DE20109551U1 - mobile phone - Google Patents
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Description
S 22.139 G-DE/ah DELSY Electronic Components AG 7. Juni 2001/ahS 22.139 G-DE/ah DELSY Electronic Components AG June 7, 2001/ah
MOBILTELEPHONMOBILE PHONE
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mobiltelephon.The present invention relates to a mobile phone.
Bei Mobiltelephonen, die auch als "Handys" oder als tragbare Telephone bezeichnet werden, stellt sich stets das Problem der eindeutigen Authentifizierung bzw. Identifizierung des rechtmäßigen Benutzers des Mobiltelephons. Dies bedeutet mit anderen Worten, daß nur diejenige Person, der das Mobiltelephon gehört und/oder die zur Benutzung des Mobiltelephons autorisiert ist, in die Lage versetzt werden soll, sich des Mobiltelephons bedienen zu können.Mobile phones, also known as "cell phones" or portable telephones, always pose the problem of clearly authenticating or identifying the legitimate user of the mobile phone. In other words, this means that only the person who owns the mobile phone and/or who is authorized to use it should be able to use the mobile phone.
In diesem Zusammenhang ist zu berücksichtigen, daß die zuverlässige Authentifizierung bzw. Identifizierung des berechtigten Benutzers eines Mobiltelephons insofern von weiter wachsender Bedeutung sein wird, als das Mobiltelephon bereits heutzutage zur Bezahlung von Waren und von Dienstleistungen, beispielsweise von Taxifahrten, einsetzbar ist; derartige Applikationen, deren Anzahl und deren Breite in Zukunft weiter wachsen wird, lassen sich unter dem Oberbegriff "m(obile)-commerce" subsumieren.In this context, it must be taken into account that the reliable authentication or identification of the authorized user of a mobile phone will continue to be of increasing importance, as mobile phones can already be used today to pay for goods and services, such as taxi rides; such applications, the number and breadth of which will continue to grow in the future, can be subsumed under the general term "m(obile)-commerce".
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Gerade bei finanziellen Transaktionen, aber beispielsweise auch zum Verhindern von Aktionen mit kriminellem Hintergrund, ist eine eindeutige Authentifizierung bzw. Identifizierung des autorisierten Benutzers des Mobiltelephone unerläßlich.Especially for financial transactions, but also for example to prevent actions with a criminal background, clear authentication or identification of the authorized user of the mobile phone is essential.
Hierzu ist bei konventionellen Mobiltelephonen das Eingeben einer beispielsweise vierstelligen Geheimnummer - des sogenannten PIN-Codes (PIN = personal identification number = persönliche Identifizierungsnummer) - über die Tastatur des Mobiltelephons erforderlich.For this purpose, with conventional mobile phones it is necessary to enter a four-digit secret number - the so-called PIN code (PIN = personal identification number) - via the keypad of the mobile phone.
An diesem PIN-Verfahren ist allerdings zum einen zu bemängeln, daß das Eingeben einer derartigen Geheimnummer - bei inzwischen rund fünfzig Millionen allein in der Bundesrepublik Deutschland sich im Einsatz befindlichen Mobiltelephonen - naturgemäß nicht eindeutig sein kann,- zum anderen kann hierdurch die mißbräuchliche und/oder unautorisierte Verwendung eines Mobiltelephons dann nicht ausgeschlossen werden, wenn eine unberechtigte Person Kenntnis von der Geheimnummer erlangt hat, beispielsweise indem diese Person das Eingeben der Geheimnummer unbemerkt beobachtet oder diese Geheimnummer in einem Notizbuch oder dergleichen notiert vorfindet.However, one disadvantage of this PIN procedure is that, on the one hand, the entry of such a secret number - with around fifty million mobile phones in use in the Federal Republic of Germany alone - cannot be unambiguous. On the other hand, it cannot rule out the misuse and/or unauthorized use of a mobile phone if an unauthorized person has gained knowledge of the secret number, for example by observing the secret number being entered unnoticed or by finding the secret number written down in a notebook or similar.
Ausgehend von den vorstehend dargelegten Bedürfnissen und Notwendigkeiten liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Mobiltelephon so weiterzubilden, daß dieses mit an absolute Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit nur von hierzu autorisierten Personen betätigt werden kann.Based on the needs and requirements outlined above, the object of the present invention is to develop a mobile telephone in such a way that it can, with a probability bordering on absolute certainty, only be operated by persons authorized to do so.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Mobiltelephon gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung mindestens eine Vorrichtung zur daktyloskopischen Personenauthentifikation oder -identifikationThis object is achieved in that a mobile telephone according to the teaching of the present invention has at least one device for dactyloscopic personal authentication or identification
mit mindestens einer Lichtquelle zum Beleuchten
und/oder zum Durchleuchten des vorderen Bereichs eines Fingers,with at least one light source for illuminating
and/or to illuminate the front area of a finger,
mit mindestens einer Sensoreinheit, die auf
ihrer dem vorderen Bereich des Fingers
zugeordneten Seite mindestens eine Abtasteinheit zum Aufnehmen optischer Abbilder des vorderen
Bereichs des Fingers aufweist, und
mit mindestens einer Verarbeitungseinheit zum
Bestimmen der Charakteristika des vorderen
Bereichs des Fingers, insbesondere des
Fingerabdrucks
aufweist.with at least one sensor unit that is
their the front area of the finger
assigned side at least one scanning unit for recording optical images of the front
area of the finger, and
with at least one processing unit for
Determining the characteristics of the front
Area of the finger, especially the
Fingerprint
having.
Dieser Lösung liegt gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung auf dem Gebiet der Mobiltelephone insofern ein völlig neues Prinzip zugrunde, als der Benutzer des Mobiltelephons mittels seines Fingerabdrucks authentifiziert wird. In diesem Zusammenhang ist allerdings zu berücksichtigen, daß ein Mobiltelephon bereits heutzutage eine relativ sichere Datenübertragung gewährleisten kann:According to the teaching of the present invention, this solution is based on a completely new principle in the field of mobile phones in that the user of the mobile phone is authenticated using his fingerprint. In this context, however, it must be taken into account that a mobile phone can already guarantee relatively secure data transmission today:
Sobald der Benutzer des Mobiltelephons
typischerweise durch Eingeben eines PIN-Codes - eine Transaktion, etwa im Rahmen einer Überweisung oder eines Aktienhandels, freigibt, werden die Daten auf sichere Weise verschlüsselt und übermittelt, wobei der Empfänger der Daten feststellen kann, ob die übertragenen Daten während der ÜbermittlungAs soon as the user of the mobile phone
typically by entering a PIN code - authorizes a transaction, such as a transfer or a stock trade, the data is encrypted and transmitted in a secure manner, whereby the recipient of the data can determine whether the transmitted data during transmission
eingesehen, verändert und/oder in anderer Weise manipuliert wurden.have been viewed, altered and/or manipulated in any other way.
Dies geschieht durch sogenannte "digitale Signaturen", das heißt durch eine Autorisierung der Transaktion, wobei diese digitalen Signaturen von anerkannten "trusted third parties" ausgegeben werden; der Empfänger kennt die Kennung der SIM-Karte (SIM = Subscriber Identity Module), jedoch nicht den Benutzer, der die Transaktion ausgelöst hat.This is done through so-called "digital signatures", i.e. through an authorization of the transaction, whereby these digital signatures are issued by recognized "trusted third parties"; the recipient knows the identifier of the SIM card (SIM = Subscriber Identity Module), but not the user who initiated the transaction.
Hinsichtlich dieser konventionellen Technik ist allerdings zu berücksichtigen, daß die eindeutige Authentifizierung bzw. Identifizierung des Benutzers insofern ein Problem darstellt, als diese Authentifizierung bzw. Identifizierung des Benutzers bislang lediglich über den PIN-Code und/oder über Paßwörter erfolgt. Hierbei erfolgt jedoch keine persönliche Authentifizierung bzw. Identifizierung des tatsächlich berechtigten Benutzers, denn jede sich im Besitz des PIN-Codes und/oder des Paßworts befindliche Person kann Transaktionen über das Mobiltelephon ausführen, so daß eine unwiderlegbare Zuordnung nicht möglich ist.With regard to this conventional technology, however, it must be taken into account that the clear authentication or identification of the user is a problem in that this authentication or identification of the user has so far only been carried out via the PIN code and/or passwords. However, there is no personal authentication or identification of the actually authorized user, because anyone in possession of the PIN code and/or password can carry out transactions via the mobile phone, so that irrefutable assignment is not possible.
Vielmehr läßt sich eine unwiderlegbare Zuordnung zur berechtigten Person nur anhand eindeutiger Körpermerkmale, das heißt mittels biometrischer Verfahren erzielen, wobei sich die Auswertung des menschlichen Fingerabdrucks als am besten geeignet erweist (und im übrigen als einziges biometrisches Merkmal auch im Rahmen von Gerichtsverfahren anerkannt wird), denn von allen biometrischen Verfahren bietet die Erkennung des Fingerabdrucks das Höchstmaß sowohl an Benutzerfreundlichkeit als auchRather, an irrefutable assignment to the authorized person can only be achieved on the basis of clear physical characteristics, i.e. by means of biometric procedures, whereby the evaluation of the human fingerprint proves to be the most suitable (and is also the only biometric characteristic recognized in court proceedings), because of all biometric procedures, fingerprint recognition offers the highest level of both user-friendliness and
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an Sicherheit.of security.
Hingegen sind andere biometrische Verfahren, wie etwa die Iriserkennung und mit Einschränkungen auch die Gesichtserkennung, nicht nur technisch aufwendiger, sondern bergen auch die Gefahr eines ungewollten oder versehentlichen Auslösens, denn der Benutzer verhält sich hierbei passiv und das Auge oder das Gesicht des Benutzers wird vom entsprechenden Gerät ohne aktives eigenes Zutun des Benutzers aufgenommen.In contrast, other biometric methods, such as iris recognition and, to a limited extent, facial recognition, are not only technically more complex, but also carry the risk of unintentional or accidental triggering, because the user behaves passively and the eye or face of the user is recorded by the corresponding device without the user actively doing anything.
Im Gegensatz dazu ist das Auflegen des vorderen Bereichs des Fingers auf eine Vorrichtung zur daktyloskopischen Personenauthentifikation oder -identifikation eine aktive und bewußte Handlung, so daß der Benutzer zu einem späteren Zeitpunkt nicht behaupten kann, er habe nicht gewußt, daß er mit seinem Finger eine Transaktion ausgelöst hat; hierdurch ist auch das Auftreten datenschutzrechtlicher Probleme ausgeschlossen.In contrast, placing the front part of the finger on a device for fingerprint authentication or identification is an active and conscious act, so that the user cannot later claim that he did not know that he had initiated a transaction with his finger; this also excludes the occurrence of data protection problems.
Mithin gewährleistet eine in ein Mobiltelephon integrierte Vorrichtung zur daktyloskopischen Personenauthentifikation oder -identifikation eine höchste Ansprüchen genügende Sicherheit beim Ausführen von Transaktionen über mobile Netzwerke, wobei mit Hilfe des Fingerabdrucks die Authentizität bzw. die Identität des berechtigten Benutzers auf unwiderlegbare Weise garantiert ist. Hierdurch wird nicht nur die sichere Datenübertragung, sondern auch die berechtigte Auslösung und persönliche Zuordnung einer Transaktion ermöglicht.A device for fingerprint personal authentication or identification integrated into a mobile phone therefore guarantees the highest level of security when carrying out transactions via mobile networks, with the fingerprint providing an irrefutable guarantee of the authenticity or identity of the authorized user. This not only enables secure data transmission, but also the authorized initiation and personal assignment of a transaction.
Neben den vorstehend dargelegten Transaktionen, die in jedem Falle eine gesonderte Authentifizierung bzw.In addition to the transactions described above, which in each case require separate authentication or
Identifizierung erfordern, kann mittels der vorliegenden Vorrichtung zur daktyloskopischen Personenauthentifikation oder -identifikation auch "lediglich" das bloße Benutzen des Mobiltelephons zum Telephonieren gegen unbefugten Gebrauch geschützt werden:Identification, the present device for dactyloscopic personal authentication or identification can also be used to protect "merely" the use of the mobile phone for making telephone calls against unauthorized use:
Dazu wird zunächst beim Einschalten des Mobiltelephons anstelle des PIN-Codes der Fingerabdruck "abgefragt", das heißt angefordert. Um nun den unbefugten Gebrauch eines eingeschalteten, aber unbeaufsichtigten oder verlorengegangenen Mobiltelephons zu verhindern, kann zweckmäßigerweise nach Ablauf einer kurzen Zeitspanne ein Schutz nach Art eines "Bildschirmschoners" einsetzen, der den Benutzer veranlaßt, sich erneut zu authentifizieren bzw. zu identifizieren.To do this, the fingerprint is first "queried" instead of the PIN code when the mobile phone is switched on. In order to prevent unauthorized use of a mobile phone that is switched on but unattended or lost, a "screen saver"-type protection can be used after a short period of time, which prompts the user to authenticate or identify themselves again.
Ein derartiges erneutes Authentifizieren bzw. Identifizieren erscheint - anders als ein erneutes Eingeben des PIN-Codes - insofern zumutbar, als nur ein kurzes Auflegen des Fingers auf die vorliegende Vorrichtung . zur daktyloskopischenSuch a renewed authentication or identification appears - unlike a renewed entry of the PIN code - reasonable insofar as only a brief placing of the finger on the device in question for dactyloscopic
Personenauthentifikation oder -identifikation erforderlich ist; zusätzlich kann vor dem Ausführen einer Transaktion noch einmal der Fingerabdruck "abgefragt", das heißt angefordert werden.Personal authentication or identification is required; in addition, the fingerprint can be "queried" again, i.e. requested, before a transaction is carried out.
Der Fachmann wird in bezug auf die vorliegende Erfindung insbesondere zu schätzen wissen, daß, sobald die Identität des Benutzers festgestellt ist, Transaktionen wie beim Verwenden von konventionellen PIN-Codes autorisiert werden können. Mithin kann zum Erhöhen der Sicherheit bei Mobiltelephon- sowie "m-commerce"-Anwendungen die vorliegende VorrichtungThose skilled in the art will particularly appreciate with respect to the present invention that once the identity of the user is established, transactions can be authorized as when using conventional PIN codes. Thus, to increase security in mobile phone and m-commerce applications, the present device can
zur daktyloskopisehen Personenauthentifikation oder -identifikation ohne signifikante Änderungen in bestehende Infrastrukturen implementiert werden.for dactyloscopic personal authentication or identification can be implemented without significant changes in existing infrastructures.
Des weiteren kann die vorliegende Vorrichtung zur daktyloskopischen Personenauthentifikation oder -identifikation vollumfänglich in eine sogenannte "PKI" (= Public Key Infrastructure) integriert werden. Auch hierdurch wird eine schnelle Verbreitung und eine hohe Akzeptanz drahtloser Applikationen für den "e(lectronic)-commerce" sowie für den "m-commerce" über Mobiltelephone erzielt.Furthermore, the present device for fingerprint personal authentication or identification can be fully integrated into a so-called "PKI" (= Public Key Infrastructure). This also leads to rapid dissemination and high acceptance of wireless applications for "e(lectronic)-commerce" and "m-commerce" via mobile phones.
In diesem Zusammenhang ist eine Einbindung des sogenannten "Fingerprint-Matching" in eine "PKI" jedoch nicht zwingend erforderlich ist, weil dieses "Fingerprint-Matching" bereits auf der SIM-Karte des Mobiltelephons gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt und nicht von einer sogenannten externen "Certification Authority" durchgeführt wird.In this context, however, an integration of the so-called "fingerprint matching" into a "PKI" is not absolutely necessary because this "fingerprint matching" already takes place on the SIM card of the mobile phone according to the present invention and is not carried out by a so-called external "certification authority".
Zum Realisieren der vorgenannten Anforderungen, Funktionen und Spezifikationen dient nun erfindungsgemäß die im Mobiltelephon integrierte Vorrichtung zur daktyloskopischenTo implement the above-mentioned requirements, functions and specifications, the invention now uses the device for dactyloscopic
Personenauthentifikation oder -identifikation (es können auch zwei oder mehr Vorrichtungen im vorliegenden Mobiltelephon implementiert sein), mittels derer Charakteristika (sogenannte "Minuzien") des vorderen Bereichs des Fingers, insbesondere des Fingerabdrucks optisch aufgenommen und elektr(on)isch verarbeitet werden. Hierzu ist mindestens eine Lichtquelle zum Beleuchten und/oder zum Durchleuchten des vorderen Bereichs des Fingers vorgesehen.Personal authentication or identification (two or more devices can also be implemented in the present mobile phone), by means of which characteristics (so-called "minutiae") of the front area of the finger, in particular the fingerprint, are optically recorded and electronically processed. For this purpose, at least one light source is provided for illuminating and/or transilluminating the front area of the finger.
In mindestens einer Sensoreinheit, die auf ihrer dem vorderen Bereich des Fingers zugeordneten Seite mindestens eine Abtasteinheit zum Aufnehmen optischer Abbilder des vorderen Bereichs des Fingers aufweist, werden die vom vorderen Bereich des Fingers kommenden optischen Abbilder desselben sensiert und im Anschluß daran in mindestens einer Verarbeitungseinheit weiterverarbeitet, in der die Charakteristika des vorderen Bereichs des Fingers, insbesondere des Fingerabdrucks, bestimmt und ermittelt werden.In at least one sensor unit, which has at least one scanning unit for recording optical images of the front region of the finger on its side associated with the front region of the finger, the optical images of the finger coming from the front region of the same are sensed and subsequently further processed in at least one processing unit in which the characteristics of the front region of the finger, in particular the fingerprint, are determined and ascertained.
Mithin wird durch die vorliegende Erfindung auf überraschende Weise eine Personalisierung von Mobiltelephonen dergestalt ermöglicht, daß nur eine Person, die den vorderen Bereich des Fingers auf die Vorrichtung zur daktyloskopischenThus, the present invention surprisingly enables personalization of mobile phones in such a way that only a person who places the front part of the finger on the device for dactyloscopic
Personenauthentifikation oder -identifikation aufgelegt hat und mittels ihres Fingerabdrucks als authentifiziert bzw. als autorisiert gilt, das Mobiltelephon betätigen kann.Person authentication or identification and is authenticated or authorized by means of their fingerprint can operate the mobile phone.
Dies bedeutet mit anderen Worten, daß die Berechtigung der jeweiligen Person nach Auflegen des vorderen Bereichs des Fingers auf die im vorliegenden Mobiltelephon integrierte Vorrichtung, die beispielsweise eine Ausdehnung von etwa 12,7 Millimetern oder von etwa 19 Millimetern oder von etwa 25,4 Millimetern aufweisen kann, überprüft und ausschließlich im positiven Falle das Mobiltelephon zur Benutzung freigegeben wird; demzufolge ist jegliche unberechtigte Benutzung oder jeglicher Mißbrauch durch unbefugte, das heißt daktyloskopisch nicht authentifizierte bzw. nicht identifizierte Personen ausgeschlossen.In other words, this means that the authorization of the respective person is checked after placing the front part of the finger on the device integrated in the mobile phone in question, which can, for example, have a dimension of approximately 12.7 millimeters, or approximately 19 millimeters, or approximately 25.4 millimeters, and only in the positive case is the mobile phone released for use; consequently, any unauthorized use or any misuse by unauthorized persons, i.e. persons who have not been authenticated or identified by fingerprinting, is excluded.
In diesem Zusammenhang ist zu berücksichtigen, daß die Vorrichtung zur daktyloskopischen Personenauthentifikation oder -identifikation strengste Anforderungen hinsichtlich Funktionalität und Robustheit zu erfüllen hat, denn die im Mobiltelephon implementierte Vorrichtung ist starken mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt und hat auch im Außenbereich bei Regen oder bei hohen Temperaturschwankungen funktionstüchtig zu bleiben.In this context, it must be taken into account that the device for fingerprint authentication or identification of persons must meet the strictest requirements in terms of functionality and robustness, since the device implemented in the mobile phone is exposed to strong mechanical stresses and must remain functional even outdoors in the rain or in the event of large temperature fluctuations.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung ist die Vorrichtung im Bereich des Displays des Mobiltelephons, insbesondere seitlich des Displays und/oder unterhalb des Displays angeordnet. Eine derartige Anordnung der Vorrichtung ist ergonomisch vorteilhaft.According to a preferred embodiment of the present invention, the device is arranged in the area of the display of the mobile phone, in particular to the side of the display and/or below the display. Such an arrangement of the device is ergonomically advantageous.
Alternativ oder in Ergänzung hierzu kann die Vorrichtung auch im Bereich der Tastaturabdeckung des Mobiltelephons, und hierbei insbesondere im unteren Bereich der Tastaturabdeckung des Mobiltelephons angeordnet sein.Alternatively or in addition to this, the device can also be arranged in the area of the keypad cover of the mobile phone, and in particular in the lower area of the keypad cover of the mobile phone.
Wenn das vorliegende Mobiltelephon in besonders erfinderischer Weise weitergebildet werden soll, so ist die Vorrichtung alternativ oder zusätzlich zum Eingeben von relativen Koordinaten, insbesondere zum graphischen Eingeben von Lageinformationen in der Ebene, mittels mindestens eines Eingabemittels, beispielsweise mittels mindestens eines Fingers und/oder mittels mindestens eines stab- oder stiftförmigen Gegenstands, ausgelegt; hierbei können die relativen Koordinaten zweckmäßigerweise durch die Lage der optischen Abbilder bestimmt sein.If the present mobile telephone is to be further developed in a particularly inventive manner, the device is alternatively or additionally designed for the input of relative coordinates, in particular for the graphical input of position information in the plane, by means of at least one input means, for example by means of at least one finger and/or by means of at least one rod- or pen-shaped object; the relative coordinates can expediently be determined by the position of the optical images.
Dieses optionale Merkmal ist im Hinblick darauf zu sehen, daß die Vorrichtung zusätzlich zur Fingerabdruckerkennung noch zur Übernahme von Zusatzfunktionen ausgelegt ist, was im Hinblick auf Kosteneffizienz und auf den bei Mobiltelephonen zur Verfügung stehenden beschränkten Raum von höchster Bedeutung ist.This optional feature is to be seen in the light of the fact that the device is designed to perform additional functions in addition to fingerprint recognition, which is of utmost importance in terms of cost efficiency and the limited space available in mobile phones.
Auf diese Weise kann die Vorrichtung als sogenanntes "Optical Touchpad" dienen und somit die Cursortasten und/oder das "Scrollwheel" bei WAP-fähigen Mobiltelephonen überflüssig machen (WAP = Wireless Application Protocol = drahtloses Anwendungsprotokoll).In this way, the device can serve as a so-called "optical touchpad" and thus make the cursor keys and/or the "scroll wheel" on WAP-enabled mobile phones superfluous (WAP = Wireless Application Protocol).
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform des Mobiltelephons gemäß der vorliegenden Erfindung dient als Basis die als optischer Sensor mit mindestens einer externen Lichtquelle ausgebildete Vorrichtung, wobei der optische Sensor pixelorientiert (mit beispielsweise etwa 240 Pixeln mal etwa 360 Pixeln entsprechend einer aktiven Fläche von etwa zwölf Millimetern mal etwa achtzehn Millimetern) die Umgebung scannt und entsprechende Bilder aufnimmt.According to an advantageous embodiment of the mobile telephone according to the present invention, the device designed as an optical sensor with at least one external light source serves as the basis, wherein the optical sensor scans the environment in a pixel-oriented manner (with, for example, approximately 240 pixels by approximately 360 pixels corresponding to an active area of approximately twelve millimeters by approximately eighteen millimeters) and records corresponding images.
Demzufolge werden durch diesen optischen Sensor Objektbewegungen registriert, die als unmittelbare Eingabeaktion gewertet werden. Hierbei existieren für das Mobiltelephon verschiedene, auch miteinander kombinierbare Modi:As a result, this optical sensor registers object movements, which are interpreted as an immediate input action. There are various modes for the mobile phone that can also be combined with one another:
Cursormodus:Cursor mode:
Beim unmittelbaren Simulieren einer (Computer-)Maus mittels der Sensoroberfläche wird die CursorpositionWhen directly simulating a (computer) mouse using the sensor surface, the cursor position
durch eine Finger- oder Stiftbewegung auf der Oberfläche des optischen Sensors berechnet und mit mindestens einer entsprechenden Logikschaltung simultan an ein angeschlossenes System übertragen; hierbei ist die Benutzung des Fingers genauso möglich wie der Einsatz eines Stiftes.calculated by a finger or pen movement on the surface of the optical sensor and simultaneously transmitted to a connected system using at least one corresponding logic circuit; the use of the finger is just as possible as the use of a pen.
In diesem Zusammenhang kann nun eingestellt werden, ob sich die Cursorposition durch die Bewegung des Objekts (Finger, Stift, ...) statisch oder relativ ändert. In letzterem Falle, das heißt bei relativer Organisation hängt die Geschwindigkeit des Cursorzeigers vorzugsweise logarithmisch von der Schnelligkeit der Bewegung ab.In this context, you can now set whether the cursor position changes statically or relatively due to the movement of the object (finger, pen, ...). In the latter case, i.e. with relative organization, the speed of the cursor pointer preferably depends logarithmically on the speed of the movement.
Zweckmäßigerweise wird die Simulation der Maustasten bei der vorliegenden Erfindung durch mindestens eine schnelle Berührung des optischen Sensors ermöglicht; auch ist mittels eines entsprechenden Einbaumoduls eine benachbarte Anbringung von Schaltern möglich, so daß durch Tippen auf den optischen Sensor das gesamte Sensormodul gekippt werden kann, um mindestens einen Mausklick auszulösen.In the present invention, the simulation of the mouse buttons is expediently made possible by at least one quick touch of the optical sensor; it is also possible to mount switches adjacent to one another by means of a corresponding installation module, so that the entire sensor module can be tilted by tapping the optical sensor in order to trigger at least one mouse click.
Scrollmodus:Scroll mode:
Beim (unmittelbaren) Simulieren eines Scrollrades mittels der Sensoroberfläche wird die Geschwindigkeit und/oder die Richtung der Scrollfunktionalität durch die Bewegung des Objekts (Finger, Stift, ...) auf dem optischen Sensormodul ermittelt; der Einsatz der Schalter innerhalb des entsprechenden Einbaumoduls kann für den Scrollmodus als Scrollsignal genutzt werden.When (directly) simulating a scroll wheel using the sensor surface, the speed and/or direction of the scroll functionality is determined by the movement of the object (finger, pen, ...) on the optical sensor module; the use of the switches within the corresponding built-in module can be used as a scroll signal for the scroll mode.
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So kann beispielsweise zum Steuern von WAP-Funktionen (WAP = Wireless Application Protocol) in einem Mobiltelephon auf GPRS-Basis (GPRS = General Packet Radio Service) oder auf GSM-Basis (GSM = Global System for Mobile communication) anstelle des herkömmlichen Rädchens ein optischer Sensor gemäß der vorliegenden Erfindung zum Einsatz gelangen. Bei einer exemplarischen Ausdehnung von beispielsweise zwölf Millimeter auf beispielsweise achtzehn Millimeter ersetzt der optische Sensor dann das herkömmliche Rädchen in seinem vollen Funkt ionsumfang.For example, to control WAP functions (WAP = Wireless Application Protocol) in a mobile phone based on GPRS (GPRS = General Packet Radio Service) or GSM (GSM = Global System for Mobile communication), an optical sensor according to the present invention can be used instead of the conventional wheel. With an exemplary extension from, for example, twelve millimeters to, for example, eighteen millimeters, the optical sensor then replaces the conventional wheel in its full range of functions.
Auch hier ist der Funktionsumfang derselbe wie bei konventionellen Touchpads zum Eingeben von relativen Koordinaten; diese sind dadurch leistungsfähiger als ein normales mechanisches Rad; insbesondere entfallen durch den Einsatz des vorliegenden optischen Sensors mechanische Nachteile, wie etwa Verklemmen, Verschmutzen oder Ausfallen mechanischer Teile, vollständig; auch hat der vorliegende optische Sensor in seinem Preis-Leistungsverhältnis wesentliche Vorteile gegenüber konventionellen mechanischen Komponenten.Here, too, the range of functions is the same as with conventional touchpads for entering relative coordinates; these are therefore more powerful than a normal mechanical wheel; in particular, the use of the optical sensor completely eliminates mechanical disadvantages such as jamming, contamination or failure of mechanical parts; the optical sensor also has significant advantages in terms of its price-performance ratio compared to conventional mechanical components.
Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung kann das Auswerten der durch den optischen Sensor in vollem Leistungsumfang zur Verfügung gestellten biometrischen Daten auch auf der SIM-Karte (SIM = Subscriber Identification Module) des Mobiltelephons erfolgen, so daß ein Mißbrauch der biometrischen Daten ausgeschlossen ist.According to a practical further development, the evaluation of the biometric data made available by the optical sensor in its full scope can also be carried out on the SIM card (SIM = Subscriber Identification Module) of the mobile phone, so that misuse of the biometric data is excluded.
Abtastmodus:Scanning mode:
Beim Abtasten der Bewegung anhand von Merkmalen an der Sensoroberfläche wird der optische Sensor unterhalb mindestens einer Bedienungseinheit positioniert und tastet die Oberfläche ab; durch die Bewegung des Objekts (Finger, Stift, ...) wird dann ähnlich wie beim Cursormodus der Cursorzeiger definiert bewegt.When scanning the movement based on features on the sensor surface, the optical sensor is positioned below at least one operating unit and scans the surface; the movement of the object (finger, pen, ...) then moves the cursor pointer in a defined manner, similar to cursor mode.
Authentifizierungs- bzw. Identifizierungsmodus:Authentication or identification mode:
Beim Einsatz der Oberfläche des optischen Sensors zum Authentifizieren bzw. zum Identifizieren einer Person wird anhand des Fingerabdrucks der betreffenden Person erkannt, ob die Person als Benutzer zur Interaktion mit dem dem optischen Sensor zugeordneten Mobiltelephon berechtigt ist.When the surface of the optical sensor is used to authenticate or identify a person, the fingerprint of the person in question is used to determine whether the person is authorized as a user to interact with the mobile phone assigned to the optical sensor.
In diesem Zusammenhang wird der Fachmann auf dem Gebiet der Sicherheitstechnik insbesondere zu schätzen wissen, daß dies synchron mit dem Bedienen des "Sensorcursors" erfolgt und keine weitere Benutzerinteraktion erfordert; mit diesen Merkmalen wird das gesamte Mobiltelephonsystem passiv vor unbefugtem Zugriff geschützt.In this context, the person skilled in the art of security technology will particularly appreciate that this is done synchronously with the operation of the "sensor cursor" and does not require any further user interaction; with these features, the entire mobile phone system is passively protected against unauthorized access.
Wenn die vorliegende Vorrichtung zum Eingeben von relativen Koordinaten, insbesondere zum graphischen Eingeben von Lageinformationen in der Ebene, in besonders erfinderischer Weise weitergebildet werden soll, so dient die optisch empfindliche Sensorfläche einer Größe von beispielsweise zwölf Millimeter auf beispielsweise achtzehn Millimeter beim Einsatz eines sogenannten "Touchpen" als Arbeitsfläche bzw. als sogenanntes "Touchpad", um die Bewegungen des Fingers bzw. des Stiftes verfolgen und die Steuerung desIf the present device for entering relative coordinates, in particular for graphically entering position information in the plane, is to be further developed in a particularly inventive manner, the optically sensitive sensor surface with a size of, for example, twelve millimeters by, for example, eighteen millimeters serves as a work surface or a so-called "touch pad" when using a so-called "touch pen" in order to track the movements of the finger or the pen and to control the
sogenannten "Desktops" auf dem Display des Mobiltelephons bewerkstelligen zu können; hierbei ist der Funktionsumfang zumindest der gleiche wie bei konventionellen Touchpads.so-called "desktops" on the mobile phone display; the range of functions is at least the same as with conventional touchpads.
Die Funktionsweise der vorliegenden Vorrichtung unterscheidet sich von konventionellen Touchpads hingegen dadurch, daß das Registrieren der Bewegungen des Objekts (Finger, Stift, ...) durch eine optische Tastung des Objekts erfolgt. Als erfindungswesentliche Eigenschaft ist in diesem Zusammenhang hervorzuheben, daß die Oberfläche des optischen Sensors durch den optionalen Einsatz mindestens einer nachstehend noch näher zu beschreibenden Fiberglasplatte in Form eines faseroptischen Bereichs eine extrem hohe Belastbarkeit aufweist, so daß für die Bewegungsabläufe ohne weiteres auch Stifte, Kugelschreiber oder dergleichen eingesetzt werden können.The way the device works differs from conventional touchpads in that the movements of the object (finger, pen, etc.) are registered by optically scanning the object. In this context, it is important to note that the surface of the optical sensor has an extremely high load-bearing capacity due to the optional use of at least one fiberglass plate in the form of a fiber-optic area, which will be described in more detail below, so that pens, ballpoint pens or the like can also be used for the movement sequences.
Gemäß einer besonders erfinderischen Weiterbildung besteht bei der vorliegenden Vorrichtung zum Eingeben von relativen Koordinaten die Möglichkeit, mindestens eine Unterschrift bzw. mindestens eine Signatur einzulesen und/oder zu vergleichen, so etwa indem die Unterschrift bzw. die Signatur im Original geleistet und dann in der mindestens einen Speichereinheit der Vorrichtung abgespeichert wird.According to a particularly inventive development, the present device for entering relative coordinates has the possibility of reading in and/or comparing at least one signature, for example by making the signature in the original and then storing it in the at least one storage unit of the device.
Alternativ oder in Ergänzung hierzu besteht auch die erfindungswesentliche Möglichkeit, mindestens eine Unterschrift bzw. mindestens eine Signatur von einer Bankkarte, Kreditkarte, Scheckkarte, SmartCard oder dergleichen vorab in die Speichereinheit derAlternatively or in addition to this, there is also the possibility, which is essential to the invention, of storing at least one signature or at least one signature from a bank card, credit card, check card, smart card or the like in advance in the storage unit of the
vorliegenden Vorrichtung einzulesen.present device.
Beim Vergleichen kann dann auf der vorliegenden Vorrichtung entweder mindestens eine Originalunterschrift bzw. mindestens eine Originalsignatur geleistet werden oder aber von der Bankkarte, Kreditkarte, Scheckkarte, SmartCard oder dergleichen die;·' sich darauf befindliche Unterschrift bzw. Signatur ausgelesen und mit dem in der Speichereinheit der vorliegenden Vorrichtung gespeicherten Wert verglichen werden.When comparing, either at least one original signature or at least one original signature can be made on the device in question, or the signature or signature on the bank card, credit card, check card, smart card or the like can be read out and compared with the value stored in the memory unit of the device in question.
Gemäß einer besonders erfinderischen Weiterbildung des vorliegenden Mobiltelephons ist ohne nennenswerte Zusatzkosten mindestens ein Kameramodul, insbesondere mindestens ein Videokameramodul, in die Vorrichtung integrierbar, wobei die beispielsweise mindestens eine speziell geschliffene Linse aufweisende Optik des Kameramoduls exemplarisch einen Durchmesser von etwa 2,5 Millimeter oder eine Fläche von etwa 2,5 Millimeter auf etwa 2,5 Millimeter aufweisen kann.According to a particularly inventive development of the present mobile phone, at least one camera module, in particular at least one video camera module, can be integrated into the device without significant additional costs, wherein the optics of the camera module, which for example has at least one specially ground lens, can have, for example, a diameter of approximately 2.5 millimeters or an area of approximately 2.5 millimeters by approximately 2.5 millimeters.
Das Kameramodul, dessen Optik beispielsweise in Richtung des vorderen Bereichs des Fingers angeordnet ist und/oder beispielsweise auch für die Gesichtserkennung ausgelegt ist, kann hierbei in einen weiter unten noch zu erläuternden faseroptischen Bereich integriert sein; alternativ oder in Ergänzung hierzu kann die Optik des Kameramoduls im Bereich eines weiter unten noch zu erläuternden Überfahrbereichs angeordnet sein.The camera module, the optics of which are arranged, for example, in the direction of the front area of the finger and/or are also designed, for example, for facial recognition, can be integrated into a fiber optic area to be explained further below; alternatively or in addition to this, the optics of the camera module can be arranged in the area of a drive-over area to be explained further below.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Vorrichtung als auf das Mobiltelephon aufsteckbares ZusatzmodulAccording to an advantageous embodiment of the present invention, the device is designed as an additional module that can be plugged onto the mobile phone
ausgebildet. Hierdurch werden die Einsatzbereitschaft sowie die Flexibilität in der Handhabung der vorliegenden Erfindung in signifikanter Weise gesteigert.This significantly increases the operational readiness and flexibility in handling of the present invention.
Unabhängig hiervon oder in Verbindung mit dem Kameramodul und/oder mit dem aufsteckbaren Zusatzmodul werden die Einsatzbereitschaft sowie die Flexibilität der vorliegenden Erfindung auch dadurch gesteigert, daß das vorliegende Mobiltelephon gemäß einer besonders erfinderischen Weiterbildung in Form mindestens einer Fernbedienung, beispielsweise in bezug auf ein interaktives Fernsehsystem oder in bezug auf eine Kraftfahrzeugschließanlage, eingesetzt werden kann.Independently of this or in conjunction with the camera module and/or with the plug-on additional module, the operational readiness and flexibility of the present invention are also increased by the fact that the present mobile telephone can be used in the form of at least one remote control, for example in relation to an interactive television system or in relation to a motor vehicle locking system, according to a particularly inventive development.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die im vorliegenden Mobiltelephon integrierte Vorrichtung batteriebetrieben. Dies folgt schon allein aus der Tatsache, daß das Mobiltelephon - beispielsweise am Körper - mitgeführt, das heißt transportiert werden muß, so daß sich die Notwendigkeit einer mobilen elektrischen Spannungsversorgung stellt.According to an expedient embodiment of the present invention, the device integrated in the present mobile telephone is battery-operated. This follows from the fact that the mobile telephone must be carried, i.e. transported, for example on the body, so that a mobile electrical power supply is necessary.
In diesem Zusammenhang empfiehlt es sich, der Verarbeitungseinheit mindestens eine Akkumulatoreinheit, insbesondere mindestens eine Akkumulatoreinheit auf Lithiumbasis, zur elektrischen Spannungsversorgung zuzuordnen. In bevorzugter Weise ist der Vorrichtung die Akkumulatoreinheit und/oder die Batterieeinheit zugeordne, die auch das Mobiltelephon selbst mit elektrischer Spannung versorgt.In this context, it is recommended that the processing unit be assigned at least one accumulator unit, in particular at least one lithium-based accumulator unit, for supplying electrical voltage. Preferably, the accumulator unit and/or the battery unit, which also supplies the mobile phone itself with electrical voltage, is assigned to the device.
Eine besonders gleichmäßige Ausleuchtung des vorderen Bereichs des Fingers und mithin besonders zuverlässige Ergebnisse der im vorliegenden Mobiltelephon integrierten Vorrichtung sind dadurch erzielbar, daß die Lichtquelle in zweckmäßiger Weise seitlich neben der Abtasteinheit angeordnet ist.A particularly uniform illumination of the front area of the finger and thus particularly reliable results of the device integrated in the present mobile phone can be achieved by conveniently arranging the light source to the side of the scanning unit.
Zu denselben Zwecken kann das Licht unabhängig hiervon oder in Ergänzung hierzu von der Lichtquelle in Richtung auf die von der Abtasteinheit abgewandte, vom vorderen Bereich des Fingers zu bedeckende bzw. zu überstreichende Seite der im vorliegenden Mobiltelephon integrierten Vorrichtung abstrahlbar sein.For the same purposes, the light can be emitted independently of or in addition to the light source in the direction of the side of the device integrated in the mobile telephone in question facing away from the scanning unit and to be covered or swept over by the front area of the finger.
Demzufolge wird beim vorliegenden Mobiltelephon mittels der Vorrichtung eine ausreichende, zuverlässige Ergebnisse zeitigende Beleuchtung des vorderen Bereichs des Fingers ermöglicht, bei der des weiteren sowohl die im vorliegenden Mobiltelephon integrierte Vorrichtung vollständig einsehbar als auch der Vorgang der daktyloskopischen Personenauthentifikation oder -identifikation für die zu authentifizierende bzw. zu identifizierende Person nachvollziehbar und transparent ist und mit der schließlich unabhängig von den jeweiligen Umgebungslichtverhältnissen stets konstant gute und verläßliche Ergebnisse erzielbar sind. Hierzu ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Dauer und/oder die Intensität der von der Lichtquelle abgestrahlten Lichtpulse in Abhängigkeit von den Umgebungslichtverhältnissen regelbar.Accordingly, the device in the present mobile phone enables sufficient illumination of the front area of the finger that produces reliable results, and in addition, the device integrated in the present mobile phone is completely visible and the process of fingerprint authentication or identification is comprehensible and transparent for the person to be authenticated or identified, and with which consistently good and reliable results can be achieved regardless of the respective ambient light conditions. For this purpose, according to a preferred embodiment of the present invention, the duration and/or intensity of the light pulses emitted by the light source can be regulated depending on the ambient light conditions.
Mithin wird eine adaptive Lichtregelung (= ALR oderTherefore, an adaptive light control (= ALR or
auch ALC = "adaptive light control"), das heißt eine Art "intelligente Lichtsteuerung" bereitgestellt, durch die die Defizite sich ändernder Umgebungslichtverhältnisse, wie etwa wechselnder Raumbeleuchtung oder wechselnder Sonneneinstrahlung, ausgleichbar sind, indem sich die im vorliegenden Mobiltelephon integrierte Vorrichtung bzw. der die Vorrichtung steuernde Algorithmus an die jeweiligen Lichtverhältnisse anpaßt.ALC (adaptive light control) is provided, i.e. a type of "intelligent light control" through which the deficits of changing ambient light conditions, such as changing room lighting or changing sunlight, can be compensated for by the device integrated in the mobile phone or the algorithm controlling the device adapting to the respective lighting conditions.
Hierzu ist beim Mobiltelephon in bevorzugter Weise mindestens ein Steuerungsmittel zum Regeln der Dauer und/oder der Intensität der von der Lichtquelle abgestrahlten Lichtpulse vorgesehen. Mit diesem Steuerungsmittel ist ein kontinuierliches oder temporäres Meßverfahren durchführbar, mit dem eine permanent gute Bildqualität ermittelbar ist und mit dem bedarfsweise eine optimale, auf Kontrast und Schärfentiefe abgestimmte Sättigung mittels kurzzeitiger Lichtpulse erzielbar ist, wobei die kurzzeitigen Lichtpulse in ihrer Dauer und/oder in ihrer Intensität exakt auf die tatsächlich benötigte Lichtmenge dosierbar sind.For this purpose, the mobile phone is preferably provided with at least one control means for regulating the duration and/or intensity of the light pulses emitted by the light source. This control means can be used to carry out a continuous or temporary measuring process with which a permanently good image quality can be determined and with which, if required, an optimal saturation matched to contrast and depth of field can be achieved by means of short-term light pulses, whereby the short-term light pulses can be dosed in terms of their duration and/or intensity exactly to the amount of light actually required.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist das Steuerungsmittel auf:According to an advantageous development of the present invention, the control means comprises:
mindestens ein Erfassungsmodul zum Erfassen der Umgebungslichtverhältnisse, wobei das
Erfassungsmodul einheitlich mit der
Sensoreinheit und/oder als Teil der
Sensoreinheit ausgebildet sein kann;
mindestens ein Auswertemodul zum Bestimmen der
Dauer und/oder der Intensität der Lichtpulse in Anpassung an die vom Erfassungsmodul erfaßtenat least one detection module for detecting the ambient light conditions, wherein the
Recording module consistent with the
Sensor unit and/or as part of the
sensor unit can be designed;
at least one evaluation module for determining the
Duration and/or intensity of the light pulses in accordance with the data recorded by the detection module
Umgebungslichtverhaltnisse, wobei das
Auswertemodul einheitlich mit mindestens einer
Auswerteeinheit und/oder als Teil mindestens
einer Auswerteeinheit ausgebildet sein kann, die der Sensoreinheit in bevorzugter Weise
nachgeordnet ist; undAmbient light conditions, whereby the
Evaluation module uniformly with at least one
Evaluation unit and/or as part of at least
an evaluation unit which is preferably connected to the sensor unit
is subordinate; and
mindestens ein Speichermodul zum Abspeichern von für das Regeln der Dauer und/oder der Intensität der Lichtpulse bestimmten Schwellwerten, wobei
das Speichermodul einheitlich mit mindestens
einer Speichereinheit und/oder als Teil
mindestens einer Speichereinheit ausgebildet
sein kann, die der Sensoreinheit in bevorzugter Weise nachgeordnet ist.at least one memory module for storing threshold values determined for regulating the duration and/or intensity of the light pulses, wherein
the memory module uniformly with at least
a storage unit and/or as part
at least one storage unit
which is preferably arranged downstream of the sensor unit.
Die Arbeitsweise und die Funktion des Steuerungsmittels ist hierbei beispielsweise dergestalt, daß das Erfassungsmodul die jeweiligen Umgebungslichtverhältnisse erfaßt, diese im Auswertemodul ausgewertet und analysiert werden sowie im Auswertemodul ein Vergleich mit im Speichermodul gespeicherten vorgegebenen Schwellwerten erfolgt.The mode of operation and the function of the control means is, for example, such that the detection module detects the respective ambient light conditions, these are evaluated and analyzed in the evaluation module and a comparison is made in the evaluation module with predetermined threshold values stored in the memory module.
In Abhängigkeit vom Ergebnis dieses Vergleichs wird dann die Lichtquelle, die mit dem Steuerungsmittel und hierbei insbesondere mit dem Auswertemodul in Verbindung steht, vom Steuerungsmittel angesprochen, wobei die Dauer und/oder die Intensität der von der Lichtquelle emittierten Lichtpulse an die ermittelten Umgebungslichtverhältnisse angepaßt wird.Depending on the result of this comparison, the light source, which is connected to the control means and in particular to the evaluation module, is then addressed by the control means, whereby the duration and/or the intensity of the light pulses emitted by the light source is adapted to the determined ambient light conditions.
Hierdurch können die Lichtpulse sowohl in ihrer Dauer als auch in ihrer Intensität dynamisch und adaptiv gestaltet werden, um für jede Art von Umgebungslicht (beispielsweise starke Sonneneinstrahlung, schwacheThis allows the light pulses to be designed dynamically and adaptively in terms of both their duration and intensity in order to be able to adapt to any type of ambient light (e.g. strong sunlight, weak
• ··
• · • ·• · • ·
Sonneneinstrahlung, Dämmerlicht, diffuses Licht, Gaslicht, Mondschein, künstliche Beleuchtung, ...) die benötigte Lichteinstrahlung zur Verfügung zu stellen und mithin kontrastreiche sowie tiefenscharfe Abbilder des vorderen Bereichs des Fingers zu erhalten.Sunlight, twilight, diffuse light, gaslight, moonlight, artificial lighting, ...) to provide the required light and thus to obtain high-contrast and deep-sharp images of the front area of the finger.
Insbesondere sind mit der adaptiven Lichtregelung Beleuchtungsstärken von null Lux bis etwa 40.000 Lux realisierbar, wobei letzterer Beleuchtungsstärkewert in etwa einer direkten Sonneneinstrahlung entspricht. Die mit dieser adaptiven Lichtregelung erzielbaren Ergebnisse weisen gegenüber konventionellen Beleuchtungssystemen mit Dauerlicht eine Kontrastund Schärfentiefesteigerung um bis zu etwa achtzig Prozent auf, wobei die erfindungsgemäße Art der Lichtsteuerung den Vorteil hat, daß sie bei sich ändernden Beleuchtungsverhältnissen die benötigte Lichtmenge in einem zeitlichen Bereich von weniger als 100 Millisekunden dosieren kann und zur Verfügung stellt, so daß bei allen denkbaren Lichtverhältnissen eine nahezu gleichbleibende Bildqualität erhaltbar ist.In particular, the adaptive light control can achieve illumination levels of zero lux to around 40,000 lux, with the latter illumination level roughly corresponding to direct sunlight. The results that can be achieved with this adaptive light control show an increase in contrast and depth of field of up to around eighty percent compared to conventional lighting systems with continuous light, with the type of light control according to the invention having the advantage that it can dose and provide the required amount of light in a time range of less than 100 milliseconds when the lighting conditions change, so that an almost constant image quality can be obtained in all conceivable lighting conditions.
Mithin ist der erfindungswesentliche Vorteil des vorliegenden Mobiltelephons in der "intelligenten Ansteuerung" zu sehen, die sich die eingestrahlte Lichtmenge bedarfsweise gewissermaßen selbst justiert und sie rund um das zu beleuchtende Objekt, das heißt rund um den vorderen Bereich des Fingers, für jeden Bereich separat errechnet und zur Verfügung stellt, so daß eine Überbelichtung bzw. eine Unterbelichtung mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen ist.The essential advantage of the invention of the present mobile phone is therefore to be seen in the "intelligent control", which adjusts the amount of light emitted as required and calculates and makes it available separately for each area around the object to be illuminated, i.e. around the front area of the finger, so that overexposure or underexposure is almost certainly excluded.
In diesem Zusammenhang zeitigen statisch arbeitende Beleuchtungseinheiten, wie sie etwa bei konventionellen Vorrichtungen zur daktyloskopischen Personenauthentifikation oder -identifikation mittels mindestens eines Fingerabdrucks vorgesehen sind, insofern einen weiteren Nachteil, als die von ihnen bereitgestellte Lichtmenge nicht objektbezogen abgegeben werden kann, das heißt ein zehn Millimeter starkes Objekt wird mit der gleichen Lichtmenge wie ein fünf Millimeter starkes Objekt beleuchtet, woraus Unscharfen sowie auch teilweise Überbelichtungen resultieren.In this context, statically operating lighting units, such as those provided in conventional devices for dactyloscopic personal authentication or identification by means of at least one fingerprint, have a further disadvantage in that the amount of light they provide cannot be emitted in relation to the object, i.e. a ten millimeter thick object is illuminated with the same amount of light as a five millimeter thick object, which results in blurring and sometimes overexposure.
Im Gegensatz dazu ermöglicht die im vorliegenden Mobiltelephon integrierte Vorrichtung in zweckmäßiger Weise die gleichmäßige Beleuchtung eines Objekts, etwa des vorderen Bereichs eines Fingers, und zwar unabhängig von der Stärke des Objekts, das im übrigen durchaus auch eine mehr oder weniger starke Lichtleitfähigkeit oder ein mehr oder weniger starkes Reflexionsvermögen aufweisen kann, sowie unabhängig davon, ob dieses Objekt nun frontal, lateral und/oder rückseitig von Störlicht beleuchtet wird.In contrast, the device integrated in the present mobile phone conveniently enables the uniform illumination of an object, such as the front area of a finger, regardless of the thickness of the object, which may also have a greater or lesser light conductivity or a greater or lesser reflectivity, and regardless of whether this object is illuminated by stray light from the front, side and/or back.
Demzufolge spielt es bei der im vorliegenden Mobiltelephon integrierten Vorrichtung keine Rolle, unter welchem Winkel und von welcher Stelle aus Licht auf das zu beleuchtende Objekt eingestrahlt wird; lediglich die Dauer und/oder die Intensität des zusätzlich benötigten Lichts ist für jeden Bereich individuell zu regeln, ist doch das Aufnehmen der optischen Abbilder durch die Abtasteinheit in bevorzugter Weise mittels von der Lichtquelle abgestrahlter Lichtpulse gesteuert.Consequently, with the device integrated in the present mobile phone, it does not matter at what angle and from what location the light is irradiated onto the object to be illuminated; only the duration and/or the intensity of the additional light required has to be regulated individually for each area, since the recording of the optical images by the scanning unit is preferably controlled by means of light pulses emitted by the light source.
Die Vorzüge der vorliegenden adaptiven Lichtregelung führen letztendlich dazu, daß die Charakteristika (sogenannte "Minuzien") des vorderen Bereichs des Fingers, insbesondere des Fingerabdrucks, ohne wesentliche Änderung der Belichtungszeiten unter vollumfänglicher Erhaltung des Kontrastes und der Schärfentiefe bestimmbar sind.The advantages of the present adaptive light control ultimately lead to the fact that the characteristics (so-called "minutiae") of the front area of the finger, in particular the fingerprint, can be determined without significantly changing the exposure times while fully preserving the contrast and depth of field.
Zweckmäßigerweise ist das Steuerungsmittel für die adaptive Lichtregelung als mindestens ein Logikbauteil und/oder als mindestens eine Logikschaltung, insbesondere als mindestens ein Standardlogikbauteil oder als mindestens eine programmierbare Logik (FPGA = field programmable gate array), ausgebildet. Alternativ oder in Ergänzung hierzu kann das Steuerungsmittel auch als mindestens eine digitale Signalverarbeitungseinheit (DSP
digital signal processor) und/oder als mindestens ein MikroController ausgebildet sein.The control means for the adaptive light control is expediently designed as at least one logic component and/or as at least one logic circuit, in particular as at least one standard logic component or as at least one programmable logic (FPGA = field programmable gate array). Alternatively or in addition to this, the control means can also be designed as at least one digital signal processing unit (DSP
digital signal processor) and/or at least one microcontroller.
Wie bereits vorstehend ausgeführt, weist das zur Bewerkstelligung der adaptiven Lichtregelung vorgesehene Steuerungsmittel gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltungsform mindestens ein Erfassungsmodul, mindestens ein Auswertemodul und mindestens ein Speichermodul auf.As already stated above, the control means provided for implementing the adaptive light control comprises, according to an expedient embodiment, at least one detection module, at least one evaluation module and at least one memory module.
Ist nun das Erfassungsmodul in bevorzugter Weise einheitlich mit der Sensoreinheit und/oder als Teil der Sensoreinheit ausgebildet, so kann sich die photoempfindliche Fläche und/oder die photoempfindliche Schicht der Sensoreinheit mittels der adaptiven Lichtregelung gewissermaßen selbst
und zwar für jeden ihrer Bereiche - die erforderliche Lichtmenge anfordern, was insbesondere dann inIf the detection module is preferably designed as a unit with the sensor unit and/or as part of the sensor unit, the photosensitive surface and/or the photosensitive layer of the sensor unit can, to a certain extent, self-regulate by means of the adaptive light control.
and for each of their areas - request the required amount of light, which is particularly important in
2 &igr;"2 &igr;"
vorzüglicher Weise funktioniert, wenn dasworks excellently when the
Auswertemodul der Steuerungsmittel einheitlich mitEvaluation module of the control means uniform with
der Auswerteeinheit und/oder als Teil der Auswerteeinheit ausgebildet ist.the evaluation unit and/or as part of the evaluation unit.
Konventionelle Vorrichtungen zur daktyloskopischen Personenauthentifikation oder -identifikation können dies nicht leisten, weil derartige bekannte Vorrichtungen (vgl. deutsche Offenlegungsschrift DE 44 04 918 Al) - wenn überhaupt - das eingestrahlte Licht für den gesamten Bereich der Abtasteinheit bzw. der Sensoreinheit unflexibel und starr regulieren.Conventional devices for fingerprint authentication or identification of persons cannot achieve this because such known devices (cf. German patent application DE 44 04 918 A1) - if at all - regulate the incident light for the entire area of the scanning unit or the sensor unit inflexibly and rigidly.
Im Gegensatz dazu ist nur die adaptive Lichtregelung in der Lage, für jeden Bereich der Fläche und/oder der Schicht der Abtasteinheit bzw. der Sensoreinheit die angesichts der Umgebungslichtverhältnisse erforderliche Lichtmenge hinsichtlich Dauer und/oder hinsichtlich Intensität im Auswertemodul in bezug auf eine optimale Sättigung zu berechnen und unverzüglich zu liefern.In contrast, only adaptive light control is able to calculate and immediately deliver the amount of light required in terms of duration and/or intensity in the evaluation module in relation to optimal saturation for each area of the surface and/or layer of the scanning unit or sensor unit, given the ambient lighting conditions.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann es Teil der adaptiven Lichtregelung (= ALR oder auch ALC = "adaptive light control"), das heißt der "intelligenten LichtSteuerung" sein, daß die elektrischen Signale in der Sensoreinheit und/oder in der Auswerteeinheit über die verschiedenen Bereiche der optischen Abbilder verstärkbar sind.According to a particularly advantageous development of the present invention, it can be part of the adaptive light control (= ALR or ALC = "adaptive light control"), i.e. the "intelligent light control", that the electrical signals in the sensor unit and/or in the evaluation unit can be amplified over the different areas of the optical images.
In diesem Zusammenhang kann es vonIn this context, it can be
erfindungswesentlicher Bedeutung sein, dieessential to the invention, the
Verstärkung der elektrischen Signale in derAmplification of electrical signals in the
Sensoreinheit und/oder in der Auswerteeinheit überSensor unit and/or in the evaluation unit via
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die verschiedenen Bereiche der optischen Abbilder veränderlich auszugestalten.to make the different areas of the optical images variable.
Hintergrund dieser besonders vorteilhaften Weiterbildung ist die Tatsache, daß die Intensitätsverteilung und demzufolge der Kontrast des im Inneren des vorderen Bereichs des Fingers gestreuten Lichts über die gesamte Breite der optischen Abbilder weder gleichmäßig noch konstant, sondern in den mittleren Bereichen der optischen Abbilder geringer als in den Randbereichen der optischen Abbilder ist, was unter anderem damit zusammenhängen kann, daß die mindestens eine Lichtquelle seitlich neben der Abtasteinheit angeordnet sein kann und daß das Licht von der Lichtquelle in Richtung auf die von der Abtasteinheit abgewandte, vom vorderen Bereich des Fingers zu bedeckende bzw. zu überstreichende Seite der im vorliegenden Mobiltelephon integrierten Vorrichtung abstrahlbar sein kann.The background to this particularly advantageous development is the fact that the intensity distribution and consequently the contrast of the light scattered inside the front area of the finger is neither uniform nor constant across the entire width of the optical images, but is lower in the middle areas of the optical images than in the edge areas of the optical images, which may be related, among other things, to the fact that the at least one light source can be arranged laterally next to the scanning unit and that the light from the light source can be emitted in the direction of the side of the device integrated in the present mobile phone facing away from the scanning unit and to be covered or swept over by the front area of the finger.
Hierdurch gelangt in die zentralen, durch den vorderen Bereich des Fingers abgedeckten Bereiche auf der von der Abtasteinheit abgewandten, vom vorderen Bereich des Fingers zu bedeckenden bzw. zu überstreichenden Seite der im vorliegenden Mobiltelephon integrierten Vorrichtung weniger Licht als in die seitlichen Bereiche, so daß die Intensität und - direkt proportional hierzu - der Kontrast des gestreuten Lichts in den zentralen Bereichen schwächer als in den Randbereichen ist.As a result, less light reaches the central areas covered by the front area of the finger on the side of the device integrated in the present mobile phone facing away from the scanning unit and to be covered or swept over by the front area of the finger than the side areas, so that the intensity and - directly proportional to this - the contrast of the scattered light is weaker in the central areas than in the edge areas.
Zum Beheben dieses Mankos kann gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung die Verstärkung der elektrischen Signale in denTo remedy this shortcoming, according to a preferred development of the present invention, the amplification of the electrical signals in the
mittleren Bereichen der optischen Abbilder größer, und hierbei beispielsweise um etwa den Faktor 2 bis 3 größer, als die Verstärkung der elektrischen Signale in den Randbereichen der optischen Abbilder sein. Eine derartige elektronische Modulation mittels variabler Verstärkungsfaktoren kann hierbei in jeder Zeile der optischen Abbilder vorgenommen werden.middle areas of the optical images can be larger, for example by a factor of 2 to 3, than the amplification of the electrical signals in the edge areas of the optical images. Such electronic modulation using variable amplification factors can be carried out in each line of the optical images.
Hierdurch kann auf elegante, elektronisch bewerkstelligte Weise die Tatsache kompensiert werden, daß die Intensität und der Kontrast des gestreuten Lichts in den zentralen Bereichen schwächer als in den Randbereichen ist, wobei die Verstärkung selektiv über die verschiedenen Bereiche der optischen Abbilder so gewählt werden kann, daß das zum Produkt aus jeweiliger/m Streulichtintensität/-kontrast und jeweiligem Verstärkungsfaktor direkt proportionale Ausgangssignal von in etwa konstanter Intensität ist; durch diese technische Maßnahme ist die Qualität der mit der im vorliegenden Mobiltelephon integrierten Vorrichtung erhaltbaren Ergebnisse maßgeblich verbesserbar.This makes it possible to compensate in an elegant, electronic manner for the fact that the intensity and contrast of the scattered light is weaker in the central regions than in the peripheral regions, whereby the amplification can be selected selectively over the various regions of the optical images so that the output signal, which is directly proportional to the product of the respective scattered light intensity/contrast and the respective amplification factor, is of approximately constant intensity; this technical measure makes it possible to significantly improve the quality of the results obtainable with the device integrated in the present mobile telephone.
Gemäß einer erfindungswesentlichen Weiterbildung des vorliegenden Mobiltelephons ist dessen Vorrichtung für den Übergang in einen Ruhezustand ausgelegt. Dies ist insofern von Vorteil, als die zum Betreiben der im vorliegenden Mobiltelephon integrierten Vorrichtung erforderliche elektrische Spannung aus Batterien (Akkumulatoreinheit,· vgl. oben), gegebenenfalls ergänzend auch mit Hilfe von Solarkollektoren bezogen wird, so daß diesbezügliche Einsparpotentiale durch Vorsehen eines Ruhezustands hochwillkommen sind.According to a further development of the present mobile telephone, which is essential to the invention, its device is designed for transition to a standby mode. This is advantageous in that the electrical voltage required to operate the device integrated in the present mobile telephone is obtained from batteries (accumulator unit, see above), possibly also with the help of solar collectors, so that the potential savings in this regard by providing a standby mode are very welcome.
Hierzu kann zweckmäßigerweise mindestens eine kapazitive, vorzugsweise in die Steuerungsmittel integrierte Schaltung vorgesehen sein, mittels derer die im vorliegenden Mobiltelephon integrierte Vorrichtung nach einem vorgegebenen Zeitraum der Nichtnutzung in den Ruhezustand (= sogenannter "Sleep"-Modus) übergeht und mittels derer die im vorliegenden Mobiltelephon integrierte Vorrichtung bei Auflegen bzw. bei Überstreichen mit dem vorderen Bereich des Fingers wieder "aufgeweckt" wird, das heißt wieder in einen betriebsbereiten Zustand übergeht.For this purpose, at least one capacitive circuit can be provided, preferably integrated into the control means, by means of which the device integrated in the present mobile phone goes into the idle state (= so-called "sleep" mode) after a predetermined period of non-use and by means of which the device integrated in the present mobile phone is "woken up" again when it is put down or swiped with the front area of the finger, i.e. it goes back into an operational state.
Sogesehen kann in der im vorliegenden Mobiltelephon integrierten Vorrichtung sowohl eine "Sleep"-Funktion als auch eine "Wake Up"-Funktion implementiert sein, wobei die kapazitive Schaltung zweckmäßigerweise so ausgelegt sein sollte, daß die sich im Ruhezustand befindliche, im vorliegenden Mobiltelephon integrierte Vorrichtung innerhalb eines Zeitraums von etwa zehn Millisekunden bis etwa 100 Millisekunden aktivierbar ist.In this sense, both a "sleep" function and a "wake up" function can be implemented in the device integrated in the present mobile phone, wherein the capacitive circuit should expediently be designed such that the device integrated in the present mobile phone, which is in the idle state, can be activated within a period of about ten milliseconds to about 100 milliseconds.
Wenn die vorliegende Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weitergebildet werden soll, so ist in der im vorliegenden Mobiltelephon integrierten Vorrichtung mindestens ein faseroptischer Bereich vorzusehen, durch den die optischen Abbilder des vorderen Bereichs des Fingers zur Abtasteinheit transportierbar sind.If the present invention is to be further developed in a particularly advantageous manner, at least one fiber-optic region is to be provided in the device integrated in the present mobile telephone, through which the optical images of the front region of the finger can be transported to the scanning unit.
Um einen ordnungsgemäßen Transport des vom vorderen Bereich des Fingers stammenden Lichts durch den optional vorgesehenen faseroptischen Bereich zurTo ensure proper transport of the light from the front area of the finger through the optional fiber optic area to the
99 9··« · &psgr; » * &psgr; &psgr; # 9 · 999· « ·»99 9··« · &psgr; » * &psgr;&psgr; # 9 · 999 · « ·»
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·· · 9· 99 99 991·· · 9· 99 99 991
Abtasteinheit zu gewährleisten, sind die Fasern im faseroptischen Bereich gemäß einer erfindungswesentlichen Weiterbildung im wesentlichen senkrecht zur Eintrittsfläche und/oder zur Austrittsfläche des faseroptischen Bereichs orientiert.In order to ensure the smooth scanning of the scanning unit, the fibers in the fiber optic region are oriented essentially perpendicular to the entry surface and/or the exit surface of the fiber optic region according to a further development essential to the invention.
Wenn der Transport des vom vorderen Bereich des Fingers stammenden Lichts zur Abtasteinheit optimiert werden soll, so weisen die Fasern des faseroptischen Bereichs gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung eine sich in Richtung zur Abtasteinheit hin verjüngende Gestalt auf, das heißt die Dicke der Fasern ist insofern variabel, als diese Dicke vom dem vorderen Bereich des Fingers zugeordneten Bereich zur Abtasteinheit hin vorzugsweise kontinuierlich abnimmt.If the transport of the light originating from the front region of the finger to the scanning unit is to be optimized, the fibers of the fiber optic region according to a preferred embodiment of the present invention have a shape that tapers towards the scanning unit, i.e. the thickness of the fibers is variable in that this thickness preferably decreases continuously from the region associated with the front region of the finger towards the scanning unit.
Zu denselben Zwecken sind die Fasern im faseroptischen Bereich gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung im wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Alternativ hierzu können die Fasern im faseroptischen Bereich gemäß einer erfindungswesentlichen Weiterbildung im wesentlichen zwei Richtungen aufweisen, die unter einem Winkel zueinander angeordnet sind.For the same purposes, the fibers in the fiber optic region are arranged essentially parallel to one another according to a preferred embodiment of the present invention. Alternatively, the fibers in the fiber optic region can essentially have two directions, which are arranged at an angle to one another, according to a further development essential to the invention.
Hierbei ist eine Ausgestaltungsform bevorzugt, bei der die Fasern im faseroptischen Bereich schichtweise angeordnet sind, wobei die Fasern innerhalb einer Schicht im wesentlichen parallel zueinander und die Fasern zueinander benachbarter Schichten unter dem Winkel zueinander angeordnet sind.In this case, a preferred embodiment is one in which the fibers in the fiber optic region are arranged in layers, the fibers within a layer being arranged substantially parallel to one another and the fibers of adjacent layers being arranged at an angle to one another.
Bei der vorgenannten bevorzugten Ausgestaltungsform sind die in der einen Richtung unter dem Winkel zur anderen Richtung angeordneten Fasern des faseroptischen Bereichs zweckmäßigerweise zum Transport von Licht auf die von der Abtasteinheit abgewandte, vom vorderen Bereich des Fingers zu bedeckende bzw. zu überstreichende Seite der im vorliegenden Mobiltelephon integrierten Vorrichtung vorgesehen, während die in der anderen Richtung angeordneten Fasern des faseroptischen Bereichs zweckmäßigerweise zum Transport der optischen Abbilder des vorderen Bereichs des Fingers zur Abtasteinheit vorgesehen sind.In the aforementioned preferred embodiment, the fibers of the fiber optic region arranged in one direction at an angle to the other direction are expediently provided for transporting light to the side of the device integrated in the present mobile phone facing away from the scanning unit and to be covered or swept over by the front region of the finger, while the fibers of the fiber optic region arranged in the other direction are expediently provided for transporting the optical images of the front region of the finger to the scanning unit.
Einer besonderen Erwähnung bedarf in diesem Zusammenhang, daß durch die vorgenannte bevorzugte Ausgestaltungsform mit zwei Vorzugsrichtungen für die Fasern das Anordnen eines optischen Systems insofern obsolet sein kann, als eine gleichmäßige Ausleuchtung des vorderen Bereichs des Fingers durch die in der einen Richtung unter dem Winkel zur anderen Richtung angeordneten Fasern des faseroptischen Bereichs gewährleistet sein kann.In this context, it is particularly worth mentioning that the aforementioned preferred embodiment with two preferred directions for the fibers can make the arrangement of an optical system obsolete insofar as uniform illumination of the front region of the finger can be ensured by the fibers of the fiber optic region arranged in one direction at an angle to the other direction.
Gemäß einer besonders erfinderischen Weiterbildung des vorliegenden Mobiltelephons ist zumindest ein Teil der Fasern im faseroptischen Bereich zumindest abschnittsweise von (licht)absorbierendem Material in Form einer Beschichtung und/oder in Form einer Hülle umgeben.According to a particularly inventive development of the present mobile phone, at least some of the fibers in the fiber optic area are at least partially surrounded by (light) absorbing material in the form of a coating and/or in the form of a sheath.
Hierdurch wird etwaig von außen her durch eine Seitenfläche der Fasern einfallendes Licht und/oder von einer benachbarten Faser her einfallendes Licht absorbiert, so daß über jede Faser nur das an einerAs a result, any light entering from outside through a side surface of the fibers and/or light entering from a neighboring fiber is absorbed, so that only the light at one
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bestimmten Stelle in den faseroptischen Bereich eintretende Licht durch den faseroptischen Bereich zur Austrittsfläche desselben weitergeleitet wird. Auf diese Weise wird eine Veränderung des an der Eintrittsfläche des faseroptischen Bereichs erhaltenen Lichtmusters in zuverlässiger Weise vermieden.Light entering the fiber optic region at a specific point is transmitted through the fiber optic region to the exit surface thereof. In this way, a change in the light pattern obtained at the entrance surface of the fiber optic region is reliably avoided.
Gemäß einer hierzu alternativen oder ergänzenden, ebenfalls besonders erfinderischen Weiterbildung des vorliegenden Mobiltelephons ist zumindest ein Teil der Fasern im faseroptischen Bereich zumindest abschnittsweise von (licht)reflektierendem Material in Form einer Beschichtung und/oder in Form einer Hülle umgeben, die das Licht in der jeweiligen Faser in bevorzugter Weise wieder von der Wandung dieser Faser in das Innere dieser Faser zurückreflektiert.According to an alternative or supplementary, likewise particularly inventive development of the present mobile phone, at least some of the fibers in the fiber optic area are surrounded at least in sections by (light) reflecting material in the form of a coating and/or in the form of a sheath, which preferably reflects the light in the respective fiber back from the wall of this fiber into the interior of this fiber.
Hierdurch wird der Transport der optischen Abbilder durch den faseroptischen Bereich zur Abtasteinheit insofern begünstigt, als jede Faser nur das an einem bestimmten Bereich in den faseroptischen Bereich eintretende Licht durch den faseroptischen Bereich zur Austrittsfläche desselben weiterleitet. Auf diese Weise wird eine Veränderung des an der Eintrittsfläche des faseroptischen Bereichs erhaltenen Lichtmusters in zuverlässiger Weise vermieden.This facilitates the transport of the optical images through the fiber optic area to the scanning unit in that each fiber only transmits the light entering the fiber optic area at a specific area through the fiber optic area to the exit surface of the same. In this way, a change in the light pattern obtained at the entry surface of the fiber optic area is reliably avoided.
Unabhängig vom Gesichtspunkt eines etwaigen ergänzend anzuordnenden optischen Systems bietet sich für den faseroptischen Bereich eine Ausdehnung an, die sich bis in den Bereich über der Lichtquelle hinein erstreckt, so daß letztere abgedeckt und vor manuellen Eingriffen geschützt ist.Irrespective of the aspect of any additional optical system to be arranged, an extension of the fibre optic area is recommended which extends into the area above the light source so that the latter is covered and protected from manual intervention.
Da die Abtasteinheit naturgemäß nur von Licht erreicht werden soll, das die Informationen bezüglich der optischen Abbilder trägt, das heißt das vom vorderen Bereich des Fingers gestreut ist, ist es empfehlenswert, innerhalb des faseroptischen Bereichs mindestens eine lichtundurchlässige Sperrschicht vorzusehen, weil mittels dieser lichtundurchlässigen Sperrschicht verhindert wird, daß von der Lichtquelle emittiertes Licht unmittelbar, das heißt ohne Streuung im vorderen Bereich des Fingers zur Abtasteinheit gelangt. Die Sperrschicht kann hierbei beispielsweise in Form verschlossener Fasern realisiert sein.Since the scanning unit should naturally only be reached by light that carries the information relating to the optical images, i.e. that is scattered from the front area of the finger, it is advisable to provide at least one opaque barrier layer within the fiber optic area, because this opaque barrier layer prevents light emitted by the light source from reaching the scanning unit directly, i.e. without scattering in the front area of the finger. The barrier layer can be implemented in the form of sealed fibers, for example.
Um ein unmittelbares, nicht durch Störeinflüsse verfälschtes Erfassen der Lichtsignale durch die Abtasteinheit zu ermöglichen, ist eine Ausführungsform bevorzugt, bei der die Abtasteinheit unmittelbar an den faseroptischen Bereich angrenzt und/oder bei der die Abtasteinheit an der Austrittsfläche des faseroptischen Bereichs angebracht ist.In order to enable the scanning unit to detect the light signals directly and without being distorted by interference, an embodiment is preferred in which the scanning unit is directly adjacent to the fiber optic region and/or in which the scanning unit is attached to the exit surface of the fiber optic region.
Um die in der Vorrichtung des Mobiltelephons integrierte, vorstehend dargelegte "Sleep"-Funktion wie auch die in der Vorrichtung des Mobiltelephons integrierte, vorstehend dargelegte "Wake Up"-Funktion in besonders erfinderischer Weise zu implementieren, können sich zu einem Geflecht oder Gitter zusammensetzende Ausnehmungen, insbesondere in Form von Bahnen und/oder in Form von Linien, in den faseroptischen Bereich vorzugsweise mittels Säure eingeätzt sein, wobei in diese Ausnehmungen mindestens ein Metall, insbesondere Chrom, einfüllbarIn order to implement the "sleep" function described above, which is integrated in the device of the mobile telephone, as well as the "wake up" function described above, which is integrated in the device of the mobile telephone in a particularly inventive manner, recesses which form a mesh or grid, in particular in the form of tracks and/or in the form of lines, can be etched into the fiber optic area, preferably by means of acid, wherein at least one metal, in particular chromium, can be filled into these recesses.
ist, so daß das Metall, insbesondere Chrom, in die Ausnehmungen portiert.so that the metal, especially chromium, is ported into the recesses.
Der Einsatz von Chrom ist hierbei aufgrund der günstigen Eigenschaften dieses Metalls zu bevorzugen, denn Chrom ist sowohl chemisch beständig als auch mechanisch beständig, wobei durch die Ausnehmungen nur ein sehr geringer Abrieb bewirkt wird.The use of chromium is preferable due to the favorable properties of this metal, as chromium is both chemically and mechanically resistant, and the recesses cause only very little abrasion.
Auf diese Weise ist der faseroptische Bereich mit einem Chromgeflecht oder Chromgitter beschichtet, durch das nicht nur der sogenannte "kapazitive Start" der im Mobiltelephon integrierten Vorrichtung implementierbar ist, sondern auch ein Erdungseffekt sowie eine Ableitung der durch den vorderen Bereich des Fingers transportierten elektrostatischen Aufladung, das heißt ein wirksamer ESD-Schutz (ESD = electrostatic discharge = elektrostatische Entladung) mittels einer hierfür ausgelegten Elektronik bewirkbar sind.In this way, the fiber optic area is coated with a chrome mesh or chrome grid, through which not only the so-called "capacitive start" of the device integrated in the mobile phone can be implemented, but also a grounding effect and a discharge of the electrostatic charge transported through the front area of the finger, i.e. effective ESD protection (ESD = electrostatic discharge) can be achieved by means of electronics designed for this purpose.
Zweckmäßigerweise weisen die Ausnehmungen eine Breite von etwa fünf Mikrometer auf; da nun die Fasern des faseroptischen Bereichs einen Durchmesser von etwa sechs Mikrometer und die Pixel auf der Abtasteinheit eine Dimensionierung von etwa fünfzig Mikrometer auf etwa fünfzig Mikrometer aufweisen können, bedingt das Chromgeflecht oder Chromgitter keine merkliche Verminderung der Qualität der erhaltbaren optischen Abbilder; auch der durch das Chromgeflecht oder Chromgitter bewirkte Verlust an Helligkeit beträgt weniger als fünf Prozent.The recesses expediently have a width of about five micrometers; since the fibers of the fiber optic area can have a diameter of about six micrometers and the pixels on the scanning unit can have dimensions of about fifty micrometers by about fifty micrometers, the chrome mesh or chrome grid does not cause any noticeable reduction in the quality of the optical images that can be obtained; the loss of brightness caused by the chrome mesh or chrome grid is also less than five percent.
In bezug auf die Topologie der dargelegten Beschichtung weist der faseroptische Bereich gemäßWith regard to the topology of the coating presented, the fiber optic region according to
einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung mindestens eine aktive Zone und mindestens eine passive Zone auf, wobei zweckmäßigerweise zwei aktive Zonen vorgesehen sind, zwischen denen eine passive Zone angeordnet ist.According to an advantageous embodiment of the present invention, the device has at least one active zone and at least one passive zone, wherein two active zones are expediently provided, between which a passive zone is arranged.
In diesem Zusammenhang dienen die vorzugsweise in etwa rechteckförmig ausgebildeten aktiven Zonen einer Auslösung des vorstehend beschriebenen kapazitiven Starts, der nur dann erfolgt, wenn der vordere Bereich des Fingers in korrekter Weise positioniert ist, das heißt wenn der vordere Bereich des Fingers beide aktiven Zonen gleichzeitig berührt bzw. auf beiden aktiven Zonen gleichzeitig aufliegt.In this context, the active zones, which are preferably approximately rectangular in shape, serve to trigger the capacitive start described above, which only occurs when the front area of the finger is correctly positioned, i.e. when the front area of the finger touches both active zones at the same time or rests on both active zones at the same time.
Im Gegensatz dazu weist die zweckmäßigerweise eine größere Fläche als die aktive Zone einnehmende, vorzugsweise in etwa rechteckförmig ausgebildete passive Zone keine elektrische Funktion auf, sondern dient dazu, die optischen Eigenschaften über den gesamten faseroptischen Bereich gleichmäßig zu erhalten.In contrast, the passive zone, which expediently occupies a larger area than the active zone and is preferably approximately rectangular in shape, has no electrical function but serves to maintain the optical properties uniformly over the entire fiber optic area.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform beträgt der Abstand zwischen dem Rand der aktiven Zone und dem Rand der passiven Zone in etwa fünfzig Mikrometer, um angesichts eines exemplarischen Durchmessers der Fasern des faseroptischen Bereichs von etwa sechs Mikrometer und einer exemplarischen Dimensionierung der Pixel auf der Abtasteinheit von etwa fünfzig Mikrometer auf etwa fünfzig Mikrometer keine unnötigen Trennlinien in den optischen Abbildern hervorzurufen.According to an advantageous embodiment, the distance between the edge of the active zone and the edge of the passive zone is approximately fifty micrometers in order not to cause unnecessary dividing lines in the optical images, given an exemplary diameter of the fibers of the fiber optic region of approximately six micrometers and an exemplary dimensioning of the pixels on the scanning unit of approximately fifty micrometers by approximately fifty micrometers.
Um eine einfache Positionierung des faseroptischenTo enable easy positioning of the fiber optic
Bereichs zur Abtasteinheit zu bewerkstelligen, kann die Breite der aktiven Zone und der passiven Zone zumindest gleich groß wie und insbesondere geringfügig größer als die Breite der Abtasteinheit gewählt werden, beispielsweise indem die Breite der aktiven Zone und der passiven Zone in etwa dreizehn Millimeter und die Breite der Abtasteinheit in etwa zwölf Millimeter beträgt.In order to achieve a connection of the area to the scanning unit, the width of the active zone and the passive zone can be selected to be at least the same size as and in particular slightly larger than the width of the scanning unit, for example by making the width of the active zone and the passive zone approximately thirteen millimetres and the width of the scanning unit approximately twelve millimetres.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung ist das Geflecht oder Gitter und hierbei insbesondere die aktive Zone mittels mindestens einer Leiterbahn mit mindestens einem zugeordneten Kontakt vorzugsweise von der Oberseite her "gebonded" und/oder vorzugsweise galvanisch verbunden, der zweckmäßigerweise eine Ausdehnung von etwa einem Millimeter bis etwa zwei Millimeter aufweist.According to a particularly preferred embodiment of the present invention, the mesh or grid and in particular the active zone is "bonded" and/or preferably galvanically connected by means of at least one conductor track to at least one associated contact, preferably from the top side, which expediently has an extension of approximately one millimeter to approximately two millimeters.
Hierbei sind vorteilhafterweise mehrere, beispielsweise zehn zueinander beabstandet angeordnete Leiterbahnen, insbesondere Chrombahnen vorgesehen, die praktischerweise zumindest partiell miteinander verbunden sind und hierdurch eine hohe Redundanz der Verbindung zu den zugeordneten Kontakten gewährleisten.In this case, several, for example ten, conductor tracks, in particular chrome tracks, are advantageously provided, which are conveniently at least partially connected to one another and thus ensure a high redundancy of the connection to the associated contacts.
Gemäß einer besonders erfinderischen Weiterbildung des vorliegenden Mobiltelephons mit Vorrichtung zur daktyloskopischen Personenauthentifikation oder -Identifikation ist die der Abtasteinheit zugewandte Seite des faseroptischen Bereichs mit mindestens einer insbesondere alphanumerischen Kennung versehen.According to a particularly inventive development of the present mobile telephone with a device for dactyloscopic personal authentication or identification, the side of the fiber optic area facing the scanning unit is provided with at least one, in particular alphanumeric, identifier.
Eine derartige Kennung zeitigt insbesondere im FalleSuch an identifier is particularly useful in the case of
eines Ausfallens oder Versagens der im Mobiltelephon integrierten Vorrichtung wesentliche Vorteile, denn in diesem Falle kann anstelle einer - ansonsten üblichen, im Falle eines Ausfallens oder Versagens aber nicht mehr auslesbaren (--> unter anderem Probleme bei einem Garantiefall) - digitalen Personalisierung der im Mobiltelephon integrierten Vorrichtung zumindest eine eindeutige Authentifikations- bzw. Identifikationsnummer oder dergleichen in den Datensatz aufgenommen werden.of a breakdown or failure of the device integrated in the mobile phone, because in this case, instead of a digital personalization of the device integrated in the mobile phone - which is otherwise usual but can no longer be read in the event of a breakdown or failure (--> problems in the event of a warranty claim, among other things) - at least a unique authentication or identification number or the like can be included in the data set.
In diesem Zusammenhang kommt der vorliegenden Erfindung die Tatsache zugute, daß die im Mobiltelephon integrierte Vorrichtung im wesentlichen auf dem Prinzip des optischen Sensors basiert, so daß die Kennung optisch gelesen und in den zu übergebenden Datensatz eingebaut werden kann.In this context, the present invention benefits from the fact that the device integrated in the mobile phone is essentially based on the principle of the optical sensor, so that the identifier can be read optically and incorporated into the data set to be transferred.
Mithin ist durch das Vorsehen einer derartigen Kennung ein weiteres optionales Sicherheitsmerkmal bereitgestellt, wobei im Falle einer erforderlich werdenden Garantieleistung das Auslesen der Kennung durch den faseroptischen Bereich hindurch auch mittels eines Mikroskops oder dergleichen vorgenommen werden kann.Thus, the provision of such an identifier provides a further optional security feature, whereby, in the event that a guarantee service becomes necessary, the identifier can also be read through the fibre optic area by means of a microscope or the like.
Die - beispielsweise beim Einsetzen der Lichtquellen aufgebrachte - Kennung ist zweckmäßigerweise der jeweiligen, im Mobiltelephon integrierten Vorrichtung, insbesondere dem zur jeweiligen Vorrichtung gehörigen Anwender oder Kunden (--> Spezialkennung) , zugeordnet und ist von der von der Abtasteinheit abgewandten Seite des faseroptischen Bereichs aus nicht mehr erreichbar, insbesondere nicht veränderbar oder anderweitig manipulierbar.The identifier - applied, for example, when inserting the light sources - is expediently assigned to the respective device integrated in the mobile phone, in particular to the user or customer belonging to the respective device (--> special identifier), and is no longer accessible from the side of the fiber optic area facing away from the scanning unit, in particular cannot be changed or otherwise manipulated.
Gemäß einer besonders erfinderischen Weiterbildung des vorliegenden Mobiltelephons ist die Abtasteinheit in mindestens einem vom vorderen Bereich des Fingers in einer Überfahrrichtung zu überstreichenden Überfahrbereich angeordnet, wobei der Überfahrbereich vorzugsweise schlitzförmig ausgebildet und vorzugsweise von zwei Schmalseiten sowie von zwei Langseiten begrenzt sein kann.According to a particularly inventive development of the present mobile phone, the scanning unit is arranged in at least one crossing area to be swept over by the front area of the finger in a crossing direction, wherein the crossing area can preferably be designed in the shape of a slot and can preferably be delimited by two narrow sides and two long sides.
Hierbei verlaufen die Langseiten zweckmäßigerweise quer, insbesondere in etwa senkrecht, zur Überfahrrichtung sowie zu den Schmalseiten und sind zweckmäßigerweise um ein Vielfaches größer als die Schmalseiten ausgebildet.In this case, the long sides expediently run transversely, in particular approximately perpendicularly, to the direction of travel and to the narrow sides and are expediently designed to be several times larger than the narrow sides.
Bei dieser Ausgestaltung des optional vorgesehenen Überfahrbereichs erfolgt das Aufnehmen der vorzugsweise in elektrische Signale umwandelbaren optischen Abbilder des vorderen Bereichs des Fingers gewissermaßen auf der Grundlage einer räumlichen Komponente, die sich quer, insbesondere in etwa senkrecht, zur Überfahrrichtung erstreckt, und auf der Grundlage einer zeitlichen Komponente, die durch das Überstreichen des zweckmäßigerweise optisch durchlässig ausgebildeten Überfahrbereichs mit dem vorderen Bereich des Fingers definiert ist.In this embodiment of the optionally provided crossing area, the recording of the optical images of the front area of the finger, which can preferably be converted into electrical signals, takes place to a certain extent on the basis of a spatial component which extends transversely, in particular approximately perpendicularly, to the crossing direction, and on the basis of a temporal component which is defined by the crossing of the expediently optically transparent crossing area with the front area of the finger.
Hierdurch nimmt die Abtasteinheit nur sehr wenig Platz ein und kann kompakt im Überfahrbereich untergebracht werden, so daß die Vorrichtung problemlos im Mobiltelephon integriert werden kann.As a result, the scanning unit takes up very little space and can be accommodated compactly in the drive-over area, so that the device can be easily integrated into the mobile phone.
Durch den verminderten Materialaufwand und durch die raumsparende Ausgestaltung ist auch eine erheblicheDue to the reduced material expenditure and the space-saving design, a considerable
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Kosteneinsparung erzielbar, durch die nicht nur die Vorrichtung selbst, sondern auch das Mobiltelephon, in dem die Vorrichtung integriert ist, preisgünstig und damit auch auf internationalen Märkten wettbewerbsfähig ist.Cost savings can be achieved, which makes not only the device itself but also the mobile phone in which the device is integrated inexpensive and thus competitive on international markets.
Die Vorrichtung ist in besonders vorteilhafter Weise im Mobiltelephon implementierbar, wenn die Abtasteinheit in Form und in Größe in etwa dem Überfahrbereich entspricht. Diese technische Maßnahme dient auch einem störungsfreien und unmittelbaren Transport der optischen Abbilder des vorderen Bereichs des Fingers vom Überfahrbereich zur Abtasteinheit.The device can be implemented in a particularly advantageous manner in a mobile phone if the scanning unit corresponds approximately in shape and size to the area over which the finger is moved. This technical measure also serves to ensure trouble-free and direct transport of the optical images of the front area of the finger from the area over which the finger is moved to the scanning unit.
Unabhängig hiervon oder in Verbindung hiermit kann es empfehlenswert sein, die Abmessung der Langseiten so zu wählen, daß sie in etwa der Breite des vorderen Bereichs des Fingers entspricht. Hierdurch ist gewährleistet, daß die daktyloskopischen Merkmale des Fingers auf voller Breite von der Abtasteinheit aufgenommen werden, wenn der vordere Bereich des Fingers den Überfahrbereich in Überfahrrichtung überstreicht.Independently of this or in connection with this, it may be advisable to choose the dimension of the long sides so that they approximately correspond to the width of the front area of the finger. This ensures that the dactyloscopic features of the finger are recorded by the scanning unit across their entire width when the front area of the finger passes over the crossing area in the crossing direction.
Um eine kleine und kompakte Bauweise nicht nur der Abtasteinheit, sondern auch des beispielsweise als mindestens eine in einer Platte angeordnete Ausnehmung ausgebildeten Überfahrbereichs zu manifestieren, liegt die Abmessung der Schmalseiten in der Größenordnung von etwa 0,5 Millimeter bis etwa fünf Millimeter, insbesondere in der Größenordnung von etwa zwei Millimeter. Mithin sind der Überfahrbereich und korrespondierend hierzu auch die Abtasteinheit in Überfahrrichtung sehr schmalIn order to achieve a small and compact design not only of the scanning unit but also of the overtravel area, which is designed as at least one recess arranged in a plate, the dimensions of the narrow sides are in the order of magnitude of about 0.5 millimeters to about five millimeters, in particular in the order of magnitude of about two millimeters. The overtravel area and, correspondingly, the scanning unit are therefore very narrow in the overtravel direction.
ausgebildet.educated.
Wenn das vorliegende Mobiltelephon in besonders vorteilhafter Weise weitergebildet werden soll, so empfiehlt es sich, der Lichtquelle mindestens eine Erfassungseinheit zum Erfassen der Umgebungslichtverhältnisse und/oder mindestens eine Lichtreflektoreinheit zuzuordnen. Hierbei kann durch die Erfassungseinheit festgestellt werden, welche Bereiche des Überfahrbereichs und/oder welche dem Überfahrbereich benachbarten Bereiche gerade vom vorderen Bereich des Fingers überstrichen werden:If the present mobile phone is to be further developed in a particularly advantageous manner, it is recommended to assign at least one detection unit for detecting the ambient light conditions and/or at least one light reflector unit to the light source. The detection unit can determine which areas of the crossing area and/or which areas adjacent to the crossing area are currently being swept over by the front area of the finger:
Meldet die Erfassungseinheit einen schwachen oder gar keinen Lichteinfall, so deutet dies darauf hin, daß der der Erfassungseinheit zugeordnete Bereich gerade vom vorderen Bereich des Fingers überstrichen wird; meldet die Erfassungseinheit hingegen einen normalen und ungetrübten Lichteinfall, so deutet dies darauf hin, daß der der Erfassungseinheit zugeordnete Bereich bereits vom vorderen Bereich des Fingers überstrichen worden ist oder noch vom vorderen Bereich des Fingers überstrichen werden wird.If the detection unit reports weak or no light incidence, this indicates that the area assigned to the detection unit is currently being swept over by the front area of the finger; if, on the other hand, the detection unit reports normal and unobstructed light incidence, this indicates that the area assigned to the detection unit has already been swept over by the front area of the finger or will still be swept over by the front area of the finger.
In diesem Zusammenhang erscheint es erfindungswesentlich, daß durch die Abfolge der vorgenannten Meldungen der einzelnen Erfassungseinheiten unter anderem die Geschwindigkeit bestimmbar ist, mit der der vordere Bereich des Fingers in Überfahrrichtung über den Überfahrbereich hinwegstreicht, so daß die vorgenannten Meldungen der einzelnen Erfassungseinheiten mit dem Steuern des Aufnehmens der optischen Abbilder durch die Abtasteinheit mittels von der Lichtquelle abgestrahlter Lichtpulse gekoppelt, koordiniert undIn this context, it appears essential to the invention that the sequence of the aforementioned messages from the individual detection units can be used to determine, among other things, the speed at which the front area of the finger moves over the crossing area in the crossing direction, so that the aforementioned messages from the individual detection units can be coupled, coordinated and controlled by the scanning unit by means of light pulses emitted by the light source.
synchronisiert werden können.can be synchronized.
Dies funktioniert in besonders vorzüglicher Weise, wenn gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung die Erfassungseinheit und/oder die Lichtreflektoreinheit um die Lichtquelle herum angeordnet ist, wobei durch die jeweilige Lichtreflektoreinheit das von der Lichtquelle emittierte Licht und/oder das Umgebungslicht auf die jeweilige Erfassungseinheit fokussierbar ist.This works in a particularly excellent manner if, according to a preferred embodiment of the present invention, the detection unit and/or the light reflector unit is arranged around the light source, wherein the light emitted by the light source and/or the ambient light can be focused onto the respective detection unit by the respective light reflector unit.
Die Vorrichtung ist in besonders vorteilhafter Weise im Mobiltelephon implementierbar, wenn der faseroptische Bereich im Überfahrbereich vorgesehen ist und hierbei in vorteilhafter Weise in Form und in Größe in etwa dem Überfahrbereich entspricht. Diese technische Maßnahme dient auch einem störungsfreien und unmittelbaren Transport der optischen Abbilder des vorderen Bereichs des Fingers vom Überfahrbereich zur Abtasteinheit.The device can be implemented in a particularly advantageous manner in the mobile phone if the fiber optic area is provided in the crossing area and advantageously corresponds approximately to the crossing area in shape and size. This technical measure also serves to ensure trouble-free and direct transport of the optical images of the front area of the finger from the crossing area to the scanning unit.
Gemäß einer besonders erfinderischen Weiterbildung des vorliegenden Mobiltelephons nimmt die Abtasteinheit die optischen Abbilder zeilenweise auf, das heißt die Abtasteinheit fungiert gewissermaßen als Zeilenscanner, wenn der vordere Bereich des Fingers über den Überfahrbereich hinweggeführt oder hinweggezogen wird. Sogesehen empfiehlt es sich, die Abtasteinheit so auszulegen, daß sie eine Vielzahl optischer Abbilder pro Zeiteinheit insbesondere zeilenweise aufnehmen kann, wobei eine realistische Größenordnung im Bereich von etwa 250 optischen Abbildern pro Sekunde liegt.According to a particularly inventive development of the present mobile phone, the scanning unit records the optical images line by line, i.e. the scanning unit functions as a line scanner when the front area of the finger is guided or pulled over the overtravel area. In this respect, it is recommended that the scanning unit be designed in such a way that it can record a large number of optical images per unit of time, particularly line by line, with a realistic order of magnitude being in the region of around 250 optical images per second.
In erfindungswesentlicher Weise können dieseIn a manner essential to the invention, these
insbesondere zeilenweise aufgenommenen optischen Abbilder dann in der Sensoreinheit und/oder in der Verarbeitungseinheit zum Bestimmen der Charakteristika des vorderen Bereichs des Fingers, insbesondere des Fingerabdrucks, zu einem Gesamtabbild zusammengesetzt werden.In particular, optical images recorded line by line are then combined in the sensor unit and/or in the processing unit to form an overall image for determining the characteristics of the front region of the finger, in particular the fingerprint.
Wie bereits vorstehend dargelegt, wird der vordere Bereich des Fingers bei der vorliegenden Weiterbildung in Überfahrrichtung über den Überfahrbereich und demzufolge über die Abtasteinheit hinweggezogen. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß ein derartiges Überstreichen des vorderen Bereichs des Fingers nicht unbedingt mit konstanter Geschwindigkeit und bei mehreren daktyloskopisehen Authentifikations- bzw. Identifikationsvorgängen auch nicht unbedingt mit jeweils identischer Geschwindigkeit vonstatten gehen wird.As already explained above, in the present development the front area of the finger is drawn in the direction of travel over the travel area and thus over the scanning unit. It must be taken into account that such a sweep over the front area of the finger will not necessarily take place at a constant speed and in the case of several fingerprint authentication or identification processes will not necessarily take place at the same speed each time.
Nicht zuletzt aus diesem Grunde ist das Aufnehmen der optischen Abbilder durch die Abtasteinheit gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung mittels von der Lichtquelle abgestrahlter Lichtpulse gesteuert.Not least for this reason, the recording of the optical images by the scanning unit is controlled according to a preferred embodiment of the present invention by means of light pulses emitted by the light source.
Wie vorstehend bereits angedeutet, erfüllt die mindestens eine Lichtquelle bei der adaptiven Lichtregelung im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine wichtige Funktion. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß zum Zwecke einer gleichmäßigen Beleuchtung des vorderen Bereichs des Fingers in den meisten praktischen Anwendungsfällen mehr als eine Lichtquelle vorgesehen ist, beispielsweise zwei Lichtquellen oder insbesondere vier Lichtquellen, die symmetrisch zueinander angeordnet sein könnenAs already indicated above, the at least one light source fulfills an important function in the adaptive light control within the scope of the present invention. It should be taken into account here that in order to uniformly illuminate the front area of the finger, in most practical applications more than one light source is provided, for example two light sources or in particular four light sources, which can be arranged symmetrically to one another.
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und/oder die seitlich oder ringförmig, hierbei insbesondere im wesentlichen gleichmäßig verteilt, um den Überfahrbereich herum angeordnet sein können.and/or which can be arranged laterally or in a ring shape, in particular substantially evenly distributed, around the crossing area.
Im Hinblick auf den vorstehend bereits angesprochenen Aspekt des optischen Erkennens der charakteristischen Merkmale (sogenannte "Minuzien") des vorderen Bereichs des Fingers, insbesondere des Fingerabdrucks, ist gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung mindestens eine Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln der Geschwindigkeit und/oder der Position des vorderen Bereichs des Fingers vorgesehen.With regard to the aspect of optical recognition of the characteristic features (so-called "minutiae") of the front area of the finger, in particular the fingerprint, already mentioned above, according to a particularly advantageous development of the present invention, at least one determination device is provided for determining the speed and/or the position of the front area of the finger.
Durch das Bestimmen der jeweiligen Geschwindigkeit und/oder der jeweiligen Position des vorderen Bereichs des Fingers können die einzelnen aufgenommenen optischen Abbilder zu einem sinnvollen, die daktyloskopische Personenauthentifikation oder -identifikation erlaubenden Gesamtbild zusammengesetzt werden.By determining the respective speed and/or the respective position of the front area of the finger, the individual optical images recorded can be combined to form a meaningful overall image that allows dactyloscopic personal authentication or identification.
In diesem Zusammenhang kann die Ermittlungseinrichtung in bevorzugter Weise durch mindestens eine der Lichtquellen gebildet sein, wobei die Lichtquelle das Licht zweckmäßigerweise im wesentlichen in Überfahrrichtung emittieren sollte. Dies ermöglicht eine Entfernungsmessung oder Beobachtung bzw. Peilung mittels des aus der Lichtquelle austretenden Lichts, beispielsweise gemäß einem Verfahren aus der Meß- oder Regeltechnik.In this context, the detection device can preferably be formed by at least one of the light sources, whereby the light source should expediently emit the light essentially in the direction of travel. This enables distance measurement or observation or direction finding by means of the light emerging from the light source, for example according to a method from measurement or control technology.
Alternativ oder in Ergänzung hierzu kann die Ermittlungseinrichtung zu im wesentlichen denselben ZweckenAlternatively or in addition to this, the investigative body may, for essentially the same purposes,
mindestens ein induktives Element und/oder
mindestens ein kapazitives Element und/oder
mindestens ein flächig ausgedehntes Lichtelement aufweisen.at least one inductive element and/or
at least one capacitive element and/or
have at least one extensive light element.
Ein Bestimmen der jeweiligen Geschwindigkeit und/oder der jeweiligen Position des vorderen Bereichs des Fingers wird in diesem Zusammenhang insbesondere dann begünstigt, wenn die Ermittlungseinrichtung in etwa schlitzförmig und/oder in etwa streifenförmig ausgebildet ist und/oder wenn sich die Ermittlungseinrichtung in etwa rechtwinklig zum Überfahrbereich, im speziellen in etwa in Überfahrrichtung, erstreckt.In this context, determining the respective speed and/or the respective position of the front region of the finger is particularly facilitated if the detection device is approximately slot-shaped and/or approximately strip-shaped and/or if the detection device extends approximately at right angles to the crossing region, in particular approximately in the crossing direction.
Gemäß einer besonders erfindungswesentlichen Weiterbildung des vorliegenden Mobiltelephons ist die jeweilige Dauer und/oder die jeweilige Intensität der von der jeweiligen Lichtquelle abgestrahlten Lichtpulse in Anpassung an die Umgebungslichtverhältnisse selektiv regelbar.According to a particularly inventive development of the present mobile phone, the respective duration and/or the respective intensity of the light pulses emitted by the respective light source can be selectively regulated in adaptation to the ambient lighting conditions.
Dies bedeutet mit anderen Worten, daß die jeweilige Dauer und/oder die jeweilige Intensität der von den einzelnen Lichtquellen abgestrahlten Lichtpulse unabhängig voneinander, hierbei insbesondere in Abhängigkeit von vorgegebenen Schwellwerten, steuerbar ist. Mithin können alle Lichtquellen unabhängig voneinander angesteuert werden, wobei die jeweilige Dauer und/oder die jeweilige Intensität vorzugsweise im Auswertemodul für jede Lichtquelle einzeln berechnet wird.In other words, this means that the respective duration and/or the respective intensity of the light pulses emitted by the individual light sources can be controlled independently of one another, in particular depending on predetermined threshold values. All light sources can therefore be controlled independently of one another, with the respective duration and/or the respective intensity preferably being calculated individually for each light source in the evaluation module.
Nicht nur die Ansteuerung der Lichtquellen und die Anzahl der Lichtquellen, sondern auch deren AnordnungNot only the control of the light sources and the number of light sources, but also their arrangement
1 * 3 ■» S , &iacgr; 1 * 3 ■» S , &iacgr;
spielt bei der vorliegenden Erfindung eine erfindungswesentliche Rolle. Indem die Lichtquelle seitlich neben der Abtasteinheit angeordnet sein kann und das Licht von der Lichtquelle in Richtung auf die von der Abtasteinheit abgewandte, vom vorderen Bereich des Fingers zu bedeckende bzw. zu überstreichende Seite der im vorliegenden Mobiltelephon integrierten Vorrichtung abstrahlbar sein kann, wird eine ausreichende, zuverlässige Ergebnisse zeitigende Beleuchtung des vorderen Bereichs des Fingers ermöglicht.plays an essential role in the present invention. Since the light source can be arranged laterally next to the scanning unit and the light from the light source can be emitted in the direction of the side of the device integrated in the present mobile phone facing away from the scanning unit and to be covered or swept over by the front area of the finger, sufficient illumination of the front area of the finger is made possible, producing reliable results.
Hierbei erfolgt der Lichteinfall auf den vorderen Bereich des Fingers im wesentlichen von der Seite, wobei zumindest ein Teil des Lichts in das Innere des vorderen Bereichs des Fingers eindringt und dort gestreut wird, wobei die Streuung im wesentlichen in alle Richtungen, so unter anderem auch in Richtung der Abtasteinheit erfolgt; mithin basiert die vorliegende Erfindung gewissermaßen auf der Durchlichttechnik, das heißt die optischen Abbilder des vorderen Bereichs des Fingers werden als Durchlichtbilder verarbeitet.In this case, the light falls on the front area of the finger essentially from the side, with at least part of the light penetrating into the interior of the front area of the finger and being scattered there, with the scattering occurring essentially in all directions, including in the direction of the scanning unit; thus, the present invention is based to a certain extent on transmitted light technology, i.e. the optical images of the front area of the finger are processed as transmitted light images.
Indem nun beim Vorgang der daktyloskopischen Personenauthentifikation oder -identifikation die die Hautleisten oder Papillarlinien tragende Oberfläche des vorderen Bereichs des Fingers auf den faseroptischen Bereich aufgelegt bzw. am Überfahrbereich vorbeigeführt wird, "verschließen" die Hautleisten oder Papillarlinien sukzessive und zeilenweise die Eingänge der Fasern des optional vorgesehenen faseroptischen Bereichs, so daß in diesen durch die Hautleisten oder Papillarlinien verschlossenen Bereichen des faseroptischen BereichsDuring the process of dactyloscopic personal authentication or identification, the surface of the front part of the finger bearing the skin ridges or papillary lines is placed on the fiber optic area or passed over the area where it is moved, so that the skin ridges or papillary lines successively and line by line "close" the entrances of the fibers of the optionally provided fiber optic area, so that in these areas of the fiber optic area closed by the skin ridges or papillary lines
kein oder nur sehr wenig im Inneren des vorderen Bereichs des Fingers gestreutes, sogenanntes Durchgangslicht in die Abtasteinheit gelangt.no or only very little light scattered inside the front area of the finger, so-called transmitted light, reaches the scanning unit.
In den Bereichen der Aussparungen zwischen den Hautleisten oder Papillarlinien hingegen gelangt mehr gestreutes Licht in die Fasern des optional vorgesehenen faseroptischen Bereichs und demzufolge durch den faseroptischen Bereich zur vorzugsweise mindestens eine photoempfindliche Fläche und/oder mindestens eine photoempfindliche Schicht aufweisenden Abtasteinheit, so daß im Rahmen des Mobiltelephons ein äußerst sensibles Instrument zur daktyloskopischen Authentifikation oder Identifikation von Personen, insbesondere anhand der Bereiche der Hautleisten oder Papillarlinien und anhand der Bereiche zwischen den Hautleisten oder Papillarlinien, bereitgestellt ist.In the areas of the recesses between the skin ridges or papillary lines, however, more scattered light reaches the fibers of the optionally provided fiber optic area and consequently through the fiber optic area to the scanning unit, which preferably has at least one photosensitive surface and/or at least one photosensitive layer, so that an extremely sensitive instrument for the dactyloscopic authentication or identification of persons, in particular based on the areas of the skin ridges or papillary lines and based on the areas between the skin ridges or papillary lines, is provided within the mobile phone.
Die aufgenommenen optischen Abbilder des vorderen Bereichs des Fingers gelangen mithin in die Abtasteinheit und werden dann mittels der der Abtasteinheit in bevorzugter Weise zugeordneten Auswerteeinheit, die in vorteilhafter Ausgestaltung Teil der Verarbeitungseinheit ist, analysiert und verarbeitet.The recorded optical images of the front area of the finger thus reach the scanning unit and are then analyzed and processed by means of the evaluation unit preferably assigned to the scanning unit, which in an advantageous embodiment is part of the processing unit.
Hierbei können die bei der Analyse und bei derThe data collected during the analysis and
Verarbeitung erhaltenen Daten und InformationenProcessing of data and information received
zweckmäßigerweise in mindestens einer derexpediently in at least one of the
Abtasteinheit in bevorzugter Weise zugeordnetenScanning unit preferably assigned
Speichereinheit, die in vorteilhafter Ausgestaltung Teil der Verarbeitungseinheit ist, gesammelt und gespeichert werden.Storage unit, which in an advantageous embodiment is part of the processing unit, collected and stored.
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Unabhängig hiervon oder in Verbindung hiermit kann die Auswerteeinheit die Charakteristika des vorderen Bereichs des Fingers, insbesondere des Fingerabdrucks, analysieren und mit in der Speichereinheit gespeicherten Charakteristika vergleichen, um auf diese Weise eine individuelle daktyloskopische Personenauthentifikation oder -identifikation zu bewerkstelligen.Independently of this or in connection with this, the evaluation unit can analyze the characteristics of the front area of the finger, in particular the fingerprint, and compare them with characteristics stored in the storage unit in order to achieve individual dactyloscopic personal authentication or identification.
Während also die Auswerteeinheit, die beispielsweise als mindestens ein elektronischer Schaltkreis, insbesondere als mindestens ein ASIC (= Application-Specific Integrated Circuit
anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis) ausgebildet ist, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die Charakteristika (sogenannte "Minuzien") des vorderen Bereichs des Fingers, insbesondere des Fingerabdrucks, bestimmt, (zwischen)speichert die Speichereinheit, die beispielsweise als mindestens eine Chipeinheit, insbesondere als mindestens ein SIM (= Subscriber Identification Module), ausgebildet ist, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die optischen Abbilder sowie personenspezifische Daten, insbesondere daktyloskopische Daten, elektronisch.While the evaluation unit, which may be designed as at least one electronic circuit, in particular as at least one ASIC (= Application-Specific Integrated Circuit
application-specific integrated circuit), according to a preferred embodiment determines the characteristics (so-called "minutiae") of the front region of the finger, in particular of the fingerprint, the memory unit, which is designed for example as at least one chip unit, in particular as at least one SIM (= Subscriber Identification Module), according to a preferred embodiment (temporarily) stores the optical images and person-specific data, in particular dactyloscopic data, electronically.
Dies bedeutet mit anderen Worten, daß die im Mobiltelephon enthaltene SIM-Karte im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine besonders wichtige Funktion innehat. Die SIM-Karte ist Eigentum des Mobilfunkbetreibers bzw. des Netzwerkproviders und enthält Informationen bezüglich des jeweiligen Mobiltelephonkunden.In other words, this means that the SIM card contained in the mobile phone has a particularly important function within the scope of the present invention. The SIM card is the property of the mobile operator or network provider and contains information about the respective mobile phone customer.
Hierbei macht die SIM-Karte den Benutzer von einemThe SIM card makes the user of a
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bestimmten Mobiltelephonapparat insofern unabhängig, als mit der SIM-Karte jedes beliebige Mobiltelephon betrieben werden kann, sofern es nicht mit einem temporären oder permanenten "SIM-Lock" versehen ist (unter einem "SIM-Lock" wird eine zwingende Verknüpfung zwischen einer bestimmten SIM-Karte und einem bestimmten Mobiltelephonapparat verstanden; diese Verknüpfung ist nur durch den Mobilfunkbetreiber bzw. durch den Netzwerkprovider aufhebbar, nicht jedoch durch den Benutzer).specific mobile phone insofar as any mobile phone can be operated with the SIM card, provided that it is not provided with a temporary or permanent "SIM lock" (a "SIM lock" is understood to mean a mandatory link between a specific SIM card and a specific mobile phone; this link can only be removed by the mobile operator or the network provider, but not by the user).
Die SIM-Karte autorisiert mobile Datenübertragungen im Namen des auf der SIM-Karte registrierten Kunden und stellt sicher, daß die Gesprächskosten dem zugehörigen Kunden in Rechnung gestellt werden. Dies schützt allerdings keineswegs vor Mißbrauch, weil jede Person, die in Besitz der SIM-Karte gelangt, diese in vollem Umfang nutzen kann.The SIM card authorizes mobile data transfers in the name of the customer registered on the SIM card and ensures that the call costs are billed to the corresponding customer. However, this does not protect against misuse, because anyone who comes into possession of the SIM card can use it to its full extent.
Der zugehörige PIN-Code (PIN = personal identification number = persönliche Identifizierungsnummer) kann ebenfalls von Unbefugten kopiert oder entwendet werden, so daß die Authentizität bzw. die Identität des Benutzers konventionellerweise nicht überprüfbar ist.The associated PIN code (PIN = personal identification number) can also be copied or stolen by unauthorized persons, so that the authenticity or identity of the user cannot be conventionally verified.
Durch das "fingerprint matching" unmittelbar auf der SIM-Karte kann die Authentizität bzw. die Identität des Benutzers auf sichere und unwiderlegbare Weise überprüft werden. Dazu wird die Funktion der SIM-Karte gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung wie folgt erweitert:Through "fingerprint matching" directly on the SIM card, the authenticity or identity of the user can be verified in a secure and irrefutable manner. For this purpose, the function of the SIM card is expanded according to the teaching of the present invention as follows:
Die SIM-Karte ist vom Hersteller zunächst mit einem PIN-Code ausgestattet, der dem Kunden mitgeteiltThe SIM card is initially equipped with a PIN code by the manufacturer, which is communicated to the customer
wird. Bei der erstmaligen Benutzung des Mobiltelephone durch den berechtigten Benutzer wird dieser nach Eingeben des PIN-Codes zur Registrierung seines Fingerabdrucks aufgefordert: Hierzu legt der Kunde seinen Finger auf die im Mobiltelephon integrierte Vorrichtung zur daktyloskopischen Personenauthentifikation oder -identifikation auf; der PIN-Code wird nun durch das Fingerabdruckmuster (sogenanntes "fingerprint template") ersetzt, das auf der SIM-Karte gespeichert wird.When the authorized user uses the mobile phone for the first time, he or she will be asked to register his or her fingerprint after entering the PIN code: To do this, the customer places his or her finger on the device integrated in the mobile phone for dactyloscopic personal authentication or identification; the PIN code is then replaced by the fingerprint template, which is stored on the SIM card.
Von nun an erfolgt bei jeder Authentifizierung bzw. bei jeder Identifizierung ein Vergleich (sogenanntes "matching") des auf die Vorrichtung zur daktyloskopischen Personenauthentifikation oder -identifikation aufgelegten Fingers mit der auf der SIM-Karte gespeicherten Information. Dieses "Matching" findet auf der SIM-Karte statt, das heißt es erfolgt kein Datenaustausch mit der SIM-Karte oder gar nach außen.From now on, every authentication or identification involves a comparison (so-called "matching") of the finger placed on the device for fingerprint personal authentication or identification with the information stored on the SIM card. This "matching" takes place on the SIM card, which means that no data is exchanged with the SIM card or even with the outside world.
Hierdurch wird eine sehr große Sicherheit dahingehend gewährleistet, daß der Benutzer des Mobiltelephons auch derjenige ist, für den er sich ausgibt. Jede Transaktion über das Mobiltelephon, die eine Authentifizierung erfordert, wird nur dann autorisiert, wenn sich der Benutzer erfolgreich als berechtigter Benutzer authentifiziert bzw. identifiziert.This provides a very high level of security in that the user of the mobile phone is who he claims to be. Any transaction via the mobile phone that requires authentication will only be authorized if the user successfully authenticates or identifies himself as an authorized user.
Diese Sicherheit kann noch dadurch erhöht werden, daß der Übergang vom PIN-Code auf das "Fingerprint-Template" nur ein einziges Mal zulässig ist und auch nur ein einziges Mal von der SIM-Karte ausgeführt wird; gegebenenfalls kann auch dieThis security can be further increased by allowing the transition from the PIN code to the "fingerprint template" only once and only once by the SIM card; if necessary, the
Änderung bei Abschluß eines Lizenzvertrags unmittelbar vom Mobilfunkbetreiber bzw. vom Netzwerkprovider im geschützten Bereich der SIM-Karte gespeichert werden.Changes made when a license agreement is concluded are saved directly by the mobile operator or network provider in the protected area of the SIM card.
Wenn die vorliegende Erfindung in besonders erfinderischer Weise weitergebildet werden soll, so bietet es sich an, den Zugang zur Mailbox des Mobiltelephons nur nach erfolgreicher Authentifizierung mittels des Fingerabdrucks zu ermöglichen; auch bietet es sich an, die persönlichen Einstellungen des Mobiltelephons ebenfalls auf der SIM-Karte zu speichern, so daß diese persönlichen Einstellungen mittels des Fingerabdrucks nur vom berechtigten Benutzer geändert werden können.If the present invention is to be further developed in a particularly inventive manner, it is advisable to allow access to the mailbox of the mobile phone only after successful authentication using the fingerprint; it is also advisable to store the personal settings of the mobile phone on the SIM card so that these personal settings can only be changed by the authorized user using the fingerprint.
Des weiteren wird durch die vorliegende Erfindung die Integration einer Zahlungs- und Kreditkartenfunktion in ein Mobiltelephon ermöglicht. Hierzu gibt es beispielsweise die folgenden drei Möglichkeiten:Furthermore, the present invention enables the integration of a payment and credit card function into a mobile phone. There are, for example, the following three possibilities:
Durch Anwahl einer speziellen Telephonnummer kann eine Bezahlung und Abrechung über die Telephongebühren des Service-Providers erfolgen; zur Bestätigung kann ein erneutes "Fingerprint-Matching" erforderlich gemacht werden, worauf allerdings verzichtet werden kann, wenn die Benutzung des Mobiltelephons bereits ausreichend geschützt ist.By dialing a special telephone number, payment and billing can be made via the service provider's telephone charges; a new "fingerprint matching" may be required for confirmation, but this can be dispensed with if the use of the mobile phone is already sufficiently protected.
Für eine sichere Übermittlung von Kreditkarteninformationen lassen sich auf der SIM-Karte beispielsweise bis zu fünf EC-/Kreditkarten speichern. Eine Zahlung erfolgt, indem der Benutzer aus einem Menü die gewünschte Zahlungsform auswählt sich durch "Fingerprint-Matching" authentifiziert;For secure transmission of credit card information, for example, up to five debit/credit cards can be stored on the SIM card. A payment is made by the user selecting the desired payment method from a menu and authenticating themselves through "fingerprint matching";
die jeweiligen Kreditkartendaten werden dann von der SIM-Karte an den Empfänger übermittelt, ohne daß die Kreditkartennummer für Dritte erkennbar wird.The respective credit card data is then transmitted from the SIM card to the recipient without the credit card number being visible to third parties.
Bei Zahlung etwa im Restaurant werden die Informationen vom Mobiltelephon aus mittels der Bluetooth-Technologie an ein geeignetes Kreditkartenlesegerät mit Empfangsschnittstelle, insbesondere mit Bluetooth-Empfangsschnittstelle, im Restaurant übermittelt.When paying, for example in a restaurant, the information is transmitted from the mobile phone using Bluetooth technology to a suitable credit card reader with a receiving interface, in particular with a Bluetooth receiving interface, in the restaurant.
In bezug auf die vorstehend dargelegten Applikationen gemäß der vorliegenden Erfindung läßt sich feststellen, daß die erhöhte Sicherheit durch das "fingerprint matching" insofern Nutzen für alle Beteiligten generiert, als bei diesen ein starkes Vertrauen in die Sicherheit des sogenannten "m(obiIe-)commerce" bzw. des sogenannten mobilen "e(lectronic-)commerce" geschaffen wird, was zu einer breiteren Angebotspalette wie auch zu einer höheren Kundenakzeptanz, zu einer daraus resultierenden verstärkten Nutzung und demzufolge zu höheren Umsätzen für alle Beteiligten führt; auch entstehen durch die erhöhte Sicherheit geringere Verluste durch Betrug und durch Mißbrauch.With regard to the above-described applications according to the present invention, it can be stated that the increased security through fingerprint matching generates benefits for all parties in that it creates a strong trust in the security of so-called "m(obiIe-)commerce" or so-called mobile "e(lectronic-)commerce", which leads to a wider range of products and services as well as to greater customer acceptance, resulting in increased use and consequently higher sales for all parties; the increased security also results in fewer losses due to fraud and misuse.
Das "fingerprint matching" auf der SIM-Karte mittels der in das vorliegende Mobiltelephon integrierten Vorrichtung kann als Schlüsseltechnologie für den sogenannten "m(obiIe-)commerce" bzw. für den sogenannten mobilen "e(lectronic-)commerce" angesehen werden, denn die Erfahrung lehrt, daß es ohne ausreichende Sicherheit schwerfällt, eine breite Akzeptanz für mobile Transaktionen zu schaffen.The "fingerprint matching" on the SIM card using the device integrated in the present mobile phone can be regarded as a key technology for the so-called "m(obiIe-)commerce" or for the so-called mobile "e(lectronic-)commerce", because experience teaches that without sufficient security it is difficult to create broad acceptance for mobile transactions.
Dies bedeutet mit anderen Worten, daß dem vorhergesagten exponentiellen Wachstum des sogenannten "m(obiIe-)commerce" bzw. des sogenannten mobilen "e(lectronic-)commerce" erst mit Bereitstellung der vorliegenden, anerkannt sicheren Vorrichtung zur daktyloskopischenIn other words, this means that the predicted exponential growth of so-called "m(obiIe-)commerce" or so-called mobile "e(lectronic-)commerce" will only be possible with the availability of the present, recognized secure device for dactyloscopic
Personenauthentifikation oder -identifikation keine Grenzen mehr gesetzt sind.There are no longer any limits to personal authentication or identification.
Mithin genügt kein anderes System den hohen Anforderungen an Funktionalität und Robustheit annähernd so gut wie die in das vorliegende Mobiltelephon integrierte Vorrichtung; andere Sicherheitselemente, wie etwa SmartCards oder dergleichen, erhöhen zwar die Sicherheit durch Hinzufügen einer weiteren Komplexität, jedoch bieten sie letztendlich ebenfalls keine völlige Sicherheit, denn sie können - ebenso wie Paßwörter oder PIN-Codes (PIN = personal identification number = persönliche Identifizierungsnummer) - gestohlen und/oder weitergegeben werden; demzufolge können SmartCards oder dergleichen allenfalls als komplementär angesehen werden und lassen sich durch zusätzliches "fingerprint matching" noch sicherer machen.Consequently, no other system meets the high requirements for functionality and robustness nearly as well as the device integrated in the present mobile phone; other security elements, such as smart cards or the like, increase security by adding further complexity, but ultimately they do not offer complete security either, because they can - just like passwords or PIN codes (PIN = personal identification number) - be stolen and/or passed on; consequently, smart cards or the like can at best be seen as complementary and can be made even more secure by additional "fingerprint matching".
Das "fingerprint matching" garantiert eine eindeutige Authentifizierung bzw. Identifizierung des berechtigten Benutzers, und zwar ohne Preisgabe oder Speicherung von personenbezogenen Daten; das Mobiltelephon stellt hierbei eine telekommunikative Verbindung her, und die in das Mobiltelephon integrierte Vorrichtung zur daktyloskopischen Personenauthentifikation oder -identifikation sorgt dafür, daß es eine "persönliche" Verbindung ist.The "fingerprint matching" guarantees a clear authentication or identification of the authorized user, without disclosing or storing personal data; the mobile phone establishes a telecommunications connection and the device for dactyloscopic personal authentication or identification integrated in the mobile phone ensures that it is a "personal" connection.
Es ist des weiteren von Bedeutung, daß sowohl die im vorliegenden Mobiltelephon integrierte Vorrichtung vollständig einsehbar ist als auch der Vorgang der daktyloskopischen Personenauthentifikation oder -identifikation für die zu authentifizierende bzw. zu identifizierende Person nachvollziehbar und transparent ist, denn diese Person hat den vorderen Bereich ihres Fingers in psychologisch günstiger Weise lediglich auf den faseroptischen Bereich aufzulegen bzw. in Überfahrrichtung über den Überfahrbereich zu führen und diesen hierbei mit dem vorderen Bereich des Fingers zu überstreichen, nicht jedoch den Finger in einen Hohlraum oder in eine Öffnung zu stecken.It is also important that the device integrated in the present mobile phone is completely visible and that the process of fingerprint authentication or identification is understandable and transparent for the person to be authenticated or identified, because this person only has to place the front part of their finger on the fiber optic area in a psychologically favorable manner or move it in the direction of travel over the area and thereby stroke it with the front part of the finger, but not insert the finger into a cavity or opening.
Des weiteren ist als optionales erfindungswesentliches Merkmal des Mobiltelephons die Auslegung für die Lebenderkennung (sogenannter "life support") zu nennen, das heißt aufgrund der Helligkeitsunterschiede zwischen den Bereichen der Hautleisten oder Papillarlinien und den Bereichen zwischen den Hautleisten oder Papillarlinien ist mit der vorliegenden Erfindung auch eine Beobachtung oder Untersuchung dahingehend möglich, ob das beleuchtete Objekt, etwa der vordere Bereich des Fingers, "lebt", das heißt beispielsweise von Blut durchflossen ist und/oder einen Pulsschlag aufweist.Furthermore, an optional feature of the mobile phone that is essential to the invention is the design for life detection (so-called "life support"), i.e. due to the differences in brightness between the areas of the skin ridges or papillary lines and the areas between the skin ridges or papillary lines, the present invention also makes it possible to observe or examine whether the illuminated object, such as the front area of the finger, is "alive", i.e., for example, has blood flowing through it and/or has a pulse.
In diesem Zusammenhang kann die im vorliegenden Mobiltelephon integrierte Vorrichtung beispielsweise durch Vergleich der für zwei unterschiedliche Wellenlängen erhaltenen Ergebnisse zur Bestimmung der SauerstoffSättigung im Blut des vorderen Bereichs des Fingers ausgelegt sein.In this context, the device integrated in the present mobile phone can be designed to determine the oxygen saturation in the blood of the anterior region of the finger, for example by comparing the results obtained for two different wavelengths.
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Gemäß einer besonders erfindungswesentlichen Weiterbildung basiert das Verfahren für die Lebenderkennung (sogenannter "life support") auf einer optischen Messung der stetigen Abnahme des Sauerstoffgehalts durch die Verengung der Blutgefässe bei Druck des vorderen Bereichs des Fingers auf den faseroptischen Bereich der im vorliegenden Mobiltelephon integrierten Vorrichtung.According to a particularly essential development of the invention, the method for life detection (so-called "life support") is based on an optical measurement of the constant decrease in the oxygen content due to the constriction of the blood vessels when the front area of the finger is pressed onto the fiber-optic area of the device integrated in the present mobile phone.
In diesem Zusammenhang liegt das Prinzip zugrunde, daß dem Blut, während es durch die Adern fließt, durch das umgebende Gewebe Sauerstoff entzogen wird, wobei das Blut gleichzeitig mit Kohlendioxid belastet wird; hierbei stellt sich ein gewisses Fließgleichgewicht im Verhältnis von Oxyhämoglobin zu Carboxyhämoglobin ein. Wird nun die Durchblutung, das heißt der Durchsatz mit Blut pro Zeiteinheit, verändert, so stellt sich auch ein anderes Fließgleichgewicht ein.In this context, the underlying principle is that oxygen is extracted from the blood by the surrounding tissue as it flows through the veins, while the blood is simultaneously burdened with carbon dioxide; in this case, a certain flow equilibrium is established in the ratio of oxyhemoglobin to carboxyhemoglobin. If the blood flow, i.e. the throughput of blood per unit of time, is changed, a different flow equilibrium is established.
Wird mithin der vordere Bereich des Fingers auf den faseroptischen Bereich gelegt, so verengen sich durch den Druck die Blutgefäße. Durch den resultierenden erhöhten Fließwiderstand verringert sich der Blutdurchsatz des Gewebes, so daß sich das Verhältnis von Oxyhämoglobin zu Carboxyhämoglobin zuungunsten des Oxyhämoglobins verschiebt. Die Sauerstoffaufnähme des umgebenden Gewebes bleibt hierbei konstant.If the front part of the finger is placed on the fiber optic area, the pressure causes the blood vessels to constrict. The resulting increased flow resistance reduces the blood flow through the tissue, so that the ratio of oxyhemoglobin to carboxyhemoglobin shifts to the disadvantage of oxyhemoglobin. The oxygen uptake of the surrounding tissue remains constant.
Entscheidend ist nun der Zeitpunkt der Messung(en). Die erste Messung sollte im Moment des Auflegens des vorderen Bereichs des Fingers erfolgen, vorzugsweise ausgelöst durch einen kapazitiven Start. Eine Reihe von - beispielsweise etwa fünfzehn - Messungen innerhalb relativ kurzer Zeit - beispielsweiseThe time of the measurement(s) is now crucial. The first measurement should be taken at the moment the front part of the finger is placed on the skin, preferably triggered by a capacitive start. A series of - for example, around fifteen - measurements within a relatively short period of time - for example
innerhalb in etwa einer halben Sekunde - zeigt einen deutlichen monotonen Abfall des Blutsauerstoffwerts, bis sich wieder ein neues Fließgleichgewicht eingestellt hat. Dieser Effekt ist signifikant und reicht für eine eindeutige Identifikation eines lebenden Fingers aus.within about half a second - shows a clear monotonous drop in the blood oxygen level until a new flow equilibrium is established. This effect is significant and is sufficient for a clear identification of a living finger.
Sollte aus anwendungsspezifischen Gründen der vorstehend beschriebene kapazitive Start und mithin eine Erkennung des Moments der Verengung nicht möglich sein, so ist dieses Verfahren für die Lebenderkennung (sogenannter "life support") gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform auch mit einem integrierten Drucksensor zu realisieren.If the capacitive start described above and thus a detection of the moment of constriction are not possible for application-specific reasons, this method for life detection (so-called "life support") can also be implemented with an integrated pressure sensor according to a preferred embodiment.
Hierbei ist eine Veränderung des Blutsauerstoffwerts in Abhängigkeit vom - stets etwas - schwankenden Anpreßdruck des vorderen Bereichs des Fingers auf den faseroptischen Bereich erkennbar. In der Regel reicht dies zu einer ebenso signifikanten Aussage; lediglich bei Personen mit unzureichend durchbluteten Fingern kann es zu Schwierigkeiten kommen, denn das sauerstoffreiche Blut strömt sehr langsam wieder in die Spitzen der Finger zurück, so daß der Sauerstoffgehalt relativ gering ist.This shows a change in the blood oxygen level depending on the - always slightly - fluctuating pressure of the front part of the finger on the fiber optic area. As a rule, this is sufficient to provide a significant result; difficulties can only arise in people with insufficient blood flow to their fingers, because the oxygen-rich blood flows very slowly back to the tips of the fingers, so that the oxygen content is relatively low.
Auch könnte mit der vorliegenden Erfindung beispielsweise eine Person nur dann als authentifiziert oder als autorisiert identifiziert werden, wenn ihre aktuelle Pulsfrequenz um nicht mehr als zehn Prozent von der gespeicherten Pulsfrequenz nach oben oder nach unten abweicht; somit wird die Pulsfrequenz zu einem weiteren Kriterium für die Personenauthentifikation oder -identifikation.With the present invention, for example, a person could only be identified as authenticated or authorized if his or her current pulse rate does not deviate from the stored pulse rate by more than ten percent, either upwards or downwards; thus, the pulse rate becomes a further criterion for person authentication or identification.
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Diese zusätzlichen, beispielsweise den Pulsschlag betreffenden biometrischen Daten senken die Fehlerwahrscheinlichkeit des Authentifikations- bzw. Identifikationsvorgangs, weil sie es ermöglichen, den "lebenden" Finger der daktyloskopisch zu authentifizierenden bzw. zu identifizierenden Person von einem früher erhaltenen Abdruck dieses Fingers zu unterscheiden.These additional biometric data, for example concerning the pulse rate, reduce the probability of errors in the authentication or identification process because they make it possible to distinguish the "living" finger of the person to be authenticated or identified by fingerprinting from an earlier print of this finger.
Die existierenden Daten über die Veränderungen der Durchsichtigkeit des vorderen Bereichs des Fingers erlauben es, den Pulsschlag der zu authentifizierenden bzw. zu identifizierenden Person vorzugsweise in der Verarbeitungseinheit rechnerisch zu ermitteln und die so erhaltene Durchsichtigkeitskurve analog einem Elektrokardiogramm (EKG) für medizinische Zwecke einzusetzen.The existing data on the changes in the transparency of the front area of the finger make it possible to calculate the pulse rate of the person to be authenticated or identified, preferably in the processing unit, and to use the transparency curve obtained in this way for medical purposes, analogous to an electrocardiogram (ECG).
Des weiteren sind mit der im Mobiltelephon integrierten Vorrichtung auch optische Abbilder ermittelbar, deren Schärfegrad so hoch ist, daß sogar die sich im vorderen Bereich des Fingers befindlichen, personenspezifisch unterschiedlich angeordneten Schweißdrüsen klar und deutlich erkennbar sind, so daß die Möglichkeit besteht, auch die Schweißdrüsen zur Personenauthentifikatiön oder -identifikation heranzuziehen.Furthermore, the device integrated in the mobile phone can also be used to create optical images whose degree of sharpness is so high that even the sweat glands in the front area of the finger, which are arranged differently for each person, can be clearly and distinctly recognized, so that it is also possible to use the sweat glands for personal authentication or identification.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Lichtquelle auf der der Abtasteinheit zugewandten Seite der im vorliegenden Mobiltelephon integrierten Vorrichtung angeordnet. Hierbei handelt es sich um eine hinreichende Voraussetzung dafür, daß das Licht vonAccording to an advantageous development of the present invention, the light source is arranged on the side of the device integrated in the present mobile phone facing the scanning unit. This is a sufficient prerequisite for the light from
der Lichtquelle in Richtung auf die von der Abtasteinheit abgewandte, vom vorderen Bereich des Fingers zu bedeckende bzw. zu überstreichende Seite der im vorliegenden Mobiltelephon integrierten Vorrichtung abstrahlbar ist, das heißt der vordere Bereich des Fingers der daktyloskopisch zu authentifizierenden bzw. zu identifizierenden Person wird von seitlich unten angestrahlt.the light source can be emitted in the direction of the side of the device integrated in the present mobile phone facing away from the scanning unit and to be covered or swept over by the front area of the finger, i.e. the front area of the finger of the person to be authenticated or identified by dactyloscopic means is illuminated from below.
Des weiteren kann die Lichtquelle zweckmäßigerweise von der Abtasteinheit seitlich beabstandet angeordnet sein. Diese bauliche Trennung von Lichtquelle und Abtasteinheit ist insofern empfehlenswert, als es zur Erzielung eines ordnungsgemäßen Betriebs der im vorliegenden Mobiltelephon integrierten Vorrichtung vermieden werden sollte, daß Licht unmittelbar von der Lichtquelle in die Abtasteinheit gelangt; vielmehr soll nur Licht in die vorzugsweise auf Halbleiterbasis, insbesondere auf Siliziumbasis, operierende Abtasteinheit gelangen, das zuvor im Inneren des vorderen Bereichs des Fingers gestreut wurde und demzufolge daktyloskopische Informationen hinsichtlich der Hautleisten oder Papillarlinien trägt.Furthermore, the light source can be conveniently arranged at a distance from the scanning unit. This structural separation of the light source and the scanning unit is advisable insofar as, in order to achieve correct operation of the device integrated in the present mobile phone, light should not pass directly from the light source into the scanning unit; instead, only light that has previously been scattered inside the front area of the finger and therefore carries dactyloscopic information regarding the skin ridges or papillary lines should pass into the scanning unit, which preferably operates on a semiconductor basis, in particular on a silicon basis.
Gemäß einer erfindungswesentlichen Weiterbildung des vorliegenden Mobiltelephons ist das Licht von der Lichtquelle auf die von der Abtasteinheit abgewandte, vom vorderen Bereich des Fingers zu bedeckende bzw. zu überstreichende Seite der im vorliegenden Mobiltelephon integrierten Vorrichtung seitlich einstrahlbar.According to a further development of the present mobile telephone that is essential to the invention, the light from the light source can be radiated laterally onto the side of the device integrated in the present mobile telephone that faces away from the scanning unit and is to be covered or swept over by the front area of the finger.
Diese Weiterbildung kommt insbesondere dann in Betracht, wenn die Lichtquelle in bevorzugter FormThis further development is particularly relevant if the light source in a preferred form
seitlich neben oder bereits knapp auf der von der Abtasteinheit abgewandten, vom vorderen Bereich des Fingers zu bedeckenden bzw. zu überstreichenden Seite der im vorliegenden Mobiltelephon integrierten Vorrichtung angeordnet ist; auch kann die Lichtquelle bei dieser Weiterbildung gleichsam liegend angeordnet sein und das Licht "flach" auf den vorderen Bereich des Fingers abstrahlen.is arranged to the side next to or just on the side of the device integrated in the present mobile phone facing away from the scanning unit and to be covered or swept over by the front area of the finger; in this development, the light source can also be arranged horizontally and emit the light "flat" onto the front area of the finger.
Optionalerweise kann die Lichtquelle als Pulslichtquelle ausgebildet sein, die für die Abstrahlung von gepulstem Licht ausgelegt ist, so daß die im vorliegenden Mobiltelephon integrierte Vorrichtung infolge des gepulsten, exakt dosierbaren Lichts beispielsweise durchaus auch batteriebetrieben arbeiten kann (Akkumulatoreinheit; vgl. oben).Optionally, the light source can be designed as a pulsed light source which is designed to emit pulsed light, so that the device integrated in the present mobile phone can, for example, also operate on battery power due to the pulsed, precisely dosed light (accumulator unit; see above).
In jedem Falle ist eine signifikante Reduzierung des zum Betrieb der im vorliegenden Mobiltelephon integrierten Vorrichtung erforderlichen Stroms erzielbar, weil das Umgebungslicht Verwendung finden kann und das zusätzlich benötigte Licht mittels der adaptiven Lichtregelung exakt dosierbar ist. Hierbei bewegt sich die Impulsdauer der abgestrahlten Lichtpulse vorteilhafterweise in der Größenordnung von nahezu null Millisekunden bis etwa neunzig Millisekunden.In any case, a significant reduction in the power required to operate the device integrated in the present mobile phone can be achieved because the ambient light can be used and the additional light required can be precisely dosed using the adaptive light control. The pulse duration of the emitted light pulses is advantageously in the order of magnitude of almost zero milliseconds to around ninety milliseconds.
In Korrespondenz hierzu kann das Mobiltelephon mindestens eine Pulsgebereinheit zum Steuern der Lichtquelle aufweisen, wobei die Pulsgebereinheit zweckmäßigerweise zwischen der Lichtquelle und mindestens einem Steuerungselement für die Abtasteinheit angeordnet ist.In correspondence thereto, the mobile telephone may comprise at least one pulse generator unit for controlling the light source, wherein the pulse generator unit is expediently arranged between the light source and at least one control element for the scanning unit.
Um der daktyloskopisch zu authentifizierenden bzw. zu identifizierenden Person den jeweiligen Betriebszustand der im vorliegenden Mobiltelephon integrierten Vorrichtung zu signalisieren, ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mindestens eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen der verschiedenen Betriebszustände der im vorliegenden Mobiltelephon integrierten Vorrichtung vorgesehen.In order to signal the respective operating state of the device integrated in the present mobile telephone to the person to be authenticated or identified by fingerprinting, according to a preferred embodiment of the present invention at least one display device is provided for displaying the various operating states of the device integrated in the present mobile telephone.
Hierbei kann die Anzeigeeinrichtung zweckmäßigerweise mindestens eine einfarbige oder verschiedenfarbige Leuchtanzeige aufweisen, die die verschiedenen Betriebszustände der im vorliegenden Mobiltelephon integrierten Vorrichtung signalisiert (beispielsweise grünes Licht: "Vorrichtung ist zur daktyloskopischen Personenauthentifikation oder -identifikation bereit" oder auch "Vorrichtung hat Person ordnungsgemäß daktyloskopisch authentifiziert oder identifiziert"; rotes Licht: "Vorrichtung ist nicht zur daktyloskopischen Personenauthentifikation oder -identifikation bereit" oder auch "Vorrichtung hat Person nicht ordnungsgemäß daktyloskopisch authentifiziert oder identifiziert").In this case, the display device can expediently have at least one single-colour or multi-coloured light display which signals the various operating states of the device integrated in the mobile telephone in question (for example, green light: "Device is ready for dactyloscopic personal authentication or identification" or "Device has properly dactyloscopically authenticated or identified the person"; red light: "Device is not ready for dactyloscopic personal authentication or identification" or "Device has not properly dactyloscopically authenticated or identified the person").
Will man die vorliegende Erfindung in diesem Zusammenhang in besonders eleganter und/oder kompakter Weise ausgestalten, so empfiehlt es sich, die Anzeigeeinrichtung in die Lichtquelle zu integrieren und/oder die Anzeigeeinrichtung und die Lichtquelle einheitlich auszubilden.If one wishes to design the present invention in a particularly elegant and/or compact manner in this context, it is recommended to integrate the display device into the light source and/or to design the display device and the light source in a uniform manner.
Um beispielsweise auch farbenfehlsichtigen Personen die Erfassung des jeweiligen Betriebszustands der im vorliegenden Mobiltelephon integrierten VorrichtungFor example, in order to enable people with color vision deficiencies to detect the current operating status of the device integrated in the mobile phone
zu ermöglichen, kann die Anzeigeeinrichtung die verschiedenen Betriebszustände der im vorliegenden Mobiltelephon integrierten Vorrichtung gemäß einer vorteilhaften alternativen oder ergänzenden Ausgestaltungsform auch durch mindestens ein blinkendes und/oder pulsierendes Lichtsignal signalisieren.In order to enable this, the display device can, according to an advantageous alternative or supplementary embodiment, also signal the various operating states of the device integrated in the present mobile telephone by means of at least one flashing and/or pulsating light signal.
Gemäß einer besonders erfinderischen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist der Lichtquelle mindestens ein optisches System nachgeordnet. Ein derartiges optisches System übt zum einen eine gewisse Schutzfunktion aus, das heißt durch das optische System wird verhindert, daß die daktyloskopisch zu authentifizierende bzw. zu identifizierende Person beim Auflegen des vorderen Bereichs des Fingers auf den faseroptischen Bereich bzw. beim Hinwegführen des vorderen Bereichs des Fingers über den Überfahrbereich die empfindliche und leicht beschädigbare Lichtquelle berühren kann.According to a particularly inventive development of the present invention, at least one optical system is arranged downstream of the light source. Such an optical system performs a certain protective function, i.e. the optical system prevents the person to be authenticated or identified by fingerprinting from touching the sensitive and easily damaged light source when placing the front area of the finger on the fiber optic area or when moving the front area of the finger over the overtravel area.
In besonders vorteilhafter Weise ist das optische System jedoch dafür ausgelegt, das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht auf die von der Abtasteinheit abgewandte, vom vorderen Bereich des Fingers zu bedeckende bzw. zu überstreichende Seite der im vorliegenden Mobiltelephon integrierten Vorrichtung umzulenken und/oder das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht auf der von der Abtasteinheit abgewandten, vom vorderen Bereich des Fingers zu bedeckenden bzw. zu überstreichenden Seite der im vorliegenden Mobiltelephon integrierten Vorrichtung gleichmäßig und/oder diffus zu verteilen.In a particularly advantageous manner, however, the optical system is designed to redirect the light emitted by the light source to the side of the device integrated in the present mobile phone facing away from the scanning unit and to be covered or swept over by the front area of the finger and/or to evenly and/or diffusely distribute the light emitted by the light source to the side of the device integrated in the present mobile phone facing away from the scanning unit and to be covered or swept over by the front area of the finger.
Hierdurch wird eine gleichmäßige Beleuchtung desThis ensures uniform illumination of the
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vorderen Bereichs des Fingers gewährleistet, wodurch informative, vom vorderen Bereich des Fingers stammende optische Abbilder entstehen. Dies ist für ein überzeugendes Funktionieren der im vorliegenden Mobiltelephon integrierten Vorrichtung wesentlich.front area of the finger, creating informative optical images from the front area of the finger. This is essential for the convincing functioning of the device integrated in this mobile phone.
In bevorzugter Weise ist das optische System als mindestens ein Filter, als mindestens eine Linse, als mindestens ein Prisma, als mindestens ein Lichtleiter, als mindestens ein Lichtleitelement und/oder als mindestens ein Spiegel ausgebildet, wobei der Einsatz der vorgenannten optischen Elemente allein oder in Kombination beispielsweise vom zur Verfügung stehenden Platz oder vom erforderlichen Ausleuchtungsgrad abhängig ist.Preferably, the optical system is designed as at least one filter, as at least one lens, as at least one prism, as at least one light guide, as at least one light-guiding element and/or as at least one mirror, wherein the use of the aforementioned optical elements alone or in combination depends, for example, on the space available or on the required degree of illumination.
Sowohl zum Erfüllen der vorstehend erläuterten Schutzfunktion als auch im Hinblick auf die Lichtverteilung bietet es sich an, für das Material des optischen Systems Kunststoff zu wählen. Kunststoff ist ein preiswerter und robuster Werkstoff, der insbesondere in transparenter Ausführung überzeugende optische Eigenschaften aufweist.It is advisable to choose plastic as the material for the optical system, both to fulfil the protective function described above and with regard to light distribution. Plastic is an inexpensive and robust material that has impressive optical properties, particularly in transparent versions.
Zum Erfüllen der vorstehend erläuterten Schutzfunktion kann es des weiteren zweckmäßig sein, wenn zumindest die von der Lichtquelle abgewandte Seite des optischen Systems mit mindestens einem für das Licht der Lichtquelle durchlässigen Material, insbesondere mit für infrarotes Licht und/oder für sichtbares Licht durchlässigem Material, beschichtet ist.In order to fulfil the protective function explained above, it may further be expedient if at least the side of the optical system facing away from the light source is coated with at least one material that is permeable to the light from the light source, in particular with a material that is permeable to infrared light and/or visible light.
Hierdurch wird das nicht selten empfindliche optischeThis protects the often sensitive optical
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System vor Beschädigung, beispielsweise vor Verkratzen, und/oder vor Verschmutzen geschützt, wobei durch die Beschichtung mit lichtdurchlässigem Material auch die Reinigung des optischen Systems erleichtert wird.System is protected against damage, for example scratches, and/or contamination, whereby the coating with translucent material also makes cleaning of the optical system easier.
Gemäß einer besonders erfinderischen Weiterbildung des vorliegenden Mobil telephone ist auf der von der Abtasteinheit abgewandten, vom vorderen Bereich des Fingers zu bedeckenden bzw. zu überstreichenden Seite der im vorliegenden Mobiltelephon integrierten Vorrichtung mindestens eine vorteilhafterweise ergonomisch geformte Fingerführung vorgesehen.According to a particularly inventive development of the present mobile telephone, at least one advantageously ergonomically shaped finger guide is provided on the side of the device integrated in the present mobile telephone facing away from the scanning unit and to be covered or swept over by the front area of the finger.
Durch eine derartige Fingerführung, die beispielsweise in Form einer Rinne ausgebildet sein kann, wird einem Benutzer, beispielsweise einer daktyloskopisch zu authentifizierenden bzw. zu identifizierenden Person, die Handhabung der im vorliegenden Mobiltelephon integrierten Vorrichtung nicht nur in psychologischer, sondern auch in praktischer Hinsicht substantiell erleichtert, denn die zu authentifizierende bzw. zu identifizierende Person erfaßt durch das Anordnen der Fingerführung instinktiv, in welcher (Überfahr-)Richtung und in welcher Stellung der Überfahrbereich auf seiner von der Abtasteinheit abgewandten Seite vom vorderen Bereich des Fingers zu überstreichen ist. In diesem Zusammenhang ist der Überfahrbereich vorzugsweise zentral innerhalb der Fingerführung angeordnet.Such a finger guide, which can be designed in the form of a groove, for example, makes it substantially easier for a user, for example a person to be authenticated or identified by fingerprinting, to handle the device integrated in the present mobile phone, not only psychologically but also practically, because the person to be authenticated or identified instinctively understands, by arranging the finger guide, in which (traverse) direction and in which position the traverse area on the side facing away from the scanning unit is to be swept over by the front area of the finger. In this context, the traverse area is preferably arranged centrally within the finger guide.
Soll das Mobiltelephon gemäß der vorliegenden Erfindung in besonders geschickter Weise weitergebildet werden, so empfiehlt es sich, das optische System als Fingerführung auszubilden. AufIf the mobile phone is to be developed in a particularly clever way according to the present invention, it is recommended to design the optical system as a finger guide.
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diese Weise werden die Vorzüge der Fingerführung, nämlich unter anderem das Gewährleisten eines optimalen Überstreichvorgangs des vorderen Bereichs des Fingers zum Erfassen der Charakteristika, insbesondere des Fingerabdrucks, in zweckmäßiger Weise mit den Vorzügen des optischen Systems, nämlich unter anderem der Funktion als UmIenkungskomponente für das erzeugte Licht sowie dem Gewährleisten eines sauberen gleichmäßigen Ausleuchtens des zu beleuchtenden vorderen Bereichs des Fingers, verbunden.In this way, the advantages of the finger guidance, namely, among other things, ensuring an optimal sweep of the front area of the finger to capture the characteristics, in particular the fingerprint, are expediently combined with the advantages of the optical system, namely, among other things, the function as a deflection component for the light generated and the guarantee of a clean, uniform illumination of the front area of the finger to be illuminated.
In diesem Zusammenhang bedarf es einer besonderen Erwähnung, daß durch die adaptive Lichtregelung in besonders vorteilhafter Weise geschmeidige und gleichmäßige Übergänge für die verschiedensten Bereiche des zusammensetzbaren Gesamtbildes erzielbar sind. Mithin ist durch das Zusammenwirken der adaptiven Lichtregelung mit der optionalerweise im optischen System implementierten Fingerführung eine gleichmäßige Lichtverteilung auf dem zu beleuchtenden Objekt bei größtmöglichem Kontrast garantiert.In this context, it is worth mentioning that the adaptive light control is particularly advantageous in achieving smooth and uniform transitions for the most diverse areas of the overall image. The interaction of the adaptive light control with the optionally implemented finger guide in the optical system therefore guarantees uniform light distribution on the object to be illuminated with the greatest possible contrast.
Die im Hinblick auf die Beschichtung des optischen Systems mit lichtdurchlässigem Material vorstehend aufgestellten Maßgaben gelten auch für eine vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der zumindest die Abtasteinheit und/oder zumindest die von der Abtasteinheit abgewandte Seite des faseroptischen Bereichs und/oder zumindest die von der Abtasteinheit abgewandte, vom vorderen Bereich des Fingers zu bedeckende bzw. zu überstreichende Seite des Überfahrbereichs mit mindestens einem für das Licht der Lichtquelle durchlässigen Material, insbesondere mit fürThe requirements set out above with regard to the coating of the optical system with translucent material also apply to an advantageous embodiment of the present invention, in which at least the scanning unit and/or at least the side of the fiber optic area facing away from the scanning unit and/or at least the side of the traversing area facing away from the scanning unit and to be covered or swept over by the front area of the finger are coated with at least one material that is permeable to the light from the light source, in particular with
infrarotes Licht und/oder für sichtbares Licht durchlässigem Material, beschichtet ist.coated with a material that is transparent to infrared light and/or visible light.
Hierbei kann eine derartige Beschichtung insofern von erfindungswesentlicher Bedeutung sein, als eine unbeschädigte, das heißt unter anderem unverkratzte, und saubere Abtasteinheit und/oder ein ebensolcher faseroptischer Bereich und/oder ein ebensolcher Überfahrbereich für eine ordnungsgemäße Funktion der im vorliegenden Mobiltelephon integrierten Vorrichtung essentiell ist.In this case, such a coating can be of essential importance to the invention insofar as an undamaged, i.e., among other things, unscratched, and clean scanning unit and/or a similar fiber optic area and/or a similar travel area is essential for proper functioning of the device integrated in the present mobile phone.
Sowohl im Falle des optischen Systems als auch im vorgenannten Falle handelt es sich bei dem für das Licht der Lichtquelle durchlässigen Material gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform um Lack.Both in the case of the optical system and in the aforementioned case, according to an advantageous embodiment, the material permeable to the light from the light source is varnish.
In bezug auf die vorliegende Erfindung kann es von Vorteil sein, wenn die Lichtquelle eine lichtemittierende Diode (LED) ist, wobei der Vorzug derartiger lichtemittierender · Dioden insbesondere darin zu sehen ist, daß diese sehr klein sind und demzufolge auch in im vorliegenden Mobiltelephon integrierten Vorrichtungen zum Einsatz kommen können, in denen im Zuge der Miniaturisierung wenig Raum zur Verfügung steht, so wie dies beim Mobiltelephon gemäß der vorliegenden Erfindung der Fall ist. Als weitere Pluspunkte sind das geringe Gewicht, die robuste Ausgestaltung, die niedrige Betriebsspannung und die hohe Lebensdauer lichtemittierender Dioden zu nennen.With regard to the present invention, it can be advantageous if the light source is a light-emitting diode (LED), the advantage of such light-emitting diodes being in particular that they are very small and can therefore also be used in devices integrated in the present mobile phone in which little space is available due to miniaturization, as is the case with the mobile phone according to the present invention. Other advantages are the low weight, the robust design, the low operating voltage and the long service life of light-emitting diodes.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung strahlt die Lichtquelle infrarotes Licht ab, wobei das infrarote Licht beispielsweise eine Wellenlänge von etwa 900According to a preferred development of the present invention, the light source emits infrared light, wherein the infrared light has, for example, a wavelength of approximately 900
Nanometer aufweisen kann.nanometers.
Die Lichtquelle, die in einer zweckmäßigen Ausgestaltungsform auch infrarotes Licht zweier unterschiedlicher Wellenlängen abstrahlen kann, sollte zur Vermeidung einer unverhältnismäßig hohen Aufheizung der im vorliegenden Mobiltelephon integrierten Vorrichtung eine Leistung beispielsweise von etwa 0,1 Milliwatt bis etwa fünf Watt, im speziellen eine Leistung von etwa zwei Milliwatt bis etwa 100 Milliwatt, aufweisen.The light source, which in a suitable embodiment can also emit infrared light of two different wavelengths, should have a power of, for example, about 0.1 milliwatts to about five watts, in particular a power of about two milliwatts to about 100 milliwatts, in order to avoid disproportionately high heating of the device integrated in the mobile phone in question.
Um der im vorliegenden Mobiltelephon integrierten Vorrichtung eine gewisse Stabilität zu verleihen, ist die Sensoreinheit in zweckmäßiger Weise auf mindestens einer Trägereinheit angeordnet. Diese Trägereinheit wiederum kann auf mindestens einer Leiterplatteneinheit angeordnet sein.In order to give the device integrated in the present mobile phone a certain stability, the sensor unit is expediently arranged on at least one carrier unit. This carrier unit can in turn be arranged on at least one circuit board unit.
Zwischen der Lichtquelle und der Abtasteinheit kann mindestens eine lichtundurchlässige Sperrschicht vorgesehen sein, die denselben Zwecken wie die Sperrschicht innerhalb des faseroptischen Bereichs dient. In diesem Zusammenhang kann das Material der für das Licht der Lichtquelle undurchlässigen Sperrschicht beispielsweise Lack sein.Between the light source and the scanning unit, at least one opaque barrier layer can be provided, which serves the same purposes as the barrier layer within the fiber optic region. In this context, the material of the barrier layer opaque to the light from the light source can be, for example, varnish.
Soll das vorliegende Mobiltelephon in erfindungswesentlicher Weise weitergebildet werden, so ist mindestens ein vorzugsweise als Linearfilter ausgebildetes Filter vorgesehen, um störendes und überschüssiges Umgebungslicht zu absorbieren und demzufolge eine Übersättigung der Abtasteinheit mit Sicherheit auszuschließen.If the present mobile telephone is to be further developed in a manner essential to the invention, at least one filter, preferably designed as a linear filter, is provided in order to absorb disturbing and excess ambient light and consequently to reliably exclude oversaturation of the scanning unit.
Dies bedeutet mit anderen Worten, daß die adaptive Lichtregelung ihre optimale Wirkung entfaltet, wenn die Abtasteinheit nicht beispielsweise durch das normale Tageslicht gewissermaßen "von selbst" in einen Übersättigungszustand geht, wobei ein derartiger Übersättigungszustand eben gerade durch das Anordnen des Filters in zweckmäßiger Weise verhindert werden kann, denn durch dieses Filter kann die im vorliegenden Mobiltelephon integrierte Vorrichtung auch bei einer Beleuchtungsstärke des Umgebungslichts von mehr als etwa 3.000 Lux arbeiten, wobei eine realistische obere Grenze bei einer Beleuchtungsstärke des Umgebungslichts von etwa 40.000 Lux liegen dürfte.In other words, this means that the adaptive light control is optimally effective when the scanning unit does not, for example, go into an oversaturation state "on its own" due to normal daylight, whereby such an oversaturation state can be prevented in a practical manner precisely by arranging the filter, because this filter enables the device integrated in the present mobile phone to work even when the ambient light intensity is more than about 3,000 lux, whereby a realistic upper limit is probably an ambient light intensity of about 40,000 lux.
Hierzu weist das Filter in zweckmäßiger Weise einen Absorptionsgrad von etwa 99 Prozent auf, das heißt das lichtabsorbierende Filter wirkt im Ergebnis wie eine "Dunkelkammer" (im Gegensatz etwa zum in der deutschen Offenlegungsschrift DE 44 04 918 Al offenbarten Filter mit "Fenster", das keinen wirksamen Schutz gegen Übersättigung bieten und auch nicht die Funktion einer "Dunkelkammer" übernehmen kann).For this purpose, the filter expediently has an absorption level of about 99 percent, which means that the light-absorbing filter ultimately acts like a "dark room" (in contrast to the filter with a "window" disclosed in the German laid-open specification DE 44 04 918 Al, which does not offer effective protection against oversaturation and cannot take on the function of a "dark room").
Das Anordnen des Filters innerhalb der im vorliegenden Mobiltelephon integrierten Vorrichtung ist durch Aufbau, Dimensionierung und Einsatzzweck der im vorliegenden Mobiltelephon integrierten Vorrichtung bestimmt.The arrangement of the filter within the device integrated in the present mobile phone is determined by the structure, dimensions and intended use of the device integrated in the present mobile phone.
Jedoch erscheint es zweckmäßig,However, it seems appropriate
das Filter zwischen dem faseroptischen Bereich
und der Abtasteinheit anzuordnen; und/oder
das Filter auf der von der Abtasteinheitthe filter between the fiber optic area
and the scanning unit; and/or
the filter on the scanning unit
•&igr;···*•&igr;···*
abgewandten, vom vorderen Bereich des Fingers zu bedeckenden bzw. zu überstreichenden Seite der
im vorliegenden Mobiltelephon integrierten
Vorrichtung anzuordnen; und/oderthe side of the finger that is to be covered or swept over, facing away from the front area of the finger.
in this mobile phone integrated
device; and/or
das Filter auf der der Abtasteinheit zugewandten Seite der im vorliegenden Mobiltelephon
integrierten Vorrichtung anzuordnen; und/oder
das Filter innerhalb des faseroptischen Bereichs vorzusehen.the filter on the side facing the scanning unit of the present mobile phone
integrated device; and/or
the filter must be provided within the fiber optic area.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann es Teil der adaptiven Lichtregelung (= ALR oder auch ALC = "adaptive light control"), das heißt der "intelligenten Lichtsteuerung" sein, den Absorptionsgrad des Filters über die verschiedenen Bereiche der optischen Abbilder veränderlich auszugestalten.According to a particularly advantageous development of the present invention, it can be part of the adaptive light control (= ALR or ALC = "adaptive light control"), i.e. the "intelligent light control", to make the absorption level of the filter variable over the different areas of the optical images.
Hintergrund dieser besonders vorteilhaften Weiterbildung ist die Tatsache, daß die Intensitätsverteilung und demzufolge der Kontrast des im Inneren des vorderen Bereichs des Fingers gestreuten Lichts über die gesamte Breite der optischen Abbilder weder gleichmäßig noch konstant, sondern in den mittleren Bereichen der optischen Abbilder geringer als in den Randbereichen der optischen Abbilder ist.The background to this particularly advantageous development is the fact that the intensity distribution and consequently the contrast of the light scattered inside the front area of the finger is neither uniform nor constant across the entire width of the optical images, but is lower in the middle areas of the optical images than in the edge areas of the optical images.
Dies hängt unter anderem damit zusammen, daß die mindestens eine Lichtquelle seitlich neben der Abtasteinheit angeordnet sein kann und daß das Licht von der Lichtquelle in Richtung auf die von der Abtasteinheit abgewandte, vom vorderen Bereich des Fingers zu bedeckende bzw. zu überstreichende Seite der im vorliegenden Mobiltelephon integriertenThis is due, among other things, to the fact that the at least one light source can be arranged laterally next to the scanning unit and that the light from the light source is directed towards the side of the mobile phone integrated in the present mobile phone facing away from the scanning unit and to be covered or swept over by the front area of the finger.
Vorrichtung abstrahlbar sein kann.device can be radiated.
Hierdurch gelangt in die zentralen, durch den vorderen Bereich des Fingers abgedeckten Bereiche auf der von der Abtasteinheit abgewandten, vom vorderen Bereich des Fingers zu bedeckenden bzw. zu überstreichenden Seite der im vorliegenden Mobiltelephon integrierten Vorrichtung weniger Licht als in die seitlichen Bereiche, so daß die Intensität und - direkt proportional hierzu - der Kontrast des gestreuten Lichts in den zentralen Bereichen schwächer als in den Randbereichen ist.As a result, less light reaches the central areas covered by the front area of the finger on the side of the device integrated in the present mobile phone facing away from the scanning unit and to be covered or swept over by the front area of the finger than the side areas, so that the intensity and - directly proportional to this - the contrast of the scattered light is weaker in the central areas than in the edge areas.
Zum Beheben dieses Mankos kann gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung der Absorptionsgrad des Filters in den Randbereichen der optischen Abbilder größer, und hierbei beispielsweise um etwa den Faktor 2 bis 3 und/oder um etwa sechs Dezibel bis etwa zehn Dezibel größer, als der Absorptionsgrad des Filters in den mittleren Bereichen der optischen Abbilder sein.To remedy this shortcoming, according to a preferred development of the present invention, the absorption coefficient of the filter in the edge regions of the optical images can be greater, for example by a factor of about 2 to 3 and/or by about six decibels to about ten decibels, than the absorption coefficient of the filter in the middle regions of the optical images.
Es handelt sich mithin um eine erfindungswesentliche optionale technische Maßnahme, bei der die Dichte des optischen Filters über die verschiedenen Bereiche der optischen Abbilder dahingehend veränderlich ausgestaltet ist, daß die Dichte in den Randbereichen des Filters größer, und hierbei beispielsweise um etwa den Faktor 2 bis 3 und/oder um etwa sechs Dezibel bis etwa zehn Dezibel größer, als die Dichte des Filters in den mittleren Bereichen der optischen Abbilder ist.It is therefore an optional technical measure essential to the invention, in which the density of the optical filter is designed to be variable over the different areas of the optical images in such a way that the density in the edge areas of the filter is greater, and in this case, for example, by a factor of about 2 to 3 and/or by about six decibels to about ten decibels greater, than the density of the filter in the middle areas of the optical images.
Hierdurch kann auf elegante, mittels optischer Modulation bewerkstelligte Weise die TatsacheThis allows the fact that
kompensiert werden, daß die Intensität und der Kontrast des gestreuten Lichts in den zentralen Bereichen schwächer als in den Randbereichen ist, wobei der Absorptionsgrad selektiv über die verschiedenen Bereiche der optischen Abbilder so gewählt werden kann, daß das zum Quotienten aus jeweiliger/m Streulichtintensität/-kontrast und jeweiligem Absorptionsgrad direkt proportionale Ausgangssignal von in etwa konstanter Intensität ist; durch diese technische Maßnahme ist die Qualität der mit der im vorliegenden Mobiltelephon integrierten Vorrichtung erhaltbaren Ergebnisse maßgeblich verbesserbar.compensated for by the fact that the intensity and contrast of the scattered light is weaker in the central areas than in the peripheral areas, whereby the degree of absorption can be selected selectively across the various areas of the optical images so that the output signal, which is directly proportional to the quotient of the respective scattered light intensity/contrast and the respective degree of absorption, is of approximately constant intensity; this technical measure enables the quality of the results obtainable with the device integrated in the present mobile telephone to be significantly improved.
In diesem Zusammenhang sollte nicht übersehen werden, daß die vorstehend dargelegte optionale technische Maßnahme der optischen Modulation gegenüber der weiter oben dargelegten optionalen technischen Maßnahme der elektronischen Modulation mittels Verstärkungsfaktor den weiteren Vorteil aufweist, daß eine Verstärkung von Störeinflüssen, wie etwa von elektronischem Rauschen oder dergleichen, insbesondere in den mittleren Bereichen der optischen Abbilder beim optischen Modulieren ausgeschlossen ist; vielmehr können derartige unerwünschte Störeinflüsse durch das optische Modulieren sogar noch reduziert werden.In this context, it should not be overlooked that the optional technical measure of optical modulation described above has the further advantage over the optional technical measure of electronic modulation by means of an amplification factor described above that an amplification of interference, such as electronic noise or the like, is excluded during optical modulation, particularly in the middle areas of the optical images; in fact, such undesirable interference can even be reduced by optical modulation.
Die Abtasteinheit kann in zweckmäßiger Weise mindestens ein auf CMOS-Technik basierendes Bauelement oder mindestens eine auf CMOS-Technik basierende Schaltung aufweisen (CMOS = complementary metal-oxide-semiconductor), wodurch ein extrem niedriger Stromverbrauch bewerkstelligt werden kann.The scanning unit can expediently comprise at least one component or at least one circuit based on CMOS technology (CMOS = complementary metal-oxide-semiconductor), whereby extremely low power consumption can be achieved.
Gemäß einer besonders erfinderischen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann das auf CMOS-Technik basierende Bauelement, das heißt der sogenannte "CMOS-Sensor" mittels einer Art Hobeltechnik extrem dünn gemacht werden. In diesem Zusammenhang weist der "CMOS-Sensor" genügend Speicherplatz auf und ist auch in hohem Maße ESD-beständig (ESD = electrostatic discharge = elektrostatische Entladung).According to a particularly inventive development of the present invention, the component based on CMOS technology, i.e. the so-called "CMOS sensor", can be made extremely thin using a type of planing technique. In this context, the "CMOS sensor" has sufficient storage space and is also highly ESD-resistant (ESD = electrostatic discharge).
Der Fachmann auf dem Gebiet der Sicherheitstechnik wird in diesem Zusammenhang insbesondere zu schätzen wissen, daß mit dünner werdendem CMOS-Bauelement, das heißt mit dünner werdendem "CMOS-Sensor" für die Beleuchtung grundsätzlich auch Umgebungslicht bzw. eine kleine, beispielsweise im Silizium von unten einsetzbare Leuchtdiode ausreicht.In this context, the expert in the field of security technology will particularly appreciate that with the thinner CMOS component, i.e. with the thinner "CMOS sensor", ambient light or a small light-emitting diode, for example, which can be inserted from below in the silicon, is basically sufficient for illumination.
Als weiterer signifikanter Vorteil der Bauweise in CMOS-Technologie ist nicht nur die extrem niedrige Stromaufnahme von nur etwa 25 bis 30 Mikroampere im Ruhezustand (= sogenannter "Sleep"-Modus) zu nennen, sondern auch die erfindungswesentliche Eigenschaft, daß der "CMOS-Sensor" die gesamte Ansteuerungs- und Beleuchtungselektronik trägt.Another significant advantage of the CMOS technology design is not only the extremely low power consumption of only about 25 to 30 microamperes in the idle state (= so-called "sleep" mode), but also the inventive feature that the "CMOS sensor" carries the entire control and lighting electronics.
Des weiteren ermöglicht der Fertigungsprozeß in CMOS-Technologie eine Steigerung sowohl der Qualität als auch der Leistungswerte in der Digitalisierungstiefe sowie in der Dynamik; aus den bestehenden Informationen werden für jedes Bildareal durch automatische softwareimplementierte Bildkorrektur im "CMOS-Sensor" die optimalen Werte ermittelt, so daß ein homogenes Bild entsteht.Furthermore, the manufacturing process in CMOS technology enables an increase in both the quality and the performance values in terms of digitization depth and dynamics; the optimal values are determined from the existing information for each image area by automatic software-implemented image correction in the "CMOS sensor", so that a homogeneous image is created.
Alternativ oder in Ergänzung hierzu kann mindestensAlternatively or in addition to this, at least
ein ladungsgekoppeltes Bauelement oder mindestens eine ladungsgekoppelte Schaltung (CCD = charge coupled device) vorgesehen sein. Hierbei kann es sich insbesondere um mindestens eine Einbereich-CCD handeln, die als lichtsensitive Einheit fungiert und die keinen gesonderten lichtgeschützten Bereich aufweist.a charge-coupled component or at least one charge-coupled circuit (CCD = charge coupled device) may be provided. This may in particular be at least one single-area CCD which functions as a light-sensitive unit and which does not have a separate light-protected area.
Der Fachmann wird in diesem Zusammenhang als vorteilhaft zu schätzen wissen, daß bei CCD-Abtasteinheiten eine Halbleiterfläche benötigt wird, die lediglich in etwa der Hälfte der konventionellerweise benötigten Fläche entspricht, denn bei CCD-Abtasteinheiten kann das erhaltene Bild unmittelbar in der Dunkelphase ausgelesen werden und muß nicht, wie bei konventionellen Abtasteinheiten, in einen lichtunempfindlichen Bereich transportiert werden, der zumeist in etwa fünfzig Prozent der Sensorfläche einnimmt und aus dem schließlich ausgelesen wird.In this context, the person skilled in the art will appreciate that it is advantageous that CCD scanning units require a semiconductor surface that is only about half the area conventionally required, because with CCD scanning units, the image obtained can be read out immediately in the dark phase and does not have to be transported to a light-insensitive area, as is the case with conventional scanning units, which usually takes up about fifty percent of the sensor surface and from which the image is finally read out.
Der Bildaufbau und das Auslesen der Ladungen erfolgen hierbei in der lichtsensitiven Einheit in integrierter Form, wobei der Vorgang des Bildaufbaus und der Vorgang des Auslesens der Ladungen zwar zeitlich, im Unterschied zu Zweibereich-CCDs nicht jedoch räumlich voneinander getrennt sind.The image formation and the reading of the charges take place in an integrated form in the light-sensitive unit, whereby the process of image formation and the process of reading the charges are separated from each other in time, but not spatially, in contrast to dual-area CCDs.
Hierbei zeichnen sich Einbereich-CCDs unter anderem dadurch aus, daß sie im Vergleich zu Zweibereich-CCDs bedeutend einfacher und kostengünstiger herstellbar sind, weil bei Einbereich-CCDs die Anzahl an Bauteilen bei im wesentlichen gleichen Abmessungen der lichtsensitiven Einheit lediglich in etwa halb so groß wie bei Zweibereich-CCDs ist.One of the advantages of single-area CCDs is that they are significantly easier and cheaper to manufacture than dual-area CCDs, because the number of components in single-area CCDs is only about half as large as in dual-area CCDs, while the dimensions of the light-sensitive unit are essentially the same.
Zu berücksichtigen ist in diesem Zusammenhang allerdings, daß Einbereich-CCDs bei kontinuierlicher bzw. stetiger Beleuchtung des zu beleuchtenden Objekts nicht einsetzbar sind, weil bei simultanem Ablauf des Bildaufbauvorgangs und des Auslesevorgangs eine unerwünschte Vermischung der entstehenden Bilder erfolgen würde.In this context, however, it must be taken into account that single-area CCDs cannot be used with continuous or steady illumination of the object to be illuminated, because if the image formation process and the readout process were to run simultaneously, an undesirable mixing of the resulting images would occur.
Aus diesem Grunde kann, wie vorstehend bereits ausgeführt, die Lichtquelle als Pulslichtquelle ausgebildet sein, die für die Abstrahlung von gepulstem Licht ausgelegt ist. In Korrespondenz hierzu kann das Mobiltelephon gemäß der vorliegenden Erfindung mindestens eine Pulsgebereinheit zum Steuern der Lichtquelle aufweisen, wobei die Pulsgebereinheit zweckmäßigerweise zwischen der Lichtquelle und mindestens einem Steuerungselement für die Abtasteinheit angeordnet ist.For this reason, as already explained above, the light source can be designed as a pulsed light source which is designed to emit pulsed light. In correspondence with this, the mobile telephone according to the present invention can have at least one pulse generator unit for controlling the light source, wherein the pulse generator unit is expediently arranged between the light source and at least one control element for the scanning unit.
Der Fachmann wird in diesem Zusammenhang als besonders vorteilhaft zu schätzen wissen, daß die Beleuchtung des vorderen Bereichs des Fingers mit Lichtpulsen eine signifikante Reduzierung der Instabilitäten und Ungleichmäßigkeiten in den erhaltenen optischen Abbildern und daraus resultierend auch in den erzeugten elektrischen Signalen nach sich zieht.In this context, the person skilled in the art will appreciate as particularly advantageous that the illumination of the front region of the finger with light pulses results in a significant reduction in the instabilities and irregularities in the optical images obtained and, as a result, also in the electrical signals generated.
Diese Effekte sind eine unmittelbare Folge der zeitlich kurzen Lichtpulse von vorzugsweise etwa einer Millisekunde Dauer, wobei der Einfluß des Blutflusses im zu durchleuchtenden vorderen Bereich des Fingers auf die Qualität der erhaltenen optischen Abbilder zu einer vernachlässigbaren Größe wird.These effects are a direct consequence of the short light pulses, preferably lasting about one millisecond, whereby the influence of the blood flow in the front area of the finger to be illuminated on the quality of the optical images obtained becomes negligible.
Des weiteren wird durch die Reduzierung der Bildaufbauzeit auch der Einfluß der Umgebungslichtverhältnisse auf die optische Abbildung des Hautreliefs in entscheidender Weise verringert.Furthermore, by reducing the image build-up time, the influence of the ambient lighting conditions on the optical imaging of the skin relief is also significantly reduced.
Demzufolge ist durch den Einsatz der im vorliegenden Mobiltelephon integrierten Vorrichtung die Möglichkeit geschaffen, anstelle verschwommener optischer Abbilder, die bei Verwendung einer stetigen Beleuchtung und einer mit der Bildvorlaufzeit korrespondierenden Belichtungszeit entstehen, klare und scharfe optische Abbilder zu erhalten, in denen sämtliche Informationen über das Innere und/oder über die Oberfläche des vorderen Bereichs des Fingers zu einem bestimmten Zeitpunkt enthalten sind.Consequently, the use of the device integrated in the present mobile phone makes it possible to obtain clear and sharp optical images containing all information about the interior and/or the surface of the front area of the finger at a specific point in time, instead of blurred optical images which arise when using constant illumination and an exposure time corresponding to the image lead time.
Diese Qualitätsverbesserung der erhaltenen optischen Abbilder erlaubt es, die Fehlerhäufigkeit und -Wahrscheinlichkeit bei der daktyloskop!sehen Personenauthentifikation oder -identifikation in signifikanter Weise zu reduzieren. Auch ist es nunmehr möglich, durch Bildfolgenbearbeitung den Informationsgehalt der daktyloskopischen Abbilder infolge Gewinnung zusätzlicher biometrischer Daten, beispielsweise der Besonderheiten des Pulses, der zu authentifizierenden bzw. zu identifizierenden Person zu erhöhen und somit die Sicherheit der Personenauthentifikation oder -identifikation weiter zu verbessern.This improvement in the quality of the optical images obtained makes it possible to significantly reduce the frequency and probability of errors in fingerprint authentication or identification. It is also now possible to increase the information content of fingerprint images by processing image sequences by obtaining additional biometric data, such as the characteristics of the pulse of the person to be authenticated or identified, and thus further improve the security of fingerprint authentication or identification.
Der Einsatz von Pulslichtquellen führt nicht nur zur vorstehend beschriebenen wesentlichen Verbesserung der Bildqualität, sondern erlaubt es auch, mindestens eine Kamera mit Einbereich-CCDs als lichtsensitiveThe use of pulsed light sources not only leads to the significant improvement in image quality described above, but also allows at least one camera with single-area CCDs to be used as a light-sensitive
Einheiten einzusetzen. Der Einsatz von Einbereich-CCDs ermöglicht es, qualitativ hochwertige Abbildungen größerer Flächen zu erhalten. Diese Vergrößerung der Flächen führt zusammen mit der Verbesserung der Stabilität der optischen Abbilder zu einer weiteren Verringerung der Fehlerwahrscheinlichkeit bei der daktyloskopischen Personenauthentifikation oder -identifikation.units. The use of single-area CCDs makes it possible to obtain high-quality images of larger areas. This enlargement of the areas, together with the improvement in the stability of the optical images, leads to a further reduction in the probability of errors in fingerprint personal authentication or identification.
Hierbei ist die Herstellung von Einbereich-CCDs mit einer Diagonale des lichtsensitiven Bereichs von beispielsweise etwa 16 Millimeter bis beispielsweise etwa 24 Millimeter und mit einem faseroptischen Eingang eine technisch eher unkomplizierte Aufgabe, wodurch es möglich ist, relativ einfache und preiswerte, im vorliegenden Mobiltelephon integrierte Vorrichtungen herzustellen. Des weiteren entstehen in den im vorliegenden Mobiltelephon integrierten Vorrichtungen mit Einbereich-CCDs geringere Informationsverzerrungen als in Vorrichtungen mit anderen Arten der Ladungsverschiebung.In this case, the manufacture of single-area CCDs with a diagonal of the light-sensitive area of, for example, about 16 millimeters to, for example, about 24 millimeters and with a fiber optic input is a technically rather uncomplicated task, which makes it possible to manufacture relatively simple and inexpensive devices integrated in the present mobile phone. Furthermore, the devices integrated in the present mobile phone with single-area CCDs have less information distortion than devices with other types of charge displacement.
Der Einsatz von Einbereich-CCDs in mit kontinuierlicher bzw. stetiger Beleuchtung arbeitenden Geräten ist nicht möglich, weil das kontinuierliche bzw. stetige Licht nicht nur während der Bildaufbauphase, sondern auch während der Auslesephase auf die CCDs fällt und mithin eine Vermischung der Ladungen eintreten würde, was die Gewinnung klarer optischer Abbilder des Hautreliefs des vorderen Bereichs des Fingers unmöglich machen würde.The use of single-area CCDs in devices operating with continuous or steady illumination is not possible because the continuous or steady light falls on the CCDs not only during the image formation phase but also during the readout phase and thus a mixing of the charges would occur, which would make it impossible to obtain clear optical images of the skin relief of the front area of the finger.
Weitere Ausgestaltungen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachstehend in denFurther embodiments, features and advantages of the present invention are described below in the
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Zeichnungen anhand der Figuren IA bis 7C beschrieben, durch die in exemplarischer Form sechs Ausführungsbeispiele des Mobiltelephons gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht sind.Drawings are described with reference to Figures 1A to 7C, which illustrate, by way of example, six embodiments of the mobile telephone according to the present invention.
Es zeigt:It shows:
Fig. IA ein erstes Ausführungsbeispiel eines Mobiltelephons mit Vorrichtung zur daktyloskopischen Personenauthentifikation oder -identifikation gemäß der vorliegenden Erfindung, in perspektivischer Gesamtansicht;Fig. 1A shows a first embodiment of a mobile telephone with a device for dactyloscopic personal authentication or identification according to the present invention, in a perspective overall view;
Fig. IB die im Mobiltelephon aus Fig IA integrierte Vorrichtung zur daktyloskopischen Personenauthentifikation oder -identifikation, in Querschnittansicht entlang der Schnittlinie I - I in Fig. IA;Fig. IB shows the device for dactyloscopic personal authentication or identification integrated in the mobile telephone from Fig. IA, in cross-sectional view along the section line I - I in Fig. IA;
Fig. 2A ein zweites Ausführungsbeispiel eines Mobiltelephons mit Vorrichtung zur daktyloskopischen Personenauthentifikation oder -identifikation gemäß der vorliegenden Erfindung, in perspektivischer Gesamtansicht;Fig. 2A shows a second embodiment of a mobile telephone with a device for dactyloscopic personal authentication or identification according to the present invention, in a perspective overall view;
Fig. 2B die im Mobiltelephon aus Fig 2A integrierte Vorrichtung zur daktyloskopischen Personenauthentifikation oder -identifikation, in Querschnittansicht entlang der Schnittlinie II - II in Fig. 2A;Fig. 2B shows the device for dactyloscopic personal authentication or identification integrated in the mobile phone from Fig. 2A, in cross-sectional view along the section line II - II in Fig. 2A;
Fig. 2C den in der Vorrichtung aus Fig. 2B integrierten faseroptischen Bereich,Fig. 2C shows the fiber optic section integrated in the device of Fig. 2B,
in Aufsicht;under supervision;
Fig. 3A ein drittes Ausführungsbeispiel eines Mobiltelephons mit Vorrichtung zur daktyloskopischen Personenauthentif ikation oder -identifikation gemäß der vorliegenden Erfindung, in perspektivischer Gesamtansicht;Fig. 3A shows a third embodiment of a mobile telephone with a device for dactyloscopic personal authentication or identification according to the present invention, in a perspective overall view;
Fig. 3B die im Mobiltelephon aus Fig 3A integrierte Vorrichtung zur daktyloskopischen Personenauthentif ikation oder -Identifikation, in Querschnittansicht entlang der Schnittlinie III - III in Fig. 3A;Fig. 3B shows the device for dactyloscopic personal authentication or identification integrated in the mobile telephone from Fig. 3A, in cross-sectional view along the section line III - III in Fig. 3A;
Fig. 3C einen Ausschnitt aus dem faseroptischen Bereich der im Mobiltelephon aus Fig. 3A integrierten Vorrichtung zur daktyloskopischen Personenauthentifikation oder -identifikation aus Fig. 3B;Fig. 3C shows a section of the fiber optic area of the device for dactyloscopic personal authentication or identification from Fig. 3B integrated in the mobile phone from Fig. 3A;
Fig. 3D den Ausschnitt aus dem faseroptischen Bereich aus Fig. 3C im teilweisen Aufriß;Fig. 3D shows the section of the fiber optic area from Fig. 3C in partial elevation;
Fig. 4A ein viertes Ausführungsbeispiel eines Mobiltelephons mit Vorrichtung zur daktyloskopischen Personenauthentif ikation oder -Identifikation gemäß der vorliegenden Erfindung, in perspektivischer Gesamtansicht;Fig. 4A shows a fourth embodiment of a mobile telephone with a device for dactyloscopic personal authentication or identification according to the present invention, in a perspective overall view;
Fig. 4B die im Mobiltelephon aus Fig 4A integrierte Vorrichtung zur daktyloskopischen Personenauthentif ikation oder -identifikation, in vergrößerter Ansicht;Fig. 4B shows the device for dactyloscopic personal authentication or identification integrated in the mobile phone from Fig. 4A, in an enlarged view;
Fig. 4C die im Mobiltelephon aus Fig 4A integrierte Vorrichtung zur daktyloskopischen Personenauthentifikation oder -identifikation aus Fig. 4B,Fig. 4C shows the device for dactyloscopic personal authentication or identification from Fig. 4B integrated in the mobile phone from Fig. 4A,
in Querschnittansicht entlang der Schnittlinie IV - IV in Fig. 4B;in cross-sectional view along the section line IV - IV in Fig. 4B;
Fig. 5A ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Mobiltelephons mit Vorrichtung zur daktyloskopischen Personenauthentifikation oder -identifikation gemäß der vorliegenden Erfindung, in perspektivischer Gesamtansicht;Fig. 5A shows a fifth embodiment of a mobile telephone with a device for dactyloscopic personal authentication or identification according to the present invention, in a perspective overall view;
Fig. 5B die im Mobiltelephon aus Fig 5A integrierte Vorrichtung zur daktyloskopischen Personenauthentifikation oder -identifikation, in Querschnittansicht entlang der Schnittlinie V - V in Fig. 5A;Fig. 5B shows the device for dactyloscopic personal authentication or identification integrated in the mobile phone from Fig. 5A, in cross-sectional view along the section line V - V in Fig. 5A;
Fig. 6A ein sechstes Ausführungsbeispiel eines Mobiltelephons mit Vorrichtung zur daktyloskopischen Personenauthentifikation oder -identifikation gemäß der vorliegenden Erfindung, in perspektivischer Gesamtansicht;Fig. 6A shows a sixth embodiment of a mobile telephone with a device for dactyloscopic personal authentication or identification according to the present invention, in a perspective overall view;
Fig. 6B die im Mobiltelephon aus Fig 6A integrierte Vorrichtung zur daktyloskopischen Personenauthentifikation oder -identifikation, in vergrößerter Ansicht;Fig. 6B shows the device for dactyloscopic personal authentication or identification integrated in the mobile phone from Fig. 6A, in an enlarged view;
Fig. 6C die im Mobiltelephon aus Fig 6A integrierte Vorrichtung zur daktyloskopischen Personen-Fig. 6C shows the device for dactyloscopic personal identification integrated in the mobile phone from Fig. 6A.
authentifikation oder -identifikation aus Fig. 6B,authentication or identification from Fig. 6B,
in Querschnittansicht entlang der Schnittlinie VI - VI in Fig. 6B;in cross-sectional view along the section line VI - VI in Fig. 6B;
Fig. 6D einen Ausschnitt aus dem faseroptischen Bereich der im Mobiltelephon aus Fig. 6A integrierten Vorrichtung zur daktyloskopisehen Personenauthentifikation oder -identifikation aus Fig. 6B und 6C;Fig. 6D shows a section of the fiber optic region of the device for dactyloscopic personal authentication or identification from Figs. 6B and 6C integrated in the mobile telephone from Fig. 6A;
Fig. 6E den Ausschnitt aus dem faseroptischen Bereich aus Fig. 6D im teilweisen Aufriß;Fig. 6E shows the section of the fiber optic region from Fig. 6D in partial elevation;
Fig. 7A ein Diagramm, in dem der Kontrast des im Inneren des vorderen Bereichs des Fingers gestreuten Lichts schematisch über die Breite der optischen Abbilder aufgetragen ist ;Fig. 7A is a diagram in which the contrast of the light scattered inside the front region of the finger is schematically plotted against the width of the optical images;
Fig. 7B ein Diagramm, in dem die bei der in den Mobiltelephonen aus den Fig. IA und 4A integrierten Vorrichtung zur daktyloskopisehen Personenauthentifikation oder -identifikation aus den Fig. IB, 4B und 4C gewählte Verstärkung der elektrischen Signale schematisch über die Breite der optischen Abbilder aufgetragen ist; undFig. 7B is a diagram in which the amplification of the electrical signals selected for the device for fingerprint personal authentication or identification from Figs. 1B, 4B and 4C integrated in the mobile telephones from Figs. 1A and 4A is plotted schematically over the width of the optical images; and
Fig. 7C ein Diagramm, in dem die bei der in den Mobiltelephonen aus den Fig. 2A und 5A integrierten Vorrichtung zur daktyloskopisehen Personenauthentifikation oder -Identifikation aus den Fig. 2B und 5BFig. 7C is a diagram showing the fingerprint authentication or identification device of Figs. 2B and 5B integrated in the mobile phones of Figs. 2A and 5A.
gewählte Absorption schematisch über die
Breite der optischen Abbilder aufgetragen
ist.selected absorption schematically over the
Width of the optical images plotted
is.
Gleiche oder ähnliche Bestandteile oder Merkmale der Erfindung sind in den Figuren IA bis 7C mit identischen Bezugszeichen versehen.Identical or similar components or features of the invention are provided with identical reference numerals in Figures 1A to 7C.
Die in den Figuren IA bis 7C gezeigten sechs Ausführungsbeispiele eines Mobiltelephons weisen jeweils eine Vorrichtung 1 (vgl. Figuren IA, 2A, 3A, 4A, 5A und 6A) zur daktyloskopi sehen Personenauthentifikation oder -identifikation auf.The six embodiments of a mobile phone shown in Figures 1A to 7C each have a device 1 (see Figures 1A, 2A, 3A, 4A, 5A and 6A) for fingerprint personal authentication or identification.
Diese Vorrichtung 1 wiederum weist mehrere Lichtquellen 10 (vgl. Figuren IB, 2B, 3B, 4B, 4C, 5B und 6C) zum Beleuchten und/oder zum Durchleuchten des vorderen Bereichs eines Fingers auf.This device 1 in turn has several light sources 10 (see Figures 1B, 2B, 3B, 4B, 4C, 5B and 6C) for illuminating and/or transilluminating the front region of a finger.
Des weiteren ist die Vorrichtung 1 mit einer Sensoreinheit 40 (vgl. Figuren IB, 2B, 3B, 4C7 5B und 6C) , die auf ihrer dem vorderen Bereich des Fingers zugeordneten Seite eine Abtasteinheit 402 (vgl. Figuren IB, 2B, 3B, 4C, 5B und 6C) zum Aufnehmen optischer Abbilder des vorderen Bereichs des Fingers aufweist, und mit einer Verarbeitungseinheit 70 (vgl. Figuren IB, 2B, 3B, 4C, 5B und 6C) zum Bestimmen der Charakteristika (sogenannte "Minuzien") des vorderen Bereichs des Fingers, insbesondere des Fingerabdrucks, ausgestattet.Furthermore, the device 1 is equipped with a sensor unit 40 (see Figures 1B, 2B, 3B, 4C, 5B and 6C) which has a scanning unit 402 (see Figures 1B, 2B, 3B, 4C , 5B and 6C) for recording optical images of the front area of the finger on its side associated with the front area of the finger, and with a processing unit 70 (see Figures 1B, 2B, 3B, 4C, 5B and 6C) for determining the characteristics (so-called "minutiae") of the front area of the finger, in particular the fingerprint.
Die Besonderheit des in den Figuren IA, 2A, 3A, 4A, 5A und 6A exemplarisch dargestellten Mobiltelephons ist nun darin zu sehen, daß der Benutzer des Mobiltelephons mittels seines FingerabdrucksThe special feature of the mobile phone shown as an example in Figures IA, 2A, 3A, 4A, 5A and 6A is that the user of the mobile phone can use his fingerprint
authentifiziert bzw. identifiziert wird.authenticated or identified.
Mithin wird gewissermaßen eine Personalisierung von Mobiltelephonen dergestalt ermöglicht, daß nur eine Person, die den vorderen Bereich des Fingers auf die Vorrichtung 1 zur daktyloskopischen Personenauthentifikation oder -identifikation aufgelegt hat und mittels ihres Fingerabdrucks als authentifiziert bzw. als autorisiert gilt, das Mobiltelephon betätigen kann.This enables, to a certain extent, a personalization of mobile telephones in such a way that only a person who has placed the front part of the finger on the device 1 for dactyloscopic personal authentication or identification and who is considered authenticated or authorized by means of his fingerprint can operate the mobile telephone.
Dies bedeutet mit anderen Worten, daß die Berechtigung der jeweiligen Person nach Auflegen des vorderen Bereichs des Fingers auf die Vorrichtung 1 überprüft und ausschließlich im positiven Falle das Mobiltelephon zur Benutzung freigegeben wird; demzufolge ist jeglicher Mißbrauch des Mobiltelephons durch unbefugte, das heißt daktyloskopisch nicht authentifizierte bzw. nicht identifizierte Personen ausgeschlossen.In other words, this means that the authorization of the respective person is checked after placing the front part of the finger on the device 1 and only in the positive case is the mobile phone released for use; consequently, any misuse of the mobile phone by unauthorized persons, i.e. persons who have not been fingerprinted or identified, is excluded.
Hierbei ist die Vorrichtung 1 beim zweitenHere, the device 1 is in the second
Ausführungsbeispiel (vgl. Figur 2A) , beim fünftenembodiment (see Figure 2A) , in the fifth
Ausführungsbeispiel (vgl. Figur 5A) und beim sechstenembodiment (see Figure 5A) and the sixth
Ausführungsbeispiel (vgl. Figur 6A) im Bereich der Tastaturabdeckung 3 des Mobiltelephons angeordnet,embodiment (see Figure 6A) in the area of the keypad cover 3 of the mobile phone,
nämlich am unteren Ende der Tastaturabdeckung 3 des Mobiltelephons.namely at the bottom of the keypad cover 3 of the mobile phone.
Im Unterschied hierzu ist die Vorrichtung 1 beim ersten Ausführungsbeispiel (vgl. Figur IA), beim dritten Ausführungsbeispiel (vgl. Figur 3A) und beim vierten Ausführungsbeispiel (vgl. Figur 4A) im Bereich des Displays 2 des Mobiltelephons angeordnet, nämlich seitlich des Displays 2 (vgl. erstesIn contrast, the device 1 in the first embodiment (see Figure 1A), the third embodiment (see Figure 3A) and the fourth embodiment (see Figure 4A) is arranged in the area of the display 2 of the mobile phone, namely to the side of the display 2 (see first
Ausführungsbeispiel gemäß Figur IA sowie viertes Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4A) bzw. unterhalb des Displays 2 (vgl. drittes Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3A).Embodiment according to Figure 1A and fourth embodiment according to Figure 4A) or below the display 2 (cf. third embodiment according to Figure 3A).
Dies ist ergonomisch vorteilhaft, denn eine Anordnung der Vorrichtung 1 nahe dem Display 2 des Mobiltelephons korrespondiert mit der bei Mobiltelephonen üblichen Griffhaltung, bei der die Daumen und die vier Finger das Gehäuse des Mobiltelephons umfassen, so daß der vordere Bereich des Daumens gewissermaßen "automatisch" und ohne jegliche Verrenkungen auf der nahe dem Display 2 integrierten Vorrichtung 1 zu liegen kommt.This is ergonomically advantageous because an arrangement of the device 1 close to the display 2 of the mobile phone corresponds to the gripping position that is usual for mobile phones, in which the thumb and four fingers enclose the housing of the mobile phone, so that the front area of the thumb comes to rest on the device 1 integrated close to the display 2 "automatically" and without any contortions.
Auch ist eine derartige Anordnung der Vorrichtung 1 nahe dem Display 2 des Mobiltelephons unter Sicherheitsaspekten begrüßenswertwert, denn auf diese Weise erfolgt die daktyloskopische Authentifikation bzw. Identifikation - beispielsweise in einer plötzlich entstehenden Notrufsituation - intuitiv, das heißt ohne langwieriges Nachdenken, so daß das Mobiltelephon sofort betriebsbereit ist.Such an arrangement of the device 1 close to the display 2 of the mobile phone is also welcome from a security point of view, because in this way the dactyloscopic authentication or identification - for example in a sudden emergency call situation - takes place intuitively, i.e. without lengthy thinking, so that the mobile phone is immediately ready for use.
Wie aus den Figuren IA, 2A, 3A, 4A, 5A und 6A des weiteren hervorgeht, ist die Vorrichtung 1 batteriebetrieben. Dies folgt schon allein aus der Tatsache, daß das Mobiltelephon - beispielsweise am Körper - mitgeführt, das heißt transportiert werden muß, so daß sich die Notwendigkeit einer mobilen elektrischen Spannungsversorgung stellt.As can be seen from Figures 1A, 2A, 3A, 4A, 5A and 6A, the device 1 is battery-operated. This follows from the fact that the mobile telephone must be carried, i.e. transported, for example on the body, so that a mobile electrical power supply is necessary.
Hierzu ist dem Mobiltelephon eine Akkumulatoreinheit auf Lithiumbasis zur elektrischen Spannungsversorgung zugeordnet, wobei die Vorrichtung 1 durch eben dieseFor this purpose, a lithium-based accumulator unit is assigned to the mobile phone for the electrical power supply, whereby the device 1 is powered by this
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Akkumulatoreinheit versorgt wird, die auch das Mobiltelephon selbst mit elektrischer Spannung versorgt.Battery unit, which also supplies the mobile phone itself with electrical voltage.
Die Akkumulatoreinheit ist hierbei so ausgebildet, daß nach Aufladen der Akkumulatoreinheit eine Kapazität für etwa eine Woche vorgehalten wird; um in diesem Zusammenhang ein überraschendes und unerwartetes Aussetzen der Akkumulatoreinheit auszuschließen, gibt die Akkumulatoreinheit bei Erreichen einer vorgegebenen verbleibenden Betriebsdauer von etwa fünf Stunden ein akustisch-optisches Warnsignal ab.The battery unit is designed in such a way that after charging the battery unit, a capacity is maintained for approximately one week; in order to prevent a surprising and unexpected failure of the battery unit, the battery unit emits an acoustic-optical warning signal when a predetermined remaining operating time of approximately five hours is reached.
Wie den Figuren IA, 2A, 3A, 4A, 5A und 6A entnehmbar ist, ist das Mobiltelephon mit einer Sende- /Empfangseinheit 4 in Form einer an sich bekannten, konventionellen Antenne zur drahtlosen Transmission von Daten und Informationen, insbesondere von Daten und Informationen der daktyloskopischen Personenauthentifikation oder -identifikation, versehen. Auf diese Weise kann die Berechtigung zum Benutzen des Mobiltelephons auch "drahtlos", das heißt beispielsweise mittels Funksignalen erteilt werden.As can be seen from Figures 1A, 2A, 3A, 4A, 5A and 6A, the mobile phone is provided with a transmitting/receiving unit 4 in the form of a conventional antenna known per se for the wireless transmission of data and information, in particular data and information for dactyloscopic personal authentication or identification. In this way, the authorization to use the mobile phone can also be granted "wirelessly", i.e. for example by means of radio signals.
Dies bedeutet mit anderen Worten, daß mittels der drahtlosen Transmission von Daten und Informationen sowohl vor Betätigen des Mobiltelephone als auch nach Betätigen des Mobiltelephons ein Daten- und Informationsabgleich, insbesondere in bezug auf die Daten und Informationen der daktyloskopischen Personenauthentifikation oder -identifikation, möglich ist.In other words, this means that by means of the wireless transmission of data and information, a comparison of data and information, in particular with regard to the data and information of the dactyloscopic personal authentication or identification, is possible both before and after the mobile phone is used.
Aber auch zusätzliche Daten, etwa bezüglich der das Mobiltelephon benutzenden Person oder bezüglich der Anzahl und des genauen Zeitpunkts der mit dem Mobiltelephon geführten Gespräche, können übertragen und von einer zentralen Behörde registriert werden.But additional data, such as the person using the mobile phone or the number and exact time of calls made with the mobile phone, can also be transmitted and registered by a central authority.
Hierdurch wird nicht nur mehr Transparenz beimThis will not only provide more transparency in
Gebrauch von Mobiltelephonen erzielt, sondern auch ein erheblicher Sicherheitsgewinn bewerkstelligt,use of mobile phones, but also a significant increase in security,
denn es kann im Mobiltelephon gewissermaßen einebecause it can be a kind of
"Black Box"-Funktion implementiert werden, die alle"Black Box" function should be implemented, which all
relevanten Daten und Informationen mittels der drahtlosen Transmission überträgt und mitteilt.transmits and communicates relevant data and information via wireless transmission.
Das Vorsehen einer drahtlosen Transmission der Daten und Informationen beinhaltet bei Einsatz des GPS-Standards (GPS = Global Positioning System = satellitengestütztes System zur weltweiten Ortung und Standortbestimmung) auch die Möglichkeit, den aktuellen Aufenthaltsort des Mobiltelephons exakt zu lokalisieren, was beispielsweise im Falle eines unabsichtlichen Abhandenkommens des Mobiltelephons oder im Falle eines Diebstahls des Mobiltelephons von wesentlichem Vorteil ist.The provision of wireless transmission of data and information when using the GPS standard (GPS = Global Positioning System = satellite-based system for worldwide positioning and location determination) also includes the possibility of precisely locating the current location of the mobile phone, which is a significant advantage, for example, in the event of the mobile phone being accidentally lost or stolen.
Nachfolgend werden nun der Aufbau, die Funktionsweise, die Struktur und die Wirkung der im Mobiltelephon integrierten Vorrichtung 1 zur daktyloskopischen Personenauthentifikation oder -Identifikation im Detail erläutert:The design, functionality, structure and effect of the device 1 integrated in the mobile phone for dactyloscopic personal authentication or identification are explained in detail below:
Indem die Lichtquellen 10 seitlich neben einem faseroptischen Bereich 3 0 konstanter Dichte angeordnet sind (vgl. Figuren IB, 2B, 3B, 4C, 5B und 6C) und mithin das Licht von den Lichtquellen 10 inBy arranging the light sources 10 laterally next to a fiber optic area 30 of constant density (see Figures IB, 2B, 3B, 4C, 5B and 6C) and thus directing the light from the light sources 10 into
Richtung auf die von der Abtasteinheit 402 abgewandte, vom vorderen Bereich des Fingers zu bedeckende (vgl. erstes, zweites und drittes Ausführungsbeispiel) bzw. zu überstreichende (vgl. viertes, fünftes und sechstes Ausführungsbeispiel) Seite der Vorrichtung 1 abstrahlbar ist, erfolgt der Lichteinfall auf den vorderen Bereich des Fingers im wesentlichen von der Seite.Direction towards the side of the device 1 facing away from the scanning unit 402, which is to be covered by the front region of the finger (cf. first, second and third embodiments) or to be swept over (cf. fourth, fifth and sixth embodiments), the light incident on the front region of the finger occurs essentially from the side.
Zumindest ein Teil des Lichts dringt in das Innere des vorderen Bereichs des Fingers ein und wird dort gestreut, so daß die Streuung im wesentlichen in alle Richtungen, so unter anderem auch in Richtung des faseroptischen Bereichs 30 erfolgt; mithin basiert die anhand der Figuren IA bis 7C veranschaulichte Erfindung gewissermaßen auf der Durchlichttechnik, das heißt die optischen Abbilder des vorderen Bereichs des Fingers werden als Durchlichtbilder verarbeitet.At least part of the light penetrates into the interior of the front area of the finger and is scattered there, so that the scattering occurs essentially in all directions, including in the direction of the fiber optic area 30; thus, the invention illustrated with reference to Figures 1A to 7C is based to a certain extent on transmitted light technology, i.e. the optical images of the front area of the finger are processed as transmitted light images.
Indem nun beim Vorgang der daktyloskopisehen Personenauthentifikation oder -identifikation die die Hautleisten oder Papillarlinien tragende Oberfläche des vorderen Bereichs des Fingers auf die Vorrichtung 1 aufgelegt wird (vgl. erstes, zweites und drittes Ausführungsbeispiel) oder die Vorrichtung 1 überstreicht (vgl. viertes, fünftes und sechstes Ausführungsbeispiel), "verschließen" die Hautleisten oder Papillarlinien sukzessive und zeilenweise die Eingänge der Fasern 310 (vgl. Figuren 3C, 3D, 5D und 5E) des faseroptischen Bereichs 30, so daß in diesen durch die Hautleisten oder Papillarlinien verschlossenen Bereichen des faseroptischen Bereichs 3 0 kein oder nur sehr wenig im Inneren des vorderen Bereichs des Fingers gestreutes, sogenanntesWhen the surface of the front area of the finger bearing the skin ridges or papillary lines is placed on the device 1 during the process of dactyloscopic personal authentication or identification (see first, second and third embodiments) or the device 1 is swept over (see fourth, fifth and sixth embodiments), the skin ridges or papillary lines successively and line by line "close" the entrances of the fibers 310 (see Figures 3C, 3D, 5D and 5E) of the fiber optic area 30, so that in these areas of the fiber optic area 30 closed by the skin ridges or papillary lines, no or very little scattered light, so-called
* &PSgr; &PSgr; · · 9 ♦ ♦ · * &PSgr;&PSgr; · · 9 ♦♦ ·
Durchgangslicht in die Abtasteinheit 402 gelangt.Transmitted light enters the scanning unit 402.
In den Bereichen der Aussparungen zwischen den Hautleisten oder Papillarlinien hingegen gelangt mehr gestreutes Licht in die Fasern 310 des faseroptischen Bereichs 3 0 und demzufolge durch den faseroptischen Bereich 30 zur Abtasteinheit 402, so daß ein äußerst sensibles Instrument zur daktyloskopischen Authentifikation bzw. Identifikation von Personen, insbesondere anhand der Bereiche der Hautleisten oder Papillarlinien und anhand der Bereiche zwischen den Hautleisten oder Papillarlinien, bereitgestellt ist.In the areas of the recesses between the skin ridges or papillary lines, however, more scattered light reaches the fibers 310 of the fiber optic area 30 and consequently through the fiber optic area 30 to the scanning unit 402, so that an extremely sensitive instrument for the dactyloscopic authentication or identification of persons, in particular based on the areas of the skin ridges or papillary lines and based on the areas between the skin ridges or papillary lines, is provided.
Die Fasern 310 im faseroptischen Bereich 30 sind von (licht)reflektierendem Material in Form einer Beschichtung umgeben, die das Licht in der jeweiligen Faser 310 wieder von der Wandung dieser Faser 310 in das Innere dieser Faser 310 zurückreflektiert.The fibers 310 in the fiber optic region 30 are surrounded by (light) reflecting material in the form of a coating, which reflects the light in the respective fiber 310 from the wall of this fiber 310 back into the interior of this fiber 310.
Hierdurch wird der Transport der optischen Abbilder durch den faseroptischen Bereich 3 0 zur Abtasteinheit 402 insofern begünstigt, als jede Faser 310 nur das an einem bestimmten Bereich in den faseroptischen Bereich 3 0 eintretende Licht durch den faseroptischen Bereich 30 zur Austrittsfläche desselben weiterleitet. Auf diese Weise wird eine Veränderung des an der Eintrittsfläche des faseroptischen Bereichs 3 0 erhaltenen Lichtmusters vermieden.This facilitates the transport of the optical images through the fiber optic region 30 to the scanning unit 402 in that each fiber 310 only transmits the light entering the fiber optic region 30 at a specific region through the fiber optic region 30 to the exit surface thereof. In this way, a change in the light pattern obtained at the entrance surface of the fiber optic region 30 is avoided.
Die derart aufgenommenen optischen Abbilder des vorderen Bereichs des Fingers gelangen mithin durch die Fasern 310 des faseroptischen Bereichs 30 in die dem faseroptischen Bereich 30 nachgeordnete Abtasteinheit 402, die Teil der Sensoreinheit 40 ist, und werden dann mittels der der Sensoreinheit 4 0The optical images of the front area of the finger recorded in this way thus pass through the fibers 310 of the fiber optic area 30 into the scanning unit 402 arranged downstream of the fiber optic area 30, which is part of the sensor unit 40, and are then processed by means of the sensor unit 40
nachgeordneten Verarbeitungseinheit 70 analysiert und verarbeitet.downstream processing unit 70 analyzes and processes.
Hierbei ist aufgrund der Helligkeitsunterschiede zwischen den Bereichen der Hautleisten oder Papillarlinien und den Bereichen zwischen den Hautleisten oder Papillarlinien mit der in den Figuren IA bis 7C gezeigten Erfindung auch eine Beobachtung oder Untersuchung dahingehend möglich, ob das beleuchtete Objekt, etwa der vordere Bereich des Fingers, "lebt", das heißt beispielsweise von Blut durchflossen ist und/oder einen Pulsschlag aufweist (sogenannter "life support").Due to the differences in brightness between the areas of the skin ridges or papillary lines and the areas between the skin ridges or papillary lines, the invention shown in Figures 1A to 7C also makes it possible to observe or examine whether the illuminated object, such as the front area of the finger, is "alive", i.e., for example, has blood flowing through it and/or has a pulse (so-called "life support").
Hierbei basiert das Verfahren für die Lebenderkennung (sogenannter "life support") auf einer optischen Messung der stetigen Abnahme des Sauerstoffgehalts durch die Verengung der Blutgefässe bei Druck des vorderen Bereichs des Fingers auf den faseroptischen Bereich 3 0 der im Mobiltelephon integrierten Vorrichtung 1.The method for life detection (so-called "life support") is based on an optical measurement of the continuous decrease in oxygen content due to the constriction of the blood vessels when pressure is applied from the front part of the finger to the fiber optic area 3 0 of the device 1 integrated in the mobile phone.
In diesem Zusammenhang liegt das Prinzip zugrunde, daß dem Blut, während es durch die Adern fließt, durch das umgebende Gewebe Sauerstoff entzogen wird, wobei das Blut gleichzeitig mit Kohlendioxid belastet wird; hierbei stellt sich ein gewisses Fließgleichgewicht im Verhältnis von Oxyhämoglobin zu Carboxyhämoglobin ein. Wird nun die Durchblutung, das heißt der Durchsatz mit Blut pro Zeiteinheit, verändert, so stellt sich auch ein anderes Fließgleichgewicht ein.In this context, the underlying principle is that oxygen is extracted from the blood by the surrounding tissue as it flows through the veins, while the blood is simultaneously burdened with carbon dioxide; in this case, a certain flow equilibrium is established in the ratio of oxyhemoglobin to carboxyhemoglobin. If the blood flow, i.e. the throughput of blood per unit of time, is changed, a different flow equilibrium is established.
Wird mithin der vordere Bereich des Fingers auf den faseroptischen Bereich 3 0 gelegt, so verengen sichIf the front part of the finger is placed on the fiber optic area 3 0, the
durch den Druck die Blutgefäße. Durch den resultierenden erhöhten Fließwiderstand verringert sich der Blutdurchsatz des Gewebes, so daß sich das Verhältnis von Oxyhämoglobin zu Carboxyhämoglobin zuungunsten des Oxyhämoglobins verschiebt. Die Sauerstoffaufnähme des umgebenden Gewebes bleibt hierbei konstant.the pressure on the blood vessels. The resulting increased flow resistance reduces the blood flow through the tissue, so that the ratio of oxyhemoglobin to carboxyhemoglobin shifts to the disadvantage of oxyhemoglobin. The oxygen uptake of the surrounding tissue remains constant.
Entscheidend ist nun der Zeitpunkt der Messung(en). Die erste Messung erfolgt im Moment des Auflegens des vorderen Bereichs des Fingers, vorzugsweise ausgelöst durch einen kapazitiven Start. Eine Reihe von
beispielsweise etwa fünfzehn - Messungen innerhalb relativ kurzer Zeit - beispielsweise innerhalb in etwa einer halben Sekunde - zeigt einen deutlichen monotonen Abfall des Blutsauerstoffwerts, bis sich wieder ein neues Fließgleichgewicht eingestellt hat. Dieser Effekt ist signifikant und reicht für eine eindeutige Authentifikation bzw. Identifikation eines lebenden Fingers aus.The decisive factor is the time of the measurement(s). The first measurement is taken at the moment the front part of the finger is placed on the skin, preferably triggered by a capacitive start. A series of
for example, around fifteen - measurements within a relatively short period of time - for example within about half a second - shows a clear monotonous drop in the blood oxygen level until a new flow equilibrium is established. This effect is significant and is sufficient for a clear authentication or identification of a living finger.
Des weiteren kann mit der in den Figuren IA bis 7C veranschaulichten Erfindung eine Person nur dann als authentifiziert oder als autorisiert identifiziert werden, wenn ihre aktuelle Pulsfrequenz um nicht mehr als zehn Prozent von der gespeicherten Pulsfrequenz nach oben oder nach unten abweicht; somit wird die Pulsfrequenz zu einem weiteren Kriterium für die Personenauthentifikation oder -identifikation.Furthermore, with the invention illustrated in Figures 1A to 7C, a person can only be identified as authenticated or as authorized if his or her current pulse rate does not deviate from the stored pulse rate by more than ten percent, either upwards or downwards; thus, the pulse rate becomes a further criterion for person authentication or identification.
In diesem Zusammenhang basiert das Verfahren für die Lebenderkennung unter Zuhilfenahme des Pulses auf dem vorstehend erläuterten Funktionsprinzip. Hierbei werden jedoch ergänzend die durch den Puls verursachte periodische Durchströmung der Adern mitIn this context, the method for detecting life using the pulse is based on the functional principle explained above. However, the periodic flow through the veins caused by the pulse is also taken into account.
neuem Blut und der anschließende Abbau des Sauerstoffs analysiert, wobei etwa zwei bis etwa vier Pulszyklen benötigt werden, die mittels Fourieranalyse genau studiert werden.new blood and the subsequent breakdown of oxygen, whereby about two to four pulse cycles are required, which are studied in detail using Fourier analysis.
Der Puls kann nach dem Auflegen des vorderen Bereichs des Fingers auf den faseroptischen Bereich 30 im Ruhezustand gemessen werden, was auch nach der Extraktion der erhaltenen optischen Abbilder erfolgen kann; hierdurch verkürzt sich die Responsezeit der im Mobiltelephon integrierten Vorrichtung 1.The pulse can be measured after placing the front part of the finger on the fiber optic area 30 in the resting state, which can also be done after the extraction of the optical images obtained; this shortens the response time of the device 1 integrated in the mobile phone.
Diese zusätzlichen, den Pulsschlag betreffenden biometrischen Daten senken die Fehlerwahrscheinlichkeit des Authentifikations- bzw. Identifikationsvorgangs, weil sie es ermöglichen, den lebenden Finger der daktyloskopisch zu authentifizierenden bzw. zu identifizierenden Person von einem früher erhaltenen Abdruck dieses Fingers, insbesondere eines "Placebo-Fingers", zu unterscheiden.These additional biometric data relating to the pulse rate reduce the probability of error in the authentication or identification process because they make it possible to distinguish the living finger of the person to be authenticated or identified by fingerprinting from an impression of this finger obtained previously, in particular a "placebo finger".
Die existierenden Daten über die Veränderungen der Durchsichtigkeit des vorderen Bereichs des Fingers erlauben es, den Pulsschlag der daktyloskopisch zu authentifizierenden bzw. zu identifizierenden Person rechnerisch zu ermitteln und die so erhaltene Durchsichtigkeitskurve analog einem Elektrokardiogramm (EKG) für medizinische Zwecke einzusetzen.The existing data on the changes in the transparency of the front area of the finger make it possible to calculate the pulse rate of the person to be authenticated or identified by fingerprinting and to use the transparency curve obtained in this way for medical purposes, analogous to an electrocardiogram (ECG).
Des weiteren sind mit der Vorrichtung 1 auch optische Abbilder ermittelbar, deren Schärfegrad so hoch ist, daß sogar die sich im vorderen Bereich des Fingers befindlichen, personenspezifisch unterschiedlichFurthermore, the device 1 can also be used to determine optical images whose degree of sharpness is so high that even the person-specific, individual-specific images located in the front area of the finger
angeordneten Schweißdrüsen klar und deutlich erkennbar sind, so daß im Rahmen des Betriebs der im Mobiltelephon integrierten Vorrichtung 1 die Möglichkeit besteht, auch die Schweißdrüsen zur Personenauthentifikation oder -identifikation heranzuziehen.arranged sweat glands are clearly and distinctly recognizable, so that during operation of the device 1 integrated in the mobile phone it is possible to also use the sweat glands for personal authentication or identification.
Die im Mobiltelephon integrierte Vorrichtung 1 ist hierbei vollständig einsehbar, und der Vorgang der daktyloskopischen Personenauthentifikation oder -identifikation ist für die zu authentifizierende bzw. zu identifizierende Person nachvollziehbar und transparent, denn diese Person hat den vorderen Bereich ihres Fingers in psychologisch günstiger Weise lediglich auf die Vorrichtung 1 zu legen (vgl. erstes, zweites und drittes Ausführungsbeispiel) oder in Überfahrrichtung y über den Überfahrbereich 240 zu führen und diesen hierbei mit dem vorderen Bereich des Fingers zu überstreichen (vgl. viertes, fünftes und sechstes Ausführungsbeispiel), nicht jedoch den Finger in einen Hohlraum oder in eine Öffnung zu stecken hat.The device 1 integrated in the mobile phone is completely visible, and the process of dactyloscopic personal authentication or identification is comprehensible and transparent for the person to be authenticated or identified, because this person only has to place the front area of his finger on the device 1 in a psychologically favorable manner (cf. first, second and third embodiments) or to guide it in the direction of travel y over the travel area 240 and to stroke it with the front area of the finger (cf. fourth, fifth and sixth embodiments), but does not have to insert the finger into a cavity or an opening.
Die anhand der Ausführungsbeispiele veranschaulichte Erfindung zeichnet sich des weiteren dadurch aus, daß die Dauer und die Intensität der von den Lichtquellen 10 abgestrahlten Lichtpulse in Abhängigkeit von den Umgebungslichtverhältnissen regelbar ist, das heißt es wird eine adaptive Lichtregelung (= ALR oder auch ALC = "adaptive light control"), mithin eine Art "intelligente Lichtsteuerung" bereitgestellt, durch die die Defizite sich ändernder Umgebungslichtverhältnisse, wie etwa wechselnder Raumbeleuchtung oder wechselnder Sonneneinstrahlung, ausgleichbar sind, indem sich dieThe invention illustrated by means of the embodiments is further characterized in that the duration and intensity of the light pulses emitted by the light sources 10 can be regulated depending on the ambient light conditions, i.e. an adaptive light control (= ALR or ALC = "adaptive light control"), thus a type of "intelligent light control" is provided, by means of which the deficits of changing ambient light conditions, such as changing room lighting or changing sunlight, can be compensated for by the
Ausführungsbeispiele bzw. der die Vorrichtung 1 steuernde Algorithmus an die jeweiligen Lichtverhältnisse anpassen.Embodiments or the algorithm controlling the device 1 adapt to the respective lighting conditions.
Hierzu ist bei den im Mobiltelephon integrierten exemplarischen Vorrichtungen 1 jeweils ein Steuerungsmittel 40, 70 zum Regeln der Dauer und der Intensität der von den Lichtquellen 10 abgestrahlten Lichtpulse vorgesehen:For this purpose, the exemplary devices 1 integrated in the mobile phone each have a control means 40, 70 for regulating the duration and intensity of the light pulses emitted by the light sources 10:
Mit diesem Steuerungsmittel 40, 70, das als digitale Signalverarbeitungseinheit (DSP = digital signal processor) mit Mikrocontroller ausgebildet ist, ist ein kontinuierliches oder temporäres Meßverfahren durchführbar, mit dem eine permanent gute Bildqualität ermittelbar ist und mit dem bedarfsweise eine optimale, auf Kontrast und Schärfentiefe abgestimmte Sättigung mittels kurzzeitiger Lichtpulse erzielbar ist, wobei die kurzzeitigen Lichtpulse in ihrer Dauer und in ihrer Intensität exakt auf die tatsächlich benötigte Lichtmenge dosiert sind.With this control means 40, 70, which is designed as a digital signal processing unit (DSP = digital signal processor) with a microcontroller, a continuous or temporary measuring method can be carried out with which a permanently good image quality can be determined and with which, if required, an optimal saturation coordinated with contrast and depth of field can be achieved by means of short-term light pulses, wherein the short-term light pulses are dosed in their duration and intensity exactly to the amount of light actually required.
Das Steuerungsmittel 40, 70 weist ein Erfassungsmodul 4 0 zum Erfassen der Umgebungslichtverhältnisse auf, wobei das Erfassungsmodul 4 0 bei den Ausführungsbeispielen einheitlich mit der Sensoreinheit 40 ausgebildet ist.The control means 40, 70 has a detection module 40 for detecting the ambient light conditions, wherein the detection module 40 is formed integrally with the sensor unit 40 in the embodiments.
Dem Erfassungsmodul 40 ist jeweils ein Auswertemodul 70a zum Bestimmen der Dauer und der Intensität der Lichtpulse in Anpassung an die vom Erfassungsmodul 40 erfaßten Umgebungslichtverhältnisse nachgeschaltet, wobei das Auswertemodul 70a einheitlich mit einer Auswerteeinheit 70a ausgebildet ist, die der Sensoreinheit 4 0 nachgeordnet ist und auf dieThe detection module 40 is followed by an evaluation module 70a for determining the duration and intensity of the light pulses in adaptation to the ambient light conditions detected by the detection module 40, wherein the evaluation module 70a is designed uniformly with an evaluation unit 70a which is arranged downstream of the sensor unit 40 and to which
nachfolgend noch im Detail eingegangen wird.will be discussed in more detail below.
Dem Erfassungsmodul 40 ist ebenfalls jeweils ein Speichermodul 7 0b zum Abspeichern von für das Regeln der Dauer und der Intensität der Lichtpulse bestimmten Schwellwerten nachgeschaltet, wobei das Speichermodul 70b einheitlich mit mindestens einer Speichereinheit 70b ausgebildet ist, die der Sensoreinheit 4 0 nachgeordnet ist und auf die nachfolgend noch im Detail eingegangen wird.The detection module 40 is also followed by a memory module 70b for storing threshold values determined for regulating the duration and intensity of the light pulses, wherein the memory module 70b is designed uniformly with at least one memory unit 70b which is arranged downstream of the sensor unit 40 and which will be discussed in more detail below.
Hat nun das Erfassungsmodul 40 die jeweiligen Umgebungslichtverhältnisse erfaßt, so werden diese im Auswertemodul 70a ausgewertet und analysiert, wobei im Auswertemodul 7 0a ein Vergleich mit im Speichermodul 70b gespeicherten vorgegebenen Schwellwerten erfolgt.Once the detection module 40 has detected the respective ambient light conditions, these are evaluated and analyzed in the evaluation module 70a, with a comparison being made in the evaluation module 70a with predetermined threshold values stored in the storage module 70b.
In Abhängigkeit vom Ergebnis dieses Vergleichs werden die Lichtquellen 10, die mit dem Steuerungsmittel 40, 7 0 und hierbei insbesondere mit dem Auswertemodul 7 0a in Verbindung stehen, vom Steuerungsmittel 40, 70 angesprochen, wobei die Dauer und die Intensität der von den Lichtquellen 10 emittierten Lichtpulse an die ermittelten Umgebungslichtverhältnisse angepaßt werden.Depending on the result of this comparison, the light sources 10, which are connected to the control means 40, 70 and in particular to the evaluation module 70a, are addressed by the control means 40, 70, wherein the duration and intensity of the light pulses emitted by the light sources 10 are adapted to the determined ambient light conditions.
Hierdurch können die Lichtpulse sowohl in ihrer Dauer als auch in ihrer Intensität dynamisch und adaptiv gestaltet werden, um für jede Art von Umgebungslicht (beispielsweise starke Sonneneinstrahlung, schwache Sonneneinstrahlung, Dämmerlicht, diffuses Licht, Gaslicht, Mondschein, künstliche Beleuchtung, ...) die benötigte Lichteinstrahlung zur Verfügung zu stellen und mithin kontrastreiche sowie tiefenscharfeThis allows the light pulses to be designed dynamically and adaptively in terms of both their duration and intensity in order to provide the required light for every type of ambient light (for example, strong sunlight, weak sunlight, twilight, diffuse light, gas light, moonlight, artificial lighting, ...) and thus to produce high-contrast and deep-sharp images.
Abbilder des vorderen Bereichs des Fingers zu erhalten.To obtain images of the front area of the finger.
Insbesondere sind mit der adaptiven Lichtregelung Beleuchtungsstärken von null Lux bis etwa 40.000 Lux realisierbar, wobei letzterer Beleuchtungsstärkenwert in etwa einer direkten Sonneneinstrahlung entspricht:In particular, with adaptive lighting control, illuminance levels from zero lux to around 40,000 lux can be achieved, with the latter illuminance value roughly corresponding to direct sunlight:
Die mit dieser adaptiven Lichtregelung erzielbaren Ergebnisse weisen gegenüber konventionellen Beleuchtungssystemen mit Dauerlicht eine Kontrastund Schärfentiefesteigerung um bis zu etwa achtzig Prozent auf, wobei die exemplarisch veranschaulichte Art der Lichtsteuerung den Vorteil hat, daß sie bei sich ändernden Beleuchtungsverhältnissen die benötigte Lichtmenge in einem zeitlichen Bereich von weniger als 100 Millisekunden dosieren kann und zur Verfügung stellt, so daß bei allen denkbaren Lichtverhältnissen eine nahezu gleichbleibende Bildqualität erhaltbar ist.The results that can be achieved with this adaptive light control show an increase in contrast and depth of field of up to about eighty percent compared to conventional lighting systems with continuous light, whereby the type of light control illustrated as an example has the advantage that it can dose and provide the required amount of light in a time range of less than 100 milliseconds when the lighting conditions change, so that an almost constant image quality can be obtained in all conceivable lighting conditions.
Mithin ist ein wesentlicher Vorteil der exemplarisch gezeigten Vorrichtung 1 in der "intelligenten Ansteuerung" zu sehen, die sich die eingestrahlte Lichtmenge bedarfsweise gewissermaßen selbst justiert und sie rund um das zu beleuchtende Objekt, das heißt rund um den vorderen Bereich eines Fingers, für jeden Bereich separat errechnet und zur Verfügung stellt, so daß eine Überbelichtung bzw. eine Unterbelichtung bei der Vorrichtung 1 mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen ist.Therefore, a significant advantage of the device 1 shown as an example is the "intelligent control" which adjusts the amount of light emitted as required and calculates and makes it available separately for each area around the object to be illuminated, i.e. around the front area of a finger, so that overexposure or underexposure in the device 1 is almost certainly excluded.
Auch ermöglicht die Vorrichtung 1 die gleichmäßige Beleuchtung eines Objekts, etwa des vorderen Bereichs eines Fingers, und zwar unabhängig von der Stärke desThe device 1 also enables the uniform illumination of an object, such as the front area of a finger, regardless of the strength of the
Objekts, das im übrigen durchaus auch eine mehr oder weniger starke Lichtleitfähigkeit oder ein mehr oder weniger starkes Reflexionsvermögen aufweisen kann, sowie unabhängig davon, ob dieses Objekt nun frontal, lateral und/oder rückseitig von Störlicht beleuchtet wird.object, which may also have a more or less strong light conductivity or a more or less strong reflectivity, and regardless of whether this object is illuminated by stray light from the front, side and/or back.
Demzufolge spielt es auch keine Rolle, unter welchem Winkel und von welcher Stelle aus Licht auf das zu beleuchtende Objekt eingestrahlt wird; lediglich die Dauer und die Intensität des zusätzlich benötigten Lichts ist für jeden Bereich individuell zu regeln. Die Vorzüge der vorliegenden adaptiven Lichtregelung führen letztendlich dazu, daß ein Fingerbild ohne wesentliche Änderung der Belichtungszeiten unter vollumfänglicher Erhaltung des Kontrastes und der Schärfentiefe ermittelbar ist.As a result, it does not matter at what angle and from what point the light is shone on the object to be illuminated; only the duration and intensity of the additional light required must be regulated individually for each area. The advantages of the adaptive light control present ultimately mean that a finger image can be captured without significantly changing the exposure times and while fully preserving the contrast and depth of field.
Wie bereits vorstehend angedeutet, weist das zur Bewerkstelligung der adaptiven Lichtregelung vorgesehene Steuerungsmittel 40, 7 0 ein Erfassungsmodul 40, ein Auswertemodul 70a und ein Speichermodul 70b auf. Ist nun das Erfassungsmodul 40 einheitlich mit der Sensoreinheit 40 ausgebildet (vgl. Figuren IB, 2B, 3B, 4C, 5B und 6C), so kann sich die photoempfindliche Fläche der Abtasteinheit 402 mittels der adaptiven Lichtregelung gewissermaßen selbst - und zwar für jeden ihrer Bereiche - die erforderliche Lichtmenge anfordern, was in vorzüglicher Weise funktioniert, denn das Auswertemodul 70a der Steuerungsmittel 40, 70 ist einheitlich mit der Auswerteeinheit 70a ausgebildet (vgl. Figuren IB, 2B, 3B, 4C, 5B und 6C).As already indicated above, the control means 40, 70 provided for implementing the adaptive light control has a detection module 40, an evaluation module 70a and a memory module 70b. If the detection module 40 is designed as a unit with the sensor unit 40 (see Figures IB, 2B, 3B, 4C, 5B and 6C), the photosensitive surface of the scanning unit 402 can, so to speak, request the required amount of light itself - for each of its areas - by means of the adaptive light control, which works excellently because the evaluation module 70a of the control means 40, 70 is designed as a unit with the evaluation unit 70a (see Figures IB, 2B, 3B, 4C, 5B and 6C).
Mithin ist die adaptive Lichtregelung in der Lage,The adaptive light control is therefore able to
für jeden Bereich der Fläche der Abtasteinheit 402 die angesichts der Umgebungslichtverhältnisse erforderliche Lichtmenge hinsichtlich Dauer und hinsichtlich Intensität im Auswertemodul 70a in bezug auf eine optimale Sättigung zu berechnen und unverzüglich zu liefern.to calculate for each area of the surface of the scanning unit 402 the amount of light required in terms of duration and intensity in the evaluation module 70a in relation to optimum saturation in view of the ambient light conditions and to deliver this immediately.
In bezug auf die Wirkungen der adaptiven Lichtregelung ist bei den dargestellten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung von substantieller Bedeutung, daß jeweils ein als Linearfilter ausgebildetes Filter 90 (vgl. Figuren IB, 2B, 3B, 4C, 5B und 6C) vorgesehen ist, um störendes und überschüssiges Umgebungslicht zu absorbieren und demzufolge eine Übersättigung der Abtasteinheit 402 mit Sicherheit auszuschließen.With regard to the effects of the adaptive light control, it is of substantial importance in the illustrated embodiments of the present invention that a filter 90 designed as a linear filter (cf. Figures 1B, 2B, 3B, 4C, 5B and 6C) is provided in order to absorb disturbing and excess ambient light and consequently to reliably exclude oversaturation of the scanning unit 402.
Dies bedeutet mit anderen Worten, daß die adaptive Lichtregelung ihre optimale Wirkung dann entfaltet, wenn die Abtasteinheit 402 nicht beispielsweise durch das normale Tageslicht gewissermaßen "von selbst" in einen Übersättigungszustand geht, wobei ein derartiger Übersattigungszustand eben gerade durch das Anordnen des Filters 90 verhindert wird, denn durch dieses Filter 90 kann die Vorrichtung 1 auch bei einer Beleuchtungsstärke des Umgebungslichts von mehr als etwa 3.000 Lux arbeiten, wobei eine realistische obere Grenze bei einer Beleuchtungsstärke des Umgebungslichts von etwa 40.000 Lux liegen dürfte. Hierzu weist das Filter 90 einen Absorptionsgrad von etwa 99 Prozent auf, das heißt das lichtabsorbierende Filter 90 wirkt im Ergebnis wie eine "Dunkelkammer".In other words, this means that the adaptive light control is optimally effective when the scanning unit 402 does not go into an oversaturation state "on its own", for example due to normal daylight, whereby such an oversaturation state is prevented precisely by the arrangement of the filter 90, because this filter 90 enables the device 1 to work even when the ambient light intensity is more than about 3,000 lux, whereby a realistic upper limit is likely to be an ambient light intensity of about 40,000 lux. For this purpose, the filter 90 has an absorption level of about 99 percent, i.e. the light-absorbing filter 90 acts like a "darkroom".
Das Anordnen des Filters 90 innerhalb der jeweiligenArranging the filter 90 within the respective
Vorrichtung 1 ist bestimmt durch Aufbau, Dimensionierung und Einsatzzweck der Vorrichtung 1. So istDevice 1 is determined by the structure, dimensions and purpose of device 1. Thus,
beim ersten und vierten Ausführungsbeispiel (vgl. Figuren IB und 4C) das Filter 90 zwischen dem faseroptischen Bereich 3 0 und der Abtasteinheit 4 02 angeordnet; beim zweiten und fünften Ausführungsbeispiel (vgl. Figuren 2B und 5B) das Filter 90 auf der der Abtasteinheit 402 zugewandten Seite des faseroptischen Bereichs 30 und hierbei innerhalb des faseroptischen Bereichs 3 0 angeordnet; und beim dritten und sechsten Ausführungsbeispiel (vgl. Figuren 3B und 6C) das Filter 90 auf der von der Abtasteinheit 4 02 abgewandten, vom vorderen Bereich des Fingers zu bedeckenden (vgl. Figur 3B) bzw. zu überstreichenden (vgl. Figur 6C) Seite der Vorrichtung 1 angeordnet.in the first and fourth embodiments (see Figures 1B and 4C), the filter 90 is arranged between the fiber optic region 30 and the scanning unit 402; in the second and fifth embodiments (see Figures 2B and 5B), the filter 90 is arranged on the side of the fiber optic region 30 facing the scanning unit 402 and here within the fiber optic region 30; and in the third and sixth embodiments (see Figures 3B and 6C), the filter 90 is arranged on the side of the device 1 facing away from the scanning unit 402 and on the side to be covered by the front region of the finger (see Figure 3B) or to be scanned over (see Figure 6C) .
Wie vorstehend bereits angedeutet, erfüllen die Lichtquellen 10 bei der adaptiven Lichtregelung im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine wichtige Funktion. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß zum Zwecke einer gleichmäßigen Beleuchtung des vorderen Bereichs des Fingers bei den Ausführungsbeispielen mehr als eine Lichtquelle vorgesehen ist (zwei Lichtquellen 10 oder vier Lichtquellen 10), die symmetrisch zueinander angeordnet sind oder die ringförmig, hierbei insbesondere im wesentlichen gleichmäßig verteilt, um den faseroptischen Bereich 30 herum angeordnet sind (vgl. etwa das vierte Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4B).As already indicated above, the light sources 10 fulfill an important function in the adaptive light control within the scope of the present invention. It should be noted here that for the purpose of uniform illumination of the front area of the finger, more than one light source is provided in the embodiments (two light sources 10 or four light sources 10), which are arranged symmetrically to one another or which are arranged in a ring shape, in particular essentially evenly distributed, around the fiber optic area 30 (cf. for example the fourth embodiment according to Figure 4B).
Die jeweilige Dauer und die jeweilige Intensität der von der jeweiligen Lichtquelle 10 abgestrahltenThe respective duration and the respective intensity of the light emitted by the respective light source 10
Lichtpulse ist bei den Ausführungsbeispielen in Anpassung an die Umgebungslichtverhältnisse selektiv regelbar.In the embodiments, light pulses can be selectively controlled to adapt to the ambient lighting conditions.
Dies bedeutet mit anderen Worten, daß die jeweilige Dauer und die jeweilige Intensität der von den einzelnen Lichtquellen 10 abgestrahlten Lichtpulse unabhängig voneinander, hierbei insbesondere in Abhängigkeit von vorgegebenen Schwellwerten, steuerbar ist. Mithin können alle Lichtquellen 10 unabhängig voneinander angesteuert werden, wobei die jeweilige Dauer und die jeweilige Intensität im Auswertemodul 70a für jede Lichtquelle 10 einzeln berechnet wird.In other words, this means that the respective duration and the respective intensity of the light pulses emitted by the individual light sources 10 can be controlled independently of one another, in particular depending on predetermined threshold values. Consequently, all light sources 10 can be controlled independently of one another, with the respective duration and the respective intensity being calculated individually for each light source 10 in the evaluation module 70a.
Vorstehend sind bereits die Auswerteeinheit 70a und die Speichereinheit 70b erwähnt. Diese sindThe evaluation unit 70a and the storage unit 70b have already been mentioned above. These are
beim ersten und vierten Ausführungsbeispiel
(vgl. Figuren IB und 4C) in baulicher Einheit
als Steuerungsmittel 70 vorgesehen, das mit den
Lichtquellen 10 sowie über eine Trägereinheit 50 und über eine Leiterplatteneinheit 60 mit der
Sensoreinheit 4 0 in Verbindung steht;
beim zweiten und fünften Ausführungsbeispiel
(vgl. Figuren 2B und 5B) in baulicher Trennung
als Steuerungsmittel 70 vorgesehen, das über
eine Leiterplatteneinheit 60 mit den
Lichtquellen 10 sowie über eine Trägereinheit 50 und über die Leiterplatteneinheit 60 mit der
Sensoreinheit 40 in Verbindung steht; und
beim dritten und sechsten Ausführungsbeispiel
(vgl. Figuren 3B und 6C) in einein the first and fourth embodiments
(see Figures IB and 4C) in structural unit
as control means 70, which is connected to the
Light sources 10 as well as a carrier unit 50 and a circuit board unit 60 with the
Sensor unit 4 0 is connected;
in the second and fifth embodiments
(see Figures 2B and 5B) in structural separation
as control means 70, which is provided via
a printed circuit board unit 60 with the
Light sources 10 as well as a carrier unit 50 and the circuit board unit 60 with the
Sensor unit 40 is connected; and
in the third and sixth embodiments
(see Figures 3B and 6C) into a
Leiterplatteneinheit 60 baulich und funktionell
integriert.Printed circuit board unit 60 structural and functional
integrated.
Während hierbei die Auswerteeinheit 70a, die als elektronischer Schaltkreis, nämlich als ASIC (= Application-Specific Integrated Circuit
anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis) ausgebildet ist, die Charakteristika des vorderen Bereichs des Fingers, insbesondere des Fingerabdrucks, bestimmt, (zwischen)speichert die Speichereinheit 70b, die als Chipeinheit, nämlich als SIM (= Subscriber Identification Module), ausgebildet ist, die optischen Abbilder sowie personenspezifische Daten, insbesondere daktyloskop!sehe Daten, elektronisch.While the evaluation unit 70a, which is designed as an electronic circuit, namely as an ASIC (= Application-Specific Integrated Circuit
While the memory unit 70b, which is designed as a chip unit, namely as a SIM (= Subscriber Identification Module), determines the characteristics of the front area of the finger, in particular the fingerprint, the memory unit 70b, which is designed as a chip unit, namely as a SIM (= Subscriber Identification Module), stores the optical images and person-specific data, in particular fingerprint data, electronically.
Unabhängig hiervon oder in Verbindung hiermit analysiert die Auswerteeinheit 70a die Charakteristika (sogenannte "Minuzien") des vorderen Bereichs des Fingers, insbesondere des Fingerabdrucks, und vergleicht diese mit in der Speichereinheit 70b gespeicherten Charakteristika, um auf diese Weise eine individuelle daktyloskopische Personenauthentifikation oder -identifikation zu bewerkstelligen. Hierbei können die bei der Analyse und bei der Verarbeitung erhaltenen Daten und Informationen in der der Sensoreinheit 4 0 nachgeordneten Speichereinheit 7 0b auch gesammelt und (neu) abgespeichert werden.Independently of this or in connection with this, the evaluation unit 70a analyses the characteristics (so-called "minutiae") of the front area of the finger, in particular the fingerprint, and compares these with characteristics stored in the storage unit 70b in order to achieve an individual dactyloscopic personal authentication or identification. The data and information obtained during the analysis and processing can also be collected and (re)stored in the storage unit 70b downstream of the sensor unit 40.
Mithin sind in der Speichereinheit 70b die Daten und die Informationen, insbesondere die Fingerabdruckdaten und -informationen, von daktyloskopisch zu authentifizierenden bzw. zu identifizierenden Personen gespeichert, wobei die bei einem Authentifikations- bzw. Identifikationsvorgang aus den aktuellen optischen Abbildern des vorderen Bereichs des Fingers in der Auswerteeinheit 70aThus, the data and information, in particular the fingerprint data and information, of persons to be authenticated or identified by dactyloscopic means are stored in the storage unit 70b, whereby the data and information obtained during an authentication or identification process from the current optical images of the front area of the finger in the evaluation unit 70a
errechneten Daten und Informationen zu den in der Speichereinheit 7 0b aufbewahrten Daten und Informationen in Beziehung gesetzt und mit diesen abgeglichen werden können.calculated data and information can be related to and compared with the data and information stored in the storage unit 7 0b.
Ergibt sich bei diesem Vergleichen eine Übereinstimmung, so gilt die die Vorrichtung 1 benutzende Person als identifiziert, als authentifiziert oder auch als autorisiert, so daß für diese Person die Benutzung des Mobiltelephons freigegeben ist; bei fehlender Übereinstimmung hingegen gilt die die Vorrichtung 1 benutzende Person als nicht identifiziert, als nicht authentifiziert oder auch als nicht autorisiert, so daß für diese Person die Benutzung des Mobiltelephons weiterhin gesperrt ist.If this comparison results in a match, the person using the device 1 is considered to be identified, authenticated or even authorized, so that this person is permitted to use the mobile phone; if there is no match, however, the person using the device 1 is considered to be unidentified, unauthenticated or even unauthorised, so that this person is still prohibited from using the mobile phone.
In Abhängigkeit von der Art der Benutzung und vom Einsatzgebiet des Mobiltelephons kann die Berechtigung zum Betätigen des Mobiltelephons ausschließlich über die Speichereinheit 70b erfolgen oder bei einer größeren Anzahl berechtigter Personen in der an sich bekannten, konventionellen SIM-Karte hinterlegt werden, wobei die entsprechende Wahl vom Hersteller des Mobiltelephons oder von einer hierzu autorisierten Behörde getroffen werden kann.Depending on the type of use and the area of application of the mobile phone, the authorization to operate the mobile phone can be carried out exclusively via the storage unit 70b or, in the case of a larger number of authorized persons, can be stored in the conventional SIM card, which is known per se, whereby the corresponding choice can be made by the manufacturer of the mobile phone or by an authority authorized to do so.
Wie bereits vorstehend angedeutet, zeichnen sich die dargestellten Ausführungsbeispiele dadurch aus, daß einerseits eine ausreichende, zuverlässige Ergebnisse zeitigende Beleuchtung des vorderen Bereichs des Fingers möglich ist, andererseits jedoch sowohl die Vorrichtung 1 selbst vollständig einsehbar ist als auch der Vorgang der daktyloskopisehen Personenauthentifikation oder -identifikation für dieAs already indicated above, the embodiments shown are characterized by the fact that, on the one hand, sufficient illumination of the front area of the finger is possible, producing reliable results, but on the other hand, both the device 1 itself is completely visible and the process of dactyloscopic personal authentication or identification for the
zu authentifizierende bzw. zu identifizierende Person nachvollziehbar und transparent ist.The person to be authenticated or identified is traceable and transparent.
Hierbei unterscheiden sich das erste und zweite Ausführungsbeispiel (vgl. Figuren IA, IB, 2A und 2B) vom dritten Ausführungsbeispiel (vgl. Figuren 3A und 3B) dadurch, daß die Vorrichtung 1 beim dritten Ausführungsbeispiel neben der daktyloskopischen Personenauthentifikation oder -identifikation zusätzlich zum Eingeben von vorzugsweise durch die Lage der optischen Abbilder bestimmten relativen Koordinaten x, y mittels eines Eingabemittels, beispielsweise mittels eines Fingers oder mittels eines stab- oder stiftförmigen Gegenstands, ausgelegt ist.The first and second embodiments (cf. Figures 1A, 1B, 2A and 2B) differ from the third embodiment (cf. Figures 3A and 3B) in that the device 1 in the third embodiment is designed not only for dactyloscopic personal authentication or identification but also for entering relative coordinates x, y, preferably determined by the position of the optical images, by means of an input means, for example by means of a finger or by means of a rod- or pen-shaped object.
Dieses Merkmal des dritten Ausführungsbeispiels (vgl. Figuren 3A und 3B) ist nicht zuletzt im Hinblick darauf zu sehen, daß die Vorrichtung 1 zusätzlich zur Fingerabdruckerkennung noch zur Übernahme von Zusatzfunktionen ausgelegt ist, was im Hinblick auf Kosteneffizienz und auf den bei Mobiltelephonen zur Verfügung stehenden beschränkten Raum von höchster Bedeutung ist.This feature of the third embodiment (see Figures 3A and 3B) is to be seen not least in view of the fact that the device 1 is designed to take over additional functions in addition to fingerprint recognition, which is of utmost importance in view of cost efficiency and the limited space available in mobile telephones.
Auf diese Weise dient die flächig ausgebildete Vorrichtung 1 beim dritten Ausführungsbeispiel (vgl. Figuren 3A und 3B) als sogenanntes "Optical Touchpad" und macht somit die Cursortasten und/oder das "Scrollwheel" bei WAP-fähigen Mobiltelephonen überflüssig (WAP = Wireless Application Protocol = drahtloses Anwendungsprotokoll).In this way, the flat device 1 in the third embodiment (see Figures 3A and 3B) serves as a so-called "optical touchpad" and thus makes the cursor keys and/or the "scroll wheel" superfluous in WAP-enabled mobile phones (WAP = Wireless Application Protocol).
Im einzelnen dient als Basis die als optischer Sensor mit externen Lichtquellen 10 ausgebildete VorrichtungIn detail, the device designed as an optical sensor with external light sources 10 serves as the basis
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1, wobei die Vorrichtung 1 pixelorientiert (mit etwa 240 Pixeln mal etwa 360 Pixeln entsprechend einer aktiven Fläche von etwa zwölf Millimetern Höhe mal etwa achtzehn Millimetern Breite; vgl. Figur 3A) die Umgebung scannt und entsprechende Bilder aufnimmt.1, wherein the device 1 scans the environment in a pixel-oriented manner (with approximately 240 pixels by approximately 360 pixels corresponding to an active area of approximately twelve millimeters in height by approximately eighteen millimeters in width; cf. Figure 3A) and records corresponding images.
Demzufolge werden durch die Vorrichtung 1 Objektbewegungen registriert, die als unmittelbare Eingabeaktion gewertet werden. Hierbei existieren für das Mobiltelephon verschiedene, auch miteinander kombinierbare Modi:As a result, the device 1 registers object movements, which are evaluated as an immediate input action. There are various modes for the mobile phone that can also be combined with one another:
Cursormodus:Cursor mode:
Beim unmittelbaren Simulieren einer (Computer-)Maus mittels der Oberfläche der Vorrichtung 1 wird die Cursorposition durch eine Finger- oder Stiftbewegung auf der Oberfläche der Vorrichtung 1 berechnet und mit mindestens einer entsprechenden Logikschaltung simultan an das angeschlossene System übertragen; hierbei ist die Benutzung des Fingers genauso möglich wie der Einsatz eines Stiftes.When directly simulating a (computer) mouse using the surface of the device 1, the cursor position is calculated by a finger or pen movement on the surface of the device 1 and simultaneously transmitted to the connected system using at least one corresponding logic circuit; the use of the finger is just as possible as the use of a pen.
In diesem Zusammenhang kann nun eingestellt werden, ob sich die Cursorposition durch die Bewegung des Objekts (Finger, Stift, ...) statisch oder relativ ändert. In letzterem Falle, das heißt bei relativer Organisation hängt die Geschwindigkeit des Cursorzeigers vorzugsweise logarithmisch von der Schnelligkeit der Bewegung ab.In this context, you can now set whether the cursor position changes statically or relatively due to the movement of the object (finger, pen, ...). In the latter case, i.e. with relative organization, the speed of the cursor pointer preferably depends logarithmically on the speed of the movement.
Die Simulation der Maustasten wird beim dritten Ausführungsbeispiel (vgl. Figuren 3A und 3B) durch mindestens eine schnelle Berührung der Vorrichtung 1 ermöglicht; auch ist mittels eines entsprechendenThe simulation of the mouse buttons is made possible in the third embodiment (see Figures 3A and 3B) by at least one quick touch of the device 1; also, by means of a corresponding
Einbaumoduls eine benachbarte Anbringung von Schaltern möglich, so daß durch Tippen auf die Vorrichtung 1 das gesamte Sensormodul gekippt werden kann, um mindestens einen Mausklick auszulösen.Built-in module allows adjacent installation of switches so that by tapping on the device 1 the entire sensor module can be tilted to trigger at least one mouse click.
Scrollmodus:Scroll mode:
Beim (unmittelbaren) Simulieren eines Scrollrades mittels der Oberfläche der Vorrichtung 1 wird die Geschwindigkeit und/oder die Richtung der Scrollfunktionalität durch die Bewegung des Objekts (Finger, Stift, ...) auf dem optischen Sensormodul ermittelt; der Einsatz der Schalter innerhalb des entsprechenden Einbaumoduls kann für den Scrollmodus als Scrollsignal genutzt werden.When (directly) simulating a scroll wheel using the surface of the device 1, the speed and/or direction of the scroll functionality is determined by the movement of the object (finger, pen, ...) on the optical sensor module; the use of the switches within the corresponding built-in module can be used as a scroll signal for the scroll mode.
So kann zum Steuern von WAP-Funkt ionen (WAP
Wireless Application Protocol) im anhand Figur 3A exemplifizierten Mobiltelephon auf GPRS-Basis (GPRS = General Packet Radio Service) oder auf GSM-Basis (GSM = Global System for Mobile communication) anstelle des herkömmlichen Rädchens die Vorrichtung 1 gemäß den Figuren 3A und 3B zum Einsatz gelangen. Bei der in Figur 3A gezeigten exemplarischen Ausdehnung von zwölf Millimeter auf achtzehn Millimeter ersetzt die Vorrichtung 1 dann das herkömmliche Rädchen in seinem vollen Funktionsumfang.This allows you to control WAP functions (WAP
Wireless Application Protocol) in the mobile phone exemplified in Figure 3A based on GPRS (GPRS = General Packet Radio Service) or on GSM (GSM = Global System for Mobile communication), the device 1 according to Figures 3A and 3B can be used instead of the conventional wheel. With the exemplary expansion from twelve millimeters to eighteen millimeters shown in Figure 3A, the device 1 then replaces the conventional wheel in its full range of functions.
Auch hier ist der Funktionsumfang derselbe wie bei konventionellen Touchpads zum Eingeben von relativen Koordinaten; diese sind dadurch leistungsfähiger als ein normales mechanisches Rad; insbesondere entfallen durch den Einsatz der vorliegenden Vorrichtung 1 mechanische Nachteile, wie etwa Verklemmen, Verschmutzen oder Ausfallen mechanischer Teile,Here too, the range of functions is the same as with conventional touchpads for entering relative coordinates; these are therefore more powerful than a normal mechanical wheel; in particular, the use of the present device 1 eliminates mechanical disadvantages such as jamming, soiling or failure of mechanical parts,
vollständig; auch hat die vorliegende Vorrichtung 1 in ihrem Preis-Leistungsverhältnis wesentliche Vorteile gegenüber konventionellen mechanischen Komponenten.completely; the present device 1 also has significant advantages in terms of its price-performance ratio compared to conventional mechanical components.
Das Auswerten der durch die Vorrichtung 1 in vollem Leistungsumfang zur Verfügung gestellten biometrischen Daten erfolgt auf der SIM-Karte (SIM = Subscriber Identification Module) des Mobiltelephons gemäß Figur 3A, so daß ein Mißbrauch der biometrischen Daten ausgeschlossen ist.The evaluation of the biometric data made available by the device 1 in its full scope of functions takes place on the SIM card (SIM = Subscriber Identification Module) of the mobile phone according to Figure 3A, so that misuse of the biometric data is excluded.
Abtastmodus:Scanning mode:
Beim Abtasten der Bewegung anhand von Merkmalen an der Oberfläche der Vorrichtung 1 tastet der optische Sensor die Oberfläche ab; durch die Bewegung des Objekts (Finger, Stift, ...) wird dann ähnlich wie beim Cursormodus der Cursorzeiger definiert bewegt.When scanning the movement based on features on the surface of the device 1, the optical sensor scans the surface; the movement of the object (finger, pen, ...) then causes the cursor pointer to move in a defined manner, similar to cursor mode.
Authentifizierungs- bzw. Identifizierungsmodus:Authentication or identification mode:
Beim Einsatz der Oberfläche der Vorrichtung 1 zum Authentifizieren bzw. zum Identifizieren einer Person wird anhand des Fingerabdrucks der betreffenden Person erkannt, ob die Person als Benutzer zur Interaktion mit dem der Vorrichtung 1 zugeordneten Mobiltelephon berechtigt ist. Dies erfolgt synchron mit dem Bedienen des "Sensorcursors" und erfordert keine weitere Benutzerinteraktion, so daß das gesamte Mobiltelephonsystem passiv vor unbefugtem Zugriff geschützt wird.When the surface of the device 1 is used to authenticate or identify a person, the fingerprint of the person in question is used to determine whether the person is authorized as a user to interact with the mobile phone assigned to the device 1. This takes place synchronously with the operation of the "sensor cursor" and does not require any further user interaction, so that the entire mobile phone system is passively protected against unauthorized access.
Mithin dient die vorliegende Vorrichtung 1 gemäß den Figuren 3A und 3B auch zum Eingeben von relativenThus, the present device 1 according to Figures 3A and 3B also serves to enter relative
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Koordinaten, insbesondere zum graphischen Eingeben von Lageinformationen in der Ebene, so daß die optisch empfindliche Sensorfläche beim Einsatz eines sogenannten "Touchpen" als Arbeitsfläche bzw. als sogenanntes "Touchpad" fungiert, um die Bewegungen des Fingers bzw. des Stiftes verfolgen und die Steuerung des sogenannten "Desktops" auf dem Display des Mobiltelephons bewerkstelligen zu können; hierbei ist der Funktionsumfang zumindest der gleiche wie bei konventionellen Touchpads.Coordinates, in particular for graphically entering position information in the plane, so that the optically sensitive sensor surface functions as a work surface or as a so-called "touch pad" when using a so-called "touch pen" in order to track the movements of the finger or the pen and to be able to control the so-called "desktop" on the display of the mobile phone; the range of functions is at least the same as with conventional touch pads.
Die Funktionsweise der vorliegenden Vorrichtung 1 unterscheidet sich von konventionellen Touchpads hingegen dadurch, daß das Registrieren der Bewegungen des Objekts (Finger, Stift, ...) durch eine optische Tastung des Objekts erfolgt.The mode of operation of the present device 1 differs from conventional touchpads in that the movements of the object (finger, pen, ...) are registered by optically scanning the object.
In diesem Zusammenhang ist hervorzuheben, daß die Oberfläche der Vorrichtung 1 durch den Einsatz einer Fiberglasplatte in Form des faseroptischen Bereichs 3 0 eine extrem hohe Belastbarkeit aufweist, so daß für die Bewegungsabläufe ohne weiteres auch Stifte, Kugelschreiber oder dergleichen eingesetzt werden können.In this context, it should be emphasized that the surface of the device 1 has an extremely high load-bearing capacity due to the use of a fiberglass plate in the form of the fiber optic region 3 0, so that pencils, ballpoint pens or the like can also be used for the movement sequences.
Des weiteren besteht bei der Vorrichtung 1 gemäß den Figuren 3A und 3B die Möglichkeit, eine Unterschrift bzw. eine Signatur einzulesen und zu vergleichen, so etwa indem die Unterschrift bzw. die Signatur im Original geleistet und dann in der Speichereinheit 70b der Vorrichtung 1 abgespeichert wird.Furthermore, the device 1 according to Figures 3A and 3B has the option of reading in and comparing a signature, for example by making the original signature and then storing it in the storage unit 70b of the device 1.
Ferner besteht auch die Möglichkeit, eine Unterschrift bzw. eine Signatur von einer Bankkarte, Kreditkarte, Scheckkarte, SmartCard oder dergleichenIt is also possible to use a signature or a signature from a bank card, credit card, check card, smart card or similar
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vorab in die Speichereinheit 70b der Vorrichtung 1 einzulesen:to be read in advance into the memory unit 70b of the device 1:
Beim Vergleichen kann dann auf der Vorrichtung 1 entweder eine Originalunterschrift bzw. eine Originalsignatur geleistet werden oder aber von der Bankkarte, Kreditkarte, Scheckkarte, SmartCard oder dergleichen die sich darauf befindliche Unterschrift bzw. Signatur ausgelesen und mit dem in der Speichereinheit 70b der Vorrichtung 1 gespeicherten Wert verglichen werden.When comparing, either an original signature or an original signature can be made on the device 1 or the signature or signature on the bank card, credit card, check card, smart card or the like can be read out and compared with the value stored in the memory unit 70b of the device 1.
Das erste, zweite und dritte Ausführungsbeispiel (vgl. Figuren IA, IB, 2A, 2B, 3A und 3B) unterscheidet sich vom vierten, fünften und sechsten Ausführungsbeispiel (vgl. Figuren 4A, 4B, 4C, 5A, 5B, 6A, 6B und 6C) des weiteren dadurch, daß beim vierten, fünften und sechsten Ausführungsbeispiel die Abtasteinheit 402 in einem vom vorderen Bereich des Fingers in einer Überfahrrichtung y zu überstreichenden Überfahrbereich 240 (vgl. Figuren 4B, 4C, 5B, 6B und 6C) angeordnet ist.The first, second and third embodiments (cf. Figures 1A, 1B, 2A, 2B, 3A and 3B) differ from the fourth, fifth and sixth embodiments (cf. Figures 4A, 4B, 4C, 5A, 5B, 6A, 6B and 6C) further in that in the fourth, fifth and sixth embodiments the scanning unit 402 is arranged in a travel region 240 (cf. Figures 4B, 4C, 5B, 6B and 6C) to be swept over by the front region of the finger in a travel direction y.
Dieser Überfahrbereich 240 ist schlitzförmig ausgebildet und von zwei Schmalseiten 240s sowie von zwei Langseiten 2401 begrenzt. In diesem Zusammenhang ist den Figuren 4B und 6B entnehmbar, daß die Langseiten 2401 senkrecht zur Überfahrrichtung y sowie zu den Schmalseiten 240s verlaufen und um ein Vielfaches größer als die Schmalseiten 240s ausgebildet sind.This crossing area 240 is slot-shaped and is delimited by two narrow sides 240s and two long sides 2401. In this context, it can be seen from Figures 4B and 6B that the long sides 2401 run perpendicular to the crossing direction y and to the narrow sides 240s and are many times larger than the narrow sides 240s.
Dem in den Figuren 4A bis 6C gezeigten vierten, fünften und sechsten Ausführungsbeispiel liegt mithin das Prinzip zugrunde, daß das Aufnehmen der inThe fourth, fifth and sixth embodiments shown in Figures 4A to 6C are therefore based on the principle that the recording of the
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elektrische Signale umwandelbaren optischen Abbilder des vorderen Bereichs des Fingers gewissermaßen auf der Grundlage einer räumlichen Komponente, die sich senkrecht zur Überfahrrichtung y erstreckt, und auf der Grundlage einer zeitlichen Komponente erfolgt, die durch das Überstreichen des optisch durchlässig ausgebildeten Überfahrbereichs 240 mit dem vorderen Bereich des Fingers definiert ist.The optical images of the front region of the finger that can be converted into electrical signals are created on the basis of a spatial component that extends perpendicular to the direction of travel y and on the basis of a temporal component that is defined by the front region of the finger sweeping over the optically transparent travel region 240.
Mithin ist die Abtasteinheit 402 beim vierten, fünften und sechsten Ausführungsbeispiel innerhalb des vom vorderen Bereich des Fingers in Überfahrrichtung y zu überstreichenden Überfahrbereichs 240 angeordnet. Hierdurch nimmt die Abtasteinheit 402 nur sehr wenig Platz ein und kann kompakt im Überfahrbereich 240 untergebracht werden, so daß die Vorrichtung 1 gemäß den Figuren 4A bis 6C problemlos in ein Mobiltelephon integriert werden kann.Thus, in the fourth, fifth and sixth embodiments, the scanning unit 402 is arranged within the crossing area 240 to be swept over by the front area of the finger in the crossing direction y. As a result, the scanning unit 402 takes up very little space and can be accommodated compactly in the crossing area 240, so that the device 1 according to Figures 4A to 6C can be easily integrated into a mobile phone.
Durch den verminderten Materialaufwand und durch die raumsparende Ausgestaltung der Vorrichtung 1 gemäß den Figuren 4A bis 6C ist auch eine erhebliche Kosteneinsparung erzielbar, durch die nicht nur die Vorrichtung 1 selbst, sondern auch das Mobiltelephon, in das die Vorrichtung 1 integriert ist, preisgünstig und damit auch auf internationalen Märkten wettbewerbsfähig ist.Due to the reduced material expenditure and the space-saving design of the device 1 according to Figures 4A to 6C, a considerable cost saving can also be achieved, as a result of which not only the device 1 itself, but also the mobile phone in which the device 1 is integrated, is inexpensive and thus also competitive on international markets.
Wie aus einem Vergleich der Aufsichtdarstellung der Figur 4B mit der Querschnittansicht der Figur 4C sowie aus einem Vergleich der Aufsichtdarstellung der Figur 6B mit der Querschnittansicht der Figur 6C hervorgeht, entspricht die Abtasteinheit 4 02 in Form und in Größe in etwa dem Überfahrbereich 240. DieseAs can be seen from a comparison of the top view of Figure 4B with the cross-sectional view of Figure 4C and from a comparison of the top view of Figure 6B with the cross-sectional view of Figure 6C, the scanning unit 4 02 corresponds approximately in shape and size to the overrun area 240. This
technische Maßnahme dient auch einem störungsfreien und unmittelbaren Transport der optischen Abbilder des vorderen Bereichs des Fingers vom Überfahrbereich 240 zur sich darunter befindlichen Abtasteinheit 402.This technical measure also serves to ensure trouble-free and immediate transport of the optical images of the front area of the finger from the travel area 240 to the scanning unit 402 located underneath.
Des weiteren ist den Figuren 4B und 6B entnehmbar, daß die Abmessung der Langseiten 24 01 in etwa der Breite des vorderen Bereichs des Fingers entspricht. Hierdurch ist gewährleistet, daß die daktyloskopischen Merkmale des Fingers auf voller Breite von der Abtasteinheit 4 02 aufgenommen werden, wenn der vordere Bereich des Fingers den Überfahrbereich 240 in Überfahrrichtung y überstreicht.Furthermore, it can be seen from Figures 4B and 6B that the dimensions of the long sides 24 01 correspond approximately to the width of the front area of the finger. This ensures that the dactyloscopic features of the finger are recorded across their entire width by the scanning unit 4 02 when the front area of the finger passes over the traversing area 240 in the traversing direction y.
Um eine kleine und kompakte Bauweise nicht nur der Abtasteinheit 402, sondern auch des als eine in einer Platte angeordnete Ausnehmung (vgl. Figuren 4B und 6B) ausgebildeten Überfahrbereichs 24 0 zu manifestieren, sind der Überfahrbereich 240 und korrespondierend hierzu auch die Abtasteinheit 402 in Überfahrrichtung y sehr schmal ausgebildet.In order to manifest a small and compact design not only of the scanning unit 402, but also of the overtravel area 240 formed as a recess arranged in a plate (cf. Figures 4B and 6B), the overtravel area 240 and, correspondingly, the scanning unit 402 are designed to be very narrow in the overtravel direction y.
Mithin nimmt die Abtasteinheit 402 die optischen Abbilder gewissermaßen zeilenweise auf, das heißt die Abtasteinheit 402 fungiert gewissermaßen als Zeilenscanner, wenn der vordere Bereich des Fingers über den Überfahrbereich 240 hinweggeführt oder hinweggezogen wird.Thus, the scanning unit 402 records the optical images line by line, i.e. the scanning unit 402 functions as a line scanner when the front area of the finger is guided or pulled over the travel area 240.
Sogesehen kann die Abtasteinheit 402 eine Vielzahl optischer Abbilder pro Zeiteinheit insbesondere zeilenweise aufnehmen, wobei diese zeilenweise aufgenommenen optischen Abbilder dann in der Sensoreinheit 40 und in der Verarbeitungseinheit 70In this sense, the scanning unit 402 can record a plurality of optical images per unit of time, in particular line by line, whereby these line-by-line recorded optical images are then stored in the sensor unit 40 and in the processing unit 70
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zum Bestimmen der Charakteristika (sogenannte "Minuzien") des vorderen Bereichs des Fingers, insbesondere des Fingerabdrucks, zu einem GesamtabbiId zusammengesetzt werden.to determine the characteristics (so-called "minutiae") of the front area of the finger, in particular the fingerprint, to form an overall image.
Beim in den Figuren 4A bis 6C gezeigten vierten, fünften und sechsten Ausführungsbeispiel wird der vordere Bereich des Fingers in Überfahrrichtung y über den Überfahrbereich 240 und demzufolge über die Abtasteinheit 402 hinweggezogen. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß ein derartiges Überstreichen des vorderen Bereichs des Fingers nicht unbedingt mit konstanter Geschwindigkeit und bei mehreren daktyloskopischen Authentifikations- bzw. Identifikationsvorgängen auch nicht unbedingt mit jeweils identischer Geschwindigkeit vonstatten geht.In the fourth, fifth and sixth embodiments shown in Figures 4A to 6C, the front area of the finger is drawn in the direction of travel y over the travel area 240 and consequently over the scanning unit 402. It should be noted that such a sweep of the front area of the finger does not necessarily take place at a constant speed and, in the case of several dactyloscopic authentication or identification processes, does not necessarily take place at the same speed each time.
Nicht zuletzt aus diesem Grunde ist das Aufnehmen der optischen Abbilder durch die Abtasteinheit 402 mittels von der Lichtquelle 10 abgestrahlter Lichtpulse gesteuert.Not least for this reason, the recording of the optical images by the scanning unit 402 is controlled by means of light pulses emitted by the light source 10.
Wie den Figuren 4C, 5B und 6C zu entnehmen ist, ist im Überfahrbereich 240 ein faseroptischer Bereich 30 vorgesehen, durch den die optischen Abbilder des vorderen Bereichs des Fingers zur Abtasteinheit 402 transportierbar sind.As can be seen from Figures 4C, 5B and 6C, a fiber optic region 30 is provided in the traversing region 240, through which the optical images of the front region of the finger can be transported to the scanning unit 402.
Hierbei entspricht der faseroptische Bereich 3 0 in Form und in Größe in etwa dem Überfahrbereich 240. Auch diese technische Maßnahme dient einem störungsfreien und unmittelbaren Transport der optischen Abbilder des vorderen Bereichs des Fingers vom Überfahrbereich 240 zur Abtasteinheit 402.In this case, the fiber optic area 30 corresponds approximately in shape and size to the traversing area 240. This technical measure also serves to ensure trouble-free and direct transport of the optical images of the front area of the finger from the traversing area 240 to the scanning unit 402.
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Im Hinblick auf den vorstehend bereits angesprochenen Aspekt des optischen Erkennens der charakteristischen Merkmale des vorderen Bereichs des Fingers, insbesondere des Fingerabdrucks, ist beim vierten Ausführungsbeispiel (vgl. Figur 4B) sowie beim sechsten Ausführungsbeispiel (vgl. Figur 6B) jeweils eine Ermittlungseinrichtung 180 zum Ermitteln der Geschwindigkeit und der Position des vorderen Bereichs des Fingers vorgesehen.With regard to the aspect of optically recognizing the characteristic features of the front area of the finger, in particular the fingerprint, already mentioned above, a determination device 180 for determining the speed and the position of the front area of the finger is provided in the fourth embodiment (see Figure 4B) and in the sixth embodiment (see Figure 6B).
Durch das Bestimmen der jeweiligen Geschwindigkeit und der jeweiligen Position des vorderen Bereichs des Fingers können die einzelnen aufgenommenen optischen Abbilder zu einem sinnvollen, die daktyloskopische Personenauthentifikation oder -identifikation erlaubenden Gesamtbild zusammengesetzt werden.By determining the respective speed and the respective position of the front area of the finger, the individual optical images recorded can be combined to form a meaningful overall image that allows dactyloscopic person authentication or identification.
Hierzu ist beim vierten Ausführungsbeispiel (vgl. Figur 4B) die Ermittlungseinrichtung 180 durch eine Lichtquelle 10' gebildet, die das Licht im wesentlichen in Überfahrrichtung y emittiert. Diese Lichtquelle 10' ermöglicht eine Entfernungsmessung mittels Beobachtung bzw. Peilung durch das aus der Lichtquelle 10' austretende Licht gemäß einem Verfahren aus der Meß- oder Regeltechnik.For this purpose, in the fourth embodiment (see Figure 4B), the detection device 180 is formed by a light source 10' which emits the light essentially in the direction of travel y. This light source 10' enables a distance measurement by means of observation or direction finding using the light emerging from the light source 10' according to a method from measurement or control technology.
Beim sechsten Ausführungsbeispiel (vgl. Figur 6B) weist die Ermittlungseinrichtung 180 zu denselben Zwecken ein induktives Element in Form einer oder mehrerer Spulen auf. Ein Bestimmen der jeweiligen Geschwindigkeit und der jeweiligen Position des vorderen Bereichs des Fingers wird dadurch begünstigt, daß die Ermittlungseinrichtung 180 im wesentlichen schlitzförmig ausgebildet ist und sich rechtwinklig zum Überfahrbereich 24 0, das heißt inIn the sixth embodiment (see Figure 6B), the detection device 180 has an inductive element in the form of one or more coils for the same purposes. Determining the respective speed and the respective position of the front area of the finger is facilitated by the fact that the detection device 180 is essentially slot-shaped and is perpendicular to the travel area 24 0, i.e. in
Überfahrrichtung y erstreckt.Overtravel direction y.
Des weiteren ist beim sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine ergänzende, als Kameramodul 170 ausgebildete Einrichtung integriert (vgl. Figuren 6A und 6B), wobei dieses Kameramodul 170 partiell im faseroptischen Bereich 30 integriert ist und wobei die Optik des Kameramoduls 170 einen Durchmesser von etwa 2,5 Millimeter aufweist.Furthermore, in the sixth embodiment of the present invention, a supplementary device designed as a camera module 170 is integrated (see Figures 6A and 6B), wherein this camera module 170 is partially integrated in the fiber optic region 30 and wherein the optics of the camera module 170 have a diameter of approximately 2.5 millimeters.
Da die Optik des Kameramoduls 170 für die Gesiehtserkennung ausgelegt ist, kann bei Einspeicherung bestimmter gesichtsspezifischer Merkmale einer Person in der Speicher-/Verarbeitungseinheit 70 (vgl. Figur 6C) der Vorrichtung 1 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel ein unmittelbares Vergleichen der gespeicherten gesichtsspezifischen Merkmale der Person mit den durch das Kameramodul 170 aufgenommenen tatsächlichen gesichtsspezifischen Merkmalen der Person vorgenommen werden; in Abhängigkeit vom Resultat dieses Vergleichs kann dann in der Vorrichtung 1 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel eine Sperrfunktion oder eine Freigabefunktion aktiviert werden.Since the optics of the camera module 170 are designed for face recognition, when certain face-specific features of a person are stored in the storage/processing unit 70 (see Figure 6C) of the device 1 according to the sixth embodiment, a direct comparison of the stored face-specific features of the person with the actual face-specific features of the person recorded by the camera module 170 can be carried out; depending on the result of this comparison, a blocking function or a release function can then be activated in the device 1 according to the sixth embodiment.
In Ergänzung hierzu kann mittels des Kameramoduls 170 auch ein Bild, etwa in Form einer Photographie, aufgenommen werden, was unter anderem bei auftretenden Glaubhaftmachungs- oder Beweisfragen vor Gericht ausgesprochen dienlich ist. Nicht zuletzt aus diesen Gründen ist die Optik des Kameramoduls 170 in Richtung des vorderen Bereichs des Fingers angeordnet (vgl. Figur 6B).In addition, the camera module 170 can also be used to take an image, for example in the form of a photograph, which is extremely useful when questions of credibility or evidence arise in court. Not least for these reasons, the optics of the camera module 170 are arranged in the direction of the front area of the finger (see Figure 6B).
Beim in den Figuren IB, 2B, 4C und 5B gezeigtenIn the case of the device shown in Figures IB, 2B, 4C and 5B
f 9 11 · ·f 9 11 · ·
ersten, zweiten, vierten und fünftenfirst, second, fourth and fifth
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung istEmbodiment of the present invention is
den Lichtquellen 10 jeweils ein als Linsethe light sources 10 each as a lens
ausgebildetes optisches System 20 aus Kunststoff nachgeordnet.formed optical system 20 made of plastic.
Dieses optische System 20 übt zum einen eine gewisse Schutzfunktion aus, das heißt durch das optische System 2 0 wird verhindert, daß die daktyloskopisch zu authentifizierende bzw. zu identifizierende Person beim Auflegen des vorderen Bereichs des Fingers die empfindlichen und leicht beschädigbaren Lichtquellen 10 berühren kann.On the one hand, this optical system 20 performs a certain protective function, i.e. the optical system 20 prevents the person to be authenticated or identified by fingerprinting from touching the sensitive and easily damaged light sources 10 when placing the front area of the finger.
Insbesondere ist das optische System 20 jedoch dafür ausgelegt, das von den Lichtquellen 10 abgestrahlte Licht auf die von der Abtasteinheit 4 02 abgewandte, vom vorderen Bereich des Fingers zu bedeckende bzw. zu überstreichende Seite der Vorrichtung 1 umzulenken und das von den Lichtquellen 10 abgestrahlte Licht auf der von der Abtasteinheit 402 abgewandten, vom vorderen Bereich des Fingers zu bedeckenden (vgl. erstes und zweites Ausführungsbeispiel) bzw. zu überstreichenden (vgl. viertes und fünftes Ausführungsbeispiel) Seite der Vorrichtung 1 diffus zu verteilen.In particular, however, the optical system 20 is designed to redirect the light emitted by the light sources 10 to the side of the device 1 facing away from the scanning unit 402 and to cover or sweep over the front area of the finger, and to diffusely distribute the light emitted by the light sources 10 on the side of the device 1 facing away from the scanning unit 402 and to cover or sweep over the front area of the finger (cf. first and second embodiments) or (cf. fourth and fifth embodiments).
Hierdurch wird eine gleichmäßige Beleuchtung des vorderen Bereichs des Fingers gewährleistet, wodurch informative, vom vorderen Bereich des Fingers stammende optische Abbilder entstehen. Dies ist für ein überzeugendes Funktionieren der Vorrichtung 1 wesentlich.This ensures uniform illumination of the front area of the finger, thereby producing informative optical images originating from the front area of the finger. This is essential for the convincing functioning of the device 1.
Das in Figur 4C bzw. 5B gezeigte vierte bzw. fünfteThe fourth and fifth shown in Figures 4C and 5B respectively
108108
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeichnet sich in diesem Zusammenhang insbesondere dadurch aus, daß das optische System 2 0 als ergonomisch geformte Fingerführung ausgebildet ist.In this context, the embodiment of the present invention is characterized in particular by the fact that the optical system 20 is designed as an ergonomically shaped finger guide.
Mithin ist auf der von der Abtasteinheit 402 abgewandten, vom vorderen Bereich des Fingers zu überstreichenden Seite des Überfahrbereichs 240 eine ergonomisch geformte Fingerführung vorgesehen, die in Form einer Rinne ausgebildet ist (vgl. Figur 4B) und durch die einem Benutzer der Vorrichtung 1, beispielsweise einer daktyloskopisch zu authentifizierenden bzw. zu identifizierenden Person, die Handhabung der Vorrichtung nicht nur in psychologischer, sondern auch in praktischer Hinsicht substantiell erleichtert wird:Therefore, on the side of the travel area 240 facing away from the scanning unit 402 and over which the front area of the finger is to be swept, an ergonomically shaped finger guide is provided, which is designed in the form of a groove (see Figure 4B) and by means of which the handling of the device is made substantially easier for a user of the device 1, for example a person to be authenticated or identified by fingerprinting, not only psychologically but also practically:
Die zu authentifizierende bzw. zu identifizierende Person erfaßt durch das Anordnen der Fingerführung instinktiv, in welcher (Überfahr-)Richtung y und in welcher Stellung der Überfahrbereich 240 auf seiner von der Abtasteinheit 4 02 abgewandten Seite vom vorderen Bereich des Fingers zu überstreichen ist. In diesem Zusammenhang ist der Überfahrbereich 24 0 zentral innerhalb der Fingerführung angeordnet (vgl. Figuren 4B und 6B).By arranging the finger guide, the person to be authenticated or identified instinctively understands in which (travel) direction y and in which position the travel area 240 on the side facing away from the scanning unit 402 is to be swept over by the front area of the finger. In this context, the travel area 240 is arranged centrally within the finger guide (see Figures 4B and 6B).
Demzufolge werden die Vorzüge der Fingerführung, nämlich unter anderem das Gewährleisten eines optimalen Überstreichvorgangs des vorderen Bereichs des Fingers zum Erfassen der Charakteristika (sogenannte "Minuzien"), insbesondere des Fingerabdrucks, mit den Vorzügen des optischen Systems 20, nämlich unter anderem der Funktion als Umlenkungskomponente für das erzeugte Licht sowie demConsequently, the advantages of the finger guide, namely, among other things, ensuring an optimal sweeping process of the front area of the finger for capturing the characteristics (so-called "minutiae"), in particular the fingerprint, are combined with the advantages of the optical system 20, namely, among other things, the function as a deflection component for the generated light and the
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Gewährleisten eines sauberen gleichmäßigen Ausleuchtens des zu beleuchtenden vorderen Bereichs des Fingers, verbunden.Ensuring a clean, even illumination of the front area of the finger to be illuminated.
In diesem Zusammenhang bedarf es einer besonderen Erwähnung, daß durch die adaptive Lichtregelung geschmeidige und gleichmäßige Übergänge für die verschiedensten Bereiche des zusammensetzbaren Gesamtbildes erzielbar sind. Mithin ist durch das Zusammenwirken der adaptiven Lichtregelung mit der im optischen System 2 0 implementierten Fingerführung eine gleichmäßige Lichtverteilung auf dem zu beleuchtenden Objekt bei größtmöglichem Kontrast garantiert.In this context, it is worth mentioning that the adaptive light control enables smooth and uniform transitions to be achieved for the most diverse areas of the overall image. The interaction of the adaptive light control with the finger guidance implemented in the optical system 2 0 therefore guarantees uniform light distribution on the object to be illuminated with the greatest possible contrast.
Beim in den Figuren IB und 4C dargestellten ersten und vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die von den Lichtquellen 10 abgewandte Seite des optischen Systems 20 mit einem für das Licht der Lichtquellen 10 durchlässigen Material 80, das heißt mit für infrarotes Licht durchlässigem Material 80 beschichtet.In the first and fourth embodiments of the present invention shown in Figures 1B and 4C, the side of the optical system 20 facing away from the light sources 10 is coated with a material 80 that is transparent to the light from the light sources 10, that is to say with a material 80 that is transparent to infrared light.
Hierdurch wird das nicht selten empfindliche optische System 20 vor Beschädigung, beispielsweise vor Verkratzen, und/oder vor Verschmutzen geschützt, wobei durch die Beschichtung mit lichtdurchlässigem Material 80 auch die Reinigung des optischen Systems 20 erleichtert wird.This protects the often sensitive optical system 20 from damage, for example from scratches, and/or from contamination, wherein the coating with translucent material 80 also facilitates the cleaning of the optical system 20.
In gleicher Weise ist beim in den Figuren IB und 4C dargestellten ersten und vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die von der Abtasteinheit 4 02 abgewandte Seite des faseroptischen Bereichs 3 0 mit dem für das Licht der Lichtquellen 10In the same way, in the first and fourth embodiments of the present invention shown in Figures 1B and 4C, the side of the fiber optic region 30 facing away from the scanning unit 402 is provided with the light source 10
durchlässigen Material, das heißt mit für infrarotes Licht durchlässigem Material 80 beschichtet.transparent material, i.e. coated with material 80 that is transparent to infrared light.
Hierbei kann eine derartige Beschichtung des faseroptischen Bereichs 30 insofern von wesentlicher Bedeutung sein, als ein unbeschädigter, das heißt unter anderem unverkratzter, und sauberer faseroptischer Bereich 30 für eine ordnungsgemäße Funktion der Vorrichtung 1 essentiell ist.In this case, such a coating of the fiber optic region 30 can be of essential importance in that an undamaged, i.e., unscratched, and clean fiber optic region 30 is essential for proper functioning of the device 1.
Sowohl im Falle des optischen Systems 2 0 als auch im Falle des faseroptischen Bereichs 30 handelt es sich bei dem für das Licht der Lichtquellen 10 durchlässigen Material 80 um Lack.Both in the case of the optical system 20 and in the case of the fiber optic region 30, the material 80 permeable to the light from the light sources 10 is varnish.
Beim ersten und dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine ergänzende, als Kameramodul 1' ausgebildete Einrichtung integriert (vgl. Figuren IA und 3A), wobei die Optik des Kameramoduls 1' einen Durchmesser von etwa 2,5 Millimeter aufweist.In the first and third embodiments of the present invention, a supplementary device designed as a camera module 1' is integrated (cf. Figures 1A and 3A), wherein the optics of the camera module 1' have a diameter of approximately 2.5 millimeters.
Da die Optik des Kameramoduls 1' für die Gesichtserkennung ausgelegt ist, können bestimmte gesichtsspezifische Merkmale einer Person in die Speichereinheit 70b oder in die Verarbeitungseinheit 7 0 des Mobiltelephons eingespeichert werden, so daß das Mobiltelephon durch unmittelbares Vergleichen der in der Speichereinheit 70b oder in der Verarbeitungseinheit 70 gespeicherten gesichtsspezifischen Merkmale der Person mit den durch das Kameramodul 1 ■ aufgenommenen tatsächlichen gesichtsspezifischen Merkmalen der Person in Abhängigkeit vom Resultat dieses Vergleichs gesperrt oder freigegeben wird.Since the optics of the camera module 1' are designed for face recognition, certain face-specific features of a person can be stored in the memory unit 70b or in the processing unit 70 of the mobile phone, so that the mobile phone is blocked or released by directly comparing the face-specific features of the person stored in the memory unit 70b or in the processing unit 70 with the actual face-specific features of the person recorded by the camera module 1 ■ depending on the result of this comparison.
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Beim zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß die im Mobiltelephon (vgl. Figur 2A) integrierte Vorrichtung 1 (vgl. Figur 2B) nach einem vorgegebenen Zeitraum der Nichtnutzung in den Ruhezustand (= sogenannter "Sleep"-Modus) übergeht und daß die im Mobiltelephon integrierte Vorrichtung 1 bei Auflegen bzw. bei Überstreichen mit dem vorderen Bereich des Fingers wieder "aufgeweckt" wird, das heißt wieder in einen betriebsbereiten Zustand übergeht.In the second embodiment of the present invention, it is provided that the device 1 (see Figure 2B) integrated in the mobile phone (see Figure 2A) goes into the idle state (= so-called "sleep" mode) after a predetermined period of non-use and that the device 1 integrated in the mobile phone is "woken up" again when it is put down or swiped with the front area of the finger, i.e. it goes back into an operational state.
In diesem Zusammenhang ist in der im Mobiltelephon integrierten Vorrichtung 1 sowohl die "Sleep"-Funktion als auch die "Wake Up"-Funktion dadurch implementiert, daß sich zu einem Geflecht oder Gitter zusammensetzende Ausnehmungen 150 in Form von Bahnen und/oder in Form von Linien in den faseroptischen Bereich 30 mittels Säure eingeätzt sind, wobei in diese Ausnehmungen 150 ein Metall, nämlich Chrom, eingefüllt ist; dies bedeutet mit anderen Worten, daß das Chrom in die Ausnehmungen 150 portiert.In this context, in the device 1 integrated in the mobile phone, both the "sleep" function and the "wake up" function are implemented by means of recesses 150 in the form of tracks and/or in the form of lines, which form a mesh or grid, being etched into the fiber optic region 30 by means of acid, wherein a metal, namely chromium, is filled into these recesses 150; in other words, this means that the chromium is ported into the recesses 150.
Der Einsatz von Chrom ist hierbei aufgrund der günstigen Eigenschaften dieses Metalls zu bevorzugen, denn Chrom ist sowohl chemisch beständig als auch mechanisch beständig, wobei durch die Ausnehmungen 150 nur ein sehr geringer Abrieb auf dem faseroptischen Bereich 3 0 bewirkt wird.The use of chromium is preferable here due to the favorable properties of this metal, since chromium is both chemically and mechanically resistant, whereby the recesses 150 cause only very little abrasion on the fiber optic area 3 0.
Mithin ist der faseroptische Bereich 30 mit einem Chromgeflecht oder Chromgitter beschichtet, durch das nicht nur der sogenannte "kapazitive Start" der Vorrichtung 1 implementierbar ist, sondern auch einThus, the fiber optic area 30 is coated with a chrome mesh or chrome grid, through which not only the so-called "capacitive start" of the device 1 can be implemented, but also a
Erdungseffekt sowie eine Ableitung der durch den vorderen Bereich des Fingers transportierten elektrostatischen Aufladung, das heißt ein wirksamer ESD-Schutz (ESD = electrostatic discharge
elektrostatische Entladung) mittels einer hierfür ausgelegten Elektronik bewirkbar sind.Grounding effect and a discharge of the electrostatic charge transported through the front area of the finger, i.e. effective ESD protection (ESD = electrostatic discharge
electrostatic discharge) can be achieved by means of electronics designed for this purpose.
Die Ausnehmungen 150 weisen eine Breite von etwa fünf Mikrometer auf; da nun die Fasern 310 des faseroptischen Bereichs 30 einen Durchmesser von etwa sechs Mikrometer und die Pixel auf der Abtasteinheit 4 02 eine Dimensionierung von etwa fünfzig Mikrometer auf etwa fünfzig Mikrometer aufweisen, bedingt das Chromgeflecht oder Chromgitter keine merkliche Verminderung der Qualität der erhaltbaren optischen Abbilder; auch der durch das Chromgeflecht oder Chromgitter bewirkte Verlust an Helligkeit beträgt weniger als fünf Prozent.The recesses 150 have a width of approximately five micrometers; since the fibers 310 of the fiber optic region 30 have a diameter of approximately six micrometers and the pixels on the scanning unit 402 have a dimension of approximately fifty micrometers by approximately fifty micrometers, the chrome mesh or chrome grid does not cause any noticeable reduction in the quality of the optical images that can be obtained; the loss of brightness caused by the chrome mesh or chrome grid is also less than five percent.
In bezug auf die Topologie der dargelegten Beschichtung weist der faseroptische Bereich 30 zwei aktive Zonen 302, 306 und eine zwischen den aktiven Zonen 302, 306 liegende passive Zone 304 auf, wie der Aufsichtdarstellung der Figur 2C entnehmbar ist.With respect to the topology of the coating shown, the fiber optic region 30 has two active zones 302, 306 and a passive zone 304 located between the active zones 302, 306, as can be seen from the top view of Figure 2C.
In diesem Zusammenhang dienen die rechteckförmig ausgebildeten aktiven Zonen 302, 306 einer Auslösung des vorstehend beschriebenen kapazitiven Starts, der nur dann erfolgt, wenn der vordere Bereich des Fingers in korrekter Weise positioniert ist, das heißt wenn der vordere Bereich des Fingers beide aktiven Zonen 302, 306 gleichzeitig berührt bzw. auf beiden aktiven Zonen 302, 306 gleichzeitig aufliegt.In this context, the rectangular active zones 302, 306 serve to trigger the capacitive start described above, which only occurs when the front area of the finger is correctly positioned, that is, when the front area of the finger touches both active zones 302, 306 at the same time or rests on both active zones 302, 306 at the same time.
Im Gegensatz dazu weist die eine größere Fläche alsIn contrast, the has a larger area than
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die aktiven Zonen 302, 306 einnehmende, ebenfalls rechteckförmig ausgebildete passive Zone 3 04 keine elektrische Funktion auf, sondern dient dazu, die optischen Eigenschaften über den gesamten faseroptischen Bereich 30 gleichmäßig zu erhalten.The passive zone 304, which is also rectangular and occupies the active zones 302, 306, has no electrical function but serves to maintain the optical properties uniformly over the entire fiber optic region 30.
Hierbei beträgt der Abstand zwischen dem Rand der aktiven Zone 302, 306 und dem Rand der passiven Zone 304 in etwa fünfzig Mikrometer, um angesichts eines Durchmessers der Fasern 310 des faseroptischen Bereichs 3 0 von etwa sechs Mikrometer und einer Dimensionierung der Pixel auf der Abtasteinheit 402 von etwa fünfzig Mikrometer auf etwa fünfzig Mikrometer keine unnötigen Trennlinien in den optischen Abbildern hervorzurufen.In this case, the distance between the edge of the active zone 302, 306 and the edge of the passive zone 304 is approximately fifty micrometers in order not to cause unnecessary dividing lines in the optical images, given a diameter of the fibers 310 of the fiber optic region 30 of approximately six micrometers and a dimensioning of the pixels on the scanning unit 402 of approximately fifty micrometers by approximately fifty micrometers.
Um eine einfache Positionierung des faseroptischen Bereichs 30 zur Abtasteinheit 402 zu bewerkstelligen, ist die Breite der aktiven Zonen 302, 306 und der passiven Zone 3 04 geringfügig größer als die Breite der Abtasteinheit 402 gewählt: Die Breite der aktiven Zonen 302, 306 und der passiven Zone 304 beträgt in etwa dreizehn Millimeter, wohingegen die Breite der Abtasteinheit 402 in etwa zwölf Millimeter beträgt.In order to achieve a simple positioning of the fiber optic region 30 to the scanning unit 402, the width of the active zones 302, 306 and the passive zone 304 is selected to be slightly larger than the width of the scanning unit 402: The width of the active zones 302, 306 and the passive zone 304 is approximately thirteen millimeters, whereas the width of the scanning unit 402 is approximately twelve millimeters.
Wie aus der exemplarischen Darstellung der Figur 2C ersichtlich, sind die aktiven Zonen 302 bzw. 306 mittels jeweils zweier Leiterbahnen 152, 154 bzw. 156, 158 mit jeweils einem zugeordneten Kontakt ("pad") 160 bzw. 161 von der Oberseite her "gebonded" und galvanisch verbunden, wobei die Kontakte 160, 161 jeweils eine Ausdehnung von etwa einem Millimeter bis etwa zwei Millimeter aufweisen.As can be seen from the exemplary illustration in Figure 2C, the active zones 302 and 306 are bonded and galvanically connected from the top side by means of two conductor tracks 152, 154 and 156, 158, each with an associated contact ("pad") 160 and 161, respectively, wherein the contacts 160, 161 each have an extension of approximately one millimeter to approximately two millimeters.
Hierbei sind jeweils zwei zueinander beabstandetTwo are spaced apart from each other
»w t ft* »ft #· ·«»w t ft* »ft #· ·«
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angeordnete Leiterbahnen in Form von Chrombahnen 152, 154 bzw. 156, 158 vorgesehen, durch die eine hohe Redundanz der Verbindung zu den zugeordneten Kontakten 160 bzw. 161 gewährleistet ist.arranged conductor tracks in the form of chrome tracks 152, 154 or 156, 158 are provided, by which a high redundancy of the connection to the associated contacts 160 or 161 is ensured.
Im Hinblick auf das in Figur 5B gezeigte fünfte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bedarf es einer besonderen Erwähnung, daß die der Abtasteinheit 402 zugewandte Seite des faseroptischen Bereichs 30 mit einer alphanumerischen Kennung 190 versehen ist.With regard to the fifth embodiment of the present invention shown in Figure 5B, it is particularly noteworthy that the side of the fiber optic region 30 facing the scanning unit 402 is provided with an alphanumeric identifier 190.
Eine derartige Kennung 190 zeitigt insbesondere im Falle eines Ausfallens oder Versagens der Vorrichtung 1 wesentliche Vorteile, denn in diesem Falle kann anstelle einer - ansonsten üblichen, im Falle eines Ausfallens oder Versagens aber nicht mehr auslesbaren (--> unter anderem Probleme bei einem Garantiefall) digitalen Personalisierung der Vorrichtung 1 zumindest eine eindeutige Authentifikations- bzw. Identifikationsnummer oder dergleichen in den Datensatz aufgenommen werden.Such an identifier 190 has significant advantages, particularly in the event of a breakdown or failure of the device 1, because in this case, instead of a digital personalization of the device 1 - which is otherwise usual but can no longer be read in the event of a breakdown or failure (--> problems in the event of a warranty claim, among other things), at least a unique authentication or identification number or the like can be included in the data set.
Da auch die Vorrichtung 1 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel (vgl. Figur 5B) im wesentlichen auf dem Prinzip des optischen Sensors basiert, kann die Kennung 190 optisch gelesen und in den zu übergebenden Datensatz eingebaut werden kann. Mithin ist durch das Vorsehen der Kennung 190 ein weiteres Sicherheitsmerkmal bereitgestellt, wobei im Falle einer erforderlich werdenden Garantieleistung das Auslesen der Kennung 190 durch den faseroptischen Bereich 3 0 hindurch auch mittels eines Mikroskops oder dergleichen vorgenommen werden kann.Since the device 1 according to the fifth embodiment (see Figure 5B) is also essentially based on the principle of the optical sensor, the identifier 190 can be read optically and incorporated into the data set to be transferred. Thus, the provision of the identifier 190 provides a further security feature, whereby in the event that a guarantee is required, the identifier 190 can also be read through the fiber optic area 30 using a microscope or the like.
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Die - beispielsweise beim Einsetzen der Lichtquellen 10 aufgebrachte - Kennung 190 ist der Vorrichtung 1 gemäß Figur 5B, insbesondere dem zur Vorrichtung 1 gemäß Figur 5B gehörigen Anwender oder Kunden (--> Spezi al kennung) , zugeordnet und ist von der von der Abtasteinheit 402 abgewandten Seite des faseroptischen Bereichs 30 aus nicht mehr erreichbar, das heißt nicht veränderbar oder anderweitig manipulierbar.The identifier 190 - applied, for example, when inserting the light sources 10 - is assigned to the device 1 according to Figure 5B, in particular to the user or customer belonging to the device 1 according to Figure 5B (--> special identifier), and is no longer accessible from the side of the fiber optic area 30 facing away from the scanning unit 402, i.e. cannot be changed or otherwise manipulated.
Im Hinblick auf das erste und vierte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bedarf es des weiteren einer besonderen Erwähnung, daß es Teil der adaptiven Lichtregelung (= ALR oder auch ALC "adaptive light control"), das heißt der "intelligenten Lichtsteuerung" ist, die Verstärkung der elektrischen Signale in der Sensoreinheit 40 oder in der Auswerteeinheit 70a über die verschiedenen Bereiche &khgr; (vgl. Figuren 7A und 7B) der optischen Abbilder veränderlich auszugestalten.With regard to the first and fourth embodiments of the present invention, it is also necessary to specifically mention that part of the adaptive light control (= ALR or ALC "adaptive light control"), i.e. the "intelligent light control", is to make the amplification of the electrical signals in the sensor unit 40 or in the evaluation unit 70a variable over the different areas &khgr; (cf. Figures 7A and 7B) of the optical images.
Hintergrund dessen ist die Tatsache, daß die Intensitätsverteilung und demzufolge der Kontrast des im Inneren des vorderen Bereichs des Fingers gestreuten Lichts über die gesamte Breite &khgr; der optischen Abbilder weder gleichmäßig noch konstant, sondern in den mittleren Bereichen der optischen Abbilder geringer als in den Randbereichen der optischen Abbilder ist (vgl. Diagramm in Figur 7A, in dem der Kontrast des im Inneren des vorderen Bereichs des Fingers gestreuten Lichts schematisch über die Breite &khgr; der optischen Abbilder aufgetragen ist).The background to this is the fact that the intensity distribution and hence the contrast of the light scattered inside the front area of the finger is neither uniform nor constant over the entire width &khgr; of the optical images, but is lower in the middle areas of the optical images than in the edge areas of the optical images (cf. diagram in Figure 7A, in which the contrast of the light scattered inside the front area of the finger is schematically plotted over the width &khgr; of the optical images).
Dies hängt unter anderem damit zusammen, daß die Lichtquellen 10 seitlich neben dem faseroptischenThis is due, among other things, to the fact that the light sources 10 are located laterally next to the fiber optic
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Bereich 3 0 angeordnet sind und daß das Licht von den Lichtquellen 10 in Richtung auf die von der Abtasteinheit 4 02 abgewandte, vom vorderen Bereich des Fingers zu bedeckende (vgl. erstes Ausführungsbeispiel) bzw. zu überstreichende (vgl. viertes Ausführungsbeispiel) Seite der Vorrichtung 1 abstrahlbar ist.Area 3 0 are arranged and that the light from the light sources 10 can be emitted in the direction of the side of the device 1 facing away from the scanning unit 4 02, the side to be covered by the front area of the finger (cf. first embodiment) or to be scanned (cf. fourth embodiment).
Hierdurch gelangt in die zentralen, durch den vorderen Bereich des Fingers abgedeckten Bereiche auf der von der Abtasteinheit 4 02 abgewandten, vom vorderen Bereich des Fingers zu bedeckenden (vgl. erstes Ausführungsbeispiel) bzw. zu überstreichenden (vgl. viertes Ausführungsbeispiel) Seite der Vorrichtung 1 weniger Licht als in die seitlichen Bereiche, so daß die Intensität und - direkt proportional hierzu - der Kontrast des gestreuten Lichts in den zentralen Bereichen schwächer als in den Randbereichen ist.As a result, less light reaches the central areas covered by the front area of the finger on the side of the device 1 facing away from the scanning unit 4 02, which is to be covered by the front area of the finger (cf. first embodiment) or to be scanned over (cf. fourth embodiment), than in the lateral areas, so that the intensity and - directly proportional to this - the contrast of the scattered light in the central areas is weaker than in the edge areas.
Zum Beheben dieses Mankos ist beim ersten und vierten Ausführungsbeispiel die Verstärkung der elektrischen Signale in den mittleren Bereichen der optischen Abbilder um etwa den Faktor 2 bis 3 größer als die Verstärkung der elektrischen Signale in den Randbereichen der optischen Abbilder (vgl. Diagramm in Figur 7B, in dem die bei der Vorrichtung 1 gewählte Verstärkung der elektrischen Signale schematisch über die Breite &khgr; der optischen Abbilder aufgetragen ist) . Eine derartige elektronische Modulation mittels variabler Verstärkungsfaktoren wird hierbei in jeder Zeile der optischen Abbilder vorgenommen.To remedy this shortcoming, in the first and fourth embodiments, the amplification of the electrical signals in the central regions of the optical images is approximately a factor of 2 to 3 greater than the amplification of the electrical signals in the edge regions of the optical images (see diagram in Figure 7B, in which the amplification of the electrical signals selected for device 1 is schematically plotted over the width x of the optical images). Such electronic modulation by means of variable amplification factors is carried out in each line of the optical images.
Hierdurch kann auf elektronisch bewerkstelligte WeiseThis allows electronically accomplished
die Tatsache kompensiert werden, daß die Intensität und der Kontrast des gestreuten Lichts in den zentralen Bereichen schwächer als in den Randbereichen ist (vgl. Figur 7A) , wobei die Verstärkung selektiv über die verschiedenen Bereiche &khgr; der optischen Abbilder so gewählt werden kann, daß das zum Produkt aus jeweiliger/m Streulichtintensität/-kontrast (vgl. Figur 7A) und jeweiligem Verstärkungsfaktor (vgl. Figur 7B) direkt proportionale Ausgangssignal von in etwa konstanter Intensität ist; durch diese technische Maßnahme ist die Qualität der mit dem ersten und vierten Ausführungsbeispiel erhaltbaren Ergebnisse maßgeblich verbessert.the fact that the intensity and contrast of the scattered light is weaker in the central areas than in the peripheral areas (see Figure 7A) can be compensated, whereby the amplification can be selected selectively over the different areas &khgr; of the optical images so that the output signal, which is directly proportional to the product of the respective scattered light intensity/contrast (see Figure 7A) and the respective amplification factor (see Figure 7B), is of approximately constant intensity; this technical measure significantly improves the quality of the results obtainable with the first and fourth embodiments.
Im Hinblick auf das vierte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bedarf es des weiteren einer besonderen Erwähnung, daß jeder Lichtquelle 10 eine Erfassungseinheit 12 (vgl. Figuren 4B und 4C) zum Erfassen der Umgebungslichtverhältnisse und eine Lichtreflektoreinheit 14 (vgl. Figuren 4B und 4C) zugeordnet ist. Hierbei kann durch die Erfassungseinheit 12 festgestellt werden, welche Bereiche des Überfahrbereichs 24 0 und welche dem Überfahrbereich 24 0 benachbarten Bereiche gerade vom vorderen Bereich des Fingers überstrichen werden:With regard to the fourth embodiment of the present invention, it is also necessary to mention that each light source 10 is assigned a detection unit 12 (see Figures 4B and 4C) for detecting the ambient light conditions and a light reflector unit 14 (see Figures 4B and 4C). The detection unit 12 can determine which areas of the crossing area 24 0 and which areas adjacent to the crossing area 24 0 are currently being swept over by the front area of the finger:
Meldet die Erfassungseinheit 12 einen schwachen oder gar keinen Lichteinfall, so deutet dies darauf hin, daß der der Erfassungseinheit 12 zugeordnete Bereich gerade vom vorderen Bereich des Fingers überstrichen wird; meldet die Erfassungseinheit 12 hingegen einen normalen und ungetrübten Lichteinfall, so deutet dies darauf hin, daß der der Erfassungseinheit 12 zugeordnete Bereich bereits vom vorderen Bereich desIf the detection unit 12 reports a weak or no incidence of light, this indicates that the area assigned to the detection unit 12 is currently being covered by the front area of the finger; if, on the other hand, the detection unit 12 reports a normal and unobstructed incidence of light, this indicates that the area assigned to the detection unit 12 is already covered by the front area of the
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Fingers überstrichen worden ist oder noch vom vorderen Bereich des Fingers überstrichen werden wird.finger has been swept over or will still be swept over by the front part of the finger.
In diesem Zusammenhang ist durch die Abfolge der vorgenannten Meldungen der einzelnen Erfassungseinheiten 12 unter anderem die Geschwindigkeit bestimmbar, mit der der vordere Bereich des Fingers in Überfahrrichtung y über den Überfahrbereich 240 hinwegstreicht, so daß die vorgenannten Meldungen der einzelnen Erfassungseinheiten 12 mit dem Steuern des Aufnehmens der optischen Abbilder durch die Abtasteinheit 402 mittels von jeder Lichtquelle 10 abgestrahlter Lichtpulse gekoppelt, koordiniert und synchronisiert werden können.In this context, the sequence of the aforementioned messages from the individual detection units 12 can be used to determine, among other things, the speed at which the front area of the finger moves over the crossing area 240 in the crossing direction y, so that the aforementioned messages from the individual detection units 12 can be coupled, coordinated and synchronized with the control of the recording of the optical images by the scanning unit 402 by means of light pulses emitted by each light source 10.
Dies funktioniert besonders gut, weil die Erfassungseinheit 12 und die Lichtreflektoreinheit 14 um die Lichtquelle 10 herum angeordnet ist, wobei durch die jeweilige Lichtreflektoreinheit 14 das von der Lichtquelle 10 emittierte Licht und das Umgebungslicht auf die jeweilige Erfassungseinheit 12 fokussiert wird.This works particularly well because the detection unit 12 and the light reflector unit 14 are arranged around the light source 10, whereby the light emitted by the light source 10 and the ambient light are focused onto the respective detection unit 12 by the respective light reflector unit 14.
Das zweite bzw. fünfte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten bzw. vierten Ausführungsbeispiel nicht nur dadurch, daß weder auf dem optischen System 2 0 noch auf dem faseroptischen Bereich 30 ein für das Licht der Lichtquellen 10 durchlässiges Material aufgebracht ist, sondern vor allem dadurch, daß die Lichtquellen 10 auf der der Abtasteinheit 402 zugewandten Seite des faseroptischen Bereichs 30 angeordnet sind, das heißt sich unterhalb des faseroptischen Bereichs 3 0The second or fifth embodiment differs from the first or fourth embodiment not only in that neither the optical system 2 0 nor the fiber optic area 30 has a material applied that is permeable to the light from the light sources 10, but above all in that the light sources 10 are arranged on the side of the fiber optic area 30 facing the scanning unit 402, i.e. they are located below the fiber optic area 3 0
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befinden (vgl. Figuren 2B und 5B).(see Figures 2B and 5B).
Hierbei handelt es sich um eine hinreichende Voraussetzung dafür, daß das Licht von den Lichtquellen 10 in Richtung auf die von der Abtasteinheit 402 abgewandte, vom vorderen Bereich des Fingers zu bedeckende (vgl. zweites Ausführungsbeispiel) bzw. zu überstreichende (vgl. fünftes Ausführungsbeispiel) Seite der Vorrichtung 1 abgestrahlt wird, das heißt der vordere Bereich des Fingers der daktyloskopisch zu authentifizierenden bzw. zu identifizierenden Person wird von seitlich unten angestrahlt.This is a sufficient prerequisite for the light from the light sources 10 to be emitted in the direction of the side of the device 1 facing away from the scanning unit 402, the side to be covered by the front area of the finger (cf. second embodiment) or to be swept over (cf. fifth embodiment), i.e. the front area of the finger of the person to be authenticated or identified dactyloscopically is illuminated from below.
Im Hinblick auf das zweite und fünfte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bedarf es des weiteren einer besonderen Erwähnung, daß es Teil der adaptiven Lichtregelung (= ALR oder auch ALC "adaptive light control"), das heißt der "intelligenten Lichtsteuerung" ist, den Absorptionsgrad des Filters 90 über die verschiedenen Bereiche &khgr; (vgl. Figuren 7A und 7C) der optischen Abbilder veränderlich auszugestalten.With regard to the second and fifth embodiments of the present invention, it is also necessary to specifically mention that part of the adaptive light control (= ALR or ALC "adaptive light control"), i.e. the "intelligent light control", is to make the absorption level of the filter 90 variable over the different areas &khgr; (cf. Figures 7A and 7C) of the optical images.
Hintergrund dessen ist die Tatsache, daß die Intensitätsverteilung und demzufolge der Kontrast des im Inneren des vorderen Bereichs des Fingers gestreuten Lichts über die gesamte Breite &khgr; der optischen Abbilder weder gleichmäßig noch konstant, sondern in den mittleren Bereichen der optischen Abbilder geringer als in den Randbereichen der optischen Abbilder ist (vgl. Diagramm in Figur 7A, in dem der Kontrast des im Inneren des vorderen Bereichs des Fingers gestreuten Lichts schematisch über die Breite &khgr; der optischen Abbilder aufgetragen ist).The background to this is the fact that the intensity distribution and hence the contrast of the light scattered inside the front area of the finger is neither uniform nor constant over the entire width &khgr; of the optical images, but is lower in the middle areas of the optical images than in the edge areas of the optical images (cf. diagram in Figure 7A, in which the contrast of the light scattered inside the front area of the finger is schematically plotted over the width &khgr; of the optical images).
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Dies hängt unter anderem damit zusammen, daß die Lichtquellen 10 auf der der Abtasteinheit 402 zugewandten Seite des faseroptischen Bereichs 3 0 angeordnet sind, das heißt sich unterhalb des faseroptischen Bereichs 30 befinden und daß das Licht von den Lichtquellen 10 in Richtung auf die von der Abtasteinheit 4 02 abgewandte, vom vorderen Bereich des Fingers zu bedeckende (vgl. zweites Ausführungsbeispiel) bzw. zu überstreichende (vgl. fünftes Ausführungsbeispiel) Seite der Vorrichtung 1 abstrahlbar ist.This is due, among other things, to the fact that the light sources 10 are arranged on the side of the fiber optic region 30 facing the scanning unit 402, i.e. they are located below the fiber optic region 30, and that the light from the light sources 10 can be emitted in the direction of the side of the device 1 facing away from the scanning unit 402, which side is to be covered by the front region of the finger (cf. second embodiment) or to be swept over (cf. fifth embodiment).
Hierdurch gelangt in die zentralen, durch den vorderen Bereich des Fingers abgedeckten Bereiche auf der von der Abtasteinheit 402 abgewandten, vom vorderen Bereich des Fingers zu bedeckenden (vgl. zweites Ausführungsbeispiel) bzw. zu überstreichenden (vgl. fünftes Ausführungsbeispiel) Seite der Vorrichtung 1 weniger Licht als in die seitlichen Bereiche, so daß die Intensität und - direkt proportional hierzu - der Kontrast des gestreuten Lichts in den zentralen Bereichen schwächer als in den Randbereichen ist.As a result, less light reaches the central areas covered by the front area of the finger on the side of the device 1 facing away from the scanning unit 402, the area to be covered by the front area of the finger (see second embodiment) or to be scanned over (see fifth embodiment), than the side areas, so that the intensity and - directly proportional to this - the contrast of the scattered light in the central areas is weaker than in the edge areas.
Zum Beheben dieses Mankos ist beim zweiten und fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Dichte des optischen Filters 90 und demzufolge der Absorptionsgrad in den Randbereichen der optischen Abbilder um etwa den Faktor 2 bis 3 bzw. um etwa sechs Dezibel bis etwa zehn Dezibel größer als der Absorptionsgrad des Filters 90 in den mittleren Bereichen der optischen Abbilder (vgl. Diagramm in Figur 7C, in dem die bei der Vorrichtung 1 gewählte Absorption des Filters 90 schematisch überTo remedy this shortcoming, in the second and fifth embodiments of the present invention, the density of the optical filter 90 and, consequently, the absorption level in the edge regions of the optical images is greater by a factor of about 2 to 3 or by about six decibels to about ten decibels than the absorption level of the filter 90 in the middle regions of the optical images (cf. diagram in Figure 7C, in which the absorption of the filter 90 selected for the device 1 is schematically shown over
die Breite &khgr; der optischen Abbilder aufgetragen ist).the width &khgr; of the optical images is plotted).
Hierdurch kann auf mittels optischer Modulation bewerkstelligte Weise die Tatsache kompensiert werden, daß die Intensität und der Kontrast des gestreuten Lichts in den zentralen Bereichen schwächer als in den Randbereichen ist (vgl. Figur 7A) .This makes it possible to compensate, by means of optical modulation, for the fact that the intensity and contrast of the scattered light is weaker in the central regions than in the peripheral regions (see Figure 7A).
In diesem Zusammenhang kann der Absorptionsgrad selektiv über die verschiedenen Bereiche &khgr; der optischen Abbilder so gewählt werden, daß das zum Quotienten aus jeweiliger/mIn this context, the absorption coefficient can be selected selectively over the different areas &khgr; of the optical images so that the ratio of the respective/m
Streulichtintensität/-kontrast (vgl. Figur 7A) und jeweiligem Absorptionsgrad (vgl. Figur 7C) direkt proportionale Ausgangssignal von in etwa konstanter Intensität ist; durch diese technische Maßnahme ist die Qualität der mit dem zweiten und fünften Ausführungsbeispiel erhaltbaren Ergebnisse maßgeblich verbessert.The output signal is of approximately constant intensity and is directly proportional to the scattered light intensity/contrast (see Figure 7A) and the respective absorption coefficient (see Figure 7C); this technical measure significantly improves the quality of the results obtainable with the second and fifth embodiments.
Des weiteren sind die Lichtquellen 10 in den gezeigten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung von der Abtasteinheit 402 seitlich beabstandet angeordnet. Diese bauliche Trennung von Lichtquellen 10 und Abtasteinheit 402 ist insofern von Vorteil, als es zur Erzielung eines ordnungsgemäßen Betriebs der Vorrichtung 1 zu vermeiden ist, daß Licht unmittelbar von der Lichtquelle 10 in die Abtasteinheit 402 gelangt; vielmehr soll nur Licht in die Abtasteinheit 402 gelangen, das zuvor im Inneren des vorderen Bereichs des Fingers gestreut wurde und demzufolge Informationen hinsichtlich der Hautleisten oder Papillarlinien trägt.Furthermore, in the embodiments of the present invention shown, the light sources 10 are arranged laterally spaced from the scanning unit 402. This structural separation of light sources 10 and scanning unit 402 is advantageous in that, in order to achieve proper operation of the device 1, it is necessary to avoid light reaching the scanning unit 402 directly from the light source 10; instead, only light that has previously been scattered inside the front area of the finger and therefore carries information regarding the skin ridges or papillary lines should reach the scanning unit 402.
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Das erste, zweite, vierte und fünfte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom dritten und sechsten Ausführungsbeispiel ferner dadurch, daß die Fasern 310 im faseroptischen Bereich 30 im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, um einen ordnungsgemäßen Transport des vom vorderen Bereich des Fingers stammenden, optische Abbilder tragenden Lichts durch den faseroptischen Bereich 3 0 zur Abtasteinheit 402 zu gewährleisten.The first, second, fourth and fifth embodiments further differ from the third and sixth embodiments in that the fibers 310 in the fiber optic region 30 are arranged substantially parallel to one another in order to ensure proper transport of the light bearing optical images originating from the front region of the finger through the fiber optic region 30 to the scanning unit 402.
Alternativ hierzu weisen die Fasern 310, 320 im faseroptischen Bereich 30 des dritten und sechsten Ausführungsbeispiels (vgl. Figuren 3B, 3C, 3D, 6C, 6D und 6E) im wesentlichen zwei Richtungen auf, die unter einem Winkel von etwa 45 Grad zueinander angeordnet sind.Alternatively, the fibers 310, 320 in the fiber optic region 30 of the third and sixth embodiments (see Figures 3B, 3C, 3D, 6C, 6D and 6E) essentially have two directions which are arranged at an angle of approximately 45 degrees to one another.
Hierbei sind die Fasern 310, 320 im faseroptischen Bereich 3 0 schichtweise angeordnet, das heißt die Fasern 310, 320 innerhalb einer Schicht sind im wesentlichen parallel zueinander und die Fasern 310, 32 0 zueinander benachbarter Schichten sind unter dem Winkel von etwa 45 Grad zueinander angeordnet.Here, the fibers 310, 320 in the fiber optic region 30 are arranged in layers, i.e. the fibers 310, 320 within a layer are essentially parallel to one another and the fibers 310, 320 of adjacent layers are arranged at an angle of approximately 45 degrees to one another.
In diesem Zusammenhang sind beim dritten und sechsten Ausführungsbeispiel (vgl. Figuren 3B, 3C, 3D, 6C, 6D und 6E) die in der einen Richtung unter dem Winkel von etwa 45 Grad zur anderen Richtung angeordneten Fasern 320 des faseroptischen Bereichs 30 zum Transport des Lichts der Lichtquelle 10 auf die von der Abtasteinheit 402 abgewandte Seite des faseroptischen Bereichs 30 vorgesehen, während die in der anderen Richtung angeordneten Fasern 310 des faseroptischen Bereichs 30 zum Transport derIn this connection, in the third and sixth embodiments (see Figures 3B, 3C, 3D, 6C, 6D and 6E), the fibers 320 of the fiber optic region 30 arranged in one direction at an angle of approximately 45 degrees to the other direction are provided for transporting the light of the light source 10 to the side of the fiber optic region 30 facing away from the scanning unit 402, while the fibers 310 of the fiber optic region 30 arranged in the other direction are provided for transporting the
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optischen Abbilder zur Abtasteinheit 40 vorgesehen sind.optical images are provided for the scanning unit 40.
Einer besonderen Erwähnung bedarf es in diesem Zusammenhang, daß durch die in den Figuren 3B, 3C, 3D, 6C, 6D und 6E veranschaulichte Ausgestaltungsform mit zwei Vorzugsrichtungen für die Fasern 310, 320 das Anordnen eines optischen Systems 20 (vgl. erstes, zweites, viertes und fünftes Ausführungsbeispiel) insofern obsolet ist, als eine gleichmäßige Ausleuchtung des vorderen Bereichs des Fingers durch die in der einen Richtung unter dem Winkel von etwa 45 Grad zur anderen Richtung angeordneten Fasern 32 0 des faseroptischen Bereichs 30 gewährleistet ist.In this context, it is particularly important to note that the embodiment illustrated in Figures 3B, 3C, 3D, 6C, 6D and 6E with two preferred directions for the fibers 310, 320 makes the arrangement of an optical system 20 (cf. first, second, fourth and fifth embodiments) obsolete insofar as uniform illumination of the front region of the finger is ensured by the fibers 320 of the fiber optic region 30 arranged in one direction at an angle of approximately 45 degrees to the other direction.
Unabhängig vom Gesichtspunkt des Weglassens des optischen Systems 20 bietet sich hierbei für den faseroptischen Bereich 30 eine Ausdehnung an, die sich bis in den Bereich über der Lichtquelle 10 hinein erstreckt, so daß letztere abgedeckt und vor manuellen Eingriffen geschützt ist (vgl. Figuren 3B und 6C).Irrespective of the aspect of omitting the optical system 20, an extension for the fiber optic region 30 is possible which extends into the region above the light source 10, so that the latter is covered and protected from manual intervention (cf. Figures 3B and 6C).
Da die Abtasteinheit 4 02 naturgemäß nur von Licht erreicht werden soll, das die Informationen bezüglich der optischen Abbilder trägt, das heißt das vom vorderen Bereich des Fingers gestreut ist, sind beim zweiten und fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung innerhalb des faseroptischen Bereichs 30 zwei Sperrschichten 130 vorgesehen, die für das Licht der Lichtquellen 10 undurchlässig sind. Mittels dieser Sperrschichten 130 wird verhindert, daß von den Lichtquellen 10 emittiertes Licht unmittelbar, das heißt ohne Streuung im vorderen Bereich des Fingers zur Abtasteinheit 402 gelangt.Since the scanning unit 402 should naturally only be reached by light that carries the information relating to the optical images, i.e. that is scattered from the front area of the finger, in the second and fifth embodiments of the present invention two barrier layers 130 are provided within the fiber optic area 30, which are opaque to the light from the light sources 10. These barrier layers 130 prevent light emitted by the light sources 10 from reaching the scanning unit 402 directly, i.e. without scattering in the front area of the finger.
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Denselben Zwecken wie die Sperrschichten 13 0 innerhalb des faseroptischen Bereichs 30 (vgl. zweites und fünftes Ausführungsbeispiel) dienen zwei Sperrschichten 140, die bei den gezeigten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung jeweils zwischen der Lichtquelle 10 und der Abtasteinheit 402 vorgesehen sind und die ebenfalls für das Licht der Lichtquellen 10 undurchlässig sind.Two barrier layers 140, which in the embodiments of the present invention shown are each provided between the light source 10 and the scanning unit 402 and which are also opaque to the light from the light sources 10, serve the same purposes as the barrier layers 130 within the fiber optic region 30 (cf. second and fifth embodiments).
Auch sollte nicht unerwähnt bleiben, daß auch beim dritten und sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung (vergleichbar dem ersten und vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung) die von den Lichtquellen 10 abgewandte Seite des faseroptischen Bereichs 30 mit einem für das Licht der Lichtquellen 10 durchlässigen Material 80, das heißt mit für infrarotes Licht durchlässigem Material 80, etwa mit handelsüblichem Klarlack, beschichtet ist.It should also not go unmentioned that in the third and sixth embodiments of the present invention (comparable to the first and fourth embodiments of the present invention), the side of the fiber optic region 30 facing away from the light sources 10 is coated with a material 80 that is transparent to the light from the light sources 10, that is to say with a material 80 that is transparent to infrared light, for example with commercially available clear varnish.
Hierdurch wird der nicht selten empfindliche faseroptische Bereich 3 0 vor Beschädigung, beispielsweise vor Verkratzen durch Vandalen, und/oder vor Verschmutzen geschützt, wobei durch die Beschichtung mit lichtdurchlässigem Material 80 auch die Reinigung des faseroptischen Bereichs 3 0 erleichtert wird.This protects the often sensitive fiber optic area 3 0 from damage, for example from scratches by vandals, and/or from soiling, whereby the coating with translucent material 80 also facilitates the cleaning of the fiber optic area 3 0.
Des weiteren weist das dritte und sechste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Anzeigeeinrichtung 65 (vgl. Figuren 3B, 6B und 6C) zum Anzeigen der verschiedenen Betriebszustände der Vorrichtung 1 auf. Um der daktyloskopisch zu authentifizierenden bzw. zu identifizierenden PersonFurthermore, the third and sixth embodiments of the present invention have a display device 65 (see Figures 3B, 6B and 6C) for displaying the various operating states of the device 1. In order to provide the person to be authenticated or identified by fingerprinting
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den jeweiligen Betriebszustand der Vorrichtung zu signalisieren, ist die Anzeigeeinrichtung 65 mit einer Leuchtanzeige versehen, die auch farbenfehlsichtigen Personen die Erfassung des jeweiligen Betriebszustands der Vorrichtung 1 mittels eines entsprechend blinkenden Lichtsignals ermöglicht.In order to signal the respective operating state of the device, the display device 65 is provided with a light display which also enables persons with color vision deficiencies to detect the respective operating state of the device 1 by means of a correspondingly flashing light signal.
Ferner ist das Mobiltelephon gemäß dem dritten und sechsten Ausführungsbeispiel auch für den Übergang in einen Ruhezustand (= sogenannter "Sleep"-Modus) ausgelegt, was Einsparpotentiale im Hinblick auf den Stromverbrauch der Vorrichtung 1 schafft:Furthermore, the mobile phone according to the third and sixth embodiments is also designed for the transition to a rest state (= so-called "sleep" mode), which creates savings potential with regard to the power consumption of the device 1:
Hierzu ist eine kapazitive, in die Steuerungsmittel 40, 70 integrierte Schaltung 75 (vgl. Figuren 3B und 6C) vorgesehen, mittels derer die Vorrichtung 1 nach einem vorgegebenen Zeitraum der Nichtnutzung in den "Sleep"-Modus übergeht und mittels derer die Vorrichtung 1 bei Bedecken (vgl. drittes Ausführungsbeispiel) bzw. bei Überstreichen (vgl. sechstes Ausführungsbeispiel) mit dem vorderen Bereich des Fingers wieder "aufgeweckt" wird, das heißt wieder in einen betriebsbereiten Zustand übergeht.For this purpose, a capacitive circuit 75 (see Figures 3B and 6C) integrated in the control means 40, 70 is provided, by means of which the device 1 goes into "sleep" mode after a predetermined period of non-use and by means of which the device 1 is "woken up" again when covered (see third embodiment) or swiped (see sixth embodiment) with the front area of the finger, i.e. it goes back into an operational state.
Sogesehen ist in der Vorrichtung 1 sowohl eine "Sleep"-Funktion als auch eine "Wake Up"-Funktion implementiert, wobei die kapazitive Schaltung 75 so ausgelegt ist, daß die sich im Ruhezustand befindliche, im Mobiltelephon integrierte Vorrichtung 1 innerhalb eines Zeitraums von etwa zehn Millisekunden bis etwa 100 Millisekunden aktivierbar ist.In this sense, both a "sleep" function and a "wake up" function are implemented in the device 1, wherein the capacitive circuit 75 is designed such that the device 1 integrated in the mobile phone, which is in the idle state, can be activated within a period of approximately ten milliseconds to approximately 100 milliseconds.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007006851A1 (en) | 2007-02-12 | 2008-08-14 | Vodafone Holding Gmbh | Biometric data detecting and transmitting device for use in e.g. mobile telephone, has fastening unit, and close range communication unit including interface to scanner unit and another interface to electronic device |
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2001
- 2001-06-07 DE DE20109551U patent/DE20109551U1/en not_active Expired - Lifetime
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