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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Fingerabdruck-Erkennungsvorrichtung
und eine Fingerabdruck-Lesefensterkonstruktion.
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Anstelle
eines Passworts zur Bestätigung der
Identität
einer befugten Person erfolgt die Bestätigung der Identität einer
befugten Person häufig
mittels einer dafür
verwendeten Fingerabdruck-Erkennungsvorrichtung. Im Fall einer optischen
Fingerabdruck-Erkennungsvorrichtung werden Unregelmäßigkeiten
in der Oberfläche
des Fingerabdrucks in Schwankungen in der optischen Intensität umgewandelt,
die anschließend
mittels eines Bildabnehmerelements in elektrische Signale (dem Fingerabdruck entsprechende
Bildsignale) umgewandelt werden, und die erhaltenen elektrischen
Signale werden mit den zuvor gespeicherten elektrischen Signalen
für die
befugte Person verglichen, wodurch es zu einer Bestätigung der
Identität
der befugten Person kommt. In einer solchen optischen Fingerabdruck-Erkennungsvorrichtung
ist ein Fingerabdruck-Lesefenster bereitgestellt, das mit der Fingerspitze
berührt
wird, wobei Detektionslichtstrahlen aus einer darin eingebauten
Lichtquelle an das Fingerabdruck-Lesefenster gerichtet sind, sodass
das vom Fingerabdruck-Lesefenster reflektierte Licht schließlich in
ein Bildabnehmerelement eingebracht werden kann. Ein Beispiel für die Offenbarung
einer optischen Fingerabdruck-Erkennungsvorrichtung findet sich
in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. H. 10-289304. In sämtlichen
Erkennungsvorrichtungen nach dem Stand der Technik ist das Fingerabdruck-Lesefenster,
das mit der Fingerspitze berührt wird,
jedoch im Gehäuse
der Fingerabdruck-Erkennungsvorrichtung angeordnet und so eingepasst, dass
es von außen
nur schwer zu entnehmen ist.
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Das
Fingerabdruck-Lesefenster wird jedoch aufgrund des häufigen Fingerspitzenkontakts
rasch beschmutzt. Es neigt insbesondere dann dazu, verschmutzt zu
werden, wenn eine Beschichtungsschicht, wie z.B. ein Siliconfilm,
auf der Oberfläche ausgebildet
ist, um die Schwankungen in der optischen Intensität, die durch
Oberflächenungleichmäßigkeiten
des Fingerabdrucks zustande kommen, zu verstärken. Wenn das Fingerabdruck-Lesefenster verschmutzt
ist, nimmt die Lesegenauigkeit des Fingerabdrucks ab, wodurch sich
die Genauigkeit der Erkennung befugter Personen verschlechtert.
Folglich könnten Überlegungen
angestellt werden, dass bei ei ner Verschmutzung des Fingerabdruck-Lesefensters
dieses ersetzt wird, wobei bisher nichts unternommen wurde, das
Fensterelement auszutauschen, womit die einzigen Alternativen darin
bestanden, die gesamte Fingerabdruck-Erkennungsvorrichtung zu ersetzen
oder den Hersteller der Fingerabdruck-Erkennungsvorrichtung zu bitten,
das Fensterelement auszutauschen, wodurch die Fingerabdruck-Erkennungsvorrichtung
bis zum Austausch nicht verwendet werden konnte.
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Andererseits
müssen
die Detektionslichtstrahlen, die zum Fingerabdrucklesen auf das
Leseelement gerichtet sind, aufgrund von Überlegungen hinsichtlich der
Beleuchtung der gesamten Fingerspitze, planar ausgesendetes Licht
sein. Zur Erzielung eines solchen planar ausgesendetes Lichts wurde
herkömmlich
eine Konstruktion angewandt, bei der die Vielzahl an Licht emittierenden
Elementen auf dispergierende Weise auf einem Substrat, das zum Leseelement
hin gewandt war, angeordnet wurden.
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Bei
einer herkömmlichen
Konstruktion, bei der eine Vielzahl an Licht emittierenden Elementen auf
dispergierende Weise auf einem Substrat angeordnet sind, muss jedoch
eine Vielzahl an kostenintensiven Licht emittierenden Elementen
angewandt werden, wodurch die Vorrichtung insgesamt sehr teuer wird
und es zudem zu einem äußerst hohen Stromverbrauch
kommt. Darüber
hinaus müssen, aufgrund
der Erfordernis, die Detektionslichtstrahlen aus den Licht emittierenden
Elementen ausreichend zu dispergieren, beachtliche Abstände zwischen
dem Substrat und dem Fensterelement gewährleistet werden, was zu dem
Problem führt,
dass die Fingerabdruck-Erkennungsvorrichtung relativ groß ausfällt.
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Im
US-Patent 5.732.148 ist eine Fingerabdruck-Erkennungsvorrichtung
offenbart, bei der eine transparente Platte zur Positionierung über der
Bilderzeugungsfläche
der Vorrichtung in eine getrennte tragbare Karte, z.B. eine Kreditkarte,
aufgenommen ist.
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Die
vorliegende Erfindung wurde angesichts oben ausgeführter Umstände erstellt,
wobei ein erstes Ziel davon die Bereitstellung einer Fingerabdruck-Erkennungsvor richtung
ist, bei der ein verschmutztes Fingerabdruck-Lesefenster einfach
ersetzt werden kann.
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Ein
zweites Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer
Fingerabdruck-Lesefensterkonstruktion, die sich zum Austauschen
des Fingerabdruck-Lesefensters eignet.
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Ein
drittes Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer
Fingerabdruck-Erkennungsvorrichtung,
bei der die Anzahl der Lichtquellen reduziert und dadurch eine Miniaturisierung
erreicht werden kann.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die Ziele der vorliegenden Erfindung
nicht auf obige explizite Aussagen eingeschränkt sind, sondern umfassen
implizit die Bereitstellung von zu beschreibenden Merkmalen, die
im Wesentlichen erwünscht
oder als Vorteile angesehen werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist in einem Aspekt eine Fingerabdruck-Erkennungsvorrichtung bereitgestellt,
die Folgendes umfasst: ein Gehäuse,
das die Außenschale
der Vorrichtung bildet; und ein Fensterelement zum Lesen des Fingerabdrucks,
wobei das Fensterelement ein optisch durchlässiges Element umfasst, das
als vom Gehäuse
getrenntes Element ausgebildet ist, gekennzeichnet durch ein Deckelelement,
das frei am Gehäuse
anbringbar und von diesem abnehmbar ist, wobei das Deckelelement
als vom Gehäuse
getrenntes Element ausgebildet ist und eine Öffnung aufweist, die vom Fensterelement
abgedeckt ist, sodass das Fensterelement vom Gehäuse abnehmbar ist, indem das
Deckelelement vom Gehäuse
abgenommen wird.
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Gemäß dieser
Anordnung kann das Fensterelement zum Lesen von Fingerabdrucken
bezüglich des
Gehäuses
einfach eingebaut/abgenommen werden, wodurch das Austauschen eines
verschmutzten Leseelements einfach durchführbar wird.
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Indem
das Deckelelement (das auch ein Rahmenelement des Fensterelements
bereitstellt), das eine von einem Fensterelement bedeckte Öffnung aufweist,
getrennt bereitgestellt wird, bildet dieses Deckelelement Teil des
Gehäuses
und kann, was das Gehäuse
betrifft, von außen
frei daran angebracht und von diesem abgenommen werden. Wenn dieser
Fall eintritt, kann das Fensterelement aus dem Gehäuse entnommen
werden, indem zuerst das Deckelelement aus dem Gehäuse entnommen
wird. Da der Rand des Fensterelements, nämlich des Deckelelements, ebenfalls
aufgrund von Berührungen
durch Fingerspitzen verschmutzt wird, kann das Deckelelement auch
zusammen mit dem Fensterelement ersetzt werden.
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Folglich
ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung
einer Fingerabdruck-Lesefensterkonstruktion, die Folgendes umfasst:
ein Fensterelement, welches ein optisch durchlässiges Element für den Kontakt
mit einem Finger zum Lesen des Fingerabdrucks umfasst, und ein Deckelelement
mit einer vom Fensterelement abgedeckten Öffnung, wobei die Öffnung einen
geneigten Umfangsabschnitt umfasst, um die Einführung der Fingerspitze zum
Fensterelement zu vereinfachen, worin das Deckelelement ein an sich
ausgebildetes Eingreifteil aufweist, wobei das Eingreifteil angeordnet
ist, um es dem Deckelelement zu ermöglichen, abnehmbar am Gehäuse einer
Fingerabdruck-Erkennungsvorrichtung anbringbar zu sein.
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Ein
Halteteil zum Halten des Fensterelements kann ebenfalls auf dem
Deckelelement ausgebildet sein; wenn dies der Fall ist, kann das
Einbauen des Fensterelements bezüglich
des Gehäuses
erzielt werden, indem das Fensterelement zuvor auf dem Deckelelement
gehalten wird, und das Entnehmen des Fensterelements aus dem Gehäuse kann
durch Abnehmen des Deckelelements aus dem Gehäuse erfolgen.
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Innerhalb
des Gehäuses
kann eine Auflagefläche
zum Lagern des Fensterelements ausgebildet sein; dies ist dahingehend
erwünscht,
dass dadurch das von der Fingerspitze angedrückte Fensterelement sicher
aufgenommen wird.
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Das
freie Abnehmen/Anbringen des Deckelelements in Bezug auf das Gehäuse kann
erzielt werden, indem die Eingriffe/Eingriffslösungen eines Anlageteils, das
auf dem Gehäuse
bereitgestellt ist, und ein Eingreifteil, das auf dem Deckelelement
bereitgestellt ist, verwendet werden; in so einem Fall kann das
Deckelelement, nämlich
das Fensterelement, in Bezug auf das Gehäuse äußerst einfach ohne ein getrenntes
Befestigungselement, wie z.B. eine Schraube oder ein Werkzeug zum
Manipulieren des Befestigungselements, angebracht und abgenommen
werden. Solche Eingriffe/Eingriffslösungen des Anlageteils und
Eingreifteils, nämlich
das Anbringen/Abnehmen des Deckelelements in Bezug auf das Gehäuse, können durchgeführt werden,
indem das Deckelelement dazu gebracht wird, eine vorgegebene Bewegung
auszuführen,
wofür beispielsweise
ein Wippen oder Rutschen des Deckelelements geeignet sein kann.
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Der
Innenrandabschnitt der Öffnung
im Deckelelement kann mit einem Paar an rechts und links ausgeschnittenen Öffnungen
ausgebildet sein, um Lichtstrahlen zur Detektion eines Fingerabdrucks durchzulassen.
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Eine
erfindungsgemäße Fingerabdruck-Erkennungsvorrichtung
kann in geeigneten Anwendungen, wie z.B. für Raumzutrittskontrollen, verwendet werden.
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Vorzugsweise
ist die Fingerabdruck-Erkennungsvorrichtung vom optischen Typ so
konstruiert, dass Detektionslichtstrahlen aus einer Lichtquelle
auf eine Erkennungsvorrichtung vom optischen Typ gelenkt werden,
die so konstruiert ist, dass Detektionslichtstrahlen aus einer Lichtquelle
auf ein Fensterelement zum Fingerabdruck-Lesen gelenkt werden, wobei die Fingerabdruck-Erkennungsvorrichtung über eine
Lichtleiterplatte verfügt,
die so bereitgestellt ist, dass ihre Plattenoberfläche dem
Fensterelement gegenüberliegt;
und die Detektionslichtstrahlen aus der Lichtquelle von einer Endfläche der
Lichtleiterplatte aus eingebracht werden, und die Detektionslichtstrahlen
dadurch in planar ausgesendetes Licht umgewandelt werden, das von
der gesamten Plattenoberfläche
der Lichtleiterplatte ausgesendet wird. In dieser Anordnung sind
die Detektionslichtstrahlen aus der Lichtquelle ausreichend diffus,
wenn sie durch die Lichtleiterplatte geleitet werden und werden
planar aus der gesamten Plattenoberfläche der Lichtleiterplatte ausgesendet.
Dank der Diffusion der Detektionslichtstrahlen durch die Lichtleiterplatte wird
es möglich,
eine geringe Anzahl an Lichtquellen anzuwenden, was sich hinsichtlich
Kosten vorteilhaft auswirkt sowie eine Reduktion des Stromverbrauchs ermöglicht.
Der Abstand zwischen der Lichtleiterplatte und dem Fingerabdruck-Lesefensterelement
kann enger gemacht werden, wodurch eine Miniaturisierung der Fingerabdruck-Erkennungsvorrichtung
erzielt wird und insbesondere die Dicke reduziert werden kann.
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Vorzugsweise
ist die Lichtleiterplatte in Bezug auf das Fensterelement zum Lesen
von Fingerabdrücken
geneigt angeordnet; in einem solchen Fall kann bezüglich des
Detektionslichtstrahlenwegs ein Randabstand gewährleistet werden, wodurch das aus
dem Fensterelement reflektierte Licht zum Bildabnehmerelement geführt wird.
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Die
Lichtleiterplatte kann eine Hauptplatte und eine Oberflächenplatte,
die auf der Oberfläche dieser
Hauptplatte (Oberfläche,
zum Fensterelements hin gewandt ist) angeordnet ist, umfassen; in einem
solchen Fall kann eine Vielzahl an Rillen ausgebildet sein, die
sich in einer in etwa parallel zur Einführungsrichtung der Detektionslichtstrahlen
aus der Lichtquelle verlaufenden Richtung erstrecken und in einer
im Wesentlichen senkrecht zur Einführungsrichtung der Detektionslichtstrahlen
verlaufenden Richtung voneinander beabstandet sind; die durch die
Lichtleiterplatte erzeugte Diffusionswirkung wird dadurch erhöht, und
die planar ausgesendeten Detektionslichtstrahlen können zu
einem einheitlichen Licht gleichgerichtet werden.
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Die
obigen Merkmale können
in einer Fingerabdruck-Erkennungsvorrichtung vom optischen Typ vereint
sein, der so konstruiert ist, dass Detektionslichtstrahlen aus einer
Lichtquelle auf das ein optisch durchlässiges Element aufweisende
Fensterelement für
Fingerabdrücke
gelenkt werden, und dass die vom Fensterelement reflektierten Detektionslichtstrahlen
in ein Bildabnehmerelement eingebracht werden, wobei das Fensterelement
als getrenntes Element aus einem Gehäuse gebildet wird, das die Außenschale
der Fingerabdruck-Erkennungsvorrichtung bildet und von außerhalb
des Gehäuses
abnehmbar an das Gehäuse
angebracht ist, wobei eine Lichtleiterplatte so bereitgestellt ist,
dass die Plattenoberfläche
zum Fensterelement hin ge wandt ist und die Detektionslichtstrahlen
aus der Lichtquelle von einer Endfläche der Lichtleiterplatte aus
eingebracht werden, wodurch die Detektionslichtstrahlen in planar
ausgesendetes Licht umgewandelt werden, das von der gesamten Plattenoberfläche der
Lichtleiterplatte ausgesendet wird.
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In
dieser Anordnung kann das Austauschen des Fensterelements zum Lesen
von Fingerabdrücken
erleichtert werden, und das planar ausgesendete Licht kann erhalten
werden, während
gleichzeitig die Anzahl der Lichtquellen verringert wird.
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Unter
der Voraussetzung, dass die obigen Verfahren zur Lösung angewandt
werden, wird bevorzugt, dass das optische System wie nachstehend erläutert aufgebaut
ist. Insbesondere wird ein erster Reflexionsspiegel zur Reflexion
der vom Fensterelement reflektierten Detektionslichtstrahlen in
Richtung der Ausdehnung der oben erläuterten Lichtleiterplatte angeordnet;
ein zweiter Reflexionsspiegel zur Reflexion der vom ersten Reflexionsspiegel
reflektierten Detektionslichtstrahlen zur Bildabnehmerlinse hin wird
unterhalb der Lichtleiterplatte angeordnet; und ein Haltekörper wird
unterhalb des Fensterelements so angeordnet, dass der Haltekörper die
Lichtquelle, die Lichtleiterplatte, das Bildabnehmerelement, die Bildabnehmerlinse,
den ersten Reflexionsspiegel und den zweiten Reflexionsspiegel hält.
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Als
Ergebnis einer solchen obigen Anordnung können sämtliche Komponenten, aus denen
die optische Vorrichtung zum Vergleichen von Fingerabdrücken besteht,
mit dem Haltekörper
so gehalten werden, dass die positionelle Beziehung unter den Komponenten
mit hoher Genauigkeit erzielt werden kann. In einem solchen Fall
wird, um die positionelle und größenspezifische
Beziehung zwischen dem Fensterelement und dem Haltekörper ebenfalls
mit hoher Genauigkeit erzielen zu können, vorzugsweise der oben
angeführte
Haltekörper
mit einer Auflagefläche
zum Lagern des Fensterelements bereitgestellt, sodass das Fensterelement
unbeweglich zwischen der Auflagefläche und dem Deckelelement eingeklemmt
ist, wenn das Deckelelement am Gehäuse angebracht ist.
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Dies
kann der Fall bei einem Gehäuse
für Spezialzwecke,
das ausschließlich
für eine
Fingerabdruck-Erkennungsvorrichtung verwendet wird, sein oder bei
einem Gerät
eines anderen Typs, worin eine Fingerabdruck-Erkennungsvorrichtung
aufgenommen ist, sodass das Tastaturgehäuse in einer Informationsverarbeitungsvorrichtung,
beispielsweise einem Notebook, wirksam ohne Modifizierungen verwendet
werden kann.
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In
den Zeichnungen ist:
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1 eine
Draufsicht einer Fingerabdruck-Erkennungsvorrichtung, auf die vorliegende Erfindung
angewandt wurde;
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2 eine
rechte Seitenansicht von 1;
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3 eine
linke Seitenansicht von 2;
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4 eine
Querschnittsansicht, die der Linie X4-X4 von 1 entspricht;
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5 eine
Draufsicht des Haltekörpers,
der in das Gehäuse
eingepasst ist, und der darin eingebauten Komponenten;
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6 eine
Querschnittsansicht, die X6-X6 von 4 bei abgenommenem
Gehäuse
entspricht;
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7 eine
Querschnittsansicht eines Hauptteils, die das obere Gehäuse und
den Haltekörper
in gekoppeltem Zustand darstellt;
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8 eine
Draufsicht der Lichtquellenvorrichtung;
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9 eine
Querschnittsansicht, die der Linie X9-X9 der 8 entspricht;
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10 eine
Darstellung des Lichtquellensubstrats von rechts in 9;
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11 eine
Querschnittsansicht des Hauptteils, die die Lichtleiterplatte zeigt;
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12 eine
perspektivische Ansicht des Deckelelements;
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13 eine
Draufsicht des Sets aus Deckelelement und Fensterelement;
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14 eine
Hinteransicht des Sets aus Deckelelement und Fensterelement;
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15 eine
rechte Seitenansicht von 13;
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16 eine
linke Seitenansicht von 15;
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17 eine
Querschnittsansicht, die der Linie X17-X17 in 13 entspricht;
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18 eine
Draufsicht des Fensterelements; und
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19 eine
perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für ein Notebook mit integrierter
Fingerabdruck-Erkennungsvorrichtung zeigt.
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Ein
Beispiel für
eine Fingerabdruck-Erkennungsvorrichtung, an der die vorliegende
Erfindung angewandt wird, ist nachstehend anhand der Zeichnungen
beschrieben, wobei zuerst anhand der 1 bis 4 der
Umriss der vorliegenden Erfindung beschrieben wird. Ein Gehäuse K, das
die Außenschale der
Fingerabdruck-Erkennungsvorrichtung bildet, umfasst ein unteres
Gehäuse 1 und
ein oberes Gehäuse 2,
die jeweils aus synthetischem Harz bestehen. Das untere Gehäuse 1 und
das obere Gehäuse 2 sind
mittels Schrauben 3 (siehe 4), die
unterhalb des unteren Gehäuses 1 angebracht
oder abgenommen werden, miteinander befestigt und zusammengeschlossen.
Ein Raum, in dem verschiedene zu beschreibende Komponenten eingebaut
sind, ist im Gehäuse
K definiert.
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Ein
Teil des oberen Gehäuses 2 besteht
aus einem Deckelelement 4. Dieses Deckelelement 4 besteht
getrennt von oberem Gehäuse 2 aus
synthetischem Harz und bildet Teil einer relativ großen Fläche der
oberen Oberfläche
des oberen Gehäuses 2 und
Teil der Seitenfläche
davon. Dieses Deckelelement 4 ist in Bezug auf das obere
Gehäuse 2 ohne Verwendung
eines getrennten Befestigungselement frei abnehmbar, und eine Öffnung 5,
die eine Form aufweist, welche der Form dieses Deckelelements 4 entspricht,
ist im oberen Gehäuse 2 ausgebildet.
Diese Öffnung 5 ist
natürlich
durch Deckelelement 4 bedeckt, und in eingebautem Zustand,
bei dem die Öffnung 5 durch
das Deckelelement 4 bedeckt ist, ist die Oberfläche des äußeren Umfangsabschnitts
auf Deckelelement 4 in Bezug auf die Oberfläche des
inneren Umfangsabschnitts der Öffnung 5 in
derselben Ebene koplanar.
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Eine Öffnung 6 ist
in einem Abschnitt des Deckelelements 4, das den oberen
Oberflächenabschnitt
des oberen Gehäuses 2 bildet,
ausgebildet, wobei diese Öffnung 6 mit
einem Fensterelement 7 bedeckt ist. Das Fensterelement 7 ist
auf der Innenseite des Deckelelements 4 (die Raumseite
im Gehäuse
K) so angeordnet, dass es im Deckelelement 4 in einem Zustand
gehalten wird, bei dem die Öffnung 6 bedeckt
ist, wie später
beschrieben wird. Die obere Oberfläche dieses Fensterelements 7 wird
mit der Fingerspitze berührt.
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Wie
nachstehend beschrieben wird, ist das Deckelelement 4 ohne
Anwendung von getrennten Befestigungselementen, wie z.B. Schrauben,
von außerhalb
des oberen Gehäuses 2 (Gehäuse K) frei
abnehmbar angebracht. 1 bis 3 zeigen
das Deckelelement 4 in Bezug auf das obere Gehäuse 2 in
eingebautem Zustand; 4 zeigt den Zustand, bei dem
das Deckelelement 4 aus dem oberen Gehäuse 2 abgenommen ist.
Das Fensterelement 7 wird im Deckelelement 4 so
gehalten, dass beim Abnehmen des Deckelelements 4 aus dem
oberen Gehäuse 2,
das Fensterelement 7 aus dem oberen Gehäuse 2 zusammen mit
dem Deckelelement 4 abgenommen wird. Auf ähnliche
Weise wird das Deckelelement 7 auf das obere Gehäuse 2 durch
Befestigen des Deckelelements 4 auf das obere Gehäuse 2 angebracht.
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Das
Set aus Deckelelement 4 und Fensterelement 7 dient
zum Austauschen, wenn das Fensterelement 7 verschmutzt
ist, und kann getrennt und unabhängig
von den anderen Elementen bereitgestellt (verkauft) werden. Dies
bedeutet, dass, wenn das Fensterelement 7 verschmutzt wird,
das Set aus verschmutztem altem Fensterelement 7 und Deckelelement 4 aus
dem oberen Gehäuse 2 entnommen
wird und ein frisches Set aus Fensterelement 7 und Deckelelement 4 anschließend auf
das obere Gehäuse 2 angebracht
werden kann. Da nur das Set aus Fensterelement 7 und Deckelelement 4 ersetzt
wird, kann der Austausch, verglichen mit dem Ersetzen der gesamten
Fingerabdruck-Erkennungsvorrichtung, natürlich zu viel geringeren Kosten
erfolgen. Das Ersetzen dieses Sets kann einfach vom Verwender selbst bewerkstelligt
werden.
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Wie
nachstehend beschrieben, sind im Gehäuse K verschiedene Elemente
untergebracht, die dazu verwendet werden, ein Signal zu erhalten,
das dem Fingerabdruck einer Fingerspitze entspricht, die mit Fensterelement 7 in
Kontakt gebracht wird, und das erhaltene Signal wird schließlich mittels
Verbindungskabel 8 als elektrisches Signal nach außen ausgesendet.
Obwohl in vorliegender Ausführungsform
das Verbindungskabel 8, nämlich der Verbindungsanschluss 8a davon,
vom USB-(Universal-Serial-Bus-)Typ ist, könnte ein anderer Typ ebenfalls verwendet
werden.
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Als
nächstes
wird die vorliegende Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung detaillierter beschrieben. Zuerst werden
Details des Deckelelements 4 und des Fensterelements 7 anhand
der 12 bis 18 beschrieben.
Der Umfangsabschnitt der im Deckelelement 4 ausgebildeten Öffnung 6,
welcher eine geringe Dicke aufweist, wird so geneigt, dass er schrittweise
weiter von der Öffnung 6 weg
zunimmt (dieser geneigte Oberflächenteil
ist durch Bezugssymbol 4a angezeigt), damit das Einführen der
Fingerspitze in die Öffnung 6 (nämlich das Fensterelement 7)
erleichtert wird. Eine Vielzahl (in vorliegender Ausführungsform
vier) an Haltefüßen (welche
die Halteteile ausbilden) 11 sind von der Innenoberfläche dieses
Deckelelements 4 nahe der Öffnung 6 vorstehend
ausgebildet. Diese Haltefüße 11 sind
integriert mit dem Deckelelement 4 ausgebildet und verlängert, sodass
sie federnd ausreichend verformt werden können. Die vier Haltefüße 11 sind so
positioniert, dass sie an den vier Ecken eines Rechtecks vorliegen.
Ein Eingreifteil zur freien abnehmbaren Anbringung in Bezug auf
Gehäuse
K ist auf dem Deckelelement 4 ausgebildet; dieser Aspekt wird
später
beschrieben.
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Das
Fensterelement 7 ist als dünne Platte mit einem durchlässigen (optisch
durchlässigen)
Element ausgebildet, wobei dessen planare Form, wie in 18 gezeigt,
in Form eines Rechtecks mit vier auf geneigte Weise ausgeschnittenen
Ecken ausgebildet ist. Die Vorsprünge 7a, die leicht
hervorstehen, sind aus jeder Endfläche rechts und links (in Aufwärts- und
Abwärtsrichtung
in 18) des Fensterelements 7 heraus ausgebildet.
Dieses Paar an linken und rechten Vorsprüngen 7a erstreckt
sich über
eine vergleichsweise lange Entfernung hin entlang der Seitenoberflächen des
Fensterelements 7, wobei deren Enden eine Länge aufweisen,
die in Vorwärts-
und Rückwärtsrichtung
(linke und rechte Richtungen in 18) des
Fensterelements 7 das Ende nicht erreichen. Diese Vorsprünge 7a sind
zusammen mit Fensterelement 7 integriert ausgebildet.
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Die
Haltefüße 11,
die auf dem zuvor erwähnten
Deckelelement 4 ausgebildet sind, sind an den Enden in
Längsrichtung
des Paars an linken und rechten Vorsprüngen 7a auf dem Fensterelement 7 so
positioniert, dass das Fensterelement 7 federnd vom Umfangsabschnitt
davon gehalten wird. An den Spitzen der Haltefüße 11 sind Krallen
ausgebildet, wobei diese Krallen so angeordnet sind, dass sie auf der
Unteroberfläche
des Fensterelements 7 positioniert sind, wodurch die Haltefunktion
des Fensterelements 7 zusätzlich verbessert wird. Im
Haltezustand, bei dem das Fensterelement 7 von den Haltefüßen 11 gehalten
wird, ist die Öffnung 6 des
Deckelelements 4 von innen heraus mit dem Fensterelement 7 bedeckt.
In bedecktem Zustand ist eine Beschichtungsschicht 12 (siehe 17)
zur Verbesserung der Genauigkeit der Detektion von Oberflächenunregelmäßigkeiten
des Fingerabdrucks (Verbesserung der Definition von Schwankungen
in der optischen Intensität),
die beispielsweise aus einem Siliconfilm besteht, auf der Oberfläche des
Fensterelements 7, aus der die obere Oberfläche besteht,
ausgebildet. Damit deren Gegenwart klarer angezeigt wird, ist die
Dicke der Beschichtungsschicht 12 in 17,
verglichen mit ihrer eigentlichen Dicke, übertrieben dargestellt.
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Damit
das Deckelelement 4 auf dem oberen Gehäuse 2 ohne Verwendung
zusätzlicher
Befestigungselemente, wie in 4 gezeigt,
frei abnehmbar gemacht wird, werden erste Anlageteile 21 und
zweite Anlageteile 22 auf dem Gehäuse K ausgebildet.
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Ein
Paar an rechten und linken ersten Anlageteilen 21 sind
in Form einer Einführungsöffnung in der
Nähe eines
Endes der Öffnung 5 auf
der oberen Oberfläche
des oberen Gehäuses 2 ausgebildet.
Ferner ist ein zweites Anlageteil 22 in Form einer Einzelvertiefung
auf der inneren Oberfläche
des Oberteils der Seitenwand von unterem Gehäuse 1 in der Nähe des Endes
der anderen Seite der zuvor angeführten Öffnung 5 ausgebildet.
Auf dem Deckelelement 4 sind erste Eingreifteile 23 eingebaut,
die den ersten Anlageteilen 21 entsprechen und es sind
zweite Eingreifteile 24 eingebaut, die den zweiten Anlageteilen 22 entsprechen.
Die ersten Eingreifteile 23 sind in Form eines Paars an
linken und rechten Zungen ausgebildet, die von einem Ende des Deckelelements 4 hervorstehen.
Die Spitze des zweiten Eingreifteils 24 ist darüber hinaus
in Form einer Kralle in der Nähe des
anderen Endes des Deckelelements 4 ausgebildet.
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Wie
in 4 angezeigt, erfolgt das Anbringen des Deckelelements 4 in
Bezug auf das Gehäuse
K und das Haltefensterelement 7 durch Einführen von
ersten Eingreifteilen 23 davon in erste Anlageteile 21,
wenn das Deckelelement 4 in Bezug auf die obere Oberfläche des
oberen Gehäuses 2 etwas
geneigt ist. Als nächstes
wird das Anbringen damit beendet, dass das zweite Eingreifteil 24 in
das zweite Anlageteil 12 durch Wippen des Deckelelements 4 nach
unten in die Nähe
des Anlageteils 11 eingreifen gelassen wird. Das Entnehmen
des Deckelelements 4 aus dem Gehäuse K kann durch ein Verfahren
erfolgen, dass sich vom oben beschriebenen stark unterscheidet.
Insbesondere kann ein bestimmter Grad an Druckkraft von außen an die
Position, die dem zweiten Eingreifteil 24 des Deckelelements 4 entspricht,
ausgeübt
werden, wodurch das zweite Eingreifteil 24 in einen Zustand
gebracht wird, bei der es vom zweiten Anlageteil 22 und
dem Wipp-Deckelelement 4 nach oben hin getrennt wird, wonach
die ersten Eingreifteile 23 aus den ersten Anlageteilen 21 entnommen
werden können.
Somit kann das Anbringen/Abnehmen des Deckelelements 4 in
Bezug auf das Gehäuse
K in dieser Ausführungsform
mit einer zwei Bewegungen umfassenden Bewegung durchgeführt werden,
wobei die für
das Deckelelement 4 erforderliche vorbestimmte Bewegung
zum Anbringen/Abnehmen (nämlich
der Auswahl der Konstruktion der Anlageteile und der Eingreifteile)
geeignet verändert
werden könnte,
indem beispielsweise das Anbringen/Abnehmen von einer einzigen Bewegung durchgeführt wird,
die das Schieben des Deckelelements 4 in Bezug auf das
Gehäuse
K und dergleichen umfasst.
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Im
Folgenden sind anhand von 5 bis 11 Innendetails
des Gehäuses
K beschrieben. Zuerst wird ein Haltekörper H aus synthetischem Harz
in das Innere des Gehäuses
K eingepasst. Dieser Halteköper
H besteht aus einem krallenförmigen Eingreifteil 31,
das auf der oberen Oberfläche
davon ausgebildet ist und aus der Innenoberfläche des oberen Gehäuses 2 hervorsteht;
dieses ist in vorgegebener Position im Gehäuse K durch Eingreifen der
Spitze davon mit einem krallenförmigen
Anlageteil 32 befestigt. Eine Lichtquellenvorrichtung L,
zwei erste und zweite Reflexionsspiegel 33, 34,
eine Linse 35 und ein Bildabnehmerelement 36 werden
in diesem Haltekörper
H gehalten. Die Lichtquellenvorrichtung L umfasst Licht emittierende
Elemente 42 (in der Ausführungsform sind diese LEDs,
wobei dafür
keine Einschränkungen
gelten), die eine Lichtquelle bilden, und eine Lichtleiterplatte 43,
die die Strahlen aus den Licht emittierenden Elementen 42 breit
planar streut, wobei die Lichtleiterplatte 43 Lichtstrahlen
planar auf das Fensterelement 7 richtet, wenn sich dieses
in angebrachtem Zustand befindet. Das aus dem Fensterelement 7 reflektierte
Licht wird aus einem ersten Spiegel 33 über einen zweiten Spiegel 34 zur
Linse 35 eingebracht, und die durch diese Linse 35 hindurchgetretenen
Strahlen werden in das Bildabnehmerelement 36 eingebracht.
Das Bildabnehmerelement 36 wandelt Schwankungen in der
optischen Intensität
des reflektierten Lichts, das darin eingebracht wird, in ein elektrisches
Signal um.
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Die
oberen Oberflächen
der Wände
des zuvor erläuterten
Haltekörpers
H auf den linken und rechten Seiten sind als Stützoberflächen 37 bereitgestellt,
die das Stützelement 7 halten.
Insbesondere wird das Paar an linken und rechten Vorsprüngen 7a des
Fensterelements 7, wenn dieses in angebrachtem Zustand
ist, so auf die Stützflächen 37 platziert, dass
das Fensterelement 7 nicht nach unten versetzt wird, sogar
wenn das Fensterelement 7 einem von einer Fingerspitze
ausgeübten
Druck ausgesetzt wird. Folglich wird das Fensterelement 7 in
angebrachtem Zustand davon durch Stützoberflächen 37 und (des inneren
Umfangsabschnitts der Öffnung 6)
des Deckelelements 4 so eingeklemmt, dass das Fensterelement 7 nicht
in vertikaler Rich tung (Plattendickenrichtung) versetzt wird. Im
Haltekörper
H sind darüber hinaus
linke und rechte Wände 38 und
die Vorderwand 39 ausgebildet, die sich nach oben hin etwas über den
Stützoberflächen 37 am
Rand des Fensterelements 7 erstrecken, wenn dieses sich
in angebrachtem Zustand befindet (gestützt von den Stützoberflächen 37).
Ferner ist in einem zu beschreibenden Halteelement 41 in
der zuvor erwähnten
Lichtquellenvorrichtung L eine Hinterwand 41a ausgebildet,
die sich nach oben hin etwas über
den Stützoberflächen so
ausgebildet, dass das Fensterelement 7, nach erfolgter
Anbringung, durch Vorder- und Hinter- sowie rechte und linke Wände 38, 39, 41a,
die Stoppelemente darstellen, davon abgehalten wird, stark vorwärts oder
rückwärts oder
nach links oder rechts versetzt zu werden.
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Die
Lichtquellenvorrichtung L ist detailliert anhand der 4 bis 11 beschrieben.
Die Lichtquellenvorrichtung L ist mit einem Halteelement 41, das
aus synthetischem Harz besteht, bereitgestellt. Das Halteelement 41 hält, neben
den oben angeführten
Licht emittierenden Elementen 42 und der Lichtleiterplatte 43,
ein Substrat 44 für
die Licht emittierenden Elemente 42. Das Halteelement 41 umfasst
eine Stützplatte 41b,
die als praktisch flache Platte ausgebildet ist, wobei eine Lichtleiterplatte 42 auf
diese Stützplatte 41b platziert
wird. Eine Öffnung 41c mit geringer
Tiefe ist an Hinterende (linke Seite in 9) des Halteelements 41 ausgebildet,
wobei das hintere Ende der Lichtleiterplatte 43 ohne ratternde
Geräusche
in diese Öffnung 41c eingepasst
wird. Ferner bildet das vordere Ende der Stützplatte 41b eine Stoppwand 41d,
die sich über
eine kurze Entfernung nach oben hin erstreckt, sodass die Versetzung
der Lichtleiterplatte 43 in Vorwärtsrichtung gehemmt wird.
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Das
Substrat 44 ist im Halteelement 41 weiter hinten
als die Lichtleiterplatte 43 gehalten. Wie in 10 gezeigt,
ist auf der oberen Oberfläche
des Substrats 44 ein Anlagevorsprung 44a ausgebildet, wobei
dieser Anlagevorsprung 44a ohne ratternde Geräusche in
eine Anlageöffnung 41e,
die am Bodenende des Halteelements 41 ausgebildet ist,
eingepasst wird. Ferner ist eine ausgeschnittene Öffnung 44b auf
der Bodenendoberfläche
des Substrats 44 ausgebildet, wobei ein Anlagevorsprung 41f,
der in einer kurzen Entfernung vom Halteelement 41 aus nach
hinten hervorsteht, in diese ausgeschnittene Öffnung 44b eingepasst
wird. So wird eine Vielzahl (in dieser Ausführungsform drei) an Licht emittierenden
Elementen 42 mit Trennungen in Links- und Rechtsrichtung (entlang der Hinterendoberfläche der Lichtleiterplatte 43,
in Vertikalrichtung in 8) auf das Substrat 44,
das im Halteelement 41 gehalten wird, angebracht. Diese
Licht emittierenden Elemente 42 sind in der Nähe der Hinterendoberfläche der Lichtleiterplatte 43 positioniert
und emittieren Licht in Richtung der Hinterendoberfläche der
Lichtleiterplatte 43.
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Wie
in 11 gezeigt, umfasst die Lichtleiterplatte 43 jeweils
eine Hauptplatte 43A, die ein optisch durchlässiges Element
umfasst sowie eine Oberflächenplatte 43B,
die in der oberen Oberfläche der
Hauptplatte 43A integriert ist. Praktisch entlang der gesamten
Oberfläche
der oberen Oberfläche
der Hauptplatte 43A sind feine Rillen 46 ausgebildet.
Diese Rillen 46 dienen dazu, die aus den Licht emittierenden
Elementen 42 eingebrachten Lichtstrahlen breit planar zu
streuen. Eine Vielzahl solcher Rillen ist so gebildet, dass sie
sich in einer Richtung praktisch parallel zur Richtung des empfangenen
Lichts aus den Licht emittierenden Elementen 42 erstreckt und
in einer Richtung, die etwa senkrecht zur Licht empfangenden Richtung
steht, beabstandet ist, wobei eine große Anzahl an diesen Rillen
entlang der Licht empfangenden Richtung ausgebildet werden. Mit
dieser Oberflächenplatte 43B werden
die Lichtstrahlen, die durch die Hauptplatte 43A breit
gestreut werden, so gelenkt, dass sie einheitliche Strahlen bilden,
die in vorgeschriebener Richtung ausgesendet werden.
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Das
Halteelement 41 ist auf einem Halteteil 45, das
im Haltekörper
H entlang des Zwischenteils davon von dessen Hinterende aus in Vorwärts-/Rückwärtsrichtung
(Links-/Rechtsrichtung in 4) ausgebildet
ist, platziert und gestützt.
In Halteelement 41 ist weiter hinten vom Substrat 44 ein
Anlageloch 41g ausgebildet, das sich praktisch in vertikaler
Richtung erstreckt; ein Anlagevorsprung 47, der sich über eine kurze
Entfernung hinweg in vertikaler Richtung erstreckt und auf dem Haltekörper H ausgebildet
ist, ist fest in dieses Anlageloch 41g (siehe 4)
eingepasst. Das Halteelement H hält
die Linse 35 direkt unter dem zuvor erwähnten Halteteil 45 und
hält das Bildabnehmerelement 36 direkt
an das hintere Teil dieser Linse 45. Der erste Reflexionsspiegel 33 ist auf
der Ausdehnungslinie der Lichtleiterplatte 43 unterhalb
des Fensterelements 7 angeordnet, wenn dieses in angebrachtem
Zustand vorliegt.
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Der
zweite Reflexionsspiegel 34 ist an einer niedrigeren Position
so angeordnet, dass er unterhalb des Fensterelements 7,
wenn dieses in angebrachtem Zustand vorliegt, positioniert ist.
Da die Lichtleiterplatte 43 eine geringe Dicke aufweist,
kann die Lichtleiterplatte 43 in der Nähe des Fensterelements 7 angeordnet
werden und daher kann die Gesamtlänge des Gehäuses K in vertikaler Richtung
auf einen kleinen Wert eingestellt werden.
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Die
Lichtleiterplatte 43 ist in geneigter Weise in Bezug auf
Fensterelement 7, wenn dieses in angebrachtem Zustand vorliegt,
angeordnet und lenkt die Lichtstrahlen aus der geneigten Richtung
zum Fensterelement 7 hin. Da eine solche Lenkung aus der
geneigten Richtung durchgeführt
wird, wird der erste Reflexionsspiegel 33 in Richtung der
Ausdehnung der Lichtleiterplatte 43 angeordnet. Dies bedeutet, dass
der Raum zwischen der Lichtleiterplatte 43 und dem ersten
Reflexionsspiegel 33 (einen Teil von) einen reflektierten
Lichtweg aus dem ersten Reflexionsspiegel 33 zum zweiten
Reflexionsspiegel 34 bildet, wobei die Anordnung so erfolgt,
dass das aus dem zweiten Reflexionsspiegel 34 reflektierte
Licht dazu gebracht wird, praktisch mit der Neigungsrichtung der
Lichtleiterplatte 43 übereinzustimmen,
und das reflektierte Licht wird in die Linse 35 eingebracht, die
unterhalb der Lichtleiterplatte 43 angeordnet ist. Zusätzlich zur
Tatsache, dass der Haltekörper
H die optische Vorrichtung, insbesondere die Lichtquelle 42,
die Lichtleiterplatte 43, die Reflexionsspiegel 33 und 34,
die Bildabnehmerlinse 35 und das Bildabnehmerelement 36,
hält, wird
das Fensterelement 7 durch die Stützoberflächen 37 des Haltekörpers H gestützt und
daher kann die positionelle Beziehung unter diesen Elementen mit
hoher Genauigkeit gehalten werden, was zur Durchführung eines
genauen Fingerabdruckvergleichs erwünscht ist.
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Zur
Sicherstellung, ob eine Fingerspitze in Kontakt mit dem Fensterelement 7 ist,
wird ein Licht emittierendes Element 51 (in vorliegender
Ausführungsform
eine LED) an der Oberseite der linken Seitenwand im Haltekörper H angeordnet,
und ein Photodetektorelement 52 ist auf der Ausdehnungslinie des
Licht emittierenden Elements 51 an der Oberseite der rechten
Seitenwand angeordnet. Die Höhenpositionen
dieser Elemente 51, 52 sind etwas über der
oberen Oberfläche
des Fensterelements 7, wenn dieses in angebrachtem Zustand
liegt, angeordnet. Die Gegenwart einer Fingerspitze wird dadurch
sichergestellt, dass, wenn eine Fingerspitze mit dem Fensterelement 7 in
Kontakt ist, die Lichtstrahlen aus dem Licht emittierenden Element 51 abgeschnitten und
nicht in die Photodetektorelemente 42 eingebracht werden.
Ein Paar an rechts und links ausgeschnittenen Öffnungen 4b sind auf
der Linie ausgebildet (siehe 4, 12, 16),
die das zuvor angeführte
Licht emittierende Element 51 und das Photodetektorelement 52 auf
dem inneren Umfangsabschnitt der Öffnung 6 im Deckelelement 4 so
verbinden, dass die Detektion der Fingerspitze nicht durch das Deckelelement 4 gestört wird.
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19 zeigt
ein Beispiel einer Situation, bei der die Fingerabdruck-Erkennungsvorrichtung
auch als Gehäuse 61 für die Tastatur
eines NP-Notebooks dient. Insbesondere in NP-Notebooks wird eine
Fingerabdruck-Erkennungsvorrichtung statt eines Passworts zur Bestätigung der
Identität
einer befugten Person verwendet. In 19 steht 62 für ein Deckseitengehäuse mit
einer Anzeige 63, 64 steht für verschiedene Tasten, 65 für ein Mauspad
und 66 und 67 für Klicktasten. Das Tastaturgehäuse 61 mit
den obigen Tasten 64, dem Mauspad 65 und den Klicktasten 66, 67 wird
als Gehäuse
K der oben beschriebenen Fingerabdruck-Erkennungsvorrichtung verwendet. Das
Deckelelement 4 bildet Teil des Tastaturgehäuses 61.
Natürlich
werden die verschiedenen Komponenten für die wie in 4 angeführte Fingerabdruck-Erkennungsvorrichtung,
die unterhalb des Deckelelements 4 angeordnet sind, in
das Tastaturgehäuse 61 eingepasst
(wobei ein Verbindungskabel 8 jedoch nicht erforderlich
ist). Die vorliegende Erfindung könnte natürlich auch für Tischcomputer
oder andere Datenverarbeitungsvorrichtungen als Notebooks angewandt
werden.