带有集成电子数据记录介质的博弈筹码片 本发明涉及一种带有集成电子数据记录介质的博弈或游戏筹码片或代币，以及用于核查这种筹码片的装置，和使用这种筹码片和核查装置的设备，还有用于在游戏设备中将一个筹码片初始化的方法。在任何类型的游戏机中使用筹码片时的一个最重要的问题是防止滥用和伪造。随着游戏机和博弈设备日益广泛地投入使用，增强防范性的要求变得更加重要和迫切。还要求能够更加合理和可靠地执行更多的操作功能，诸如筹码片的鉴别和核查，兑换，自动分类等等。
已有文献披露了一些增加博弈机防范性和提高筹码片处理能力的设想。例如，EP424355中公开了一种用于在游戏台上将筹码片分类的装置，这种装置利用一个光学彩色识别和读出头，例如利用CCD传感器，根据筹码片的颜色确定筹码片的面值，因此能够自动将筹码片分类。GB2174228中公开了一种用于将筹码片分类的方法和装置，这种方法利用插入筹码片中的导电或磁性材料在分类装置中产生一个电感或电容信号，并利用一个传感器测量这些信号。但是，使用这类筹码片和分类装置只能对筹码片的面值进行粗略的区分。因此，无法核查出伪造地筹码片。由于所有这些筹码片相对来说易于复制，因而容易伪造，所以其他的筹码片识别装置，例如采用激光来读磁条或条形码的装置，也不能提供足够的防范性。此外，这些核查方法通常是复杂、不可靠并且容易受到环境的影响，例如弄脏和磨损识别介质。
另一种方案是在EP436497中提出的，该专利申请中公开了一种用于游戏或博弈装置的、带有或者不带有集成接收-发射两用元件的圆形筹码片的热塑生产工艺。能够不接触发射编码信息型式的接收-发射两用元件中有一种比较可取的接收-发射两用元件，它具有两种不同类型的天线，也就是一种静电式天线和一种磁性天线，详细内容可参见US4818855。这使得有可能在博弈机中以非接触方式读取一个筹码片并核查筹码片的面值。但是，这需要在博弈机或者老虎机中使筹码片相对于读出装置比较接近和精确地定位，即其定位必须精确到几个毫米的量级。这种已知的带有接收-发射两用元件的筹码片由于包含记录介质元件，塑料环，不同的天线，分立接收-发射两用元件，连接器件等等，因而具有相对复杂、多部件、所以昂贵的结构。此外，这种结构只适合于塞入老虎机中的圆形代币，而不适用于其他尺寸、形状和用途，例如用于停车场的代币，以及用于桌面游戏和具有较高面值的方形筹码片。为了能够在不同的游戏机中广泛地识别和核查具有不同形状、大小和面值的任意一种筹码片，必须具有较大的传送范围，例如，至少几厘米，而不是几毫米。另外，由于现有的筹码片仍然可以窃录其数据传送内容，制作复制件，从而生产伪造筹码片(磁带效应)，所以这些现有的筹码片并不能真正防伪。这种方法不能生产具有较高面值的防伪筹码片。另一个大的缺点是对于带有接收-发射两用元件的筹码片，需要有一个中央计算机系统，在该系统中存有用于核查所有筹码片的数据库。在中央计算机系统发生故障的情况下，整个游戏场工作将被中断，而这是不应该发生的。这种带有接收-发射两用元件的筹码片的另一个局限性是它的面值不能改变，即不能重新设置。这妨碍了玩价格有变化的游戏，即那些筹码片面值可以固定在几个不同档次的游戏。因此，尽管这种现有筹码片使得伪造更加困难，但是它仍然不能做到防伪，特别是具有较高面值的筹码片。
所以，本发明的问题是提供一种筹码片，它具有合理简单的结构，虽然低面值筹码片使用时需要一点能量，但是它能够给高面值筹码片提供优秀的防伪保护。此外，这种筹码片必须能够普遍适用于游乐场中所有可玩的游戏，从而使整个游乐场的营业使用这种高度防伪的筹码片来进行。因此，本发明的筹码片必须适用于所有方便的形状、结构和面值，必须在一定的距离能够进行核查，必须能在相应的核查和分类装置中进行简单而合理的处理。它还必须在相应的核查装置中以分散进行的方式核查筹码片，而无须连接到一个中央计算机，以确保较高的操作防范性，从而整个游乐场的营业不会由于一台装置偶然发生故障而受损，并且固定面值和不固定面值的筹码片都是可用的。
这个问题是由如权利要求1所述的筹码片解决的。使用这种具有其中记录有不可复制的原始数据的高度集成数据记录介质的筹码片结构的结果是，能够保证从硬件上不能复制，即拷贝该筹码片。数据记录介质要由一个确认系统进行初始化，这对于其可用性是必须的，可以防止使用未经确认的筹码片。与一直保持更新并与固定储存的密码结合的初始化数据进行数据传送能够确保数据传送内容不会被通过复制而记录或传送到其他数据记录介质上(磁带效应)。通过结合本发明的这些特征，可以用相对简单的方法实现最大的防伪保护功能。对于所有功能只有一根天线的结构是简单的，并且允许天线在周围环境中具有相对较大的天线表面积，即可透过电磁波的外壳，从而可以得到相对较大的数据传送距离。相应的分立读写装置不需要与一台主控计算机连接，就可以可靠地自动工作。此外，由于能够在数据记录介质上写入数据，所以在必要的时候可以改变筹码片的面值。因此，根据本发明的筹码片的特征，并结合相关分立读写装置WR，就能够实现如权利要求15所述的核查装置和如权利要求17所述的分类装置，它们满足所说的、最大防范性的要求。由一个等级授权系统初始化筹码片的方法确保了未经确认或伪造的数据记录介质MI或筹码片无法在博弈系统中使用。
从属权利要求涉及本发明有益的改进，以实现相对较大表面积天线的特别长的工作距离。通过在一个印刷电路板上高度集成和使用EEPROM存储器和ASIC电路，能够生产特别紧凑、有效和成本低廉的筹码片。通过利用RF(射频)信号同时传输能量和信息，能够实现特别有效的数据传送，以及在一个方向上通过进行脉冲持续时间调制和在另一个方向上进行加载(load)调制来传输信息，这是特别有益的。其他防护方面可以通过采用一直保持更新的随机数字和通过结合核查总额控制量来实现。如权利要求19所述，能够提供一整套游乐场设备，其中不同的筹码片可以由许多相应的自动分立读写装置WR进行处理，这些读写装置以完全自动的方式工作，并另外可与一个中央计算机系统连接，后者可以执行其他的功能和计算。因此，游乐场的营业不会由于中央处理系统的偶然故障或差错而中断。分立的读写装置保证了博弈过程连续和不受限制，这是特别重要的要求。
下文中将参照实例和附图更加详细地描述本发明，其中：
图1示意性表示了本发明的带有数据记录介质MI和天线的筹码片；
图2表示一个相应的分立自动读写装置WR；
图3a，b从两个视图方向表示带有天线的筹码片的一个实例；
图4a-f表示具有不同形状和不同天线设计的筹码片的另一个实例；
图5，6表示数据记录介质MI与读写装置WR之间数据传送的功能和次序；
图7表示一个筹码片核查装置；
图8表示一个筹码片分类装置；
图9表示一个筹码片面值改变装置；
图10表示带有不同功能的装置的游戏设备；
图11表示一个具有不同博弈场所，装置和不同游戏类型的游乐场；
图12a，b表示适用于具有编排级别的所有筹码片和所有相应的读写装置WR的等级授权系统的概要；
图13表示不能拷贝的带有数据记录介质MI的生产。
图1示意性表示了本发明的、具有集成无源数据记录介质MI的博弈或游戏筹码片或代币1，其工作能量是由读写装置WR发射并借助于一个射频天线15接收。数据记录介质MI由一个高度集成的专用筹码片(ASIC)构成，该筹码片包括一个处理器11，一个数据存储器12(例如，一个EEPROM形式的)，以及控制电路13。带有处理器的控制电路控制所有外部数据和内部数据的交换，将传送数据编码和将接收到的数据解码，并且包括向天线15供电的整个无线电频率发生器件，其中包含用于从传送装置WR接收能量和数据的时钟预备和同步器件。
天线15可以具有两部分结构，例如，如图1所示，或者仅仅由一个回路构成，例如，如图3b所示。辅助电容器17(它也可以集成在该专用筹码片中)用于调节读写装置WR的数据传送间隔。箭头20表示与读写装置WR之间的射频数据传送(参见图2)。数据记录介质MI包含一个具有防护功能的不可更改的系统程序，例如检查和控制程序CRC和编制密码程序22，以及在数据存储器的区域12.1中的、具有唯一数值的固定的、不可更改的原始数据(14)。存储器12还包括一个为了需要可以自由编程的区域12.2和一个可改变面值的存储器区域12.3。由于本发明的带有数据记录介质的筹码片具有这样的结构，所以它不能被读出、改变或利用硬件复制。
图2示意性表示一个用于与筹码片1非接触传送数据并与之关联的自动分立全功能读写装置WR。该读写装置具有一个防护模块25，一个分开的发射及接收天线24，一个电源和一个与主计算机65连接用的辅助接口。防护模块25包含所有与筹码片的数据记录介质之间的数据传送功能。其中包括为正确进行数据传送而具备的射频预备，编制密码和核查数据(CRC)，由读写装置对专用筹码片的读写确认检查，以及与主计算机进行数据传送。防护功能包括数据的编码和解码22，23，数据记录介质MI的识别，检查写入的授权，以及计算和监测检查和(CRC)运行，以没有差错地进行数据传送。数据记录介质MI与读写装置WR之间的数据传送方式将在下文中参照图6加以说明。
图3a和图3b从两个视图方向表示本发明的带有一个数据记录介质MI，一个天线15和一个辅助电容器17的筹码片1的结构。这些元件最好具有一体的结构，为此，将数据记录介质MI及辅助电容器和天线制作在，例如，一个印刷电路板16上。如从图3中可以看到的，天线表面积能够做得非常大。从原理上说，实际上整个筹码片表面都可以作为天线表面。天线15的两侧由一个可以让电磁波穿透的外壳部分2包裹着。在本发明的筹码片中，只需要一个射频天线，并且能够实现所有功能，即接收能量和信息，以及将信息发射到读写装置WR中。因此，这个天线可以具有一个相对随意的结构，特别是可以具有一个较大的表面积，原理上说可以使用整个筹码片表面。这形成了两个决定性的特征，也就是说，由于有较大表面积的天线而具有从几厘米到几分米的大的工作距离W，以及可以进行数据传送的大的空间角度范围W，并且基本不依赖于筹码片1和相关的读写装置WR的相对位置。
这与EP436497中记载的现有技术是完全不同的，在现有技术中，所使用的接收-发射两用元件具有两个天线，即一个静电式天线和一个磁性天线，它们都需要相对与其对应部分以毫米的量级非常精确和接近地定位，以进行数据传送。这只在老虎机中是可能的，因为老虎机只需要读取圆形的、旋转对称的筹码片，和具有特定尺寸和处于精确位置的天线，因此在这种情况下两个天线都必须精确地和非常接近地设置。但是，这种已知的接收-发射两用元件和天线结构不能适用于具有不同形状和大小的其他筹码片，特别是不能适用于桌面游戏。
图4a到图4f表示可能的筹码片形状，如环形、圆形、长方形和多边形，以及具有不同天线型式15的一些例子。总是有可能将一个具有相对较大面积的天线15集成在筹码片中，以取得较大的数据传送距离。如图4a和图4b所示，在筹码片形状为长方形的情况下天线的最小直径DA或DA1较可取的是，至少为筹码片最小直径DJ或DJ1的一半大小。天线的最小直径DA、DA1较可取的为至少20mm。图4c表示相对于筹码片表面FJ的天线表面FA，该表面由天线回路15覆盖着。天线表面FA可取的是至少为筹码片表面FJ的一半大小。
图5表示一个防护模块25的读写装置和一个数据记录介质MI或筹码片1之间的通信20。所需要的电磁射频场能量20a(例如载波频率为13MHz)与经过调制的信息20b一道从该读写装置WR发射到该数据记录介质MI中，在该介质中所说的场能量被天线15接收，并用来驱动该无源数据记录介质MI工作和将编码信息20b传送回WR中。信息数据传送的特别合理的方法是将载波频率在一个方向加以调制，例如在从读写装置WR到数据记录介质MI的方向进行脉冲调制，而在从MI到WR相反方向则进行加载(Load)调制。
图6表示在该读写装置WR与一个数据记录介质MI之间数据传送的不能中断的顺序。只要一个数据记录介质MI进入读写装置WR的作用场范围，自动开始用于使WR和MI同步工作的顺序。对于每个新的识别过程读写装置WR产生一个新的初始化数据21(例如以随机数字的形式)，并将该初始化数据传送到数据记录介质MI(20.1)中。其中所说的初始化数据21与数据记录介质中固定存储的密码22存在一定的关系。然后，编码的结果(口令)被传送回读写装置(20.2)。在读写装置中这个信息被解开密码，并在防护模块(25)中进行核查(23)，即用存储在WR中的编码(22)进行解码，并与原始的随机初始数据进行比较(21)。在这个比较结果的基础上，WR能够识别所涉及的是什么类型的数据记录介质。接着就不中断地在读写装置WR和数据记录介质MI之间进行同步通信(20.3)。
在这个方法中，WR和MI的时钟发生器和编码产生器是同步工作的。如果一个数据传送过程结束或者被中断，则新的数据传送程序必须采用新的初始化数据21重新开始。记录所传送的数据，并顺序再次输入这个范围中是不可能的，因为原始的初始化数据21已经不再有效。所以能够做到使筹码片防伪。
此外，利用一个CRC程序，即利用一个检查和控制程序，核查所传送的数据，其中有用的数据与数据记录介质MI中的原始数据相链接。所以防止了错误的数据传送。这是特别重要的，如果由一个经授权的读写装置改变的面值被写入数据记录介质MI中，则这个新输入的数据在生效之前要经过核查。根据本发明的这个筹码片数据传送顺序，能够保证不存在滥用中断数据传送以制作伪造筹码片的可能性。
图7表示一个核查装置30，其中包括一个分立的、自动读写装置WR，和一个分开的装置35，在装置35中任意一个放入的筹码片1被一个个分开，然后分别检测每个筹码片，并由该读写装置同时读取和核查数据。根据核查的结果这些筹码片被放入下列三个类别中的一个：真筹码片(31)，伪造筹码片(32)或无识别响应的筹码片(33)。为了防伪，可以对列入类别32和33中的筹码片再次核查，就能够确定它是否是一个伪造筹码，或有人试图欺骗，或者是筹码片中数据记录介质MI的故障，从而采取相应的措施。重要的是得到较大的数据传送距离R(参见图3a)，在这个距离内芯片1的天线15和24与读写装置WR之间能够进行可靠的数据传送，这个距离可以是几个分米，例如20到80cm。
另一个重要的功能由图8中的自动分类装置40实现。首先按照图7(35)所示将不加排序放入的不同类型和不同面值的一定数量的筹码片区分开，并由一个读写装置WR进行核查，任何伪造的筹码片(32、33)被检测出并被分开。然后真的筹码片(31)被传送到一个分类装置45，在那里每个筹码片被根据其预定面值放置在相应的筹码片堆46.1、46.2和46.3中。这个装置40能够迅速和自动将具有不同面值和形状的筹码片进行分类，从而能够，例如在游戏桌上用大筹码片进行循环不中断的游戏。
图9表示一个面值改变装置50，它包括一个分立装置35和一个能够改变相关的、专用筹码片面值的专用读写装置WR，为了进行面值改变，它也是可编程的，为此，它具有一个可变面值存储器12.3，这个存储器可以由经过授权的面值改变装置50写入一个可变的面值。
尽管在游戏中主要是使用具有清楚确定的、可见的和固定面值的筹码片，但是也还需要使用具有可变面值的筹码片，它具有明显的优点，能够适用于许多其他的应用。
1、面值固定的筹码片，在游乐场营业时间里必须完全保持同样面值，在交回兑换台时可以对其进行核查，之后为了保存而将其面值设置为零，并且只在投入使用时再次设置为固定面值。因此，这些固定面值的筹码片只是在正常游戏过程中才需要它们的有效面值，而在游戏时间以外是无效的，所以是没有价值的。故而，盗窃，例如从保险柜中，这类面值已经失效的筹码片从开头就是没有意义的。
2、另一个应用是在面值改变的游戏中，其中，例如一种颜色的筹码片被分配给每个参加博弈的人，他自己可以确定其专用颜色筹码片的面值，甚至为每个新游戏给筹码片确定一个新的面值。这个面值(1.0、1.1、1.2、1.3)可以由面值改变装置50相应地重新输入筹码片的面值存储器12.3中。
3、另一个应用涉及作为有价代币物或卡的码片，其中记录了一定款额，可以在允许的消费点值(65，图11)内透支到款额为零，以得到各种服务，这些服务内容在游乐场中包括，例如餐馆，酒吧，书亭，商店，美容屋等等。
4、另一种变型是作为在带赌金游戏区66中使用的“帐户筹码片”，利用专用的面值改变装置50在所说帐户筹码片面值存储器12.3中不断将赌注记入借方，将赢得的钱记入贷方。进入这样的带赌金游戏区66(图11)的条件是在面值存储器12.3的贷方帐户上至少有相应于赌金的足够的金额。有利的是对于面值存储器12.3许可值范围，只有正值，是预定的，即不允许有超出某一给定最大值的债务。
原则上说，筹码片的面值越高或者在可变面值存储器12.3中的可能最大值越高，对于伪造和欺诈企图的防范要求也就越高。
但是大多数筹码片具有低面值。大多数循环使用的筹码片是最低面值档次的，例如用于老虎机的筹码片。与本发明相关的一个重要问题是创建一个新颖的筹码片系统，采用这个系统能够在各种应用中提供所有类型和各种面值的筹码片，从而广泛地用于所有游乐场，最低面值的筹码片可以相当容易和低廉地制造，以致于它们的制造成本低于最低筹码片面值，但是同时还能满足与生产最高面值档次的防伪筹码片一样高的防伪要求。本发明的筹码片第一次使这成为可能。
因此，有可能依据同样的原理生产低面值档次的筹码片1a和较高面值档次的筹码片1b，较高面值的筹码片1b增加了一个较大的存储器，附加的更复杂的编码，较大的天线等等。借助于相关的，并进行了相应编程的读写装置WR能够更加仔细地对这些大面值筹码片进行监控，从而更增强了防伪保护。
图10表示使用筹码片1和带有许多自动的中央读写装置WR的博弈设备60，所说的读写装置用于不同的功能，即用于核查装置30.1、30.2、30.3，分类装置40.1、40.2、40.3，和面值改变装置50.1、50.2，包括记帐装置5 5。除了它们的分立功能之外，这些装置或者读写装置WR还与主计算机75相连。这使得它们可以执行输入其他程序，以检测，评估和进一步处理不同的读写装置WR以及所用的筹码片1的工作数据的功能。
根据图11，这些功能装置30，40，50被用在游乐场60的不同地点上，例如，在入口兑换台61，筹码片和硬币兑现台62，游戏桌63，老虎机64和使用记帐装置55的各种消费场所。作为一个例子，这里解释可以使用两种不同档次的筹码片，即在老虎机64上使用低面值筹码片1a，在设置了高赌金的游戏桌63上使用较高面值的筹码片1b，在各消费场所65和在带赌金游戏区66中使用帐户卡筹码片1c。这再一次表明本发明的筹码片1，1a，1b，1c能够广泛地用于游乐场和博弈设备，而这利用现在已知的筹码片是不可能做到的。
图12a表示等级授权概要A，这对于所有数据记录介质MI和所有读写装置WR，以及所有授权数据记录介质AMI和系统的编程装置WRI都是有效的，它具有体系结构档次或级别(OL0，OL1，OL2，OL3，OL4，等等。最高的档次，结构级别OL0，对应于系统档次，即全部系统的拥有者10。下一个较低的档次OL1对应于不同的，独立的系统使用者101，102，103，例如不同的游乐场公司。下一个较低档次OL2对应于使用者101不同的应用101.1，101.2，例如公司101的不同游乐场。下一个档次OL3对应于使用的不同区域，例如游乐场101.1的区域101.11和游乐场101.2的区域101.21和101.22，例如以在一个游乐场内的不同的装置，游戏类型体现的不同区域。下一个档次OL4对应于不同的分区101.21，101.22(＝OL3)，例如101.211，101.221(在OL4中)等等。
这个等级授权系统保证了不同的使用者101，102，103不会以任何方式相互干扰，但是一个具体的使用者，例如101能够在他的区域，如从OL2级别，自由确定其结构。因此，授权系统A必须至少保持在级别OL1。这由图12中的一条划分线70表示。这也保证从这一侧不可能有任何滥用，例如，使用别的游乐场公司的筹码片的现象发生(因为101的筹码片一般是不允许用在102和103中的)。
在这个授权系统中，从OLn到OLn+1中的一个结构级别向下的每一阶梯，数据记录介质的权利都被加以限制，从而它只能向下应用，即对应于较大数值的结构级别。如图12b所示，为了这个目的，所有较高结构级别的先前已经写入的数据都必须写入某一特定结构级别的数据记录介质MI中，即好象被继承了。对于每个较低的结构级别OLn+1在存储器12中以固定的方式写入一个附加的存储器部分中，同时所有较高结构级别OLn的数据都被接收。因此，依次地，例如10，101，101.1，101.11被写入结构级别OL0，OL1，OL2和OL3中。
这个原理在图13中表现得更加清楚，该图表示了具有数据记录介质MI的筹码片的生产或初始化。系统的所有数据记录介质必须作为一个从属记录介质72，利用一个原始记录介质71(作为授权数据记录介质AMI)和一个专用编程读写装置WRI产生。原始数据记录介质71中的一组不可擦除的基本数据也必须附加传送到从属记录介质72上，即继承或印人在一个新的、系统的未写人数据的数据记录介质MI中。这是根据等级授权系统A的原理进行的。所产生的数据记录介质MI(作为从属数据记录介质72)由原始记录介质71初始化为授权数据记录介质AMI。这个初始化过程是允许使用该数据记录介质，从而在系统中使用筹码片1的先决条件。只有经过初始化的数据记录介质MI被系统读写装置WR认为是有效的。
利用本发明的筹码片所能得到的最大防范能力可以归纳如下：
每个带有数据记录介质的筹码片包含一个固定的、可编程的、不可复制的和不可读的带有编码算法的程序，以及不可复制的、不能变更的具有唯一数值的原始数据。
数据记录介质MI不能被复制，从一个数据记录介质上将所有数据复制到另一个上是不可能的，因此仿制数据记录介质也是不可能的。
从读写装置WR向数据记录介质MI发送数据是由一个不可读的和不可拷贝的加密算法加以保护的。
因为对于每一次识别过程都产生一个新的随机数字序列，所以记录传送的数据，然后再次提供是不可能的。
由于传送错误由检查和控制CRC检测，以及新输入的数据都要有确认，所以数据的一致性是可靠的。
等级授权系统保证了系统的不同使用者不会相互影响。
因此，构成了一种防伪性能更强、生产成本更低的筹码片，它可以广泛地用于所有类型的博弈设备中，并保证其运行不出故障。