專利名稱：利用電容敏感觸摸板的入侵檢測的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及電容敏感觸摸板。更具體地，本發(fā)明涉及一種觸摸板或觸摸板檢 測電路的配置，以使得電容敏感觸摸板傳感器的接觸或鄰近敏感型傳感器區(qū)域內(nèi)任何外來 的導(dǎo)電或介電物質(zhì)的插入為可檢測的，其中外來的導(dǎo)電或介電物質(zhì)為意圖攔截信號或檢測 正生成信號的例如該電容敏感觸摸板，其他電路及開關(guān)等物體的任何物體。
背景技術(shù)：
有幾種電容敏感觸摸板的設(shè)計(jì)?，F(xiàn)有的能夠改造為用于本發(fā)明工作的觸摸板設(shè)計(jì) 之一是一種由CIRQUE 公司制造的觸摸板。因此，檢查基礎(chǔ)的技術(shù)以更好地理解如何改 造任何電容敏感觸摸板以用于本發(fā)明是有益的。CIRQUE 公司觸摸板是一種互電容感應(yīng)裝置，圖ι中的結(jié)構(gòu)圖說明了一個(gè)示 例。在該觸摸板10內(nèi)，X(12)和Y(14)電極柵格以及感應(yīng)電極16的柵格用于限定該觸摸 板的觸摸敏感區(qū)18。典型地，該觸摸板10為大約16乘以12電極、或當(dāng)空間制約時(shí)8乘以 6電極的長方形柵格。與Χ(12)及Υ(14)(或行及列)電極交錯(cuò)的是單一感應(yīng)電極16。所 有的位置測量通過該感應(yīng)電極16做出。CIRQUE 公司觸摸板10測量感應(yīng)線路16上的電荷不平衡。當(dāng)沒有指向?qū)ο筻?近或在觸摸板10上時(shí)，觸摸板電路20處于平衡狀態(tài)，并且該感應(yīng)線路16上沒有電荷不平 衡。當(dāng)指向?qū)ο筻徑蚪佑|觸摸表面(觸摸板10的感應(yīng)區(qū)18)、當(dāng)指向?qū)ο笥捎陔娙蓠町a(chǎn) 生不平衡時(shí)，電極12、14上電容發(fā)生變化。測量的是電容的變化，而不是電極12、14上的絕 對電容值。該觸摸板10通過測量必將注入感應(yīng)線路16上以重建或恢復(fù)該感應(yīng)線路上電荷 的平衡的電荷的數(shù)量來確定電容的變化。以上系統(tǒng)用于確定鄰近或在觸摸板10上的手指的位置如下。此示例描述行電極 12，并以同樣的方式重復(fù)于列電極14。從所述行及列電極測量獲得的值確定一個(gè)交點(diǎn)，該交 點(diǎn)為鄰近或在觸摸板10上的指向?qū)ο蟮馁|(zhì)心。在第一步中，第一組行電極12由來自P，N發(fā)生器22的第一信號驅(qū)動(dòng)，一組不同 但相鄰的第二組行電極由來自該P(yáng)，N發(fā)生器的第二信號驅(qū)動(dòng)。觸摸板電路20通過互電容 測量裝置26從感應(yīng)線路16獲得一個(gè)值，表明哪個(gè)行電極最鄰近該指向?qū)ο?。盡管如此，在 某一微控制器28控制下的觸摸板電路20仍不能確定該指向?qū)ο笪挥谛须姌O的哪一面，觸 摸板電路20也不能確定該指向?qū)ο笪挥诰嚯x該電極多遠(yuǎn)。因此，該系統(tǒng)按一個(gè)電極移位 (shift)待驅(qū)動(dòng)電極12的組。換句話說，增加該組一面上的電極，該組相反一面上的電極不再被驅(qū)動(dòng)。新的組接著由P，N發(fā)生器22驅(qū)動(dòng)，并進(jìn)行感應(yīng)線路16的第二次測量。由這兩次測量可能確定指向?qū)ο笪挥谛须姌O的哪一面以及多遠(yuǎn)。然后通過利用比 較測量得到的兩個(gè)信號的大小的方程來確定指向?qū)ο蟮奈恢谩IRQUE 公司觸摸板的敏感度或分辨率遠(yuǎn)高于行及列電極的16乘以12柵格 具有的。分辨率一般大約為每英寸采樣960次的數(shù)量級，或更大。確切的分辨率由部件的 靈敏性、同行及列的電極12、14之間的間隔、以及其他對于本發(fā)明不重要的因素來確定。
以上過程使用P，N發(fā)生器24重復(fù)于Y或列電極14。盡管上述的CIRQUE 觸摸板使用X及Y電極12、14的柵格以及分開且單一的 感應(yīng)電極16，該感應(yīng)電極實(shí)際上能夠通過多路復(fù)用成為X或Y電極12、14。任一種設(shè)計(jì)都 會使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其功能成為可能。結(jié)合電容敏感觸摸板的這種理解，現(xiàn)在可討論本發(fā)明以及一種由于技術(shù)設(shè)計(jì)狀態(tài) 的缺點(diǎn)的特定應(yīng)用。銷售點(diǎn)(POS)設(shè)備中已出現(xiàn)的一個(gè)問題是其易被竄改。信用卡信息竊取正在增長，且為用戶間擔(dān)心的重要原因。相應(yīng)地，使得讀取信用卡及借記卡的能夠用于訪問賬戶的 保密數(shù)據(jù)的裝置更安全具有重要益處。例如，有許多電子裝置用于讀取存儲于信用卡或借記卡的數(shù)據(jù)。這些裝置中的大 部分從磁條讀取信息。盡管如此，其他的電子裝置使用射頻信號從更新的智能卡讀取信息。 然后這些類型的電子裝置都能夠使用戶輸入一個(gè)秘密的個(gè)人標(biāo)識號(PIN)以完成交易。 PIN —般輸入到一種PIN輸入裝置(PED)。PED的設(shè)計(jì)中的易受攻擊性顯示能夠利用這些易 受攻擊性使用不復(fù)雜的技術(shù)公開PIN、信用卡及借記卡號、以及其他的持卡人數(shù)據(jù)。獲取PIN信息的一種方法是從PED上的鍵盤輸入PIN數(shù)據(jù)時(shí)檢測該P(yáng)IN數(shù)據(jù)。相 應(yīng)地，提供一種可以檢測外來對象的存在的PED將是超越現(xiàn)有技術(shù)水平的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，該P(yáng)ED 例如設(shè)計(jì)為檢測PED的輸入而不干擾提供輸入至PED的過程的傳感器，其中該輸入一般為 保密信息。使入侵傳感器的新的檢測方式適合任何能夠被竄改的設(shè)備以便插入能夠監(jiān)視裝 置活動(dòng)的傳感器或其他設(shè)備將是超越現(xiàn)有技術(shù)水平的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
在第一實(shí)施方式中，本發(fā)明為一種具有XY電極柵格傳感器的電容敏感鄰近及接 觸敏感檢測裝置，其中當(dāng)該電容敏感觸摸板安裝在PIN輸入裝置(PED)內(nèi)時(shí)創(chuàng)建補(bǔ)償矩陣， 其中該補(bǔ)償矩陣使該P(yáng)ED的運(yùn)行環(huán)境的該電容敏感觸摸板補(bǔ)償以及平衡成為可能，而且其 中鍵盤的機(jī)械鍵也可通過使用每個(gè)鍵唯一的“鍵輪廓”單獨(dú)識別為一個(gè)激勵(lì)鍵，其中像鄰近 該觸摸板的該XY電極柵格傳感器的入侵傳感器這樣的外來導(dǎo)電和/或介電物質(zhì)的插入將 引起該電容敏感鄰近及接觸敏感檢測裝置上電極內(nèi)的不平衡，因此報(bào)警檢測電路該P(yáng)ED已 發(fā)生竄改。在本發(fā)明的第一個(gè)方面中，本發(fā)明不限于PED，還可插入任何需要竄改檢測的裝置。在本發(fā)明的第二個(gè)方面中，一種替代的實(shí)施方式為使用設(shè)置在鍵盤的鍵附近的單 一的X或Y電極以及感測電極，以創(chuàng)建該電容敏感鄰近及接觸敏感檢測裝置。在本發(fā)明的第三個(gè)方面中，另一種替代的實(shí)施方式是使用氧化銦錫(ITO)作為耦合于該觸摸板的可破壞的電極，其中竄改將破壞該ITO電極，且使竄改檢測成為可能。在本發(fā)明的第四個(gè)方面中，另一種替代的實(shí)施方式是使用其上設(shè)置觸摸板電極的穿孔的基底，其中竄改將導(dǎo)致該基底沿穿孔撕開并因此使竄改檢測成為可能。在本發(fā)明的第五個(gè)方面中，另一種替代的實(shí)施方式是使用ITO電極作為當(dāng)檢測到 竄改時(shí)關(guān)閉該P(yáng)ED的聯(lián)鎖電路的一部分。在本發(fā)明的第六個(gè)方面中，另一種替代的實(shí)施方式是在該P(yáng)ED的內(nèi)部設(shè)置第一電 極，在該P(yáng)ED的外部設(shè)置第二電極。在本發(fā)明的第七個(gè)方面中，每個(gè)鍵可通過識別每個(gè)激勵(lì)鍵的鍵輪廓的使用來單獨(dú) 識別。在本發(fā)明的第八個(gè)方面中，該電容敏感接觸及鄰近檢測裝置的增益或敏感度可改 變，以因此減少竄改信號假陽性的發(fā)生。在本發(fā)明的第九個(gè)方面中，該系統(tǒng)可同時(shí)執(zhí)行兩個(gè)獨(dú)立的檢測系統(tǒng)，一個(gè)用于竄 改或入侵該P(yáng)ED，一個(gè)用于竄改或入侵該鍵的運(yùn)行。從以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的這些以及其他目的、特征、優(yōu)勢以及替代 的方面對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將變得明顯。


圖1為CIRQUE 公司提供的在先技術(shù)的電容敏感觸摸板的示意圖。圖2為具有磁卡刷槽及設(shè)置在觸摸板上的鍵盤的PED的透視圖。圖3為具有X及感測電極設(shè)置于其上的鍵盤的俯視圖。圖4為顯示了電容敏感觸摸板、鍵盤以及入侵傳感器的PED的側(cè)面剖視圖。圖5為鍵盤、覆蓋模板以及至少一個(gè)當(dāng)該覆蓋模板從該鍵盤移開時(shí)會損壞的ITO 電極的側(cè)面剖視圖。圖6為具有在其將被竄改時(shí)會撕開、破壞ITO電極的穿孔的基底的透視圖。圖7為當(dāng)檢測到竄改時(shí)由聯(lián)鎖電路使其停用的PED處理器的框圖。圖8為耦合于觸摸板電路用于檢測入侵傳感器的電極的側(cè)面剖視圖。圖9為用于本發(fā)明的在其接觸端設(shè)置有金屬盤的單個(gè)鍵。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)將參照附圖描述本發(fā)明以便本領(lǐng)域技術(shù)人員可實(shí)現(xiàn)并使用本發(fā)明，其中本發(fā)明 的各種組成部分將在附圖中給出數(shù)字標(biāo)號?？闪私猓韵旅枋鰞H為本發(fā)明原理的一種示例， 不應(yīng)視為其后的權(quán)利要求的窄化。盡管本發(fā)明的多種實(shí)施方式使用一種常用的觸摸板，其他不是觸摸板的電容敏感 裝置能夠用于獲取同樣的結(jié)果，且應(yīng)認(rèn)為落入本發(fā)明的范圍。但是當(dāng)觸摸板用于實(shí)施本發(fā) 明，該觸摸板能夠用于提供入侵傳感器的檢測，或操作以提供入侵檢測和觸摸板功能。相應(yīng) 地，觸摸板這個(gè)詞匯的使用不應(yīng)理解為限制本發(fā)明。本發(fā)明致力于使一種常用目的的觸摸板適合于提供兩種類型的竄改或入侵檢測。 第一種類型的入侵檢測使用該觸摸板電極執(zhí)行一般的竄改檢測。此第一種類型的竄改檢測 總是激活的，不需要使檢測發(fā)生的裝置的運(yùn)行。
第二種類型的竄改檢測也使用觸摸板，但是專門致力于用作輸入數(shù)據(jù)，例如PIN， 的鍵盤的一部分的鍵的觸摸或鄰近感應(yīng)。該第二種類型的竄改檢測僅在鍵確實(shí)按壓時(shí)工 作。如將要說明的，第一及第二種類型的竄改檢測都使用一種補(bǔ)償矩陣。
本發(fā)明的第一實(shí)施方式為一種電容敏感觸摸板，例如由CIRQUE 公司制造的觸 摸板。如以上說明，該CIRQUE 電容敏感觸摸板提供一種χγ電極傳感器柵格。這樣的 觸摸板能夠檢測指向?qū)ο蟮拇嬖?，例如接觸或鄰近觸摸板感應(yīng)面的手指、指針或按鈕。鄰近 感應(yīng)能夠檢測并追蹤指向?qū)ο蟮木嚯x取決于所使用的具體的觸摸板硬件。盡管如此，重要 的是在沒有物理接觸時(shí)檢測及追蹤都是可能的。圖2為本發(fā)明預(yù)想的PED30的透視圖。應(yīng)記得PED30為任何可竄改的裝置。在本 實(shí)施方式中，PED30具有其自身的殼單元32。此特定的PED30包括具有其中設(shè)置了磁條讀 取器的槽34。提供用于輸入PIN數(shù)據(jù)的鍵盤36。鍵盤36的單獨(dú)的鍵可使用任何類型的鍵 機(jī)理來構(gòu)造。重要的是鍵盤36設(shè)置于設(shè)置在該鍵盤下的觸摸板10上。因?yàn)猷徑袘?yīng)能力， 觸摸板10可設(shè)置于該殼單元32之外或之內(nèi)。PED30可改變?yōu)榘ㄆ渌卣骰虿煌卣鳌＠?，PED30可包括用于記錄簽名的觸 摸板，或具有替代機(jī)械鍵盤36的虛擬按鈕。作為選擇地，PED30可為需要一種確定其是否 已被竄改的裝置的任何其他設(shè)備。本發(fā)明使用一種補(bǔ)償矩陣的概念以提供入侵檢測(也稱為“竄改”或“竄改檢 測”)。補(bǔ)償矩陣是用于觸摸板校準(zhǔn)的工具。校準(zhǔn)使得觸摸板補(bǔ)償例如XY電極柵格的制 造差異這樣的內(nèi)部差異、以及例如觸摸板設(shè)置于其中運(yùn)行的殼或套這樣的外部差異成為可 能。如觸摸板領(lǐng)域的技術(shù)人員所了解的，校準(zhǔn)為通過補(bǔ)償矩陣的創(chuàng)建例如電極上的電荷不 平衡這樣的差異歸零以便其可被忽略的過程。通過將測得的不平衡存儲在補(bǔ)償矩陣中，可 在使用觸摸板時(shí)消除這些不平衡。如果預(yù)料到觸摸板的運(yùn)行環(huán)境不太可能改變，可在制造時(shí)就創(chuàng)建補(bǔ)償矩陣。作為 選擇地，可在每次觸摸板激活的運(yùn)行時(shí)間重建該補(bǔ)償矩陣。本發(fā)明中重要的是可存儲該補(bǔ) 償矩陣。存儲補(bǔ)償矩陣使得觸摸板對比其當(dāng)前運(yùn)行環(huán)境與創(chuàng)建存儲的補(bǔ)償矩陣時(shí)存在的運(yùn) 行環(huán)境成為可能。此對比使得本發(fā)明能夠確定運(yùn)行環(huán)境內(nèi)是否發(fā)生變化。運(yùn)行環(huán)境中的變 化將解釋為入侵或竄改的檢測。相應(yīng)地，當(dāng)該觸摸板10設(shè)置于PED30內(nèi)時(shí)，補(bǔ)償矩陣一般僅校準(zhǔn)一次。盡管如此， 本發(fā)明不應(yīng)理解為限于單次校準(zhǔn)操作，尤其可能有改變操作的有效理由時(shí)，例如合格的技 術(shù)人員將殼單元32打開。因此，必要時(shí)對補(bǔ)償矩陣的重新校準(zhǔn)從而重建是本發(fā)明提供的另 外一個(gè)方面。此校準(zhǔn)程序?qū)τ谑褂|摸板在任何PED30正在使用的環(huán)境中運(yùn)行成為可能是足夠 的。一般地，不需要進(jìn)一步校準(zhǔn)來創(chuàng)建存儲的補(bǔ)償矩陣，且PED能夠在幾乎任意環(huán)境中工作 而不影響檢測系統(tǒng)的校準(zhǔn)。但是，正是這種為了與存儲的補(bǔ)償矩陣對比而重新校準(zhǔn)或創(chuàng)建 新的補(bǔ)償矩陣的能力使的本發(fā)明提供PED30環(huán)境內(nèi)的入侵傳感器的檢測成為可能?？赏ㄟ^在觸摸板10未使用時(shí)做出XY電極柵格的多個(gè)測量來創(chuàng)建補(bǔ)償矩陣。換句 話說，沒有導(dǎo)電或介電物質(zhì)應(yīng)置于除觸摸板將運(yùn)行的物理環(huán)境之外的觸摸板10的感應(yīng)范 圍內(nèi)。下一步是傳送一系列信號(信號模式)至觸摸板10的多個(gè)電極。接著進(jìn)行觸摸板 10對信號模式的響應(yīng)的測量。接著將這些信號模式以及觸摸板10對應(yīng)的響應(yīng)存儲于該補(bǔ)償矩陣。為了對存儲的補(bǔ)償矩陣與新的補(bǔ)償矩陣進(jìn)行比較，該觸摸板應(yīng)執(zhí)行入侵檢測程 序。第一步是獲取傳送至觸摸板10并與存儲在補(bǔ)償矩陣中的初始觸摸板響應(yīng)比較的同樣 的信號模式。補(bǔ)償矩陣通常但不必須存儲于觸摸板電路的非易失性存儲器。因?yàn)閯?chuàng)建以與 存儲的補(bǔ)償矩陣比較的新的補(bǔ)償矩陣是僅用于比較目的的臨時(shí)矩陣，所以不需要在非易失 性存儲器中。盡管如此，存儲臨時(shí)補(bǔ)償矩陣是需要的，以便能夠證實(shí)或研究引起陽性入侵檢 測狀態(tài)的條件。使用該補(bǔ)償矩陣對觸摸板10的入侵檢測一直運(yùn)行。換句話說，只要觸摸板10開 啟一直有入侵檢測。盡管如此，即使當(dāng)安裝入侵傳感器時(shí)，PED30或其他裝置關(guān)閉，觸摸板 10在啟動(dòng)后應(yīng)總是立即執(zhí)行入侵檢測程序以便能夠確定在接受任何可能是危害的信息之 前是否已有任何竄改，這是可能有的事。上述第一種類型的入侵檢測是一種由于觸摸板10的性質(zhì)而可廣泛修改的多功能 入侵檢測系統(tǒng)。換句話說，觸摸板10的電極可以不同于之前討論的典型的平面XY長方形 電極柵格、或除此之外的方式設(shè)置。盡管本發(fā)明的第一實(shí)施方式使用典型的觸摸板10，可使 用替代的電極排布。例如，X及Y電極可如圖3中所示設(shè)置的電極布置。
在圖3中，按鍵36顯示具有9個(gè)機(jī)械鍵38。這種9個(gè)鍵38的示例僅用于說明的 目的，不應(yīng)理解為一種限制因素?？墒褂酶嗷蚋俚逆I38。在此第一替代實(shí)施方式中，實(shí)施一種如以上說明的完整的或典型的XY觸摸板10 不是必須的?？商峁┮环N不用于輸入而專門用于入侵檢測的電容感應(yīng)電路。在觸摸板或?qū)?門的入侵檢測系統(tǒng)中，至少兩個(gè)耦合于觸摸板電路的電極可用于檢測竄改PED30。如圖3所示，單一的X電極40以及感測電極42可通過以適當(dāng)?shù)哪Ｊ竭\(yùn)行鍵周圍 的每個(gè)電極40、42來鄰近PED30的鍵38設(shè)置。該模式應(yīng)足以檢測能檢測信號的入侵傳感
ο例如，如圖3所示，顯示了 X電極40正在鍵盤36的鍵38之間運(yùn)行。然后一種絕 緣物質(zhì)置于X電極40之上。接著感測電極42也在鍵盤36的鍵38之間及X電極40之上 運(yùn)行，同時(shí)與其維持電隔離。下一步為設(shè)置覆蓋X及感測電極40、42上的模板或其他外層包覆物，以使其不可 見。作為選擇地，X及感測電極可設(shè)置于鍵盤顯示表面之下，換句話說在PED30內(nèi)部以使其 在PED內(nèi)，并且在鍵38下察看是不可見的。如圖3所示的X及感測電極40、42的纏繞模式僅用于說明的目的。使用的確切模 式以及所述電極40、42的間隔可根據(jù)需要修改，不應(yīng)理解為本發(fā)明的限制因素。另外，需提 及該X電極可由Y電極替代，其選擇也任意，且在本發(fā)明中X、Y、以及感測電極可功能互換。這種第一替代的實(shí)施方式是一種檢測設(shè)置于鄰近或在PED30的鍵38上的入侵傳 感器的存在的簡單且有效的方式。當(dāng)校準(zhǔn)完整觸摸板時(shí)，也可校準(zhǔn)單一的X電極以及感測 電極，并創(chuàng)建補(bǔ)償矩陣，盡管與完整的觸摸板10的更大量的X及Y電極需要的補(bǔ)償矩陣的 比較相對簡單。通過對比X及感測電極40、42的響應(yīng)與所述電極上傳送的信號，然后比較新的補(bǔ) 償矩陣與存儲的補(bǔ)償矩陣以找出任何變化，來再次檢測入侵傳感器的引入。盡管如此，應(yīng)了 解到，在此情況下，X及感測電極不是PED30運(yùn)行的一部分。所述X及感測電極40、42專門用于入侵傳感器檢測的功能。提供圖4作為具有殼32的PED30的側(cè)面剖視圖。眾所周知，危及PED30安全性的一種方法是打開殼32并插入可檢測正常的PED運(yùn)行期間輸入至PED內(nèi)的信息的入侵傳感 器54。如圖4所示，插入入侵傳感器54最明顯的位置是在鍵盤36的鍵38之間，以及與鍵 接觸的觸摸板10。電容敏感觸摸板10可通過入侵傳感器54將在觸摸板10從而補(bǔ)償矩陣 上產(chǎn)生的影響來檢測入侵傳感器54。這里使用的入侵傳感器54確定為置于PED30的至少一部分之內(nèi)或之上、以檢測輸 入至PED的數(shù)據(jù)的任意傳感器或其一部分。因此，如傳感器領(lǐng)域的技術(shù)人員眾所周知的，入 侵傳感器54可以為簡單的電極、光纜或者能夠執(zhí)行數(shù)據(jù)輸入檢測的其他任何傳感器。需要 注意的是，數(shù)據(jù)不僅需要遠(yuǎn)離入侵傳感器54傳送，作為替代還可記錄用于以后的恢復(fù)。因?yàn)槠錇閷?dǎo)電和/或介電物質(zhì)，入侵傳感器54會影響觸摸板10的電平衡。由于 執(zhí)行的校準(zhǔn)用于沒有入侵傳感器54存在的初始運(yùn)行環(huán)境，導(dǎo)電和/或介電物質(zhì)導(dǎo)致的不平 衡不會通過存儲的補(bǔ)償矩陣補(bǔ)償。相應(yīng)地，僅需要執(zhí)行入侵檢測程序并對比新的補(bǔ)償矩陣 與存儲的補(bǔ)償矩陣來確定觸摸板10的運(yùn)行環(huán)境是否已改變。雖然由于觸摸板10內(nèi)的電極的電平衡會發(fā)生的變化可檢測入侵傳感器54，這并 不必然意味著PED30將停止工作。如果PED30不再工作，對竄改者將是入侵傳感器54干 擾正常工作的一個(gè)明顯的信號，且將放棄偷竊數(shù)據(jù)的企圖。因此，盡管檢測系統(tǒng)有不平衡， PED30可能正常工作。例如，PED30可發(fā)送PED已竄改的警報(bào)，然后，重新校準(zhǔn)入侵傳感器54 的存在并繼續(xù)運(yùn)行。盡管如此，本發(fā)明的觸摸板10可以不必執(zhí)行任何重新校準(zhǔn)以繼續(xù)工作。即使在觸 摸板10的電極上存在不平衡時(shí)本發(fā)明的觸摸板通?？衫^續(xù)運(yùn)行。因此，在該第一實(shí)施方式 中，執(zhí)行存儲在補(bǔ)償矩陣中的值的比較以確定校準(zhǔn)觸摸板52的初始運(yùn)行環(huán)境是否已實(shí)質(zhì) 上改變將是PED30的常規(guī)功能。執(zhí)行入侵檢測程序應(yīng)在觸摸板10的初始階段執(zhí)行，但也應(yīng) 在觸摸板已在預(yù)定的一段時(shí)間工作時(shí)周期性地執(zhí)行，以防入侵傳感器54在觸摸板10未關(guān) 閉的情況下設(shè)置在該觸摸板10的運(yùn)行環(huán)境中。本發(fā)明的此第一實(shí)施方式的另一個(gè)方面是入侵傳感器54可檢測的距觸摸板10的 表面的距離。PED30的鍵38將與觸摸板10分隔一定距離。這個(gè)距離可能相對較小。本發(fā) 明可以檢測入侵傳感器54，即使其不是直接置于觸摸板10的表面。至少在觸摸板10的表 面之上且可能超過Icm時(shí)入侵傳感器54可以被檢測。在本發(fā)明一種替代的實(shí)施方式中，預(yù)想可以使得電極的移動(dòng)可檢測的方式安裝觸 摸板的電極。氧化銦錫(ITO)作為觸摸板的電極的使用是CIRQUE 公司觸摸板領(lǐng)域的 技術(shù)人員眾所周知的。盡管如此，在這些實(shí)施方式中提供同樣功能的其他材料也可用于替 代ΙΤ0，并且因此本發(fā)明不應(yīng)理解為限于ΙΤ0。由于ITO有用的性能是它是脆的，在圖5中顯示了能夠與ITO電極一起使用的 PED30的各種層。當(dāng)PED30被竄改時(shí)，試圖在PED內(nèi)插入入侵傳感器54者可能強(qiáng)行撬起設(shè) 置于鍵38上覆蓋其以便不能在其下放入入侵傳感器54的覆蓋模板56。入侵傳感器54設(shè) 置在覆蓋模板56下，然后該覆蓋模板放回原處。覆蓋模板56可密封殼32或鍵盤36。ITO 電極58可放置在覆蓋模板56及殼32或鍵盤36之間。一些膠黏劑用于將覆蓋模板56固 定在其位置。
當(dāng)撬起覆蓋模板56以插入入侵傳感器54時(shí)，ITO電極58將被破壞。盡管將覆蓋 模板56放回準(zhǔn)確的同樣位置使得竄改不可見，ITO電極58已實(shí)質(zhì)上改變，且入侵檢測程序 將揭示該竄改。這是由于保持覆蓋模板56在其位置的膠黏劑會被破壞。如果ITO電極58 粘在膠黏劑上，它們將被撕破。ITO電極58可保持完整無缺的在PED30以及在粘在覆蓋模 板56下面的膠黏劑上，但是其也將被破壞。盡管沒有入侵傳感器54的插入覆蓋模板56將再次附著，且盡管所有損壞的ITO 電極58再次彼此電連接，初始校準(zhǔn)將毀壞，且當(dāng)對比存儲的補(bǔ)償矩陣中的信號時(shí)，ITO電極 將馬上給出對信號模式可檢測的不同的響應(yīng)。因此，盡管PED30繼續(xù)運(yùn)行，竄改的跡象將對 本發(fā)明顯而易見。有益地，這些ITO電極58或任何類似電容感應(yīng)系統(tǒng)電極可設(shè)置于任意表面上或 覆蓋其上，這樣人可試著穿透、撬起或除此之外獲得進(jìn)入通過，以將入侵傳感器54插入 PED30。相應(yīng)地，本發(fā)明不應(yīng)僅理解為受限于給出的示例，而應(yīng)理解為適用于任意裝置的表 面。本發(fā)明另一種替代的實(shí)施方式是易碎基底的使用。隨著易碎基底，提供設(shè)置在任 一完整的觸摸板10的電極的層之間、或用于替代的實(shí)施方式中的兩個(gè)或更多的電極的層 之間的易碎入侵物質(zhì)也是必要的。這樣，相對脆的材料可用于像 ITO這樣的電極，該材料用 于基底、以及用于隔離電極層彼此的材料。如圖6所示的示例，可提供具有穿孔62的基底60，這樣當(dāng)有人試圖撬開覆蓋模板 或殼以進(jìn)入通常隱藏的表面時(shí)，將導(dǎo)致基底沿該穿孔撕開?？墒褂媚z黏劑粘連基底60的一 部分與PED30、基底60的不同且脫離的部分與覆蓋模板的下面。這樣覆蓋模板的移動(dòng)將引 起基底60破壞或沿穿孔62撕開，且由此破壞至少一個(gè)設(shè)置于基底并穿過穿孔的電極64。 再者，存儲的補(bǔ)償矩陣與利用入侵檢測程序創(chuàng)建的新的補(bǔ)償矩陣的比較將不同，以及竄改 可能已發(fā)生的顯示。圖8為顯示本發(fā)明另一替代的實(shí)施方式的框圖及其與PED30的聯(lián)鎖電路72的關(guān) 系。盡管竄改的一定類型通過本發(fā)明入侵檢測系統(tǒng)70檢測，聯(lián)鎖電路72設(shè)計(jì)用于使PED30 程序單元74不工作，除非其返回至工廠并由合格的技術(shù)人員重置。在本發(fā)明中，聯(lián)鎖電路 72可由ITO構(gòu)成的電極58供能。再者，如果易碎且脆的ITO電極58破壞或改變，聯(lián)鎖電路 72激活，PED30的程序單元74停止直到返回至工廠檢修。在本發(fā)明的另一替代實(shí)施方式中，注意到電極的排布通常為使得電極僅由薄的基 底材料隔離。盡管如此，電極可以其他方式布置，以獲得其他范圍的增加的敏感性。圖8中，PED30具有覆蓋于鍵38的覆蓋模板56。始于觸摸板檢測電路84，X電極 80可設(shè)置于內(nèi)殼上或PED30的內(nèi)部，同時(shí)感測電極82放置在PED30的外表面。這樣，PED30 的殼32或覆蓋模板56現(xiàn)用作電極80、82的基底材料。但也考慮現(xiàn)X及感測電極80、82之 間有實(shí)質(zhì)的間隔。這種間隔增強(qiáng)X以及感測電極80、82之間的電場，并且因此擴(kuò)大了本發(fā) 明可檢測入侵傳感器的距離及范圍。觸摸板檢測電路84為耦合于典型的觸摸板10的XY電極柵格同樣的電路，但通過 耦合于未布置在傳統(tǒng)的觸摸板平面電極的陣列中的電極80、82簡單地修改。本發(fā)明不受限于此處特定的實(shí)施例，其中可設(shè)置電容敏感觸摸板的電極以檢測 PED30內(nèi)的入侵。電極可設(shè)置在殼內(nèi)、殼的外表面上、或殼內(nèi)、外兩者都可。相應(yīng)地，檢測不僅限于輸入?yún)^(qū)，還在PED30的任意部分，包括但不限于刷卡機(jī)構(gòu)，等等。以上的實(shí)施方式為處于運(yùn)行的“常開”模式的第一類入侵檢測系統(tǒng)的一部分，且只要電路有電，可隨時(shí)檢測入侵。涉及本發(fā)明的第二類入侵檢測系統(tǒng)，但僅運(yùn)行于更受限的時(shí) 限。第二類入侵檢測系統(tǒng)使用鍵“輪廓”，其中僅在鍵激勵(lì)時(shí)檢查鍵輪廓。如圖9所示， 鍵38包括其底端的像金屬盤96這樣的導(dǎo)電或介電物質(zhì)。向下按壓鍵38使得金屬盤接觸 像檢測電路這樣的鍵檢測系統(tǒng)。本發(fā)明中，鍵檢測電路為觸摸板本身。每個(gè)鍵38在不同位 置接觸觸摸板10的表面。這樣，察看觸摸板10的響應(yīng)時(shí)，由于其在觸摸板上唯一的位置及 像金屬盤96的大小等等這樣的其他因素，每個(gè)鍵38具有唯一的識別標(biāo)志。在工廠能夠通過簡單地按壓每個(gè)鍵并察看觸摸板10的響應(yīng)描出每個(gè)單獨(dú)的鍵38 的輪廓。描輪廓是在按壓特定的鍵時(shí)，記錄信號怎樣出現(xiàn)在觸摸板的步驟。每個(gè)鍵在觸摸 板上具有一個(gè)唯一的“輪廓”。每個(gè)鍵的輪廓接著存儲在系統(tǒng)中。鍵盤36中入侵傳感器的 插入可以變?yōu)榭蓹z測的，以使得其可檢測鍵38的激勵(lì)，由此，當(dāng)其與該觸摸板接觸時(shí)，入侵 傳感器改變該鍵的輪廓。重申在本發(fā)明中有兩個(gè)能夠同時(shí)運(yùn)行的不同的入侵檢測系統(tǒng)是重要的。一般的入 侵檢測系統(tǒng)與鍵竄改檢測系統(tǒng)分開，且如之前描述的運(yùn)行。鍵竄改檢測系統(tǒng)通過對比正按 壓的鍵的輪廓與所有預(yù)先記錄的鍵輪廓來運(yùn)行。本發(fā)明一個(gè)重要的方面是可改變并自定義一般的入侵檢測系統(tǒng)以及鍵竄改檢測 系統(tǒng)的敏感性。換句話說，可改變檢測系統(tǒng)的增益來提供更一致的性能，以減少假陽性。如 果其以超過某一閾值的速率生成，假陽性為一種憂慮。假陽性的閾值根據(jù)裝置的特定使用變化。例如，一個(gè)繁忙的商人可能需要許多假 陽性，否則將中斷忙碌的寄存器上的交易流。因此，此特定應(yīng)用的閾值可能提高(且系統(tǒng)的 敏感性減小)。正確的閾值僅在實(shí)驗(yàn)后確定，且其因此為能夠調(diào)整以便商人可以相對簡單的 方式作出變化的東西。通過改變觸摸板的增益或敏感性，假陽性能夠減少而不危及PED的安全。相應(yīng)地， 入侵檢測系統(tǒng)以及鍵竄改檢測系統(tǒng)每一個(gè)都具有其自己可定制的、能夠由技術(shù)人員或在某 一環(huán)境由商人改變的增益設(shè)置。因此，檢測系統(tǒng)能夠設(shè)置為不同的增益設(shè)置。能夠利用可更改的增益設(shè)置的本發(fā)明的另一方面是系統(tǒng)竄改檢查的時(shí)機(jī)。例如， 增益可保持一段時(shí)間是低的。接著，在預(yù)定間隔，PED以快速且更高的增益運(yùn)行入侵檢測程 序期，以確定是否已發(fā)生了任何可能在較低的增益設(shè)置不可檢測的竄改。優(yōu)勢是在運(yùn)行的 高峰時(shí)期會產(chǎn)生較少的假陽性。系統(tǒng)也可根據(jù)使用率更改為避免任何高增益入侵檢測程序 期。盡管同樣的觸摸板用于入侵檢測系統(tǒng)以及鍵竄改檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠同時(shí)執(zhí)行 所有測量。目前，該系統(tǒng)每秒鐘進(jìn)行25次的48個(gè)單獨(dú)的測量及比較。所做測量的數(shù)量和 頻率不應(yīng)理解為本發(fā)明的限制特征，且可根據(jù)需要改變。應(yīng)提及的本發(fā)明的另一方面關(guān)于鍵盤的鍵。鍵包括一個(gè)鍵“開”閾值以及一個(gè)鍵 “關(guān)”閾值，以能夠確定鍵實(shí)際上已按壓而不是僅偶然的輕拍。使這些閾值盡可能正確是有 必要的。按鍵的檢測越可重復(fù)，閾值能夠越低。較低的閾值導(dǎo)致更簡單的PED及其鍵竄改 的檢測。
將了解上述的配置僅為本發(fā)明原理的應(yīng)用的說明。本領(lǐng)域的技術(shù)人 員可以在不脫 離本發(fā)明的精神和范圍的前提下設(shè)計(jì)大量的修改及替代的配置。附加的權(quán)利要求旨在覆蓋 這樣的修改及配置。
權(quán)利要求
一種用于檢測接觸及鄰近敏感裝置的運(yùn)行環(huán)境中的變化的方法，所述方法包括步驟1)提供能夠進(jìn)行導(dǎo)電或介電對象的接觸及鄰近檢測的接觸及鄰近敏感裝置；2)在給定的運(yùn)行環(huán)境中校準(zhǔn)該接觸及鄰近敏感裝置；3)獲取用于該接觸及鄰近敏感裝置的第一校準(zhǔn)設(shè)置；4)通過重新校準(zhǔn)該接觸及鄰近敏感裝置并獲取新的校準(zhǔn)設(shè)置來執(zhí)行入侵檢測程序；及5)在第一入侵檢測系統(tǒng)中對比該第一校準(zhǔn)設(shè)置與該新的校準(zhǔn)設(shè)置以確定該接觸及鄰近敏感裝置的運(yùn)行環(huán)境是否已改變。
2.如權(quán)利要求1所限定的方法，其中該方法進(jìn)一步包括步驟1)當(dāng)沒有對象正被檢測時(shí)測量觸摸板電極上電荷的不平衡；2)補(bǔ)償該測量的不平衡以便該觸摸板能夠不受所測量的不平衡的影響而運(yùn)行；及3)創(chuàng)建補(bǔ)償矩陣以存儲所測量的不平衡。
3.如權(quán)利要求2所限定的方法，其中該方法進(jìn)一步包括在銷售點(diǎn)(POS)裝置內(nèi)布置該 接觸及鄰近敏感裝置的步驟，該銷售點(diǎn)(POS)裝置包括個(gè)人標(biāo)識號(PIN)輸入裝置(PED)。
4.如權(quán)利要求3所限定的方法，其中該方法進(jìn)一步包括使用電容感應(yīng)接觸及鄰近敏感 觸摸板作為該接觸及鄰近敏感裝置的步驟。
5.如權(quán)利要求4所限定的方法，其中該方法進(jìn)一步包括在制造期間當(dāng)該觸摸板插入該 PED內(nèi)時(shí)，通過創(chuàng)建該補(bǔ)償矩陣校準(zhǔn)該觸摸板的步驟。
6.如權(quán)利要求4所限定的方法，其中該方法進(jìn)一步包括每次向該P(yáng)ED供電時(shí)重新創(chuàng)建 該補(bǔ)償矩陣的步驟。
7.如權(quán)利要求4所限定的方法，其中該方法進(jìn)一步包括每次向該P(yáng)ED供電時(shí)執(zhí)行該入 侵檢測程序的步驟。
8.如權(quán)利要求3所限定的方法，其中該方法進(jìn)一步包括步驟1)提供耦合于該接觸及鄰近敏感裝置的X及感測電極；及2)在該P(yáng)ED周圍可能發(fā)生竄改的位置布置該X及感測電極。
9.如權(quán)利要求8所限定的方法，其中該方法進(jìn)一步包括在鍵盤的鍵周圍設(shè)置該X及感 測電極的步驟。
10.如權(quán)利要求8所限定的方法，其中該方法進(jìn)一步包括步驟1)用氧化銦錫(ITO)構(gòu)造該X及感測電極以使得該X及感測電極易損壞；及2)使用覆蓋模板及膠黏劑覆蓋該X及感測電極以便入侵傳感器必須通過至少部分抬 起該覆蓋模板且因此損壞該X或感測電極來插入該P(yáng)ED。
11.如權(quán)利要求8所限定的方法，其中該方法進(jìn)一步包括步驟1)在具有至少一個(gè)穿過其的穿孔的基底上布置該X及感測電極；以及2)使用覆蓋模板及膠黏劑覆蓋該X及感測電極以便入侵傳感器必須通過至少部分抬 起該覆蓋模板且因此撕開該穿孔的基底并引起可檢測的損壞來插入該P(yáng)ED。
12.如權(quán)利要求8所限定的方法，其中該方法進(jìn)一步包括步驟1)在該P(yáng)ED內(nèi)提供聯(lián)鎖電路；2)檢測竄改；3)發(fā)送應(yīng)關(guān)閉該P(yáng)ED的信號至該聯(lián)鎖電路；及4)使用該聯(lián)鎖電路從該P(yáng)ED除去電源。
13.如權(quán)利要求8所限定的方法，該方法進(jìn)一步包括步驟1)在該P(yáng)ED內(nèi)布置該X及感測電極中的一個(gè)；及2)在該P(yáng)ED的外表面上布置該X及感測電極中的另一個(gè)。
14.如權(quán)利要求3所限定的方法，其中該方法進(jìn)一步包括改變該入侵檢測程序的敏感 性以因此提高該入侵檢測系統(tǒng)的性能的步驟。
15.如權(quán)利要求4所限定的方法，其中該方法進(jìn)一步包括在該第一入侵檢測系統(tǒng)的同 時(shí)運(yùn)行第二入侵檢測系統(tǒng)的步驟。
16.如權(quán)利要求15所限定的方法，其中該方法進(jìn)一步包括1)在該觸摸板上布置具有多個(gè)鍵的鍵盤；2)通過按壓每個(gè)鍵并接著測量該觸摸板的響應(yīng)來描出所述多個(gè)鍵中每個(gè)鍵的輪廓；及3)存儲所述多個(gè)鍵的每個(gè)的鍵輪廓。
17.如權(quán)利要求16所限定的方法，其中該方法進(jìn)一步包括改變該第二入侵檢測程序的 敏感性以因此提高該入侵檢測系統(tǒng)的性能的步驟。
18.一種用于檢測鍵盤的運(yùn)行環(huán)境中的變化的方法，所述方法包括步驟1)提供能夠接觸及鄰近檢測導(dǎo)電或介電對象的接觸及鄰近敏感觸摸板；2)提供布置在該觸摸板上的具有多個(gè)鍵的鍵盤；3)通過按壓每個(gè)鍵并接著測量該觸摸板的響應(yīng)來描出所述多個(gè)鍵中每個(gè)鍵的輪廓；及4)存儲所述多個(gè)鍵的每個(gè)的鍵輪廓。
19.如權(quán)利要求18所限定的方法，其中該方法進(jìn)一步包括步驟1)激勵(lì)該鍵盤上所述多個(gè)鍵中的一個(gè)；2)測量該觸摸板對所激勵(lì)的鍵的響應(yīng)；3)在入侵檢測程序中比較所測量的該觸摸板的響應(yīng)與針對所激勵(lì)的鍵存儲的鍵輪廓；及4)基于所測量的響應(yīng)與該鍵輪廓的比較確定是否該運(yùn)行環(huán)境已改變，作為第一入侵檢 測系統(tǒng)。
20.如權(quán)利要求19所限定的方法，其中該方法進(jìn)一步包括在銷售點(diǎn)(POS)裝置內(nèi)布置 該觸摸板及該鍵盤的步驟，該銷售點(diǎn)(POS)裝置包括個(gè)人標(biāo)識號(PIN)輸入裝置(PED)。
21.如權(quán)利要求20所限定的方法，其中該方法進(jìn)一步包括在制造期間該觸摸板及該鍵 盤插入該P(yáng)ED內(nèi)時(shí)，創(chuàng)建所述鍵輪廓的步驟。
22.如權(quán)利要求20所限定的方法，其中該方法進(jìn)一步包括每次激勵(lì)所述多個(gè)鍵中的一 個(gè)時(shí)執(zhí)行該入侵檢測程序的步驟。
23.如權(quán)利要求20所限定的方法，其中該方法進(jìn)一步包括改變該觸摸板的敏感性以因 此提高該第一入侵檢測系統(tǒng)的性能的步驟。
24.如權(quán)利要求20所限定的方法，其中該方法進(jìn)一步包括在該第一入侵檢測系統(tǒng)的同 時(shí)運(yùn)行第二入侵檢測系統(tǒng)的步驟。
25.如權(quán)利要求15所限定的方法，其中該方法進(jìn)一步包括步驟1)提供能夠進(jìn)行導(dǎo)電或介電對象接觸及鄰近檢測的接觸及鄰近敏感裝置；2)在給定運(yùn)行環(huán)境中校準(zhǔn)該接觸及鄰近敏感裝置；3)獲取用于該接觸及鄰近敏感裝置的第一校準(zhǔn)設(shè)置；4)通過重新校準(zhǔn)該接觸及鄰近敏感裝置并獲取新的校準(zhǔn)設(shè)置來執(zhí)行第二入侵檢測程 序；及5)在第二入侵檢測系統(tǒng)內(nèi)，對比該第一校準(zhǔn)設(shè)置與該新的校準(zhǔn)設(shè)置以確定該接觸及鄰 近敏感裝置的運(yùn)行環(huán)境是否已變化。
26.如權(quán)利要求25所限定的方法，其中該方法進(jìn)一步包括步驟1)當(dāng)沒有對象正被檢測時(shí)，測量觸摸板電極上電荷的不平衡；2)補(bǔ)償所測量的不平衡以便該觸摸板能夠不受所測量的不平衡的影響而運(yùn)行；及3)創(chuàng)建補(bǔ)償矩陣以存儲所測量的不平衡。
全文摘要
一種具有XY電極柵格傳感器的電容敏感鄰近及接觸敏感檢測裝置，其中在該電容敏感觸摸板安裝于PIN輸入裝置(PED)內(nèi)時(shí)創(chuàng)建補(bǔ)償矩陣，其中該補(bǔ)償矩陣使該P(yáng)ED運(yùn)行環(huán)境的該電容敏感型觸摸板補(bǔ)償并平衡成為可能，而且其中鍵盤的機(jī)械鍵也可通過使用每個(gè)鍵唯一的“鍵輪廓”單獨(dú)識別為激勵(lì)的鍵，其中如鄰近該觸摸板的該XY電極柵格傳感器的入侵傳感器這樣的外來導(dǎo)電和/或介電物質(zhì)的插入將引起該電容敏感鄰近及接觸敏感檢測裝置上的電極內(nèi)的不平衡，因此警報(bào)檢測電路該P(yáng)ED竄改已發(fā)生。
文檔編號G06F3/041GK101802757SQ200880015291
公開日2010年8月11日 申請日期2008年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月8日
發(fā)明者大衛(wèi)·泰勒, 戴爾·J.·卡特, 扎爾德·G·白澤偉, 道格拉斯·J.·摩爾 申請人:瑟克公司