DE29923015U1

DE29923015U1 - Fingerprint sensor

Info

Publication number: DE29923015U1
Application number: DE29923015U
Authority: DE
Original assignee: SCM Microsystems GmbH
Current assignee: Identiv GmbH
Priority date: 1999-12-30
Filing date: 1999-12-30
Publication date: 2000-05-11
Anticipated expiration: 2009-12-31

Description

PRINZ & PARTNERPRINCE & PARTNERS

GbRGbR

PATENTANWÄLTE Manzingerweg 7PATENT ATTORNEYS Manzingerweg 7

EUROPEAN PATENT ATTORNEYS D-81241 München EUROPEAN PATENT ATTORNEYS D-81241 Munich

EUROPEAN TRADEMARK ATTORNEYS Tel. +49 89 89 69 80EUROPEAN TRADEMARK ATTORNEYS Tel. +49 89 89 69 80

30. Dezember 199930 December 1999

SCM Microsystems GmbH
Luitpoldstraße 6
85276 PfaffenhofenSCM Microsystems GmbH
Luitpoldstrasse 6
85276 Pfaffenhofen

Unser Zeichen: S 4545 DE
HD/Hc Our reference: S 4545 DE
HD/HC

Fingerabdruck-SensorFingerprint sensor

Die Erfindung betrifft einen Fingerabdruck-Sensor mit einem Sensor-Element, das eine Sensor-Fläche aufweist.The invention relates to a fingerprint sensor with a sensor element having a sensor surface.

Fingerabdruck-Sensoren werden in zunehmendem Maße in Zugangs-Kontrollsystemen verwendet. Sie können die Eingabe des PIN-Codes ersetzen und erleichtern so die Bedienung diverser Geräte, beispielsweise Bankautomaten oder Eingabegeräte, bei der Anmeldung an einem Rechner oder in einem Netzwerk.Fingerprint sensors are increasingly used in access control systems. They can replace the need to enter a PIN code, making it easier to operate various devices, such as ATMs or input devices, when logging into a computer or network.

Sensor-Elemente, deren Fläche etwa der abzutastenden Fingerfläche entspricht, sind aufwendig. Es wurden daher Sensor-Elemente entwickelt, die nur eine Detektorzeile aufweisen. Die Abtastung erfolgt durch eine Relativbewegung zwischen der Detektorzeile und der abzutastenden Fläche. Wenn das Sensor-Element fest in einem Gerät eingebaut ist, muß die abzutastende Fingerfläche über die Detektorzeile bewegt werden. Eine zuverlässige Erkennung ist nur möglich, wenn diese Bewegung gleichmäßig und unter immer gleichen Bedingungen erfolgt. Da dies in der Praxis schwer zu erreichen ist, kommt es oft zu Detektionsfehlern.Sensor elements whose surface area roughly corresponds to the finger surface to be scanned are complex. Sensor elements have therefore been developed that have only one detector row. Scanning is carried out by a relative movement between the detector row and the surface to be scanned. If the sensor element is permanently installed in a device, the finger surface to be scanned must be moved across the detector row. Reliable detection is only possible if this movement is uniform and always under the same conditions. Since this is difficult to achieve in practice, detection errors often occur.

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Durch die Erfindung wird ein Fingerabdruck-Sensor geschaffen, der den Erkennungsprozeß in höherem Maße reproduzierbar und damit zuverlässiger macht.The invention creates a fingerprint sensor that makes the recognition process more reproducible and therefore more reliable.

Gemäß der Erfindung ist der Fingerabdruck-Sensor mit einer die Sensor-Fläche seitlich begrenzenden Führungsstruktur für die Fingerkuppe versehen. Durch die Führungsstruktur ist gewährleistet, daß die abzutastende Fläche stets auf die Mitte der Detektorzeile zentriert ist. Die Bewegung entlang der Führungsstruktur erfolgt gleichmäßiger, weil Querbewegungen vermieden werden.According to the invention, the fingerprint sensor is provided with a guide structure for the fingertip that laterally limits the sensor surface. The guide structure ensures that the area to be scanned is always centered on the middle of the detector line. The movement along the guide structure is more uniform because transverse movements are avoided.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung hat die Führungsstruktur sowohl seitliche Führungsflächen als auch Anschlagflächen, durch welche die Longitudinal-Position der Fingerkuppe relativ zu der Sensor-Fläche definiert wird. Damit ist die abzutastende Fläche in zwei aufeinander senkrechten Richtungen gut definiert.According to an advantageous development of the invention, the guide structure has both lateral guide surfaces and stop surfaces, by which the longitudinal position of the fingertip is defined relative to the sensor surface. The surface to be scanned is thus well defined in two mutually perpendicular directions.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:Advantageous developments of the invention emerge from the following description and from the accompanying drawings, to which reference is made. In the drawings:

Figur 1 eine schematische Perspektivansicht eines Sensor-Elements mit einer Detektorzeile;
25Figure 1 is a schematic perspective view of a sensor element with a detector row;
25

Figur 2 eine Draufsicht einer ersten Ausführungsform des Fingerabdruck-Sensors; Figure 2 is a plan view of a first embodiment of the fingerprint sensor;

Figur 3 den Fingerabdruck-Sensor in Seitenansicht und im Ruhezustand; Figure 3 the fingerprint sensor in side view and in idle state;

Figur 4 den Fingerabdruck-Sensor in Seitenansicht und in einer angedeuteten Gebrauchsstellung;Figure 4 shows the fingerprint sensor in side view and in an indicated position of use;

Figur 5 eine erste Variante einer Anordnung des Fingerabdruck-Sensors in einer Tastatur;Figure 5 shows a first variant of an arrangement of the fingerprint sensor in a keyboard;

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Figur 6 eine zweite Variante der Anordnung des Fingerabdruck-Sensors in einer Tastatur;Figure 6 shows a second variant of the arrangement of the fingerprint sensor in a keyboard;

Figur 7 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des Fingerabdruck-Sensors im Ruhezustand; undFigure 7 is a schematic sectional view of another embodiment of the fingerprint sensor in the idle state; and

Figuren 8, 9 und 10 den Fingerabdnick-Sensor in verschiedenen Gebrauchszuständen.Figures 8, 9 and 10 show the fingerprint sensor in different usage states.

Das in Figur 1 gezeigte Sensor-Element 10 ist ein kommerziell verfügbares Elektronikbauteil mit einer zellenförmigen Sensor-Fläche 12. Das Sensor-Element wird auf einer Leiterplatte aufgebaut und ragt im gebrauchsfertigen Zustand mit der Sensor-Fläche durch ein entsprechend geformtes Fenster des Geräts, in das der Fingerabdruck-Sensor eingebaut ist.The sensor element 10 shown in Figure 1 is a commercially available electronic component with a cell-shaped sensor surface 12. The sensor element is mounted on a circuit board and, in the ready-to-use state, protrudes with the sensor surface through a correspondingly shaped window of the device into which the fingerprint sensor is installed.

Bei der in den Figuren 2 bis 4 gezeigten Ausführungsform ist das Sensor-Element 10 in eine Führungsstruktur 14 eingebaut. Diese Führungsstruktur 14 hat seitliche Führungsflächen 14a, 14b, die senkrecht zur Längsrichtung der zellenförmigen Sensor-Fläche 12 sind, und eine Anschlagfläche 14c, durch welche die Longitudinal-Position eines in die Führungsstruktur eindringenden Fingers begrenzt wird. Das Sensor-Element 10 ist am Scheitel eines pultförmigen Stützteils 16 angeordnet, das bei dem in Figur 3 gezeigten Ruhezustand schräg am Boden des von der Führungsstruktur 14 begrenzten Innenraumes hochragt. Das pultförmige Stützteil 16 wird in die in Figur 3 gezeigte Ruhestellung durch eine Druckfeder 18 belastet. Es ist sowohl translations- als auch schwenkbeweglich an der Führungsstruktur 14 gelagert.In the embodiment shown in Figures 2 to 4, the sensor element 10 is installed in a guide structure 14. This guide structure 14 has lateral guide surfaces 14a, 14b that are perpendicular to the longitudinal direction of the cell-shaped sensor surface 12, and a stop surface 14c that limits the longitudinal position of a finger penetrating the guide structure. The sensor element 10 is arranged at the apex of a desk-shaped support part 16 that, in the rest state shown in Figure 3, projects obliquely up the floor of the interior space delimited by the guide structure 14. The desk-shaped support part 16 is loaded into the rest position shown in Figure 3 by a compression spring 18. It is mounted on the guide structure 14 so that it can move both translationally and pivotally.

Im Gebrauch wird der abzutastende Finger in seiner Longitudinal-Richtung in die Führungsstruktur 14 eingeführt und drückt dabei gegen das pultförmige Stützteil 16, wobei dieses in die in Figur 4 gezeigte Stellung ausweicht. Dabei gleitet die abzutastende Fingerfläche über die Sensor-Fläche 12. Die seitlichen Führungsflächen 14a, 14b der Führungsstruktur 14 gewährleisten dabei eine geradlinige Bewegung der abzutastenden Fläche und eine Zentrierung auf die Mitte der zellenförmigen Sensor-Fläche 12. Durch die Anschlagfläche 14c wird ferner die Bewegung der abzutastenden Fläche begrenzt, so daß eine guteIn use, the finger to be scanned is introduced into the guide structure 14 in its longitudinal direction and presses against the desk-shaped support part 16, whereby this moves into the position shown in Figure 4. The finger surface to be scanned slides over the sensor surface 12. The lateral guide surfaces 14a, 14b of the guide structure 14 ensure a straight-line movement of the surface to be scanned and a centering on the middle of the cell-shaped sensor surface 12. The stop surface 14c also limits the movement of the surface to be scanned, so that a good

-A-Reproduzierbarkeit
gewährleistet ist. -A- Reproducibility
is guaranteed.

Die Figuren 5 und 6 zeigen zwei Anwendungsbeispiele des Fingerabdruck-Sensors jeweils an einer Tastatur.Figures 5 and 6 show two application examples of the fingerprint sensor, each on a keyboard.

Bei der in den Figuren 7 bis 10 gezeigten Ausführungsform ist die Führungsstruktur 14 durch eine Mulde an der Oberfläche eines Gehäuses 18 gebildet. Bei diesem Gehäuse 18 kann es sich wiederum um eine Tastatur handeln, wie in den Figuren 5 und 6 dargestellt. In der rampenförmigen Bodenfläche der Mulde ist ein Plättchen 20 schwenkbeweglich angeordnet. Das Sensor-Element 10 ist in dieses Plättchen 20 eingebaut. Das Plättchen 20 wird durch eine Feder in eine Ruheposition belastet, in welcher es, wie in Figur 7 gezeigt, vom Boden der Mulde hochragt. Im Gebrauch wird das Plättchen 20, wie in Figur 8 gezeigt, von der abzutastenden Fläche des in die Mulde eingelegten Fingers ausgelenkt und in eine Stellung bewegt, in welcher das Plättchen mit dem Boden der Mulde bündig ist. Anschließend wird der abzutastende Finger aus der Mulde herausgezogen, wobei die abzutastende Fingerfläche über das Sensor-Element 10 gleitet. Die Longitudinalrichtung dieser Bewegung ist in den Figuren 9 und 10 durch einen Pfeil gekennzeichnet. Diese Longitudinalrichtung ist senkrecht zur Erstreckung der zellenförmigen Sensor-Fläche des Sensorelements 10.In the embodiment shown in Figures 7 to 10, the guide structure 14 is formed by a recess on the surface of a housing 18. This housing 18 can in turn be a keyboard, as shown in Figures 5 and 6. A plate 20 is pivotally arranged in the ramp-shaped bottom surface of the recess. The sensor element 10 is built into this plate 20. The plate 20 is loaded by a spring into a rest position in which it protrudes from the bottom of the recess, as shown in Figure 7. In use, the plate 20 is deflected by the surface to be scanned of the finger inserted into the recess, as shown in Figure 8, and moved into a position in which the plate is flush with the bottom of the recess. The finger to be scanned is then pulled out of the recess, with the surface of the finger to be scanned sliding over the sensor element 10. The longitudinal direction of this movement is indicated by an arrow in Figures 9 and 10. This longitudinal direction is perpendicular to the extension of the cell-shaped sensor surface of the sensor element 10.

Durch die Bewegung des pultförmigen Stützteils 16 bei der Ausführungsform nach den Figuren 2, 3 und 4 oder des Plättchens 20 bei der Ausführungsform nach den Figuren 7 bis 10 kann ein Schalter betätigt werden, durch den der Detektionsvorgang mit der Fingerbewegung synchronisiert wird, so daß der Abtastvorgang über einen vorbestimmten Bewegungsbereich des Sensor-Elements erfolgt, der einer gut definierten Längsabmessung der abzutastenden Fläche entspricht.By moving the desk-shaped support part 16 in the embodiment according to Figures 2, 3 and 4 or the plate 20 in the embodiment according to Figures 7 to 10, a switch can be actuated by which the detection process is synchronized with the finger movement, so that the scanning process takes place over a predetermined range of movement of the sensor element, which corresponds to a well-defined longitudinal dimension of the area to be scanned.

Claims

1. Fingerprint sensor with a sensor element having a sensor surface, characterized by a guide structure for the fingertip laterally delimiting the sensor surface.

2. Fingerprint sensor according to claim 1, characterized in that the guide structure has both lateral guide surfaces for the fingertip and stop surfaces by which the longitudinal position of the fingertip relative to the sensor surface is defined.

3. Fingerprint sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the sensor surface is arranged to be movable relative to the guide structure.

4. Fingerprint sensor according to claim 3, characterized in that the sensor surface is spring-loaded in the direction against the surface to be scanned.

5. Fingerprint sensor according to claim 3 or 4, characterized in that the sensor surface is pivotable about an axis oriented transversely to the longitudinal direction of the finger.

6. Fingerprint sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor surface has a detector row which is arranged transversely to the longitudinal direction of the finger.

7. Fingerprint sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the guide structure is formed in a recess of an operating device such as a keyboard or pointing device.

8. Fingerprint sensor according to claim 7, characterized in that the sensor surface is arranged in a pivotable plate at the bottom of the recess, which protrudes from the bottom of the recess in a rest position.

9. Fingerprint sensor according to claim 6, characterized in that the detector line is arranged in a desk-shaped support part on the bottom of the guide structure and, when the fingertip is inserted, deviates transversely to its longitudinal direction, the detector line sliding over the surface to be scanned in the longitudinal direction.