JP3947027B2 - 認証システム及び認証方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学式デバイスを用いた個人の認証方法などに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、セキュリティ管理の分野における個人認証は、パスワードや暗証番号、各個人が所持する所謂ＩＤカードなどを用いて行われてきた。このＩＤカードは最近になってＩＣカードなどを用いるものも出てきたが、多くは磁気媒体などを用いたものであった。磁気媒体を用いたＩＤカードは磁気媒体自体の構造が単純であるため容易にコピーができ、不正なＩＤカードを蔓延させるという問題があった。
【０００３】
また、ＩＣカードや磁気カードは強い電気や磁気に弱く、内容が破壊されてしまうおそれもあった。その他にも色々な認証システムが従来からあるが、他人が模倣することができるものが多く、セキュリテイ度の高い個人認証システムはこれまでになかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の上述のような問題点に鑑みてなされたもので、他人が模倣できず、セキュリティ度の非常に高い認証システムや認証方法などを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１によれば、 光透過性を有する樹脂とこの樹脂中に分散され平面部分を有しランダムな向きに配置された金属光沢のある小片とから成る認証セルに対して、光を照射する光照射手段と、この光照射手段により照射する光の前記認証セルへ入射する角度を相対的に変化させる角度変化手段と、この角度変化手段により光の前記認証セルへ入射する角度を連続的に変化させるとき、前記小片により反射される光の２次元の反射軌跡を検出する反射光軌跡検出手段と、この反射光軌跡検出手段により検出された前記反射光の軌跡を予め記憶された軌跡と比較し同一の軌跡であるか否かを判定することにより認証を行う認証手段と、を有して成ることを特徴とする認証システムを提供する。
【０００６】
本発明の請求項２によれば、光透過性を有する樹脂とこの樹脂中に分散され平面部分を有するランダムな向きに配置された金属光沢のある小片とから成る認証セルに対して、光を照射する光照射ステップと、この光照射ステップにより照射する光の前記認証セルへ入射する角度を相対的に変化させる角度変化ステップと、この角度変化ステップにより光の前記認証セルへ入射する角度を連続的に変化させるとき、前記小片により反射される光の２次元の反射軌跡を検出する反射光軌跡検出ステップと、この反射光軌跡検出ステップにより検出された前記反射光の軌跡を予め記憶された軌跡と比較し同一の軌跡であるか否かを判定することにより認証を行う認証ステップと、を有して成ることを特徴とする認証方法を提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【００１２】
図１に、本発明による認証セルの一実施形態を示す。この認証セル１１は、例えばポリカーボネート系の無色透明で堅い熱可塑性樹脂を加熱して溶融し、金属薄片１２を添加後、冷却し固化させたものである。この大きさは例えば２ｍｍ角程度とし、金属薄片は、たとえば厚さ２５μｍ、縦横の大きさは１００μｍ程度とする。そしてこの認証セルを例えばプラスチックのカードに固定配置する。
【００１３】
このような認証セル１１に光を照射すると、樹脂中に３次元でランダムな位置にランダムな向きに配置された金属薄片１２に光が反射して、図２に示すように様々な方向に反射光を発生させる。即ち、光源２０からの入射光２１に対して金属薄片１２は反射光２２を発生させる。同様に他の金属薄片もそれぞれ反射光を発生させる。
【００１４】
そこで、図３に示すように光源２０を光源３０に移動させると、入射光３１に対する反射は反射光３２となる。つまり、光源の移動軌跡３３に対応して軌跡パターンである反射光軌跡３４を生じることになる。このような反射光移動軌跡は他の金属薄片についても同様に生じる。金属薄片の数、サイズ、認証セル内の位置、傾きは認証セルの製造過程においてランダムに確定するものであり、各認証セル固有のものとなる。それに応じて、それらの金属薄片の反射光軌跡も同様に認証セル固有の特性となり、複製は極めて困難となることを意味する。
【００１５】
このような特性を有する反射光軌跡を検出して認識し、認証セル固有の識別情報として利用する、本発明の一実施形態による認証デバイスと検出システムについて以下に述べる。
【００１６】
図４（ａ）（ｂ）（ｃ）にこの認証デバイスと検出システムの概略図を示す。まず平面的には、図４（ａ）に示すように、光源は光源移動範囲４１内を移動して認証デバイスの認証セル１１に光を当て、検出対象反射光軌跡範囲４２内に反射光軌跡を生じさせる。すると、光源の移動軌跡４３に対して例えば図４（ｂ）に示すような反射光軌跡４４を形成する。
【００１７】
このシステムを側面から見ると、図４（ｃ）に示すように、光源４５から認証セル１１への入射光は、反射して反射光受光器４６で受光される。この反射光受光器４６の受光範囲（反射光軌跡範囲４２）は限定された範囲となるため、認証セル１１からの反射光の一部を受光することになる。
【００１８】
これまで述べてきた反射光軌跡の情報はあくまでも「アナログ」情報、つまり移動しながらの連続した光の照射に対する連続した反射光軌跡であり、識別情報として利用する場合デジタルの方が扱い易い。そこでこの反射光軌跡の情報をデジタル化する方法を考える。
【００１９】
図５に反射光軌跡の情報をデジタル化する例を示す。この例で光源は、図５（ａ）に示すように、光源移動範囲５１内の光源移動軌跡５２上をデジタル的に移動させ、指定された座標位置で停止した後に光を照射する。一方受光器としては、いわゆるＣＣＤ素子などを用いたデジタル受光装置により構成し、図５（ｂ）に示すように、反射光軌跡範囲５３の範囲を対象として反射光軌跡５４をデジタルデータとして受光し検出する。勿論、光源の移動は、デジタル的でなくともよく、反射光を２次元デバイスにより取得してもよい。
【００２０】
ところで、図５（ａ）（ｂ）における説明では説明を簡単にするために、一つの金属薄片の反射光軌跡についてのみ述べたが、前述したように認証セル中には複数の金属薄片が存在し、同様に反射光軌跡を生じさせることから、図６（ａ）に示すような反射光軌跡範囲４２で受光できるｎ個の金属薄片の反射光軌跡パターン６１を検出し認識できることを意味する。したがって、図６（ｂ）に示すように、デジタル受光装置の２次元の座標配列がｎ個集まった３次元マトリックスのデータとして取得できる。これを当該認証セルの固有識別情報として利用することになる。ただし、金属薄片からの反射光軌跡が多数となることも有り得るため、反射光受光装置において一定レベル以上の光度で制限するなどして現実的なｎ個に絞り込むなどの調整が必要な場合もある。
【００２１】
図７に、本発明の一実施形態における検出器の構成例を示す。検出器７０は、光源の移動や光度、および発光のタイミング等を制御する制御部７１と、光源としての発光部７２と、反射光を受光する受光部７３と、受光部７３からの受光情報を解析する反射光軌跡解析部７４と、反射光軌跡を符号化する反射光軌跡符号化部７５と、符号データを一時記憶する一時記憶部７６からなり、認証デバイス固有の識別情報を固有符号として出力する。
【００２２】
次に、上記検出器７０の処理の手順を図８のフローチャートを用いて説明する。ステップＳ８１では、発光部７２が制御部７１の制御の元で現在の位置に停止した状態で認証セルに光を照射する。ステップＳ８２では、受光部７３が制御部７１の指示によりタイミングを計って反射光を受光する。ステップＳ８３では、反射光軌跡解析部７４が受光部７３からの反射軌跡情報を二次元座標系に写像して座標値を決定するなどして解析を行う。ステップＳ８４では、反射光軌跡符号化部７５が反射光軌跡解析部７４からの反射光軌跡の座標値データから符号を生成して符号化を行い、一時記憶部７６にＦＩＦＯ（先入れ先出し）形式で一時記憶する。ステップＳ８５で現在の光源位置が光源移動範囲内の最終位置（即ち、検出終了）か否かを判断する。最終位置であればステップＳ８６に、最終位置でなければステップＳ８７にそれぞれ進む。
【００２３】
ステップＳ８６では、反射光軌跡符号化部７５で生成し一時記憶部７６に一時記憶した反射光軌跡符号列を全て出力して、検出処理を終了する。
【００２４】
一方、ステップＳ８７では、次の反射光軌跡情報を得るために発光部７２が制御部７１の制御の元で光源を次の発光位置に移動させる。移動後、ステップＳ８１に戻り軌跡の解析を継続する。
【００２５】
上記検出器によって生成される反射光軌跡符号列、即ち認証デバイス固有の識別符号は、認証セルが組み込まれたカードなどの認証媒体とそれを保持するもの（人や物）との対応（関連）付けが成されて初めて意味を持つものである。例えば、人の個人識別用ＩＤカードや、自動車などの装置の車体製造番号や装置の製造番号などの個体識別用に用いる場合は、認証デバイス固有の識別符号とＩＤ番号、製造番号などとの対応を取らなければならない。即ち、
認証デバイス固有識別符号＝個別番号（ＩＤ番号、製造番号）＝特定の個人、物
の関連付けを行うことになる。
【００２６】
この「個別番号（ＩＤ番号、製造番号）＝特定の個人、物」の関連付けは当該システムを利用するユーザに任せるとして、「認証デバイス固有識別符号＝個別番号（ＩＤ番号、製造番号）」の関連付けは、認証セル製造の最終過程で行うことが必要となる。
【００２７】
図９にこのようなシステムの構成例を示す。即ち、検出器７０からの固有符号を入力とし一連の個別番号と対応させる認証デバイス識別情報決定部９１と、これを記憶する認証デバイス反射光パターンデータベース９２から成る。認証デバイスから検出器７０によって検出された固有符号は認証デバイス識別情報決定部９１に渡され、対応する個別番号が付与されて認証デバイス反射光パターンデータベース９２に記憶される。また、認証デバイス識別情報決定部９１は付与した個別番号を認証デバイス識別情報として出力させることによって、例えばＩＤカードであればその個別番号をカード媒体に刻印するなどして関連付けを行う。通常、認証セルを組み込んだＩＤカードなどを製造した後、それを当該システムで処理し、認証デバイス固有識別符号と個別番号の対応を記録した認証デバイス反射光パターンデータベース９２と共に提供する。
【００２８】
次に、図１０に本発明による認証システムの検査・判定システムの構成例を示す。このシステムは、検出器７０からの固有符号を符号比較部１０１が認証デバイス反射光パターンデータベース１０２を検索して、一致するものが存在するか否かを調べる。検索の結果は、符号比較部１０１から判定部１０３に通知され、当該認証デバイスが正当なものであるかを判定する。例えば、認証セルを組み込んだものが入場許可証カードなどであれば、それを所持する人物が入場を許された人物であるか否かのセキュリティチェックが当該システムで行えることになる。
【００２９】
上記実施形態で述べた光学式の認証デバイスを用いたシステムは、当該認証デバイスの不正コピーが極めて困難という特性から、高度な個人・個体認証システムとして有効である。
【００３０】
ところで、上記実施形態では、検出器７０の発光部７２を移動させる一方で、受光部７３は固定していた。これに対して、光源を固定し、受光器を移動させる方法であっても良い。反射光軌跡情報は、図１１に示した例のように反射光受光器１１２を、認証セルを中心とした回転１１３とそれと連動させた反射光受光器１１２の傾きの回転１１４によってもたらされる部分球状の曲面上に投影される反射光軌跡の集合となる。したがって、図６における一金属薄片の反射光軌跡パターン６１の範囲が格段に大きくなり、デジタル受光装置の二次元座標配列のメッシュ数も増加することにより、より長大な符号を生成でき不正コピーをより難しくする効果がある。
【００３１】
また、発光部７２と受光部７３を固定し、認証セルを移動させる方法であっても良い。認証セルは、例えば図１２に示した例のように回転させることができる。反射光軌跡情報は、認証セルの回転１２３により反射光受光器１２２に投影される。また、例えば図１３に示した例のように、光源１３１を固定しておき、認証セルを移動させるようにすることもできる。反射光軌跡情報は、認証セルの移動１３３により反射光受光器１３２に投影される。
【００３２】
更に、上記４つの実施形態の方法を組み合わせることもできる。つまり、光源と受光器の両者を移動させる方法、あるいは光源と認証セルの両者を移動させる方法、あるいは光源と受光器と認証セルの３者を移動させる方法である。ただし、この場合は光源と受光器の認証セルに対する位置（角度）によっては同一のパターンを発生させるためこれを取り除く必要がある。例えば図１１の光源の回転範囲と重ならない反射光受光器の回転範囲１１６で受光する。この方法も前記実施形態の例（受光器移動方法）と同様に長大な符号を生成できる。
【００３３】
この方法のもう１つの応用例として、例えば前述した入場許可証として用いる場合に、日毎に受光器を移動させて（日によって認証セルを中心とした回転１１３とそれと連動させた反射光受光器１１２の傾きの回転１１４を決めて置き）、１つの認証デバイスで毎日異なる認証デバイス固有識別符号を認識させることも可能である。この方法による認証システムは、ある決まった反射光軌跡を予め取得してフィルムなどに焼きつけて貼り反射させるような、検出器をごまかそうとする不正行為などをほとんど不可能とさせることができる利点がある。
【００３４】
加えて、光源と受光器の両者の相対的な位置を移動させる方法を用いれば、１枚の認証セルを組み込んだＩＤカードを様々な異なる用途に使用できる。例えば、ある建物の入館チェックでは、受光器の位置（角度）をθ１とし、別の個人識別の必要な所ではθ２として設定しておくことにより、それぞれ異なる認証デバイス固有識別符号を得ることができ、独立して認証するようにすることも可能である。
【００３５】
なお、上記実施形態では、認証セルに照射する光源を移動させ、認証セルに内蔵する金属薄片からの反射光による軌跡パターンを調べていた。しかし、本発明では照射光を移動させることなく、認証セル中の金属光沢を有する小片からの光の反射パターンを調べるようにしてもよい。また、本発明で、認証セルに固定配置する金属光沢を有する小片は、少なくとも一つの光を反射できる面を有していればよく、薄片でなくてもよい。
【００３６】
ところで、本発明で用いる光透過性を有する樹脂は、ポリカーボネート樹脂などの熱可塑性樹脂のほか、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、ガラス、あるいは光ファイバの材料、ＤＶＤあるいはＣＤあるいはＣＤ−Ｒなどの表面のコーティング材料などを用いることができ、要するに光を透過する性質を有すればよい。
【００３７】
金属光沢を有する小片については、たわみがないものがよいので、ガラス板の表面に金属メッキを施したものがより好ましいがその他、雲母などを用いることもできる。要するに、金属のように光を反射するものであれば本発明の金属光沢を有する小片として用いることができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、他人が模倣できず、セキュリティ度の非常に高い認証システムや認証方法などを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における光学式デバイスの構造例を説明するための図。
【図２】本発明の一実施形態における認証セルの光学的反射の例を説明するための図。
【図３】本発明の一実施形態における認証セルの光学的反射の例を説明するための図。
【図４】本発明の一実施形態における認証セルを用いた反射軌跡検出器の概略を説明するための図。
【図５】本発明の一実施形態における認証セルを用いた反射軌跡検出方法の例を説明するための図。
【図６】本発明の一実施形態における認証セルを用いた反射軌跡検出方法の例を説明するための図。
【図７】本発明の一実施形態における検出器の構成例を説明するための図。
【図８】本発明の一実施形態における検出器の動作を説明するためのフローチャート。
【図９】本発明における一実施形態の認証デバイスを用いた認証システムの構成例を説明するための図。
【図１０】本発明における一実施形態の認証デバイスを用いた認証システムの構成例を説明するための図。
【図１１】本発明における他の実施形態を説明するための図。
【図１２】本発明における他の実施形態を説明するための図。
【図１３】本発明における他の実施形態を説明するための図。
【符号の説明】
１１・・・認証セル、１２・・・金属薄片、２０、４５、１１１、１２１、１３１・・・光源、２１・・・入射光、２２・・・反射光、３３、４３、５３・・・光源の移動軌跡、３４、４４・・・反射光軌跡、４１・・・光源移動範囲、４２・・・検出対象の反射光軌跡範囲、４６、１１２、１２２、１３２・・・反射光受光器、７０・・・検出器、７１・・・制御部、７２・・・発光部、７３・・・受光部、７４・・・反射光軌跡解析部、７５・・・反射光軌跡符号化部、７６・・・符号一時記憶部、９１・・・認証デバイス識別情報決定部、９２、１０２・・・認証デバイス反射光パターンデータベース、１０１・・・符号比較部、１０３・・・判定部。

Claims (2)

1. 光透過性を有する樹脂とこの樹脂中に分散され平面部分を有しランダムな向きに配置された金属光沢のある小片とから成る認証セルに対して、光を照射する光照射手段と、
   この光照射手段により照射する光の前記認証セルへ入射する角度を相対的に変化させる角度変化手段と、
   この角度変化手段により光の前記認証セルへ入射する角度を連続的に変化させるとき、前記小片により反射される光の２次元の反射軌跡を検出する反射光軌跡検出手段と、
   この反射光軌跡検出手段により検出された前記反射光の軌跡を予め記憶された軌跡と比較し同一の軌跡であるか否かを判定することにより認証を行う認証手段と、
   を有して成ることを特徴とする認証システム。
2. 光透過性を有する樹脂とこの樹脂中に分散され平面部分を有しランダムな向きに配置された金属光沢のある小片とから成る認証セルに対して、光を照射する光照射ステップと、
   この光照射ステップにより照射する光の前記認証セルへ入射する角度を相対的に変化させる角度変化ステップと、
   この角度変化ステップにより光の前記認証セルへ入射する角度を連続的に変化させるとき、前記小片により反射される光の２次元の反射軌跡を検出する反射光軌跡検出ステップと、
   この反射光軌跡検出ステップにより検出された前記反射光の軌跡を予め記憶された軌跡と比較し同一の軌跡であるか否かを判定することにより認証を行う認証ステップと、
   を有して成ることを特徴とする認証方法。

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