(57)【要約】【課題】より偏りの少ないランダムな乱数情報の得られる乱数発生方法を提供し、これを利用して個人情報や各種デジタルコンテンツ情報の安全性の向上を図ることを目的とする。【解決手段】磁性膜１を消磁手段２により消磁処理した後発生する磁区情報を、電気的検出手段３により電気情報として検出して乱数情報を得る。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性膜を消磁手段により消磁処理した後発生する磁区情報を、電気的検出手段により電気情報として検出して乱数情報を得ることを特徴とする乱数発生方法。
【請求項２】
上記消磁手段を加熱手段とすることを特徴とする請求項１記載の乱数発生方法。
【請求項３】
上記消磁手段を交流磁界印加手段とすることを特徴とする請求項１記載の乱数発生方法。
【請求項４】
上記磁区情報を、２方向に延在する検出線を用いて検出することを特徴とする乱数発生方法。
【請求項５】
上記乱数情報の少なくとも一部を利用して固有識別情報を作成することを特徴とする乱数発生方法。
【請求項６】
乱数情報発生手段として、
少なくとも磁性膜と、
上記磁性膜の消磁を行う消磁手段と、
上記磁性膜の磁区情報を電気情報として検出する電気的検出手段とが設けられて成ることを特徴とする乱数発生装置。
【請求項７】
上記電気的検出手段から出力される電気情報をデジタル情報に変換する変換手段を有することを特徴とする請求項６記載の乱数発生装置。
【請求項８】
上記消磁手段が加熱手段とされることを特徴とする請求項６記載の乱数発生装置。
【請求項９】
上記消磁手段が交流磁界印加手段とされることを特徴とする請求項６記載の乱数発生装置。
【請求項１０】
上記電気的検出手段に、２方向に延在する検出線が設けられて、上記磁性膜の磁区情報が検出されることを特徴とする請求項６記載の乱数発生装置。
【請求項１１】
上記乱数情報の少なくとも一部を利用して固有識別情報が作成されることを特徴とする乱数発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報の発生源から固有識別情報などに利用可能な信号を取り出す乱数情報を発生する乱数発生方法及び乱数発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来擬似的な乱数発生を基本原理とする線形合同法やＭ系列などの算術アルゴリズム方式がある。しかしながら、これら算術アルゴリズム方式では、プログラムにより乱数を発生させるため、確率的にはランダムでもどうしても偏りが生じてしまうなどの問題があった。
【０００３】
一方、近年のパソコンやインターネットの普及により、急速に個人情報量の増大と、その膨大な個人情報の流通が急速に進んでいる。またこのような情報通信手段を利用して音楽や映画などの各種コンテンツの配信事業が次々と実用化されている。
【０００４】
しかしながら、このように容易且つ低コストに大容量の記録情報や個人情報が扱われることから、情報の記録、蓄積、流通に関する安全性を確保する技術が益々重要になってくる。
【０００５】
特に、上述したようなインターネットの普及によるデジタル信号に基づく情報は、比較的容易且つ低コストで情報の複製、模倣、偽造、流失などが行われることから、不正に利用された情報が作成される危険性が大きい。
従って、個人情報やデジタルコンテンツ情報などを不正に利用した複製、模倣、偽造、流失などを防ぐためのセキュリティ機能を強化して、情報の安全性を確保する必要がある。
【０００６】
このような固有識別情報を付加した光記録媒体として、記録領域の一部の磁性膜を利用して、或いは一部に磁性膜を形成して、ここにおける磁区状態を光学的に、或いは磁気ヘッド等の検出手段により検出して固有識別情報とする構成が提案されている（例えば特許文献１参照。）。
【０００７】
しかしながら固有識別状態に限定されずに種々の情報に利用可能であって、より偏りのない乱数情報を発生させ、またより簡便な方法で検出することが可能な乱数発生方法及び乱数発生装置は提案されていなかった。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−１２６３１６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述したような問題に鑑みて、より偏りの少ないランダムな乱数情報の得られる乱数発生方法及び乱数発生装置を提供し、これを利用することにより、個人情報や各種デジタルコンテンツ情報の安全性の向上を図ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による乱数発生方法は、磁性膜を消磁手段により消磁処理した後発生する磁区情報を、電気的検出手段により電気情報として検出して乱数情報を得る。
【００１１】
また本発明による乱数発生装置は、乱数情報発生手段として、少なくとも磁性膜と、この磁性膜の消磁を行う消磁手段と、磁性膜の磁区情報を電気情報として検出する電気的検出手段とを設ける構成とする。
更に本発明による乱数発生装置は、上述の乱数発生装置において、乱数情報発生手段から出力される情報を変換する変換手段を設ける構成とする。
【００１２】
上述したように、本発明による乱数発生方法は、磁性膜を消磁手段により消磁処理した後発生する磁区情報を、電気的検出手段により電気情報として検出して乱数情報を得るものである。
【００１３】
また、本発明による乱数発生装置は、この本発明乱数発生方法を実施し得る構成とするものであって、乱数情報発生手段として、磁区情報を有する磁性膜を設け、消磁手段によってこの磁性膜を消磁し、電気的検出手段により、消磁後に磁性膜に発生する磁区情報を検出する構成とするものである。
更に本発明による乱数発生装置に変換手段を設けることによって、例えばアナログ信号として得られる乱数情報発生手段から出力される乱数情報をデジタル信号に変換して乱数信号として出力することができる。
【００１４】
上述したように、本発明による乱数発生方法は、磁性膜の磁区を消磁した後発生する磁区情報を、電気的に検出して乱数情報とするものである。
磁性膜は、一旦消磁処理されるとその後の磁区発生にあたり、磁性膜の温度や磁気特性、また消磁処理中の周囲の浮遊磁界や漏洩磁界、地磁気などに複雑な影響を受ける。従って、磁性膜には、必ず消磁処理後に毎回異なる固有の磁区状態が自然発生的に形成される。
【００１５】
一方、この磁性膜に電気配線などの電気的検出手段を設けることによって、この磁区状態に対応した電気情報（電流、抵抗）を簡単に得ることができ、前述したように、従来方法による算術アルゴリズム方式でプログラムにより乱数を発生させる場合と比較して、より偏りの少ない、確率的に十分ランダムな乱数情報を得ることができる。
【００１６】
従って、このような本発明による乱数発生方法または本発明による乱数発生装置を用いて乱数情報を得て、その少なくとも一部を利用することによってより偏りの少ない固有識別信号を作成することができ、これを個人情報や各種デジタルコンテンツ情報の例えば配信の際に付加して固有識別情報として利用することによって、配信情報の不正な複製、模倣、模造、流失を防ぐことができ、より情報管理の安全性の向上を図り、またセキュリティ機能の強化を図ることができる。
【００１７】
また本発明による乱数発生装置は、磁性膜、消磁手段及び電気的検出手段による簡単な構成であることから、半導体装置の製造プロセスをそのまま利用して製造することが可能であり、半導体装置への組み込みが容易であることから、従来にない小型で高機能の乱数発生装置を提供することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態の各例について詳細に説明するが、本発明は以下の例に限定されることなく、種々の変形、変更が可能である。
（１）第１の実施の形態
図１は、本発明による乱数発生方法の一例の模式的な概略構成を示す説明図である。図１において、１は磁性膜、２はこの場合加熱手段により磁性膜の消磁を行う消磁手段、３は例えば複数の電気配線が磁性膜に接して設けられて成る電気的検出手段を示し、これにより乱数情報発生手段２１を構成する。
【００１９】
ここで、磁性膜１の材料構成、すなわち材料元素、組成、膜厚、飽和磁化及び保磁力などの磁気特性を選定する条件は、使用目的や使用条件、使用環境により任意に選択することができる。例えば磁性材料としては、フェライト材料、永久磁石材料、磁気記録材料、光磁気記録材料に用いられているＴｂＦｅＣｏ、ＴｂＦｅ、ＧｄＦｅＣｏ、ＧｄＦｅ、ＮｄＦｅＣｏ、ＮｄＦｅ、ＤｙＦｅＣｏ、ＤｙＦｅなどのアモルファス合金磁性膜、Ｃｏ／Ｐｔ、Ｃｏ／Ｐｄなどの多層磁性膜、ガーネット材料などの酸化物磁性膜など、種々の磁性膜材料を選択することが可能である。
【００２０】
磁性膜１の磁区を消磁状態にするには、成膜直後の状態での消磁磁区、すなわち消磁後自然発生的に磁区が発生した状態を使用してもよいが、上述したように所定の消磁手段を設けることによって、任意の回数の消磁を行うことができる。例えば、消磁手段として加熱手段を用いる場合は、磁性膜のキュリー温度まで加熱することによって消磁状態とすることができる。この加熱手段としては、例えば高抵抗材料をスパッタリング等により成膜した高抵抗層を用いることによって、ここに通電して、磁性膜１を例えばキュリー温度以上、またはキュリー温度近傍まで加熱して消磁させることができる。
消磁手段３として加熱手段を設ける場合は、このように薄い層及び電気配線部の付加のみという極めて簡単かつ小型の構成とすることが可能であり、またキュリー温度程度までの加熱を行う構成とする場合は、より確実に磁区の消磁を行うことが可能である。
【００２１】
更に、電気的検出手段３としては、Ａｌ、Ｃｕ、各種合金等より成る電気配線を設けて構成することができる。
なお、これら磁性膜１、消磁手段２及び電気的検出手段３は、シリコンウェファ、ガラス基板等の磁性膜の消磁及び磁区発生プロセスに影響を与えない各種材料より成る基体上に設けてもよく、また例えば各種半導体装置内に、半導体素子の製造プロセスを適用してスパッタリング等による成膜、フォトリソグラフィ等によるパターニング行って形成することもできる。
【００２２】
図２Ａに一例として磁性膜表面の磁区状態の模式的な様子を示す。磁性膜１には、このようにランダムな形状の磁区５が発生している。そして、上述したような各種消磁手段により一旦磁区を消磁した後、消磁手段の加熱または磁界印加等を停止することによって、図２Ｂに示すように、全く異なる磁区状態が自然発生的に形成される。
【００２３】
この磁区状態は、前述したように、磁性膜の温度や磁気特性、消磁処理中の周囲の浮遊磁界や漏洩磁界、地磁気などに複雑に影響を受けるために、必ず毎回異なる固有の磁区形状が実現され、結果として、毎回新たな磁区情報の生成が可能となる。
【００２４】
これに対し、上述の電気的検出手段３として示す例えば電気配線に対し、順次適切な電圧を印加して例えば図示しないがこの磁性膜１と消磁手段２と間に設けた所定の導電膜などとの電流を計測することによって、又は各部の抵抗値を測定するなどの方法によって、各電気配線位置に対応する磁区状態を電気情報として得ることができる。
【００２５】
このようにして得られた電気的情報から、例えば後段の本発明による乱数発生装置の実施の形態において詳細に説明するように、増幅器、変換手段などを用いてデジタル信号形態として乱数情報信号を出力することができる。
更にこの乱数情報を利用して、例えば固有識別信号とすることにより、例えば各種デジタルコンテンツ情報等の配信の際にコンテンツ情報に付加して固有識別情報を利用するなどにより、配信情報の不正な複製、模倣、模造、流失を防ぐことができ、情報管理の安全性の向上、セキュリティ機能の強化を図ることができる。
【００２６】
（２）第２の実施の形態
次に、消磁手段として、交流磁界印加手段を設けた場合の本発明による乱数発生方法の一例を図３の説明図を参照して説明する。この例では、消磁手段３として、磁性体にコイルを巻回した交流磁界発生手段を設けた場合である。この場合においても、磁性膜１にこの消磁手段２から減衰磁場を印加するとか、交流磁場を徐々に磁性膜１から離間させながら印加するなどにより、磁区を消磁させてその後自然発生的に磁区が生じた状態を利用することができる。
この場合、消磁過程において加熱過程を回避できることから、加熱による特性劣化を招く材料、又は構成を有する半導体装置等の各種装置への組み込みが可能となり、利用範囲を広げることができる。
【００２７】
またこの場合においても、磁性膜２は例えば磁区状態に影響を与えない材料より成る基板上に直接成膜されてもよいし、各種半導体装置に半導体製造プロセスを適用して組み込むることもできる。ハードディスク装置等における磁気ヘッドの製造技術を利用して同様に半導体製造プロセスを適用して磁界印加手段である消磁手段２を形成することもでき、この場合は加熱手段として薄膜及び配線層を設ける場合と同様に、小型化を図り、また各種半導体装置への組み込みを容易とすることができる。
【００２８】
このような構成とする場合においても、上述の第１の実施の形態において説明した例と同様に、従来に比して偏りの少ないランダムな乱数情報を確実に何回も得ることができる。
そしてこの乱数情報を、例えば変換手段によりデジタル信号形態の乱数情報信号として出力することにより、各種デジタルコンテンツ情報に付加する固有識別情報として利用することができ、同様に各種情報管理の安全性の向上、セキュリティ機能の強化を図ることが可能である。
【００２９】
（３）第３の実施の形態
この例においては、磁性膜２の磁区情報を検出する手段として、２方向に延在する検出線を用いる構成とする場合を示す。図４にその一例の構成を示すように、この場合、異なる２方向に、例えば直交する２方向に延在する電気配線より成る電気的検出手段３Ａ及び３Ｂを設け、これら各電気的検出手段３Ａ及び３Ｂに順に電圧を印加して電流を検出することによって、より多量の磁区状態に対応する電気情報を得ることができ、より少ない面積において多量の乱数情報を発生させることができることとなる。
【００３０】
この場合においても、上述の第１の実施の形態において説明した例と同様に、従来に比して偏りの少ないランダムな乱数情報を確実に、何回も得ることができ、また情報量の増大化を図ることができる。
そしてこの乱数情報を、例えば変換手段によりデジタル信号形態の乱数情報信号として出力することにより、各種デジタルコンテンツ情報に付加する固有識別情報として利用することが、同様に可能である。
【００３１】
（４）第４の実施の形態
次に、本発明による乱数発生装置の一例を図５の概略構成図を参照して説明する。本発明による乱数発生装置は、乱数情報発生手段として、少なくとも磁性膜、消磁手段及び電気的検出手段を有するものである。この乱数情報発生手段としては、前述の図１、図３及び図４において説明した各例による構成を採ることができ、更にその他磁性膜の構造形態、消磁手段の構造及び消磁方法、電気的検出手段の構造形態において本発明構成を逸脱しない範囲で各種の構成とし得ることはいうまでもない。
そしてこの例においては、乱数情報発生手段２１、検出信号増幅手段２２及び変換手段２３より乱数発生装置２０を構成した場合を示す。
【００３２】
ここで、例えば乱数情報発生手段２１に矢印ｓ１で示すように乱数発生命令信号を入力すると、消磁手段により一旦磁性膜の磁区消磁された後磁区が発生し、電気的検出手段によって、矢印ｓ２で示すように、検出信号が例えば検出信号増幅手段２２に入力され、適切に増幅された信号が例えばアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器等より成る変換手段２３によってデジタル信号等の所定の電気信号として矢印ｓ３で示すように外部に出力される。
なお、この変換手段、また検出信号増幅手段は乱数発生装置の外部に設けることでき、その他種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【００３３】
このような構成による乱数発生装置からの検出信号の一例を図６Ａ〜Ｄを参照して説明する。
乱数情報発生手段２１から例えば図６Ａに示すように、電気的検出手段３の例えば電気配線位置の磁区状態に対応する電流値等の波形信号が出力される。これに対し、例えば図６Ｂに示すような所定のクロック信号ｃを用いて規格化することによって、変換手段２３等において、図６Ｃに示すようにクロック信号に対応する１ないし０の信号に変換され、図６Ｄに示すようにデジタル信号として乱数情報を発生することができる。
【００３４】
このようにして、消磁状態の磁区情報から、デジタル化された乱数情報信号を得ることができる。
また、本発明による乱数発生装置は、半導体装置の製造プロセスをそのまま利用して製造することが可能であり、半導体装置への組み込みが容易であることから、従来にない小型で高機能の乱数発生装置を提供することができる。
【００３５】
なお、上述の例においては乱数情報をデジタル信号として検出する例を示したが、乱数情報を例えば固有識別情報などに用いる場合においては、アナログ情報として検出して利用することも可能である。すなわち例えば、図６Ａに示す波形情報を識別情報として認識及び検出することもできて、この場合はより情報量が多くなることから、複製、模倣、偽造が困難なセキュリティ機能に優れた固有識別情報を提供することができる。
【００３６】
上述したように、本発明によれば、磁区状態に対応する電気情報を乱数情報として利用することによって、従来に比して偏りの少ないよりランダムな乱数情報を簡単に得ることができる。
そしてこの乱数情報を固有識別情報として利用することによって、各種情報管理の安全性の向上、セキュリティ機能の強化を図ることができることとなる。
なお、本発明は上述の各実施の形態において説明した例に限定されることなく、種々の材料、構成、形態による磁性膜、消磁手段を適用することが可能であり、本発明構成を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能であることはいうまでもない。
【００３７】
【発明の効果】
上述したように、本発明による乱数発生方法によれば、従来方法による場合と比較して、より偏りのないランダムな乱数情報を任意に発生させ、これを電気情報として取り出すことができ、各種半導体装置、情報管理装置に組み込む構成とできる利用範囲の広範な乱数発生方法を提供することができる。
【００３８】
また本発明による乱数発生装置によれば、磁性膜、消磁手段及び電気的検出手段という極めて簡単な構成によって、従来に比して偏りの少ないランダムな乱数情報を確実に何回も得ることができる。
更に、本発明による乱数発生装置は、半導体装置の製造プロセスをそのまま利用して製造することが可能であり、半導体装置への組み込みが容易であることから、従来にない小型で高機能の乱数発生装置を提供することができる。
【００３９】
また本発明による乱数発生方法又は乱数発生装置において、消磁手段として加熱手段を用いる場合は、確実に磁区状態を消磁して、より確実にランダムな乱数情報を提供することができ、また小型で簡単な装置構成とすることができる。
更に本発明による乱数発生方法又は乱数発生装置において、消磁手段として交流磁界印加手段を用いる場合は、加熱プロセスを経ることを回避できることから、加熱による特性の劣化を招く材料、又は構成を有する半導体装置等の各種装置への組み込みが可能となり、利用範囲を広げることができる。またハードディスク装置の製造プロセスを適用することにより、装置構成の小型化を図ることもできる。
【００４０】
更に、本発明による乱数発生装置において、乱数情報発生手段から出力される情報の変換手段を設けることにより、乱数情報をより利用範囲の広い例えばデジタル情報信号に変換することができ、各種半導体装置、情報管理装置等へ組み込みが容易となる。
【００４１】
また更に、本発明による乱数発生方法、または本発明による乱数発生装置により得られた乱数情報を、固有識別情報として利用することにより、複製、模倣、偽造が困難な固有識別情報を提供することができ、またデジタルコンテンツ情報の配信事業に利用することが可能であり、これにより各種デジタル情報等の情報管理の安全性を高め、またセキュリティ機能の強化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】乱数発生方法の一例の説明図である。
【図２】Ａは磁区状態の一例の模式図である。Ｂは磁区状態の一例の模式図である。
【図３】乱数発生方法の一例の説明図である。
【図４】乱数発生方法の一例の説明ずである。
【図５】乱数発生装置の一例の構成図である。
【図６】乱数情報の一例の説明図である。
【符号の説明】
１  磁性膜、２  消磁手段、３  電気的検出手段、３Ａ  電気的検出手段、３Ｂ電気的検出手段、２０  乱数発生装置、２１  乱数情報発生手段、２２  検出信号増幅器、２３  変換手段
【図１】
2004302559.tif 000003
【図２】
2004302559.tif 000004
【図３】
2004302559.tif 000005
【図４】
2004302559.tif 000006
【図５】
2004302559.tif 000007
【図６】
2004302559.tif 000008