つのＣＰＵで動作するデュアルＩ／Ｆチップを使った複合機能ＩＣカード
【図３】２つのＣＰＵで動作するデュアルＩ／Ｆチップを使った複合機能ＩＣカード
【図４】割り込み処理シーケンスの例
【図５】受信搬送波とＣＰＵ動作の時間的な関係
【図６】外部電源常時接続の例
【図７】デュアルＩ／Ｆチップと指紋センサの動作タイミング例
【図８】兼用アンテナからの電源供給例
【図９】従来のタイミングチャート
【図１０】指紋認証による個人ＩＤを含む秘密鍵を生成する構成図
【図１１】ＩＤデータと暗号鍵の合成・暗号化・復号化の流れ
【図１２】複合機能ＩＣカードで生成された暗号を別のシステムで復号する際の復号ブロック図
【図１３】ライン型センサの認証不具合例
【図１４】指紋センサを内蔵した複合機能ＩＣカードの外観図
【図１５】本発明による複合機能ＩＣカードホルダの例
【図１６】複合機能ＩＣカードのリーダ／ライタ装置
【図１７】指紋認証プロセスの説明図
【符号の説明】
【０１０９】
１…複合機能ＩＣカード、 ２…デュアルＩ／Ｆチップ、 ３…ＣＰＵ機能を持った外部チップ、 ４…メイン・アンテナ、 ５…アンテナスイッチ、 ６…ペリフェラル部品、 ７…サブ・アンテナ、 ８…搬送波検出回路、 ９…補助電源、 １０…補助電源スイッチ、 １１…リーダ／ライタ装置、 １２…リーダ／ライタ装置のアンテナ、 １３…共通ＣＰＵ、 １３ａ…接触型ＩＣカード用ＣＰＵ、 １３ｂ…非接触型ＩＣカード用ＣＰＵ、 １４…ＲＯＭ、 １５…ＲＡＭ、 １６…ＥＥＰＲＯＭ、 １７…非接触型ＩＣカード用インターフェース、 １８…非接触型ＩＣカード用コマンド解析回路、 １９…接触型ＩＣカード用インターフェース、 ２０…接触型ＩＣカード用コマンド解析回路、 ２１…共通バスライン、 ２２…ダイオード、 ２３…コンデンサー、 ２４…外部電源、 ２５…指紋センサ、 ２５ａ…検出部、２６…初期転置部、 ２７…乱数発生装置、 ２８…鍵スケジュール、 ２９ａ〜ｃ…ラウンド、 ３０…最終転置部、 １０１…接触型モジュール、 １０２…指紋センサ、 １０３…ＩＣカードホルダ、 １０４…指先ガイド部、 １０５…指紋、１０６…指紋中心、１０７…ライン出力。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接触型インターフェースと、非接触型インターフェースと、指紋センサおよびそれらの制御手段を搭載した複合機能ＩＣカードにおいて、
複合機能ＩＣカードから前記制御手段によって出力される認証データは電子認証鍵データと、被認証者を特定できるデータと、機器特定データと認証のログデータが複合暗号化されたデータであり、
前記複合暗号化されたデータは認証要求をした外部のコンピュータによって、前記電子認証鍵データと、被認証者を特定できるデータと、機器特定データと認証のログデータがに復号化されることを特徴とする複合機能ＩＣカード。
【請求項２】
請求項１に記載の複合機能ＩＣカードのデータを読み取る読取装置であって、
前記複合機能ＩＣカードに搭載される指紋センサはライン型指紋センサであり、前記読取装置には、複合機能ＩＣカードを挿入した状態では前記指紋センサ部が露出された状態で前記複合機能ＩＣカードが実装されるＩＣカードホルダが備えられ、
前記ＩＣカードホルダには、指先の脇腹部をガイドするガイド手段が設けられ、指紋読み取り時に指紋中心の軌跡がリニアになることを特徴とする複合機能ＩＣカードの読取装置。
【請求項３】
請求項２に記載の複合機能ＩＣカードのデータを読み取る読取装置であって、
前記ガイド手段には、前記指先の脇腹部がガイド部に接触して指紋の読み取りを開始することを前記ＣＰＵチップにトリガ信号を与えるトリガ手段を備えることを特徴とする複合機能ＩＣカードの読取装置。
【請求項１】
接触型インターフェースと、非接触型インターフェースと、指紋センサおよびそれらの制御手段を搭載した複合機能ＩＣカードにおいて、
複合機能ＩＣカードから前記制御手段によって出力される認証データは電子認証鍵データと、被認証者を特定できるデータと、機器特定データと認証のログデータが複合暗号化されたデータであり、
前記複合暗号化されたデータは認証要求をした外部のコンピュータによって、前記電子認証鍵データと、被認証者を特定できるデータと、機器特定データと認証のログデータがに復号化されることを特徴とする複合機能ＩＣカード。
【請求項２】
請求項１に記載の複合機能ＩＣカードのデータを読み取る読取装置であって、
前記複合機能ＩＣカードに搭載される指紋センサはライン型指紋センサであり、前記読取装置には、複合機能ＩＣカードを挿入した状態では前記指紋センサ部が露出された状態で前記複合機能ＩＣカードが実装されるＩＣカードホルダが備えられ、
前記ＩＣカードホルダには、指先の脇腹部をガイドするガイド手段が設けられ、指紋読み取り時に指紋中心の軌跡がリニアになることを特徴とする複合機能ＩＣカードの読取装置。
【請求項３】
請求項２に記載の複合機能ＩＣカードのデータを読み取る読取装置であって、
前記ガイド手段には、前記指先の脇腹部がガイド部に接触して指紋の読み取りを開始することを前記ＣＰＵチップにトリガ信号を与えるトリガ手段を備えることを特徴とする複合機能ＩＣカードの読取装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１０−４４７３９（Ｐ２０１０−４４７３９Ａ）
【公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６８３９４（Ｐ２００９−６８３９４）
【出願日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＥＥＰＲＯＭ
【出願人】（５０２３２６５７６）リゾン株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＥＥＰＲＯＭ
【出願人】（５０２３２６５７６）リゾン株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
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