JP2016508655A - 容量性検知技法を使用する物理信号経路の保護 - Google Patents

Abstract

保護データを送信することがあり得る電極上において容量変化を検出することによって、この電極上またはその付近におけるプローブの存在を検出するシステムおよび方法。プローブが検出された場合、電極上における送信を停止する処置を講ずることができる。【選択図】なし

Description

本発明は、一般に、タッチ・センサ、およびタッチ・センサへのデータの安全な入力を可能にする、タッチ・センサ内のコンポーネント間における安全なディジタル通信経路に関する。

容量感応タッチ・センサには様々な設計がある。したがって、どのように変更すれば 容量感応タッチパッドが本発明と共に動作可能になるかより良く理解するためには、基礎技術を調べることが有用である。

CIRQUE（登録商標）Corporation製のタッチパッドは、相互容量検知デバイスであり、一例を図１にブロック図として示す。このタッチパッド１０では、Ｘ（１２）およびＹ（１４）個の電極ならびに検知電極１６の格子が、タッチパッドのタッチ感応エリア１８を規定するために用いられる。通例、タッチパッド１０は約１６×１２電極、または空間に制約があるときには８×６電極の矩形格子である。これらＸ（１２）およびＹ（１４）（または行および列）電極には、１つの検知電極１６が織りまぜられる。全ての位置測定は検知電極１６を通じて行われる。

CIRQUE（登録商標）Corporation製のタッチパッド１０は、検知線１６上における電荷の不均衡を測定する。タッチパッド１０上またはその近傍に指示物体(pointing object)がない場合、タッチパッド回路２０は均衡状態にあり、検知線１６上には電荷の不均衡はない。指示物体がタッチ表面（タッチパッド１０の検知エリア１８）に接近またはタッチしたときの容量性結合のために、指示物体が不均衡を生ずると、電極１２、１４上に容量変化が生ずる。測定するのは容量変化であって、電極１２、１４上における絶対容量値ではない。タッチパッド１０は、検知ライン上において電荷均衡を再確立するため即ち再現するために、検知ライン１６に注入しなければならない電荷量を測定することによって、容量変化を判定する。

以上のシステムは、タッチパッド１０上またはその近傍にある指の位置を、以下のようにして判定するために利用される。この例では、行電極１２について説明し、列電極１４についても同様に繰り返される。行および列電極の測定から得られた値が、タッチパッド１０上またはその近傍にある指示物体の重心である交点を決定する。

第１ステップでは、Ｐ，Ｎ発生器２２からの第１信号によって第１組の行電極１２が駆動され、Ｐ，Ｎ発生器からの第２信号によって、異なるが隣接する第２組の行電極が駆動される。タッチパッド回路２０は、どの行電極が指示物体に最も近いかを示す相互容量測定デバイス２６を用いて、検知線１６からの値を得る。しかしながら、マイクロコントローラ２８の制御下にあるタッチパッド回路２０は、行電極のどちら側に指示物体が位置するか未だ判定することができず、タッチパッド回路２０は、指示物体が電極からどの位離れて位置するか判定することもできない。このため、このシステムは駆動される電極１２のグループを１電極だけずらす。言い換えると、グループの一方側に電極を追加し、グループの逆側にある電極はもはや駆動されない。次いで、新たなグループがＰ，Ｎ発生器によって駆動され、検知線１６の第２測定値が取り込まれる。

これら２つの測定値から、行電極のどちら側に指示物体が位置するのか、そしてどれ位離れて位置するのか判定することが可能になる。次いで、２つの測定された信号の振幅を比較する式を用いて、指示物体の位置判定を行う。

CIRQUE（登録商標）Corporation製タッチパッドの感度または分解能は、１６×１２格子の行および列電極が含意するよりも遥かに高い。分解能は、通例、１インチ当たり約９６０カウント以上である。正確な分解能は、コンポーネントの感度、同じ行および列上にある電極１２、１４間の間隔、そして本発明にとっては重要でないその他の要因によって決定される。以上のプロセスは、Ｐ，Ｎ発生器２４を用いて、Ｙ即ち列電極１４に対して繰り返される。

以上で説明したCIRQUE（登録商標）製タッチパッドはＸおよびＹ電極１２、１４の格子、ならびに別個の単独検知電極１６を使用するが、多重化を用いることによって、実際には検知電極１６もＸまたはＹ電極１２、１４にすることができる。

好ましい実施形態では、本発明は、電極上の容量変化を検出することによって、保護データ(secure data)を送信することができる電極上またはその付近におけるプローブの存在を検出するシステムおよび方法であり、プローブが検出された場合、その電極上における送信を停止するために処置を講ずることができる。

本発明のこれらおよびその他の目的、特徴、利点、ならびに代替態様は、添付図面と組み合わせて以下の詳細な説明を検討することにより、当業者には明白となろう。

図１は、CIRQUE（登録商標）社によって製造され、本発明の原理にしたがって動作させることができる容量感応タッチパッドのコンポーネントのブロック図である。 図２は、複数の電極を通じてデータをコンポーネント間で送信する回路、および容量変化を検出するために複数の電極に結合されるタッチ・センサ回路の図である。 図３は、データを送信している複数の電極の内１つと接触するプローブの存在を示す図である。 図４は、本発明の第１実施形態の方法を確認するフローチャートである。

これより、本発明の種々のエレメントに番号の指定(numeral designation)が与えられる図面を参照して、当業者が本発明を行い使用することを可能にするように、本発明について説明する。尚、以下の記載は、本発明の原理の説明に過ぎず、後に続く特許請求の範囲を狭めるように解釈してはならないことは言うまでない。

尚、本文書を通じて、「タッチ・センサ」という用語の使用は、タッチパッド、タッチ・スクリーン、およびタッチ・パネルを含む、あらゆる容量性タッチ・センサ・デバイスを含むことができ、近接およびタッチ検知能力を含むことは理解されてしかるべきである。

タッチ・センサの安全を確保するための以前の技術は、動作ボリューム(operating volume)を保護するという概念に向けられる。動作ボリュームとは、タッチ・センサ、およびタッチ感応回路のようなそのコンポーネントが設けられる空間として定義することができる。つまり、動作ボリュームはポイント・オブ・セールス（ＰＯＳ）端末の筐体であってもよい。タッチ・センサおよびそのタッチ感応回路は、このＰＯＳ端末内部に配置されてもよい。電極は、ＰＯＳ端末内部のボリュームを検知するために、ＰＯＳ端末の内側周囲に配置されるとよい。ＰＯＳ端末内において容量感応回路によって検出可能な変化があった場合、この検出可能な変化は、システムがこの変化に反応する原因になることもあり得る。例えば、電極を挿入して通信を傍受するためにプローブがＰＯＳ端末に突入しているとき、本システムはデータの傍受を防止できるであろう。通信は、タッチ・センサと、このタッチ・センサが通信する任意の他の回路との間であればよい。

本発明は、個々の通信ライン上における試み(efforts)の検出に集中することによって、ディジタル通信に対する安全性向上を提供する概念を対象にすることができる。これらの通信線は、任意のコンポーネントに属してもよく、タッチ・センサだけに属するのではない。本発明は、通信線として機能する電極の近傍におけるプローブ、または電極に直接接触しているプローブの検出を対象にすることができる。この場合、プローブは、情報を搬送している電極上において信号を傍受しようとしているおそれがある。この電極は、２つの集積回路間でデータを送信することができる。集積回路は、いずれの機能を設けるのでもよい。電極は、２つの集積回路間に限定されると解釈してはならず、任意のアナログまたはディジタル信号を搬送することもできる。

本発明の第１実施形態は、データの通信を行ういずれの電極に接近しつつあるプローブでも検出することを対象にすることができる。尚、このプローブは電極上において容量変化を生じさせ得ると仮定することができる。容量変化は、プローブの電極への近接によって、またはプローブによる電極上への直接的な接触によって生ずる可能性がある。

図２は、第１集積回路３２および第２集積回路３４に電気的に結合された複数の電極３０を示す。尚、複数の電極３０は、第１および第２集積回路３２、３４間において、または一方から他方にのみ、データを搬送すると仮定することができる。重要なのは、複数の電極３０が、安全に送信される必要があるアナログおよび／またはディジタル・データを送信しているかもしれないということである。それらがどのようなデータを送信しているか、またはどのコンポーネント間にデータが送信されるかは問題ではない。また、電極３０の数は、異なってもよく、本発明を限定する要素(aspect)ではない。

図２は、複数の電極３０の各々が、複数の監視電極４２によって、タッチ・センサ回路３６に結合されることを示す。タッチ・センサ回路３６は、監視電極４２の容量変化を測定することによって、複数の電極３０上における非常に小さな容量変化を検知することができるとよい。監視電極４２は物理的に接触してもよく、または電気的に近接してもよい。本文書では、電気的に近接するとは、容量変化を検知できる程近いと定義される。

タッチ・センサ回路３６は、第１実施形態におけるように、安全性の機能に専用であってもよく、またはタッチ・センサ機能も実行するようにタッチ・センサ（図示せず）と関連して機能してもよい。タッチ・センサ回路３６は、フェムトファラッド以下の単位で容量変化を検出することができると考えられる。

図３は、監視される複数の電極３０の内１つに接触するプローブ４０を示す。プローブ４０は、接触されている電極３８上における容量の減少または増大を起こすことができる。タッチ・センサ回路３６は、複数の監視電極４２の内１つ以上を使用して、この容量変化を検出することができる。

プローブ検出の後、第１実施形態のシステムは、様々な異なる処置の内１つを講ずることができる。これらの処置は、タッチ・センサ回路３６、あるいはマイクロプロセッサまたは状態機械を含む何らかの他のコンポーネントによって指示されてもよい。この例では、タッチ・センサ回路３６は何らかの処理能力を含み、プローブ４０が検出された場合これらの処置を実行するように指示すると仮定することができる。

最初に、タッチ・センサ回路３６は、プローブ４０の存在を他のデバイスまたはコンポーネントに警報または警告するために信号を送信することができるとよい。第２に、タッチ・センサ回路３６は、複数の電極３０上におけるデータ送信を終わらせることによって、データの傍受を防止することができるのでもよい。第３に、タッチ・センサ回路３６は、複数の電極３０上におけるデータの送信を停止する信号を、他のデバイスに送信することもできる。重要なのは、それ以上のデータが傍受され得ないように、データの送信を終わらせることである。

本発明は、データを送信することができる１つの電極上またはその付近、あるいは複数の異なる電極上におけるプローブの存在を検出できるのでもよい。
本発明の１つの用途は、金融取引におけるのでもよい。ユーザは、ＰＯＳ端末のタッチ・スクリーン上において個人識別番号（ＰＩＮ）を入力するように要求されることがある。ＰＩＮデータは、このＰＩＮデータを確認するために、タッチ・スクリーンから送信されなければならないであろう。タッチ・スクリーンは、タッチ・センサ回路を含むこともあり、ＰＩＮデータを検証するためにＰＯＳ端末内の他のコンポーネントにデータを送信することが要求されるであろう。支払い業界標準は、タッチ・スクリーンから信号を取り込もうとするおそれがあるプローブによってアクセス可能になることから、ＰＩＮデータを保護する必要がある。場合によっては、集積回路、ならびにタッチ・コントローラＩＣ（タッチ・センサ回路）およびマイクロプロセッサを接続する電極が、耐タンパ・セキュリティ・モジュール内に収容される。しかしながら、本発明は、ここで、追加の安全性レイヤを提供する。尚、監視されることが可能なデータ電極が、非保護データ(unsecure data)、または保護データ(secure data)を搬送することもあることは理解されてしかるべきである。

ここでは、本発明は、周期的に電流路を測定することによって、ディジタル通信信号を送信する電極を監視することができる。電流路は、保護される電極と、他の近隣の電極との間にある誘電体を含む。他の近隣電極は、エッチング、チッピング、または導電性インキの添加等のような材料変化を検知するために戦略的に配置されるのでもよい。本発明は、電流の漏れ、または保護対象電極の全体的容量の変化をいずれも検出するために使用することができる。

また、本発明は、接触カード・ソケットに残された中間者攻撃デバイスの探査(probing)または挿入から、接触カード・コネクタおよび電極を保護するため等に、タッチＩＣ通信と必ずしも関連付けられない他のトレースを監視するために使用することもできる。

図４は、本発明の第１実施形態の方法を確認するフローチャートとして設けられる。したがって、第１実施形態は、項目５０において、監視対象のデータ電極の電気的近傍に少なくとも１つの監視電極を配置するステップに従うことによって、データ電極を探査から保護するために使用することもできる。これが意味するのは、少なくとも１つの監視電極が、監視対象のデータ電極に接触している、または少なくとも電気的近傍になるように十分に接近するとよいということである。

例えば、監視電極は、監視対象の２つ以上のデータ電極間に配置されてもよい。また、監視対象の複数の異なるデータ電極の電気的近傍に配置された複数の監視電極があるのでもよい。

項目５２における次のステップは、データ電極の全体的容量、およびデータ電極と他の近隣データ電極との間における容量というような、容量の測定を行うことである。この１つまたは複数の基準線測定値は、データ電極と接触するまたはその電気的近傍にある１つの監視電極について、または複数の監視電極についてであってもよい。

一旦基準線測定が行われたなら、項目５４における次のステップは、直前のステップにおいて行われた１つ以上の基準線測定を記録することである。新たな測定が行われるときはいつでも、タッチ・センサ回路３６内というような、メモリ内のある場所に格納された基準線測定値と比較できるように、基準線測定値を記録する必要がある。

項目５６における次のステップは、新たな測定値を連続的に取り込み、これらを、記録されている基準線測定値と比較することである。これらの新たな測定は、当業者には理解されるように、高に駆動する、低に駆動する、または三状態にする等によって、データ電極のいずれかの端部で行われればよい。

最後のステップは、新たな測定値が記録された基準線測定値とは十分に異なる場合に、何らかの処置を講ずることである。処置を講ずる判断は、少なくとも１つの監視電極と少なくとも１つのデータ電極との間において測定された容量変化の閾値に基づいてもよい。この講ずるとよい処置を決定するための具体的な閾値は、プログラム可能および変更可能であってもよい。

尚、以上で説明した構成は、本発明の原理の応用を例示するに過ぎないことは言うまでもない。本発明の主旨および範囲から逸脱することなく、多くの変更および代替構成が、当業者によって考案することができよう。添付する特許請求の範囲は、このような変更および構成を包含することを意図している。

Claims (16)

1. データ送信を行う少なくとも１つのデータ電極上において容量変化があるか否か判定する方法であって、
   データを送信するために使用される少なくとも１つのデータ電極を設け、前記少なくとも１つのデータ電極の電気的近傍に配置された少なくとも１つの監視電極を設け、前記少なくとも１つのデータ電極上における容量変化を検出することができるタッチ・センサ回路を設けるステップと、
   前記少なくとも１つの監視電極上における容量の基準線測定値を取り込み、前記基準線測定値を記録するステップと、
   前記少なくとも１つの監視電極上における容量の新たな測定値を取り込むステップと、
   前記新たな測定値を前記基準線測定値と比較して、前記少なくとも１つの監視電極上において容量変化を検出できるか否か判定を行うステップと、
   前記容量変化が閾値を超える場合、前記少なくとも１つのデータ電極に対して処置を実行するステップと
   を含む、方法。
2. 請求項１記載の方法において、更に、前記容量変化が前記閾値を超える場合、前記少なくとも１つのデータ電極上におけるデータの送信を終わらせるステップを含む、方法。
3. 請求項２記載の方法において、更に、前記少なくとも１つの監視電極によって測定される容量変化に対する感度を変化させるために、前記容量変化に対する前記閾値を、所望どおりに変化させることができる値にするステップを含む、方法。
4. 請求項３記載の方法において、更に、前記タッチ・センサ回路に結合されたタッチ・センサを設け、前記タッチ・センサ回路によって前記タッチ・センサが機能することも可能にできるステップを含む、方法。
5. 請求項１記載の方法において、更に、非保護データ電極および安全が保護データ電極を含むデータ電極の一群から、前記少なくとも１つのデータ電極を選択するステップを含む、方法。
6. 請求項１記載の方法において、更に、前記少なくとも１つのデータ電極と物理的に接触させて、前記少なくとも１つの監視電極を配置するステップを含む、方法。
7. 請求項１記載の方法において、更に、前記少なくとも１つのデータ電極と直接物理的に接触しないように、前記少なくとも１つの監視電極を配置するステップを含む、方法。
8. データ送信を行う少なくとも１つのデータ電極上においてプローブが容量変化を生じさせているか否か判定するシステムであって、
   データを送信するために使用される少なくとも１つのデータ電極と、
   前記少なくとも１つのデータ電極の電気的近傍に配置された少なくとも１つの監視電極と、
   前記少なくとも１つのデータ電極上において、プローブによって生じる容量変化を検出可能であり、前記少なくとも１つのデータ電極の電気的近傍にある、または直接接触する前記プローブの存在を示す信号を送信するタッチ・センサ回路と
   を含む、システム。
9. 請求項８記載のシステムにおいて、更に、前記容量変化が前記閾値を超える場合、前記少なくとも１つのデータ電極上におけるデータの送信を終わらせるスイッチを含む、システム。
10. 請求項８記載のシステムにおいて、更に、前記容量変化に対する前記閾値を格納するメモリ回路を含み、前記少なくとも１つの監視電極によって測定される容量変化に対する感度を変化させるために、所望どおりに値を変化させることができる、システム。
11. 請求項８記載のシステムにおいて、更に、前記タッチ・センサ回路に結合されたタッチ・センサを含み、 前記タッチ・センサ回路によって、前記タッチ・センサが機能することも可能にすることができる、システム。
12. 請求項１記載のシステムにおいて、更に、前記システムが、非保護データ電極および保護データ電極を含むデータ電極の一群から、前記少なくとも１つのデータ電極を選択することを含む、システム。
13. 請求項１記載のシステムにおいて、更に、前記システムが、前記少なくとも１つのデータ電極と直接物理的に接触するように配置された前記少なくとも１つの監視電極を含む、システム。
14. 請求項１記載のシステムにおいて、更に、前記システムが、前記少なくとも１つのデータ電極と直接物理的に接触しないように配置された前記少なくとも１つの監視電極を含む、システム。
15. データ送信を行う少なくとも１つのデータ電極上において容量変化があるか否か判定する方法であって、
    データを送信するために使用される少なくとも１つのデータ電極を設け、前記少なくとも１つのデータ電極の電気的近傍に配置された少なくとも１つの監視電極を設け、前記少なくとも１つの関し電極に結合され前記少なくとも１つのデータ電極上における容量変化を検出することができるタッチ・センサ回路を設けるステップと、
    前記少なくとも１つの監視電極上における容量の基準線測定値を取り込み、前記基準線測定値を記録するステップと、
    前記少なくとも１つの監視電極上における容量の新たな測定値を取り込むステップと、
    前記新たな測定値を前記基準線測定値と比較して、前記少なくとも１つのデータ電極上における容量変化を示す、前記少なくとも１つの監視電極上における容量変化を検出できるか否か判定を行うステップと、
    前記容量変化が閾値を超える場合、前記少なくとも１つのデータ電極に対して処置を実行するステップと
    を含む、方法。
16. データ送信を行う少なくとも１つのデータ電極上において、プローブが容量変化を起こしているか否か判定する方法であって、
    データを送信するために使用される少なくとも１つのデータ電極を設け、前記少なくとも１つのデータ電極の電気的近傍に配置された少なくとも１つの監視電極を設け、前記少なくとも１つの関し電極に結合され前記少なくとも１つのデータ電極上における容量変化を検出することができるタッチ・センサ回路を設けるステップと、
    前記少なくとも１つの監視電極上において前記容量を測定することによって、前記少なくとも１つのデータ電極上における容量変化を検出するステップと、
    前記容量変化が閾値を超える場合、前記少なくとも１つのデータ電極上におけるデータ送信を終わらせるステップと
    を含む、方法。

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