JP4249506B2 - Ｓｉｍリーダライタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＵＳＢ用コネクタを有し、接触と非接触のインターフェースを備えるＳＩＭを着脱可能に装着し、ＳＩＭが保持するデータ内容を液晶ディスプレイに表示可能なＳＩＭリーダライタに関する。
このようなＳＩＭリーダライタは、第１にパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等のアクセス権限認証用途に使用でき、第２に施設、交通機関等の非接触ゲート管理や非接触ショッピング等の決済取引に適用でき、第３に液晶ディスプレイに各種情報を表示させることができるので、そのような情報表示が求められる媒体、例えば、各種取引の記録表示、定期券や乗車券、各種施設入場券等に好適に用い得るものである。
従って、本発明の関連する技術分野は、ＳＩＭリーダライタやＳＩＭの製造・利用の分野、あるいは定期券や乗車券、入場券の発券や取り扱い、または利用分野に関する。
【０００２】
【従来技術】
近年、ＩＳＯ７８１６−２、ＩＳＯ７８１６−３で規定される接触と、ＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス）接触とのデュアルインターフェースのＩＣカードが開発されている（特許文献１）。
ＵＳＢインターフェースを持つＩＣカードは、パソコンなどのＵＳＢ対応の機器との接続を容易にし、社員証カードなどでネットワークアクセス用ＩＤカードとして注目されはじめている。
【０００３】
一方、ｅ−Ｔｏｋｅｎと呼ばれるＩＣチップを内蔵したネットワークアクセス用ＩＤモジュールが使用されている。ＵＳＢ接触インターフェースを持ち、パソコン（ＰＣ）のＵＳＢコネクタに差し込みプラグアンドプレイ、すなわち煩わしい操作を必要とせずに、ネットワークセキュリティを確保したシステムに使用されている。ドングルと呼ばれることもあり、携帯電話のストラップやキーホルダーとともに持ち歩ける利便性がある。
【０００４】
他方、携帯電話には小型のＳＩＭやＵＩＭ、ＵＳＩＭカードと呼ばれるセキュリティＩＤモジュールが組み込まれてきている。日本でも最新の携帯電話には組み込まれて既に実用化されている。
ＵＩＭ（User Identity Module) は、携帯電話会社が発行する契約者情報を記録した小型のＩＣカードであって、携帯電話機に組み込んで利用者の識別に使用する。
【０００５】
これは同様の機能を持つＳＩＭ(Subscriber Identity Module)から機能拡張が行われたもので、契約者情報以外に電話帳などのプライベート情報やクレジット決済用の個人識別情報などを暗号化して登録することが可能となっている。
ＳＩＭをベースにしていることからＵＳＩＭ（Universal SIM)と呼ばれることもある。ＳＩＭはＧＳＭ携帯電話サービスの利用を目的とするが、ＵＩＭは、例えば、アメリカのｃｄｍａ２０００携帯電話機に差し込んで国際ローミングサービスを受けるといった使用方法が考えられている。
いずれにしても、このようなＳＩＭまたはＵＩＭは既存技術が有るので製造や発行処理が容易である。
【０００６】
前述のキーホルダー型ＩＤモジュールや特許文献１の携帯物品は、非接触通信機能を持たないので、改札ゲートやドアゲートを非接触で開閉する等の用途に兼用できないという使い勝手の悪さがある。
そこで、本願出願人は、先に、ＩＳＯ７８１６で規定される接触と、ＩＳＯ１４４４３非接触のインターフェースを備えるＵＳＢコネクタ付きＳＩＭホルダーについて、特許文献２において提案している。
また、ＩＳＯ７８１６で規定される接触と、ＩＳＯ１４４４３非接触、ＵＳＢ接触の３種のインターフェースを備えるＩＣモジュール、ＳＩＭホルダー、ＳＩＭ等について、特許文献３において提案している。
【０００７】
【特許文献１】
特表２００２−５２５７２０号公報
【特許文献２】
特願２００２−２８４８２５号
【特許文献３】
特願２００２−３０００７２号
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述の、ドングルと呼ばれるキーホルダー型のＩＤモジュールは、ＩＣチップを射出成形等で樹脂成形するので、従来のＩＣカードやＳＩＭのような方式で製造したり発行処理することができない問題がある。
また、特許文献２、特許文献３に提案のＳＩＭホルダーは、表示部を有しないのでＳＩＭが保持する情報内容を可視的に表示できない問題がある。
そこで、本発明はキーホルダー型ＩＤモジュールに非接触通信機能を持たせ、ＳＩＭ自体のＩＣチップに接触、非接触インターフェースを備えさせ、かつＳＩＭを装着するリーダライタにアンテナコイルと液晶ディスプレイを備えることと、近距離間通信機能と指紋センサ、を備えることで、一層の利便性を付与することを研究して本発明の完成に至ったものである。
なお、本願明細書において、ＳＩＭとは、ＵＩＭやＵＳＩＭを含む小型ＩＣカードを総称するものとする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の要旨は、ＵＳＢ用コネクタを有し、ＩＳＯ７８１６−２、ＩＳＯ７８１６−３で規定する接触、ＩＳＯ１４４４３で規定する非接触インターフェースを備え、マルチアプリケーションソフトを搭載するＳＩＭを着脱可能に装着する携帯可能なＳＩＭリーダライタであって、当該ＳＩＭリーダライタは、少なくとも、
（１）制御用ＩＣと、（２）ＵＳＢ／ＩＳＯ７８１６変換ＩＣと、（３）非接触交信のためのアンテナコイルと、（４）ＳＩＭのＩＣチップが保持する情報を順次表示する液晶ディスプレイと、（５）指紋センサと、（６）近距離間通信手段としてのプルートゥースと、（７）駆動電源としてのバッテリと、を有していることを特徴とするＳＩＭリーダライタ、にある。
【００１０】
上記、マルチアプリケーションソフトには、電子マネー、電子チケット、指紋照合エンジン、指紋テンプレートが含まれる、ようにすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明のＳＩＭリーダライタについて図面を参照して説明する。図１は、本発明のＳＩＭリーダライタのブロック構成を示す図、である。図２は、ＳＩＭリーダライタの外形を示す図、図３〜図６は、ＳＩＭリーダライタ内の構成を示す図、図７は、ＳＩＭを示す平面図、である。
【００１２】
図１のように、本発明のＳＩＭリーダライタ１は、ＳＩＭ２を着脱可能に装着し、制御用ＩＣチップ３を有している。制御用ＩＣチップ３は、ＣＰＵとメモリを有すると共に、ＩＳＯ７８１６ドライバ３１と液晶ディスプレイ駆動用の液晶ドライバ３２、およびブルートゥースドライバ３３、指紋センサドライバ３４と指紋画像処理ソフト３５を有している。ただし、これらの全てが一体にＩＣチップ化されているものには限られない。
ＳＩＭ２の信号は、リーダライタ（Ｒ／Ｗ）端子板１２とリレー８を介して制御用ＩＣチップ３に接続し、ＵＳＢポート２５からの信号は、ＵＳＢハブ６とＵＳＢ／ＩＳＯ７８１６変換ＩＣ１０、およびリレー８を介して制御用ＩＣチップ３に接続する。
【００１３】
リーダライタ端子板１２は、ＳＩＭ２が備える接触端子板の８端子と接続する構造を有している。接触端子の場合、予備端子となっているＣ４とＣ８端子が、ＳＩＭリーダライタのケーシング内のアンテナコイル１１ａに接続するようにされている。アンテナコイル１１ａは、ＩＳＯ１４４４３ＴｙｐｅＡ，Ｂに準拠した非接触通信を行うためのものである。
ＳＩＭリーダライタ１は、指紋センサ５や液晶ディスプレイ４、および制御用ＩＣチップ３等の駆動電源としてバッテリ（二次電池）７を備えることが好ましい。バッテリ７には薄型のリチウムイオン電池を好ましく使用できる。
スイッチボタン４１は電源のオン−オフフ、スイッチボタン４２はブルートゥース通信決定のため、スイッチボタン４３は表示選択や動作決定のために用いられる。
【００１４】
ＳＩＭリーダライタ１は、ＵＳＢコネクタがパーソナルコンピュータ（ＰＣ）のＵＳＢポート２５に挿入されている場合は、バッテリ７は接続されないようになっている。したがって、この場合は、スイッチボタン４１をオンしても制御用ＩＣチップ３のＣＰＵは動作せず液晶ディスプレイ４も表示されない。指紋センサ５も同様に動作しない。
液晶ディスプレイ４は、ＰＣに接続していない場合であって、スイッチボタン４１をオンした場合にのみ表示される。
【００１５】
この場合（電源ボタンオン時）には、リレー８はＣＰＵとリーダライタ端子板１２を接続する。ＵＳＢコネクタがＵＳＢポートに挿入されているＵＳＢ駆動時は、リレー８は制御用ＩＣチップ３のＣＰＵとＵＳＢポート２５を接続する。
また、アンテナコイル１１ａによりＩＳＯ１４４４３通信中に電源ボタンがオフされたり、ＵＳＢコネクタがＵＳＢポート２５に挿入された場合には、ハードウェアリセットがかかり、ＳＩＭはＡＴＲ（answer to reset ）を返す。すなわち、非接触通信は強制的に中断されるようになっている。
【００１６】
ＳＩＭリーダライタ１は、近距離通信手段を備える。近距離通信手段としては、ブルートゥース通信が好ましく用いられるが、赤外線通信であっても良い。
赤外線通信は指向性が強いので主としてＳＩＭリーダライタ１と対象機器が空間を介して直線的に結ばれる場合の通信に利用されるが、ブルートゥース通信の場合は直線空間の通信に限定されない。
ＩＳＯ１４４４３非接触通信の場合は、１０〜２０ｃｍ程度の距離に限られるが、これらの近距離間通信手段の場合は、１０ｍ程度の通信が確保できる。
したがって、ブルートゥースを利用した高額決済やブルートゥースを利用した電子的価値の転々流通が可能となる。複数のブルートゥース間の瞬時決済も可能となる。
【００１７】
ブルートゥース通信は、ブルートゥースドライバ３３と、ブルートゥース用チップアンテナ１１ｂにより行われる。ブルートゥースドライバ３３は、送受信用モジュールであって、１チップ化されたものが開発されている。ブルートゥース用チップアンテナ１１ｂも、長さ８ｍｍ程度以下の小型アンテナが開発され、各社で製品化されている。
【００１８】
赤外線通信手段の場合は、制御ＩＣチップ３のブルートゥースドライバやチップアンテナに代えて赤外線ドライバと赤外線受発信部を設けて行う。
赤外線受発信部は、赤外線発光部と受光部、およびフィルタ等を備え、これと同様な構成で受発信部を備える外部電子機器と交信してデータの送受信をすることができる。
この場合、ＳＩＭ２の情報は制御用ＩＣチップ３により処理され、赤外線受発信部の発光部により光電変換されて外部電子機器に送信される。他方、外部電子機器からの信号は受光部が光電変換し、制御用ＩＣチップ３を経てＳＩＭ２に送信される。
【００１９】
本発明のＳＩＭリーダライタ１は、さらに指紋センサ５を備える特徴がある。ＰＣまたはＳＩＭリーダライタ１を扱う特定の者の指紋情報（バイオメトリックデータ）をＳＩＭ２に記憶させ、指紋センサにより読み取ったデータがＳＩＭ２によって認証されない限り、ＳＩＭリーダライタ１が動作しないようにするためである。
【００２０】
指紋センサには、指先をセンサに押圧する平面型と、センサ面を指先で擦過するスウィープ型があるが、いずれであっても良い。ただし、スウィープ型の場合は接地面積が小さいのでリーダライタの小型化には好ましい。
指紋センサ５には、静電容量型指紋センサを好ましく使用できる。このものの平面型の場合は、指紋による凹凸を電気信号として検出するセンサとして、指紋による凹凸を電気信号に変換するセンサ回路を多数敷きつめ、指を接触させることにより指紋を読み取るものである。
スウィープ型指紋センサは、数ｍｍ幅の帯状のセンサ面を指を擦過させることだけで、指紋の特徴を認識する。擦過速度や押圧にむらがあっても、修正機能がはたらいて正しい指紋パターンが得られる。スウィープ型指紋センサの市販品としては、ＡＴＭＥＬ社の「ＦＣＤ４Ｂ１４」（ＦｉｎｇｅｒＣｈｉｐ）等があり、本発明のＳＩＭリーダライタに利用できる。
【００２１】
指紋センサ５により検出された指紋データは指紋画像処理ソフト３５に送られてパラメータを演算する。パラメータとは指紋の特徴部分やリレーションであり、例えば、指紋の線の切れている部分（端点）とか分岐点、あるいは指紋の線の曲率、特徴点と特徴点を結ぶ線を横切る隆線の数をリレーションとしてとらえることである。
このようにして得られたパラメータを、ＳＩＭ２内の指紋テンプレート２０３に蓄積している画像処理済みの利用者の指紋特徴データと照合して、ＳＩＭリーダライタ１を操作する者が資格のある者か否かの検証を行う。指紋テンプレート２０３は指紋の画像処理データのままでは情報量が大き過ぎるので、あらかじめ画像処理を済ませて蓄積したものである。
【００２２】
次に、送られてきた指紋パラメータと指紋テンプレート２０３に蓄積されているデータとの照合を指紋照合エンジン２０４を用いて行う。指紋センサ５で得られた指紋データが、あらかじめ指紋テンプレート２０３に登録された許可された登録利用者である場合は、ＳＩＭリーダライタ１の次の動作が可能となる。
指紋テンプレート２０３は、複数人の人間の手指１０本程度の指紋の登録を容易に行うことができる。市販品によっても短時間に照合結果が得られるようになってきている。
なお、ＳＩＭリーダライタ１がＵＳＢポートによりＰＣなどに接続されているとき、指紋センサ５はリレー９、ＵＳＢハブ６を経由してＰＣに接続される。
また、ＳＩＭリーダライタ１がＰＣなどに接続されていないで、単体でバッテリ駆動しているときは、指紋センサ５はリレー９を経由して制御用ＩＣチップ３に接続される。
【００２３】
ＳＩＭリーダライタはどのような外形であっても構わないが、携帯し易い形状としては、図２のように、ＵＳＢコネクタ２０の挿入方向とＳＩＭ２の挿入方向が直線状にあるのが好ましいと考えられる。
図２（Ａ）のように、表面に液晶ディスプレイ４を有し、左端部にはＵＳＢコネクタ２０を有し、右端部にはＳＩＭ２の挿入口１５を有している。
挿入口１５の手前部分に液晶ディスプレイ４よりは一段低くなった段部１６を設けている。ＳＩＭ挿入の際、この段部１６にＳＩＭ２をあてがえばＳＩＭ２の挿入を容易にできる。液晶ディスプレイ４と挿入口１５の間にスイッチボタン４１，４２，４３が設けられている。符号１４は電源用のＬＥＤ表示である。
ＳＩＭリーダライタ１を携帯する際は、キー取り付け穴１７に、ストラップ等を通せば、ＳＩＭ２の不用意な脱落を防止できる。
【００２４】
液晶ディスプレイ４は、ＳＩＭ２のＩＣチップが保持する情報をスイッチボタン４３の操作により順次表示するようにされている。
表示内容は、ＳＩＭの搭載するアプリケーションソフトによって異なるが、例えば、電子マネー２０１の場合は、残高、支払い明細等であり、電子チケット２０２の場合は、利用日付けや会場、開演時間、指定座席等の表示であり、定期券用途の場合は、通用区間や通用期間、使用者等の表示となる。
このようにＳＩＭ２は複数アプリケーションを搭載できるものが好ましい。
液晶ディスプレイ４には、ドットマトリクスタイプの反射型カラー液晶表示を採用でき、図形表示も可能である。液晶ディスプレイ４の厚みは、１．０ｍｍ〜１．５ｍｍ程度となる。表示面積は、幅２０〜３０ｍｍから長さ５０〜７０ｍｍ程度のものにできる。
なお、液晶ディスプレイに限らず、有機ＥＬや電子ペーパーなど薄型で消費電力の少ない表示装置を代替して利用することができる。
【００２５】
図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＡ−Ａ線断面を示す。この場合は、ＳＩＭ２が装着されている状態を示している。ＳＩＭ２と液晶ディスプレイ４との間には、リーダライタ（Ｒ／Ｗ）端子板１２があって、ＳＩＭ２の接触端子板２２との接触が確保される。リーダライタ端子板１２は液晶基板下の全面に設けて配線基板を兼ねるようにしても良い。
ＳＩＭリーダライタ１は、液晶ディスプレイ４やリーダライタ端子板１２を備える上蓋部１８と下側ケース部１９を分割して成型し、配線基板等を組み込んだ後に組み合わせて一体にすることが多い。図示してないが、アンテナコイル１１ａは前記配線基板の周囲に配線したり、上蓋部１８や下側ケース部１９の内面に配線させることができる。
【００２６】
ＳＩＭリーダライタ１の裏面には、特別な部品を設けないので、図示していないが、電源充電のための機構部等を設けることができる。
また、下側ケース部１９を透明樹脂で成型すれば、後述するようにＳＩＭに設けた顔写真やネームプリントを透視することができる。
【００２７】
図３〜図６は、ＳＩＭリーダライタ内の構成を示す図であって、液晶ディスプレイ４の背面において、リーダライタ端子板１２とアンテナコイル１１ａの関係を示している。
図３はＳＩＭ２の接触端子板２２面側斜視図、図４は同平面図、図５はＳＩＭ２の接触端子板とは反対面側斜視図、図６は同平面図、である。
図３、図４のように、アンテナコイル１１ａはケーシングの上蓋部１８の内周等に沿うように配線され、その末端はリーダライタ端子板１２のＣ４とＣ８端子に接続するようにされている。ＳＩＭ２は、図３の右側から挿入してリーダライタ端子板１２の下側に入って固定されるようにされている。
【００２８】
図３、図４において、ＵＳＢコネクタ２０への配線は省略されているが、Ｃ５（ＧＮＤ）、Ｃ１（Ｖｃｃ）、Ｃ２（ＲＳＴ）、Ｃ７（Ｉ／Ｏ）が、ＵＳＢ／ＩＳＯ７８１６変換ＩＣ１０に導かれることになる。
前述した特許文献１には、ＵＳＢ機能を有するＩＣチップが記載され、ＵＳＢ（Ｄ＋）がＣ４端子を、ＵＳＢ（Ｄ−）がＣ８端子を利用する例が記載されているが、本発明のＳＩＭリーダライタ１は、ＵＳＢ／ＩＳＯ７８１６変換ＩＣ１０を使用するので、従来機能のデュアルＩＣモジュールを使用できる。
また、アンテナコイル１１ａの端子には、Ｃ４とＣ８端子を利用するので、８端子以上の特設端子板を有する端子をＳＩＭ２やリーダライタに使用しない利点がある。
【００２９】
図５のように、リーダライタ端子板１２の背面には８個のコンタクトピン１３が突出していて、ＳＩＭ２の接触端子板２２と接触するようにされている。
図６は、ＳＩＭ２をＳＩＭリーダライタ１に装着した後の状態である。ＳＩＭ２は、端子板１２の背面であって、下側ケース１９に沿って挿入されるので、下側ケース１９が透明樹脂であれば、ＳＩＭ２の顔写真加工２７等を視認することができる。
【００３０】
前記のように、ＰＣに接続している際は、非接触通信機能は遮断されるが、非接続時には、非接触インターフェースを使いコンビニやレストランでの支払いや交通機関の改札や施設の入退室管理に利用することができる。
近距離間通信手段により、ＩＳＯ１４４４３による非接触通信よりも長い距離間での決済も可能となる。
一方、ＰＣには直接接続でき、周辺機器として別途リーダライタを必要としない利点がある。
【００３１】
図７は、本発明に使用するＳＩＭを示す平面図である。図７（Ａ）は接触端子板２２を有する表面側、図７（Ｂ）はその反対側面を示す。
図７（Ａ）のように、ＳＩＭ２は長辺Ｌ１が２５ｍｍ、短辺Ｌ２が１５ｍｍ程度の基板２１からなるものである。厚みは、１．０ｍｍ以内で、通常は０．７６ｍｍの均一な薄板状のものである。
接触端子板２２の背面基板中には、接触、非接触デュアルモードのＩＣモジュールが装着されている。矩形状ＳＩＭの一端隅角部に切り欠き２３を有するのは、ＳＩＭ２をＳＩＭリーダライタ１に装着する際の位置合わせを容易にするためのものである。
【００３２】
図７（Ｂ）のように、ＳＩＭ２の接触端子板２２とは反対側面には、顔写真加工２７やネームプリント２８、番号プリント２９を設けることができ、所有者の識別を容易にできると共に、ＳＩＭリーダライタ１の下側ケース部を透明にする場合にはＳＩＭ２を装着した状態で利用者を視覚的に識別することができる。
ＳＩＭ２は、マルトス（商標）対応のものとすることで、電子マネーや電子チケット、指紋テンプレート、指紋照合エンジン、社員証等の複数アプリケーションを搭載して使用することができる。
【００３３】
以上のように、本発明のＳＩＭリーダライタについて説明したが、本発明品は、ＰＣとの組合せに限定されず利用できることは、当業者には自明のことであり、パーソナルコンピュータと同様な機能を備える装置、例えば、ＰＯＳレジスタ、あるいはデジタルカメラ等との関係においても適用できるものであることは明らかである。
【００３４】
【発明の効果】
本発明のＳＩＭリーダライタは、ＵＳＢインターフェースとしてＰＣアクセス権限認証に使用できるほか、ＩＳＯ１４４４３非接触通信機能やブルートゥース通信等による近距離間通信手段を備えるので、電子チケット、電子マネー決済等の各種非接触取引用途に使用することができる。
また、指紋センサを備えるので、利用者をバイオメトリックデータに基づいて認証できるので、ＰＣ等の不正利用を高度に防止することができる。
また、ＳＩＭのメモリに保持する情報内容を液晶ディスプレイに表示することができるので、情報内容をパーソナルコンピュータや専用端末のディスプレイで確認したりプリンタに出力して確認するような手間を省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のＳＩＭリーダライタのブロック構成を示す図である。
【図２】 ＳＩＭリーダライタの外形を示す図である。
【図３】 ＳＩＭの接触端子板面側斜視図である。
【図４】 同平面図である。
【図５】 ＳＩＭの接触端子板とは反対面側斜視図である。
【図６】 同平面図である。
【図７】 ＳＩＭを示す図である。
【符号の説明】
１ ＳＩＭリーダライタ
２ ＳＩＭ
３ 制御用ＩＣチップ
４ 液晶ディスプレイ
５ 指紋センサ
６ ＵＳＢハブ
７ バッテリ
８，９ リレー
１０ ＵＳＢ／ＩＳＯ７８１６変換ＩＣ
１１ａ アンテナコイル
１１ｂ ブルートゥース用チップアンテナ
１２ リーダライタ（Ｒ／Ｗ）端子板
１３ コンタクトピン
１４ ＬＥＤ表示
１５ 挿入口
１６ 段部
１７ キー取り付け穴
１８ 上蓋部
１９ 下側ケース部
２０ ＵＳＢコネクタ
２１ 基板
２２ 接触端子板
２３ 切り欠き
２５ ＵＳＢポート
２７ 顔写真加工
４１，４２，４３ スイッチボタン

Claims (2)

1. ＵＳＢ用コネクタを有し、ＩＳＯ７８１６−２、ＩＳＯ７８１６−３で規定する接触、ＩＳＯ１４４４３で規定する非接触インターフェースを備え、マルチアプリケーションソフトを搭載するＳＩＭを着脱可能に装着する携帯可能なＳＩＭリーダライタであって、当該ＳＩＭリーダライタは、少なくとも、
   （１）制御用ＩＣと、（２）ＵＳＢ／ＩＳＯ７８１６変換ＩＣと、（３）非接触交信のためのアンテナコイルと、（４）ＳＩＭのＩＣチップが保持する情報を順次表示する液晶ディスプレイと、（５）指紋センサと、（６）近距離間通信手段としてのブルートゥースと、（７）駆動電源としてのバッテリと、を有していることを特徴とするＳＩＭリーダライタ。
2. マルチアプリケーションソフトには、電子マネー、電子チケット、指紋照合エンジン、指紋テンプレートが含まれることを特徴とする請求項１記載のＳＩＭリーダライタ。

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