DE60111892T2

DE60111892T2 - Biometrischer Schlüssel

Info

Publication number: DE60111892T2
Application number: DE2001611892
Authority: DE
Inventors: John. Pullenvale 4069 Bacchiaz; Robert Senior Christensen
Original assignee: Mu Hua Investment Ltd
Current assignee: Mu Hua Investment Ltd
Priority date: 2000-05-16
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2021-03-24
Also published as: ATE299451T1; EP1157906B1; EP1157906A2; EP1157906A3; US7218202B2; DE60111892D1; ES2245665T3; US20020059523A1

Description

Die Erfindung betrifft einen biometrischen Schlüssel, insbesondere einen biometrischen Schlüssel mit einem Schlüsselkörper, der einen biometrischen Sensor enthält, der es ermöglicht, die biometrischen Daten eines Schlüsselinhabers zu erfassen und die Daten durch den biometrischen Sensor an einen Prozessor zu senden, um die berechtigte Verwendung des Schlüssels durch biometrische Überprüfung zu validieren.
Derzeit werden Schlüssel für die verschiedensten Anwendungen benutzt, die eine mechanische oder elektromechanische Verschlüsselung umfassen, die verschlüsselte Informationen trägt. Ein Beispiel des Letzteren sind Schlüssel, beschrieben in der europäischen Patentschrift 472795, die einen speziellen Mechanismus aufweisen, der sich auf den gegenüber liegenden Kanten des Schlüssels befindet, der mit einem entsprechenden, in einen passenden Verriegelungszylinder eingebauten Mechanismus zusammenarbeitet, bevor ein in den Verriegelungszylinder eingebautes Verriegelungssystem geöffnet werden kann.
Zwar sind solche Schlüssel sehr einfach zu verwenden, jedoch ist zu erkennen, dass das Sicherheitsniveau nicht hoch ist, weil derzeit keine Mittel verfügbar sind, um zu prüfen, dass die Person, die den Schlüssel benutzt, ein berechtigter Benutzer ist. Das bedeutet, dass wenn ein durch einen Schlüssel betriebenes mechanisches oder elektromechanisches Schloss physischen Zugang zu einem Gebäude gewährt, ein solcher Schlüssel ohne weiteres kopiert werden kann, verloren gehen kann oder einer anderen Person gegeben werden kann, die dann Zugang zu dem Gebäude erlangen kann ohne dazu befugt zu sein. Der physische Zugang zu dem Gebäude wird also durch die Personen gewährt, die den Schlüssel kontrollieren.
Konventionelle biometrische Kontrollsysteme sind gut bekannt und betreffen das Verschlüsseln der spezifischen biometrischen Merkmale einer Person in einen Speicher der biometrischen Kontrollvorrichtung mit einem externen Prozess (z.B. Speicher, passender Algorithmus und Rückgabesignal). Eine codierte Version des autorisierten biometrischen Merkmals kann ebenfalls gespeichert werden. Wenn eine Überprüfung erforderlich ist, muss der Benutzer seine biometrischen Merkmale an die biometrische Kontrollvorrichtung übergeben, die dann das charakteristische biometrische Merkmal mit dem autorisierten biometrischen Merkmal vergleicht. Wird eine Übereinstimmung festgestellt, gewährt das biometrische Kontrollsystem den Zugang zu einer Einrichtung, die durch das biometrische Kontrollsystem gesteuert wird.
Biometrisch gesicherte Kontrollsysteme zur Verhinderung von unberechtigtem Gebrauch von Fahrzeugen sind in der US-Patentschrift 5867802 beschrieben. Diese Referenz beschreibt ein Verfahren und ein System zur Beschränkung des Gebrauchs eines Fahrzeugs auf Person(en), deren Fingerabdrücke mit den biometrischen Daten, die in einem Speicher des Fahrzeugsteuersystems gespeichert sind, übereinstimmen. Die digitalisierten Fingerabdrücke eines Benutzers werden in einem ROM im BIOS eines Mikrocontrollers oder in dem ROM, auf das der Mikroprozessor zugreift, gespeichert. Die Hauptaufgabe des Mikroprozessors besteht in der Ausführung von Anweisungen in Bezug auf den Betrieb des Fahrzeugs, wie z.B. Regulierung der Kraftstoffrate und sonstige Aufgaben. Bevor der Mikroprozessor seine Anweisungen in Bezug auf die Hauptaufgabe ausführen kann, muss er eine Bedingungsschleife von Anweisungen für die Validierung der „effektiv eingegebenen" biometrischen Daten des Benutzers durchführen und beenden. Effektiv eingescannte Fingerabdrücke müssen mit den im ROM gespeicherten Fingerabdrücken verglichen werden. Wenn das Ergebnis des Vergleichs eine Übereinstimmung ist, dann ist die Betriebsschleife erfüllt, und der Mikroprozessor kann seine Anweisung in Bezug auf den Betrieb des Fahrzeugs ausführen. In der US-Patentschrift 5607802 wird eine konventionelle Abtastvorrichtung für Fingerabdrücke und zugehörige Schaltkreise, gekoppelt an einen Mikroprozessor, gebraucht. Ein durch Schlüssel betriebener Zündschalter wird mit dem Mikroprozessor gekoppelt, um ein Signal zu liefern, das den Mikroprozessor mit Strom versorgt, bevor er den Betrieb des Fahrzeugs steuern kann.
Ein weiteres Beispiel für ein biometrisch gesichertes Kontrollsystem ist in der US-Patentschrift 5915936 beschrieben, die auf eine Schusswaffe verweist, die einen Drucksensor aufweist, um das Greifen eines Schafts einer Schusswaffe durch die Handfläche des Benutzers zu fühlen, sowie einen Abtastsensor zum Abtasten des Handflächenabdrucks eines Benutzers und Erzeugen eines Datensignals, das dem abgetasteten Handflächenabdruck nach Betätigung des Drucksensors entspricht. Die Schusswaffe kann nur durch berechtigte gebraucht werden, in der eine Speichervorrichtung Datensignale speichert, die repräsentativ für die berechtigten Benutzer sind.
US-Patentschrift 5987155 verweist auf eine biometrische Eingabevorrichtung mit einem eingebauten Smart Card-Lesegerät. Die Vorrichtung ermöglicht gemeinschaftlichen Betrieb des Smart Card-Lesegeräts und der Eingabevorrichtung, um benutzerspezifische Verarbeitung der durch den Benutzer bereitgestellten biometrischen Informationen bereitzustellen. Beispiele für biometrische Eingabevorrichtungen, auf die in den Referenzen verwiesen wird, sind jene, die ein Mikrophon aufweisen, oder jene, die eine Kontaktbelichtungsvorrichtung wie z.B. einen Fingerabdruckscanner umfassen.
Die oben beschriebenen Referenzen des Stands der Technik sind illustrativ für biometrische Steuersysteme, die nur bei Verwendung eines Fahrzeugzündschlüssels wie in US-Patentschrift 5867802 beschrieben, eines Drucksensors im Fall der US-Patentschrift 5915936 oder einer Smart Card im Fall der US-Patentschrift 5987155 betrieben werden können. Es liegt daher auf der Hand, dass solche konventionellen Kontrollsysteme nicht flexibel sind, um auf eine bestimmte Anwendung beschränkt zu werden und außerdem die Verwendung zusätzlicher Struktur in Bezug auf die spezifische Anwendung erfordert. So erfordert zum Beispiel die biometrische Eingabevorrichtung der US- Patentschrift 5987155 als wesentliche Komponente einen Karteneinschub für die Aufnahme der Smart Card.
Ein weiteres System, das einen biometrischen Sensor verwendet, ist in DE 198 23 731 offenbart, in der die Signale drahtlos übertragen werden, so dass eine Fernbedienung möglich ist. Ein Nachteil eines solchen Systems besteht darin, dass eine versehentliche Betätigung möglich ist.
Noch ein weiteres System ist in WO 99/27501 offenbart, wobei ein biometrischer Sensor in ein Modul integriert wird, das vorzugsweise im Auto selbst installiert wird. Die Verwendung eines Schlosses wird nicht offenbart.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen biometrischen Schlüssel bereitzustellen, der die Nachteile des oben beschriebenen Stands der Technik reduzieren kann.
Die Erfindung stellt einen biometrischen Schlüssel in Form eines mechanischen Schlüssels bereit, mit einem Schlüsselkörper, der einen biometrischen Sensor für die Übertragung eines Signals, dargestellt durch einen Biocode der Daten, erzeugt durch den biometrischen Sensor, aufweist, wobei der Schlüsselkörper, der mit einem mechanischen Schlosskörper eingreifbar ist und einen oder mehrere elektrische Kontakte zum Eingreifen von einem oder mehreren elektrischen Kontakten des mechanischen Schlosskörpers aufweist, wobei bei Gebrauch das Signal an Verarbeitungsmittel übertragen wird, die mit dem mechanischen Schlosskörper über eine Schnittstelle angeschlossen oder elektrisch verbunden sind, um einem berechtigten Benutzer Zugang zu einer Einrichtung zu gewähren, die durch den biometrischen Schlüssel bei Eingreifen des Schlüsselkörpers mit dem mechanischen Schlosskörper zugänglich ist, wobei der Sensor durch einen Isolator im Schlüsselkörper umgeben ist, und der Sensor elektrisch mit einer zu dem Isolator gehörenden gedruckten Schaltung verbunden ist, welche gedruckte Schaltung elektrisch mit dem bzw. den Kontakt(en) verbunden ist.
Der Schlüsselkörper kann ähnlich wie ein konventioneller Schlüssel sein, der mechanische Schlösser entriegelt, worin der Schlüssel ein Blatt mit mehreren Bärten aufweist, die mit Schnappvervschlüssen in konventioneller Weise zusammenarbeiten, um das mechanische Schloss wie im Folgenden beschrieben zu entriegeln. Der Schlüsselkörper kann außerdem einen Griff oder ein Greifteil aufweisen, in dem der biometrische Sensor angebracht, befestigt oder eingebettet ist. Vorzugsweise ist der Sensor, der in einer passenden Vertiefung des Schlüsselkörpers untergebracht ist, mit Kontakten oder Stiften versehen, die ein Beispiel der Kontaktmittel bilden, die mit einer gedruckten Schaltung eingreifen können, die ebenfalls in dem Schlüsselkörper untergebracht ist. Vorzugsweise ist der Sensor durch eine Isoliereinlage umgeben.
Alternativ kann der Schlüsselkörper Bärte weglassen und ein Blatt oder einen Endteil aufweisen, das bzw. der mit einem passenden Schloss in dem oben beschriebenen Aufnahmekörper eingreift. In dieser Ausführungsform kann der Aufnahmekörper über eine Schnittstelle mit den Verarbeitungsmitteln verbunden sein, wobei bei Erkennung eines autorisierten Signals durch die Verarbeitungsmittel der Zugang zu der Einrichtung gewährt werden kann.
Bei dem Sensor kann es sich um einen Festkörpersensor handeln, hergestellt durch Pollex oder Siemens, und der Sensor kann ein geeignetes biometrisches Merkmal des Schlüsselinhabers abtasten. Alternativ kann der Sensor durch Thompson, Veridicon oder Harris hergestellt sein, die gut bekannte Festkörperhersteller sind. Der Abtastsensor kann unter Verwendung verschiedener Verfahren ausgeführt sein, unter anderem Kapazitanz, Widerstand, Wärmebild, Strukturgeometrie, Knochenstruktur oder Venenstruktur. Zweckdienlich tastet der Abtastsensor einen Finger- oder Daumenabdruck ab.
In den Schlüsselkörper kann auch ein Smart Card-Chip wie z.B. ein verdrahteter Logikchip, auch als "intelligenter Speicherchip" bezeichnet eingebettet sein, der eingebaute Logik besitzt. Eingebettete Prozessorchips, die zum Schlüsselkörper hinzugefügt werden, können Speicher- und lokale Prozessorfähigkeiten aufweisen. Der in den Schlüsselkörper eingebettete Prozessorchip kann benutzt werden, um Daten zu verschlüsseln/entschlüsseln, was diese Art von biometrischem Schlüssel zu einem eindeutigen Personenidentifizierungsschlüssel macht.
Der biometrische Schlüssel der Erfindung kann beispielsweise als Zündschlüssel eines Fahrzeugs, als Schlüssel zu einer Aufbewahrungseinrichtung wie z.B. einer Lade oder dem Deckel eines Kastens, zu einer Sicherheitseinrichtung wie z.B. einer Sicherheitstür oder einem Sicherheitsfenster, zum Bedienen eines Aufzugs oder Lifts oder zum Auslösen eines Elektromotors, eines Hydraulikmotors, einer Maschine oder sonstiger Arten von Antriebsmitteln oder sogar von hydraulisch oder pneumatisch betätigten RAM-Baugruppen dienen. Alle der Vorhergehenden sind Beispiele von Einrichtungen, die durch den biometrischen Schlüssel der Erfindung zugänglich sein können.
Aus dem Vorhergehenden geht deshalb hervor, dass der biometrische Schlüssel der Erfindung äußerst vielseitig ist und viele Anwendungs- oder Gebrauchsmöglichkeiten besitzt, auch von sehr einfacher Bauweise ist, um die Nachteile konventioneller biometrischer Steuersysteme wie oben beschrieben zumindest teilweise zu vermeiden. Der biometrische Schlüssel der Erfindung bietet auch ein hohes Maß an Sicherheit, um die Probleme konventioneller Schlüssel wie oben beschrieben zu vermeiden.
Der Bereich der Erfindung umfasst außerdem einen mechanischen Schlosskörper, eingreifbar mit einem biometrischen Schlüssel, der einen biometrischen Sensor beinhaltet, um ein Signal zu übertragen, das einen Biocode der durch den biometrischen Sensor erzeugten Daten darstellt, wobei der mechanische Schlosskörper Folgendes umfasst:

(i) eine(n) bewegliche(n) Komponente oder Zylinder mit einem oder mehreren Kontaktportalen zum Eingreifen in entsprechende(n) Kontakt(en) des biometrischen Schlüssels, wenn der Schlüssel in die/den bewegliche(n) Komponente oder Zylinder eingreift; und
(ii) einen Lauf zum Zurückhalten der beweglichen Komponente, mit Kontakt(en) zum Eingreifen in das/die Kontaktportal(e) der/des beweglichen Komponente oder Zylinders, wobei bei Gebrauch das Signal an Verarbeitungsmittel weitergeleitet wird, die beim Eingreifen des biometrischen Schlüssels in die bewegliche Komponente mit dem Lauf verbunden oder elektrisch an diesen angeschlossen sind, um automatisch das Signal zu erzeugen, das einem berechtigten Benutzer Zugang zu einer Einrichtung gewährt, die durch den biometrischen Schlüssel zugänglich ist.

Die Erfindung stellt außerdem eine Einrichtung bereit, die ein Sicherheitssystem aufweist, um unbefugten Zugang zu der Einrichtung zu verhindern, wobei das Sicherheitssystem Folgendes umfasst:

(a) Einen biometrischen Schlüssel gemäß der Erfindung; und
(b) einen Aufnahmekörper der (i) operativ mit einem beweglichen Teil der Einrichtung verbunden oder an dieser befestigt ist; oder (ii) ein bewegliches Einschnappglied aufweist, welcher Aufnahmekörper eingreifbar in den biometrischen Schlüssel ist, wobei der Aufnahmekörper einen oder mehrere Kontakte zum Eingreifen in passende(n) Kontakt(e) des Schlüsselkörpers aufweist, wobei der Aufnahmekörper mit Verarbeitungsmitteln verbunden oder an diese angeschlossen ist, wobei bei Eingreifen des biometrischen Schlüssels mit dem Aufnahmekörper und Betätigung des biometrischen Sensors das Signal automatisch an die Verarbeitungsmittel weitergeleitet wird, die einem berechtigten Benutzer durch Entriegeln des beweglichen Teils oder durch Herbeiführen der Bewegung des Einschnappglieds, das die Einrichtung entriegelt, Zugang zu der Einrichtung gewähren.

Es kann nun auf eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wie in den Begleitzeichnungen beschrieben verwiesen werden, in denen:
1 eine Ansicht des biometrischen Schlüssels der Erfindung darstellt, der in der Hand einer Person gehalten wird;
2 eine Perspektivansicht eines biometrischen Schlüssels der Erfindung ist, der in ein entsprechendes Federgehäuse eines Schlosskörpers eingeführt ist;
3A eine segmentierte Perspektivansicht des Schlüssels aus 1 ist, die alle seine Teile zeigt;
3B eine Perspektivansicht der in 1 gezeigten gedruckten Schaltung von einer gegenüber liegenden Seite ist;
3C eine Perspektivansicht des Schlüssels aus 3A von einer gegenüber liegenden Seite ist;
4 eine segmentierte Perspektivansicht der Komponenten eines Schlüsselkörpers mit einem Schlosszylinder und zugehörigem Federgehäuse ist;
4A eine segmentierte Perspektivansicht von Komponenten des in 4 gezeigten Schlosskörpers ist;
5 eine Draufsicht des biometrischen Schlüssels der Erfindung ist, der in 1 eingeführt in den Schlosszylinder gezeigt ist;
6 ein Schnitt durch die Linie A-A von 5 ist;
6A eine segmentierte Ansicht der Komponenten aus 6 ist
7 ein Schnitt durch die Linie B-B aus 5 ist;
8 eine Detailansicht des in 7 gezeigten Kontaktdetails ist;
8A eine segmentierte Ansicht der Komponenten aus 8 ist;
9 ein Schnitt durch die Linie C-C aus 4 ist;
10 eine Detailansicht des in 9 gezeigten Kontaktdetails ist;
10A eine segmentierte Ansicht der Komponenten aus 10 ist
11 eine Draufsicht eines biometrischen Schlüssels der Erfindung ist, eingeführt in einen ortsfesten Aufnahmekörper in einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
12 ein Schnitt durch die Linie A-A aus 11 ist;
13 ein Schnitt durch die Linie D-D aus 11 ist;
14 eine Detailansicht eines in 13 gezeigten Kontakts ist;
15 eine segmentierte Perspektivansicht des Schlüssels aus 11 ist, getrennt vom Aufnahmekörper;
16 eine Perspektivansicht des Aufnahmekörper-Federgehäuses aus 15 in anderen Ausrichtung ist;
17 eine Detailansicht eines in 15 gezeigten Kontakts ist;
18 ein Blockdiagramm ist, das die Ablaufkette bei Betrieb des biometrischen Schlüssels der Erfindung beschreibt; und
19 eine schematische Ansicht ist, die die Eingabe biometrischer Datenunterschrift über einen externen Hostcomputer zeigt.
In 1 ist ein biometrischer Schlüssel 10 der Erfindung bereitgestellt, der in der Hand 11 gehalten wird und Steuerportale 12 aufweist. Der Schlüssel 10 hat einen Schlüsselkörper 13 und einen Sensor 14, der durch den Daumen 15 kontaktiert wird. Der Schlüssel 10 ist außerdem mit einem Blatt 16 mit Bärten 17 versehen.
In 2 wird der Schlüssel eingeführt in Federgehäuse 31 gezeigt, das in die passende Öffnung 19 des Schlosskörpers 20, der eine Schlosszunge 21 aufweist, eingepasst ist. Das Federgehäuse 31 hat Kontaktportale 22 und hat auch ein oberes Fach 23, das in die passende Vertiefung 24 passt. Das Federgehäuse ist auch mit Drähten 25 versehen. Der Schlosskörper 20 ist von mechanischer art, mit einem maßgeschneiderten Drahtbus (nicht gezeigt).
Der Schlosskörper 20 weist eine Schiebestange 21A mit Schlitz 21B auf, zum Eingreifen mit Auslöseverschluss 48, gezeigt in 4A.
Der in 3A und 3C gezeigte Schlüssel weist Komponenten in Form des Sensors 14, eingesetztem Isolator 27 und gedruckter Schaltung 38, die in die Vertiefung 29 der eingesetzten Isolierung 27 passt, auf. Der eingesetzte Isolator 27 ist verschiebbar am Schlüsselkörper 13 befestigt und damit verklebt. Die gedruckte Schaltung ist auf beiden Seiten gezeigt, ebenso wie der Schlüsselkörper 13, gebildet von Sensor 14, eingesetzter Isolierung 27 und gedruckter Schaltung 28, wie dargestellt. Sensor 14 passt in die Vertiefung 30 von Isolator 27 und wird genauer gesagt durch Halteflansche 20A von Vertiefung 30 gehalten. Die gedruckte Schaltung 28 hat Drahtleitungen oder Kontaktspuren 28A, die an entsprechende Zungen 26 von Sensor 14 geklebt oder gelötet werden. Die gedruckte Schaltung 28 hat außerdem am Ende benachbarte Drahtleitungen 28A, schiefe Seitenkanten 28B, die mit entsprechenden Kanten 28C von Vertiefung 29 eingreifen.
Der Schlüsselkörper 13 wie in 3A und 3C gezeigt, umfasst außerdem Körperplatten oder Flansche 13A und 13B, getrennt durch Schlitz 3C von komplementärer Form zum eingesetzten Isolator 27, die den eingesetzten Isolator 27 wie in 3A gezeigt aufnimmt.
Der in 4 gezeigte Schlüssel 10 ist in einen Schlosszylinder 18 eingepasst, der Kontaktportale 32 hat. Der Zylinder 18 hat Flansch 33 und Ende 34 mit einem Schlitz 35. Der Zylinder 18 hat außerdem Kippschalter 36.
Kontaktportale 32 berühren passende Kontaktportale 22, wenn Zylinder 18 in Schlossfedergehäuse 31 eingeführt wird. Die Kontaktportale 22 übertragen elektronische Signale mit einem externen Prozessor wie im Folgenden beschrieben durch Schlüsselkörper 20. Alternativ und bevorzugter tauschen die Kontaktportale 22 elektronische Signale mit einer Verarbeitungsvorrichtung in Schlüsselkörper 20 aus, die eine elektronische Schnittselle mit einem externen Prozessor wie z.B. einem Hostcomputer hat, wie im Folgenden beschrieben. Die elektronische Schnittstelle mit dem Außenprozessor kann von einem beliebigen geeigneten Typ sein, wie z.B. USB, parallel, seriell oder IEEE 1384 Feuerwarnsignale. Dies schließt Übereinstimmung mit IEEE 802.15 Wireless Personal Area Network (WPAN) einschließlich Bluetooth, Heim-RF, RF mit hoher Rate und Breitspektrum-RF nicht aus. Die Verarbeitungsvorrichtung kann auch elektrische Rückgabesignale bereitstellen, die einen Linearmotor oder ein Solenoid 38 kontaktieren, der einen zylindrischen Verriegelungsstift 39 freigibt, der in Bohrung 40 von Zylinder 18 passt. Motor 38 hat einen Federkolben 41, der mit Öffnung 42 von Verriegelungsstift 39 eingreift. Motor 38 passt außerdem in passenden Sockel 43 von Federgehäuse 31. Verriegelungsstift 39 hat einen Vorsprung 44, der mit Schlitz 35 von Zylinder 18 eingreift. Motor 38 hat außerdem Kontakte 47, die mit Drähten 25 eingreifen. Außerdem ist ein Auslöseverschluss 48 von Federgehäuse 31 bereitgestellt, gezeigt in verriegelter Position, und das sich auf des in 4A gezeigten drehbaren Getriebes 48A befindet, das eine Schutzhülle 49 aufweist. Der Auslöseverschluss 48 greift mit Schlitz 50 in entriegelter Positiv ein sorgt für Halten von Federgehäuse 31. Wenn Entriegeln von Schlosskörper 20 eingeleitet wird, zieht sich Kolben 41 im Motor 38 zurück und ermöglicht dadurch das Drehen von Verriegelungsstift 39. Ein kleiner Stift 48B ist bereitgestellt, der Verriegelungsstift 39 und Getrieberad 48A verbindet, wie in 4A gezeigt, in welcher Stift 48B in Loch 48C von Verriegelungsstift 39 eingreift und außerdem in eine ausgewählte Vertiefung 48D von Getrieberad 48A eingreift. Verschluss 48 bewegt sich abwärts von der in 4 gezeigten Position, um Zunge oder Verschlussplatte 21 durch Eingreifen mit Schlitz 21B zu entriegeln, wie in 2 gezeigt. Die obere Komponente 23 von Federgehäuse 31 Befestigungsgewindelöcher 51A, die die Befestigung am Schlosskörper 20 erleichtern. Es wird außerdem zu schätzen sein, dass wie oben verwiesen, Schloss 20 auch eine geeignete Verarbeitungsvorrichtung (nicht gezeigt) aufweisen kann, die geeignete Software und eine Datenbank umfasst, um biometrische Daten in Form eines Biocodes, bereitgestellt durch ein elektrisches Signal von Sensor 14, abzugleichen und zu validieren. Die Verarbeitungsvorrichtung kann außerdem über eine Schnittstelle mit einem Hostcomputer verbunden ist, durch den Biocodes eingegeben werden können, wie im Folgenden beschrieben. Drähte 25 können mit der Verarbeitungsvorrichtung oder dem Hostcomputer verbunden sein. Der Schlosskörper 20 steuert den Zugang auf zwei verschiedene Weisen, d.h., Benötigung eines gültigen Rückgabesignals von der Verarbeitungsvorrichtung, um den Verriegelungsstift 39 zu entriegeln sowie durch mechanische Kippschalter 36, die für noch mehr Sicherheit sorgen.
5 zeigt Schlüssel 10, eingeführt in Schlüsselweg oder Schloss 31A von Zylinder 18, und 6 ist entlang Linie A-A von 5 genommen. 6 zeigt einzelne Isolatoren oder Isolatorbüchsen 50A und 51, die Stifte 52 und 53 kontaktieren. Ein vergrößertes Detail ist in 6A gezeigt, das Isolatoren 50A und 51 zeigt, die in eine Druckpassung in Schlüsselkörper 13 eingreifen, und Kontaktstifte 52 und 53, die in eine Druckpassung in passenden Isolatoren 50A und 51 eingreifen. Kontaktstifte 52 und 53 haben jeweils eine Hakenspitze 52A, die in eine Lötrinne auf der gedruckten Schaltung 28 fahren. Isolatoren 50A und 51 sind normal zu einer Längsachse von Schlüsselkörper 13 ausgerichtet.
7 ist entlang Linie B-B von 5 genommen. Gezeigt wird Kontaktstift 55, der eine Schiebepassung in Isolator 54 ist, und flexible Taste 57. Die flexible Taste 57 dient dazu, für elektrische Kontinuität zwischen Kontaktstiften 55 und 56 unter dem Einfluss seines eigenen Federdrucks zu sorgen. Isolatoren 57 sind normal ausgerichtet zur Längsachse von Schlüsselkörper 13 gezeigt. Ein vergrößertes Detail dieser Anordnung ist in 8 gezeigt. Eine segmentierte Ansicht ist außerdem in 8A gezeigt.
9 ist ein Schnitt entlang der Linie C-C von 4, eine Detailansicht des in 10 gezeigten Kontaktdetails zeigt Isolator 63, der in Federgehäuse 41 verklebt ist, Kontaktstift 62, angepasst für Druckpassung in Isolator 63, flexible Taste 64 und zusätzlichen Kontaktstift 65 mit Schiebepassung in Isolator 63.
Eine segmentierte Ansicht ist in 10A gezeigt.
Die Verarbeitungsvorrichtung kann in einer eigenständigen Umgebung (unabhängige Plattform) betrieben werden, wie oben beschrieben, oder mit Hilfe eines entfernten Hostcomputers, der über geeignete Mittel verbunden ist, darunter serielle, parallele oder USB-Verbindung oder IEEE 802.15 WPAN-RF-Technologie. Die Verarbeitungsvorrichtung kann eine DSP (Digital Signal Process)-Vorrichtung oder einen ASIC-Prozessor umfassen.
Die Verarbeitungsvorrichtung erfasst und extrahiert einen Biocode des durch den biometrischen Schlüssel abgetasteten Fingerabdrucks. Der Biocode ist eine Fingerabdruckkarte oder eine digitale Unterschrift, die eine Identitätsprüfung einer Person ermöglicht. Der Extraktions- und Abgleichalgorithmus basiert auf detailliertem Vergleich. Die maximale Größe eines Biocodes in diesem besonderen Kontext kann 254 Byte betragen. Die Verarbeitungsvorrichtung kann bis zu 2048 Biocodes in ihrer eigenen Datenbank verwalten, oder ein entfernter Hostcomputer kann die Datenbank verwalten, wenn mehr Biocodes benötigt werden. Um alle Vorteile der verfügbaren Funktionen zu nutzen, wie z.B. administrative Berichte und Benutzerabfragen, kann ein entfernter Computer über eine Schnittstelle mit der Verarbeitungsvorrichtung verbunden sein.
Die Verarbeitungsvorrichtung kann eine in sich geschlossene Platine, die nur eine externe Stromquelle verwendet, eine Schnittstelle zu dem biometrischen Sensor und eine Verbindung zum Hostcomputer sein. Die Verarbeitungsvorrichtung kann außerdem on-board-RAM, ROM, Kommunikationsschnittstelle, Erkennungssoftware für Fingerabdrücke und Datenbankmanager enthalten, alles integriert in eine optimierte Vorrichtung. Es ist Aufgabe des Systemintegrators, die relevanten Spezifikationen für den gesamten Systembetrieb zu bewerkstelligen.
Es gibt verschiedene Mittel zur Eingabe eines Biocodes in die Prozessordatenbank. Am geläufigsten ist der entfernte Hostcomputer über eine geeignete Verbindung.
Ein Smart Card-Lesegerät kann ebenfalls in Verbindung einer Zehnertastatur zur Steuerung der Verarbeitungsvorrichtung benutzt werden. Es gibt viele verschiedene Methoden, Administratorfunktionen in einer eigenständigen Umgebung einzuleiten.
Die Verarbeitungsvorrichtung kann Biocodes über den Schlüssel auch direkt an den Ursprungspunkt eingeben. Benutzer sind in zwei Kategorien unterteilt: Administrator und normaler Benutzer. Der Administrator registriert, prüft und löscht die berechtigten Personen in der Datenbank.
11 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfindung, in der Schlüssel 10 in einen ortsfesten Aufnahmekörper 18A eingepasst ist, und elektrische Kontinuität ist durch 12 und 13 bereitgestellt, die Schnitte entlang der Linien A-A und D-D von 11 darstellen, und welches relevante Kontaktdetail in einer ähnlichen Weise wie in 6 und 8 gezeigt ist. In 12 sind Kontaktstifte 52 und 53 gezeigt, die durch Isolatoren 50A und 51 begrenzt sind, wie zuvor beschrieben. Kontaktstifte 52 und 53 berühren passende Kontaktstifte 56 von Aufnahmekörper 18A mit flexibler Taste 57. Verdrahtung 66 ist durch Lötung 67 an der flexiblen Taste 57 befestigt, wie in 14 gezeigt. Schlüssel 10 ist in Schlitz 68 von Aufnahmekörper 18A eingeführt, wie in 16 gezeigt. Verdrahtung 66 ist in Drahtzugangsrillen 69 geführt, die in 13 und 17 gezeigt sind. Aufnahmekörper 18A ist außerdem mit einer Leuchtdiode 70 versehen, gezeigt in 16, wobei es sich um ein visuelles Signal für Annahme (z.B. grün) bzw. Ablehnung des Signals (z.B. rot) handelt. Verdrahtung 66 hat Lötpunkte 66A, 66B, 66C und 67D, wie in 17 gezeigt.
Aufnahmekörper 18A kann in einer Lade, einem Kasten, einem Gehäuse eines beliebigen Sicherheitssystems montiert sein, wobei Aufnahmekörper 18A mit der Verarbeitungsvorrichtung (nicht gezeigt) in dem Sicherheitssystem verdrahtet sein kann, das Zugang durch biometrischen Schlüssel 10 benötigt. In dieser Ausführungsform ist also kein Bedarf an einem mechanischen oder elektromechanischen Verriegelungskörper 20, wie in den Ausführungsformen von 1–10 gezeigt.
Der Sensor 14 ist im Handel von Siemens erhältlich und wird unter dem eingetragenen Warenzeichen FingerTip vertrieben. Er wird als Teil eines Moduls verkauft, der auch eine Verarbeitungsvorrichtung umfasst, die mittels eines Leiters an den FingerTip-Sensorchip angeschlossen ist, und das Modul wird durch Siemens unter dem Markennamen TopSec 10 – Module A1.0 vertrieben. Ein Modul liest aus dem FingerTip-Sensor die biometrischen Daten, wertet sie aus, und vergleicht sie mit einer Datenbank im Speicher des Moduls. Es wird betont, dass nur die Sensorkomponente in der vorliegenden Erfindung benutzt und in Schlüsselkörper 13 eingebaut wird, wie hier beschrieben.
Die Verarbeitungsvorrichtung des Moduls ist jedoch ein Beispiel für eine geeignete Verarbeitungsvorrichtung wie sie in der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Der Schlüssel 10 kann außerdem einen Smart Card-Chip 14A (nicht gezeigt) enthalten, gezeigt auf derselben Seite wie Sensor 14 auf der gegenüber liegenden beobachteten Seite.
Es wird außerdem zu schätzen sein, dass die Erfindung in ihrem Bereich den oben genannten Aufnahmekörper in Form von Schlosszylinder 18 oder ortsfestem Körper 18A enthalten kann. Die Erfindung kann an sich auch Federgehäuse 31 enthalten.
Der Smart Card-Chip 14A kann eine integrierte Schaltung mit ISO 7816-Schnittstelle und/oder eine in einen Prozessor integrierte Schaltung und/oder ein persönliches Identitäts-Token, das IC-S enthält, umfassen.
In 18 ist ein Blockdiagramm gezeigt, das die Ablaufkette bei Verwendung des biometrischen Schlüssels der Erfindung zeigt. in der folgende Ereignisse stattfinden:

(i) Schlüssel 10 oder 10A wird in Schlosszylinder 18 oder den ortsfesten Aufnahmekörper 18A eingeführt;
(ii) Schlüsselkontakte stellen die Verbindung mit Aufnahmekörperkontakten her;
(iii) Sensor 14 im Schlüssel 10 wird über Aufnahmekörper 18 oder 18A und die Verarbeitungsvorrichtung über eine externe Quelle mit Strom versorgt;
(iv) eine Biometrik wird durch den Sensor 14 gelesen, und diese Daten werden durch die Schlüsselkontakte geführt und an die Verarbeitungsvorrichtung gesendet;
(v) die Verarbeitungsvorrichtung extrahiert die biometrische Datensignatur und vergleicht sie mit der zuvor gespeicherten biometrischen Datensignatur auf Übereinstimmung;
(vi) – wenn eine Übereinstimmung vorliegt, verriegelt oder entriegelt das externe Signal (d.h., offen/geschlossen); und
(vii) Schlüssel 10 wird aus dem Aufnahmekörper entfernt.

In 19 zeigt ein schematisches Diagramm, wie die Eingabe der biometrischen Datensignatur über einen Hostcomputer bewerkstelligt werden kann, wobei

(a) die Software auf dem Hostcomputer personenbezogene und/oder demografische Informationen bezüglich des berechtigten Benutzers anfordert;
(b) die biometrische Datensignatur von dem Sensor durch den Schlüssel über die Schnittstelle des Aufnahmekörpers zum Hostcomputer erfasst wird;
(c) personenbezogene und/oder demographische Informationen mit biometrischer Datensignatur gespeichert und in der Datenbank des Hostcomputers gespeichert werden;
(d) die Datenbank nach früheren Eingaben abgesucht wird (d.h., mehrere Eingaben unter angenommenen Namen werden vermieden);
(e) wird ein berechtigter Benutzer nicht gefunden, wird er in die Datenbank eingegeben;
(f) wird ein berechtigter Benutzer gefunden, wird. die Eingabe verhindert, und
(g) die Datenbank auf der Verarbeitungsvorrichtung und die Datenbank auf dem Hostcomputer werden aktualisiert, um die neue Eingabe wiederzugeben.

Aus dem vorhergehenden ist zu schätzen, dass der biometrische Schlüssel der Erfindung vielseitig verwendbar ist, eine relativ einfache Struktur hat und für ein hohes Maß an Sicherheit sorgt.
In einer Variante des Vorhergehenden ist zu schätzen, dass in den Schlüsselkörper Prozessorchip oder Verarbeitungsvorrichtung eingebaut sein können statt dass die Verarbeitungsvorrichtung in den Aufnahmekörper eingebaut wird.

Claims

Ein biometrischer Schlüssel in Form eines mechanischen Schlüssels mit einem Schlüsselkörper (13) und einem integrierten biometrischen Sensor (14) für die Übertragung eines Signals, dargestellt durch einen Biodatencode, erzeugt durch den biometrischen Sensor (14), wobei der Schlüsselkörper (13) in einen mechanischen Schlosskörper (20) eingreifen kann und einen oder mehrere elektrische Kontakte (12) aufweist, um einen oder mehrere passende elektrische Kontakte (22) des mechanischen Schlosskörpers (20) ineinander eingreifen zu lassen, wobei beim Gebrauch das genannte Signal an Verarbeitungsmittel weitergeleitet wird, die mit dem Schlosskörper (20) verbunden sind oder an diesen elektrisch angeschlossen sind, um einem berechtigten Benutzer Zugang zu einer Einrichtung zu gewähren, die durch den biometrischen Schlüssel (10) beim Eingreifen des Schlüsselkörpers (13) in den mechanischen Schlosskörper (20) zugänglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (14) durch einen Isolator (27) im Schlüsselkörper (13) umgeben ist und der Sensor (14) elektrisch an eine gedruckte Schaltung (28) angeschlossen ist und die gedruckte Schaltung (28) elektrisch an den/die genannten Kontakt(e) (12) angeschlossen ist.
Biometrischer Schlüssel nach Anspruch 1, wobei der Isolator (27) in ein Schloss (13C) des Schlüsselkörpers (13) einsteckbar ist und daran befestigt ist.
Biometrischer Schlüssel nach Anspruch 1, wobei der Isolator (27) verschiebbar am Schlüsselkörper (13) befestigt und damit fest verbunden ist.
Biometrischer Schlüssel nach Anspruch 1, wobei der biometrische Sensor (14) in einer passenden Vertiefung (30) im Isolator (27) aufgenommen ist.
Biometrischer Schlüssel nach Anspruch 1, wobei die gedruckte Schaltung (28) in einem Hohlraum (29) des Isolators (27) aufgenommen ist.
Biometrischer Schlüssel nach Anspruch 1, wobei die gedruckte Schaltung (28) an einem Ende Kontaktspuren (28A) oder Drahtführungen hat, die in entsprechende Kontaktspuren (26) eines benachbarten Endes des biometrischen Sensors (14) eingreifen.
Biometrischer Schlüssel nach Anspruch 1, wobei der Isolator (27) mehrere Kontaktportale (12) umfasst, die in Kontakt mit entsprechenden Kontakten oder Drahtführungen der gedruckten Schaltung (28) sind.
Biometrischer Schlüssel nach Anspruch 1, wobei der oder jeder Kontakt wenigstens teilweise durch eine Isolatorbüchse (50A, 51) umgeben ist.
Biometrischer Schlüssel nach Anspruch 8, wobei die oder jeder Isolatorbüchse (50A, 51) normal an einer Längsachse des Schlüsselkörpers (13) ausgerichtet ist.
Biometrischer Schlüssel nach Anspruch 1, wobei der Schlüsselkörper (13) einen Griff oder ein Greifteil aufweist, der bzw. das den biometrischen Sensor (14) und einen Blattabschnitt (16) beinhaltet.
Biometrischer Schlüssel nach Anspruch 10, wobei der Blattabschnitt (16) mehrere Einschnitte (17) aufweist.
Biometrischer Schlüssel nach Anspruch 10, wobei der Blattabschnitt (16) von plattenähnlicher Form ist und keine Einschnitte aufweist.
Biometrischer Schlüssel nach Anspruch 1, wobei jeder Kontakt ein Paar Kontaktstifte (52–53) umfasst, die in einer aufnehmenden Isolatorbüchse (50A–51) angeordnet sind.
Biometrischer Schlüssel nach Anspruch 1, wobei der Schlüsselkörper (13) einen kleinen Chip enthält.
Mechanischer Schlosskörper, eingreifbar mit einem biometrischen Schlüssel, das einen biometrischen Sensor (14) umfasst, um ein Signal zu übertragen, das einen Biocode von Daten, erzeugt durch den biometrischen Sensor (14) darstellt, wobei der mechanische Schlosskörper (20) Folgendes umfasst: (i) eine(n) bewegliche(n) Komponente oder Zylinder (18) mit wenigstens einem Kontaktportal (56) zum Eingreifen in entsprechende(n) Kontakt(en) (12) des biometrischen Schlüssels, wenn der Schlüssel in die/den bewegliche(n) Komponente oder Zylinder (18) eingreift; und (ii) einen Lauf (31) zum Zurückhalten der beweglichen Komponente, mit Kontakt(en) (22) zum Eingreifen in das/die Kontaktportal(e) (32) der/des beweglichen Komponente oder Zylinders (18), wobei bei Gebrauch das Signal an Verarbeitungsmittel weitergeleitet wird, die beim Eingreifen des biometrischen Schlüssels in die bewegliche Komponente mit dem Lauf (31) verbunden oder elektrisch an diesen angeschlossen sind, um automatisch das Signal zu erzeugen, das einem berechtigten Benutzer Zugang zu einer Einrichtung gewährt, die durch den biometrischen Schlüssel zugänglich ist.
Mechanischer Schlosskörper nach Anspruch 15, wobei die/der bewegliche Komponente oder Zylinder (18) mehrere Kippschalter (36) zum Eingreifen in mehrere Einschnitte (17) des biometrischen Schlüssels aufweist.
Mechanischer Schlosskörper nach Anspruch 15, der eine interne Verarbeitungseinheit in dem Lauf (31) enthält, die mit den Verarbeitungsmitteln übereinstimmt.
Mechanischer Schlosskörper nach Anspruch 17, wobei die interne Verarbeitungseinheit eine Schnittstelle mit einem externen Prozessor oder Computer zum Aufzeichnen biometrischer Daten aufweist.
Mechanischer Schlosskörper nach Anspruch 15, wobei nach Analyse des Signals durch die Verarbeitungsmittel durch Aktivieren eines Linearmotors (38) oder Solenoids, angebracht im Schlosskörper (20), das in elektrischer Verbindung mit den Verarbeitungsmitteln steht Zugang zu der Einrichtung gewährt wird, wobei der Linearmotor (38) oder das Solenoid betätigt wird, um die Rotation der/des beweglichen Komponente oder Zylinders (18) in Bezug auf den Lauf (31) zu erleichtern, um das Entriegeln des Schlosskörpers (20) zu bewirken.
Mechanischer Schlosskörper nach Anspruch 19, wobei die Rotation der/des beweglichen Komponente oder Zylinders (18) durch entsprechende Rotation eines Verriegelungsstifts (39) in dem Schlosskörper (20) infolge der Betätigung des Linearmotors (38) oder Solenoids bewirkt wird.
Mechanischer Schlosskörper nach Anspruch 15, wobei jeder der in der/dem beweglichen Komponente oder Zylinder (18) enthaltenen Kontakte (56) federgespannt zu einer Position ist, die an einen entsprechenden Kontakt (52, 53) des biometrischen Schlüssels anstößt.
Mechanischer Schlosskörper nach Anspruch 21, wobei jeder der Kontakte (56) normal zu einer Längsachse des biometrischen Schlüssel bei Gebrauch ausgerichtet ist.
Mechanischer Schlosskörper nach Anspruch 21, wobei jeder der Kontakte (56) in einen Isolator (54) aufgenommen ist.
Mechanischer Schlosskörper nach Anspruch 21, wobei in jedem Isolator (54) ein Innenkontakt (56) zum Berühren entsprechender Kontakte (52–53) des biometrischen Schlüssels in Gebrauch und einem Außenkontakt (55), getrennt von einem benachbarten Innenkontakt (56) durch eine Feder (57), bereitgestellt sind.
Mechanischer Schlosskörper nach Anspruch 15, wobei in dem Körper (20) Anzeigemittel eingebaut sind, die eine Bestätigung oder Ablehnung der durch den Sensor (14) erzeugten biometrischen Daten angeben.
Mechanischer Schlosskörper nach Anspruch 25, wobei es sich bei den Anzeigemitteln um eine Lumineszenzdiode (70) handelt.
Einrichtung, in die ein Sicherheitssystem eingebaut ist, um unerlaubten Zugang zu der Einrichtung zu verhindern, wobei das Sicherheitssystem Folgendes aufweist: (a) einen biometrischen Schlüssel nach Anspruch 1; und (b) einen Aufnahmekörper (18, 18A, 20) der (i) operativ mit einem beweglichen Teil der Einrichtung verbunden oder an dieser befestigt ist; oder (ii) ein bewegliches Einschnappglied aufweist, welcher Aufnahmekörper (18, 18A, 20) eingreifbar in den biometrischen Schlüssel ist, wobei der Aufnahmekörper (18, 18A, 20) einen oder mehrere Kontakte (12) zum Eingreifen in passende(n) Kontakt(e) (5C) des Schlüsselkörpers aufweist, wobei der Aufnahmekörper (18, 18A, 20) mit Verarbeitungsmitteln verbunden oder an diese angeschlossen ist, wobei bei Eingreifen des biometrischen Schlüssels mit dem Aufnahmekörper (18, 18A, 20) und Betätigung des biometrischen Sensors das Signal automatisch an die Verarbeitungsmittel, die einem berechtigten Benutzer durch Entriegeln des beweglichen Teils oder durch Herbeiführen der Bewegung des Einschnappglieds, das die Einrichtung entriegelt, Zugang zu der Einrichtung gewähren.
Einrichtung nach Anspruch 27, wobei der Aufnahmekörper (18, 18A, 20) sich an einem beweglichen Teil der Einrichtung befestigen lässt.
Einrichtung nach Anspruch 28, wobei das bewegliche Teil eine Lade oder Tür der Einrichtung ist und der Aufnahmekörper (18, 18A, 20) an der Lade oder Tür befestigt ist.
Einrichtung nach Anspruch 28, wobei der biometrische Schlüssel einen Blattabschnitt ohne Einschnitte aufweist, der in ein passendes Schloss (13C) des Aufnahmekörpers (18, 18A, 20) eingreift.
Einrichtung nach Anspruch 28, wobei der Aufnahmekörper (18, 18A, 20) ein bewegliches Einschnappglied aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 28, wobei der Aufnahmekörper Folgendes umfasst: (i) eine(n) bewegliche(n) Komponente oder Schlosszylinder (18) mit Kontakt(en) (32); und (ii) einen Lauf (31) zum Zurückhalten der beweglichen Komponente (18), wobei der Lauf (31) Kontakt(e) (22) zum Eingreifen in Kontakt(e) (32) zur Übertragung des Signals aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 28, wobei der mechanische Schlüssel Einschnitte (17) zum Eingreifen mit Kippschalter (36) der/des beweglichen Komponente oder Schlosszylinders (18) aufweist.