【実施例1】
【0019】
図1は本発明の一実施形態に係る識別カードを示す概略図である。この好ましい実施形態では、前記識別カードは、カードケース101、複数の導体電極102―1〜102―8及び接地導体103を備える。また、接地導体は、例えば
図1の斜線のようにカード中に分布される。導体電極102―1〜102―8はカードケース101内に配列され、導体電極102―1〜102―8の周囲には4本の接続線が配置される。
図1に示すように、導体電極102―1〜102―8は全て接地導体103に電気的に接続される。
【0020】
上述の
図1は出荷したばかりの識別コードが未設定のカードである。カードの識別コードを設定する場合、メーカーや設計者は
図1の不要な接続線を除去するのみで、異なる識別コードを形成できる(
図2A及び
図2B参照)。
図2A及び
図2Bは本発明の一実施形態に係る特定の識別コードを有する識別カードを示す概略図である。この好ましい実施形態では、前記識別カードはカードケース201、複数の導体電極202―1〜202―8、及び接地導体203を備える。
図2A及び
図2Bによると、識別カード内の導電電極202―1〜202―8は接地導体203に電気的に接続される4個の導電電極のみを有する。
図2A及び
図2Bの導体電極202―1〜202―8の電気的接続状態には相異があり、異なる識別コードを表す。例えば、各導体電極202―1〜202―8の位置を仮設定させ、全て1ビットを表し、導体電極202―1は最上位ビット(Most Significant Bit、MSB)を表し、導体電極202―8は最下位ビット(Least Significant Bit、LSB)を表す。
図2Aの識別コードのバイナリコードは『01011010』と表示され、また
図2Bの識別コードのバイナリコードは『00111100』と表示される。
【0021】
上述の実施形態に係る識別カードの長所は、カードのコストが極めて低く量産に向く点である。例えば、本実施形態に係る識別カードは、プリント基板(Print Circuit Board、PCB)を利用して量産される。
【0022】
上述の
図2A及び
図2Bによれば、複数の導体電極202―1〜202―8と接地導体203との電気的接続関係により識別コードが決定される。本発明の他の好適な実施の形態において、識別カード内には接地導体203が使用されず、導体電極202―1〜202―8の間の電気的接続関係を利用するのみで、カードに保存される特定の識別コードが決定される。また、
図3A及び
図3Bは本発明の一実施形態に係る特定の識別コードを有する識別カードを示す概略図である。この好ましい実施形態では、各導体電極302―1〜302―8は全て上下左右の導体電極に接続され、特定の識別コードが表示される。また、
図3Bの識別カードでは5個の導体電極302―1〜302―5のみが相互に電気的に接続され、前記識別カードには他の識別コードが表示される。上述の
図2A、
図2B、
図3A、及び
図3Bの導体電極間の電気的接続は全て垂直或いは水平に導線が接続され、本技術分野で通常知識を有する者ならば、本発明は導線の形態及び位置が限定されず、上述の導線も斜線や曲線等でもよいことが理解でき、本発明はこれに限定されない。このほか、本発明は導体電極の周囲の接続線の本数も制限されない。
【0023】
本発明の他の好適な実施の形態において、例えば、識別カードは接地導体及び導線を使用せずに、複数の導体電極の位置のみでカードに保存される特定の識別コードを決定させる(
図4A及び
図4B参照)。
図4A及び
図4Bは本発明の一実施形態に係る特定の識別コードを有する識別カードを示す概略図である。この好ましい実施形態では、識別カード内の導体電極の位置が異なり、異なる識別コードを表す。同様に、各導体電極402―1〜402―8の位置を仮設定し、全て1ビットを表す。導体電極402―1の位置は最上位ビット(Most Significant Bit、MSB)を表し、導体電極402―8の位置は最下位ビット(Least Significant Bit、LSB)を表す。このため、
図4Aの識別コードのバイナリコードは『11010111』と表示され、
図4Bの識別コードのバイナリコードは『01011110』と表示される。
【0024】
また、上述の
図2A乃至
図4Bの各識別カードは異なる特定の識別コードの態様を説明するための例示に過ぎず、本発明では通常知識を有する者ならば、識別カードの態様が上述の例示に限られないと理解できる。例えば、上述の識別カードは全て4×2の導体電極の配列を例にとるが、本技術分野で通常知識を有する者ならば、異なる設計に合わせて導体電極の配列の大きさを改変可能であると理解できる。識別コードは導体電極と接地導体との間の電気的接続関係、或いは導体電極間の接続関係、ないしは導体電極の位置に基づき異なる識別コードが表示され、これは本発明の識別カードの範疇であり、本発明はこれに制限されない。
【0025】
さらに、上述の
図2A乃至
図4Bの実施形態は方形の配列を例にするが、本技術分野で通常知識を有する者ならば、導体電極の配列方式は異なる設計に合わせて改変可能であると分かる。この好ましい実施形態では、識別カードの態様を提供する(
図5A及び
図5B参照)。
図5A及び
図5Bは本発明の一実施形態に係る特定の識別コードを有する識別カードを示す概略図である。各円は導体電極を表し、導体電極間の電気的接続により北斗七星の配列を形成させる。本実施形態に係る識別カードの導体電極間の電気的接続形状は、使用者或いはメーカーが自由に設計でき、識別カードの趣向性及び識別度を向上させる。また、内部の導体電極の電気的接続パターンが異なる場合、異なる識別コードが表示される。
【0026】
なお、上述の識別カードのカードの外形は全て長方形であり、本分野で通常知識を有する者ならば、本発明に係る識別カードは楕円形や正方形等でもよく、本発明はカードの形状が制限されない事が理解できる。このほか、カードケースが内部の導体の物理的特性に影響を与えない様にするため、カードケースはプラスチック或いは紙等の材料により製造される。
【0027】
本分野で通常知識を有する者ならば、本実施形態により本発明を実施可能であり、実施には上述の
図2A乃至
図4Bの識別カードを読み取るためのカード読み取り装置が必要である。
図6は本発明の一実施形態に係るカード読み取り装置を示す回路ブロック図である。カード読み取り装置600は、複数の検出電極602―1〜602―8及びマイクロプロセッサ601を備える。ここでは、カード読み取り装置は例えば面型検知器であり、検出電極602―1〜602―8は平面上に分布され、前記平面上に放置される識別カード内部の検出電極を検知させる。カード読み取り装置600がカードを識別すると、検出電極602―1〜602―8及び上述の識別カード内の導体電極102―1〜102―8の位置が相互に対応し、マイクロプロセッサ801により各検出電極602―1〜602―8の検知結果が受信され、カード中の導体電極の電気的接続関係が判断される。
【0028】
この好ましい実施形態では、カード読み取り装置の検知技術には、例えば容量検知、電磁検知、或いは電界検知等が用いられ、識別カードの導体電極の電気的接続関係を検知可能な技術であれば本発明に係るカード読み取り装置に応用可能である。説明し易くするため、本実施形態に係るカード読み取り装置が識別コードをどのように識別するかは、以下にカード読み取り装置が容量検知技術を利用するものを仮定して説明する。
【0029】
従来の接触式容量検知は使用者の手が検出電極(Touch Sensor Pad)に接近すると、周囲の検出電極により容量値の変化が検知され、電極後端の回路の検知された容量値の変化が検知され、使用者が検出電極に接近していると判断される(
図7参照)。
図7は従来の容量検知技術を示す概略図である。部材701、部材702、及び部材703は全て検知装置であり、上方には絶縁材料704を有する。使用者の指が接近すると、人体は接地導体となるため容量値が改変される。
【0030】
本実施形態では上述の容量検知技術を用い、識別カードの特定の識別コードの検知を実現させる。
図8は本発明の一実施形態に係る容量検知を示す概略図である。部材801〜803は例えばカード読み取り装置600内の検出電極であり、部材804は例えば識別カード内の導体電極である。接地される導体電極804が検出電極801〜803に接近すると、接地される導体電極804と検出電極802との間に検知容量が発生する。本実施形態に係るカード読み取り装置600により
図2Aの識別カードを読み取ると、接地導体に接続される導体電極202―2、導体電極202―4、導体電極202―5、及び導体電極202―7と検出電極602―2、検出電極602―4、検出電極602―5、及び602―7との間には大きな検知容量が発生し、マイクロプロセッサ801により
図2Aの特定の識別コードが判断される(
図6及び
図2A参照)。
【0031】
上述の実施形態に係るカード読み取り装置は4×2個の検出電極602―1〜602―8を備え、本技術分野で通常知識を有する者ならば、カード読み取り装置は4×2個以上の検出電極を備えるのみで、4×2個の導体電極を有する識別カードを検知できると分かる。換言すれば、カード読み取り装置は例えば10×10個の検出電極を備える。検知方法は同じであるため、再述は省く。
【0032】
図9は本発明の一実施形態に係る容量検知を示す概略図である。部材901及び部材902は識別カード内の導体電極であり、導体電極901は導体電極902に電気的に接続される。部材903、部材904、及び部材905はカード読み取り装置600内の検出電極である。電気的に接続される導体電極901及び導体電極902が検出電極903及び検出電極904に接近すると、電気的に接続される検出電極間には検知容量が発生し、上述の
図8と同じ効果を達成させる。しかしながら、導体電極901及び導体電極902は通常は非常に薄い金属であるため、導体電極901及び検出電極の金属が薄過ぎたり小さ過ぎると、検出電極の感度(Sensitivity)が十分高まらず、検知エラーが発生し易くなる。然しながら、検出電極の感度を高めると、機器の誤判断が発生し易くなる(例えば、使用者の指の容量の干渉等)。本実施形態では時分割多重化(Time Division Multiplex)の検知方式を提供する。検出電極904が容量値を検知させると、検出電極903及び検出電極905は静置状態になり、この際、読み取り装置のマイクロプロセッサには例えば將検出電極903及び將検出電極905が論理低電位に設置される。この際、低電位に設置される検出電極903は上述の導体電極901と共に容量効果を形成させる。この際、検出電極904は大きな容量値を検知させる。換言すれば、静置状態の検出電極903及び検出電極905は接地され、動作する検出電極904が検知させる容量値を増加させ、検出電極の感度(Sensitivity)を高める必要がなく、機器の誤判断も有効的に回避させる。
【0033】
従って、上述のカード読み取り装置600のマイクロプロセッサ601は各検出電極602―1〜602―8の容量値を同時に検知させ、上述の時分割多重化方式により実行してもよい。例えば、検出電極602―1の容量値を検知させる場合、他の検出電極602―2〜602―8は静置状態になる。次に、検出電極602―2の容量値を検知させる場合、他の検出電極602―1及び検出電極602―3〜602―8は静置状態になる。これにより、他の検出電極602―3〜602―8の容量値を順に検知させる。各検出電極の容量値が検知され、容量値が閾値より大きい場合、対応する検知結果は1と記録されるか、反対に、対応する検知結果は0と記録される。上述の
図3Bを例にすれば、検知結果は『11111000』となる。
【0034】
識別カードを読み取る場合、導体電極が発生させる検知容量には限度があり、上述の
図3Bの識別カード内部の導体電極は接地導体に電気的に未接続になり、カード読み取り装置が検知させる検知容量値は小さく、容易に検知エラー及び識別コードの誤判断を引き起こす。上述の時分割多重化され静置される検出電極の接地方式では、毎回検知される容量値が大きくなり、また検知される容量値も周囲の環境による検知容量への干渉(例えば、使用者の指等)を受け難く、検知の精度を高める。
【0035】
応用の異なる識別カードを区別するため、或いは識別カードの真偽を判断するため、本実施形態ではカード読み取り装置600の1つから複数の検出電極が接地を維持させるよう設計される。例えば、カード読み取り装置の検出電極602―1が接地を維持させるよう設計し、識別カードの検出電極602―1に対応する導体電極を302―1と仮設定させる。前述の設計による識別カードの異なる各種識別コードに対応する導体電極302―1は他の導体電極に電気的に接続させる必要がある(
図3A及び
図3B参照)。上述の
図3Bを例すると、
図3Bの検知では、検出電極602―1は静置状態に設計され、検出電極602―2〜602―5が検知させる容量値は検出電極602―6〜602―8が検知させる容量値よりも明確に高くなる。何者かが前述の識別カードを不正使用を試みても、カードの共に電気的に接続される導体電極の位置を知らなければ、識別カードの偽造やクラックは出来ず、カード読み取り装置はカードの導体電極が接続されない最初の導体電極302―1検知させるのみで、前記カードが不適合(Unqualified)の識別コードを有すると判断させる。
【0036】
上述のカード読み取り装置は対応する導体電極の容量のみを読み取り、閾値より大きいかにより対応するバイナリコードを判断させるが、しかしながら、検出電極は検知容量の変化の有無のほか、検知容量の変化の大きさも検知させる。
図10Aは本発明の一実施形態に係る識別カードを示す概略図である。各導体電極1002―1〜1002―8上の数字はカードリーダーの対応する検出電極が検知させた容量値の大きさの関係を表す。検知された容量値の大きさに基づき、前記実施形態の
図10Aの識別カードが表す識別コードの生データ(RAW DATA)が『33223221』であると判断される。
図10Bは本発明の一実施形態に係る識別カードを示す概略図である。同様に、各導体電極1002―1〜1002―8上の数字はカード読み取り装置が対応させる検出電極が検知させた容量値の大きさの関係を表す。検知された容量値の大きさに基づき、前記実施形態の
図10Bの識別カードが表す識別コードの生データ(RAW DATA)は『55555333』であると判断される。
【0037】
本技術分野に習熟する者ならば、本実施形態により本発明を実施させる事ができ、以下では本実施形態ではカード読み取り装置の他の実施方式を提供する。
図11は本発明の一実施形態に係るカード読み取り装置を示す回路ブロック図である。カード読み取り装置1100は信号送受信機の配列1101及びマイクロプロセッサ1102を備える。信号送受信機の配列1101は複数の信号送受信機1103―1〜1103―8を含み、接続関係は図示のようになる。各信号送受信機1103―1〜1103―8の位置は識別カードの導体電極の位置に対応する。
【0038】
図12は本発明の一実施形態に係る電界検知を示す概略図である。発射電極1201は電界パルスを発射させる。受信電極1202の上方の導体電極1203が発射電極1201の上方の導体電極1204に電気的に接続される場合、受信電極1202は電界パルスを同調して受信させる。
【0039】
図13は本発明の一実施形態に係る信号送受信機1103―1〜1103―8から発射した電界パルスを示す波形図である。符号1301は信号送受信機1003―1の波形を表し、符号1302は信号送受信機1103―2の波形を表し、符号1303は信号送受信機1103―3の波形を表し、符号1304は信号送受信機1103―4の波形を表し、符号1305は信号送受信機1103―5の波形を表し、符号1306は信号送受信機1103―6の波形を表し、符号1307は信号送受信機1103―7の波形を表し、符号1308は信号送受信機1103―8の波形を表す(
図11及び
図13参照)。
【0040】
測定周期TDET内の第一サブ期間T1でマイクロプロセッサ1102は信号送受信機1103―1を制御させて電界パルスを発射させ、信号送受信機1103―2〜1103―8を制御させて信号を受信させる。測定周期TDET内の第一サブ期間T2でマイクロプロセッサ1102は信号送受信機1103―2を制御させて電界パルスを発射させ、信号送受信機1103―1及び信号送受信機1103―3〜1103―8を制御させて信号を受信させる。残りのサブ期間T3〜T8の操作は本技術分野に習熟する者ならば以上の説明から類推できる。
【0041】
ここでは、カード読み取り装置1100が
図10Aに掲示する識別カードを検知すると仮定する。
図10A、
図11及び
図13を参照しながら説明する。まず、信号送受信機1103―1が電界パルスを発射させ、
図10Aの識別カード内の導体電極1002―1、導体電極1002―2及び導体電極1002―5が相互に電気的に接続され、これにより信号送受信機1103―1が発射させた電界パルスの第一サブ期間T1で信号送受信機1103―2及び信号送受信機1103―5は共に前記電界パルスを受信させ、同様に受信中の信号発射器1103―3〜1103―4及び信号発射器1103―6〜1103―8は電界パルスを受信させず、マイクロプロセッサ1102は導体電極1002―1、導体電極1002―2及び導体電極1002―5が相互に電気的に接続されていると判断させる。続いて、信号送受信機1103―2は電界パルスを発射させ、
図10Aの識別カード内の導体電極1002―1、導体電極1002―2及び導体電極1002―5が相互に電気的に接続され、これにより、信号送受信機1103―2が電界パルスを発射させる第二サブ期間T2で信号送受信機1103―1及び信号送受信機1103―5は共に前記電界パルスを受信させ、信号発射器1103―3〜1103―4及び信号発射器1103―6〜1103―8は電界パルスを受信させない。
【0042】
ここから類推できるように、第三サブ期間T3で信号送受信機1103―4が前記電界パルスを受信させ、信号発射器1103―1〜1103―2及び信号発射器1103―5〜1103―8は電界パルスを受信させない。第四サブ期間T4で信号送受信機1103―3は前記電界パルスを受信させ、信号発射器1103―1〜1103―2及び信号発射器1103―5〜1103―8は電界パルスを受信させない。第五サブ期間T5で信号送受信機1103―1及び信号送受信機1102―2が前記電界パルスを受信させ、信号発射器1103―3〜1103―4及び信号発射器1103―6〜1103―8は電界パルスを受信させない。
【0043】
図10Aの識別カード内の導体電極1002―6は導体電極1002―7に電気的に接続され、これにより、第六サブ期間T6で信号送受信機1103―7は電界パルスを受信させ、残りの受信状態にある信号送受信機1103―1〜1103―5及び信号送受信機1103―8は電界パルスを受信させない。第七サブ期間T7で信号送受信機1103―6は電界パルスを受信させ、信号送受信機1103―1〜1103―5及び信号送受信機1103―8は電界パルスを受信させない。
図10Aの識別カード内の導体電極1002―8はいかなる導体電極にも電気的に接続されず、このため、第八サブ期間T8で信号送受信機1003―1〜1003―7は電界パルスを受信させない。
【0044】
上述の信号受信機1103―1〜1103―8が各期間内で受信させる信号により、マイクロプロセッサ1102はカードの導体電極1002―1、導体電極1002―2及び1002―5の相互の電気的接続、導体電極1002―3及び導体電極1002―4の相互の電気的接続、及び導体電極1002―6及び導体電極1002―7の相互の電気的接続を判断させる。これにより、マイクロプロセッサ1102はカードの識別コードを判断させる。
【0045】
この好ましい実施形態では、本技術分野で通常知識を有する者ならば、電界検知技術の精確性が容量検知技術の精確性より高いと知っている。容量検知技術が薄い検出電極の検知に応用される場合、検知は難しく、感度を高めると誤判断が起き易い。本実施形態に係る電界検知技術は上述の問題を完全に解決させる。なお、上述の複数の実施形態では、カード読み取り装置は容量検知或いは電界パルスによりカードの識別コードを検知するが、しかし本分野で通常知識を有する者ならば、本実施形態には電磁検知技術を使用してもよいと分かり、導体の物理特性を利用しカードの識別コードを検知させるものならば、本発明の範疇に含まれる。故に本発明は前記に限定されない。
【0046】
同様に、カード読み取り装置は信号送受信機の配列1101を備え、信号送受信機の配列1101は4×2個の信号送受信機1103―1〜1103―8を含み、本技術分野で通常知識を有する者ならば、信号送受信機の配列1101は4×2個以上の信号送受信機を備えれば4×2個の導体電極を有する識別カードを検知可能であると理解できる。つまり、信号送受信機の配列1101は、例えば10×10個の信号送受信機を備える。検知方法は同じであるため再述は省く。
【0047】
図14は本発明の一実施形態に係る識別コードの識別システムを示す概略図である。この好ましい実施形態では、識別コードの識別システムは識別カード1401及びスマートフォン1402を備える。前記スマートフォン1402はタッチパネル1403を有すると共に前記スマートフォン1402内部には事前にプログラムがプリインストール(install)される。前記プログラムは識別カード1401を検知させる。使用者が上述のスマートフォン1402のデフォルトの機能のロックを解除すると、使用者は先ず識別カード1401を上述のスマートフォン1402のタッチパネル1403に接近させ、タッチパネル1403により識別カード1401内の導体電極の容量の分布が読み取られ、これにより識別カード1401の識別コードが判断される。識別コードとプログラムの識別コードが合致する場合、上述のプログラムはスマートフォン1402のデフォルトの機能によりロックを解除させる。上述のデフォルトの機能は例えばスマートフォンのロック解除機能や金融取引機能等である。これにより、使用者がスマートフォンを紛失しても、スマートフォン内のデータの遺失や、何者かがスマートフォンを不正利用し取引を行う危険性を防止させる。
【0048】
上述の実施形態は本発明の応用の一つを説明したものに過ぎない。本発明の実施形態で提供される識別カードは、カードキー或いはあらゆる個人認証装置でもよい。本発明び実施形態に係る識別カードも、ゲームやおもちゃのカードでもよい。例えば、おもちゃ或いはゲーム機がカード読み取り装置を有し、おもちゃは読み取るカード毎に異なる反応、動作、或いは攻撃能力等を示し、ゲームの趣向性を高める。
【0049】
上述の実施形態はスマートフォン1402を例にするが、本技術分野で通常知識を有する者ならば、タブレット端末、タッチ型ノートパソコン等もカード読み取り装置として使用可能であると理解できる。また、この好ましい実施形態では、スマートフォンのタッチパネルをカード読み取り装置とするが、本技術分野者に習熟する者ならば、スマートフォンでは接続ポートにカード読み取り装置を外付けさせてもよいと分かる。よって本発明は前記に制限されない。
【0050】
このほか、市場ではムシキングのカードゲーム等がよく見かけられる。前記のカードゲームシステムは紙のカードの後方のバーコード(BAR CODE)を利用し、ゲーム機のバーコード読み取り機器により光学検知させ、プレーヤーとコンピュータ或いは他のプレーヤーとが対戦する。本発明では低コストの導体電極方式が使用され、ゲームカードの後方にバーコード(BAR CODE)を付属させる必要がなく、バーコードの空間を他のものに利用可能である。このため、カードの質感を高められる。
【0051】
上述したように、本発明の目的は導体電極の配列の組合せを利用し、異なるパターンを形成させる事である。カード読み取り装置は検知装置により導体電極(Conductor Pad)の位置或いは数量を判断させるのみであり、これにより識別カードが対応させる識別コードを判断させる。検知装置は容量検知装置、金属検知、或いは電磁検知等の装置を用いて実施される。カード内部の導体電極の配列の組合せのみで識別コードを表現でき、これにより識別カードの製造コストを削減させる。
【0052】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。