专利名称：人员识别安全方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及基于芯片卡的安全装置，该装置适合于需要高度安全性作为安全措施以防欺骗风险的应用。
背景技术：
芯片卡能通过包括在它的微处理器中的辨别系统用于验证各种操作。用于核实它的持有者的确是它的所有者的最广泛使用的技术是通过四位码(PIN，或“个人身份号码”)的鉴别法。该技术提供了只需很少量的计算资源的巨大优点，原因是它只承担简单的二进制比较，另外用于保障与外界交换的加密技术很早就已经公知了。
基于四位以及通过任何密码上的扩展的保护的最大问题在于它仅辨别为该人员所知的信息(以及由于该人员正在提交芯片卡，他所持有的信息)，而不是该人员本人。通过指纹、声音、面部、虹膜识别等的用于辨别的生物测定技术克服了这个问题，并且使欺骗明显更加困难，原因是它们是基于人员本人的识别。
生物测定技术需要用于输入生物测定信息的传感器(例如，用于输入脸部图像的照相机)、存储在芯片卡的存储器中以避免伪造的参考信息、以及处理器以对参考信息与通过传感器输入的信息进行比较。
有人曾经提议将传感器和所有计算直接合并在芯片卡上，但是不幸地是，存在以下多种障碍妨碍了这种合并-对于标准芯片卡而言传感器通常太厚。例如，照相机需要与卡的厚度不相容的光学部件；-对于芯片卡来说传感器通常太大例如可以采集掌纹的传感器；-几乎所有的生物测定技术都需要较大的计算能力，这与用户可接受的等待时间不相容。重要的是不超过几秒的等待时间，但是利用芯片卡上可获得的计算能力，计算将花上几分钟。
如果生物测定传感器被放在芯片卡上，则当卡被插入到读卡机时、或在插入之前、或使用无接触卡，重要的是能输入生物测定信息，但是这样就出现了严重的电源问题，原因是卡必须是独立的并且因而要具有它自己的电池。对于采用由射频辐射传送能量的无接触卡，通过辐射收集的电力对于生物测定传感器来说太弱。因此需要使用这样的生物测定技术，其允许在卡被插入时获取生物测定信息。
为了节省存储空间，对于存储在卡上的参考信息需要尽可能地小。PIN码占用的空间小于4字节。
理想地，传感器应能探测伪造。例如，在指纹的情况下，需要探测正被探测手指是活的手指，而不是被切除的手指或假手指。
曾经提出过基于心脏脉搏的形状的识别技术，但是它的性能(不如指纹情况那么准确)还未被证实，并且至今为止还没有实践上的实施。
通过医学中常用的光学装置(适当波长的红外LED+光电二极管)的血液探测(脉搏、血红蛋白氧含量)看起来能提供有趣的解决方案，但是它可能被放在手指上的塑料材料膜欺骗，对于简单系统甚至被这样的塑料材料所欺骗，其具有红外光中恰当颜色。此外，重要的是等待至少一次完整的心跳，而一次完整的心跳对于某些运动人士来说相当长，因此不是很方便。
在美国专利申请2002/0009213中，提出了一种用于皮肤，更具体地身体的某些部分的真皮的光谱分析的技术。
该技术包括用几个不同颜色的发光二极管(LED)照亮皮肤，以及分析不同距离处皮肤传播的光，使用几个光电二极管测量光的特性光发射器与传感器间的距离越远，能获得越深的真皮特性。此外，某些频带(向着红外)对血液存在非常敏感。光电二极管和LED必须单个地组装限制了他们的数目，因此相关成本增加非常迅速。
发明内容
根据本发明，提出将传感器包括在准备用在常规读卡机中的芯片卡上以鉴别持有该卡的人员，该传感器用于与将该芯片卡夹持在其拇指与食指之间的人员的皮肤有关的光谱信息。
光谱识别需要发光二极管(LEDs)和光电二极管，它们将被单个地(或以小组)安装在挠性基底上以保持组件的挠性。该基底一方面包括提供发光二极管与光电二极管之间的互连的电线路，另一方面还包括包含在芯片卡的芯片中的处理器。该基底与芯片卡的封装技术相容，留下LEDs和光电二极管可见(或使用透明材料)。
皮肤的光谱识别需要较低的计算能力(8位的处理器就足够了)，并且参考信息的大小也很小所有这些都与目前所采用的技术相容。用于处理光谱信息以鉴别或辨别人员的电子部件将被包含在芯片卡中，并且卡发布识别或辨别信息。
有利地，芯片卡的两侧都被用于获取生物鉴别信息这样可以同时测量拇指和食指的光谱特性，卡在插入到常规芯片卡读卡机的时候被夹持在这两个手指之间。这将会使伪造更加困难。此外，在强光照的情况下，特别是在阳光下，两侧中的至少一侧(面向地面的底侧)将处在阴影中，因此能明确地操作。
如果卡具有自己的能源，则可以使光谱信息正好在卡插入读卡机之前获取。有利地是在卡上设置用于探测卡被夹在拇指和食指之间以开始获取光谱信息的装置。如果卡没有自己的能源，则读卡机必须为它们提供能源。
优选地使用在红外区对血红蛋白敏感的光谱带，以确认手指是活的。还可以增加心脏脉搏测量以使组件更能防止伪造，以及增加氧合血红蛋白率测量。然后使用者必需夹持该卡至少完成测量所需的时间，或者两次或三次心跳的时间。
照亮皮肤所需的发光二极管能发射不同波长的可见光或近红外光，优选地包括位于血液的吸收带中的波长的光。
鉴别可以通过其他装置补充，特别地，由通过传感器的指纹识别来补充，该传感器也设在芯片上并布置在光谱信息采集装置旁以便在卡被持在手中时也处于手指下方。
本发明的其他特点和优点在阅读下面参考附图的详述后会更清楚，附图中图1是根据本发明的装置；图2是变化实施例；图3是芯片卡的加工步骤；图4是完成的芯片卡。
具体实施例方式
图1显示了标准尺寸的芯片卡10，该芯片卡通常为几厘米长、几十毫米厚，实际上在未示出的读卡机中通常夹持在使用该卡的人员的拇指30和食指40之间。
该卡通常包括能执行与读卡机有关的多个信号处理功能的硅电子芯片20；电接触点主要设在卡上用于与读卡机通讯；但是，也存在支持与读卡机无接触通讯的卡，因此接触点没有显示在图1中。
将该卡在没有接触点的位置夹持在拇指和食指之间，以插入到读卡机中。
图1中，具有接触点的一侧为图的右侧，该卡在其上被夹持的一侧为左侧。优选地在卡上设置可见标记，以指出必须在哪个位置将卡夹持在拇指与食指之间。根据本发明，在该位置，芯片卡包括这样的装置该装置包括用于与夹持该卡的两个手指中的至少一个的皮肤有关的光谱信息的传感器。该传感器实际上包括至少一个照亮手指的发光二极管(LED)12和至少一个光电二极管14，该光电二极管14能提供表示来自LED12并穿过皮肤以及在皮肤上扩散后在光电二极管14上所接收到的光的部分的电信号。
优选地，该卡包括多个LED和多个光电二极管；LED优选地发出多个波长的光，以便构成将该卡夹持在他手中的个体的一种光谱纹特性。
采集该光谱纹所需的LEDs和光电二极管插入到卡的厚度部分中。这些电子元件将被焊接或粘结在支撑部上，优选地通过连接线挠性地、电互连到芯片卡的芯片20芯片通常位于芯片卡中，当存在接触点的时候位于卡的接触点的正上方。
卡的电子芯片20包括微处理器，其用于控制LEDs、读取由LEDs照亮的光电二极管发送的信息、分析该信息并进行核实接收到的光谱信息与预存储的与持有该卡的人员有关的光谱纹数据之间的匹配所需的计算。
关于人员的辨别的一些计算可以在芯片卡之外进行，卡只是发送关于探测到的纹数据。但是，这种解决方案从安全性的角度而言不太令人满意。
识别和安全性水平的显著增强可以通过将LEDs和光电二极管设在芯片卡的每侧上。当将卡通常夹持在拇指和食指之间时，可以读取每一侧上的光谱信息，在强光照的情况下至少可以读取阴影侧(下侧)上的信息。
图2显示了这种情况下的芯片卡的构造，其中LEDs 12和光电二极管14在卡的顶侧上，LEDs 12′和光电二极管14′在卡的底侧上。
在图1和图2的情况下，光电二极管与硅芯片分开实现，但是应理解，由于LEDs发出位于近紫外与近红外之间的硅能够探测的波长的光，也可以将光电二极管集成在硅芯片上。在这种情况下，芯片不位于与芯片的标准接触点相同的位置，而是位于卡被夹持的位置。芯片通过嵌在卡的塑料材料中的电连接而连接到接触点(在卡带有接触点的情况下)。
LED的光发射优选地位于红光和近红外光中，这样光可以很好地穿透到皮肤内。
实际上采集皮肤的光谱在于测量皮肤对于不同光学波长的发光激励的光响应。重要的是避免测量由皮肤的表面或表面层(角质层)直接反射的光。实际上，对于每个个体特定的信息更多地位于真皮结构中。因此对于光发射器(LED)重要的是与光传感器(光电二极管)隔开，使得只有穿过皮肤的光到达传感器，使直接来自LED或从LED经过皮肤上的简单反射后的光的部分最小。光发射器与探测器之间的距离的选择可以用于限制直接反射的效应。
LEDs优选地通过使用硅芯片20来直接控制，该硅芯片20可以包含探测该纹和探测光谱信息所需的所有电子部件。
人员识别算法也可以合并在硅芯片上，这样可以使系统更加便宜。该算法更多地不在于将当前进行的光谱测量与一套预存储的光谱测量比较，该套预存储的光谱测量与个体(用于检查身份的简单比较)或多个个体(用于从几个人中鉴别一个人的多重比较)有关。
该技术可以与要么位于卡片上方要么位于下方的LEDs一起使用以使测量加倍并从而增加识别性能，或者，例如一半的LEDs设在上方而其余的LEDs设在下方，使测量同时进行以减少读取光谱纹的时间。由于读取时间已经非常短了，优选地使测量加倍以使得组件更能防止伪造。
为了检查正被测量的物体的确是活的手指(不是假的乳胶手指，也不是切除的手指)，优选地在血液的吸收带(红外)中进行至少一次测量，该测量是在验证的认可中具有重要权重的测量。使用以位于血液的吸收带中的波长发光的至少一个LED。
还可以测量脉搏和血液中的氧含量，但是这样必需将卡夹持几秒钟(进行测量所需的时间)，这样对于使用来说不是很方便。
例如，光谱识别性能没有指纹识别性能好。在芯片卡的情况下，实际上它主要关注的是在核实模式下进行鉴别，即，目的仅仅是检查卡的持有者，而不是从其特性存储在数据库中的几个个体中核实一个个体的模式。该性能特性对于一般水平的安全性足够了，但是如果需要更高水平的安全性，则必需增加其它的核实要素。
光谱纹可以与指纹结合，更具体地，与产生高识别率的扫描技术、或声音设别、或任何其它形式的生物测定相结合。静态或基于扫描的指纹采集可以尤其是使用光学传感器、热传感器、电容传感器或压力传感器。附加的鉴别装置也优选地设在卡上，但是也能使用来源于卡的外部的信号。
指纹优选地作为附加的鉴别手段，原因是既然手指已经和芯片卡接触，那么指纹的采集可以在卡上同时进行，但是这将需要更多的计算资源和增加传感器，该增加的传感器(如果必要的话)可以包括光电二极管。
为了实施本发明，一套涉及光谱纹采集的元件、涉及附加的生物测定技术的元件、以及在卡具有一定的独立性的情况下的电池可以组装在包括元件之间的互连线路60的挠性支撑部(花线)50上。该挠性支撑部然后被夹在形成芯片卡的塑料材料中。
图3显示了支撑部50(从顶面看的侧视图)，该支撑部50还未被装在两片保护性塑料材料之间。
图4显示带有外部接触点80的完成的芯片卡。
不同元件可以布置成容许与芯片标准相容的最终挠性。特别地，它们不会被放置得彼此太靠近。LEDs 12和光电二极管14将被布置成在被两个手指夹持时有自然的布局。
在一个LED准备作为使用者的功能指示器，例如指示操作正确结束(绿色)或错误结束(红色)的情况下，该LED就要设在卡夹持区之外。该LED和其它适当的指示LEDS由芯片与人员鉴别操作一起控制。
适当的印刷标记可以设在卡上，以显示手指的定位以及指示器LED。
利用垂直导电通路互连可以在两侧设置相互连接，以将顶部和底部，或者甚至支撑晶片上的连接点连接。
将被粘结到支撑部的两片塑料材料65和70可以具有与LEDs和光电二极管对齐的开口，以便它们随后被填充有透明材料(胶、透明树脂)75。
本实施例的变化在于将光电二极管包括在电子芯片中，以及将芯片设在为手指准备的、靠近LED的位置下面。这样减少了电子元件的数量，从而降低成本。
权利要求
1.一种芯片卡(10)，其特征在于，该芯片卡(10)包括用于与将该芯片卡夹持在其拇指与食指之间的人员的皮肤有关的光谱信息的传感器，以鉴别夹持该卡的人员。
2.如权利要求1所述的芯片卡，其特征在于，所述传感器包括至少一个发光二极管(12)和至少一个光电二极管(14)。
3.如权利要求2所述的芯片卡，其特征在于，所述发光二极管和光电二极管安装在挠性基底(50)上，该挠性基底(50)一方面包括在发光二极管和光电二极管之间的电互连线路(60)，另一方面包括该卡的芯片。
4.如权利要求3所述的芯片卡，其特征在于，该挠性基底插入在两片塑料材料之间，透明窗口(75)一方面设在发光二极管上方，另一方面也设在光电二极管上方。
5.如权利要求2到4中任一项所述的芯片卡，其特征在于，该芯片卡包括在卡的任意一侧上的发光二极管和光电二极管，以对夹持该卡的两个手指进行光谱识别。
6.如权利要求2到5中任一项所述的芯片卡，其特征在于，至少一个发光二极管发射位于血液的吸收光谱带中的光。
7.如权利要求2到6中任一项所述的芯片卡，其特征在于，该芯片卡还包括测量心脏脉搏的装置和/或评价氧合血红蛋白率的装置，以增强对人员的鉴别。
8.如权利要求2到7中任一项所述的芯片卡，其特征在于，该芯片卡包括发射不同波长的光的发光二极管。
9.如权利要求1到8中任一项所述的芯片卡，其特征在于，该芯片卡包括至少一个包含在芯片中的光电二极管。
10.如权利要求1到9中任一项所述的芯片卡，其特征在于，所述芯片包括处理来自传感器的光谱信息的电子装置，以进行对夹持该卡的人员的鉴别。
11.如权利要求1到10中任一项所述的芯片卡，其特征在于，所述芯片包括含有存储的与该卡的持有者有关的生物测定数据的存储器。
12.如权利要求1到11中任一项所述的芯片卡，其特征在于，该芯片卡还包括用于探测该卡夹持在拇指和食指之间以开始通过传感器获取光谱信息的装置。
13.如前述权利要求中任一项所述的芯片卡，其特征在于，该芯片卡包括用于鉴别人员的其它装置，以增强鉴别过程的安全性，这些装置位于卡上或使用来源于该卡外部的信息。
14.如权利要求13所述的芯片卡，其特征在于，附加的鉴别装置为静态或基于扫描的指纹传感器，特别是光学指纹传感器。
15.如前述权利要求中任一项所述的芯片卡，其特征在于，该芯片卡包括至少一个由所述芯片控制的发光二极管，以提供与鉴别操作有关的视觉信息。
全文摘要
本发明涉及人员鉴别系统。本发明提出在适用于常规读卡机中的芯片卡上包括一种用于与将该芯片卡夹持在其拇指和食指之间的人员的皮肤有关的光谱信息的传感器。光谱识别使用安装在挠性基底上的发光二极管(12)和光电二极管(14)，该挠性基底一方面包括发光二极管和光电二极管之间的互连线路，另一方面包括包含在该芯片卡的芯片中的微处理器。
文档编号G06K19/073GK1739114SQ200480002437
公开日2006年2月22日 申请日期2004年1月16日 优先权日2003年1月21日
发明者让—弗朗索瓦·曼盖 申请人:Atmel 格勒诺布尔公司