JP2000220331A

JP2000220331A - 光学式キー装置

Info

Publication number: JP2000220331A
Application number: JP11026677A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sato; 威佐藤
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1999-02-03
Filing date: 1999-02-03
Publication date: 2000-08-08

Abstract

(57)【要約】【目的】使用による摩耗や劣化が起こらず、かつ第三
者によって複製されにくい光学式キー装置を得る。【構成】波長に対して一様でない分光透過特性を有す
る光学薄膜を有するキー；この光学薄膜の分光透過特性
を記憶した記憶手段；上記キーの光学薄膜を透過した光
束の分光透過特性を測定するセンサ；及びこのセンサに
よって検出された分光透過特性と記憶手段に記憶されて
いる分光透過特性とを比較し一致したとき所定の電気信
号を発する判定手段；を有する光学式キー装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、光学式キー装置に関する。

【０００２】

【従来技術及びその問題点】従来のキー装置は、キーと
鍵穴内のキーシリンダーを物理的に接触させたり、キー
と電気接点を電気的に導通させてその組み合わせを読み
取る等してキーが適正なものであるか否かを判定してい
た。しかし、このようにキーとその判定部が接触する構
造では、使用回数が多くなると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容易であった。
一方、キーと判定部が接触しないタイプのキー装置も提
案されており、例えばキー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形成しておき、光を照射して
この形状を読み取るものがある。しかし、このタイプは
キーの物理的形状を判定しているため、第三者に複製さ
れるおそれが高い。

【０００３】

【発明の目的】本発明は以上の問題点に鑑みてなされた
ものであり、使用による摩耗や劣化が起こらず、かつ第
三者によって複製されにくい光学式キー装置を提供する
ことを目的とする。

【０００４】

【発明の概要】本発明の光学式キー装置は、波長に対し
て一様でない分光透過特性を有する光学薄膜を有するキ
ー；この光学薄膜の分光透過特性を記憶した記憶手段；
上記キーの光学薄膜を透過した光束の分光透過特性を測
定するセンサ；及びこのセンサによって検出された分光
透過特性と記憶手段に記憶されている分光透過特性とを
比較し一致したとき所定の電気信号を発する判定手段；
を有することを特徴としている。この構成の光学式キー
装置は、光学薄膜の分光透過特性（光透過率の波長依存
性）を光学的に読み取って判定するため、判定部分の接
触による摩耗や劣化が起こらない。また、判定に用いる
のが光学薄膜の持つ透過特性であり、これは外観からは
識別できないので、第三者による複製が困難である。

【０００５】光学薄膜を透過させる光は白色光であるこ
とが好ましい。

【０００６】上記のセンサは、光学薄膜を透過した光束
をスペクトルに分解する分光光学系と；この分光光学系
からのスペクトルが入射する受光素子と；この受光素子
上における光成分の入射位置とその光強度に基づいて、
上記光学薄膜を透過した光束のスペクトルデータを生成
するデータ生成手段と；このデータ生成手段によって生
成された薄膜透過光のスペクトルデータと、光学薄膜を
透過させないときの光束のスペクトルデータとを比較し
て、光学薄膜の分光透過特性を特定する特定手段と；を
備えた構成とすることができる。このとき、上記記憶手
段はさらに、光学薄膜を透過させないときの光束のスペ
クトルデータを記憶していることが好ましい。

【０００７】本発明の光学式キー装置ではまた、記憶手
段が異なる２以上の分光透過特性を記憶するような構成
も可能である。この場合、記憶手段に記憶した複数の分
光透過特性に対応する複数のキーを備えることで対応で
きる。あるいは、光学薄膜に入射する光束の光軸に対し
て該光学薄膜の角度を異ならせることが可能なキー支持
構造を設けて、該キー支持構造で入射光軸に対する光学
薄膜の角度を変化させることによって、上記センサで異
なる分光透過特性が測定されるように構成することもで
きる。

【０００８】上記の判定手段が発する所定の電気信号
は、錠装置の解錠信号であることが好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１及び図２に本発明による光学
式キー装置の一実施形態を示す。この光学式キー装置
は、光学キー１１とこの光学キー１１を挿入すべきキー
判定部２０を備えている。

【００１０】まず光学キー１１について説明する。光学
キー１１は、把持部１３及びキー判定部２０に挿入され
る基板部１４を有しており、基板部１４は光を透過しな
い材料で形成されている。基板部１４の略中央には開口
１５が形成され、該開口１５に光学薄膜１６が設けられ
ている。本実施形態における光学薄膜１６は、次表１に
示すように、周知の薄膜形成技術によってガラス基板
（ＢＫ７）にＴｉＯ₂層とＳｉＯ₂層を交互に第１７層ま
で積層することにより形成されている。なお、表１で
は、第４層から第１５層までを省略しているが、奇数番
の層がＴｉＯ₂層、偶数番の層がＳｉＯ₂層である。こう
して形成した光学薄膜１６は、図３のグラフに示すよう
に、波長に対して一様でない分光透過特性を有している
（光透過率に波長依存性を有している）。なお、ここで
言う分光透過特性とは、光学薄膜のような透光部材に関
する波長毎の光透過率を連続的にデータ化したものであ
り、例えば光透過率に関して波長依存性を有さない透光
部材であれば、一様な分光透過特性を有することにな
る。以上の光学薄膜１６の作用については後述する。

【００１１】

【００１２】キー判定部２０には、光学キー１１を挿入
する挿入穴２１が形成されている。キー判定部２０内に
おいて挿入穴２１の上方には白色光源２２が設けられ、
白色光源２２と挿入穴２１の間には、可視光透過フィル
タ２３が設けられている。可視光透過フィルタ２３は、
白色光源２２から発した白色光のうち可視領域（波長４
００ｎｍ〜７００ｎｍ）の光のみを透過させるフィルタ
であり、挿入穴２１付近にはこの可視光が到達する。

【００１３】上記の光学キー１１は、挿入穴２１に挿入
したときに、その基板部１４の板面すなわち光学薄膜１
６の平面方向が、白色光源２２からの光束の光軸Ｏと直
交するように、図示しない支持部材によって支持され
る。

【００１４】挿入穴２１の下方の光路上にはスリット２
４が形成されており、可視光透過フィルタ２３を通った
光束はスリット２４で絞り込まれた後、凹面回折格子２
５に達する。スリット２４を出た光は、反射作用を有す
る凹面回折格子２５により回折され、その一次回折光の
みが波長順のスペクトルとしてＣＣＤ２６上に照射され
る。ＣＣＤ２６はラインセンサであり、その長手方向
が、スリット２４によって絞り込まれた光の絞り込み方
向（スリット２４の短手方向に対応する方向）に向くよ
うに設置されており、本実施形態の光学系では、このＣ
ＣＤ２６の光入射面上において、図２の下側ほど長波長
の光が入射し、上側ほど短波長の光が入射する。

【００１５】ＣＣＤ２６上には所定の幾何学形状で光強
度検出素子が配設されており、この光強度検出素子の配
設形状に応じた分解能で、入射するスペクトルの所定の
波長領域の光強度を検出することができる。つまりＣＣ
Ｄ２６に対しては、異なる波長の光は異なる位置に入射
するので、該ＣＣＤ２６上の光の入射位置とその光強度
をモニタすることでスペクトルの光強度データを得るこ
とができる。入力インターフェース２７は、ＣＣＤ２６
に光が入射したとき、その光強度検出素子の位置と検出
強度をＣＰＵ２８で読み取り可能なように変換し、これ
に基づいてＣＰＵ２８においてスペクトルの光強度デー
タを得ることができる。

【００１６】ＣＰＵ２８は、データ読み出し及び書き込
みが可能なメモリ部２９と、出力インターフェース３０
に接続している。出力インターフェース３０は、後述す
る手法によって上記の光学キー１１が適正であるとＣＰ
Ｕ２８で判定されると、該判定を受けてロック解除用の
電気信号を電磁ロック３１に送るものである。

【００１７】以上の光学式キー装置は次のように準備及
び使用される。なお本実施形態では、電磁ロック３１の
ロック動作は外部からの機械的操作により行うものとす
る。

【００１８】まず、光学キー１１を挿入穴２１に挿入し
ない状態で白色光源２２を発光させる。すると、該白色
光源２２からの光束（可視光透過フィルタ２３を通った
可視光）はスリット２４で絞り込まれ、凹面回折格子２
５で回折されて一次回折光がＣＣＤ２６上に波長順に照
射される。このときＣＣＤ２６を介して検出されるスペ
クトルデータは、光学キー１１の光学薄膜１６を通さな
い状態でのキー判定部２０の光学系の特性を表したもの
であり、このスペクトルデータ値を白色光源データとし
てメモリ部２９のメモリＭ１に記憶する。また、メモリ
Ｍ３には、ロック解除に必要な光学薄膜の分光透過特性
を表した有効キーデータが記録されている。メモリＭ
１、Ｍ３への各データの記録は、装置の製造段階で行っ
ておいてもよい。

【００１９】電磁ロック３１のロック解除を行うには、
光学キー１１を挿入穴２１に挿入する。前述したよう
に、光学キー１１は、波長に対して一様でない分光透過
特性を有する光学薄膜１６を備えており、光学キー１１
の挿入時には該光学薄膜１６が白色光源２２（可視光透
過フィルタ２３）とスリット２４の間の光路上に位置す
る。従って、白色光源２２からの光束が光学薄膜１６を
通ると、光学薄膜１６の分光透過特性に応じてその透過
光のスペクトルが変化する。

【００２０】光学キー１１の光学薄膜１６を透過した光
はスリット２４で絞り込まれ、凹面回折格子２５で回折
されてＣＣＤ２６上に波長順に照射される。ＣＣＤ２６
上には、光学薄膜１６を通ることで変化されたスペクト
ルが入射するので、これをデータ化処理すると、先にメ
モリＭ１に記憶させた白色光源データとは異なるスペク
トルデータ値が得られる。このスペクトルデータ値を光
学キーデータとしてメモリＭ２に格納する。

【００２１】続いてＣＰＵ２８は、メモリＭ１のスペク
トルデータ値からメモリＭ２のスペクトルデータ値の差
分を除く処理を実行する。すると、光学薄膜１６の影響
による実質的なスペクトルの変化分、すなわち光学薄膜
１６の分光透過特性が特定される。

【００２２】こうして特定した光学薄膜１６の分光透過
特性は、メモリＭ３に記憶された上記の有効キーデータ
と一致するか否か、ＣＰＵ２８で統計的に一致度を計算
される。ここで両データ値の一致度が既定値以上である
と、ＣＰＵ２８から光学キー１１が適正なものであると
の判定が出力され、これに応じて出力インターフェース
３０がロック解除用の電気信号を電磁ロック３１に供給
してロック解除が実行される。一方、以上と同様の処理
を経て生成されたキーデータとメモリＭ３の有効キーデ
ータとの一致度が既定値未満である場合には、ロック解
除動作は行われない。なお、どの程度の一致度で有効と
するかは任意であるが、当然ながら、挿入されるキーデ
ータと予め記憶させる有効キーデータとの一致度の基準
が高いほど判定精度が高く、第三者によるキーの複製が
難しいキー装置となる。本装置では、このような一致度
の判定基準はソフト的に設定及び調整することが可能で
ある。

【００２３】このように、本発明の光学キー装置は、従
来の装置のように物理的接触形状の判別や電気的導通の
組み合わせによってキーを判別するものではなく、光学
薄膜の分光透過特性、つまりその光透過率の波長依存性
を読み取るものであるから、原理的にはキーとキー判定
部の接触による摩耗や劣化が起こらない。また、光学薄
膜の光透過特性は外観からでは識別ができず、さらに周
知の薄膜技術の応用により無限に近いパターンを作成で
きるので、第三者に複製されにくく安全性が高い。ま
た、キーの判定部に記憶させておく光学薄膜の分光透過
特性データを変化させれば、機械的構成を変えずに様々
なキーパターンに対応することができるので、キーを紛
失した場合等でも新たなキーに容易に対応することがで
きる。

【００２４】図４ないし図６は異なる実施形態を表して
いる。先の実施形態と共通する構成部材は同符号を付し
てあり詳細な説明を省略する。この実施形態で、光学キ
ー１１は先の実施形態と同じものであり、光学薄膜１６
の構成も共通している。一方キー判定部１２０は、図４
及び図５に示すように、光学薄膜１６の平面方向が入射
光軸Ｏと直交するような角度位置（実線）と、把持部１
３の軸線を中心としてこれよりも約３０度傾けた角度位
置（２点鎖線）とに光学キー１１を回転させて保持する
ことが可能であり、それぞれの角度位置に光学キー１１
を保持することによって、光軸Ｏに対して光学薄膜１６
を異なる角度で位置させることができる。つまり、光学
薄膜１６への光束の入射角を相対的に変化させることが
できる。以下において、光学キー１１の前者の保持角度
（光学薄膜１６と光軸Ｏが直交する）をθ１、後者の保
持角度（光学薄膜１６が約３０度傾く）をθ２とする。

【００２５】光学キー１１が角度θ１のときは、光学薄
膜１６の平面方向は光軸Ｏと直交するため、光学薄膜１
６に関しては先の実施形態と同じ分光透過特性（図３参
照）が得られる。図６は光学キー１１が角度θ２のとき
の光学薄膜１６の分光透過特性を表している。光学キー
１１のこの角度位置では、光学薄膜１６に対する光束の
入射角が変化するため、分光透過特性が図３に示すもの
とは変化していることが読み取れる。

【００２６】本実施形態の光学式キー装置は次のように
使用される。まず、先の実施形態と同様に、光学薄膜１
６を通ささない状態でのスペクトルデータ値を白色光源
データとしてメモリ部２９のメモリＭ１に記憶させてお
く。また、メモリＭ３１には角度θ１のときの光学薄膜
の分光透過特性を表す有効キーデータθ１を記憶させ、
メモリＭ３２には角度θ２のときの光学薄膜の分光透過
特性を表す有効キーデータθ２を記憶させておく。

【００２７】ロック解除の際には、光学キー１１をキー
判定部１２０に挿入して、例えば最初に角度θ１の位置
に保持させる。すると前述したように、光学薄膜１６を
通ることで光のスペクトルが変化するので、これを凹面
回折格子２５で分光させてからＣＣＤ２６で検出してデ
ータ化する。このスペクトルデータ値は、光学キー１１
の角度θ１における光学キーデータθ１としてメモリＭ
２１に記録される。ＣＰＵ２８は前述の手法により、メ
モリＭ１とメモリＭ２１のスペクトルデータ値から、光
学キー１１を角度θ１で挿入したときの実質的なスペク
トルの変化分、すなわち光学薄膜１６の分光透過特性を
特定する。メモリＭ３１には、この特定された分光透過
特性と比較すべき上記の有効キーデータθ１が記憶され
ており、ＣＰＵ２８が光学薄膜１６の分光透過特性と有
効キーデータθ１の一致度を判定する。一致度が既定値
以上であると、その判定がＣＰＵ２８でホールドされ
る。この時点ではロック解除動作は生じない。

【００２８】続いて、キー判定部１２０に挿入した状態
の光学キー１１を、角度θ２まで回転させる。これによ
り光学薄膜１６は、透過光に関して角度θ１のときとは
異なるスペクトルの変化を与え、結果としてＣＰＵ２８
で得られるスペクトルデータ値は、角度θ１の挿入時と
は異なったものとなる。このデータ値は角度θ２におけ
る光学キーデータθ２としてメモリＭ２２に記録され、
メモリＭ１に保存した白色光源データとの比較により、
角度θ２での光学薄膜１６の分光透過特性が特定され
る。特定された分光透過特性は、ＣＰＵ２８において、
メモリＭ３２に記憶された有効キーデータθ２との一致
度が判定される。その結果、一致度が既定値以上である
と、角度θ１、θ２のいずれでも光学薄膜１６の分光透
過特性が適正である、つまり光学キー１１は適正である
と判定され、この判定が出力インターフェース３０に出
力される。これを受けて、出力インターフェース３０は
電磁ロック３１にロック解除用の電気信号を送り、ロッ
ク解除動作が実行される。

【００２９】このように、複数の回転角度位置でキーの
有効性（光学薄膜の分光透過特性）を複合的に判定する
ことにより、キーの数を増やさずに、判定精度が高くて
複製されにくい装置を得ることができる。この実施形態
では、光学キー１１の角度位置を２位置としたが、３つ
以上の角度位置で複合的に判定するような構成も可能で
ある。また、本実施形態においても、判定の際の一致度
のレベルはソフト的に設定及び調整することが可能であ
る。

【００３０】なお、以上の説明で、光学キー１１はキー
判定部１２０内で回転させるものとしたが、角度θ１、
θ２に対応する２つの挿入穴を設け、光学キー１１を一
方の挿入穴から抜いた後、他方の挿入穴に挿入するよう
な構成であってもよい。

【００３１】本発明は以上の各実施形態に限定されるも
のではない。例えば各実施形態において、分光用の光学
素子は回折格子としたが、回折格子に代えてプリズムを
用いても同様の作用を得ることができる。

【００３２】また、光学キーの判定に応じて実行するの
は、電磁ロックのロック解除動作に限らない。例えば、
以上ではロック解除動作についてのみ述べたが、ロック
動作を同様の原理で行わせることもできる。この場合、
第１の実施形態の構成では、出力インターフェースの作
用を変えることによって、光学キー１１の挿入に応じて
ロック信号とロック解除信号が繰り返して生じるように
することができる。あるいは、ロック解除用の光学キー
１１とは異なる分光透過特性の薄膜を有するキーを別に
用意し、これをロック動作専用キーとしてもよい。後者
の態様では、ロック動作専用キーに関する分光透過特性
データを予め記憶させておけばよい。言い方を変えれ
ば、判定部に異なる複数の分光透過特性データを記憶さ
せておき、各分光透過特性データに対応する光学薄膜を
有する複数のキーを備えた構成にすることになる。

【００３３】また第２の実施形態の装置では、ＣＰＵや
出力インターフェースの行う制御を変化させることで、
角度θ１とθ２の一方と他方を、ロック用とロック解除
用の位置として利用することが可能である。あるいは、
角度θ１、θ２の順で光学キー１１を挿入したときにロ
ックがかかり、逆の順で挿入したときにロック解除とな
る（あるいはその逆）ように制御することも可能であ
る。

【００３４】さらには、本発明の光学式キー装置は、ロ
ックやロック解除以外にも、キーが適正であるか否かを
判定して所定の動作や処理を行わせるタイプのキー装置
であれば広く適用することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、使用によ
る摩耗や劣化が起こらず、かつ第三者によって複製され
にくい光学式キー装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した光学式キー装置の一実施形態
を示す斜視図である。

【図２】図１の矢印II方向から見た光学式キー装置の光
学系と、同装置の回路構成とを合わせて示す図である。

【図３】光学キーの光学薄膜の分光透過特性を示すグラ
フ図である。

【図４】本発明を適用した光学式キー装置の異なる実施
形態を示す斜視図である。

【図５】図４の矢印V方向から見た光学式キー装置の光
学系と、同装置の回路構成とを合わせて示す図である。

【図６】回転角度を変化させたときの光学キーの光学薄
膜の分光透過特性を示すグラフ図である。

【符号の説明】

１１光学キー１４基板部１６光学薄膜２０１２０キー判定部２１挿入穴２２白色光源２３可視光透過フィルタ２４スリット２５凹面回折格子２６ＣＣＤ２７入力インターフェース２８ＣＰＵ２９メモリ部３０出力インターフェース３１電磁ロック

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】波長に対して一様でない分光透過特性を
有する光学薄膜を有するキー；この光学薄膜の分光透過
特性を記憶した記憶手段；上記キーの光学薄膜を透過し
た光束の分光透過特性を測定するセンサ；及びこのセン
サによって検出された分光透過特性と記憶手段に記憶さ
れている分光透過特性とを比較し一致したとき所定の電
気信号を発する判定手段；を有することを特徴とする光
学式キー装置。
【請求項２】請求項１記載の光学式キー装置におい
て、上記光学薄膜を透過させる光は白色光である光学式
キー装置。
【請求項３】請求項１または２記載の光学式キー装置
において、上記センサは、光学薄膜を透過した光束をスペクトルに分解する分光光
学系と；この分光光学系からのスペクトルが入射する受
光素子と；この受光素子上における光成分の入射位置と
その光強度に基づいて、上記光学薄膜を透過した光束の
スペクトルデータを生成するデータ生成手段と；このデ
ータ生成手段によって生成された薄膜透過光のスペクト
ルデータと、光学薄膜を透過させないときの光束のスペ
クトルデータとを比較して、光学薄膜の分光透過特性を
特定する特定手段と；を備えている光学式キー装置。
【請求項４】請求項３記載の光学式キー装置におい
て、上記記憶手段はさらに、光学薄膜を透過させないと
きの光束のスペクトルデータを記憶している光学式キー
装置。
【請求項５】請求項１ないし４いずれか１項記載の光
学式キー装置において、上記記憶手段は、異なる２以上
の分光透過特性を記憶している光学式キー装置。
【請求項６】請求項５記載の光学式キー装置におい
て、上記記憶手段に記憶した複数の分光透過特性に対応
する複数のキーを備えている光学式キー装置。
【請求項７】請求項５記載の光学式キー装置におい
て、光学薄膜に入射する光束の光軸に対して該光学薄膜
の角度を異ならせることが可能なキー支持構造を有し、
該キー支持構造で入射光軸に対する光学薄膜の角度を変
化させることによって、上記センサで異なる分光透過特
性が測定される光学式キー装置。
【請求項８】請求項１ないし７いずれか１項記載の光
学式キー装置において、上記判定手段が発する所定の電
気信号は、錠装置の解錠信号である光学式キー装置。