本发明的较佳例子
现在我们将参照附图,解释应用本发明的最佳例子。
图1示出了锁合装置的概图,该锁合装置配备有本发明应用模式1的压力式指纹传感器10(下面将该锁合装置简单地称为“传感器锁合装置”)。在该图中,传感器锁合装置10由传感器单元A、连接到A的匹配电路B、连接到B的控制电路C(这与控制单元相当),以及连接到C的锁定螺线管D(锁闭机构)组成。
传感器单元A检测按在传感器上的手指的指纹图案。匹配电路B将由A检测到的指纹图案与预先登记的指纹数据匹配,并将结果传送到控制电路C。控制电路C根据由B作出的匹配结果,将控制信号输出到锁定螺线管D,它根据接收到的信号行动,以进行有关目标E的打开/锁定工作。现在我们要更为详细地解释每一个部分的配置。
传感器单元
如图1所示,传感器单元A是IC,其中压力式指纹传感器(下面简称为“传感器”)100,控制电路118,X方向电阻器160和Y方向电阻器170集成在一块芯片上。将诸如平成8-68704(69704/1996)号日本专利未审查公告的第2557795号专利中的中揭示的一种表面压力输入板和指纹印刷图案检测电路用于传感器单元A中。
图2(a)描述了传感器100(表面压力输入板)的结构示图。这里,传感器100具有可弯曲的压力板102,该压力板的底面上具有导电薄膜102a。传感器100还包含电路板103,其中将扫描电极130和140安排在绝缘器基板110上形成一矩阵图案。在扫描电极线130和140的每一个交叉点处设置薄膜晶体管(TFT)120和导电接触板150。压力板102的导电薄膜102a如此层叠,从而它们与电路板103的导电接触板150接触。TFT 120的门极和漏极连接到安排为矩阵图案的扫描电极线130和140的端点上,并且源极连接到导电接触板150。
图2(b)描述了一个概图,解释传感器单元A的功能。当传感器100受到手指的按压,并且将扫描信号从X方向电阻器160和Y方向电阻器170输出时,来自每一个检测元件的信号(其主要部分是TFT120)以一时间序列被馈送到控制电路118,并被输出到匹配电路B。这里,来自每一个检测元件的信号根据由手指在传感器100上施加的压力而变化,即根据在手指的那个位置是否由“峰”(ridge)或“谷”在按压而变化。由此,通过根据它们的位置将信号从检测元件扩展到X-Y平面,我们可以得到用于按压传感器的手指的指纹图案(图像数据)。
在这个例子中,最好在传感器中使用许多的TFT 120。但代替使用的可以是薄膜二极管。
匹配电路
图1所示的匹配电路配备有DSP(数字信号处理器)12,它是匹配单元,还有连接到DSP12的RAM(随机存取存储器)13、以及是存储器的EEPROM(电可擦可编程只读存储器)14。HDD(硬盘)15(它也是存储器)和输入单元16连接到匹配电路B。
快速存储器11最好有可由DSP12执行的各种控制程序。例如,快速存储器11最好有这样的程序,类似于指纹码编码程序17、指纹匹配程序18、指纹登记程序19等等,它们都是外部加载的。但是,快速存储器中保留的控制程序是可以以内部固件的方式预设置的。
DSP12通过执行保留在快速存储器11中的控制程序17-19,从传感器单元A接收到指纹图案。将DSP12通过信号线路S1到S4连接到传感器单元A。
由DSP12使用信号线路S1,以将驱动时钟信号从时钟发生电路(图中未示)传送到传感器单元A的控制电路118。DSP12通过信号线路S2从控制电路118接收指纹图案。SDP12通过信号线路S3和S4,将扫描命令传送到X方向电阻器160和Y方向电阻器170。
当DSP12如上述设置,通过信号线路S3和S4输出扫描命令时,扫描信号从X方向电阻器160和Y方向电阻器170以及接收指纹图案的控制电路118输出。然后DSP12通过信号线路S2,与驱动时钟步调一致地接收来自控制电路118的指纹图案。当从传感器单元A接收到指纹图案时,DSP12进行指纹编码、匹配、登记等处理。这些处理器将在下面再进行讨论。
RAM13主要用作DSP12的工作区。
EEPROM14保留登记的指纹码(登记的指纹数据),该指纹码由DSP12用于匹配。在这个应用模式中,EEPROM14可以保留大约5到10个登记的指纹码。
HDD15存储超过EEPROM14的存储能力的登记的指纹码。由此,只在登记的指纹数据库大时才使用HDD 15。
当例如DSP12编码指纹数据时,使用输入单元16输入使用的ID码(编码密钥)。输入电路16可拆卸地安装在匹配电路B上,或它可以与B结合一起。
图3是DSP12的典型的软件的流程图。当DSP12从传感器单元A接收到指纹图案时,图3所示的程序开始处理。
首先,DSP12用从传感器单元A接收到的指纹图案执行指纹编码步骤S01。换句话说,DSP12从指纹图案提取许多称为细节的特征点。然后,通过将每一个细节的有关位置编码,它产生例如大约256比特的指纹码。
在接下来的步骤中,DSP12决定是否将步骤S01中产生的指纹码记录为登记的指纹码(步骤S02)。如果决定是登记的(S02;“Yes”),则处理进入S03。如果决定不(S02;“No”),则处理进入步骤S04。
当DSP12进入步骤S03时,步骤S01中的指纹码被存储在EEPROM14或HDD15(步骤S03)适当的位置,并且完成这一处理。
另一方面,如果DSP12进入S04,则执行指纹的匹配。换句话说,DSP12从EEPROM或HDD读出登记的指纹码,并将它们与步骤S01中取得的指纹码(我们应称它们为“提供的指纹码”)比较,并决定是否匹配。如果在EEPROM和HDD中保留了许多登记的指纹码,则将每一个登记的指纹码与提供的可能匹配的指纹码进行比较。
DSP12将步骤S04的结果(匹配的结果)输出到控制电路C(步骤S05)。在这个步骤中,如果提供的指纹码和登记的指纹码中的一个指纹码之间相匹配,则DSP12输出“Yes”信号,如果不匹配,则输出“No”信号。
或者,在步骤1 DSP12寻找从输入单元16的ID码(编码密钥)的输入后,用这一ID码编码指纹码,可将经编码的指纹码登记在EEPROM14或HDD15中(步骤S03)。在这种情况下,DSP12在步骤S04中命令输入ID码,然后使用ID码对存储在EEPROM和HDD中的用于匹配的指纹码解码。
或者,系统可以如此设置,从而在DSP12在步骤S04通过输入单元16,命令输入ID码(编码密钥)后,比较输入的ID码和登记的ID码,并且只有在指纹码和ID码之间有匹配时才在步骤S05输出“Yes”信号。在这种情况下,将预登记的ID码存储在例如EEPROM14中。
控制电路和锁定螺线管
图1所示的控制电路C响应于来自匹配电路B的输出信号(“Yes”或“No”)锁住。这根据信号,允许端T1和T2之间有电流。换句话说,当接收到“是”信号时,控制电路C使电流从端T1通过端T2,作为控制信号。换句话说,当控制电路C接收“No”信号时,它使电流从端T2通过端T1,作为控制信号。
锁定螺线管D具有线圈21,该线圈的两端连接到端T1和T2,并具有可以在线圈21内移动的栓22。必需锁定或打开的有关的目标E有一个锁住孔23,该孔与栓22一端对准。这里,将由栓22锁住的部分可以是任何形状的,只要它可以锁住或打开有关目标E的移动。
当电流从端T1流到端T2时,栓22从有关目标E移开,完全脱开栓22的一端和孔23(位置1)。另一方面,当电流从端T2流到端T1时,栓朝目标E移动,假设位置2是栓22的一端与孔23啮合的位置。
由此,当栓22在位置2时,目标E的移动是受限制的或锁住的。另一方面,当栓22在位置1时,则去除了限制,并开锁了有关目标E。
栓22只取一个位置,即,1或2,并根据来自控制电路C的控制信号保留该位置。在控制电路C接收“Yes”信号期间栓22保留在位置1直到它接收到“No”信号时为止。在控制电路接收到“No”信号直到它接收到“Yes”信号过程中栓22保留在位置2。
所以,当上述传感器锁合装置10的使用者(他可以是选出的一组人中的一个)对传感器100按压相应于所登记的指纹码中的一个的手指(例如食指)时,匹配电路B输出“Yes”信号,并且栓22位置1,打开有关的目标E。另一方面,如果使用者按压不与所登记的指纹码相应的任何一个手指(如中指),则由匹配电路B输出“No”信号,并取位置2,锁住目标E。
这里,待锁住或打开的有关目标E可以是目标(如一扇门)本身,目标的移动是将被锁住,或传统的锁合装置(如装到门上的锁合装置),它被放到该目标上,其中该目标的移动待锁住或打开。
在这个应用中,如此设置控制电路,从而锁定螺线管D的栓22根据由控制电路C接收到的“Yes”或“No”信号移动其位置。但是,它可以如此设置,从而只有控制电路接收到“Yes”信号时才在位置1和位置2之间移动。在这种情况下,每一次用匹配手指按压传感器100,都执行有关目标的锁住或打开。
在这样的应用模式中,迄今我们只讨论了只使用一个匹配电路B的情况。但是,如果必需处理许多登记指纹码,则可以使用多于一个的匹配电路B。在这种情况下,系统如此设置,从而为了确认,将提供的指纹图案馈送到每一个匹配电路B,并且如果“Yes”信号从任何一个电路B输出,则“Yes”信号被发送到控制电路C。如果“NO”信号从任何匹配电路B输出,则“No”信号被发送到控制电路C。按照这种方式,可以加速处理,并且反应时间(从按压传感器100的时刻到有关目标E的锁住或打开)可以减小。
传感器锁合装置10可以设置有功率发生元件,诸如太阳能电池。它还可以具有可以用于累积通过功率发生部件产生的功率的功率存储元件(如电池)。
与光学或基于电容的传感器相比,应用模式1的传感器锁合装置不易受湿气(大气中的湿度、雨、汗等)、干燥度、手指润滑度等影响,因为它使用压基传感器。因此,可以使用传感器锁合装置10,而与季节、地理位置、天气和其它环境因素无关。另外,与传统的指纹传感器相比,传感器锁合装置10对于室外光线、无线电波、其它电磁波等影响是非常不敏感的,因此有广泛的应用性。传感器锁合装置10的另外一个优点是和传统的指纹传感器相比,它非常轻、小、短,和薄,并且消耗非常小的功率。因此,可以将系统小型化,并且可使用较小的修改使传感器锁合装置10适合于目标E。
图1所示的传感器锁合装置10可以配备有报警机构,如蜂鸣器、LED或其它显示装置、光等,用于指出指纹码何时不匹配、功率值何时低、何时存储量溢出、何时传感器锁合装置出错等,或何时传感器100未适当地按压。这将确保传感器锁合装置10的良好使用和保养。
图1所示的传感器锁合装置10最好具有一种能够记录按压传感器100的任何手指的指纹的结构。这允许根据记录的指纹码,对使用传感器锁合装置的跟踪(谁和多频繁),可以管理具有登记的指纹的人(其指纹数据被记录,用于允许使用传感器锁合装置10)。还有,可以识别未登记的但要通过传感器锁合装置10打开有关目标E的人,并且可以阻碍未经认可的使用。
匹配电路B可以配置得用一个登记的指纹,拒绝所提供的、完全匹配而没有一点点不完美的指纹码(通过输出“No”信号),并显示上述类型的报警信号。每一次按压传感器时,即使是用相同的手指按压,所产生的指纹码稍有变化。因此,如果所提供的指纹码完全与登记的一个指纹码匹配,则可能所提供的指纹码是用未经认可的方式使用登记的指纹码产生的。因此这个特点可以防止通过未经认可地复制指纹码打开目标。
上述传感器锁合装置10还可以具有自动检验特点。这个特点通过在某一个时间间隔后要求再次输入指纹,而在即使目标E(包括那些使用传统锁合装置的情况)在第一次匹配后被立即打开的情况下,确认是否真是具有所登记指纹的人在操作目标E。
传感器锁合装置10可以设置得具有不同类别的进入,诸如通过根据操作的类型或根据功能类型,编组被登记的使用者,从而唯一地属于某一组的人可以操作有关目标E的传感器锁合装置10(包括使用传统的锁合装置的系统)。
例子1
现在我们要解释使用上述传感器锁合装置10的一个例子。图4示出传感器锁合装置的一例应用。图4(a)示出了一个例子,其中图1所示的类型的传感器锁合装置10被用于车门和行李箱。
在图4(a)中,在车门和行李箱中没有钥匙孔。取而代之的,在司机一侧上的门内安装了传感器锁合装置10。门把手41具有传感器锁合装置10的传感器单元A。传感器单元A被安装在门把手41的内侧表面上的当人将门按钮朝着他的方向拉时,食指通常放置的位置,如图4(b)所示。将图1所示的所有类型的匹配电路B、控制电路C和锁定螺线管D安装在门的内侧。
行李箱盖42具有开和关行李箱的门把手(未画出)。传感器A也装在该把手的后侧。行李箱盖42如此构成,从而它可以通过朝打开行李箱的那个人的方向拉行李箱的拉手3而打开。当车门和行李箱被锁住时,传感器锁合装置10的栓22(见图1)在门把手41上的孔23和行李箱拉手内,限制这些部件的活动。由此固定门把手和行李箱盖把手,并且它们的锁闭机构不能被打开,故车门和行李箱保持锁住。当具有被登记的指纹的人用适当的手指按压门的传感器100或行李箱时,那个传感器的栓22和孔23之间的连锁被脱离,解脱了对把手移动的限制。所以,如果登记的人拉动把手,它移动,并且车门或行李箱被打开,使其可能被打开。
图5是例子1中使用的传感器锁合装置10的功能方块图。传感器锁合装置10具有传感器100(传感器单元A)、连接到传感器100的编码单元201、连接到编码单元的登记及更新单元202以及连接到登记及更新单元202的码记录单元203。
编码单元201执行图1的DSP12的一些功能。它从由传感器100检测到的指纹图案准备指纹码。码登记及更新单元202也执行图1的DSP12的一些功能。它从编码单元201接收指纹码,并将其存储(更新)在记录单元203。码记录单元203对应于图1的EEPROM14,并且它保持由码登记及更新单元202存储的指纹码作为登记的指纹码。传感器锁合装置10有配备有连接到编码单元201的匹配单元204,连接到匹配单元204的进入限制确定单元206,激励器驱动单元205a和205b,以及进入限制记录单元207,它们都连接到进入限制确定单元206,连接到编码单元201和匹配单元204的时间判断单元213,连接到匹配单元204和进入限制确定单元206的报警单元214,以及连接到时间判断单元213的时钟216。
这里,时间判断单元213根据由时钟216提供的时钟信号保留当前时间数据。当已经由编码单元210准备好了指纹码,单元具213从编码单元201接收信号,并将码到达的时间提供给匹配单元204。
时钟216是将时钟信号提供给时间判断单元213的时钟发生电路。匹配单元204执行图1的DSP12的一些功能。当从编码单元201接收到指纹码时,匹配单元204从码记录单元203读出登记的指纹码,并确定在提供的指纹码和登记的指纹码之间是否匹配。这里,如果匹配单元204确定有匹配,则将关于匹配指纹码的特别的信息(有关指纹主人的信息)、用于打开车门或行李箱的信号(Yes信号)、以及从时间判断单元213得到的码的到达时间输出给进入限制确定单元206。另一方面,当对于提供的指纹码没有匹配时,匹配单元204将有关码的特别的信息(码特别信息)以及用于阻止车门或行李箱打开的信号(No信号)输出给进入限制确定单元206和报警单元214。
进入限制记录单元207最好是半导体存储器装置。它保存从有关指纹码的特别的信息得到的有关车门和行李箱的进入控制数据。这里,进入控制数据是为某一个登记的指纹码指定的特别的进入控制的数据。例如,它可以是有关登记的人可以使用车的时间间隔的数据(允许时间周期数据)。
进入限制确定单元206可以由数字处理器(DSP,CPU等)或电路构成。当它接收到码特别信息,以及“Yes”信号和码的到达时间(所有信息都来自匹配单元204)时,进入限制确定单元206从进入限制记录单元207读出对应于接收到的码特别信息的进入控制数据,并根据进入控制数据,确定是否提供通过车门或行李箱。如果进入控制数据包括有关允许时间周期的数据,则进入控制单元206还确定指纹码到达时间是否在允许的时间周期内。
如果判断进入被拒绝(例如当码到达时间在允许的时间间隔之外),进入限制确定单元206将“No”信号和码到达时间输出到激励器单元205b和报警单元214。另一方面,如果判断进入是能允许的(例如码到达时间在允许的时间间隔内),则它将码特别信息、“Yes”信号和码到达时间输出到激励器单元205a。
在上述进入限制确定单元206的帮助下,即使有指纹码的匹配,也可以关于指纹码主人的特别的信息来控制打开车门或行李箱(使用车)。这个特点在由许多人共用一辆车时,非常有用,并且使用车的允许时间间隔被严格地规定,即使只有严格经过认可的人可以使用车。当在进入限制记录单元207中没有相应于码特别信息的进入控制数据时,进入限制确定单元206将与来自匹配单元204的码有关的码特别信息,“Yes”信息以及码到达时间提供给激励器单元205a。否则,它将来自匹配单元204的“No”信号以及码到达时间发送给激励器驱动单元205b,并将“No”信号发送给报警单元214。
激励器单元205a和205b相应于图1的控制电路C和锁定螺线管D。当从进入限制确定单元206接收到码特别信息和“Yes”信号时,激励器单元205a取消对门把手41或行李箱把手活动的限制(打开门或行李箱),使得可能用手打开门或行李箱。另一方面,当从进入限制确定单元206接收到“No”信号时,激励器驱动单元205b限制门把手41或行李箱把手的活动(锁住它们)。故门或行李箱可以被锁住。
报警单元214由例如蜂鸣器、LED、显示板等构成。当从匹配单元204或进入限制确定单元206接收到“No”信号时,它从蜂鸣器输出有关报警声音,打开LED或在显示板上显示报警消息(报警显示)。报警显示单元可以如此设置,从而当没有足够的电源使传感器锁合装置工作、码记录单元203中存储容量不够、传感器100未适当按压、传感器锁合装置10的本身有一些问题等时显示报警。
除此之外,传感器锁合装置10设置有连接到匹配单元204和码记录单元203的未认可码记录单元208,以及连接到码记录单元203的码输出单元209。未认可码记录单元208由例如存储器控制器构成。当匹配单元204将“No”信号发送给进入限制确定单元206时,该记录单元208从匹配单元204接收提供的指纹码并将他记录到码记录单元203的专门的存储区内。
码输出单元209由显示装置和打印机构成。当由外部命令时,它输出记录在码记录单元203的特别区域内的指纹码。未认可码记录单元208和输出单元209使得能够记录和存储除了登记指纹的主人外的按压传感器100的指纹码,并在需要时输出这些指纹码。
因此,使用由码输出单元209输出的指纹码,可以识别未经认可的指纹的主人。换句话说,可以识别在未认可的情况下试图打开门或行李箱的人。这可以成为未经认可的使用者的阻碍。记录在码记录单元203的特别区域内的指纹码在某一时间间隔之后或它们被输出后被擦掉。
传感器锁合装置10配备有连接到激励器驱动单元206a和205b、报警单元214和时钟单元216的时间判断单元215。这个时间判断单元215可以由例如定时器等构成。当激励器205a打开门或行李箱时,时间判断单元215从激励器单元205a接收相应的信号和码到达时间,并开始使用从时钟单元216接收到的信号计算时间间隔。在计算了某一时间间隔后,时间判断单元215将“No”信号发送到报警单元214,并将时间数据(码到达时间加上计算的时间)以及“No”信号发送到激励器205b。
当接收到这些信号时,报警单元214如上所述显示报警,并且激励器驱动单元205b锁住门或行李箱。按照这种方式,门或行李箱在其打开后经过一定量的时间后自动地锁住。
传感器锁合装置10还提供有连接到激励器驱动单元205a和205b的打开/关闭记录单元211,和连接到记录单元的打开/关闭记录输出单元212。记录单元211从激励器驱动单元205a和205b接收到锁住和打开数据、码到达时间和码特别信息(只要它们工作)。因此,门或行李箱是锁住或打开、锁住或打开的时间、以及有关锁住或打开的人的信息(码特别信息)都存储在打开/关闭记录单元211内。
打开/关闭记录输出单元212响应于外部命令输出其内容。这个特点使得可能找出有关使用传感器锁合装置或使用车的信息。
在例子1中,只有其指纹已经被登记的人可以打开车门或行李箱。因此,能够避免由于丢失钥匙、钥匙忘在车内、钥匙在其它人手中、钥匙被偷等等原因而不能进入车或行李箱。还可以防止由偷了钥匙或制作了假钥匙的人进入车或行李箱。
传感器单元A大大小于光学指纹传感器,因此可以安装在门把手的背面,在那里它不容易被看到。因此,可以减小对通过提供指纹用于匹配而打开车门的一些心理障碍。
在例子1中,传感器单元A独立地设置给车门和行李箱。但是,系统可以如此设置,从而传感器单元A只设置在门把手41上,而行李箱可与车门同时锁住和打开。
在上述例子1中,在车门和行李箱不设置钥匙孔。但是,在车门和行李箱盖的外侧可以设置钥匙孔,并且当它是锁住时传感器锁合装置10可以阻止插入钥匙孔的钥匙旋转。只有当处于打开状态时,才允许插入钥匙孔的钥匙旋转,并且通过车门或行李箱的锁闭机构工作的锁合装置相应地被打开。
例子2
图6描述了应用模式1的例子2。图6是图1的有关目标E是例如建筑物的门,或院门的情况。它显示出,其上设置有传感器锁合装置10的入门45的外观。在图6(a)中,门45设置有弹键栓46和使弹键栓46在门45内活动的回转轴47,以及设置有锁定插销50的锁合装置。锁合装置基本上与传统的锁合装置相同。换句话说,将外部把手48共轴地固定在回转轴47上,并且这个外部把手48具有沿大致上垂直于回转轴47的方向延伸的杠杆49。
除非施加外力杠杆49由锁合装置内的弹簧或多或少地保持在水平初始位置。当杠杆49处于初始位置时,弹键栓46伸出门45的外面。另一方面,当杠杆49沿顺时栓或逆时栓转动时,由于外部把手48的转动,弹键栓46在回转轴47旋转的同时,退入门45内。
图1中所示的类型的传感器A安装在杠杆49的基部。该传感器A是按照如此的方式放置的,即,当人握住杠杆49,并伸出拇指时,拇指的内侧与传感器接触(见图6(b))。所以,当要打开门45时,拇指自然按压传感器单元A,图1所示的匹配电路B、控制电路C和锁定螺线管D被装入锁合装置内。当锁住门45时,锁定螺线管D的栓22与做在回转轴47上的孔23啮合,使把手48固定在其初始位置。这使弹键栓46无法由回转轴47操作,并且类似于锁定插销50,它固定在特定位置锁住门。
当由适当的手指按压传感器A时,当门45处于锁住状态时,匹配电路B输出“Yes”信号,并且控制电路C从孔23中使栓脱离。这依次允许杠杆49转动、使弹键栓46退入门,并打开门45。在这种情况下,如果锁定插销50伸出门45外,则它还是和锁定插销一样退入门内。现在可以通过朝外(或朝内)拉杠杆49而打开门。
对于从外面锁住门45,传感器A可以用已经登记的指纹之外的手指,这时是除了右手拇指以外的任何手指按压。在这个例子中,只可能从门45的里边通过锁定插销50锁住门。
例子2的传感器锁合装置可以做得非常小,因为压力式指纹传感器100只是用于检测指纹。因此,传感器单元可以安装到外部把手48的杠杆49,从而它以自然的方式被握住。
在例子2中,系统还可以如此设置,从而如果指纹不匹配,则检测到的未经认可的指纹码可以被储存一些时间,并可以制止未经许可的开门企图。
在这个例子中,锁住孔23在回转轴47上,并且栓22进入该孔,以限制活动。取而代之地,孔23可以做在弹键栓46上,从而当锁住门45时,栓22在其中啮合。在这种情况下,弹键栓46在被使用时将从门45伸出。
例子3
图7解释了本发明的应用模式1的例子3。这是使用图1所示的类型的传感器锁合装置10锁定车的方向盘的情况。图7(a)示出方向盘周围的部件,而图7(b)示出点火开关52。
在图7(a)中,点火开关52(它们可以由车钥匙54操作)显示安装在方向盘罩子的右侧。当钥匙54插入方向盘52并反时栓转到“Lock”位置(图7(b))时,将方向盘53锁住。方向盘的加锁结构和这种类型的传统锁合装置差别不大。
图1所示的类型的传感器单元A安装在点火开关52附近,并且将匹配电路B、控制电路C和锁定螺线管D安装在方向盘罩子内侧。当方向盘被锁住时(当钥匙孔53的缝与“锁定”位置对齐时),锁定螺线管D的栓22限制钥匙54在点火开关52中的转动。
当如此锁住方向盘时,如果钥匙54被插入点火开关52,并且具有登记指纹的人用适当的指纹按压传感器单元A时,锁定螺线管D的栓22打开点火开关52。这允许钥匙54沿顺时栓方向转动,这样打开了方向盘。
根据例子3,无法单单用钥匙54打开方向盘。这防止了使用偷来或假冒的钥匙未经认可地打开方向盘。
另外,除非方向盘是打开的,钥匙54无法将点火开关转到“开始”位置,这意味着车的起动马达无法工作,并且无法起动引擎。因此,上述传感器锁合装置起到车起到的起动开关的作用。这里,系统可以如此设置,从而在钥匙54可以将点火开关52从“Off”位置转到“Start”位置之前,需要再有一回指纹匹配。
在这个例子3中,我们已经解释了将本发明用于锁住车方向盘的情况。但是,相同的本发明例子可以用于锁住摩托车把手、机器脚踏车、船、航行器等。图8描述了设置有上述类型的手柄锁合装置的摩托车的一部分。因为传感器锁合装置10是小的,故可以安装在机器脚踏车的点火开关52附近,并且它对其它装置的配置产生小的影响。
在这个例子3中,我们已经示出了设置,其中方向盘或手柄锁合装置本身用钥匙操作,和传统的锁合装置一样。但是,如果栓22直接限制指向轴的回转活动,并且传感器锁合装置10不使用钥匙45,直接锁住或打开方向盘,则可以不使用钥匙54就锁住或打开手柄或方向盘53,这样是较好的。这样的安排在例如钥匙54被丢失,而要在打开方向盘后移动车时是有用的。
例子4
例子4是在自行车锁合装置中使用图4所示的类型的传感器锁合装置10的情况。图9(a)和图9(b)示出使用传感器锁合装置的锁合装置55和58。
图9(a)示出将锁合装置55安装到自行车前轮叉的情况。该锁合装置55的结构或多或少与传统的自行车锁合装置相同。在锁合装置55内部,有弹簧,它推在锁杆56上。当打开自行车时,这个弹簧处于压缩状态,因为锁杆56被推入锁合装置55内。当上锁时,释放了加于弹簧上的压力,锁杆56被推出锁55之外。锁合装置55以如此方式安装在前轮叉上,从而当它被推出锁合装置外时,锁杆56将在轮子辐条之间,并且自行车通过限制轮子的旋转而锁住、
传感器锁合装置10(这里只示出了传感器单元A)在锁合装置内侧,并且它用作类似于传统的钥匙,以使锁杆56保留在锁合装置内侧。当打开自行车时,锁定螺线管D1的栓22与锁杆56中的孔23啮合,以将它保持在锁合装置55内。当用匹配的手指按压传感器单元A(安装在锁合装置55的外侧表面上)时,栓22从孔23脱离,并且锁杆被弹簧推出锁合装置。按照这种方法,锁合装置55锁住和打开自行车。
图9(b)示出用于自行车的“链钥匙”型锁合装置58。链59的一端具有凸出物,另一端具有孔,当凸出物与孔耦合时锁合装置上锁。图1的传感器锁合装置10(这里只示出传感器单元A)锁住这两个部分。
在锁住的时候,锁定螺线管D的栓22啮合在孔23中(图中未示),这是如此设置的,从而链的两端的凸出物和孔将耦合到一起,锁住链。这使锁合装置58形成连环。当轮子和类似于电线杆、防护栏、支柱、栅栏柱等之类的目标典型地被包括在这个环的内侧时,自行车被锁住。
另一方面,当匹配的手指按压在安装在锁合装置58外侧上的传感器单元A上时,栓22从孔23脱离,打开锁合装置58。然后,通过将链59的两端分开,凸出物从孔中出来,并且锁合装置58采取直链的形式。
在例子4中,由于传感器锁合装置10的尺寸小,故可以将它安装到自行车锁合装置上。还有,因为与传统的指纹传感器相比,传感器锁合装置10对于上述各种环境条件是不敏感的,故可以可靠地锁住和打开通常在户外的自行车上的自行车锁合装置55和58。这是现有技术的传统的指纹传感器得不到的优点。
在例子4中,不需要传统的钥匙锁住和打开自行车锁合装置55和58。因此,消除了没有那些可能会丢失、放错位置或被偷等的钥匙的自行车的锁住和打开的问题。
例子5
例子5是将图1所示的类型的传感器锁合装置10用于现金出纳机的现金抽屉的情况。传统地,单单一个普通的钥匙、或者钥匙和密码号或出纳机使用者的ID号被用于锁住或打开出纳机的现金抽屉。但是,在这种情况下,如果使用者的钥匙和/或ID号被偷,可能有由未经认可的人打开现金抽屉的危险。
图10示出了其中使用传感器锁合装置10的出纳机。在出纳机的低下部分,有一个抽屉型的钱柜61,其中有现金(如图10(a)所示)。这个现金抽屉61通常是锁住的。它如此设置,从而当它打开时,抽屉伸出一半。
传感器锁合装置10用作打开这个现金抽屉61的钥匙。传感器单元A安装在出纳机的前表面上,如图10(b)所示,并且匹配电路B、控制电路C和锁定螺线管D安装在出纳机内侧。当钱柜处于锁住的状态时,锁定螺线管D的栓22与现金抽屉61中的孔23啮合,防止抽屉弹开。现在,如果传感器单元A由匹配的手指按压,栓22从孔23脱离,允许抽屉61弹开。为了锁住现金抽屉61,首先将其推入现金出纳机,并用未登记的手指按压传感器单元A。
在这个例子中所使用的现金出纳机中,只要现金抽屉61是用传感器锁合装置10打开的,指纹数据和时间被记录在例如匹配电路B的RAM或安装在出纳机内的存储装置(诸如硬盘、磁盘等等)中,并成为钱柜61的“打开数据历史”一部分。以这种方式储存的指纹数据可以是由传感器单元A感受到的指纹图案或由匹配电路B得到的指纹码。
在例子5中,由于传感器锁合装置10被用于锁住和打开现金抽屉61,故未经认可打开钱柜不会发生,这在传统现金出纳机中当出纳机的钥匙、码或使用者ID数被偷时可能会发生。
另外,每一次用传感器锁合装置10打开现金抽屉61时,打开数据的历史被记录。因此,正确地记录了打开抽屉者的时间和身份。和代码或ID号不同,指纹无法被偷或忘记。因此,现金抽屉61无法通过非人格的方式打开。因此,记录现金抽屉的打开的历史的数据只保存现金抽屉的有关经过认可的打开。它还用作阻止具有登记的指纹的人从现金抽屉偷钱。
在图9所示的现金出纳机中,现金抽屉61不具有传统的锁合装置。但是它可以具有类似于传统现金出纳机的锁合装置,并且它可以如此设置,从而当现金抽屉锁住时传感器锁合装置10限制锁合装置中钥匙的转动,并只有在有指纹码匹配的情况下,才允许插入锁合装置的钥匙旋转和打开现金抽屉61。
在上述例子中,还可以利用其它条件打开,以允许抽屉打开,诸如通过输入键63输入适当的代码,提供由条形码读出器64读出的条形码(对经过认可的使用者的ID编码)等方式。
例子6
现在我们将解释例子6,其中在游戏机的外壳66内使用图1所示的类型的传感器锁合装置10。图11(a)示出游戏机的外壳66,其中使用传感器锁合装置10。在这个外壳66中安装了电视游戏机的基板、用于存储玩游戏机的钱的钱柜等。将门67设置在外壳66的前底部。该游戏机的维修者通过门67,收集游戏费、变化基板、进行维修等等。
门67具有传感器10防止盗窃现金和基板。传感器单元A安装在门67的外部表面上,如图11(b)所示,并在门67中安装匹配电路B、控制电路C和锁定螺线管D。锁定螺线管D的栓22与外壳66内的孔23啮合,锁住门67。另一方面,当用适当的手指按压传感器单元A时,栓22脱离孔23,打开门67。因此,可以通过拉把手68打开门67。
当按压传感器单元A时,指纹数据和时间被记录在外壳66内的硬盘(图中未示)上,作为打开历史数据。许多外壳66通过通信电缆连接到PC(计算机),如图12所示,并且记录在硬盘内的打开历史数据被转移到它们受整体控制的PC。
在例子6的情况下,外壳66的门67不能打开,除非使用具有登记指纹的手指。因此,防止使用偷来的钥匙或伪造的钥匙从外壳偷现金或游戏板。
传统地,从外壳66收集现金,并且游戏机由可能每天进行财务清算的员工维修。这种维修和服务游戏机的方法产生了盗窃和雇员做假财务报表的可能。但是在例子6中,由于每一个容器66的打开历史记录由PC精确采集并保存,故容易检测到错误的说明,并且可以发现并阻止从钱柜偷取现金等。
例子7
例子7是在投币保管柜中使用图1所示的类型的传感器锁合装置10的情况。传统地,将具有普通钥匙的锁合装置用于锁定投币保管柜。因此,如果投币保管柜使用者遗失了钥匙,他或她必需向柜台的管理者报失,并且必需用万能钥匙打开投币保管柜。
图13示出了使用传感器锁合装置10的投币保管柜70。传感器单元10(图中只示出了传感器单元A)安装在投币保管柜70的外部框架上。这个传感器锁合装置通过与例子6(见图11(b))中解释的相同的机构锁住和打开,即打开和关闭门71。
投币保管柜70可以通过将硬币插入硬币槽72而工作。当柜子被使用时,有一个显示装置类似于LED73在工作,指示它处于使用中。对由具有登记指纹的如使用柜子规定某一时间限制。在该时间限制后,投币保管柜70的LED73会例如闪烁,指示已经过了允许的时间限制。
让我们假设柜子70的使用者忘记了它的投币保管柜的位置。使用者可以按压任何一个投币保管柜的传感器单元A。如果碰巧是他的投币保管柜,则LED73将快速地闪烁,指示这是使用者的柜子。
在这个例子中,不需要传统的钥匙打开投币保管柜70。因此,可以消除由于遗失钥匙而产生的不便。有时候,有将投币保管柜用于犯罪的情况。事实上,已经在超过了允许时间的投币保管柜中发现过武器假护照,甚至是尸体等等。但是投币保管柜70需要指纹登记作为使用它的前提条件。因此,可以防止将投币保管柜用于犯罪,甚至可以减小上述类型的犯罪。
例子8
例子8是将图1所示的类型的传感器锁合装置10用于诸如自动出纳机(ATM)、现金售货机、自动钱币兑换机等现金交易装置。这样的现金交易装置具有内装的钱柜,其中储存了从消费者接收到的现金,或者要给消费者的现金。它们还具有一个门,用于收款或分配现金,并且这个门传统地用锁合装置或钥匙锁住。这种安排有现金被未经认可的人使用偷来或假冒的钥匙打开门偷取现金的危险。
图14示出了ATM74,它是例子8的一个现金交易装置。该钱柜75安装在ATM74内。门76安装在ATM74的前面,用于提供钱柜75的入口。这个门具有图1所示的类型的传感器锁合装置10,它通过和例子6中解释的相同的机构锁住和打开门76。在例子6中,无论何时只要用手指按压传感器单元A,就将打开历史记录在硬盘等装置上(图中未示)。
在例子8中,由于传感器锁合装置10用于锁定和打开门76,故避免了任何由钥匙被偷等引起的不便。还有,由于记录了门的打开历史,故可以检查和制止用登记的指纹偷取现金。和使用密码不同的是,未经认可的人无法扮演经认可的使用者。
图14所示的传感器锁合装置10还用于公共电话的现金收集门76a(如图15所示)。
例子9
例子9揭示了在邮局或寄信筒中使用图1所示的类型的传感器锁合装置10。图16示出例子9的寄信筒。该寄信筒具有门78,用于取出投寄的邮件。门78具有和例子6结构相同的传感器锁合装置10(只示出传感器单元A),用于锁住和打开门78。
这里,在例子9中,压力式指纹传感器100被用于传感器单元A中。因此,即使在通常在户外的寄信筒的门上使用传感器锁合装置10,指纹图案的检测精确度不会如上所述象现有技术的普通指纹传感器那样,受环境条件的负面影响。
传感器锁合装置10可以安装在家用信箱79上,如图17所示。邮件和个人隐私密切相关。近年来,随着信用卡使用的增长,有关信用卡使用的信息、股票交易记录等也通过邮件传递,故增加了邮件的重要性。以前,已经建议了一种可以通过输入密码打开的个人的信箱。但在这种情况下,有被知道密码的其它人偷到邮件,或在邮件内的信息被知道密码的其它人知道的危险。尤其是在公寓的信箱中,当房客改变时密码通常不变,故信箱可以被以前的房客打开。但是如果使用了传感器锁合装置10,这种在信箱和其它私人临时邮件储藏箱的使用中的不便可以被消除。
例子10
例子10是图1所示的类型的传感器锁合装置10用于桌子的抽屉、凭证柜(credenzas)、文档柜等等。图18示出了使用传感器锁合装置10的办公桌80。这个办公桌80具有安装在它内部,用于锁住抽屉81的传感器锁合装置10(图中只示出传感器单元A),该传感器锁合装置10的结构和例子5中使用的结构大致相同(见图10(b))。
在例子10中,不使用普通钥匙锁住抽屉81。因此,不会产生由遗失钥匙引起的不便。还有,在使用许多相同外观的桌子的办公室内,常常混淆哪一把钥匙属于哪一个桌子。当使用例子10的系统时不会产生这样的混淆。传感器锁合装置10还可以用于安装在办公室的保管柜内。在这种情况下,也由于使用许多相似的保管柜,可以实现相同的优点。
传感器单元A可以安装在抽屉81的把手82的背表面上(如图19所示),这和例子1中安装在门把手41背部侧上的传感器单元A具有相同的效果。
例子11
例子11是将图1所示的类型的传感器锁合装置10用于银行保管柜(保险箱)的情况。图20示出了例子11的银行保管柜84。这里,银行保管柜具有与例子2相同的结构的传感器锁合装置10(图中只示出传感器单元A)。在银行保管柜84中,只要按压传感器单元A,打开的历史数据就和例子6一样的被记录。
在例子11,和其它例子一样,同样有不需要使用普通钥匙的优点。银行保管柜84只可以由那些具有已经登记的指纹的人打开。因此,当打开保管柜时,不需要通过检查印章来验证人的身份。这使得不需要银行工作者在打开保管柜84时在场,故银行保管柜24小时完全自动工作是可能的。还有,由于记录了打开的历史数据,故总可以知道保管柜84何时由何人打开。
例子12
例子12是将图1所示的传感器锁合装置10用于诸如手提箱、公文包、手提包、旅行包之类的行李的情况。图21示出了具有传感器锁合装置10的公文包的情况(图中只示出了传感器单元A)。由于传感器锁合装置10尺寸小,故可以用于公文包85。
还有,由于它的小尺寸,故它可以用于挂锁,甚至诸如日记、笔记本、备忘录、登记簿、帐目本等各种类型的笔记本86。在诸如日记等将被长时间使用的笔记本中,必需更新将用于打开笔记本的指纹状态。例如,如果登记的指纹的主人是正在成长的孩子,则登记的指纹应该周期性更新,并且信息可以作为孩子成长记录的一部分。否则,危险的是正在成长的孩子的指纹特征的改变将无意中导致它不能打开日记。
例子13
例子13是将图1所示的传感器锁合装置10用于自动售货机的情况。图24示出一个具有传感器锁合装置10的自动售货机。售货机87具有可以打开的正面,用于存入出售的商品和零钱等等。结构和例子6的一样的传感器锁合装置10用于锁住和打开这个可打开的正面88。如上所述地使用这种传感器锁合装置检查、制止,并因此帮助防止了诸如从售货机偷窃商品或现金的问题,而这些问题在使用传统锁合装置时是可能发生的。在图24中,显示出传感器单元A被安装在售货机88的侧面上。它当然可以安装在正面或任何其它方便的位置上。
例子14
例子14是将图1所示的类型的传感器锁合装置10用于保险箱(保险柜)的情况。图25示出具有传感器锁合装置10(只示出传感器单元A)的保险柜89。保险柜89的门90的锁住和打开是通过安装在保险柜89的门的框上的传感器锁合装置10实现的。这个传感器锁合装置的结构和例子6中的大致相同。
传感器锁合装置10的尺寸小。因此,可以以这种方式安装在门框上。还有,因为不需要为传感器锁合装置10从门框到门运行动力电缆,避免了由不合格的动力电缆引起的失误。
将登记的指纹码的记录保留在传感器锁合装置10的匹配电路B的EEPROM14中。只有在某一时间间隔中所有登记的指纹码都匹配了,匹配电路B示出“Yes”信号。由于必需检测多于一个的指纹码,故所有登记的指纹码都必需在某一时间内匹配,以打开保险柜,这样可以防止少于所有登记过指纹的人的盗窃。保险柜的安全水平由此大于现有技术的安排。
例子15
例子15是将传感器锁合装置10用于诸如发令枪、步枪、左轮手枪等等的火器上的情况。图26示出安装了传感器锁合装置10,用于锁住和打开枪的保险闩的枪91(图中只示出了传感器单元A)。由于传感器锁合装置10尺寸小,故它甚至可以安装在枪上。这只允许具有登记指纹的主人使用枪。因此,可以防止偷窃和错用枪91以及任何违反政府的火器法案的行为。
例子16
例子16是将图1所示的类型的传感器锁合装置10用于弹球机的情况。图27示出使用传感器锁合装置10的弹球机92。弹球机92的弹球游戏区域93由玻璃门94覆盖,这允许游戏者看到游戏区域93,同时防止弹球跳出区域。当使用时,玻璃门94用安装在弹球机92的外框上的锁合装置保持锁住,以防止游戏者影响游戏。
门94的锁合装置安装在弹球机92的外框中。锁合装置具有钥匙孔95,用于插入钥匙95a。当钥匙95a被插入并旋转时,锁合装置打开。图1所示的类型的传感器锁合装置10安装在这个外框中,而传感器单元A安装在钥匙孔95附近。
当门94锁住时,传感器锁合装置10的锁定螺线管D的栓22与安装在锁合装置内的某一耦合部分啮合,防止钥匙95a插入钥匙孔时旋转。只有当由适当的手指按压传感器单元A时,栓22脱离,并且钥匙95a的旋转的限制被去掉。因此,具有登记指纹的人可以旋转钥匙95a以打开锁合装置,并拉把手96以打开门。
如在例子6中,只要按压了传感器单元A,就记录打开数据。当有许多弹球机92时,由主机(图中未示)保存所有游戏机的打开数据。
在例子16中,单单具有登记指纹的人使用他的指纹和钥匙95a就可以打开门94。因此,可以防止未经认可,通过使用偷来或伪造的钥匙打开门94,以非正常地调节其内部工作或未经认可地设置弹球机92中的ROM等。
还有,由于每一次按压传感器单元A打开数据被记录,故在任何可疑情况下都可以检查何时由何人打开了门94的记录。这防止了由弹球机游戏中心的工作者的未经认可的行为。这种容易识别谁打开门94的特点是现有技术中无法得到的。
在例子16中,传感器锁合装置10的锁定螺线管D控制插入钥匙孔95的钥匙95a的旋转。但是,取而代之地,它可以如此设置,从而锁定螺线管D直接打开或锁住门,这种情况下不需要传统的锁合装置和钥匙。
用于门94的上述锁定系统可以用于弹球游戏中心里使用的所有诸如球散布装置、球计数装置之类的弹球处理装置,用于提供球的路程。
图28示出了使用传感器10的弹球计数装置。将计算弹球和弹球的返回路径的电路安装在计算装置内。门97要被打开,以保养这个计数装置。门具有传感器锁合装置10,用于锁住它,并只可以由具有登记的指纹的主人才能够打开。只要门97被如此打开,便记录谁、何时打开了门。这种安排可以防止未经认可,通过例如偷来的钥匙打开门97,影响计数装置中的电气控制(例如改变弹球的数量),从弹球回收路径中偷弹球等等。
在弹球中心提供用于弹球的供给和回收路径。这样的路径通常放置在容器、外壳、内壁等内,并且传感器锁合装置10可以用于锁住这种容器的入口。这种安排可以防止从这些弹球的供应/回收路径偷取弹球。
在前面描述的例子7到14中,也可以如例子16一样使用传感器锁合装置10,即,使用传感器锁合装置10锁住和打开传统的锁合装置。
应用模式2
图29是以本发明的应用模式2使用传感器锁合装置10a的示图。因为它有许多与以应用模式1使用的传感器锁合装置10系统的特点,故我们在这里将只解释与传感器锁合装置10不同的特点。
将以应用模式2使用的传感器锁合装置10a的组件安装到一个容器内,它用作用于锁定螺线管D的栓22的控制器,如图29所示。图29的控制器可以例如是卡K的形式,其中嵌入了传感器单元A和匹配电路B。控制电路C和锁定螺线管D被安装到要锁住或打开的有关目标E。由此,匹配电路B与控制电路C实际上分开。匹配电路B具有数据传送单元24,而控制电路C具有数据接收单元25。在这两个单元之间传送“Yes”和“No”信号。
这里,任何模式的数据传送都可以用于传送单元24和接收单元25之间。换句话说,这些电源可以通过电缆物理连接,或者可以通过传统的不接触数据传送方法,诸如光学、无线电、电磁耦合、基于静电的系统等传送。换句话说,卡K可以是任何类型的。它可以是采用光或磁耦合的不接触类型能够由卡、卡读出器读出的卡、或具有PCM/CIA接口的PC兼容接触型卡。
如图30所示,可以在控制器的数据接收侧上有匹配电路。在这种情况下,可以如此设置,从而数据传送侧,即,卡K只执行指纹码的准备,而指纹码的记录和匹配处理则在数据接收侧上执行。在这种情况下,不需要有卡K的EEPROM14。系统还可以以卡K只执行指纹码的准备和匹配处理,而并执行指纹记录的方式设置。换句话说,快速存储器11不具有指纹码记录程序。
系统还可以用如此的方式设置,从而卡K(控制器)执行指纹码的产生和指纹码记录,而在数据接收侧上执行匹配。在这种情况下,在数据接收侧上不需要有EEPROM14和HDD15。如果单是数据接收侧存储登记的指纹码,而匹配由卡K(控制器)执行,则登记的指纹码可以从数据接收侧传送到数据传送侧。在这种情况下,数据传送单元24应该也具有接收数据的能力,并且数据接收单元25应该具有传送数据的能力。传感器单元A可以在卡K(控制器)上或其它位置。
安装在卡K(控制器)上的传感器单元A可以具有这样的结构,即传感器100的压力板102(见图2(a))总是外露的。卡K当然还可以具有外壳,以保护至少传感器的压力板102的表面。这个外壳可以是关于压力板102的表面旋转的盖子,或它可以是安装得平行于压力板102,并在其上滑动以覆盖它的类型。传感器单元A的这种盖子可用于下面描述的所有应用模式2的例子。
在这种应用模式2中,可以减少安装到有关目标E的系统的组件的数量。因此,如果有关目标E小,并且难以将传感器锁合装置10安装到它上,仍然可以使用传感器锁合装置10a。另外,即使如果卡K丢失,或被偷,它仍然无法被除了具有登记的指纹的主人以外的人使用。因此,它不具有与传统钥匙有关的不便。另一个优点是可能用一个卡K锁住和打开多于一个的有关目标E。这意味着不需要为每一个有关目标E准备单独一个卡。
传感器锁合装置10a可以代替传感器锁合装置10用于应用模式1的所有例子中。
例子17
下面给出应用模式2的例子。在这个例子17中,应用模式2的传感器锁合装置10a被用作车钥匙。在图33中,车300的门锁通过由钥匙301(这是一个控制器)产生的打开码而打开。钥匙301具有图29所示的卡K的元件(图33中只示出了传感器单元A),以及将从匹配电路接收到的“Yes”信号变换为打开码的变换电路(图中未示)。
由于这样的安排,当由适当的手指按压传感器单元A时,打开码由钥匙301传送,并被安装在车300上的接收单元接收,打开车的门锁。在这个例子17中,卡K的元件和加到钥匙310上的变换电路是对现有技术的进步。或者,具有如图29所示的传感器锁合装置10a可以用于车300中。
在例子17中,由于所使用的卡K的结构和加到卡K以形成钥匙的变换电路,故只有登记的指纹主人能够打开门锁。所以,可以防止通过使用被丢失的钥匙或偷来的钥匙未经认可地打开锁合装置。由车的制造者将门锁的打开码提供给使用者。因此,通过稍微修改一下钥匙301,就可以消除上述未经认可打开门锁之类的不便。这种锁住系统还可以用于锁住车300的行李箱。
例子18
例子18是将图29所示的类型的传感器锁合装置10a用于门的情况,如图34(a)所示。数据接收单元25安装在门外部表面上。在门侧上的设置与例2中的相同(图6)。由此,这里我们应省略对这种设置的解释。如图34(b)中所示,可以通过将卡K插入内装在门的外部表面的连接器303而使用卡K。
例子19
例子19是将图29所述的类型的传感器锁合装置10a用于游戏机的外壳66的情况。我们应省略对例子19的解释,因为除了传感器锁合装置10a的元件外其设置和例子6相同。但是,如图31中所示,系统可以如此设置,从而应用卡K可以用于打开多于一个外壳66的门67。
但是,这里,如果安装在每一个外壳66的门67上的锁合装置要用不同的打开信号打开,则卡K如此设计,从而它可以输出所有这些打开信号,从而所有门67可以各自地被打开。
例子20
例子20是将图1所示的类型的传感器锁合装置10用于诸如旅馆或客栈之类的寄宿设施的房间的门内。图36(a)示出门304外侧的外观,该门是房间的入口。门304具有结构与例子2相同的传感器锁合装置10(这里只示出传感器单元A)。除了这一点,门304具有要插入具有记录的顾客指纹码的卡306的缝隙305。卡读出器(图中未示)被安装在缝隙305中,用于从插入的卡306读出指纹码。
将由卡读出器读出的指纹码作为登记的指纹码,在匹配电路B的EEPROM14中保存一段时间。因此,如果顾客在这段时间用登记的指纹码相同的手指按压传感器单元A,则门304将被开锁,并可以被打开。此后,当经过一段时间后,门304将自动锁住,并且指纹码将从EEPROM14擦掉。在这种情况下,顾客必需再次将卡306插入缝隙305中,并按压传感器单元A以进入房间。
卡306是例如由纸制成的可置换卡,它的一侧设置有磁条用于记录指纹码。可以用位于寄宿设施的前台的卡记录器307将指纹码记录在卡306上。卡记录器307可以由例如图1所示的类型的传感器单元A、执行指纹码准备程序以及指纹码登记程序的DSP12、以及将码写到卡306磁条上的码记录单元308构成,如图36(b)所示。
当用手指按压卡记录器307的传感器单元A时,用传感器单元A检查指纹图案,并且DSP12用这个指纹图案准备指纹码。然后将这个指纹码用卡记录单元308写到卡306上。在登记时,顾客收到其上记录有他或她的指纹码的卡306。卡被用于通过传感器锁合装置10打开房间的门。
在例子20中,用可置换的卡306和传感器锁合装置10打开门304。因此,旅馆等的前台不需要担心每一个房间的钥匙在哪里。还有,由于卡306只能由具有登记的指纹的人使用,故使用偷来或遗失的卡不能打开门304。除此之外,即使顾客丢失了卡,重新发一个卡是容易的。
在这个例子中,指纹数据不移交给寄宿设施的物主。因此,可以克服客人对于使用指纹开门的心理障碍。卡306还可以是穿孔卡。
每一个旅馆房间的门304中的传感器锁合装置10可以通过通信线路连接到主机H,并且顾客的指纹码可以通过码记录单元309记录在主机H的硬盘314上,如图37所示。
在这种情况下,顾客在登记时将指纹通过码记录单元309记录在设置在前台的计算机H的硬盘314上。然后,他只要按压门上的传感器单元A,以打开他的门。
例子21
现在我们将解释例子21。当要使用上述传感器锁合装置10或10a锁住或打开的有关目标E属于具有登记的指纹的人时,原则上不需要改变登记在匹配闭路B中的指纹码。另一方面,如果有关目标E的经认可使用者很频繁地改变,需要登记的指纹码常常改变(诸如出租的公寓的信箱或门、车门、现金出纳机的钱柜、旅馆房间的门等),必需擦去匹配装置B中记录的指纹码,并记录新的指纹码。如果传感器锁合装置10或10a具有可以容易地记录新的指纹码的特点,则有一个危险,即未经认可的人记录他或她的指纹码,并打开有关目标E。
图38示出在公寓房子中的一排信箱79,每一个使用传感器锁合装置10。这里,传感器锁合装置10(图中只示出传感器单元A)的快速存储器11(见图1)不具有指纹码记录程序19。因此,DSP12不能将由它准备的指纹码登记和存储在EEPROM14内。
为了将登记的指纹码存储在每一个EEPROM14内,图37所示的码登记装置309应该连接到各自的传感器锁合装置10。然后将通过按压码记录装置309的传感器单元A产生的指纹码记录到传感器锁合装置10的EEPROM14中。当将指纹码记录到EEPROM14中时,它重写现有的指纹码。
因此,系统如此设置,从而只可能通过使用特别的指纹码登记装置309才能记录新的指纹。因为这样的安排,不能通过按压信箱的传感器锁合装置10的传感器单元A记录新的指纹。如果码记录装置309由管理者保存,并且只有管理者在场时才使用,则可以防止未经认可地登记新的指纹。还有,由于当登记了新的指纹时原来的指纹被自动擦掉,则不可能使以前的房客打开信箱。
图39示出了其中使用了传感器锁合装置10的车门316。这里,传感器锁合装置10的DSP12不将它产生的指纹码记录在EEPROM14中。取而代之地,由码记录装置309记录指纹码。码记录装置309a是不接触类型卡装置,其中将无线电波和其它电磁波用于数据的传输。其内部机构和上述码记录装置309大致相同。每一个码记录装置309a对于一辆车是唯一的。所以,它只为传感器锁合装置10登记车所属于的人的指纹码。
当按压码记录装置309a的传感器单元A时,指纹码从码记录装置309a的数据传送单元(图中未示)传送到匹配电路B的数据接收单元(图中未示)。但是,码记录装置309a与传感器锁合装置10交换密码,以在发送指纹码前相互检验。当两个单元未检验时,码记录装置309a不传送指纹码。当匹配电路B的数据接收单元接收到指纹码时,它被存储在EEPROM14中,并成为被记录的指纹码。当将新的指纹码登记在EEPROM14中时,以前登记的指纹码被擦掉。
当使用上述传感器锁合装置10和每记录装置309a时,只能由相应的码登记单元309a进行传感器锁合装置10的指纹码登记。因此,只要不允许其它人使用码登记单元309a,就没有可能未经认可地登记重写的指纹码。还有,由于传感器锁合装置10本身不能记录指纹码,故不会产生由未经认可登记指纹码引起的不便或安全风险。
例子22
例子22是将传感器锁合装置10用于公寓房子中集中式锁定系统的情况(block of flats)。图40(a)示出集中锁定控制装置310的外观。在这个图中,集中锁定控制单元310具有传感器单元A和输入键盘311。这样的控制单元310可以被安装在例如公寓房子的入口。图40(b)示出了这种集中式锁定控制系统的系统配置。
在图40(b)中,显示了锁定控制系统310通过通信线路连接到安装在每一个公寓进门316上的传感器锁合装置10。这些公寓门上的传感器锁合装置10具有和例子2中相同的结构。当公寓的居住者通过输入键盘311将数码(例如居住者的房间号)输入到集中式锁定控制系统310时,CPU312通过执行保存在ROM313内的软件程序而输出下述处理。
简而言之,CUP312使用被输入的码数打开它与安装在公寓相应于码数的进门316上的传感器锁合装置10之间的通信线路。如果然后用已经登记的指纹之外的另一个手指按压传感器单元A,则CPU312准备指纹码,并通过通信线路将它传送到传感器锁合装置10。当指纹码到达传感器锁合装置10时,传感器锁合装置10的匹配电路B执行匹配。在这种情况下,进门316是锁住的,因为指纹码不和登记的码匹配。另一方面,如果指纹码匹配的话,则进门316的锁合装置被打开。
由于上述安排,如果公寓的房客想起他忘记锁他的进门316,在到达房子的进门后,他可以站在房子的进门锁住他的门316。如果他希望,他还可以从那个地方打开他房间的进门316。
例子23
例子23是将图1所示的类型的传感器锁合装置10放置在有限制进入的房间(诸如其中储存了重要或归类文件、正在召开秘密会议的房间等)的进门上的情况。图41是这个例子23的进门323的系统图。在这个图中,CPU317执行保存在ROM319中的软件程序,方法是将它们载到RAM318内。硬盘320保存经认可进入房间的人的照片数据库320a、ID码数据库320b和指纹码数据库320c。
图42是用于操作图41所示系统的软件的流程图。当经认可进入的人的ID文件(例如发给职工的公司ID卡)输入图像读出器时,这个程序开始。图像读出器322从ID卡上的照片读出图像数据(步骤S101)。
在下一个步骤中,CPU317比较步骤S101中得到的图像数据与存储在数据库320a中的图像数据(步骤S102)并确定是否匹配(步骤S103)。如果有匹配(S103;Yes),则程序进入步骤S104。否则(S103;NO)程序进入步骤S112。
如果它进入步骤S104,CPU317从时钟317a读出当前时间,并确定是否在9AM到5PM之间的时间内。如果在这个时区内(S104;Yes),则程序进入步骤S113。否则(S104;No)程序进入S105。如果程序进入步骤S105,CPU317要求通过输入单元321输入ID码,并得到ID码。
在下一个步骤中,CPU317比较S105中得到的ID码和ID码数据库320b中储存的ID码(步骤S105),以决定是否匹配(步骤S106)。如果匹配(S106;Yes),则程序移动到S104。否则(S106;No)程序进入步骤S112。
在步骤S108中,CPU317从时钟317a得到当前时间,并决定它是否在5PM到10PM的时区内。如果回答是“Yes”(S108;Yes),则程序进入步骤S113。否则(S108;No)它进入步骤S109。在步骤S109中,CPU要求由该人员通过传感器单元A输入指纹。然后由被传感器单元A感觉到的指纹图案准备指纹码。
在下一个步骤中,CPU317比较步骤S109中得到的指纹码和指纹码数据库320c中储存的指纹码(步骤S110),以决定是否匹配(步骤S111)。如果匹配(S111;Yes),则程序进入S113。否则(S111;No)程序进入步骤S112。
当程序进入步骤S112时,系统作出结论:在照片数据、ID码或指纹码中没有匹配,并在显示装置(图中未示)上给出错误的显示(报警显示),以完成程序。在这种情况下,进门323的锁合装置不会打开。
另一方面,如果程序进入S113,则一个“Yes”信号被输送到控制电路C,并且锁定螺线管D的栓22脱离,打开门323。
用上述的系统操作,如果发现进入时间(图像读出器开始读出图像的时间)在正常的工作时间(9:00AM到5:00PM)内,并且ID卡上的照片数据与记录的图像数据匹配时,进门323被打开,允许经认可的人进入房间。在工作时间内采用相对温和的进入条件,因为入口处的其它保安人员也可以检查要进入的人的身份。
另一方面,如果发现进入时间在5:00到10:PM之间,当大多数员工将不在岗位上并且不在设备处时,进入条件要定得更为严格。只有当照片数据和ID码匹配时才允许进入。
在接下来的10:00PM到9:00AM的时间内,即工厂内没有职员时,采用最为严格的进入条件。只有当照片数据、ID码和指纹码都匹配时才允许进入。按照这种方式,可以通过根据进入的时间改变进入条件而改变保安的等级。
应用模式3
应用模式3涉及新发明的使用压力式指纹传感器的开关。图43示出以这种应用模式使用的开关10b的结构。传感器单元A和匹配电路B基本上和应用模式1中使用的相同。但是,起动机开关SW连接到匹配B,而要起动的目标F(可能是电子或电气装置)连接到电气开关SW。当从匹配电路B接收到“Yes”信号时,起动机开关SW打开,起动目标F。这里,F可以是电动机、激励器(包括螺线管)、或电气产品(诸如电子或电气装置)。
当使用这种应用模式的开关10b时,只有具有登记的指纹的人可以起动目标F。因此,和需要传统的钥匙的开关不同,任何不便(如因为钥匙丢失和被偷而不能起动有关目标F)都不会产生。在上述开关10b中,可以如应用模式2那样,将传感器单元A和匹配电路B安装在卡K中(控制器)。对于用于描述应用模式2所解释的控制器(卡K)的变化都可以用于上述对于用于描述应用模式3的卡K的配置的解释中。
例子24
现在我们应该给出一些使用应用模式3的例子。例子24是将图43所示的类型的开关10b用于起动汽车引擎的情况。如图44所示,在转向轴盖子的右手侧上安装了开关10b(这里只示出传感器单元A),代替了点火开关。
如果用具有登记的指纹的人的适当的手指按压传感器单元A,匹配电路B示出“Yes”信号。该信号打开电源开关(图中未示),这使它可将功率提供给汽车的电动附件(无线电、磁带播放器、门镜、功率视窗等)。
将使司机座位朝后和朝前转动的激励器以及另一个改变这个座位背部的斜度的激励器安装在汽车司机座位内。中心的后视镜和侧镜也都设置有改变它们的角度的激励器。并且还提供了用于改变方向盘位置激励器。
当在接收到“Y”信号而打开电源开关时,控制激励器操作的处理器单元(图中未示)便工作了,并且根据指纹登记者预先记录在存储单元(图中未示)的定位数据(座位背的角度、方向盘位置、以及后视镜和侧镜的角度)驱动这些激励器。因此,当由适当的手指按压传感器单元A时,自动产生了对于指纹登记者的最佳驾驶位置和其它电动附件的设置。
此后给予起动开关SW一个“Y”信号。当接收到“Y”信号时,起动开关SW从电池起动电源至引擎的起动电动机(相应于电子和电气装置),同时以某一时间间隔点燃火花塞。这样起动了电动机,起动了引擎。
在例子24中,不提供使用钥匙的传统点火开关。取而代之地,开关10b控制到达起动马达的电源。因此,不会产生由于丢失或被偷了钥匙而不能起动汽车的不便。
当系统确定指纹码中有匹配时,在将功率提供给起动马达之前产生最佳驾驶位置。对驾驶位置复位系统已经知道了一些时候,但在传统的系统中,驾驶员必需人工地操作开关来重新定位最佳驾驶位置。有时候,驾驶员在起动汽车后想起他忘记了按压开关,而在汽车已经起动后按压开关。在这种情况下,驾驶员座位的位置、镜子角度等将在汽车开动时变化,这对驾驶员构成危险。在其它一些系统中,按压任何人工的控制将不能产生任何调节,因为当正在点火时,操作失去了能力,以防止任何不安全的情况。在例子24中,在起动引擎之前设置适当的驾驶位置。所以,它没有和传统的现有技术系统相关的问题。
开关10b还可以用于停止引擎。例如,系统可以如此设置,从而当用适当的手指之外的其它手指按压传感器单元A时,功率开关关断至火花塞的电源,停止了引擎。
使用开关10b的起动和停止引擎不限于汽车。例如,它可以用于电动机脚踏车、大型车船、飞艇、柴油车等等。最佳驾驶位置的设置和其它电动附件的调节可以用于大型车、船、飞艇等。
例子25
例子25是使用图43所示的类型的开关10b操作由遥控器324控制的车库门的情况。如图45所示,遥控器324具有和图29的卡K系统相同的结构。当适当地按压这种遥控器324的传感器单元A时,用作数据传送单元24的LED325示出“Y”信号。该“Y”信号由安装在百叶窗326侧上的光敏传感器单元(图中未示)接收,然后传送到起动开关SW。
然后起动开关SW打开电源(电子或电气装置,图中未示),垂直地移动车库门。这里,如果车库门326是放下或接近于其最低位置,它升高(车库门打开),如果它处于或接近于其最高位置,它下降(车库门关闭)。
起动开关SW如此设置,从而如果车库门正在移动时接收“Y”信号,它关闭激励器的电源,停止车库门的移动。
传统的远程控制的车库门可以由具有遥控器的任何人操作。但在例子25中,只有具有登记了指纹的人才能操作车库门。因此,可以防止使用偷来的遥控器未经认可地打开车库门,侵入由车库门锁住的庭院或车库,和损坏放置在那里的财物。
例子26
例子26是结合使用上述开关10b和传感器锁合装置10的系统。如图46所示,来自匹配电路B的“Y”信号输入到控制电路C,这时锁定螺线管D打开门327的锁合装置328。在这种情况下,“Y”信号输入空调机的开关330和灯331的开关332,打开空调机和灯。系统如此设置,从而当由传感器锁合装置10锁住门327时,室内的空调机329和灯等关闭。
因此,当具有登记指纹的人到家,并按压入口处门327上的传感器单元A时,门打开,同时房间的灯331打开,空调机329也开始工作。或者,系统可以如此设置,从而室内的空调机、灯等等的工作可以通过将指纹码通过诸如电话线、ISDN等等公共通信系统传送到开关10b而远程控制。
上述以这些应用模式解释的例子仅仅是本发明的各种执行方式的例子。新发明的使用压力式指纹传感器的锁合装置和开关可以广泛地应用于想要的受限入口的对象上。