專利名稱：配備指紋傳感器的信息記錄/處理裝置和機器/系統控制裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及配備指紋傳感器的信息記錄/處理裝置和機器/系統控制裝置。
背景技術：
特定系統和機器需要對操作和管理作高度限制，其中要防止未經授權的使用以及要保證被處理信息的保密。操縱系統/機器的人員(下文中簡單地稱為用戶)的身份成為一個重要因素。傳統做法是，一直采用屬于用戶特有的特定代碼、口令、ID號碼等。然而，長的代碼號碼難以記憶，而短的代碼易于被解密，口令和ID號碼總是冒著被他人發現的風險。甚至代碼不完全免除被他人解密，通常也認為未能發現一種確保安全和完善的方法。
然而，近年來“指紋”作為識別個人的手段正在引起人們的極大關注，指紋是每個人出生時便有的并具有個人唯一性和永久性的特征，這種方法不存在上述缺點。例如，日本專利未審定公報No.6-274759(274759/1994)和No.10-21400(21400/1998)描述了指紋匹配系統，該系統將系統或機器用戶輸入的指紋與被容許用戶的預先寄存的指紋進行比較，如果匹配，證實用戶的身份，允許用戶操作裝置。這種基于指紋的用戶識別系統對于許多應用是很有效的。
然而，指紋的檢測或讀出是以光學方式在傳統指紋匹配系統中進行的，即將光照在指紋上，由諸如CCD的光電元件接收反射光并將其轉變為電信號。這類系統易于受出汗、臟物、水汽等的影響，在戶外應用的情況中還受外部光照的影響，除此之外，由于光源、反射鏡、棱鏡等的要求還存在對環境和應用模式的限制以及難以實現小型化的其它問題。
目前，對于許多系統和裝置而言存在一種趨勢，就是根據應用情況，為一個人或包括物主的幾個人的用戶，用更多個數的功能提供增強的性能。這使得需要根據例如授權用戶的年齡或其它用戶的狀態選擇或限制功能或者改變處理或管理的個別項目。為此，采用傳統的系統和機器，用戶或者用戶以外的其他人或是在操作系統前或是在其操作過程中必須根據要求設定或改變所需條件，這是相當麻煩的。如果有關每個用戶使用系統或機器的數據可以提供，那么，管理通常是十分方便的，但是采用傳統的系統，為此需要分別操作或處理。
發明內容
本發明的第一個目的是提供一種薄的重量輕的緊湊的信息記錄/處理裝置，該裝置具有用戶識別功能，采用不同于傳統光學型檢測目的薄的指紋檢測器。
本發明的第二個目的是提供一種能夠借助于指紋驗證用戶身份以及根據用于作驗證的指紋限制或控制所關心系統/機器的操作或功能或管理它的機器/系統控制裝置。
在本發明中，為了實現上述的第一個目的，在平板信息記錄/處理裝置中提供一個檢測指紋的薄的指紋傳感器和一個將所述傳感器檢測的指紋數據轉變為數字電信號的轉換單元。
除此之外，平板信息記錄/處理裝置能夠提供一個檢測指紋的薄的指紋傳感器、一個把指紋傳感器所檢測的指紋數據作為寄存指紋數據存儲起來的存儲器單元、以及使存儲在存儲器單元中的寄存指紋數據與指紋傳感器所檢測的提供指紋數據相匹配的指紋匹配單元。
此外，在如此構造的平板型信息記錄/處理裝置和系統中能夠提供一個檢測指紋的薄的指紋傳感器、一個把指紋傳感器所檢測的指紋數據作為寄存指紋數據存儲起來的存儲器單元、以及使存儲在存儲器單元中的寄存指紋數據與指紋傳感器所檢測的提供指紋數據相匹配的指紋匹配單元，當指紋匹配時，輸出信號表明二者是匹配的。
為了實現第二個目的，給所述裝置或系統提供一個檢測指紋的指紋傳感器、一個使存儲在存儲器中的預先寄存的指紋數據與指紋傳感器所檢測的提供指紋數據相匹配的指紋匹配單元、以及當指紋匹配時基于指紋所識別用戶的特定信息控制機器或系統的操作或功能的控制機構。
另外，機器或系統配備有一個檢測指紋的指紋傳感器、一個把指紋傳感器所檢測的指紋數據作為寄存指紋數據存儲起來的第一存儲器單元、一個使存儲在所述存儲器中的預先寄存的指紋數據與指紋傳感器所檢測的提供指紋數據相匹配的指紋匹配單元、以及當指紋匹配時基于通過指紋所識別用戶的特定信息控制機器或系統的操作或功能的控制機構。
附圖簡述圖1(a)示出駕駛員的駕駛證，這是本發明第一實施例的信息記錄/處理裝置的一個例子，圖1(b)示出讀出存儲在駕駛證中的信息和把新的信息寫入其中的便攜式讀/寫裝置。
圖2是在新發明的信息記錄/處理裝置和機器/系統控制裝置中使用的薄的指紋傳感器一個例子的分解透視圖。
圖3是駕駛證和便攜式讀/寫裝置的方框圖，表明其功能結構。
圖4是小汽車的側視圖，說明駕駛系統的概念，這是本發明應用的第二種模式的一個例子。
圖5是汽車駕駛系統的方框圖。
圖6是說明圖5所述汽車駕駛系統的功能的流程圖，(a)是車門開啟功能的流程圖，(b)是車速控制功能的流程圖。
實現本發明的最佳方式現在，我們將參考
本發明。
圖1(a)示出駕駛員駕駛證的外觀，這是本發明第一實施例的信息記錄/處理裝置的一個例子，圖1(b)示出讀出存儲在駕駛證中的信息和把新的信息寫入其中的便攜式讀/寫裝置的外觀。
駕駛員的駕駛證1，它是信息記錄單元，具有嵌入在外殼11(最好由塑料制成)內的IC存儲器，其一部分表面有露出端子12，用于與外部端子相連接，它還有指紋傳感模塊13，通過它可以輸入物主的指紋。
便攜式讀/寫裝置2，它是信息處理單元，屬于當局人員(如警察)擁有，用于檢查或者修改駕駛證上的信息，塑料外殼21的前上方表面有一個槽22，駕駛證1可插入其中。該外殼的中央上部有一個液晶顯示單元23，顯示存儲在駕駛證中的信息或者將被寫入其中的信息，外殼的后部分有對駕駛證進行檢查、讀出或寫入信息所使用的鍵24，外殼的末端有輸入指紋的指紋傳感器模塊25。指紋傳感器模塊13和25有薄的表面壓力輸入面板，例如日本專利No.2,557,795中所描述的類型，該專利的內容這里引作參考。這個表面壓力輸入面板最好是發光矩陣型顯示系統，其中薄膜晶體管(TFT)驅動液晶。面板具有圖2所示的類型結構，壓力片100最好由放置在電路板200上的在由PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)材料制成的絕緣薄膜背面上汽相淀積導電薄膜100a而形成。電路板200最好為形成在絕緣基板200a上的非晶硅薄膜，絕緣基板最好由玻璃、陶瓷等制成，數個TFT(薄膜晶體管)200b、漏極引線200c和柵極引線200d是由眾所周知的光刻技術形成的，由ITO(氧化銦錫)制成的導電接觸板200e是由汽相淀積形成的。漏極引線200c和柵極引線200d以矩陣圖案排列，當施加掃描信號時起如后解釋的掃描電極引線的作用。對于指紋檢測，由于漏極引線200c和柵極引線200d的合適間隙為20-100微米，數個單元檢測元件最好形成在電路板200上，每個TFT的漏極和柵極分別連接到漏極引線200c和柵極引線200d，源極連接到導電接觸板200e。漏極引線200c和柵極引線200d分別匯集到絕緣基板200a的位置A和B，它們與外部電路連接器(圖中未示出)相連接，正如本領域的專業技術人員所熟知的。
已經制備了一個面積為15×15mm(可以指尖壓上)和厚度為1mm的面板，用作具有上述結構的指紋傳感器模塊。當手指放在這個表面壓力傳感器面板上并輕輕壓面板時，恰好位于指紋脊下方或大致位于指紋脊下方的單元檢測器元件的導電接觸板200e變得與壓力片100背面上的導電薄膜100a電連接。然而，恰好位于指紋谷下方或大致位于指紋谷下方的單元檢測器元件的導電接觸板200e不與導電薄膜100a電連接。所以，當x方向電阻器與漏極引線200c連接、y方向電阻器與柵極引線200d連接以及以特定的間隔時間依次地從每個電阻器施加掃描信號時，能夠對每個單元檢測元件位置上的脊和谷進行檢測，因此能夠檢測整個一幅指紋圖案。
圖3是表明功能結構的駕駛證1和便攜式讀/寫裝置2的方框圖。駕駛證1有存儲器A，物主的指紋數據存儲在這里，和存儲器B，其中存儲有物主的地址、姓名、性別和出生日期、駕駛證類別、事故記錄史(事故性質、出事地點和日期)以及當前點數等。最好保持駕駛證物主特有的這些信息。存儲器A和B最好是IC存儲器。有關駕駛證物主的特定信息最好在頒發駕駛證1前存儲在存儲器B中。
除了前面所述的顯示單元23、鍵24和指紋傳感器模塊25外，便攜式讀/寫裝置2還有存儲器C26，它存儲了檢查或者改寫駕駛證上信息的當局人員(例如警察)的指紋數據、匹配單元27，這里將提供的指紋數據與預先寄存的指紋數據進行比較、以及緩沖器28，這里暫時存儲將從駕駛證1獲取的數據。現在我們將說明如何使用上述的駕駛證系統。
在執勤過程中可能會使用便攜式讀/寫裝置2的警察將他們的指紋數據寄存并保持在存儲器C中。現在，如果發生交通事故，處理該事故的警察打開便攜式讀/寫裝置2的電源(圖中未示出)，通過將其手指撳在指紋傳感器模塊25上便輸入其指紋數據。然后，指紋匹配單元27將提供的指紋數據與存儲器C中的指紋數據進行比較，如果二者是匹配的，那么證實該警察確實是被授權的人員，假設處于備用狀態，允許顯示單元23和鍵24等操作。
在這種情況下采用便攜式讀/寫裝置，警察需要看駕駛員的駕駛征、將其插入讀/寫裝置2的槽22中，如圖2中虛線所示、以及要求駕駛員將手指放在駕駛征1的指紋傳感器13上。采用這種方式，將駕駛員的指紋數據輸入到讀/寫裝置2的緩沖器28中。便攜式讀/寫裝置2通過駕駛證1的連接端子12從存儲器A讀出駕駛員的指紋數據，從存儲器B讀出有關駕駛員的特定信息，將這些數據暫時存儲在這個緩沖器28中，在匹配單元27中將通過指紋傳感器13提供的指紋數據與從存儲器A讀出的指紋數據進行比較，如果是匹配的，那么核實了物主的身份并將有關該物主的特定信息顯示在液晶顯示單元23上。
警察利用鍵24輸入有關事故的具體情況并更新點數。這個新的信息顯示在顯示單元23上并存儲在駕駛證1的存儲器B中。
在以上所述的例子中，采用液晶驅動面板作為指紋傳感器模塊。然而，可以采用壓電薄膜頻率根據指紋圖案而變化的壓電傳感器面板(日本專利No.2,557,796)、磁性電阻變化的磁性傳感器面板(日本專利No.2,520,848)、接觸電阻變化的系統(日本專利No.2,069,288)、電阻受畸變而變化的系統和其它的薄表面壓力輸入傳感器面板等。可以采用日本專利No.2,030,279中所描述的采用通常用于制造半導體器件的微處理技術的方法來制備指紋傳感器模塊。
在上述例子中，在便攜式讀/寫裝置中提供指紋匹配單元和顯示單元。但是，這些單元也可以設置在駕駛證中，以致于在指紋匹配時有關駕駛證物主的個人信息能夠顯示在顯示單元上。在這種情況下，需要把電源和其它必須電路裝在駕駛證中。
在以上的描述中，我們一直把駕駛證作為便攜式卡的一個例子。然而，本發明能夠把類似的效果應用到其它卡或小冊子上，如由國家或當地政府頒發的身份證、個人小冊子、健康保險證書、護照、圖書卡、信用卡等。
圖4是汽車駕駛系統的概念圖，這是應用本發明第二種模式的機器/系統控制裝置。
汽車駕駛系統由遙控器3、安裝在汽車駕駛員一側車門外側的接收紅外光的光電池4a、安裝在汽車內側儀表板上的數據輸入鍵4b、以及附著在控制臺下方的控制電路4c構成。光電池4a(從遙控器3接收數據的裝置)、數據輸入鍵4b和控制電路4c構成車速控制電路。
圖5是說明汽車駕駛系統的電路構造的方框圖。遙控器3包括當手指放在指紋傳感器模塊上時檢測指紋數據的指紋傳感器模塊31、從檢測到的指紋數據中提取稱為指紋細目的特征要點的指紋數據處理單元32、以及以紅外光束形式發送細目數據的發射單元33，還有用于供電的內置電池。
除了圖2所示的液晶驅動型面板外，可以采用壓電、磁性、接觸電阻型等薄的表面壓力輸入傳感器面板作為指紋傳感器模塊31，正如前面針對本發明的第一種模式所說明的。由于這些特征，因此能夠產生比傳統光學型指紋傳感器小得多、薄得多和輕得多的遙控器。
另一方面，位于汽車主體上的接收器單元4通過光電池4a接收由遙控器3發射的紅外射束并將其作為電信號輸出到控制電路4c。控制電路4c包括幾個部分，即記憶駕駛員指紋細目數據的指紋寄存存儲器(為諸如E2PROM的非易失性存儲器)41；將提供的指紋與存儲在指紋寄存存儲器中的指紋進行比較的指紋匹配單元42；記憶屬于駕駛員特有的信息(姓名、性別、年齡、駕駛證號碼、駕駛證類別、上速度限等)的個人信息存儲器43；監測發動機RPM、已經踩壓加速器的程度和車速并輸出加速信號的車速控制器44；以及基于駕駛員專有的個人信息決定是否允許加速的加速決定單元45。每位駕駛員的個人信息和他(她)的指紋細目數據通過數據輸入鍵4b事先寄存起來。
現在，我們將說明具有上述結構的汽車駕駛系統的功能。
圖6是說明這一系統的汽車駕駛功能的流程圖。圖6(a)是車門開啟動作的流程圖，圖6(b)是車速控制功能的流程圖。
在開始駕駛時，駕駛員將其手指放在指紋傳感器模塊31上，同時看著位于汽車駕駛員一側車門上接收器光電池4a上的遙控器3(S-1)。當手指放在傳感器模塊上時，自動地開始給遙控器3供電，遙控器3的發射單元33以紅外光束的形式發射指紋的細目數據(S-2)。
當位于車門上的接收器光電池4a(其電源總是打開的)接收紅外光束時，給指紋寄存存儲器41和指紋匹配單元42供電，與此同時把細目點數據轉變為電信號并發射給控制電路4c的指紋匹配單元42。指紋匹配單元42讀出保存在指紋寄存存儲器41中的所寄存駕駛員的指紋細目數據(S-3)并將它們與從遙控器3接收的指紋細目數據進行比較(S-4)。如果是匹配的，那么系統假設已經認可該駕駛員(S-5)并把車門開啟信號輸出到車門開啟機構6，然后，打開駕駛員一側的車門(S-6)。
系統是這樣制造的，即在開啟車門時，給整個控制電路4c供電，把存儲在存儲器43中的有關已經經過指紋匹配得到認可的駕駛員的個人信息讀入到加速決定單元45中(F-1)。
此后啟動發動機時，給控制電路4c的車速控制器44供電，車輛開始通過標準駕駛過程行駛。在汽車行駛時，對發動機的每分鐘轉數、車速以及已經施加的加速度程度進行檢測并反饋給車速控制器44(F-2)，車速控制器44輸出利用預先確定的公式或表格計算的加速信號。
當從車速控制器44輸出的車速信號超過該駕駛員的駕駛速度極限(例如，對于年齡為60歲或以上的駕駛員A，可以將車速上限固定為每小時70公里)時，加速決定單元45A輸出一個車速限制信號(F-3和F-4)。這個速度限制信號提供給電子燃油噴射控制裝置，通過降低噴射到發動機中的燃油量使車速維持在極限值之下(不大于每小時70公里)(F-5)。如果車輛的速度小于每小時70公里，通過普通節流控制器增加車速(F-6)。因此，應用本發明的這種模式，在指紋驗證后，基于有關該指紋所屬用戶的個人信息不僅能夠打開車門，而且能夠自動地將車速控制在預定的特定水平之下。因此，系統不存在每次不得不重新設置駕駛上限速度的麻煩過程。
應用本發明的上述模式2，用作存儲駕駛員指紋的指紋寄存存儲器41和指紋匹配單元42位于車內的控制電路4c中。但是，另一方面，它們可以位于遙控器3中，匹配可以在遙控器中進行。
除了以上描述的例子外，以下的應用可以作為通過指紋驗證個人身份后限制或控制機器或系統操作的例子。
(1)限制接入或者限制或控制功能的應用個人計算機、因特網通信裝置、多媒體終端、數字式廣播接收機-解碼器、數字式錄像機、視頻磁帶錄像機、數字式攝像機、復印機、游戲機、便攜式終端、國內電話機和電子診斷圖表。
(2)匯集或存儲數據，以及根據個人身份進行不同處理的應用電話機、游戲機、現金自動售貨機、ATM機、自動投幣操作自動售貨機、家庭銀行系統、游戲卡終端、與貨幣有關的電子設備(電子現金售貨機、電子平衡顯示機、電子錢包和電子保險箱)和POS終端。
在配備有非光學的薄的表面壓力輸入型指紋傳感器的新發明的電子信息記錄/處理裝置和機器和系統控制裝置中，用戶是通過指紋匹配進行驗證的。照此，與采用代碼、口令或ID的傳統裝置不同，它們具有許多優點，包括改善了安全性，如防止偷竊或欺詐的人未經授權的使用或者模仿、消除了仿照口令的風險、需要記住代碼或ID、或被計算機破譯的風險等。除此之外，新發明的裝置還具有下述優點。
(1)在配備有薄的表面壓力輸入型指紋傳感器的新發明的信息記錄/處理裝置中，指紋傳感器本身是很薄、輕量和結構緊湊。照此，很方便作為便攜裝置。如果將它們裝入IC中，可以將它們用在由國家或當地政府頒發的居民身份證或社會安全卡、個人的小冊子、保健卡、護照、圖書卡、信用卡和其它類似的卡或記錄。即使卡被丟失，也不存在被未經許可的人使用的風險。
盡管它們不象IC卡那么薄，由于它們尺寸小、重量輕、結構緊湊，它們能夠用在各種電子裝置或消費裝置的遙控器或終端中。
如果在上述的卡、小冊子或終端上提供顯示單元，那么，用戶或者經過授權的人員在任何時候能夠脫線、自由地使用存儲在其內的數據。
(2)在配備有薄的表面壓力輸入型指紋傳感器的新發明的信息記錄/處理裝置中，指紋傳感器本身是很薄、輕量和結構緊湊。照此，不用改動裝置的設計或結構便能夠實現傳感器。另一個主要優點在于，能夠限制由用戶操作接入機器或系統，能夠限制或控制系統的功能和操作，以及能夠自動地積累有關系統使用的與諸如指紋所指定人員所屬性別、年齡個人信息、機構有關的所有的數據采集和管理。
(3)在應用本發明的模式2中所使用的指紋傳感器在特定的應用(例如置于游戲中心的游戲機和銀行中的現金分配機)中不需要是薄的表面壓力輸入型指紋傳感器，只要它起用戶識別和數據采集和存儲的作用即可。
工業應用性本發明也能夠有效地用在需要進行用戶驗證裝置中的諸如卡、終端等的便攜式小型輕量單元中。在對用戶進行驗證后，能夠限制或控制裝置的操作和功能。
權利要求
1.一種平的信息記錄/處理裝置，其特征在于所述裝置包括一個薄的檢測指紋的傳感器和一個把所述指紋傳感器檢測的指紋數據轉變為數字電信號的轉換單元。
2.一種平的信息記錄/處理裝置，其特征在于所述裝置包括一薄的檢測指紋的傳感器、一把所述傳感器檢測的指紋數據作為寄存指紋數據存儲起來的存儲器單元、以及一將新檢測的指紋數據與存儲器中所存儲的寄存指紋數據進行比較的指紋匹配單元。
3.一種平的信息記錄/處理裝置，其特征在于所述裝置包括一薄的檢測指紋的傳感器、一把所述傳感器檢測的指紋數據作為寄存指紋數據存儲起來的存儲器單元、以及一將新檢測的指紋數據與存儲器中所存儲的寄存指紋數據進行比較以及在比較中當指紋匹配時輸出“是”信號的指紋匹配單元。
4.如權利要求1-3中任何一項所述的平的信息記錄/處理裝置，其特征在于包括一個存儲有關每個用戶特定信息的第二存儲器。
5.如權利要求1-4中任何一項所述的平的信息記錄/處理裝置，其特征在于所述指紋傳感器是表面壓力輸入型傳感器。
6.一種平的信息記錄/處理裝置，其特征在于所述裝置包括配備有薄的檢測指紋的傳感器、把所述傳感器檢測的指紋數據作為寄存指紋數據存儲起來的第一存儲器單元和把用戶特定信息保持在其中的第二存儲器的便攜式信息記錄單元、以及配備有指紋匹配單元和顯示單元的信息處理單元，所述指紋匹配單元將新檢測的指紋數據與存儲在第一存儲器單元中的寄存指紋數據進行比較，所述顯示單元顯示存儲在上述第二存儲器和信息處理單元中的用戶特定信息，當指紋匹配時能夠把上述信息顯示在上述顯示器上。
7.如權利要求6所述的信息記錄/處理裝置，其特征在于信息處理單元能夠讀出、寫入和改寫存儲在信息記錄單元的第二存儲器單元中的信息。
8.如權利要求6或7所述的信息記錄/處理裝置，其特征在于信息處理單元進一步配備有檢測指紋的第二個薄的指紋傳感器和把第二指紋傳感器檢測的指紋數據作為寄存指紋數據存儲起來的第三存儲器單元。
9.一種機器/系統控制裝置，其特征在于包括檢測指紋的指紋傳感器、將上述傳感器檢測的指紋數據與預先寄存的指紋數據進行比較的指紋匹配單元、以及當指紋匹配時根據該指紋所指定的用戶特定信息控制所述機器/系統的功能或操作的控制機構。
10.一種機器/系統控制裝置，其特征在于包括檢測指紋的指紋傳感器、把所述傳感器檢測的指紋數據作為寄存指紋數據存儲起來的第一存儲器單元、將上述傳感器檢測的指紋數據與存儲在所述存儲器單元中的寄存指紋數據進行比較的指紋匹配單元、以及當指紋匹配時根據該指紋所指定的用戶特定信息控制所述機器/系統的功能或操作的控制機構。
11.如權利要求9或10所述的機器/系統控制裝置，其特征在于所述用戶特定信息是指年齡。
12.如權利要求9、10或11所述的機器/系統控制裝置，其特征在于所述指紋傳感器是一種表面壓力輸入型指紋傳感器。
全文摘要
本發明的第一目的是提供一種具有用戶驗證功能的薄型、輕量和緊湊的信息記錄/處理裝置。第二目的是提供一種能夠通過指紋驗證確認用戶后根據用戶特定信息限制、控制或管理機器或系統功能和操作的機器/系統控制裝置。為了實現上述目的,給新發明的裝置提供表面壓力輸入型薄指紋傳感器、預先記錄用戶的指紋數據的存儲器單元、以及將新輸入指紋數據與預先寄存的指紋數據進行比較的指紋匹配單元。除此之外,已經保存了屬于己寄存指紋數據的所有用戶的個人信息,所以,當指紋匹配時,根據個人信息能夠限制或控制機器/系統的操作或功能。
文檔編號G06K7/00GK1258364SQ98805582
公開日2000年6月28日 申請日期1998年3月30日 優先權日1998年3月30日
發明者田森照彥 申請人:耶尼克斬股份有限公司