JPS6250877A - 暗号システムおよびそれに用いるハ−ドロツク用デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は熱弾性マルテンサイト合金を温度−抵抗変換素
子として用いた暗号システムおよびこの暗号システムに
用いられるハードロック用デバイスに関するものである
。

本発明の暗号システムおよびハードロック用デバイスは
秘密を要する任意の用途に適用可能であり、例えば、秘
密を要するコンピュータープログラムへのアクセス回路
、秘密の入口のドアのロック回路、磁気ディスクや光デ
ィスクへのアクセス回路、あるいはＩＣカードや磁気カ
ードと同様な用途としての識別カード等へ適用可能であ
る。

［従来技術］ 従来、暗号回路あるいはロックシステムとしては主とし
てソフトウェアを用いたものが多く、これらはトライア
ンドエラーをくり返すことによって暗号を読み出すこと
ができるという不都合があった。また、ハードウェアに
よるロックシステムの多くは機械的あるいは電磁気的な
ものであって、小型化は難しく、暗号の組合せにも限界
があった。

また、従来の暗号回路はｒｃ、ＬｓＩ等の固体半導体素
子によって作られていたため、外部の静電気や磁気で暗
号データ等が破損してしまうおそれがあった。

［発明の目的］ 従って、本発明の目的は、高速なトライアンドエラーが
不可能な、換言すれば暗号解読には長時間を要し、現実
には解読不能な暗号システムおよびそれに用いるハード
ロック用デバイスを提供することにある。

本発明の他の目的は、基本的に抵抗体のみで構成され、
外部の静電気や磁気の影響を実質的に受けない暗号回路
等を提供することである。

［発明の構成］ 本発明による暗号システムは、温度変化に対する電気抵
抗値変化がヒステリシスループを描く温度−抵抗変換素
子と、この温度−抵抗変換素子を温度変化させる手段と
、この温度変化による上記変換素子の電気抵抗変化を検
出する手段と、上記の温度変化をさせる手段の付勢時間
を計時する計時手段とを含んでいる。

本発明で用いる温度変化に対する電気抵抗変化がヒステ
リシスループを描く温度−抵抗変換素子としては一般に
形状記憶合金として知られている熱弾性型マルテンサイ
ト変態合金を挙げることができる。この熱弾性マルテン
サイト変態金属および合金（以下、Ｍ変態合金という）
自体はいわゆる形状記憶合金として種々のものが知られ
ている。

例えば、Ｃｕ　−Ｚｎ　、　Ｃｕ　−Ｚｎ　−Ｘ　（こ
こでＸ＝ＡＪ、Ｓｎ　　、Ｃａ　　、Ｓｉ　　）、Ｃｕ
　　−Ａｕ　　−Ｚｎ　　。

ＡＱ　　−Ｃｄ　　、　　Ａｕ　　−Ｃｄ　　、　　Ａ
ｕ　　−Ａ（１−Ｃｄ　　。

ＣＩ　　−ＡＪ−Ｎｉ　　、　　Ｃｕ　　−８ｎ　　、
　　Ｔｉ　　−Ｎｉ　　。

Ｎ１−ＡＪ、Ｉｎ　−Ｘ　（ここでＸ＝ＴＩ　Ｃｄ　。

Ｐｂ、Ｓｎ＞、Ｆｅ−Ｐｄ、Ｍｎ−Ｃｕ、Ｍｎ　　−Ｎ
ｉ　、　Ｆｅ　−Ｐｔ　、　ｌ”ｅ　−Ｎｉ　−Ｔｉ−
Ｃｏを挙げることができる。

これらのＭ変態合金はそれぞれ独特な温度−抵抗変化ヒ
ステリシス特性を有しており、使用目的、用途に応じて
これらの中から適当なものを選択することができる。　
　　゛ 本発明ではこのＭ変態合金を抵抗素子として電気回路に
組込み、それに温度変化を加えた場合の抵抗値の変化を
信号の読取りに使う。Ｍ変態合金に温度変化を与える手
段としてはジュール熱のような自己発熱作用の外に、電
気ヒータ、温風ヒータ等の外部ヒータ、レーザー光のよ
うな熱線等の公知の任意の手段が使える。

このＭ変態合金は例えば不活性雰囲気中で金属を溶融均
一化して作るか、あるいは高周波イオンブレーティング
、真空蒸着、スパッタリング等でａｍ状に作ることがで
きる。

Ｍ変態合金を本発明の暗号回路に形成する方法は公知の
電気素子の製法、例えばダイオードのように中純にＭ変
態合金のストリップから切り出し＄ た素片に電気電圧を取付ける方法、ＩＣメモリのように
ダイオードを形成したシリコンチップ上にマスクを介し
て本発明Ｍ変態合金をパターン状態に物理蒸着する方法
、あるいはプリント基板のように、Ｍ変態合金膜を基板
全面に積層あるいは蒸着により形成した後、必要パター
ンにエツチングしてもよい。

本発明は上記Ｍ変態合金を温度−抵抗変換素子として用
いることを特徴としている。すなわち、このＭｌｌ’１
１合金は一般に第１図に示すような温度−電気抵抗曲線
を描き、加熱（発熱）時と冷却（放冷）時では電気抵抗
値が異るヒステリシスループとなる。このヒステリシス
ループの温度値（Ｔ、）と抵抗値（ＲＭ　）はＭ変態合
金の種類によって異り、用途に応じて公知の合金の中か
ら適宜選択することかできる。

前記の温度変化に対する電気抵抗変化を検出する手段は
非接触型または電圧を用いた接触型にすることができる
。

非接触型で電気抵抗の変化を検出する手段としては例え
ば渦電流（フーコー電流）を検出する方法等を用いるこ
とができ、接触型の場合には上記変換素子に電圧を当接
して電圧降′下法やブリッジ法を用いた抵抗検出回路を
用いることができる。

前記の温度−抵抗変換素子を温度変化させる手段は外部
加熱装置が好ましいが、上記素子へ通電してジュール熱
による自己発熱を利用することも可能である。

外部加熱装置としては電気誘導加熱装置、抵抗電気炉、
ガスおよび／または液体を含む加熱媒体、レーザーを含
む熱線等を用いることができる。

本発明はさらに上記の暗号システムに用いるハードロッ
ク用デバイスに関するものであり、このハードロック用
デバイスは支持体と、この支持体上および／または支持
体中に支持された温度変化に対する電気抵抗値変化がヒ
ステリシスループを描く温度−抵抗変換素子とで構成さ
れる。

上記支持体としてはセラミックス、ガラス、金属、木、
プラスチック、その他任意の材料を単独でまたは組合せ
て用いることができる。この支持体はカード、ディスク
、板状、ブロック状、フィルム状、線状、帯状等の任意
の形状にすることができ、ざらにはロックを必要とする
他のデバイス、例えばＩＣカード、ＬＳＩチップ、光デ
ィスク等の記憶メディア、電子ロック等の一部に組込む
ことができる。

［実施例の説明］ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

先ず、本発明の実施例で使用されるＭ変態合金素子の基
本動作原理を第１図および第２図を用いて説明する。第
２図に示すように該素子が時刻ｔｏからｔｌまでの間加
熱されその温度がＴＯからＴＭまで上昇すると、該素子
の抵抗ＲＭが徐々に上昇する。時刻ｔ１において加熱を
中止すると以後法素子の温度は第２図に示すように低下
してゆく。この冷却過程において、例えば時刻ｔｃにな
ると該素子の抵抗ＲＭが急上昇し始め、ピーク値を示し
た後急下降する。ここでは、Ｍ変態合金素子が所定条件
の下でピーク値を示す特性を利用して暗号システム等を
実現している。

第３図は本発明に係るＯ１ｌ＠システムをホーイトスト
ンブリッジによって実現した実施例である。

この例ではＭ変態合金膜１　、Ｍ２と通常の抵抗Ｒ１、
Ｒ２を第３図のように結線する。これらの間には ＲＩ　Ｒ２＝ＭＩ　Ｍ２ の関係がある。

第４図は第３図の回路の動作波形を示している。

すなわち、先ず第４図（ａ）のように入力電圧ＥをＥｌ
に上げると、Ｍ変態合金Ｍｌ　、Ｍ２は第４図（Ｃ）に
示すようにジュール熱によりその温度がＴＯから上昇し
始める。なお、この行程は外部加熱源例えばヒータによ
って行ってもよいことは明らかである。所定時間τが経
過侵、入力電圧をＥ２に下げると温度はＴＭから低下し
始める〈外部加熱源の場合にはそれを切る）。以上の行
程において当初はＭｌ　、Ｍ２の抵抗値ＲＭは第４図（
ｂ）のようになだらかに上昇する。この行程は第１図の
■に対応する。発熱（加熱）行程がτ時間後に終了する
と、Ｍｌ　、Ｍ２の温度は低下を始めるが、この放冷行
程（これを冷却器で強制冷却してもよい）中、抵抗値Ｒ
Ｍは急激に増加しく第１図の■）、ピーク値に到達する
。このピーク値を越えると抵抗は再び低下をする。以上
の各行程における第３図の回路の出力電圧は、第４図（
ａ）に示すように、上記の抵抗値ＲＭに類似して変化す
る。このピーク電圧ＶＭが発生するまでの時間τｐはＭ
ｌ　、Ｍ２の特性とこれらＭ１、Ｍ２の温度変化の条件
の関数である。

したがって、第３図に示すような回路においては、各Ｍ
変態合金Ｍ１　、Ｍ２の温度変化条件を決定する入力電
圧値Ｅ１　、Ｅ２および入力電圧Ｅ１の持続時間での値
によって時間τｐが変化する。

そこ・で、これら４つの変数Ｅ１、Ｅ２．τ、τｐのう
ち少なくとも１つは適正な使用者のみが設定できるよう
にしておくことによりハードロックシステムを構成する
ことが可能になる。

第５図には、本発明の他の実施例に係る暗号システムの
原理を示す。同図においては、Ｍ変態合金Ｍ３と、この
Ｍ変態合金Ｍ３に入力電圧を供給するための入力電源回
路１、およびＭ変態合金Ｍ３に流れる電流を検出する電
流検出回路２が例えば閉ループ状に接続されている。

第５図の回路においては、入力電源回路１の出力電圧が
例えば第４図（ｄ）に示される入力電圧の如く変化する
と、Ｍ変態合金Ｍ３の抵抗値も第４図における抵抗ＲＭ
のごとく変化する。したがって、この抵抗ＲＭがピーク
値となった時には閉ループ回路の電流値が最小となり、
電流検出回路２によってこの電流値が最小となったこと
を検出することによって第４図における時間τｐを知る
ことが可能となる。したがって、第５図の回路も第３図
の回路と同様の暗号システムとして使用することができ
る。

第６図は、本発明の他の実施例に係る暗号システムを示
す。同図の回路はＭ変態合金Ｍ３と電圧源３と電流検出
回路２とを含む閉ループ回路、およびＭ変態合金Ｍ３を
加熱または冷却するための外部ヒータ４とこの外部ヒー
タ４に入力電圧Ｅを供給するための入力電源回路５とを
具備する。

第６図の回路においては、入力電源回路５によって外部
ヒータ４に所定の時間間隔の加熱電源等が供給され、Ｍ
変態合金Ｍ３の温度が例えば第４図（Ｃ）に示されるよ
うに制御される。これにより、Ｍ変態合金Ｍ３の抵抗値
が第４図（ｂ）における抵抗ＲＭの如く変化するから、
Ｍ変態合金Ｍ３に流れる電流を電流検出回路２によって
監視することによりＭ変態合金Ｍ３の抵抗値がピーク値
となったことを検出することができる。なお、電源３は
例えば一定の電圧を出力する定電圧回路によって構成さ
れる。

第７図は、以上のようなＭ変態合金素子を含む暗号シス
テムを使用したハードロックシステムの概略を示す。同
図のシステムは、前述のような暗号システム回路６の他
に、入力電源回路７、出力検出回路８、クロック発生回
路９、コントローラ１０を備えている。また、暗号シス
テム回路６のＭ変態合金を加熱するために外部ヒータ１
１が設けられる場合もある。

第７図のシステムにおいては、コントローラ１０から入
力電源回路７に制御信号が供給され、この制御信号の内
容に応じて暗号システム回路６に入力電圧Ｅが入力され
る。この入力電圧Ｅの電圧値および持続時間等に対応し
て暗号システム回路６は前述のように所定時間τｐの後
にピーク電圧ＶＭを発生し出力検出回路８がこれを検出
する。

コントローラ１０はクロック発生回路９から供給される
クロックパルスに基づき該時間τｐを検出し、この時間
τｐが入力電圧Ｅおよび暗号システム回路６の特性等に
よって決定される目標値に対して所定の誤差範囲にあ企
場合には出力信号ＯＵＴとしてイネーブル信号等を出力
し、そうでない場合にはこのイネーブル信号を出力しな
い。また、コントローラ１０の入力信号ＩＮとしては、
例えば図示しないキーボードあるいはカードリーダ等が
ら供給される暗証番号その他の情報等でよく、このよう
な情報に応じてコントローラ１０が入力電圧Ｅの電圧値
および持続時間等を決定する制御信号を入力電源回路７
に供給する。

第７図の回路が、例えば、銀行等における現金払出装置
に使用される場合には、顧客の入力した暗証番号および
磁気カード等に記憶された情報に基づき暗号システム回
路６に所定の電圧値および持続時間等を有する入力電圧
Ｅが供給される。そして、この入力電圧Ｅに応じて出力
検出回路８によって検出された時間τｐが適正なもので
あればコントローラ１０からイネーブル信号が出力され
現金の払出し等が行なわれる。

第８図はＭ変態合金素子をカードの一部に組込んだ実施
例で、この場合カード本体１２は単なる支持体あるいは
目視可能にキャラクタ−情報１３の書き込みボードでも
よいが、このカード内部にＩＣ回路（図では電圧１４の
みが示しである）等を組込んだＬＳＩボード、ＩＣカー
ドでもよい。これらを組込んだボードあるいはカードは
工場等の生産ラインのコンピュータ制御用や秘密を要す
る設備へのアクセス用に用いることができる。

この実施例では前記のＭ変態合金の小片１５ａ。

１５ｂ　、　１５Ｃを上記カードの一端に埋め込みや係
上等によって保持させた３つの突起部１６に埋め込んで
ある。勿論、この突起１６は１つでもよい。

カード本体１２の材質はＭ変態合金の種類、使用温度範
囲によって公知任意の素材゛、例えばプラスチック、セ
ラミック、金属、木、紙あるいはこれらを組合せたもの
から選択できる。この素材の選択、組合せによって伝熱
速度、昇温速度が変化するので、これらの素材の選択、
組合せは本発明の暗号システムのパラメータの１つとな
る。

こ・の素材は使用するＭ変態合金の作動温度範囲におい
て十分な自己支持性のある材料でなければならない。つ
まり、この素材はＭ変態合金がヒステリシスループを描
く温度範囲（一般的にはマイナス数十度からプラス数百
度）で使用可能な材料であればよい。Ｍ変態合金は同一
温度履歴であれば同一ヒステリシスループを描くので、
上記作動温度を室温の前接に設定する必要は必ずしもな
い。

要は使用可能な冷媒や加熱媒体の経済性、Ｍ変態合金の
作動精度を考慮して適当な作動温度範囲を選択すればよ
い。

第９図は第８図のカードに保持させたＭ変態合金小片１
５の温度−抵抗変化を非接触で測定する方式の概念図で
ある。すなわち、第９図においては、Ｍ変態合金小片１
５をはさみコア１６．１７が配置され、一方のコア１７
に巻回されたコイル１８に交流電流が供給される。これ
により、Ｍ変態合金小片１５に渦電流が生じ誘導加熱が
行なわれる。

第１０図は、Ｍ変態合金素子１９ａ　、　１９ｂ　、　
１９ｃを銀行のキャッシュカード等のＩＤカード２０に
設けた実施例を示す。この実施例においては、磁気スト
ライブ２１も設けられ、従来の磁気カードとの互換性が
図られている。

第１１図は、Ｍ変態合金素子２２ａ　、　２２ｂ　、　
２２ｃをキー２３に設けた実施例を示す。このような構
成を有するキー２３を図示しないロック装置に挿入する
と、該ロック装置内に設けられた加熱装置によって各Ｍ
ｆ！７１合金素子２２ａ　、　２２ｂ　、　２２ｃがツ
レツレ所定時間だけ加熱され、前述のようにして例えば
加熱開始からピーク電圧が出力されるまでの時間τｐが
検出される。そして、この時間τｐが各々のＭ′ａ態合
金合金素子２２ａ　２２ｂ　、　２２ｃについて測定さ
れ、各々予め定められた範囲内にあればロック解除が行
なわれる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、ＭｆＬ！ｌ！合金等の
温度変化に対する電気抵抗値の変化がヒステリシスルー
プを描くような材料を暗号システムとして使用したから
、暗号解読のためにはＭ変態合金を加熱または冷却する
操作が必要となり、従来のソフトウェア等による暗号と
は異なり限られた時間内にトライアンドエラーによって
暗号ｒＮ、読を行なうことは全く不可能となる。すなわ
ち、暗号解読には長時間を要し、実際には解読不可能な
ｐｎ号回路が提供され秘密情報の保持が極めて的確に行
なわれる。また、本発明に係る暗号回路は基本的には抵
抗体のみで構成されているため、外部の静電気や磁気の
影響により暗号データが破壊され、あるいは誤ってイネ
ーブル信号等が出力されることがなく極めて信頼性の高
い暗号回路およびハードロックシステムが提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る暗号システム等に使用されるマル
テンサイト変態合金の特性を示すグラフ、第２図はマル
テンサイト変態合金の特性を示す波形図、 第３図は本発明の一実施例に係る暗号システムを示す電
気回路図、 第４図は第３図の回路の動作を示す波形図、第５図およ
び第６図はそれぞれ本発明の他の実施例に係る暗号シス
テムを示すブロック回路図、第７図は本発明の一実施例
に係るハードロックシステムを示すブロック回路図、 第８図は本発明に係る暗号システムをＩＤカードに応用
した他の実論例を示す斜視図、第９図は第８図に示され
るＩＤカードの加熱方法を示す説明図、 第１０図は暗号システムをＩＤカードに応用した他の実
施例を示す斜視図、 そして第１１図は暗号システムをキーに応用した実施例
を示す斜視図である。 Ｍｌ　、　Ｍ２　、　Ｍ３　、１５．１５ａ　、　１５
ｂ　、　１５ｃ　、　１９ａ　。 １９ｂ　、　１９ｃ　、　２２ａ　、　２２ｂ　、　２
２ｃｍｗＪＩｖテンサイド変態合金素子、Ｒ１、Ｒ２・
・・抵抗、１．３．５・・・電源回路、４，１１・・・
外部ヒータ、６・・・暗号システム回路、７・・・入力
電源回路、８・・・出力検出回路、９・・・クロック発
生回路、１０・・・コントローラ、１２゜２０・・・カ
ード本体、１３．２４・・・キャラクタ情報、１４・・
・電圧、１６．１７・・・コア、１８・・・コイル、２
１・・・磁気ストライブ、２３・・・キ一本体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、温度変化に対する電気抵抗値変化がヒステリシスル
   ープを描く温度−抵抗変換素子と、この温度−抵抗変換
   素子を温度変化させる手段と、この湿度変化による上記
   変換素子の電気抵抗変化を検出する手段と、上記の温度
   変化をさせる手段の付勢時間を計時する計時手段とを含
   む暗号システム。 ２、上記の温度−抵抗変換素子が熱弾性型マルテンサイ
   ト変態合金であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の暗号システム。 ３、上記の電気抵抗変化を検出する手段が非接触型であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の暗号
   システム。 ４、上記非接触型の検出手段が渦電流変化を検出する手
   段を含むことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の
   暗号システム。 ５、上記の温度を変化させる手段が電気誘導加熱装置、
   抵抗電気炉、ガスおよび／または液体を含む加熱媒体、
   レーザーを含む熱線の少なくとも一つの外部加熱装置で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の暗号
   システム。 ６、上記の温度−抵抗変換素子を含む電気回路を具備し
   、この電気回路への第１入力電圧（Ｅ１）と、この第１
   入力電圧（Ｅ１）の接続時間（τ）と、上記第１入力電
   圧（Ｅ１）の供給開始時から上記電気回路の出力電圧が
   所定閾値以上に達するまでの時間（τｐ）と、上記接続
   時間（τ）の経過後に上記電気回路へ供給する第２入力
   電圧（Ｅ２）との４つの変数（Ｅ１、τ、τｐ、Ｅ２）
   の少なくとも一つを暗号として用いることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の暗号システム。 ７、上記電気回路が電圧降下法またはブリッジ法を用い
   た抵抗検出回路によって構成されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第６項記載の暗号システム。 ８、支持体と、この支持体上および／または支持体中に
   支持された温度変化に対する電気抵抗値変化がヒステリ
   シスループを描く温度−抵抗変換素子とで構成される暗
   号システムに使用するハードロック用デバイス。 ９、上記支持体がセラミックス、ガラス、金属、木、プ
   ラスチックの少なくとも一つを含む材料で構成されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第８項記載のデバイ
   ス。