JP2008038382A - 光学式鍵およびそれを用いた光学的鍵システム - Google Patents

Abstract

【課題】安価でセキュリティ性の高い光学式鍵およびそれを用いた光学的鍵システムを提供する。
【解決手段】光学式鍵１０では、遮光性の基板部１１に複数の光フィルター１３ａから成る光フィルター群１３が配設されている。これ等の光フィルター１３ａは、スライダー１４によりカバー部材と共にガイド孔１６ａ、１６ｂ、１６ｃに嵌設され、スライダー１４のスライドにより配設位置が変えられる。各光フィルター１３ａの配設領域にそれぞれ開口１７が設けられ、照射光が各光フィルター１３ａを透過しそれぞれの光透過特性が検出できる。そして、光学的鍵システムは、上記光学式鍵１０における光フィルター１３ａの配設位置およびその光透過特性から成る鍵情報を光学的／電子的に読み取り、光学式鍵の認証判定を行う構成になっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、解錠あるいは施錠における認証技術に係り、特に光学部材を用いた安価でセキュリティ性の高い光学式鍵およびそれを用いた光学的鍵システムに関する。

住宅、室あるいは車両等における入退出用の鍵（錠）システムでは、現在多用されている機械式の鍵に代わって電子式の鍵あるいは光学式の鍵が種々に提案されている。これは、例えばピッキング盗難等の治安の悪化のために、より安全性の高い鍵錠が必要とされ、更にはセキュリティ意識が以前に増して向上してきたことによる。

従来からよく使用されている機械式鍵とシリンダー錠は、一般に金属小片にユニークな形状を刻んだものを鍵とし、その鍵の有するユニークさを錠部において物理的に接触させ認証する。そして、認証で正しいと判定されれば解錠／施錠がなされる。あるいは、鍵と錠との間で電気接点を電気的に導通させてその組み合わせを読み取るなどして、鍵が適正なものであるか否かを判定する。しかし、このように機械式の鍵システムでは、使用回数が多くなってくると鍵錠の摩耗や導通性の劣化が避けられない。また、第三者による複製も比較的に容易である。

そこで、例えば金属片にパンチ孔や切り欠きなどの判定基準となるべき形状を設けておき、光を照射してその形状を読み取る電子式の鍵システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この光の照射を用いた形状の読み取り方式では機械式の場合に較べて上記各部材の摩耗が低下する。しかし、この方式では金属片に設ける上記形状の数に限界が生じ、鍵違い数の増加が難しい。そして、機械式鍵の場合と同様に複製が比較的に容易であることから、セキュリティ性の向上は難しい。

上記鍵のセキュリティ性を高める方法として、上述した金属片に設ける形状に代えて、多層薄膜を形成した光学部材が固有に有する透過光スペクトルあるいは反射光スペクトルを用いて認証する光学式の鍵システムが提案されている（例えば、特許文献２，３参照）。この場合には、１枚の透明基板に１層の膜厚が１００ｎｍ程度の誘電体層が多層に例えば２０層〜１００層に積層される。そして、この多層薄膜形成した１つの光学部材が光学式鍵となる。この方式では、誘電体層の屈折率、膜厚、積層等を全て同一にして多層薄膜形成した光学式鍵を複製することは非常に難しくなる。このために、そのセキュリティ性は格段に向上する。
しかしながら、この光学式鍵は、複雑で精巧な構造の光学部材となり、しかも一品生産であることからその生産性が極めて低い。また、例えば鍵の紛失において同じものを再生産することが難しくなる。これ等のことから、このような光学式鍵は不可避的に高価なものになる。また、上記精巧な多層膜構造のために、鍵システムの環境温度の変化による認証エラーが生じ易い。これは、光学式鍵の分光特性が多層の誘電体層の温度変化に伴う伸縮により影響を受け易いからである。

更に、セキュリティ性を高める鍵システムとしては、従来の鍵概念とは根本的に異なる認証技術を用い、例えば指紋、声、顔、目等の個人の特有の生体情報で判別する鍵システムが提案されている（例えば、特許文献４参照）。このような生体式の鍵システムでは、認証において極めて高い統計的な一致度が必須になる。しかし、現状は、生体情報の読み取りが充分に安定しているとは言えず、生体情報のセンシング精度の更なる向上を必要としている状況にある。
実公平０５−６３６２号公報 特開２０００−２２０３３１号公報 特開２００６−９７４２６号公報 特開２００４−３５３４１８号公報

上述したような事情に鑑みて本発明はなされたものであり、その目的とするところは、高いセキュリティ性が容易に確保でき、しかも高い生産性を有してその低コスト化が可能になり、鍵の紛失に際しても簡便に対応でき高い利便性を有し、そして高い実用性を有する光学式鍵およびそれを用いた光学的鍵システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、第一の発明にかかる光学式鍵では、光透過特性の異なる複数の光学フィルターが鍵基板面に配設され、照射光によって読み取られる各光学フィルターの光透過特性により鍵情報が構成される。さらに、前記鍵基板面での配設位置の情報が付加されることによって、より高度なセキュリティ性が確保できるようになっている。

そして、第二の本発明にかかる光学的鍵システムは、光透過特性の異なる複数の光学フィルターが鍵基板面に配設され、照射光により読み取られる各光学フィルターの光透過特性が鍵情報を構成している光学式鍵と、前記照射光の光源と、前記光学フィルターの配設位置および判定基準用の光透過特性を記憶した鍵情報記憶手段と、前記光学フィルターの前記鍵基板面での配設位置を検出するフィルター位置検出手段と、前記光学フィルターの光透過特性を読み取るフィルター情報読み取り手段と、前記フィルター位置検出手段により検出された前記光学フィルターの配設位置および前記フィルター情報読み取り手段により検出された前記光学フィルターの光透過特性と前記鍵情報記憶手段に記憶されている前記光学フィルターの配設位置および判定基準用の光透過特性とを照合しそれ等の同一性を判定する認証判定手段と、を有する構成になっている。

本発明により、安価で高いセキュリティ性を有する光学式鍵およびそれを用いた光学的鍵システムが容易に提供される。そして、この光学式鍵および光学的鍵システムは高い利便性および高い実用性を有するものになる。

以下に本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。図面において互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略される。

まず、光学式鍵について図１ないし図３を参照して説明する。ここで、図１は光学式鍵の一例を示す平面図である。そして、図２は図１のＸ−Ｘ矢視およびＹ−Ｙ矢視の断面図である。図３は光学式鍵の光フィルターが有する光透過特性の一例を示した図である。

図１に示すように、本実施形態の光学式鍵１０は、遮光性を有する例えばアルミニウム製の鍵基板である平板状の基板部１１と例えばプラスチック製の把持部１２を有している。そして、基板部１１には複数の光フィルター１３ａが光フィルター群１３として配設されている。なお、図１では、光フィルター群１３は、基板の平面に３行１０列のマトリックス状に配列された３０個の光フィルター１３ａから成っているが、光フィルター１３ａの配列数あるいはその配列パターンは図１に示すものに限定されるものではない。ここで、光フィルター１３ａの平面形状は矩形が好適である。そして、これ等の光フィルター１３ａは、枠状に構成された例えば樹脂製のスライダー１４の各枠内にそれぞれ収納されている。なお基板部１１はカードや円筒などの他の形状をとることができる。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、光フィルター群１３の多数の光フィルター１３ａは、２枚の透明なカバー部材１５によりスライダー１４と共に上下から挟持され、基板部１１に設けたガイド孔１６ａ、１６ｂ、１６ｃに挿設されている。そして、それぞれの光フィルター１３ａが配設される領域の基板部１１の上面および下面に開口１７が設けられ、上面側からの照射光がこれ等の開口１７およびそれぞれのフィルター１３ａを通って下面側に出射できるようになっている。ここで、ガイド孔１６ａ、１６ｂ、１６ｃはその断面形状が例えば矩形であり、開口１７はその平面形状が例えば円形、矩形等になっている。

なお、ガイド孔１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、例えばアルミニウム製の２枚の薄板に上記行方向に延在する溝をそれぞれに設け、これ等の溝が対向するように２枚の薄板を位置決めし張り合わせて基板部１１を形成することにより容易に形設される。また、開口１７は、上記２枚の薄板の溝の所定領域を穿孔することにより形設される。

また、光フィルター１３ａを収納したスライダー１４は、ガイド孔１６ａ、１６ｂ、１６ｃ内を上記行方向に自在にスライド移動でき、そのスライド移動により光フィルター１３ａの行方向における配設位置が変えられるようになっている。ここで、カバー部材１５は例えば透明なプラスチック製であり、上記光フィルター１３ａをガイド孔１６ａ、１６ｂ、１６ｃ内で固定することにより使用者側で適宜に組み合わせを変更することが出来るようになっている。

そして、レファレンス用穴１８ａ、１８ｂ、１８ｃがそれぞれガイド孔１６ａ、１６ｂ、１６ｃの先端領域において基板部１１を上面から下面に貫通して設けられている。ここで、レファレンス用穴１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、その平面形状が円形、矩形等どのような形状に形成されても構わない。

上記光学式鍵１０の光フィルター群１３を構成する光フィルター１３ａは、赤外線から紫外線にいたる波長領域で図３に示すように種々の光透過特性を有する。以下に光透過特性の典型例について説明する。例えば、図３（ａ）は、単波長パスフィルターの光透過特性を示し、所定の半値幅（例えば１５ｎｍ程度）をもち特定波長の光を透過する光フィルターの場合である。ここで、その中心波長及び半値幅が種々に異なる単波長パスフィルターを形成することができる。

また、図３（ｂ）は、図３（ａ）に対して比較的透過波長幅の広いバンドパスフィルターの光透過特性を示し、ある帯域の波長光を透過する光フィルターの場合である。この場合も、波長帯域が種々に異なるバンドパスフィルターを形成することができる。

図３（ｃ）は、多重波長パスフィルターの光透過特性を示し、複数の特定波長の光を透過する光フィルターの場合である。図では２つの特定波長光が透過する場合について示しているが、３つ以上の特定波長の光が透過する光フィルターであってもよい。この場合も、特定波長の光が種々に異なる多重波長パスフィルターを形成することができる。

図３（ｄ）は、長波長パスフィルター（ロングウェーブパスフィルター）の光透過特性を示し、所定波長より長い波長光を透過する光フィルターの場合である。この場合も、所定波長が種々に異なる長波長パスフィルターを形成することができる。

そして、図３（ｅ）は、短波長パスフィルター（ショートウェーブパスフィルター）の光透過特性を示し、所定波長より短い波長光を透過する光フィルターの場合である。この場合も、所定波長が種々に異なる短波長パスフィルターを形成することができる。

上記の光フィルター１３ａは、光干渉フィルターが好適であり、例えば透明なガラス基板表面に複数層の誘電体層を積層して形成する。ここで、誘電体層としては種々の屈折率のものが使用される。このような干渉フィルターは、従来の技術で説明した例えば２０層〜１００層に誘電体層が積層され複雑で精巧な構造になる多層薄膜形成の場合と異なり、極めて簡素な構造となる。このために、ほぼ同一とみなせる光透過特性の光フィルター１３ａを多数量産することができる。ここで、ほぼ同一とみなせる光透過特性とは、後述する鍵の判定基準のところで説明される。この光干渉フィルターは視認で区別できなくても、異なる光透過特性の多様なフィルターを製作することができ、鍵情報の担持手段として有利である。

そして、本実施形態の光学式鍵１０の特徴として、上記光透過特性を有する光フィルター１３ａが基板部１１上において複数個で適宜に組み合わせ配設されて光フィルター群１３が形成される。

例えば、可視光帯域４４０ｎｍ〜７００ｎｍにおける光フィルターを形成するとして、図３（ａ）に示した単波長パスフィルターを１１種類作製する。そして、図３（ｂ）〜（ｅ）のパスフィルターを各１種類作製すると、異なる光透過特性を有する光フィルターは総計１５種類となる。この総計１５種類の光フィルター１３ａを例えば図１に示した３行１０列に配列させるとすると、１５の３０乗の組み合わせ数の光フィルター群１３が形成でき、この光フィルター群１３から成る光学式鍵１０の鍵違い数は、１兆の１兆倍の更に１兆倍程度の巨大数になる。ここで、光フィルター群１３が同じ光透過特性の光フィルター１３ａで構成される場合も含まれる。

このように、本実施形態の光学式鍵１０は、その鍵違い数を極めて簡便に莫大な数に増加させることができ、その高いセキュリティ性を容易に確保することができる。また、この光学式鍵１０に使用される各光フィルターは多量に再生産できることから、安価で利便性の高い光学式鍵が実現される。

次に、上述したような光学式鍵を用いた光学的鍵システムについて図４ないし図６を参照して説明する。ここで、図４は光学的鍵システムの一例を示す側断面図である。そして、図５は光フィルター１３ａに照射する照射光の一例を示す発光スペクトル図であり、図６は上記光学的鍵システムの主要な機能構成を示す機能ブロック図である。

図４に示すように、光学的鍵システム２０には、その認証室２１の正面側に例えば光学式鍵１０を挿入する挿入穴２２が設けられ、認証室２１内の挿入穴２２の上方には例えば白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）から成る照射光源２３が取り付けられている。そして、照射光源２３と挿入穴２２の間には、照射光源２３からの照射光２４の光束を絞り込んでコリメートする絞り穴２５を備えた絞り穴板２５ａが固定して配置されている。ここで、照射光源２３である白色ＬＥＤから発する白色光は例えば図５に示すような波長４００ｎｍ〜７５０ｎｍの可視領域の光スペクトルを有する。

そして、認証室２１内の挿入穴２２の下方には、反射型のグレーティング２６およびラインセンサ２７を含むいわゆる光スペクトラムアナライザーが配置されている。ここで、グレーティング２６は上方から入射する光を反射する。そして、その一次回折光が波長順のスペクトルとして分光され、例えば固体撮像素子であるＣＣＤあるいはＣＭＯＳから成るラインセンサ２７において光電変換され、その光強度に応じた電気信号にされ、スペクトルの光強度データとして取り出される。上記ラインセンサ２７の下方には、その詳細は後述されるが、ラインセンサ２７からの電気信号を処理し、光学式鍵１０を認証判定する判定部２８が取り付けられている。

ここで、挿入穴２２には、例えばウレタン樹脂製のグリップローラー２９ａ、２９ｂが形設されており、このグリップローラー２９ａ、２９ｂの回転により光学式鍵１０が認証室２１の内部に円滑に挿入できるようになっている。また、グリップローラー２９ａ、２９ｂは、その詳細は後述されるが、その回転によりロータリーエンコーダとして機能する構成になっている。そして、光学式鍵１０の基板部１１に配設された光フィルター１３ａの列方向位置を検出する。また、グリップローラー２９ａ、２９ｂの回転作動の開始と共に照射光源２３が点灯し光照射が行われるようになっている。これ等の具体例については、光学的鍵システムの好適な使用態様において後述される。

なお、図示しないが挿入穴２２の側壁に光学式鍵１０の基板部１１表面を例えばブラシで清浄にするクリーニング機構が嵌設されていると好適である。

あるいは、認証室２１の内部に位置センサが取り付けられていてもよい。この位置センサは、挿入穴２２に挿入される光学式鍵１０における基板部１１の上面の所定の刻印（不図示）を検知し、照射光源２３を点灯する信号あるいは上記ロータリーエンコーダにおける上記行方向位置の起点を決める信号を生成する。

上記光学的鍵システム２０では、光学式鍵１０の基板部１１面における光フィルター群１３のマトリックス配列の行数と同じ数の照射光源２３、絞り穴板２５ａ、グレーティング２６およびラインセンサ２７が併設される。ここで、図１，２で説明した一例の光学式鍵１０の場合には、それぞれに照射光源２３、絞り穴板２５ａ、グレーティング２６およびラインセンサ２７から成る３ユニットが取り付けられることになる。

この光学的鍵システム２０の主要な機能構成は図６に示すようになる。すなわち、光学的鍵システム２０は、照射光源２３、光学式鍵１０、フィルター情報読み取り部３１、照射光スペクトル読み取り部３２、フィルター位置検出部３３を備える。また、光学的鍵システム２０は、フィルター情報読み取り部３１あるいは照射光スペクトル読み取り部３２で生成される信号データを一時的に保管するデータ一時保管部３４を備える。そして、フィルター情報読み取り部３１からの上記信号データを規格化し補正するフィルター情報較正部３５が備えられている。また、フィルター情報較正部３５からの規格化したフィルター情報により鍵の認証判定をするＣＰＵ３６、判定基準を記憶する判定基準データメモリ部３７、フィルター情報メモリ部３８が備えられている。

上記機能構成において、照射光源２３は、光学式鍵１０の光フィルター群１３に集積されている光学情報であるフィルター情報を露出させる。ここで、照射光源２３は所定の波長帯域の光を発するものであればよい。赤外光帯域あるいは紫外光帯域であっても基本的には構わない。しかし、可視光帯域であれば部材入手が容易であることから、図４、図５で説明したように白色ＬＥＤのような白色光源が好適になる。

フィルター情報読み取り部３１は、具体的には図４で説明した絞り穴板２５ａ、グレーティング２６およびラインセンサ２７により構成される光スペクトラムアナライザーである。上記グレーティング２６は反射型の回折格子であるが透過型の回折格子であっても構わない。このフィルター情報読み取り部３１は、光学式鍵１０に組み込まれた光フィルター群１３の鍵情報となるフィルター情報を電気信号にして読み出す。

照射光スペクトル読み取り部３２は、同様に図４で説明したような絞り穴板２５ａ、グレーティング２６およびラインセンサ２７により構成される。そして、この照射光スペクトル読み取り部３２は、照射光源２３から出射し光学式鍵１０の基板部１１に設けられたレファレンス用穴１８を透過する照射光の光スペクトルを電気信号にして読み出す。

フィルター位置検出部３３は、光学式鍵１０の基板部１１に配設された光フィルター群１３における各光フィルター１３ａのフィルター位置、例えば光フィルター群１３のマトリックス配列の列方向および行方向の位置を検出する。具体的には、図４で説明したロータリーエンコーダが上記マトリックス配列の列方向位置を検出する。そして、マトリックス配列の行方向の位置は、上述した照射光源２３、絞り穴板２５ａ、グレーティング２６およびラインセンサ２７から成るユニットにより決められる。このフィルター位置検出部３３は、その他の構成も可能である。その他の例については図７で後述される。

データ一時保管部３４は、ラインセンサ２７で検出したフィルター情報の信号データおよび照射光スペクトルの信号データを保管する。ここで、データ一時保管部３４には、フィルター位置検出部３３からの各光フィルター１３ａの位置情報にリンクして、光学式鍵１０の光フィルター群１３の全てのフィルター情報が保管できるようになっている。

フィルター情報較正部３５は、照射光スペクトルの信号データに基づいて各光フィルター１３ａが有するフィルター情報の信号データを規格化し較正する。すなわち、光スペクトラムアナライザーで分光した後において、波長毎に、各光フィルター１３ａの透過光の強度を照射光の強度で規格化する。具体的には、ラインセンサ２７からの照射光のスペクトル信号および各光フィルター１３ａの透過光のスペクトル信号をそれぞれマルチプレクサを介して演算回路に転送し、波長毎に、フィルター透過光のスペクトル信号を照射光のスペクトル信号で演算（例えば除算）処理する。そして、光学式鍵１０における光フィルター群１３の全て光フィルター１３ａにわたり除算処理で生成された除算信号（較正信号）は、その配設位置と共にフィルター情報としてＣＰＵ３６に送信される。

ＣＰＵ３６は、フィルター情報較正部３５の駆動を制御すると共に、上記較正信号から成る較正フィルター情報に基づき光学式鍵１０の認証判定を行う。ここでは、光学式鍵１０の光フィルター群１３に関する判定基準のフィルター情報が格納されている判定基準データメモリ部３７から、基準フィルター情報が読み出され、上記較正フィルター情報との比較／照合がなされる。このＣＰＵ３６はマイクロプロセッサー等で構成すると小型化されて好適である。

ここで、判定基準データメモリ部３７には、認証判定するための判定基準となる基準フィルター情報データが記憶されている。すなわち、各光フィルター１３ａにおける光透過特性の同一性を示す許容範囲および各光フィルター１３ａの鍵基板面上での配設位置等のフィルター情報が記憶されている。

比較／照合においては、この基準フィルター情報データと上記較正フィルター情報データが同一であると判定されると、ＣＰＵ３６はロック解除用の電気信号を電磁ロックに送信しロック解除を行う。そして、その較正フィルター情報データはフィルター情報メモリ部３８に格納されるようになっていると好適である。一方、同一でないと判定されると、ロック解除動作は行われない。

ここで、比較／照合における上記同一性の判定基準は、上述した光スペクトラムアナライザーの波長分解能、温度依存性、および光フィルター１３ａにおける光透過特性の温度依存性や製造精度を勘案して決められる。例えば、光フィルター１３ａが可視光における干渉フィルターで構成される場合には、上記同一性の許容範囲は、スペクトル波長において±１０ｎｍであり、その透過率において±２０％にすればよい。この同一性の判定基準はソフト的な設定および調整することが可能である。なお、光フィルター１３ａが可視光に対応した干渉フィルターでない場合にあっては、同一性の判定基準は、その光フィルター１３ａの量産における光透過特性の再現性を考慮して決められる。

また、光フィルター１３ａ及びラインセンサ２７の経時変化を勘案して、誤判定しない判定基準を定めるようにすると好適である。ここで、これ等の経時変化に対応して判定基準を定める簡便な方法は、定期的に判定基準データメモリ部３７における基準フィルター情報データの再書き込みを行なうようにするものである。この再書き込みする基準フィルター情報データとしては、光学的鍵システム２０のユーザがフィルター情報メモリ部３８に記憶させた較正フィルター情報データを定期的に使用すればよい。なお、判定基準データメモリ部３７に格納した基準フィルター情報データの初期値は別に保存し、いつでも読み出し可能な状態にしておく。

また、上記基準フィルター情報データは、光学式鍵１０に取り付ける各光フィルター１３ａの図３に示した光透過特性に基づいて、光学的鍵システム２０の製造業者が予め判定基準データメモリ部３７に格納してもよい。

表示部３９は、基本的には上記認証判定結果を表示するようになっている。そして、上述したデータ一時保管部３４、フィルター情報較正部３５、ＣＰＵ３６、判定基準データメモリ部３７、フィルター情報メモリ部３８、表示部３９は、図４に示した判定部２８に収納されている。

次に、上記光学的鍵システム２０において使用する光学式鍵１０の変形例について図７を参照して説明する。この光学式鍵１０ａでは、基板部１１の側端部に沿ってスケール用穴４０が設けられる。このスケール用穴４０は、その位置センサ（不図示）等と共にリニアエンコーダを構成し、上記ロータリーエンコーダに代わって、光学式鍵１０ａの光フィルター群１３における光フィルター１３ａのマトリックス配列の列方向の位置を検出する。ここで、スケール用穴４０の数はマトリックス配列の列方向の光フィルター１３ａ数と同一（本実施形態では１０個）であってもよいし、それと異なる数であっても構わない。

この他に、本実施形態で説明した光学式鍵１０の変形例は種々のものが考えられる。例えば、図１，２で説明したレファレンス用穴１８がない構造であっても構わない。この場合には、照射光源２３からの照射光は光学式鍵を通さないで光スペクトラムアナライザーで分光検知され、照射光スペクトルの信号データが生成されることになる。あるいは、光学式鍵１０の基板部１１が光透過性を有する例えばプラスチックのような透明材料で構成されてもよい。この場合には、照射光源２３からの照射光は、この透明な基板部１１を透過する照射光を光スペクトラムアナライザーで分光し、照射光スペクトルの信号データを生成することができる。

また、光フィルター群１３において、各光フィルター１３ａが連続的に配設される必要はなく、複数の光フィルター１３ａの間に照射光２４の遮光部材が配設されるようになってもよい。あるいは、複数の光フィルター１３ａの間に照射光２４の透明部材が配設され、その間は照射光が通過するようになっていても構わない。

また、光フィルター１３ａは光干渉フィルターの他に波長に対して一様でない分光透過特性を有する光学膜、又はセキュリティレベルとしては低下するが色ガラスや色付フィルムにより形成されていても構わない。

いずれにしても、本実施形態の光学式鍵では、基板部１１に配設される複数の光フィルターの光透過特性およびそれ等の鍵基板面での配設位置が鍵情報となればよい。

次に、本実施形態の光学的鍵システムの好適な使用態様について図８および図９を参照して説明する。図８は使用態様の概要をフローチャートにしたものであり、図９は例えば光学的鍵システム２０における光学式鍵１０の挿入時の各ステップにおける側断面図である。

図８のステップＳ１では、電磁ロックの解錠を行うために、図９（ａ）に示すように例えば光学式鍵１０を光学的鍵システム２０の挿入穴２２に鍵挿入する。すると、グリップローラー２９ａ、２９ｂが回転作動し光学式鍵１０は略水平の状態に保ったまま認証室２１内部へと挿入される。それと共に、挿入穴２２の側壁に取り付けられたクリーニング機構が、光学式鍵１０の基板部１１上に付着し照射光を遮蔽するような付着物を除去するようになる。

そして、ステップＳ２において、上記グリップローラー２９ａ、２９ｂの回転作動の開始により照射光源２３が点灯し、例えば白色ＬＥＤから照射光２４が照射される。続いて、照射光２４は光学式鍵１０のレファレンス用穴１８を透過し、グレーティング２６およびラインセンサ２７によって、ステップＳ３における照射光２４の分光と検知がなされる。すなわち、照射光２４のスペクトルの光強度が計測され、照射光スペクトルの信号データが生成される。ここでは、照射光源２３の点灯から所定のタイムラグの後でレファレンス用穴１８が絞り穴２５の直下に来て、照射光２４の分光と検知がなされることになる。

また、グリップローラー２９ａ、２９ｂの回転作動の開始により、グリップローラー２９ａ、２９ｂの回転に連動する例えば光電式あるいは磁気式のロータリーエンコーダにおける鍵基板面での列方向位置の起点が決められる。

そして、図８のステップＳ４では、光学式鍵１０が認証室２１内部にさらに挿入されて、光フィルター群１３の各光フィルター１３ａが照射光２４で照射され、その透過光の分光と検知がなされる。すなわち、各光フィルター１３ａの光透過特性が計測され、フィルター情報の信号データが生成される。図９（ｃ）および（ｄ）がそのフィルター光の分光と検知を行っている状態例を示している。このようにして、光フィルター群１３の全ての光フィルター１３ａのフィルター情報が電気信号に読み出される。それと共に、グリップローラー２９ａ、２９ｂの回転に連動するロータリーエンコーダにより、光フィルター１３ａの鍵基板面での列方向位置が検出される。

あるいは、図４の説明で上述した、認証室２１外の挿入穴２２の上方に位置センサが取り付けられている場合には、位置センサが、挿入穴２２に挿入される光学式鍵１０における基板部１１の上面の所定の刻印（不図示）を検知する。そして、この位置センサの検知により、照射光源２３を点灯する信号あるいは上記ロータリーエンコーダにおける上記行方向位置の起点を決める信号が生成される。この位置センサからの検知信号により、ロータリーエンコーダにおける上記起点が正確に定まり、光学式鍵１０の鍵基板面における光フィルター１３ａの精確な配設位置が検出できるようになる。

なお、その後では光学式鍵１０は、図９（ｅ）に示すようにその把持部１２により認証室２１への挿入は停止し、照射光源２３は消灯される。

そして、図８のステップＳ５において、これ等のフィルター情報データは図６で説明したフィルター情報較正部３５で規格化／補正され較正フィルター情報に加工される。

そして、図８のステップＳ６において、図６で説明したようにＣＰＵ３６により、判定基準データメモリ部３７に格納されている光学式鍵１０の基準フィルター情報データと上記較正フィルター情報との比較／照合がなされ、光学式鍵１０の認証判定が行われる。

この比較／照合においては、基準フィルター情報データと較正フィルター情報データが同一かどうかの認証判定がなされる。同一判定であると、ステップＳ７において例えば電磁ロックの解錠となり、一連の処理が終了する。他方、同一でない判定であると、ステップＳ８において鍵不正となり解錠は行われない。これ等の判定結果は図６に示した表示部３９で表示される。

そして、光学式鍵１０は挿入穴２２を通して認証室２１から取り出す。ここで、光学式鍵１０のフィルター情報が読み込まれた後は、上記判定結果が表示される前であっても取り出すことも可能である。なお、施錠では、通常においては簡便なスイッチ操作により上記電磁ロックが施錠されるが、上記光学的鍵システムを用いた解錠と同様に行えるようにしても構わない。

本実施形態の光学式鍵では、上述したように、その鍵基板に複数の光フィルターが配列され光フィルター群として配設される。ここで、この光フィルターは干渉フィルターのように構造が簡素であり同一の透過特性のものが量産可能である。このような光フィルターが配設される光学式鍵は、わずかな種類の光フィルターにより巨大数な鍵違い数を可能にする。このために、光学式鍵の他人による模倣あるいは複製は、特許文献２，３の場合に劣らず非常に難しいものとなる。そして、極めて高いセキュリティ性を有する光学式鍵が実現される。

また、この光学式鍵では、同一の光透過特性の光フィルターが量産可能であり、その複数の光フィルターが組み合わされて鍵基板に配設されることから、光学式鍵の低コスト化が容易になる。しかも、光フィルターの再生産が容易になることからその利便性が向上し、光学式鍵の実用性が極めて高いものになる。

本実施形態の光学的鍵システムでは、上述したように、照射光が上記光学式鍵に配設した光フィルターを透過し、その配設の位置情報と共に、その光フィルター群の全ての光フィルターの有するフィルター情報が読み出される。そして、そのフィルター情報データが較正等の適度な加工を経て、光学的鍵システムに記憶保存されている基準フィルター情報データと比較／照合され、その同一性の認証判定がなされる。ここで、上述したように光学式鍵の光フィルターの構造は極めて簡素なものであり、光フィルターの光透過特性の温度変動は小さい。このために、環境温度の変化等による誤判定の発生は、上述した従来の技術の場合よりも大きく低減する。

また、本実施形態の光学的鍵システムでは、例えば鍵の紛失においてその同じものを再生産することが容易であり、鍵管理が簡便にできる。しかも、光学式鍵の鍵情報の光学的／電子的な読み取り機構は極めて簡素にでき小型化されて安価な光学的鍵システムが実現される。そして、鍵の盗難においても異なるフィルター情報を有する光学式鍵が、高いセキュリティ性の下に迅速かつ簡便に製作できることから、鍵システムの利便性が従来になく向上したものになる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものでない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。

例えば、上記実施形態において、光学式鍵の光学フィルターの光透過特性は照射光により較正しているが、例えば照射光源として発光スペクトルが一定の白色ＬＥＤを使用する場合には、上記較正手段のない光学的鍵システムであっても構わない。

また、本実施形態の光学フィルターの光透過特性を読み取るフィルター情報読み取り手段は、その透過光の分光とその光電変換による電気信号の生成を行っているが、電気信号に変換しない光学フィルターの光透過特性の読み取り方法であっても構わない。

本発明の実施形態にかかる光学式鍵の一例を示す平面図である。 上記光学式鍵の断面構造の図であって、（ａ）は図１のＸ−Ｘ矢視の断面図であり、（ｂ）は同図のＹ−Ｙ矢視の断面図である。 本発明の実施形態にかかる光学式鍵の光フィルターが有する光透過特性の一例を示した図である。 本発明の実施形態にかかる光学的鍵システムの一例を示す側断面図である。 本発明の実施形態にかかる光フィルターへの照射光の一例を示す照射光スペクトル図である。 本発明の実施形態にかかる光学的鍵システムの主要な機能構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施形態にかかる光学式鍵の変形例を示す平面図である。 本発明の実施形態にかかる光学的鍵システムの使用態様の概要を示すフローチャートである。 上記光学的鍵システムの使用態様の概要を示す光学式鍵の挿入時の各ステップにおける側断面図である。

符号の説明

１０，１０ａ…光学式鍵，１１…基板部，１２…把持部，１３…光フィルター群，１３ａ…光フィルター，１４…スライダー，１５…カバー部材，１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…ガイド孔，１７…開口，１８，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ…レファレンス用穴，２０…光学的鍵システム，２１…認証室，２２…挿入穴，２３…照射光源，２４…照射光，２５…絞り穴，２５ａ…絞り穴板，２６…グレーティング，２７…ラインセンサ，２８…判定部，２９ａ，２９ｂ…グリップローラー，３１…フィルター情報読み取り部，３２…照射光スペクトル読み取り部，３３…フィルター位置検出部，３４…データ一時保管部，３５…フィルター情報較正部，３６…ＣＰＵ，３７…判定基準データメモリ部，３８…フィルター情報メモリ部，３９…表示部，４０…スケール用穴

Claims (13)

1. 光透過特性の異なる複数の光学フィルターが鍵基板面に配設され、照射光により読み取られる各光学フィルターの光透過特性が鍵情報を構成していることを特徴とする光学式鍵。
2. 前記複数の光学フィルターの前記鍵基板面での配設位置も、前記鍵情報を構成することを特徴とする請求項１に記載の光学式鍵。
3. 前記鍵基板には、前記光学フィルターの他に前記照射光の遮光部材あるいは前記照射光の透明部材が配設され、前記遮光部材および前記透明部材の配設位置も前記鍵情報を構成することを特徴とする請求項２に記載の光学式鍵。
4. 前記光学フィルター、前記遮光部材あるいは前記透明部材は前記鍵基板に嵌設されスライド移動によりそれ等の配設位置が変えられるようになっていることを特徴とする請求項３に記載の光学式鍵。
5. 前記光学フィルターは可視光の干渉フィルターであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の光学式鍵。
6. 前記光学フィルターは、単波長パスフィルター、多重波長パスフィルター、バンドパスフィルター、ロングウェーブパスフィルターあるいはショートウェーブパスフィルターであることを特徴とする請求項５に記載の光学式鍵。
7. 前記鍵基板には、前記光学フィルター、前記遮光部材あるいは前記透明部材の配設位置を検出するためのスケール用穴が設けられていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の光学式鍵。
8. 光透過特性の異なる複数の光学フィルターが鍵基板面に配設され、照射光により読み取られる各光学フィルターの光透過特性が鍵情報を構成している光学式鍵と、
   前記照射光の光源と、
   前記光学フィルターの判定基準用の光透過特性を記憶した鍵情報記憶手段と、
   前記光学フィルターの光透過特性を読み取るフィルター情報読み取り手段と、
   前記フィルター情報読み取り手段により検出された前記光学フィルターの光透過特性と前記鍵情報記憶手段に記憶されている判定基準用の光透過特性とを照合しそれ等の同一性を判定する認証判定手段と、
   を有することを特徴とする光学的鍵システム。
9. 前記光学フィルターの位置を検出するフィルター位置検出手段を有する請求項８に記載の光学的鍵システム。
10. 前記フィルター位置検出手段は前記光学フィルターの前記鍵基板面での配置位置を検出し、前記鍵情報記憶手段が前記光学フィルターの前記鍵基板面での配置位置を判定基準用に記憶しており、前記認証判定手段は前記フィルター位置検出手段により検出された前記光学フィルターの配設位置を前記判定基準用の配置位置と照合しそれ等の同一性を判定する請求項８又は９に記載の光学的鍵システム。
11. 前記フィルター情報読み取り手段は、前記照射光のスペクトル光強度に基づいて前記光学フィルターの光透過特性を較正することを特徴とする請求項８に記載の光学的鍵システム。
12. 前記フィルター位置検出手段は、前記光学式鍵を光照射する領域に送る回転ローラーに取り付けられたロータリーエンコーダを有することを特徴とする請求項９に記載の光学的鍵システム。
13. 前記フィルター位置検出手段は、前記光学式鍵に取り付けられたスケール用穴を含んで成るリニアエンコーダを有することを特徴とする請求項９に記載の光学的鍵システム。

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