專利名稱：指紋讀取器及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種指紋讀取器，特別是，涉及一種比較耐用的指紋讀取器，該讀取器 用于例如信用卡以及其它類型的在一定程度上可彎曲的元件中。
背景技術(shù)：
指紋讀取器可參見例如W099/41696和W02005/1M659。
一般說來，指紋讀取器基于不可彎曲的技術(shù)，當(dāng)其設(shè)置在可彎曲元件中時會產(chǎn)生 問題。發(fā)明內(nèi)容
在第一方面中，本發(fā)明涉及一種指紋讀取器，包括
指紋傳感器，適于輸出與接合傳感器的敏感表面的手指指紋有關(guān)的信息，
剛性元件，其包括凹槽/空腔或通孔，
傳感器被放置在凹槽/空腔/通孔中，使得敏感表面暴露于周圍。
在本文中，指紋讀取器會廣義地解釋為一種用于確定與手指指紋有關(guān)的信息的元 件。
指紋傳感器是一種適于感測至少部分指紋的元件，并通常利用敏感或感測表面來 完成。指紋傳感器可適于在一次測量中確定整個(相關(guān)部分)的指紋，這意味著指紋傳感器 具有足夠大的敏感表面以便手指的相關(guān)部分同時與其接觸，或為了連續(xù)感測指紋的部分， 指紋傳感器可適于使手指掃過傳感器。
傳感器的信息輸出可以是從中能夠推導(dǎo)有關(guān)指紋信息的任何類型的信息。這可以 是描述指紋脊或溝的位置/形狀的2D信息，或更復(fù)雜和/或更壓縮的數(shù)據(jù)。從傳感器到傳 感器在很大程度上是不同的。
在本文中，剛性元件是一種為傳感器提供足夠的剛性/支撐傳感器使得在遭受預(yù) 定的力時不會彎曲太多的元件。自然地，從應(yīng)用到應(yīng)用該特征是不同的，取決于傳感器必須 多么耐用，但是例如在信用卡中使用，剛性優(yōu)選是100N/mm2或更多，例如150N/mm2，優(yōu)選是 200N/mm2或更多，例如250N/mm2，優(yōu)選是300N/mm2或更多，例如350N/mm2，優(yōu)選是400N/mm2 或更多。
在優(yōu)選的實施例中，剛性元件包括聚合物層、金屬層、玻璃纖維/環(huán)氧樹脂層，例 如PCB，其定義了剛性元件的整體剛性并具有0. 2mm或更大的厚度，例如0. 4mm或更大、 0. 5mm或更大、Imm或更大。
優(yōu)選地，凹槽/空腔或通孔沿剛性元件的主外表面延展，用于將傳感器放置其中， 而敏感表面遠(yuǎn)離剛性元件。
在第一實施例中
剛性元件包括一個或多個第一導(dǎo)電體，
傳感器包括一個或多個第二導(dǎo)電體，該第二導(dǎo)電體適于承載輸出信息，第二導(dǎo)電體中的每一個與第一導(dǎo)電體連接。
在此實施例中，剛性元件可以是PCB，其中第一導(dǎo)電體形成在PCB的導(dǎo)電層中。
在一個實施例中，例如第一實施例，剛性元件還包括一個或多個導(dǎo)電表面部分，該 導(dǎo)電表面部分與傳感器的敏感表面相鄰放置并適于在手指接觸傳感器時被手指接觸。這些 傳導(dǎo)表面部分可選地或附加地與凹槽/空腔/通孔的外邊緣相鄰放置。
在本文中，“相鄰(adjacently)“指的是手指同時接觸傳感器的導(dǎo)電表面部分和 敏感表面部分兩者。因此，通常地，導(dǎo)電表面部分和敏感表面部分將不超過5mm，例如3mm， 優(yōu)選的是彼此不超過2mm或1mm。
在該實施例中，優(yōu)選的是，讀取器還包括用于提供信號給導(dǎo)電表面部分的裝置，其 中傳感器適于根據(jù)提供給表面部分的信號提供輸出信息。
優(yōu)選的是，使用所謂的有源電容測量，其中經(jīng)由導(dǎo)電表面將RF信號輸入到手指， 并且傳感器的敏感元件，如天線，將感測該信號由于信號強度取決于電容/電阻連接，因此 來自于皮膚和像素之間的距離。
此外，將傳感器和導(dǎo)電表面放置在相對于彼此固定的位置，這將增強檢測和結(jié)構(gòu) 的安裝。
在該實施例或另一個實施例中，讀取器還包括處理元件，該處理元件包括身份信 息，該處理元件適于
從傳感器接收輸出信息，
將所接收的信息與身份信息相比較，以及
確定所接收的信息和身份信息之間的一致性。
在本文中，“一致性(correspondence) ”將涉及實際類型的信息。重要的是，從這 些信息可以確定所檢測/感測的指紋是否對應(yīng)于與已經(jīng)存儲的信息有關(guān)的信息。
因此，可基于所確定的指紋信息和預(yù)定的身份信息來確定人員身份，這些信息可 存儲在傳感器中或與傳感器有關(guān)。
在這方面，人員的肯定標(biāo)識符或相應(yīng)信息會致使應(yīng)用的運行，該應(yīng)用只有在肯定 標(biāo)識符下是可用的。該應(yīng)用可以涉及作為現(xiàn)金交易的一部分的數(shù)據(jù)的傳輸或區(qū)域門/入口 的打開。現(xiàn)今由智能卡或標(biāo)識符令牌處理的任何應(yīng)用可以這種方式開始。
尤其感興趣的方面涉及信用卡大小的卡，該卡包括按照本發(fā)明第一方面的指紋傳 感器。
信用卡大小的卡是一種具有最長15cm或更小長度和3mm或更小厚度的卡。實際 上，優(yōu)選如標(biāo)準(zhǔn)信用卡的大小。此類型的卡的一種定義是所謂的ID-I大小的卡。
這種信用卡必須是可彎曲的，按照IS0/IEC 10373-1標(biāo)準(zhǔn)所說明的，經(jīng)受試驗荷 載的卡必須具有35mm與13mm之間的失真，并且在去除荷載之后一分鐘之內(nèi)，必須與其平直 狀態(tài)相比回到不超過1. 5mm的失真。
所需要的可彎性給傳感器帶來問題。因此，優(yōu)選的是，傳感器被剛性化，或通過剛 性元件使得傳感器的周圍更具有剛性。另外，期望保持這種卡整體需要的剛性/可彎性，使 得剛性元件沿矩形卡的最長側(cè)的延展不超過25%，例如不超過20%。因此，雖然傳感器的 周圍更具有剛性，但這種卡的其余部分可以允許彎曲。
在這方面中，優(yōu)選的是，卡還包括適于從傳感器接收輸出信息的處理元件，其中剛性元件還包括一個或多個導(dǎo)電表面部分，每一個導(dǎo)電表面部分與處理元件連接。因此，來自 傳感器的信號會經(jīng)由剛性元件提供給處理元件，其可以是可與處理元件連接同時對該元件 提供一定剛性并使之避免受過度彎曲的PCB。
本發(fā)明的最后一方面涉及按照第一方面的指紋讀取器或按照尤其感興趣的方面 的卡的操作方法，所述方法包括如下步驟
手指接合傳感器的敏感表面，
傳感器輸出對應(yīng)的輸出信息。
因此，在用戶以更隨機(jī)的方式處理讀取器的操作期間和待用時段期間，傳感器由 剛性元件支撐或變更具有剛性。
在一個實施例中，剛性元件包括一個或多個第一導(dǎo)電體，該方法包括傳導(dǎo)輸出信 息給該第一導(dǎo)電體。因此，使用剛性元件不僅用于使傳感器變得有剛性，還用于從傳感器傳 送出信號。
在該實施例或另一個實施例中，接合步驟包括手指還接觸與傳感器的敏感表面相 鄰放置的剛性元件的一個或多個導(dǎo)電表面部分。然后，具體地，當(dāng)輸出步驟包括提供信號 給導(dǎo)電表面部分并根據(jù)提供給導(dǎo)電表面部分的信號提供輸出信息，可以得到更好的指紋讀 取。
雖然便于兩個元件的相對位置之間的良好關(guān)聯(lián)，相對于剛性元件放置傳感器并同 時使用剛性元件的表面會致使更簡單的安裝。
在另一個實施例中，該方法還包括如下步驟
將輸出信息與預(yù)定的身份信息相比較，以及
確定所接收的信息和身份信息之間的一致性。
因此，可以確定人員的身份或人員對例如用于例如交易、存取等的卡的可用性，并 且這種卡等的處理元件可隨后用于處理另外的操作，這些操作只有當(dāng)已經(jīng)輸入正確指紋時 才可允許/被運行/被啟動。


在下文中，將參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中
圖1示出了優(yōu)選實施例的俯視圖2和圖3示出了兩個不同實施例的橫截面；以及
圖4示出了兩種感測方法。
具體實施方式
在圖1中，卡或讀取器8的優(yōu)選實施例具有放置在剛性元件/PCBlO上或在剛性元 件/PCBlO中的傳感器12，以便于手指掃過傳感器12從而輸出與手指指紋有關(guān)的信息。
在本實施例中，傳感器12適于手指(細(xì)長形結(jié)構(gòu))的掃過動作。作為選擇，使用 較大面積的傳感器適于感測沒有手指動作的指紋。
現(xiàn)有的傳感器12是所謂的有源電容測量類型，其需要與傳感器相鄰放置的一 個或多個電極14和16，以便在掃過的同時將信號提供給手指。此類型的傳感器可參見 W099/41696。在下面對其進(jìn)行進(jìn)一步描述。
另外，處理器M可以被設(shè)置在PCB 10上，用于接收傳感器12的信息輸出并提供 或控制提供給電極14和16的信號。
處理器M和周圍(例如，讀卡器等)之間的通信/動力傳送可以經(jīng)由電極18、20、 22處理，其設(shè)置在傳感器12周圍。然而，可以自由地選擇這些電極的位置。自然地，這種動 力傳送或通信也可以另外或者作為選擇在電極14和16上進(jìn)行。
為了提供PCB 10和在卡8中附裝在其上的元件，可以以和現(xiàn)今在智能卡中對芯片 等分層相同的方式進(jìn)行大量分層。
在圖2和圖3中，可參見圖1中沿陰影線的橫截面。兩個附圖示出了可選的實施 例，其中傳感器12或者被設(shè)置在PCB 10的空腔/凹槽沈(參見圖幻中或者被設(shè)置在PCB 10的通孔沈‘(參見圖3)中。
應(yīng)注意的是，電極14、16、18和20的厚度可以被放大，但是原則上可以使用其任何 位置和其任何厚度。較厚電極還有助于提供支撐傳感器12的剛性元件10。
優(yōu)選的是，為了確保在其上掃過的手指接觸所有這些表面，至少傳感器12的表面 和電極14、16彼此接近并處于相同的高度。
可見在空腔7 /通孔沈‘中提供傳感器12具有許多優(yōu)點。一個優(yōu)點是傳感器12 被優(yōu)選是相對剛性的PCB 10保護(hù)。細(xì)長形或較大面積的傳感器12會很容易損壞，因為其 通常具有玻璃的強度和脆度，并且期望提供非常薄的傳感器12。實際上，例如，為了具有盡 可能小的總厚度，期望將傳感器12磨回到100 μ m的厚度。
該薄的傳感器12在PCB 10中只需要非常淺的凹槽或空腔，而更高或更厚的傳感 器12可能需要取決于PCB 10的厚度的通孔。
為了提供具有期望的剛性的傳感器12，PCB 10或PCB可以是多層，例如四層，PCB 具有200-1000N/mm2的抗彎強度，例如在460N/mm2與580N/mm2之間，這是1. 6mm的玻璃纖 維/環(huán)氧樹脂PCB襯底的抗彎強度(IPC-TM-650，測試方法2. 4. 4)。
自然地，通過改變PCB 10的厚度或組成來改變該剛性。
傳感器12可以以任何期望的方式固定在PCB 10上。通常地，傳感器12將與一個 或多個PCB 10的導(dǎo)電體(未示出)電連接，并且這種連接被發(fā)現(xiàn)是足夠的。作為選擇或另 外，可使用粘合劑或焊接/熔接。
通常地，PCB 10將具有多個使電極14、16、18、20和22與處理器M和傳感器12 互相連接的導(dǎo)電元件。這些元件可以被設(shè)置在PCB 10的表面上和/或以多層結(jié)構(gòu)設(shè)置在 PCB 10 中。
目前，PCB 10可以用于芯片信用卡8，借此處理器對可用于處理來自傳感器12 的數(shù)據(jù)，將所獲得的數(shù)據(jù)與所存儲的數(shù)據(jù)相比較以便于確定是否允許接合卡的人員使用該 卡，以及由芯片卡處理的正常交易/通信。作為選擇，可以使用多個處理器(芯片、ASIC、 FPGA或其組合)。
自然地，可以例如經(jīng)由電極18、20、22、無線(例如，無線電、RF、RFID、紅外、電磁場)或經(jīng)由其它電極使用任何類型的通信。
如上所述，優(yōu)選的測量方法是有源電容測量方法，其由瑞典的指紋卡片AB使用， 帶來了許多有力的優(yōu)點，例如確認(rèn)的高圖像質(zhì)量、可編程像素元件和來自每一個像素元 件的256灰度值。傳感器包含小電容偏板，其中每個電容偏板使其自己的電路嵌入到芯6片中。傳感器使用FPC自己的方法HSPA(高靈敏度像素放大器(High Sensitive Pixel Amplifier))，該方法允許傳感器中的每個像素元件檢測非常弱的信號，這改進(jìn)了所有類型 的手指的圖像質(zhì)量。
直接電容測量和有源電容測量分別在圖4的上部和下部示出。
產(chǎn)生經(jīng)由手指發(fā)送的極其微弱的電荷，這在手指的脊或溝和傳感器的板之間構(gòu)造 了一種圖案。利用這些電荷，傳感器測量跨表面的電容圖案。
這種產(chǎn)品還具有保護(hù)涂層，比其它供應(yīng)商厚25到30倍，這幫助傳感器經(jīng)受大大高 于歐洲共同體標(biāo)準(zhǔn)4級的15kV的靜電放電(ESD)要求以及損耗和磨損。
電容具有保持電荷的能力。傳感器12包含數(shù)以萬計的小電容偏板，其中每個電容 偏板使其自己的電路嵌入到芯片中。當(dāng)手指放置在傳感器上時，產(chǎn)生極其微弱的電荷，這在 手指的脊或溝和傳感器的板之間構(gòu)造了一種圖案。利用這些電荷，傳感器測量跨表面的電 容圖案。測得的值被傳感器數(shù)字化然后發(fā)送給鄰近的微處理器。
電容傳感器的表面是整齊的板陣列，能夠測量這些板和指紋輪廓之間的電容。這 可以通過對板直接施加電荷來完成。
圖4的下部方法是優(yōu)選的方法，其被稱為有源測量方法，有時稱為反射或感應(yīng)電 容測量，并且它帶來了許多優(yōu)點。利用電容傳感器配置內(nèi)的可編程邏輯能夠讀出并且調(diào) 整對不同皮膚類型和條件的傳感器接收。另一個重要的好處在于，指紋表面和傳感器板之 間的增強信號通信允許在傳感器表面上引入堅固的保護(hù)涂層，直到比其他供應(yīng)商厚25到 30倍。這使得傳感器能維持直到并且大大高于15kV的靜電放電(ESD)的要求，以及超過 一百萬次對傳感器觸摸的磨損周期測試。
權(quán)利要求
1.一種指紋讀取器，包括指紋傳感器，適于輸出與接合傳感器的敏感表面的手指指紋有關(guān)的信息，剛性元件，其包括凹槽/空腔或通孔，傳感器被放置在凹槽/空腔/通孔中，使得敏感表面暴露于周圍。
2.如權(quán)利要求1所述的讀取器，其中剛性元件包括一個或多個第一導(dǎo)電體，傳感器包括一個或多個第二導(dǎo)電體，所述第二導(dǎo)電體適于承載輸出信息，所述第二導(dǎo) 電體中的每一個與第一導(dǎo)電體連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的讀取器，其中，剛性元件還包括一個或多個導(dǎo)電表面部分， 所述導(dǎo)電表面部分與傳感器的敏感表面相鄰放置并適于在手指接觸傳感器時被手指接觸。
4.如權(quán)利要求3所述的讀取器，還包括用于提供信號給所述導(dǎo)電表面部分的裝置，其 中傳感器適于根據(jù)提供給所述表面部分的信號提供輸出信息。
5.如前面任何一個權(quán)利要求所述的讀取器，還包括處理元件，所述處理元件包括身份 信息，所述處理元件適于從傳感器接收輸出信息，將所接收的信息與身份信息比較，以及確定所接收的信息和身份信息之間的一致性。
6.一種信用卡大小的卡，其包括如前面任何一個權(quán)利要求所述的指紋傳感器。
7.如權(quán)利要求6所述的卡，還包括適于從傳感器接收輸出信息的處理元件，其中剛性 元件還包括一個或多個導(dǎo)電表面部分，每一個導(dǎo)電表面部分與處理元件連接。
8.—種如權(quán)利要求1-5中的任一項所述的指紋讀取器或如權(quán)利要求6或7所述的卡的 操作方法，所述方法包括手指接合傳感器的敏感表面，傳感器輸出對應(yīng)的輸出信息。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，剛性元件包括一個或多個第一導(dǎo)電體，所述方法包 括將輸出信息傳導(dǎo)給所述第一導(dǎo)電體。
10.如權(quán)利要求8或9所述的方法，其中，接合步驟包括手指還接觸與傳感器的敏感表 面相鄰放置的剛性元件的一個或多個導(dǎo)電表面部分。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，輸出步驟包括提供信號給所述導(dǎo)電表面部分，并 且根據(jù)提供給所述表面部分的信號提供輸出信息。
12.如權(quán)利要求8-11中任一項所述的方法，還包括如下步驟將輸出信息與預(yù)定的身份信息比較，以及確定所接收的信息和身份信息之間的一致性。
全文摘要
一種指紋讀取器，包括指紋傳感器和剛性元件，該指紋傳感器適于輸出與接合傳感器的敏感表面的手指指紋有關(guān)的信息，該剛性元件包括凹槽/空腔或通孔，傳感器被放置在凹槽/空腔/通孔中，使得敏感表面暴露于周圍。剛性元件會防止損壞讀取器。此外，剛性元件可以具有一個或多個導(dǎo)電面部分，該導(dǎo)電面部分與傳感器的敏感表面相鄰放置并適于在手指接觸傳感器時被手指接觸，使得剛性元件形成為讀取器的一部分。
文檔編號G06K9/00GK102037477SQ200980118686
公開日2011年4月27日 申請日期2009年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月22日
發(fā)明者A·德斯諾伊爾斯 申請人:卡德賴博私人有限公司