專利名稱：人員識別安全方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于芯片卡的安全裝置，該裝置適合于需要高度安全性作為安全措施以防欺騙風險的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
芯片卡能通過包括在它的微處理器中的辨別系統(tǒng)用于驗證各種操作。用于核實它的持有者的確是它的所有者的最廣泛使用的技術(shù)是通過四位碼(PIN，或“個人身份號碼”)的鑒別法。該技術(shù)提供了只需很少量的計算資源的巨大優(yōu)點，原因是它只承擔簡單的二進制比較，另外用于保障與外界交換的加密技術(shù)很早就已經(jīng)公知了。
基于四位以及通過任何密碼上的擴展的保護的最大問題在于它僅辨別為該人員所知的信息(以及由于該人員正在提交芯片卡，他所持有的信息)，而不是該人員本人。通過指紋、聲音、面部、虹膜識別等的用于辨別的生物測定技術(shù)克服了這個問題，并且使欺騙明顯更加困難，原因是它們是基于人員本人的識別。
生物測定技術(shù)需要用于輸入生物測定信息的傳感器(例如，用于輸入臉部圖像的照相機)、存儲在芯片卡的存儲器中以避免偽造的參考信息、以及處理器以對參考信息與通過傳感器輸入的信息進行比較。
有人曾經(jīng)提議將傳感器和所有計算直接合并在芯片卡上，但是不幸地是，存在以下多種障礙妨礙了這種合并-對于標準芯片卡而言傳感器通常太厚。例如，照相機需要與卡的厚度不相容的光學部件；-對于芯片卡來說傳感器通常太大例如可以采集掌紋的傳感器；-幾乎所有的生物測定技術(shù)都需要較大的計算能力，這與用戶可接受的等待時間不相容。重要的是不超過幾秒的等待時間，但是利用芯片卡上可獲得的計算能力，計算將花上幾分鐘。
如果生物測定傳感器被放在芯片卡上，則當卡被插入到讀卡機時、或在插入之前、或使用無接觸卡，重要的是能輸入生物測定信息，但是這樣就出現(xiàn)了嚴重的電源問題，原因是卡必須是獨立的并且因而要具有它自己的電池。對于采用由射頻輻射傳送能量的無接觸卡，通過輻射收集的電力對于生物測定傳感器來說太弱。因此需要使用這樣的生物測定技術(shù)，其允許在卡被插入時獲取生物測定信息。
為了節(jié)省存儲空間，對于存儲在卡上的參考信息需要盡可能地小。PIN碼占用的空間小于4字節(jié)。
理想地，傳感器應(yīng)能探測偽造。例如，在指紋的情況下，需要探測正被探測手指是活的手指，而不是被切除的手指或假手指。
曾經(jīng)提出過基于心臟脈搏的形狀的識別技術(shù)，但是它的性能(不如指紋情況那么準確)還未被證實，并且至今為止還沒有實踐上的實施。
通過醫(yī)學中常用的光學裝置(適當波長的紅外LED+光電二極管)的血液探測(脈搏、血紅蛋白氧含量)看起來能提供有趣的解決方案，但是它可能被放在手指上的塑料材料膜欺騙，對于簡單系統(tǒng)甚至被這樣的塑料材料所欺騙，其具有紅外光中恰當顏色。此外，重要的是等待至少一次完整的心跳，而一次完整的心跳對于某些運動人士來說相當長，因此不是很方便。
在美國專利申請2002/0009213中，提出了一種用于皮膚，更具體地身體的某些部分的真皮的光譜分析的技術(shù)。
該技術(shù)包括用幾個不同顏色的發(fā)光二極管(LED)照亮皮膚，以及分析不同距離處皮膚傳播的光，使用幾個光電二極管測量光的特性光發(fā)射器與傳感器間的距離越遠，能獲得越深的真皮特性。此外，某些頻帶(向著紅外)對血液存在非常敏感。光電二極管和LED必須單個地組裝限制了他們的數(shù)目，因此相關(guān)成本增加非常迅速。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提出將傳感器包括在準備用在常規(guī)讀卡機中的芯片卡上以鑒別持有該卡的人員，該傳感器用于與將該芯片卡夾持在其拇指與食指之間的人員的皮膚有關(guān)的光譜信息。
光譜識別需要發(fā)光二極管(LEDs)和光電二極管，它們將被單個地(或以小組)安裝在撓性基底上以保持組件的撓性。該基底一方面包括提供發(fā)光二極管與光電二極管之間的互連的電線路，另一方面還包括包含在芯片卡的芯片中的處理器。該基底與芯片卡的封裝技術(shù)相容，留下LEDs和光電二極管可見(或使用透明材料)。
皮膚的光譜識別需要較低的計算能力(8位的處理器就足夠了)，并且參考信息的大小也很小所有這些都與目前所采用的技術(shù)相容。用于處理光譜信息以鑒別或辨別人員的電子部件將被包含在芯片卡中，并且卡發(fā)布識別或辨別信息。
有利地，芯片卡的兩側(cè)都被用于獲取生物鑒別信息這樣可以同時測量拇指和食指的光譜特性，卡在插入到常規(guī)芯片卡讀卡機的時候被夾持在這兩個手指之間。這將會使偽造更加困難。此外，在強光照的情況下，特別是在陽光下，兩側(cè)中的至少一側(cè)(面向地面的底側(cè))將處在陰影中，因此能明確地操作。
如果卡具有自己的能源，則可以使光譜信息正好在卡插入讀卡機之前獲取。有利地是在卡上設(shè)置用于探測卡被夾在拇指和食指之間以開始獲取光譜信息的裝置。如果卡沒有自己的能源，則讀卡機必須為它們提供能源。
優(yōu)選地使用在紅外區(qū)對血紅蛋白敏感的光譜帶，以確認手指是活的。還可以增加心臟脈搏測量以使組件更能防止偽造，以及增加氧合血紅蛋白率測量。然后使用者必需夾持該卡至少完成測量所需的時間，或者兩次或三次心跳的時間。
照亮皮膚所需的發(fā)光二極管能發(fā)射不同波長的可見光或近紅外光，優(yōu)選地包括位于血液的吸收帶中的波長的光。
鑒別可以通過其他裝置補充，特別地，由通過傳感器的指紋識別來補充，該傳感器也設(shè)在芯片上并布置在光譜信息采集裝置旁以便在卡被持在手中時也處于手指下方。


本發(fā)明的其他特點和優(yōu)點在閱讀下面參考附圖的詳述后會更清楚，附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的裝置；圖2是變化實施例；圖3是芯片卡的加工步驟；圖4是完成的芯片卡。
具體實施例方式
圖1顯示了標準尺寸的芯片卡10，該芯片卡通常為幾厘米長、幾十毫米厚，實際上在未示出的讀卡機中通常夾持在使用該卡的人員的拇指30和食指40之間。
該卡通常包括能執(zhí)行與讀卡機有關(guān)的多個信號處理功能的硅電子芯片20；電接觸點主要設(shè)在卡上用于與讀卡機通訊；但是，也存在支持與讀卡機無接觸通訊的卡，因此接觸點沒有顯示在圖1中。
將該卡在沒有接觸點的位置夾持在拇指和食指之間，以插入到讀卡機中。
圖1中，具有接觸點的一側(cè)為圖的右側(cè)，該卡在其上被夾持的一側(cè)為左側(cè)。優(yōu)選地在卡上設(shè)置可見標記，以指出必須在哪個位置將卡夾持在拇指與食指之間。根據(jù)本發(fā)明，在該位置，芯片卡包括這樣的裝置該裝置包括用于與夾持該卡的兩個手指中的至少一個的皮膚有關(guān)的光譜信息的傳感器。該傳感器實際上包括至少一個照亮手指的發(fā)光二極管(LED)12和至少一個光電二極管14，該光電二極管14能提供表示來自LED12并穿過皮膚以及在皮膚上擴散后在光電二極管14上所接收到的光的部分的電信號。
優(yōu)選地，該卡包括多個LED和多個光電二極管；LED優(yōu)選地發(fā)出多個波長的光，以便構(gòu)成將該卡夾持在他手中的個體的一種光譜紋特性。
采集該光譜紋所需的LEDs和光電二極管插入到卡的厚度部分中。這些電子元件將被焊接或粘結(jié)在支撐部上，優(yōu)選地通過連接線撓性地、電互連到芯片卡的芯片20芯片通常位于芯片卡中，當存在接觸點的時候位于卡的接觸點的正上方。
卡的電子芯片20包括微處理器，其用于控制LEDs、讀取由LEDs照亮的光電二極管發(fā)送的信息、分析該信息并進行核實接收到的光譜信息與預存儲的與持有該卡的人員有關(guān)的光譜紋數(shù)據(jù)之間的匹配所需的計算。
關(guān)于人員的辨別的一些計算可以在芯片卡之外進行，卡只是發(fā)送關(guān)于探測到的紋數(shù)據(jù)。但是，這種解決方案從安全性的角度而言不太令人滿意。
識別和安全性水平的顯著增強可以通過將LEDs和光電二極管設(shè)在芯片卡的每側(cè)上。當將卡通常夾持在拇指和食指之間時，可以讀取每一側(cè)上的光譜信息，在強光照的情況下至少可以讀取陰影側(cè)(下側(cè))上的信息。
圖2顯示了這種情況下的芯片卡的構(gòu)造，其中LEDs 12和光電二極管14在卡的頂側(cè)上，LEDs 12′和光電二極管14′在卡的底側(cè)上。
在圖1和圖2的情況下，光電二極管與硅芯片分開實現(xiàn)，但是應(yīng)理解，由于LEDs發(fā)出位于近紫外與近紅外之間的硅能夠探測的波長的光，也可以將光電二極管集成在硅芯片上。在這種情況下，芯片不位于與芯片的標準接觸點相同的位置，而是位于卡被夾持的位置。芯片通過嵌在卡的塑料材料中的電連接而連接到接觸點(在卡帶有接觸點的情況下)。
LED的光發(fā)射優(yōu)選地位于紅光和近紅外光中，這樣光可以很好地穿透到皮膚內(nèi)。
實際上采集皮膚的光譜在于測量皮膚對于不同光學波長的發(fā)光激勵的光響應(yīng)。重要的是避免測量由皮膚的表面或表面層(角質(zhì)層)直接反射的光。實際上，對于每個個體特定的信息更多地位于真皮結(jié)構(gòu)中。因此對于光發(fā)射器(LED)重要的是與光傳感器(光電二極管)隔開，使得只有穿過皮膚的光到達傳感器，使直接來自LED或從LED經(jīng)過皮膚上的簡單反射后的光的部分最小。光發(fā)射器與探測器之間的距離的選擇可以用于限制直接反射的效應(yīng)。
LEDs優(yōu)選地通過使用硅芯片20來直接控制，該硅芯片20可以包含探測該紋和探測光譜信息所需的所有電子部件。
人員識別算法也可以合并在硅芯片上，這樣可以使系統(tǒng)更加便宜。該算法更多地不在于將當前進行的光譜測量與一套預存儲的光譜測量比較，該套預存儲的光譜測量與個體(用于檢查身份的簡單比較)或多個個體(用于從幾個人中鑒別一個人的多重比較)有關(guān)。
該技術(shù)可以與要么位于卡片上方要么位于下方的LEDs一起使用以使測量加倍并從而增加識別性能，或者，例如一半的LEDs設(shè)在上方而其余的LEDs設(shè)在下方，使測量同時進行以減少讀取光譜紋的時間。由于讀取時間已經(jīng)非常短了，優(yōu)選地使測量加倍以使得組件更能防止偽造。
為了檢查正被測量的物體的確是活的手指(不是假的乳膠手指，也不是切除的手指)，優(yōu)選地在血液的吸收帶(紅外)中進行至少一次測量，該測量是在驗證的認可中具有重要權(quán)重的測量。使用以位于血液的吸收帶中的波長發(fā)光的至少一個LED。
還可以測量脈搏和血液中的氧含量，但是這樣必需將卡夾持幾秒鐘(進行測量所需的時間)，這樣對于使用來說不是很方便。
例如，光譜識別性能沒有指紋識別性能好。在芯片卡的情況下，實際上它主要關(guān)注的是在核實模式下進行鑒別，即，目的僅僅是檢查卡的持有者，而不是從其特性存儲在數(shù)據(jù)庫中的幾個個體中核實一個個體的模式。該性能特性對于一般水平的安全性足夠了，但是如果需要更高水平的安全性，則必需增加其它的核實要素。
光譜紋可以與指紋結(jié)合，更具體地，與產(chǎn)生高識別率的掃描技術(shù)、或聲音設(shè)別、或任何其它形式的生物測定相結(jié)合。靜態(tài)或基于掃描的指紋采集可以尤其是使用光學傳感器、熱傳感器、電容傳感器或壓力傳感器。附加的鑒別裝置也優(yōu)選地設(shè)在卡上，但是也能使用來源于卡的外部的信號。
指紋優(yōu)選地作為附加的鑒別手段，原因是既然手指已經(jīng)和芯片卡接觸，那么指紋的采集可以在卡上同時進行，但是這將需要更多的計算資源和增加傳感器，該增加的傳感器(如果必要的話)可以包括光電二極管。
為了實施本發(fā)明，一套涉及光譜紋采集的元件、涉及附加的生物測定技術(shù)的元件、以及在卡具有一定的獨立性的情況下的電池可以組裝在包括元件之間的互連線路60的撓性支撐部(花線)50上。該撓性支撐部然后被夾在形成芯片卡的塑料材料中。
圖3顯示了支撐部50(從頂面看的側(cè)視圖)，該支撐部50還未被裝在兩片保護性塑料材料之間。
圖4顯示帶有外部接觸點80的完成的芯片卡。
不同元件可以布置成容許與芯片標準相容的最終撓性。特別地，它們不會被放置得彼此太靠近。LEDs 12和光電二極管14將被布置成在被兩個手指夾持時有自然的布局。
在一個LED準備作為使用者的功能指示器，例如指示操作正確結(jié)束(綠色)或錯誤結(jié)束(紅色)的情況下，該LED就要設(shè)在卡夾持區(qū)之外。該LED和其它適當?shù)闹甘綥EDS由芯片與人員鑒別操作一起控制。
適當?shù)挠∷擞浛梢栽O(shè)在卡上，以顯示手指的定位以及指示器LED。
利用垂直導電通路互連可以在兩側(cè)設(shè)置相互連接，以將頂部和底部，或者甚至支撐晶片上的連接點連接。
將被粘結(jié)到支撐部的兩片塑料材料65和70可以具有與LEDs和光電二極管對齊的開口，以便它們隨后被填充有透明材料(膠、透明樹脂)75。
本實施例的變化在于將光電二極管包括在電子芯片中，以及將芯片設(shè)在為手指準備的、靠近LED的位置下面。這樣減少了電子元件的數(shù)量，從而降低成本。
權(quán)利要求
1.一種芯片卡(10)，其特征在于，該芯片卡(10)包括用于與將該芯片卡夾持在其拇指與食指之間的人員的皮膚有關(guān)的光譜信息的傳感器，以鑒別夾持該卡的人員。
2.如權(quán)利要求1所述的芯片卡，其特征在于，所述傳感器包括至少一個發(fā)光二極管(12)和至少一個光電二極管(14)。
3.如權(quán)利要求2所述的芯片卡，其特征在于，所述發(fā)光二極管和光電二極管安裝在撓性基底(50)上，該撓性基底(50)一方面包括在發(fā)光二極管和光電二極管之間的電互連線路(60)，另一方面包括該卡的芯片。
4.如權(quán)利要求3所述的芯片卡，其特征在于，該撓性基底插入在兩片塑料材料之間，透明窗口(75)一方面設(shè)在發(fā)光二極管上方，另一方面也設(shè)在光電二極管上方。
5.如權(quán)利要求2到4中任一項所述的芯片卡，其特征在于，該芯片卡包括在卡的任意一側(cè)上的發(fā)光二極管和光電二極管，以對夾持該卡的兩個手指進行光譜識別。
6.如權(quán)利要求2到5中任一項所述的芯片卡，其特征在于，至少一個發(fā)光二極管發(fā)射位于血液的吸收光譜帶中的光。
7.如權(quán)利要求2到6中任一項所述的芯片卡，其特征在于，該芯片卡還包括測量心臟脈搏的裝置和/或評價氧合血紅蛋白率的裝置，以增強對人員的鑒別。
8.如權(quán)利要求2到7中任一項所述的芯片卡，其特征在于，該芯片卡包括發(fā)射不同波長的光的發(fā)光二極管。
9.如權(quán)利要求1到8中任一項所述的芯片卡，其特征在于，該芯片卡包括至少一個包含在芯片中的光電二極管。
10.如權(quán)利要求1到9中任一項所述的芯片卡，其特征在于，所述芯片包括處理來自傳感器的光譜信息的電子裝置，以進行對夾持該卡的人員的鑒別。
11.如權(quán)利要求1到10中任一項所述的芯片卡，其特征在于，所述芯片包括含有存儲的與該卡的持有者有關(guān)的生物測定數(shù)據(jù)的存儲器。
12.如權(quán)利要求1到11中任一項所述的芯片卡，其特征在于，該芯片卡還包括用于探測該卡夾持在拇指和食指之間以開始通過傳感器獲取光譜信息的裝置。
13.如前述權(quán)利要求中任一項所述的芯片卡，其特征在于，該芯片卡包括用于鑒別人員的其它裝置，以增強鑒別過程的安全性，這些裝置位于卡上或使用來源于該卡外部的信息。
14.如權(quán)利要求13所述的芯片卡，其特征在于，附加的鑒別裝置為靜態(tài)或基于掃描的指紋傳感器，特別是光學指紋傳感器。
15.如前述權(quán)利要求中任一項所述的芯片卡，其特征在于，該芯片卡包括至少一個由所述芯片控制的發(fā)光二極管，以提供與鑒別操作有關(guān)的視覺信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及人員鑒別系統(tǒng)。本發(fā)明提出在適用于常規(guī)讀卡機中的芯片卡上包括一種用于與將該芯片卡夾持在其拇指和食指之間的人員的皮膚有關(guān)的光譜信息的傳感器。光譜識別使用安裝在撓性基底上的發(fā)光二極管(12)和光電二極管(14)，該撓性基底一方面包括發(fā)光二極管和光電二極管之間的互連線路，另一方面包括包含在該芯片卡的芯片中的微處理器。
文檔編號G06K19/073GK1739114SQ200480002437
公開日2006年2月22日 申請日期2004年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月21日
發(fā)明者讓—弗朗索瓦·曼蓋 申請人:Atmel 格勒諾布爾公司