DE2807378C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Schreibinstrument gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es besteht ein Bedürfnis nach einer Verifikations- oder Überprüfungsvorrichtung, die zur Identifizierung von beispielsweise Personal geeignet ist, welches in eine abgesicherte Zone eintreten möchte. Es wäre zweckmäßig, an verschiedenen Toren den Eintritt zu ermöglichen, ohne daß dort Wachpersonal vorhanden sein müßte, wobei aber trotzdem die Identifizierung einer hereinkommenden oder herauskommenden Person in eine solche Zone hinein und aus dieser heraus sichergestellt werden müßte, bevor der Zutritt oder Austritt erfolgt.

Eine Lösungsmöglichkeit hinsichtlich der Sicherstellung der Identifikation in solchen Fällen ist die Unterschriftenverifikation. Wenn eine Person die Zone betreten oder verlassen möchte, so würde sie ein spezielles Schreibinstrument und/oder eine spezielle Schreibplatte verwenden, wobei das Instrument oder die Platte elektrische Ausgangsgrößen infolge der Unterschriftenleistung durch die Person erzeugt, und zwar sind dabei die Ausgangsgrößen dynamisch repräsentativ für ausgewählte Aspekte der die Unterschrift erzeugenden Handschreibwirkung. Diese Ausgangsgrößen werden mit anderen Ausgangsgrößen verglichen, die für vorausgegangene Proben- oder Beispiels-Unterschriften von einer Datenbank, wie beispielsweise einem Computerspeicher, repräsentativ sind. Dies kann dadurch erfolgen, daß man irgendeines der bekannten Computerprogramme für allgemeine oder spezielle Computer oder verdrahtete Computervorrichtungen verwendet, um mit einem hohen Genauigkeitsgrad die von einer Person geleistete Unterschrift zu verifizieren, um festzustellen, ob die Person tatsächlich auch die Person ist, die sie vorgibt zu sein.

Es sind bereits verschiedene Arten von Unterschriftenverifikationssystemen im Handel verfügbar. Eines dieser Systeme ist in US-PS 39 83 535 beschrieben und verwendet Eingangssignale proportional zu Beschleunigungen des Schreibgeräts entweder in x- oder y-Richtungen oder in beiden Richtungen. Die Signale ihrerseits sind proportional zu den durch den Unterschrift leistenden ausgeübten Musterkräften und besitzen vorbestimmte konsistente Zeitdauern, wenn die speziellen Strichhube in einer üblichen Unterschrift ausgeführt werden. US-PS 39 83 535 schlägt als Eingabevorrichtungen im Handel verfügbare x-y-Plattenvorrichtungen vor, wie sie in US-PS 36 68 313 und 35 82 962 beschrieben sind. Jede der erwähnten x-y-Plattenvorrichtungen erzeugt Analogsignale proportional zur x-y-Federverschiebung oder Position, und es ist notwendig, die zweite Ableitung nach der Zeit der Federverschiebung zu bilden, um die als Eingangsgröße für das System von US-PS 39 83 535 erforderliche Beschleunigungsinformation zu erhalten.

Eine zweite Art von Signalverifikationssystemen ist in US-PS 39 62 679 gezeigt. Die Diskriminante oder das Eingangssignal zu diesem Signal ist proportional zur Handschreibgeschwindigkeit, wobei die Handschreibgeschwindigkeiten definiert sind als die skalare Größe der Geschwindigkeit oder

S = ,

wobei V _x und V _y die x- bzw. y-Geschwindigkeitskomponenten der Geschwindigkeit einer Feder (eines Schreibgeräts) bezüglich einer Schreiboberfläche sind. Dieses Patent beschreibt auch die Möglichkeit zusätzlicher oder alternativer Diskriminanten in der Form eines magnetischen Schreibgeräts und einer Platte, die in der Lage ist, Ausgangssignale proportional zum Handschreibdruck zu erzeugen und auch Signale proportional zu den V _x - und V _y - Geschwindigkeitskomponenten.

Eine dritte Type von Unterschriftenverifikationssystemen verwendet ein Eingangssignal, welches den veränderbaren Druck zwischen einem Schreibgerät und einer Schreiboberfläche repräsentiert, und zwar ausgeübt durch eine Person beim Schreiben seiner Unterschrift (US-PS 39 59 769). Dieses Patent beschreibt einen Druckwandler, der aus einem Schreibgerät oder einer Feder bestehen kann, die ein Beanspruchungsmeßgerät und eine Widerstandsbrückenanordnung aufweist, um eine Ausgangsspannung mit einer Amplitude zu erzeugen, die sich als Funktion des zwischen dem Schreibgerät und der Schreiboberfläche ausgeübten Drucks ändert. Eine weitere Eingabevorrichtung mit einer Druckwandlerplatte zur Verwendung bei einem Unterschriftenverifikationssystem, vergleiche beispielsweise US-PS 39 59 769, ist in US-PS 39 91 402 beschrieben. Diese Vorrichtung verwendet einen magnetischen Wandler zur Abfühlung von Versetzungen oder Verschiebungen einer Schreibplatte allein längs der z-Achse, wobei diese Versetzungen proportional zur z-Achsen-, d. h. der nach unten gerichteten Komponente des Drucks oder der Kraft sind, die beim Schreiben von Hand auf der Platte ausgeübt wird.

US-PS 39 88 934 beschreibt eine Eingabevorrichtung für ein Unterschriftenverifikationssystem, welches Ausgangssignale proportional zu xy-, y- und z-Komponenten der Handschreibkraft erzeugt. Diese Vorrichtung besteht aus einer Schreibplatte, die an einem Paar von dünnen horizontalen Trägern an einem umgebenden Zwischengebilde aufgehängt ist. Das Zwischengebilde ist durch ein ähnliches Paar von Vertikalträgern an einem starren Rahmen aufgehängt. Die tragenden Träger für die Schreibplatte und das Zwischengebilde besitzen Beanspruchungsmeßgeräte daran befestigt zur Messung der Handschreibkräfte in x-, y- und z- Richtungen. Die x-, y- und z-Verschiebungen der tragenden Träger sind proportional zu den entsprechenden Handschreibkräften auf der Schreibplatte.

Eingabevorrichtungen für Unterschriftenverifikationssysteme der bekannten Art verwenden Schreibgeräte und/oder Platten, die empfindlich sind gegenüber dem Druck beim Schreiben von Hand (Handschreibdruck), der Geschwindigkeit, der Geschwindigkeit oder Beschleunigung und Kombinationen davon. Diese Eingabevorrichtungen verwenden Wandler, die gesonderte Spannungs- und Stromquellen benötigen, wie dies beispielsweise bei Beanspruchungs- oder Dehnungsmeßgeräten oder magnetischen Wandlern der Fall ist. Im allgemeinen müssen die Beanspruchungsmeßgeräte-Wandler sorgfältig ausgewählt und abgestimmt werden, und sie werden üblicherweise in Widerstandsbrückenschaltung benutzt, die eine sorgfältige Gleichgewichtseinstellung erforderlich machen. Derartige Vorrichtungen sind im allgemeinen teuer und können beim normalen Gebrauch leicht beschädigt werden und auch bei unbeabsichtigten Stößen, die durch Herabfallenlassen usw. während des normalen Gebrauchs entstehen. Beanspruchungsmeßgeräte müssen mit etwas flexiblen Gliedern verbunden werden, wegen ihrer inhärenten Unempfindlichkeit gegenüber sehr kleinen Beanspruchungen. Die magnetischen Vorrichtungen sind fast stets mit Problemen behaftet, sind gegenüber Streumagnetfeldern empfindlich und teuer in der Herstellung.

In der DE-PS 20 11 230 ist ein Schreibinstrument mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 beschrieben. Mit seiner Hilfe lassen sich der Schreibdruck sowie gegebenenfalls Griffdruck und Handtranspiration erfassen. Nachteilig am bekannten Schreibinstrument ist der Umstand, daß nur ein für den Schreibdruck repräsentatives Signal erzeugt wird. Die Erzeugung von Signalen mit verschiedenen Richtungskomponenten ist nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Instrument zur preisgünstigen, zuverlässigen sowie effektiven Personenidentifikation zu schaffen, beispielsweise um den Einlaß und den Ausgang bei gesicherten Zonen vorzusehen.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Schreibinstrument der genannten Art, welches die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 aufweist.

Die Erfindung sieht somit ein Schreibinstrument für dynamische Unterschriftenverifikationssysteme -vor, welches folgende Elemente aufweist: Eine biegbare oder leicht flexible Welle mit einer Longitudinalachse und einer Schreibspitze, die der das Instrument benutzende Schreiber auf eine Schreiboberfläche aufbringt, einen piezoelektrischen Wandler, angrenzend an die flexible Welle, zur Erzeugung eines elektrischen Signals infolge einer leichten Biegung der Welle in einer ersten Richtung, einen zweiten signalerzeugenden piezoelektrischen Wandler, angrenzend an die Welle, und ansprechend auf eine leichte Biegung der Welle in einer zweiten Richtung, und elektrische Leiter zum Leiten der ersten und zweiten piezoelektrisch erzeugten Signale zu einer Signalverarbeitungsvorrichtung. Die leicht flexible Welle kann eine Schreibspitze aufnehmen und halten, und zwar zur Erzeugung einer sichtbaren Aufzeichnung ihrer Bahn auf einer Schreiboberfläche, wie beispielsweise eine Kugelschreibermine, und sie ist vorzugsweise leitend, um so als eine Erde relativ zu den ersten und zweiten elektrischen Signalen zu dienen. Die piezoelektrischen Wandler sind vorzugsweise longitudinal längs der flexiblen Welle angeordnet, und zwar im allgemeinen parallel zu deren Längsachse, und sie liegen in Ebenen von ungefähr rechten Winkeln zueinander, die sich auf der Longitudinalachse der Welle schneiden.

Es kann ebenfalls eine druckempfindliche Schreiboberfläche unter Verwendung piezoelektrischer Wandler vorgesehen sein, um eine Ausgangsgröße zu erzeugen, die für den während des Unterschreibens ausgeübten Feder- oder Schreiberspitzendruck repräsentativ ist.

Die Erfindung sieht weiterhin eine dynamische Unterschriftenverifiktion vor.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß Signale repräsentativ für die Handschreibbeschleunigung und/oder Kräfte von einem Schreibinstrument erhalten werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die erfindungsgemäßen Schreibinstrumente im normalen Gebrauch relativ unzerbrechlich sind. Weiterhin hat die Erfindung den Vorteil, daß die bei der Durchführung der Erfindung verwendeten piezoelektrischen Wandler billig sind, nicht abgeglichen werden brauchen und bei Bruch ohne weiteres ersetzt werden können. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß keine gesonderte Spannungs-Strom- oder Leistungs-Quelle erforderlich ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung und der Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes, in der Hand zu tragendes Schreibinstrument;

Fig. 2a und 2b eine Schreiboberflächenplatte zur Verwendung mit dem Instrument der Fig. 1;

Fig. 3 ein Blockdiagramm eines Unterschriftenverifikationssystems mit einer Eingabevorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 4a-4d graphisch Analogsignale, erzeugt durch das Instrument der Fig. 1, zusammen mit den repräsentierten Unterschriften.

Es sei nunmehr auf die Fig. 1 Bezug genommen, welche ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines in der Hand zu haltenden Schreibinstruments darstellt. Das Instrument 10 weist eine äußere Umhüllung 12 auf, die beispielsweise eine typische Kunststoffkugelschreiberhülle sein kann, wobei ferner eine leicht biegbare oder flexible hohle leitende Welle 14 vorgesehen ist, die darinnen eine Kugelschreibernachfüllmine 16 enthält. Dem Fachmann ist klar, daß ein mechanischer Bleistift oder eine andere Form von Schreibinstrument, wie beispielsweise ein Filzschreiber, ebenfalls Verwendung finden könnte, wobei sich aber herausgestellt hat, daß die Kugelschreibermine leicht zu ersetzen ist, sauber arbeitet und einem ausgedehnten Gebrauch sowie einem hohen Handschreibdruck widersteht.

Die Welle 14 für die Halterung einer üblichen 0,30 cm Durchmesser Messing-Kugelschreibermine würde vorzugsweise einen 0,31 cm Innendurchmesser aufweisen. Der Außendurchmesser wäre dann, wenn die Welle aus beispielsweise Aluminium besteht, ungefähr 0,46 cm und die Welle könnte ungefähr 15,2 cm lang sein.

Im wesentlichen parallel zur Longitudinalachse 15 der flexiblen Wellen 14 befinden sich zwei piezoelektrische Wandler 18 und 20, die vorzugsweise rechtwinklig zueinander bezüglich der Longitudinalachse des Schreibinstruments angeordnet sind. Die Wandler 18 und 20 werden benachbart und angrenzend an die leicht flexible Welle 14 durch beispielsweise eine leicht flexible Verklebung, ein Band oder nichtleitende Halteverbindungen, wie beispielsweise Bänder 21, gehalten. Es können drei, vier oder mehr piezoelektrische Wandler mit im allgemeinen parallelem Abstand zueinander um den Umfang der Welle 14 herum angeordnet sein. Eine derartige Vielzahl von Wandlern kann mit gleichem Abstand oder in anderer Weise angeordnet sein. Es könnte auch eine Vielzahl von zwei oder mehreren Wandlern in gleicher Weise auf der Außenseite des leicht flexiblen Schreibinstruments angeordnet sein und mit diesem in geeigneter Weise verklebt sein. Der Fachmann erkennt, daß entgegengesetzt angeordnete Wandler so geschaltet sein sollten, daß additive Signale erzeugt werden, so daß sich die Signale der Wandler nicht miteinander auslöschen.

Die Wandler 18 und 20 sind vorzugsweise bimorphe oder multimorphe piezoelektrische Wandler, welche einen großen Vorteil gegenüber Beanspruchungsmeßvorrichtungen insofern haben, als sie keine gesonderte Leistungsquelle benötigen, sondern ihre eigenen Signale entsprechend der auf sie ausgeübten Biegung erzeugen. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Wandler 18 und 20 ungefähr 7,4 cm lang, ungefähr 0,15 cm breit und ungefähr 0,05 cm dick. Natürlich können diese Dimensionen variieren. Beispielsweise kann die Länge von mindestens ungefähr 3,8 cm bis 10,2 cm oder länger sein, und zwar abhängig von der gewünschten Signalstärke. Die Breite und Dicke können ebenfalls variiert werden, um die gewünschten Ausgangsamplituden für einen speziellen Anwendungsfall zu liefern.

Das im bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendete piezoelektrische Material ist Gulton G-1195, welches äquivalent zu Vernitron PZT-5B ist. Gulton G-1278 oder Vernitron PZT-5H und auch andere piezoelektrische Materialien mit ähnlichen Eigenschaften können verwendet werden.

Die Welle 14 und somit die Wandler 18 und 20 sind durch den Schreibdruck leicht durchgebogen, was durch Komponenten in x- und y-Richtungen repräsentiert wird während des Gebrauchs des Instruments 10 als ein in der Hand gehaltenes Schreibinstrument. Ein Wandler wird daher ein Signal repräsentativ für eine Biegungskomponente proportional zur Beschleunigung der Schreibspitze, wie beispielsweise die x-Komponente, erzeugen, und der andere Wandler wird in ähnlicher Weise ein Signal repräsentativ für die y-Komponente erzeugen. Weil diese Signale durch gesonderte Signalkonditionierverstärker verarbeitet werden, wie dies im folgenden noch erläutert wird unter Bezugnahme auf Fig. 3, brauchen die Wandler nicht aneinander angepaßt zu sein. Unterschiede hinsichtlich der Stärke der Ausgangssignale können durch geeignete Eichung der Verstärker kompensiert werden. Die Wandler 18 und 20 sind mit Drähten 24 und 26 verbunden, welche die erzeugten Signale der Signalverarbeitungsvorrichtung zuführen, wie dies schematisch in Fig. 3 gezeigt ist, um so die Unterschriftenverifikation durchzuführen. Die Signalverarbeitung kann beispielsweise in einem in geeigneter Weise programmierten Allzweck-Digitalcomputer erfolgen. Die Ausgangsgrößen können auch, wie in Fig. 4 gezeigt, durch ein Streifenaufzeichnunsgerät ausgeführt und mittels des Auges verglichen werden. Innerhalb des Schreibinstruments selbst befinden sich leitende Leiter 28 und 30, die in entsprechender Weise mit den Enden der piezoelektrischen Wandler 18 und 20 an Punkten 32 und 34 beispielsweise durch Silberepoxy oder eine andere leitende Klebung verbunden sind. Der Fachmann erkennt, daß auch andere Verbindungsformen benutzt werden können.

An den Punkten 38 und 42 sind die Leiter 28 und 30 an Drähten 24 und 26 befestigt. Diese Anordnung verhindert, daß irgendeine Beanspruchung oder ein Zug, ausgeübt auf die Leiter 26 und 28, zu den Verbindungen 32 und 34 und von dort zu den Wandlern 18 und 20 übertragen wird. Ein Erdleiter 40 ist an der leitenden Welle 14 an einem Punkt 36 befestigt und kann daran durch Löten oder in anderer Weise befestigt sein.

Das Instrument 10 kann auf irgendeine Art mit einer relativ glatten Schreiboberfläche verwendet werden und erzeugt Signale repräsentativ für die Beschleunigung der Schreibspitze in x- und y-Komponenten, wenn eine Person ihre spezielle Unterschrift schreibt. Eine einzige Integration der x- und y-Komponenten- Signale bezüglich der Zeit erzeugt Signale repräsentativ für die Geschwindigkeit der Schreibspitze. Es ist zweckmäßig, daß der Schreiber oder die Welle stets in der gleichen Zeit nach oben gehalten wird, um im wesentlichen die gleiche x- und y-Achsenbasis für jede Unterschrift vorzusehen. Somit befinden sich für jede Unterschrift die Wandler 18 und 20 im wesentlichen in den gleichen Relativpositionen. Dies wird leicht dadurch erreicht, daß man die eine Seite des Schreibers mit den Worten "diese Seite nach oben" oder in anderer Weise markiert, so daß der Benutzer den Schreiber stets im wesentlichen in der gleichen Position für seine Unterschrift hält.

Das Schreibinstrument 10 kann in Verbindung mit einer Platte verwendet werden, wie sie beispielsweise in den Fig. 2a und 2b gezeigt ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel enthält eine leitende oder Metallumhüllung 50 eine Metallplatte 52, die eine angehobene rechteckige Schreiboberfläche vorsieht. Die Platte 52 ist auf der Oberseite einer größeren, vorzugsweise trapezförmigen Metallplatte 53 angeordnet, die auf drei scheibenförmigen piezoelektrischen Fühlern oder Druckwandlern 54, 55 und 56 getragen ist. Die Umschließung 50 kann als eine Handauflage während einer Unterschriftsleistung auf Platte 51 verwendet werden. Die Fühler 54, 55 und 56 können elektrisch parallelgeschaltet sein, wie dies in Fig. 2b gezeigt ist, oder aber sie können in Serie geschaltet sein, und zwar geschieht dies abhängig von dem gewünschten Signalausgangsniveau und von der Eingangsimpedanz eines z-Signalkonditionierverstärkers, wie dies beispielsweise in Fig. 3 dargestellt ist.

Der Ausgangsstrom jedes Wandlers kann wie folgt berechnet werden. Die elektrische Verschiebung in der z-Richtung D₃ ist gegeben durch

D₃ = d₃₃T₃ + E₃₃ ^T E₃ , (1)

dabei ist d₃₃ der piezoelektrische Koeffizient zur Inbezugsetzung der Beanspruchung T₃ mit der elektrischen Verschiebung D₃ und E₃₃ ^T ist der dielektrische Koeffizient, der das elektrische Feld E₃ und D₃ in Verbindung setzt, wobei die Beanspruchung konstant gehalten ist. Da T₃ = F₃/a, wobei F₃ die Kraft in z-Richtung und a die mit Elektroden versehene Fläche des Fühlers ist, und E₃ = i₃R/t ist, wobei i₃ der Ausgangsstrom ist, R der Eingangswiderstand des Signalkonditionalverstärkers ist und t die Dicke des Fühlers ist, so kann die Gleichung (1) wie folgt umgeschrieben werden:

a D₃ = d₃₃ F₃ + E₃₃ i₃ Ra/t (2)

oder

a D₃ = d₃₃ F₃ + i₃ C₃ R (3)

In der Gleichung (3) ist die Kapazität D₃ = E₃₃ a/t. Da a D₃ = ∫ i₃dt, kann angenommen werden, daß die Schreibkraft F₃ eine Funktion der Zeit ist:

∫ i₃ dt = d₃₃ F₃ + i₃ C₃R

oder

Aus (4) kann der Strom i₃ wie folgt berechnet werden:

Somit hängt der Ausgangsstrom i₃ von dem piezoelektrischen Koeffizienten d₃₃, der Kapazität des Fühlers C₃, der Eingangsimpedanz des Signalkonditionierverstärkers R und der Handschreibkraft oder dem auf die Schreibplatte ausgeübten Druck ab. Dieser Schreibdruck wird im wesentlichen jedesmal dann, wenn eine Unterschrift geschrieben wird, wiederholt oder dupliziert und die Ausgangsgrößen der Fühlvorrichtungen (Sensoren) können mit bekannten Programmen und Komparatoren verglichen werden, wie dies in US-PS 39 83 535, 39 62 679, 34 80 911 und 36 21 720 und 36 99 517 beschrieben ist.

Piezoelektrische Fühlvorrichtungen 54, 55 und 56 brauchen deshalb nicht abgestimmt werden, weil kleine Differenzen in ihren Ausgangscharakteristika nicht kritisch sind, wenn sie parallelgeschaltet sind, und solche Differenzen haben keine Konsequenz, wenn sie in Reihe geschaltet sind. Wenn eine solche Fühlvorrichtung kaputtgeht, so wird ohne Anpassung eine andere Vorrichtung verwendet. Dieses Merkmal macht die Kosten und die Wartung der Vorrichtung niedrig, verglichen mit Geräten, welche Beanspruchungsmeßvorrichtungen benutzen, die eine Anpassung zum Gebrauch in Widerstandsbrückennetzwerken benötigen.

Im Instrument 10 sind die Wandler 18 und 20 leicht gebogen mit der Welle 14. Diese Biegung ist proportional zur an das Instrument angelegten Kraft während einer Schreibbewegung. Bei der Durchführung der Erfindung ist diese Biegekraft proportional zur Beschleunigung der Schreibspitze, wobei ein etwas konstanter Reibungskoeffizient zwischen Spitze und Schreiboberfläche angenommen wird. Daher erzeugen die x-y-orientierten Wandler Signale, die für die Beschleunigung der Feder oder der Schreibeinrichtung in x- und y-Komponentenrichtungen repräsentativ sind, und zwar beim bevorzugten Ausführungsbeispiel unter rechten Winkeln zueinander. Die für die Beschleunigung repräsentativen Signale können einmal integriert werden, um für die Federgeschwindigkeit repräsentative Signale zu erzeugen, und die Integration kann zweimal erfolgen, um Signale zu ergeben, welche für die Versetzung oder Bewegung der Schreibspitze repräsentativ sind. Diese Integration wird leicht unter Verwendung elektrischer Integrationsschaltungen ausgeführt, die dem Fachmann bekannt sind. Auf diese Weise können drei Dimensionen erhalten werden, die für eine spezielle Unterschrift repräsentativ sind, und zwar aus Signalen, welche für die durch die Wandler in der Feder erzeugte Kraft repräsentativ sind.

Die hohle flexible Welle 14 sollte eine geeignete Steifheit oder Flexibilität besitzen, um eine ausreichende, aber nicht übermäßige Biegung der Wandler 18 und 20 zu gestatten, um die daraus gewünschten Signale zu erhalten. Das Ausmaß der ausgewählten Wellenflexibilität kann sich mit den speziellen verwendeten Wandlern ändern.

Es sei nunmehr auf Fig. 3 Bezug genommen, welche schematisch darstellt, wie die Eingabevorrichtung der Erfindung für die dynamische Unterschriftenverifikation in einem beispielhaften Unterschriftenverifikationssystem verwendet werden kann. Man sieht, daß Leiter 24 und 26 und Erde 40 des Schreibinstruments 10 mit Signalkonditionierverstärkern 62 und 64 verbunden sind. Signalführende und geerdete Drähte 58 und 65 stehen mit einem dritten Signalkonditionierverstärker 66 in Verbindung und sind repräsentativ für die nach unten gerichtete z-Richtungs-Handschreibkraft von der Vorrichtung gemäß Fig. 2. Die Ausgangsgrößen der Verstärker 62, 64, 66 laufend durch Leiter 68 bzw. 69 bzw. 70 in einen programmierten Allgemein-Computer oder einen speziell verdrahteten Computer 72 am Dateneingang 74, um in einen Speicher 76 zu gelangen. Nach Vollendung der Unterschriftsleistung werden die für die eben vollendeten Unterschrift repräsentativen Signale mit gespeicherten Signalen vom Speicher 76 in einem Komparator 78 verglichen. Eine Entscheidungsvorrichtung 80 zeigt an, ob die für die Schreibdynamik der eben vollendeten Unterschrift repräsentativen Signale hinreichend mit den entsprechenden Signalen übereinstimmen, die für die Dynamik von gespeicherten Unterschriften repräsentativ sind, um auf diese Weise eine Überprüfung oder Verifikation der Identität des Schreibers vorzusehen.

Die Fig. 4a, 4b und 4c zeigen Aufzeichnungen der Analogausgangssignale des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Feder oder des Schreibinstruments der Fig. 1 für drei zulässige Unterschriften. Fig. 4d zeigt die Ausgangssignale für eine hinreichend gute Fälschung. Sämtliche in den Fig. 4a-4d gezeigten Analogsignale sind repräsentativ für die x- und y-Achsenkräfte der Federspitze während des Unterschriftsschreibens. Die Analogsignale werden als Funktion der Zeit aufgezeichnet und sowohl der Zeitmaßstab als auch der Verstärkungsfaktor bleiben während des Aufzeichnungsverfahrens ungeändert. Es sei bemerkt, daß Einzelheiten der Aufzeichnungen der Fig. 4a, 4b und 4c gleich sind, wohingegen die Aufzeichnung der Fälschung gemäß Fig. 4d sich in signifikanter Weise von den Aufzeichnungen der echten Unterschriften unterscheidet. Für die Unterschriftenverifikation werden die Werte bestimmter variabler Charakteristiken der Analogsignale, die den Unterschriften zugeordnet sind, ausgewählt und in einem Computerspeicher gespeichert. Das Verifikationsverfahren vergleicht die Werte der gleichen Variablen, wenn eine Unterschrift in den Computer eingegeben wird, mit den zuvor im Computerspeicher gespeicherten Werten. Wenn dieser Vergleich sowohl für x- als auch y-Achsendynamik der Federspitze und auch für die z-Achsendynamikkräfte, erzeugt während des Unterschriftvorgangs, bewirkt wird, so kann der Computer in zuverlässiger Weise eine gültige Unterschrift identifizieren und anerkennen und eine betrügerische Unterschrift zurückweisen.

Claims (13)

1. Schreibinstrument zur Erzeugung von Signalen, repräsentativ für die Handschriftwirkung einer Person und geeignet zur Unterschriftenverifikation mit einer Schreibspitze (16) und Mitteln zur Erzeugung eines elektrischen Signals, gekennzeichnet durch eine flexible Welle (14) mit einer Längsachse zur Halterung der Schreibspitze, die durch den Schreiber während des Gebrauchs des Instruments auf eine Schreiboberfläche angelegt wird, erste Mittel, getragen von und sich erstreckend längs eines Teils der Welle (14) zur Biegung mit der Welle und zur Erzeugung eines ersten elektrischen Signals infolge der Biegung der Welle (14) in einer ersten Richtung, zweite Mittel, getragen von und sich erstreckend längs eines Teils der Welle (14) an einer Lage umfangsmäßig mit Abstand gegenüber den ersten Mitteln zur Biegung mit der Welle und zur Erzeugung eines zweiten elektrischen Signals infolge der Biegung der Welle in einer zweiten Richtung, und Mittel zur Leitung der ersten und zweiten elektrischen Signale von den ersten und zweiten Signalerzeugungsmitteln zu einer Ausgangsvorrichtung.

2. Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schreibspitze Mittel aufweist, um eine sichtbare Aufzeichnung der Bahn der Spitze auf der Schreiboberfläche vorzusehen.

3. Instrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (14) hohl ist und eine Form zur Aufnahme einer Kugelschreibermine besitzt.

4. Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Welle (14) leitend ist und als eine Erde bezüglich der ersten und zweiten elektrischen Signale dient.

5. Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Richtungen im wesentlichen unter rechten Winkeln zueinander verlaufen.

6. Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Signalerzeugungsmittel bimorphe piezoelektrische Wandler (18, 20) aufweisen.

7. Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Signalerzeugungsmittel Wandler (18, 20) aufweisen, die benachbart zu der Welle (14) und parallel zu der Längsachse der Welle (14) befestigt sind, wobei infolge irgendeines Biegens derselben elektrische Signale erzeugt werden.

8. Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Signalerzeugungsmittel unmittelbar angrenzend an der Welle (14) befestigt sind.

9. Instrument nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler (18, 20) rechtwinklig zueinander bezüglich der Längsachse der Welle (14) angeordnet sind.

10. Instrument nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Schreibinstrument die übliche Schreibinstrumentengröße besitzt, und daß erste und zweite elektrische Signalerzeugungsmittel Wandler (18, 20) unmittelbar an der Welle (14) aufweisen, und zwar im allgemeinen parallel zur Längsachse der Welle (14), und wobei jeder mindestens 3,8 cm lang, 0,15 cm breit und 0,05 cm dick ist.

11. Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsvorrichtung eine Signalverarbeitungsvorrichtung aufweist.

12. Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Platte (53) auf einer Vielzahl von mit Abstand angeordneten piezoelektrischen Fühlern (54, 55, 56) getragen ist, daß Ausgangsgrößen der Vielzahl von piezoelektrischen Fühlern (54, 55, 56) repräsentativ für den Handschreibdruck auf der Platte (53) sind, und daß Mittel vorgesehen sind, die die Ausgangsgrößen zu der Ausgangsvorrichtung leiten.

13. Instrument nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die die Platte (53) tragenden piezoelektrischen Fühler (54, 55, 56) parallelgeschaltet sind.