DE10056662A1

DE10056662A1 - Kommunikationsgerät mit Fingerabdrucksensor

Info

Publication number: DE10056662A1
Application number: DE10056662A
Authority: DE
Inventors: Angelika Mueller; Ulrich Demuth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-05-09
Filing date: 2000-11-10
Publication date: 2001-12-20
Also published as: DE20008345U1

Abstract

Tragbares elektronisches Kommunikationsgerät, vorzugsweise für Telekommunikationszwecke, mit einer vorteilhaft über oder unter der Anzeige gelegenen Sensorfläche versehen, die einen aufliegenden, eingelesenen Fingerabdruck mittels digitaler Verarbeitungseinheit in ein punkte- oder vektorförmig abgespeichertes Abbild verarbeiten kann. Durch Vergleich des Fingerabdrucks, des matrixartigen Abbilds mit zuvor abgespeicherten und definierten Abbildern kann dann rechtmäßigen oder bestimmten Benutzern darauffolgend Zugang zu Gerätefunktionen gewährt werden oder können Direktwahlfunktionen ausgelöst werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein tragbares elektronisches Kommunikationsgerät mit eigener Stromversorgung das vorzugsweise über Funkempfang als schnurloses Mobiltelefon dient. Es besteht im Wesentlichen aus einem Hauptgehäuse, das in sich ein Batteriemodul, eine elektronische Steuerplatine sowie Bedienelemente und Anzeigeelemente sowie Mikrofon und Lautsprecher aufnimmt. Tragbare elektronische Kommunikationsgeräte begleiten den modernen Menschen überall mit hin.

Es ergibt sich aber bei jedem Einschalten des Geräts die Frage der geeigneten Absicherung gegen die unbefugte Benutzung anderer Personen. Dies ist nötig, da sonst bei Diebstahl und unerlaubter Benutzung durch Dritte größere finanzielle Schäden für den Eigentümer entstehen können.

Hierzu ist es üblich, eine bestimmte Freigabeziffernreihe, Kodierung (PIN) vorher zu definieren, mit der das Gerät aktiviert werden kann. Wird die kodierte Ziffernreihe mehrere Male falsch eingegeben, sperrt sich das Gerät zur weiteren Absicherung selbst. Es kann dann nur noch mit einer komplizierteren, noch sichereren (längeren) Kodierung wieder aktiviert werden. Ist diese spezielle Kodierung verlustig oder nicht bekannt, ist das Gerät so lange gesperrt, unbenutzbar. Dies gilt also auch für den rechtmäßigen Benutzer, sollte er einmal aus Versehen mehrere Male die eigene Kodierung falsch eingeben.

Andererseits ergibt sich bei Gebrauch des Geräts oft die Problematik, eine spezielle Nummer schnell und unkompliziert auszuwählen beziehungsweise anzurufen. Dies gilt insbesondere bei Notfällen, wenn eine spezielle Nummer angewählt werden soll.

In Patentschrift EP 0 689 329 A1 wird hierzu ein herausschiebbares Adressenfeld für Telefonnummern beschrieben. Zwischenzeitlich ist in der Regel aber bereits innerhalb des Geräts eine auswahlgesteuerte Telefonbuchfunktion möglich, um eine vorher eingespeicherte Nummer über das Anzeigeelement mittels Tasten auszuwählen und zu aktivieren, anzurufen. Diese Prozedur ist auch verkürzt möglich, indem verschiedenen Tasten bestimmte Zielnummern vorher zugeordnet werden und als sogenannte Direktwahltasten dann definiert zur Verfügung stehen. Dies erfordert aber stets die Aufmerksamkeit und Blickkontakt des Benutzers: Die richtige Taste muß gefunden und richtig als Direktwahlfunktion oft in einer speziellen Art und Weise aktiviert werden.

Dies sind entscheidende Bedienungsnachteile in Situationen, in denen nicht die volle Aufmerksamkeit des Benutzers zur Verfügung steht, z. B. beim Führen eines Kraftfahrzeugs oder in Notsituationen. Speziell auch für ältere oder behinderte Menschen ist diese Bedienung noch zu unsicher, wird oft fehlerhaft ausgeführt.

Bei einer vorbekannten Lösung für ein Gerät der eingangs genannten Art gemäß DE 197 43 283 C1 wird ein Gerät beschrieben, das ein Dialogsystem mittels einem Auswahlelement (Trackpoint) beschreibt. Dieses hat aber den Nachteil, daß der gesamte Dialog über das Anzeigeelement mit großer Aufmerksamkeit verfolgt werden muß.

Gleiches gilt für Lösungen mit drucksensitivem Anzeigeelementen, bei denen direkt die dargestellte Funktion oder Teilnehmernummer ausgewählt und aktiviert werden kann. Sie benötigen stets den Sichtkontakt und die volle Aufmerksamkeit des Benutzer.

Die Patentschrift 198 37 642 C1 beschreibt eine fingergesteuerte Funktionsführung, vorzugsweise aber über einen extra angebrachten Fingersensor am Gerät. Es ist aber ohne jeden Zweifel, daß ein solches Erkennungsfeld, beispielsweise kapazitiver Art, die Bauform und Bedienfläche eines Telefons nachteilig vergrößert.

Ebenso die Schriften 197 10 546 A1, 196 45 937 und 196 45 936 A1 beschäftigen sich mit der Verarbeitung von Fingerabdrücken und Irisbildern als Benutzererkennung und Funktionssteuerung, und sind ebenso auf einen "extra" angebrachten biometrischen Sensor angewiesen, mit vorbenannten Nachteilen. Speziell hinsichtlich der Anwendung der biometrischen Benutzererkennung bei Mobil telefonen ist aber einsichtig, daß diese für Verschmutzung, Taschendeponierung usw. sehr kompakt ausgeführt sein sollten und daher jegliche weitere Bedien- und Erkennungsflächen hinderlich sind.

Der im Schutzanspruch 1 beschriebenen Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, eine leicht und schnell durchführbare Bedien- und Benutzererkennungsfunktion für eine tragbares elektronisches Kommunikationsgerät zu schaffen, die vorzugsweise einfachst ohne große Aufmerksamkeit und Sichtkontakt sicher zu handhaben ist, zugleich aber einfach und damit kostengünstig in der Herstellung ist, dem anwendungsorientierten kompakten Design entgegenkommt, ohne wesentliche Züge des Telefons selbst zu verändern.

Die Aufgabe wird durch die in den Schutzansprüchen benannten Merkmale gelöst.

Sie wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf dem eingangs beschriebenen Gerät vorzugsweise dem Anzeigeelement mittels einem speziellen Aufbau eine zweite Funktion zugeordnet wird.

Hierzu ist es sinnvoll, vorbekannte Anzeigeelemente (Displays) zu verwenden, bei denen eine Flüssig kristallschicht zwischen zwei durchsichtigen (Glas-) Platten gebracht wird. Mittels dünner, z. B. aufgedampfter und damit fast undurchsichtiger Leiterbahnen kann dann durch Polarisationseffekte auf vorher definierten Feldern eine Flüssigkristallstruktur so ausgerichtet werden, daß sie nahezu lichtun durchlässig wird. Mittels diesem Effekt lassen sich Ziffern und andere Grafikelemente dunkel auf dem durchsichtigen Anzeigeelement (Display) darstellen. Eine über oder unter dem Anzeigeelement (z. B.: LCD = Liquid Cristal Display) durchsichtig gestaltete Sensorschicht ist matrixartig hochauflösend sensitiv gestaltet, so daß sie mittels einer reihenweisen Abfrage ein digitales Abbild von einem auf ihrer Vorderseite aufliegenden Finger erzeugen kann. Die Minuzien (Erhebungen, Verzweigungen der Haut rillen) einer Fingerkuppe erzeugen bei Auflegen ein Muster aus Hautlinien, das dann digital als Punkte matrix innerhalb des Geräts als Benutzer-Identifikationsmerkmal (sog. Warmcode) abgespeichert wird.

Dieses Merkmal, Vektorabbild, kann beispielsweise auch zugriffsgeschützt mittels eines Schlüssel, beispielsweise nach RSA- Klassifizierung auf einer Speicherkarte oder innerhalb der Kommuni kationseinheit, abgespeichert werden.

Bei erneutem Auflegen werden mehrere markante Übereinstimmungen mit dem abgespeicherten digitalen Abdruck überprüft. Bei Übereinstimmung einer Mindestanzahl von markanten Bildausschnitten des bekannten, gespeicherten Abbilds mit einem neuem Matrixabbild des aktuell aufgelegten Fingers wird der Benutzer und Inhaber als erkannt bestätigt, Zugang zu den Funktionen des Gerätes erteilt, eventuell je nach aufliegendem Finger eine zuvor definierte Funktion sofort ausgeführt.

Aufgrund der bekannten Tatsache betreffend der anatomischen Eigenheiten des Menschen bezüglich Fingerabdrücke kann bei Übereinstimmung einer bestimmten Anzahl markanter Details, charakteristischer Verzweigungen (Minuzien) eines Fingerabdrucks die Erkennungssicherheit mit hoher Wahrscheinlichkeit als sicher angenommen werden. Hierbei kann z. B. ab 20 dieser auch sogenannten biometrischen Übereinstimmungen eine Identifikation/Authentifizierung angenommen werden. Zwölf Übereinstimmungen gelten rechtlich bereits vor Gericht als ausreichend, um einen Menschen zu identifizieren. Geräte speziell nach dem neuen Standard "Universal Mobile Telecommunications System", kurz UMTS, sind bis zu 20mal leistungsfähiger als die vorangegangene Gerätegenerationen, wie z. B. GSM 11.11. Bezüglich Datenspeicher und Rechengeschwindigkeit zur Bearbeitung und Vergleich von digitalisierten Matrixabbildern von Fingerabdrücken ist aber auch bei herkömmlichen Geräten (z. B. nach GSM-Standard) eine schnelle und sichere Funktion gewährleistet:
Bei einer beispielsweisen Auflösung von cirka 500 dpi (dots per inch) auf einer ca. 14 × 14 Millimeter großen Sensorfläche, mit Umsetzung der Messwerte in ein 8-Bit-Graufstufenbild mit 50-80 Abstufungen und anschließenden Auswertung auf die markante, relevante Information läßt sich die Datenmenge pro Identifikationsmerkmal auf etwa 200 Bytes begrenzen. Hierzu wird dann allein Ausrichtung und Position der Hautrillenverzweigungen (Minuzien) als charakteristisches Abbild abgespeichert, nicht der gesamte Fingerabdruck selbst.

Das matrixartige Punktebild kann auf vielfältige Weise eingelesen, eingesannt werden:
Methode 1: Einsatz einer mehrschichtigen Sensorfläche mit Sensorpunkten, an denen der Verlauf der Minuzien anhand von elektrisch anliegenden Kapazitätswerten ausgewertet wird, die brückenartig durch die aufliegenden Hautrillen und Erhebungen gebildet werden.
Methode 2: Einsatz einer hochauflösenden CMOS/CCD Kamera unter der Sensorfläche. Hierbei kann die Fläche von unten mit LED Elementen angeleuchtet werden, die gleichzeitig als eine Art Anzeigenbeleuchtung dienen.
Methode 3: Ablesen des Wärmebilds, das durch die anliegenden Minuzien erzeugt wird.
Methode 4: Auswerten der Minuzien durch eine drucksensitive Sensoroberfläche auf der Anzeigefläche.
Methode 5: Auswerten eines Ultraschallechobilds, das von den Minuzien zurückgeworfen wird.
Methode 6. Einsatz einer Scanneroptik, wie aus der Computer/Telefaxanwendung bekannt, mittels lichtempfindlicher Fotodioden.

Ebenfalls möglich ist, den Fingerabdrucksensor nicht direkt auf dem Gerät selbst, sondern auf der zugehörigen SIM (Subscriber Identify Module) -Identifikationskarte zu plazieren, die wiederum in dem Gerät plaziert wird. Eine solche Karte enthält alle Zugangsdaten des Benutzers zu den ihm zugeordneten Funknetzbetreiber(n). Die Verknüpfung der Freigabe direkt auf einer solchen Karte mittels Finger abdrucksensor kann hierbei vorteilhaft vom Funknetzbetreiber mit beeinflußt und freigegeben werden. Vorteilhaft ist (bei der Verwendung von Fingerabdrucksensoren auf z. B. SIM Karten) die Bauform dann aber hier so gewählt, daß das Sensorfeld der Karte sich im eingesteckten Zustand mit der Anzeigefläche der Karte deckt und dadurch die Bauform ebenfalls "sandwich"-artig mit dem Anzeige feld (Display) sinnvoll gekoppelt ist.

In dieser Bauform wird mittels geeigneter Maßnahmen der Fingerabdruck durch das Anzeigefeld (Display) eingelesen.

In einem weiteren Schritt kann die oben genannte Bauform mittels mehrlagiger Dünnschichttechnik und auf Glasplatten aufgedampften Leiter- und Kontaktbahnen zu einem einzigen Modul vereint werden. Ergänzungsweise kann es ebenso sinnvoll sein, die mit der Anzeigefläche plazierte Sensorfläche für Fingerabdrücke mit ihren Verarbeitungskomponenten zur Bearbeitung des Punkteabbilds mittels geeigneter Kontaktierungen direkt mit der SIM Karte zu verbinden oder Teile davon direkt auf der Karte zu plazieren, um Benutzer-Freigabeprozeduren direkt über die genannte Karte abzufragen. Mit den oben genannten Ausführungen können dann auch finanzielle Transaktionen (z. B. auf WAP) über Internet oder digitale Telefonie kartenabhängig mit einer eindeutigen Benutzeridentifikation bestätigt werden. Sinnvoll kann auch sein, den Fingerabdruck eines Benutzers codiert weder auf der (SIM-) Karte noch in dem Gerät abzuspeichern, sondern direkt beim Funknetzbetreiber auf der Serverplattform. Es wird somit der vom Gerät eingelesene Fingerabdruck codiert zum Funknetzbetreiber übersendet, und von dort nach Vergleich eine jeweilige Freigabe- oder Direktfunktion ausgeführt.

Dies kann insbesondere sinnvoll sein, wenn das Kommunikationsgerät im wesentlichen auch eine Computereinheit darstellt.

Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel auf der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 das erfindungsgemäße tragbare elektronische Kommunikationsgerät.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen als Ausführungsbeispiel näher beschrieben:
Und zwar zeigt Fig. 1 das tragbare elektronische Kommunikationsgerät (1) mit der Bedienungstastatur (2), die mit der Anzeige gekoppelte Sensorfläche (3) auf der ein Finger einen Abdruck (4) mit Minuzien (5) hinterläßt [Der Abdruck ist zur Veranschaulichung ausschnittsweise vergrößert dargestellt]. Die Sensorfläche ist hierbei gleichzeitig mit einem ablesbaren, grafischen Anzeigeelement gekoppelt.

Bezugszeichenliste

1

Elektronisches Kommunikationsgerät

2

Bedienungstastatur

3

Sensorfläche, Anzeigefeld als gekoppelte Einheit

4

Abdruck (Finger)

5

Minuzien (Verzweigungspunkte der Hautrillen)

Claims

1. Tragbares elektronisches Kommunikationsgerät gekennzeichnet dadurch, daß die Kommunikationseinheit mit einer über oder unter der Anzeige (Display) gelegenen Sensorfläche oder Sensoreinheit für Fingerabdruckerkennung versehen ist und daß durch Vergleich von Ausschnitten eines vorher digitalisiert, punkteförmig abgespeicherten Abbilds eines Fingerabdrucks zu Ausschnitten eines aktuell über die Sensorfläche des Geräts eingelesenen Punktebild eines aufliegenden Fingers ein oder mehrere Benutzer mit hoher Wahrscheinlichkeit identifiziert werden, diesen Benutzern darauffolgend Zugang zu Gerätefunktionen gewährt wird, wobei ein oder mehrere Anzeigeelemente im modularen Aufbau zur Sensorfläche oder Sensoreinheit übereinander gekoppelt sein können.

2. Tragbares elektronisches Kommunikationsgerät nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, daß in die Kommunikationseinheit eine Benutzerkarte mit Sensorfläche zur Erfassung von Fingerabdrücken einschiebbar ist, wobei im eingeschobenen Zustand die Sensorfläche dann mit einem oder mehreren Anzeigeelementen in modularem Aufbau übereinander gelagert sind.

3. Tragbares elektronisches Kommunikationsgerät nach Anspruch 1 oder 2 gekennzeichnet dadurch, daß die Kommunikationseinheit mit einer Sensorfläche zur Erfassung von Fingerabdrücken versehen ist, unter der eine digitale CCD Kamera das Bild des anliegenden Fingers aufnimmt.

4. Tragbares elektronisches Kommunikationsgerät nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 gekennzeichnet dadurch, daß die Anstrahlung zur besseren Auswertbarkeit der auf der Sensoroberfläche aufliegenden Fingerfläche durch Leuchtmittel erfolgt, die gleichzeitig zur Beleuchtung der Anzeigeelemente des Geräts dienen können.

5. Tragbares elektronisches Kommunikationsgerät nach Anspruch 1 oder 2 gekennzeichnet dadurch, daß die Kommunikationseinheit mit einer Sensorfläche zur Erfassung von Fingerabdrücken versehen ist, unter der ein digitales Kameramodul das Wärmebild des aufliegenden Fingers aufnimmt und digitalisiert, punkteförmig als matrixartiges Abbild weitergibt.

6. Tragbares elektronisches Kommunikationsgerät nach Anspruch 1 oder 2 gekennzeichnet dadurch, daß die Kommunikationseinheit mit einer Sensorfläche zur Erfassung von Fingerabdrücken versehen ist, unter der eine Scanneroptikeinrichtung mit lichtempfindlichen Dioden zeilenweise das Bild des aufliegenden Fingers mittels Anstrahlung von LEDs aufnimmt.

7. Tragbares elektronisches Kommunikationsgerät nach Anspruch 1 oder 2 gekennzeichnet dadurch, daß die Kommunikationseinheit mit einer Sensorfläche zur Erfassung von Fingerabdrücken versehen ist, die mittels punkteförmig angeordneter Matrix von Kontaktpunkten über die Abfrage von anliegenden Kapazitäten, die Hautlinien eines Fingers brückenartig erzeugen, ein Fingerabdruckprofil generiert wird.

8. Tragbares elektronisches Kommunikationsgerät nach Anspruch 1 oder 2 gekennzeichnet dadurch, daß die Kommunikationseinheit mit einer Sensorfläche zur Erfassung von Fingerabdrücken versehen ist, die mittels druckempfindlicher, punkteförmig angeordneter Matrix von Kontaktpunkten über die Abfrage von aufliegenden Druckunterschieden, die Hautlinien eines Fingers erzeugen, ein Fingerabdruckprofil generiert wird.

9. Tragbares elektronisches Kommunikationsgerät nach Anspruch 1 oder 2 gekennzeichnet dadurch, daß die Kommunikationseinheit mit einer Sensorfläche zur Erfassung von Fingerabdrücken versehen ist, die mittels wärmeempfindlicher, punkteförmig angeordneter Matrix von Kontaktpunkten über die Abfrage von anliegenden Temperaturunterschieden, die Hautlinien eines Fingers erzeugen, ein Fingerabdruckprofil generiert wird.

10. Tragbares elektronisches Kommunikationsgerät nach Anspruch 1 oder 2 gekennzeichnet dadurch, daß die Kommunikationseinheit mit einer Sensorfläche zur Erfassung von Fingerabdrücken versehen ist, unter der ein Ultraschallsensor das Ultraschallechobild einer angestrahlten aufliegenden Fingerfläche aufgrund von Laufzeitunterschieden auswertet und so ein Höhen- und Tiefenrelief der Eigenheiten des Abdrucks, Minuzien erstellt, das hinsichtlich charakteristischer Verläufe ausgewertet werden kann.

11. Tragbares elektronisches Kommunikationsgerät nach Anspruch 1 oder 2 gekennzeichnet dadurch, daß die Kommunikationseinheit mit einer Sensorfläche zur Erfassung von Fingerabdrücken versehen ist und bei Übereinstimmung von an-/aufliegenden Fingerabdruckausschnitten (Minuzien) eines Benutzers je Finger eine Direktfunktion des Geräts zugeordnet bzw. ausgeführt wird.

12. Tragbares elektronisches Kommunikationsgerät nach Anspruch 1 oder 2 gekennzeichnet dadurch, daß die Kommunikationseinheit mit Tastatur eine kleine tragbare Computereinheit ausbildet und die Sensorfläche gleichzeitig Steuerelement eines Auswahlmenüs oder eines punktförmigen Selektionszeigers darstellt.

13. Tragbares elektronisches Kommunikationsgerät nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, daß die Sensorfläche Bestandteil einer einschiebbaren Karte mit denen dem Benutzer zugeordneten, kodierten Zugangsdaten ist.

14. Tragbares elektronisches Kommunikationsgerät nach Anspruch 1 oder 2 gekennzeichnet dadurch, daß die Sensorfläche als Bestandteil des Gerätes zwecks Freigabe von Bedienungszugang und Direktfunktionen über eine Steuerplatine mit einer einschiebbaren Identifikationskarte elektronisch verbunden wird.